JP3387196B2 - 定点検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、偏光子による偏光を検
出することによって定点を求める定点検出装置に関し、
より詳細には、集積回路の多重露光における基板の位置
ずれ検出や、エンコーダ等の原点検出に使用して好適な
定点検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】集積回路を製造するためのＸ線露光描画
装置や精密機械工作に使用される測長器では、正確な位
置又は距離を測定するために基準点又は原点が設定され
る。斯かる基準点又は原点を設定するために定点検出装
置が使用されている。

【０００３】図１９に特開昭６１−１５３５０１号に開
示された従来の位置検出装置の例を示す。図１９に示す
ように、この位置検出装置はガイド１０１と斯かるガイ
ド１０１に対して移動可能な移動部材１０２と装置本体
１０５とを有する。移動部材１０２の上面には被検物体
１０３とマーク１０４が装着されている。装置本体１０
５は被検物体１０３を観察する観察装置とマーク１０４
によって定点を検出する定点検出装置とを有する。

【０００４】観察装置は対物レンズ１０６及び接眼レン
ズ１０７を含む。定点検出装置はレーザ発生装置１０８
とポジションセンサ１１０と演算回路１１１と表示装置
１１２とを有する。

【０００５】図２０に示すように、マーク１０４は２つ
の部分１０４Ａ、１０４Ｂを有する。図２０Ａのマーク
１０４では、第１の部分１０４Ａは回折格子を含み、そ
の格子間隔又はピッチｄが測定方向（Ｘ方向）に沿って
連続的に変化している。図２０Ｂのマーク１０４では、
２つの部分１０４Ａ、１０４Ｂは格子間隔又はピッチｄ
₁ 、ｄ₂ がそれぞれ異なる回折格子を有する。

【０００６】レーザ発生装置１０８からのレーザ光１０
９Ａはマーク１０４の回折格子によって回折され、１次
回折光１０９Ｂ、１０９Ｂ’がポジションセンサ１１０
によって検出される。ガイド１０１に対して移動部材１
０２が測定方向（Ｘ方向）に移動するとき、ポジション
センサ１１０は回折光の強度が最大となる回折角θを検
出する。

【０００７】回折光の強度が最大となる回折角θの値
は、レーザ光１０９Ａのビームスポットがマーク１０４
の２つの部分１０４Ａ、１０４Ｂの境界を通過すると
き、変化する。即ち、マーク１０４の２つの部分１０４
Ａ、１０４Ｂの境界の前後で、回折光１０９Ｂ、１０９
Ｂ’の強度が最大となる回折角θが変化する。斯かる回
折角θの変化によって定点が検出される。

【０００８】図２１に、本願出願人と同一の出願人によ
る特開平４−３２４３１６号に開示された従来の定点検
出装置の例を示す。この定点検出装置は、固定部１０と
測定方向（Ｘ方向）に沿って可動な可動部３０とを有
し、固定部１０は光学系１１と検出系２１とを含み、可
動部３０は基板１３１とその上面に配置された２つの体
積型ホログラフィック回折格子１３２、１３３とを有す
る。

【０００９】光学系１１は半導体レーザ等のレーザ光を
出力する光源１２とコリメータレンズ１３と集光レンズ
１４と有する。検出系２１は２つの受光器２２、２３と
電気処理回路２９とを有する。

【００１０】可動部３０が固定部１０に対して相対的に
移動するとき、即ち、図２１にて、静止している受光器
２２、２３及び光源１２に対して可動部３０が移動する
とき、第１のホログラフィック回折格子１３２によって
回折された光は第１の受光器２２によって検出され、第
２のホログラフィック回折格子１３３によって回折され
た光は第２の受光器２３によって検出される。

【００１１】２つのホログラフィック回折格子１３２、
１３３は測定方向（Ｘ方向）に沿って回折効率が最大に
なる点が互いに異なるように配置されている。従って、
第１の受光器２２によって検出される回折光の光強度曲
線のピーク位置と第２の受光器２３によって検出される
回折光の光強度曲線のピーク位置は異なる。２つの光強
度曲線の交差点、即ち、２つの光強度が等しくなる点が
存在する。斯かる点が本例の定点検出装置によって得ら
れる定点である。

【００１２】図２２に電気処理回路２９の例を示す。電
気処理回路２９は第１及び第２の受光器２２、２３より
出力された電流信号をそれぞれ電圧信号に変換する電流
電圧変換器２９−１Ａ、２９−１Ｂと斯かる電流電圧変
換器２９−１Ａ、２９−１Ｂの出力信号の差を演算する
差動増幅器２９−２と差動増幅器２９−２の出力信号が
ゼロとなる位置を求める比較器２９−３とを有する。

【００１３】図２３Ａは受光器２２、２３によって検出
された回折光の強さの変化を表す光強度曲線を示し、横
軸は固定部１０に対する可動部３０の移動距離ｘ、縦軸
は受光器２２、２３より出力された電流信号Ｉの大きさ
である。第１の光強度曲線Ｃ１は第１の受光器２２によ
って検出された光の強さを表し、第２の光強度曲線Ｃ２
は第２の受光器２３によって検出された光の強さを表
す。

