JPH08320219A - 傾斜及び距離測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被検面の傾斜及び被検面までの距離の両方を
測定する。 【構成】 リニアグレーティングカプラ２６からコリメ
ート光が出射して被検面１００を照射する。リニアグレ
ーティングカプラ２７，２８は、被検面１００からの反
射光を受光して基板２２上の光導波路層２４に結合させ
る。カプラ２７，２８の位相整合条件は互いに異なる。
受光素子３１，３２は、カプラ２７，２８により光導波
路層２４に結合された反射光をそれぞれ受光する。光導
波路層２４の下側に形成された多分割受光素子３３は、
カプラ２７，２８により光導波路層２４に結合されずに
漏れた反射光の一部を受光する。この素子３３の受光領
域は、カプラ２７，２８により光導波路層２４に結合さ
れた反射光の導波方向ｙに対して複数に分割されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検面の傾斜及び距離
の両方を測定することができる、光導波路デバイスを用
いた傾斜及び距離測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光通信、光計測の分野で光導波路
デバイスが注目されている。その理由は、光導波路デバ
イスを用いることによって、光学系の小型、軽量化を図
ることができ、また、光軸の調整が不要になるという利
点を有しているからである。

【０００３】光導波路デバイスの応用の１つとして、リ
ニアグレーティングカプラの入射結合効率の角度依存性
を利用した、図７に示す高精度の傾斜測定装置が提案さ
れている（芝 他、１９９１年度精密工学会春季大会講
演論文集 Ｊ７５）。

【０００４】リニアグレーティングカプラは、導波光と
空間を伝搬するコリメート光とを結合させる導波型素子
であり、等ピッチを有するグレーティングパターンで構
成される。その入射結合効率は、位相整合条件を満たす
入射角において最大となり、入射角がずれると位相整合
条件がくずれ、入射結合効率が低下する。

【０００５】図７は前記従来の傾斜測定装置を示す図で
あり、図７（ａ）はその概略斜視図、図７（ｂ）はその
要部断面図である。

【０００６】図７に示す従来の傾斜測定装置は、光源１
と、光源１からの光をコリメートするコリメータレンズ
２と、光導波路デバイス３とから構成されている。

【０００７】光導波路デバイス３は、基板４と、基板４
上に形成された光導波路層５と、光導波路層５に形成さ
れたリニアグレーティングカプラ６，７及び導波型集光
レンズ８，９と、受光素子１０，１１とから構成されて
いる。

【０００８】リニアグレーティングカプラ６，７は、そ
れぞれ等ピッチのグレーティングパターンから構成さ
れ、両者のグレーティングパターンのピッチはわずかに
異なっている。リニアグレーティングカプラ６，７は、
基板４の端面４ａから入射した前記被検面１００からの
反射光を受光して光導波路層５に結合させる。

【０００９】導波型集光レンズ８，９は、リニアグレー
ティングカプラ６，７により光導波路層５に結合された
前記反射光（すなわち、導波光）をそれぞれ受光素子１
０，１１に集光させる。

【００１０】図７に示す従来の傾斜測定装置によれば、
光源１から発した光が、コリメータレンズ２によりコリ
メートされ、コリメート光となって被検面１００に照射
される。照射されたコリメート光は被検面１００で反射
する。この反射光が、基板４の端面４ａを介してリニア
グレーティングカプラ６，７にそれぞれ入射し、リニア
グレーティングカプラ６，７によりそれぞれ光導波路層
５に結合される。リニアグレーティングカプラ６，７に
よりそれぞれ結合された光は、光導波路層５により導波
されるとともに導波型集光レンズ８，９によりそれぞれ
受光素子１０，１１に集光されて、受光素子１０，１１
によりそれぞれ検出される。

【００１１】前記反射光のリニアグレーティングカプラ
６，７に対する入射角θが位相整合条件に一致したとき
に、リニアグレーティングカプラ６，７の入射結合効率
が最大となり、リニアグレーティングカプラ６，７によ
り光導波路層５に結合されて光導波路層５により導波さ
れる導波光の強度が最大になる。そして、リニアグレー
ティングカプラ６とリニアグレーティングカプラ７とで
は、グレーティングパターンのピッチがわずかに異なる
ので位相整合条件がわずかに異なることから、入射結合
効率が最大となる入射角θがわずかに異なる。

