JPS63285404A - 光学式自動位置決め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 未発明は、微細加工技術などに利用される光学式自動位
置決め装置に関する、 従来の技術 相互に対向し、平行に配置された状態で、位置決めされ
る２枚の基板にそれぞれ取付けられた２枚１組の回折格
子において光を透過した透過光あるいは反射光から得ら
れるモアレ信号が回折格子の相対位置の変位測定や制御
に利用できるという原理は、ジェイ拳ギルド（Ｊ、Ｇｕ
ｉｌｄ）によって、オックスフォード社（Ｏｘｆｏｒｄ
　Ｕ、Ｐ、）出版のディフラクション・グレイティンゲ
ス・アズ醗メジャリングースケールズ（Ｄｉｆｆｒａｃ
ｔｉｏｎ　Ｇｒａｔｉｎｇｓ　ａｓＭｅａｓｕｒｉｎｇ
　５ｃａｌｅｓ、１９ＥｆＯ年）に発表されている。

また、特開昭８０−８７８２２公報によれば１本発明と
同じ目的を持つ、光学式自動位置決め装置が開示されて
いる。前記公知の光学式自動位置決め装ａは、所定間隔
で対向配設された平行な２枚の基板の相互位置調整を行
うものであり、前記公知の装ａにおいて、前記基板の一
方に３Ｑ′置された、回折格子を有する第１の格子板と
、その第１の格子板とｆ行になるように基板の他方に設
ｆｆｌされた、同様の回折格子を有する第２の格子板と
、第１の格ｒ板ヘレーザ光を照射するレーザ光源と、上
記第１及び第２の格子板を経由したレーザ光によるモレ
ア信号に基づき前記基板のいずれかを位置調整する位置
調整手段と、位置調整手段からの制御信号を受けて、前
記２（坂のいずれかを所定方向に駆動する駆動装置とか
ら成っており、前記公知の装こは、第１の格子板と第２
の棺了板の中央明部を挟んで、格ｆ−の長１方向の両側
で各呼応する回折格子の位相差を、第１第２の回折格子
を通過するレーザ光により合成されたモアレ信号に基づ
いて検出し、かつ、位置決めを行うもので、例えば電子
機器のＬＳＩの焼付パターン幅０．５μ、ｍ以下でも使
用可能な、位置決め精度０．１ル躇以下を満足する機能
を有していた。

発明が解決しようという問題点 前記公知の装置においては、位置決め制御範囲（ダイナ
ミックレンジ）が狭く、すなわち、位置決めしようとす
る点を中心として、調整しようとする方向に正負で格子
ピッチ１／４にしか調整ができない、また、前記公知の
装置において、精密に位置決めするためには、格子ピッ
チを狭くする必要があり、従って、それにつれてダイナ
ミックし・ンジは狭くなる傾向にあり、それ故まず、大
雑把に位置決めを行う為、前記公知の装置のダイナミッ
クレンジ内に制御するための特別の粗動検知手段が該装
置の他に必要であった２ 本発明は、以上のようム従来の装置の欠点を除去した改
良型の自動位置決め装置を提供タイ）６、問題点を解決
するための手段 本発明の自動位置決め装置において、第１の格子体と、
それに対し所定間隔で対向しかつ平行に配置された第２
の格子体と、上記第１の格子体へ単一波長光を照射する
単一波長光源と、上記第１から第２の格子体を経由した
単一波長光による光と影のある合成パターンに基づき上
記基板のいずれかを位置調整する位置調整手段と、同位
置調整手段からの制御信号を受けて上記基板のいずれか
を所定方向に駆動する駆動機構とをそなえており、上記
位置調整手段において、第１．第２の格子体のうち第１
の格子体は透過形回析格子体として形成され、該格子体
は平行にかつ、交互になるようにその格子体の長手方向
に配列された格子暗部及び格子明部を有し、該格子暗部
及び複数の格子明部が、中央を除いて全て同一幅（配列
方向の長さ）であり、その中央の格子明部が該格子暗部
の幅の４倍以上であって、該格子の配列が中央の格子明
部を挟んで互いに１８０　’の位相差である。

ここで１位相差とは配列のずれを意味し、例えば１８０
°位相差ということは格子１／２ピッチだけ配列方向に
ずれていることを表わす。

また、第２の格子体は反射型回折格子体として形成され
、同様に平行に、かつ、交互になるようにその格子体の
長手方向に配列された格子暗部及び格子明部を有し、該
格子及び同一高さである複数の格子明部は中央の格子明
部を除いて同一幅であり、その中央の格子明部の幅が該
格子暗部の幅の３倍以上であって、該格子の配列が中央
の格子明部をはさんで互いに０°の位相差である。第１
の格子体の中央の格子明部以外の両側格子明部の外形は
第２の格子体の両側の格子明部の外形に対し、ある倍率
でどちらかを縮小もしくは拡大すると一致する。上記第
１から第２の格子体を経由した単一波長光から得られる
モアレ信号を電気的信号に変換する光電検出手段と、上
記モアレ信号から上記第１．第２の格子体の相対距離に
依存する所定の関数が創成され、該関数に応じて、制御
信号を発生する制御機とで構成されており、互いにずｉ
た距離に応じて、異った制御信号を発生し、該距離に応
じて制御動作量を変えることができる。

作用 第１、第２の格子体がずれていて、第１の格子体から第
２の格子体へ単一波長光を照射し、得られた単一波長光
を受けたモアレ信号は第１もしくは第２の格子体の格子
暗部にさえぎられ、その第１、第２の格子体の合成され
たパターンとなって光検出塁に検出される０本発明によ
る装置においては、第１の格子体が中央の格子明部に対
し左右に位置する両側の格子明部の配列において、第２
の格子体の両側の格子明部の配列に対し、１８０゜の最
大位相差を有するが為に、ダイナミックレンジを広くと
れ、すなわち位置決め制御範囲が広くとれ、かつイメー
ジセンサで検出する信号の感度の高いところで位置決め
が可能となりかつ高精度の位置決めを短時間で行うこと
ができる。また、２枚の格子体を通過する合成されたパ
ターンから、同一検知手段にてその格子体のずれ徴（相
対距離）を求め、そのずれ量に応じて微動動作及び粗動
動作を単独もしくは組合わせて位置決めを行えるので、
前記公知の装置で必要とした粗動検知手段を別途に設け
ることなく、コスト低減、及び機構の簡素化並びに省ス
ペースが図られる。

