JPS631031A - 倍率誤差検出装置及びこの倍率誤差検出装置を用いる結像装置 - 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、物体面と像面とを互いに共役にする主レンズ
系を具える光学式結像装置の倍率誤差検出装置であって
、前記主レンズ系が一方の側においてテレセントリック
な倍率誤差検出装置に関するもきである。

一般に、上記装置は極めて微細な物体を寸法誤差が生ず
ることなく結像するための結像装置に用いることができ
、特に基板にマスクパターンを繰返し結像する装置に用
いるのが好適であり、この結像装置は集積回路やＩＣを
製造するのに用いられている。

上記装置は文献においてパウエハ　ステッパ（Ｗａｆｅ
ｒ　５ｔｅｐｐｅｒ）”としてしばしば称されており°
“フィリップ　テクニカル　レビュー””　４１．１９
８３年、Ｎｏ、９．第２６８頁〜第２７８頁に記載の論
文“オプティカル　アスペツク　オブ　ザ　シリコンリ
ビーク（Ｏｐｔｉｃａｌ　ａｓｐｅｃｔｓ　ｏｆ　ｔｈ
ｅ　５ｉｌｉｃｏｎＲｅｒｅａｔｅｒ）　”において説
明されている。この文献はマスクパターン、例えば集積
回路のマスクパターンを同一基板上に繰返し縮小して結
像する装置について説明しており、このマスクパターン
及び基板は２回の順次の露光の間で基板面及びマスク面
に並行な互いに直交する２方向で互いに移動される。

集積回路は拡散技術及びマスキング技術に基づいて製造
される。このプロセスにおいて異なるマスクパターンを
存する多数のマスクを半導体基板上の同一の位置に結像
する。同一の位置で連続的に結像する間に基板は所望の
物理的及び化学的変化を受けることになる。このため、
第１マスクパターンを露光した後、基板は露光装置から
取りはずされ、次に所望の処理工程を基板に施した後こ
の基板を同一の位置に戻して第２マスク等で露光する必
要がある。この工程の間で第２マスクパターン及び順次
のマスクパターンの像を基板に対して高精度に位置決め
する必要がある。

拡散及びマスキング技術は数μｍ程度の寸法の細部を有
する他の構造体を製造する場合にも用いることができる
。これら構造体の例として光集積装置や磁気ドメンメモ
リの導体及び検出パターンの構造体がある。

基板の単位領域当りの電子部品の量やこれら電子部品の
寸法が微細である観点より、集積回路の製造精度に対し
て厳格な要件が課せられている。

従って、マスクパターンを基板上に結像する場合極めて
高品質な投影レンズを用いることが必要となる。上記論
文で説明されている既知の装置では、両側がテレセンＩ
・リンクな投影レンズ系、すなわち、物体側すなわちマ
スク側及び像空間側すなわち基板側が共にテレセントリ
ックな投影レンズ系が用いられている。瞳面、すなわち
入射瞳又は出射瞳が無限遠に位置する場合レンズ系は特
定の側においてテレセンドリンクになる。すなわち、瞳
側の瞳の前方に位置するレンズ素子によって形成した実
際の瞳の像は無限遠に位置することになる。

レンズ系のテレセントリックな空間においてビームの主
光線、すなわち瞳中心を通過する光線は物体面又はこの
空間側に対応する像面に対して常に垂直に入射する。既
知の装置は物体側及び像空間が共にテレセントリックな
レンズ系を有し、理想的な場合その物体面がマスクパタ
ーン面と一致すると共に像面が基板面と一致しているの
で、この既知の装置ではマスクパターンの光軸方向の変
位又は投影レンズ系に対する基板の変位によって倍率誤
差が生じてしまう。

“フィリップス　テクニカル　レビュー″“４１゜Ｎｏ
、　９　、第２６８頁〜２７９頁に記載されている前記
文献に説明されているマスクパターンを繰返し結像する
装置は、特有な画像の大きさ及び極微細な細部や１μｍ
又はそれ以上の線幅を有する画像情報を繰返し結像する
のに好適なものとなるように改善されている。しかしな
がら、より多くの電子的機能を具える集積回路に対する
要求が一層増大している。この集積回路はより大きな表
面領域を有するだけでなく、その中に形成されている部
品の寸法が一層小さくされている。従って、画像の大き
さが一層大きくしかも細部又は線幅が１μｍ以下の画像
を繰返し結像することができる装置の必要性が高まって
いる。このような装置に用いる投影レンズ系は、高解像
度を有すると共に像空間が比較的大きく、例えば２３ｍ
ｍ程度の径の像空間となるものでなければならない。近
年実用化されているこのような投影レンズ系は像空間側
だけがテレセンドリンクにされている。

上記投影レンズ系を用いる場合、従来あまり重要でなか
った問題点が重要視される場合がある。

この問題点は、レンズ系の性能が周囲の因子に依存する
ことである。すなわち、周囲因子、特にレンズ系中の大
気圧や相対屈折率が変化すると、レンズ系の倍率が相当
量に亘って変化するおそれがある。このため、倍率誤差
を検出して補正する必要性が高まっている。

投影レンズ系自身の偏移によって生ずる倍率誤差に加え
て、マスクパターンを基板上に結像する間に倍率誤差と
同様な作用がある寸法誤差が生ずるおそれもある。この
寸法誤差は、温度変化及びマスク変形によって生ずるマ
スクパターンの寸法変化及び投影レンズ系の支持部材や
、露光装置中のマスクの熱膨脹に帰因する。更に、既知
の装置においても生じていた基板の寸法変化がマスクパ
ターン画像の品質に実質的な影啓を及ぼしている。

周囲条件の影響による倍率変化の問題点は、規則的に配
列されたパターンを高精度に結像させる他の光学装置に
も生ずるおそれがある。

通常露光装置としても称せられているマスクパターンを
基板上に繰返し結像する型式の装置は集積回路の製造設
備に設置される。例えば基板の種々の処理工程に必要な
露光を異なる装置で行なう場合がある。基板の個々の露
光を同一の露光装置によって行なうことが原則になって
いる場合、最初の装置を保守する場合や使用不能のとき
には別の装置で露光する必要がある。同一基板について
多数の露光装置を用いる場合使用する露光装置の結像寸
法を互いに等しくする必要がある。

同一基板について同一の露光装置による最初の露光と順
次の露光との間で相当な時間が経過し、この順次の露光
操作の間で露光装置の倍率が変化するおそれがある。従
って、露光装置の倍率をす・でに基板上に結像したパタ
ーンの倍率値に等しい値に調整する必要がある。

一般的に、この露光装置は倍率調整を行なって同一の露
光装置又は別の多数の露光装置によって順次形成した画
像の画像寸法を同一にする必要がある。このような調整
を行なうために倍率誤差を検出しなければならない。

本発明の目的は、倍率誤差を除去するサーボ系の制御信
号として用いることができる倍率誤差信号を発生する装
置を提供するものである。本発明による装置は、前記物
体面に配置された第１及び第２の物体格子と、前記像面
に配置され前記第１及び第２の物体格子が前記主レンズ
系によりそれぞれ結像されるように配置されており、関
連する物体格子の格子周期に比例する格子周期を有する
第１及び第２の像格子と、これら格子を照明する放射源
と、前記第１物体格子及び第１像格子から発した照明ビ
ームの光路中及び前記第２物体格子及び像格子から発し
た照明ビームの光路中にそれぞれ配置した第１及び第２
の放射感知検出系とを具えこれらビームを位相差が倍率
誤差を表わす周期的な電気信号に変換するように構成し
たことを特徴とするものである。

主レンズ系により物体格子を像格子に結像するときの倍
率が正しい場合、物体格子の像は像格子に正確に一致す
る。−方、倍率が正しくない場合、明暗の縞のモアレパ
ターンが格子の後側に発生し、このモアレパターンの周
期は物体格子の像の像格子に対する偏移に依存する。倍
率によりモアレパターンの周波数が変化する場合、すな
わち単位長当りの縞の数が変化する場合この縞はモアレ
縞の幅よりも小さい幅の放射感知面を有する関連する静
止した放射感知検出系に対して明らかに移：ＡＪする。

放射源の強度変化、回折格子又は他の光学素子の部分的
な反射率又は透過率の差異のような全ての変動因子に対
して独立して倍率誤差を高精度に検出するため、検出器
信号を、時間と具に変化し位相差が倍率誤差に依存する
周期信号とする。位相差を検出することにより１個の格
子周期よりも小さい位置の偏移を検出することができる
。位相差は可能な高範囲の補間の結果として高精度に検
出することができる。

周期的な検出信号を得るため、本発明による装置は、物
体格子の格子片及び関連する像格子の格子片が、これら
格子片の長手方向と直交する方向に互いに周期的に移動
することを特徴とする。

この周期的な移動により２個の関連する格子のモアレパ
ターンは、これら格子に関連する検出系に対して周期的
に移動することになる。格子周期に等しい距離に亘って
格子が移動すると、検出系からの信号は最大値及び最小
を取ることになる。

格子周期が十分に小さい場合検出器信号はほぼシヌソイ
ダアルなる。モアレパターンの周期が十分に大きい場合
、すなわち格子が互いに正しい倍率で結像されている場
合、検出器信号は同相になる。

倍率が正しくない場合検出器信号間に位相差が発生する
。

物体格子及び像格子の格子片を互いに周期的に移動させ
るため本発明による装置は、２個の関連する物体格子及
び像格子のうちの一方を互いに周期的に移動する駆動手
段を具えることを特徴とする。

この実施例では、各格子組について１個だけの放射感知
検出器を具えることが原則的に適当である。しかしなが
ら、像格子が関連する格子に対して１個の格子周期全体
に亘ってシフトしている場合検出器信号が同相になるお
それが生ずる。この欠点を除去するため、本発明は検出
系の少なくとも１個が２個の検出器を有し、これら検出
器の出力信号間の位相差が、物体格子の格子片の像格子
の格子片に対する変位に対応する粗な倍率誤差を少なく
とも格子周期の半分によって示すように構成したことを
特徴とする。このように構成することにより、倍率を前
置調整することができる。更に、結像された格子の関連
する格子に対する変位、例えば格子周期の３７４に相当
する変位が生じている場合倍率誤差の符号を決定するこ
とができる。

