(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクに形成されたパターンを基板上に転写する露光装置であって、
マスクをそれぞれ保持して第１方向に移動可能な第１、第２マスクステージと；
前記各マスクに照明光を照射する照明系と；
前記各マスクから出射される照明光を基板上に投射する第１、第２投影光学系と；
前記第１、第２投影光学系に対し前記第１、第２マスクステージ側に配置され、前記基板をそれぞれ保持して移動可能な第１、第２基板ステージと；
前記第１マスクステージと前記第１基板ステージとを前記第１投影光学系の投影倍率に応じた速度比で前記第１方向に同期移動させるとともに、前記第２マスクステージと前記第２基板ステージとを前記第２投影光学系の投影倍率に応じた速度比で前記第１方向に同期移動させる駆動装置とを備える露光装置。
【請求項２】
前記同期移動時の前記第１マスクステージと第２マスクステージの移動方向は、前記第１方向において互いに逆向きであり、前記同期移動時の前記第１基板ステージと第２基板ステージの移動方向は前記第１方向において互いに逆向きであることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記各マスクステージと前記各基板ステージとは、同一面上を移動することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項４】
さらに、第１及び第２マスクステージ並びに第１及び第２基板ステージがその上で移動可能に支持される共通のベース盤を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置。
【請求項５】
前記駆動装置は、前記共通のベース盤が第１及び第２マスクステージ並びに第１及び第２基板ステージを該共通のベース盤上で浮上させて移動するリニアアクチュエータであることを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】
さらに、定盤を備え、前記ベース盤が定盤上に移動可能に支持されており、第１、第２マスクステージ及び第１、第２基板ステージの少なくとも一つのステージの移動により生じる反力に応じてベース盤が移動することができることを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置。
【請求項７】
さらに、前記ベース盤を前記定盤上で非接触で支持するためのリニアアクチュエータを備えることを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
【請求項８】
前記第１、第２基板ステージと同一面上を移動する第３基板ステージと；
前記基板に形成された位置合わせマークを検出する第１マーク検出系とを更に備える請求項１〜３のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項９】
前記駆動装置は、前記第１基板ステージ又は前記第２基板ステージに代えて、前記第３基板ステージを前記第１マスクステージ又は前記第２マスクステージと同期移動させることを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記基板を保持して前記第１、第２、第３基板ステージと同一面上を移動する第４基板ステージと；
前記基板に形成された位置合わせマークを検出する第２マーク検出系とを更に備える請求項８に記載の露光装置。
【請求項１１】
前記駆動装置は、前記第１基板ステージ、第２基板ステージに代えて、前記第３基板ステージ、第４基板ステージを前記第１マスクステージ、前記第２マスクステージとそれぞれ同期移動させることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項１２】
前記各マスクステージがほぼ同一質量を有するとともに、前記各基板ステージがほぼ同一質量を有することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項１３】
前記各投影光学系が同一の投影倍率を有し、前記各マスクステージの質量が前記各基板ステージの質量の前記投影倍率倍であることを特徴とする請求項２、９、１１及び１２のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１４】
前記駆動装置は、前記第１、第２マスクステージと前記第１、第２基板ステージとを同一直線上で駆動することを特徴とする請求項１２に記載の露光装置。
【請求項１５】
前記第１マスクステージ上のマスクと前記第２マスクステージ上のマスクとを交換するマスク交換機構を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項１６】
前記各投影光学系は、反射屈折光学系であり、前記照明光の波長は２００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項１７】
マスクに形成されたパターンを基板上に転写する露光方法であって、
第１マスクと第１基板とを第１投影光学系の投影倍率に応じた速度比で第１方向に同期移動させつつ、照明光により前記第１マスクを照射して該第１マスクに形成されたパターンを前記第１投影光学系を介して前記第１基板上の第１区画領域に転写する第１工程と；
前記第１工程と同時に、第２マスクと第２基板とを第２投影光学系の投影倍率に応じた速度比で前記第１方向に同期移動させつつ、照明光により前記第２マスクを照射し、該第２マスクに形成されたパターンを前記第２投影光学系を介して前記第２基板上の第２区画領域に転写する第２工程とを含む露光方法。
【請求項１８】
前記第１、第２工程と同時に、前記第１、第２基板と異なる第３基板、第４基板にそれぞれ形成された位置合わせマークの検出を行う第３工程を更に含むことを特徴とする請求項１７に記載の露光方法。
【請求項１９】
前記第１、第２工程の処理の終了後に、前記第２マスクと前記第１基板とを第１投影光学系の投影倍率に応じた速度比で第１方向に同期移動させつつ、照明光により前記第２マスクを照射して該第２マスクに形成されたパターンを前記第１投影光学系を介して前記第１基板上の前記第１区画領域に重ねて転写する第３工程と；
前記第３工程と同時に、前記第１マスクと前記第２基板とを第２投影光学系の投影倍率に応じた速度比で前記第１方向に同期移動させつつ、照明光により前記第１マスクを照射し、該第１マスクに形成されたパターンを前記第２投影光学系を介して前記第２基板上の前記第２区画領域に重ねて転写する第４工程とを更に含むことを特徴とする請求項１７に記載の露光方法。
【請求項２０】
第１基板及び第２基板は、それぞれ、基準マークが形成された第１基板ステージ及び第２基板ステージを用いて移動され、第１基板及び第２基板内に画定される露光領域は該基準マークに基いて求められることを特徴とする請求項１７〜１９のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項２１】
マイクロデバイスを製造するフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置であって、
第１マスクを保持する第１マスクステージと；
少なくとも２つの反射光学素子を有する第１投影光学系と；
前記第１投影光学系に対して前記第１マスクステージ側で第１基板を保持する第１基板ステージと；
第２マスクを保持する第２マスクステージと；
少なくとも２つの反射光学素子を有する第２投影光学系と；
前記第２投影光学系に対して前記第２マスクステージ側で第２基板を保持する第２基板ステージと；
前記第１及び第２基板をそれぞれ走査露光するとき、前記第１及び第２基板ステージを所定方向に沿って互いに逆向きに駆動する駆動装置とを備える露光装置。
【請求項２２】
さらに、第１及び第２マスクステージ並びに第１及び第２基板ステージがその上で移動可能に支持される共通のベース盤を備えることを特徴とする請求項２１に記載の露光装置。
【請求項２３】
前記駆動装置は、前記共通のベース盤が第１及び第２マスクステージ並びに第１及び第２基板ステージを該共通のベース盤上で浮上させて移動するリニアアクチュエータであることを特徴とする請求項２２に記載の露光装置。
【請求項２４】
さらに、定盤を備え、前記ベース盤が定盤上に移動可能に支持されており、第１、第２マスクステージ及び第１、第２基板ステージの少なくとも一つのステージの移動により生じる反力に応じてベース盤が移動することができることを特徴とする請求項２１または２２に記載の露光装置。
【請求項２５】
さらに、前記ベース盤を前記定盤上で非接触で支持するためのリニアアクチュエータを備えることを特徴とする請求項２４に記載の露光装置。
【請求項２６】
デバイスパターンを基板上に転写する露光方法であって、
第１投影光学系に対して第１マスク側に第１基板を配置し、前記第１マスクと前記第１基板とを同期移動して前記第１マスクのパターンを前記第１基板上に転写する第１工程と；
第２投影光学系に対して第２マスク側に第２基板を配置し、前記第２マスクと前記第２基板とを同期移動して前記第２マスクのパターンを前記第２基板上に転写する第２工程とを含み、
前記第１及び第２工程はほぼ同時に実行され、かつ前記第１及び第２基板は所定方向に沿って互いに逆向きに移動されることを特徴とする露光方法。
【請求項２７】
前記第１マスクは前記所定方向に沿って前記第１基板とは逆向きに移動され、前記第２マスクは前記所定方向に沿って前記第２基板とは逆向きに移動されることを特徴とする請求項２６に記載の露光方法。
【請求項２８】
前記第１及び第２マスクと前記第１及び第２基板は同一直線上で移動されることを特徴とする請求項２７に記載の露光方法。
【請求項２９】
前記第１マスクと前記第１基板との同期移動によって生じる反力と、前記第２マスクと前記第２基板との同期移動によって生じる反力とが互いに打ち消し合うことを特徴とする請求項２６〜２８のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項３０】
前記第１及び第２工程の後、前記第１基板と前記第２基板とはそれぞれ前記所定方向と直交する方向に沿って互いに逆向きに移動されることを特徴とする請求項２９に記載の露光方法。
【請求項３１】
第１基板及び第２基板は、それぞれ、基準マークが形成された第１基板ステージ及び第２基板ステージを用いて移動され、第１基板及び第２基板内に画定される露光領域は該基準マークに基いて求められることを特徴とする請求項２６〜２８のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項３２】
請求項１、２及び２１のいずれか一項に記載の露光装置を用いたリソグラフィ工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項３３】
請求項１７〜１９及び２６のいずれか一項に記載の露光方法を用いたことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項３４】
マスクに形成された露光パターンにエネルギー線を照射して該パターンで被露光物体を露光するための露光装置であって、
マスクを各々保持して移動可能な複数のマスクステージと；
被露光物体を各々保持して移動可能な複数の物体ステージと；
複数のマスクステージ及び複数の物体ステージを移動可能に支持する共通のベース盤と；
上記各マスクを出射したエネルギー線を、対応する被露光物体上に投影するための複数の投影系と；を備え、
各投影系に対して各マスクステージとそれに対応する物体ステージとを同期移動することによって、各マスクのパターンで被露光物体を露光することを特徴とする露光装置。
【請求項３５】
さらに、マスクステージ及び物体ステージをベース盤上で浮上しつつ移動するための駆動装置を備えることを特徴とする請求項３４に記載の露光装置。
【請求項３６】
駆動装置がリニアアクチュエータであることを特徴とする請求項３５に記載の露光装置。
【請求項３７】
さらに、前記駆動装置を制御するための制御器を備え、該制御器は、少なくとも２つのマスクステージが互いに逆向きに移動するように駆動装置を制御することを特徴とする請求項３５に記載の露光装置。
【請求項３８】
さらに、支持台を備え、ベース盤が該支持台に固定されていることを特徴とする請求項３４に記載の露光装置。
【請求項３９】
さらに、定盤を備え、前記ベース盤が定盤上に移動可能に支持されており、マスクステージ及び物体ステージの少なくとも一つのステージの移動により生じる反力に応じてベース盤が移動することができることを特徴とする請求項３５に記載の露光装置。
【請求項４０】
前記ベース盤が前記定盤上で非接触で支持されていることを特徴とする請求項３９に記載の露光装置。
【請求項４１】
さらに、前記ベース盤を前記定盤上で非接触で支持するためのリニアアクチュエータを備えることを特徴とする請求項４０に記載の露光装置。
【請求項４２】
照射系からのエネルギー線は、ベース盤の裏面から照射されてベース盤の表面上に支持されたマスクステージのマスクを透過することを特徴とする請求項３４〜４１のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項４３】
さらに、エネルギー線を各投影系に照射するための複数の照射系を備えることを特徴とする請求項３４〜４１のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項４４】
２つの投影系を備え、ベース盤上でそれらの投影系が対称に配置されていることを特徴とする請求項４３に記載の露光装置。
【請求項４５】
さらに、複数のマスクステージ及び複数の物体ステージのベース盤上での位置を測定するための干渉計を備えることを特徴とする請求項３４〜４１のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項４６】
複数のマスクステージ及び複数の物体ステージが、それぞれ、干渉計から送光されたビームを反射するための反射部材を有することを特徴とする請求項４５に記載の露光装置。
【請求項４７】
前記ベース盤上の２次元位置が、前記ベース盤上で所定の第１軸及びそれに直交する第２軸により規定される直交座標系を用いて求められ、
前記複数のマスクステージ及び複数の物体ステージの少なくとも一つのステージが第１軸及び第２軸と交差する第３軸方向に沿って延びる反射面を備え、
前記干渉計が該反射面に向かってビームを照射してその反射光を受光することにより前記一つのステージの第３軸方向の位置を計測し、
さらに、計測された第３軸方向の位置に基いて前記一つのステージの第１軸及び第２軸で規定される直交座標系上の位置座標を演算する演算器を備えることを特徴とする請求項４６に記載の露光装置。
【請求項４８】
前記被露光物体が感応性基板であり、前記露光装置がデバイスを製造するためにリソグラフィー工程で使用される投影露光装置であることを特徴とする請求項３４〜４１のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項４９】
各物体ステージには基準マークが形成され、被露光物体上に画定される露光領域は該基準マークに基いて求められることを特徴とする請求項３４〜４１のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項５０】
マスクに照射されるエネルギー線で基板を露光する方法であって、
前記エネルギー線で第１及び第２基板をそれぞれ走査露光するために、第１マスクとその第１基板とを同期移動するとともに、第２マスクとその第２基板とを同期移動し、かつ前記第１及び第２マスク、又は前記第１及び第２基板を同一面上で逆向きに移動することを特徴とする露光方法。
【請求項５１】
前記第１マスクと前記第１基板との同期移動と、前記第２マスクと前記第２基板との同期移動とはほぼ同時に行われることを特徴とする請求項５０に記載の露光方法。
【請求項５２】
前記第１及び第２マスクと前記第１及び第２基板とは同一面上に配置されることを特徴とする請求項５０又は５１に記載の露光方法。
【請求項５３】
前記第１及び第２マスク、及び前記第１及び第２基板はそれぞれ逆向きに移動されることを特徴とする請求項５０〜５２のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項５４】
前記第１マスクと前記弟１基板とは逆向きに移動されることを特徴とする請求項５３に記載の露光方法。
【請求項５５】
前記第１及び第２マスクと前記第１及び第２基板とはほぼ同一直線上で移動されることを特徴とする請求項５４に記載の露光方法。
【請求項５６】
前記第１基板は、前記第１マスクを用いる第１走査露光に続けて前記第２マスクを用いる第２走査露光が行われることを特徴とする請求項５０〜５２のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項５７】
前記第２走査露光前に前記第１マスクが前記第２マスクと交換されることを特徴とする請求項５６に記載の露光方法。
【請求項５８】
前記第１基板は、前記第１及び第２走査露光によって多重露光されることを特徴とする請求項５６又は５７に記載の霞光方法。
【請求項５９】
前記第１基板は、前記第１及び第２走査露光によって、前記第１マスクの第１パターンと前記第２マスクの弟２パターンとが異なる領域に転写されることを特徴する請求項５６又は５７に記載の露光方法。
【請求項６０】
前記第１基板の走査露光動作と並行して第３基板上のマークを検出し、かつその第３基板の走査露光前に前記第１マスク上のマークを検出し、これら検出結果を前記第３基板の走査露光に用いることを特徴とする請求項５０〜５２のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項６１】
前記第１マスク上のマークは、前記第３基板が保持される可動体に設けられる基準マークと共に検出されることを特徴とする請求項６０に記載の露光方法。
【請求項６２】
前記第３基板上のマークの検出と、前記基準マークの検出とで互いに異なる干渉計を用いることを特徴とする請求項６１に記載の露光方法。
【請求項６３】
前記第３基板上のマークの検出に用いられる干渉計の測長軸と、前記基準マークの検出に用いられる干渉計の測長軸とによって前記可動体が同時に検出されるとき、その２つの干渉計の各計測値を対応付けることを特徴とする請求項６２に記載の露光方法。
【請求項６４】
前記第１基板の走査露光条件と前記第２基板の走査露光条件とを異ならせることを特徴とする請求項５０〜５２のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項６５】
前記走査露光条件は、前記エネルギー線を射出する照明光学系の瞳面上での前記エネルギー線の強度分布と、前記エネルギー線が通過する投影光学系の開口数とを含むことを特徴とする請求項６４に記載の露光方法。
【請求項６６】
前記第１及び第２マスクは透過型マスクであり、前記第１及び第２マスクが配置されるベースに関してその反対側から前記第１及び第２マスクにそれぞれ前記エネルギー線を照射することを特徴とする請求項５０〜５２のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項６７】
前記エネルギー線は、波長が２００ｎｍ程度以下の真空紫外光であることを特徴とする請求項６６に記載の露光方法。
【請求項６８】
前記第１及び第２マスクは反射型マスクであり、前記第１及び第２マスクが配置されるベースに関して同一側から前記第１及び第２マスクにそれぞれ前記エネルギー線を照射することを特徴とする請求項５０〜５２のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項６９】
前記エネルギー線は波長が５〜１５ｎｍの範囲内であるＥＵＶ光であり、前記第１及び第２マスクと直交する方向に対してその主光線が傾けられることを特徴とする請求項６８に記載の露光方法。
【請求項７０】
請求項５０〜５２のいずれか一項に記載の露光方法を用いることを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項７１】
マスクに形成されたパターンを基板上に転写する露光装置を製造する方法であって、
マスクをそれぞれ保持して第１方向に移動可能な第１及び第２マスクステージをそれぞれ提供する工程と；
各マスクに照明光を照射する照明系を提供する工程と；
前記各マスクから出射される照明光を基板上に投射する第１及び第２投影光学系をそれぞれ提供する工程と；
前記第１及び第２投影光学系に対し前記第１及び第２マスクステージと同じ側に配置され、前記基板をそれぞれ保持して移動可能な第１及び第２基板ステージとをそれぞれ提供する工程と；
前記第１マスクステージと前記第１基板ステージとを前記第１投影光学系の投影倍率に応じた速度比で前記第１方向に同期移動させるとともに、前記第２マスクステージと前記第２基板ステージとを前記第２投影光学系の投影倍率に応じた速度比で前記第１方向に同期移動させる駆動装置を提供する工程と；を含む露光装置の製造方法。
【請求項７２】
マイクロデバイスを製造するためのフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置を製造する方法であって、
第１マスクを保持する第１マスクステージを提供する工程と；
少なくとも２つの反射光学素子を有する第１投影光学系を提供する工程と；
第１投影光学系に対して第１マスクステージ側で第１基板を保持する第１基板ステージを提供する工程と；
第２マスクを保持する第２マスクステージを提供する工程と；
少なくとも２つの反射光学素子を有する第２投影光学系を提供する工程と；
第２投影光学系に対して第２マスクステージ側で第２基板を保持する第２基板ステージを提供する工程と；
第１及び第２基板をそれぞれ走査露光するとき、第１及び第２基板ステージを所定方向に沿って互いに逆向きに駆動する駆動装置を提供する工程と；を含む露光装置の製造方法。  
【請求項７３】
マスクに形成された露光パターンにエネルギー線を照射して該パターンで被露光物体を露光する露光装置を製造するための方法であって、
マスクを各々保持して移動可能な複数のマスクステージをそれぞれ提供する工程と；
被露光物体を各々保持して移動可能な複数の物体ステージをそれぞれ提供する工程と；
複数のマスクステージ及び複数の物体ステージを移動可能に支持する共通のベース盤を提供する工程と；
上記各マスクを出射したエネルギー線を、対応する被露光物体上に投影するための複数の投影系をそれぞれ提供する工程と；を備え、
