JPH05203411A - 回折格子を用いた位置ずれ量測定方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 本願の位置ずれ測定方法は、２つの回折格子
に２波長の単色光を入射させて生じる２つの回折光を光
ヘテロダイン干渉させ、これらの干渉光を基に光ヘテロ
ダイン干渉ビート信号を発生させ、これらのビート信号
間の位相差の変化量を求め、回折格子の位置ずれ量を求
める。また装置は、２波長の単色光を発生する光源３２
と、単色光を回折格子に入射させる光入射手段と、２つ
の光ヘテロダイン干渉合成回折光ＤＬ₁，ＤＬ₂を検出し
ビート信号ＨＢ₁，ＨＢ₂を発生させる光検出手段と、ビ
ート信号間の位相差を求め、回折格子間の位置ずれ量を
求める演算処理手段３６とを具備する。 【効果】 回折格子の位置ずれ量を高精度で高安定かつ
容易に測定することができる。また、検出光学系の微小
揺らぎ、光路系の空気の温度、気圧等の変動の影響がな
く、マーク領域が小さくなり、２方向の位置ずれ量の測
定が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、ＩＣ、ＬＳＩ
等の半導体を製造するための露光装置等において、形成
されたパタン間の重ね合せ精度を測定する際に好適に用
いられ、回折格子を測長基準尺とし、複数の回折格子に
より得られるそれぞれの回折光を光ヘテロダイン干渉さ
せて得られるビート信号の位相差により、回折格子間の
相対的な位置ずれ量を検出することができる回折格子を
用いた位置ずれ量の測定方法及びその装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体
を製造するための露光装置等において、形成されたパタ
ン間の重ね合せ精度を測定する際に用いられる位置ずれ
量の測定方法としては、下記に述べる様々な方法が知ら
れている。第１の方法は、パターン線幅測定装置を用い
て被測定物に焼付けられた測定用のパターンの相互間の
位置ずれの大きさを測定することにより、相対的な位置
ずれ量を測定する方法である。また、第２の方法はバー
ニア方式といわれ、ピッチの異なる格子を被測定物たる
集積回路上に焼付けて丁度重なる格子の部分を読み取る
ことにより、相対的な位置ずれ量を測定する方法であ
る。また、第三の方法は抵抗測定法といわれ、被測定物
たる集積回路上に複数の細長い抵抗体と電極とを重ね合
せて形成し、これらの抵抗体の各値を比較することによ
り、相対的な位置ずれ量を測定する方法である。しかし
ながら、上述した第１の方法及び第２の方法では用いる
装置の精度により測定精度が決ってしまい、例えば、第
１の方法では高々０．０１μｍ程度、また、第２の方法
では０．０４μｍ程度の精度しか得られないという欠点
がある。また、第三の方法では高精度が得られる反面、
測定をするためにかなり複雑な測定装置を必要とし、演
算処理に長時間かかるという問題がある。

【０００３】そこで、これらの欠点や問題点を解決する
方法として、回折格子を被測定物たるウエハ上に焼付
け、前記回折格子の回折光の位相差によりパターンの位
置ずれ量を測定する方法が提案されている。図８は、上
記の方法を適用した回折格子の位置ずれ量測定装置（以
下、位置ずれ測定装置と略称する）の一例を示す構成図
である（例えば、特開昭６２−５６８１８号公報参
照）。この位置ずれ測定装置１は、光源２、コリメータ
レンズ系３、ビームスプリッター（分路器）４、超音波
変調器（ＡＯＭ）５，６、ミラー７，７，…、ステージ
８、対物レンズ９、絞り１０、ハーフミラー１１、光電
変換素子列１２、位置ずれ検出制御回路１３、接眼レン
ズ１４から構成されている。ここで、光源２は、周波数
の異なる２波長のコヒーレントな単色光を出射するレー
ザ光源であり、光電変換素子列１２は、フォトダイオー
ド（ＰＤ）またはアバランシェフォトダイオード（ＡＰ
Ｄ）からなる光電変換素子を複数個配列したものであ
る。そして、ステージ８上には位置ずれ量を測定すべき
ウエハ１５が載置されている。

【０００４】ウエハ１５は、露光装置のマスク又はレチ
クル上に形成された２枚の露光パターンが表面に重ね焼
きされ、現像処理がなされたものである。このウエハ１
５には、図９に示す様に、２枚の露光パターンが焼付け
られる際に、これらの露光パターンの焼付け位置を表す
第１の回折格子Ｇ₁（Ｇ₁₁，Ｇ₁₂）と第２の回折格子Ｇ₂
（Ｇ₂₁，Ｇ₂₂）からなる回折格子Ｇが形成されている。
第１の回折格子Ｇ₁（Ｇ₁₁，Ｇ₁₂）は、第１回目の露光
処理時に露光パターンと一緒に焼付けられたもので、各
格子エレメントｇ，ｇ，…の配列方向がｙ軸方向と一致
し、かつ、各格子エレメントｇの長手方向がｘ軸方向と
一致するように、各格子エレメントｇ，ｇ，…がピッチ
（間隔）ｄで二列に配列されている。また、第２の回折
格子Ｇ₂（Ｇ₂₁，Ｇ₂₂）は、前記第１の回折格子Ｇ₁（Ｇ
₁₁，Ｇ₁₂）と同様の方法により第２回目の重ね合せ露光
処理により焼付けられたもので、第１の回折格子Ｇ₁₁，
Ｇ₁₂間に第２の回折格子Ｇ₂₁が形成され、第１の回折格
子Ｇ₁₂の外方（図中右方）に第２の回折格子Ｇ₂₂が形成
されている。そして、これらの第２の回折格子Ｇ₂₁，Ｇ
₂₂においても、各格子エレメントｇ，ｇ，…の配列方向
がｙ軸方向と一致し、かつ、各格子エレメントｇの長手
方向がｘ軸方向と一致するように、各格子エレメント
ｇ，ｇ，…がピッチ（間隔）ｄで二列に配列されてい
る。

【０００５】位置ずれ検出制御回路１３は、図１０に示
す様に、光電変換素子列１２の各光電変換素子１２ａ〜
１２ｄに接続された複数のプリアンプ２１ａ〜２１ｄ、
ＰＬＬ回路２２ａ〜２２ｄ、位相差検出回路（ＰＨＳ）
２３ａ〜２３ｄ、発信器（ＯＳＣ１）２４、発信器（Ｏ
ＳＣ２）２５、周波数変換回路２６、位置ずれ算定回路
２７、表示装置２８から構成されている。

【０００６】次に、この位置ずれ測定装置１を用いてウ
エハ１５の位置ずれ量を測定する方法について説明す
る。光源２から出射されたレーザ光Ｌは、コリメータレ
ンズ系３ａ，３ｂを通過しビームスプリッタ４に入射さ
れる。ビームスプリッタ４では、レーザ光Ｌを２つに分
波し、この分波された第１のレーザ光Ｌ₁は超音波変調
器（ＡＯＭ）５に、また第２のレーザ光Ｌ₂はミラー７
により反射され超音波変調器（ＡＯＭ）６にそれぞれ入
射される。

