JPH07117425B2 - 相対変位測定方法 - Google Patents
相対変位測定方法Info
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- JPH07117425B2 JPH07117425B2 JP60174835A JP17483585A JPH07117425B2 JP H07117425 B2 JPH07117425 B2 JP H07117425B2 JP 60174835 A JP60174835 A JP 60174835A JP 17483585 A JP17483585 A JP 17483585A JP H07117425 B2 JPH07117425 B2 JP H07117425B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、複数個の物体の相対変位を、その物体上に形
成した回折格子による電磁波の回折・干渉現象を用いて
高精度に測定する相対変位測定方法に関するものであ
る。
成した回折格子による電磁波の回折・干渉現象を用いて
高精度に測定する相対変位測定方法に関するものであ
る。
［従来の技術］ フランダース（Flanders）らがApplied Physics Letter
s 31,426（1977）において提案した、回折格子を用いた
相対変位測定方法を第５図に示す。第５図では、２つの
物体１と２の上に、等しい周期ｄを持つ回折格子G1とG2
が、互いに平行になるように配設されている。この構成
において、電磁波Ｉを回折格子面に垂直に入射させる
と、この電磁波Ｉは回折格子G1とG2により、これら回折
格子G1,G2の周期ｄと電磁波の波長λで定まる角度θ（d
sinθ＝ｎλ,nは回折の次数を表わす整数）だけ回折さ
れる。この回折波の強度は、回折格子G1とG2の相対位置
により変化するので、その測定により、回折格子G1とG2
の相対変位、すなわち物体１と物体２との相対変位を測
定できる。特に、＋θ方向への回折波D+と−θ方向への
回折波D-は、回折格子面内で回折格子に垂直な方向（第
５図中のｘ方向）の相対変位に逆位相の強度変化を示す
ので、２つの回折波の強度差D+−D-の測定により、ｘ方
向の相対変位を測定することが原理的には可能である。
s 31,426（1977）において提案した、回折格子を用いた
相対変位測定方法を第５図に示す。第５図では、２つの
物体１と２の上に、等しい周期ｄを持つ回折格子G1とG2
が、互いに平行になるように配設されている。この構成
において、電磁波Ｉを回折格子面に垂直に入射させる
と、この電磁波Ｉは回折格子G1とG2により、これら回折
格子G1,G2の周期ｄと電磁波の波長λで定まる角度θ（d
sinθ＝ｎλ,nは回折の次数を表わす整数）だけ回折さ
れる。この回折波の強度は、回折格子G1とG2の相対位置
により変化するので、その測定により、回折格子G1とG2
の相対変位、すなわち物体１と物体２との相対変位を測
定できる。特に、＋θ方向への回折波D+と−θ方向への
回折波D-は、回折格子面内で回折格子に垂直な方向（第
５図中のｘ方向）の相対変位に逆位相の強度変化を示す
ので、２つの回折波の強度差D+−D-の測定により、ｘ方
向の相対変位を測定することが原理的には可能である。
しかし、この第５図の方法は、次に述べる理由により実
用に供し難いという欠点を有していた。第５図中に例示
したように、D+とD-は共に多くの回折波から構成されて
いる。回折格子G1でｉ次の回折を受け、回折格子G2でｊ
次の回折を受けた後、さらに回折格子G1でｋ次に回折さ
れた電磁波をＤ（i,j,k）で表わし、回折格子G1の上面
でｉ次に反射回折された電磁波をＲ（ｉ）で表わすとす
ると、１次の回折の場合、D+はＲ（１）とＤ（0,0,1）,
D（0,1,0）,D（1,0,0）,D（0,−1,2）,D（−1,0,2）等
Ｄ（i,j,k）でｉ＋ｊ＋ｋ＝１なる回折波の合成波であ
る。なお、第５図には、簡単のために、Ｒ（１）,D（−
1,1,1）,D（0,0,1）,D（1,−1,1）,D（1,0,0）のみを示
した。これらの各回折波はその回折次数により、波の位
