(57)【要約】  露光装置は、３以上の露光光の少なくとも２以上が導かれる１つの光学素子（ＦＬ）を含み、３以上の露光光を、各露光光に対応するそれぞれの露光領域に照射可能な光学システム（ＰＬ）を備え、３以上の露光領域のそれぞれに照射される３以上の露光光に基づいて形成される複数のパターンの像で基板（Ｐ）上の所定領域（Ｓ）を多重露光する。
2007108414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を露光する露光装置において、
３以上の露光光の少なくとも２以上が導かれる１つの光学素子を含み、前記３以上の露光光で３以上の露光領域を照射する光学システムを備え、
前記３以上の露光領域に形成される複数のパターンの像で前記基板上の所定領域を多重露光する露光装置。
【請求項２】
前記３以上の露光光の全てが前記１つの光学素子に導かれる請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記１つの光学素子が前記基板の表面と対向する請求項１又は２記載の露光装置。
【請求項４】
前記光学システムは、前記３以上の露光光のうち少なくとも２以上の露光光を合成する合成光学素子を含む請求項１〜３のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項５】
前記光学システムは、第１合成光学素子と第２合成光学素子とを有する請求項４記載の露光装置。
【請求項６】
前記光学システムは、前記第１合成光学素子からの露光光の光路である第１光路中に配置された第１反射面と、前記第２合成光学素子からの露光光の光路である第２光路中に配置された第２反射面とを有し、
前記第１光路を進行する前記露光光は前記第１反射面を経て前記１つの光学素子へ導かれ、前記第２光路を進行する前記露光光は前記第２反射面を経て前記１つの光学素子へ導かれる請求項５記載の露光装置。
【請求項７】
前記第１反射面及び前記第２反射面は、前記露光領域と光学的に共役な位置又はその近傍に配置されている請求項６記載の露光装置。
【請求項８】
前記光学システムは、第１露光光を前記第１合成光学素子へ導く第１光学系と、第２露光光を前記第１合成光学素子へ導く第２光学系と、第３露光光を前記第２合成光学素子へ導く第３光学系と、第４露光光を前記第２合成光学素子へ導く第４光学系とを有する請求項５〜７のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項９】
前記第１、第２、第３及び第４露光光のそれぞれは、互いに異なる第１、第２、第３及び第４パターンのそれぞれからの露光光を含む請求項８記載の露光装置。
【請求項１０】
前記第１、第２、第３及び第４露光光の少なくとも１つは、前記第１合成光学素子及び前記第２合成光学素子とは別の第３合成光学素子からの露光光を含む請求項８記載の露光装置。
【請求項１１】
前記複数の露光領域と前記基板上の所定領域とを所定の走査方向に相対的に移動しつつ、前記基板上の所定領域を多重露光する請求項１〜１０のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１２】
前記複数の露光領域のうち少なくとも２つの露光領域は前記所定方向に離れている請求項１１記載の露光装置。
【請求項１３】
前記複数の露光領域のうち少なくとも２つの露光領域は前記所定方向に関して一部重複している請求項１１記載の露光装置。
【請求項１４】
前記複数のパターンのそれぞれを有する複数のマスクを露光光に対して所定の各走査方向に移動可能な第１移動装置と、
前記基板上の所定領域を前記露光領域に対して所定の走査方向に移動可能な第２移動装置とを備え、
前記第１移動装置による前記複数のマスクの各走査方向への移動と同期して、前記第２移動装置により前記基板上の所定領域を走査方向に移動しつつ、前記基板上の所定領域を多重露光する請求項１〜１３のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１５】
請求項１〜請求項１４のいずれか一項記載の露光装置を用い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、基板を露光する露光装置、及びデバイス製造方法に関する。
本願は、２００６年３月１７日に出願された特願２００６−０７４２４３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィ工程で用いられる露光装置において、例えば下記特許文献に開示されているような、基板を多重露光する露光装置が知られている。
【特許文献１】特開平１０−２１４７８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
多重露光において、複数のマスクを用意して各マスク毎に露光を実行したり、複数の照明条件を用意して各照明条件毎に露光を実行したりする場合がある。この場合、マスクを交換する時間や、照明条件等を変更する時間が必要となるため、露光装置の稼動率が低下し、スループットが低下する可能性がある。【０００４】
本発明は、スループットの低下を抑制し、基板を効率良く多重露光できる露光装置、及び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】
【０００５】
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。【０００６】
本発明の第１の態様に従えば、基板を露光する露光装置において、３以上の露光光（ＥＬ１〜ＥＬ４）の少なくとも２以上が導かれる１つの光学素子（ＦＬ）を含み、３以上の露光光（ＥＬ１〜ＥＬ４）で３以上の露光領域（ＡＲ１〜ＡＲ４）を照射する光学システム（ＰＬ）を備え、３以上の露光領域（ＡＲ１〜ＡＲ４）のそれぞれに照射される３以上の露光光（ＥＬ１〜ＥＬ４）に基づいて形成される複数のパターン（ＰＡ１〜ＰＡ４）の像で基板（Ｐ）上の所定領域（Ｓ）を多重露光する露光装置（ＥＸ）が提供される。【０００７】
本発明の第１の態様によれば、基板を効率良く多重露光することができる。【０００８】
本発明の第２の態様に従えば、上記態様の露光装置（ＥＸ）を用いるデバイス製造方法が提供される。【０００９】
本発明の第２の態様によれば、基板を効率良く多重露光できる露光装置を用いてデバイスを製造することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、スループットの低下を抑制し、基板を効率良く多重露光することができ、デバイスの生産性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係る露光装置を示す概略構成図である。
【図２Ａ】第１実施形態に係る各マスクステージに保持された各マスクの一例を示す図である。
【図２Ｂ】第１実施形態に係る各マスクステージに保持された各マスクの一例を示す図である。
【図２Ｃ】第１実施形態に係る各マスクステージに保持された各マスクの一例を示す図である。
【図２Ｄ】第１実施形態に係る各マスクステージに保持された各マスクの一例を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る基板上のショット領域と各露光領域との関係を示す模式図である。
【図４】第２実施形態に係る露光装置を示す模式図である。
【図５】第３実施形態に係る露光装置を示す模式図である。
【図６】第４実施形態に係る露光装置を示す模式図である。
【図７】第４実施形態に係る基板上のショット領域と各露光領域との関係を示す模式図である。
【図８】第５実施形態に係る露光装置を示す模式図である。
【図９】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図である。
【符号の説明】
【００１２】
１…第１マスクステージ、２…第２マスクステージ、３…第３マスクステージ、４…第４マスクステージ、５…基板ステージ、６…計測システム、７…制御装置、２１…第１合成光学素子、２２…第２合成光学素子、２３…第３合成光学素子、３１…第１光学系、３２…第２光学系、３３…第３光学系、３４…第４光学系、３５…第５光学系、４１…第１反射面、４２…第２反射面、ＡＲ１…第１露光領域、ＡＲ２…第２露光領域、ＡＲ３…第３露光領域、ＡＲ４…第４露光領域、ＢＲ１…第１光路、ＢＲ２…第２光路、ＥＬ１…第１露光光、ＥＬ２…第２露光光、ＥＬ３…第３露光光、ＥＬ４…第４露光光、ＥＸ…露光装置、ＦＬ…光学素子、ＩＬ１…第１照明系、ＩＬ２…第２照明系、ＩＬ３…第３照明系、ＩＬ４…第４照明系、Ｍ１…第１マスク、Ｍ２…第２マスク、Ｍ３…第３マスク、Ｍ４…第４マスク、Ｐ…基板、ＰＡ１…第１パターン、ＰＡ２…第２パターン、ＰＡ３…第３パターン、ＰＡ４…第４パターン、ＰＬ…投影光学系、Ｓ…ショット領域
