JPS62224026A - マスクと基板とを互に整列させるアラインメント方法および装置 - 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】 本発明は、マスクおよび基板に存在するアラインメント
マークを使用し、第１基板マークを第１マスクマークに
対して整列させ、第２基板マークを第１マスクマークに
対して整列させ、この際基板上にマスクパターン像を形
成するレンズ系によってアラインメントを行うことによ
り、マスクに形成したマスクパターンと該マスクパター
ンの像を形成させるべき基板とを互に整列させるアライ
ンメント方法に関するものである。また本発明は本発明
方法を実施するのに使用する装置に関するものである。

このような方法および装置はなかんずく米国特許第４．
２５１．１６０号明細書から知られている。この米国特
許明細書には、マスクパターンおよび基板を、引続き行
う２回の露光の間に、間隔を置いて基板面とマスク面と
に平行な平面内で互に直交する２つの方向に沿って互い
に移動させて、同じ基板上にマスクパターン例えば集積
回路（ＩＣ）パターンの像を縮小して繰返し形成させる
装置が記載されている。

集積回路は拡散およびマスク技術によって製造される。

この場合には、異なるマスクパターンを有する複数個の
マスクの像を半導体基板上の同じ位置に逐次形成させる
。同じ位置における逐次の像形成の間に、基板は所望の
物理的および化学的な変化を受けなければならない。こ
のためには、マスクパターンを通して基板を露光した後
に基板を装置から取出す必要があり、また基板を所望の
処理工程で処理した後に基板を装置内の同じ位置に再び
置いて第２マスクパターンなどによって露光する必要が
あり、この際第２マスクパターンおよびこれに続くマス
クパターンの像が基板に対して精確に位置するようにす
る。

また、拡散およびマスク技術はマイクロメートルの大き
さ程度のディティルを有する他の構造体の製造にも使用
できる。この例は集積光学系またはマグネティックドメ
イン・メモリーの案内検出パターンの構造体である。か
かる構造体を製造する場合にも、マスクパターン像を基
板に対して極めて正確に整列させる必ずかある。

基板の単位面積当りの電子素子の数が多くなり、その結
果電子素子の寸法が小さくなるため、集積回路を製造す
る際の精度に対する要求がますます厳しくなっている。

従って、基板上にマスク像を逐次形成させる位置は高い
精度で決める必要がある。

米国特許第４．２５１．１６０号明細書には、基板をマ
スクパターンに対して整列させるアラインメント装置が
記載されており、この装置では像を形成させるべきマス
クパターンの外側に位置するマスク中のアラインメント
マーク上に基板中のアラインメントマークの像を形成さ
せている。基板およびマスク中のアラインメントマーク
は回折格子である。基板のアラインメントマークの像が
マスク中のアラインメントマークと正確に合致する場合
に、基板はマスクパターンに対して正確に整列している
。基板マークの像をマスクマーク上に形成させる主要な
素子は、基板上にマスクパターン像を形成させる投影レ
ンズ系すなわち結像装置である。

基板に対するマスクパターン像の３７１０〜４／１０マ
イクロメ一ター程度の範囲内の所望の極めて高い位置決
め精度を達成するには、マスク面と基板面とに平行な互
に直交するＸおよびＹの２つの方向においてこの基板と
マスクパターン像とを局部的に整列させるだけでは十分
でなく、基板とマスクパターン像とを角度の点から整列
させることも必要である。従って、既知装置では第１基
板マークを第１マスクマークに対して整列させる。この
ようにして、基板は第１基板マークの位置に正しく位置
決めされる。次いで、基板を第１基板マークと第２基板
マークとの間の距離に等しい距１雛にわたってＸ方向に
移動させ、第２基板マークを第１マスクマークに対して
整列させる。このためには、基板を基板面に垂直でマス
ク像の中心を通る軸線の回りに効果的に回転させること
ができる。効果的な回転は、軸線の回りの回転と、この
軸線を横切る移動との組合せである。基板および基板テ
ーブルの移動は、例えば、露光装置のフレームまたはこ
のフレームの一部を基準として使用する干渉計を具える
装置によって測定される。従って基板の方位角（ａｎｇ
ｕｌａｒ　ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）は露光装置のフレ
ームに関係している。

マスクパターンを適正な角度で位置決めするには、別個
の光学系を介して第２マスクマークの像を第１マスクマ
ーク上に形成させる。この際、Ｘ線方向に延在する第２
マスクマーク像のラインをＸ方向に延在する第１マスク
マークのラインと合致させる。Ｘ方向とは２個の基板マ
ークを第１マスクマークに対して整列させる間に基板を
移動さ・せる方向であって、このＸ方向は干渉計を具え
る装置を介することにより露光装置のフレームであると
見做される。従って、既知装置ではマスクの方位角もフ
レームに関係しており、従ってマスクと基板との相互の
方位角もこのフレームを介して決められる。このため、
フレームの安定性、特に熱安定性に関してだけでなく、
フレームにクリープが生じないことに関しても厳しい要
求がある。

この点に関し、クリープは荷重下の材料の長期間におけ
る連続的な変形を意味するものとす仝。

米国特許第４．２５１．１６０号明細書に開示されてい
るマスクパターン像を繰返し形成する露光装置は、１マ
イクロメーターまたはこれ以上のオーダーの極めて微細
なディテールまたはライン幅を有する集積回路を製造す
る際に使用するのに極めて適していることが分っている
。基板の単位面積当りの電子素子の数を増加させる、す
なわち電子素子の大きさを一層小さくすることに対する
要求が増大しており、この結果１マイクロメーターより
微細なディテールまたはライン幅を有する像を繰返し形
成することができる装置に対する需要が増大してきてい
る。

このような装置に使用され、マスクパターン像を基板上
に形成するほか、基板マークの像をマスクマーク上に形
成させるのに使用される投影レンズ系すなわち結像装置
は、極めて高い解像度を有している必要があり、また像
面（ｉｍａｇｅ　　ｆｉｅｌｄ）は比較的大きく、例え
ば、２３＋ｎｍ程度の直径にする必要がある。このよう
な投影レンズ系を使用する場合には、今日まで重大では
なかった問題、すなわち、投影レンズ系の性能が周囲か
らの影響によって変動する問題が重要な役割を演するこ
とがある。周囲パラメーター、特に空気圧が変動する場
合には、投影レンズ系における比屈折率が、なかんずく
この系の倍率が変化するような程度まで、変化すること
がある。従って、これを補正するために倍率の誤差を検
出する必要がある。

