JPH0883751A - Position detector - Google Patents

Position detector

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JPH0883751A
JPH0883751A JP6217217A JP21721794A JPH0883751A JP H0883751 A JPH0883751 A JP H0883751A JP 6217217 A JP6217217 A JP 6217217A JP 21721794 A JP21721794 A JP 21721794A JP H0883751 A JPH0883751 A JP H0883751A
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JP
Japan
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slit
signal
slit image
light receiving
image
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Withdrawn
Application number
JP6217217A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichiro Komatsu
宏一郎 小松
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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Publication of JPH0883751A publication Critical patent/JPH0883751A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • 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

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE: To widen the extent within which the position of a surface to be inspected can be accurately detected at the time of detecting the position of the surface to be inspected by using an oblique incidence system. CONSTITUTION: One slit image is projected upon a surface to be inspected and a slit image 25 having a width D is again formed on a light receiving plate 18A by condensing the luminous flux reflected by the surface to be inspected. Three light receiving slits 21A-21C having widths D are arranged on the slit plate 18A by deviating the images 21A-21C from each other by D in x-direction. The deviated amount of the slit image 25 in x-direction is found based on the signals outputted from photoelectric conversion elements 23A-23C on the back of the slits 21A-21C which are formed by vibrating the slit image 25 in x- direction.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、所謂斜め入射方式の位
置検出装置に関し、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投影露光装置における投影光
学系の焦点位置検出装置に適用して好適なものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a so-called oblique incidence type position detecting device, and more particularly to a focus position detecting device of a projection optical system in a projection exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor element or a liquid crystal display element. It is suitable for application.

【０００２】[0002]

【従来の技術】投影露光装置では、感光材料が塗布され
たウエハ（又はガラスプレート等）の表面を投影光学系
の結像面に対して焦点深度の幅内に収めてレチクル（又
はフォトマスク等）のパターン像を露光する必要がある
ため、従来よりオートフォーカス機構が備えられてい
る。このオートフォーカス機構は、ウエハの表面の所定
の計測点における投影光学系の光軸方向の位置（焦点位
置、又はフォーカス位置）を検出する焦点位置検出装置
と、その検出結果を用いてウエハの表面を結像面に合わ
せ込むステージ機構とから構成されている。2. Description of the Related Art In a projection exposure apparatus, the surface of a wafer (or a glass plate, etc.) coated with a photosensitive material is kept within the width of the depth of focus with respect to the image plane of the projection optical system, such as a reticle (or photomask). Since it is necessary to expose the pattern image of 1), an autofocus mechanism is conventionally provided. This autofocus mechanism is a focus position detection device that detects the position (focus position or focus position) of the projection optical system in the optical axis direction at a predetermined measurement point on the surface of the wafer, and the surface of the wafer using the detection result. And a stage mechanism for aligning with the image plane.

【０００３】図１２は、特開昭６３−１６１６１６号公
報に開示された従来の斜め入射方式の焦点位置検出装置
を示し、この図１２において、不図示の照明光学系から
の露光用の照明光ＩＬのもとで、レチクル１上のパター
ンの像が投影光学系２を介してフォトレジストが塗布さ
れたウエハ３の表面に投影される。ウエハ３は、Ｚステ
ージ４上に吸着保持され、Ｚステージ４は３個のそれぞ
れ投影光学系２の光軸ＡＸに平行に伸縮自在な支点５Ａ
〜５Ｃを介してＸＹステージ６上に載置されている。こ
の場合、ＸＹステージ６により、光軸ＡＸに垂直な平面
内でのウエハ３の位置決めが行われる。また、支点５Ａ
〜５Ｃを同じ量だけ駆動することにより、Ｚステージ４
の高さが調整され、支点５Ａ〜５Ｃを独立に駆動するこ
とにより、Ｚステージ４の傾斜角が調整される。FIG. 12 shows a conventional oblique incident type focus position detecting device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-161616. In FIG. 12, illumination light for exposure from an illumination optical system (not shown) is shown. Under IL, the image of the pattern on reticle 1 is projected through projection optical system 2 onto the surface of wafer 3 coated with photoresist. The wafer 3 is adsorbed and held on the Z stage 4, and the Z stage 4 is a fulcrum 5A that is expandable and contractable parallel to the optical axis AX of each of the three projection optical systems 2.
It is mounted on the XY stage 6 through the ˜5C. In this case, the XY stage 6 positions the wafer 3 in a plane perpendicular to the optical axis AX. Also, fulcrum 5A
By driving ~ 5C by the same amount, Z stage 4
Of the Z stage 4 is adjusted by independently driving the fulcrums 5A to 5C.

【０００４】次に、投影光学系２の側面に配置された焦
点位置検出装置において、光源１１から射出された照明
光ＤＬは、コンデンサーレンズ１２を経てスリット板１
３を照明する。スリット板１３には、図１３に示すよう
に１本のスリット１３ａが形成されている。照明光ＤＬ
としては、ウエハ３上のフォトレジストに対する感光性
が弱い波長帯で、且つそのフォトレジスト層での薄膜干
渉の影響を軽減させるために比較的広い波長幅の光源が
使用される。Next, in the focus position detecting device disposed on the side surface of the projection optical system 2, the illumination light DL emitted from the light source 11 passes through the condenser lens 12 and the slit plate 1.
Illuminate 3. As shown in FIG. 13, one slit 13a is formed in the slit plate 13. Illumination light DL
As a light source, a light source having a relatively wide wavelength range is used in a wavelength band in which the photoresist on the wafer 3 has a low photosensitivity and to reduce the influence of thin film interference in the photoresist layer.

【０００５】スリット板１３中のスリットを通過した検
出光は、投射側対物レンズ１４を経て投影光学系２の光
軸ＡＸに対して斜めに、ウエハ３の表面に投射され、ウ
エハ３の表面にスリット像２０が投影される。スリット
像２０からの反射光は、受光側対物レンズ１５を介して
振動ミラー１６に向かい、振動ミラー１６で反射された
検出光は、平行平面ガラス１７を経て受光スリット板１
８上にスリット像２５を再結像する。受光スリット板１
８には所定の配列で受光スリット、及び複数の開口が形
成され、受光スリット板１８の背面に光電検出器１９が
配置され、受光スリット板１８の受光スリット、及び開
口を通過した検出光はそれぞれ光電検出器１９上の対応
する光電変換素子により光電変換される。The detection light that has passed through the slits in the slit plate 13 is projected onto the surface of the wafer 3 obliquely with respect to the optical axis AX of the projection optical system 2 via the projection side objective lens 14, and then onto the surface of the wafer 3. The slit image 20 is projected. The reflected light from the slit image 20 is directed to the vibrating mirror 16 via the light-receiving side objective lens 15, and the detected light reflected by the vibrating mirror 16 passes through the plane-parallel glass 17 and the light-receiving slit plate 1
The slit image 25 is re-imaged on 8. Light receiving slit plate 1
In FIG. 8, a light receiving slit and a plurality of openings are formed in a predetermined array, a photoelectric detector 19 is arranged on the back surface of the light receiving slit plate 18, and the detection light passing through the light receiving slit of the light receiving slit plate 18 and the opening is respectively formed. It is photoelectrically converted by the corresponding photoelectric conversion element on the photoelectric detector 19.

【０００６】図１４は受光スリット板１８を示し、この
図１４に示すように、受光スリット板１８の中央部に受
光スリット２１が形成され、受光スリット２１の近傍に
スリット像２５が投影されている。受光スリット２１及
びスリット像２５の長手方向は平行であり、受光スリッ
ト２１及びスリット像２５の幅はほぼ同一である。受光
スリット２１の長手方向に直交する方向をｘ方向とする
と、受光スリット２１をｘ方向に挟むように矩形の開口
２２Ａ及び２２Ｂが形成され、受光スリット２１を長手
方向に挟むように矩形の開口２２Ｃ及び２２Ｄが形成さ
れている。そして、光電検出器１９上には、受光スリッ
ト２１、及び開口２２Ａ〜２２Ｄをそれぞれ裏面から覆
うようにフォトダイオード等からなる光電変換素子２
３、及び２４Ａ〜２４Ｄが設けられている。FIG. 14 shows a light receiving slit plate 18. As shown in FIG. 14, a light receiving slit 21 is formed at the center of the light receiving slit plate 18, and a slit image 25 is projected in the vicinity of the light receiving slit 21. . The light receiving slit 21 and the slit image 25 are parallel in the longitudinal direction, and the widths of the light receiving slit 21 and the slit image 25 are substantially the same. When the direction orthogonal to the longitudinal direction of the light receiving slit 21 is defined as the x direction, rectangular openings 22A and 22B are formed so as to sandwich the light receiving slit 21 in the x direction, and rectangular openings 22C so as to sandwich the light receiving slit 21 in the longitudinal direction. And 22D are formed. Then, on the photoelectric detector 19, the photoelectric conversion element 2 formed of a photodiode or the like so as to cover the light receiving slit 21 and the openings 22A to 22D from the back surface, respectively.
3 and 24A to 24D are provided.

【０００７】図１２に戻り、ウエハ３の表面が投影光学
系２の光軸ＡＸ方向に移動して位置３Ａに達すると、点
線で示すように受光スリット板１８上で再結像されるス
リット像２５の位置がｘ方向にシフトする。そこで、そ
のスリット像２５のｘ方向へのシフト量を検出すること
により、ウエハ３の表面の結像面に対する光軸ＡＸ方向
へのずれ量を求め、このずれ量を所定の許容範囲内に収
めるようにＺステージ４の高さを調整することにより、
フォーカス調整が行われる。また、ウエハ３の表面の３
点以上の計測点にスリット像を斜めに投影し、それぞれ
の計測点の光軸ＡＸ方向へのずれ量から求められる傾斜
角を所定の許容範囲内に収めるようにＺステージ４の傾
斜角を調整することにより、レベリング動作が行われ
る。Returning to FIG. 12, when the surface of the wafer 3 moves in the optical axis AX direction of the projection optical system 2 to reach the position 3A, a slit image is re-formed on the light receiving slit plate 18 as shown by a dotted line. The position of 25 shifts in the x direction. Therefore, by detecting the shift amount of the slit image 25 in the x direction, the shift amount of the surface of the wafer 3 with respect to the imaging plane in the optical axis AX direction is obtained, and the shift amount falls within a predetermined allowable range. By adjusting the height of the Z stage 4,
Focus adjustment is performed. In addition, 3 on the surface of the wafer 3
Adjust the tilt angle of the Z stage 4 so that a slit image is obliquely projected onto more than one measurement point and the tilt angle obtained from the amount of deviation of each measurement point in the optical axis AX direction falls within a predetermined allowable range. By doing so, the leveling operation is performed.

【０００８】従来より、そのスリット像２５のシフト量
を検出するため、振動ミラー１６を振動させてスリット
像２５をｘ方向に所定の振幅で振動させていた。このと
きに受光スリット２１を通過した後、背面の光電変換素
子２３により光電変換されて得られる信号（以下、「原
検出信号」と呼ぶ）をＲＸとする。図１５は、スリット
像２５がｘ方向に変位した場合の原検出信号ＲＸの変化
を示し、図１５において、スリット像２５の位置の原点
を受光スリット２１の中心に取っている。これより、原
検出信号ＲＸは、スリット像２５のｘ方向の位置に関し
て、スリット像２５と受光スリット２１とが完全に重な
っている状態でピークとなる三角形状に変化することが
分かる。そして、図１２で振動ミラー１６を一定周波数
で振動させると、スリット像２５は受光スリット２１上
でｘ方向に単振動を繰り返すため、原検出信号ＲＸは図
１５の信号に沿って周期的に変化する信号となる。Conventionally, in order to detect the shift amount of the slit image 25, the vibrating mirror 16 is vibrated to vibrate the slit image 25 in the x direction with a predetermined amplitude. At this time, a signal (hereinafter, referred to as “original detection signal”) obtained by being photoelectrically converted by the photoelectric conversion element 23 on the back surface after passing through the light receiving slit 21 is defined as RX. FIG. 15 shows a change in the original detection signal RX when the slit image 25 is displaced in the x direction. In FIG. 15, the origin of the position of the slit image 25 is set at the center of the light receiving slit 21. From this, it can be seen that the original detection signal RX changes into a triangular shape having a peak with respect to the position of the slit image 25 in the x direction when the slit image 25 and the light receiving slit 21 are completely overlapped. Then, when the vibrating mirror 16 is vibrated at a constant frequency in FIG. 12, the slit image 25 repeats a simple vibration in the x direction on the light receiving slit 21, so that the original detection signal RX changes periodically along the signal in FIG. Signal.

