(57)【要約】【課題】基板を効率良く多重露光できる露光装置を提供する。【解決手段】露光装置ＥＸ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に照射して第１露光領域に第１パターンの像を形成し、第２パターンＰＡ２からの第２露光光ＥＬ２を第２露光領域ＡＲ２に照射して第２露光領域に第２パターンの像を形成する光学システムＰＬと、光学システムの少なくとも一部を介して検出光を受光する受光装置３１を有する。第１パターンの像と第２パターンの像とで基板Ｐ上の所定領域を多重露光する動作の少なくとも一部と並行して、光学システムＰＬの少なくとも一部を介して第１パターンの像と基板との位置関係に関する情報、並びに第２パターンの像と基板との位置関係に関する情報を取得する検出システム３０とを備えている。基板を効率良く多重露光できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を露光する露光装置であって、
第１パターンからの第１露光光を第１露光領域に照射して該第１露光領域に前記第１パターンの像を形成可能であり、前記第１パターンと異なる第２パターンからの第２露光光を第２露光領域に照射して該第２露光領域に前記第２パターンの像を形成可能な光学システムと、
前記光学システムの少なくとも一部を介して検出光を受光する受光装置を有し、前記第１露光領域に形成される前記第１パターンの像と前記第２露光領域に形成される前記第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動作の少なくとも一部と並行して、前記光学システムの少なくとも一部を介して前記第１パターンの像と前記基板との位置関係に関する情報、並びに前記第２パターンの像と前記基板との位置関係に関する情報を取得する検出システムとを備えた露光装置。
【請求項２】
前記検出システムは、前記第１パターンの像と前記第２パターンの像と前記基板との位置関係に関する情報を取得する請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記検出システムで取得した情報に基づいて、前記第１パターンの像と前記第２パターンの像と前記基板上の所定領域との位置関係を調整しつつ、前記基板上の所定領域を多重露光する請求項１又は２記載の露光装置。
【請求項４】
前記第１パターンと前記第２パターンとを各走査方向に移動するとともに、前記基板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１〜３のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項５】
前記受光装置は、前記第１パターンと所定位置関係で形成された第１マーク、及び前記第２パターンと所定位置関係で形成された第２マークの少なくとも一方からの光を検出光として、前記光学システムの少なくとも一部を介して受光する請求項１〜４のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項６】
前記受光装置は、前記第１露光光及び前記第２露光光の少なくとも一方と同じ波長の検出光を受光する請求項１〜５のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項７】
前記受光装置は、前記第１露光光及び前記第２露光光の少なくとも一方を検出光として受光する請求項６記載の露光装置。
【請求項８】
前記光学システムは、前記第１パターンからの前記第１露光光と前記第２パターンからの前記第２露光光とが入射するとともに、前記第１露光光の少なくとも一部と前記第２露光光の少なくとも一部とを前記第１露光領域と前記第２露光領域とにそれぞれ照射可能な光学素子を有し、
前記受光装置は、前記光学素子から前記第１露光領域及び前記第２露光領域とは異なる領域に向かう、前記第１露光光及び前記第２露光光の少なくとも一方を受光する請求項７記載の露光装置。
【請求項９】
前記光学素子は、偏光分離光学素子を含む請求項８記載の露光装置。
【請求項１０】
前記検出システムは、前記第１、第２露光光とは別の検出光を照射する照射装置を有し、前記受光装置は、前記照射装置からの前記検出光を前記光学システムの少なくとも一部を介して受光する請求項１〜５のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１１】
前記光学システムは、前記第１パターンからの前記第１露光光が入射する第１入射面と前記第２パターンからの前記第２露光光が入射する第２入射面とを有し、前記第１露光光の少なくとも一部と前記第２露光光の少なくとも一部とを前記第１露光領域と前記第２露光領域とにそれぞれ照射可能な光学素子を有し、
前記照射装置は、前記光学素子に向けて前記検出光を照射し、前記受光装置は、前記第１入射面からの前記検出光、及び前記第２入射面からの前記検出光の少なくとも一方を受光する請求項１０記載の露光装置。
【請求項１２】
前記光学素子は、偏光分離光学素子を含む請求項１１記載の露光装置。
【請求項１３】
前記第１パターンを前記第１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、
前記第２パターンを前記第２露光光に対して所定の走査方向に移動可能な第２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基板移動装置とを備え、
前記第１、第２移動装置による前記第１パターン及び前記第２パターンの各走査方向への移動と、前記基板移動装置による前記基板の走査方向への移動とを同期して行いつつ前記基板上の所定領域を多重露光する請求項１〜１２のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１４】
基板を露光する露光装置であって、
第１パターンからの第１露光光が入射するとともに、前記第１パターンと異なる第２パターンからの第２露光光が入射する光学素子を有し、該光学素子からの前記第１露光光の少なくとも一部と前記第２露光光の少なくとも一部とを第１露光領域と第２露光領域とにそれぞれ照射して、前記第１露光領域と前記第２露光領域とに前記第１パターンの像と前記第２パターンの像とをそれぞれ形成可能な光学システムと、
前記光学素子から前記第１露光領域及び前記第２露光領域とは異なる領域に向かう光を検出光として受光する受光装置を有する検出システムとを備え、
前記第１露光領域に形成される前記第１パターンの像と前記第２露光領域に形成される前記第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１５】
前記受光装置の受光面は、前記基板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１４記載の露光装置。
【請求項１６】
前記第１パターンと前記第２パターンとを各走査方向に移動するとともに、前記基板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１４又は１５記載の露光装置。
【請求項１７】
前記受光装置は、前記第１露光光及び前記第２露光光の少なくとも一方と同じ波長の検出光を受光する請求項１４〜１６のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１８】
前記受光装置は、前記第１パターンと所定位置関係で形成された第１マーク、及び前記第２パターンと所定位置関係で形成された第２マークの少なくとも一方からの光を検出光として、前記光学素子を介して受光する請求項１４〜１７のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１９】
前記検出システムは、前記受光装置の受光面に前記光学素子を介して形成される前記第１マークの像と前記第２マークの像との位置関係に基づいて、前記第１パターンの像と前記第２パターンの像との位置関係、及び前記第１パターンと前記第２パターンとの位置関係の少なくとも一方に関する情報を取得する請求項１８記載の露光装置。
【請求項２０】
前記第１パターンとともに前記第１マークを所定の走査方向に移動し、前記第２パターンとともに前記第２マークを所定の走査方向に移動し、
前記検出システムは、前記第１マークの像が前記受光面上の第１の位置に形成されるタイミングと、前記第２マークの像が前記受光面上の第２の位置に形成されるタイミングとに基づいて、前記第１パターンの像と前記第２パターンの像との位置関係、及び前記第１パターンと前記第２パターンとの位置関係の少なくとも一方に関する情報を取得する請求項１９記載の露光装置。
【請求項２１】
前記第１マークは前記走査方向に沿って複数形成され、前記第２マークは前記走査方向に沿って複数形成されている請求項１９記載の露光装置。
【請求項２２】
前記受光装置は、前記光学素子に入射した前記第１、第２露光光のうち、前記第１露光領域及び前記第２露光領域とは異なる領域に向かう前記第１露光光及び前記第２露光光の少なくとも一方の一部を検出光として受光する請求項１４〜２１のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項２３】
前記光学素子は、前記第１露光光が入射する第１入射面と前記第２露光光が入射する第２入射面とを有し、
前記検出システムは、前記光学素子に向けて前記第１、第２露光光とは別の検出光を照射するとともに、前記受光装置で、前記光学素子の前記第１入射面からの前記検出光、及び前記光学素子の前記第２入射面からの前記検出光の少なくとも一方を受光する請求項１４〜２２のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項２４】
前記検出システムは、前記第１、第２露光光と異なる波長の検出光を前記光学素子に向けて照射する請求項２３記載の露光装置。
【請求項２５】
前記受光装置は、前記第１入射面と、前記第１パターンと所定位置関係で形成された第１マークとを介した検出光、及び前記第２入射面と、前記第２パターンと所定位置関係で形成された第２マークとを介した検出光の少なくとも一方を受光する請求項２３又は２４記載の露光装置。
【請求項２６】
前記検出システムは、前記第１入射面からの検出光を受光する第１受光器と、前記第２入射面からの検出光を受光する第２受光器とを有し、
前記第１受光器の第１受光面に前記第１マークを介して照射される前記検出光、及び前記第２受光器の第２受光面に前記第２マークを介して照射される前記検出光に基づいて、前記第１パターンの像と前記第２パターンの像との位置関係、及び前記第１パターンと前記第２パターンとの位置関係の少なくとも一方に関する情報を取得する請求項２５記載の露光装置。
【請求項２７】
前記第１パターンとともに前記第１マークを所定の走査方向に移動し、前記第２パターンとともに前記第２マークを所定の走査方向に移動し、
前記検出システムは、前記第１マークの像が前記第１受光面上の第１の位置に形成されるタイミングと、前記第２マークの像が前記第２受光面上の第２の位置に形成されるタイミングとに基づいて、前記第１パターンの像と前記第２パターンの像との位置関係、及び前記第１パターンと前記第２パターンとの位置関係の少なくとも一方に関する情報を取得する請求項２６記載の露光装置。
【請求項２８】
前記第１マークは前記走査方向に沿って複数形成され、前記第２マークは前記走査方向に沿って複数形成されている請求項２７記載の露光装置。
【請求項２９】
前記受光装置の出力に基づいて、前記第１パターン及び前記第２パターンの少なくとも一方の位置情報を取得する請求項１４〜２８のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項３０】
前記受光装置の出力に基づいて、前記第１パターンと前記第２パターンとの位置関係に関する情報を取得する請求項１４〜２９のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項３１】
前記受光装置の出力に基づいて、前記第１露光領域に形成される前記第１パターンの像の位置情報、及び前記第２露光領域に形成される前記第２パターンの像の位置情報の少なくとも一方を取得する請求項１４〜３０のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項３２】
前記受光装置の出力に基づいて、前記第１パターン及び前記第２パターンの少なくとも一方の位置を調整する請求項１４〜３１のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項３３】
前記受光装置の出力に基づいて、前記第１露光領域に形成される前記第１パターンの像と前記第２露光領域に形成される前記第２パターンの像との位置関係を調整する請求項１４〜３２のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項３４】
前記検出システムの検出動作は、前記基板上の所定領域の多重露光を開始する前に実行される請求項１４〜３３のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項３５】
前記検出システムの検出動作は、前記基板上の所定領域を多重露光する動作の少なくとも一部と並行して実行される請求項１４〜３４のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項３６】
前記光学素子は、前記第１露光光及び前記第２露光光それぞれの光路を分岐する分岐光学素子を含む請求項１４〜３５のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項３７】
前記光学素子は、前記第１露光光及び前記第２露光光のそれぞれを第１偏光状態の露光光と第２偏光状態の露光光とに分離する偏光分離光学素子を含む請求項１４〜３６のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項３８】
前記光学システムは、
前記第１パターンからの前記第１露光光を前記光学素子へ導く第１光学系と、
前記第２パターンからの前記第２露光光を前記光学素子へ導く第２光学系と、
前記光学素子からの前記第１露光光及び前記第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光学系と有する請求項１４〜３７のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項３９】
前記第１パターンを前記第１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、
前記第２パターンを前記第２露光光に対して所定の走査方向に移動可能な第２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基板移動装置とを備え、
前記第１、第２移動装置による前記第１パターン及び前記第２パターンの各走査方向への移動と、前記基板移動装置の走査方向への移動とを同期して行いつつ前記基板上の所定領域を多重露光する請求項１４〜３８のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項４０】
基板を露光する露光装置であって、
第１パターンからの第１露光光が入射するとともに、第１パターンと異なる第２パターンからの第２露光光が入射する偏光分離光学素子と、
前記第１パターンに関連する第１マークと前記第２パターンに関連する第２マークを前記偏光分離光学素子を介して検出することで第１及び第２マークの位置を検出する検出システムとを備え、
前記偏光分離光学素子からの前記第１露光光及び前記第２露光光を第１露光領域及び第２露光領域にそれぞれ照射して、第１露光領域及び第２露光領域に前記第１パターンの像及び前記第２パターンの像をそれぞれ形成して前記基板上の所定領域を多重露光する露光装置。
【請求項４１】
前記第１露光光と前記第２露光光とが異なる方向から前記偏光分離光学素子に入射し、前記偏光分離光学素子から出射する前記第１露光光の一部と前記第２露光光の一部とが同一方向に向かう請求項４０記載の露光装置。
【請求項４２】
さらに、前記検出システムの検出結果に基づいて前記第１パターンの像及び前記第２パターンの像の少なくとも一方の位置を調整する制御装置を備える請求項４０又は４１記載の露光装置。
【請求項４３】
さらに、前記第１パターンの像及び前記第２パターンの像を検出する検出器を備え、前記制御装置は前記検出器と前記検出システムの検出結果とを関連付ける請求項４２記載の露光装置。
【請求項４４】
さらに、前記第１露光領域及び前記第２露光領域に前記第１パターンの像及び前記第２パターンの像を投影するとともに、前記偏光分離光学素子を含む投影光学系を備える請求項４０〜４３のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項４５】
前記基板上に液浸領域を形成し、該液浸領域の液体を介して多重露光が行われる請求項４０〜４４のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項４６】
請求項１〜４５のいずれか一項記載の露光装置を用いて基板を露光することと、
露光した基板を現像することと、
現像した基板を加工することを含むデバイス製造方法。
【請求項４７】
基板を露光する露光方法であって、
光学システムを介して第１パターンからの第１露光光を第１露光領域に照射して第１露光領域に前記第１パターンの像を形成しつつ、前記光学システムを介して前記第１パターンと異なる第２パターンからの第２露光光を第２露光領域に照射して第２露光領域に前記第２パターンの像を形成することによって、前記第１パターンの像と前記第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ことと、
前記多重露光の動作の少なくとも一部と並行して、前記光学システムの少なくとも一部を介して前記第１パターンの像と前記基板との位置関係に関する情報、並びに前記第２パターン像と前記基板との位置関係に関する情報を取得することを含む露光方法。
【請求項４８】
前記取得した情報に基づいて、前記第１パターンの像と前記第２パターンの像と前記基板上の所定領域との位置関係を調整しつつ、前記基板上の所定領域を多重露光する請求項４７記載の露光方法。
【請求項４９】
前記第１パターンと前記第２パターンとをそれぞれ所定方向に移動するとともに、前記基板をそれらの所定方向に対応する方向に移動しつつ、前記基板上の所定領域を多重露光する請求項４７又は４８記載の露光方法。
【請求項５０】
前記第１パターンと所定位置関係で形成された第１マーク、及び前記第２パターンと所定位置関係で形成された第２マークの少なくとも一方からの光を検出光として、前記光学システムの少なくとも一部を介して受光する請求項４７〜４９のいずれか一項記載の露光方法。