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。なお、以下の説明においては、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。そして、水平面内における所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。【００１４】
＜第１実施形態＞
第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る露光装置ＥＸを示す概略構成図である。本実施形態の露光装置ＥＸは、３以上の露光光の少なくとも２以上が導かれる１つの光学素子ＦＬを含み、各々の対応する露光光で３以上の露光領域を照射可能な投影光学系ＰＬを備えている。本実施形態の露光装置ＥＸは、各々の対応する露光光が照射された３以上の露光領域に形成（投影）される複数のパターンの像で基板Ｐ上のショット領域Ｓを多重露光する。【００１５】
本実施形態においては、光学素子ＦＬには、第１、第２、第３、第４露光光ＥＬ１、ＥＬ２、ＥＬ３、ＥＬ４の４つの露光光が導かれる。また、本実施形態においては、光学素子ＦＬは、基板Ｐの表面と対向する位置に配置されている。本実施形態においては、光学素子ＦＬは、投影光学系ＰＬの複数の光学素子のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い光学素子である。以下の説明においては、投影光学系ＰＬの基板Ｐの表面と対向する光学素子ＦＬを適宜、終端光学素子ＦＬ、と称する。【００１６】
本実施形態の投影光学系ＰＬは、その投影光学系ＰＬの光射出側、すなわち投影光学系ＰＬの像面側に、第１露光領域ＡＲ１と第２露光領域ＡＲ２と第３露光領域ＡＲ３と第４露光領域ＡＲ４とを所定の位置関係で設定する。第１、第２、第３、第４露光領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３、ＡＲ４のそれぞれは、第１、第２、第３、第４露光光ＥＬ１、ＥＬ２、ＥＬ３、ＥＬ４のそれぞれに対応するように設定される。投影光学系ＰＬは、第１、第２、第３、第４露光光ＥＬ１、ＥＬ２、ＥＬ３、ＥＬ４を、各露光光ＥＬ１、ＥＬ２、ＥＬ３、ＥＬ４に対応する第１、第２、第３、第４露光領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３、ＡＲ４のそれぞれに照射する。【００１７】
本実施形態の露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬにより、第１露光領域ＡＲ１に照射される第１露光光ＥＬ１に基づいて、その第１露光領域ＡＲ１に第１パターンＰＡ１の像を形成可能であり、第２露光領域ＡＲ２に照射される第２露光光ＥＬ２に基づいて、その第２露光領域ＡＲ２に第２パターンＰＡ２の像を形成可能であり、第３露光領域ＡＲ３に照射される第３露光光ＥＬ３に基づいて、その第３露光領域ＡＲ３に第３パターンＰＡ３の像を形成可能であり、第４露光領域ＡＲ４に照射される第４露光光ＥＬ４に基づいて、その第４露光領域ＡＲ４に第４パターンＰＡ４の像を形成可能である。露光装置ＥＸは、第１、第２、第３、第４露光領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３、ＡＲ４のそれぞれに照射される第１、第２、第３、第４露光光ＥＬ１、ＥＬ２、ＥＬ３、ＥＬ４に基づいて形成される第１、第２、第３、第４パターンＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３、ＰＡ４の像で基板Ｐ上のショット領域Ｓを多重露光する。【００１８】
図１において、露光装置ＥＸは、第１パターンＰＡ１を有する第１マスクＭ１を保持して移動可能な第１マスクステージ１と、第２パターンＰＡ２を有する第２マスクＭ２を保持して移動可能な第２マスクステージ２と、第３パターンＰＡ３を有する第３マスクＭ３を保持して移動可能な第３マスクステージ３と、第４パターンＰＡ４を有する第４マスクＭ４を保持して移動可能な第４マスクステージ４と、基板Ｐを保持して移動可能な基板ステージ５と、各ステージの位置情報を計測可能な計測システム６とを備える。露光装置ＥＸは、第１露光光ＥＬ１で第１マスクＭ１の第１パターンＰＡ１を照明する第１照明系ＩＬ１と、第２露光光ＥＬ２で第２マスクＭ２の第２パターンＰＡ２を照明する第２照明系ＩＬ２と、第３露光光ＥＬ３で第３マスクＭ３の第３パターンＰＡ３を照明する第３照明系ＩＬ３と、第４露光光ＥＬ４で第４マスクＭ４の第４パターンＰＡ４を照明する第４照明系ＩＬ４と、投影光学系ＰＬと、露光装置ＥＸ全体の動作を制御する制御装置７とをさらに備えている。投影光学系ＰＬは、第１露光光ＥＬ１で照明された第１パターンＰＡ１の像、第２露光光ＥＬ２で照明された第２パターンＰＡ２の像、第３露光光ＥＬ３で照明された第３パターンＰＡ３の像、及び第４露光光ＥＬ４で照明された第４パターンＰＡ４の像のそれぞれを、第１露光領域ＡＲ１、第２露光領域ＡＲ２、第３露光領域ＡＲ３、及び第４露光領域ＡＲ４のそれぞれに形成する。【００１９】
なお、ここでいう基板は、例えばシリコンウエハのような半導体ウエハ等の基材上に感光材（フォトレジスト）を塗布したものを含み、感光膜とは別に保護膜（トップコート膜）などの各種の膜を塗布したものも含む。マスクは基板上に縮小投影されるデバイスパターンが形成されたレチクルを含み、例えばガラス板等の透明板部材上にクロム等の遮光膜を用いて所定のパターンが形成されたものである。この透過型マスクは、遮光膜でパターンが形成されるバイナリーマスクに限られず、例えばハーフトーン型、あるいは空間周波数変調型などの位相シフトマスクも含む。また、本実施形態においては、マスクとして透過型のマスクを用いるが、反射型のマスクを用いてもよい。また、本実施形態においては、第１、第２、第３、第４パターンＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３、ＰＡ４は互いに異なるパターンである。さらに、マスクＭ１〜Ｍ４は種類が同一であるものでもよく、その種類が異なっていてもよい。例えば、マスクＭ１〜Ｍ４の一部がバイナリーマスクで、他が位相シフトレチクルでもよい。【００２０】
本実施形態の露光装置ＥＸは、第１、第２、第３、第４マスクＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４と基板Ｐとを所定の走査方向に同期移動しつつ、第１、第２、第３、第４マスクＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の第１、第２、第３、第４パターンＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３、ＰＡ４の像を基板Ｐ上に投影する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）である。本実施形態においては、基板Ｐの走査方向（同期移動方向）をＹ軸方向とする。露光装置ＥＸは、基板Ｐのショット領域Ｓを第１、第２、第３、第４露光領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３、ＡＲ４に対してＹ軸方向に移動しつつ、投影光学系ＰＬを介して第１、第２、第３、第４露光領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３、ＡＲ４のそれぞれに第１、第２、第３、第４露光光ＥＬ１、ＥＬ２、ＥＬ３、ＥＬ４のそれぞれを照射する。これにより、第１、第２、第３、第４露光領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３、ＡＲ４に照射される第１、第２、第３、第４露光光ＥＬ１、ＥＬ２、ＥＬ３、ＥＬ４に基づいて形成される第１、第２、第３、第４パターンＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３、ＰＡ４の像で基板Ｐ上のショット領域Ｓを多重露光する。また、本実施形態の露光装置ＥＸは、基板ＰのＹ軸方向への移動と同期して、第１マスクステージ１を用いて第１マスクＭ１を第１露光光ＥＬ１に対してＺ軸方向に移動し、第２マスクステージ２を用いて第２マスクＭ２を第２露光光ＥＬ２に対してＹ軸方向に移動し、第３マスクステージ３を用いて第３マスクＭ３を第３露光光ＥＬ３に対してＹ軸方向に移動し、第４マスクステージ４を用いて第４マスクＭ４を第４露光光ＥＬ４に対してＺ軸方向に移動する。すなわち、本実施形態においては、第１、第４マスクＭ１、Ｍ４の走査方向（同期移動方向）をＺ軸方向とし、第２、第３マスクＭ２、Ｍ３の走査方向（同期移動方向）をＹ軸方向とする。【００２１】
