(57)【要約】【課題】マスクステージの自重変形等に起因してその反射面に湾曲が生じた場合であっても、これに影響されることなく、マスクステージの走査時の位置制御を高精度に行う。【解決手段】走査型の投影露光装置は、搭載された複数のマスクＲをその面内で駆動可能で且つ、走査方向と直交する非走査方向の側部に反射面３６が形成されたマスクステージＲＳＴと、予め計測された前記反射面の表面湾曲データが各マスクに対応して独立に記憶されたメモリ９１と、メモリ９１に記憶された前記反射面の表面湾曲データに基づいてマスクステージの位置を制御する主制御装置９０とを備えている。このため、仮にマスクステージの自重変形等に起因してその反射面に湾曲が生じた場合であっても、これに影響されることなく、マスクステージの走査時の位置制御を高精度に行うことができる。【選択図】図１
2006121119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光により照明された所定の照明領域に対してマスクを走査方向に移動させるのに同期して前記照明領域に共役な露光領域に対して感応基板を前記走査方向に移動させることにより前記マスクのパターンを感応基板に露光する走査型の投影露光装置であって、
前記マスクを複数搭載して、前記マスクをその面内で駆動可能で且つ、前記走査方向と直交する非走査方向の側部に反射面が形成されたマスクステージと；
予め計測された前記反射面の表面湾曲データが各マスクに対応して独立に記憶された記憶手段と；
前記記憶手段に記憶された前記反射面の表面湾曲データに基づいて前記マスクステージ位置を制御する制御部と；
を備える投影露光装置。
【請求項２】
複数のマスクに形成されたパターンの像を投影光学系を介して感応基板上にそれぞれ投影露光する投影露光装置であって、
第１のマスクを搭載して２次元平面内を移動可能な第１のマスクステージと；
第２のマスクを搭載して前記第１のマスクステージと同一平面内を前記第１のマスクステージとは独立に移動可能な第２のマスクステージと；
前記投影光学系とは別に設けられ、前記第１のマスク及び前記第２のマスクのマークを検出するマスクアライメント系と；
前記第１のマスクステージ及び前記第２のマスクステージとの間でマスクの受け渡しを行う搬送システムと；
前記第１のマスクステージ及び前記第２のマスクステージのいずれか一方のマスクステージ上のマスクを用いて前記投影光学系を介した露光が行われる間に、他方のマスクステージで前記搬送システムによるマスク交換、あるいは前記マスクアライメント系によるマーク検出のうち少なくとも一方が並行処理されるように、前記第１のマスクステージ、前記第２のマスクステージ及び前記搬送システムをそれぞれ制御する制御部と；
を備える投影露光装置。
【請求項３】
前記マスクアライメント系は、前記第１のマスクステージ上の第１のマスクのマークを検出する第１のマスクアライメント系と、前記投影光学系と前記第１のマスクアライメント系とを結ぶ第１軸方向で前記投影光学系を介して前記第１のマスクアライメント系と反対側に設けられ、前記第２のマスクステージ上の第２のマスクのマークを検出する第２のマスクアライメント系とを有し、
前記第１軸方向の一方側から前記第１のマスクステージの前記第１軸方向の位置を常に計測する第１測長軸と、前記第１軸方向の他方側から前記第２のマスクステージの前記第１軸方向の位置を常に計測する第２測長軸と、前記投影光学系の露光位置で前記第１軸と垂直に交差する第３測長軸と、前記第１のマスクアライメント系の検出位置で前記第１軸と垂直に交差する第４測長軸と、前記第２のマスクアライメント系の検出位置で前記第１軸と垂直に交差する第５測長軸とを有し、これらの測長軸により前記第１のマスクステージ及び前記第２のマスクステージの２次元位置をそれぞれ計測する干渉計システムをさらに備え、
前記制御部は、前記第１のマスクステージを、前記干渉計システムの前記第４測長軸の計測値を用いて管理される位置から露光位置へ移動させた際に、前記第３測長軸の計測値を用いて前記マスクステージの位置計測が可能な状態で第３測長軸の干渉計をリセットし、前記第１のマスクステージを、前記第３測長軸の計測値を用いて管理される位置からアライメント位置へ移動させた際に、前記第４測長軸の計測値を用いて前記マスクステージの位置計測が可能な状態で第４測長軸の干渉計をリセットするとともに、
前記第２のマスクステージを、前記干渉計システムの前記第５測長軸の計測値を用いて管理される位置から露光位置へ移動させた際に、前記第３測長軸の計測値を用いて前記マスクステージの位置計測が可能な状態で第３測長軸の干渉計をリセットし、前記第２のマスクステージを、前記第３測長軸の計測値を用いて管理される位置からアライメント位置へ移動させた際に、前記第５測長軸の計測値を用いて前記マスクステージの位置計測が可能な状態で第５測長軸の干渉計をリセットすることを特徴とする請求項２に記載の投影露光装置。
【請求項４】
複数のマスクに形成されたパターンの像を投影光学系を介して感応基板上にそれぞれ投影露光する投影露光装置であって、
前記各マスクを独立して収納可能な収納領域が複数設けられ、前記各収納領域にそれぞれマスクを収納する収納容器と；
前記収納容器を容器単位で収容するマスクライブラリと；
を備える投影露光装置。
【請求項５】
複数のマスクに形成されたパターンの像を投影光学系を介して感応基板上にそれぞれ投影露光する投影露光装置であって、
前記各マスクをそれぞれ個別に収納する複数の個別収納容器と；
前記個別収納容器を複数まとめて固定する固定具と；
前記固定具で固定され一体化された複数の個別収納容器及び前記個別収納容器単体を収容可能なマスクライブラリと；
を備える投影露光装置。
【請求項６】
前記固定具は、前記個別収納容器を複数重ね合わせ方向に所定間隔を隔てた状態で連結する連結具であることを特徴とする請求項５に記載の投影露光装置。
【請求項７】
マスクに形成されたパターンの像を投影光学系を介して感応基板上に投影露光する投影露光装置であって、
マスクを搭載して２次元平面内を移動可能な第１のマスクステージと；
マスクを搭載して、前記第１のマスクステージとは独立に移動可能な第２のマスクステージと；
前記投影光学系とは別に設けられ、マスクのマークを検出する検出系と；
マスクの交換を行うための搬送システムと；
前記第１のマスクステージ及び前記第２のマスクステージの一方のマスクステージ上のマスクを用いて前記投影光学系を介した露光が行われる間に、他方のマスクステージ側で前記搬送システムによるマスク交換、あるいは前記検出系によるマーク検出のうち少なくとも一方が並行処理されるように、前記第１のマスクステージ、及び前記第２のマスクステージの移動を制御する制御部と；
を備える投影露光装置。
【請求項８】
感応基板を保持して２次元方向に移動可能な第１基板ステージと；
感応基板を保持して、前記第１基板ステージとは独立に、２次元方向に移動可能な第２基板ステージとを更に備え、
前記制御部は、前記第１基板ステージ及び第２基板ステージのうちの一方の基板ステージに保持された感応基板上のマーク検出を行うアライメントシーケンスを実行している間に、他方の基板ステージに保持された感応基板の露光を行う露光シーケンスが実行されるように、前記第１基板ステージと前記第２基板ステージの移動をそれぞれ制御する請求項１、２、７のいずれか一項に記載の投影露光装置。
【請求項９】
複数のマスクに形成されたパターンの像を投影光学系を介して感応基板上にそれぞれ投影露光する投影露光方法であって、
第１マスクを用いて第１基板ステージに保持された感応基板を露光した後に、第２マスクを用いて前記第１基板ステージに保持された感応基板を露光し；
前記第１基板ステージに保持された感応基板を露光している間に、第２基板ステージに保持された感応基板上のアライメントマークを検出し；
前記第１基板ステージに保持された感応基板を前記第２マスクを用いて露光した後であって、前記第２基板ステージに保持された感応基板上のアライメントマークを検出した後に、前記第２基板ステージに保持された感応基板を前記第２マスクを用いて露光し；
前記第２基板ステージに保持された感応基板を前記第２マスクを用いて露光した後に、前記第２基板ステージに保持された感応基板を前記第１マスクを用いて露光する投影露光方法。
【請求項１０】
前記第１基板ステージに保持された感応基板を露光している間に、前記第２基板ステージに保持された感応基板上のアライメントマークを検出することによって、前記第２基板ステージに設けられた基準と前記第２基板ステージに保持された感応基板上のショット領域との位置関係を求め；
前記第１基板ステージに保持された感応基板を前記第２マスクを用いて露光した後であって、前記第２基板ステージに保持された感応基板上のアライメントマークを検出した後に、前記第２マスクのマークと前記第２基板ステージに設けられた基準との位置関係を前記投影光学系を介して検出し、前記求められた前記第２基板ステージの基準と前記ショット領域との位置関係と、前記検出された前記第２基板ステージの基準と前記２マスクのマークとの位置関係とに基づいて、前記第２基板ステージに保持された感応基板を前記第２マスクを用いて露光し；
前記第２基板ステージに保持された感応基板を前記第２マスクを用いて露光した後に、前記第１マスクのマークと前記第２基板ステージに設けられた基準との位置関係を前記投影光学系を介して検出し、前記求められた前記第２基板ステージの基準と前記ショット領域との位置関係と、前記検出された前記第２基板ステージの基準と前記１マスクのマークとの位置関係とに基づいて、前記第２基板ステージに保持された感応基板を前記第１マスクを用いて露光する請求項９に記載の投影露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影露光方法及び投影露光装置に係り、更に詳しくはマスクに形成されたパターンの像を投影光学系を介して感応基板上に投影露光する投影露光方法及び投影露光装置に関するものであり、特に、複数のマスクのパターン像を感応基板上の所定領域に重ね合わせ露光する点に特徴を有している。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体素子又は液晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程で製造する場合に、種々の露光装置が使用されているが、現在では、フォトマスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）のパターン像を、投影光学系を介して表面にフォトレジスト等の感光材が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板（以下、適宜「感応基板」と称する）上に転写する投影露光装置が一般的に使用されている。近年では、この投影露光装置として、感応基板を２次元的に移動自在な基板ステージ上に載置し、この基板ステージにより感応基板を歩進（ステッピング）させて、レチクルのパターン像を感応基板上の各ショット領域に順次露光する動作を繰り返す、所謂ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパー）が主流となっている。
【０００３】
最近になって、このステッパー等の静止型露光装置に改良を加えた、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（例えば特許文献１に記載された様な走査型露光装置）も比較的多く用いられるようになってきた。このステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置は、(ａ)ステッパーに比べると大フィールドをより小さな光学系で露光できるため、投影光学系の製造が容易であるとともに、大フィールド露光によるショット数の減少により高スループットが期待出来る、(b)投影光学系に対してレチクル及びウエハを相対走査することで平均化効果があり、ディストーションの低減や焦点深度の向上が期待出来る等のメリットがある。さらに、半導体素子の集積度が１６Ｍ（メガ）から６４ＭのＤＲＡＭ、更に将来的には２５６Ｍ、１Ｇ（ギガ）というように時代とともに高くなるのに伴い、大フィールドが必須になるため、ステッパーに代わってスキャン型投影露光装置が主流になるであろうと言われている。
【０００４】
また、これらの投影露光装置を用いて感応基板を露光する場合、例えば、特許文献２等に記載されているように、いわゆる変形照明法（ＳＨＲＩＮＣ：Super High Resolution by Illumination Control）を用いて、形成すべきパターンの解像度と焦点深度の向上を図ることが行われていた。
【０００５】
この種の投影露光装置は、主として半導体素子等の量産機として使用されるものであることから、一定時間内にどれだけの枚数のウエハを露光処理できるかという処理能力、すなわちスループットを向上させることが必然的に要請される。
【０００６】
これに関し、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置の場合、大フィールドを露光する場合には先に述べたように、ウエハ内に露光するショット数が少なくなるのでスループットの向上が見込まれるが、露光はレチクルとウエハとの同期走査による等速移動中に行われることから、その等速移動領域の前後に加減速領域が必要となり、仮にステッパーのショットサイズと同等の大きさのショットを露光する場合には、却ってステッパーよりスループットが落ちる可能性がある。
【０００７】
この種の投影露光装置における処理の流れは、大要次のようになっている。
【０００８】
ａ．  まず、ウエハローダを使ってウエハをウエハテーブル上にロードするウエハロード工程が行われる。
【０００９】
ｂ．  次に、サーチアライメント機構によりウエハの大まかな位置検出を行うサーチアライメント工程が行われる。このサーチアライメント工程は、具体的には、例えば、ウエハの外形を基準としたり、あるいは、ウエハ上のサーチアライメントマークを検出することにより行われる。
【００１０】
ｃ．  次に、ウエハ上の各ショット領域の位置を正確に求めるファインアライメント工程が行われる。このファインアライメント工程は、一般にＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）方式が用いられ、この方式は、ウエハ内の複数のサンプルショットを選択しておき、当該サンプルショットに付設されたアライメントマーク（ウエハマーク）の位置を順次計測し、この計測結果とショット配列の設計値とに基づいて、いわゆる最小自乗法等による統計演算を行って、ウエハ上の全ショット配列データを求めるものであり（特許文献３等参照）、高スループットで各ショット領域の座標位置を比較的高精度に求めることができる。
【００１１】
ｄ．  次に、上述したＥＧＡ方式等により求めた各ショット領域の座標位置と予め計測したベースライン量とに基づいて露光位置にウエハ上の各ショット領域を順次位置決めしつつ、投影光学系を介してレチクルのパターン像をウエハ上に転写する露光工程が行われる。
【００１２】
ｅ．  次に、露光処理されたウエハテーブル上のウエハをウエハアンローダを使ってウエハアンロードさせるウエハアンロード工程が行われる。このウエハアンロード工程は、露光処理を行うウエハの上記ａ．のウエハロード工程と同時に行われる。すなわち、ａ．とｅ．とによってウエハ交換工程が構成される。
【００１３】
このように、従来の投影露光装置では、ウエハ交換→サーチアライメント→ファインアライメント→露光→ウエハ交換……のように、大きく４つの動作が１つのウエハステージを用いて繰り返し行われている。
【００１４】
また、この種の投影露光装置のスループットＴＨＯＲ［枚／時間］は、上述したウエハ交換時間をＴ１、サーチアライメント時間をＴ２、ファインアライメント時間をＴ３、露光時間をＴ４とした場合に、次式（１）のように表すことができる。
【００１５】
ＴＨＯＲ＝３６００／（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４）  ………（１）
上記Ｔ１〜Ｔ４の動作は、Ｔ１→Ｔ２→Ｔ３→Ｔ４→Ｔ１……のように順次（シーケンシャルに）繰り返し実行される。このため、Ｔ１〜Ｔ４までの個々の要素を高速化すれば分母が小さくなって、スループットＴＨＯＲを向上させることができる。しかし、上述したＴ１（ウエハ交換時間）とＴ２（サーチアライメント時間）は、ウエハ１枚に対して一動作が行われるだけであるから改善の効果は比較的小さい。また、Ｔ３（ファインアライメント時間）の場合は、上述したＥＧＡ方式を用いる際にショットのサンプリング数を少なくしたり、ショット単体の計測時間を短縮すればスループットを向上させることができるが、逆にアライメント精度を劣化させることになるため、安易にＴ３を短縮することはできない。
【００１６】
また、Ｔ４（露光時間）は、ウエハ露光時間とショット間のステッピング時間とを含んでいる。例えば、ステップ・アンド・スキャン方式のような走査型投影露光装置の場合は、ウエハ露光時間を短縮させる分だけレチクルとウエハの相対走査速度を上げる必要があるが、同期精度が劣化することから、安易に走査速度を上げることができない。
【００１７】
また、この種の投影露光装置で上記スループット面の他に、重要な条件としては、a)ア解像度、b)焦点深度（ＤＯＦ：Depth of Forcus ）、c)線幅制御精度が挙げられる。解像度Ｒは、露光波長をλとし、投影レンズの開口数をＮ．Ａ．（Numerical Aperture )とすると、λ／Ｎ．Ａ．に比例し、焦点深度ＤＯＦはλ／（Ｎ．Ａ．）2に比例する。
【００１８】
このため、解像度Ｒを向上させる（Ｒの値を小さくする）には、露光波長λを小さくするか、あるいは開口数Ｎ．Ａ．を大きくする必要がある。特に、最近では半導体素子等の高密度化が進んでおり、デバイスルールが０．２μｍＬ／Ｓ（ライン・アンド・スペース）以下となってきていることから、これらのパターンを露光する為には照明光源としてＫｒＦエキシマレーザを用いている。しかしながら、前述したように半導体素子の集積度は、将来的に更に上がることは必至であり、ＫｒＦより短波長な光源を備えた装置の開発が望まれる。このようなより短波長な光源を備えた次世代の装置の候補として、ＡｒＦエキシマレーザを光源とした装置、電子線露光装置等が代表的に挙げられるが、ＡｒＦエキシマレーザの場合は、酸素のある所では光が殆ど透過せず、高出力が出にくい上、レーザの寿命も短く、装置コストが高いという技術的な課題が山積しており、また、電子線露光装置の場合、光露光装置に比べてスループットが著しく低下するという不都合があることから、短波長化を主な観点とした次世代機の開発は思うようにいかないというのが現実である。
【００１９】