実施例 以下図面に基づいて本発明について更に詳しく説明する
。

第１図に示すように、本発明の実施例では、固定された
１枚のレチクル１と、それに平行かつ対向され隔置され
たウェハ２が設けられている。また、ウェハ２は、レチ
クルｌに対して、ｘＹ方向に平行に移動可能な重畳した
２つの移動ステージ上に設置され、下方の移動ステージ
（粗動ステージ）３は、粗い位置決めを可能とし、粗動
ステージ３」二に載置された移動ステージ（微動ステー
ジ）４は精密な位置決めを可能とする。粗動ステージ３
は、粗動アクチュエータ１４にて移動させられ、微”動
ステージ４は微動アクチュエータ！８にて移動させられ
る。

Ｚ軸方向においてレチクルｌとウェハ２の間の特定な位
置に、縮小レンズ６が設けられている。

レチクル１とウェハ２上にはそれぞれ、透過形回析格子
体である第１の格子体７及び反射型回折格子体である：
ｒＳ２の格子体８が設けられ、レーザ光源９より照射し
たレーザ光りが、第１の格子体７を通過し、更に縮小レ
ンズ６を介して第２の格子体８に照射される。また、第
１の格子体７と縮小レンズ６の間のレーザ光りの光路に
、ハーフミラ−１０を設け、第１の格子体７を透過した
レーザ光りは、縮小レンズ６を介し第２の格子体に結像
し、第２の格子体８より反射され、往路と同様に縮小レ
ンズ６を介して戻ってきたレーザ反射光Ｌ′は、ハーフ
ミラ−１Ｏに反射され、更に別の観像レンズ２５を介し
てイメージセンサ１１に、モアレ信号に相当するその光
量と位ｔの関係が検出される。イメージセンサ１１にて
検出された該光量と位置の関係は電気信号となり、位置
ＷＢ整手段１２に入力される６位置調整手段１２の内容
は、第６図にて後はど詳しく説明する０位置調整手段１
２に入力された該電気信号は１位置調整手段１２内で判
定され、もし、第１、第２の格子体が大きくずれている
時は、粗動コントローラ１３で粗動アクチュエータ１４
を作動させ、粗動ステージ３を所定の方向に移動する。

もし、第１、第２の格子体が少しだけずれている時は、
微動コントローラ１５で微動アクチュエータ１６を作動
させ、直接微動ステージ４を所定の方向に移動する。従
って格子体のずれ量に応じて、粗動動作と微動動作でも
しくは、微動動作体のみで位と決めが行われる。また、
上述した未発１」の装置の構成において同一のものが、
上記駆動方向に直交する方向に該格子体の位置決めを行
うことができるよう設けられており、その作用拳効果は
前記構成と同じである為、以下の詳細の記述を省略する
。ただし、縮小レンズ６及び駆動手段において、両方の
構成に共有できる場合は、その存在は屯−であることが
望ましい、尚、第１図におけるレーザ光りの光路は原理
のみを示したものであり、特にそのレーザ光りの最適な
反射光Ｌ′を得る位置の選定等については、本発明の主
要部ではないので説明を省略する。

第２図は、第１．第２の格子体７．８の実施例を示した
図である。まず第１の格子体７は平行に、かつ明部と暗
部が交互になるようにその格子体の長手方向に配列され
た複数の格子暗部７ｂ及び格子明部７ａ　７ｃを有し、
配列の中央に位置する一つの大きな中央の格子明部７ａ
を除きその両側に位置する複数の両側の格子明部（７ｃ
）及び格子暗部（７ｂ）は全て同一の輻である。ここで
使用する１幅」とは、格子の配列方向の長さを意味し、
「高さ」とは「幅」に対して格子明部の垂直方向の長さ
を意味するものと定義する。また格子体において格子明
部とは一般的にレーザ光りを透過もしくは反射できる部
分であり、格子暗部とは一般的にレーザ光りを透過も反
射もできない部分であると定義する。中央の格子ｆＪＪ
部７ｄの幅Ｗ７ａと格子暗部７ｂの輻Ｗ７ｂ、には次式
の関係がある。

Ｗ７ｂ　＝　　Ｗ７ｃ　　　　　　−−−−−−−−（
１０１）Ｗ７ａ　＝　２（ｎ＋１）　Ｗ７ｂ　　　−−
−−−−−−（１０２）（１０２）式においてｎは１以
上の整数である。すなわち、（１０２）式は、該中央の
格子明部７ｄの幅Ｗ７ａが、該格子暗部７ｂの幅Ｗ７ｂ
に対し、４倍以上ではあるが、ｎの選択によりその倍率
には所与の規則性が存在することを意味している８次に
、第２の格子体８は千行く、かつ交互になるようにその
格子体の長手方向に配列された複数の格子暗部８ｂ及び
格子明部８ａ、８Ｃを有し、配列の中央に位はする一つ
の大きな中央の格子明部８ａを除きその両側に位置する
複数の両側の格子明部８ｃは全て同一の幅である。中央
の格子明部８ａの４１１Ｊ　Ｗ　８　ａと格子暗部８ｂ
の幅ｗｅｂ、及び両側の格子明部８ｃとの輻Ｗ８ｃには
次式の関係がある。

Ｗｅｂ　＝　　Ｗ８ｃ　　　　　　−−−−−−−−（
１０３）Ｗ８ａ　　＝　　　（２＋＋＋＋１）Ｗｅｂ　
　　　　　−−−−−−−−（１０４）（１００式にお
いてｍは１以上の整数であり、かっｎ≧ｍである。　（
１０４）式も（１０２）式と同様に該中央の格子明部８
ａめ幅Ｗ８ａが、該格子暗部７ｂの幅Ｗ７ｂに対し３倍
以上ではあるがｍの選択により、その倍率には所午の規
則性が存在することを意味している。

