JPH07335526A

JPH07335526A - 位置検出装置及び該装置に使用される音響光学変調素子

Info

Publication number: JPH07335526A
Application number: JP6126364A
Authority: JP
Inventors: Hideo Mizutani; 英夫水谷
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-06-08
Filing date: 1994-06-08
Publication date: 1995-12-22
Also published as: KR960002513A

Abstract

(57)【要約】【目的】光学系の調整が容易で複数波長の光を使用で
きるという特徴を維持した上で、簡単な構成で低い周波
数のビート信号を得る。【構成】白色光源１０からの光束を回折格子１４によ
り２分割し、この２光束をリレー光学系１５ａ，１５ｂ
を介して所定の交差角で音響光学変調素子（ＡＯＭ）１
７に入射させる。ＡＯＭ１７には逆方向に僅かに周波数
の異なる駆動信号ＳＦ₁，ＳＦ₂が供給され、ＡＯＭ１
７から互いに低い周波数差を有する回折光Ｌ₁(1)及びＬ
₂(-1) が射出される。回折光Ｌ₁(1)及びＬ₂(-1) を、そ
れぞれ対物レンズ３８等を介して回折格子マークＲＭ，
ＷＭに所定の交差角で照射して、ヘテロダイン干渉法で
位置検出を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、及びこの装置に使用される音響光学変調素子
に関し、特に半導体素子又は液晶表示素子等を製造する
際に使用される露光装置においてウエハ及びマスクを高
精度に位置合わせするためのアライメント装置に適用し
て好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体素子等の微細パターンを高
い分解能で形成するために、レチクル（又はフォトマス
ク等）のパターン像をフォトレジストが塗布されたウエ
ハ（又はガラスプレート等）上に露光する投影露光装置
が使用されている。従来はステップ・アンド・リピート
方式でウエハ上の各ショット領域にレチクルのパターン
を露光する所謂ステッパーが多用されていたが、最近で
はレチクル及びウエハを投影光学系に対して同期して走
査することにより露光を行うステップ・アンド・スキャ
ン方式（走査露光方式）の投影露光装置も使用されつつ
ある。一般に半導体素子等はウエハ上に多層の回路パタ
ーンを積み重ねて形成されるため、投影露光装置におい
ては、ウエハ上の各ショット領域とレチクルとの位置合
わせ（アライメント）を高精度に行う必要がある。

【０００３】そこで、ヘテロダイン干渉法を利用して高
精度に位置検出を行う位置検出装置が、例えば特開平２
−２２７６０４号公報において開示されている。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、それぞれの光束を異なる音響光
学変調素子（ＡＯＭ）に通すことにより、それら２光束
の間に所定の周波数差を付与している。そして、その周
波数差を有する２光束を、レチクル上の回折格子マーク
（レチクルマーク）、及びウエハ上の回折格子マーク
（ウエハマーク）に対してそれぞれ２方向から照射し、
各回折格子マークから同じ方向に発生する回折光よりな
る干渉光（ヘテロダインビーム）を光電検出器を介して
２つのビート信号に変換している。この場合、２つのビ
ート信号は周波数が上述の２つの音響光学変調素子によ
り付与された周波数差に等しく、且つ位相が対応する回
折格子マークの位置に対応するものであるため、それら
２つのビート信号より２つの回折格子マークの位置が検
出され、ひいてはレチクルとウエハとの位置合わせが行
われるものである。

【０００４】ところが、上述の特開平２−２２７６０４
号公報に開示された位置検出装置では、ビームスプリッ
ター等で分割された２光束が異なる音響光学変調素子に
より変調される方式であるため、構成が複雑で且つ各光
学部材の調整が困難であった。また、分割された２光束
の光路差が波長に比べて大きくなり易いため、位置検出
用の光としてレーザビーム等の単色光（単一波長の光）
を用いざるを得ず、ウエハ上に塗布されたフォトレジス
ト等による薄膜干渉の悪影響を受け易く、特にウエハ側
のマークの位置検出精度が低下する恐れがあった。

【０００５】更に、一般にウエハは種々のプロセスを経
るため、ウエハマークの断面形状が次第に崩れ、そのウ
エハマークの断面形状が非対称になることがある。この
場合、位置検出用の光が単色光であると、そのウエハマ
ーク（回折格子マーク）の非対称性により位置検出精度
が低下するという不都合もあった。そこで、これらの不
都合を全て解消するため、２個の互いに僅かに異なる周
波数で駆動される音響光学変調素子をリレー光学系を介
して直列に配置し、各音響光学変調素子に対して交差す
るように２光束を供給し、各音響光学変調素子内でそれ
ぞれ同時に２光束を周波数変調する位置検出装置が本出
願人により提案された。この場合、２個の音響光学変調
素子内ではそれぞれブラッグ回折（音響ブラッグ回折）
により周波数変調が行われている。また、２個の音響光
学変調素子を使用するのは、一般に従来の１個の音響光
学変調素子による変調周波数は５０ＭＨｚ程度以上であ
り、これがそのままビート信号の周波数となったのでは
信号処理が困難であるからである。即ち、２個の音響光
学変調素子をそれぞれ５０ＭＨｚ程度で、且つ僅かに異
なる周波数で駆動することにより、最終的に得られるビ
ート信号の周波数を例えば数１０ｋＨｚ程度に低下（ビ
ートダウン）させていた。

【０００６】更に、音響光学変調素子をブラッグ回折領
域ではなく、ラマン−ナス回折領域で使用することによ
り、最小の音響光学変調素子で光束の分割手段と変調手
段とを兼用させるようにした位置検出装置も本出願人に
より提案されている。このようにラマン−ナス回折領域
で音響光学変調素子を使用する場合にも、周波数をビー
トダウンさせるために、２段目の音響光学変調素子を別
途設ける必要があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
直列に配置された音響光学変調素子を使用したヘテロダ
イン干渉型の位置検出装置では、各光学部材の調整が容
易であると共に、構成の対称性により複数波長の光を位
置検出光として使用できるため、薄膜干渉の影響や回折
格子マークの断面形状の非対称性の影響を受けにくいと
いう特徴があった。しかしながら、その従来の位置検出
装置では、ビート信号の周波数を低下させるために、リ
レー光学系を介して２個の独立の音響光学変調素子を直
列に配置していたため、光学系が大型であり且つ複雑で
あるという不都合があった。

【０００８】また、２個の独立の音響光学変調素子によ
ってそれぞれ（合計で２回）回折を受けるために全体と
して位置検出光の利用効率が低下すると共に、中間のリ
レー光学系でも光量損失が生ずるという不都合があっ
た。本発明は斯かる点に鑑み、光学系の調整が容易で複
数波長の光を使用できるという特徴を維持した上で、簡
単な構成で低い周波数のビート信号を得ることができる
と共に、位置検出用の光の利用効率の高いヘテロダイン
干渉型の位置検出装置を提供することを目的とする。

【０００９】更に本発明は、そのような位置検出装置に
使用できる音響光学変調素子を提供することをも目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の位置
検出装置は、例えば図１及び図７に示すように、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光束を集光してこれら２光束
を被検物体（４）上に形成された回折格子状マーク（Ｗ
Ｍ）に対して所定の２方向から照射する対物光学系（１
８ａ，１８ｂ，２１，２６，２７，３８，３）と、回折
格子状マーク（ＷＭ）から発生する複数の回折光よりな
る干渉光を光電的に検出する光電検出器（３３）とを有
し、この光電検出器の検出信号に基づいて被検物体
（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、複数波長の光を含む光束又は単一波長
の光束を供給する光源手段（１０〜１３）と、この光源
手段からの光束を分割して互いに周波数が異なる２光束
を生成する音響光学変調素子（１４〜１７）とを備え、
この音響光学変調素子の所定の超音波作用領域（４８
Ａ）内に、互いに逆向きに進行する周波数の異なる超音
波（４７Ａ，４７Ｂ）が供給されるものである。