【０００９】図１７（ａ）は、受光スリット２１の中心
に対して振動中心が合致している状態でスリット像２５
がｘ方向に振動する状態を示し、この場合の原検出信号
ＲＸは実線２６Ａで示すように、振動ミラー１６の振動
周波数（即ち、スリット像２５の振動周波数）に対して
２倍の周波数で変化する。また、図１７（ｂ）〜（ｇ）
は順に、受光スリット２１の中心に対してスリット像２
５の振動中心が＋ｘ方向に次第にずれていったときに得
られる原検出信号ＲＸの変化を示す。その振動中心のず
れ量が次第に大きくなると、原検出信号ＲＸは実線２６
Ｂ〜２６Ｇのように変化する。FIG. 17A shows a slit image 25 in a state where the center of vibration coincides with the center of the light receiving slit 21.
Shows the state of oscillating in the x direction, and the original detection signal RX in this case changes at a frequency twice as high as the oscillation frequency of the oscillating mirror 16 (that is, the oscillation frequency of the slit image 25) as shown by the solid line 26A. To do. 17 (b) to (g).
Sequentially shows the slit image 2 with respect to the center of the light receiving slit 21.
The change in the original detection signal RX obtained when the vibration center of 5 gradually shifts in the + x direction is shown. When the deviation amount of the vibration center gradually increases, the original detection signal RX changes to the solid line 26.
It changes like B-26G.

【００１０】スリット像２５が−ｘ方向に最も大きくず
れた時点ｔＬでの原検出信号ＲＸと、スリット像２５が
＋ｘ方向に最も大きくずれた時点ｔＲでの原検出信号Ｒ
Ｘとの差分ＳＸを検出していた。図１７（ａ）〜（ｇ）
の実線２６Ａ〜２６Ｇで表す原検出信号ＳＸについて、
時点ｔＬでの値から時点ｔＲでの値を差し引いて得られ
る差分ＳＸを、振動中心のｘ方向へのずれ量を横軸にし
てプロットすると、図１６の点ａ〜ｇのようになる。The original detection signal RX at the time point tL when the slit image 25 largely shifts in the -x direction and the original detection signal R at the time point tR when the slit image 25 largely shifts in the + x direction.
The difference SX from X was detected. 17 (a) to (g)
Regarding the original detection signal SX represented by the solid lines 26A to 26G of
When the difference SX obtained by subtracting the value at the time point tR from the value at the time point tL is plotted with the displacement amount of the vibration center in the x direction as the horizontal axis, points a to g in FIG. 16 are obtained.

【００１１】逆に、スリット像２５の振動中心が次第に
−ｘ方向にずれると、差分ＳＸは図１６の点ｂ’〜ｇ’
のように変化する。点ｂ’〜ｇ’は原点ａに関して点ｂ
〜ｇと回転対称である。従って、スリット像２５の振動
中心が受光スリット２１に対してｘ方向に連続的に変位
すると、原検出信号ＳＸについて、時点ｔＬでの値から
時点ｔＲでの値を差し引いて得られる差分ＳＸは、図１
６の実線のようにＳ字状に変化する信号となる。そこ
で、説明の便宜上以下では、差分ＳＸを「Ｓカーブ信
号」と呼ぶ。Conversely, when the vibration center of the slit image 25 gradually shifts in the -x direction, the difference SX becomes points b'to g'in FIG.
It changes like. Points b ′ to g ′ are points b with respect to the origin a.
It is rotationally symmetric with ~ g. Therefore, when the vibration center of the slit image 25 is continuously displaced in the x direction with respect to the light receiving slit 21, the difference SX obtained by subtracting the value at the time point tR from the value at the time point tL for the original detection signal SX is: Figure 1
The signal changes into an S-shape like the solid line of 6. Therefore, for convenience of explanation, the difference SX will be referred to as “S curve signal” below.

【００１２】図１６において、Ｓカーブ信号ＳＸは、点
ｃ’から点ｃまでの領域では、受光スリット２１に対す
るスリット像２５の振動中心のずれ量ｘに対してほぼ線
形である。そこで、従来は予め例えばウエハ３の表面が
結像面に合致しているときに、Ｓカーブ信号ＳＸが原点
ａの近傍になるようにキャリブレーションを行ってお
き、そのＳカーブ信号ＳＸの値からスリット像２５のシ
フト量、ひいてはウエハ３の表面の結像面からのずれ量
を求めていた。In FIG. 16, the S curve signal SX is substantially linear with respect to the shift amount x of the vibration center of the slit image 25 with respect to the light receiving slit 21 in the region from the point c'to the point c. Therefore, conventionally, for example, when the surface of the wafer 3 matches the image plane, calibration is performed so that the S-curve signal SX is close to the origin a, and the value of the S-curve signal SX is used. The shift amount of the slit image 25, and by extension, the shift amount of the surface of the wafer 3 from the image plane has been obtained.

【００１３】この場合、シフト量ｘに対してＳカーブ信
号ＳＸがほぼ線形となる領域は点ｃ’から点ｃまでの狭
い領域に限られてしまうため、例えば大きく曲がったウ
エハに対して焦点位置検出を行おうとすると、ウエハ上
の計測位置によってその線形領域を超えてしまうという
不都合がある。その対策として、図１４に示すように、
受光スリット２１の周囲に方向弁別センサとしての開口
２２Ａ〜２２Ｄ、及び光電変換素子２４Ａ〜２４Ｄが設
けられている。スリット像２５が大きく−ｘ方向にずれ
たときは、光電変換素子２４Ａと２４Ｄにより反射光が
検出される。受光スリット２１に近づいてくると、光電
変換素子２４Ａの信号が消えて光電変換素子２４Ｄの信
号だけとなり、スリット像２５が受光スリット２１に重
なり始めると、光電変換素子２４Ｃ，２４Ｄにも光が入
っている状態となる。更に、スリット像２５が＋ｘ方向
にずれると、光電変換素子２４Ｄの信号もなくなり、そ
の代わりに光電変換素子２４Ｃの信号が大きくなる。更
に、スリット像２５が大きくずれてくると、光電変換素
子２４Ｂにも光が入ってくる。つまり、光電変換素子２
４Ｃ，２４Ｄに光が入っている状態で、Ｓカーブ信号が
０となっているとき、スリット像２５と受光スリット２
１とが重なっていることが分かる。また、光電変換素子
２４Ａ，２４ＢでＺステージ４を上下どちらの方向に動
かせばよいかを判断することができる。In this case, the area where the S curve signal SX is substantially linear with respect to the shift amount x is limited to the narrow area from the point c'to the point c. When trying to detect, there is a disadvantage that the linear region is exceeded depending on the measurement position on the wafer. As a countermeasure, as shown in FIG.
Around the light-receiving slit 21 are provided openings 22A to 22D as direction discrimination sensors and photoelectric conversion elements 24A to 24D. When the slit image 25 is largely deviated in the -x direction, reflected light is detected by the photoelectric conversion elements 24A and 24D. When approaching the light receiving slit 21, the signal of the photoelectric conversion element 24A disappears and becomes only the signal of the photoelectric conversion element 24D, and when the slit image 25 starts to overlap with the light receiving slit 21, light enters the photoelectric conversion elements 24C and 24D. It will be in the state of being. Further, when the slit image 25 shifts in the + x direction, the signal of the photoelectric conversion element 24D disappears, and instead, the signal of the photoelectric conversion element 24C increases. Further, when the slit image 25 deviates greatly, light also enters the photoelectric conversion element 24B. That is, the photoelectric conversion element 2
When the S-curve signal is 0 while light is entering the 4C and 24D, the slit image 25 and the light receiving slit 2
It can be seen that 1 and 1 overlap. Further, the photoelectric conversion elements 24A and 24B can be used to determine whether the Z stage 4 should be moved up or down.

【００１４】更に、図１２において、投影光学系２によ
っては大気圧の変動や照明光ＩＬの照射による熱変形等
により結像面の位置が変化する場合がある。そのような
場合には、受光スリット板１８の前に配置された平行平
面ガラス１７の傾き角を調整することにより、スリット
像２５の位置を新たな結像面の位置に対応する位置にシ
フトさせる。この技術は、特開平２−６７０９号公報で
開示されている。これにより、投影光学系２の結像面の
位置が変動した場合でも、スリット像２５のシフト量に
基づいて、ウエハ３を正しい焦点面上に合致させること
ができるようになる。Further, in FIG. 12, depending on the projection optical system 2, the position of the image plane may change due to fluctuations in atmospheric pressure or thermal deformation due to irradiation of the illumination light IL. In such a case, the position of the slit image 25 is shifted to the position corresponding to the position of the new image plane by adjusting the tilt angle of the plane parallel glass 17 arranged in front of the light receiving slit plate 18. . This technique is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-6709. Thereby, even if the position of the image plane of the projection optical system 2 changes, the wafer 3 can be aligned on the correct focal plane based on the shift amount of the slit image 25.

【００１５】[0015]

【発明が解決しようとする課題】上述のように従来の焦
点位置検出装置では、図１６に示すようにＳカーブ信号
ＳＸの線形領域内では正確にスリット像２５の横ずれ
量、及びウエハの焦点位置の結像面からのずれ量が検出
できる。しかしながら、その線形領域が狭いため、表面
の凹凸量の大きなウエハや、表面の曲がりの大きなウエ
ハに対しては、Ｓカーブ信号ＳＸがその線形領域から外
れてしまうという不都合があった。このようにＳカーブ
信号ＳＸがその線形領域から外れると、その外れた方向
を上述の方向弁別センサにより弁別した後、Ｓカーブ信
号ＳＸをその線形領域に入れるようにＺステージ４を駆
動する必要があり、オートフォーカス動作に要する時間
が長くなり、露光工程のスループット（生産性）が低下
する。As described above, in the conventional focus position detecting device, as shown in FIG. 16, the lateral shift amount of the slit image 25 and the focus position of the wafer are accurately set in the linear region of the S curve signal SX. The amount of deviation from the image plane can be detected. However, since the linear region is narrow, there is a disadvantage that the S-curve signal SX deviates from the linear region for a wafer having a large amount of unevenness on the surface or a wafer having a large curved surface. When the S-curve signal SX deviates from the linear region in this way, it is necessary to drive the Z stage 4 so that the S-curve signal SX falls within the linear region after the deviating direction is discriminated by the direction discriminating sensor. Therefore, the time required for the autofocus operation becomes long, and the throughput (productivity) of the exposure process decreases.

【００１６】また、従来は線形領域が狭いために、熱変
形等によって投影光学系２の結像面の位置が変化する
と、対応するスリット像２５のシフト量がその線形領域
を外れ易くなるため、それを避けるために平行平板ガラ
ス１７でそのスリット像２５をシフトさせていた。しか
しながら、平行平板ガラス１７に検出光が斜めに入射す
るため、検出光の波長によりシフト量が異なってスリッ
ト像２５がぼけてしまい、焦点位置の検出精度が低下す
るという不都合があった。Further, since the conventional linear region is narrow, when the position of the image plane of the projection optical system 2 changes due to thermal deformation or the like, the corresponding shift amount of the slit image 25 is likely to deviate from the linear region. In order to avoid this, the slit image 25 is shifted by the parallel plate glass 17. However, since the detection light is obliquely incident on the parallel plate glass 17, the shift amount varies depending on the wavelength of the detection light, and the slit image 25 is blurred, which causes a problem that the detection accuracy of the focus position is deteriorated.

【００１７】本発明は斯かる点に鑑み、斜入射方式で被
検面の位置を検出する際に、正確に位置検出できる範囲
の広い位置検出装置を提供することを目的とする。In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a position detecting device having a wide range in which the position can be accurately detected when detecting the position of the surface to be inspected by the oblique incidence method.