【００１２】したがって、前記反射光の入射角θに対す
る受光素子１０の出力信号は図８（ａ）中の曲線Ｘのよ
うになり、前記反射光の入射角θに対する受光素子１１
の出力は図８（ａ）中の曲線Ｙのようになる。このた
め、図示しない差動増幅器等により、受光素子１０の出
力信号と受光素子１１の出力信号との差をとることによ
って、図８（ｂ）に示すようなＳ字特性を持つ入射角度
検出信号が得られる。この信号から、被検面１００の傾
斜を知ることができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７に
示す従来の傾斜測定装置では、被検面の傾斜は検出でき
るが、被検面までの距離を検出することはできない。

【００１４】ところで、近年、露光装置をはじめとする
各種半導体製造装置に小型かつ高精度のプロセスモニタ
を搭載し、装置稼働の安定化を図ることが行われてきて
いる。そして、半導体設計寸法の微細化及びウエハサイ
ズの大型化に伴い、ウエハ等の検査装置や露光装置な
ど、顕微鏡システムを用いて計測やアライメントを行う
装置では、光学系の焦点深度が浅くなり、ウエハの傾斜
を無視することができなくなっている。そこで、図７に
示す従来の傾斜測定装置が、例えば、半導体装置用プロ
セスモニタの一種として提案されるに至ったものであ
る。

【００１５】ところが、ウエハ等の検査装置や露光装置
などの光学系の焦点に対してウエハを位置合わせする必
要があるにもかかわらず、前述したように前記図７に示
す従来の傾斜測定装置では、光学系の焦点に対する被検
面のずれなどの被検面までの距離を測定することができ
なかったので、傾斜測定装置とは別個に、フォーカスエ
ラー検出装置などの距離測定装置を設けなければならな
かった。

【００１６】しかし、同一の装置を用いて被検面の傾斜
のみならず被検面までの距離も測定することができれ
ば、システム全体の小型化及び低コスト化を図ることが
できる。

【００１７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、被検面の傾斜及び被検面までの距離の両方を
測定することができる、光導波路デバイスを用いた傾斜
及び距離測定装置を提供することを目的とする。

【００１８】なお、本発明による傾斜及び距離測定装置
は、ウエハ等の検査装置や露光装置などの他にも、他の
種々の用途に用いることができるものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の第１の態様による傾斜及び距離測定装置
は、被検面にコリメート光を照射するコリメート光照射
手段と、基板と、前記基板上に形成された光導波路層
と、前記被検面からの反射光を受光して前記光導波路層
に結合させる第１及び第２のリニアグレーティングカプ
ラであって、互いに位相整合条件が異なる第１及び第２
のリニアグレーティングカプラと、前記第１のリニアグ
レーティングカプラにより前記光導波路層に結合された
前記反射光を受光する第１の受光素子と、前記第２のリ
ニアグレーティングカプラにより前記光導波路層に結合
された前記反射光を受光する第２の受光素子と、前記光
導波路層の下側に形成され、前記第１及び第２のリニア
グレーティングカプラにより前記光導波路層に結合され
ずに漏れた前記反射光の一部を受光する多分割受光素子
であって、前記光導波路層に結合された前記反射光の導
波方向に対して受光領域が複数に分割された多分割受光
素子と、を備えたものである。

【００２０】本発明の第２の態様による傾斜及び距離測
定装置は、前記第１の態様による傾斜及び距離測定装置
において、前記多分割受光素子が、前記光導波路層に結
合された前記反射光の導波方向と直交する方向にも受光
領域が複数に分割されたものである。

【００２１】本発明の第３の態様による傾斜及び距離測
定装置は、前記第１又は第２の態様による傾斜及び距離
測定装置において、前記光導波路層と前記多分割受光素
子との間にバッファ層を形成したものである。

【００２２】本発明の第４の態様による傾斜及び距離測
定装置は、前記第１乃至第３のいずれかの態様による傾
斜及び距離測定装置において、前記コリメート光照射手
段が、前記光導波路層に光を入射させる光源と、前記基
板に形成された出射手段であって、該光源からの光をコ
リメート光に変換して前記被検面に向けて出射させる出
射手段と有するものである。

