(57)【要約】  露光装置（ＥＸ）は、第１波長の第１露光光（ＥＬ１）を第１露光領域（ＡＲ１）に照射し、第１波長とは異なる第２波長の第２露光光（ＥＬ２）を第２露光領域（ＡＲ２）に照射する光学システム（ＰＬ）を備え、第１露光領域（ＡＲ１）に照射される第１露光光（ＥＬ１）で形成される第１パターン（ＰＡ１）の像と、第２露光領域（ＡＲ２）に照射される第２露光光（ＥＬ２）で形成される第２パターン（ＰＡ２）の像とで、基板（Ｐ）上の所定領域（Ｓ）を多重露光する。
2007119501.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、
第１波長を有する第１露光光を第１露光領域に照射し、前記第１波長とは異なる第２波長を有する第２露光光を第２露光領域に照射する光学システムを備え、
前記第１露光領域に照射される前記第１露光光で形成される第１パターンの像と、前記第２露光領域に照射される前記第２露光光で形成される第２パターンの像とで、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】
前記光学システムは、前記基板の表面と対向する１つの光学素子を有し、
前記１つの光学素子を介して前記第１露光領域及び前記第２露光領域のそれぞれに前記第１露光光及び前記第２露光光のそれぞれが照射される請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記光学システムは、前記第１パターンからの前記第１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パターンからの前記第２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第１露光光は前記第１反射面を経て前記光学素子へ導かれ、前記第２光路を進行する前記第２露光光は前記第２反射面を経て前記光学素子へ導かれる請求項２記載の露光装置。
【請求項４】
前記第１反射面及び前記第２反射面は、前記第１露光領域及び前記第２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３記載の露光装置。
【請求項５】
前記光学システムは、前記第１パターンからの前記第１露光光を前記第１反射面へ導く第１光学系と、前記第２パターンからの前記第２露光光を前記第２反射面へ導く第２光学系と、前記光学素子を含み、前記第１反射面で反射した前記第１露光光及び前記第２反射面で反射した前記第２露光光のそれぞれを前記第１露光領域及び前記第２露光領域のそれぞれへ導く第３光学系とを有する請求項３又は４記載の露光装置。
【請求項６】
前記第１露光領域及び前記第２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１〜５のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項７】
前記第１露光領域と前記第２露光領域とは前記走査方向に離れている請求項６記載の露光装置。
【請求項８】
前記第１パターンを有する第１マスクを前記第１露光光に対して所定の走査方向に移動可能であり、前記第２パターンを有する第２マスクを前記第２露光光に対して所定の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第１露光領域及び前記第２露光領域に対して所定の走査方向に移動可能な第２移動装置とをさらに備え、
前記第１移動装置による前記第１マスク及び前記第２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１〜７のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項９】
基板を露光する露光装置において、
第１波長を有する第１露光光が射出される第１光学系と、
第２波長を有する第２露光光が射出される第２光学系と、
前記第１光学系からの前記第１露光光を第１露光領域へ導くとともに、前記第２光学系からの前記第２露光光を第２露光領域へ導く１つの光学素子を含む第３光学系と、を備えた露光装置。
【請求項１０】
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９記載の露光装置。
【請求項１１】
前記第１露光光と前記第２露光光とのいずれか一方のみを選択的に前記１つの光学素子へ導く選択装置を備えた請求項９又は１０記載の露光装置。
【請求項１２】
請求項１〜請求項１１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。
【請求項１３】
第１パターンを介した第１波長の第１露光光を基板上に形成された感光層の第１領域に照射し、
前記第１波長とは異なる第２波長の第２露光光を、前記感光層上の前記第１露光光が照射された前記第１領域の少なくとも一部を含む第２領域に照射する、
露光方法。
【請求項１４】
前記第１露光光と前記第２露光光とが照射されることによって前記感光層上に形成されるパターンが、前記第１露光光のみ又は前記第２露光光のみが照射されることによって前記感光層上に形成されるパターンに対して、相対的に微細である請求項１３記載の露光方法。
【請求項１５】
前記第２露光光が照射される第２領域の全てが前記第１露光光が照射される第１領域の一部に含まれる請求項１３記載の露光方法。
【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露光方法、並びにデバイス製造方法に関する。