【請求項５１】
前記第１露光領域と前記第２露光領域とが重なるように、前記第１パターンからの第１露光光と前記第２パターンからの第２露光光を照射する請求項４７〜５０のいずれか一項記載の露光方法。
【請求項５２】
基板を露光する露光方法であって、
光学素子を介して第１パターンからの第１露光光を第１露光領域に照射して第１露光領域に前記第１パターンの像を形成しつつ、前記光学素子を介して前記第１パターンと異なる第２パターンからの第２露光光を第２露光領域に照射して第２露光領域に前記第２パターンの像を形成することによって、前記第１パターンの像と前記第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ことと、
前記光学素子から前記第１露光領域及び前記第２露光領域とは異なる領域に向かう光を検出光として受光することを含む露光方法。
【請求項５３】
前記第１パターンと前記第２パターンとをそれぞれ所定方向に移動するとともに、前記基板をそれらの所定方向に対応する方向に移動しつつ、前記基板上の所定領域を多重露光する請求項５２記載の露光方法。
【請求項５４】
前記検出光が、前記第１パターンと所定位置関係で形成された第１マーク、及び前記第２パターンと所定位置関係で形成された第２マークの少なくとも一方からの光である請求項５２又は５３記載の露光方法。
【請求項５５】
前記第１マークの像と前記第２マークの像との位置関係に基づいて、前記第１パターンの像と前記第２パターンの像との位置関係、及び前記第１パターンと前記第２パターンとの位置関係の少なくとも一方に関する情報を取得する請求項５４記載の露光方法。
【請求項５６】
前記第１パターンとともに前記第１マークを所定の走査方向に移動し、前記第２パターンとともに前記第２マークを所定の走査方向に移動し、前記第１マークの像が第１の位置に形成されるタイミングと、前記第２マークの像が第２の位置に形成されるタイミングとに基づいて、前記第１パターンの像と前記第２パターンの像との位置関係、及び前記第１パターンと前記第２パターンとの位置関係の少なくとも一方に関する情報を取得する請求項５５記載の露光方法。
【請求項５７】
基板を露光する露光方法であって、
第１パターンからの第１露光光と、第１パターンと異なる第２パターンからの第２露光光とを偏光分離光学素子に入射することと、
前記第１パターンに関連する第１マークと前記第２パターンに関連する第２マークとを前記偏光分離光学素子を介した検出光で検出することで第１及び第２マークの位置を検出することと、
前記偏光分離光学素子からの第１露光光と第２露光光とを第１露光領域と第２露光領域とにそれぞれ照射して、前記第１露光領域と前記第２露光領域とに前記第１パターンの像と前記第２パターンの像とをそれぞれ形成して前記基板上の所定領域を多重露光することを含む露光方法。
【請求項５８】
前記第１及び第２マークの位置を検出しながら、前記第１パターンの像と前記第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請求項５７記載の露光方法。
【請求項５９】
さらに、前記検出された第１及び第２マークの位置に基づいて、前記第１パターンの像と前記第２パターンの像の少なくとも一方の位置を調整することを含む請求項５７又は５８記載の露光方法。
【請求項６０】
前記多重露光の前に、前記第１及び第２マークの像を、前記第１露光領域と前記第２露光領域が形成される第１位置で検出しつつ、前記偏光分離光学素子を介した検出光が向かう第２位置で検出することと、前記第１位置で検出された位置情報と前記第２位置で検出された位置情報とを対応付けることを含む請求項５７〜５９のいずれか一項記載の露光方法。
【請求項６１】
前記偏光分離光学素子により、前記第１露光光と前記第２露光光とを前記第１位置と前記第２位置に向かう光に分離する請求項６０記載の露光方法。
【請求項６２】
前記基板上に液浸領域を形成し、該液浸領域の液体を介して多重露光が行われる請求項５７〜６１のいずれか一項記載の露光方法。
【請求項６３】
デバイス製造方法であって、
請求項４７〜６２のいずれか一項に記載の方法により基板を露光することと、
露光した基板を現像することと、
現像した基板を加工することを含むデバイス製造方法。
【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、露光方法及びデバイス製造方法に関する。
【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マスク毎に異なる照明条件で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】
また、半導体デバイス等のマイクロデバイス(電子デバイス)は、基板上に複数のパターンを重ね合わせて形成されるが、所望のデバイスを製造するために、多重露光においても、パターンどうしを効率良く良好に位置合わせすることが重要である。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、基板を効率良く多重露光できる露光装置、露光方法及びデバイス製造方法を提供することを目的とする。また本発明は、多重露光によって、基板上の所望の位置にパターンを形成できる露光装置、露光方法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】
【０００６】
上記の課題を解決するため、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。
【０００７】
本発明の第１の態様に従えば、基板（Ｐ）を露光する露光装置であって、第１パターン（ＰＡ１）からの第１露光光（ＥＬ１）を第１露光領域（ＡＲ１）に照射して第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１パターン（ＰＡ１）と異なる第２パターン（ＰＡ２）からの第２露光光（ＥＬ２）を第２露光領域（ＡＲ２）に照射して第２露光領域（ＡＲ２）に第２パターン（ＰＡ２）の像を形成可能な光学システム（ＰＬ）と、光学システム（ＰＬ）の少なくとも一部を介して検出光を受光する受光装置（３１）を有し、第１露光領域（ＡＲ１）に形成される第１パターン（ＰＡ１）の像と第２露光領域（ＡＲ２）に形成される第２パターン（ＰＡ２）の像とで基板（Ｐ）上の所定領域（Ｓ）を多重露光する動作の少なくとも一部と並行して、光学システム（ＰＬ）の少なくとも一部を介して第１パターン（ＰＡ１）の像と前記基板との位置関係に関する情報、並びに第２パターン（ＰＡ２）の像と基板（Ｐ）との位置関係に関する情報を取得する検出システム（３０）とを備えた露光装置（ＥＸ）が提供される。
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、基板を効率良く多重露光できる。また、多重露光する動作の少なくとも一部と並行して、第１パターンの像と第２パターンの像と基板との位置関係に関する情報を取得することができる。そして、その検出システムを用いて得られる情報に基づいて、基板上の所望の位置にパターンを形成することができる。
【０００９】
本発明の第２の態様に従えば、基板（Ｐ）を露光する露光装置であって、第１パターン（ＰＡ１）からの第１露光光（ＥＬ１）が入射するとともに、第１パターン（ＰＡ１）と異なる第２パターン（ＰＡ２）からの第２露光光（ＥＬ２）が入射する光学素子（２０）を有し、光学素子（２０）からの第１露光光（ＥＬ１）の少なくとも一部と第２露光光（ＥＬ２）の少なくとも一部とを第１露光領域（ＡＲ１）と第２露光領域（ＡＲ２）とにそれぞれ照射して、第１露光領域（ＡＲ１）と第２露光領域（ＡＲ２）とに第１パターン（ＰＡ１）の像と第２パターン（ＰＡ２）の像とをそれぞれ形成可能な光学システム（ＰＬ）と、光学素子（２０）から第１露光領域（ＡＲ１）及び第２露光領域（ＡＲ２）とは異なる領域（３５ａ）に向かう光を検出光として受光する受光装置（３１）を有する検出システム（３０）とを備え、第１露光領域（ＡＲ１）に形成される第１パターン（ＰＡ１）の像と第２露光領域（ＡＲ２）に形成される第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。
【００１０】
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。また、検出システムを用いて得られる情報に基づいて、例えば、第１パターンの像と第２パターンの像とを基板上の所定領域に所望の位置関係で形成することができる。
【００１１】
本発明の第３の態様に従えば、基板（Ｐ）を露光する露光装置であって、第１パターン（ＰＡ１）からの第１露光光（ＥＬ１）が入射するとともに、第１パターン（ＰＡ１）と異なる第２パターン（ＰＡ２）からの第２露光光（ＥＬ２）が入射する偏光分離光学素子（２０）と、第１パターン（ＰＡ１）に関連する第１マーク（ＲＭ１）と第２パターン（ＰＡ２）に関連する第２マーク（ＲＭ２）とを前記偏光分離光学素子（２０）を介して検出することで第１及び第２マーク（ＲＭ１、ＲＭ２）の位置を検出する検出システム（３０）とを備え、偏光分離光学素子（２０）からの第１露光光（ＥＬ１）及び第２露光光（ＥＬ２）を第１露光領域（ＡＲ１）及び第２露光領域（ＡＲ２）にそれぞれ照射して、第１露光領域（ＡＲ１）及び第２露光領域（ＡＲ２）に第１パターン（ＰＡ１）の像及び第２パターン（ＰＡ２）の像をそれぞれ形成して前記基板（Ｐ）上の所定領域を多重露光する露光装置（ＥＸ）が提供される。
【００１２】
本発明の第３の態様によれば、偏光分離光学素子と検出システムを用いて、第１パターンの像及び第２パターンの像を基板上の所定領域に所望の位置関係で形成しつつ、基板を効率良く多重露光できる。
【００１３】
本発明の第４の態様に従えば、上記態様の露光装置（ＥＸ）を用いて基板を露光すること（ＳＡ９、２０４）と、露光した基板を現像すること（２０４）と、現像した基板を加工すること（２０５）を含むデバイス製造方法が提供される。
【００１４】
本発明の第４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。
【００１５】
本発明の第５の態様に従えば、基板（Ｐ）を露光する露光方法であって、光学システム（ＰＬ）を介して第１パターン（ＰＡ１）からの第１露光光（ＥＬ１）を第１露光領域（ＡＲ１）に照射して第１露光領域（ＡＲ１）に前記第１パターン（ＰＡ１）の像を形成しつつ、光学システム（ＰＬ）を介して第１パターン（ＰＡ１）と異なる第２パターン（ＰＡ２）からの第２露光光（ＥＬ２）を第２露光領域（ＡＲ２）に照射して第２露光領域（ＡＲ２）に第２パターン（ＰＡ２）の像を形成することによって、第１パターン像と第２パターン像とで基板上の所定領域を多重露光すること（ＳＡ９）と、多重露光の動作の少なくとも一部と並行して、光学システム（ＰＬ）の少なくとも一部を介して第１パターン（ＰＡ１）の像と基板（Ｐ）との位置関係に関する情報、並びに第２パターン（ＰＡ２）の像と基板（Ｐ）との位置関係に関する情報を取得すること（ＳＡ１〜ＳＡ４、ＳＡ９）を含む露光方法が提供される。
【００１６】
本発明の第５の態様によれば、多重露光の動作の少なくとも一部と並行して、第１パターンの像と第２パターンの像と基板との位置関係に関する情報を取得することができるので、基板上の所望の位置に確実にパターンを重ね合わせて形成することができる。
【００１７】
本発明の第６の態様に従えば、基板（Ｐ）を露光する露光方法であって、光学素子（２０）を介して第１パターン（ＰＡ１）からの第１露光光（ＥＬ１）を第１露光領域（ＡＲ１）に照射して第１露光領域（ＡＲ１）に第１パターン（ＰＡ１）の像を形成しつつ、光学素子（２０）を介して第１パターン（ＰＡ１）と異なる第２パターン（ＰＡ２）からの第２露光光（ＥＬ２）を第２露光領域（ＡＲ２）に照射して第２露光領域（ＡＲ２）に第２パターン（ＰＡ２）の像を形成することによって、第１パターン（ＰＡ１）の像と第２パターン（ＰＡ２）の像とで基板上の所定領域を多重露光すること（ＳＡ９）と、光学素子（２０）から第１露光領域及び第２露光領域とは異なる領域に向かう光を検出光として受光すること（ＳＡ９）を含む露光方法が提供される。
【００１８】
本発明の第６の態様によれば、基板を効率良く多重露光できる。また、光学素子から第１露光領域及び第２露光領域とは異なる領域に向かう光を検出光として受光して得られる情報に基づいて、例えば、第１パターンの像と第２パターンの像とを基板上の所定領域に所望の位置関係で形成することができる。
【００１９】
本発明の第７の態様に従えば、基板（Ｐ）を露光する露光方法であって、第１パターン（ＰＡ１）からの第１露光光（ＥＬ１）と第１パターン（ＰＡ１）と異なる第２パターン（ＰＡ２）からの第２露光光（ＥＬ２）を偏光分離光学素子（２０）に入射することと、第１パターン（ＰＡ１）に関連する第１マーク（ＲＭ１）と第２パターン（ＰＡ２）に関連する第２マーク（ＲＭ２）を偏光分離光学素子（３０）を介した光で検出することで第１及び第２マーク（ＲＭ１，ＲＭ２）の位置を検出すること（ＳＡ１〜ＳＡ４、ＳＡ９）と、偏光分離光学素子（３０）からの第１露光光（ＥＬ１）及び第２露光光（ＥＬ２）を第１露光領域（ＡＲ１）及び第２露光領域（ＡＲ２）にそれぞれ照射して、第１露光領域（ＡＲ１）及び第２露光領域（ＡＲ２）に第１パターン（ＰＡ１）の像及び第２パターン（ＰＡ２）の像をそれぞれ形成して基板（Ｐ）上の所定領域を多重露光すること（ＳＡ９）を含む露光方法が提供される。
【００２０】
本発明の第７の態様によれば、偏光分離光学素子を介した光により第１パターンの像及び第２パターンの像を基板上の所定領域に所望の位置関係で形成しつつ、基板を効率良く多重露光できる。
【００２１】
本発明の第８の態様に従えば、デバイス製造方法であって、本発明の上記態様の露光方法により基板を露光すること（ＳＡ９，２０４）と、露光した基板を現像すること（２０４）と、現像した基板を加工すること（２０５）を含むデバイス製造方法が提供される。
【００２２】
本発明の第８の態様によれば、基板を効率良く多重露光できる露光方法を用いてデバイスを高スループットで製造することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、基板を効率良く多重露光することができる。また、多重露光によって、基板上の所望位置にパターンを形成することができる。したがって、所望の性能を有するデバイスを生産性良く製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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。
【００２５】
＜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。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、基板Ｐを保持して移動可能な基板ステージ４と、各ステージの位置情報を計測可能な計測システム３と、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、露光装置ＥＸ全体の動作を制御する制御装置５とを備えている。基板ステージ４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。また、制御装置５には、露光に関する各種情報を記憶する記憶装置６が接続されている。
【００２６】
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。さらに、第１、第２マスクＭ１、Ｍ２は種類が同一であるものとしたが、その種類が異なっていてもよい。例えば、第１、第２マスクＭ１、Ｍ２の一方がバイナリーマスクで、他方が位相シフトレチクルでもよい。
【００２７】
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とが入射する光学素子２０を有している。また、本実施形態においては、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とが所定位置関係で設定される。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とが同一位置に設定されている。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を光学素子２０へ導く第１光学系１１と、第２パターンＰＡ２からの第２露光光ＥＬ２を光学素子２０へ導く第２光学系１２と、光学素子２０からの第１露光光ＥＬ１及び第２露光光ＥＬ２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１３とを有している。光学素子２０は、第１光学系１１を介して入射された第１露光光ＥＬ１の少なくとも一部と、第２光学系１２を介して入射された第２露光光ＥＬ２の少なくとも一部とを、第３光学系１３を介して第１露光領域ＡＲ１と第２露光領域ＡＲ２とにそれぞれ照射可能である。すなわち、本実施形態の投影光学系ＰＬは、光学素子２０からの第１露光光ＥＬ１の少なくとも一部と第２露光光ＥＬ２の少なくとも一部とを第１露光領域ＡＲ１と第２露光領域ＡＲ２とにそれぞれ照射可能である。
【００２８】
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に照射して、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パターンＰＡ２からの第２露光光ＥＬ２を第２露光領域ＡＲ２に照射して、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。すなわち、本実施形態の露光装置ＥＸは、第１照明系ＩＬ１より射出され、第１パターンＰＡ１及び投影光学系ＰＬを介して第１露光領域ＡＲ１に照射される第１露光光ＥＬ１によって、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照明系ＩＬ２より射出され、第２パターンＰＡ２及び投影光学系ＰＬを介して第２露光領域ＡＲ２に照射される第２露光光ＥＬ２によって、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。投影光学系ＰＬは、第１露光領域ＡＲ１に形成される第１パターンＰＡ１の像と、第２露光領域ＡＲ２に形成される第２パターンＰＡ２の像の両方の像の形成に共通に使用されている。
【００２９】
そして、本実施形態の露光装置ＥＸは、第１露光領域ＡＲ１に形成される第１パターンＰＡ１の像と第２露光領域ＡＲ２に形成される第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（二重露光）する。