【００２３】本発明の第５の態様による傾斜及び距離測
定装置は、前記第４の態様による傾斜及び距離測定装置
において、前記出射手段が、前記光源から前記光導波路
層に入射した光をコリメートする導波型レンズと、該導
波型レンズによりコリメートされたコリメート光を前記
基板に対する所定の出射角度で出射させる第３のリニア
グレーティングカプラとを有するものである。

【００２４】

【作用】前記第１乃至第５の態様による傾斜及び距離測
定装置によれば、コリメート光照射手段、基板、光導波
路層、第１及び第２のリニアグレーティングカプラ、並
びに第１及び第２の受光素子を有しているので、前記従
来の傾斜測定装置と同様に、入射角度検出信号を得るこ
とができ、被検面の傾斜を測定することができる。

【００２５】そして、前記第１乃至第５の態様による傾
斜及び距離測定装置では、前記第１及び第２のリニアグ
レーティングカプラにより前記光導波路層に結合されず
に漏れた被検面からの反射光の一部を受光する多分割受
光素子が、前記光導波路層の下側に形成されている。前
記多分割受光素子の受光領域は、前記光導波路層に結合
された前記反射光の導波方向に対して複数に分割されて
いる。したがって、多分割受光素子の出力信号から、前
記第１及び第２のリニアグレーティングカプラにより前
記光導波路層に結合されずに漏れた被検面からの反射光
の一部を多分割受光素子が受光する前記反射光の導波方
向の受光位置を知ることができる。

【００２６】ここで、この受光位置がいかなる情報を有
しているかについて、説明する。被検面を照射するコリ
メート光の基板を基準とした出射角度は一定であること
から、前記受光位置は被検面の傾斜と基板から被検面ま
での距離に応じて定まり、被検面の傾斜に応じて前記受
光位置と基板から被検面までの距離とは１対１に対応す
る。したがって、被検面の傾斜を知れば、前記受光位置
から、基板から被検面までの距離を知ることができる。
被検面の傾斜は前記入射角度検出信号として得られるの
で、結局、前記多分割受光素子の出力信号及び前記入射
角度検出信号から、基板から被検面までの距離を知るこ
とができる。よって、前記第１乃至第５の態様による傾
斜及び距離測定装置によれば、被検面までの距離を測定
することができる。なお、前記入射角度検出信号に基づ
いて前記被検面の傾斜を一定に保つ制御を行うような場
合には、前記被検面の傾斜は既知であるとみなすことが
できるので、前記受光位置から直ちに基板から被検面ま
での距離を知ることができる。

【００２７】なお、リニアグレーティングカプラは入射
結合効率が最大となっても１００％ではなく、被検面か
らの反射光の一部は必ず前記光導波路層に結合せずに多
分割受光素子に到達するものである。

【００２８】以上のように、前記第１乃至第５の態様に
よる傾斜及び距離測定装置によれば、被検面の傾斜及び
被検面までの距離の両方を測定することができる。

【００２９】また、前記第２の態様のように、前記多分
割受光素子が、前記光導波路層に結合された前記反射光
の導波方向と直交する方向にも受光領域が複数に分割さ
れたものであれば、前記光導波路層に結合された前記反
射光の導波方向の被検面の傾斜のみならず、前記光導波
路層に結合された前記反射光の導波方向と直交する方向
の被検面の傾斜も検出することができる。

【００３０】また、多分割受光素子は光を吸収する作用
を有しているので、光導波路層による伝搬損失を低減す
るために、前記第３の態様のように、光導波路層と多分
割受光素子との間にバッファ層を形成することが、好ま
しい。

【００３１】さらに、前記第４及び第５の態様のよう
に、コリメート光照射手段の一部である出射手段を基板
に形成しておくと、自動的にコリメート光の基板に対す
る出射角度が常に一定に保たれるので、コリメート光照
射手段のアライメントが不要となり、好ましい。もっと
も、本発明では、前記従来の傾斜測定装置と同様に、コ
リメート光照射手段の全体を基板と別個に構成してもよ
い。

【００３２】

【実施例】以下、図１乃至図３を参照して、本発明の一
実施例による傾斜及び距離測定装置について説明する。

【００３３】図１は、本発明の一実施例による傾斜及び
距離測定装置を示す概略斜視図である。図２は、該傾斜
及び距離測定装置の要部を示す概略断面図である。図３
は、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。