相のｘ方向の相対変位や、回折格子G1とG2との間の距離
Ｓに対する依存性が異なる。そのため、D+とD-の強度
は、ｘ方向相対変位とＳの複雑な関数となり、D+−D-の
測定によりｘ方向相対変位が測定できるのは、極めて限
られたＳの値に対してのみに限定されてしまう。
用に供し難いという欠点を有していた。第５図中に例示
したように、D+とD-は共に多くの回折波から構成されて
いる。回折格子G1でｉ次の回折を受け、回折格子G2でｊ
次の回折を受けた後、さらに回折格子G1でｋ次に回折さ
れた電磁波をＤ（i,j,k）で表わし、回折格子G1の上面
でｉ次に反射回折された電磁波をＲ（ｉ）で表わすとす
ると、１次の回折の場合、D+はＲ（１）とＤ（0,0,1）,
D（0,1,0）,D（1,0,0）,D（0,−1,2）,D（−1,0,2）等
Ｄ（i,j,k）でｉ＋ｊ＋ｋ＝１なる回折波の合成波であ
る。なお、第５図には、簡単のために、Ｒ（１）,D（−
1,1,1）,D（0,0,1）,D（1,−1,1）,D（1,0,0）のみを示
した。これらの各回折波はその回折次数により、波の位
相のｘ方向の相対変位や、回折格子G1とG2との間の距離
Ｓに対する依存性が異なる。そのため、D+とD-の強度
は、ｘ方向相対変位とＳの複雑な関数となり、D+−D-の
測定によりｘ方向相対変位が測定できるのは、極めて限
られたＳの値に対してのみに限定されてしまう。
［発明が解決しようとする問題点］ そこで、本発明の目的は、上記の従来技術の欠点を根本
的に除去して相対変位を測定する方法を抵抗することに
ある。
的に除去して相対変位を測定する方法を抵抗することに
ある。
［問題点を解決するための手段］ このような目的を達成するために、本発明は、平行に配
置した２個の物体のそれぞれに少なくとも１つの回折格
子を設け、電磁波を当該回折格子に入射させ、前記電磁
波の前記それぞれの回折格子による回折を用いて前記の
２物体の回折格子面内方向の相対変位を測定する方法に
おいて、入射する前記電磁波として特定の偏光状態の電
磁波を用い、かつ特定の偏光状態の回折波を除去して回
折波を検出器に入射させることを特徴とする。
置した２個の物体のそれぞれに少なくとも１つの回折格
子を設け、電磁波を当該回折格子に入射させ、前記電磁
波の前記それぞれの回折格子による回折を用いて前記の
２物体の回折格子面内方向の相対変位を測定する方法に
おいて、入射する前記電磁波として特定の偏光状態の電
磁波を用い、かつ特定の偏光状態の回折波を除去して回
折波を検出器に入射させることを特徴とする。
［作 用］ 本発明では、入射波として特定の偏光状態の電磁波を用
いると、その偏光状態に応じて各回折波もそれぞれ特有
の偏光状態をとるようになること、および回折格子の回
折特性が入射波の偏光状態に依存し、回折波の偏光状態
が回折次数や複数回の回折を受ける場合、その経路によ
り変化することを利用する。この回折波の偏光状態は、
一般に、回折の次数や回折波の経路により異なるので、
相対変位信号として、偏光板などを用いて適当な偏光状
態の回折波を所越した回折波を用いることにより、相対
変位信号の形成に寄与する回折波の種類を制限すること
ができる。その結果、信号強度の相対変位依存性を簡単
化でき、測定精度を向上させ、測定条件を緩和させるこ
とができる。
いると、その偏光状態に応じて各回折波もそれぞれ特有
の偏光状態をとるようになること、および回折格子の回
折特性が入射波の偏光状態に依存し、回折波の偏光状態
が回折次数や複数回の回折を受ける場合、その経路によ
り変化することを利用する。この回折波の偏光状態は、
一般に、回折の次数や回折波の経路により異なるので、
相対変位信号として、偏光板などを用いて適当な偏光状
態の回折波を所越した回折波を用いることにより、相対
変位信号の形成に寄与する回折波の種類を制限すること
ができる。その結果、信号強度の相対変位依存性を簡単
化でき、測定精度を向上させ、測定条件を緩和させるこ
とができる。
すなわち、同一の入射波を用いても、得られ子回折波の
偏光状態は同じではなく、回折次数により異なる。特に
２重回折格子の場合には、複数の回折格子による回折の