該露光装置は、各投影系に対して各マスクステージとそれに対応する物体ステージとを同期移動することによって、各マスクのパターンで被露光物体を露光することを特徴とする露光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、露光装置及び露光方法並びにデバイスの製造方法に係り、更に詳しくはマスクに形成されたパターンを投影光学系を介して基板上に転写する露光装置及び露光方法、並びにこれらを用いてマイクロデバイスを製造する方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来、半導体素子又は液晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程で製造する場合に、種々の露光装置が使用されているが、現在では、フォトマスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）のパターンを、投影光学系を介して表面にフォトレジスト等の感光材が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板（以下、適宜「感応基板」と称する）上に転写する投影露光装置が一般的に使用されている。近年では、この投影露光装置として、感応基板を２次元的に移動自在な基板ステージ上に載置し、この基板ステージにより感応基板を歩進（ステッピング）させて、レチクルのパターンを感応基板上の各ショット領域に順次転写する露光動作を繰り返す、所謂ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）が主流となっている。
【０００３】
最近になって、このステッパ等の静止型露光装置に改良を加えた、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（例えば、特開平７−１７６４６８号公報及びこれに対応する米国特許第５，６４６，４１３号に記載された走査型露光装置）も比較的多く用いられるようになってきた。このステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置は、（Ｉ）ステッパに比べると大フィールドをより小さな光学系で露光できるため、投影光学系の製造が容易であるとともに、大フィールド露光によるショット数の減少により高スループットが期待出来る、（ＩＩ）投影光学系に対してレチクル及びウエハを相対走査することで平均化効果があり、ディストーションや焦点深度の向上が期待出来る等のメリットがある。さらに、半導体素子の集積度が１６Ｍ（メガ）ビットから６４ＭビットのＤＲＡＭ、更に将来的には２５６Ｍビット、１Ｇ（ギガ）ビットというように時代とともに高くなるのに伴い、大フィールドが必須になるため、ステッパに代わってスキャン型投影露光装置が主流になるであろうと言われている。
【０００４】
この種の投影露光装置は、主として半導体素子等の量産機として使用されるものであることから、一定時間内にどれだけの枚数のウエハを露光処理できるかという処理能力、すなわちスループットを向上させることが必然的に要請される。
【０００５】
これに関し、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置の場合、大フィールドを露光する場合には先に述べたように、ウエハ内に露光するショット数が少なくなるのでスループットの向上が見込まれるが、露光はレチクルとウエハとの同期走査による等速移動中に行なわれることから、その等速移動領域の前後に加減速領域が必要となり、仮にステッパのショットサイズと同等の大きさのショットを露光する場合には、却ってステッパよりスループットが落ちる可能性がある。
【０００６】
この種の投影露光装置における処理の流れは、大要次のようになっている。
【０００７】
（ｉ）  まず、ウエハローダを使ってウエハをウエハテーブル上にロードするウエハロード工程が行なわれる。
【０００８】
（ｉｉ）  次に、サーチアライメント機構によりウエハの大まかな位置検出を行なうサーチアライメント工程が行なわれる。このサーチアライメント工程は、具体的には、例えば、ウエハの外形を基準としたり、あるいは、ウエハ上のサーチアライメントマークを検出することにより行なわれる。
【０００９】
（ｉｉｉ）  次に、ウエハ上の各ショット領域の位置を正確に求めるファインアライメント工程が行なわれる。このファインアライメント工程は、一般にＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）方式が用いられ、この方式は、ウエハ内の複数のサンプルショットを選択しておき、当該サンプルショットに付設されたアライメントマーク（ウエハマーク）の位置を順次計測し、この計測結果とショット配列の設計値とに基づいて、いわゆる最小自乗法等による統計演算を行なって、ウエハ上の全ショット配列データを求めるものであり（特開昭６１−４４４２９号公報及びこれに対応する米国特許第４，７８０，６１７号等参照）、高スループットで各ショット領域の座標位置を比較的高精度に求めることができる。
【００１０】
（ｉｖ）  次に、上述したＥＧＡ方式等により求めた各ショット領域の座標位置と予め計測したベースライン量とに基づいて露光位置にウエハ上の各ショット領域を順次位置決めしつつ、投影光学系を介してレチクルのパターンをウエハ上に転写する露光工程が行なわれる。
【００１１】
（ｖ）  次に、露光処理されたウエハテーブル上のウエハをウエハアンローダを使ってアンロードさせるウエハアンロード工程が行なわれる。このウエハアンロード工程は、上記（ｉ）のウエハロード工程と同時に行なわれる。すなわち、（ｉ）と（ｖ）とによってウエハ交換工程が構成される。
【００１２】
このように、従来の投影露光装置では、ウエハ交換→サーチアライメント→ファインアライメント→露光→ウエハ交換……のように、大きく４つの動作が１つのウエハステージを用いて繰り返し行なわれている。
【００１３】
また、この種の投影露光装置のスループットＴＨＯＲ［枚／時間］は、上述したウエハ交換時間をＴ１〔ｓｅｃ〕、サーチアライメント時間をＴ２〔ｓｅｃ〕、ファインアライメント時間をＴ３〔ｓｅｃ〕、露光時間をＴ４〔ｓｅｃ〕とした場合に、次式（１）のように表すことができる。
【００１４】
ＴＨＯＲ＝３６００／（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４）  ………（１）
上記Ｔ１〜Ｔ４の動作は、Ｔ１→Ｔ２→Ｔ３→Ｔ４→Ｔ１……のように順次（シーケンシャルに）繰り返し実行される。このため、Ｔ１〜Ｔ４までの個々の要素を高速化すれば分母が小さくなって、スループットＴＨＯＲを向上させることができる。しかし、上述したＴ１（ウエハ交換時間）とＴ２（サーチアライメント時間）は、ウエハ１枚に対して一動作が行なわれるだけであるから改善の効果は比較的小さい。また、Ｔ３（ファインアライメント時間）の場合は、上述したＥＧＡ方式を用いる際にショットのサンプリング数を少なくしたり、ショット単体の計測時間を短縮すればスループットを向上させることができるが、逆にアライメント精度を劣化させることになるため、安易にＴ３を短縮することはできない。
【００１５】
また、Ｔ４（露光時間）は、ウエハ露光時間とショット間のステッピング時間とを含んでいる。例えば、ステップ・アンド・スキャン方式のような走査型投影露光装置の場合は、ウエハ露光時間を短縮させる分だけレチクルとウエハの相対走査速度を上げる必要があるが、同期精度が劣化することから、安易に走査速度を上げることができない。
【００１６】
また、この種の投影露光装置で上記スループット面の他に、重要な条件としては、（Ａ）解像度、（Ｂ）焦点深度（ＤＯＦ：Ｄｅｐｔｈ  ｏｆ  Ｆｏｃｕｓ  ）、（Ｃ）線幅制御精度が挙げられる。解像度Ｒは、露光波長をλとし、投影レンズの開口数をＮ．Ａ．（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  ）とすると、λ／Ｎ．Ａ．に比例し、焦点深度ＤＯＦはλ／（Ｎ．Ａ．）２  に比例する。
【００１７】
このため、解像度Ｒを向上させる（Ｒの値を小さくする）には、露光波長λを短くするか、あるいは開口数Ｎ．Ａ．を大きくする必要がある。特に、最近では半導体素子等の高密度化が進んでおり、デバイスルールが０．２μｍＬ／Ｓ（ライン・アンド・スペース）以下となってきていることから、これらのパターンを露光する為には照明光源としてＫｒＦエキシマレーザを用いている。しかしながら、前述したように半導体素子の集積度は、将来的に更に上がることは必至であり、ＫｒＦエキシマレーザより短波長な光源を備えた装置の開発が望まれる。このようなより短波長な光源を備えた次世代の装置の候補として、ＡｒＦエキシマレーザを光源とした装置、電子線露光装置等が代表的に挙げられるが、電子線露光装置の場合、光露光装置に比べてスループットが著しく低いという不都合がある。
【００１８】
解像度Ｒを上げる他の手法としては、開口数Ｎ．Ａ．を大きくすることも考えられるが、Ｎ．Ａ．を大きくすると、投影光学系のＤＯＦが小さくなるというデメリットがある。このＤＯＦは、ＵＤＯＦ（Ｕｓａｂｌｅ  Ｄｅｐｔｈ  ｏｆ  Ｆｏｃｕｓ  ：ユーザ側で使用する部分：パターン段差やレジスト厚等）と、装置自身の総合焦点差とに大別することができる。これまでは、ＵＤＯＦの比率が大きかったため、ＤＯＦを大きく取る方向が露光装置開発の主軸であり、このＤＯＦを大きくとる技術として例えば変形照明等が実用化されている。
【００１９】
ところで、デバイスを製造するためには、Ｌ／Ｓ（ライン・アンド・スペース）、孤立Ｌ（ライン）、孤立Ｓ（スペース）、及びＣＨ（コンタクトホール）等が組み合わさったパターンをウエハ上に形成する必要があるが、上記のＬ／Ｓ、孤立ライン等のパターン形状毎に最適露光を行なうための露光パラメータが異なっている。このため、従来は、ＥＤ−ＴＲＥＥ（レチクルが異なるＣＨは除く）という手法を用いて、解像線幅が目標値に対して所定の許容誤差内となり、かつ所定のＤＯＦが得られるような共通の露光パラメータ（コヒーレンスファクタσ、Ｎ．Ａ．、露光制御精度、レチクル描画精度等）を求めて、これを露光装置の仕様とすることが行なわれている。しかしながら、今後は以下のような技術的な流れがあると考えられている。
【００２０】
ａ）プロセス技術（ウェハ上平坦化）向上により、パターン低段差化、レジスト厚減少が進み、ＵＤＯＦが１μｍ台→０．４μｍ以下になる可能性がある。
【００２１】
ｂ）露光波長がｇ線（４３６ｎｍ）→ｉ線（３６５ｎｍ）→ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）と短波長化している。しかし、今後はＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、及びＦ２レーザ（１５７ｎｍ）までの光源しか検討されておらず、その技術的ハードルも高い。その後はＥＢ露光に移行する。
【００２２】
ｃ）ステップ・アンド・リピートのような静止露光に代わりステップ・アンド・スキャンのような走査露光が投影露光装置の主流になる事が予想されている。この技術は、径の小さい投影光学系で大フィールド露光が可能であり（特にスキャン方向）、その分高Ｎ．Ａ．化を実現し易い。
【００２３】
上記のような技術動向を背景にして、限界解像度を向上させる方法として、二重露光法が見直され、この二重露光法をＡｒＦ露光装置に用い、０．１μｍＬ／Ｓまで露光しようという試みが検討されている。一般に二重露光法は以下の３つの方法に大別される。
【００２４】
１：露光パラメータの異なるＬ／Ｓ、孤立線を別々のレチクルに形成し、各々最適露光条件により同一ウエハ上に二重に露光を行なう。
【００２５】
２：位相シフト法等を導入すると、孤立線よりＬ／Ｓの方が同一ＤＯＦにて限界解像度が高い。これを利用することにより、１枚目のレチクルで全てのパターンをＬ／Ｓで形成し、２枚目のレチクルにてＬ／Ｓを間引きすることで孤立線を形成する。
【００２６】
３：一般に、Ｌ／Ｓより孤立線は、小さなＮ．Ａ．にて高い解像度を得ることができる（但し、ＤＯＦは小さくなる）。そこで、全てのパターンを孤立線で形成し、１枚目と２枚目のレチクルによってそれぞれ形成した孤立線の組み合わせにより、Ｌ／Ｓを形成する。
【００２７】
上記の二重露光法は解像度向上、ＤＯＦ向上の２つの効果がある。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、二重露光法は、複数のレチクルを使って露光処理を複数回行なう必要があるため、従来の装置に比べて露光時間（Ｔ４）が倍以上になり、スループットが大幅に劣化するという不都合があったことから、現実には、二重露光法はあまり真剣に検討されておらず、これまで露光波長の短波長化、変形照明、位相シフトレチクル等により、解像度、焦点深度（ＤＯＦ）の向上が行なわれてきた。
【００２９】
しかしながら、先に述べた二重露光法をＡｒＦ露光装置に用いると０．１μｍＬ／Ｓまでの露光が実現することにより、２５６Ｍビット、１ＧビットのＤＲＡＭの量産を目的とする次世代機の開発の有力な選択肢であることは疑いなく、このためのネックとなる二重露光法の課題であるスループットの向上のため新技術の開発が待望されていた。
【００３０】
これに関し、前述した４つの動作、すなわちウエハ交換、サーチアライメント、ファインアライメント、及び露光動作の内の複数動作同士を部分的にでも同時並行的に処理できれば、これら４つの動作をシーケンシャルに行なう場合に比べて、スループットを向上させることができると考えられ、そのためには基板ステージを複数設けることが前提となるが、このことは理論上は簡単に思えるが、現実には基板ステージを複数設け、充分な効果を発揮させるためには、解決しなければならない多くの問題が山積している。例えば、一方の基板ステージ上の基板に対して走査露光を行っている間に、他方の基板ステージ上の基板に対してアライメントを行っている場合を考えると、一方の基板ステージ及びレチクルステージの加減速に起因する反力が、他方のステージに対して外乱として働き、アライメント誤差の要因となる。また、高精度な重ね合わせを実現するためには、同一の基板ステージ上の基板に対し、アライメントを実行した後、そのアライメントの結果を用いてマスクのパターンと感応基板の位置合わせを実行して露光を行なう必要があるため、単に２つの基板ステージの内、一方を例えば露光専用、他方をアライメント専用等とすることは、現実的な解決策とは成り得ない。
【００３１】
【発明の開示】
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、スループットの向上を図ることができる露光装置及び露光方法を提供することにある。
【００３２】
また、本発明の第２の目的は、スループットの向上を図ることができるとともに、微細パターンの高精度な露光を実現することができる露光装置及び露光方法を提供することにある。
【００３３】
さらに、本発明の第３の目的は、マイクロデバイスを低コストに製造することができるデバイス製造方法を提供することにある。
【００３４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様に従う露光装置は、マスクに形成されたパターンを基板上に転写する露光装置であって、マスク（Ｒ１、Ｒ２）をそれぞれ保持して第１方向に移動可能な第１、第２マスクステージ（ＲＳ１、ＲＳ２）と；前記各マスクに照明光を照射する照明系（１２Ａ、１２Ｂ、ＢＭＵ１、ＢＭＵ２、ＩＯＰ１、ＩＯＰ２）と；前記各マスクから出射される照明光を基板（Ｗ１、Ｗ２）上に投射する第１、第２投影光学系（ＰＬ１、ＰＬ２）と；前記第１、第２投影光学系に対し前記第１、第２マスクステージ側に配置され、前記基板（Ｗ１、Ｗ２）をそれぞれ保持して移動可能な第１、第２基板ステージ（ＷＳ１、ＷＳ２）と；前記第１マスクステージと前記第１基板ステージとを前記第１投影光学系の投影倍率に応じた速度比で前記第１方向に同期移動させるとともに、前記第２マスクステージと前記第２基板ステージとを前記第２投影光学系の投影倍率に応じた速度比で前記第１方向に同期移動させる駆動装置（２２、４０）とを備える。
【００３５】
これによれば、照明系からの照明光により第１マスクステージ上のマスクと第２マスクステージ上のマスクとがそれぞれ照射し、この状態で、駆動装置により第１マスクステージと第１基板ステージとが第１投影光学系の投影倍率に応じた速度比で第１方向に同期移動されるとともに、第２マスクステージと第２基板ステージとが第２投影光学系の投影倍率に応じた速度比で第１方向に同期移動されると、第１マスクステージ上のマスクのパターンが第１投影光学系により第１基板ステージ上の基板に逐次転写されると同時に第２マスクステージ上のマスクのパターンが第２投影光学系により第２基板ステージ上の基板に逐次転写される。すなわち、第１基板ステージ上の基板と第２基板ステージ上の基板との２枚の基板に対するマスクパターンの転写が同時並行的に行われるので、スループットの向上を図ることができる。
【００３６】
この場合において、２枚の基板に対する同時並行的処理という観点からは、同期移動時の各ステージの移動方向は、特に問わないが、請求項２に記載の発明の如く、前記同期移動時の前記第１マスクステージ（ＲＳ１）と第２マスクステージ（ＲＳ２）の移動方向は、前記第１方向において互いに逆向きであり、前記同期移動時の前記第１基板ステージ（ＷＳ１）と第２基板ステージ（ＷＳ２）の移動方向は前記第１方向において互いに逆向きであっても良い。かかる場合には、それぞれのマスクステージの同期移動時前後の加減速時に生じる反力同士がお互いにある程度打ち消しあい、また、それぞれの基板ステージの同期移動時前後の加減速時に生じる反力同士がお互いにある程度打ち消しあうので、各ステージの支持部材を含む露光装置のボディに与えられる第１方向の力を小さくすることができ、これにより上記各組のステージ間の同期誤差を低減することができる。この場合、ボディには、ある程度の大きさの回転モーメントが作用するおそれはあるが、ステージ移動面内で第１方向に直交する方向には、殆ど力が生じないので、例えばボディの６自由度方向の変動（又は振動）を防止する場合に比べてそれを抑制することが容易である。
【００３７】
上記露光装置において、前記各マスクステージ（ＲＳ１、ＲＳ２）と前記各基板ステージ（ＷＳ１、ＷＳ２）とは、同一面上を移動することが望ましい。かかる場合には、いわゆる２次元リニアアクチュエータ（平面モータ）等により前記４つのステージの駆動系を構成することが可能になるとともに、各ステージの支持部材を含むボディには、同一面内での回転モーメントしか作用しない（ピッチング、ローリングが生じない）ので、振動等を簡単に抑制することが可能になる。
【００３８】
上記露光装置において、前記第１、第２基板ステージ（ＷＳ１、ＷＳ２）と同一面上を移動する第３基板ステージ（ＷＳ３）と；前記基板に形成された位置合わせマークを検出する第１マーク検出系（２８Ａ）とを更に備えていても良い。かかる場合には、第１、第２基板ステージ上の基板に対して前述の如くして走査露光によりマスクのパターンが転写されている間に、第３基板ステージ上の基板に形成された位置合わせマークを第１マーク検出系により検出することができる。従って、２つの基板ステージ上の基板に対する露光動作と、１つの基板ステージ上の基板に対するマーク位置検出動作（アライメント動作）とが同時並行的に行われる。
【００３９】
この場合において、前記駆動装置（２２、４０）は、前記第１基板ステージ（ＷＳ１）又は前記第２基板ステージ（ＷＳ２）に代えて、前記第３基板ステージ（ＷＳ３）を前記第１マスクステージ（ＲＳ１）又は前記第２マスクステージ（ＲＳ２）と同期移動させるようにしても良い。かかる場合には、マーク位置検出が終了した第３基板ステージと第１基板ステージ又は第２基板ステージとを入れ替えることにより、第１、第２基板ステージ上の基板に対する露光動作終了の直後に、第３基板ステージ上の基板に対してマスクパターンの転写のための走査露光が可能になる。この場合、第３基板ステージ上の基板に対するアライメント時間は、第１、第２基板ステージ上の基板に対する露光時間に完全にオーバーラップされるので、前記第１、第２基板ステージ上の基板に対してアライメント、露光を順次繰り返し行う場合に比べて、一層スループットの向上が可能である。
【００４０】
上記露光装置において、前記基板を保持して前記第１、第２、第３基板ステージ（ＷＳ１、ＷＳ２、ＷＳ３）と同一面上を移動する第４基板ステージ（ＷＳ４）と；前記基板に形成された位置合わせマークを検出する第２マーク検出系（２８Ｂ）とを更に備えていても良い。かかる場合には、第１、第２基板ステージ上の基板に対して前述の如くして走査露光によりマスクのパターンが転写されている間に、第３基板ステージ上の基板に形成された位置合わせマークを第１マーク検出系により検出するとともに第４基板ステージ上の基板に形成された位置合わせマークを第１マーク検出系により検出することができる。従って、２つの基板ステージ上の基板に対する露光動作と、２つの基板ステージ上の基板に対するマーク位置検出動作（アライメント動作）とが同時並行的に行われる。
【００４１】
この場合において、前記駆動装置（２２、４０）は、前記第１基板ステージ（ＷＳ１）、第２基板ステージ（ＷＳ２）に代えて、前記第３基板ステージ（ＷＳ３）、第４基板ステージ（ＷＳ４）を前記第１マスクステージ（ＲＳ１）、前記第２マスクステージ（ＲＳ２）とそれぞれ同期移動させるようにしても良い。かかる場合には、マーク位置検出が終了した第３基板ステージと第１基板ステージとを入れ替え、マーク位置検出が終了した第４基板ステージと第２基板ステージとを入れ替えることにより、第１、第２基板ステージ上の基板に対する露光動作終了の直後に、第３基板ステージ上の基板及び第４基板ステージ上の基板に対してマスクパターンの転写のための走査露光が可能になる。この場合、第３基板ステージ上の基板、第４基板ステージ上の基板に対するアライメント時間は、第１、第２基板ステージ上の基板に対する露光時間に完全にオーバーラップされるので、前記第１、第２基板ステージ上の基板に対してアライメント、露光を順次繰り返し行う場合に比べて、一層スループットの向上が可能である。
【００４２】
上記露光装置において、前記各マスクステージ（ＲＳ１、ＲＳ２）がほぼ同一質量を有するとともに、前記各基板ステージ（ＷＳ１、ＷＳ２）がほぼ同一質量を有することが望ましい。かかる場合には、第１マスクステージと第１基板ステージの同期移動と、第２マスクステージと第２基板ステージの同期移動とを同時にかつ同一目標走査速度で行う場合に、それぞれのステージの加減速時に生ずる反力が、マスクステージ同士、基板ステージ同士についてそれぞれ相殺され、各テージを支持する支持部材を含むボディには第１方向の力が全く作用しなくなるからである。
【００４３】
また、上記露光装置において、前記各投影光学系（ＰＬ１、ＰＬ２）が同一の投影倍率を有し、前記各マスクステージ（ＲＳ１、ＲＳ２）の質量が前記各基板ステージ（ＷＳ１、ＷＳ２、ＷＳ３、ＷＳ４）の質量の前記投影倍率倍であることが望ましい。かかる場合には、駆動装置により第１マスクステージと第１基板ステージ（又は第３基板ステージ）とが第１投影光学系の投影倍率に応じた速度比で第１方向に同期移動されるとともに、第２マスクステージと第２基板ステージ（又は第４基板ステージ）とが第２投影光学系の投影倍率に応じた速度比で第１方向に同期移動された際に、各ステージが支持部材に対して非接触で移動する（リニアモータ等で駆動される）ものとすると、相互に同期移動するマスクステージと基板ステージとの間で運動量保存の法則が成立し、同期制御回路やアクティブ除振装置等の特別な装置を設けることなく、ほぼ同期誤差零で走査することが可能となるからである。
【００４４】
上記露光装置において、前記駆動装置は、前記第１、第２マスクステージ（ＲＳ１、ＲＳ２）と前記第１、第２基板ステージ（ＷＳ１、ＷＳ２）とを同一直線上で駆動することが望ましい。かかる場合には、前述の露光装置と同様に、マクステージ同士、基板ステージ同士についてステージ加減速時の反力がそれぞれ相殺され、各テージを支持する支持部材を含むボディには第１方向の力が全く作用しなくなることに加え、回転モーメントも作用しなくなるので、同期制御回路やアクティブ除振装置等の特別な装置を設けることなく、ほぼ同期誤差零で走査することが可能となるからである。
