JPH021109A - 高解像光学系 - 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】 （発明の背景） 電子ビームあるいはＸ線に代表される原子粒子物質に基
づいた高解像システムのような他の技術が利用できるに
もかかわらず、半導体工業で用いられる光リングラフイ
ーシステムや幅広い応用に用いられる顕微鏡システムに
於けるように高解像結像システムの応用は続いて増えて
いる。電子ビームやＸ線のシステムは像形成に長い時間
を要する他、膨大な費用を要し、操作性も悪く、予見で
きる将来の多くの応用に対しては、光結像方式がなお好
ましいものとして残ることを確実にしている。

しかし、より正確な技術に対して常に増している要求に
より、光結像方式が屈折光学系によって達成できる解像
値の限界に実際上達してしまった。たとえば、高密度大
規模集積回路の大きさは常に小さくなり、より高い素子
密度で作られている。その一つの客観的目安は最小線幅
の仕様である。最近まで１ミクロンの線幅で適当であっ
たのが、産業界の現在の目標０．５ミクロン以下更には
、０．３ミクロン以下とサブミクロン領域の線幅にまで
下がってきている。これは１ミリメートルに数線本のオ
ーダーの線解像を屈折光学システムに要求するが、適当
なアパーチャと焦点深度を持つ光結像システムでこれま
で達成不可能であった。

これらの問題に答えて、光学産業界ではすぐれたレンズ
設計電子計算機プログラムを用いて、もっと精巧な多く
の枚数のレンズシステムをだんだんと考案してきた。そ
の進んだ技術水準は、ｉ線”と呼ばれるレンズシステム
によって例証される。このｉ線“レンズシステムは最高
品質のガラスからなるおよそ二十枚の屈折要素を複合的
に配置することを利用している。しかし、このシステム
が達成できる最高の結果は０．７ミクロンの線幅解像の
範囲にある。これは複雑なレンズ設計に伴う多数の要因
（色収差（ｃｈｒｏｍａｔｉｃｉｓｍ）　、コマ収差、
非点収差１球面収差が含まれる）及び目標地点で十分な
均一性と適当な波動エネルギーを実現するという問題に
より、現在的０．７ミクロンと言う最終的な限界に置か
れているからである。

このオーダーでの精度を扱う時に、製造に於ける固有の
制限もある。例えば、最高のダイアモンド旋削手段をも
ってしても、短波長での動作に対しては非常に荒い光学
表面となってしまう（たとえば、紫外）。

しかし、半導体産業では光結像方式に基づいた多くの生
産及び検査手段を考案してきた。また、今後もこれらを
利用するのが好ましい。というのはこれらの手段が特別
な利益を提供するからである。例えばシリコンあるいは
他のウェーハの上に積み重なった層を作る際、高解像屈
折光学系を取り入れた”ウェーハステッパー（ｓｔｅｐ
ｐｅｒ）”が利用される。作られるそれぞれの層に対し
、異なった高精度のフォトマスクがある。最初、ウェー
ハは適量の光エネルギーで露光することにより像が、そ
こで定着され得るようなタイプの感光材料の層でおおわ
れる。そして、ウェーハステッパー（ｓｔｅｐｐｅｒ）
の機種によりウェーハは光軸に対してえらばれたマトリ
クス位置に正確かつ連続的に置かれる。ウェーハ上のマ
トリクスパターンでのおのおのの位置で、代表的には像
をある値（普通は５分の１あるいは１０分の１）だけ縮
小する光学システムでフォトマスクを通じて露光が行な
われる。このタイプのシステムに対する本来の要求は個
々の露光で光エネルギーが適当であること、露光された
像は前部の像面において均一であること、そして焦点深
度が十分で、解像力が設計仕様を満足することである。

これらの要求を同時に満たすのは易しいことではない。

というのは、像の大きさが極めて小さいことと極めて高
い精度が要求されることから可能な設計の選択余地が大
きく制限されるからである。いったんマトリクスのすべ
ての位置で露光が行なわれ、定着されていない物質が洗
い落とされると、像再生の精密と均一性について像の検
査が可能となる。統計的な基礎の上に、いろいろな像の
性質を調べるのには一般に光学顕微鏡が利用される。検
査は、線幅あるいは他の特性の自動あるいは手動測定を
含む作業の組合せの一つあるいはそれ以上より成るであ
ろうが、これらの作業のすべてには像の正確でかつ高解
像の拡大が必要である。

実際に利用するもっと高い解像の光結像方式を作るとい
う問題はすでに限界に近づいたことであると思われる。

もつと複雑な多数枚のレンズシステムをもってしもても
、そのような限界が最終的に乗り越えられないとわかる
かどうかは今後に残フている。しかし、光結像システム
を設計と生産での束縛から解放できるような大幅に異な
るアプローチが必要となりたように思える。その束縛は
光学設計の方程式に含まれる多くの高次の項をうまくま
とめるに際し本来的に課されている。何年、か前に、レ
ンズシステムに特別な性質の非球面エレメントが入れら
れるべきだという提案によって、この方向での試行的な
動きがあった。これらの提案は官本鍵部　（にｅｎｒｏ
　Ｍｉｙａｍｏｔ、ｏ）が書いた“位相フレネル・レン
ズというタイトルの論文で一番よく述べられている。こ
れは米国光学協会（Ｏｐｔｉｃａｌ　５ｏｃｉｅｔｙ　
ｏｆ　Ａｍｅｒｉｃａ）の１９６０年１１月での学会で
発表され、またその後すぐに、ジャーナル・オブ・ザ・
オプティカル・ソサエティ・オブ・アメリカ（Ｊｏｕｒ
ｎａｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　０ｐｔｉｃａｌ　５ｏｃｉｅｔ
ｙ　ｏｆＡ＋ｕｅｒｉｃａ）　、　１９６１年１月、１
７〜２０ページに掲載。官本はまたその論文で理念的に
同類の以前の論文を参照している。彼が基本的に提案し
たのは、　”位相フレネル・レンズを、例えば、球面収
差を補正するように、そこを通る波面を変形させるべく
、光学システムの瞳面に置くということである。彼の提
案は全く一般的なものであり、高い透過率、半導体工業
のニーズにアプローチするような高い解像、あるいは適
当な焦点深度を得るというような問題に対しては何の考
慮も払われていなかった。一つの例をあげると、官本は
０．６３ミリメートルの最小半径寸法を持つ単層薄膜リ
ングの利用を提案した。もっと精密システム、すなわち
、ブレーズ型透過グレーティングを作るのに関わる困難
に関しては言及していない。

官本は次の量だけ波面を変形させるべく、位相フレネル
・レンズを作ることができると述べている。

φ　（ｕ、ｖ）−（ｋ−１）　　λ ここで、ｋ＝１．２．・・・ｍで、すべでのゾーンで変
形の量がλより小さい。これはいろいろの軸寄に（単層
）薄膜をつけることによって実現される。そして、彼は
このように変形された波面は波面をφ（Ｕ、Ｖ）の量で
変形させるレンズと”まったく等価”であると述べてい
る。

彼の方程式は完全なブレーズ位相グレーティングを既述
し、しかも単層薄膜を用いると言う彼の方法の既述は、
また°位相反転ゾーン・ブレード”とも呼べる一値的な
位相グレーティングの創作に導く。このタイプのグレー
ティングはただ位相遅延の二つの値の間での交番を与え
るようにはたらくだけである。

゛ゾーン・プレートと移動ゾーン・プレートの効率１と
いう論文（Ａｐｐｌｉｅｄ　０ｐｔｉｃｓ、　Ｎｏｖ、
　１９６７゜ｐｐ、　２ｏ１１−２ｏ１３）の中でＭｅ
ｌｖｉｎ　Ｈ，Ｈｏｒｍａｎにより位相反転ゾーン・プ
レートは研究されている。

Ｈｏｒｍａｎはゾーン・プレートあるいは位相プレート
の効率を“照明光波面における光束の主像（ｐｒｉｎｃ
ｉｐａｌ　ｉｍａｇｅｓ）に到達するパーセンテージ”
として定義し、そしてこの定義を用いて彼は位相反転ゾ
ーン・プレートの１次効率４０．５％を与えた。

Ｈｏｒｍａｎは、もし位相フレネル・レンズができたと
したならそれの効率が１００％に近づくだろうことを示
した。しかし、この間、よく補正された光学系と一緒に
はたらく高効率の位相フレネル・レンズの製作は明らか
にまだ試みられておらず、また報告もされていない。マ
イクロレンズとして独立に用いられる三角系プロファイ
ルのプレートがある応用に対しては作られている。

官本の提案はレンズ設計に対しより大きな自由度を与え
るものと認められるが、文献から知る限り、それはまだ
実施されていない。これは、導かれる利益に関して考え
られている制限、書かれている形での位相フレネル・レ
ンズ製作のむずかしさ、屈折光学素子だけを利用する光
学設計での他の進歩、問題に固有なより更に複雑な要因
に対する認識の不足といった理由のいくつかによるもの
であろう。例えば、グレーティングのブレーズ角で入射
した光の平行成分と垂直成分の間での効率には相当の違
いがあり得る。また、官本は、個々のスペクトル成分の
時間コヒーレンスが位相フレネル・レンズの解像あるい
は空間−バンド積（ｓｐａｃｅ−ｂａｎｄｗｉｔｈ　ｐ
ｒｏｄｕｃｔ）を維持する面で重要な役割をはたすこと
を認識、少なくとも議論することをしなかった。この後
は、波面収差の操作に於いて波面の成分分布、照明エネ
ルギーの正確な分布、位相関係の局所的、時間的、空間
的な再配列等の要素をうまく考慮することにより、屈折
レンズを一緒に組み込んだ形で、光結像あるいは光読み
出しシステムの解像を有用な焦点深度、高い効率と共に
、以前は達成できないと考えられていたレベル以上に向
上させ得るということが示される。

位相グレーティングと光学屈折素子を組み合せることに
より達成される高解像光結像または読み出しが依拠する
原則と同じ原則が他の光学応用にも利用できる。この応
用には、顕微鏡検査とＯＴＦ　（光学的伝達関数）、球
面対物レンズと組み合せた円すいアキシコン位相グレー
ティング、従来の円柱レンズと組み合せた円柱形位相グ
レーティング、そしてトロイダル非球面グレーティング
・レンズを含む。円すいアキシコン位相グレーティング
は光学屈折素子と組合せに於いて、特に有用的であり、
オート・フォーカス・システムを要せず、光ディスクを
書き込み及び読み出し素子として所望の長さの狭い光線
を提供する。システム設計に於いて、位相プレートの特
有なスペクトル特性が認められ説明されるならば、屈折
光学系の限界がどこで来ようとも、波面収差を精密に補
正する能力というのは、いいかえると、潜在的な有用性
となり得る。

（発明の概要） 本発明によるシステムと方法では屈折光学系の配列の中
に、少なくとも１つの、ホログラフィックに場所的に配
置された透過グレーティング素子が置かれ、この素子の
１つは一般に、臨界開口（ｃｒｉｔｉｃａｌ　ａｐｅｒ
ｔｕｒｅ）にある。グレーティング素子と他の素子は、
増加的に変化する位相遅れを起こすよう多数に分布した
空間的インコヒーレント、時間的コヒーレントな光源に
より単色で照明される。これらの増加的な変動は照明フ
ィールド全体にわたり制御された形で非線形的に変わり
、ある特定の収差を補正する合成波面を形成する。

光学結像システムでは、補正は屈折光学系に於ける予定
された球面収差のためだけでなく、予定されたクロマテ
ィズム（ｃｈｒｏｍａｔｌｓｍ／色収差）のためでもあ
る。波面の遅延は波長の何分の−かの増分ずつ変化し、
高回折効率を与える、複数のプラトーにより定められた
部分よりなる透過グレーティングにより生じる。その部
分の場所的な構成は、相互に関連した多くの瞳を作るよ
う波面成分の相互作用を変えるため、位相反転、透過率
変化を含むこともある。この相互に関連した瞳の合成の
効果として、例えば焦点深度の増大、コントラスト、解
像の改善が考えられる。

結像システムの一つの一般的な例に於いて、単色光光源
、拡大されたビーム領域全体でビームを一様に分布させ
る手段、空間的コヒーレンスを効果的に取り除き、ある
決められた最小以上の光波の時間的コヒーレンスを形成
する手段を含む一つの照明系が用いられる。この例での
位相プレートは一つの透過素子を含む。この素子は多数
の同心リングがあり、おのおののリングは波長の何分の
１かの増分ずつ変わる複数プラトーがあって、リングの
プラトーは局部波面に小さい角度の曲げを与える。位相
プレートは屈折光学系の臨界開口（ｃｒｉｔｉｃａｌ　
ａｐｅｒｔｕｒｅ）に配置され、設計は位相プレートと
統合されて行なわれるため、手順が簡単になる。例えば
、屈折光学系はコリメーターレンズ部分と対物レンズ部
分を含むことになるが、標準的には、そのシステムに対
し、わかっているがしかし全体としての制限内にある許
容できる収差しかもたないよう相対的に少ない素子板で
設計される。位相プレートはマイクロリングラフイー技
術によフて、各個のリング内で連続的にプラトーの高さ
が変わる形で半径の変わるリングを与えるように作られ
る。違うリング・グループでのプラトーの段の関係を変
えることにより、位相プレートの異なる区分を通る光波
の位相関係がいくつかの瞳を形成させるように選択的に
反転される。−部分のリングあるいはリング・グループ
はある領域から来た光が遮蔽あるいは減衰されるように
、不透明あるいは部分透過（ｏｐａｇｕｅ）であっても
よい。こうすると、複数光源からの照明光の空間的分布
と位相関係は屈折光学系に於いてはやむを得なかった収
差を打ち消すように、再び構成される。このシステムと
方法によって１ミリメートルあたり　２，５００本のオ
ーダーでの解像、高い透過率、深い焦点深度、そしてす
ぐれたコントラストが得られる。このシステムに利用さ
れる屈折光学系は大幅に少ない素子数しか要求しないだ
けでなく、また球面収差と色収差のような特殊な特性に
対して、設計手順にもっと大きい許容度を持たせること
ができる。

高いビーム強度、強度分布の均−性及び色消しを得るの
に半導体製造に対してはパルス・レーザが好ましい照明
光源である。しかし、強度分布、フィルタリング及び色
収差（ｃｈｒｏｍａｔｉｓｍ）の問題を克服するための
従来の方法と組み合せて水銀アーク・システムのような
他の光源を利用することもできる。

この発明の更なる特徴によれば、ある一つの例として照
明系は、２４８ｎｍのような紫外線領域で動作するエキ
シマレーザとエタロン同調キャビティの組み合せを含む
。これは５０，０００の波を越す時間的コヒーレンスが
ある光エネルギーのバーストを与えるものである。照明
光エネルギーのバーストは一対の離れて配置されたラン
ダム位相板と、中間のビームシフト装置を含み、フォト
マスクあるいは物体面上に統計的に均一な形で空間的イ
ンコヒーレントな複数光源を分布させる位相ランダマイ
ザーを通過する。

１次光の高い透過率を保ちつつ、３０のオーダーの光線
の曲がりを与えるように構成される。

一つの好適な構成としては、位相プレートの一区分内で
プラトーの連なりの選択的反転により実現されて、互い
に位相の反転する部分により定められる６つの（円）帯
状の瞳を含む。一つのシステムには一つ以上の位相プレ
ートが配置でき、一つは臨界開口（ｃｒｉｔｉｃａｌ　
ａｐｅｒｔｕｒｅ）に配置され、その他は特定の非球面
的特性を与えるよう、ビーム通路に隣接される。　２４
８ｎｍの光源を用いる時には、位相プレートのプラトー
領域の最大厚みは約０．１４４ミクロンに制限され、各
個プラトーは、最も狭いリングのところでわずか１．５
ミクロンのオーダーの幅となる。波面　（Ｗａｖｅｌｅ
ｔｓ）での時間的コヒーレンスは複数プラトー領域によ
って生じる最大位相遅れより５０倍かそれ以上の大籾さ
で維持される。

