(57)【要約】【課題】  高い精度をもって測定対象の位置情報を測定することができる干渉計システム及び干渉計システムにおける信号処理方法等を提供する。【解決手段】  検出信号Ｋ１は測定対象に測定光を照射して得られる信号をディジタル化した信号であり、急激に周期及びパルス幅が変動しない性質を有する信号である。フラグ生成部２２は検出信号Ｋ１を同期化させた同期化信号Ｋ２の立ち上がり及び立ち下がりを検出する。周期計測部２３は、同期検出信号Ｋ２に含まれる各パルスの周期及びパルス幅を計測して同期検出信号Ｋ２を１周期遅らせた遅延検出信号Ｋ３を生成する。エッジ監視部２５は遅延検出信号Ｋ３の立ち上がり位置等を検出し、補完カウンタ部２４はエッジ監視部２５から出力される補完開始終了信号ＳＴに基づいて補完信号ＫＣを生成し、遅延検出信号ＫＣのパルス異常が生じている箇所を補完する。【選択図】  図２
2006064570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象に測定光を照射して得られる反射光に基づいて前記測定対象の位置情報を測定する干渉計システムにおける信号処理方法であって、
所定信号を所定周期分だけ遅延させた遅延信号を得る遅延ステップと、
所定時間位置以外の時間位置における前記遅延信号の信号レベルの変化を検出する検出ステップと、
前記検出ステップの検出結果に基づいて、前記遅延を補正する補正信号を生成する補正信号生成ステップと、
前記補正信号により前記遅延信号を補正する補正ステップと
前記補正ステップで補正された前記遅延信号を使って前記測定対象の位置情報を測定する測定ステップと
を含むことを特徴とする干渉計システムにおける信号処理方法。
【請求項２】
前記補正信号生成ステップは、前記所定時間位置以外の時間位置から前記遅延信号の複数周期に亘る期間において前記遅延信号を補正する補正信号を生成するステップであることを特徴とする請求項１記載の干渉計システムにおける信号処理方法。
【請求項３】
前記検出ステップは、前記遅延信号の信号レベルの立ち上がり及び立ち下がりの有無を所定の時間幅をもって検出するステップであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の干渉計システムにおける信号処理方法。
【請求項４】
前記所定信号は、前記反射光と参照光とを干渉させた干渉光を検出することによって得られる検出信号であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の干渉計システムにおける信号処理方法。
【請求項５】
前記所定信号は、前記測定対象の位置情報を得るために、前記反射光と参照光とを干渉させた干渉光を検出することによって得られる検出信号との比較を行う基準信号であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の干渉計システムにおける信号処理方法。
【請求項６】
所定の移動方向に移動可能に構成された可動体と、
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の信号処理方法を用いて前記可動体を前記測定対象として前記位置情報を測定する干渉計システムと、
前記干渉計システムの測定結果に基づいて前記可動体を駆動する駆動制御部と
を備えることを特徴とするステージ。
【請求項７】
基準信号を出力する基準機と、測定対象に測定光を照射して得られる反射光と参照光とを干渉させて得られる検出信号を出力する受信機とを備え、前記基準機からの基準信号と前記受信機からの検出信号とに基づいて、前記測定対象の位置情報を得る干渉計システムにおいて、
前記基準機は、ディジタル処理された信号を請求項１から請求項５の何れか一項に記載の信号処理方法を用いて補正処理し、該補正処理後の信号を前記基準信号として出力することを特徴とする干渉計システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コヒーレンシーの高い測定光を測定対象に照射して得られる反射光を検出して測定対象の位置情報を測定する干渉計システム及び干渉計システムにおける信号処理方法、並びに当該信号処理方法を用いて可動体の位置情報を測定するステージに関する。
【背景技術】
【０００２】
干渉計システムは、レーザ光等の高コヒーレントな測定光を移動可能な測定対象に照射し、その反射光を検出して測定対象の位置情報を測定するものであり、例えば１ｎｍ程度の高分解能を有する。このため、レーザ干渉計は半導体素子、液晶表示素子、磁気ヘッド、その他の微細なデバイスを製造するためにマスクに形成されたパターンをウェハ又はガラスプレート等の基板上に転写する露光装置にも設けられており、マスク及び基板を移動させるステージの位置情報を測定するために用いられている。
【０００３】
干渉計システムは高コヒーレント光を射出する光源を備え、光源から射出された高コヒーレント光を複数に分割してその一つを上記の測定光として用いている。例えば、露光装置に設けられる干渉計システムは、光源からの高コヒーレント光を３つに分割して、上記の測定光、上記ステージに対する基準位置を定める固定鏡に照射する参照光、及びステージの位置情報を得るために光路長が既知である基準光路を介するための基準光として用いている。
【０００４】
ステージの位置情報は、ステージに設けられた移動鏡に測定光を照射して得られる反射光と固定鏡で反射された参照光とを干渉させた干渉光を受信機で検出し、受信機で得られた検出信号と基準光路を介した基準光を基準受信機で検出して得られた基準信号とを比較することで測定している。位置情報の測定のために受信機の検出信号及び基準受信機の基準信号は共にディジタル化（二値化）されるが、検出信号又は基準信号に雑音が重畳されていると信号の周期が突然変化する現象（所謂、グリッチ）が生じ、位置情報の測定精度が低下してしまう。かかる不具合を防止するために、以下の特許文献１は、検出信号をディジタル化する際のグリッチを低減するグリッチ低減回路を開示している。
【特許文献１】特開２００１−９４４０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した従来のグリッチ低減回路は検出信号又は基準検出信号をディジタル化する際にグリッジを低減するものであるが、ディジタル化する時点においてグリッチを完全に除去できる訳ではない。このため、変換されたディジタル信号のパルス幅が急激に変動する現象、及びパルスが１周期又は複数周期に亘って突然抜ける現象が依然として生ずる。かかる現象が生ずると、誤差が生じて位置情報の測定精度が低下するという問題があった。また、測定結果からステージの加速度を求めている場合には異常な加速度が得られてしまい、ステージの停止等のエラー処理を行う必要があるという問題があった。
【０００６】
近年、デバイスの製造においては主として高密度化のために微細化が要求されている。特に、半導体素子の製造においては、プロセスルールが０．１μｍ程度になりつつあり、基板上に既に形成されたパターンと露光を行うパターンとの重ね合わせ精度は極めて厳しい精度が要求されている。重ね合わせ精度を向上させるためには、まずはステージの位置情報を高い精度で測定しなければならず、このためにノイズに起因する測定誤差を極力避ける必要がある。また、微細化とともにスループット（単位時間に露光処理することができる基板の枚数）の向上が要求されており、本来は必要のないエラー処理を極力排除する必要がある。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高い精度をもって測定対象の位置情報を測定することができる干渉計システム及び干渉計システムにおける信号処理方法、並びに当該信号処理方法を用いて可動体の位置情報を測定するステージを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、実施の形態に示す各図に対応付けした以下の構成を採用している。但し、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。
上記課題を解決するために、本発明の干渉計システムにおける信号処理方法は、測定対象（ＯＢ）に測定光を照射して得られる反射光に基づいて前記測定対象の位置情報を測定する干渉計システム（１０）における信号処理方法であって、所定信号（Ｋ１、Ｋ２）を所定周期分だけ遅延させた遅延信号（Ｋ３）を得る遅延ステップと、所定時間位置（Ａ１、Ａ２）以外の時間位置における前記遅延信号の信号レベルの変化を検出する検出ステップと、前記検出ステップの検出結果に基づいて、前記遅延を補正する補正信号（ＫＣ）を生成する補正信号生成ステップと、前記補正信号により前記遅延信号を補正する補正ステップと前記補正ステップで補正された前記遅延信号を使って前記測定対象の位置情報を測定する測定ステップとを含むことを特徴としている。
この発明によると、所定信号を所定周期分だけ遅延させた遅延信号の所定時間位置以外の時間位置における信号レベルの変化を検出し、この検出結果に基づいて生成した補正信号により遅延信号を補正し、補正された遅延信号を使って測定対象の位置情報が測定される。
また、本発明のステージは、所定の移動方向に移動可能に構成された可動体（６６）と、上記の何れかに記載の信号処理方法を用いて前記可動体を前記測定対象として前記位置情報を測定する干渉計システム（６４ａ、６４ｂ、７０ａ、７０ｂ）と、前記干渉計システムの測定結果に基づいて前記可動体を駆動する駆動制御部（６０）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の干渉計システムは、基準信号（Ｓ１）を出力する基準機（１３）と、測定対象（ＯＢ）に測定光を照射して得られる反射光と参照光とを干渉させて得られる検出信号（Ｓ２、Ｓ３）を出力する受信機（１５、１７）とを備え、前記基準機からの基準信号と前記受信機からの検出信号とに基づいて、前記測定対象の位置情報を得る干渉計システム（１０）において、前記基準機は、ディジタル処理された信号を補正処理し、該補正処理後の信号を前記基準信号として出力することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高い精度で測定対象の位置情報を測定することができるという効果がある。
また、本発明によれば、可動体の位置情報を高い精度をもって測定することができ、この高い精度を有する測定結果に基づいて可動体を駆動しているため、可動体を精密に駆動することができる。
