(57)【要約】【課題】微細なパターンをウエハ上に解像する。【解決手段】照明光学系ＩＯＰにより、波長の異なる第１の光と第２の光とが、切り替えて（又は同時）に、第１面上に配置された第１パターンを有するレチクルＲ１、及び第２面上に配置された第２パターンを有するレチクルＲ２に副光学系６０を介して、照明光ＩＬとして照射される。そして、第１パターンと第２パターンとの重なり部から成る合成パターンの像が、その像面にウエハステージＷＳＴによって保持されたウエハＷ上に形成される。従って、物体上に第１の光、第２の光にそれぞれ感度を有する第１、第２のレジスト層が形成されている場合には、第１の光と第２の光とを同時にレチクルＲ１、Ｒ２にそれぞれ照明光として照射することにより、第１パターンと第２パターンとの重なり部から成る合成パターンの像が第１、第２のレジスト層に形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光装置であって、
第１波長の第１の光と該第１波長と異なる第２波長の第２の光とを、切り替えて又は同時に、それぞれ第１面上に配置された第１パターンを有する第１マスク及び第２面上に配置された第２パターンを有する第２マスクに、照明光として照射し、前記第１及び第２の光に対して色収差を最適化可能な構成部分を少なくとも有し、前記第１パターンと前記第２パターンとの重なり部から成る合成パターンの像をその像面に形成可能な光学系と、
前記第１マスクを保持する第１保持部材と、
前記第２マスクを保持する第２保持部材と、
前記物体を保持する第３保持部材と、を、備える露光装置。
【請求項２】
前記光学系は、前記第１の光と前記第２の光とを、それぞれ前記第１パターン、前記第２パターンに、同時に照射し、前記第１パターンを介した前記第１の光と前記第２パターンを介した前記第２の光とを、同じ光軸上に合成して前記物体上に照射する請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記光学系は、前記第１の光と前記第２の光とを切り替えて、前記照明光として、前記第１パターンが形成された前記第１マスクに照射し、前記第１マスクを介した前記照明光を前記第２面に照射し、前記第１パターンの像を、前記第２面に配置された前記第２マスク上に形成する第１光学系と、前記第２マスクを介した前記照明光を物体上に照射し、前記第２パターンと前記第１パターンとを重ね合わせた合成パターンの像を、前記物体上に形成する第２光学系と、を含む請求項１に記載の露光装置。
【請求項４】
床面に設置されたベースフレームをさらに備え、
前記第１光学系は、前記ベースフレームに吊り下げ状態で防振支持されている請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
前記第２保持部材は、前記第２面に実質的に沿って移動する請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】
前記ベースフレームに防振支持された第１ベースをさらに備え、
前記第２保持部材は、前記第１ベース上で移動する請求項５に記載の露光装置。
【請求項７】
前記第２保持部材には、前記第２マスクを２枚前記第２面に平行な２次元平面内の第１軸に平行な方向に並べて載置可能であり、
前記第２保持部材は、少なくとも前記第１軸に平行な方向に移動する請求項５又は６に記載の露光装置。
【請求項８】
前記第１保持部材は、前記第１面に実質的に沿って移動する請求項５〜７のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項９】
前記ベースフレームに防振支持された第２ベースをさらに備え、
前記第１保持部材は、前記第２ベース上で移動する請求項８に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記第１保持部材の位置情報を計測する第１位置計測系と、
前記第２保持部材の位置情報を計測する第２位置計測系と、
前記第１光学系の位置情報を計測する第３位置計測系と、
前記第１、第２及び第３位置計測系の位置情報に基づいて、前記第１、第２保持部材の少なくとも一方を制御して、前記第１保持部材、前記第２保持部材及び前記第１光学系の３者間の位置関係を、サーボ制御する制御系と、を、さらに備える請求項８又は９に記載の露光装置。
【請求項１１】
前記光学系は、前記第１面、前記第２面及び前記第２光学系の結像面に対して光学的に共役な面に配置された視野絞りを有する請求項３〜１０のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１２】
前記第１、及び第２の光の一方は、ＡｒＦエキシマレーザ光と同一波長の光であり、前記第１、及び第２の光の他方は、ＫｒＦエキシマレーザ光と同一波長の光である請求項１〜１１のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の露光装置を用いて、物体を露光して前記物体上に前記第１パターンと前記第２パターンとの重なり部から成る合成パターンの像を形成することと、
露光された前記物体を現像することと、
を含むデバイス製造方法。
【請求項１４】
物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光方法であって、
第１波長の第１の光に対する感度が高く、前記第１波長と異なる第２波長の第２の光に対して感度が低い第１感光層と前記第２の光に対する感度が高く前記第１の光に対して感度が低い第２感光層とを前記物体上に積層状態で形成することと、
前記第１の光で第１パターンを照明し、該第１パターンを介した前記第１の光を第１光学系を介して前記物体上に照射し、前記第１感光層を露光して前記第１パターンの潜像を形成することと、
前記第２の光で第２パターンを照明し、該第２パターンを介した照明光を、前記第１光学系を含む第２光学系を介して前記物体上に照射し、前記第２感光層を露光して前記第２パターンの潜像を形成することと、
を含む露光方法。
【請求項１５】
前記第１パターンの潜像と前記第２パターンの潜像は、一方が他方に対して少なくとも一部重なった状態で形成される請求項１４に記載の露光方法。
【請求項１６】
前記第１パターンの潜像と前記第２パターンの潜像との重なり部は、前記第１光学系の解像限界より微細なサイズのパターンの像を含む請求項１５に記載の露光方法。
【請求項１７】
前記第１光学系と前記第２光学系とは、同一の光学系であり、
前記第１パターンの潜像を形成することと、前記第２パターンの潜像を形成することとは、時間的に前後して行われる請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項１８】
前記第１パターンの潜像を形成することと、前記第２パターンの潜像を形成することとは、同時に行われる請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項１９】
前記第２光学系は、前記第１パターンが配置される第２面と前記物体の表面とを共役関係にする前記第１光学系と、前記第２面と前記第２パターンが配置される第１面とを共役関係にする第３光学系とを含み、
前記第１の光と前記第２の光とが、同時に、前記第２パターン、前記第３光学系、前記第１パターン及び前記第１光学系を、順次経由して、前記物体上に照射される請求項１８に記載の露光方法。
【請求項２０】
前記第１、及び第２の光の一方は、ＡｒＦエキシマレーザ光と同一波長の光であり、前記第１、及び第２の光の他方は、ＫｒＦエキシマレーザ光と同一波長の光である請求項１４〜１９のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項２１】
請求項１４〜２０のいずれか一項に記載の露光方法により物体上にパターンを形成することと、
パターンが形成された前記物体を現像することと、
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、露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法に係り、特に、半導体素子（集積回路等）、液晶表示素子等を製造するリソグラフィ工程で用いられる露光方法及び露光装置、並びに前記露光方法又は露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子（集積回路等）、液晶表示素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程では、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（いわゆるステッパ）、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが、主として用いられている。