【００４５】
上記露光装置において、前記第１マスクステージ（ＲＳ１）上のマスクと前記第２マスクステージ（ＲＳ２）上のマスクとを交換するマスク交換機構（２０）を更に備えていても良い。かかる場合には、例えば、第１マスクステージ上に第１分解パターンが形成されたマスクを載置し、第２マスクステージ上に第２分解パターンが形成されたマスクを載置した状態で、それぞれ走査露光により第１基板ステージ上の基板、第２基板ステージ上の基板に対して第１分解パターン、第２分解パターンをそれぞれ転写した後、マスク交換機構により第１マスクステージ上のマスクと第２マスクステージ上のマスクとを交換し、それぞれ走査露光により第１基板ステージ上の基板、第２基板ステージ上の基板に対して第２分解パターン、第１分解パターンをそれぞれ転写することにより、簡単に第１分解パターンと第２分解パターンとの合成パターンを第１基板ステージ上の基板、第２基板ステージ上の基板に対して転写することができる。すなわち、２枚の基板に対する二重露光を同時にかつ容易に実現することができる。従って、スループットの向上を図ることができるとともに、解像力及び焦点深度の向上により微細パターンの高精度な露光を実現することができる。
【００４６】
また、前記各投影光学系は、反射屈折光学系であり、前記照明光の波長は２００ｎｍ以下であっても良い。かかる場合には、投影光学系をそれほど大型化することなく、サブミクロンオーダー以下の微細パターンの高精度な転写が可能になる。
【００４７】
本発明の第２の態様に従う露光方法は、マスクに形成されたパターンを基板上に転写する露光方法であって、第１マスク（Ｒ１）と第１基板（Ｗ１）とを第１投影光学系（ＰＬ１）の投影倍率に応じた速度比で第１方向に同期移動させつつ、照明光（ＥＬ）により前記第１マスクを照射して該第１マスクに形成されたパターンを前記第１投影光学系を介して前記第１基板上の第１区画領域に転写する第１工程と；前記第１工程と同時に、第２マスク（Ｒ２）と第２基板（Ｗ２）とを第２投影光学系（ＰＬ２）の投影倍率に応じた速度比で前記第１方向に同期移動させつつ、照明光（ＥＬ）により前記第２マスクを照射し、該第２マスクに形成されたパターンを前記第２投影光学系を介して前記第２基板上の第２区画領域に転写する第２工程とを含む。
【００４８】
これによれば、第１工程の走査露光による第１基板上の第１区画領域に対する第１マスクのパターンの転写と、第２工程の走査露光による第２基板上の第２区画領域に対する第２マスクのパターンの転写とが同時に行われる。すなわち、第１基板と第２基板との２枚の基板に対するマスクパターンの転写が同時並行的に行われるので、スループットの向上を図ることができる。
【００４９】
この場合において、前記第１、第２工程と同時に、前記第１、第２基板と異なる第３基板（ＷＳ３）、第４基板（ＷＳ４）にそれぞれ形成された位置合わせマークの検出を行う第３工程を更に含んでいても良い。かかる場合には、２つの基板に対する露光動作と、２つの基板に対するマーク位置検出動作（アライメント動作）とが同時並行的に行われる。この場合、第３基板、第４基板に対するアライメント時間は、第１、第２基板に対する露光時間に完全にオーバーラップされるので、一層スループットの向上が可能である。
【００５０】
また、上記露光方法において、前記第１、第２工程の処理の終了後に、前記第２マスク（Ｒ２）と前記第１基板（Ｗ１）とを第１投影光学系（ＰＬ）の投影倍率に応じた速度比で第１方向に同期移動させつつ、照明光（ＥＬ）により前記第２マスクを照射して該第２マスクに形成されたパターンを前記第１投影光学系（ＰＬ１）を介して前記第１基板（Ｗ）上の前記第１区画領域に重ねて転写する第３工程と；前記第３工程と同時に、前記第１マスク（Ｒ１）と前記第２基板（Ｗ２）とを第２投影光学系（ＰＬ２）の投影倍率に応じた速度比で前記第１方向に同期移動させつつ、照明光により前記第１マスクを照射し、該第１マスクに形成されたパターンを前記第２投影光学系を介して前記第２基板上の前記第２区画領域に重ねて転写する第４工程とを更に含んでいても良い。
【００５１】
かかる場合には、例えば、予め第１マスクに第１分解パターンを形成し、第２マスクに第２分解パターンを形成しておくことにより、第１、第２工程の走査露光により第１基板の第１区画領域、第２基板の第２区画領域に対して第１分解パターン、第２分解パターンをそれぞれ同時に転写した後、第３、第４工程の走査露光により、第１基板上の第１区画領域に対して第２分解パターン、第２基板上の第２区画領域に対して第１分解パターンをそれぞれ転写する。これにより、簡単に第１分解パターンと第２分解パターンとの合成パターンを第１基板の第１区画領域、第２基板の第２区画領域に対して転写することができる。すなわち、２枚の基板に対する二重露光を同時にかつ容易に実現することができる。従って、スループットの向上を図ることができるとともに、解像力及び焦点深度の向上により微細パターンの高精度露光が可能になる。
【００５２】
本発明の第３の態様に従う露光装置は、マイクロデバイスを製造するフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置であって、第１マスク（Ｒ１）を保持する第１マスクステージ（ＲＳ１）と；少なくとも２つの反射光学素子（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）を有する第１投影光学系（ＰＬ１）と；前記第１投影光学系に対して前記第１マスクステージ側で第１基板（Ｗ１）を保持する第１基板ステージ（ＷＳ１）と；第２マスク（Ｒ２）を保持する第２マスクステージ（ＲＳ２）と；少なくとも２つの反射光学素子（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）を有する第２投影光学系（ＰＬ２）と；前記第２投影光学系に対して前記第２マスクステージ側で第２基板（Ｗ２）を保持する第２基板ステージ（ＲＳ２）と；前記第１及び第２基板をそれぞれ走査露光するとき、前記第１及び第２基板ステージを所定方向に沿って互いに逆向きに駆動する駆動装置（２２、４０）とを備える。
【００５３】
これによれば、第１及び第２基板の走査露光に際し、照明光により第１マスクステージ上のマスクと第２マスクステージ上のマスクとがそれぞれ照射された状態で、駆動装置により前記第１及び第２基板ステージが所定方向に沿って互いに逆向きに駆動される。これにより、第１基板及び第２基板に対するマスクパターンの転写が同時並行的に行われるので、スループットの向上を図ることができる。また、この場合、第１、第２基板ステージの支持部材を含む露光装置のボディに与えられる所定方向の力を小さくすることができ、これにより第１マスクステージと第１基板ステージ、第２マスクステージと第２基板ステージ間の同期誤差を低減することができる。
【００５４】
本発明の第４の態様に従う露光方法は、デバイスパターンを基板上に転写する露光方法であって、第１投影光学系（ＰＬ１）に対して第１マスク（Ｒ１）側に第１基板（Ｗ１）を配置し、前記第１マスクと前記第１基板とを同期移動して前記第１マスクのパターンを前記第１基板上に転写する第１工程と；第２投影光学系（ＰＬ２）に対して第２マスク（Ｒ２）側に第２基板（Ｗ２）を配置し、前記第２マスクと前記第２基板とを同期移動して前記第２マスクのパターンを前記第２基板上に転写する第２工程とを含み、前記第１及び第２工程はほぼ同時に実行され、かつ前記第１及び第２基板は所定方向に沿って互いに逆向きに移動される。
【００５５】
これによれば、第１、第２工程において、第１投影光学系により第１マスクのパターンが第１基板に転写されるとほぼ同時に第２投影光学系により第２マスクのパターンが第２基板に転写される。この場合、第１及び第２基板は所定方向に沿って互いに逆向きに移動されるので、上記請求項１６に記載の発明と同様の理由により、第１マスクと第１基板、第２マスクと第２基板との同期誤差を低減することができる。
【００５６】
上記露光方法において、スループット向上の観点からは第１、第２マスクの移動方向は、特に問わない。従って、例えば、前記第１マスクは前記所定方向に沿って前記第１基板とは逆向きに移動され、前記第２マスクは前記所定方向に沿って前記第２基板とは逆向きに移動されるようにしても良く、かかる場合には、請求項１９に記載の発明の如く、前記第１及び第２マスクと前記第１及び第２基板は同一直線上で移動されることが望ましい。
【００５７】
上記露光方法においては、前記第１マスク（Ｒ１）と前記第１基板（Ｗ１）との同期移動によって生じる反力と、前記第２マスク（Ｒ２）と前記第２基板（Ｗ２）との同期移動によって生じる反力とが互いに打ち消し合うようにしても良い。
【００５８】
また、上記露光方法においては、前記第１及び第２工程の後、前記第１基板と前記第２基板とはそれぞれ前記所定方向と直交する方向に沿って互いに逆向きに移動されるようにしても良い。かかる場合には、例えば、第１、第２工程において、例えば第１基板、第２基板上のそれぞれの１ショット領域に第１マスクのパターン、第２マスクのパターンをそれぞれ転写した後に、第１、第２基板をそれぞれの次ショット領域の走査開始位置にステッピングさせる際に、このステッピング時の第１基板の加減速による反力と第２基板の加減速による反力とがある程度相殺されるようになる。
【００５９】
本発明の第５の態様に従うデバイス製造方法は、第１及び第３の態様に従う露光装置を用いたリソグラフィ工程を含むことを特徴とする。かかる場合には、上記各発明に係る露光装置によりスループットの向上が可能になるので、結果的にマイクロデバイスを低コストで製造することが可能になる。
【００６０】
本発明の第６の態様に従うデバイス製造方法は、第２及び第４の態様に従う露光方法を用いたことを特徴とする。
【００６１】
本発明の第７の態様に従えば、マスクに形成された露光パターンにエネルギー線を照射して該パターンで被露光物体を露光するための露光装置であって、
マスクを各々保持して移動可能な複数のマスクステージと；
被露光物体を各々保持して移動可能な複数の物体ステージと；
複数のマスクステージ及び複数の物体ステージを移動可能に支持する共通のベース盤と；
上記各マスクを出射したエネルギー線を、対応する被露光物体上に投影するための複数の投影系と；を備え、
各投影系に対して各マスクステージとそれに対応する物体ステージとを同期移動することによって、各マスクのパターンで被露光物体を露光することを特徴とする露光装置が提供される。
【００６２】
本露光装置によれば、マスクステージ、物体ステージ及び投影系とから構成される露光装置のサブユニットを複数備え、それらのサブユニットを同時に作動して露光動作を開始することができる。例えば、第１のサブユニットの第１マスクステージと、第２のサブユニットの第２のマスクステージとはそれぞれの投影系に対して同時に移動することができる。第１及び第２のマスクステージはいずれも共通のベース盤上に支持されているので、マスクステージの移動方向が互いに逆向きになるように制御することにより個々のマスクステージの移動、特に移動（走査）を開始及び終了するための加減速時に発生するベース盤に対する反力をキャンセルすることができる。また、第１及び第２マスクステージの移動方向が互いに逆向きになるように制御することにより、第１及び第２マスクステージに対応する第１及び第２物体ステージ同士もまた互いに移動方向が逆向きとなり、個々の物体ステージの移動、特に移動開始及び終了の際の加減速時に発生するベース盤に対する反力をキャンセルすることができる。従って、本発明の露光装置は、２つのサブユニットで発生するステージ移動による反力を装置内でキャンセルして、装置本体の振動及びそれに起因するステージ間の同期誤差を低減することができる。さらに、複数の露光装置サブユニットで同時に露光動作を実行することができるため、スループットを向上することができる。
【００６３】
なお、本明細書において、「共通のベース盤」とは、一つの平坦な表面を有する盤状部材のみならず、一のマスクステージと他のマスクステージをそれぞれ移動可能に支持する複数の面を備え、各面の高さが互いに異なっているような盤状部材も含み得る。すなわち、複数のマスクステージ及び複数の物体ステージがそれぞれ盤状部材の少なくとも一部分上で移動可能に支持されることが可能な盤状部材であれば足り、その形状、構造及び材料は任意である。但し、前述のようにマスクステージ同士が逆方向に移動するときの反力をキャンセルして、露光装置の振動を抑制するという目的を容易に達成すると言う点からすれば、一つの平坦な表面を有し且つその表面上を複数のマスクステージ及び物体ステージが自在に移動できる盤状部材が好ましい。
【００６４】
本発明の露光装置において、マスクステージ及び物体ステージは、ベース盤上で浮上支持され得る。さらに、露光装置は、前記複数のマスクステージ及び複数の物体ステージをベース盤上で非接触で支持し且つ移動させることができる駆動装置、例えば、リニアアクチュエータを備え得る。さら、露光装置は、駆動装置を制御するための制御器を備え、該制御器は、前述のように、少なくとも２つのマスクステージが互いに逆向きに移動するようにマスクステージを制御し得る。
【００６５】
本発明の露光装置は、さらに支持台を備えてよく、前記ベース盤は該支持台に固定され得る。あるいは、露光装置は、図１５に示したように、さらに、定盤を備え、前記ベース盤が該定盤上で移動可能に支持されており、マスクステージ及び／または物体ステージが移動したときに、ステージの移動によりベース盤に及ぼされた反力に応じてベース盤が定盤に対して移動するように構成してもよい。このように構成すると、単一のマスクステージが移動した場合や、複数のマスクステージが移動した場合であってベース盤に対する反力がキャンセルしないときにも、ベース盤が残留する反力に応じて定盤に対して移動することができる。この際、ベース盤の運動量はステージの運動量と等しくなり、ステージの平均重心位置が変化して偏荷重が生じても、かかる偏荷重をベース盤の重心移動によりキャンセルすることができる。それゆえ、露光装置全体の重心を所定位置に保持することができ、ステージの移動、特に、複数のステージが複雑な軌跡で移動しても、露光装置自体が振動することが防止される。前記ベース盤を定盤上で移動可能に支持する場合、非接触で、例えば、リニアアクチュエータを用いて定盤上に浮上させることができる。
【００６６】
また、露光装置は、照射系からのエネルギー線が、ベース盤の裏面から照射されてベース盤の表面上に支持されたマスクステージのマスクを透過するように構成し得る。露光装置は、さらに、エネルギー線を各投影系に照射するための複数の照射系を備えてよく、複数の投影系はベース盤上で対称に配置され得る。
【００６７】
さらに、露光装置は、複数のマスクステージ及び複数の物体ステージのベース盤上での位置を測定するための干渉計を備え得る。この場合、複数のマスクステージ及び複数の物体ステージが、それぞれ、干渉計から送光されたビームを反射するための反射部材を有し得る。さらに、前記ベース盤上の２次元位置が、前記ベース盤上で所定の第１軸及びそれに直交する第２軸により規定される直交座標系を用いて求められる場合、前記複数のマスクステージ及び複数の物体ステージの少なくとも一つのステージが第１軸及び第２軸と交差する第３軸方向に沿って延びる反射面を備え得、前記干渉計が該反射面に向かってビームを照射してその反射光を受光することにより前記一つのステージの第３軸方向の位置を計測し得る。露光装置は、さらに、計測された第３軸方向の位置に基いて前記一つのステージの第１軸及び第２軸で規定される直交座標系上の位置座標を演算する演算器を備え得る。
【００６８】
例えば、最初に干渉計の測長ビームを反射面に照射したときに干渉計をリセットして、このときのステージ位置を第１軸（Ｙ軸）及び第２軸（Ｘ軸）で規定される直交座標系の原点位置（０，０）と定める。ステージが移動した後の位置（Ｘ，Ｙ）は、干渉計により計測された第３軸方向の移動距離と、反射面が第１軸または第２軸と交差する角度とから算出することができる。すなわち、演算装置により、第１の干渉計の計測値だけを用いてステージの第１軸及び第２軸で規定される直交座標系上の位置座標を演算することが可能になる。ステージ上には、上記直交座標系上の座標軸に交差する方向の反射面のみを設ければ足りるので、直交座標系上の直交軸方向に沿って可動体上にそれぞれ反射鏡を設けしかも直交軸方向の可動体の位置を複数の干渉計を用いてそれぞれ計測していた従来例の露光装置に比べて、干渉計及び反射面の数を減らし、簡単な構成の露光装置を実現することができる。また、感光性基板のような被露光物体の位置計測、ひいては位置制御も単純にすることが可能になる。また、反射面の配置の自由度が向上し、その結果としてステージ形状の設計の自由度が向上する。この結果、ステージとして正方形又は長方形状等の矩形のステージを用いる必要がなくなり、例えば、かかる矩形のステージ上に斜めに反射面を配置した場合には、その反射面より外側の部分を取り除くことが可能になり、図１６に示すような三角形状のステージも可能となる。従って、マスクまたは物体を保持して２次元移動するマスクまたは物体ステージを小型化及び軽量化することが可能になる。
【００６９】
前記露光装置は、デバイスを製造するためにリソグラフィー工程で使用される投影露光装置、特に走査型投影露光装置が好適である。この場合、被露光物体は、例えば、可視光、紫外線、Ｘ線のような任意の波長の光または電磁波、電子等の粒子線であるエネルギー線で感応する感応性基板にし得る。
【００７０】
参考態様に従えば、パターンを有する第１物体に照射されるエネルギー線で第２物体を露光する装置であって、
前記エネルギー線に対して前記第１物体を相対移動するために、第１定盤上に配置される、前記第１物体を保持可能な複数の第１可動体と、
第２物体の走査露光時、第１物体の移動に同期して前記エネルギー線に対して前記第２物体を相対移動するために、前記第１定盤上に配置される、前記第２物体を保持可能な複数の第２可動体と、
各第１可動体に保持される前記第１物体に前記エネルギー線を照射するために、前記第１定盤に関して前記第１物体と反対側に少なくとも１つの光学素子が配置される照明系とを備えたことを特徴とする露光装置が提供される。
【００７１】
本発明の第８の態様に従えば、マスクに照射されるエネルギー線で基板を露光する方法であって、
前記エネルギー線で第１及び第２基板をそれぞれ走査露光するために、第１マスクとその第１基板とを同期移動するとともに、第２マスクとその第２基板とを同期移動し、かつ前記第１及び第２マスク、又は前記第１及び第２基板を同一面上で逆向きに移動することを特徴とする露光方法が提供される。前記第１マスクと前記第１基板との同期移動と、前記第２マスクと前記第２基板との同朋移動とはほぼ同時に行われ得る。前記第１及び第２マスクと前記第１及び第２基板とは同一面上に配置され得る。前記第１及び第２マスク、及び前記第１及び第２基板はそれぞれ逆向きに移動され得る。
【００７２】
本発明の第９の態様に従えば、マスクに形成されたパターンを基板上に転写する露光装置を製造する方法であって、
マスクをそれぞれ保持して第１方向に移動可能な第１及び第２マスクステージをそれぞれ提供する工程と；
各マスクに照明光を照射する照明系を提供する工程と；
前記各マスクから出射される照明光を基板上に投射する第１及び第２投影光学系をそれぞれ提供する工程と；
前記第１及び第２投影光学系に対し前記第１及び第２マスクステージと同じ側に配置され、前記基板をそれぞれ保持して移動可能な第１及び第２基板ステージとをそれぞれ提供する工程と；
前記第１マスクステージと前記第１基板ステージとを前記第１投影光学系の投影倍率に応じた速度比で前記第１方向に同期移動させるとともに、前記第２マスクステージと前記第２基板ステージとを前記第２投影光学系の投影倍率に応じた速度比で前記第１方向に同期移動させる駆動装置を提供する工程と；を含む露光装置の製造方法が提供される。
【００７３】
本発明の第１０の態様に従えば、マイクロデバイスを製造するためのフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置を製造する方法であって、
第１マスクを保持する第１マスクステージを提供する工程と；
少なくとも２つの反射光学素子を有する第１投影光学系を提供する工程と；
第１投影光学系に対して第１マスクステージ側で第１基板を保持する第１基板ステージを提供する工程と；
第２マスクを保持する第２マスクステージを提供する工程と；
少なくとも２つの反射光学素子を有する第２投影光学系を提供する工程と；
第２投影光学系に対して第２マスクステージ側で第２基板を保持する第２基板ステージを提供する工程と；
第１及び第２基板をそれぞれ走査露光するとき、第１及び第２基板ステージを所定方向に沿って互いに逆向きに駆動する駆動装置を提供する工程と；を含む露光装置の製造方法が提供される。
【００７４】
本発明の第１１の態様に従えば、マスクに形成された露光パターンにエネルギー線を照射して該パターンで被露光物体を露光する露光装置を製造するための方法であって、
マスクを各々保持して移動可能な複数のマスクステージをそれぞれ提供する工程と；
被露光物体を各々保持して移動可能な複数の物体ステージをそれぞれ提供する工程と；
複数のマスクステージ及び複数の物体ステージを移動可能に支持する共通のベース盤を提供する工程と；
上記各マスクを射出したエネルギー線を、対応する被露光物体上に投影するための複数の投影系をそれぞれ提供する工程と；を備え、
該露光装置は、各投影系に対して各マスクステージとそれに対応する物体ステージとを同期移動することによって、各マスクのパターンで被露光物体を露光することを特徴とする露光装置の製造方法が提供される。
【００７５】
【発明を実施するための最良の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１４に基づいて説明する。
【００７６】
図１には、一実施形態に係る露光装置１０の構成が概略的に示され、図２には、この露光装置１０の投影光学系を取り除いた露光装置本体の平面図が示されている。
【００７７】
この露光装置１０は、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式の走査露光型の投影露光装置である。ステップアンドスキャン方式の投影露光方式として、エキシマレーザ光を照明光とし、円形の投影視野を有する縮小投影光学系の実効投影領域を多角形（六角形）に制限し、その実効投影領域の非走査方向の両端を部分的にオーバーラップさせる方法、所謂スキャン＆スティッチング法を組合わせたものが、例えば特開平２−２２９４２３号公報及びそれに対応する米国特許第４，９２４，２５７号に開示されている。また、そのような走査露光方式を採用した投影露光装置は、例えば、特開平４−１９６５１３号公報及びこれに対応する米国特許第５，４７３，４１０号、特開平４−２７７６１２号公報及びこれに対応する米国特許第５，１９４，８９３号、特開平４−３０７７２０号公報及びこれに対応する米国特許第５，５０６，６８４号等にも開示されている。これらの露光方式は、本発明の露光装置及び露光方法においても適用可能であり、本国際出願で指定した指定国または選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、それらの公報及び米国特許援用して本文の記載の一部とする。
