JPH0313574B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ マイクロリトグラフイにおける使用に特に好
適する反射屈折型の単位倍率の色消し非点収差補
正式光学投影装置において、 第１の曲率中心を有する凹球面状反射面と、 上記反射面と上記第１の曲率中心との間に位置
する色消しレンズとを備えて成り、上記色消しレ
ンズは第１の屈折率を有するガラスで作つたメニ
スカスレンズを備えており、上記メニスカスレン
ズは上記反射面に向いた第１の凸面と上記反射面
に対し反対方向に向いた凹面を有し、前記第１の
凸面は上記第１の曲率中心から間隔をおく第２の
曲率中心を有し、上記凹面は上記第１及び第２の
曲率中心から間隔をおく第３の曲率中心を有して
おり、 上記色消しレンズは上記第１の屈折率よりも低
い第２の屈折率を有するガラスで作つた平凸レン
ズを備えており、上記平凸レンズは上記凹面の方
に向いた第２の凸面と上記反射面に対し反対方向
に向いた第１の平面を有し、上記第２の凸面は上
記第１及び第２の曲率中心から間隔をおく第４の
曲率中心を有し、上記第１の平面は上記第１、第
２及び第３の曲率中心から間隔をおいて位置して
おり、 上記色消しレンズは更に上記第１の平面上の
別々の視野に入射する光及び該視野から出射する
光を結合するための第１及び第２のプリズムを備
えており、上記プリズムは上記第１及び第２の屈
折率よりも高い第３の屈折率を有するガラスで作
られており、上記プリズムの各々は上記投影レン
ズの像平面及び物体平面の一つに向いた第２の平
面を有し、上記各プリズムの光学路長は上記像平
面及び物体平面と上記第２の平面との間の距離が
塵埃粒子の合焦を防止するのに充分な大きさにな
るように定められたことを特徴とする投影装置。 ２ 色消しレンズが、メニスカスレンズ、平凸レ
ンズ及びプリズムから成つている請求の範囲第１
項記載の投影装置。 ３ 反射面が264mmの曲率半径を有し、第１の凸
面が74.95mmの曲率半径を有し、凹面及び第２の
凸面が35mmの曲率半径を有している請求の範囲第
１項記載の投影装置。 ４ 色消しレンズが重フリントガラスにより作ら
れており、平凸レンズの上記第１の平面が前記第
３および第４の曲率中心のいずれかよりも前記第
２の凸面に近い位置にある請求の範囲第１項記載
の投影装置。 ５ プリズムが重クラウンガラスにより作られ
て、像平面と物体平面とが前記第２の曲率中心の
両側に位置するような光学路長を有し、前記第２
の平面が前記像平面および前記物体平面の一方に
面しかつ前記第３および第４の曲率中心よりも前
記第１の曲率中心に近い位置にある請求の範囲第
１項記載の投影装置。 ６ 第１の凸面が反射面から光軸に沿つて空気の
189.32mmだけ間隔をおいており、第１の凸面が凹
面から軽フリントガラスの37.60mmだけ間隔をお
いており、第２の凸面が第１の平面から重フリン
トガラスの10.02mmだけ間隔をおいており、上記
第１の平面は第２の平面から重クラウンガラスの
26.80mmだけ間隔をおいており、上記第２の平面
は像平面及び物体平面から空気の1.79mmだけ間隔
をおいている請求の範囲第３項記載の投影装置。 ７ 軽フリントガラスがシヨツトSF2であり、重
フリントガラスがシヨツトKF6であり、重クラウ
ンガラスがシヨツトLAKN7である請求の範囲第
６項記載の投影装置。 ８ 凹面及び第２の凸面が接合し合わされてお
り、もつて第３及び第４の曲率中心が実質的に一
致している請求の範囲第１項記載の投影装置。 ９ 像平面が水平であり、物体平面及び光軸が上
記平面に対して鋭角に設定されている請求の範囲
第１項記載の投影装置。 １０ 色消しレンズがメニスカスレンズから第１
の平面へ向つて内方へ傾斜しておつて、像平面及
び物体平面にそれぞれあるウエーハ及びレチクル
の動きのための〓間を提供している請求の範囲第
９項記載の投影装置。 １１ 色消しレンズがメニスカスレンズから第１
の平面へ向つて内方へ傾斜しておつて、像平面及
び物体平面にそれぞれあるウエーハ及びレクチル
の動きのための〓間を提供している請求の範囲第
１項記載の投影装置。 １２ 各ダイス体が基準マークを有している複数
のダイス体を有する半導体ウエーハを更に他の基
準マークを有している少なくとも１つのパターン
の投影像と整合させるマイクロリトグラフイ装置
における使用のための改良された装置において、 光のビームをレチクルへ向つて導くための手段
と、 上記ビームの一部が上記レチクルのパターンの
基準マークを照明することを許すためのアパーチ
ヤを有するシヤツタ手段と、 投影レンズとを備えており、上記投影レンズ
は、 光軸上にアパーチヤを有する球状凹面ミラー
と、 上記ミラーに向いた第１の凸面及び上記ミラー
に対し反対側に向いた凹面を有するメニスカスレ
ンズと、 上記凹面に向いた第２の凸面及び上記ミラーに
対し反対側に向いた第１の平面を有する平凸レン
ズと、 上記第１の平面上の別々の視野に出入する光を
結合するための第１及び第２のプリズムとを具備
し、上記プリズムの各々は上記投影レンズの像平
面及び物体平面の一つに向いた第２の平面を有
し、上記像平面及び物体平面は上記第２の平面か
ら間隔をおいており、もつて上記ビームの上記一
部が上記物体平面に位置するレチクルを通過して
上記像平面に位置するウエーハを照明するように
なつており、更に、 上記像平面においてウエーハを移動させて上記
レクチルパターンの基準マークの投影像を上記ウ
エーハ上のダイス体の更に他の基準マークと整合
するための手段と、 上記ミラーの上記アパーチヤを通つて散乱した
光を検出するための、及び上記投影像が上記更に
他のマークと整合するときに上記移動手段を停止
させるための手段とを備えて成る装置。 １３ シヤツタ手段が、ビームのスペクトルのう
ち、マイクロリトグラフイ印画のためにダイス体
を露光するのに通常用いられる部分の通過を妨げ
るためのフイルタを備えている請求の範囲第１２
項記載の装置。 １４ 検出するための手段が、散乱光が投影レン
ズを通過したときに引き起される色ずれを補正す
るための手段を備えている請求の範囲第１２項記
載の装置。 １５ 検出するための手段が、ダイス体の所定領
域上の基準マークから散乱させられる光を通過さ
せるために選択的に位置決め可能な複数のアパー
チヤを備えている請求の範囲第１２項記載の装
置。 １６ 検出するための手段が、レチクル上の基準
マークの投影像の周りのダイス体の領域からのも
の以外の全ての散乱光を阻止するためのマスク手
段と、上記マスク手段を通過する光の強度を検出
するための光電子増倍管とを備えている請求の範
囲第１２項記載の装置。 １７ 補正手段が、散乱光が光軸から遠くへそら
すための手段と、上記そらせ後に上記散乱光を受
入れるためのレンズ手段とを備えており、上記散
乱光が上記レンズ手段を中心はずれに通過するよ
うになつている請求の範囲第１２項記載の装置。 １８ 相互間隔をおく基準マークを有するレチク
ルパターンを位置決めし、その後、上記パターン
及びマークの像を、更に他の対応的に位置する基
準マーク付きの複数のダイス体を有する半導体ウ
エーハ上へ投影するようになつているマイクロリ
トグラフイ装置において用いるための装置におい
て、 光のビームをレチクルへ向つて導くための手段
と、 上記ビームの一部が上記レチクルパターンの相
互間隔をおく基準マークを照明することを許すた
めのアパーチヤを有するシヤツタ手段と、 投影レンズとを備え、上記投影レンズは、 光軸上にアパーチヤを有する球状凹面ミラー
と、 上記ミラーに向いた第１の凸面及び上記ミラー
に対し反対側に向いた凹面を有するメニスカスレ
ンズと、 上記凹面に向いた第２の凹面及び上記ミラーに
対し反対側に向いた第１の平面を有する平凸レン
ズと、 上記第１の平面上の別々の視野に出入する光を
結合するための第１及び第２のプリズムとを具備
し、上記プリズムの各々は上記投影レンズの像平
面及び物体平面の一つに対向する第２の平面を有
し、上記物体平面及び像平面は上記第２の平面か
ら間隔をおいており、もつて上記ビームの上記一