投影レンズ系自体におけるずれの結果として倍率の誤差
が生じるほか、マスクパターン像を基板上に形成させる
間に、温度の変動およびマスクの変形によって起るマス
クパターンにおける寸法の変動の結果として、また投影
レンズ系およびマスクを露光装置内に懸垂する手段の熱
膨張の結果として、倍率の誤差が生じることもある。し
かも、既知装置においても役割を演じている基板寸法の
変動がマスクパターン像の品質に大きなＷＷを及ぼず。

本発明の目的は、マスクパターンと基板との相互の方位
角を、露光装置のフレームを介することなく光学的手段
によって直接測定し、投影レンズ系がマスクパターン像
を基板上に形成する際の倍率を光学的に測定することに
より、マスクパターンを基板に対して整列させるアライ
ンメント方法および装置を提供することにある。

本発明の第１の面においては、本発明のアラインメント
方法は前記レンズ系を使用して、さらに、少くとも１個
の基板マークを第２マスクマークに対して整列させるこ
とを特徴とする。

この方法は少とも３回の別個のアラインメントを実施す
る二点アラインメント方法であるのが好ましく、この方
法では、基板用移動画定装置を使用して、マスクパター
ン像を形成させる際の少くとも６個のパラメーターを測
定することができる。

これらのパラメーターは基板上のマスクパターン像の二
方向におけろ局部的位置、このマスクパターン像の像の
大きさ、基板マーク間の距離、基板上のマスクパターン
像の方位角および基板の方位角である。後述の２個のパ
ラメーターによって基板に対するマスクパターン像の方
位角が決まる。

これら６個のパラメーターは、マスクパターン像を二方
向だけでなく基板となす角の関係において位置決めする
のに使用される。しかも、得られた情報によって、マス
クパターン像の大きさを基板寸法に適合させるこしがで
き、この寸法はマスクパターン像を繰返し形成させるべ
き基板上の区域の外側の両側に位置する２個の基板マー
クの中心間の距ｊ誰によって決まる。これらの２個の基
板マークを使用してマスクパターンの位置および大きさ
を決め。次いで繰返される像形成を開始する。

また、２個ではなく３個の基板マークによるアラインメ
ントも可能である。この場合には、基板マークのうちの
２個を、マスクパターン像を繰返し形成すべき区域の外
側にこの区域の第１側面に隣接させて、すなわちこれら
の基板マークの像が２個の組み合わせられたマスクマー
ク上に同時に形成されるような距離だけ相互に離間させ
て配置する。次いで、第３基板マークを前記区域の外側
にこの区域の第１側面とは反対側の第２側面に隣接させ
て配置し、基板およびマクスを互に移動させた後に、こ
の第３基板マーク上にマスクマークの一方の像が形成さ
れるように第３基板マークを整列させる。

しかし、多くの場合に、基板格子の位置および数の選択
に関して一層自由にできることが要求されている。従っ
て、本発明方法においては、個々のアラインメントを適
切な時期に順次行うのが好ましい。アラインメント工程
間に基板をその移動装置の制御下に移動させて次の基板
マークをマスクマークの反対側で位置決めすることがで
きる。

従って、２個の基板マークのみが必要であり、しかも投
影レンズ系の像面の大きさに追加の要件を課す必要はな
い。

２個または３個の基板マークを使用して、繰返される露
光中に、基板とマスクとを相対的に移動させる第１方向
を決める。移動の第２方向はこの第１方向と直交する方
向である。

二つの移動方向を直交させる必要のないアラインメント
方法では、２個の追加の基板マークを２個のマスクマー
クに対して整列させる。この方法は繰返される露光中に
移動のＸ方向に対して斜に延在する軸線に沿った変形を
検出し、かかる変形を補正する追加の可能性を提供する
。一層多数の基板マークを使用する場合でも、さらに、
基板における非直線的変形または不規則性を補正するこ
とができる。

本発明は、複数個のマスクパターン像を形成させる必要
がある区域の外側に位置する基板マークによって基板全
体のアラインメントを繰返すことなく行う場合に適して
いるほか、マスクパターン像を形成させる前にいつもこ
の基板のアラインメントを繰返し行う場合にも適してい
る。このために、本発明方法では、基板区域内および１
個のマスクパターン像を形成させるべき各サブ区域の間
に位置する基板マークをマスクマークに対して整列させ
る。

本発明の第２の面においては、本発明方法を実施するの
に使用する装置は、第１マスクマークを基板マークに対
して整列させるための第１光学的アラインメント系を具
え、該アラインメント系はアラインメントビームを放出
する放射源と、基板マークおよび前記第１マスクマーク
の像を互の上に形成させるためのレンズ系と、前記基板
マークおよび前記第１マスクマークの両方と相互作用し
た前記アラインメントビームの通路中の放射検出装置と
を具え、該検出装置の出ツノ信号が前記アラインメント
マークの相互位置を示すものであるアラインメント装置
であって、第２マスクマークと基板マークとを互に整列
させる同様な第２光学的アラインメント系を設け、前記
レン°ズ系は前記第１および第２のアラインメント系に
共通であることを特徴とする。

ここに［同様な（ａｎａｌｏｇｏｕｓ　）　Ｊとは、第
２アラインメント系が第１アラインメント系と同じ機能
を有し、同様に作動することであって、これらの２個の
系の素子の間には小さい差異があってもよいことを意味
ずろものとする。

従って、２個のマスクマークのそれぞれにとって別個の
アラインメント系が存在している。２個の基板マークと
共に使用する場合には、これらのアラインメント系を同
時でなく交互に使用し、しかも一方のアラインメント系
から他方のアラインメント系に切換える際に基板をマス
クに対して移動させる。基板マーク像は同時には形成さ
せないので、アラインメント装置の使用が投影レンズ系
の像面の大きさによって限定されることはない。

従って、本発明装置では２個のアラインメント系の光軸
間の距離を可変とすることができる。これにより本発明
装置は物体面における視野の大きさの異なる種々の型の
投影レンズ系と共に使用することができ、またマスクマ
ーク間の距離の異な・る種々のマスクと共に使用するこ
とができる。

欧州特許出願第０．１６４．１６５号明細書には、基板
を基準軸線に対して位置決めするための２個の光学的ア
ラインメント系を具える装置が記載されている。しかし
、この装置は、マスクパターンを通して基板を露光する
装置内に基板を持込む前に、この基板を予め整列させる
作用をする。この装置では、基板マーク像はマスクマー
ク上に形成せず、放射検出器上に直接形成する。この既
知装置の２個のアラインメント系は共通の投影レンズ系
を具えていない。