この発明に沿ういくつかの異なったシステムにより、こ
の概念の汎用性が示される。例えば、顕微鏡システムに
置いて照明系から被検物へ向かう光は、臨界開口（ｃｒ
ｉｔｉｃａｌ　ａｐｅｒｔｕｒｅ）の所に置かれ、被検
試料上のカバープレートにより生じる球面収差と共に、
システム内の屈折素子による収差を補正する位相板を用
いて、従来以上の高い解像で結像される。アキシコンタ
イプのシステムでは、発明による位相プレートは、表面
波を円すい形焦点にもって来るべく、一つかあるいはそ
れ以上の球面素子と一緒に作用するように形成される。

収束波は光軸に沿って、アキシコンの設計の特色をなす
比較的長い針状の光を作る。円柱レンズ・システムでも
、もつと高い解像と精度のために、波面補正が同心プラ
トーではなく、平行プラトーによって行なわれる。

更に、位相プレートが有利なのは、分離した光屈曲グレ
ーティングを定める同心円リングの外側輪状領域及び基
準パターンを含められることである。結像の波長と異な
る波長（例えば赤の波長）のコヒーレントな光は感光性
表面に影響を与えずに目標面と投影像とのアライメント
に用いられる異なった部分つまりこの外側輪状領域を通
過できる。

本発明による位相プレートは、所定の特性のリング・パ
ターンを与えるため、二値的な操作を続けて配列される
のが好ましいが、デポジションまたはエツチングの各々
の段階に対しフォトマスクを用いるかまたは直描により
作られる。例えば、１．２、モして４のプラトー高さに
対しデポジション層を定めるべく３回の一連の手順が利
用でき、フォトレジストの洗い流し、塗布を３回行う一
連の工程により、堆積的に零から７番目のレベルまでの
一連のプラトーを与えることができる。

各々のデポジション工程に、例えば、予め決められてい
るリングの半径の変化に対し、波長の何分の１かの違い
だけ高純度シリカを付加することもある。このように直
径が１０ｃｍオーダーでの素子の上に、１つが８つのプ
ラトー・レベルを持つリングが約１．６００個ある一つ
の位相プレートが作られる。この寸法は、近年の半導体
製造に要求される大きいウェーハと高い解像をもたらす
現在のウェーハステッパー（ｓｔｅｐｐｅｒ）装置に必
要な範囲にある。相補的な工程、即ち、層のデポジショ
ンのかわりにエツチングを用いることもできる。

アライメント用に、第２の波長の光源について用いられ
る外側環状リングも同様に結像領域のリングと同時に位
相マスクから記録されるか、あるいは直描で形成される
。しかし、波長とそれに伴い要求される層の厚みが違う
ため外部リングは別々にデポジットされる。

０から１６分の１５波長までの光学位相遅延を起こすよ
うに一連の０から１５レベルまでのレベルを与えるため
、４つの二値的マスクを用い、連の１６のプラトー高さ
を作ることによフて、グレーティングの上にもう少しな
めらかな、そしてもっと効率の高いブレーズ角が形成で
きる。同じように、ただ４つのプラトー・レベルを用い
れば、特定の応用に対し粗い、効率の低いグレーティン
グが、かわりに形成できる。

別の回折または反射リングの組が都合よく位相プレート
上に配列される。この目的のために、この素子は始めに
少なくとも一定の領域に１つのベース（例えば、クロム
）層がおおわれる。リングは回転させながら描くことに
よりあるいはフォトエツチング技術により定められる。

リングのある１組は、レンズの中心出しと間隔出しのグ
レーティングのいくつかのグループを形成する。これら
のグレーティングは異なった個々のレンズ素子あるいは
レンズ素子群に関して設けられ、特別に配置される。

コンメートされた光線が臨界開口（ｃｒｉｔｉｒａｌａ
ｐｅｔｕｒｅ）にあるグレーティングを通過して導かれ
、選ばれたレンズ群内のレンズ素子が適当な位置に置か
れた時、これらのグレーティングは光軸上に集束ビーム
を与える。従って、個々のレンズの芯と光軸上位置は、
それが組み込まれる際、正確な規準を与えられることに
なる。

第２組の反射リングは、始めに、後に続くパターンの中
心として働くことになる名目上の軸と同心の外側周辺の
組（ｇｒｏｕｐｉｎｇ）として描かれる。

分離したトラックが回転システムに於いて位相プレート
製作の間、直接描かれている時は、このリング組はフォ
トマスクに対する、あるいは位相プレートの偏心の補償
のための、基準としてはたらく。

サブ・ミクロンの解像を得るために位相プレートの上に
多重プラートを配置することに関して要求される精度は
、どんな書き込み技術が用いられようと非常にきびしい
要求を課する。これらの要求は中心の近くに第３の反射
リングの組を生成し、位相プレート自身を利用すること
により満たされる。回転の中心は始めは、限度内で任意
に選ばれるが、反射リングを書き込んだ後に、その位置
は正確に決められる。これは、各々の反射リングが通過
する時、干渉計による（干渉）縞測定を行いつつ中心線
の両側でリングを走査することによりなされる。同じよ
うに内側リングと外側リングを利用することにより、名
目上の位置の間でのしまの数から正確す読みを得ること
もできる。これらの読みから、その時点に於ける温度、
気圧、光速の正確な補正を用いて校正ができ、それによ
り、リングを１／３０ミクロンのオーダーの精度で配置
できる。

この発明による、際立って有効な直描システムはベース
上の空気軸受にささえられたエアースピンドルを用いる
。車−（往復）方向的に移動できる架台が、書き込みレ
ーザービーム用として、制御システムにより、スピンド
ルに対し、別トラックの書き込み位置まで移動する。

スピンドルに隣接して設置された偏心センサー・システ
ムが外側基準リングの像を一つのパターンの上に投影し
、そして位相プレートが正確に中心に置かれていない時
、合成信号中の正弦波状変化を探知する。回転中の芯ず
れによる変動を補償するよう、レーザー書き込みビーム
を偏向させるのに信号変動が利用される。周辺で保持さ
れる位相プレートは目視で一ミクロンの範囲内に調節す
ることができ、偏心の補正はこれを０．１ミクロンある
いはそれ以下にまで減する。このシステムは、特定のレ
ンズ組み立て品に対し補正を行うように位相プレートを
作り得るその精度を、従来のコンタクト転写工程の精度
を越えるところまで、向上させる。また、これは、大き
な中心出し誤差や累積誤差を生じさせることなくフォト
レジスト塗布、処理、モしてデポジションまたはエツチ
ングを行うのは、位相プレートをエアースピンドルの上
に置いたり、そこから取ったりできるようにするためで
もある。

（実施例） 第１図の、概略的な一般化した表記は、尺度と比率に於
いて違いがあるため、システムの大きな要素と、システ
ム内に於ける光波エネルギーの細かな分布及びその空間
的配置とを共には、表わし得ていない。他の図も正しい
比率で相対的な寸法を表わせていないが、その特徴と関
係をよりよく理解するためには、それら他の図を参照し
なければならない。

本システムは、極めて微細な非常に高い解像の像となる
べく、フォトレジストを適当に照明するため、ウェーハ
ステッパーのような光結像ユニットに用いるのに好適な
形で説明される。ウェーハステッパーの制御、位置決め
、オートフォーカス、及び関連技術の詳細は公知であり
、簡単のために、ここではそれらに触れない。ある特性
のエネルギー源となる光が、紫外領域の２４１１ｒ＋ｍ
でおよそガウシアン分布の矩形ビームを生成するＫｒＦ
タイプのエキシマ−レーザー１２を含む照明素１゜で初
め生成される。エキシマ−・レーザー１２は一秒に約１
５０パルス、パルス幅が１．２Ｘ　１０−’秒、そして
約３７５ｍＪ／パルスでパルス発光する。これから示さ
れるように、このシステムは十分な強度の放射光を、像
を記録するフォトレジスト層へ導き、また、来光結像シ
ステムが十分高効率であるため、有益なことに短時間で
露光できる。これから列挙する、いろんな要素を適当に
考慮すれば、他にも利用できるシステムは多くあるが、
このタイプの好適なレーザーが、ｔｕｍｏｎｔｃｓ　Ｈ
ｙｐｅｒｅｘ　−４６０Ｍｏｄｅｌ　ＨＥ−５Ｍとして
出されている。

レーザー１２から出るビームはかなりの程度空間的にコ
ヒーレントであり、　６２０分の１の程度で時間的にコ
ヒーレントである。このファクターは所望の空間的な及
び時間的な分布と一致しない。

したがって、レーザー１２は一般にエタロン１４と言わ
れる一つの共振同調キャビティと一緒にはたらく。この
エタロン１４はＱ値と、１２４．０００波長分ぐらいま
で合う光の彼達の予期性（Ｐｒｅｄｉｃｔａｂｉｌｉｔ
ｙ）を上げる。あるいは代わりに、同程度の時間的コヒ
ーレンスを生じさせるのに、キャビティ内エタロン同調
のあるレーザーを使ってもよい。しかし、干渉縞の影響
が出る可能性があるので、過ぎた同調は好ましくない。

従ってエタロン１４は時間的コヒーレンスを１０，００
０波長分の程度の範囲まで下げるため、わずかに離調さ
れる。このような手直しの理由は後程より詳しく説明す
る。

ビームはレーザ１２から出た後エキシマ−・レーザー１
２の長形ビームを一辺が１１Ｊ１インチ）の正方形ビー
ムに変える二重プリズム・ビーム・エキスパンダで拡大
される。このビームは、５ｉｎ２基板の上にデポジット
され５ｉｎ２の準ランダム・パターンで定められる一番
目の準ランダム位相面１９を含む空間コヒーレンスラン
ダマイザ−（ｒａｎｄｏｍｉｚｅｒ）　１８の中に入る
。このランダマイザー１８の構造は断面領域に渡って位
相のランダム化の度合いを知らせる光透過素子を提供す
る。

このような準ランダム位相面は、平均厚さ約１ミクロン
、平均幅約１０ミクロンのデポジットされたパターンに
よって得られる。第１のフィールド・レンズ２０はビー
ムを必要ならモータ駆動もできるレチクルマスキング装
置２２に伝える。マスキング装置２２はビームを周辺で
、制御可能な大きさの選べる物体面外形に制限し、ビー
ムは以下に記すように小さな弧状に動的に動かされる可
動コーナー鏡２４へと向かう。このコーナー鏡２４から
ビームは結像リレー・レンズ２６の方に向けられる。こ
のリレー・レンズは第一の準ランダム表面１９の像を似
た特性をもつ第二の準ランダム位相表面２７に結像する
。その後、ビームは第二のフィールド・レンズ２９を含
む関連光学系に向かい、ビーム結合コーナー鏡２８を経
由し、そして像が向けられるウェーハ平面に行く。この
角度のついたビーム経路により、かなりのパワーと体積
を必要とするレーザー１２を、システムの像形成部分よ
り十分前れたところに置くことが可能になる。

第二の準ランダム位相表面２７はより一層のランダム化
を行い、すべてのビーム分布領域で空間的な位相のラン
ダム性を有効的に増す。しかし、ランダム性の度合いを
変えられることが望ましく、このために、サバール板と
ソレイユ補償板を用いた部分的コヒーレンス度の測定装
置がランダマイザー（ｒａｎｄｏｍｉｚｅｒ）　１８か
らのビームのこの特性を検知するため置かれる。そのよ
うな装置は“準単色光源の像に於けるコヒーレンス度（
Ｓ、Ｍａｌｌｉｃｋ、Ａｐｐｌｉｅｄ　０ｐｔｉｃｓ、
　Ｖｏｌ、６．　Ｎｏ、８゜Ａｕｇｕｓｔ　１９８７．
　ｐｐ、１４０３−１４０５）”と題された論文での報
告に従って用意できる。装置３６は部分的コヒーレンス
度に応じた信号を可動コーナー鏡２４と結合されたＰＺ
Ｔアクチュエータ３４を動かす制御回路３８に返す。測
定装置３６による部分的コヒーレンスのコントラストの
読みによって、アクチュエータ制御３８はＰＺＴアクチ
ュエータ３４を駆動し、レーザー１２から出たパルス・
発光の間で、像での小さいが可変的な（６０ミクロン程
度の）動きの増分を起こす。これらの発光は一層に１５
０−２００回起こり、（１パルスの発光）時間が短かい
ため、またコーナー鏡２４は非常に小さな角度で動けば
よいため、異なった発光源からの光を適当に空間的ラン
ダム化することは、必要な範囲まで、かつ可能な間隔内
で、直ちにできる。

他の例として、第一の面１９を回転ディスクの一部分と
して形成し、得られるランダム性の度合いを変えるため
に回転速度を少し変えることによって、準ランダム位相
面１９．２７の間での相対的な動きを作ることも可能で
ある。

結像リレー・レンズ２６と第二のフィールド・レンズ２
９も１：１の関係でレチクルマスキング装置２２をフォ
トマスク平面４０に配置されたフォトマスク４０の上に
結像する。この例に於いて、この平面でのビームはレチ
クルマスキング装置２２によって、適当な厳しさの許容
誤差（±ｏ、ｏｏｓ　”）で、−辺が１．５インチから
４．５インチまで連続的に選択できる矩形に開口が制限
される。

空間的コヒーレンスのランダマイザー （ｒａｎｄｏｍｉｚｅｒ）　１８の重要性は、それがビ
ームの平均ラグランシュ積を増加させるということから
より明解に理解できる。エキシマレーザ−１２から出た
レーザー・ビームは約１．８Ｘ　１０””ｃｍ２Ｓｔｅ
ｒに制限されたラグランシュ積を持つ。これは一つの典
型的な露光（約０．３秒）で、狭帯域化されたエキシマ
−・レーザー・ビーム中に多くの光源があることを示す
。いずれの瞬間でもレーザから出てくる２２Ｘ　５．４
１２２のオーダでの統計的にインコヒーントな空間モー
ドがあることを示すことができる。また、つのパルスに
２０の波速、０．３秒毎に　１５０パルスがある。従っ
て、レーザーは、露光毎に１．２２Ｘ１０２Ｘ　２Ｘ１
０Ｘ１．５　Ｘ１０２＝３．６８Ｘ１０５の統計的に独
立な光源を提供する。しかし、光源が、所望の空間的な
インコヒーレンス度で像を照明するためには、像の各点
は約１０２個の光源で照明されなければいけない。ウェ
ーハ面の像の寸法でミリ当たり約４，０００本の解像と
いうことから導かれる必要な全部の光源の数はおよそ １０ＳＸＩＯ’／（１，７５）”　　Ｘ１０２　＝３．
２７Ｘ１０”これが露光毎に必要な統計的に独立な光源
の全数である。レーザー・ビームは従って、−様にしか
も空間的にはインコヒーレントに照明された像を形成す
るためには約５Ｘ１０’分だけ足りない。

フォトマスクを通り結像レンズへの入射円錐光束内ビー
ムのラグランシュ積は約次の通りのはずである。

２．５６Ｘ　１０−２ｃｍ２５ｔｅｒ 第一及び第二の準ランダム位相面１９．２７の各々は像
の大きさ全体にわたり主光線の高さに実質的に影響せず
、約２．２　Ｘ１０２分だけビームの角発散（ａｎｇｕ
ｌａｒ　ｄｆｖｅｒｇｌｅｎｃｅ）を散乱させる。これ
は、システムにとって望ましい５Ｘ１０’分の全体の増
加に結びつく。ラグランシュ積は従って５×１０４分ま
で調節できる。この調節は自動的に行なうこともできる
が、選んだ限界内の値に維持するために、ある特定の像
の大きさと露光特性に対して、操作者が部分的コヒーレ
ンス度測定装置３６から得られた読みに従ってアクチュ
エータ！ｌＪ御を予めセットしておくだけで普通十分で
ある。空間的コヒーレンス長の調整範囲は、フォトマス
ク４０にて、約１．５　ミクロン、これは実質的にイン
コヒーレント光であることを示すが、この値が約１５ミ
クロンまでとできる。