２個の関連する格子が互いに移動する本発明の好適実施
例は移動されるべき格子及び関連する放射感知検出系が
一緒になって複数の放射感知検出器から成るアレイを有
し、このアレイが結像された格子のｍ個の格子周期をカ
バーすると共に各格子周期についてｎ個の検出器を有し
、ｉ＝１．２゜３−−−−ｎ　（ｍ　−１）とした場合
に連続番号ｉの各検出器を連続番号ｉ＋ｎの検出器に相
互接続したことを特徴とする。

検出器信号に特別な電子処理を施すことにより移動格子
をシュミレートできると共に倍率誤差に依存する位相差
を有する２個の信号を最終的に得ることができる。

本発明による装置は透過モード又は反射モードで作動す
ることができる。透過した放射光によって作動する装置
は、物体格子及び性格子が透過型回折格子とされ、前記
放射源が前記主レンズ系の一方の側でこの側に配置した
格子の前側に配置され、前記主レンズ系の他方の側に配
置した放射感知検出系がこの他方の側に配置した格子の
後側に配置されていることを特徴とする。

反射放射光によって作動する本発明による装置は、性格
子又は物体格子のいずれか一方を反射型回折格子とする
と共に他方の格子を透過型回折格子とし、前記放射感知
検出系を透過型回折格子の反射型回折格子に対して反対
側に配置し、反射型回折格子で発生し主レンズ系を２回
通過する放射ビームを照明ビームから分離すると共にこ
の放射ビームを前記放射感知検出系に導くビームスプリ
ッタを照明ビームの各光路に配置したことを特徴とする
。

上述した実施例において、照明ビームは比較的大きな開
口角を有し、回折格子によって種々の回折次数で回折さ
れたサブビームは互いにオーバラップし、従って分離し
て検出されない。

別の型式の実施例は、照明ビームが、１次サブビームが
格子によって回折される回折角よりも小・さい開口角を
有し、各照明ビームに対して少なくとも２個の放射感知
検出器を配置し、第１及び第２符号が関連する照射ビー
ムの放射光路中の第１格子及び第２格子にそれぞれ対応
するものとした場合第１検出器を（０，＋１）次サブビ
ームと（＋１、０）次サブビーム及び　（＋１．−１）
次サブビームのうちの１個のサブビームとの両方の光路
中に配置し、第２検出器を（０，−１）次サブビームと
（−１，Ｏ）次サブビーム及び（−１、＋１）次サブビ
ームのうちの１個のり″ブビームとの両方の光路中に配
置したことを特徴とする。

物体格子及び性格子は同一の格子層ル１を有することが
でき、すなわち性格子の格子周期は物体格子の格子周期
のＭ倍に等しくする。ここで、Ｍは主レンズ系の倍率因
子であり、例えば１１５又は１／１０である。

しかしながら、本発明の装置は、物体格子の周期が関連
する性格子の２／Ｍ倍に等しくされ、前記検出器が（＋
１．−１）次サブビーム及び（０゜＋１）次サブビーム
の光路中及び（−１，＋１）サブビーム及び（０，−１
）次サブビームの光路中にそれぞれ配置されていること
を特徴とする。

時間変調された検出器信号を得るため、異なる回折次数
のサブビームを利用する本発明の装置は、２個の関連す
る物体格子及び性格子を互いに周期的に移動させる駆動
手段を具えることを特徴とする。

一方、倍率誤差検出装置は検出信号を時間変調する別の
可能性を利用しているから、性格子又は物体格子を移動
させる必要はない。従って、本発明の装置は、■を奇数
、λを用いた放射波長とした場合に、照明ビームの各々
の光路について第１格子から発生する零次サブビーム中
にＶ・λ／２板を配置し、この零次サブビームの偏光状
態を前記格子から発生する１次サブビームの偏光状態に
対して直交する状態に変換するように構成したことを特
徴とする。

２個の楕円偏光したビームの最も一般的な場合偏光の直
交状態は以下の事項を意味するものと理解されるべきで
ある。

ａ、−方のビームの偏光方位角が他方のビームの方位角
に対して９０°回転している。

ｂ、偏光の長円率が同一である。

Ｃ３偏光の回転状態が互いに反対である。

２木の直線偏光したビームの特別の場合、直交すること
は偏光方向が互いに直交する方向に延在することを意味
する。

この結果、装置の検出系において互いに直交偏光したビ
ームを得ることができ、すなわち照明ビームが通過する
放射光路の検出系の部分においてこの照明ビームが１組
の関連する格子を通過した後に直交偏光ビームが得られ
、これらビームは別の処理の後に倍率誤差に依存する位
ト目差を呈することになる。更に、フォーカシング誤差
及び整列誤差も検出することができる。整列誤差は２個
の関連する格子の相対的な整列性における誤差である。

■・λ／２板を有する第１実施例は、各照明ビームにつ
いて２個のλ／４板及び回転検光子が、ビームが最後に
通過する格子と関連する検出器との間の光路中に配置さ
れていることを特徴とする。

回転検光子は、倍率誤差に依存する位相差を表わす周期
的な検出器信号を発生する。

−方、検出器信号の時間変調を電子的に得ることが適切
である。これは、各入射照明ビームが、互いに直交する
偏光方向を有し放射周波数が異なる２個の成分を有し、
各照明ビームについて４個の放射感知検出器が配置され
、ビームが最後に通過する格子と検出器との間のサブビ
ームの放射光路中に偏光分離素子が配置されていること
を特徴とする装置によって行なう。検出系において照明
ビームの２個の周波数成分は、位相が倍率誤差に依存す
るビート周波数を有する信号を発生する。

検出器信号の時間変調が電子的に得られる別の実施例は
、各入射照明ビームが、偏光方向が２個の相互に直交す
る状態の間で周期的に変化する直線偏光ビームとされ、
各照明ビームについて４個の放射感知検出器が配置され
、ビームが最後に通過する格子と検出器との間の放射光
路中に偏光分離素子が配置されていることを特徴とする
。

上述の説明において、■・λ／２板が像格子と物体格子
との間の放射光路中に配置されているものと仮定した。

実際には、このＶ・λ／２板は主レンズ系中に配置され
ねばならないことを意味し、そのように構成すると主レ
ンズ系の設計及び製作が１Ｍ９ｔｌになるおそれがある
。この問題点を除去した本発明による装置は、ｋを１よ
り小さい数とした場合に、前記物体格子の格子周期が関
連する像格子の格子周期のに／Ｍ（音とされ、各放射ビ
ームに対する検出系についてビームが最後に通過する格
子によって回折された各１次サブビーム中にｎ・λ／２
板と、レンズであってこのレンズと検出器との間の補助
格子上に前記格子面を結像させるレンズと、この補助格
子と検出器との間の偏光分離素子とが配置されているこ
とを特徴とする。

本発明は倍率誤差検出装置だけに関するものではなく、
マスクテーブルと、基板テーブルと、これらテーブル間
に配置した投影レンズ系とを具え、マスクパターンを基
板上に繰返し結像する装置にも関するものであり、この
装置においては倍率誤差検出装置を用いるのが有利であ
る。この装置は主レンズ系が投影レンズ系を有し、マス
クテーブルの軸方向の位置が倍率誤差検出装置から供給
される倍率誤差信号によっで投影レンズ系及び基板テー
ブルに対して調整可能に構成されている。

適切なものとして、本装置は倍率誤差検出装置の放射源
が、マスクパターンを基板上に繰返し結像するために用
いられる放射源により構成されていることを特徴とする
。

第１図はマスクパターンを基板上に結像する既知の装置
を示す。この結像装置の主要部は投影段であり、この投
影段に結像されるべきマスクパターンＣを装着し、移動
可能な基板テーブルＷＴによって基板をマスクパターン
Ｃに対して位置決めする。

投影段は照明系と協働し、この照明系は例えば水銀ラン
プから成るランプＬＡ、反射鏡ＥＭ、集光子とも称せら
れる投影ビームＰＢ中に均一な放射分布をもたらす素子
ＩＮ、及びコンデンサレンズＣＯを有している。ビーム
ＰＢは、マスクテーブルＭＴ上に配置されているマスク
ＭＡ中のマスクパターンＣを照明する。

マスクパターンＣを通過したビームＰＢは、線図的に示
され投影段中に配置されている投影レンズ系ＰＬを通り
、基板ＷにマスクパターンＣの像を形成する。投影レン
ズ系ＰＬは、例えばＭ　＝　１／ｌ。

の倍率、開口数Ｎ、Ａ、　　＝０．４２及び２３ｍｍ径
の回折制限像空間を有している。

基板Ｗを例えば空気クツションに支持されている基板テ
ーブルＷＴ上に配置する。投影レンズ系ＰＬ及び基板テ
ーブルＷＴをハウジングＨＯ内に配置し、このハウジン
グＨＯを底部において例えば花崗岩で出来たベースペレ
ー）ＢＰによって封止し頂部をマスクテーブルＭＴによ
って封止する。

マスク及び基板を互いに整列させるため、第１図に示す
ようにマスクＭＡは２個の整列マーカＭ。

及びＭ２を有している。これらのマーカは回折格子を有
することが適切であるが、周囲と光学的に相異する四角
体又は細条片のような他のマーカとすることもできる。

これらの整列マーカは２次元的であり、すなわちこれら
のマーカは第１のＸ及びＹ方向のように相互に直交する
２方向に延在するサーフ゛マーカををしている。基（反
Ｗ上にパターンＣを複数回に亘って互いに隣接して結像
させるため、基板Ｗは第１図に示される２個の格子Ｐ１
及びＰ２から成る２次元的な回折格子である多数の整列
マーカを有している。マーカＰ、及びＰ２は、基板Ｗの
パターンＣの像が形成される領域の外側に位置する。格
子マーカＰ１及びＰ２を位相格子とし格子マーカＭ、及
びＭ２は振幅格子とするのが適切である。