【００１１】この場合、その音響光学変調素子の所定の
超音波作用領域の一例は、例えば図７〜図９に示すよう
に、１個の音響光学媒体（４１Ａ〜４１Ｃ）中に形成さ
れるもの（４８Ａ〜４８Ｃ）である。また、その所定の
超音波作用領域の他の例は、例えば図１０に示すよう
に、隣接して配置された複数個の音響光学媒体に跨り、
これら複数個の音響光学媒体内にそれぞれ交互に逆向き
に進行する超音波（単一の超音波）が供給されるもの
（４８Ｄ）である。

【００１２】また、本発明による第１の音響光学変調素
子は、例えば図７に示すように、入射する光束を分割し
て互いに周波数が異なる２光束を生成する音響光学変調
素子において、音響光学媒体（４１Ａ）と、この音響光
学媒体内に互いに逆向きに進行する周波数の異なる超音
波を供給する超音波発生手段（４２Ａ〜４５Ａ，４２Ｂ
〜４５Ｂ）とを有し、それら逆向きに進行する周波数の
異なる超音波は、音響光学媒体（４１Ａ）内の共通の超
音波作用領域（４８Ａ）内に存在するものである。

【００１３】また、本発明の第２の音響光学変調素子
は、例えば図１０に示すように、入射する光束を分割し
て互いに周波数が異なる２光束を生成する音響光学変調
素子において、隣接して配置された複数個の音響光学媒
体（４１Ｄ，４１Ｅ）と、これら複数個の音響光学媒体
内にそれぞれ交互に逆向きに進行する周波数の異なる単
一の超音波（４７Ａ，４７Ｂ）を供給する超音波発生手
段（４９Ａ，４９Ｂ）とを有し、複数個の音響光学媒体
（４１Ｄ，４１Ｅ）が共通の超音波作用領域（４８Ｄ）
を形成するものである。なお、以上の説明は音響光学変
調素子をブラッグ回折で使ったものであるが、これらは
図５に示すようなラマン−ナス回折を使ったものでも適
用可能である。その際、音響光学変調素子の構成として
は図７〜図１１のものと基本的に同じである。また、図
１２に示すような構成の位置検出装置となる。

【００１４】また、本発明の第２の位置検出装置は、例
えば図１及び図１５に示すように、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光束を集光してこれら２光束を被検物体
（４）上に形成された回折格子状マーク（ＷＭ）に対し
て所定の２方向から照射する対物光学系（１８ａ，１８
ｂ，２１，２６，２７，３８，３）と、回折格子状マー
ク（ＷＭ）から発生する複数の回折光よりなる干渉光を
光電的に検出する光電検出器（３３）とを有し、この光
電検出器の検出信号に基づいて被検物体（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、複数波長の光を含む光束又は単一波長の光束を供給
する光源手段（１０〜１３）と、この光源手段からの光
束を分割して互いに周波数が異なる２光束を生成する音
響光学変調素子（１４，１５ａ，１６，１５ｂ，１７
Ａ）とを備え、この音響光学変調素子内の隣接する２つ
の超音波作用領域（４８Ｆ，４８Ｇ）内に、互いに同一
方向に進行する周波数の異なる超音波（４７Ｉ，４７
Ｊ）が供給されるものである。

【００１５】

【作用】斯かる本発明の第１及び第２の位置検出装置に
よれば、２光束生成手段から互いに周波数が異なる２光
束が供給されるため、それら２光束を使用することによ
りヘテロダイン干渉方式で高精度に位置検出が行われ
る。この際に、第１及び第２の位置検出装置で使用され
る２光束生成手段は、それぞれ単一の音響光学素子を用
いて互いに周波数の異なる２光束を生成し、しかもこれ
ら２光束の周波数差は所定の値（例えば１ＭＨｚ程度以
下）にビートダウンされているものである。しかしなが
ら、第１及び第２の位置検出装置で使用される音響光学
変調素子の構成は異なっている。先ず第１の位置検出装
置で使用される音響光学変調素子につき説明する。

【００１６】一般に、例えば図７において、音響光学媒
体（４１Ａ）に超音波を加えた場合は粗密波がその媒体
内に発生し、それにより屈折率が異なる領域が格子状に
発生する。即ち、音響光学変調素子（４１Ａ）内にいわ
ば位相格子ができたことと等価になり、この位相格子を
通る光は回折される。これらの回折光の内、たとえば０
次光と１次回折光とを取り出して再結像させると、その
位相格子のピッチと等しいピッチの干渉縞ができる。

【００１７】その際、超音波が進行波である場合、音響
光学媒体（４１Ａ）内の粗密波は音速で移動することに
なり、従って上記の位相格子及びその像である干渉縞も
移動する。このことを別の観点から考えると、１次回折
光が周波数変調を受けたとみなすことができる。その周
波数変調の変調周波数ｆは、干渉縞の移動速度をＶ、干
渉縞のピッチをｐとして、次式で表される。

【００１８】ｆ＝Ｖ／ｐ（Ａ１）または、超音波の音速をｖ、超音波の波長をΛとして、
変調周波数ｆは次のようになる。ｆ＝ｖ／Λ （Ａ２）通常、音速ｖは数千ｍ／ｓ、波長Λは数十μｍなので、
変調周波数ｆは数十ＭＨｚになってしまう。

【００１９】そこで、変調周波数ｆの値を小さくするた
めに、図７に示すように、少なくとも２つの周波数
ｆ₁，ｆ₂が僅かに異なる超音波（４７Ａ，４７Ｂ）を
互いに進行方向が逆になるように音響光学媒体（４１
Ａ）に加える。ここで、上記の異なる超音波の周波数を
ｆ₁，ｆ₂（ｆ₁＞ｆ₂)として、音響光学媒体（４１
Ａ）に加える２つの進行波を次式で表す。

【００２０】Ｙ１＝sin{２π（ｘ／Λ１−ｆ₁・ｔ）｝（Ａ３）Ｙ２＝sin{２π（ｘ／Λ２＋ｆ₂・ｔ）｝（Ａ４）但し、ｘは音響光学媒体中における超音波の伝わる方向
での位置の座標、Λ１及びΛ２はそれぞれの超音波の波
長である。また、これら２つの超音波の初期位相差は重
要ではないので省略する。２つの波の重ね合わせの原理
から、音響光学媒体（４１Ａ）中での超音波は次式で表
される。

【００２１】Ｙ＝Ｙ１＋Ｙ２＝sin{２π（ｘ／Λ１−ｆ₁・ｔ)}＋sin{２π（ｘ／Λ２＋ｆ₂・ｔ)} ＝２sin[２π｛ｘ・(1/Λ１＋1/Λ２)/２+(ｆ₂-ｆ₁)ｔ/2}] ×cos[２π｛ｘ・(1/Λ１−1/Λ２)/２+(ｆ₂+ｆ₁)ｔ/2}] （Ａ５）ところで、周波数ｆ₁，ｆ₂が非常に近い場合、波長Λ
１，Λ２はほぼ等しくなるため、次式により平均周波数
ｆ、平均波長Λ、周波数差Δｆを導入する。

【００２２】ｆ＝（ｆ₂＋ｆ₁)／２、 Λ＝（Λ１＋Λ２）／２、 Δｆ＝（ｆ₁−ｆ₂) このとき、（Ａ５）式は次のように近似して表される。Ｙ＝２sin[２π｛ｘ／Λ−Δｆ・ｔ/2}]×cos(２πｆ・
ｔ）（Ａ６）さらに、Δｆ≪ｆであることを考慮すると、（Ａ６）式
は波長Λで周波数Δｆ／２の進行波とみなすことができ
る。これは光電検出器（３３）の時間分解能が低く、周
波数ｆに関して時間積分されているような場合である。

