JPS59134830A - ２つのクロ−ズアツプ平面上のパタ−ンの光学的配列方法およびその装置 - 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】 （技術分野） コノ発明ハ、マイクロリソグラフ　（（ｍｉｃｒｏｌｉ
ｔｈｏ−ｇｒａｐｈｙ）　　による回路の製造に関し、
より詳細に（ま、クローズアンプ（ｃｌｏｓｅ−ｕｐ）
　シた２つの平面上に位置するマスクと基板の光学的配
列方法に関する。

（従来技術） 集積回路の製造におし・ては、設置または処理のための
位置決めを可能にするための窓（ｗｉｎｄｏｗ）を基板
上に形成する。この基板は感光性の樹脂層力ζ被覆され
ている。窓はこの樹脂層をマスつてＢｉつことにより製
造される。トランスファ（ｔｒａｎｓｆｅｒ　）は従来
は直接接触法または近接トランスファ法により行われて
いたが、最近は光学的投影トランスファ法により行われ
ている。近接トランスファ法はかなりの期間用いられて
きたが、放射エネルギ源が例えはＸｉの範囲の放射源で
ある場合に（ま、現在も依然として用いられている。

従って、Ｘ線、電子、イオン等の高エネルギ放射源を用
イタカーストシャドー（ｃａｓｔ　ｓｈａｄｏｗ　：投
影）によりマスクを再生する手段にお℃・て（ま、損傷
の原因となるマスクと基板の接触を防止するために、マ
スク面と基板面の間に数ミクロンの分離間隔を保持しな
がら、１ミクロンよりも遥かに小さく、１／１０ミクロ
ン以下の大きなパターンあるいは意匠を再生することが
できる。この条件の下では、光子または微粒子の回折の
影響は無視できる。

このようなシステムでは影像を形成する光学素子が存在
しないため、解像力が有効被覆領域の寸法とは無関係で
あり、このため、直径＋００ｒｕｍ以上の大きな表面積
のマスクを投影することにより、ミクロンあるいは数分
の１ミクロンのオーダの回路を製造することが可能であ
り、しかもこの回路を非常に高速で製造することが可能
である。

この手順を用いたパターンの再生装置は、数ミクロン離
れて配置された適当なマスクを介して、Ｘ線ある（・は
まり一般的に放射エネルギの放射線の作用に曝される基
板を持つ。各工程ではマスクと基板の精密な配列を必要
とする。この配列を凡そ１／１０　ミクロンの正確度で
行うためには、例えばモアレ稿法あるいは鳥井とスミス
の方法などの、格子による回折光の特性を利用したいく
つかの配外方法が既に知られて℃・る。これらの方法は
、予め定められた間隔を持つ格子をマスクと基板上に書
き込む工程と、次℃・で２つの近接した平面に位置する
その格子によって回折する放射線を検出する工程とを含
む。

しかしながらこれらの方法は全て、検出信号の周期性の
結果として不確実性の問題があり、このためこの不確実
性を別の方法で取り除く必要かある。

この問題点を解消するため、米国特許第４．３１１．３
８９号明細書に２つのクローズアップされた平面を配列
する方法が提案さり、−Ｃおり、この方法を用いた配列
装置によれば、上述した従来方法の問題点を解消するこ
とができると共に、特に、２つのクローズアンプ平面を
極めて正確に配列することかでき、かつ、精密配列の損
失なしに、従来の配列方法よりも大きな２平面間の間隔
の変動を許容することができる。

この目的のため、線形フレネル領域を持つ１つのレンズ
がマスク上に書き込まれ、かつ、そのマスク上に書き込
まれた線形フレネル領域の最小のものの幅と同じかまた
はより大きい幅を持つ１本のマーク線が基板上に書き込
まれる。このマスクを例えばし′−ザなどの平行な単色
光ビームで照射すると、基板上に矩形状の光スポフト（
焦点）を形成することができ、そしてこれは、基板上に
書き込まれたマーク線の反射作用がマーク線の周囲の領
域の反射作用よりも大きいか小さいかに応じて、基板に
より反射される放射線の照射の最大値または最小値を検
出するための、基板上に形成されたマーク線を覆う回折
のオーダ（ｏｒｄｅｒ）＋１に対応する。

この方法は、良好な条件の下では、幅が０２ミクロン以
下のマーク線に対して典型的にはＬＯｍｍに等しい最大
直径の領域の全ての点を配列することができる。より一
般的には、最大許容領域の直径は約１０５の解像点に対
応し、これは、前述したカーストシャドーの再生方法に
より提供される全ての可能性を利用することができない
。

限界は基本的に、トランスファが１／１の倍率で生じる
ため、必然的にマスクおよびこれと相関する基板の寸法
の増加を発生させる相対寸法歪（ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｄ
ｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｄ、１ｓｔｏｒｔｉｏｎ）によ
って決まる。

従って、マスクと基板を個々に配列すべき基本領域に分
割する以外には、前述したマーク線の幅に対して直径１
００ｍｍ以上のマスクを連続的に使用することは不可能
である。

しかしながら、覆うべぎ全分野の全てのパターンを精確
に配列することを保証するために、回路の製造過程の各
段階の後てマスクと半導体ウェーハの相対寸法歪を補償
する手段を配置することが可能であったとすれば、より
大きなマスクを使用することが可能であったであろう。

（発明の目的） この発明の目的は、このような従来の問題点を解消する
ことにある。

（発明の構成） この目的のためこの発明は、２つのクローズアンプ平面
の相対寸法歪を補償することのできる、大きな有効表面
積を持つ２つのクローズア２・プ平面の配列方法を提供
するものである。さらにこの発明は、その方法を実行す
るための配列装置を提供する。

