JPWO2007100081A1 - 露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

二重露光を行う各パターン毎にそれぞれ全面で最適な照明条件で照明し、かつ高スループットで露光を行う露光方法を提供する。走査露光方式でレチクル（Ｒ）のパターンをウエハ（Ｗ）上に転写する際に、レチクル（Ｒ）上に走査方向に隣接して第１、第２のパターン領域を形成しておき、その第１、第２のパターン領域が同時に投影光学系（ＰＬ）の視野内を通過しているときに、次第にその走査方向の幅が狭くなる第１照明スリット（１０ＡＰ）を用いて第１の照明条件でその第１のパターン領域を照明し、次第にその走査方向の幅が広くなる第２照明スリット（１０ＢＰ）を用いて第２の照明条件でその第２のパターン領域を照明してウエハ（Ｗ）を露光する。

Description

本発明は、例えば半導体素子、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等の各種デバイスを製造するためのリソグラフィ工程中でパターンをウエハ等の基板上に転写するための露光技術に関し、特に基板を多重露光、例えば二重露光する際に使用して好適なものである。

半導体素子等を製造する際に使用される、マスクとしてのレチクルのパターンをレジストが塗布されたウエハ（又はガラスプレート等）上に転写するための露光方法の一つに、二重露光法がある。これは、ウエハ上の同一レイヤに例えば周期的パターンと孤立的パターンとが混じったパターンを露光するような場合に、レチクルパターンを周期的パターンに対応する第１のパターンと、孤立的パターンに対応する第２のパターンとに分けて、これら２つのパターンを順次露光条件を最適化させて二重露光することにより、高い結像性能を得るものである。従来、このような二重露光法で露光を行う場合、その第１のパターンが１個又は複数個形成された第１のレチクルを用いて１回目の露光を行い、次に第１のレチクルをその第２のパターンが１個又は複数個形成された第２のレチクルに交換して２回目の露光を行っていた。しかしながら、このようにレチクルを交換して露光を行うのでは高いスループットが得られない。

そこで、１枚のレチクルにその第１及び第２のパターンを形成しておき、走査露光方式でそのレチクルのパターンをウエハ上の隣接する第１及び第２のショット領域に転写した後、そのウエハを走査方向に１つのショット領域分だけステップ移動して、そのレチクルのパターンをウエハ上の第２及び第３のショット領域に転写することによって、その第２のショット領域にその第１及び第２のパターンを二重露光する露光方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この露光方法では、走査露光時にその第１及び第２のパターンの照明条件を変えることで、その２つのパターンに対する照明条件を最適化することができる。
特開平１１−１１１６０１号公報

上記の如き従来の走査露光と組み合わせた二重露光法では、第１又は第２のパターンのみが、照明条件が可変の照明領域内にあるときには、それぞれ照明条件の最適化を行うことができる。しかしながら、照明領域内にその２つのパターンが同時に入っている状態では、両方のパターンに照明条件を個別に設定するのは困難である。そのため、その第１及び第２のパターンの全面でそれぞれ照明条件を最適化することは困難であった。

また、２つのパターンの照明条件が大きく異なるような場合には、照明光学系で照明条件を切り替えるのに或る程度の時間が必要となるため、レチクル（ひいてはウエハ）の走査速度を高めることが難しく、スループットをさらに高めるのが困難であるという問題もあった。
本発明はこのような事情に鑑み、近接して配置される２つのパターン（パターン領域）を走査露光方式で基板上に転写する場合に、各パターンの全面をそれぞれ最適な照明条件で照明できる露光技術を提供することを第１の目的とする。

さらに本発明は、高いスループットで二重露光を行うことが可能であるとともに、二重露光を行うパターン（パターン領域）毎にそれぞれ全面で最適な照明条件で露光を行うことができる露光技術及びデバイス製造技術を提供することを第２の目的とする。

本発明による第１の露光方法は、マスク（Ｒ）及び投影光学系（ＰＬ）を介して基板（Ｗ）に露光ビームを照射しつつ、そのマスクを所定の走査方向に移動するのに同期してその基板を移動する露光方法において、そのマスク上にその走査方向に隣接して第１及び第２のパターン領域（５２Ａ，５２Ｂ）を形成しておき、そのマスクをその走査方向に移動し、その第１のパターン領域がその投影光学系の視野内を通過しているときに、その走査方向の幅が可変の第１の照明領域（１０ＡＰ）を用いて第１の照明条件でその第１のパターン領域を照明してその基板を露光する第１工程と、その第１及び第２のパターン領域が同時にその視野内を通過しているときに、次第にその走査方向の幅が狭くなるその第１の照明領域（１０ＡＰ）を用いてその第１の照明条件でその第１のパターン領域を照明するとともに、次第にその走査方向の幅が広くなる第２の照明領域（１０ＢＰ）を用いて第２の照明条件でその第２のパターン領域を照明してその基板を露光する第２工程と、その第２のパターン領域がその視野内を通過しているときに、その走査方向の幅が可変のその第２の照明領域（１０ＢＰ）を用いてその第２の照明条件でその第２のパターン領域を照明してその基板を露光する第３工程とを有するものである。

本発明は、一例として、さらにその基板をその走査方向に対応する方向にその第２のパターン領域の幅に対応する距離だけステップ移動して、その第１工程からその第３工程までの動作を実行して、その基板上のその第２のパターン領域のパターンの像（Ｂ１）で露光された区画領域（４８Ｆ）をその第１のパターン領域のパターンの像（Ａ２）で二重露光する第４工程を有する。
また、本発明による第２の露光方法は、投影光学系（ＰＬ）を介して露光ビームで基板（Ｗ）を露光する露光方法において、その露光ビームが照射される第１及び第２照明領域（１０ＡＰ，１０ＢＰ）での照明条件をそれぞれ独立に設定し、その第１及び第２照明領域に対する、所定の走査方向に沿って配置される第１及び第２パターン（５２Ａ，５２Ｂ）の移動と、その第１パターンとその投影光学系とを介してその露光ビームが照射される第１露光領域、及びその第２パターンとその投影光学系とを介してその露光ビームが照射される第２露光領域に対するその基板の移動とを同期して行い、その基板上でその走査方向に関する位置が異なる区画領域（４８Ａ，４８Ｆ）を走査露光するものである。

また、本発明による第１の露光装置は、マスク（Ｒ）及び投影光学系（ＰＬ）を介して基板（Ｗ）に露光ビームを照射しつつ、そのマスクを所定の走査方向に移動するのに同期してその基板を移動する露光装置において、その投影光学系の視野内のその走査方向の幅が可変の第１の照明領域（１０ＡＰ）を第１の照明条件で照明するとともに、その視野内のその走査方向の幅が可変の第２の照明領域（１０ＢＰ）を第２の照明条件で照明する照明光学系（ＩＵ）と、そのマスクのその走査方向の位置に応じてその第１及び第２の照明領域のその走査方向の幅を制御する照明制御装置（４２Ｒ）とを備えたものである。

本発明において、一例として、その照明光学系は、その第１の照明領域と共役な領域をその第１の照明条件で照明する第１の部分照明系（１４Ａ）と、その第２の照明領域と共役な領域をその第２の照明条件で照明する第２の部分照明系（１４Ｂ）と、その第１及び第２の部分照明系からの露光ビームを合成してそのマスクを照明する視野合成系（１５Ａ〜１５Ｃ，１６〜２０）とを有する。
また、本発明による第２の露光装置は、投影光学系（ＰＬ）を介して露光ビームで基板（Ｗ）を露光する露光装置において、その露光ビームを第１及び第２照明領域（１０ＡＰ，１０ＢＰ）に照射するとともに、その第１及び第２照明領域での照明条件をそれぞれ独立に設定する照明光学系（ＩＵ）と、その第１及び第２照明領域に対する、所定の走査方向に沿って配置される第１及び第２パターン（５２Ａ，５２Ｂ）の移動と、その第１パターンとその投影光学系とを介してその露光ビームが照射される第１露光領域、及びその第２パターンとその投影光学系とを介してその露光ビームが照射される第２露光領域に対するその基板の移動とを同期して行い、その基板上でその走査方向に関する位置が異なる区画領域（４８Ａ，４８Ｆ）を走査露光する制御装置（４１，４２Ｒ，４２Ｗ）とを備えるものである。

