JPH06241727A - 位置検出装置 - Google Patents
位置検出装置Info
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- JPH06241727A JPH06241727A JP5029530A JP2953093A JPH06241727A JP H06241727 A JPH06241727 A JP H06241727A JP 5029530 A JP5029530 A JP 5029530A JP 2953093 A JP2953093 A JP 2953093A JP H06241727 A JPH06241727 A JP H06241727A
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- diffraction grating
- optical system
- diffraction
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
- G03F9/7049—Technique, e.g. interferometric
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
- G03F9/7073—Alignment marks and their environment
- G03F9/7076—Mark details, e.g. phase grating mark, temporary mark
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ヘテロダイン干渉法を用いた位置検出装置に
おいて、構成を簡略化して各光学部材の調整を容易にす
る。 【構成】 白色光源１０からの光束Ｌ0 を回折格子１４
に照射し、回折格子１４で生成される＋１次回折光Ｌ1
及び−１次回折光Ｌ2 をリレー光学系１５ａ，１５ｂを
介して音響光学変調素子（ＡＯＭ）１７に導く。ＡＯＭ
１７による光束Ｌ 1 の＋１次回折光Ｌ1(1)及び光束Ｌ2
の−１次回折光Ｌ2(-1) をリレー光学系１８ａ，１８
ｂ、レンズ２１を介してビームスプリッター２２に導
き、ビームスプリッター２２で分割された２光束を対物
レンズ３８を介してレチクル１上の回折格子マークＲＭ
上に照射し、回折格子マークＲＭの近傍を通過した光束
を投影対物レンズ３を介してウエハ４上のウエハマーク
ＷＭ上に照射する。
おいて、構成を簡略化して各光学部材の調整を容易にす
る。 【構成】 白色光源１０からの光束Ｌ0 を回折格子１４
に照射し、回折格子１４で生成される＋１次回折光Ｌ1
及び−１次回折光Ｌ2 をリレー光学系１５ａ，１５ｂを
介して音響光学変調素子（ＡＯＭ）１７に導く。ＡＯＭ
１７による光束Ｌ 1 の＋１次回折光Ｌ1(1)及び光束Ｌ2
の−１次回折光Ｌ2(-1) をリレー光学系１８ａ，１８
ｂ、レンズ２１を介してビームスプリッター２２に導
き、ビームスプリッター２２で分割された２光束を対物
レンズ３８を介してレチクル１上の回折格子マークＲＭ
上に照射し、回折格子マークＲＭの近傍を通過した光束
を投影対物レンズ３を介してウエハ４上のウエハマーク
ＷＭ上に照射する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ヘテロダイン型の位置
検出装置に関するものであり、特に半導体製造装置にお
いてウエハ又はマスクを高精度に位置合わせするための
位置合わせ装置に適用して好適なものである。
検出装置に関するものであり、特に半導体製造装置にお
いてウエハ又はマスクを高精度に位置合わせするための
位置合わせ装置に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体素子又は液晶表示素子等の
微細パターンをフォトリソグラフィ技術を用いて高い分
解能で形成するために、フォトマスク又はレチクル（以
下「レチクル」と総称する）のパターン像を投影光学系
を介して感光基板上に転写する投影露光装置（例えば所
謂ステッパー）が多用されている。例えば、半導体素子
を製造する場合には、特に最近製造対象とする回路パタ
ーンの高密度化が要求されており、投影露光装置におい
てもより微細なパターンを正確にウエハ上に転写するこ
とが求められている。
微細パターンをフォトリソグラフィ技術を用いて高い分
解能で形成するために、フォトマスク又はレチクル（以
下「レチクル」と総称する）のパターン像を投影光学系
を介して感光基板上に転写する投影露光装置（例えば所
謂ステッパー）が多用されている。例えば、半導体素子
を製造する場合には、特に最近製造対象とする回路パタ
ーンの高密度化が要求されており、投影露光装置におい
てもより微細なパターンを正確にウエハ上に転写するこ
とが求められている。
【０００３】また、一般に半導体素子はウエハ上に多数
層の回路パターンを積み上げて形成されるため、ウエハ
上の２層目以降に回路パターンを転写する際には、それ
までに形成されている回路パターンとこれから転写する
レチクルのパターンとの位置合わせ（アライメント）を
高精度に行う必要がある。上述のような製造対象とする
回路パターンの高密度化に伴って、アライメント精度を
より高精度化することが求められている。
層の回路パターンを積み上げて形成されるため、ウエハ
上の２層目以降に回路パターンを転写する際には、それ
までに形成されている回路パターンとこれから転写する
レチクルのパターンとの位置合わせ（アライメント）を
高精度に行う必要がある。上述のような製造対象とする
回路パターンの高密度化に伴って、アライメント精度を
より高精度化することが求められている。
【０００４】そのように高精度にアライメントを行う際
の、レチクル及び／又はウエハの位置を高精度に検出す
る位置検出装置として、例えば特開昭６２−２６１００
３号公報において、ヘテロダイン干渉法を利用して高精
度な位置検出を行う装置が開示されている。この位置検
出装置は、僅かに周波数が異なるＰ偏光成分とＳ偏光成
分とを含む光束を射出するゼーマンレーザ光源を位置検
出用の光の光源としている。この場合、そのゼーマンレ
ーザ光源からの光束を、偏光ビームスプリッターにより
周波数ｆ1 のＰ偏光の光束と周波数ｆ2 のＳ偏光成分の
光束とに分割し、このように分割された各光束をそれぞ
れ反射ミラーを介して、レチクル上に形成されたアライ
メントマークとしての回折格子マーク上に所定の２方向
から照射するようにしている。更に、そのレチクル上の
回折格子マークに隣接した位置には透過窓が設けられて
おり、その回折格子マーク上に照射される光束の一部
は、その透過窓を通してウエハ上に形成されたアライメ
ントマークとしての回折格子マーク上を所定の２方向か
ら照射している。
の、レチクル及び／又はウエハの位置を高精度に検出す
る位置検出装置として、例えば特開昭６２−２６１００
３号公報において、ヘテロダイン干渉法を利用して高精
度な位置検出を行う装置が開示されている。この位置検
出装置は、僅かに周波数が異なるＰ偏光成分とＳ偏光成
分とを含む光束を射出するゼーマンレーザ光源を位置検
出用の光の光源としている。この場合、そのゼーマンレ
ーザ光源からの光束を、偏光ビームスプリッターにより
周波数ｆ1 のＰ偏光の光束と周波数ｆ2 のＳ偏光成分の
光束とに分割し、このように分割された各光束をそれぞ
れ反射ミラーを介して、レチクル上に形成されたアライ
メントマークとしての回折格子マーク上に所定の２方向
から照射するようにしている。更に、そのレチクル上の
回折格子マークに隣接した位置には透過窓が設けられて
おり、その回折格子マーク上に照射される光束の一部
は、その透過窓を通してウエハ上に形成されたアライメ
ントマークとしての回折格子マーク上を所定の２方向か
ら照射している。
【０００５】このように各回折格子マークを互いに異な
る周波数を持つ２光束が２方向から照射することによ
り、各回折格子マークから発生する回折光を検出系の偏
光板を介して互いに干渉させ、各々の干渉光をそれぞれ
光電検出器により光電変換して２つの光ビート信号を得
ている。この際、２つの光ビート信号の相対的な位相差
が、レチクル上の回折格子マーク上で交差する２光束の
位置とウエハ上の回折格子マーク上で交差する２光束の
位置とのずれ量に対応するため、例えば検出された何れ
か一方の光ビート信号を基準信号として、その位相差が
所定の量（例えば零）になるように、レチクルとウエハ
とを相対的に移動させることにより高精度な位置合わせ
が行われる。
る周波数を持つ２光束が２方向から照射することによ
り、各回折格子マークから発生する回折光を検出系の偏
光板を介して互いに干渉させ、各々の干渉光をそれぞれ
光電検出器により光電変換して２つの光ビート信号を得
ている。この際、２つの光ビート信号の相対的な位相差
が、レチクル上の回折格子マーク上で交差する２光束の
位置とウエハ上の回折格子マーク上で交差する２光束の
位置とのずれ量に対応するため、例えば検出された何れ
か一方の光ビート信号を基準信号として、その位相差が
所定の量（例えば零）になるように、レチクルとウエハ
とを相対的に移動させることにより高精度な位置合わせ
が行われる。
【０００６】しかしながら、この特開昭６２−２６１０
０３号公報に開示された位置検出装置では、Ｐ偏光成分
とＳ偏光成分とを完全に分離することが困難であり、例
えば回折格子マークに照射される本来の周波数がｆ1 の
光束に周波数ｆ2 の光束が混入し、得られる光ビート信
号のＳＮ比が悪いという不都合があった。そこで、特開
平２−２２７６０４号公報において、ヘテロダイン干渉
法を利用して良好なＳＮ比で位置検出を行う別の位置検
出装置が提案された。
０３号公報に開示された位置検出装置では、Ｐ偏光成分
とＳ偏光成分とを完全に分離することが困難であり、例
えば回折格子マークに照射される本来の周波数がｆ1 の
光束に周波数ｆ2 の光束が混入し、得られる光ビート信
号のＳＮ比が悪いという不都合があった。そこで、特開
平２−２２７６０４号公報において、ヘテロダイン干渉
法を利用して良好なＳＮ比で位置検出を行う別の位置検
出装置が提案された。
【０００７】この位置検出装置は、レーザ光源からの光
束をビームスプリッター等で２分割した後、各々の光束
を異なる２つの音響光学変調素子（ＡＯＭ）に通すこと
により、これら２つの光束に周波数差を持たせている。
そして、この互いに異なる周波数差を持つ２光束をレチ
クル及びウエハ上の各回折格子マークに対して２方向か
ら照射し、各回折格子マークからそれぞれ同一の方向に
発生する回折光同士を干渉させ、各々の干渉光をそれぞ
れ光電検出器により光電変換して２つの光ビート信号を
得て、これら２つの光ビート信号を用いてレチクルとウ
エハとの高精度な相対的な位置合わせが実現されてい
る。この構成によれば、異なる周波数の光束が混じるこ
とが無く、良好なＳＮ比で位置検出が行われる。
束をビームスプリッター等で２分割した後、各々の光束
を異なる２つの音響光学変調素子（ＡＯＭ）に通すこと
により、これら２つの光束に周波数差を持たせている。
そして、この互いに異なる周波数差を持つ２光束をレチ
クル及びウエハ上の各回折格子マークに対して２方向か
ら照射し、各回折格子マークからそれぞれ同一の方向に
発生する回折光同士を干渉させ、各々の干渉光をそれぞ
れ光電検出器により光電変換して２つの光ビート信号を
得て、これら２つの光ビート信号を用いてレチクルとウ
エハとの高精度な相対的な位置合わせが実現されてい
る。この構成によれば、異なる周波数の光束が混じるこ
とが無く、良好なＳＮ比で位置検出が行われる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
特開平２−２２７６０４号公報に開示されたヘテロダイ
ン干渉法による位置検出装置においては、互いに周波数
が異なる２つの光束（ヘテロダインビーム）を生成する
ために、レーザ光源からの光束を分割するための光学部
材（ビームスプリッター等）と、この光学部材から射出
される２つの光束に周波数差を与えるための２つの音響
光学変調素子とが使用され、構造が複雑で且つ大きいと
いう不都合があった。また、２つの音響光学変調素子を
配置することにより異なる周波数の２光束を得る構成で
は、各光学部材の調整が難しく、位置検出の精度を所定
の許容値以内に収めるのが困難であるという不都合もあ
った。
特開平２−２２７６０４号公報に開示されたヘテロダイ
ン干渉法による位置検出装置においては、互いに周波数
が異なる２つの光束（ヘテロダインビーム）を生成する
ために、レーザ光源からの光束を分割するための光学部
材（ビームスプリッター等）と、この光学部材から射出
される２つの光束に周波数差を与えるための２つの音響
光学変調素子とが使用され、構造が複雑で且つ大きいと
いう不都合があった。また、２つの音響光学変調素子を
配置することにより異なる周波数の２光束を得る構成で
は、各光学部材の調整が難しく、位置検出の精度を所定
の許容値以内に収めるのが困難であるという不都合もあ
った。
【０００９】更に、上述の特開平２−２２７６０４号公
報に開示されたヘテロダイン干渉法による位置検出装置
では、レーザ光源からの光束を分割して互いに周波数が
異なる２つの光束（ヘテロダインビーム）を生成する際
に、分割された２光束の光路差が波長に比して大きくな
っていた。そのため、位置検出用の光として、原理的に
レーザビーム等の単色光を用いざるを得ず、レチクル上
の回路パターンを転写するためにウエハ上にレジスト
（感光材）が塗布された状態のもとで位置合わせを行お
うとすると、このレジストによる薄膜干渉の悪影響を受
けて、位置合わせ精度が低下するという不都合があっ
た。
報に開示されたヘテロダイン干渉法による位置検出装置
では、レーザ光源からの光束を分割して互いに周波数が
異なる２つの光束（ヘテロダインビーム）を生成する際
に、分割された２光束の光路差が波長に比して大きくな
っていた。そのため、位置検出用の光として、原理的に
レーザビーム等の単色光を用いざるを得ず、レチクル上
の回路パターンを転写するためにウエハ上にレジスト
（感光材）が塗布された状態のもとで位置合わせを行お
うとすると、このレジストによる薄膜干渉の悪影響を受
けて、位置合わせ精度が低下するという不都合があっ
た。
【００１０】また、一般にウエハは各プロセスを経るこ
とにより、位置合わせ用のマークの断面形状が崩れ、こ
の断面形状が非対称になる。この場合、レーザビーム等
の単色光の干渉を利用して位置合わせを行う方式では、
その位置合わせ用のマークの断面形状が非対称となるこ
とに伴って、その位置合わせ用のマークの位置検出の精
度が低下するという不都合があった。
とにより、位置合わせ用のマークの断面形状が崩れ、こ
の断面形状が非対称になる。この場合、レーザビーム等
の単色光の干渉を利用して位置合わせを行う方式では、
その位置合わせ用のマークの断面形状が非対称となるこ
とに伴って、その位置合わせ用のマークの位置検出の精
度が低下するという不都合があった。
【００１１】本発明は斯かる点に鑑み、比較的簡単な構
成で各光学部材の調整が容易なヘテロダイン干渉法を用
いた位置検出装置を提供することを目的とする。更に、
本発明は、レチクルのパターンが転写される基板上の感
光材における位置検出用の光の薄膜干渉による検出誤差
及び位置合わせ用のマークの非対称性による検出誤差を
小さくして、高精度に位置検出を行うことができるヘテ
ロダイン干渉法を用いた位置検出装置を提供することを
も目的とする。
成で各光学部材の調整が容易なヘテロダイン干渉法を用
いた位置検出装置を提供することを目的とする。更に、
本発明は、レチクルのパターンが転写される基板上の感
光材における位置検出用の光の薄膜干渉による検出誤差
及び位置合わせ用のマークの非対称性による検出誤差を
小さくして、高精度に位置検出を行うことができるヘテ
ロダイン干渉法を用いた位置検出装置を提供することを
も目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明による位置検出装
置は、例えば図１に示す如く、互いに周波数が異なる２
光束を生成する２光束生成手段と、この２光束生成手段
からの２光束を集光して被検物（１，４）上に形成され
た回折格子（ＲＭ，ＷＭ）に対してそれら２光束を所定
の２方向から照射する対物光学系（３８又は３８，３）
と、回折格子（ＲＭ，ＷＭ）から発生する回折光同士を
対物光学系（３８又は３８，３）を介して光電的に検出
する検出器（３６，３３）とを有し、被検物（１，４）
の位置を検出する位置検出装置において、その２光束生
成手段は、単一の波長の光又は所定の波長域の光よりな
る光束を供給する光源手段（１０〜１２）と、この光源
手段からの光束を回折させて、互いに異なる方向に進む
２光束を生成する第１の回折手段（１４）と、この第１
の回折手段からの２光束を集光する第１のリレー光学系
（１５ａ，１５ｂ）と、この第１のリレー光学系により
集光された２光束を回折及び変調させる進行波を利用し
て、その第１のリレー光学系からの２光束に所定の周波
数差を与える第２の回折手段（１７）とを有し、第１の
回折手段（１４）によって生成されるそれら２光束の進
行方向と第２の回折手段（１７）によって生成されるそ
の所定の周波数差を有する２光束の進行方向とを異なら
しめる構成としたものである。
置は、例えば図１に示す如く、互いに周波数が異なる２
光束を生成する２光束生成手段と、この２光束生成手段
からの２光束を集光して被検物（１，４）上に形成され
た回折格子（ＲＭ，ＷＭ）に対してそれら２光束を所定
の２方向から照射する対物光学系（３８又は３８，３）
と、回折格子（ＲＭ，ＷＭ）から発生する回折光同士を
対物光学系（３８又は３８，３）を介して光電的に検出
する検出器（３６，３３）とを有し、被検物（１，４）
の位置を検出する位置検出装置において、その２光束生
成手段は、単一の波長の光又は所定の波長域の光よりな
る光束を供給する光源手段（１０〜１２）と、この光源
手段からの光束を回折させて、互いに異なる方向に進む
２光束を生成する第１の回折手段（１４）と、この第１
の回折手段からの２光束を集光する第１のリレー光学系
（１５ａ，１５ｂ）と、この第１のリレー光学系により
集光された２光束を回折及び変調させる進行波を利用し
て、その第１のリレー光学系からの２光束に所定の周波
数差を与える第２の回折手段（１７）とを有し、第１の
回折手段（１４）によって生成されるそれら２光束の進
行方向と第２の回折手段（１７）によって生成されるそ
の所定の周波数差を有する２光束の進行方向とを異なら
しめる構成としたものである。
【００１３】この場合、その第１の回折手段は、例えば
図１５に示すように、光源手段（１０〜１２）から供給
される光束を回折及び変調させる進行波を利用して、そ
の光源手段からの光束より所定の周波数差を有する２光
束を生成し、その光源手段からその第１の回折手段に対
して供給される光束をその第１の回折手段内の進行波の
波面に対して平行に入射させ、その進行波により生成さ
れる異なる周波数を持つ別の次数の２つの回折光をその
第１のリレー光学系へ導く構成としても良い。
図１５に示すように、光源手段（１０〜１２）から供給
される光束を回折及び変調させる進行波を利用して、そ
の光源手段からの光束より所定の周波数差を有する２光
束を生成し、その光源手段からその第１の回折手段に対
して供給される光束をその第１の回折手段内の進行波の
波面に対して平行に入射させ、その進行波により生成さ
れる異なる周波数を持つ別の次数の２つの回折光をその
第１のリレー光学系へ導く構成としても良い。
【００１４】また、その２光束生成手段は、例えば図８
に示すように、その第２の回折手段（１７）で生成され
た所定の周波数差を有する２光束を再び集光する第２の
リレー光学系（１８ａ，１８ｂ）と、この第２のリレー
光学系により集光された２光束を回折及び変調させる進
行波を利用して、その第２のリレー光学系からの２光束
に所定の周波数差を与える第３の回折手段（６０）とを
有し、その第２の回折手段（１７）を介する２光束の進
行方向とその第３の回折手段（６０）を介する２光束の
進行方向とを異ならしめる構成としても良い。
に示すように、その第２の回折手段（１７）で生成され
た所定の周波数差を有する２光束を再び集光する第２の
リレー光学系（１８ａ，１８ｂ）と、この第２のリレー