その結果、光波エネルギーはウェーハ面で測って±１％
の一様強度で４インチ×４インチ（４”×４”）のアス
ク平面に分布し、その振幅は±１％の範囲で調節できる
。露光時間０．３秒で供給される所与のエキシマからの
全エネルギーはウェーハにて１５０ｍＪ／ｃｍ’より大
きくなる。

しかし、所望の度合いまで空間的コヒーレンスをランダ
ム化することは時間的コヒーレンスまたはこの統計的に
異なる複数の光源における各々の光波の周期的予期性（
ｐｒｅｄｉｃｔａｂｉｌｉｔｙ）に影響を与えることは
できない。位相プレートにより合成波面中に続いて生じ
る位相の遅れはビームの分布全体に渡り変化し、可能な
遅れ量は相当に大きい時間的コヒーレンスは、その大き
さのオーダーが、波面が正確に再構成されるために可能
な遅れより大きくなるよう維持されなければいけない。

また、この例で、多くの位相遅れの増加的変化（１００
波程度）がある。これらの位相調節を適当に行うために
要求される時間的コヒーレンスはそのシステムで予定し
ている遅れの最大な波の数の約５０倍である。エタロン
同調レーザーはコヒーレントな１つの波速内に１２４，
０００の波（の数）を与え、この位相調節手段に要求さ
れる約２５倍ぐらいとなるが、このファクターは時間的
に独立な光源の最大可能な数を与えるのに反するよう作
用される。これらのことは時間的コヒーレンスを約５．
０００波まで減らすことにより確かめられるが、しかし
、逆にこれはレンズ設計で色収差問題を引き起こす。従
って、このファクターは１０，０００から約１００．０
００に維持するのが望ましく、前者の値がここの例では
仮定されている。レーザー露光制御４４によって、１回
の露光でウェーハ面に入射する光の量を選択的に決める
ことができる。このレーザー露光制御はレーザーが連続
的に発光している間引き出されるエネルギーを統合し、
適量のエネルギーが供給されたら、露光を停止する。以
下に説明するアラインメト・システム４６は光軸に沿っ
て独立にはたらき、第７図と一緒に以下に説明するよう
に、紫外以外の波長が違う環状ビーム（典型的な赤ある
いは青）の向きをビーム結合鏡２８及びいろいろ光学素
子に向ける。

図では一般的に示しているが、フォトマスク面４２とウ
ェーハステッパメカニズム５４のＸＹ軸駆動システムに
より、レジストをコートしたウェーハ５２を正確に位置
決めしたウェーハ面５０の間に結合光学システム５６が
配置される。光学システム５６は屈折素子と発明のいく
つかの特徴を具現しているホログラフィックな波面の調
節手段の組み合せを含む。図示した配列では、システム
はコリメーター・レンズ群５８を形成する−組みの三枚
の屈折レンズ素子、レンズ・システムの臨界開口（ｃｒ
ｉｔｉｃａｌ　ａｐｅｒｔｕｒｅ）に置いた一つの複数
プラトー位相プレート６０、そして５分の１に縮小した
像をウェーハ面５０に投影する４枚のレンズの対物レン
ズ群６２より成る。レンズ群５８゜６２そして複数プラ
トー位相プレート６０の相互の関係は屈折素子の数を減
らしつつ屈折レンズの設計を簡単にすること、また、解
像だけでなく、焦点深度コントラスト及び効率に寄与す
る波面の調節の高い効果を得ることを共に考慮し決めら
れる。そのレンズ集合体は球面の石英素子を含み、位相
プレート６０は、新しい合成波面を与えるため像の成分
を領域的に調節する波面の位相遅延及び再配向システム
を含む統合光学システム５６は像面側でテレセントリッ
クで、位相プレート６０及び臨界開口（ｃｒｉｔｉｃａ
ｌ　ａｐｅｒｔｕｒｅ）での放射束は正確には平行でな
く、若干発散している。石英の素子は、球面収差多項式
（の分）を除き、いかなる程度のすべての収差成分が、
球面素子によって半径、位置、面積量厚さ、間隔として
与えられる自由度を利用し打ち消されるように、また、
位相プレートにより臨界開口（ｃｒｉｔｉｃａｌ　ａｐ
ｅｒｔｕｒｅ）で起き半径方向で変化する位相遅れも考
慮して設計される。球面収差はしかし、位相プレートの
半径方向に変化する位相遅れにより完全に補正される光
路差約７５波に制限される。位相プレート６０の対物側
素子について３枚は近似的にアブラナティックな群とし
て設計され、四番目は像面に一番近い負のメニスカスで
あり、像面を平坦化する性質があるためよく用いられる
。コリメーター群５８の３枚のレンズは累積的に、また
位相プレートと組み合わさって、システムのコマと非無
収差をなくすことに大きな役割をになっている。更に、
球面石英レンズは負の色分散かり、本発明の一つの特徴
は位相プレート６０に示される透過グレーティングが少
し正のベースのパワーの曲率のベンディング効果を起こ
すことである。この曲率は色消し条件を作るため小さな
レーザ・バンド幅範囲でのグレーティングの色分散が球
面石英レンズの色分散に十分適合して打ち消すように選
ばれる。このベースの球面のパワーはスケールファクタ
ーが非常に小さいので、図示できない。

照明系１０からの光波エネルギーは実質的には単色と言
えるが、しかし、エキシマ−・レーザー１２のようなど
の様な光源にもバンド幅あるいは色の拡がりがある。も
しこのバンド幅を極度に狭くすると、それは得られる光
のエネルギーを減らし、空間的コヒーレンスの問題を増
す。本システムにより提供される色消し作用の能力はエ
キシマ−・レーザー１２の０．００３ｎｍから０．Ｏ２
ｎｍまでの色の広がり範囲を０．０３ｎｍあるいはそれ
以上に広くすることを可能にする。従って照明系は実質
的に単色でなければならないが、システムとしての得ら
れる付随的利点を伴いつつ、いくらかの色の広がりは補
償できる。

位相プレート６０の中止部分に隣接し、第２−４図を参
照しつつこれから説明する内側基準リングの外から始ま
る一つの領域は、位相プレート基板６４に゛デポジショ
ン又はエツチングにより極めて低い最大高さでマイクロ
リングラフイー的に起伏をつけられた面を含む。起伏を
つけられた面は多数のリング６８の形で構成され、各々
のリングは増加する高さが正確に決められたデポジット
される５ｉ０２の細密な複数プラトーまたはリングを含
む。代表的なリング６８はその半径位置と非練性的な関
係がある半径方向の寸法を持ち、高さ零から最大７／８
波長の高さまで１／８波長毎に光学的遅延を増加させる
８つのプラトー７０レベルがある。第２−６図における
位相プレートの図でその関係の概略を示す。図４から分
かるように、各々のリング６８で、プラトー７０は代表
的には（基板６４に対して）高さ零から連続的なステッ
プで最大７／８λの高さまで累進的に変わる。２４８ｎ
ｍの波長で、１／８のプラトーの高さは約３１ｎｍで、
７／８の高さは約２１７ｎｍである。リング６８の半径
方向の最も狭い幅は（位相プレート６０の外縁で）８ミ
クロンのオーダーであり、各々のプラトーの半径方向の
最小寸法はおよそ１ミクロンとなりリング６８に占めら
れる半径方向の寸法が変わるので、含まれるプラトー７
０により決められる合成的起伏の傾きが変わる。ここで
は一番急な場合を示している。傾きは３．５９°以上で
あり、波面の曲がりは約２°である。最大の波面の曲が
りはこのタイプのブレーズド・グレーティングを通る光
エネルギーの高効率の透過を達成するため波面の曲がり
は約５°に制限される。プレート上のトラックの高さの
差分は、最大で入射単色光の波長を、その選んだ波長で
、プレートの屈折率で割った割合に比例する。

各々８つのプラトーのリングが約２００あるが、これら
は規則的に続くわけではない。導入される位相遅れの位
相が反転する６つの別個のグループ（８０〜８５）内で
連続的なリングが配列される。一連のグループ（８０〜
８５）はその位相が０．π、０．π、０．πといった形
で変わるように配列されている。この例では、これらの
円帯の相対半径が次の表で示したように決められる。

円帯境界の半径 ９９〜．８０ ８０〜．６５ ６５〜．４０ ４０〜．３０ ３０〜．２０ ２０〜．０　　　　　　　　　　　　　π細かく分けら
れたリング６８と細密に分けられたプラトー７０のある
複数プラトーの位相プレート６０が介在することにより
、波面に沿って空間的に分布した形で、開口半径の関数
として、増加的で波長と関係した光路長が付は加われる
。位相プレート６０の厚さの差分は非常に小さくここの
例では遅れは７／８波長あるいは約２１７ｎｍより大き
くはならない。しかし、光源が実質的に単色であるので
、位相基準に対して波面を揃えることで解像は維持され
る。従って第３図から分かるように、その効果照明単色
光により形成される合成波面の累積的遅延による。第４
図から分かるように、屈折光学素子が合成波面を曲げる
場合も、位相は揃ったまま維持される。しかし、位相プ
レート６０が後に続く屈折光学系での収差を前もフて補
償することと、その様な補償は第３図と第４図で示して
いないということは注意すべきである。

位相プレート６０はより特定的にはブラッグ条件（ｒｅ
ｇｉｍｅ）で作用するホログラフィックな素子として屈
折素子と組み合わさった形で非球面としてその両方で機
能する。非球面特性の結果として、屈折光学系の設計で
は許される範囲の残存球面収差が波面全体に渡り、必要
な（部分）量だけ補償され、それと同時に、他の幾何光
学的収差と色収差も打ち消される。臨界開口（ｃｒｉｔ
ｉｃａｌ　ａｐｅｒｔｕｒｅ）で向けられる複数の点光
源は独立な波面成分として再配向されるので、位相プレ
ート６０の区分（８０〜８５）も独特の形で光を映面内
に再分布させる。位相プレート６０内の個々の位相反転
は、数多くの有益な効果を伴う共同的な結像を可能とす
るシステム内に複数の瞳を定めることになる。

この分野に熟知した人なら、プラトーの数をこの例で与
えられた８つから変えてもよいということも理解するで
あろう。規則的な−続き（ｐｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ）に
おいてλ／１６毎に変わるプラトーを１６個用いると、
製造の時間と問題が増大するが、ブレーズ角をより滑ら
かにし、また、より効率的にできる。

この場合でも既に記した様に累積的に二値的な一連の方
法手順を行うことによりこれらのレベルは実現できる。

逆に、ある応用に対して許容できるなら結果としていく
らか粗くて効率の低いグレーティングとなるが、もっと
少ない数（例えば４）のレベルを用いることもできる。

この光学システム設計で求められる主要な特徴は解像の
増大、サイドバンド強度の減少及び焦点深度の増大であ
り、これらすべてが複数の瞳を定めるリング６８の配置
を利用することによって向上される。第５図と第６図か
ら分かるようにπの位相反転が必要な所ではプラトー７
０の規則的な連続性は位相ステップ８６の外側で中断さ
れる。

その後、プラトー７０は次の中断が起こるまで零から七
番目までの順で継続的に変わる。別々の瞳からのビーム
成分が再結合され、合成波面を形成する時、別々の瞳か
らの像の微妙なずれがすべてのあるいは多くの注目すべ
きファクターが向上するのを可能とする。数多くの円帯
の組み合せを解像、焦点深度あるいはコントラストを強
化するために採用できるということが認識されるであろ
うが２つ、３つ、そして４つといった半径の異なる配置
のπ位相反転が特定の応用には有益的だということがわ
かっている。図に示すようにこれを６つ（８０−８５）
にするのがウェーハステッパーへの応用には望ましい。

それはこれらの複数の瞳が、コントラストを維持しなが
ら、焦点深度を増加させ、これらファクターは半導体製
造工程で極めて重要だからである。それに加えて、完全
な（ｕｎｏｂｓｔｒｕｃｔｅｄ）エアリ−・レンズ以上
に解像を上げることも実現される。

位相プレート６０を通フて伝搬するビームの波面の再分
布は完全不透明あるいは部分透過の環状リングあるいは
リング配置を用いて行うこともできる。レンズ・システ
ムの設計解析で性能を限定するビーム成分を打ち消すあ
るいは減らすために望ましいとわかった所なら、どこに
でも不透明なリングを置くことができる。

光学設計について、本発明によるシステムは収差バラン
スさせるのにかなり大きな設計自由度を与える。

Ｈｏｐｋｉｎｓが“収差の波動理論“じＷａｖｅ　Ｔｈ
ｅｏｒｙ　ｏｆＡｂｅｒｒａｔｉｏｎ　　　Ｃ１ａｒｅ
ｎｄｏｎ　Ｐｒｅｓｓ、　１９５０．　ｐｐ。

５０）で議論しているように、光路差は多項式として解
析でき、この光路差は物体上の−点りを出て半径がρ、
子午角がをで異なる点を通過する光線の任意の組の間で
、瞳あるいは臨界開口（ｃｒｉｔｉｃａｌａｐｅｒｔｕ
ｒｅ）に於いてρ＝Ｏでｈから出る主光線の光路とを比
較して取られる。展開の後、多項式のそれぞれの項は、
ρだけ含む項（システムの球面収差を表す級数）、ρと
ｈだけ含む項（それを”球面型収差”と見なしてもよい
）、そして、ｈ、ρ及び冊のあるべき乗の項に分けられ
る。

ρとｈだけを含む項は像面湾曲（収差）と関係があり、
ｈ、ρ及び二匹亘−を含む項はコマと非点ｃｏｓφ の収差を含む。

臨界開口（ｃｒｉｔｉｃａｌ　ａｐｅｒｔｕｒｅ）に置
かれた位相プレートはそれぞれの光線に対して半径と光
線が臨界開口を通る時の角度に依存するあらかじめ決め
られた関数として光路の遅れを加える。球面収差は半径
だけに依存する軸上の収差であるため、臨界開口で正し
い高さで適当な位相遅延を起こしてやればすべてのオー
ダーの球面収差を完全に補正することができる。

多項式展開での全ての球面型収差の項は位相プレートに
よって対称的に損なわれる。レンズ設計者の役割は残っ
ているコマの項と非点の項を、それらが相互にバランス
し、またそれらの残留（収差）が位相プレートにより起
こる半径方向に変化する遅延をバランスさせる所まで減
らすようシステムの屈折素子を選ぶことである。

この分析に熟知した人なら、この収差のバランスは技巧
的なレンズ・コンピューター・プログラムで普通は行わ
れるが、しかし、ＣＯＳφの各々のべき乗成分を含む項
の補正は独立して；あるいは零近くまでバランスさせら
れることが必要であるということを理解するであろう。

位相プレートはすべてのオーダーの球面収差を潜在的に
は取り除くという事実は設計手順の残りの部分を非常に
簡便にし、また、かなり少ない素子（数）で解を与える
のを可能にする。

要約していえば、このシステムは予期できる（ｐｒｅｄ
ｉｃｔａｂｌｅ）周期性と空間的なランダム性を持つ一
連の時間的に変化する光波の微細構造の再配分を用いる
ことにより動作する。エキシマ−・レーザーからの連続
的突発光を利用して、均等に分布した光が複数光源とし
て、全露光の間隔にわたり、ホログラフィックな位相プ
レート素子上に表れる。位相プレート６０で、効率の高
い透過を保ちながら、ビーム波面での位相調節が達成さ
れる。このシステムは合成波面の全体に渡り１／１０波
よりよい精度を与える。このシステムは現在存在してい
る線解像の限界を克服しつつ、従来使われて来たものに
比べて、球面石英レンズ素子の数を減らすことを可能と
する。照明ビームの限定されたバンド幅は、位相プレー
トの特性と相俟って球面収差と色収差との十分な補償を
可能とする。