経路によっても偏光状態が大きく異なる。従って、これ
を用いて特定の偏光状態の回折波のみを除去し、相対変
位信号として用いないことにより、望ましくない影響を
与える回折波の混入を防止できる。このような回折波の
選択は、完全に行われなくとも、望ましくない回折波の
強度を低下させるだけで測定特性が著しく改善されるの
で、本願発明の方法は極めて有効性が高い。このよう
に、本願発明によれば、回折格子の入射波として特定の
偏光を用い、検出器に入射する回折波の内、特定の偏光
状態の回折波を除去するだけの簡単な方法で、種々の構
成の２重回折格子による相対変位測定においてその測定
特性、特に精度を著しく改善できる。また、本願発明で
用いている構成は、回折格子に入射する電磁波として特
定の偏光状態の電磁波を用い、かつ特定の偏光状態の回
折波を除去して回折波を検出器に入射させるあるいは検
出器に回折波を入射させる際に特定の偏光状態の回折波
を除去するのみであり、干渉計を構成するそれぞれの回
折格子の間に偏光子を挿入するようなことは一切行う必
要はない利点がある。
偏光状態は同じではなく、回折次数により異なる。特に
２重回折格子の場合には、複数の回折格子による回折の
経路によっても偏光状態が大きく異なる。従って、これ
を用いて特定の偏光状態の回折波のみを除去し、相対変
位信号として用いないことにより、望ましくない影響を
与える回折波の混入を防止できる。このような回折波の
選択は、完全に行われなくとも、望ましくない回折波の
強度を低下させるだけで測定特性が著しく改善されるの
で、本願発明の方法は極めて有効性が高い。このよう
に、本願発明によれば、回折格子の入射波として特定の
偏光を用い、検出器に入射する回折波の内、特定の偏光
状態の回折波を除去するだけの簡単な方法で、種々の構
成の２重回折格子による相対変位測定においてその測定
特性、特に精度を著しく改善できる。また、本願発明で
用いている構成は、回折格子に入射する電磁波として特
定の偏光状態の電磁波を用い、かつ特定の偏光状態の回
折波を除去して回折波を検出器に入射させるあるいは検
出器に回折波を入射させる際に特定の偏光状態の回折波
を除去するのみであり、干渉計を構成するそれぞれの回
折格子の間に偏光子を挿入するようなことは一切行う必
要はない利点がある。
本発明方法は、高精度な相対変位測定を必要とする産業
分野で広範な応用が可能である。特に、電子素子製造産
業で多用されているリソグラフィ工程での露光用マスク
と半導体ウエーハとの相対変位測定に適用してきわめて
有効である。
分野で広範な応用が可能である。特に、電子素子製造産
業で多用されているリソグラフィ工程での露光用マスク
と半導体ウエーハとの相対変位測定に適用してきわめて
有効である。
［実施例］ 以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
第１図（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の原理を具体的に
示す図であり、ここでは、偏光子３により１つの回折格
子Ｇに特定の偏光状態の電磁波が入射したときの回折波
の状態を表わす。
示す図であり、ここでは、偏光子３により１つの回折格
子Ｇに特定の偏光状態の電磁波が入射したときの回折波
の状態を表わす。
第１図（Ａ）のように、回折格子Ｇが電磁波を吸収しな
い物質（例えば、電磁波が可視光の場合にはSiO2のよう
な透明な物質で構成されているとき、回折格子Ｇの格子
方向に対して傾いた方向に直線偏光した電磁波Ｉを入射
させると、回折格子Ｇの後方に反射回折された電磁波Ｒ
（ｉ）（i:整数）と前方に回折された電磁波Ｄ（ｉ）、
および透過波Ｄ（０）は、それぞれ異なった方向の直線
偏光となる。ここでは、ｉ＝±１のみを示す。従って、
適当な偏光子４を回折格子Ｇの前方に置くことにより、
特定の回折波のみを除去し検出器５に届かないようにす
ることができる。また、ミリ波以上の波長の電磁波で
は、適当なアンテナや導波管を用いることにより、特定
の偏光状態の回折波のみを選択して除去し検出されない
ようにできる。
い物質（例えば、電磁波が可視光の場合にはSiO2のよう