そこで、この発明の２つのクローズアンプ平面上のパタ
ーンの光学的配列方法の特徴は、第１の平面から所定の
距離を隔てて配置された発散性の放射線源を含む照射手
段により照射された、クローズアンプされた該第１の平
面および第２の平面上の相対寸法歪を有するパターンを
２つの直交する配列軸に沿って光学的に配列する方法に
おいて、 （ａｌ　　前記第１の平面上の前記配列軸に垂直で交互
に不透明および透明・である少なくとも１つの線形フレ
ネル領域レンズで形成される３つの配列マークを該第１
の平面上に、かつ中心領域が前記配列軸（ｘ、ｙ）に沿
う方向に一定の間隔ｐを持つリフレクタフェーズ格子を
形成しかつ前記配列軸に垂直な３つの配列マークを前記
第２の平面に、前記第１の平面の３つの配列マークと該
第２の平面の３つの配列マークが互いに対をなして前記
配動軸に直交する軸（ｘ、ｙ）上に位置するように、か
つ配列すべき該パターンの中心点Ｏで交叉するように書
き込む配列マーク書込み予備段階と、（ｂｌ　　前記第
１の平面と前記第２の平面を所定の間隔ｅｇ内の間隔で
互いに平行に配置する２平面配置段階と、 （ｃｌ（ｉ）　　平行な単色光ビームによって前記第１
の平面の配列マークの線形フレネル領域レンズを照射し
で、前記第２の平面に該第２の平面の前記配列マークの
中心領域と実質的に同じ大きさの光の線を形成させる照
射工程と、 （１１）該第２の平面で反射され、前記線形フレネル領
域レンズから出現する放射線の一部を検出する検出工程
と、 （曲　該検出された放射線が前記第１の平面の配列マー
クと前記第２の平面の配列マークの合致を示す極限値に
達するまで前記第１の平面と前記第２の平面を相対的に
変位させる変位工程と、 （１■）前記３つの工程を配列すべき各軸について繰り
返して行なう繰返し工程と、 からなり、前記放射手段が前記第１の平面のパターンの
影像を前記第２の平面上に、式Ｇ＝１−１−ｅ、勺（但
し、ｅは第１の平面と第２の平面間の所定間隔、Ｄは放
射線源と第１の平面間の距離）に従う倍率Ｇのカースト
シャドーにより形式する、前記第１の平面と前記第２の
平面を前記直交軸（ｘ、　ｙ）に沿いかつ該２つの平面
に垂直な軸３２周りの回転方向に配列して、前記放射線
源をさえぎる２平面配列段階と、 （ｄ）　　前記３対の配列マークが書き込まれた軸（ｘ
、ｙ）の交点にお（・て交叉する互いに直交する２つの
軸（ｘ’＋　ｙ’）上に、前記配列マークと同じ機能を
奏する少なくとも２対の補助マーク６０〇−７００ない
し６０３−７０３を、該２つの軸（ｘ’＋　ｙ’）に垂
直な方向Δ。ないしΔ３に書き込む補助マーク書込み予
備段階と、 ｔｅｌ（ｉｌ　　平行な単色光ビームＦｅによって前記
第１の平面の補助マークの線形フレネル領域レンズを照
射して、前記第２の平面に該第２の平面の補助パターン
の中心領域と実質的に同じ大きさの光の線を形成させる
照射工程と、 （１１）該第２の平面で反射され、前記線形フレネル領
域レンズから前記直交方向Δ。ないしΔ３に出現する放
射線の一部を検出する検出工程と、（：＊：＋　　該検
出された放射線が前記第１の平面の補助マークと前記第
２の平面の補助マークの合致を示す極限値に達するまで
前記第１の平面と前記第２の平面を相対的に変位させる
変位工程と、 （ＩＶ）該変位の量（Ｏａ、ｏｂ、ｏｃ　、ｏａ）を記
憶する工程と、 （Ｖ）　　前記４つの工程を前記補助マークの各対につ
し・て繰り返して行なう繰返し工程と、（ｖｉ）　　連
続的な変位量に基づし・て修正量を決定する修正量決定
工程と、 からなる、２つのパターンの相対寸法歪を決定する相対
寸法歪決定段階と、 （ｆ）　　前記相対寸法歪を補償するために、前記修正
量に基づいて前記倍率Ｇを調整する倍率調整段階と、 を具備して構成されることにある。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。

この発明は、米国特許第４．．３１１，３８９号明細書
に記載された構成を利用しているので、主要な特性のあ
る部分を参照することが有効であると思われる。

第１図は、配列のために必要なマスク１と基板（スナワ
ち半導体ウエーノ・）２のパターンを概略的に示す。マ
スク１上には、幅の異なる不透明と透明なストリップ（
ｓｔｒｉｐ：細片）をフレネル分布に従って交互に並べ
て形成した線形フレネル領域を持つ、レンズ４が書き込
まれている。

中央のストリップは不透明で示されているが、逆の構成
も可能である。ストリップの配列に平行な軸伝とこれに
垂直な軸Ｏｙについて、横座標ｒ０に対するストリップ
間の移り変りは、 で表わさ、れ、ここに、ｎはストリップの番号、Ｆはレ
ンズの所望の焦点距離、λはレンズを照射する単色放射
線の波長である。オーダ１の主焦点に対応する焦点距離
Ｆ、すなわちレンズのＦｌは、配列しようとする２つの
平面、すなわちマスクの面と基板の面とを隔てる距離に
等しい。この距離は約１／１０ミクロンである。ストリ
ップの表面が等しくない（フレネル領域が線形である）
という事実のため、各フレネル領域が回折した放射線へ
及ぼす影響は、中央のス）　ＩＪノブから外側のストリ
ップに移るにつれて急速に減少する。それ故、正確な効
率を得るためには、レンズを比較的少数のストリップで
形成すれば充分である。極端な場合は、レンズは単一の
フレネル領域、すなわち中央のフレネル領域に限っても
よい。

第２図は、第１図の平面ｘＯｚにおいて、平行ビームＦ
により照射されたレンズにより回折された放射線を示す
図である。平行ビームＦを回折しなければ（オーダ０で
あれば）、このレンズは放射線の一部を伝送し、かつ無
限遠の放射線源に対してオーダ＋１．＋２・・・に対応
する実像とオーダー１゜−２・・・に対応する虚像を形
成することにより、放射線の他の部分を回折する。第２
図にはオーダ０゜１および−１が示されている。基板の
平面がマスクからレンズの主焦点距離（オーダ＋１）に
等しい距離にある時に、基板上に形成される光スポット
は、フレネル領域レンズの外側ストリップの幅にほぼ等
しい幅のストリップである。基板の平面がその焦点距離
よ、り大きいかまたは小さい距離にある時は、オーダ１
は基板上でわずかに広いかまたはわずかに狭く集中した
光スポットに集中するが、しかしこれは配列を得るため
に依然として有用である。

基板２上には１本の線３が書き込まれ、この線３は周囲
の領域よりも反射性が高いかまたは低い。

いずれの場合も、基板により反射される放射線を配列の
ために使用することができる。前者の場合は、基板で反
射される放射線は配列を得るために使用可能である。こ
の場合に、検出される回折放射線は、線形フレネル領域
を持つレンズによって回折されるオーダ１と線３が合致
した時に最大値を通過し、後者の場合には検出された回
折放射線は最小値を通過する。

精確度の良好な配列を得るためには、光スポットの幅（
１を基板上に書き込まれた基準線の幅ｌに実質的に等し
くすることが必要であり、このため、回折ビームのオー
ダ１に集中された放射線を全て反射または吸収し、かつ
基板により永久的に反射値 された放射線に関して比較的対照性のよい極〆を得るよ
うな位置が存在するようにする。

第３図は、ｗ＝ｄに対する検出信号Ｖｆ）’＋　の−例
を示し、図において、実線はマークが反射性の場合、破
線はマークが吸収性の場合であり、レンズをマークに対
して軸Ｏｘに沿って移動し、極値がマークが反射性か吸
収性かに応じてＶＭかＶｒｎである。

基板平面とマスク平面との間の距離がレンズの主焦点距
離の近傍で変化する場合は、対照性が減少するが、しか
しこの距離は臨界的なものではないので、制御を行なう
ことは可能である。さらに、この距離を予め定めた値に
精密に調整するために、信号の最大変動を用いることが
可能である。

基板により反射された放射線は、フレネル領域を持つレ
ンズを再び通過し１１例えばビームスブリット板などに
より実行される瞬間放射線との分離の後で検出できる。

しかしながらこのような方式は、有効な放射線とマス−
りで回折、される放射線との間の相互作用を引き起こす
。

マスクにより反射または回折された放射線と、基板上で
反射した後でマスクから出現する戻りの放射線との空間
的分離を得るためには、いくつかの構成を用いることが
できる。このような構成の性能のレベルは、例えば間隔
などのある種のパラメータの影響を減少するように、検
出される連続的な背景を最小にしかつシステムの対称性
を保持する程度に比例して上昇する。