【００１８】[0018]

【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１２に示すように、被検
面（３）上に斜め方向からスリット像（２０）を投影す
る投射光学系（１１〜１４）と、その被検面からの反射
光を受光してそのスリット像を再結像する受光光学系
（１５）とを有し、この受光光学系により再結像される
スリット像（２５）の横ずれ量に基づいてその被検面の
位置を検出する装置において、その受光光学系により再
結像されるスリット像（２５）の形成面上に、このスリ
ット像の長手方向に直交する計測方向にこのスリット像
の幅以下の間隔で配置され、それぞれその再結像される
スリット像の長手方向に沿った細長い受光面（２１Ａ〜
２１Ｃ）を有する複数の光電変換素子（２３Ａ〜２３
Ｃ）と、その再結像されるスリット像（２５）と複数の
光電変換素子（２３Ａ〜２３Ｃ）とをその再結像される
スリット像の長手方向に直交する計測方向（ｘ方向）に
相対的に振動させる相対振動手段（１６，３６）と、を
備え、それら複数の光電変換素子の検出信号をそれぞれ
その相対振動手段の動作に同期してサンプリングして得
られる信号（ＳＡ〜ＳＣ）に基づいて、その再結像され
るスリット像（２５）の横ずれ量を求めるものである。A first position detecting device according to the present invention projects a slit image (20) from a diagonal direction onto a surface (3) to be inspected as shown in FIGS. 1 and 12, for example. It has a projection optical system (11 to 14) and a light receiving optical system (15) which receives reflected light from the surface to be inspected and re-images the slit image, and is re-imaged by this light receiving optical system. In the device for detecting the position of the surface to be inspected based on the lateral shift amount of the slit image (25), the length of the slit image (25) is re-imaged by the light receiving optical system. The slit images are arranged at intervals less than the width of the slit image in the measurement direction orthogonal to the direction, and the elongated light receiving surfaces (21A to
21C), a plurality of photoelectric conversion elements (23A to 23C).
C), the re-formed slit image (25) and the plurality of photoelectric conversion elements (23A to 23C) relative to the measurement direction (x direction) orthogonal to the longitudinal direction of the re-formed slit image. Relative vibrating means (16, 36) for vibrating mechanically, and signals (SA to SC) obtained by sampling the detection signals of the plurality of photoelectric conversion elements in synchronization with the operation of the relative vibrating means, respectively. Based on this, the amount of lateral deviation of the re-formed slit image (25) is obtained.

【００１９】この場合、その相対振動手段による相対的
な振動の全体の幅をその再結像されるスリット像（２
５）の幅Ｄに設定することが望ましい。また、本発明の
第２の位置検出装置は、例えば図４に示すように、上述
の第１の位置検出装置と同じ前提部において、その投射
光学系からその被検面に対して複数本のスリット像を投
影し、その受光光学系により再結像される複数本のスリ
ット像（２５Ａ〜２５Ｃ）の幅方向への配列ピッチを、
それら複数の光電変換素子の受光面（４１Ａ〜４１Ｃ）
の配列ピッチと異ならしめたものである。In this case, the entire width of the relative vibration by the relative vibration means is re-imaged into the slit image (2
It is desirable to set the width to 5). Further, the second position detecting device of the present invention, as shown in, for example, FIG. 4, is provided with a plurality of units from the projection optical system to the surface to be inspected in the same premise as the first position detecting device described above. An array pitch in the width direction of a plurality of slit images (25A to 25C) that is projected by the slit image and re-imaged by the light receiving optical system is
Light receiving surfaces of the plurality of photoelectric conversion elements (41A to 41C)
It is different from the arrangement pitch of.

【００２０】この場合、そのように再結像される複数本
のスリット像（２５Ａ〜２５Ｃ）の配列ピッチをＰ1 、
それら複数の光電変換素子の受光面（４１Ａ〜４１Ｃ）
の配列ピッチをＰ2 として、そのように再結像されるス
リット像（２５Ａ〜２５Ｃ）の幅をＤとした場合、配列
ピッチＰ1 を２Ｄ、且つ配列ピッチＰ2 を３Ｄに設定す
ることが望ましい。In this case, the array pitch of the plurality of slit images (25A to 25C) thus re-imaged is P 1 ,
Light receiving surfaces of the plurality of photoelectric conversion elements (41A to 41C)
When the arrangement pitch of P is set to P 2 and the width of the slit image (25A to 25C) that is re-imaged is set to D, it is possible to set the arrangement pitch P 1 to 2D and the arrangement pitch P 2 to 3D. desirable.

【００２１】[0021]

【作用】斯かる本発明の第１の位置検出装置によれば、
図１に示すように、再結像されるスリット像（２５）の
相対的な振動方向（ｘ方向）に、そのスリット像（２
５）の幅以下の間隔で受光面（２１Ａ〜２１Ｃ）が配列
された複数の光電変換素子（２３Ａ〜２３Ｃ）が配置さ
れている。この場合、各光電変換素子（２３Ａ〜２３
Ｃ）での検出信号を処理すると、例えば図２に示すよう
にｘ方向の位置に関して次第に横ずれする複数のＳカー
ブ信号（ＳＡ〜ＳＣ）が得られる。従って、そのＳカー
ブ信号をつないでいくことにより、広い範囲でスリット
像（２５）の横ずれ量が検出できる。そして、その横ず
れ量から被検面の高さ方向の位置が広い範囲で検出でき
る。According to the first position detecting device of the present invention,
As shown in FIG. 1, the slit image (25) is re-imaged in the relative vibration direction (x direction).
A plurality of photoelectric conversion elements (23A to 23C) in which the light receiving surfaces (21A to 21C) are arranged at intervals equal to or less than the width of 5) are arranged. In this case, each photoelectric conversion element (23A-23
When the detection signal in C) is processed, for example, a plurality of S-curve signals (SA to SC) that are gradually laterally displaced with respect to the position in the x direction are obtained as shown in FIG. Therefore, by connecting the S-curve signals, the lateral shift amount of the slit image (25) can be detected in a wide range. Then, the position in the height direction of the surface to be detected can be detected in a wide range from the amount of lateral displacement.

【００２２】このとき、相対的な振動の全体の幅を、そ
の再結像されるスリット像（２５）の幅Ｄに設定した場
合、例えば更に各光電変換素子（２３Ａ〜２３Ｃ）の受
光面の幅をそのスリット像（２５）の幅と等しく設定す
る。そして、その相対的な振動の両端で各光電変換素子
（２３Ａ〜２３Ｃ）の検出信号をサンプル／ホールド
し、得られた値の差分を求めることによりＳカーブ信号
を生成すると、そのＳカーブ信号はそのスリット像（２
５）の幅Ｄ内で相対的な変位に対して線形になるため、
簡単な信号処理でそのＳカーブ信号より相対的な変位を
求めることができる。At this time, if the entire width of the relative vibration is set to the width D of the re-formed slit image (25), for example, the light receiving surface of each photoelectric conversion element (23A to 23C) is further increased. The width is set equal to the width of the slit image (25). When the S-curve signal is generated by sampling / holding the detection signals of the photoelectric conversion elements (23A to 23C) at both ends of the relative vibration and obtaining the difference between the obtained values, the S-curve signal becomes The slit image (2
Since it becomes linear with respect to the relative displacement within the width D of 5),
The relative displacement can be obtained from the S-curve signal by simple signal processing.

【００２３】次に、本発明の第２の位置検出装置によれ
ば、例えば図４に示すように、複数の受光面（４１Ａ〜
４１Ｃ）が所定ピッチで配列され、且つ複数のスリット
像（２５Ａ〜２５Ｃ）が投影される。このとき、各受光
面（４１Ａ〜４１Ｃ）に対応する光電変換素子（４２Ａ
〜４２Ｃ）の検出信号を処理して得られる信号は、図８
（ａ）〜（ｃ）に示すようにその複数のスリット像の全
体の幅と相対的な振動の幅とを加算して得られる幅内で
変化する信号が次第に相対的な振動の方向（ｘ方向）に
ずれていく３角波状信号（ＴＡ〜ＴＣ）となる。従っ
て、それらの３角波状信号をつないでいくことにより、
広い範囲でスリット像の横ずれ量が検出できる。Next, according to the second position detecting device of the present invention, as shown in FIG.
41C) are arranged at a predetermined pitch, and a plurality of slit images (25A to 25C) are projected. At this time, the photoelectric conversion element (42A) corresponding to each light receiving surface (41A to 41C)
The signal obtained by processing the detection signal of FIG.
As shown in (a) to (c), a signal that changes within the width obtained by adding the entire width of the plurality of slit images and the relative vibration width is gradually changed in the relative vibration direction (x It becomes a triangular wave signal (TA to TC) that shifts in the direction). Therefore, by connecting these triangular wave signals,
The lateral shift amount of the slit image can be detected in a wide range.

【００２４】この際に、複数のスリット像の配列ピッチ
と複数の受光面の配列ピッチとが異なっているため、例
えば複数の３角波状信号（ＴＡ〜ＴＣ）をつないでいく
際に、相対変位に対して３角波状信号が線形になる線形
領域の間に非線形領域が生じにくくなり、信号処理が容
易になる。特に、図４に示すように、再結像される複数
本のスリット像（２５Ａ〜２５Ｃ）の配列ピッチを２
Ｄ、複数の光電変換素子の受光面（４１Ａ〜４１Ｃ）の
配列ピッチを３Ｄとした場合には、相対的な振動の幅を
Ｄとすることにより、図８に示すように相対的な振動方
向（ｘ方向）に線形領域が連続的に連なるようになり、
スリット像の横ずれ量を正確に検出できる幅が最大とな
る。At this time, since the array pitch of the plurality of slit images and the array pitch of the plurality of light receiving surfaces are different, for example, when connecting a plurality of triangular wave signals (TA to TC), relative displacement is performed. On the other hand, a non-linear region is less likely to occur between the linear regions in which the triangular wave signal is linear, and the signal processing becomes easier. In particular, as shown in FIG. 4, the array pitch of a plurality of re-imaged slit images (25A to 25C) is set to 2 mm.
D, when the arrangement pitch of the light receiving surfaces (41A to 41C) of the plurality of photoelectric conversion elements is 3D, by setting the relative vibration width to D, the relative vibration direction as shown in FIG. The linear region becomes continuous in (x direction),
The maximum width in which the lateral shift amount of the slit image can be accurately detected is maximized.

【００２５】[0025]

【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３、及び図１２を参照して説明する。
本実施例は投影露光装置の斜め入射方式の焦点位置検出
装置に本発明を適用したものである。また、本実施例の
焦点位置検出装置は、図１２の焦点検出装置において、
受光スリット板１８及び光電検出器１９をそれぞれ図１
の受光スリット板１８Ａ及び光電検出器１９Ａで置き換
えると共に、平行平板ガラス１７を省いたものである。
そこで、以下では受光スリット板１８Ａ及び光電検出器
１９Ａに関する部分について説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the position detecting device according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3 and 12.
In this embodiment, the present invention is applied to an oblique incidence type focus position detection device of a projection exposure apparatus. Further, the focus position detecting device of the present embodiment is the same as the focus position detecting device of FIG.
The light receiving slit plate 18 and the photoelectric detector 19 are shown in FIG.
The light receiving slit plate 18A and the photoelectric detector 19A are replaced with the parallel plate glass 17.
Therefore, in the following, a part related to the light receiving slit plate 18A and the photoelectric detector 19A will be described.

【００２６】図１（ａ）は本実施例の受光スリット板１
８Ａを示し、この図１（ａ）において、受光スリット板
１８Ａ上の中央部にスリット像２５が再結像され、スリ
ット像２５は図１２の振動ミラー１６により、長手方向
に直交するｘ方向に所定振幅で振動している。スリット
像２５の振動中心は、被検面としてのウエハの表面の高
さに応じてｘ方向に横ずれする。FIG. 1A shows the light receiving slit plate 1 of this embodiment.
8A, in FIG. 1A, the slit image 25 is re-imaged in the central portion on the light receiving slit plate 18A, and the slit image 25 is formed in the x direction orthogonal to the longitudinal direction by the vibrating mirror 16 in FIG. It vibrates with a predetermined amplitude. The vibration center of the slit image 25 is laterally displaced in the x direction according to the height of the surface of the wafer as the test surface.