【０００７】超音波変調器（ＡＯＭ）５に入射された第
１のレーザ光Ｌ₁は、発信器（ＯＳＣ１）２４及び周波
数変換回路２６により電気的に生成された変調信号Ｓ₁
により周波数ｆ₁だけシフト変調され、ミラー７，７に
より反射されながらウエハ１５の回折格子Ｇ上に第１の
コヒーレント光ＬＬ₁として照射される。一方、超音波
変調器（ＡＯＭ）６に入射された第２のレーザ光Ｌ
₂は、発信器（ＯＳＣ１）２５により電気的に生成され
た変調信号Ｓ₂により周波数ｆ₂だけシフト変調され、ミ
ラー７，７により反射されながらウエハ１５の回折格子
Ｇ上に第２のコヒーレント光ＬＬ₂として照射される。
ここでは、回折格子Ｇにより発生された第１のコヒーレ
ント光ＬＬ₁の１次回折光ＬＦ₁の反射方向と第２のコヒ
ーレント光ＬＬ₂の１次回折光ＬＦ₂の反射方向とが一致
するように、かつ、その方向がウエハ１４の表面に対し
てほぼ垂直方向となるように設定されている。回折格子
Ｇにより発生される１次回折光ＬＦ₁，ＬＦ₂は互いに干
渉し合い、対物レンズ９、絞り１０を通過しさらにハー
フミラー１１を通過した後に、光電変換素子列１２に入
射する。この場合、一部の回折光はハーフミラー１１に
より反射されるので、接眼レンズ１４によりこの回折光
の干渉縞を観察することができる。

【０００８】光電変換素子列１２では、各光電変換素子
１２ａ〜１２ｄが第１の回折格子Ｇ₁₁，Ｇ₁₂及び第２の
回折格子Ｇ₂₁，Ｇ₂₂各々に対応しているので、第１の回
折格子Ｇ₁₁，Ｇ₁₂及び第２の回折格子Ｇ₂₁，Ｇ₂₂各々か
ら発生する回折光の干渉光を対応する光電変換素子１２
ａ〜１２ｄが検出し、周波数Δｆ₁（＝ｆ₁−ｆ₂）の４
つのビート信号Ｓ₁₁〜Ｓ₂₂を発生する。発生した４つの
ビート信号Ｓ₁₁〜Ｓ₂₂は、位置ずれ検出制御回路１３に
送られる。位置ずれ検出制御回路１３では、各光電変換
素子１２_a〜１２_dから出力されるビート信号Ｓ₁₁〜Ｓ₂₂
の位相をＰＬＬ回路２２_a〜２２_dによりそれぞれ位相ロ
ックすることによりノイズが除去された周波数Δｆ（＝
ｆ₀）の位相出力ＳＦ₁〜ＳＦ₄を得る。その後、位相差
検出回路（ＰＨＳ）２３ａ〜２３ｄにより、これらの位
相出力ＳＦ₁〜ＳＦ₄の位相と、発信器２４から得られる
基準周波数出力Ｓ₀の位相とを比較し、それぞれの位相
差α，β，γ，δを求める。位置ずれ算定回路２７で
は、これらの位相差α，β，γ，δを基に位置ずれ量Δ
ｙを、次式 Δｙ＝（ｄ／（４π））・（（３β−３γ−α＋δ）／４） … …（１） ただし、ｄは回折格子Ｇのピッチにより求め、この位置
ずれ量Δｙを表示装置２８により表示する。

【０００９】ここで、第１の回折格子Ｇ₁₁，Ｇ₁₂及び第
２の回折格子Ｇ₂₁，Ｇ₂₂間にｙ軸方向の位置ずれがなけ
れば、第１の回折格子Ｇ₁₁，Ｇ₁₂の各格子エレメント
ｇ，ｇ，…と第２の回折格子Ｇ₂₁，Ｇ₂₂の各格子エレメ
ントｇ，ｇ，…とがｘ軸方向の同一直線上に並んでいる
とみなされ、第１及び第２の露光パターンに位置ずれが
ないと判定される。これに対し、第１の回折格子Ｇ₁₁，
Ｇ₁₂及び第２の回折格子Ｇ₂₁，Ｇ₂₂間に位置ずれΔｙが
あれば、第１の回折格子Ｇ₁₁，Ｇ₁₂の各格子エレメント
ｇ，ｇ，…と第２の回折格子Ｇ₂₁，Ｇ₂₂の各格子エレメ
ントｇ，ｇ，…とはΔｙだけｙ軸方向にずれているとみ
なされ、第１及び第２の露光パターンに位置ずれΔｙが
あると判定される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した位
置ずれ測定装置１を用いる方法では、電子回路により発
生させた基準信号を用いて位相差を求めているために、
検出光学系の微小揺らぎや光路系の媒質である空気の温
度、気圧等の変動の影響を受けやすく、位相差信号が変
動し位置ずれ量の誤差要因となるという問題がある。ま
た、この方法では、光学系と回折格子との傾きの影響を
前記（１）式により消去しているために、位相差を検出
する４つの電子回路系の不安定性の他に相互の回路特性
の違いによる演算誤差を含みやすく、高精度で位置ずれ
量を求めることが難しいという問題がある。また、一方
向の位置ずれ量を検出するためには少なくとも４つの回
折格子が必要となり、位置ずれ検出用のマーク（回折格
子）を形成する領域が大きくなるという欠点もある。

【００１１】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、上記の問題点や欠点を解決するとともに、
従来よりも高精度、高安定かつ容易に回折格子間の相対
的な位置ずれ量を検出することができる回折格子を用い
た位置ずれ量の測定方法及びその装置を提供することに
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次の様な回折格子を用いた位置ずれ量測定
方法及びその装置を採用した。すなわち、請求項１記載
の回折格子を用いた位置ずれ量測定方法は、被測定物の
同一平面上に設けられた第１の回折格子及び第２の回折
格子各々に周波数の異なる２波長からなる単色光を入射
し、これらの回折格子から生じる２つの回折光を光ヘテ
ロダイン干渉させて２つの光ヘテロダイン干渉合成回折
光を発生させ、これらの光ヘテロダイン干渉合成回折光
を基に前記第１の回折格子及び第２の回折格子各々に対
応する光ヘテロダイン干渉ビート信号を発生させ、この
第１の光ヘテロダイン干渉ビート信号と第２の光ヘテロ
ダイン干渉ビート信号との間の位相差の変化量を求める
ことにより前記第１の回折格子に対する第２の回折格子
の位置ずれ量を求めることを特徴としている。