部は上記物体平面に位置するレチクルを通過して
上記像平面に位置するウエーハを照明するように
なつており、更に、 上記像平面に位置して上記レチクルパターンの
相互間隔をおく基準マークの投影像からの光を散
乱させるようになつているウエーハ手段と、 上記レチクルパターンの相互間隔をおく基準マ
ークの投影像から上記ウエーハ手段によつて上記
ミラーの上記アパーチヤを通つて散乱させられる
光を透過させるように選択的に位置決め可能な間
隔アパーチヤを含む手段と、 上記レチクルパターンの相互間隔をおく基準マ
ークの投影像を上記間隔アパーチヤと整合させる
ために上記物体平面において上記レチクルを移動
させるための手段と、 上記間隔アパーチヤを通過した光を検出するた
めの、及び上記投影像が上記間隔アパーチヤと整
合するときに上記移動手段を停止させるための手
段とを備えて成る装置。 １９ シヤツタ手段が、ビームのスペクトルのう
ち、マイクロリトグラフイ印画のためにダイス体
を露光するのに通常用いられる部分の通過を妨げ
るためのフイルタを備えている請求の範囲第１８
項記載の装置。 ２０ 検出するための手段が、散乱光が投影レン
ズを通過してときに引き起される色ずれを補正す
るための手段を備えている請求の範囲第１８項記
載の装置。 ２１ 検出するための手段が、レチクルパターン
の基準マークの予め選択された投影像が散乱させ
られる光を通過させるために選択的に位置決めさ
れる複数の更に他のアパーチヤを備えている請求
の範囲第２０項記載の装置。 ２２ 検出するための手段が、レチクル上の基準
マークの投影像の周りにダイス体の領域からのも
の以外の全ての散乱光を阻止するためのマスク手
段と、上記マスク手段を通過する光の強度を検出
するための光電子像倍管とを備えている請求の範
囲第２０項記載の装置。 ２３ 補正手段が、散乱光を光軸から遠くへそら
すための手段と、上記そらせ後に上記散乱光を受
入れるためのレンズ手段とを備えており、上記散
乱光が上記レンズ手段を中心はずれに通過するよ
うになつている請求の範囲第１８項記載の装置。 技術分野 本発明は半導体ユエーハ上にパターンをマイク
ロリトグラフ的に形成するための装置に関する。
更に詳細には、本発明は所定の焦点面上にパター
ン像の１対１の投影を行なうための改良された装
置に関する。 背景技術 集積回路を製作するのは、半導体ウエーハ上にパ
ターンを正確に形成するための方法が必要であ
る。ホトリトグラフイまたは単にマスキングとし
て知られている写真食刻法がこの目的のために広
く用いられている。超小形電子回路は一層ずつ
順々に作り上げられ、各層はホトリトグラフイ・
マスクから受入れるパターンに基づいて形成され
る。かかるマスクは一般にウエーハとほぼ同じ大
きさのガラス板を備えており、該板はその面にわ
たつて単一のパターンを多数回繰返して有してい
る。繰返される各パターンは、ウエーハの層上に
印写すべきパターンに対応している。 マスクパターンは、コンピユータ制御式の光ス
ポツトまたは電子ビームを感光性板を横切つて走
査させることによつて発生させられる一次パター
ンを有する光学レチクルから作られる。上記レチ
クルパターンは、一般に、ウエーハ上に印写すべ
き最終的大きさのパターン10倍の大きさである。
上記レクチルパターンの10分の１の大きさの像を
最終的マスク上に光学的に投影する。上記レチク
ルパターンを、反復焼付け法で、マスク上に多数
回並べて再生する。レチクル製作における最近の
進歩により、最終的パターンと同じ大きさのパタ
ーンを有するレチクルを製作することが可能とな
つている。このようなレチクルをウエーハ上に整
合及び合焦させることができれば、マスク製作を
大巾に簡単化するかまたは全く省くことができ、
これにより大巾の費用節減が得られる。 ホトリトグラフイ法においては、ウエーハの面
上に既に形成されている層に対してマスク上の各
パターンを正確に位置決めすることが必要であ
る。一つの方法は、マスクをウエーハの面からご
く僅か離して保持し、そして該マスクを該ウエー
ハ内のパターンと視覚的に整合させることであ
る。整合を得た後、上記マスクを押圧して上記ウ
エーハと接触させる。次に、上記マスク全体を紫
外線にさらし、上記ウエーハの面上のホトレジス
トを露光させる。ウエーハとマスクとの間の空間
を排気して緊密接触させることも屡々行なわれ、
大気圧がウエーハとマスクとを互いに押しつけ
る。この後者の装置は一般に密着プリンタとして
知られている。密着プリンタの一つの欠点は、マ
スクが急速に摩耗して使用不能となることであ
る。マスクの製作には高い費用がかかるので、マ
スクを摩損させることのない他の方法のあること
が望ましい。 上述の事情から、最近の趨勢は投影整合として
知られている方向へ向かつており、この方法にお
いては、マスクパターンの像を光学系を介してウ
エーハ上に投影する。この場合には、マスクの寿
命は実質上無制限である。しかし、一つの欠点
は、ウエーハの大きさが次第に増大してきてお
り、そして、この大きな面積にわたつて正確な像
を投影することのできる光学装置を設計するとい
う仕事が益々困難になりつつあるということであ
る。他の欠点は、投影像をウエーハ上に合焦させ
るために若干の機械において用いられる可動式投
影光学装置である。かかる可動式光学装置を合焦
させ、そして該装置を合焦状態に保持することが
困難の場合が屡々ある。 最近の投影整合装置においては、数十平方セン
チメートル（数平方インチ）の面積にわたつてマ
イクロメートル単位の大きさ形状を解像すること
のできるレンズを作るという極めて困難な問題を
回避することが企図されている。１平方センチメ
ートル程度の遥かに小さい面積を露光し、そし
て、ウエーハ全面にわたつてマスクパターンの投
影像をステツピング動作または走査させることに
よつてこの露光を繰返す。かかる機械は投影ステ
ツパとして知られている。今までのところ、商業
的に受容可能な投影ステツパを提供しようとする
全ての試みは満足すべき程度には至つていない。
かかる装置においては、１対１または単位倍率の
投影光学装置の使用が益々頻繁になつてきてい
る。しかし、かかる装置において適切に補正され
た適当に大きな視野を得るということは、当業者
に対して依然として問題を露呈している。その結
果、現在市販の小形のレチクルを用いてウエーハ
上にパターンを直接的に形成し、これにより大形
の多重パターンマクスに対する必要性を除去する
ことのできる投影ステツピング機に対する必要性
が依然として存在している。 単位倍率反射屈折形レンズ装置は従来から種々
の用途に用いられている。米国特許第2742817号
には種々の型の単位倍率レンズが開示されてお
り、そのうちの一つにおいては、凹状球面ミラー
を平凸レンズと組合わせ、上記レンズを上記ミラ
ーと該ミラーの曲率中心との間に位置させてい
る。上記平凸レンズの曲率半径は、これが上記ミ
ラーの曲率中心と符合しないように選択されてお
り、上記レンズの屈折率及び分散性は該レンズの
ペツツバルの和が上記ミラーの曲率と数値的に等
しくあるように選定されている。上記米国特許
は、色補正を得るために単一形平凸レンズを接合
形二重レンズで置き換えることができるが、しか
し、このような簡単な装置においては、種々の収
差を補正することにおいてかなりの困難が生ずる
ということを示している。色消し二重レンズを用
いると、レンズを、単一形平凸レンズを用いる場
合よりも焦点平面に近く配置することができると
述べている。 「ザイデル収差なしの単位倍率光学系（Unit
Magnification Optical System Without Seidel
Aberrations）」なる題名の論文が、1959年７月
に、ジヤーナル・オブ・ザ・オプテイカル・ソサ
イテイ・オブ・アメリカ（Journal of the
Optical Society of America）の第49巻、第７
号の第713頁ないし第716頁に掲載された。著者の
ジミー・ダイソン（J.Dyson）は、凹面ミラーの
半径及び平凸レンズを、上記レンズの上部主焦点
が上記ミラーの面上に在るように、及び諸球状面