【００３０】
また、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軸方向とする。露光装置ＥＸは、基板Ｐ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軸方向に移動しつつ、投影光学系ＰＬ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とによって、第１露光領域ＡＲ１に形成される第１パターンＰＡ１の像と第２露光領域ＡＲ２に形成される第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。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Ｍ１をＹ軸方向に移動し、第２マスクＭ２を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マスクＭ１の走査方向（同期移動方向）をＹ軸方向とし、第２マスクＭ２の走査方向（同期移動方向）をＺ軸方向とする。
【００３１】
また、本実施形態の露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの少なくとも一部を介して検出光を受光する受光装置３１を有し、第１パターンＰＡ１の像と第２パターンＰＡ２の像と基板Ｐとの位置関係に関する情報を取得する検出システム３０を備えている。検出システム３０の受光装置３１は、本実施形態においては投影光学系ＰＬの鏡筒ＰＫに設けられている。第１光学系１１及び第２光学系１２を介して光学素子２０に入射した第１露光光ＥＬ１及び第２露光光ＥＬ２のうち、光学素子２０から第１露光領域ＡＲ１及び第２露光領域ＡＲ２のいずれにも向かわない、すなわち、第１露光領域ＡＲ１及び第２露光領域ＡＲ２とは異なる方向または領域（ここでは受光装置３１の上面３５ａ）に向かう、第１露光光ＥＬ１及び第２露光光ＥＬ２の少なくとも一方の一部を検出光として受光する。なお、光学素子２０と受光装置３１との間には、光学素子２０からの光を受光装置３１へ導くために少なくとも一つの光学素子が配置されているが、説明を簡略化するために、図示省略されている。
【００３２】
本実施形態の光学素子２０は、第１露光光ＥＬ１及び第２露光光ＥＬ２のそれぞれを第１偏光状態の露光光と第２偏光状態の露光光とに分離する偏光分離光学素子（例えば、偏光ビームスプリッタ）を含む。投影光学系ＰＬは、光学素子２０で分離した第１パターンＰＡ１からの第１露光光ＥＬ１の一部と、光学素子２０で分離した第２パターンＰＡ２からの第２露光光ＥＬ２の一部とを、第１露光領域ＡＲ１と第２露光領域ＡＲ２とにそれぞれ照射する。また、受光装置３１は、光学素子２０に入射した第１露光光ＥＬ１及び第２露光光ＥＬ２のうち、その光学素子２０から第１露光領域ＡＲ１及び第２露光領域ＡＲ２のいずれにも向かわない、第１露光光ＥＬ１及び第２露光光ＥＬ２の少なくとも一方の一部を検出光として受光する。
【００３３】
まず、第１、第２照明系ＩＬ１、ＩＬ２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１照明系ＩＬ１の照明光学系は、例えば、照明条件を可変とする成形光学系、第１露光光ＥＬ１の照度分布を均一化する照度均一化部材（内面反射型インテグレータあるいはフライアイレンズなど）、第１照明領域ＩＡ１を規定するマスクブラインド系（マスキング・システム、又は可変視野絞りとも呼ばれる）、及びリレー光学系などを有する。第２照明系ＩＬ２も同様に、例えば、照明条件を可変とする成形光学系、第２露光光ＥＬ２の照度分布を均一化する照度均一化部材、第２照明領域ＩＡ２を規定するマスクブラインド系、及びリレー光学系などを有する。
【００３４】
第１照明系ＩＬ１に設けられた成形光学系は、例えば、交換可能な回折光学素子、間隔が可変である複数のプリズム（アキシコンなど）、及びズーム光学系（アフォーカル系）を有する。そして、回折光学素子の交換、プリズムの移動（上記間隔の変更）、及びズーム光学系の移動の少なくとも１つによって、投影光学系ＰＬの瞳面と光学的に共役となる照明光学系の瞳面上での第１露光光ＥＬ１の強度分布を変更する（換言すれば、照明光学系の瞳面に形成される２次光源の形状及び／又は大きさを変更する）。これにより、第１マスクＭ１の照明条件が変更される。従って、照明光学系は、第１マスクＭ１のパターンに対応した照明条件を設定できるとともに、そのパターンの変更に応じて照明条件の変更も行うことが可能である。
【００３５】
第１照明系ＩＬ１に設けられたマスクブラインド系は、その少なくとも一部、例えば独立に可動な複数の遮光板（マスキング・ブレード）が、照明光学系内で第1マスクＭ１の表面と光学的にほぼ共役な面に配置され、その複数の遮光板の少なくとも１つの移動によって、第1マスクＭ１上の照明領域ＩＡ１の大きさ（幅）などを変更する。従って、このマスクブラインド系によって、第１露光領域ＡＲ１（投影光学系ＰＬに関して第１照明領域ＩＡ１と共役な、第１パターンＰＡ１の像の投影領域）の大きさ（幅）などを調整できる。すなわち、第１露光領域ＡＲ１に照射される第１露光光ＥＬ１による基板の走査露光の開始及び終了を制御可能となっている。これにより、１回の走査露光動作によって多重露光すべき基板Ｐ上の１つのショット領域以外での不要な露光が防止される。なお、光源装置を制御してその不要な露光を防止してもよい。
【００３６】
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２照明系ＩＬ２の照明光学系は、その構成が第１照明系ＩＬ１の照明光学系と同一であるので、その詳細な説明は省略する。なお、第１照明系ＩＬ１と第２照明系ＩＬ２とでその一部（例えば、光源装置、あるいは照明光学系の一部）を兼用してもよい。
【００３７】
第１、第２照明系ＩＬ１、ＩＬ２のそれぞれから射出される第１、第２露光光ＥＬ１、ＥＬ２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）、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露光光ＥＬ１、ＥＬ２として、ＡｒＦエキシマレーザ光が用いられる。
【００３８】
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（エキシマレーザ光源装置）を有している。また本実施形態においては、第１照明系ＩＬ１は、第１偏光状態の第１露光光ＥＬ１で第１マスクＭ１の第１パターンＰＡ１を照明し、第２照明系ＩＬ２は、第２偏光状態の第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。より具体的には、本実施形態においては、第１照明系ＩＬ１は、Ｐ偏光成分が主成分（例えば、Ｐ偏光成分が９０％以上）である第１露光光ＥＬ１で第１マスクＭ１を照明し、第２照明系ＩＬ２は、Ｓ偏光成分が主成分（例えば、Ｓ偏光成分が９０％以上）である第２露光光ＥＬ２で第２マスクＭ２を照明する。
【００３９】
なお、１つの光源装置から射出された露光光を第１偏光状態の第１露光光ＥＬ１と第２偏光状態の第２露光光ＥＬ２とに分離し、それら第１露光光ＥＬ１と第２露光光ＥＬ２とで第１パターンＰＡ１と第２パターンＰＡ２とを照明するようにしてもよい。
【００４０】
次に、第１マスクステージ１について説明する。第１マスクステージ１は、例えば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を保持して、少なくともＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ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ＸＹ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３のレーザ干渉計３０１によって計測される。レーザ干渉計３０１は、第１マスクステージ１上に設けられた反射面３０１Ｋ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５は、レーザ干渉計３０１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。
【００４１】
次に、第２マスクステージ２について説明する。第２マスクステージ２は、例えば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を保持して、少なくともＺ軸、Ｘ軸、及びθＹ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ＸＺ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３のレーザ干渉計３０２によって計測される。レーザ干渉計３０２は、第２マスクステージ２上に設けられた反射面３０２Ｋ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５は、レーザ干渉計３０２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。
【００４２】
図２（Ａ）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、図２（Ｂ）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２に示すように、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ＸＹ平面とがほぼ平行となるように、第１マスクＭ１を保持し、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ＸＺ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）に設定されており、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。
【００４３】
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Ｙ軸方向に移動可能である。また、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Ｚ軸方向に移動可能である。制御装置５は、基板Ｐ上の一つのショット領域を露光するとき、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Ｙ軸方向に移動する。また、制御装置５は、基板Ｐ上の一つのショット領域を露光するとき、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Ｚ軸方向に移動する。
【００４４】
また、第１マスクＭ１は、第１パターンＰＡ１と所定位置関係で形成された第１アライメントマークＲＭ１を備えており、第２マスクＭ２は、第２パターンＰＡ２と所定位置関係で形成された第２アライメントマークＲＭ２を備えている。本実施形態では、第１、第２アライメントマークＲＭ１、ＲＭ２はそれぞれ２次元マーク、例えば十字状マークを含む。
【００４５】
第１アライメントマークＲＭ１は、第１マスクＭ１のうち、第１パターンＰＡ１が形成された第１パターン形成面内の所定領域に複数形成されている。図２（Ａ）に示すように、第１アライメントマークＲＭ１は、第１マスクＭ１の第１パターン形成領域ＳＡ１の＋Ｘ側及び−Ｘ側のエッジ領域のそれぞれにおいて、第１マスクＭ１の走査方向（Ｙ軸方向）に沿って複数並んで形成されている。従って、第１アライメントマークＲＭ１はその全てが、第１照明領域ＩＡと第１マスクＭ１との相対移動によって第１照明系ＩＬ１からの第１露光光ＥＬ１で照明される。第２アライメントマークＲＭ２は、第２マスクＭ２のうち、第２パターンＰＡ２が形成された第２パターン形成面内の所定領域に複数形成されている。図２（Ｂ）に示すように、第２アライメントマークＲＭ２は、第２マスクＭ２の第２パターン形成領域ＳＡ２の＋Ｘ側及び−Ｘ側のエッジ領域のそれぞれにおいて、第２マスクＭ２の走査方向（Ｚ軸方向）に沿って複数並んで形成されている。従って、第２アライメントマークＲＭ２はその全てが、第２照明領域ＩＡ２と第２マスクＭ２との相対移動によって第２照明系ＩＬ２からの第２露光光ＥＬ２で照明される。また、本実施形態においては、第１アライメントマークＲＭ１と第２アライメントマークＲＭ２とは、互いに対応するように第１マスクＭ１上及び第２マスクＭ２上のそれぞれに形成されている。なお、第１、第２アライメントマークＲＭ１、ＲＭ２はその数や配置が図２に限定されるものでなく、例えば第１、第２アライメントマークＲＭ１、ＲＭ２を第１、第２パターン形成面の外側に形成してもよい。
【００４６】
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。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。投影光学系ＰＬの複数の光学素子は鏡筒ＰＫで保持されている。
【００４７】
本実施形態の投影光学系ＰＬは、複数の光学素子を含み、第１パターンＰＡ１からの第１露光光ＥＬ１を光学素子２０へ導く第１光学系１１と、複数の光学素子を含み、第２パターンＰＡ２からの第２露光光ＥＬ２を光学素子２０へ導く第２光学系１２と、複数の光学素子を含み、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３光学系１３とを備えている。
【００４８】
光学素子２０は、第１マスクＭ１の第１パターンＰＡ１からの第１露光光ＥＬ１が入射する第１入射面２１と、第２マスクＭ２の第２パターンＰＡ２からの第２露光光ＥＬ２が入射する第２入射面２２とを有している。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１１を介して光学素子２０の第１入射面２１に入射する。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２光学系１２を介して光学素子２０の第２入射面２２に入射する。すなわち、第１露光光ＥＬ１と第２露光光ＥＬ２とは光学素子２０に対して異なる方向（ここでは直交する方向）から入射する。上述のように、光学素子２０は、偏光分離光学素子（偏光ビームスプリッタ）であり、第１偏光状態の第１露光光ＥＬ１はＰ偏光成分を主成分とする露光光であり、第２偏光状態の第２露光光ＥＬ２はＳ偏光成分を主成分とする露光光である。本実施形態においては、第１パターンＰＡ１から第１入射面２１を介して光学素子２０に入射した第１露光光ＥＬ１の一部（Ｐ偏光成分）は、所定面（偏光分離面）２５を透過して、光学素子２０の第１射出面２３より射出され、第２パターンＰＡ２から第２入射面２２を介して光学素子２０に入射した第２露光光ＥＬ２の一部（Ｓ偏光成分）は、所定面２５で反射して光学素子２０の第１射出面２３より射出される。すなわち、光学素子２０に異なる方向から入射した第１露光光ＥＬ１の一部と第２露光光ＥＬ２の一部は光学素子２０の同一面（第１射出面２３）から同一の方向に射出する。ここでは「Ｐ偏光成分」は偏光分離面２５への入射光（第１露光光ＥＬ１）の入射面に対して平行な（入射面内で振動する）直線偏光であり、「Ｓ偏光成分」は偏光分離面２５への入射光（第２露光光ＥＬ２）の入射面に対して垂直な（入射面に直交する面内で振動する）直線偏光である。そして、第１射出面２３より射出された第１露光光ＥＬ１と第２露光光ＥＬ２とは、第３光学系１３を介して、第１露光領域ＡＲ１と第２露光領域ＡＲ２とにそれぞれ照射される。
【００４９】
一方、第１パターンＰＡ１から第１入射面２１を介して光学素子２０に入射した第１露光光ＥＬ１の他部（Ｓ偏光成分）は、第１露光領域ＡＲ１に向かわずに、所定面２５で反射して光学素子２０の第２射出面２４より射出され、第２パターンＰＡ２から第２入射面２２を介して光学素子２０に入射した第２露光光ＥＬ２の他部（Ｐ偏光成分）は、第２露光領域ＡＲ２に向かわずに、所定面２５を透過して光学素子２０の第２射出面２４より射出される。すなわち、光学素子２０に異なる方向から入射した第１露光光ＥＬ１の他部と第２露光光ＥＬ２の他部は光学素子２０の同一面（第２射出面２４）から同一の方向に射出して、受光装置３１に向かう。
【００５０】
なお、以下の説明において、光学素子２０の第１射出面２３から射出される第１露光光ＥＬ１の一部（Ｐ偏光成分）及び第２露光光ＥＬ２の一部（Ｓ偏光成分）を適宜第１露光光ＥＬ１（Ｐ）及び第２露光光ＥＬ２（Ｓ）とそれぞれ称し、第２射出面２４から射出される第１露光光ＥＬ１の一部（Ｓ偏光成分）及び第２露光光ＥＬ２の一部（Ｐ偏光成分）を適宜第１露光光ＥＬ１（Ｓ）及び第２露光光ＥＬ２（Ｐ）とそれぞれ称する。
【００５１】
図１に示すように、光学素子２０の第２射出面２４から射出される第１露光光ＥＬ１（Ｓ）及び第２露光光ＥＬ２（Ｐ）が照射可能な位置には、検出システム３０の受光装置３１が配置されている。本実施形態においては、受光装置３１は、投影光学系ＰＬの鏡筒ＰＫに設けられているが、投影光学系ＰＬ（鏡筒ＰＫ）とは別の部材、例えばアライメント系７などが設けられる計測フレーム（不図示）などに配置してもよい。受光装置３１は、光学素子２０から第１露光領域ＡＲ１及び第２露光領域ＡＲ２のいずれにも向かわない、第２射出面２４から射出される第１露光光ＥＬ１（Ｓ）及び第２露光光ＥＬ２（Ｐ）を受光可能である。
【００５２】
また、本実施形態の露光装置ＥＸには、投影光学系ＰＬによる第１パターンＰＡ１の像及び第２パターンＰＡ２の像の結像特性（結像状態）をそれぞれ独立に調整可能な第１結像特性調整装置ＬＣ１及び第２結像特性調整装置ＬＣ２が設けられている。第１、第２結像特性調整装置ＬＣ１、ＬＣ２は、投影光学系ＰＬの複数の光学素子の少なくとも１つを移動可能な光学素子駆動機構を含む。
【００５３】
第１結像特性調整装置ＬＣ１は、第１光学系１１の少なくとも一つの特定の光学素子を、第１光学系１１の光軸と平行なＺ軸方向、及び光軸に垂直な方向（Ｘ軸、Ｙ軸方向）に移動可能であるとともに、光軸と直交するＸＹ平面に対して傾斜可能（すなわち、θＸ、θＹ方向に回転可能）である。第１パターンＰＡ１からの第１露光光ＥＬ１は、第１光学系１１、光学素子２０、及び第３光学系１３を介して第１露光領域ＡＲ１に照射され、第１結像特性調整装置ＬＣ１は、第１光学系１１の特定の光学素子を駆動することによって、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の像の結像特性を調整可能である。
【００５４】
