JPH09133508A - 回折格子を用いた位置合わせ方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マスクとウエハとを回折格子ピッチの１／２
の範囲内に設定でき、周期ずれしない高精度な位置合わ
せを実現する。 【解決手段】 第１の光源５０からの単色光を２つのプ
リアライメント回折格子８，９に入射し、その回折光を
光電検出器５６ａ，５６ｂによって検出することにより
マスク１１とウエハ１２の大まかな位置合わせを行う。
第２の光源１からの２波長単色光をマスク回折格子６お
よびウエハ回折格子９に対して所定の入射角度で入射
し、これら両回折格子から生じる２波長の単色光の光ヘ
テロダイン干渉回折光を検出して第１、第２のビート信
号とする。これらのビート信号から位相差信号を算出
し、この位相差信号に基づいてマスク１１とウエハ１２
を相対的に移動させて正確に位置合わせする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マスクとウエハを
位置合わせした後、マスクパタンをウエハ上に焼き付け
て半導体ＩＣやＬＳＩを製造するための露光装置やパタ
ン位置を計測するパタン評価装置に応用して好適な回折
格子を用いた光ヘテロダイン干渉法による位置合わせ方
法およびその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体ＩＣやＬＳＩパタンの微細化に伴
い、マスクパタンをウエハ上に露光、転写する装置で
は、マスクとウエハとを互いに高精度に位置合わせする
技術の進展が不可欠のものとなっている。

【０００３】光ヘテロダイン干渉法は、僅かに周波数の
異なる２つのレーザー光を干渉させてヘテロダイン信号
を得、基準となるヘテロダイン信号（参照信号）と測定
したヘテロダイン信号間の位相差を求め、マスクとウエ
ハの位置合わせや位置検出を行なっている。

【０００４】従来、回折格子を用いた光ヘテロダイン干
渉法を利用して微少な変位の測定、あるいは精密な位置
合わせを行う装置として、図４に示すようなＸ線露光装
置に応用したものがある（特開昭６２−２６１００３号
公報；特公平７−４９８２６号公報）。同図において、
２０は周波数が互いに僅かに異なり、偏光面方向が互い
に直交する２波長の光を発する横ゼーマン効果型２波長
直交偏光レーザー光源、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１
ｄはミラーで、これらのミラーのうちミラー２１ｂ，２
１ｃは角度調整自在に設けられることにより入射角調整
手段を構成している。２２は円筒レンズ、２３は偏光ビ
ームスプリッター、２４はプリズム状ミラー、２５ａ，
２５ｂは集光レンズ、２６ａ，２６ｂは光電検出器、２
７は信号処理制御部、２８，２９はそれぞれマスクステ
ージ、ウエハステージ、３０はマスク、３１はウエハ、
３２はマスク回折格子、３３は単色光入射・回折光取出
し窓、３４はウエハ回折格子、４４ａ，４４ｂは偏光板
である。

【０００５】ここで、単色光入射・回折光取出し窓３３
は、マスク３０に設けられた開口部であり、この窓３３
を通してウエハ回折格子３４に対して入射光が直接入射
でき、かつウエハ回折格子３４からの回折光が直接取り
出せるようになっている。また、マスクステージ２８お
よびウエハステージ２９は、マスク３０およびウエハ３
１を相対的に移動させる移動機構を構成している。