【００１４】図２３Ｂの曲線Ｃ３は差動増幅器２９−２
によって得られた光強度差曲線である。光強度差曲線Ｃ
３は図２６Ａの第１の光強度曲線Ｃ１と第２の光強度曲
線Ｃ２の差を示す。従って、光強度差曲線Ｃ３は、２つ
の曲線Ｃ１、Ｃ２の交点Ｐに相当する位置にて、ゼロと
なる。斯かるゼロとなる位置がこの定点検出装置によっ
て得られた定点である。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】図１９及び図２０を参
照して説明した第１の従来例では受光装置としてポジシ
ョンセンサ１１０を使用していた。ポジションセンサ１
１０は回折光の強度が最大となる回折角θを検出するよ
うに構成されており、分解能が低い欠点があった。ま
た、正確な回折角θを検出することができるポジション
センサ１１０は高価である欠点があった。

【００１６】図２１〜図２３を参照して説明した第２の
従来例では、回折格子として２つのホログラフィック回
折格子１３２、１３３を使用していた。この例では光源
１２からの光の波長が変動すると２つのホログラフィッ
ク回折格子１３２、１３３の回折効率が変化し、それに
よって誤差が生ずる欠点があった。従って、この例で
は、電源を入れてから光源１２からの光の波長が一定と
なるまで時間がかかる欠点があった。

【００１７】またこの例では２つの受光器２２、２３の
位置を正確に配置しなければならない欠点があった。即
ち、２つの受光器２２、２３を２つのホログラフィック
回折格子１３２、１３３に対して正確な位置に配置しな
ければ、分解能が低下する欠点があった。

【００１８】本発明は斯かる点に鑑み、常に正確な且つ
安定した定点を検出することができる定点検出装置及び
方法を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明によると、例えば
図１に示すように、定点検出装置において、境界にて互
いに接続された第１及び第２の偏光板３２、３３と該偏
光板に光を出力する光源１２と上記２つの偏光板によっ
て生成された偏光面が異なる２つの偏光をそれぞれ検出
する第１及び第２の受光器２２、２３とを有し、上記２
つ偏光板３２、３３を上記光源及び受光器に対して相対
的に測定軸方向に沿って移動させ、上記光源１２からの
光の照射点が上記２つの偏光板３２３、３３の境界を通
るとき、上記２つの受光器２２、２３によって検出され
る信号の大きさが等しくなる点を求めることによって定
点を得るように構成されている。

【００２０】本発明によると、例えば図１に示すよう
に、定点検出装置において、上記第１の偏光板３２によ
る第１の偏光は上記測定軸に垂直な偏光面を有し、上記
第２の偏光板３３による第２の偏光は上記測定軸に平行
な偏光面を有する。

【００２１】本発明によると、例えば図１に示すよう
に、定点検出装置において、上記２つの偏光板３２、３
３によって生成された２つの偏光を分離して各偏光を上
記受光器２２、２３に導く検光子４１を供えたことを特
徴とする。

【００２２】本発明によると、例えば図７及び図１２に
示すように、定点検出装置において、上記２つの偏光板
３２、３３に隣接して更に少なくとも１つの偏光板３
４、３５が設けられ、上記少なくとも１つの偏光板によ
る偏光を受光する少なくとも１つ受光器２４、２５が設
けられ、上記偏光板３２、３３、３４、３５を上記光源
１２及び受光器２２、２３、２４、２５に対して相対的
に２つの測定軸方向に沿って移動させ、上記光源からの
光の照射点が上記偏光板の境界を通るとき、上記受光器
の各々によって検出される信号の大きさが等しくなる点
を求めることによって第１の測定方向及び第２の測定方
向の定点位置を求めるように構成されている。

【００２３】本発明によると、例えば図１４に示すよう
に、検出すべき定点の両側に対称的に配置された２つの
定点検出部を有し、上記２つの定点検出部の各々は、互
いに隣接して測定方向に沿って配置されると共に互いに
性質の異なる１対の偏光板を有し、これら１対の偏光板
と他の１対の偏光板は測定方向に対して互いに対称的に
構成されており、上記定点検出部の各々は上記１対の偏
光板に光を出力する光源と上記１対の偏光板によって偏
光された光をそれぞれ検出する１対の受光器とを有し、
上記２つの偏光板を上記２つの定点検出部に対して相対
的に移動させるとき、上記２つの定点検出部の受光器に
よって検出される光強度信号によって定点を検出するよ
うに構成された定点検出装置において、上記２つの定点
検出部の各々は上記１対の受光器の出力信号をそれぞれ
入力する１対の電流電圧変換器と該電流電圧変換器の出
力信号を入力してその差を演算する差動増幅器とを有
し、上記２つの定点検出部の差動増幅器の出力信号を加
算して上記２つの偏光板の光強度差信号を求めるように
構成されている。

【００２４】本発明によると、例えば図１に示すよう
に、定点検出方法にといて、第１及び第２の偏光板３
２、３３を隣接して配置することと、光源１２からの光
によるビームスポットが上記２つの偏光板３２、３３の
境界を通過するように上記第１及び第２の偏光板３２、
３３を上記光源１２からの光に対して測定軸に沿って移
動させることと、上記第１の偏光板３２によって生成さ
れた第１の偏光と上記第２の偏光板３３によって生成さ
れた第２の偏光をそれぞれ受光器２２、２３によって検
出することと、を含み、上記２つの偏光の強度が等しい
点を求めることによって定点の位置を求めるように構成
されている。