【００１３】また、請求項２記載の回折格子を用いた位
置ずれ量測定方法は、請求項１記載の回折格子を用いた
位置ずれ量測定方法において、前記同一平面上に第３の
回折格子及び第４の回折格子を設け、これらの回折格子
各々に周波数の異なる２波長からなる単色光を入射し、
これらの回折格子から生じる２つの回折光を光ヘテロダ
イン干渉させて２つの光ヘテロダイン干渉合成回折光を
発生させ、これらの光ヘテロダイン干渉合成回折光を基
に前記第３の回折格子及び第４の回折格子各々に対応す
る光ヘテロダイン干渉ビート信号を発生させ、この第３
の光ヘテロダイン干渉ビート信号と第４の光ヘテロダイ
ン干渉ビート信号との間の位相差の変化量を求めて基準
値とし、前記第１の光ヘテロダイン干渉ビート信号と第
２の光ヘテロダイン干渉ビート信号との間の位相差の変
化量から前記基準値を差し引くことにより、前記第１の
回折格子に対する前記第２の回折格子の位置ずれ量を求
めることを特徴としている。

【００１４】また、請求項３記載の回折格子を用いた位
置ずれ量測定方法は、請求項２記載の回折格子を用いた
位置ずれ量測定方法において、前記第２の回折格子ない
し第４の回折格子を用い、これらの回折格子各々に周波
数の異なる２波長からなる単色光を入射し、これらの回
折格子から生じる回折光を光ヘテロダイン干渉させて光
ヘテロダイン干渉合成回折光を発生させ、これらの光ヘ
テロダイン干渉合成回折光を基に前記第２の回折格子な
いし第４の回折格子各々に対応する光ヘテロダイン干渉
ビート信号を発生させ、この第３の光ヘテロダイン干渉
ビート信号と第４の光ヘテロダイン干渉ビート信号との
間の位相差の変化量を求めて基準値とし、前記第４の光
ヘテロダイン干渉ビート信号と第２の光ヘテロダイン干
渉ビート信号との間の位相差の変化量から前記基準値を
差し引くことにより、前記第４の回折格子に対する前記
第２の回折格子の位置ずれ量を求めることを特徴として
いる。

【００１５】また、請求項４記載の回折格子を用いた位
置ずれ量測定方法は、請求項１，２または３記載の回折
格子を用いた位置ずれ量測定方法において、前記回折格
子は、２次元の回折格子からなることを特徴としてい
る。

【００１６】また、請求項５記載の回折格子を用いた位
置ずれ量測定装置は、周波数の異なる２波長からなる単
色光を発生する光源と、当該光源から発せられた単色光
を、被測定物の同一平面上に設けられた第１の回折格子
及び第２の回折格子各々に入射させる光入射手段と、前
記第１の回折格子及び第２の回折格子各々から生じる２
つの回折光を光ヘテロダイン干渉させてなる２つの光ヘ
テロダイン干渉合成回折光を検出し、前記第１の回折格
子及び第２の回折格子各々に対応する光ヘテロダイン干
渉ビート信号を発生させる光検出手段と、前記第１の光
ヘテロダイン干渉ビート信号と第２の光ヘテロダイン干
渉ビート信号との間の位相差を求め、前記第１の回折格
子に対する第２の回折格子の位置ずれ量を求める演算処
理手段とを具備してなることを特徴としている。

【００１７】また、請求項６記載の回折格子を用いた位
置ずれ量測定装置は、請求項５記載の回折格子を用いた
位置ずれ量測定装置において、前記光入射手段に、前記
光源が前記同一平面上に設けられた第１ないし第４の回
折格子に対して平行な状態を保ちつつ前記光源と前記第
１ないし第４の回折格子とを相対移動させる移動手段を
設け、前記演算処理手段は、前記第１の光ヘテロダイン
干渉ビート信号と第２の光ヘテロダイン干渉ビート信号
との間の位相差の変化量から第３の光ヘテロダイン干渉
ビート信号と第４の光ヘテロダイン干渉ビート信号との
間の位相差の変化量を差し引き、前記第１の回折格子に
対する前記第２の回折格子の位置ずれ量を求める手段を
具備してなることを特徴としている。

【００１８】

【作用】本発明の請求項１記載の回折格子を用いた位置
ずれ量測定方法では、前記第１の回折格子及び第２の回
折格子各々から生じる２つの回折光を光ヘテロダイン干
渉させて２つの光ヘテロダイン干渉合成回折光を発生さ
せ、これらの干渉光を基に第１の光ヘテロダイン干渉ビ
ート信号と第２の光ヘテロダイン干渉ビート信号とを発
生させ、これらのビート信号間の位相差の変化量を求
め、前記第１の回折格子に対する第２の回折格子の位置
ずれ量を求める。これにより、高精度で高安定かつ容易
に回折格子間の相対的な位置ずれ量を測定する。

【００１９】また、請求項２記載の回折格子を用いた位
置ずれ量測定方法では、前記同一平面上に第３の回折格
子及び第４の回折格子を設け、これらの回折格子から生
じる２つの回折光を光ヘテロダイン干渉させて２つの光
ヘテロダイン干渉合成回折光を発生させ、これらの干渉
光を基に前記第３の回折格子及び第４の回折格子各々に
対応する光ヘテロダイン干渉ビート信号を発生させ、こ
れらのビート信号間の位相差の変化量を基準値とし、前
記第１の光ヘテロダイン干渉ビート信号と第２の光ヘテ
ロダイン干渉ビート信号との間の位相差の変化量から前
記基準値を差し引く。これにより、検出光学系の微小揺
らぎ、光路系の空気の温度、気圧等の変動の影響がな
く、高精度、高安定かつ容易に回折格子間の相対的な位
置ずれ量を測定する。

【００２０】また、請求項３記載の回折格子を用いた位
置ずれ量測定方法では、前記第２の回折格子ないし第４
の回折格子を用い、これらの回折格子から生じる回折光
を光ヘテロダイン干渉させて光ヘテロダイン干渉合成回
折光を発生させ、これらの干渉光を基に前記第２の回折
格子ないし第４の回折格子各々に対応する光ヘテロダイ
ン干渉ビート信号を発生させ、第３のビート信号と第４
のビート信号との間の位相差の変化量を求めて基準値と
し、前記第４のビート信号と第２のビート信号との間の
位相差の変化量から前記基準値を差し引くことにより、
前記第４の回折格子に対する前記第２の回折格子の位置
ずれ量を求める。これにより、検出光学系の微小揺ら
ぎ、光路系の空気の温度、気圧等の変動の影響がなく、
また基準値を採る必要がなくなり、高精度、高安定かつ
容易に回折格子間の相対的な位置ずれ量を測定する。

【００２１】また、請求項４記載の回折格子を用いた位
置ずれ量測定方法では、前記回折格子を２次元の回折格
子とすることにより、マーク領域を小さくし、２方向の
位置ずれ量の測定を可能にする。