光学系により集光された２光束を回折及び変調させる進
行波を利用して、その第２のリレー光学系からの２光束
に所定の周波数差を与える第３の回折手段（６０）とを
有し、その第２の回折手段（１７）を介する２光束の進
行方向とその第３の回折手段（６０）を介する２光束の
進行方向とを異ならしめる構成としても良い。
【００１５】
【作用】本発明によれば、光源手段（１０〜１２）から
供給される光束が、第１の回折手段（１４）により２分
割され、このように生成された２光束が第１のリレー光
学系（１５ａ，１５ｂ）により第２の回折手段（１７）
に照射される。第２の回折手段（１７）が所定の駆動周
波数でドライブされる音響光学変調素子（ＡＯＭ）であ
る場合、それら２光束はそれぞれ音響ブラッグ回折によ
り回折されると共に、それら２光束の間には所定の周波
数差が付与される。従って、１個の回折手段（１７）に
より２つの光束間に周波数差が付与されるため、ヘテロ
ダイン干渉法を使用しながら比較的簡単な構成で、且つ
各光学部材の調整が容易である。
供給される光束が、第１の回折手段（１４）により２分
割され、このように生成された２光束が第１のリレー光
学系（１５ａ，１５ｂ）により第２の回折手段（１７）
に照射される。第２の回折手段（１７）が所定の駆動周
波数でドライブされる音響光学変調素子（ＡＯＭ）であ
る場合、それら２光束はそれぞれ音響ブラッグ回折によ
り回折されると共に、それら２光束の間には所定の周波
数差が付与される。従って、１個の回折手段（１７）に
より２つの光束間に周波数差が付与されるため、ヘテロ
ダイン干渉法を使用しながら比較的簡単な構成で、且つ
各光学部材の調整が容易である。
【００１６】また、第１の回折手段（１４）によって生
成される２光束の進行方向と第２の回折手段（１７）に
よって生成される２光束の進行方向とを異ならしめたの
で、第２の回折手段（１７）において、一方の光束の回
折光と他方の光束の０次光とが確実に分離される。従っ
て、光ビート信号に０次光によるノイズが混入すること
が防止され、ＳＮ比を高めることができる。
成される２光束の進行方向と第２の回折手段（１７）に
よって生成される２光束の進行方向とを異ならしめたの
で、第２の回折手段（１７）において、一方の光束の回
折光と他方の光束の０次光とが確実に分離される。従っ
て、光ビート信号に０次光によるノイズが混入すること
が防止され、ＳＮ比を高めることができる。
【００１７】また、本発明では、位置検出用の光として
複数の波長の光（多波長光）をも使用することができ
る。これについて説明すると、先ず本発明では、光源手
段（１０〜１２）から供給される複数の波長の光を含む
光束を第１の回折手段（１４）によって入射方向に対し
て対称に分割し、この分割光束を第１のリレー光学系
（１５ａ，１５ｂ）により集光して第２の回折手段（１
７）に入射させることにより、分割光束に所定の周波数
差を与えている。
複数の波長の光（多波長光）をも使用することができ
る。これについて説明すると、先ず本発明では、光源手
段（１０〜１２）から供給される複数の波長の光を含む
光束を第１の回折手段（１４）によって入射方向に対し
て対称に分割し、この分割光束を第１のリレー光学系
（１５ａ，１５ｂ）により集光して第２の回折手段（１
７）に入射させることにより、分割光束に所定の周波数
差を与えている。
【００１８】これによって、第２の回折手段（１７）に
入射する各波長の分割光束同士は、光路長差がない状態
で第２の回折手段（１７）に入射するため、照射用の２
光束の波面が揃う（照射用の２光束の位相差が全くな
い）。第２の回折手段（１７）を例えば音響光学変調素
子（ＡＯＭ）とした場合には、第１の回折手段（１４）
により分割される各波長の光は、超音波の進行波の波面
に入射し、音響ブラッグ回折により、波面が揃った状態
で光変調を受ける。
入射する各波長の分割光束同士は、光路長差がない状態
で第２の回折手段（１７）に入射するため、照射用の２
光束の波面が揃う（照射用の２光束の位相差が全くな
い）。第２の回折手段（１７）を例えば音響光学変調素
子（ＡＯＭ）とした場合には、第１の回折手段（１４）
により分割される各波長の光は、超音波の進行波の波面
に入射し、音響ブラッグ回折により、波面が揃った状態
で光変調を受ける。
【００１９】このため、被検物（１，４）上の回折格子
（ＲＭ，ＷＭ）に対して、各波長毎にそれぞれ異なる所
定の角度のもとで２方向から照明できるため、この回折
格子（ＲＭ，ＷＭ）上で各波長の２光束により形成され
る各波長毎の干渉縞は全く位相差がなくほぼ完全に一致
する。従って、回折格子（ＲＭ，ＷＭ）の位置情報を含
んだ光ビート信号を各波長毎に位相（光ビート信号の位
相）が揃った状態で複数検出することができるため、検
出信号の平均化効果により回折格子マークの非対称性に
よる悪影響を抑えつつ、高精度な位置検出が可能とな
る。しかも、被検物（１，４）上の回折格子（ＲＭ，Ｗ
Ｍ）に対して多波長の光を照射しているために、特に、
被検物（１，４）上にレジスト等が塗布されている場合
でも、そのレジスト等の薄膜干渉による悪影響をも抑え
ることができる。
（ＲＭ，ＷＭ）に対して、各波長毎にそれぞれ異なる所
定の角度のもとで２方向から照明できるため、この回折
格子（ＲＭ，ＷＭ）上で各波長の２光束により形成され
る各波長毎の干渉縞は全く位相差がなくほぼ完全に一致
する。従って、回折格子（ＲＭ，ＷＭ）の位置情報を含
んだ光ビート信号を各波長毎に位相（光ビート信号の位
相）が揃った状態で複数検出することができるため、検
出信号の平均化効果により回折格子マークの非対称性に
よる悪影響を抑えつつ、高精度な位置検出が可能とな
る。しかも、被検物（１，４）上の回折格子（ＲＭ，Ｗ
Ｍ）に対して多波長の光を照射しているために、特に、
被検物（１，４）上にレジスト等が塗布されている場合
でも、そのレジスト等の薄膜干渉による悪影響をも抑え
ることができる。
【００２０】また、その第１の回折手段が、進行波によ
る回折を用いて入射光束を分割するものである場合に
は、その入射光束をその進行波の波面に平行に入射させ
る。これにより第１の回折手段ではラマン−ナス（Rama
n-Nath）回折により、入射光束が入射光軸に対称に回折
されて射出されると共に、対称に射出される２つの光束
に所定の周波数差が付与されている。従って、第２の回
折手段においてそれら２つの光束に逆符号で大きさが僅
かに異なる周波数差を付与することにより、回折格子
（ＷＭ）に照射される２つの光束間の周波数差を、信号
処理が容易な範囲までビートダウンすることができる。
一般に、音響光学変調素子は例えば数１０ＭＨｚで駆動
されるため、１個の音響光学変調素子のみを使用した場
合には、得られる２光束の周波数差が大きくなり過ぎる
ことがある。これに対して、上述のように２個の回折手
段を直列に配置することにより、２光束の周波数差を扱
い易い程度に下げることができる。
る回折を用いて入射光束を分割するものである場合に
は、その入射光束をその進行波の波面に平行に入射させ
る。これにより第１の回折手段ではラマン−ナス（Rama
n-Nath）回折により、入射光束が入射光軸に対称に回折
されて射出されると共に、対称に射出される２つの光束
に所定の周波数差が付与されている。従って、第２の回
折手段においてそれら２つの光束に逆符号で大きさが僅
かに異なる周波数差を付与することにより、回折格子
（ＷＭ）に照射される２つの光束間の周波数差を、信号
処理が容易な範囲までビートダウンすることができる。
一般に、音響光学変調素子は例えば数１０ＭＨｚで駆動
されるため、１個の音響光学変調素子のみを使用した場
合には、得られる２光束の周波数差が大きくなり過ぎる
ことがある。これに対して、上述のように２個の回折手
段を直列に配置することにより、２光束の周波数差を扱
い易い程度に下げることができる。
【００２１】そのような周波数のビートダウンを行うに
は、その２光束生成手段に、その第２の回折手段（１
７）で生成された所定の周波数差を有する２光束を再び
集光する第２のリレー光学系（１８ａ，１８ｂ）と、こ
の第２のリレー光学系により集光された２光束に進行波
を利用して所定の周波数差を与える第３の回折手段（６
０）とを設けてもよい。この場合でも、その第２の回折
手段（１７）を介する２光束の進行方向とその第３の回
折手段（６０）を介する２光束の進行方向とを異ならし
めることにより、０次光と回折光との混合が防止され、
得られる光ビート信号のＳＮ比を高めることができる。
は、その２光束生成手段に、その第２の回折手段（１
７）で生成された所定の周波数差を有する２光束を再び
集光する第２のリレー光学系（１８ａ，１８ｂ）と、こ
の第２のリレー光学系により集光された２光束に進行波
を利用して所定の周波数差を与える第３の回折手段（６
０）とを設けてもよい。この場合でも、その第２の回折
手段（１７）を介する２光束の進行方向とその第３の回
折手段（６０）を介する２光束の進行方向とを異ならし
めることにより、０次光と回折光との混合が防止され、
得られる光ビート信号のＳＮ比を高めることができる。
【００２２】
【実施例】以下、本発明による位置検出装置の第１実施
例につき図１〜図７を参照して説明する。図１は本実施
例の位置検出装置を備えた投影露光装置の概略的な構成
を示し、この図１において、所定の回路パターンと、そ
のパターン周辺部に設けられたアライメント用の回折格
子マークＲＭとを有するレチクル１は２次元的に移動可
能なレチクルステージ２上に保持されている。レチクル
１のパターン形成面は、投影対物レンズ３に関してウエ
ハ４の露光面と共役となるように配置されている。
例につき図１〜図７を参照して説明する。図１は本実施
例の位置検出装置を備えた投影露光装置の概略的な構成
を示し、この図１において、所定の回路パターンと、そ
のパターン周辺部に設けられたアライメント用の回折格
子マークＲＭとを有するレチクル１は２次元的に移動可
能なレチクルステージ２上に保持されている。レチクル
１のパターン形成面は、投影対物レンズ３に関してウエ
ハ４の露光面と共役となるように配置されている。
【００２３】レチクル１の斜め上方に照明光学系４０が
配置され、照明光学系４０からの露光光は、レチクル１
の上方に４５°の傾斜角で斜設されたダイクロイックミ
ラー６により下方へ反射され、レチクル１を均一な照度
で照明する。そして、照明されたレチクル１上のパター
ンは投影対物レンズ３によりウエハ４上に転写される。
ウエハ４上の各ショット領域の近傍には、それぞれ上記
レチクル１上に形成された回折格子マークＲＭと同様の
アライメント用の回折格子マークＷＭが形成されてい
る。
配置され、照明光学系４０からの露光光は、レチクル１
の上方に４５°の傾斜角で斜設されたダイクロイックミ
ラー６により下方へ反射され、レチクル１を均一な照度
で照明する。そして、照明されたレチクル１上のパター
ンは投影対物レンズ３によりウエハ４上に転写される。
ウエハ４上の各ショット領域の近傍には、それぞれ上記
レチクル１上に形成された回折格子マークＲＭと同様の
アライメント用の回折格子マークＷＭが形成されてい
る。
【００２４】ウエハ４は、ステップ・アンド・リピート
方式で２次元的に移動するウエハステージ５上に保持さ
れており、ウエハ上の１つのショット領域でのレチクル
パターンの転写が完了すると、ウエハ４上の次のショッ
ト領域が投影対物レンズ３の露光フィールドにステッピ
ングされる。レチクルステージ２及びウエハステージ５
におけるｘ方向、ｙ方向及び回転方向（θ方向）の位置
を独立に検出するための不図示の干渉計が各ステージに
設けられており、各方向における各ステージの駆動は不
図示の駆動モータにより行われる。
方式で２次元的に移動するウエハステージ５上に保持さ
れており、ウエハ上の１つのショット領域でのレチクル
パターンの転写が完了すると、ウエハ４上の次のショッ
ト領域が投影対物レンズ３の露光フィールドにステッピ
ングされる。レチクルステージ２及びウエハステージ５
におけるｘ方向、ｙ方向及び回転方向（θ方向）の位置
を独立に検出するための不図示の干渉計が各ステージに
設けられており、各方向における各ステージの駆動は不
図示の駆動モータにより行われる。
【００２５】一方、回折格子マークＲＭ及びＷＭの位置
を検出するためのアライメント光学系が、ダイクロイッ
クミラー６の上方に設けられ、このアライメント光学系
において、位置検出用の光を発生する光源として、露光
光とは異なる波長帯の光を供給するＸｅランプ又はハロ
ゲンランプ等の白色光源１０が使用される。白色光源１
０からの白色光は、口径可変な可変絞り１１及びコンデ
ンサーレンズ１２を介することにより平行光束Ｌ0 に変
換された後、所定の波長域の光を抽出するバンドパスフ
ィルター１３を経て回折格子１４を垂直に照射する。こ
の回折格子１４を垂直に照射した平行光束Ｌ0 は、回折
格子１４の回折作用によって所定の波長域を持つ±１次
回折光（Ｌ1,Ｌ2)に分割される。
を検出するためのアライメント光学系が、ダイクロイッ
クミラー６の上方に設けられ、このアライメント光学系
において、位置検出用の光を発生する光源として、露光
光とは異なる波長帯の光を供給するＸｅランプ又はハロ
ゲンランプ等の白色光源１０が使用される。白色光源１
０からの白色光は、口径可変な可変絞り１１及びコンデ
ンサーレンズ１２を介することにより平行光束Ｌ0 に変
換された後、所定の波長域の光を抽出するバンドパスフ
ィルター１３を経て回折格子１４を垂直に照射する。こ
の回折格子１４を垂直に照射した平行光束Ｌ0 は、回折
格子１４の回折作用によって所定の波長域を持つ±１次
回折光（Ｌ1,Ｌ2)に分割される。
【００２６】さて、所定の波長域を持つ±１次回折光
（Ｌ1,Ｌ2)は、レンズ１５ａ及び１５ｂとを有するリレ
ー光学系１５によって集光された後、音響光学変調素子
（以下、「ＡＯＭ」と称する。）１７に対して等しい入
射角のもとで対称に入射する。なお、レンズ１５ａとレ
ンズ１５ｂとの間には、回折格子１４からの±１次回折
光を抽出するための空間フィルター１６が設けられてい
る。
（Ｌ1,Ｌ2)は、レンズ１５ａ及び１５ｂとを有するリレ
ー光学系１５によって集光された後、音響光学変調素子
（以下、「ＡＯＭ」と称する。）１７に対して等しい入
射角のもとで対称に入射する。なお、レンズ１５ａとレ
ンズ１５ｂとの間には、回折格子１４からの±１次回折
光を抽出するための空間フィルター１６が設けられてい
る。
【００２７】ＡＯＭ１７は、周波数ｆ1 の高周波信号Ｓ
Ｆ1 で駆動されており、所定の波長域の光束Ｌ1 及びＬ
2 はＡＯＭ１７により音響ブラッグ回折作用を受ける。
ここで、所定の波長域の光束Ｌ1 及びＬ2 の周波数をそ
れぞれｆ0 とすると、所定の波長域の光束Ｌ1 の＋１次
回折光Ｌ1(1)（以下、「光束Ｌ1(1)」と称する。）はＡ
ＯＭ１７により（ｆ0 ＋ｆ1)の周波数変調を受け、所定
の波長域の光束Ｌ2 の−１次回折光Ｌ2(-1) （以下、
「光束Ｌ2(-1) 」と称する。）はＡＯＭ１７により（ｆ
0 −ｆ1)の周波数変調を受ける。
Ｆ1 で駆動されており、所定の波長域の光束Ｌ1 及びＬ
2 はＡＯＭ１７により音響ブラッグ回折作用を受ける。
ここで、所定の波長域の光束Ｌ1 及びＬ2 の周波数をそ
れぞれｆ0 とすると、所定の波長域の光束Ｌ1 の＋１次
回折光Ｌ1(1)（以下、「光束Ｌ1(1)」と称する。）はＡ
ＯＭ１７により（ｆ0 ＋ｆ1)の周波数変調を受け、所定
の波長域の光束Ｌ2 の−１次回折光Ｌ2(-1) （以下、
「光束Ｌ2(-1) 」と称する。）はＡＯＭ１７により（ｆ
0 −ｆ1)の周波数変調を受ける。
【００２８】その後、光束Ｌ1(1)及び光束Ｌ2(-1) は、
レンズ１８ａ、反射ミラー２０、レンズ１８ｂ、レンズ
２１を経た後、ビームスプリッター２２によりそれぞれ
２分割される。なお、レンズ１８ａとレンズ１８ｂとで
構成されるリレー光学系の間には、＋１次回折光Ｌ1(1)
と−１次回折光Ｌ2(-1) とを抽出するための空間フィル
ター１９が設けられている。
レンズ１８ａ、反射ミラー２０、レンズ１８ｂ、レンズ
２１を経た後、ビームスプリッター２２によりそれぞれ
２分割される。なお、レンズ１８ａとレンズ１８ｂとで
構成されるリレー光学系の間には、＋１次回折光Ｌ1(1)
と−１次回折光Ｌ2(-1) とを抽出するための空間フィル
ター１９が設けられている。
【００２９】ビームスプリッター２２を透過した光束Ｌ
1(1)及び光束Ｌ2(-1) はレンズ２３により集光され、こ
の集光位置に設けられた参照用の回折格子２４上には、
ピッチ方向に沿って流れる干渉縞が形成される。そし
て、この回折格子２４を介した回折光が検出器２５にて
参照用の光ビート信号として光電検出される。一方、ビ
ームスプリッター２２で反射された光束Ｌ1(1)及び光束
Ｌ2(-1) は、リレー光学系（２６ａ，２６ｂ，２７）、
ビームスプリッター２８、平行平面板３７を通過する。
この平行平面板３７は、投影対物レンズ３の瞳共役位置
又はその近傍に、アライメント光学系の光軸に対して傾
角可変に設けられ、テレセントリック性を維持するため
の機能を有する。なお、平行平面板３７の代わりに、厚
さが厚い粗調整用の平行平面板と、厚さが薄い微調整用
の平行平面板とを組み合わせた構成の光学部材を使用し
ても良い。
1(1)及び光束Ｌ2(-1) はレンズ２３により集光され、こ
の集光位置に設けられた参照用の回折格子２４上には、
ピッチ方向に沿って流れる干渉縞が形成される。そし
て、この回折格子２４を介した回折光が検出器２５にて
参照用の光ビート信号として光電検出される。一方、ビ
ームスプリッター２２で反射された光束Ｌ1(1)及び光束
Ｌ2(-1) は、リレー光学系（２６ａ，２６ｂ，２７）、
ビームスプリッター２８、平行平面板３７を通過する。
この平行平面板３７は、投影対物レンズ３の瞳共役位置
又はその近傍に、アライメント光学系の光軸に対して傾
角可変に設けられ、テレセントリック性を維持するため
の機能を有する。なお、平行平面板３７の代わりに、厚
さが厚い粗調整用の平行平面板と、厚さが薄い微調整用
の平行平面板とを組み合わせた構成の光学部材を使用し
ても良い。
【００３０】平行平面板３７を通過した光束Ｌ1(1)及び
光束Ｌ2(-1) は、対物レンズ３８、ダイクロイックミラ
ー６を介して、所定の交差角を持つ２方向からレチクル
１上の回折格子マークＲＭを照明する。なお、投影対物
レンズ３がアライメント光に対して色収差補正されてい
ない場合には、対物レンズ３８は、特開昭６３−２８３
１２９号公報にて提案した２焦点光学系で構成すること
が望ましい。これにより、２焦点光学系に入射する２光
束は互いに直交する偏光光にそれぞれ分割され、第１焦
点へ向かう一方の偏光光同士がレチクル上で集光し、第
２焦点へ向かう他方の偏光光同士がウエハ上で集光す
る。
光束Ｌ2(-1) は、対物レンズ３８、ダイクロイックミラ
ー６を介して、所定の交差角を持つ２方向からレチクル
１上の回折格子マークＲＭを照明する。なお、投影対物
レンズ３がアライメント光に対して色収差補正されてい
ない場合には、対物レンズ３８は、特開昭６３−２８３
１２９号公報にて提案した２焦点光学系で構成すること
が望ましい。これにより、２焦点光学系に入射する２光
束は互いに直交する偏光光にそれぞれ分割され、第１焦
点へ向かう一方の偏光光同士がレチクル上で集光し、第
２焦点へ向かう他方の偏光光同士がウエハ上で集光す
る。
【００３１】さて、光束Ｌ1(1)及び光束Ｌ2(-1) は、レ
チクル上の回折格子マークＲＭを照明するが、レチクル
１には、図２（ａ）に示す如く、回折格子マークＲＭと
並列的にアライメント光用の透過窓Ｐ0 が設けられてい
る。レチクル１上の透過窓Ｐ 0 に対応するウエハ４上の
位置に、図２（ｂ）に示す如く、回折格子マークＷＭが
形成されている。
チクル上の回折格子マークＲＭを照明するが、レチクル
１には、図２（ａ）に示す如く、回折格子マークＲＭと
並列的にアライメント光用の透過窓Ｐ0 が設けられてい
る。レチクル１上の透過窓Ｐ 0 に対応するウエハ４上の
位置に、図２（ｂ）に示す如く、回折格子マークＷＭが
形成されている。
【００３２】光束Ｌ1(1)及び光束Ｌ2(-1) は、回折格子
マークＲＭ及び透過窓Ｐ0 をカバーするように２方向か
ら照明し、これにより回折格子マークＲＭ上には、ピッ
チ方向に沿って流れる干渉縞が発生する。そして、この
