JP4586954B2 - 露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法 - Google Patents
露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、半導体素子などを製造するリソグラフィ工程で用いられる露光装置及び露光方法、並びに該露光方法を用いるデバイス製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体素子（集積回路）、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）あるいは薄膜磁気ヘッド等を製造するためのリソグラフィ工程では、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ウエハ又はガラスプレートなどの基板（以下、「基板」と呼ぶ）上の各ショット領域に転写するステッパ等の投影露光装置が主として用いられている。
【０００３】
例えば、半導体素子は、レジスト塗布→露光→現像→エッチング・ドーピング等→レジスト除去→前処理工程（酸化膜形成、ドーピング、ＣＶＤ及び電極形成等）の１サイクルを複数サイクル行うことで製造される。半導体素子は３次元構造であり、上記１サイクルで生成される構造を順次積層させていくことにより完成する。この多層構造における個々の層をレイヤと呼ぶ。
【０００４】
従来、ステッパ等の投影露光装置では、同一レイヤにおける露光の際には、二重路光などの特殊な露光を除き、露光フィールド内の露光を、一定の条件の下で行うことが当然のこととして考えられ、装置の設計もそのような考えの下でなされていた。このため、従来の投影露光装置では、同一レイヤの露光に用いられるレチクル上に配置されている複数のパターンを、それぞれ異なる転写条件（例えば投影光学系の開口数（numerical aperture：Ｎ．Ａ．）の設定、照明系のσ値の設定など）の下で基板上に転写することは困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の集積回路（ＩＣ）の構造や製造方法は、上述した投影露光装置の構造などから来る制約に適合するよう配慮されていたが、以下のような課題を本質的に内在しており、これを解決することによりＩＣの機能、性能の向上や生産性の向上を図る余地が残されていると言える。
【０００６】
リソグラフィ工程で、基板上にパターンを形成する上で重要な要素として、露光装置の実用解像度と実用焦点深度が挙げられる。これら実用解像度及び実用焦点深度は、パターンのピッチや寸法・形状、さらにはフィールド内におけるパターンの配置されている位置によっても大きく左右される。また、実用解像度及び実用焦点深度は、投影光学系のＮ．Ａ．や照明光学系のＮ．Ａ．、照明光学系内の開口絞りの形状及び大きさ（例えば小σ、輪帯、あるいは四重極など）の組合せによっても大きく変化する。
【０００７】
この一方、個々のパターンの転写の際に要求される解像度と焦点深度も様々で、同一ではない。
【０００８】
このことは、ＩＣを構成する全てのパターンの転写の際には、厳密には個々における要求結像スペックと、それに対する最適な露光条件が存在することを意味する。
【０００９】
一例を挙げると、高解像度が要求されるコンタクトホール等の微細パターンの転写には、大Ｎ．Ａ．の投影光学系を備えた露光装置が適している。また、キャパシタの直上に配置されるパターンのように、パターンそのものはそれほど微細ではなく、基板そのものの平坦度が悪いため転写に際して深い焦点深度が要求されるパターンの場合は、逆に小Ｎ．Ａ．で焦点深度を稼いだ上での露光が好ましい。また、ゲートのように微細な孤立パターンを形成する場合には、位相シフトレチクルなどを用いた露光を併用して超解像を得ることがしばしば行われる。この場合、その原理から小Ｎ．Ａ．による露光が適しているものと考えられる。
【００１０】
しかし、現実にはこのように全てのパターンに対して最適な露光条件を設定して露光を行うことは、投影露光という手法を採用する以上、これを実現することは非常に困難である。
【００１１】
この問題を簡易な方法で解決するための手段として、最適な露光条件が似ているパターン同士を同一レイヤに配置することが行われていた。すなわち、クリティカルレイヤ、ノンクリティカルレイヤといった用語で知られているように、例えば微細で極めて高い解像度を要するパターンは同一レイヤに集めて設計される。これにより、クリティカルレイヤは高Ｎ．Ａ．による高解像度露光を行えば良いことになる。この場合、ノンクリティカルレイヤでは低Ｎ．Ａ．による大焦点深度露光を行えば良く、このような単純な使い分けが可能となる。このことは、結果的に、露光装置の効果的な使い分けが可能となることを意味する。
【００１２】
しかしながら、このようなレイヤの分離は、必ずしも半導体設計上の必然的な要請では無く、同一レイヤ中おいては露光条件を変えられないという、露光装置側の制約による場合も多い。換言すれば、従来の技術では、同一レイヤに配置した方が性能的・機能的、あるいはコスト的に好ましい場合においても、製造上の都合により、別々のレイヤに配置せざるを得なかった。
【００１３】
また、従来の技術では、その露光条件を１つしか選択できない都合から、同一レイヤに配置されるパターン中の特定のパターンについては、最適な露光条件から外れての露光を強いられていた。あるいは、このような妥協がどうしても許容できない場合には、同一レイヤ中のパターンであっても最適な露光条件が似ているパターン毎に分割して別々のマスク上に配置し、これら複数のマスクを用いて露光を複数回に分割して行い、マスク交換の際に露光条件を切り替えることを行っていた。前者の場合、デバイスの歩留まりの低下を招き、後者の場合スループットの低下を招く。いずれにしても、デバイスの生産性を著しく低下させる要因となっていた。
【００１４】
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、上記従来技術の有する不都合を改善し、レイヤ毎のパターン設計上の自由度の向上及びデバイスの生産性の向上の少なくとも一方を実現することができる露光方法を提供することにある。
【００１５】
また、本発明の第２の目的は、レイヤ毎のパターン設計上の自由度の向上及びデバイスの生産性の向上の少なくとも一方を実現することができる露光装置を提供することにある。
【００１６】
また、本発明の第３の目的は、マイクロデバイスの生産性の向上を確実に実現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。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、マスク（Ｒ）と物体（Ｗ）とを同期移動して前記マスクに形成されたパターンを投影光学系（ＰＬ）を介して前記物体上に転写する露光装置であって、エネルギビーム（ＩＬ）により前記マスクを照明する照明光学系（２〜８）と；前記マスクと物体とを同期移動する駆動装置（１１、１９、２１）と；前記照明光学系からの前記エネルギビームにより前記マスクが照明され、前記駆動装置により前記マスクと物体とが同期移動される最中に、前記マスクの位置情報に応じてパターンの転写条件を第１条件から第２条件に変更する転写条件変更装置と；前記駆動装置を制御し、前記転写条件変更装置によって前記パターンの転写条件を前記第１条件から前記第２条件に変更する間、前記マスクと前記物体との同期移動の速度を、前記第１条件に対応した前記マスクと前記物体との同期移動の速度及び前記第２条件に対応した前記マスクと前記物体との同期移動の速度とは異なる速度に変更する制御装置と；を備える露光装置である。