の曲率中心が一致するように選定すれば、上記平
凸レンズの平面がこの光学系に対する共通の物体
像平面となるということを開示した。球欠的像平
面は平らであり、一方、接線面は４次の曲線であ
る。レンズに入る及びこれから出る光を結合する
プリズムの使用、及び、プリズム面と像／物体面
との間の小さなエアギヤツプの使用が開示され
た。このようなエアギヤツプはレンズによつて生
ずるものとは逆向きの球面収差及び色収差を引き
起こすと述べられており、それで、ギヤツプの厚
さ及びガラスの種類を正しく選定することによ
り、これら両方の収差を同時に補正できるように
なると上記著者は述べている。 シー・ジー・ウイン（C.G.Wynne）著の「投
影コピー用単位屈折力望遠鏡（Ａ Unit Power
Telescope for Projection Copying）」なる題名
の論文が、1969年に、オプテイカル・インストル
ーメンツ・アンド・テクニツクス（Optical
lnstruments and Techniques）なる図書の第429
頁ないし第434頁に掲載された。投影リトグラフ
イによる超小形回路の製作に用いるための投影装
置が開示されている。凹状球面ミラー、メニスカ
スレンズ、平凸レンズ及びビームスプリツタが用
いられている。投影波長及び整合波長の両方を補
正するためには全ての球面が同心的であることが
必要であり、メニスカスレンズの材料は平凸レン
ズの材料よりも高い分散を有することが必要であ
り、また、ペツツバルの曲率の色補正を得るため
には諸レンズは同じ平均屈折率を有していなけれ
ばならないが分散を異にすることが必要である。
物体／像平面とビームスプリツタの面との間にエ
アギヤツプを用いることが開示されている。上記
著者は、「平らな平行空気空間を導入することに
よつて生ずる球面収差は、より高い屈折率の平ら
な平行板を導入することによつて生ずる球面収差
と逆符号である」であることに注目している。そ
して、「平らな平行空気空間のザイデル球面収差
は……従つて、ビームスプリツタキユーブの屈折
率を、これが接合される平凸レンズの屈折率より
も僅かに高くすることによつて補正され、そし
て、ガラスの分散を適切に選定することにより、
色収差を同時に補正することができる。より高度
の球面収差は補正できないが、小さな空気空間に
対しては、未補正の残差は極めて小さい。」と述
べている。ウインのレンズは、大きな視野にわた
つて改善された補正を提供した。しかし、このレ
ンズは極めて大形であり、像平面及び物体平面に
おけるエアギヤツプはかなり小さく、そして、像
平面及び物体平面の方位のために、投影ステツピ
ング機におけるこのレンズの使用は余り実用的で
なくなつている。ウインの装置を変形したものが
米国特許第3536380号に示されており、該特許に
は、球状面が全て同心的である単位倍率レンズが
開示されている。 米国特許第4103989号にはいくつかの単位屈折
力同心形光学装置が開示されている。この発明者
は、レンズの平径をミラーに対して変化させるこ
とによつてザイデル収差を除去するためにダイソ
ンが示唆した公式を回避した。しかし、諸球状面
の同心性は保持されている。像平面と物体平面と
を分離させるプリズムの使用を教示しており、そ
して、このような構成はダイソンによるビームス
プリツタよりも優れていると述べている。 米国特許第4171871号には更に他の型の色消し
単位倍率光学装置が開示されている。極めて広い
スペクトル範囲にわたつてレンズを補正するため
には、この発明者は、諸球状面が非同心性である
ことを許し、そして、上記範囲内の全ての波長に
おいてレンズを補正するために、８個というよう
な多数の光学面及び６種類のガラスを用いてい
る。合計約110ミリメートルの厚さのガラスを用
いて、高さ約５ミリメートルのかなり小さな補正
された視野及び0.39ミリメートルに過ぎないエア
ギヤツプを得ている。 発明の開示 本発明は、レチクルパターンの像を１対１の倍
率でウエーハ上に投影するための装置を提供する
ものである。 本発明によるこの投影装置は、マイクロリトグ
ラフイに使用するのに特に適したものであり、反
射屈折型の１倍の色消し非点収差補正式装置であ
る。本発明の投影装置は、第１の曲率中心を有す
る凹球面状反射面と、この反射面と上述の第１の
曲率中心との間に位置する色消しレンズとを備え
ている。色消しレンズは第１の屈折率を有するガ
ラスで作つたメニスカスレンズを備えており、こ
のメニスカスレンズは上記反射面に向いた第１の
凸面と上記反射面に対し反対方向に向いた凹面を
有する。そして、第１の凸面は、上記第１の曲率
中心から間隔をおく第２の曲率中心とを有し、上
記凹面は上記第１及び第２の曲率中間から間隔を
おく第３の曲率中心を有する。色消しレンズはま
た上記第１の屈折率よりも低い第２の屈折率を有
するガラスで作つた平凸レンズを備えており、上
記平凸レンズはメニスカスレンズの上記凹面の方
に向いた第２の凸面を有し、この第２の凸面は上
記第１及び第２の曲率中間から間隔をおく第４の
曲率中心を有する。上述の平凸レンズはまた上記
反射面に対し反対方向に向いた第１の平面を有
し、この第１の平面は上記第１、第２及び第３の
曲率中間から間隔をおいて位置する。さらに、上
述の色消しレンズは上記第１の平面上の別々の視
野に入射し及び該視野から出射する光を結合する
ための第１及び第２のプリズムを備えている。こ
のプリズムは上記第１及び第２の屈折率よりも高
い第３の屈折率を有するガラスで作られており、
上記プリズムの各々は投影レンズの像平面及び物
体平面の一つに対向する第２の平面を有する。こ
れらプリズムの光学路長は、上記像平面及び物体
平面と上記第２の平面との距離が塵埃粒子の合焦
を妨げるのに充分な値となるような長さである。

【図面の簡単な説明】

第１図は複数のダイス体が上に形成されている
代表的なウエーハの平面図である。 第２図はウエーハ上のダイス体及びダイス体上
の基準マークを示す第１図のウエーハの部分拡大
図である。 第３図は投影ステツパの略斜視図である。 第４図は投影ステツパの照明装置の光学的略図
である。 第５図は投影ステツパの投影装置及び基準マー
ク検出装置の光学的略図である。 第６図は第１５図の６−６線に沿つて見た投影
ステツパのウエーハプラツトホームの簡略平面図
である。 第７図は第６図の７−７線に沿つて見たウエー
ハプラツトホーム及び合焦装置の部分断面及び部
分的略図である。 第８図は合焦装置の流体系路の略図である。 第９図は第１５図の９−９線に沿つて見たレチ
クル並びにレチクルを保持及び前進させるための
装置の正面図である。 第１０図は照明装置及び投影装置の諸部分を仮
想線で示す投影ステツパの部分正面図である。 第１１図は光学的投影及び整合装置を仮想線で
示す第１０図の１１−１１線に沿う部分断面図で
ある。 第１２図は照明及び投影光学装置の簡略拡大部
分斜視図である。 第１３図は第１５図の１３−１３線に沿つて見
た光学的照明装置の立面的断面図である。 第１４図は光学的投影装置並びにウエーハプラ
ツトホーム、光電子増倍管組立体及び照明装置の
諸部分の第１０図の１４−１４線に沿う部分立面
的断面図である。 第１５図は照明及び投影光学装置の部分断面図
である。 第１６図は第１４図の１６−１６線に沿つて見
た、合焦装置の諸部分を仮想線で示してあるウエ
ーハプラツトホームの詳細平面図である。 第１７図は照明出力の相対強度及び400nｍと
450nｍとの間の波長の関数としての陽画レジス
トの感度を示す２重曲線図である。 第１８図は投影光学装置の露光領域の平面図で
ある。 第１９図は光電子増倍管ステージの分解図であ
る。 発明を実施するための最良の形態 概括的説明 第３図及び第１０図は本発明にかかる投影ステ
ツピング機の斜視図及び正面図である。棚部３
は、第６図ないし第８図、第１０図、第１２図、
第１４図及び第１６図に示すチヤツク３２を含む
ウエーハ位置決め装置７９を支持する。棚部３の
下には、電源及びコンピユータ（図示せず）を収
容するための空所４がある。棚部３の上方には、
照明装置３４、投影装置５０、暗視野自動整合装