解像度Ｒを上げる他の手法としては、開口数Ｎ．Ａ．を大きくすることも考えられるが、Ｎ．Ａ．を大きくすると、投影光学系のＤＯＦが小さくなるというデメリットがある。このＤＯＦは、ＵＤＯＦ（User Depth of Forcus：ユーザ側で使用する部分：パターン段差やレジスト厚等）と、装置自身の総合焦点差とに大別することができる。これまでは、ＵＤＯＦの比率が大きかったため、ＤＯＦを大きく取る方向が露光装置開発の主軸であり、このＤＯＦを大きくとる技術として例えば変形照明等が実用化されている。
【００２０】
ところで、デバイスを製造するためには、Ｌ／Ｓ（ライン・アンド・スペース）、孤立Ｌ（ライン）、孤立Ｓ（スペース）、及びＣＨ（コンタクトホール）等が組み合わさったパターンをウエハ上に形成する必要があるが、上記のＬ／Ｓ、孤立ライン等のパターン形状毎に最適露光を行うための露光パラメータが異なっている。このため、従来は、ＥＤ−ＴＲＥＥ（レチクルが異なるＣＨは除く）という手法を用いて、解像線幅が目標値に対して所定の許容誤差内となり、かつ所定のＤＯＦが得られるような共通の露光パラメータ（コヒーレンスファクタσ、Ｎ．Ａ．、露光制御精度、レチクル描画精度等）を求めて、これを露光装置の仕様とすることが行われている。しかしながら、今後は以下のような技術的な流れがあると考えられている。
【００２１】
Ａ．プロセス技術（ウェハ上平坦化）向上により、パターン低段差化、レジスト厚減少が進み、ＵＤＯＦが１μｍ台→０．４μｍ以下になる可能性がある。
【００２２】
Ｂ．露光波長がｇ線（４３６ｎｍ）→ｉ線（３６５ｎｍ）→ＫｒＦ（２４８ｎｍ）と短波長化している。しかし、今後はＡｒＦ（１９３ｎｍ）までの光源しか検討されてなく、その技術的ハードルも高い。その後はＥＢ露光に移行する。
【００２３】
Ｃ．ステップ・アンド・リピートのような静止露光に代わりステップ・アンド・スキャンのような走査露光がステッパーの主流になる事が予想されている。この技術は、径の小さい投影光学系で大フィールド露光が可能であり（特にスキャン方向）、その分高Ｎ．Ａ．化を実現し易い。
【００２４】
上記のような技術動向を背景にして、限界解像度を向上させる方法として、二重露光法が見直され、この二重露光法をＫｒＦ及び将来的にはＡｒＦ露光装置に用い、０．１μｍＬ／Ｓまで露光しようという試みが検討されている。一般に、二重露光法は以下の３つの方法に大別される。
【００２５】
（１）露光パラメータの異なるＬ／Ｓ、孤立線を別々のレチクルに形成し、各々最適露光条件により同一ウエハ上に二重に露光を行う。
【００２６】
（２）位相シフト法等を導入すると、孤立線よりＬ／Ｓの方が同一ＤＯＦにて限界解像度が高い。これを利用することにより、１枚目のレチクルで全てのパターンをＬ／Ｓで形成し、２枚目のレチクルにてＬ／Ｓを間引きすることで孤立線を形成する。
【００２７】
（３）一般に、Ｌ／Ｓより孤立線は、小さなＮ．Ａ．にて高い解像度を得ることができる（但し、ＤＯＦは小さくなる）。そこで、全てのパターンを孤立線で形成し、１枚目と２枚目のレチクルによってそれぞれ形成した孤立線の組み合わせにより、Ｌ／Ｓを形成する。
【００２８】
上記の二重露光法は解像度向上、ＤＯＦ向上の２つの効果がある。
【００２９】
しかし、二重露光法は、複数のレチクルを使って露光処理を複数回行う必要があるため、従来の装置に比べて露光時間（Ｔ４）が倍以上になり、スループットが大幅に劣化するという不都合があったことから、現実には、二重露光法はあまり真剣に検討されてなく、従来より露光波長の紫外化、変形照明、位相シフトレチクル等により、解像度、焦点深度（ＤＯＦ）の向上が行われてきた。
【００３０】
しかしながら、次世代機の目標とする解像線幅である０．１μｍは、上記の露光波長の紫外化、変形照明、位相シフトレチクル等の工夫では、実現が困難である。従って、先に述べた二重露光法をＫｒＦ、ＡｒＦ露光装置に用いることにより０．１μｍＬ／Ｓまでの露光を実現することが、２５６Ｍ、１ＧのＤＲＡＭの量産を目的とする次世代機の開発の有力な選択肢であることは疑いない。
【００３１】
二重露光法により更に解像力を向上させるための手段として、前述した変形照明を用いて二重露光を行うことが考えられるが、従来の変形照明法では、所定方向のＬ／Ｓや孤立Ｌに対しては解像度と焦点深度（ＤＯＦ）の向上を図ることが可能であるが、前記所定方向に直交する方向のパターンの解像度と焦点深度が著しく低下するという不都合があり、かかる不都合は直交２軸方向から変形照明を同時に行うことにより殆ど解決できるが、各Ｌパターンについて見ると、そのパターンの両端部（２次元エッジが存在する部分）では像が著しく劣化する（例えば、エッジ部がだれてテーパ状となる）ため、輪帯型の照明方法を用いて露光する場合よりも却って精度向上が見込まれないという不都合があった。
【００３２】
また、二重露光法に独特の別の問題として、前述の如く複数のレチクルを使って露光処理を複数回行う必要からスループットが必然的に低下するという不都合があった。この場合、実露光時間の増加のみでなく、従来はレチクルステージに搭載されるレチクルが１枚であったため、二重露光法を実施する場合は、(A)レチクルローダ等を用いてレチクルライブラリに所蔵されたレチクルを１枚ずつ取り出してレチクルステージとの間でレチクル交換を行い、(B)レチクルを位置合わせ（アライメント）した後、(C)そのレチクルを介して露光処理が行われ、再び(A)に戻ってレチクル交換を行うという一連のシーケンスを順次繰り返す必要があったため、その分スループットが低下するという不都合もあった。従って、複数枚のレチクルを交換して使用する場合に、レチクルの交換時間を短縮して幾分でもスループットを向上させることが要請されている。
【００３３】
かかるレチクル交換時間を短縮する方法として、レチクルステージ上にレチクルを複数枚載せることも考えられるが、このようにした場合には、ステージが大型化して、特に走査型露光装置の場合にその位置制御性が劣化するという不都合も生じる。
【００３４】
更に、上記した二重露光法のように複数のレチクルをセットで使用する場合は、それら複数のレチクルの管理に関しても特別の工夫が要請される。
【００３５】
【特許文献１】特開平７−１７６４６８号公報
【特許文献２】特開平４−２７３２４５号公報
【特許文献３】特開昭６１−４４４２９号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００３６】
本発明は、上述の事情の下になされたもので、第１の観点からすると、照明光により照明された所定の照明領域（ＩＡ）に対してマスク（Ｒ）を走査方向に移動させるのに同期して前記照明領域（ＩＡ）に共役な露光領域に対して感応基板（Ｗ１又はＷ２）を前記走査方向に移動させることにより前記マスク（Ｒ）のパターンを感応基板（Ｗ１又はＷ２）に露光する走査型の投影露光装置であって、前記マスク（Ｒ）を複数搭載して、前記マスク（Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５）をその面内で駆動可能で且つ、前記走査方向と直交する非走査方向の側部に反射面（２６２）が形成されたマスクステージ（ＲＳＴ）と；予め計測された前記反射面（２６２）の表面湾曲データが各マスク（Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５）に対応して独立に記憶された記憶手段（９１）と；前記記憶手段（９１）に記憶された前記反射面（２６２）の表面湾曲データに基づいて前記マスクステージ（ＲＳＴ）位置を制御する制御手段（９０）と；を備える第１の投影露光装置である。
【００３７】
これによれば、制御手段が、記憶手段に記憶された各マスクに対応したマスクステージの反射面の表面湾曲データに基づいて、マスクステージの位置を制御することから、仮にマスクステージの自重変形等に起因してその反射面に湾曲が生じた場合であっても、これに影響されることなく、マスクステージの走査時の位置制御を高精度に行うことができる。
【００３８】
本発明は、第２の観点からすると、複数のマスク（例えば、３１６、３１８）に形成されたパターンの像を投影光学系（ＰＬ）を介して感応基板（Ｗ１又はＷ２）上にそれぞれ投影露光する投影露光装置であって、第１のマスク（３１６）を搭載して２次元平面内を移動可能な第１のマスクステージ（３１２）と；第２のマスク（３１８）を搭載して前記第１のマスクステージ（３１２）と同一平面内を前記第１のマスクステージ（３１２）とは独立に移動可能な第２のマスクステージ（３１４）と；前記投影光学系（ＰＬ）とは別に設けられ、前記第１のマスク（３１６）及び前記第２のマスク（３１８）のマークを検出するマスクアライメント系（３２６Ｌ１、３２６Ｒ１、３２６Ｌ２、３２６Ｒ２）と；前記第１のマスクステージ（３１２）及び前記第２のマスクステージ（３１４）との間でマスク（例えば、３１６、３１８）の受け渡しを行う搬送システム（３２２、３２４）と；前記第１のマスクステージ（３１２）及び前記第２のマスクステージ（３１４）のいずれか一方のマスクステージ上のマスク（例えば、３１８）を用いて前記投影光学系（ＰＬ）を介した露光が行われる間に、他方のマスクステージ（例えば、３１２）上で前記搬送システム（３２２）によるマスク交換、あるいは前記マスクアライメント系（３２６Ｌ１、３２６Ｒ１）によるマーク検出のうち少なくとも一方が並行処理されるように、前記第１のマスクステージ（３１２）、前記第２のマスクステージ（３１４）及び前記搬送システム（３２２、３２４）をそれぞれ制御する制御部（９０）と；を備える第２の投影露光装置である。
【００３９】
これによれば、第１のマスクが搭載された第１のマスクステージと第２のマスクが搭載された第２のマスクステージとは独立して移動可能であって、いずれか一方のマスクステージ上のマスクを用いて投影光学系を介した露光が行われている間に、他方のマスクステージ上ではマスクアライメント系によるマスクのマーク検出と搬送システムによるマスク交換の少なくとも一方が並行処理されるように制御部により第１のマスクステージ、第２のマスクステージ及び搬送システムの動作が制御されることから、一方のマスクステージ上のマスクの露光終了後に、他方のマスクステージ上でマスク交換、マスクマークの検出、他方のステージ上のマスクを用いての露光が順次シーケンシャルに行われる場合に比べて、スループットを向上させることが可能になる。
【００４０】
この場合、マスクアライメント系が投影光学系とは別に設けられていれば良いが、例えば、マスクアライメント系が、前記第１のマスクステージ（３１２）上の第１のマスク（３１６）のマークを検出する第１のマスクアライメント系（３２６Ｌ１、３２６Ｒ１）と、前記投影光学系（ＰＬ）と前記第１のマスクアライメント系（３２６Ｌ１、３２６Ｒ１）とを結ぶ第１軸方向で前記投影光学系（ＰＬ）を介して前記第１のマスクアライメント系（３２６Ｌ１、３２６Ｒ１）と反対側に設けられ、前記第２のマスクステージ（３１４）上の第２のマスク（３１８）のマークを検出する第２のマスクアライメント系（３２６Ｌ２、３２６Ｒ２）とを有する場合には、前記第１軸方向の一方側から前記第１のマスクステージ（３１２）の前記第１軸方向の位置を常に計測する第１測長軸（ＢＩ１１Ｙ）と、前記第１軸方向の他方側から前記第２のマスクステージ（３１４）の前記第１軸方向の位置を常に計測する第２測長軸（ＢＩ１２Ｙ）と、前記投影光学系（ＰＬ）の露光位置で前記第１軸と垂直に交差する第３測長軸（ＢＩ１３Ｘ）と、前記第１のマスクアライメント系（３２６Ｌ１、３２６Ｒ１）の検出位置で前記第１軸と垂直に交差する第４測長軸（ＢＩ１４Ｘ）と、前記第２のマスクアライメント系（３２６Ｌ２、３２６Ｒ２）の検出位置で前記第１軸と垂直に交差する第５測長軸（ＢＩ１５Ｘ）とを有し、これらの測長軸により前記第１のマスクステージ（３１２）及び前記第２のマスクステージ（３１４）の２次元位置をそれぞれ計測する干渉計システム（ＢＩ１１Ｙ、ＢＩ１２Ｙ、ＢＩ１３Ｘ、ＢＩ１４Ｘ、ＢＩ１５Ｘ）をさらに備え、前記制御部（９０）は、前記第１のマスクステージ（３１２）を、前記干渉計システム（ＢＩ１１Ｙ、ＢＩ１２Ｙ、ＢＩ１３Ｘ、ＢＩ１４Ｘ、ＢＩ１５Ｘ）の前記第４測長軸（ＢＩ１４Ｘ）の計測値を用いて管理される位置から露光位置へ移動させた際に、前記第３測長軸（ＢＩ１３Ｘ）の計測値を用いて前記マスクステージ（３１２）の位置計測が可能な状態で第３測長軸（ＢＩ１３Ｘ）の干渉計をリセットし、前記第１のマスクステージ（３１２）を、前記第３測長軸（ＢＩ１３Ｘ）の計測値を用いて管理される位置からアライメント位置へ移動させた際に、前記第４測長軸（ＢＩ１４Ｘ）の計測値を用いて前記マスクステージ（３１２）の位置計測が可能な状態で第４測長軸（ＢＩ１４Ｘ）の干渉計をリセットするとともに、前記第２のマスクステージ（３１４）を、前記干渉計システム（ＢＩ１１Ｙ、ＢＩ１２Ｙ、ＢＩ１３Ｘ、ＢＩ１４Ｘ、ＢＩ１５Ｘ）の前記第５測長軸（ＢＩ１５Ｘ）の計測値を用いて管理される位置から露光位置へ移動させた際に、前記第３測長軸（ＢＩ１３Ｘ）の計測値を用いて前記マスクステージ（３１４）の位置計測が可能な状態で第３測長軸（ＢＩ１３Ｘ）の干渉計をリセットし、前記第２のマスクステージ（３１４）を、前記第３測長軸（ＢＩ１３Ｘ）の計測値を用いて管理される位置からアライメント位置へ移動させた際に、前記第５測長軸（ＢＩ１５Ｘ）の計測値を用いて前記マスクステージ（３１４）の位置計測が可能な状態で第５測長軸（ＢＩ１５Ｘ）の干渉計をリセットするようにすることが望ましい。
【００４１】
このようにした場合には、中央に位置する投影光学系で一方のマスクステージ上のマスクを使って露光を行っている間に（露光動作）、他方のマスクステージ上のマスクを一方のマスクアライメント系を使ってマーク検出を行い（アライメント動作）、露光動作とアライメント動作とを切り換える場合は、２つのマスクステージを第１軸方向に沿って他方のマスクアライメント系の方に移動させるだけで、投影光学系の下にあった一方のマスクステージを他方のマスクアライメント系位置に移動させ、一方のマスクアライメント系位置にあった他方のマスクステージを投影光学系の下まで移動させることを容易に行うことができる。それらの各マスクステージの位置は、干渉計を使って位置検出が行われるが、投影光学系とマスクアライメント系の各位置に向けて配置されている干渉計の測長軸をまたがってマスクステージが移動する場合であっても、干渉計をリセットすることにより、投影光学系とマスクアライメント系の各位置における位置計測が可能になる。このようにして複数のマスクを順次使用する場合は、２つのマスクアライメント系を交互に使用して露光動作とアライメント動作とを並行処理することが可能となる。また、この場合、干渉計リセット機能により、第３、第４、第５測長軸が切れることを前提としているので、マスクステージの小型軽量化が可能になり、具体的には、各マスクステージはマスクより幾分大きい程度で十分になる。
【００４２】
本発明は、第３の観点からすると、複数のマスク（例えば、Ｒ１、Ｒ２）に形成されたパターンの像を投影光学系（ＰＬ）を介して感応基板（Ｗ１又はＷ２）上にそれぞれ投影露光する投影露光装置であって、前記各マスク（Ｒ１、Ｒ２）を独立して収納可能な収納領域が複数設けられ、前記各収納領域にそれぞれマスク（Ｒ１、Ｒ２）を収納する収納容器と；前記収納容器を容器単位で収容するマスクライブラリ（例えば、２２０）と；を備える第３の投影露光装置である。
【００４３】
これによれば、例えば、二重露光のように複数のマスクをセットで使用する場合は、所定の枚数分のマスクを１つの収納容器にそれぞれ独立して収納可能であって、その収納容器をマスクライブラリに対して出し入れする動作を１動作で行うことができるとともに、複数のマスクを保管する際にマスクの組み合わせを間違えたりし難くなって、複数のマスクの管理を容易に行うことができる。
【００４４】
本発明は、第４の観点からすると、複数のマスク（例えば、Ｒ１、Ｒ２）に形成されたパターンの像を投影光学系（ＰＬ）を介して感応基板（Ｗ１又はＷ２）上にそれぞれ投影露光する投影露光装置であって、前記各マスク（Ｒ１、Ｒ２）をそれぞれ個別に収納する複数の個別収納容器（２１２、２１４）と；前記個別収納容器（２１２、２１４）を複数まとめて固定する固定具（２１６）と；前記固定具（２１６）で固定され一体化された複数の個別収納容器及び前記個別収納容器単体を収容可能なマスクライブラリ（２２０）と；を備える第４の投影露光装置である。
【００４５】
これによれば、複数のマスクをセットで使用するような場合、各マスクを個別収納容器にそれぞれ収納して、それらの各個別収納容器を固定具により複数まとめて固定することができるため、例えば、固定された状態の複数のマスクを持ち運んだり、そのままマスクライブラリに収容することができ、複数のマスクをセット単位で容易に管理可能となる。また、複数の個別収納容器を固定具で固定する前は、マスクが個別に収納された個別収納容器単体となるので、マスク上のゴミを計測する従来のゴミ計測機構がそのまま利用できるという利点がある。このように、複数のマスクを使って露光する場合であっても、マスクの管理を容易に行うことができる。
【００４６】
この場合、固定具は複数の個別収納容器を直接重ね合わせて固定するものでも良いが、例えば個別収納容器（例えば、２３２、２３４、２３６）を複数重ね合わせ方向に所定間隔を隔てた状態で連結する連結具（２３８ａ、２３８ｂ）であっても良い。このように、複数の個別収納容器を所定間隔を隔てて重ね合わせ方向に連結させた場合、例えば、連結された各個別収納容器の間に入り込んで個別に支持する支持ガイドがマスクライブラリ側に設けられていると、個別収納容器が単体であっても、個別収納容器が連結されていても、同一のマスクライブラリに対して無理なく収容することが可能となり、従来のマスクを個別に収納するためのカセット用のマスクライブラリをそのまま使用することが可能である。
【００４７】
本発明は、第５の観点からすると、マスクに形成されたパターンの像を投影光学系を介して感応基板上に投影露光する投影露光装置であって、マスクを搭載して２次元平面内を移動可能な第１のマスクステージ（３１２）と；マスクを搭載して、第１のマスクステージ（３１２）とは独立に移動可能な第２のマスクステージ（３１６）と；投影光学系（ＰＬ）とは別に設けられ、マスクのマークを検出する検出系（３２６Ｌ１，３２６Ｒ１）と；マスクの交換を行うための搬送システム（３２２，３２４）と；第１のマスクステージ（３１２）及び第２のマスクステージ（３１６）の一方のマスクステージ（例えば３１２）上のマスクを用いて投影光学系（ＰＬ）を介した露光が行われる間に、他方のマスクステージ（３１６）側で搬送システム（３２２，３２４）によるマスク交換、あるいは検出系（３２６Ｌ１，３２６Ｒ１）によるマーク検出のうち少なくとも一方が並行処理されるように、第１のマスクステージ（３１２）、及び第２のマスクステージ（３１６）の移動を制御する制御部（９０）と；を備える第５の投影露光装置である。
【００４８】
これによれば、一方のマスクステージ上のマスクを用いて投影光学系を介した露光が行われている間に、他方のマスクステージ上でマスクのマーク検出、あるいはマスク交換の少なくとも一方が並行処理されるように、第１のマスクステージ、及び第２のマスクステージの動作が制御されることから、スループットを向上させることができる。