【００２７】本実施例では、受光スリット板１８Ａの中
央部にそれぞれｘ方向に直交する方向に伸びた幅Ｄの３
本の受光スリット２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃが、ｘ方向に
順次幅Ｄだけずらして、且つｘ方向に直交する方向に僅
かの間隔を開けて配置されている。この場合、図１２に
おいてウエハ３の表面のスリット像の投影位置が投影光
学系２の結像面に合致している状態で、図１においてス
リット像２５の振動中心が中央の受光スリット２１Ｂの
中心にほぼ合致し、且つｘ方向に直交する方向に対する
スリット像２５の長さが、受光スリット２１Ａ〜２１Ｃ
の全体の長さより長くなるように光学系の調整が行われ
ている。更に、スリット像２５のｘ方向の幅は、受光ス
リット２１Ａ〜２１Ｃの幅と同じＤに設定され、スリッ
ト像２５のｘ方向への振動の全体の幅もその幅Ｄと同じ
値に設定されている。In this embodiment, the width D of the light-receiving slit plate 18A is 3 at the center thereof and extends in the direction orthogonal to the x-direction.
The light-receiving slits 21A, 21B, and 21C of the book are arranged so as to be sequentially displaced by the width D in the x direction and at a slight interval in the direction orthogonal to the x direction. In this case, in FIG. 12, the projection position of the slit image on the surface of the wafer 3 is aligned with the image plane of the projection optical system 2, and in FIG. 1, the vibration center of the slit image 25 is the center of the central light receiving slit 21B. And the length of the slit image 25 with respect to the direction orthogonal to the x direction is substantially equal to the light receiving slits 21A to 21C.
The optical system is adjusted to be longer than the entire length of the. Furthermore, the width of the slit image 25 in the x direction is set to D, which is the same as the width of the light receiving slits 21A to 21C, and the overall width of the vibration of the slit image 25 in the x direction is also set to the same value as the width D. There is.

【００２８】また、受光スリット２１Ａ〜２１Ｃをｘ方
向に挟むように矩形の開口２２Ａ及び２２Ｂが形成さ
れ、受光スリット２１Ａ〜２１Ｃの上下にも矩形の開口
２２Ｃ及び２２Ｄが形成されている。受光スリット板１
８Ａの背面に光電検出器１９Ａが配置され、光電検出器
１９Ａ上で開口２２Ａ〜２２Ｄの背面に光電変換素子２
４Ａ〜２４Ｃが配置されている。これらの開口２２Ａ〜
２２Ｄ、及び光電変換素子２４Ａ〜２４Ｃは、従来例と
同様にスリット像２５の位置が大きくずれた場合の方向
弁別センサとして機能する。但し、本実施例ではｘ方向
での検出幅が広いため、開口２２Ａ，２２Ｂ及び光電変
換素子２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄよりなる方向弁
別センサを省いてもよい。Further, rectangular openings 22A and 22B are formed so as to sandwich the light receiving slits 21A to 21C in the x direction, and rectangular openings 22C and 22D are also formed above and below the light receiving slits 21A to 21C. Light receiving slit plate 1
A photoelectric detector 19A is arranged on the back surface of 8A, and the photoelectric conversion element 2 is provided on the back surface of the openings 22A to 22D on the photoelectric detector 19A.
4A to 24C are arranged. These openings 22A-
22D and the photoelectric conversion elements 24A to 24C function as a direction discrimination sensor when the position of the slit image 25 is largely displaced as in the conventional example. However, since the detection width in the x direction is wide in this embodiment, the direction discrimination sensor including the openings 22A and 22B and the photoelectric conversion elements 24A, 24B, 24C and 24D may be omitted.

【００２９】受光スリット２１Ａ〜２１Ｃの背面の光電
検出器１９Ａ上には、図１（ｂ）に示すようにそれぞれ
光電変換素子２３Ａ〜２３Ｃが配置され、光電変換素子
２３Ａ〜２３Ｃより出力される光電変換信号（以下、
「原検出信号」と呼ぶ）ＲＡ〜ＲＣがそれぞれサンプル
／ホールド（Ｓ／Ｈ）回路３１Ａ〜３１Ｃに供給されて
いる。サンプル／ホールド回路３１Ａ〜３１Ｃで保持さ
れた原検出信号がそれぞれアナログ／デジタル（Ａ／
Ｄ）変換器３２Ａ〜３２Ｃを介して主制御系３３に供給
され、主制御系３３で後述のように信号処理が行われ
る。As shown in FIG. 1B, photoelectric conversion elements 23A to 23C are arranged on the photoelectric detector 19A on the back surface of the light receiving slits 21A to 21C, respectively, and photoelectric conversion elements 23A to 23C output the photoelectric conversion elements 23A to 23C. Converted signal (hereinafter,
RA to RC (referred to as "original detection signals") are supplied to sample / hold (S / H) circuits 31A to 31C, respectively. The original detection signals held by the sample / hold circuits 31A to 31C are analog / digital (A /
D) The signals are supplied to the main control system 33 via the converters 32A to 32C, and the main control system 33 performs signal processing as described later.

【００３０】また、主制御系３３は、フォーカシング実
行時に、発振器３４に一定周波数の駆動信号ＤＳを発生
させる。駆動信号ＤＳは増幅器３５を介して振動ミラー
１６用の加振器３６に供給され、駆動信号ＤＳに同期し
て振動ミラー１６が振動する。更にその駆動信号ＤＳ
は、サンプル／ホールド回路３１Ａ〜３１Ｃにも供給さ
れ、サンプル／ホールド回路３１Ａ〜３１Ｃではそれぞ
れ、図１（ａ）においてスリット像２５が＋ｘ方向に最
も大きく振れた時点ｔＲ、及び−ｘ方向に最も大きく振
れた時点ｔＬで原検出信号ＲＡ〜ＲＣを保持する。それ
に応じて、主制御系３３では、原検出信号ＲＡ〜ＲＣの
それぞれについて、時点ｔＬでの値から時点ｔＲでの値
を差し引いてＳカーブ信号を生成し、これらＳカーブ信
号に基づいて図１２のウエハ３の計測点の焦点位置を算
出する。その後、主制御系３３はＺステージ駆動系３７
を介して図１２のＺレベリングステージ４の光軸ＡＸ方
向の位置を調整して、そのウエハ３の計測点の焦点位置
を結像面の位置に合わせる。Further, the main control system 33 causes the oscillator 34 to generate a drive signal DS having a constant frequency when performing focusing. The drive signal DS is supplied to the vibrator 36 for the vibrating mirror 16 via the amplifier 35, and the vibrating mirror 16 vibrates in synchronization with the drive signal DS. Furthermore, the drive signal DS
Are also supplied to the sample / hold circuits 31A to 31C, and in the sample / hold circuits 31A to 31C, respectively, the time tR at which the slit image 25 swings most in the + x direction and the most in the −x direction in FIG. The original detection signals RA to RC are held at a time point tL when the original detection signals have largely changed. In response, the main control system 33 subtracts the value at the time point tR from the value at the time point tL for each of the original detection signals RA to RC to generate an S curve signal, and based on these S curve signals, FIG. The focus position of the measurement point of the wafer 3 is calculated. After that, the main control system 33 operates the Z stage drive system 37.
The position of the Z leveling stage 4 in FIG. 12 in the direction of the optical axis AX is adjusted via, and the focus position of the measurement point of the wafer 3 is adjusted to the position of the image plane.

【００３１】次に、本実施例における原検出信号ＲＡ〜
ＲＣの処理方法につき詳細に説明する。先ず、本実施例
でも、図１の各受光スリット２１Ａ〜２１Ｃに対応して
得られる原検出信号ＲＡ〜ＲＣは、それぞれ従来例であ
る図１７に示す原検出信号ＲＸと同様である。従って、
例えば受光スリット２１Ｂに対応する原検出信号ＲＢに
ついて、主制御系３３において時点ｔＬでの値から時点
ｔＲでの値を差し引いてＳカーブ信号ＳＢを得ると、そ
のＳカーブ信号ＳＢは図２（ｂ）に示すように、点ａ2
を中心とした点ｃ2'〜点ｃ2 の幅Ｄの領域内でｘ方向の
ずれ量に対して線形な信号となる。点ａ2 、点ｃ2 、及
び点ｇ2 はそれぞれ図１７（ａ），（ｃ），及び（ｇ）
の状態に対応する点である。ここで、その点ａ2 をｘ方
向の原点にとると、受光スリット２１Ａ、及び２１Ｃは
それぞれ受光スリット２１Ｂを−ｘ方向に幅Ｄ、及び＋
ｘ方向に幅Ｄだけずらしたものである。Next, the original detection signals RA ...
The RC processing method will be described in detail. First, also in this embodiment, the original detection signals RA to RC obtained corresponding to the respective light-receiving slits 21A to 21C of FIG. 1 are the same as the original detection signals RX shown in FIG. Therefore,
For example, for the original detection signal RB corresponding to the light receiving slit 21B, when the main control system 33 subtracts the value at the time point tR from the value at the time point tL to obtain the S curve signal SB, the S curve signal SB is obtained as shown in FIG. ), Point a 2
A linear signal with respect to the x-direction displacement amount in the region of the width D of the center and the point c 2 '~ point c 2 a. The points a 2 , c 2 and g 2 are respectively shown in FIGS. 17 (a), (c) and (g).
This corresponds to the state of. Here, when the point a 2 is taken as the origin in the x direction, the light receiving slits 21A and 21C respectively have a width D in the −x direction, and a width + and a light receiving slit 21B.
The width D is shifted in the x direction.

【００３２】従って、受光スリット２１Ａに対応する原
検出信号ＲＡについて、時点ｔＬでの値から時点ｔＲで
の値を差し引くことにより、図２（ａ）に示すように、
ｘ座標が−Ｄの点ａ1 を中心とした点ｃ1'〜点ｃ1 の幅
Ｄの領域内で線形なＳカーブ信号ＳＡが得られ、受光ス
リット２１Ｃに対応する原検出信号ＲＣについて、時点
ｔＬでの値から時点ｔＲでの値を差し引くことにより、
図２（ｃ）に示すように、ｘ座標が＋Ｄの点ａ3 を中心
とした点ｃ3'〜点ｃ3 の幅Ｄの領域内で線形なＳカーブ
信号ＳＣが得られる。即ち、図２において、Ｓカーブ信
号ＳＡ，ＳＢ，ＳＣにおいて線形な領域はそれぞれ点ｃ
1'〜点ｃ1 、点ｃ2'〜点ｃ2 、及び点ｃ 3'〜点ｃ3 の範
囲であり、且つ点ｃ1 と点ｃ2'とが同じ位置であり、点
ｃ2 と点ｃ3'とが同じ位置である。そこで、図１（ａ）
のスリット像２５のｘ方向へのずれ量に応じて次第に使
用する受光スリット２１Ａ〜２１Ｃを切り換えることに
より、１つの受光スリット２１Ｂを使用する場合に比べ
て３倍の広さの領域でスリット像２５の横ずれ量を正確
に検出できる。Therefore, the original corresponding to the light receiving slit 21A
Regarding the detection signal RA, from the value at the time point tL to the time point tR
By subtracting the value of, as shown in FIG.
Point a whose x coordinate is -D1Point c centered on1'~ Point c1Width of
A linear S-curve signal SA is obtained in the area D and
Regarding the original detection signal RC corresponding to the lit 21C, the time point
By subtracting the value at time tR from the value at tL,
As shown in FIG. 2C, a point a whose x coordinate is + D3Centered around
Point c3'~ Point c3S-curve within the area of width D
The signal SC is obtained. That is, in FIG.
In areas SA, SB, and SC, the linear regions are points c, respectively.
1'~ Point c1, Point c2'~ Point c2, And point c 3'~ Point c3Range of
And the point c1And point c2'Is the same position and the point
c2And point c3'Is the same position. Therefore, FIG. 1 (a)
The slit image 25 is gradually used depending on the amount of deviation in the x direction.
To switch the light receiving slits 21A to 21C to be used
Compared to the case where one light receiving slit 21B is used,
The lateral shift amount of the slit image 25 can be accurately measured in an area that is three times as wide.
Can be detected.