第１図に示される結像装置は、基板上に細部すなわち線
幅が１μｍ以下、例えば０．７μｍに等しい画像を結像
するに好適であり、この結像装置は像側すなわち基板Ｗ
側でテレセンドリンクになり、物体側すなわちマスクＭ
Ａ側において非テレセンドリンクになる投影レンズ系Ｐ
Ｌを有しているため、別の工程を設けない場合結像中に
倍率誤差が生ずるおそれがある。この倍率誤差はマスク
テーブルＭＴを投影レンズ系ＰＬ及び基板テーブルＷＴ
に対して投影レンズ系の光軸方向に移動することにより
除去することができる。この変位を高精度に制？２１１
するため、倍率誤差信号と称せられる実際の倍率と所望
倍率との間の偏移の大きさを高精度に規制すると共に偏
移の方向を示す信号を発生する必要がある。

本発明によれば、マスク中で互いに高精度に規制された
距離だけ離間して配置されている２個の格子と、基板自
身又は基板テーブル中に互いに高精度に規制された距離
だけ離間して配置されている２個の格子とを投影レンズ
系ＰＬによって互いに結像することによって倍率誤差信
号を得ることができる。倍率誤差測定及び必要な場合の
レンズ系ＰＬおよび基板テーブルに対するマスクテーブ
ルの軸方向移動は、マスクパターンＣの繰り返し結像作
業の前に行なう。誤差測定を何回行なうべきかは周囲因
子の変化に依存することになる。はとんと変化がないと
予想される日においては、その日の結像開始時に１回の
誤差測定を行なうだけで十分であろう。より多くの変化
がある場合には、例えば多数の基板を露光するための各
新しいマスクパターンを装着するときに倍率誤差測定を
行なう。基板が変化を受ける場合又は基板がすべてに別
の露光装置によって露光されている場合にも倍率測定を
行なう。

第２図は本発明の最も簡単な実施例による装置を示し、
この装置は露光装置によって誤差測定を行なう場合に使
用するのが望ましい。物体側の格子はテストマスクＭＡ
アに格子ＲＧ、及びＲＧ。

を有し、像側の格子は基板テーブルＷＴに格子ＷＧ、及
びＷＯ２を有している。これらの格子を短い垂直線で表
わす。実際には、これらの格子片は紙面に垂直な方向に
延在する。これらの格子は振幅格子又は振幅格子として
作用する深い位相格子とする。投影レンズ系ＰＬは２個
のレンズＬ、及びＬ２によって線図的に表されているが
、実際にはこのレンズ系は多数のレンズ素子を有してい
る。

光軸００′を破線で示す。

投影レンズ系ＰＬによってマスク格子ＲＧ、を基板格子
ＷＯ２上に結像しマスク格子ＲＧ２を基板格子ＷＯ２上
に結像する。マスク格子ＲＧ２を基板格子Ｗ　Ｇ　Ｚ上
に結像するビームｂ２を主光線と共に２本の限界光線で
示し、マスク格子ＲＧ１を基板格子ＷＧ、上に結像する
ビームｂ、については主光線だけを示す。これらのビー
１、゛は、マスクパターンＣを基板上に結像する第１図
のビームＰＢと同一の単一の幅の広いビームの一部を構
成する。すなわち、投影レンズ系ＰＬが収差に関して露
光ビームＰＢの特定波長、例えば３６５ｎｍについてだ
け十分に補正されることになるからである。倍率測定に
別の波長光を用いると、格子像にわずかなずれが生ずる
おそれがある。しかしながら、実際にはこれらのずれは
微小であるので、これらのずれは−定のものと考えるこ
とができる。

この結果、倍率誤差信号を表わす曲線の零点をシフトす
る補正を行なうことができ、このシフＩ・は前記ずれに
基因する。

放射感知検出系り、及びＤ２を、格子ＷＧｌ及びＷＧ２
を通過するビームｂ１及びｂ２の各光路中にそれぞれ配
置する。本例では、検出系り、及びＤ２は簡単な検出器
を有している。これら検出器を基板テーブルＷＴに装着
する。

マスク格子ＲＧ、及びＲＧ　ｔＯ像を基板格子ＷＧ、及
びＷＧ、上に例えば１／１０の倍率Ｍでそれぞれ結像す
ると、格子像ＲＣ，’及びＲＧ、’の周期は第３図に示
すように格子ＷＧ、及びＷＧ２の周期に等しくなる。従
って、これらの格子が互いに正しく整列している場合、
検出系り、及びＤ２は両検出器に対して同一の特定の光
量の放射を受光することになる。倍率誤差が発生すると
、第３ｂ図に示すように結像される格子ＲＣ，と基板格
子ＷＧ１　とが互いに正確に−致しなくなる。この不一
致によりＩ２で示すモアレパターン、すなわち明るい領
域と暗い領域とから成るパターンが増大し、このパター
ンは実際には明領域と暗領域とが互いに漸次入り込み、
そのパターン周期ＰＨＲは格子像ＲＧ、’の周期ＰＲＧ
Ｉ・及び格子ＷＧＩの周期Ｐｗｃ＋　よりも−層大きく
なる。周回Ｐ。の大きさは倍率誤差により決まる。倍率
誤差が零の場合、第３ａ図のライン■１で示されるよう
にモアレパターンの周期は無限になる。

倍率誤差を決定することができるようにするため、マス
ク格子及び基板格子はＸ軸方向に相互に相対的に周期的
に移動させる。この目的を達成するため第２図に線図的
に示すように、基（反テープ・ルＷＴを駆動手段ＤＲに
結合しこの基板テーブルＷＴをＸ軸方向に周期的に駆動
する。この駆動手段はすでに露光装置内に存在する駆動
手段を具え、第１図の回折格子Ｐ＋及びＰ２の像を回折
格子Ｍ。

及びＭ２に整合させてマスク及び基板を互いに整列させ
ることができる。露光装置の整列装置は第１図のＴＦで
示す干渉計装置と協働する。この干渉計装置ＩＦは、倍
率誤差測定の目的のため基板テーブルの周期的移動を制
御するためにも用いることができる。

基板テーブルＷＴの結像されるべきマスク格子ＲＧ　＋
に関する周期的な移動により、検出器Ｄ１に入射する放
射の量及びこの検出器り、から出力される信号ＳＩは周
期的に変化することになる。

格子周期ＰＲＧＩ及びＰ　ＷＧＩが十分に小さい場合基
板テーブルＷＴの位置Ｘの関数としての検出器信号Ｓ１
は第３Ｃ図に示されるようにほぼシヌソイド状（波状）
になる。検出器Ｄ２も信号ＳＩと同一波形の周期信号Ｓ
２を出力する。倍率誤差が発生しこれによって有限の周
期のモアレパターンが発生すると、信号ＳＩと３２との
間で位相差Δφが生ずる。これらの信号Ｓ１及びＳ２を
位相比較回路ＦＣに供給する。この位相比較回路ＦＣの
出力信号は倍率誤差信号Ｓ１．ｌｔを形成する。この倍
率誤差信号ＳＭＥを用いて信号Ｓｌと３２とがほぼ同和
となるように基板テーブルＷＴの軸方向位置を補正する
。この補正によってモアレパターンの周回は無限になり
、倍率誤差がほぼ零まで減少する。

１９６９年発行の“フィリイッブス　テクニカル　レビ
ュー”３０．第６／７　第１４９頁〜１６０頁に記載さ
れている文献“アッキュレイトデジタル　メジアメント
　オブ　ディスプレイメンツ　バイ　オプティカル　ミ
イーンズ（Ａｃｃｕｒａｔｅｄｉｇｉｔａｌ　ｍｅａｓ
ｕｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓ　
ｂｙ　ｏｐｔｉｃａｌｍｅａｎｓ）”に説明されている
ように、位相比較回路ＦＣは回折格子による物体の線形
変位を測定するために用いられる装置と同様な方法で構
成されることができる。上記文献に説明されているよう
に、他方の回折格子上に結像される回折格子から発生す
るビームの位相比較によって他方の格子に対する前記回
折格子の変化を測定系のずれに独立して高精度に決定す
ることができる。

信号Ｓ１と８２との間の位相差Δφ−εを電子的に精度
よく測定でき、しかも倍率補正後に残存する倍率誤差が
マスクパターンを繰り返し結像する基板領域の端部にお
いて０．０５μｍ以下の位置誤差になる場合、次式が有
効である。

この式の右辺の因子２は、位置誤差が２個の基板格子に
ついて反対符号を有することに基づく。格子周期Ｐい。

、＝２μｍの場合、位相差はε≦０．３１ｒａｄ、とな
る。検出しなければならない最小の位相差は、信号Ｓ、
及びＳ２の周期の約１７２０に相当する約１８°である
。このかなり大きな位相差は、格子周期のほんの数倍に
相当する長さに亘って延在する格子によってすでに検出
されることができる。基板テーブルの周期的な移動のス
トロークは、数１０μｍに制限することができる。より
長い回折格子を用いる場合−層小さな位相誤差を検出す
ることができる。

基板格子をマスク格子に対して周期的に移動することに
よって検出器信号の所望の時間変調を得ることができる
が、基板格子の各々及び関連する検出器を複数のフォト
ダイオードの形態をした放射感知検出器アレイによって
選択することによっても所望の時間変調を行なうことが
できる。検出器プレイを適切に配置し、格子構造の微細
部によってシヌソイダアルになると予想される格子像Ｒ
Ｇｌ′の１周期中に第４図に示されるように例えば４個
のフォトダイオードを配置することができる。第１の４
個の検出器は参照番号１，２．３及び４を有し第１グル
ープを構成する。この第１グループの後段に第２グルー
プ及び検出器に対する各時間の別のグループを配置する
。図面を明瞭なものとするため、２個のグループの検出
器だけを第４図に示す。第１グループの検出器は第２グ
ループの対応する検出器及び次のグループの対応する検
出器に相互接続される。各グループの対応する検出器は
同一の参照番号を有している。

