(57)【要約】【課題】スループット及び露光精度を向上させることができる露光装置及び方法、並びに当該露光装置又は方法を用いたデバイス製造方法を提供する。【解決手段】本発明の露光装置は、第１露光制御と第２露光制御とが切り換え可能である制御装置を備える。ここで、第１露光制御とは、レチクルのパターンをウェハＷのショット領域ＳＡ１〜ＳＡｎの各々に転写する度にウェハステージの移動方向を反転させつつ行う制御であり、第２露光制御とは、ウェハステージの移動方向を反転させることなくウェハステージを一定方向に移動させる間にウェハＷ上の隣接する複数のショット領域ＳＡ１〜ＳＡｎに連続的にレチクルのパターンを転写する制御である。【選択図】図３
2008042027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持して移動可能な基板ステージを備え、マスクと前記基板ステージとを同期移動させつつ前記マスクに形成されたパターンを前記基板上の複数の区画領域に転写する露光装置において、
前記マスクのパターンを前記基板上の区画領域の各々に転写する度に前記基板ステージの移動方向を反転させつつ行う第１露光制御と、前記基板ステージの移動方向を反転させることなく前記基板ステージを一定方向に移動させる間に前記基板上の隣接する複数の区画領域に連続的に前記マスクのパターンを転写する第２露光制御とを切り換え可能な制御装置を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記第１露光制御を行う場合には、第１パターンと、当該第１パターンとは異なる第２パターンとをほぼ同時に前記基板上の区画領域の各々に転写させる制御を行い、
前記第２露光制御を行う場合には、前記第１パターン及び前記第２パターンの何れか一方を前記基板上の区画領域の各々に転写させ、当該何れか一方のパターンの転写後に他方のパターンを前記基板上の区画領域の各々に転写させる制御を行う
ことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記第１，第２露光制御を行って前記基板を露光するのに要する時間をそれぞれ算出する露光時間算出部を備えており、当該露光時間算出部の算出結果に基づいて前記第１，第２露光制御を切り換えることを特徴とする請求項２記載の露光装置。
【請求項４】
前記制御装置は、所定期間中は前記第１露光制御と前記第２露光制御とを切り換えることなく、何れか一方を用いて前記基板を露光することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項５】
前記所定期間は、一の基板上の複数の区画領域に対する前記マスクのパターンの転写の開始から、前記一の基板上の複数の区画領域全てに対する前記マスクのパターンの転写が終了するまでの期間であることを特徴とする請求項４記載の露光装置。
【請求項６】
前記所定期間は、所定数の基板それぞれの複数の区画領域に対する前記マスクのパターンの転写の開始から、前記所定数の基板それぞれの複数の区画領域全てに対する前記マスクのパターンの転写が終了するまでの期間であることを特徴とする請求項４記載の露光装置。
【請求項７】
前記制御装置は、一の基板上の複数の区画領域に対する前記マスクのパターンの転写の開始から、前記一の基板上の前記複数の区画領域の全てに対する前記マスクのパターンの転写が終了するまでの間に、前記第１露光制御と前記第２露光制御とを切り換え可能であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項８】
前記第１パターンが形成された第１マスク又は前記第２パターンが形成された第２マスクを保持して移動可能な第１ステージと、
前記第１パターンが形成された第１マスク又は前記第２パターンが形成された第２マスクを保持して移動可能な第２ステージと
を備えることを特徴とする請求項２から請求項７の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項９】
前記制御装置は、前記第１露光制御を行う場合には、前記第１マスクを前記第１ステージ上に保持させるとともに前記第２マスクを前記第２ステージ上に保持させ、
前記第２露光制御を行う場合には、前記第１マスク又は前記第２マスクの一方を前記第１，第２ステージそれぞれに保持させる
ことを特徴とする請求項８記載の露光装置。
【請求項１０】
前記第１，第２パターンが一体的に形成された第３マスクを保持して移動可能な第３ステージと、
前記第３マスクを保持して移動可能な第４ステージと
を備えることを特徴とする請求項２から請求項７の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項１１】
前記制御装置は、前記第１露光制御を行う場合には、前記第３ステージ上の第３マスクに形成された前記第１パターンと、前記第４ステージ上の第３マスクに形成された前記第２パターンとを用いて前記基板の露光を行い、
前記第２露光制御を行う場合には、前記第３ステージ上の第３マスクに形成された前記第１パターンと前記第４ステージ上の第３マスクに形成された前記第１パターンとを用いて、又は、前記第３ステージ上の第３マスクに形成された前記第２パターンと前記第４ステージ上の第３マスクに形成された前記第２パターンとを用いて前記基板の露光を行う
ことを特徴とする請求項１０記載の露光装置。
【請求項１２】
マスクと基板とを同期移動させつつ前記マスクに形成されたパターンを前記基板上の複数の区画領域に転写する露光方法において、
前記マスクのパターンを前記基板上の区画領域の各々に転写する度に前記基板の移動方向を反転させつつ行う第１露光制御と、前記基板の移動方向を反転させることなく前記基板を一定方向に移動させる間に前記基板上の隣接する複数の区画領域に連続的に前記マスクのパターンを転写する第２露光制御との一方から他方への切り換えを実行することを特徴とする露光方法。
【請求項１３】
前記第１露光制御において、第１パターンと、当該第１パターンとは異なる第２パターンとをほぼ同時に前記基板上の区画領域の各々に転写し、
前記第２露光制御において、前記第１パターン及び前記第２パターンの何れか一方を前記基板上の区画領域の各々に転写し、当該何れか一方のパターンの転写後に他方のパターンを前記基板上の区画領域の各々に転写する
ことを特徴とする請求項１２記載の露光方法。
【請求項１４】
前記第１露光制御での基板の露光に要する時間と前記第２露光制御での基板の露光に要する時間とのそれぞれを算出し、
算出結果に基づいて、前記第１露光制御と第２露光制御との一方から他方への切り換えを行うことを特徴とする請求項１３記載の露光方法。
【請求項１５】
所定期間中の前記第１露光制御と第２露光制御との一方から他方への切り換えを禁止することを特徴とする請求項１２から請求項１４の何れか一項に記載の露光方法。
【請求項１６】
前記所定期間は、一の基板上の複数の区画領域に対する前記マスクのパターンの転写の開始から、前記一の基板上の前記複数の区画領域全てに対する前記マスクのパターンの転写が終了するまでの期間であることを特徴とする請求項１５記載の露光方法。
【請求項１７】
前記所定期間は、所定数の基板それぞれの複数の区画領域に対する前記マスクのパターンの転写の開始から、前記所定数の基板それぞれの複数の区画領域全てに対する前記マスクのパターンの転写が終了するまでの期間であることを特徴とする請求項１５記載の露光方法。
【請求項１８】
一の基板上の複数の区画領域に対する前記マスクのパターンの転写の開始から、前記一の基板上の前記複数の区画領域の全てに対する前記マスクパターンの転写が終了するまでの間に、前記第１露光制御と前記第２露光制御との一方から他方への切り換えを実行することを特徴とする請求項１２から請求項１４の何れか一項に記載の露光方法。
【請求項１９】
請求項１から請求項１１の何れか一項に記載の露光装置、又は、請求項１２から請求項１８の何れか一項に記載の露光方法を用いて基板上にデバイスパターンを露光する工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスクに形成されたパターンを基板上に露光転写する露光装置及び方法並びにデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子、液晶表示素子、撮像装置（ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等）、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスの製造においては、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（所謂、スキャニングステッパ）が多用されている。スキャニングステッパにおいては、１つのショット領域の露光を終える度にマスクステージ及び基板ステージの走査方向が逆向きにされて順次露光処理が行われる。このため、スキャニングステッパでは、ショット領域を露光する度にマスクステージ及び基板ステージの加減速が行われることになり、スループット（単位時間に処理することができるウェハの枚数）の低下に直結する。