【００４９】
本発明は、第６の観点からすると、複数のマスクに形成されたパターンの像を投影光学系を介して感応基板上にそれぞれ投影露光する投影露光方法であって、第１マスク（例えば３１６）を用いて第１基板ステージ（例えばＷＳ１）に保持された感応基板を露光した後に、第２マスク（例えば３１８）を用いて第１基板ステージ（ＷＳ１）に保持された感応基板を露光し、第１基板ステージ（ＷＳ１）に保持された感応基板を露光している間に、第２基板ステージ（ＷＳ２）に保持された感応基板上のアライメントマークを検出し、第１基板ステージ（ＷＳ１）に保持された感応基板を第２マスク（３１８）を用いて露光した後であって、第２基板ステージ（ＷＳ２）に保持された感応基板上のアライメントマークを検出した後に、第２基板ステージ（ＷＳ２）に保持された感応基板を第２マスク（３１８）を用いて露光し、第２基板ステージ（ＷＳ２）に保持された感応基板を第２マスク（３１８）を用いて露光した後に、第２基板ステージ（ＷＳ２）に保持された感応基板を第１マスク（３１６）を用いて露光する投影露光方法である。
【００５０】
これによれば、一方の基板ステージで感応基板の露光を行っている間に、他方の基板ステージで感応基板上のアライメントマークの検出を行うようにしているばかりでなく、一方の基板ステージに保持された感応基板の露光処理終了後に、マスクを交換せずに、他方の基板ステージに保持された感応基板の露光処理を行うようにしているので、多重露光処理を行う場合にもスループットを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を図１ないし図２３に基づいて説明する。
【００５２】
図１には、第１の実施形態に係る投影露光装置１０の概略構成が示されている。この投影露光装置１０は、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式の走査露光型の投影露光装置である。
【００５３】
この投影露光装置１０は、ベース盤１２上を感応基板としてのウエハＷ１、Ｗ２をそれぞれ保持して独立して２次元方向に移動するウエハステージＷＳ１、ＷＳ２を備えたステージ装置、このステージ装置の上方に配置された投影光学系ＰＬ、投影光学系ＰＬの上方でマスクとしてのレチクルＲを主として所定の走査方向、ここではＹ軸方向（図１における紙面直交方向）に駆動するレチクル駆動機構、レチクルＲを上方から照明する照明系及びこれら各部を制御する制御系等を備えている。
【００５４】
前記ステージ装置は、ベース盤１２上に不図示の空気軸受けを介して浮上支持され、Ｘ軸方向（図１における紙面左右方向）及びＹ軸方向（図１における紙面直交方向）に独立して２次元移動可能な２つのウエハステージＷＳ１、ＷＳ２と、これらのウエハステージＷＳ１、ＷＳ２を駆動するステージ駆動系と、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２の位置を計測する干渉計システムとを備えている。
【００５５】
これをさらに詳述すると、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２の底面には不図示のエアパッド（例えば、真空予圧型空気軸受け）が複数ヶ所に設けられており、このエアパッドの空気噴き出し力と真空予圧力とのバランスにより例えば数ミクロンの間隔を保った状態で、ベース盤１２上に浮上支持されている。
【００５６】
ベース盤１２上には、図３の平面図に示されるように、Ｘ軸方向に延びる２本のＸ軸リニアガイド（例えば、いわゆるムービングコイル型のリニアモータの固定側マグネットのようなもの）１２２、１２４が平行に設けられており、これらのＸ軸リニアガイド１２２、１２４には、当該各Ｘ軸リニアガイドに沿って移動可能な各２つの移動部材１１４、１１８及び１１６、１２０がそれぞれ取り付けられている。これら４つの移動部材１１４、１１８、１１６、１２０の底面部には、Ｘ軸リニアガイド１２２又は１２４を上方及び側方から囲むように不図示の駆動コイルがそれぞれ取り付けられており、これらの駆動コイルとＸ軸リニアガイド１２２又は１２４とによって、各移動部材１１４、１１６、１１８、１２０をＸ軸方向に駆動するムービングコイル型のリニアモータが、それぞれ構成されている。但し、以下の説明では、便宜上、上記移動部材１１４、１１６、１１８、１２０をＸ軸リニアモータと呼ぶものとする。
【００５７】
この内２つのＸ軸リニアモータ１１４、１１６は、Ｙ軸方向に延びるＹ軸リニアガイド（例えば、ムービングマグネット型のリニアモータの固定側コイルのようなもの）１１０の両端にそれぞれ設けられ、また、残り２つのＸ軸リニアモータ１１８、１２０は、Ｙ軸方向に延びる同様のＹ軸リニアガイド１１２の両端に固定されている。従って、Ｙ軸リニアガイド１１０は、Ｘ軸リニアモータ１１４、１１６によってＸ軸リニアガイド１２２、１２４に沿って駆動され、またＹ軸リニアガイド１１２は、Ｘ軸リニアモータ１１８、１２０によってＸ軸リニアガイド１２２、１２４に沿って駆動されるようになっている。
【００５８】
一方、ウエハステージＷＳ１の底部には、一方のＹ軸リニアガイド１１０を上方及び側方から囲む不図示のマグネットが設けられており、このマグネットとＹ軸リニアガイド１１０とによってウエハステージＷＳ１をＹ軸方向に駆動するムービングマグネット型のリニアモータが構成されている。また、ウエハステージＷＳ２の底部には、他方のＹ軸リニアガイド１１２を上方及び側方から囲む不図示のマグネットが設けられており、このマグネットとＹ軸リニアガイド１１２とによってウエハステージＷＳ２をＹ軸方向に駆動するムービングマグネット型のリニアモータが構成されている。
【００５９】
すなわち、本第１の実施形態では、上述したＸ軸リニアガイド１２２、１２４、Ｘ軸リニアモータ１１４、１１６、１１８、１２０、Ｙ軸リニアガイド１１０、１１２及びウエハステージＷＳ１、ＷＳ２底部の不図示のマグネット等によってウエハステージＷＳ１、ＷＳ２を独立してＸＹ２次元駆動するステージ駆動系が構成されている。このステージ駆動系は、図１のステージ制御装置３８によって制御される。
【００６０】
なお、Ｙ軸リニアガイド１１０の両端に設けられた一対のＸ軸リニアモータ１１４、１１６のトルクを若干可変する事で、ウエハステージＷＳ１に微少ヨーイングを発生させたり、除去したりする事も可能である。同様に、Ｙ軸リニアガイド１１２の両端に設けられた一対のＸ軸リニアモータ１１８、１２０のトルクを若干可変する事で、ウエハステージＷＳ２に微少ヨーイングを発生させたり、除去したりする事も可能である。
【００６１】
前記ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２上には、不図示のウエハホルダを介してウエハＷ１、Ｗ２が真空吸着等により固定されている。ウエハホルダは、不図示のＺ・θ駆動機構によって、ＸＹ平面に直交するＺ軸方向及びθ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に微小駆動されるようになっている。また、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２の上面には、種々の基準マークが形成された基準マーク板ＦＭ１、ＦＭ２がウエハＷ１、Ｗ２とそれぞれほぼ同じ高さになるように設置されている。これらの基準マーク板ＦＭ１、ＦＭ２は、例えば各ウエハステージの基準位置を検出する際に用いられる。
【００６２】
また、ウエハステージＷＳ１のＸ軸方向一側の面（図１における左側面）２０とＹ軸方向一側の面（図１における紙面奥側の面）２１とは、鏡面仕上げがなされた反射面となっており、同様に、ウエハステージＷＳ２のＸ軸方向他側の面（図１における右側面）２２とＹ軸方向の一側の面２３とは、鏡面仕上げがなされた反射面となっている。これらの反射面に、後述する干渉計システムを構成する各測長軸（ＢＩ１Ｘ、ＢＩ２Ｘ等）の干渉計ビームが投射され、その反射光を各干渉計で受光することにより、各反射面の基準位置（一般には投影光学系側面や、アライメント光学系の側面に固定ミラーを配置し、そこを基準面とする）からの変位を計測し、これにより、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２の２次元位置がそれぞれ計測されるようになっている。なお、干渉計システムの測長軸の構成については、後に詳述する。
【００６３】
前記投影光学系ＰＬとしては、ここでは、Ｚ軸方向の共通の光軸を有する複数枚のレンズエレメントから成り、両側テレセントリックで所定の縮小倍率、例えば１／４、１／５、１／６を有する屈折光学系が使用されている。このため、ステップ・アンド・スキャン方式の走査露光時におけるウエハステージの走査方向の移動速度は、レチクルステージの移動速度のそれぞれ１／４、１／５、１／６となる。
【００６４】
この投影光学系ＰＬのＸ軸方向の両側には、図１に示されるように、同じ機能を持ったオフアクシス（off-axis）方式のアライメント系２４ａ、２４ｂが、投影光学系ＰＬの光軸中心（レチクルパターン像の投影中心と一致）よりそれぞれ同一距離だけ離れた位置に設置されている。これらのアライメント系２４ａ、２４ｂは、ＬＳＡ（Laser Step Alignment）系、ＦＩＡ（ Filed Image Alignment）系、ＬＩＡ（Laser Interferometric Alignment ）系の３種類のアライメントセンサを有しており、基準マーク板上の基準マーク及びウエハ上のアライメントマークのＸ、Ｙ２次元方向の位置計測を行うことが可能である。
【００６５】
ここで、ＬＳＡ系は、レーザ光をマークに照射して、回折・散乱された光を利用してマーク位置を計測する最も汎用性のあるセンサであり、従来から幅広いプロセスウエハに使用される。ＦＩＡ系は、ハロゲンランプ等のブロードバンド（広帯域）光でマークを照明し、このマーク画像を画像処理することによってマーク位置を計測するセンサであり、アルミ層やウエハ表面の非対称マークに有効に使用される。また、ＬＩＡ系は、回折格子状のマークに周波数をわずかに変えたレーザ光を２方向から照射し、発生した２つの回折光を干渉させて、その位相からマークの位置情報を検出するセンサであり、低段差や表面荒れウエハに有効に使用される。
【００６６】
本第１の実施形態では、これら３種類のアライメントセンサを、適宜目的に応じて使い分け、ウエハ上の３点の一次元マークの位置を検出してウエハの概略位置計測を行ういわゆるサーチアライメントや、ウエハ上の各ショット領域の正確な位置計測を行うファインアライメント等を行うようになっている。
【００６７】
この場合、アライメント系２４ａは、ウエハステージＷＳ１上に保持されたウエハＷ１上のアライメントマーク及び基準マーク板ＦＭ１上に形成された基準マークの位置計測等に用いられる。また、アライメント系２４ｂは、ウエハステージＷＳ２上に保持されたウエハＷ２上のアライメントマーク及び基準マーク板ＦＭ２上に形成された基準マークの位置計測等に用いられる。
【００６８】
これらのアライメント系２４ａ、２４ｂを構成する各アライメントセンサからの情報は、アライメント制御装置８０によりＡ／Ｄ変換され、デジタル化された波形信号を演算処理してマーク位置が検出される。この結果が主制御装置９０に送られ、主制御装置９０からその結果に応じてステージ制御装置３８に対し露光時の同期位置補正等が指示されるようになっている。
【００６９】
さらに、本第１の実施形態の露光装置１０では、図１では図示を省略したが、レチクルＲの上方に、図５に示されるような、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲ上のレチクルマーク（図示省略）と基準マーク板ＦＭ１、ＦＭ２上のマークとを同時に観察するための露光波長を用いたＴＴＲ（Through The Reticle ）アライメント光学系から成る一対のレチクルアライメント顕微鏡１４２、１４４が設けられている。これらのレチクルアライメント顕微鏡１４２、１４４の検出信号は、主制御装置９０に供給されるようになっている。この場合、レチクルＲからの検出光をそれぞれレチクルアライメント顕微鏡１４２及び１４４に導くための偏向ミラー１４６及び１４８が移動自在に配置され、露光シーケンスが開始されると、主制御装置９０からの指令のもとで、不図示のミラー駆動装置により偏向ミラー１４６及び１４８が待避される。なお、レチクルアライメント顕微鏡１４２、１４４と同等の構成は、例えば特開平７−１７６４６８号公報等に開示されているのでここでは詳細な説明については省略する。
【００７０】
また、図１では図示を省略したが、投影光学系ＰＬ、アライメント系２４ａ、２４ｂのそれぞれには、図４に示されるように、合焦位置を調べるためのオートフォーカス／オートレベリング計測機構（以下、「ＡＦ／ＡＬ系」という）１３０、１３２、１３４が設けられている。この内、ＡＦ／ＡＬ系１３２は、スキャン露光によりレチクルＲ上のパターンをウエハ（Ｗ１又はＷ２）上に正確に転写するには、レチクルＲ上のパターン形成面とウエハＷの露光面とが投影光学系ＰＬに関して共役になっている必要があることから、ウエハＷの露光面が投影光学系ＰＬの像面に焦点深度の範囲内で合致しているかどうか（合焦しているかどうか）を検出するために、設けられているものである。本第１の実施形態では、ＡＦ／ＡＬ系１３２として、いわゆる多点ＡＦ系が使用されている。
【００７１】
ここで、このＡＦ／ＡＬ系１３２を構成する多点ＡＦ系の詳細構成について、図５及び図６に基づいて説明する。
【００７２】
このＡＦ／ＡＬ系（多点ＡＦ系）１３２は、図５に示されるように、光ファイバ束１５０、集光レンズ１５２、パターン形成板１５４、レンズ１５６、ミラー１５８及び照射対物レンズ１６０から成る照射光学系１５１と、集光対物レンズ１６２、回転方向振動板１６４、結像レンズ１６６、受光器１６８から成る集光光学系１６１とから構成されている。
【００７３】
ここで、このＡＦ／ＡＬ系（多点ＡＦ系）１３２の上記構成各部についてその作用と共に説明する。
【００７４】
露光光ＥＬとは異なるウエハＷ１（又はＷ２）上のフォトレジストを感光させない波長の照明光が、図示しない照明光源から光ファイバ束１５０を介して導かれ、この光ファイバ束１５０から射出された照明光が、集光レンズ１５２を経てパターン形成板１５４を照明する。このパターン形成板１５４を透過した照明光は、レンズ１５６、ミラー１５８及び照射対物レンズ１６０を経てウエハＷの露光面に投影され、ウエハＷ１（又はＷ２）の露光面に対してパターン形成板１５４上のパターンの像が光軸ＡＸに対して斜めに投影結像される。ウエハＷ１で反射された照明光は、集光対物レンズ１６２、回転方向振動板１６４及び結像レンズ１６６を経て受光器１６８の受光面に投影され、受光器１６８の受光面にパターン形成板１５４上のパターンの像が再結像される。ここで、主制御装置９０は、加振装置１７２を介して回転方向振動板１６４に所定の振動を与えるとともに、受光器１６８の多数（具体的には、パターン形成板１５４のスリットパターンと同数）の受光素子からの検出信号を信号処理装置１７０に供給する。また、信号処理装置１７０は、各検出信号を加振装置１７２の駆動信号で同期検波して得た多数のフォーカス信号をステージ制御装置３８を介して主制御装置９０へ供給する。
【００７５】
この場合、パターン形成板１５４には、図６に示されるように、例えば５×９＝４５個の上下方向のスリット状の開口パターン９３−１１〜９３−５９が形成されており、これらのスリット状の開口パターンの像がウエハＷの露光面上にＸ軸及びＹ軸に対して斜め（４５°）に投影される。この結果、図４に示されるようなＸ軸及びＹ軸に対して４５°に傾斜したマトリクス配置のスリット像が形成される。なお、図４における符号ＩＦは、照明系により照明されるレチクル上の照明領域と共役なウエハ上の照明フィールドを示す。この図４からも明らかなように、投影光学系ＰＬ下の照明フィールドＩＦより２次元的に十分大きいエリアに検出用ビームが照射されている。
【００７６】
その他のＡＦ／ＡＬ系１３０、１３４も、このＡＦ／ＡＬ系１３２と同様に構成されている。すなわち、本第１の実施形態では、露光時の焦点検出に用いられるＡＦ／ＡＬ系１３２とほぼ同一の領域をアライメントマークの計測時に用いられるＡＦ／ＡＬ機構１３０、１３４によっても検出ビームが照射可能な構成となっている。このため、アライメント系２４ａ、２４ｂによるアライメントセンサの計測時に、露光時と同様のＡＦ／ＡＬ系の計測、制御によるオートフォーカス／オートレベリングを実行しつつアライメントマークの位置計測を行うことにより、高精度なアライメント計測が可能になる。換言すれば、露光時とアライメント時との間で、ステージの姿勢によるオフセット（誤差）が発生しなくなる。
【００７７】
次に、レチクル駆動機構について、図１及び図２に基づいて説明する。
【００７８】
このレチクル駆動機構は、レチクルベース盤３２上をレチクルＲを保持してＸＹの２次元方向に移動可能なレチクルステージＲＳＴと、このレチクルステージＲＳＴを駆動する不図示のリニアモータと、このレチクルステージＲＳＴの位置を管理するレチクル干渉計システムとを備えている。
【００７９】
これを更に詳述すると、レチクルステージＲＳＴには、図２に示されるように、２枚のレチクルＲ１、Ｒ２がスキャン方向（Ｙ軸方向）に直列に設置できる様になっており、このレチクルステージＲＳＴは、不図示のエアーベアリング等を介してレチクルベース盤３２上に浮上支持され、不図示のリニアモータ等から成る駆動機構３０（図１参照）によりＸ軸方向の微小駆動、θ方向の微小回転及びＹ軸方向の走査駆動がなされるようになっている。なお、駆動機構３０は、前述したステージ装置と同様のリニアモータを駆動源とする機構であるが、図１では図示の便宜上及び説明の便宜上から単なるブロックとして示しているものである。このため、レチクルステージＲＳＴ上のレチクルＲ１、Ｒ２が例えば二重露光の際に選択的に使用され、いずれのレチクルについてもウエハ側と同期スキャンできる様な構成となっている。
【００８０】
このレチクルステージＲＳＴ上には、Ｘ軸方向の他側の端部に、レチクルステージＲＳＴと同じ素材（例えばセラミック等）から成る平行平板移動鏡３４がＹ軸方向に延設されており、この移動鏡３４のＸ軸方向の他側の面には鏡面加工により反射面が形成されている。この移動鏡３４の反射面に向けて測長軸ＢＩ６Ｘで示される干渉計３６からの干渉計ビームが照射され、その干渉計ではその反射光を受光してウエハステージ側と同様にして基準面に対する相対変位を計測することにより、レチクルステージＲＳＴの位置を計測している。ここで、この測長軸ＢＩ６Ｘを有する干渉計は、実際には独立に計測可能な２本の干渉計光軸を有しており、レチクルステージのＸ軸方向の位置計測と、ヨーイング量の計測が可能となっている。この測長軸ＢＩ６Ｘを有する干渉計の計測値は、ウエハステージ側の測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ２Ｘを有する干渉計１６、１８からのウエハステージＷＳ１、ＷＳ２のヨーイング情報やＸ位置情報に基づいてレチクルとウエハの相対回転（回転誤差）をキャンセルする方向にレチクルステージＲＳＴを回転制御したり、Ｘ方向同期制御を行うために用いられる。