【０００３】
半導体素子の高集積化に伴い、パターンは次第に微細化しており、このパターンの微細化に対応するため、従来においても、露光波長の短波長化、投影光学系の開口数の増大化（高ＮＡ化）等が、図られてきた。例えば露光波長は、ＡｒＦエキシマレーザの１９３ｎｍにまで短波長化しており、開口数は、いわゆる液浸露光装置の場合、１を超えるようになっている。しかるに、半導体素子の高集積化に対する要求は留まることがなく、これに伴って露光装置にはより一層の解像度の向上が要求されるようになり、今や投影露光装置の解像限界を超えた微細なパターン像を基板（ウエハ）上に形成できることが求められるようになっている。このための有力な対処策として、いわゆるダブルパターニング法（例えば、特許文献１参照）、及びカッティング露光法などが、最近、行われている。
【０００４】
しかるに、従来の露光装置では、例えばカッティング露光を行う場合、カッティングパターンのそれぞれが形成された複数枚のレチクルを用意する必要があるとともに、そのレチクルの枚数と同じ回数のエッチング等のプロセス処理が必要となるなど、改善すべき点があった。一方、半導体素子のパターンの微細化に対する要求は留まるところを知らず、今後のさらなる微細化に対応するためには、レチクルなどの資源に要するコストの低減、及び／又はスループットの向上が、可能で、解像限界より微細なパターンをウエハ上に形成できる新たな露光装置の出現が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００８／０５９４４０号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光装置であって、第１波長の第１の光と該第１波長と異なる第２波長の第２の光とを、切り替えて又は同時に、それぞれ第１面上に配置された第１パターンを有する第１マスク及び第２面上に配置された第２パターンを有する第２マスクに、照明光として照射し、前記第１及び第２の光に対して色収差を最適化可能な構成部分を少なくとも有し、前記第１パターンと前記第２パターンとの重なり部から成る合成パターンの像をその像面に形成可能な光学系と、前記第１マスクを保持する第１保持部材と、前記第２マスクを保持する第２保持部材と、前記物体を保持する第３保持部材と、を、備える露光装置が、提供される。
【０００７】
これによれば、光学系により、第１の光と第２の光とが、切り替えて又は同時に、第１保持部材によって保持され第１面上に配置された第１パターンを有する第１マスク及び第２保持部材によって保持され第２面上に配置された第２パターンを有する第２マスクに、照明光として照射される。そして、第１パターンと第２パターンとの重なり部から成る合成パターンの像が、その像面に第３保持部材によって保持された物体上に形成される。従って、物体上に感光層が形成されている場合、その感光層が、前記合成パターンの像で露光される。特に、感光層が、第１の光、第２の光にそれぞれ感度を有する第１、第２のレジスト層が形成されている場合には、第１の光と第２の光とを同時に第１マスク、第２マスクにそれぞれ照明光として照射することにより、第１の光で照射された第１パターンの像と第２の光で照射された第２パターンの像との重なり部から成る合成パターンの像が第１、第２のレジスト層に形成される。
【０００８】
本発明の第２の態様によれば、本発明の露光装置を用いて、物体を露光して前記物体上に前記第１パターンと前記第２パターンとの重なり部から成る合成パターンの像を形成することと、露光された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法が、提供される。
【０００９】
本発明の第３の態様によれば、物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光方法であって、第１波長の第１の光に対する感度が高く、前記第１波長と異なる第２波長の第２の光に対して感度が低い第１感光層と前記第２の光に対する感度が高く前記第１の光に対して感度が低い第２感光層とを前記物体上に積層状態で形成することと、前記第１の光で第１パターンを照明し、該第１パターンを介した前記第１の光を第１光学系を介して前記物体上に照射し、前記第１感光層を露光して前記第１パターンの潜像を形成することと、前記第２の光で第２パターンを照明し、該第２パターンを介した照明光を、前記第１光学系を含む第２光学系を介して前記物体上に照射し、前記第２感光層を露光して前記第２パターンの潜像を形成することと、を含む露光方法が、提供される。
【００１０】
これによれば、第１及び第２パターンの重なり部のパターンである微細なパターンを物体上に形成することが可能となる。
【００１１】
本発明の第４の態様によれば、本発明の露光方法により物体上にパターンを形成することと、パターンが形成された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法が、提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態の露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図１の露光装置における制御系を中心的に構成する主制御装置の入出力関係を示すブロック図である。
【図３】図３（Ａ）は露光パターンの一例を示す図、図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）は超解像露光法において使用する２つのパターンの組み合わせを示す図、図３（Ｄ）は超解像露光法における２つのパターンの重ね像を示す図、図３（Ｅ）は超解像露光法によりウエハ上に形成された超解像パターンの断面を示す図、及び図３（Ｆ）は超解像露光法における２つの照明光の強度分布を示す図である。
【図４】図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、それぞれ、超解像露光法において組み合わせて使用する露光パターンとマスクパターンの一例を示す図である。
【図５】図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）の２つのパターンの組み合わせを示す図である。
【図６】第２の実施形態の露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図７】図６の露光装置における制御系を中心的に構成する主制御装置の入出力関係を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
《第１実施形態》
以下、第１の実施形態を、図１〜図５（Ｂ）に基づいて説明する。
【００１４】
図１には、第１の実施形態の露光装置１００の概略構成が示されている。露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。後述するように、本実施形態では、投影光学系ＰＬが設けられているので、以下においては、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸｐと平行な方向をＺ軸方向、これに直交する面内で第２レチクル（Ｒ２１又はＲ２２）とウエハＷとが相対走査される走査方向をＹ軸方向、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として、説明を行う。
【００１５】
露光装置１００は、光源部５０（図１では不図示、図２参照）に、不図示の送光光学系を介して接続された照明光学系ＩＯＰ、第１レチクルＲ１を保持してＸＹ平面に平行な面内で移動する第１レチクルステージＲＳＴ１、２枚の第２レチクルＲ２１、Ｒ２２を同時に保持してＸＹ平面に平行な面内で移動する第２レチクルステージＲＳＴ２、第１レチクルＲ１のパターン面と第２レチクルＲ２１又はＲ２２のパターン面とを光学的に共役な関係にする副投影光学系（以下、副光学系と略記する）６０、第２レチクルに形成されたパターンの像をウエハＷ上に投影する投影ユニットＰＵ、ウエハＷを保持してＸＹ平面内で移動するウエハステージＷＳＴ、及びこれらの制御系、並びに副光学系６０、投影ユニットＰＵ、及び第１、第２レチクルステージＲＳＴ１，ＲＳＴ２等が搭載されたボディＢＤ等を、備えている。