レーザー以外の光波エネルギー源も、必要な特性を持っ
ていれば使うことができる。例えば、いくつかの水銀ア
ーク光源の個々の発光線（ｌｉｎｅ）がこの要求を容易
に満足する。このことはＫｅｖｉｎ　Ｂｕｒｎｓとにｅ
ｎｎｅｔｈ　Ｂ、　Ａｄａｍｓ　　の論文（”Ｅｎｅｒ
ｇｙ　Ｌｅｖｅｌｓａｎｄ　Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｓ　
ｏｆ　ｔｈｅ　ｌ５ｏｔｏｐｅｓ　ｏｆ　Ｍｅｒｃｕｒ
ｙ　−１９９ａｎｄ−２００”、　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏ
ｆ　ｔｈｅ　０ｐｔｉｃａｌ　５ｏｃｉｅｔｙｏｆ　Ａ
ｍｅｒｉｃａ、　ｖｏｌ、　４２．Ｎｏ、１０，０ｃｔ
ｏｂｅｒ　１９５２．ｐｐ。

７１７−７１８　）に見ることができる。その論文の、
Ｈｇ１９９のある線に対する線解像を示す表２ａは必要
な時間的コヒーレンスを示している。これらの線はラン
プ放射の２５６ｎｍのバンドも一緒に含む。

従来の方法で色消しくバンド全域にわたりて計算される
）の問題を解決していることから、これらの線の成分の
それぞれが利用できる十分な時間的コヒーレンスを持つ
光源であることがわかる。

もう一つの例をあげると、その論文の表２ｂは、　３６
５ｒ＋ｍのバンドのＨｇ１９９の詳細を示している。こ
こで、色消しの問題は従来の方法で解決されており、従
って位相プレートを従来と同様の、しかし非常に汎用性
のあるパワーの小さい非球面レンズとして機能するよう
に設計することもできる。その様な設計の結果、必要な
ガラス素子の数が減り、またその性能も改善される。位
相プレートはブラッグ・グレーティングとして、中心波
長が最大の効率を持つように計算される。しかし、表１
ａと表１ｂをよく調べると、所与のＨｇ放射バンドの頂
点から下までのトータルの広がりは１０００分の２より
小さいということが分かる。従って同調は相対的に小さ
な問題である。

位相プレート技術を３６５ｎｍ、　４０４ｎｍあるいは
４３８ｎｍのような時間的コヒーレンスの高い光源が得
られるより従来のものに近い波長領域でのレンズ設計に
応用すると、その技術は著しい簡便さをもたらす。とい
うのは、より高次の非球面を設計の要求からだけでなく
、球面素子そのままの小さいが実際にある理想からのず
れを補償するために、規定できかつ正確に構成できるか
らである。

第２図と第５図をもう一度参照していうと、位相プレー
ト６０は、リング６８により規定されるブレーズ透過グ
レーティング領域の外側に分離しである多数の同心透過
複数プラトーリング８８を含む。これらのリング８８は
同じ＜　５ｉ０２から成りフェーズレンズ６０を与える
べく、基板表面にデポジションまたはエツチングするこ
とにより形成される。リング８８の幅と傾きはより長い
赤の波長に対して選ばれる。その波長はフォトマスク４
０により定められる像が結像されるウェーハ５２のアラ
インメントに用いるものである。従って、幅と傾きは紫
外線範囲で用いられるリング６８のものより大きくなる
が、８段階に高さが増す手法は同様に用いられる。層を
２値的に累加したりあるいはエツチングしたりする同様
の工程が用いられるが、用いられる厚みがより厚いため
、リング８８は普通にはリング６８と別に形成しなくて
はいけない。

リング８８の目的は同時に光学システム５８゜６２と組
み合わさってウェーハ５２の上にビームを集束させ、信
号が基準参照アークを有するフォトマスク４０に対する
ウェーハ５２の正確な位置を示すように発生されるよう
にすることである。

ウェーハ５２上の基準マークはただ感知されるだけでよ
い。

赤い波長はウェーハ５２上のフォトレジスト層に影響し
ないため、それを紫外の照明と同時に用いることができ
る。ここで第７図を参照するとアラインメントのためウ
ェーハー５２上に細く焦光した基準ビームを与えるため
のアラインメントシステム４６が示されている。

このシステムはスペクトルの赤の部分にある８３３ｎｍ
の単色波長を持つＨＥ−ＮＥ　（ヘリウム−ネオン）レ
ーザーを利用する。レーザー９０はガウス分布した狭い
出力ビームを発生し、そのビームはビームエキスパンダ
９１によってもつと広いパターンに広げられる。この広
がったビームは第一と第二の液浸した非球面９３．９４
によって一つの環状パターンに変えられ、第一の非球面
はリング状の分布を作り、所与の半径上に集光する収束
ビームに光を形成し、一方、第２の液浸非球面９４は、
環状瞳パターンを形成するようビームを実質上コリメー
トする。この環状瞳パターンは第一のコーナー反射器９
６とダイクロイック反射型の第二のコーナー反射器９７
で反射され、第１図のシステムの紫外ビームの光路中に
入る。環状ビームは第二のフィルド・レンズ２９とそれ
と組みあわさってレンズ９５によってフォトマスク面４
２の上に集束し、フォトマスク４０上の基準パターン領
域を照明する。その後、このビームは光学システム５６
に入り、位相プレート６０上の複数プラトー・リング８
８領域を被うような環状の瞳として再び結像され、また
レンズの組５８゜６２によってウェーハ５２上に集束及
び再結像され、そして反射してまた光路にもどされる。

反射した赤の光の基準パターンはダイクロイックコーナ
ー鏡９７を通ってアラインメント検出器９９に到達する
。検出器は直接と反射の基準像を比較し、必要なオーダ
ーの精度のある既知の方法でウェーハの位置決めをする
ためウェーハーステッパー５４を制御するアラインメン
ト信号を作る。

このように、第２−７図のシステムはクエーハーの位置
決めをするのに必要な正確な調節を可能とする非干渉的
なアラインメント・システムを統合的に含む。外側のリ
ング８８は紫外用の同心リング６８と同じ中心軸に対し
配置できるので、同心性が保証される。

位相プレート６０の上で正確に配置された同心トラック
を定めるための直描システムの主要な素子が第８図に示
されているが、ここではこの図を参照する。ここで位相
プレート６０は精度の高いエアースピンドル１１０の上
にマウントされ、このスピンドルは安定な例えば花崗岩
のベース１１２にある凹部１１１内の空気軸受により回
転する。スピンドル駆動装置１１４は磁気式あるいは空
気式のいずれであってもよいが、例えば２５　ｒｐｓの
ような決まったレートでエアースピンドル１１０を回転
させるように結合される。エアスピンドル１１０の上面
に置かれる位相プレート６０は、直交Ｘ、Ｙ軸に沿って
完全ではないが実際上十分な精度で位置決めされる。こ
れはエアスピンドル１１Ｇの周辺にあるボスト１１７か
ら延びる高精度な調節ねじ１１６による。空圧源１１８
はベース１１２内の導管１１９を通じ、エアースレッド
１２０に対してエアースピンドル１１０の中心軸の垂直
位置と水平芯位置の両方を保つよう圧縮空気を送り出す
。しかし、見て分かるように、中心軸に対して位相プレ
ート６０の位置を決めるのに芯出しシャフトあるいは他
の機構は使われていない。エアースピンドル１１０の上
部に隣接したエアスレッド１２０はエアスレッド１２０
の下に突き出る空気軸受式フットパッド（ｆｏｏｔ　ｐ
ａｄｓ）　１２１と水平に伸びる空気軸受式サイド・パ
ッド（ｓｉｄｅ　ｐａｄｓ）　１２２に乗ってスピンド
ル１１０に対して横方向に動かすことができる。フット
パッド１２１はグラナイト（花崗岩）ベース１１２の上
面基準面の上で浮上させる形でエアースレッド１２０を
支え、一方サイド・パッド１２２はグラナイトベース１
１２の垂直延長部１２６（又は、ベース１１２との垂直
サイド固定された関係の分離した部位）の水垂側面基準
壁１２５からの小さな距離を一定に保つ。エアースレッ
ド１２０をブロック１２６上で垂直基準面の方向に機械
的に偏位させる方法はボされていないが、空圧源あるい
はサーボ機構を含むことになるかも知れない。側面での
この空気軸受は、従ってエアースレッド１２Ｇが壁１２
５に平行な方向あるいは位相プレート６ｏに対して半径
方向に勤〈ことができても、側壁１２５からの距離は正
確に維持される。空気軸受に加圧する内部の導管は詳し
くは示されていない。

エアースレッド１２０は、高剛性なステンレス鋼構造の
、エアースレッド１２０と結合されたバー１３２につな
がるアクチュエータ１３０によってブロック１２６の垂
直基準面に平行な方向で位置決めできる。バー１３２の
アクチュエータ１３０によるこの軸に沿った移動は位相
プレート６０の半径方向位置とエアースレッド１２０の
上に設けられた偏向システムからの書き込みビームの半
径方向位置を変えるが、これについて以下詳しく述べる
。位相プレート６０の概略の位置決め制御のため、エア
ースレッド１２０上のレトロ反射器１３４はレーザー・
ビームを干渉計（ヒユーレット・パラカード社モデル５
１１０でもよい）１３６に戻す。この干渉計１３６とア
クチュエータ１３０を制御するガイド位置決めサーボ１
３８で、エアースレッド１２０とエアースピンドル１１
０の位置を楽に１ミクロン以下に維持することができる
。位相プレート６０上でのトラックの位置は、磁気ある
いは光データディスク用のマスタートラック書き込みシ
ステムの形状の、コンピュータ１４６とデータ収納部１
４８を含んだトラックデータ収納及びシーケンスシステ
ムにより定められる。

データ収納部１４８は正確なトラック位置、トラック幅
及びトラック・パターン変調に関する必要な情報を保持
する。コンピュータ１４６の制御のもとで、トラックパ
ターン変調信号はデータ収納部１４８から変調器駆動部
１５０を通って書き込み、ビーム制御に送られる。これ
について以下詳しく説明する。

これまでの記述から分かるように、エアースレッド１２
０は直交する２方向の各々に対しかなり高い精度で位置
決めされる。この位置の一つはアクチュエータ１３０の
制御のもとて位相プレート１６０との異なるトラックを
選べるよう変わる。エアースピンドル１１０自身は凹部
１１１内でその名目上の軸に関し空気芯出しされ（ａｉ
ｒ　ｃｅｎｔｅｒｅｄ）てあり、位相プレート６０はエ
アスピンドル１１０上で周辺にある位置決めねじ１１６
によっである程度大まかに固持される。

最終的な正確で動的な位置決めのために、システムは位
相プレート６０の外縁に配置された基準リング１５１に
対してレーザー・ビームを偏向する。これらのリング１
５１はクロムあるいは他の不透明材料でできており、フ
ォトマスク上の高精度リングを用いたデポジションある
いはエツチング工程によって、前もって位相プレート６
０の上に作られる。しかし、また、これらは直描シーケ
ンスによって位相プレート６０が最初にエアースピンド
ル１１０上で芯出しされる時、その周囲の表面に分層し
て作ることもできる。この手法が本例では用いられる。

これらリング１５１の約２０個は、位相プレート６０を
その任意に決めた芯のまわりで回転させ、フォトリング
ラフイー技術あるいは高精度なカッティング技術で円環
を作ることにより１．５ミクロンから４．０ミクロンま
で変わる特定の幅と間隔のものとして組み入れられる。

そしてリング１５１は手動調節の間の位相プレート６０
のその後の各々の再位置決めのための、また更に微小な
偏心を補償するための書き込みレーザー・ビームの動的
制御のための芯出し基準として利用される。従って、機
械手段では一般に不可能な精度が達成できる。

グラナイトベース１１２の上に設けられた観察及び検出
システムは最初の及び動的調節のために用いられる。支
柱１５２は基準リング１５１を横切り位相プレート６０
のある固定位置まで延びるアーム１５４を含む。自動焦
点のための従来と同様な光源やボイスコイル・アクチュ
エータ・システムは簡単のためにここで示していないが
、しばしば用いられることになる。位相プレート６０に
隣接したレンズ１５６は光源１５７の像をビーム分割鏡
１５８の向こうに方へ反射し、その像が二番目のビーム
・スプリッター１６０を通して、接眼レンズ１６２に送
られる。光源１５７の波長は位相プレート６０上のフォ
トレジスト材料が反応する波長とは違う。接眼レンズ１
６２によって、オペレータが基準リング１５１の相対位
置を見て、位置決めねじ１１６を調節して、エアースピ
ンドル１１０上の位相プレート６０の大体の同心性（例
えば約１ミクロンまで）を得ることができる。

その後の書込み操作の間に、基準リング１５１の数の表
示が結像され、ビーム・スプリッタ１６０を通って鏡１
６１まで、またレンズ１６４を通ってレチクル１６６ま
で送られる、焦点板１６６は不透明ライン１６８のパタ
ーンがあり、それは位相プレート６０から反射されたリ
ングの像が重なる基準リング１５１の特定の幅と間隔に
対応する。位相プレート６０上での反射基準リングの間
での空白間隔がレチクル１６６上での不透明ストリップ
１６８とちょうど一致した時は最大信号が与えられ、リ
ング１５１の反射した像がレチクル１６６の透明ライン
部分に重なった時は最小の信号が与えられる。パターン
でいくらかの偏心があると、レチクル１６６の後ろの光
検波器１７０が前置増幅器１７２に偏心変化とともに正
弦波状の形で変わる信号を提供する。この正弦波状変化
の同期は相対的に長く、回転レートで決まる。代わりに
、レチクル１６６は与えられた角度内で線の数は基準リ
ングの像に対する数より少ないあるいは多い線を含んだ
ものを用いることもできる。これは、前もって決めたや
りかたで基準リング・パターンと相互相関するパターン
を形成し、振幅が偏心変位と関係した交番信号が発信さ
れる。この偏心変化は位相プレート６０に向った書き込
みビームの半径方向での位置を決め、偏心を０．１　ミ
クロン以内に保持するために利用される。

この目的のために、安定なグラナイト基準ベース１１２
にレーザー１８０が固定され、レーザービームを固定さ
れた反射器１８１からエアスレッド１２０の上に設けた
ハウジング１８２の方へ向ける。ビームは反射器１８１
から偏向し、一つの音響光学変調器１８４に入る。レー
ザー１８０の波長はそれがフォトレジストを有効的に露
光し、その上で定められた像を形成するように選ばれる
。変調の後のビームは反射器１８７，１８８から他のコ
ーナ鏡１８６に向かい、ハウジング１８２の側方アーム
１８９の中の音響光学偏向器１８８を通って、その後、
鏡１９０から偏向し、レンズ１９２を通って位相プレー
ト６０のある下方領域に集光する。ここでも従来からの
自動焦点システムを使えるが、それは示していない。

音響光学変調器１８４は変調器駆動部１５Ｇから変調信
号を受け、音響光学偏向器１８８は偏心センサー回路１
７０，１７２から制御信号を受ける。偏向器１８８はト
ラックに当たるレーザービームの半径方向位置をエアー
スレッド１２０の位置により決められるビームの各目的
位置に対して変えて、光検波器から来る信号に応じて、
残った芯心を取り除く。

サブミクロンの分解能が、光学システムに対しプラトー
を配置する際に達成されるように位置決め精度が臨まれ
るとき、特別の考慮が装置の校正に対しなされなければ
ならない。