【００２５】

【作用】２つの偏光板３２、３３の透過光の振動軸は互
いに異なる方向を向いている。従って、斯かる２つの偏
光板３２、３３によって生成された２つの偏光は互いに
異なる方向の偏光面を有し、容易に分離されてそれぞれ
受光器２２、２３によって検出される。

【００２６】２つの偏光板３２、３３を測定軸に沿って
移動させ、光源１２からの光によるビームスポットを第
１の偏光板３２から第２の偏光板３３に走査させる。こ
のとき第１の偏光板３２による偏光の光強度は減少し第
２の偏光板３３による偏光の光強度は増加する。ビーム
スポットが２つの偏光板３２、３３の境界を通過すると
き、２つの偏光の光の強度が等しくなる点がある。斯か
る点が定点である。

【００２７】２つの受光器２２、２３によって得られる
光強度曲線の交点が本発明によって得られる定点であ
る。

【００２８】

【実施例】以下に図１〜図１８を参照して本発明の実施
例について説明する。尚図１〜図１８において図１９〜
図２３の対応する部分には同一の参照符号を付してその
詳細な説明は省略する。

【００２９】図１は本発明による定点検出装置の第１の
例の構成を示す。本例の定点検出装置は光源１２と集光
レンズ１４と２つの偏光板３２、３３と検光子４１と２
つの受光器２２、２３と電気処理回路２９とを有する。
２つの偏光板３２、３３は可動部を構成し、光源１２と
検光子４１と２つの受光器２２、２３は固定部を構成す
る。

【００３０】可動部即ち偏光板３２、３３は測定軸（Ｘ
方向）に沿って移動することができる。偏光板３２、３
３が測定軸（Ｘ方向）に沿って移動し、光源１２からの
光の照射点又は照射領域（ビームスポット）が２つの偏
光板３２、３３の境界を通過するとき、定点が検出され
る。

【００３１】光源１２より出射された光は集光レンズ１
４によって集光され２つの偏光板３２、３３に入射され
る。２つの偏光板３２、３３は図示のように互いに異な
る方向の透過光の振動軸を有する。従って、第１の偏光
板３２による偏光と第２の偏光板３３による偏光は互い
に異なる偏光面を有する。

【００３２】ビームスポットが２つの偏光板３２、３３
の境界にあるとき、検光子４１に入射される光は第１の
偏光板３２による偏光と第２の偏光板３３による偏光と
を含む。２つの偏光は検光子４１によって分離されそれ
ぞれ異なる方向に導かれる。検光子４１は、入射した光
を２つの偏光成分を分けそれぞれ異なる方向に導く偏光
ビームスプリッタであってよい。

【００３３】２つの偏光はそれぞれ２つの受光器２２、
２３によって受光される。斯かる受光器２２、２３は受
光した光を電流信号に変換する光電素子であってよい。
受光器２２、２３の出力信号は電気処理回路２９に供給
される。

【００３４】図２に本例の電気処理回路２９の構成例を
示す。電気処理回路２９は第１及び第２の受光器２２、
２３より出力された電流信号をそれぞれ電圧信号に変換
する電流電圧変換器２９−１Ａ、２９−１Ｂと斯かる電
流電圧変換器２９−１Ａ、２９−１Ｂの出力信号の差を
演算する差動増幅器２９−２と差動増幅器２９−２の出
力信号がゼロとなる位置を求める比較器２９−３とを有
する。

【００３５】図３Ａは受光器２２、２３によって検出さ
れた光の強さの変化を表す光強度曲線を示し、横軸は固
定部に対する可動部の移動距離ｘ、縦軸は受光器２２、
２３より出力された電流信号Ｉの大きさである。第１の
光強度曲線Ｃ１は第１の偏光板３２によって生成され第
１の受光器２２によって検出された光の強さを表し、第
２の光強度曲線Ｃ２は第２の偏光板３３によって生成さ
れ第２の受光器２３によって検出された光の強さを表
す。

【００３６】図３Ｂの曲線Ｃ３は差動増幅器２９−２に
よって得られた光強度差曲線である。光強度差曲線Ｃ３
は図３Ａの第１の光強度曲線Ｃ１と第２の光強度曲線Ｃ
２の差を示す。従って、光強度差曲線Ｃ３は、２つの曲
線Ｃ１、Ｃ２の交点Ｐに相当する位置にて、ゼロとな
る。斯かるゼロとなる位置がこの定点検出装置によって
得られた定点である。

【００３７】図４を参照して２つの偏光板３２、３３と
検光子４１の機能を説明する。光源１２より出力される
光は例えば単色光であってよい。斯かる単色光は単一の
偏光面（振動面）を有する。図示のように光路に垂直な
面に示された矢印は光の振動面の投影像である。２つの
偏光板３２、３３は、矢印で示すように、互いに直交す
る透過光の振動軸を有する。この例では第１の偏光板３
２の透過光の振動軸は測定軸（Ｘ軸方向）に平行であ
り、第２の偏光板３３の透過光の振動軸は測定軸（Ｘ軸
方向）に垂直である。