回折格子マークＲＭの法線方向（投影対物レンズ３の光
軸方向）には、光束Ｌ1(1)の＋１次回折光及び光束Ｌ
2(-1) の−１次回折光がそれぞれ発生する。
マークＲＭ及び透過窓Ｐ0 をカバーするように２方向か
ら照明し、これにより回折格子マークＲＭ上には、ピッ
チ方向に沿って流れる干渉縞が発生する。そして、この
回折格子マークＲＭの法線方向（投影対物レンズ３の光
軸方向）には、光束Ｌ1(1)の＋１次回折光及び光束Ｌ
2(-1) の−１次回折光がそれぞれ発生する。
【００３３】ここで、光束Ｌ1(1)と光束Ｌ2(-1) とが回
折格子マークＲＭを２方向から照明する時の交差角は、
回折格子マークＲＭのピッチをＰRM、光源１０から供給
される光の基準波長をλ0 、光束Ｌ1(1)又は光束Ｌ2(-
1) の回折格子マークＲＭに対する入射角をθRMとする
とき、 （１） sin θRM＝λ0 ／ＰRM の関係を満足するように設定されている。
折格子マークＲＭを２方向から照明する時の交差角は、
回折格子マークＲＭのピッチをＰRM、光源１０から供給
される光の基準波長をλ0 、光束Ｌ1(1)又は光束Ｌ2(-
1) の回折格子マークＲＭに対する入射角をθRMとする
とき、 （１） sin θRM＝λ0 ／ＰRM の関係を満足するように設定されている。
【００３４】これにより、回折格子マークＲＭから発生
する±１次回折光は、再びダイクロイックミラー６、対
物レンズ３８、平行平面板３７を通過して、ビームスプ
リッター２８で反射された後、レンズ２９及びビームス
プリッター３０を介して、視野絞り３４に達する。この
視野絞り３４は、レチクル１と共役な位置に設けられて
おり、図３（ａ）の斜線で示す如く、レチクル１の回折
格子マークＲＭからの回折光のみを通過させるように、
視野絞り３４上の回折格子マークＲＭと共役な位置には
開口部ＳRMが設けられている。
する±１次回折光は、再びダイクロイックミラー６、対
物レンズ３８、平行平面板３７を通過して、ビームスプ
リッター２８で反射された後、レンズ２９及びビームス
プリッター３０を介して、視野絞り３４に達する。この
視野絞り３４は、レチクル１と共役な位置に設けられて
おり、図３（ａ）の斜線で示す如く、レチクル１の回折
格子マークＲＭからの回折光のみを通過させるように、
視野絞り３４上の回折格子マークＲＭと共役な位置には
開口部ＳRMが設けられている。
【００３５】このため、視野絞り３４を通過した回折格
子マーク３４からの回折光は０次回折光をカットする空
間フィルター３５によりフィルタリングされて、±１次
回折光のみが検出器３６に達し、この検出器３６にてレ
チクル１の位置情報を含んだ光ビート信号が光電検出さ
れる。一方、上記レチクル１の透過窓Ｐ0 を通過した光
束Ｌ1(1)と光束Ｌ2(-1) の一部は、投影対物レンズ３を
介して、ウエハ４上の回折格子マークＷＭを所定の交差
角を持った２方向から照明し、これにより回折格子マー
クＷＭ上には、ピッチ方向に沿って流れる干渉縞が発生
する。そして、この回折格子マークＷＭの法線方向（投
影対物レンズ３の光軸方向）には、光束Ｌ1(1)の−１次
回折光と、光束Ｌ2(-1) の＋１次回折光とがそれぞれ発
生する。
子マーク３４からの回折光は０次回折光をカットする空
間フィルター３５によりフィルタリングされて、±１次
回折光のみが検出器３６に達し、この検出器３６にてレ
チクル１の位置情報を含んだ光ビート信号が光電検出さ
れる。一方、上記レチクル１の透過窓Ｐ0 を通過した光
束Ｌ1(1)と光束Ｌ2(-1) の一部は、投影対物レンズ３を
介して、ウエハ４上の回折格子マークＷＭを所定の交差
角を持った２方向から照明し、これにより回折格子マー
クＷＭ上には、ピッチ方向に沿って流れる干渉縞が発生
する。そして、この回折格子マークＷＭの法線方向（投
影対物レンズ３の光軸方向）には、光束Ｌ1(1)の−１次
回折光と、光束Ｌ2(-1) の＋１次回折光とがそれぞれ発
生する。
【００３６】ここで、光束Ｌ1(1)と光束Ｌ2(-1) とが回
折格子マークＷＭを２方向から照明する時の交差角は、
回折格子マークＷＭのピッチをＰWM、光源１０から供給
される光の基準波長をλ0 、光束Ｌ1(1)又は光束Ｌ2(-
1) の回折格子マークＷＭに対する入射角をθWMとする
とき、 （２） sin θWM＝λ0 ／ＰWM の関係を満足するように設定されている。
折格子マークＷＭを２方向から照明する時の交差角は、
回折格子マークＷＭのピッチをＰWM、光源１０から供給
される光の基準波長をλ0 、光束Ｌ1(1)又は光束Ｌ2(-
1) の回折格子マークＷＭに対する入射角をθWMとする
とき、 （２） sin θWM＝λ0 ／ＰWM の関係を満足するように設定されている。
【００３７】これにより、回折格子マークＷＭから発生
する±１次回折光は、再び投影対物レンズ３、透過窓Ｐ
0 、ダイクロイックミラー６、対物レンズ３８、平行平
面板３７を通過して、ビームスプリッター２８で反射さ
れた後、レンズ２９及びビームスプリッター３０を介し
て、視野絞り３１に達する。この視野絞り３１は、ウエ
ハ４と共役な位置に設けられており、具体的には、図３
（ｂ）の斜線で示す如く、ウエハ４上の回折格子マーク
ＷＭからの回折光のみを通過させるように、視野絞り３
１上の回折格子マークＷＭと共役な位置に開口部ＳWMが
設けられている。
する±１次回折光は、再び投影対物レンズ３、透過窓Ｐ
0 、ダイクロイックミラー６、対物レンズ３８、平行平
面板３７を通過して、ビームスプリッター２８で反射さ
れた後、レンズ２９及びビームスプリッター３０を介し
て、視野絞り３１に達する。この視野絞り３１は、ウエ
ハ４と共役な位置に設けられており、具体的には、図３
（ｂ）の斜線で示す如く、ウエハ４上の回折格子マーク
ＷＭからの回折光のみを通過させるように、視野絞り３
１上の回折格子マークＷＭと共役な位置に開口部ＳWMが
設けられている。
【００３８】このため、視野絞り３１を通過した回折格
子マークＷＭからの回折光は、０次回折光をカットする
空間フィルター３２によりフィルタリングされて、±１
次回折光のみが検出器３３に達し、この検出器３３にて
ウエハ４の位置情報を含んだ光ビート信号が光電検出さ
れる。ここで、各空間フィルター（３２，３５）はアラ
イメント光学系の瞳と略共役な位置、即ち投影対物レン
ズ３の瞳（射出瞳）と実質的に共役な位置に配置され、
レチクル１及びウエハ４上にそれぞれ形成された回折格
子マークＲＭ及びＷＭからの０次回折光（正反射光）を
遮断し、±１次回折光（レチクル１、ウエハ４の回折格
子マークに対してそれぞれ垂直方向に発生する回折光）
のみを通過させるように設定されている。また、検出器
３３及び３６は、対物レンズ３８及びレンズ２９に関し
て、それぞれレチクル１及びウエハ４と略共役になるよ
うに配置されている。
子マークＷＭからの回折光は、０次回折光をカットする
空間フィルター３２によりフィルタリングされて、±１
次回折光のみが検出器３３に達し、この検出器３３にて
ウエハ４の位置情報を含んだ光ビート信号が光電検出さ
れる。ここで、各空間フィルター（３２，３５）はアラ
イメント光学系の瞳と略共役な位置、即ち投影対物レン
ズ３の瞳（射出瞳）と実質的に共役な位置に配置され、
レチクル１及びウエハ４上にそれぞれ形成された回折格
子マークＲＭ及びＷＭからの０次回折光（正反射光）を
遮断し、±１次回折光（レチクル１、ウエハ４の回折格
子マークに対してそれぞれ垂直方向に発生する回折光）
のみを通過させるように設定されている。また、検出器
３３及び３６は、対物レンズ３８及びレンズ２９に関し
て、それぞれレチクル１及びウエハ４と略共役になるよ
うに配置されている。
【００３９】さて、以上にて説明したアライメント光学
系の構成により、各検出器（２５，３３，３６）から得
られる３つの信号は、共に同一の周波数△ｆ（＝｜２ｆ
1 ｜）の正弦波状の光ビート信号を含んでおり、位相差
検出系５０内の光ビート信号抽出部（フーリエ変換回
路）にて３つの光電信号が電気的にフーリエ変換され、
周波数△ｆの正弦波状の３つの光ビート信号が精度良く
抽出される。
系の構成により、各検出器（２５，３３，３６）から得
られる３つの信号は、共に同一の周波数△ｆ（＝｜２ｆ
1 ｜）の正弦波状の光ビート信号を含んでおり、位相差
検出系５０内の光ビート信号抽出部（フーリエ変換回
路）にて３つの光電信号が電気的にフーリエ変換され、
周波数△ｆの正弦波状の３つの光ビート信号が精度良く
抽出される。
【００４０】今、位置合わせされていない状態でレチク
ル１、ウエハ４が任意の位置で停止しているとすると、
この光ビート信号は、一定の位相だけずれることにな
る。ここで、レチクル１及びウエハ４からの各光ビート
信号の位相差（±１８０°）は、レチクル１及びウエハ
４上にそれぞれ形成された回折格子マークの格子ピッチ
の１／２内の相対位置ずれ量に一義的に対応している。
ル１、ウエハ４が任意の位置で停止しているとすると、
この光ビート信号は、一定の位相だけずれることにな
る。ここで、レチクル１及びウエハ４からの各光ビート
信号の位相差（±１８０°）は、レチクル１及びウエハ
４上にそれぞれ形成された回折格子マークの格子ピッチ
の１／２内の相対位置ずれ量に一義的に対応している。
【００４１】このため、レチクル１とウエハ４とが格子
配列方向に対して相対移動すると、相対位置ずれ量が各
回折格子マーク（ＲＭ，ＷＭ）の格子ピッチの１／２以
下の精度でプリアライメントし、主制御系５１は、サー
ボ系５２により位相差検出系５０で得られた位相差が零
又は所定の値となるようにレチクルステージ２又はウエ
ハステージ５を２次元移動させて位置合わせを行う。こ
れにより高分解能な位置検出が達成できる。
配列方向に対して相対移動すると、相対位置ずれ量が各
回折格子マーク（ＲＭ，ＷＭ）の格子ピッチの１／２以
下の精度でプリアライメントし、主制御系５１は、サー
ボ系５２により位相差検出系５０で得られた位相差が零
又は所定の値となるようにレチクルステージ２又はウエ
ハステージ５を２次元移動させて位置合わせを行う。こ
れにより高分解能な位置検出が達成できる。
【００４２】また、検出器２５により得られる参照用の
光ビート信号を基準信号として、この基準信号と各回折
格子マーク（ＲＭ，ＷＭ）からの光ビート信号との各々
の位相差が零又は所定の値となるように位置合わせを行
っても良い。また、ＡＯＭ１７を駆動するドライブ信号
を基準信号として利用することもできる。次に、図１に
示した第１実施例において、互いに異なる周波数の２光
束を生成する部分について、より具体的な構成及び原理
を図４〜図７を参照して説明する。
光ビート信号を基準信号として、この基準信号と各回折
格子マーク（ＲＭ，ＷＭ）からの光ビート信号との各々
の位相差が零又は所定の値となるように位置合わせを行
っても良い。また、ＡＯＭ１７を駆動するドライブ信号
を基準信号として利用することもできる。次に、図１に
示した第１実施例において、互いに異なる周波数の２光
束を生成する部分について、より具体的な構成及び原理
を図４〜図７を参照して説明する。
【００４３】図４は図１中の回折格子１４からＡＯＭ１
７までの構成を示し、この図４に示す如く、白色の平行
光束Ｌ0 が回折格子１４に対して垂直に照明すると、こ
の回折格子１４の回折作用により、各波長毎に各次数の
回折光が発生する。このとき、回折光の回折格子１４の
法線方向に対する回折角をφ1 、回折格子１４のピッチ
をＰG 、光の波長をλ、回折光の次数をＮ（整数）とす
るとき、以下の式（３）を満足する各次数の回折光が発
生する。
７までの構成を示し、この図４に示す如く、白色の平行
光束Ｌ0 が回折格子１４に対して垂直に照明すると、こ
の回折格子１４の回折作用により、各波長毎に各次数の
回折光が発生する。このとき、回折光の回折格子１４の
法線方向に対する回折角をφ1 、回折格子１４のピッチ
をＰG 、光の波長をλ、回折光の次数をＮ（整数）とす
るとき、以下の式（３）を満足する各次数の回折光が発
生する。
【００４４】（３） sin φ1 ＝Ｎλ／ＰG そして、集光レンズ１５ａを通過した所定の波長帯の各
次数の回折光は、集光レンズ１５ａの後側焦点位置（集
光レンズ１５ｂの前側焦点位置）に配置された空間フィ
ルター１６によってフィルタリングされ、所定の波長帯
の±１次回折光以外の光は遮蔽される。その結果、所定
の波長帯の±１次回折光（Ｌ1,Ｌ2)のみが空間フィルタ
ー１６を通過した後、集光レンズ１５ｂを介してＡＯＭ
１７へ向かう。
次数の回折光は、集光レンズ１５ａの後側焦点位置（集
光レンズ１５ｂの前側焦点位置）に配置された空間フィ
ルター１６によってフィルタリングされ、所定の波長帯
の±１次回折光以外の光は遮蔽される。その結果、所定
の波長帯の±１次回折光（Ｌ1,Ｌ2)のみが空間フィルタ
ー１６を通過した後、集光レンズ１５ｂを介してＡＯＭ
１７へ向かう。
【００４５】ここで、空間フィルター１６を通過する±
１次回折光（Ｌ1,Ｌ2)の回折角を考えると、例えば、照
射される光束Ｌ0 の基準波長λ0 を６３３ｎｍ、照射さ
れる光束Ｌ0 の波長帯をλ0 ±△λ（＝２０ｎｍ）、回
折格子１４のピッチを４μｍとするとき、最短の波長で
ある波長６１３ｎｍの光による±１次回折光の回折角
は、上式（３）より８．８２°となる、最長の波長であ
る波長６５３ｎｍの光による±１次回折光の回折角は、
上式（３）より９．４０°となる。
１次回折光（Ｌ1,Ｌ2)の回折角を考えると、例えば、照
射される光束Ｌ0 の基準波長λ0 を６３３ｎｍ、照射さ
れる光束Ｌ0 の波長帯をλ0 ±△λ（＝２０ｎｍ）、回
折格子１４のピッチを４μｍとするとき、最短の波長で
ある波長６１３ｎｍの光による±１次回折光の回折角
は、上式（３）より８．８２°となる、最長の波長であ
る波長６５３ｎｍの光による±１次回折光の回折角は、
上式（３）より９．４０°となる。
【００４６】従って、６１３ｎｍ〜６５３ｎｍの波長帯
の光では８．８２°〜９．４０°の範囲の回折角の±１
次回折光が発生する。この様に、光の波長が異なるに伴
い回折角φ1 が変化するが、本実施例では図４に示す如
く、リレー光学系１５ａ，１５ｂによって回折格子１４
の回折点をＡＯＭ１７の超音波進行路内にリレーして、
各波長の±１次回折光をＡＯＭ１７内部で集光させてい
る。従って、回折格子１４により対称に２分割される所
定の波長帯の±１次回折光（Ｌ1,Ｌ2)は、各波長毎に予
め定められた入射角φ2 のもとでＡＯＭ１７に対して対
称に入射する。
の光では８．８２°〜９．４０°の範囲の回折角の±１
次回折光が発生する。この様に、光の波長が異なるに伴
い回折角φ1 が変化するが、本実施例では図４に示す如
く、リレー光学系１５ａ，１５ｂによって回折格子１４
の回折点をＡＯＭ１７の超音波進行路内にリレーして、
各波長の±１次回折光をＡＯＭ１７内部で集光させてい
る。従って、回折格子１４により対称に２分割される所
定の波長帯の±１次回折光（Ｌ1,Ｌ2)は、各波長毎に予
め定められた入射角φ2 のもとでＡＯＭ１７に対して対
称に入射する。
【００４７】そこで、この事について式をもって説明す
ると、先ず、所定の波長域の±１次回折光（Ｌ1,Ｌ2)
は、入射角φ2 で２方向からＡＯＭ１７に入射し、この
ＡＯＭ１７による音響ブラッグ回折作用を受ける。ＡＯ
Ｍ１７は、所定の波長域の＋１次回折光Ｌ1 の＋１次回
折光Ｌ1(1)の回折角と、所定の波長域の−１次回折光Ｌ
2 の−１次回折光Ｌ2(-1) の回折角とが共に２φ2 （入
射角φ2 の２倍）となる周波数ｆ1 の高周波数信号ＳＦ
1 により駆動されている。
ると、先ず、所定の波長域の±１次回折光（Ｌ1,Ｌ2)
は、入射角φ2 で２方向からＡＯＭ１７に入射し、この
ＡＯＭ１７による音響ブラッグ回折作用を受ける。ＡＯ
Ｍ１７は、所定の波長域の＋１次回折光Ｌ1 の＋１次回
折光Ｌ1(1)の回折角と、所定の波長域の−１次回折光Ｌ
2 の−１次回折光Ｌ2(-1) の回折角とが共に２φ2 （入
射角φ2 の２倍）となる周波数ｆ1 の高周波数信号ＳＦ
1 により駆動されている。
【００４８】今、ＡＯＭ１７のブラッグ回折による回折
角をθb1（＝２φ2 ）とし、ＡＯＭ１７内を横切る超音
波（進行波）の速度をｖ1 、高周波数信号ＳＦ1 の超音
波周波数をｆ1 、光の波長をλ、ＡＯＭ１７内を横切る
超音波（進行波）の波長をΛ 1 とすると、それぞれ次式
（４），（５）の関係が成立する。 （４） Λ1 ＝ｖ1 ／ｆ1 （５） sin θb1＝λ／Λ1
角をθb1（＝２φ2 ）とし、ＡＯＭ１７内を横切る超音
波（進行波）の速度をｖ1 、高周波数信号ＳＦ1 の超音
波周波数をｆ1 、光の波長をλ、ＡＯＭ１７内を横切る
超音波（進行波）の波長をΛ 1 とすると、それぞれ次式
（４），（５）の関係が成立する。 （４） Λ1 ＝ｖ1 ／ｆ1 （５） sin θb1＝λ／Λ1
【００４９】よって、上式（４）及び（５）より、ＡＯ
Ｍ１７による回折角θb1（＝２φ2）は、最終的に次式
（６）の如くなる。 （６） sin θb1＝ｆ1 λ／ｖ1 （又は、sin ２φ2 ＝
ｆ1 λ／ｖ1 ） 従って、所定の波長域の＋１次回折光Ｌ1(1)及び所定の
波長域の−１次回折光Ｌ2(-1) は、各波長毎に、上式
（６）を満足する回折角を以てＡＯＭ１７から対称に射
出される。
Ｍ１７による回折角θb1（＝２φ2）は、最終的に次式
（６）の如くなる。 （６） sin θb1＝ｆ1 λ／ｖ1 （又は、sin ２φ2 ＝
ｆ1 λ／ｖ1 ） 従って、所定の波長域の＋１次回折光Ｌ1(1)及び所定の
波長域の−１次回折光Ｌ2(-1) は、各波長毎に、上式
（６）を満足する回折角を以てＡＯＭ１７から対称に射
出される。
【００５０】なお、リレー光学系（１５ａ，１５ｂ）の
倍率β1 とし、リレー光学系（１５ａ，１５ｂ）が正弦
条件を満足しているとすると、 （７） β1 ＝sin φ1 ／sin φ2 ≒２sin φ1 ／sin （２φ2 ） の関係が成立し、式（３）、式（６）及び式（７）より
以下の式（８）が導出される。
倍率β1 とし、リレー光学系（１５ａ，１５ｂ）が正弦
条件を満足しているとすると、 （７） β1 ＝sin φ1 ／sin φ2 ≒２sin φ1 ／sin （２φ2 ） の関係が成立し、式（３）、式（６）及び式（７）より
以下の式（８）が導出される。
【００５１】（８） β1 ＝（２ｖ1 ）／（ＰG ｆ1 ） よって、リレー光学系（１５ａ，１５ｂ）は、上式
（８）を満足するように構成することが望ましい。次
に、図５を参照しながら、音響ブラッグ回折による光周
波数変調について説明する。図５では、ＡＯＭ１７を駆
動するための高周波信号ＳＦ1 による超音波面と入射光
とのなす角（入射光の入射角）をθi 、高周波信号ＳＦ
1 による超音波面と回折光とのなす角をθd 、ＡＯＭ１
７に入射する入射光の波数ベクトルをＫi 、ＡＯＭ１７
により回折される回折光の波数ベクトルをＫd 、高周波
信号ＳＦ1 による超音波の波数ベクトルをＫs として示
している。
（８）を満足するように構成することが望ましい。次
に、図５を参照しながら、音響ブラッグ回折による光周
波数変調について説明する。図５では、ＡＯＭ１７を駆
動するための高周波信号ＳＦ1 による超音波面と入射光
とのなす角（入射光の入射角）をθi 、高周波信号ＳＦ
1 による超音波面と回折光とのなす角をθd 、ＡＯＭ１
７に入射する入射光の波数ベクトルをＫi 、ＡＯＭ１７
により回折される回折光の波数ベクトルをＫd 、高周波
信号ＳＦ1 による超音波の波数ベクトルをＫs として示
している。
【００５２】入射光及び回折光が音響ブラッグ回折の条
件を満足する場合、図示の如く各ベクトルは２等辺三角
形の関係となる。そして、光の波長をλ、ＡＯＭ１７の
屈折率をｎ、超音波の周波数をｆ1 、ＡＯＭ１７内を横
切る超音波（進行波）の速度をｖ1 とすると、上記各ベ
クトルＫi ，Ｋd ，Ｋs の絶対値は次の様に表される。
件を満足する場合、図示の如く各ベクトルは２等辺三角
形の関係となる。そして、光の波長をλ、ＡＯＭ１７の
屈折率をｎ、超音波の周波数をｆ1 、ＡＯＭ１７内を横
切る超音波（進行波）の速度をｖ1 とすると、上記各ベ
クトルＫi ，Ｋd ，Ｋs の絶対値は次の様に表される。
【００５３】（９） ｜Ｋi ｜＝２πｎ／λ （１０） ｜Ｋd ｜＝２πｎ／λ （１１） ｜Ｋs ｜＝２πｆ1 ／ｖ1 また、θi とθd とは互いに等しくこれらをそれぞれθ