な透明な物質で構成されているとき、回折格子Ｇの格子
方向に対して傾いた方向に直線偏光した電磁波Ｉを入射
させると、回折格子Ｇの後方に反射回折された電磁波Ｒ
（ｉ）（i:整数）と前方に回折された電磁波Ｄ（ｉ）、
および透過波Ｄ（０）は、それぞれ異なった方向の直線
偏光となる。ここでは、ｉ＝±１のみを示す。従って、
適当な偏光子４を回折格子Ｇの前方に置くことにより、
特定の回折波のみを除去し検出器５に届かないようにす
ることができる。また、ミリ波以上の波長の電磁波で
は、適当なアンテナや導波管を用いることにより、特定
の偏光状態の回折波のみを選択して除去し検出されない
ようにできる。
第１図（Ａ）において、回折格子Ｇが、透明な物体１上
に金属のような電磁波を通さない物質を格子状に配列し
て構成されている場合には、Ｄ（０）,D（ｉ）は、入射
波とほぼ同じ方向の直線偏光となり、Ｒ（ｉ）は楕円偏
光となる。この場合にも、Ｒ（ｉ）の経路に適当な偏光
子４′を用いて、測定に用いる回折波の種類を制限する
ことは容易である。楕円偏光を除去するためには、例え
ば、偏光子４′の前方に、1/4波長板を、その光軸を楕
円の軸に一致させて配置し、楕円偏光を直線偏光に変換
すればよい。また、入射波Ｉを適当な楕円偏光とし、Ｒ
（１）とＲ（−１）を直線偏光として、これらの回折波
を偏光子４′のみで除去することもできる。そのために
は、直線偏光の入射波を1/4波長板を通過させて楕円偏
光とし、Ｒ（１）またはＲ（−１）が直線偏光となるよ
うに、入射波の偏光方向と1/4波長板の方向を選定すれ
ばよい。この場合にも、透過回折波Ｄ（ｉ）ほぼ入射波
Ｉと同じ楕円偏光となる。
に金属のような電磁波を通さない物質を格子状に配列し
て構成されている場合には、Ｄ（０）,D（ｉ）は、入射
波とほぼ同じ方向の直線偏光となり、Ｒ（ｉ）は楕円偏
光となる。この場合にも、Ｒ（ｉ）の経路に適当な偏光
子４′を用いて、測定に用いる回折波の種類を制限する
ことは容易である。楕円偏光を除去するためには、例え
ば、偏光子４′の前方に、1/4波長板を、その光軸を楕
円の軸に一致させて配置し、楕円偏光を直線偏光に変換
すればよい。また、入射波Ｉを適当な楕円偏光とし、Ｒ
（１）とＲ（−１）を直線偏光として、これらの回折波
を偏光子４′のみで除去することもできる。そのために
は、直線偏光の入射波を1/4波長板を通過させて楕円偏
光とし、Ｒ（１）またはＲ（−１）が直線偏光となるよ
うに、入射波の偏光方向と1/4波長板の方向を選定すれ
ばよい。この場合にも、透過回折波Ｄ（ｉ）ほぼ入射波
Ｉと同じ楕円偏光となる。
第１図（Ｂ）は検出する回折波の偏光状態を規定しなく
ても、回折波の種類を制限できる例である。
ても、回折波の種類を制限できる例である。
第１図（Ｂ）において、Ｇはシリコン基板６に加工を行
って、幅0.2μｍ、高さ0.2μｍの線状の凸部７を形成し
て構成した周期１μｍの回折格子である。この回折格子
Ｇに直線偏光の波長632.8nmの光を入射させたとき、電
気ベクトルの偏光方向を回折格子Ｇの方向に直交させる
と、回折光Ｒ（１）とＲ（−１）の強度が、偏光方向を
回折格子Ｇの方向に一致させた場合の1/10以下に減少
し、実質的に回折が生じないようにすることができる。
って、幅0.2μｍ、高さ0.2μｍの線状の凸部７を形成し
て構成した周期１μｍの回折格子である。この回折格子
Ｇに直線偏光の波長632.8nmの光を入射させたとき、電
気ベクトルの偏光方向を回折格子Ｇの方向に直交させる
と、回折光Ｒ（１）とＲ（−１）の強度が、偏光方向を
回折格子Ｇの方向に一致させた場合の1/10以下に減少
し、実質的に回折が生じないようにすることができる。
以上に述べた、回折波の種類により偏光状態が異なるこ
とを利用して、変位信号検出に用いる回折波の種類を制
限する本発明の原理は、回折格子を用いる種々の相対変
位測定法に適用して、その特性を著しく向上させること
ができる。以下に本発明の実施例に基づき、本発明の方
法を詳述する。
とを利用して、変位信号検出に用いる回折波の種類を制
限する本発明の原理は、回折格子を用いる種々の相対変
位測定法に適用して、その特性を著しく向上させること