第２結像特性調整装置ＬＣ２は、第２光学系１２の少なくとも一つの特定の光学素子を、第２光学系１２の光軸と平行なＹ軸方向、及び光軸に垂直な方向（Ｘ軸、Ｚ軸方向）に移動可能であるとともに、光軸と直交するＸＺ平面に対して傾斜可能（すなわち、θＸ、θＺ方向に回転可能）である。第２パターンＰＡ２からの第２露光光ＥＬ２は、第２光学系１２、光学素子２０、及び第３光学系１３を介して第２露光領域ＡＲ２に照射され、第２結像特性調整装置ＬＣ２は、第２光学系１２の特定の光学素子を駆動することによって、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の像の結像特性を調整可能である。
【００５５】
第１、第２結像特性調整装置ＬＣ１、ＬＣ２は、制御装置５によって制御される。制御装置５は、第１、第２結像特性調整装置ＬＣ１、ＬＣ２を用いて、投影光学系ＰＬ（第１、第２光学系１１、１２）の特定の光学素子を駆動することで、投影光学系ＰＬの各種収差（例えば、ディストーション、非点収差、球面収差、波面収差等）、投影倍率及び像面位置（焦点位置）等を含む結像特性を調整することができる。
【００５６】
また、制御装置５は、第１、第２結像特性調整装置ＬＣ１、ＬＣ２を用いて、第１、第２パターンＰＡ１、ＰＡ２の像のＸＹ方向、及び／又はθＺ方向の位置調整（すなわち、シフト調整、及び／又はローテーション調整）を行うこともできる。
【００５７】
すなわち、制御装置５は、第１、第２結像特性調整装置ＬＣ１、ＬＣ２を用いて、第１、第２パターンＰＡ１、ＰＡ２それぞれの像の状態（大きさ、歪み等）の調整、第１、第２パターンＰＡ１、ＰＡ２それぞれの像が形成される投影光学系ＰＬの像面のＺ軸方向の位置調整、及びθＸ、θＹ方向の傾斜調整、並びに第１、第２パターンＰＡ１、ＰＡ２それぞれの像のＸ軸方向、Ｙ軸方向、θＺ方向の位置調整を行うことができる。
【００５８】
なお、本実施形態では第１、第２結像特性調整装置ＬＣ１、ＬＣ２によってそれぞれ移動する第１、第２光学系１１、１２の少なくとも１つの光学素子は、レンズに限られるものでなく他の光学素子、例えば平行平面板、あるいは反射素子などでもよい。また、本実施形態では２つの結像特性調整装置（ＬＣ１、ＬＣ２）を設けるものとしたが、１つの結像特性調整装置を設けるだけでもよいし、あるいは３つ以上の結像特性調整装置を設けてもよい。例えば、第３光学系１３の少なくとも１つの光学素子を、第３光学系１３の光軸と平行なＺ軸方向、及びＸ軸、Ｙ軸方向に移動可能、かつθＸ、θＹ方向に回転可能とする結像特性調整装置を設けてもよい。さらに、本実施形態では、第１結像特性調整装置ＬＣ１がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ及びθＹ方向の５自由度の方向に、第２結像特性調整装置ＬＣ２がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ及びθＺ方向の５自由度の方向にそれぞれ光学素子を移動するものとしたが、光学素子の移動方向はこの５自由度の方向に限定されるものではない。また、本実施形態では結像特性調整装置が光学素子を移動する方式を採用するものとしたが、他の方式を代用あるいは併用してもよい。例えば、第１、第２結像特性調整装置ＬＣ１、ＬＣ２として、鏡筒ＰＫの内部に保持されている一部の光学素子間の空間の気体の圧力を調整する圧力調整機構を用いてもよい。
【００５９】
なお、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備えた露光装置については、例えば特開昭６０−７８４５４号公報（対応米国特許第４,６６６,２７３号）、特開平１１−１９５６０２号公報（対応米国特許第６,２３５,４３８号）、国際公開第０３／６５４２８号パンフレット（対応米国特許出願公開第２００５／０２０６８５０号）等に開示されている。
【００６０】
次に、基板ステージ４について説明する。基板ステージ４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４は、例えばエアベアリングによりベース部材ＢＰ上で非接触支持されるとともに、基板Ｐを保持する基板ホルダ４Ｈを有している。基板ホルダ４Ｈ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４は、例えば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４Ｄの駆動により、基板Ｐを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。
【００６１】
基板ステージ４（ひいては基板Ｐ）の位置情報は、計測システム３のレーザ干渉計３０４によって計測される。レーザ干渉計３０４は、基板ステージ４に設けられた反射面３０４Ｋを用いて基板ステージ４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４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５は、レーザ干渉計３０４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４Ｄを駆動し、基板ステージ４に保持されている基板Ｐの位置制御を行う。なお、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ＰのＺ軸方向の位置情報を計測してその面位置情報を検出する多点位置検出系を用いることができる。本実施形態では、この複数の計測点はその少なくとも一部が第１、第２露光領域ＡＲ１、ＡＲ２内に設定されるが、例えば後述の液浸露光装置の例では、全ての計測点が第１、第２露光領域ＡＲ１、ＡＲ２（または液浸領域）の外側に設定されてもよい。また、レーザ干渉計３０４は基板ステージ４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、フォーカス・レベリング検出系は設けなくてもよい。あるいは、複数の計測点が第１、第２露光領域ＡＲ１、ＡＲ２の内部及び／又は外部に配置され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、例えば投影光学系ＰＬから離して設けてもよい。
【００６２】
また、基板ステージ４には、例えば特開２００２−１４００５号公報（対応する米国特許出願公開第２００２／００４１３７７号明細書）等に開示されているような空間像計測器１６２の少なくとも一部が配置されている。制御装置５は、空間像計測器１６２を用いて、計測システム３で規定されるＸＹ座標系内における第１露光領域ＡＲ１に形成される第１パターンＰＡ１の像の位置情報、及び第２露光領域ＡＲ２に形成される第２パターンＰＡ２の像の位置情報の少なくとも一方を取得することができる。本実施形態では、空間像計測器１６２によって第１、第２マスクＭ１、Ｍ２の第１、第２アライメントマークＲＭ１、ＲＭ２の像の少なくとも一方を検出するので、ＸＹ座標系における第１、第２パターンＰＡ１、ＰＡ２の投影位置の少なくとも一方も求めることができる。
【００６３】
また、図１に示すように、本実施形態の露光装置ＥＸは、基板ステージ４上に設けられた基準マークＦＰと、基板Ｐ上に設けられたアライメントマークＡＭとを検出するアライメント系７を備えている。アライメント系７は、投影光学系ＰＬの近傍に設けられたオフアクシス方式のアライメント系であって、例えば特開平４−６５６０３号（対応米国特許第５，４９３，４０３号）、米国特許第５,６４６,４１３号などに開示されているような、基板Ｐ上の感光材を感光させないブロードバンドな検出光束を対象マーク（基板Ｐに形成されたアライメントマークＡＭ、及び基板ステージ４上に形成された基準マークＦＰ等）に照射し、その対象マークからの反射光により受光面に結像された対象マークの像と指標（アライメント系７内に設けられた指標板上の指標マーク）の像とを撮像素子（ＣＣＤ等）を用いて撮像し、それらの撮像信号を画像処理することでマークの位置を計測するＦＩＡ（Field Image Alignment）方式のアライメント系である。この指標は、計測システム３で規定されるＸＹ座標系内におけるアライメント系７の検出基準位置を規定するものである。アライメント系７は、検出対象マークの像と指標との位置関係（位置ずれ）を検出し、制御装置５はその検出された位置関係と、アライメント系７によるマーク検出時に計測システム３から得られる基板ステージ４の位置情報に基づいて、計測システム３で規定されるＸＹ座標系内における検出対象マークの位置（座標値）を検出することができる。なお、アライメント系７のベースライン量、すなわちＸＹ座標系内におけるアライメント系７の検出基準位置と、第１、第２パターンＰＡ１、ＰＡ２の像の少なくとも一方の投影位置との距離は、空間像計測器１６２による第１、第２マスクＭ１、Ｍ２の第１、第２アライメントマークＲＭ１、ＲＭ２の像の少なくとも一方の検出と、アライメント系７による基準マークＦＰの検出とによって求められ、記憶装置６に記憶されている。また、本実施形態では基板ＰのアライメントマークＡＭ及び基準マークＦＰがそれぞれ２次元マーク、例えばＸ軸、Ｙ軸方向にそれぞれ周期的に配列される２つの周期マークを含む。
【００６４】
図３は、基板Ｐ上のショット領域Ｓと第１、第２露光領域ＡＲ１、ＡＲ２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）に設定されており、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。なお、上述したように、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とは重複（一致）している。なお、図３には、基板Ｐ上のショット領域Ｓの位置情報を検出するためのアライメントマークＡＭの一例も示されている。本実施形態では、ショット領域ＳのＹ軸方向の両側にそれぞれアライメントマークＡＭが形成されているが、アライメントマークＡＭの個数や位置はこれに限定されるものではない。
【００６５】
基板ステージ４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Ｒ２に対してＹ軸方向に移動可能である。制御装置５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４を制御して基板ＰをＹ軸方向に移動する。
【００６６】
次に、検出システム３０について説明する。図４は、検出システム３０を示す概略構成図である。検出システム３０は、第１パターンＰＡ１の像と第２パターンＰＡ２の像と基板Ｐ上のショット領域Ｓとの位置関係に関する情報を取得するためのものであって、投影光学系ＰＬの少なくとも一部を介して第１露光光ＥＬ１及び第２露光光ＥＬ２の少なくとも一方の一部を受光可能な受光装置３１を備えている。本実施形態においては、受光装置３１は、光学素子２０の第２射出面２４から射出される第１露光領域ＡＲ１及び第２露光領域ＡＲ２のいずれにも向かわない第１露光光ＥＬ１（Ｓ）及び第２露光光ＥＬ２（Ｐ）を、上述の位置関係に関する情報を取得するための検出光として受光する。
【００６７】
図４において、受光装置３１は、第１露光光ＥＬ１（Ｓ）及び第２露光光ＥＬ２（Ｐ）が透過可能な透過部（開口）３６が形成された板部材３５と、板部材３５の透過部３６（第１の位置）を通過した光を所定の光学系３３を介して受光する受光素子３２とを備えている。第１、第２露光光ＥＬ１（Ｓ）、ＥＬ２（Ｐ）は、光学素子２０の第２射出面２４より射出し、受光装置３１の光学系３３を介して受光素子３２の受光面３２ａに照射される。
【００６８】
板部材３５は、例えば石英などによって形成されており、第１、第２露光光ＥＬ１（Ｓ）、ＥＬ２（Ｐ）が透過可能である。透過部３６は、板部材３５の上面３５ａに、例えばＣｒ（クロム）等の金属で形成された遮光領域に開口を形成したものである。透過部３６は、アライメントマークＲＭ１，ＲＭ２の配置に合わせて、Ｘ軸方向に離れた二箇所に設けられている。板部材３５の透過部（開口）３６を通過した光は、光学系３３を介して受光素子３２に受光される。受光素子３２は、例えば撮像素子（ＣＣＤ等）、フォト・マルチプライヤ・チューブ（ＰＭＴ、光電子増倍管）等の光電変換素子を含む。
【００６９】
受光装置３１の板部材３５の上面３５ａは、投影光学系ＰＬの物体面（不図示）、及び像面（不図示）と光学的に共役な位置（又はその近傍）に配置されている。すなわち、受光装置３１の板部材３５の上面３５ａは、第１、第２マスクＭ１，Ｍ２の第１、第２パターン形成面、及び基板Ｐの表面と光学的に共役な位置（又はその近傍）に配置されている。また、受光装置３１の板部材３５の上面３５ａと受光素子３２の受光面３２ａとは、光学系３３を介して光学的に互いに共役である。したがって、第１露光領域ＡＲ１，第２露光領域ＡＲ２と同様の位置関係で、板部材３５の上面３５ａに第１露光光ＥＬ１（Ｓ），第２露光光ＥＬ２（Ｐ）が入射する。
【００７０】
図５は、受光装置３１の板部材３５の上面３５ａを示す図である。第１、第２照明系ＩＬ１、ＩＬ２より第１、第２露光光ＥＬ１、ＥＬ２を射出し、投影光学系ＰＬに入射させた場合、板部材３５の上面３５ａに、第１露光光ＥＬ１（Ｓ）と第２露光光ＥＬ２（Ｐ）とが入射する。図３に示したように、本実施形態においては、投影光学系ＰＬの像面において、第１露光領域ＡＲ１と第２露光領域ＡＲ２とが重複する。したがって、投影光学系ＰＬの物体面、及び像面と光学的に共役な位置に配置されている板部材３５の上面３５ａにおいて、第１露光光ＥＬ１（Ｓ）が照射される領域ＡＲ１’と、第２露光光ＥＬ２（Ｐ）が照射される領域ＡＲ２’とは重複するように形成される。
【００７１】
ここで、以下の説明において、受光装置３１の板部材３５の上面３５ａの、第１露光光ＥＬ１が照射される領域ＡＲ１’を適宜、第１検出光領域ＡＲ１’と称し、第２露光光ＥＬ２が照射される領域ＡＲ２’を適宜、第２検出光領域ＡＲ２’と称する。
【００７２】
上述したように、板部材３５の上面３５ａは、投影光学系ＰＬの物体面、及び像面と光学的に共役な位置（又はその近傍）に配置されているので、板部材３５の上面３５ａ上の第１検出光領域ＡＲ１’に照射される第１露光光ＥＬ１（Ｓ）によって、第１検出光領域ＡＲ１’に第１パターンＰＡ１の像が形成され、受光面３２ａ上の第２検出領域ＡＲ２’に照射される第２露光光ＥＬ２（Ｐ）によって、第２検出光領域ＡＲ２’に第２パターンＰＡ２の像が形成される。
【００７３】
また、図２を参照して説明したように、本実施形態においては、第１マスクＭ１上の第１アライメントマークＲＭ１は、第１照明領域ＩＡ１の内側に配置可能となっているので、第１照明系ＩＬ１からの第１露光光ＥＬ１で照明できる。また、第２マスクＭ２上の第２アライメントマークＲＭ２は、第２照明領域ＩＡ２の内側に配置可能となっているので、第２照明系ＩＬ２からの第２露光光ＥＬ２で照明できる。したがって、板部材３５の上面３５ａ上の第１検出光領域ＡＲ１’には、第１アライメントマークＲＭ１の像も形成され、板部材３５の上面３５ａ上の第２検出領域ＡＲ２’には、第２アライメントマークＲＭ２の像も形成される。すなわち、本実施形態においては、板部材３５の上面３５ａには、投影光学系ＰＬの光学素子２０等を介して、第１アライメントマークＲＭ１の像と、第２アライメントマークＲＭ２の像とが形成される。
【００７４】
そして、図５に示すように、受光装置３１の透過部３６は、板部材３５の上面３５ａにおいて、第１アライメントマークＲＭ１の像、及び第２アライメントマークＲＭ２の像が形成可能な位置（二箇所）に配置されている。また、上述したように、受光素子３２の受光面３２ａは、板部材３５の透過部３６と光学系３３に関して共役な位置に配置されているので、受光装置３１の受光面３２ａには、第１，第２パターンＰＡ１，ＰＡ２の像は形成されず、第１アライメントマークＲＭ１と第２アライメントマークＲＭ２の少なくとも一方の像のみが形成可能である。
【００７５】
このように、本実施形態においては、受光装置３１（受光素子３２）は、第１アライメントマークＲＭ１からの第１露光光ＥＬ１（Ｓ）と第２アライメントマークＲＭ２からの第２露光光ＥＬ２（Ｐ）とを、光学素子２０を含む投影光学系ＰＬの一部を介して検出光として受光する。
【００７６】
図６は、第１アライメントマークＲＭ１の像が、受光面３２ａに形成されている状態の一例を示す模式図である。図６に示すように、本実施形態の検出システム３０の受光装置３１の受光面３２ａ上には、板部材３５の透過部（開口）３６の４つのエッジの像が矩形状に形成されており、透過部３６のエッジ像の内側に第１アライメントマークＲＭ１の像が形成される。透過部３６（透過部３６のエッジ像）は、第１、第２パターンＰＡ１、ＰＡ２の像の位置情報を求めるときの基準となる。第１マスクＭ１上の第１パターンＰＡ１と第１アライメントマークＲＭ１とは所定位置関係で形成されている。また、第１アライメントマークＲＭ１の像と透過部３６のエッジ像との位置関係と、第１露光領域ＡＲ１における第１アライメントマークＲＭ１の投影位置（第１パターン像の投影位置）とは、後述するように予め関連付けされる。従って、後述するように、受光素子３２の受光面３２ａに投影光学系ＰＬの一部を介して形成される第１アライメントマークＲＭ１の像と透過部３６のエッジ像との位置関係を求めることによって、第１露光領域ＡＲ１に形成される第１アライメントマークＲＭ１の像、ひいては第１パターンＰＡ１の像の位置情報、及び／又は第１パターンＰＡ１（第１マスクＭ１）の位置情報（目標位置から位置ずれ情報など）を取得することができる。すなわち、制御装置５は、受光装置３１の受光結果に基づいて、第１露光領域ＡＲ１に形成される第１パターンＰＡ１の像の位置情報、及び／又は第１パターンＰＡ１（第１マスクＭ１）の位置情報を取得することができる。なお、制御装置５が取得する位置情報は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に関する位置情報だけでなく、回転情報も含む。
【００７７】
同様にして、制御装置５は、受光装置３１の受光結果（受光素子３２の受光面３２ａに形成される第２アライメントマークＲＭ２の像と透過部３６のエッジ像との位置関係）に基づいて、第２露光領域ＡＲ２に形成される第２パターンＰＡ２の像の位置情報、及び／又は第２パターンＰＡ２（第２マスクＭ２）の位置情報を取得することができる。
【００７８】
また、制御装置５は、受光装置３１の受光結果に基づいて、露光領域（ＡＲ１，ＡＲ２）内に形成される第１パターンの像と第２パターンの像との位置関係と、第１パターンＰＡ１（第１マスクＭ１）と第２パターンＰＡ２（第２マスクＭ２）との位置関係の少なくとも一方も取得することができる。
【００７９】
なお、図６に示すように、受光面３２ａ上に第２アライメントマークＲＭ２の像を形成せずに、第１アライメントマークＲＭ１の像のみを形成するためには、制御装置５は、第２照明系ＩＬ２からの第２露光光ＥＬ２の射出を停止した状態で、第１照明系ＩＬ１からの第１露光光ＥＬ１で第１アライメントマークＲＭ１を照明すればよい。