【００２２】また、請求項５記載の回折格子を用いた位
置ずれ量測定装置では、光源が周波数の異なる２波長か
らなる単色光を発生し、光入射手段が該単色光を被測定
物の同一平面上に設けられた第１の回折格子及び第２の
回折格子各々に入射させる。また、光検出手段が前記回
折格子各々から生じる２つの回折光を光ヘテロダイン干
渉させてなる２つの光ヘテロダイン干渉合成回折光を検
出し、前記第１の回折格子及び第２の回折格子各々に対
応する光ヘテロダイン干渉ビート信号を発生させる。ま
た、演算処理手段が前記ビート信号間の位相差を求め、
前記第１の回折格子に対する第２の回折格子の位置ずれ
量を求める。これにより、高精度で高安定かつ容易な回
折格子間の相対的な位置ずれ量の測定が可能になる。

【００２３】また、請求項６記載の回折格子を用いた位
置ずれ量測定装置では、前記光入射手段に設けられた移
動手段が、前記光源が前記同一平面上に設けられた第１
ないし第４の回折格子に対して平行な状態を保ちつつ前
記光源と前記第１ないし第４の回折格子とを相対移動さ
せ、前記演算処理手段が、前記第１の光ヘテロダイン干
渉ビート信号と第２の光ヘテロダイン干渉ビート信号と
の間の位相差の変化量から第３の光ヘテロダイン干渉ビ
ート信号と第４の光ヘテロダイン干渉ビート信号との間
の位相差の変化量を差し引き、前記第１の回折格子に対
する前記第２の回折格子の位置ずれ量を求める。これに
より、検出光学系の微小揺らぎ、光路系の空気の温度、
気圧等の変動の影響が低減され、高精度で高安定かつ容
易な回折格子間の相対的な位置ずれ量の測定が可能にな
る。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の各実施態様について説明す
る。 （第１実施例）図１は、本発明の第１実施例である回折
格子を用いた位置ずれ量測定装置（以下、位置ずれ測定
装置と略称する）３１を示す概略構成図である。なお、
この位置ずれ測定装置３１において、従来の位置ずれ測
定装置１と同一の構成要素については同一の符号を付
し、説明を省略する。

【００２５】この位置ずれ測定装置３１は、２波長直交
偏光レーザ光源（２波長レーザ光源）３２、コリメータ
レンズ系３、偏光ビームスプリッター（分路器）３３、
１／２波長板３４、ミラー７，７，…、ｘｙステージ３
５、対物レンズ９、絞り１０、ハーフミラー１１、光電
変換素子列１２、信号処理制御部３６から構成されてい
る。そして、ｘｙステージ３５上には位置ずれ量を測定
すべきウエハ３７が載置されている。

【００２６】ウエハ３７は、露光装置のマスク又はレチ
クル上に形成された２枚の露光パターンが表面に重ね焼
きされ、現像処理がなされたものである。このウエハ３
７の中央部には、図２に示す様に、２枚の露光パターン
が焼付けられる際に、これらの露光パターンの焼付け位
置を表す第１の回折格子Ｈ₁と第２の回折格子Ｈ₂からな
る回折格子Ｈが形成されている。

【００２７】第１の回折格子Ｈ₁は、第１回目の露光処
理時に露光パターンと一緒に焼付けられたもので、各格
子エレメントｈ，ｈ，…の配列方向がｘ軸方向と一致
し、かつ、各格子エレメントｈの長手方向がｙ軸方向と
一致するように、各格子エレメントｈ，ｈ，…がピッチ
（間隔）ｄで二列に配列されている。また、第２の回折
格子Ｈ₂は、前記第１の回折格子Ｈ₁と同様の方法により
第２回目の重ね合せ露光処理により焼付けられたもの
で、該第１の回折格子Ｈ₁に対しｙ方向に所定間隔を保
って形成され、この第２の回折格子Ｈ₂においても、各
格子エレメントｈ，ｈ，…の配列方向がｘ軸方向と一致
し、かつ、各格子エレメントｈの長手方向がｙ軸方向と
一致するように、各格子エレメントｈ，ｈ，…がピッチ
（間隔）ｄで二列に配列されている。

【００２８】次に、この位置ずれ測定装置３１を用いて
ウエハ３７の位置ずれ量を測定する方法について説明す
る。２波長レーザ光源３２から出射したレーザ光ＰＬ
は、コリメータレンズ系３ａ，３ｂを通過した後、偏光
ビームスプリッター３３により、それぞれ水平成分（ｐ
偏光成分）、または垂直成分（ｓ偏光成分）のみを有す
る直線偏光でしかも周波数がわずかに異なる２波長の光
に分離される。このうちｐ偏光成分からなる入射ビーム
光Ｌｐは、１／２波長板３４により偏光方向が回転さ
れ、ミラー７，７を介してｘｙステージ３５上に設置さ
れたウエハ３７の回折格子Ｈに該回折格子Ｈ面に垂直な
法線方向（Ｚ方向）に対し一次回折角の方向から入射す
る。一方、ｓ偏光成分からなる入射ビーム光Ｌｓは、同
様に、ミラー７を介して回折格子Ｈ面に垂直な法線方向
（Ｚ方向）に対し前記入射ビーム光Ｌｐと対称の一次回
折角の方向から回折格子Ｈに入射する。

【００２９】ここでは、第１の回折格子Ｈ₁と第２の回
折格子Ｈ₂が、２波長の各入射ビーム光Ｌｐ，Ｌｓの同
一ビームスポット４１内に入るようにウエハ３７の位置
が設定されているので、第１の回折格子Ｈ₁と第２の回
折格子Ｈ₂に入射ビーム光Ｌｐ，Ｌｓが入射されると、
第１の回折格子Ｈ₁及び第２の回折格子Ｈ₂各々からそれ
ぞれＺ方向に２つの２波長の一次回折光の合成回折光、
すなわち第１の回折格子Ｈ₁による入射ビーム光Ｌｐの
−１次回折光と入射ビーム光Ｌｓの−１次回折光との光
ヘテロダイン干渉合成回折光（合成光）ＬＤ₁と、第２
の回折格子Ｈ₂による入射ビーム光Ｌｐの−１次回折光
と入射ビーム光Ｌｓの−１次回折光との光ヘテロダイン
干渉合成回折光（合成光）ＬＤ₂とが得られる。２つの
合成光ＬＤ₁，ＬＤ₂は、対物レンズ９、絞り１０を通過
し光電変換素子列１２において検出され、光ヘテロダイ
ン干渉ビート信号（ビート信号）ＨＢ₁，ＨＢ₂として信
号処理制御部３６に入力される。