【００１６】
光源部５０は、図２に示されるように、第１光源５２及び第２光源５４と、該２つの光源からそれぞれ発せられる波長の異なる第１、第２の光ＩＬ１、ＩＬ２を切り換えて、又は同時に照明光学系ＩＯＰに対して、送光光学系を介して送光する切り換え装置５６とを有している。切り換え装置５６は、主制御装置１２０によって制御される。
【００１７】
ここで、説明の便宜上、他の構成部分に先立って、ボディＢＤについて簡単に説明する。
【００１８】
ボディＢＤは、床面Ｆ上に設置された本体コラム３０と、本体コラム３０上に設置された光学系支持コラム３５とを備えている。本体コラム３０は、床面Ｆ上に所定の位置関係で配置された複数、例えば４本の脚部３３１と、該複数の脚部３３１によって水平に支持された本体フレーム３２とを有している。本体フレーム３２は、所定厚さの所定形状、例えば矩形の板状部材から成り、その−Ｙ側の端部が例えば２本の脚部３３１によって下方から支持されるとともに、そのＹ軸方向の中央より幾分＋Ｙ側の部分が、例えば２本の脚部３３１によって下方から支持されている。本体フレーム３２の、＋Ｙ側の脚部３３１より僅かに＋Ｙ側の位置には、後述する照明光ＩＬの通路となる開口３２ａが形成されている。また、本体フレーム３２の、＋Ｙ側の脚部３３１と−Ｙ側の脚部３３１とのほぼ中央の部分には、投影ユニットＰＵの上部がその内部に挿入される開口３２ｂが形成されている。光学系支持コラム３５は、本体フレーム３２上面の＋Ｙ側の端部に固定された脚部３３２と、脚部３３２の上に片持ち状態で固定された支持フレーム３１とを有している。
【００１９】
照明光学系ＩＯＰは、床面Ｆ上の本体コラム３０の＋Ｙ側の脚部３３１の＋Ｙ側かつ本体フレーム３２の下方に設置されている。照明光学系ＩＯＰは、光源部５０から送光光学系を介して送られてきた第１の光ＩＬ１及び／又は第２の光ＩＬ２を不図示のオプティカルインテグレータ等を介して照明光ＩＬに変換し、不図示の視野絞り（レチクルブラインド又はマスキングシステムとも呼ばれる）によって設定（又は制限）される視野絞りの配置面に共役な第１面（第１レチクルＲ１のパターン面に一致）上でＸ軸方向（図１における紙面直交方向）に細長く伸びるスリット状の照明領域ＩＡＲ１を、前述の開口３２ａ及び後述する開口ＲＢ１ａを介して、照明光（露光光）ＩＬを用いてほぼ均一な照度で照明する。照明光学系ＩＯＰの構成は、例えば米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号明細書などに開示される照明光学系と同様に構成されている。本実施形態では、第１の光ＩＬ１として例えばＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）が、第２の光ＩＬ２として例えばＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が、それぞれ用いられている。
【００２０】
第１レチクルステージＲＳＴ１はその底面に設けられた複数の気体静圧軸受、例えばエアベアリングを介して、照明光学系ＩＯＰの上方（＋Ｚ側）に配置された第１レチクルベースＲＢ１上に非接触状態で支持されている。第１レチクルベースＲＢ１は、照明光学系ＩＯＰの射出端のほぼ真上の本体フレーム３２上に水平（ＸＹ平面に平行）に配置され、複数の防振装置３２０を介して本体フレーム３２に支持されている。
【００２１】
第１レチクルステージＲＳＴ１は、例えばリニアモータ等を含む第１レチクルステージ駆動系１１１（図１では不図示、図２参照）によって、第１レチクルベースＲＢ１上でＸ，Ｙ２次元方向に駆動されるようになっており、θｚ方向にも微小回転可能になっている。第１レチクルステージＲＳＴ１のＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）は、第１レチクルレーザ干渉計（以下、「第１レチクル干渉計」という）１４１によって、移動鏡１２１（又は第１レチクルステージＲＳＴ１の端面に形成された反射面）を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出される。第１レチクル干渉計１４１の計測情報は、主制御装置１２０（図１では不図示、図２参照）に供給される。主制御装置１２０は、第１レチクル干渉計１４１からの計測情報に基づいて、第１レチクルステージ駆動系１１１を介して第１レチクルステージＲＳＴ１のＹ軸方向の位置及びＸ軸方向の位置、並びにθｚ方向の回転を制御する。
【００２２】
第１レチクルステージＲＳＴ１上には、第１レチクルＲ１が、そのパターン面を上方（＋Ｚ側）、すなわち照明光学系ＩＯＰとは反対側に向けて載置されている。このパターン面が、前述した第１面、すなわち照明光学系ＩＯＰ内の視野絞りの配置面と共役な面に一致している。なお、第１レチクルＲ１は、そのパターン面を下方（−Ｚ側）に向けて第１レチクルステージＲＳＴ１上に保持させることもできるが、その場合には、そのパターン面に、照明光学系ＩＯＰ内の視野絞りの配置面と共役な面を一致させる必要がある。
【００２３】
第１レチクルベースＲＢ１には、Ｚ軸方向に貫通する開口ＲＢ１ａが形成されている。開口ＲＢ１ａは、前述の開口３２ａにほぼ対向している。
【００２４】
照明光学系ＩＯＰから射出された照明光ＩＬは、本体フレーム３２の開口３２ａ、第１レチクルベースＲＢ１の開口、及び第１レチクルステージＲＳＴ１の開口（不図示）を、順次通って第１レチクルＲ１のパターン面（＋Ｚ側の面）に照射される。
【００２５】
副光学系６０は、光学系支持コラム３５の支持フレーム３１に複数の防振装置３１０を介して水平（ＸＹ平面に平行）に吊り下げ支持されている。副光学系６０は、光学系支持コラム３５から振動的に分離されている。副光学系６０は、その光軸に沿って配列された複数の光学素子（レンズエレメント（後述する投影光学系ＰＬを構成するレンズエレメントと区別してスレーブレンズと呼ぶ））を有している。副光学系６０は、例えば両側テレセントリックで投影倍率が等倍の等倍の反射屈折系である。副光学系６０の第１面（物体面）上に第１レチクルＲ１のパターン面が、第２面（像面）上に後述する第２レチクルＲ２（Ｒ２１又はＲ２２）のパターン面が配置される。そのため、第１レチクルＲ１を介した照明光ＩＬは、副光学系６０により、第２レチクルＲ２（Ｒ２１又はＲ２２）に向けて送光される。
【００２６】
副光学系６０は、その結像特性、例えば収差を調整する第１の結像特性補正装置４１１を備えている。第１の結像特性補正装置４１１は、照明光ＩＬの波長（すなわち光ＩＬ１，ＩＬ２）に応じて副光学系６０の収差を補正して、第２レチクルＲ２のパターン面に結像される第１レチクルＲ１のパターンの像の結像状態を調整し、あるいは良好に維持するために用いられる。第１の結像特性補正装置４１１は、ピエゾ素子等のアクチュエータによって光軸に平行な方向に微小駆動及び光軸に対して傾斜駆動可能な一部のレンズエレメントと、そのアクチュエータの駆動量を測定するエンコーダ等のセンサと、その計測結果に基づいて、アクチュエータを制御するコントローラとを含む。コントローラは、主制御装置１２０からの指示に従ってアクチュエータを制御する。第１の結像特性補正装置４１１は、副光学系６０の光学特性、例えば、球面収差（結像位置の収差）、コマ収差（倍率の収差）、非点収差、像面湾曲、歪曲収差（ディストーション）等の諸収差（結像特性）を調整することができる。本実施形態では、予め光ＩＬ１，ＩＬ２の一方の波長に合わせて副光学系６０の結像特性を初期調整しておき、他方の光を照明光ＩＬとして用いる場合に第１の結像特性補正装置４１１を用いて結像特性を調整することとしている。この場合、一方の光を照明光ＩＬとして再度用いる場合には、初期調整状態に戻せば良い。ただし、いずれの波長の光を用いる場合にも、第１レチクルＲ１の熱膨張変形、レンズの熱膨張変形等によるパターン像の歪み等は、従来と同様に補正することが望ましい。レンズの熱膨張変形等によるパターン像の歪みの補正については、例えば米国特許出願公開第２００８／０２１８７１４号明細書に開示される方法を適用することができる。