置６０、及び整合装置６０をモニタするための陰
極線管デイスプレイ５がある。 作動においては、第９図及び第１２図ないし第
１５図に示すレチクル２０を照明装置３４と投影
装置５０との間に置く。整合装置６０はウエーハ
位置決め装置７９の動きを制御して、第１図及び
第２図に示すウエーハ１０のダイス体１２をレチ
クル２０上のパターンの投影像と整合させる。第
６図ないし第８図、第１０図、第１１図、第１４
図及び第１６図に示す合焦装置１００が、上記レ
チクルパターンの投影像を上記ウエーハ上の最適
焦点に保持する。ダイス体１２の露光した（像映
写なしの）領域を現像するために、照明装置３４
の光出力を増す。露光後、上記ウエーハ位置決め
装置を移動またはステツプ動作させて、ウエーハ
１０の部分を、投影されたレチクル像と整合及び
合焦させる。 ウエーハ 第１図及び第２図に、列及び行に配置された複
数のダイス体１２を備えたウエーハ１０を示す。
各ダイス体１２は、ダイス体の相隣るまたは相対
向する角部に１対の基準マーク１４及び１６を有
す。マーク１４及び１６は例えば小さな「＋」記
号の形のものである。後で詳述するように、マー
ク１４及び１６を用いて、ダイス体をレチクルパ
ターンの投影像と整合させる。 レチクル ステツピング機２はまたは第９図及び第１２図
ないし第１５図に示すレチクル２０を有す。レチ
クル２０は、フレーム２２内に取付けられてお
り、且つ、該フレーム内に一列に配置されている
複数のパターン２４を有す。フレーム２２は、相
対向して開口している１対のレチクルガイド２６
の間に配置されている。皮膜（図示せず）がレチ
クル２０を覆つている。皮膜は、上記レチクルの
表面を塵埃及び他の汚染物から密封する薄い透明
な膜である。上記皮膜は、投影されたレチクル像
が、該皮膜に披着する汚染物によつて実際上影響
を受けることのないように、パターン２４の表面
から所定距離をおいてフレーム２２内に保持され
ている。 各パターン２４は、ダイス体１２上のマーク１
４及び１６と同じ様に、パターンの相隣るまたは
相対向する角部に１対の基準マーク２８及び３０
を有す。各個別ダイス体上のマーク１４及び１６
は、レチクル２０の像を各個別ダイス体に印画す
る前に、該レチクルの投影像のマーク２８及び３
０とそれぞれ整合させられる。 ウエーハ位置決め装置 第６図ないし第８図、第１０図ないし第１２
図、第１４図、第１５図及び第１６図に示す真空
チヤツク３２のような保持手段が投影装置５０の
下方に配置されている。チヤツク３２は、Ｘ方向
及びＹ方向のような２つの座標方向に直線的に移
動可能であり、ダイス体１２上のマーク１４，１
６の一つをレチクル２０の投影像上の一つのマー
ク２８，３０と整合させるようになつている。上
記チヤツクはまた、上記Ｘ方向及びＹ方向で決定
される平面と同じ平面内で回転可能であり、ダイ
ス体１２上のマーク１４，１６の他のものをレチ
クル２０の投影像上のマーク２８，３０の他のも
のと整合させるようになつている。チヤツク３２
はまた垂直方向に移動可能であり、後述するよう
にダイス体１２上の投影像を最適に合焦させるよ
うになつている。チヤツク３２には、その上面
に、第８図に示す複数の同心的の狭い囲みランド
３０２が設けられている。比較的広い溝３０３が
ランド３０２を互いに分離させ、後述するように
ウエーハ２０を割り込ませてランド３０２上に実
質的に平らに横たわらせるようになつている。 照明装置 第３図ないし第５図、第１０図ないし第１５図
及び第１９図に示すレチクル照明装置３４は、定
格200Wの水銀短絡アークランプのような光源３
５を備えている。上記水銀ランプは、ウエーハ露
光中は500Wでパルス的に点灯させられ、整合及
び他の操作中は100Wの待機電力に保持される。
従つて、代表的なウエーハ・ステツピング動作中
における上記ランプの平均消費電力は約200Wで
ある。 長円形反射体３６が、上記ランプのアーク像を
光パイプ４０の一端部上に合焦させる。ダイクロ
イツクミラー３７は選択された光の波長帯域のみ
を反射し、これにより、上記ランプのスペクトル
の赤外部及び紫外部が上記レチクルに到達するの
を防止する。半球レンズ３８，３９が光パイプ４
０の両端に接合されており、該レンズは、パイプ
４０に入る及びこれから出る光の結合を助け、ま
た該パイプの端面を保護する。光の光パイプ４０
から出、レンズ３９、及び可動シヤツタ４４を有
するシヤツタステータ４３、及びレンズ・ミラー
装置４７を通過してレチクル２０を照明する。 光パイプ４０の機能は、ランプ端部における不
均一な光強度分布をレチクル端部における均一な
光分布に効率的に変換することである。上記光パ
イプ内の内部反射は本質的に無損失的である。入
つて来る光は各内部反射で折り返されて統合させ
られ、これにより不均一性が減る。光パイプ４０
の一つの主な利点は、ランプまたは光源３５の整
合誤りがあつても、これは単に統計出力強度を減
少させるだけであつて、均一性に格別悪影響を与
えることがないということである。 光学的投影装置 整合シヤツタ 照明装置３４の出力端近くに配置されている検
出器（図示せず）によつてモニタされる所定の露
光後、ランプ電力を100Wに低下させ、且つ同時
にシヤツタ４４をアパーチヤ平面に移動させる。
光源３５からの光の小部分はシヤツタ４４内の十
字形開口４５を通過し、レチクル２０上のマーク
２８，３０を照明する。高域誘電体フイルタ（図
示せず）が開口４５を覆つており、整合中にｇ線
及びｈ線にウエーハ露光されるのを防止するよう
になつている。或るウエーハ・レベルに対して
は、整合信号を強めるために水銀ｇ線を使用する
ことが必要なことがある。この場合は、ウエーハ
に到達する強度の相対的露光値は正常露光中の２
％である。 広帯域照明 500Wにおいて、400nｍないし450nｍ間におけ
る照明装置３４の出力強度を0.5W／cm²において
測定した。第１７図に見られるように、このスペ
クトル分布は、450nｍ及び436nｍに強い線があ
る高レベルの連続線で特徴づけられる。第１７図
に示す陽画レジストの感度が与えられると、
436nｍ線のみを用いる場合と比較して、400nｍ
ないし450nｍ帯域全体を用いて約３倍の露光時
間減少が得られる。更にまた、広帯域照明により
定在波の影響が減り、酸化物ステツプに対して綿
巾制御が改善される。 単位倍率レンズ 第３図ないし第５図、第１１図ないし第１５図
及び第１９図に示す光学的投影装置５０は、大き
さ及び形状がレチクルパターン２４と同じである
（即ち、拡大または縮小なしの）像を所定の焦点
平面上に投影する。投影装置５０は２つの構成部
品、即ち、凹球面状反斜面を形成する曲率半径
10.16cmの前面球状凹面ミラー５２及び接合形色
消しレンズを形成する色消しプリズム組立体５４
を備えている。組立体５４は互いに接合されたメ
ニスカスレンズ即ちメニスカス部材５３及び平凸
レンズ即ち平凸部材５５からなつており、これら
部材は凹面ミラー５２の全ての非点収差をｇ及び
ｈの各水銀線に対して１対１で補正する。１対の
プリズム５６，５７はこの色消しレンズ即ち色消
しプリズム組立体の一部であり、そしてまた、第
５図に示すようにレチクルパターン平面Ｒをウエ
ーハ像平面Ｗから分離させる。真空チヤツク３２
とレチクル２０との間に適切な隙間を与えるため
に、光軸５１を水平面から15度傾斜させ、これに
より、レチクル２０を真空チヤツク３２の移動の
Ｘ−Ｙ平面に対して30度の角度に置く。従つて、
パターン２４を通過する光はプリズム５６で反射
され、レンズ即ち部材５５，５３を通つてミラー
５２に当たり、折り返してレンズ５３，５３及び
プリズム５７を通り、真空チヤツク３２上に置か
れたウエーハ１０上に当たる。 ミラー５２は、整合装置６０の一部である円錐
状アパーチヤ５８を有している。各ダイス体とレ
チクル投影像との自動整合は、整合信号を発生す
る型の暗視野像映写を用いる投影装置５０によつ
て行なわれる。投影装置５０の設計は、諸光学部
材の定置のままにしておくことのできるようにウ
エーハを独立に移動させて正しい合焦を得るよう
にすることによつて簡単化される。 第５図に示すように、ミラー５２及び複合色消