【００３３】そのため、図１２において、照明光ＩＬの
熱蓄積等により投影光学系２の結像面の位置がシフトし
たような場合でも、そのシフト後の結像面の位置に対応
する図２におけるｘ方向の位置は、Ｓカーブ信号ＳＡの
中央からＳカーブ信号ＳＣの中央の範囲内に収まってい
る。従って、そのシフト後の結像面の位置をソフトウェ
ア的に算出し、この算出された位置にスリット像２５の
位置を合わせるようにすることにより、図１２で使用さ
れていた平行平板ガラス１７を省くことができる。従っ
て、平行平板ガラス１７によりスリット像２５のぼけが
なくなり、より正確に焦点位置検出を行うことができ
る。Therefore, even if the position of the image plane of the projection optical system 2 is shifted in FIG. 12 due to heat accumulation of the illumination light IL or the like, the position of the image plane after the shift in FIG. The position in the x direction is within the range from the center of the S curve signal SA to the center of the S curve signal SC. Therefore, the position of the image plane after the shift is calculated by software, and the position of the slit image 25 is adjusted to the calculated position, thereby omitting the parallel flat plate glass 17 used in FIG. be able to. Therefore, the parallel plate glass 17 eliminates the blurring of the slit image 25, and the focus position can be detected more accurately.

【００３４】ここで、受光スリット２１Ａ〜２１Ｃを切
り換える方法の一例につき説明する。そのためには、対
応するＳカーブ信号ＳＡ〜ＳＣの符号を用いるのが便利
である。図２（ａ）〜（ｃ）より、Ｓカーブ信号ＳＡが
有効となる場合（−３Ｄ／２＜ｘ＜−Ｄ／２）には、Ｓ
カーブ信号ＳＢが負、Ｓカーブ信号ＳＣが０である。ま
たＳカーブ信号ＳＢが有効となる場合（−Ｄ／２＜ｘ＜
＋Ｄ／２）には、Ｓカーブ信号ＳＡが正、Ｓカーブ信号
ＳＣが負となる。更にＳカーブ信号ＳＣが有効となる場
合（＋Ｄ／２＜ｘ＜＋３Ｄ／２）には、Ｓカーブ信号Ｓ
Ａが０、Ｓカーブ信号ＳＢが正となる。それらの関係を
まとめると、図３のようになる。なお、例えばＳカーブ
信号ＳＡが０である場合とは、Ｓカーブ信号ＳＡの絶対
値のレベルがノイズレベルを僅かに超える所定の閾値以
下である状態を指す。Here, an example of a method for switching the light receiving slits 21A to 21C will be described. For that purpose, it is convenient to use the codes of the corresponding S-curve signals SA to SC. From FIGS. 2A to 2C, when the S-curve signal SA is valid (-3D / 2 <x <-D / 2), S
The curve signal SB is negative and the S curve signal SC is 0. When the S-curve signal SB is valid (-D / 2 <x <
+ D / 2), the S-curve signal SA becomes positive and the S-curve signal SC becomes negative. Further, when the S-curve signal SC is valid (+ D / 2 <x <+ 3D / 2), the S-curve signal S
A is 0 and the S curve signal SB is positive. The relationship is summarized in Fig. 3. Note that, for example, the case where the S-curve signal SA is 0 refers to a state in which the level of the absolute value of the S-curve signal SA is equal to or lower than a predetermined threshold slightly exceeding the noise level.

【００３５】図３を用いて、位置検出に使用する有効な
Ｓカーブ信号（有効な受光スリット）を決定するには、
先ず中心のスリット２１ＢのＳカーブ信号ＳＢに着目
し、Ｓカーブ信号ＳＢが０で、且つＳカーブ信号ＳＡ又
はＳＣの少なくとも一方が０であれば、スリット像２５
は測定範囲を超えたと判定する。この場合には、図１
（ａ）の開口２２Ａ，２２Ｂ及び光電変換素子２４Ａ，
２４Ｂよりなる方向弁別センサを用いて、スリット像２
５の方向を弁別する。To determine an effective S-curve signal (effective light-receiving slit) used for position detection with reference to FIG.
First, focusing on the S curve signal SB of the central slit 21B, if the S curve signal SB is 0 and at least one of the S curve signals SA or SC is 0, the slit image 25
Is judged to have exceeded the measurement range. In this case,
(A) openings 22A, 22B and photoelectric conversion element 24A,
The slit image 2 is formed by using the direction discrimination sensor composed of 24B.
Discriminate the direction of 5.

【００３６】一方、Ｓカーブ信号ＳＢが０でないか、又
はＳカーブ信号ＳＢが０で且つＳカーブ信号ＳＡ，ＳＣ
の両方が０でない場合には、Ｓカーブ信号ＳＢが負で且
つＳカーブ信号ＳＣが０であるときにＳカーブ信号ＳＡ
（受光スリット２１Ａ）を有効とみなし、Ｓカーブ信号
ＳＢが正で且つＳカーブ信号ＳＡが０であるときにＳカ
ーブ信号ＳＣ（受光スリット２１Ｃ）を有効とみなす。
それ以外のときにはＳカーブ信号ＳＢ（受光スリット２
１Ｂ）を有効とみなせばよい。また、Ｓカーブ信号ＳＡ
とＳカーブ信号ＳＢとを切り換える点ｃ1(ｘ＝−Ｄ／
２）は図３の分類中には入っていないが、その点ｃ1 が
検出領域（−３Ｄ／２＜ｘ＜−Ｄ／２）又は（−Ｄ／２
＜ｘ＜＋Ｄ／２）の何れに入っても、誤差は検出分解能
程度であり問題はない。このような判別回路は、コンパ
レータと論理回路とを用いて容易に構成できる。又は、
図３の関係に基づいてソフトウェア的に有効なＳカーブ
信号（受光スリット）を判別してもよい。On the other hand, the S-curve signal SB is not 0, or the S-curve signal SB is 0 and the S-curve signals SA, SC
Is not 0, the S-curve signal SB is negative and the S-curve signal SC is 0.
The (light-receiving slit 21A) is regarded as valid, and when the S-curve signal SB is positive and the S-curve signal SA is 0, the S-curve signal SC (light-receiving slit 21C) is regarded as valid.
Otherwise, the S curve signal SB (light receiving slit 2
1B) may be considered valid. Also, the S curve signal SA
Point c 1 (x = −D /
2) is not included in the classification of FIG. 3, but its point c 1 is the detection area (−3D / 2 <x <−D / 2) or (−D / 2).
In any of <x <+ D / 2), there is no problem because the error is about the detection resolution. Such a discrimination circuit can be easily configured using a comparator and a logic circuit. Or
The S-curve signal (light receiving slit) that is effective in terms of software may be determined based on the relationship shown in FIG.

【００３７】なお、上述実施例では、図１（ａ）に示す
ように、受光スリット２１Ａ〜２１Ｃが３本設けられて
いるが、受光スリットは２本、又は４本以上でもよい。
また、受光スリット２１Ａ〜２１Ｃはｘ方向に対して密
着するように配置されているが、受光スリット２１Ａ〜
２１Ｃをｘ方向に最大で幅Ｄだけ離して配置してもよ
い。この場合、図２においてＳカーブ信号ＳＡ〜ＳＣの
中心の間隔はＤ〜２Ｄの範囲となるが、Ｓカーブ信号Ｓ
Ａ〜ＳＣには重なりがあるため、図３と同様の関係から
どのＳカーブ信号（受光スリット）を使用するかを判別
できる。但し、線形領域は狭いため、例えば隣接するＳ
カーブ信号の値よりテーブル的にスリット像２５の横ず
れ量を求めることが望ましい。In the above embodiment, three light receiving slits 21A to 21C are provided as shown in FIG. 1A, but the number of light receiving slits may be two or four or more.
Further, although the light receiving slits 21A to 21C are arranged so as to be in close contact with each other in the x direction,
21C may be arranged at a maximum distance D in the x direction. In this case, the S-curve signal SA to SC has a center interval in the range of D to 2D in FIG.
Since A to SC have overlap, it is possible to determine which S curve signal (light receiving slit) is used from the same relationship as in FIG. However, since the linear region is narrow, for example, adjacent S
It is desirable to obtain the lateral shift amount of the slit image 25 in a table form from the value of the curve signal.

【００３８】次に、本発明の第２実施例につき図４〜図
１１を参照して説明する。本実施例の焦点位置検出装置
は、図１２の焦点検出装置において、受光スリット板１
８及び光電検出器１９をそれぞれ図４の受光スリット板
１８Ｂ及び光電検出器１９Ｂで置き換えると共に、平行
平板ガラス１７を省き、更にスリット板１３を図５
（ａ）に示す３本のスリット１３ａ〜１３ｃが形成され
たスリット板１３Ａで置き換えたものである。そのた
め、本実施例ではウエハ３の表面に３本のスリット像が
平行に投影される。以下では受光スリット板１８Ｂ及び
光電検出器１９Ｂに関する部分について説明する。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The focus position detecting device of this embodiment is the same as the focus detecting device of FIG.
8 and the photoelectric detector 19 are replaced with the light receiving slit plate 18B and the photoelectric detector 19B of FIG. 4, respectively, the parallel flat glass 17 is omitted, and the slit plate 13 is replaced with the slit plate 13 of FIG.
It is replaced with a slit plate 13A in which three slits 13a to 13c shown in (a) are formed. Therefore, in this embodiment, three slit images are projected in parallel on the surface of the wafer 3. Below, the part regarding the light-receiving slit plate 18B and the photoelectric detector 19B will be explained.

【００３９】図４は本実施例の受光スリット板１８Ｂを
示し、この図４において、受光スリット板１８Ｂ上の中
央部に３本のスリット像２５Ａ〜２５Ｂが再結像され、
スリット像２５Ａ〜２５Ｃは図１２の振動ミラー１６に
より、長手方向に直交するｘ方向に全体の幅Ｄで振動し
ている。スリット像２５Ａ〜２５Ｃの振動中心は、被検
面としてのウエハの表面の高さに応じてｘ方向に横ずれ
する。また、スリット像２５Ａ〜２５Ｃのｘ方向の幅は
Ｄであり、スリット像２５Ａ〜２５Ｃのｘ方向の間隔は
Ｄである。FIG. 4 shows the light-receiving slit plate 18B of this embodiment. In FIG. 4, three slit images 25A to 25B are re-imaged at the central portion on the light-receiving slit plate 18B.
The slit images 25A to 25C are vibrated by the vibrating mirror 16 in FIG. 12 with the entire width D in the x direction orthogonal to the longitudinal direction. The vibration centers of the slit images 25A to 25C are laterally displaced in the x direction according to the height of the surface of the wafer as the test surface. The width of the slit images 25A to 25C in the x direction is D, and the interval of the slit images 25A to 25C in the x direction is D.

【００４０】本実施例では、受光スリット板１８Ｂの中
央部にそれぞれｘ方向に直交する方向に伸びた幅Ｄの３
本の受光スリット４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃが、ｘ方向に
順次間隔２Ｄで配置されている。スリット像２５Ａ〜２
５Ｃの長さは受光スリット４１Ａ〜４１Ｃより僅かに長
い程度である。本実施例でも方向弁別センサが設けられ
ているが、第１実施例と同様であるためその説明を省略
する。In this embodiment, the width D of the light-receiving slit plate 18B is 3 at the center thereof and extends in the direction orthogonal to the x-direction.
Book light receiving slits 41A, 41B, and 41C are sequentially arranged at intervals of 2D in the x direction. Slit images 25A-2
The length of 5C is slightly longer than the light receiving slits 41A to 41C. Although the direction discrimination sensor is also provided in this embodiment, the description thereof is omitted because it is the same as that of the first embodiment.

【００４１】また、受光スリット板１８Ｂの背面に光電
検出器１９Ｂが配置され、受光スリット４１Ａ〜４１Ｃ
の背面の光電検出器１９Ｂ上には、図５（ｂ）に示すよ
うにそれぞれ光電変換素子４２Ａ〜４２Ｃが配置され、
光電変換素子４２Ａ〜４２Ｃより出力される原検出信号
（光電変換信号）ＲＡ〜ＲＣがそれぞれ図１（ｂ）と同
様の信号処理系に供給されている。以下、本実施例にお
ける原検出信号ＲＡ〜ＲＣの処理方法の一例につき説明
する。Further, a photoelectric detector 19B is arranged on the back surface of the light receiving slit plate 18B, and the light receiving slits 41A to 41C are provided.
As shown in FIG. 5B, photoelectric conversion elements 42A to 42C are respectively arranged on the photoelectric detector 19B on the back surface of
The original detection signals (photoelectric conversion signals) RA to RC output from the photoelectric conversion elements 42A to 42C are respectively supplied to the same signal processing system as in FIG. Hereinafter, an example of a method of processing the original detection signals RA to RC in this embodiment will be described.