【０００３】
以下の特許文献１には、互いに異なるショット領域に転写すべき複数のパターンが形成されたレチクルを用い、パターンの配列方向にレチクルを同期移動させて一度の走査で複数のショット領域の露光を行う露光装置が開示されている。かかる露光装置では、ステージの加減速の回数をレチクルに形成されたパターンの数分の１（例えば、２つのパターンが形成されている場合には１／２）にすることができるため、ステージの加減速に起因する同期精度等の低下を減少させ、且つスループットを向上させることができる。
【０００４】
また、以下の特許文献２には、第１，第２のレチクルステージを設けて、第１のレチクルステージが走査中に第２のレチクルステージを反対方向に移動させて、第１のレチクルステージの走査終了後にウェハステージの連続移動と連動させて第２のレチクルステージを用いた露光を行う露光方法が開示されている。かかる露光方法では、ウェハ上に設定されたショット領域のうちの１列分のショット領域の露光をウェハステージの加減速なしに行うことができる。
【特許文献１】特開平１０−２８４４１１号公報
【特許文献２】特許第３５３１２９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年においては、微細パターンを形成するために、多重露光技術が用いられる機会が増大している。ここで、多重露光技術とは、現像処理等を行う前に複数回に亘って露光処理を行う技術である。つまり、あるマスクを用いて基板を露光した後に、現像処理等を行うことなく続けて異なるマスクを用いて基板を露光する技術である。この多重光技術においてはスループットの低下が顕著になるため、これを防止する対策が必要である。また、多重露光技術を用いるのは微細パターンを形成するためであり、スループットの向上に伴って露光精度が低下したのでは多重露光技術を用いる意味が薄れてしまう。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、スループット及び露光精度を向上させることができる露光装置及び方法、並びに当該露光装置又は方法を用いたデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、実施の形態に示す各図に対応付けした以下の構成を採用している。但し、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。
上記課題を解決するために、本発明の露光装置は、基板（Ｗ）を保持して移動可能な基板ステージ（ＷＳＴ）を備え、マスク（Ｒ）と前記基板ステージとを同期移動させつつ前記マスクに形成されたパターンを前記基板上の複数の区画領域（ＳＡ１〜ＳＡｎ）に転写する露光装置（ＥＸ）において、前記マスクのパターンを前記基板上の区画領域の各々に転写する度に前記基板ステージの移動方向を反転させつつ行う第１露光制御と、前記基板ステージの移動方向を反転させることなく前記基板ステージを一定方向に移動させる間に前記基板上の隣接する複数の区画領域に連続的に前記マスクのパターンを転写する第２露光制御とを切り換え可能な制御装置（ＭＣ）を備えることを特徴としている。
この発明によると、制御装置による第１露光制御によって、基板ステージの移動方向が反転されつつマスクのパターンが基板上の区画領域の各々に転写され、或いは、制御装置による第２露光制御によって、基板ステージの移動方向が反転されることなく基板ステージを一定方向に移動させる間に、基板上の隣接する複数の区画領域に連続的にマスクのパターンが転写される
本発明の露光方法は、マスク（Ｒ）と基板（Ｗ）とを同期移動させつつ前記マスクに形成されたパターンを前記基板上の複数の区画領域（ＳＡ１〜ＳＡｎ）に転写する露光方法において、前記マスクのパターンを前記基板上の区画領域の各々に転写する度に前記基板の移動方向を反転させつつ行う第１露光制御と、前記基板の移動方向を反転させることなく前記基板を一定方向に移動させる間に前記基板上の隣接する複数の区画領域に連続的に前記マスクのパターンを転写する第２露光制御との一方から他方への切り換えを実行することを特徴としている。
本発明のデバイス製造方法は、上記の露光装置、又は、上記の露光方法を用いて基板（Ｗ）上にデバイスパターン（Ｐ１、Ｐ２）を露光する工程（Ｓ４６）を含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、マスクのパターンを基板上の区画領域の各々に転写する度に基板ステージの移動方向を反転させつつ行う第１露光制御と、基板ステージの移動方向を反転させることなく基板ステージを一定方向に移動させる間に基板上の隣接する複数の区画領域に連続的にマスクのパターンを転写する第２露光制御とが切り換え可能であり、基板上に設定された区画領域のレイアウト等に応じて露光に必要な露光時間、又は必要となる露光精度に等応じて第１露光制御と第２露光制御とを切り換えることができるため、スループット及び露光精度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】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による露光装置及び方法並びにデバイス製造方法について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による露光装置の概略構成を示す正面図である。図１に示す通り、本実施形態の露光装置ＥＸは、マスクとしてのレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、基板としてのウェハＷを保持するウェハステージＷＳＴ、レチクルＲを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬＳ、露光光ＥＬで照明されたレチクルＲのパターン像をウェハステージＷＳＴに保持されているウェハＷ上に投影する投影光学系ＰＬ、及び露光装置ＥＸ全体の動作を統括制御する主制御系ＭＣを含んで構成される。
【００１０】
また、本実施形態の露光装置ＥＸは、露光波長を実質的に短くして解像度を向上するとともに焦点深度を実質的に広くするために液浸法を適用した液浸式の露光装置であって、ウェハＷ上に液体Ｌｑを供給する液体供給機構ＳＷと、ウェハＷ上の液体Ｌｑを回収する液体回収機構ＣＷとを備えている。露光装置ＥＸは、少なくともレチクルＲのパターンをウェハＷ上に転写する露光動作を行っている間において、液体供給機構ＳＷから供給した液体Ｌｑにより投影光学系ＰＬの投影領域ＰＲを含むウェハＷ上の一部に液浸領域ＷＲを形成する。具体的には、露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの先端部（終端部）の光学素子１とウェハＷの表面との間を液体Ｌｑで満たし、投影光学系ＰＬ及び液体Ｌｑを介してレチクルＲのパターン像をウェハＷ上に投影してウェハＷを露光する。
【００１１】
図１に示す露光装置ＥＸは、レチクルＲとウェハＷとを同期移動させつつ、レチクルＲに形成されたパターンをウェハＷに転写する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）である。詳細は後述するが、本実施形態の露光装置ＥＸは、レチクルステージＲＳＴを２つ備えている。以下の説明では、２つのレチクルステージＲＳＴを区別する場合には、各々を「レチクルステージＲＳＴ１」、「レチクルステージＲＳＴ２」という。尚、以下の説明においては、必要に応じて図中にＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な平面内でレチクルＲとウェハＷとの同期移動方向（走査方向）をＹ軸方向、Ｚ軸方向及びＹ軸方向に垂直な方向（非走査方向）をＸ軸方向に設定している。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸周りの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向に設定する。
【００１２】