ここで第１の格子体７と第２の格子体８の関係を示す、
第１の格子体７の両側の格子明部７ｃは第２の格子板８
の両側の格子明部８Ｃの外形に対し、縮小レンズ６の倍
率Ｘだけ縮小されると、その縮小された像の外形が等し
くなるように設定されている。すなわち、縮小後の第１
の格子体の像７′の中央の格子明部７ａ’の幅Ｗ７ａ’
と格子７ｂ’の輻Ｗ７ｂ’、及び両側の格子明部７ｃ’
の幅Ｗ７ｃ’において、前述の長さに対しその関係は、 となる、第２の格子体８の各長さに対しては、という関
係である。以降便宜を図る意味で、第２の格子体８に対
する相対位置決めは、その両側の格子明部８Ｃと同一外
形の両側の格子明部の像７ｃ’を有する、第１の格子板
７の縮小された像７′にて行うこととし、また、該縮小
像７′は実態が存在しないものであるが、説明を単純化
する為に、該縮小像７′を仮にｔ５３の格子板７′とし
て実体を与え、同時に中央の格子明部７ａ′、格子７ｂ
’両側の格子明部７ｃ’にも実体を与えて、第１の格子
板７の代わりにレチクルｌ上に設こするものとし、更に
レチクルｌとウェハ２の間に縮小レンズ６が存在せず、
第３の格子板７′と第２の格子板８はレーザ光りに対し
て１対ｌで対応するものとして説明を行う、上述の等価
置換により技術的に何ら不合理が生ずるようなことが無
いことは容易に理解される。

尚本実施例では、縮小レンズの上記縮小倍率ＸはＩＯで
あって、すなわち第１の格子体７の両側の格子明部７ｃ
外形に対して、第２の格子体８の両側の格子明部８ｃ外
形はｌ／１０倍であることを意味している。但し、第１
、第２の格子体７．８の両側の格子明部７ｃ、８Ｃの外
形における関係は、縮小レンズの縮小倍率Ｘのとリラる
値に対応している限り、あらゆる組み合せが可能である
。

更に、第２の格子板８の格子８ｂの幅に依存する単位Ｐ
（格子ピッチ）をｆ記の如く定義すると。

Ｉ　Ｐ　＝　２　Ｗ８ｂ　　　　　　−−−−−−−（
１０９）となり、（１０５）式から（１０８）式よりＷ
、７ａ’　＝　　（ｎ＋１）Ｐ　　　　　−−−−−−
（１１０）また、（１００式より となる０本実施例においてはｎ＝ｍ＝１とし、（１１０
）式、（１１１）式はそれぞれＷ７ａ　’　＝　２　Ｐ
　　　　　　　−−−−−（１１２）について以下説明
をする。

第３図は、第１の格子板７の縮小された第３の格子板７
′と第２の格子体８がある相対位置に存在する時に、前
記第３の格子体７′を通過した光が第２の格子体で反射
された、レーザ光（Ｌ）が、該イメージセンサ１１にお
いである区間毎に検出される強度を縦軸にとり、かつ格
子板８の長手方向長さを横軸にとったモアレ信号の出力
波形の例を示す本実施例における一連の図である。すな
わち、イメージセンサ１１に検出される光学的モアレ信
号の強度に比例した電気的出力波形となり縮小格子体７
′の格子明部と、第２の格子体８の格子明部の重なり具
合から得られる出力波形は１０？、１０８式の関係から
１周期的な波形となり、あるいは該周期的波形よりも明
らかに低い波形となる。

第３図の説明をするにあたり、便宜を図る意味で第１の
格子体７の縮小された第３の格子体７′に対し、第２の
格子体８が左方向にずれた場合、そのずれ量は−の符号
を付けて表わし、右方向にずれた場合、そのずれ量は十
の符号を付けて表わす、まず図Ｃから図ｅまでの説明を
行う。

図Ｃと図ｅにおける出力波形の特徴としては、いずれも
中央に第２の格子体中央の格子明部幅の幅広波形を有し
、該幅広波形の左右どちらかに等間隔に配置された周期
的等高の波形を有することである。この幅広波形は、第
３の格子体７′の中央の格子明部７ａ”を透過し、更に
第２の格子体８の中央の格子明部８ａで反射されたレー
ザ光りのモアレ信号を、イメージセンサ１１で検出し電
気信号として出力したものである。また図Ｃの左側に示
す周＋１ｊＩ的等高の出力波形及び同図右側に示すほぼ
平坦な出力波形領域は、第１の縮小格子体７′の格子明
部７ａ’を含め左側における格子明部７ｃ’と第２格子
体の中央の格子明部８ａを含め左側における格子明部８
ｃとが互いに完全に屯畳してレーザ光りをそれぞれの格
子明部幅に相当する光を完全に透過又は反射させ、かつ
反対側すなわち右側においては、右側の格子１！ｉ１部
７ｅ’を格子暗部８ｈが完全に覆い隠１−５、レーザ光
りを遮蔽することにより得られる。（、記幅広波形の幅
寸法がＷ８ａすなわち第シ？の格子中央の格子明部幅と
等しいことが意味するものは、第３の縮小格子体７′と
第２の格子体８とが、第３の格子体７′の中央の格子明
部７ａ′を透過するレーザ光りの中に、第２の格子体８
の中央の格子明部８ａが存在できる程度に互いに近接し
ているということである０図Ｃの出力波形の特徴として
、該周期的等高出力波形が幅広波形の左側にのみ存在し
、すなわち、第２の格子体８が第３の縮小格子体７′に
対し一１７４Ｐだけずれていることが示され、図ｅの出
力波形の特徴として、図Ｃとは逆に前記、周期的等高の
出力波形が幅広い波形の右側にのみ存在し、すなわち第
２の格子体８が第３の格子体７′に対し＋１７４Ｐだけ
ずれていることが示されている。図ｄの出力波形の特徴
は、中央に第２の格子体中央の格子明部幅すなわちＷ８
ａにほぼ等しい幅広波形が存在し、該幅広波形の左右に
図ｃ、ｅの周期的等高波形より低い周期的等高波形があ
って、左右のその波形の高さが同一であることである。

これは、２個の該格子体の中央格子明部８ａ、７ａ　’
をはさんで左右で、それぞれ両側の格子明部７ｅ’を格
子暗部８ｂが半分だけ覆い隠すか又は吸収している状態
であり、すなわち２個の該格子体が相対的にズレがなく
位置決めされたことを意味する。第２の格子体８に対し
第３の格子体７′ズレ量が一１／４Ｐから＋１７４Ｐの
範囲をダイナミックレンジと称し、２個の該格子体のず
れが該ダイナミックレンジ内にある場合にそのずれがＯ
の場合はその状態を保持し、そのずれがＯでない時には
、微動ステージ（モアレクローズ制御）の動作を要求す
ることになる。そして、図ｄの出力波形が得られれば、
そのずれはＯであることを意味し、すなわち位置決めが
完了することになる。