【０００６】２波長直交偏光レーザー光源２０から発し
た光は、ミラー２１ａ、円筒レンズ２２を通して楕円状
のビームとなり、そのビームは偏光ビームスプリッター
２３によりそれぞれ水平成分あるいは垂直成分のみを有
する直線偏光でしかも周波数が互いに僅かに異なる２波
長の光に分割される。この分割された光はそれぞれミラ
ー２１ｂ，２２ｃを介して所望の入射角でマスク回折格
子３２とウエハ回折格子３４にそれぞれ入射する。これ
らの回折格子３２，３４は、それぞれ格子ライン方向に
ずれており、しかも２波長の入射光の同一楕円ビーム内
に配置されている。また、マスク回折格子３２とウエハ
回折格子３４の格子ピッチは等しい。マスク回折格子３
２から得られる回折光、および単色光入射・回折光取出
し窓３３を通してウエハ回折格子３４から得られる回折
光は、ミラー２１ｄ、プリズム状ミラー２４、集光レン
ズ２５ａ，２５ｂ、偏光板４４ａ，４４ｂを介して光電
検出器２６ａ，２６ｂにそれぞれ導かれ、回折光ビート
信号として信号処理制御部２７で処理される。信号処理
制御部２７では、マスク回折格子３２とウエハ回折格子
３４から得られた回折光のそれぞれのビート信号のいず
れか一方の信号を基準ビート信号として両ビート信号の
位相差を検出し、位相差が０°になるようにマスクステ
ージ２８、あるいはウエハステージ２９を相対的に移動
させ、マスク３０上のパタンがウエハ面上の所定の位置
に精度よく重なって露光できるようにマスク３０とウエ
ハ３１との間の精密な位置合わせを行うようにしてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の位置合
わせ装置において、位置合わせに用いている位相差信号
Δφは、次式によって表される。 Δφ＝２π・Δｘ／（Ｐ／２ｎ） ・・・・（１） ここで、Δｘはマスクとウエハとの相対位置ずれ量、Ｐ
はマスク回折格子３２あるいはウエハ回折格子３４の回
折格子ピッチ、ｎは回折格子への所望の入射角度によっ
て決まる定数であり、回折角の次数である。したがっ
て、たとえば一次回折角から入射した場合は、位相差信
号Δφは、回折格子ピッチＰの１／２の周期で変化する
ため、マスク３０とウエハ３１とを回折格子ピッチＰの
１／２の範囲内に予め設定する必要がある。すなわち、
上記したような従来の装置では、マスク３０とウエハ３
１との相対位置合わせを行なった場合に格子ピッチ方向
に前記周期の整数倍周期ずれして位置合わせされるとい
う問題があった。