【００８１】
一方、レチクルステージＲＳＴの走査方向（スキャン方向）であるＹ軸方向の他側（図１における紙面手前側）には、一対のコーナーキューブミラー３５、３７が設置されている。そして、不図示の一対のダブルパス干渉計から、これらのコーナーキューブミラー３５、３７に対して図２に測長軸ＢＩ７Ｙ、ＢＩ８Ｙで示される干渉計ビームが照射され、レチクルベース盤３２上の反射面にコーナーキューブミラー３５、３７より戻され、そこで反射したそれぞれの反射光が同一光路を戻り、それぞれのダブルパス干渉計で受光され、それぞれのコーナーキューブミラー３５、３７の基準位置（レファレンス位置で前記レチクルベース盤３２上の反射面）からの相対変位が計測される。そして、これらのダブルパス干渉計の計測値が図１のステージ制御装置３８に供給され、その平均値に基づいてレチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の位置が計測される。このＹ軸方向位置の情報は、ウエハ側の測長軸ＢＩ３Ｙを有する干渉計の計測値に基づくレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳ１又はＷＳ２との相対位置の算出、及びこれに基づく走査露光時の走査方向（Ｙ軸方向）のレチクルとウエハの同期制御に用いられる。
【００８２】
すなわち、本第１の実施形態では、干渉計３６及び測長軸ＢＩ７Ｙ、ＢＩ８Ｙで示される一対のダブルパス干渉計によってレチクル干渉計システムが構成されている。
【００８３】
次に、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の位置を管理する干渉計システムについて、図１ないし図３を参照しつつ説明する。
【００８４】
これらの図に示されるように、投影光学系ＰＬの投影中心とアライメント系２４ａ、２４ｂのそれぞれの検出中心とを通る第１軸（Ｘ軸）に沿ってウエハステージＷＳ１のＸ軸方向一側の面には、図１の干渉計１６からの測長軸ＢＩ１Ｘで示される干渉計ビームが照射され、同様に、第１軸に沿ってウエハステージＷＳ２のＸ軸方向の他側の面には、図１の干渉計１８からの測長軸ＢＩ２Ｘで示される干渉計ビームが照射されている。そして、干渉計１６、１８ではこれらの反射光を受光することにより、各反射面の基準位置からの相対変位を計測し、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２のＸ軸方向位置を計測するようになっている。ここで、干渉計１６、１８は、図２に示されるように、各３本の光軸を有する３軸干渉計であり、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２のＸ軸方向の計測以外に、チルト計測及びθ計測が可能となっている。各光軸の出力値は独立に計測できる様になっている。ここで、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２のθ回転を行う不図示のθステージ及びＺ軸方向の微小駆動及び傾斜駆動を行う不図示のＺ・レベリングステージは、実際には、反射面の下にあるので、ウエハステージのチルト制御時の駆動量は全て、これらの干渉計１６、１８によりモニターする事ができる。
【００８５】
なお、測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ２Ｘの各干渉計ビームは、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２の移動範囲の全域で常にウエハステージＷＳ１、ＷＳ２に当たるようになっており、従って、Ｘ軸方向については、投影光学系ＰＬを用いた露光時、アライメント系２４ａ、２４ｂの使用時等いずれのときにもウエハステージＷＳ１、ＷＳ２の位置は、測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ２Ｘの計測値に基づいて管理される。
【００８６】
また、図２及び図３に示されるように、投影光学系ＰＬの投影中心で第１軸（Ｘ軸）と垂直に交差する測長軸ＢＩ３Ｙを有する干渉計と、アライメント系２４ａ、２４ｂのそれぞれの検出中心で第１軸（Ｘ軸）とそれぞれ垂直に交差する測長軸ＢＩ４Ｙ、ＢＩ５Ｙをそれぞれ有する干渉計とが設けられている（但し、図中では測長軸のみが図示されている）。
【００８７】
本第１の実施形態の場合、投影光学系ＰＬを用いた露光時のウエハステージＷＳ１、ＷＳ２のＹ方向位置計測には、投影光学系の投影中心、すなわち光軸ＡＸを通過する測長軸ＢＩ３Ｙの干渉計の計測値が用いられ、アライメント系２４ａの使用時のウエハステージＷＳ１のＹ方向位置計測には、アライメント系２４ａの検出中心、すなわち光軸ＳＸを通過する測長軸ＢＩ４Ｙの干渉計の計測値が用いられ、アライメント系２４ｂ使用時のウエハステージＷＳ２のＹ方向位置計測には、アライメント系２４ｂの検出中心、すなわち光軸ＳＸを通過する測長軸ＢＩ５Ｙの干渉計の計測値が用いられる。
【００８８】
従って、各使用条件により、Ｙ軸方向の干渉計測長軸がウエハステージＷＳ１、ＷＳ２の反射面より外れる事となるが、少なくとも一つの測長軸、すなわち測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ２ＸはそれぞれのウエハステージＷＳ１、ＷＳ２の反射面から外れることがないので、使用する干渉計光軸が反射面上に入った適宜な位置でＹ側の干渉計のリセットを行うことができる。この干渉計のリセット方法については、後に詳述する。
【００８９】
なお、上記Ｙ計測用の測長軸ＢＩ３Ｙ、ＢＩ４Ｙ、ＢＩ５Ｙの各干渉計は、各２本の光軸を有する２軸干渉計であり、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２のＹ軸方向の計測以外に、チルト計測が可能となっている。各光軸の出力値は独立に計測できるようになっている
【００９０】
本第１の実施形態では、干渉計１６、１８及び測長軸ＢＩ３Ｙ、ＢＩ４Ｙ、ＢＩ５Ｙを有する３つの干渉計の合計５つの干渉計によって、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２の２次元座標位置を管理する干渉計システムが構成されている。
【００９１】
また、本第１の実施形態では、後述するように、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２の内の一方が露光シーケンスを実行している間、他方はウエハ交換、ウエハアライメントシーケンスを実行するが、この際に両ステージの干渉がないように、各干渉計の出力値に基づいて主制御装置９０の指令に応じてステージ制御装置３８により、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２の移動が管理されている。
【００９２】
次に、照明系について、図１に基づいて説明する。この照明系は、図１に示されるように、光源部４０、シャッタ４２、ミラー４４、ビームエキスパンダ４６、４８、第１フライアイレンズ５０、レンズ５２、振動ミラー５４、レンズ５６、第２フライアイレンズ５８、照明系開口絞り板（以下、「レボルバー」という）６１、レンズ６０、固定ブラインド６２、可動ブラインド６４、リレーレンズ６６、６８等から構成されている。
【００９３】
ここで、この照明系の上記構成各部についてその作用とともに説明する。
【００９４】
光源であるＫｒＦエキシマレーザと減光システム（減光板、開口絞り等）よりなる光源部４０から射出されたレーザ光は、シャッタ４２を透過した後、ミラー４４により偏向されて、ビームエキスパンダ４６、４８により適当なビーム径に整形され、第１フライアイレンズ５０に入射される。この第１フライアイレンズ５０に入射された光束は、２次元的に配列されたフライアイレンズのエレメントにより複数の光束に分割され、レンズ５２、振動ミラー５４、レンズ５６により再び各光束が異なった角度より第２フライアイレンズ５８に入射される。この第２フライアイレンズ５８より射出された光束は、レボルバー６１（これについては後に詳述する）上に設けられたいずれかの開口絞りにて所定の照明光束に整形された後、レンズ６０により、レチクルＲと共役な位置に設置された固定ブラインド６２に達し、ここで所定形状にその断面形状が規定された後、レチクルＲの共役面から僅かにデフォーカスされた位置に配置された可動ブラインド６４を通過し、リレーレンズ６６、６８を経た均一な照明光として、レチクルＲ上の上記固定ブラインド６２によって規定された所定形状、ここでは矩形スリット状の照明領域ＩＡ（図２参照）を照明する。
【００９５】
前記レボルバー６１は、第２フライアイレンズ５８の射出面の近傍、すなわちレチクルＲのフーリエ変換面の近傍に配置されており、このレボルバー６１上のいずれかの開口絞り５９（これについては後述する）によりレチクルＲを照明する照明光の空間的コヒーレンシーを制御している。一般的に空間的コヒーレンシーは、投影光学系ＰＬの開口数と照明光学系の開口数の比であるコヒーレンスファクタ（σ値）で表される。
【００９６】
レボルバー６１には、図７に拡大して示されるように、複数種類（ここでは、６種類）の開口絞り５９（５９Ａ〜５９Ｆ）が等角度間隔で配置されており、ロータリモータより成るレボルバー駆動機構６３によって、回転可能に構成されている。レボルバー６１の回転角がレボルバー駆動機構６３を介して主制御装置９０により制御されるようになっており、これによって開口絞り５９Ａ〜５９Ｆの内の所望の開口絞りが照明光の光路上に選択的に設定されるようになっている。
【００９７】
ここで、開口絞り５９Ａ〜５９Ｆについて、簡単に説明すると、開口絞り５９Ａは小さな円形開口より成りコヒーレンスファクタであるσ値を小さくするための開口絞り（以下、「小σ絞り」と呼ぶ）であり、開口絞り５９Ｂは円形開口より成る通常照明用の開口絞り（以下、「通常絞り」と呼ぶ）である。また、開口絞り５９Ｃ、５９Ｄ、５９Ｅは、変形照明用に複数の開口を偏心させて配置して成る変形開口絞りであり、この内の開口絞り５９Ｃ、５９Ｄを以下「二つ目絞り」呼ぶ（開口絞り５９Ｃと５９Ｄとは二つ目の位置関係が互いに直交する関係（９０°）になっている）。また、照明系開口絞り５９Ｅを以下「四つ目絞り」と呼ぶ。残りの開口絞り５９Ｆは、輪帯照明用の照明系開口絞りであり、輪帯比（中心部の遮光部の直径と周囲の透光部の外径との比）がここでは例えば１／２とされている。
【００９８】
レボルバー６１は、前記の如くレチクルＲのパターン形成面に対するフーリエ変換面、もしくはその近傍に配置されており、第２フライアイレンズ５８からの２次光源（面光源）像を制限している。
【００９９】
次に、制御系について図１に基づいて説明する。この制御系は、装置全体を統括的に制御する主制御装置９０を中心に、この主制御装置９０の配下にある露光量制御装置７０及びステージ制御装置３８等から構成されている。
【０１００】
ここで、制御系の上記構成各部の動作を中心に本実施形態に係る投影露光装置１０の露光時の動作について説明する。
【０１０１】
露光量制御装置７０は、レチクルＲとウエハ（Ｗ１又はＷ２）との同期走査が開始されるのに先立って、シャッタ駆動装置７２に指示してシャッタ駆動部７４を駆動させてシャッタ４２をオープンする。
【０１０２】
この後、ステージ制御装置３８により、主制御装置９０の指示に応じてレチクルＲとウエハ（Ｗ１又はＷ２）、すなわちレチクルステージＲＳＴとウエハステージ（ＷＳ１又はＷＳ２）の同期走査（スキャン制御）が開始される。この同期走査は、前述した干渉計システムの測長軸ＢＩ３Ｙと測長軸ＢＩ１Ｘ又はＢＩ２Ｘ及びレチクル干渉計システムの測長軸ＢＩ７Ｙ、ＢＩ８Ｙと測長軸ＢＩ６Ｘの計測値をモニタしつつ、ステージ制御装置３８によってレチクル駆動部３０及びウエハステージの駆動系を構成する各リニアモータを制御することにより行われる。
【０１０３】
そして、両ステージが所定の許容誤差以内に等速度制御された時点で、露光量制御装置７０では、レーザ制御装置７６に指示してパルス発光を開始させる。これにより、上記照明系開口絞り５９を透過した照明系からの照明光により、その下面にパターンがクロム蒸着されたレチクルＲの前記矩形の照明領域ＩＡが照明され、レチクルＲ上のパターンで回折されて、投影光学系ＰＬに入射される。投影光学系ＰＬの瞳面ＥＰは、前記２次光源面と互いに共役な位置関係となっており、レチクルＲのパターン形成面に対してフーリエ変換の位置関係となっている。このように、照明系開口絞り５９を透過して、レチクルＲ上のパターンにより回折され、投影光学系ＰＬの瞳面ＥＰを通過した回折光は、レチクルＲと互いに共役な位置関係に置かれたウエハのレジスト層に結像される。ここで、図２からも明らかなように、レチクル上のパターン領域に比べ照明領域ＩＡの走査方向のスリット幅は狭く、上記のようにレチクルＲとウエハ（Ｗ１又はＷ２）とを同期走査することで、パターンの全面の像がウエハ上のショット領域に順次形成される。
【０１０４】
上述のようにして照明光で照明されたレチクルＲ上のパターンの像が、投影光学系ＰＬを介して所定の投影倍率（例えば、１／４倍、１／５倍又は１／６倍）でウエハステージＷＳＴ上のウエハＷに投影され、ウエハＷ上の所定の領域にパターンの縮小像が形成される。
【０１０５】
ここで、前述したパルス発光の開始と同時に、露光量制御装置７０は、ミラー駆動装置７８に指示して振動ミラー５４を駆動させ、レチクルＲ上のパターン領域が完全に照明領域ＩＡ（図２参照）を通過するまで、すなわちパターンの全面の像がウエハ上のショット領域に形成されるまで、連続してこの制御を行うことで２つのフライアイレンズ５０、５８で発生する干渉縞のムラ低減を行う。
【０１０６】
また、上記の走査露光中にショットエッジ部でのレチクル上の遮光領域よりも外に照明光が漏れないように、レチクルＲとウエハＷのスキャンと同期して可動ブラインド６４がブラインド制御装置３９によって駆動制御されており、これらの一連の同期動作がステージ制御装置３８により管理されている。
【０１０７】
ところで、上述したレーザ制御装置７６によるパルス発光は、ウエハＷ１、Ｗ２上の任意の点が照明フィールド幅（ｗ）を通過する間にｎ回（ｎは正の整数）発光する必要があるため、発振周波数をｆとし、ウエハスキャン速度をＶとすると、次式（２）を満たす必要がある。
【０１０８】
ｆ／ｎ＝Ｖ／ｗ  ………………（２）  
また、ウエハ上に照射される１パルスの照射エネルギーをＰとし、レジスト感度をＥとすると、次式（３）を満たす必要がある。
【０１０９】
ｎＰ＝Ｅ        ………………（３）
このように、露光量制御装置７０は、照射エネルギーＰや発振周波数ｆの可変量について全て演算を行い、レーザ制御装置７６に対して指令を出して光源部４０内に設けられた減光システムを制御することによって照射エネルギーＰや発振周波数ｆを可変させたり、シャッタ駆動装置７２やミラー駆動装置７８を制御したりするように構成されている。
【０１１０】
さらに、主制御装置９０では、例えば、スキャン露光時に同期走査を行うレチクルステージとウエハステージの移動開始位置（同期位置）を補正する場合、各ステージを移動制御するステージ制御装置３８に対して補正量に応じたステージ位置の補正を指示する。
【０１１１】
更に、本実施形態の投影露光装置では、ウエハステージＷＳ１との間でウエハの交換を行う第１の搬送システムと、ウエハステージＷＳ２との間でウエハ交換を行う第２の搬送システムとが設けられている。
【０１１２】
第１の搬送システムは、図８に示されるように、左側のウエハローディング位置にあるウエハステージＷＳ１との間で後述するようにしてウエハ交換を行う。この第１の搬送システムは、Ｙ軸方向に延びる第１のローディングガイド１８２、このローディングガイド１８２に沿って移動する第１のスライダ１８６及び第２のスライダ１９０、第１のスライダ１８６に取り付けられた第１のアンロードアーム１８４、第２のスライダ１９０に取り付けられた第１のロードアーム１８８等を含んで構成される第１のウエハローダと、ウエハステージＷＳ１上に設けられた３本の上下動部材から成る第１のセンターアップ１８０とから構成される。
【０１１３】
ここで、この第１の搬送システムによるウエハ交換の動作について、簡単に説明する。
【０１１４】
ここでは、図８に示されるように、左側のウエハローディング位置にあるウエハステージＷＳ１上にあるウエハＷ１’と第１のウエハローダにより搬送されてきたウエハＷ１とが交換される場合について説明する。
【０１１５】
まず、主制御装置９０では、ウエハステージＷＳ１上の不図示のウエハホルダのバキュームを不図示のスイッチを介してオフし、ウエハＷ１’の吸着を解除する。
【０１１６】
次に、主制御装置９０では、不図示のセンターアップ駆動系を介してセンターアップ１８０を所定量上昇駆動する。これにより、ウエハＷ１’が所定位置まで持ち上げられる。この状態で、主制御装置９０では、不図示のウエハローダ制御装置に第１のアンロードアーム１８４の移動を指示する。これにより、ウエハローダ制御装置により第１のスライダ１８６が駆動制御され、第１のアンロードアーム１８４がローディングガイド１８２に沿ってウエハステージＷＳ１上まで移動してウエハＷ１’の真下に位置する。
【０１１７】
この状態で、主制御装置９０では、センターアップ１８０を所定位置まで下降駆動させる。このセンターアップ１８０の下降の途中で、ウエハＷ１’が第１のアンロードアーム１８４に受け渡されるので、主制御装置９０ではウエハローダ制御装置に第１のアンロードアーム１８４のバキューム開始を指示する。これにより、第１のアンロードアーム１８４にウエハＷ１’が吸着保持される。
【０１１８】
次に、主制御装置９０では、ウエハローダ制御装置に第１のアンロードアーム１８４の退避と第１のロードアーム１８８の移動開始を指示する。これにより、第１のスライダ１８６と一体的に第１のアンロードアーム１８４が図１０の−Ｙ方向に移動を開始すると同時に第２のスライダ１９０がウエハＷ１を保持した第１のロードアーム１８８と一体的に＋Ｙ方向に移動を開始する。そして、第１のロードアーム１８８がウエハステージＷＳ１の上方に来たとき、ウエハローダ制御装置により第２のスライダ１９０が停止されるとともに第１のロードアーム１８８のバキュームが解除される。
【０１１９】
この状態で、主制御装置９０ではセンターアップ１８０を上昇駆動し、センターアップ１８０によりウエハＷ１を下方から持ち上げさせる。次いで、主制御装置９０ではウエハローダ制御装置にロードアームの退避を指示する。これにより、第２のスライダ１９０が第１のロードアーム１８８と一体的に−Ｙ方向に移動を開始して第１のロードアーム１８８の退避が行われる。この第１のロードアーム１８８の退避開始と同時に主制御装置９０では、センターアップ１８０の下降駆動を開始してウエハＷ１をウエハステージＷＳ１上の不図示のウエハホルダに載置させ、当該ウエハホルダのバキュームをオンにする。これにより、ウエハ交換の一連のシーケンスが終了する。