本願は、２００６年３月２３日に出願された特願２００６−０８０３４３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、基板上に微細なパターンを形成できることに加えて、種々の寸法（線幅）のパターンを効率良く形成できることが望まれる場合がある。すなわち、多重露光において、パターンの微細化とともに、パターン寸法（線幅）の多様化に対応できることが望まれる場合がある。この場合、複数のマスクを用意して各マスクに露光を実行したり、複数の照明条件を用意して照明条件毎に露光を実行したりするのに伴い、マスクを交換する時間、及び／又は照明条件等を変更する時間が必要である。そのため、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、パターンの微細化やパターン寸法の多様化に対応でき、基板を効率良く多重露光できる露光装置及び露光方法、並びに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、パターンの像で基板を露光する露光装置において、第１波長の第１露光光（ＥＬ１）を第１露光領域（ＡＲ１）に照射し、第１波長とは異なる第２波長の第２露光光（ＥＬ２）を第２露光領域（ＡＲ２）に照射する光学システム（ＰＬ）を備え、第１露光領域（ＡＲ１）に照射される第１露光光（ＥＬ１）で形成される第１パターン（ＰＡ１）の像と、第２露光領域（ＡＲ２）に照射される第２露光光（ＥＬ２）で形成される第２パターン（ＰＡ２）の像とで、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、スループットの低下を抑制し、パターンの微細化やパターン寸法の多様化に対応でき、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、パターンの像で基板を露光する露光装置において、第１光学系（３１）から射出される第１波長の第１露光光（ＥＬ１）を第１露光領域（ＡＲ１）へ導くとともに、第２光学系（３２）から射出される第１波長とは異なる第２波長の第２露光光（ＥＬ２）を第２露光領域（ＡＲ２）へ導く１つの光学素子（ＦＬ）を含む第３光学系（３３）を備えた露光装置（ＥＸ）が提供される。【０００９】
本発明の第２の態様によれば、スループットの低下を抑制し、パターンの微細化やパターン寸法の多様化に対応でき、基板を効率良く多重露光することができる。【００１０】
本発明の第３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。【００１１】
本発明の第３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。【００１２】
本発明の第４の態様に従えば、第１パターン（ＰＡ１）を介した第１波長の第１露光光（ＥＬ１）を基板（Ｐ）上に形成された感光層の第１領域に照射するとともに、第１波長とは異なる第２波長の第２露光光（ＥＬ２）を、感光層上の第１露光光（ＥＬ１）が照射された第１領域の少なくとも一部を含む第２領域に照射する露光方法が提供される。【００１３】
本発明の第４の態様によれば、スループットの低下を抑制し、パターンの微細化やパターン寸法の多様化に対応でき、基板を効率良く多重露光することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、スループットの低下を抑制し、パターンの微細化やパターン寸法の多様化に対応でき、基板を効率良く多重露光することができる。したがって、生産性良くデバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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２】第１実施形態に係るマスクステージの一例を示す斜視図である。
【図３】第１実施形態に係る第１、第２マスクと第１、第２照明領域との関係を示す模式図である。
【図４】第１実施形態に係る基板上のショット領域と第１、第２露光領域との関係を示す模式図である。
【図５】感光材の特性を説明するための図である。
【図６】第１露光光及び第２露光光を用いてパターンの微細化が実現される様子を説明するための図である。
【図７】第２実施形態に係る露光装置を示す概略構成図である。
【図８】第２実施形態に係る基板上のショット領域と第１、第２露光領域との関係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】
【００１６】
１…第１光源装置、２…第２光源装置、７…制御装置、３１…第１光学系、３２…第２光学系、３３…第３光学系、４０…光学部材、４１…第１反射面、４２…第２反射面、６０…マスクステージ、８０…基板ステージ、ＡＲ１…第１露光領域、ＡＲ２…第２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、ＥＸ…露光装置、ＦＬ…終端光学素子、ＩＬ１…第１照明系、ＩＬ２…第２照明系、Ｍ１…第１マスク、Ｍ２…第２マスク、Ｐ…基板、ＰＡ１…第１パターン、ＰＡ２…第２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】
【００１７】
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。【００１８】
＜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。本実施形態において、露光装置ＥＸは、第１波長の第１露光光ＥＬ１を第１露光領域ＡＲ１に照射し、第１波長とは異なる第２波長の第２露光光ＥＬ２を第２露光領域ＡＲ２に照射可能な投影光学系ＰＬを備えている。露光装置ＥＸは、第１露光領域ＡＲ１に照射される第１露光光ＥＬ１で形成される第１パターンＰＡ１の像と、第２露光領域ＡＲ２に照射される第２露光光ＥＬ２で形成される第２パターンＰＡ２の像とで、基板Ｐ上のショット領域Ｓを多重露光する。【００１９】
本実施形態において、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とを所定の位置関係で設定する。投影光学系ＰＬは、第１露光光ＥＬ１と第２露光光ＥＬ２とを、第１露光領域ＡＲ１と第２露光領域ＡＲ２とのそれぞれに照射可能である。本実施形態において、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る。露光装置ＥＸは、第１、第２露光領域ＡＲ１、ＡＲ２のそれぞれに照射される第１、第２露光光ＥＬ１、ＥＬ２に基づいて形成される第１、第２パターンＰＡ１、ＰＡ２の像で基板Ｐ上のショット領域Ｓを多重露光する。【００２０】
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及び第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マスクステージ６０と、基板Ｐを保持して移動可能な基板ステージ８０と、各ステージの位置情報を計測可能な計測システム７０と、第１波長の第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波長の第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、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の像及び第２露光光ＥＬ２で照明された第２パターンＰＡ２の像のそれぞれを、第１露光領域ＡＲ１及び第２露光領域ＡＲ２のそれぞれに形成（投影）する。【００２１】