さらに、西独国特許公開第３．２４２．００２号公報に
は、マスクパターンを基板に対して整列させるアライン
メント装置が記載されており、この装置は２個の別個の
光学的アラインメント系を具えている。しかし、これら
のアラインメント系はそれぞれ１個の基板マークと組み
合わせられており、この基板マークのみと組み合わせら
れているマスクマークに対してこの基板マークを整列さ
せるためにのみ使用される。両アラインメント系に対し
て放射源は１個のみ設けられており、この放射源によっ
て放射されるビームは回転ミラーによってアラインメン
ト系の一方に交互に導入される。

本発明装置の好適例では、基板マークは位相回折格子か
らなり、マスクマークは振幅回折格子からなる。

米国特許第４．２５１．１６０号明細書に記載されてい
るように、周期的な格子は、正方形または互に享楽する
細条形のような他のアラインメントマークと較べて、位
置の誤差を測定する際に、このような誤差が格子全体に
わたって平均されるという利点がある。この結果、１本
またはそれ以上の格子ラインがあるべき所にない場合で
も、あるいは格子ラインが直線でなくぎざぎざの付いた
ラインである場合でも、精確なアラインメントを達成す
ることができる。特に、集積回路を作る場合には、基板
格子は、正方形のような他のアラインメントマークを使
用した場合に起ることがあるような、非対称に成長した
り或いは引続き行われる拡散処理中に埋まった状態にな
ることはあり得ない、という利点を有する。基板格子は
、集積回路の全製造サイクルにおいて一度設ける必要が
あるにすぎず、新しく堆積された層ごとに基板格子を再
度形成する必要はない。基板上の位相格子は、振幅格子
と比較して、明確に［見える（ｖｉｓｉｂｌｅ　）　ｊ
状態に留まっていることである。しかも、位相格子は、
集積回路の製造中に基板が受けなければならない数多く
の拡散処理に効果的に耐えることができる。

本発明装置の好適例では、前記レンズ系と前記放射検出
装置との間の前記アラインメントビームの放射通路中に
位置する前記光学的アラインメント系のそれぞれに、前
記検出装置によって観察されたマスクマークと該マスク
マーク上の基板マーク像とを互に周期的に移動させるた
めの周期的信号によって制御される手段が配置されてい
る。格子マークの場合には、移動はマスク格子の周期の
半分程度である。

前記手段は、マスクマークを周期的に移動させるマスク
駆動手段、または基板マーク像を確実にマスクマーク上
から効果的に移動させる偏光変調器と偏光感知朱子との
組合せから構成することができる。検出装置によって観
察された基板マーク像をマスクマークに対して周期的に
移動させることによりダイナミック・アラインメント信
号が得られ、アラインメントビームが著しく改善される
。

アラインメントマークが格子である場合には、基板格子
は入射アラインメントビームを回折次数の異なる複数個
のサブビーム、すなわち零次のサブビーム、複数個の一
次のサブビームおよび複数個の二次およびさらに高次の
サブビームに分ける。

原則として、基板格子の像を形成させるのに使用できる
のは低次のサブビームのみである。

しかし、本発明装置の好適例では、前記マスクと前記放
射検出装置との間の前記アラインメントビームの放射通
路中の前記光学的アラインメント系のそれぞれに、２個
の前記アラインメント系に共通である前記レンズ系の瞳
像を形成させるための第２レンズ系を配置し、前記瞳像
の平面内に絞りを配置し、該絞りには基板格子によって
一次の回折次数で回折され次いでマスク格子によって零
次および一次の回折次数で回折されたサブビームの成分
からなるビーム部分の入射位置に開口が設けられている
。

絞り、すなわち回折ビームに対する絞りを使用する結果
として、基板格子像のコントラストが高められ、基板格
子およびマスク格子における乱れは生成するアラインメ
ント信号にほとんど影響せず、基板格子をマスク格子に
対して整列させる際の精度は回折ビームに対する絞りの
存在していない場合の２倍にすることができる。

本発明装置の好適例では、２個の前記光学的アラインメ
ント系に共通な前記レンズ系と前記マスクマークとの間
のアラインメントビームの放射通路中の前記アラインメ
ント系のそれぞれに、このレンズ系によって形成される
基板マーク像の大きさおよび軸線位置を補正するための
光学的補正素子が配置されている。

次に本発明を図面を参照して例について説明する。

第１図は基板上にマスクパターン像を繰返し形成させる
ための既知装置を示す。この装置の主要部は、像を形成
させるべきパターンＣが装着されている投影カラム、お
よび基板をマスクパターンＣに対して位置決めできる可
動基板テーブルＷＴである。

投影カラムには照明装置が取付けられ、照明装置はラン
プＬＡ、例えば水銀ランプと、楕円形ミラーＥＭと、投
影ビームＰＢ内に光の均一な分布を保証するインテグレ
ータと呼ばれる素子ＩＮと、集光レンズＣ○とを具える
ことができる。投影ビームＰＢはマスクＭΔにおけるマ
スクパターンＣを照射する。マスクＭＡはマスクテーブ
ルＭＴ上に配置されている。

マスクパターンＣから出射する投影ビームＰＢは投影レ
ンズ系ＰＬを通過する。投影レンズ系ＰＬは投影カラム
内に配置され、基板Ｗ上にパターンＣの像を形成する。

投影レンズ系は、例えば、倍率Ｍ＝１１５、開口数Ｎ、
Δ、＝０．３８、および回折の制限された像面の直径”
２３ｍｍである。

基板Ｗは基板テーブルＷＴ上に配置され、基板テーブル
ＷＴは例えば空気ばねによって支持されている。投影レ
ンズ系ＰＬおよび基板テーブルＷＴはハウジングＨＯ内
に収容され、ハウジングＨＯは底部がベース板ＢＰ例え
ば花こう官製ベース（反で閉鎖されかつ頂部がマスクテ
ーブルＭＴで閉鎖されている。

第１図に示すように、マスクＭＡは２個のアライメント
マークＭ１およびＭ２を有する。これらのマークは回折
格子からなるのが適当であるが、あるいはこれらのマー
クはその周囲とは光学的に異なる正方形または細条形の
ような他のマークから構成することもできる。アライメ
ントマークは二次元である。すなわち、アライメントマ
ークは２個の互に直交する方向すなわち第１図における
Ｘ方向およびＹ方向に延在するサブマークからなる。複
数個のパターンＣの像を互に隣接して形成させるべき基
板Ｗ１例えば、半導体基板は、複数個のアライメントマ
ーク、好ましくは二次元回折格子からなり、第１図には
かかる格子のうちの２個の格子Ｐ１およびＰ２が示され
ている。格子マークＰ１およびＰ２はパターンＣの像を
形成させるべき基板Ｗ上の区域の外側に位置している。