更に、本発明によれば、基準機は、可動体である測定対象からの反射光を使わないので、ドップラー現象の影響を受けることなく、より容易に補正処理された最適な基準信号を生成することが可能であり、測定対象の位置情報を精度良く測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による干渉計システム及び干渉計システムにおける信号処理方法、並びに該信号処理方法を用いるステージについて詳細に説明する。
【００１１】
〔干渉計システム〕
図１は、本発明の一実施形態による信号処理方法が用いられる干渉計システムの構成の概略を示すブロック図である。図１に示す干渉計システム１０は、概説すると、レーザ光源１１から射出されるレーザ光ＬＢ０を３つのレーザ光ＬＢ１〜ＬＢ３に分割し、分割した１つのレーザ光ＬＢ１を光路長が既知の基準光路Ｐ１を介して受信して基準信号Ｓ１を得るとともに、分割した他の２つのレーザ光ＬＢ２，ＬＢ３を測定対象ＯＢに照射して得られた干渉光を受信することで検出信号Ｓ２，Ｓ３のそれぞれを得て、基準信号Ｓ１及び検出信号Ｓ２，Ｓ３から測定対象ＯＢの位置情報を測定するものである。以下、具体的な構成について説明する。
【００１２】
レーザ光源１１は２つの異なる波長λ１，λ２を含むレーザ光ＬＢ０を射出する。このレーザ光ＬＢ０は分割器１２に入射し、３つのレーザ光ＬＢ１〜ＬＢ３に分割される。分割された１つのレーザ光ＬＢ１は反射ミラーＭ１，Ｍ２で順に反射されつつ基準光路Ｐ１を介して基準受信機１３に入射する。ここで、レーザ光ＬＢ１は２つの異なる波長λ１，λ２を含んでいるため、これらの干渉光が基準受信機１３に入射する。基準受信機１３は２つの異なる波長λ１，λ２の干渉光を光電変換して基準信号を生成し、この基準信号をディジタル化（二値化）してグリッチ低減処理を行う。また、これらの処理が行われた信号に対してパルス幅変動及びパルス抜けを補完する処理を施して基準信号Ｓ１を出力する。
【００１３】
分割器１２で分割されたレーザ光ＬＢ２はミラーＭ３で反射されて干渉計１４に入射する。干渉計１４に入射したレーザ光ＬＢ２は２つの異なる波長λ１，λ２を含んでおり、何れか一方の波長のレーザ光（例えば、波長λ１のレーザ光）が光路Ｐ２を介して測定対象ＯＢに取り付けられた反射器ＭＲ１で反射され、光路Ｐ２を逆走して再び干渉計１４に入射する。他方の波長のレーザ光（例えば、波長λ２のレーザ光）は、不図示の固定鏡に照射され、その反射光が干渉計１４に入射する。尚、図１に示す測定対象ＯＢは、紙面に平行な面内において直行する２つの方向Ｄ１，Ｄ２に移動可能に構成されているものとする。
【００１４】
干渉計１４は、光路Ｐ２を介した波長λ１のレーザ光と、不図示の固定鏡で反射された波長λ２のレーザ光とを干渉させる。干渉計１４で得られた干渉光ＩＦ１は干渉計１４から射出されて受信機１５に入射する。受信機１５は干渉光ＩＦ１を光電変換して検出信号を生成し、この検出信号をディジタル化（二値化）してグリッチ低減処理を行う。また、これらの処理が行われた信号に対してパルス幅変動及びパルス抜けを補完する処理を施して検出信号Ｓ２を出力する。
【００１５】
また、分割器１２で分割されたレーザ光ＬＢ３は干渉計１６に入射する。干渉計１６に入射したレーザ光ＬＢ３も２つの異なる波長λ１，λ２を含んでおり、何れか一方の波長のレーザ光（例えば、波長λ１のレーザ光）が光路Ｐ３を介して測定対象ＯＢに取り付けられた反射器ＭＲ２で反射され、光路Ｐ２を逆走して再び干渉計１６に入射する。他方の波長のレーザ光（例えば、波長λ２のレーザ光）は、不図示の固定鏡に照射され、その反射光が干渉計１６に入射する。
【００１６】
干渉計１６は、光路Ｐ３を介した波長λ１のレーザ光と、不図示の固定鏡で反射された波長λ２のレーザ光とを干渉させる。干渉計１６で得られた干渉光ＩＦ２は干渉計１６から射出されて受信機１７に入射する。受信機１７は干渉光ＩＦ２を光電変換して検出信号を生成し、この検出信号をディジタル化（二値化）してグリッチ低減処理を行う。また、これらの処理が行われた信号に対してパルス幅変動及びパルス抜けを補完する処理を施して検出信号Ｓ３を出力する。
【００１７】
基準受信機１３からの基準信号Ｓ１、受信機１５からの検出信号Ｓ２、及び受信機１７からの検出信号Ｓ３は中央測定装置１８に入力される。中央測定装置１８は、基準信号Ｓ１と検出信号Ｓ２を比較することにより、方向Ｄ１における測定対象ＯＢの位置情報を測定し、基準信号Ｓ１と検出信号Ｓ３を比較することにより方向Ｄ２における測定対象ＯＢの位置情報を測定する。以上説明した処理を行って、図１に示す干渉計システムは測定対象ＯＢの紙面内における位置情報を測定する（測定ステップ）。
【００１８】
〔信号処理装置及び信号処理方法〕
以上、干渉計システム１０の全体構成について説明したが、次に、基準受信機１３及び受信機１５，１７に設けられる信号処理装置及び信号処理方法について説明する。尚、基準受信機１３及び受信機１５，１７に設けられる信号処理装置の構成は同様の構成であるため、以下においては受信機１５に設けられる信号処理装置の構成を代表して説明し、基準受信機１３及び受信機１７に設けられる信号処理装置の構成の説明は省略する。
【００１９】
図２は、本発明の一実施形態による信号処理方法が用いられる信号処理装置の構成を示すブロック図である。図２に示す信号処理装置２０は、入力端子Ｔ１に入力されるディジタル化された検出信号（基準受信機１３の場合はディジタル化された基準信号）の急激なパルス幅の変化及び１周期分のパルス抜けを補完する信号処理を行う信号処理装置である。ここで、入力端子Ｔ１に入力される検出信号について説明する。
【００２０】
図３は、信号処理装置の入力端子Ｔ１に入力される検出信号の一例を示す図である。図３（ａ）において、符号Ｋ０を付して示した信号は、図１に示した受信機１５内において干渉光ＩＦ１を光電変換して得られた検出信号であり、符号Ｋ１を付して示した信号は検出信号Ｋ０のディジタル化処理及びグリッチ低減処理を行って得られる検出信号（所定信号）である。この検出信号Ｋ１が信号処理装置２０の入力端子Ｔ１に入力される。
【００２１】
検出信号Ｋ０から検出信号Ｋ１を得る基本的な処理は、検出信号Ｋ０に対して２つの異なる閾値ＴＨ１，ＴＨ２を設定し、検出信号Ｋ０の値が閾値ＴＨ１を超えて閾値ＴＨ１よりも大きくなった場合に値を“１”とし、検出信号Ｋ０の値が閾値ＴＨ２を超えて閾値ＴＨ２よりも小さくなった場合に値を“０”とする。かかる処理と同時に、前述した特許文献１に開示されたグリッチ低減処理を行い、グリッチを低減する。
【００２２】
ここで、例えば符号ＰＴ１を付して示す箇所において、検出信号Ｋ０の１つのパルスが閾値ＴＨ１を超えてはいるものの、他のパルスに比べて全体として値が小さい場合には、得られる検出信号Ｋ１のパルス幅が急激に狭くなる現象が生ずる。また、例えば符号ＰＴ２を付して示す箇所において、検出信号Ｋ０の１つのパルスの値が極めて小さくなって閾値ＴＨ１を超えない場合には、その箇所において検出信号Ｋ１のパルス抜けが生ずる現象が生ずる。このような検出信号Ｋ１が信号処理装置２０の入力端子Ｔ１に入力される。尚、入力端子Ｔ１に入力される検出信号Ｋ１の周波数は３．５ＭＨｚ〜６．５ＭＨｚ程度であり、デューティ比（一つの周期内において、値が“０”である期間と値が“１”である期間との時間比）は５０％である。
【００２３】
また、図３（ｂ）において、符号Ｋ１０を付して示した信号及び符号Ｋ１を付して示した信号は、共に上述した検出信号Ｋ０のディジタル化処理及びグリッチ低減処理を行って得られる検出信号であるが、検出信号Ｋ１０は正常時に得られる信号でり、検出信号Ｋ１は異常時に得られる信号である。図３（ｂ）に示す通り、検出信号Ｋ１０は、ほぼ一定周期でほぼ一定幅のパルスが現れているのに対し、検出信号Ｋ１は符号ＰＴ１１，ＰＴ１２，ＰＴ１３を付して示す箇所においてパルスが異常になっている。
【００２４】
符号ＰＴ１１を付して示す箇所では時間的に大幅に早まってパルスが現れており、符号ＰＴ１２を付して示す箇所では論理が逆になっており、符号ＰＴ１３を付して示す箇所では、パルス幅は異常に狭くなっている。図３（ａ），（ｂ）に示す異常がある検出信号Ｋ１を用いて測定対象ＯＢの位置情報又は加速度を測定すると、測定精度の低下を招き、又は異常な加速度が求められてしまうため、本実施形態ではパルスの異常を補完して正常な検出信号としている。
【００２５】
図２に戻り、本実施形態の信号処理装置２０は、同期化部２１、フラグ生成部２２、周期計測部２３、補完カウンタ部２４、エッジ監視部２５、及びマルチプレクサ２６を含んで構成される。尚、信号処理装置２０内の各ブロックには、周波数が２００ＭＨｚ程度の基準クロックＣＬＫ（図示省略）が供給されており、各ブロックはこの基準クロックＣＬＫに同期して動作する。
【００２６】
同期化部２１は、入力端子Ｔ１を介して入力される検出信号Ｋ１（図２参照）を、基準クロックＣＬＫに同期させた同期検出信号Ｋ２（所定信号）を生成する。フラグ生成部２２は同期化部２１から出力される同期検出信号Ｋ２に基づいて、同期検出信号Ｋ２の状態変化を示すフラグＦＰ，ＦＮ，ＦＡを生成する。ここで、フラグＦＰは同期検出信号Ｋ２が立ち上がった時点においてのみ値が“１”となるフラグであり、フラグＦＮは同期検出信号Ｋ２が立ち下がった時点においてのみ値が“１”となるフラグであり、フラグＦＡはフラグＦＰが出力される度に値が変化する（値が交互に“１”又は“０”となる）フラグである。尚、フラグ生成部２２は、同期化部２１から入力される同期検出信号Ｋ２をそのまま周期計測部２３に出力する。
【００２７】
周期計測部２３は、フラグ生成部２２から出力される同期検出信号Ｋ２に含まれる各パルスの周期及びパルス幅を、フラグ生成部２２から出力されるフラグＦＰ，ＦＮ，ＦＡを用いて計測し、同期検出信号Ｋ２を所定周期だけ遅延させた遅延検出信号Ｋ３（遅延信号）を生成する。尚、本実施形態における周期計測部２３は、同期検出信号Ｋ２に対して１周期だけ遅延させた遅延検出信号Ｋ３を生成する場合を例に挙げて説明するが、複数周期分遅延させた遅延検出信号Ｋ３を生成するようにしても良い。また、周期計測部２３について、同期検出信号Ｋ２を１周期だけ遅延させた遅延検出信号Ｋ３を生成するように設定されていても、同期検出信号Ｋ２のパルスの異常に応じて、結果として遅延検出信号Ｋ３が同期検出信号Ｋ２に対して複数周期分遅延したものとなることもある。
【００２８】