これらの構成は前述した米国特許明細書に記載されてお
り、それらのうち最も有効な構成を第４図および第５図
を参照して説明する。

第４図に示す装置は、一定の間隔を持つ格子の回折特性
を利用する。第４図においては、第１図の基板上に書き
込んだ連続線３に代えて、間隔ｐの格子を形成する。Ｘ
方向の破線５を用いる。このため、この装置は次のよう
に作用する。すなわち、平行な放射線がマスク１上に垂
直に（または傾斜して）入射し、線５め方向に一致する
方向Ｏｙに細長の矩形状の光スポットを基板２上−に形
成する。

このようにして線５により受けられた放射線は、線５に
より形成される格子のオーダＯに従って反射し、かつ平
面ｙＯＺにおいて軸Ｏｚに対して、ｓｉｎθｎ　＝　Ｉ
ｌｐ　　　　　　　　　　　　　　（：２＋となるよう
な角度θｎの方向に回折する。但し、口は回折のオーダ
、θ１１は対応する回折角である。この回折角の各方向
において、光スポットと破線が合致した時に、検出手段
によって最大値を検出することができる。これらの方向
は入射ビームに対して傾斜しているので、戻りの放射線
はマスクで反射する放射線と相互を作用しない。

第５図は第４図の平面ｙｏｚにおける破線５により回折
される放射線を示す。

平面ｙＱＺ内で回折されるオーダ＋１は、フレネル領域
のレンズ４上に傾斜して入射する。従って、回折された
光源がレンズの焦点面内にあるので、放射線はレンズか
ら平行ビームとして出現し、これはレンズの軸に関して
傾斜している。

第４図の構成においては、一定の間隔ｐを持つ格子を形
成する破線５は、実際の基板よりも反射性が大きいかま
たは小さい化合物をマスクを介して付着することにより
得られる、異なった反射係数を持つ領域として実現され
る。

さらに、戻りのビームを偏向することのできる反射格子
を、計算された深さを持つ周期的なリリーフ変動（ｒｅ
ｌｉｅｆ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ　）によって、方向Ｏｙ
Ｏ線に沿ってリフレクタフェーズ格子（ｒｅｆ　Ｉｅｃ
ｔｏｒｐｈａｓｅ　ｇｒａｔｉｎｇ）を形成することに
より、得ることができる。

上述した構成は、単一の方向すなわち方向Ｏｘの配列し
かできない。完全な配列を得るためには、フレネル領域
レンズの線が軸ＯＸに平行で、かつ方向ｏｙおよび回転
方向に配列を行なえるように朽応する線を基板上に軸Ｏ
ｘに平行に書き込むことのできる、２つの別のフレネル
領域レンズを基板上に書き込むことがてきる。

第６図は、マスク１に対して基板２を完全に配列するた
めの一群のマークを示す。基板２のフレネル領域レンズ
が書き込まれた平面には、３つの基準領域４．０，４］
、４２がある。

基準領域ｌｌＯと・１２においてはストリップは軸Ｏｘ
に平行であり、基準領域４１においてはストリップは軸
Ｏｙに平行である。この構成は、フレネル領域と基板」
二の対応する線が実質的に放射方向であり、特に基板が
マスクにＸ線によって曝される場合に興味深いが、その
理由は、Ｘ線がわずかな発散性を持つと共にパターンが
わずかに放射方向に変形されても、位置決めがゆがまな
いからである。この３つの基準領域によれば、基板をＸ
方向、Ｘ方向および基板とマスクの平面に直交する軸の
周りの回転方向に配列することができる。

しかしながら前述した理由によって、記録のために有効
領域の直径が典型的には１０５点を超える解像度に対応
する半導体ウエーノ・とマスクの場合には、マスクに対
して基板の有効領域の全ての点を正確に配列することを
保証することができない。

次に、誘発する物理現象を詳細に説明する。

従来の各種の方法および集積回路の種々の製造段階にお
いて、半導体ウェーハすなわちより具体的にはシリコン
ウェーハの寸法歪が多くの研究課題となっている。例え
ば、ｒＡｐｐｌｉｅｄ　ＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔ　ｔｅｒ
ｓＪ誌、Ｖｏｌ、３３、Ｎｃｔ８，１９７８年ＩＯ月１
５日号、第７５６−７５８頁のＹＡＵ著の論文が参照さ
れる。この論文からは、主要な寸法歪はシリコンの等方
性の収縮または膨張に比例または関係する。この寸法歪
の非線形部分の振幅は非常に小さく、測定することは難
しい。

マスクに関連する寸法歪の場合も同様に、この寸法歪の
同様に優勢な線形部分と残余の非線形部分とを区別する
ことが必要である。

いずれの場合でも、観察される寸法歪の線形部分は、数
ｐ、ｐ、ｍに、温度の変動によって生ずる線形の寸法歪
、典型的にはシリコンに対して２．５ｐ、ｐ、ｍ７℃を
加えたものである。

この線形の寸法歪は、マスクの投影像の倍率を調整しか
つこの倍率の修正を評価することが可能であれば、この
倍率を変えることによって補償することができる。

第７図に示すように、一般にＸ線によるマスクの再生に
は、半点状の発散性のＸ線源Ｓを使用する。Ｘ線源Ｓは
マスク１から距離りの位置に置かれ、半導体ウェーハ２
はマスク１から間隔ｅだけ離されろ。マスクの点Ａのウ
ェーハ上の投影像をＡ′とすると、この投影像Ａ′は係
数Ｇ、すなわち、によって拡大される。

この倍率は常に１以上である。公称間隔ｅ。と公称距離
り。に対応して公称係数Ｇ。を規定することが可能であ
る。

従って、マスクとウェーハの間の間隔ｅまたはＸ線源と
マスクの間の距離りのいずれか、または両方を変えろこ
とによって、倍率を調節することができる。マスクとウ
ェーハの間の間隔の変動分ΔｅまたはＸ線源とマスクの
間の距離の変動分ΔＤによって得られる倍率の変動分Δ
Ｇ１またはΔＧ２は、次式で与えられる。

ΔＧ２−（ｅ／Ｄ２）ΔＤ（５） これらのパラメータの代表的な値は、Ｄ＝４００ｍｍ＋
ｅ　””　４０　μｍ　、Δｅ−±２μｍ、ΔＤ＝±４
０ｍｍであり、ΔＧ１−±５×１Ｏ−６（６） ΔＧ２＝±１０７５　　　　　　　　　　　　　　　　
　（力が得られる。

従って、この倍率の変動分は、従来のマスクとウェーハ
の線形の変形を補償するのに充分である。

次に、この発明による投影内の倍率の修正の評価を行な
うことのできる、２つのクローズアップ平面内にパター
ンを配列するための方法を説明する。

実際の配列に関しては、上述した米国特許明細書の配列
方法を利用する。そして、第６図に関して説明した基板
上の少なくとも３つの基準領域と、好ましくは第４図に
示した一定間隔の格子を形成する破線９形状の細長のマ
ークからなる光学装置を用いる。