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パターンＰＡ１と第２パターンＰＡ２とは異なるパターンである。【００２２】
本実施形態の露光装置ＥＸは、第１マスクＭ１及び第２マスクＭ２と基板Ｐとを所定の走査方向に同期移動しつつ、第１マスクＭ１の第１パターンＰＡ１の像及び第２マスクＭ２の第２パターンＰＡ２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軸方向とし、第１マスクＭ１及び第２マスクＭ２の走査方向（同期移動方向）もＹ軸方向とする。露光装置ＥＸは、第１露光領域ＡＲ１及び第２露光領域ＡＲ２と基板Ｐ上のショット領域ＳとをＹ軸方向に相対的に移動しつつ、投影光学系ＰＬにより第１露光領域ＡＲ１及び第２露光領域ＡＲ２のそれぞれに第１露光光ＥＬ１及び第２露光光ＥＬ２のそれぞれを照射する。これにより、第１露光領域ＡＲ１及び第２露光領域ＡＲ２に形成される第１パターンＰＡ１の像及び第２パターンＰＡ２の像で基板Ｐ上のショット領域Ｓが多重露光される。基板ステージ８０は、基板Ｐ上のショット領域Ｓを、第１露光領域ＡＲ１及び第２露光領域ＡＲ２に対してＹ軸方向に移動可能である。また、マスクステージ６０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Ｙ軸方向に移動可能であり、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。制御装置７は、基板Ｐ上のショット領域Ｓを多重露光する際に、マスクステージ６０による第１マスクＭ１及び第２マスクＭ２のＹ軸方向への移動と同期して、基板ステージ８０により基板Ｐ上のショット領域ＳをＹ軸方向に移動させる。【００２３】
第１照明系ＩＬ１は、マスクステージ６０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で照明するものである。第２照明系ＩＬ２は、マスクステージ６０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で照明するものである。【００２４】
第１照明系ＩＬ１は、第１波長の第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２照明系ＩＬ２は、第１波長とは異なる第２波長の第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。【００２５】
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１と、第２照明系ＩＬ２に対応する第２光源装置２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）を有しており、第１光源装置１は、第１波長の第１露光光（レーザ光）ＥＬ１を射出し、第２光源装置２は、第１波長とは異なる第２波長の第２露光光（レーザ光）ＥＬ２を射出する。【００２６】
本実施形態においては、第１光源装置１には、発振波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ装置が用いられ、第２光源装置２には、発振波長２６８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ装置が用いられる。本実施形態においては、第１照明系ＩＬ１から射出される第１露光光ＥＬ１として、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光が用いられ、第２照明系ＩＬ２から射出される第２露光光ＥＬ２として、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光が用いられる。【００２７】
なお、第１、第２照明系ＩＬ１、ＩＬ２から射出される第１、第２露光光ＥＬ１、ＥＬ２としては、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザ光に限られず、例えば水銀ランプから射出される輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）、Ｆ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）、Ｋｒ２レーザ光（波長１４６ｎｍ）、Ａｒ２レーザ光（波長１２６ｎｍ）などを用いることもできる。また、第１露光光ＥＬ１として使用される光（波長）と第２露光光ＥＬ２として使用される光（波長）との組み合わせも任意に設定可能である。すなわち、使用する第１、第２光源装置の種類及びその組み合わせは任意に選択可能である。【００２８】
次に、マスクステージ６０について説明する。マスクステージ６０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Ｙ軸方向に移動可能であり、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。マスクステージ６０の位置情報は、計測システム７０により計測される。【００２９】
図２は、本実施形態に係るマスクステージ６０及び計測システム７０を示す斜視図である。マスクステージ６０は、メインステージ６１と、メインステージ６１上で第１マスクＭ１を保持した状態で移動可能な第１サブステージ６２と、メインステージ６１上で第２マスクＭ２を保持した状態で移動可能な第２サブステージ６３とを備えている。【００３０】
メインステージ６１は、第１マスクＭ１及び第２マスクＭ２をＹ軸方向に移動するためのものである。メインステージ６１は、第１サブステージ６２を介して第１マスクＭ１を保持し、第２サブステージ６３を介して第２マスクＭ２を保持する。メインステージ６１は、第１サブステージ６２及び第２サブステージ６３を介して第１マスクＭ１及び第２マスクＭ２を保持して同一の走査方向（Ｙ軸方向）に移動可能である。【００３１】