【００８０】
また、受光面３２ａ上に第１アライメントマークＲＭ１の像を形成せずに、第２アライメントマークＲＭ２の像のみを形成して、その受光面３２ａに形成される第２パターンＰＡ２の像の位置情報を求めるためには、制御装置５は、第１照明系ＩＬ１からの第１露光光ＥＬ１の射出を停止した状態で、第２照明系ＩＬ２からの第２露光光ＥＬ２で第２アライメントマークＲＭ２を照明すればよい。
【００８１】
なお、第１アライメントマークＲＭ１の像と第２アライメントマークＲＭ２の像とを同時に受光素子３２の受光面３２ａに形成してもよい。
【００８２】
図７は、第１アライメントマークＲＭ１の像及び第２アライメントマークＲＭ２の像が、受光素子３２の受光面３２ａに形成されている状態の一例を示す模式図である。図７に示すように、受光面３２ａ上には、第１パターンＰＡ１の像と第２パターンＰＡ２の像とが形成されている。検出システム３０は、受光装置３１の受光結果に基づいて、受光装置３１の受光面３２ａに投影光学系ＰＬの一部を介して形成される第１アライメントマークＲＭ１の像と透過部３６のエッジ像との位置関係、及び第２アライメントマークＲＭ２の像と透過部３６のエッジ像との位置関係を求めることができる。第１マスクＭ１上の第１パターンＰＡ１と第１アライメントマークＲＭ１とは所定位置関係で形成されており、第２マスクＭ２上の第２パターンＰＡ２と第２アライメントマークＲＭ２とは所定位置関係で形成されている。このため、制御装置５は、受光装置３１の受光結果に基づいて、第１露光領域ＡＲ１に形成される第１パターンＰＡ１の像の位置情報と第２露光領域ＡＲ２に形成される第２パターンＰＡ２の像の位置情報と、露光領域（ＡＲ１，ＡＲ２）内における第１パターンＰＡ１の像と第２パターンＰＡ２の像との位置関係と、第１パターンＰＡ１の位置情報と、第２パターンＰＡ２の位置情報と、第１パターンＰＡ１と第２パターンＰＡ２との位置関係の少なくとも１つを求めることができる。
【００８３】
なお、受光装置３１の受光面３２ａ上に第１アライメントマークＲＭ１の像と第２アライメントマークＲＭ２の像とを同時に形成する場合、第１アライメントマークＲＭ１の像と第２アライメントマークＲＭ２の像を独立して検出しやすくするために、第１アライメントマークＲＭ１の形状と第２アライメントマークＲＭ２の形状を異ならせるようにしてもよい。
【００８４】
なお、図７に示すように、受光面３２ａ上に第１アライメントマークＲＭ１の像及び第２アライメントマークＲＭ２の像のそれぞれを形成するためには、制御装置５は、第１照明系ＩＬ１からの第１露光光ＥＬ１で第１アライメントマークＲＭ１を照明するとともに、第２照明系ＩＬ２からの第２露光光ＥＬ２で第２アライメントマークＲＭ２を照明すればよい。
【００８５】
次に、空間像計測器１６２について説明する。図８は、空間像計測器１６２を示す図である。制御装置５は、空間像計測器１６２を用いて、第１露光領域ＡＲ１に形成される第１パターンＰＡ１の像の位置情報、及び第２露光領域ＡＲ２に形成される第２パターンＰＡ２の像の位置情報を計測可能である。本実施形態においては、空間像計測器１６２の少なくとも一部は、投影光学系ＰＬの像面側に配置可能な基板ステージ４に設けられている。図８に示すように、本実施形態においては、基板ステージ４上に、光が透過可能な透過部（開口）ＦＭ’を有する基準板５０が設けられ、その基準板５０の下方（−Ｚ方向）に、基板ステージ４の内部空間５８が形成されている。内部空間５８には、投影光学系ＰＬにより基板ステージ４上に照射される検出光を受光する空間像検出器１６２の一部が設けられている。空間像検出器１６２は、基準板５０の下方に設けられた光学系１６３と、光学系１６３を介した光を受光する受光素子１６４とを備えている。
【００８６】
基準板５０は、例えば石英などによって形成されており、第１露光光ＥＬ１（Ｐ）、第２露光光ＥＬ２（Ｓ）が透過可能である。透過部ＦＭ’は、例えばＣｒ（クロム）等の金属で形成された遮光領域に十字形状の開口（スリット）を形成したものである。基準板５０の透過部（開口）ＦＭ’に照射された光は、光学系１６３を介して受光素子１６４に受光される。この透過部ＦＭ’（第２の位置）は、第１、第２パターンＰＡ１、ＰＡ２の像の位置情報を求めるときの基準となる。以下の説明において、透過部ＦＭ’を適宜、基準透過部ＦＭ’と称する。
【００８７】
また、不図示ではあるが、基準板５０上には、アライメント系７で検出される基準マークＦＰが形成されている。基準透過部ＦＭ’と基準マークＦＰとは所定位置関係で設けられている。
【００８８】
次に、空間像計測器１６２を用いて第１パターンＰＡ１の像の位置情報を計測する動作の一例について説明する。制御装置５は、基板ステージ４をＸＹ方向に移動し、第１露光領域ＡＲ１に、基板ステージ４上の基準透過部ＦＭ’を配置する。また、制御装置５は、第１照明系ＩＬ１より、第１マスクＭ１の第１アライメントマークＲＭ１に、検出光として第１露光光ＥＬ１を照射する。上述のように、第１アライメントマークＲＭ１は第１照明領域ＩＡ１に配置可能であり、第１照明系ＩＬ１は、第１照明領域ＩＡ１に配置された第１アライメントマークＲＭ１を第１露光光ＥＬ１で照明可能である。そして、制御装置５は、計測システム３を用いて基板ステージ４の位置情報を計測しつつ、空間像計測器１６２により、第１露光光ＥＬ１で照明された第１アライメントマークＲＭ１の空間像を投影光学系ＰＬを介して計測する。なお上述のように、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とは重複しており、制御装置５は、第１アライメントマークＲＭ１の空間像を計測しているときには、第２照明系ＩＬ２からの第２露光光ＥＬ２の射出を停止する。これにより、空間像計測器１６２は、基準板５０上の基準透過部ＦＭ’と、第１マスクＭ１上の第１アライメントマークＲＭ１との位置関係を検出することができる。第１マスクＭ１上の第１パターンＰＡ１と第１アライメントマークＲＭ１とは所定位置関係で形成されているため、制御装置５は、第１パターンＰＡ１と基準透過部ＦＭ’との位置関係を求めることができるとともに、第１露光領域ＡＲ１に形成される第１パターンＰＡ１の像の投影位置と基準透過部ＦＭ’との位置関係を求めることができる。すなわち、制御装置５は、空間像計測器１６２の計測結果に基づいて、第１露光領域ＡＲ１に形成される第１パターンＰＡ１の像の位置情報を求めることができる。
【００８９】
また、空間像計測器１６２による計測中、受光装置３１の受光面３２ａ上にも、第１アライメントマークＲＭ１の像が形成される。図６等を参照して説明したように、制御装置５は、検出システム３０の検出結果に基づいて、受光装置３１の受光面３２ａ上に形成される第１アライメントマークＲＭ１の像と透過部３６のエッジ像との位置関係を求めることができる。また、上述したように、制御装置５は、空間像計測器１６２の計測結果に基づいて、第１露光領域ＡＲ１に形成される第１アライメントマークＦＭ１の像と基準透過部ＦＭ’との位置関係、及び第１露光領域ＡＲ１に形成される第１パターンＰＡ１の像と基準透過部ＦＭ’との位置関係を求めることができる。したがって、制御装置５は、検出システム３０の検出結果である受光面３２ａ上に形成される第１アライメントマークＲＭ１の像の位置情報（第１アライメントマークＲＭ１の像と透過部３６のエッジ像との位置関係）と、空間像計測器１６２の計測結果である第１露光領域ＡＲ１に形成される第１パターンＰＡ１の像の位置情報とを関連付けることができる。
【００９０】
したがって、制御装置５は、検出システム３０の受光装置３１の出力に基づいて、第１露光領域ＡＲ１に形成される第１パターンＰＡ１の像の位置情報、及び／又は第１パターンＰＡ１の位置情報を取得することができる。
【００９１】
同様にして、制御装置５は、検出システム３０の検出結果である受光面３２ａ上に形成される第２アライメントマークＲＭ２の像の位置情報（第２アライメントマークＲＭ２の像と透過部３６のエッジ像との位置関係）と、空間像計測器１６２の計測結果である第２露光領域ＡＲ２に形成される第２パターンＰＡ２の像の位置情報とを関連付けることができる。
【００９２】
したがって、制御装置５は、検出システム３０の受光装置３１の出力に基づいて、第２露光領域ＡＲ２に形成される第２パターンＰＡ２の像の位置情報、及び／又は第２パターンＰＡ２の位置情報を取得することができる。したがって、制御装置５は、検出システム３０の受光装置３１の出力に基づいて、露光領域（ＡＲ１，ＡＲ２）における第１パターンＰＡ１の像と第２パターンＰＡ２の像との位置関係も求めることができる。
【００９３】
なお、空間像計測器１６２を用いて第１パターンＰＡ１の像の位置情報（第１パターンＰＡ１の位置情報）を取得する場合に用いられる第１アライメントマークＲＭ１は、複数の第１アライメントマークＲＭ１のうち、特定の第１アライメントマークＲＭ１を用いることができる。あるいは、第１アライメントマークＲＭ１とは別の計測マークを第１マスクＭ１上に設け、その計測マークを用いてもよい。同様に、第２パターンＰＡ２の像の位置情報（第２パターンＰＡ２の位置情報）を取得する場合に用いられる第２アライメントマークＲＭ２は、複数の第２アライメントマークＲＭ２のうち、特定の第２アライメントマークＲＭ２を用いることができる。あるいは、第２アライメントマークＲＭ２とは別の計測マークを第２マスクＭ２上に設け、その計測マークを用いてもよい。すなわち、空間像計測器１６２の計測に用いられるマークは、受光装置３１の受光面３２ａに像が形成される第１、第２アライメントマークＲＭ１，ＲＭ２と所定の位置関係で形成されていればよい。これは、検出システム３０でも同様である。
【００９４】
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図９を参照して説明する。図９は、本実施形態に係る露光方法を説明するためのフローチャート図である。
【００９５】
まず、基板Ｐの露光を開始する前に、制御装置５は、図８等を参照して説明したように、空間像計測器１６２を用いて、第１露光領域ＡＲ１に形成される第１パターンＰＡ１の像の位置情報を取得する（ステップＳＡ１）。上述のように、空間像計測器１６２で第１パターンＰＡ１の像の位置情報を取得するために、第１露光光ＥＬ１（Ｐ）が基準板５０に照射されているとき、検出システム３０の受光装置３１の受光面３２ａにも第１露光光ＥＬ１（Ｓ）が照射されており、検出システム３０は、受光面３２ａに形成される第１アライメントマークＲＭ１の像と透過部３６のエッジ像との位置関係を検出する。上述のように、制御装置５は、空間像計測器１６２の計測結果と検出システム３０の検出結果に基づいて、第１露光領域ＡＲ１に形成される第１パターンＰＡ１の像の位置情報と、検出システム３０の検出結果とを関連付ける。制御装置５は、検出システム３０の検出結果と、第１露光領域ＡＲ１に形成される第１パターンＰＡ１の像の位置情報との関係を、記憶装置６に記憶する（ステップＳＡ２）。これ以降、制御装置５は、検出システム３０の受光装置３１の出力と、記憶装置６に記憶した情報とに基づいて、第１露光領域ＡＲ１に形成される第１パターンＰＡ１の像の位置情報を取得することができる。すなわち、制御装置５は、第１露光領域ＡＲ１に形成される第１パターンＰＡ１の像の位置情報の計測動作（空間像計測器１６２を用いた計測動作）を行うことなく、検出システム３０による検出動作を行うことで、検出システム３０の検出結果（受光装置３１の受光結果）と、記憶装置６に記憶した情報とに基づいて、第１露光領域ＡＲ１に形成される第１パターンＰＡ１の像の位置情報を取得することができる。
【００９６】
また、制御装置５は、図８等を参照して説明したように、空間像計測器１６２を用いて、第２露光領域ＡＲ２に形成される第２パターンＰＡ２の像の位置情報を取得する（ステップＳＡ３）。上述のように、空間像計測器１６２で第２パターンＰＡ２の像の位置情報を取得するために、第２露光光ＥＬ２が基準板５０に照射されているとき、検出システム３０の受光装置３１の受光面３２ａにも第２露光光ＥＬ２が照射されており、検出システム３０は、受光面３２ａに形成される第２アライメントマークＲＭ２の像と透過部３６のエッジ像との位置関係を検出する。そして、上述のように、制御装置５は、第２露光領域ＡＲ２に形成される第２パターンＰＡ２の像の位置情報と、検出システム３０の検出結果とを関連付ける。制御装置５は、検出システム３０の検出結果と、第２露光領域ＡＲ２に形成される第２パターンＰＡ２の像の位置情報との関係を、記憶装置６に記憶する（ステップＳＡ４）。これ以降、制御装置５は、検出システム３０の受光装置３１の出力と、記憶装置６に記憶した情報とに基づいて、第２露光領域ＡＲ２に形成される第２パターンＰＡ２の像の位置情報を取得することができる。すなわち、制御装置５は、第２露光領域ＡＲ２に形成される第２パターンＰＡ２の像の位置情報の計測動作（空間像計測器１６２を用いた計測動作）を行うことなく、検出システム３０による検出動作を行うことで、検出システム３０の検出結果（受光装置３１の受光結果）と、記憶装置６に記憶した情報とに基づいて、第２露光領域ＡＲ２に形成される第２パターンＰＡ２の像の位置情報を取得することができる。
【００９７】
次に、制御装置５は、基板ステージ４をＸＹ方向に移動し、アライメント系７の検出領域に、基板ステージ４上の基準マークＦＰを配置する。そして、制御装置５は、計測システム３を用いて、基板ステージ４の位置情報を計測しつつ、アライメント系７を用いて、基板ステージ４上の基準マークＦＰを検出する（ステップＳＡ５）。これにより、制御装置５は、計測システム３によって規定されるＸＹ座標系内におけるアライメント系７の検出基準位置と基準マークＦＰとの位置関係を求めることができる。
【００９８】
次に、制御装置５は、アライメント系７の検出基準位置と、第１パターンＰＡ１の像の投影位置との位置関係を導出する（ステップＳＡ６）。基準板５０上の基準透過部ＦＭ’と基準マークＦＰとは所定位置関係で形成されており、基準透過部ＦＭ’と基準マークＦＰとの位置関係は既知である。制御装置５は、ステップＳＡ１で求めた、第１パターンＰＡ１の像の投影位置と基準透過部ＦＭ’との位置関係と、ステップＳＡ６で求めた、アライメント系７の検出基準位置と基準マークＦＰとの位置関係と、既知である基準透過部ＦＭ’と基準マークＦＰとの位置関係とに基づいて、計測システム３によって規定されるＸＹ座標系内でのアライメント系７の検出基準位置と、第１マスクＭ１の第１パターンＰＡ１の像の投影位置との位置関係を導出することができる。すなわち、制御装置５は、ステップＳＡ１で求めた第１パターンＰＡ１の像の投影位置と、ステップＳＡ６で求めたアライメント系７の検出基準位置と、基準透過部ＦＭ’と基準マークＦＰとの位置関係とに基づき、アライメント系７のベースライン量を決定できる。本実施形態では、ステップＳＡ１で求めた第１パターンＰＡ１の像の投影位置を用いているが、ステップＳＡ３で求めた第２パターンＰＡ２の像の投影位置を代用あるいは併用してベースライン量を決定してもよい。
【００９９】
なお、アライメント系７による基準マークＦＰの検出の後、空間像計測器１６２による計測を行ってもよい。
【０１００】
次に、制御装置５は、基板ステージ４上の基板Ｐに対するアライメント処理を開始する。制御装置５は、基板ステージ４をＸＹ方向に移動し、アライメント系７の検出領域に、基板Ｐ上の各ショット領域Ｓ１〜Ｓ２１に対応して設けられている複数のアライメントマークＡＭの少なくとも一部を順次配置する。制御装置５は、計測システム３を用いて、基板ステージ４の位置情報を計測しつつ、アライメント系７を用いて、基板Ｐ上の複数のアライメントマークＡＭを順次検出する（ステップＳＡ７）。これにより、制御装置５は、計測システム３によって規定されるＸＹ座標系内でのアライメント系７の検出基準位置とアライメントマークＡＭとの位置関係を求めることができる。
【０１０１】
次に、制御装置５は、ステップＳＡ８で求めた、基板Ｐ上の各アライメントマークＡＭの位置情報に基づいて、アライメント系７の検出基準位置に対する、基板Ｐ上の複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ２１のそれぞれの位置情報を演算処理によって求める（ステップＳＡ８）。基板Ｐ上の複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ２１のそれぞれの位置情報を演算処理によって求める際には、例えば特開昭６１−４４４２９号公報（対応米国特許第４,７８０,６１７号）に開示されているような、所謂ＥＧＡ（エンハンスド・グローバル・アライメント）方式を用いて求めることができる。これにより、制御装置５は、アライメント系７によって、基板Ｐ上のアライメントマークＡＭの検出を行い、計測システム３で規定されるＸＹ座標系内における基板Ｐ上に設けられた複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ２１それぞれの位置座標（配列座標）を決定することができる。すなわち、制御装置５は、計測システム３で規定されるＸＹ座標系内において、アライメント系７の検出基準位置に対して、基板Ｐ上の各ショット領域Ｓ１〜Ｓ２１がどこに位置しているのかを知ることができる。
【０１０２】
制御装置５は、ステップＳＡ８で求めた、ＸＹ座標系内でのアライメント系７の検出基準位置と基板Ｐ上のショット領域Ｓ１〜Ｓ２１との位置関係（検出基準位置に対するショット領域の配列情報）、及びステップＳＡ６で求めた、ＸＹ座標系内での、アライメント系７の検出基準位置と、第１マスクＭ１の第１パターンＰＡ１の像の投影位置との位置関係（前述のベースライン量）に基づいて、ＸＹ座標系内での、基板Ｐ上のショット領域Ｓ１〜Ｓ２１と、第１マスクＭ１の第１パターンＰＡ１の投影位置との位置関係を導出する。すなわち、基板Ｐ上のショット領域毎に第１パターンＰＡ１の像が正確に露光されるＸＹ座標系での位置（座標値）を決定する。なお、本実施形態では第１パターンＰＡ１と第２パターンＰＡ２とは投影位置が同一であるので、この決定された位置に基づいて基板Ｐを移動することで、基板Ｐ上の各ショット領域に、所望の位置関係で、第１パターンＰＡ１の像と第２パターンＰＡ２の像とを形成することが可能となる。
【０１０３】