露光装置ＥＸは、レチクルステージＲＳＴ及び投影光学系ＰＬを支持するメインコラム２を備えている。メインコラム２は、床面に水平に載置されたベースプレート３上に設置されている。メインコラム２には、内側に向けて突出する上側段部２ａ及び下側段部２ｂが形成されている。照明光学系ＩＬＳは、メインコラム２の上部に固定された支持コラム４により支持されている。照明光学系ＩＬＳは、レチクルＲを露光光ＥＬで照明するものであり、露光用光源から射出された光束の照度を均一化するオプティカルインテグレータ、オプティカルインテグレータからの露光光ＥＬを集光するコンデンサレンズ、リレーレンズ系、及び露光光ＥＬによるレチクルＲ上の照明領域を細長い矩形状（スリット状）に設定する可変視野絞り等を有している。
【００１３】
図２は、本発明の一実施形態による露光装置ＥＸが備える照明光学系ＩＬＳ及びレチクルＲを介した露光光ＥＬを投影光学系ＰＬに導くレチクル個別光学系を示す側面図である。図２に示す通り、照明光学系ＩＬＳは、露光用光源ＬＳ１からの露光光ＥＬ１を用いてレチクルＲ１を透過照明する透過照明系４０ａと、露光用光源ＬＳ２からの露光光ＥＬ２を用いてレチクルＲ２を透過照明する透過照明系４０ｂとを備えている。また、レチクルＲ１，Ｒ２を介した露光光ＥＬ１，ＥＬ２を投影光学系ＰＬに導くレチクル個別光学系４１が設けられている。
【００１４】
透過照明系４０ａは、補正用レンズ４２ａ及び反射ミラー４３ａを備えている。補正用レンズ４２ａは、レチクルＲ１に照射する露光光ＥＬ１の照射位置及び照射形状を補正する。ここで、露光光ＥＬ１は、補正用レンズ４２ａに入射する前に、照明光学系ＩＬＳが備える可変視野絞り（図示省略）によりＸ方向に延びるスリット状にされている。反射ミラー４３ａはレチクルステーＲＳＴ１の上方（＋Ｚ方向）に配置されており、補正用レンズ４２ａを透過した露光光ＥＬ１を下方（−Ｚ方向）に偏向する。
【００１５】
透過照明系４０ｂは、補正用レンズ４２ｂ及び反射ミラー４３ｂを備えている。補正用レンズ４２ｂは、レチクルＲ２に照射する露光光ＥＬ２の照射位置及び照射形状を補正する。尚、露光光ＥＬ２は、露光光ＥＬ１と同様に、補正用レンズ４２ｂに入射する前に、照明光学系ＩＬＳが備える可変視野絞り（図示省略）によりＸ方向に延びるスリット状にされている。反射ミラー４３ｂはレチクルステージＲＳＴ２の上方に配置されており、補正用レンズ４２ｂを透過した露光光ＥＬ２を下方（−Ｚ方向）に偏向する。
【００１６】
尚、本実施形態では、露光用光源ＬＳ１から射出される露光光ＥＬ１と露光用光源ＬＳ２から射出される露光光ＥＬ２とは偏光状態が異なっているものとする。例えば、露光光ＥＬ１はｓ偏光であり、露光光ＥＬ２はｐ偏光であるとする。また、本実施形態では、偏光状態が互いに異なる露光光ＥＬ１，ＥＬ２を射出する２つの露光用光源ＬＳ１，ＬＳ２を備える場合を例に挙げて説明するが、例えばランダムな偏光状態の露光光を射出する１つの露光用光源と偏光ビームスプリッタとを備えた構成として露光光ＥＬ１，ＥＬ２を生成するようにしても良い。
【００１７】
レチクル個別光学系４１は、レチクル個別結像光学系４４ａ，４４ｂ、反射ミラー４５ａ，４５ｂ、反射ミラー４６、及び偏光ビームスプリッタ４７を備えている。レチクル個別結像光学系４４ａは、レチクルステージＲＳＴ１の下方に配置されており、レチクルＲ１を透過したスリット状の露光光ＥＬ１の形状を補正する。反射ミラー４５ａは、レチクル個別結像光学系４４ａの下方に配置されており、レチクル個別結像光学系４４ａを介した露光光ＥＬ１を＋Ｙ方向に偏向する。レチクル個別結像光学系４４ｂは、レチクルステージＲＳＴ２の下方に配置されており、レチクルＲ２を透過したスリット状の露光光ＥＬ２の形状を補正する。反射ミラー４５ｂは、レチクル個別結像光学系４４ｂの下方に配置されており、レチクル個別結像光学系４４ｂを介した露光光ＥＬ２を−Ｙ方向に偏向する。
【００１８】
反射ミラー４６は、偏光ビームスプリッタ４７の上方であって、反射ミラー４５ｂの−Ｙ方向に配置されており、反射ミラー４５ｂで−Ｙ方向に反射された露光光ＥＬ１を−Ｚ方向に偏向する。偏光ビームスプリッタ４７は、投影光学系ＰＬの上方における光軸ＡＸ上であって、反射ミラー４５ｂの＋Ｙ方向に配置されている。この偏光ビームスプリッタ４７は、反射ミラー４６で−Ｚ方向に偏向された露光光ＥＬ１を透過するとともに、反射ミラー４５ｂで＋Ｙ方向に偏向された露光光ＥＬ２を−Ｚ方向に偏向する。以上のレチクル個別光学系４１によって、レチクルＲ１，Ｒ２上に設定された各照明領域についての結像系の補正を個別に行うことができる。また、ここで、偏光ビームスプリッタ４７を使用せず、反射ミラー４５ａ，４５ｂからの反射光を投影光学系ＰＬの光軸に対して、それぞれ少しずらして個別に入射させ、露光スリットをウェハ面上で分離させても良い。
【００１９】
投影光学系ＰＬの物体側の焦点位置とレチクルＲ１，Ｒ２上の照明領域とはレチクル個別光学系４１によって光学的に共役としてもよい。また、図２に示す通り、投影光学系ＰＬの像側の焦点位置にはウェハＷの表面が配置されている。よって、レチクルＲ１，Ｒ２上の照明領域は、投影光学系ＰＬに関してウェハＷの表面と共役とされている。尚、本実施形態では、露光用光源ＬＳ１，ＬＳ２としてＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）を備えているものとする。更に、投影光学系ＰＬとウェハＷとの間に供給される液体Ｌｑとしては、ＡｒＦエキシマレーザ光に対する吸収が少ない純水を用いている。
【００２０】
尚、図２においては、レチクルステージＲＳＴ１にレチクルＲ１が保持されており、レチクルステージＲＳＴ２にレチクルＲ２が保持されている状態を図示しているが、レチクルステージＲＳＴ１，ＲＳＴ２上には同種のレチクル（同じパターンが形成されたレチクル）が保持されることもあれば、異種のレチクル（異なるパターンが形成されたレチクル）が保持されることもある。これらレチクルステージＲＳＴ１，ＲＳＴ２に保持されるレチクルの詳細については後述する。
【００２１】
図１に戻り、レチクルステージＲＳＴ（ＲＳＴ１，ＲＳＴ２）は、メインコラム２の上側段部２ａ上に支持されている。レチクルステージＲＳＴの中央部にはレチクルＲ（レチクルＲ１，Ｒ２）のパターン像を通過させる開口部５ａが形成されている。メインコラム２の上側段部２ａには、防振ユニット５ｂを介してレチクル定盤５ｃが支持されている。レチクル定盤５ｃの中央部にも、レチクルＲのパターン像を通過させる開口部５ｄが形成されている。レチクルステージＲＳＴの下面には非接触ベアリングである気体軸受（エアベアリング）５ｅが複数設けられている。
【００２２】
レチクルステージＲＳＴはエアベアリング５ｅによりレチクル定盤５ｃの上面（ガイド面）に対して非接触支持されており、リニアモータ等のマスクステージ駆動機構により、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内、即ちＸＹ平面内で２次元移動可能及びθＺ方向に微小回転可能である。レチクルステージＲＳＴ上には移動鏡５ｆが設けられている。また、移動鏡５ｆに対向する位置にはレーザ干渉計５ｇが設けられている。レチクルステージＲＳＴ上におけるレチクルＲの２次元方向の位置、及びθＺ方向の回転角（場合によってはθＸ、θＹ方向の回転角も含む）はレーザ干渉計５ｇによりリアルタイムで計測され、計測結果は主制御系ＭＣに出力される。主制御系ＭＣは、レーザ干渉計５ｇの計測結果に基づいてマスクステージ駆動機構を駆動することでレチクルステージＲＳＴに支持されているレチクルＲの位置を制御する。
【００２３】
投影光学系ＰＬは、レチクルＲ（レチクルＲ１，Ｒ２）のパターン像を所定の投影倍率βでウェハＷ上に投影するものであって、ウェハＷ側の先端部に設けられた光学素子（レンズ）１を含む複数の光学素子が鏡筒ＰＫに支持されて構成されている。本実施形態において、投影光学系ＰＬは、投影倍率βが例えば１／４又は１／５の縮小系である。尚、投影光学系ＰＬは等倍系及び拡大系の何れであってもよい。鏡筒ＰＫの外周部にはフランジ部ＦＬＧが設けられている。また、メインコラム２の下側段部２ｂには、防振ユニット６を介して鏡筒定盤７が支持されている。そして、投影光学系ＰＬのフランジ部ＦＬＧが鏡筒定盤７に係合することによって、投影光学系ＰＬが鏡筒定盤７に支持されている。尚、本実施形態では、投影光学系ＰＬが、レチクルＲに形成されたパターンの倒立像をウェハＷ上に投影するものであるとする。
【００２４】