４個の検出器は結像されるべき回折格子の強度波形の１
周期に高精度に整合しているので、２個の順次の検出器
からの信号間の位相差はπ／２　ｒａｄ。

になる。従って、検出器信号は次のように表わすことが
できる。

Ｓ　Ｉ＋（ｘ）　＝　Ｉ　−ｃｏｓＣｘ＋φ＋）＋１＋
Ｓ　Ｉｚ（ｘ）　　−１・５ｉｎ（ｘ＋φ、）＋Ｉ２Ｓ
　Ｌ（ｘ）　＝　Ｉ　・ｃｏｓ（ｘ十φＩ）＋＋３Ｓ　
１４（Ｘ）　　＝　Ｉ　・５ｉｎ（ｘ＋φＩ）＋Ｉ４こ
こで、位相の項φ１は倍率誤差に帰因するマスクパター
ンの像の検出器に対するシフトによって生じ、ｌ、−−
−１４は原理的に等しい直流電流成分である。

第５図は格子画像ＲＧ、’及びＲＧ２’に関連する検出
器アレイからの信号を電子的に処理する装置を示す。こ
れらアレイの各々は４個の検出器だけによって示されて
いるが、検出器の出力信号は多数のグループの対応する
多数の検出器の出力信号の和を表わす。信号Ｓｌ、（ｘ
）と５ｌｘ（ｘ）とを差動増幅器１０に供給し、信号５
ｌｚ（ｘ）と５Ｉ４（Ｘ）を差動増幅器１１に供給する
と、次のようになる。

ＳＩ、（ｘ）　＝ＳＩ、　（ｘ）−５１３（Ｘ）　＝２
　・Ｔ−ｃｏｓ（ｘ＋φＩ）Ｓｌ、（ｘ）　＝ＳＩ２（
ｘ）　−３Ｉ４　（ｘ）　−２・ｌ−５ｉｎ（ｘ＋φ１
）乗算器１２及び１３によってこれらの信号に発振器１
５から供給される信号ｃｏｓωを及びｓｉｎωｔをそれ
ぞれ乗算する。これらの乗算器から次の信号が発生する
。

５ｌｄｘ）　＝２−　Ｉ　−ｃｏｓ（ｘ＋φ１）・ｃｏ
ｓωし５ｌｓ（ｘ）　＝２　・Ｔ　・５ｉｎ（ｘ±φ、
）・ｓｉｎωｔこれら信号Ｓｌ？及びＳｌｌｌを差動増
幅器１４の入力部に供給すと、その出力信号は： Ｓ■、（ｘ）−２・Ｉ・ｃｏｓ（Ｘ＋φ、　＋　ωｔ）
　　となる。

格子像ＲＧ２’　と関連する検出器アレイを表わす検出
器１’、２’、３’及び４′からの信号を素子１０’、
１１’、１２’、１３’、１４’及び１５′によって同
様に処理し、信号３１９’（Ｘ）−２・Ｉ−ｃｏｓ（ｘ
＋φ２＋ωＬ）を発生する。位相比較回路ＦＣにおいて
、信号５Ｉ９（Ｘ）及びＳｌ、’（ｘ）の位相φ１及び
φ２を互いに比較して倍率誤差信号Ｓ□を発生する。

第２図に示す実施例において、検出器り、及びＤ２の各
々を２個の検出器によって置換することができる。この
目的を第６図を参照しながら説明する。第６図はこの工
程を利用する実施例を示す。

基板テーブルに検出器を配置することを希望しない場合
又は基板テーブルに検出器を基板テーブルＷＴに配置す
ることが不可能な場合、倍率誤差測定は透過光の代りに
反射光によって行なう必要がある。後述する本発明の実
施例は全て反射放射を用いて作動する。

像形成する回折格子は基（反テーブル上の回折措子によ
って構成することができる。このようなテーブル上で小
さな回折格子を基板の外側に常時配置することができる
。或いは又像形成する回折格子を基板自身上に配置する
こともできる。このような構成は、例えば基板に変形が
発生するおそれが予測される場合や基板の処理において
別の異なる露光装置を用いる可能性がある場合に好適で
ある。

第６図は反射放射光を用いる倍率誤差検出装置の第１実
施例を示す。同様に２個の回折格子ＲＧ。

及びＲＧ２を簡精度に規制された距離ｄだけ互いに離間
させてマスクＭＲ上に配置し、２個の回折格子ＷＧＩ及
びＷＯ２を距離ｄ′を以て基板に装着する。この距離ｄ
′は投影レンズ系ＰＬの倍率Ｍ、例えば１／１０を６倍
した値に正確に等しくする。

マスク格子ＲＧ、及びＲＧ２を振幅格子とし、基板格子
ＷＧ、及びＷＯ２も振幅格子とするのが適当である。基
板格子ＷＧ、及びＷＯ２は位相格子とすることもできる
。しかしながら、この場合位相格子を振幅格子として結
像する必要がある。このためには、欧州特許出願筒０．
１６４，１６５号に説明されているように、偏光手段及
びビーム分離手段を用いて格子周期の半分だけ互いにシ
フトした２個のサブビームを位相格子に入射させ、位相
格子によって反射したビームを再結合させることができ
る。

位相格子の位相周期が十分に小さい場合これらの回折格
子によって放射の実質的な部分が投影レンズ系の外部に
入射するような大きさの角度の回折が発生する。この場
合位相格子を振幅格子に変更しなくても位相格子を用い
て基板の倍率誤差測定を行なうことができる。

第６図に示すように、小さな開口角αを有する照明光す
、がマスク格子ＲＧ、を通過する。このビームを投影レ
ンズ系ＰＬの入射瞳の中心に向けて入射させるのが適切
である。投影レンズ系ＰＬによる収差が最小になるから
である。ビームｂ。

は投影レンズ系ＰＬを通過して基板格子Ｗ　Ｇ　、に入
射する。ビームｂ１の放射光の一部が反射されて再び投
影レンズ系を通り、マスク格子ＲＣ，に入射する。マス
ク格子ＲＧ、を透過した放射光の一部は、例えばハーフ
ミラ−から成るビームスプリッタＢＳを経て検出系Ｓ、
に入射する。補助レンズし３によってマスク格子ＲＧ　
＋の像が検出系Ｓ１の放射感知面上に結像する。第２の
放射ビームｂ２　　（図面を節単にするため主光線だけ
を示す）によって基板格子ＷＧ２の像をマスク格子ＲＧ
　ｚ上に結像する。マスク格子ＲＧ　ｚをを透過した放
射光の一部を第２の検出系Ｄ２で受光する。

この装置は第２図に示す装置と同様な方法で作動する。

基板のＸ方向の周期的な移動な結果、周期的な検出信号
が発生しこれら信号を位相比較することにより有限の周
期を有するモアレパターンが発生しているか否か力＜６
１１かめられる。従って、マスクＭＡを投影レンズ系Ｐ
Ｌ、に対して移動させると共に検出信号が同相になるま
で基板に対してこの系の光軸００′に沿って移動させる
ことによって倍率が整合することになる。

照明ビームｂ、及びｂ２は第１図の投影ビームと同一波
長を有することが望ましい。照明ビームｂ１及びｂ２は
投影ビームの一部とすることかできる。ビームｂ、及び
ｂ２の開口角αは投影レンズ系ＰＬの空間角すなわち視
野角βに比べて小さいので、狭い開口の絞りを放射経路
中の２個のマスク格子ＲＧ、及びＲＧ、の背後に配置す
ればマスクの前面で反射した放射光を検出系Ｄ１及びＤ
２に有効に投影することができる。このような絞りはビ
ーム分割ミラーＢＳによって構成することができる。た
だし、このミラーの反射面が小さいごとが必要である。

マスク格子の周期に等しい距離の倍率誤差により結像さ
れた基板マスクがマスク格子に対してシフトしている場
合、この変位は検出器信号において２πｒａｄ、の位相
差に相当する。誤差検出及び補正後において基板上に結
像されるラインの最大変位が０．０５μｍ以下とすると
共に精確に検出できる検出器信号がεｒａｄ、の場合、
次の要件を満す必要がある。

ε ｆ）、０５ｕｍ、従って格子周期ＰＲ＝２．Ｏμｍの場
合、以下の条件が必要である。

ε≦０．３１　　ｒａｄ。

この値は１８°、すなわち検出器信号の１７２０周期に
相当する。このような位相差は、ある格子周期に相当す
る長さを有する回折格子を用いれば電子的手段によって
精確に測定することができる。基板格子のＸ方向の変位
は、基板格子の周波数、すなわち数１０μｍに制限され
ることになる。

原理的には、放射感知検出系り、及びＤ２はそれぞれ１
個の検出器であればよい。しかし、これら検出系はそれ
ぞれ２個の検出器ＤＩ’及びＤＩ″及びＤ２′及びＤ２
″を有することが適切である。

検出器ＤＩ’及びＤ２″からの信号の位相を比較するこ
とにより、これら検出器によって観測されるマスク格子
の一部とマスク格子の像が結像される基板格子とが正確
に一致してるか否かを決定することができる。この場合
でも、これらの格子が十分な格子周期だけ互いに変位し
ている場合でも誤差検出することができる。しかしなが
ら、例えばマスク格子ＲＧＩ及びＲＧ２との間の中心間
距離が６０ｍｍで検出２３　Ｄ　＋　’及びＤ２″間の
距離が５　＋ｎｍの場合、このような変位によって検出
器Ｄ１′及びＤ２″からの信号間に位相差か生じ、この
位相差は検出器Ｄ１′及びＤ２″の信号周期の１７１２
に相当し上述した１／２０の周期の位相差よりも一層簡
単に測定することができる。従って、十分な格子周期に
よる変化は検出器ＤＩ’及びＤ１″からの信号又は検出
器Ｄ２′及びＤ２″からの信号を位相比較することによ
り検出されることができる。