0 とし、超音波の波長をΛ1 とすると、次式の関係が成
立する。
0 とし、超音波の波長をΛ1 とすると、次式の関係が成
立する。
【００５４】（１２） sin ２θ0 ＝λ／Λ1 （１３） ｜Ｋs ｜＝２（sin θ0 ）・｜Ｋd ｜ ここで、sin ２θ0 ≒２（sin θ0 ）とすると、上式
（１２）及び（１３）より次式が導出できる。 （１４） ｜Ｋs ｜＝２πｎ／Λ1 この（１４）式から明らかな如く、ブラッグ回折の条件
を満足する限り、光の波長と無関係に｜Ｋs ｜の大きさ
が一定となり、ＡＯＭ１７により回折される光は、光の
波長に関係なく同一の周波数変調（ｆ1 ）を受けること
が理解できる。
（１２）及び（１３）より次式が導出できる。 （１４） ｜Ｋs ｜＝２πｎ／Λ1 この（１４）式から明らかな如く、ブラッグ回折の条件
を満足する限り、光の波長と無関係に｜Ｋs ｜の大きさ
が一定となり、ＡＯＭ１７により回折される光は、光の
波長に関係なく同一の周波数変調（ｆ1 ）を受けること
が理解できる。
【００５５】従って、ＡＯＭ１７に対して２方向から入
射する光束（Ｌ1,Ｌ2)の周波数をｆとすると、光束Ｌ1
の＋１次回折光Ｌ1(1)は各波長毎に（ｆ＋ｆ1)（＝Ｆ1)
の同じ周波数変調を受け、光束Ｌ2 の−１次回折光Ｌ
2(-1) は各波長毎に（ｆ−ｆ1)（＝Ｆ2)の同じ周波数変
調を受ける。この様に、所定の波長域を持つ周波数Ｆ1
の＋１次回折光Ｌ1(1)と所定の波長域を持つ周期数Ｆ2
の−１次回折光Ｌ2(-1) とを各回折格子（２４，ＲＭ，
ＷＭ）に対して各波長の光毎に異なる入射角のもとで対
称に照射できるため、各回折格子（２４，ＲＭ，ＷＭ）
の垂直方向に各波長の±１次回折光を常に発生させるこ
とがき、その結果、各波長の±１次回折光により所定の
周波数△ｆ（＝｜F1−F2｜＝｜２f1｜）を含むビート光
を生成することができる。従って、所定の周波数△ｆ
（＝｜F1−F2｜＝｜２f1｜）を含む多波長のビート光を
各検出器（２５，３３，３６）にてそれぞれ光電検出
（各回折格子の位置情報を含んだビート光を各波長毎に
複数検出）できるため、各波長のビート光による平均化
効果により各回折格子マークの非対称性を影響を抑えつ
つ、多波長光によるレジストの薄膜干渉の影響（光量変
化等の影響）を解消できるヘテロダイン干渉法による高
精度なアライメントが達成できる。
射する光束（Ｌ1,Ｌ2)の周波数をｆとすると、光束Ｌ1
の＋１次回折光Ｌ1(1)は各波長毎に（ｆ＋ｆ1)（＝Ｆ1)
の同じ周波数変調を受け、光束Ｌ2 の−１次回折光Ｌ
2(-1) は各波長毎に（ｆ−ｆ1)（＝Ｆ2)の同じ周波数変
調を受ける。この様に、所定の波長域を持つ周波数Ｆ1
の＋１次回折光Ｌ1(1)と所定の波長域を持つ周期数Ｆ2
の−１次回折光Ｌ2(-1) とを各回折格子（２４，ＲＭ，
ＷＭ）に対して各波長の光毎に異なる入射角のもとで対
称に照射できるため、各回折格子（２４，ＲＭ，ＷＭ）
の垂直方向に各波長の±１次回折光を常に発生させるこ
とがき、その結果、各波長の±１次回折光により所定の
周波数△ｆ（＝｜F1−F2｜＝｜２f1｜）を含むビート光
を生成することができる。従って、所定の周波数△ｆ
（＝｜F1−F2｜＝｜２f1｜）を含む多波長のビート光を
各検出器（２５，３３，３６）にてそれぞれ光電検出
（各回折格子の位置情報を含んだビート光を各波長毎に
複数検出）できるため、各波長のビート光による平均化
効果により各回折格子マークの非対称性を影響を抑えつ
つ、多波長光によるレジストの薄膜干渉の影響（光量変
化等の影響）を解消できるヘテロダイン干渉法による高
精度なアライメントが達成できる。
【００５６】しかも、回折格子１４（光束分割手段）に
よって入射方向（光軸方向）に対して対称に分割された
白色光（多波長光）は、リレー光学系及びＡＯＭ１７を
対称かつ並列的に進行するので、分割光束間には光路長
差が原理的に発生しない。このため、分割光束間の波面
は位相差が零の状態で揃っているため、高精度なアライ
メントが可能となるばかりか、調整容易でコンパクトな
装置が実現できる。
よって入射方向（光軸方向）に対して対称に分割された
白色光（多波長光）は、リレー光学系及びＡＯＭ１７を
対称かつ並列的に進行するので、分割光束間には光路長
差が原理的に発生しない。このため、分割光束間の波面
は位相差が零の状態で揃っているため、高精度なアライ
メントが可能となるばかりか、調整容易でコンパクトな
装置が実現できる。
【００５７】ところで、第１実施例においては、ＡＯＭ
１７から対称に射出される光変調を受けた±１次回折光
（Ｌ1(1)，Ｌ2(-1))をアライメント用の光束として利用
し、この±１次回折光（Ｌ1(1)，Ｌ2(-1))を各回折格子
（２４，ＲＭ，ＷＭ）に対して２方向から照射すること
により発生する所定の周波数△ｆ（＝｜２f1｜）のビー
ト光の信号を、各検出器（２５，３３，３６）及び位相
差検出系５０内の光ビート信号抽出部（フーリエ変換回
路）を介して抽出し、このように抽出された信号をアラ
イメント用としているが、これは以下に述べる理由によ
る。
１７から対称に射出される光変調を受けた±１次回折光
（Ｌ1(1)，Ｌ2(-1))をアライメント用の光束として利用
し、この±１次回折光（Ｌ1(1)，Ｌ2(-1))を各回折格子
（２４，ＲＭ，ＷＭ）に対して２方向から照射すること
により発生する所定の周波数△ｆ（＝｜２f1｜）のビー
ト光の信号を、各検出器（２５，３３，３６）及び位相
差検出系５０内の光ビート信号抽出部（フーリエ変換回
路）を介して抽出し、このように抽出された信号をアラ
イメント用としているが、これは以下に述べる理由によ
る。
【００５８】ところで、図４に関しては本実施例の原理
を説明するため、光束分割用の回折格子１４の分割方向
（ピッチ方向）とＡＯＭ１７の進行波の進行方向とが同
一であるものとしている。この場合、図６（ａ）及び
（ｂ）に示す如く、ＡＯＭ１７の光変調によって＋１次
回折光Ｌ1(1)の光路Ａ上には光束Ｌ2 の０次回折光Ｌ
2(0)が混入し、−１次回折光Ｌ2(-1) の光路Ｂ上には光
束Ｌ1 の０次回折光Ｌ1(0)が混入してしまう。このと
き、光束Ｌ1 の０次回折光Ｌ1(0)及び光束Ｌ2 の０次回
折光Ｌ2(0)は共に各波長において周波数変調を受けるこ
となく、それぞれ周波数ｆ0 を有する。
を説明するため、光束分割用の回折格子１４の分割方向
（ピッチ方向）とＡＯＭ１７の進行波の進行方向とが同
一であるものとしている。この場合、図６（ａ）及び
（ｂ）に示す如く、ＡＯＭ１７の光変調によって＋１次
回折光Ｌ1(1)の光路Ａ上には光束Ｌ2 の０次回折光Ｌ
2(0)が混入し、−１次回折光Ｌ2(-1) の光路Ｂ上には光
束Ｌ1 の０次回折光Ｌ1(0)が混入してしまう。このと
き、光束Ｌ1 の０次回折光Ｌ1(0)及び光束Ｌ2 の０次回
折光Ｌ2(0)は共に各波長において周波数変調を受けるこ
となく、それぞれ周波数ｆ0 を有する。
【００５９】このため、光路Ａでは（ｆ0+ｆ1)の周波数
の１次回折光Ｌ1(1)とｆ0 の周波数の０次回折光Ｌ2(0)
とが混在し、光路Ｂでは（ｆ0-ｆ1)の周波数の−１次回
折光Ｌ2(-1) とｆ0 の周波数の０次回折光Ｌ1(0)とが混
在するので、これらが各回折格子（２４，ＲＭ，ＷＭ）
に対して２方向から照射されることにより、各回折格子
（２４，ＲＭ，ＷＭ）の垂直方向には、様々なビート周
波数を持つビート光が生成される。そして、様々なビー
ト周波数を持つビート光を単に各検出器（２５，３３，
３６）にて光電変換した信号に基づいてアライメントを
行うと、様々なビート周波数の信号がノイズ信号とな
り、検出精度に悪影響を及ぼすばかりか、更にはアライ
メントができない問題が生ずる。
の１次回折光Ｌ1(1)とｆ0 の周波数の０次回折光Ｌ2(0)
とが混在し、光路Ｂでは（ｆ0-ｆ1)の周波数の−１次回
折光Ｌ2(-1) とｆ0 の周波数の０次回折光Ｌ1(0)とが混
在するので、これらが各回折格子（２４，ＲＭ，ＷＭ）
に対して２方向から照射されることにより、各回折格子
（２４，ＲＭ，ＷＭ）の垂直方向には、様々なビート周
波数を持つビート光が生成される。そして、様々なビー
ト周波数を持つビート光を単に各検出器（２５，３３，
３６）にて光電変換した信号に基づいてアライメントを
行うと、様々なビート周波数の信号がノイズ信号とな
り、検出精度に悪影響を及ぼすばかりか、更にはアライ
メントができない問題が生ずる。
【００６０】そこで、先ずＡＯＭ１７の光変調により生
成される様々なビート周波数を持つビート光について検
討する。各回折光の周波数を整理して示すと、光路Ａに
おいて、 ＋１次回折光Ｌ1(1)の周波数：ｆ0 ＋ｆ1 ‥‥（Ｉ） ０次回折光Ｌ2(0)の周波数：ｆ0 ‥‥（II） 光路Ｂにおいて、 −１次回折光Ｌ2(-1) の周波数：ｆ0 −ｆ1 ‥‥（Ｉ’） ０次回折光Ｌ1(0)の周波数：ｆ0 ‥‥（II’） となる。
成される様々なビート周波数を持つビート光について検
討する。各回折光の周波数を整理して示すと、光路Ａに
おいて、 ＋１次回折光Ｌ1(1)の周波数：ｆ0 ＋ｆ1 ‥‥（Ｉ） ０次回折光Ｌ2(0)の周波数：ｆ0 ‥‥（II） 光路Ｂにおいて、 −１次回折光Ｌ2(-1) の周波数：ｆ0 −ｆ1 ‥‥（Ｉ’） ０次回折光Ｌ1(0)の周波数：ｆ0 ‥‥（II’） となる。
【００６１】このため、光路Ａを進行する各回折光と光
路Ｂを進行する各回折光との組合せにより生成されるビ
ート光の各波長数は、（Ｉ）と（Ｉ’）との差の絶対値
より、 ｜（ｆ0+ｆ1)−（ｆ0-ｆ1)｜＝｜２ｆ1 ｜ ‥‥［１］ （Ｉ）と（II’）との差の絶対値より、 ｜（ｆ0+ｆ1)−ｆ0 ｜＝｜ｆ1 ｜ ‥‥［２］ （II）と（Ｉ’）との差の絶対値より、 ｜ｆ0 −（ｆ0-ｆ1)｜＝｜ｆ1 ｜ ‥‥［３］ （Ｉ）と（Ｉ’）との差の絶対値より、 ｜ｆ0-ｆ0 ｜＝０ ‥‥［４］ となる。
路Ｂを進行する各回折光との組合せにより生成されるビ
ート光の各波長数は、（Ｉ）と（Ｉ’）との差の絶対値
より、 ｜（ｆ0+ｆ1)−（ｆ0-ｆ1)｜＝｜２ｆ1 ｜ ‥‥［１］ （Ｉ）と（II’）との差の絶対値より、 ｜（ｆ0+ｆ1)−ｆ0 ｜＝｜ｆ1 ｜ ‥‥［２］ （II）と（Ｉ’）との差の絶対値より、 ｜ｆ0 −（ｆ0-ｆ1)｜＝｜ｆ1 ｜ ‥‥［３］ （Ｉ）と（Ｉ’）との差の絶対値より、 ｜ｆ0-ｆ0 ｜＝０ ‥‥［４］ となる。
【００６２】従って、各検出器（２５，３３，３６）に
て光電検出されるビート光には、［１］〜［３］の３つ
のビート周波数が混在する。なお、［４］についての回
折光の組合せは、各検出器（２５，３３，３６）にて光
電検出されると、直流成分（ＤＣ成分）となり、これが
検出精度に悪影響を及ぼす際には、位相差検出系５０内
の光ビート信号抽出部にてフーリエ変換した時に除去し
ても良く、更には別の電気的なフィルター手段によって
直流成分を除去しても良い。
て光電検出されるビート光には、［１］〜［３］の３つ
のビート周波数が混在する。なお、［４］についての回
折光の組合せは、各検出器（２５，３３，３６）にて光
電検出されると、直流成分（ＤＣ成分）となり、これが
検出精度に悪影響を及ぼす際には、位相差検出系５０内
の光ビート信号抽出部にてフーリエ変換した時に除去し
ても良く、更には別の電気的なフィルター手段によって
直流成分を除去しても良い。
【００６３】アライメント用のビート周波数として利用
できるのは、これらのビート周波数の内で共通するビー
ト周波数が存在しないものであるため、本実施例におい
ては、光束Ｌ1(1)と光束Ｌ2(-1) との組合わせによって
生成される唯一つしかない｜２ｆ1 ｜のビート周波数の
信号を、位相差検出系５０内の光ビート信号抽出部（フ
ーリエ変換回路）にて抽出する必要がある。
できるのは、これらのビート周波数の内で共通するビー
ト周波数が存在しないものであるため、本実施例におい
ては、光束Ｌ1(1)と光束Ｌ2(-1) との組合わせによって
生成される唯一つしかない｜２ｆ1 ｜のビート周波数の
信号を、位相差検出系５０内の光ビート信号抽出部（フ
ーリエ変換回路）にて抽出する必要がある。
【００６４】上述のように、図４の回折格子１４のピッ
チ方向とＡＯＭ１７の進行波の進行方向とを平行に設定
すると、０次回折光が±１次回折光に混入して不要な周
波数のビート信号が生成されてしまう。これを避けるた
めに、本実施例では図７に示す様に、回折格子１４のピ
ッチ方向（格子の配列方向）と、駆動用の高周波信号に
よりＡＯＭ１７を横切る進行波の進行方向とを異ならし
めた。
チ方向とＡＯＭ１７の進行波の進行方向とを平行に設定
すると、０次回折光が±１次回折光に混入して不要な周
波数のビート信号が生成されてしまう。これを避けるた
めに、本実施例では図７に示す様に、回折格子１４のピ
ッチ方向（格子の配列方向）と、駆動用の高周波信号に
よりＡＯＭ１７を横切る進行波の進行方向とを異ならし
めた。
【００６５】即ち、図７は、図１中の回折格子１４から
空間フィルター１９までの光学部材の実際の配列状態を
示し、この図７において、回折格子１４のピッチ方向
（回折方向）とＡＯＭ１７内の進行波の進行方向とは所
定角度異なっている。これにより、ＡＯＭ１７からの不
要な０次回折光Ｌ2(0)及びＬ1(0)の方向がそれぞれ回折
光Ｌ1(1)及びＬ2(-1) の方向と異なるようになり、それ
ら不要な０次回折光Ｌ2(0)及びＬ1(0)のみを空間フィル
タ１９で除去することができる。この場合、回折格子１
４で分割された光束Ｌ1,Ｌ2 の回折角のＡＯＭ１７の進
行波の方向での成分（ブラッグ角成分）が、ＡＯＭ１７
でのブラッグ角に等しくなる必要がある。
空間フィルター１９までの光学部材の実際の配列状態を
示し、この図７において、回折格子１４のピッチ方向
（回折方向）とＡＯＭ１７内の進行波の進行方向とは所
定角度異なっている。これにより、ＡＯＭ１７からの不
要な０次回折光Ｌ2(0)及びＬ1(0)の方向がそれぞれ回折
光Ｌ1(1)及びＬ2(-1) の方向と異なるようになり、それ
ら不要な０次回折光Ｌ2(0)及びＬ1(0)のみを空間フィル
タ１９で除去することができる。この場合、回折格子１
４で分割された光束Ｌ1,Ｌ2 の回折角のＡＯＭ１７の進
行波の方向での成分（ブラッグ角成分）が、ＡＯＭ１７
でのブラッグ角に等しくなる必要がある。
【００６６】回折格子１４による回折角をφ1 、回折格
子１４による回折方向（回折格子１４により発生する各
次数の回折光を含む面の方向）とＡＯＭ１７の進行波の
方向とがなす角度をαとすると、上記のブラッグ角成分
は、次のようになる。 （１５） ブラッグ角成分＝sin ２φ1・cos α 従って、回折格子１４のピッチＰG は、光束の分割方向
とＡＯＭ１７内の進行波の進行方向とが平行な場合に比
べてcos α倍になる必要がある。つまり前出の式（８）
は、次のようになる。
子１４による回折方向（回折格子１４により発生する各
次数の回折光を含む面の方向）とＡＯＭ１７の進行波の
方向とがなす角度をαとすると、上記のブラッグ角成分
は、次のようになる。 （１５） ブラッグ角成分＝sin ２φ1・cos α 従って、回折格子１４のピッチＰG は、光束の分割方向
とＡＯＭ１７内の進行波の進行方向とが平行な場合に比
べてcos α倍になる必要がある。つまり前出の式（８）
は、次のようになる。
【００６７】 （１６） β1 ＝（２ｖ1・cos α)／（ＰG ｆ1） また、ＡＯＭ１７による変調を受けた光束Ｌ1(1)及び光
束Ｌ2(-1) による流れる干渉縞は、もとの回折格子を２
αだけ回転したものと等しくなる。従って、図１におい
て、回折格子１４の回折方向が図１の紙面に平行であ
り、例えば回折格子１４の回折方向とＡＯＭ１７内の進
行波の進行方向とがなす角度αを４５°とすると、ＡＯ
Ｍ１７による変調を受けた光束Ｌ1(1)及び光束Ｌ2(-1)
は、図１の紙面に垂直な方向に分離されることになる。
そして、これらの光束Ｌ1(1)及びＬ 2(-1) には不要な光
束が含まれていないので、極めて高いＳＮ比で回折格子
ＲＭ及びＷＭの位置検出が行われる。
束Ｌ2(-1) による流れる干渉縞は、もとの回折格子を２
αだけ回転したものと等しくなる。従って、図１におい
て、回折格子１４の回折方向が図１の紙面に平行であ
り、例えば回折格子１４の回折方向とＡＯＭ１７内の進
行波の進行方向とがなす角度αを４５°とすると、ＡＯ
Ｍ１７による変調を受けた光束Ｌ1(1)及び光束Ｌ2(-1)
は、図１の紙面に垂直な方向に分離されることになる。
そして、これらの光束Ｌ1(1)及びＬ 2(-1) には不要な光
束が含まれていないので、極めて高いＳＮ比で回折格子
ＲＭ及びＷＭの位置検出が行われる。
【００６８】なお、上記（１６）式から分かるように、
リレー光学系（15a,15b)の倍率β1の調整は、αを変え
る、即ち回折格子14とＡＯＭ17とを相対的に回転させる
ことにより行うことができる。また、図１，図４，図６
及び図７に示した第１実施例では、回折格子14の回折作
用により分割生成される±１次回折光を位置検出用の２
光束としてＡＯＭ17に入射させ、ＡＯＭ17を介して回折
する２光束の内の一方の光束の１次回折光と，ＡＯＭ17
を介して回折する２光束の内の他方の光束の−１次回折
光とを位置検出用の２光束として位置検出用のマークに
対して２方向から照射する例を示しているがこれに限る
ものではない。例えば、回折格子14により生成される２
つの任意の次数の回折光を位置検出用の２光束としてＡ
ＯＭ17に入射させても良く、さらにはＡＯＭ17を介して
回折される２光束の内の一方の内の任意の次数の回折光
と、ＡＯＭ17を介して回折される２光束の内の他方の光
束の任意の次数の回折光とを位置検出用のマークに対し
て２方向から照射するようにしても良い。
リレー光学系（15a,15b)の倍率β1の調整は、αを変え
る、即ち回折格子14とＡＯＭ17とを相対的に回転させる
ことにより行うことができる。また、図１，図４，図６
及び図７に示した第１実施例では、回折格子14の回折作
用により分割生成される±１次回折光を位置検出用の２
光束としてＡＯＭ17に入射させ、ＡＯＭ17を介して回折
する２光束の内の一方の光束の１次回折光と，ＡＯＭ17
を介して回折する２光束の内の他方の光束の−１次回折
光とを位置検出用の２光束として位置検出用のマークに
対して２方向から照射する例を示しているがこれに限る
ものではない。例えば、回折格子14により生成される２
つの任意の次数の回折光を位置検出用の２光束としてＡ
ＯＭ17に入射させても良く、さらにはＡＯＭ17を介して
回折される２光束の内の一方の内の任意の次数の回折光
と、ＡＯＭ17を介して回折される２光束の内の他方の光
束の任意の次数の回折光とを位置検出用のマークに対し
て２方向から照射するようにしても良い。
【００６９】次に、図８〜図１０を参照して本発明の第
２実施例を説明する。図８において、図１に示した第１
実施例と同じ機能を持つ部材については同じ符号を付し
てその詳細説明を省略する。本実施例が第１実施例と異
なる所は、図８に示すように、リレー光学系（１８ａ，
１８ｂ）と集光レンズ２１との間に、第２の音響光学変
調素子６０（以下、「ＡＯＭ６０」と称する。）を設け
ると共に、集光レンズ２１とビームスプリッター２２と
間に空間フィルター６１を設け、レンズ１８ａ及びレン
ズ１８ｂをＡＯＭ１７（第１の音響光学変調素子）の回
折点をＡＯＭ６０（第２の音響光学変調素子）の回折点
にリレーする第２リレー光学系として機能させた点であ
る。そして、本実施例では、ＡＯＭ１７に加える高周波
信号ＳＦ1 とＡＯＭ６０に加える高周波信号ＳＦ2 とを
互いに逆方向とすることにより、最終的に得られるビー
ト周波数を低く（１ＭＨｚ程度以下）して電気信号処理
を容易にしている。
２実施例を説明する。図８において、図１に示した第１
実施例と同じ機能を持つ部材については同じ符号を付し
てその詳細説明を省略する。本実施例が第１実施例と異
なる所は、図８に示すように、リレー光学系（１８ａ，
１８ｂ）と集光レンズ２１との間に、第２の音響光学変
調素子６０（以下、「ＡＯＭ６０」と称する。）を設け
ると共に、集光レンズ２１とビームスプリッター２２と
間に空間フィルター６１を設け、レンズ１８ａ及びレン
ズ１８ｂをＡＯＭ１７（第１の音響光学変調素子）の回
折点をＡＯＭ６０（第２の音響光学変調素子）の回折点
にリレーする第２リレー光学系として機能させた点であ
る。そして、本実施例では、ＡＯＭ１７に加える高周波