この基準領域４０ないし４２および５０な℃・し５２（
第６図）の構成によって、（マスクドの平面上の）原点
および（基板２の平面上の）その投影点０′の周囲に位
置する２つの平面を、自動的に中心合わせすることがで
きる。

第８図（（示ず−ように、基板２の平面がマスク１の平
面に比較してわずかに拡大していると、点ＱとＯ′は一
致するが、マスクの周縁上に位置する点Ｉ３とこれに対
応する点Ｂ′は最早一致しない。

この配列装置によれば、マスクｌと基板２の２つのクロ
ーズアップした平面を厳密に重ね合わせれは、２平面上
の３つの配列マークすなわち全ての点を高い精度（約０
．０１μｍの精度）て１動的に配列することがてきる。

２つの平面の相対的な尺度の変動の場合は、２つの平面
の原点Ｏと０′は厳密に一致するが、（第８図に示す）
　Ｂ’Ｂ’のような点の重ね合わせのズレは、中心から
の距離に応じて比例的に増大する。

さらに、一方で基準領域４０ないし４２の配列線および
他方で基準領域５０ないし５２の配列線が放射方向に配
置されているため、平面１と２を角度的に配列すること
もできる。倍率の変動ΔＧの大きさは小さい（式（６）
）ので、フレネル領域レンズ４０ないし４２を投影した
焦点は、基板２上の基準領域５ｏないし５２と少なくと
も放射方向に部分的に重なる。従って、基準領域の対の
配列信号の最大値を検出することができる。

しかしながら、第１の平面１０投影像の倍率を修正して
、第２の平面２の全ての点を厳密に配列するためには、
２つの平面の相対的な尺度の変動を測定できることが必
要である。

この目的のため、この発明の１つの重要な特徴として、
次の特別な特徴（ａｌ、（ｂｌを幾つ少なくとも別個の
２対のマークを使用する。すなわち、（ａ）　　マーク
を配列マークと同様に有効領域の周縁に配置するが、し
かしその線を放射方向に対して直交方向に配列する。

（ｂ）　　この補助マークは互いに直交する２つの軸上
に配置する。

第９図は、上記の条件を満足するマーク対の第１実施例
を示す。同図は第６図のマーク４１．５［の配置に対応
するマーク−を示す。

ここでも、不変の、２つのマークがある。このマーク４
１と５１の線は、軸ａｙに平行な軸ｙ１とｙ２にそれぞ
れ一致している。前述のように配列のために使用される
これらのマークの他に、２つの補助マーク６１．７１ず
なわちフレネル領域レンズと一定間隔の格子を形成する
破線とがある。このフレネル領域レンズと破線のマーク
は、軸Ｏｙ従って軸）’、　ｌ　ｙ２に直交する軸Ｘ１
とへに沿ってそれぞれ配置される。

マーク４１を形成するフレネル領域レンズの影像として
マーク５１上に結ばれるスポットは、同じく軸Ｏｘに平
行な平面に回折のオーダを作成し、マーク６１ヲ形成す
るフレネル領域レンズの影像としてマーク７１上に結ば
れるスポットは、軸Ｏｙに平行な平面に回折のオーダを
作成する。従って、２対のマークの重ね合せに対応する
信号を検出し判別することかできる。

第１の信号は２つの平面１と２の角度的配列用に使用さ
れ、第２の信号は千の２つの平面の相対寸法歪の評価用
に使用される。勿論、前述したように、補助マークの少
なくとも１つの第２の対を使用することが必要である。

この補助マークは、軸Ｏｘに直交する軸上の例えば配列
マーク４０と５０の領域に配置しなければならない。

配列と寸法歪の評価のチャネル間の判別能力を増大する
ため、マニラ５１と７１を形成する格子に異なった間隔
を与えることが可能である。

第９図では、２対の格子が完全に一致している。

従って、対称の中心である軸Ｘ＋　＋　ｙｔの交点Ｑｌ
と軸）、ｙ２の交点ｑは、軸Ｏｚと平行な軸ｚ１２上に
ある。

しかしながら、合成物と見なせる上述した構造が、寸法
歪の評価と配列の２つのチャネルに共通な照射と検出手
段を部分的に使用できるという利点を有するにも拘らず
、フレネル領域レンズによマーク７１の格子が平面ｚＯ
ｘに平行な平面に回折のオーダを発生すれば、これに対
してフレネル領域レンズ４１がその平面に回折の干渉オ
ーダを発生し、この干渉オーダは、たとえ振幅が小さく
ても、回折の有効な最初のオーダとのみ干渉する。同じ
ことが配列チャネルにも適用される。

加えて、全ての結合を排除するために、この発明の好ま
しい変形例によれば、当然のこととして互いに直交する
、しかし配列用マークの対４０−５０．４］、　−５１
，４２−５２が配置さ−れた軸から離れている軸上に、
補助マークの対が配置される。最適な方法は、この軸を
配列マークが配置されている軸に対してπ／４ラジアン
の角度を持たせることである。

第１０図および第１１図は、その構成を示すこの発明の
マーク対の第２実施例を示す。第１０図はマスク１上の
マークを示し、第１１図は基板２上の対応するマークを
示す。さらに、図示のごとく、また後述のごとく、２対
よりも４対の補助マークを使用することが好ましい。

２つの直交軸上に再生しかつ配列しようとするパターン
の重心を中心点０（マスク）またはＯ′（基板）とする
円上に配置された配列マークは、前述した配列マークと
同一であり、かつ同じ機能を果す。これらは同一の参照
番号、すなわちマスク１に対して４０ないし４２（第１
０図）および基板２に対して５０ないし５２（第１１図
）を付される。

この第２実施例によれば、４対の補助マーク、すなわち
マスク１に対する６００ないし６０３（第１０図）と基
板２に対する７００ないし７０３（第１１図）が設けら
れる。これらの補助マークも、中心をＯまたはげとし、
かつ前述と同じ半径でよい円上に配置される。これらの
補助マークは、互いに直交し、かつ好ましくは軸Ｘおよ
びｙＫＮしてπ／４ラジアンの角度αをなす２つの軸Ｘ
′およびｙ′上に中心を合わされる。これらの補助マー
クの線は、それぞれ軸Ｘ′およびｙ′に直交する軸Δ。

、Δ１．Δ２．Δ３に従って配列される。

配列チャネルにつ（・では、マスクの補助マークは、マ
スクと基板すなわちウェーハの間の公称距離に等しい焦
点距離を持つ線形フレネル領域のしンズである。各レン
ズをレーザビームにより垂直に照射すると、レンズの焦
点面に焦点光の矩形スポットが作り出され、この矩形ス
ポットによってウェーハ２上の対応マークの旋回を検出
して、その位置を検出ずろこ−とができる。

第１２図は、一定間隔ｐの格子を形成する破線の形状の
マーク７００ないし７０３を持つ基板２すなわち半導体
ウェーハを示し、格子の回折の異なったオーダは、ｓｉ
ｎ　Ｏｎ　＝　ｎλ／ｐで与えられ、ここにｎは回折の
オーダ、λはレーザビームの波長である。