マスクの投影レンズ系Ｌ１　Ｌ２の焦点深度より大きい
軸方向の位相誤差によって検出器信号の直流レベルの変
位及びこれら信号の変調深さの偏移が生ずる。これらの
因子のうちの１個を用いて焦点深度よりも大きいフォー
カシング誤差を検出することができる。フォーカシング
誤差は、基（反を投影レンズ系に対して軸方向に移動す
ることにより除去することができる。第６図に示す装置
による倍率誤差測定はフォーカシング誤差によって影響
を受けることはない。

周知のように、回折格子に入射する放射ビームはこの回
折格子によって異なる回折次数の多数のサブビーム、す
なわち回折されない零次サブビーム、格子周期によって
決定される特定の角度で回折される２本の１次サブビー
ム、２倍の回折角で回折される２本の２次サブビーム、
及び高次のサブビームに分割される。第２図及び第６図
に関する説明で仮定したように、ビームｂ１及びｂ２が
サブビームの回折角よりも大きい開口角αを有している
場合、種々の回折次数のサブビームは互いにオーバラッ
プしサブビームを個別に検出することはできない。しか
しながら、後述する実施例においては格子を例えば１／
１０程度に小さい開口角のビームによって照明する。こ
の場合サブビームは個別に検出されるので、倍率誤差信
号に加えてフォーカシング誤差信号を発生させることが
できる。

更に、時間変調検出器信号を発生させる別の方法を用い
ることもできる。

第７ａ図及び第７ｂ図は上記可能性を利用する装置の平
面及び側面をそれぞれ示す。この装置において、照明ビ
ームｂ１及びｂ２はもはやマスク格子ＲＧ、及びＲＧ２
を経て結像系に入射することができない。この理由は、
これら格子ＲＧ、及びＲＧ、を通る第１光路によって回
折次数も増大し、この結果基板格子ＷＧ、及びＷＯ２に
よる回折及びマスク格子を通る第２光路によって発生す
る別の回折の後に別の多くの回折次数のビームが発生し
、これらのビームはもはや個別に検出することができな
くなるためである。この理由により、第７ａ図に示すよ
うにビームｂ、及びｂ２をミラーＭＲを経て結像系に入
射させる。第７ａ図はビームｂ１が入射する構成だけを
示す。第７ａ図の紙面の前側又は後側に位置するビーム
ｂ２は同一のミラーＭＲを経て結像系に入射する。

第７ｂ図に示すように、ビームｂ、は投影レンズ系り、
Ｌ２を通過し、このビームの主光線は基板格子ＷＧＩ上
に垂直に入射する。この格子によって反射したビームは
零次サブビームｂ＋　　（０）及び２本の１次すブビー
ムｂ＋（＋１）及びｂｌ（−１）に分割される。高次の
回折ビームは、強度が低く、投影レンズ系の瞳外に大き
くそれ又は投影レンズ系の光路の後方で除去できるため
無視することとする。基板格子ＷＧ１で反射した放射光
は再び投影レンズ系を通りマスク格子ＲＧ、に入射する
。このマスク格子ＲＧ　＋　によって零次及び１次サブ
ビームはそれぞれ零次サブビーム及び２木の１次サブビ
ームに分離される。これらサブビームの状態を第８図に
示す。第８図においてＷＧｌ’は基板格子ＷＧ１の像で
ある。基板格子ＷＧ１の結像面がマスク格子ＲＧ、の面
と一致しない場合フォーカシング誤差ΔＺが発生するお
それがある。マスク格子ＲＧ、をｉ１１遇する際多数の
サブビームが発生するが、２個一組の検出器ＤＩＧ及び
Ｄｌｌのうちのいずれか１個に入射する４木のサブビー
ムだけを用いる。第８図に示すように、適切なフィルタ
又は検出器装置を用いることにより検出器り、。には例
えばサブビームｂ、（十Ｌ　　Ｏ）及びｂｌ　（０，＋
１）が入射し、検出器Ｄ１１にはサブビームｂ＋（１，
０）及びす、（０，−１）が入射するように構成するこ
とができる。

フォーカシング誤差ΔＺが発生すると、ビームに対する
基Ｆｉ格子の像面ＷＧ、’とマスク格子ＲＧ１　との間
の光路長の差によりサブビームｂ、（０）とす、（＋Ｎ
またはｔｚ（−ｔ）との間に位相差Δφが発生すること
になる。光路差がΔＷの場合、これによる位相差Δφは
次のようになる。

ス この式は第８図より次のようになる。

ΔＷ＝＝＝ΔＺ（１−ｃｏｓ　θ） 微小角θについて次式が適用される。

θ２ ΔＷ＝ΔＺ・□ 結像された格子がＸ方向に周期的に変位する場合、検出
器からの信号は更に時間周波数で変調される。

ここで、Ｘ゛はＸ方向の速度であり、Ｐ８，１・は格子
像の格子周期である。

倍率誤差によって検出器り、。及びＤｌｌからの信号に
別の位相差が発生する。

検出器ＤＩＧ及びＤｌｌから出力される交流信号は次の
ように表わすことができる。

５Ｉｒｏ＝ｃｏｓ　（ωｔ＋７Ｆ＋ｒＭ）Ｓｌ、、＝ｃ
ｏｓ（ωｔ　　７　Ｆ　＋　７　Ｍ）第８図はビームｂ
、によりマスク格子ＲＧ、上に形成した基板格子ＷＧ１
の像について示されている。ビームｂ２によりマスク格
子ＲＧ、上に基板格子Ｗ　Ｇ　２の像を結像する場合に
も同一の構成が適用されるのは明らかである。後者の場
合には第８図の検出器ＤＩＧ及びり、の位置に検出器Ｄ
Ｉ２及びＤＩ３を配置し、検出器Ｄ１□及びＤ　Ｉｆｆ
からの信号は次式に従う。

％式％） この式において、 Ｐ　ＷＧ′１ フォーカシング誤差による位相項γＦは次式で与えられ
る。

ス 格子の回折角θは次式に従う。

すなわち、回折角θが微小な場合 λ θ＝　□ ＲＧ 従って、 λ 投影レンズ系ＰＬの焦点深度Ｓは、 λ ここで、ＮＡはレンズ系の開口数すなわち第７ｂ図のｓ
ｉｎβ。角度βが微小な場合及びθ−Ｃ・β、ここでＣ
は１より小さい数とすると次数が得られる。

Ｃ＝１の場合、焦点深度Ｓの１倍に等しいフォーカシン
グ誤差によって信号Ｓ［＋。とＳｌ、との間において及
び信号３１．、とｓｒ、、との間に位相差２ＴＦ＝２ｒ
ａｄ、が生ずる。従って、投影レンズ系の焦点深度より
小さいフォーカシング誤差を検出できることになる。

信号Ｓｌ、。と信号Ｓ［、、とは位相項ｒＦについて互
いに相異するだけであるから、位相比較回路においてこ
れらの信号の位相比較を行なうことによりフォーカシン
グ誤差の大きさ及び方向を検出することができる。

位相項ＴＭは倍率誤差によって決定される。

ΔＸが倍率誤差に依存し基板上の点Ｐの像のマスク面内
の実際の位置ｑと所望の位置ｑ′との間の距離の場合、
信号Ｓ■１゜と信号Ｓ１．、と間の又は信号Ｓ［、□と
信号Ｓｔ、、との間の位相差２７Ｍは次式に等しくなる
。

ここで、ＰＲＧはマスク格子の周期である。ΔＸが０．
５μｍでＰ＊ｃ＝２０μｍの場合、検出器信号間の位相
差は次のように検出することができる。

この値は信号Ｓ■１゜及びＳＩｌ□の周期の１／２０に
相当し、何んら問題が生じない。倍率誤差は位相比較回
路において信号Ｓｌ、、と信号Ｓｌ、、との又は信号Ｓ
ｌｚと信号Ｓ１．３との位相比較によって検出すること
ができる。

距離ΔＺに亘るＸ方向のマスクの変位によって格子像の
Ｘ方向の変位ΔＸ′が増加する。

Δｘ”−ｔａｎβ・ΔＺ ｄｌをマスク格子の中心間距離として（第６図参照）、
Ｚを瞳面とマスク面との間の距離とした場合ｔａｎβ＝
ｄ、／Ｚとなるので、次式が得られる。

Δｘ’＝ニニー・ΔＺ ｄ、　＝６５ｍｍ、　ＺＩ＝３８４ｍｍの場合ΔＺ＝１
μｍの変位によってマスク面において０．１７μｍの格
子像の変位が生ずる。投影レンズ系の大きな焦点開口数
がＮＡ＝０．３２でλ＝０．４μｍの場合焦点深度は２
００μｍとなるので、この程度のフォーカシング誤差で
あれば無視することができる。この投影系においては、
倍率はフォーカシングよりも一層厳格に規制する必要が
ある。

上述した説明では、マスク格子は基板格子の格子周期の
１／Ｍに等しい格子周期を有するものと仮定した。この
マスク格子は２倍の周期、すなわち基板周期の２／Ｍ倍
に等しい格子も有することができる。検出器Ｄ１゜又は
Ｄｌｌを、サブビームｂ１（＋１．−１）とｂ＋　　（
０，＋１）及びサブビームｂ、　　（−１，＋１）とす
、　　（０，−１）をそれぞれ受光するように配置する
。このように構成すれば、これら回折格子を構成する格
子片の幅が中間格子片の幅に等しくない場合にマスク格
子によって生ずるおそれのある２次サブビーム、或はこ
れら回折格子の変形の結果として発生する２次サブビー
ムが検出器の位置において零次サブビーム及び１次サブ
ビームともはやオーバラップしなくなる利点がある。こ
のようなオーバラップによって検出器信号に微小な歪み
が生じてしまう。