装置を校正するためには、位相プレート６０そのものを
基準として利用する。外側反射基準リング１５１に加え
て、フォトリソグツラフイー技術によっであるいはクロ
ム表面に描いて、位相プレート６０の中心に非常に近い
ところに第二組のリング１９３を書き込む。これらのリ
ング１９３を一般的に図２と図５で示す。外側及び内側
基準リング１５１と１９３をそれぞれ初めの回転中心に
対し、中心を同じくして書き込む。この初めの回転中心
は位相プレート６０を回転エアースピンドル１１０の上
に置くことによって一定の任意の制限の内に定まるが、
この時点ではそれ以上正確にはわからない。測定と計算
の手順は一人のオペレーターによって行うことができる
が、校正のためにリングの位置を正確に決めるのには干
渉計１３６と計算機１４６を含む第８図でのシステムを
うまく活用する。エアースレッド１２０が半径方向の位
置のスパンを通って移動し、その上にレーザー１８０ビ
ームがあって、そして第８図でのセンサ（これは示して
いない）が反射信号を検出する。この検出器はそれぞれ
のリングを通って集光するビームの経路の間で信号変化
を与え、その様なパルスの各々はトリガー信号として利
用される。干渉計１３６の読みを同時に取って、データ
・プロセッサーでそれをトリガー信号と互いに関連させ
る。このようなやりかたでそれぞれのリング（最初は外
部のリングの組１５１　）を検波するように、干渉計１
３８から来る干渉縞の数は半径方向位置の正確な表示と
して計算機１４６に入る。半径方向の操作は内側リング
の組１９３の中心の両側を通って実行され、それぞれの
互いに離れたリングが基準点を通った時、トリガーがか
かり読み取る。コンピューター１４６を使って線形回帰
を行い、正確な平均値を計算し、それで回転中心を非常
に高い精度で決めることができる。干渉計１３６の測定
を利用して、外側リングの組１５１のこの計算された中
心に対する半径方向の距離をも決めることができる。こ
の計算はその時の光の温度、圧力及び速度等の条件に対
する正確な校正を行うことを可能にする。後の校正と比
較するための標準を設定し、全ての有意の変化に対して
小さいが有意の補正を計算することができる。こうして
、干渉計の測定値を利用して複数プラトーの半径方向で
の位置を決める時、その精度を±１／１０ミクロンまで
維持し、異なる領域での位相遅れが保証できる。

従って、操作において名目上中心となっているエアース
ピンドル１０１と位相プレート６０の位置を、位相プレ
ート６０に連続トラックを書き込むのに必要となるもの
と同じ様な高い精度で選んだ基準点に対して初めに決め
る必要がない。その代りに、マイクロリソグラフィーの
工程を始めるのに位相プレート６０の中間領域に対して
フォトレジスト材料を塗布した後、オペレーターは基準
リング１５１を観察することにより、位置決めねじ１１
６で、初めに位相プレート６０に概略位置を決める。エ
アースピンドル１１０が回転しているため、基準リング
１５１に対するいくらかの偏心が起こると、長い正弦波
状の偏心信号が発生され、偏向器１８８による偏心の動
的校正が行なわれる。容易に理解できるように、エアー
スレッド上での偏心センサーとレーザー・ビームを固定
しておいて、逆の配置を利用することもできる。しかし
、図示した構造がエアースピンドル１１０に対してより
よい安定性を与える。

スピンドル・駆動・サーボ・ループは所望のリングの半
径方向位置と少し違う位置に増加的に駆動する可能性も
ある。しかし、この違いも音響光学偏向器によって加え
られるビーム補正の成分として補償される。外側及び内
側基準リングを、それらの間隔と幅を規則的でない形式
で配列することによって有利に配置することができる。

基準（リング）の組のリング間間隔の配列は、純規則的
から疑似ランダム、ランダムあるいは例えば数学的級数
による関数的な配置まで変えることができる。

そのために、多数のリング組の間でそれぞれのリングを
それの置きがたの特性から区別し、一つのリングを間違
って置くと必ず起こるあいまいさもさけることができる
。リングをこのように規則的でない置きがたで配置する
ことの他の利点は偏心センサーシステムでのフォトデテ
クターから検出する特性誤り信号がそれの誤り曲線であ
いまいさも位相反転も含まないように形成できることで
ある。

位相プレート６０の始めの表面処理、・独立のフォトリ
ソグラフィー工程あるいはエアースピンドル１１０の上
でならカッティングのどちらかにより外側基準リングが
作り込まれた後−つの代表的な位相プレート上での直描
工程が始まる。どんな時でも位相プレート６０をエアー
スピンドル１１０上の保持システムから取り去り、必要
な深さまでフォトレジスト層を塗布することができる。

この層は基準リング１５１を含んだすべての領域に設け
られる。この領域の間に複数レベルプラトーが形成され
る。フォトレジストが実質上赤色光に対して透明である
ので、偏心デテクターで基準リングを見ることができる
。

次は、位相プレート６０をエアースピンドル１１０の上
に再び配置する。その時、始めにオペレータが接眼レン
ズ１６２で観察しながら、概略芯が出るまで、手動で調
節を行なう。その後、エアースピンドル１１０が決めら
れたレートで回転し、レーザーが選んだトラック位置に
集光されトラックが前もって決められた幅で書き込まれ
る。

トラックのそれぞれの書き込みに従って、エアースレッ
ド１２０の位置がコンピュータ１４６の命令のもとての
アクチュエータ１３０によって別の半径方向トラック場
所で再び決まる。次のデポジションあるいはエツチング
段階の後ですべてのトラックがそのプラトーレベルを持
つようにするため、完全な露光が行なわれるまで、他の
トラックが連続的に書き込まれる。

それとは別の手順としてはエアースレッド１２０をスピ
ンドル１回転で０．１ミクロン・ピッチという安定した
レートで動かすことである。このように作られたスパイ
ラル・パターンは断続的駆動によって形成された円形パ
ターンと実効的には区別できない。

位相プレート６０をエアースピンドル１１０上の位置か
ら取り去り光露光された像を固定して、そして決められ
た像を残すために現像されていない材料を落とす。その
後、デポジションあるいはエツチングを必要なレベルま
で行ない固定したレジスト層を全部落とし、その代わり
に、次のトラックグループのパターンを書き込むための
新しいレジスト層を置く。その後、このシーケンスを繰
り返す、すなわち、フォトレジストを露光固定されてい
ない材料を洗い落とし、次のプラトーまでデポジション
あるいはエツチングして、その後もし必要があればこの
サイクルを繰り返すため固定されたフォトレジストをも
う一度取り去る。

精度の高い同心トラック位相プレートの上に直接書き込
むこの方法によってデポジションあるいはエッチされる
プラトーのそれぞれのレベルに別々のマスクを作って、
そしてそれを配置するようなことがさけられる。このこ
とは超高解像システムに対し特に重要である。そのよう
なシステムでは完成したレンズ集合体の成分の実際の特
性に最良の補正を与えるため、計算によって位相プレー
トは個別化される。このためには、決められた理想特性
に一番近い範囲で、最初にレンズ・成分を設計し、研削
、研磨する。その後、これらの成分の理想から違いの程
度と内容を解析し、実際の特性に合わせて行なう補正が
計算される。計算した情報をトラック・データ収納部１
４８（これはディスク・ファイルでもよい）、テープ駆
動機構あるいは他の記憶システムに入れる。補正した値
に基づいてトラック・データ収納部の内容を更に修正す
ることができる。このような個々に応じた調整は個々の
システムに最大の解像を与える。

このすぐれた方法はデポジションあるいはエツチングに
個々のマスクを用いることを除外しない。その方法をそ
れぞれ第９図と第１０図で示す。この二つの図は段階的
手順によって、決められた高さ（明確にするために第９
図と第１０図で省略しているが、紫外波長に対して、一
般に４２７ｎｍより大きくならない）の八つのプラトー
規則的配列をどう形成するかを示す。プラトーの位置は
一番低いプラトーから一番高いプラトーまで及んで零か
ら七まで設計される。簡単のため、いくつかの段階は組
み合わされる。

第９図を参照すると、一番目のマスク２００を用意し、
従来の形の密着転写フレームを用い、基板表面に塗布さ
れた第ルジスト層２０２の上に密着して置く、三つのデ
ポジション段階だけで八つの異なる層を得るためには、
デポジションを２値的′に、層の厚みが波長最小増分の
倍数で変わるよう行なう。用いるレジストはポジのもの
であってもあるいはネガのものであってもかまわない。

ポジかネガかによって第一マスク２００を通じて露光さ
れた後、露光されたあるいは露光されなかった領域のど
ちらかが洗い落とされる。それと同じように、マスク上
での像がポジであっても、ネガであってもよい。この例
では、ポジのレジスト材料を用い、光を受けたフォトレ
ジストは固定されず、洗い落とされるが一応未露光部は
固定される。

洗ってから、基板上保護された材料のパターンは第９Ａ
図の第一マスク２００で不透明とされた領域に対応する
。ベーバーデポジション工程を用いベーパー状シリカが
基板２０４に堆積する時監視することによって、第７Ｂ
図から分かるように、第一のプラトーが位置１，３．５
及び７に設けられるがレジスト層２０２は洗い流されて
いる。

第９Ｃ図で示すように、その後第二のレジスト層２０５
をデポジションし、それを位置０，１，４゜５を被う第
二のマスク２０６でおおう。第９Ｄ図かられかるように
、マスク２０６を通じて露光し、マスク２０６を取り去
り、そして洗浄等のことが終わってから、第二のプラト
ーをデポジションし、すべての露光された領域に第一の
ものの二倍の厚みを加える。第９Ｄ図から分かるように
、この手順は基板を残す。二つの四段階手順があって、
位置１．４での零平面から始まるということは注意すべ
きである。第９Ｅ図が第三のマスク２０７の適用を示す
。すなわち、それが第三のレジスト層２０８の上にあっ
て露光されたフォトレジストを除去後の４つ分の高さの
層の付加がＯ−７から（第９Ｆ図）のプラトーの規則的
な継ながりを残すよう位置０−３をおおう。一連のマス
ク２００，２０Ｊ２０７を配置する時は、位置を正確に
決めるために、位相プレートの外周の基準リングを利用
する。マスクを用いる順番を逆にして同じ結果を得るこ
とも可能である。

第９図は、一連のプラトーを基板にエツチングする時の
手順を示す。マスクの透明な領域はレジスト層の上での
材料を基板から除去する領域を示す。層を形成する時と
同じ三段階手順を用いるが、プラトー製造の順番が逆に
なって、始めは一番深いエツチングが起こるようにする
。第一のマスク　２１Ｏ（第１０Ａ図）は第一のレジス
ト層２１１上で位置４−７をおおい、四つ分の深さの層
のエツチングが位置０−３（第１０Ｂ図）で低いプラト
ーを作るために用いられる。

第１０Ｄ図における４つの２つ分の高さの増加分を残す
ために、第二のレジスト層２１３上の第二のマスク２１
２は位置２，３．６及び７をブロックする。その後、第
三のレジスト層上の第三のマスク２１４は位置１，３，
５．７をおおうため、第三の単層エツチングにより第１
０Ｆ図の規則的な一連のプラトーを残す。

今まで説明した理由のため、直描技術が望ましいが、個
々のフォトマスクを第８図で示す高精度なビーム書込み
システムで作ることもできる。感光材料をエアースピン
ドル上のフレーム内に保持し、基準パターンと個々のト
ラックを書き込む間、それをその位置で持てる基準リン
グ１５１，１９３を最初の書込みの間にクロムの下に置
いておくことができる。スピンドル１１０の位置は非常
に正確なので基準リングはほとんど環状であり、リング
パターンの中心を規定し、また中心軸と同心であるので
、偏心修正を必要としない。外側基準リングに使うマス
ク２２０の一つの断片を第１１図で示す。個々のトラッ
クが非常に小さいので、これを大きく拡大している。基
準リング２２２を外部領域で提供し、アラインメントと
外部基準クロムリング１５１を位相プレート周辺に近く
置ぎ、それでおのおののマスク２２０の芯を保証する。

複数プラトー・パターンでの個々のプラトーを構成する
トラックを不透明領域２２４、透明領域２２５として示
す。

従来の方法によると、システムでの別々のレンズ・エレ
メントの精密な芯出しとアラインメントが長時間と大き
な努力を必要とする。この仕事を簡単化するため、位相
プレート６０の外側に近いクロム基板の中に初めから何
組の芯出し及び位置決めグレーティング・リング２２８
（第２図と第５図）を設ける。こうすると、位相プレー
ト６０がその位置にある時は、これらのリング２２８が
自動的に臨界開口に集中する。外側基準リング１５１と
赤色光波長透過グレーティング８８の間に、グレーティ
ング・リング・バンドを多くおく。

第１２図で示すように、個々バンドは初めの組み立てと
アラインメントの手順にかなり有利に用いられる。これ
はこれらのバンドが角度とエレメント間隔の面で必要な
精度を維持するからである。

最初に、位相プレート６０を臨界開口に配置し、それを
基準として、すべてのレンズ・エレメントの位置を決め
、集光する第１２Ａ図から分かるように、この目的を目
毒して、一つの光源（示していない）から来る平行光線
を開口２３０の中から通過させて、その形リングの形式
にする。そうすると、光線は位相プレート６０の上での
芯出しと位置決めグレーティング（グレーティング・リ
ング２２８の細分組）の第一のバンドの上に照射する。

その後、第一レンズ素子２３４を光軸の中心に対して調
節し、光線を光軸上での正確な点２３５に集光するよう
にする。この点はその後軸方向での基準となる。小さな
あながある一つの隔膜をこの点に置く。芯出しと位置決
めグレーティング・リング２２８セツトのこのバンド２
３２を第一レンズ素子２３４の実際の特性に関する情報
によって構成し、その特定の素子だけを芯出しするため
に用いる。

その後、位相プレート６０上での芯出しリングと位置決
めリングの第二のバンド２３７を第三の開口板２３８に
よって平行光線で照射する。ここで第二のバンド２３７
を第一のレンズ素子２３４と第二の素子２４０との組み
合せた特性に従って光線を曲げるように設計する。光軸
上での選んだ点２３５で焦点を得る前にもう一回第二の
素子２４０は動かされる。

図１２Ｃから分かるように、位相プレート６０の臨界開
口位置の同じ側で全部の付加光学素子を組立て終わるま
で、このシーケンスを別々の光学素子とグレーティング
・リング・バンドで繰り返す。その後、隔膜２３６での
あなを後ろからレーザー２５０と縮小結像レンズセット
２５２で照明する。その次は、形成した開口板２４６経
出でレンズ素子２３４．２４０．２４２．２４４を通っ
て照明された位相プレートでの別のバンド・セット２４
５を用い、軸方向に収光点２４９を作ることによって、
もう一つのレンズ・素子２４８を反対側で芯出しし、軸
方向で置くことができる。全部のレンズ組み立てが終了
するまで、その後も別のレンズ素子でこれらのステップ
を繰り返してもよい。

従来の芯出しそして軸方向位置決め技術も利用できるが
、しかし一番精密に作られたレンズでも製造許容誤差が
あり、レンズ素子のいろいろの累積的な組み合せに対し
てこれ、らが測定できるし、そして位相プレート６０を
臨界開口に固定するため、位相プレートの利用はこの点
で特に有利である。

今第１３図を参照すると、この発明による顕微鏡２６０
の主な素子は、顕微鏡２６０の臨界開口位置の位相プレ
ート２６２を含む。標本２６４を薄いカバー・ガラス２
６８の下、透明基板２６６の上に置く。発明による照明
器２７０は多数光源を含む特別にランダム化された時間
的にコヒーレントな光ビームの向きを標本２６４経出で
顕微鏡２６０の対物レンズに行く方向へ向ける。位相プ
レート２６２の設計は光学システムの屈折素子での球面
収差を修正し、そして単色照明は後の色修正に対する必
要を除去する。カバー・ガラス２６８は当たる光線に特
別な球面収差を加えるが、それも補償できる。

顕微鏡に対するこの応用はもつとのゆうせいがある。す
なわち、特別に平たいフィールド対物鏡がいつもカメラ
作業に要求され、そして球面収差修正が非点収差と作る
予定のフィールド平らさに対してずっとよい修正を与え
る。