【００２７】
副光学系６０の位置は、変位計測系６１（図１では不図示、図２参照）により計測され、計測情報は、主制御装置１２０に供給される（図２参照）。主制御装置１２０は、変位計測系６１からの計測情報に基づいて、第１及び第２レチクルステージＲＳＴ１，ＲＳＴ２を、副光学系６０に対して相対駆動することで、副光学系６０の位置変化よるパターンの像の形成誤差を補正する。
【００２８】
第２レチクルステージＲＳＴ２は、その底面に設けられた複数の気体静圧軸受、例えばエアベアリングを介して、副光学系６０の下方（−Ｚ側）に配置された第２レチクルベースＲＢ２上に非接触状態で支持されている。第２レチクルベースＲＢ２は、本体フレーム３２に複数の防振装置３２０を介して水平（ＸＹ平面に平行）に支持されている。
【００２９】
第２レチクルステージＲＳＴ２のＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）は、第２レチクルレーザ干渉計（以下、「第２レチクル干渉計」という）１４２によって、移動鏡１２２（又は第２レチクルステージＲＳＴ２の端面に形成された反射面）を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出される。第２レチクル干渉計１４２の計測情報は、主制御装置１２０（図１では不図示、図２参照）に供給される。主制御装置１２０は、第２レチクル干渉計１４２からの計測情報に基づいて、第１レチクルステージ駆動系１１１と同様に構成された第２レチクルステージ駆動系１１２（図１では不図示、図２参照）を介して第２レチクルステージＲＳＴ２のＹ軸方向の位置及びＸ軸方向の位置、並びにθｚ方向の回転を制御する。
【００３０】
第２レチクルステージＲＳＴ２は、例えば米国特許第６，３２７，０２２号などに開示されるいわゆるダブルレチクルホルダ方式のレチクルステージであり、２枚の第２レチクルＲ２１、Ｒ２２を、Ｙ軸方向に並べて載置することができる。第２レチクルステージＲＳＴ２上に２枚の第２レチクルＲ２１、Ｒ２２が、そのパターン面を下方（−Ｚ側）に向けて載置されている。照明光ＩＬによって第１レチクルＲ１上の照明領域ＩＡＲ１が照明されると、第１レチクルＲ１を透過した照明光ＩＬが副光学系６０を介して第２レチクルＲ２に照射され、照明領域ＩＡＲ１と共役な第２レチクルＲ２（Ｒ２１又はＲ２２）上の照明領域ＩＡＲ２が照明される。なお、第２レチクルＲ２１、Ｒ２２は、そのパターン面を上方（＋Ｚ側）に向けて第２レチクルステージＲＳＴ２上に保持させることもできるが、その場合には、それぞれのパターン面に、副光学系６０の像面を一致させる必要がある。
【００３１】
投影ユニットＰＵは、第２レチクルステージＲＳＴ２の下方（−Ｚ側）に配置されている。投影ユニットＰＵは、筐体４０の高さ方向のほぼ中央に一体的に設けられたフランジＦＬＧを介して鏡筒定盤（メトロロジーフレームとも呼ばれる）３８に支持されている。鏡筒定盤３８は、本体フレーム３２に複数の防振装置３３０を介して水平（ＸＹ平面に平行）に吊り下げ支持されている。鏡筒定盤３８は、本体フレーム３２に対して振動的に分離されている。
【００３２】
投影ユニットＰＵは、そのフランジＦＬＧより下方の部分が、鏡筒定盤３８に形成された円形開口（又はフランジＦＬＧの下端部が係合する段付きの円形開口）内に挿入され、上部が前述の開口３２ｂ内に挿入され、さらに上端部が、第２レチクルベースＲＢ２の底面に形成された凹部内に挿入されている。投影ユニットＰＵは、鏡筒定盤３８以外の部材には、非接触である。
【００３３】
第２レチクルベースＲＢ２には、照明光ＩＬの通路となる開口ＲＢ２ａが形成されている。このため、第２レチクルＲ２を透過した照明光ＩＬは、第２レチクルステージＲＳＴ２の開口（不図示）、第２レチクルベースＲＢ２の開口ＲＢ２ａを、順次通って後述する投影光学系ＰＬ内に入射する。
【００３４】
投影ユニットＰＵは、筐体４０と、該筐体４０の内部に光軸ＡＸｐに沿って配列された複数の光学素子（レンズエレメント（前述の副光学系６０を構成するスレーブレンズと区別してマスターレンズと呼ぶ））から成る投影光学系ＰＬとを有する。
【００３５】
投影光学系ＰＬは、例えば両側テレセントリックで、所定の投影倍率（例えば１／４倍、１／５倍又は１／８倍など）を有する。このため、第１レチクルＲ１を透過した照明光ＩＬにより第２レチクルＲ２上の照明領域ＩＡＲ２が照明されると、第２レチクルＲ２を透過した照明光ＩＬは投影光学系ＰＬを介してウエハＷに照射され、第１レチクルＲ１上の照明領域ＩＡＲ１内のパターンと第２レチクルＲ２上の照明領域ＩＡＲ２内のパターンとの重なり部から成る合成パターンの縮小像が、投影光学系ＰＬの結像面上に配置されたウエハＷ上に結像される。
【００３６】
投影光学系ＰＬには、その結像特性、例えば収差を調整する第２の結像特性補正装置４１２が備えられている。しかし、投影光学系ＰＬは、第１、第２の光ＩＬ１，ＩＬ２の両者に対して色収差があるレベル以下に抑えられていることが望ましい。第２の結像特性補正装置４１２は、前述の第１の結像特性補正装置４１１と同様に構成され、同様に機能する。但し、この第２の結像特性補正装置４１２の方が、調整量の数が多く、より細かく調整が可能である。ここで、結像特性補正装置４１１，４１２の結像特性の補正のための調整量の算出方法として、例えば、米国特許出願公開第２００２／０１５９０４０号明細書、米国特許出願公開第２００６／０００７４１８号明細書、米国特許出願公開第２００５／０２０６８５０号明細書などに開示される波面収差（ツェルニケ多項式の各項の係数）、ツェルニケ感度、及び調整量等との関係式を用いる算出方法を用いることができる。
【００３７】
ウエハＷの表面には、レジスト（感光材）が塗布されている。第１レチクルＲ１上の照明領域ＩＡＲ１内のパターンと第２レチクルＲ２上の照明領域ＩＡＲ２内のパターンとの重なり部から成る合成パターンの縮小像が、照明領域ＩＡＲ１，ＩＡＲ２に共役なウエハＷ上の領域（以下、露光領域とも呼ぶ）ＩＡに投影される。第１及び第２レチクルステージＲＳＴ１，ＲＳＴ２とウエハステージＷＳＴとの同期駆動により、照明領域ＩＡＲ１，ＩＡＲ２（照明光ＩＬ）に対して第１及び第２レチクルＲ１，Ｒ２（Ｒ２１、Ｒ２２）を走査方向（Ｙ軸方向）に相対駆動し、同時に露光領域ＩＡ（照明光ＩＬ）に対してウエハＷを走査方向（Ｙ軸方向）に相対駆動することにより、ウエハＷ上の１つのショット領域（区画領域）が走査露光され、そのショット領域内に第１レチクルＲ１と第２レチクルＲ２１又はＲ２２の重なり部から成る合成パターンが転写される。
【００３８】
図１に戻り、ウエハステージＷＳＴは、リニアモータ等を含むステージ駆動系２４（図１では不図示、図２参照）によって、ステージベース２２上をＸ軸方向、Ｙ軸方向に所定ストロークで駆動されるとともに、Ｚ軸方向、θｘ方向、θｙ方向、及びθｚ方向に微小駆動される。ウエハステージＷＳＴ上に、ウエハＷが、ウエハホルダ（不図示）を介して例えば真空吸着等によって保持されている。なお、ウエハステージＷＳＴは、単一の６自由度駆動ステージに限らず、各ステージの駆動方向を組み合わせることで、ウエハＷを６自由度駆動可能となる複数のステージによって構成しても良い。
【００３９】
ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置情報（回転情報（ヨーイング量（θｚ方向の回転量θｚ）、ピッチング量（θｘ方向の回転量θｘ）、ローリング量（θｙ方向の回転量θｙ））を含む）は、レーザ干渉計システム(以下、「干渉計システム」と略述する)１８によって、移動鏡１６（又はウエハステージＷＳＴの端面に形成された反射面）を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出される。干渉計システム１８の計測情報は、主制御装置１２０に供給される（図２参照）。主制御装置１２０は、干渉計システム１８からの計測情報に基づいて、ステージ駆動系２４を介してウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置（θｚ方向の回転を含む）を制御する。
【００４０】
また、ウエハＷの表面のＺ軸方向の位置及び傾斜は、例えば米国特許第５，４４８，３３２号明細書等に開示される斜入射方式の多点焦点位置検出系から成るフォーカスセンサＡＦ（図１では不図示、図２参照）によって計測される。このフォーカスセンサＡＦの計測情報も主制御装置１２０に供給される（図２参照）。