基板又はマスクを周期的に移動させる代りに、互いに直
交するように偏光しているサブビーム及びこのサブビー
ム間の位相を変調する手段を用σ）ることによって同様
に検出器信号の時間変調を得ることができる。変調は、
検出器側すなわち検出枝路において又は物体側において
行なうことができる。第９ａ図及び第９ｂ図は偏光サブ
ビームを用いて作動する装置のそれぞれ平面図及び側面
図である。第９ａ図及び第９ｂ図に示す構成は、基板格
子ＷＧ、及びＷＧ２とマスク格子ＲＧ、及びＲＧ２との
間にλ／２板ＨＷＰが配置されている点においてだけ第
７ａ図及び第７ｂ図に示す構成と相異している。λは用
いる放射の波長である。

第１０図は偏光ビームを用いる装置を最良に図示し、同
図には格子によって形成されるビームと共に基板格子の
像ｗｃ、′及び関連するマスク格子を示す。基板格子か
ら発生するサブビームｂ。

（０）、ｂｌ　　（−＋−ｔ）及びｂｌ　　（−ｔ）は
直線偏光したビームであり、その偏光方向は矢印３０で
示され、紙面内に位置する。λ／２板ＨＷＰを零次ビー
ムｂ、（ｏ）の光路内に配置し、このビームの偏光方向
を紙面に直交する方向に延在する矢印３１によって示さ
れる方向に９０°回転させる。

この結果、サブビームｂ、（＋１、０）及びｂｌ（０，
＋１）も互いに直交するように偏光し、サブビームｂ、
（１，ｏ）及びす、（０，−１）も同様に偏光方向が互
いに直交する。偏光方向が互いに直交するサブビームの
各組の光路中にビームに対して斜めの位置にλ／４仮Ｑ
ＷＰを配置する。゛斜めの位置″°ということはλ／４
板の面の光軸が偏光方向３０及び３１に対して＋４５°
及び−４５°の角度で延在するを意味するものと理解す
べきである。λ／４板ＱＷＰ、及びＱ　Ｗ　Ｐ　２の光
軸方向を第１０図の矢印ａ及びｂで示す。図面を明瞭な
ものとするため、これら方向ａ及びｂを紙面内に示すが
、実際にはこれら矢印は紙面に対して＋４５°及び−４
５°の角度で延在する。

矢印３２及び３３で示すように、λ／４板ＱＷＰ。

はビーム（＋１、０）を時計方向に回転する偏光ビーム
に変換し、ビーム（０，＋１）を反時計方向に回転する
偏光ビームに変換する。λ／４板ＱＷＰ、はビーム（−
１，０）及び（０，−１）に対して同様の作用を行なう
。実際には、２木のサフ゛ビームｂ、（＋１．０）及び
ｂｌ　　（０，＋１）とサブビームｂｌ　　（−１，０
）及びｂｌ　　（０゜−１）は実質的に一致しており、
これら２本の互いに反対方向に回転するサブビームは１
本の直線偏光サブビームを形成し、その方位角又は偏光
はビーム間の位相差によって決定される。これら直線偏
光したサブビームが各検出器Ｄ１゜及びり９．に到達す
る前に、これらビームは角速度Ωもで回転する検光子Ａ
Ｎを通過し、これによって検出器信号が時間変調される
。この検光子ＡＮの回転は、矢印３２と同一方向の矢印
３４によって示される。

検出器からの信号は次のように表わすことができる。

ＳＬ＋ｏ＝ｃｏｓ　　（Ｑｔ　　７　Ｆ＋７Ｍ、１）Ｓ
Ｌｚ＝ｃｏｓ　（ＱＬ−ＴＦ＋７Ｍ、１）第１０図はビ
ームｂ１によってマスク格子ＲＧ。

上に形成される基板格子ＷＧｌの像に関するものである
。ビームｂ２によってマスク格子ＲＧ、上に基板格子Ｗ
Ｇ２の像を形成する場合にも同様に図示できることは明
らかである。ビームｂ２によって基板格子Ｗ　Ｇ　ｚの
像をマスク格子ＲＧ、上に形成する場合検出器Ｄ　Ｉ　
２及びＤｌを第１０図の検出器ＤＩＧ及びＤ　１１の位
置に配置すればよく、これら検出器からの信号は次式に
従う。

％式％） 検出器信号に関する上式において、 ２π７交 ２γＦ−□θ２ λ となり、この項はフォーカシング誤差による位相差であ
り、例えば信号３１．。と信号ＳＩ、、との位相比較に
よって同様に検出することができ、従って基板を投影レ
ンズ系に対して軸方向に移動することにより除去するこ
とができる。

位相項δＭ、１はマスク格子ＲＧ、上の基板格子ＷＧＩ
の像点の実際の位置ｑ′と所望の位置ｑとの間の変化分
Δｘ、によって生ずる。位相項ｒＭ、２もマスク格子Ｒ
Ｇ、上ににおける基板格子の同様な変化分ΔＸ２によっ
て生ずる。これらの変化分は、マスク格子の関連する基
板格子に対する整列誤差或は倍率誤差によって生ずるお
それがある。倍率誤差は位相項γＭ、１を位相項７Ｍ。

２と比較することによって検出することができる。

この倍率誤差は、検出した倍率誤差信号をマスクを投影
レンズ系及び基板に対して軸方向に移動し得るサーブ系
に供給することにより除去することができる。

倍率誤差を除去した後、つまりγＭ、１＝ｒ〜ｆ。

２＝γＭ、Ｏとなるように調整した後、γＭ、０の値を
例えば検光子ＡＮの位置によって与えられる基準値と比
較することにより整列誤差を除去することができる。こ
の整列誤差は基板をマスクに対してＸ方向に移動するこ
とによって除去することができる。２次回折格子及び別
の検出器を用いれば、Ｘ方向と直交し同一面内のＹ方向
の整列誤差を検出してこれを除去することもできる。

検出系の回転偏光子（検光子）を用いる代りに、互いに
直交する方向に偏光すると共に異なる周波数又は時間変
化位相を有する２個の成分を有する入射ビームｂ１及び
ｂ２を用いることにより検出器信号の時間変調を行なう
ことができる。この第１の可能性は、°“フィリップス
　テクニカル　レビュー°°第３０巻、Ｎｏ、　６−７
、第１６０頁〜第１６６頁に記載されている文献°“デ
ィスプレイスメント　メジャメント　ウィズ　ア　レー
ザ　インクフェロメータ（Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ　
ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｗｉｔｈ　ａ　１ａｓｅｒ　ｉ
ｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅＬｅｒ　）”に記載されているジ
ーマン　レーザ（Ｚｅｅｍａｎ　Ｌａ５ｅｒ）を用いる
ことによって達成される。このレーザは、異なる放射周
波数Ｗｌ及びＷ２を有し反対方向に回転する２個の偏光
ビーム成分を有するビームを発生する。検出系において
ビー１−周波数Δｗ＝ｗ、−ｗｚが発生し、この位相は
測定されるべき大きさに依存する。

第１１図は基板格子像ｗｃ、’及びマスク格子ＲＧ、と
関連するサブビームの種々の偏光方向及び周波数を示す
。図示しない基板格子ＷＧｌから発生したサブビームｂ
ｌ　　（０）、ｂ、（＋１）及びｂｌ　　（−ｉ）の各
々は、矢印３０及び３１で示す互いに直交する偏光方向
を有する２個のビーム成分を有している。偏光方向３０
のビーム成分は放射周波数Ｗｌを有し、偏光方向３１の
ビーム成分は放射周波数Ｗ２を有している。零次サブビ
ームｂｌ　　（ｏ）の光路中にλ／２板ＨＷ　Ｐを配置
し、このビーム成分の偏光方向をサブビームｂ。

（＋１）及びｂｌ　　（−１）の対応するビーム成分の
偏光方向に対して９０′回転させる。従って、検出用に
選択したサブビームｂｌ　　（０，＋１）及びｂｌ　　
（ｏ、　　　Ｈの周波数Ｗｌ及びＷ２のビーム成分の偏
光方向は、サブビームｂ、（＋１．Ｑ）及びｂｌ（１，
０）の対応するビーム成分の偏光方向に対して９０′回
転することになる。

偏光方向の異なるビーム成分を空間的に分離するため、
光軸がサブビームの２個の偏光方向に対応し相互に直交
する２個の位置に配置した検光子を用いることができる
。しかしながら、偏光分離プリズムやウォルストンプリ
ズムのような偏光分離素子を用いるのが好適である。第
１１図においてウォルストンプリズムに参照符号４０及
び４０′を付し、これらプリズムの光軸に符号４１及び
４２を付す。これらプリズム４０及び４０′によって各
サブビームを相互に直交するビーム成分を存する２個の
サブビーム成分に分離する。本例では、各照明光ｂ１及
びｂ２に対して４個の検出器Ｄ２゜。

Ｄ２１．Ｄ２□及びＤ２３　　を配置する。検出器Ｄ２
゜及びＤ２＋の各々にサブビームｂ、（＋１、０）及び
サブビームｂｌ　　（０，＋１）を共に入射させ、検出
器Ｄ２□及びＤ２：ｌにサブビームｂ、（０，−１）及
びサブビームｂ、（−ｔ、Ｏ）を入射させる。

第１１図においてウオルストンプリズムによって反射さ
れるサブビームの角度及びフォーカシング誤差ΔＺは拡
大して図示されており、実際の角度及びΔＺはより微小
なものである。ビームｂ２によってマスク格子ＲＧ２上
に形成した基板格子ＷＧ２の像については、第１１図の
検出器Ｄ　２Ｇ。