メインステージ６１は、基板Ｐ上の１つのショット領域Ｓの走査露光中に、第１マスクＭ１の第１パターンＰＡ１全体が第１照明領域ＩＡ１を通過するとともに、第２マスクＭ２の第２パターンＰＡ２全体が第２照明領域ＩＡ２を通過するように、Ｙ軸方向に比較的大きなストロークを有している。マスクステージ６０は、メインステージ６１をＹ軸方向に移動するためのメインステージ駆動装置６４を備えている。メインステージ駆動装置６４は、例えばリニアモータ等のアクチュエータを含む。本実施形態においては、メインステージ駆動装置６４は、メインステージ６１のＸ軸方向両側に設けられた可動子６４Ａと、可動子６４Ａに対応して設けられた固定子６４Ｂとを備えている。制御装置７は、メインステージ駆動装置６４を駆動することにより、メインステージ６１をＹ軸方向に移動可能である。メインステージ６１がＹ軸方向に移動することにより、メインステージ６１上の第１、第２サブステージ６２、６３も、メインステージ６１と一緒に移動する。したがって、メインステージ６１がＹ軸方向に移動することにより、第１、第２サブステージ６２、６３に保持された第１、第２マスクＭ１、Ｍ２も、メインステージ６１と一緒に移動する。【００３２】
第１サブステージ６２は、メインステージ６１上で、メインステージ６１に対してＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向に移動可能に設けられる。例えばボイスコイルモータを有する不図示の第１サブステージ駆動装置は、メインステージ６１に対して第１マスクＭ１を微小移動可能である。同様に、第２サブステージ６３は、メインステージ６１上で、メインステージ６１に対してＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向に移動可能に設けられる。例えばボイスコイルモータを有する不図示の第２サブステージ駆動装置は、メインステージ６１に対して第２マスクＭ２を微小移動可能である。【００３３】
計測システム７０は、メインステージ６１、第１サブステージ６２、及び第２サブステージ６３の位置情報をそれぞれ計測可能である。計測システム７０は、メインステージ６１に設けられた反射部材７１、第１サブステージ６２に設けられた反射部材７２、及び第２サブステージ６３に設けられた反射部材７３の反射面に計測ビームを投射するとともに、その反射光を受光してメインステージ６１、第１サブステージ６２、及び第２サブステージ６３のそれぞれの位置情報を取得するレーザ干渉計７４とを含む。本実施形態においては、レーザ干渉計７４は、マスクステージ６０の＋Ｙ側に配置されている。反射部材７１は、例えばコーナーキューブミラーを含み、メインステージ６１上におけるレーザ干渉計７４からの計測ビームが照射可能な所定位置に２つ設けられている。反射部材７２も、例えばコーナーキューブミラーを含み、第１サブステージ６２上におけるレーザ干渉計７４からの計測ビームが照射可能な所定位置に２つ設けられている。反射部材７３も、例えばコーナーキューブミラーを含み、第２サブステージ６３上におけるレーザ干渉計７４からの計測ビームが照射可能な所定位置に２つ設けられている。計測システム７０は、レーザ干渉計７４、反射部材７１、７２、７３を用いて、メインステージ６１、第１サブステージ６２、及び第２サブステージ６３のＹ軸方向及びθＺ方向の位置情報を計測可能である。また、不図示ではあるが、計測システム７０は、メインステージ６１、第１サブステージ６２、及び第２サブステージ６３のＸ軸方向の位置情報を計測するための反射部材（反射面）及びレーザ干渉計も備えている。【００３４】
計測システム７０は、レーザ干渉計７４、及びメインステージ６１に設けられた反射部材７１を用いて、メインステージ６１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、計測システム７０は、レーザ干渉計７４、及び第１、第２サブステージ６２、６３に設けられた反射部材７２、７３を用いて、第１、第２サブステージ６２、６３のＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向に関する位置情報を計測する。制御装置７は、計測システム７０の計測結果に基づいて、メインステージ６１、第１サブステージ６２、及び第２サブステージ６３を適宜駆動し、第１、第２サブステージ６２、６３に保持されている第１、第２マスクＭ１、Ｍ２の位置制御を行う。また、制御装置７は、メインステージ６１に対して第１サブステージ６２及び第２サブステージ６３の少なくとも一方を移動することによって、第１マスクＭ１と第２マスクＭ２との相対的な位置関係を調整することができる。【００３５】
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、及び第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。【００３６】
本実施形態の投影光学系ＰＬは、基板Ｐの表面と対向するように配置された１つの終端光学素子ＦＬを有し、その１つの終端光学素子ＦＬを介して、第１露光領域ＡＲ１及び第２露光領域ＡＲ２のそれぞれに第１露光光ＥＬ１及び第２露光光ＥＬ２のそれぞれを照射する。ここで、終端光学素子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。【００３７】
また、本実施形態の投影光学系ＰＬは、第１パターンＰＡ１からの第１露光光ＥＬ１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パターンＰＡ２からの第２露光光ＥＬ２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。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露光領域ＡＲ１及び第２露光領域ＡＲ２と光学的に共役な位置又はその近傍に配置されている。【００３８】
また、本実施形態の投影光学系ＰＬは、第１パターンＰＡ１からの第１露光光ＥＬ１を第１反射面４１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２反射面４２へ導く第２光学系３２と、終端光学素子ＦＬを含み、第１反射面４１で反射した第１露光光ＥＬ１及び第２反射面４２で反射した第２露光光ＥＬ２のそれぞれを第１露光領域ＡＲ１及び第２露光領域ＡＲ２のそれぞれへ導く第３光学系３３とを有している。【００３９】