【００４１】
投影ユニットＰＵの側面には、ウエハＷに形成されたアライメントマーク等を検出するウエハアライメント系（以下、アライメント系）ＡＳ（図１では不図示、図２参照）が設けられている。アライメント系ＡＳとして、一例として画像処理方式の結像式アライメントセンサの一種であるＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。
【００４２】
露光装置１００では、さらに、第２レチクルステージＲＳＴ２の上方に、例えば米国特許第５，６４６，４１３号明細書等に開示される、露光波長の光を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）アライメント系から成る一対のレチクルアライメント系１３（図１では不図示、図２参照）が設けられている。レチクルアライメント系１３の検出信号は、主制御装置１２０に供給される（図２参照）。
【００４３】
図２には、本実施形態の露光装置１００の制御系を中心的に構成する主制御装置１２０の入出力関係が、ブロック図にて示されている。主制御装置１２０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等から成るいわゆるマイクロコンピュータ（又はワークステーション）を含み、装置全体を統括して制御する。
【００４４】
次に、上述のようにして構成された本実施形態の露光装置１００の動作を、簡単に説明する。ここでは、一例として、第２レチクルステージＲＳＴ２に、一枚の第２レチクルＲ２のみを搭載する場合について説明する。
【００４５】
露光に先立って、レチクルローダ（不図示）によって、第１レチクルＲ１が第１レチクルステージＲＳＴ１上にロードされる。同時に、第２レチクルＲ２が第２レチクルステージＲＳＴ２上にロードされる。さらに、露光装置１００に併設されたコータ・デベロッパ（不図示）によりその表面に感光層（レジスト層）が形成されたウエハＷが、ウエハローダ（不図示）によって、ウエハステージＷＳＴのウエハホルダ（不図示）上にロードされる。
【００４６】
以降、通常のスキャナと同様に、主制御装置１２０によって、一対のレチクルアライメント系１３、ウエハステージＷＳＴ上の基準マーク板（不図示）、及びアライメント系ＡＳ等を用いて、第２レチクルＲ２のレチクルアライメント及びアライメント系ＡＳのベースライン計測等が行われる。これらの準備作業に続いて、主制御装置１２０により、例えばいわゆるショット内多点ＥＧＡなどのウエハアライメント（アライメント計測）が実行される。
【００４７】
レチクルアライメント及びアライメント系ＡＳのベースライン計測については、例えば米国特許第５，６４６，４１３号明細書などに詳細に開示されており、これに続くショット内多点ＥＧＡについては、例えば米国特許第６，８７６，９４６号明細書などに開示されている。
【００４８】
上記ショット内多点ＥＧＡにより、ウエハ上のショット領域の配列座標、及び各ショット領域の倍率を含む変形量（倍率、回転、直交度）が、求められる。
【００４９】
そこで、主制御装置１２０は、照明光ＩＬの波長に基づいて、必要に応じ、第１、第２の結像特性補正装置４１１、４１２を用いて副光学系６０、投影光学系ＰＬをそれぞれ構成するレンズ素子を駆動して、副光学系６０、投影光学系ＰＬの結像特性（収差）の補正を行う。この際、主制御装置１２０は、上記のショット内多点ＥＧＡで得られた各ショット領域の倍率を含む変形量（倍率、回転、直交度）なども考慮して、第２の結像特性補正装置４１２を用いて投影光学系ＰＬの収差の補正を行う。
【００５０】
主制御装置１２０は、アライメント計測（ショット内多点ＥＧＡ）で得られたウエハＷ上のショット領域の配列座標と、先に計測したアライメント系ＡＳのベースラインとに基づいて、ウエハステージＷＳＴをウエハＷ上の各ショット領域の走査開始位置に移動させるステッピング動作と、第２レチクルステージＲＳＴ２とウエハステージＷＳＴとを投影光学系ＰＬの投影倍率に応じた速度比でＹ軸方向に沿って互いに逆向きに同期移動すると同時に、第２レチクルステージＲＳＴ２と第１レチクルステージＲＳＴ１とをＹ軸方向に沿って同一速度で同期移動する走査露光動作と、を繰り返して、ウエハＷ上の全ショット領域に、第１レチクルＲ１のパターンと第２レチクルＲ２のパターンとの重なり部から成る合成パターンの像をそれぞれ転写する。
【００５１】
次に、露光装置１００で行われる、第１の露光方法について、説明する。
【００５２】
ここでは、図３（Ａ）に示されるパターンＲＰ０をウエハＷ上の各ショット領域に転写（形成）する場合を取り上げる。
【００５３】
この場合、レチクルアライメントに先立って、第２レチクルステージＲＳＴ２上に、図３（Ｂ）に示されるパターンＲＰ１が形成された第２レチクルＲ２１と、図３（Ｃ）に示されるパターンＲＰ２が形成された第２レチクルＲ２２とが、ロードされる。ここで、パターンＲＰ１は、横長の矩形状の開口パターンであり、その長手方向に直交する方向の長さ（寸法）は、第２の光ＩＬ２（波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光）を用いて投影光学系ＰＬを介して像面に投影する場合の解像限界と同程度に設定されている。
【００５４】
また、パターンＲＰ２は、２つの正方形状の開口パターンが、所定間隔隔てて配置されたパターンであり、各開口パターンは、第１の光ＩＬ１（波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光）を用いて投影光学系ＰＬを介して像面に投影する場合に、問題なく解像できる寸法である。但し、２つの正方形状の開口パターン同士の間隔は、第２の光ＩＬ２（波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光）を用いて投影光学系ＰＬ介して像面に投影する場合の解像限界より小さな長さ（寸法）になっている。
【００５５】
また、第１レチクルステージＲＳＴ１上には、第１レチクルＲ１として、ウエハ上の各ショット領域に対応する大きさ、形状の矩形の開口パターンが形成された透過型レチクルがロードされる。
【００５６】
また、ウエハステージＷＳＴ上には、ウエハＷがロードされるが、このウエハＷの上面には、図３（Ｆ）に示されるように、光ＩＬ２（ＡｒＦエキシマレーザ）用のレジスト層ＲＧ１と、光ＩＬ１（ＫｒＦエキシマレーザ）用のレジスト層ＲＧ２とが、積層形成されている。レジスト層ＲＧ１，ＲＧ２は、互いに異なる感光波長（波長依存性）を有する。すなわち、レジスト層ＲＧ１は、照明光ＩＬ２の照射によって感光するが、照明光ＩＬ１に対する感度が低く、照明光ＩＬ１の照射によって感光しない。一方、レジスト層ＲＧ２は、照明光ＩＬ１の照射によって感光するが、照明光ＩＬ２に対する感度が低く、照明光ＩＬ２の照射によって感光しない。
【００５７】
そして、前述のレチクルアライメント及びアライメント系ＡＳのベースライン計測及びウエハアライメントが実行される。この場合、レチクルアライメントは、第２レチクルＲ２１、Ｒ２２のそれぞれに対して行われる。
【００５８】
そして、露光に使用される照明光ＩＬの波長（ここでは、照明光ＩＬとして光ＩＬ２が用いられる）に基づいて、必要に応じ、副光学系６０、投影光学系ＰＬをそれぞれ構成するレンズ素子を駆動及び投影光学系ＰＬの収差の補正等が行われる。
【００５９】
そして、主制御装置１２０により、切り換え装置５６を介して第２光源５４が選択され、照明光ＩＬ（光ＩＬ２）の下で、第１レチクルＲ１、第２レチクルＲ２１及びウエハＷがそれぞれ用いられて、前述したステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われる。これにより、第２レチクルＲ２１のパターンＲＰ１と、第１レチクルＲ１の開口パターンとの重なり部から成る合成パターン（第２レチクルＲ２１のパターンＲＰ１は、第１レチクルＲ１の開口パターンに完全に含まれるので、合成パターンは、パターンＲＰ１と同一パターンになる）の像が、ウエハＷ上の全ショット領域のそれぞれに転写（形成）される。図３（Ｅ）中の信号波形Ｉ１は、パターンＲＰ２の空間像の光強度を示す。これにより、レジスト層ＲＧ１が照明光ＩＬ（光ＩＬ２）で感光され、ウエハＷ上の各ショット領域には、図３（Ｄ）及び図３（Ｆ）中に示される潜像ＲＰ１’が、形成される。図３（Ｅ）において、符号Ｉｔｈは、レジストが感光するスレッショルドレベルを示す。