次に、第１、第２、第３、第４照明系ＩＬ１、ＩＬ２、ＩＬ３、ＩＬ４について説明する。第１照明系ＩＬ１は、第１マスクステージ１に保持された第１マスクＭ１上の第１照明領域ＩＡ１を均一な照度分布の第１露光光ＥＬ１で照明する。第２照明系ＩＬ２は、第２マスクステージ２に保持された第２マスクＭ２上の第２照明領域ＩＡ２を均一な照度分布の第２露光光ＥＬ２で照明する。第３照明系ＩＬ３は、第３マスクステージ３に保持された第３マスクＭ３上の第３照明領域ＩＡ３を均一な照度分布の第３露光光ＥＬ３で照明する。第４照明系ＩＬ４は、第４マスクステージ４に保持された第４マスクＭ４上の第４照明領域ＩＡ４を均一な照度分布の第４露光光ＥＬ４で照明する。第１、第２、第３、第４照明系ＩＬ１、ＩＬ２、ＩＬ３、ＩＬ４のそれぞれから射出される第１、第２、第３、第４露光光ＥＬ１、ＥＬ２、ＥＬ３、ＥＬ４としては、例えば水銀ランプから射出される輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）や、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）及びＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）などが用いられる。本実施形態においては、第１、第２、第３、第４露光光ＥＬ１、ＥＬ２、ＥＬ３、ＥＬ４として、ＡｒＦエキシマレーザ光が用いられる。【００２２】
本実施形態の露光装置ＥＸは、第１照明系ＩＬ１に対応する第１光源装置と、第２照明系ＩＬ２に対応する第２光源装置と、第３照明系ＩＬ３に対応する第３光源装置と、第４照明系ＩＬ４に対応する第４光源装置とを有している。すなわち、本実施形態の露光装置ＥＸは、複数の光源装置（レーザ光射出装置）を有している。また、第１、第２、第３、第４照明系ＩＬ１、ＩＬ２、ＩＬ３、ＩＬ４のそれぞれは、ランダム偏光状態（無偏光状態）の第１、第２、第３、第４露光光ＥＬ１、ＥＬ２、ＥＬ３、ＥＬ４で第１、第２、第３、第４パターンＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３、ＰＡ４のそれぞれを照明する。なお、１つの光源装置から射出された露光光を分岐光学素子で第１、第２、第３、第４露光光ＥＬ１、ＥＬ２、ＥＬ３、ＥＬ４に分岐し、それら第１、第２、第３、第４露光光ＥＬ１、ＥＬ２、ＥＬ３、ＥＬ４で第１、第２、第３、第４パターンＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３、ＰＡ４のそれぞれを照明するようにしてもよい。【００２３】
次に、第１、第２、第３、第４マスクステージ１、２、３、４について説明する。第１マスクステージ１は、リニアモータ等のアクチュエータを含む第１マスクステージ駆動装置１Ｄの駆動により、第１マスクＭ１を保持した状態で、Ｚ軸、Ｘ軸、及びθＹ方向に移動可能である。第１マスクステージ１は、第１マスクＭ１の第１パターンＰＡ１が形成された第１パターン形成面とＸＺ平面とがほぼ平行となるように、第１マスクＭ１を保持する。第１マスクステージ１（ひいては第１マスクＭ１）の位置情報は、計測システム６のレーザ干渉計６１によって計測される。レーザ干渉計６１は、第１マスクステージ１上に設けられた移動鏡の反射面６１Ｋを用いて第１マスクステージ１の位置情報を計測する。制御装置７は、レーザ干渉計６１の計測結果に基づいて第１マスクステージ駆動装置１Ｄを駆動し、第１マスクステージ１に保持されている第１マスクＭ１の位置制御を行う。【００２４】
第２マスクステージ２は、リニアモータ等のアクチュエータを含む第２マスクステージ駆動装置２Ｄの駆動により、第２マスクＭ２を保持した状態で、Ｘ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向に移動可能である。第２マスクステージ２は、第２マスクＭ２の第２パターンＰＡ２が形成された第２パターン形成面とＸＹ平面とがほぼ平行となるように、第２マスクＭ２を保持する。第２マスクステージ２（ひいては第２マスクＭ２）の位置情報は、計測システム６のレーザ干渉計６２によって計測される。レーザ干渉計６２は、第２マスクステージ２上に設けられた移動鏡の反射面６２Ｋを用いて第２マスクステージ２の位置情報を計測する。制御装置７は、レーザ干渉計６２の計測結果に基づいて第２マスクステージ駆動装置２Ｄを駆動し、第２マスクステージ２に保持されている第２マスクＭ２の位置制御を行う。【００２５】
第３マスクステージ３は、リニアモータ等のアクチュエータを含む第３マスクステージ駆動装置３Ｄの駆動により、第３マスクＭ３を保持した状態で、Ｘ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向に移動可能である。第３マスクステージ３は、第３マスクＭ３の第３パターンＰＡ３が形成された第３パターン形成面とＸＹ平面とがほぼ平行となるように、第３マスクＭ３を保持する。第３マスクステージ３（ひいては第３マスクＭ３）の位置情報は、計測システム６のレーザ干渉計６３によって計測される。レーザ干渉計６３は、第３マスクステージ３上に設けられた移動鏡の反射面６３Ｋを用いて第３マスクステージ３の位置情報を計測する。制御装置７は、レーザ干渉計６３の計測結果に基づいて第３マスクステージ駆動装置３Ｄを駆動し、第３マスクステージ３に保持されている第３マスクＭ３の位置制御を行う。【００２６】
第４マスクステージ４は、リニアモータ等のアクチュエータを含む第４マスクステージ駆動装置４Ｄの駆動により、第４マスクＭ４を保持した状態で、Ｚ軸、Ｘ軸、及びθＹ方向に移動可能である。第４マスクステージ４は、第４マスクＭ４の第４パターンＰＡ４が形成された第４パターン形成面とＸＺ平面とがほぼ平行となるように、第４マスクＭ４を保持する。第４マスクステージ４（ひいては第４マスクＭ４）の位置情報は、計測システム６のレーザ干渉計６４によって計測される。レーザ干渉計６４は、第４マスクステージ４上に設けられた移動鏡の反射面６４Ｋを用いて第４マスクステージ４の位置情報を計測する。制御装置７は、レーザ干渉計６４の計測結果に基づいて第４マスクステージ駆動装置４Ｄを駆動し、第４マスクステージ４に保持されている第４マスクＭ４の位置制御を行う。【００２７】
図２Ａは、第１マスクステージ１に保持された第１マスクＭ１を示す平面図である。図２Ｂは、第２マスクステージ２に保持された第２マスクＭ２を示す平面図である。図２Ｃは、第３マスクステージ３に保持された第３マスクＭ３を示す平面図である。図２Ｄは、第４マスクステージ４に保持された第４マスクＭ４を示す平面図である。第１マスクＭ１上での第１露光光ＥＬ１による第１照明領域ＩＡ１は、Ｘ軸方向を長手方向とする矩形状（スリット状）に設定される。第２マスクＭ２上での第２露光光ＥＬ２による第２照明領域ＩＡ２も、Ｘ軸方向を長手方向とする矩形状（スリット状）に設定される。第３マスクＭ３上での第３露光光ＥＬ３による第３照明領域ＩＡ３も、Ｘ軸方向を長手方向とする矩形状（スリット状）に設定される。第４マスクＭ４上での第４露光光ＥＬ４による第４照明領域ＩＡ４も、Ｘ軸方向を長手方向とする矩形状（スリット状）に設定されている。【００２８】
第１マスクステージ１は、第１パターンＰＡ１を有する第１マスクＭ１を第１露光光ＥＬ１に対してＺ軸方向に移動可能である。第２マスクステージ２は、第２パターンＰＡ２を有する第２マスクＭ２を第２露光光ＥＬ２に対してＹ軸方向に移動可能である。第３マスクステージ３は、第３パターンＰＡ３を有する第３マスクＭ３を第３露光光ＥＬ３に対してＹ軸方向に移動可能である。第４マスクステージ４は、第４パターンＰＡ４を有する第４マスクＭ４を第４露光光ＥＬ４に対してＺ軸方向に移動可能である。【００２９】