【００３８】第１の偏光板３２によってＸ軸方向の偏光
面を有する直線偏光が得られ、第２の偏光板３３によっ
てＹ軸方向の偏光面を有する直線偏光が得られ、これら
は、検光子４１によって分離され、互いに９０°異なる
方向に導かれる。検光子４１は、例えば、Ｘ軸方向の偏
光面を有する直線偏光を９０°屈折させ、Ｙ軸方向の偏
光面を有する直線偏光をそのまま通過させる。

【００３９】Ｘ軸方向の偏光面を有する直線偏光即ち第
１の偏光板３２によって生成された偏光は第１の受光器
２２によって検出され、Ｙ軸方向の偏光面を有する直線
偏光即ち第２の偏光板３３によって生成された偏光は第
２の受光器２３によって検出される。ビームスポットが
２つの偏光板３２、３３の境界を通過するとき、図３の
如き光強度曲線及び光強度差曲線が得られる。

【００４０】図５Ａに２つの偏光板３２、３３の他の例
を示す。この例では、各偏光板３２、３３の透過光の振
動軸は矢印で示すように、Ｙ軸に関して対称的に傾斜し
ている。即ち、２つの透過光の振動軸は境界線の両側に
互いに対称的に傾斜しているが、直交していない。

【００４１】図５Ｂ及び図５Ｃは斯かる偏光板３２、３
３に入射される光の好ましい特性を示す。実線の矢印は
入射光の偏光面を表し、破線の矢印は出射光の偏光面を
表す。出射光の偏光面は偏光板３２、３３の透過光の振
動軸に平行である。

【００４２】図５Ｂの実線で示すように、入射光が直線
偏光である場合には、斯かる入射光の偏光面はＸ軸又は
Ｙ軸に平行となるように配置されることが好ましい。即
ち、入射光の偏光面を対称面として両側に２つの偏光板
３２、３３の透過光の振動軸が対称的になるように配置
される。しかしながら、図５Ｃの実線で示すように、入
射光が円偏光である場合には、斯かる条件は必要ない。

【００４３】図６は本発明による定点検出装置の第２の
例の構成を示す。本例によると、定点検出装置は光源１
２とハーフミラー５１と２つの偏光板３２、３３とミラ
ー５６と検光子４１と２つの受光器２２、２３とを有す
る。尚、この図では集光レンズ１４及び電気処理回路２
９は省略されている。

【００４４】光源１２からの光はハーフミラー５１を透
過して２つの偏光板３２、３３に達する。斯かる２つの
偏光板３２、３３によって互いに異なる方向の偏光面を
有する２つの偏光が生成される。斯かる偏光はミラー５
６によって反射し、再びハーフミラー５１に達し、それ
によって９０°光路が変化する。ハーフミラー５１によ
って反射された偏光は検光子４１によって分離されてそ
れぞれ異なる方向に導かれる。検光子４１の背後には各
偏光を検出する２つの受光器２２、２３が配置されてい
る。

【００４５】電気回路２９は図２に示したものが使用さ
れてよい。斯かる電気処理回路２９によって図３に示し
た如き光強度曲線及び光強度差曲線が得られる。

【００４６】図７は本発明による定点検出装置の第３の
例を示す。この第３の例は図１の第１の例の変形例であ
る。この例では、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の２つの方向に
関する定点が検出される。本例によると、定点検出装置
は光源１２と集光レンズ１４と４つの偏光板３２、３
３、３４、３５とハーフミラー５１と１対の検光子４
１、４３と２対の受光器２２、２３、２４、２５とを有
する。尚、この図では電気処理回路２９は省略されてい
る。

【００４７】本例によると、４つの偏光板３２、３３、
３４、３５は互いに異なる方向の透過光の振動軸を有
し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動することができるよう
に構成されている。光源１２からの光の照射点又は照射
領域（ビームスポット）が４つの偏光板３２、３３、３
４、３５の境界部（４つの偏光板の角部が接する点）を
通過するとき、定点が検出される。

【００４８】光源１２より出射された光は集光レンズ１
４によって集光され斯かる光は偏光板３２、３３、３
４、３５に入射される。偏光板３２、３３、３４、３５
によって生成された偏光はハーフミラー５１によって２
つに分離され、更に、各検光子４１、４３によって分離
され、４つの受光器２２、２３、２４、２５によってそ
れぞれ検出される。

【００４９】第１の受光器２２は第１の偏光板３２によ
る第１の偏光を検出し、第２の受光器２３は第２の偏光
板３３による第２の偏光を検出し、第３の受光器２４は
第３の偏光板３４による第３の偏光を検出し、第４の受
光器２５は第４の偏光板３５による第４の偏光を検出す
るように構成されている。

【００５０】図８は４つの偏光板３２、３３、３４、３
５の配置例を示す。各偏光板３２、３３、３４、３５の
透過光の振動軸は矢印で示す。４つの偏光板３２、３
３、３４、３５互いに異なる方向の透過光の振動軸を有
する。