【００７８】
この露光装置１０は、一対のエキシマレーザ光源１２Ａ、１２Ｂと、これらのエキシマレーザ光源１２Ａ、１２ＢがビームマッチングユニットＢＭＵ１、ＢＭＵ２をそれぞれ介して接続された露光装置本体１４とを備えている。
【００７９】
図１では、エキシマレーザ光源１２Ａ、１２Ｂと露光装置本体１４とが便宜上近接して図示されているが、実際には、露光装置本体１４は、超クリーンルーム内に設置され、内部空間が高度に防塵されるとともに、高精度な温度制御がなされたエンバイロメンタル・チャンバ（図示省略）に収納され、エキシマレーザ光源１２Ａ、１２Ｂは、超クリーンルームから隔離された別の部屋（クリーン度の低いサービスルーム）に設置されている。
【００８０】
露光装置本体１４は、複数（ここでは４つ）の除振パッド１６によって水平に支持されたベース盤１８、このベース盤１８上を基板（第１、第２基板）としてのウエハＷ１、Ｗ２をそれぞれ保持して独立してＸＹ２次元面内を移動する第１、第２基板ステージとしての第１、第２ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２、ベース盤１８上を第１、第２マスクとしての第１、第２レチクルＲ１、Ｒ２をそれぞれ保持して主として所定の走査方向、ここではＹ軸方向（図１における紙面内左右方向）に移動する第１、第２マスクステージとしての第１、第２レチクルステージＲＳ１、ＲＳ２、ステージＷＳ１、ＲＳ１の上方、及びステージＷＳ２、ＲＳ２の上方にそれぞれ配置された第１、第２投影光学系ＰＬ１、ＰＬ２、ベース盤１８の下方に配置され、レチクルＲ１、Ｒ２を下方から照明する第１、第２照明光学系ＩＯＰ１、ＩＯＰ２、及び制御系等を備えている。
【００８１】
ベース盤１８上には、図２に示されるように、さらに２つの基板ステージ、すなわち、第３、第４基板ステージとしての第３、第４ウエハステージＷＳ３、ＷＳ４も配置されている。また、ベース盤１８上には、マスク交換機構としてのレチクル交換機構２０も配置されている。
【００８２】
前記エキシマレーザ光源１２Ａ、１２Ｂは、露光光源として用いられるもので、ここでは、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光をパルス発光する。ここで、エキシマレーザ光源１２Ａ、１２Ｂからの紫外域のパルスレーザ光を露光用照明光として用いるのは、２５６Ｍ（メガ）ｂｉｔ  〜４Ｇ（ギガ）ｂｉｔ  クラス以上の半導体メモリ素子（Ｄ−ＲＡＭ）相当の集積度と微細度とを持つマイクロ回路デバイスの量産製造に必要とされる最小線幅０．２５〜０．１０μｍ程度のパターン解像力を得るためである。なお、露光用照明光としては、ＡｒＦエキシマレーザ光に限らず、例えば波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光や波長１５７ｎｍのＦ２  エキシマレーザ光、あるいは、銅蒸気レーザやＹＡＧレーザの高調波、あるいは超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）等の他、波長５〜１５ｎｍの軟Ｘ線領域の光（ＥＵＶ光）を用いても良い。但し、最小線幅０．１０μｍを実現するためには、Ｆ２  エキシマレーザ光やＥＵＶ光等を用いることが望ましい。
【００８３】
上記ＡｒＦエキシマレーザ光（パルスレーザ光）の波長幅は、露光装置の照明系や投影光学系ＰＬ１、ＰＬ２を構成する各種の屈折光学素子に起因した色収差が許容範囲内になるように狭帯化されている。狭帯化すべき中心波長の絶対値や狭帯化幅（０．２ｐｍ〜３００ｐｍの間）の値は、不図示の操作パネル上に表示されるとともに、必要に応じて操作パネルから微調整できるようになっている。また操作パネルからはパルス発光のモード（代表的には自励発振、外部トリガー発振、メンテナンス用発振の３つのモード）が設定できる。
【００８４】
このように、エキシマレーザを光源とする露光装置の一例は、特開昭５７−１９８６３１号公報（対応する米国特許第４，４５８，９９４号）、特開平１−２５９５３３号公報（対応する米国特許第５，３０７，２０７号）、特開平２−１３５７２３号公報（対応する米国特許第５，１９１，３７４号）、特開平２−２９４０１３号公報（対応する米国特許第５，３８３，２１７号）等に開示され、エキシマレーザ光源をステップ・アンド・スキャン露光に利用した露光装置の一例は、前述の特開平２−２２９４２３号公報（対応する米国特許第４，９２４，２５７号）、特開平６−１３２１９５号公報（対応する米国特許第５，４７７，３０４号）、特開平７−１４２３５４号公報（対応する米国特許第５，５３４，９７０号）等に開示されている。従って図１の露光装置１０においても、上記の各特許公報に開示された基礎技術をそのまま、或いは部分的に変更して適用することが可能である。本国際出願で指定した指定国または選択した選択国の国内法令が認める限りにおいて、上記公報及び米国特許を援用して本文の記載の一部とする。
【００８５】
エキシマレーザ光源１２Ａ、１２Ｂからのレーザ光は、ＢＭＵ１、ＢＭＵ２をそれぞれ介して第１、第２照明光学系ＩＰＯ１、ＩＰＯ２にそれぞれ入射する。
【００８６】
第１、第２照明光学系ＩＰＯ１、ＩＰＯ２は、ともに、ビームエキスパンダ、透過率が異なる複数のＮＤフィルタをその一つが照明光路内に配置されるように保持するターレット板、（ダブル）フライアイレンズ系及び振動ミラーを含む照度均一化光学系、リレーレンズ系、固定ブラインド、可動ブラインド等（いずれも図示せず）から構成されている。ダブルフライアイレンズ系と振動ミラーとを組み合わせた構成については、例えば、特開平１−２３５２８９号公報及びそれに対応する米国特許第５，３０７，２０７号並びに、特開平７−１４２３５４号公報及びそれに対応する米国特許第５，５３４，９７０号に詳細に開示されており、指定国の国内法令の許す限りにおいてそれらの開示を援用して本文の記載の一部とする。
【００８７】
ここで、照明光学系ＩＰＯ１、ＩＰＯ２の作用を簡単に説明すると、エキシマレーザ光源１２Ａ、１２Ｂから射出されたレーザ光は、照明光学系内に入射し、ビームエキスパンダにより適当なビーム径に整形され、照度均一化光学系に入射し、ここでスペックルの低減化、照度の均一化が行われて、レンズ系によりレチクルＲ（レチクルＲ１、Ｒ２）と共役な位置に設置された可動ブラインドを通過し、レチクルＲの共役面から僅かにデフォーカスした位置に配置された固定ブラインドに達し、ここで所定形状にその断面形状が規定された後、リレーレンズ系及び折り曲げミラーＭＯを経て均一な照明光（露光光）ＥＬとして、レチクルＲ上の上記固定ブラインドによって規定された所定形状、ここでは矩形スリット状の照明領域ＩＡＲ（図６参照）を照明する。そして、この照明領域ＩＡＲを透過した露光光ＥＬが後述する第１、第２投影光学系ＰＬ１、ＰＬ２に入射するようになっている。本実施形態では、これらの照明光学系ＩＰＯ１、ＩＰＯ２、ビームマッチングユニットＢＭＵ１、ＢＭＵ２、及びレーザ光源１２Ａ、１２Ｂによって照明系が構成されている。ベース盤１８には、折り曲げミラーＭＯで折り曲げられた照明光ＥＬを通過させるための開口１８ａ及び１８ｂがそれぞれ形成されており、照明光ＥＬは開口１８ａ及び１８ｂを通過してレチクルステージＲＳ１及びＲＳ２に保持されたレチクルＲ１及びＲ２に到達する。なお、ベース盤１８を光透過性材料から構成して、開口１８ａ及び１８ｂを省略することもできる。
【００８８】
前記除振パッド１６としては、空気式ダンパが使用され、設置床からの振動をマイクロＧレベルで絶縁できるようになっている。
【００８９】
前記４つのウエハステージＷＳ１、ＷＳ２、ＷＳ３、ＷＳ４は、正方形の平面形状を有し、それらの質量（より厳密には、各ウエハステージＷＳとウエハＷとの質量の総和）ｍ１、ｍ２、ｍ３、ｍ４はともにほぼ等しくなっている。すなわち、ｍ１、ｍ２、ｍ３、ｍ４＝ｍが成立するように、各ウエハステージの質量が設定されている。これら４つのウエハステージＷＳ１、ＷＳ２、ＷＳ３、ＷＳ４は、ベース盤１８上に設けられた磁気浮上型２次元リニアアクチュエータ２２（図１では図示せず、図５参照）によって数ミクロンの間隔を保った状態でベース盤１８上に浮上支持されるとともに、ＸＹ面内で独立して２次元的に駆動されるようになっている。
【００９０】
これをさらに詳述すると、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２、ＷＳ３、ＷＳ４の底面には不図示のマグネットが設けられ、ベース盤１８の内部には、一部を除きコイル（Ｘ回路、Ｙ回路、Ｚ回路を構成する）がほぼ全面にわたって所定間隔で埋め込まれており、このコイルと前記ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２、ＷＳ３、ＷＳ４の底面にそれぞれ設けられたマグネットとにより２次元リニアアクチュエータ２２（図５参照）の一部が構成されている。この場合、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２、ＷＳ３、ＷＳ４はその底面に設けられたマグネットの磁力と前記Ｚ回路を構成するコイルに流れる電流によって生じるＺ方向の磁力の作用によってベース盤１８上に浮上支持されている。そして、後述する主制御装置４０（図１では図示せず、図５参照）により前記コイルに流す電流を制御することにより、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２、ＷＳ３、ＷＳ４が、独立してＸＹ２次元面内で自在に駆動されるとともに、Ｚ軸方向及びＸＹ面に対する傾斜方向にも微少駆動されるようになっており、これによりウエハステージＷＳ１、ＷＳ２、ＷＳ３、ＷＳ４の６自由度方向の位置・姿勢制御が可能な構成となっている。
【００９１】
前記ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２、ＷＳ３、ＷＳ４上には、不図示のウエハホルダを介して第１、第２、第３、第４ウエハＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４が真空吸着等により固定されている。また、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２、ＷＳ３、ＷＳ４の上面には、種々の基準マーク（例えば、後述する第１基準マーク及び一対の第２基準マーク等）が形成された基準マーク板ＦＭ１、ＦＭ２、ＦＭ３、ＦＭ４がウエハＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４とそれぞれほぼ同じ高さになるように設置されている。これらの基準マーク板ＦＭ１、ＦＭ２、ＦＭ３、ＦＭ４は、例えば各ウエハステージの基準位置を検出する際や、レチクルアライメントの際等に用いられる。
【００９２】
また、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２、ＷＳ３、ＷＳ４のＸ軸方向両側、Ｙ軸方向両側の面（すなわち４方の面）は、鏡面仕上げがなされた反射面となっている。これらの反射面に、後述する干渉計システムを構成する各測長軸の干渉計ビームが投射され、その反射光を各干渉計で受光することにより、各反射面の基準位置（一般には投影光学系側面や、アライメント光学系の側面に固定ミラーを配置し、そこを基準面とする）からの変位を計測し、これにより、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２、ＷＳ３、ＷＳ４の２次元位置がそれぞれ計測されるようになっている。なお、干渉計システムの測長軸の構成については、後に詳述する。
【００９３】
前記第１、第２レチクルステージＲＳ１、ＲＳ２は、正方形の平面形状を有し、ベース盤１８上に設けられた磁気浮上型２次元リニアアクチュエータによって数ミクロンの間隔を保った状態でベース盤１８上に浮上支持されるとともに、Ｙ軸方向（図１における紙面左右方向）、Ｘ軸方向に独立して駆動されるようになっている。また、これらのレチクルステージＲＳ１、ＲＳ２は、磁気浮上型２次元リニアアクチュエータによってＸ軸方向及びθ方向にも微少駆動されるようになっている。
【００９４】
これをさらに詳述すると、レチクルステージＲＳ１、ＲＳ２の底面には不図示のマグネットが設けられ、ベース盤１８の内部に埋め込まれたコイル（Ｘ回路、Ｙ回路、Ｚ回路を構成する）と前記レチクルステージＲＳ１、ＲＳ２の底面にそれぞれ設けられたマグネットにより２次元リニアアクチュエータ２２の一部が構成されている。この場合、レチクルステージＲＳ１、ＲＳ２の底面に設けられたマグネットの磁力と前記Ｚ回路を構成するコイルに流れる電流によって生じるＺ方向の磁力の作用によってベース盤１８上に浮上支持されている。そして、主制御装置４０（図５参照）により前記コイルに流す電流を制御することにより、レチクルステージＲＳ１、ＲＳ２が、独立してＹ方向に所定ストロークで駆動されるとともに、Ｘ方向及びＺ軸回りの回転方向面にも微少駆動されるようになっており、これによりレチクルステージＲＳ１、ＲＳ２のＸＹ面内の位置制御が可能な構成となっている。
【００９５】
前記レチクルステージＲＳ１、ＲＳ２上には、レチクルＲ１、Ｒ２が真空吸着等により固定されている。本実施形態では、レチクルステージＲＳ１の質量（より厳密には、レチクルステージＲＳ１とレチクルＲ１の質量の総和）Ｍ１とレチクルステージＲＳ２の質量（より厳密には、レチクルステージＲＳ２とレチクルＲ２の質量の総和）Ｍ２とは、ほぼ等しくなっている。すなわち、Ｍ１＝Ｍ２＝Ｍが成立するように各レチクルステージの質量が設定されている。また、本実施形態では、後述する投影光学系Ｐ１、Ｐ２の投影倍率をβとして、レチクルステージの質量Ｍはウエハステージの質量ｍの投影倍率β倍とされている。すなわち、Ｍ＝βｍの関係が成立するように、レチクルステージの質量Ｍ、ウエハステージの質量ｍがそれぞれ定められている。
【００９６】
レチクルステージＲＳ１のＹ方向一側（図１における左側）の側面及びＸ方向一側（図１における紙面手前側）の側面は、鏡面仕上げがなされた反射面となっている。同様に、レチクルステージＲＳ２のＹ方向他側（図１における右側）の側面及びＸ方向一側（図１における紙面手前側）の側面は、鏡面仕上げがなされた反射面となっている。これらの反射面に、後述する干渉計システムを構成する各測長軸の干渉計ビームが投射され、その反射光を各干渉計で受光することにより、各反射面の基準位置（一般には投影光学系側面に固定ミラーを配置し、そこを基準面とする）からの変位を計測し、これにより、レチクルステージＲＳ１、ＲＳ２の２次元位置がそれぞれ計測されるようになっている。なお、干渉計システムの測長軸の構成については、後に詳述する。
【００９７】
前記第１、第２投影光学系ＰＬ１、ＰＬ２は、それぞれの鏡筒ＰＰが一体化され、ベース盤１８上に設けられた本体コラム２４に保持されている。投影光学系ＰＬ１、ＰＬ２は、ともに、レチクル対向面部とウエハ対向面部とが開口した鏡筒ＰＰと、全体的には縮小光学系（投影倍率β（βは例えば１／４））を構成する４つのレンズ群ＧＬ１〜ＧＬ４と３つの反射光学素子（凹面鏡と平面鏡）Ｍ１〜Ｍ３とを備えている。
【００９８】
図３には、第１投影光学系ＰＬ１を構成する光学系の具体的構成例が示されている。この図３に示されるように、第１レンズ群ＧＬ１は、レチクルＲ１の上方に光軸ＡＸをＺ軸方向として配置された凸レンズ（又は共通のＺ軸方向の光軸ＡＸを有する複数のレンズ）によって構成されている。また、第２レンズ群ＧＬ２は、第１レンズ群ＧＬ１の上方にＺ軸方向に沿って配置された共通のＺ軸方向の光軸ＡＸを有する複数の凹レンズ、凸レンズによって構成されている。また、第４レンズ群ＧＬ４は、ウエハＷ１の上方にＺ軸方向に沿って配置された共通のＺ軸方向の光軸を有する複数の凹レンズ、凸レンズによって構成されている。
【００９９】
そして、上述した第２レンズ群ＧＬ２の上方には、凹面鏡Ｍ１が配置され、また、第２レンズ群ＧＬ２の下方で当該投影光学系ＰＬ１の瞳面の位置には、ミラーＭ２（の反射面）が斜設されている。また、第４レンズ群ＧＬ４の上方には、比較的大型の平面鏡Ｍ３が斜設され、ミラーＭ２と平面鏡Ｍ３との間には、Ｚ軸と直交する方向に光軸を有する複数のレンズから成る第３レンズ群ＧＬ３が配置されている。なお、図３においては、レチクルＲ１と第１レンズ群ＧＬ１との間に、非回転対称な収差、例えばディストーションを補正するための収差補正板２６が配置されている。投影光学系ＰＬ１及びＰＬ２としては、例えば、特開平３−２８２５２７号公報及び対応する米国特許第５，２２０，４５４号に開示されているような屈折光学素子と反射光学素子（凹面鏡やビームスプリッタ等）とを組み合わせた系（カタディオプトリック系）を用いることもでき、また、特開平８−３０４７０５号公報及び対応する米国特許第５６９１８０２号に開示された光学系を改良して用いることもでき、指定国の国内法令の許す限りにおいてそれらの公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。
【０１００】
上記投影光学系ＰＬ１によれば、図１に示されるように、レチクルＲを下方から上方に透過した露光光ＥＬは、投影光学系ＰＬ１内の第１レンズ群ＧＬ１、第２レンズ群ＧＬ２の右半部を順次透過して凹面鏡Ｍ１に至り、ここで入射方向と光軸ＡＸに関して対称な方向に反射され、第２レンズ群ＧＬ２の左半部を透過してミラーＭ２に至る。次に、この露光光ＥＬは、ミラーＭ２で反射されて第３レンズ群ＧＬ３の上半部を透過して平面鏡Ｍ３に至る。そして、この露光光は、平面鏡Ｍ３で反射されて、第４レンズ群ＧＬ４の右半部を透過してウエハＷ１に至る。
【０１０１】
このように、投影光学系ＰＬ１は、全体として両側テレセントリックな縮小倍率（投影倍率）β（βは例えば１／４）の縮小光学系を構成している。第２投影光学系ＰＬ２もこの投影光学系ＰＬ１と全く同様に（但し、各光学素子の配置は左右対称である）構成され、全体として両側テレセントリックな縮小倍率（投影倍率）β（βは例えば１／４）の縮小光学系を構成している。このため、後述する走査露光時におけるウエハステージＷＳ１、ＷＳ２（又はウエハステージＷＳ３、ＷＳ４）の走査方向の移動速度は、レチクルステージＲＳ１、ＲＳ２の移動速度の１／４となる。
【０１０２】
投影光学系ＰＬ１、ＰＬ２のＸ軸方向の他側（図１における紙面奥側）には、図１では図示が省略されているが、実際には、図２の平面図に示されるように、第１、第２マーク検出系としての同じ機能を持ったオフアクシス（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）方式のアライメント系２８Ａ、２８Ｂが、第１、第２投影光学系ＰＬ１、ＰＬ２の境界を通るＸ軸を基準として同一距離だけＹ方向に離れた左右対称の位置に設置されている（図４参照）。これらのアライメント系２８Ａ、２８Ｂは、ＬＳＡ（Ｌａｓｅｒ  Ｓｔｅｐ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）系、ＦＩＡ（  Ｆｉｌｅｄ  Ｉｍａｇｅ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）系、ＬＩＡ（Ｌａｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  ）系の３種類のアライメントセンサを有しており、基準マーク板上の基準マーク及びウエハ上の位置合わせマークとしてのアライメントマークのＸ、Ｙ２次元方向の位置計測を行なうことが可能である。アライメント系２８Ａ、２８Ｂとしては、例えば、特開平７−３２１０３０号公報及び対応する米国特許第５７２１６０５号に開示されているように、ＦＩＡ系とＬＩＡ系とをその光学系の一部を共用させて組み合わせたオフアクシス方式のアライメントセンサを用いることもでき、本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令の許す限りにおいてこの公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。
【０１０３】
ここで、ＬＳＡ系は、レーザ光をマークに照射して、回折・散乱された光を利用してマーク位置を計測する最も汎用性のあるセンサであり、従来から幅広いプロセスウエハに使用される。ＦＩＡ系は、ハロゲンランプ等から発生するブロードバンド（広帯域）光でマークを照明し、このマーク像を画像処理することによってマーク位置を計測するセンサであり、アルミ層やウエハ表面の非対称マークに有効に使用される。また、ＬＩＡ系は、回折格子状のマークに周波数をわずかに変えたレーザ光を２方向から照射し、発生した２つの回折光を干渉させて、その位相からマークの位置情報を検出するセンサであり、低段差や表面荒れウエハに有効に使用される。
【０１０４】
本実施形態では、これら３種類のアライメントセンサを、適宜目的に応じて使い分け、ウエハ上の３点の一次元マークの位置を検出してウエハの概略位置計測を行なういわゆるサーチアライメントや、ウエハ上の各ショット領域の正確な位置計測を行なうファインアライメント等を行なうようになっている。
【０１０５】
この場合、アライメント系２８Ａは、ウエハステージＷＳ３（又ＷＳ１）上に保持されたウエハＷ３（又はＷ１）上のアライメントマーク及び基準マーク板ＦＭ３（又はＦＭ１）上に形成された基準マークの位置計測等に用いられる。また、アライメント系２８Ｂは、ウエハステージＷＳ４（又はＷＳ２）上に保持されたウエハＷ４（又はＷ２）上のアライメントマーク及び基準マーク板ＦＭ４（又はＦＭ２）上に形成された基準マークの位置計測等に用いられる。
【０１０６】
これらのアライメント系２８Ａ、２８Ｂを構成する各アライメントセンサからの情報は、アライメント制御装置３０（図５参照）に送られる。このアライメント制御装置３０では上記各アライメントセンサからの情報をＡ／Ｄ変換して、そのデジタル化された波形信号を演算処理してマーク位置を検出する。このマーク位置の検出結果が主制御装置４０に送られ、主制御装置４０によりその結果に応じて磁気浮上型２次元リニアアクチュエータ２２が制御され露光時の同期位置補正等が行われるようになっている。
【０１０７】
また、図１では図示が省略されているが、第１投影光学系ＰＬ１のウエハ対向面側端部近傍には、鏡筒ＰＰを基準とするウエハＷ１のＺ方向位置を検出する斜入射光式のフォーカスセンサ３２Ａ（図５参照）が設けられている。このフォーカスセンサ３２Ａは、図４に示されるように、鏡筒ＰＰに不図示の保持部材を介して固定され、ウエハＷ１表面に対し斜め方向から検出ビームＦＢを照射する送光系３４ａと、同じく不図示の保持部材を介して鏡筒ＰＰに固定され、ウエハＷ１表面で反射された検出ビームＦＢを受光する受光系３４ｂとから構成される。第２投影光学系ＰＬ２のウエハ対向面側端部近傍にもフォーカスセンサ３２Ａと全く同一の構成のフォーカスセンサ３２Ｂ（図５参照）が設けられている。これらのフォーカスセンサ３２Ａ、３２Ｂの計測値は、主制御装置４０に供給されている。フォーカスセンサ３２Ａ、３２Ｂにより、主制御装置４０ではウエハ表面のＺ方向位置のみでなく、その傾斜をも検出（算出）することができる。また、これらのフォーカスセンサ３２Ａ、３２Ｂとしては、例えば特開平６−２８３４０３号公報及び対応する米国特許第５４４８３３２号等に開示される多点焦点位置検出系や特開平７−２０１６９９号公報及び対応する米国特許第５４７３４２４号等に開示されるフォーカス・レベリング系が用いられている。本国際出願で指定した指定国または選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、これらの公報及び米国特許を援用して本文の記載の一部とする。