格子マークＰ１およびＰ２は位相格子であり、格子マー
クＭ１およびＭ２は振幅格子であるのが適当である。

第２図は２個の同一な基板位相格子の一方の例を拡大し
て示す。かかる格子は４個のサブ格子Ｐ　ｌｅａ　＊　
Ｐ　Ｉ＋ｂ　＋　Ｐ　ＩｒｅおよびＰ０２．から構成す
ることができ、このうち２個のサブ格子Ｐ１ｍｂおよび
ｐＨｄ　はＸ方向のアラインメントに使用され、他の２
個のサブ格子ｐ　ｔ＋４およびＦｌｕｅはＹ方向のアラ
インメントに使用される。２個のサブ格子Ｐ１１．およ
びＰＩ＋Ｃは例えば１６μｍの格子周期を有し、Ｐｌ、
ａおよびＰｌ、、は例えば１７．６μｍの格子周期を有
する。各サブ格子の寸法は例えば２００Ｘ２００μｍと
することができる。これらの格子と適当な光学系とによ
り、原則として、０．１μｍ未満のアラインメント精度
を達成することができる。

第３図は本発明装置の一例を示す。この装置により、露
光装置のフレームまたはその一部を基準として使用せず
にかかるアラインメントを行うことができるので、例え
ば、フレームの熱不安定性によってアラインメント精度
が悪影響を受けることはあり得ない。しかも、この装置
では基板Ｗ上にパターンＣの像を形成させる際の倍率を
制御することができる。

第３図に示すように、アラインメント装置は２個の別個
の同一な光学的アラインメント系Ａ　Ｓ　＋およびＡＳ
２を具え、これらの系は投影レンズ系ＰＬの光軸ＡＡ’
に関して対称に配置されている。

アラインメント系ＡＳ、はマスクマークＭ２と組み合わ
せられ、アラインメント光学系ＡＳ２はマスクマークＭ
１と組み合わせられている。２個のアライメント系の対
応する素子には同じ符号を付けたが、両者の符号を区別
するために系ＡＳ２の素子にはダッシュを付けた。

先ず、アライメント系ＡＳ、の構造、需よびこの系によ
ってマスクマークＭ２と基板マークＰ１との相対的位置
を決める方法について説明する。

アライメント系ＡＳ１はアライメントビームｂを放出す
る放射源１、例えばヘリウム・ネオンレーザ−を具える
。ビームスプリッタ−２はこのビームを基板Ｗに向けて
反射する。このビームスプリッタ−は半透明ミラーまた
は半透明プリズムから構成することができるが、偏光プ
リズムの次にλ／４板（λはビームｂの波長である）を
配置したものとするのが適当である。投影レンズ系ＰＬ
はビームを集束して基板Ｗ上に直径１　ｍｍ程度の小さ
い光スボッ）Ｖを形成する。この基板はビームの一部を
ビームｂ１としてマスクＭＡに向けて反射する。ビーム
ｂ＋　は投影レンズ系ＰＬを通過する。このレンズ系Ｐ
Ｌはマスクマークに光スポット■の像を形成する。基板
は、露光装置に装着される前に、アラインメント装置に
結び付いたプリアラインメント・ステーション、例えば
、欧州特許出願第０．１６４，１６５号明細書に記載さ
れているようなステーションで予め整列させられている
ので、光スポット■は基板マークＰ１上に位置する。次
いでビームｂ、によってこのマークの像がマスクマーク
Ｍ２上に形成する。投影レンズ系ＰＬの倍率Ｍを考慮に
入れて、マスクマークＭ２の寸法を基板マークＰ、の寸
法に適合させておくと、２個のマークを互に正しく位置
決めした場合にマークＰ１の像はマークＭ２と正確に合
致する。

ビームｂが基板Ｗに向けて進み、ビームｂ１が基板Ｗか
ら戻る際に、λ／４板３を２回通過する。

λ／４板３の光軸は光源１から放出される直線偏向ビー
ムｂの偏向方向に対して４５°の角度で延在している。

λ／４板３を通過するビームｂ１はビームｂに関して９
０°回転した偏向方向を有しているので、ビームｂ１　
は偏光分離プリズム２を透過する。偏光分離プリズム２
とλ／４板３とを併用することにより、アラインメント
ビームを最小の光損失でアラインメント系の光通路に導
入できる利点が得られる。

アラインメントマークＭ２を透過したビームｂ１はプリ
ズム１１によって反射され、例えば別の反射プリズム１
２によって、光検出器１３に向けられる。この検出器は
例えば複合フォトダイオードであり、このダイオードは
例えば第２図に示すサブ格子の数に対応する４個の別個
の光に敏感な区域を具える。かかる検出器の出力信号は
マークＭ２と基板マークＰ＋の像との整合状態を示すも
のである。これらの出力信号は電子回路で処理すること
ができ、かかる信号を使用してマスクおよび基板を駆動
装置く図示せず）によってマークＰ１の像がマークＭ２
と一致するように相対的に移動させることができる。こ
のようにして自動アラインメント装置が得られる。

ビームスプリッタ−１４、例えば、半透明プリズムをプ
リズム１１と検出器１３との間に配置し、ビームｂ１の
一部を分けてビームｂ２を形成することができる。分か
れたビームｂ２は、例えば２個のレンズ１５および１６
を通過して、テレビジョンカメラ１７に入射する。テレ
ビジョンカメラ１７はモニター（図示せず）に連結され
、モニターにはアラインメントマークＰ、およびＭ２が
露光装置のオペレーターのために表示される。そこで、
オペレーターは２個のマークが合致しているかどうかを
確かめることができ、あるいは基板Ｗをマニプレータ−
によって移動させてこれらのマークを合致させることが
できる。

マークＭ２およびＰ、に関して上述したと同様にして、
マークＭ１とＰｌとを、またマークＭ１とＰ２とを互に
整列させることができる。後述の２種のアラインメント
の場合には、アラインメント系ΔＳ２を使用する。第４
図は本発明においてはアラインメント方法をどのように
して進めるかを示す。種々のアラインメント工程を■、
■および■で示す。アラインメント系Ａ　Ｓ　＋　およ
びＡＳ２をアラインメントビームｂおよびｂ′で代表さ
せる。

基板Ｗを露光装置に導入する前に、アラインメントビー
ムｂまたはｂ′の一方が基板マークＰ１またはＰ２の一
方に入射するように基板Ｗをプリアラインメント・ステ
ーションにおいて大体すなわち３０〜４０μｍの精度内
で予め整列させる。

先ず基板マークＰ、を系ＡＳ、の光通路中、すなわち第
４図の位置Ｉにふけるビームｂ中に確実に位置させるこ
とができる。系Ａ　Ｓ　＋　により、また基板とマスク
とを互にＸ方向およびＹ方向に移動させることにより、
マークＰ１とＭ２とを互いに整列させる。