【００１８】
本明細書において、「マスクの位置情報」とは、マスクの同期移動中の位置に関する情報の総称であり、マスクの位置、あるいはこれを微分した速度などは勿論、マスクと同期移動する物体の位置、あるいは速度など、所定の演算によりマスクの同期移動中の位置を算出できる情報の全てを含む。また、本明細書において、「パターンの転写条件」とは、広義の露光条件のうち、パターンの形成条件を除く、照明条件、投影光学系に関する条件、物体に照射されるエネルギビームのエネルギ量に関する条件などの全てを含む。
【００１９】
これによれば、照明光学系からのエネルギビームによりマスクが照明され、駆動装置によりマスクと物体とが同期移動される最中に、転写条件変更装置がマスクの位置情報に応じてパターンの転写条件を変更する。このため、例えばマスク上に同期移動方向（走査方向）に沿ってクリティカルレイヤ領域、ノンクリティカルレイヤ領域、ミドルレイヤ領域などのように、転写条件が異なるパターン領域が形成されている場合などに、上記マスクの位置情報に応じて、すなわちパターン領域に応じて、パターンの転写条件が変更される。従って、同一レイヤの露光に際してパターン領域毎に好適ないしは最適な転写条件で露光、すなわちパターンの物体上への転写を行うことが可能となる。従って、このことを予め考慮すれば、同一レイヤに配置した方が性能的・機能的、あるいはコスト的に好ましいパターン同士を、同一マスク上に領域毎に分割配置するだけで良く、従来のようにレイヤを分けて設計する必要がなくなる。また、機能の異なる（通常好適転写条件が異なる）パターンが同一レイヤに配置される場合にも、そのレイヤ中のいずれのパターンについても好適ないしは最適な露光条件での露光が可能となるとともに、前述した同一レイヤのパターンの複数マスク上への分割及びこれらのマスクを用いた複数回の露光（分割露光）なども必要がなくなる。
【００２０】
このように本請求項１に記載の露光装置によれば、レイヤ毎のパターン設計上の自由度の向上及びデバイスの生産性の向上の少なくとも一方を実現することが可能となる。
【００２１】
この場合において、請求項２に記載の露光装置の如く、前記転写条件変更装置は、前記投影光学系の開口数（Ｎ．Ａ．）を変更する第１の変更装置（２０、２４）を有することとすることができる。かかる場合には、大Ｎ．Ａ．による高解像度露光や、小Ｎ．Ａ．による大焦点深度露光などパターンに応じた好適転写条件での露光が可能となる。
【００２２】
この場合において、請求項３に記載の露光装置の如く、前記転写条件変更装置は、前記照明光学系の瞳面及びこの共役面のいずれかにおける光量分布を変更する第２の変更装置（４、２０、４０）を更に有することとすることができる。通常、照明光学系の開口数（照明Ｎ．Ａ．）が固定の場合に、投影光学系のＮ．Ａ．を変更すると、コヒーレンスファクタ（σ値）が変更される。そこで、例えば第２の変更装置が、照明光学系の瞳面及びこの共役面のいずれかにおける光量分布を、投影光学系のＮ．Ａ．の変更に応じて変更することにより、σ値を所望の値に設定したり、維持したりすることも可能となる。なお、前記光量分布の変更は、照明Ｎ．Ａ．の変更のみならず、照明光学系の瞳面及びこの共役面のいずれかにおける光量分布を規定する照明開口絞りなどの形状の変更なども含む概念である。
【００２３】
上記請求項２及び３に記載の各露光装置において、請求項４に記載の露光装置の如く、前記転写条件変更装置は、前記制御装置による前記マスクと物体との同期移動の速度の変更に応じて、前記物体上に照射される前記エネルギビームのエネルギ量を変更する第３の変更装置（１、１８、２０）を更に有することとすることができる。
【００２４】
上記請求項１〜４に記載の各露光装置において、請求項５に記載の露光装置の如く、前記転写条件変更装置は、前記マスク上のパターンの形成状態に応じて前記転写条件を変更することとすることができる。
【００２５】
上記請求項１〜５に記載の各露光装置において、請求項６に記載の露光装置の如く、前記転写条件変更装置による前記転写条件の変更動作シーケンスは、外部から設定可能であることとすることができる。
【００２６】
請求項７に記載の発明は、マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して物体上に転写する露光方法であって、エネルギビームにより前記マスクを照明した状態で前記マスクと物体とを同期移動し、該同期移動中に、前記マスクの位置情報に応じてパターンの転写条件を第１条件から第２条件に変更する転写条件変更工程と；前記マスクの位置情報に応じて前記パターンの転写条件を前記第１条件から前記第２条件に変更する間、前記マスクと前記物体との同期移動の速度を、前記第１条件に対応した前記マスクと前記物体との同期移動の速度及び前記第２条件に対応した前記マスクと前記物体との同期移動の速度とは異なる速度に変更する速度変更工程と；を含む露光方法である。
【００２７】
これによれば、エネルギビームによりマスクを照明した状態でマスクと物体とを同期移動し、該同期移動中に、マスクの位置情報に応じてパターンの転写条件を変更する。このため、例えばマスク上に同期移動方向（走査方向）に沿ってクリティカルレイヤ領域、ノンクリティカルレイヤ領域、ミドルレイヤ領域などのように、転写条件が異なるパターン領域が形成されている場合などに、前述のマスクの位置情報に応じて、すなわちパターン領域に応じて、パターンの転写条件が変更される。従って、同一レイヤの露光に際してパターン領域毎に好適ないしは最適な転写条件で露光、すなわちパターンの物体上への転写を行うことが可能となる。
【００２８】
従って、本請求項７に記載の露光方法によれば、前述の請求項１の露光装置の場合と同様の理由により、レイヤ毎のパターン設計上の自由度の向上及びデバイスの生産性の向上の少なくとも一方を実現することが可能となる。
【００２９】
この場合において、請求項８に記載の露光方法の如く、前記転写条件の変更は、前記投影光学系の開口数の変更を含むこととすることができる。
【００３０】
この場合において、請求項９に記載の露光方法の如く、前記転写条件の変更は、前記エネルギビームで前記マスクを照明する照明光学系の瞳面及びこの共役面のいずれかにおける光量分布の変更を更に含むこととすることができる。
【００３１】
上記請求項８及び９に記載の各露光方法において、請求項１０に記載の露光方法の如く、前記転写条件の変更は、前記マスクと物体との同期移動の速度の変更に応じて、前記物体上に照射される前記エネルギビームのエネルギ量を変更することを更に含むこととすることができる。