【０１０８】
なお、フォーカスセンサ３２Ａ、３２Ｂと同様の斜入射光式のフォーカスセンサをアライメント系２８Ａ、２８Ｂにも設けても良い。このようにすると、アライメント系２８Ａ、２８Ｂによるアライメントマークの計測時に、露光時と同様のフォーカス・レベリング計測、制御によるオートフォーカス／オートレベリングを実行することにより、高精度なアライメント計測が可能になる。換言すれば、露光時とアライメント時との間で、ウエハステージの姿勢によるオフセット（誤差）が発生しなくなる。また、斜入射光式のフォーカスセンサの代わりに、例えば、特開平７−３２１０３０号公報及び対応する米国特許第５７２１６０５号に開示されているように、オフアクシス方式のアライメント系の対物光学系を通してウエハのＺ方向の位置を検出するＴＴＬ方式のフォーカスセンサを用いることもでき、本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令の許す限りにおいてこの公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。
【０１０９】
さらに、本実施形態の露光装置１０では、第１、第２照明光学系ＩＯＰ１、ＩＯＰ２の内部に、投影光学系ＰＬ１、ＰＬ２をそれぞれ介してレチクル上のレチクルマーク（図示省略）と基準マーク板ＦＭ１〜ＦＭ４上のマークとを同時に観察するための露光波長を用いたＴＴＲ（Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｔｈｅ  Ｒｅｔｉｃｌｅ  ）アライメント光学系から成る一対のレチクルアライメント顕微鏡３６Ａ、３６Ｂ（図１では図示省略、図５参照）が設けられている。これらのレチクルアライメント顕微鏡３６Ａ、３６Ｂとしては、例えば、特開平７−１７６４６８号公報及び対応する米国特許第５，６４６，４１３号等に開示されるものと同様の構成のものが用いられており、これらの検出信号は、アライメント制御装置３０に供給され、基準マーク板上の基準マークとレチクルマークとの相対位置関係が算出され、この算出結果が主制御装置４０に供給されるようになっている。本国際出願で指定した指定国または選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、この公報及び米国特許を援用して本文の記載の一部とする。
【０１１０】
次に、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２、ＷＳ３、ＷＳ４及びレチクルステージＲＳ１、ＲＳ２の位置を管理する干渉計システム３８（図５参照）について、図２に基づいて説明する。ここで、図２においては、干渉計システム３８を構成する各レーザ干渉計の測長軸を用いて該当するレーザ干渉計を代表的に示している。
【０１１１】
この図２に示されるように、干渉計システム３８は、レチクルステージＲＳ１、ＲＳ２のＸＹ面内の位置を計測する合計１０個のレーザ干渉計ＲＩＹ１〜ＲＩＹ６、ＲＩＸ１〜ＲＩＸ４と、ウエハステージＷＳ１〜ＷＳ４のＸＹ面内の位置を計測する合計２０個のレーザ干渉計ＷＩＹ１〜ＷＩＹ１０、ＷＩＸ１〜ＷＩＸ１０とを含んで構成されている。
【０１１２】
図２では、Ｙ−Ｚ平面内で干渉計ＲＩＹ１の測長ビームと平行な測長ビームをレチクルステージＲＳ１の反射面に照射する干渉計ＲＩＹ５が設けられ、この２つの干渉計ＲＩＹ１、ＲＩＹ５の計測値の差をそのＺ方向の干渉計軸間隔で除算することで、レチクルステージＲＳ１のＸ軸回りの回転角を検出できるようになっている。同様に、レチクルステージＲＳ２についても干渉計ＲＩＹ３の測長ビームと平行な測長ビームを用いる干渉計ＲＩＹ６が設けられ、Ｘ軸回りの回転角を検出できるようになっている。
【０１１３】
また、Ｘ−Ｚ平面内で干渉計ＲＩＸ１の測長ビームと平行な測長ビームをレチクルステージＲＳ１の反射面に照射する干渉計ＲＩＸ３も設けられ、この２つの干渉計ＲＩＸ１、ＲＩＸ３の計測値の差をそのＺ方向の干渉計軸間隔で除算することで、レチクルステージＲＳ１のＹ軸回りの回転角を検出できるようになっている。同様に、レチクルステージＲＳ２についても干渉計ＲＩＸ３の測長ビームと平行な測長ビームを用いる干渉計ＲＩＹ４が設けられ、Ｙ軸回りの回転角を検出できるようになっている。
【０１１４】
干渉計ＲＩＹ１は、レチクルステージＲＳ１の反射面にＹ方向の測長ビームを投射してその反射光を受光することにより、その測長ビームの投射位置でのレチクルステージＲＳ１のＹ方向の位置を計測する。同様に、干渉計ＲＩＹ２は、レチクルステージＲＳ１の反射面にＹ方向の測長ビームを投射してその反射光を受光することにより、その測長ビームの投射位置でのレチクルステージＲＳ１のＹ方向の位置を計測する。上記２つの干渉計ＲＩＹ１、ＲＩＹ２の測長ビームの照射位置の中心が照明領域ＩＡＲ（図６参照）の中心（レチクルＲ１のＸ方向の中心）と一致するようになっている。従って、これら２つの干渉計の計測値の平均値がレチクルステージＲＳ１のＹ方向位置を、両計測値の差をＸ方向の干渉計軸間隔で割ったものがレチクルステージＲＳ１のＺ軸回りの回転角を与える。これらの干渉計ＲＩＹ１、ＲＩＹ２の計測値は、主制御装置４０に供給されており、主制御装置４０では上記平均値、回転角及び速度情報を算出する。
【０１１５】
干渉計ＲＩＸ１は、レチクルステージＲＳ１の反射面にＸ方向の測長ビームを投射してその反射光を受光することにより、レチクルステージＲＳ１のＸ方向の位置を計測する。この干渉計ＲＩＸ１の計測値は、主制御装置４０に供給されている。
【０１１６】
干渉計ＲＩＹ３は、レチクルステージＲＳ２の反射面にＹ方向の測長ビームを投射してその反射光を受光することにより、その測長ビームの投射位置でのレチクルステージＲＳ２のＹ方向の位置を計測する。同様に、干渉計ＲＩＹ４は、レチクルステージＲＳ２の反射面にＹ方向の測長ビームを投射してその反射光を受光することにより、その測長ビームの投射位置でのレチクルステージＲＳ２のＹ方向の位置を計測する。上記２つの干渉計ＲＩＹ３、ＲＩＹ４の測長ビームの照射位置の中心が照明領域ＩＡＲ（図６参照）の中心（レチクルＲ２のＸ方向の中心）と一致するようになっている。従って、これら２つの干渉計の計測値の平均値がレチクルステージＲＳ２のＹ方向位置を、両計測値の差をＸ方向の干渉計軸間隔で割ったものがレチクルステージＲＳ２のＺ軸回りの回転角を与える。これらの干渉計ＲＩＹ３、ＲＩＹ４の計測値は、主制御装置４０に供給されており、主制御装置４０では上記平均値、回転角及び速度情報を算出する。
【０１１７】
干渉計ＲＩＸ２は、レチクルステージＲＳ２の反射面にＸ方向の測長ビームを投射してその反射光を受光することにより、レチクルステージＲＳ２のＸ方向の位置を計測する。この干渉計ＲＩＸ２の計測値は、主制御装置４０に供給されている。
【０１１８】
図２では、Ｙ−Ｚ平面内で干渉計ＷＩＹ１の測長ビームと平行な測長ビームをウエハステージＷＳ１（又はＷＳ３）の反射面に照射する干渉計ＷＩＹ９が設けられ、この２つの干渉計ＷＩＹ１、ＷＩＹ９の計測値の差をそのＺ方向の干渉計軸間隔で除算することで、ウエハステージＷＳ１（又はＷＳ３）のＸ軸回りの回転角を検出できるようになっている。また、Ｘ−Ｚ平面内で干渉計ＷＩＸ１の測長ビームと平行な測長ビームをウエハステージＷＳ１（又はＷＳ３）の反射面に照射する干渉計ＷＩＸ９も設けられ、この２つの干渉計ＷＩＸ１、ＷＩＸ９の計測値の差をそのＺ方向の干渉計軸間隔で除算することで、ウエハステージＷＳ１（又はＷＳ３）のＹ軸回りの回転角を検出できるようになっている。
【０１１９】
干渉計ＷＩＹ１、ＷＩＹ９、ＷＩＸ１、ＷＩＸ２及びＷＩＸ９は、主として、露光位置にあるウエハステージＷＳ１（又はＷＳ３）の位置を管理するためのもので、干渉計ＷＩＹ１は、露光位置にあるウエハステージＷＳ１（又はＷＳ３）の反射面にＹ方向の測長ビームを投射してその反射光を受光することにより、ウエハステージＷＳ１（又はＷＳ３）のＹ方向の位置を計測する。この干渉計ＷＩＹ１の測長ビームの照射位置は、照明領域ＩＲＡに対応するウエハ上の露光領域ＩＡ（図６参照）のＸ方向の中心と一致するようになっている。
【０１２０】
干渉計ＷＩＸ１は、露光位置にあるウエハステージＷＳ１（又はＷＳ３）の反射面にＸ方向の測長ビームを投射してその反射光を受光することにより、その測長ビームの投射位置でのウエハステージＷＳ１（又はＷＳ３）のＸ方向の位置を計測する。この干渉計ＷＩＸ１の測長ビームの光軸は照明領域ＩＲＡに対応するウエハ上の露光領域ＩＡ（図６参照）のＸ方向の中心と一致するようになっている。また、干渉計ＷＩＸ２は、ウエハステージＷＳ１（又はＷＳ３）の反射面にＸ方向の測長ビームを投射してその反射光を受光することにより、その測長ビームの投射位置でのウエハステージＷＳ１（又はＷＳ３）のＸ方向の位置を計測する。これら２つの干渉計ＷＩＸ１、ＷＩＸ２の計測値は、主制御装置４０に供給されており、主制御装置４０では干渉計ＷＩＸ１の計測値に基づいて露光時のウエハステージＷＳ１（又はＷＳ３）のＸ方向位置を管理する。また、主制御装置４０では干渉計ＷＩＸ１、ＷＩＸ２の計測値の差をＹ方向の干渉計軸間隔で除してウエハステージＷＳ１（又はＷＳ３）のＺ軸回りの回転角を求める。
【０１２１】
図２では、Ｙ−Ｚ平面内で干渉計ＷＩＹ２の測長ビームと平行な測長ビームをウエハステージＷＳ２（又はＷＳ４）の反射面に照射する干渉計ＷＩＹ１０が設けられ、この２つの干渉計ＷＩＹ２、ＷＩＹ１０の計測値の差をそのＺ方向の干渉計軸間隔で除算することで、ウエハステージＷＳ２（又はＷＳ４）のＸ軸回りの回転角を検出できるようになっている。また、Ｘ−Ｚ平面内で干渉計ＷＩＸ３の測長ビームと平行な測長ビームをウエハステージＷＳ２（又はＷＳ４）の反射面に照射する干渉計ＷＩＸ１０も設けられ、この２つの干渉計ＷＩＸ３、ＷＩＸ１０の計測値の差をそのＺ方向の干渉計軸間隔で除算することで、ウエハステージＷＳ２（又はＷＳ４）のＹ軸回りの回転角を検出できるようになっている。
【０１２２】
同様に、干渉計ＷＩＹ２、ＷＩＹ３、ＷＩＹ１０、ＷＩＸ４及びＷＩＸ１０は、主として、露光位置にあるウエハステージＷＳ２（又はＷＳ４）の位置を管理するためのもので、干渉計ＷＩＹ２は、露光位置にあるウエハステージＷＳ２（又はＷＳ４）の反射面にＹ方向の測長ビームを投射してその反射光を受光することにより、ウエハステージＷＳ２（又はＷＳ４）のＹ方向の位置を計測する。この干渉計ＷＩＹ２の測長ビームの照射位置は、照明領域ＩＲＡに対応するウエハ上の露光領域ＩＡ（図６参照）のＸ方向の中心と一致するようになっている。
【０１２３】
干渉計ＷＩＸ３は、露光位置にあるウエハステージＷＳ２（又はＷＳ４）の反射面にＸ方向の測長ビームを投射してその反射光を受光することにより、その測長ビームの投射位置でのウエハステージＷＳ２（又はＷＳ４）のＸ方向の位置を計測する。この干渉計ＷＩＸ３の測長ビームの光軸は照明領域ＩＲＡに対応するウエハ上の露光領域ＩＡ（図６参照）のＹ方向の中心と一致するようになっている。また、干渉計ＷＩＸ４は、ウエハステージＷＳ２（又はＷＳ４）の反射面にＸ方向の測長ビームを投射してその反射光を受光することにより、その測長ビームの投射位置でのウエハステージＷＳ２（又はＷＳ４）のＸ方向の位置を計測する。これら２つの干渉計ＷＩＸ３、ＷＩＸ４の計測値は、主制御装置４０に供給されており、主制御装置４０では干渉計ＷＩＸ３の計測値に基づいて露光時のウエハステージＷＳ２（又はＷＳ４）のＸ方向位置を管理する。また、主制御装置４０では干渉計ＷＩＸ３、ＷＩＸ４の計測値の差をＹ方向の干渉計軸間隔で除してウエハステージＷＳ２（又はＷＳ４）のＺ軸回りの回転角を求める。
【０１２４】
干渉計ＷＩＹ４、ＷＩＸ６は、アライメント位置にあるウエハステージＷＳ３（又はＷＳ１）の位置を管理するためのもので、干渉計ＷＩＹ４は、アライメント位置にあるウエハステージＷＳ３（又はＷＳ１）にＹ方向の測長ビームを投射してその反射光を受光することにより、その測長ビームの投射位置でのウエハステージＷＳ３（又はＷＳ１）のＹ方向の位置を計測する。この干渉計ＷＩＹ４としては、図２では簡略化のため測長軸が１本しか示されていないが、実際には、測長軸が２軸の２軸干渉計が用いられており、２本の測長ビームの光軸の中心軸はアライメント系２８Ａの検出中心を通る。この干渉計ＷＩＹ４からの各測長軸の計測値がアライメント制御装置３０及び主制御装置４０に供給されており、主制御装置４０では干渉計ＷＩＹ４の計測値に基づいてアライメント時（ウエハ上のアライメントマークの検出時）のウエハステージＷＳ３（又はＷＳ１）のＹ方向位置及びＸ−Ｙ面内でのθ回転を管理する。
【０１２５】
干渉計ＷＩＸ６は、アライメント位置にあるウエハステージＷＳ３（又はＷＳ１）にＸ方向の測長ビームを投射してその反射光を受光することにより、その測長ビームの投射位置でのウエハステージＷＳ３（又はＷＳ１）のＸ方向の位置を計測する。この干渉計ＷＩＸ６の測長ビームの光軸はアライメント系２８Ａの検出中心を通る。この干渉計ＷＩＸ６の計測値は、アライメント制御装置３０及び主制御装置４０に供給されている。
【０１２６】
干渉計ＷＩＹ７、ＷＩＸ８は、アライメント位置にあるウエハステージＷＳ３（又はＷＳ１）の位置を管理するためのもので、干渉計ＷＩＹ７は、アライメント位置にあるウエハステージＷＳ４（又はＷＳ２）にＹ方向の測長ビームを投射してその反射光を受光することにより、その測長ビームの投射位置でのウエハステージＷＳ４（又はＷＳ２）のＹ方向の位置を計測する。この干渉計ＷＩＹ７としては、図２では簡略化のため測長軸が１本しか示されていないが、実際には、測長軸が２軸の２軸干渉計が用いられており、２本の測長ビームの光軸の中心軸はアライメント系２８Ｂの検出中心を通る。この干渉計ＷＩＹ７からの各測長軸の計測値がアライメント制御装置３０及び主制御装置４０に供給されており、主制御装置４０では干渉計ＷＩＹ７の計測値に基づいてアライメント時（ウエハ上のアライメントマークの検出時）のウエハステージＷＳ４（又はＷＳ２）のＹ方向位置及びＸ−Ｙ面内でのθ回転を管理する。
【０１２７】
干渉計ＷＩＸ８は、アライメント位置にあるウエハステージＷＳ４（又はＷＳ２）にＸ方向の測長ビームを投射してその反射光を受光することにより、その測長ビームの投射位置でのウエハステージＷＳ４（又はＷＳ２）のＸ方向の位置を計測する。この干渉計ＷＩＸ８の測長ビームの光軸はアライメント系２８Ｂの検出中心を通る。この干渉計ＷＩＸ８の計測値は、アライメント制御装置３０及び主制御装置４０に供給されている。
【０１２８】
なお、ウエハステージＷＳ３（又はＷＳ１）の位置制御に用いられる干渉計ＷＩＹ４は２軸干渉計としたが、Ｙ−Ｚ平面内でその２本の測長軸の一方と平行な測長軸を更に有する３軸干渉計としてＸ軸回り（Ｙ−Ｚ平面内で）の回転角を検出するようにしてもよい。さらに干渉計ＷＩＸ６を、Ｘ−Ｚ平面内で平行な２本の測長軸を有する２軸干渉計とし、ウエハステージＷＳ３（又はＷＳ１）のＹ軸回り（Ｘ−Ｚ平面内）の回転角を検出するようにしてもよい。同様に、ウエハステージＷＳ４（ＷＳ２）の位置制御に用いられる干渉計ＷＩＹ７、ＷＩＸ８についても１本ずつ測長軸を追加して、ウエハステージＷＳ４（ＷＳ２）のＸ軸及びＹ軸回り（Ｙ−Ｚ平面及びＸ−Ｚ平面内で）の各回転角を検出するようにしてもよい。
【０１２９】
以上より、明らかなように、本実施形態では、干渉計システム３８によって露光時、アライメント時のいずれのときにおいても、主制御装置４０により、いわゆるアッベの誤差なく、各ウエハステージのＸＹ２次元位置が管理されるようになっている。特に、露光時では、６自由度で移動可能となっているレチクルステージ及びウエハステージでそれぞれＸ方向とＹ方向の位置とＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸回りの回転角を検出することができるようになっている。
【０１３０】
干渉計ＷＩＹ５、ＷＩＸ５は、主として、ウエハ交換位置（ローディングポジション）にあるウエハステージＷＳ１（図７参照）（又はＷＳ３）の位置を管理するためのもので、干渉計ＷＩＹ５はウエハステージＷＳ１（又はＷＳ３）にＹ方向の測長ビームを投射してその反射光を受光することにより、ウエハステージＷＳ１（又はＷＳ３）のＹ方向の位置を計測する。また、干渉計ＷＩＸ５はウエハステージＷＳ１（又はＷＳ３）にＸ方向の測長ビームを投射してその反射光を受光することにより、ウエハステージＷＳ１（又はＷＳ３）のＸ方向の位置を計測する。これらの干渉計ＷＩＹ５、ＷＩＸ５の計測値は、主制御装置４０に供給されている。
【０１３１】
同様に、干渉計ＷＩＹ８、ＷＩＸ７は、主として、ウエハ交換位置（ローディングポジション）にあるウエハステージＷＳ２（図７参照）（又はＷＳ４）の位置を管理するためのもので、干渉計ＷＩＹ８はウエハステージＷＳ２（又はＷＳ４）にＹ方向の測長ビームを投射してその反射光を受光することにより、ウエハステージＷＳ２（又はＷＳ４）のＹ方向の位置を計測する。また、干渉計ＷＩＸ７はウエハステージＷＳ２（又はＷＳ４）にＸ方向の測長ビームを投射してその反射光を受光することにより、ウエハステージＷＳ２（又はＷＳ４）のＸ方向の位置を計測する。これらの干渉計ＷＩＹ８、ＷＩＸ７の計測値は、主制御装置４０に供給されている。なお、本例ではローディングポジションでのウエハステージの位置制御に干渉計ＷＩＸ５、ＷＩＹ５あるいはＷＩＸ７、ＷＩＹ８を用いるものとしたが、干渉計の代わりに、例えばエンコーダを用いてウエハステージの位置制御を行うようにしてもよい。
【０１３２】
残りの干渉計ＷＩＹ３は、ウエハステージＷＳ１とＷＳ３の交換の際のこれらのステージの位置管理を目的として設けられ、干渉計ＷＩＹ６はウエハステージＷＳ２とＷＳ４の交換の際のこれらのステージの位置管理を目的として設けられている。なお、これらの干渉計の使用方法を含むウエハステージの移動管理方法については、後述する。
【０１３３】
レチクルステージＲＳ１、ＲＳ２の位置を計測する前記干渉計ＲＩＹ１〜ＲＩＹ６は、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２（又はＷＳ３、ＷＳ４）の上面より高い位置に計測用ビーム（測長ビーム）があり、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２（又はＷＳ３、ＷＳ４）の動きによってビームが遮られないようになっている。
【０１３４】
なお、レチクルステージＲＳ１、ＲＳ２の走査方向（スキャン方向）であるＹ方向の位置を管理する干渉計ＲＩＹ１、ＲＩＹ２、ＲＩＹ５あるいはＲＩＹ３、ＲＩＹ４、ＲＩＹ６として、それぞれ一対のダブルパス干渉計を用いても良い。すなわち、例えば、レチクルステージＲＳ１のＹ方向一側（図１における左側）に、一対のコーナーキューブミラーを設置し、これらのコーナーキューブミラーに測長ビームを照射する一対のダブルパス干渉計によりレチクルステージＲＳ１のＹ方向位置を管理しても良い。このようにすれば、各ダブルパス干渉計がレチクルステージの回転（ヨーイング）の影響を受けなくなるので、より正確なレチクルステージの位置管理が可能になる。
【０１３５】
次に、レチクル交換機構２０について説明する。このレチクル交換機構２０は、レチクルロード・アンロード用の２本の有間接型のロボットアーム２０ｂ、２０ｃと、これらのロボットアームの駆動装置２１とを備えている。このレチクル交換機構２０は、レチクル搬送系の一部を成すもので、ロボットアーム２０ｂ、２０ｃにより、不図示のレチクルローダとレチクルステージＲＳ１、ＲＳ２との間で、レチクルの受け渡しを行うとともに、レチクルステージＲＳ１、ＲＳ２相互間でのレチクル交換をも行う。このレチクルステージＲＳ１、ＲＳ２相互間のレチクル交換は、主として二重露光の際に行われる。
【０１３６】
この他、本実施形態の露光装置１０では、不図示のウエハ交換機構が、２つ設けられており、各ウエハ交換機構は、ローディングポジションにあるウエハステージＷＳ１（又はＷＳ３）と、ウエハステージＷＳ２（又はＷＳ４）との間で、ウエハの交換を行うようになっている。
【０１３７】
次に、露光装置１０の制御系について図５に基づいて説明する。この制御系は、装置全体を統括的に制御するワークステーション（又はマイクロコンピュータ）から成る主制御装置４０を中心に構成されている。
【０１３８】
図５に示されるように、主制御装置４０には、干渉計システム３８、フォーカスセンサ３２Ａ、３２Ｂ、アライメント制御装置３０等が接続されている。また、この主制御装置４０には、前記磁気浮上型２次元リニアアクチュエータ２２及び露光量制御装置４２が接続されている。この露光量制御装置４２には、シャッタ駆動装置４４等が接続されている。
【０１３９】
ここで、制御系の上記構成各部の動作を中心に本実施形態に係る露光装置１０の露光時の動作について説明する。
【０１４０】
露光量制御装置４２は、レチクルＲ１、Ｒ２とウエハＷ１、Ｗ２（又はＷ３、Ｗ４）との同期走査が開始されるのに先立って、シャッタ駆動装置４４に指示を与えて光源１２Ａ、１２Ｂの射出端に設けられる不図示のシャッタを開ける。さらにシャッタ駆動装置４４は、レチクルＲ１、レチクルＲ２の走査位置に応じて照明光学系ＩＯＰ１、ＩＯＰ２内にそれぞれ配置される可動ブラインドを駆動する。これにより、走査露光開始直前及び終了直前に、レチクルのパターン領域の外側を通る照明光が、走査露光すべきウエハ上のショット領域以外を不要に感光させるのを防止することができる。
【０１４１】
この後、主制御装置４０により２次元リニアアクチュエータ２２を介してレチクルＲ１とウエハＷ１、レチクルＲ２とウエハＷ２、すなわちレチクルステージＲＳ１とウエハステージＷＳ１、レチクルステージＲＳ２とウエハステージＷＳ２の同期走査（スキャン制御）が開始される。この同期走査は、前述した干渉計システム３８を構成する干渉計ＲＩＹ１、ＲＩＹ２、ＲＩＸ１、ＲＩＸ５、ＷＩＹ１、ＷＩＹ９、ＷＩＸ１、ＷＩＸ２、ＷＩＸ９及び干渉計ＲＩＹ３、ＲＩＹ４、ＲＩＹ６、ＲＩＸ２、ＷＩＹ２、ＷＩＹ１０、ＷＩＸ３、ＷＩＸ４、ＷＩＸ１０の計測値をモニタしつつ、主制御装置４０によって２次元リニアアクチュエータ２２を制御することにより行なわれる。すなわち、本実施形態では、主制御装置４０及びこれによって制御される２次元リニアアクチュエータ２２によって駆動装置が構成されている。
【０１４２】
そして、レチクルステージＲＳ１とウエハステージＷＳ１、及びレチクルステージＲＳ２とウエハステージＷＳ２が所定の許容誤差以内に等速度制御された時点で、露光量制御装置４２では、エキシマレーザ光源１２Ａ、１２Ｂ内に設けられたレーザ制御装置４６に指示してパルス発光を開始させる。これにより、照明光学系ＩＯＰ１、ＩＯＰ２からの照明光（露光光）ＥＬにより、パターンがクロム蒸着されたレチクルＲ１、Ｒ２上で、固定ブラインドによって規定される矩形の照明領域ＩＡＲが照明され、その照明領域内のパターンの像が投影光学系ＰＬ１、ＰＬ２により１／４倍に縮小され、その表面にフォトレジストが塗布されたウエハＷ１、Ｗ２上に投影される。
【０１４３】