基板とマスクとの相互の移動は極めて正確な二次元移動
測定装置、米国特許第４，２５１，１６０号明細書に記
載されている干渉計を具える装置によって測定される。

この装置は第１図にふいて符号ＩＦで示されており、こ
の装置はアラインメント系ＡＳ、およびＡＳ２と極めて
密接に協働する。アラインメント系Ａ　Ｓ　＋　がマー
クＰ１　とＭ２とが正しく整列されていることを確かめ
た時点で、干渉計系を具える装置はこの装置によって形
成される座標系における基板マークＰ、の位置を決める
。そこで基板上のマスクマークＭ２の像の位置が分かり
、従って基板上のマスクパターンＣの局部的像のＸ方向
およびＹ方向の位置が分かる。

次いで、基板マークＰ、をビームｂ′の通路に持って来
てから、アラインメント系ΔＳ２を使用してこのマーク
をマスクマークＭ１　に対して整列させる（第４図の位
置■）。次いで、この移動測定装置によって形成される
座標系内で基板を移動させる方位角および距離を移動測
定装置によって決めて、マークＰ、をマークＭ１　と整
合させる。

これにより、マスクマークＭ１およびＭ２の中心を相互
に連結するラインの像の方位角すなわちマスクＭＡの方
位角が与えられるほか、マスクＭへにおけるマークＭ、
とＭ２との間の距離が基板面に結像する倍率も分る。こ
の結果、マスクパターンＣが基板に結像する倍率が分る
。この情報を使用して、例えばマスクＭ　Ａと投影レン
ズ系ＰＬとの間の距離を変更することにより、投影レン
ズ系ＰＬの結像倍率を補正することができる。かかる距
離の変更は結像品質にほとんど影響を与えない。

最後に、基板マークＰ２をアラインメントビームｂ′の
通路に移動させ（第４図の位置■）、再び系ＡＳ２によ
りマークＰ２とＭｌとを互に整列させる。このアライン
メント中に基板の方位角、すなわちマークＰ＋　とＰ２
との中心を相互連結するラインとＸ方向とのなす角が決
まる。Ｍ、に対するマークＰ２のアラインメント中に、
基板は、例えば、並進運動と回転運動とを組み合わせる
ことによって移動されるので、起′こることのある角度
の誤差がかかるアラインメント中に消滅する。

位置■から位置■に変化させる間に基板の移動も干渉計
を具える装置によって測定されるので、基板マークＰ、
とＰ２との間の距離も分る。そこで、マスクパターンＣ
の像を基板上に繰返し形成させる間に、この距離の変動
を補正することができる。

かかる距離の変動は、基板の熱膨張またはこの基板のそ
り（ｖａｒｐｉｎｇ　）によって起こることがある。

本発明のアラインメント方法を実施した後に、マスクと
基板とはＸ方向およびＹ方向で互に正しく整列している
ほか、基板マークの中心を相互連結するラインに対する
マスクマークの中心を相互連結するラインの正しくない
方位角が消滅する。

しかも、これによりマスクパターンの結像倍率並びに基
板およびマスクの熱膨張および変形に関する情報が与え
られ、これらの情報によって露光装置の倍率を変更する
ことができ、また基板とマスクとを互に移動させる装置
を較正することができる。

本発明のアラインメント方法では、基準として基板上お
よびマスク上のマークを使用すると共に、移動測定装置
を使用する。露光装置のフレームまたはその一部を基準
とする必要がないので、この装置の不安定性はアライン
メント精度にほとんど影響を及ぼさない。

二次元干渉計を具える装置の代わりに、他の移動測定装
置、例えば格子測定装置を使用して基板の移動を測定す
ることができる。不可欠なのは、かかる測定装置が基板
面に二次元座標系を形成すること、従って基板面に多数
の基準点を形成することだけである。

第４図に示すアラインメントの手順は不可欠なものでは
ない。異なる手順または異なるアラインメントの組合せ
も使用できる。重要なのは、２個のマスクマークを３個
の基板マークに対して整列させることだけであるが、第
４図に示すように３個の基板マークのうちの２個を同じ
マークにすることができる。

しかし、第５図に示すように３個の別個の基板マークを
使用することもできる。これらのマークのうちの１個Ｐ
１はマスクパターンの多重像を形成させるべき区域Ｗ′
の一方の側に位置し、２個の他のマークＰ２およびＰ３
はこの区域Ｗ′の他方の側に位置する。第５図に示すよ
うに、２個の基板マークＰ２およびＰ３はそれぞれマス
クマークＭ２およびＭｌ　に対して同時に整列させるの
で、１つのアラインメント工程で上述の６個のパラメー
ターのうちの４個を決めることができる。他の２個のパ
ラメーターは、マークＰ１がマスクマークＭ２　、Ｍ＋
　のうちの一方と整合状態になるように基板を移動させ
、マークＰ１をマークＭ２　、Ｍ＋のうちの一方に対し
て整列させることにより得られる。この場合にも基板移
動測定装置を使用する。

アラインメントマークの像を互いの上に形成させるには
投影レンズ系を使用する。しかし、第４図に示すアライ
ンメント方法を使用する場合には、この投影レンズ系の
像面はアラインメント装置に全く制約を与えない。この
理由は１個の基板マーク上には常に１個のマスクマーク
の像のみを形成させる必要があるからである。基板マー
クは投影レンズ系の像面内に同時に位置する必要はない
。

この結果、第３図に矢Ｄ＋およびＤ２で示すように、２
個のアラインメント系ＡＳＩおよびＡＳ２を反対方向か
つレンズ系ＰＬの光軸ＡＡ’に関して対称的に移動させ
ることができるように、アラインメント装置を構成する
ことができる。そこで、本発明のアラインメント装置は
物体面における視野の大きさの異なる種々のタイプの投
影レンズ系の場合、およびマスクマーク間の距離の異な
る種々のマスクの場合に、使用できる。

投影区域Ｗ′の外側に位置する２個または３個の基板マ
ークの代わりに、第６図に示すようにこの区域の外側に
位置しかつ２個の対として配置されている４個の基板マ
ークを使用することができる。マークＰ、、Ｐ２の対は
第４図について説明した方法を使用して整列させること
ができる。さらに、追加のマークＰ３およびＰ４　も同
様にして整列させることができ、この場合にもマスクマ
ークｌｔＬ　、　Ｍ２のうちの一方を２個の基板マーク
に対して整列させ、第２マスクマークを基板マークの一
方に対して整列させ、か゛かるアラインメントをこの場
合にも基板移動測定装置を併用して行う。