【００３２】
上記請求項７〜１０に記載の各露光方法において、請求項１１に記載の露光方法の如く、前記転写条件変更工程では、前記マスク上のパターンの形成状態に応じて前記転写条件を変更することとすることができる。
【００３３】
請求項１２に記載の発明は、異なる複数のパターンを投影光学系を介して物体上の所定の領域に重ね合わせて転写する露光方法であって、第１パターンが形成された第１マスク及び前記第１パターンとは異なる第２パターンが形成された第２マスクと、前記物体とがエネルギビームに対して相対走査されるように、前記第１マスク及び第２マスクが載置されたマスクステージと、前記物体とを所定の走査方向に同期移動しつつ、該同期移動中、前記物体上に転写する転写対象パターンを前記第１パターンから前記第２パターンに切り替える際に、転写条件を前記第１パターンを転写するための第１条件から前記第２パターンを転写するための第２条件に変更し、前記転写条件を前記第１条件から前記第２条件に変更する間、前記同期移動の速度を、前記第１条件に対応した前記マスクと前記物体との同期移動の速度及び前記第２条件に対応した前記マスクと前記物体との同期移動の速度とは異なる速度に変更して、前記第１パターンと第２パターンとを投影光学系を介して前記物体上の前記走査方向に並んだ２つの領域にそれぞれ転写する第１露光工程と；前記第１露光工程で前記第１パターン、第２パターンがそれぞれ転写された２つの領域のうち、少なくとも一方の領域に、前記第１露光工程で転写されたパターンと異なるパターンを重ねて転写する第２露光工程と；を含む露光方法である。
【００３４】
これによれば、第１露光工程において、マスクステージと物体とを所定の走査方向に同期移動しつつ、該同期移動中の転写対象パターンの切り替え中に、その切り替え後のパターンに応じて転写条件を変更し、物体上の走査方向に並んだ２つの領域にそれぞれ、第１マスクのパターンと第２マスクのパターンとが、走査露光方式で連続的に転写される。すなわち、第１露光工程では、２つのマスクのパターンの転写、すなわち物体上の２つの領域（ショット領域）に対する露光を、マスクステージ及び物体を所定方向に同期移動する一連の動作の間に行うことができるので、従来困難であった２つの領域に対する連続的な走査露光が可能となり、領域毎に走査露光を行う場合に比べて、少なくとも領域間におけるマスクステージと物体との加速、減速時間の低減が可能となり、その分スループットを向上することが可能である。
【００３５】
また、第２露光工程では、第１マスクのパターンと第２マスクのパターンとの物体上への転写が行われ、第１露光工程で第１パターン、第２パターンがそれぞれ転写された２つの領域のうち、少なくとも一方の領域に、第１露光工程で転写されたパターンと異なるパターンが重ねて転写される。
【００３６】
また、第２露光工程で、第１露光工程で転写されたパターンと異なるパターンが転写された領域についてみると、転写条件の異なるパターン同士の重ね合わせを、例えば二重露光にてかつそれぞれのパターン転写時の転写条件を適切に設定して容易に実現することができる。このため、機能の異なる（通常、転写条件が異なる）パターンについて好適ないしは最適な露光条件での露光が可能となり、更に、上記の二重露光により、焦点深度の増大と、解像度の向上とを同時に実現することも可能である。
【００３７】
このように本請求項１２に記載の露光方法によれば、スループット及び歩留まりの向上により、デバイスの生産性の向上を実現することが可能である。
【００３８】
この場合において、請求項１３に記載の露光方法の如く、前記第２露光工程では、前記第１、第２マスクと、前記物体とがエネルギビームに対して相対走査されるように、前記マスクステージと、前記物体とを所定の走査方向に同期移動しつつ、該同期移動中の転写対象パターンの切り替え中に、その切り換え後のパターンに応じて転写条件を変更することとすることができる。かかる場合には、第２露光工程においても、物体上の２つのショット領域に対する露光を、マスクステージ及び物体を走査方向に移動する一連の動作の間に行うことができるので、前述と同様に少なくとも領域間におけるマスクステージと物体との加速、減速時間の低減が可能となり、その分スループットを向上することが可能である。
【００３９】
上記請求項１２及び１３に記載の各露光方法において、請求項１４に記載の露光方法の如く、前記第１露光工程では、前記物体に対する前記第１、第２パターンの転写を行う工程と、前記物体を移動する工程とを交互に繰り返して、前記物体上の２つ１組の複数組の領域に対し、前記第１パターンと第２パターンとの転写を行い、前記第２露光工程では、前記物体に対する前記第１、第２パターンの転写を行う工程と、前記物体を移動する工程とを交互に繰り返して、前記第１露光工程で前記第１パターンと第２パターンとが転写された領域の組毎に、少なくとも一方の領域に、前記第１露光工程で転写されたパターンとは異なるパターンを重ねて転写することとすることができる。例えば、第１露光工程での物体上の複数の領域に対して第２露光の際の複数の領域を１領域分走査方向にずらして二重露光を行うことにより、異なるパターン領域のパターンの像同士が物体上で重なるようにすることができる。
【００４０】
請求項１５に記載の発明は、リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、前記リソグラフィ工程では、請求項７〜１４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である。
【００４１】
【発明の実施の形態】
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。図１には、第１の実施形態に係る露光装置１００の概略構成が示されている。この露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、すなわちいわゆるスキャニング・ステッパである。
【００４２】
この露光装置１００は、エネルギビームＩＬをパターンが形成されたマスクとしてのレチクルＲに照射し、該レチクルＲのパターンを投影光学系ＰＬを介して物体としてのウエハＷ上に転写する露光装置本体１０２と、該露光装置本体１０２を全体的に制御する主制御装置２０とを備えている。
【００４３】
露光装置本体１０２は、エネルギビーム源としてのＡｒＦエキシマレーザ（発振波長１９３ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（発振波長２４８ｎｍ）、あるいはＦ2レーザ（発振波長１５７ｎｍ）等のパルスレーザ光源（以下、「光源」という）１、該光源１とともに照明系を構成する照明光学系（２〜８）、照明系からのエネルギビーム（以下、「露光光」と呼ぶ）ＩＬにより照明されるレチクルＲを保持するマスクステージとしてのレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲから射出された露光光ＩＬをウエハＷ上に投射する投影光学系ＰＬ、ウエハＷを保持してＸＹ２次元面内で移動する基板ステージとしてのウエハステージＷＳＴ、及び光源１を除く上記構成各部を収納するチャンバ１０等を備えている。