図Ｃ１図ｅとの類似した出力波形として図ｂ、図ｆが示
されているが、いずれの場合の幅広波形幅も（１０９）
式で示されるＩＰの幅とほぼ等しく木′」′施例におい
て、図すの出力波形が得られるのは第２の格子体８が第
３の格子体７′に対するズレ＋１１−が−３／４Ｐであ
る場合であり、図ｅの出力波形が得られるのと同じ理由
により５すなわち第２の格子・体８及び第３の格ｆ体７
′の中央の格子明部に対する右側の前記両格子体の格子
明部同士は重畳し、かつ、左側では前記両格子体の格子
暗部が両格子体の格子明部を遮蔽することにより該出力
波形を得ることができる。また図ｆの出力波形が得られ
るのは、第２の格子体８が第３の格子体７′にに、、ｌ
　ｉ、、、そのずれが＋３７４Ｐである場合であり、図
Ｃの出力波形が得られるのと同じ理由により、該出力波
形を得ることができる。ただし、図Ｃ１図ｅが中央の幅
広波形の幅が１．５Ｐであるのに対し、図ｂ、図ｆの波
形は中央の幅広波形の幅が１．ＯＦと狭いことを特徴か
ら１図ｂ、図ｆ及び図ｃ、ｅの波形の識別ができること
となる。図す、ｆにおいて中央の幅広波形の中心と、該
波形に隣接した波形（周期的等高波形中で最も幅広波形
に近い波形）の中心間距離をΔ′とし、該格子板のずれ
清すなわち相対距離をΔとすると、両者の関係は、 Δ＝１Δ’ｌ−Ｐ／２　　　　−−−−−−−（１１４
）という式で表わすことができ、本実施例の場合、Δ＝
３／４Ｆであるので距離Δ’＝５／４Ｆの時が図ｂ、図
ｆの波形であると識別できる。従って、該距離Δ′が幅
広波形に対して存在する方向と逆方向に粗動ステージの
動作を要求しその移動位置補正酸は前記、第２の格子体
８が第３の格子体７′に対するずれ敬Δ＝±３７４Ｐに
相当する量である場合である。

次に図ａ及び図ｇについて説明する０図ａ及び図ｇの出
力波形の特徴は、左右どちらかにのみ周期的等高波形が
存在し、該波形に対して一つの山だけ隔置された独立波
形が存在することである。

前記周期的等高波形と、該波形と離れて一波形（１／２
　Ｆ巾の）が存在する理由は、第２の格子体８がｆＪＳ
３の格子体７′に対し、相対的に±３７４　Ｐを超えて
ズした場合で、かつ、第２の格子体８の両側の格子明部
８Ｃと第３の格子体７′の両側の格子明部７ｃ’を、前
記周期的等高波形の存在する方向で、完全に一致させた
状態で、第３の格子体７の両側の格子明部７ｃ’を透過
したレーザー光りが第２の格子体８の中央の格子明部８
ａを透過又は反射して得られる、１／２Ｐの幅の前記独
立波形を形成することにある。更に補足すると、第２の
格子体８の中央の格子明部８ａと第３の格子体７′の両
側の格子明部７ｃ’との間で前記独立波形を形成し、他
の部分は第３の格子体７′の格子暗部７ｂ’にさえぎら
れ、第２の格子体８の中央の格子明部８ａに、レーザー
光りを入射し得ないことにある。

同時に１１ｂ記１つの独立波形に対し、周期的等高波形
が表われる方向と反対側の波形は、平坦となり出力の低
い状態となる。従ってその場合、本実施例において、前
記独立波形の中心と、その山に最も近い周期的等高波形
の中の１波形との中心間距離をΔ′とし、該格子板のず
れ量すなわち相対距離をΔとすると、両者の関係は、 Δ＝１Δ’ｌ　＋Ｐ／４　　　−一−−−−−（１１５
）という式で表わすことができる。また該距離Δ′を測
定することにより、該格子板のずれ量Δを計算すること
ができ、すなわち、周期的等高波形に対して該距離Δ′
が存在する方向と逆方向に粗動ステージを、該ずれ量Δ
に相当する量だけ動作させるよう要求することによって
位置決め可能となる。

ここで該距離Δ′を図ｂ、図ｆにおいても、図ａ、図ｇ
においても成り立つように定義すると以下の如くなる。

すなわち「該距離Δ′は出力信号が出ている領域で出力
波形の明部及び暗部が全て等間隔（等ピッチ）でない状
態で第２の格子体の中央明部８ａ範囲で形成されるＩＰ
（格子ピッチ）幅もしくは１／２Ｐ幅の波形の中心と、
これに最も近い第３の格子体中央明部７ａ’範囲で形成
される１／２　Ｐ幅の波形中心との距離となる。第４図
は、第３の格子体７′を透過したレーザ光りが、第２の
格子体で透過又は反射される光をイメージセンサ（１１
）で受光し、該イメージセンナ（１１）から出力される
モアレ信号の平均出力電圧（例えば周期的等高波形出力
の積分値／時間とした。平均出力電圧の平均レベル）を
縦軸にとり、該格子板の位置決め中心から格子体長手方
向へＰ（ピッチ）単位で示した第１の格子体又は第３の
格子体に対する第２の格子体の相対距離（ずれ量）をＸ
として横軸にとり、第３の格子体７′及び第２の格子体
８の中央明部７ａ’、８ａを挟んで、前記２つの格子体
の格子の配列方向の左側と右側で、各々前記相対距離ず
れ量に対し出力される平均出力電圧を、前記Ｘに対して
図示したものである。すなわち前記左側の平均出力電圧
値は第２図に於て第１の格子体のＯ相（第４図実線）に
、又前記右側の平均出力電圧値は、１８０°相（第４図
破線）の平均出力値を示したものである。