【０１２０】
第２の搬送システムは、同様に、図９に示されるように、右側のウエハローディング位置にあるウエハステージＷＳ２との間で上述と同様にしてウエハ交換を行う。この第２の搬送システムは、Ｙ軸方向に延びる第２のローディングガイド１９２、この第２のローディングガイド１９２に沿って移動する第３のスライダ１９６及び第４のスライダ２００、第３のスライダ１９６に取り付けられた第２のアンロードアーム１９４、第４のスライダ２００に取り付けられた第２のロードアーム１９８等を含んで構成される第２のウエハローダと、ウエハステージＷＳ２上に設けられた不図示の第２のセンターアップとから構成される。
【０１２１】
次に、図８及び図９に基づいて、本第１の実施形態の特徴である２つのウエハステージによる並行処理について説明する。
【０１２２】
図８には、ウエハステージＷＳ２上のウエハＷ２を投影光学系ＰＬを介して露光動作を行っている間に、左側ローディング位置にて上述の様にしてウエハステージＷＳ１と第１の搬送システムとの間でウエハの交換が行われている状態の平面図が示されている。この場合、ウエハステージＷＳ１上では、ウエハ交換に引き続いて後述するようにしてアライメント動作が行われる。なお、図８において、露光動作中のウエハステージＷＳ２の位置制御は、干渉計システムの測長軸ＢＩ２Ｘ、ＢＩ３Ｙの計測値に基づいて行われ、ウエハ交換とアライメント動作が行われるウエハステージＷＳ１の位置制御は、干渉計システムの測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ４Ｙの計測値に基づいて行われる。
【０１２３】
この図８に示される左側のローディング位置ではアライメント系２４ａの真下にウエハステージＷＳ１の基準マーク板ＦＭ１上の基準マークが来るような配置となっている。このため、主制御装置９０では、アライメント系２４ａにより基準マーク板ＦＭ１上の基準マークを計測する以前に、干渉計システムの測長軸ＢＩ４Ｙの干渉計のリセットを実施している。
【０１２４】
上述したウエハ交換、干渉計のリセットに引き続いて、サーチアライメントが行われる。そのウエハ交換後に行われるサーチアライメントとは、ウエハＷ１の搬送中になされるプリアライメントだけでは位置誤差が大きいため、ウエハステージＷＳ１上で再度行われるプリアライメントのことである。具体的には、ステージＷＳ１上に載置されたウエハＷ１上に形成された３つのサーチアライメントマーク（図示せず）の位置をアライメント系２４ａのＬＳＡ系のセンサ等を用いて計測し、その計測結果に基づいてウエハＷ１のＸ、Ｙ、θ方向の位置合わせを行う。このサーチアライメントの際の各部の動作は、主制御装置９０により制御される。
【０１２５】
このサーチアライメントの終了後、ウエハＷ１上の各ショット領域の配列をここではＥＧＡを使って求めるファインアライメントが行われる。具体的には、干渉計システム（測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ４Ｙ）により、ウエハステージＷＳ１の位置を管理しつつ、設計上のショット配列データ（アライメントマーク位置データ）をもとに、ウエハステージＷＳ１を順次移動させつつ、ウエハＷ１上の所定のサンプルショットのアライメントマーク位置をアライメント系２４ａのＦＩＡ系のセンサ等で計測し、この計測結果とショット配列の設計座標データに基づいて最小自乗法による統計演算により、全てのショット配列データを演算する。なお、このＥＧＡの際の各部の動作は主制御装置９０により制御され、上記の演算は主制御装置９０により行われる。なお、この演算結果は、基準マーク板ＦＭ１の基準マーク位置を基準とする座標系に変換しておくことが望ましい。
【０１２６】
本実施形態の場合、前述したように、アライメント系２４ａによる計測時に、露光時と同じＡＦ／ＡＬ系１３２（図４参照）の計測、制御によるオートフォーカス／オートレベリングを実行しつつアライメントマークの位置計測が行われ、アライメント時と露光時との間にステージの姿勢によるオフセット（誤差）を生じさせないようにすることができる。
【０１２７】
ウエハステージＷＳ１側で、上記のウエハ交換、アライメント動作が行われている間に、ウエハステージＷＳ２側では、図１０に示されるような２枚のレチクルＲ１、Ｒ２を使い、露光条件を変えながら連続してステップ・アンド・スキャン方式により二重露光が行われる。
【０１２８】
具体的には、前述したウエハＷ１側と同様にして、事前にＥＧＡによるファインアライメントが行われており、この結果得られたウエハＷ２上のショット配列データ（基準マーク板ＦＭ２上の基準マークを基準とする）に基づいて、順次ウエハＷ２上のショット領域を投影光学系ＰＬの光軸下方に移動させた後、各ショット領域の露光の都度、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳ２とを走査方向に同期走査させることにより、スキャン露光が行われる。このようなウエハＷ２上の全ショット領域に対する露光がレチクル交換後にも連続して行われる。具体的な二重露光の露光順序としては、図１１（Ａ）に示されるように、ウエハＷ１の各ショット領域をレチクルＲ２（Ａパターン）を使ってＡ１〜Ａ１２まで順次スキャン露光を行った後、駆動系３０を用いてレチクルステージＲＳＴを走査方向に所定量移動してレチクルＲ１（Ｂパターン）を露光位置に設定した後、図１１（Ｂ）に示されるＢ１〜Ｂ１２の順序でスキャン露光を行う。この時、レチクルＲ２とレチクルＲ１では露光条件（ＡＦ／ＡＬ、露光量）や透過率が異なるので、レチクルアライメント時にそれぞれの条件を計測し、その結果に応じて条件の変更を行う必要がある。
【０１２９】
このウエハＷ２の二重露光中の各部の動作も主制御装置９０によって制御される。なお、二重露光の具体的方法（具体例）については、その原理を含め、後に詳述する。
【０１３０】
上述した図８に示す２つのウエハステージＷＳ１、ＷＳ２上で並行して行われる露光シーケンスとウエハ交換・アライメントシーケンスとは、先に終了したウエハステージの方が待ち状態となり、両方の動作が終了した時点で図９に示す位置までウエハステージＷＳ１、ＷＳ２が移動制御される。そして、露光シーケンスが終了したウエハステージＷＳ２上のウエハＷ２は、右側ローディングポジションでウエハ交換がなされ、アライメントシーケンスが終了したウエハステージＷＳ１上のウエハＷ１は、投影光学系ＰＬの下で露光シーケンスが行われる。
【０１３１】
図９に示される右側ローディングポジションでは、左側ローディングポジションと同様にアライメント系２４ｂの下に基準マーク板ＦＭ２上の基準マークが来るように配置されており、前述のウエハ交換動作とアライメントシーケンスとが実行される事となる。勿論、干渉計システムの測長軸ＢＩ５Ｙの干渉計のリセット動作は、アライメント系２４ｂによる基準マーク板ＦＭ２上のマーク検出に先立って実行されている。
【０１３２】
次に、図８の状態から図９の状態へ移行する際の、主制御装置９０による干渉計のリセット動作について説明する。
【０１３３】
ウエハステージＷＳ１は、左側ローディングポジションでアライメントを行った後に、図９に示される投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ中心（投影中心）の真下に基準板ＦＭ１上の基準マークが来る位置まで移動されるが、この移動の途中で測長軸ＢＩ４Ｙの干渉計ビームが、ウエハステージＷＳ１の反射面２１に入射されなくなるので、アライメント終了後直ちに図９の位置までウエハステージを移動させることは困難である。このため、本実施形態では、次のような工夫をしている。
【０１３４】
すなわち、先に説明したように、本実施形態では、左側ローディングポジションにウエハステージＷＳ１がある場合に、アライメント系２４ａの真下に基準マーク板ＦＭ１が来るように設定されており、この位置で測長軸ＢＩ４Ｙの干渉計がリセットされているので、この位置までウエハステージＷＳ１を一旦戻し、その位置から予めわかっているアライメント系２４ａの検出中心と投影光学系ＰＬの光軸中心（投影中心）との距離（便宜上ＢＬとする）にもとづいて、干渉計ビームの切れることのない測長軸ＢＩ１Ｘの干渉計１６の計測値をモニタしつつ、ウエハステージＷＳ１を距離ＢＬだけＸ軸方向右側に移動させる。これにより、図９に示される位置までウエハステージＷＳ１が移動されることになる。そして、主制御装置９０では、レチクルアライメント顕微鏡１４２、１４４の少なくとも一方を用いて、基準マーク板ＦＭ１上のマークとレチクルマークとの相対位置関係を計測するのに先立って測長軸ＢＩ３Ｙの干渉計をリセットする。このリセット動作は、次に使用する測長軸がウエハステージ側面を照射できるようになった時点で実行することができる。
【０１３５】
このように、干渉計のリセット動作を行っても高精度アライメントが可能な理由は、アライメント系２４ａにより基準マーク板ＦＭ１上の基準マークを計測した後、ウエハＷ１上の各ショット領域のアライメントマークを計測することにより、基準マークと、ウエハマークの計測により算出された仮想位置との間隔を同一のセンサにより算出しているためである。この時点で基準マークと露光すべき位置の相対距離が求められていることから、露光前にレチクルアライメント顕微鏡１４２、１４４により露光位置と基準マーク位置との対応がとれていれば、その値に前記相対距離を加えることにより、Ｙ軸方向の干渉計の干渉計ビームがウエハステージの移動中に切れて再度リセットを行ったとしても高精度な露光動作を行うことができるのである。
【０１３６】
なお、アライメント終了位置から図９の位置にウエハステージＷＳ１が移動する間に、測長軸ＢＩ４Ｙが切れないような場合には、測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ４Ｙの計測値をモニタしつつ、アライメント終了後に直ちに、図９の位置までウエハステージを直線的に移動させてもよいことは勿論である。この場合、ウエハステージＷＳ１のＹ軸と直交する反射面２１に投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを通る測長軸ＢＩ３Ｙがかかった時点で干渉計のリセット動作を行うようにしても良い。
【０１３７】
上記と同様にして、露光終了位置からウエハステージＷＳ２を図９に示される右側のローディングポジションまで移動させ、測長軸ＢＩ５Ｙの干渉計のリセット動作を行えば良い。
【０１３８】
また、図１２には、ウエハステージＷＳ１上に保持されるウエハＷ１上の各ショット領域を順次露光する露光シーケンスのタイミングの一例が示されており、図１３には、これと並列的に行われるウエハステージＷＳ２上に保持されるウエハＷ２上のアライメントシーケンスのタイミングが示されている。本第１の実施形態では、２つのウエハステージＷＳ１、ＷＳ２を独立して２次元方向に移動させながら、各ウエハステージ上のウエハＷ１、Ｗ２に対して露光シーケンスとウエハ交換・アライメントシーケンスとを並行して行うことにより、スループットの向上を図っている。
【０１３９】
ところが、２つのウエハステージを使って２つの動作を同時並行処理する場合は、一方のウエハステージ上で行われる動作が外乱要因として、他方のウエハステージで行われる動作に影響を与える場合がある。また、逆に、一方のウエハステージ上で行われる動作が他方のウエハステージで行われる動作に影響を与えない動作もある。そこで、本第１の実施形態では、並行処理する動作の内、外乱要因となる動作とならない動作とに分けて、外乱要因となる動作同士、あるいは外乱要因とならない動作同士が同時に行われるように、各動作のタイミング調整が図られる。
【０１４０】
例えば、スキャン露光中は、ウエハＷ１とレチクルＲとを等速で同期走査させることから外乱要因とならない上、他からの外乱要因を極力排除する必要がある。このため、一方のウエハステージＷＳ１上でのスキャン露光中は、他方のウエハステージＷＳ２上のウエハＷ２で行われるアライメントシーケンスにおいて静止状態となるようにタイミング調整がなされる。すなわち、アライメントシーケンスにおけるマーク計測は、ウエハステージＷＳ２をマーク位置で静止させた状態で行われるため、スキャン露光にとって外乱要因とならず、スキャン露光中に並行してマーク計測を行うことができる。これを図１２及び図１３で見ると、図１２においてウエハＷ１に対し動作番号「１、３、５、７、９、１１、１３、１５、１７、１９、２１、２３」で示されるスキャン露光と、図１３においてウエハＷ２に対し動作番号「１、３、５、７、９、１１、１３、１５、１７、１９、２１、２３」で示される各アライメントマーク位置におけるマーク計測動作が相互に同期して行われていることがわかる。一方、アライメントシーケンスにおいても、スキャン露光中は、等速運動なので外乱とはならず高精度計測が行えることになる。
【０１４１】
また、ウエハ交換時においても同様のことが考えられる。特に、ロードアームからウエハをセンターアップに受け渡す際に生じる振動等は、外乱要因となり得るため、スキャン露光前、あるいは、同期走査が等速度で行われるようになる前後の加減速時（外乱要因となる）に合わせてウエハの受け渡しをするようにしても良い。
【０１４２】
上述したタイミング調整は、主制御装置９０によって行われる。
【０１４３】
次に、本第１の実施形態における二重露光の具体的方法について説明する。まず、この露光方法における第１の露光工程、第２の露光工程で採用される変形照明の基本原理を図１４及び図１５に基づいて説明する。この基本原理については、特開平４−２７３２４５号公報に記載されているものと同様である。
【０１４４】
例えば、レチクルＲに形成される回路パターンの中には、図１４（Ｂ）に示されるようなラインパターン（Ｌ／Ｓや孤立ライン）が多く含まれており、そのパターンの方向も複数方向にわたっている。この内、所定方向に形成された孤立ライン（孤立Ｌ）やＬ／Ｓから成るレチクルパターンＲＰに対して照明光学系から照明光が照射されると、レチクルパターンＲＰからは０次回折光成分（Ｄ0）、±１次回折光成分（Ｄp、Ｄm）及びより高次の回折光成分がパターンの周期性に応じた方向に発生する。この様子が、図１５に示されている。この図１５に示されるように、レチクルパターンＲＰが形成されたレチクルＲのパターン面のほぼフーリエ変換相当面、もしくはその近傍の面内にレボルバー６１に設けられた開口絞り５９が配置されており、この開口絞り５９によりフライアイレンズ５８からの２次光源像が所定の開口形状で制限される。ここで、開口絞りとして、図１４（Ａ）に示されるように、光軸ＡＸに関する点対称位置にそれぞれの中心を有する２つの偏心領域に照明光を透過させる形状（前述した２つ目絞り５９Ｃ又は５９Ｄと同様の形状）の開口絞りを用いると、この開口絞り５９を透過した照明光束は、図１５に示されるように、レンズ系６０，６６，６８を透過した後、レチクルパターンＲＰの周期方向に対して所定角度傾いた状態で入射するため、レチクルパターンＲＰから発生する各次数の回折光成分に一定の傾き（角度ずれ）を持たせることができる。図１５中の照明光Ｌ１は、光軸ＡＸに対して角度ψだけ傾いてレチクルＲに入射されているものとする。
【０１４５】
このため、レチクルパターンＲＰからは光軸ＡＸに対してψだけ傾いた方向に進む０次回折光Ｄ0と、０次回折光Ｄ0に対してθpだけ傾いた＋１次回折光Ｄpと、０次回折光Ｄ0に対してθmだけ傾いて進む−１次回折光Ｄmとが発生する。従って、＋１次回折光Ｄpは、光軸ＡＸに対して（θp＋ψ）の方向に進行し、−１次回折光Ｄmは、光軸ＡＸに対して（θm−ψ）の方向に進行することになる。このときの回折角θp、θmは、露光波長をλ、パターンピッチをＰとすると、それぞれ
ｓｉｎ（θp＋ψ）−ｓｉｎψ＝λ／Ｐ    ………（４）
ｓｉｎ（θm−ψ）＋ｓｉｎψ＝λ／Ｐ    ………（５）
で表すことができる。
【０１４６】
ここで、レチクルパターンＲＰが微細化して回折角が増大すると、それまで投影光学系ＰＬの瞳ＥＰを透過していた＋１次回折光Ｄpと−１次回折光Ｄmのうち、（θp＋ψ）の方向に進行する＋１次回折光Ｄpが投影光学系ＰＬの瞳ＥＰを透過できなくなる。すなわち、ｓｉｎ（θp＋ψ）＞ＮＡR（レチクル側開口数）の関係になってくる。しかし、上記したように照明光Ｌ１が光軸ＡＸに対して傾いて入射しているため、このときの回折角であっても−１次回折光Ｄmは、投影光学系ＰＬに入射可能となる。すなわち、ｓｉｎ（θm−ψ）＜ＮＡRの関係となる。
【０１４７】
従って、ウエハＷ上には０次回折光Ｄ0と−１次回折光Ｄmの２光束による干渉縞が生じる。この干渉縞は、レチクルパターンＲＰの像であり、このときの解像限界は、
ｓｉｎ（θm−ψ）＝ＮＡR    ………（６）
となる。従って、上記（６）式に（５）式を代入するとＮＡR＋ｓｉｎψ＝λ／Ｐとなり、これを展開すると
Ｐ＝λ／（ＮＡR＋ｓｉｎψ）  ………（７）
となる。これが転写可能な最小パターンのレチクル側でのピッチである。
【０１４８】
そこで、上記（７）式のｓｉｎψを一例として０．５×ＮＡR程度に定めるとすると、転写可能なレチクル上のパターンの最小ピッチは、
Ｐ＝λ／（ＮＡR＋０．５ＮＡR）
＝２λ／３ＮＡR            ………（８）
となる。
【０１４９】
ここで、瞳面上での０次回折光成分と−１次回折光成分のパターン周期方向の間隔は、レチクルパターンＲＰの微細度（空間周波数）に比例する。上記（６）式は最大の解像度を得るためにこの間隔を最大とすることを意味している。これに対して、照明光の瞳ＥＰ上での分布が投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを中心とする円形領域内である従来の露光装置の場合、解像限界は、Ｐ≒λ／ＮＡRであるため、これを（８）式と比較すると、より高い解像度が実現できることがわかる。
【０１５０】
次に、レチクルパターンＲＰに対してその周期方向に所定角度傾けた露光光を照射することによって、その結果発生する０次回折光成分と１次回折光成分とを用いてウエハ上に結像パターンを形成することにより、焦点深度を大きくすることができる点について、以下説明する。図１５に示されるように、ウエハＷの位置が投影光学系ＰＬの焦点位置（最良結像面）と一致している場合、レチクルパターンＲＰ中の１点を出てウエハＷ上の一点に達する各回折光は、投影光学系ＰＬのどの部分を通過するものであっても全て等しい光路長を有することができる。このため、従来のように０次回折光成分が投影光学系ＰＬの瞳面ＥＰのほぼ中心（光軸近傍）を貫通する場合でも、０次回折光成分とその他の回折光成分とで光路長が相等しくなるため、相互の波面収差も零となる。しかし、ウエハＷの位置が投影光学系ＰＬの焦点位置に精密に一致していないデフォーカス状態の場合、斜めに入射する高次の回折光の光路長は、光軸近傍を通る０次回折光に対して焦点前方（投影光学系ＰＬから遠ざかる方）では短く、焦点後方（投影光学系ＰＬ近づく方）では長くなり、その差は入射角の差に応じたものとなる。従って、０次、１次……の各回折光は、相互に波面収差を形成することになり、焦点位置の前後におけるボケを発生させる。