【００５１】図８Ａの例では、Ｘ軸方向に沿って互いに
対抗する２つの偏光板３２、３３が配置され、Ｙ軸に沿
って互いに対抗する２つの偏光板３４、３５が配置され
ている。図８Ｂの例では、偏光板３２、３３、３４、３
５はＸ軸の両側及びＹ軸の両側にそれぞれ配置され、従
って、Ｘ軸及びＹ軸によって構成される平面座標の４つ
の象限にそれぞれ偏光板３２、３３、３４、３５が配置
されている。

【００５２】４つの偏光板３２、３３、３４、３５をＸ
軸及びＹ軸に沿って移動させ、光源１２からの光による
ビームスポットが４つの偏光板３２、３３、３４、３５
の境界点を通過するとき、各受光器２２、２３、２４、
２５によって偏光が検出される。斯かる受光器２２、２
３、２４、２５の出力信号は電気処理回路２９に供給さ
れる。

【００５３】図９及び図１０は定点検出装置の第３の例
の電気処理回路２９の構成例である。上述のように第
１、第２、第３及び第４の偏光板３２、３３、３４、３
５はそれぞれ第１、第２、第３及び第４の受光器２２、
２３、２４、２５によって検出されその出力信号はそれ
ぞれ対応する端子３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａを経
由して電気処理回路２９に供給される。

【００５４】図９に示す例は、第１、第２、第３及び第
４の受光器２２、２３、２４、２５の出力信号をそれぞ
れ入力する第１、第２、第３及び第４の電流電圧変換器
２９−１Ａ、２９−１Ｂ、２９−１Ｃ、２９−１Ｄと第
１及び第２の電流電圧変換器２９−１Ａ、２９−１Ｂの
出力信号を入力する第１の差動増幅器２９−２Ａと第３
及び第４の電流電圧変換器２９−１Ｃ、２９−１Ｄの出
力信号を入力する第２の差動増幅器２９−２Ｂと２つの
差動増幅器２９−２Ａ、２９−２Ｂの出力信号を入力す
る比較器２９−３とを有する。

【００５５】第１の差動増幅器２９−２Ａによって第１
の光強度差曲線が得られ、第２の差動増幅器２９−２Ｂ
によって第２の光強度差曲線が得られる。こうして、本
例によると、平面座標における定点の位置が検出され
る。

【００５６】図１０に示す例は、第１、第２、第３及び
第４の受光器２２、２３、２４、２５の出力信号をそれ
ぞれ入力する第１、第２、第３及び第４の電流電圧変換
器２９−１Ａ、２９−１Ｂ、２９−１Ｃ、２９−１Ｄと
第１及び第４の電流電圧変換器２９−１Ａ、２９−１Ｄ
の出力信号を入力する第１の差動増幅器２９−２Ａと第
２及び第４の電流電圧変換器２９−１Ｂ、２９−１Ｄの
出力信号を入力する第２の差動増幅器２９−２Ｂと第２
及び第３の電流電圧変換器２９−１Ｂ、２９−１Ｃの出
力信号を入力する第３の差動増幅器２９−２Ｃと第１及
び第３の電流電圧変換器２９−１Ａ、２９−１Ｃの出力
信号を入力する第４の差動増幅器２９−２Ｄと４つの差
動増幅器２９−２Ａ、２９−２Ｂ、２９−２Ｃ、２９−
２Ｄの出力信号を入力する比較器２９−３とを有する。

【００５７】この例では、４つの差動増幅器２９−２
Ａ、２９−２Ｂ、２９−２Ｃ、２９−２Ｄによって得ら
れた４つの光強度差曲線によって定点の位置が求められ
る。

【００５８】図１１は本発明による定点検出装置の第４
の例の構成を示す。この第４の例は第３の例の変形例で
ある。本例によると、定点検出装置は光源１２と第１の
ハーフミラー５１と４つの偏光板３２、３３、３４、３
５とミラー５６と第２のハーフミラー５２と２つの検光
子４１、４３と２対の受光器２２、２３、２４、２５と
を有する。尚、この図では集光レンズ１４及び電気処理
回路２９は省略されている。電気処理回路２９は図９又
は図１０に示した構成のものであってよい。

【００５９】光源１２からの光は第１のハーフミラー５
１を透過して４つの偏光板３２、３３、３４、３５に達
する。斯かる４つの偏光板３２、３３、３４、３５によ
って互いに異なる方向の偏光面を有する４つの偏光が生
成される。斯かる偏光はミラー５６に反射し、第１のハ
ーフミラー５１に達し、それによって９０°光路が変化
する。第１のハーフミラー５１によって反射された偏光
は第２のハーフミラー５２によって２つに分離される。
２つに分離された偏光の各々は各検光子４１、４３によ
って２つの偏光に分離されてそれぞれ異なる方向に導か
れる。各検光子４１、４３の背後には各偏光を検出する
２対の受光器２２、２３、２４、２５が配置されてい
る。

【００６０】図１２を参照して本発明による定点検出装
置の第５の例を説明する。この第５の例は第３の例の変
形例である。この第５の例は４つの偏光板の代わりに３
つの偏光板３２、３３、３４を有し、図１２は斯かる偏
光板３２、３３、３４を示す。光源１２からの光による
ビームスポットが３つの偏光板３２、３３、３４の境界
点（３つの偏光板が接する点）を通過するとき定点が検
出される。