【００６０】
次いで、露光に使用される照明光ＩＬの波長（ここでは、照明光ＩＬとして光ＩＬ１が用いられる）に基づいて、必要に応じ、副光学系６０、投影光学系ＰＬをそれぞれ構成するレンズ素子を駆動及び投影光学系ＰＬの収差の補正等が行われる。
【００６１】
そして、主制御装置１２０により、切り換え装置５６を介して第１光源５２が選択され、照明光ＩＬ（光ＩＬ１）の下で、第１レチクルＲ１、第２レチクルＲ２２及びウエハＷがそれぞれ用いられて、前述したステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われる。これにより、第２レチクルＲ２２のパターンＲＰ２と、第１レチクルＲ１の開口パターンとの重なり部から成る合成パターン（第２レチクルＲ２１のパターンＲＰ２は、第１レチクルＲ１の開口パターンに完全に含まれるので、合成パターンは、パターンＲＰ２と同一パターンになる）の像が、ウエハＷ上の全ショット領域のそれぞれに、潜像ＲＰ１’に重ねて転写形成される。図３（Ｅ）中の信号波形Ｉ２は、パターンＲＰ２の空間像の光強度を示す。これにより、レジスト層ＲＧ２が照明光ＩＬ（光ＩＬ１）で感光され、ウエハＷ上の各ショット領域には、図３（Ｄ）及び図３（Ｆ）中に示される潜像ＲＰ２’が、形成される。
【００６２】
上述のように、異なる波長の照明光ＩＬ１，ＩＬ２を用いて、第２レチクルＲ２１，Ｒ２２のパターンＲＰ１，ＲＰ２の像をウエハＷ上の異なる感光波長（波長依存性）を有するレジスト層ＲＧ１、ＲＧ２に重ねて転写することにより、それらの合成パターン（図３（Ａ）における白抜きパターン）として目的のパターンＲＰ０がウエハＷ上に解像される。ここで、パターンＲＰ０は、解像限界を超える(照明光の波長よりも微細な)パターンである。
【００６３】
この第１の露光方法によると、第２レチクルステージＲＳＴ２に予め２枚の第２レチクルＲ２１、Ｒ２２がロードされているので、１枚目のレチクルの露光終了後に、レチクル交換、レチクルアライメントなどを行うことなく、２枚目のレチクルの露光を、光源を切り替え、照明条件等を２枚目のレチクルに合わせて変更するなどの作業を行うだけで、開始することができる。すなわち、ダブルレチクルホルダ方式のレチクルステージを用いた高スループットの２重露光が可能になる。ダブルレチクルホルダ方式のレチクルステージを用いた高スループットの２重露光については、例えば米国特許第６，３２７，０２２号明細書などに開示されている。
【００６４】
次に、露光装置１００で行われる、第２の露光方法について、説明する。
【００６５】
この場合も、図３（Ａ）に示されるパターンＲＰ０をウエハＷ上の各ショット領域に転写・形成する場合を取り上げる。
【００６６】
この場合、レチクルアライメントに先立って、第２レチクルステージＲＳＴ２上に、前述のパターンＲＰ１、ＲＰ２が、所定の位置関係で形成された図４（Ａ）に示される主レチクルＣＲがロードされる。また、第１レチクルステージＲＳＴ１上には、図４（Ｂ）に示される開口パターンＭＰが形成されたマスキングレチクルＭＲが、ロードされる。
【００６７】
ここで、主レチクルＣＲは、パターンＲＰ１、ＲＰ２に対応する開口パターンが形成された透過型のレチクルであり、マスキングレチクルＭＲは、開口パターンＭＰが形成された透過型のレチクルである。開口パターンＭＰの形状及び大きさは、パターンＲＰ１、ＲＰ２の形状及び大きさから定められている。
【００６８】
また、ウエハステージＷＳＴ上には、前述したレジスト層ＲＧ１、ＲＧ２が、積層形成されたウエハＷがロードされる。そして、前述のレチクルアライメント及びアライメント系ＡＳのベースライン計測及びウエハアライメントが実行される。
【００６９】
そして、露光に使用される照明光ＩＬの波長（ここでは、照明光ＩＬとして光ＩＬ２が用いられる）に基づいて、必要に応じ、副光学系６０、投影光学系ＰＬをそれぞれ構成するレンズ素子を駆動及び投影光学系ＰＬの収差の補正等が行われる。
【００７０】
そして、主制御装置１２０により、切り換え装置５６を介して第２光源５４が選択され、照明光ＩＬ（光ＩＬ２）の下で、主レチクルＣＲ、マスキングレチクルＭＲ及びウエハＷがそれぞれ用いられて、前述したステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われる。但し、この場合、第１レチクルステージＲＳＴ１を第２レチクルステージＲＳＴ２に対する相対位置を、図５（Ａ）に示されるように初期設定して、第１レチクルステージＲＳＴ１と第２レチクルステージＲＳＴ２とを同一速度で同期移動して走査露光が行われる。これにより、マスキングレチクルＭＲの開口パターンＭＰと、主レチクルＣＲのパターンＲＰ１との重なり部から成る合成パターン、すなわちパターンＲＰ１の像が、ウエハＷ上の全ショット領域のそれぞれに転写（形成）される。これにより、レジスト層ＲＧ１が照明光ＩＬ（光ＩＬ２）で感光され、ウエハＷ上の各ショット領域には、図３（Ｄ）及び図３（Ｆ）中に示される潜像ＲＰ１’が、形成される。
【００７１】
次いで、露光に使用される照明光ＩＬの波長（ここでは、照明光ＩＬとして光ＩＬ１が用いられる）に基づいて、必要に応じ、副光学系６０、投影光学系ＰＬをそれぞれ構成するレンズ素子を駆動及び投影光学系ＰＬの収差の補正等が行われる。
【００７２】
そして、主制御装置１２０により、切り換え装置５６を介して第１光源５２が選択され、照明光ＩＬ（光ＩＬ１）の下で、主レチクルＣＲ、マスキングレチクルＭＲ、及びウエハＷがそれぞれ用いられて、前述したステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われる。但し、この場合、第１レチクルステージＲＳＴ１を第２レチクルステージＲＳＴ２に対する相対位置を、図５（Ｂ）に示されるように初期設定して、第１レチクルステージＲＳＴ１と第２レチクルステージＲＳＴ２とを同一速度で同期移動して走査露光が行われる。
【００７３】
これにより、主レチクルＣＲのパターンＲＰ２と、マスキングレチクルＭＲの開口パターンＭＰとの重なり部から成る合成パターン、すなわちパターンＲＰ２の像が、ウエハＷ上の全ショット領域のそれぞれに、潜像ＲＰ１’に重ねて転写形成される。これにより、レジスト層ＲＧ２が照明光ＩＬ（光ＩＬ１）で感光され、ウエハＷ上の各ショット領域には、図３（Ｄ）及び図３（Ｆ）中に示される潜像ＲＰ２’が、形成される。
【００７４】
上述のように、第２の露光方法では、マスキングレチクルＭＲを用いて、主レチクルＣＲのパターンＲＰ１、ＲＰ２が形成されたパターン領域の一方を、対応する照明光ＩＬ１，ＩＬ２を用いて照明する。そして、パターンＲＰ１，ＲＰ２をウエハＷ上の異なる感光波長（波長依存性）を有するレジスト層ＲＧ１、ＲＧ２に重ねて転写することにより、それらの合成パターン（図３（Ａ）における白抜きパターン）として目的のパターンＲＰ０がウエハＷ上に解像される。
【００７５】
以上説明した第２の露光方法によっても、第１の露光方法と同様、解像限界を超える（照明光の波長よりも微細な）パターンをウエハ上に解像することが可能となる。また、第２の露光方法では、パターンＲＰ１、ＲＰ２が形成された１つの主レチクルＣＲと、マスキングレチクルＭＲとを用いる。ここで、マスキングレチクルＭＲでは、開口パターンＭＰの形成に高い精度は要求されない。従って、高精度な第１パターンＲＰ１が形成された第２レチクルＲ２１と、高精度な第２パターンＲＰ２が形成された第２レチクルＲ２２とを用いる第１の露光方法と比較すると、レチクルの製造、管理コストの低減が期待される。
【００７６】
また、第２の露光方法では、開口パターンＭＰを介した必要最小限の照明光のみが主レチクルＣＲに照射されるため、大部分が遮光部で光吸収率が高く熱膨張し易い、主レチクルＣＲの熱膨張変形の程度も最小限に抑えることが可能となる。
【００７７】
以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置１００、及びその第１、第２の露光方法では、第２の光ＩＬ２を照明光ＩＬとして、パターンＲＰ１を介した照明光ＩＬを、投影光学系ＰＬを介して第１及び第２感光層ＲＧ１，ＲＧ２が設けられたウエハＷ上の各ショット領域に照射し、第１の光ＩＬ１を照明光ＩＬとして、パターンＲＰ２を介した照明光ＩＬを、投影光学系ＰＬを介して第１及び第２感光層ＲＧ１，ＲＧ２が設けられたウエハＷ上の各ショット領域に照射する。これにより、レジスト層ＲＧ１、ＲＧ２のそれぞれにパターンＲＰ１、ＲＰ２の重なり部の合成パターン（目的のパターンＲＰ０）の潜像が形成される。従って、解像限界を超える（照明光の波長よりも微細な）パターンをウエハ上に解像することが可能となる。そして、露光済みのウエハＷを現像することで、パターンＲＰ０のレジスト像（レジストパターン）がウエハＷの各ショット領域に形成される。