また、周期計測部２３で計測された各パルスの周期及びパルス幅の計測結果は、計数信号Ｅ２として補完カウンタ部２４に出力され、同期検出信号Ｋ２のパルスに異常が生じたときの異常箇所を補完する補完信号を生成するために用いられる。また、周期計測部２３は、同期検出信号Ｋ２が正常であると予測されるときの立ち上がり時点及び立ち下がり時間を監視するためのエッジ監視制御信号ＥＷをエッジ監視部２５に対して出力する。尚、周期計測部２３は、フラグ生成部２２から出力されるフラグＦＡをそのまま補正カウンタ部２４に出力する。
【００２９】
補完カウンタ部２４は、周期計測部２３から出力される計数信号Ｅ２に基づいて同期検出信号Ｋ２の異常箇所を補完する補完信号ＫＣを生成する。尚、補完信号ＫＣを生成するか否かは、エッジ監視部２５から出力される補完開始停止信号ＳＴにより制御される。エッジ監視部２５は、フラグ生成部２２からのフラグＦＰが入力されているとともに、周期計測部２３から遅延検出信号Ｋ３及びエッジ監視制御信号ＥＷが入力されており、フラグＦＰ及びエッジ監視制御信号ＥＷに基づいて、遅延検出信号Ｋ３の立ち上がり及び立ち下がりを監視し、この監視結果に応じて補完カウンタ部２４に補完開始停止信号ＳＴを出力するとともに、マルチプレクサ２６に対して選択信号ＳＬを出力する。
【００３０】
図４は、遅延検出信号Ｋ３に対して設定されるエッジ検出領域を説明するための図である。図４中において、符号Ａ１を付した領域が遅延検出信号Ｋ３の立ち上がり時点で設定されるエッジ検出領域であり、符号Ａ２を付した領域が遅延検出信号Ｋ３の立ち下がり時点で設定されるエッジ検出領域である。図示の通り、エッジ検出領域Ａ１，Ａ２は、ノイズの影響等がなければ遅延検出信号Ｋ３が本来立ち上がるであろう位置又は立ち下がるであろう位置からある程度の幅（例えば、基準クロックＣＬＫの数クロック分の幅：所定の時間幅）をもって設定されている。
【００３１】
このように、エッジ検出領域Ａ１，Ａ２を設けて遅延検出信号Ｋ３の立ち上がり及び立ち下がりを検出するのは、サンプリング誤差に起因して僅かに立ち上がりの時間位置及び立ち下がりの時間位置がずれても検出を可能とするためである。また、例えば図３（ｂ）の符号ＰＴ１１を付して示す箇所のようにパルスが時間的に大幅に早まって現れる異常が生じた場合であっても、遅延検出信号Ｋ３の補完を可能にするためである。
【００３２】
図２に戻り、マルチプレクサ２６は、選択信号入力端Ｃに入力される選択信号ＳＬに応じて、周期計測部２３からの遅延検出信号Ｋ３又は補完カウンタ部２４の何れか一方の信号を補完検出信号Ｋ４として出力する。具体的には、選択信号ＳＬが値“０”である場合には、遅延検出信号Ｋ３を補完検出信号Ｋ４として出力する。また、選択信号ＳＬが値“１”である場合には、補完信号ＫＣを補完検出信号Ｋ４として出力する。
【００３３】
以上、信号処理装置２０の構成について説明したが、次に信号処理装置に設けられる周期計測部２３及び補正カウンタ部２４の内部構成について順に説明する。図５は、周期計測部２３の内部構成を示すブロック図である。図５に示す通り、周期計測部２３は、周期計測カウンタ３１、パルス幅記憶部３２、補完周期カウンタ２３，２４、補完パルス幅カウンタ部３５、及びエッジ監視カウンタ部３６を含んで構成される。尚、フラグ生成部２２から出力される同期検出信号Ｋ２は入力端子Ｔ１１から入力され、フラグＦＰ，ＦＮ，ＦＡは入力端子Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４からそれぞれ入力される。
【００３４】
周期計測カウンタ３１は、入力端子Ｔ１２から入力されるフラグＦＰを用いて同期検出信号Ｋ２の各周期の長さを計測するカウンタである。つまり、周期計測カウンタ３１はフラグ生成部２２からフラグＦＰが出力された時点において基準クロックＣＬＫに同期してカウントを開始し（インクリメントを開始し）、次にフラグＦＰが出力された時点においてカウントを停止するとともに、値をリセットして（値を“０”に設定して）、再度カウントを開始する動作を繰り返し行う。周期計測カウンタ３１がカウントを停止した時点のカウント値Ｃ１と基準クロックＣＬＫの１周期の長さ（基準クロックＣＬＫの周波数が２００ＭＨｚである場合には５ｎｓ）との積が同期検出信号Ｋ２の１周期の長さになる。
【００３５】
パルス幅記憶部３２は、入力端子Ｔ１３から入力されるフラグＦＮを用いて同期検出信号Ｋ２のパルス幅（同期検出信号Ｋ２の値が“１”である時間）を記憶する。このパルス幅記憶部３２は、入力端子Ｔ１からフラグＦＮが入力された時点において周期計測カウンタ３１のカウント値Ｃ１を取り込む（ラッチする）ことで、同期検出信号Ｋ２のパルス幅を計測する。つまり、周期計測カウンタ３１はフラグＦＰを用いて同期検出信号Ｋ２が立ち上がってからの時間をカウントしているため、同期検出信号Ｋ２が立ち下がった時点でフラグ生成部２２から出力されるフラグＦＮに基づいて周期計測カウンタ３１のカウント値Ｃ１を取り込めばパルス幅が得られる。
【００３６】
尚、パルス幅記憶部３２は、フラグ生成部２２からフラグＦＮが出力される度に、周期計測カウンタ３１のカウント値Ｃ１を取り込む。このため、同期検出信号Ｋ２の１周期を同期検出信号Ｋ２の立ち上がりから次の立ち上がりまでと定義した場合には、パルス幅記憶部３２が一度取り込んだカウント値Ｃ１を記憶する期間は、カウント値Ｃ１の取り込みを行った周期の後半の半周期が開始されてから次の周期の前半の半周期が終了するまでの間である。
【００３７】
補完周期カウンタ３３，３４は、入力端子Ｔ１４から入力されるフラグＦＡと周期計測カウンタ３２のカウント値Ｃ１とを用いて、同期検出信号Ｋ２に含まれる各パルスの周期をカウントする。補完周期カウンタ３３，３４のカウント値は、同期検出信号Ｋ２の各周期を所定周期（本実施形態では１周期）遅らせた遅延検出信号Ｋ３を生成するために用いられる。尚、入力端子Ｔ１４から入力されるフラグＦＡは、そのまま出力端子Ｔ１５を介して補完カウンタ部２４に出力される。また、補完周期カウンタ３３，３４のカウント値は、同期検出信号Ｋ２にパルスに異常が生じたときの異常箇所を補完して正常にするために必要となる補完信号ＫＣを生成する際に、補完信号ＫＣに含まれる各パルスの周期を決定するためにも用いられる。
【００３８】
この補完周期カウンタ３３はフラグＦＡの立ち下りにおいて周期計測カウンタ３１のカウント値Ｃ１を取り込み、基準クロックＣＬＫに同期して取り込んだカウント値をデクリメントし、カウント値が“０”になった時点においてカウントを停止する。尚、補完周期カウンタ３３のカウント値をＣ３とする。補完周期カウンタ３４はフラグＦＡの立ち上がりにおいて周期計測カウンタ３１のカウント値Ｃ１を取り込み、基準クロックＣＬＫに同期して取り込んだカウント値をデクリメントし、カウント値が“０”になった時点においてカウントを停止する。尚、補完周期カウンタ３４のカウント値をＣ４とする。ここで、補完周期カウンタ３３，３４を並列して設けるのは、各々を交互に動作させることで遅延検出信号Ｋ３の各周期を、途切れがなく連続的なものとするためである。
【００３９】
これら補完周期カウンタ３３の出力端と補完周期カウンタ３４の出力端は互いに接続されている。補完周期カウンタ３３，３４はフラグＦＡの立ち上がりと立ち下がりにおいて交互に動作し、同時に動作することはない。また、そのカウント値Ｃ３，Ｃ４も交互に出力されて同時に出力されることはない。このため、各々の出力端を接続した構成にして、いわばカウント値Ｃ３とカウント値Ｃ４とを多重化している。尚、以下では、カウント値Ｃ３とカウント値Ｃ４とを多重化した信号を多重信号Ｅ１という。尚、多重信号Ｅ１はフラグＦＡを用いてカウント値Ｃ３，Ｃ４に分離可能である点に注意されたい。
【００４０】
多重信号Ｅ１は補完パルス幅カウンタ部３５に出力される。補完パルス幅カウンタ部３５は、多重信号Ｅ１の値が“０”になった時点において、パルス幅記憶部３２に記憶されているカウント値Ｃ２を取り込み、基準クロックＣＬＫに同期して取り込んだカウント値をデクリメントし、カウント値が“０”になった時点においてカウントを停止する動作を行う。尚、補完パルス幅カウンタ部３５のカウント値をＣ５とする。
【００４１】
この補完パルス幅カウンタ部３５は、カウント値Ｃ５が“０”である場合には遅延検出信号Ｋ３の値を“０”とし、カウント値Ｃ５が“０”以外である場合には遅延検出信号Ｋ３の値を“１”とする。これにより、パルス幅記憶部３２のカウント値Ｃ２が取り込まれてからカウント値Ｃ５が“０”となるまで遅延検出信号Ｋ３の値は“１”となり、カウント値Ｃ５が“０”になってから次のカウント値Ｃ２を取り込むまで遅延検出信号Ｋ３の値が“０”となる。このようにして遅延検出信号Ｋ３が生成される。また、補完パルス幅カウンタ部３５のカウント値Ｃ５は、上記の遅延検出信号Ｋ３を生成するためのみならず、同期検出信号Ｋ２にパルスに異常が生じたときの異常箇所を補完して正常にするために必要となる補完信号ＫＣを生成する際に、補完信号ＫＣに含まれる各パルスのパルス幅を決定するためにも用いられる。
【００４２】
補完パルス幅カウンタ部３５のカウント値Ｃ５は出力端子Ｔ１７に出力される。尚、前述した多重信号Ｅ１も出力端子Ｔ１７に出力されることになるが、ここでは便宜上、多重信号Ｅ１とカウント値Ｃ５とを合わせて計数信号Ｅ２とする。尚、計数信号Ｅ２は、エッジ監視カウンタ部３６内において、及び図１に示す補完カウンタ部２４内において多重信号Ｅ１とカウント値Ｃ５とに分けられる点に注意されたい。
【００４３】
エッジ監視カウンタ部３６は、計数信号Ｅ２に含まれる多重信号Ｅ１及びカウント値Ｃ５とに基づいて、図４に示すエッジ検出領域Ａ１，Ａ２を設けるためのエッジ監視制御信号ＥＷを生成する。具体的には、多重信号Ｅ１の値が所定の値以下になってから多重信号Ｅ１の値が“０”になって所定の時間（例えば、基準クロックＣＬＫの数クロック分の時間）が経過するまでの間だけエッジ監視制御信号ＥＷの値を“１”にする。また、カウント値Ｃ５の値が所定の値以下になってから、カウント値Ｃ５の値が“０”になって所定の時間（例えば、基準クロックＣＬＫの数クロック分の時間）が経過するまでの間だけエッジ監視制御信号ＥＷの値を“１”にする。エッジ監視制御信号ＥＷは、出力端子Ｔ１８に出力される。
【００４４】
図６は、補完カウンタ部２４の内部構成を示すブロック図である。図６に示す通り、補完カウンタ部２４は、パルス周期レジスタ４１，４２、周期生成カウンタ部４３，４４、論理和回路（以下、ＯＲ回路という）４５、パルス幅レジスタ４６、及び補完実行カウンタ部４７を含んで構成される。尚、周期計測部２３から出力されるフラグＦＡは入力端子Ｔ２１から入力され、計数信号Ｅ２は入力端子Ｔ２２から入力される。また、エッジ監視部２５から出力される補完開始停止信号ＳＴは入力端子Ｔ２３から入力される。