ができる。以下に本発明の実施例に基づき、本発明の方
法を詳述する。
実施例１ 第２図は、本発明の方法を第５図の従来方法に適用した
例である。第２図において、回折格子G1はSiO2より成る
物体１上にAu薄膜を格子状に配列して構成した回折格子
であり、G2はSiより成る物体２の表面形状を加工して形
成した回折格子である。回折格子G1とG2の周期は共に１
μｍとした。これに波長632.8nmの直線偏光の光を、そ
の偏光方向を回折格子の方向から45゜傾いた方向にとっ
て、入射させ、回折格子G1からの反射回折光Ｒ（１）と
Ｒ（−１）を除去して検出器11および12に到達させない
ように、1/4波長板13および14と偏光子15および16を配
置した。17は入射波Ｉに対する偏光子である。この1/4
波長板13,14と偏光子15,16の配置を見い出すためには、
物体２を置かない状態で回折格子G1のみに入射波Ｉを入
射させ、検出器11,12に回折光が届かないように1/4波長
板13,14と偏光子15,16の方向を調整すればよい。この実
施例において、本発明の方法を用いないとき（第５図）
には、ｘ方向の相対変位を測定するに際し、回折格子G1
とG2との間の距離Ｓを入射波Ｉの波長と回折格子G1,G2
の周期で定まるいくつかの最適値（たとえば22.23μ
ｍ）に誤差10nm以内で設定しなければならず、したがっ
て、第５図の方法を実際の測定に用いることは事実上不
可能であった。しかし、第２図のような本発明の方法を
用いることにより、この距離Ｓへの制限をほぼ消滅させ
ることができ、ある特定の値、すなわちＳ（sec θ−
１）が半波長の整数倍となるＳ（ここで、θ＝39゜は回
折角）の付近±0.1μｍを除いて、10〜100μｍに及ぶ広
いＳの範囲で、ｘ方向の相対変位を0.05μｍ以上の精度
で測定することができた。
例である。第２図において、回折格子G1はSiO2より成る
物体１上にAu薄膜を格子状に配列して構成した回折格子
であり、G2はSiより成る物体２の表面形状を加工して形
成した回折格子である。回折格子G1とG2の周期は共に１
μｍとした。これに波長632.8nmの直線偏光の光を、そ
の偏光方向を回折格子の方向から45゜傾いた方向にとっ
て、入射させ、回折格子G1からの反射回折光Ｒ（１）と
Ｒ（−１）を除去して検出器11および12に到達させない
ように、1/4波長板13および14と偏光子15および16を配
置した。17は入射波Ｉに対する偏光子である。この1/4
波長板13,14と偏光子15,16の配置を見い出すためには、
物体２を置かない状態で回折格子G1のみに入射波Ｉを入
射させ、検出器11,12に回折光が届かないように1/4波長
板13,14と偏光子15,16の方向を調整すればよい。この実
施例において、本発明の方法を用いないとき（第５図）
には、ｘ方向の相対変位を測定するに際し、回折格子G1
とG2との間の距離Ｓを入射波Ｉの波長と回折格子G1,G2
の周期で定まるいくつかの最適値（たとえば22.23μ
ｍ）に誤差10nm以内で設定しなければならず、したがっ
て、第５図の方法を実際の測定に用いることは事実上不
可能であった。しかし、第２図のような本発明の方法を
用いることにより、この距離Ｓへの制限をほぼ消滅させ
ることができ、ある特定の値、すなわちＳ（sec θ−
１）が半波長の整数倍となるＳ（ここで、θ＝39゜は回
折角）の付近±0.1μｍを除いて、10〜100μｍに及ぶ広
いＳの範囲で、ｘ方向の相対変位を0.05μｍ以上の精度
で測定することができた。
上記と同様の効果は、Ｄ（0,±1,0）光を上述と同様の
方法により除去することによっても得ることができた。
そのためには、物体１がない状態で回折格子G2にのみ入
射波Ｉを照射し、回折光が検出器11,12に到達しないよ
うに偏光子15,16を配置すればよい。ここで、Ｄ（0,±
1,0）はほぼ直線偏光である。また、回折格子G2の構造
と入射光の偏光方向を、第１図（Ｂ）で説明したように
定めることによっても、偏光子13,14によるＤ（0,±1,
0）の除去と同様の効果が得られた。
方法により除去することによっても得ることができた。