【００３０】信号処理制御部３６では、第１の回折格子
Ｈ₁及び第２の回折格子Ｈ₂各々から得られるビート信号
ＨＢ₁，ＨＢ₂について、ビート信号ＨＢ₁に対するビー
ト信号ＨＢ₂の位相差Δφから第１の回折格子Ｈ₁に対す
る第２の回折格子Ｈ₂の位置ずれ量Δｘを次式より求め
る。 Δφ＝２π・２・Δｘ／ｄ … …（２） この信号処理制御部３６では、位置ずれ量Δｘの値を表
示装置等を用いて表示することは極めて容易である。

【００３１】ここで、ｘ軸方向について、第１の回折格
子Ｈ₁と第２の回折格子Ｈ₂との間に位置ずれがなけれ
ば、第１の回折格子Ｈ₁の各格子エレメントｈ，ｈ，…
と第２の回折格子Ｈ₂の各格子エレメントｈ，ｈ，…と
がｙ軸方向の同一直線上に並んでいるとみなされ、第１
及び第２の露光パターンに位置ずれがないと判定され
る。これに対し、第１の回折格子Ｈ₁と第２の回折格子
Ｈ₂との間に位置ずれΔｘがあれば、第１の回折格子Ｈ₁
の各格子エレメントｈ，ｈ，…と第２の回折格子Ｈ₂の
各格子エレメントｈ，ｈ，…とはΔｘだけｘ軸方向にず
れているとみなされ、第１及び第２の露光パターンに位
置ずれΔｘがあると判定される。

【００３２】以上説明した様に、上記第１実施例の位置
ずれ測定方法によれば、直線偏光でしかも周波数がわず
かに異なる入射ビーム光Ｌｐ，Ｌｓを回折格子Ｈに入射
し、第１の回折格子Ｈ₁及び第２の回折格子Ｈ₂各々に対
応する合成光ＬＤ₁，ＬＤ₂を発生させ、これらの合成光
ＬＤ₁，ＬＤ₂により得られるビート信号ＨＢ₁，ＨＢ₂の
ビート信号ＨＢ₁に対するビート信号ＨＢ₂の位相差Δφ
を求め、第１の回折格子Ｈ₁に対する第２の回折格子Ｈ₂
の位置ずれ量Δｘを求めることとしたので、第１の回折
格子Ｈ₁に対する第２の回折格子Ｈ₂の位置ずれ量Δｘを
高精度で高安定かつ容易に測定することができる。

【００３３】また、上記第１実施例の位置ずれ測定装置
３１によれば、２波長レーザ光源３２、コリメータレン
ズ系３、偏光ビームスプリッター３３、１／２波長板３
４、ミラー７，７，…、ｘｙステージ３５、対物レンズ
９、絞り１０、ハーフミラー１１、光電変換素子列１
２、信号処理制御部３６から構成されることとしたの
で、第１の回折格子Ｈ₁に対する第２の回折格子Ｈ₂の位
置ずれ量Δｘの高精度、高安定かつ容易な測定ができ
る。

【００３４】なお、上記実施例においては、２波長の単
色光光源として２波長レーザ光源３２を用いたが、この
２波長レーザ光源３２の他に、例えば、ブラッグセルな
どの音響光学素子を用いて発生させた２波長の単色光を
用いても同様の効果を得ることができる。この場合、音
響光学素子と半導体レーザを組合せることにより、２波
長単色光光源のコンパクト化が可能である。さらに、２
波長レーザ光の入射光学系に偏波面保存光ファイバ等の
光ファイバを用いて、位置ずれ検出光学系本体と２波長
単色光光源とを分離させ、両者を光ファイバで結合させ
る等の技術を適用させることにより、位置検出光学系を
さらにコンパクト化させることが可能である。

【００３５】また、回折格子Ｈへの入射光の方向及び該
回折格子Ｈからの回折光の方向がこの回折格子Ｈ面に垂
直なｙｚ平面に含まれる例について説明したが、回折格
子Ｈへの入射光の方向及び回折格子Ｈからの回折光の方
向として、回折格子Ｈ面に垂直なｙｚ平面に含まれない
斜め入射及び斜め出射の２波長の回折光を光学的に合成
して光ヘテロダイン干渉ビート信号を検出するようにし
ても同様の効果を得ることができる。また、回折格子Ｈ
としては、吸収型回折格子、位相型回折格子のいずれを
用いてもよく、またバイナリー回折格子に限らず正弦波
状回折格子、フレーズ回折格子等、種々の回折格子を用
いることが可能である。

【００３６】また、光ヘテロダイン干渉合成回折光とし
て１次回折光を用いた例について説明したが、一般に、
ｎ次の回折光を用いても同様の効果を得ることができ
る。

【００３７】さらにまた、上記の実施例においては、第
１の回折格子Ｈ₁と第２の回折格子Ｈ₂とをｙ軸の方向に
形成したものを用いているが、ｙ軸に垂直なｘ軸の方向
にも同様の回折格子を形成し、ｘ，ｙの２方向の位置ず
れ量Δｘ，Δｙを検出できるように光学系をｘ，ｙの２
方向に設定することも可能である。

【００３８】（第２実施例）図３は、本発明の第２実施
例である位置ずれ測定方法に用いられる回折格子ＨＳを
示す構成図である。この回折格子ＨＳは、上記第１実施
例のウエハ３７の中央部に形成された回折格子Ｈと、該
ウエハ３７の端部に形成された第３の回折格子Ｈ₃と第
４の回折格子Ｈ₄からなる回折格子Ｈ´とから構成され
ている。この回折格子Ｈ´は測定上の基準となる回折格
子で、第３の回折格子Ｈ₃と第４の回折格子Ｈ₄との配置
は、第１の回折格子Ｈ₁と第２の回折格子Ｈ₂との配置と
全く同一であり、各格子エレメントｈ，ｈ，…の配列方
向がｘ軸方向と一致し、かつ、各格子エレメントｈの長
手方向がｙ軸方向と一致するように、各格子エレメント
ｈ，ｈ，…がピッチ（間隔）ｄで二列に配列されてい
る。また、この回折格子Ｈ´は、第１回目の露光処理時
に第１の回折格子Ｈ₁及び露光パターンと同時に焼付け
るか、または第２回目の重ね合せ露光処理時に第２の回
折格子Ｈ₂及び露光パターンと同時に焼付けることによ
り形成される。