しプリズム組立体５４は光軸５１中心に対照的に
配置されている。物体平面またはレチクルパター
ン平面Ｒは軸５１の一方の側にあり、像またはウ
エーハ平面Ｗは反対の側にある。投影装置５０に
ついての詳細を下の第１表に示す。当業者には解
るように、第１表はこの光学装置を、光学路の２
分の１に沿つて光が通過する諸光学及び材料に従
つて記述するものである。第１欄には順次続く面
を示す。第２欄には面の後ろの材料の厚さをミリ
メートル単位で示す。第３欄には幾何学的データ
を示し、第４欄には材料を示す。面Ｂ，Ｃ，Ｄ
（それぞれ、プリズム５６または５７、平凸部材
５５、及びメニスカス部材５３）に対する材料
は、光学ガラスの周知の販売会社であるシヨツト
社（Schott Company）で使用されている名称で
示す。当業者には解るように、諸球状面は非同心
的である。即ち、これらの曲率中心は一致してい
ない。この特徴により、同心的設計でなし得るよ
りも高度の像補正を行なうことができる。

【表】 当業者には解るように、シヨツト社の材料
LAKN7はランチウム（lanthium）重クラウンガ
ラスであり、シヨツト社の材料KF6は軽フリント
ガラスであり、シヨツト社の材料SE2は重フリン
トガラスである。 プリズム５６，５７は複数の機能をなす。両プ
リズム５６，５７の頂角αは75°であり、相対向
する互いに等しい内角βは52.5°である。第１５
図を参照されたい。プリズム５６，５７は、投影
装置５０に入る及びこれから出る光を結合する。
更に、上記プリズムは、面５６ａとレチクル２０
との間、及び面５７ａとウエーハ１０との間に
1.78mmのエアギヤツプを作るように形成されてい
る。このようなエアギヤツプは、ウエーハ１０及
びレチクル２０をウエーハ平面Ｗ及びレチクルパ
ターン平面Ｒのそれぞれ内に及びこれから外に移
動させるのに必要な機械的隙間のために必要とな
るものである。上記エアギヤツプは、200ミクロ
ンというような大きな塵埃粒子がこの装置に悪影
響を与えることのないように、充分に大きいもの
である。かかる粒子は1.78mmのエアギヤツプ内に
合焦されることはない。装置５０を介して光を効
率的に結合し及び上記大きなエアギヤツプを提供
するのはプリズムの材料と角度的形状との上記独
特の組合せである。 投影装置５０の他の利点は、全ての光学レンズ
部材５３，５５，５６，５７が全て好ましいガラ
スで作られるということである。かかるガラス
は、他の種類のガラスである場合よりも容易且つ
確実に製造される。 レンズの構成 10個の光学面のうちの３つは球状であり、その
うちの２つはλ／10よりも良好に作ることが必要
である。面Ａ及びＢはλ／４までの平坦度に研磨
される。プリズム斜辺５６ｄ及び５７ｄは、リン
ズ対レンズのゆがみを最小化するためにλ／20ま
でに規定される。自動整合装置６０を用い、ゼロ
側面５５，５３カラー（Zero lateral ５５，５
３calor）に対して調節を行なうことにより凹面
ミラー５２をプリズム組立体５４に整合させるこ
とができる。この整合法により、平凸部材５５及
びメニスカス部材５３に対する中心外れ裕度は、
大部分の設計標準によつて約125μｍの大きなも
のとなる。プリズム５６，５７をメニスカス部材
５３の平坦面に接合するには、像視野の縁の近く
での光線のぼけを避けるために若干の注意が必要
である。 光学的透過度 スプリアス反射及びゴースト像をピーク露光値
の１％以下に保つためには光学被覆を空気−ガラ
ス面Ａ及びＤに被着する。これは、ガラス−空気
面上のMgF₂の単一のλ／４被覆を用いてなされ
る。このプリズム設計により、全内部反射が全て
の光線角で生じ、従つて、像の品質に対して有害
な影響のある偏向及び位相乱れをひき起す可能性
のある金属または誘電体被覆をプリズム斜辺５６
ｄ，５７ｄ上に施す必要がなくなる。凹面ミラー
５２を、500〜600nｍからの約90％反射率を有す
る保護アルミニウムで被覆する。吸収及び表面反
射を含めて、投影レンズを通ずる全透過度は、レ
ジスト感光度400〜450nｍスペクトル帯域におい
て80％である。 ２ 波長補正 実際の投影装置５０の設計性能を第表に要約
して示す。1.0のストレール（Strehl）比は、レ
ンズの性能を制限するものが製作誤差及び焦点外
れのみであるという完全なレンズを意味する。ス
トレール比は、規定された視野高さにわたる２つ
の波長において最小化される。設計はｇ及びｈの
各水銀線（それぞれ436nｍ及び405nｍ）におい
て最適化され、16.8mmの視野半径にわたつて0.99
の最小ストレール比が得られた。残留非点収差
は、λ／15のアパーチヤにわたるピークピーク波
面誤差に対応する焦点平面の±0.65nｍ以内に保
持される。 第表 レンズの性能 開口数 0.30 視野高さ 16.8mm 補正済み帯域 400〜450nｍ 整合帯域 400〜600nｍ ストレール比 ＞0.99 最小可使用綿巾 0.80ｍ 焦点深度（1μｍ線） 3.5ｍ テレセントリシテイ ＜1.0ｍrad （Telecentricity） 解像度及び焦点深度 線巾制御を0.125μｍよりも良く保持するために
4.8μｍの焦点深度が必要であると見積る。この見
積りは、ｆ／1.6投影レンズを有するｆ／４照明
器を使用することから生ずるσ＝0.4の部分的コ
ヒーレンスを推定するものである。見積られる線
巾変化は、ウエーハの反射率及び表面形状の変化
によつて生ずる実際のレジスト露光の±40％変化
を基礎とするものである。残留非点収差を引き去
ると、可使用焦点深度は3.5μｍとなる。製造にお
いて得ることのできる最小形状は、1μｍの焦点
深度を基礎として、0.8μｍと見積られる。従つ
て、この解像度を得ることは、与えられたウエー
ハ高さと関連しておつて解像度の基礎となる表面
形状及び反射率に依存する。 テレセントリツク設計 １対１の投影装置を設計するに際して考慮すべ
き重要なこととして、テレセントリツク・ストツ
プをレチクルパターン平面Ｒ及びウエーハ像平面
Ｗに配設することが必要である。この必要性を満
たせば、光軸と平行にレチクル側上へ入射する光
線は、ウエーハ側上へ平行に出て行く。この特徴
があるので、共役平面における小さな変化から投
影像の大きさに誤差が生ずるということがない。
第表に見られるように、投影装置５０は完全な
テレセントリシテイから１ｍrad外れているに過
ぎない。その結果、レチクル２０の軸方向位置の
変化は±0.0051cm以下であり、しかも、倍率誤差
は、全露光領域にわたつて0.05ｍ以下である。 熱勾配 この型のレンズについて考慮すべき他の因子
は、レンズ部材内の近紫外線の吸収に基づく像品
質の劣化である。この問題は、365nｍ領域内で
働くように設計されたレンズにおいて特に面倒な
ものとなつている。プリズム組立体５４に使用す
るガラスの正しい選定、および照明装置３４によ
る400nｍ以下の波長の完全な除外を行えば、吸
収に基づく光学的影響を無視できる程度にするこ
とができる。 上記ガラスの吸収及び熱伝導率に対する製造者
の値を用いて、メニスカス部材５３内で生ずる熱
勾配のコンピユータ・シミユレーシヨンを行なつ
た。１秒当り１回の露光を繰返し行なうものとし
て、レチクルを通過する最大時間平均光束を200
ｍｗ／cm²と見積つた。1.5cm²の面積を有する無障
害のレチクルパターンについて最悪の場合を想定
すると、上記コンピユータ・シミユレーシヨンは
メニスカスレンズ５３内の0.07℃／cmの最大温度
勾配を与えた。上記シミユレートした温度特性か
ら得られる屈折率の非均一性の見積り値は1.5×
10^-6を決して越えることがなく、これは市販の最
良の光学的裁断素材に匹敵するものであつた。 露光領域 第１８図に示す露光領域は、半径16.3mmの円形
周辺、及び中心から5.5mm離れているコードを有
する。上記露光領域の角部まで一様な解像度を確
保するために、周辺半径を設計視野高さＨよりも
0.5mm小さく故意に選定して製作及びレチクル配
置の際の誤差に対する安全余地を与える。上記コ
ードによつて与えられる制限により、レチクル視