図６には、この走査露光の原理説明図が示されている。すなわち、本実施形態の露光装置１０においては、この図６に示されるように、レチクルＲ（Ｒ１又はＲ２）の走査方向（Ｙ方向）に対して垂直な方向に長手方向を有する長方形（スリット状）の照明領域ＩＡＲでレチクルＲが照明され、レチクルＲは露光時に−Ｙ方向に速度ＶＲ  で走査（スキャン）される。照明領域ＩＡＲ（中心は光軸ＡＸとほぼ一致）は投影光学系ＰＬ（ＰＬ１又はＰＬ２）を介してウエハＷ（Ｗ１又はＷ２）上に投影され、スリット状の露光領域（投影領域）ＩＡが形成される。ウエハＷはレチクルＲとは倒立結像関係にあるため、ウエハＷは速度ＶＲ  の方向とは逆向きに（＋Ｙ方向に）レチクルＲと同一直線上をレチクルＲに同期して速度ＶＷ  で走査され、ウエハＷ上のショット領域（区画領域）ＳＡの全面が露光可能となっている。走査速度の比ＶＷ  ／ＶＲ  は正確に投影光学系ＰＬの縮小倍率に応じたものになっており、レチクルＲのパターン領域ＰＡのパターンがウエハＷ上のショット領域ＳＡ上に正確に縮小転写される。なお、ウエハＷの伸縮などに起因してショット領域ＳＡの走査方向の大きさが変化しているときは、その速度比を縮小倍率から積極的に変化させて、ショット領域ＳＡと転写像との倍率誤差を補正することもできる。照明領域ＩＡＲの長手方向の幅は、レチクルＲ上のパターン領域ＰＡよりも広く、遮光領域ＳＴを含めた最大幅よりも狭くなるように設定され、走査（スキャン）することによりパターン領域ＰＡ全面が照明されるようになっている。
【０１４４】
ここで、図２からも明らかなように、本実施形態では、走査露光時には、第１、第２レチクルステージＲＳ１、ＲＳ２が相互に逆向きにＹ方向に沿って同一直線上を移動し、これらのレチクルステージＲＳ１、ＲＳ２にそれぞれ同期してウエハステージＷＳ１（又はＷＳ３）、ＷＳ２（又はＷＳ４）が、相互に逆向きにＹ方向に沿って同一直線上を移動するように、主制御装置４０による各ステージの位置制御が行われる。
【０１４５】
先の動作説明に戻り、前述したパルス発光の開始と同時に、露光量制御装置４２は、照明光学系ＩＯＰ１、ＩＯＰ２を構成する不図示の照度均一化光学系内の振動ミラーの駆動を制御し、レチクルＲ上のパターン領域が完全に照明領域ＩＡＲ（図６参照）を通過するまで、すなわちパターンの全面の像がウエハ上のショット領域に形成されるまで、連続してこの制御を行なうことで照度均一化光学系内のフライアイレンズ等に起因して発生する干渉縞のムラ低減を行なう。
【０１４６】
ところで、上述したレーザ制御装置４６によるパルス発光は、ウエハＷ１、Ｗ２上の任意の点が照明フィールド幅（ｗ）を通過する間にｎ回（ｎは正の整数）発光する必要があるため、発振周波数をｆとし、ウエハスキャン速度をＶとすると、次式（２）を満たす必要がある。
【０１４７】
ｆ／ｎ＝Ｖ／ｗ  ………………（２）
また、ウエハ上に照射される１パルスの照射エネルギーをＰとし、レジスト感度をＥとすると、次式（３）を満たす必要がある。
【０１４８】
ｎＰ＝Ｅ        ………………（３）
このように、露光量制御装置４２は、照射エネルギーＰや発振周波数ｆの可変量について全て演算を行ない、レーザ制御装置４６に対して指令を出してレーザ光源１２Ａ、１２Ｂに対する印加電圧（または充電電圧）及びトリガパルスの発振間隔を調整することによって照射エネルギーＰや発振周波数ｆを可変させたり、シャッタ駆動装置４４やミラー駆動装置を制御するように構成されている。ウエハＷ上のフォトレジストの感度が大きく変わる場合には、複数のＮＤフィルタを保持するターレットを回転させて照明光路内のＮＤフィルタを交換する。すなわち、透過率を変化させることでレチクル（ウエハ）上でのパルス光の強度を調整する。さらに露光量制御装置４２は、ウエハＷ上のフォトレジストの感度が大きく変わる場合、光源に与える印可電圧の制御だけでなく、更に照明光学系に設けられる、複数のＮＤフィルタを保持するターレット板を回転させて、照明光路内に配置されるＮＤフィルタを交換する、即ち透過率を変化させることで、レチクル（又はウエハ）上での照明光（パルス光）の強度を調整する。
【０１４９】
さらに、主制御装置４０では、例えば、スキャン露光時に同期走査を行なうレチクルステージとウエハステージの移動開始位置（同期位置）を補正する場合、各ステージを駆動する２次元リニアアクチュエータ２２を介して補正量に応じてステージ位置を補正する。
【０１５０】
次に、図２及び図７〜図１０に基づいて、本実施形態の特徴である４つのウエハステージＷＳ１〜ＷＳ４による並行処理について説明する。但し、ここでは、ウエハステージＷＳ１とＷＳ２、ウエハステージＷＳ３とＷＳ４とは、同様の動作を同時並行的に行うので、以下では、特に必要がない限り、図２のベース盤１８の左半分側で動作するウエハステージＷＳ１、ＷＳ３の動作についてのみ説明する。
【０１５１】
最初に、それぞれのウエハステージ上のウエハに対して通常の露光が行われる場合について説明する。以下の説明においては、ウエハ交換時間をＴｃ、アライメント時間（サーチアライメント及びファインアライメントを含む）をＴａ、露光時間をＴｅとする。そして、レチクルＲ１として９インチレチクル、ウエハＷ１、Ｗ３として１４インチウエハを用いるものとして説明する。
【０１５２】
この場合、ウエハ１枚の露光時間Ｔｅと、ウエハ交換時間Ｔｃとアライメント時間Ｔａとの合計時間（Ｔｃ＋Ｔａ）との関係はＴｅ＞（Ｔｃ＋Ｔａ）となる。従って、一方のウエハステージ、例えば、ウエハステージＷＳ１上のウエハに対して露光が行われている間に、他方のウエハステージ、例えば、ウエハステージＷＳ３には当然待ち時間が生じることになる。従って、この待ち時間をＴｗとする。
【０１５３】
図１０には、この場合のウエハステージＷＳ１とＷＳ３との処理の流れが示されている。
【０１５４】
図１０のステップ１０１においてウエハステージＷＳ１上でウエハ交換が行われる。すなわち、図７に示されるローディングポジションにあるウエハステージＷＳ１上の露光済みのウエハＷ１と未露光の新たなウエハ（以下、このウエハも便宜上「ウエハＷ１」と呼ぶ）とが不図示のウエハ交換装置により交換される。このローディングポジションにおけるウエハステージＷＳ１の位置は、干渉計ＷＩＹ５とＷＩＸ５の計測値に基づいて主制御装置４０によって管理される。
【０１５５】
続いて、ステップ１０２においてウエハステージＷＳ１上でアライメント動作が行われるが、これに先立ってウエハステージＷＳ１が図７のローディングポジションから図８に示されるアライメント位置の近傍のアライメント系２８Ａの直下に基準マーク板ＦＭ１が位置する位置まで移動される。この移動の際には、ウエハステージＷＳ１の位置は、当初干渉計ＷＩＹ５とＷＩＸ５の計測値に基づいて管理されるが、途中でこれらの干渉計からの測長ビームがウエハステージＷＳ１に当たらなくなるので、主制御装置４０は干渉計ＷＩＹ５、ＷＩＸ５、及び干渉計ＷＩＹ４、ＷＩＸ６の各測長ビームが同時にウエハステージＷＳ１の反射面に照射されている状態で、干渉計ＷＩＹ５及び干渉計ＷＩＹ４の各測定値の対応付けと、干渉計ＷＩＸ５及び干渉計ＷＩＸ６の各測定値の対応付けとを行う。例えば、アライメント系２８によって基準マーク板ＦＭ１を検出してその位置ずれ量が所定値（例えば零）となる位置にウエハステージＷＳ１を位置決めした状態で、干渉計ＷＩＹ４の測定値が干渉計ＷＩＹ５の測定値と等しくなり、かつ干渉計ＷＩＸ６の測定値が干渉計ＷＩＸ５の測定値と等しくなるように干渉計ＷＩＹ４、ＷＩＸ６の各測定値をプリセットする。なお、干渉計ＷＩＹ４、ＷＩＸ６の各測定値をプリセットする代わりに、その測定値をリセットするだけでもよい。また、干渉計ＷＩＹ５、ＷＩＹ４の各計測値を対応付けるとき、干渉計ＷＩＹ３の測長ビームもウエハステージＷＳ１の反射面に照射されるようにし、干渉計ＷＩＹ４の測定値と共に干渉計ＷＩＹ３の測定値もプリセットしておくことが好ましい。これにより、例えばアライメント系２８Ａの検出中心を原点とする干渉計ＷＩＹ４とＷＩＸ６とで規定される（Ｘ６、Ｙ４）座標系上でウエハステージＷＳ１の位置が管理される。
【０１５６】
ステップ１０２のアライメント動作として、まず始めに、主制御装置４０では座標系（Ｘ６、Ｙ４）上の原点の位置にウエハステージＷＳ１を移動させ、アライメント系２８Ａ（その内部の指標マーク）により基準マーク板ＦＭ１上の第１基準マークとアライメント系２８Ａとの相対位置関係の計測を行う。これにより、例えばアライメント系２８Ａを構成するＦＩＡ系のセンサで第１基準マークの画像が取り込まれ、アライメント制御装置３０により指標中心を基準とする第１基準マークの位置が座標系（Ｘ６、Ｙ４）上で計測され、この計測結果が主制御装置４０に供給される。
【０１５７】
次に、ウエハステージＷＳ１上のウエハＷ１のサーチアライメントが行なわれる。このサーチアライメントとは、ウエハＷ１の搬送中になされるプリアライメントだけでは位置誤差が大きいため、ウエハステージＷＳ１上で再度行なわれるプリアライメントのことである。具体的には、ステージＷＳ１上に載置されたウエハＷ１上に形成された３つのサーチアライメントマーク（図示せず）の位置をアライメント系２８ＡのＬＳＡ系等を用いて計測し、その計測結果に基づいてウエハＷ１のＸ、Ｙ、θ方向の位置合わせを行なう。このサーチアライメントの際の各部の動作は、主制御装置４０により制御される。
【０１５８】
このサーチアライメントの終了後、ウエハＷ１上の各ショット領域の配列をここではＥＧＡ方式を使って求めるファインアライメントが行なわれる。具体的には、座標系（Ｘ６、Ｙ４）上でウエハステージＷＳ１の位置を管理しつつ、設計上のショット配列データ（アライメントマーク位置データ）をもとに、ウエハステージＷＳ１を順次移動させつつ、ウエハＷ１上の複数のショット領域ＳＡから選択される少なくとも３つのショット領域ＳＡをサンプルショットとしてそのアライメントマーク位置をアライメント系２８ＡのＦＩＡ系等で計測し、この計測結果とショット配列の設計座標データに基づいて最小自乗法による統計演算により、全てのショット配列データを演算する。これにより、上記の座標系（Ｘ６、Ｙ４）上で各ショット領域ＳＡの座標位置が算出される。なお、このＥＧＡの際の各部の動作は主制御装置４０により制御され、上記の演算は主制御装置４０により行なわれる。ＥＧＡ計測は、例えば、特開昭６１−４４４２９号公報及びこれに対応する米国特許第４，７８０，６１７号に開示されている。指定国の国内法令が許す限りにおいてそれらの開示を援用して本文の記載の一部とする。
【０１５９】
そして、主制御装置４０では、各ショットの座標位置から前述した第１基準マークの座標位置を減算することで、第１基準マークに対する各ショットの相対位置関係を算出する。
【０１６０】
ウエハステージＷＳ１側で、上記のウエハ交換、アライメント動作が行なわれている間に、図１０のステップ１１１に示されるように、ウエハステージＷＳ３側では、連続してステップ・アンド・スキャン方式により露光が行なわれる（図７、図８参照）。
【０１６１】
具体的には、前述したウエハＷ１側と同様にして事前に基準マーク板ＦＭ３上の第１基準マークに対する各ショットの相対位置関係の算出が行われており、この結果と、レチクルアライメント顕微鏡３６Ａ、３６Ｂによる基準マーク板ＦＭ３上の一対の第２基準マークとそれに対応するレチクル上マークのウエハ面上投影像の相対位置検出（これについては後に詳述する）の結果とに基づいて、ウエハＷ３上のショット領域を投影光学系ＰＬ１の光軸下方に順次位置決めしつつ、各ショット領域の露光（レチクルＲ１のパターンの転写）の都度、レチクルステージＲＳ１とウエハステージＷＳ３とを走査方向（Ｙ方向）に同期走査させることにより、スキャン露光が行なわれる。この場合、ウエハＷ３上の１つのショット領域へのレチクルＲ１のパターンの転写が終了すると、次のショット領域の露光のため、ウエハステージＷＳ３は次ショットの走査開始位置まで少なくともＸ方向に移動（ステッピング）される。この露光の際に、主制御装置４０では干渉計ＲＩＹ１、ＲＩＹ２及びＲＩＸ１の計測値に基づいてレチクルステージＲＳ１の位置及び速度を管理し、また、干渉計ＷＩＹ１、ＷＩＸ１、ＷＩＸ２の計測値に基づいてウエハステージＷＳ１の位置及び速度を管理しつつ、両ステージＲＳ１、ＷＳ１を制御する。
【０１６２】
さらに主制御装置４０は、干渉計ＲＩＹ１、ＲＩＹ２から得られるレチクルステージＲＳ１の回転量（ヨーイング量）と、干渉計ＷＩＸ１、ＷＩＸ２から得られるウエハステージＷＳ３の回転量（ヨーイング量）とに基づいて、レチクルＲ１とウエハＷ１との相対回転誤差を相殺するように、リニアアクチュエータ２２によってＸ−Ｙ平面内でレチクルステージＲＳ１とウエハステージＷＳ３との少なくとも一方を回転させる。ここで、レチクルステージＲＳ１を回転させるときは、投影光学系ＰＬ１の光軸と一致する照明領域ＩＡＲの中心を回転中心とし、ウエハステージＷＳ３を回転させるときは、投影光学系ＰＬ１の光軸と一致する露光領域ＩＡの中心を回転中心とすることが望ましい。
【０１６３】
また、主制御装置４０は走査露光中、露光領域ＩＡ内でウエハＷ１の表面が投影光学系ＰＬ１の焦点深度内に設定されるように、フォーカスセンサ３２Ａの検出結果、及び干渉計ＲＩＹ１、ＲＩＹ５と干渉計ＲＩＸ１、ＲＩＸ３とからそれぞれ得られるステージＷＳ３のＸ軸及びＹ軸回りの回転量に基づいて、リニアアクチュエータ２２によってウエハステージＷＳ３のＺ方向の付置及び傾斜角を制御する。このとき、干渉計ＲＩＴ１、ＲＩＹ５と干渉計ＲＩＸ１、ＲＩＸ３とからそれぞれ得られるレチクルステージＲＳ１のＸ軸及びＹ軸回りの回転量を更にウエハステージＷＳ３の位置制御、即ちウエハＷ１のフォーカス・レベリング制御に用いるようにしてもよい。また、レチクルステージＲＳ１のＸ軸及びＹ軸回りの回転量に基づいて、この回転に起因して生じ得る投影光学系ＰＬ１の結像特性（例えばディストーションなどの収差）の変化を補償するように、投影光学系ＰＬ１の少なくとも１つの光学素子を移動するようにしてもよい。
【０１６４】
さらに、例えばフォーカスセンサ３２Ａと同一構成のフォーカスセンサをレチクルステージＲＳ１側に設け、このフォーカスセンサによって走査露光中、又は走査露光前に予め検出されるレチクルＲ１のＺ方向の位置、及び傾斜角に基づいて、その位置変化及び傾斜を相殺するように、リニアアクチュエータ２２によってレチクルステージＲＳ１の移動を制御するようにしてもよい。または、フォーカスセンサ３２Ａの検出結果と共に、レチクルステージＲＳ１側のフォーカスセンサの検出結果を用いて、リニアアクチュエータ２２によってウエハステージＷＳ３の移動を制御して、ウエハＷ１のフォーカス・レベリング制御を行うようにしてもよい。
【０１６５】
ところで、本実施形態では露光時間Ｔｅがウエハ交換時間とアライメント時間の合計時間よりも長いので、ウエハステージＷＳ１側は、ウエハステージＷＳ３側の露光動作が終了するまで待っている（図１０ステップ１０３参照）。
【０１６６】
そして、ウエハステージＷＳ３側の露光動作が終了すると、ウエハステージＷＳ３が、図９に示されるように、ローディングポジションまで移動する。この移動は、干渉計ＷＩＸ１、ＷＩＸ２の計測値に基づいてＹ座標をほぼ固定した状態で、主制御装置４０によって行われる。
【０１６７】
そして、ウエハステージＷＳ３がローディングポジションまで移動すると、アライメントが既に終了しているウエハステージＷＳ１が図２に示される露光位置まで移動される。この移動の際には、ウエハステージＷＳ１の位置は、当初干渉計ＷＩＹ４（及びＷＩＹ３）とＷＩＸ６の計測値に基づいて管理されているが、この移動の途中で干渉計ＷＩＹ４とＷＩＸ６からの測長ビームがウエハステージＷＳ１に当たらなくなる。しかし、その前に干渉計ＷＩＹ３からの測長ビームがウエハステージＷＳ１に当たっている状態で、干渉計ＷＩＸ１、ＷＩＸ２からの測長ビームがウエハステージＷＳ１に当たるようになるので、主制御装置４０ではその時点で干渉計ＷＩＸ１、ＷＩＸ２をリセットし、以後、３つの干渉計ＷＩＹ３、干渉計ＷＩＸ１、ＷＩＸ２の計測値に基づいてウエハステージＷＳ１のＸＹ面内の位置を管理しつつ露光位置に向かって移動させる。その移動の途中、干渉計ＷＩＹ３からの測長ビームがウエハステージＷＳ１に当たらなくなる前に、干渉計ＷＩＹ１、ＷＩＹ９からの測長ビームがそれぞれウエハステージＷＳ１に当たるようになるので、主制御装置４０では、測長ビームがウエハステージＷＳ１に当たった時点で干渉計ＷＩＹ１、ＷＩＹ９をリセットすることにより、ウエハステージＷＳ１の位置を干渉計ＷＩＹ１（ＷＩＹ９）、ＷＩＸ１、ＷＩＸ２で規定される座標系（Ｘｅ、Ｙｅ）上で管理することができるようになる。なお、本例では干渉計ＷＩＸ１、ＷＩＸ２と干渉計ＷＩＹ１、ＷＩＹ９とを時系列にリセットするものとしたが、６つの干渉計ＷＩＸ１、ＷＩＸ２、ＷＩＸ６、ＷＩＹ１、ＷＩＹ３、ＷＩＹ９の各測長ビームがウエハステージＷＳ１に照射されている状態で、干渉計ＷＩＸ１、ＷＩＸ２と干渉計ＷＩＹ１、ＷＩＹ９とをほぼ同時にリセットするようにしてもよい。即ち、６つの干渉計ＷＩＸ１、ＷＩＸ２、ＷＩＸ６、ＷＩＹ１、ＷＩＹ３、ＷＩＹ９の各測長ビームがウエハステージＷＳ１に照射されている状態で、例えばレチクルアライメント顕微鏡３６Ａ、３６Ｂによって基準マーク板ＦＭ１上の一対の第２基準マークとそれに対応するレチクルＲ１上の一対のマークとを検出する。そして、レチクルアライメント顕微鏡３６Ａ、３６Ｂでそれぞれ検出される第２基準マークとレチクル上のマークとの位置ずれ量が所定値（例えば零）となる位置にウエハステージＷＳ１を位置決めした状態で、干渉計ＷＩＸ１、ＷＩＸ２、及び干渉計ＷＩＹ１、ＷＩＹ９の各計測値を同時にリセットする。この場合、干渉計ＷＩＸ１、ＷＩＸ２、及び干渉計ＷＩＹ１、ＷＩＹ９のリセット時におけるレチクルステージＲＳ１の位置情報を、干渉計ＲＩＸ１、ＲＩＹ１、ＲＩＹ２によって検出し、この位置情報を主制御装置４０の内部メモリに記憶しておく。これにより、干渉計ＷＩＸ１、ＷＩＸ２、ＷＩＹ１で規定されるウエハ側の直交座標系（Ｘｅ、Ｙｅ）と、干渉計ＲＩＸ１、ＲＩＹ１、ＲＩＹ２で規定されるレチクル側の直交座標系とが対応付けられることになり、後述する本例でのレチクルアライメントが不要となる。そして、主制御装置４０は走査露光時、この記憶した位置情報と、干渉計ＲＩＸ１、ＲＩＸ３、ＲＩＹ１、ＲＩＹ２の各計測値とに基づいてレチクルステージＲＳ１の移動を制御する。
【０１６８】
また、干渉計ＷＩＸ１、ＷＩＸ２、及び干渉計ＷＩＹ１、ＷＩＹ９の各計測値をリセットする代わりに、干渉計ＷＩＸ１、ＷＩＸ２の各計測値が干渉計ＷＩＸ６の計測値と等しくなり、かつ干渉計ＷＩＹ１、ＷＩＹ９の各計測値が干渉計ＷＩＹ３の計測値と等しくなるように、干渉計ＷＩＸ１、ＷＩＸ２、及び干渉計ＷＩＹ１、ＷＩＹ９の各計測値をプリセットするようにしてよい。この場合、前述したＥＧＡ方式で決定されるウエハＷ１上の各ショット領域の座標系（Ｘ６、Ｙ４）上での座標位置を、干渉計ＷＩＸ１、ＷＩＸ２、ＷＩＹ１で規定される座標系（Ｘｅ、Ｙｅ）上での座標位置としてそのまま使用することができる。従って、前述したようにＥＧＡ方式で決定されるウエハ上の各ショット領域の座標位置から基準マーク板ＦＭ１上の第１基準マークの座標位置を差し引くことにより、その第１基準マークに対するウエハ上の各ショット領域の相対位置関係を求める必要がなくなる。
【０１６９】
このようにして、ウエハステージＷＳ１の露光位置への移動が完了すると、図１０のステップ１０４に示されるウエハステージＷＳ１上のウエハＷ１の露光が上記と同様にして行われるが、この露光に先立って、次のようにしてレチクルアライメント顕微鏡３６Ａ、３６Ｂによる基準マーク板ＦＭ１上の一対の第２基準マークとそれに対応するレチクル上マークのウエハ面上投影像の相対位置検出（レチクルアライメント）が行われる。
【０１７０】
すなわち、主制御装置４０では、座標系（Ｘｅ、Ｙｅ）座標系上の原点位置にウエハステージＷＳ１を移動させ、レチクルアライメント顕微鏡３６Ａ、３６Ｂにより露光光を用いて基準マーク板ＦＭ１上の一対の第２基準マークとそれに対応するレチクル上マークのウエハ面上投影像の相対位置検出を行なう。
【０１７１】
これにより、座標系（Ｘｅ、Ｙｅ）における基準マーク板ＦＭ１上の一対の第２基準マークの座標位置と、レチクルＲ上マークＲＭＫのウエハ面上投影像座標位置が検出されることとなり、両者の差により露光位置（投影光学系ＰＬ１の投影中心）と基準マーク板ＦＭ１上の一対の第２基準マークの座標位置の相対位置関係が求められる。
【０１７２】
そして、主制御装置４０では、先に求めた基準マーク板ＦＭ１上の第１基準マークに対する各ショットの相対位置関係と、露光位置と基準マーク板ＦＭ１上の一対の第２基準マークの座標位置の相対関係より、最終的に露光位置と各ショットの相対位置関係を算出する。その結果に応じて、ウエハＷ１上の各ショットの露光が行なわれることとなる。
【０１７３】
上述のように、干渉計のリセット動作を行なっても高精度アライメントが可能な理由は、アライメント系２８Ａにより基準マーク板ＦＭ１上の第１基準マークを計測した後、ウエハＷ１上の各ショット領域のアライメントマークを計測することにより、第１基準マークと、ウエハマークの計測により算出された仮想位置との間隔を同一のセンサにより算出しているためである。この時点で第１基準マークと露光すべき位置の相対位置関係（相対距離）が求められていることから、露光前にレチクルアライメント顕微鏡３６Ａ、３６Ｂにより露光位置と第２基準マーク位置（第１基準マークとの位置関係は既知である）との対応がとれていれば、その値に前記相対距離を加えることにより、干渉計のビームがウエハステージの移動中に切れて再度リセットを行なったとしても高精度な露光動作を行なうことができるからである。
【０１７４】
なお、第１基準マーク及び一対の第２基準マークは常に同じ基準マーク板上にあるので、描画誤差を予め求めておけばオフセット管理のみで変動要因は無い。また、一対の第２基準マークもレチクル描画誤差によるオフセットを持つ可能性があるが、例えば、特開平７―１７６４６８号公報及び対応する米国特許第５，６４６，４１３号に開示されるように、レチクルアライメント時に複数マークを用いて描画誤差の軽減を行なうか、レチクルマーク描画誤差を予め計測しておけば、同様にオフセット管理のみで対応できる。本国際出願で指定した指定国または選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、この公報及び米国特許を援用して本文の記載の一部とする。
【０１７５】
なお、本出願人は、２つのウエハステージを用いて、一方のウエハステージでは露光動作を行いつつ、他方のウエハステージではウエハの交換及びアライメントを行う露光方法及び露光装置について国際公開ＷＯ９８／２４１１５で開示している。この国際公開には、２つウエハステージをアライメントする際に、干渉計の一つの測長ビームで追従できない範囲に渡ってウエハステージが移動する場合に、干渉計をリセットする方法並びにステージ上に形成された基準マークを用いてウエハステージの位置を追跡する方法が開示されており、この方法を本発明の方法に適用することもできる。本国際出願で指定した指定国または選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、国際公開ＷＯ９８／２４１１５を援用して本文の記載の一部とする。
【０１７６】
このようにして、レチクルアライメントが行われ、ウエハステージＷＳ１上で露光が行われている間に、これと並行してウエハステージＷＳ３側では、先に説明したウエハステージＷＳ１側におけると同様のウエハ交換、アライメント、待ち（ステップ１１２〜１１４）の動作が行われている。
【０１７７】
そして、ステップ１０４の露光が終了すると、以後、上記と同様の並行処理が繰り返される。
【０１７８】