第６図に例示するアラインメント方法は、基板が円対称
でなくｘ軸線に対して任意の角度の方向を有する変形お
よび不安定性を示す場合に有利である。第６図に示すア
ラインメント方法はかかる変形および他の不規則性に関
する情報を与え、またかかる情報はマスクパターンを経
て基板を繰返し露光する際に移動程度および／または倍
率を制御するのに使用される。

ここまでは、像形成の繰返しを開始する前に、マスクパ
ターン像を繰返し形成させるべき区域Ｗ′の外側の基板
上に位置する基板マークを使用してマスクパターンと基
板とを整列させる場合についてのみ説明した。しかし、
基板マーク例えば格子を、第７図に示すように、サブ区
域Ｗ、／の間に配置することができ、このサブ区域内に
は各回１個のマスクパターン像を形成させる。これらの
基板格子Ｐ、はそれぞれ２個のサブ格子Ｐ　ｄｏ　１お
よびＰｄ、２からなり、これらの格子ラインはそれぞれ
Ｙ方向およびＸ方向に延在し、それぞれＸ方向およびＹ
方向におけるアラインメントに役立つ。

これらの格子はそれぞれの方向に異なる格子周期を有す
る２種のサブ格子から構成する必要はない。

この理由は、かかる格子を使用する場合には、アライン
メント系は極めて小さいロックイン（ｌｏｃｋ−１０）
範囲を有することのみを必要とするからである。第２図
に示す格子マークにおいて、２つの方向のそれぞれに対
して格子周期の異なる２種のサブ格子を使用する目的は
、アラインメント系のロックイン範囲を拡大することに
ある。

サブ区域Ｗ、／の間の基板格子Ｐ、は各マスクパターン
像を別個に整列させることを可能にする。

そこで、区域Ｗ′の外側に位置する基板マークを整列さ
せるために使用したのと同じマスクマークを使用して、
上述のアラインメント方法および装置を使用することが
できる。また、基板における局部的な変形および他の不
規則性を補正することができる。

アラインメント装置の精度は検出器１３および１３’の
出力信号を一定周波数で変調することによって著しく改
善される。このためには、「エスピーアイイー（ＳＰＩ
Ｅ）Ｊ、第４７０巻、［オプティカル・マイクロリソグ
ラフィー（ＯｐｔｉｃａｌＭｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａ
ｐｈｙ）　Ｊ　、ＩＩＩ　ｒテクノジー・オブ・ザ・ネ
クスト・ディケード（Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｔ
ｈｅｎｅｘｔＤｅｃａｄｅ　）Ｊ　　（１９８４）、６
２〜６９頁に記載されているように、マスクＭＡ、従っ
て例えばマスクマークＭ２を周期的に移動させることが
できる。米国特許第４，２５１，１６０号明細書に記載
され、本発明のアラインメント装置の精度を改善するこ
とができるダイナミック・アラインメント信号を得るた
めの一層良好な他の例を第３図に示す。

ビームｂ、はマークＭ２に達する前に偏光分離プリズム
２を通過するので、このビームは直線的に偏光され、特
定の偏光方向を有する。次いで、ビームｂ１は、プリズ
ム２から出射されるビームの偏光方向に対して４５°の
角をなす光軸を有する複屈折材料の板８、例えば、石英
板を通過する。

あるいは、素子８はサバール板またはウォラストンプリ
ズムとすることができる。互に直交する方向に偏光され
た２つのビームが板８から出射され、マスクマークＭ２
の幾何学的形状によって決まる特定の距離だけ位置がず
れる。格子をアラインメントマークとして使用する場合
には、この距離は格子Ｍ２の格子周期の半分に等しい。

検出器１３の前に偏光変調器１８および検光子１９を設
ける。

変調器１８、例えば応力光（ｅｌａｓｔｏ−ｏｐｔｉｃ
ａｌ　）変調器は発振器２０によって供給される電圧■
８によって駆動される。この結果、変調器から出射され
るビームの偏光方向は交互に９０°ずれる。検光子１９
は偏光プリズム２と同じ主方向すなわち透過方向を有し
ているので、第１ビームと第２ビームとが交互に検出器
１３まで透過される。第１ビームは第１偏光方向を有し
、例えばＭ２上にＰ、のずれのない像を形成し、第２ビ
ームは第２偏光方向を有し、例えばＭ２上に格子周期の
半分だけずれた像Ｐ、を形成する。検出器１３からの信
号は増幅され、位相検出回路２１で処理される。

回路２１も信号■６を受取る。そこで出力信号ＳＡは所
望のダイナミック・アラインメント信号を構成する。

アラインメントマークが格子である場合には、アライン
、メントビームの通路に絞りを配置することにより大き
な利点を達成することができる。第３図に示すように、
格子マークＭ２と検出装置１３との間の光通路に２個の
レンズ１０および２２を配置することができる。レンズ
１０は投影レンズ系ＰＬの瞳の像を形成する。この像の
平面内に絞り２３を配置する。これらのレンズおよび絞
りの作用は第８図について最も良く説明することができ
る。第８図は格子Ｐ、およびＭ２の像を検出器１３上に
形成させるための主要な素子を示す。

第８図も投影レンズ系を示す。この系は多数のレンズ素
子を具えているが、これらのレンズは個別には示されて
いない。系ＰＬはマスクＭＡから見て平面２５内に位置
する出射瞳を有する。従って、平面２５はこの平面２５
より上に位置する系ＰＬのレンズ素子によって出射瞳の
像が形成される平面である。

基板格子Ｐ１によって反射されたビームはこの格子によ
って零次ビームｂ、（０）と、２個の１次すブビームｂ
＋　　（＋１）およびｂ＋（１）と、複数個のさらに高
次のサブビームとに分かれる。

かかる高次のサブビームは像形成方法を正しく理解する
のには無関係であるので図示してない。これらのすべて
のビームは一緒になってマスクＭＡの平面内に格子Ｐ、
の忠実な像を形成する。この像は投影レンズ系ＰＬによ
って形成される。基板とマスクパターン像とが正しく整
列している場合には、像Ｐ１′と格子Ｍ２とは合致する
。第８図に示すように、異なる回折次数で回折されたサ
ブビームＩ）＋　　（０）、ｂ＋　　（＋１）およびｂ
ｌ（−１）は平面２５内で互に空間的に分離している。