【００３９】次に、この回折格子ＨＳを用いてウエハ３
７の位置ずれ量を測定する方法について説明する。２波
長レーザ光源３２から出射したレーザ光ＰＬは偏光ビー
ムスプリッター３３により２波長の光に分離され、入射
ビーム光Ｌｐは回折格子ＨＳに一次回折角の方向から入
射し、入射ビーム光Ｌｓは回折格子ＨＳに前記入射ビー
ム光Ｌｐと対称の一次回折角の方向から入射する。ここ
では、ｘｙステージ３５を水平面上でｘ軸方向及びｙ軸
方向に移動させることにより、２波長レーザ光源３２を
回折格子ＨＳに対して平行な状態を保ちつつ回折格子Ｈ
Ｓを移動させるか、または、２波長レーザ光源３２から
光電変換素子列１２までを構成する光学系全体を回折格
子ＨＳに対して平行な状態を保ちつつ該光学系全体を移
動させることにより、入射ビーム光Ｌｐ，Ｌｓのビーム
スポット４１内に回折格子Ｈ及び回折格子Ｈ´をそれぞ
れ設定する。

【００４０】信号処理制御部３６では、第１の回折格子
Ｈ₁及び第２の回折格子Ｈ₂各々から得られるビート信号
ＨＢ₁，ＨＢ₂について、ビート信号ＨＢ₁に対するビー
ト信号ＨＢ₂の位相差Δφ_xと、第３の回折格子Ｈ₃及び
第４の回折格子Ｈ₄各々から得られるビート信号ＨＢ₃，
ＨＢ₄について、ビート信号ＨＢ₃に対するビート信号Ｈ
Ｂ₄の位相差Δφ₀とから第１の回折格子Ｈ₁に対する第
２の回折格子Ｈ₂の位置ずれ量Δｘを次式より求める。 Δφ＝Δφ_x−Δφ₀ ＝２π・２・Δｘ／ｄ … …（３） ただし、Δφ₀は、光学系のビームスポット４１内の波
面歪と回折格子ＨＳとの位置関係により生ずるオフセッ
ト量、またはｘｙステージ３５の移動方向と回折格ＨＳ
の格子エレメントｈの方向との回転ずれにより生ずる位
相差誤差である。また、（３）式において、Δφ₀≒０
°の場合が第１実施例の場合である。

【００４１】この位置ずれ測定方法によれば、検出光学
系の微小揺らぎ、光路系の空気の温度、気圧等の変動の
影響がなく、第１の回折格子Ｈ₁に対する第２の回折格
子Ｈ₂の位置ずれ量Δｘを高精度で高安定かつ容易に測
定することができる。また、この位置ずれ測定装置によ
れば、検出光学系の微小揺らぎ、光路系の空気の温度、
気圧等の変動の影響を除去することができ、第１の回折
格子Ｈ₁に対する第２の回折格子Ｈ₂の位置ずれ量Δｘの
高精度で高安定かつ容易な測定が可能になる。しかも、
回折格子Ｈ´を測定上の基準としたので、ビームスポッ
ト４１内の波面歪を高精度化することができ、ｘｙステ
ージ３５の移動方向に対し回転ずれなく回折格子を設定
することができる。

【００４２】（第３実施例）図４は、本発明の第２実施
例の回折格子ＨＳを変形したものである。この回折格子
ＨＴは、第２の回折格子Ｈ₂、第４の回折格子Ｈ₄、第３
の回折格子Ｈ₃をｙ軸方向に配列したもので、第１の回
折格子Ｈ₁と第４の回折格子Ｈ₄を共通化し、第３の回折
格子Ｈ₃と第４の回折格子Ｈ₄を第１回目の露光処理時に
露光パターンと同時に焼付けたものである。この回折格
子ＨＴを用いて第４の回折格子Ｈ₄に対する第２の回折
格子Ｈ₂の位置ずれ量Δｘを求めることができ、したが
って、前記第２実施例と同様の作用・効果を奏すること
ができる。

【００４３】（第４実施例）図５は、本発明の第１実施
例の回折格子Ｈを二次元回折格子Ｊに置き換えたもので
ある。この二次元回折格子Ｊは、位置ずれ検出光学系と
してｘ方向、ｙ方向の２チャンネルの光学系により、ｘ
方向、ｙ方向の位置ずれ量Δｘ，Δｙを測定するもの
で、複数の矩形状の格子エレメントｊ，ｊ，…が縦横に
配列された第１の二次元回折格子Ｊ₁と、該第１の二次
元回折格子Ｊ₁の−ｘ方向及びｙ方向それぞれに形成さ
れこの第１の二次元回折格子Ｊ₁と同様の構成要素から
なる２つの第２の二次元回折格子Ｊ₂，Ｊ₃とから構成さ
れ、これらは露光処理時に露光パターンと同時に焼付け
られて形成される。ここでは、ｘ方向検出用のビームス
ポット５１内に第１の二次元回折格子Ｊ₁及び第２の二
次元回折格子Ｊ₂が設定され、また、ｘ方向検出用光学
系と同様の構成からなるｙ方向検出用のビームスポット
５２内に第１の二次元回折格子Ｊ₁及び第２の二次元回
折格子Ｊ₃が設定されている。

【００４４】前記第１の二次元回折格子Ｊ₁及び第２の
二次元回折格子Ｊ₂を用いて位置ずれ量Δｘを、また、
第１の二次元回折格子Ｊ₁及び第２の二次元回折格子Ｊ₃
を用いて位置ずれ量Δｙを、それぞれ求めることがで
き、したがって、２方向の位置ずれ量を測定することが
できる。

【００４５】（第５実施例）図６の二次元回折格子ＪＴ
は、本発明の第４実施例の二次元回折格子Ｊの第２の二
次元回折格子Ｊ₂，Ｊ₃各々を一次元回折格子Ｈ₅，Ｈ₆に
置き換えたものである。この第５実施例においても、前
記第４実施例と同様の作用・効果を奏することができ
る。

【００４６】（第６実施例）図７の二次元回折格子ＪＶ
は、本発明の第４実施例の二次元回折格子Ｊに基準とな
る二次元回折格子Ｊ₄を付加したもので、位置ずれ検出
光学系としてｘ方向、ｙ方向の２チャンネルの光学系に
より、ｘ方向、ｙ方向の位置ずれ量Δｘ，Δｙを測定す
るものである。基準二次元回折格子Ｊ₄は、第２の二次
元回折格子Ｊ₂，Ｊ₃に対して位置ずれのない基準回折格
子群を形成しており、これらの第２の二次元回折格子Ｊ
₂，Ｊ₃及び基準二次元回折格子Ｊ₄は、同一の露光時に
形成される。

【００４７】前記基準二次元回折格子Ｊ₄と第２の二次
元回折格子Ｊ₃とにより、ｘ方向のオフセット量Δφ_0x
を測定することができ、このオフセット量Δφ_0xと、第
２の二次元回折格子Ｊ₂と第１の二次元回折格子Ｊ₁との
位相差検出値Δφ_xから、式（４）によりｘ方向の位置
ずれ量Δｘを求めることができる。 Δφ_x−Δφ_0x＝２π・２・Δｘ／ｄ … …（４） また、基準二次元回折格子Ｊ₄と第２の二次元回折格子
Ｊ₂とにより、ｙ方向のオフセット量Δφ_0yを測定する
ことができ、このオフセット量Δφ_0yと、第２の二次元
回折格子Ｊ₃と第１の二次元回折格子Ｊ₁との位相差検出
値Δφ_yから、式（５）によりｙ方向の位置ずれ量Δｙ
を求めることができる。 Δφ_y−Δφ_0y＝２π・２・Δｙ／ｄ … …（５）