【００３４】この傾斜及び距離測定装置は、レーザ光源
等の光源２１と、基板２２と、基板上に形成されたバッ
ファ層２３及び光導波路層２４と、光導波路層２４に形
成された導波型コリメータレンズ２５、リニアグレーテ
ィングカプラ２６，２７，２８及び導波型集光レンズ２
９，３０と、フォトダイオード等の受光素子３１，３２
と、多分割フォトダイオード等の多分割受光素子３３
と、を備えている。

【００３５】本実施例では、光源２１は、基板２２上の
図中のｙ方向に延びる仮想的なラインＬの位置におい
て、基板２２の端面から光導波路層２４に光を供給す
る。導波型コリメータレンズ２５は、ラインＬ上に配置
され、光源２１から光導波路層２４に供給された光をコ
リメートする。このコリメート光の中心はラインＬ上に
ある。リニアグレーティングカプラ２６は、ｙ方向に等
ピッチで形成されたグレーティングパターンで構成さ
れ、導波型コリメータレンズ２５からの光導波路層２４
を導波するコリメート光を出射角θ₀で外部空間に出射
して、コリメート光を被検面１００に照射する。

【００３６】本実施例では、導波型コリメータレンズ２
５及びリニアグレーティングカプラ２６が、光源２１か
らの光をコリメート光に変換して被検面１００に向けて
出射させる出射手段を構成しており、これらと光源２１
が被検面１００にコリメート光を照射するコリメート光
照射手段を構成している。

【００３７】リニアグレーティングカプラ２７，２８
は、リニアグレーティングカプラ２６からｙ方向に間隔
をおいて、ラインＬの両側に形成されている。リニアグ
レーティングカプラ２７，２８は、それぞれ等ピッチの
グレーティングパターンから構成され、両者のグレーテ
ィングパターンのピッチがわずかに異なることによって
両者の位相整合条件をわずかに異なっている。もっと
も、両者のグレーティングパターンのピッチを同一とし
両者のグレーティングパターンの屈折率をわずかに異な
らせること等によって、両者の位相整合条件を異ならせ
てもよい。なお、リニアグレーティングカプラ２７，２
８のｙ方向の長さは、被検面１００の傾斜の所望の測定
範囲をカバーするべく、被検面１００からの反射光の照
射光のｙ方向の長さより大きく設定されている。

【００３８】導波型集光レンズ２９，３０は、ラインＬ
の両側に配置され、リニアグレーティングカプラ２７，
２８により光導波路層２４に結合された被検面１００か
らの反射光（すなわち、導波光）をそれぞれ受光素子３
１，３２に集光させる。受光素子３１，３２の受光光量
を増大させてＳＮ比を上げるためには、このような集光
手段を用いることが好ましいが、本実施例では、このよ
うな導波型集光レンズ２９，３０を必ずしも設ける必要
はない。受光素子３１，３２は、リニアグレーティング
カプラ２７，２８によりそれぞれ光導波路層２４に結合
された被検面１００からの反射光をそれぞれ受光するも
のである。

【００３９】多分割受光素子３３は、図２に示すよう
に、光導波路層２４の下側にバッファ層２３を介して形
成されている。このようにバッファ層２３を介して多分
割受光素子３３を形成すると、多分割受光素子は光を吸
収する作用を有しているにもかかわらず光導波路層２４
の伝送の損失を低減することができる。バッファ層２３
は、導波光としてＴＥモードを用いた場合にも有効であ
るが、ＴＥモードの光に比べてＴＭモードの光に対して
伝送の損失が大きくなるので、導波光としてＴＭモード
の光を用いた場合に特に有効である。

【００４０】多分割受光素子３３は、リニアグレーティ
ングカプラ２７，２８により光導波路層２４に結合され
ずに漏れた被検面１００からの反射光の一部を受光する
ように、図１乃至図３に示すように、リニアグレーティ
ングカプラ２７，２８に対応する位置に形成されてい
る。本実施例では、多分割受光素子３３は、ラインＬの
両側に跨るように形成されているが、ラインＬの一方の
側にのみ形成してもよい。