信号ＳＦ1 とＡＯＭ６０に加える高周波信号ＳＦ2 とを
互いに逆方向とすることにより、最終的に得られるビー
ト周波数を低く（１ＭＨｚ程度以下）して電気信号処理
を容易にしている。
【００７０】さて、図８は本例の投影露光装置の概略構
成を示し、この図８において、露光光とは異なる波長帯
（多波長）の光を供給する白色光源１０からの白色光
は、可変絞り１１、コンデンサーレンズ１２、バンドパ
スフィルター１３を介して回折格子１４を垂直に照射
し、この回折格子１４の回折作用によって所定の波長域
を持つ±１次回折光（Ｌ1,Ｌ2)に分割される。そして、
所定の波長域を持つ±１次回折光（Ｌ1,Ｌ2)は、リレー
光学系（１５ａ，１５ｂ）によって集光された後、ＡＯ
Ｍ１７に対して等しい入射角のもとで対称に入射する。
レンズ１５ａ及び１５ｂとの間に配置された空間フィル
ター１６により、回折格子１４からの±１次回折光が抽
出される。
成を示し、この図８において、露光光とは異なる波長帯
（多波長）の光を供給する白色光源１０からの白色光
は、可変絞り１１、コンデンサーレンズ１２、バンドパ
スフィルター１３を介して回折格子１４を垂直に照射
し、この回折格子１４の回折作用によって所定の波長域
を持つ±１次回折光（Ｌ1,Ｌ2)に分割される。そして、
所定の波長域を持つ±１次回折光（Ｌ1,Ｌ2)は、リレー
光学系（１５ａ，１５ｂ）によって集光された後、ＡＯ
Ｍ１７に対して等しい入射角のもとで対称に入射する。
レンズ１５ａ及び１５ｂとの間に配置された空間フィル
ター１６により、回折格子１４からの±１次回折光が抽
出される。
【００７１】ここで、ＡＯＭ１７は、周波数ｆ1 の第１
の高周波信号ＳＦ1 で駆動されており、所定の波長域の
光束Ｌ1 及びＬ2 の周波数をそれぞれｆとすると、所定
の波長域の光束Ｌ1 の＋１次回折光である光束Ｌ1(1)は
ＡＯＭ１７により（ｆ0+ｆ1)の周波数変調を受け、所定
の波長域の光束Ｌ2 の−１次回折光である光束Ｌ2(-1)
はＡＯＭ１７により（ｆ0-ｆ1)の周波数変調を受ける。
その後、光束Ｌ1(1)及び光束Ｌ2(-1) は、レンズ１８
ａ、反射ミラー２０、レンズ１８ｂを介し、ＡＯＭ６０
に対して等しい入射角のもとで対称に入射する。第２の
リレー光学系（１５ａ，１５ｂ）内に配置された空間フ
ィルター１９により、ＡＯＭ１７からの±１次回折光Ｌ
1(1)，Ｌ2(-1) が抽出される。
の高周波信号ＳＦ1 で駆動されており、所定の波長域の
光束Ｌ1 及びＬ2 の周波数をそれぞれｆとすると、所定
の波長域の光束Ｌ1 の＋１次回折光である光束Ｌ1(1)は
ＡＯＭ１７により（ｆ0+ｆ1)の周波数変調を受け、所定
の波長域の光束Ｌ2 の−１次回折光である光束Ｌ2(-1)
はＡＯＭ１７により（ｆ0-ｆ1)の周波数変調を受ける。
その後、光束Ｌ1(1)及び光束Ｌ2(-1) は、レンズ１８
ａ、反射ミラー２０、レンズ１８ｂを介し、ＡＯＭ６０
に対して等しい入射角のもとで対称に入射する。第２の
リレー光学系（１５ａ，１５ｂ）内に配置された空間フ
ィルター１９により、ＡＯＭ１７からの±１次回折光Ｌ
1(1)，Ｌ2(-1) が抽出される。
【００７２】ここで、ＡＯＭ６０は、ＡＯＭ１７とは逆
方向から周波数ｆ2 の第２の高周波信号ＳＦ2 で駆動さ
れており、所定の波長域の光束Ｌ1(1)の−１次回折光Ｌ
1(1,-1)(以下、「光束Ｌ1(1,-1) 」と称する。）はＡＯ
Ｍ６０により（ｆ0+ｆ1-ｆ2)（＝Ｆ1)の周波数変調を受
け、所定の波長域の光束Ｌ2(-1) の＋１次回折光Ｌ2(-
1,1) （以下、「光束Ｌ2(-1,1) 」と称する。）はＡＯ
Ｍ６０により（ｆ0-ｆ1+ｆ2)（＝Ｆ2)の周波数変調を受
ける。その後、光束Ｌ1(1,-1) 及び光束Ｌ2(-1,1) は、
レンズ２１を経てビームスプリッター２２によりそれぞ
れ２分割される。なお、第２のリレー光学系（１８ａ，
１８ｂ）の間には空間フィルター６１が設けられてお
り、これにより、ＡＯＭ６０による−１次回折光Ｌ1(1,
-1) と＋１次回折光Ｌ2(-1,1) とが抽出される。
方向から周波数ｆ2 の第２の高周波信号ＳＦ2 で駆動さ
れており、所定の波長域の光束Ｌ1(1)の−１次回折光Ｌ
1(1,-1)(以下、「光束Ｌ1(1,-1) 」と称する。）はＡＯ
Ｍ６０により（ｆ0+ｆ1-ｆ2)（＝Ｆ1)の周波数変調を受
け、所定の波長域の光束Ｌ2(-1) の＋１次回折光Ｌ2(-
1,1) （以下、「光束Ｌ2(-1,1) 」と称する。）はＡＯ
Ｍ６０により（ｆ0-ｆ1+ｆ2)（＝Ｆ2)の周波数変調を受
ける。その後、光束Ｌ1(1,-1) 及び光束Ｌ2(-1,1) は、
レンズ２１を経てビームスプリッター２２によりそれぞ
れ２分割される。なお、第２のリレー光学系（１８ａ，
１８ｂ）の間には空間フィルター６１が設けられてお
り、これにより、ＡＯＭ６０による−１次回折光Ｌ1(1,
-1) と＋１次回折光Ｌ2(-1,1) とが抽出される。
【００７３】この様に、ビームスプリッター２２により
２分割された各光束は、前述の図１に示した第１実施例
と同様に、最終的には、各検出器（２５，３３，３６）
にて光電検出されるため、他の構成の説明は省略する。
本実施例では、各検出器（２５，３３，３６）にて光電
検出される光電信号から各波長の光による所定の周波数
△ｆ（＝｜Ｆ1-Ｆ2 ｜＝｜２（ｆ1-ｆ2)｜）のビート信
号を、位相差検出系５０内の光ビート信号抽出部（フー
リエ変換回路）にてそれぞれ抽出し、これらの信号に基
づいてアライメントを行っている。
２分割された各光束は、前述の図１に示した第１実施例
と同様に、最終的には、各検出器（２５，３３，３６）
にて光電検出されるため、他の構成の説明は省略する。
本実施例では、各検出器（２５，３３，３６）にて光電
検出される光電信号から各波長の光による所定の周波数
△ｆ（＝｜Ｆ1-Ｆ2 ｜＝｜２（ｆ1-ｆ2)｜）のビート信
号を、位相差検出系５０内の光ビート信号抽出部（フー
リエ変換回路）にてそれぞれ抽出し、これらの信号に基
づいてアライメントを行っている。
【００７４】以上の如く、本実施例では、２つのＡＯＭ
１７，６０を直列的に配置した構成とし、双方のＡＯＭ
に対して逆方向から高周波信号（ＳＦ1,ＳＦ2)を加えて
いる。従って、各検出器（２５，３３，３６）にて光電
検出されるビート信号の周波数を信号処理が容易な１Ｍ
Ｈｚ以下に下げる（ビートダウンする）ことが可能とな
る。
１７，６０を直列的に配置した構成とし、双方のＡＯＭ
に対して逆方向から高周波信号（ＳＦ1,ＳＦ2)を加えて
いる。従って、各検出器（２５，３３，３６）にて光電
検出されるビート信号の周波数を信号処理が容易な１Ｍ
Ｈｚ以下に下げる（ビートダウンする）ことが可能とな
る。
【００７５】例えば、ＡＯＭ１７は１００ＭＨｚの周波
数ｆ1 の第１の高周波信号ＳＦ1 で駆動され、ＡＯＭ６
０はＡＯＭ１７とは逆方向から９９．９ＭＨｚの周波数
ｆ2の第２の高周波信号ＳＦ2 で駆動されているとする
と、前述の通り、ＡＯＭ６０を通過した一方の光束Ｌ
1(1,-1) の周波数はＦ1(＝ｆ0+ｆ1-ｆ2)となり、他方の
光束Ｌ2(-1,1) の周波数はＦ2(＝ｆ0-ｆ1+ｆ2)となる。
数ｆ1 の第１の高周波信号ＳＦ1 で駆動され、ＡＯＭ６
０はＡＯＭ１７とは逆方向から９９．９ＭＨｚの周波数
ｆ2の第２の高周波信号ＳＦ2 で駆動されているとする
と、前述の通り、ＡＯＭ６０を通過した一方の光束Ｌ
1(1,-1) の周波数はＦ1(＝ｆ0+ｆ1-ｆ2)となり、他方の
光束Ｌ2(-1,1) の周波数はＦ2(＝ｆ0-ｆ1+ｆ2)となる。
【００７６】従って、この２つの光束（Ｌ1(1,-1),Ｌ
2(-1,1))が各回折格子（２４，ＲＭ，ＷＭ）により生成
されるビート光の周波数Δｆは、２００ｋＨｚ（＝｜Ｆ
1-Ｆ2｜＝｜２（ｆ1-ｆ2)）となり、信号処理が容易な
ビート周波数にすることができる。次に、図８に示した
第２実施例において、互いに異なる周波数の２光束を生
成する部分についてより具体的な構成を図９を参照しな
がら説明する。
2(-1,1))が各回折格子（２４，ＲＭ，ＷＭ）により生成
されるビート光の周波数Δｆは、２００ｋＨｚ（＝｜Ｆ
1-Ｆ2｜＝｜２（ｆ1-ｆ2)）となり、信号処理が容易な
ビート周波数にすることができる。次に、図８に示した
第２実施例において、互いに異なる周波数の２光束を生
成する部分についてより具体的な構成を図９を参照しな
がら説明する。
【００７７】図８に示す如く、第２実施例では、回折格
子１４、第１のＡＯＭ１７及び第２のＡＯＭ６０が直列
的に配置され、さらに回折格子１４の回折点を第１のＡ
ＯＭ１７の回折点（高周波信号ＳＦ1 の進行路）にリレ
ーする第１リレー光学系（１５ａ，１５ｂ）と、第１の
ＡＯＭ１７の回折点（高周波信号ＳＦ1 の進行路）を第
２のＡＯＭ６０の回折点（高周波信号ＳＦ2 の進行路）
にリレーする第２光学系（１８ａ，１８ｂ）とが設けら
れている。
子１４、第１のＡＯＭ１７及び第２のＡＯＭ６０が直列
的に配置され、さらに回折格子１４の回折点を第１のＡ
ＯＭ１７の回折点（高周波信号ＳＦ1 の進行路）にリレ
ーする第１リレー光学系（１５ａ，１５ｂ）と、第１の
ＡＯＭ１７の回折点（高周波信号ＳＦ1 の進行路）を第
２のＡＯＭ６０の回折点（高周波信号ＳＦ2 の進行路）
にリレーする第２光学系（１８ａ，１８ｂ）とが設けら
れている。
【００７８】そして、回折格子１４を垂直に照射される
白色光（多波長光）Ｌ0 は、回折格子１４の回折作用に
より、±１次回折光（Ｌ1,Ｌ2)が入射方向（光軸方向）
に対し角度φ1 のもとで対称に生成され、この±１次回
折光（Ｌ1,Ｌ2)は、第１リレー光学系（１５ａ，１５
ｂ）により集光されて、光軸方向に対し角度φ2 のもと
で対称に第１のＡＯＭ１７へ入射する。第１のＡＯＭ１
７は第１の高周波信号ｆ 1 で駆動されており、光束Ｌ1
の＋１次回折光Ｌ1(1)は（ｆ0+ｆ1)の周波数変調を受
け、光束Ｌ2 の−１次回折光Ｌ2(-1) は（ｆ0-ｆ1)の周
波数変調を受けて、両光束（Ｌ1(1)，Ｌ2(-1))は、入射
角φ2 と等しい角度φ2 のもとで対称に第１のＡＯＭ１
７を射出する。
白色光（多波長光）Ｌ0 は、回折格子１４の回折作用に
より、±１次回折光（Ｌ1,Ｌ2)が入射方向（光軸方向）
に対し角度φ1 のもとで対称に生成され、この±１次回
折光（Ｌ1,Ｌ2)は、第１リレー光学系（１５ａ，１５
ｂ）により集光されて、光軸方向に対し角度φ2 のもと
で対称に第１のＡＯＭ１７へ入射する。第１のＡＯＭ１
７は第１の高周波信号ｆ 1 で駆動されており、光束Ｌ1
の＋１次回折光Ｌ1(1)は（ｆ0+ｆ1)の周波数変調を受
け、光束Ｌ2 の−１次回折光Ｌ2(-1) は（ｆ0-ｆ1)の周
波数変調を受けて、両光束（Ｌ1(1)，Ｌ2(-1))は、入射
角φ2 と等しい角度φ2 のもとで対称に第１のＡＯＭ１
７を射出する。
【００７９】第１のＡＯＭ１７により光変調を受けた光
束Ｌ1(1)及び光束Ｌ2(-1) は、第２リレー光学系（１８
ａ，１８ｂ）により集光されて、光軸方向に対し角度φ
3 のもとで対称に第２のＡＯＭ６０へ入射する。第２の
ＡＯＭ６０は第１のＡＯＭ１７とは逆方向から第２の高
周波信号ｆ2 で駆動されており、光束Ｌ1(1)の−１次回
折光Ｌ1(1,-1) は（ｆ0+ｆ1-ｆ2)（＝Ｆ1)の周波数変調
を受け、光束Ｌ2(-1)の＋１次回折光Ｌ2(-1,1) は（ｆ0
-ｆ1+ｆ2)（＝Ｆ2)の周波数変調を受けて、両光束（Ｌ1
(1,-1),Ｌ2(-1,1))は、入射角φ3 と等しい角度φ3 の
もとで対称にＡＯＭ１７を射出する。
束Ｌ1(1)及び光束Ｌ2(-1) は、第２リレー光学系（１８
ａ，１８ｂ）により集光されて、光軸方向に対し角度φ
3 のもとで対称に第２のＡＯＭ６０へ入射する。第２の
ＡＯＭ６０は第１のＡＯＭ１７とは逆方向から第２の高
周波信号ｆ2 で駆動されており、光束Ｌ1(1)の−１次回
折光Ｌ1(1,-1) は（ｆ0+ｆ1-ｆ2)（＝Ｆ1)の周波数変調
を受け、光束Ｌ2(-1)の＋１次回折光Ｌ2(-1,1) は（ｆ0
-ｆ1+ｆ2)（＝Ｆ2)の周波数変調を受けて、両光束（Ｌ1
(1,-1),Ｌ2(-1,1))は、入射角φ3 と等しい角度φ3 の
もとで対称にＡＯＭ１７を射出する。
【００８０】ここで、ＡＯＭ６０の音響ブラッグ回折に
よる回折角をθb2（＝２φ3)とし、ＡＯＭ６０内を横切
る超音波（進行波）の速度をｖ2 、高周波数信号ＳＦ2
の超音波周波数をｆ2 、光の波長をλ、ＡＯＭ６０内を
横切る超音波（進行波）の波長をΛ2 とすると、それぞ
れ次式（１７），（１８）の関係が成立する。 （１７） Λ2 ＝ｖ2 ／ｆ2 （１８） sin θb2＝λ／Λ2 これらの式（１７）及び（１８）より、ＡＯＭ６０によ
る回折角θb2（＝２φ 3 ）は、最終的に次式（１９）の
如くなる。
よる回折角をθb2（＝２φ3)とし、ＡＯＭ６０内を横切
る超音波（進行波）の速度をｖ2 、高周波数信号ＳＦ2
の超音波周波数をｆ2 、光の波長をλ、ＡＯＭ６０内を
横切る超音波（進行波）の波長をΛ2 とすると、それぞ
れ次式（１７），（１８）の関係が成立する。 （１７） Λ2 ＝ｖ2 ／ｆ2 （１８） sin θb2＝λ／Λ2 これらの式（１７）及び（１８）より、ＡＯＭ６０によ
る回折角θb2（＝２φ 3 ）は、最終的に次式（１９）の
如くなる。
【００８１】（１９） sin θb2＝ｆ2 λ／ｖ2 （又
は、sin ２φ3 ＝ｆ2 λ／ｖ2 ） また、第２リレー光学系（１８ａ，１８ｂ）の倍率β2
とし、この第２リレー光学系（１８ａ，１８ｂ）が正弦
条件を満足しているとすると、次式（２０）の関係が成
立する。 （２０） β2 ＝(sinφ2)／(sinφ3) ≒(sin２φ2)／(sin２φ3) 従って、式（６）、式（１９）及び式（２０）より以下
の式（２１）が導出される。
は、sin ２φ3 ＝ｆ2 λ／ｖ2 ） また、第２リレー光学系（１８ａ，１８ｂ）の倍率β2
とし、この第２リレー光学系（１８ａ，１８ｂ）が正弦
条件を満足しているとすると、次式（２０）の関係が成
立する。 （２０） β2 ＝(sinφ2)／(sinφ3) ≒(sin２φ2)／(sin２φ3) 従って、式（６）、式（１９）及び式（２０）より以下
の式（２１）が導出される。
【００８２】（２１） β2 ＝（ｖ2 ｆ1)／（ｖ1 ｆ2) このように、図８及び図９に示した第２実施例では、第
１リレー光学系（１５ａ，１５ｂ）が上記の式（８）を
満足し、第２リレー光学系（１８ａ，１８ｂ）が上記の
式（２１）を満足するように構成されることが望まし
い。なお、第１及び第２のＡＯＭ（１７，６０）の材質
が等しく、しかも第１及び第２の高周波信号の周波数
（ｆ1,ｆ2)同士の周波数差が数十ｋＨｚ程度であれば、
上式（２１）のβ2 が、β2 ≒１となるため、第２リレ
ー光学系の倍率β2 を等倍で構成して良い。
１リレー光学系（１５ａ，１５ｂ）が上記の式（８）を
満足し、第２リレー光学系（１８ａ，１８ｂ）が上記の
式（２１）を満足するように構成されることが望まし
い。なお、第１及び第２のＡＯＭ（１７，６０）の材質
が等しく、しかも第１及び第２の高周波信号の周波数
（ｆ1,ｆ2)同士の周波数差が数十ｋＨｚ程度であれば、
上式（２１）のβ2 が、β2 ≒１となるため、第２リレ
ー光学系の倍率β2 を等倍で構成して良い。
【００８３】以上の如く、第２実施例によれば、所定の
周波数△ｆ（＝｜２（ｆ1-ｆ2)｜）を含む多波長のビー
ト光を各検出器（２５，３３，３６）にてそれぞれ光電
検出（各回折格子の位置情報を含んだビート光を各波長
毎に複数検出）できるため、各波長のビート波長光によ
るレジストの薄膜干渉の影響を解消できるヘテロダイン
干渉法による高精度なアライメントが達成でき、しか
も、ビート周波数を大幅に低くできるため、信号処理系
を簡素にできる。
周波数△ｆ（＝｜２（ｆ1-ｆ2)｜）を含む多波長のビー
ト光を各検出器（２５，３３，３６）にてそれぞれ光電
検出（各回折格子の位置情報を含んだビート光を各波長
毎に複数検出）できるため、各波長のビート波長光によ
るレジストの薄膜干渉の影響を解消できるヘテロダイン
干渉法による高精度なアライメントが達成でき、しか
も、ビート周波数を大幅に低くできるため、信号処理系
を簡素にできる。
【００８４】更に、回折格子１４（光束分割手段）によ
って入射方向（光軸方向）に対して対称に分割された白
色光（多波長光）は各リレー光学系及び各ＡＯＭを対称
かつ並列的に進行するため、分割光束間には光路長差が
原理的に発生しない。従って、分割光束間の波面が揃っ
ている、即ち相互の位相差が零のため、高精度なアライ
メントが可能となるばかりか、調整容易でコンパクトな
装置が実現できる。
って入射方向（光軸方向）に対して対称に分割された白
色光（多波長光）は各リレー光学系及び各ＡＯＭを対称
かつ並列的に進行するため、分割光束間には光路長差が
原理的に発生しない。従って、分割光束間の波面が揃っ
ている、即ち相互の位相差が零のため、高精度なアライ
メントが可能となるばかりか、調整容易でコンパクトな
装置が実現できる。
【００８５】ところで、第２実施例においては、第２リ
レー光学系（１８ａ，１８ｂ）の光軸に対して第１及び
第２のＡＯＭ（１７，６０）を対称に進行する回折光を
アライメント用の光束として利用し、この２つの光束を
各回折格子（２４，ＲＭ，ＷＭ）に対して２方向から照
射することにより発生する所定の周波数△ｆ（＝｜２
（ｆ1-ｆ2)）｜のビート光の信号を、各検出器（２５，
３３，３６）及び位相差検出系５０内の光ビート信号抽
出部（フーリエ変換回路）を介して抽出し、この抽出信
号をアライメント用としているが、これは以下で述べる
理由による。
レー光学系（１８ａ，１８ｂ）の光軸に対して第１及び
第２のＡＯＭ（１７，６０）を対称に進行する回折光を
アライメント用の光束として利用し、この２つの光束を
各回折格子（２４，ＲＭ，ＷＭ）に対して２方向から照
射することにより発生する所定の周波数△ｆ（＝｜２
（ｆ1-ｆ2)）｜のビート光の信号を、各検出器（２５，
３３，３６）及び位相差検出系５０内の光ビート信号抽
出部（フーリエ変換回路）を介して抽出し、この抽出信
号をアライメント用としているが、これは以下で述べる
理由による。
【００８６】ここで、第１のＡＯＭ１７において生成さ
れるノイズ光の状態は、先に説明した図６と同様である
ため説明を省略し、第２のＡＯＭ６０により生成される
ノイズ光について図１０を参照して説明する。図９は、
図６と同じく光束Ｌ1(1)及び光束Ｌ2(-1) で定まる平面
と第２のＡＯＭ６０の進行波の進行方向とが平行な場合
である。図９に示す如く、第２のＡＯＭ６０には、図６
に示した如く、第１のＡＯＭ１７により生成された４つ
の回折光が入射する。
れるノイズ光の状態は、先に説明した図６と同様である
ため説明を省略し、第２のＡＯＭ６０により生成される
ノイズ光について図１０を参照して説明する。図９は、
図６と同じく光束Ｌ1(1)及び光束Ｌ2(-1) で定まる平面
と第２のＡＯＭ６０の進行波の進行方向とが平行な場合
である。図９に示す如く、第２のＡＯＭ６０には、図６
に示した如く、第１のＡＯＭ１７により生成された４つ
の回折光が入射する。
【００８７】具体的には、先ず、図９（ａ）に示す如
く、第２のＡＯＭ６０に入射する光束Ｌ1(1)（光束Ｌ1
の＋１次回折光）は第２のＡＯＭ６０によってブラッグ
回折され、光路Ａ上には−１次回折光Ｌ1(1,-1) が発生
し、光路Ｂ上には０次回折光Ｌ 1(1,0)が発生する。ま
た、図９（ｂ）に示す如く、第２のＡＯＭ６０に入射す
る光束Ｌ2(0)（光束Ｌ2 の０次回折光）は第２のＡＯＭ
６０によってブラッグ回折され、光路Ａ上には−１次回
折光Ｌ2(0,-1) が発生し、光路Ｂ上には０次回折光Ｌ
2(0,0)が発生する。
く、第２のＡＯＭ６０に入射する光束Ｌ1(1)（光束Ｌ1
の＋１次回折光）は第２のＡＯＭ６０によってブラッグ
回折され、光路Ａ上には−１次回折光Ｌ1(1,-1) が発生
し、光路Ｂ上には０次回折光Ｌ 1(1,0)が発生する。ま
た、図９（ｂ）に示す如く、第２のＡＯＭ６０に入射す
る光束Ｌ2(0)（光束Ｌ2 の０次回折光）は第２のＡＯＭ
６０によってブラッグ回折され、光路Ａ上には−１次回
折光Ｌ2(0,-1) が発生し、光路Ｂ上には０次回折光Ｌ
2(0,0)が発生する。
【００８８】また、図９（ｃ）に示す如く、第２のＡＯ
Ｍ６０に入射する光束Ｌ2(-1)（光束Ｌ2 の−１次回折