【００７８】
また、本実施形態の露光装置１００によると、ダブルレチクルホルダ方式のレチクルステージを用いた高スループットの２重露光が可能になる。また、主レチクルとして複数のカッティングパターンが所定の位置関係で形成されたカッティングレチクルを用い、マスキングレチクルとして、そのカッティングパターンに対応する開口パターンが形成されたマスキングレチクルを用いることで、カッティング露光を１枚のカッティングレチクルと１枚のマスキングレチクルとで、途中に現像プロセスを入れることなく、多重露光の方法で、実現することが可能になる。
【００７９】
なお、上記実施形態において、副光学系６０の入射端と射出端の少なくとも一方に、対応するレチクルＲ１又はＲ２に対して、所定のクリアランス（３ｍｍ以下）を介して対向する対向面を有するパージカバーを取り付け、レチクルの上方にほぼ気密状態の空間を形成し、この空間の内部をドライエア等のパージガスでガスパージすることとしても良い。これにより、そのパージカバーに対向するレチクルのヘイズを低下させることができる。
また、そのレチクルＲ１又はＲ２に対向する対向面の少なくとも一部を、レチクルの温度を調整する温度調整デバイスによって構成しても良い。
【００８０】
なお、上記実施形態では、パターンＲＰ１，ＲＰ２を個別にウエハＷ上のレジスト層ＲＧ１、ＲＧ２に転写することとしたが、レジスト層ＲＧ１、ＲＧ２は異なる感光波長（波長依存性）を有するため、パターンのサイズ及び配置によっては、同時に、同一のショット領域内のレジスト層ＲＧ１、ＲＧ２に転写することも可能である。例えば、２つのパターンを重ねることなく、ウエハ上の各ショット領域に転写する場合には、第２レチクルステージＲＳＴ２に第２の光ＩＬ２の解像限界程度のサイズのパターンが形成されたレチクル（便宜上第３レチクルと呼ぶ）をロードし、第１レチクルステージＲＳＴ１に第１の光ＩＬ１で解像できるサイズのパターンが形成されたレチクル（便宜上第４レチクルと呼ぶ）をロードして、切り換え装置５６で第１、第２の光源５２，５４の両者を照明光学系ＩＯＰに接続し、照明光ＩＬとして第１の光ＩＬ１と第２の光ＩＬ２とを同時に用いて、前述の照明領域ＩＡＲ１を照明して、前述した第２の露光方法と同様の露光を行う。これにより、ウエハＷ上のレジスト層ＲＧ１、ＲＧ２のそれぞれに、第３レチクルのパターン、第４レチクルのパターンの像を解像させることができる。
【００８１】
しかるに、上述した露光装置１００において、第１の光ＩＬ１と第２の光ＩＬ２とを同時に用いる方法は、２つのパターンを重ねることなく、ウエハ上の各ショット領域に転写する場合には、適用が可能だが、２つのパターンに重なり部がある場合には、両パターンのサイズ等によっては、適用できない場合が考えられる。次に、２つのパターンに重なり部があっても、支障なく、第１の光ＩＬ１と第２の光ＩＬ２とを同時に用いて露光を行うことができる、第２の実施形態を説明する。
【００８２】
《第２の実施形態》
図６には、第２の実施形態の露光装置１００’の構成が概略的に示されている。露光装置１００’は、第１照明系ＩＯＰ１、第２照明系ＩＯＰ２、第１レチクルステージＲＳＴ１、第２レチクルステージＲＳＴ２、投影光学系ＰＬを含む投影ユニットＰＵ、及びウエハステージＷＳＴ、並びにこれらの制御系を備えている。
【００８３】
第１照明系ＩＯＰ１は、例えば米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号明細書に開示される照明系と同様に構成され、光源であるＫｒＦエキシマレーザからの波長２４８ｎｍの光を照明光ＩＬ１として、第１レチクルステージＲＳＴ１上に載置された第１レチクルＲ１上でＸ軸方向に延びるスリット状の照明領域ＩＡＲ１を均一な照度で照明する。
【００８４】
第２照明系ＩＯＰ２は、第１照明系ＩＯＰ１と同様に構成され、光源であるＡｒＦエキシマレーザからの波長１９３ｎｍの光を照明光ＩＬ２として、第２レチクルステージＲＳＴ２上に載置された第２レチクルＲ２上でＸ軸方向に延びるスリット状の照明領域ＩＡＲ２を均一な照度で照明する。
【００８５】
第１及び第２レチクルステージＲＳＴ１，ＲＳＴ２は、それぞれ、移動鏡１２１、１２２を介して第１及び第２レチクル干渉計１４１，１４２によりその位置が計測され、これらの計測結果が主制御装置１２０（図７参照）に供給されている。主制御装置１２０は、レチクル干渉計１４１，１４２の計測結果に基づいて、レチクルステージ駆動系１１１，１１２を介して、第１及び第２レチクルステージＲＳＴ１，ＲＳＴ２を独立に駆動（位置制御）する。
【００８６】
投影ユニットＰＵは、筐体（鏡筒）４０と、鏡筒４０内に所定の位置関係で配置された複数の光学部材（レンズ、ミラー等）から成る投影光学系ＰＬとを有している。投影光学系ＰＬは、例えば米国特許出願公開第２００７／００１３８８５号明細書などに開示される投影光学系と同様に構成され、第１レチクルＲ１を介した照明光ＩＬ１と、第２レチクルＲ２を介した照明光ＩＬ２とを、同じ光軸ＡＸｐ上に合成してウエハＷに照射する。投影光学系ＰＬは、例えば両側テレセントリックな反射屈折系であり、その投影倍率は、１／４あるいは１／５等である。また、投影光学系ＰＬは、照明光ＩＬ１，ＩＬ２の両者に対して色収差があるレベル以下に抑えられている。
【００８７】
投影光学系ＰＬには、結像特性補正装置４１（図７参照）が備えられており、結像特性補正装置４１により、照明光ＩＬ１，ＩＬ２の両者に対して投影光学系ＰＬの結像特性（諸収差）が補正される。
【００８８】
ウエハステージＷＳＴは、第１の実施形態と同様に構成され、ステージ駆動系２４（図６では不図示、図７参照）によって、ステージベース２２上をＸ軸方向、Ｙ軸方向に所定ストロークで駆動されるとともに、Ｚ軸方向、θｘ方向、θｙ方向、及びθｚ方向に微小駆動される。
【００８９】
ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置情報（回転情報（ヨーイング量（θｚ方向の回転量θｚ）、ピッチング量（θｘ方向の回転量θｘ）、ローリング量（θｙ方向の回転量θｙ））を含む）は、干渉計システム１８によって、移動鏡１６（又はウエハステージＷＳＴの端面に形成された反射面）を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出される。干渉計システム１８の計測情報は、主制御装置１２０に供給される（図７参照）。主制御装置１２０は、干渉計システム１８からの計測情報に基づいて、ステージ駆動系２４を介してウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置（θｚ方向の回転を含む）を制御する。
【００９０】
その他、露光装置１００’は、第１の実施形態の露光装置１００と同様に、フォーカスセンサＡＦ、アライメント系ＡＳ、及びレチクルＲ１、Ｒ２のそれぞれのレチクルアライメントに用いられる各一対、合計４つのレチクルアライメント系１３（いずれも図６では不図示、図７参照）を備えている。
【００９１】
図７には、本第２の実施形態の露光装置１００’の制御系を中心的に構成する主制御装置１２０の入出力関係が、ブロック図にて示されている。主制御装置１２０は、マイクロコンピュータ（又はワークステーション）を含み、装置全体を統括して制御する。
【００９２】
露光に先立って、レチクルローダ（不図示）によって、第１レチクルＲ１として、前述のレチクルＲ２２が第１レチクルステージＲＳＴ１上にロードされる。同時に、第２レチクルＲ２として、前述のレチクルＲ２１が第２レチクルステージＲＳＴ２上にロードされる。さらに、露光装置１００’に併設されたコータ・デベロッパ（不図示）によりその表面に感光層（レジスト層ＲＧ１，ＲＧ２（図３（Ｆ）参照））が形成されたウエハＷが、ウエハローダ（不図示）によって、ウエハステージＷＳＴのウエハホルダ（不図示）上にロードされる。
【００９３】