【００４２】先ず、本実施例では、図４を参照して説明
したように、受光スリット板１８Ｂ上で再結像されたス
リット像２５Ａ〜２５Ｃの幅と受光スリット４１Ａ〜４
１Ｃの幅とは等しくＤであり、スリット像２５Ａ〜２５
Ｃの間隔はＤであり、受光スリット４１Ａ〜４１Ｃの間
隔２Ｄは、受光スリット４１Ａ〜４１Ｃの幅Ｄの２倍で
ある。また、スリット像２５Ａ〜２５Ｃの振動の幅はＤ
であるため、受光スリット４１Ａ〜４１Ｃの間隔２Ｄ
は、スリット像２５Ａ〜２５Ｃの間隔Ｄに振動の幅Ｄを
加えた値である。そのため、中央のスリット像２５Ｂが
中央の受光スリット４１Ｂと重なった場合には、両側の
受光スリット４１Ａ，４１Ｃはスリット像２５Ａ，２５
Ｃとは重ならない。First, in the present embodiment, as described with reference to FIG. 4, the width of the slit images 25A to 25C re-imaged on the light receiving slit plate 18B and the light receiving slits 41A to 4C.
The width of 1C is equal to D, and the slit images 25A-25
The distance C is D, and the distance 2D between the light receiving slits 41A to 41C is twice the width D of the light receiving slits 41A to 41C. The width of vibration of the slit images 25A to 25C is D
Therefore, the distance 2D between the light receiving slits 41A to 41C is 2D.
Is a value obtained by adding the vibration width D to the interval D between the slit images 25A to 25C. Therefore, when the central slit image 25B overlaps with the central light receiving slit 41B, the light receiving slits 41A and 41C on both sides have slit images 25A and 25C.
Does not overlap with C.

【００４３】図６（ａ）は、受光スリット４１Ａ〜４１
Ｃ上でスリット像２５Ａ〜２５Ｃが、振動中心が受光ス
リット４１Ｂの中心に重なる状態で振動する様子を示
し、図６（ａ）において、時点ｔＲでスリット像は＋ｘ
方向に最も大きく振れ、時点ｔＬでスリット像は−ｘ方
向に最も大きく振れている。また、図６（ａ）の場合に
受光スリット４１Ａ〜４１Ｃの背面の光電変換素子から
得られる原検出信号ＲＡ〜ＲＣは、それぞれ実線２７
Ａ，２８Ａ，２９Ａのように変化する。FIG. 6A shows the light receiving slits 41A to 41A.
6C shows that the slit images 25A to 25C vibrate with the center of vibration overlapping with the center of the light receiving slit 41B. In FIG. 6A, the slit image is + x at time tR.
The maximum deviation in the direction, and the slit image in the −x direction at the time tL. Further, in the case of FIG. 6A, the original detection signals RA to RC obtained from the photoelectric conversion elements on the back surface of the light receiving slits 41A to 41C are solid lines 27, respectively.
It changes like A, 28A, 29A.

【００４４】そして、図６（ｂ）〜（ｇ）は、スリット
像２５Ａ〜２５Ｃの振動中心が図６（ａ）の場合に比べ
て次第に＋ｘ方向にＤ／２ずつずれた場合を示し、その
場合に得られる原検出信号ＲＡ〜ＲＣがそれぞれ実線２
７Ｂ，２８Ｂ，２９Ｂ〜２７Ｇ，２８Ｇ，２９Ｇで表さ
れている。また、図７（ａ）〜（ｇ）は、スリット像２
５Ａ〜２５Ｃの振動中心が図６（ｇ）の場合に比べて次
第に＋ｘ方向にＤ／２ずつずれた場合を示し、その場合
に得られる原検出信号ＲＡ〜ＲＣがそれぞれ実線２７
Ｈ，２８Ｈ，２９Ｈ〜２７Ｎ，２８Ｎ，２９Ｎで表され
ている。6B to 6G show the case where the vibration centers of the slit images 25A to 25C are gradually shifted by D / 2 in the + x direction as compared with the case of FIG. 6A. The original detection signals RA to RC obtained in each case are represented by solid lines 2 respectively.
7B, 28B, 29B to 27G, 28G, 29G. 7A to 7G show slit image 2
6A shows a case where the vibration centers of 5A to 25C are gradually shifted by D / 2 in the + x direction as compared with the case of FIG. 6G, and the original detection signals RA to RC obtained in this case are indicated by solid lines 27, respectively.
Represented by H, 28H, 29H to 27N, 28N, 29N.

【００４５】本実施例でも、図６及び図７に示すよう
に、原検出信号ＲＡ〜ＲＣのそれぞれについて時点ｔＲ
での値から時点ｔＬでの値を差し引いて図８（ａ）〜
（ｃ）に示す信号ＴＡ〜ＴＣを得る。図８（ａ）〜
（ｃ）において実線４３Ａ〜４３Ｃが図６及び図７の原
検出信号ＲＡ〜ＲＣから得られた信号である。これらの
信号ＴＡ〜ＴＣは３角波状の信号であるため、これらの
信号ＴＡ〜ＴＣを以下では、「３角波状信号」と呼ぶ。
図８（ａ）〜（ｃ）では幅Ｄを１に規格化して示してい
る。また、図８（ｄ）の実線４４で示す信号ΣＴは、３
つの３角波状信号ＴＡ，ＴＢ，及びＴＣの和信号であ
る。Also in this embodiment, as shown in FIGS. 6 and 7, the time tR is obtained for each of the original detection signals RA to RC.
The value at time tL is subtracted from the value in FIG.
The signals TA to TC shown in (c) are obtained. 8 (a)-
In (c), solid lines 43A to 43C are signals obtained from the original detection signals RA to RC in FIGS. 6 and 7. Since these signals TA to TC are triangular wave signals, these signals TA to TC are hereinafter referred to as “triangular wave signals”.
In FIGS. 8A to 8C, the width D is shown as standardized to 1. Further, the signal ΣT indicated by the solid line 44 in FIG.
It is a sum signal of three triangular wave signals TA, TB, and TC.

【００４６】図８においては、中央の３角波状信号ＴＢ
の中央のゼロクロス点をｘ座標の原点に取っている。こ
の場合、図８（ｂ）の３角波状信号ＴＢは、ほぼピッチ
２（即ち２Ｄ）で３周期変化する信号であり、図８
（ａ）の３角波状信号ＴＡは信号ＴＢを−ｘ方向に３
（即ち３Ｄ）だけずらした信号であり、図８（ｃ）の３
角波状信号ＴＣは信号ＴＢを＋ｘ方向に３（即ち３Ｄ）
だけずらした信号である。また、図８（ｄ）に示す和信
号ΣＴは、−６．５＜ｘ＜−２．５、及び２．５＜ｘ＜
６．５でのみ３角波状に変化し、他の領域では０となる
信号である。In FIG. 8, the central triangular wave signal TB
The zero-cross point at the center of is taken as the origin of the x coordinate. In this case, the triangular wave signal TB in FIG. 8B is a signal that changes in three cycles at a pitch of 2 (that is, 2D).
The triangular wave signal TA in (a) is obtained by converting the signal TB into 3 in the -x direction.
The signal is shifted by (that is, 3D), and is 3 in FIG.
The angular wave signal TC is 3 (that is, 3D) of the signal TB in the + x direction.
It is the shifted signal. In addition, the sum signal ΣT shown in FIG. 8D is -6.5 <x <-2.5 and 2.5 <x <.
It is a signal that changes into a triangular wave shape only at 6.5 and becomes 0 in other areas.

【００４７】本実施例では、３角波状信号ＴＡ〜ＴＣの
符号からだけでは、スリット像２５Ａ〜２５Ｃの振動中
心のシフト量を特定できない。例えば、図８において、
ｘ座標が０．５から１．０の間と、２．０から２．５の
間とでは、受光スリット４１Ａに対応する３角波状信号
ＴＡは０（絶対値が所定の閾値レベル以下）、受光スリ
ット４１Ｂに対応する３角波状信号ＴＢは負、受光スリ
ット４１Ｃに対応する３角波状信号ＴＣは正であり、ど
ちらの領域かを判別できない。In this embodiment, the shift amount of the vibration center of the slit images 25A to 25C cannot be specified only from the signs of the triangular wave signals TA to TC. For example, in FIG.
When the x coordinate is between 0.5 and 1.0 and between 2.0 and 2.5, the triangular wave signal TA corresponding to the light receiving slit 41A is 0 (absolute value is equal to or lower than a predetermined threshold level), The triangular wave-shaped signal TB corresponding to the light-receiving slit 41B is negative and the triangular wave-shaped signal TC corresponding to the light-receiving slit 41C is positive, and it is not possible to determine which region.

【００４８】そこで、図４においてスリット像２５Ａ〜
２５Ｃが振動中心にあるときに各受光スリット４１Ａ〜
４１Ｃを通過する光量に対応する信号、即ちスリット像
が振動中心にあるときに図５（ｂ）の光電変換素子４２
Ａ〜４２Ｃから出力される原検出信号ＲＡ〜ＲＣのサン
プル値をψＡ〜ψＣとして、これらのサンプル値ψＡ〜
ψＣをも用いる。このため、図１（ｂ）に対応する本実
施例の信号処理系では駆動信号ＤＳに同期して振動ミラ
ー１６が振動中心にあるときにも原検出信号ＲＡ〜ＲＣ
をサンプル／ホールドする。それらのサンプル値ψＡ，
ψＢ及びψＣは、それぞれ図８（ａ）の点線４５Ａ、図
８（ｂ）の点線４５Ｂ、及び図８（ｃ）の点線４５Ｃに
示すようになる。Therefore, in FIG. 4, slit images 25A-
When 25C is at the center of vibration, each light receiving slit 41A-
When the signal corresponding to the amount of light passing through 41C, that is, the slit image is at the vibration center, the photoelectric conversion element 42 of FIG.
Assuming that the sample values of the original detection signals RA-RC output from A-42C are ψA-ψC, these sample values ψA-
We also use ψC. Therefore, in the signal processing system of this embodiment corresponding to FIG. 1B, the original detection signals RA to RC are synchronized with the drive signal DS even when the vibrating mirror 16 is at the center of vibration.
Sample / hold. Their sample values ψA,
ψB and ψC are as shown by a dotted line 45A in FIG. 8A, a dotted line 45B in FIG. 8B, and a dotted line 45C in FIG. 8C, respectively.

【００４９】次に、図８よりスリット像の振動中心のず
れと、各受光スリット４１Ａ〜４１Ｃに対応する３角波
状信号ＴＡ〜ＴＣ及び振動中心でのサンプル値ψＡ〜ψ
Ｃとの関係を抽出すると、図９のようになる。図９のよ
うに分けた振動中心のずれの各領域内では、３角波状信
号ＴＡ〜ＴＣは振動中心のずれに対してほぼ線型に変化
するので、各領域に場合分けして３角波状信号ＴＡ〜Ｔ
Ｃより正確な位置を求めることができる。各領域に場合
分けするためのシーケンスの一例を図１０及び図１１に
示す。簡単のため、振動中心のずれをｘ座標で表し、ｘ
座標を幅Ｄが１になるように規格化して表している。Next, referring to FIG. 8, the deviation of the vibration center of the slit image, the triangular wave signals TA to TC corresponding to the respective light receiving slits 41A to 41C, and the sample values ψA to ψ at the vibration center.
The relationship with C is extracted as shown in FIG. In each region of the deviation of the vibration center as shown in FIG. 9, the triangular wave signals TA to TC change substantially linearly with respect to the deviation of the vibration center. TA to T
A more accurate position than C can be obtained. FIG. 10 and FIG. 11 show an example of a sequence for dividing cases into respective areas. For simplicity, the displacement of the vibration center is represented by x coordinate, and x
The coordinates are standardized so that the width D becomes 1.