野の下縁から出て来る全ての光線の、プリズムを
通る無障害の通路が確保される。第１８図に示す
ように、上記の制限によつて得られる最大の正方
形領域は10×10mmである。また、図示のように、
７×21mmの露光領域に対応する３：１の最大縦横
比が得られる。使用者は、これら両極値の間で縦
横比を連続的に選択して定めることができ、１露
光当りの全面積は１cm²から1.5cm²の僅か下までの
範囲にある。 大きな面積を選定すれば、10.16cmのウエーハ
を包含するのに必要とする露光ステツプの回数を
かなり減らすことができる。例えば、ピツチ
0.262×0.351mmの２×８のダイス体アレイは７×
21mmの露光領域に当てはまり、10.16cmのウエー
ハを包含するのに必要とするステツプ回数は51回
である。ピツチを0.401×0.475cmに変えれば、２
×４のアレイを８×18.3cmの露光領域に当てはめ
ることができ、10.16cmのウエーハを包含するの
に必要とするステツプ回数は48回だけとなる。上
記２つの例のいずれにおいても、現在の10：１投
影レンズで得られる直径14〜14.5mmの視野をもつ
てしては、10.16cmウエーハ当り90回以上の露光
が必要となる。 レチクル整合 一つの実施例におけるレチクル２０は、7.62cm
×12.7cm×0.28cmのL.E.30 AR Cr板２１、２つ
のレチクルガイド２６、及び薄皮膜付きの皮膜フ
レーム２２を備えていた。上記レチクル板は、各
視野の角部に基準マーク２８，３０がある４つの
１×パターン視野２４を有していた。レチクルフ
レームの整合を行なうために２つの大きな整合キ
ーをレチクルの各端部に設け、また、レチクルガ
イドの整合を行なうために３つの基準マークを設
けた。これらは第９図には示してない。上記ガイ
ド及び皮膜フレームを接着剤で固定した。 上記種々のレチクル整合マーク及びキーを、通
例は電子ビームパターン発生器を用いて、パター
ン視野を発生させると同時に板２１上に発生さ
せ、必要な整合精度を与えることができる。実際
には、完全な３組のパターン視野並びに整合マー
ク及びキーを、12.7cm×12.7cmの板を横切つて
25.4mm（１インチ）間隔で書込んだ。このような
板を90°回転させ、そしてそのパターンを自動検
査機内で比較して最良の例を選択することができ
る。大きな透明な窓（図示せず）を上下左右に設
け、これにより皮膜フレーム２２を最良列のパタ
ーン上に簡単に整合させることができる。上記フ
レームは、ダイカツト両面接着リングで接着する
ことができる。かかる窓があるので、接着状態の
検査ができる。 皮膜を取付けた後、この弱い皮膜を保護するよ
うに注意しながら、上記板を適当なガラス切断式
取付具内で所定大きさに切断する。次いで上記板
を取付具内に置き、外取付具は、ガイド２６を、
レチクルガイドの整合を助けるために設けた基準
マークに対する所定位置に締め付ける。ガイド２
６をこの位置に接着する。ガイド２６を注意深く
位置決めすることにより、ステツピング機の整合
機構はその作動範囲内にあらしめられる。第８
図、第１４図及び第１９図を参照されたい。レチ
クル２０の整合キーを、好ましくは、或る選定し
た原点から標準のＸ距離に置き、これにより、上
記ステツピング機が、レチクル２０をレチクルス
テージに沿つて移動させることによつて整合装置
６０の十字形マスクを通じて上記キーの像を走査
することができ、及び、ウエーハを走査するとき
に基準マーク２８，３０が十字形マスク内に現わ
れるようにするにはレチクル２０をどこに置くか
を「知る」ことができるようにする。レチクル２
０の整合キーを、好ましくは、同じ原点から標準
のＹ距離（左及び右にそれぞれ4500ミクロン及び
3500ミクロン）に置き、これにより、上記ステツ
ピング機が、整合装置６０の傾斜式窓６４で上記
キーの像を移動させることによつて上記整合装置
の十字形マスク６８，６９を通じて上記キーの像
を走査することができるようにする。第１９図を
参照されたい。次いで、上記ステツピング機は、
ウエーハを走査するときに基準マーク２８，３０
が上記十字形マスク内に現われるようにするには
上記窓をどれだけ傾斜させるかを「知る」。この
傾斜量を各レチクルパターンに対して若干変化さ
せて、レチクルガイド２６をレチクル板２１に取
付ける際の小さな誤差を補償することができる。 フロステイ・ウエーハ 整合装置６０の十字形マスク６８，６９の像を
暗視野像映写装置内に作るために、「フロステ
イ・ウエーハ」と呼ばれる特別の装置を用い、レ
チクルの整合キーの投影像からの光を暗い中央円
錐部内へ折り返し散乱させる。フロステイ・ウエ
ーハは、熱係数補償のために熱成長させた二酸化
シリコンの0.1ミクロンの層、ミラーを作るため
にその上に蒸着したアルミニウムの１ミクロンの
層、及び光を散乱させるために一番上に化学蒸着
によつて被着した非流状の二酸化シリコンの１ミ
クロンの層を有する素材ウエーハからなる。その
効果は状面状の映画映写幕と同様であり、異なる
点は、上記最上の層の粒径が整合キーの投影像よ
りも小さいオーダの大きさであるということであ
る。これにより、整合装置６０に設けられた光電
子増倍管において滑らかな信号が得られる。ウエ
ーハ１０は、レチクル２０をレチクルステージ９
２に沿つて移動させるにつれて投影像の下で走査
されるので、上記のような信号が必要である。 暗視野自動整合装置 整合装置６０は、相異なる大きさのレチクルパ
ターンに対して及びレチクル組立体の誤差に対し
てステツピング機を調節可能ならしめるのに必要
な光学的及び機械的特徴を備えている。第５図、
第１０図、第１１図、第１４図及び第１９図を参
照されたい。球面ミラー５２において出発し、フ
ロステイウエーハまたは基準マークによつて暗い
中央円錐部内に散乱させられた光は、上記暗い円
錐部を形成しているアパーチヤ５８を通過する。
この光ビームは、147mmｆ色消しレンズ６２によ
つて部分的に合焦させられ、そしてフオールデイ
ングミラー６３によつて管６６へ向つてはね返さ
れる。 上記ビームは傾斜式窓６４を通過し、該窓は、
コンピユータ制御窓用モータ６５によつて傾斜さ
せられると、像をＹ方向に屈折的に移動させる。
次いで、上記ビームは200mmｆ平凸レンズ６７を
中心はずれに通過して、１対の十字形マスク６
８，６９の平面に最終的に合焦する。この中心は
ずれ通過により、戻りビームが色消しプリズム組
立体５４を中心はずれに通過するときに生ずる色
ずれが補正される。 十字形マスク６８，６９に到達する前に、上記
ビームは、コンピユータ制御シヤツタ用モータ７
４によつて作動させられるシヤツタ７２内の３つ
のアパーチヤ７０，７１，７２のうちの一つを通
過する。シヤツタ７３は、右または左のアパーチ
ヤ７０，７１がレチクル基準マーク２８，３０ま
たは上述した追加のレチクル整合マークまたはキ
ーを交互に見るように位置決めされ得る。シヤツ
タ７３はまた、大きい方のアパーチヤ７２が両種
のマークを同時に見るように位置決めされ得る。
この正味の効果は、ウエーハを整合させるときの
整合誤差における差を分割することである。大き
いアパーチヤ７２は50％ニユートラル・フイルタ
に相当し、管６６における一定の信号強度を保持
する。 上記光ビームを十字形マスク６８，６９に合焦
させる。この十字形マスクの目的は、上記暗い円
錐部を昇つてくる全ての光を、整合マークまたは
キーの周りの小さな領域からのもの以外を、消す
ことである。マスク６８，６９は、直線エツジ
（図示せず）によつて案内されるクロススライダ
７５に取付けられており、モータ７７で駆動され
るくさび７６によつて等距離ずつ離隔させられ
る。従つて、コンピユータは、与えられた一組の
整合マークまたはキーに対する正しい離隔を選定
することができる。 上記十字形マスクの後で上記ビームは広がり始
める。それで、その光線を光電子増倍管６６内の
ターゲツトカソードに打ち当てるのに充分な程度
に集めるために38mmｆレンズ７８が設けられてい
る。この管は光ビーム強度を電気信号に変換し、
該信号は増巾されてコンピユータに送られ、該コ