【００４４】
前記光源１は、実際には、光源１を除く露光装置本体１０２の構成各部を収納するチャンバ１０が設置されたクリーンルームとは別のクリーン度の低いサービスルームに配置され、このチャンバ１０に不図示の引き回し光学系（送光光学系）を介して接続されている。なお、光源として、紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）を発生する超高圧水銀ランプや、銅蒸気レーザあるいはＹＡＧレーザの高調波発生装置などを用いても良い。
【００４５】
光源１は、レーザ共振器、ビームモニタ、レーザコントローラ及び高圧電源等（いずれも図示省略）を有する。ビームモニタは、レーザ共振器からのパルス光の光学特性をモニタする。レーザコントローラは、通常の発光時には、ビームモニタから出力されるエネルギ量の検出値が、主制御装置２０から与えられる１パルス当たりのエネルギの目標値に対応した値となるように、高圧電源での電源電圧をフィードバック制御する。また、レーザコントローラは、レーザ共振器に供給されるエネルギを高圧電源を介して制御することにより発振周波数（繰り返し周波数）をも変更する。すなわち、レーザコントローラは、主制御装置２０からの制御情報に応じて光源１の発振周波数を主制御装置２０から指示された周波数に設定するとともに、光源１での１パルス当たりのエネルギ強度が主制御装置２０から指示された値（すなわちエネルギ強度のばらつきの許容値の範囲内の値）となるように高圧電源の電源電圧のフィードバック制御を行なう。かかる詳細は、例えば特開平８−２５０４０２号公報等に詳細に開示されている。
【００４６】
また、光源１内には、主制御装置２０からの制御情報に応じて露光光ＩＬを遮光するためのシャッタも配置されている。
【００４７】
前記照明光学系は、照度均一化光学系２、照明系開口絞り板４、リレーレンズ３、レチクルブラインド５、リレーレンズ６、折り曲げミラー７及びコンデンサレンズ８等を含んで構成されている。
【００４８】
前記照度均一化光学系２は、例えば、露光光ＩＬの光路上に順次配置されたビーム整形光学系、エネルギ粗調器、オプティカルインテグレータ（フライアイレンズ、内面反射型インテグレータ、又は回折光学素子などであり、本実施形態ではフライアイレンズを用いているので、以下では「フライアイレンズ」とも呼ぶ）等（いずれも図示せず）によって構成される。
【００４９】
これを更に詳述すると、ビーム整形光学系は、光源１でパルス発光され、入射した露光光ＩＬの断面形状を、光路後方に設けられたフライアイレンズに効率良く入射するように整形するもので、例えばシリンダレンズやビームエキスパンダ等で構成される。
【００５０】
また、エネルギ粗調器は、ビーム整形光学系後方の露光光ＩＬの光路上に配置され、例えば透過率（＝１−減光率）を１００％から等比級数的に複数段階で切り換えることができるようになっている。このエネルギ粗調器の透過率の切り換えは、不図示の駆動装置を介して主制御装置２０によって行われる。
【００５１】
前記フライアイレンズは、エネルギ粗調器から出た露光光ＩＬの光路上に配置され、レチクルＲを均一な照度分布で照明するためにその射出側焦点面に多数の点光源（光源像）から成る面光源、すなわち２次光源を形成する。
【００５２】
前記照明系開口絞り板４は、フライアイレンズの射出側焦点面（照明光学系の瞳面に相当）あるいはその近傍に配置されている。この照明系開口絞り板４は円板状部材から成り、ほぼ等角度間隔で、例えば通常の円形開口より成る開口絞り、小さな円形開口より成りコヒーレンスファクタであるσ値を小さくするための開口絞り、輪帯照明用の輪帯状の開口絞り、及び変形光源法用に複数の開口を偏心させて配置して成る変形照明用の開口絞り等が配置されている。この場合、主制御装置２０によって駆動系４０を介して照明系開口絞り板４が駆動され、いずれかの開口絞りを露光光ＩＬの光路上に選択的に設定できるようになっている。すなわち、照明系開口絞り板４の開口絞りの選択設定により、照明光学系の瞳面における露光光ＩＬの光量分布、具体的には２次光源の大きさ及び配置の少なくとも一方を変更できるようになっている。
【００５３】
なお、図示は省略されているが、照度均一化光学系２の内部には、フライアイレンズより光源１側にフライアイレンズに入射する露光光ＩＬの断面形状を変更するズーム光学系などを含む光学ユニットが設けられており、主制御装置２０が、上記照明系開口絞り板４の開口絞りの切り替えに応じてその光学ユニットを制御し、レチクルＲの照明条件の変更に伴う光量損失を抑えるようになっている。
【００５４】
照明系開口絞り板４のいずれかの開口絞りから出た露光光ＩＬの光路上に、反射率が小さく透過率の大きなビームスプリッタ１２が配置され、更にこの後方の光路上に、固定レチクルブラインド５Ａ及び可動レチクルブラインド５Ｂから成るレチクルブラインド５を介在させてリレーレンズ３及び６から成るリレー光学系が配置されている。
【００５５】
固定レチクルブラインド５Ａは、レチクルＲのパターン面に対する共役面から僅かにデフォーカスした面に配置され、レチクルＲ上での照明領域ＩＡＲを規定する矩形開口が形成されている。また、この固定レチクルブラインド５Ａの近傍に走査方向に対応する方向の位置及び幅が可変の開口部を有する可動レチクルブラインド５Ｂが配置され、走査露光の開始時及び終了時にその可動レチクルブラインド５Ｂを介して照明領域ＩＡＲを更に制限することによって、不要な部分の露光が防止されるようになっている。
【００５６】
リレー光学系を構成するリレーレンズ６後方の露光光ＩＬの光路上には、当該リレーレンズ６を通過した露光光ＩＬをレチクルＲに向けて反射する折り曲げミラー７が配置され、このミラー７後方の露光光ＩＬの光路上にコンデンサレンズ８が配置されている。
【００５７】
更に、前記ビームスプリッタ１２の反射光路上には、集光レンズ１７を介して露光光ＩＬの一部を受光する光電変換素子よりなるインテグレータセンサ１８が配置されている。
【００５８】
このようにして構成された照明光学系の作用を簡単に説明すると、光源１からパルス発光された露光光ＩＬは、照度均一化光学系２内に入射する。この照度均一化光学系２内では、露光光ＩＬは、まず、ビーム整形光学系によって後方のフライアイレンズに効率よく入射するようにその断面形状が整形された後、エネルギ粗調器に入射する。そして、このエネルギ粗調器を透過した露光光ＩＬは、フライアイレンズに入射する。これにより、フライアイレンズの射出側焦点面に多数の点光源（光源像）から成る面光源、すなわち２次光源が形成される。この２次光源から射出された露光光ＩＬは、照明系開口絞り板４上のいずれかの開口絞りを通過した後、リレーレンズ３を経て固定レチクルブラインド５Ａの矩形の開口部及び可動レチクルブラインド５Ｂを通過した後、リレーレンズ６を通過してミラー７によって光路が垂直下方に折り曲げられた後、コンデンサレンズ８を経て、レチクルステージＲＳＴ上に保持されたレチクルＲ上における矩形の照明領域ＩＡＲを均一な照度分布で照明する。
【００５９】