さらに、第１２図はハツチングの線によって、マスクの
マークを基板上に照射する、ことにより生成される焦点
光のスポット６００’ないし６０３′を示し、基板はマ
ークの助力によって配列され、かつマスク１から正しい
距離に配置されたと見なされる。さらに第１２図には、
マーク５０ないし５２上のマーク４０ないし４２の焦点
スポット４０′ないし４２′の位置も示されている。第
１２図に示す場合においては、マスク１０投影の倍率は
ウェーハ２と同じではない。ウェーハ２はマスク１に対
して縮小されると見なさこの発明の方法を実行する装置
においては、後述するように、機械的手段または電気機
械的手段によって、ウェーハ２をマスク１に対して変位
させ、かつその変位を正確に測定することができる。

先ず、マークの対４０−５０’、　４１−５１．４２−
　’５２を用いた配列位置について、位置上ンサまたは
位置トランネデーーサにより供給されるウェーハの位置
の詳細、すなわちそれにより４対のマーク６００−７０
０．６０１−７０１．６０２−７０２．６０３−７０３
のそれぞれを配列するために必要な変位が記憶され、配
列の測定が、後述する光学システムによって実行され、
かつマークの各対の近傍に４回再生される。

この操作の間、ウェーハの中心Ｏが次々に点ａ。

ｂ、ｃ、ｄに持ってこられ、これに対応する位置の指示
が記録される。前述したように、マークの対は２つで充
分である。しかし、４対のマークを使用すると、平均値
を求めて歪評価品質を向上することができる。

Ｏａ、Ｏｂ、Ｏｃおよび（Ｊｄを測定することによって
、２つの平面１と２の相対寸法歪を評価し、かつ必要に
応じて線形成分と非線形成分を区別することができる。

寸法歪の線形成分は、式（５）に従ってＸ線源とマスク
の間の距離Ｄ（第７図）を変えることによって補償でき
、一方、非線形成分は、式（４）に従ってマスクとウェ
ーハの間の距離ｅ（第７図）を決める２つの平面のうち
の一方を適切かつ精密に調整することによって補償でき
る。

次に第１３図を参照して、１対の補助マークの配列を決
定することのできる光学手段の実施例を詳細に説明する
。この光学手段は単にレーザＬａｏとｉＭ。からなり、
マスク１のマーク、すなわち図示の実施例ではマーク６
００　Ｋ例えばπ／２ラジアンの一定の入射角度のレー
ザビームＦｅを与えるように調節される。レーザビーム
Ｆｅは、フレネル領域レンズで構成されたマークの焦点
面に焦点を結ぶ。

対応するウェーハのマークが焦点スポツ）Ｋより照射さ
れると、角度β＝ｓｉｎ−’　（λ／ｐ）だけ回折し、
フレネル領域を通過し、さらに鏡減で反射した戻りの信
号をホトダイオードＤ。で検出して観察することができ
、ここで、λは放出したレーザＬａの波長、ｐは格子（
マーク６００．’）の間隔である。２つのマーク６００
と７００が互いに一致した時には、この戻りの信号は最
大値が非常に鋭いので、１ミクロンの数１０分の１の精
度を得ることができる。実際には、この光学手段はマス
クの周囲に４回再現される。しかし、レーザ源はビーム
スプリッタと鏡に組み合せて唯１個用いるだけでよい。

第１４図は、第１３図の実施例のさらに具体的な構成を
示す。単一のレーザＬａから放射されるビームＦ６ま先
ず、透過（または反射）係数が共に０．５かられずかし
か違わない半透明板ＬＳ、によって、２つのビームＦｅ
、とＦｅ２に分離される。一方のビームＦｅ、は次に、
偏向鏡ｍ、で反射した後、同一の第２の半透明板ＬＳ２
によって、２つのビームＦｅ、１トＦｅ１２に分離され
る。ビームＦｅ、２は、第１３図に関して前述した鈍端
と同様に、１対のマーク６０３および７０３（第１３図
）に関連する鏡Ｍ３に衝突する。鏡Ｎムで反射した後、
戻りの通路で回折したビームは、ホトダイオードＩ〕３
または他の類似の部材により捕獲される。ビームＦｅ２
も同様に２つのビームＦｅ２゜およびＦｅ２□に分離さ
れる。ビームＦｅ２１は１対のマーク６００および７０
０と関連する鏡減で反射される。

ホトダイオードＤ。はその回折したビームを検出する。

ビームＦｅ２２は、２つの偏向鏡ｍ２およびｍ３で反射
した後、１対のマーク６０１および７０１に関連する鏡
Ｍ１により反射される。ホトダイオードハがその回折ビ
ームを検出する。ビームＦ’ｅ、、は、偏向鏡ｍ４およ
びｍ５で反射した後、１対のマーク６０２および７０２
に関連した鏡へ・１゜により反射され、その回折ビーム
をホトダイオードＤ２が検出する。鏡Ｍ。ないしＭｌは
反射面を持つプリズムに基づいてもよい。

マークの各対に対して放射エネルギの２５係よりわずか
に少いエネルギ量しか使用できないけれども、連続的な
分離操作と種々の損失を考慮すると、必要とするエネル
ギが小さいので、この構造は全く適当なものである。例
えば、中心波長が０．６３２６ミクロンで゛出力が５７
７１ｗのヘリウムーネオル−ザは、充分この発萌の範囲
内にある。公知の電子部材に関連する適当なホトダイオ
ードは現在市販されている。この点は従来技術と何ら異
らない。

ここまでの説明では、レーザビームの入射角ヲ好ましく
はマスク１に垂直と仮定しており、これにより光学装置
が簡単になる。入射が垂直でない場合は、ウェーハのマ
ークを入射角の関数として修正しなくてもよいように、
マスク１０法線と入射方向によって規定される入射面を
、フレネル領域の長さに平行にすることができる。

配列マーク（４０−５０，４１−５１，４２−５２）と
相対寸法歪の評価マーク（６００−７００，６０１−７
０１，６０２−７０２，６０３−７０３）は、予備的な
光学的または電子的マスキング操作の次に、Ｘ線、電子
ビームまたはイオンビームによる最初のマスキング操作
に先立って、ウェーハ２に永久的に書き込まれる。

この発明の方法は、次のように要約することができる。

すなわち、 ｆａｌ　　ウェーハ２に対してマスク１を、またはそ。

の逆に配列し、そのウェーハとマスクを公称距離ｅだけ
隔った２つの平行な平面に配置する段階、（ｂ）　　マ
スク１とウェーハ２の相対寸法歪を評価する段階、 （Ｃ）　　線形型の相対寸法歪を修正するように、段階
（ｂ）で実行される評価に関するマスクと放射線源の間
の距離を調整する段階、 （ｄｌ　　必要に応じて、非線形型の相対寸法歪を修正
するように、マスク１とウェーハ２の相対位置を調整す
る段階。

これらの配列段階に続（・て、マスク１のパターンを再
生するために、Ｘ線の照射を行なう。

段階（ａ＋は、従来技術、特に前述した米国特許第４．
３１１，３８９号明細書によって構成されるものと共通
であり、その米国特許によれば段階（ａ）は次の工・程
を具備する。すなわち、 一機械的部材により軸ＯＺに沿ってウェーハとマスクを
ほぼ相対的に位置決めし、それにより約±１ミクロンの
公称許容値を規定することのできる位置決め工程、 一配列マークを相互に可視的に予備位置決めし、２つの
軸ＯｘとＯｙに沿って得られる精度が約±０．５ｍｍで
ある予備位置決め工程、 一光学手段によりマーク対４０−５０．４１−５１．４
２−５２を用いて軸ＯｘｋよびＯｙに沿って配列しかつ
角度的に配列する工程、 一上記工程の終りで、マスク１とウェーハ２の中心が合
わされ（０と０７が一致し）、かつ角度的に配列される
（第１２図に示す位置）。