投影光学系ＰＬの先端部に設けられる光学素子１は鏡筒ＰＫに対して着脱（交換）可能に取り付けられている。液浸領域ＷＲの液体Ｌｑが接触する光学素子１は螢石（フッ化カルシウム：ＣａＦ２）で形成されている。螢石は水との親和性が高いため、光学素子１の液体接触面のほぼ全面に液体Ｌｑを密着させることができる。これにより、光学素子１とウェハＷとの間の露光光ＥＬの光路を液体Ｌｑで確実に満たすことができる。尚、光学素子１は、純水との親和性が高い石英であってもよい。また、光学素子１の液体接触面に親水化（親液化）処理を施して、液体Ｌｑとの親和性をより高めるようにしてもよい。
【００２５】
光学素子１の周囲には、光学素子１を囲むようにプレート部材８が設けられている。このプレート部材８は、液浸領域ＷＲを広い範囲に亘って良好に形成するために設けられるものであり、ウェハＷと対向する面（即ち下面）は平坦面となっている。投影光学系ＰＬの先端部に設けられる光学素子１の下面（液体接触面）も平坦面になっており、プレート部材８の下面と光学素子１の下面とがほぼ面一となるよう配置される。光学素子１と同様に、プレート部材８の下面にも表面処理（親液化処理）を施すことが可能である。
【００２６】
ウェハステージＷＳＴは、基板ホルダ９を介してウェハＷを吸着保持して移動可能に構成されており、その下面には複数の非接触ベアリングである気体軸受（エアベアリング）１０が設けられている。ベースプレート３上には、防振ユニット１１を介して基板定盤１２が支持されている。エアベアリング１０は、基板定盤１２の上面（ガイド面）に対して気体（エア）を吹き出す吹出口と、ウェハステージＷＳＴ下面（軸受面）とガイド面との間の気体を吸引する吸気口とを備えており、吹出口からの気体の吹き出しによる反発力と吸気口による吸引力との釣り合いにより、ウェハステージＷＳＴ下面とガイド面との間に一定の隙間を保持する。
【００２７】
つまり、ウェハステージＷＳＴはエアベアリング１０により基板定盤（ベース部材）１２の上面（ガイド面）に対して非接触支持されており、リニアモータ等の基板ステージ駆動機構により、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内、即ちＸＹ平面内で２次元移動可能及びθＺ方向に微小回転可能である。更に、基板ホルダ９は、ウェハステージＷＳＴに対してＺ軸方向、θＸ方向、及びθＹ方向にも移動可能に設けられている。基板ステージ駆動機構は主制御系ＭＣにより制御される。即ち、主制御系ＭＣは、基板ステージ駆動機構を介して基板ホルダ９を制御し、ウェハＷのフォーカス位置（Ｚ位置）及び傾斜角を制御してウェハＷの表面をオートフォーカス方式、及びオートレベリング方式で投影光学系ＰＬの像面に合わせ込む。
【００２８】
ウェハステージＷＳＴ（基板ホルダ９）上には移動鏡１３が設けられており、移動鏡１３に対向する位置にはレーザ干渉計１４が設けられている。ウェハステージＷＳＴ上のウェハＷの２次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計１４によりリアルタイムで計測され、計測結果は主制御系ＭＣに出力される。主制御系ＭＣはレーザ干渉計１４の計測結果に基づいてリニアモータを含む基板ステージ駆動機構を駆動することでウェハステージＷＳＴに支持されているウェハＷの位置決めを行う。
【００２９】
また、ウェハステージＷＳＴ（基板ホルダ９）上には、ウェハＷを囲むように補助プレート１５が設けられている。この補助プレート１５は基板ホルダ９に保持されたウェハＷの表面とほぼ同じ高さの平面を有している。この補助プレート１５を設けることで、ウェハＷのエッジ領域を露光する場合にも、補助プレート１５とウェハＷにより投影光学系ＰＬの下に液体Ｌｑが保持される。また、基板ホルダ９の上面における補助プレート１５の外側には、ウェハＷの外側に流出した液体Ｌｑを回収する不図示の回収装置に接続された回収口１６が設けられている。回収口１６は補助プレート１５を囲むように形成された環状の溝部であって、その内部にはスポンジ状部材や多孔質体等からなる液体吸収部材が配置されている。
【００３０】
ウェハステージＷＳＴは、Ｘガイドステージ１７によりＸ軸方向に移動自在に支持されている。ウェハステージＷＳＴは、Ｘガイドステージ１７に案内されつつＸリニアモータ１８によりＸ軸方向に所定ストロークで移動可能である。Ｘガイドステージ１７の長手方向の両端には、このＸガイドステージ１７をウェハステージＷＳＴとともにＹ軸方向に移動可能な一対のＹリニアモータ１９が設けられている。Ｙリニアモータ１９の固定子とガイド部２０の平坦部との間には非接触ベアリングである気体軸受（エアベアリング）が介在されており、Ｙリニアモータ１９の固定子はエアベアリングによりガイド部２０の平坦部に対して非接触支持される。
【００３１】
また、基板定盤１２のＸ軸方向における両側の各々には、正面視Ｌ字状に形成され、Ｘガイドステージ１７のＹ軸方向への移動を案内するガイド部２０が設けられている。ガイド部２０はベースプレート３上に支持されている。一方、Ｘガイドステージ１７の下面の長手方向の両端部のそれぞれには凹形状の被ガイド部材２１が設けられている。ガイド部２０は被ガイド部材２１と係合し、ガイド部２０の上面（ガイド面）と被ガイド部材２１の内面とが対向するように設けられている。ガイド部２０のガイド面には非接触ベアリングである気体軸受（エアベアリング）が設けられており、Ｘガイドステージ１７はガイド面に対して非接触支持されている。
【００３２】
液体供給機構ＳＷは、投影光学系ＰＬとウェハＷとの間に液体Ｌｑを供給するものであって、超純水製造装置３０、温調装置３１、及び供給ノズル３２を含んで構成される。超純水製造装置３０は純度の高い超純水を製造する装置である。温調装置３１は超純水製造装置３０で製造された超純水の温度を一定に制御する温調制御部、超純水を脱気する脱気部、温調及び脱気した超純水を収容するタンク、及び超純水を送出する加圧ポンプ等を備える。供給ノズル３２は、ウェハＷの表面に近接して配置しているとともに供給管３３を介して温調装置３１と接続されており、温調装置３１から送出される超純水を液体Ｌｑとして投影光学系ＰＬとウェハＷとの間に供給するものである。
【００３３】
供給管３３の途中には、温調装置３１からウェハＷ上に供給される液体Ｌｑの量（単位時間当たりの液体供給量）を計測する流量計３４が設けられている。流量計３４はウェハＷ上に供給される液体Ｌｑの量をモニタし、その計測結果を主制御系ＭＣに出力する。主制御系ＭＣは流量計３４のモニタ結果に応じて温調装置３１の液体供給動作を制御し、投影光学系ＰＬとウェハＷとの間に供給する単位時間当たりの液体Ｌｑの供給量を制御する。また、供給管３３のうち流量計３４と供給ノズル３２との間には、供給管３３の流路を開閉するバルブ（図示省略）が設けられている。バルブの開閉動作は主制御系ＭＣにより制御されるようになっている。
【００３４】
液体回収機構ＣＷは、液体供給機構ＳＷによって供給されたウェハＷ（又は、基板ホルダ９）上の液体Ｌｑを回収するものであって、回収ノズル３５、真空系３６、流量計３７、及び回収タンク３８等を含んで構成される。回収ノズル３５は、ウェハＷの表面に近接して配置されており、回収管３９を介して回収タンク３８と接続されている。真空系３６は真空ポンプを含んで構成されており、その動作は主制御系ＭＣに制御される。真空系３６が駆動することにより、ウェハＷ上の液体Ｌｑは回収ノズル３５を介して回収される。
【００３５】
回収ノズル３５で回収された液体Ｌｑは回収管３９を介して回収タンク３８に導かれる。回収管３９の途中には、回収された液体Ｌｑの量（単位時間当たりの液体回収量）を計測する流量計３７が設けられている。流量計３７はウェハＷ上から回収ノズル３５を介して回収された液体Ｌｑの量をモニタし、その計測結果を主制御系ＭＣに出力する。主制御系ＭＣは流量計３７のモニタ結果に応じて真空系３６の動作を制御し、投影光学系ＰＬとウェハＷとの間から回収される液体Ｌｑの単位時間当たりの回収量を制御する。
【００３６】
回収タンク３８は回収ノズル３５を介して回収された液体Ｌｑを一時的に蓄えるものであり、その底部には蓄えた液体Ｌｑを排出する排出管が設けられている。この排出管から排出された液体Ｌｑは、例えば廃棄されたり、或いはクリーン化されて超純水製造装置３０等に戻され再利用される。
【００３７】
尚、図１の一部断面図に示すように、液体供給機構ＳＷ及び液体回収機構ＣＷは、鏡筒定盤７に対して分離支持されている。これにより、液体供給機構ＳＷ及び液体回収機構ＣＷで生じた振動が、鏡筒定盤７を介して投影光学系ＰＬに伝わることはない。
【００３８】