第５図は、前記θ°位相の平均出力値より前記１８０°
　（位相）の平均出力値を減じた値（差動出力値）を縦
軸にとり、第４図と同様に相対距離をＸとして横軸にと
った差動出力線図を示す、該差動出力線は、前記第２の
格子体８と第１又は第３の格子体のずれ量が０である点
を中心Ｃｏ　として疑似コサイン曲線を描く、また第６
図には、第３図に関連して、ａ図からｇ図までの波形が
得られる相対距離のところに対応するａからｇの符号を
書き加えている。該中心Ｇｏに対し、±１／４　Ｐ内は
上述の如くダイナミックレンジであり、相対距離ｘが該
ダイナミックレンジ内に有れば微動ステージ（モアレク
ローズ制御）を動作させ、差動出力値が０となる方向に
該格子板を移動させて位置決めを行うことができる。ま
た、前記格子板のずれ量がダイナミックレンジ外にある
場合には、前記差動出力線において、前記ずれ量の現在
位置に近いある特異点（Ｘの差動出力が最大値又は最小
偵点）になるよう、強制的に前記ずれ量を調整する（前
記第１の格子体又は第２の格子体のいずれか一方を強制
移動させる）ことにより、ずれ量を判定しかつ粗動ステ
ージにて位ご決め中心近傍になるよう前記２つの格子体
のいずれかを移動させる。その後、微動ステージの動作
によって位置決めを完了する。以下本発明による装置に
おいて、差動出力線図を用いて２個の格子体（以下相対
的に位置決めすべき第１の格子体と第２の格子体を、単
に２個の格子体と称し説明する）の現相対距離、すなわ
ち位置決め完了までの必要移動距離を求める過程を以下
に詳細に説明する。ただし、本発明では前記２個の格子
体を相対的に位置移動し２位置決めをするが、便宜的に
本実施例では第２の格子体を第１の格子体に対し、位置
移動するとして説明する。

現在の２個の格子体のずれ量（相対圧ｔｌｌ）Δをずれ
量Δ＝Ｏの点を原点とし差動出力線図のＸ軸上の座標点
Ｘｏで表わす、まず、座標点ｘＯがダイナミックレンジ
の内外どちらにあるかを判定する。そのため現在ある座
標点ｘＯに最も近い、差動出力値（Ｆ（Ｘ））がＯとな
る点（Ｘの座標ＸＰ）に強制的に移動する。差動出力値
がＯとなる点においては、その点がダイナミックレンジ
内にある場合、イメージセンサ１１から第３図の図ｄと
同一な波形（＠広波形の幅が１．５　Ｐ以上）が得られ
、すなわち、位と決め完了となり、また反対に第３図の
図ｄと同一な波形が得られない場合には、その点はダイ
ナミックレンジの内外どちらかを判定しなければならな
い、鎖点Ｘｐがダイナミックレンジ外であった場合に、
差動出力線図において、Ｘｐに最も近い極大値（Ｆ　（
Ｘｏ　）−厘ａｘ）となる位置に移動する。前記Ｆ　（
Ｘｏ　）　＝ｍａｘの位置においては、イメージセンナ
１１から第３図の図Ｃ１図ｆ、図ｇのいずれかの図と同
一な波形を得られ、前記説明の様に又第３図のΔで示さ
れるズレ量をＸ方向に補正すれば２個の格子体の位置合
せをすることができる。また、上記極大値となる点に移
動しても第３図の図Ｃ１図ｆ、図ｇと同一な波形が得ら
れない場合には、Ｘｏ座標点に於て差動出力線図の極小
値となる位ｉ２！　（Ｆ（Ｘｏ戸■ｉｎ）に更に移動す
る。この極小値座標点では、イメージセンサ１１から第
３図の図８１図す１図ｅのいずれかの波形パターンが得
られ、前記極大値点で説明した位ｎ補正を加えれば２個
の格子体の位置合せをすることができる。

第６図に本発明の実施例である装置の制御ブロック図ヲ
示す、イメージセンナ１１からの出力信号は、Ｏｏ位相
平均演算器１７及び１８０°位相平均演算器１８及びＡ
／Ｄ変換器１９に並列に入る０６位相平均演算器１７は
、前記０″位相平均出力値を演算し、その出力曲線は、
第４図に示す実線の如くなる。また１８０°位相平均演
算器１８は、前記１８０゜位相平均出力値を演算し、そ
の出力曲線は第４図に示す破線の如くなる。演算器１７
．１８より出力された信号は差動出力器２０に入り、差
動出力値として計算されその出力線図は第５図の如くな
る。差動増幅器２０からの出力信号は、該２個の格子体
のずれ晴がダイナミックレンジ内である時に限り幅広波
形部の明又は暗部の判定をし、暗のとき出力を反転する
反転回路２３を通って、微動コントローラ１５に送信さ
れ、微動アクチュエータ（電磁コイル）　１Ｂを動作さ
せて位置決めを行う。反転回路２３を通過するかしない
かは、後述する計算ａ２２の制御信号によって決定され
る。先の差動増幅器２０からの出力信号は、該２個の格
子体のずれ量がダイナミックレンジ外である場合、極値
検出器２１に送信され、該出力信号の極値を検出された
後、計算ａ２２に入る。計算＠２２において、極値検出
器２１の出力信号及びＡ／Ｄ変換器１９の出力信号を計
算し、反転回路２３を通過させるかさせないかの制御信
号を発生し、あるいは、　Ｄ／Ａ変換器２４への出力信
号を発生して、該信号はＤ／Ａ変換された後粗動コント
ローラ１３へ送信され、粗動アクチュエータ（ＤＣモー
タ）の動作をさせて、前記２個の格子板のずれ量をダイ
ナミックレンジ内に入れるようにする。粗動によりダイ
ナミックレンジ内にずれ量が入った場合、その時点での
モアレ信号によるイメージセンサ１１にて検出され、前
述の過程を経て位置決めされることとなる。

１５７図に本発明による装置の制御動作フローチャート
図を示す０本フローチャート図は大きく分けて４つのグ
ループから成っていて、第１のグループはブロック３０
からブロック４７までであり、主として差動出力値がＯ
もしくは０に近接する点になるよう制御する役目を負う
。差動出力値をＯにし、もしくは０に近接する点にする
理由を以下に示す。イメージセンサ１１から出力された
波形においである場合に、１．５Ｆ　（格子ピッチ）幅
量上の波形の谷部があることがある。これは、すなわち
、第２の格子体のある基板であるウェハ上への透明な被
覆剤（レジスト）を塗布した場合、このレジストは第２
の格子体８上にも当然塗布されることになり、レーザ光
りが入射する部分においてレーザ光が干渉し、従って本
来、レーザ光りを反射させるべき第２の格子体８の８ａ
、　８ｃの表面と、レジスト表面で反射される光が干渉
し弱められるという現象である。