°゛アキシコン光学エレメントの新しいタイプ（Ｊ、Ｈ
，ＭｃＬｅｏｄ、　　″　Ｔｈｅ　　Ａｘｉｃｏｎ、　
　　八　　Ｎｚｅｗ　　Ｔｙｐｅ　　ｏｆｏｐｔｉｃａ
ｌ　Ｅｌｅｍｅｎｔ”　、Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ｔｈ
ｅ　０ｐｔｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ａｍｅｒｉ
ｃａ、　Ａｕｇｕｓｔ　１９５４．ｐｐ、５９２−５９
２）という論文では円すい形表面レンズシステムが描写
されている。このシステムは平面波光を光学軸と光線の
実際のあるいは仮想のライン映像に変換する。このタイ
プのシステムの長所はそれが非常に狭い円すい形光ニー
ドルを提供し、光学記憶再生装置のような多くの近代光
学システムが要る自動フォカス・システムに対する必要
を除去することである。アキシコン表面から屈折させら
れた平面波光の収束と補強によって効率を達する。光線
の軸方向位置が収束アキシコンエレメントのアパーチャ
で制御でき、光線の幅あるいは寸法が数値アパーチャあ
るいはビーム収束角度で制御できる。しかし、特別円す
い形のそして他の非球面表面が要るので、このタイプの
光学システムの十分な能力がまだ実現されていない。

しかし、この発明では、アキシコン効果が照明器２７０
を位相板２７２及び球面レンズ２７４（必要な場合−つ
より多い屈折エレメントを用いてもよい）と−緒に利用
することで達成できる。位相板２７２に多数のプラトー
を等しいに近い幅と厚み、かかわりない半径があるよう
に配列することによって、球面レンズ２７４とともに円
すい形レンズの効果が二倍に増加される。位相板で光線
ベンディングを約３０に限定する。第１４図から分かる
ように、収束平面波光が有用な大幅焦点深度を与える。

もし必要となる多重プラトー・リング変化を取り入れる
ことによって、同じ位相板２７２で、球面レンズ２７４
での球面収差が修正できるというのはとてもありがたい
ことである。

第１５図と第１６図で、発明通りの概念の円柱レンズ・
システムに対する応用を示す。このような応用では、照
明器２７０が規制された特性のある光線を位相プレート
２８２を通るように向ける。この位相プレート２８２は
スロープと幅が変わる平行光線の形での多重プラトー変
化２８４がある。プラトーの傾きと幅は同じ光学経路に
ある円柱レンズ・セット２８８．２８８の中心光軸に対
して非線形に変わる。円柱レンズ・セット２８６，２８
８での収差に対する位相遅延によった補償を光学軸に対
する位置によって、全部の位相プレート２８２に取り入
れる。

もう一つありがたいのは位相板と円柱レンズが組み合せ
られるということである。この組み合せでは、位相板が
浅いプリズムあるいはパイプリズムの動きを近似する。

パイプリズムと適当な光映写機の組み合せは光学システ
ムから外へ伸び、円柱の軸を含む平面に横たわる光シー
トを引き起こす。それに加えて、これと以上描写した他
のシステムは結像システム及び再生システムとして、こ
のように引き起した映像フィールドの中で、同じように
役目をよく果たす。

いくつかの手段と変形を述べたが、認めなければいけな
いのは、この発明がここまでと限っているのではなくて
、添えた要求の範囲ですべての形式と変形を含む。

【図面の簡単な説明】

第１図は、照明系及び位相プレートを含むこの発明によ
るシステムの主要な要素の簡略化した概略構成図である
。 第２図は第１図のシステムに用いることのできる位相プ
レートの一部分の正面図であり、少し理想化された形で
、−船釣なリング配列を示す。 第３図は位相プレートの部分側断面図であり、位相プレ
ート中でのプラトーの変化と波面の変動の補正を示す。 第４図は第３図と同様な別の部分側断面図であるが、た
だし、波面補正の異なる様相を示す。 第５図はプラトーに加えて内側と外側のグレーティング
リングを説明するフェーズプレートの拡大した断面の一
部の描写である。 第６図は位相プレートの他の部分側断面図であり、位相
反転を組み入れる方法を示す。 第７図は第１図のシステムで用いるウェーハ・アライメ
ント・システムのより細部を示す構成及びに概略図であ
る。 第８図はこの発明に従って、位相プレートを作るための
直描きシステムを示す断面の構成図である。 第９図は９Ａから９Ｆまでの部分から成り、デポジショ
ンによって位相プレートを形成するのに用いられる各ス
テップの描写である。 第１０図はＩＯＡからＩＯＦまでの部分から成り、エツ
チングによって位相プレートを形成するのに用いられる
各ステップの描写である。 第１１図はこの発明により位相プレートを作るのに用い
ることのできるフォトマスクの一部分の平面図である。 第１２図は図１２Ａから図１２Ｃでシステム内のレンズ
素子のアライメントに用いることのできる個々のステッ
プを示す。 第１３図はこの発明による高い解像の顕微鏡法に用いら
れるシステムの一例の側面概略図である。 第１４図は本発明による、光軸に沿った針状の光の線を
与えるアキシコンタイプのシステムの側面概略図である
。 第１５図は本発明による位相プレートを用いた円柱レン
ズ・システムの簡略な配置図である。 第１６図は第１５図のシステムの平面図である。 手続補正書（自発） 平成１年　１月１３日 １、事件の表示 昭和６３年特許願第２５７６７３号 ２、発明の名称 高解像結像システム及び方法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許 チオトール　ロハート