また、本発明によるデバイス製造方法は、本発明の露光方法又は露光装置を用いるものである。
なお、以上の本発明の所定要素に付した括弧付き符号は、本発明の一実施形態を示す図面中の部材に対応しているが、各符号は本発明を分かり易くするために本発明の要素を例示したに過ぎず、本発明をその実施形態の構成に限定するものではない。

本発明の露光方法によれば、その２つの照明領域を切り替えて用いることによって、その２つのパターン領域の全面をそれぞれ最適な照明条件で照明できる。
また、その第４工程を有する場合には、マスクを交換することなく、走査露光方式によって高いスループットで二重露光を行うことができる。

また、本発明の露光装置によれば、本発明の露光方法を使用できる。さらに、視野合成系を有する場合には、簡単な構成でその第１及び第２の照明領域を異なる照明条件で照明できる。

本発明の実施形態の一例で使用される露光装置の概略構成を示す図である。 その実施形態で使用されるレチクルのパターン配置を示す平面図である。 走査露光時のレチクルＲ上での２つの照明スリット１０ＡＰ，１０ＢＰの切り換え動作の説明図である。 その実施形態のウエハ上のショット配列の一例を示す平面図である。 ウエハ上の２行目及び３行目のショット領域に露光を行う場合の説明に供する平面図である。 ウエハ上の３行目及び４行目のショット領域に露光を行う場合の説明に供する平面図である。 本発明の実施形態の他の例の照明光学系の要部を示す図である。

符号の説明

１…露光光源、２…光分割器、７Ａ，７Ｂ…開口絞り板、１０Ａ，１０Ｂ…可動レチクルブラインド、１０ＡＰ，１０ＢＰ…照明スリット、１４Ａ，１４Ｂ…照明ユニット、１６…視野合成器、ＩＵ…照明光学系、Ｒ…レチクル、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、２２…レチクルステージ、２５…ウエハステージ、４２Ｒ…レチクルステージ駆動系

以下、本発明の好ましい実施形態の一例につき図面を参照して説明する。本例は、ステップ・アンド・スキャン方式よりなる走査露光型の露光装置を用いて二重露光を行う場合に本発明を適用したものである。
図１は本例の露光装置を示し、この図１において、その露光装置は、露光光源１と、この露光光源１からの露光光でマスクとしてのレチクルＲを照明する照明光学系ＩＵと、レチクルＲを保持して移動するレチクルステージ２２と、レチクルＲ上の照明領域内のパターンの像を基板としてのレジスト（感光材料）が塗布されたウエハＷ上に投影する投影光学系ＰＬと、ウエハＷを保持して移動するウエハステージ２５と、これらのステージ等の駆動機構と、これらの駆動機構等の動作を統括的に制御するコンピュータよりなる主制御系４１とを備えている。露光光源１としては、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）が使用されているが、その他に、例えばＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、Ｆ₂ レーザ（波長１５７ｎｍ）、固体レーザ（ＹＡＧレーザ若しくは半導体レーザ等）の高調波発生装置、又は水銀ランプ等も露光光源として使用できる。

露光光源１から射出された直線偏光の紫外パルスレーザ光よりなる露光光ＩＬは、不図示のビームマッチングユニット（ＢＭＵ）などを介して照明光学系ＩＵに入射して、光分割器２で第１露光光ＩＬ１及び第２露光光ＩＬ２に分割され、それぞれ第１照明ユニット１４Ａ及び第２照明ユニット１４Ｂに入射する。本例では、光分割器２として偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）が使用され、光分割器２に入射する露光光ＩＬの偏光方向は、光分割器２で反射される第１露光光ＩＬ１（Ｓ偏光成分）の光量と、光分割器２を透過する第２露光光ＩＬ２（Ｐ偏光成分）の光量とが等しくなるように設定されている。なお、光分割器２として、例えばハーフミラーを使用することも可能である。

第１照明ユニット１４Ａに入射した第１露光光ＩＬ１は、偏光状態を制御する偏光制御素子４Ａ、光量制御部材（不図示）、及び投影光学系ＰＬの瞳面と共役な所定面、すなわち照明光学系ＩＵの瞳面上での第１露光光ＩＬ１の光量分布（又は強度分布）を可変とする成形光学系５Ａを経てオプティカル・インテグレータ６Ａに入射する。光分割器２が偏光ビームスプリッタである場合には、偏光制御素子４Ａは入射光をそのまま通過させるのみでよい。光分割器２がハーフミラーである場合には、偏光制御素子４Ａは、第１露光光ＩＬ１の偏光方向（又は偏光分布）を所望の状態に設定するための光学素子（１／２波長板等）などから構成される。

成形光学系５Ａは、一例として回折光学素子（Diffractive Optical Element:ＤＯＥ）、ズームレンズ系、及び少なくとも一方が可動の一対のプリズム（アキシコン等）を含んで構成される。本例では、オプティカル・インテグレータ６Ａとしてはフライアイレンズが使用されているが、その代わりに内面反射型インテグレータ（ロッドインテグレータ等）、又は回折光学素子等を用いてもよい。また、露光光の照度分布の均一性をより向上するために、複数のオプティカル・インテグレータをリレー光学系を介して連結して用いてもよい。

オプティカル・インテグレータ６Ａの射出面には、開口絞り板７Ａが回転自在に配置され、開口絞り板７Ａの回転軸の周りには、例えば通常照明用の円形の開口絞り７Ａ１、２個の偏心した小開口よりなるＸ軸の２極照明用の開口絞り、この開口絞りを９０°回転した形状のＹ軸の２極照明用の開口絞り７Ａ３、輪帯照明用の輪帯状の開口絞り、及び小さい円形の小さいコヒーレンスファクタ（σ値）用の開口絞り等が配置されている。そして、主制御系４１が、駆動モータ８Ａを介して開口絞り板７Ａを回転することによって、オプティカル・インテグレータ６Ａの射出面に所望の開口絞りを配置して、照明光学系ＩＵの瞳面上での第１露光光ＩＬ１の光量分布、すなわち第１露光光ＩＬ１によるレチクルＲ上の第１照明スリット１０ＡＰ（後述）での照明条件を設定できるように構成されている。本例では、成形光学系５Ａを開口絞り板７Ａと併用することで、開口絞りによる光量損失を抑えつつ照明条件を可変としているが、成形光学系５Ａあるいは開口絞り板７Ａのみを設けて照明条件を可変としてもよい。開口絞り板７Ａを設けず成形光学系５Ａのみによって照明条件を変更する場合、成形光学系５Ａの光学素子の移動及び／又は交換、例えば回折光学素子の交換と、ズームレンズ系又はプリズムの移動とが行われる。また、例えば偏光制御素子４Ａによって、レチクルＲ上の第１照明スリット１０ＡＰでの第１露光光ＩＬ１の偏光状態を可変としてもよい。なお、偏光制御素子４Ａ及び成形光学系５Ａの構成は、例えば米国特許出願公開第２００６／０１７０９０１号などに開示されている。