【００４５】
パルス周期レジスタ４１，４２は、入力端子Ｔ２２から入力される計数信号Ｅ２に含まれる多重信号Ｅ１を、フラグＦＡが入力されるタイミングで取り込んで一時的に記憶する。具体的には、パルス周期レジスタ４１はフラグＦＡの立ち下りにおいて多重信号Ｅ１を取り込み、パルス周期レジスタ４２はフラグＦＡの立ち上がりにおいて多重信号Ｅ１を取り込む。つまり、パルス周期レジスタ４１，４２は、フラグＦＡの立ち上がり又は立ち下がりにおいて交互に動作して多重信号Ｅ１を取り込む。かかる動作を行うことにより、補完開始終了信号ＳＴの値が“１”であるときに、多重信号Ｅ１に含まれるカウント値Ｃ３（補完周期カウンタ３３のカウント値）がパルス周期レジスタ４１に記憶され、カウント値Ｃ４（補完周期カウンタ３４のカウント値）がパルス周期レジスタ４２に記憶される。但し、上記の動作は補完開始終了信号ＳＴの値が“０”であるときに行われ、エッジ監視部２５から出力される補完開始終了信号ＳＴの値が“１”になった時点で多重信号Ｅ１の取り込みが禁止されてそれ以前に取り込んだ多重信号Ｅ１が保持される。
【００４６】
周期生成カウンタ部４３，４４は、入力端子Ｔ２３から入力される補完開始終了信号ＳＴの値が“１”になった時点において、パルス周期レジスタ４１，４２に記憶されている値を取り込み、基準クロックＣＬＫに同期して取り込んだカウント値をそれぞれデクリメントする。具体的には、周期生成カウンタ部４３はフラグＦＡの立ち下がりにおいてパルス周期レジスタ４１のカウント値を取り込み、基準クロックＣＬＫに同期して取り込んだカウント値をデクリメントし、カウント値が“０”になった時点においてカウントを停止し、カウント終了パルス信号を出力する。また、周期生成カウンタ部４４はフラグＦＡの立ち上がりにおいてパルス周期レジスタ４２のカウント値を取り込み、基準クロックＣＬＫに同期して取り込んだカウント値をデクリメントし、カウント値が“０”になった時点においてカウントを停止し、カウント終了パルス信号を出力する。尚、補完開始終了信号ＳＴの値が“０”である場合には、周期生成カウンタ部４３，４４のカウント動作は停止される。
【００４７】
ＯＲ回路４５は、周期生成カウンタ部４３，４４から出力されるカウント終了パルス信号の論理和演算を行い、補完周期終了信号Ｄ１を出力する。この補完周期終了信号Ｄ１は補完実行カウンタ部４７に出力される。パルス幅レジスタ４６は、入力端子Ｔ２２から入力される計数信号Ｅ２に含まれるカウント値Ｃ５をフラグＦＡの立ち上り又は立ち下がりにおいて取り込んで一時的に記憶する。但し、上記の動作は補完開始終了信号ＳＴの値が“０”であるときに行われ、エッジ監視部２５から出力される補完開始終了信号ＳＴの値が“１”になった時点でカウント値Ｃ５の取り込みが禁止されてそれ以前に取り込んだカウント値Ｃ５が保持される。
【００４８】
補完実行カウンタ部４７は、入力端子Ｔ２３からの補完開始終了信号ＳＴの値が“１”となった時点、及びＯＲ回路４５から補完周期終了信号Ｄ１が出力された時点においてパルス幅レジスタ４６に記憶されている値を取り込み、基準クロックＣＬＫに同期して取り込んだカウント値をデクリメントし、カウント値が“０”になった時点においてカウントを停止する。この補完実行カウンタ部４７は、内部でカウントしているカウント値が“０”である場合には補完信号ＫＣの値を“０”とし、カウントが“０”以外である場合には補完信号ＫＣの値を“１”とする。これにより、補完信号ＫＣが生成される。生成された補完信号ＫＣは出力端子Ｔ２４から出力される。
【００４９】
次に、上記構成における信号処理装置２０の動作、つまり本発明の一実施形態による信号処理方法について説明する。まず、遅延検出信号Ｋ３の生成手順について説明する。図７は、信号処理装置２０内で生成される遅延検出信号Ｋ３の生成手順を示すタイミングチャートである。図７に示す検出信号Ｋ１が図２に示す信号処理装置２０の入力端子Ｔ１に入力されている検出信号であり、基準信号ＣＬＫが信号処理装置２０内の各ブロックに入力される基準クロックである。尚、図７においては、同期検出信号Ｋ２の状態が変化する時刻を時刻ｔ１〜ｔ７としており、この間では検出信号Ｋ１にパルス異常が生じていない。
【００５０】
図２に示す信号処理装置２０の入力端子Ｔ１から検出信号Ｋ１が入力されると、検出信号Ｋ１は同期化部２１に入力し、同期化部２１において基準クロックＣＬＫに対して同期が取られた同期検出信号Ｋ２が生成される。この同期検出信号Ｋ２はフラグ生成部２２に出力される。フラグ生成部２２に同期検出信号Ｋ２が入力すると、同期検出信号Ｋ２の状態変化に応じてフラグＦＰ，ＦＮ，ＦＡが生成される。例えば、図７中の時刻ｔ１における同期検出信号Ｋ２の立ち上がり時点においてフラグＦＰが生成される。フラグ生成部２２で生成されたフラグＦＰは周期計測部２３及びエッジ監視部２５へ出力される。
【００５１】
フラグＦＰが入力されると、周期計測部２３内に設けられた周期計測カウンタ３１はフラグＦＰが入力された時点（正確にはフラグＦＰの立下り時点）において状態をリセットし、カウント（インクリメント）を開始して基準クロックＣＬＫに同期してカウント値Ｃ１を増加させる。周期計測カウンタ３１が計測を行っている最中において、時刻ｔ２になるとフラグ生成部２２からフラグＦＮが出力される。フラグＦＮが出力されると（正確にはフラグＦＮの立下り時点において）、パルス幅記憶部３２は周期計測カウンタ３１のカウント値Ｃ１（図７に示す例では値「７」）を取り込んでカウント値Ｃ２として記憶する。ここで、パルス幅記憶部３２に取り込まれるカウント値Ｃ２は、時刻ｔ１〜時刻ｔ２において同期検出信号Ｋ２の値が“１”である時間（同期検出信号Ｋ２のパルス幅）を示す値である。
【００５２】
周期計測カウンタ３１がカウントを継続して時刻ｔ３になると、フラグ生成部２２から再びフラグＦＰが出力されるとともに、フラグＦＡが立ち下がる。補完周期カウンタ３３はフラグＦＡが立ち下がった時点において周期計測カウンタ３１のカウント値Ｃ１（図７に示す例では値「１４」）を取り込み、基準クロックＣＬＫに同期して取り込んだカウント値Ｃ１のデクリメントを開始する（図７中のカウント値Ｃ３参照）。ここで、補完周期カウンタ３３が取り込んだカウント値Ｃ３は、時刻ｔ１〜時刻ｔ３における同期検出信号Ｋ２の１周期分の長さを示す値である。
【００５３】
また、時刻ｔ３においてフラグ生成部２２から出力されたフラグＦＰに基づいて、周期計測カウンタ３１は状態をリセットしてカウント（インクリメント）を開始する。時刻ｔ３が経過すると、周期計測カウンタ３１はインクリメントしている状態となり（カウント値Ｃ１参照）、補完周期カウンタ３３は時刻ｔ３で取り込んだカウント値Ｃ１のデクリメントを行っている状態となる（カウント値Ｃ３参照）。この状態において時刻ｔ４になるとフラグ生成部２２からフラグＦＮが出力され、このフラグＦＮによってパルス幅記憶部３２は周期計測カウンタ３１のカウント値Ｃ１（図７に示す例では値「７」）を取り込んでカウント値Ｃ２として記憶する。ここでパルス幅記憶部３２が取り込んだ値は、時刻ｔ３〜時刻ｔ４における同期検出信号Ｋ２のパルス幅である。
【００５４】
更に時間が経過して時刻ｔ５になると、フラグ生成部２２からフラグＦＰが出力されるとともに、フラグＦＡが立ち上がる。補完周期カウンタ３４はフラグＦＡが立ち上がった時点において周期計測カウンタ３１のカウント値Ｃ１（図７に示す例では値「１４」）を取り込み、基準クロックＣＬＫに同期して取り込んだ値のデクリメントを開始する（図７中のカウント値Ｃ４参照）。ここで補完周期カウンタ３３が取り込んだ値は、時刻ｔ３〜時刻ｔ５における同期検出信号Ｋ２の１周期分の長さを示す値である。
【００５５】
また、時刻ｔ５において、補完周期カウンタ３３のカウント値Ｃ３が“０”になる。補完周期カウンタ３３，３４のカウント値Ｃ３，Ｃ４は多重信号Ｅ１として多重されて補完パルス幅カウンタ部３５に出力されているため、補完周期カウンタ３３のカウント値Ｃ３が“０”になると、補完パルス幅カウンタ部３５はパルス幅記憶部３２に記憶されているカウント値Ｃ２（図７に示す例では値「７」）を取り込み、基準クロックＣＬＫに同期してデクリメントを開始する（図７中のカウント値Ｃ５参照）。また、補完パルス幅カウンタ部３５は、パルス幅記憶部３２のカウント値Ｃ２を取り込んだ時点で、そのカウント値Ｃ５が“０”以外になるため、遅延検出信号Ｋ３の値を“１”とする。
【００５６】
時刻ｔ５が経過すると、周期計測カウンタ３１はインクリメント動作を行い（カウント値Ｃ１参照）、補完周期カウンタ３４は時刻ｔ５で取り込んだカウント値Ｃ１のデクリメント動作を行い（カウント値Ｃ４参照）、補完パルス幅カウンタ部３５は時刻ｔ５で取り込んだカウント値Ｃ２のデクリメント動作を行っている状態となる（カウント値Ｃ５参照）。更に時間が経過して時刻ｔ６になると、フラグ生成部２２からフラグＦＮが出力されるため、パルス幅記憶部３２は周期計測カウンタ３１のカウント値Ｃ１を取り込む。ここで、時刻ｔ６が経過した時点において、補完パルス幅カウンタ部３５のカウント値Ｃ５が“０”となり、遅延検出信号Ｋ３の値を“０”とする。
【００５７】
時刻ｔ６が経過して時刻ｔ７になると、フラグ生成部２２からフラグＦＰが出力されるとともに、フラグＦＡが立ち下がる。補完周期カウンタ３３はフラグＦＡが立ち下がった時点において周期計測カウンタ３１のカウント値Ｃ１（図７に示す例では値「１４」）を取り込み、基準クロックＣＬＫに同期して取り込んだ値のデクリメントを開始する（図７中のカウント値Ｃ３参照）。ここで補完周期カウンタ３３が取り込んだ値は、時刻ｔ５〜時刻ｔ７における同期検出信号Ｋ２の１周期分の長さを示す値である。
【００５８】
また、時刻ｔ７において、補完周期カウンタ３４のカウント値Ｃ４が“０”になると、補完パルス幅カウンタ部３５はパルス幅記憶部３２に記憶されているカウント値Ｃ２（図７に示す例では値「７」）を取り込み、基準クロックＣＬＫに同期してデクリメントを開始する（図７中のカウント値Ｃ５参照）。また、補完パルス幅カウンタ部３５は、パルス幅記憶部３２のカウント値Ｃ２を取り込んだ時点で、そのカウント値Ｃ５が“０”以外になるため、遅延検出信号Ｋ３の値を“１”とする。
【００５９】