【００６１】３つの偏光板３２、３３、３４は、矢印で
示すように、それぞれ異なる透過光の振動軸を有する。
斯かる３つの偏光板３２、３３、３４によってそれぞれ
偏光面が異なる３つの偏光が生成される。３つの偏光は
それぞれ分離されて３つの受光器２２、２３、２４によ
って検出される。

【００６２】図１３に本発明による定点検出装置の第５
の例に使用される電気処理回路２９の例を示す。上述の
ように第１、第２及び第３の偏光板３２、３３、３４は
それぞれ第１、第２及び第３の受光器２２、２３、２４
によって検出されその出力信号はそれぞれ対応する端子
３２ａ、３３ａ、３４ａを経由して電気処理回路２９に
供給される。

【００６３】斯かる電気処理回路２９は、第１、第２及
び第３の受光器２２、２３、２４の出力信号をそれぞれ
入力する第１、第２及び第３の電流電圧変換器２９−１
Ａ、２９−１Ｂ、２９−１Ｃと第１及び第２の電流電圧
変換器２９−１Ａ、２９−１Ｂの出力信号を入力する第
１の差動増幅器２９−２Ａと第２及び第３の電流電圧変
換器２９−１Ｂ、２９−１Ｃの出力信号を入力する第２
の差動増幅器２９−２Ｂと第１及び第３の電流電圧変換
器２９−１Ａ、２９−１Ｃの出力信号を入力する第３の
差動増幅器２９−２Ｃと３つの差動増幅器２９−２Ａ、
２９−２Ｂ、２９−２Ｃの出力信号を入力する比較器２
９−３とを有する。

【００６４】この例では、３つの差動増幅器２９−２
Ａ、２９−２Ｂ、２９−２Ｃによって得られた３つの光
強度差曲線によって定点の位置が求められる。

【００６５】図１４は本発明による定点検出装置の第６
の例の外観を示す。本例の定点検出装置は２つの定点検
出部を含むように構成されている。本例の定点検出装置
は例えばＸ線露光描画装置に使用されてよい。Ｘ線露光
描画装置は２本のレール７１、７１と斯かるレールの上
を測定方向（Ｘ軸方向）に可動なステージ７３とを有す
る。

【００６６】ステージ７３の上面７３Ａには被検物体７
５例えば感光剤が装着されており、被検物体７５は検出
すべき定点Ｐを有する。例えば感光剤に２重露光する場
合、定点検出装置によって定点Ｐが正確に検出される必
要がある。従来、斯かる定点の検出は１台の定点検出装
置によって検出されていた。従って、ステージ７３が測
定方向（Ｘ軸方向）に対してヨーイング（矢印Ｙで示
す。）すると、定点を正確に検出することができなかっ
た。

【００６７】本例では２台の定点検出部によって定点を
検出するから、斯かるヨーイングに起因する誤差を排除
することができる。

【００６８】本例によると、ステージ７３の上面にて被
検物体７５の両側に、偏光板７７Ａ、７７Ｂを装着す
る。各偏光板７７Ａ、７７Ｂは上述のように２つの偏光
板３２、３３を含む。２つの偏光板３２、３３は測定方
向に沿って配置され、両者は中心面に関して互いに対称
的な構成を有する。

【００６９】２つの偏光板７７Ａ、７７Ｂに対してそれ
ぞれ定点検出部が配置されている。各定点検出部は例え
ば図６に示した本発明の第２の例と同様な構成であって
よい。尚、図６の第２の例ではミラー５６が使用されて
いたが、本例ではミラー５６の代わりに各偏光板７７
Ａ、７７Ｂの下面に反射膜が設けられている。各定点検
出部の出力信号は電気処理回路８０に供給される。

【００７０】図１５に電気処理回路８０の構成例を示
す。電気処理回路８０は１対の電流電圧変換器８０−１
Ａ、８０−２Ｂと差動増幅器８０−２とを有する。

【００７１】本例の定点検出装置は更に差動増幅器８０
−２の出力信号を加算する加算器８１と加算器８１の出
力を入力する比較器８３とを有する。

【００７２】図１６に２つの差動増幅器８０−２及び加
算器８１の出力信号を示す。図１６Ａの実線の曲線Ｃ３
−１は第１の差動増幅器８０−２の出力信号であり、図
１６Ｂの実線の曲線Ｃ３−２は第２の差動増幅器８０−
２の出力信号であり、図１６Ｃの実線の曲線Ｃ４は加算
器８１の出力信号である。

【００７３】次に、図１７を参照してヨーイングに起因
する誤差及びそれを補償する機能について説明する。図
示のように、被検物体７５の定点Ｐを通り測定方向に沿
ってＸ軸をとる。Ｘ線露光描画装置のステージ７３の上
面に装着された偏光板７７Ａ、７７Ｂは、Ｘ軸に対して
対称的に配置されていると仮定する。Ｘ軸からの距離を
ｔとする。各定点検出部は被検物体７５の両側の各偏光
板７７Ａ、７７Ｂに対応して配置されている。