オプティカル・インテグレータ６Ａの射出面に配置される開口絞りを通過した第１露光光ＩＬ１の一部は分岐されて、光電検出器よりなるインテグレータセンサ（不図示）に入射して、その光量が計測され、この計測結果からウエハＷ上の各点での積算露光量が間接的に検出される。また、第１露光光ＩＬ１の大部分は、第１リレーレンズ９Ａを経て、レチクルＲ上の照明領域を設定するブラインド装置（マスキングシステム）に入射する。本例では、このブラインド装置が、例えば米国特許第５,４７３,４１０号などに開示されているように、固定レチクルブラインド（固定視野絞り）１２Ａ、及び少なくとも走査方向（本例ではＹ方向）に関して照明領域の幅を可変とする可動レチクルブラインド（可動視野絞り）１０Ａを有する。固定レチクルブラインド１２Ａ、及び可動レチクルブラインド１０Ａは近接して、ほぼ転写対象のレチクルＲのパターン面との共役面に配置されている。固定レチクルブラインド１２Ａは、レチクルＲ上で非走査方向（本例ではＸ方向）に細長いスリット状の照明領域の形状（及び走査方向の最大幅）を規定する視野絞りであり、可動レチクルブラインド１０Ａは、走査露光時にレチクルＲ上の所望のパターン領域以外の領域に第１露光光ＩＬが照射されないように駆動機構１１Ａによって駆動される。駆動機構１１Ａの動作は、後述のレチクルステージ駆動系４２Ｒによって制御される。可動レチクルブラインド１０Ａは、その照明領域の非走査方向の幅を制御するためにも使用される。すなわち、非走査方向に関してその照明領域の幅をレチクルＲのパターン領域の幅に対応して設定する。

本例では後述のように、第１照明ユニット１４Ａのブラインド装置（１０Ａ、１２Ａ）によって設定される照明領域と、第２照明ユニット１４Ｂのブラインド装置（１０Ｂ、１２Ｂ）によって設定される照明領域とがレチクルＲのパターン面（すなわち、投影光学系ＰＬの物体面）で視野合成される。このため、以下では第１照明ユニット１４ＡによってレチクルＲ上に設定される照明領域を第１照明スリット１０ＡＰと呼び、第２照明ユニット１４ＢによってレチクルＲ上に設定される照明領域を第２照明スリット１０ＢＰと呼ぶ。可動レチクルブラインド１０Ａ及び１０Ｂが全開の状態では、本例の第１照明スリット１０ＡＰ及び第２照明スリット１０ＢＰは、その幅が固定レチクルブラインド１２Ａ及び１２Ｂによって規定される最大値になるとともに、投影光学系ＰＬの視野内の同一の領域となる。

固定レチクルブラインド１２Ａ及び可動レチクルブラインド１０Ａを通過した第１露光光ＩＬ１は、第２リレーレンズ１３Ａ、光路折り曲げ用のミラー１５Ａを経てほぼ直角に折り曲げられて視野合成器１６に入射する。以上の偏光制御素子４Ａから第２リレーレンズ１３Ａまでの光学部材を含んで第１照明ユニット１４Ａが構成されている。光分割器２が偏光ビームスプリッタである場合には、視野合成器１６も偏光ビームスプリッタであり、第１露光光ＩＬ１はＳ偏光状態で視野合成器１６に入射して反射される。しかしながら、例えば第１露光光ＩＬ１の偏光状態を制御する偏光照明を使用するときには、光量は減少することになるが、視野合成器１６としてハーフミラーを使用してもよい。

一方、第２照明ユニット１４Ｂに入射した第２露光光ＩＬ２は、ミラー３で反射された後、第１照明ユニット１４Ａ内の光学部材とそれぞれ同一構成の偏光制御素子４Ｂ、光量制御部材（不図示）、成形光学系５Ｂ、オプティカル・インテグレータ６Ｂ、開口絞り板７Ｂ（駆動モータ８Ｂで駆動される）、インテグレータセンサ用の分岐光学系（不図示）、第１リレーレンズ９Ｂ、固定レチクルブラインド１２Ｂ、及び可動レチクルブラインド１０Ｂ（レチクルステージ駆動系４２Ｒによって制御される駆動機構１１Ｂで駆動される）を介して第２リレーレンズ１３Ｂに入射する。偏光制御素子４Ｂから第２リレーレンズ１３Ｂまでの光学部材を含んで第２照明ユニット１４Ｂが構成されている。第２リレーレンズ１３Ｂを通過した第２露光光ＩＬ２は、光路折り曲げ用のミラー１５Ｂ及び１５Ｃを介して光軸が平行にずれた状態で、視野合成器１６に入射する。視野合成器１６が偏光ビームスプリッタである場合には、第２露光光ＩＬ２は、Ｐ偏光状態で視野合成器１６に入射してそのまま透過する。視野合成器１６がハーフミラーである場合には、第２露光光ＩＬ２についても偏光状態を所望の状態に制御することができる。

この結果、視野合成器１６から射出される第１露光光ＩＬ１及び第２露光光ＩＬ２は同軸に合成される。本例では、第１照明ユニット１４Ａと第２照明ユニット１４Ｂとは同一構成であるが、可動レチクルブラインド１０Ａ及び１０Ｂは互いに独立に駆動される。従って、第１照明ユニット１４Ａのブラインド装置１２Ａ及１０Ａと、第２照明ユニット１４Ｂのブラインド装置１２Ｂ及び１０Ｂとによって、第１露光光ＩＬ１の照明領域である第１照明スリット１０ＡＰと、第２露光光ＩＬ２の照明領域である第２照明スリット１０ＢＰとでその形状及び／又は大きさ（幅）を互いに独立に設定することができる。

さらに、開口絞り板７Ａ及び７Ｂも互いに独立に駆動される。従って、第１照明ユニット１４Ａによって設定される第１照明スリット１０ＡＰ内の照明条件と、第２照明ユニット１４Ｂによって設定される第２照明スリット１０ＢＰ内の照明条件とは互いに独立に設定することができる。なお、本例では成形光学系５Ａ及び５Ｂも互いに独立に駆動可能である。成形光学系５Ａ及び５Ｂによって、オプティカル・インテグレータ６Ａ、６Ｂの射出面に配置される開口絞りに入射する第１及び第２露光光ＩＬ１、ＩＬ２の光量分布をそれぞれ調整することで、その開口絞りによる光量損失を抑えることが可能となっている。

視野合成器１６で合成された露光光ＩＬ１及びＩＬ２は、光路を水平方向に折り曲げるミラー１７、第１コンデンサレンズ１８、光路をほぼ鉛直下方に折り曲げるミラー１９、及び第２コンデンサレンズ２０を経て、レチクルＲのパターン面（下面）に設けられたパターン領域内の照明スリット１０ＡＰ及び１０ＢＰを均一な照度分布で照明する。ミラー１５Ａ〜１５Ｃ、視野合成器１６、ミラー１７，１９、及びコンデンサレンズ１８，２０を含んで視野合成用の光学系が構成され、この視野合成用の光学系と、第１照明ユニット１４Ａと、第２照明ユニット１４Ｂとを含んで照明光学系ＩＵが構成されている。本例では、露光光ＩＬ１及びＩＬ２はレチクルＲ及び投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の第１及び第２露光領域にそれぞれ照射されるが、第１及び第２露光領域は投影光学系ＰＬに関して第１及び第２照明スリット１０ＡＰ、１０ＢＰと共役な関係になっている。従って、第１及び第２照明スリット１０ＡＰ、１０ＢＰの走査方向の幅が最大となる場合、第１及び第２露光領域は投影光学系ＰＬの像面側の視野内で同一の領域となる、すなわち完全に重なるので、以下ではまとめて露光領域２１Ｗと呼ぶ。また、第１及び第２照明スリット１０ＡＰ、１０ＢＰの走査方向の幅を変更すると、同様に第１及び第２露光領域の走査方向の幅も変化するので、以下では走査露光時におけるウエハＷ上での第１及び第２露光領域の幅の変化などについてその説明を省略する。

露光光ＩＬ１，ＩＬ２のもとで、レチクルＲの照明スリット１０ＡＰ，１０ＢＰ内のパターンは、投影光学系ＰＬを介して所定の投影倍率β（βは１／４，１／５等）でレジストが塗布されたウエハＷ上の露光領域２１Ｗに投影される。ウエハＷは、例えば直径が２００ｍｍ又は３００ｍｍ等の円板状の基板である。投影光学系ＰＬは、フランジ部ＰＬＦによって不図示のコラムに支持されている。なお、例えば国際公開第２００６／０３８９５２号パンフレットなどに開示されているように、投影光学系ＰＬの上方に配置される不図示のメインフレーム、あるいはレチクルベース２３などに対して投影光学系ＰＬを吊り下げ支持しても良い。投影光学系ＰＬとしては、屈折系の他に、例えば特開２００１−２４９２８６号公報に開示されているように、レチクルからウエハに向かう光軸を持つ光学系と、その光軸に対してほぼ直交する光軸を持つ反射屈折光学系とを有し、内部で中間像を２回形成する反射屈折投影光学系等も使用できる。

本例の投影光学系ＰＬは屈折系であり、その物体面側の有効視野は光軸ＡＸを中心とする円形領域であり、照明スリット１０ＡＰ及び１０ＢＰを最大にしたときの領域は、それぞれその光軸ＡＸを中心としてその円形領域（有効視野の輪郭）にほぼ内接するＸ方向に細長い長方形の領域である。ここでは、照明スリット１０ＡＰ及び１０ＢＰを最大にしたときの共通の領域を、投影光学系ＰＬの照明視野（物体面側の照明視野）と呼ぶ。同様に、走査方向の幅が最大になるときの第１及び第２露光領域は、投影光学系ＰＬの像面側で光軸ＡＸを中心とする円形視野にほぼ内接するＸ方向に細長い長方形の領域であり、この領域を投影光学系ＰＬの露光視野（像面側の露光視野）と呼ぶ。以下、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で走査露光時のレチクルＲ及びウエハＷの走査方向（図１の紙面に平行な方向）に沿ってＹ軸を取り、その走査方向に垂直な非走査方向（図１の紙面に垂直な方向）に沿ってＸ軸を取って説明する。

先ず、レチクルＲはレチクルステージ２２上に吸着保持され、レチクルステージ２２はレチクルベース２３上に例えばリニアモータ等によってＹ方向に連続移動できるように載置されている。更に、レチクルステージ２２には、レチクルＲをＸ方向、Ｙ方向、Ｚ軸の周りの回転方向に微動する機構も組み込まれている。レチクルステージ２２（レチクルＲ）の位置は、レチクルステージ２２上の移動鏡２６Ｒ（ステージに形成した反射面でもよい。）及びこれに対向して配置されたレーザ干渉計２７Ｒによって高精度に計測され、この計測結果及び主制御系４１からの制御情報に基づいてレチクルステージ駆動系４２Ｒがレチクルステージ２２の動作を制御する。また、レチクルステージ駆動系４２Ｒは、レチクルステージ２２（ひいてはレチクルＲ）のＹ方向（走査方向）の位置情報に基づいて、駆動機構１１Ａ及び１１Ｂを介して可動レチクルブラインド１０Ａ及び１０Ｂの開閉動作、即ち第１照明スリット１０ＡＰ及び第２照明スリット１０ＢＰのそれぞれのＹ方向の幅を制御する。

なお、可動レチクルブラインド１０Ａ及び１０Ｂの開閉動作は、レチクルステージ駆動系４２Ｒとは独立に設けた制御装置によって制御してもよい。
一方、ウエハＷはウエハホルダ（不図示）を介してウエハステージ２５上に吸着保持され、ウエハステージ２５は、ウエハＷのフォーカス位置（Ｚ方向の位置）及び傾斜角（Ｘ軸及びＹ軸回りの回転）を制御するＺチルトステージと、例えばリニアモータ等によってウエハベース３０上でＹ方向に連続移動すると共に、Ｘ方向及びＹ方向にステップ移動するＸＹステージとから構成されている。ウエハステージ２５（ウエハＷ）の位置は、ウエハステージ２５上の移動鏡２６Ｗ（ステージに形成した反射面でもよい。）及びこれに対向して配置されたレーザ干渉計２７Ｗによって高精度に計測され、この計測結果及び主制御系４１からの制御情報に基づいてウエハステージ駆動系４２Ｗがウエハステージ２５の動作を制御する。

通常の走査露光時には、レチクルステージ２２を介してレチクルＲを照明スリット１０ＡＰ及び／又は１０ＢＰに対してＹ方向に速度ＶＲで移動するのと同期して、ウエハステージ２５を介してウエハＷを露光領域２１Ｗに対してＹ方向に速度β・ＶＲ（βはレチクルＲからウエハＷへの投影倍率）で移動することによって、レチクルＲの一連の２つのパターン領域（詳細後述）内のパターン像がウエハＷ上の２つの走査方向に隣接したショット領域に逐次転写される。なお、本例では投影光学系ＰＬが反転投影を行うため、レチクルＲ及びウエハＷの走査方向は逆方向であるが、投影光学系ＰＬが走査方向に正立像を投影する場合には、レチクルＲ及びウエハＷの走査方向は同一である。その後、ウエハステージ２５をステップ移動させてウエハ上の次のショット領域を走査開始位置に移動して、走査露光を行うという動作がステップ・アンド・スキャン方式で繰り返されて、ウエハＷ上の走査方向に隣接する２つのショット領域毎に順次露光が行われる。

また、この露光が重ね合わせ露光である場合には、予めレチクルＲとウエハＷとのアライメントを行っておく必要がある。そこで、ウエハステージ２５上のウエハの近傍に基準マークが形成された基準マーク部材２９が固定され、投影光学系ＰＬの側面にウエハＷ上の各ショット領域に付設されたアライメントマークの位置を検出するための画像処理方式のアライメントセンサ３６が設置されている。また、レチクルステージ２２の上方に、レチクルＲ上のアライメントマークの位置を計測するために、画像処理方式の１対のアライメント系３４Ａ，３４Ｂが設置されている。アライメント系３４Ａ，３４Ｂは、実際には照明スリット１０ＡＰ，１０ＢＰのＸ方向（非走査方向）の両端部の上方に配置されている。アライメントセンサ３６及びアライメント系３４Ａ，３４Ｂの検出結果は不図示のアライメント制御系で処理されている。

以下、本例の二重露光の動作の一例につき説明する。本例のレチクルＲのパターン面には、走査方向に沿って二重露光用の２個のパターン領域（転写用のパターン）が形成されている。
図２は、本例で使用されるレチクルＲのパターン配置を示す平面図であり、この図２において、レチクルＲの遮光帯５１に囲まれた矩形領域が、Ｙ方向に２つの同一の大きさの第１及び第２のパターン領域５２Ａ，５２Ｂに分割され、パターン領域５２Ａ及び５２Ｂ内にそれぞれ異なる転写用のパターン（以下、それぞれパターンＡ及びＢと呼ぶ）が描画されている。パターンＡ及びＢは、ウエハＷ上の各ショット領域の１つのレイヤに転写される回路パターンから生成されたパターンであり、パターンＡ及びＢの像を重ねて露光することによってその回路パターンに対応する投影像が各ショット領域に露光される。一例として、第１のパターン領域５２Ａ内のパターンＡは、Ｙ方向に解像限界程度のピッチで配列されたＹ方向のライン・アンド・スペースパターン（以下、Ｌ＆Ｓパターンという。）５５Ｙよりなり、第２のパターン領域５２Ｂ内のパターンＢは、Ｘ方向に解像限界程度のピッチで配列されたＸ方向のＬ＆Ｓパターン５５Ｘよりなる。

本例では、図１の第１照明スリット１０ＡＰ及び第２照明スリット１０ＢＰによってそれぞれ第１のパターン領域５２Ａ内のパターンＡ及び第２のパターン領域５２Ｂ内のパターンＢをウエハＷ上の各ショット領域に転写する。そこで、解像力を高めるために、第１照明ユニット１４ＡではＹ方向のＬ＆Ｓパターン５５Ｙに最適な照明条件、すなわちＹ軸の２極照明が設定されるように、Ｙ方向に離れた２つの２次光源を形成する、２極照明用の開口絞り７Ａ３を選択する。一方、第２照明ユニット１４ＢではＸ方向のＬ＆Ｓパターン５５Ｘに最適な照明条件、すなわちＸ軸の２極照明が設定されるように、Ｘ方向に離れた２つの２次光源を形成する、２極照明用の開口絞り７Ｂ２を選択する。この場合、照明スリット１０ＡＰ及び１０ＢＰは、互いに直交する２極照明で照明される。なお、例えばパターンＡが周期的パターンよりなり、パターンＢが孤立的パターンよりなる場合には、一例として、第１照明スリット１０ＡＰの照明条件を輪帯照明として、第２照明スリット１０ＢＰの照明条件を小σ照明等としてもよい。また、図１の視野合成器１６がハーフミラーである場合には、パターンＡ，Ｂの少なくとも一方で偏光照明の最適化を行うことも可能である。

また、図２のレチクルＲのパターン領域５２Ａ及び５２Ｂの大きさは、それぞれウエハＷ上の一つのショット領域の大きさに対応しており、パターン領域５２Ａ及び５２Ｂの境界の遮光帯５３は、ウエハＷ上の隣接するショット領域の境界となるストリートライン（スクライブライン）の幅に対応する幅を持っている。即ち、２つのパターン領域５２Ａ及び５２Ｂを投影光学系ＰＬの投影倍率で縮小した像が、ウエハＷ上の走査方向に隣接する２つのショット領域の大きさに対応する。ウエハＷ上のストリートラインの幅を１００μｍとして、投影光学系ＰＬの倍率を１／４とすると、遮光帯５３の幅は４００μｍとなる。この程度の幅があれば、図１の可動レチクルブラインド１０Ａ及び１０Ｂのエッジ部の僅かな位置決め誤差があっても、第１照明スリット１０ＡＰ（又は第２照明スリット１０ＢＰ）が第２のパターン領域５２Ｂ（又は第１のパターン領域５２Ａ）内に照射されるのを防止できる。また、ウエハＷ上での露光領域の最大幅（露光視野の幅）は一例として６ｍｍであり、投影光学系ＰＬの倍率を１／４とすると、レチクルＲ上での照明スリットの最大幅（照明視野の幅）は２４ｍｍである。従って、パターンＡ、Ｂの間隔（遮光帯５３の幅）、及び２つのショット領域の間隔（ストリートラインの幅）は、照明スリットの最大幅、及び露光領域の最大幅と比べて極端に狭く設定されている。

また、レチクルＲのパターン領域をＸ方向に挟むように１対のアライメントマーク５４Ａ及び５４Ｂが形成されており、これらのアライメントマーク５４Ａ及び５４Ｂの位置を図１のアライメント系３４Ａ，３４Ｂで計測することによって、レチクルＲのアライメントを行うことができる。
図４は、本例のウエハＷ上のショット配列を示し、この図４において、ウエハＷ上にＸ方向、Ｙ方向に所定ピッチで多数のショット領域（代表的にショット領域４８で表す。）が形成され、これらのショット領域４８は、隣接するショット領域との境界部のストリートラインの中央までの領域を含めて、Ｙ方向（走査方向）の幅ＦでＸ方向の幅Ｅの矩形領域である。これらのショット領域４８にそれぞれ図２のレチクルＲの第１のパターン領域５２ＡのパターンＡの像と、第２のパターン領域５２ＢのパターンＢの像とが二重露光される。また、ショット領域４８には例えば２つのアライメントマーク４６Ａ，４６Ｂが付設され、ウエハＷ上から選択された所定個数のショット領域４８のアライメントマーク４６Ａ，４６Ｂの座標（位置）を図１のアライメントセンサ３６で計測する。そして、例えば米国特許第４,７８０,６１７号に開示されるエンハンスト・グローバル・アライメント方式にてその計測値を統計処理することでウエハＷ上の各ショット領域の位置を決定してアライメントを行うことができる。

次に、図４に示すようにウエハＷ上に配列されるショット領域４８に、図２のレチクルＲの２つのパターン領域５２Ａ，５２ＢのパターンＡ，Ｂの像を二重露光する場合の動作につき説明する。なお、本例の投影光学系ＰＬは反転投影を行うが、説明の便宜上、図２のレチクルＲのパターンＡ及びＢは、ウエハＷ上の走査方向に隣接する２つのショット領域４８に正立像として投影されるものとする。

［第１工程］
先ず、図４のウエハＷ上のＹ方向に隣接する２つのショット領域４８Ａ及び４８Ｆに、１回の走査によってそれぞれ図２のレチクルＲのパターン領域５２ＡのパターンＡの像Ａ１及びパターン領域５２ＢのパターンＢの像Ｂ１を露光する。このために、図３（Ａ）に示すように、レチクルＲは投影光学系ＰＬの照明視野に対して＋Ｙ方向への走査が開始され、レチクルＲのパターン領域５２Ａの移動に応じてその照明視野内で第１照明スリット１０ＡＰの走査方向の幅が次第に広くなる。これに同期して、ウエハＷは投影光学系ＰＬの露光視野に対して−Ｙ方向への走査が開始され、ウエハＷ上のショット領域４８Ａの移動に応じてその露光視野内で第１露光領域の走査方向の幅が次第に広くなる。この際に、レチクルＲ上のパターン領域５２Ａ及び５２Ｂの像に対してそれぞれウエハＷ上のショット領域４８Ａ及び４８Ｆが重なるように、ウエハＷが同期して駆動される。そして、図３（Ｂ）に示すように、レチクルＲの第１のパターン領域５２Ａのみが投影光学系ＰＬの照明視野内にある状態では、第１照明スリット１０ＡＰは走査方向の幅が最大となる。これによって、第１のパターン領域５２Ａのパターンの像Ａ１が、図４のウエハＷのショット領域４８Ａに逐次露光される。

［第２工程］
次に、図３（Ｃ）に示すように、レチクルＲの第１のパターン領域５２Ａの他に第２のパターン領域５２Ｂも投影光学系ＰＬの照明視野内に入って来たときには、レチクルＲの遮光帯５３を基準として、＋Ｙ方向の照明視野では第１照明スリット１０ＡＰで第１のパターン領域５２Ａを照明し、遮光帯５３よりも−Ｙ方向の照明視野では第２照明スリット１０ＢＰで第２のパターン領域５２Ｂを照明する。この際に、第１照明スリット１０ＡＰの走査方向の幅は次第に狭くなり、第２照明スリット１０ＢＰの走査方向の幅は次第に広くなり、図４のウエハＷ上のショット領域４８ＦにレチクルＲの第２のパターン領域５２Ｂのパターンの像Ｂ１の露光が開始される。

そして、レチクルＲが＋Ｙ方向に走査されるにつれて、図３（Ｄ）に示すように、２つの照明スリット１０ＡＰ及び１０ＢＰの走査方向の幅は等しくなり、次に図３（Ｅ）に示すように、第１照明スリット１０ＡＰの幅は次第に狭くなり、その幅が零となった時点で図４のショット領域４８Ｈに対する像Ａ１の露光が終了する。
［第３工程］
次に、図３（Ｆ）に示すように、レチクルＲの第２のパターン領域５２Ｂのみが投影光学系ＰＬの照明視野内にある状態では、第２照明スリット１０ＢＰの走査方向の幅が最大となり、第２のパターン領域５２Ｂのパターンの像Ｂ１が、図４のウエハＷのショット領域４８Ｆに逐次露光される。その後、図３（Ｇ）に示すように、第２照明スリット１０ＢＰの幅は次第に狭くなり、その幅が零となった時点で図４のショット領域４８Ｆに対する像Ｂ１の露光も終了する。

次に、図３（Ｈ）に示すように、レチクルＲを投影光学系ＰＬの照明視野に対して＋Ｙ方向の走査開始位置に移動するとともに、図４において、ウエハＷをＸ方向に１つのショット領域４８のＸ方向の幅Ｅだけステップ移動した後、レチクルＲを−Ｙ方向に移動するのに同期してウエハＷを＋Ｙ方向に移動する。この場合、照明スリット１０ＡＰ，１０ＢＰは走査方向の幅が図３（Ｇ）から図３（Ａ）の順に変化し、図４のウエハＷ上のＹ方向に隣接するショット領域４８Ｂ及び４８ＧにそれぞれレチクルＲのパターン領域５２Ａ及び５２Ｂ内のパターンの像Ａ１及びＢ１が露光される。以下、ウエハＷと露光領域２１Ｗとが相対的に図４の軌跡４７Ａに沿って移動するようにウエハステージ２５を駆動し、図３に示すように照明スリット１０ＡＰ，１０ＢＰの幅を独立に変化させながらレチクルＲとウエハＷとの同期移動を行うことで、図４のウエハＷ上の１行目のショット領域４８Ａ〜４８Ｅに像Ａ１が露光され、２行目のショット領域４８Ｆ〜４８Ｊに像Ｂ１が露光される。

［第４工程］
次に、図４のウエハＷを−Ｙ方向にショット領域４８のＹ方向の幅Ｆ分だけステップ移動した後、図５のウエハＷ上のＹ方向に隣接するショット領域４８Ｊ及び４８Ｏに対して、上記の第１工程〜第３工程を実行することで、１回の走査によって、ショット領域４８Ｊ及び４８Ｏにそれぞれ図２のレチクルＲの第１のパターン領域５２Ａのパターンの像Ａ２及び第２のパターン領域５２Ｂのパターンの像Ｂ２を露光する。これによって、ショット領域４８Ｊ上には、レチクルＲの第２のパターン領域５２Ｂのパターンの像Ｂ１と第１のパターン領域５２Ａのパターンの像Ａ２とが二重露光される。

以下、ウエハＷと露光領域２１Ｗとが相対的に図５の軌跡４７Ｂに沿って移動するようにウエハステージ２５を駆動し、図３に示すように照明スリット１０ＡＰ，１０ＢＰの幅を独立に変化させながらレチクルＲとウエハＷとの同期移動を行うことで、図５のウエハＷ上の２行目のショット領域４８Ｊ〜４８Ｆに像Ａ２が露光され、３行目のショット領域４８Ｏ〜４８Ｋに像Ｂ２が露光される。そして、２行目のショット領域４８Ｆ〜４８Ｊは、それぞれ像Ｂ１と像Ａ２とが二重露光される。

次に、図５のウエハＷを−Ｙ方向にショット領域４８（図４参照）のＹ方向の幅Ｆ分だけステップ移動した後、ウエハＷと露光領域２１Ｗとが相対的に図６の軌跡４７Ｃに沿って移動するようにウエハステージ２５を駆動し、図３に示すように照明スリット１０ＡＰ，１０ＢＰの幅を独立に変化させながらレチクルＲとウエハＷとの同期移動を行うことで、図６のウエハＷ上の３行目のショット領域４８Ｋ〜４８ＯにレチクルＲの第１のパターン領域５２Ａのパターンの像Ａ３が露光され、４行目のショット領域４８Ｐ〜４８Ｔに第２のパターン領域５２Ｂのパターンの像Ｂ３が露光される。この結果、３行目のショット領域４８Ｋ〜４８Ｔは、それぞれ像Ｂ２と像Ａ３とが二重露光される。

この動作を繰り返すことによって、ウエハＷ上の±Ｙ方向の端部のショット領域を除く全部のショット領域に、レチクルＲの第１のパターン領域５２Ａのパターンの像と第２のパターン領域５２Ｂのパターンの像とが二重露光される。この際に、ウエハＷ上の走査方向に隣接する２つのショット領域は１回の走査で露光が行われるため、二重露光を極めて高いスループットで行うことができる。

なお、ウエハＷ上のＹ方向の端部のショット領域には別途、レチクルＲのパターン領域５２Ａ又は５２Ｂのパターンの像のみを露光する必要があるが、ウエハＷ上のショット領域の個数は実際には図４のショット領域の個数よりもかなり多いため、スループットは殆ど低下しない。ここで、＋Ｙ方向の端部のショット領域４８Ａ〜４８Ｅに対するパターン領域５２Ｂのパターンの像の露光は上記の露光動作に先立って行い、−Ｙ方向の端部のショット領域に対するパターン領域５２Ａのパターンの像の露光は上記の露光動作後に行ってもよい。
また、本例では、図１の２つの照明ユニット１４Ａ及び１４Ｂを用いてレチクルＲ上の２つの照明スリット１０ＡＰ及び１０ＢＰの走査方向の幅を独立に制御しているため、走査露光中に、図２のレチクルＲのパターン領域５２Ａ及び５２Ｂ内のパターンの全面をそれぞれ最適化した照明条件で照明することができる。従って、二重露光後の投影像について高い結像特性を得ることができる。

その後、ウエハＷを現像することによって、各ショット領域にレジストパターンが形成され、このレジストパターンをマスクとしてエッチング等を行うことによって目標とする回路パターンが形成される。この際に、パターンＡ及びＢの像はそれぞれ最適化された露光条件（照明条件を含む）で露光されているため、二重露光されたパターンの像の結像特性（解像度等）は全面で極めて良好であり、最終的に形成される回路パターンの線幅制御性等も極めて良好である。従って、半導体デバイス等を高精度に製造できる。

なお、上記の実施形態では、図１に示すように、１つの露光光源１を用いるものとしたが、図７に示すように、独立にパルス発光する２台の露光光源１Ａ，１Ｂを用いてもよい。また、図１に示すようにミラー１７の前で視野合成器１６によって２つの露光光ＩＬ１，ＩＬ２を合成するものとしたが、図７に示すように、ミラー１７の代わりに偏光ビームスプリッタ１７Ａ（又はハーフミラー）を設置してもよい。図７において、第１の露光光源１Ａからの露光光ＩＬ１は、ミラー３Ａを介して第１照明ユニット１４Ａに導かれ、第２の露光光源１Ｂからの露光光ＩＬ２は、ミラー３Ｂを介して第２照明ユニット１４Ｂに導かれる。また、第２リレーレンズ１３Ａからの露光光ＩＬ１をミラー１５Ａを介して偏光ビームスプリッタ１７Ａに導き、第２リレーレンズ１３Ｂからの露光光ＩＬ２をミラー１５Ｂ，１５Ｃを介して偏光ビームスプリッタ１７Ａに導くことで、偏光ビームスプリッタ１７Ａを視野合成器として２つの露光光ＩＬ１，ＩＬ２を合成できる。合成後の光束は図１の第１コンデンサレンズ１８に供給される。これによって、照明光学系の構成を簡素化できる。また、照明ユニット１４Ａ及び１４Ｂに対応してそれぞれ独立に露光光源を備えることによって、露光光ＩＬ１，ＩＬ２のスペクトル幅、中心波長、パルス周波数等を独立に制御できる。

また、上記の実施形態では、図２に示すように１つのレチクルＲ上に隣接して２つのパターン領域５２Ａ及び５２Ｂが形成されているが、２つのパターン領域５２Ａ及び５２Ｂを異なるレチクルに形成しておき、図１のレチクルステージ２２上でその２つのレチクルを走査方向に離して保持して、二重露光を行ってもよい。さらに、上記実施形態では、走査方向に沿って配置される２つのパターン領域５２Ａ及び５２ＢのパターンＡ、Ｂでウエハ上の各ショット領域を二重露光するものとしたが、少なくとも３つのパターン領域を走査方向に沿って配置して、三重以上の多重露光を行ってもよい。また、上記実施形態では２つのパターン領域５２Ａ、５２Ｂに形成するパターンＡ、Ｂが異なるものとしたが、パターンＡ、Ｂは同一であってもよい。

なお、上記実施形態の露光装置における投影光学系は、物体面側の視野及び像面側の視野を１つずつ有するものとしたが、これに限らず、例えば像面側に２つの視野を有するものでもよい。この場合、２つの像面側の視野内にそれぞれ前述の第１及び第２露光領域が配置されるので、２つのウエハステージを用いることによって２枚のウエハの二重露光を並行して行うことが可能となり、さらなるスループットの向上を図ることができる。また、上記実施形態の露光装置は、物体面側で前述の第１及び第２照明領域が内接する視野を有する単一の投影光学系を備えるものとしたが、例えば米国特許第７,０８８,４２５号などに開示されているように、各パターン領域に形成されるパターンを複数に分けてウエハ上に投影する複数の投影光学系を備えてもよい。

また、上記実施形態の露光装置における投影光学系は縮小系のみならず等倍系及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系は屈折系のみならず反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。さらに、投影光学系を介して露光光が照射される露光領域は、投影光学系の視野内で光軸を含むオンアクシス領域であるが、例えば国際公開第２００４／１０７０１１号パンフレットに開示されるように、複数の反射面を有しかつ中間像を少なくとも１回形成する光学系（反射系または反屈系）がその一部に設けられ、かつ単一の光軸を有する、いわゆるインライン型の反射屈折系と同様に、その露光領域は光軸を含まないオフアクシス領域でも良い。また、前述の照明領域及び露光領域はその形状が矩形であるものとしたが、これに限らず、例えば円弧、台形、あるいは平行四辺形などでも良い。

また、上記実施形態では、干渉計システムを用いてレチクルステージ及びウエハステージの位置情報を計測するものとしたが、これに限らず、例えばウエハステージの上面に設けられるスケール（回折格子）を検出するエンコーダシステムを用いてもよい。この場合、干渉計システムとエンコーダシステムの両方を備えるハイブリッドシステムとし、干渉計システムの計測結果を用いてエンコーダシステムの計測結果の較正（キャリブレーション）を行うことが好ましい。また、干渉計システムとエンコーダシステムとを切り替えて用いる、あるいはその両方を用いて、基板ステージの位置制御を行うようにしてもよい。

なお、上記実施形態の露光対象の基板としては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）、またはフィルム部材等が適用される。また、基板はその形状が円形に限られるものでなく、矩形など他の形状でもよい。

また、上記実施形態の露光装置は、例えば特開平１０−１６３０９９号公報（対応米国特許第６,５９０,６３４号）、特表２０００−５０５９５８号公報（対応米国特許第５,９６９,４４１号）などに開示されているように複数のウエハステージを備え、露光動作と計測動作（アライメント動作を含む）とを並行して行ってもよい。さらに、上記実施形態の露光装置は、例えば特開平１１−１３５４００号公報（対応国際公開１９９９／２３６９２）、及び特開２０００−１６４５０４号（対応米国特許第６,８９７,９６３号）公報などに開示されているように、ウエハステージとは独立に移動可能であるとともに、計測部材（例えば、基準マークが形成された基準部材及び／又は各種の光電センサ）を搭載した計測ステージを備えていてもよい。

なお、上述の実施形態の露光装置は、不図示のコラム機構を設置した後、それぞれ複数の光学素子から構成される照明光学系、及び投影光学系を露光装置本体に組み込み光学調整をして、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより製造することができる。なお、その露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

また、上記の実施形態の露光装置を用いて半導体デバイスを製造する場合、この半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、このステップに基づいてレチクルを製造するステップ、シリコン材料からウエハを形成するステップ、上記の実施形態の投影露光装置によりアライメントを行ってレチクルのパターンをウエハに露光するステップ、エッチング等の回路パターンを形成するステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、及び検査ステップ等を経て製造される。

なお、本発明は、例えば国際公開第９９／４９５０４号パンフレット、国際公開第２００４／０１９１２８号パンフレット等で開示されている液浸型の露光装置で露光を行う場合にも適用できる。この場合には、走査露光時に、図１において、不図示の液体回収装置から投影光学系ＰＬとウエハＷとの間に純水等の液体が局所的に供給され、供給された液体は不図示の液体回収装置によって回収される。
また、本発明は、波長数ｎｍ〜１００ｎｍ程度の極端紫外光（ＥＵＶ光）を露光ビームとして用いる投影露光装置で露光を行う場合にも適用できる。

また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程（露光装置）にも適用することができる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。また、明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約を含む２００６年３月３日付け提出の日本国特願２００６−０５８７３９号の全ての開示内容は、そっくりそのまま引用して本願に組み込まれている。
なお、法令で許容される限りにおいて、上記実施形態で引用した露光装置などに関する全ての引例の開示を援用して本文の記載の一部とする。

本発明によれば、二重露光を最適な照明条件で高スループットで行うことができるため、微細なパターンを持つデバイスを高精度に高スループットで製造できる。

Claims (41)

1. マスク及び投影光学系を介して基板に露光ビームを照射しつつ、前記マスクを所定の走査方向に移動するのに同期して前記基板を移動する露光方法において、
   前記マスク上に前記走査方向に隣接して第１及び第２のパターン領域を形成しておき、
   前記マスクを前記走査方向に移動し、前記第１のパターン領域が前記投影光学系の視野内を通過しているときに、前記走査方向の幅が可変の第１の照明領域を用いて第１の照明条件で前記第１のパターン領域を照明して前記基板を露光する第１工程と、
   前記第１及び第２のパターン領域が同時に前記視野内を通過しているときに、次第に前記走査方向の幅が狭くなる前記第１の照明領域を用いて前記第１の照明条件で前記第１のパターン領域を照明するとともに、次第に前記走査方向の幅が広くなる第２の照明領域を用いて第２の照明条件で前記第２のパターン領域を照明して前記基板を露光する第２工程と、
   前記第２のパターン領域が前記視野内を通過しているときに、前記走査方向の幅が可変の前記第２の照明領域を用いて前記第２の照明条件で前記第２のパターン領域を照明して前記基板を露光する第３工程と
   を有することを特徴とする露光方法。
2. 前記基板を前記走査方向に対応する方向に前記第２のパターン領域の幅に対応する距離だけステップ移動して、前記第１工程から前記第３工程までの動作を実行して、前記基板上の前記第２のパターン領域のパターンの像で露光された区画領域を前記第１のパターン領域のパターンの像で二重露光する第４工程を有することを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
3. 前記第１及び第２の照明条件は互いに異なることを特徴とする請求項１又は２に記載の露光方法。
4. 前記第１及び第２の照明領域の前記走査方向の幅を最大にした領域は実質的に完全に重なることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の露光方法。
5. 前記第１及び第２のパターン領域は互いに異なるマスクに形成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の露光方法。
6. 投影光学系を介して露光ビームで基板を露光する露光方法において、
   前記露光ビームが照射される第１及び第２照明領域での照明条件をそれぞれ独立に設定し、
   前記第１及び第２照明領域に対する、所定の走査方向に沿って配置される第１及び第２パターンの移動と、前記第１パターンと前記投影光学系とを介して前記露光ビームが照射される第１露光領域、及び前記第２パターンと前記投影光学系とを介して前記露光ビームが照射される第２露光領域に対する前記基板の移動とを同期して行い、前記基板上でその走査方向に関する位置が異なる区画領域を走査露光することを特徴とする露光方法。
7. 前記異なる領域はそれぞれ、前記同期移動による前記第１及び第２パターンの一方の露光と、前記第１及び第２パターンの他方と前記基板との同期移動による他方のパターンの露光とを含む多重露光が行われことを特徴とする請求項６に記載の露光方法。
8. 前記第１及び第２露光領域は、前記走査方向に関して少なくとも一部が重なるように配置されることを特徴とする請求項６又は７に記載の露光方法。
9. 前記第１及び第２露光領域は、前記同期移動中に前記走査方向の幅が独立に変更されかつ前記走査方向に関してその最大幅が前記異なる領域の間隔よりも広いことを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載の露光方法。
10. 前記第１及び第２露光領域は、前記走査方向の幅が独立に可変であり、前記同期移動中に前記異なる領域内で重ならないようにその幅が変更されることを特徴とする請求項６から９のいずれか一項に記載の露光方法。
11. 前記第１及び第２照明領域の前記走査方向の幅を独立に可変として、前記第１及び第２露光領域の前記走査方向の幅を変更することを特徴とする請求項９又は１０に記載の露光方法。
12. 前記同期移動時に前記第１及び第２照明領域での照明条件が互いに異なることを特徴とする請求項６から１１のいずれか一項に記載の露光方法。
13. 前記第１及び第２パターンは同一のマスクに形成されることを特徴とする請求項６から１２のいずれか一項に記載の露光方法。
14. 前記第１及び第２露光領域は、前記投影光学系の単一の視野内に配置されることを特徴とする請求項６から１３のいずれか一項に記載の露光方法。
15. 前記第１及び第２照明領域は、前記投影光学系の単一の視野内に配置されることを特徴とする請求項６から１４のいずれか一項に記載の露光方法。
16. 前記第１及び第２の照明領域は同一の露光光源からの露光ビームで照明されることを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載の露光方法。
17. 前記第１及び第２の照明領域は互いに異なる露光光源からの露光ビームで照明されることを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載の露光方法。
18. 前記基板の露光中に、前記投影光学系と前記基板との間に前記露光ビームを透過する液体を供給することを特徴とする請求項１から１７のいずれか一項に記載の露光方法。
19. マスク及び投影光学系を介して基板に露光ビームを照射しつつ、前記マスクを所定の走査方向に移動するのに同期して前記基板を移動する露光装置において、
    前記投影光学系の視野内の前記走査方向の幅が可変の第１の照明領域を第１の照明条件で照明するとともに、前記視野内の前記走査方向の幅が可変の第２の照明領域を第２の照明条件で照明する照明光学系と、
    前記マスクの前記走査方向の位置に応じて前記第１及び第２の照明領域の前記走査方向の幅を制御する照明制御装置とを備えたことを特徴とする露光装置。
20. 前記マスク上に前記走査方向に隣接して第１及び第２のパターン領域が形成されているときに、
    前記照明制御装置は、前記マスクが前記走査方向に移動するのに同期して、前記第１及び第２の照明領域がそれぞれ前記第１及び第２のパターン領域のみを照明するように前記第１及び第２の照明領域の前記走査方向の幅を制御することを特徴とする請求項１９に記載の露光装置。
21. 前記照明光学系は、
    前記第１の照明領域を前記第１の照明条件で照明する第１の部分照明系と、
    前記第２の照明領域を前記第２の照明条件で照明する第２の部分照明系と、
    前記第１及び第２の部分照明系からの露光ビームを合成して前記マスクを照明する視野合成系とを有することを特徴とする請求項１９又は２０に記載の露光装置。
22. 前記第１及び第２の部分照明系はそれぞれ可変視野絞りを備え、
    前記照明制御装置は、前記２つの可変視野絞りの開閉動作を制御することを特徴とする請求項２１に記載の露光装置。
23. 露光光源と、
    前記露光光源からの露光ビームを２分割して前記第１及び第２の部分照明系に導く分岐光学系とを備えたことを特徴とする請求項２１又は２２に記載の露光装置。
24. 前記第１及び第２の部分照明系はそれぞれ露光光源を有することを特徴とする請求項２１又は２２に記載の露光装置。
25. 前記第１及び第２の照明条件は互いに異なることを特徴とする請求項１９から２４のいずれか一項に記載の露光装置。
26. 前記第１及び第２の照明領域の前記走査方向の幅を最大にした領域は実質的に完全に重なることを特徴とする請求項１９から２５のいずれか一項に記載の露光装置。
27. 前記投影光学系と前記基板との間に前記露光ビームを透過する液体を供給して回収する液体供給機構を備えたことを特徴とする請求項１９から２６のいずれか一項に記載の露光装置。
28. 投影光学系を介して露光ビームで基板を露光する露光装置において、
    前記露光ビームを第１及び第２照明領域に照射するとともに、前記第１及び第２照明領域での照明条件をそれぞれ独立に設定する照明光学系と、
    前記第１及び第２照明領域に対する、所定の走査方向に沿って配置される第１及び第２パターンの移動と、前記第１パターンと前記投影光学系とを介して前記露光ビームが照射される第１露光領域、及び前記第２パターンと前記投影光学系とを介して前記露光ビームが照射される第２露光領域に対する前記基板の移動とを同期して行い、前記基板上でその走査方向に関する位置が異なる区画領域を走査露光する制御装置とを備えることを特徴とする露光装置。
29. 前記制御装置は、前記同期移動による前記第１及び第２パターンの一方の露光と、前記第１及び第２パターンの他方と前記基板との同期移動による他方のパターンの露光とを含む多重露光を、前記異なる領域でそれぞれ行うことを特徴とする請求項２８に記載の露光装置。
30. 前記第１及び第２露光領域は、前記走査方向に関して少なくとも一部が重なるように配置されることを特徴とする請求項２８又は２９に記載の露光装置。
31. 前記制御装置は、前記同期移動時に前記第１及び第２照明領域での照明条件を互いに異ならせることを特徴とする請求項２８から３０のいずれか一項に記載の露光装置。
32. 前記第１及び第２露光領域の前記走査方向の幅を独立に変更する光学装置をさらに備え、前記第１及び第２露光領域は、前記走査方向に関して前記同期移動中に設定される最大幅が前記異なる領域の間隔よりも広いことを特徴とする請求項２８から３１のいずれか一項に記載の露光装置。
33. 前記第１及び第２露光領域の前記走査方向の幅を独立に変更する光学装置をさらに備え、前記第１及び第２露光領域は、前記同期移動中に前記異なる領域内で重ならないようにその幅が変更されることを特徴とする請求項２８から３２のいずれか一項に記載の露光装置。
34. 前記光学装置は、前記第１及び第２照明領域の前記走査方向の幅を独立に可変として、前記第１及び第２露光領域の前記走査方向の幅を変更することを特徴とする請求項３２又は３３に記載の露光装置。
35. 前記照明光学系は、それぞれ前記露光ビームが入射し、前記第１及び第２照明領域での照明条件を可変とする第１及び第２成形光学系を有することを特徴とする請求項２８から３４のいずれか一項に記載の露光装置。
36. 前記照明光学系は、少なくとも一方が偏向部材を介して入射する、前記第１及び第２成形光学系からの露光ビームを前記第１及び第２照明領域に照射する合成光学系を有することを特徴とする請求項３５に記載の露光装置。
37. 前記第１及び第２露光領域の前記走査方向の幅を独立に変更する光学装置をさらに備え、前記光学装置は、前記第１及び第２成形光学系に設けられ、かつ前記第１及び第２照明領域の前記走査方向の幅を可変とする第１及び第２マスキング部材を有することを特徴とする請求項３５又は３６に記載の露光装置。
38. 前記制御装置は、前記第１及び第２パターンが形成される同一のマスクを保持するマスクステージ、及び前記基板を保持する基板ステージを駆動して、前記第１及び第２パターンの少なくとも一方と前記基板とを同期移動することを特徴とする請求項２８から３７のいずれか一項に記載の露光装置。
39. 前記第１及び第２露光領域は、前記投影光学系の単一の視野内に配置されることを特徴とする請求項２８から３８のいずれか一項に記載の露光装置。
40. 前記第１及び第２照明領域は、前記投影光学系の単一の視野内に配置されることを特徴とする請求項２８から３９のいずれか一項に記載の露光装置。
41. 請求項１から１８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。

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