−次に公称許容値ｅが配列マークを用いて微細圧調整さ
ね、その間にマスク１とウェーハ２に関する平面の相対
位置が調整される工程。

従ってこの発明によれば、線形型の相対寸法歪を考慮す
るための式（３）によって与えられる倍率を調整するだ
けでよい。修正はＸ線源とマスク間の距離りを調整する
ことにより行なうと前述したけれども、マスク１とウェ
ー・・２の間の間隔ｅを調整することも可能である。し
かしながら、調整の可能な振幅が極（小さいので、配列
段階に続く照射段階では公称間隔ｅを一定として操作す
ることも好ましい。

ここまでのところ、Ｏａ　、　ｏｂ　、　Ｏｃ　、　Ｏ
ｄの大きさと符号から、それらの平均値を計算しかつそ
の平均値からなすべき修正を推論できるという事実に基
づいて、修正を「手動」で行なうということが、暗黙の
うちに認められてきた。修正動作は、操作者が距離１〕
（第７図）および必要に応じて２つの対向する平面の相
対位置を調整することにより、開始することができる。

しかしながら、寸法歪のいかなる修正工程も、′全く自
動的な方法で実行することができる。

次に、配列と相対型の修正のための自動装置を含む、近
接（ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ）によるトランスファ（ｔ　ｒ
ａｎｓ　ｆｅｒ　）を実行する手段を説明する。Ｘ線に
よるトランスファがあると仮定する。さらに、説明はこ
の発明の理解のための基本的な素子に限定し、トランス
ファ手段自体はこの発明の範囲外である。

第１５図は、そのようなトランスファ手段の構造を示す
断面図である。それ自体公知の方法で、トランスファ手
段は、約０．１　ａｔｍ　（９８０６６、’５Ｐａ）の
低圧ヘリウムを充填した圧力容器８を含む。

この圧力容器８はベローズ９ｏを介してＸ線発生器に連
結される。このＸ線発生器は、単点形と見なすことので
きるＸ線源Ｓを含んだ容器９を有する。Ｘ線源Ｓば、容
器９に設けられた一般にベリリウム製の窓９１を通して
、発散性のＸ線ビームＦｘを生成する。圧力容器８には
公知トランスファ手段の全ての構成部品が含まれる。

トランスファ手段は先ず、一般にウェーハポル４立 ダ２０上に載置されるウェーハ２を予備的にＮ置決めす
るための部材２］を含む。この予備位置決め部材−２１
によって、圧力容器８に連結された基準三面体（図示し
ない）に対してウェーハ２を移動することができる。ウ
ェーハ２の平面は、配列および位置の調整の後、平面Ｘ
Ｙとウェーハ平面に直交する軸Ｚについて傾斜されよう
とする。

公知ノア法で、基板またはウェーハボルタ２ｏヲ平面Ｘ
Ｙの２方向に移動しかつ軸Ｚに平行な軸周つに回転する
モータによって、ウェーハ２を２方向および軸Ｚに平行
な軸周りの回転方向に予備的に位置決めすることができ
る。最後に、各脚が軸Ｚに平行な方向に可動である三脚
（図示しない）によって、ウェーハホルダ２０従ってウ
ェーハ２の位置が調整される。

ウェーハホルダ２０とウェーハ２０の空間的な位置は、
２群の位置センサすなわち位置−ランスす−一サによっ
て評価され９図にはそのうちの２つの位置センサ、ずな
わち、２つの軸Ｘ、Ｙに対するウェーハの位置を評価す
るための２つのセンサと１つの回転センサの群に属する
センサ２１０と、ウェーハ２の位置決め、すなわち軸Ｚ
に白う３点Ｚ１ｇＺ２１Ｚ３の位置を評価するために使
用されろ３つの位置センサの群に属するセンサ２１１の
みが示されている。

同様に、マスクｌは、前述の配列マスク（第１３図の４
０−５０．４１−５１．４２−５２　）によりマスク１
とウェーハ２を相対的に配列し、かつウエーノ・２とマ
スク１０間隔すなわち許容誤差を調節する、位置決め部
材に結合される。この目的のため、平面ＸＹの直交スる
２つの軸に沿ってマスクを移動する手段と、マスクの軸
Ｚに沿う位置および公称間隔ｅ′に対応する平均位置の
近傍の位置を調整する手段が設けられる。ウェーハにつ
いての軸Ｚに沿う位置と位置決めは、３つΩ位置Ｚ、’
、　ｚ≦、Ｚｘを規定することのできる三脚によって調
整される。

さらに２群の位置センサがあり、図にはそのうちの２つ
ノセンサ、すなわち、平面ＸＹの２つの直交方向に沿う
マスク１用の２つの位置センサの群に属する１つのセン
サ１００と、軸Ｚに沿うマスク１０３つの位置ＺＣ、ｚ
Ｈ、ｚ；用の３つの位置センサの群に属する１つのセン
サ１０１が示されている。

ウェー・・２に対してマスク１を配列する操作を実行す
るためには、レーザビームを好ましくはマスクに垂直に
照射することによって、配列マークを照射し、次いで前
述した方法で回折のオーダを検出することが必要である
。この目的のため、偏向鏡Ｍｉに関連する光エネルギを
放射し検出するための光電手段８０が設けられる。この
光電手段８０は、前述した米国特許明細書の第９図に関
して説明したものが好ましい。

上述した従来技術と共通の構成部品とは別に、トランス
ファ手段はさらにこの発明に固有の部材を具備する。ト
ランスフア手段は先ず、１組の鏡Ｍｊ［関連する光エネ
ルギを放射し検出するための光電手段８１を含む。好ま
しい実施例によれば、この光電手段８１は第１４図に関
して説明したもので、４個の＠Ｍ）ずなわちへ・Ｌない
しＭ３と、相対寸法歪を評価するためのｌｌ対の補助マ
ークすなわち６００−７００ないし６０３−７０３　（
第１０図、第１１図および第ナログ信号をディジタル信
号にまたはその逆に変換する手段と、各種の配列段階お
よび相対寸法歪の修正段階を実時間で制御するためのイ
ンタフェース手段と関連するマイクロプロセッサなどの
データ処理手段８２がある。従って、データ処理手段８
２は、各種の位置センサ１００，１０１，２１０，２１
１から発生する信号を伝送チャネル４．ないし１４を介
して受信し、これらの位置センサは、ウェーハホルダ２
０とマスク１の位置決め部材１０を制御する信号を別の
伝送チャネル１５および１６に発生する。これらの制御
情報は、位置センサがら供給される位置情報と、光エネ
ルギを放出し検出する光電手段８ｏがら補助伝送チャネ
ル１７を介して供給される情報に基づいて処理される。

さらにデータ処理手段８２は、特に配列用に使用される
レーザ源の放射を制御する制御信号と、／１．このレー
ザ源に必要な電気出力とを、補助伝送チャネル１７を介
して供給する。公知のごとく、データ処理手段８２は例
えばｌ”［、ＯＭＪに記録されたプログラムを佃」御す
る手段を含む。