制御装置７は、基板Ｐを露光するとき、第１マスクＭ１のうち、少なくとも第１パターンＰＡ１が形成された第１パターン形成領域ＳＡ１が、第１露光光ＥＬ１による第１照明領域ＩＡ１を通過するように、第１マスクステージ１を制御して、第１マスクＭ１をＺ軸方向に移動する。また、制御装置７は、基板Ｐを露光するとき、第２マスクＭ２のうち、少なくとも第２パターンＰＡ２が形成された第２パターン形成領域ＳＡ２が、第２露光光ＥＬ２による第２照明領域ＩＡ２を通過するように、第２マスクステージ２を制御して、第２マスクＭ２をＹ軸方向に移動する。また、制御装置７は、基板Ｐを露光するとき、第３マスクＭ３のうち、少なくとも第３パターンＰＡ３が形成された第３パターン形成領域ＳＡ３が、第３露光光ＥＬ３による第３照明領域ＩＡ３を通過するように、第３マスクステージ３を制御して、第３マスクＭ３をＹ軸方向に移動する。また、制御装置７は、基板Ｐを露光するとき、第４マスクＭ４のうち、少なくとも第４パターンＰＡ４が形成された第４パターン形成領域ＳＡ４が、第４露光光ＥＬ４による第４照明領域ＩＡ４を通過するように、第４マスクステージ４を制御して、第４マスクＭ４をＺ軸方向に移動する。【００３０】
次に、図１を参照しながら投影光学系ＰＬについて説明する。投影光学系ＰＬは、第１露光光ＥＬ１で照明された第１マスクＭ１の第１パターンＰＡ１の像、第２露光光ＥＬ２で照明された第２マスクＭ２の第２パターンＰＡ２の像、第３露光光ＥＬ３で照明された第３マスクＭ３の第３パターンＰＡ３の像、及び第４露光光ＥＬ４で照明された第４マスクＭ４の第４パターンＰＡ４の像を所定の投影倍率で基板Ｐ上に投影するものである。本実施形態の投影光学系ＰＬは、その投影倍率が例えば１／４、１／５、１／８等の縮小系である。【００３１】
本実施形態の投影光学系ＰＬは、第１合成光学素子２１と第２合成光学素子２２とを有している。第１合成光学素子２１は、第１パターンＰＡ１からの第１露光光ＥＬ１と第２パターンＰＡ２からの第２露光光ＥＬ２とを合成する。第２合成光学素子２２は、第３パターンＰＡ３からの第３露光光ＥＬ３と第４パターンＰＡ４からの第４露光光ＥＬ４とを合成する。【００３２】
また、本実施形態の投影光学系ＰＬは、第１露光光ＥＬ１を第１合成光学素子２１へ導く第１光学系３１と、第２露光光ＥＬ２を第１合成光学素子２１へ導く第２光学系３２と、第３露光光ＥＬ３を第２合成光学素子２２へ導く第３光学系３３と、第４露光光ＥＬ４を第２合成光学素子２２へ導く第４光学系３４と、終端光学素子ＦＬを含む第５光学系３５とを有している。第１、第２、第３、第４露光光ＥＬ１、ＥＬ２、ＥＬ３、ＥＬ４のそれぞれは、互いに異なる第１、第２、第３、第４パターンＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３、ＰＡ４のそれぞれからの露光光を含む。第１光学系３１は、第１照明系ＩＬ１から射出され、第１パターンＰＡ１を介した第１露光光ＥＬ１を第１合成光学素子２１へ導き、第２光学系３２は、第２照明系ＩＬ２から射出され、第２パターンＰＡ２を介した第２露光光ＥＬ２を第１合成光学素子２１へ導く。また、第３光学系３３は、第３照明系ＩＬ３から射出され、第３パターンＰＡ３を介した第３露光光ＥＬ３を第２合成光学素子２２へ導く。第４光学系３４は、第４照明系ＩＬ４から射出され、第４パターンＰＡ４を介した第４露光光ＥＬ４を第２合成光学素子２２へ導く。【００３３】
本実施形態の第１合成光学素子２１は、入射された第１、第２露光光ＥＬ１、ＥＬ２の光路を分岐する分岐光学素子（ハーフミラー）を含む。投影光学系ＰＬは、第１合成光学素子２１で分岐した第１パターンＰＡ１からの第１露光光ＥＬ１の一部と第１合成光学素子２１で分岐した第２パターンＰＡ２からの第２露光光ＥＬ２の一部とを合成する。同様に、本実施形態の第２合成光学素子２２は、入射された第３、第４露光光ＥＬ３、ＥＬ４の光路を分岐する分岐光学素子（ハーフミラー）を含む。投影光学系ＰＬは、第２合成光学素子２２で分岐した第３パターンＰＡ３からの第３露光光ＥＬ３の一部と第２合成光学素子２２で分岐した第４パターンＰＡ４からの第４露光光ＥＬ４の一部とを合成する。【００３４】
本実施形態の投影光学系ＰＬは、第１合成光学素子２１からの第１、第２露光光ＥＬ１、ＥＬ２の光路である第１光路ＢＲ１中に配置された第１反射面４１と、第２合成光学素子２２からの第３、第４露光光ＥＬ３、ＥＬ４の光路である第２光路ＢＲ２中に配置された第２反射面４２とを有する光学部材４０を備えている。第１光路ＢＲ１を進行する第１、第２露光光ＥＬ１、ＥＬ２は、第１反射面４１を経て、第５光学系３５の１つの終端光学素子ＦＬへ導かれる。第２光路ＢＲ２を進行する第３、第４露光光ＥＬ３、ＥＬ４は、第２反射面４２を経て、第５光学系３５の１つの終端光学素子ＦＬへ導かれる。【００３５】
本実施形態においては、光学部材４０はプリズムを含む。第１反射面４１及び第２反射面４２は、第１、第２、第３、第４露光領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３、ＡＲ４と光学的に共役な位置又はその近傍に配置されている。本実施形態においては、第１反射面４１と第２反射面４２とはＸＹ平面に対して傾斜する斜面である。第１反射面４１と第２反射面４２との稜線（頂点）４３はＸ軸と平行である。光学部材４０には、第１反射面４１と第２反射面４２とによって、終端光学素子ＦＬを含む第５光学系３５に近づくように突出する凸部が形成される。光学部材４０の凸部のＹＺ平面と平行な断面形状は、第１反射面４１と第２反射面４２とによってＶ字状に形成されている。【００３６】
本実施形態の投影光学系ＰＬは、第１合成光学素子２１からの第１露光光ＥＬ１と第２露光光ＥＬ２とを、第１反射面４１及び終端光学素子ＦＬを介して第１露光領域ＡＲ１と第２露光領域ＡＲ２とに照射可能である。第２合成光学素子２２からの第３露光光ＥＬ３と第４露光光ＥＬ４とを、第２反射面４２及び終端光学素子ＦＬを介して第３露光領域ＡＲ３と第４露光領域ＡＲ４とに照射可能である。【００３７】
なお、本実施形態においては、第１、第２、第３、第４、第５光学系３１、３２、３３、３４、３５のそれぞれは、所定の屈折力をそれぞれ有する複数の屈折光学素子を有し、パターンの像を１回結像させる。したがって、第１パターンＰＡ１と第１露光領域ＡＲ１との間に配置された光学系（屈折光学系）による結像回数は２回である。第２パターンＰＡ２と第２露光領域ＡＲ２との間に配置された光学系（屈折光学系）による結像回数も２回であり、第３パターンＰＡ３と第３露光領域ＡＲ３との間に配置された光学系（屈折光学系）による結像回数も２回であり、第４パターンＰＡ４と第４露光領域ＡＲ４との間に配置された光学系（屈折光学系）による結像回数も２回である。【００３８】
次に、基板ステージ５について説明する。基板ステージ５は、投影光学系ＰＬの光射出側、すなわち投影光学系ＰＬの像面側で、ベース部材ＢＰ上で移動可能である。基板ステージ５は、第１、第２、第３、第４露光光ＥＬ１、ＥＬ２、ＥＬ３、ＥＬ４が照射される第１、第２、第３、第４露光領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３、ＡＲ４を含む所定領域内で基板Ｐを保持して移動可能である。図１に示すように、基板ステージ５は、基板Ｐを保持する基板ホルダ５Ｈを有している。基板ホルダ５Ｈは、基板Ｐの表面とＸＹ平面とがほぼ平行となるように、基板Ｐを保持する。基板ステージ５は、リニアモータ等のアクチュエータを含む基板ステージ駆動装置５Ｄの駆動により、基板ホルダ５Ｈに基板Ｐを保持した状態で、ベース部材ＢＰ上で、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６自由度の方向に移動可能である。【００３９】
基板ステージ５（ひいては基板Ｐ）の位置情報は、計測システム６のレーザ干渉計６５によって計測される。レーザ干渉計６５は、基板ステージ５に設けられた反射面６５Ｋを用いて基板ステージ５のＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向に関する位置情報を計測する。また、基板ステージ５に保持されている基板Ｐの表面の面位置情報（Ｚ軸、θＸ、及びθＹ方向に関する位置情報）は、不図示のフォーカス・レベリング検出系によって検出される。制御装置７は、レーザ干渉計６５の計測結果及びフォーカス・レベリング検出系の検出結果に基づいて基板ステージ駆動装置５Ｄを駆動し、基板ステージ５に保持されている基板Ｐの位置制御を行う。【００４０】