主制御系ＭＣは、露光装置ＥＸ全体の動作を統括的に制御してウェハＷの露光処理を行う。前述した通り、本実施形態の露光装置ＥＸは、レチクルＲとウェハＷとを同期移動させつつ、レチクルＲに形成されたパターンをウェハＷに転写する走査型露光装置であるが、その走査法（露光制御法）は複数用意されている。具体的には、主制御系ＭＣには、ウェハＷ上に設定されたショット領域（区画領域）の各々にレチクルＲのパターンを転写する度にウェハステージＷＳＴの移動方向を反転させつつ行う第１露光制御法と、ウェハステージＷＳＴの移動方向を反転させることなくウェハステージＷＳＴを一定方向に移動させる間にウェハＷ上の隣接する複数のショット領域に連続的にレチクルＲのパターンを転写する第２露光制御法とが用意されており、これらの露光制御法は切り換え可能である。
【００３９】
図３は、主制御系ＭＣが行う第１露光制御及び第２露光制御を説明するための図であって、（ａ）は第１露光制御時のウェハＷの移動軌跡を示す図であり、（ｂ）は第２露光制御時のウェハＷの移動軌跡を示す図である。図３に示す通り、ウェハＷ上にはＸ方向及びＹ方向に複数のショット領域ＳＡ１〜ＳＡｎ（ｎは２以上の整数）が配列されているものとする。尚、図３においては、説明の簡単のために、Ｘ方向（非走査方向）におけるショット領域の最大数を６にし、Ｙ方向（走査方向）におけるショット領域の最大数を４にしている。また、図３に示す実線矢印は、露光スリット（レチクルＲのパターンが投影されるウェハＷ上における露光領域）がウェハＷ上を通過する軌跡を示しており、破線は１つのショット領域の露光を終えて次のショット領域を露光するために行われるウェハステージＷＳＴのステッピング移動時の移動軌跡を示している。
【００４０】
図３（ａ）に示す例では、ウェハＷ上のショット領域ＳＡ３の＋Ｙ側端部近傍が露光開始位置ＳＴに設定されており、ショット領域ＳＡ６の＋Ｙ側端部近傍が露光終了位置ＥＮに設定されている。露光開始位置ＳＴから露光終了位置ＥＮに至るまでに、全てのショット領域にレチクルＲのパターンが転写される訳であるが、図３（ａ）に示す通り、第１露光制御においては、ショット領域の各々にレチクルＲのパターンを転写する度にウェハステージＷＳＴの移動方向（露光スリットの移動方法）が反転される。
【００４１】
これに対し、図３（ｂ）に示す例では、ウェハＷ上のショット領域ＳＡ１の＋Ｙ側端部近傍が露光開始位置ＳＴに設定されており、ショット領域ＳＡｎ−１の＋Ｙ側端部近傍が露光終了位置ＥＮに設定されている。第２露光制御においても第１露光制御と同様に、露光開始位置ＳＴから露光終了位置ＥＮに至るまでに、全てのショット領域にレチクルＲのパターンが転写される訳であるが、図３（ｂ）に示す通り、第２露光制御においては、ウェハステージＷＳＴの移動方向を反転させることなくウェハステージＷＳＴを一定方向に移動させる間にウェハＷ上の隣接する複数のショット領域に連続的にレチクルＲのパターンが転写される。例えば、ショット領域ＳＡ１，ＳＡ２に対して連続的にレチクルＲのパターンが転写され、その後、ウェハステージＷＳＴの移動方向（露光スリットの移動方向）が反転されてからショット領域ＳＡ６，ＳＡ５，ＳＡ４，ＳＡ３に対して連続的にレチクルＲのパターンが転写される。
【００４２】
また、主制御系ＭＣは、上記の第１露光制御を行う場合には、図２に示したレチクルＲ１をレチクルステージＲＳＴ１上に保持させるとともに、レチクルＲ１とは異なるレチクルＲ２をレチクルＲＳＴ２上に保持させ、レチクルＲ１に形成されたパターンとレチクルＲ２に形成されたパターンとをほぼ同時にショット領域の各々に転写させる制御を行う。つまり、第１露光制御では、ショット領域毎にウェハステージＷＳＴの移動方向が反転されつつパターンの同時二重露光が行われる。
【００４３】
ここで、第１露光制御により行われる同時二重露光について詳細に説明する。図４及び図５は、第１露光制御によって同時二重露光を行う場合のレチクルとウェハとの動きを説明する図である。図４及び図５に示す通り、レチクルステージＲＳＴ１上には文字「Ａ」の形状であるパターンＰ１が形成されたレチクルＲ１が保持されており、レチクルステージＲＳＴ２上には文字「Ｂ」の形状であるパターンＰ２が形成されたレチクルＲ２が保持されているものとする。
【００４４】
第１露光制御において同時二重露光を行う場合には、レチクルＲ１に形成されたパターンＰ１の像とレチクルＲ２に形成されたパターンＰ２の像とを重ね合わせる必要があるため、主制御系ＭＣは、レチクルステージＲＳＴ１とレチクルステージＲＳＴ２とを同じ方向に同期移動させる制御を行う。つまり、レチクルステージＲＳＴ１を＋Ｙ方向に移動させている場合には、レチクルステージＲＳＴ１に同期させてレチクルステージＲＳＴ２も＋Ｙ方向に移動させ、レチクルステージＲＳＴ１を−Ｙ方向に移動させている場合には、レチクルステージＲＳＴ１に同期させてレチクルステージＲＳＴ２も−Ｙ方向に移動させる制御を行う。
【００４５】
具体的に、第１露光制御によりウェハＷ上のＸ方向に隣接するショット領域ＳＡ７，ＳＡ１１を順次二重露光する場合を考える。図４に示す通り、ショット領域ＳＡ７を同時二重露光する場合には、レチクルＲ１，Ｒ２を＋Ｙ方向に移動させるとともに、ウェハＷを−Ｙ方向に移動させる。そして、レチクルＲ１，Ｒ２とウェハＷとが同期してから、レチクルＲ１上の照明領域ＩＡ１を露光光ＥＬ１で照明するとともにレチクルＲ２上の照明領域ＩＡ２を露光光ＥＬ２で照明し、図４（ａ）に示す通り、パターンＰ１，Ｐ２の転写を開始する。
【００４６】
ここで、図２に示すレチクル個別光学系４１によって、レチクルＲ１に形成されたパターンＰ１の像とレチクルＲ２に形成されたパターンＰ２の像とが、ウェハＷ上（ショット領域ＳＡ７上）の露光スリットＳＬに重なるように投影される。尚、投影光学系ＰＬによって、ウェハＷ上にはパターンＰ１，Ｐ２の倒立像が投影される。レチクルＲ１，Ｒ２の＋Ｙ方向への移動、及びウェハＷの−Ｙ方向への移動が進むにつれてパターンＰ１，Ｐ２がショット領域ＳＡ７上に逐次転写される。そして、図４（ｂ）に示す通り、レチクルＲ１の全面（パターンＰ１が形成されたパターン形成領域の全面）が照明領域ＩＡ１を横切る（照明領域ＩＡ１がパターン形成領域の全面を走査する）とともに、レチクルＲ２の全面（パターンＰ２が形成されたパターン形成領域の全面）が照明領域ＩＡ２を横切る（照明領域ＩＡ２がパターン形成領域の全面を走査する）とショット領域ＳＡ７の同時二重露光が終了する。
【００４７】
次に、ショット領域ＳＡ１１を同時二重露光する場合には、まず、ウェハステージＷＳＴをＸ方向にステップ移動させ、ウェハＷを−Ｘ方向に移動させる。次いで、レチクルＲ１，Ｒ２を−Ｙ方向に移動させるとともに、ウェハＷを＋Ｙ方向に移動させる。そして、レチクルＲ１，Ｒ２とウェハＷとが同期してから、レチクルＲ１上の照明領域ＩＡ１を露光光ＥＬ１で照明するとともにレチクルＲ２上の照明領域ＩＡ２を露光光ＥＬ２で照明し、図５（ａ）に示す通り、パターンＰ１，Ｐ２の転写を開始する。レチクルＲ１，Ｒ２の−Ｙ方向への移動、及びウェハＷの＋Ｙ方向への移動が進むにつれてパターンＰ１，Ｐ２がショット領域ＳＡ１１上に逐次転写される。
【００４８】
そして、図５（ｂ）に示す通り、レチクルＲ１の全面（パターンＰ１が形成されたパターン形成領域の全面）が照明領域ＩＡ１を横切る（照明領域ＩＡ１がパターン形成領域の全面を走査する）とともに、レチクルＲ２の全面（パターンＰ２が形成されたパターン形成領域の全面）が照明領域ＩＡ２を横切る（照明領域ＩＡ２がパターン形成領域の全面を走査する）とショット領域ＳＡ１１の同時二重露光が終了する。このように、第１露光制御では、レチクルＲの往路（＋Ｙ方向への移動路）と復路（−Ｙ方向への移動路）との両方でパターンの転写が行われる。
【００４９】
これに対し、主制御系ＭＣは、上記の第２露光制御を行う場合には、レチクルステージＲＳＴ１，ＲＳＴ２の両方に同一のパターンが形成されたレチクル（例えば、レチクルＲ１）を保持させてウェハＷ上の全ショット領域にこのレチクルのパターンを転写させた後、レチクル交換を行ってレチクルステージＲＳＴ１，ＲＳＴ２の両方に先のレチクルとは異なるパターンが形成されたレチクル（例えば、レチクルＲ２）を保持させ、ウェハＷ上の全ショット領域にこのレチクルのパターンを転写させる制御を行う。或いは、この逆の制御、即ちレチクルＲ２のパターンを転写させた後にレチクルＲ１のパターンを転写させる制御を行う。
【００５０】
つまり、ウェハステージＷＳＴの移動方向を反転せずに隣接する複数のショット領域にパターンを転写する方法により１つのパターンがウェハＷ上の全てのショット領域に転写された後、同様の方法で先に転写したパターンとは異なるパターンがショット領域の全てに転写されることによって二重露光が行われる。尚、パターンの転写順は、レチクルＲ１のパターンの転写後にレチクルＲ２のパターンの転写を行っても良く、レチクルＲ２のパターンの転写後にレチクルＲ１のパターンの転写を行っても良い。また、ウェハＷ毎にパターンの転写順を変えても良い。
【００５１】