この構成によって、ウェーハ２に対するマスク１の配列
段階と、従来技術に共通である公称間隔の調整とを実行
することができる。

マスク１とウェーハ２が配列されると、予め規定されて
いる点ＯとＯ′（第１３図）が軸２に平行な軸Δ２上に
移動される。それに先立つ位置調整によって、マスク１
とウェーハ２を対称的に照射するように、Ｘ線源Ｓがこ
の軸Δ２上に位置される。

それに続く相対寸法歪の評価段階と修正段階を自動的に
実行するために、データ処理手段８２と相対寸法歪を評
価するための補助マークの対と関連して使用される光エ
ネルギを放射し検出するための光電手段８１との間の双
務的な信号の伝送を保証するための、補助伝送チャネル
１８が設けられる。

搬送される信号の一方はホトダイオードＤ。ないしＤ３
（第１４図）によって供給される信号であり、他方はレ
ーザ源Ｌａ（第１４図）を制御する信号である。

レーザ源Ｌａを駆動するために必要な電気出力も、この
補助伝送チャイ・ル１８により搬送される。

記録されたプログラムによって制御されるデータ処理手
段は、第１２図に示す実施例の場合は方向Ｑ〈およびＯ
／ｙに沿って、またはより一般的には平面ｘｙの全ての
適当な方向に、マスク１を変位させる制御信号を伝送チ
ャネルｌ、、ＶＣ発生させ、これにより、相対寸法歪の
評価に使用される種々のマーク対の一連の重ね合せを実
現する。位置センサ１００と１０１によって発生する信
号によって、この実施例における２つの直交軸Ｏａ　、
　Ｏｂ　、　Ｏｃ　、　Ｏｄに沿った歪の振幅を決定し
、かつその振幅から演算することによって、このマスク
に対して位置決め修正を分離する距離りに施すべき修正
を求めることが可能である。

この目的のため、Ｘ線源Ｓを収容する容器９は、軸Ｚに
沿って移動しがっ位置センサ９１０と協動するＸ線源変
位部材９２と一体に形成される。この位置センサ９１０
の出力信号は、伝送チャネルｌ、にょってデータ処理手
段８２に伝送され、データ処理手段８２によって処理さ
れた制御信号は、補助伝送チャネル１１０によってＸ線
源変位部材９２に送られる。

この制御信号は、記録されたプログラムの制御の下で、
位置情報（すなわち位置センサ９１０の出力信号）と前
身ってなすべき修正の評価（すなわち評価段階）のため
のデータに基づいて処理される。

非線形歪を考慮するための可能な位置決め修正は、マス
ク１を変位させる位置決め部材１ｏを再び作動し、位置
的変位Ｚ′１．Ｚ’、ｚ’を制御する信号を伝送チャネ
ル跪を介して伝送することにより行われる。

さらに、位置センサにより供給される信号は、位置決め
制御を目的とするフィードバンクに使用することができ
る。

これらの位置センサは、所望の精度と両立すればどんな
形式のものでもよい。マスク１を位置決めする部材１０
とウェーハ２を位置決めする部材２１については、ディ
ジタルコンピュータを用いてより直接的に処理できるデ
ィジタル信号を発生する、縞カウンタを備えた光学干渉
計を使用してもよい。

Ｘ線源変位部材９２については、電子機械的センサまた
はトランスデー−サを使用することができる。

従って、典型的な実施例においては、Ｘ線源Ｓは平均位
置の両側にそれぞれ４０ｍｍだけ、精度±０．４．ｍｍ
で変位できることが必要である。

勿論、データ処理手段８２は、その次のＸ線放射段階に
おいてマスク１を通してウェーハ２を照射することの制
御にも使用できる。但しこの操作は、この発明の範囲外
である。