フォーカス・レベリング検出系は、例えば米国特許第６,６０８,６８１号などに開示されるように、その複数の計測点でそれぞれ基板のＺ軸方向の位置情報を計測することで、基板の面位置情報を検出するものである。複数の計測点はその少なくとも一部が露光領域内に設定されてもよく、全ての計測点が露光領域の外側に設定されてもよい。また、レーザ干渉計は基板ステージのＺ軸、θＸ及びθＹ方向の位置情報をも計測可能としてよく、その詳細は、例えば特表２００１−５１０５７７号公報（対応国際公開第１９９９／２８７９０号パンフレット）に開示されている。この場合、基板の露光動作中にそのＺ軸方向の位置情報が計測可能となるようにフォーカス・レベリング検出系を設けなくてもよく、少なくとも露光動作中はレーザ干渉計の計測結果を用いてＺ軸、θＸ及びθＹ方向に関する基板の位置制御を行うようにしてもよい。【００４１】
図３は、基板Ｐ上のショット領域Ｓと第１、第２、第３、第４露光領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３、ＡＲ４との位置関係を示す模式図である。図３に示すように、基板Ｐ上での第１露光光ＥＬ１による第１露光領域ＡＲ１は、Ｘ軸方向を長手方向とする矩形状（スリット状）に設定されている。基板Ｐ上での第２露光光ＥＬ２による第２露光領域ＡＲ２も、Ｘ軸方向を長手方向とする矩形状（スリット状）に設定されている。また、基板Ｐ上での第３露光光ＥＬ３による第３露光領域ＡＲ３も、Ｘ軸方向を長手方向とする矩形状（スリット状）に設定されている。基板Ｐ上での第４露光光ＥＬ４による第４露光領域ＡＲ４も、Ｘ軸方向を長手方向とする矩形状（スリット状）に設定されている。本実施形態においては、第１露光領域ＡＲ１と第２露光領域ＡＲ２とが重複しており、第３露光領域ＡＲ３と第４露光領域ＡＲ４とが重複している。また、第１、第２露光領域ＡＲ１、ＡＲ２と、第３、第４露光領域ＡＲ３、ＡＲ４とは、Ｙ軸方向（基板Ｐの走査方向）に離れている。本実施形態においては、第１、第２、第３、第４露光光ＥＬ１、ＥＬ２、ＥＬ３、ＥＬ４が照射される第１、第２、第３、第４露光領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３、ＡＲ４のそれぞれは、投影光学系ＰＬの投影領域である。【００４２】
基板ステージ５は、基板Ｐ上のショット領域Ｓを第１、第２、第３、第４露光領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３、ＡＲ４に対してＹ軸方向に移動可能である。制御装置７は、基板Ｐを露光するとき、基板Ｐ上のショット領域Ｓが第１、第２、第３、第４露光光ＥＬ１、ＥＬ２、ＥＬ３、ＥＬ４による第１、第２、第３、第４露光領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３、ＡＲ４を通過するように、基板ステージ５を制御して基板ＰをＹ軸方向に移動する。【００４３】
次に、上述の構成を有する露光装置ＥＸを用いて基板Ｐを露光する方法について説明する。【００４４】
第１、第２、第３、第４マスクＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４のそれぞれが第１、第２、第３、第４マスクステージ１、２、３、４のそれぞれにロードされる。基板Ｐが基板ステージ５にロードされた後、制御装置７は、例えば第１マスクＭ１の第１パターンＰＡ１と、第２マスクＭ１の第２パターンＰＡ２と、第３マスクＭ３の第３パターンＰＡ３と、第４マスクＭ４の第４パターンＰＡ４と、基板Ｐ上のショット領域Ｓとの位置関係の調整等、所定の処理を実行する。その所定の処理が完了した後、制御装置７は、基板Ｐのショット領域Ｓに対する露光を開始する。【００４５】
第１、第２、第３、第４照明系ＩＬ１、ＩＬ２、ＩＬ３、ＩＬ４のそれぞれより射出された第１、第２、第３、第４露光光ＥＬ１、ＥＬ２、ＥＬ３、ＥＬ４は、第１、第２、第３、第４マスクステージ１、２、３、４上の第１、第２、第３、第４マスクＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の第１、第２、第３、第４パターンＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３、ＰＡ４を照明する。【００４６】
第１マスクＭ１の第１パターンＰＡ１からの第１露光光ＥＬ１は、第１光学系３１を介して第１合成光学素子２１に入射する。第１パターンＰＡ１からの第１露光光ＥＬ１の一部は、第１合成光学素子２１の所定面２１Ａを通過して、第１反射面４１を経て、第５光学系３５の終端光学素子ＦＬへ導かれ、第１露光領域ＡＲ１に照射される。第１露光領域ＡＲ１には、照射された第１露光光ＥＬ１に基づいて、第１パターンＰＡ１の像が形成される。【００４７】
また、第２マスクＭ２の第２パターンＰＡ２からの第２露光光ＥＬ２は、第２光学系３２を介して第１合成光学素子２１に入射する。第２パターンＰＡ２からの第２露光光ＥＬ２の一部は、第１合成光学素子２１の所定面２１Ａで反射して、第１反射面４１を経て、第５光学系３５の終端光学素子ＦＬへ導かれ、第２露光領域ＡＲ２に照射される。第２露光領域ＡＲ２には、照射された第２露光光ＥＬ２に基づいて、第２パターンＰＡ２の像が形成される。【００４８】
また、第３マスクＭ３の第３パターンＰＡ３からの第３露光光ＥＬ３は、第３光学系３３を介して第２合成光学素子２２に入射する。第３パターンＰＡ３からの第３露光光ＥＬ３の一部は、第２合成光学素子２２の所定面２２Ａで反射して、第２反射面４２を経て、第５光学系３５の終端光学素子ＦＬへ導かれ、第３露光領域ＡＲ３に照射される。第３露光領域ＡＲ３には、照射された第３露光光ＥＬ３に基づいて、第３パターンＰＡ３の像が形成される。【００４９】
また、第４マスクＭ４の第４パターンＰＡ４からの第４露光光ＥＬ４は、第４光学系３４を介して第２合成光学素子２２に入射する。第４パターンＰＡ４からの第４露光光ＥＬ４の一部は、第２合成光学素子２２の所定面２２Ａを通過して、第２反射面４２を経て、第５光学系３５の終端光学素子ＦＬへ導かれ、第４露光領域ＡＲ４に照射される。第４露光領域ＡＲ４には、照射された第４露光光ＥＬ４に基づいて、第４パターンＰＡ４の像が形成される。【００５０】
本実施形態においては、制御装置７の制御の下で、第１、第２、第３、第４マスクステージ１、２、３、４による第１、第２、第３、第４マスクＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の各走査方向（Ｙ軸方向、Ｚ軸方向）への移動と同期して、基板ステージ５により基板Ｐ上のショット領域Ｓを走査方向（Ｙ軸方向）へ移動しつつ、第１、第２、第３、第４露光光ＥＬ１、ＥＬ２、ＥＬ３、ＥＬ４で、第１、第２、第３、第４マスクＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の第１、第２、第３、第４パターンＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３、ＰＡ４のそれぞれを照明する。基板Ｐ上の第１、第２、第３、第４露光領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３、ＡＲ４のそれぞれに、対応する第１、第２、第３、第４露光光ＥＬ１、ＥＬ２、ＥＬ３、ＥＬ４が照射され、基板Ｐのショット領域Ｓが、第１、第２、第３、第４パターンＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３、ＰＡ４の像で多重露光される。【００５１】