ここで、第２露光制御について詳細に説明する。図６〜図８は、第２露光制御によって露光を行う場合のレチクルとウェハとの動きを説明する図である。図６〜図８に示す通り、レチクルステージＲＳＴ１上には文字「Ａ」の形状であるパターンＰ１が形成されたレチクルＲ１が保持されており、レチクルステージＲＳＴ２上にはレチクルＲ１のパターンＰ１と同一パターンＰ１が形成されたレチクルＲ３が保持されているものとする。
【００５２】
ここで、第２露光制御においては、ウェハＷを一方向に移動させた状態で複数のショット領域を露光する必要があるため、第１露光制御のようにレチクルステージＲＳＴ１の往路及び復路の両方でパターンの転写を行うことができない。このため、例えばレチクルステージＲＳＴ１の往路において、レチクルステージＲＳＴ１上のレチクルＲ１のパターンを１つのショット領域に転写した場合において、次のショット領域にパターンを転写するときには、レチクルステージＲＳＴ２の往路において、レチクルステージＲＳＴ２上のレチクルＲ３のパターンを転写する必要がある。このため、主制御系ＭＣは、レチクルステージＲＳＴ１とレチクルステージＲＳＴ２とを同期させて互いに逆方向に移動させる制御を行う。
【００５３】
具体的に、第２露光制御によりウェハＷ上のＹ方向に隣接するショット領域ＳＡ６，ＳＡ５，ＳＡ４を順次露光する場合を考える。図６に示す通り、ショット領域ＳＡ６を露光する場合には、レチクルＲ１を＋Ｙ方向に移動させるとともに、ウェハＷを−Ｙ方向に移動させる。そして、レチクルＲ１とウェハＷとが同期してから、レチクルＲ１上の照明領域ＩＡ１を露光光ＥＬ１で照明し、図６（ａ）に示す通り、パターンＰ１の転写を開始する。尚、ここでは、レチクルＲ３上の照明領域ＩＡ２に対する露光光ＥＬ２の照明は行われない。
【００５４】
レチクルＲ１に形成されたパターンＰ１の像は、ウェハＷ上（ショット領域ＳＡ６上）の露光スリットＳＬに投影される。尚、投影光学系ＰＬによって、ウェハＷ上にはパターンＰ１の倒立像が投影される。レチクルＲ１の＋Ｙ方向への移動及びウェハＷの−Ｙ方向への移動が進むにつれてパターンＰ１がショット領域ＳＡ６上に逐次転写される。そして、図６（ｂ）に示す通り、レチクルＲ１の全面（パターンＰ１が形成されたパターン形成領域の全面）が照明領域ＩＡ１を横切る（照明領域ＩＡ１がパターン形成領域の全面を走査する）とショット領域ＳＡ６の露光が終了する。尚、第２露光制御では、ショット領域ＳＡ６の露光が終了してもウェハＷの移動方向を反転させず、そのままの速度でウェハＷを−Ｙ方向に移動させ続ける。
【００５５】
次に、レチクルＲ３を＋Ｙ方向に移動させて、レチクルＲ３とウェハＷとが同期してから、レチクルＲ３上の照明領域ＩＡ２を露光光ＥＬ２で照明し、図７（ａ）に示す通り、レチクルＲ３に形成されたパターンＰ１のショット領域ＳＡ５への転写を開始する。尚、ショット領域ＳＡ６とショット領域ＳＡ５は隣接しているため、ショット領域ＳＡ６の露光が終了してから直ちにショット領域ＳＡ５の露光が可能なように、ショット領域ＳＡ６の露光終了に先立ってレチクルステージＲＳＴ２の加速を開始しておく。また、ショット領域ＳＡ５の露光中は、レチクルＲ１に対する露光光ＥＬ１の照射は停止される。
【００５６】
レチクルＲ３の＋Ｙ方向への移動、及びウェハＷの−Ｙ方向への移動が進むにつれてパターンＰ１がショット領域ＳＡ５上に逐次転写される。ここで、ショット領域ＳＡ５の露光中においては、レチクルＲ１の−Ｙ方向への移動が行われる。これは、ショット領域ＳＡ６，ＳＡ５，ＳＡ４の露光中はウェハＷが−Ｙ方向に移動し続けており、レチクルＲ１の往路で露光が可能であるが復路では露光を行うことができないため、レチクルＲ１を初期位置（往路の出発点）に戻す必要があるからである。そして、図７（ｂ）に示す通り、レチクルＲ３の全面（パターンＰ１が形成されたパターン形成領域の全面）が照明領域ＩＡ２を横切る（照明領域ＩＡ２がパターン形成領域の全面を走査する）とショット領域ＳＡ５の露光が終了する。尚、ショット領域ＳＡ５の露光が終了してもウェハＷの移動方向を反転させず、そのままの速度でウェハＷを−Ｙ方向に移動させ続ける。
【００５７】
次に、レチクルＲ１を再度＋Ｙ方向に移動させて、レチクルＲ１とウェハＷとが同期してから、レチクルＲ１上の照明領域ＩＡ１を露光光ＥＬ１で照明し、図８（ａ）に示す通り、レチクルＲ１に形成されたパターンＰ１のショット領域ＳＡ４への転写を開始する。尚、ショット領域ＳＡ５の露光が終了してから直ちにショット領域ＳＡ４の露光が可能なように、ショット領域ＳＡ６５露光終了に先立ってレチクルステージＲＳＴ１の加速を開始しておく。また、ショット領域ＳＡ４の露光中は、レチクルＲ３に対する露光光ＥＬ２の照射は停止される。
【００５８】
レチクルＲ１の＋Ｙ方向への移動、及びウェハＷの−Ｙ方向への移動が進むにつれてパターンＰ１がショット領域ＳＡ４上に逐次転写される。ここで、ショット領域ＳＡ４の露光中においては、レチクルＲ３の−Ｙ方向への移動が行われる。これは、レチクルＲ３についても、往路で露光が可能であるが復路では露光を行うことができないため、レチクルＲ３を初期位置（往路の出発点）に戻す必要があるからである。そして、図８（ｂ）に示す通り、レチクルＲ１の全面（パターンＰ１が形成されたパターン形成領域の全面）が照明領域ＩＡ１を横切る（照明領域ＩＡ１がパターン形成領域の全面を走査する）とショット領域ＳＡ４の露光が終了する。
【００５９】
このように、第２露光制御では、一方のレチクルステージ（例えば、レチクルステージＲＳＴ１）の往路においてパターンを転写している間に、他方のステージ（例えば、レチクルステージＲＳＴ２）を復路を介して初期位置に戻し、他方のレチクルステージの往路においてパターンを転写している間に、一方のステージを復路を介して初期位置に戻す制御を行い、レチクルＲ１，Ｒ３の往路（＋Ｙ方向への移動路）でのみパターンの転写が行われる。尚、第２露光制御において二重露光を行うには、上記の制御を行って１つのパターン（例えば、パターンＰ１）を転写を行った後で、レチクルステージＲＳＴ１，ＲＳＴ２）上のレチクルを交換し、上記の制御と同様の制御を行って他のパターン（例えば、パターンＰ２）を転写する。
【００６０】
また、主制御系ＭＣは、第１露光制御を行ってウェハＷを露光するのに要する時間、及び第２露光制御を行ってウェハＷを露光するのに要する時間をそれぞれ算出する露光時間算出部２５を備える。ウェハＷの露光処理においては、レチクルステージＲＳＴ、ウェハステージＷＳＴを一定速度に達するまで加速させ、加速後にレチクルステージＲＳＴ、ウェハステージＷＳＴの振動を収束させて一定速度で走査し、その後にレチクルステージＲＳＴ、ウェハステージＷＳＴを減速させる動作が繰り返される。
【００６１】
図９は、露光時におけるウェハステージＷＳＴの移動速度の変化の一例を示すグラフである。尚、図９においては、前述した第１露光制御、即ちショット領域毎の露光処理を行う度にウェハステージＷＳＴの移動方向を反転させる制御を行う場合のウェハステージＷＳＴの移動速度の変化を図示している。また、走査方向（Ｙ方向）に移動する場合の速度変化のみを図示しており、非走査方向（Ｘ方向）については図示を省略している。
【００６２】
図９に示す通り、ウェハステージＷＳＴを＋Ｙ方向させつつ露光処理を行う場合には、ウェハステージＷＳＴが＋Ｙ方向に加速され（加速期間Ｔ１）、一定の整定期間Ｔ２が経過した後でレチクルＲのパターンをショット領域に転写する走査が行われる（走査期間Ｔ３）。そして、走査期間Ｔ３が経過すると、ウェハステージＷＳＴは減速されて停止する（減速期間Ｔ４）。１つのショット領域の露光が終了すると、ウェハステージＷＳＴはＸ方向へステップ移動する（ステップ移動期間Ｔ５）。続いて、ウェハステージＷＳＴを−Ｙ方向させつつ露光処理が行われるが、ウェハステージＷＳＴは、その移動方向が逆方向になるだけで＋Ｙ方向に移動する場合と同様の速度変化を示す。
【００６３】
ウェハステージＷＳＴの加速期間Ｔ１、整定期間Ｔ２、走査期間Ｔ３、及び減速期間Ｔ４は上述した第１露光制御及び第２露光制御の何れを行う場合であっても、それぞれほぼ同じである。このため、露光時間算出部２５は、上記の各期間を用いて第１露光制御及び第２露光制御によりウェハＷを露光するのに要する時間をそれぞれ算出する。第１露光制御においては、ショット領域毎に加減速が行われるため、図３（ａ）に示すレイアウトのウェハＷを露光するのに要する時間Ｔａは、おおよそ以下の（１）式で表される。尚、以下の（１）式では、ショット領域の数をｎとし、全てのステップ移動期間Ｔ５の長さが同一であるものと仮定している。
Ｔａ＝（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４）×ｎ＋Ｔ５×（ｎ−１）  …（１）
【００６４】