この平面２５内に、サブビームｂ、　　（−ｔ−ｔ）お
よびｂ＋　　（１）の位置に開口を有する絞りを配置し
て、零次ビームのほかに二次およびさらに高次のサブビ
ームを抑止することができる。零次ザブビームは格子Ｐ
、の位置に関する情報を全く含んでいない。格子の幾何
学的形状、特に格子の溝の深さ、およびこれらの溝の幅
と格子の中間細条部の幅との比によって、このサブビー
ムの強さを１次サブビームの強さとほぼ匹敵させること
ができる。零次ビームを抑止することにより像Ｐ１′に
おけるコントラストを著しく増大することができる。二
次およびさらに高次のビームは抑止されているので、格
子Ｐ１における不規則性はアラインメント信号に影響を
与えない。−次サブビームのみを使用する場合には、格
子Ｐ１の二次高調波像が実際に形成する。換言すれば、
投影レンズ系ＰＬの倍率Ｍを無視する場合には、像Ｐ１
′の周期は格子Ｐ＋の周期の半分になる。格子Ｍ２の格
子周期が像Ｐ１′の周期と等しくなるように、すなわち
格子Ｐ１の格子周期の１７２Ｍ倍に等しくなるようにす
ると、格子Ｍ２とＰｌとが整列する精度は全ビームｂ１
を像形成に使用する場合より２倍はど人きくなる。

実際に、上述の作用を行う絞りは投影レンズ系ＰＬの外
側に配置されている。この絞りは、回折次数の異なるサ
ブビームが適当に分離している平面内に配置されている
場合にのみ、その作用を行うことができる。かかる平面
はレンズ１０によって得ることができ、レンズ１０は系
ＰＬの瞳の平面である平面２５の像を平面２５′内に形
成する。

絞り２３は後述の平面２５′内に配置されている。

第２レンズ２２はレンズ１０と協働して格子Ｍ２および
その上に重なっている格子Ｐ１の像Ｐ１′の像を確実に
検出器１３上に形成させる。この絞りは開口２６および
２７を有する。

ビームｂ、は格子Ｍ２に入射する前にフィルターを通っ
ていないので、ビームｂ１は原則としてすべての回折次
数を有する。格子Ｍ２の格子周期によって、種々の回折
次数を有するサブビームがこの格子によってどのような
角度で回折されるか、すなわち基板格子Ｐ１およびマス
ク格子Ｍ２から出射するどのサブビームが検出器まで透
過されるかが決まる。格子Ｐ、からの一次サブビームの
うち格子Ｍ２によって回折されない成分、すなわちサブ
ビームｂ、　　（−ｔ−ｔ）およびす、　　（−１）の
零次成分は透過される。これらのビーム成分はｂｌ（＋
１，０）およびす、（−ｉ、０）で示すことができる。

なお、２番目の指標はマスク格子Ｍ２の回折次数を示す
。

格子Ｍ２によって＋１の次数で回折されたサブビームｂ
、　　（＋１）の成分、すなわちサブビームｂ＋　　（
＋１．＋１）はサブビームｂｌ　　（−１，Ｏ）と合致
するので、サブビームｂ、（＋１．＋１）も開口２７を
透過する。格子Ｍ２によって−１の次数で回折されたサ
ブビームｂ、　　（−１）の成分はサブビームｂ、（＋
ｔ、０）と合致するのでサブビームｂ、、（−１，−１
）は開口２６を通って検出器１３まで透過する。

格子Ｍ２に入射し、この格子を零次で透過するザブビー
ムｂ、　　（＋１）およびす、　　（−１）の外側の光
はすべて絞り２３によって阻止される。この結果、検出
器における像のコントラストが一層改善される。格子Ｍ
２に入射し、この格子によって二次およびこれにより高
い次数で回折される光は、この絞りを透過しないので、
マスク格子Ｍ２の不規則性がアラインメント信号に影響
を与えることはあり得ない。格子Ｐ１から出射され、格
子Ｍ２によって＋１または−１の次数で回折される零次
サブビームｂ、（０）の部分は、レンズ２２に入射する
ことがあり得るとしても、開口２６および２７の外側に
来る。格子Ｐ１から出射され、格子Ｍ２によって零次お
よび一次で回折される一次サブビームの部分は確実に検
出器まで全く有利に透過される。

第８図は一つの平面内における状態を示すにすぎない。

格子Ｐ、およびＭ２は二次元格子であるので、回折は第
８図の平面に垂直な第２の平面においても起こる。従っ
て、絞り２３は開口２６および２７のほかにさらに２個
の開口２８および２９を有し、開口２８および２９は第
１の次元の場合の開口２６および２７と同様にして第２
の次元の場合に同様な回折次数のサブビームを透過する
。

投影レンズ系ＰＬは投影ビームＰＢの波長に適合するよ
うに設計され、この波長は所望の高い解像度の点からで
きる限り短くする必要があり、かつアラインメントは波
長の異なるビームｂによって行われるので、系ＰＬによ
って格子Ｐ１の像を形成する際の倍率は所望の倍率から
僅かに異なることがあり、しかも格子Ｐ１の像はマスク
ＭＡの平面の僅かに外側に位置することがある。これを
補正するには、少なくとも２個の素子からなる装置４を
ビームｂ１　の通路に配置する。装置４を第３図の左手
下部に拡大して示す。装置４は、アラインメントビーム
ｂ１の光通路を長くする追加の３個のミラー５，６およ
び７と、平凸レンズ９とを具える。ミラー５．６および
７はミラー２と共に、透明材料例えばガラスのブロック
上に配置され、その底面上にはλ／４板３が配置され、
その頂面上にはレンズ９および複屈折板８、例えば、サ
バール板またはウォラストンプリズムが配置されている
。ミラー５，６および７とレンズ９とを投影レンズ系Ｐ
Ｌと組み合わせて使用することにより、確実に、マーク
Ｐ１の像の大きさは適正なものになり、マークＰ１の像
は軸線の適正な位置に形成される。ミラー５，６および
７とレンズ９との組合せ体の代わりに、第３図の左手下
部に破線で示すような平凸レンズ４Ｉ　と両凸レンズ４
２との組合せを使用することができる。

アラインメント系ＡＳ＋　によってマークＭ２とＰｌと
を整列させるためのダイナミック誤差信号の発生、回折
ビームに対する絞りおよび波長の補正に関して言えるこ
とは、明らかに、アラインメント系ＡＳ２によってマー
クＭ１　とＰｌとを互に整列させる場合およびマークＭ
、とＰ２とを互に整列させる場合にも当てはまる。