【００４１】多分割受光素子３３の受光領域は、図２及
び図３に示すように、リニアグレーティングカプラ２
７，２８により光導波路層２４に結合された被検面１０
０からの反射光の導波方向（伝搬方向）（すなわち、ｙ
方向）に複数に分割されている。なお、その分割数は限
定されるものではなく、本発明では２以上に分割すれば
よい。なお、図中では、多分割受光素子３３の電極や配
線パターン等については省略して示している。

【００４２】次に、図１乃至図３に示す傾斜及び距離測
定装置の被検面１００の傾斜の測定動作について、説明
する。

【００４３】この傾斜及び距離測定装置によっても、前
述した図７に示す従来の傾斜測定装置と同様に被検面１
００の傾斜を測定することができる。

【００４４】すなわち、光源２１から出射された光は、
光導波路層２４を伝搬し、導波型コリメータレンズ２５
でコリメートされた後に、リニアグレーティングカプラ
２６により所定の出射角θ₀で空間に出射され、リニア
グレーティングカプラ２６から出射されたコリメート光
が被検面１００に照射される。照射されたコリメート光
は被検面１００で反射する。この反射光が、リニアグレ
ーティングカプラ２７，２８にそれぞれ入射し、リニア
グレーティングカプラ２７，２８によりそれぞれ光導波
路層２４に結合される。リニアグレーティングカプラ２
７，２８によりそれぞれ結合された光は、光導波路層２
４により導波されるとともに導波型集光レンズ２９，３
０によりそれぞれ受光素子３１，３２に集光されて、受
光素子３１，３２によりそれぞれ検出される。

【００４５】前記反射光のリニアグレーティングカプラ
２７，２８に対する入射角θが位相整合条件に一致した
ときに、リニアグレーティングカプラ２７，２８の入射
結合効率が最大となり、リニアグレーティングカプラ２
７，２８により光導波路層２４に結合されて光導波路層
２４により導波される導波光の強度が最大になる。そし
て、リニアグレーティングカプラ２７とリニアグレーテ
ィングカプラ２８とでは、位相整合条件がわずかに異な
るので、入射結合効率が最大となる入射角θがわずかに
異なる。

【００４６】したがって、前記反射光の入射角θに対す
る受光素子３１の出力信号は図８（ａ）中の曲線Ｘと同
様となり、前記反射光の入射角θに対する受光素子３２
の出力は図８（ａ）中の曲線Ｙと同様となる。このた
め、図示しない差動増幅器等により、受光素子３１の出
力信号と受光素子３２の出力信号との差をとることによ
って、図８（ｂ）に示す信号と同様のＳ字特性を持つ入
射角度検出信号が得られる。この信号から、被検面１０
０の傾斜を知ることができる。

【００４７】次に、図１乃至図３に示す傾斜及び距離測
定装置の、被検面１００までの距離Ｄ（説明の便宜上、
光導波路層２４の表面を基準とする）の測定動作につい
て、説明する。

【００４８】被検面１００で反射した光は、上述のよう
にリニアグレーティングカプラ２７，２８によって光導
波路層２４に結合されるが、その結合効率はたとえ最大
であっても１００％ではない。したがって、被検面１０
０からの反射光の一部は、光導波路層２４に結合せずに
多分割受光素子３３に到達する。前述したように、多分
割受光素子３３の受光領域は前記反射光の導波方向（ｙ
方向）に複数に分割されているので、多分割受光素子の
出力信号（各受光領域の出力信号の集合）から、前記反
射光の導波方向（ｙ方向）の受光位置を知ることができ
る。

【００４９】被検面１００を照射するコリメート光の基
板２２を基準とした出射角度θ₀は一定であることか
ら、前記受光位置は被検面１００の傾斜と被検面１００
までの距離Ｄに応じて定まり、被検面１００の傾斜に応
じて前記受光位置と被検面１００までの距離Ｄとは１対
１に対応する。したがって、被検面１００の傾斜を知れ
ば、前記受光位置が被検面Ｄまでの距離を示すことにな
る。被検面１００の傾斜は前記入射角度検出信号として
得られるので、結局、多分割受光素子３３の出力信号及
び前記入射角度検出信号から、被検面１００までの距離
Ｄを知ることができる。