【００２３】従って、このような２つの逆向きの超音波
（４７Ａ，４７Ｂ）が印加された音響光学媒体（４１
Ａ）にはそれらの差の周波数の１／２の周波数を持つ進
行波が生じているものと考えられ、この部分（超音波作
用領域４８Ａ）を通って回折される光によって形成され
る干渉縞はΔｆ・Λの速度で移動する。つまり、その回
折光はΔｆの周波数変調を受けたものと考えることがで
きる。

【００２４】言い換えると、図７のようなブラッグ回折
を利用する場合、一方の光束（Ｌ₁)はΔｆ／２の周波数
変調を受け、他方の光束（Ｌ₂)は−Δｆ／２の周波数変
調を受け、音響光学媒体（４１Ａ）から射出される際の
両者の間にはΔｆの周波数差が生じている。即ち、１個
の音響光学変調素子を使用することにより、個々の大き
な周波数ｆ₁，ｆ₂がΔｆにビートダウンされたことに
なる。

【００２５】ところで、図７に示すように音響光学媒体
（４１Ａ）に逆向きの超音波を加える場合には各々の進
行波が互いの端面で反射しないようにする必要がある。
反射があると定在波が生じてしまい回折光の周波数変調
にノイズ成分が混入する恐れがあるからである。そこで
例えば吸音材（４６Ａ，４６Ｂ）を音響光学媒体（４１
Ａ）の端面に取り付けるような端面処理を行って、超音
波の反射波を小さくする。

【００２６】または、図８に示すように、入射する光線
に対する１つの超音波作用領域（４８Ｂ）内で超音波
（４７Ｃ，４７Ｄ）を加える領域が重ならないように、
超音波発生用のトランスデューサ（４３Ｃ，４３Ｄ）を
互い違いに配置する。そして、各々の端面には超音波の
吸収材を取り付けて、反射波が生じないような端面処理
を行う。これにより、各進行波（４７Ｃ，４７Ｄ）内を
通る光線には各々の進行波が作用し、波動の重ね合わせ
の原理から上述の（Ａ６）式と同じような進行波が作用
する場合と等価になる。

【００２７】この場合、例えば図７の例において、音響
ブラッグ回折を利用する場合の超音波作用領域（４８
Ａ）とは、音響光学媒体（４１Ａ）内での超音波の波長
をλ、音響光学媒体により決まる性能指数をＭ、供給さ
れる超音波の強度をＩａとしたとき、次式で定義される
回折効率ηが最大になるような幅Ｄ１（超音波の進行方
向に垂直な方向の幅）を有する領域である。

【００２８】 η＝sin²｛π・Ｄ１（Ｍ・Ｉａ)^1/2／（２^1/2λ）｝（Ａ７）これは、例えば多田邦雄，神谷武志：光エレクトロニク
スの基礎，ｐ３２７（丸善，昭和５５年）に記載されて
いる。なお、複数の超音波を加える場合には、強度Ｉａ
はそれぞれの超音波強度の和となる。また、ラマン−ナ
ス回折を利用する場合の回折効率ηは、第１種ベッセル
関数Ｊ₁を用いて、次のように表される。

【００２９】 η＝Ｊ₁ ²｛２^1/2π・Ｄ１（Ｍ・Ｉａ)^1/2／λ｝（Ａ８）さらに、同一の超音波作用領域内であれば、図１０に示
すように、単一の超音波が印加された音響光学媒体（４
１Ｄ，４２Ｅ）を複数個、その超音波進行方向が互いに
逆向きになるように配置してもよい。図１０の場合で
も、同様の理由から（Ａ６）式と同じ進行波が入射する
光束に作用するものと考えられる。

【００３０】その図１０に示すように、超音波作用領域
（４８Ｄ）が複数の音響光学媒体（４１Ｄ，４１Ｅ）に
跨る場合には、各音響光学媒体（４１Ｄ，４１Ｅ）内で
の超音波の存在領域の幅をＤ₄₁，Ｄ₄₂，…、として、各
音響光学媒体（４１Ｄ，４１Ｅ）内での光の波長を
λ₁，λ₂，…、性能指数をＭ₁，Ｍ₂，…、供給され
る超音波強度をＩａ₁，Ｉａ₂，…とする。そして、次
式で表される量Σを（Ａ７）又は（Ａ８）式の値Ｄ１
（Ｍ・Ｉａ)^1/2／λの代わりに代入して得られる回折効
率ηが、最大になるような長さＤ４を有する領域がその
超音波作用領域（４８Ｄ）となる。

【００３１】 Σ＝Ｄ₄₁（Ｍ₁・Ｉａ₁)^1/2/λ₁+Ｄ₄₂（Ｍ₂・Ｉａ₂)^1/2/λ₂+… （Ａ９）ところで、以上の（Ａ７）式、（Ａ８）式、（Ａ９）式
の強度Ｉａは、（Ａ６）式で示した重ね合わせの波と同
様なふるまいをするので時間平均で最大となるように考
慮する必要がある。一方、本発明の第２の位置検出装置
に使用される音響光学変調素子は、図１５に示すよう
に、２つの独立の超音波作用領域（４８Ｆ，４８Ｇ）を
有するものである。この場合、各超音波作用領域（４８
Ｆ，４８Ｇ）の幅Ｄ６について、（Ａ７）式又は（Ａ
８）式が成立している。そして、超音波作用領域（４８
Ｆ，４８Ｇ）には互いに僅かに異なる周波数ｆ₁，ｆ₂
の超音波を同一方向に供給する。この結果、例えばブラ
ッグ回折を利用するものとすると、斜めに入射する一方
の光束Ｌ₁は、先ず第１の超音波作用領域（４８Ｆ）で
回折されて＋１次回折光Ｌ _1Iとして周波数ｆ₁だけ周波
数変調を受けて第２の超音波作用領域（４８Ｇ）に向か
う。

【００３２】その＋１次回折光Ｌ_1Iは、第２の超音波作
用領域（４８Ｇ）で回折されて−１次回折光Ｌ_1Jとして
周波数−ｆ₂だけ周波数変調を受けて、後続の対物光学
系に向かう。従って、対物光学系に向かう回折光Ｌ_1Jの
周波数の変調量は（ｆ₁−ｆ ₂）となる。同様に、斜め
に入射する他方の光束Ｌ₂については、２つの超音波作
用領域（４８Ｆ，４８Ｇ）により−（ｆ₁−ｆ₂）だけ
の周波数変調を受けて回折光Ｌ_2Jとなる。従って、第２
の超音波作用領域（４８Ｇ）から射出される２つの光束
Ｌ_1J，Ｌ_2Jの間の周波数差は２（ｆ₁−ｆ₂）（＝２・
Δｆ）となり、２つの大きな周波数ｆ₁，ｆ₂がビート
ダウンされている。また、第１の位置検出装置（図７）
と比べて変調周波数は２倍である。

【００３３】

【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１１を参照して説明する。本実施例
は、投影露光装置のアライメント系に本発明を適用した
ものであり、且つ音響ブラッグ回折を利用する例であ
る。図１は本実施例の投影露光装置を示し、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が、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は、投影光学系
（投影対物レンズ）３に関してウエハ４と共役となるよ
うに配置されている。

【００３４】照明光学系４０からの露光光は、レチクル
上方に光軸に対して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。その露光光のもとで、レチクル
上のパターンは投影光学系３によりウエハ４上に転写さ
れる。なお、ウエハ４上には、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。

【００３５】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は次のショット
位置まで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
（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。