光）は第２のＡＯＭ６０によってブラッグ回折され、光
路Ａ上には０次回折光Ｌ2(-1,0) が発生し、光路Ｂ上に
は＋１次回折光Ｌ2(-1,1) が発生する。そして、図９
（ｄ）に示す如く、第２のＡＯＭ６０に入射する光束Ｌ
1(0)（光束Ｌ1 の０次回折光）は第２のＡＯＭ６０によ
ってブラッグ回折され、光路Ａ上には０次回折光Ｌ1(0,
0)が発生し、光路Ｂ上には１次回折光Ｌ1(0,1)が発生す
る。
Ｍ６０に入射する光束Ｌ2(-1)（光束Ｌ2 の−１次回折
光）は第２のＡＯＭ６０によってブラッグ回折され、光
路Ａ上には０次回折光Ｌ2(-1,0) が発生し、光路Ｂ上に
は＋１次回折光Ｌ2(-1,1) が発生する。そして、図９
（ｄ）に示す如く、第２のＡＯＭ６０に入射する光束Ｌ
1(0)（光束Ｌ1 の０次回折光）は第２のＡＯＭ６０によ
ってブラッグ回折され、光路Ａ上には０次回折光Ｌ1(0,
0)が発生し、光路Ｂ上には１次回折光Ｌ1(0,1)が発生す
る。
【００８９】次に、第２のＡＯＭ６０から射出された各
回折光の周波数を各光路（Ａ，Ｂ）毎に整理して示す
と、次のようになる。即ち、光路Ａにおいて、 光束Ｌ1(1)の−１次回折光Ｌ1(1,-1) の周波数：ｆ0+ｆ1-ｆ2 ‥‥（Ｉ） 光束Ｌ2(0)の−１次回折光Ｌ2(0,-1) の周波数：ｆ0-ｆ2 ‥‥（II） 光束Ｌ2(-1) の０次回折光Ｌ2(-1,0) の周波数：ｆ0-ｆ1 ‥‥（III） 光束Ｌ1(0)の０次回折光Ｌ1(0,0)の周波数：ｆ0 ‥‥（IV） となり、光路Ｂにおいて、 光束Ｌ1(1)の０次回折光Ｌ1(1,0)の周波数：ｆ0+ｆ1 ‥‥（Ｉ') 光束Ｌ2(0)の０次回折光Ｌ2(0,0)の周波数：ｆ0 ‥‥（II') 光束Ｌ2(-1)の＋１次回折光Ｌ2(-1,1)の周波数：ｆ0-ｆ1+ｆ2 ‥‥（III') 光束Ｌ1(0)の＋１次回折光Ｌ1(0,1)の周波数：ｆ0+ｆ2 ‥‥（IV') となる。
回折光の周波数を各光路（Ａ，Ｂ）毎に整理して示す
と、次のようになる。即ち、光路Ａにおいて、 光束Ｌ1(1)の−１次回折光Ｌ1(1,-1) の周波数：ｆ0+ｆ1-ｆ2 ‥‥（Ｉ） 光束Ｌ2(0)の−１次回折光Ｌ2(0,-1) の周波数：ｆ0-ｆ2 ‥‥（II） 光束Ｌ2(-1) の０次回折光Ｌ2(-1,0) の周波数：ｆ0-ｆ1 ‥‥（III） 光束Ｌ1(0)の０次回折光Ｌ1(0,0)の周波数：ｆ0 ‥‥（IV） となり、光路Ｂにおいて、 光束Ｌ1(1)の０次回折光Ｌ1(1,0)の周波数：ｆ0+ｆ1 ‥‥（Ｉ') 光束Ｌ2(0)の０次回折光Ｌ2(0,0)の周波数：ｆ0 ‥‥（II') 光束Ｌ2(-1)の＋１次回折光Ｌ2(-1,1)の周波数：ｆ0-ｆ1+ｆ2 ‥‥（III') 光束Ｌ1(0)の＋１次回折光Ｌ1(0,1)の周波数：ｆ0+ｆ2 ‥‥（IV') となる。
【００９０】このため、光路Ａを進行する各回折光と光
路Ｂを進行する各回折光との組み合わせにより生成され
るビート光の各周波数は、次のようになる。即ち、(I)
と(I')との差の絶対値より、 ｜(ｆ0＋ｆ1−ｆ2)−(ｆ0＋ｆ1)｜＝｜ｆ2｜ ‥‥〔１〕 (I) と(II')との差の絶対値より、 ｜(ｆ0＋ｆ1−ｆ2)−ｆ0｜＝｜ｆ1−ｆ2｜ ‥‥〔２〕 (I) と(III')との差の絶対値より、 ｜(ｆ0＋ｆ1−ｆ2)−(ｆ0−ｆ1＋ｆ2)｜＝｜２(ｆ1−ｆ2)｜‥‥〔３〕 (I) と(IV')との差の絶対値より、 ｜(ｆ0＋ｆ1−ｆ2)−(ｆ0＋ｆ2)｜＝｜ｆ1−２ｆ2｜ ‥‥〔４〕 (II) と(I')との差の絶対値より、 ｜(ｆ0−ｆ2)−(ｆ0＋ｆ1)｜＝｜ｆ1＋ｆ2｜ ‥‥〔５〕 (II) と(II')との差の絶対値より、 ｜(ｆ0−ｆ2)−ｆ0｜＝｜ｆ2｜ ‥‥〔６〕 (II) と(III')との差の絶対値より、 ｜(ｆ0−ｆ2)−(ｆ0−ｆ1＋ｆ2)｜＝｜ｆ1−２ｆ2｜ ‥‥〔７〕 (II) と(IV')との差の絶対値より、 ｜(ｆ0−ｆ2)−(ｆ0＋ｆ2)｜＝｜２ｆ2｜ ‥‥〔８〕 となる。
路Ｂを進行する各回折光との組み合わせにより生成され
るビート光の各周波数は、次のようになる。即ち、(I)
と(I')との差の絶対値より、 ｜(ｆ0＋ｆ1−ｆ2)−(ｆ0＋ｆ1)｜＝｜ｆ2｜ ‥‥〔１〕 (I) と(II')との差の絶対値より、 ｜(ｆ0＋ｆ1−ｆ2)−ｆ0｜＝｜ｆ1−ｆ2｜ ‥‥〔２〕 (I) と(III')との差の絶対値より、 ｜(ｆ0＋ｆ1−ｆ2)−(ｆ0−ｆ1＋ｆ2)｜＝｜２(ｆ1−ｆ2)｜‥‥〔３〕 (I) と(IV')との差の絶対値より、 ｜(ｆ0＋ｆ1−ｆ2)−(ｆ0＋ｆ2)｜＝｜ｆ1−２ｆ2｜ ‥‥〔４〕 (II) と(I')との差の絶対値より、 ｜(ｆ0−ｆ2)−(ｆ0＋ｆ1)｜＝｜ｆ1＋ｆ2｜ ‥‥〔５〕 (II) と(II')との差の絶対値より、 ｜(ｆ0−ｆ2)−ｆ0｜＝｜ｆ2｜ ‥‥〔６〕 (II) と(III')との差の絶対値より、 ｜(ｆ0−ｆ2)−(ｆ0−ｆ1＋ｆ2)｜＝｜ｆ1−２ｆ2｜ ‥‥〔７〕 (II) と(IV')との差の絶対値より、 ｜(ｆ0−ｆ2)−(ｆ0＋ｆ2)｜＝｜２ｆ2｜ ‥‥〔８〕 となる。
【００９１】また、(III) と(I')との差の絶対値より、 ｜(ｆ0−ｆ1)−(ｆ0＋ｆ1)｜＝｜２ｆ1｜ ‥‥
〔９〕 (III) と(II')との差の絶対値より、 ｜(ｆ0−ｆ1)−ｆ0｜＝｜ｆ1｜ ‥‥〔１０〕 (III) と(III')との差の絶対値より、 ｜(ｆ0−ｆ1)−(ｆ0−ｆ1＋ｆ2)｜＝｜ｆ2｜ ‥‥〔１１〕 (III) と(IV')との差の絶対値より、 ｜(ｆ0−ｆ1)−(ｆ0＋ｆ2)｜＝｜ｆ1＋ｆ2｜ ‥‥〔１２〕 (IV) と(I')との差の絶対値より、 ｜ｆ0−(ｆ0＋ｆ1)｜＝｜ｆ1｜ ‥‥〔１３〕 (IV) と(II')との差の絶対値より、 ｜ｆ0−ｆ0｜＝０ ‥‥〔１４〕 (IV) と(III')との差の絶対値より、 ｜ｆ0−(ｆ0−ｆ1＋ｆ2)｜＝｜ｆ1−ｆ2｜ ‥‥〔１５〕 (IV) と(IV')との差の絶対値より、 ｜ｆ0−(ｆ0＋ｆ2)｜＝｜ｆ2｜ ‥‥〔１６〕 となる。
【００９２】従って、各検出器（２５、３３、３６）に
て光電検出されるビート光には、〔１〕〜〔１３〕、
〔１５〕及び〔１６〕の１５個のビート周波数が混在す
る。なお、〔１４〕についての回折光の組合せは、各検
出器（２５、３３、３６）にて光電検出されると、直流
成分（ＤＣ成分）となり、これが検出精度に悪影響を及
ぼす際には、位相差検出系５０内の光ビート信号抽出部
にてフーリエ変換したときに除去しても良く、更には別
の電気的なフィルター手段によって直流成分を除去して
も良い。
て光電検出されるビート光には、〔１〕〜〔１３〕、
〔１５〕及び〔１６〕の１５個のビート周波数が混在す
る。なお、〔１４〕についての回折光の組合せは、各検
出器（２５、３３、３６）にて光電検出されると、直流
成分（ＤＣ成分）となり、これが検出精度に悪影響を及
ぼす際には、位相差検出系５０内の光ビート信号抽出部
にてフーリエ変換したときに除去しても良く、更には別
の電気的なフィルター手段によって直流成分を除去して
も良い。
【００９３】従って、アライメント用のビート周波数と
して利用できるのは、これらのビート周波数の内で共通
するビート周波数が存在しないものであるため、第２実
施例においては、光束Ｌ1(1,-1) と光束Ｌ2(-1,1) との
組合せにより生成される唯一の周波数｜２（ｆ1-ｆ2)｜
のビート周波数の信号を、位相差検出系５０内の光ビー
ト信号抽出部（フーリエ変換回路）にて抽出する必要が
ある。
して利用できるのは、これらのビート周波数の内で共通
するビート周波数が存在しないものであるため、第２実
施例においては、光束Ｌ1(1,-1) と光束Ｌ2(-1,1) との
組合せにより生成される唯一の周波数｜２（ｆ1-ｆ2)｜
のビート周波数の信号を、位相差検出系５０内の光ビー
ト信号抽出部（フーリエ変換回路）にて抽出する必要が
ある。
【００９４】図９に示すように、回折格子１４のピッチ
方向（回折方向）、ＡＯＭ１７内の進行波の進行方向及
びＡＯＭ６０内の進行波の進行方向を平行に設定したの
では、上述のように回折格子ＲＭ及びＷＭに照射される
２つの光束にそれぞれ異なる周波数のノイズ光が混入す
る。そこで、本実施例では、第１実施例と同様に図１１
に示すように、回折格子１４のピッチ方向とＡＯＭ１７
内の進行波の進行方向とをねじると共に、ＡＯＭ１７内
の進行波の進行方向とＡＯＭ６０内の進行波の進行方向
とをねじって、不要なノイズ光の混入を防止している。
方向（回折方向）、ＡＯＭ１７内の進行波の進行方向及
びＡＯＭ６０内の進行波の進行方向を平行に設定したの
では、上述のように回折格子ＲＭ及びＷＭに照射される
２つの光束にそれぞれ異なる周波数のノイズ光が混入す
る。そこで、本実施例では、第１実施例と同様に図１１
に示すように、回折格子１４のピッチ方向とＡＯＭ１７
内の進行波の進行方向とをねじると共に、ＡＯＭ１７内
の進行波の進行方向とＡＯＭ６０内の進行波の進行方向
とをねじって、不要なノイズ光の混入を防止している。
【００９５】図１１（ａ）は、図８の回折格子１４から
空間フィルター１９までの光学部材の配置を示し、図１
１（ｂ）は図８のリレーレンズ１８ｂから空間フィルタ
ー６１までの光学部材の配置を示し、図１１（ａ）の配
置は図７に示す第１実施例の配置と同一であるため、そ
の説明を省略する。図１１（ｂ）において、第１実施例
で説明したように、図１１（ａ）の空間フィルター１９
を通過して来た２つの光束Ｌ1(1)及びＬ2(-1) にはそれ
ぞれ異なる周波数のノイズ光は含まれていない。そして
本実施例では、光束Ｌ1(1)及びＬ2(-1) を含む平面内で
光軸に垂直な方向である入射光束の交差方向と、ＡＯＭ
６０内の進行波の進行方向とを異ならしめている。
空間フィルター１９までの光学部材の配置を示し、図１
１（ｂ）は図８のリレーレンズ１８ｂから空間フィルタ
ー６１までの光学部材の配置を示し、図１１（ａ）の配
置は図７に示す第１実施例の配置と同一であるため、そ
の説明を省略する。図１１（ｂ）において、第１実施例
で説明したように、図１１（ａ）の空間フィルター１９
を通過して来た２つの光束Ｌ1(1)及びＬ2(-1) にはそれ
ぞれ異なる周波数のノイズ光は含まれていない。そして
本実施例では、光束Ｌ1(1)及びＬ2(-1) を含む平面内で
光軸に垂直な方向である入射光束の交差方向と、ＡＯＭ
６０内の進行波の進行方向とを異ならしめている。
【００９６】第１実施例と同様に、光束Ｌ1(1)及びＬ
2(-1) を含む平面と、ＡＯＭ６０の進行波の進行方向と
がなす角度をγとすると、第２リレー光学系（１８ａ，
１８ｂ）の倍率β2 に関する前出の式（２１）は次のよ
うになる。 （２２） β2 ＝（ｖ2 ｆ1 cos γ）／（ｖ1 ｆ2 ）
2(-1) を含む平面と、ＡＯＭ６０の進行波の進行方向と
がなす角度をγとすると、第２リレー光学系（１８ａ，
１８ｂ）の倍率β2 に関する前出の式（２１）は次のよ
うになる。 （２２） β2 ＝（ｖ2 ｆ1 cos γ）／（ｖ1 ｆ2 ）
【００９７】また、光束Ｌ1(1)によるＡＯＭ６０からの
−１次回折光の光束Ｌ1(1,-1) の方向と光束Ｌ2(-1) の
ＡＯＭ６０からの０次回折光Ｌ2(-1,0) の方向とは異な
り、光束Ｌ2(-1) によるＡＯＭ６０からの＋１次回折光
の光束Ｌ2(-1,1) の方向と光束Ｌ1(1)のＡＯＭ６０から
の０次回折光Ｌ1(1,0)の方向とは異なり、空間フィルタ
ー６１により光束Ｌ1(1,-1) 及びＬ2(-1,1) だけを抽出
できるようになっている。そして、光束Ｌ1(1,-1) 及び
Ｌ2(-1,1) による干渉縞のピッチ方向（交差方向）は、
入射する光束Ｌ1(1)及びＬ2(-1) による干渉縞のピッチ
方向を角度２γだけ回転させたものとなる。
−１次回折光の光束Ｌ1(1,-1) の方向と光束Ｌ2(-1) の
ＡＯＭ６０からの０次回折光Ｌ2(-1,0) の方向とは異な
り、光束Ｌ2(-1) によるＡＯＭ６０からの＋１次回折光
の光束Ｌ2(-1,1) の方向と光束Ｌ1(1)のＡＯＭ６０から
の０次回折光Ｌ1(1,0)の方向とは異なり、空間フィルタ
ー６１により光束Ｌ1(1,-1) 及びＬ2(-1,1) だけを抽出
できるようになっている。そして、光束Ｌ1(1,-1) 及び
Ｌ2(-1,1) による干渉縞のピッチ方向（交差方向）は、
入射する光束Ｌ1(1)及びＬ2(-1) による干渉縞のピッチ
方向を角度２γだけ回転させたものとなる。
【００９８】従って、図１１（ｂ）の光束Ｌ1(1,-1) 及
びＬ2(-1,1) による干渉縞のピッチ方向は、図１１
（ａ）の回折格子１４のピッチ方向に対して角度２（α
＋γ）だけ回転することになる。従って、例えばα＝γ
＝４５°とすると、光束Ｌ1(1,-1) 及びＬ2(-1,1) によ
る干渉縞のピッチ方向は回折格子１４のピッチ方向に平
行となり、都合が良い。
びＬ2(-1,1) による干渉縞のピッチ方向は、図１１
（ａ）の回折格子１４のピッチ方向に対して角度２（α
＋γ）だけ回転することになる。従って、例えばα＝γ
＝４５°とすると、光束Ｌ1(1,-1) 及びＬ2(-1,1) によ
る干渉縞のピッチ方向は回折格子１４のピッチ方向に平
行となり、都合が良い。
【００９９】ところで、第２実施例では２個のＡＯＭ１
７，６０が直列的に配列されているが、同様にして、ｎ
個（ｎは３以上の整数）のＡＯＭを直列的に配列するこ
とができる。この場合にも、隣接するＡＯＭ内の進行波
の進行方向を順次異ならしめると共に、不要な周波数の
光束を空間フィルターで除去していくことにより、最終
的に所望の周波数差を有すると共に不要な光が除去され
た２つの光束を得ることができる。
７，６０が直列的に配列されているが、同様にして、ｎ
個（ｎは３以上の整数）のＡＯＭを直列的に配列するこ
とができる。この場合にも、隣接するＡＯＭ内の進行波
の進行方向を順次異ならしめると共に、不要な周波数の
光束を空間フィルターで除去していくことにより、最終
的に所望の周波数差を有すると共に不要な光が除去され
た２つの光束を得ることができる。
【０１００】尚、図８〜図１１に示した第２実施例で
は、回折格子14の回折作用により分割生成される±１次
回折光の２光束を第１のＡＯＭ17に入射させ、第１のＡ
ＯＭ17を介して回折する２光束の内の一方の光束の１次
回折光と，第１のＡＯＭ17を介して回折する２光束の内
の他方の光束の−１次回折光との２光束を第２のＡＯＭ
60に入射させ、さらに第２のＡＯＭ60を介して回折する
２光束の内の一方の光束の１次回折光と，第２のＡＯＭ
60を介して回折する２光束の内の他方の光束の−１次回
折光とを位置検出用のマークに対して２方向から照射す
る例を示しているがこれに限るものではない。例えば、
回折格子14により生成される２つの任意の次数の回折光
を位置検出用の２光束として第１のＡＯＭ17に入射させ
ても良く、また、第１のＡＯＭ17を介して回折される２
光束の内の一方の光束の任意の次数の回折光と、第１の
ＡＯＭ17を介して回折される２光束の内他方の光束の任
意の次数の回折光とを位置検出用の２光束として第２の
ＡＯＭ60に入射させても良い。さらに、第２のＡＯＭ60
を介して回折される２光束の内の一方の光束の任意の次
数の回折光と、第２のＡＯＭ60を介して回折される２光
束の内他方の光束の任意の次数の回折光とを位置検出用
の２光束として位置検出用のマークに対して２方向から
照射するようにしても良い。
は、回折格子14の回折作用により分割生成される±１次
回折光の２光束を第１のＡＯＭ17に入射させ、第１のＡ
ＯＭ17を介して回折する２光束の内の一方の光束の１次
回折光と，第１のＡＯＭ17を介して回折する２光束の内
の他方の光束の−１次回折光との２光束を第２のＡＯＭ
60に入射させ、さらに第２のＡＯＭ60を介して回折する
２光束の内の一方の光束の１次回折光と，第２のＡＯＭ
60を介して回折する２光束の内の他方の光束の−１次回
折光とを位置検出用のマークに対して２方向から照射す
る例を示しているがこれに限るものではない。例えば、
回折格子14により生成される２つの任意の次数の回折光
を位置検出用の２光束として第１のＡＯＭ17に入射させ
ても良く、また、第１のＡＯＭ17を介して回折される２
光束の内の一方の光束の任意の次数の回折光と、第１の
ＡＯＭ17を介して回折される２光束の内他方の光束の任
意の次数の回折光とを位置検出用の２光束として第２の
ＡＯＭ60に入射させても良い。さらに、第２のＡＯＭ60
を介して回折される２光束の内の一方の光束の任意の次
数の回折光と、第２のＡＯＭ60を介して回折される２光
束の内他方の光束の任意の次数の回折光とを位置検出用
の２光束として位置検出用のマークに対して２方向から
照射するようにしても良い。
【０１０１】さて、以上で述べた各実施例では、Ｘｅラ
ンプ、ハロゲンランプ等の白色光源１０、可変絞り１１
及びコンデンサーレンズ１２を光源手段として、この光
源手段からの白色光Ｌ0 （多波長光）を回折格子１４に
対して垂直に入射させている。しかしながら、図１２に
示す如く、互いに異なる波長の光を射出する複数のレー
ザ光源１００，１０１，１０２からの光をそれぞれ異な
る入射角で、鋸歯状の断面を有するブレーズ型の回折格
子１０３に照射し、各レーザ光源１００，１０１，１０
２からの異なる波長の光を合成してなる光束Ｌ0 を射出
する光源系を光源手段として用いても良い。
ンプ、ハロゲンランプ等の白色光源１０、可変絞り１１
及びコンデンサーレンズ１２を光源手段として、この光
源手段からの白色光Ｌ0 （多波長光）を回折格子１４に
対して垂直に入射させている。しかしながら、図１２に
示す如く、互いに異なる波長の光を射出する複数のレー
ザ光源１００，１０１，１０２からの光をそれぞれ異な
る入射角で、鋸歯状の断面を有するブレーズ型の回折格
子１０３に照射し、各レーザ光源１００，１０１，１０
２からの異なる波長の光を合成してなる光束Ｌ0 を射出
する光源系を光源手段として用いても良い。
【０１０２】また、図１及び図８に示した各実施例の回
折格子１４を位相型の格子で構成し、この位相型の回折
格子１４の段差をｄ、回折格子１４の屈折率をｎG 、光
の波長をλ、整数をＭとするとき、次の式（２３）を満
足するように構成することが望ましい。 （２３） ｄ＝λ（Ｍ＋０．５）／（ｎG −１） これにより、０次光を発生させることなく、回折効率を
格段に高めることができる。
折格子１４を位相型の格子で構成し、この位相型の回折
格子１４の段差をｄ、回折格子１４の屈折率をｎG 、光
の波長をλ、整数をＭとするとき、次の式（２３）を満
足するように構成することが望ましい。 （２３） ｄ＝λ（Ｍ＋０．５）／（ｎG −１） これにより、０次光を発生させることなく、回折効率を
格段に高めることができる。
【０１０３】更に、以上にて述べた実施例では、光源手
段（１０〜１２）から供給される白色光（多色光）を光
束分割手段としての回折格子１４によって入射方向（光
軸方向）に対して対称に分割している。しかしながら、
回折格子１４とは別の光束分割手段として、例えば図１
３に示す如きウォラストンプリズム１４０を用いても良
く、更には、反射型の回折格子を回折格子１４として用
いても良い。
段（１０〜１２）から供給される白色光（多色光）を光
束分割手段としての回折格子１４によって入射方向（光
軸方向）に対して対称に分割している。しかしながら、
回折格子１４とは別の光束分割手段として、例えば図１
３に示す如きウォラストンプリズム１４０を用いても良
く、更には、反射型の回折格子を回折格子１４として用
いても良い。
【０１０４】また、図１及び図８に示した各実施例と
も、各検出器（２５，３３，３６）において光電検出さ
れる各光電信号から位相差検出系５０内部の光ビート信
号抽出部にて所定の周波数のビート信号を抽出している
が、各検出器（２５，３３，３６）と位相差検出系５０
との電気的な経路間に、光ビート信号抽出部（フーリエ
変換回路）をそれぞれ配置し、各検出器（２５，３３，
３６）で光電検出される光電信号をそれぞれ独立にフー
リエ変換しても良い。
も、各検出器（２５，３３，３６）において光電検出さ
れる各光電信号から位相差検出系５０内部の光ビート信
号抽出部にて所定の周波数のビート信号を抽出している
が、各検出器（２５，３３，３６）と位相差検出系５０
との電気的な経路間に、光ビート信号抽出部（フーリエ
変換回路）をそれぞれ配置し、各検出器（２５，３３，