本実施形態の露光装置１０では、このようなウエハステージＷＳ１、ＷＳ３の並行動作と同時に、残りのウエハステージＷＳ２、ＷＳ４側でも同様の並行動作が、ウエハステージＷＳ１とＷＳ２、ＷＳ３とＷＳ４の動きが全く左右対称となるようにして行われる。
【０１７９】
発明者等が、簡単なシミュレーションにより試算した結果、この露光装置１０が採用する基本的構成であるダブルレチクルステージ＋ダブルウエハステージの構成により、上述した通常露光により、露光時間Ｔｅがウエハ交換時間とアライメント時間の総和（Ｔｃ＋Ｔａ）の２倍かかる場合には、従来の露光装置と比べてスループットが約３倍に向上し、露光時間Ｔｅが時間（Ｔｃ＋Ｔａ）と同等である場合にはスループットが約４倍に向上するとの結論が得られた。
【０１８０】
次に、前述した第１レチクルＲ１と第２レチクルＲ２とを用いて、二重露光を行う場合について説明する。この場合、第１レチクルＲ１には転写すべきパターンの第１分解パターン（Ａパターンとする）が形成され、第２レチクルＲ２には転写すべきパターンの第２分解パターン（Ｂパターンとする）が形成されているものとする。
【０１８１】
図１１には、この場合のウエハステージＷＳ１とＷＳ３との処理の流れが示されている。
【０１８２】
図１１のステップ１２１〜ステップ１２２において、前述した通常露光の場合と同様にしてウエハステージＷＳ１上でウエハ交換、アライメントの動作が行われる。このとき、ウエハステージＷＳ３側では、前述と同様にしてステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われ、第１レチクルＲ１のパターンがウエハＷ３上の各ショット領域に順次転写される（ステップ１３１）。
【０１８３】
このステップ１３１における露光の途中で、ウエハステージＷＳ１は待ち状態に入っているが、この場合には、ステップ１３１の露光が終了してもウエハステージＷＳ３側では、直ぐにウエハ交換は行われないので、ウエハステージＷＳ１は待ち状態を継続する。
【０１８４】
ところで、ステップ１３１における露光動作が行われている間、ウエハステージＷＳ４側では、これと同時に、ウエハステージＷＳ３と同様にしてステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われ、第２レチクルＲ２のパターンがウエハＷ３上の各ショット領域に順次転写され、ステップ１３１における露光動作の終了とほぼ同時に、このウエハステージＷＳ４側の露光動作も終了する。
【０１８５】
そして、これらの露光動作が終了すると、レチクル交換機構２０によりレチクルステージＲＳ１上のレチクルＲ１とレチクルステージＲＳ２上のレチクルＲ２とが交換される（図１１のステップ１３２）。このレチクル交換は、駆動装置２１によりロボットアーム２０ｂ、２０ｃを用いて行われる。このレチクル交換が終了すると、ウエハステージＷＳ３側では、前述と同様にしてレチクルアライメントが行われ、それに続いてステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われ、第２レチクルＲ２のパターンがウエハＷ３上の各ショット領域に順次転写される（ステップ１３３）。これにより、上記ステップＳ１３１で第１レチクルＲ１に描画された第１分解パターンが転写されているウエハＷ３上の各ショット領域には、第２レチクルＲ２に描画された第２分解パターンが重ねて転写されることとなる。このようなステップ１３２、１３３の動作と並行してウエハステージＷＳ４側ではレチクルアライメント及びステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われ、上記ステップＳ１３３と同時期に第２レチクルＲ２上の第２分解パターンが転写されているウエハＷ４上の各ショット領域に、第１レチクルＲ１上の第１分解パターンが重ねて転写されることとなる。
【０１８６】
上記のステップ１３３における露光動作が行われている間も、ウエハステージＷＳ１側では、図１１のステップ１２３に示されるように待ち状態を継続している。
【０１８７】
この場合のウエハＷ３上の具体的な二重露光の露光順序としては、図１２（Ａ）に示されるように、ウエハＷ３の各ショット領域をレチクルＲ１（Ａパターン）を使ってＡ１〜Ａ１２まで順次スキャン露光を行なった後、図１２（Ｂ）に示されるＢ１〜Ｂ１２の順序でレチクルＲ２（Ｂパターン）を使って順次スキャン露光を行なう。
【０１８８】
そして、ウエハステージＷＳ３側の上記の二重露光動作が終了すると、ウエハステージＷＳ３が、ローディングポジションまで移動する。この移動は、上記通常露光の場合と同様にして行われる。
【０１８９】
そして、ウエハステージＷＳ３がローディングポジションまで移動すると、アライメントが既に終了しているウエハステージＷＳ１が露光位置まで前述した通常露光の場合と同様にして移動される。
【０１９０】
このようにして、ウエハステージＷＳ１の露光位置への移動が完了すると、ウエハステージＷＳ１上でウエハＷ１に対するレチクルＲ２のパターン転写（ステップ１２４）、レチクル交換（ステップ１２５）、ウエハＷ１に対するレチクルＲ１のパターン転写（ステップ１２６）が、上記と同様にして行われる。
【０１９１】
このようにして、ウエハステージＷＳ１上で二重露光が行われている間に、これと並行してウエハステージＷＳ３側では、先に説明したウエハステージＷＳ１側におけると同様のウエハ交換、アライメント、待ち（ステップ１３４〜１３６）の動作が行われている。
【０１９２】
そして、ステップ１２６の露光が終了すると、以後、上記と同様の並行処理が繰り返される。
【０１９３】
上記の二重露光時の各部の動作も主制御装置４０によって制御される。
【０１９４】
本実施形態の露光装置１０では、このようなウエハステージＷＳ１、ＷＳ３の並行動作と同時に、残りのウエハステージＷＳ２、ＷＳ４側でも同様の並行動作が、ウエハステージＷＳ１とＷＳ２、ＷＳ３とＷＳ４の動きが全く左右対称となるようにして行われる。
【０１９５】
発明者等が、簡単なシミュレーションにより試算した結果、この露光装置１０が採用する基本的構成であるダブルレチクルステージ＋ダブルウエハステージの構成により、上述した二重露光により、ウエハ１枚に対する１回の露光時間Ｔｅがウエハ交換時間とアライメント時間の総和（Ｔｃ＋Ｔａ）の２倍とし且つレチクル交換時間を露光時間Ｔｅの約半分とすると、従来の露光装置と比べてスループットが約２．４倍に向上するとの結論が得られた。
【０１９６】
このように、本実施形態の露光装置１０によれば、従来の二重露光にとって最大の課題であったスループットを飛躍的に向上させることができるので、先に説明した種々の二重露光法を用いることにより、高解像度とＤＯＦの向上効果により０．１μｍＬ／Ｓまでの露光を実現するが可能になり、高スループットで２５６Ｍビット、１ＧビットのＤＲＡＭの量産を実現することができる。
【０１９７】
ところで、上記の説明では、図１０のステップ１０３、ステップ１１４、図１１のステップ１２３、１３６等の待ち時間が存在することを前提に説明したが、この待ち時間は、デバイスの生産に何ら寄与しないので、この待ち時間を有効に使うための手法として、ＥＧＡのサンプルショット、及び／又は１つのサンプルショットで検出するアライメントマークの数を増やすことが考えられる。このようにすれば、アライメント精度が向上し、結果的に無駄な待ち時間が少なくなる。例えば、先に説明した通常露光の場合には、サンプルショットを、待ち時間が殆どなくなる程度に増やしても良い。
【０１９８】
また、本実施形態の露光装置１０によると、上記スループット向上の効果に加え、以下のような数々の効果も得られる。
【０１９９】
例えば、単にウエハステージを２つ用いて、露光動作と他の動作、例えばアライメント動作を並行処理する場合には、一方のウエハステージ側のスキャン露光時にレチクルステージ又はウエハステージの加減速時に生じる反力がベース盤１８を含むボディを加振し、この振動により他方のウエハステージ側のアライメント精度が劣化する等の不都合が考えられるが、本実施形態では、次のような理由により、このような不都合が生じないようになっている。
【０２００】
すなわち、第１、第２レチクルステージＲＳ１、ＲＳ２がほぼ同一質量Ｍを有するとともに、前記第１、第２、第３、第４ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２、ＷＳ３、ＷＳ４がほぼ同一質量ｍを有し、しかも第１レチクルステージＲＳ１と第２レチクルステージＲＳ２とが互いに逆向きに、従ってウエハステージＷＳ１とＷＳ２も互いに逆向きに同一方向に移動しながら同一の走査速度で走査露光が行われるので、レチクルステージＲＳ１とレチクルステージＲＳ２の加減速時にベース盤１８に生ずる反力が相互に打ち消され、また、ウエハステージＷＳ１とＷＳ２の加減速時にベース盤１８に生ずる反力が互いに打ち消される。また、この場合、レチクルステージＲＳ１、ＲＳ２、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２が同一面上を同一直線上に沿って移動するので、ベース盤１８には、θ回転、ローリング、ピッチングも殆ど生じない。
【０２０１】
従って、ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２の走査露光動作とウエハステージＷＳ３、ＷＳ４のアライメント動作とが同時並行的に行われるにもかかわらず、ボディの振動によりアライメント精度が悪化する等の不都合が生じるのを確実に防止することができる。また、ウエハステージＷＳ３、ＷＳ４のアライメント動作もこれらのステージを同時にかつベース盤１８を含むボディの重心移動が殆ど生じないような順序及び経路で移動しながら行うことにより、除振パッド１６としてパッシブなエアパッド等を用いて設置床からの振動をマイクロＧレベルで絶縁するのみで、ボディには殆ど振動が生じない。従って、同期制御回路やアクティブ除振装置等の特別な装置を設けることなく、アライメント及び露光精度ともに向上させることができ、ほぼ同期誤差零でレチクルステージＲＳ１、ＲＳ２と２つのウエハステージとを走査することが可能となる。
【０２０２】
また、本実施形態では、第１、第２投影光学系ＰＬ１、ＰＬ２が同一の投影倍率βを有し、レチクルステージＲＳ１、ＲＳ２の質量Ｍが各ウエハステージ（ＷＳ１、ＷＳ２、ＷＳ３、ＷＳ４）の質量ｍの前記投影倍率β倍であることから、仮に、レチクルステージＲＳ１、ＲＳ２の走査速度が異なっていても、主制御装置４０により２次元リニアアクチュエータ２２を介して、レチクルステージＲＳ１、ＲＳ２の少なくとも一方、及びウエハステージＷＳ１（又はＷＳ３）、ＷＳ２（又はＷＳ４）の少なくとも一方でそれぞれ加速距離（減速距離）とを調整して、レチクルステージＲＳ１とＲＳ２とでその加速度（減速度）、及びウエハステージＷＳ１（又はＷＳ３）とＷＳ２（又はＷＳ４）とでその加速度（減速度）がほぼ等しくなるようにその移動を制御することで、レチクルステージＲＳ１とウエハステージＷＳ１（又はＷＳ３）とを第１投影光学系ＰＬ１の投影倍率βに応じた速度比で第１方向に同期移動するとともに、レチクルステージＲＳ１とウエハステージＷＳ２（又はＷＳ４）とを第２投影光学系ＰＬ２の投影倍率βに応じた速度比で第１方向に同期移動することにより、相互に同期移動するレチクルステージとウエハステージとの間で運動量保存の法則が成立し、同期制御回路やアクティブ除振装置等の特別な装置を設けることなく、ほぼ同期誤差零で走査することが可能となる。
【０２０３】
また、本実施形態では、投影光学系ＰＬ１、ＰＬ２がミラーを３つ含む反射屈折光学系であることから、波長２００ｎｍ以下の照明光を用いて、投影光学系をそれほど大型化することなく、サブミクロンオーダー以下の微細パターンの高精度な転写が可能になる。さらに、本実施形態によると、上述したような高スループットが得られるため、オフアクシスのアライメント系を投影光学系ＰＬより大きく離して設置したとしてもスループットの劣化の影響が殆ど無くなる。このため、直筒型の高Ｎ．Ａ．（開口数）であって且つ収差の小さい光学系を設計して設置することが可能となる。しかしながら、本発明に係る露光装置及び露光方法が上記実施形態に限定されないことは勿論である。
【０２０４】
例えば、第１レチクルステージＲＳ１とウエハステージＷＳ（又はＷＳ３）との質量比は第１投影光学系ＰＬ１の投影倍率と等しくなっていなくても良く、同様にレチクルステージＲＳ２とウエハステージＷＳ２（又はＷＳ４）との質量比も第２投影光学系ＰＬ２の倍率に等しくなっていなくても良い。この場合、第１レチクルステージＲＳ１と第１ウエハステージＷＳ１とを逆向きに移動してもその加減速時に相殺されずに残存する反力と、第２レチクルステージＲＳ２と第２ウエハステージＷＳ２とを逆向きに移動してもその加減速時に相殺されずに残存する反力とが、互いに打ち消し合うようにしておく。具体的には、第１及び第２レチクルステージＲＳ１、ＲＳ２の質量と、第１及び第２ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２の質量との少なくとも一方が異なっている場合には、第１レチクルステージＲＳ１及び第１ウエハステージＷＳ１と、第２レチクルステージＲＳ２及び第２ウエハステージＷＳ２とで加減速度を異ならせ、その加減速時に生じる反力をほぼ等しくして打ち消し合わせればよい。このとき、第１レチクルステージＲＳ１及び第１ウエハステージＷＳ１と、第２レチクルステージＲＳ２及び第２ウエハステージＷＳ２とで、その各加減速度に応じて走査露光前後の助走距離や加速開始位置などを調整する。
【０２０５】
また、第１及び第２レチクルステージＲＳ１、ＲＳ２の質量同士、第１及び第２ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２の質量同士をそれぞれ等しくしなくても良い。この場合、第１及び第２レチクルステージＲＳ１、ＲＳ２を逆向きに移動してもその加減速時に相殺されずに残存する反力と、第１及び第２ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２を逆向きに移動してもその加減速時に相殺されずに残存する反力とが、互いに打ち消し合うようにしておく。例えば、第１レチクルステージＲＳ１と第１ウエハステージＷＳ１との質量比を第１投影光学系ＰＬ１の倍率にほぼ等しくし、かつ第２レチクルステージＲＳ２と第２ウエハステージＷＳ２との質量比を第２投影光学系ＰＬ２の倍率にほぼ等しくしておけば良い。
【０２０６】
あるいは、第１レチクルステージＲＳ１と第１ウエハステージＷＳ１との質量比と第１投影光学系ＰＬ１の倍率と、第２レチクルステージＲＳ２と第２ウエハステージＷＳ２との質量比と第２投影光学系ＰＬ２の倍率との少なくとも一方が異なっている場合には、第１レチクルステージＲＳ１及び第１ウエハステージＷＳ１の加減速度と、第２レチクルステージＲＳ２及び第２ウエハステージＷＳ２の加減速度とを異ならせ、その加減速時に生じる反力をほぼ等しくして打ち消し合わせてもよい。このとき、第１レチクルステージＲＳ１及び第１ウエハステージＷＳ１と、第２レチクルステージＲＳ２及び第２ウエハステージＷＳ２とで、その各加減速度に応じて走査露光前後の助走距離や加速開始位置などを調整する。
【０２０７】
さらに、第１ウエハＷ１と第２ウエハＷ２とでフォトレジストの感度特性が異なることがある。この場合でも、第１ウエハＷ１と第２ウエハＷ２とで走査露光中の移動速度を異ならせることなく同一として、第１及び第２ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２を同一条件で駆動する。これにより、第１及び第２ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２の走査露光前の助走期間中の加速度を同一とし、かつ加速開始時刻も同一とすることができる。また、第１ウエハＷ１と第２ウエハＷ２とでその走査露光終了時刻が同一となり、減速開始時刻を一致させることができ、かつ減速度も同一にすることができる。さらにスループットを考慮すると、第１及び第２ウエハＷ１、Ｗ２の走査速度をウエハステージの最高移動速度に設定することが望ましい。但し、フォトレジストの感度特性が異なる第１及び第２ウエハＷ１、Ｗ２の走査速度を同一にするときは、第１及び第２ウエハＷ１、Ｗ２にそれぞれフォトレジストの感度特性に応じた適正露光ドーズを与えるために、そのフォトレジストの感度特性と走査速度とに基づいて、第１及び第２ウエハＷ１、Ｗ２の少なくとも一方の走査露光条件も変更する。ここで、露光用照明光が連続光である場合は、ウエハ上での照明光の強度と、ウエハ上での照明光の走査方向の幅との少なくとも一方を調整すればよく、露光用照明光がパルス光である場合は、ウエハ上での照明光の強度と、ウエハ上での照明光の走査方向の幅と、パルス光源の発振周波数との少なくとも１つを調整すればよい。
【０２０８】
なお、第１及び第２レチクルステージＲＳ１、ＲＳ２の質量同士と、第１及び第２ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２の質量同士との少なくとも一方が異なる場合には、前述したように第１ウエハＷ１と第２ウエハＷ２とでそのプリスキャン中に発生する反力がほぼ等しくなるようにその加速度を異ならせるようにすればよく、さらに第１ウエハＷ１と第２ウエハＷ２とで走査露光開始時刻を同一とし、かつその反力の発生の時間差を極力小さくするように、第１及び第２ウエハの少なくとも一方の助走距離や加速開始位置などを調整することが望ましい。
【０２０９】
また、第１ウエハＷ１と第２ウエハＷ２とでその走査速度が異なるときは、第１ウエハＷ１と第２ウエハＷ２とで１ショット当たりの走査露光時間、即ち走査露光終了時刻も異なり得る。そこで、例えば第１ウエハＷ１の走査露光終了時刻が第２ウエハＷ２の走査露光終了時刻よりも早い場合には、走査露光終了後も第１ウエハＷ１を、走査露光中の移動速度で移動し続け、第２ウエハＷ２の走査露光終了後の減速開始とほぼ同時に、第１ウエハＷ１の減速を開始する。このとき、第１及び第２レチクルステージＲＳ１、ＲＳ２や第１及び第２ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２の各質量に応じて、走査露光後の第１及び第２ウエハの減速度をそれぞれ決定する。これにより、減速期間中に発生する反力をほぼ相殺することができる。
【０２１０】
なお、第１ウエハＷ１と第２ウエハＷ２とでフォトレジストの感度特性が同じであっても、ショット領域の走査方向の幅が異なる場合には、第１ウエハＷ１と第２ウエハＷ２とで１ショット当たりの走査露光時間が異なる。このような場合には、前述と同様に第１及び第２ウエハＷ１、Ｗ２の少なくとも一方の走査速度を調整してその走査露光時間を一致させることが望ましい。このとき、第１及び第２ウエハにそれぞれ適正露光ドーズを与えるために、その調整された走査速度とフォトレジストの感度とに基づいて、走査速度が調整される第１及び第２ウエハの少なくとも一方の走査露光条件も変更する。
【０２１１】
なお、上記実施形態では、第１、第２投影光学系ＰＬ１、ＰＬ２が共にレチクルパターンの部分倒立像をウエハ上に投影する場合について説明したが、例えば、第１投影光学系ＰＬ１が第１レチクルＲ１のパターンの部分正立像を第１ウエハＷ１上に投影するような場合も考えられる。かかる場合には、第１投影光学系ＰＬ１の倍率に応じた速度比で、第１レチクルＲ１と第１ウエハＷ１とをＹ方向に沿って同じ向きに移動することになる。この場合には、第２投影光学系ＰＬ２も第２レチクルパターンの部分正立像を第２ウエハＷ２上に投影するものとし、かつ第２レチクルＲ２と第２ウエハＷ２とをＹ方向に沿って同じ向きに移動するとともに、その移動方向を第１レチクルＲ１及び第１ウエハＷ１の移動方向と逆向きに定めるようにする。これにより、第１レチクルＲ１と第１ウエハＷ１との同期移動によって生じる反力と、第２レチクルＲ２と第２ウエハＷ２との同期移動によって生じる反力とがほぼ相殺されることになる。
【０２１２】
ところで、第１ウエハＷ１上の複数の区画領域（ショット領域）に順次第１レチクルＲ１のパターンを転写し、かつ第２ウエハＷ２上の複数の区画領域（ショット領域）に順次第２レチクルＲ２のパターンを転写するとき、第１及び第２ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２はそれぞれ１つの区画領域の走査露光が終了するたびに走査方向（Ｙ方向）と直交する方向（Ｘ方向）に移動される。このとき、第１及び第２ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２をそれぞれＸ方向に沿って互いに逆向きにステッピングさせることが望ましい。これにより、Ｘ方向に生じる反力がほぼ相殺されることになる。但し、この場合、第１及び第２ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２は同一直線上でステッピングされないので、ベース盤１８には回転モーメントが発生して振動が生じるが、第１及び第２ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２が配置されるベース盤１８を載置する除振パッド１６とは別に、その除振パッド１６が設置される床（又はベースプレート）上にフレームを設け、かつベース盤１８とフレームとの間に例えばボイスコイルモータを配置し、前述の回転モーメントを相殺する力をそのベース盤１８に与えるようにしても良い。
【０２１３】
また、上記実施形態では、第１ウエハＷ１と第２ウエハＷ２とのショット領域の数が同一であることを前提に、第１ウエハステージＷＳ１と第２ウエハステージＷＳ２が常に同様の動作をする場合について説明したが、例えば、第１ウエハＷ１と第２ウエハＷ２とでパターンを転写すべきショット領域（区画領域）の数が異なる場合もある。例えば、第１ウエハＷ１の区画領域の数が第２ウエハＷ２の区画領域の数よりも多いときには、第２ウエハＷ２上の全ての区画領域に対する第２レチクルＲ２のパターンの転写が終了した後も、第１ウエハＷ１上の全ての区画領域に対する第１レチクルＲ１のパターンの転写が終了するまで、第１レチクルステージＲＳ１と第１ウエハステージＷＳ１との同期移動と並行して、第２レチクルステージＲＳ２と第２ウエハステージＷＳ２とを駆動（空移動）してその反力を相殺することが望ましい。
【０２１４】
また、本発明の露光装置を、図１５に示した変形例のように構築することもできる。図１に示した露光装置１０では、ベース盤１８が４つの防振パッド１６により支持されていたが、図１５に示した露光装置２００では、４つの防振パッド１６により水平に支持された定盤１９０を設けると共に、ベース盤１８０を定盤１９０上で浮上可能に支持するように構成する。すなわち、図１に示した露光装置では、ウエハステージＷＳ１〜ＷＳ４及びレチクルステージＲＳ１、ＲＳ２は、２次元リニアアクチュエータ（第１のリニアアクチュエータ２２）によりベース盤（１８）上に浮上支持されていたが、この変形例では、ベース盤１８０もまた定盤１９０上に第２のリニアアクチュエータ（図示しない）により浮上支持されている。第２のリニアアクチュエータは、第１のリニアアクチュエータと同様に、ベース盤１８０の底面に埋め込まれた複数のマグネットと、定盤１９０の全面に渡って埋め込まれたコイルとにより構成することができる。なお、ベース盤１８０及び定盤１９０には、照明光ＥＬが通過する部分にはそれぞれ開口部１８０ａ、ｂ及び１９０ａ、ｂが形成されている。