そのためには、物体１がない状態で回折格子G2にのみ入
射波Ｉを照射し、回折光が検出器11,12に到達しないよ
うに偏光子15,16を配置すればよい。ここで、Ｄ（0,±
1,0）はほぼ直線偏光である。また、回折格子G2の構造
と入射光の偏光方向を、第１図（Ｂ）で説明したように
定めることによっても、偏光子13,14によるＤ（0,±1,
0）の除去と同様の効果が得られた。
実施例２ 第３図は、本発明の方法を次に述べる原理に基づく他の
従来方法に適用した例である。第３図では、物体１上
に、共に周期ｄを持つ２つの回折格子G1とG1′を配置
し、物体２上には同じ周期の回折格子G2を配置する。こ
れら回折格子G1とG1′およびG2に半透鏡21を介して入射
波Ｉを照射し、回折格子G1で回折され、さらに回折格子
G2で回折された電磁波Ｄと、回折格子G1′で回折された
後に回折格子G2で回折された電磁波Ｄ′との干渉による
強度変化を検出器23により検出してｘ方向、すなわち回
折格子G1,G1′,G2の面に平行であって、かつ回折格子G
1,G1′,G2に直交する方向の相対変位を測定する。従来
方法では、偏光子22を用いない。この検出信号強度は、
回折格子G2による入射波Ｉの直接反射波Ｒがない場合に
は （但し、ｘは物体１と物体２のｘ方向相対変位） となり、高精度の変位測定を行うことができる。しか
し、反射波Ｒが存在すると、信号強度は反射波Ｒと回折
波Ｄとの強度比をａ＝R/D、回折格子G1またはG1′とG2
面間の距離をＳ、波長をλ、回折角をθとすると、 となり、ｓの変動により大きな影響を受けるという欠点
があった。そのため、かかる従来の方法は入射波Ｉを回
折格子G2に入射させない等の工夫を必要としていた。
従来方法に適用した例である。第３図では、物体１上
に、共に周期ｄを持つ２つの回折格子G1とG1′を配置
し、物体２上には同じ周期の回折格子G2を配置する。こ
れら回折格子G1とG1′およびG2に半透鏡21を介して入射
波Ｉを照射し、回折格子G1で回折され、さらに回折格子
G2で回折された電磁波Ｄと、回折格子G1′で回折された
後に回折格子G2で回折された電磁波Ｄ′との干渉による
強度変化を検出器23により検出してｘ方向、すなわち回
折格子G1,G1′,G2の面に平行であって、かつ回折格子G
1,G1′,G2に直交する方向の相対変位を測定する。従来
方法では、偏光子22を用いない。この検出信号強度は、
回折格子G2による入射波Ｉの直接反射波Ｒがない場合に
は （但し、ｘは物体１と物体２のｘ方向相対変位） となり、高精度の変位測定を行うことができる。しか
し、反射波Ｒが存在すると、信号強度は反射波Ｒと回折
波Ｄとの強度比をａ＝R/D、回折格子G1またはG1′とG2
面間の距離をＳ、波長をλ、回折角をθとすると、 となり、ｓの変動により大きな影響を受けるという欠点
があった。そのため、かかる従来の方法は入射波Ｉを回
折格子G2に入射させない等の工夫を必要としていた。
このような欠点は、本発明の方法を用いることにより、
完全に除去できる。すなわち、入射波Ｉとして特定の偏
光状態の電磁波を用い、反射波Ｒと電磁波ＤまたはＤ′
との偏光状態の差を利用して、反射波Ｒが検出器23に到
達しないようにすればよい。例えば、回折格子G2がSi基
板上に形成した回折格子であり、入射波Ｉが回折格子G
1,G1′,G2の方向から傾いた方向に直線偏光した波長63
2.8nmの光であるとき、反射波Ｒは直線偏光であり、電
磁波D,D′は反射波Ｒとは異なる偏光状態であった。電
磁波D,D′の偏光状態は回折格子G1,G1′の構造に依存す
る。従って、第３図のように、適当な方向に偏光子22を
挿入することにより、反射波Ｒのみを容易に除去するこ
とができた。この偏光子22の方向は、物体１がない状態
で物体２に入射波Ｉを入射させ、反射波Ｒの偏光状態を
観測することにより、容易に見い出すことができる。
完全に除去できる。すなわち、入射波Ｉとして特定の偏
光状態の電磁波を用い、反射波Ｒと電磁波ＤまたはＤ′
との偏光状態の差を利用して、反射波Ｒが検出器23に到
達しないようにすればよい。例えば、回折格子G2がSi基
板上に形成した回折格子であり、入射波Ｉが回折格子G