制御装置７の制御の下で、計測システム６によって第１、第２、第３、第４マスクステージ１、２、３、４及び基板ステージ５の位置情報をモニタしながら、第１、第２、第３、第４露光領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３、ＡＲ４に対する基板ＰのＹ軸方向への移動と、第１照明領域ＩＡ１に対する第１マスクＭ１のＺ軸方向への移動と、第２照明領域ＩＡ２に対する第２マスクＭ２のＹ軸方向への移動と、第３照明領域ＩＡ３に対する第３マスクＭ３のＹ軸方向への移動と、第４照明領域ＩＡ４に対する第４マスクＭ４のＺ軸方向への移動とが同期して行われる。第１、第２、第３、第４露光光ＥＬ１、ＥＬ２、ＥＬ３、ＥＬ４のそれぞれが、第１、第２、第３、第４露光領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３、ＡＲ４のそれぞれに照射され、基板Ｐ上のショット領域Ｓが多重露光される。本実施形態においては、基板Ｐ上のショット領域Ｓの露光中に、例えば基板Ｐが＋Ｙ方向に移動される場合、第１マスクＭ１は＋Ｚ方向に移動され、第２マスクＭ２は＋Ｙ方向に移動され、第３マスクＭ３は＋Ｙ方向に移動され、第４マスクＭ４は−Ｚ方向に移動される。【００５２】
本実施形態においては、１回のスキャン動作で、基板Ｐ上の１つのショット領域Ｓを第１パターンＰＡ１の像と第２パターンＰＡ２の像と第３パターンＰＡ３の像と第４パターンＰＡ４の像とで多重露光することができる。基板Ｐ上のショット領域Ｓの感光材層は、現像工程等を介さずに、第１露光領域ＡＲ１に照射された第１露光光ＥＬ１と、第２露光領域ＡＲ２に照射された第２露光光ＥＬ２と、第３露光領域ＡＲ３に照射された第３露光光ＥＬ３と、第４露光領域ＡＲ４に照射された第４露光光ＥＬ４とで多重露光される。【００５３】
また、基板Ｐ上には複数のショット領域Ｓが設けられている。制御装置７の制御の下で、基板Ｐの−Ｙ方向へのスキャン動作と＋Ｙ方向へのスキャン動作とが繰り返され、基板Ｐ上の複数のショット領域Ｓが順次多重露光される。【００５４】
以上説明したように、本実施形態においては、対応する露光光が照射された４つの露光領域に４つのパターン像が形成（投影）され、その４つのパターン像で基板Ｐ上のショット領域Ｓを効率良く多重露光することができる。また、本実施形態においては、第１〜第４露光領域ＡＲ１〜ＡＲ４のそれぞれに第１〜第４露光光ＥＬ１〜ＥＬ４のそれぞれを照射するとともに、基板Ｐ上のショット領域Ｓが第１〜第４露光領域ＡＲ１〜ＡＲ４を通過するように基板ＰをＹ軸方向に移動することで、基板Ｐのショット領域Ｓを効率良く多重露光することができる。本実施形態においては、基板Ｐ上のショット領域Ｓを多重露光するときに、１回のスキャン動作で、１つのショット領域Ｓを第１〜第４パターンＰＡ１〜ＰＡ４の像で露光することができ、スループットの向上に有利である。また、基板Ｐの−Ｙ方向へのスキャン動作と＋Ｙ方向へのスキャン動作とを繰り返すことによって、基板Ｐ上の複数のショット領域Ｓを効率良く多重露光することができる。また、１回のスキャン動作で１つのショット領域Ｓを多重露光するので、各ショット領域Ｓ内に第１〜第４パターンＰＡ１〜ＰＡ４の像のそれぞれを所望の位置関係で形成することができる。【００５５】
なお、本実施形態において、第１〜第４マスクＭ１〜Ｍ４を保持する第１〜第４マスクステージ１〜４を、第１〜第４露光光ＥＬ１〜ＥＬ４の光路方向（第１〜第４光学系３１〜３４の光軸方向）に微動可能に設けてもよい。これにより、投影光学系ＰＬにより第１〜第４パターンＰＡ１〜ＰＡ４の像が形成される像面の位置をそれぞれ調整することができる。【００５６】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について、図４の模式図を参照して説明する。以下の説明において、上述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付し、その説明を簡略若しくは省略する。【００５７】
上述の第１実施形態と異なる第２実施形態の特徴的な部分は、第１合成光学素子２１からの露光光の光路である第１光路ＢＲ１中に第１反射面４１を配置しないとともに、第２合成光学素子２２からの露光光の光路である第２光路ＢＲ２中に第２反射面４２を配置しない点である。すなわち、図４に示すように、本実施形態の投影光学系ＰＬは、第１反射面４１及び第２反射面４２を省いた構成を有する。【００５８】
図４に示すように、投影光学系ＰＬは、第１合成光学素子２１と、第２合成光学素子２２と、第１パターンＰＡ１からの第１露光光ＥＬ１を第１合成光学素子２１へ導く第１光学系３１と、第２パターンＰＡ２からの第２露光光ＥＬ２を第１合成光学素子２１へ導く第２光学系３２と、第３パターンＰＡ３からの第３露光光ＥＬ３を第２合成光学素子２２へ導く第３光学系３３と、第４パターンＰＡ４からの第４露光光ＥＬ４を第２合成光学素子２２へ導く第４光学系３４と、終端光学素子ＦＬを含む第５光学系３５とを備えている。第１合成光学素子２１からの第１、第２露光光ＥＬ１、ＥＬ２は、第５光学系３５の１つの入射側光学素子ＳＬに入射され、第２合成光学素子２２からの第３、第４露光光ＥＬ３、ＥＬ４は、第５光学系３５の１つの入射側光学素子ＳＬに入射される。入射側光学素子ＳＬに入射した第１、第２、第３、第４露光光ＥＬ１、ＥＬ２、ＥＬ３、ＥＬ４のそれぞれは、終端光学素子ＦＬを介して、第１、第２、第３、第４露光領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３、ＡＲ４のそれぞれに照射される。第１、第２、第３、第４露光領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３、ＡＲ４のそれぞれには、第１、第２、第３、第４パターンＰＡ１、ＡＰ２、ＰＡ３、ＰＡ４の像がそれぞれ形成される。【００５９】
本実施形態においても、第１〜第４露光領域ＡＲ１〜ＡＲ４のそれぞれに照射される第１〜第４露光光ＥＬ１〜ＥＬ４に基づいて形成される第１〜第４パターンＰＡ１〜ＰＡ４の像で、基板Ｐ上のショット領域Ｓを効率良く多重露光することができる。【００６０】
なお、上述の第１、２実施形態においては、４つの露光光ＥＬ１〜ＥＬ４で基板Ｐ上のショット領域Ｓを多重露光（四重露光）しているが、３つの露光光で多重露光（三重露光）するようにしてもよい。例えば、第４マスクＭ４からの第４露光光ＥＬ４の照射を停止することで、基板Ｐ上のショット領域Ｓを、第１〜第３露光光ＥＬ１〜ＥＬ３で多重露光（三重露光）することができる。【００６１】
また、上述の第１、第２実施形態において、５つ以上の露光光を用いて基板Ｐ上のショット領域Ｓを多重露光するようにしてもよい。例えば、図１において、第１合成光学素子２１及び第２合成光学素子２２の少なくとも一方に、第５パターンからの第５露光光を入射させる。これにより、第１合成光学素子２１及び第２合成光学素子２２の少なくとも一方は、少なくとも３つの露光光を合成し、投影光学系ＰＬは、少なくとも５つの露光光を基板Ｐ上のショット領域Ｓに照射することができる。これにより、露光装置ＥＸは、５つ以上の露光光を用いて基板Ｐ上のショット領域Ｓを多重露光することができる。【００６２】
なお、上述の第１、第２実施形態においては、第１露光領域ＡＲ１と第２露光領域ＡＲ２とが重複しており、第３露光領域ＡＲ３と第４露光領域ＡＲ４とが重複しており、第１、第２露光領域ＡＲ１、ＡＲ２と、第３、第４露光領域ＡＲ３、ＡＲ４とは、Ｙ軸方向（基板Ｐの走査方向）に離れている。しかしながら、第１、第２、第３、第４露光領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３、ＡＲ４のそれぞれが互いにＹ軸方向に離れていてもよいし、４つの露光領域のうち、２つの露光領域のみが重複していてもよい。【００６３】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について、図５の模式図を参照して説明する。以下の説明において、上述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付し、その説明を簡略若しくは省略する。【００６４】
本実施形態の特徴的な部分は、第１合成光学素子２１及び第２合成光学素子２２の少なくとも一方に、第１合成光学素子２１及び第２合成光学素子２２とは別の第３合成光学素子２３からの露光光ＥＬ２５が導かれる点にある。【００６５】