ここで、時刻ｔ５〜ｔ７の期間に着目すると、補完パルスＫ３が立ち上がってから立ち下がるまでの時間は、時刻ｔ５において補完パルス幅カウンタ部３５がパルス幅記憶部３２から取り込んだカウント値Ｃ２（図７に示した例では値「７」）によって定まる。このカウント値Ｃ２は、時刻ｔ３〜ｔ４における同期検出信号Ｋ２のパルス幅を計測して得られた値である。また、補完パルスＫ３が立ち上がってから一度立ち下がり、再度立ち上がるまでの時間は、時刻ｔ５において補完周期カウンタ３４が周期計測カウンタ３１から取り込んだカウント値Ｃ１（図７に示した例では値「１４」）によって定まる。このカウント値Ｃ１は、時刻ｔ３〜ｔ５における同期検出信号Ｋ２の１周期の長さを計測して得られた値である。
【００６０】
このように、本実施形態の信号処理装置２０は、同期検出信号Ｋ２の各周期の長さ及びパルス幅を計測し、これらの計測結果から同期検出信号Ｋ２に対して１周期だけ遅延した遅延検出信号Ｋ３を生成している（遅延ステップ）。生成された遅延検出信号Ｋ３は図２中のエッジ監視部２５及びマルチプレクサ２６に入力されるが、パルス異常が生じていない場合にはエッジ監視部２５から出力される選択信号ＳＬの値が“０”であるため、遅延検出信号Ｋ３が補完検出信号Ｋ４として出力される。この補完検出信号Ｋ４は出力端子Ｔ２から検出信号Ｓ２（図１参照）として出力される。尚、パルス異常が生じていない場合には以上説明した動作が繰り返し行われ、同期検出信号Ｋ２に対して１周期だけ遅延した遅延検出信号Ｋ３が生成され、この遅延検出信号Ｋ３が補完検出信号Ｋ４として出力される。
【００６１】
次に、図２に示す信号処理装置２０にパルス抜けが生じた検出信号Ｋ１が入力されたときの動作を例に挙げて説明する説明する。図８は、信号処理装置２０にパルス抜けが生じた検出信号Ｋ１が入力されたときの動作を示すタイミングチャートである。尚、図８においては、図の簡単化のため、周期計測カウンタ２３のカウント値Ｃ１、補完周期カウンタ部３３，３４のカウント値Ｃ３，Ｃ４、及び補完パルス幅カウンタ部３５のカウント値Ｃ５を三角波で示している。これらが右肩上がりの変化をするときには、カウント値がインクリメントされていることを意味し、右肩下がりの変化をするときにはデクリメントされていることを意味する。
【００６２】
図８に示した例では、図２中の入力端子Ｔ１から入力される検出信号Ｋ１を、同期化部２１で同期化して得られる同期検出信号Ｋ２は時刻ｔ１５〜ｔ１６の間の期間において１周期分のパルス抜けが生じている。このような同期検出信号Ｋ２に対しては、パルス抜けが生じていない時刻ｔ１４までは、周期計測カウンタ３１は同期検出信号Ｋ２の１周期毎にカウント値Ｃ１をリセットするとともに、基準クロックＣＬＫに同期してカウント値Ｃ１をインクリメントする動作を繰り返す。
【００６３】
また、補完周期カウンタ３３，３４は、同期検出信号Ｋ２の１周期毎に、周期計測カウンタ３１が前の周期で計測したカウント値Ｃ１を取り込み、取り込んだカウント値Ｃ１を基準クロックＣＬＫに同期してデクリメントする動作を交互に繰り返す（図８中の多重信号Ｅ１参照）。更に、補完パルス幅カウンタ部３５は多重信号Ｅ１（補完周期カウンタ３３，３４のカウント値Ｃ３，Ｃ４の何れか一方）が“０”になる度に、パルス幅記憶部３２に記憶されているカウント値Ｃ２（同期検出信号Ｋ２の１周期前の周期の長さを示すカウント値）を取り込んでデクリメントする動作を繰り返す（図８中のカウント値Ｃ５参照）。これにより、同期検出信号Ｋ２の各周期毎に遅延検出信号Ｋ３が生成される（遅延ステップ）。
【００６４】
時刻ｔ１４が経過すると、時刻ｔ１４と時刻ｔ１５との間で同期検出信号Ｋ２が一度立ち下がるため、この時点における周期計測カウンタ３１のカウント値Ｃ１をパルス幅記憶部３２が記憶する。しかしながら、時刻ｔ１５〜ｔ１６の期間においてパルス抜けが生じているため、時刻ｔ１５になっても周期計測カウンタ３１のカウント値Ｃ１はリセットされず、同期検出信号Ｋ２が次に立ち上がるまで（時刻ｔ１６になるまで）カウントが継続される。
【００６５】
また、時刻ｔ１５においては、同期検出信号Ｋ２が立ち上がらないため、周期計測カウンタ３１のカウント値Ｃ１は補完周期カウンタ３３，３４に取り込まれない。但し、時刻ｔ１５において補完周期カウンタ３３，３４の何れか一方のカウント値（多重信号Ｅ１参照）が“０”となる。これにより、時刻ｔ１４〜ｔ１５の間の期間において同期検出信号Ｋ２が一度立ち下がった時点においてパルス幅記憶部３２に取り込まれたカウント値Ｃ２の分だけパルス幅が継続する遅延検出信号Ｋ３が時刻ｔ１５〜ｔ１６の間の期間に生成される。
【００６６】
時刻ｔ１６になると同期検出信号Ｋ２が立ち上がるため、補完周期カウンタ３３，３４は周期計測カウンタ３１のカウント値Ｃ１（このカウント値は同期検出信号Ｋ２の２周期分の長さを示す）を取り込み、取り込んだカウント値Ｃ１を基準クロックＣＬＫに同期してデクリメントする動作を開始する（図８中の多重信号Ｅ１参照）。また、同期検出信号Ｋ２が立ち上がると周期計測カウンタ３１はカウント値Ｃ１をリセットして再度基準クロックＣＬＫに同期してカウントを開始する。しかしながら、時刻ｔ１５〜ｔ１６の期間において、補完周期カウンタ３３，３４はデクリメントを行っておらず、カウント値が“０”のままであるため、時刻ｔ１６〜ｔ１７の期間においては、遅延検出信号Ｋ３は生成されない。
【００６７】
また、時刻ｔ１６と時刻ｔ１７との間において同期検出信号Ｋ２が一度立ち下がるため、この時点における周期計測カウンタ３１のカウンタ値Ｃ１がパルス幅記憶部３２に記憶される。その後、時刻ｔ１７において同期検出信号Ｋ２が立ち上がるため、この時点の周期計測カウンタ３１のカウント値Ｃ１が補完周期カウンタ３３，３４に取り込まれる。尚、ここで取り込まれるカウント値Ｃ１は時刻ｔ１６〜ｔ１７の期間におけるカウント値である。その後、補完周期カウンタ３３，３４は取り込んだカウント値をデクリメントする動作を開始する。また、周期計測カウンタ３１はカウント値Ｃ１をリセットし、基準クロックＣＬＫに同期してカウントを繰り返す。
【００６８】
ところで、時刻ｔ１６〜ｔ１７の期間において、補完周期カウンタ３３，３４はデクリメントを行っているが、その初期値は時刻ｔ１６で取り込んだ同期検出信号Ｋ２の２周期分の長さを示すカウント値Ｃ１である。このため、時刻ｔ１７になっても補完同期カウンタ部３３，３４のカウント値は“０”にはならないため、時刻ｔ１７〜ｔ１８の期間においても遅延検出信号Ｋ３は生成されない。
【００６９】
時刻ｔ１８になると補完周期カウンタ３３，３４のカウント値が“０”になるため、時刻ｔ１７〜ｔ１８の間の期間において補完検出信号Ｋ２が一度立ち下がった時点においてパルス幅記憶部３２に取り込まれたカウント値Ｃ２の分だけパルス幅が継続する遅延検出信号Ｋ３が時刻ｔ１８〜ｔ１９の間の期間に生成される。時刻ｔ１１〜ｔ１９の期間において、同期検出信号Ｋ２は時刻ｔ１５〜ｔ１６の間の期間において１周期分のパルス抜けが生じており、生成された遅延検出信号Ｋ３は時刻ｔ１６〜ｔ１８の間の期間において２周期分のパルス抜けが生じたものになる（遅延ステップ）。
【００７０】
以上の処理が行われて遅延検出信号Ｋ３が生成されている間、補完周期カウンタ３３，３４のカウント値Ｃ３，Ｃ４（多重信号Ｅ１）及び補完パルス幅カウンタ部３５のカウント値Ｃ５は、計数信号Ｅ２としてエッジ監視カウンタ部３６に出力されるとともに、補完カウンタ部２４へ出力される。エッジ監視部２５からの補完開始終了信号ＳＴの値が“０”である場合には、計数信号Ｅ２に含まれるカウント値Ｃ３，Ｃ４は、フラグＦＡの立ち上がり又は立ち下がりで補完カウンタ部２４のパルス周期レジスタ４１，４２に取り込まれる。また、計数信号Ｅ２に含まれるカウント値Ｃ５はフラグＦＡの立ち上がり及び立ち下がりで補完カウンタ部２４のパルス幅レジスタ４６に取り込まれる。
【００７１】
また、エッジ監視カウンタ部３６は、計数信号Ｅ２に含まれる多重信号Ｅ１の値が“０”になる度に図４に示したエッジ検出領域Ａ１を設定し、カウント値Ｃ５が“０”になる度に図４に示したエッジ検出領域Ａ２を設定するためのエッジ監視制御信号ＥＷを出力する。このエッジ監視制御信号ＥＷは図２に示すエッジ監視部２５に出力される。尚、時刻ｔ１６〜ｔ１８の直前までは、多重信号Ｅ１及びカウント値Ｃ５の値が“０”とはならないため、エッジ監視制御信号ＥＷは出力されない。
【００７２】
エッジ監視部２５は、エッジ監視制御信号ＥＷで設定されたエッジ検出領域Ａ１内において、フラグ生成部２２から出力されるフラグＦＰを検出する（検出ステップ）。尚、本実施形態ではエッジ検出領域Ａ１内においてフラグＦＰを検出する場合を例に挙げて説明するが、エッジ検出領域Ａ２内においてフラグＦＮを検出するようにしても良い。この場合には、図２中のフラグ生成部２２から出力されるフラグＦＮがエッジ監視部２５に入力される構成とする必要がある。
【００７３】
図８に示す例では、時刻ｔ１１〜ｔ１４の期間においては、エッジ監視制御信号ＥＷで設定されたエッジ検出領域Ａ１の全てでフラグＦＰが検出される。しかしながら、時刻ｔ１５ではフラグＦＰが出力されていないため、時刻ｔ１５で設定したエッジ検出領域Ａ１ではフラグＦＰが検出されない。換言すると、エッジ検出領域Ａ１以外の時間位置でフラグＦＰが検出されたことになる（検出ステップ）。この結果、エッジ監視部２５はフラグＦＰが検出されなかった時点（時刻ｔ１５）から同期検出信号Ｋ２の１周期分の時間が経過した時刻ｔ１６において、補完開始終了信号ＳＴの値を“１”にするとともに、選択信号ＳＬの値を“１”にする。
【００７４】
エッジ監視部２５からの補完開始終了信号ＳＴの値が“１”になると、補完カウンタ部２４に設けられたパルス幅レジスタ４６がカウント値Ｃ５の取り込みが禁止された状態になり、補完実行カウンタ部４７が動作可能状態になる。補完実行カウンタ部４７が動作可能状態になると、パルス幅レジスタ４６がパルス幅レジスタ４６に記憶された値を取り込み、基準クロックＣＬＫに同期して取り込んだ値をデクリメントし、値が“０”になった時点においてカウントを停止する。補完実行カウンタ部４７は、カウント値が“０”以外である場合には補完信号ＫＣの値を“１”とする。尚、カウント値が“０”になると、補完実行カウンタ部４７は補完信号ＫＣの値を“０”とする。
【００７５】