【００３６】一方、回折格子マークＲＭ及びＷＭの位置
検出を行うためのアライメント光学系が、ダイクロイッ
クミラー６の上方に設けられている。以下、そのアライ
メント光学系について説明する。露光光とは異なる波長
帯の光を供給するＸｅランプ、ハロゲンランプ等の白色
光源１０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Ｌ
₀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を介して回折格子１４に垂直に入射
する。この回折格子１４に垂直に入射した平行光束Ｌ₀
は、回折格子１４の回折作用によって所定の波長域をも
つ±１次回折光Ｌ₁，Ｌ₂に分割生成される。

【００３７】さて、所定の波長域を持つ±１次回折光
（以下、単に「光束」と呼ぶ）Ｌ₁ ，Ｌ₂ は、レンズ１
５ａ及び１５ｂ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」と略称
する。）１７に対し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。

【００３８】ＡＯＭ１７は、それぞれ周波数ｆ₁及びｆ
₂（ｆ₁＞ｆ₂とする）の高周波信号ＳＦ₁及びＳＦ₂
で逆方向から駆動されており、所定の波長域の光束Ｌ₁
及びＬ₂はＡＯＭ１７により音響ブラッグ回折作用を受
ける。以下では、回折光の次数は高周波信号ＳＦ₁によ
る進行波の進行方向を基準にして考える。ここで、所定
の波長域の光束Ｌ₁及びＬ₂の周波数（中心周波数）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、ＡＯＭ１７により（ｆ₀＋ｆ₃）（但し、ｆ
₃＝（ｆ₁−ｆ₂）／２）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（ｆ₀
−ｆ₃）の周波数変調を受ける。

【００３９】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を介し、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、光束Ｌ₁(1) と光
束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。

【００４０】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を介した回折光が光電検出器２
５にて参照用の光ビート信号として光電検出される。光
電検出器２５から出力される信号には、（Ａ６）式から
分かるように、本来の光ビート信号の他に周波数ｆ₁程
度の高周波成分が含まれているため、その高周波成分を
周波数ｆ₁／２程度以下の信号のみを通過させるローパ
スフィルタ回路（ＬＰＦ）５３ａを介して除去し、その
光ビート信号のみを位相検出系５０に供給する。

【００４１】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（２
６ａ，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、投影光
学系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
としても良い。

【００４２】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、投影光
学系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６３−２８３１
２９号にて提案されている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１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４上で集光
する。

【００４３】さて、光束Ｌ₁(1) 及び光束Ｌ₂(-1)は、
レチクル１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Ｒ
Ｍと並列的にアライメント光透過窓Ｐ₀が設けられてお
り、図２（ｂ）に示す如く、この透過窓Ｐ₀に対応する
ウエハ４上の位置に、回折格子マークＷＭが形成されて
いる。

【００４４】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を覆うように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（投影光学系３の光軸方向）
には、光束Ｌ₁(1) の＋１次回折光、及び光束Ｌ₂(-1)
の−１次回折光がそれぞれ発生する。

【００４５】ここで、光束Ｌ₁(1) と光束Ｌ₂(-1)とが
回折格子マークＲＭを２方向から照明するときの交差角
は、回折格子マークＲＭのピッチをＰ_RM、光源１０から
供給される光の基準波長をλ₀、光束Ｌ₁(1) または光
束Ｌ₂(-1)の回折格子マークＲＭに対する入射角をθ_RM
とするとき、 sin θ_RM＝λ₀／Ｐ_RM （１）の関係を満足するように設定されている。

【００４６】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を通過した後、ビームス
プリッター２８で反射されて、レンズ２９、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、具体的には、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、回折格子マークＲＭの位置に対応して開口部
Ｓ_RMが設けられている。

【００４７】このため、視野絞り３４を通過した回折格
子マークＲＭ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
回折光のみが光電検出器３６に達し、この光電検出器３
６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。光電検出器３６から出力される信号も、
周波数ｆ₁／２程度以下の信号を通過させるローパスフ
ィルタ回路（ＬＰＦ）５３ｃを介して位相検出系５０に
供給される。

【００４８】一方、上記レチクル１の透過窓Ｐ₀を通過
した光束Ｌ₁(1) 及び光束Ｌ₂(-1)の一部は、投影光学
系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ＷＭの法線方
向（投影光学系３の光軸方向）には、光束Ｌ₁(1) の−
１次回折光、及び光束Ｌ₂(-1)の＋１次回折光がそれぞ
れ発生する。

【００４９】ここで、光束Ｌ₁(1) と光束Ｌ₂(-1)とが
回折格子マークＲＭを２方向から照明するときの交差角
は、回折格子マークＷＭのピッチをＰ_WM、光源１０から
供給される光の基準波長をλ₀、光束Ｌ₁(1) または光
束Ｌ₂(-1)の回折格子マークＷＭに対する入射角をθ_WM
とするとき、 sin θ_WM＝λ₀／Ｐ_WM （２）の関係を満足するように設定されている。

【００５０】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、再び投影光学系３、透過窓Ｐ₀、
ダイクロイックミラー６、対物レンズ３８、平行平面板
３７を通過した後、ビームスプリッター２８で反射され
て、レンズ２９、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、回折格子マークＷＭ
の位置に対応して開口部Ｓ_WMが設けられている。

【００５１】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
回折光のみが光電検出器３３に達し、この光電検出器３
３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。光電検出器３６から出力される信号も、周
波数ｆ₁／２程度以下の信号を通過させるローパスフィ
ルタ回路（ＬＰＦ）５３ｂを介して位相検出系５０に供
給される。

【００５２】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、即ち投影光学系
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、ウエハ４上に形成された回折格子マークＲ
Ｍ，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、光電検出器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と略共役となるように配置されてい
る。

【００５３】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、各光電検出器２５，３３，３６からそ
れぞれローパスフィルタ回路５３ａ，５３ｂ，５３ｃを
介して得られる３つの信号は、ともに同じ周波数Δｆ
（＝２ｆ₃＝ｆ₁−ｆ₂）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つの光電信号からそれぞれ
周波数Δｆの正弦波状の光ビート信号を精度良く抽出す
る。

【００５４】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以内の相対位置ずれ量に一義的に対応してい
る。

【００５５】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され、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０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
により高精度で位置合わせが行われる。

【００５６】また、光電検出器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を駆動する駆動信号を基
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
を参照しながら説明する。

【００５７】図４に示す如く、白色光の光束Ｌ₀が回折
格子１４に対して垂直に入射すると、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、回折格子１４の法線方向に対する回折光の回
折角をφ₁、回折格子１４のピッチをＰ_G、光の波長を
λ、回折光の次数をＮ（整数）とするとき、以下の
（３）式を満足する各次数の回折光が発生する。

【００５８】sin φ₁＝Ｎλ／Ｐ_G （３）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、所定の波長帯の±
１次回折光Ｌ₁，Ｌ₂のみが選択されて、集光レンズ１
５ｂを介してＡＯＭ１７へ向かう。

【００５９】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
射光Ｌ₀の基準波長λ₀を６３３ｎｍ、光束Ｌ₀の波長
帯を（λ₀±Δλ）（Δλは２０ｎｍ）、回折格子１４
のピッチを４μｍとするとき、６１３ｎｍの最短波長に
よる±１次回折光の回折角は（３）式より８．８２゜と
なり、６５３ｎｍの最長波長による±１次回折光の回折
角は、（３）式より９．４０゜となる。

【００６０】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
るため、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に対し対称に入
射する。

【００６１】そこで、これ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ＡＯ
Ｍ１７による音響ブラッグ回折作用を受ける。ＡＯＭ１
７は、所定の波長域の１次回折光Ｌ₁の＋１次回折光Ｌ
₁(1) の回折角と、所定の波長域の−１次回折光Ｌ₂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の高周波信号ＳＦ₁、及
び周波数ｆ₁とほぼ同じ周波数ｆ₂の高周波信号ＳＦ₂
によりドライブされている。