第１光学系３１は、所定の屈折力を有する複数の屈折光学素子（レンズ）を含む光学素子群３１Ａ、及び光学素子群３１Ａを通過した第１露光光ＥＬ１を第１反射面４１に向けて反射する反射面３１Ｂを有する反射部材を含む。第２光学系３２も、所定の屈折力を有する複数の屈折光学素子（レンズ）を含む光学素子群３２Ａ、及び光学素子群３２Ａを通過した第２露光光ＥＬ２を第２反射面４２に向けて反射する反射面３２Ｂを有する反射部材を含む。また、第３光学系３３は、所定の屈折力を有する複数の屈折光学素子（レンズ）を有する光学素子群を含む。本実施形態においては、第１、第２、第３光学系３１、３２、３３のそれぞれは、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回であり、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回である。【００４０】
また、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３光学系３３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。【００４１】
第１パターンＰＡ１からの第１光路ＢＲ１を進行する第１露光光ＥＬ１は、第１光学系３１を通過し、第１反射面４１を経て、第３光学系３３の終端光学素子ＦＬへ導かれる。第２パターンＰＡ２からの第２光路ＢＲ２を進行する第２露光光ＥＬ２は、第２光学系３２を通過し、第２反射面４２を経て、第３光学系３３の終端光学素子ＦＬへ導かれる。終端光学素子ＦＬへ導かれた第１露光光ＥＬ１及び第２露光光ＥＬ２のそれぞれは、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とのそれぞれに照射される。このように、本実施形態の投影光学系ＰＬは、第１パターンＰＡ１からの第１露光光ＥＬ１を第１露光領域ＡＲ１に終端光学素子ＦＬを介して照射可能であり、第２パターンＰＡ２からの第２露光光ＥＬ２を第２露光領域ＡＲ２に終端光学素子ＦＬを介して照射可能である。【００４２】
投影光学系ＰＬのうち、第１光学系３１には第１露光光ＥＬ１のみが照射され、第２光学系３２には第２露光光ＥＬ２のみが照射され、第３光学系３３には第１露光光ＥＬ１と第２露光光ＥＬ２との両方が照射される。本実施形態においては、第１露光光ＥＬ１によって形成される第１パターンＰＡ１の像、及び第２露光光ＥＬ２によって形成される第２パターンＰＡ２の像のそれぞれが所望の結像特性で形成（投影）されるように、第１、第２、第３光学系３１、３２、３３の光学特性が最適化されている。【００４３】
なお、例えば特開昭６０−７８４５４号公報、特開平１１−１９５６０２号公報、国際公開第０３／６５４２８号パンフレット等に開示されているような、投影光学系によるパターンの像の結像特性を調整可能な結像特性調整装置を設けることができる。結像特性調整装置は、投影光学系ＰＬの複数の光学素子の一部を移動可能な光学素子駆動機構を含み、その光学素子駆動機構を用いて、投影光学系ＰＬによる第１、第２パターンＰＡ１、ＰＡ２の像を調整することができる。なお、結像特性調整装置が、投影光学系ＰＬの鏡筒の内部に保持されている一部の光学素子同士の間の空間の気体の圧力を調整する圧力調整機構を含んでいてもよい。【００４４】
次に、基板ステージ８０について説明する。基板ステージ８０は、第１露光光ＥＬ１及び第２露光光ＥＬ２が照射される第１露光領域ＡＲ１及び第２露光領域ＡＲ２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８０は、基板Ｐを保持する基板ホルダ８０Ｈを有している。基板ステージ８０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８０Ｄの駆動により、基板ホルダ８０Ｈ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。【００４５】
基板ステージ８０（ひいては基板Ｐ）の位置情報は、計測システム７０のレーザ干渉計７５によって計測される。レーザ干渉計７５は、基板ステージ８０に設けられた反射面７６を用いて基板ステージ８０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８０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７５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８０Ｄを駆動し、基板ステージ８０に保持されている基板Ｐの位置制御を行う。【００４６】
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。【００４７】
図３は、第１照明領域ＩＡ１及び第２照明領域ＩＡ２と第１マスクＭ１及び第２マスクＭ２との関係を示す模式図である。図４は、第１露光領域ＡＲ１及び第２露光領域ＡＲ２と基板Ｐ上の被露光領域であるショット領域Ｓとの関係を示す模式図である。本実施形態においては、第１露光光ＥＬ１が照射される第１露光領域ＡＲ１、及び第２露光光ＥＬ２が照射される第２露光領域ＡＲ２は、投影光学系ＰＬの投影領域である。【００４８】
図３に示すように、本実施形態においては、第１マスクＭ１と第２マスクＭ２とはＹ軸方向に並んで配置されている。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）に設定されている。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）に設定されている。【００４９】
図４に示すように、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とは、Ｙ軸方向の異なる位置に設定されている。基板ステージ８０は、保持した基板Ｐ上のショット領域Ｓを、第１露光領域ＡＲ１及び第２露光領域ＡＲ２に対してＹ軸方向に移動可能である。また、第１露光領域ＡＲ１及び第２露光領域ＡＲ２のそれぞれは、Ｘ軸方向を長手方向とする矩形状（スリット状）である。また、第１露光領域ＡＲ１と第２露光領域ＡＲ２とは、１つのショット領域Ｓに同時に配置可能となっている。すなわち、本実施形態においては、第１露光領域ＡＲ１（第１露光領域ＡＲ１の中心）と第２露光領域ＡＲ２（第２露光領域ＡＲ２の中心）とのＹ軸方向の距離は、基板Ｐ上の１つのショット領域ＳのＹ軸方向の幅よりも小さい。また、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とはＹ軸方向に離れている。【００５０】
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を通過するとともに、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、マスクステージ６０を制御して、第１マスクＭ１及び第２マスクＭ２をＹ軸方向に移動する。【００５１】