また、エッジ監視部２５からの補完開始終了信号ＳＴの値が“１”になると、補完カウンタ部２４に設けられるパルス周期レジスタ４１，４２が多重信号Ｅ１の取り込みが禁止された状態になり、周期生成カウンタ部４３，４４が動作可能状態になる。この状態でフラグＦＡが立ち下がると、周期生成カウンタ部４３がパルス周期レジスタ４１のカウント値を取り込み、基準クロックＣＬＫに同期して取り込んだカウント値をデクリメントし、カウント値が“０”になった時点においてカウントを停止し、カウント終了パルス信号を出力する。また、フラグＦＡが立ち上がると、周期生成カウンタ部４４がパルス周期レジスタ４２のカウント値を取り込み、基準クロックＣＬＫに同期して取り込んだカウント値をデクリメントし、カウント値が“０”になった時点においてカウントを停止し、カウント終了パルス信号を出力する。
【００７６】
周期生成カウンタ部４３，４４からのカウント終了パルス信号は、ＯＲ回路４５を介して補完周期終了信号Ｄ１として補完実行カウンタ部４７に出力される。補完周期終了信号Ｄ１が入力されると、補完周期終了信号Ｄ１はパルス幅レジスタ４６に記憶された値を取り込み、再びカウントを開始する。このようにして、補完周期終了信号Ｄ１が入力される度にパルス幅レジスタ４６に記憶された値が補完実行カウンタ部４７に取り込まれ、カウントが行われる。以上の動作によって、補完開始終了信号ＳＴの値が“１”である間は、図８に示す補完信号ＫＣが生成される（補正信号生成ステップ）。
【００７７】
補完カウンタ部２４で生成された補完信号ＫＣは、マルチプレクサ２６に出力される。エッジ監視部２５からマルチプレクサ２６に出力される選択信号ＳＬは値が“１”であるため、補完信号ＫＣがマルチプレクサ２６から補完検出信号Ｋ４として出力される（補正ステップ）。ここで、図８の時刻ｔ１８において、再度周期計測部２３からエッジ監視部２５にエッジ監視制御信号ＥＷが出力されると、エッジ監視部２５においてフラグＦＰが検出される。この結果、エッジ監視部２５はフラグＦＰが検出された時点（時刻ｔ１８）から同期検出信号Ｋ２の１周期分の時間が経過した時刻ｔ１９において、補完開始終了信号ＳＴの値を“１”にし、更に同期検出信号Ｋ２の半周期分の時間が経過した時点で選択信号ＣＬの値を“０”にする。これにより、補完カウンタ部２４内の周期生成カウンタ部４３，４４及び補完刻々カウンタ部４７の動作が停止するとともに、マルチプレクサ２６は遅延検出信号Ｋ３を補完検出信号Ｋ４として出力する。
【００７８】
以上説明した通り、本実施形態においては、検出信号Ｋ２を１周期遅延させた遅延検出信号Ｋ２を生成し、この遅延検出信号Ｋ２の立ち上がり位置及び立ち下がり位置を検出し、遅延検出信号Ｋ２の立ち上がり又は立ち下がりが検出されない場合には、その検出がされなかった周期から複数周期（図８に示す例では３周期）に亘って補完信号ＫＣを補正している。これにより、少なくとも補完信号ＫＣによってパルス異常が生じている箇所が補正される。これにより検出信号Ｋ１のパルス幅の急激な変動及びパルス抜けを補完した補完検出信号Ｋ４を得ることができるため、結果として測定対象ＯＢの位置情報を高い精度をもって測定することができる。また、この測定結果を用いて測定対象ＯＢの加速度等を求める場合であっても、異常な加速度が求められることはない。
【００７９】
尚、図８を用いた説明では、検出信号Ｋ１（同期検出信号Ｋ２）のパルス抜けが生じた場合を例に挙げて説明したが、信号処理装置２０はこれ以外のパルス異常を補完することができる。例えば、図３（ｂ）中の符号ＰＴ１１を付して示す箇所のようにパルスが時間的に大幅に早まって現れる異常が生じた場合、符号ＰＴ１２を付して示す箇所のように論理が逆になっている場合、及び符号ＰＴ１３を付して示す箇所のように、パルス幅が異常に狭くなった場合の何れの場合にもパルスの立ち上がり又は立ち下がりが検出されないため、同様の処理によりその異常なパルスを補完するための補完信号が生成される。また、上記の実施形態では、異常パルスが生じた後にエッジ検出領域Ａ１でフラグＦＰが検出されるまでの間だけ補完信号ＫＣを生成していたが、補完信号ＫＣを生成する周期は任意でよいが、検出信号Ｋ１（同期検出信号Ｋ２）の数周期（５周期程度）であることが好ましい。
【００８０】
〔ステージ〕
次に、本発明の一実施形態によるステージについて詳細に説明する。図９は本発明の一実施形態によるステージの概略構成を示す図である。尚、図９に示すステージは、ウェハ（半導体ウェハ）Ｗを水平面内で移動させるステージである。このステージの説明においては、ウェハＷが移動する水平面内に互いに直交するＸ軸及びＹ軸を設定して説明を進める。
【００８１】
図９に示す通り、本実施形態のステージは、ウェハＷを保持した状態でＸＹ面内で移動可能に構成された可動体としてのウェハステージ６６を備えるステージ部６５と、ウェハステージ６６を駆動する駆動制御部としての制御部６０とを含んで構成される。制御部６０は、上位コントローラ６１、制御コントローラ６２、電流増幅部６３ａ〜６３ｃ、及び位置検出部６４ａ，６４ｂを含んで構成される。
【００８２】
上位コントローラ６１は、制御コントローラ６２に対してＸＹ面内におけるウェハＷの位置を指示する制御信号を出力する。制御コントローラ６２は、上位コントローラ６１から出力される制御信号と位置検出部６４ａ，６４ｂから出力される検出信号とに基づいて、ステージ部６５が備えるリニアモータ６７〜６９を駆動するための駆動信号を生成し、ウェハＷを載置するウェハステージ６６の動作を制御する。
【００８３】
電流増幅部６３ａ〜６３ｃは、制御コントローラ６２から出力される駆動信号の電流を所定の増幅率で増幅してステージ部６５に設けられるリニアモータ６７〜６９のそれぞれに供給する。位置検出部６４ａ，６４ｂは、ステージ部６５に設けられるレーザ干渉計７０ａ，７０ｂから出力される検出信号に対して前述した信号処理を施してウェハステージ６６のＸ方向の位置及びＹ方向の位置（ステージ位置）を検出する。尚、図９に示すステージ装置においては、レーザ干渉計７０ａ，７０ｂ及び位置検出部６４ａ，６４ｂが本発明にいう干渉計システムに相当する。
【００８４】
次に、ステージ部６５について詳細に説明する。図１０は、ステージ部６５の構成例を示す斜視図である。図９及び図１０に示すように、ステージ部６５は、ウェハステージ６６、このウェハステージ６６をＸＹ平面に沿った２次元方向に移動可能に支持するウェハ定盤７１、ウェハステージ６６と一体的に設けられてウェハＷを吸着保持する試料台７２、これらウェハステージ６６及び試料台７２を相対移動自在に支持するＸガイドバー７３を主体に構成されている。ウェハステージ６６の底面には、非接触ベアリングである不図示の複数のエアベアリング（エアパッド）が固定されており、これらのエアベアリングによってウェハステージ６６がウェハ定盤７１上に、例えば数ミクロン程度のクリアランスを介して浮上支持されている。
【００８５】
ウェハ定盤７１は、例えば不図示のベースプレートの上方に、不図示の防振ユニットを介してほぼ水平に支持されている。ここで、防振ユニットは、例えばウェハ定盤７１の各コーナーに配置され、内圧が調整可能なエアマウントとボイスコイルモータとがベースプレート上に並列に配置された構成になっている。これらの防振ユニットによって、ベースプレートを介してウェハ定盤７１に伝わる微振動がマイクロＧレベルで絶縁されるようになっている。
【００８６】
また、図１０に示すように、Ｘガイドバー７３は、Ｘ方向に沿った長尺形状を呈しており、その長さ方向の両端には電機子ユニットからなる可動子６７ａ及び可動子６８ａがそれぞれ設けられている。これらの可動子６７ａ，６８ａにそれぞれ対応する磁石ユニットを有する固定子６７ｂ，６８ｂは、不図示のベースプレートに突設された支持部に設けられている。
【００８７】
上記の可動子６７ａ及び固定子６７ｂによってリニアモータ６７が構成され、可動子６８ａ及び固定子６８ｂによってリニアモータ６８が構成されている。可動子６７ａが固定子６７ｂとの間の電磁気的相互作用により駆動され、なおかつ可動子６８ａが固定子６８ｂとの間の電磁気的相互作用により駆動されることでＸガイドバー７３がＹ方向に移動し、リニアモータ６７とリニアモータ６８との駆動量を調整することで、ウェハステージ６６はＸ軸及びＹ軸に直交するＺ軸周りに回転する。即ち、リニアモータ６７，６８によってＸガイドバー７３とほぼ一体的にウェハステージ６６（及び試料台７２）がＹ方向及びＺ軸周りに駆動されるようになっている。
【００８８】
また、Ｘガイドバー７３のＸ方向側には、Ｘトリムモータ７７の可動子が取り付けられている。このＸトリムモータ７７は、Ｘ方向に推力を発生することでＸガイドバー７３のＸ方向の位置を調整するものであって、その固定子は不図示のリアクションフレームに設けられている。このため、ウェハステージ６６をＸ方向に駆動する際の反力は、リアクションフレームを介してベースプレートに伝達される機能になっている。
【００８９】
試料台７２は、Ｘガイドバー７３との間にＺ方向に所定量のギャップを維持する磁石及びアクチュエータからなる磁気ガイドを介して、Ｘガイドバー７３にＸ方向に相対移動自在に非接触で支持・保持されている。また、ウェハステージ６６は、Ｘガイドバー７３に埋設された固定子を有するリニアモータ６９による電磁気的相互作用によりＸ方向に駆動される。リニアモータ６９の可動子は図示していないが、ウェハステージ６６に取り付けられている。試料台７２の上面には、不図示のウェハホルダを介してウェハＷが真空吸着等によって固定される。
【００９０】
尚、上記リニアモータ６７，６８よりもリニアモータ６９の方がウェハステージ６６上に載置されるウェハＷに近い位置に配置されており、リニアモータ６９の可動子が試料台７２に固定されている。このため、リニアモータ６９は発熱源であるコイルが固定子となりウェハＷから遠ざかり直接試料台７２に固定されないムービングマグネット型のリニアモータを用いることが望ましい。
【００９１】
リニアモータ６７，６８は、リニアモータ６９、Ｘガイドバー７３、及び試料台７２を一体として駆動するため、Ｘリニアモータ６９より遙かに大きい推力を必要とする。そのため、多くの電力を必要とし発熱量もリニアモータ６９より大きくなる。従って、リニアモータ６７，６８は、ムービングコイル型のリニアモータを用いることが望ましい。
【００９２】
また、ウェハステージ６６の端部にはＸ方向に延びる移動鏡７５とＹ方向に延びる移動鏡７６が取り付けられている。これらの移動鏡７５，７６の鏡面に対面する位置にレーザ干渉計７０ｂ，７０ａ（図１参照）がそれぞれ取り付けられており、このレーザ干渉計７０ａ，７０ｂの計測結果が６４ａ，６４ｂに出力されて前出した信号処理が施されて、ウェハステージ６６のＸ方向の位置及びＹ方向の位置が所定の分解能、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能でリアルタイムに計測される。尚、レーザ干渉計７０ａ，７０ｂの少なくとも一方は、測長軸を２軸以上有する多軸干渉計であり、これらレーザ干渉計の計測値に基づいてウェハステージ６６（ひいてはウェハＷ）のＸ方向の位置及びＹ方向の位置のみならず、Ｚ軸周りの回転量及びレベリング量をも求めることができるようになっている。