上述の本発明のアラインメント装置はマスクＭΔにおけ
るパターンＣの種類とは関係な（動作するので、本発明
は極めて微細なパターンを基板に移すすべての場合およ
びこのパターンを基板に対して極めて正確に整列させる
必要があるすべての場合に使用することができる。これ
らの例はマグネチックドメイン・メモリーの集積化光学
系を作る場合に使用される装置である。パターン像を形
成する装置はリピータ−型像形成装置である必要はない
。また本発明はパターン像を基板上に１回だけ形成する
装置にも有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図はマスクパターン像を基板上に繰返し形成するた
めの従来装置の路線図、 第２図は二次元格子の形態の従来のアラインメントマー
クの平面図、 第３図は本発明装置の一例の一部を拡大して示す斜視図
、 第４．５．６および７図はそれぞれ本発明の方法の異な
る例の原理を示す説明図、 第８図は本発明装置の一例にふける回折ビームに対する
絞りの作用を示す説明図である。 ■・・・放射源（光源） ２・・・ビームスプリッタ−（偏光プリズム、偏光分離
プリズム、ミラー） ３・・・λ／４板 ４・・・少なくとも２個の素子からなる装置４１・・・
平凸レンズ ４２・・・両凸レンズ ５．６．７・・・ミラー 訃・・複屈折材料の板（複屈折板、素子）９・・・平凸
レンズ １０・・・レンズ　　　　１１・・・プリズム１２・・
・プリズム １３．１３’・・・検出器（検出装置）１４・・・ビー
ムスプリッタ−（半透明プリズム）１５．１６・・・レ
ンズ １７・・・テレビジョンカメラ １８・・・偏光変調器　　１９・・・検光子２０・・・
発振器　　　　２１・・・位相検出回路２２・・・レン
ズ　　　　２３・・・絞り２５．２５’・・・平面 ２６．２７，２８．２９・・・開口 Ａ、Δ′・・・光軸 ＡＳ＋　　、ＡＳ２・・・光学的アラインメント系す、
ｂ、、ｂ、・・・アラインメントビームＢＰ・・・ベー
ス板 Ｃ・・・パターン（マスクパターン） ＣＯ・・・集光レンズ Ｄ、、Ｄ２・・・光学的アラインメント系ΔＳ１または
ＡＳ２の移動方向 ＥＭ・・・楕円形ミラー ＨＯ・・・ハウジング ＩＮ・・・朱子（インチブレーク） ＬＡ・・・ランプ Ｍ・・・投影レンズ系ＰＬの倍率 Ｍ、、Ｍ２・・・アライメントマーク（格子マーク、マ
スクマーク） ＭΔ・・・マスク ＭＴ・・・マスクテーブル Ｐｌ　、Ｐ２　、Ｐ３　、Ｐ４　、Ｐａ・・・基板格子
マークＰ　Ｌａ　ｌ　Ｐｌ＋ｂ　＋　ＰＩ＋Ｃ＋　Ｐｌ
ｅｄ　”’サブ格子Ｐ１′・・・Ｐｌの像 ＰＢ・・・投影ビーム ＰＬ・・・投影レンズ系 ＳＡ・・・出力信号 ■・・・光スポラＩ’　　　　Ｖ　ａ・・・電圧（信号
）Ｗ・・・基板 Ｗ′・・・マスクパターンの多重像を形成させるべき区
域（投影区域） Ｗ、′・・・サブ区域 ＷＴ・・・基板テーブル 特許出願人　　　アーエスエム・リソグラフィー・ヒ゛
−・　ウ゛ニー 同出願人　　　　エヌ・ベー・フィリップス・フルーイ
ランペンファブリケン 一

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、マスクおよび基板に存在するアラインメントマーク
   を使用し、第１基板マークを第１マスクマークに対して
   整列させ、第２基板マークを第１マスクマークに対して
   整列させ、この際基板上にマスクパターン像を形成する
   レンズ系によってアラインメントを行うことにより、マ
   スクに形成したパターンと該マスクパターンの像を形成
   させるべき基板とを互に整列させるに当り、 前記レンズ系を使用して、さらに、少くとも１個の基板
   マークを第２マスクマークに対して整列させることを特
   徴とするマスクと基板とを互に整列させるアラインメン
   ト方法。 ２、個々のアラインメントを適切な時期に順次行う特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 ３、追加の２個の基板マークを２個のマスクマークに対
   して整列させる特許請求の範囲第２項記載の方法。 ４、基板区域内および１個のマスクパターン像を形成さ
   せるべき各サブ区域の間に位置する基板マークをマスク
   マークに対して整列させる特許請求の範囲第２項または
   第３項記載の方法。 ５、第１マスクマークを基板マークに対して整列させる
   ための第１光学的アラインメント系を具え、該アライン
   メント系はアラインメントビームを放出する放射源と、
   基板マークおよび前記第１マスクマークの像を互の上に
   形成させるためのレンズ系と、前記基板マークおよび前
   記第１マスクマークの両方と相互作用した前記アライン
   メントビームの通路中の放射検出装置とを具え、該検出
   装置の出力信号が前記アラインメントマークの相互位置
   を示すものである、マスクに形成したマスクパターンと
   該マスクパターンの像を形成させるべき基板とを互に整
   列させるアラインメント装置において、 第２マスクマークと基板マークとを互に整列させる同様
   な第２光学的アラインメント系を設け、前記レンズ系は
   前記第１および第２のアラインメント系に共通であるこ
   とを特徴とするマスクと基板とを互に整列させるアライ
   ンメント装置。 ６、２個の前記アラインメント系の光軸間の距離が可変
   である特許請求の範囲第５項記載の装置。 ７、基板マークは位相回折格子からなり、マスクマーク
   は振幅回折格子からなる特許請求の範囲第５項または第
   ６項記載の装置。 ８、前記レンズ系と前記放射検出装置との間の前記アラ
   インメントビームの放射通路中に位置する前記光学的ア
   ラインメント系のそれぞれに、前記検出装置によって観
   察されたマスクマークと該マスクマーク上の基板マーク
   像とを互に周期的に移動させるための周期的信号によっ
   て制御される手段が配置されている特許請求の範囲第５
   〜７項のいずれか一つの項に記載の装置。 ９、前記マスクと前記放射検出装置との間の前記アライ
   ンメントビームの放射通路中の前記光学的アラインメン
   ト系のそれぞれに、２個の前記アラインメント系に共通
   である前記レンズ系の瞳像を形成させるための第２レン
   ズ系を配置し、前記瞳像の平面内に絞りを配置し、該絞
   りには基板格子によって一次の回折次数で回折され次い
   でマスク格子によって零次および一次の回折次数で回折
   されたサブビームの成分からなるビーム部分の入射位置
   に開口が設けられている特許請求の範囲第５〜８項のい
   ずれか一つの項に記載の装置。 １０、２個の前記光学的アラインメント系に共通な前記
   レンズ系と前記マスクマークとの間のアラインメントビ
   ームの放射通路中の前記アラインメント系のそれぞれに
   、このレンズ系によって形成される基板マーク像の大き
   さおよび軸線位置を補正するための光学的補正素子が配
   置されている特許請求の範囲第５〜９項のいずれか一つ
   の項に記載の装置。