【００５０】先ず図１０のステップ１０１において、３
角波状信号ＴＡが負である場合には、ステップ１０２に
移行して３角波状信号ＴＣの符号を判別し、信号ＴＣが
０又は負であれば、ステップ１０３に移行して３角波状
信号ＴＢの符号を判別し、信号ＴＢが０又は負であれば
ステップ１０４に移行してサンプル値ψＡの値を調べ、
サンプル値ψＡが０．５以上であれば、−５＜ｘ＜−
４．５であると判定して信号ＴＡより振動中心のシフト
量を検出する。ステップ１０４において、サンプル値ψ
Ａが０．５未満であれば、−４．５＜ｘ＜−４であると
判定して信号ＴＡより振動中心のシフト量を検出する。
また、ステップ１０３において、信号ＴＢが正であれ
ば、ステップ１０５に移行して和信号ΣＴの符号を判別
し、和信号ΣＴが正であれば、−３＜ｘ＜−２．５であ
ると判定して信号ＴＡより振動中心のシフト量を検出
し、和信号ΣＴが０又は負であれば、ステップ１０６に
移行してサンプル値ψＢの値を調べ、サンプル値ψＢが
０．５以上であれば、−２．５＜ｘ＜−２であると判定
して信号ＴＡより振動中心のシフト量を検出する。ステ
ップ１０６において、サンプル値ψＢが０．５未満であ
れば、−１＜ｘ＜−０．５であると判定して信号ＴＡ又
はＴＢより振動中心のシフト量を検出する。First, in step 101 of FIG. 10, 3
If the angular wave signal TA is negative, the process proceeds to step 102 to determine the sign of the triangular wave signal TC, and if the signal TC is 0 or negative, the process proceeds to step 103 to generate the triangular wave signal TB. If the signal TB is 0 or negative, the process proceeds to step 104 to check the sample value ψA,
If the sample value ψA is 0.5 or more, −5 <x <−
It is determined to be 4.5, and the shift amount of the vibration center is detected from the signal TA. In step 104, the sampled value ψ
If A is less than 0.5, it is determined that -4.5 <x <-4, and the shift amount of the vibration center is detected from the signal TA.
If the signal TB is positive in step 103, the process proceeds to step 105 to determine the sign of the sum signal ΣT. If the sum signal ΣT is positive, -3 <x <-2.5. If the sum signal ΣT is 0 or negative, the shift amount of the vibration center is detected from the signal TA, and the process proceeds to step 106 to check the sample value ψB, and if the sample value ψB is 0.5 or more. For example, it is determined that -2.5 <x <-2, and the shift amount of the vibration center is detected from the signal TA. In step 106, if the sample value ψB is less than 0.5, it is determined that −1 <x <−0.5, and the shift amount of the vibration center is detected from the signal TA or TB.

【００５１】一方、ステップ１０２において信号ＴＣが
正であれば、−０．５＜ｘ＜０．５であると判定して信
号ＴＢより振動中心のシフト量を検出し、ステップ１０
１において信号ＴＡが０又は正であれば、動作はステッ
プ１０７に移行して３角波状信号ＴＣの符号を判別し、
信号ＴＣが正である場合には、ステップ１０８に移行し
て３角波状信号ＴＢの符号を判別し、信号ＴＢが負であ
れば、ステップ１０９に移行して和信号ΣＴの符号を判
別し、和信号ΣＴが負であればステップ１１０に移行し
てサンプル値ψＢの値を調べ、サンプル値ψＢが負であ
れば、０．５＜ｘ＜１．０であると判定して信号ＴＢよ
り振動中心のシフト量を検出する。ステップ１１０にお
いて、サンプル値ψＢが０又は正であれば、２．０＜ｘ
＜２．５であると判定して信号ＴＢ又はＴＣより振動中
心のシフト量を検出する。また、ステップ１０９におい
て、和信号ΣＴが負であれば、２．５＜ｘ＜３．０であ
ると判定して信号ＴＢより振動中心のシフト量を検出す
る。On the other hand, if the signal TC is positive in step 102, it is determined that -0.5 <x <0.5, the shift amount of the vibration center is detected from the signal TB, and step 10
If the signal TA is 0 or positive at 1, the operation proceeds to step 107 to determine the sign of the triangular wave signal TC,
If the signal TC is positive, the process proceeds to step 108 to determine the sign of the triangular wave signal TB, and if the signal TB is negative, the process proceeds to step 109 to determine the sign of the sum signal ΣT, If the sum signal ΣT is negative, the process proceeds to step 110 to check the value of the sample value ψB. If the sample value ψB is negative, it is determined that 0.5 <x <1.0, and the vibration is detected from the signal TB. The shift amount of the center is detected. If the sample value ψB is 0 or positive in step 110, 2.0 <x
It is determined that <2.5, and the shift amount of the vibration center is detected from the signal TB or TC. If the sum signal ΣT is negative in step 109, it is determined that 2.5 <x <3.0, and the shift amount of the vibration center is detected from the signal TB.

【００５２】また、ステップ１０８で信号ＴＢが０又は
正であれば、ステップ１１１に移行してサンプル値ψＣ
の値を調べ、サンプル値ψＣが負であれば、４．０＜ｘ
＜４．５であると判定して信号ＴＣより振動中心のシフ
ト量を検出する。ステップ１１１において、サンプル値
ψＣが０又は正であれば、４．５＜ｘ＜５．０であると
判定して信号ＴＣより振動中心のシフト量を検出する。
そして、ステップ１０７において、信号ＴＣが０又は負
であれば、ステップ１１２に移行して信号ＴＢの符号を
判別し、信号ＴＢが負であれば、ステップ１１３に移行
して信号ＴＣの符号を判別し、信号ＴＣが０又は正であ
ればステップ１１４に移行してサンプル値ψＢの値を調
べ、サンプル値ψＢが正であれば、−２．０＜ｘ＜−
１．５であると判定して信号ＴＡ又はＴＢより振動中心
のシフト量を検出する。ステップ１１４において、サン
プル値ψＢが０又は負であれば、−１．５＜ｘ＜−１．
０であると判定して信号ＴＡ又はＴＢより振動中心のシ
フト量を検出する。また、ステップ１１３において、信
号ＴＣが負であれば、３．０＜ｘ＜３．５であると判定
して信号ＴＣより振動中心のシフト量を検出し、ステッ
プ１１２で信号ＴＢが０又は正であれば、図１１のステ
ップ１１５に移行して信号ＴＢの符号を判別する。If the signal TB is 0 or positive in step 108, the process proceeds to step 111 and the sample value φC
Is checked, and if the sample value ψC is negative, 4.0 <x
<4.5 is determined, and the shift amount of the vibration center is detected from the signal TC. In step 111, if the sample value ψC is 0 or positive, it is determined that 4.5 <x <5.0, and the shift amount of the vibration center is detected from the signal TC.
Then, in step 107, if the signal TC is 0 or negative, the process proceeds to step 112 to determine the sign of the signal TB, and if the signal TB is negative, the process proceeds to step 113 to determine the sign of the signal TC. If the signal TC is 0 or positive, the process proceeds to step 114 to check the value of the sample value ψB. If the sample value ψB is positive, -2.0 <x <-
The shift amount of the vibration center is detected from the signal TA or TB by determining that it is 1.5. In step 114, if the sample value ψB is 0 or negative, -1.5 <x <-1.
The shift amount of the vibration center is detected from the signal TA or TB by determining that it is zero. If the signal TC is negative in step 113, it is determined that 3.0 <x <3.5 and the shift amount of the vibration center is detected from the signal TC, and in step 112, the signal TB is 0 or positive. If so, the process proceeds to step 115 of FIG. 11 to determine the sign of the signal TB.

【００５３】信号ＴＢが０又は負であれば、ステップ１
１６に移行してサンプル値ψＡの値を調べ、サンプル値
ψＡが０．５未満であれば、−４＜ｘ＜−３．５、又は
−６．５＜ｘ＜−５．５であると判定する。ステップ１
１７において、サンプル値ψＡが０．５より大きけれ
ば、−５．５＜ｘ＜−５であると判定して信号ＴＡより
振動中心のシフト量を検出する。一方、ステップ１１６
において信号ＴＡが０又は負であれば、ステップ１１８
に移行して信号ＴＣの符号を判別し、信号ＴＣが負であ
ればステップ１１９においてサンプル値ψＣの値を調
べ、サンプル値ψＣが０．５以下であれば、３．５＜ｘ
＜４、又は５．５＜ｘ＜６．５であると判定する。ステ
ップ１１９において、サンプル値ψＣが０．５より大き
ければ、５＜ｘ＜５．５であると判定して信号ＴＣより
振動中心のシフト量を検出する。If the signal TB is 0 or negative, step 1
Moving to 16, the value of the sample value ψA is checked, and if the sample value ψA is less than 0.5, it is determined that -4 <x <-3.5, or -6.5 <x <-5.5. judge. Step 1
In 17, when the sample value ψA is larger than 0.5, it is determined that −5.5 <x <−5, and the shift amount of the vibration center is detected from the signal TA. On the other hand, step 116
If the signal TA is zero or negative at, step 118
To determine the sign of the signal TC, and if the signal TC is negative, the value of the sample value ψC is checked in step 119, and if the sample value ψC is 0.5 or less, 3.5 <x
It is determined that <4 or 5.5 <x <6.5. In step 119, if the sample value ψC is larger than 0.5, it is determined that 5 <x <5.5, and the shift amount of the vibration center is detected from the signal TC.

【００５４】更に、ステップ１１５において信号ＴＢが
正であれば、ステップ１２０に移行して信号ＴＡの符号
を判別し、信号ＴＡが０又は負であれば、ステップ１２
１に移行してサンプル値ψＢの値を調べ、サンプル値ψ
Ｂが０．５未満であれば、１．０＜ｘ＜１．５であると
判定して信号ＴＢ又はＴＣより振動中心のシフト量を検
出する。ステップ１２１において、サンプル値ψＢが
０．５より大きければ、１．５＜ｘ＜２．０であると判
定して信号ＴＢ又はＴＣより振動中心のシフト量を検出
する。また、ステップ１２０において、信号ＴＡが正で
あれば、−３．５＜ｘ＜−３であると判定して信号ＴＡ
より振動中心のシフト量を検出する。Further, if the signal TB is positive in step 115, the process proceeds to step 120 to determine the sign of the signal TA, and if the signal TA is 0 or negative, step 12
The value of the sample value ψB is checked by shifting to 1 and the sample value ψ
If B is less than 0.5, it is determined that 1.0 <x <1.5, and the shift amount of the vibration center is detected from the signal TB or TC. In step 121, if the sample value ψB is larger than 0.5, it is determined that 1.5 <x <2.0, and the shift amount of the vibration center is detected from the signal TB or TC. In step 120, if the signal TA is positive, it is determined that -3.5 <x <-3, and the signal TA is determined.
The shift amount of the vibration center is detected more.

【００５５】上述実施例によれば、スリット像の振動中
心が少なくとも−３．５から３．５の間は正確にシフト
量を判別できるため、従来のように１つのスリット像を
投影し、且つ１つの受光スリットを使用する場合に比べ
て７倍の範囲で位置検出を行うことができる。但し、図
１０及び図１１のシーケンスでは、ステップ１１７及び
１１９の判別結果より分かるように、スリット像の振動
中心の座標ｘが３．５から４．０（又は−４から−３．
５）の間と、５．５から６．５（又は−６．５から−
５．５）の間とにある間は判別できない。これらの区間
でも正確に位置検出を行うためには、外側の受光スリッ
ト４１Ａ又は４１Ｃにそれぞれ対応する図６の原検出信
号ＲＡ又はＲＣを積分し、その絶対値を用いて判定すれ
ばよい。According to the above-mentioned embodiment, since the shift amount can be accurately determined at least when the vibration center of the slit image is between -3.5 and 3.5, one slit image is projected as in the conventional case, and Position detection can be performed in a range seven times as large as when one light receiving slit is used. However, in the sequences of FIGS. 10 and 11, as can be seen from the determination results of steps 117 and 119, the coordinate x of the vibration center of the slit image is 3.5 to 4.0 (or -4 to -3.
5) and 5.5 to 6.5 (or -6.5 to-
It cannot be discriminated between 5.5). In order to accurately detect the position even in these sections, the original detection signal RA or RC of FIG. 6 corresponding to the outer light receiving slit 41A or 41C may be integrated, and the absolute value thereof may be used for the determination.