一方、照度均一化光学系２内の前記ビームスプリッタ１２で反射された露光光ＩＬは、集光レンズ１７を介してインテグレータセンサ１８で受光され、そのインテグレータセンサ１８の光電変換信号が、不図示のピークホールド回路及びＡ／Ｄ変換器を介して主制御装置２０に供給される。
【００６０】
前記レチクルステージＲＳＴ上にはレチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、不図示のレチクルベース上に配置され、照明光学系の光軸ＩＸ（後述する投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに一致）に垂直な平面（ＸＹ平面）内で微小駆動可能であるとともに、レチクル駆動部１１によって走査方向（ここでは図１の紙面左右方向であるＹ軸方向とする）に所定ストローク範囲で走査されるようになっている。なお、レチクルＲについては、更に後述する。
【００６１】
レチクルステージＲＳＴの移動面内の位置（回転を含む）は、その上面に固定された移動鏡１５を介してレチクルレーザ干渉計１６により、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクルレーザ干渉計１６からのレチクルステージＲＳＴの位置情報はステージ制御系１９及びこれを介して主制御装置２０に送られる。ステージ制御系１９では、主制御装置２０からの指示に応じ、レチクルステージＲＳＴの位置情報に基づいてレチクル駆動部１１を介してレチクルステージＲＳＴを駆動制御する。
【００６２】
前記投影光学系ＰＬは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に配置され、その光軸ＡＸ（照明光学系の光軸ＩＸに一致）の方向がＺ軸方向とされ、ここでは両側テレセントリックな縮小光学系、かつ光軸ＡＸ方向に沿って所定間隔で配置された複数枚のレンズエレメントから成る屈折光学系が使用されている。この投影光学系ＰＬの投影倍率βは、例えば１／５又は１／４となっている。このため、前記の如くして、露光光ＩＬによりレチクルＲ上における照明領域ＩＡＲが照明されると、そのレチクルＲに形成されたパターンが投影光学系ＰＬによって投影倍率βで縮小された像（部分等立像）が表面にレジスト（感光剤）が塗布されたウエハＷ上のスリット状の露光領域ＩＡに投影される。
【００６３】
また、本実施形態では、投影光学系ＰＬの瞳面に、その開口数Ｎ．Ａ．を所定範囲で連続的に変更できる、瞳開口絞り（Ｎ．Ａ．絞りとも呼ばれる）２４が設けられている。この瞳開口絞り２４としては、ここではいわゆる虹彩絞りが用いられている。この瞳開口絞り２４は、不図示の駆動系を介して主制御装置２０によって制御されるようになっている。
【００６４】
前記ウエハステージＷＳＴは、例えばリニアモータあるいは平面モータ等を含むウエハ駆動部２１を介してＸＹ２次元面内（θｚ回転（Ｚ軸回りの回転）を含む）に自在に駆動される。ウエハステージＷＳＴ上には、ウエハホルダ２５が設けられ、このウエハホルダ２５によってウエハＷが例えば真空吸着によって保持されている。このウエハホルダ２５は、実際には、Ｚ軸方向及びＸＹ面に対する傾斜方向（Ｘ軸回りの回転方向であるθｘ方向及びＹ軸回りの回転方向であるθｙ方向）に微少駆動可能なＺレベリングテーブル上に載置されている。従って、ウエハＷは、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚの６自由度方向について位置・姿勢制御が可能になっている。また、図示は省略されているが、不図示のＺレベリングテーブル上には、その表面がウエハＷ表面とほぼ同一高さとされ、かつ各種の基準マークが形成された基準マーク板が設けられている。
【００６５】
また、ウエハステージＷＳＴのＸＹ面内での位置は、移動鏡２７を介してウエハレーザ干渉計３１によって例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。ウエハステージＷＳＴの位置情報（又は速度情報）はステージ制御系１９及びこれを介して主制御装置２０に送られ、ステージ制御系１９では主制御装置２０からの指示に応じて前記位置情報（又は速度情報）に基づいてウエハ駆動部２１を介してウエハステージＷＳＴを駆動制御する。
【００６６】
前記投影光学系ＰＬの鏡筒の側面には、オフアクシス（off-axis）方式のマーク検出系としてのアライメント検出系ＡＬＧが設置されている。このアライメント検出系ＡＬＧとしては、例えば、ハロゲンランプ等のブロードバンド（広帯域）光でマークを照明し、このマーク画像を画像処理することによってマーク位置を計測するいわゆるＦＩＡ（Field Image Alignment）系のアライメントセンサが用いられている。このアライメント検出系ＡＬＧは、ウエハステージＷＳＴ上に設けられた不図示の基準マーク板上の基準マーク及びウエハ上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。
【００６７】
このアライメント検出系ＡＬＧからの情報は、不図示のアライメント制御装置に送られる。そして、アライメント制御装置により、その情報がＡ／Ｄ変換され、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が検出される。この検出されたマーク位置の情報が、主制御装置２０に送られる。
【００６８】
なお、アライメント検出系として、例えばコヒーレントな検出光を対象マークに照射し、その対象マークから発生する散乱光又は回折光を検出したり、その対象マークから発生する２つの回折光（例えば同次数）を干渉させて検出したりするアライメントセンサを単独であるいは適宜組み合わせて用いても構わない。
【００６９】
また、露光装置本体１０２は、投影光学系ＰＬを保持する保持部材に一体的に固定された照射系１３と受光系１４とから成り、ウエハＷのＺ軸方向位置を計測するフォーカスセンサを備えている。このフォーカスセンサ（１３，１４）としては、ここでは、例えば特開平６−２８３４０３号公報等などに開示される多点焦点位置検出系が用いられている。このフォーカスセンサ（１３，１４）の出力が主制御装置２０に供給され、主制御装置２０ではステージ制御系１９に指示を与えて、ウエハホルダ２５のＺ位置、及びレベリングを不図示のＺレベリングテーブルを介して制御し、いわゆるフォーカスレベリング制御を行うようになっている。
【００７０】
さらに、図１では図示が省略されているが、レチクルＲの上方に、例えば特開平７−１７６４６８号公報等に開示される、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲ上のレチクルマーク（図示省略）と基準マーク板上のマークとを同時に観察するための露光波長の光を用いたＴＴＲ（Through The Reticle ）アライメント検出系から成る一対のレチクルアライメント顕微鏡が設けられている。これらのレチクルアライメント顕微鏡の検出信号は、不図示のアライメント制御装置を介して主制御装置２０に供給されるようになっている。
【００７１】
前記主制御装置２０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）、Ｉ／Ｏインタフェース等を含むマイクロコンピュータ（あるいはワークステーション）により構成され、露光装置本体１０２の構成各部を統括的に制御する。