上記現象を更に詳しく説明する。第８図は本発明を使用
して位置決めを行うウェハの部分断面図である。ウェハ
７２上に光反射形格子体７１が・成立され、該ウェハ７
２と該反射形格子体７１との上に、透明な被覆剤である
レジスト７０が塗布されている。

ここで、レジストの屈折率をｎとし、その膜厚をｄとす
る。また、レーザ光りの波長を入とした時に、光の干渉
の一般式により、レーザ光りが強められる場合は、 ２ｄｎ＝ｍ＋　λ　　　−−−−−（ｉｔｅ）またレー
ザ光りが弱められる場合は、 という関係が成りたつ。ここでｍｌ　、　ｍ７整数であ
る。第８図においてレーザ光りが光路Ｌ＋　を通る時に
、（１１５）式が成立すると、その反射光は強められる
ことになる。また、レーザ光りが光路Ｌ２を通る時に、
（１１１３）式が成立すると、その反射光は弱められる
ことになる。この現象は差動出力値がＯであるような場
合に、上記の如く出力波形に１．５　Ｆ　（格子ピッチ
）幅の波形谷部（暗部）が現われることにより、検出可
能である。この状態をもって非通常状態と定義し、また
上記出力波形に１．５　Ｐ幅の波形山部（明部）が現わ
れるならば、それは通常状態と定義する。すなわち第５
図の差動出力線図が得られる場合は通常状態であり、非
通常状態なら、Ｘ軸中心に反転した差動出力線図が得ら
れる。

従って、非通常状態となっている時に、イメージセンサ
１１からの出力を明暗反転することが必要となる。上記
検出及び制御を第１グループが担当することになる。第
２．第３グループは該２個の格子体の現在のずれ量を把
握し、そのずれ量に応じて制御動作量を変化させる役目
を負う、更に具体的に説明すると、前記平均出力波形に
於ける幅広波形の幅寸法からダイナミックレンジ内か外
を判断し１幅広波形幅が１．５Ｐのときはダイナミック
レンジ内とし、それ以外は２枚の格子体のズレがダイナ
ミックレンジ外とし、差動出力波形の極大もしくは極小
値に移動させて、その位置で現在のずれ量を把握し、制
御しようとするものである。第２のグループはブロック
４８からブロック５７までであり、このグループは差動
出力値が極大値である場合に現在のずれ量がＸの正側で
あることを把握し、更に第２のグループが、現在のずれ
量が負側である場合にはそのずれ量を把握できないとい
う欠点を補うため、第３のグループにおいてＸの負側で
のずれ量を把握するものである。第３のグループはブロ
ック５８からブロック６３までであり、差動出力値が極
小値で、前記負値のずれ量を把握し、このずれ量に基づ
いて、２枚の基板の位置を制御する。そして第４のグル
ープのブロック８４にてダイナミックレンジに２枚の基
板のズレ量が入った状態でモアレ信号を利用した位置決
めすなわちモアレクローズを行って制御を完了する。

各ブロック毎の説明を下記に示す。

ブロック３０は定義であり、差動出力線上において格子
板のずれ量Δに相当する現在位２２　Ｘ　ｅ点において
差動出力値Ｆ（Ｘｏ）が出力されるとする０次にブロッ
ク３１にて判定され、差動出力値Ｆ（Ｘｏ）がＯあるい
は２枚の基板の位置決め上０とみなして差しつかえない
Ｏに近い設定値に近接するならばダイナミックレンジ内
か外の判定を行うターミナルα）進み、それ以外ならば
ブロック３２へ進む、ブロック３２では現在位置Ｘｏ点
より微小φΔＸだけＸの正値側に移動した時の差動出力
値Ｆ（Ｘｏ＋ΔＸ）からＸｏ点における微分値ＷＸＯを
求める。

前記ΔＸ移動方向のＦ　（Ｘ）値の１ｔ！Ｉ減を調べる
。　ＷＸＯの定義は以−ドの通りである。

その後、ブロック３３ｆ判定され、差動出力値Ｆ（Ｘ、
十ΔＸ）が０あるいはＯに近接するならばターミナル■
に進み、それ以外ならばブロック３４へ進む、ブロック
３４では差動出力値Ｆ　（Ｘｏ＋ΔＸ）がまず正か負か
の判定を行い、正ならブロック３５へ負ならブロック４
０に進む、ブロック３５からブロック４４までは、差動
出力値をＯ付近とするような最近接点に点ＸＯを移動さ
せる動作を行い、その後、ターミナル■に進む、すなわ
ちターミナル■においては、当初の位置にかかわらず、
全て差動出力が０付近であるような位ごとなり、この点
を新しく点Ｘｏ　と、段室する。次にブロック４５に進
み、暗部（出力波形のうち山と山にはさまれた谷部）が
１．５Ｐ幅以上ある場合は、ブロック４６にて差動出力
を反転した後に、あるいは該暗部が１．５Ｐ幅より小さ
ければそのままブロック４７へ進む、ブロック４７にお
いて、中央明部（イメージセンサ出力波形の幅広波形部
幅）が１．５Ｐ幅以Ｅと判定されればダイナミックレン
ジ内とみなされターミナル■へ進む、また該中央１！１
部が１．５Ｐ幅以下と判定されればブロック４８へ進む
、ブロック４８にて再び前記と同様にΔＸだけＸの正側
に移動したときの点Ｘｏにおける微分値ＷＸＯを求めら
れブロック４９へ進む、ブロック４９からブロック５１
までは差動出力波形の極大値（差動出力最大値）に点Ｘ
ｏを移動させる動作を行い、その後ブロック５２へ進む
、ブロック５２で再び中央明部が１゜５Ｐ幅以上か判定
され１以上ならダイナミックレンジ内なのでイメージセ
ンサ出力波形の幅広波形幅がターミナル■へ進む、該中
央明部が１．５Ｐ幅より小さい場合には、ブロック５５
へ進む、ブロック５５で、２枚の基板が正側にずれてい
れば５３へ、Δ′を検出されなければ負側にずれている
ので■へ進む、ブロック５３は中央明部が１．０２幅以
上か判定する。該中央明部が１．ＯＰ幅以北なら、２枚
の基板のずれ【よΔは３７４Ｐである東になり、ブロッ
ク５４で（１１０式の計算を行い、得られたずれ量Δだ
けブロック５７でＸの負の方向へΔだけ粗動移動（３／
４　Ｆ移動）させる。もしブロー、り５３Ｆ該中央明部
が１．ＯＰ幅より小さければ、ブロック５Ｂへ進み、２
枚の基板の信号波形より検出される距離Δ′によりずれ
量Δを求める。差動出力波形の極大イ１では現在位置を
確認できないということであり、ターミナル■すなわち
差動出力波形の極小値（最小ｆ／［）へ移動しΔ′を計
測する。ブロック５７へ進んだ状態ですでに該ずれ量は
ダイナミックレンジ内に入っているが為、その後ターミ
ナル■を経て、ブロック６４でモアレクローズによる微
動位置決めが行われる０次にターミナル■からの説明を
行う、差動出力波形の極大値にて現在位置の判断ができ
ない場合、差動出力波形の極小値１゛で判断することに
なる。すなわち負側にずれていることを意味しターミナ
ル■からブロック５８へ進み、現在位置Ｘｏ点（差動出
力線の極大値）から１７２Ｐ正値側に移動させられ、す
なわち、差動出力波形の極小値に移動させられる。ブロ
ック５９からブロック８３までは前述のブロック５２か
らブロック５７までと同様にずれ量Δをダイナミックレ
ンジ内に入れる動作を行う、その後ターミナル■を経て
、ブロック６４に進み、モアレクローズによる微動位置
決めが行われる。ブロック６４を通過した時点で位置決
めに関する全ての制御が完了する。