【００６２】今、ＡＯＭ１７のブラッグ回折による回折
角をθ_b1（＝２φ₂）とし、ＡＯＭ１７内を横切る合成
された超音波（進行波）の速度をｖ、高周波信号Ｓ
Ｆ₁，ＳＦ₂の周波数をｆ₁，ｆ₂、光の波長をλとす
ると、ＡＯＭ１７内を横切る超音波（進行波）の波長Λ
₁及び回折角θ_b1について、それぞれ次の（４）式、
（５）式の関係が成立する。

【００６３】 Λ＝ｖ／ｆ（ｆ＝（ｆ₁＋ｆ₂）／２）（４） sin θ_b1＝λ／Λ （５）よって、（４）式及び（５）式より、ＡＯＭ１７による
回折角θ_b（＝２φ₂）は、最終的に次式の如くなる。 sin θ_b1＝ｆ・λ／ｖ（又は、sin2φ₂＝ｆ・λ／ｖ）（６）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、
（６）式を満足する回折角を持ってＡＯＭ１７を対称に
射出する。

【００６４】なお、リレー光学系１５ａ，１５ｂの倍率
を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、次の関係が成立する。 β₁＝sin φ₁／sin φ₂≒２sin φ₁／sin(２φ₂）（７）（３）式、（６）式及び（７）式より以下の（８）式が
導出される。 β₁＝（２ｖ）／（Ｐ_G・ｆ）（８）よって、リレー光学系１５ａ，１５ｂは、上の（８）式
を満足するように構成することが望ましい。

【００６５】図１に戻り、本実施例では、所定の波長域
を持つ周波数Ｆ₁の＋１次回折光（光束）Ｌ₁(1) と、
所定の波長域を持つ周波数Ｆ₂の−１次回折光（光束）
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の垂直方向には各波長
域の±１次回折光を常に発生させることができ、その結
果、各波長の±１次回折光により所定の周波数Δｆ（＝
｜Ｆ₁−Ｆ₂｜＝｜ｆ₁−ｆ₂｜）を含む光ビート光を
生成することができる。従って、所定の周波数Δｆ（＝
｜Ｆ₁−Ｆ₂｜＝｜ｆ₁−ｆ₂｜）を含む多波長のビー
ト光を各光電検出器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。その結果、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、多波長光によるフォトレジスト層の薄膜
干渉の影響（光量変化等の影響）を解消でき、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。

【００６６】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１５ａ，１５ｂ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０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。

【００６７】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Δｆ（＝｜ｆ₁−ｆ₂｜）のビ
ート光の信号を、各光電検出器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、これは以下に述べる理由による。

【００６８】本実施例においては、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) はとも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。

【００６９】このため、光路Ａでは周波数（ｆ₀＋
ｆ₃）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では周波数（ｆ₀−
ｆ₃）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２
４，ＲＭ，ＷＭを２方向から照射することにより、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光電検出器２５，３
３，３６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、さらにはアラ
イメントができない問題が生ずる。

【００７０】そこで、まず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
おいては、１次回折光Ｌ₁(1) の周波数：ｆ₀＋ｆ₃ （９）０次回折光Ｌ₂(0) の周波数：ｆ₀ （１０）となる。同様に、光路Ｂにおいては、 −１次回折光Ｌ₂(-1)の周波数：ｆ₀−ｆ₃ （１１）０次回折光Ｌ₁(0) の周波数：ｆ₀ （１２）となる。

【００７１】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
ート光の各周波数は、次のようになる。即ち、（９）式
と（１１）式との差の絶対値より、｜（ｆ₀＋ｆ₃）−（ｆ₀−ｆ₃）｜＝｜２ｆ₃｜（１３）（９）式と（１２）式との差の絶対値より、｜（ｆ₀＋ｆ₃）−ｆ₀｜＝｜ｆ₃｜（１４）（１０）式と（１１）式との差の絶対値より、｜ｆ₀−（ｆ₀−ｆ₃）｜＝｜ｆ₃｜（１５）（９）式と（１１）式との差の絶対値より、｜ｆ₀−ｆ₀｜＝０（１６）となる。

【００７２】このように各光電検出器２５，３３，３６
にて光電検出されるビート光には、（１３）式〜（１
５）式の３つのビート周波数が混在する。なお、（１
６）式についての回折光の組合せは、各光電検出器２
５，３３，３６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、さらには別の電気
的なフィルタ手段によって直流成分を除去しても良い。

【００７３】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うちで共
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
せによって生成される唯一１つしかない｜ｆ₁−ｆ₂｜
（＝２ｆ₃）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
している。

【００７４】これによって、各種のビート周波数を持つ
ビート光が各光電検出器２５，３３，３６にて光電検出
されても、光ビート信号抽出部（フーリエ変換回路）に
より抽出された所定のビート周波数（｜ｆ₁−ｆ₂｜）
の信号に基づいて、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。次に、本実施例で使用され
るＡＯＭ１７の具体的な構成、及び変形例の構成につき
図７〜図１１を参照して説明する。

【００７５】図７は、図１中で使用されているＡＯＭ１
７を示し、この図７において、音響光学媒体４１Ａの一
方の側面に電極板４２Ａ、超音波発生用のトランスデュ
ーサ４３Ａ、電極板４４Ａ、及び吸音材４６Ｂが順次固
定され、電極板４２Ａ及び４４Ａの間に高周波電源４５
Ａから周波数ｆ₁の駆動信号が供給され、これにより進
行波４７Ａが形成される。また、音響光学媒体４１Ａの
他方の側面に電極板４２Ｂ、超音波発生用のトランスデ
ューサ４３Ｂ、電極板４４Ｂ、及び吸音材４６Ａが順次
固定され、電極板４２Ｂ及び４４Ｂの間に高周波電源４
５Ｂから周波数ｆ₂の駆動信号が供給され、これにより
進行波４７Ｂが形成される。吸音材４６Ａ及び４６Ｂ
は、それぞれ対向するトランスデューサ４３Ａ及び４３
Ｂからの超音波（進行波）を吸収して、反射波の発生を
防止する役割を果たす。

【００７６】この場合、音響光学媒体４１Ａとしては、
通常のガラスの他に、２酸化テルル（ＴｅＯ₂)の単結
晶、水晶、石英、モリブデン酸鉛単結晶等が使用でき
る。また、吸音材４６Ａ，４６Ｂとしては、音響インピ
ーダンスが音響光学媒体４１Ａのそれと近く、且つ音波
を吸収し易い材料が使用できる。音響インピーダンスと
は、密度と音速との積である。具体的に、吸音材４６
Ａ，４６Ｂとしては、鉛、又はアルミニウム等の金属膜
が使用できる。また、トランスデューサ４３Ａ，４３Ｂ
としては、リチウムナイオベイト（ＬｉＮｂＯ₃)の単結
晶、ＬｉＩＯ₃ の単結晶、Ｂａ₃ＮａＮｂ₅Ｏ₁₅の単結
晶等が使用できる。

【００７７】また、トランスデューサ４３Ａ及び４３Ｂ
により挟まれた領域が１つの幅Ｄ１の超音波作用領域４
８Ａを形成しており、（Ａ６）式から分かるように、超
音波作用領域４８Ａ内に周波数ｆ₃(＝（ｆ₁−ｆ₂)／
２）の進行波が形成される。従って、光束Ｌ₁は、実際
にはその周波数ｆ₃の進行波により回折されて＋１次回
折光（光束）Ｌ₁(1)となるが、概念的には、光束Ｌ₁中
の光束Ｌ_1Aの進行波４７Ａによる＋１次回折光Ｌ_1A(1)
、及び光束Ｌ_1Bの進行波４７Ｂによる＋１次回折光Ｌ
_1B(1) の混合波が光束Ｌ₁(1)を形成するものとみなすこ
とができる。同様に、光束Ｌ₁と対称に入射する光束Ｌ
₂については、周波数ｆ₃の進行波による−１次回折光
が光束Ｌ₂(-1)となるが、概念的には光束Ｌ₂中の進行
波４７Ａによる−１次回折光、及び進行波４７Ｂによる
−１次回折光の混合波が光束Ｌ₂(-1)を形成するものと
みなすことができる。そして、光束Ｌ₁(1)の変調周波数
はｆ₃であり、光束Ｌ₂の変調周波数は−ｆ₃である。
一例として、トランスデューサの駆動周波数ｆ₁は５０
ＭＨｚ程度、駆動周波数ｆ₂は（５０ＭＨｚ＋数１０ｋ
Ｈｚ）程度であり、ビート周波数である２・ｆ₃は、数
１０ｋＨｚである。