【００７２】
この主制御装置２０には、入出力装置３０が併設されている。この入出力装置３０は、キーボード、マウス等のポインティングデバイス、及びディスプレイ等を含む。この入出力装置３０を介してオペレータにより各種のデータ入力が行われ、露光条件の設定のための一種のデータベースであるプロセスプログラムなども作成される。
【００７３】
主制御装置２０は、露光動作が的確に行われるように、例えばレチクルＲとウエハＷの同期走査、ウエハＷのステッピング、露光タイミング等を統括して制御する。
【００７４】
具体的には、主制御装置２０は、例えば走査露光時には、レーザ干渉計１６、３１の計測値に基づいてレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの位置を管理しつつ、ステージ制御系１９に対してレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期移動の指示を与える。ステージ制御系１９では、この指示に応じ、レチクルＲがレチクルステージＲＳＴを介して照明領域ＩＡＲに対して＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に速度Ｖｒ＝Ｖで走査されるのに同期して、ウエハステージＷＳＴを介してウエハＷが露光領域ＩＡに対して−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に速度Ｖｗ＝β・Ｖ（βはレチクルＲからウエハＷに対する投影倍率）で走査されるように、レーザ干渉計１６、３１の計測値をモニタしつつレチクル駆動部１１、ウエハ駆動部２１をそれぞれ介してレチクルステージＲＳＴ、ウエハステージＷＳＴの位置及び速度をそれぞれ制御する。このように、本実施形態では、レチクル駆動部１１、ウエハ駆動部２１及びステージ制御系１９によって、露光の都度、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとを同期して露光光ＩＬに対して所定方向に駆動する駆動装置が構成されている。
【００７５】
また、ステッピングの際には、主制御装置２０は、レーザ干渉計３１の計測値に基づいてウエハステージＷＳＴの位置を管理しつつ、ステージ制御系１９に対してステッピングの指示を与える。ステージ制御系１９では、この指示に応じてレーザ干渉計３１の計測値をモニタしつつウエハ駆動部２１を介してウエハステージＷＳＴの位置を制御する。
【００７６】
また、主制御装置２０は、上記の走査露光時には、露光条件及びレジスト感度に応じて決定された目標積算エネルギ量（目標ドーズ量）をウエハＷに与えるため、前述したインテグレータセンサ１８の出力をモニタしつつ制御情報を光源１に供給することによって、光源１の発振周波数（発光タイミング）、及び発光パワー等を制御し、あるいは、エネルギ粗調器を制御することにより、レチクルＲに照射される露光光ＩＬの光量（エネルギ量）の調整を行う。また、本実施形態では、主制御装置２０は、後述するように走査露光の開始前及び必要な場合走査露光の途中に、瞳開口絞り２４（及び照明系開口絞り板４）を制御し、更にステージ系の動作情報に同期して可動レチクルブラインド５Ｂの開閉動作を制御する。
【００７７】
次に、本実施形態で用いられるレチクルＲについて図２に基づいて説明する。このレチクルＲは、図２に示されるように、長方形のガラス基板から成り、このガラス基板の一方の面（図１における下面に相当）に周囲をクロムなどによって形成された遮光帯ＥＳによって囲まれた長方形のパターン領域ＰＡが形成されている。なお、パターン領域ＰＡは、前述の如く、下面側に形成されているが、図２では、説明の便宜上、上方から見た平面図が示されている。
【００７８】
パターン領域ＰＡは、走査方向であるＹ軸方向に沿って第１パターン領域ＰＡ１と、第２パターン領域ＰＡ２との２つの領域から構成されている。このうち、第１パターン領域ＰＡ１は、露光装置１００の解像限界とほぼ同程度の微細な線幅の回路パターンが殆どの部分を占めるクリティカルなパターンＡが形成されたパターン領域となっている。また、第２パターン領域ＰＡ２は、線幅が太い回路パターンの集合から成るノンクリティカルなパターンＢが形成されたパターン領域となっている。
【００７９】
また、このレチクルＲの第１パターン領域ＰＡ１と第２パターン領域ＰＡ２との境界線上に位置するパターン領域ＰＡの中心（レチクルセンタに一致）からＸ軸方向一側と他側に同一距離だけ離れた位置で、かつ遮光帯ＥＳの外側の位置には、一対のレチクルアライメントマークＲＭ１、ＲＭ２がそれぞれ形成されている。また、レチクルアライメントマークＲＭ１を中心としてＹ軸方向の一側と他側には、レチクルアライメントマークＲＭ１から同一距離だけ離れてレチクルアライメントマークＲＭ３、ＲＭ５がそれぞれ形成されている。さらに、レチクルアライメントマークＲＭ２を中心としてＹ軸方向の一側と他側には、レチクルアライメントマークＲＭ２から同一距離だけ離れてレチクルアライメントマークＲＭ４、ＲＭ６とがそれぞれ形成されている。また、レチクルアライメントマークＲＭ３とＲＭ４とは、同一のＸ軸上に存在し、相互に対をなしている。同様に、レチクルアライメントマークＲＭ５とＲＭ６とは、同一のＸ軸上に存在し、相互に対をなしている。
【００８０】
次に、上述した露光装置１００において行われる、ウエハＷに対する第２層目（セカンドレイヤ）以降の露光処理動作について説明する。
【００８１】
前提として、予めオペレータにより、入出力装置３０を介して入力されたレチクルＲに関する情報や、照明条件その他の各種露光条件の指定情報に基づいて、プロセスプログラムと呼ばれる露光条件の設定ファイルが主制御装置２０によって作成され、不図示の記憶装置に記憶されているものとする。また、ウエハＷ上には、前層までの露光により、複数のショット領域が形成されているものとする。この場合、各ショット領域は、パターン領域ＰＡの形状及び大きさに対応した形状及び大きさを有しているものとする。
【００８２】
さらに、この露光処理動作の開始の際には、ウエハステージＷＳＴ上へのウエハＷのロード、アライメント検出系ＡＬＧを用いたＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）方式のウエハアライメントなどのウエハＷに関連する準備作業は終了しているものとする。なお、ＥＧＡ方式のウエハアライメントについては、特開昭６１−４４４２９号公報等に詳細に開示されている。
【００８３】
そして、オペレータにより入出力装置３０を介して露光開始の指示が入力されると、露光処理動作が開始される。
【００８４】
まず、主制御装置２０は、記憶装置に記憶された露光条件データ（プロセスプログラムファイルの一部）を読み出し、この読み出した露光条件データに基づいて露光条件を設定する。具体的には、不図示のレチクルローダを介してレチクルＲをレチクルステージＲＳＴ上にロードする。その他、読み出したデータに基づいて、第１パターン領域ＰＡ１のパターンＡの転写の際の照明条件の設定、その他の露光条件の設定を行う。ここで、照明条件の設定には、例えば照明系開口絞り板４上の開口絞りの選択設定が含まれる。この場合、例えば輪帯絞り（例えば輪帯比１／２）が選択される。また、併せて、前述の瞳開口絞り２４を、投影光学系ＰＬのＮ．Ａ．がほぼ最大の値、例えばＮ．Ａ．＝０．８５になるように設定する。