【０００８】本発明は上記した従来の問題を解決するた
めになされたもので、その目的とするところは、マスク
とウエハとを回折格子ピッチの１／２の範囲内に設定で
き、周期ずれしないようにした回折格子を用いた位置合
わせ方法およびその装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明に係る回折格子を用いた位置合わせ方法は、第１
の物体に第１、第３の回折格子を設け、第２の物体に第
２、第４の回折格子を設け、前記第１の回折格子に第１
の単色光を入射させて第１の回折格子からの回折光を検
出することにより第１の回折格子と前記第１の単色光の
ビームスポットとの位置合わせを行い、次に前記第２の
物体を移動させて第２の回折格子を前記第１の単色光の
ビームスポット内に移動させることにより第２の回折格
子からの回折光を検出して第２の回折格子と前記第１の
単色光のビームスポットとを位置合わせすることで前記
第１、第２の回折格子の位置合わせを行い、次に第３、
第４の回折格子の相対位置を検出して第３の回折格子に
対して第４の回折格子が格子ピッチ方向に一定の間隔を
隔てて位置するように前記第１、第２の物体を相対的に
移動させ、次に周波数が互いにわずかに異なる２波長か
らなる第２の単色光のビームスポットを前記第３、第４
の回折格子に対して所定の入射角度で入射させ、第３の
回折格子から生じる前記第２の単色光の光ヘテロダイン
干渉回折光を検出して第１のビート信号とし、第４の回
折格子から生じる第２の単色光の光ヘテロダイン干渉回
折光を検出して第２のビート信号とし、これらのビート
信号から位相差信号を算出し、この位相差信号に基づい
て前記第１、第２の物体を相対的に移動させて第３、第
４の回折格子を位置合わせすることを特徴とする。ま
た、本発明に係る回折格子を用いた位置合わせ方法は、
第１の回折格子を第３の回折格子の格子ピッチ方向の近
傍で前記第３の回折格子の格子ピッチの整数倍の位置に
配置することを特徴とする。また、本発明に係る回折格
子を用いた位置合わせ方法は、第２の回折格子を第４の
回折格子の格子ピッチ方向の近傍で前記第４の回折格子
の格子ピッチの整数倍の位置に配置することを特徴とす
る。また、本発明に係る回折格子を用いた位置合わせ方
法は、第１の回折格子の格子ピッチに対して第２の回折
格子の格子ピッチを変えることを特徴とする。また、本
発明に係る回折格子を用いた位置合わせ装置は、第１の
物体に設けた第１、第３の回折格子と、第２の物体に設
けた第２、第４の回折格子と、前記第１、第２の物体を
相対的に移動させる移動機構と、第１の単色光を発生す
る第１の光源と、周波数が互いにわずかに異なる２波長
からなる第２の単色光を発生する第２の光源と、前記第
１の単色光のビームスポットを前記第１の回折格子に対
して所定の入射角度で入射させる第１の入射角調整手段
と、前記第２の単色光のビームスポットを前記第３、第
４の回折格子のそれぞれに対して所定の入射角度で入射
させる第２の入射角調整手段と、前記第１の回折格子か
ら生じる前記第１の単色光の回折光を検出して第１の回
折光強度信号を生成する第１の強度検出手段と、前記第
２の回折格子から生じる前記第１の単色光の回折光を検
出して第２の回折光強度信号を生成する第２の強度検出
手段と、前記第３の回折格子から生じる前記第２の単色
光の光ヘテロダイン干渉回折光を検出して第１のビート
信号を生成する第１のビート信号検出手段と、前記第４
の回折格子から生じる前記第２の単色光の光ヘテロダイ
ン干渉回折光を検出して第２のビート信号を生成する第
２のビート信号検出手段と、前記第１、第２の回折光強
度信号から前記移動機構に制御信号を送り、前記第１、
第２の物体を相対的に移動させて位置合わせする第１の
信号処理制御手段と、前記第１、第２のビート信号検出
手段によって生成された第１、第２のビート信号から位
相差信号を検出する位相差検出手段と、この位相差検出
手段により得られた位相差検出信号に基づいて前記移動
機構に制御信号を送り出し、前記第１、第２の物体を相
対的に移動させて第３、第４の回折格子を位置合わせす
る第２の信号処理制御手段とを具備したことを特徴とす
る。また、本発明に係る回折格子を用いた位置合わせ装
置は、第１の回折格子を第３の回折格子の格子ピッチ方
向の近傍で前記第３の回折格子の格子ピッチの整数倍の
位置に配置することを特徴とする。また、本発明に係る
回折格子を用いた位置合わせ装置は、第２の回折格子を
第４の回折格子の格子ピッチ方向の近傍で前記第４の回
折格子の格子ピッチの整数倍の位置に配置することを特
徴とする。さらに、本発明に係る回折格子を用いた位置
合わせ装置は、第１の回折格子の格子ピッチに対して第
２の回折格子の格子ピッチを変えることを特徴とする。

【００１０】回折光強度信号を用いて第１、第２の回折
格子間の大まかな位置合わせを行い、マスクとウエハと
を回折格子ピッチの少なくとも１／２の範囲内に設定し
た後、第３，第４の回折格子を用いた光ヘテロダイン干
渉の位相差検出によりこれら両回折格子の位置合わせを
行うことにより、周期ずれしない高精度な位置合わせが
行われる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施の
形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る回
折格子を用いた位置合わせ装置の実施の形態を示す概略
構成図である。本実施の形態においては、半導体ＩＣや
ＬＳＩを製造するためのＸ線露光装置のマスクとウエハ
の位置合わせに用いられる回折光強度検出および光ヘテ
ロダイン干渉方式の位置合わせ装置に適用した例を示し
ている。１は２波長レーザー光源（第２の光源）、２は
三角プリズムミラー、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅは
ミラーで、３ｃ，３ｄは第２の入射角調整手段を構成し
ている。４ａ，４ｂは拡大光学系、５は２分割ディテク
ター（第１、第２のビート信号検出手段）、６はマスク
回折格子（第３の回折格子）、７はウエハ回折格子（第
４の回折格子）、８はマスクプリアライメント回折格子
（第１の回折格子）、９はウエハプリアライメント回折
格子（第２の回折格子）、１０は単色光入射・回折光取
出し窓、１１はマスク（第１の物体）、１２はウエハ
（第２の物体）、１３はマスクステージ、１４はウエハ
ステージで、これらステージ１３，１４はマスク１１と
ウエハ１２の移動機構を構成している。１５は検出信号
処理制御系、５０は単色光を出射するレーザー光源（第
１の光源）、５１ａ，５１ｂは円筒レンズ、５２は振動
ミラー、５３ａ，５３ｂは集光レンズ、５４ａ，５４ｂ
はミラーで、ミラー５４ａは第１の入射角調整手段を構
成している。５６ａ，５６ｂは光電検出器（第１、第２
の強度検出手段）、５８ａはマスク側光ヘテロダイン干
渉回折光、５８ｂはウエハ側光ヘテロダイン干渉回折
光、５９ａはマスク側プリアライメント回折光、５９ｂ
はウエハ側プリアライメント回折光である。図中、マス
ク１１およびウエハ１２の各移動機構については図４に
示した従来装置における移動機構と略同じである。