【０１５１】
前述した波面収差は、ウエハＷの焦点位置からのずれ量をΔＦ、各回折光がウエハＷに入射するときの入射角θmの正弦をｒ（ｒ＝ｓｉｎθm）とすると、ΔＦ・ｒ2／２で与えられる量である（ｒは、各回折光の瞳面ＥＰでの光軸ＡＸからの距離を表す）。従来の投影露光装置では、０次回折光Ｄ0は、光軸ＡＸの近傍を通るので、ｒ（０次）＝０となり、一方±１次回折光Ｄp、Ｄmは、ｒ（１次）＝Ｍ・λ／Ｐとなる（Ｍは投影光学系の倍率）。従って、０次回折光Ｄ0と±１次回折光Ｄp、Ｄmのデフォーカスによる波面収差は、ΔＦ・Ｍ2（λ／Ｐ）2／２で与えられる。
【０１５２】
これに対して、本第１の実施形態で採用する変形照明法では、図１５に示されるように、照明光Ｌ１を光軸ＡＸに対して角度ψだけ傾けて入射させるため、０次回折光成分Ｄ0は、光軸ＡＸから角度ψだけ傾いた方向に発生し、瞳面ＥＰにおける０次光成分の光軸Ａからの距離は、ｒ（０次）＝Ｍ・ｓｉｎψとなる。一方、−１次回折光成分Ｄmの瞳面ＥＰにおける光軸からの距離は、ｒ（−１次）＝Ｍ・ｓｉｎ（θm−ψ）となる。そして、このとき、ｓｉｎψ＝ｓｉｎ（θm−ψ）となれば、０次回折光成分Ｄ0と−１次回折光成分Ｄmのデフォーカスによる相対的な波面収差は零となり、ウエハＷが焦点位置より光軸方向に若干ずれたとしてもレチクルパターンＲＰの像ボケは、従来程大きく生じないことになる。すなわち、焦点深度が増大することになる。また、上記（５）式のように、ｓｉｎ（θm−ψ）＋ｓｉｎψ＝λ／Ｐであるから、照明光束Ｌ１のレチクルＲへの入射角ψをピッチＰのパターンに対して、
ｓｉｎψ＝λ／２Ｐ    ………（９）
の関係にするならば焦点深度をきわめて増大させることが可能となる。
【０１５３】
そこで、レチクルＲに形成されたパターンは、図１４（Ｂ）に示されるように、周期方向が一方向の遮光部（Ｃｒ）と透光部（図中のハッチングで示したガラス部分）とからなるレチクルパターンＲＰである場合に、上記（９）式の関係を満たし、レチクルＲのパターン形成面のほぼフーリエ変換相当面、もしくはその近傍の面内に図１４（Ａ）に示されるような照明系開口絞り５９を配置して照明光を透過させることにより、レチクルパターンＲＰの周期方向に対して所定角度傾いた照明光束Ｌ１が入射され、図１５に示される投影露光装置ＰＬの瞳面ＥＰにおいて０次回折光成分Ｄ0と−１次回折光成分Ｄmとを光軸ＡＸに対してほぼ等距離で分布させることができることから、高解像度且つ大焦点深度でパターンの露光を行うことができる。
【０１５４】
このように、所定方向に形成されたレチクルパターンＲＰの周期方向に対して照明光束を所定角度傾けて照射することにより、高解像度且つ大焦点深度でパターンの露光を行うことができる。ところが、上記方法により解像度と焦点深度の向上が図れるのは、周期方向と直交する長手方向のラインパターンのエッジ部分であり、そのラインパターンの長手方向の両端エッジ部では、この部分のパターンを解像するための上下方向や斜め方向からの照明がないことから、パターン像が著しく劣化する。このような理由により、従来は輪帯照明が比較的多く用いられていたのであるが、輪帯照明では、パターンの両端部において著しい像の劣化が起こらない代わりに、完全な２光束干渉が得られないことから、波面収差の発生により解像度と焦点深度の向上に一定の限界があった。
【０１５５】
そこで、本第１の実施形態では、次のような二重露光法を採用する。
【０１５６】
ここでは、図１８に示されるＬ／Ｓパターン像を得る場合を例にとって、本第１の実施形態に係る二重露光法について説明する。
【０１５７】
第１の露光工程においては、レチクルＲのパターン形成面に対してほぼフーリエ変換相当面若しくはその近傍の面における光量分布が、図１６（Ａ）に示されるように、光軸中心から形成すべきＬ／Ｓパターンの周期方向に対して直交する方向に対称に偏心した位置に中心を有する２つの領域を光が透過し、その他が遮光領域となるような分布となる開口絞り５９Ｃが用いられ、第２の露光工程においては、図１７（Ａ）に示されるように、レチクルＲのパターン形成面に対してほぼフーリエ変換相当面若しくはその近傍の面における光量分布が、光軸中心から図１６（Ａ）の場合と直交する方向に対称に偏心した位置に中心を有する２つの領域を光が透過し、その他が遮光領域となるような分布となる開口絞り５９Ｄが用いられる。
【０１５８】
また、第１の露光工程においては、図１６（Ｂ）に示されるような形成すべきパターンと同様のＬ／ＳパターンＲＰ１が形成されたレチクル（以下、説明の便宜上「レチクルＲ１」と呼ぶ）が用いられ、第２の露光工程においては、図１７（Ｂ）に示されるような形成すべきパターンと直交する方向に所定間隔隔てて配置された２本の孤立ラインからなるパターンＲＰ２が形成されたレチクル（以下、説明の便宜上「レチクルＲ２」と呼ぶ）が用いられる。これら図１６（Ｂ）、図１７（Ｂ）においてハッチング部分はガラスの光透過部分、その他の部分はＣｒによる遮光部分となっている。
【０１５９】
この場合、レチクルステージＲＳＴ上には、レチクルＲ１とＲ２とが搭載されているものとする（図２参照）。
【０１６０】
まず、第１の露光工程において、主制御装置９０は、開口絞り５９Ｃが照明光の光路上に設定されるように、レボルバー駆動機構６３を回転制御する。この照明条件の下でレチクルＲ１を用いて前述した走査露光が行われると、開口絞り５９の各開口を透過した照明光束は、レンズ系６０、６６、６８を介してレチクルパターンＲＰ１のＬ／Ｓのピッチ方向に光軸ＡＸに対して所定角度（ここでは、光軸ＡＸに関して対称に角度ψ）傾いた方向からレチクルＲ１のパターン面をそれぞれ照射する（図１５参照）。その結果、開口絞り５９の一方の開口を透過した照明光束Ｌ１によりレチクルパターンＲＰ１が照射されることにより、先に説明した図１５と同様に、レチクルパターンＲＰ１から光軸ＡＸに対して角度ψだけ傾いた０次回折光Ｄ01と、回折による±１次回折光ＤP１、Ｄm１とが発生する。同様に、開口絞り５９の他方の開口を透過した照明光束によりレチクルパターンＲＰ１が照射されることにより、レチクルパターンＲＰ１から光軸ＡＸに対して照明光束Ｌ１の０次回折光Ｄ01と対称に角度ψだけ傾いた０次回折光Ｄ02と、回折による±１次回折光ＤP2、Ｄm2とが発生する。この場合、開口絞り５９Ｃ上の２つの開口は、投影光学系ＰＬ内での一方の０次回折光Ｄ01と−１次回折光Ｄm1とが光軸ＡＸに対して対称となり、他方の０次回折光Ｄ02と＋１次回折光ＤP2とが光軸ＡＸに対して対称となり、かつ一方の０次回折光Ｄ01と他方の＋１次回折光ＤP2との光路が一致し、他方の０次回折光Ｄ02と一方の−１次回折光Ｄm1との光路が一致し、これら０次回折光Ｄ01、Ｄ02、＋１次回折光ＤP2、−１次回折光Ｄm1の光路長が全て同じになる傾斜角度ψでレチクルパターンＲＰ１が照射されるように、照明系開口絞り５９の２つの開口部の偏心量が、レチクルパターンＲＰ１の線幅に応じて設定されているものとする。従って、投影光学系ＰＬ内を２光束のみが通過し、完全な２光束干渉となってウエハＷ上では波面収差が発生しなくなる。
【０１６１】
この結果、例えば、ウエハＷ上に塗布されたレジストとして、光の当たらない部分にレジスト像が残るポジレジストを用いているものとすると、図１６（Ｃ）に示されるパターン像Ｐ１が現像後に残ることになる（但し、本実施形態の場合は、二重露光が終了するまでは、現実には現像は行われない）。この場合、先に説明したように、パターンＲＰ１の周期方向については、高解像度且つ大焦点深度でパターンＲＰ１の露光を行うことができ、従ってパターン像Ｐ１はその周期方向については良好な像となる。しかし、図１６（Ｃ）に示されるように、パターン像Ｐ１の両端部では、この部分のパターンを解像するための上下方向や斜め方向からの照明がないことから、パターン像が著しく劣化することになる（エッジ部がだれてテーパ状となる）。
【０１６２】
そこで、本第１の実施形態では、上述した第１の露光工程による２光束干渉条件による露光終了後、次の第２の露光工程により像が劣化している部分（パターンの両端部）を除去することにより、中央部分の良好なパターン像を有効に利用している。
【０１６３】
すなわち、第２の露光工程において、レチクルＲ２上のパターンＲＰ２は第１の露光工程で形成されるであろう仮想的なＬ／Ｓパターン像の両端部を除去可能な位置に配置されている。
【０１６４】
主制御装置９０は、開口絞り５９Ｄが照明光の光路上に設定されるように、レボルバー駆動機構６３を回転制御する。これにより、開口絞り５９Ｄの照明分布の方向と、レチクルＲ２に形成されたレチクルパターンＲＰ２の方向とが第１の露光工程の場合に対して直交関係になる。そして、上記と同様の２光束干渉条件の下でレチクルＲ２を用いて前述した走査露光が行われると、仮に光の当たった部分にレジスト像が残るネガレジストを使用している場合には、図１７（Ｃ）に実線で示されるようなパターン像Ｐ１が現像後に残る筈である。しかし、本実施形態の場合はポジレジストが使われているため、レチクルパターンＲＰ２が除去パターンとして機能して、図１７（Ｃ）に示されるように、破線で示されるパターン像Ｐ１の両端部に対して、パターン像Ｐ２が重ね合わせ露光される結果、パターン像Ｐ１の露光不良部分が除去され、露光後に現像して得られる最終的なパターン像は、図１８に示されるような、エッジ部の鮮明なレジストパターン像となる。ここでは、ポジレジストを用いて残しのＬ／Ｓを形成したが、残しの孤立ラインも同様の方法で形成することができる。
【０１６５】
なお、ネガレジストを用いて、上記第１の露光工程及び第２の露光工程と同様のことを行えば、貫きのＬ／Ｓや貫きの孤立ラインを形成することも可能となる。
【０１６６】
以上説明した、第１の露光工程、第２露光工程と同様に、形成すべきパターンを所定方向のラインパターンと、これと直交する方向のラインパターンとの少なくとも２種類のラインパターンに分けて、それぞれのパターンを同一又は別々のレチクルＲにそれぞれ形成したものを用意し、主制御装置９０によりレボルバー駆動機構６３を介して開口絞り５９Ｃ、５９Ｄを切り換えて、第１の露光工程、第２露光工程と同様の重ね合わせ露光を行うことにより、例えば、２次元格子状のパターン像を形成することも可能である。
【０１６７】
本第１の実施形態では、上記の如く、２枚以上のレチクル（Ｒ１、Ｒ２など）を使って重ね合わせ露光するなどの二重露光が行われるが、このように同一の露光工程で複数のレチクルを取り扱うような場合に、レチクルをセットで管理できるようにすることが望ましい。このため、本第１の実施形態では、図１９ないし図２３に示されるようなレチクルカセット、及びそのレチクルカセットが収容されるレチクルライブラリを用いている。
【０１６８】
図１９には、例えばレチクルＲ１、Ｒ２がそれぞれ個別に収納された個別収納容器としてのレチクルカセット２１２、２１４が固定具としてのカセット固定部材２１６によって固定され、一体化された状態の斜視図が示されている。
【０１６９】
レチクルカセット２１２と２１４の前面には、レチクルを出し入れする際に開閉可能な蓋２１２ａ、２１４ａが設けられている。
【０１７０】
前記カセット固定部材２１６は、例えば、図１９及び図２０に示されるような断面コ字状の固定部材で構成されている。このカセット固定部材２１６は、レチクルカセット２１２と２１４を積み重ねた状態で、背面側（蓋２１２ａ、２１４ａが設けられた側と反対側）から挿入することにより、レチクルカセット２１２と２１４を上下方向から挟持して一体化させる。より詳しくは、図１９中のＡ線位置縦断面図を示した図２０のように、コ字状のカセット固定部材２１６のレチクルカセット２１２、２１４にそれぞれ対向する部分には、断面楔状の爪部２１６ａ、２１６ｂが形成されており、これらの爪部がレチクルカセット２１２、２１４の傾斜溝部２１２ｂ、２１４ｂに係合することにより、レチクルカセット２１２、２１４が一体化される。なお、傾斜溝部は、それぞれのレチクルカセットの上下面に形成することがより望ましい。このようにすれば、どのレチクルカセットにどのレチクルを収納した場合であっても、固定部材２１６により２つのレチクルを一体化させることができるからである。
【０１７１】
勿論、図２０の矢印方向にカセット固定部材２１６の両端部を開くことにより、溝部２１２ｂ、２１４ｂに係合していた爪部２１６ａ、２１６ｂが外れて、一体化されたレチクルカセット２１２、２１４を分離させることができることは言うまでもない。
【０１７２】
なお、図１９に示されるカセット固定部材２１６は、２個のレチクルカセットを固定するものであったが、これに限定されるものではなく、固定するレチクルカセット数に応じた３個用、４個用、……をそれぞれ用意しておいても良い。また、レチクルカセットの固定法は、上述した溝部と爪部とを用いたものに限定されるものではなく、接着テープやマグネットの様なものでレチクルカセット同士を固定するものであっても良い。
【０１７３】
図２１には、図１９の固定部材２１６によって一体化された状態のレチクルカセット２１２、２１４を収容可能なレチクルライブラリ２２０の斜視図が示されている。このレチクルライブラリ２２０は、固定部材２１６によって２個ずつ一体化された複数組みのレチクルカセットが収容可能なものであり、レチクルに付着した異物を検査する不図示の「異物検出部」や、レチクルを搬送する「搬送部」等が近くに配設され、相互間でレチクルの受け渡しが行われるようになっている。
【０１７４】
このレチクルライブラリ２２０は、前面及び背面が開口した箱型の筐体２２２から成り、この筐体２２２の内壁の両側に固定部材２１６によって２個ずつ一体化されたレチクルカセット組みを支持するカセット支持部２２４ａ〜２２４ｄが上下方向に所定間隔で設けられている。このレチクルライブラリ２２０ではカセット支持部２２４ａ〜２２４ｄの上下の間隔がカセット固定部材２１６で固定されたレチクルカセットの厚さに応じて（ここでは、レチクルカセット２個分の間隔）設定されている。
【０１７５】
このように、本第１の実施形態では、カセット固定部材２１６によりセット数に応じたレチクルカセットを一体化して固定することができるため、複数のレチクルをセット単位で容易に管理することが可能となる。また、複数のレチクルカセットは、カセット固定部材２１６による固定を解除すると従来からある個々のレチクルカセットに戻せるため、従来から有る異物検出部を用いて異物検査を行うことができる。但し、レチクルの管理面だけを考えれば、一つのレチクルカセットの内部空間を上下に複数分割して、それぞれの分割空間内にレチクルを収納するようなレチクルカセットの構造も採用できる。
【０１７６】
なお、上記カセット支持部を一定間隔で固定するのではなく、使用するレチクルカセットの数（１個用、２個用、３個用、……）に応じて複数種類の間隔を設定したり、あるいはカセット支持部を上下方向に可動として適宜その間隔が変えられるように構成したりしても良い。このカセット支持部２２４ａ〜２２４ｄの上下方向の間隔は、当該露光装置で通常露光工程が多いか、二重露光工程が多いかなどにより決定すれば良い。
【０１７７】
この場合、カセット固定部材２１６によりセット単位で一体化された状態でレチクルライブラリ２２０に収容されたレチクルカセット（例えば２１２）から取り出されたレチクル（例えば、Ｒ１）は、不図示のレチクルローダによってレチクルステージＲＳＴ（図２参照）まで運ばれる。レチクルＲ１は、搬送後にレチクルステージＲＳＴ上に搭載され、そのレチクルＲ１のレチクルアライメントを実行している間に、他方のレチクルＲ２をレチクルカセット２１４から取り出してレチクル待機位置（図示しない）で待機させる。そして、最初のレチクルＲ１のレチクルアライメントが終了した時点でレチクルＲ２をレチクルステージＲＳＴ上に搭載し、レチクルＲ２のレチクルアライメントを行うことにより、レチクルステージＲＳＴ上に２枚のレチクルＲ１、Ｒ２のローディング作業が終了する。
【０１７８】
ところで、前述した固定部材２１６によりレチクルカセットを一体化する場合には、レチクルライブラリとして、カセット支持部の間隔が通常と異なる特殊なレチクルライブラリを使用する必要がある。しかし、図２２に示されるように、レチクルカセット２３２、２３４、２３６同士を重ね合わせ方向に所定間隔を隔てて連結し一体化する固定具としてのカセット固定部材２３８ａ、２３８ｂを用いるならば、図２３に示されるように、レチクルカセットを個別に支持するカセット支持部２４４ａ〜２４４ｆが設けられた筐体２４２から成る通常のレチクルライブラリ２４０を使用したとしても、レチクルカセット２４６（単体）、２３２，２３４，２３６（３枚セット）、２４８，２５０（２枚セット）などを所望の位置に収容することが可能となる。
【０１７９】
以上説明したように、本第１の実施形態の投影露光装置１０によると、ウエハ上に形成すべきパターンを、所定方向のラインパターンから成る第１のパターンと、その第１のパターンに直交する第２のパターンとをレチクルに形成し、光軸に対して各パターンのライン方向と直交する方向に所定量だけ傾いた照明（いわゆる変形照明）を照明することにより、それぞれのライン方向で高解像度と大焦点深度を持ったパターン像が形成可能となる。従って、第１のパターンと第２のパターンとの重ね合わせ露光を行い、一方のパターンの像劣化部分を他方のパターンで除去する二重露光により、各ライン方向に対して高解像度で大焦点深度を持ったパターン像が形成可能になる。
【０１８０】
また、上記第１の実施形態によると、例えば、二重露光のように複数のレチクルをセットで使用する場合は、所定枚数のレチクルを１つの収納容器に独立して収納したり、複数の個別収納容器にそれぞれ収納して固定具により複数まとめて固定し、レチクルライブラリにも収容可能としたため、複数のレチクルをセット単位で容易に管理可能になる。
【０１８１】
さらに、本第１の実施形態の投影露光装置１０によると、２枚のウエハをそれぞれ独立に保持する２つのウエハステージを具備し、これら２つのウエハステージをＸＹＺ方向に独立に移動させて、一方のウエハステージでウエハ交換とアライメント動作を実行する間に、他方のウエハステージで露光動作を実行する事とし、両方の動作が終了した時点でお互いの動作を切り換えるようにしたことから、スループットを大幅に向上させることが可能になる。
【０１８２】
また、上記第１の実施形態によると、投影光学系ＰＬを挟んでマーク検出を行う少なくとも２つのアライメント系を具備しているため、２つのウエハステージを交互にずらすことにより、各アライメント系を交互に使って行われるアライメント動作と露光動作とを並行処理することが可能になる。
【０１８３】
その上、上記第１の実施形態によると、ウエハ交換を行うウエハローダがアライメント系の近辺、特に、各アライメント位置で行えるように配置されているため、ウエハ交換からアライメントシーケンスへの移行がスムースに行われ、より高いスループットを得ることができる。
【０１８４】