Ｄ２１＋　Ｄ２２及びＤ２３の位置に４個の検出器Ｄ２
．。

Ｄ　２ａ＋　　Ｄ　ｚｑ及びＤ２１１を配置した同様な
構成とすることができる。第１１図に示す装置において
、上述したサブビームの代りにサブビームｂ、（＋１゜
−１）、ｂ、（０，＋１）及びサブビームｂ１（−１，
＋１）、ｂ、（０，−１）を用いて第８図及び第１０図
に示す装置と同一の方法で検出することができる。

検出器Ｄ２゜、　　Ｄ２＋、　　Ｄ２□及びＤ２．から
の時間に依存する出力信号は、次のように表わすことが
できる。

５Ｉｚｏ−Ａｃｏｓ　　Ｃ１ｗｔ、＋ｒＦ−ｒＭ、１）
Ｓ　１２１＝ＡＣｏ　ｓ　　（ｚｌｗｔ−γＦ−７Ｍ、
１）ＳＩｚｚ＝Ａｃｏｓ　　（Ａｗｔ＋ｒＦ−ｒＭ、１
）Ｓ　Ｉｚｘ＝Ａｃ　ｏ　ｓ　　（Δｗｔ−ｒＦ−ｒＭ
、　　１）上式において７Ｍ、ｌをｒＭ、２で置換する
ことにより検出器信号Ｓ１□Ｓｒ　　Ｓ　ＩＺ＆、　　
Ｓ　ｔｚｔ及び５ｌｚｓが得られる。信号Ｓｔ２゜−３
ｌｚ３及び信号５ｒｚｓ　　５Ｉ２７から第１Ｏ図で説
明した信号と同一の信号を取り出すことができる。

ジ−マンレーザの代りに、直線偏光したビームを放出す
る放射源を用いることができる。第９ａ図に示すように
、例えば光弾性変調器から成る変調器ＭＯをビーム光路
中に配置する必要がある。

ビームｂ、の偏光方向を変調器ＭＯの光軸に対して４５
″となるように注意すべきである。この変調器を同期信
号ｃｏｓ　（ψ）で付勢すれば１．変調器の二重屈折δ
は、δ−δ。ＣＯＳ　（ψＬ）に従って変化する。従っ
て、この変調器から発生したビームｂ、は、相互に直交
する偏光方向を有しδ。

ｃｏｓ　（ψＬ）に従って時間変調された位相差を呈す
る２個の成分を有することになる。第１１図に示す方法
と同一の方法に従って回折格子ＷＣＩ及びＲＧ、を通過
したビームから形成されるサブビームはその偏光方向に
従って分離され４個の検出器に入射する。これら検出器
の信号は次のようになる。

５Ｉｚｏ＝Ｂｃｏｓ　（δ。ｃｏｓ　（ψｔ）＋　ｒＦ
　−ｒＭ、１）ＳＩｚ＋＝Ｂｃｏｓ　（δｏｃｏｓ　（
ψｔ）−ＴＦ−γと、１）ＳＩｚｚ＝Ｂｃｏｓ　（δ。

ｃｏｓ　（ψｔ）＋　ｒＦ　−ｒＭ、１）ＳＩ２．＝Ｂ
ｃｏｓ　（δ、ｃｏｓ　（ψＬ）−γＦ−γＭ、　１）
同様に上式のδＭ、１をδＭ、２で置換することにより
信号Ｓ１２．〜５ｉｚｅが得られる。同様に、信号ｓｒ
２゜−３１２４及び５ｌｚｓ　　５ｌｚａは第１１図に
示す装置によって得た対応する信号と同一の情報を含む
ことになる。

第９図、第１０図及び第１１図に基づいて説明した実施
例の変形例を第１２図及び第１３図を参照して説明する
。この装置は、λ／２板ＨＷＰを基板とマスクとの間に
配置する必要がないので、投影レンズ系の設計において
λ／２仮に対応する許容範囲が不要となると共に第９ａ
ｌｌｉＪに示す結合ミラーＭＲを投影ビームＰＢの光路
中に配置する必要がなくなる利点がある。−方、放射源
から高強度ビームを発生すると共に後述する素子を検出
系中で高精度に位置決めする必要がある。

第１２図及び第１３図に示す装置において、マスク格子
は基板格子の周期の１／Ｍ倍のより小さい周期を有して
いる。従って、マスク格子によって回折される１次サブ
ビームの回折角は、このサブビームを基板格子が回折す
る回折角よりも一層大きくなる。格子周期を適切にｉ！
沢して基板ＷＧによって形成したサブビームｂ＋（＋ｔ
）及びす。

（−１）を投影レンズ系ＰＬの瞳ＰＶに通過させる。マ
スク格子ＲＧ、を通る第１光路に発生した１次すブビー
ムｂ、’　　（＋ｔ）及びす、’　　（−ｔ）はもはや
投影レンズ系ＰＬを通過することができない。従って、
基板格子は、左側のマスク格子ＲＧ、及びＲＧ２に入射
する照明ビームｂ、及びｂ２の零次ビームｂｌ’　　（
０）及びｂ２′　（０）によってだけ照明されることに
なる。これらビームｂｌ　、＋　　Ｏ）及びｂ２′　（
ｏ）は基板格子ＷＧ、及びＷＯ２によって零次サブビー
ム及び１次サブビームに分離されるので、マスク格子Ｒ
Ｇｌ及びＲＧ、を通過した後には各ビームｂ、及びｂ２
は第８図、第１０図及び第１１図に示す装置と同一の回
折次数を有することになる。第１３図は検出用に用いた
サブビームｂ、（０，＋１）、ｂ。

（＋１．　　Ｑ）及びｂｌ　（１，Ｏ）、ｂｌ　（０゜
−１）を示す。この第１３図は検出系に用いた別の素子
も示す。

零次サブビームｂ、（ｏ）及び１次すブビームｂｌ　　
（＋１）及びｂｌ　　（−ｔ）は図示しない基板格子か
ら発生すると共に角度θで回折している。

放射源としてジ−マンレーザを用いる場合、これらサブ
ビームの各々は、互いに直交する偏光方向及び異なる放
射周波数ｗ１及びｗ２を有する２個の成分を有している
。この場合、同様に直線偏光したビームを放出する放射
源と光弾性変調器との組み合せを用いることもできる。

従って、各サブビームの偏光方向は時間に従って周期的
に変化する。これらビームの各々をマスク格子ＲＧ、に
ょって零次サブビーム及び２本の第１次サブビームに分
割する。Ｋを例えば１／３のように１より小さいも′の
とする場合マスク格子の周期は基板格子の周期のに７Ｍ
倍であるから、マスク格子の回折角θは基板格子の回折
角の１／に倍となる。サブビームｂ＋　　（０，＋１）
とす、　　（＋１、０）とを及びサブビームｂ、（０，
−１）とす、（−１゜０）とを良好にオーバラップさせ
るため、例えば光学くさびＷＥ、ＷＥ’から成る偏向素
子をこれらビームの光路中に配置することができる。所
望のサブビームだけを検出器Ｄ２゜ｌ　　Ｄｏｌｌ　　
Ｄ２□及びＤ２３に入射させるため、サブビームｂ、（
−１゜−１）、ｂｌ　　（＋１．−１）、ｂｌ　　（０
，Ｏ）。

ｂｌ　　（１，＋１）及びｔｚ　　（＋１．　＋１）を
除去するフィルタＦｌを配置する。マスク格子ＲＧ。

の面をレンズＬ、によって補助格子ＡＣの面内に結像す
る。この補助格子の格子周期を、互いに特定の角度をな
す干渉サブビームによりこの格子の位置に形成される干
渉パターンの周期に適合させる。この補助格子ＡＧの格
子周期は、回折角θ′がビームｂ、（０，＋１）とビー
ムｂ、（＋１゜０）との間の角度（ｋ′　−１）　　・
θに等しくなるようにする必要がある。この補助格子の
格子周期は次式で与えられる。

ここで、Ｍ４はレンズＬ４の倍率であり、ｋ′＝１／に
である。さて、λ／２板ＨＷＰをマスク格子ＲＧの背後
でサブビームｂｌ　　（０，＋１）及びｂｌ　　（０，
−１）の光路中だけに配置する。この・λ／２板ＨＷＰ
は第９図、第１０図及び第１１図に示す装置のλ／２板
と同一の機能を有している。

補助格子ＡＧと検出器との間に相互に直交する偏光方向
を有するビーム成分を空間的に分離する例えばウォルス
トンプルズムのような偏光プリズムが配置されているの
で、これらのビーム成分は第１１図に示す装置と同様な
方法で個別の検出器により受光されることができる。

信号Ｓ１２゜−３１，：ｌ及び信号５ｌｚｓ　　５ｌｚ
ｅは第１１図に示す装置で得た対応する信号と同様なも
のとなる。

第２図に示す装置について第４図及び第５図に基いて説
明した検出器の時間変調は反射放射を利用する装置にも
用いられることができる。第１４図に反射放射を利用す
る装置の構成を示す。この装置はマスク格子及び偏光手
段を用いず、更に回折格子の相対移動も利用していない
。基板格子ＷＧ１及びＷＯ２をマスクの窓ｗｒ、及びＷ
■２を経てビームｂ１及びｂ２で照明する。基板格子で
反射した異なる回折次数のサブビームは投影レンズ系Ｐ
Ｌを通過して基板格子の像を窓Ｗｌ、及びＷＩ２に結像
する。ハーフミラ−ＢＳ、及びＢＳ２をビームｂ、及び
ｂ２の光路中に配置して基板格子で反射した放射光の一
部を放射感知検出器ＤＡ、及びＤＡ、のアレイに向けて
反射する。

レンズＬ５及びＬ６とレンズＬｓ′及びＬ６′によって
基板格子の像を関連する検出器アレイ上にそれぞれ結像
する。フィルタＳＦ、ＳＦ′をこれらレンズの間に配置
して所望の回折次数の放射光だけを透過する。検出器ア
レイは同一構造を有し、これら検出器からの信号を第２
図、第４図及び第５図に基いて説明した方法と同一の方
法で処理する。