これに対し、第２露光制御においては、隣接するショット領域においてウェハステージＷＳＴの加減速が省略されるため、図３（ｂ）に示すレイアウトのウェハＷを露光するのに要する時間Ｔｂは、おおよそ以下の（２）式で表される。尚、以下の（２）式においてはショット領域の数をｎ、ショット領域の行数をｉ、ショット領域の列数をｊとし、全てのステップ移動期間Ｔ５の長さが同一であるものと仮定している。
Ｔｂ＝（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ４）×ｊ＋Ｔ５（ｊ−１）＋Ｔ３×ｎ  …（２）
尚、以上の（１），（２）式は、ウェハＷのレイアウトが図３に示すレイアウトである場合の露光に要する時間を算出するための式であり、全てのレイアウトに対して用いることができる一般式では無い点に注意されたい。
【００６５】
ここで、第１露光制御を行う場合には、レチクルステージＲＳＴ１，ＲＳＴ２上のレチクルＲ１，Ｒ２を用いることで同時二重露光を行うことができる。しかしながら、第２露光制御では、同時二重露光を行うことはできないため、例えばレチクルステージＲＳＴ１，ＲＳＴ２上に保持されているレチクルＲ１のパターンをウェハＷ上の全ショット領域に転写した後で、これらのステージに保持されているレチクルＲ１を共にレチクルＲ２に交換し、レチクルＲ２のパターンをウェハＷ上の全ショット領域に転写する必要がある。よって、第２露光制御によりウェハＷを二重露光するのに要する時間Ｔｃは、おおよそ以下の（３）式で表される。尚、以下の（３）式ではレチクルの交換に要する時間（レチクル交換時間）をＴ６としている。
Ｔｃ＝Ｔｂ×２＋Ｔ６  …（３）
【００６６】
例えば、加速期間Ｔ１及び減速期間Ｔ４が１００ｍｓｅｃ、整定期間Ｔ２が１５ｍｓｅｃ、走査期間Ｔ３が６０ｍｓｅｃ、ステッピング期間Ｔ５が０ｍｓｅｃ、レチクル交換時間Ｔ６を６ｓｅｃとし、３００ｍｍウェハで１００ショット（ｎ＝１００）、ｉ＝９、ｊ＝１５とすると、上記（１）式からＴａ≒２７．５ｓｅｃが求められ、上記（２）式からＴｂ≒９．２ｓｅｃが求められ、上記（３）式からＴｃ≒２４．５ｓｅｃが求められる。露光時間算出部２５は、このような計算を行って第１，第２露光制御によりウェハＷを露光するのに要する時間を算出する。ここで、上記のステッピング期間Ｔ５は、並行動作で減速期間Ｔ４と加速期間Ｔ１の中に含まれるものとし、０ｍｓｅｃとしている。
【００６７】
尚、上記の例においては、第２露光制御によりウェハＷを露光するのに要する時間Ｔｂは、第１露光制御によりウェハＷを二重露光するのに要する時間Ｔａの約３３％程度である。このため、第２露光制御によってレチクルＲ１のパターンとレチクルＲ２のパターンとをウェハＷ上に転写して二重露光するためにのみ要する時間の合計（Ｔｂ×２）は、第１露光制御によりウェハＷを二重露光するのに要する時間Ｔａの約６７％程度になる。
【００６８】
ここで、第２露光制御によって二重露光を行う場合にはレチクルの交換が必要となるため、第２露光制御によりウェハＷを二重露光するのに要する時間Ｔｃは、第１露光制御によりウェハＷを二重露光するのに要する時間Ｔａの約８９％程度となる。よって、二重露光するには第２露光制御により行うのがスループットの面から有利であることが分かる。ショット数が増加すると、更に第２露光制御により行う方が有利になる。
【００６９】
次に、上記構成の露光装置ＥＸを用いてレチクルＲのパターンをウェハＷに転写する露光方法について説明する。尚、以下の説明では、レチクルＲ１とレチクルＲ２のパターン（パターンＰ１，Ｐ２）を二重露光する露光方法を例に挙げて説明する。図１０は、本発明の一実施形態による露光方法を示すフローチャートである。露光処理が開始されると、主制御系ＭＣは、まず予め記憶している露光レシピ（露光装置の動作を規定する制御命令群）を読み込む（ステップＳ１１）。尚、このレシピには、ウェハＷ上のショット領域のレイアウトを示す情報が含まれている。ここで、上記の（１）〜（３）式から露光に要する時間を算出するには、ショット領域のレイアウトを示す情報に加えてレチクルステージＲＳＴ及びウェハステージＷＳＴの加速度等を示す情報が必要であるが、これらも予め主制御系ＭＣに記憶されているとする。
【００７０】
次に、露光装置ＭＣの露光時間算出部２５は読み込んだレシピに含まれるウェハＷ上のショット領域のレイアウトを示す情報と、主制御系ＭＣに予め記憶されているレチクルステージＲＳＴ及びウェハステージＷＳＴの加速度等を示す情報とを用いて、前述した（１）〜（３）式から第１露光制御、第２露光制御により露光に要する時間をそれぞれ算出する（ステップＳ１２）。次いで、主制御系ＭＣは、露光時間算出部２５の算出結果に基づいて第１露光制御により露光制御を行うか否かを判断する（ステップＳ１３）。ここで、例えば、第１露光制御により露光に要する時間が第２露光制御により露光に要する時間よりも短い場合に判断結果が「ＹＥＳ」となる。
【００７１】
ステップＳ１３の判断結果が「ＹＥＳ」である場合には、主制御系ＭＣは、不図示のレチクルローダ（レチクル搬送装置）を制御して、レチクルＲ１をレチクルステージＲＳＴ１上に保持させるとともに、レチクルＲ２をレチクルステージＲＳＴ２上に保持させる（ステップＳ１４）。これに対し、ステップＳ１３の判断結果が「ＮＯ」である場合には、主制御系ＭＣは、レチクルローダを制御して、レチクルＲ１をレチクルステージＲＳＴ１上に保持させるとともに、レチクルＲ１と同一のパターンＰ１が形成されたレチクルＲ３をレチクルステージＲＳＴ２上に保持させる（ステップＳ１５）。
【００７２】
次に、ウェハＷがウェハステージＷＳＴにロードされる（ステップＳ１６）。尚、スループット向上のために、レチクルのロード（ステップＳ１４，Ｓ１５）とウェハＷのロードとを並行して行うことが望ましい。次に、ＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）計測が行われる（ステップＳ１７）。ここで、ＥＧＡ計測とは、ウェハＷ上に予め設定された代表的な一部（例えば、３〜９個）のショット領域の各々に付随して形成されたマーク（アライメントマーク）の位置情報と、その設計情報とに基づいてウェハＷ上に設定された全てのショット領域の配列の規則性を統計的な手法で決定する演算方法をいう。具体的には、アライメントセンサを用いてウェハステージＷＳＴにロードされたウェハＷに形成された代表的な数個のマークの位置情報が計測され、この計測結果に基づいて主制御系ＭＣがＥＧＡ演算を行い、ウェハＷ上に設定された全てのショット領域の配列の規則性を決定する。
【００７３】
次いで、主制御系ＭＣは、液体供給機構ＳＷに設けられた温調装置３１に対して制御信号を出力して超純水製造装置３０で製造された超純水の温度を一定にさせるとともに、温度が一定にされた超純水を単位時間当たり所定量の割合で送出させる。温調装置３１から送出された超純水は、供給管３３及び供給ノズル３２を介して投影光学系ＰＬの先端部に設けられる光学素子１とウェハＷとの間に液体Ｌｑとして供給される。また、主制御系ＭＣは、液体供給機構ＳＷによる液体Ｌｑの供給に伴って液体回収機構ＣＷの真空系３８を駆動し、回収ノズル３５、回収管３９を介して単位時間当たり所定量の液体Ｌｑを回収タンク３８に回収する。これにより、投影光学系ＰＬの先端部の光学素子１とウェハＷとの間に液体Ｌｑの液浸領域ＷＲが形成される（ステップＳ１８）。ここで、液浸領域ＷＲを形成するために、主制御系ＭＣは、例えばウェハＷ上に対する液体供給量とウェハＷ上からの液体回収量とがほぼ同じ量になるように、液体供給機構ＳＷ及び液体回収機構ＣＷのそれぞれを制御する。
【００７４】
投影光学系ＰＬとウェハＷとの間に一定量の液体Ｌｑが常時供給されている状態で、主制御系ＭＣは、ウェハステージＷＳＴを駆動して最初の露光開始位置へウェハＷをステップ移動させる。具体的に、主制御系ＭＣは、ステップＳ１３で第１露光制御により露光を実行すると判断した場合には、図３（ａ）に示す露光開始位置ＳＴの近傍を投影光学系ＰＬの下方に配置し、ステップＳ１３で第２露光制御により露光を実行すると判断した場合には、図３（ｂ）に示す露光開始位置ＳＴの近傍を投影光学系ＰＬの下方に配置する。そして、第１露光制御又は第２露光制御を行って、図３（ａ）又は図３（ｂ）に示す露光開始位置ＳＴから露光終了位置ＥＮに至るまで順にショット領域を露光する（ステップＳ１９）。
【００７５】