【００７８】更にこの場合、光束Ｌ₁の０次光Ｌ₁(0)の
光束Ｌ₂(-1)に対する混入、及び光束Ｌ₂の０次光Ｌ
₂(0)の光束Ｌ₁(1)に対する混入を防ぐために、超音波４
７Ａ，４７Ｂの進行方向と入射する２光束Ｌ₁，Ｌ₂の
張る平面とは非平行にしておく。これにより、０次光Ｌ
₁(0)及びＬ₂(0)は、図１の空間フィルター１９により完
全に除去できる。

【００７９】次に、図８は、音響光学変調素子の第１の
変形例を示し、この図８において、音響光学媒体４１Ｂ
の一方の側面に、吸音材４６Ｄ及び電極板に挟まれたト
ランスデューサ４３Ｃが被着され、音響光学媒体４１Ｂ
の他方の側面に吸音材４６Ｄ及びトランスデューサ４３
Ｃに対向するように、それぞれ電極板に挟まれたトラン
スデューサ４３Ｄ及び吸音材４６Ｃが被着され、トラン
スデューサ４３Ｃ及び４３Ｄにそれぞれ高周波電源４５
Ｃ及び４５Ｄから周波数ｆ₁及びｆ₂の駆動信号が供給
されている。この場合、トランスデューサ４３Ｃ及び４
３Ｄから逆方向に並列に供給される進行波４７Ｃ及び４
７Ｄにより共通の幅Ｄ２の超音波作用領域４８Ｂが形成
される。

【００８０】この超音波作用領域４８Ｂ内に周波数ｆ
₃(＝（ｆ₁−ｆ₂)／２）の合成の進行波が形成される。
従って、光束Ｌ₁は、実際にはその周波数ｆ₃の進行波
により回折されて＋１次回折光（光束）Ｌ₁(1)となる
が、概念的には、光束Ｌ₁中の光束Ｌ_1Cの進行波４７Ｃ
による＋１次回折光Ｌ_1C(1) 、及び光束Ｌ_1Dの進行波４
７Ｄによる＋１次回折光Ｌ_1D(-1)の混合波が光束Ｌ₁(1)
を形成するものとみなすことができる。同様に、光束Ｌ
₁と対称に入射する光束Ｌ₂については、周波数ｆ ₃の
進行波による−１次回折光が光束Ｌ₂(-1)となるが、概
念的には光束Ｌ₂中の進行波４７Ｃによる−１次回折
光、及び進行波４７Ｄによる−１次回折光の混合波が光
束Ｌ₂(-1)を形成するものとみなすことができる。

【００８１】図８の例では、進行波４７Ｃ及び４７Ｄが
殆ど重なることなく、トランスデューサ４３Ｃ及び４３
Ｄに対してそれぞれ吸音材４６Ｃ及び４６Ｄが対向して
配置されているため、図７の例よりも反射波の発生がよ
り確実に防止できる。なお、以下に示す変形例のよう
に、互いに逆方向に進行波を発生するトランスデューサ
を３個以上配置してもよい。図９は、音響光学変調素子
の第２の変形例を示し、この図９において、音響光学媒
体４１Ｃの一方の側面に、吸音材４６Ｆ、電極板に挟ま
れたトランスデューサ４３Ｅ、吸音材４６Ｈ、電極板に
挟まれたトランスデューサ４３Ｇが順次被着され、これ
らに対向するように音響光学媒体４１Ｂの他方の側面に
順次、電極板に挟まれたトランスデューサ４３Ｆ、吸音
材４６Ｅ、電極板に挟まれたトランスデューサ４３Ｈ、
吸音材４６Ｇが被着され、トランスデューサ４３Ｅ，４
３Ｇにそれぞれ高周波電源４５Ｅ及び４５Ｇから周波数
ｆ₁の駆動信号が供給され、トランスデューサ４３Ｆ及
び４３Ｈにそれぞれ高周波電源４５Ｆ及び４５Ｈから周
波数ｆ₂の駆動信号が供給されている。この場合、トラ
ンスデューサ４３Ｅ，４３Ｇから供給される進行波、及
びトランスデューサ４３Ｆ，４３Ｈから逆方向に供給さ
れる進行波により共通の幅Ｄ３の超音波作用領域４８Ｃ
が形成される。

【００８２】この超音波作用領域４８Ｃ内に周波数ｆ
₃(＝（ｆ₁−ｆ₂)／２）の合成の進行波が形成される。
従って、光束Ｌ₁は、実際にはその周波数ｆ₃の進行波
により回折されて＋１次回折光（光束）Ｌ₁(1)となる
が、概念的には、光束Ｌ₁中の周波数ｆ₁の進行波によ
る＋１次回折光、及び周波数ｆ₂の進行波による＋１次
回折光の混合波が光束Ｌ₁(1)を形成するものとみなすこ
とができる。光束Ｌ₁と対称に入射する光束（不図示）
についても同様である。

【００８３】次に、以下に示す変形例のように１つの超
音波作用領域は複数の音響光学媒体に跨ってもよい。図
１０は、音響光学変調素子の第４の変形例を示し、この
図１０において、第１の音響光学媒体４１Ｄの側面に対
向するように吸音材４６Ａ、及び電極板に挟まれたトラ
ンスデューサ４９Ａが固定され、第２の音響光学媒体４
１Ｅの側面に対向するように吸音材４６Ｂ、及び電極板
に挟まれたトランスデューサ４９Ｂが固定されている。
トランスデューサ４９Ａと吸音材４６Ｂとが隣接するよ
うに配置され、トランスデューサ４９Ａ及び４９Ｂにそ
れぞれ高周波電源から周波数ｆ₁及びｆ₂の駆動信号が
供給されている。この場合、第１の音響光学媒体４１Ｄ
内でトランスデューサ４９Ａから供給される進行波４７
Ａ、及び第２の音響光学媒体４１Ｅ内でトランスデュー
サ４９Ｂから逆方向に供給される進行波４７Ｂにより共
通の幅Ｄ４の超音波作用領域４８Ｄが形成される。

【００８４】この超音波作用領域４８Ｄ内に実質的に周
波数ｆ₃(＝（ｆ₁−ｆ₂)／２）の合成の進行波が形成さ
れる。従って、光束Ｌ₁は、実際にはその周波数ｆ₃の
進行波により回折されて＋１次回折光（光束）Ｌ₁(1)と
なるが、概念的には、光束Ｌ ₁中の光束Ｌ_1Aの進行波４
７Ａによる＋１次回折光Ｌ_1A(1) 、及び光束Ｌ_1Bの進行
波４７Ｂによる＋１次回折光Ｌ_1B(1) の混合波が光束Ｌ
₁(1)を形成するものとみなすことができる。光束Ｌ₁と
対称に入射する光束（不図示）についても同様である。