図５において、投影光学系ＰＬは、第１合成光学素子２１と、第２合成光学素子２２と、第３合成光学素子２３とを有している。第１合成光学素子２１には、第１パターンＰＡ１からの第１露光光ＥＬ１と第３合成光学素子２３からの露光光ＥＬ２５とが導かれ、第２合成光学素子２２には、第３パターンＰＡ３からの第３露光光ＥＬ３と第４パターンＰＡ４からの第４露光光ＥＬ４とが導かれる。また、本実施形態においては、第３合成光学素子２３には、第２パターンＰＡ２からの第２露光光ＥＬ２と第５パターンＰＡ５からの第５露光光ＥＬ５とが導かれる。第３合成光学素子２３は、第２露光光ＥＬ２と第５露光光ＥＬ５とを合成し、その合成した露光光ＥＬ２５を、第１合成光学素子２１に向けて照射する。本実施形態においては、基板Ｐ上のショット領域Ｓは、５つの露光光ＥＬ１〜ＥＬ５で多重露光される。【００６６】
本実施形態においても、第１〜第５露光領域ＡＲ１〜ＡＲ５のそれぞれに照射される第１〜第５露光光ＥＬ１〜ＥＬ５に基づいて形成される第１〜第５パターンＰＡ１〜ＰＡ５の像で、基板Ｐ上のショット領域Ｓを効率良く多重露光することができる。【００６７】
＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態について、図６の模式図を参照して説明する。以下の説明において、上述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付し、その説明を簡略若しくは省略する。【００６８】
本実施形態の投影光学系ＰＬは、第１合成光学素子２１と、第２合成光学素子２２と、第１合成光学素子２１からの第１、第２露光光ＥＬ１、ＥＬ２と第２合成光学素子２２からの第３、第４露光光ＥＬ３、ＥＬ４とが導かれる第３光学素子２３’とを備えている。また、投影光学系ＰＬは、第１パターンＰＡ１からの第１露光光ＥＬ１を第１合成光学素子２１へ導く第１光学系３１と、第２パターンＰＡ２からの第２露光光ＥＬ２を第１合成光学素子２１へ導く第２光学系３２と、第３パターンＰＡ３からの第３露光光ＥＬ３を第２合成光学素子２２へ導く第３光学系３３と、第４パターンＰＡ４からの第４露光光ＥＬ４を第２合成光学素子２２へ導く第４光学系３４とを備えている。【００６９】
第１マスクＭ１の第１パターンＰＡ１からの第１露光光ＥＬ１は、第１光学系３１を介して第１合成光学素子２１に入射する。第１パターンＰＡ１からの第１露光光ＥＬ１の一部は、第１合成光学素子２１の所定面２１Ａを通過して、第３合成光学素子２３’へ導かれる。【００７０】
また、第２マスクＭ２の第２パターンＰＡ２からの第２露光光ＥＬ２は、第２光学系３２を介して第１合成光学素子２１に入射する。第２パターンＰＡ２からの第２露光光ＥＬ２の一部は、第１合成光学素子２１の所定面２１Ａで反射して、第３合成光学素子２３’へ導かれる。【００７１】
また、第３マスクＭ３の第３パターンＰＡ３からの第３露光光ＥＬ３は、第３光学系３３を介して第２合成光学素子２２に入射する。第３パターンＰＡ３からの第３露光光ＥＬ３の一部は、第２合成光学素子２２の所定面２２Ａで反射して、第３合成光学素子２３’へ導かれる。【００７２】
また、第４マスクＭ４の第４パターンＰＡ４からの第４露光光ＥＬ４は、第４光学系３４を介して第２合成光学素子２２に入射する。第４パターンＰＡ４からの第４露光光ＥＬ４の一部は、第２合成光学素子２２の所定面２２Ａを通過して、第３合成光学素子２３’へ導かれる。【００７３】
第３合成光学素子２３’に入射した第１、第２、第３、第４露光光ＥＬ１、ＥＬ２、ＥＬ３、ＥＬ４は、第３合成光学素子２３’で合成され、終端光学素子ＦＬを介して、第１、第２、第３、第４露光領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３、ＡＲ４に照射される。第１、第２、第３、第４露光領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３、ＡＲ４には、照射された第１、第２、第３、第４露光光ＥＬ１、ＥＬ２、ＥＬ３、ＥＬ４に基づいて、第１、第２、第３、第４パターンＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３、ＰＡ４の像が形成される。【００７４】
図７は、基板Ｐ上のショット領域Ｓと第１、第２、第３、第４露光領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３、ＡＲ４との位置関係を示す模式図である。図７に示すように、基板Ｐ上での第１露光領域ＡＲ１と第２露光領域ＡＲ２と第３露光領域ＡＲ３と第４露光領域ＡＲ４とは、少なくともＹ軸方向（基板Ｐの走査方向）に関して重複している。【００７５】
本実施形態においても、第１〜第４露光領域ＡＲ１〜ＡＲ４のそれぞれに照射される第１〜第４露光光ＥＬ１〜ＥＬ４に基づいて形成される第１〜第４パターンＰＡ１〜ＰＡ４の像で、基板Ｐ上のショット領域Ｓを効率良く多重露光することができる。【００７６】
なお、第４実施形態においては、４つの露光光ＥＬ１〜ＥＬ４で基板Ｐ上のショット領域Ｓを多重露光（四重露光）しているが、３つの露光光で多重露光（三重露光）するようにしてもよい。例えば、第４マスクＭ４からの第４露光光ＥＬ４の照射を停止することで、基板Ｐ上のショット領域Ｓを、第１〜第３露光光ＥＬ１〜ＥＬ３で多重露光（三重露光）することができる。【００７７】
また、上述の第４実施形態において、５つ以上の露光光を用いて基板Ｐ上のショット領域Ｓを多重露光するようにしてもよい。例えば、図６において、第１合成光学素子２１、第２合成光学素子２２、及び第３合成光学素子２３’の少なくとも１つに、第５パターンからの第５露光光を入射させる。これにより、第１合成光学素子２１、第２合成光学素子２２、及び第３合成光学素子２３’の少なくとも１つは、少なくとも３つの露光光を合成し、投影光学系ＰＬは、少なくとも５つの露光光を基板Ｐ上のショット領域Ｓに照射することができる。【００７８】
＜第５実施形態＞
次に、第５実施形態について、図８の模式図を参照して説明する。以下の説明において、上述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付し、その説明を簡略若しくは省略する。【００７９】
上述の各実施形態においては、照明系より射出され、各パターンを介した露光光ＥＬ１〜ＥＬ４の全てが１つの光学素子ＦＬに導かれている。本実施形態において、図８の模式図に示すように、複数（３以上）の露光光のうち、少なくとも２つの露光光ＥＬ１、ＥＬ２が合成光学素子２１を介して終端光学素子ＦＬに導かれ、残りの露光光ＥＬ３が終端光学素子ＦＬとは別の光学素子ＦＬ’に導かれてもよい。本実施形態においても、第１〜第３露光領域ＡＲ１〜ＡＲ３のそれぞれに照射される第１〜第３露光光ＥＬ１〜ＥＬ３に基づいて形成される第１〜第３パターンＰＡ１〜ＰＡ３の像で、基板Ｐ上のショット領域Ｓを効率良く多重露光することができる。【００８０】
なお、上述の第１〜第５実施形態においては、合成光学素子としてハーフミラーを用いた場合を例にして説明したが、合成光学素子として、例えば偏光ビームスプリッタを用いてもよい。【００８１】
なお、上述の各実施形態において、投影光学系ＰＬとしては、上述のものに限られず、例えば等倍系及び拡大系のいずれであってもよい。また、投影光学系ＰＬとして、反射光学素子を含まない屈折系、屈折光学素子を含まない反射系、反射光学素子及び屈折光学素子の両方を含む反射屈折系等であってもよい。【００８２】
また、上述の各実施形態において、各露光領域の大きさ及び形状の少なくとも一方が互いに異なっていてもよい。例えば、第１露光領域ＡＲ１と第２露光領域ＡＲ２とでＸ軸方向の幅及び／又はＹ軸方向の幅が異なっていてもよい。【００８３】
また、上述の各実施形態においては、ショット領域Ｓが各露光領域を通過する間、各露光領域のそれぞれに露光光ＥＬの照射が続けられるが、少なくとも１つの露光領域において、ショット領域Ｓが通過する間の一部の期間だけで露光光が照射されるようにしてもよい。すなわち、ショット領域Ｓ内の一部だけ多重露光するようにしてもよい。【００８４】