上述した実施例ではマスクパターンを基板上に繰り返し
露光する装置を以て説明したが、本発明はこの装置に限
定されるものではない。本発明による倍率誤差検出装置
は、極めて微細な細部を高い寸法精度で結像する必要の
ある装置や、周囲因子が結像性能に影響を及ぼず装置及
び異なるパターンを互いにに結像する必要のある装置に
も用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はマスクパターンを基板上に繰返し結像する既知
の装置の構成を示す線図、 第２図は本発明による倍率測定装置の第１実施例を示す
線図、 第３ａ図、第３ｂ図及び第３ｃ図は第１実施例の装置の
作用を示す線図、 第４図は第１実施例に用いる放射感知検出系の構成及び
この検出系上に形成される格子１象パターンの強度パタ
ーンを示す線図、 第５図は放射感知検出系からの検出信号を処理する電子
回路の一例の構成を示すプロンク図、第６図は本発明に
よる倍率測定装置の第２実施例の構成を示す線図、 第７ａ図及び第７ｂ図は細い照明ビームを利用する第１
実施例の装置の平面図及び側面図、第８図は第７ａ図及
び第７ｂ図に示す装置の検出系の構成を示す線図、 第９ａ図及び第９ｂ図は異なる偏光方向を存する細いビ
ームを用いる装置の構成を示す平面図及び側面図、 第１０図及び第１１図は第１実施例及び第２実施例の検
出系の構成を示す線図、 第１２図は像格子が物体格子とは異なる格子周期を有す
る装置の構成を示す線図、 第１３図は第１２図に示す装置の検出系の構成を示す線
図、 第１４図は電子的にシュミイレートされた格子を有する
と共に反射放射によって作動する装置の構成を示す線図
である。 Ｌ　Ａ−ランプ　　　　　Ｅ　Ｍ−・・反射鏡Ｍ　Ｔ−
マスクテーブル　ＭＡ−マスクＣ・−・マスクパターン
　　ＰＬ・・・投影レンス系ｗ−基板　　　　　　　Ｗ
Ｔ・−・基板テーブルＨＯ−−−ハウジング　　　ＷＧ
、、ＷＧ２−・基板格子ＲＧ、、ＲＧ２・・−マスク格
子 り、、Ｄ２−検出系 ＲＧ＋′、ＲＧｚ”−・マスク格子の像Ｗ　Ｇ　＋　′
、　Ｗ　Ｇ　ｚ′　　・一基板格子の像ＤＲ−駆動装置
　　　　ＦＣ−位相比較回路１０．１１−差動増幅器 ＢＳ−・−ビームスプリンタ ＨＷＰ−・−λ／２板　　ＱＷＰ−・−λ／４板ＡＮ・
−検光子 ４０．４０’−−−ウォルストンプリズムＡＧ・・−補
助格子 ４１９゜ Ｘ□ Ｆ　ｌ　Ｏ，４ Ｆｌｙ）、５ ロー ＦＩＧ−７ａ ＦＩＧ、７ｂ ＦＩＧ、９０ ＦＩＧ、９ｂ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、物体面と像面とを互いに共役にする主レンズ系を具
   える光学式結像装置の倍率誤差検出装置であって、前記
   主レンズ系が一方の側においてテレセントリックな倍率
   誤差検出装置において、前記物体面に配置された第１及
   び第２の物体格子と、前記像面に配置され前記第１及び
   第２の物体格子が前記主レンズ系によりそれぞれ結像さ
   れるように配置されており、関連する物体格子の格子周
   期に比例する格子周期を有する第１及び第２の像格子と
   、これら格子を照明する放射源と、前記第１物体格子及
   び第１像格子から発した照明ビームの光路中及び前記第
   ２物体格子及び像格子から発した照明ビームの光路中に
   それぞれ配置した第１及び第２の放射感知検出系とを具
   えこれらビームを位相差が倍率誤差を表わす周期的な電
   気信号に変換するように構成したことを特徴とする倍率
   誤差検出装置。 ２、前記物体格子の格子片及び関連する像格子の格子片
   が、これら格子片の長手方向と直交する方向に互いに周
   期的に移動されるように構成したことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の倍率誤差検出装置。 ３、２個の関連する物体格子及び像格子の一方を互いに
   周期的に移動する駆動手段を具えることを特徴とする特
   許請求の範囲第２項記載の倍率誤差検出装置。 ４、前記検出系の少なくとも１個が２個の検出器を有し
   、これら検出器の出力信号間の位相差が、物体格子の格
   子片の像格子の格子片に対する変位に対応する粗な倍率
   誤差を少なくとも格子周期の半分によって示すように構
   成したことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の倍
   率誤差検出装置。 ５、移動されるべき格子及び関連する放射感知検出系が
   一緒になって複数の放射感知検出器から成るアレイを有
   し、このアレイが結像された格子のｍ個の格子周期をカ
   バーすると共に各格子周期についてｎ個の検出器を有し
   、ｉ＝１、２、３−−−−ｎ（ｍ−１）とした場合に連
   続番号ｉの各検出器を連続番号ｉ＋ｎの検出器に相互接
   続したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の倍
   率誤差検出装置。 ６、前記物体格子及び像格子が透過型回折格子とされ、
   前記放射源が前記主レンズ系の一方の側でこの側に配置
   した格子の前側に配置され、前記主レンズ系の他方の側
   に配置した放射感知検出系がこの他方の側に配置した格
   子の後側に配置されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項から第５項のいずれか１に記載の倍率誤差検
   出装置。 ７、前記像格子又は物体格子のいずれか一方を反射型回
   折格子とすると共に他方の格子を透過型回折格子とし、
   前記放射感知検出系を透過型回折格子の反射型回折格子
   に対して反対側に配置し、反射型回折格子で発生し主レ
   ンズ系を２回通過する放射ビームを照明ビームから分離
   すると共にこの放射ビームを前記放射感知検出系に導く
   ビームスプリッタを照明ビームの各光路に配置したこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項から第５項のいずれ
   か１に記載の倍率誤差検出装置。 ８、前記照明ビームが、１次サブビームが格子によって
   回折される回折角よりも小さい開口角を有し、各照明ビ
   ームに対して少なくとも２個の放射感知検出器を配置し
   、第１及び第２符号が関連する照射ビームの放射光路中
   の第１格子及び第２格子にそれぞれ対応するものとした
   場合、第１検出器を（０、＋１）次サブビームと（＋１
   、０）次サブビーム及び（＋１、−１）次サブビームの
   うちの１個のサブビームとの両方の光路中に配置し、第
   ２検出器を（０、−ｌ）次サブビームと（−１、０）次
   サブビーム及び（−１、＋１）次サブビームのうちの１
   個のサブビームとの両方の光路中に配置したことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の倍率誤差検出装置。 ９、前記物体格子の周期が関連する像格子の２／Ｍ倍に
   等しくされ、前記検出器が（＋１、−１）次サブビーム
   及び（０、＋１）次サブビームの光路中及び（−１、＋
   １）サブビーム及び（０、−１）次サブビームの光路中
   にそれぞれ配置されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第８項記載の倍率誤差検出装置。 １０、２個の関連する物体格子及び像格子を互いに周期
   的に移動させる駆動手段を具えることを特徴とする特許
   請求の範囲第８項又は第９項記載の倍率誤差検出装置。 １１、ｖを奇数、λを用いた放射波長とした場合に、照
   明ビームの各々の光路について第１格子から発生する零
   次サブビーム中にｖ・λ／２板を配置し、この零次サブ
   ビームの偏光状態を前記格子から発生する１次サブビー
   ムの偏光状態に対して直交する状態に変換するように構
   成したことを特徴とする特許請求の範囲第８項又は第９
   項記載の倍率誤差検出装置。 １２、各照明ビームについて２個のλ／４板及び回転検
   光子が、ビームが最後に通過する格子と関連する検出器
   との間の光路中に配置されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１１項記載の倍率誤差検出装置。 １３、各入射照明ビームが、互いに直交する偏光方向を
   有し放射周波数が異なる２個の成分を有し、各照明ビー
   ムについて４個の放射感知検出器が配置され、ビームが
   最後に通過する格子と検出器との間のサブビームの放射
   光路中に偏光分離素子が配置されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１１項記載の倍率誤差検出装置。 １４、各入射照明ビームが、偏光方向が２個の相互に直
   交する状態の間で周期的に変化する直線偏光ビームとさ
   れ、各照明ビームについて４個の放射感知検出器が配置
   され、ビームが最後に通過する格子と検出器との間の放
   射光路中に偏光分離素子が配置されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１１項記載の倍率誤差検出装置。 １５、ｋを１より小さい数とした場合に、前記物体格子
   の格子周期が関連する像格子の格子周期のｋ／Ｍ倍とさ
   れ、各放射ビームに対する検出系についてビームが最後
   に通過する格子によって回折された各１次サブビーム中
   にｎ・λ／２板と、レンズであってこのレンズと検出器
   との間の補助格子上に前記格子面を結像させるレンズと
   、この補助格子と検出器との間の偏光分離素子とが配置
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１３項又
   は第１４項記載の倍率誤差検出装置。 １６、マスクテーブルと、基板テーブルと、これらマス
   クテーブルと基板テーブルとの間に配置した投影レンズ
   系とを有するマスクパターンを基板上に繰返し投影する
   装置において、特許請求の範囲第１項から第１５項のい
   ずれかに記載の倍率誤差検出装置と、前記投影レンズ系
   を含む主レンズ系とを具え、前記マスクテーブルの軸方
   向位置が、前記倍率誤差検出装置から供給される倍率誤
   差信号によつて投影レンズ系及び基板テーブルに対して
   調整可能にされていることを特徴とするマスクパターン
   を基板上に繰返し結像させる装置。 １７、前記倍率誤差検出装置の放射源が、マスクパター
   ンを基板上に繰返し結像するために用いられる放射源に
   より構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １６項記載のマスクパターンを基板上に繰返し結像する
   装置。