尚１本実施例は、第１の格子体を透過型格子体とし第２
の格子体を反射型格子体として示し、また第１の格子体
の両側の格子明部は中央の格子明部に対し１８０°位相
であり、第２の格子体の両側の格子明部は中央の格子明
部に対し０°位相であるものとして示したが、第１、第
２の格子体は共に透過型格子体であっても良く、また第
１．第２の格子体のそれぞれの両側の格子明部に対する
配列の位相差は、本発明の条件内である限り、どんな組
合せであっても良いことは前述した説明より明らかであ
る。また、格子体の格子暗部及び明部−の形状は、第３
図のような波形が得られ、光の強弱関係の識別が可能な
限りあらゆる変更が可能であって、例えば同一形状のへ
リングポーン形であっても良いしまた、同一形状の平行
四辺形であっても良い、あるいは個々に格子暗部・明部
の高さあるいは幅が少し異っていて、第３図の波形に対
して、頂部の高さが異るような波形が得られても、光の
強弱関係の識別が可能ならば、その格子体は本発明によ
る１実施例にすぎないことは明らかである。

発明の効果　　− 上述の構成による本発明の装置は、高精度の位置決めを
短時間で行うことができイメージセンサ幅広波形の寸法
及び差動出力の最大、最小値でのΔ′の表われ方により
２枚の基板のＸ方向でのズレ方向及びズレ量を計算し粗
動テーブルのダイナミックレンジ内への移動を可能にで
きるので粗動検知手段を別途に設ける必要がない為、コ
ストを低減しあるいは機構を簡素化し省スペースを図る
ことのできる改良位置決め装置を提供する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による位置決め装置の実施例の全体構
成を示す正面図であり、　　゛第２図は、本発明による
位置決め装置に用いる格子体の実施例を示す上面図であ
り、 第３図は、イメージセンサ１１より出力される波形の例
を示す図であり、 第４図は、イメージセンサ１１からの０６位相の信号及
び１８０６位相の信号を格子板の相対圧ｇｌｘの関数と
して示した図であり、 第５図は、第４図の２つの関数の差として示す差動出力
線図であり、 第６図は、本発明による位置決め装置の制御ブロックの
実施例を示す図であり、 第７図は１本発明による位置決め装置の制御フローチャ
ートの実施例を示した図であり、第８図は、本発明によ
る位置決め装置を使用するウェハの部分断面図である。 〔主要部分の符号の説明〕 １−ｍ−レクチル、　　　　２−ｍ一つエバ。 ３−−一粗動ステージ、　４−−一微動ステージ、６−
−−縮小レンズ、　　　７−−−第１の格子体、８−一
一第２の格子体、　　９−一一レーザ光源。 １０−一一ハーフミラ−１１１−−−イメージセンサ、
１４−−一粗動アクチュエータ（ＤＣモータ）１６−−
−微動アクチユエータ（電磁コイル）１７−−−０°位
相平均演算器、 １８−−−１８０°位相平均演算器、 １１３−−−　Ａ／Ｄ変換器、 ２０−ｍ−差動増幅器、　　２１−ｍ＝極値検出器。 ２２−ｍ−計算機、　　　　２３−ｍ−反転回路、２４
−−−　Ｄ／Ａ変換器、　　　２５−ｍ−結像レンズ。 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定間隔で対向配置された２枚の平行な基板の相互
   位置を調整し自動位置決めするために、上記基板のうち
   の一方に取付けられた第１の格子体（７）と上記基板の
   うちの他方に取付けられた第２の格子体（８）とをそな
   えるとともに、 上記第１の格子体（７）へ単一波長光（Ｌ）を照射する
   光源（９）と、前記第１の格子体（７）と上記第２の格
   子体（８）との上記単一波長光（Ｌ）の光路間に介在し
   、上記単一波長光（Ｌ）が前記第１の格子体（７）を通
   過し前記第２の格子体（８）に結像される前記単一波長
   上に位置する光学的縮小手段（６）と、上記単一波長光
   （Ｌ）を上記第１の格子体（７）のパターンを上記光学
   的縮小手段（６）とを介して上記第２の格子体（８）に
   投射し、第２の格子体（８）と合成され反射される合成
   パターンを検出し、該合成パターンに基づき上記基板の
   いずれかを位置調整する位置調整手段と、該位置調整手
   段からの制御信号を受けて上記基板のいずれかを所定方
   向に駆動する駆動機構とをそなえ、上記位置調整手段が
   上記第１の格子体（７）と上記第２の格子体（８）とを
   経由し合成された単一波長光（Ｌ）の前記合成パターン
   から得られるモアレ信号を電気的信号に変更する光電検
   出手段（１１）と、上記モアレ信号から、上記第１、第
   ２の格子体（７、８）の相対距離（△）に依存する所定
   の関数が創成され、該関数に応じて上記駆動機構を制御
   する制御器とで構成されてなる光学式自動位置決め装置
   において、上記第１の格子体（７）が有する複数の格子
   暗部（７ｂ）及び格子明部（７ｃ）は、該第１の格子体
   （７）の長手方向に中央の格子明部（７ａ）を挟み交互
   に配列され、かつ、平行に配列されており、その配列の
   中央に位置する中央の格子明部（７ａ）とその両側に位
   置する複数の両側の格子明部（７ｃ）は全て同一の高さ
   であり、該格子暗部（７ｂ）と該両側の格子明部（７ｃ
   ）は全て同一幅で構成されており、その中央の格子明部
   （７ａ）の幅が上記格子ピッチ（該格子暗部幅と該両側
   の格子明部幅の和）の２倍以上であって、上記第２の格
   子体（８）が有する複数の格子暗部（８ｂ）及び中央の
   明部を挟んで格子の長手方向両側にある格子明部（８ｃ
   ）は、該第２の格子体（８）の長手方向に交互に配列さ