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）実質的に単色の光源手段と、 臨界開口を有する光学系と、 該臨界開口に置かれた位相透過グレーティング手段とか
   らなり、該グレーティング手段がプラトーの組を複数有
   するとともに、光源手段は光を光学システムとグレーテ
   ィング手段の全体に分布させて与えることができるよう
   に配置されていることを特徴とする高度に補正された光
   学像を形成するためのシステム。 （２）請求項１に記載のシステムにおいて、プラトーの
   組は臨界開口で光エネルギーに、増加的位相遅れ量を与
   え、光源手段はビーム領域全体に分布する複数の光源を
   与えることを特徴とするシステム。 （３）請求項２に記載のシステムにおいて、プラトーの
   組は非線形的に変わる半径方向の幅を持つ同心円状のパ
   ターンを含むことを特徴とするシステム。 （４）請求項３に記載のシステムにおいて、光学システ
   ムは球面収差があり、グレーティング手段の非線形パタ
   ーンは半径の関数として変わる位相遅延を生じさせ、位
   相遅延は一つの位相基準に関して光学システムの球面収
   差を抑えかつ補償することを特徴とするシステム。 （５）請求項４に記載のシステムにおいて、光学システ
   ムは既知の色分散があり、グレーティング手段での色分
   散が、既光学システムでの色分散を抑えることを特徴と
   するシステム。 （６）請求項４に記載のシステムにおいて、非線形のパ
   ターンの組が臨界開口の一部で少なくとも一つの１８０
   °の位相変化があるように構成されることを特徴とする
   システム。 （７）請求項４に記載のシステムにおいて、パターンの
   組はいろいろな増加的半径の変化に対し位相変化がある
   ようにして構成され、一つより多い環状帯を含む一つの
   瞳機能を与えることを特徴とするシステム。 （８）請求項４に記載のシステムにおいて、パターン中
   の選ばれた一つは、選ばれた瞳機能に従って部分透過又
   は不透明であることを特徴とするシステム。 （９）請求項１に記載のシステムにおいて、臨界開口を
   通過する波面の曲がりは約５°より小さい角度に限定さ
   れることを特徴とするシステム。 （１０）請求項１に記載のシステムにおいて、照明領域
   を全体に渡り、空間的に分散した点光源を提供するため
   の光源を組み入れた手段を含むことを特徴とするシステ
   ム。 （１１）請求項１に記載のシステムにおいて、光学シス
   テムと位相伝達グレーティング手段は、光軸に沿った細
   く長く伸びた照明を生成する集束平面波に光を曲げるよ
   う形成されることを特徴とするシステム。 （１２）請求項１１に記載のシステムにおいて、光学シ
   ステムが少なくとも一つの球面屈折素子を含み、位相伝
   達グレーティングは実質的に周期的な半径方向の幅と間
   隔とを有する同心のプラトー・リングを複数有すること
   を特徴とするシステム。 （１３）請求項１に記載のシステムにおいて、光学シス
   テムは一つの円柱レンズ手段を含み、位相伝達グレーテ
   ィングは該円柱レンズ手段がそれに関して曲がっている
   ところの軸に実質的に平行である、複数の実質的に平行
   な多重プラトートラックを含むことを特徴とするシステ
   ム。 （１４）請求項１２に記載のシステムにおいて、光学シ
   ステムは標本を観察するための顕微鏡を含み、該顕微鏡
   は許容される程度の球面型収差を持つ屈折素子と該球面
   型収差を補償するグレーティング手段を含むことを特徴
   とするシステム。 （１５）請求項１４に記載のシステムおよび方法におい
   て、光学システムは更に透明なカバー手段を含み、グレ
   ーティング手段はまた手段による球面収差を補償するシ
   ステムおよび方法。 （１６）ある特定の表面で所望の光分布を与える光学シ
   ステムにおいて、該システムが 選んだ波の数まで時間的にコヒーレントであり、空間的
   コヒーレンスは制限されている光を与える光源手段と、 光路中に配置され、概略所望の光分布を与える光学レン
   ズ手段と、そして 光学レンズ手段と共に配置され、時間的コヒーレンスの
   波の数より効果的に小さな波面の位相遅れを与える位相
   プレート手段を含むシステムおよび方法。 （１７）請求項１６記載の光学システムおよび方法にお
   いて、光源手段はコヒーレントな光源手段と、該コヒー
   レントな光源手段からの光の空間的コヒーレンスを制御
   可能な形で減少させるための手段を含むシステムおよび
   方法。 （１８）請求項１６の光学システムおよび方法において
   、光に応答し空間コヒーレンス度を検知するための手段
   、その検知された空間コヒーレンス度に応答し該空間的
   コヒーレンスを減少させる手段を制御するための手段を
   含み、光源手段が連続的光パルスを与えるための手段を
   含むシステムおよび方法。 （１９）請求項１８の光学システムおよび方法において
   、制御可能な形で空間的コヒーレンスを減少させるため
   の手段が、ランダム化された位相透過パターンを有する
   光路中の一対の面と、一連のパルスの間、面の一方を他
   方に対し動かす手段とを含むシステムおよび方法。 （２０）請求項１７の光学システムおよび方法において
   、光波は約１０，０００の波を越える程度まで時間的に
   コヒーレントであり、球面収差は最大約７５の波の程度
   あるいはそれ以下にまで制限され、光源手段は像面の各
   点に１０＾２程度のオーダーの点光源を与えるシステム
   および方法。 （２１）光ネネルギーノ精密な結像のためのシステムで
   あって、 ビーム領域の全体にわたり実質上同じ波長の互いに独立
   な光源の複合となる形で照明を与える手段、 複数の、全体としてある決まつた球面型の収差を伴って
   光結像を与える屈折光学素子、 屈折レンズ素子と組み合さり、局所的に位相遅れを変化
   させることにより、補正された合成波面が与えられるよ
   う該屈折光学素子の球面型収差を補償するため複合独立
   光源からの光波に対し位相遅れ及び再配向を与える透過
   グレーティング手段を含むシステム及び方法。 （２２）請求項２１に記載のシステム及び方法において
   、該独立光源は実行的に空間的インコヒーレントであり
   、約１０，０００の波のオーダーの程度まで時間的コヒ
   ーレントであるシステム及び方法。 （２３）請求項２１に述べたものの中で、伝送グレーテ
   ィング機関は一つの同心多重プラトー・リング・システ
   ムを含み、リングのそれぞれはそれを通る照射で位相遅
   延増分量を与え、合−波光のいたるところで約１／２０
   波程度の精度を提供する。 （２４）請求項２３に述べたものの中で、多重プラトー
   ・リングは変化するスロープと幅があり、増分で一つの
   整数最大値まで連続に変わる位相遅延を与える。 （２５）光エネルギー・ビームの波光形式を精密に調節
   するための一つのシステムは次のものを含む：一つのビ
   ーム領域の全体に渡り波長が略々同じ多数の光源の形で
   照明を提供する手段と、 ビーム照明経路に配設された多数の屈折レンズ素子であ
   って、開口での光線高さの所定の関数として対称に変わ
   る所定の収差特性を有する光結像を提供するとともに、
   臨界開口での像の高さとしてあるいは光線子午線の角オ
   リエンテーションとして変わる収差コンポーネントに対
   して高度な修正力を有する屈折レンズ素子と、 ビーム照明経路における臨界開口に配設され、屈折レン
   ズ素子と協働して臨界開口における光線高さの所定の第
   二関数に従って位相遅れを生ぜしめるとともに照明の方
   向を変え、また屈折レンズ素子の所定のレンズ特性に補
   償を与える伝達グレーティング手段とからなることを特
   徴とする光エネルギービームの波光形状を精密に調節す
   るシステム。 （２６）請求項２５に記載のシステムにおいて、位相プ
   レートによって修正される臨界開口での対称変動は球面
   型収差であることを特徴とするシステム。 （２７）半導体ウェーハの上で精密に補償された単色像
   を提供するための一つのシステムは次のものを含む： 一つの光学軸に沿って配置され、臨界開口を有し、累積
   球面型収差が約７５波以下で、また累積単色収差が正で
   ある一連の屈折レンズ素子と、臨界開口に配置され、複
   数のリングを有し各リングは多重プラトーを有する伝達
   グレーティングであって、該プラトーは球面型収差に局
   部波光補償を与えるとともに、所定の波長を持つ光に対
   し負のクロマティズムを補償する伝達グレーティングと
   、 略々単色の光線を光学軸に沿った方向へ向ける照明手段
   であって、該略々単色の光は所定の波長を有し、１０，
   ０００波のオーダーの時間的コヒーレンスを有するとと
   もに実質的に空間的インコヒーレントである照明手段と
   からなることを特徴とする半導体ウェーハ上に精度よく
   補償された単色の像を提供するシステム。 （２８）請求項２７に記載のシステムにおいて、各プラ
   トーは光が局部的に入射する領域で光波の増加的遅れ量
   を変化せしめ、照明手段はスペクトルの紫外領域で０．
   ０３ｎｍのオーダーのバンド幅を有する複数の空間的イ
   ンコヒーレントで、位相不均一な光源を提供することを
   特徴とするシステム。 （２９）請求項２８に記載のシステムにおいて、複数の
   リングはそれぞれが少しずつ異なるプラトーを有すると
   ともに選ばれた部分集合内に配設され、この部分集合の
   中ではプラトーの位相関係が変化して少なくとも二つの
   域を持つ瞳機能を定め、また照明手段がパルス・レーザ
   ー源で構成されることを特徴とするシステム。 （３０）請求項２８に記載のシステムにおいて、リング
   の幅と傾きが変化して合成波光の波光変化を局部的に補
   償する光学遅れの波長を提供し、波の位相関係がπ位相
   形式で変化し、かつグレーティングによって生じる最大
   の曲げは約５°であることを特徴とするシステム。 （３１）請求項２９に記載のシステムにおいて、照明手
   段はエキシマレーザーと、エタロン同調キャビティと、
   位相ランダマイザ手段とを含み、位相ランダマイザ手段
   は照明経路に配設された一対の準ランダム位相プレート
   と、該プレートに対する光源の空間的関係を変化させる
   手段とからなることを特徴とするシステム。 （３２）請求項３１に記載のシステムにおいて、位相ラ
   ンダマイザ手段は光源での空間的コヒーレンスの程度を
   検知する手段と、検知したコヒーレンスの程度に応じて
   、準ランダム位相プレート間で光源の様々な相対移動を
   生ぜしめる手段とを含み、該システムはまた照明手段の
   光エネルギーに応じて、露光時間を制御する手段を含む
   ことを特徴とするシステム。 （３３）増加的に変わる狭いトラックのマイクロ石版パ
   ターンを持つ透過性フレーズ・グレーティング・プレー
   トであって、該プレートでのトラックの微分高さは最大
   値を持ち、この最大値は選ばれた波長での入射単色光の
   一つの波長をプレートの屈折率で割ったレートに比例し
   、トラックの幅が調和させられて、所定の関数によって
   開口の上での単色光の約１／２０波長の間で波光の局部
   的位相遅れを与えて波光マイクロ構造の再分布を生じさ
   せる透過性フレーズ・グレーティング・プレートと、 選ばれた波長を持つ単色光でプレートの上にパターンを
   照明するための手段であって、該単色光は所定の周期性
   があり、複合位相ランダム光源を構成する手段とからな
   ることを特徴とする理想化された規格と異なる収差を持
   つ合成波光に正確な非球面修正を与えるための光学シス
   テム。 （３４）請求項３３に記載の光学システムにおいて、単
   色光が紫外領域にあり、トラックは同心で、高さが徐々
   に変わるような周期的なシーケンスで配列されており、
   最小値でのトラック幅は１ミクロンのオーダーであり、
   かつプレートによって生じる光の最大ペンディングは約
   ３０であることを特徴とする光学システム。 （３５）請求項３４に記載の光学システムにおいて、該
   システムは更にグレーティング・プレートがある光学径
   路で複数の球面光学素子を含み、その光学素子は累積収
   差を提供し、プレートはそんな収差に補償を与えること
   を特徴とする光学システム。 （３６）請求項３５に記載された光学システムにおいて
   、該システムはプレートが配置された臨界開口を有し、
   連続パターンは異なる位相の部分集合で配列され、少な
   くとも二つの環状ゾーンを含む瞳機能を提供し、 球面レンズでの補償される累積収差は主に球面型収差と
   クロマティズムであることを特徴とする光学システム。 （３７）請求項３６に記載された光学システムにおいて
   、焦点深度増加のための６つの環状ゾーンを含む瞳機能
   があり、単色光の周期性は波が最大位相遅れの少なくと
   も５０倍ぐらいの大きさでの時間的コヒーレンスを持つ
   ような周期性であり、複合の位相ランダム光源は照明が
   あてられる各点に約１０＾２個のソースを提供すること
   を特徴とする光学システム。 （３８）請求項３７に記載の光学システムにおいて、単
   色光の波長は約２４８ｎｍで、プラトーの最大高度微分
   は約０．１４４ミクロンであることを特徴とする光学シ
   ステム。 （３９）請求項３８に記載の光学システムにおいて、ト
   ラックがリングの中に配列され、該リングは各基準リン
   グ毎に８つのトラックを有し、１／８波長光学遅れ段階
   において０から７／８波高さまで増加的に変わることを
   特徴とする光学システム。 （４０）一つの平面透明基板経由で伝達した一つの波光
   の間での変わる波遅延を提供するために用いる一つの伝
   送グレーティングを作る方法は次のステップを含む； 基板上での感光層を照射して第一基準パターンを与える
   、幅が２ミクロン程度のトラックを提供し、 第一基準パターンに従って基板上で前もって選ばれた第
   一高度でのトラック層を形成する、そんな層は均一な高
   度と均一な伝達特性を持つ；このように用意された基板
   の上で感光材料の上部層を提供する； 基準パターンを従い、感光材料の照射によって、幅が約
   ２ミクロン程度の第二セット・トラックを形成する； 基準パターンに従って基板の上で選ばれた第二高度を持
   つトラック層を形成し、一番目に累積である二番目の一
   様微分高度、透明の層を構成する；そして 感光材料で基板を連続におおい、照射によってトラック
   パターンを形成し、そして基板の上で多くの高さがちが
   う層を持つトラックが仕上がるまで高さが異なる透明材
   料の累積層を形成する。 （４１）請求項４０で述べたものの中で、トラック層が
   二進変化数列で与えられ、累積層の作りかたは増加的に
   変わる連続のトラックを形成する。 （４２）請求項４０で述べた方法の中で、少なくとも大
   多数のトラックが増加的に変わる連続の同心プラトーの
   形で配列され、波遅延多重プラトー・リングを形成する
   。これらのリングは前もって決めた級数により、半径の
   関数として変わる半径方向の幅とスロープを持つ。 （４３）請求項４２で述べた方法の中で、同心トラック
   は伝送グレーティングに入射する単色光に対して波長で
   光学遅延が起こるプラトーを形成する。プラトーは基板
   のベース表面に対して最大の光学遅延を持つ。 （４４）請求項４３で述べた方法の中で、層の光学遅延
   は入射単色光の波長に対して二分の１、四分の１、及び
   八分の１の波長であり、レベルが０から７／８波長まで
   の八つの増分を累積的に形成する。 （４５）請求項４４で述べた方法の中で、基板と層表面
   の基本的なレベルの間で光学遅延での最大変化は大体Ｓ
   ｉＯ＿２の厚みより大きくならない、それは２４８ｎｍ
   波長での光に対して光学遅延が八分の７の波長を要求さ
   れる。 （４６）請求項４０で述べた方法の中で、トラックは前
   もって決めた最大高度を持つプラトーの級数を規定する
   。プラトーの一つの級数は一つのリングを規定し、リン
   グの幅は前もって決めた関に従って変わり、プラトーは
   変わるスロープを形成する。 （４７）請求項４０で述べた方法の中で、層パターンは
   基板での照射されたパターンの上に前もって決めた一様
   高度での光透明材料を蒸着することによって形成される
   。 （４８）請求項４７で述べた方法の中で、蒸着された材
   料は純度の高いシリカである。 （４９）請求項４８で述べた方法の中で、トラックは基
   板構造上に深度が１ミクロンより小さいフォトレジスト
   材料で層を作り、同心トラック・パターンでフォトレジ
   スト層を照射し、照射されたパターンから材料を洗い出
   して露光されていない領域を残し、露光されていない領
   域に材料を蒸着し、露光されていない材料で取ってしま
   う；その後このシーケンスを繰り返して新しい感光材料
   の蒸着を始めるようなステップによって提供される。 （５０）請求項４０で述べた方法の中で、層は基板材料
   の移動によって形成される。 （５１）請求項５０で述べた方法の中で、連続層は次の
   シーケンスで移動される：感光材料の蒸着；感光材料上
   でのトラック・パターンの照射；照射後の感光材料の露
   光されていない部分の移動；与えられた増分深度までの
   基材エッチング；露光された材料の基板からの移動、も
   う一つの層の感光材料で層を作つてから、照射、エッチ
   ング及び移動等のステップを繰り返す。 （５２）請求項４０で述べた方法はまた次のステップを
   含む：始めに透明材料のオーバーコートで基板を用意す
   る；基板で基準トラックを提供するために透明材料の選
   ばれた部分を取り除く、そしてその後、基準トラックを
   基準として層状トラックを提供する。 （５３）請求項５２で述べた方法の中で、基準トラック
   は入射リングの環状パターンで中心領域の外に配列され
   る、その中心領域には多重プラトー・リングは基準リン
   グと同心の円の形で配列される。 （５４）請求項５３で述べた方法は更に次のステップを
   含む：センターリング・バンドを形成し、基準リングと
   多重プラトー・リングの間にグレーティング・リングを
   配置する。 （５５）請求項５４で述べた方法の中で、基準リング及
   びセンターリング、位置決めリングはクロム材料で構成
   される；そして更に次のステップを含む：半径が多重プ
   ラトー・リングのそれより小さい領域でもう一つのセッ
   トのクロム材料基準リングを提供する。 （５６）一つのフレーズ・グレーティング位相レンズを
   作る方法は次のステップを含む： 一つの光透明平面エレメントの上に一つのフォトレジス
   ト材料の層を作る； フォトレジスト材料の上に多くの第一トラックの映像を
   形成する平面エレメントの上に与えられた微分高度を持
   つ第一トラックを形成する；フォトレジスト材料の第一
   層を取り除く；そして同じシーケンスで微分高度を持つ
   平面エレメントの上に連続トラックを形成する、そのト
   ラックは二進式で与えられた微分高度まで変わり、そし
   て累積式に及び選択的にオーバーレーして、増分的に変
   わる級数を形成する。 （５７）請求項５６で述べた方法の中で、映像は個々の
   フォトマスクを通って照射することによって形成される
   。 （５８）請求項５７で述べた方法の中で、トラックは同
   心円であり、映像は平面エレメントを回転しながらフォ
   トレジスト材料の上にトラックを動的に書き込むことに
   よって形成される。 （５９）請求項５６で述べた方法は更に次のステップを
   含む：ーつの選ばれた領域でも平面エレメントの上に始
   めに基準パターンを書き込み、基準パターンを基準とし
   て連続トラックの映像を形成する。 （６０）請求項５９で述べた方法の中で、基準パターン
   はトラック位置の向こう側での任意限界の間で選ばれた
   位置に書き込まれる；トラックは同心リングの形で作ら
   れる；更に次のステップを含む：基準パターンからトラ
   ック中心と中心に対する半径方向のトラック位置を決め
   ることによってシステムを校正する。 （６１）高い分解力結像のための一つのシステムは次の
   ものを含む： 臨界開口を持つ一つの光学システム； 光学システムを通って伝送する与えられた波長を持つ単
   色に近い第一光ソース機関； 臨界開口に配置された第一伝送グレーティング構造を含
   む光ベンディング機関、それは光で面積的に分布した変
   わる波遅延を提供するためのものである、ここで言って
   いる光は光学システムを通って伝送し、調節された合−
   波長を提供する波の第一波長を持つものである、光ベン
   ディング機関は第一伝送グレーティング構造から除去さ
   れた第二伝送グレーティング構造をも含む；そして第二
   波長を持つ第二単色光ソース機関、それは照射される対
   物のアラインメントのために第二伝送グレーティング構
   造を照射する。 （６２）請求項６１で述べたシステムの中で、第一伝送
   グレーティングパターンは光ベンディング機関内部領域
   で多くの同心トラックによって形成される；第二伝送グ
   レーティング構造は内部領域のまわりに配置された一つ
   の環状パターンである。 （６３）請求項６２で述べたシステムの中で、第一及び
   第二伝送グレーティング構造のそれぞれは多くの同心リ
   ングを含み、そのリングのそれぞれは高度が変わるプラ
   トーの級数によって一つの透明基板の上で形成される。 （６４）請求項６３で述べたシステムの中で、第一単色
   光ソース機関は紫外線領域で作用する；第二単色光ソー
   ス機関と第二伝送グレーティング構造はそれら自身が形