【０２１５】
図１５に示した露光装置２００において、ウエハステージＷＳ１〜ＷＳ４及びレチクルステージＲＳ１、ＲＳ２のいずれかが移動すると、ステージの移動によりベース盤１８０に反力が及ぼされる。この反力に応じてベース盤１８０が定盤１９０に対して移動する。この際、ベース盤は、ベース盤及びステージを含む系の運動量がステージの運動量と等しくなるように移動し、それらのステージの平均重心位置が変化してベース盤１８０に偏荷重が生じても、かかる偏荷重をベース盤１８０の重心移動によりキャンセルすることができる。それゆえ、露光装置２００全体の重心を所定位置に保持することができ、ステージの移動により露光装置自体が振動することが防止される。
【０２１６】
特に、この変形例では、一方のレチクルステージが移動する場合や、２つのあるいは複数のレチクルステージが移動した場合であって、レチクルステージのベース盤に対する反力がキャンセルしないとき、例えば、互いに逆方向にレチクルステージが移動しないときや、レチクルステージ同士の重量が異なるときにも、ベース盤１８０に生じる反力に応じて定盤１９０に対してベース盤１８０が移動することができ、それにより露光装置２００の振動を防止することができる。従って、このタイプの露光装置２００は、複数のレチクルステージ及びウエハステージを移動する場合に、前述のように複数のステージが生じる反力を互いにキャンセルするためにステージの移動路や速度をステージ間で調整する必要がなく、複数の露光装置のサブユニットで露光を行う場合のシーケンスの制御を緩和することができる。それゆえ、この変形例の露光装置２００は、ステージの数が多くなるほどまたステージの移動経路が複雑であるほど有効となり得る。
【０２１７】
また、ウエハ上の１つの区画領域に形成されたパターンが不良であるときは、通常その区画領域には次層以降のパターンを転写しない。しかしながら、上記実施形態の露光装置１０では反力を相殺するために、不良パターンが形成された区画領域であっても、レチクルとウエハとを同期移動してレチクルパターンをその区画領域に転写する、もしくはレチクルステージとウエハステージとを空移動させることが望ましい。
【０２１８】
また、上記実施形態の露光装置１０において、ウエハ上の例えば１つの区画領域と別の区画領域とに順次レチクルパターンを転写するとき、前記１つの区画領域の走査露光と前記別の区画領域の走査露光との間でウエハステージを停止させることなく移動させることが望ましい。さらに、その走査露光間でのウエハの移動軌跡が放物線状（又はＵ字状）となるように移動することが望ましい。かかる場合には、ウエハステージはレチクルステージの減速中にステッピング方向への加速が開始され、かつレチクルステージの次ショットの露光のための加速中に減速されることになるが、このとき、第１ウエハステージＷＳ１と第２ウエハステージＷＳ２とでそのステッピング方向を逆向きにするとともに、その加減速のタイミングを一致させることが望ましい。
【０２１９】
なお、上記実施形態では、同一面上を移動するウエハステージが４つ設けられた場合について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば第１、第２ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２と同一面上を移動する第３ウエハステージＷＳ３とが設けられ、アライメントマークを検出するアライメント系も１つだけ設けられていても良い。かかる場合であっても、第１、第２ウエハステージＷＳ１、ＷＳ２上のウエハＷ１、Ｗ２に対して前述の如くして走査露光によりレチクルパターンが転写されている間に、第３ウエハステージ上のウエハＷ３に形成された位置合わせマークをアライメント系により検出することができるので、２つのウエハステージ上のウエハに対する露光動作と、１つのウエハステージ上のウエハに対するマーク位置検出動作（アライメント動作）とが同時並行的に行われるからである。かかる場合、駆動装置（２２、４０）は、上記２つのウエハステージ上のウエハに対する露光動作の終了後に、マーク位置検出が終了した第３ウエハステージＷＳ３と第１ウエハステージＷＳ１又は第２ウエハステージＷＳ２とを入れ替え、第３ウエハステージＷＳ３を第１レチクルステージＲＳ１又は第２レチクルステージＲＳ２と同期移動させるようにすれば良い。これにより、第１、第２ウエハＷ１、Ｗ２に対する露光動作終了の直後に、第３ウエハステージＷＳ３上のウエハＷ３に対してレチクルパターンを転写するための走査露光が可能になる。この場合、第３ウエハＷ３に対するアライメント時間は、第１、第２ウエハに対する露光時間に完全にオーバーラップされるので、従来に比べスループットの向上が可能である。
【０２２０】
なお、上記実施形態ではウエハステージＷＳ１〜ＷＳ４として、正方形状のウエハステージを用いる場合について例示したが、本発明がこれに限定されることはなく、例えば、三角形状のウエハステージを用いても良い。かかる場合には、ＸＹ軸に対して所定角度傾斜した方向の測長軸を有する干渉計を用いてウエハステージの位置を管理することができるので、アライメント終了位置から露光位置へ移動する際のウエハステージの位置管理が容易になると考えられる。
【０２２１】
三角形状のステージの一例を図１６に示す。図１６は、三角形状のステージ用の位置計測システムを構成する第１、第２、及び第３干渉計７６Ｘ１、７６Ｙ、７６Ｘ２及びそれら３つの干渉計からのビームＲＩＸ１、ＲＩＹ、ＲＩＸ２を、三角形状ウエハステージＴＷＳＴとともに示す平面図である。三角形状ウエハステージＴＷＳＴは、平面視で正三角形状に形成され、その３つの側面にはそれぞれ鏡面加工がなされて第１、第２、及び第３の反射面６０ａ、６０ｂ、６０ｃが形成されている。第２の干渉計７６Ｙは、走査露光時にウエハステージＴＷＳＴが移動されるＹ軸方向（第１軸方向）の干渉計ビームＲＩＹを第２反射面６０ｂに垂直に照射し、その反射光を受光することにより、ウエハステージＴＷＳＴのＹ軸方向位置を計測する。また、第１の干渉計７６Ｘ１は、Ｙ軸方向に対して所定角度θ１傾斜した方向の干渉計ビームＲＩＸ１を第１反射面６０ａに垂直に照射し、その反射光を受光することにより干渉計ビームＲＩＸ１の方向である第３軸方向の位置（或いは速度）を計測するようになっている。同様に、第３の干渉計７６Ｘ２は、Ｙ軸方向に対して所定角度θ２傾斜した方向の干渉計ビームＲＩＸ２を第３反射面６０ｃに垂直に照射し、その反射光を受光することにより干渉計ビームＲＩＸ２の方向である第４軸方向の位置を計測する。こうして得られた第３軸方向及び／または第４軸方向のステージ位置と角度θ１及び／またはθ２の値を用いて、Ｙ軸と直交するＸ軸方向（第２軸方向）のステージ位置を計算により求めることができる。あるいは、第３軸方向のステージ位置及び角度θ１のみを用いてステージのＸ軸及びＹ軸方向位置を計算で求めることができる。このような三角形状のステージを使用すれば、Ｘ軸及びＹ軸方向に沿って設けられた反射鏡を備える従来のステージに比べてステージを小型軽量化することができ、本発明の露光装置のように複数のマスクステージ及び複数の基板ステージを共通のベース盤上で支持する露光装置にとって極めて有効となる。
【０２２２】
また、上記実施形態では、説明の便宜上、干渉計システムを構成する殆どの干渉計として１軸の干渉計を用いる場合について説明したが、ヨーイング計測等が可能な多軸の干渉計を用いても勿論良い。
【０２２３】
また、露光用照明光は波長が２００ｎｍ程度以下であるＡｒＦエキシマレーザやＦ２レーザなどの真空紫外光（ＶＵＶ光）に限られるものではなく、波長が２００ｎｍ程度以上の紫外光（ＫｒＦエキシマレーザ、ｉ線、ｇ線など）であってもよいし、あるいは波長が５〜１５ｎｍ、例えば１３．４ｎｍ、又は１１．５ｎｍである軟Ｘ線領域のＥＵＶ光（ＸＵＶ光）であってもよい。さらに、超高圧水銀灯、エキシマレーザ、又はＦ２レーザなどの代わりに、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を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイットリビウムの両方）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よい。
【０２２４】
例えば、単一波長レーザの発振波長を１．５１〜１．５９μｍの範囲内とすると、発生波長が１８９〜１９９ｎｍの範囲内である８倍高調波、又は発生波長が１５１〜１５９ｎｍの範囲内である１０倍高調波が出力される。特に発振波長を１．５４４〜  １．５５３μｍの範囲内とすると、１９３〜１９４ｎｍの範囲内の８倍高調波、即ちＡｒＦエキシマレーザとほぼ同一波長となる紫外光が得られ、発振波長を１．５７〜  １．５８μｍの範囲内とすると、１５７〜１５８ｎｍの範囲内の１０倍高調波、即ちＦ２レーザとほぼ同一波長となる紫外光が得られる。
【０２２５】
また、発振波長を１．０３〜１．１２μｍの範囲内とすると、発生波長が１４７〜１６０ｎｍの範囲内である７倍高調波が出力され、特に発振波長を１．０９９〜１．１０６μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７〜１５８μｍの範囲内の７倍高調波、即ちＦ２レーザとほぼ同一波長となる紫外光が得られる。なお、単一波長発振レーザとしてはイットリビウム・ドープ・ファイバーレーザを用いる。
【０２２６】
さらに本発明は、半導体素子の製造に用いられる露光装置だけでなく、液晶表示素子などを含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられる、デバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、及び撮像素子（ＣＣＤなど）の製造に用いられる露光装置などにも適用することができる。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本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハなどが用いられる。また、透過型レチクルはそのパターン面が下向きとなる（図１では照明系と対向する）ようにレチクルステージに保持されるが、例えばペリクルなどでパターン面への異物の付着が防止されるようになっていれば、そのパターン面が上向きとなる（投影光学系と対向する）ようにレチクルステージに保持してもよい。なお、露光用照明光として真空紫外光、又は波長が２００ｎｍ程度以上の紫外光（ＫｒＦエキシマレーザ、ｉ線、ｇ線など）を用いる場合、例えばレチクルを反射型とし、かつレチクルと投影光学系との間にビームスプリッタを配置し、そのビームスプリッタを介して露光用照明光がレチクルに照射されるようにして、照明光学系をレチクルに対して投影光学系と同一側に配置するように構成してもよい。
【０２２７】
前述の実施形態では二重露光を行う場合を例に挙げて説明したが、第１レチクルのパターンと第２レチクルのパターンとを同一ウェハ上の異なるショット領域にそれぞれ転写するようにしてもよいし、あるいは一回の走査露光範囲よりも大きなデバイスを得るために、複数のレチクルパターンを同一ウエハ上の互いに隣接するショット領域に転写する、いわゆるスティッチング露光を行うようにしてもよい。この場合、前述の多重露光と同様に、第１走査露光動作による第１レチクルパターンの転写後にウェハの現像処理を行うことなく、その第１走査露光動作に続けて第２走査露光動作を行い、第１レチクルパターンの転写像が形成されたウェハ上のフォトレジストに第２レチクルパターンの転写像を形成することになる。
【０２２８】
前述の実施形態では、照明光学系ＩＯＰ１、ＩＯＰ２をそれぞれベース１８に固定するものとしたが、べ一ス１８または定盤１９０を支持する架台１６が配置される床上に防振機構を介して配置してもよいし、あるいは露光装置本体が配置されるクリーンルームとは別の部屋（床下のユーティリティスペースなど）に、露光用光源１２Ａ、１２Ｂと共に配置してもよい。また、投影光学系ＰＬ１、ＰＬ２は架台２４を介してベース１８または定盤１９０上に支持されるものとしたが、そのベース１８または定盤１９０を支持する架台１６とは別の架台で投影光学系ＰＬ１、ＰＬ２を保持するようにしてもよい。
【０２２９】
前述の実施形態で説明した露光装置において、露光用照明光として波長が２００ｎｍ程度以下の真空紫外光を用いる場合には、レーザ光源、ＢＭＵを含む送光系、照明光学系、及び投影光学系内をそれぞれ窒素又はヘリウムなとの不活性ガスで置換しておくことができる。また、露光用照明光として波長が５〜１５ｎｍのＥＵＶ光（ＸＵＶ光）を用いる場合、ＳＯＲ又はレーザプラズマ光源からウエハまでの光路をほぼ真空にしておくのがよい。
【０２３０】
また、露光用照明光として波長が５〜１５ｎｍのＥＵＶ光（ＸＵＶ光）を用いる場合、前述のようにレチクルは反射型のレチクルが採用されるので、照明光学系はレチクルに対して投影光学系と同一側に配置され、かつＥＵＶ光はその主光線がレチクルと直交する方向に対して傾けられてレチクルに入射するように構成することができる。なお、投影光学系は複数の反射光学素子のみから構成され、かつレチクル側が非テレセントリックな光学系にし得る。
【０２３１】
また、第１レチクルを用いる第１走査露光と、第２レチクルを用いる走査露光とで、第１及び第２レチクルにそれぞれ形成されるパターンに応じてその走査露光条件を互いに異ならせるようにしてもよい。この走査露光条件の１つとしては、照明光学系内のレチクルのパターン面とフーリエ変換の関係となる面（瞳面に相当）上での照明光の強度分布がある。例えば、第１レチクルに密集パターン（ラインアンドスペースパターンなど）が形成され、第２レチクルにコンタクトホールパターンが形成されているときは、第１照明光学系ＩＯＰ１ではそのフーリエ変換面（瞳面）上での照明光の強度分布が中心部よりもその外側で高くなる変形照明法を採用し、第２照明光学系ＩＯＰ２ではその強度分布が光軸を中心とするほぼ円形（又は矩形）の領域内でほぼ一定となる通常の照明法を採用し得る。なお、変形照明法としては、前述の強度分布を照明光学系の光軸をほぼ中心とする輸帯領域内でその内側よりも高くする輪帯照明法、及び照明光学系の光軸からほぼ等距離だけ離れた４つの局所領域を規定する十字状領域よりもその４つの局所領域内でそれぞれ高くするＳＨＲＩＮＣ法などがある。また、第１及び第２照明光学系で共に通常照明法を採用し、瞳面上での照明光の大きさ（断面積）、即ちレチクルに入射する照明光の開口数と投影光学系のレチクル側の開口数との比である、いわゆるコヒーレントファクター（σ値）を異ならせるだけでもよいし、あるいは第１及び第２照明光学系の一方で輪帯照明法を使用し、他方でＳＨＲＩＮＣ法を使用するようにしてもよい。
【０２３２】
さらに、走査露光条件には投影光学系の関口数を含み、第１及び第２投影光学系ＰＬ１、ＰＬ２でその開口数を異ならせるようにしてもよい。また、本例では走査露光条件として、投影光学系内のレチクルのパターン面とフーリエ変換の関係となる面（瞳面に相当）に配置される瞳フィルターの有無、及び走査露光時にショット領域上の１点が照明光を横切る間に、投影光学系の像面とウエハとをその光軸方向に相対移動する、いわゆる累進焦点法（ＦＬＥＸ法など）の有無やその条件（振り幅など）も含むものとする。なお、瞳フィルターとしては投影光学系の光軸を中心とする円形領域内に分布する光束を遮光する中心遮光型、あるいは投影光学系の光軸を中心とする円形領域を通る光束と、その円形領域の外側を通る光束とでその可干渉性を低減する瞳フィルターなどがある。また、第１レチクルとして従来のクロムパターンを有するレチクルを用い、第２レチクルとして位相シフターを有する位相シフトレチクル（ハーフトーン型、空間周波数変調型、エッジ強調型なと）を用いるようにしてもよい。
【０２３３】
前述の実施形態では、第１及び第２照明光学系ＩＯＰ１、ＩＯＰ２は共に同一波長の照明光（ＡｒＦエキシマレーザ、又はＦ２レーザ）をレチクルに照射していた。即ち、露光用光源１２Ａ及び１２Ｂとして同一の光源を使用したが、第１照明光学系と第２照明光学系は互いに波長が異なる照明光源を用いても良い。例えば、策１照明光学系でＡｒＦエキシマレーザを用いて１３０ｎｍのライン・アンド・スペース・パターンをウェハ上に転写し、第２照明光学系でＦ２レーザ、又はＥＵＶ（ＸＵＶ）光を用いて１００ｎｍのライン・アンド・スペース・パターンをウエハ上に転写するようにしてもよい。また、第１及び第２投影光学系ＰＬ１、ＰＬ２は、その構造または解像力が同一であってもよいし、あるいは異なっていてもよい。さらに、第１及び第２照明光学系はその構成が同一であってもよいし、あるいはその一部が異なっていてもよい。
【０２３４】
《デバイス製造方法》
次に、上述した露光装置及び露光方法をリソグラフィ工程で使用したデバイスの製造方法の実施形態について説明する。
【０２３５】
図１３には、デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートが示されている。図１３に示されるように、まず、ステップ２０１（設計ステップ）において、デバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップ２０２（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ２０３（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
【０２３６】
次に、ステップ２０４（ウエハ処理ステップ）において、ステップ２０１〜ステップ２０３で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップ２０５（デバイス組立ステップ）において、ステップ２０４で処理されたウエハを用いてデバイス組立を行う。このステップ２０５には、ダイシング工程、ボンディング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップ２０６（検査ステップ）において、ステップ２０５で作製されたデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。
【０２３７】
図１４には、半導体デバイスの場合における、上記ステップ２０４の詳細なフロー例が示されている。図１４において、ステップ２１１（酸化ステップ）においてはウエハの表面を酸化させる。ステップ２１２（ＣＶＤステップ）においてはウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ２１３（電極形成ステップ）においてはウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ２１４（イオン打込みステップ）においてはウエハにイオンを打ち込む。以上のステップ２１１〜ステップ２１４それぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
【０２３８】
ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ２１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップ２１６（露光ステップ）において、上記説明した露光装置及び露光方法によってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップ２１７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、ステップ２１８（エッチングステップ）において、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。そして、ステップ２１９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【０２３９】
以上説明した本実施形態のデバイス製造方法を用いれば、露光工程（ステップ２１６）において上記の露光装置１００が用いられるので、スループットの向上によるコストの低減が可能になり、特に二重露光を行う場合には、解像力の向上とＤＯＦの向上により従来は製造が難しかった高集積度のデバイスを低コストに製造することが可能になる。また、以上説明してきた本発明の各態様に従う露光装置は、本発明の露光装置の製造方法に従って各構成要素を組み付けることによって製造することができる。
【０２４０】
【産業上の利用可能性】
以上説明したように、本発明に係る露光装置（本発明の製造方法によって製造された露光装置）及び露光方法によれば、スループットの向上を図ることができる。また、一定の専有床面積当たりの生産性を向上させることができる。
【０２４１】
特に、本発明の露光装置及び露光方法によれば、スループットの向上を図ることができるとともに、微細パターンの高精度な露光を実現することができる。さらに、本発明に係るデバイス製造方法によれば、マイクロデバイスを高スループット、かつ低コストに製造することができるという優れた効果がある。
【０２４２】
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。
図２は、図１の露光装置を構成する投影光学系を取り除いた露光装置本体の平面図である。
図３は、図１の投影光学系の具体的な構成例を示す図である。
図４は、図１の装置の第１ウエハステージ近傍を拡大して示す図である。
図５は、図１の装置の制御系の概略構成を示す図である。
図６は、図１の装置における走査露光の原理説明図である。
図７は、４つのウエハステージＷＳ１〜ＷＳ４による並行処理について説明するための図であって、走査露光とウエハ交換とが同時に行われている状態を示す図である。
図８は、４つのウエハステージＷＳ１〜ＷＳ４による並行処理について説明するための図であって、走査露光とアライメントとが同時に行われている状態を示す図である。
図９は、４つのウエハステージＷＳ１〜ＷＳ４による並行処理について説明するための図であって、ウエハ交換とアライメントとが同時に行われている状態を示す図である。
図１０は、通常露光が行われる場合のウエハステージＷＳ１とＷＳ３との並行処理の流れを示す図である。
図１１は、二重露光が行われる場合のウエハステージＷＳ１とＷＳ３との並行処理の流れを示す図である。
図１２は、ウエハＷ３上の二重露光の様子を示す図である（（Ａ）、（Ｂ））。
図１３は、本発明に係るデバイス製造方法の実施形態を説明するためのフローチャートである。
図１４は、図１３のステップ２０４における処理を示すフローチャートである。
図１５は、図１に示した本発明の露光装置の変形例であり、防振パッドにより支持された定盤を設けると共に、ベース盤を定盤上で浮上可能に支持した露光装置の概略構成を示す。
図１６は、本発明の露光装置に使用可能な三角形状のステージ及びその位置計測システムを示す概略平面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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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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