ンピユータにおいて上記生の信号はゼロ制御回路
及び増巾利得調節によつて変調され、オペレータ
が陰極線管デイスプレイ５上でモニタすることの
できる信号となる。ピーク検出回路及び分圧器に
より、コンピユータはサンプル点を選定する。光
学像を走査するときは、ピークが検出され、そし
て信号が上記サンプル点へ落ちる。コンピユータ
はレーザ制御ステージから位置信号を集める。互
いに反対方向の走査により位相（時間遅延）誤差
が相殺され、従つてコンピユータは整合特徴の位
置としての単純平均を取るとができる。最終結果
の検査が不変的誤差を示す場合には、使用者は補
償オフセツトをコンピユータソフトウエアに入れ
ることができる。 アパーチヤ５８は暗い円錐部または視野を提供
し、該視野においては、ダイス体マーク１４，１
６の一つによつて散乱させられた光は管６６によ
つて簡単に検出される。レチクルパターンマーク
２８，３０の一つの投影像がダイス体マーク１
４，１６の一つと整合させられると、第５図に略
示するように、上記ダイス体マークのパターン縁
部から散乱した光がミラー５２の中央アパーチヤ
５８を通過する。かかる散乱光はレンズ６２を通
つて伝達され、ミラー６３を通り、そしてシヤツ
タ７３のアパーチヤ７０を通つて光電子増倍管６
６によつて検知される。この光電子増子増倍管
は、受入れた光を変換して対応する電子を増巾的
に発生させるという通例の仕方に構成されてい
る。この方法により、高い信号対雑音比が得ら
れ、従つて整合精度は焦点はずれの影響を余り受
けない。管６６の出力は陰極線管５上にデイスプ
レイされる。この信号の波形は、整合マーク１
４，１６の一つが照明されながら或る与えられた
軸に沿つて走査されるにつれてほぼ放物線形を呈
す。 第１０図、第１１図、第１４図及び第１６図に
示すように、チヤツク３２は、周知の仕方て空気
軸受上に支持されたプラツトホーム即ちウエーハ
位置決め装置７９上に配置されている。モータ８
０（第１０図）、８１（第１１図）及び８２（第
１６図）がそれぞれプラツトホーム７９と連系し
ている。モータ８０及び８１は、普通の仕方でプ
ラツトホーム７９を水平にＸ及びＹの各座標方向
に移動させるようにそれぞれ該プラツトホームに
連結されている。モータ８２は、チヤツク３２の
中心を通つて延びる垂直軸の周りにプラツトホー
ム７９を回転させるようにリードスクリユー８３
を介して該プラツトホームに連結されている。 コンピユータ（図示せず）が、管６６によつて
発生させられた信号を処理し、ダイス体１２上の
各マーク１４とレチクル２０上のマーク２８の投
影像との相対的一致を測定するようになつてい
る。上記コンピユータはこれらの信号を用いてモ
ータ８０及び８１を作動させてプラツトホーム７
９をＸ及びＹの各方向にそれぞれ駆動し、マーク
２８の像をマーク１４と直接的に整合するように
位置決めする。ウエーハ１０を整合させると、そ
の位置を、その後、レーザ干渉計装置（図示せ
ず）のような任意の適当な手段によつて精密にモ
ニタすることができる。このような装置は、プラ
ツトホーム７９の位置の変化を表わす信号を用い
て上記コンピユータを連続的に更新する。 マーク１４とマーク２８の像との間の正確な整
合が得られると、コンピユータはモータ７４を指
導させてシヤツタ７３を回転させる。シヤツタ７
３は、アパーチヤ７１がダイス体１２上のマーク
１６を見てこれとレチクル２０の投影像との整合
を測定するようになる位置へ移動する。次いで上
記コンピユータはモータ８２作動させてプラツト
ホーム７９をチヤツク３２の中心の周りで動か
し、このようにしてマーク１６をマーク３０の投
影像と整合させる。 モータ８０及び８１によるＸ及びＹの各方向の
調節、及びモータ８２による極座標方向の調節
を、マーク１４，１６とマーク２８，３０の投影
像との間の整合が同時になされるまで継続する。
かかる同時整合がなされたら、シヤツタ４４を開
き、そして光源３５を一杯に明るくしてダイス体
１２をレチクル２０上のパターン２４の投影像に
露光させる。その後、ダイス体１２を処理して
（本発明にかかるものではない装置により）、上記
像に従つて電気回路を作る。 レチクル２０上のパターン２４を、ウエーハ１
０上の複数の相異なるダイス体１２上に複写する
ことができる。かかる複写はコンピユータの制御
の下でなされる。しかし、かかる複写を行なう前
に、チヤツク３２を再位置決めし、次のダイス体
上のマーク１４及び１６がレチクル２０上のマー
ク２８及び３０の投影像と整合するようにする。
かかる再整合は上述した仕方で行なわれる。 レチクルの作動 前述したように、レチクル２０は透明なガラス
基板または板２１からなつており、その上に複数
のパターン２４が設けられている。パターン２４
の一つを、コンピユータによつて行なわれる制御
に従つて、或る特定の個数のダイス体１２上に複
写した後、レチクル２０は、レチクルをＸ／Ｙプ
ラツトホーム７９に一時的に結合する押し棒２５
及びベルクランク機構２７によつて次のパターン
へ進ませられる。第９図、第１０図、第１２図、
第１４図及び第１５図を参照されたい。レチクル
ガイド２６はばね装架ローラ９１によつて弾発さ
れ、第９図に略示するレチクル軸受及び整合部材
即ちレチクルステージ９２に押しつけられてい
る。部材９２は滑らかな真直ぐな支え面を有して
おり、該面上でガイド２６が移動させられる。こ
の構成により、レチクル２０は一つの方向に確実
に位置させられる。レチクルは、２つの近接間隔
ピン２２６，２２７を有する押し棒２５によつて
直交方向に確実に位置且つ前進させられる。先導
のピン２２６は一方のガイド２６の縁に押し当た
つている。他方のピン２２７は、レチクルガイド
２６に設けられた凹み内に入つている。第１０図
に略示するベルクランク機構、または他の適当な
機構が、押し棒２５をプラツトホーム７９に選択
的に結合させてレチクル２０を一つのパターンへ
移動させる。 パターン２４の間隔に対応する距離だけレチク
ル２０を制御的に前進させることは、ばね装架さ
れてレチクル２０に対して押しつけられている１
対の間隔ローラ９４を配置することによつて簡単
に行なわれる。このレクチル前進の態様により、
印画操作の際の試験レクチルパターンの使用が容
易になる。レクチル２０が一つのパターンから次
のパターンへ移動する際に、加圧空気がレチクル
２０の下の出入口９６を通じて加えられ、レクチ
ル２０を変位させてローラ９４と整合させる。レ
クチル２０が次のパターン２４へ移動したら、出
入口９６を通る加圧空気の流れを遮断し、そして
該出入口真空を適用する。これにより、レクチル
２０は支持面９８に対向配置され、従つてパター
ン２４は光学路内の一定した正しい位置にあるこ
とになる。 合焦装置―構造 第６図ないし第８図、第１０図、第１１図、第
１４図及び第１６図に示す合焦装置１００は、レ
チクル２０上のパターン２４の投影像をダイス体
１２上に合焦状態に保持する。装置１００は、投
影装置５０のためのハウジング１０１、及びハウ
ジング１０１から下方へ延びるブロツク１０２を
有する。ブロツク１０２の下面１０３はチヤツク
３２の上面の上に延びている。第６図、第７図、
第８図及び第１６図に示すように、３つの空気プ
ローブ路線１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃがブロ
ツク１０２を通つて下面１０３へ下方へ延びてい
る。プローブ路線１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ
は、乾燥した窒素またはきれいな乾燥した加圧空
気のような加圧流体源１０８から延びる圧力路線
１０６と連通している。 合焦装置１００は上部スパイダ組立体２０１及
び下部スパイダ組立体２０２を有す。上記下部組
立体は３つの半径方向アーム２０２ａ，２０２
ｂ，２０２ｃを有しており、該アームの各々はサ
ーボ・シリンダ・ピストン組立体１１０ａ，１１
０ｂ，１１０ｃを支持するためのものである。各
組立体１１０ａ，ｂ，ｃのピストン１１１ａは上
部スパイダ２０１のアーム１２４ａ，１２４ｂ，