   成した映像に対して一つの対物平面でよく集中した基準
   ビームを提供する。 （６５）請求項６４で述べたシステムの中で、光学シス
   テムは更に光学径路に沿って配置された非球面機関を含
   み、第二光ソースから来た光の形を直径が第二伝送グレ
   ーティング構造のそれに対応する環状ひとみに変える。 （６６）光学システムで、一つの断面領域のいたるとこ
   ろでの単色に近い照射ビームの選択的に位相を遅延する
   別々の面積コンポーネントに用いるプレートは次のもの
   を含む： 上に多くの光ベンディング・リングがあるほとんど平ら
   な光透明基板、それはベース球面ペンディング特性を規
   定する、それぞれのリングは基板の基準表面に対し連続
   のプラトーよって形成される。プラトーの高度はプラト
   ーそのものの上に入射した単色光の光学遅延波長と結び
   つけられた増分によって変わる。最大高度は一つの波長
   あるいはそれの整数倍数より小さい値に限定される。 リングの幅はリングの中心軸に対して非線形に変わる。 そして、リングは１０ミクロン程度での最小半径方向幅
   を持つ。 （６７）請求項６３で述べたシステムの中で、リングは
   基板に蒸着された光透明シリカ層によって形成される。 （６８）請求項６３で述べたシステムの中で、プラトー
   は基板の基準表から除去された深度の変わる層によって
   形成される。 （６９）請求項６６で述べたシステムの中で、プレート
   のベース球面特性は単色に近い照射ビームの周波数で関
   連した屈折光学システムの色分散に補償を与えるように
   選ばれる。 （７０）請求項６３で述べたシステムの中で、リングは
   セットで配置され、一つより多いゾーンを持つひとみ関
   数を規定し、その組み合せは有効にシステムの焦点深度
   を増加する。 （７１）請求項７０で述べたシステムの中で、プラトー
   の連続リング・セット間でのプログレッションは隣接し
   たリング・セットを通過する波光位相の間で前もって決
   めた関係を設立するために変えられ、それでひとみ機能
   が与えられる。 （７２）請求項７１で述べたシステムの中で、プログレ
   ッションはπ位相形式でインタラプトされる。 （７３）請求項６６で述べたシステムの中で、リング・
   パターンは少なくても局部的に透明である選択的に置か
   れたリング領域に隔てられる。 （７４）請求項７３で述べたシステムの中で、プラトー
   は透明パターンがあり、少なくても二つのπ位相関係さ
   せれられたひとみ機能を規定する；ひとみを規定するリ
   ングの少なくとも一つは少なくても局部的に透明である
   。 （７５）請求項６６で述べたシステムの中で、基板は透
   明リング・パターンの外で第一環状基準パターンそして
   透明リング・パターンの中では第二環状基準パターンを
   含む。 （７６）請求項７５で述べたシステムの中で、環状アラ
   インメント・パターンは基板の上で多くのクロム・リン
   グを持つ。 （７７）一つの光学システムで、分布した単色ビーム・
   マイク構造の位相補償のための光透明メンバーは次のも
   のを含む： 幅の変わる多くの多重プラトー・リングを持つ光透明材
   料の一つのベース、プラトーは前進的シーケンスでリン
   グの間で変わり、単色ビーム波長での微少な波遅延を提
   供する。 （７８）請求項７７で述べたシステムの中で、リングは
   一つの中心軸に対して同心であり、異なるゾーンを持つ
   ひとみ機能を規定するために、位相関係の変わるセット
   で配置される。 （７９）請求項７８で述べたシステムの中で、リングは
   ５°より小さい突き当たるビームの最大ペンディングを
   提供する；リングに引き起こされた全部の局部領域波遅
   延は波長に比例した整数倍数範囲である；直径が５”の
   一つのひとみに対して約８００より多いリングがある。 （８０）請求項７９で述べたシステムの中で、局部領域
   波遅延の最大値は約一つの波長である；リング幅の最小
   値は約１ミクロンである。 （８１）光透明システムは次のものを含む：内部セクタ
   を持つ光透明基板、その基板は多くの第一リングを含み
   、リングのそれぞれは連続プラトーによって規定される
   。プラトーの高さはプラトーを通過する単色波エネルギ
   ー第一波長の局部波光位相を選択的に遅延するために増
   分的に変わる。； 多くの第二リングを含む一つの中間セクタ、リングのそ
   れぞれは連続プラトーによって規定される。プラトーの
   高さはプラトーを通過する単色波エネルギー第一波長の
   局部波光位相を選択的に遅延するために増分的に変わる
   ；そしてグレーティングを規定する交代透明式及び交代
   透明式でない材料の多くのリングを持つ基準セクタが少
   なくても一つ； その中で、すべてのリングは一つの光学軸と同心である
   。 （８２）請求項８１で述べたシステムの中で、第一多数
   リングの厚みと幅は紫外線領域での光の局部波光の選択
   的な位相遅延を考慮した上で決められる：個々のプラト
   ーは紫外線光波長の規測分数によって変わる。 （８３）請求項８２で述べたシステムの中で、透明領域
   での第二多数リングの厚みと幅は高い領域での光の局部
   波光を変調するために選ばれる：少なくても一つの基準
   セクタは選ばれた光ベンディング・パワーを持ち、半径
   方向に分離されたアラインメント・グレーティング・リ
   ングのバンド、基準リングの一つの最も外のセット及び
   基準リングの一つの最も奥深い部分セットを含む。 （８４）請求項８３で述べたシステムの中で、基板は一
   つのベース高さレベルがあり、リング間でのトラックは
   個々のプラトーを規定する、プラトーは八分の１の増分
   で変わり、一つの最大高さを持つ、その最大高さは近似
   的に単色光波長の八分の１を基板屈折率で割ったものに
   等しい、一つの基準リングに八つのプラトーがある、そ
   して紫外線光透明領域で少なくても二つのゾーンを持つ
   ひとみ機能を与えるために、プラトー・シーケンスはπ
   位相形式でインタラプトされる。 （８５）請求項８４で述べたシステムの中で、紫外線透
   明領域はひとみ機能があり、少なくても三つのゾーンを
   用いる、そして少なくても多少のトラックは局部的に透
   明であり、局部波光の光閉そくを提供する。 （８８）高い分解力レンズ・システムでの個々のレンズ
   ・素子のセンターリングと位置決めを行ない、臨界開口
   で伝送グレーティング・プレートを用い、伝送グレーテ
   ィング・プレートに単色光に対して選択的に変わる光ベ
   ンディング・パワーを持つ連続グレーティング・パター
   ンを与える方法は次のステップを含む： 伝送グレーティング・プレートをシステムの臨界開口位
   置に置く： 平行光線をグレーティング・プレートの第一領域を通過
   する方向へ向ける、グレーティング・プレートは第一光
   学素子にマッチされた光ベンディング特性を持つ； グレーティング・プレートと第一光学素子の選ばれた領
   域を通過する光の第一焦点ポイントを基準として第一光
   学素子の位置を決める； 第二光学素子をそれのレンズ装置での大体基準位置に置
   く； 第二領域でのグレーティング・プレートを通過するよう
   に平行光線を向ける、このグレーティング・プレートは
   第一レンズと第二レンズの累積特性にマッチするように
   選ばれたベンディング・パワーがあり、第二光学素子が
   集中されて、そして軸方向に置かれた時は光学軸上での
   第一焦点ポイントで光の集中を与える；そして 連続レンズ素子が加えられた時、グレーティングの異な
   る領域を照射するシーケンスを繰り返す。 （８７）請求項８６で述べたシステムの中で、伝送素子
   は多くの同心リング・セットを規定する。それぞれのリ
   ング・セットは一つあるいはそれより多いレンズ素子の
   前もって決めた組み合せにマッチする特性を与える。 （８８）請求項８７で述べたシステムは更に次のような
   ステップを含む：光学軸上での第一焦点ポイントに小さ
   な隔膜を置く；隔膜と以前置かれた光学素子を逆に通過
   するように伝送グレーティング・プレートの別の選択さ
   れた領域を照射する、別の選択された領域はグレーティ
   ング・プレートの下流にある第一光学素子の光学特性に
   マッチするように選ばれたベンディング・パワーを持ち
   、光を光学軸での第二焦点スポット上に集中する、更に
   グレーティング・プレートの別の選択された領域の下流
   にある異なる光学素子に対してシーケンスを繰り返す。 （８９）光学径路で補償平面位相レンズと屈折レンズを
   持つ一つの組み立てられ、一体にされた光学システムの
   作り方は次のステップを含む： 一つの最も外の基準パターンと平面位相レンズ上での中
   心軸と同心の一つの隣接されたグレーティング・パター
   ンを形成する、グレーティング・パターンはいくつかの
   異なる光ベンディング領域がある； 基準パターンを基準として、平面位相レンズの上で少な
   くても一つのセットの同心位相補償リングを形成する； 平面位相レンズ上での与えられた光ベンディング領域と
   第一屈折レンズを照射することによって光学軸と沿った
   ところで第一屈折レンズの位置決めとセンターリングを
   行なう；そして 平面位相レンズ上での異なる光ベンディング領域を用い
   て、連続屈折レンズの位置決めとセンターリングを行な
   う （９０）請求項８９で述べたシステムの中で、異なる光
   ベンディング領域は異なる個々のレンズ組み合せの累積
   屈折を補償する光ベンディング角で配列される。 （９１）請求項９０で述べたシステムの中で、平面位相
   レンズの第一側にある屈折レンズの照射は平行光線で実
   行され、第一焦点ポイントを与える。そして、第二側で
   の屈折レンズの照射は一つのポイント・ソースで実行さ
   れる。このポイント・ソースは第一焦点ポイントにあり
   、第二側で第二焦点ポイントを規定するために、第一側
   でのレンズと平面位相レンズを通るように照射する。 （９２）高さが増分的に変わる微小プラトー・グループ
   によって規定された多くのリングを持つ基板を用意する
   方法は次のステップを含む： 基板を基準中心軸に垂直の平面で回転しながら基準リン
   グの外部シーケンスを提供する。基準リング規定の間で
   の回転軸はシステムによって規定されるプラトー・トラ
   ックに対して基準軸を構成する： 上でトラックが与えられる基板の表面をフォトレジスト
   材料でおおう； 基板を集中されていないようにほとんど垂直の位置に載
   せる： 基板が載せられた位置の平面で回転された時、基準リン
   グの一つの固定されたポイントに対する偏心を監視する
   ； 狭いビームの向きを分離された領域でのフォトレジスト
   でおおわれた基板へ向ける； 基準リングで検出された偏心によって側面にビームを偏
   向し、基準リングが規定した中心からの偏向が０，５ミ
   クロンより小さくなるような精度を提供する； 露光されたパターンに従って第一プラトー・レベルを与
   えるために、基板の取り除きと処理を行なう； 第二フォトレジスト層で基板を再びおおい、その後の側
   面再調節によってそれを垂直位置に再び載せて、偏心変
   化を修正する。その後、このように露光されたフォト・
   パターンに従って第二プラトー・レベルを用意する；そ
   して 必要な数のプラトー・レベルが規定されるまでシーケン
   スを繰り返す。 （９３）請求項９２で述べたシステムの中で、プラトー
   ・レベルの増分は累積的に一、二、四と言うようなシー
   ケンスで変わり、累積ステップの２進合計によって異な
   るプラトー・レベルが提供される。 （９４）平面メンバー上での基準位置と同心の高い精密
   パターンを書き込むための一つのシステムは次のものを
   含む： 基準位置と同心の表面基準パターンを持つ一の平面メン
   バー； 平面メンバーを一つのほとんど集中された位置に入れる
   ためのトップ表面機関を含む回転できるスピンドル機関
   ； 一つの堅固なベース； 可動的にベースの上に載せられたキャリジ機関、それは
   制御信号に応じて、位置を平面メンバーの平面に沿った
   基準方向に移動する機関を含む； 平面メンバーの平面に隣接した一つの選ばれた書き込む
   領域に置かれたパターン書き込み機関；平面メンバー上
   での表面基準パターンに隣接して置かれた監視機関、そ
   れはスピンドルが回転中の時、平面メンバーの同心性か
   らの偏差を示す制御信号を生じさせる：そして キャリジ機関とベースを別々に監視機関の一つと結合す
   る機械的な機関、そして制御信号に応じて監視機関に対
   する基準方向に沿った平面メンバー上での書き込み位置
   を変える書き込み機関、それによってパターンスピンド
   ル上での平面メンバーのｃｅｎｔｒａｔｉｏｎより正確
   に書き込まれる。 （９５）請求項９４で述べたシステムの中で、回転でき
   るスピンドル機関はキャリジ機関で回転するように連結
   される、そして、機械的な機関はパターン書き込み機関
   とベース及び監視機関とキャリジ機関を連結する。 （９６）請求項９４で述べたシステムの中で、回転でき
   るスピンドル機関はベースで回転するように連合され、
   機械的な機関は一緒に動かすためにパターン書き込み機
   関とキャリジ機関を連結し、また監視機関とベースを連
   結する。 （９７）請求項９６で述べたシステムの中で、スピンド
   ル機関のトップ表面機関は水平である、その中で、ベー
   スはスピンドル機関を回転できるようにささえるための
   空気軸受機関を含む、その中で第二空気軸受機関はキャ
   リジ機関とベースの間に配置される。 （９８）請求項９８で述べたシステムの中で、平面メン
   バーはフォトに応する表面を持つ、その中で、パターン
   書き込み機関は平面メンバーの表面に突き当たる狭い光
   ビームを規定する機関を含む、その中で、書き込み位置
   を変えるための機関はビーム偏向板を含む、そしてその
   中で、表面基準パターンは少なくても一つの基準リング
   を含む。 （９９）請求項９８で述べたシステムの中で、表面基準
   パターンは多くの同心基準リングを含み、監視機関は周
   期的に変わる透明度基準パターンを持つ感光機関を含む
   。 （１００）高い精度で基板の上で同心円を提供するため
   の一つのシステムは次のものを含む。 堅固なベース機関、それは回転できるメンバーを受ける
   ためのリセスを持ち、また第一水平基準表面と第二垂直
   基準表面を含む； 空気ソリ機関、それはベース・メンバー第一基準表面で
   の支持のための第一空気軸受機関と第二基準表面に対し
   て空気ソリ機関を基準にするための第二空気軸受機関を
   含む、第二基準表面は回転できるメンバー位置に対して
   半径方向にある：空気スピンドル・ドライバー機関を含
   む空気スピンドル機関、それはベース機関のリセスに置
   かれる、そしてベースに対して支持するための空気軸受
   機関を含む、空気スピンドル機関は基板を受けとめるた
   めの上部水平表面と水平平面で基板とほとんど隣接した
   二つの軸を生じさせるための周辺機関を持つ： 空気ソリ機関の第二基準表面方向に沿った位置を監視す
   るための干渉計機関と干渉計機関が検出した位置に応じ
   て第二基準表面方向での空気ソリの位置を制御するため
   のサーボに制御されるアクチュエータ機関を含む機関； 空気ソリ機関上に載せられた書き込み機関、それは空気
   ソリ機関の位置に応じて変調された光ビームをトラック
   位置での基板の表面に向ける；空気スピンドル機関上で
   の基板位置に応する機関、それは空気スピンドルの回転
   の間に任意に置かれ、そまつに調節された基板での偏心
   変化を検出する； そして 検出された偏心変化に応する機関、それは基板に書き込
   む前に、第二基準表面方向に平行である方向で書き込み
   光ビームを偏向し、偏心変化を補償する。 （１０１）必要なトラック位置と対物素子上での偏心の
   約０．１ミクロン範囲の中に精密な同心トラックを書き
   込むシステムは次のものを含む： 水平基準表面と垂直基準表面を持つ堅固な基準メンバー
   を提供する機関； 堅固な基準メンバーの上で空気軸受によつてキャリジ機
   関をささえる機関を含むキャリジ機関、それは水平平面
   での第一軸に沿って可動である； 空気スピンドル機関、それは空気スピンドル機関を一つ
   の垂直軸のまわりで回軸する機関と空気スピンドル機関
   を回転しながら、それを基準メンバーに対してほとんど
   固定された垂直中心軸位置でつり下げる機関を含む、第
   一軸は水平平面で空気スピンドル機関の半径とほとんど
   平行である；平面表面を持つ一つの対物素子、その平面
   表面は前もって決めた中心軸と同心の基準パターンを持
   つ； 水平のプレート表面を維持しながら上述の対物素子を始
   めに空気スピンドルの上に置く機関、それは周辺位置決
   め機関を含む： 堅固な基準メンバー上に載せられる機関、それは回転の
   間で上述の対物素子上での基準リング・パターン位置を
   検出する； キャリジ機関と連結された機関、それはキャリジ機関を
   側面から与えられた方向に移動して、上述の素子上でト
   ラックの位置を決める； ビームを素子表面に向けるキャリジ機関と連結されたビ
   ーム書き込み機関、この機関はビーム偏向板機関を含む
   ；そして 対物素子の回転の間で基準リング第二位置での変化に応
   する機関、それは偏向板機関を制御し、回転の間で上述
   素子偏心での変化をほんとうの回転軸に対して補償する
   。 （１０２）請求項１０１で述べたシステムの中で言われ
   た基準リング・パターンの位置を検出する機関は選ばれ
   た対物平面で基準リングの映像を形成する機関、対物平
   面で周期パターンを持つ焦点板機関、そして基準リング
   と焦点板の合一映像を検出する光検出機構機関を含む。 その中で、偏向板機関は書き込むビームをキャリジ機関
   の移動方向と平行の方向に沿つて偏向する。 （１０３）精密な映像がある基準証印を持つ対物の位置
   を決め、それを照射する一つのシステムは次のものを含
   む： いくつかの屈折光学素子と光エネルギー伝送素子、後者
   は光径路での選ばれた第一波長に応する第一領域を持ち
   、光学径路に沿って通過する第一波長光の波光を補償す
   る。補償素子は選ばれた第二波長に応する第二領域を含
   み、ビームを対物上に集中する； 第一波長光ソース機関、それは波長が補償されたビーム
   で光学径路を経て対物を照射する；第二波長光ソース機
   関、それは集中されたビームで伝送素子の第二領域を経
   て対物を照射する：対物上での基準証印に対して、集中
   されたビームの位置を検出する機関；そして 対物と連結され、対物位置の制御を検出する機関に応す
   る機関。 （１０４）請求項１０３で述べたシステムの中で、伝送
   素子の第一領域は中心軸に対して同心の多重プラトー・
   リングの中心領域を含み、第二領域は多重プラトー・リ
   ングの中心領域に対する環状領域（それも中心軸と同心
   である）を含む。 （１０５）請求項１０４で述べたシステムの中で、第一
   波長光ソースは紫外線領域で作用し、第二光ソースは赤
   い領域で作用する、その中で、対物は感光表面で基準マ
   ークがある半導体ウェーハであり、いくつかの映像パタ
   ーンを受ける。 （１０６）第一波長光エネルギーに応する感光表面と軸
   受位置基準証印を持つ対物の位置を決める一つのシステ
   ムは次のものを含む： 制御信号に応する位置決め機関、それは対物の二つの直
   交軸での位置を調節する； 第一と異なる第二波長光エネルギーを提供し、対物を照
   射する機関； 第二波長光エネルギーの径路に配置された光ペンディン
   グ機関、それは光エネルギーを対物上に集中する。光ペ
   ンディング機関は多くの多重プラトー・リングを持つ透
   明プレートを含む； 集中されたビームの対物上での基準証印に対する位置を
   検出し、位置決め機関のために制御信号を生じさせるセ
   ンサー機関。 （１０７）請求項１０６で述べたシステムの中で、対物
   は表面でフォトレジスト材料がある半導体ウェーハを含
   む。その中で、光ペンディング機関は位相補償領域を含
   む。そしてその中で、システムは更に第一波長光エネル
   ギーの向きを位相補償領域を通つてフォトレジスト材料
   に突き当たるように向ける機関を含む。 （１０８）請求項１０７で述べたシステムは第一波長光
   エネルギーのための光学径路を含む。この光学径路は与
   えられた断面領域に配置され、光ペンディング機関は上
   述の与えられた領域のまわりに配置される。その中で、
   システムは更に第二波長光の環状ビームの向きを光ペン
   ディング機関を通るように向ける機関を含む。 （１０９）第一波長光エネルギーに応するフォトレジス
   ト・コーティングを持ち、第一波長の映像で照射されて
   、そして基準証印を含む半導体ウェーハの位置を決め、
   それを照射する方法は次のステップを含む： 第一と違う第二波長集中されたビームでウェーハを照射
   する； 集中されたビームの基準証印に対する位置を検出する； 検出された位置に応じてウェーハの位置を決める； 第一波長光エネルギーでウェーハを照射し、映像を形成
   する。 （１１０）請求項１０９で述べたシステムの集中された
   ビームで照射するステップは一つの環状ビームを形成す
   るのを含む。その中で、環状ビームは前もって決めた角
   度でのペンディングによって集中される、そしてその中
   で、ウェーハは環状ビーム間での領域を通るように向け
   られた第一波長光エネルギーで照射される。