【００９３】
〔露光装置〕
次に、露光装置について詳細に説明する。図１１は、露光装置の概略構成を示す図である。図１１に示した露光装置は、レチクルＲとウェハＷとを同期移動させつつレチクルＲに形成されたパターンの像を順次ウェハＷに転写する所謂ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置である。図１１において、８０は、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）を射出する超高圧水銀ランプ、又はＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）、若しくはＦ２エキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）等の光源を含み、これらの光源から射出される光の光強度分布を一様にするとともに、所定の形状に整形した照明光ＩＬを射出する照明光学系である。
【００９４】
８１は、マスクとしてのレチクルＲを載置するレチクルステージであり、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸの方向に微動可能で、且つその光軸ＡＸに垂直な面内で２次元移動及び微小回転可能に構成される。レチクルステージ８１の一端には、移動鏡８２が取り付けられており、この移動鏡８２の鏡面に対向した位置にレーザ干渉計８４が配置されている。また、前述した照明光学系８０には固定鏡８３が取り付けられている。尚、固定鏡８３は投影光学系ＰＬに取り付けても良い。
【００９５】
レーザ干渉計８４は、移動鏡８２に対して波長λ１のレーザ光を照射し、固定鏡８３に対して移動鏡８２に照射するレーザ光の波長とは異なる波長λ２のレーザ光を照射し、各々の反射光を干渉させて得られる干渉光を検出して検出信号を得る。また、レーザ干渉計８４の内部には、図１に示す基準光路Ｐ１と同様の光路が設けられており、この光路を介した波長λ１，λ２のレーザ光を干渉させて基準信号を得る。
【００９６】
レーザ干渉計８４は、これら基準信号及び検出信号をディジタル化した後でグリッチ低減処理を行い、更に前述した信号処理を行って図１に示す基準信号Ｓ１及び検出信号Ｓ２，Ｓ３を生成し、基準信号Ｓ１と検出信号Ｓ２とを比較するとともに、基準信号Ｓ１と検出信号Ｓ３とを比較してレチクルステージ８１のＸ座標、Ｙ座標、及び回転角を測定している。レチクルステージ８１を図１に示す測定対象ＯＢに見立てると、レーザ干渉計８４は図１に示す干渉計システムに相当する。
【００９７】
尚、図１１では図示を簡略化しているが、移動鏡８２はＸ軸に垂直な鏡面を有する移動鏡及びＹ軸に垂直な鏡面を有する移動鏡から構成されている。また、レーザ干渉計８４は、Ｙ軸に沿って移動鏡８２にレーザビームを照射する２個のＹ軸用のレーザ干渉計及びＸ軸に沿って移動鏡８２にレーザビームを照射するＸ軸用のレーザ干渉計より構成され、Ｙ軸用の１個のレーザ干渉計及びＸ軸用の１個のレーザ干渉計によりレチクルステージ８１のＸ座標及びＹ座標が計測される。また、Ｙ軸用の２個のレーザ干渉計の計測値の差により、レチクルステージ８１の回転角が計測される。レーザ干渉計８４によって検出されたレチクルステージ８１のＸ座標、Ｙ座標、及び回転角の情報は主制御系８５に供給される。主制御系８５は供給されたステージ位置情報をモニターしつつ駆動系８６へ制御信号を出力し、レチクルステージ８１の位置決め動作を制御する。
【００９８】
レチクルステージ８１上に載置されたレチクルＲには透明なガラス基板表面にクロム等によって半導体素子、液晶表示素子等のデバイスパターンＤＰが形成されている。照明光学系８０から射出された照明光ＩＬによってレチクルＲが照明されると、レチクルＲに形成されたデバイスパターンＤＰの像が投影光学系ＰＬを介してウェハＷ上に転写される。ウェハＷは、ウェハステージ８７上に載置されている。尚、レチクルＲのデバイスパターンＤＰが形成された面（パターン面）とウェハＷの表面とは、投影光学系ＰＬに関して光学的に共役に設定される。
【００９９】
ウェハステージ８７はＸＹ平面内においてウェハＷを移動させるＸＹステージ、Ｚ軸方向にウェハＷを移動させるＺステージ、ウェハＷをＸＹ平面内で微小回転させるステージ、及びＺ軸に対する角度を変化させてＸＹ平面に対するウェハＷの傾きを調整するステージ等から構成される。ウェハステージ８７の上面の一端にはウェハステージ８７の移動可能範囲以上の長さを有する移動鏡８８が取り付けられ、移動鏡８８の鏡面に対向した位置にレーザ干渉計９０が配置されている。また、前述した投影光学系ＰＬには固定鏡８９が取り付けられている。
【０１００】
レーザ干渉計９０は、移動鏡８８に対して波長λ１のレーザ光を照射し、固定鏡８９に対して移動鏡８８に照射するレーザ光の波長とは異なる波長λ２のレーザ光を照射し、各々の反射光を干渉させて得られる干渉光を検出して検出信号を得る。また、レーザ干渉計９０の内部には、図１に示す基準光路Ｐ１と同様の光路が設けられており、この光路を介した波長λ１，λ２のレーザ光を干渉させて基準信号を得る。
【０１０１】
レーザ干渉計９０は、これら基準信号及び検出信号をディジタル化した後でグリッチ低減処理を行い、更に前述した信号処理を行って図１に示す基準信号Ｓ１及び検出信号Ｓ２，Ｓ３を生成し、基準信号Ｓ１と検出信号Ｓ２とを比較するとともに、基準信号Ｓ１と検出信号Ｓ３とを比較してウェハステージ８７のＸ座標、Ｙ座標、及び回転角を測定している。ウェハステージ８７を図１に示す測定対象ＯＢに見立てると、レーザ干渉計９０は図１に示す干渉計システムに相当する。
【０１０２】
尚、図１１では図示を簡略化しているが、移動鏡８８はＸ軸に垂直な鏡面を有する移動鏡及びＹ軸に垂直な鏡面を有する移動鏡から構成されている。また、レーザ干渉計９０は、Ｙ軸に沿って移動鏡８８にレーザビームを照射する２個のＹ軸用のレーザ干渉計及びＸ軸に沿って移動鏡８８にレーザビームを照射するＸ軸用のレーザ干渉計より構成され、Ｙ軸用の１個のレーザ干渉計及びＸ軸用の１個のレーザ干渉計によりウェハステージ８７のＸ座標及びＹ座標が計測される。また、Ｙ軸用の２個のレーザ干渉計の計測値の差により、ウェハステージ８７の回転角が計測される。レーザ干渉計９０によって計測されたウェハステージ８７のＸ座標、Ｙ座標、及び回転角の情報は主制御系８５に供給される。主制御系８５は供給されたステージ位置情報をモニターしつつ駆動系９１へ制御信号を出力し、ウェハステージ８７の位置決め動作を制御する。
【０１０３】
レチクルＲに形成されたデバイスパターンＤＰの像をウェハＷ上に転写するときには、まず、主制御系８５は図示せぬレチクルライメント系を用いてレチクルＲの正確な位置情報を計測するとともに、ウェハアライメント系を用いてウェハＷの正確な位置情報を計測した後、これらの計測結果とレーザ干渉計８４及びレーザ干渉計９０の測定結果とに基づいてレチクルＲとウェハＷの相対的な位置を調整する。次に、駆動系８６及び駆動系９０へ制御信号を出力して、レチクルＲとウェハＷとの移動を開始させ、スリット状の照明光ＩＬをレチクルＲに照射する。その後は、レーザ干渉計８４及びレーザ干渉計９０の検出結果をモニタしつつ、レチクルＲとウェハＷとを同期移動させてデバイスパターンＤＰを逐次ウェハＷ上に転写する。
【０１０４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態においては、信号処理装置２０の入力端子Ｔ１に入力する検出信号Ｋ１に対して、検出信号Ｋ１の１周期分だけ遅延させた補完信号Ｋ３を生成し、検出信号Ｋ１と補完信号Ｋ３との論理和演算を行って補完検出信号Ｋ４を生成していた。しかしながら、検出信号Ｋ１に対する補完信号Ｋ３の遅延時間は、検出信号Ｋ１の複数周期分であってもよい。
【０１０５】
尚、上述の実施形態において、本発明の信号処理を用いる干渉計システムは、測定対象（ステージ）の１次元あるいは２次元の位置情報を測定するために用いられているが、特開平１０−９７９８２号公報、特開２０００−４９０６６号公報、及び特表２００１−５１３２６７号等に開示されているように、測定対象の位置情報、回転や傾き等を求めるために干渉計システムを用いる場合にも本発明を適用できる。
【０１０６】
また、上記実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置を例に挙げて説明したが、本発明はステップ・アンド・リピート方式の露光装置にも適用可能である。また、本実施形態の露光装置の照明光学系８０が備える光源は、超高圧水銀ランプ、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ、又はＦ２レーザ（１５７ｎｍ）のみならず、Ｘ線や電子線などの荷電粒子線を用いることができる。例えば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱電子放射型のランタンヘキサボライト（ＬａＢ６）、タンタル（Ｔａ）を用いることができる。また、前述した実施形態においては、半導体素子又は液晶表示素子を製造する場合を例に挙げて説明したが、もちろん、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられてデバイスパターンをセラミックウェハ上へ転写する露光装置、及びＣＣＤ等の撮像素子の製造に用いられる露光装置等にも本発明を適用することができる。
【０１０７】
更に、光源としてＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイットリビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。例えば、単一波長レーザの発振波長を１．５１〜１．５９μｍの範囲内とすると、発生波長が１８９〜１９９ｎｍの範囲内である８倍高調波、又は発生波長が１５１〜１５９ｎｍの範囲内である１０倍高調波が出力される。
【０１０８】