さらに、上記第１の実施形態によると、上述したような高スループットが得られるため、オフアクシスのアライメント系を投影光学系ＰＬより大きく離して設置したとしてもスループットの劣化の影響が殆ど無くなる。このため、高Ｎ．Ａ．（開口数）であって且つ収差の小さい直筒型の光学系を設計して設置することが可能となる。
【０１８５】
また、上記第１の実施形態によると、２本のアライメント系及び投影光学系ＰＬの各光軸のほぼ中心を計測する干渉計からの干渉計ビームを各光学系毎に有しているため、アライメント時や投影光学系を介してのパターン露光時のいずれの場合にも２つのウエハステージ位置をアッべ誤差のない状態でそれぞれ正確に計測することができ、２つのウエハステージを独立して移動させることが可能になる。
【０１８６】
さらに、２つのウエハステージＷＳ１、ＷＳ２が並ぶ方向（ここではＸ軸方向）に沿って両側から投影光学系ＰＬの投影中心に向けて設けられた測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ２Ｘは、常にウエハステージＷＳ１、ＷＳ２に対して照射され、各ウエハステージのＸ軸方向位置を計測するため、２つのウエハステージが互いに干渉しないように移動制御することが可能になる。
【０１８７】
その上、上記測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ２Ｘに対してアライメント系の検出中心や投影光学系ＰＬの投影中心位置に向けて垂直に交差する方向（ここではＹ軸方向）に測長軸ＢＩ３Ｙ、ＢＩ４Ｙ、ＢＩ５Ｙが照射されるように干渉計が配置され、ウエハステージを移動させて反射面から測長軸が外れたとしても、干渉計をリセットすることによりウエハステージを正確に位置制御することが可能となる。
【０１８８】
そして、２つのウエハステージＷＳ１、ＷＳ２上には、それぞれ基準マーク板ＦＭ１、ＦＭ２が設けられ、その基準マーク板上のマーク位置とウエハ上のマーク位置とを予めアライメント系で計測することによって得られる補正座標系との間隔を、露光前の基準板計測位置に対してそれぞれ加算する事によって、従来の様な投影光学系とアライメント系との間隔を計測するベースライン計測を行うことなくウエハの位置合わせが可能となり、特開平７―１７６４６８号公報に記載されるような大きな基準マーク板の搭載も不要となる。
【０１８９】
また、上記第１の実施形態によると、複数枚のレチクルＲを使って二重露光を行うことから、高解像度とＤＯＦ（焦点深度）の向上効果が得られる。しかし、この二重露光法は、露光工程を少なくとも２度繰り返さなければならないため、露光時間が長くなって大幅にスループットが低下するが、本実施形態の投影露光装置を用いることにより、スループットが大幅に改善できるため、スループットを低下させることなく高解像度とＤＯＦの向上効果とが得られる。例えば、Ｔ１（ウエハ交換時間）、Ｔ２（サーチアライメント時間）、Ｔ３（ファインアライメント時間）、Ｔ４（１回の露光時間）において、８インチウエハにおける各処理時間をＴ１：９秒、Ｔ２：９秒、Ｔ３：１２秒、Ｔ４：２８秒とした場合、１つのウエハステージを使って一連の露光処理が為される従来技術により二重露光が行われると、スループットＴＨＯＲ＝３６００／（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４＊２）＝３６００／（３０＋２８＊２）＝４１［枚／時］となり、１つのウエハステージを使って一重露光法を実施する従来装置のスループット（ＴＨＯＲ＝３６００／（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４）＝３６００／５８＝６２［枚／時］）と比べてスループットが６６％までダウンする。ところが、本実施形態の投影露光装置を用いてＴ１、Ｔ２、Ｔ３とＴ４とを並列処理しながら二重露光を行う場合は、露光時間の方が大きいため、スループットＴＨＯＲ＝３６００／（２８＋２８）＝６４［枚／時］となることから、高解像度とＤＯＦの向上効果を維持しつつスループットを改善することが可能となる。また、露光時間が長い分、ＥＧＡ点数を増やすことが可能となり、アライメント精度が向上する。
【０１９０】
なお、上記第１の実施形態では、本発明が二重露光法を用いてウエハの露光を行う装置に適用された場合について説明したが、同様の技術であるスティッチングにも適用できる。更に、前述の如く、本発明の装置により、一方のウエハステージ側で２枚のレチクルにて２回露光を行う（二重露光、スティッチング）間に、独立に可動できる他方のウエハステージ側でウエハ交換とウエハアライメントを並行して実施する場合に、従来の一重露光よりも高いスループットが得られるとともに、解像力の大幅な向上が図れるという特に大きな効果があるためである。しかしながら、本発明の適用範囲がこれに限定されるものではなく、一重露光法により露光する場合にも本発明は好適に適用できるものである。例えば、８インチウエハの各処理時間（Ｔ１〜Ｔ４）が前述と同様であるとすると、本発明のように２つのウエハステージを使って一重露光法で露光処理する場合、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を１グループとし（計３０秒）、Ｔ４（２８秒）と並列処理を行うと、スループットはＴＨＯＲ＝３６００／３０＝１２０［枚／時］となり、１つのウエハステージを使って一重露光法を実施する従来のスループットＴＨＯＲ＝６２［枚／時］に比べてほぼ倍の高スループットを得る事が可能となる。
【０１９１】
また、上記第１の実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式により走査露光を行う場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではなく、ステップ・アンド・リピート方式による静止露光を行う場合及びＥＢ露光装置やＸ線露光装置、さらにはチップとチップを合成するスティッチング露光時であっても同様に適用できることは勿論である。
【０１９２】
《第２の実施形態》
以下、本発明の第２の実施形態を図２４ないし図３０に基づいて説明する。ここで、前述した第１の実施形態と同一又は同等の構成部分については、同一の符号を用いて説明するものとする。この第２の実施形態では、レチクルステージとして、図２４に示されるような３枚のレチクルＲ３、Ｒ４、Ｒ５を搭載可能なレチクルステージＲＳＴが用いられている点が、第１の実施形態と異なるのみで、その他の部分の構成は、第１の実施形態と同一である。
【０１９３】
本第２の実施形態では、レチクルステージＲＳＴの側面に鏡面加工を施して反射面２６２を形成し、この反射面２６２を第１の実施形態における移動鏡３４と同様に機能させることにしている。これにより、３枚のレチクルを１つのレチクルステージ上に搭載した場合に、その重量による歪み等から、移動鏡がステージと別体である場合には、その取付け条件によっては取り付け部に経時的な変形等を生じる可能性があったが、そのような不都合の発生を防止することができる。また、図２５に示されるように、パターンが形成されたレチクルＲの下面と測長軸ＢＩ６Ｘとが同一の高さになるように、レチクルステージＲＳＴのレチクル保持面の上面にレチクルバキューム部２６０を設けて、アッベ誤差が発生しない様にしている。
【０１９４】
この場合、３枚のレチクルＲ３、Ｒ４、Ｒ５を独立に吸着可能なようにレチクルバキューム部２６０ａ、２６０ｂ、２６０ｃが、図２４に示されるように、各レチクルの４角の部分に対向するレチクル保持面にそれぞれ設けられている。
【０１９５】
更に、反射面２６２はレチクル３枚に対し測長軸ＢＩ６Ｘがケラレないように長くとる必要があるので、その平面度を維持することが困難となるが、本第２の実施形態では、次のような工夫により、かかる不都合に起因するレチクルステージＲＳＴの位置制御系の悪化を防止している。
【０１９６】
すなわち、予めレチクルステージＲＳＴを走査方向の全ストロークに渡って移動しながら、その際に測長軸ＢＩ７Ｙ、ＢＩ８Ｙを有するレチクル干渉計によってレチクルステージＲＳＴの回転をモニタしつつ、測長軸ＢＩ６Ｘを有する２光束干渉計の２本の光軸からの出力差を全ストロークに渡ってサンプリングする。各サンプリング結果（これからレチクルステージＲＳＴの回転誤差分を除いたもの）は、レチクル干渉計ＢＩ６Ｘの２本の光軸の中心位置の仮想的傾きとなるので、この値を積分する事で反射面（移動鏡）２６２の曲がりを算出できる。従って、本第２の実施形態では、上記のようにして算出した反射面（移動鏡）２６２の曲がり誤差データ（凹凸データ）をメモリ９１に記憶しておいて、主制御装置９０がレチクルの移動を行う際の干渉計目標値にその曲がり誤差データ分のオフセットを加える事で、反射面２６２の曲がり状況に依存する事なく、レチクルステージの位置を精度良く制御する。
【０１９７】
レチクルステージＲＳＴが露光中の露光光吸収等あるいは経時的変形のいずれの場合でも、上記の計測を行えば、反射面２６２の曲がりを求めることができるので、上記計測を定期的に行って、メモリ９１内の曲がり誤差データを更新するようにすることが望ましい。また、実際に必要な曲がり誤差データは、３枚のレチクルＲに対応する反射面２６２の曲がり誤差のデータであって、レチクルとレチクルの間の部分に対応する部分の反射面２６２の曲がり誤差のデータは、必ずしも必要ではなく、その意味では、各レチクルに対応して曲がり誤差のデータを独立に記憶しておけば足りる。これにより、各レチクル位置を正確に制御することが可能となる。
【０１９８】
以上のような種々の工夫により、本第２の実施形態では、投影光学系ＰＬ上方の照明領域ＩＡ位置に、高速に各レチクルＲを移動し、スキャン露光できるようになっている。
【０１９９】
次に、上記レチクルステージＲＳＴ上に搭載された３枚のレチクルＲ３、Ｒ４、Ｒ５を順次連続して用いて行われる、三重露光法の一例を図２６ないし図３０に基づいて説明する。
【０２００】
ここでは、図３０に示されるコンタクトホールを最終的に得る場合を例にとって説明する。
【０２０１】
第１の露光工程においては、図２６（Ｂ）に示されるようなＬ／ＳパターンＲＰ３が形成されたレチクル（以下、説明の便宜上「レチクルＲ３」と呼ぶ）が用いられ、第２の露光工程においては、図２７（Ｂ）に示されるようなＬ／ＳパターンＲＰ４が形成されたレチクル（以下、説明の便宜上「レチクルＲ４」と呼ぶ）が用いられ、第３露光工程においては、図２９（Ｂ）に示されるようなパターンＲＰ５が形成されたレチクル（以下、説明の便宜上「レチクルＲ５」と呼ぶ）が用いられる。これら図２６（Ｂ）、図２７（Ｂ）、図２９（Ｂ）においてハッチング部分はガラスの光透過部分、その他の部分はＣｒによる遮光部分となっている。
【０２０２】
この場合、レチクルステージＲＳＴ上には、上記したレチクルＲ３とＲ４とＲ５とが搭載されているものとする（図２４参照）。
【０２０３】
また、第１の露光工程においては、レチクルＲ３のパターン形成面に対してほぼフーリエ変換相当面若しくはその近傍の面における光量分布が、図２６（Ａ）に示されるような分布となる開口絞り５９Ｃが用いられ、第２の露光工程においては、レチクルＲ４のパターン形成面に対してほぼフーリエ変換相当面若しくはその近傍の面における光量分布が、図２７（Ａ）に示されるような分布となる開口絞り５９Ｄが用いられ、第３の露光工程においては、レチクルＲ３のパターン形成面に対してほぼフーリエ変換相当面若しくはその近傍の面における光量分布が図２９（Ａ）に示されるような分布となる輪帯絞り５９Ｆが用いられる。
【０２０４】
まず、第１の露光工程において、主制御装置９０は、開口絞り５９Ｃが照明光の光路上に設定されるように、レボルバー駆動機構６３を回転制御する。この照明条件の下でレチクルＲ３を用いて前述した走査露光が行われると、第１の実施形態の第１露光工程と同様の理由により、投影光学系ＰＬ内を２光束のみが通過し、完全な２光束干渉となってウエハＷ上では波面収差が発生しなくなる。この結果、例えば、ウエハＷ上に塗布されたレジストとして、光の当たる部分にレジスト像が残るネガレジストを用いているものとすると、図２６（Ｃ）に示されるパターン像Ｐ３が現像後に残ることになる（但し、本実施形態の場合は、三重露光が終了するまでは、現実には現像は行われない）。この場合、先に説明したように、パターンＲＰ１の周期方向については、高解像度且つ大焦点深度でパターンＲＰ１の露光を行うことができ、従ってパターン像Ｐ３はその周期方向については良好な像となる。
【０２０５】
第２の露光工程において、レチクルＲ４上のパターンＲＰ４は第１の露光工程で形成されるであろう仮想的なＬ／Ｓパターン像に直交して配置されている。
【０２０６】
主制御装置９０は、開口絞り５９Ｄが照明光の光路上に設定されるように、レボルバー駆動機構６３を回転制御する。これにより、開口絞り５９Ｄの照明分布の方向と、レチクルＲ２に形成されたレチクルパターンＲＰ４の方向とが第１の露光工程の場合に対して直交関係になる。そして、上記と同様の２光束干渉条件の下でレチクルＲ４を用いて前述した走査露光が行われると、図２７（Ｃ）に実線で示されるようなパターン像Ｐ４が現像後に残る筈である。しかし、ここでは、図２７（Ｃ）に示されるように、破線で示されるパターン像Ｐ３の両端部に対して、パターン像Ｐ４が重ね合わせ露光される結果、この第２の露光工程終了後に現像を行えば、図２８に示されるようなレジスト像が残る筈である（但し、本実施形態の場合は、三重露光が終了するまでは、現実には現像は行われない）。
【０２０７】
第１、第２の露光工程の結果得られるパターン像は、中央部に４つ良好なコンタクトホールが得られているが、Ｌ／Ｓの組み合わせである為に図２８と図３０とを比べると明らかなように、不要な部分にもコンタクトホールが形成されている。
【０２０８】
第３の露光工程において、レチクルＲ５上のパターンＲＰ５は第１、第２の露光工程で形成されるであろう仮想的な図２８のパターン像の内、最終的に得たい３つのコンタクトホール部分のみにガラスから成る光透過部が対応して配置されている。
【０２０９】
主制御装置９０は、輪帯絞り５９Ｆが照明光の光路上に設定されるように、レボルバー駆動機構６３を回転制御する。そして、この輪帯照明条件下でレチクルＲ５を用いて前述した走査露光が行われ、現像が行われると、不要な部分が全部除去され、最終的に図３０に示されるように良好なコンタクトホール像が形成される。ここで最後の不要な部分の除去時に使用される照明を輪帯照明としたのは、レチクルパターンＲＰ５にて遮光された位置のコンタクトホールに干渉する事なく、不要な部分を除去するためである。
【０２１０】
なお、図２９（Ｃ）には、レチクルパターンＲＰ５が形成されたレチクルＲ５を用いて輪帯照明条件下で露光が行われた際に、得られるであろうレジスト像Ｐ５が示されている。
【０２１１】
以上説明したように、本第２の実施形態によると、複数のレチクル（ここでは３枚）が搭載された１つのレチクルステージの反射面の表面湾曲データを各レチクルに対応させてメモリに記憶しているため、その表面湾曲データに基づいてレチクルステージの位置を補正しながら位置制御を行うようにする。すなわち、３枚のレチクルを搭載することによってレチクルステージが長くなったことにより、あるいは温度分布条件等によりレチクルステージの反射面が変形する場合に生ずる不都合を、反射面の表面湾曲データに基づいて制御位置を補正することにより解消することができる。また、１つのレチクルステージ上に３枚のレチクルが一体化されて搭載されているため、複数のレチクルを用いて交互に重ね合わせ露光する際に高いスループットを得ることが可能になる。
【０２１２】
さらに、本第２の実施形態によると、３枚のレチクルを用いて三重露光を行う際に、第１の露光工程と第２の露光工程の重ね合わせ露光の結果形成される、高解像度かつ大焦点深度から成るパターン像のうち、第３の露光工程により特定のパターン以外のパターンを除去することにより、特定のパターンの像のみから成る高解像度なパターン像を得ることができる。
【０２１３】
《第３の実施形態》
上述した第１の実施形態及び第２の実施形態では、複数のレチクルを使って二重露光や三重露光を行う場合、例えば、図２あるいは図２４に示されるように、１つのレチクルステージＲＳＴ上に複数のレチクルＲを搭載し、このレチクルステージＲＳＴを移動制御することによって、レチクルＲを所定方向に走査したり、レチクルＲの切り換えが行われたりしていた。これに対し、本第３の実施形態では、複数のレチクルをそれぞれ個別に保持する複数のレチクルステージを有し、それらのレチクルステージがレチクル面と平行な面内を独立に移動可能とした点に特徴がある。
【０２１４】
図３１及び図３２は、本第３の実施形態に係る２つのレチクルステージを独立して移動制御するレチクルステージ装置３００の概略構成とその動作を説明する平面図である。
【０２１５】
図３１に示されるように、このレチクルステージ装置３００は、レチクルステージフラットガイド３１０上に不図示の空気軸受けを介して浮上支持され、Ｘ軸方向（図３１における紙面左右方向）及びＹ軸方向（図３１における紙面上下方向）に独立して２次元移動可能な２つのレチクルステージ３１２、３１４と、レチクルステージ３１２、３１４の位置を計測する干渉計システムとを備えている。
【０２１６】
前記レチクルステージ３１２、３１４の底面には不図示のエアパッド（例えば、真空予圧型空気軸受け）が複数ヶ所に設けられており、レチクルステージ３１２、３１４は、エアパッドの空気噴き出し力と真空予圧力とのバランスにより例えば数ミクロンの間隔を保った状態で、レチクルステージフラットガイド３１０上に浮上支持されている。そして、レチクルステージ３１２、３１４は、不図示のレチクル駆動系、例えば、２次元リニアモータによりＸＹ面内でＸ軸方向及びＺ軸回りの回転方向に微小駆動されるとともに、走査方向であるＹ軸方向には、所定のストロークの範囲で駆動される。レチクルステージ駆動系は、図１のステージ制御装置３８によって制御されるようになっている。
【０２１７】
前記レチクルステージ３１２、３１４上には、レチクル３１６、３２０が真空吸着等により固定されている。また、レチクル３１６、３２０の紙面左右方向の両端部には、位置合わせ用の複数のレチクルマーク（例えば、特開平７−１７６４８号公報に記載されたようなマーク）が形成されている。
【０２１８】
また、レチクルステージ３１２のＸ軸方向一側の面（図３１における右側面）とＹ軸方向一側の面（図３１における上側面）とは、鏡面仕上げがなされた反射面となっており、同様に、レチクルステージ３１４のＸ軸方向一側の面（図３１における右側面）とＹ軸方向の他側の面（図３１における下側面）とは、鏡面仕上げがなされた反射面となっている。これらの反射面に、後述する干渉計システムを構成する干渉計からの各測長軸の干渉計ビームが投射され、その反射光を各干渉計で受光することにより、各反射面の基準位置からの変位を計測し、これにより、レチクルステージ３１２、３１４の２次元位置がそれぞれ計測されるようになっている。
【０２１９】