【００５６】なお、この第２実施例ではスリット像２５
Ａ〜２５Ｃの個数と受光スリット４１Ａ〜４１Ｃの個数
とが同数であるが、受光スリットの個数をスリット像の
個数より多くしてもよい。また、スリット像２５Ａ〜２
５Ｃの配列ピッチと受光スリット４１Ａ〜４１Ｃの配列
ピッチとの関係は両者が異なる値であればよい。また、
上述実施例ではスリット像を振動させているが、逆に受
光スリット板１８Ａ，１１８Ｂ側を振動させてもよい。In the second embodiment, the slit image 25
Although the number of A to 25C and the number of light receiving slits 41A to 41C are the same, the number of light receiving slits may be larger than the number of slit images. In addition, slit images 25A to 2
The relationship between the arrangement pitch of 5C and the arrangement pitch of the light-receiving slits 41A to 41C may be different values. Also,
Although the slit image is vibrated in the above-described embodiment, the light receiving slit plates 18A and 118B may be vibrated on the contrary.

【００５７】このように、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採
り得る。As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.

【００５８】[0058]

【発明の効果】本発明の第１の位置検出装置によれば、
スリット像を計測方向に配列された複数の受光面で受光
しているため、スリット像の横ずれ量を広い範囲で検出
でき、ひいては被検面の高さを広い範囲で検出できる利
点がある。また、それらの受光面の間隔はそのスリット
像の幅以下であるため、光電変換信号を処理して得られ
る信号がスリット像のシフト量に対して線形に変化する
領域が広く、信号処理が容易である。According to the first position detecting device of the present invention,
Since the slit image is received by the plurality of light receiving surfaces arranged in the measurement direction, there is an advantage that the lateral shift amount of the slit image can be detected in a wide range, and the height of the test surface can be detected in a wide range. Further, since the distance between the light-receiving surfaces is equal to or smaller than the width of the slit image, the signal obtained by processing the photoelectric conversion signal has a wide area in which the signal linearly changes with respect to the shift amount of the slit image, which facilitates signal processing. Is.

【００５９】また、相対的な振動の幅を再結像されるス
リット像の幅に設定すると、各受光面に関してその幅内
でシフト量に対して線形に変化する信号を得ることがで
き、更に信号処理が容易になる。また、本発明の第２の
位置検出装置によれば、複数のスリット像を複数の受光
面上に投影しているため、更に広い範囲でスリット像の
シフト量を検出でき、ひいては被検面の高さをより広い
範囲で検出できる。例えばスリット像を３本、受光面を
３本とすると、スリット像及び受光面が１本ずつの場合
に比べて検出範囲は少なくとも７倍に広がる。また、ス
リット像の配列ピッチと受光面の配列ピッチとが異なる
ため、各受光面の間の領域でスリット像のシフト量を検
出できなくなる領域がなくなる。Further, when the width of the relative vibration is set to the width of the slit image to be re-imaged, it is possible to obtain a signal that linearly changes with respect to the shift amount within each width on each light receiving surface. Signal processing becomes easy. Further, according to the second position detecting device of the present invention, since the plurality of slit images are projected onto the plurality of light receiving surfaces, the shift amount of the slit images can be detected in a wider range, and by extension, the surface of the test surface can be detected. Height can be detected in a wider range. For example, if there are three slit images and three light receiving surfaces, the detection range is at least seven times wider than in the case where there are only one slit image and one light receiving surface. Further, since the arrangement pitch of the slit images and the arrangement pitch of the light receiving surfaces are different, there is no area in which the shift amount of the slit image cannot be detected in the area between the light receiving surfaces.

【００６０】特にスリット像の幅をＤとして、スリット
像の配列ピッチを２Ｄ、受光面の配列ピッチを３Ｄとす
ると、線形処理により最も広い範囲でスリット像のシフ
ト量を検出できる利点がある。Particularly, if the slit image width is D, the slit image arrangement pitch is 2D, and the light receiving surface arrangement pitch is 3D, there is an advantage that the slit image shift amount can be detected in the widest range by linear processing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】（ａ）は本発明による位置検出装置の第１実施
例の受光スリット板上のスリット像を示す一部を切り欠
いた拡大図、（ｂ）は第１実施例の信号処理系を示す要
部の構成図である。FIG. 1A is a partially cutaway enlarged view showing a slit image on a light receiving slit plate of a first embodiment of a position detecting device according to the present invention, and FIG. 1B is a signal processing system of the first embodiment. It is a block diagram of the principal part showing.

【図２】第１実施例のＳカーブ信号を示す波形図であ
る。FIG. 2 is a waveform diagram showing an S curve signal according to the first embodiment.

【図３】図２の３つのＳカーブ信号とスリット像の振動
中心との関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the three S-curve signals in FIG. 2 and the vibration center of the slit image.

【図４】本発明の第２実施例の受光スリット板上のスリ
ット像を示す拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view showing a slit image on a light receiving slit plate according to a second embodiment of the present invention.

【図５】（ａ）は第２実施例で使用されるスリット板１
３Ａを示す図、（ｂ）は第２実施例で使用される光電変
換素子を示す図である。FIG. 5A is a slit plate 1 used in the second embodiment.
3A is a diagram showing 3A, and FIG. 3B is a diagram showing a photoelectric conversion element used in the second embodiment.

【図６】第２実施例で受光スリットに対してスリット像
が振動し、且つその振動中心が次第にずれていく場合の
原検出信号ＲＡ〜ＲＣの変化の様子を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing how the original detection signals RA to RC change when the slit image vibrates with respect to the light-receiving slit and the vibration center gradually shifts in the second embodiment.

【図７】第２実施例で受光スリットに対してスリット像
が振動し、且つその振動中心が図６の場合より更にずれ
ていく場合の原検出信号ＲＡ〜ＲＣの変化の様子を示す
図である。FIG. 7 is a diagram showing how the original detection signals RA to RC change when the slit image vibrates with respect to the light-receiving slit and the center of vibration further deviates from that in FIG. 6 in the second embodiment. is there.

【図８】第２実施例の３個の３角波状信号ＴＡ〜ＴＣ、
及び和信号ΣＴを示す波形図である。FIG. 8 shows three triangular wave signals TA to TC of the second embodiment.
FIG. 6 is a waveform diagram showing a sum signal ΣT.

【図９】第２実施例における、スリット像の振動中心
と、３角波状信号ＴＡ〜ＴＣ及びサンプル値ψＡ〜ψＣ
との関係を示す図である。FIG. 9 is a vibration center of a slit image, triangular wave signals TA to TC, and sample values ψA to ψC in the second embodiment.
It is a figure which shows the relationship with.

【図１０】第２実施例におけるスリット像の振動中心の
位置の判別シーケンスの前半部を示すフローチャートで
ある。FIG. 10 is a flowchart showing the first half of a determination sequence of the position of the vibration center of the slit image in the second embodiment.

【図１１】第２実施例におけるスリット像の振動中心の
位置の判別シーケンスの後半部を示すフローチャートで
ある。FIG. 11 is a flowchart showing the latter half of the determination sequence of the position of the vibration center of the slit image in the second embodiment.

【図１２】従来、及び本発明の実施例で使用される焦点
位置検出装置を示す構成図である。FIG. 12 is a configuration diagram showing a focus position detection device used in the related art and an embodiment of the present invention.

【図１３】図１２中のスリット板１３を示す図である。13 is a diagram showing a slit plate 13 in FIG.

【図１４】図１２中の受光スリット板１８を示す図であ
る。14 is a diagram showing a light receiving slit plate 18 in FIG.

【図１５】従来の原検出信号を示す波形図である。FIG. 15 is a waveform diagram showing a conventional original detection signal.

【図１６】従来のＳカーブ信号を示す波形図である。FIG. 16 is a waveform diagram showing a conventional S-curve signal.

【図１７】従来例で受光スリットに対してスリット像が
振動し、且つその振動中心が次第にずれていく場合の原
検出信号ＲＸの変化の様子を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing how the original detection signal RX changes when the slit image vibrates with respect to the light-receiving slit and the vibration center gradually shifts in the conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ レチクル ２ 投影光学系 ３ ウエハ １１ 光源 １２ コンデンサーレンズ １３ スリット板 １４ 投射側対物レンズ １５ 受光側対物レンズ １６ 振動ミラー １７ 平行平板ガラス １８Ａ，１８Ｂ 受光スリット板 １９Ａ，１９Ｂ 光電検出器 ２１Ａ〜２１Ｃ 受光スリット ２５，２５Ａ〜２５Ｃ スリット像 ４１Ａ〜４１Ｃ 受光スリット 1 reticle 2 projection optical system 3 wafer 11 light source 12 condenser lens 13 slit plate 14 projection side objective lens 15 light receiving side objective lens 16 vibrating mirror 17 parallel flat glass 18A, 18B light receiving slit plate 19A, 19B photoelectric detector 21A to 21C light receiving slit 25, 25A to 25C slit image 41A to 41C light receiving slit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｂ 7/28 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display G02B 7/28

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 被検面上に斜め方向からスリット像を投
影する投射光学系と、前記被検面からの反射光を受光し
て前記スリット像を再結像する受光光学系とを有し、該
受光光学系により再結像されるスリット像の横ずれ量に
基づいて前記被検面の位置を検出する装置において、 前記受光光学系により再結像されるスリット像の形成面
上に、該スリット像の長手方向に直交する計測方向に該
スリット像の幅以下の間隔で配置され、それぞれ前記再
結像されるスリット像の長手方向に沿った細長い受光面
を有する複数の光電変換素子と、 前記再結像されるスリット像と前記複数の光電変換素子
とを前記再結像されるスリット像の長手方向に直交する
計測方向に相対的に振動させる相対振動手段と、を備
え、 前記複数の光電変換素子の検出信号をそれぞれ前記相対
振動手段の動作に同期してサンプリングして得られる信
号に基づいて、前記再結像されるスリット像の横ずれ量
を求めることを特徴とする位置検出装置。1. A projection optical system for projecting a slit image from an oblique direction on a surface to be inspected, and a light receiving optical system for receiving reflected light from the surface to be inspected and re-imaging the slit image. In the device for detecting the position of the surface to be inspected based on the lateral shift amount of the slit image re-imaged by the light receiving optical system, the device for detecting the position of the slit image re-imaged by the light receiving optical system, A plurality of photoelectric conversion elements having an elongated light-receiving surface along the longitudinal direction of the re-formed slit image, each of which is arranged at intervals less than or equal to the width of the slit image in the measurement direction orthogonal to the longitudinal direction of the slit image, Relative vibrating means for relatively vibrating the re-formed slit image and the plurality of photoelectric conversion elements in a measurement direction orthogonal to the longitudinal direction of the re-formed slit image. The detection signal of the photoelectric conversion element is A position detecting device characterized in that the lateral deviation amount of the re-formed slit image is obtained based on a signal obtained by sampling in synchronization with the operation of the relative vibration means. 【請求項２】 前記相対振動手段による相対的な振動の
全体の幅を前記再結像されるスリット像の幅に設定する
ことを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。2. The position detecting device according to claim 1, wherein the entire width of the relative vibration by the relative vibration means is set to the width of the re-formed slit image. 【請求項３】 前記投射光学系から前記被検面に対して
複数本のスリット像を投影し、 前記受光光学系により再結像される複数本のスリット像
の該スリット像の幅方向への配列ピッチを、前記複数の
光電変換素子の受光面の配列ピッチと異ならしめたこと
を特徴とする請求項１又は２記載の位置検出装置。3. A plurality of slit images projected from the projection optical system onto the surface to be inspected and re-formed by the light receiving optical system in the width direction of the slit image. 3. The position detecting device according to claim 1, wherein the arrangement pitch is different from the arrangement pitch of the light receiving surfaces of the plurality of photoelectric conversion elements. 【請求項４】 前記再結像される複数本のスリット像の
配列ピッチをＰ1 、前記複数の光電変換素子の受光面の
配列ピッチをＰ2 として、前記再結像されるスリット像
の幅をＤとした場合、配列ピッチＰ1 を２Ｄ、且つ配列
ピッチＰ2 を３Ｄに設定することを特徴とする請求項３
記載の位置検出装置。4. The width of the re-imaged slit image, where P 1 is the array pitch of the re-imaged slit images and P 2 is the array pitch of the light-receiving surfaces of the plurality of photoelectric conversion elements. The arrangement pitch P 1 is set to 2D, and the arrangement pitch P 2 is set to 3D, where D is D.
The position detection device described.
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