次に、制御装置５は、基板Ｐ上のショット領域Ｓの露光を開始する（ステップＳＡ９）。制御装置５は、第１パターンＰＡ１と第２パターンＰＡ２とを各走査方向（Ｙ軸方向、Ｚ軸方向）に移動するとともに、基板Ｐを走査方向（Ｙ軸方向）に移動しつつ、基板Ｐ上のショット領域Ｓを多重露光する。具体的には、制御装置５は、上述のステップＳＡ１，ＳＡ３，ＳＡ５〜ＳＡ８の結果に基づいて、露光領域（ＡＲ１，ＡＲ２）に所望のタイミングで第１、第２パターンが投影されるように、第１、第２マスクステージ１、２を移動するとともに、基板Ｐ上の各ショット領域内の所望位置にパターンが形成されるように基板ステージ４を移動する。制御装置５は、計測システム３を用いて、第１、第２マスクステージ１、２及び基板ステージ４の位置情報を検出しながら、第１マスクステージ１及び第２マスクステージ２による第１マスクＭ１及び第２マスクＭ２の各走査方向（Ｙ軸方向、Ｚ軸方向）への移動と、基板ステージ４による基板Ｐの走査方向（Ｙ軸方向）への移動とを同期して行いつつ、第１露光光ＥＬ１及び第２露光光ＥＬ２で、第１マスクＭ１の第１パターンＰＡ１及び第２マスクＭ２の第２パターンＰＡ２のそれぞれを照明し、基板Ｐ上の第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のそれぞれを照射して、基板Ｐのショット領域Ｓを多重露光する。
【０１０４】
制御装置５は、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、及び第２照明領域ＩＡ２に対する第２マスクＭ２のＺ軸方向への移動とを同期して行いつつ、第１露光光ＥＬ１及び第２露光光ＥＬ２を第１露光領域ＡＲ１及び第２露光領域ＡＲ２のそれぞれに照射して、基板Ｐ上のショット領域Ｓを多重露光する。本実施形態においては、基板Ｐの露光中に、例えば第１マスクＭ１が＋Ｙ方向に移動される場合、第２マスクＭ２は＋Ｚ方向に移動され、基板Ｐは＋Ｙ方向に移動される。
【０１０５】
図１０は、基板Ｐを保持した基板ステージ４の平面図である。図１０に示すように、基板Ｐ上には、露光対象領域である複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ２１がマトリクス状に設定されているとともに、ショット領域Ｓ１〜Ｓ２１のそれぞれに対応して複数のアライメントマークＡＭが設けられている。基板Ｐのショット領域Ｓ１〜Ｓ２１のそれぞれを露光するとき、制御装置５は、図１０中、例えば矢印ｙ１で示すように、第１、第２露光領域ＡＲ１、ＡＲ２と基板Ｐとを相対的に移動しつつ、第１、第２露光領域ＡＲ１、ＡＲ２に第１、第２露光光ＥＬ１、ＥＬ２を照射することによって、基板Ｐ上に第１、第２露光光ＥＬ１、ＥＬ２を照射する。制御装置５は、第１、第２露光領域ＡＲ１、ＡＲ２が基板Ｐに対して矢印ｙ１に沿って移動するように、基板ステージ４の動作を制御する。制御装置５は、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Ｓ１〜Ｓ２１を順次多重露光する。
【０１０６】
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（二重露光）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（二重露光）される。
【０１０７】
本実施形態においては、制御装置５は、第１パターンＰＡ１の像と第２パターンＰＡ２の像とで基板Ｐ上のショット領域Ｓを多重露光する動作と、検出システム３０の検出動作とを並行して（または同時に）行う。すなわち、本実施形態においては、検出システム３０は、第１パターンＰＡ１の像と第２パターンＰＡ２の像とで基板Ｐ上のショット領域Ｓを多重露光する動作の少なくとも一部と並行して（例えば、第１マスクＭ１及び第２マスクＭ２と基板Ｐとを同期移動しながら）、受光装置３１の受光面３２ａに形成される第１，第２アライメントマークＲＭ１，ＲＭ２の像と透過部３６のエッジ像との位置関係の検出を行う。すなわち、制御装置５は、基板Ｐ上のショット領域Ｓを多重露光する動作の少なくとも一部と並行して、受光素子３２の受光面３２ａに順次形成されるアライメントマークの像を検出システム３０を使って順次検出し、投影光学系ＰＬの少なくとも一部を介して第１パターンＰＡ１の像と第２パターンＰＡ２の像と基板Ｐとの位置関係に関する情報を取得する。
【０１０８】
制御装置５は、基板Ｐの露光中に、検出システム３０の受光装置３１の出力に基づいて、第１パターンＰＡ１及び第２パターンＰＡ２の少なくとも一方の位置を調整する。すなわち、制御装置５は、基板Ｐ上の各ショット領域内の所望位置に各パターンが形成されるように、検出システム３０の受光装置３１の出力に基づいて、第１露光領域ＡＲ１に形成される第１パターンＰＡ１の像の位置（すなわち、第１パターンＰＡ１の像と基板Ｐのショット領域Ｓとの位置関係）と、第２露光領域ＡＲ２に形成される第２パターンＰＡ２の像の位置（すなわち、第２パターンＰＡ２の像と基板Ｐのショット領域Ｓとの位置関係）と、第１パターンＰＡ１の像と第２パターンＰＡ２の像との位置関係の少なくとも１つを調整する。
【０１０９】
基板Ｐ上のショット領域Ｓを多重露光するために、第１マスクＭ１と第２マスクＭ２とを各走査方向（Ｙ軸方向、Ｚ軸方向）に移動したとき、第１パターンＰＡ１とともに第１アライメントマークＲＭ１が第１マスクＭ１の走査方向（Ｙ軸方向）に移動し、第２パターンＰＡ２とともに第２アライメントマークＲＭ２が第２マスクＭ２の走査方向（Ｚ軸方向）に移動するが、上述のように、第１アライメントマークＲＭ１は、第１照明領域ＩＡ１の内側に配置され、第２アライメントマークＲＭ２は、第２照明領域ＩＡ２の内側に配置される。したがって、基板Ｐの露光中においても、第１照明領域ＩＡ１に配置された第１アライメントマークＲＭ１は第１露光光ＥＬ１で照明され、第２照明領域ＩＡ２に配置された第２アライメントマークＲＭ２は第２露光光ＥＬ２で照明される。したがって、基板Ｐの露光中においても、検出システム３０の受光装置３１の受光面３２ａには、第１照明領域ＩＡ１に配置された第１アライメントマークＲＭ１の像と第２照明領域ＩＡ２に配置された第２アライメントマークＲＭ２の像とが形成される。
【０１１０】
図２に示したように、第１アライメントマークＲＭ１は、第１マスクＭ１上に走査方向（Ｙ軸方向）に沿って複数並んで形成されており、第２アライメントマークＲＭ２は、第２マスクＭ２上に走査方向（Ｚ軸方向）に複数並んで形成されている。したがって、基板Ｐ上のショット領域Ｓを多重露光するために、第１マスクＭ１と第２マスクＭ２とを各走査方向（Ｙ軸方向、Ｚ軸方向）に移動したとき、第１照明領域ＩＡ１には複数の第１アライメントマークＲＭ１のそれぞれが順次配置され、第２照明領域ＩＡ２には複数の第２アライメントマークＲＭ２のそれぞれが順次配置される。
【０１１１】
検出システム３０は、基板Ｐ上のショット領域Ｓを多重露光するために、第１マスクＭ１と第２マスクＭ２とを各走査方向（Ｙ軸方向、Ｚ軸方向）に移動しているときに、受光面３２ａ上に形成される第１アライメントマークＲＭ１の像の位置情報と、第２アライメントマークＲＭ２の像の位置情報とを順次取得する。
【０１１２】
例えば、基板Ｐ上のショット領域Ｓの露光中における第１のタイミングにおいて、図１１の模式図に示すように、第１マスクＭ１上の複数の第１アライメントマークＲＭ１のうち、ある特定の第１アライメントマークＲＭ１が第１露光光ＥＬ１で照明された場合について考える。この第１のタイミングにおいて第１パターンＰＡ１（第１パターンＰＡ１の部分像）が目標位置に配置されているとき、図１２（Ａ）の模式図に示すように、特定の第１アライメントマークＲＭ１の像が受光面３２ａ上の所定位置に形成されるものとする（ここでは第１アライメントマークＲＭ１の像が透過部３６の矩形状のエッジ像のほぼ中心に形成されるものとする）。同様に、第１のタイミングにおいて第２パターンＰＡ２（第２パターンＰＡ２の部分像）が目標位置に配置されているとき、図１２（Ａ）に示すように、特定の第２アライメントマークＲＭ２の像が受光面３２ａ上の所定位置に形成されるものとする（ここでは第２アライメントマークＲＭ２の像が透過部３６の矩形状のエッジ像のほぼ中心に形成されるものとする）。
【０１１３】
第１のタイミングにおける第１パターンＰＡ１（第１パターンＰＡ１の部分像）が目標位置からずれている場合（例えば、目標位置からＸ軸方向にずれている場合）、特定の第１アライメントマークＲＭ１も、図１１に示した状態に対してずれた位置に配置される。この場合、その第１のタイミングにおける第１アライメントマークＲＭ１の像は、図１２（Ｂ）の模式図に示すように、図１２（Ａ）に示した状態に対してＸ軸方向にずれた位置に形成される。同様に、第１のタイミングにおける第２パターンＰＡ２（第２パターンＰＡ２の部分像）が目標位置からずれている場合、その第１のタイミングにおける特定の第２アライメントマークＲＭ２の像もずれた位置に形成される。
【０１１４】
したがって、制御装置５は、検出システム３０の受光装置３１の受光面３２ａに形成される第１アライメントマークＲＭ１の像の位置情報（第１アライメントマークＲＭ１の像と透過部３６のエッジ像との位置関係）と、第２アライメントマークＲＭ２の像の位置情報（第２アライメントマークＲＭ２の像と透過部３６のエッジ像との位置関係）との少なくとも一方に基づいて、第１露光領域ＡＲ１に形成される第１パターンＰＡ１の像の位置情報、第２露光領域ＡＲ２に形成される第２パターンＰＡ２の像の位置情報、第１パターンＰＡ１の位置情報、第２パターンＰＡ２の位置情報、第１パターンＰＡ１の像（部分像）と第２パターンＰＡ２の像（部分像）との位置関係、及び第１パターンＰＡ１と第２パターンＰＡ２との位置関係の少なくとも一つを取得することができる。
【０１１５】
そして、制御装置５は、基板Ｐ上のショット領域Ｓの多重露光中に、第１パターンＰＡ１の像と第２パターンＰＡ２の像と基板Ｐ上のショット領域Ｓとが所望の位置関係になるように、受光装置３１の出力に基づいて、第１マスクステージ１及び第２マスクステージ２の位置を調整しつつ、基板Ｐ上のショット領域Ｓを多重露光する。
【０１１６】
このように、基板Ｐ上の１つのショット領域Ｓを多重露光しているときに、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との位置関係が目標位置関係からずれる可能性がある。しかしながら、本実施形態においては、基板Ｐ上の１つのショット領域Ｓを多重露光しているときに、検出システム３０を用いて、第１パターンＰ１と第２パターンＰＡ２との基板Ｐ上のショット領域Ｓとの位置関係、ひいては第１パターンＰ１の像と第２パターンＰＡ２の像と基板Ｐ上のショット領域Ｓとの位置関係を検出している。このため、制御装置５は、検出システム３０で取得した情報に基づいて、第１パターンＰＡ１の像と第２パターンＰＡ２の像と基板Ｐ上のショット領域Ｓとの位置関係を調整しつつ、その基板Ｐ上のショット領域Ｓを多重露光することができる。例えば、制御装置５は、基板Ｐの１つのショット領域Ｓの多重露光中に、検出システム３０で取得した情報に基づいて、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との位置関係が目標位置関係からずれたと判断した場合には、その基板Ｐの１つのショット領域Ｓの多重露光中に、検出システム３０の検出結果に基づいて、第１マスクステージ１及び第２マスクステージ２の少なくとも一方の位置を調整して、第１マスクＭ１の第１パターンＰＡ１及び第２マスクＭ２の第２パターンＰＡ２の少なくとも一方の位置を調整する。これにより、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との位置関係が常に所望状態に調整され、第１パターンＰＡ１の像と第２パターンＰＡ２の像とを基板Ｐ上のショット領域Ｓ内の所望位置に形成することができる。なお、検出システム３０の検出結果に基づく第１マスクステージ１及び第２マスクステージ２の位置調整に代えて、あるいはそれに加えて第１、第２結像特性調整装置ＬＣ１、ＬＣ２の少なくとも一方を用いて、第１、第２パターンＰＡ１、ＰＡ２の像の位置を調整してもよい。
【０１１７】
なお上述の説明においては、受光装置３１の受光面３２ａに形成される第１アライメントマークＲＭ１の像と透過部３６のエッジ像との位置関係、及び／又は第２アライメントマークＲＭ２の像と透過部３６のエッジ像との位置関係に基づいて、露光領域（ＡＲ１，ＡＲ２）に形成される第１、第２パターンＰＡ１，ＰＡ２の像の位置情報、及び／又は第１、第２パターンＰＡ１，ＰＡ２の位置情報を取得しているが、基板Ｐの露光中は、マスクＭ１、Ｍ２の移動に伴って、露光光（ＥＬ１，ＥＬ２）に対してアライメントマークＲＭ１，ＲＭ２もＹ軸方向に移動するため、受光素子３２の受光面３２ａにおいてアライメントマークＲＭ１、ＲＭ２の像も移動する。したがって、第１、第２アライメントマークＲＭ１，ＲＭ２の像のＹ軸方向の位置ずれを検知する場合には、第１、第２アライメントマークＲＭ１，ＲＭ２の像が、透過部３６のエッジ像に対して所定位置（例えば、矩形状のエッジ像の中心）に形成されるべき所定のタイミングで、第１アライメントマークＲＭ１の像と透過部３６のエッジ像との位置関係、及び／又は第２アライメントマークＲＭ２の像と透過部３６のエッジ像との位置関係を求めればよい。
【０１１８】
なお上述の説明においては、基板ステージ４に設けられた空間像計測器１６２を用いて、第１露光領域ＡＲ１に形成される第１パターンＰＡ１の像の位置情報、及び第２露光領域ＡＲ２に形成される第２パターンＰＡ２の像の位置情報を取得したが、他の方法によりそれらの情報を取得してもよい。例えば、第１、第２マスクＭ１、Ｍ２の上方にそれぞれ配置されるアライメント系を用いて、第１、第２アライメントマークＲＭ１、ＲＭ２と基準板５０の透過部ＦＭ’（あるいは別の基準マーク）とを検出して、第１、第２パターンＰＡ１、ＰＡ２の像の位置情報を取得してもよい。
【０１１９】
以上説明したように、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とともに、基板Ｐ上のショット領域Ｓが第１露光領域ＡＲ１と第２露光領域ＡＲ２と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（二重露光）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パターンＰＡ１の像と第２パターンＰＡ２の像とで露光することができ、スループットを向上できる。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の像とを所望の位置関係で形成することができる。
【０１２０】
そして、本実施形態においては、検出システム３０を用いて、基板Ｐのショット領域Ｓを多重露光する動作と並行して（多重露光しながら）、第１パターンＰＡ１の像と第２パターンＰＡ２の像と基板Ｐ上のショット領域Ｓとの位置関係を検出することができる。したがって、制御装置５は、基板Ｐのショット領域Ｓの多重露光中においても、検出システム３０を用いて得られる情報に基づいて、第１パターンＰＡ１の像と第２パターンＰＡ２の像と基板Ｐのショット領域Ｓとの位置関係を調整することができる。
【０１２１】
また、本実施形態においては、検出システム３０は、光学素子２０から第１露光領域ＡＲ１及び第２露光領域ＡＲ２のいずれにも向かわない第１、第２露光光ＥＬ１（Ｓ）、ＥＬ２（Ｐ）を検出光として受光装置３１により受光しているので、その検出システム３０を用いて得られる情報に基づいて、第１パターンＰＡ１の像と第２パターンＰＡ２の像とを基板Ｐ上のショット領域Ｓ内の所望位置に形成することができる。
【０１２２】
＜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。
【０１２３】
図１３は、第２実施形態に係る露光装置ＥＸを示す概略構成図、図１４は、第２実施形態に係る基板Ｐ上のショット領域Ｓと第１、第２露光領域ＡＲ１、ＡＲ２との位置関係を示す模式図である。図１３に示すように、本実施形態の露光装置ＥＸは、第１マスクＭ１上の第１照明領域ＩＡ１と第１光学系１１の光軸ＡＸ１とがＹ軸方向にずれているとともに、第２マスクＭ２上の第２照明領域ＩＡ２と第２光学系１２の光軸ＡＸ２とがＺ軸方向にずれている。この場合、図１４に示すように、投影光学系ＰＬの視野内で第１露光領域ＡＲ１と第２露光領域ＡＲ２とは異なる位置に設定される。具体的には、第１露光領域ＡＲ１と第２露光領域ＡＲ２とが、例えばＹ軸方向（基板Ｐの走査方向）に関して、離れて設定される。また、本実施形態において、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。
【０１２４】
図１５は、第２実施形態に係る受光装置３１の近傍の構成を示す図、図１６は、受光装置３１の板部材３５の上面３５ａを示す図である。本実施形態においても、受光装置３１の板部材３５の上面３５ａは、投影光学系ＰＬの物体面、及び像面と光学的に共役な位置に配置されている。したがって、受光装置３１の板部材３５の上面３５ａには、投影光学系ＰＬの像面側に設定される第１露光領域ＡＲ１と第２露光領域ＡＲ２と同様の位置関係で第１露光光ＥＬ１（Ｓ）と第２露光光ＥＬ２（Ｐ）とが入射する。図１４に示したように、本実施形態においては、投影光学系ＰＬは、第１露光領域ＡＲ１と第２露光領域ＡＲ２とがＹ軸方向に離れるように、それら第１露光領域ＡＲ１と第２露光領域ＡＲ２とを基板Ｐ上に設定する。したがって、基板Ｐの表面と光学的に配置されている受光装置３１の板部材３５の上面３５ａにおいて、第１露光領域ＡＲ１と第２露光領域ＡＲ２と同様の位置関係でＺ軸方向に離れて形成される第１検出光領域ＡＲ１’及び第２検出光領域ＡＲ２’のそれぞれに、第１露光光ＥＬ１（Ｓ）と第２露光光ＥＬ２（Ｐ）とのそれぞれが入射する。
【０１２５】
第１検出光領域ＡＲ１’に第１露光光ＥＬ１（Ｓ）を照射することによって、第１検出光領域ＡＲ１’に第１パターンＰＡ１の像及び第１アライメントマークＲＭ１の像を形成可能であり、第２検出領域ＡＲ２’に第２露光光ＥＬ２（Ｐ）を照射することによって、第２検出光領域ＡＲ２’に第２パターンＰＡ２の像及び第２アライメントマークＲＭ２の像を形成可能である。
【０１２６】
そして、図１６に示すように、受光装置３１の透過部３６は、板部材３５の上面３５ａにおいて、第１アライメントマークＲＭ１の像、及び第２アライメントマークＲＭ２の像が形成可能な位置に配置されている。本実施形態においては、第１アライメントマークＲＭ１の像と第２アライメントマークＲＭ２の像はＺ軸方向に離れて形成されるため、板部材３５の上面３５ａには、透過部３６が４カ所設けられている。
【０１２７】
また、上述の第１実施形態と同様、検出システム３０は、受光装置３１の受光結果に基づいて、受光装置３１の受光面３２ａに投影光学系ＰＬの一部を介して形成される第１アライメントマークＲＭ１の像と透過部３６のエッジ像との位置関係を求めることができる。したがって、制御装置５は、第１アライメントマークＲＭ１の像と透過部３６のエッジ像との位置関係を求めることによって、第１パターンＰＡ１の像の位置情報、及び／または第１パターンＰＡ１の位置情報を求めることができる。同様に、検出システム３０は、受光装置３１の受光結果に基づいて、受光装置３１の受光面３２ａに投影光学系ＰＬの一部を介して形成される第２アライメントマークＲＭ２の像と透過部３６のエッジ像との位置関係を求めることができる。したがって、制御装置５は、第２アライメントマークＲＭ２の像と透過部３６のエッジ像との位置関係を求めることによって、第２パターンＰＡ２の像の位置情報、及び／または第２パターンＰＡ２の位置情報を求めることができる。そして、制御装置５は、第１アライメントマークＲＭ１の像と第２アライメントマークＲＭ２の像との位置関係に基づいて、第１パターンＰＡ１の像と第２パターンＰＡ２の像との位置関係、及び／または第１パターンＰＡ１と第２パターンＰＡ２との位置関係に関する情報を取得することができる。