特に、発振波長を１．５４４〜１．５５３μｍの範囲内とすると、発生波長が１９３〜１９４ｎｍの範囲内の８倍高調波、即ちＡｒＦエキシマレーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られ、発振波長を１．５７〜１．５８μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７〜１５８ｎｍの範囲内の１０倍高調波、即ちＦ２レ−ザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。また、発振波長を１．０３〜１．１２μｍの範囲内とすると、発生波長が１４７〜１６０ｎｍの範囲内である７倍高調波が出力され、特に発振波長を１．０９９〜１．１０６μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７〜１５８μｍの範囲内の７倍高調波、即ちＦ２レーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。この場合、単一波長発振レーザとしては例えばイットリビウム・ドープ・ファイバーレーザを用いることができる。
【０１０９】
また、本発明は半導体素子の製造に用いられる露光装置だけではなく、液晶表示素子（ＬＣＤ）等を含むディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンをガラスプレート上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられてデバイスパターンをセラミックウェハ上へ転写する露光装置、及びＣＣＤ等の撮像素子の製造に用いられる露光装置等にも適用することができる。更には、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウェハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウェハなどが用いられる。
【０１１０】
また、本発明のステージは、露光装置に設けられるレチクルステージ及びウェハステージのみならず、物体を載置した状態で移動させる（１次元的な移動又は２次元的な移動に制限されない）ステージ装置を制御する場合一般について適用することが可能である。
【０１１１】
次に、上述した露光装置をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図１２は、マイクロデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造工程の一例を示すフローチャートである。図１２に示すように、まず、ステップＳ１０（設計ステップ）において、マイクロデバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ１１（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスク（レチクル）を製作する。一方、ステップＳ１２（ウェハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。
【０１１２】
次に、ステップＳ１３（ウェハ処理ステップ）において、ステップＳ１０〜ステップＳ１２で用意したマスクとウェハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウェハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ１４（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１３で処理されたウェハを用いてデバイス組立を行う。このステップＳ１４には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップＳ１５（検査ステップ）において、ステップＳ１４で作製されたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。
【０１１３】
図１３は、半導体デバイスの場合における、図１２のステップＳ１３の詳細なフローの一例を示す図である。図１３において、ステップＳ２１（酸化ステップ）においてはウェハの表面を酸化させる。ステップＳ２２（ＣＶＤステップ）においてはウェハ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ２３（電極形成ステップ）においてはウェハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ２４（イオン打込みステップ）においてはウェハにイオンを打ち込む。以上のステップＳ２１〜ステップＳ２４のそれぞれは、ウェハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
【０１１４】
ウェハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップＳ２５（レジスト形成ステップ）において、ウェハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップＳ２６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置）及び露光方法によってマスクの回路パターンをウェハに転写する。次に、ステップＳ２７（現像ステップ）においては露光されたウェハを現像し、ステップＳ２８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップＳ２９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウェハ上に多重に回路パターンが形成される。
【０１１５】
以上説明したマイクロデバイス製造方法においては、露光ステップ（ステップＳ２６）において前述した信号処理方法を用いてマスク及びウェハの位置情報が高い精度をもって測定されるため、ウェハ上に既に形成されているパターンとウェハ上に転写するパターンとの重ね合わせ精度を向上させることができ、結果的に最小線幅が０．１μｍ程度の高集積度のデバイスを歩留まり良く生産することができる。
【０１１６】
また、半導体素子等のマイクロデバイスだけではなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置等で使用されるレチクル又はマスクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシリコンウェハ等ヘ回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（深紫外）やＶＵＶ（真空紫外）光等を用いる露光装置では、一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶等が用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置や電子線露光装置等では、透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウェハ等が用いられる。なお、このような露光装置は、ＷＯ９９／３４２５５号、ＷＯ９９／５０７１２号、ＷＯ９９／６６３７０号、特開平11−194479号、特開2000−12453号、特開2000−29202号等に開示されている。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明の一実施形態による信号処理方法が用いられる干渉計システムの構成の概略を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による信号処理方法が用いられる信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図３】信号処理装置の入力端子Ｔ１に入力される検出信号の一例を示す図である。
【図４】遅延検出信号Ｋ３に対して設定されるエッジ検出領域を説明するための図である。
【図５】周期計測部２３の内部構成を示すブロック図である。
【図６】補完カウンタ部２４の内部構成を示すブロック図である。
【図７】信号処理装置２０内で生成される遅延検出信号Ｋ３の生成手順を示すタイミングチャートである。
【図８】信号処理装置２０にパルス抜けが生じた検出信号Ｋ１が入力されたときの動作を示すタイミングチャートである。
【図９】本発明の一実施形態によるステージの概略構成を示す図である。
【図１０】ステージ部６５の構成例を示す斜視図である。
【図１１】露光装置の概略構成を示す図である。
【図１２】マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図１３】半導体デバイスの場合における、図１２のステップＳ１３の詳細なフローの一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１０              干渉計システム
１３              基準受信機（基準機）
１５，１７        受信機
６０              制御部（駆動制御部）
６６              ウェハステージ（可動体）
６４ａ，６４ｂ    位置検出部（干渉計システム）
７０ａ，７０ｂ    レーザ干渉計（干渉計システム）
Ａ１，Ａ２        エッジ検出領域（所定時間位置）
Ｋ１              検出信号（所定信号）
Ｋ２              同期検出信号（所定信号）
Ｋ３              遅延検出信号（遅延信号）
ＫＣ              補完信号（補正信号）
ＯＢ              測定対象
Ｓ１              基準信号
Ｓ２，Ｓ３        検出信号
【図１】
2006064570.tif 000003
【図２】
2006064570.tif 000004
【図３】
2006064570.tif 000005
【図４】
2006064570.tif 000006
【図５】
2006064570.tif 000007
【図６】
2006064570.tif 000008
【図７】
2006064570.tif 000009
【図８】
2006064570.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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