   れ、かつ、平行に配列されており、その配列の中央に位
   置する一つの中央の格子明部（８ａ）は、その中央の格
   子明部幅が上記格子暗部（８ｂ）もしくは上記両側の格
   子明部（８ｃ）の１．５倍以上であって、上記第１の格
   子体（７）の該両側の格子明部（７ｃ）の外形が上記第
   ２の格子体（８）の該両側の格子明部（８ｃ）の外形に
   対し、光学的縮小手段の所定の縮小倍率に従って縮小さ
   れた時に同一となり、かつ、縮小された第１の格子 ■i７）の中央の格子明部（７ａ）が、第２の格子体（
   ８）の中央の格子明部（８ａ）よりも大きいことを特徴
   とする光学式自動位置決め装置。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の光学式自動位置決め
   装置において、上記第１の格子体（７）及び上記第２の
   格子体（８）が共に、透過形回析格子体として形成され
   ていることを特徴とする装置。 ３、特許請求の範囲第１項に記載の光学式自動位置決め
   装置において、上記第１の格子体（７）は透過形回析格
   子体として形成され、上記第２の格子体（８）は反射形
   回析格子体として形成されていることを特徴とする装置
   。 ４、特許請求の範囲第３項に記載の光学式自動位置決め
   装置において、上記第１の格子体（７）と上記第２の格
   子体（８）との前記単一波長光（Ｌ）光軸間に介在し、
   該第１の格子体（７）を透過した上記単一波長光（Ｌ）
   は透過させ、第２の格子体（８）から反射した上記単一
   波長光（Ｌ））は反射させる半透明鏡を有することを特
   徴とする装置。 ５、特許請求の範囲第１項及び、第２項から第４項のい
   ずれか１項に記載の光学式自動位置決め装置において、
   上記第１の格子体（７）の該中央の格子明部（７ａ）の
   幅が該格子１／２ピッチの偶数倍であり、上記第２の格
   子体（８）の該中央の格子明部（８ｎ）の幅が該格子１
   ／２ピッチの奇数倍であることを特徴とする装置。 ６、特許請求の範囲第１項から第５項のいずれか１項に
   記載の光学式自動位置決め装置において、上記駆動機構
   が、その移動量が異なる２種類以上の駆動部をそなえて
   いることを特徴とする装置。 ７、特許請求の範囲第１項から第６項のいずれか１項に
   記載の光学式自動位置決め装置において、上記の位置調
   整手段および駆動機構が２対設けられて、各駆動機構が
   その駆動方向を互いに直交する方向とするよう設定され
   ていることを特徴とする装置。 ８、所定間隔で対向配置された２枚の平行な基板の相互
   位置を調整し自動位置決めするために、上記基板のうち
   の一方に取付けられた第１の格子体（７）と、上記基板
   のうちの他方に上記第１の格子体（７）と平行に取付け
   られた第２の格子体（８）とをそなえるとともに、上記
   第１の格子体（７）へ単一波長光（Ｌ）を照射する光源
   （９）と、上記第１の格子体（７）を透過した上記単一
   波長光（Ｌ）を所定の倍率だけ縮小して上記第２の格子
   体（８）へ結像させる光学的縮小手段（６）と、上記単
   一波長光（Ｌ）を上記第１の格子体と上記光学的縮小手
   段（６）とを介して上記第２の格子体（８）を経由した
   時に生ずるパターンを検出し、電気的信号に変換する光
   電検出手段（１１）とから成る光学式自動位置決め制御
   装置において、上記第１の格子体（７）と上記第２の格
   子体（８）は、上記第１の格子体（７）から上記第２の
   格子体（８）に前記光学的縮小手段（６）を介して格子
   体（８）に結像される単一波長光（Ｌ）の合成パターン
   を、上記光電検出手段（１１）に検出された時に、上記
   第１、第２の格子体（７、８）の相対位置ずれ距離（△
   ）に依存して周期等価関数が発生し、該周期等価関数で
   示される上記光電検出手段（１１）からの電気的出力値
   のみを平均演算する平均演算手段であって、該平均演算
   手段が、第１の格子の明部と、第２の格子の明部を介し
   て得られる、非周期不等価関数で示される電気的出力値
   を挟んで、格子の長手方向にある各々の周期的電気出力
   値のみを平均演算する、第１及び第２の平均演算手段（
   １７、１８）からなり、前記第１及び第２の平均演算手
   段（１７、１８）の２つの出力値の差を求めて差動出力
   値として出力する差動増幅手段（２０）と、該差動出力
   値の極値（最大値又は最小値）を検出する極値検出手段
   （２１）と、上記光電検出手段（１１）からの上記第１
   、第２の格子体（７、８）の相対距離（△）及び上記極
   値検出手段（２１）からの出力により計算した後に、該
   相対距離（△）に応じて制御信号を出力する計算手段（
   ２２）と、上記計算手段（２２）からの該制御信号に従
   って、上記第１、第２の格子体（７、８）の相対距離（
   △）を所定値以下の場合には小さい制御動作で正確に零
   に近づける微動動作手段（１５、１６）と、所定値以上
   の場合には大きい動作でおおよそ零に近づける粗動動作
   手段（１３、１４）とから成っていることを特徴とする
   光学式自動位置決め制御装置。 ９、特許請求の範囲第８項に記載の光学式自動位置決め
   制御装置において、上記光電検出手段（１１）から通常
   の状態に対し正負反転した出力が、得られた時に限り、
   上記光電検出手段（１１）からの出力値を入力し、前記
   差動出力値出力を反転し、負に出力する反転手段を有す
   ることを特徴とする装置。