【００８５】
さらに、主制御装置２０は、上で読み出したデータに基づいて、第２パターン領域ＰＡ２のパターンＢの転写の際の投影光学系ＰＬのＮ．Ａ．及び照明条件などの好適転写条件の情報をＲＡＭ内の一時記憶領域に記憶する。
【００８６】
次に、主制御装置２０では、読み出した露光精度に関連するデータ、例えばレチクルＲ（の第１、第２パターン領域ＰＡ１、ＰＡ２）の情報に基づいて、レチクルＲ上にクリティカルなパターン領域が存在していることを認識し、一例として、次のようにして、ファインモードのレチクルアライメントを行う。
【００８７】
すなわち、主制御装置２０では、レーザ干渉計１６、３１の計測結果に基づいて、ステージ制御系１９に指示を与え、前述の一対のレチクルアライメント顕微鏡を用いて、ウエハステージＷＳＴ上の基準マーク板に形成された３対のレチクルアライメント用基準マーク（以下、「第１基準マーク」と呼ぶ）のうちの所定の一対の第１基準マークと、これに対応するレチクルＲ上のレチクルアライメントマーク（例えばＲＭ１、ＲＭ２）とを投影光学系ＰＬを介して同時に観察可能な位置に、レチクルステージＲＳＴ、ウエハステージＷＳＴを移動する。
【００８８】
そして、主制御装置２０は、一対のレチクルアライメント顕微鏡を用いて、前記所定の一対の第１基準マークと対応する１対のレチクルアライメントマークとの相対位置（位置ずれ量）を検出する。
【００８９】
次いで、主制御装置２０では、ステージ制御系１９に指示を与え、基準マーク板とレチクルＲとを投影倍率比でＹ軸方向に同期して移動することによって、順次他の２対の第１基準マークと対応するレチクルアライメントマークとの相対位置を検出する。
【００９０】
そして、主制御装置２０では、これら３対の第１基準マークと対応するレチクルアライメントマークとの相対位置の検出結果から、基準マーク板ひいてはウエハステージＷＳＴに対するレチクルＲの投影像の位置ずれ量のオフセット、回転角、及び走査方向の角度ずれ等を算出し、この算出結果を記憶装置に記憶する。なお、このレチクルアライメント動作は、特開平７−１７６４６８号公報などに詳細に開示されている。
【００９１】
上記のレチクルアライメントの終了後、主制御装置２０では、アライメント検出系ＡＬＧの真下に基準マーク板が配置されるようにウエハステージＷＳＴを移動して、基準マーク板上の第２基準マークのアライメント検出系ＡＬＧの検出中心に対する位置ずれ量を検出し、この位置ずれ量の検出結果と、このときのレーザ干渉計３１の計測値と、設計上のベースラインとに基づいてアライメント検出系ＡＬＧのいわゆるベースラインを算出する。
【００９２】
このようにして、ウエハＷの露光のための準備動作が終了すると、主制御装置２０では、前述したウエハアライメントの結果、ベースライン計測結果等に基づいて、ステージ制御系１９に対してウエハステージＷＳＴ、レチクルステージＲＳＴの移動を指示する。これにより、ステージ制御系１９では、レーザ干渉計３１の計測値に基づいてウエハ駆動部２１を制御してウエハＷの第１ショット領域の露光のための走査開始位置（加速開始位置）にウエハステージＷＳＴを移動すると同時に、レーザ干渉計１６の計測値に基づいてレチクル駆動部１１を制御してレチクルステージＲＳＴを走査開始位置に移動する。この際、主制御装置２０からの指示に基づいて、ステージ制御系１９では前述したレチクルアライメントの際に求められた、レチクルＲの位置ずれ量が最小になるようにレチクルＲの位置を補正する。
【００９３】
次いで、主制御装置２０からの指示に基づき、ステージ制御系１９により、駆動部１１、２１を介してレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとのＹ軸方向の相対走査が開始される。この場合、一例としてレチクルステージＲＳＴが＋Ｙ方向に駆動され、ウエハステージＷＳＴが−Ｙ方向に駆動されるものとする。図３（Ａ）には、この両ステージの相対走査の開始後の、レチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の位置ｙに応じた移動速度Ｖｒ（＝Ｖ）の変化が示され、図３（Ｂ）には、図３（Ａ）に対応するウエハＷ表面（像面）における単位時間当たりの露光光ＩＬのエネルギ量Ｐの変化が示されている。
【００９４】
この場合、図示は省略されているが、ウエハステージＷＳＴの移動速度Ｖｗは、Ｖｗ＝β・Ｖとなっている。
【００９５】
そして、図３（Ａ）に示されるように、上記の相対走査開始（この時点をｔ0とする）から所定時間経過して両ステージＲＳＴ、ＷＳＴがそれぞれの第１目標走査速度（スキャン速度）Ｖ1、β・Ｖ1に達し、主制御装置２０が両ステージＲＳＴ、ＷＳＴが同期整定状態に達したと判断した時点、すなわちレチクルステージＲＳＴが位置ｙ1に達した時点（この時点をｔ1とする）で、光源１からの露光光ＩＬによってレチクルＲの第１パターン領域ＰＡ１が照明され始め、前述した走査露光が開始される。
【００９６】
この走査露光の開始に先立って、光源１の発光は開始されているが、主制御装置２０によって可動レチクルブラインド５Ｂの各ブレードの移動がレチクルステージＲＳＴの移動と同期制御されているため、レチクルＲ上のパターン領域外への露光光ＩＬの照射が防止されることは、通常のスキャニング・ステッパと同様である。
【００９７】
そして、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとを同期して露光光ＩＬに対して所定方向に駆動することにより、第１パターン領域ＰＡ１のパターンＡが逐次ウエハＷ上に転写される。
【００９８】
このようにして、レチクルステージＲＳＴが位置ｙ2（この位置は、第１パターン領域ＰＡ１の露光終了位置から所定距離手前の位置である）に達する（この時点をｔ2とする）と、主制御装置２０からの指示に応じてステージ制御系１９が両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの減速を開始する。この減速中も、両ステージの速度比βは維持されている。また、主制御装置２０では、図３（Ｂ）に示されるように、この減速中に両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの速度変化に合わせてウエハＷ上に照射される露光光ＩＬのエネルギ量Ｐを制御する。このエネルギ量Ｐの制御は、次のようにして行われる。
【００９９】
ウエハＷ上（の一点）に照射される積算エネルギ量、すなわち露光量（ドーズ量）Ｓは、照明領域ＩＡＲのウエハＷ上への投影領域（前述の露光領域ＩＡ）の走査方向の長さ（いわゆるスリット幅）をＤ、光源１の繰り返し周波数をｆ、１パルスの平均エネルギ（エネルギ密度）をｐとすると、次式（１）のように表すことができる。
【０１００】
Ｓ＝Ｄ・ｆ・ｐ／Ｖｗ ……（１）