また、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露光光ＥＬ１、ＥＬ２による第１、第２露光領域ＡＲ１、ＡＲ２を通過するように、基板ステージ８０を制御して、基板ＰをＹ軸方向に移動する。【００５２】
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。【００５３】
第１、第２マスクＭ１、Ｍ２のそれぞれがマスクステージ６０の第１、第２サブステージ６２、６３のそれぞれにロードされる。基板Ｐが基板ステージ８０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Ｍ２の第２パターンＰＡ２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。【００５４】
第１照明系ＩＬ１より射出された第１波長の第１露光光ＥＬ１は、第１サブステージ６２上の第１マスクＭ１の第１パターンＰＡ１を照明する。第２照明系ＩＬ２より射出された第２波長の第２露光光ＥＬ２は、第２サブステージ６３上の第２マスクＭ２の第２パターンＰＡ２を照明する。【００５５】
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反射面４１に入射する。その第１反射面４１を経た第１露光光ＥＬ１は、第３光学系３３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。【００５６】
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２反射面４２に入射する。その第２反射面４２を経た第２露光光ＥＬ２は、第３光学系３３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。【００５７】
マスクステージ６０による第１、第２マスクＭ１、Ｍ２の各走査方向（Ｙ軸方向）への移動と同期して、基板ステージ８０が基板Ｐ上のショット領域Ｓを走査方向（Ｙ軸方向）へ移動させるとともに、第１、第２露光光ＥＬ１、ＥＬ２が第１、第２マスクＭ１、Ｍ２の第１、第２パターンＰＡ１、ＰＡ２のそれぞれを照明する。基板Ｐ上の第１、第２露光領域ＡＲ１、ＡＲ２のそれぞれに、第１、第２露光光ＥＬ１、ＥＬ２のそれぞれが照射され、基板Ｐのショット領域Ｓが、第１、第２パターンＰＡ１、ＰＡ２の像で多重露光される。【００５８】
計測システム７０によるマスクステージ６０の第１、第２サブステージ６２、６３及び基板ステージ８０の位置情報のモニタと並行して、第１、第２露光領域ＡＲ１、ＡＲ２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Ｙ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軸方向への移動とが同期して行われる。さらに、第１、第２露光光ＥＬ１、ＥＬ２のそれぞれが、第１、第２露光領域ＡＲ１、ＡＲ２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と第２マスクＭ２とは−Ｙ方向に移動される。【００５９】
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とで多重露光される。【００６０】
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が、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が順次多重露光される。【００６１】
以上説明したように、本実施形態においては、第１露光領域ＡＲ１及び第２露光領域ＡＲ２のそれぞれに互いに異なる波長の第１露光光ＥＬ１及び第２露光光ＥＬ２が照射される。その照射に基づいて形成される第１パターンＰＡ１の像及び第２パターンＰＡ２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。また、本実施形態においては、第１露光領域ＡＲ１及び第２露光領域ＡＲ２のそれぞれに、第１露光光ＥＬ１及び第２露光光ＥＬ２のそれぞれを照射する際、基板Ｐ上のショット領域Ｓが第１露光領域ＡＲ１及び第２露光領域ＡＲ２を通過するように基板ＰがＹ軸方向に移動する。これにより、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、１回のスキャン動作で、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の像とで多重露光することができる。これは、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を多重露光することができるので、各ショット領域Ｓ内に第１パターンＰＡ１の像と第２パターンＰＡ２の像とのそれぞれを所望の位置関係で形成することができる。【００６２】
また、露光装置の解像度は露光光の波長に応じて変化する。基板Ｐ上にファインパターンとラフパターンとの両方を形成したい場合には、例えば第１波長の第１露光光ＥＬ１を用いて基板Ｐ上にファインパターンを良好に形成し、第１波長よりも短い第２波長の第２露光光ＥＬ２を用いてラフパターンを形成することができる。本実施形態においては、種々の寸法（線幅）のパターンを基板Ｐ上に形成する場合、それぞれのパターン寸法（線幅）に応じた波長の露光光を使用することができ、パターン寸法（線幅）の多様化に対応することができる。本実施形態においては、１回のスキャン動作で、第１波長の第１露光光ＥＬ１と、第１波長よりも短い第２波長の第２露光光ＥＬ２とを用いて、基板Ｐ上に第１パターン（ファインパターン）ＰＡ１と第２パターン（ラフパターン）ＰＡ２とを効率良く形成することができる。【００６３】
本実施形態においては、第１露光光ＥＬ１を射出する第１光源装置１としてＡｒＦエキシマレーザ装置が用いられ、第２露光光ＥＬ２を射出する第２光源装置２としてＫｒＦエキシマレーザ装置が用いられているが、上述のように、使用する光源装置の種類及びその組み合わせは任意に選択可能である。例えば、第１光源装置１として、ＡｒＦエキシマレーザ装置を用い、第２光源装置２として、安価な水銀ランプを用いることもできる。水銀ランプから射出される光を用いて第２パターン（ラフパターン）ＰＡ２を基板Ｐ上に所望の解像度で形成できる場合には、第２光源装置２として安価な水銀ランプを用いることで、装置コストを抑えることができる。【００６４】