【００７４】Ｘ線露光描画装置のステージ７３がヨーイ
ングすると、ステージ７３の上面に装着された偏光板７
７Ａ、７７Ｂも図示のようにヨーイングする。それによ
って、偏光板７７Ａ、７７Ｂは定点Ｐの周りを回転運動
する。即ち、２つの偏光板７７Ａ、７７Ｂは互いに反対
方向に同一距離だけ移動する。第１の偏光板７７ＡはＸ
軸の負の方向にΔＸだけ移動し、第２の偏光板７７Ｂは
Ｘ軸の正の方向にΔＸだけ移動する。

【００７５】図１６の破線の曲線はヨーイングした場合
の２つの差動増幅器８０−２及び加算器８１の出力信号
を示す。図１６Ａの破線の曲線Ｃ３−１’は第１の差動
増幅器８０−２の出力信号であり、図１６Ｂの破線の曲
線Ｃ３−２’は第２の差動増幅器８０−２の出力信号で
あり、図１６Ｃの破線の曲線Ｃ４’は加算器８１の出力
信号である。

【００７６】加算器８１の出力信号は比較器８３に供給
されてゼロクロス点が得られる。図１６Ｃの破線の曲線
Ｃ４’に示されるように、ヨーイングによって加算器８
１の出力信号は変化するが、ゼロクロス点は変化しな
い。本例では、ヨーイングによって２つの差動増幅器８
０−２の出力信号は変化するが、斯かる差動増幅器８０
−２の出力信号は加算器８１にて加算され、その変化分
は相殺される。

【００７７】図１８に本発明による定点検出装置がリニ
アエンコーダに使用された例を示す。リニアエンコーダ
はスケール基板７５−１を有し、その上面には測定軸
（Ｘ軸）に沿って変位検出用の回折格子７５−２が配置
されている。斯かる回折格子７５−２によって測定軸
（Ｘ軸）方向の変位が検出される。変位検出用の回折格
子７５−２の両側に対称的に偏光板７７Ａ、７７Ｂが装
着されている。

【００７８】尚、本例の定点検出装置は２つの偏光板７
７Ａ、７７Ｂに対応して２つの定点検出部が配置されて
おり、各定点検出部は光学系と検出系とを含む。尚斯か
る定点検出部の光学系及び検出系は図１４の本発明の第
６の例のものと同様であってよい。こうして、本例の定
点検出装置によると第６の例のと同様にスケール基板７
５−１のヨーイングによる誤差を排除することができ
る。

【００７９】以上本発明の実施例について詳細に説明し
てきたが、本発明は上述の実施例に限ることなく本発明
の要旨を逸脱することなく他の種々の構成が採り得るこ
とは当業者にとって容易に理解されよう。

【００８０】

【発明の効果】本発明によれば、２つの偏光板３２、３
３によって互いに異なる偏光面を有する２つの偏光が得
られ、斯かる２つの偏光は容易に分離することができる
から正確な定点を得ることができる利点がある。

【００８１】本発明によれば、偏光板によって得られた
偏光を検出することによって定点を求めるから、光源１
２の波長が変動しても常に正確な定点を検出することが
できる利点がある。

【００８２】本発明によれば、偏光板によって得られた
偏光を検出することによって定点を求めるから、光源１
２の波長を自由に選択すことができるから、発光ダイオ
ード等の安価な光源を使用することができる利点があ
る。

【００８３】本発明によれば、４つの偏光板３２、３
３、３４、３５を使用して４つの偏光を生成し、それに
よって定点のＸ軸及びＹ軸方向の位置を得ることができ
る利点がある。

【００８４】本発明によれば、３つの偏光板３２、３
３、３４を使用して３つの偏光を生成し、それによって
定点のＸ軸及びＹ軸方向の位置を得ることができる利点
がある。

【００８５】本発明によると、２つの偏光板７７Ａ、７
７Ｂとそれに対応した２つの定点検出部を有するように
構成することによって、より精度が高い定点検出装置を
提供することができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による定点検出装置の第１の例の構成を
示す図である。