【００１２】レーザー光源５０から発した単色光からな
るレーザー光（第１の単色光）は、円筒レンズ５１ａで
レーザー光のビーム形状を変更し、振動ミラー４２、偏
光レンズ５３ａ、ミラー５４ａを介してマスク１１上に
形成されたマスクプリアライメント回折格子８に細長い
楕円の集光ビームの一部分が入射する。この偏光ビーム
は、検出信号処理制御系１５からの駆動信号により振動
している振動ミラー５２によって一定の周期で振動して
いる。集光ビームにより生じるマスクプリアライメント
回折格子８からの回折光５９ａは、ミラー５４ａ、集光
レンズ５３ａ、円筒レンズ５１ｂによりビーム整形され
た後、ミラー５４ｂを介して光電検出器５６ａでマスク
回折光強度信号として検出され検出信号処理制御系１５
に入力する。検出信号処理制御系１５は、マスクステー
ジ１３に制御信号を送り、偏光ビームの振動中心にマス
クプリアライメント回折格子８が位置合わせされるよう
に制御し、振動ミラー５２の振動を止める。

【００１３】図２は、アライメントマーク付近の拡大図
である。５７はプリアライメント集光ビーム、６０は光
ヘテロダイン干渉用ビームスポットである。プリアライ
メント集光ビーム５７の振動中心にマスクプリアライメ
ント回折格子８が位置合わせされている。

【００１４】振動が停止した細長い楕円のプリアライメ
ント集光ビーム５７の他の部分は、単色光入射・回折光
取出し窓１０を透過してウエハ１２上に形成されている
ウエハプリアライメント回折格子９に入射する。ウエハ
プリアライメント回折格子９からの回折光５９ｂは、ミ
ラー５４ａ、集光レンズ５３ａ、円筒レンズ５１ａによ
りビーム整形され、集光レンズ５３ｂにより集光されて
光電検出器５６ａに直接入射し、ウエハ回折光強度信号
として検出され前記検出信号処理制御系１５に入力され
る。検出信号処理制御系１５は、ウエハステージ１４に
制御信号を送り、このウエハステージ１４を移動させる
ことによりプリアライメント集光ビーム５７が照射する
付近をウエハプリアライメント回折格子９が走査し、ウ
エハ回折光強度信号の最大ピーク値となる位置を位置合
わせ点として検出する。

【００１５】図２にプリアライメント集光ビーム５７の
中心にウエハプリアライメント回折格子９が位置合わせ
されている様子を示す。ウエハプリアライメント回折格
子９を走査させた時のウエハプリアライメント回折格子
９の位置とウエハプリアライメント回折格子９からの回
折光強度信号との関係を図３に示す。走査開始点および
位置合わせ点からウエハプリアライメント回折格子９の
位置を検出できる。予め設定されているマスクプリアラ
イメント回折格子８とマスク回折格子６との位置関係、
ウエハプリアライメント回折格子９とウエハ回折格子７
との位置関係、および前記位置合わせ点との関係から、
ウエハステージ１４を移動させ、マスク回折格子６とウ
エハ回折格子７とを格子ラインの方向に対して回折格子
ピッチの１／２以内に位置合わせする。次に、レーザー
光源１により周波数がｆ、ｆ＋Δｆと互いに僅かに異な
る２波長からなるレーザー光（第２の単色光）を出射
し、その一方を三角プリズムミラー２、ミラー３ａ，３
ｃを介して所望の入射角でマスク回折格子６に、他方を
三角プリズムミラー２、ミラー３ｂ，３ｄおよび単色光
入射・回折光取出し窓１０を介して所望の入射角でウエ
ハ回折格子７に入射する。