なお、上述の各実施形態において、例えば国際公開第９９／４９５０４号パンフレット等に開示されているような液浸法を適用してもよい。すなわち、各露光領域を覆うように、液体の液浸領域を基板Ｐ上に形成し、その液体を介して各露光光を基板Ｐ上に照射するようにしてもよい。なお、液体としては、水（純水）を用いてもよいし、水以外のもの、例えば過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）やフッ素系オイル等のフッ素系流体、あるいはセダー油などを用いてもよい。また、液体としては、水よりも露光光に対する屈折率が高い液体、例えば屈折率が１．６〜１．８程度のものを使用してもよい。更に、石英や蛍石よりも屈折率が高い（例えば１．６以上）材料で終端光学素子ＦＬを形成してもよい。ここで、純水よりも屈折率が高い（例えば１．５以上）の液体としては、例えば、屈折率が約１．５０のイソプロパノール、屈折率が約１．６１のグリセロール（グリセリン）といったＣ−Ｈ結合あるいはＯ−Ｈ結合を持つ所定液体、ヘキサン、ヘプタン、デカン等の所定液体（有機溶剤）、あるいは屈折率が約１．６０のデカリン(Decalin: Decahydronaphthalene)などが挙げられる。また、液体は、これら液体のうち任意の２種類以上の液体を混合したものでもよいし、純水にこれら液体の少なくとも１つを添加（混合）したものでもよい。さらに、液体は、純水にＨ＋、Ｃｓ＋、Ｋ＋、Ｃｌ−、ＳＯ４２−、ＰＯ４２−等の塩基又は酸を添加（混合）したものでもよいし、純水にＡｌ酸化物等の微粒子を添加（混合）したものでもよい。なお、液体としては、光の吸収係数が小さく、温度依存性が少なく、投影光学系、及び／又は基板の表面に塗布されている感光材（又はトップコート膜あるいは反射防止膜など）に対して安定なものであることが好ましい。液体として、超臨界流体を用いることも可能である。また、基板には、液体から感光材や基材を保護するトップコート膜などを設けることができる。また、終端光学素子を、例えば石英（シリカ）、あるいは、フッ化カルシウム（蛍石）、フッ化バリウム、フッ化ストロンチウム、フッ化リチウム、及びフッ化ナトリウム等のフッ化化合物の単結晶材料で形成してもよいし、石英や蛍石よりも屈折率が高い（例えば１．６以上）材料で形成してもよい。屈折率が１．６以上の材料としては、例えば、国際公開第２００５／０５９６１７号パンフレットに開示されるサファイア、二酸化ゲルマニウム等、あるいは、国際公開第２００５／０５９６１８号パンフレットに開示される塩化カリウム（屈折率は約１．７５）等を用いることができる。【００８５】
液浸法を用いる場合、例えば、国際公開第２００４／０１９１２８号パンフレット（対応米国特許公開第２００５／０２４８８５６号）に開示されているように、終端光学素子の像面側の光路に加えて、終端光学素子の物体面側の光路も液体で満たすようにしてもよい。さらに、終端光学素子の表面の一部（少なくとも液体との接触面を含む）又は全部に、親液性及び／又は溶解防止機能を有する薄膜を形成してもよい。なお、石英は液体との親和性が高く、かつ溶解防止膜も不要であるが、蛍石は少なくとも溶解防止膜を形成することが好ましい。【００８６】
上記各実施形態では、計測システム６として干渉計システムを用いて、マスクステージ及び基板ステージの位置情報を計測するものとしたが、これに限らず、例えば基板ステージの上面に設けられるスケール（回折格子）を検出するエンコーダシステムを用いてもよい。この場合、干渉計システムとエンコーダシステムの両方を備えるハイブリッドシステムとし、干渉計システムの計測結果を用いてエンコーダシステムの計測結果の較正（キャリブレーション）を行うことが好ましい。また、干渉計システムとエンコーダシステムとを切り替えて用いる、あるいはその両方を用いて、基板ステージの位置制御を行うようにしてもよい。【００８７】
なお、上記各実施形態の基板Ｐとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）、またはフィルム部材等が適用される。また、基板はその形状が円形に限られるものでなく、矩形など他の形状でもよい。【００８８】
また、上記各実施形態の露光装置ＥＸは、例えば特開平１１−１３５４００号公報（対応国際公開１９９９／２３６９２）、及び特開２０００−１６４５０４号公報（対応米国特許第６,８９７,９６３号）などに開示されているように、基板を保持する基板ステージとは独立に移動可能であるとともに、計測部材（例えば、基準マークが形成された基準部材及び／又は各種の光電センサ）を搭載した計測ステージを備えてもよい。【００８９】
上記各実施形態では、パターンを形成するためにマスクを用いたが、これに代えて、可変のパターンを生成する電子マスク（可変成形マスク、アクティブマスク、あるいはパターンジェネレータとも呼ばれる）を用いることができる。電子マスクとして、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器：Spatial Light Modulator (ＳＬＭ)とも呼ばれる）の一種であるＤＭＤ（Deformable Micro-mirror Device又はDigital Micro-mirror Device）を用い得る。ＤＭＤは、所定の電子データに基づいて駆動する複数の反射素子（微小ミラー）を有し、複数の反射素子は、ＤＭＤの表面に２次元マトリックス状に配列され、かつ素子単位で駆動されて露光光を反射、偏向する。各反射素子はその反射面の角度が調整される。ＤＭＤの動作は、制御装置により制御され得る。制御装置は、基板上に形成すべきパターンに応じた電子データ（パターン情報）に基づいてＤＭＤの反射素子を駆動し、照明系により照射される露光光を反射素子でパターン化する。ＤＭＤを使用することにより、パターンが形成されたマスク（レチクル）を用いて露光する場合に比べて、パターンが変更されたときに、マスクの交換作業及びマスクステージにおけるマスクの位置合わせ操作が不要になる。なお、電子マスクを用いる露光装置では、マスクステージを設けず、基板ステージによって基板をＸ軸及びＹ軸方向に移動するだけでもよい。なお、ＤＭＤを用いた露光装置は、例えば特開平８−３１３８４２号公報、特開２００４−３０４１３５号公報、米国特許第６,７７８,２５７号公報に開示されている。【００９０】
また、本発明は、特開平１０−１６３０９９号公報、特開平１０−２１４７８３号公報（対応米国特許第６,３４１,００７号、第６,４００,４４１号、第６,５４９,２６９号及び第６,５９０,６３４号）、特表２０００−５０５９５８号公報（対応米国特許第５,９６９,４４１号）などに開示されているような複数の基板ステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも適用できる。【００９１】
露光装置ＥＸの種類としては、基板Ｐに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）、マイクロマシン、ＭＥＭＳ、ＤＮＡチップ、あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。【００９２】
なお、法令で許容される限りにおいて、上記各実施形態及び変形例で引用した露光装置などに関する全ての公開公報及び米国特許などの開示を援用して本文の記載の一部とする。【００９３】
以上のように、上記実施形態の露光装置ＥＸは、各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。【００９４】
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図９に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、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２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、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露光するする工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などの基板処理プロセスを含むステップ２０４、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、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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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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【国際調査報告】
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