この発明は、以上説明した配列方法およびその配列装置
の実施例に限定されない。従って、マスクを形成するた
めに、前述の米国特許明細書に開示されていて、かつ本
明細書において詳細な説明を省略した全ての変形例を使
用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はマスクと基板の配列に必要なパターンを示す斜
視図、第２図は第１図の平面ｘＯｚにおける回折放射線
を示す図、第３図は検出信号の一例を示す図、第４図は
従来の放射線の光学分離装置を示す斜視図、第５図は第
４図の平面ｙＯｚに゛おいて回折される放射線を示す図
、第６図は完全な配列のための一群のマークを示す斜視
図、第７図および第８図は相対寸法歪現象を説明する図
、第９図はこの発明により寸法歪を評価するためのマー
ク対の第１実施例を示す斜視図、第１０図はこの発明の
マーク対の第２実施例によるマスクを示す図、第１１図
はこの発明のマーク対の第２実施例による基板を示す図
、第１２図は第１１図の基板上にスポットを結んだ状態
を示す図、第１３図はこの発明の方法を実行する装置の
実施例の斜視図、第１４図はこの発明の装置の詳細を示
す構成図、第１５図はこの発明を適用した自動Ｘ線照射
手段の断面図である。 １・・・マスク、　　　　　２・・・基板（ウェーハ）
、４・・・線形フレネル領域レンズ、１０・・・変位部
材、４０〜４２　、５０〜５２・・−配列マーク、８０
　、８１・・光電手段、　８２・・・データ処理手段、
１００．１０１，２１０・・・位置センサ、２１１・・
・センサ、　　６００〜６０３，７００〜７０３・・・
補助マ→、Ｄ・・・距離、　　　　　　珪〜Ｄ３・・・
ホトダイオード、廃・・・レーザビーム、Ｆｘ・・・Ｘ
線ビーム、Ｇ・・・倍率、　　　　　　ＴＪａ。・・・
レーザ、Ｌ８１〜Ｉ、Ｓ３・半透明板、八も〜へ４３・
・・鏡、Ｏ・・・中心点、　　　　Ｓ・・Ｘ線源、ｅ・
・間隔、　　　　　ｍ１〜ｍ４・・・偏向鏡、ｐ・・・
間隔、　　　　　　ｘ　＋　Ｙ・・配列軸。 特許出願人 トムソンーセーエスエ７ 特許出願代理人 弁理士　　山　　本　　恵　　−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　第１の平面から所定の距離を隔てて配置され
   た発散性の放射勝源を含む照射手段により照射された、
   クローズアップされた該第］の平面および第２の平面上
   の相対寸法歪を有するパターンを２つの直交する配列軸
   に沿って光学的に配列する方法において、 ＋２）　　前記第１の平面上の前記配列軸に垂直で交互
   に不透明及び透明である少なくとも１つの線形フレネル
   領域レンズで形成されろ３つの配列マークを該第１の平
   面上に、かつ中心領域が前記配列軸に沿う方向に一定の
   間隔を持つリフレクタフェーズ格子を形成しかつ前記配
   列軸に垂直な３つの配列マークを前記第２の平面に、前
   記第１の平面の３つの配列マークと該第２の平面の３つ
   の配列マークが互℃・に対をなして前座配列軸に直交す
   る軸上に位置するように、かつ配列すべき該パターンの
   中心点で交叉するように書き込む配列マーク書込み予備
   段階と、 （ｂｌ　　前記第１の平面と前記第２の平面を所定の間
   隔以内の間隔で互いに平行に配置する２＋面配置段階と
   、 （ｃｌ（ｉｌ　　平行な単色光ビームによって前記第１
   の平面の配列マークの線形フレネル領域レンズを照射し
   て、前記第２の平面に該第２の平面の前記配列マークの
   中心領域と実質的に同じ大きさの光の線を形成させる照
   射工程と、（１１）該第２の平面で反射され、前記線形
   フレネル領域レンズから出現する放射線の一部を検出す
   る検出工程と、 （＊：１＋　　該検出された放射線が前記第１の平面の
   配列マークと前記第２の平面の配列マークの合致を示す
   極限値に達するまで前記第１の平面と前記第２の平面を
   相対的に変位させる変位工程と、 （１ψ　前記３つの工程を配列すべき各軸にっいて繰り
   返して行なう繰返し工程と、 からなり、前記放射手段が前記第１の平面のパターンの
   影像を前記第２の平面上に、式Ｇ　＝　１　＋　ｅ／ｌ
   ’）（但し、Ｃは第１の平面と第２の平面間の所定間隔
   、１）は放射線源と′第１の平面間の距離）に従う倍率
   Ｇのカーストシャドーにより形式する、前記第１の平面
   と前記第２の平面を前記直交軸に沿℃・かつ該２つの平
   面に垂直な軸周りの回転方向に配列して、前記放射線源
   をさえぎる２平面配列段階と、 （ｄ）　　前記３対の配列マークが書き込まれた軸の交
   点において交叉する互いに直交する２一つの軸上に、前
   記配列マークと同じ機能を奏する少なくとも２対の補助
   マークを、該２つの軸に垂直な方向に書き込む補助マー
   ク書込み予備段階と、（ｅ）（ｔ）　　平行な単色光ビ
   ームによって前記第１の平面の補助マークの線形フレネ
   ル領域レンズを照射して、前記第２の平面に該第２の平
   面の補助パターンの中心領域と実質的に同じ大きさの光
   の線を形成させる照射工程と、（１１）該第２の平面で
   反射され、前記線形フレネル領域レンズから前記直交方
   向に出現する放射線の一部を検出する検出工程と、（１
   ｒ；＋　　該検出された放射線が前記第１の平面の補助
   マークと前記第２の平面の補助マークの合致を示す極限
   値に達するまで前記第１の平面と前記第２の平面を相対
   的に変位させる変位工程と、 （１ψ　該変位の量を記憶する工程と、（ｖ）前記４つ
   の工程を前記補助マークの各対について繰り返して行な
   う繰返し工程と、（■１）　　連続的な変位量に基づい
   て修正量を決定する修正量決定工程と、 からなる、２つのパターンの相対寸法歪を決定する相対
   寸法歪決定段階と、 （ｆｌ　　前記相対寸法歪を補償するために、前記修正
   量に基づし・て前記倍率を調整する倍率調整段階と、 を具備して構成されることを特徴とする２つのクローズ
   アップ平面上のパターンの光学的配列方法。 ＋ｚ＋　　Ｉｔ！ｒ率調整段階が、第１の平面と第２の
   平面の間の間隔を一定に保ったまま、放射線源と第１の
   平面の間の距離の大きさと符号を修正することにより行
   われる特許請求の範囲第１項記載の２つのクローズアッ
   プ平面上のパターンの光学的配列方法。 （３）倍率調整段階が、放射線源と第１の平面の間の距
   離を一定に保ったまま、第１の平面と第２の平面の間の
   間隔の大きさと符号を修正することにより行われる特許
   請求の範囲第１項記載の２つのクローズアップ平面上の
   パターンの光学的配列方法。 （４）相対寸法歪が線形変動成分と非線形変動成分を含
   み、倍率調整段階が、前記線形変動成分を補償するため
   に放射線源と第１の平面の間の距離を修正すること、お
   よび前記非線形変動成分を補償するために前記第１の平
   面と第２の平面の間の相対的な間隔を修正することによ
   り行われる特許請求の範囲第１項記載の２つのクローズ
   アンプ平面上のパターンの光学的配列方法。 （５）補助マーク書込み予備段階が、４対の補助マーク
   をその支持軸の交点に関して対称に分布させて書き込み
   、該軸が直交する配列軸に対してπ凶うジアンの角度を
   なす特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記
   載の２つのクローズアンプ平面上のパターンの光学的配
   列方法。 （６）放射線がＸ線の範囲の波長の放射線である特許請
   求の範囲第１項記載の２つのクローズアンプ平面上のパ
   ターンの光学的配列方法。 （７）第１の平面に含まれるマスクのパターンを基板の
   １つの主面で形成される第２の平面上にカーストシャド
   ーによりトランスファするだめの発散性の放射線源と；
   　前記第１の平面と前記第２の平面を配列マークの対に
   よって２つの直交方向と該２・つの平面に垂直な軸周り
   の回転方向に相対的に配列する光電手段と；　補助マー
   クの対毎に設けられる、単色光源、該単色光源の放射線
   を平行ビームとして前記マスクの線形フレネル領域レン
   ズが書き込まれた部分に投影する投影手段、および前記
   第２の平面で反射される放射線の一部を検出する光電手
   段と；　前記補助マークを支持する直交軸に平行な２方
   向に前記マスクとウエーノ・を相対的に変位させる変位
   手段と；　該変位手段と協動して移動して該変位手段の
   変位量を表わす信号を送出するセンーサと；　前記放射
   線源を前記マスクと前記ウェーハの平面に垂直な軸に沿
   って移動させる移動手段と；　該移動手段と協動して前
   記マスクと前記ウエーノ・の位置を表わす信号を送出す
   る位置センサとを具備して構成される特許請求の範囲第
   １項記載の方法を実行するための２つのクローズアップ
   平面上のパターンの光学的配列装置。 （８）　　さらに、マスクとウェーハの平面に垂直な方
   向に該マスクと該ウェーハを変位させるために、該マス
   クと該ウェーハの平面の相対的な位置を調薬　− 整する手段；　該調整手段と協動して、該マスクとウェ
   ーハの変位量を表わす信号を送出するセンサとを具備し
   て構成される特許請求の範囲第７項記載の２つのクロー
   ズアンプ平面上のパターンの光学的配列装置。 （９）補助マークの各対に関連する単色光源が、平行ビ
   ームを放射する単一の放射線源により得られ、該平行ビ
   ームが半透り板によって一連のビームに分離され、該一
   連のビームが偏向鏡によって投影手段に到達される特許
   請求の範囲第７項記載の２つのクローズアップ平面上の
   パターンの光学的配列装置。 ００）さらに、マスクとウェーハの相対的変位量と放射
   線源の位置を検出するセンサの出力信号と、放射線の一
   部を検出する光電手段の出力信号とを受信するデータ処
   理手段を具備して構成され、該データ処理手段が、前記
   放射線源の移動手段と、前記マスクおよび前記ウェーハ
   の平面の相対的位置を修正する手段へ伝送される修正値
   を前記出力信号に基づいて決定するプログラムされた手
   段を有し、それにより相対寸法歪の自動補償を行なう特
   許請求の範囲第７項記載の２つのクローズアップ平面上
   のパターンの光学的配列装置。