また、第１波長の第１露光光ＥＬ１及び第２波長の第２露光光ＥＬ２のそれぞれに対して所定の感度特性を有する感光材を用いた場合、その感光材に対する第１露光光ＥＬ１及び第２露光光ＥＬ２の照射状態を調整することで、基板Ｐ上に形成されるパターンの微細化を図ることができる。【００６５】
例えば、図５に示すような特性を有する感光材が塗布された基板Ｐを露光処理した後、その露光処理後の基板Ｐ（感光材）を現像処理する場合について考える。すなわち、本実施形態の感光材は、露光工程において第１、第２露光光ＥＬ１、ＥＬ２が照射されない場合、あるいは所定のしきい値Ｅｔｈ以上の光強度を有する第１、第２露光光ＥＬ１、ＥＬ２が照射されない場合には、その後の現像工程で除去可能（現像液に可溶）である特性を有する。感光材はさらに、露光工程において所定のしきい値Ｅｔｈ以上の光強度を有する第２露光光（ＫｒＦエキシマレーザ光）ＥＬ２のみが照射された場合には、その後の現像工程で除去不能（現像液に不可溶）である特性を有する。感光材はさらに、露光工程において所定のしきい値Ｅｔｈ以上の光強度を有する第１露光光（ＡｒＦエキシマレーザ光）ＥＬ１のみが照射された場合には、その後の現像工程で除去可能（現像液に可溶）である特性を有する。感光材はさらに、露光工程において所定のしきい値Ｅｔｈ以上の光強度を有する第１、第２露光光ＥＬ１、ＥＬ２の両方が照射された場合には、その後の現像工程で除去可能（現像液に可溶）である特性を有する。【００６６】
本実施形態の感光材は、照射される光強度に対する反応が非線形な非線形レジストである。図６の（Ａ）部に示すような光強度分布を有する第２露光光ＥＬ２で露光した場合、感光材には、図６の（Ｂ）部に示すような、現像液に可溶な可溶領域ＲＰ１と、現像液に不可溶な不可溶領域ＲＰ２とが形成される。【００６７】
このような感光材を、図６の（Ａ）部に示すような光強度分布を有する第２露光光ＥＬ２と、図６の（Ｃ）部に示すような光強度分布を有する第１露光光ＥＬ１とで多重露光した場合、その感光材には、図６（Ｄ）部に示すような、現像液に可溶な可溶領域ＲＰ１と、現像液に不可溶な不可溶領域ＲＰ２とが形成される。【００６８】
感光材の不可溶領域ＲＰ２に応じて基板Ｐ上にデバイスパターンが形成される場合、図６の（Ｂ）部においては、パターン同士の距離は第１の値Ｌ１となる。この場合、第１波長の第１露光光ＥＬ１と第２波長の第２露光光ＥＬ２とで多重露光することにより、図６の（Ｄ）部に示すように、パターン同士の距離を、第１の値Ｌ１よりも十分に小さい第２の値Ｌ２にすることができる。このように、第１波長の第１露光光ＥＬ１と第２波長の第２露光光ＥＬ２とで多重露光することにより、基板Ｐ上に微細なパターンを形成することができる。【００６９】
すなわち、感光材の第２露光光ＥＬ２が照射された領域の一部に、さらに第１露光光ＥＬ１を照射することにより、第１露光光ＥＬ１のみ又は第２露光光ＥＬ２のみの照射によって形成されたパターンよりも微細なパターンを形成することが可能である。【００７０】
なお、感光材の特性が、第１露光光ＥＬ１、第２露光光ＥＬ２のいずれが照射されても不可溶となり、第１露光光ＥＬ１と第２露光光ＥＬ２との両方が照射された場合に可溶となる特性であれば、第２露光光ＥＬ２を照射した後、第１露光光ＥＬ１を第２露光光ＥＬ２が照射された領域の一部に照射することによって微細なパターンを形成するとともに、第２露光光ＥＬ２が照射されていない領域に第１露光光ＥＬ１のみでパターンを同時に形成することも可能である。【００７１】
図５のような特性の感光材を、第１露光光ＥＬ１と、第１露光光ＥＬ１とは波長の異なる第２露光光ＥＬ２とで多重露光するための装置は、図１〜図４に示した装置に限られない。【００７２】
すなわち、１つの終端光学素子ＦＬを介して第１露光領域ＡＲ１及び第２露光領域ＡＲ２のそれぞれに第１露光光ＥＬ１及び第２露光光ＥＬ２を照射して感光材を露光するのではなく、第２投影光学系を介して第２露光領域ＡＲ２に照射される第２露光光ＥＬ２で基板Ｐ上の感光材の層を露光した後、第２投影光学系とは独立して設けられた第１投影光学系を介して第１露光領域ＡＲ１に照射される第１露光光ＥＬ１で、先に第２露光光ＥＬ２で露光された基板Ｐ上の感光材の層を多重露光してもよい。【００７３】
あるいは、以上のような第１、第２投影光学系を備えるとともに、第１投影光学系に対応して第１露光光ＥＬ１が照射される基板を保持する第１基板ステージと、第１基板ステージとは別に設けられ、第２投影光学系に対応して第２露光光ＥＬ２が照射される基板を保持する第２基板ステージとを備えた装置で、図５に示す特性の感光材を塗布された基板を多重露光してもよい。この場合、基板を第２基板ステージで保持して第２露光光ＥＬ２で基板の感光材の層を露光した後、基板を第２基板ステージから第１基板ステージへ移しかえ、基板を第１基板ステージで保持して、先に第２露光光ＥＬ２で露光された基板の感光材の層を、第１露光光で多重露光する。この第１投影光学系及び第１基板ステージは、第２投影光学系及び第２基板ステージとは別のチャンバに配置されていてもよい。【００７４】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の第１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。【００７５】
図７は、第２実施形態に係る露光装置ＥＸを示す模式図である。本実施形態においても、露光装置ＥＸは、第１マスクＭ１の第１パターンＰＡ１を第１波長の第１露光光ＥＬ１で照明する第１照明系ＩＬ１と、第２マスクＭ２の第２パターンＰＡ２を第１波長とは異なる第２波長の第２露光光ＥＬ２で照明する第２照明系ＩＬ２と、第１露光光ＥＬ１で照明された第１パターンＰＡ１の像及び第２露光光ＥＬ２で照明された第２パターンＰＡ２の像を基板Ｐ上に投影する投影光学系ＰＬとを備えている。【００７６】
本実施形態の投影光学系ＰＬ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とを合成する合成光学素子２０を有している。合成光学素子２０は、入射する第１、第２露光光ＥＬ１、ＥＬ２の光路を分岐するハーフミラー等の分岐光学素子を含む。なお、合成光学素子２０は、偏光ビームスプリッタを含んでもよい。【００７７】