【図２】電気処理回路の構成を示す図である。

【図３】本発明の定点検出装置による光強度曲線及び光
強度差曲線を示す図である。

【図４】偏光板及び検光子の機能を説明する説明図であ
る。

【図５】偏光板に入射される光と出射される光の偏光特
性を説明する説明図である。

【図６】本発明による定点検出装置の第２の例の構成を
示す図である。

【図７】本発明による定点検出装置の第３の例の構成を
示す図である。

【図８】本発明による定点検出装置の第３の例の偏光板
を示す図である。

【図９】本発明による定点検出装置の第３の例の電気処
理回路の構成例を示す図である。

【図１０】本発明による定点検出装置の第３の例の電気
処理回路の構成例を示す図である。

【図１１】本発明による定点検出装置の第４の例の構成
を示す図である。

【図１２】本発明による定点検出装置の第５の例の偏光
板を示す図である。

【図１３】本発明による定点検出装置の第５の例の電気
処理回路の構成例を示す図である。

【図１４】本発明による定点検出装置の第６の例の外観
を示す図である。

【図１５】本発明による定点検出装置の第６の例の電気
処理回路の構成例を示す図である。

【図１６】本発明による定点検出装置の第６の例の光強
度差曲線を示す図である。

【図１７】本発明による定点検出装置の第６の例の機能
を説明する説明図である。

【図１８】本発明による定点検出装置をリニアエンコー
ダに使用した場合を説明する説明図である。

【図１９】従来の定点検出装置の第１の例の外観を示す
図である。

【図２０】従来の定点検出装置の回折格子を示す図であ
る。

【図２１】従来の定点検出装置の第２の例の構成を示す
図である。

【図２２】従来の定点検出装置による電気処理回路の例
を示す図である。

【図２３】従来の定点検出装置による光強度曲線及び光
強度差曲線を示す図である。

【符号の説明】

１０ 固定部 １１ 光学系 １２ 光源 １３ コリメータレンズ １４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ 集光レンズ ２１ 検出系 ２２、２３、２４、２５ 受光器 ２９ 電気処理回路 ２９−１Ａ、２９−１Ｂ 電流電圧変換器 ２９−２ 差動増幅器 ２９−３ 比較器 ３２、３３、３４、３５ 偏光板 ４１、４３ 検光子 ５１、５２、５３、５４、ハーフミラー ５６ ミラー ７１ レール ７３ ステージ ７３Ａ 上面 ７５ 被検物体 ７５−１ スケール基板 ７５−２ 回折格子 ７７Ａ、７７Ｂ 偏光板板 ８０ 電気処理回路 ８１ 加算器 ８３ 比較器 １０１ ガイド １０２ 移動部材 １０３ 被検物体 １０４ マーク １０４Ａ、１０４Ｂ 部分、回折格子 １０５ 装置本体 １０６ 対物レンズ １０７ 接眼レンズ １０８ レーザ発生器 １０９Ａ 入射光 １０９Ｂ、１０９Ｂ’ 偏光 １１０ ポジションセンサ １１０Ａ、１１０Ｂ フォトディテクタ １１１ 演算回路 １１２ 表示装置 １３１ 基板 １３２、１３３ 回折格子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01D 5/26 - 5/38 G01B 11/00 - 11/30

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 境界にて互いに接続された第１及び第２
   の偏光板と該偏光板に光を出力する光源と上記２つの偏
   光板によって生成された偏光面が異なる２つの偏光をそ
   れぞれ検出する第１及び第２の受光器とを有し、上記２
   つ偏光板を上記光源及び受光器に対して相対的に測定軸
   方向に沿って移動させ、上記光源からの光の照射点が上
   記２つの偏光板の境界を通るとき、上記２つの受光器に
   よって検出される信号の大きさが等しくなる点を求める
   ことによって定点を得るように構成された定点検出装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の定点検出装置において、 上記第１の偏光板による第１の偏光は上記測定軸に垂直
   な偏光面を有し、上記第２の偏光板による第２の偏光は
   上記測定軸に平行な偏光面を有することを特徴とする定
   点検出装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の定点検出装置にお
   いて、 上記２つの偏光板によって生成された２つの偏光を分離
   して各偏光を上記受光器に導く検光子を供えたことを特
   徴とする定点検出装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の定点検出装置において、 上記２つの偏光板に隣接して更に少なくとも１つの偏光
   板が設けられ、上記少なくとも１つの偏光板による偏光
   を受光する少なくとも１つ受光器が設けられ、上記偏光
   板を上記光源及び受光器に対して相対的に２つの測定軸
   方向に沿って移動させ、上記光源からの光の照射点が上
   記偏光板の境界を通るとき、上記受光器の各々によって
   検出される信号の大きさが等しくなる点を求めることに
   よって第１の測定方向及び第２の測定方向の定点位置を
   求めるように構成されていることを特徴とする定点検出
   装置。
5. 【請求項５】 検出すべき定点の両側に対称的に配置さ
   れた２つの定点検出部を有し、上記２つの定点検出部の
   各々は、互いに隣接して測定方向に沿って配置されると
   共に互いに性質の異なる１対の偏光板を有し、これら１
   対の偏光板と他の１対の偏光板は測定方向に対して互い
   に対称的に構成されており、上記定点検出部の各々は上
   記１対の偏光板に光を出力する光源と上記１対の偏光板
   によって偏光された光をそれぞれ検出する１対の受光器
   とを有し、上記２つの偏光板を上記２つの定点検出部に
   対して相対的に移動させるとき、上記２つの定点検出部
   の受光器によって検出される光強度信号によって定点を
   検出するように構成された定点検出装置において、 上記２つの定点検出部の各々は上記１対の受光器の出力
   信号をそれぞれ入力する１対の電流電圧変換器と該電流
   電圧変換器の出力信号を入力してその差を演算する差動
   増幅器とを有し、上記２つの定点検出部の差動増幅器の
   出力信号を加算して上記２つの偏光板の光強度差信号を
   求めるように構成されていることを特徴とする定点検出
   装置。
6. 【請求項６】 第１及び第２の偏光板を隣接して配置す
   ることと、 光源からの光によるビームスポットが上記２つの偏光板
   の境界を通過するように上記第１及び第２の偏光板を上
   記光源からの光に対して測定軸に沿って移動させること
   と、 上記第１の偏光板によって生成された第１の偏光と上記
   第２の偏光板によって生成された第２の偏光をそれぞれ
   受光器によって検出することと、 を含み、上記２つの偏光の強度が等しい点を求めること
   によって定点の位置を求めるように構成された定点検出
   方法。