尚、第１露光制御によりレイアウトが同一の複数枚のウェハＷ（例えば、１ロットのウェハ）を露光する場合においては、図１０中のステップＳ１６〜ステップＳ１９が繰り返される。つまり、第１露光制御によりレチクルＲ１のパターンＰ１とレチクルＲ２のパターンＰ２とが複数のウェハＷの各々のショット領域に同時二重露光される。これに対し、第２露光制御によりレイアウトが同一の複数枚のウェハＷを露光する場合においては、まずレチクルＲ１，Ｒ３に形成されたパターンＰ１を複数のウェハＷの各々のショット領域に転写する。その後、レチクルステージＲＳＴ１，ＲＳＴ２上のレチクルを、レチクルＲ２，Ｒ４（レチクルＲ４はレチクルＲ２に形成されたパターンＰ２と同一のパターンが形成されているレチクルである）に交換し、これらレチクルＲ２，Ｒ４に形成されたパターンＰ２を複数のウェハＷの各々のショット領域に転写することで二重露光する。
【００７６】
以上説明した通り、本実施形態においては、レチクルＲのパターンをウェハＷ上のショット領域の各々に転写する度にウェハステージＷＳＴの移動方向を反転させつつ行う第１露光制御と、ウェハステージの移動方向を反転させることなくウェハステージを一定方向に移動させる間にウェハＷ上の隣接する複数のショット領域に連続的にレチクルＲのパターンを転写する第２露光制御とが切り換え可能である。そして、ウェハＷ上に設定されたショット領域のレイアウト等に応じて露光に必要な露光時間に応じて第１露光制御と第２露光制御とを切り換えることができるため、スループット及び露光精度を向上させることができる。
【００７７】
また、前述した第２露光制御では、ウェハステージＷＳＴの走査方向を変えずに走査方向（Ｙ方向）に配列された複数のショット領域を連続して露光している。よって、投影光学系ＰＬの光学素子１とウェハＷとの間の液浸領域ＷＲを安定させることができ、露光精度を向上させることができる。また、例えば走査方向を頻繁に変化させた場合には、液浸領域ＷＲに気泡が混入して欠陥が生ずる可能性も考えられるが、第２露光制御を用いることにより、かかる欠陥が生ずる確率を低減させることができる。
【００７８】
尚、上記実施形態では、ウェハＷ上のショット領域のレイアウトに応じて第１露光制御に要する時間、及び第２露光制御に要する時間をそれぞれ算出し、露光時間が短い方の露光制御で複数のウェハ（例えば、１ロットのウェハＷ）を露光する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、複数枚のウェハＷを露光する場合には、第１露光制御と第２露光制御との切り換えは、ウェハＷ毎に行っても良く、或いはロット毎に行っても良い。つまり、主制御系ＭＣは、第１露光制御と第２露光制御との切り換えは、１枚のウェハＷの露光を開始してから終了するまでは行わず、或いは１ロット分のウェハＷの露光を開始してから終了するまでは行わないようにする（禁止する）。
【００７９】
また、１枚のウェハＷの露光を開始してから終了するまでの間に、第１露光制御と第２露光制御とを切り換えるようにしても良い。例えば、上記実施形態では、ウェハＷ上の各ショット領域を二重露光する場合を例に挙げて説明したが、三重露光以上の奇数の多重露光の場合には、同時二重露光に加えて必ず１種類のパターンのみを各ショット領域に転写する必要がある。このため、例えば三重露光の場合には、最初に第１露光制御により２種類のパターンを各ショット領域に同時二重露光し、３種類目のパターンは第２露光制御により転写するのが望ましい。
【００８０】
また、上記実施形態では、パターンＰ１が形成されたレチクルＲ１（及びレチクルＲ３）とパターンＰ２が形成されたレチクルＲ２（及びレチクルＲ４）とを用いてウェハＷの露光を行っていたが、第１パターンＰ１と第２パターンＰ２とが形成されたレチクルを用いて露光を行っても良い。この場合には、レチクルステージＲＳＴ１，ＲＳＴ２に変えて複数のパターンが形成されたレチクルを保持するレチクルステージ（レチクルステージＲＳＴ３，ＲＳＴ４）を備える必要がある。
【００８１】
このような複数のパターンが形成されたレチクルを用いて露光を行う場合には、前述した第１露光制御を行うときには、例えばレチクルステージＲＳＴ３上に保持されたレチクルのパターンＰ１と、レチクルステージＲＳＴ４上に保持されたレチクルのパターンＰ２とを用いて同時二重露光を行う。また、第２露光制御を行うときにはレチクルステージＲＳＴ３上に保持されたレチクルのパターンＰ１とレチクルステージＲＳＴ４上に保持されたレチクルのパターンＰ１とを用いて、又は、レチクルステージＲＳＴ３上に保持されたレチクルのパターンＰ２とレチクルステージＲＳＴ４上に保持されたレチクルのパターンＰ２とを用いてウェハＷの露光を行う。
【００８２】
また、上述の実施形態においては、投影光学系ＰＬとウェハＷとの間を局所的に液体で満たす液浸露光装置を採用しているが、特開平６−１２４８７３号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる液浸露光装置や、特開平１０−３０３１１４号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する液浸露光装置にも本発明を適用可能である。尚、本発明は、液浸露光装置に限られる訳ではなく、液浸法を用いない露光装置にも適用可能である。
【００８３】
また、本発明は、特開平１０−１６３０９９号公報、特開平１０−２１４７８３号公報、特表２０００−５０５９５８号公報等に開示されているように、ウェハ等の被処理基板を別々に載置してＸＹ方向に独立に移動可能な２つのステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。
【００８４】
次に、本発明の実施形態による露光装置をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図１１は、マイクロデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造工程の一例を示すフローチャートである。半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図１１に示す通り、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップＳ３１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップＳ３２、デバイスの基材である基板（ウェハ）を製造するステップＳ３３、前述した実施形態の露光装置ＥＸによりマスクのパターンを基板に転写する露光処理ステップＳ３４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）Ｓ３５、検査ステップＳ３６等を経て製造される。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の一実施形態による露光装置の概略構成を示す正面図である。
【図２】本発明の一実施形態による露光装置ＥＸが備える照明光学系ＩＬＳ及びレチクルＲを介した露光光ＥＬを投影光学系ＰＬに導くレチクル個別光学系を示す側面図である。
【図３】主制御系ＭＣが行う第１露光制御及び第２露光制御を説明するための図である。
【図４】第１露光制御によって同時二重露光を行う場合のレチクルとウェハとの動きを説明する図である。
【図５】第１露光制御によって同時二重露光を行う場合のレチクルとウェハとの動きを説明する図である。
【図６】第２露光制御によって露光を行う場合のレチクルとウェハとの動きを説明する図である。
【図７】第２露光制御によって露光を行う場合のレチクルとウェハとの動きを説明する図である。
【図８】第２露光制御によって露光を行う場合のレチクルとウェハとの動きを説明する図である。
【図９】露光時におけるウェハステージＷＳＴの移動速度の変化の一例を示すグラフである。
【図１０】本発明の一実施形態による露光方法を示すフローチャートである。
【図１１】マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８６】
２５                          露光時間算出部
ＥＸ                          露光装置
ＭＣ                          主制御系
Ｐ１，Ｐ２                    パターン
Ｒ，Ｒ１，Ｒ２                レチクル
ＲＳＴ，ＲＳＴ１，ＲＳＴ２    レチクルステージ
ＳＡ１〜ＳＡｎ                ショット領域
Ｗ                            ウェハ
ＷＳＴ                        ウェハステージ
【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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