【０１２８】
そして、制御装置５は、検出システム３０の検出結果に基づいて、第１パターンＰＡ１の像と第２パターンＰＡ２の像と基板Ｐ上のショット領域Ｓとの位置関係を調整しつつ、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。
【０１２９】
以上説明したように、制御装置５は、第１露光領域ＡＲ１と第２露光領域ＡＲ２とが離れている場合であっても、検出システム３０を用いて、第１パターンＰＡ１の像と第２パターンＰＡ２の像と基板Ｐ上のショット領域Ｓとの位置関係に関する情報を取得することができる。なお、本実施形態では基板Ｐ上で第１、第２露光領域ＡＲ１、ＡＲ２がＹ軸方向に離れて配置されるものとしたが、第１露光領域ＡＲ１と第２露光領域ＡＲ２とをその一部が重複するように配置してもよい。
【０１３０】
なお、上述の第１、第２実施形態においては、第１照明系ＩＬ１より射出され、第１パターンＰＡ１を照明するための第１露光光ＥＬ１で第１アライメントマークＲＭ１を照明し、受光装置３１は、その第１アライメントマークＲＭ１からの第１露光光ＥＬ１を受光しているが、例えば、第１照明系ＩＬ１とは別に、第１露光光ＥＬ１と同じ波長でＳ偏光成分を主成分とする検出光を射出可能な第１照明装置を設け、その第１照明装置から射出した検出光で第１アライメントマークＲＭ１を照明するようにしてもよい。同様に、第２照明系ＩＬ２とは別に、第２露光光ＥＬ２と同じ波長でＰ偏光成分を主成分とする検出光を射出可能な第２照明装置を設け、その第２照明装置から射出した検出光で第２アライメントマークＲＭ２を照明するようにしてもよい。
【０１３１】
なお、上述の各実施形態においては、基板Ｐの多重露光動作中に、検出システム３０を使って、第１アライメントマークＲＭ１の像と第２アライメントマークＲＭ２の像の両方を検出するようにしているが、どちらか一方のみを検出して、第１パターンＰＡ１の像と第２パターンＰＡ２の像と基板Ｐとの位置関係を調整するようにしてもよい。
【０１３２】
また、上述の各実施形態においては、基板Ｐの多重露光動作の少なくとも一部と並行して、検出システム３０の検出動作を行っているが、基板Ｐの露光を開始する前に検出動作を行うだけでもよい。すなわち、基板Ｐの露光を開始する前に、第１、第２露光光ＥＬ１，ＥＬ２に対して第１、第２マスクＭ１，Ｍ２を各走査方向に移動するとともに、検出システム３０を使って、第１アライメントマークＲＭ１の像、及び／又は第２アライメントマークＲＭ２の像を検出し、その結果に基づいて、第１パターンＰＡ１の像と第２パターンＰＡ２の像と基板Ｐとの位置関係を調整しながら、基板Ｐ上のショット領域Ｓに対する多重露光動作を行うようにしてもよい。
【０１３３】
また、上述の各実施形態において、受光装置３１は、板部材３５の上面３５ａに設けられた透過部３６のエッジを基準として、第１アライメントマークＲＭ１、及び／または第２アライメントマークＲＭ２の位置情報を取得しているが、受光素子３２としてラインセンサなどを用いて受光素子３２の出力から第１アライメントマークＲＭ１、及び／又は第２アライメントマークＲＭ２の像の位置情報を直接取得するようにしても良い。
【０１３４】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。以下の説明において、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。
【０１３５】
図１７は、第３実施形態に係る検出システム３０’を備えた露光装置ＥＸを示す概略構成図である。第３実施形態に係る検出システム３０’は、第１、第２露光光ＥＬ１、ＥＬ２とは別の検出光Ｌｂを照射する照射装置４０と、照射装置４０からの検出光Ｌｂを投影光学系ＰＬの少なくとも一部を介して受光する受光装置４３とを備えている。照射装置４０は、第１、第２露光光ＥＬ１、ＥＬ２と異なる波長の検出光Ｌｂを照射する。本実施形態においては、第１、第２露光光ＥＬ１、ＥＬ２の波長は１９３ｎｍであり、照射装置４０は、例えば約６３３ｎｍの波長を有する検出光Ｌｂを照射する。また本実施形態において、検出光Ｌｂは、ランダム偏光の光である。
【０１３６】
なお、第１、第２露光光ＥＬ１，ＥＬ２と同じ波長の光を検出光Ｌｂとして用いてもよいし、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分とを５０％ずつ含む光を検出光Ｌｂとして用いてもよい。
【０１３７】
照射装置４０は、投影光学系ＰＬの光学素子２０に向けて検出光Ｌｂを照射し、受光装置４３は、光学素子２０の第１入射面２１からの検出光Ｌｂ、及び第２入射面２２からの検出光Ｌｂの少なくとも一方を受光する。図１７に示すように、本実施形態の受光装置４３は、光学素子２０の第１入射面２１からの検出光Ｌｂを受光する第１受光器４１と、第２入射面２２からの検出光Ｌｂを受光する第２受光器４２とを含む。
【０１３８】
具体的には、照射装置４０は、光学素子２０の第２射出面２４に検出光Ｌｂを照射する。第２射出面２４に入射した検出光Ｌｂの一部（Ｓ偏光成分）は、所定面（偏光分離面）２５を介して光学素子２０の第１入射面２１より射出され、第２射出面２４に入射した検出光Ｌｂの残りの一部（Ｐ偏光成分）は、所定面２５を介して光学素子２０の第２入射面２２より射出される。なお、以下の説明において、第１入射面２１から射出される検出光をＬｂ（Ｓ）、第２入射面２２から射出される検出光をＬｂ（Ｐ）と適宜称することにする。
【０１３９】
第１入射面２１より射出された検出光Ｌｂ（Ｓ）は、第１光学系１１を介して、第１マスクＭ１の第１パターンＰＡ１と所定位置関係で形成された第１アライメントマークＲＭ１’に照射される。第１受光器４１は、第１アライメントマークＲＭ１’からの検出光Ｌｂ（Ｓ）を受光する。すなわち、第１受光器４１は、照射装置４０から射出され、光学素子２０の所定面２５と、第１入射面２１と、第１パターンＰＡ１に対して所定位置関係で形成された第１アライメントマークＲＭ１’とを介した検出光Ｌｂ（Ｓ）を受光する。
【０１４０】
第２入射面２２より射出された検出光Ｌｂ（Ｐ）は、第２光学系１２を介して、第２マスクＭ２の第２パターンＰＡ２と所定位置関係で形成された第２アライメントマークＲＭ２’に照射される。第２受光器４２は、第２アライメントマークＲＭ２’からの検出光Ｌｂ（Ｐ）を受光する。すなわち、第２受光器４２は、照射装置４０から射出され、光学素子２０の所定面２５、第２入射面２２と、第２パターンＰＡ２に対して所定位置関係で形成された第２アライメントマークＲＭ２’とを介した検出光Ｌｂ（Ｐ）を受光する。
【０１４１】
すなわち、照射装置４０より射出され、第２射出面２４を介して光学素子２０に入射した検出光Ｌｂは、第１露光領域ＡＲ１及び第２露光領域ＡＲ２のいずれにも向かわずに、第１露光領域ＡＲ１及び第２露光領域ＡＲ２とは異なる方向に向かい、受光装置４３に照射される。第１、第２受光器４１、４２を含む受光装置４３は、光学素子２０から第１露光領域ＡＲ１及び第２露光領域ＡＲ２のいずれにも向かわない検出光Ｌｂを受光する。
【０１４２】
図１８（Ａ）は、本実施形態に係る第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、図１８（Ｂ）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。本実施形態においても、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）に設定されており、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。また、本実施形態においても、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Ｙ軸方向に移動可能であり、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Ｚ軸方向に移動可能である。
【０１４３】
図１８（Ａ）に示すように、本実施形態においては、第１アライメントマークＲＭ１’は、Ｘ軸方向に関して第１マスクＭ１の第１パターン形成領域ＳＡ１の両側に、第１マスクＭ１の走査方向（Ｙ軸方向）に沿って複数並んで形成されている。本実施形態においては、第１アライメントマークＲＭ１’は、第１パターン形成領域ＳＡ１の外側に形成されており、第１照明領域ＩＡ１の外側に配置される。したがって、基板Ｐの露光時などにおいては、第１照明系ＩＬ１からの第１露光光ＥＬ１で照明されない。また、図１８（Ｂ）に示すように、第２アライメントマークＲＭ２’は、Ｘ軸方向に関して第２マスクＭ２の第２パターン形成領域ＳＡ２の両側に、第２マスクＭ２の走査方向（Ｚ軸方向）に沿って複数並んで形成されている。第２アライメントマークＲＭ２’も、第２パターン形成領域ＳＡ２の外側に形成されており、第２照明領域ＩＡ２の外側に配置される。したがって、基板Ｐの露光時などにおいては、第２照明系ＩＬ２からの第２露光光ＥＬ２で照明されない。また、本実施形態においても、第１アライメントマークＲＭ１’と第２アライメントマークＲＭ２’とは、互いに対応するように第１マスクＭ１上及び第２マスクＭ２上のそれぞれに形成されている。
【０１４４】
図１９は、本実施形態に係る第１アライメントマークＲＭ１’を示す拡大図、図２０は、第１受光器４１と第１マスクＭ１との関係を示す模式図である。第１アライメントマークＲＭ１’は、第１マスクＭ１上に、例えばＣｒ（クロム）等の金属で形成された遮光領域に開口を形成したものであり、検出光Ｌｂ（Ｓ）が透過可能である。図１９に示すように、第１アライメントマークＲＭ１’は、第１マスクＭ１の走査方向（Ｙ軸方向）と交差する方向（Ｘ軸方向）を長手方向とする矩形状（スリット状）の開口（透過領域）である。そして、第１アライメントマークＲＭ１’は、照射装置４０から射出された検出光Ｌｂ（Ｓ）による照射領域４４に配置可能となっている。照明装置４０から射出され、光学素子２０及び第１光学系１１を介して第１アライメントマークＲＭ１’に照射される検出光Ｌｂ（Ｓ）の少なくとも一部は、照射領域４４に配置されている第１アライメントマークＲＭ１’を通過して、第１受光器４１の第１受光面４５に到達する。
【０１４５】
図２１は、第１受光器４１の第１受光面４５を示す模式図である。第１受光面４５には、検出光Ｌｂ（Ｓ）を受光可能な受光領域４７が形成されている。本実施形態においては、受光領域４７は、第１アライメントマークＲＭ１’に対応するように、Ｘ軸方向を長手方向とする矩形状（スリット状）に形成されている。検出光Ｌｂ（Ｓ）の照射領域４４に第１アライメントマークＲＭ１’が配置されたとき、第１アライメントマークＲＭ１’を通過した検出光Ｌｂ（Ｓ）は、第１受光面４５の受光領域４７に照射され、第１受光器４１は、検出光Ｌｂ（Ｓ）を受光する。したがって、検出システム３０’は、第１受光器４１の出力に基づいて、照射領域４４に第１アライメントマークＲＭ１’が配置されたかどうかを検出することができる。
【０１４６】
第２マスクＭ２の第２アライメントマークＲＭ２’は、第１アライメントマークＲＭ１’と同様、照射装置４０から射出された検出光Ｌｂ（Ｐ）による照射領域４４に配置可能となっており、照明装置４０から射出され、光学素子２０及び第２光学系１２を介して照射される検出光Ｌｂ（Ｐ）の少なくとも一部が透過可能である。また、第２アライメントマークＲＭ２’は、第２マスクＭ２の走査方向（Ｚ軸方向）と交差する方向（Ｘ軸方向）を長手方向とする矩形状（スリット状）の開口である。第２アライメントマークＲＭ２’を通過した検出光Ｌｂ（Ｐ）は、第２受光器４２の第２受光面４６に照射される。また、第２受光器４２の第２受光面４６には、第１受光器４１と同様、第２アライメントマークＲＭ２’に対応するように、Ｘ軸方向を長手方向とする矩形状（スリット状）の透過領域４８が形成されている。検出光Ｌｂ（Ｐ）の照射領域４４に第２アライメントマークＲＭ２’が配置されたとき、第２アライメントマークＲＭ２’を通過した検出光Ｌｂ（Ｐ）は、第２受光面４６の受光領域４８に照射され、第２受光器４２は、検出光Ｌｂ（Ｐ）を受光する。したがって、検出システム３０’は、第２受光器４２の出力に基づいて、照射領域４４に第２アライメントマークＲＭ２’が配置されたかどうかを検出することができる。
【０１４７】
なお、投影光学系ＰＬの各光学素子は、第１、第２露光光ＥＬ１、ＥＬ２に対して最適化されており、照射装置４０と光学素子２０との間には、検出光Ｌｂを所望状態で受光装置４３に入射させるための、例えば色収差を補正するための補正光学系１４が設けられている。また、第１マスクＭ１と第１受光器４１との間には、検出光Ｌｂ（Ｓ）で照明された第１アライメントマークＲＭ１’の像を第１受光面４５上に結像させるための光学系１５が設けられている。同様に、第２マスクＭ２と第２受光器４２との間には、検出光Ｌｂ（Ｐ）で照明された第２アライメントマークＲＭ２’の像を第２受光面４６上に結像させるための光学系１６が設けられている。
【０１４８】
次に、本実施形態に係る露光装置ＥＸを用いて基板Ｐを露光する方法について説明する。上述の実施形態と同様、制御装置５は、第１マスクステージ１、第２マスクステージ２、及び基板ステージ４を制御して、第１パターンＰＡ１を有する第１マスクＭ１と第２パターンＰＡ２を有する第２マスクＭ２とを各走査方向（Ｙ軸方向、Ｚ軸方向）に移動するとともに、基板Ｐを走査方向（Ｙ軸方向）に移動しつつ、第１パターンＰＡ１の像及び第２パターンＰＡ２の像で基板Ｐのショット領域Ｓを多重露光する。
【０１４９】
本実施形態においては、制御装置５は、基板Ｐの露光中、検出システム３０’の照射装置４０より、光学素子２０に向けて検出光Ｌｂを射出し続ける。すなわち、制御装置５は、基板Ｐの露光中、照射装置４０による検出光Ｌｂの照射動作を継続して行う。したがって、基板Ｐの露光中、第１、第２マスクＭ１、Ｍ２の所定部分は、光学素子２０の第１、第２入射面２１、２２から射出された検出光Ｌｂで照明され続ける。
【０１５０】
制御装置５は、第１受光器４１の第１受光面４５に第１アライメントマークＲＭ１’を介して照射される検出光Ｌｂ（Ｓ）、及び第２受光器４２の第２受光面４６に第２アライメントマークＲＭ２’を介して照射される検出光Ｌｂ（Ｐ）に基づいて、第１パターンＰＡ１の像と第２パターンＰＡ２の像との位置関係、及び第１パターンＰＡ１と第２パターンＰＡ２との位置関係の少なくとも一方に関する情報を取得することができる。
【０１５１】
制御装置５は、検出システム３０’の第１受光器４１の第１受光面４５に第１アライメントマークＲＭ１’を介して検出光Ｌｂ（Ｓ）が照射されるタイミングと、第２受光器４２の第２受光面４６に、第１アライメントマークＲＭ１’に対応する第２アライメントマークＲＭ２’を介して検出光Ｌｂ（Ｐ）が照射されるタイミングとに基づいて、基板Ｐ上のショット領域Ｓの露光中に第１パターンＰＡ１と第２パターンＰＡ２との位置関係（位置ずれ）、及び／又はショット領域Ｓに投影される第１パターンＰＡ１の像（部分像）と、第２パターンＰＡ２の像（部分像）との位置関係（位置ずれ）を求めることができる。
【０１５２】
例えば、基板Ｐ上のショット領域Ｓの露光中における第１のタイミングにおいて、図２２（Ａ）の模式図に示すように、第１マスクＭ１上の複数の第１アライメントマークＲＭ１’のうち、ある特定の第１アライメントマークＲＭ１’が照射領域４４に配置された場合について考える。そして、第１のタイミングにおいて第１パターンＰＡ１（第１パターンＰＡ１の部分像）が目標位置に配置されているとき、特定の第１アライメントマークＲＭ１’が照射領域４４に配置されるものとする。同様に、第１のタイミングにおいて第２パターンＰＡ２（第２パターンＰＡ２の部分像）が目標位置に配置されているとき、特定の第２アライメントマークＲＭ２’の像が照射領域４４に配置されるものとする。
【０１５３】
第１のタイミングにおける第１パターンＰＡ１（第１パターンＰＡ１の部分像）が目標位置からずれている場合、図２２（Ｂ）の模式図に示すように、その第１のタイミングにおける特定の第１アライメントマークＲＭ１’も、照射領域４４からずれた位置に配置される。すなわち、その第１のタイミングにおいては、第１アライメントマークＲＭ１’は照射領域４４に配置されないため、検出光Ｌｂ（Ｓ）は遮光領域に遮られて、第１受光器４１に到達しない。この第１のタイミングにおいて第２パターンＰＡ２（第２パターンＰＡ２の部分像）が目標位置に配置されている場合、第１のタイミングにおいて、特定の第１のアライメントマークＲＭ１’に対応する特定の第２アライメントマークＲＭ２’も照射領域４４に配置される。すなわち、対応する第１、第２アライメントマークＲＭ１’、ＲＭ２’は、異なるタイミングで、照射領域４４に配置され、第１、第２受光器４１、４２は異なるタイミングで検出光Ｌｂを受光する。
【０１５４】
制御装置５は、第１アライメントマークＲＭ１’を通過した検出光Ｌｂが第１受光器４１に受光されるタイミング、すなわち第１アライメントマークＲＭ１の像が第１受光面４５上の受光領域４７に形成されるタイミングと、第２アライメントマークＲＭ２’を通過した検出光Ｌｂが第２受光器４２に受光されるタイミング、すなわち第２アライメントマークＲＭ２’の像が第２受光面４６上の受光領域４８に形成されるタイミングとを比較して、その比較結果に基づいて、第１パターンＰＡ１の像と第２パターンＰＡ２の像との位置関係、及び／又は第１パターンＰＡ１と第２パターンＰＡ２との位置関係を取得することができる。
【０１５５】
そして、制御装置５は、基板Ｐ上のショット領域Ｓの多重露光中に、第１パターンＰＡ１の像と第２パターンＰＡ２の像と基板Ｐ上のショット領域Ｓとが所望の位置関係になるように、受光装置４３の出力に基づいて、第１マスクステージ１及び第２マスクステージ２の位置を調整しつつ、基板Ｐ上のショット領域Ｓを多重露光する。
【０１５６】
以上説明したように、本実施形態においても、基板Ｐ上の各ショット領域Ｓを多重露光しているときに、検出システム３０’を用いて、第１パターンＰ１と第２パターンＰＡ２との位置関係、及び／又は第１パターンＰ１の像と第２パターンＰＡ２の像との位置関係を検出しているので、制御装置５は、検出システム３０’で取得した情報に基づいて、第１パターンＰＡ１の像と第２パターンＰＡ２の像と基板Ｐ上のショット領域Ｓとの位置関係を調整しつつ、その基板Ｐ上のショット領域Ｓを多重露光することができる。