1,G1′,G2の方向から傾いた方向に直線偏光した波長63
2.8nmの光であるとき、反射波Ｒは直線偏光であり、電
磁波D,D′は反射波Ｒとは異なる偏光状態であった。電
磁波D,D′の偏光状態は回折格子G1,G1′の構造に依存す
る。従って、第３図のように、適当な方向に偏光子22を
挿入することにより、反射波Ｒのみを容易に除去するこ
とができた。この偏光子22の方向は、物体１がない状態
で物体２に入射波Ｉを入射させ、反射波Ｒの偏光状態を
観測することにより、容易に見い出すことができる。
実施例３ 第４図は、本発明の方法を透過配置の場合に適用した例
であり、入射波Ｉは物体１に配置した回折格子G1および
物体２に配置した回折格子G2に順次に入射させ、回折格
子G2で回折された電磁波Ｄを回折格子G2の後方に配置し
た偏光子31を経て検出器32に入射させる。第４図におい
て、入射波Ｉは回折格子G1,G2の方向から傾いた方向に
直線偏光した電磁波である。このとき、電磁波Ｄ（0,
0）,D（−1,1）,D（1,−１）は直線偏光となるが、偏光
方向の差を用いてＤ（0,0）を除去することができる。
それと同時に、回折格子G1とG2での多重反射に起因する
高次回折波の影響を低減させることができる。このよう
にすると、第３図の例と同様に、回折格子G1−G2面間の
距離Ｓに信号強度が依存しなくなり、ｘ方向の相対変位
のみを高精度に測定することができる。
であり、入射波Ｉは物体１に配置した回折格子G1および
物体２に配置した回折格子G2に順次に入射させ、回折格
子G2で回折された電磁波Ｄを回折格子G2の後方に配置し
た偏光子31を経て検出器32に入射させる。第４図におい
て、入射波Ｉは回折格子G1,G2の方向から傾いた方向に
直線偏光した電磁波である。このとき、電磁波Ｄ（0,
0）,D（−1,1）,D（1,−１）は直線偏光となるが、偏光
方向の差を用いてＤ（0,0）を除去することができる。
それと同時に、回折格子G1とG2での多重反射に起因する
高次回折波の影響を低減させることができる。このよう
にすると、第３図の例と同様に、回折格子G1−G2面間の
距離Ｓに信号強度が依存しなくなり、ｘ方向の相対変位
のみを高精度に測定することができる。
［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明方法を回折格子による電磁
波の回折効果を用いた種々の相対変位測定法に適用し
て、その特性を著しく改善できる。従って、電子工業等
のリソグラフィ工程等におけるように精密な相対変位測
定を必要とする産業分野において広範な応用が期待され
る。
波の回折効果を用いた種々の相対変位測定法に適用し
て、その特性を著しく改善できる。従って、電子工業等
のリソグラフィ工程等におけるように精密な相対変位測
定を必要とする産業分野において広範な応用が期待され
る。
第１図（Ａ）および（Ｂ）は本発明の原理を具体的に説
明するための図、 第２図，第３図および第４図は本発明の３つの実施例を
示す図、 第５図は従来の方法を説明するための図である。 1,2……物体、 3,4,15,16,17,22,31……偏光子、 5,11,12,23,32……検出器、 ６……シリコン基板、 ７……凸部、 13,14……1/4波長板， 21……半透鏡、 G,G1,G1′,G2,G……回折格子、 Ｓ……回折格子面間または物体間の距離、 Ｉ……入射波、 D,D′,D+,D-……回折波、 Ｒ（ｉ）……回折格子で反射回折された電磁波、 Ｄ（ｉ）,D（i,j）,D（i,j,k）……第１の回折格子でｉ
次の回折を受け、第２の回折格子でｊ次に回折された後
に、第１の回折格子でｋ次回折された電磁波、 θ……回折角。
明するための図、 第２図，第３図および第４図は本発明の３つの実施例を
示す図、 第５図は従来の方法を説明するための図である。 1,2……物体、 3,4,15,16,17,22,31……偏光子、 5,11,12,23,32……検出器、 ６……シリコン基板、 ７……凸部、 13,14……1/4波長板， 21……半透鏡、 G,G1,G1′,G2,G……回折格子、 Ｓ……回折格子面間または物体間の距離、 Ｉ……入射波、 D,D′,D+,D-……回折波、 Ｒ（ｉ）……回折格子で反射回折された電磁波、 Ｄ（ｉ）,D（i,j）,D（i,j,k）……第１の回折格子でｉ