以降、通常のスキャナと同様に、主制御装置１２０によって、２対のレチクルアライメント系１３、ウエハステージＷＳＴ上の基準マーク板（不図示）、及びアライメント系ＡＳ等を用いて、レチクルＲ２２、Ｒ２１のレチクルアライメント及びアライメント系ＡＳのベースライン計測等が行われる。これらの準備作業に続いて、主制御装置１２０により、例えばいわゆるショット内多点ＥＧＡなどのウエハアライメント（アライメント計測）が実行される。
【００９４】
上記ショット内多点ＥＧＡにより、ウエハ上のショット領域の配列座標、及び各ショット領域の倍率を含む変形量（倍率、回転、直交度）が、求められる。
【００９５】
そこで、主制御装置１２０は、結像特性補正装置４１を用いて投影光学系ＰＬの結像特性（収差）の補正を行う。この際、主制御装置１２０は、上記のショット内多点ＥＧＡで得られた各ショット領域の倍率を含む変形量（倍率、回転、直交度）なども考慮して、結像特性補正装置４１を用いて投影光学系ＰＬの収差の補正を行う。
【００９６】
主制御装置１２０は、アライメント計測（ショット内多点ＥＧＡ）で得られたウエハＷ上のショット領域の配列座標と、先に計測したアライメント系ＡＳのベースラインとに基づいて、ウエハステージＷＳＴをウエハＷ上の各ショット領域の走査開始位置に移動させるステッピング動作と、第１及び第２レチクルステージＲＳＴ１，ＲＳＴ２とウエハステージＷＳＴとを投影光学系ＰＬの投影倍率に応じた速度比でＹ軸方向に同期移動する走査露光動作と、を繰り返す。これにより、照明光ＩＬ２の下でのレチクルＲ２１のパターンの像と、照明光ＩＬ１の下でのレチクルＲ２２のパターンの像とを、ウエハＷ上の各ショット領域に、同時に形成する。これにより、同一のショット領域内のレジスト層ＲＧ１、ＲＧ２のそれぞれにレチクルＲ２１，Ｒ２２のパターンＲＰ１、ＲＰ２の潜像が形成され、両者の合成パターンとしてパターンＲＰ０がウエハＷ上に解像される。
【００９７】
以上説明したように、本第２の実施形態によると、前述の第１の実施形態における第１の露光方法と同等の効果を得られる他、照明光ＩＬ２の下でのレチクルＲ２１のパターンの像と、照明光ＩＬ１の下でのレチクルＲ２２のパターンの像とを用いたウエハＷの露光を同時に行うことができるので、これらを個別にかつ順次行う場合と比べて、スループットが向上する。
【００９８】
なお、上記第１及び第２の実施形態では、波長の異なる２種類の照明光を用いて、パターンＲＰ１，ＰＲ２を、その２種類の照明光のそれぞれに感光する第１及び第２感光層ＲＧ１，ＲＧ２に転写することとした。しかし、これに限らず、波長の異なる３種類以上の照明光にそれぞれ感光する３以上の感光層をウエハＷ上に形成し、その３種類以上の照明光を用いて、３以上のパターンをウエハＷ上の３以上の感光層に個別に、あるいは同時に転写することも可能である。これにより、さらに微細なパターンをウエハ上に解像することが可能となる。
【００９９】
なお、上記各実施形態では、第１、第２のレチクル干渉計１４１、１４２により第１、第２レチクルステージＲＳＴ１、ＲＳＴ２の位置が計測され、干渉計システム１８によりウエハステージＷＳＴの位置が計測される場合について例示した。しかし、これに限らず、第１、第２のレチクル干渉計１４１、１４２に代えて、あるいはこれとともに、エンコーダ（複数のエンコーダから構成されるエンコーダシステム）を用いても良い。同様に、干渉計システム１８に代えて、あるいはこれとともに、エンコーダ（複数のエンコーダから構成されるエンコーダシステム）を用いても良い。
【０１００】
また、上記各実施形態では、露光装置が、液体（水）を介さずにウエハＷの露光を行うドライタイプである場合について説明したが、これに限らず、例えば国際公開第９９／４９５０４号、欧州特許出願公開第１,４２０,２９８号明細書、国際公開第２００４／０５５８０３号、米国特許第６,９５２,２５３号明細書などに開示されているように、投影光学系とウエハとの間に照明光の光路を含む液浸空間を形成し、投影光学系及び液浸空間の液体を介して照明光でウエハを露光する露光装置にも上記各実施形態を適用することができる。また、例えば米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書に開示される、液浸露光装置などにも、上記各実施形態を適用することができる。
【０１０１】
また、上記各実施形態では、露光装置がステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置である場合について説明したが、これに限らず、ステッパなどの静止型露光装置に上記各実施形態を適用しても良い。また、例えば米国特許第６，５９０，６３４号明細書、米国特許第５，９６９，４４１号明細書、米国特許第６，２０８，４０７号明細書などに開示されているように、複数のウエハステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも上記各実施形態を適用できる。また、例えば国際公開第２００５／０７４０１４号などに開示されているように、ウエハステージとは別に、計測部材（例えば、基準マーク、及び／又はセンサなど）を含む計測ステージを備える露光装置にも上記各実施形態は適用が可能である。
【０１０２】
また、光源は、ＡｒＦエキシマレーザに限らず、ＫｒＦエキシマレーザ（出力波長２４８ｎｍ）、Ｆ2レーザ（出力波長１５７ｎｍ）、Ａｒ2レーザ（出力波長１２６ｎｍ）、Ｋｒ2レーザ（出力波長１４６ｎｍ）などのパルスレーザ光源、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、ＹＡＧレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば米国特許第７,０２３,６１０号明細書に開示されているように、真空紫外光としてＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。
【０１０３】
なお、上記各実施形態でパターンを形成すべき物体（エネルギビームが照射される露光対象の物体）はウエハに限られるものでなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど他の物体でも良い。
【０１０４】
露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも上記各実施形態を適用できる。
【０１０５】
半導体素子などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置（パターン形成装置）及びその露光方法によりマスク（レチクル）のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記各実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明の露光装置及び露光方法は、物体上にパターンを形成するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの製造に適している。
【符号の説明】
【０１０７】
１４１…第１レチクル干渉計、１４２…第２レチクル干渉計、４１１，４１２…結像特性補正装置、５２…第１光源、５４…第２光源、５６…切り換え装置、６０…副光学系、６１…変位計測系、１００…露光装置、１２０…主制御装置、ＢＤ…ボディ、ＩＬ…照明光、ＩＬ１…第１の光、ＩＬ２…第２の光、ＩＯＰ…照明光学系、ＰＬ…投影光学系、Ｒ１…第１レチクル、Ｒ２…第２レチクル、ＲＳＴ１…第１レチクルステージ、ＲＳＴ２…第２レチクルステージ、ＲＢ２…第２レチクルベース、ＲＢ１…第１レチクルベース、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ。
【図１】
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【図２】
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【図６】
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【図７】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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