【００５０】よって、図１乃至図３に示す傾斜及び距離
測定装置によれば、被検面１００までの距離Ｄを測定す
ることができる。なお、前記入射角度検出信号に基づい
て被検面１００の傾斜を一定に保つ制御を行うような場
合には、被検面１００の傾斜は既知であるとみなすこと
ができるので、前記受光位置から直ちに被検面１００ま
での距離Ｄを知ることができる。

【００５１】以上のように、図１乃至図３に示す傾斜及
び距離測定装置によれば、被検面１００の傾斜及び被検
面１００までの距離の両方を測定することができる。

【００５２】次に、ウエハの露光装置に図１乃至図３に
示す傾斜及び距離測定装置を用いたシステムの一例につ
いて、図４を参照して説明する。図４は、このシステム
を示す概略構成図である。

【００５３】図４において、２００は図１乃至図３に示
す傾斜及び距離測定装置、２０１は露光装置の光学系、
２０２はウエハ、２０３はウエハチャック、２０４はウ
エハ２０２を上下に平行移動及び傾動させ得る駆動装
置、２０５は駆動装置２０４を制御する制御装置であ
る。

【００５４】制御装置２０５は、傾斜及び距離測定装置
２００からの傾斜検出信号（入射角度検出信号）及び距
離検出信号（多分割受光素子の出力信号）に基づいて、
ウエハ２０２の表面（被検面）１００を所定の傾斜とな
る（光学系２０１の光軸Ｏと直交する）ように駆動装置
２０４を制御するとともに、ウエハ２０２の表面１００
までの距離が所定距離となって光学系２０１がウエハ２
０２の表面１００に焦点を結ぶように駆動装置２０４を
制御する。

【００５５】このシステムによれば、傾斜検出信号及び
距離検出信号の両方を得ることができる図１乃至図３に
示す傾斜及び距離測定装置２００が用いられているの
で、従来のように傾斜測定装置及び距離測定装置を別個
に設ける必要がなくなり、システム全体の小型化及び低
コスト化を図ることができる。

【００５６】ところで、図１乃至図３に示す傾斜及び距
離測定装置において、多分割受光素子３３の代わりに、
図５に示す多分割受光素子１３３を形成してもよい。図
５は、この多分割受光素子１３３を示す図であり、図３
に対応している。

【００５７】この多分割受光素子１３３が多分割受光素
子３３と異なる所は、多分割受光素子１３３では、受光
領域が、リニアグレーティングカプラ２７，２８により
光導波路層２４に結合された被検面１００からの反射光
の導波方向（ｙ方向）に複数に分割されているのみなら
ず、前記導波方向（ｙ方向）と直交する方向（ｘ方向）
にも複数に分割されている点のみである。図５に示す例
では、ｘ方向に２分割され、その境界線が前記ラインＬ
と一致しているが、ｘ方向に３つ以上に分割してもよい
し、その境界線は前記ラインＬと必ずしも一致していな
くてもよい。

【００５８】図１乃至図３に示す傾斜及び距離測定装置
では、被検面１００の傾斜については被検面１００のｙ
方向の傾斜（被検面１００からの反射光の基板に対する
入射位置がｙ方向にずれるような傾斜又はそのような傾
斜成分）のみしか検出することができないのに対し、多
分割受光素子３３に代えて多分割受光素子１３３を形成
した場合には、被検面１００のｙ方向の傾斜のみなら
ず、被検面１００のｘ方向の傾斜（被検面１００からの
反射光の基板に対する入射位置がｘ方向にずれるような
傾斜又はそのような傾斜成分）も検出することができ
る。具体的に説明すると、図５に示す例では、ラインＬ
に対する＋ｘ側の受光領域の出力の和と−ｘ側の受光領
域の出力の和との差をとることによって、被検物体２０
のｘ方向の傾斜も検出することが可能である。

【００５９】次に、本発明の更に他の実施例による傾斜
及び距離測定装置について図６を参照して、説明する。

【００６０】図６は、本実施例による傾斜及び距離測定
装置を示す概略斜視図である。図６において、図１中の
構成要素と同一の構成要素には同一符号を付し、その説
明は省略する。

【００６１】本実施例による傾斜及び距離測定装置が前
記図１乃至図３に示す実施例による傾斜及び距離測定装
置と異なる所は、本実施例では、被検面１００にコリメ
ート光を照射するコリメート光照射手段が従来の傾斜及
び距離測定装置と同様に光源４１及びバルク素子のコリ
メータレンズ４２で構成されている点のみである。