１２４ｃによつてチヤツク３２の軸受台３３に連
結されている。各上部スパイダアーム１２４は、
３つのたわみ材１２４ａ，ｂ，ｃの一つによつて
対応の下部スパイダアーム２０２ａ，２０２ｂ，
２０２ｃに連結され、軸方向動きを許し且つ横方
向動きを妨げるようになつている。３つのピスト
ン１１１ａは、ウエーハ１０の平面と平行な平面
を決定するのに必要な３つの点を確定する。 第７図に示すように、軸受台３３はハウジング
３０４を備えており、該ハウジング内では、プラ
ンジヤ３０５が、ばね板３０８に対して働く複数
のばね３０７によつて戻り止ボール３０６に押し
つけられている。軸３０９がチヤツク３２をプラ
ンジヤ３０５上に支持している。誤つてプランジ
ヤ３０５が戻り止ボール３０６から突き外される
と、板３０８によつてマイクロスイツチ（図示せ
ず）が作動させられてステツパＸ／Ｙステージを
停止させる。下部スパイダ２０２は、プラツトホ
ーム７９の上面に固定された予荷重Ｖ字形軸受１
１３により、短い弧内で回転できるように支持さ
れている。２００ステツプ形モータ８２が、
15.88cmの半径においてスパイダ２０２に取付け
られている移動ナツト１１６を有する80ピツチ形
スクリユー８３を駆動する。このリンク仕掛によ
り、21mmの像の各端部において0.1ミクロンの理
論的解像度が得られる。 チヤツク３２は0.227cmの総計垂直移動範囲を
有し、プラツトホーム７９は縦横15.88cm及び
30.48cmの行程を有しており、これにより、上記
チヤツクは、該チヤツクに対する荷重を加減し、
そしてウエーハ像平面Ｗの上に上昇して、予め整
列させてあるマイクロスイツチ（図示せず）に接
触することができる。二段真空源３１０により、
ウエーハ１０は軽い真空の下でローデイングステ
ーシヨンにおいてチヤツク３２上に引きずられて
該チヤツク上に平らに「割り込み」をなし、その
後、上記予め整列したマイクロスイツチは一杯の
真空において引きずりなしに上記ウエーハに押し
つけられる。チヤツク３２の面上に狭い囲みラン
ド３０２相互間の同心溝３０３は、ウエーハがロ
ーデイング・ステーシヨンにおいて割り込み運動
するときに、微細な粒子が落ち着くための場所を
提供する。上記粒子はウエーハ１０の下面から掻
き取られて溝３０３内に落下する。好ましくは、
溝３０３はランド３０２よりもなかり巾が広い。 加圧流体は、加圧流体源１０８から路線１０６
を通つて路線１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃに導
き入れられる。この空気は路線１０４ａ，１０４
ｂ，１０４ｃを通つてブロツク１０２の底面へ流
れ、そしてオリフイス１０３ａ，１０３ｂ及び１
０３ｃを通つて排出される。空気は下面１０３と
チヤツク３２の上面との間の空所を通つて流れ
る。この空気流はブロツク１０２とチヤツク３２
との間に空気軸受を提供し、上記ブロツク及びチ
ヤツクを相互間に間隔をおいた関係に保持する。
この間隔は、例えば0.076mmというような千分の
数十ミリメートルの程度である。 シリンダ・ピストン組立体１１０ａ，１１０ｂ
及び１１０ｃは上記チヤツクの周辺の周りの等間
隔位置に配置されている。各組立体に関係する
種々の構成部材は同構造であるから、以降の説明
においては、一方の組立体の他方から区別する必
要がある場合以外は、参照番号をアルフアベツト
表示記号なしで用いる。ピストン１１１の各々は
堅いアーム１２４によつてチヤツク３２に結合さ
れている。従つて、ピストン１１１に隣接する位
置におけるチヤツク３２の垂直方向は付属のアー
ム１２４の垂直方向位置に応じて定まる。 各組立体１１０の上端部は圧力路線１０５に連
結されており、該路線はプローブ路線１０４と流
体連通している。路線１０５は上部室１１７と連
通しており、該室の上端はカバー板１１８によつ
て形成され、該室の下端は弾性部材またはダイヤ
フラム１１９によつて形成されており、該ダイヤ
フラムは、ピストン１１１と係合しており、そし
てゴムのような適当な材料で作られている。ダイ
ヤフラム１１９は、カバー板１１８と組立体１１
０のシリンダ１２０との間に締め付けられること
により、室１１７内に伸長した関係に保持されて
いる。ダイヤフラム１１９は、所定位置において
垂直方向可動のピストン１１１と係合している。
各ピストン１１１は半径方向に延びるアーム１２
４に連結されており、該アームはシリンダ１２０
の側部を通るスロツト１２４内で垂直方向滑動可
能である。たわみ材１１２は、一端がアーム１２
４に、他端が下部スパイダ・アーム２０２に取付
けられている。 ゴムのような適当な材料で作つた弾性部材また
はダイヤフラム１３０が、ピストン１１１の下面
に係合しており、そして、シリンダ１２０とスパ
イダ組立体２０２の上面との間に締めつけられる
ことにより、下部室１３１内に伸長した関係に保
持されている。室１３１には、好ましくは、例え
ば約7.039Kg／cm²、または加圧流体源１０８の圧
力の２分の１というような一定した圧力が路線１
３２を通じて加えられる。 合焦装置 第８図は、加圧流体源１０８からの流体を圧力
調整器１３３によつてどのようにして制御して正
確な出力圧力、代表的には14.078Kg／cm²の圧力を
提供するかを略示するものである。上記調整器は
精密ステツプモータ１３４によつて他の圧力にも
調整され得る。ウエーハが存在していないときに
は、三方ソレノイド弁１３５が働いて路線１０４
への空気を遮断し、チヤツク３２から粒子（塵
埃）を吹き払うことを防止する。ニードル弁１３
６が、オリフイス（プローブ）１０３への流体流
量を制御する。ニードル弁１３６を調節して、下
部室１３１におけると同じ流体圧力をエアギヤツ
プに加える。下部室１３１は、路線１３７、圧力
調整器１３８、及び給気路線１３２を介して、代
表的には7.039Kg／cm²の所定の一定圧力に保持さ
れる。圧力路線１０５は、上部室１１７と、関連
のオリフイス１０３に隣接するエアギヤツプ内の
圧力とを流体連通させる。各圧力路線１０５内の
ソレノイド弁１３９により、コンピユータは、ウ
エーハの縁がプローブの下からステツプ動作する
前に、上部室１１７を或る与えられた圧力に保持
することができる。エアギヤツプＺは、或る与え
られた背圧を流量の関数として発生させる。従つ
て、上部調整器１３３の調整点が変化すると、３
つのオリフイス１０３全部のギヤツプＺが同時に
変化する。ステツプモータ１３４は調整器１３３
を制御し、且つ該モータ自体はコンピユータによ
つて駆動され、これにより、最初の合焦調節が行
なわれる。 各圧力路線１０５は、路線１０４内の圧力と同
じ圧力の空気を受入れる。路線１０４及びオリフ
イス１０３内の空気の圧力が、例えばチヤツク３
２上にウエーハ１０を置いたときのエアギヤツプ
Ｚの減少によつて増加すると、室１１７内の圧力
が増加する。この圧力はダイヤフラム１１９に対
して下方へ加えられ、従つて、ピストン１１１及
びアーム１２４は、戻しばぬとして働く下部ダイ
ヤフラム１３０上に働く下部室１３１内の圧力に
よつて発生する力に抗して、下方へ移動させられ
る。その結果生ずるアーム１２４の下方移動によ
り、これに対応するチヤツク３２の下方移動が生
ずる。 チヤツク３２が下方へ移動するにつれて、エア
ギヤツプＺは増大する。これにより、路線１０４
内の空気の圧力が弱くなり、従つて、該路線内の
空気の圧力は実質的に一定の値に調整される。以
上の説明から解るように、チヤツク３２は、ピス
トン・シリンダ組立体１１０の各々により、該チ
ヤツクの移動のＸ−Ｙ平面を横切る方向に揺動さ
せられる。このようにして、ブロツク１０２とチ
ヤツク３２上のウエーハとの間のギヤツプが調整
され、該ウエーハ上のダイス体１２をレチクル２
０のパターン２４の投影像と合焦した状態に保持
する。 業業上利用性 本発明はマイクロリトグラフイ装置に特に有用
である。しかし、当業者には解るように、この光
学投影装置は、特に、映画フイルム及びフイルム
ストツプの複製におけるように他の用途を有す。
言うまでもなく、当業者には解るように、１対１
の倍率を必要とする他の多くの用途がある。