【００４８】この二次元回折格子ＪＶを用いることによ
り、位置ずれ量Δｘ、Δｙを求めることができ、したが
って、２方向の位置ずれ量を測定することができる。

【００４９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の請
求項１記載の回折格子を用いた位置ずれ量測定方法によ
れば、被測定物の同一平面上に設けられた第１の回折格
子及び第２の回折格子各々に周波数の異なる２波長から
なる単色光を入射し、これらの回折格子から生じる２つ
の回折光を光ヘテロダイン干渉させて２つの光ヘテロダ
イン干渉合成回折光を発生させ、これらの光ヘテロダイ
ン干渉合成回折光を基に前記第１の回折格子及び第２の
回折格子各々に対応する光ヘテロダイン干渉ビート信号
を発生させ、この第１の光ヘテロダイン干渉ビート信号
と第２の光ヘテロダイン干渉ビート信号との間の位相差
の変化量を求めることにより前記第１の回折格子に対す
る第２の回折格子の位置ずれ量を求めることとしたの
で、第１の回折格子に対する第２の回折格子の位置ずれ
量を高精度で高安定かつ容易に測定することができる。

【００５０】また、請求項２記載の回折格子を用いた位
置ずれ量測定方法によれば、請求項１記載の回折格子を
用いた位置ずれ量測定方法において、前記同一平面上に
第３の回折格子及び第４の回折格子を設け、これらの回
折格子各々に周波数の異なる２波長からなる単色光を入
射し、これらの回折格子から生じる２つの回折光を光ヘ
テロダイン干渉させて２つの光ヘテロダイン干渉合成回
折光を発生させ、これらの光ヘテロダイン干渉合成回折
光を基に前記第３の回折格子及び第４の回折格子各々に
対応する光ヘテロダイン干渉ビート信号を発生させ、こ
の第３の光ヘテロダイン干渉ビート信号と第４の光ヘテ
ロダイン干渉ビート信号との間の位相差の変化量を求め
て基準値とし、前記第１の光ヘテロダイン干渉ビート信
号と第２の光ヘテロダイン干渉ビート信号との間の位相
差の変化量から前記基準値を差し引くことにより、前記
第１の回折格子に対する前記第２の回折格子の位置ずれ
量を求めることとしたので、検出光学系の微小揺らぎ、
光路系の空気の温度、気圧等の変動の影響がなく、高精
度で高安定かつ容易に回折格子間の相対的な位置ずれ量
を測定することができる。

【００５１】また、請求項３記載の回折格子を用いた位
置ずれ量測定方法によれば、請求項２記載の回折格子を
用いた位置ずれ量測定方法において、前記第２の回折格
子ないし第４の回折格子を用い、これらの回折格子各々
に周波数の異なる２波長からなる単色光を入射し、これ
らの回折格子から生じる回折光を光ヘテロダイン干渉さ
せて光ヘテロダイン干渉合成回折光を発生させ、これら
の光ヘテロダイン干渉合成回折光を基に前記第２の回折
格子ないし第４の回折格子各々に対応する光ヘテロダイ
ン干渉ビート信号を発生させ、この第３の光ヘテロダイ
ン干渉ビート信号と第４の光ヘテロダイン干渉ビート信
号との間の位相差の変化量を求めて基準値とし、前記第
４の光ヘテロダイン干渉ビート信号と第２の光ヘテロダ
イン干渉ビート信号との間の位相差の変化量から前記基
準値を差し引くことにより、前記第４の回折格子に対す
る前記第２の回折格子の位置ずれ量を求めることとした
ので、検出光学系の微小揺らぎ、光路系の空気の温度、
気圧等の変動の影響がなく、また基準値を採る必要もな
く、高精度で高安定かつ容易に回折格子間の相対的な位
置ずれ量を測定することができる。

【００５２】また、請求項４記載の回折格子を用いた位
置ずれ量測定方法によれば、請求項１，２または３記載
の回折格子を用いた位置ずれ量測定方法において、前記
回折格子は、２次元の回折格子からなることとしたの
で、マーク領域を小さくすることができ、２方向の位置
ずれ量を測定することができる。

【００５３】また、請求項５記載の回折格子を用いた位
置ずれ量測定装置によれば、周波数の異なる２波長から
なる単色光を発生する光源と、当該光源から発せられた
単色光を、被測定物の同一平面上に設けられた第１の回
折格子及び第２の回折格子各々に入射させる光入射手段
と、前記第１の回折格子及び第２の回折格子各々から生
じる２つの回折光を光ヘテロダイン干渉させてなる２つ
の光ヘテロダイン干渉合成回折光を検出し、前記第１の
回折格子及び第２の回折格子各々に対応する光ヘテロダ
イン干渉ビート信号を発生させる光検出手段と、前記第
１の光ヘテロダイン干渉ビート信号と第２の光ヘテロダ
イン干渉ビート信号との間の位相差を求め、前記第１の
回折格子に対する第２の回折格子の位置ずれ量を求める
演算処理手段とを具備してなることとしたので、高精
度、高安定かつ容易な回折格子間の相対的な位置ずれ量
の測定を可能にすることができる。

【００５４】また、請求項６記載の回折格子を用いた位
置ずれ量測定装置によれば、請求項５記載の回折格子を
用いた位置ずれ量測定装置において、前記光入射手段
に、前記光源が前記同一平面上に設けられた第１ないし
第４の回折格子に対して平行な状態を保ちつつ前記光源
と前記第１ないし第４の回折格子とを相対移動させる移
動手段を設け、前記演算処理手段は、前記第１の光ヘテ
ロダイン干渉ビート信号と第２の光ヘテロダイン干渉ビ
ート信号との間の位相差の変化量から第３の光ヘテロダ
イン干渉ビート信号と第４の光ヘテロダイン干渉ビート
信号との間の位相差の変化量を差し引き、前記第１の回
折格子に対する前記第２の回折格子の位置ずれ量を求め
る手段を具備してなることとしたので、検出光学系の微
小揺らぎ、光路系の空気の温度、気圧等の変動の影響を
低減することができ、高精度、高安定かつ容易な回折格
子間の相対的な位置ずれ量の測定を可能にすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の回折格子を用いた位置ず
れ量測定装置を示す概略構成図である。