次の回折を受け、第２の回折格子でｊ次に回折された後
に、第１の回折格子でｋ次回折された電磁波、 θ……回折角。
Claims (2)
- 【請求項１】平行に配置した２個の物体のそれぞれに少
なくとも１つの回折格子を設け、電磁波を当該回折格子
に入射させ、前記電磁波の前記それぞれの回折格子によ
る回折を用いて前記の２物体の回折格子面内方向の相対
変位を測定する方法において、入射する前記電磁波とし
て特定の偏光状態の電磁波を用い、かつ特定の偏光状態
の回折波を除去して回折波を検出器に入射させることを
特徴とする相対変位測定方法。 - 【請求項２】入射する前記電磁波の前記特定の偏光状態
が直線偏光であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の相対変位測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60174835A JPH07117425B2 (ja) | 1985-08-08 | 1985-08-08 | 相対変位測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60174835A JPH07117425B2 (ja) | 1985-08-08 | 1985-08-08 | 相対変位測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6235223A JPS6235223A (ja) | 1987-02-16 |
| JPH07117425B2 true JPH07117425B2 (ja) | 1995-12-18 |
Family
ID=15985486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60174835A Expired - Lifetime JPH07117425B2 (ja) | 1985-08-08 | 1985-08-08 | 相対変位測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07117425B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5586619B2 (ja) | 2009-10-05 | 2014-09-10 | 太陽誘電株式会社 | 変位計測方法及び変位計測装置 |
| JP5395603B2 (ja) | 2009-10-05 | 2014-01-22 | 太陽誘電株式会社 | 回生ブレーキ装置及びこれを備えた電動アシスト車 |
| JP6196830B2 (ja) * | 2013-07-22 | 2017-09-13 | 太陽誘電株式会社 | 変位計測装置及び変位計測方法 |
| CN111912338B (zh) * | 2020-06-29 | 2021-05-14 | 山西大学 | 一种基于电磁诱导透明原子光栅的位移测量装置和方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5953209U (ja) * | 1982-10-01 | 1984-04-07 | ソニ−マグネスケ−ル株式会社 | 光学式測長スケ−ル |
| JPS59164914A (ja) * | 1983-03-10 | 1984-09-18 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 光学式スケ−ル読取装置 |
-
1985
- 1985-08-08 JP JP60174835A patent/JPH07117425B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6235223A (ja) | 1987-02-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |