JP2001291654A

JP2001291654A - 投影露光装置および方法

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Publication number: JP2001291654A
Application number: JP2000106054A
Authority: JP
Inventors: Hiroyoshi Kubo; 博義久保
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-04-07
Filing date: 2000-04-07
Publication date: 2001-10-19

Abstract

(57)【要約】【課題】二光束干渉露光と通常露光など、方式の異な
る複数の露光を短時間で実行可能にする。【解決手段】同一定盤上に、二光束干渉露光に代表さ
れる周期パターン露光と周期パターン露光を含まない通
常パターン露光の２つの露光を独立可能とする投影レン
ズを２本設け、さらに、各露光用のマスクを各々設け
て、各露光をウエハ単位で露光処理し、短時間にウエハ
交換する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光装置に関し、
特に、露光光を短波長化することなくより微細な回路パ
ターンを露光可能な、いわゆる多重露光方式に用いて好
適な露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＩＣ、ＬＳＩ、液晶パネル等
のデバイスをフォトリソグラフィ技術を用いて製造する
ときには、フォトマスクまたはレチクル等（以下、「マ
スク」と記す）の面上に形成した回路パターンを投影光
学系によってフォトレジスト等が塗布されたシリコンウ
エハまたはガラスプレート等（以下、「ウエハ」と記
す）の感光基板上に投影し、そこに転写する（露光す
る）投影露光方法および投影露光装置が使用されてい
る。

【０００３】近年、上記デバイスの高集積化に対応し
て、ウエハに転写するパターンの微細化、即ち高解像度
化とウエハにおけるｌチップの大面積化とが要求されて
いる。

【０００４】従ってウエハに対する微細加工技術の中心
を成す上記投影露光方法および投影露光装置において
も、現在、０．５μｍ以下の寸法（線幅）の像（回路パ
ターン像）を広範囲に形成するべく、解像度の向上と露
光面積の拡大が計られている。

【０００５】従来の投影露光装置の摸式図を図２５に示
す。図２５中、１９１は遠紫外線露光用の光源であるエ
キシマレーザ、１９２は照明光学系、１９３は照明光学
系１９２から照射される照明光、１９４はマスク、１９
５はマスク１９４から出て光学系（投影光学系）１９６
に入射する物体側露光光、１９６は縮小型の投影光学
系、１９７は投影光学系１９６から出て感光基板１９８
に入射する像側露光光、１９８は感光基板であるウエ
ハ、１９９は感光基板を保持する基板ステージを示す。

【０００６】エキシマレーザ１９１から出射したレーザ
光は、引き回し光学系（１９０ａ、１９０ｂ）によって
照明光学系１９２に導光され、照明光学系１９２により
所定の光強度分布、配光分布、開き角（開口数ＮＡ）等
を持つ照明光１９３となるように調整され、マスク１９
４を照明する。マスク１９４にはウエハ１９８上に形成
する微細パターンを投影光学系１９６の投影倍率の逆数
倍（例えば２倍や４倍や５倍）した寸法のパターンがク
ロム等によって石英基板上に形成されており、照明光１
９３はマスク１９４の微細パターンによって透過回折さ
れ、物体側露光光１９５となる。投影光学系１９６は、
物体側露光光１９５を、マスク１９４の微細パターンを
上記投影倍率で且つ充分小さな収差でウエハ１９８上に
結像する像側露光光１９７に変換する。像側露光光１９
７は図２５の下部の拡大図に示されるように、所定の開
口数ＮＡ（＝ｓｉｎθ）でウエハ１９８上に収束し、ウ
エハ１９８上に微細パターンの像を結ぶ。基板ステージ
１９９は、ウエハ１９８の互いに異なる複数の領域（シ
ョット領域：ｌ個または複数のチップとなる領域）に順
次、微細パターンを形成する場合に、投影光学系の像平
面に沿ってステップ移動することによりウエハ１９８の
投影光学系１９６に対する位置を変えている。

【０００７】現在主流となりつつある上記のエキシマレ
ーザを光源とする投影露光装置は高い投影解像力を有し
ているが、例えば０．１５μｍ以下のパターン像を形成
することは技術的に困難である。

【０００８】投影光学系１９６は、露光（に用いる）波
長に起因する光学的な解像度と焦点深度との間のトレー
ドオフによる解像度の限界がある。投影露光装置による
解像パターンの解像度Ｒと焦点深度ＤＯＦは、次の
（１）式と（２）式の如きレーリーの式によって表され
る。

【０００９】Ｒ＝ｋ₁λ／ＮＡ・・・・・・（１）ＤＯＦ＝ｋ₂λ／ＮＡ²・・・・・・（２）ここで、λは露光波長、ＮＡは投影光学系１９６の明る
さを表す像側の開口数、ｋ₁、ｋ₂はウエハ１９８の現像
プロセス特性等によって決まる定数であり、通常０．５
〜０．７程度の値である。この（１）式と（２）式か
ら、解像度Ｒを小さい値とする高解像度化には開口数Ｎ
Ａを大きくする「高ＮＡ化」があること、しかしなが
ら、実際の露光では投影光学系１９６の焦点深度ＤＯＦ
をある程度以上の値にする必要がある為、高ＮＡ化をあ
る程度以上に進めることが難しいこと、この為、高解像
度化には結局、露光波長λを小さくする「短波長化」が
必要となることが分かる。

【００１０】ところが、露光波長の短波長化を進めてい
くと重大な問題が発生してくる。それは投影光学系１９
６を構成するレンズの硝材がなくなってしまうことであ
る。殆どの硝材の透過率は遠紫外線領域では０に近く、
特別な製造方法を用いて露光装置用（露光波長約２４８
ｎｍ）に製造された硝材として溶融石英が現存するが、
この溶融石英の透過率も波長１９３ｎｍ以下の露光波長
に対しては急激に低下する。線幅０．１５μｍ以下の微
細パターンに対応する露光波長１５０ｎｍ以下の領域で
は実用的な硝材の開発は非常に困難である。また遠紫外
線領域で使用される硝材は、透過率以外にも、耐久性、
屈折率均一性、光学的歪み、加工性等の複数条件を満た
す必要があり、この事から、実用的な硝材の存在が危ぶ
まれている。

【００１１】このように従来の投影露光方法および投影
露光装置では、ウエハ上に線幅０．１５μｍ以下のパタ
ーンを形成する為にはｌ５０ｎｍ程度以下まで露光波長
の短波長化が必要である。これに対し、現在のところ、
この波長領域では実用的な硝材が存在しないので、ウエ
ハに線幅０．１５μｍ以下のパターンを形成することが
できなかった。

【００１２】米国特許第５４１５８３５号公報は２光束
干渉露光によって微細パターンを形成する技術を開示し
ており、この２光束干渉露光によれば、ウエハに線幅
０．１５μｍ以下のパターンを形成することができる。

【００１３】２光束干渉露光の原理を図２６を用いて説
明する。２光束干渉露光は、レーザ１５１からの可干渉
性を有し且つ平行光線束であるレーザ光Ｌｌ５１をハー
フミラー１５２によってレーザ光Ｌｌ５１ａとＬｌ５１
ｂの２光束に分割し、分割した２光束を夫々平面ミラー
１５３ａ、１５３ｂによって反射することにより２個の
レーザ光（可干渉性の平行光線束）を０より大きく９０
度末満のある角度を成してウエハ１５４面上で交差させ
ることにより交差部分に干渉縞を形成している。この干
渉縞（の光強度分布）によってウエハ１５４を露光して
感光させることで干渉縞の光強度分布に応じた微細な周
期パターンをウエハ１５４に形成することができる。

【００１４】２光束Ｌｌ５１ａ、Ｌｌ５１ｂがウエハ１
５４面に立てた垂線に対して互いに逆方向に同じ角度だ
け傾いた状態でウエハ面で交差する場合、この２光束干
渉露光における解像度Ｒは次の（３）式で表される。

【００１５】Ｒ＝λ／（４ｓｉｎθ）＝λ／４ＮＡ＝０．２５（λ／ＮＡ）・・・・・・（３）ここで、ＲはＬ＆Ｓ（ライン・アンド・スペース）の夫
々の幅、即ち干渉縞の明部と暗部の夫々の幅を示してい
る。またθは２光束の夫々の像面に対する入射角度（絶
対値）を表し、ＮＡ＝Ｓｉｎθである。

【００１６】通常の投影露光における解像度の式である
（１）式と２光束干渉露光における解像度の式である
（３）式とを比較すると、２光束干渉露光の解像度Ｒは
（１）式においてｋ₁＝０．２５とした場合に相当する
から、２光束干渉露光ではｋ₁＝０．５〜０．７である
通常の投影露光（以下、「通常露光」と記す）の解像度
より２倍以上の解像度を得ることが可能である。本発明
者の知見では、例えばλ＝０．２４８ｎｍ（ＫｒＦエキ
シマ）でＮＡ＝０．６の時は、Ｒ＝０．１０μｍが得ら
れる。

【００１７】従来の装置構成では、図２７に示すよう
に、投影レンズ１本に対して、必要とする部分を１セッ
ト分だけ、具備している。すなわち、照明系、レチクル
ステージ、レチクルチェンジャ、ウエハ搬送系が１セッ
トあるのみであった。不図示の投影レンズを保持する定
盤やこれらの装置全体を温調するチャンバもすべて１セ
ットであった。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、米国特許第
５４１５８３５号公報の多重露光の方法等は、二光束干
渉露光等の複数種の露光を行うに際して、一つの露光装
置にウエハを設置して露光した後に、別の露光装置にウ
エハを設置し直して露光を行うのでは、時間がかかると
いう問題があった。さらに、複数種の露光を一つの露光
装置で行おうとすると、異なる露光条件に対応するため
の投影光学系を必要とするが、共通部分の制約によっ
て、十分な光学性能が得られない設計しかできないとい
う問題があった。

【００１９】本発明の目的は、二光束干渉露光と通常露
光など、方式の異なる複数の露光を短時間で実行可能な
露光装置および露光方法を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の第１の局面に係る投影露光装置は、１つの
定盤に、光学性能の異なる２以上の投影光学系を搭載し
たことを特徴とする。ここで、投影光学系は、例えば投
影レンズであり、異なる光学性能は、例えば投影レンズ
の開口数である。

【００２１】また、本発明の第２の局面に係る投影露光
装置は、光源からの光束により原版を照明する照明光学
系と、該原版の像を感光基板上に投影する投影光学系と
を有する投影露光装置であって、前記照明光学系と前記
投影光学系との組み合わせによる光学性能が互いに異な
る複数の照明光学系および投影光学系を備え、その複数
の投影光学系が１つの定盤に搭載されていることを特徴
とする。ここで、光学性能の異なる投影光学系は、投影
レンズの開口数が異なり、且つ投影レンズ開口数が大き
い側である第一の投影光学系は周期パターンを露光する
為のものであり、複数の投影光学系のそれぞれに対応す
る照明光学系は、投影レンズ開口数が小さい側である第
二の投影光学系に対応する照明光学系と第二の投影光学
系との開口数比が、第一の投影光学系におけるそれより
も大きくされている。

【００２２】さらに、本発明の第３の局面に係る投影露
光方法は、露光するマスクパターンに応じた露光を可能
するように、複数種のパターン形状に合わせた複数種の
投影レンズ、マスク、マスクステージおよび照明系を具
備する投影露光装置を用い、第１の投影レンズと第１の
マスクで感光基板に露光した後、現像することなく、前
記感光基板を第２の投影レンズと第１マスクとは異なる
パターンを形成した第２のマスクが位置する側に移動
し、これら第２の投影レンズと第２のマスクで前記感光
基板を露光することを特徴とする。

【００２３】

【作用】上記の構成によれば、独立してまたは照明系と
の組み合わせにより互いに異なる光学特性を示す投影光
学系を、１つの定盤に搭載することにより、二光束干渉
露光と通常露光など、方式の異なる複数の露光を短時間
で実行することができる。また、定盤が共通であるた
め、支持マウントが１組で足りるなど装置の構成が簡略
かつ低コスト化できる。さらに、露光光源、温調チャン
バ、ウエハ搬送系およびレチクルチェンジャの共通化も
容易であり、そうすることにより、最適な光学性能を容
易に出せる構成と、共通化による製造コストおよび開発
設計コストの削減が可能になる。また、最も必要とされ
る２つの異なる光学性能を共通化せず、分離することに
より、開発期間の短縮も可能となる。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態で
は、一つの温調チャンバ内に、二光束干渉露光に代表さ
れる周期パターン露光と周期パターン露光を含まない通
常パターン露光（通常露光）の２つの露光を独立可能と
する投影レンズを２本具備し、さらに、各露光用のマス
クを各々具備して、各露光をウエハ単位で露光処理し、
短時間にウエハ交換する。これにより、マスク交換時間
や、ウエハの搬出搬入時間を短縮し、また、ユニットを
共通化して、装置寸法を小さくすることにより、単位設
置面積当たりの生産性を向上させることができる。

【００２５】以下、本発明の実施の形態を実施例ととも
にさらに詳しく説明する。図１は、本発明の第１の実施
例に係る投影露光装置の概念図を示す。この構成は、現
行のスキャンタイプの露光装置に類似したものである。
同図の装置は、投影レンズを保持するための定盤となる
投影レンズ支持定盤８に、２つの異なる特性を有した投
影レンズを搭載している。一つは、二光束干渉露光に代
表される周期パターン露光に合わせたレンズであり、も
う一つは、周期パターン露光を含まない通常パターン露
光（通常露光）に合わせたレンズである。前者のレンズ
に搭載されるマスクのパターンは高密度周期パターン
（微細パターン）よりなる。ここでは、ファイン用と呼
ぶ。ファイン用マスクが４であり、これに対応したレン
ズがファイン用投影レンズ７である。後者のレンズに搭
載されるマスクのパターンは回路パターン（通常パター
ン）よりなる。ここでは、ラフ用と呼ぶ。ラフ用マスク
が２９であり、これに対応したレンズがラフ用投影レン
ズ２７である。

【００２６】ファイン用投影レンズ７は、ラフ用投影レ
ンズ２７に比べて、高ＮＡである。例えば、ファイン用
投影レンズ７はＮＡ＝０．７５以上であり、一方、ラフ
用投影レンズ２７はＮＡ＝０．６である。これにより、
ラフ用投影レンズ２７の製造コストを下げることができ
る。

【００２７】また、ファイン用投影レンズもラフ用投影
レンズも同じＮＡで設計されたものであっても、製造バ
ラツキによって、光学性能は異なってくる。ファイン用
投影レンズとしては、規格オーバーであっても、ラフ用
投影レンズとしては十分使用することができるので、適
宜振り分けることで、レンズ製造時の歩留まりが向上す
る。これにより、製造コストの大きな比重を占める投影
レンズのコストを下げることが可能である。

【００２８】図１の装置は、独立した２つのレンズとそ
れに対応した２つのマスクに合わせたウエハステージや
マスクステージや照明系を具備している。ファイン用
が、ファイン用ウエハステージ４２とファイン用マスク
ステージ５とファイン用照明系１である。ラフ用が、ラ
フ用ウエハステージ４３とラフ用マスクステージ２８と
ラフ用照明系３２である。

【００２９】ファイン用照明系１は、コヒーレント照明
が行えるような構成である。コヒーレント照明は、図２
のブロック２３０内に図示した（１ａ）または（１ｂ）
の照明光を、レベンソン型位相シフトレチクルや、エッ
ジシフタ型レチクルや、位相シフタを有していない周期
パターンレチクルであるファイン用マスク４に供給す
る。部分的コヒーレント照明は、ブロック２３０内に図
示した（２ａ）の照明を通常パターンのマスク（ラフ用
マスク）２９に供給する。このファイン用照明系１は、
コヒーレント照明と部分的コヒーレント照明を個別に調
整できる構成になっているので、中央領域の複数のフラ
イアイレンズと周辺領域の複数のフライアイレンズの配
置角度や形状を最適にできる特徴を持っている。ここ
で、部分的コヒーレント照明とは、σ＝（照明光学系の
開口数）／（投影光学系の開口数）の値がゼロより大き
く１より小さい照明である。コヒーレント照明とは、σ
の値がゼロまたはそれに近い値であり、部分的コヒーレ
ント照明のσに比べて相当小さい値である。

【００３０】ファイン用で行う周期パターン露光でのコ
ヒーレント照明ではσを０〜０．３にする。０．１以下
が望ましい。ファイン用照明系１はこれに合わせた設計
となっている。ラフ用で行う通常露光の際の部分的コヒ
ーレント照明ではσを０．６以上にする。σ＝０．８以
上が望ましい。ラフ用照明系３２はこれに合わせた設計
となっている。さらに効果的になるように、ラフ用照明
系３２は、照度分布が外側に比べて内側が低い輪帯照明
に対応できるようになっている。

【００３１】ファイン用照明系１のσを限りなく０に近
くし、ラフ用照明系３２のσを限りなく１に近くする設
計が可能になったのは、独立した照明系にした効果であ
る。従来の共通照明系では、ラフ用照明時の大σも考慮
してファイン用照明時のσを最小で０.３程度にするよ
う設計するのが限界であったが、本発明によってファイ
ン用照明系では、ラフ用照明を行なう必要がないので設
計自由度ができ、σ＝０．１以下も可能となった。

【００３２】図３と図４は、本発明の実施形態におけ
る、マスク照明光学系１、３２としてコヒーレント照明
と部分的コヒーレント照明を行える各々の光学系の概略
図である。図３は、マスク下側部分に形成されたファイ
ン用マスクパターンを照明する場合を示し、図４は、マ
スク上側部分に形成されたラフ用マスクパターンを照明
する場合を示している。

【００３３】両図において、５１はフライアイレンズ
（オプティカルインテグレータ）であり、出射面に複数
の２次光源を形成している。図３において、フライアイ
レンズ５１は中央領域の複数のフライアイレンズ５１ａ
からの光束の出射角度に合わせた傾きおよび形状に設定
している。同様に、図４において、フライアイレンズ
５１は周辺領域の複数のフライアイレンズ５１ｂからの
光束の出射角度に合わせた傾きおよび形状に設定されて
いる。フライアイレンズ５１の出射面の２次光源からの
光束は、絞り５２ａ、５２ｂを通過し、コンデンサレン
ズ５３によって絞り５４面上の一方の面５４ａ、５４ｂ
で重ね合わさるようになっている。５５は集光レンズで
あり、絞り５４の開口５４ａ、５４ｂを通過した光束で
マスクＭのファイン用マスクやラフ用マスクを照明して
いる。

【００３４】製造コストの面からすると、共通の部品を
増やす方が好ましく、コンデンサレンズ５３や集光レン
ズ５５やこれを保持する部品は共通であって良い。高価
なフライアイレンズはそれぞれの照明に必要な形状にで
き、製造コストを軽減できる。また、絞り５２や絞り５
４は、２つの照明方式を共通にしていない特徴がある。
このように、それぞれの照明に合わせた設計を独立に進
めることが可能であり、従来のように共通にするために
発生する複雑な形状や構成にすることがなく、設計期間
の短縮も可能となり、トータルなコスト削減が可能とな
る。

【００３５】図５は、図３、図４の各々の照明系におけ
る有効光源とマスクとの関係を示す説明図である。図５
（Ａ）は図３のファイン用の小σ照明の場合を示し、図
５（Ｂ）は図４のラフ用の大σ（輪帯）照明の場合を示
している。

【００３６】以上説明した露光装置は２光束干渉露光だ
けでなく、通常（投影）露光に使用することも可能であ
る。上述の露光方法および露光装置を用いてＩＣ、ＬＳ
Ｉ等の半導体チップ、液晶パネル等の表示素子、磁気ヘ
ッド等の検出素子、ＣＣＤ等の撮影素子といった各種デ
バイスの製造が可能である。

【００３７】本発明は、以上説明した発明の実施形態に
限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範
囲において、各々独立した投影レンズや照明レンズの性
能に合わせて、２光束露光や通常露光を行い、その露光
回数や露光量等の条件は適宜選択することが可能であ
り、ＸＹの重ね合わせをずらして行うことも可能にして
いる。このようなことを可能にすることにより、さらに
形成可能な回路パターンを増やすことができる。

【００３８】図３の照明系によって照明されたファイン
用マスクのパターンの投影状態を、図６〜図８を用いて
説明する。図６中、１６１はマスク、１６２はマスク１
６１から出て光学系１６３に入射する物体側露光光、１
６３は投影光学系、１６４は開口絞り、１６５は投影光
学系１６３から出てウエハ１６６に入射する像側露光
光、１６６は感光基板であるウエハを示し、１６７は絞
り１６４の円形開口に相当する瞳面での光束の位置を一
対の黒点で示した説明図である。図６は２光束干渉露光
を行っている状態の模式図であり、物体側露光光１６２
と像側露光光１６５は双方とも、通常の投影露光とは異
なり、２つの平行光線束だけから成っている。

【００３９】図６に示すような通常の投影露光装置にお
いて２光束干渉露光（周期パターン露光）を行う為に
は、マスク１６１とその照明方法を図７（Ａ）、図７
（Ｂ）または図８のように設定すれば良い。以下これら
３種の例について説明する。

【００４０】図７（Ａ）はレベンソン型の位相シフトマ
スク１７３を示しており、クロムより成る遮光部１７１
のピッチＰ_Oが（４）式で、位相シフタ１７２のピッチ
Ｐ_OSが（５）式で表されるマスクである。

【００４１】Ｐ_O＝ＭＰ＝２ＭＲ＝Ｍλ／（２ＮＡ）・・・（４）Ｐ_OS＝２Ｐ_O＝Ｍλ／ＮＡ・・・・・・（５）ここで、Ｍは投影光学系１６３（図６）の投影倍率、λ
は露光波長、ＮＡは投影光学系１６３の像側の開口数を
示す。

【００４２】一方、図７（Ｂ）が示すマスク１７４はク
ロムより成る遮光部のないシフタエッジ型の位相シフト
マスクであり、レベンソン型と同様に位相シフタ１７５
のピッチＰ_OSを上記（５）式を満たすように構成したも
のである。

【００４３】図７（Ａ）、（Ｂ）の夫々の位相シフトマ
スクを用いて２光束干渉露光を行うには、これらのマス
クに対しσ＝０（または０に近い値）の所謂コヒーレン
ト照明を行う。具体的には図７に示すようにマスク１６
１面に対して垂直な方向（光軸に平行な方向）から平行
光線束をマスク１６１に照射する。ここで、σ＝（照明
光学系の開口数）／（投影光学系の開口数）である。

【００４４】このような照明を行うと、マスク１６１か
ら上記垂直な方向に出る０次透過回折光は、位相シフタ
１７２（１７５）により隣り合う透過光の位相差がπと
なり打ち消し合って存在しなくなり、±１次の透過回折
光の２平行光線束はマスク１６１から図６の投影光学系
１６３の光軸に対して対称に発生し、図６の２個の物体
側露光１６５がウエハ１６６上で干渉する。また２次以
上の高次の回折光は投影光学系１６３の開口絞り１６４
の開口に入射しないので結像には寄与しない。

【００４５】図８に示したマスク１６１は、クロムより
成る遮光部１８１のピッチＰ_Oが（４）式と同様の
（６）式で表されるマスクである。Ｐ_O＝ＭＰ＝２ＭＲ＝Ｍλ／（２ＮＡ）・・・（６）ここで、Ｍは投影光学系１６３の投影倍率、λは露光波
長、ＮＡは投影光学系１６３の像側の開口数を示す。

【００４６】位相シフタを有していない図８のマスクに
は、１個または２個の平行光線束による斜入射照明とす
る。この場合の平行光線束のマスク１６１への入射角θ
₀は（７）式を満たすように設定される。２個の平行光
線束を用いる場合、光軸を基準にして互いに逆方向にθ
₀傾いた平行光線束によりマスクを照明する。

【００４７】ｓｉｎθ₀＝Ｍ／ＮＡ・・・・・・（７）ここでも、Ｍは投影光学系１６３の投影倍率、ＮＡは投
影光学系１６３の像側の開口数を示す。

【００４８】図８が示す位相シフタを有していないマス
クに対し上記（７）式を満たす平行光線束により斜入射
照明を行うと、マスク１６１からは、光軸に対して角度
θ₀で直進する０次透過回折光とこの０次透過回折光の
光路と投影光学系の光軸に関して対称な光路に沿って進
む（光軸に対して角度−θ₀で進む）−１次透過回折光
の２光束が図６の２個の物体側露光光１６２として生
じ、この２光束が投影光学系１６３の開口絞り１６４の
開口部に入射し、結像が行われる。尚、本発明において
はこのような１個または２個の平行光線束による斜入射
照明も「コヒーレント照明」として取り扱う。

【００４９】以上が通常の投影露光装置を用いて２光束
干渉露光を行う技術であり、通常の投影露光装置の照明
光学系を前述の如く構成してあるので、図８の照明光学
系の０＜σ＜１に対応する不図示の開口絞りをσ₀に対
応する特殊開口絞りに交換可能にする等して、投影露光
装置において実質的にコヒーレント照明を行うよう構成
することができる。

【００５０】図９〜図１５は、図１の露光装置を用いた
二重露光方法の説明図である。図９にはこの二重露光方
法を構成するファイン用マスクによる周期パターン露光
ステップ７１、ラフ用マスクによる通常パターン露光ス
テップ（投影露光ステップ）７２、現像ステップ７３の
各ブロックとその流れが示してある。

【００５１】周期パターン露光ステップ７１は、第１の
投影レンズであるファイン用投影レンズ７と、ファイン
用マスク４の組み合わせで、ウエハ１５を全面露光す
る。その後、通常パターン露光ステップ（投影露光ステ
ップ）７２に進むために、ラフ用側にウエハを移動させ
る。通常パターン露光ステップ７２は、ラフ用ウエハス
テージ４３に搭載されたウエハ１９に、第２の投影レン
ズであるラフ用投影レンズ２７と、ラフ用マスク２９の
組み合わせで全面露光する。ファインパターンとラフパ
ターンとを重ね露光されたウエハは、ウエハ回収搬送ロ
ボット２０を使って装置の外に搬出され、現像ステップ
７３へと進む。

【００５２】図９において、ウエハ単位で二重またはそ
れ以上重ねて露光（多重露光）するときの周期パターン
露光ステップと通常パターン露光ステップの順序は、逆
でも良い。具体的には、ウエハ回収搬送ロボット２０で
逆にウエハを搬入して、先にラフ用ウエハステージ４３
に搭載し、第２の投影レンズであるラフ用投影レンズ２
７と、ラフ用マスク２９の組み合わせで全面露光する。
そして、ラフ用ウエハ供給搬送ロボット１６を逆に動作
させて、ウエハをファイン用ウエハステージ４２に移動
させ、第１の投影レンズであるファイン用投影レンズ７
と、ファイン用マスク４の組み合わせで、ウエハを全面
露光する。ラフパターンとファインパターンとを重ね露
光されたウエハは、ウエハ供給搬送ロボット１２を使っ
て装置の外に搬出され、現像ステップ７３へと進む。

【００５３】周期パターン露光より解像度は低いが任意
のパターンが露光できる露光方式を投影露光ステップ
（通常パターン露光）とした。通常パターン露光によっ
て露光されるパターン（通常パターン）は、ラフ用投影
レンズ２７と、ラフ用マスク２９の組み合わせのみで行
われ、ファイン用投影レンズ７と、ファイン用マスク４
の組み合わせでは露光動作が行われず、通過する機能
も、図１の装置は有している。

【００５４】さて、通常パターン露光は任意の形状をし
ているので、いろいろな方向を向いていてもよいが、一
般的にＩＣパターンでは、方向がある方向 (例えば０度
と４５度)とそれと直行する２方向を向いている場合が
多く、最も微細なパターンは、ある特定の方向に限定さ
れる場合が多い。

【００５５】二重露光で周期パターンを露光する際、そ
の通常パターンのもっとも微細な方向に、周期パターン
の方向を合致させることが重要である。また、周期パタ
ーンのピークの中心は、通常パターンにおける解像度以
下の微細なパターンの中心に合致するように露光する。

【００５６】本実施形態における二重露光とは周期パタ
ーン露光と通常パターン露光の二重露光という意味であ
って、周期パターン露光は通常パターン露光の最も微細
なパターンの方向に平行にして何回繰り返して露光して
も良い。

【００５７】本実施形態の露光方法および露光装置の周
期パターン露光と通常パターン露光のそれぞれは、１回
または複数回の露光段階よりなり、複数回の露光段階を
取る場合は、各露光段階ごとに異なる露光量分布を感光
基板に与えている。

【００５８】図９のフローに従って露光を行う場合、ま
ず周期パターンによりウエハ（感光基板）を図１０に示
すような周期パターンで露光する。図１０中の数字は露
光量を表しており、図１０（Ａ）の斜線部は露光量１
（実際は任意）で白色部は露光量０である。

【００５９】このような周期パターンのみを露光後現像
する場合、通常、感光基板のレジストの露光しきい値Ｅ
_thは図１０（Ｂ）の下部のグラフに示す通り露光量０と
１の間に設定する。尚、図１０（Ｂ）の上部は最終的に
得られるリソグラフィパターン（凹凸パターン）を示し
ている。

【００６０】図１１に、この場合の感光基板のレジスト
に関して、現像後の膜厚の露光量依存性と露光しきい値
とをポジ型レジスト（以下、「ポジ型」と記す。）とネ
ガ型レジスト（以下、「ネガ型」と記す。）の各々につ
いて示す。ポジ型の場合は露光しきい値Ｅ_th以上の場合
に、ネガ型の場合は露光しきい値Ｅ_th以下の場合に、現
像後の膜厚が０となる。

【００６１】図１２はこのような露光を行った場合の現
像とエッチングプロセスを経てリソグラフィパターンが
形成される様子を、ネガ型とポジ型の場合に関して示し
た摸式図である。

【００６２】本実施形態においては、この通常の露光感
度設定とは異なり、図１３（図１０（Ａ）と同じ）に示
すように周期パターン露光での中心露光量を１としたと
き、露光基板のレジストの露光しきい値Ｅ_thを、図１４
に示す通り、１よりも大きく設定している。この感光基
板は図１０に示す下地パターン露光のみ行った露光パタ
ーン（露光量分布）を現像した場合は露光量が不足する
ので、多少の膜厚変動はあるものの現像によって膜厚が
０となる部分は生じず、エッチングによってリソグラフ
ィパターンは形成されない。これは即ち周期パターンの
消失と見做すことができる。尚、ここではネガ型を用い
た場合の例を用いて本実施形態の説明を行うが、本実施
形態はポジ型の場合も実施できる。図１４において、上
部はリソグラフィパターンを示し（何もできない）、下
部のグラフは露光量分布と露光しきい値の関係を示す。
また、下部に記載のＥ₁は周期パターン露光における露
光量を、Ｅ₂は通常の投影露光における露光量を表して
いる。

【００６３】本実施形態の特徴は、周期パターン露光の
みでは一見消失する高解像度の露光パターンを、通常の
投影露光による露光装置の分解能以下の大きさのパター
ンを含む任意の形状の露光パターンと融合して所望の領
域のみ選択的にレジストの露光しきい値以上の露光を
し、最終的に所望のリソグラフィパターンを形成できる
ところにある。

【００６４】図１５（Ａ）は通常の投影露光（通常パタ
ーン露光）による露光パターンであり、微細なパターン
である為、解像できずに被露光物体上での強度分布はぼ
けて広がっている。本実施形態では通常の投影露光の解
像度の約半分の線幅の微細パターンとしている。

【００６５】図１５（Ａ）の露光パターンを作る投影露
光を、図１３の周期パターン露光の後に、現像工程なし
で、同一レジストの同一領域に重ねて行ったとすると、
このレジスト面上への合計の露光量分布は図１５（Ｂ）
の下部のグラフのようになる。

【００６６】尚、ここでは周期パターン露光の露光量Ｅ
₁と投影露光の露光量Ｅ₂の比が１：１、レジストの露光
しきい値Ｅ_thが露光量Ｅ₁（＝１）と露光量Ｅ₁と投影露
光の露光量Ｅ₂の和（＝２）の間に設定されている為、
図１５（Ｂ）の上部に示したリソグラフィパターンが形
成される。その際、通常パターンの中心を周期パターン
のピークと合致させておく。また、通常パターンの方向
と周期パターンの方向とを合致させている。

【００６７】図１５（Ｂ）の上部に示す孤立線パターン
は、解像度が周期パターン露光のものであり且つ単純な
周期パターンもない。従って通常の投影露光で実現でき
る解像度以上の高解像度のパターンが得られたことにな
る。

【００６８】ここで仮に、図１６の露光パターンを作る
投影露光（図１３の露光パターンの２倍の線幅で露光し
きい値以上（ここではしきい値の２倍の露光量）の投影
露光）を、図１３の周期パターン露光の後に、現像工程
なしで、同一レジストの同一領域に重ねる。この際、通
常パターンの中心を周期パターン露光のピーク位置と合
致させることで重ね合わせたパターンの対称性が良く、
良好なるパターン像が得られる。

【００６９】このレジストの合計の露光量分布は図１６
（Ｂ）のようになり、２光束干渉露光（周期パターン露
光）の露光パターンは消失して最終的に投影露光による
リソグラフィパターンのみが形成される。

【００７０】また、図１７に示すように、図１３の露光
パターンの３倍の線幅で行う場合も理屈は同様であり、
４倍以上の線幅の露光パターンでは、基本的に２倍の線
幅の露光パターンと３倍の線幅の露光パターンの組み合
わせから、最終的に得られるリソグラフィパターンの線
幅は自明である。このように、投影露光で実現できるリ
ソグラフィパターンは全て、本実施形態でも、形成可能
である。

【００７１】以上簡潔に説明した周期パターン露光と投
影露光の夫々による露光量分布（絶対値および分布）と
感光基板のレジストのしきい値の調整を行うことによ
り、図１４、図１５（Ｂ）、図１６（Ｂ）および図１７
（Ｂ）で示したような多種のパターンの組み合わせより
成り旦つ最小線幅が周期パターン露光の解像度（図１５
（Ｂ））のパターンとなる回路パターンを形成すること
ができる。

【００７２】以上の露光方法の原理をまとめると、（ア
−１）投影露光（通常パターン露光）をしないパターン
領域即ちレジストの露光しきい値以下の周期露光パター
ンは現像により消失する、（ア−２）レジストの露光し
きい値以下の露光量で行った投影露光のパターン領域に
関しては投影露光と周期パターン露光のパターンの組み
合わせにより決まる周期パターン露光の解像度を持つ露
光パターンが形成される、そして（ア−３）露光しきい
値以上の露光量で行った投影露光のパターン領域は投影
露光のみでは解像しなかった微細パターンも同様に（マ
スクに対応する）形成される、ということになる。

【００７３】さらに本実施形態の露光方法の利点とし
て、最も解像力の高い周期パターン露光を２光束干渉露
光で行えば、通常の露光に比してはるかに大きい焦点深
度が得られることが挙げられる。以上の説明では周期パ
ターン露光と投影露光の順番は周期パターン露光を先と
したが、この順番に限定されない。

【００７４】次に本発明の他の実施形態としてラフ用マ
スクとしてゲートパターンを用いた場合について説明す
る。本実施形態は露光により得られる回路パターン（リ
ソグラフィパターン）として、図１８に示す所謂ゲート
型のパターンを対象としている。

【００７５】図１８のゲートパターンは横方向の即ち図
中Ａ−Ａ’方向の最小線幅が０．１μｍであるのに対し
て、縦方向では０．２μｍ以上である。本発明によれ
ば、このような１次元方向のみ高解像度を求められる２
次元パターンに対しては２光束干渉露光（周期パターン
露光）をかかる高解像度の必要な１次元方向のみで行え
ばよい。

【００７６】本実施形態では、図１９を用いて１次元方
向のみの２光束干渉露光と通常の投影露光の組み合わせ
の一例を示す。図１９において、図１９（Ａ）は１次元
方向のみの２光束干渉露光による周期的な露光パターン
を示す。この露光パターンの周期は０．２μｍであり、
この露光パターンは線幅０．１μｍＬ＆Ｓパターンに相
当する。図１９の下部における数値は露光量を表すもの
である。このような２光束干渉露光を前述の露光装置で
行っている。

【００７７】本実施形態では２光束干渉露光（周期パタ
ーン露光）の次に行う通常の投影露光（通常パターン露
光）によって図１９（Ｂ）が示すゲートパターンの露光
を行う。図１９（Ｃ）の上部には２光束干渉露光による
各露光パターンの相対的位置関係と通常の投影露光の露
光パターンの領域での露光量を示し、同図の下部は、通
常の投影露光によるウエハのレジストに対する露光量を
縦横を最小線幅のピッチの分解能でマップ化したもので
ある。

【００７８】図１９の下部に示す露光量分布は、マスク
から入射される光強度を１としてウエハに露光される強
度分布を示したものである。図１９（Ａ）の周期パター
ンの露光による露光量分布は、理想的には１と０の矩形
波であるはずであるが、２光束干渉露光の解像限界付近
の線幅を用いているので、０次光と１次光のみで形成さ
れる正弦波となっている。その正弦波の最大値をＩ₀、
最小値をＩ₁と表す。このとき、照明条件のσによっ
て、Ｉ₀とＩ₁の値が定まる。

【００７９】図１９（Ｂ）の通常の投影露光による露光
量分布は、各部分での代表的な値を示している。この投
影露光による露光パターンの最小線幅の部分は、解像せ
ずぼけて広がり、光強度の各点の値は下がる。露光量
は、大まかにパターン中心部をｂ、両サイドをｄ、両側
からのぼけ像がくる中心部をｃとする。最小線幅の２倍
の線幅は、ｂ、ｃ、ｄの値よりも大きいが、投影露光の
解像限界付近の線幅であるため、少しぼけてａの値をと
る。これら、ａ、ｂ、ｃ、ｄの値は、照明条件によって
変化する。

【００８０】図１９（Ｃ）の露光量分布は、図１９
（Ａ）の露光パターンと図１９（Ｂ）の露光パターンの
露光量の加算した結果生じたものである。

【００８１】２光束干渉露光と投影露光の各露光での光
量比は、それぞれの露光の照明条件により異なる。加算
における各露光での光量比は、照明系の照度比として、２光束干渉露光：投影露光＝１：ｋとし、ｋの値は次のようにして求める。

【００８２】図１９（Ｃ）の露光量分布は、上記の露光
量分布、光量比を用いて、以下の式で表せる。ａ’＝ｋ×ａ＋Ｉ₀ ａ”＝ｋ×ａ＋Ｉ₁ ｂ’＝ｋ×ｂ＋Ｉ₀ ｃ’＝ｋ×ｃ＋Ｉ₁ ｄ’＝ｋ×ｄ＋Ｉ₁ 所望のゲートパターンを得るためには、レジストの感光
のしきい値Ｉｃとの関係式を得る。

【００８３】例えば、レジストがネガ型の場合、以下の
ようになる。ａ’＞Ｉｃａ”＞Ｉｃｂ’＞Ｉｃｃ’＜Ｉｃｄ’＜Ｉｃａ’、ａ”、ｂ’は差が小さい方が望ましく、ｃ’と特
にｂ’との差がある方が望ましい。これらの式を解くこ
とにより、各照明条件での最適光量比が求められる。特
に微細パターンの関係する以下の２式は重要である。レ
ジストがネガ型の場合、ｋ×ｂ＋Ｉ₀＞Ｉｃｋ×ｃ＋Ｉ₁＜Ｉｃレジストがポジ型の場合、ｋ×ｂ＋Ｉ₁＜Ｉｃｋ×ｃ＋Ｉ₀＞Ｉｃレジストがポジ型の場合、露光量分布の大小関係が反転
し、レジストしきい値Ｉｃとの不等号が逆になるが、同
様に最適光量比が求められる。

【００８４】以上説明した２光束干渉露光と通常の投影
露光との照明方法の異なる２つの露光を組み合わせるこ
とによって図２０の微細回路パターンが形成される様子
について述べる。本実施形態においては２光束干渉露光
と通常の投影露光を連続して行うので、その間には現像
過程はない。従って各露光の露光パターンが重なる領域
での露光量は加算され、加算後の露光量（分布）により
新たな露光パターンが生じることと成る。

【００８５】図２０、図２１、図２２は波長２４８ｎｍ
のＫｒＦエキシマステッパを用いたときの具体的な実施
例である。図２０に示すような、最小線幅０．１２μｍ
のゲートパターンを通常露光し、重ねてレベンソンタイ
プの位相シフトマスクで、その最小線幅と重なるように
周期パターンを露光したものである。投影レンズのＮＡ
は０．６、照明系のσは、レベンソンマスクによる露光
では、０．３とした。通常マスク露光時では、σ＝０．
３、０．６、０．８の輪帯照明とした。

【００８６】位相シフトマスクなどの２光束干渉により
周期パターンを露光する場合の、コヒーレント照明はσ
の値がゼロまたは、それに近い値であるが、あまり小さ
くすると単位時間当たりの露光量が小さくなり、露光に
要する時間が長くなるので実際的でない。

【００８７】周期パターン露光のときはσが０．３以下
であることが望ましく、レベンソンマスクによる露光で
はその最大値であるσ＝０．３とした。

【００８８】通常露光では、一般的に部分的コヒーレン
ト照明にするが、σを大きくすると複雑な形状の再現性
はよくなり、かつ焦点深度は深まる。照度分布が外側に
比べて内側が低いいわゆる輪帯照明では、この傾向は顕
著になるが、コントラストは落ちるという欠点がある。

【００８９】図２１（Ａ）に示すように、通常露光のσ
を周期パターン露光のσと同じ０．３にして同じ照明条
件で二重露光を行うと、ゲートパターンがデフォーカス
０±０．２μｍの範囲で解像されるが、線パターンの部
分がうねっており、くびれた部分が断線の原因となるた
め好ましくない。

【００９０】また、通常パターン露光のときはσ＝０．
６以上にするのが良い。図２１（Ｂ）に示すように、通
常露光のσを０．６にするとデフォーカス０±０．４μ
ｍの範囲でゲートパターンが解像されるようになり、線
パターンの部分がうねりは解消されている。通常露光と
周期パターン露光の露光量比を通常露光：周期パターン
露光＝１．５：１とした。図２２（Ａ）に示すように、
通常露光のσが０．８と大きくなると、複雑な形状の再
現性は若干よくなる。通常露光と周期パターン露光の露
光量比を通常パターン露光：周期パターン露光＝２：１
とした。通常パターン露光のときは周期パターン露光に
比べて２倍以上の露光量とするのが良い。

【００９１】図２２（Ｂ）は、通常露光を輪帯照明と
し、リング内側の０．６から外側の０．８までの照度を
１、リング内側の０．６以下を照度０とした場合の二次
元強度分布を示す。通常露光と周期パターン露光の露光
量比を通常露光：周期パターン露光＝２．５：１とし
た。

【００９２】輪帯照明では、σが０．８の時よりも、複
雑な形状の再現性はよくなり、かつ深度は広がる。デフ
ォーカス±０．４μｍ以下で良好な像が得られた。

【００９３】このように微細な回路パターンは、周期パ
ターン露光との二重露光によって形成される。通常露光
パターンの微細なパターンは光強度が低くコントラスト
も低いので、通常は解像されないが、コントラストが高
い周期パターン露光と二重に露光し重ね合わせることに
よって、微細なパターンはコントラストが増強され解像
されるようになる。

【００９４】一方、通常露光パターンの解像度以上の大
きなパターンも、周期パターン露光の強度と重ね合わさ
れコントラストが増強されるので、周期パターン露光の
線幅の整数倍にするとエッジがシャープな像となる。本
実施形態の露光方法によって、０．１２μｍといった微
細な線幅を有する回路パターンが、例えばσや照度の光
量比を可変とする照明条件の切替え可能な照明光学系を
有する投影露光装置を用いて形成可能となる。

【００９５】周期パターン露光と通常パターン露光の光
量比は、照明条件の組み合わせによる最適値を前述の計
算式によって求めた。照明条件１周期パターンの露光はσ＝０．３、通常パターン露光は
σ＝０．３で行った。図１９（Ａ）の下部に示した周期
パターンの露光による露光量分布と、図１９（Ｂ）の下
部に示した通常の投影露光による露光量分布（ベストフ
ォーカス）は、Ｉ ₀＝０．８０、Ｉ₁＝０．２３、ａ＝
１．３１、ｂ＝０．３４、ｃ＝０．６１、ｄ＝０．０
９、ｋ＝１．０のとき最適であり、ａ’＝２．１１、
ａ”＝１．５４、ｂ’＝１．２１、ｃ’＝０．８９、
ｄ’＝０．３２となった。後の比較のため、最大値の
ａ’を１として規格化すると、ａ’＝１．０、ａ”＝
０．７３、ｂ’＝０．５７、ｃ’＝０．４２、ｄ’＝
０．１５、Ｉ₀＝０．３８となる。

【００９６】照明条件２周期パターンの露光はσ＝０．３、通常パターン露光は
σ＝０．６で行った。露光量分布は、Ｉ₀＝０．８０、
Ｉ₁＝０．２３、ａ＝１．２５、ｂ＝０．４４、ｃ＝
０．５３、ｄ＝０．１３、ｋ＝１．５のとき最適であ
り、ａ’＝２．６８、ａ”＝２．１１、ｂ’＝１．４
６、ｃ’＝１．０３、ｄ’＝０．４３となった。後の比
較のため、最大値のａ’を１として規格化すると、ａ’
＝１．０、ａ”＝０．７９、ｂ’＝０．５５、ｃ’＝
０．３８、ｄ’＝０．１６、Ｉ₀＝０．３０となる。

【００９７】照明条件３周期パターンの露光はσ＝０．３、通常パターン露光は
σ＝０．８で行った。露光量分布は、Ｉ₀＝０．８０、
Ｉ₁＝０．２３、ａ＝１．２０、ｂ＝０．４８、ｃ＝
０．４７、ｄ＝０．１６、ｋ＝２．０のとき最適であ
り、ａ’＝３．２０、ａ”＝２．６３、ｂ’＝１．７
６、ｃ’＝１．１７、ｄ’＝０．５５となり、最大値の
ａ‘を１で規格化すると、ａ’＝１．０、ａ”＝０．８
２、ｂ’＝０．５５、ｃ’＝０．３７、ｄ’＝０．１
７、Ｉ₀＝０．２５となる。

【００９８】照明条件４周期パターンの露光はσ＝０．３、通常パターン露光は
σ＝０．８で輪帯照明とし、内側（輪帯内側）のσ＝
０．６以下の照度分布をゼロとした。露光量分布はＩ₀
＝０．８０、Ｉ₁＝０．２３、ａ＝１．１０、ｂ＝０．
４７、ｃ＝０．３６、ｄ＝０．１９、ｋ＝２．５のとき
最適であり、ａ’＝３．５５、ａ”＝２．９８、ｂ’＝
１．９８、ｃ’＝１．１３、ｄ’＝０．７１となり、最
大値のａ’を１で規格化すると、ａ’＝１．０、ａ”＝
０．８４、ｂ’＝０．５６、ｃ’＝０．３２、ｄ’＝
０．２０、Ｉ₀＝０．２３である。

【００９９】今までの議論で、レジストしきい値は、最
大露光量３のとき１．５だったので、最大露光量で規格
化するとレジストしきい値は０．５となる。この規格化
された露光量分布を見ると、ａ’、ａ”、ｂ’は規格化
されたレジストしきい値０．５より大きく、ｃ’、
ｄ’、Ｉ₀はしきい値より小さい。

【０１００】現像によって露光量がレジストしきい値よ
り大きい部分が残るから、露光量がａ’、ａ”、ｂ’の
みパターンとして現像後残ることになる。従って、図１
９（Ｃ）の下部に斜線で示された部分が、現像後の形状
である。

【０１０１】一般に、通常露光パターンを露光するとき
は、周期パターンを露光するときの約２倍の露光量が適
切で、通常露光パターンを露光するときの照明条件と、
周期パターンを露光するときの照明条件の組み合わせに
よって最適な露光量比があり、前述の計算式で求められ
る。

【０１０２】前述の計算式から、種々の照明条件の組み
合わせを計算した結果、次のことが示された。周期パタ
ーン露光のときσ＝０．３で通常パターン露光の照明条
件σが０．８より小さいときは、通常パターンを露光す
るときの露光量を周期パターンを露光するときの露光量
の２倍以下にするとよい。

【０１０３】周期パターン露光のときσ＝０．３で、通
常パターンを露光するときの照明条件が輪帯照明のとき
の、輪帯の幅が小さいときは、通常パターンを露光する
露光量を周期パターンを露光するときの露光量の２倍以
上にするとよい。周期パターンを露光するときの照明条
件σが０．３より小さいときは、通常パターンを露光す
る露光量は、周期パターンを露光するときの露光量より
２倍以上にするとよい。

【０１０４】尚、本発明において、（ａ）照明光学系の
照明方法としては、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキ
シマレーザまたはＦ₂エキシマレーザからの光でマスク
パターンを照明することが適用可能である。また、
（ｂ）露光装置においては、屈折系、反射−屈折系、ま
たは反射系のいずれかより成る投影光学系によって前記
マスクパターンを投影することが適用可能である。さら
に、（ｃ）露光装置としては、本発明の露光方法を露光
モードとして有するステップアンドリピート型縮小投影
露光装置や本発明の露光方法を露光モードとして有する
ステップアンドスキャン型縮小投影露光装置等が適用可
能である。

【０１０５】次に本発明の実施形態に係る露光装置につ
いて説明する。先に述べたように、図１において、第１
の投影レンズである高ＮＡのファイン用投影レンズ７
と、ファイン用マスク４の組み合わせに対応して、ファ
イン用ウエハステージ４２とファイン用マスクステージ
５と小σのファイン用照明系１がある。次に、第２の投
影レンズであるラフ用投影レンズ２７（ファイン用投影
レンズのＮＡと同等かそれ以下のＮＡをもつ）と、ラフ
用マスク２９の組み合わせに対応して、ラフ用ウエハス
テージ４３とラフ用マスクステージ２８と大σのラフ用
照明系３２がある。

【０１０６】二つの投影レンズは、共通の支持構造部材
である投影レンズ支持定盤８に保持されている。投影レ
ンズ支持定盤８は熱膨張率が常温中で３×１０^-6（１／
℃）以下の低熱膨張材料で構成されている。低熱膨張材
料の材料としては、コージライト系のセラミックや炭化
珪素と珪素の複合セラミック材料系をもちいることがで
きる。低熱膨張材料を適用することにより、レンズ間隔
を一定に保つことが可能になり、０．２℃程度の温度変
化があっても、ファイン用ウエハステージ４２からラフ
用ウエハステージ４３のウエハ搬送エラーを数μｍ程度
に抑えることができる。そして、ラフ用露光時にラフな
アライメント工程を短縮でき、独立に２台ある場合に比
べて、生産性が向上している。

【０１０７】さらに、投影レンズ支持定盤８は、投影レ
ンズ支持マウント９に支持されている。この支持マウン
ト９によって、露光装置が設置されている床１０、２６
からの振動を絶縁することができる。この床は、不図示
の場所で床２２とつながっていて、振動絶縁されていな
い関係になる。投影レンズ支持マウント９は、不図示の
１ヶ所を含めて、３ケ所で投影レンズ支持定盤８を支持
している。投影レンズが独立に２台ある場合は、投影レ
ンズ支持定盤が２つになるので、支持マウントは２倍の
６個必要となる。支持マウントの個数を減らすことがで
き、装置コストを下げることが可能になった。

【０１０８】ウエハステージ４２、４３の位置制御をす
るためにレーザ干渉系を具備されており、投影レンズ支
持定盤８に支持されている。レーザ干渉系はファイン用
ウエハステージ４２とラフ用ウエハステージ４３に対応
して、ファイン用干渉計４４とラフ用干渉計４５を持
つ。ここで、例えば、一つのステージにＸ、Ｙ、Ｚ、ω
ｘ、ωｙ、ωｚの６軸分の干渉計を必要とする場合、２
つのステージで必要となるのは１２本分である。これを
一つのレーザヘッド光源から供給することは可能であ
り、不図示のレーザヘッドを共通にすることができた。
一つの光源から分岐して使用しているので、投影レンズ
が独立に２台ある場合に比べて、高価なレーザヘッドを
減らすことができ、さらに、装置コストを下げることが
可能になった。

【０１０９】ファイン用干渉計４４とラフ用干渉計４５
を測定された干渉信号を処理する電気ボードについても
同じような製造コストのダウンができる。電気ボード
は、近年のシュリンク化で、１枚のボード上に４軸以上
を処理する機能を有すれば、例えば、１枚で４軸とする
と、１台の装置では、干渉計の軸数が前述の例では６軸
なので、２枚のボードが必要となる。二重露光のために
２台の装置を並べた場合は、４枚のボードが必要にな
る。ところが、図１の露光装置では、コントロールユニ
ットを共通化しているので、６軸×２ステージ＝１２軸
を３枚のボードで処理すれば良く、１枚分のコストを削
減できる。このように共通化のメリットは大きい。ファ
イン用照明系１とラフ用照明系３２を共通に支持するた
めに、投影レンズ支持定盤８から照明系支持支柱６が立
ち上がり、照明系支持定盤３を支持している。これも、
独立に２台ある場合に比べて、共通化した分、製造コス
トを削減することができた。

【０１１０】不図示であるが、ファイン用マスクステー
ジ（ファイン用レチクルステージ）５とラフ用マスクス
テージ（ラフ用レチクルステージ）２８も共通の定盤で
支持されている。この定盤は、投影レンズ支持定盤８よ
り保持してもよいが、床２２から直接マウントを介して
支持しても良い。マウントは、後述するステージマウン
ト１３と同様な仕様のものである。

【０１１１】ファイン用照明系１には、絞り２と絞り条
件を最適に変更できる絞り駆動部３４を具備している。
同様にラフ用照明系３２には、絞り３１と絞り条件を最
適に変更できる絞り駆動部３０を具備している。照明系
は、露光する状態（二重露光）に合わせた設計になって
いるので、定盤のように共通にはなっていない。

【０１１２】ファイン用照明系１は、周期パターン露光
でのコヒーレント照明でσを０．３以下にするので、絞
り２は光彩絞りになっており、最適なσにプロセスごと
に変更することが可能である。一方、ラフ用照明系３２
は、通常露光での部分的コヒーレント照明でσを０．６
以上が必要である。絞り３１は輪帯照明も可能な構成に
なっている。輪帯照明の形状はプロセスによって変わる
ので、複数の固定絞り形状を具備できるようになってい
る。絞り駆動部３０は複数の固定絞りを交換できる構造
になっている。例えば、大きな円盤に複数の固定絞りを
並べ、必要とする絞りを円盤を廻してセットするような
構造になっている。

【０１１３】前述したように、図１の装置は、独立した
２つの投影レンズ７、２７に対応した独立に動作可能な
２つのウエハステージ４２、４３を具備している。２つ
のウエハステージ４２、４３はそれぞれファイン用干渉
計４４とラフ用干渉計４５によって、位置計測し、位置
制御がされている。２つのウエハステージ４２、４３に
は、それぞれ周期パターン露光したいウエハ１５と通常
露光したいウエハ１９を保持し、ステージ定盤１４上を
移動している。定盤１４は、床２２よりマウント１３に
よって支持されている。

【０１１４】２つのウエハステージ４２、４３にウエハ
１５、１９を供給するために、搬送系が具備されてい
る。１１が露光前のウエハを保管するためのキャリアを
表している。１１はキャリアでなく、ウエハを外部に供
給するコータに接続するためのインターフェイス部であ
っても良い。ウエハキャリア１１に収納されたウエハを
ファイン用の露光ステージ４２に供給するのは、ファイ
ン用ウエハ供給搬送ロボット１２によって行う。

【０１１５】露光が完了したファイン用ウエハ１５は、
外部に搬出されずに、ラフ用ウエハ供給搬送ロボット１
６によって、ラフ用の露光ステージ４３に供給される。

【０１１６】ラフ用の露光も完了したラフ用ウエハ１９
（二重露光が完了したウエハ）は、ウエハ回収搬送ロボ
ット２０によって、回収用のウエハキャリア２１に回収
される。２１は回収キャリアでなく、現像するために接
続されたインターフェイス部であっても良い。

【０１１７】さらに、図１では、供給キャリアと回収キ
ャリアは別々であるが、ウエハ回収搬送ロボット２０
が、供給ロボット１２の位置に移動しても良い。さら
に、３つのロボット１２、１６、２０でなく、１つのロ
ボットにして、左右に移動してウエハを供給回収しても
何ら構わない。

【０１１８】さらに、図１では、ウエハの流れが左から
右であるが、逆に右から左にウエハを処理しても、同様
の効果を得ることができる。

【０１１９】二重露光以外のウエハを処理することも可
能である。通常露光のみの場合は、ファイン用ウエハス
テージ４２にウエハを搭載せずに、ラフ用のウエハステ
ージ４３にウエハを搭載し、露光完了後、現像のため
に、装置から搬出させることもできる。

【０１２０】周期パターン露光するためのファイン用マ
スク４と周期パターン露光を含まない通常パターン露光
するためのラフ用マスク２９は、共通のマスクチェンジ
ャ３３より供給される。このマスクチェンジャヘのマス
クの供給は、図示されないハンドによって、半導体工場
より自動搬送される。共通のマスクチェンジャにしてい
るので、半導体工場側からは、１本のラインで供給すれ
ばよく、独立に２台装置を並べた時に比べて、工場側の
設備投資を抑えることができる効果がある。

【０１２１】二つの投影レンズや共通の支持定盤やステ
ージ等を温調するために一つのチャンバ４１がある。こ
のチャンバは、温調されたエアー４０を天井などから吹
出している。そのエアーは２３からチャンバ温調室２５
へ回収され、温調器２４で再び、正しい温度に温調さ
れ、送風機３５により再び循環としてエアー４０が吹出
す構成になっている。本実施形態では、チャンバも一つ
にすることによって、温調効率を向上させ、２台独立に
なる場合より部品点数を減らすことができるので、ここ
でも製造コストを削減できることを特徴としている。

【０１２２】温調チャンバ４１の外側に、照明系に露光
光を供給するためのレーザ光源がある。レーザ光源も非
常に高価であり、かつ維持費用がかかるものであるの
で、共通にしている。独立な２台装置は、２台のレーザ
となることに比べて、製造コスト、運転コストを下げる
ことができる。

【０１２３】レーザ光源から出た光は、露光光導光チュ
ーブ３９を通って、照明系に引き込まれる。露光光導光
チューブ３９が露光光をチャンバ近くまで導くために必
要とするミラー等は図示を省略してある。

【０１２４】導かれた光３７は、露光光切替え部３６、
３８で分割され、ファイン用照明系１とラフ用照明系３
２に入る。照明は、ウエハが露光位置に来た時にレーザ
を発振させて行う。周期パターン露光のファイン用と通
常露光のラフ用では、露光条件が異なっているのが一般
的である。そこで、同時に同じ露光時間で露光できる様
に、照明系切替え部３６，３８にはＮＤフィルタ等の減
光手段を使って照度調整（調光）が可能である。上記に
述べた一連の動作は、コントロールユニットによって制
御される。図１にはコントロールユニットと各ステージ
や搬送系等が接続されていることをイメージする線が描
かれている。

【０１２５】同時に同じ露光時間で露光する理由を述べ
る。２つの基板ステージ４２と４３が所定の位置に移動
するために発生する力（反力、定盤１４を蹴る力）によ
って、定盤１４は歪み、さらにその力をマウント１３が
受けることになる。マウント１３は、その力によって、
沈み、定盤がゆれ、ステージの位置決めを遅らせるとい
う可能性がある。さらに、マウントは、床２２に力を伝
え、床２２が振動し、その振動が床１０、２６に伝達
し、マウント９を経由して投影レンズを支持している定
盤８が振動してしまうという可能もある。定盤８が振動
すると、ステージの位置を計測している干渉計４４、４
５に伝わり、位置エラーとなってしまう。

【０１２６】そこで、本実施形態では、この力を相殺す
るように、ステージを移動させる。相殺させる方向１７
は、ステップ＆スキャン露光装置の場合、スキャン方向
である。具体的には照明系切替え部３６と３８の減光手
段によって個々の露光量を調整でき、同じ露光時間であ
っても両者ともに適正露光量とすることが可能となり、
スキャン時間や速度や加速度を同じにでき、よって移動
する時に発生する反力は、ステージ４２もステージ４３
も同じになり、結果的に定盤１４で相殺される。この相
殺によって、マウント１３に反力は伝わらず、この振動
による位置エラーを無くすことができる。

【０１２７】ステップ露光装置の場合は、相殺される方
向１７を主ステップ方向（ＸＹ移動でステップ数の多い
方向）とする。ステップ露光の場合は、ステージが停止
してから露光するので、反力は、次の露光位置に移動す
る時に発生する。ショットのレイアウトは、ラフもファ
インも同じであるから、移動距離は同じになり、基本的
に反力は等しい。ステージが発生する力が相殺するよう
に、ショットの露光順序を主ステップ方向に直交する方
向で線対称にすれば良い。

【０１２８】ステップ＆スキャン露光装置の場合、マス
クステージ５、２８も同様である。即ちマスクステージ
が前述のように不図示の定盤を介して定盤８に支持され
ている場合、発生する反力は、不図示の定盤を経由し
て、直接、定盤８に振動が伝わり、定盤８に支持されて
いる不図示のマスクステージ位置計測用の干渉計や基板
ステージ用位置計測用の干渉計に振動がまわり込み、位
置エラーになる。本実施形態では、２つのマスクステー
ジを相殺させる方向に移動させ、定盤８に反力の振動が
伝わらない露光動作にしている。マスクステージを床２
２から直接支持する場合も、振動が伝達する量は小さく
なるが、状況は、基板ステージの場合と同じであるの
で、同様の動作とすればよい。

【０１２９】さらに、本実施形態の長所を説明する。も
し独立した装置であれば、各々の装置に配管や配線を１
本ごとに供給する必要があり、設置時に工事が２倍必要
となる。しかし、本実施形態によれば、図１に示すよう
に、チャンバを一つしたことによる別の効果として、チ
ャンバに投入される電力、クリーンエアー、冷却水、窒
素ガスを１本で供給できるので、設置工事期間の短縮に
なり、設置コストを削減することが可能となる。同様に
装置から排出される熱排気や冷却水のリターンも１本で
よく、設置工事期間を短縮することができる。

【０１３０】第２の実施例を、図２３に示す。第２の実
施例では、ウエハステージ８１が一つになっている。周
期パターン露光するためのファイン用マスク４を露光し
た後、ウエハを載せ替えることなく、ウエハステージ８
１はステージ定盤１４上を移動し、ラフ用マスクを露光
できるラフ用投影レンズ２７下に移動し、通常パターン
の露光を行うことができる。ステージの位置は、ファイ
ン用からラフ用までの間を干渉計８２によって計測し、
制御される。また、２つのレンズの間隔を測定するため
の干渉計８３も具備している。ステージの載せ替えの必
要が無いので、ラフ用ウエハ供給搬送ロボット（図１の
１６）は不要である。

【０１３１】第１の実施例では、ファイン用の周期パタ
ーン露光する前に、ウエハ位置を決めるための精密なア
ライメント動作を行う。そして、ファイン用露光完了
後、ラフ用動作になる時に、別のステージに搭載される
ので、再び精密なアライメント動作をする必要があっ
た。しかし、第２の実施例では、ファイン用露光完了
後、ウエハを載せ替えることなく、ステージが干渉計８
３の位置計測値に従って移動するので、再び、精密なア
ライメント動作をラフ用で行う必要がない。アライメン
ト動作が不要である。

【０１３２】また、二つのレンズの間隔がαだけ温度な
どで変化すると、ラフ露光時のアライメントエラーとな
る。そこで、ファイン用アライメント計測時に干渉計８
３のレンズ間を計測している値βを計測する。次に、ラ
フ用アライメント計測時に再び干渉計８３のレンズ間を
計測している値γを計測する。ファイン用投影レンズ７
とラフ用投影レンズ２７の距離Ａに、αだけ温度変化し
た時の位置変動（β−γ）を補正すれば、アライメント
誤差を発生することなく移動することが可能となった。

【０１３３】第２の実施例の概念図では、アライメント
誤差を少なくする構成であるが、ウエハステージが一つ
しかないので、ファイン用露光している間、ラフ用露光
はできない。逆にラフ用露光している間、ファイン用露
光はできない。第１の実施例よりもスループットが半分
近くまで落ちる。

【０１３４】そこで、対策としては、ステージ定盤１４
上のステージを実際には２台以上具備すればよい。ファ
イン用露光している間、もう一台のウエハステージでラ
フ用露光を行う。両者の露光が完了し、ラフ側のステー
ジから二重露光が完了したウエハが回収されると、ラフ
側のステージは、ファイン側のレンズ下へ移動し、新し
いウエハを受け取る。一方、同時に、ファイン側露光が
完了したステージは、ラフ側のレンズ下へ移動する。再
び、ファイン用露光している間、もう一台のウエハステ
ージでラフ用露光を行うことができる。このように、２
つのウエハステージをファイン用／ラフ用と入れ替える
ことによって、生産性を落とすことの無い装置を実現で
きる。

【０１３５】第３の実施例の構成を図２４に示す。第１
の実施例に対して、ステージを保持する定盤が、投影レ
ンズ定盤から支持されている。つまり、第１の実施例で
は、ウエハステージを支持する定盤１４、１８が床２２
からステージマウント１３、１７によって振動を絶縁さ
れて保持されていた。第３の実施例は、このステージを
支持する定盤９１が、投影レンズ支持定盤より釣り下げ
られている。このような構成であっても、本発明の特徴
である、チャンバ内の投影レンズ支持定盤上に２本以上
投影レンズを配置することが可能であり、二重露光を実
現できる。

【０１３６】本発明の主旨を逸脱しない範囲において、
おのおの独立した３本以上の投影レンズと投影レンズに
合わせた照明レンズをトライアングルに構成し、ステー
ジ反力を常に相殺する構成にすることにより、２光束露
光および通常露光をなっても何ら問題ない。また、レチ
クルとウエハを走査させながら露光するスキャン型の露
光装置や、投影レンズが透過型でなく、反射型の光学系
の露光装置にも、本発明を適用することは可能である。

【０１３７】

【デバイス生産方法の実施例】次に上記説明した露光装
置または露光方法を利用したデバイスの生産方法の実施
例を説明する。

【０１３８】図２８は微小デバイス（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）の製造のフローを示す。ステップ１
（回路設計）ではデバイスのパターン設計を行う。ステ
ップ２（マスク製作）では設計したパターンを形成した
マスクを製作する。一方、ステップ３（ウエハ製造）で
はシリコンやガラス等の材料を用いてウエハを製造す
る。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、
上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技
術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステ
ップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によ
って作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程
であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディン
グ）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含
む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半
導体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。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、
これが出荷（ステップ７）される。

【０１３９】図２９は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ
上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオ
ン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１
５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ス
テップ１６（露光）では上記説明した露光装置によって
マスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステッ
プ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステッ
プ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部
分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッ
チングが済んで不要となったレジストを取り除く。これ
らのステップ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。本実施例の生産方法
を用いれば、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できる。

【０１４０】

【発明の効果】本発明によれば、投影レンズを保持する
ための定盤に、２つの異なる特性を有した投影光学系を
搭載したため、方式の異なる複数の露光を短時間でで
き、装置構成も簡略且つ低コスト化できる。また、露光
光源や、温調チャンバや、ウエハ搬送系や、レチクルチ
ェンジャを共通化設計することも容易になり、その様に
すれば、それに合わせたマスク照明系、ウエハステー
ジ、マスクステージを設けることにより、最適な光学性
能を容易に出せる構成と、ステージの反力を相殺させる
ステージ構成と、共通化による製造コストおよび開発設
計コストの削減を可能にすることができる。また、最も
必要とされる２つの異なる光学性能を共通化せず、分離
することにより、開発期間の短縮も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る露光装置の概略
構成図である。

【図２】図１の照明光学系における照明方法の説明図
である。

【図３】図１の照明光学系の説明図である。

【図４】図１の照明光学系の説明図である。

【図５】図１の露光装置の露光条件の説明図である。

【図６】図１の露光装置の一部分の説明図である。

【図７】図１の露光装置の一部分の説明図である。

【図８】図１の露光装置の一部分の説明図である。

【図９】本発明の一実施形態に係る露光フローの概略
である。

【図１０】２光束干渉露光による露光パターンを示す
説明図である。

【図１１】レジストの露光感度特性を示す説明図であ
る。

【図１２】現像によるパターン形成を示す説明図であ
る。

【図１３】通常の２光束干渉露光による露光パターン
を示す説明図である。

【図１４】本発明における２光束干渉露光による露光
パターンを示す説明図である。

【図１５】本発明の実施形態において形成できる露光
パターンの一例を示す説明図である。

【図１６】本発明の実施形態において形成できる露光
パターンの一例を示す説明図である。

【図１７】本発明の実施形態において形成できる露光
パターンの一例を示す説明図である。

【図１８】本発明の実施形態におけるゲートパターン
を示す説明図である。

【図１９】本発明の実施形態におけるゲートパターン
を示す説明図である。

【図２０】ゲートパターンを説明する図である。

【図２１】形成されたゲートパターンの説明図であ
る。

【図２２】形成されたゲートパターンの説明図であ
る。

【図２３】本発明の第２の実施例に係る露光装置の概
略構成図である。

【図２４】本発明の第３の実施例に係る露光装置の概
略構成図である。

【図２５】従来の投影露光装置を示す概略図である。

【図２６】従来の２光束干渉用露光装置の一例を示す
概略図である。

【図２７】従来の投影露光装置を示す概略図である。

【図２８】微小デバイスの製造の流れを示す図であ
る。

【図２９】図２８におけるウエハプロセスの詳細な流
れを示す図である。

【符号の説明】

１：ファイン用照明系、２：絞り、３：照明系支持定
盤、４：ファイン用マスク、５：ファイン用レチクルス
テージ、６：照明系支持支柱、７：ファイン用投影レン
ズ、８：投影レンズ支持定盤、９：投影レンズ支持マウ
ント、１０：２２と振動絶縁されていない床またはベー
ス、１１：ウエハキャリアまたはウエハ外部供給ユニッ
ト（供給側）、１２：ファイン用ウエハ供給搬送ロボッ
ト、１３：ステージマウント、１４：ウエハステージ定
盤、１５：ファインパターン露光中のウエハ、１６：ラ
フ用ウエハ供給搬送ロボット、１７：反力を相殺するス
テージ動作方向、１９：ラフパターン露光中のウエハ、
２０：ウエハ回収搬送ロボット、２１：ウエハキャリア
またはウエハ外部回収ユニット（回収側）、２２：床ま
たはベース、２３：空調エアー、２４：温調器、２５：
チャンバ温調室、２６：２２と振動絶縁されていない床
またはベース、２７：ラフ用投影レンズ、２８：ラフ用
レチクルステージ、２９：ラフ用マスク、３０：絞り駆
動部、３１：絞り、３２：ラフ用照明系、３３：マスク
チェンジャ、３４：絞り駆動部、３５：送風機、３６：
露光光切替え部，３７：露光光、３８：露光光切替え
部、３９：露光光導光チューブ、４１：空調エアー、４
１：温調チャンバ、４２：ファイン用ウエハステージ、
４３：ラフ用ウエハステージ、４４：ファイン用干渉
計、４５：ラフ用干渉計、８１：ファイン／ラフ兼用ウ
エハステージ、８２：ファイン／ラフ兼用干渉計、８
３：投影レンズ間隔計測部、９１：ファイン／ラフ兼用
ウエハステージ定盤。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１つの定盤に、光学性能の異なる２以上
の投影光学系を搭載したことを特徴とする投影露光装
置。
【請求項２】前記異なる光学性能は、前記投影光学系
を構成する投影レンズの開口数であることを特徴とする
請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項３】光源からの光束により原版を照明する照
明光学系と、該原版の像を感光基板上に投影する投影光
学系とを有する投影露光装置であって、前記照明光学系
と前記投影光学系との組み合わせによる光学性能が互い
に異なる複数の照明光学系および投影光学系を備え、そ
の複数の投影光学系が１つの定盤に搭載されていること
を特徴とする投影露光装置。
【請求項４】前記定盤は、露光原版または感光基板を
搭載して移動可能なステージ等の位置計測の基準となる
計測系を保持する定盤であることを特徴とする請求項１
〜３のいずれかに記載の投影露光装置。
【請求項５】前記定盤の材料は、コージライト系のセ
ラミックまたは炭化珪素系のセラミックで、かつ熱膨張
率が３×１０^-6（１／℃）以下であることを特徴とする
請求項４に記載の投影露光装置。
【請求項６】前記定盤に、前記複数の投影光学系の間
隔を計測する計測系を具備することを特徴とする請求項
４または５に記載の投影露光装置。
【請求項７】前記光学性能の異なる投影光学系は、投
影レンズの開口数が異なり、且つ投影レンズ開口数が大
きい側である第一の投影光学系は周期パターンを露光す
る為のものであり、更に該投影光学系それぞれに対応す
る照明光学系は、投影レンズ開口数が小さい側である第
二の投影光学系に対応する照明光学系と第二の投影光学
系との開口数比が、第一の投影光学系におけるそれより
も大きくされていることを特徴とする請求項２に記載の
投影露光装置。
【請求項８】前記第一投影光学系の投影レンズは開口
数が０．７５以上で且つ照明光学系と投影光学系の開口
数比σが０＜σ≦０．３であることを特徴とする請求項
７に記載の投影露光装置。
【請求項９】前記光学性能の異なる投影光学系それぞ
れに対応した感光基板搬送用ステージを備え、該ステー
ジは互いに同期して且つ互いの反力を相殺する方向に動
くことを特徴とする請求項３に記載の投影露光装置。
【請求項１０】前記光学性能の異なる投影光学系それ
ぞれに対応した原版搬送用ステージは互いに同期して且
つ互いの反力を相殺する方向に動くことを特徴とする請
求項９に記載の投影露光装置。
【請求項１１】露光光源、温調チャンバ、基板搬送系
および原版チェンジャの少なくとも１つを、前記各投影
光学系を用いる複数の露光系が共有していることを特徴
とする請求項１〜１０のいずれかに記載の投影露光装
置。
【請求項１２】前記投影光学系の数以上の数の基板ス
テージを具備することを特徴とする請求項１〜１１のい
ずれかに記載の投影露光装置。
【請求項１３】前記光学性能の異なる投影光学系に対
応する照明光学系のそれぞれに１つ以上の露光光源から
露光光を供給する手段と、前記感光基板搬送用ステージ
または前記原版搬送用ステージの前記同期した動きに応
じた光量がそれぞれの投影光学系に供給されるよう前記
露光光を調光する手段を有することを特徴とする請求項
１〜１２のいずれかに記載の投影露光装置。
【請求項１４】前記各投影光学系で投影される複数の
各原版に１つの露光光源から露光光を同時供給するため
に、前記各投影光学系に対応する複数の各照明光学系に
減光手段を備えることを特徴とする請求項１〜１２のい
ずれかに記載の投影露光装置。
【請求項１５】前記各投影光学系で投影される複数の
各原版に１つの露光光源から露光光を交互供給するため
の光束切替え手段を備えることを特徴とする請求項１〜
１４のいずれかに記載の投影露光装置。
【請求項１６】露光するマスクパターンに応じた露光
を可能するように、複数種のパターン形状に合わせた複
数種の投影光学系、マスク、マスクステージおよび照明
系を具備する投影露光装置を用い、第１の投影光学系と
第１のマスクで感光基板に露光した後、現像することな
く、前記感光基板を第２の投影光学系と第１マスクとは
異なるパターンを形成した第２のマスクが位置する側に
移動し、これら第２の投影光学系と第２のマスクで前記
感光基板を露光することを特徴とする投影露光方法。
【請求項１７】前記第１のマスクは、周期的なパター
ンを形成されたものであり、前記第２のマスクは、通常
の回路パターンを形成されたものであることを特徴とす
る請求項１６に記載の投影露光方法。
【請求項１８】前記第１のマスクに対応する照明系に
は、光彩絞り手段を具備し、前記第２のマスクに対応す
る照明系には、複数の固定の絞り形状を具備することを
特徴とする請求項１６または１７に記載の投影露光方
法。
【請求項１９】前記定盤を、コージライト系のセラミ
ックまたは炭化珪素系のセラミックで熱膨張率が３×１
０^-6（１／℃）以下の材料で構成し、該定盤に、前記第
１の投影光学系と第２の投影光学系の間隔を計測する計
測系を設け、該計測系の計測値に基づき前記第１のマス
クに対して前記第２のマスクの位置関係を補正すること
を特徴とする請求項１６〜１８のいずれかに記載の投影
露光方法。
【請求項２０】前記露光装置を構成する露光光源、温
調チャンバ、ウエハ搬送系およびレチクルチェンジャの
少なくとも１つを第１の投影光学系側と第２の投影光学
系側とで共有することを特徴とする請求項１６〜１９の
いずれかに記載の投影露光方法。
【請求項２１】前記照明系に調光手段を設け、露光光
を１つの露光光源から前記２つのマスクに同時供給する
ことを特徴とする請求項１６〜２０のいずれかに記載の
投影露光方法。
【請求項２２】露光光を１つの露光光源から前記２つ
のマスクに交互に供給することを特徴とする請求項１６
〜２０のいずれかに記載の投影露光方法。
【請求項２３】請求項１〜１５のいずれかに記載の露
光装置または請求項１６〜２２のいずれかに記載の露光
方法を用いてデバイスを製造することを特徴とするデバ
イス製造方法。