【００１６】図１に示した実施の形態では、前記２波長
のレーザー光は、それぞれ１次回折角の方向から入射
し、２波長の入射光の同一ビーム内に前記マスク回折格
子６およびウエハ回折格子７が配置されている。また、
前記マスク回折格子６およびウエハ回折格子７の格子ピ
ッチは等しく設定されている。

【００１７】図２のアライメントマーク付近の拡大図
に、前記マスク回折格子６およびウエハ回折格子７が同
一の光ヘテロダイン干渉用ビームスポット６０内に配置
されている様子を示している。前記マスク回折格子６お
よびウエハ回折格子７から単色光入射・回折光取出し窓
１０を介して得られる前記２波長のレーザー光の１次回
折光５８ａ，５８ｂは、それぞれ前記マスク回折格子６
およびウエハ回折格子７の鉛直方向に出射して光ヘテロ
ダイン干渉する。これらの光ヘテロダイン干渉した回折
光５８ａ，５８ｂは、それぞれミラー３ｅ、拡大光学系
４ａ，４ｂを介して２分割ディテクター５の光電検出部
５ａ，５ｂへそれぞれ入射する。これらの光電検出部５
ａ，５ｂは、光ヘテロダイン干渉回折光５８ａ，５８ｂ
を検出することによりマスクビート信号とウエハビート
信号を生成し、検出信号処理制御系１５にそれぞれ入力
する。検出信号処理制御系１５は、マスクビート信号と
ウエハビート信号との位相差を算出し、この位相差に対
応してマスクステージ１３、あるいはウエハステージ１
４に駆動制御信号を送り、マスク回折格子６とウエハ回
折格子７とを格子ラインの方向に対して回折格子ピッチ
が一致するように位置合わせする。

【００１８】以上のように、本実施の形態では回折光強
度信号を用いて２つのプリアライメント回折格子８，９
間の大まかな位置合わせを行い、マスク１１とウエハ１
２とを回折格子ピッチの少なくとも１／２の範囲内に設
定した後、回折格子６，７を用いた光ヘテロダイン干渉
の位相差検出により位置合わせを行うことにより、周期
ずれしない高精度の位置合わせが実現できる。さらに、
マスクプリアライメント回折格子８とウエハプリアライ
メント回折格子９は、それぞれマスク１１上、あるいは
ウエハ１２上の任意の位置に配置可能であるが、図２に
示すように、マスク回折格子６、あるいはウエハ回折格
子７の格子ピッチＰのｍ倍（ｍは整数で、０，±１，±
２，±３、・・・）の位置にマスクプリアライメント回
折格子８あるいはウエハプリアライメント回折格子９を
配置することによって、互いに干渉することなしにマス
ク領域として小さい領域内に配置することが可能であ
る。さらにまた、マスクプリアライメント回折格子８と
ウエハプリアライメント回折格子９との格子ピッチを変
えることによってマスク側プリアライメント回折光５９
ａとウエハ側プリアライメント回折光５９ｂとの出射方
向を変え、それぞれを独立に容易に光電検出器５６ａ，
５６ｂで検出するようにしても同様な効果が得られる。