また、本実施形態の投影光学系ＰＬは、第１パターンＰＡ１からの第１露光光ＥＬ１を合成光学素子２０へ導く第４光学系３４と、第２パターンＰＡ２からの第２露光光ＥＬ２を合成光学素子２０へ導く第５光学系３５と、合成光学素子２０からの第１露光光ＥＬ１及び第２露光光ＥＬ２のそれぞれを第１露光領域ＡＲ１及び第２露光領域ＡＲ２のそれぞれへ導く第６光学系３６とを備えている。第６光学系３６は、基板Ｐの表面と対向する１つの終端光学素子を含む。第１露光光ＥＬ１及び第２露光光ＥＬ２は、その終端光学素子を介して第１露光領域ＡＲ１及び第２露光領域ＡＲ２のそれぞれに照射される。【００７８】
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４光学系３４を介して合成光学素子２０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、合成光学素子２０の所定面２０Ａを通過して、第６光学系３６により第１露光領域ＡＲ１に導かれる。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５光学系３５を介して合成光学素子２０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、合成光学素子２０の所定面２０Ａで反射して、第６光学系３６により第２露光領域ＡＲ２に導かれる。【００７９】
図８は、第２実施形態に係る第１露光領域ＡＲ１及び第２露光領域ＡＲ２と基板Ｐ上の被露光領域であるショット領域Ｓとの関係を示す模式図である。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とは重複している。【００８０】
本実施形態の露光装置ＥＸにおいても、パターンの微細化やパターン寸法の多様化に対応でき、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。【００８１】
なお、上述の第１、第２実施形態においては、第１、第２露光光ＥＬ１、ＥＬ２のそれぞれが、基板Ｐの表面と対向する１つの終端光学素子を介して、第１、第２露光領域ＡＲ１、ＡＲ２のそれぞれに照射されているが、第１露光光ＥＬ１が基板Ｐの表面と対向する第１の終端光学素子を介して第１露光領域ＡＲ１に照射され、第２露光光ＥＬ２が第１の終端光学素子とは別の基板Ｐの表面と対向する第２の終端光学素子を介して第２露光領域ＡＲ２に照射されてもよい。【００８２】
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。【００８３】
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。【００８４】
また、上述の各実施形態においては、ショット領域Ｓが第１、第２露光領域ＡＲ１、ＡＲ２を通過する間、第１、第２露光領域ＡＲ１、ＡＲ２のそれぞれに第１、第２露光光ＥＬ１、ＥＬ２の照射が続けられるが、第１露光領域ＡＲ１及び第２露光領域ＡＲ２の少なくとも一方において、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。【００８５】
また、上述の各実施形態においては、１つのショット領域Ｓの少なくとも一部が波長の異なる第１、第２露光光ＥＬ１、ＥＬ２で多重露光されるが、１つのショット領域Ｓの全てを、第１、第２露光光ＥＬ１、ＥＬ２のいずれか一方のみで露光してもよい。すなわち、ショット毎、あるいは基板毎やロット毎で、第１露光光ＥＬ１と第２露光光ＥＬ２とを切り換えて露光することも可能である。【００８６】
このような切り換えを実現する方法としては、第１光源装置１と第２光源装置２とのいずれか一方の作動を選択的に停止すればよい。あるいは、第１露光光ＥＬ１、第２露光光ＥＬ２それぞれの光路上に遮光板を配置し、これを選択的に作動させて、第１露光光ＥＬ１、第２露光光ＥＬ２の一方のみが終端光学素子ＦＬを通過するようにすればよい。【００８７】
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、第１、第２露光領域ＡＲ１、ＡＲ２を覆うように、液体の液浸領域を基板Ｐ上に形成し、その液体を介して第１、第２露光光ＥＬ１、ＥＬ２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。【００８８】
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。【００８９】
上記各実施形態では、計測システム７０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。【００９０】
なお、上述の各実施形態においては、第１波長の第１露光光ＥＬ１と、第１波長とは異なる第２波長の第２露光光ＥＬ２とで、基板Ｐ上のショット領域Ｓを多重露光（二重露光）しているが、第１波長及び第２波長とは異なる第３波長の第３露光光も基板Ｐ上のショット領域Ｓに露光して、そのショット領域Ｓを多重露光（三重露光）するようにしてもよい。もちろん、互いに異なる波長を有する４つ以上の任意の複数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。【００９１】
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。【００９２】
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いてもよい。【００９３】
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。【００９４】
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。【００９５】
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。【００９６】
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。【００９７】
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。【００９８】
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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【国際調査報告】
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