【００８５】なお、以下に示す変形例のように、互いに
逆方向に進行波が進む音響光学媒体を交互に３個以上配
置してもよい。図１１は、音響光学変調素子の第４の変
形例を示し、この図１１において、音響光学媒体４１Ｆ
にトランスデューサ４９Ｃから周波数ｆ₁の進行波が供
給され、それに続く音響光学媒体４１Ｇにトランスデュ
ーサ４９Ｄから逆方向に周波数ｆ₂の進行波が供給さ
れ、その次の音響光学媒体４１Ｈにトランスデューサ４
９Ｅから逆方向に周波数ｆ₁の進行波が供給され、それ
に続く音響光学媒体４１Ｉにトランスデューサ４９Ｆか
ら逆方向に周波数ｆ₂の進行波が供給されている。この
場合、音響光学媒体４１Ｆ〜４１Ｉ内を通過する進行波
により共通の幅Ｄ５の超音波作用領域４８Ｅが形成され
る。

【００８６】この超音波作用領域４８Ｅ内に周波数ｆ
₃(＝（ｆ₁−ｆ₂)／２）の合成の進行波が形成される。
従って、光束Ｌ₁は、実際にはその周波数ｆ₃の進行波
により回折されて＋１次回折光（光束）Ｌ₁(1)となる
が、概念的には、光束Ｌ₁中の周波数ｆ₁の進行波によ
る＋１次回折光、及び周波数ｆ₂の進行波による＋１次
回折光の混合波が光束Ｌ₁(1)を形成するものとみなすこ
とができる。光束Ｌ₁と対称に入射する光束（不図示）
についても同様である。

【００８７】この場合、複数個の音響光学媒体４１Ｆ〜
４１Ｉは材質が異なっていてもかまわないが、各音響光
学媒体内の超音波の波長は全て等しいことが望ましい。
材質が異なっていて音速が違う場合でも、超音波の速度
ｖ及び周波数ｆを用いて波長Λ＝ｖ／ｆとなるため、超
音波の周波数ｆを変えることにより超音波の波長Λを等
しくすることが可能である。このように分離した複数の
音響光学媒体による回折は一つの超音波作用領域４８Ｅ
内で生じると考えられるので、回折効率は１個の音響光
学媒体を有する場合と等しい。また、互いに逆向きに超
音波が進む音響光学媒体の２つの方向毎の個数は違って
も構わない。但し、（Ａ９）式で示す和Σより、それら
の２つの方向での各々の総和の値がそれぞれΣ／２とな
ることが望ましい。

【００８８】次に、本発明の第２実施例につき図１２を
参照して説明する。本実施例も、投影露光装置のヘテロ
ダイン干渉型のアライメント系に本発明を適用したもの
であり、図１２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。但し、本実施例は
ラマン−ナス回折領域で音響光学変調素子を使用する例
である。

【００８９】図１２は、本実施例の投影露光装置を示
し、この図１２のアライメント光学系において、露光光
とは異なる波長帯の光を供給する白色光源１０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な光束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を介してＡＯＭ１７にほぼ垂直に入射する。

【００９０】ＡＯＭ１７は、それぞれ周波数ｆ₁及びｆ
₂（ｆ₁＞ｆ₂とする）の高周波信号ＳＦ₁及びＳＦ₂
で逆方向から駆動されており、所定の波長域の光束Ｌ₀
はＡＯＭ１７によりラマン−ナス（Raman-Nath）回折作
用を受ける。以下では、回折光の次数は高周波信号ＳＦ
₁による進行波の進行方向を基準にして考える。ここ
で、所定の波長域の光束Ｌ₀の周波数（中心周波数）を
ｆ₀とすると、光束Ｌ₀の＋１次回折光Ｌ₁(1) （以
下、「光束Ｌ₁(1) 」と称する。）は、ＡＯＭ１７によ
り（ｆ₀＋ｆ₃）（但し、ｆ₃＝（ｆ₁−ｆ₂）／２）
の周波数変調を受け、光束Ｌ₀の−１次回折光Ｌ₂(-1)
（以下、「光束Ｌ₂(-1)」と称する。）は、ＡＯＭ１７
により（ｆ₀−ｆ₃）の周波数変調を受ける。

【００９１】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を介し、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、光束Ｌ₁(1) と光
束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。そして、ＡＯＭ１７からは０次光及び高
次回折光も発生するが、これらは空間フィルター１９に
より阻止される。その他の構成は図１の実施例と同様で
あるため、ここでは説明を省略する。

【００９２】次に、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
成及び原理を図５を参照しながら説明する。図５に示す
如く、白色光の光束Ｌ₀がＡＯＭ１７に対して垂直に入
射すると、ＡＯＭ１７のラマン−ナス回折作用により、
各波長毎に各次数の回折光が発生する。このとき、ＡＯ
Ｍ１７の法線方向に対する回折光の回折角をφ₂、ＡＯ
Ｍ１７内の進行波の波長をΛ_G、その進行波の速度を
ｖ、光の波長をλ、回折光の次数を１次とするとき、以
下の関係が成立する。

【００９３】 Λ_G＝ｖ／ｆ（ｆ＝（ｆ₁+ｆ₂)／２）（１７） sin φ₂＝λ／Λ_G （１８）従って、この（１８）式で定まる回折角φ₂が（６）式
における回折角θ_b1の１／２に合致すれば、図１の光学
系はそのまま図１２でも使用できることになる。

【００９４】また、図１２のＡＯＭ１７としても、図７
〜図１１の何れの構成のＡＯＭでも使用できる。図１２
の例によれば、図１の回折格子１４等を省くことがで
き、構成が簡略化できる。次に、図１５を参照して本発
明の第３実施例につき説明する。本実施例で使用する投
影露光装置は図１の投影露光装置とほぼ同じであるが、
図１のＡＯＭ１７が図１５のＡＯＭ１７Ａにより置き換
えられている。

【００９５】図１５は、本実施例のＡＯＭ（音響光学変
調素子）１７Ａを示し、この図１５において、音響光学
媒体４１Ｊの一方の側面に、吸音材４６Ｉ及び４６Ｊが
被着され、音響光学媒体４１Ｊの他方の側面に吸音材４
６Ｉ及び４６Ｊに対向するように、電極板４２Ｉ，４４
Ｉに挟まれたトランスデューサ４３Ｉ、及び電極板４２
Ｊ，４４Ｊに挟まれたトランスデューサ４３Ｊが被着さ
れ、トランスデューサ４３Ｉ及び４３Ｊにそれぞれ高周
波電源４５Ｉ及び４５Ｊから周波数ｆ₁及びｆ ₂の駆動
信号が供給されている。この場合、トランスデューサ４
３Ｉ及び４３Ｊから音響光学媒体４１Ｊに対して同一方
向に並列に進行波４７Ｉ及び４７Ｊが供給され、進行波
４７Ｉによる幅Ｄ６の超音波作用領域４８Ｆと、進行波
４７Ｊによる幅Ｄ６の超音波作用領域４８Ｇとが独立に
形成される。

【００９６】そして、超音波作用領域４８Ｆ内には周波
数ｆ₁の進行波が形成され、超音波作用領域４８Ｇ内に
は周波数ｆ₂の進行波が形成される。従って、光束Ｌ₁
は、先ず超音波作用領域４８Ｆ内で回折（＋１次の回
折）されて周波数ｆ₁の変調を受けて光束Ｌ_1Iとして超
音波作用領域４８Ｇに入射する。光束Ｌ_1Iは、超音波作
用領域４８Ｇ内で−１次の回折により周波数−ｆ₂の変
調を受けて光束Ｌ_1Jとして射出される。従って、光束Ｌ
_1Jは、（ｆ₁−ｆ₂)の周波数変調を受けている。