３６）で光電検出される光電信号をそれぞれ独立にフー
リエ変換しても良い。
【０１０５】また、光源として図１２に示すような複数
のレーザ光源を用いる場合、図１４に示すように、回折
格子１４′に異なる波長のレーザビームをそれぞれ異な
る入射角度で照射して、空間フィルター１６′では、０
次光と＋１次回折光（又は−１次回折光）とを抽出する
ようにしてもよい。例えば波長λ4 及びλ5 のレーザビ
ームが回折格子１４′へ入射するときの入射角をそれぞ
れφ4 及びφ5 として、これら入射角がそれぞれ次式を
満足するようにする。但し、回折格子１４′のピッチを
ＰG ′とする。
のレーザ光源を用いる場合、図１４に示すように、回折
格子１４′に異なる波長のレーザビームをそれぞれ異な
る入射角度で照射して、空間フィルター１６′では、０
次光と＋１次回折光（又は−１次回折光）とを抽出する
ようにしてもよい。例えば波長λ4 及びλ5 のレーザビ
ームが回折格子１４′へ入射するときの入射角をそれぞ
れφ4 及びφ5 として、これら入射角がそれぞれ次式を
満足するようにする。但し、回折格子１４′のピッチを
ＰG ′とする。
【０１０６】sin(φ4 ／２）＝λ4 ／ＰG ′、sin(φ5
／２）＝λ5 ／ＰG ′ これにより、それぞれのレーザビームの０次光と１次回
折光とがなす角度は２φ 4 及び２φ5 となり、且つ回折
格子１４′の法線に対して対称となる。従って、空間フ
ィルター１６′は、例えば図１の±１次回折光を抽出す
る空間フィルター１６に比べて、通過させる各レーザビ
ーム間に不要な光が存在しないため、空間フィルター１
６′の取り付け精度が粗くできる利点がある。
／２）＝λ5 ／ＰG ′ これにより、それぞれのレーザビームの０次光と１次回
折光とがなす角度は２φ 4 及び２φ5 となり、且つ回折
格子１４′の法線に対して対称となる。従って、空間フ
ィルター１６′は、例えば図１の±１次回折光を抽出す
る空間フィルター１６に比べて、通過させる各レーザビ
ーム間に不要な光が存在しないため、空間フィルター１
６′の取り付け精度が粗くできる利点がある。
【０１０７】次に、本発明の第３実施例につき図１５〜
図１７を参照して説明する。本実施例は、図１の回折格
子１４を音響光学変調素子７０（以下「ＡＯＭ７０」と
称する。）で置き換えたものであり、これら図１５〜図
１７において図１に対応する部分には同一符号を付して
その詳細説明を省略する。この本実施例では、ＡＯＭ７
０に加える高周波信号ＳＦ3 とＡＯＭ１７に加える高周
波信号ＳＦ1 とを互いに逆方向とすることにより、最終
的に得られるビート周波数を低く（１ＭＨｚ程度以下
に）して電気信号処理を容易にしている。また、この実
施例でも、ＡＯＭ７０の進行波の進行方向とＡＯＭ１７
の進行波の進行方向とは非平行に設定されているが、図
１５及び図１６では説明の便宜上両者は平行に表現され
ている。
図１７を参照して説明する。本実施例は、図１の回折格
子１４を音響光学変調素子７０（以下「ＡＯＭ７０」と
称する。）で置き換えたものであり、これら図１５〜図
１７において図１に対応する部分には同一符号を付して
その詳細説明を省略する。この本実施例では、ＡＯＭ７
０に加える高周波信号ＳＦ3 とＡＯＭ１７に加える高周
波信号ＳＦ1 とを互いに逆方向とすることにより、最終
的に得られるビート周波数を低く（１ＭＨｚ程度以下
に）して電気信号処理を容易にしている。また、この実
施例でも、ＡＯＭ７０の進行波の進行方向とＡＯＭ１７
の進行波の進行方向とは非平行に設定されているが、図
１５及び図１６では説明の便宜上両者は平行に表現され
ている。
【０１０８】図１５は本例の投影露光装置の概略構成を
示し、この図１５において、白色光源１０からの光束Ｌ
0 が、可変絞り、コンデンサーレンズ１２及びバンドパ
スフィルター１３を介して、周波数ｆ3 の高周波信号Ｓ
Ｆ3 で駆動されるＡＯＭ７０に対してＡＯＭ内の進行波
の波面に平行に入射する。従って、ＡＯＭ７０からはラ
マン−ナス（Raman-Nath）回折により＋１次回折光とし
ての光束Ｌ0(1)及び−１次回折光としての光束Ｌ0(-1)
が発生する。
示し、この図１５において、白色光源１０からの光束Ｌ
0 が、可変絞り、コンデンサーレンズ１２及びバンドパ
スフィルター１３を介して、周波数ｆ3 の高周波信号Ｓ
Ｆ3 で駆動されるＡＯＭ７０に対してＡＯＭ内の進行波
の波面に平行に入射する。従って、ＡＯＭ７０からはラ
マン−ナス（Raman-Nath）回折により＋１次回折光とし
ての光束Ｌ0(1)及び−１次回折光としての光束Ｌ0(-1)
が発生する。
【０１０９】その後、光束Ｌ0(1)及び光束Ｌ0(-1) は、
レンズ１５ａ、空間フィルター１６、レンズ１５ｂを経
て、ＡＯＭ１７に対して等しい入射角で対称に入射す
る。空間フィルター１６により、ＡＯＭ７０からの±１
次回折光Ｌ0(1)，Ｌ0(-1) が抽出される。この場合、本
例のＡＯＭ１７に入射する光束Ｌ0(1)及び光束Ｌ0(-1)
については、音響ブラッグ回折の条件を満たす様にして
おく。ＡＯＭ１７は、ＡＯＭ７０とは逆方向から周波数
ｆ1 の第２の高周波信号ＳＦ1 でドライブされ、所定の
波長域の光束Ｌ0(1)の−１次回折光Ｌ0(1,-1)(以下、
「光束Ｌ0(1,-1) 」と称する。）は、ＡＯＭ１７により
（ｆ0+ｆ3-ｆ1)（＝Ｆ1 ）の周波数変調を受け、所定の
波長域の光束Ｌ0(-1) の＋１次回折光Ｌ0(-1,1) （以
下、「光束Ｌ0(-1,1) 」と称する。）は、ＡＯＭ１７に
より（ｆ0-ｆ3+ｆ1)（＝Ｆ2 ）の周波数変調を受ける。
レンズ１５ａ、空間フィルター１６、レンズ１５ｂを経
て、ＡＯＭ１７に対して等しい入射角で対称に入射す
る。空間フィルター１６により、ＡＯＭ７０からの±１
次回折光Ｌ0(1)，Ｌ0(-1) が抽出される。この場合、本
例のＡＯＭ１７に入射する光束Ｌ0(1)及び光束Ｌ0(-1)
については、音響ブラッグ回折の条件を満たす様にして
おく。ＡＯＭ１７は、ＡＯＭ７０とは逆方向から周波数
ｆ1 の第２の高周波信号ＳＦ1 でドライブされ、所定の
波長域の光束Ｌ0(1)の−１次回折光Ｌ0(1,-1)(以下、
「光束Ｌ0(1,-1) 」と称する。）は、ＡＯＭ１７により
（ｆ0+ｆ3-ｆ1)（＝Ｆ1 ）の周波数変調を受け、所定の
波長域の光束Ｌ0(-1) の＋１次回折光Ｌ0(-1,1) （以
下、「光束Ｌ0(-1,1) 」と称する。）は、ＡＯＭ１７に
より（ｆ0-ｆ3+ｆ1)（＝Ｆ2 ）の周波数変調を受ける。
【０１１０】その後、光束Ｌ0(1,-1) 及びＬ0(-1,1)
は、それぞれリレー光学系（１８ａ，１８ｂ）及びレン
ズ２１等を経て、ビームスプリッター２２により２分割
される。リレー光学系（１８ａ，１８ｂ）の間の空間フ
ィルター１９によりＡＯＭ１７による−１次回折光Ｌ
0(1,-1) と＋１次回折光Ｌ0(-1,1) とが抽出される。こ
の様に、ビームスプリッター２２により２分割された各
光束は、前述の図１に示した第１実施例と同様に、最終
的には各検出器（２５，３３，３６）にて光電検出され
るため、より詳細な説明は省略する。
は、それぞれリレー光学系（１８ａ，１８ｂ）及びレン
ズ２１等を経て、ビームスプリッター２２により２分割
される。リレー光学系（１８ａ，１８ｂ）の間の空間フ
ィルター１９によりＡＯＭ１７による−１次回折光Ｌ
0(1,-1) と＋１次回折光Ｌ0(-1,1) とが抽出される。こ
の様に、ビームスプリッター２２により２分割された各
光束は、前述の図１に示した第１実施例と同様に、最終
的には各検出器（２５，３３，３６）にて光電検出され
るため、より詳細な説明は省略する。
【０１１１】以上の如く、本実施例では、２つのＡＯＭ
７０，１７を直列的に配置した構成とし、双方のＡＯＭ
に対し逆方向から高周波信号ＳＦ3 ，ＳＦ1 を加えてい
るため、第２実施例と同様に、各検出器（２５，３３，
３６）にて光電検出されるビート信号の周波数を信号処
理が容易な１ＭＨｚ以下に下げることが可能となる。次
に、図１５に示した第３実施例において、互いに異なる
周波数の２光束を生成する部分についてより具体的な構
成を図１６を参照しながら説明する。
７０，１７を直列的に配置した構成とし、双方のＡＯＭ
に対し逆方向から高周波信号ＳＦ3 ，ＳＦ1 を加えてい
るため、第２実施例と同様に、各検出器（２５，３３，
３６）にて光電検出されるビート信号の周波数を信号処
理が容易な１ＭＨｚ以下に下げることが可能となる。次
に、図１５に示した第３実施例において、互いに異なる
周波数の２光束を生成する部分についてより具体的な構
成を図１６を参照しながら説明する。
【０１１２】図１６に示す如く、第３実施例では、ＡＯ
Ｍ７０及びＡＯＭ１７が直列的に配置され、ＡＯＭ７０
の回折点（高周波信号ＳＦ3 の進行路）とＡＯＭ１７の
回折点（高周波信号ＳＦ1 の進行路）とをリレーするリ
レー光学系（１５ａ，１５ｂ）が設けられている。そし
て、白色光（多波長光）の光束Ｌ0 はＡＯＭ７０へその
進行波面と平行に入射し、光束Ｌ0 はＡＯＭ７０により
ラマン−ナス回折を受ける。
Ｍ７０及びＡＯＭ１７が直列的に配置され、ＡＯＭ７０
の回折点（高周波信号ＳＦ3 の進行路）とＡＯＭ１７の
回折点（高周波信号ＳＦ1 の進行路）とをリレーするリ
レー光学系（１５ａ，１５ｂ）が設けられている。そし
て、白色光（多波長光）の光束Ｌ0 はＡＯＭ７０へその
進行波面と平行に入射し、光束Ｌ0 はＡＯＭ７０により
ラマン−ナス回折を受ける。
【０１１３】このとき、波長λの入射光のＮ次の回折光
の回折角をφ1 、ＡＯＭ７０内の進行波のピッチをΛ3
とすると、次式が成立している。 （２４） sin φ1＝Ｎλ／Λ3 また、進行波のピッチΛ3 については、進行波の速度を
ｖ3 、周波数をｆ3 とすると、次式が成立する。
の回折角をφ1 、ＡＯＭ７０内の進行波のピッチをΛ3
とすると、次式が成立している。 （２４） sin φ1＝Ｎλ／Λ3 また、進行波のピッチΛ3 については、進行波の速度を
ｖ3 、周波数をｆ3 とすると、次式が成立する。
【０１１４】（２５） Λ3＝ｖ3／ｆ3 従って、±１次回折光については、（２４）式は次のよ
うになる。 （２６） sin φ1＝ｆ3λ／ｖ3
うになる。 （２６） sin φ1＝ｆ3λ／ｖ3
【０１１５】ここで、図１６の空間フィルター１６を通
過する±１次光Ｌ0(1)、Ｌ0(-1) の回折角を考える。例
えば、照射光の基準波長λ0 を６３３ｎｍ、波長幅を±
５０ｎｍ、ＡＯＭ７０の進行波のピッチΛ3 を４０μｍ
とするとき、５８３ｎｍの最短波長の光に対する±１次
光の回折角は０．８３５゜、最長の６８３ｎｍの光に対
する回折角は０．９７８゜となる。従って、５８３〜６
８３ｎｍの光では±１次光の回折角は０．８３５゜〜
０．９７８゜の範囲に分布する。これらの光は、ＡＯＭ
７０の進行波によって回折されているので回折光はその
進行波の周波数分だけ変調を受ける。
過する±１次光Ｌ0(1)、Ｌ0(-1) の回折角を考える。例
えば、照射光の基準波長λ0 を６３３ｎｍ、波長幅を±
５０ｎｍ、ＡＯＭ７０の進行波のピッチΛ3 を４０μｍ
とするとき、５８３ｎｍの最短波長の光に対する±１次
光の回折角は０．８３５゜、最長の６８３ｎｍの光に対
する回折角は０．９７８゜となる。従って、５８３〜６
８３ｎｍの光では±１次光の回折角は０．８３５゜〜
０．９７８゜の範囲に分布する。これらの光は、ＡＯＭ
７０の進行波によって回折されているので回折光はその
進行波の周波数分だけ変調を受ける。
【０１１６】また、ラマン−ナス回折による光周波数変
調については、ブラッグ回折の場合と同様に、入射光束
の波長と関係無く、＋１次回折光では＋ｆ3 の周波数変
調を受け、−１次回折光では−ｆ3 の周波数変調を受け
ることが分かっている。そこで、±１次回折光を利用す
るものとすると、ＡＯＭ７０から＋１次回折光Ｌ0(1)
（以下「光束Ｌ0(1)」とも言う。）及び−１次回折光Ｌ
0(-1) （以下「光束Ｌ0(-1) 」とも言う。）が入射光軸
に対称に射出され、入射時の周波数がｆ0 の光束Ｌ0(1)
及び光束Ｌ0(-1) は、それぞれＡＯＭ７０により（ｆ0+
ｆ1)及び（ｆ0-ｆ 1)の周波数変調を受ける。
調については、ブラッグ回折の場合と同様に、入射光束
の波長と関係無く、＋１次回折光では＋ｆ3 の周波数変
調を受け、−１次回折光では−ｆ3 の周波数変調を受け
ることが分かっている。そこで、±１次回折光を利用す
るものとすると、ＡＯＭ７０から＋１次回折光Ｌ0(1)
（以下「光束Ｌ0(1)」とも言う。）及び−１次回折光Ｌ
0(-1) （以下「光束Ｌ0(-1) 」とも言う。）が入射光軸
に対称に射出され、入射時の周波数がｆ0 の光束Ｌ0(1)
及び光束Ｌ0(-1) は、それぞれＡＯＭ７０により（ｆ0+
ｆ1)及び（ｆ0-ｆ 1)の周波数変調を受ける。
【０１１７】ＡＯＭ７０によりそれぞれ（ｆ0+ｆ3)及び
（ｆ0-ｆ3)の周波数変調を受けた光束Ｌ0(1)及びＬ0(-
1) は、互いに入射光軸に対して角度φ1 だけ対称に傾
斜して、進行波面に対して対称にＡＯＭ７０から射出さ
れる。その後、両光束Ｌ0(1)及びＬ0(-1) は、リレー光
学系（１５ａ，１５ｂ）により集光されて、光軸方向に
対し角度φ3 のもとで対称にＡＯＭ１７へ入射する。そ
して、光束Ｌ0(1)の−１次回折光Ｌ0(1,-1) は（ｆ0+ｆ
3-ｆ1)（＝Ｆ1 ）の周波数変調を受け、光束Ｌ0(-1) の
＋１次回折光Ｌ0(-1,1) は（ｆ0-ｆ3+ｆ1)（＝Ｆ2 ）の
周波数変調を受け、両光束Ｌ0(1,-1) 及びＬ0(-1,1)
は、入射角φ3 と等しい角度φ3 のもとで対称にＡＯＭ
１７から射出される。つまり、両光束Ｌ0(1,-1) 及びＬ
0(-1,1) はそれぞれＡＯＭ１７により音響ブラッグ回折
を受けることになる。
（ｆ0-ｆ3)の周波数変調を受けた光束Ｌ0(1)及びＬ0(-
1) は、互いに入射光軸に対して角度φ1 だけ対称に傾
斜して、進行波面に対して対称にＡＯＭ７０から射出さ
れる。その後、両光束Ｌ0(1)及びＬ0(-1) は、リレー光
学系（１５ａ，１５ｂ）により集光されて、光軸方向に
対し角度φ3 のもとで対称にＡＯＭ１７へ入射する。そ
して、光束Ｌ0(1)の−１次回折光Ｌ0(1,-1) は（ｆ0+ｆ
3-ｆ1)（＝Ｆ1 ）の周波数変調を受け、光束Ｌ0(-1) の
＋１次回折光Ｌ0(-1,1) は（ｆ0-ｆ3+ｆ1)（＝Ｆ2 ）の
周波数変調を受け、両光束Ｌ0(1,-1) 及びＬ0(-1,1)
は、入射角φ3 と等しい角度φ3 のもとで対称にＡＯＭ
１７から射出される。つまり、両光束Ｌ0(1,-1) 及びＬ
0(-1,1) はそれぞれＡＯＭ１７により音響ブラッグ回折
を受けることになる。
【０１１８】ここで、ＡＯＭ１７の音響ブラッグ回折に
よる回折角をθb1（＝２φ3）とし、ＡＯＭ１７内を横
切る超音波（進行波）の速度をｖ1 、高周波信号ＳＦ1
の超音波周波数をｆ1 、光の波長をλ、ＡＯＭ１７内を
横切る超音波（進行波）の波長をΛ1 とすると、第１実
施例と同じ式（４）〜式（６）の関係が成立する。ま
た、リレー光学系（１５ａ，１５ｂ）の倍率をβ1 につ
いても、第１実施例と同じ式（７）の関係が成立する。
すなわち、リレー光学系（15a,15b)の倍率β1 は（２
７）式のようになる。
よる回折角をθb1（＝２φ3）とし、ＡＯＭ１７内を横
切る超音波（進行波）の速度をｖ1 、高周波信号ＳＦ1
の超音波周波数をｆ1 、光の波長をλ、ＡＯＭ１７内を
横切る超音波（進行波）の波長をΛ1 とすると、第１実
施例と同じ式（４）〜式（６）の関係が成立する。ま
た、リレー光学系（１５ａ，１５ｂ）の倍率をβ1 につ
いても、第１実施例と同じ式（７）の関係が成立する。
すなわち、リレー光学系（15a,15b)の倍率β1 は（２
７）式のようになる。
【０１１９】（２７） β1 ＝２・ｆ3ｖ1／（ｆ1ｖ3）
【０１２０】なお、２個のＡＯＭ（７０，１７）の材質
が等しく、しかも第３及び第１の高周波信号（ｆ3,ｆ1)
同士の周波数差が数十ｋＨｚ程度であれば、上式（７）
のβ 1 が、β1 ≒２となるため、リレー光学系（１５
ａ，１５ｂ）の倍率β1 を２倍で構成して良い。次に、
図１６の構成では、ＡＯＭ１７から射出される光束Ｌ
0(1,-1) に光束Ｌ 0(-1) の０次光が混入し、光束Ｌ0(-
1,1) に光束Ｌ0(1)の０次光が混入してしまう。そこ
で、これを避けるため、本実施例でも図１７に示すよう
に、前段のＡＯＭ７０の進行波の進行方向と後段のＡＯ
Ｍ１７の進行波の進行方向とを異ならしめている。
が等しく、しかも第３及び第１の高周波信号（ｆ3,ｆ1)
同士の周波数差が数十ｋＨｚ程度であれば、上式（７）
のβ 1 が、β1 ≒２となるため、リレー光学系（１５
ａ，１５ｂ）の倍率β1 を２倍で構成して良い。次に、
図１６の構成では、ＡＯＭ１７から射出される光束Ｌ
0(1,-1) に光束Ｌ 0(-1) の０次光が混入し、光束Ｌ0(-
1,1) に光束Ｌ0(1)の０次光が混入してしまう。そこ
で、これを避けるため、本実施例でも図１７に示すよう
に、前段のＡＯＭ７０の進行波の進行方向と後段のＡＯ
Ｍ１７の進行波の進行方向とを異ならしめている。
【０１２１】図１７は、図１５における前段のＡＯＭ７
０から空間フィルター１９までの光学部材の実際の配置
を示し、この図１７において、前段のＡＯＭ７０の進行
波の進行方向と後段のＡＯＭ１７の進行波の進行方向と
が角度αで交差している。従って、後段のＡＯＭ１７か
ら射出される−１次回折光Ｌ0(1,-1) と光束Ｌ0(-1)の
０次光Ｌ0(-1,0) とが分離され、ＡＯＭ１７から射出さ
れる＋１次回折光Ｌ0(-1,1) と光束Ｌ0(1)の０次光Ｌ
0(1,0)とが分離され、空間フィルター１９ではそれら光
束Ｌ0(1,-1) 及びＬ0(-1,1) だけを抽出することがで
き、検出信号のＳＮ比が格段に向上する。
０から空間フィルター１９までの光学部材の実際の配置
を示し、この図１７において、前段のＡＯＭ７０の進行
波の進行方向と後段のＡＯＭ１７の進行波の進行方向と
が角度αで交差している。従って、後段のＡＯＭ１７か
ら射出される−１次回折光Ｌ0(1,-1) と光束Ｌ0(-1)の
０次光Ｌ0(-1,0) とが分離され、ＡＯＭ１７から射出さ
れる＋１次回折光Ｌ0(-1,1) と光束Ｌ0(1)の０次光Ｌ
0(1,0)とが分離され、空間フィルター１９ではそれら光
束Ｌ0(1,-1) 及びＬ0(-1,1) だけを抽出することがで
き、検出信号のＳＮ比が格段に向上する。
【０１２２】また、前段のＡＯＭ７０における進行波の
ピッチΛ3 は、ＡＯＭ７０及びＡＯＭ１７の進行波の進
行方向が平行である場合に比べてcos α倍となるのは、
第１実施例と同様である。この時のリレー光学系（15a,
15b)の倍率β1 は（２８）式のようになる。 （２８） β1＝２・ｃｏｓα・ｆ3ｖ1／（ｆ1ｖ3） このように本実施例においても、前段のＡＯＭ７０と後
段のＡＯＭ１７との少なくとも何れか一方を回転させた
状態で設定して、前段のＡＯＭ７０を横切る進行波の進
行方向と後段のＡＯＭ１７の進行波の進行方向とが異な
るようにしているので、不要な回折光を確実に光学的に
除去することができる。また、前段のＡＯＭ７０ではラ
マン−ナス回折を用いることにより、光束の分割と分割
された光束への周波数差の付与という２つの機能を１個
のＡＯＭ７０で果たすことができ、装置構成を簡略化で
きる。
ピッチΛ3 は、ＡＯＭ７０及びＡＯＭ１７の進行波の進
行方向が平行である場合に比べてcos α倍となるのは、
第１実施例と同様である。この時のリレー光学系（15a,
15b)の倍率β1 は（２８）式のようになる。 （２８） β1＝２・ｃｏｓα・ｆ3ｖ1／（ｆ1ｖ3） このように本実施例においても、前段のＡＯＭ７０と後
段のＡＯＭ１７との少なくとも何れか一方を回転させた
状態で設定して、前段のＡＯＭ７０を横切る進行波の進
行方向と後段のＡＯＭ１７の進行波の進行方向とが異な
るようにしているので、不要な回折光を確実に光学的に
除去することができる。また、前段のＡＯＭ７０ではラ
マン−ナス回折を用いることにより、光束の分割と分割
された光束への周波数差の付与という２つの機能を１個
のＡＯＭ７０で果たすことができ、装置構成を簡略化で
きる。
【０１２３】尚、上式（１６）よりわかるように、リレ
ー光学系（15a,15b)の倍率β1 の調整は、αを変える、
即ちＡＯＭ70とＡＯＭ17とを相対的に回転させる事によ
り行われる。