更に、本第３の実施形態では、一方のレチクルステージ３１２のレチクルローディング／アンローディングポジション（図３１中に実線で示される位置：以下、「レチクル交換位置」という）に対応して第１のマスクアライメント系としての一対のレチクルマーク計測センサ３２６Ｌ１、３２６Ｒ１が設けられ、同様に、他方のレチクルステージ３１４のレチクルローディング／アンローディングポジション（図３１に仮想線で示される位置：以下、「レチクル交換位置」という）に対応して第２のマスクアライメント系としての一対のレチクルマーク計測センサ３２６Ｌ２、３２６Ｒ２が設けられている。レチクルマーク計測センサ３２６Ｌ１、３２６Ｒ１は、レチクルステージ３１２上のレチクルのレチクルマークを計測してレチクル描画誤差の計測及びサーチアライメント等を行うためのものである。同様に、レチクルマーク計測センサ３２６Ｌ２、３２６Ｒ２は、レチクルステージ３１４上のレチクルのレチクルマークを計測してレチクル描画誤差の計測及びサーチアライメント等を行うためのものである。
【０２２０】
次に、レチクルステージ３１２、３１４の位置を管理する干渉計システムについて説明する。
【０２２１】
この干渉計システムは、Ｙ軸方向の一側からレチクルステージ３１２のＹ軸方向の位置を常に計測する第１測長軸としての測長軸ＢＩ１１Ｙと、Ｙ軸方向の他側からレチクルステージ３１４のＹ軸方向の位置を常に計測する第２測長軸としての測長軸ＢＩ１２Ｙと、投影光学系ＰＬの露光位置（照明領域ＩＡの位置）でＹ軸と垂直に交差する第３測長軸としての測長軸ＢＩ１３Ｘと、レチクルマーク計測センサ３２６Ｌ１、３２６Ｒ１の検出位置でＹ軸と垂直に交差する第４測長軸としての測長軸ＢＩ１４Ｘと、レチクルマーク計測センサ３２６Ｌ２、３２６Ｒ２の検出位置でＹ軸と垂直に交差する第５測長軸としてのＢＩ１５Ｘとを有し、これらの測長軸によりレチクルステージ３１２及びレチクルステージ３１４の２次元位置をそれぞれ計測する。
【０２２２】
本第３の実施形態では、走査露光を行う場合、照明領域ＩＡの近くまでレチクルを移動させて走査することにより露光動作が行われるが、この露光時におけるレチクルステージ３１２、３１４のＸ方向の位置計測には、照明領域ＩＡの位置でＹ軸と垂直に交差する測長軸ＢＩ１３Ｘの干渉計の計測値が用いられるため、照明領域ＩＡにいずれかのレチクルステージ（３１２又は３１４）を移動させる場合は、干渉計をリセットすることにより測長軸ＢＩ１４Ｘ←→ＢＩ１３Ｘの切り換え、測長軸ＢＩ１５Ｘ←→ＢＩ１３Ｘの切り換えを行う必要がある。このように、使用条件によって、Ｘ軸方向の干渉計の測長軸がレチクルステージ３１２、３１４の反射面より外れるが、少なくとも１つの測長軸、すなわち測長軸ＢＩ１１Ｙ、ＢＩ１２Ｙは、それぞれのレチクルステージ３１２、３１４の反射面から外れることがないので、使用する干渉計光軸が反射面上に入った適宜な位置でＸ側の干渉計のリセットを行うことができる。この干渉計のリセット方法については、後に詳述する。
【０２２３】
さらに、本第３の実施形態では、搬送システムとしてのレチクルステージ３１２との間でレチクルの受け渡しを行う第１のレチクル搬送系３２２と、レチクルステージ３１４との間でレチクルの受け渡しを行う第２のレチクル搬送系３２４とが設けられている。第１のレチクル搬送系３２２は、図３１に示されるように、レチクル交換位置にあるレチクルステージ３１２との間でレチクル交換を行い、第２のレチクル搬送系３２４は、図３１に示されるように、レチクル交換位置にある仮想線で示したレチクルステージ３１４との間でレチクル交換を行う。ここでは、第１のレチクル搬送系３２２、第２のレチクル搬送系３２４ともに、それぞれのＦ字状の搬送アームのみが示されているので、以下では、特に必要がない限り、搬送アーム３２２、３２４と呼ぶ。これらの搬送アーム３２２、３２４には、レチクルを吸着して保持するための吸着部３２２ａ、３２４ａがそれぞれ数個所に設けられている。
【０２２４】
以上が、本第３の実施形態に係る走査型露光装置の特徴的な構成であり、その他の部分は、第１の実施形態の走査型露光装置と同様に構成されている。
【０２２５】
次に、上述のようにして構成された本第３の実施形態の走査型露光装置による三重露光のシーケンスの一例について図３１及び図３２を用いて説明する。
【０２２６】
まず、搬送アーム３２４によりレチクル３２０が搬送され、図３１中に仮想線で示されるレチクル交換位置に待機しているレチクルステージ３１４に渡され、該レチクルステージ３１４上にセッティングされる。このレチクル３２０のセッティング後、主制御装置９０では、レチクルステージ３１４を移動させながらレチクルマーク計測センサ３２６Ｌ２、３２６Ｒ２を使ってレチクル３２０の両端部に形成された不図示のレチクルマークを計測することにより、レチクル上描画誤差を補正したレチクル座標を求める。このレチクルマークの計測に先立って、主制御装置９０では測長軸ＢＩ１５Ｘの干渉計のリセットが実行される。
【０２２７】
上記のレチクル３２０のセッティング及びレチクルマーク計測等が行われた後（あるいはこれと並行して）、搬送アーム３２２によりレチクル３１６が搬送され、図３１中に実線で示されるレチクル交換位置に待機しているレチクルステージ３１２に渡され、該レチクルステージ３１２上にセッティングされる。このレチクル３１６のセッティング後、主制御装置９０ではレチクルステージ３１２を移動させながらレチクルマーク計測センサ３２６Ｌ１、３２６Ｒ１を使ってレチクル３１６の両端部に形成された不図示のレチクルマークを計測することにより、レチクル上描画誤差を補正したレチクル座標を求める。このレチクルマークの計測に先立って、主制御装置９０では測長軸ＢＩ１４Ｘの干渉計のリセットを実行している。
【０２２８】
次に、主制御装置９０では、レチクルステージ３１４を第１の実施形態で説明したウエハステージの場合と同様に測長軸ＢＩ１２Ｙの干渉計の計測値に基づいて投影光学系ＰＬ上方の照明領域ＩＡまで移動させて、レチクル３２０上のレチクルマークとウエハステージ上の基準板ＦＭとを用いて、レチクルアライメント（ファインアライメント）を行う。このレチクルアライメントに先立って主制御装置９０では測長軸ＢＩ１３Ｘの干渉計のリセットを実行している。これにより、レチクル座標とウエハ座標の対応をとることができる。そして、主制御装置９０では、レチクル３２０を用いて一方のウエハステージ上のウエハ全面に対してステップ・アンド・スキャン方式により露光を行う（第１の露光工程）。
【０２２９】
このようにしてレチクル３２０による露光が終了すると、レチクルステージ３１４をレチクル交換位置（図３１の仮想線位置）まで戻し、これと並行してレチクルステージ３１２を上記と同様に測長軸ＢＩ１１Ｙの干渉計の計測値に基づいて投影光学系ＰＬ上方の照明領域ＩＡまで移動させて、レチクル３１６上のレチクルマークとウエハステージ上の基準板ＦＭとを用いて、レチクルアライメント（ファインアライメント）を行う（図３２参照）。この場合も、このレチクルアライメントに先立って主制御装置９０では測長軸ＢＩ１３Ｘの干渉計のリセットを実行している。そして、主制御装置９０では、レチクル３１６を用いて一方のウエハステージ上のウエハ全面に対して第１の露光工程で露光されたレチクル３２０の露光パターンに対して所定の条件で重ね合わせ露光が為されるようにステップ・アンド・スキャン方式で露光を行う（第２の露光工程）。
【０２３０】
このレチクル３１６を用いての第２の露光工程における露光が行われているのと並行して、主制御装置９０では、搬送アーム３２４により図３２に実線で示される交換位置で待機しているレチクルステージ３１４上で先の露光で用いたレチクル３２０とレチクル３１８との交換を行った後、レチクルマーク計測センサ３２６Ｌ２、３２６Ｒ２によるレチクル３１８上のレチクルマーク計測及びこれに先立つ測長軸ＢＩ１５Ｘの干渉計のリセットを実行している。そして、レチクルステージ３１４をそのまま待機させる。
【０２３１】
そして、レチクル３１６による第２の露光工程の露光が終了した時点で、主制御装置９０では、レチクルステージ３１２をレチクル交換位置に戻し、これと並行してレチクルステージ３１４を上記と同様に測長軸ＢＩ１２Ｙの干渉計の計測値に基づいて投影光学系ＰＬ上方の照明領域ＩＡまで移動させて、レチクル３１８上のレチクルマークとウエハステージ上の基準板ＦＭとを用いて、レチクルアライメント（ファインアライメント）が行われる。この場合も、このレチクルアライメントに先立って主制御装置９０では測長軸ＢＩ１３Ｘの干渉計のリセットを実行している。そして、主制御装置９０では、一方のウエハステージ上のウエハ全面に対してレチクル３２０、３１６によって先に形成されたウエハ上のパターンに対して所定の条件で重ね合わせ露光がなされるように、レチクル３１８を用いてステップ・アンド・スキャン方式で露光を行う（第３の露光工程）。この第３の露光工程の状態は、丁度、図３１に示されるレチクル３２０がレチクル３１８と入れ替わったのと同じ状態になる。
【０２３２】
このようにして、ウエハ１枚に対する露光が終了すると、ウエハステージ側ではウエハステージの交換が第１の実施形態で説明したように行われ、他方のウエハステージ上のウエハに対して上記と同様に三重露光が行われることになる。但し、この他方のウエハステージ上の次ウエハに対する露光工程では、上述した第３露光工程終了の状態（図３１においてレチクル３２０と３１８とが入れ替わった状態）から明らかなように、既にレチクルステージ３１２、３１４上にはレチクル３１６と３１８が搭載されているため、露光に使用されるレチクルの順番が入れ替わる。すなわち、この次ウエハの露光工程ではレチクル３１８→レチクル３１６→（レチクル３１８とレチクル３２０を交換）→レチクル３２０というように露光順序が入れ替わることになる。このようにするのは、１枚目のウエハ露光工程が終了し、レチクルを交換せずに次の露光処理を行った方が露光処理時間を短縮（スループットを向上）することができるためである（但し、次のウエハ露光工程を開始するまでの間に、ウエハステージの交換を行う僅かな時間は必要となる）。
【０２３３】
以上説明したように、本第３の実施形態によると、レチクルをそれぞれ保持して２次元面内を独立して移動する２つのレチクルステージを設け、各レチクルステージの位置をレチクル交換位置と露光位置とでそれぞれ管理する干渉計測長軸を異ならしめ、それらの測長軸の干渉計を必要に応じて切り換える（干渉計のリセットを行う）ようにしたことから、複数のレチクルを用いて露光を行う場合であっても、各レチクルステージの小型軽量化を図ることができ、各レチクルステージの位置制御性の向上、ウエハステージとの同期走査時の同期精度の向上を図ることが可能となる。
【０２３４】
また、レチクルステージ３１２上のレチクル３１６を用いて露光が行われるのと並行して、レチクルステージ３１４上でレチクル３２０とレチクル３１８との交換及び該レチクル３１８に対するレチクルマーク計測センサ３２６Ｌ２、３２６Ｒ２によるレチクル３１８上のレチクルマーク計測を行うようにした。すなわち、一方のレチクルステージ上のレチクルを用いて露光している間に、他方のレチクルステージ上でレチクル交換、及びその交換したレチクルの複数のレチクルマークの位置検出を行うようにしたことから、３枚のレチクルを用いるにもかかわらず、高スループットが実現できるとともに、３枚のレチクルを一列に並べて駆動する場合と比べると、レチクルの駆動範囲が小さくなり、フットプリントを小さくすることができるという利点もある。
【０２３５】
更に、レチクル交換位置でレチクルマーク計測センサ３２６Ｌ１、３２６Ｒ１、及び３２６Ｌ２、３２６Ｒ２により予めレチクルアライメントを実行するようにしたことから、レチクルの描画誤差計測及びサーチアライメント等が予め終了した状態で、露光前に照明領域ＩＡ上で行われるレチクルとウエハステージの基準板ＦＭとを用いたレチクルのファインアライメントに要する時間を短縮することができる。
【０２３６】
また、上述した３枚のレチクルを用いる露光条件というのは、コンタクトホール等を形成する場合の限られた露光工程であるが、２枚交換型のレチクル駆動に最適化された本第３の実施形態の場合は、それらを共用することができるという点から考えてコストパフォーマンスが高いといえる。
【０２３７】
なお、上記第３の実施形態の場合は、レチクルステージ３１４側でのみレチクル交換を行う場合について説明したが、レチクルステージ３１２側でもレチクル交換が可能であるので、最大４枚まで高速レチクル交換を行うことも可能である。
【０２３８】
また、上記第３の実施形態中では特に説明しなかったが、使用するレチクルに応じて変形照明条件、ウエハベストフォーカス位置、ディストーション補正機構、像面・アス補正システム等を駆動する事により、各露光条件に合ったセッティングが行われるが、勿論これらの制御内容もウエハ毎に、使用されるレチクルの露光順序の変化に伴って変更されることは勿論である。
【０２３９】
さらに、上記第３の実施形態では、例えば、レチクル３２０と３１８との交換が行われるが、レチクル交換の際にレチクルとレチクルステージ上の吸着部との間にゴミが挟まったり、姿勢の変化によりディストーション値が変わった場合（レチクルのたわみ変化によるレチクル厚みに依存した誤差）であっても、予め計測しておくことにより補正する事が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０２４０】
以上説明したように、本発明の投影露光装置及び投影露光方法は、半導体デバイス等の電子デバイスを製造するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【０２４１】
【図１】本第１の実施形態にかかる投影露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】２つのウエハステージとレチクルステージと投影光学系とアライメント系の位置関係を示す斜視図である。
【図３】ウエハステージの駆動機構の構成を示す平面図である。
【図４】投影光学系とアライメント系にそれぞれ設けられているＡＦ／ＡＬ系を示す図である。
【図５】ＡＦ／ＡＬ系とＴＴＲアライメント系の構成を示す投影露光装置の概略構成を示す図である。
【図６】図５のパターン形成板の形状を示す図である。
【図７】照明系開口絞り板の一例を示す図である。
【図８】２つのウエハステージを使ってウエハ交換・アライメントシーケンスと露光シーケンスとが行われている状態を示す平面図である。
【図９】図８のウエハ交換・アライメントシーケンスと露光シーケンスとの切り換えを行った状態を示す図である。
【図１０】２枚のレチクルを保持する二重露光用のレチクルステージを示す図である。
【図１１】図１１（Ａ）は、図１０のパターンＡのレチクルを使ってウエハの露光を行った状態を示す図であり、図１１（Ｂ）は図１０のパターンＢのレチクルを使ってウエハの露光を行った状態を示す図である。
【図１２】２つのウエハステージの一方に保持されたウエハ上の各ショット領域毎の露光順序を示す図である。
【図１３】２つのウエハステージの他方に保持されたウエハ上の各ショット領域毎のマーク検出順序を示す図である。
【図１４】図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）は、第１の実施形態における二重露光の基本原理を説明する図であり、このうち図１４（Ａ）は開口絞りを示す図であり、図１４（Ｂ）は露光に用いるレチクルパターンの図である。
【図１５】第１の実施形態における二重露光の基本原理を説明する投影露光装置の概略構成図である。
【図１６】図１６（Ａ）〜図１６（Ｃ）は、第１の実施形態における二重露光の第１の露光工程を示す図であり、このうち図１６（Ａ）は開口絞りであり、図１６（Ｂ）はレチクルパターンであり、図１６（Ｃ）は図１６（Ｂ）のレチクルパターンを用いて露光した場合の予想形成パターンである。
【図１７】図１７（Ａ）〜図１７（Ｃ）は、第１の実施形態における二重露光の第２の露光工程を示す図であり、図１７（Ａ）は開口絞りであり、図１７（Ｂ）はレチクルパターンであり、図１７（Ｃ）は図１７（Ｂ）のレチクルパターンを用いて露光した場合の予想形成パターンである。
【図１８】第１の実施形態おける二重露光の結果形成される完成パターンを示す図である。
【図１９】複数のレチクルカセットを固定部材で固定して一体化した状態の斜視図である。
【図２０】図１９のＡ線位置の縦断面図である。
【図２１】図１９のレチクルカセットを収容するレチクルライブラリの斜視図である。
【図２２】複数のレチクルカセットをカセット固定部材で固定した状態を示す正面図である。
【図２３】図２２のレチクルカセット等が収容された状態を示すレチクルライブラリの正面図である。
【図２４】第２の実施形態において３枚のレチクルが搭載可能なレチクルステージの斜視図である。
【図２５】図２４のＢ−Ｂ線断面図である。
【図２６】図２６（Ａ）〜図２６(Ｃ)は、第２の実施形態における三重露光の第１の露光工程を示す図であり、このうち図２６（Ａ）は開口絞りであり、図２６（Ｂ）はレチクルパターンであり、図２６（Ｃ）は図２６（Ｂ）のレチクルパターンを用いて露光した場合の予想形成パターンである。
【図２７】図２７（Ａ）〜図２７(Ｃ)は、第２の実施形態における三重露光の第２の露光工程を示す図であり、このうち図２７（Ａ）は開口絞り、図２７（Ｂ）はレチクルパターンであり、図２７（Ｃ）は図２７（Ｂ）のレチクルパターンを用いて露光した場合の予想形成パターンである。
【図２８】第２の露光工程後に現像した場合に形成される予想形成パターンである。
【図２９】図２９（Ａ）〜図２９(Ｃ)は、第２の実施形態における三重露光の第３の露光工程を示す図であり、このうち図２９（Ａ）は開口絞りであり、図２９（Ｂ）はレチクルパターンであり、図２９（Ｃ）は図２９（Ｂ）のレチクルパターンを用いて露光した場合の予想形成パターンである。
【図３０】第２の実施形態おける三重露光の結果形成される完成パターンを示す図である。
【図３１】第３の実施形態に係る２つのレチクルステージを独立して移動制御するレチクルステージ装置の概略構成とその動作を説明する平面図である。
【図３２】第３の実施形態に係る２つのレチクルステージを独立して移動制御するレチクルステージ装置の概略構成とその動作を説明する平面図である。
【符号の説明】
【０２４２】
１０…投影露光装置、９０…主制御装置、９１…メモリ、２１６…固定部材、２１２，２１４，２３２，２３４，２３６…レチクルカセット、２３８ａ，２３８ｂ，２３８ｃ…カセット固定部材、２２０，２４２…レチクルライブラリ、２６２…反射面、３１２，３１４…レチクルステージ、３１６，３１８…レチクル、３２２，３２４…搬送アーム、３２６Ｌ１，３２６Ｒ１，３２６Ｌ２，３２６Ｒ２…レチクルマーク計測センサ、Ｗ１，Ｗ２…ウエハ、ＰＬ…投影光学系、ＢＩ１１Ｘ〜ＢＩ１２Ｙ…測長軸、ＢＩ１３Ｘ〜ＢＩ１５Ｘ…測長軸、ＲＳＴ…レチクルステージ、Ｒ１〜Ｒ５…レチクル、ＲＰ１〜ＲＰ５…レチクルパターン、ＡＸ…光軸、Ｌ１…照明光束、ＩＡ…照明領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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