【００９７】同様に、他方の光束Ｌ₂は、先ず超音波作
用領域４８Ｆ内で回折（−１次の回折）されて周波数−
ｆ₁の変調を受けて光束Ｌ_2Iとして超音波作用領域４８
Ｇに入射する。光束Ｌ_2Iは、超音波作用領域４８Ｇ内で
＋１次の回折により周波数ｆ ₂の変調を受けて光束Ｌ_2J
として射出される。従って、光束Ｌ_2Jは、−（ｆ₁−ｆ
₂)の周波数変調を受けている。結果として、射出される
光束Ｌ_2Iと光束Ｌ_2Jとの間のビート周波数は２（ｆ₁−
ｆ₂)となり、周波数のビートダウンが行われている。但
し、図１５で得られるビート周波数は図７で得られるビ
ート周波数の２倍となっている。

【００９８】なお、図１５では１個の音響光学媒体４１
Ｊ内に並列に２個の超音波作用領域４８Ｆ，４８Ｇが形
成されているが、隣接する複数の音響光学媒体内にそれ
ぞれ独立に同一方向に進行波が進む超音波作用領域を形
成してもよい。その際、図１５で各々回折される光には
０次光が混入する場合もあるので、その際には各々の複
数の音響光学媒体を光軸回りに回転して回折光のみを選
択する空間フィルターを設けるとよい。ところで、上述
の第１実施例（図１）では、光源手段（１０〜１２）か
ら供給される白色光（多波長光）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が、回折格子１４とは別の光束分割
手段として、例えば、図１４に示すごときウオラストン
プリズム１４０を用いても良い。更に、図１３に示すよ
うに、複数の単色光源１００〜１０２から射出される波
長λ₁〜λ₃の光束を反射型回折格子１０３を用いて同
軸に合成して光束Ｌ₀とし、この光束Ｌ₀を図１の白色
光源から射出される光束Ｌ₀の代わりに使用してもよ
い。

【００９９】また、図１及び図１２に示した各実施例と
も、各光電検出器２５，３３，３６により光電検出され
る信号から、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が抽出されているが、
各光電検出器２５，３３，３６と位相差検出系５０との
間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、各光電検出器２５，３
３，３６から出力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。

【０１００】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。

【０１０１】

【発明の効果】本発明の第１の位置検出装置によれば、
必要に応じて白色光（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、各回折格子状マー
クの非対称性による悪影響を抑えることができる。しか
も、白色光（多波長光）により被検面上の回折格子マー
クを照射しているため、フォトレジスト層等の薄膜干渉
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。

【０１０２】更に、白色光（多波長光）は２光束生成手
段により入射方向に対して対称に分割された後、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。このため、
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。

【０１０３】更に、１個の超音波作用領域内に逆向きの
超音波を供給しているため、１個の音響光学変調素子を
使用するという簡単な構成で、ビートダウンされた低い
周波数の光ビート信号を得ることができる。また、周波
数のビートダウンの過程でリレー光学系を使用する必要
がないため、また超音波作用領域が１つであるため、位
置検出用の光束の利用効率が高い利点がある。

【０１０４】この場合、超音波作用領域が複数の音響光
学媒体に跨ると、各音響光学媒体内でそれぞれ反射波の
発生が確実に防止される。また、本発明の第１及び第２
の音響光学変調素子によれば、簡単な構成で周波数のず
れ量の小さい２光束を得ることができる。また、第２の
音響光学変調素子においては、音響光学媒体内の反射波
の発生が確実に防止できる。

【０１０５】また、本発明の第２の位置検出装置によれ
ば、光学系の調整が容易で複数波長の光を使用できると
いう特徴が維持されている。且つ、隣接する２つの超音
波作用領域に同一方向に超音波を供給するという簡単な
構成で低い周波数のビート信号を得ることができると共
に、周波数のビートダウンの過程でリレー光学系が使用
されないため、位置検出用の光の利用効率が高い利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１実施例の投影露光装置の概略
構成を示す構成図である。

【図２】各回折格子マークを示す拡大平面図である。

【図３】アライメント光学系内に設けられた各視野絞り
を示す拡大平面図である。

【図４】第１実施例における２光束生成部（互いに異な
る周波数の２光束を生成する部分）の構成を示す図であ
る。

【図５】音響光学変調素子によるラマン−ナス回折の原
理の説明図である。

【図６】第１実施例の音響光学変調素子によりノイズ光
が生成される様子を示す図である。

【図７】第１実施例で使用されるの音響光学変調素子を
示す構成図である。

【図８】音響光学変調素子の第１の変形例を示す構成図
である。

【図９】音響光学変調素子の第２の変形例を示す構成図
である。

【図１０】音響光学変調素子の第３の変形例を示す構成
図である。

【図１１】音響光学変調素子の第４の変形例を示す構成
図である。

【図１２】本発明の第２実施例の投影露光装置の概略構
成を示す構成図である。

【図１３】互いに異なる波長の光を射出する複数の光源
とブレーズド型の反射型回折格子とによって光源手段を
構成した例を示す図である。

【図１４】光束分割手段をウオラストンプリズムで構成
した例を示す図である。

【図１５】本発明の第３実施例で使用される音響光学変
調素子を示す構成図である。

【符号の説明】

１レチクル３投影光学系４ウエハＲＭ，ＷＭ回折格子マーク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１５ａ，１５ｂ第１リレー光学系１７，１７Ａ音響光学変調素子（ＡＯＭ）１８ａ，１８ｂ第２リレー光学系１６，１９空間フィルター３８対物レンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【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、前記２光束生成手段からの２光束を
集光して該２光束を被検物体上に形成された回折格子状
マークに対して所定の２方向から照射する対物光学系
と、前記回折格子状マークから発生する複数の回折光よ
りなる干渉光を光電的に検出する光電検出器とを有し、
該光電検出器の検出信号に基づいて前記被検物体の位置
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、複数波長の光を含む光束又は単
一波長の光束を供給する光源手段と、該光源手段からの
光束を分割して互いに周波数が異なる２光束を生成する
音響光学変調素子とを備え、該音響光学変調素子の所定の超音波作用領域内に、互い
に逆向きに進行する周波数の異なる超音波が供給される
ことを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】前記音響光学変調素子の所定の超音波作
用領域は、隣接して配置された複数個の音響光学媒体に
跨り、該複数個の音響光学媒体内にそれぞれ交互に逆向
きに進行する超音波が供給されることを特徴とする請求
項１記載の位置検出装置。
【請求項３】入射する光束を分割して互いに周波数が
異なる２光束を生成する音響光学変調素子において、音響光学媒体と、該音響光学媒体内に互いに逆向きに進
行する周波数の異なる超音波を供給する超音波発生手段
とを有し、前記逆向きに進行する周波数の異なる超音波は、前記音
響光学媒体内の共通の超音波作用領域に内に存在するこ
とを特徴とする音響光学変調素子。
【請求項４】入射する光束を分割して互いに周波数が
異なる２光束を生成する音響光学変調素子において、隣接して配置された複数個の音響光学媒体と、該複数個
の音響光学媒体内にそれぞれ交互に逆向きに進行する周
波数の異なる超音波を供給する超音波発生手段とを有
し、前記複数個の音響光学媒体が共通の超音波作用領域を形
成することを特徴とする音響光学変調素子。
【請求項５】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、前記２光束生成手段からの２光束を
集光して該２光束を被検物体上に形成された回折格子状
マークに対して所定の２方向から照射する対物光学系
と、前記回折格子状マークから発生する複数の回折光よ
りなる干渉光を光電的に検出する光電検出器とを有し、
該光電検出器の検出信号に基づいて前記被検物体の位置
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、複数波長の光を含む光束又は単
一波長の光束を供給する光源手段と、該光源手段からの
光束を分割して互いに周波数が異なる２光束を生成する
音響光学変調素子とを備え、該音響光学変調素子内の隣接する２つの超音波作用領域
内に、互いに同一方向に進行する周波数の異なる超音波
が供給されることを特徴とする位置検出装置。