【００１９】なお、上記した実施の形態においては、１
つの検出信号処理制御系１５に、光電検出器５６ａ，５
６ｂによって検出した２つの回折光強度信号に基づいて
マスクステージ１３またはウエハステージ１４に制御信
号を送り、マスク１１またはウエハ１２を相対的に移動
させて位置合わせする信号処理制御手段と、２分割ディ
テクター５の光電検出部５ａ，５ｂによって生成された
２つのビート信号から位相差信号を検出する位相差検出
手段と、この位相差検出手段により得られた位相差検出
信号に基づいてマスクステージ１３またはウエハステー
ジ１４に制御信号を送り出し、前記マスク１１またはウ
エハ１２を相対的に移動させマスク回折格子６とウエハ
回折格子７を位置合わせする信号処理制御手段とを兼用
させたが、これらの手段を別個に設けてもよい。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る回折格
子を用いた位置合わせ方法およびその装置は、第１の物
体に第１、第３の回折格子を設け、第２の物体に第２、
第４の回折格子を設け、前記第１の回折格子に第１の単
色光を入射させて第１の回折格子からの回折光を検出す
ることにより第１の回折格子と前記第１の単色光のビー
ムスポットとの位置合わせを行い、次に前記第２の物体
を移動させて第２の回折格子を前記第１の単色光のビー
ムスポット内に移動させることにより第２の回折格子か
らの回折光を検出して第２の回折格子と前記第１の単色
光のビームスポットとを所定の位置に設定することによ
り前記第１、第２の回折格子の相対的な位置合わせを行
い、次に第３、第４の回折格子の相対位置を検出して第
３の回折格子に対して第４の回折格子が格子ピッチ方向
に一定の間隔を隔てて位置するように前記第１、第２の
物体を相対的に移動させ、次に周波数が互いにわずかに
異なる２波長からなる第２の単色光のビームスポットを
前記第３、第４の回折格子に対して所定の入射角度で入
射させ、第３の回折格子から生じる前記第２の単色光の
光ヘテロダイン干渉回折光を検出して第１のビート信号
とし、第４の回折格子から生じる第２の単色光の光ヘテ
ロダイン干渉回折光を検出して第２のビート信号とし、
これらのビート信号から位相差信号を算出し、この位相
差信号に基づいて前記第１、第２の物体を相対的に移動
させて第３、第４の回折格子を位置合わせするように構
成したので、回折格子を用いた光ヘテロダイン干渉によ
る位置合わせにおいて、周期ずれした信号による位置合
わせ不良がなくなり、位置合わせにおける検出範囲の広
い、しかも安定でかつ高精度な位置合わせができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る回折格子を用いた位置合わせ装
置の実施の形態を示す概略構成図である。