【００６２】以上、本発明の各実施例について説明した
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。

【００６３】例えば、基板２２としてＳｉ基板を用いれ
ば、多分割受光素子３３，１３３や受光素子３１，３２
をモノリシックに集積することができるし、基板２２と
してＧａＡｓのような化合物半導体を用いれば、受光素
子３３，１３３，３１，３２のみならず光源２１もモノ
リシックに集積することができる。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被検面の傾斜及び被検面までの距離の両方を測定するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による傾斜及び距離測定装置
を示す概略斜視図である。

【図２】図１に示す傾斜及び距離測定装置の要部を示す
概略断面図である。

【図３】図１に示す傾斜及び距離測定装置における多分
割受光素子を示す図であり、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ矢
視図である。

【図４】ウエハの露光装置に図１に示す傾斜及び距離測
定装置を用いたシステムの一例を示す概略構成図であ
る。

【図５】本発明の他の実施例による傾斜及び距離測定装
置における多分割受光素子を示す図である。

【図６】本発明の更に他の実施例による傾斜及び距離測
定装置を示す概略斜視図である。

【図７】従来の傾斜測定装置を示す図であり、図７
（ａ）はその概略斜視図、図７（ｂ）はその要部断面図
である。

【図８】被検面からの反射光の入射角と受光素子の出力
信号及び入射角度検出信号との関係を示す図であり、図
８（ａ）は被検面からの反射光の入射角と受光素子の出
力信号との関係を示す図であり、図８（ｂ）は被検面か
らの反射光の入射角と入射角度検出信号との関係を示す
図である。

【符号の説明】

２１，４１ 光源 ２２ 基板 ２３ バッファ層 ２４ 光導波路層 ２５ 導波型コリメータレンズ ２６，２７，２８ リニアグレーティングカプラ ２９，３０ 導波型集光レンズ ３１，３２ 受光素子 ３３，１３３ 多分割受光素子 ４２ コリメータレンズ １００ 被検面

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検面の傾斜及び距離を測定する傾斜及
   び距離測定装置であって、 前記被検面にコリメート光を照射するコリメート光照射
   手段と、 基板と、 前記基板上に形成された光導波路層と、 前記被検面からの反射光を受光して前記光導波路層に結
   合させる第１及び第２のリニアグレーティングカプラで
   あって、互いに位相整合条件が異なる第１及び第２のリ
   ニアグレーティングカプラと、 前記第１のリニアグレーティングカプラにより前記光導
   波路層に結合された前記反射光を受光する第１の受光素
   子と、 前記第２のリニアグレーティングカプラにより前記光導
   波路層に結合された前記反射光を受光する第２の受光素
   子と、 前記光導波路層の下側に形成され、前記第１及び第２の
   リニアグレーティングカプラにより前記光導波路層に結
   合されずに漏れた前記反射光の一部を受光する多分割受
   光素子であって、前記光導波路層に結合された前記反射
   光の導波方向に対して受光領域が複数に分割された多分
   割受光素子と、 を備えたことを特徴とする傾斜及び距離測定装置。
2. 【請求項２】 前記多分割受光素子は、前記光導波路層
   に結合された前記反射光の導波方向と直交する方向にも
   受光領域が複数に分割されたものであることを特徴とす
   る請求項１記載の傾斜及び距離測定装置。
3. 【請求項３】 前記光導波路層と前記多分割受光素子と
   の間にバッファ層が形成されたことを特徴とする請求項
   １又は２記載の傾斜及び距離測定装置。
4. 【請求項４】 前記コリメート光照射手段は、前記光導
   波路層に光を入射させる光源と、前記基板に形成された
   出射手段であって、該光源からの光をコリメート光に変
   換して前記被検面に向けて出射させる出射手段と有する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の傾
   斜及び距離測定装置。
5. 【請求項５】 前記出射手段は、前記光源から前記光導
   波路層に入射した光をコリメートする導波型レンズと、
   該導波型レンズによりコリメートされたコリメート光を
   前記基板に対する所定の出射角度で出射させる第３のリ
   ニアグレーティングカプラとを有することを特徴とする
   請求項４記載の傾斜及び距離測定装置。