【０１５７】
また、本実施形態においては、第１、第２露光光ＥＬ１、ＥＬ２とは異なる波長の検出光Ｌｂを用いて位置情報の検出を行っているので、照射装置４０から射出された検出光Ｌｂが基板Ｐ上に漏れても、基板Ｐを不要に露光してしまうことを抑制することができる。また、本実施形態においては、第１、第２アライメントマークＲＭ１’、ＲＭ２’は、第１、第２照明領域ＩＡ１、ＩＡ２の外側に設けられており、第１、第２アライメントマークＲＭ１’、ＲＭ２’の像が基板Ｐ上に投影されることを抑制することができる。
【０１５８】
また、本実施形態においては、第１、第２アライメントマークＲＭ１’、ＲＭ２’のそれぞれは、第１、第２マスクＭ１、Ｍ２の走査方向と交差する方向と長手方向とする形状であり、検出システム３０’は、第１、第２アライメントマークＲＭ１’、ＲＭ２’を介した検出光Ｌｂに基づいて、第１、第２マスクＭ１、Ｍ２の第１、第２パターンＰＡ１、ＰＡ２の各走査方向に関する位置情報を精度良く検出することができる。
【０１５９】
なお、本実施形態においても、基板Ｐ上のショット領域Ｓの多重露光を開始する前に、検出システム３０’の検出動作を実行し、基板Ｐの各ショットの露光中は、その検出結果に基づいて、第１パターンＰＡ１の像と第２パターンＰＡ２の像と基板Ｐ上のショット領域Ｓとが所望の位置関係になるように第１パターンＰＡ１と第２パターンＰＡ２と基板Ｐの少なくとも位置を調整することができる。
【０１６０】
なお、上述の第１〜第３実施形態においては、露光領域（ＡＲ１，ＡＲ２）に形成される第１パターンＰＡ１の像と第２パターンＰＡ２の像との少なくとも一方の位置を調整するために、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の少なくとも一方の位置を調整しているが、制御装置５は、第１露光領域ＡＲ１に形成される第１パターンＰＡ１の像と第２露光領域ＡＲ２に形成される第２パターンＰＡ２の像の少なくとも一方の位置調整を、第１結像特性調整装置ＬＣ１及び第２結像特性調整装置ＬＣ２の少なくとも一方を用いて行うことができる。上述のように、制御装置５は、第１、第２結像特性調整装置ＬＣ１、ＬＣ２を用いて、第１、第２パターンＰＡ１、ＰＡ２それぞれの像のＸ軸方向、Ｙ軸方向、θＺ方向の位置調整を行うことができる。したがって、制御装置５は、例えば基板Ｐの露光中に、受光装置３１の出力に基づいて、第１、第２結像特性調整装置ＬＣ１、ＬＣ２を用いて、第１パターンＰＡ１の像及び第２パターンＰＡ２の像の少なくとも一方の位置を調整することによって、第１パターンＰＡ１の像と第２パターンＰＡ２の像と基板Ｐとの位置関係を調整することができる。
【０１６１】
なお、上述の各実施形態においては、光学素子２０として、偏光分離光学素子（偏光ビームスプリッタ）を用いているが、光学素子２０として、第１露光光ＥＬ１及び第２露光光ＥＬ２それぞれの光路を分岐する分岐光学素子（ハーフミラー）を用いてもよい。分岐光学素子は、例えば使用する露光光ＥＬ１、ＥＬ２や検出光Ｌｂなどの照射光がランダム偏光であっても、それら照射光を分岐することができ、照射光の偏光状態の自由度を高めることができる。
【０１６２】
なお、上述の各実施形態においては、第１マスクＭ１が＋Ｙ方向に移動するときには、第２マスクＭ２が＋Ｚ方向に移動しているが、第１マスクＭ１が＋Ｙ方向に移動するときには、第２マスクＭ２が−Ｚ方向に移動するようにしてもよい。
【０１６３】
なお、上述の各実施形態においては、基板Ｐの露光中に、第１マスクＭ１がＹ軸方向に移動し、第２マスクＭ２が第１マスクＭ１の移動方向（Ｙ軸方向）と交差する方向（Ｚ軸方向）に移動しているが、第１マスクＭ１と第２マスクＭ２とが同じ方向（例えばＹ軸方向）に移動するように、投影光学系ＰＬを構成してもよい。この場合、例えば投影光学系を双頭型とし、投影光学系の物体面側で同一平面に第１、第２パターン形成面が配置される第１、第２マスクＭ１、Ｍ２を異なるマスクステージでそれぞれ同一の走査方向に移動してもよいし、あるいは第１、第２マスクＭ１、Ｍ２を同一のマスクステージに載置して同一の走査方向に移動してもよい。後者では、例えばマスクステージ上で第１、第２マスクＭ１、Ｍ２を相対移動するアクチュエータを設け、第１、第２パターンＰＡ１、ＰＡ２の像の位置関係を調整可能とすることが好ましい。また、上述の各実施形態においては、第１、第２パターンＰＡ１、ＰＡ２を異なるマスク（Ｍ１、Ｍ２）に形成するものとしたが、１つのマスク上に第１、第２パターンＰＡ１、ＰＡ２を形成してもよい。
【０１６４】
なお、上述の各実施形態において、投影光学系ＰＬとしては、縮小系に限られず、例えば等倍系及び拡大系のいずれであってもよい。また、上述の各実施形態においては、投影光学系ＰＬとして、反射光学素子と屈折光学素子とを含む反射屈折系（カタディ・オプトリック系）を例にして説明したが、投影光学系ＰＬとしては、反射光学素子を含まない屈折系、あるいは屈折光学素子を含まない反射系等であってもよい。さらに、投影光学系ＰＬは双頭型の反射屈折系に限られず、例えば国際公開第２００４／１０７０１１号パンフレット（対応米国特許出願公開第２００６／０１２１３６４号）に開示されるように、複数の反射面を有しかつ中間像を少なくとも１回形成する光学系（反射系または反屈系）がその一部に設けられ、かつ単一の光軸を有する、いわゆるインライン型の反射屈折系でもよい。また、投影光学系ＰＬが生成する投影像は倒立像及び正立像のいずれでもよい。
【０１６５】
また、上述の各実施形態において、第１露光領域ＡＲ１及び第２露光領域ＡＲ２の大きさ及び形状の少なくとも一方が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。なお、Ｘ軸方向の幅が異なる場合には、１回のスキャン動作によってショット領域Ｓ内の一部だけが多重（二重）露光される。また、第１、第２露光領域ＡＲ１、ＡＲ２（及び／又は第１、第２照明領域ＩＡ１、ＩＡ２）はその形状が矩形に限られず、他の形状、例えば円弧状、台形、あるいは平行四辺形などでもよい。
【０１６６】
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露光領域ＡＲ１及び第２露光領域ＡＲ２を通過する間、第１露光領域ＡＲ１及び第２露光領域ＡＲ２のそれぞれに露光光ＥＬ１、ＥＬ２の照射が続けられるが、少なくとも一方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（二重）露光するようにしてもよい。
【０１６７】
なお、上記各実施形態では、アライメント系７が画像処理方式であるものとしたが、これに限られず他の方式、例えばコヒーレントなビームの照射によってマークから発生する回折光などを検出する方式などでもよい。また、上記各実施形態では、空間像計測器１６２を用いて第１、第２パターンＰＡ１、ＰＡ２の像の位置情報を計測するものとしたが、その位置情報の計測装置は空間像計測器に限定されず任意でよい。さらに、上記各実施形態では第１、第２マスクＭ１、Ｍ２の移動中に検出システム３０による第１、第２アライメントマークＲＭ１、ＲＭ２の検出を行うものとしたが、第１、第２マスクＭ１、Ｍ２を静止させた状態で第１、第２アライメントマークＲＭ１、ＲＭ２の検出を行ってもよい。また、上記各実施形態では第１、第２パターンＰＡ１、ＰＡ２による基板の二重露光を行うものとしたが、３つ以上のパターンを用いる多重露光を行ってもよい。
【０１６８】
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，特開２００４−２８９１２６号（対応米国特許公開第２００４／０１６５１５９号公報）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、液浸システムを用いて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。液浸システムは、例えば、投影光学系ＰＬの終端光学素子と基板Ｐとの間の露光光の光路の近傍に設けられ、その光路に対して液体を供給するための供給口を有する供給部材及び液体を回収するための回収口を有する回収部材を有し得る。なお、液浸システムは、その一部（例えば、液体供給部材及び／又は液体回収部材）が露光装置に設けられている必要はなく、例えば露光装置が設置される工場等の設備を代用してもよい。また、液浸システムの構造は、上述の構造に限られず、例えば、欧州特許公開第１４２０２９８号公報、国際公開第２００４／０５５８０３号パンフレット、国際公開第２００４／０５７５９０号パンフレット、国際公開第２００５／０２９５５９号パンフレット（対応米国特許公開第２００６／０２３１２０６号）、国際公開第２００４／０８６４６８号パンフレット（対応米国特許公開第２００５／０２８０７９１号）、特開２００４−２８９１２６号公報（対応米国特許第６,９５２,２５３号）などに記載されているものを用いることができる。
【０１６９】
液浸法に用いる液体としては、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。ここで、純水よりも屈折率が高い（例えば１．５以上）の液体ＬＱ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ＬＱ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ＬＱ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ＬＱ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ＰＬ、及び／又は基板Ｐ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ＬＱとして、超臨界流体を用いることも可能である。また、基板Ｐ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ＦＬ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。
【０１７０】
液浸法に用いる場合、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。
【０１７１】
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や、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Ｐの形状は円形のみならず、矩形など他の形状でもよい。
【０１７２】
また、本発明は、例えば特開平１０−１６３０９９号公報、特開平１０−２１４７８３号公報（対応する米国特許６，３４１，００７、６，４００，４４１、６，５４９，２６９及び６，５９０,６３４号）、特表２０００−５０５９５８号公報（対応する米国特許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。
【０１７３】
更に、例えば特開平１１−１３５４００号公報（対応する国際公開第１９９９／２３６９２号パンフレット）、特開２０００−１６４５０４号公報（対応する米国特許６,８９７,９６３号）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、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とを備えた露光装置にも本発明を適用することができる。基板ステージと計測ステージの両方を備える露光装置では、空間像計測器１６２を含む複数の計測部材の全部あるいは一部を計測ステージに設けてもよい。
【０１７４】
上記各実施形態では、第１及び第２パターンを形成するために第１及び第２マスクＭ１、Ｍ２を用いたが、これらに代えて、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。この電子マスクとして、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３０により制御され得る。制御装置３０は、基板Ｐ上に形成すべき第１パターン及び第２パターンに応じた電子データ（パターン情報）に基づいてそれぞれのＤＭＤの反射素子を駆動し、照明系ＩＬ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ため、多重露光を一層効率よく行うことができる。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。また、基板上での第１、第２パターンの像の相対位置を調整するため、例えばアクチュエータなどによって、第１、第２パターンをそれぞれ生成する２つの電子マスクの相対位置を調整してもよいが、２つの電子マスクの少なくとも一方で、パターンを生成するタイミングを調整する、あるいは電子マスクでのパターン生成位置をずらしてもよい。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。
【０１７５】
上記各実施形態では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。
【０１７６】
上記各実施形態では、露光光ＥＬとしてＡｒＦエキシマレーザ光を発生する光源装置として、ＡｒＦエキシマレーザを用いたが、例えば、国際公開第１９９９／４６８３５号パンフレット（対応米国特許第７,０２３,６１０号）に開示されているように、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザなどの固体レーザ光源、ファイバーアンプなどを有する光増幅部、及び波長変換部などを含み、波長１９３ｎｍのパルス光を出力する高調波発生装置を用いてもよい。さらに、上記実施形態では、第１、第２照明領域と、第１、第２露光領域がそれぞれ矩形状であるものとしたが、他の形状、例えば円弧状、台形状、平行四辺形状、あるいは菱形状などでもよい。
【０１７７】
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、マイクロマシン、ＭＥＭＳ、ＤＮＡチップ、撮像素子（ＣＣＤ）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。
【０１７８】
以上のように、本願実施形態の露光装置ＥＸは、本願特許請求の範囲に挙げられた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。
【０１７９】
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図２３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露光工程及び露光した基板の現像工程を含む基板処理ステップ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。
【産業上の利用可能性】
【０１８０】
本発明によれば、基板の多重露光を正確に且つ高い効率で実現することができる。このため、液晶表示素子やマイクロマシンなどに使用される高密度で複雑な回路パターンを有するデバイスを高いスループットで生産することができる。それゆえ、本発明は、我国の半導体産業を含む精密機器産業の発展に著しく貢献するであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１８１】
【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】図２（Ａ）は第１マスクステージに保持された第１マスクの一例を示す図、図２（Ｂ）は第２マスクステージに保持された第２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４】第１実施形態に係る受光装置を示す図である。
【図５】第１実施形態に係る受光装置の受光面を示す図である。
【図６】受光面上に形成された第１、第２アライメントマークの像を示す模式図である。
【図７】受光面上に形成された第１、第２アライメントマークの像を示す模式図である。
【図８】空間像計測器の一例を示す図である。
【図９】第１実施形態に係る露光方法を説明するためのフローチャート図である。
【図１０】露光動作の一例を説明するための基板ステージを上方から見た図である。
【図１１】第１実施形態に係る露光動作の一例を説明するための模式図である。
【図１２】図１２（Ａ）及び（Ｂ）は第１実施形態に係る露光動作の一例を説明するための模式図である。
【図１３】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１４】第２実施形態に係る基板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１５】第２実施形態に係る受光装置を示す図である。
【図１６】第２実施形態に係る受光装置の受光面を示す図である。
【図１７】第３実施形態に係る露光装置を示す概略構成図である。
【図１８】図１８（Ａ）は第１マスクステージに保持された第１マスクの一例を示す図、図１８（Ｂ）は第２マスクステージに保持された第２マスクの一例を示す図である。
【図１９】第３実施形態に係るアライメントマークを示す図である。
【図２０】第３実施形態に係る受光装置を示す図である。
【図２１】第３実施形態に係る受光装置の受光面を示す図である。
【図２２】図２２（Ａ）及び（Ｂ）は第３実施形態に係る露光動作の一例を説明するための模式図である。
【図２３】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】
【０１８２】
１…第１マスクステージ、２…第２マスクステージ、４…基板ステージ、５…制御装置、６…記憶装置、１１…第１光学系、１２…第２光学系、１３…第３光学系、２０…光学素子、２１…第１入射面、２２…第２入射面、２３…第１射出面、２４…第２射出面、３０、３０’…検出システム、３１…受光装置、３２…受光面、４０…照射装置、４１…第１受光器、４２…第２受光器、４３…受光装置、４５…第１受光面、４６…第２受光面、ＡＲ１…第１露光領域、ＡＲ２…第２露光領域、ＥＬ１…第１露光光、ＥＬ２…第２露光光、ＥＸ…露光装置、ＩＬ１…第１照明系、ＩＬ２…第２照明系、Ｌａ、Ｌｂ…検出光、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、ＲＭ１、ＲＭ１’…第１アライメントマーク、ＲＭ２、ＲＭ２’…第２アライメントマーク、Ｓ…ショット領域
【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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