【図２】 アライメントマーク部の拡大図である。

【図３】 ウエハアライメント回折格子の位置とその回
折光強度との関係を示す図である。

【図４】 回折格子を用いた従来の位置合わせ装置を示
す概略構成図である。

【符号の説明】

１…２波長レーザー光源、２…三角プリズムミラー、３
ａ〜３ｅ…ミラー、４ａ，４ｂ…拡大光学系、５…２分
割ディテクター、６…マスク回折格子、７…ウエハ回折
格子、８…マスクプリアライメント回折格子、９…ウエ
ハプリアライメント回折格子、１０…単色光入射・回折
光取出し窓、１１…マスク、１２…ウエハ、１３…マス
クステージ、１４…ウエハステージ、１５…検出信号処
理制御系、５０…レーザー光源、５１ａ，５１ｂ…円筒
レンズ、５２…振動ミラー、５３ａ，５３ｂ…集光レン
ズ、５４ａ，５４ｂ…ミラー、５６ａ，５６ｂ…光電検
出器、５７…プリアライメント集光ビーム、５８ａ，５
８ｂ…マスク側光ヘテロダイン干渉回折光、５８ｂ…ウ
エハ側光ヘテロダイン干渉回折光、５９ａ…マスク側プ
リアライメント回折光、５９ｂ…ウエハ側プリアライメ
ント回折光。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 児玉 賢一 東京都千代田区丸の内三丁目２番３号 株 式会社ニコン内 (72)発明者 長野 道夫 東京都千代田区丸の内三丁目２番３号 株 式会社ニコン内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の物体に第１、第３の回折格子を設
   け、第２の物体に第２、第４の回折格子を設け、前記第
   １の回折格子に第１の単色光を入射させて第１の回折格
   子からの回折光を検出することにより第１の回折格子と
   前記第１の単色光のビームスポットとの位置合わせを行
   い、次に前記第２の物体を移動させて第２の回折格子を
   前記第１の単色光のビームスポット内に移動させること
   により第２の回折格子からの回折光を検出して第２の回
   折格子と前記第１の単色光のビームスポットとを位置合
   わせすることで前記第１、第２の回折格子の位置合わせ
   を行い、次に第３、第４の回折格子の相対位置を検出し
   て第３の回折格子に対して第４の回折格子が格子ピッチ
   方向に一定の間隔を隔てて位置するように前記第１、第
   ２の物体を相対的に移動させ、次に周波数が互いにわず
   かに異なる２波長からなる第２の単色光のビームスポッ
   トを前記第３、第４の回折格子に対して所定の入射角度
   で入射させ、第３の回折格子から生じる前記第２の単色
   光の光ヘテロダイン干渉回折光を検出して第１のビート
   信号とし、第４の回折格子から生じる第２の単色光の光
   ヘテロダイン干渉回折光を検出して第２のビート信号と
   し、これらのビート信号から位相差信号を算出し、この
   位相差信号に基づいて前記第１、第２の物体を相対的に
   移動させて第３、第４の回折格子を位置合わせすること
   を特徴とする回折格子を用いた位置合わせ方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の回折格子を用いた位置合
   わせ方法において、第１の回折格子を第３の回折格子の
   格子ピッチ方向の近傍で前記第３の回折格子の格子ピッ
   チの整数倍の位置に配置することを特徴とする回折格子
   を用いた位置合わせ方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の回折格子を用い
   た位置合わせ方法において、第２の回折格子を第４の回
   折格子の格子ピッチ方向の近傍で前記第４の回折格子の
   格子ピッチの整数倍の位置に配置することを特徴とする
   回折格子を用いた位置合わせ方法。
4. 【請求項４】 請求項１，２または３記載の回折格子を
   用いた位置合わせ方法において、第１の回折格子の格子
   ピッチに対して第２の回折格子の格子ピッチを変えるこ
   とを特徴とする回折格子を用いた位置合わせ方法。
5. 【請求項５】 第１の物体に設けた第１、第３の回折格
   子と、第２の物体に設けた第２、第４の回折格子と、前
   記第１、第２の物体を相対的に移動させる移動機構と、
   第１の単色光を発生する第１の光源と、周波数が互いに
   わずかに異なる２波長からなる第２の単色光を発生する
   第２の光源と、前記第１の単色光のビームスポットを前
   記第１の回折格子に対して所定の入射角度で入射させる
   第１の入射角調整手段と、前記第２の単色光のビームス
   ポットを前記第３、第４の回折格子のそれぞれに対して
   所定の入射角度で入射させる第２の入射角調整手段と、
   前記第１の回折格子から生じる前記第１の単色光の回折
   光を検出して第１の回折光強度信号を生成する第１の強
   度検出手段と、前記第２の回折格子から生じる前記第１
   の単色光の回折光を検出して第２の回折光強度信号を生
   成する第２の強度検出手段と、前記第３の回折格子から
   生じる前記第２の単色光の光ヘテロダイン干渉回折光を
   検出して第１のビート信号を生成する第１のビート信号
   検出手段と、前記第４の回折格子から生じる前記第２の
   単色光の光ヘテロダイン干渉回折光を検出して第２のビ
   ート信号を生成する第２のビート信号検出手段と、前記
   第１、第２の回折光強度信号から前記移動機構に制御信
   号を送り、前記第１、第２の物体を相対的に移動させて
   位置合わせする第１の信号処理制御手段と、前記第１、
   第２のビート信号検出手段によって生成された第１、第
   ２のビート信号から位相差信号を検出する位相差検出手
   段と、この位相差検出手段により得られた位相差検出信
   号に基づいて前記移動機構に制御信号を送り出し、前記
   第１、第２の物体を相対的に移動させて第３、第４の回
   折格子を位置合わせする第２の信号処理制御手段とを具
   備したことを特徴とする回折格子を用いた位置合わせ装
   置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の回折格子を用いた位置合
   わせ装置において、第１の回折格子を第３の回折格子の
   格子ピッチ方向の近傍で前記第３の回折格子の格子ピッ
   チの整数倍の位置に配置することを特徴とする回折格子
   を用いた位置合わせ装置。
7. 【請求項７】 請求項５または６記載の回折格子を用い
   た位置合わせ装置において、第２の回折格子を第４の回
   折格子の格子ピッチ方向の近傍で前記第４の回折格子の
   格子ピッチの整数倍の位置に配置することを特徴とする
   回折格子を用いた位置合わせ装置。
8. 【請求項８】 請求項５，６または７記載の回折格子を
   用いた位置合わせ装置において、第１の回折格子の格子
   ピッチに対して第２の回折格子の格子ピッチを変えるこ
   とを特徴とする回折格子を用いた位置合わせ装置。