【図２】本発明の第１実施例の回折格子を示す斜視図で
ある。

【図３】本発明の第２実施例の回折格子を示す斜視図で
ある。

【図４】本発明の第３実施例の回折格子を示す斜視図で
ある。

【図５】本発明の第４実施例の二次元回折格子を示す斜
視図である。

【図６】本発明の第５実施例の二次元回折格子を示す斜
視図である。

【図７】本発明の第６実施例の二次元回折格子を示す斜
視図である。

【図８】従来の位置ずれ量測定装置を示す概略構成図で
ある。

【図９】従来の回折格子を示す平面図である。

【図１０】従来の位置ずれ量測定装置の位置ずれ検出制
御回路を示すブロック図である。

【符号の説明】

３１ 回折格子を用いた位置ずれ量測定装置 ３２ ２波長直交偏光レーザ光源 ３ コリメータレンズ系 ３３ 偏光ビームスプリッター（分路器） ３４ １／２波長板 ７ ミラー ３５ ｘｙステージ ９ 対物レンズ １０ 絞り １１ ハーフミラー １２ 光電変換素子列 ３６ 信号処理制御部 ３７ ウエハ ４１，５１，５２ ビームスポット Ｈ，Ｈ´，ＨＳ 回折格子 Ｈ₁ 第１の回折格子 Ｈ₂ 第２の回折格子 Ｈ₃ 第３の回折格子 Ｈ₄ 第４の回折格子 Ｈ₅，Ｈ₆ 回折格子 ｈ 格子エレメント Ｊ，ＪＴ，ＪＶ 二次元回折格子 Ｊ₁ 第１の二次元回折格子 Ｊ₂，Ｊ₃ 第２の二次元回折格子 Ｊ₄ 基準二次元回折格子 ｊ 格子エレメント ｄ ピッチ（間隔） ＰＬ レーザ光 Ｌｐ，Ｌｓ 入射ビーム光 ＬＤ₁，ＬＤ₂ 光ヘテロダイン干渉合成回折光 ＨＢ₁，ＨＢ₂ 光ヘテロダイン干渉ビート信号 Δｘ，Δｙ 位置ずれ量

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物の同一平面上に設けられた第１
   の回折格子及び第２の回折格子各々に周波数の異なる２
   波長からなる単色光を入射し、これらの回折格子から生
   じる２つの回折光を光ヘテロダイン干渉させて２つの光
   ヘテロダイン干渉合成回折光を発生させ、これらの光ヘ
   テロダイン干渉合成回折光を基に前記第１の回折格子及
   び第２の回折格子各々に対応する光ヘテロダイン干渉ビ
   ート信号を発生させ、この第１の光ヘテロダイン干渉ビ
   ート信号と第２の光ヘテロダイン干渉ビート信号との間
   の位相差の変化量を求めることにより前記第１の回折格
   子に対する第２の回折格子の位置ずれ量を求めることを
   特徴とする回折格子を用いた位置ずれ量測定方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の回折格子を用いた位置ず
   れ量測定方法において、 前記同一平面上に第３の回折格子及び第４の回折格子を
   設け、これらの回折格子各々に周波数の異なる２波長か
   らなる単色光を入射し、これらの回折格子から生じる２
   つの回折光を光ヘテロダイン干渉させて２つの光ヘテロ
   ダイン干渉合成回折光を発生させ、これらの光ヘテロダ
   イン干渉合成回折光を基に前記第３の回折格子及び第４
   の回折格子各々に対応する光ヘテロダイン干渉ビート信
   号を発生させ、この第３の光ヘテロダイン干渉ビート信
   号と第４の光ヘテロダイン干渉ビート信号との間の位相
   差の変化量を求めて基準値とし、前記第１の光ヘテロダ
   イン干渉ビート信号と第２の光ヘテロダイン干渉ビート
   信号との間の位相差の変化量から前記基準値を差し引く
   ことにより、前記第１の回折格子に対する前記第２の回
   折格子の位置ずれ量を求めることを特徴とする回折格子
   を用いた位置ずれ量測定方法。
3. 【請求項３】 請求項２記載の回折格子を用いた位置ず
   れ量測定方法において、 前記第２の回折格子ないし第４の回折格子を用い、これ
   らの回折格子各々に周波数の異なる２波長からなる単色
   光を入射し、これらの回折格子から生じる回折光を光ヘ
   テロダイン干渉させて光ヘテロダイン干渉合成回折光を
   発生させ、これらの光ヘテロダイン干渉合成回折光を基
   に前記第２の回折格子ないし第４の回折格子各々に対応
   する光ヘテロダイン干渉ビート信号を発生させ、この第
   ３の光ヘテロダイン干渉ビート信号と第４の光ヘテロダ
   イン干渉ビート信号との間の位相差の変化量を求めて基
   準値とし、前記第４の光ヘテロダイン干渉ビート信号と
   第２の光ヘテロダイン干渉ビート信号との間の位相差の
   変化量から前記基準値を差し引くことにより、前記第４
   の回折格子に対する前記第２の回折格子の位置ずれ量を
   求めることを特徴とする回折格子を用いた位置ずれ量測
   定方法。
4. 【請求項４】 請求項１，２または３記載の回折格子を
   用いた位置ずれ量測定方法において、 前記回折格子は、２次元の回折格子からなることを特徴
   とする回折格子を用いた位置ずれ量測定方法。
5. 【請求項５】 周波数の異なる２波長からなる単色光を
   発生する光源と、 当該光源から発せられた単色光を、被測定物の同一平面
   上に設けられた第１の回折格子及び第２の回折格子各々
   に入射させる光入射手段と、 前記第１の回折格子及び第２の回折格子各々から生じる
   ２つの回折光を光ヘテロダイン干渉させてなる２つの光
   ヘテロダイン干渉合成回折光を検出し、前記第１の回折
   格子及び第２の回折格子各々に対応する光ヘテロダイン
   干渉ビート信号を発生させる光検出手段と、 前記第１の光ヘテロダイン干渉ビート信号と第２の光ヘ
   テロダイン干渉ビート信号との間の位相差を求め、前記
   第１の回折格子に対する第２の回折格子の位置ずれ量を
   求める演算処理手段とを具備してなることを特徴とする
   回折格子を用いた位置ずれ量測定装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の回折格子を用いた位置ず
   れ量測定装置において、 前記光入射手段に、前記光源が前記同一平面上に設けら
   れた第１ないし第４の回折格子に対して平行な状態を保
   ちつつ前記光源と前記第１ないし第４の回折格子とを相
   対移動させる移動手段を設け、 前記演算処理手段は、前記第１の光ヘテロダイン干渉ビ
   ート信号と第２の光ヘテロダイン干渉ビート信号との間
   の位相差の変化量から第３の光ヘテロダイン干渉ビート
   信号と第４の光ヘテロダイン干渉ビート信号との間の位
   相差の変化量を差し引き、前記第１の回折格子に対する
   前記第２の回折格子の位置ずれ量を求める手段を具備し
   てなることを特徴とする回折格子を用いた位置ずれ量測
   定装置。