ー光学系（15a,15b)の倍率β1 の調整は、αを変える、
即ちＡＯＭ70とＡＯＭ17とを相対的に回転させる事によ
り行われる。
【０１２４】更に、２個のＡＯＭ７０，１７において２
個の光束はそれぞれ対称に入射及び射出しているので、
それらの光束として複数の波長の光を使用した場合で
も、最終的に回折格子マークＲＭ，ＷＭに照射される際
の光路長の差は極めて小さく、良好に位置検出を行うこ
とができる。従って、各波長のビート光による平均化効
果により各回折格子マークの非対称性を影響を抑えつ
つ、多波長光によるレジストの薄膜干渉の影響（光量変
化等の影響）を解消できるヘテロダイン干渉法による高
精度なアライメントが達成できる。
個の光束はそれぞれ対称に入射及び射出しているので、
それらの光束として複数の波長の光を使用した場合で
も、最終的に回折格子マークＲＭ，ＷＭに照射される際
の光路長の差は極めて小さく、良好に位置検出を行うこ
とができる。従って、各波長のビート光による平均化効
果により各回折格子マークの非対称性を影響を抑えつ
つ、多波長光によるレジストの薄膜干渉の影響（光量変
化等の影響）を解消できるヘテロダイン干渉法による高
精度なアライメントが達成できる。
【０１２５】尚、図１５〜図１７に示した第３実施例で
は、第１のＡＯＭ70のラマン−ナス回折作用により分割
生成される±１次回折光の２光束を第２のＡＯＭ17に入
射させ、第２のＡＯＭ17を介して回折する２光束の内の
一方の光束の１次回折光と，第２のＡＯＭ17を介して回
折する２光束の内の他方の光束の−１次回折光との２光
束を位置検出用のマークに対して２方向から照射する例
を示しているがこれに限るものではない。例えば、第１
のＡＯＭ70により生成される２つの任意の次数の回折光
を位置検出用の２光束として第２のＡＯＭ17に入射させ
ても良く、また、第２のＡＯＭ17を介して回折される２
光束の内の一方の光束の任意の次数の回折光と、第２の
ＡＯＭ17を介して回折される２光束の内の他方の光束の
任意の次数の回折光とを位置検出用の２光束として位置
検出用のマークに対して２方向から照射するようにして
も良い。
は、第１のＡＯＭ70のラマン−ナス回折作用により分割
生成される±１次回折光の２光束を第２のＡＯＭ17に入
射させ、第２のＡＯＭ17を介して回折する２光束の内の
一方の光束の１次回折光と，第２のＡＯＭ17を介して回
折する２光束の内の他方の光束の−１次回折光との２光
束を位置検出用のマークに対して２方向から照射する例
を示しているがこれに限るものではない。例えば、第１
のＡＯＭ70により生成される２つの任意の次数の回折光
を位置検出用の２光束として第２のＡＯＭ17に入射させ
ても良く、また、第２のＡＯＭ17を介して回折される２
光束の内の一方の光束の任意の次数の回折光と、第２の
ＡＯＭ17を介して回折される２光束の内の他方の光束の
任意の次数の回折光とを位置検出用の２光束として位置
検出用のマークに対して２方向から照射するようにして
も良い。
【０１２６】なお、上述実施例では、回折格子ＲＭ及び
ＷＭの位置検出用の光として白色光（多波長光）が使用
されているが、位置検出用の光として単色光を使用して
もよい。例えば単一波長（単色）の光を供給するレーザ
ー光源を光源手段とした場合には、ウエハ４上のレジス
トによる薄膜干渉の問題が生じるが、１個のＡＯＭによ
り２光束に周波数差を付与するという構成を利用するこ
とにより、装置全体の構成を簡略化でき、しかも装置の
調整を容易に行う事ができるという利点は残っている。
ＷＭの位置検出用の光として白色光（多波長光）が使用
されているが、位置検出用の光として単色光を使用して
もよい。例えば単一波長（単色）の光を供給するレーザ
ー光源を光源手段とした場合には、ウエハ４上のレジス
トによる薄膜干渉の問題が生じるが、１個のＡＯＭによ
り２光束に周波数差を付与するという構成を利用するこ
とにより、装置全体の構成を簡略化でき、しかも装置の
調整を容易に行う事ができるという利点は残っている。
【０１２７】また、上述の各実施例では、アライメント
マーク（ＲＭ，ＷＭ）に対して２方向から照明すること
により回折する２光束の±１次回折光を利用してヘテロ
ダイン干渉法によるアライメントを行っているが、例え
ば、特開平2-133913号公報に開示されている如く、各実
施例のアライメントマーク（ＲＭ，ＷＭ）のピッチを半
分にして、アライメントマーク（ＲＭ，ＷＭ）を照明す
る一方の光束の０次回折光とアライメントマーク（Ｒ
Ｍ，ＷＭ）を照明する一方の光束の２次回折光（または
−２次回折光）とを検出光としてヘテロダイン干渉法に
よるアライメントを行っても良い。さらに、特開平4-78
14号公報に開示されている如く、レチクル上のアライメ
ントマークＲＭに対して第１の方向から第１光束を照明
してその第１の方向とは逆方向に発生する回折光と、レ
チクル上のアライメントマークＲＭに対して第１の方向
とは異なる第２の方向から第２光束を照明してその第２
の方向とは逆方向に発生する回折光とを検出光として利
用し、アライメント光学系内のウエハ共役な位置に配置
された回折格子により２つの回折した検出光を干渉させ
て、その干渉光を検出器にて検出する構成として、ヘテ
ロダイン干渉法によるアライメントを行っても良い。
マーク（ＲＭ，ＷＭ）に対して２方向から照明すること
により回折する２光束の±１次回折光を利用してヘテロ
ダイン干渉法によるアライメントを行っているが、例え
ば、特開平2-133913号公報に開示されている如く、各実
施例のアライメントマーク（ＲＭ，ＷＭ）のピッチを半
分にして、アライメントマーク（ＲＭ，ＷＭ）を照明す
る一方の光束の０次回折光とアライメントマーク（Ｒ
Ｍ，ＷＭ）を照明する一方の光束の２次回折光（または
−２次回折光）とを検出光としてヘテロダイン干渉法に
よるアライメントを行っても良い。さらに、特開平4-78
14号公報に開示されている如く、レチクル上のアライメ
ントマークＲＭに対して第１の方向から第１光束を照明
してその第１の方向とは逆方向に発生する回折光と、レ
チクル上のアライメントマークＲＭに対して第１の方向
とは異なる第２の方向から第２光束を照明してその第２
の方向とは逆方向に発生する回折光とを検出光として利
用し、アライメント光学系内のウエハ共役な位置に配置
された回折格子により２つの回折した検出光を干渉させ
て、その干渉光を検出器にて検出する構成として、ヘテ
ロダイン干渉法によるアライメントを行っても良い。
【０１２８】なお、本発明は上述実施例に限定されず本
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得るこ
とは勿論である。
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得るこ
とは勿論である。
【０１２９】
【発明の効果】本発明によれば、１つの第２の回折手段
により２光束に対して周波数差を付与しているので、装
置全体の構成を簡略化でき且つ小型化できると共に、光
学部材の位置関係の調整が容易であるという利点があ
る。また、位置検出用の光として複数の波長の光束を使
用した場合には、白色光（多波長光）による光ビート信
号が得られるため、各波長の光ビート信号、即ち複数の
光ビート信号による平均化効果によって、各回折格子マ
ークの非対称性による悪影響や回折格子マークの段差構
造により発生する検出光の光量低下を抑えることができ
る。しかも、白色光（多波長光）により被検物上の回折
格子マークを照射しているため、被検物上にレジスト等
の感光材が塗布されている場合でも、レジスト等による
薄膜干渉の影響を解消しながら、ヘテロダイン干渉法に
よる高精度な位置検出が達成できる。
により２光束に対して周波数差を付与しているので、装
置全体の構成を簡略化でき且つ小型化できると共に、光
学部材の位置関係の調整が容易であるという利点があ
る。また、位置検出用の光として複数の波長の光束を使
用した場合には、白色光（多波長光）による光ビート信
号が得られるため、各波長の光ビート信号、即ち複数の
光ビート信号による平均化効果によって、各回折格子マ
ークの非対称性による悪影響や回折格子マークの段差構
造により発生する検出光の光量低下を抑えることができ
る。しかも、白色光（多波長光）により被検物上の回折
格子マークを照射しているため、被検物上にレジスト等
の感光材が塗布されている場合でも、レジスト等による
薄膜干渉の影響を解消しながら、ヘテロダイン干渉法に
よる高精度な位置検出が達成できる。
【０１３０】更に、白色光（多波長光）は、周波数差生
成手段に入射して回折された後、各光学系を光軸に対し
て対称かつ並列的に進行するため、分割光束間には光路
長差が原理的に発生しない。従って、分割光束間の波面
が揃っているため、高精度な位置合わせが可能となるば
かりか、調整容易でコンパクトな装置が実現できる。ま
た、第１の回折手段を、進行波を利用して回折を起こす
回折手段として、この回折手段によるラマン−ナス回折
を利用して光束を２分割するようにした場合には、２光
束の周波数差を信号処理回路で扱い易い程度に容易に低
下させることができる。しかも、１個の回折手段により
光束の分割と周波数差の付与という２つの機能を果たし
ているので、装置は大型化しない。
成手段に入射して回折された後、各光学系を光軸に対し
て対称かつ並列的に進行するため、分割光束間には光路
長差が原理的に発生しない。従って、分割光束間の波面
が揃っているため、高精度な位置合わせが可能となるば
かりか、調整容易でコンパクトな装置が実現できる。ま
た、第１の回折手段を、進行波を利用して回折を起こす
回折手段として、この回折手段によるラマン−ナス回折
を利用して光束を２分割するようにした場合には、２光
束の周波数差を信号処理回路で扱い易い程度に容易に低
下させることができる。しかも、１個の回折手段により
光束の分割と周波数差の付与という２つの機能を果たし
ているので、装置は大型化しない。
【０１３１】同様に、２光束生成手段が、第２の回折手
段で生成された所定の周波数差を有する各波長の２光束
を集光する第２のリレー光学系と、この第２のリレー光
学系により集光された２光束を回折及び変調させる進行
波を利用して、その第２のリレー光学系からの２光束に
所定の周波数差を与える第３の回折手段とを有する場合
にも、２個の回折手段で大きさが僅かに異なる逆符号の
周波数差を付与することにより、２光束の周波数差を信
号処理が容易な程度までビートダウンできる利点があ
る。
段で生成された所定の周波数差を有する各波長の２光束
を集光する第２のリレー光学系と、この第２のリレー光
学系により集光された２光束を回折及び変調させる進行
波を利用して、その第２のリレー光学系からの２光束に
所定の周波数差を与える第３の回折手段とを有する場合
にも、２個の回折手段で大きさが僅かに異なる逆符号の
周波数差を付与することにより、２光束の周波数差を信
号処理が容易な程度までビートダウンできる利点があ
る。
【図１】本発明による位置検出装置の第１実施例が適用
された投影露光装置を示す概略構成図である。
された投影露光装置を示す概略構成図である。
【図２】（ａ）はレチクル上の回折格子マーク及び透過
窓を示す平面図、（ｂ）はウエハ上の回折格子マークを
示す平面図である。
窓を示す平面図、（ｂ）はウエハ上の回折格子マークを
示す平面図である。
【図３】（ａ）はアライメント光学系内に設けられたレ
チクル側の回折格子マーク用の視野絞りを示す平面図、
（ｂ）は同じくウエハ側の回折格子マーク用の視野絞り
を示す平面図である。
チクル側の回折格子マーク用の視野絞りを示す平面図、
（ｂ）は同じくウエハ側の回折格子マーク用の視野絞り
を示す平面図である。
【図４】第１実施例における音響光学変調素子１７の動
作の説明に供する図である。
作の説明に供する図である。
【図５】音響光学変調素子によるブラッグ回折の原理説
明図である。
明図である。
【図６】音響光学変調素子から射出される回折光に不要
な光が混入する様子を示す図である。
な光が混入する様子を示す図である。
【図７】図１の回折格子１４から空間フィルター１９ま
での光学部材の配列を示す斜視図である。
での光学部材の配列を示す斜視図である。
【図８】本発明の第２実施例の投影露光装置を示す概略
構成図である。
構成図である。
【図９】第２実施例における２つの音響光学変調素子１
７，６０の動作の説明に供する図である。
７，６０の動作の説明に供する図である。
【図１０】第２実施例の音響光学変調素子から射出され
る回折光に不要な光が混入する様子を示す図である。
る回折光に不要な光が混入する様子を示す図である。
【図１１】（ａ）は図８の回折格子１４から空間フィル
ター１９までの光学部材の配列を示す斜視図、（ｂ）は
図８のリレーレンズ１８ｂから空間フィルター６１まで
の光学部材の配列を示す斜視図である。
ター１９までの光学部材の配列を示す斜視図、（ｂ）は
図８のリレーレンズ１８ｂから空間フィルター６１まで
の光学部材の配列を示す斜視図である。
【図１２】複数の波長の光を供給する光源の他の例を示
す構成図である。
す構成図である。
【図１３】回折格子１４の代わりに使用できる光学素子
の例を示す平面図である。
の例を示す平面図である。
【図１４】回折格子１４で２光束を生成する際の他の生
成方法の説明に供する光路図である。
成方法の説明に供する光路図である。
【図１５】本発明の第２実施例の投影露光装置を示す概
略構成図である。
略構成図である。
【図１６】第２実施例における２つの音響光学変調素子
７０，１７の動作の説明に供する図である。
７０，１７の動作の説明に供する図である。
【図１７】図１５のＡＯＭ７０から空間フィルター１９
までの光学部材の配列を示す斜視図である。
までの光学部材の配列を示す斜視図である。
【符号の説明】 ＲＭ レチクル側の回折格子マーク ＷＭ ウエハ側の回折格子マーク １ レチクル ３ 投影対物レンズ ４ ウエハ １０ 白色光源 １１ 可変絞り １２ コンデンサーレンズ １３ バンドパスフィルター １４ 回折格子 １７，６０，７０ 音響光学変調素子（ＡＯＭ） １５ａ，１５ｂ 第１リレー光学系 １８ａ，１８ｂ 第２リレー光学系 １９，６１ 空間フィルター ３８ 対物レンズ ４０ 照明光学系
Claims (3)
- 【請求項１】 互いに周波数が異なる２光束を生成する
２光束生成手段と、該２光束生成手段からの２光束を集
光して被検物上に形成された回折格子に対して前記２光
束を所定の２方向から照射する対物光学系と、前記回折
格子から発生する回折光同士を前記対物光学系を介して
光電的に検出する検出器とを有し、前記被検物の位置を
検出する位置検出装置において、 前記２光束生成手段は、単一の波長の光又は所定の波長
域の光よりなる光束を供給する光源手段と、該光源手段
からの光束を回折させて、互いに異なる方向に進む２光
束を生成する第１の回折手段と、該第１の回折手段から
の２光束を集光する第１のリレー光学系と、該第１のリ
レー光学系により集光された２光束を回折及び変調させ
る進行波を利用して、前記第１のリレー光学系からの２
光束に所定の周波数差を与える第２の回折手段とを有
し、 前記第１の回折手段によって生成される前記２光束の進
行方向と前記第２の回折手段によって生成される前記所
定の周波数差を有する２光束の進行方向とを異ならしめ
る構成とした事を特徴とする位置検出装置。 - 【請求項２】 前記第１の回折手段は、前記光源手段か
ら供給される光束を回折及び変調させる進行波を利用し
て、前記光源手段からの光束より所定の周波数差を有す
る２光束を生成し、 前記光源手段から前記第１の回折手段に対して供給され
る光束を前記第１の回折手段内の進行波の波面に対して
平行に入射させ、前記進行波により生成される異なる周
波数を持つ別の次数の２つの回折光を前記第１のリレー
光学系へ導く構成とした事を特徴とする請求項１記載の
位置検出装置。 - 【請求項３】 前記２光束生成手段は、前記第２の回折
手段で生成された所定の周波数差を有する２光束を再び
集光する第２のリレー光学系と、該第２のリレー光学系
により集光された２光束を回折及び変調させる進行波を
利用して、前記第２のリレー光学系からの２光束に所定
の周波数差を与える第３の回折手段とを有し、 前記第２の回折手段を介する前記２光束の進行方向と前
記第３の回折手段を介する前記２光束の進行方向とを異
ならしめる構成とした事を特徴とする請求項１又は２記
載の位置検出装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5029530A JPH06241727A (ja) | 1993-02-19 | 1993-02-19 | 位置検出装置 |
| EP93111298A EP0581118B1 (en) | 1992-07-15 | 1993-07-14 | Light source for a heterodyne interferometer |
| US08/091,501 US5488230A (en) | 1992-07-15 | 1993-07-14 | Double-beam light source apparatus, position detecting apparatus and aligning apparatus |
| DE69324532T DE69324532T2 (de) | 1992-07-15 | 1993-07-14 | Lichtquelle für ein Heterodyninterferometer |
| US08/470,902 US5530256A (en) | 1992-07-15 | 1995-06-06 | Double-beam light source apparatus, position detecting apparatus and aligning apparatus |
| US08/470,889 US5569929A (en) | 1992-07-15 | 1995-06-06 | Double-beam light source apparatus, position detecting apparatus and aligning apparatus |
| US08/471,926 US5530257A (en) | 1992-07-15 | 1995-06-06 | Double-beam light source apparatus, position detecting apparatus and aligning apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5029530A JPH06241727A (ja) | 1993-02-19 | 1993-02-19 | 位置検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06241727A true JPH06241727A (ja) | 1994-09-02 |
Family
ID=12278668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5029530A Withdrawn JPH06241727A (ja) | 1992-07-15 | 1993-02-19 | 位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06241727A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011053224A (ja) * | 2000-01-10 | 2011-03-17 | Massachusetts Inst Of Technology <Mit> | 表面輪郭測定のための装置および方法 |
-
1993
- 1993-02-19 JP JP5029530A patent/JPH06241727A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011053224A (ja) * | 2000-01-10 | 2011-03-17 | Massachusetts Inst Of Technology <Mit> | 表面輪郭測定のための装置および方法 |
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