通常スリット幅Ｄは固定であり、また、露光量Ｓは、レジストの感度などを基準として定められる目標露光量を維持する必要があるため、主制御装置２０は、上式（１）が維持されるように、繰り返し周波数ｆ及び１パルスの平均エネルギｐの少なくとも一方をＶｗ＝β・Ｖの変化に応じて制御する。すなわち、主制御装置２０では、インテグレータセンサ１８の出力に基づき、単位時間当たりの像面上のエネルギ量Ｐ＝ｆ・ｐを、Ｐ／Ｖｗ＝一定となるように、光源１に指令を与えて制御する。
【０１０１】
従って、上記の両ステージの減速動作によっても、第１パターン領域ＰＡ１のパターンＡの転写精度は殆ど低下しない。
【０１０２】
そして、レチクルステージＲＳＴが図３（Ａ）に示される位置ｙ3に達する（この時点をｔ3とする）と、パターンＡの転写が終了すると同時に、レチクルステージＲＳＴが予め定めた最低設定速度Ｖminまでの減速が終了している。このとき、ウエハステージＷＳＴは、β・Ｖminまで減速されている。
【０１０３】
上記のパターンＡの転写が終了した時点ｔ3で、主制御装置２０では、ステージ制御系１９に対して最低設定速度Ｖmin、β・Ｖminに両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの速度を維持するように指令を与える。これにより、時点ｔ3以後、ステージ制御系１９によって、両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの速度が最低設定速度Ｖmin、β・Ｖminに維持される。
【０１０４】
このような両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの最低設定速度での等速同期状態が維持されるのと並行して、主制御装置２０では、ＲＡＭ内の一時記憶領域に格納されている、前述の第２パターン領域ＰＡ２のパターンＢの転写条件の情報を参照して、転写条件を変更する。具体的には、瞳開口絞り２４をＮ．Ａ．が予め設定された値、例えばＮ．Ａ．＝０．７０まで小さくなるように制御する。
【０１０５】
このような転写条件の変更が行われる期間、すなわち、Ｎ．Ａ．＝０．８５→ＮＡ＝０．７０に変更される期間であり、図３（Ａ）中のＤＷ（＝ｙ4−ｙ3）に相当する期間には、両ステージＷＳＴ、ＲＳＴの等速同期移動状態で第２パターン領域ＰＡ２のパターンＢのウエハＷ上への転写が開始されている。
【０１０６】
そして、上記の瞳開口絞り２４の設定の変更が終了する（この時点をｔ4とする）と、主制御装置２０からの指示に応じてステージ制御系１９が両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの再加速を開始する。この加速中も、両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの同期状態は維持されるとともに、前述と同様に、その速度変化に合わせて単位時間当たりの像面上のエネルギ量Ｐが主制御装置２０によって制御される。
【０１０７】
そして、レチクルステージＲＳＴが図３（Ａ）に示される位置ｙ5に達する（この時点をｔ5とする）と、両ステージＲＳＴ、ＷＳＴがそれぞれの第２目標走査速度（スキャン速度）Ｖ2、β・Ｖ2に達する。
【０１０８】
主制御装置２０は、両ステージＲＳＴ、ＷＳＴがそれぞれの第２目標走査速度に達した時点ｔ5で、ステージ制御系１９に対して第２目標走査速度に両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの速度を維持するように指令を与える。これにより、時点ｔ5以後、ステージ制御系１９によって、両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの速度が第２目標走査速度度に維持され、両ステージＷＳＴ、ＲＳＴの等速同期移動状態で第２パターン領域ＰＡ２のパターンＢのウエハＷ上への転写が続行して行われる。
【０１０９】
このようにして、レチクルステージＲＳＴが図３（Ａ）中の位置ｙ6に達する（この時点をｔ6とする）と、パターンＢの転写が終了する。
【０１１０】
上記時点ｔ6で、主制御装置２０からの指示に基づき、ステージ制御系１９が両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの走査方向に関する減速を開始する。そして、所定時間経過後、すなわちレチクルステージＲＳＴが移動開始点ｙ0から２・ｙ3だけ移動した時点で、両ステージの減速が終了する。上記の時点ｔ6で光源１内のシャッタの閉鎖動作を開始してもシャッタの閉鎖が完了する所定時間の間は、露光光ＩＬのレチクルＲに対する照射が続行される。従って、主制御装置２０は、可動レチクルブラインド５Ｂの各ブレードの移動をレチクルステージＲＳＴの移動と同期して制御し、不要な部分の露光を防止するようになっている。
【０１１１】
以上により、ウエハＷ上の第１ショット領域に対する走査露光が終了し、これにより、レチクルＲ上の第１パターン領域のパターンＡ、第２パターン領域のパターンＢがウエハＷ上の第１ショット領域にそれぞれ隣接して縮小転写される。
【０１１２】
ここで、上記の走査露光時に、主制御装置２０は、ステージ制御系１９に指令を与えて、前述したレチクルアライメント時に求められたレチクルＲの走査方向角度誤差を補正することが望ましい。
【０１１３】
このようにして、第１ショット領域に対する走査露光が終了すると、主制御装置２０からの指示に基づき、ステージ制御系１９により、ウエハ駆動部２１を介してウエハステージＷＳＴのショット領域間ステッピングが行われ、第２ショット領域の露光のための加速開始位置にウエハＷが移動される。
【０１１４】
また、主制御装置２０では、上記のショット領域間ステッピングが終了するまでの間に、ＲＡＭ内の一時記憶領域に記憶された情報に基づいて、前述の第１パターン領域ＰＡ１のパターンＡの転写の際の露光条件の設定、例えば瞳開口絞り２４の設定などを行う。
【０１１５】
上記のステッピングの際に、ステージ制御系１９では、主制御装置２０からの指示に応じ、レーザ干渉計３１の計測値に基づいてウエハステージＷＳＴのＸ、Ｙ、θｚ方向の位置変位をリアルタイムに計測する。そして、ステージ制御系１９では、この計測結果に基づき、ウエハ駆動部２１を制御してウエハステージＷＳＴのＸＹ位置変位が所定の状態になるように制御する。
【０１１６】
また、上記のウエハステージＷＳＴのショット領域間ステッピングと並行して、ステージ制御系１９では、主制御装置２０からの指示に応じてレチクルステージＲＳＴを前述の相対走査の開始位置ｙ0（図３（Ａ）参照）に戻す。
【０１１７】
この際、ステージ制御系１９では、主制御装置２０からの指示に応じ、ウエハステージＷＳＴのθｚ方向の変位の情報に基づいてレチクル駆動部１１を制御し、そのウエハＷ側の回転変位の誤差を補償するようにレチクルステージＲＳＴを回転制御する。
【０１１８】
このようにして、主制御装置２０が、両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの第２ショット領域の露光のための加速開始位置への位置決めが整定したと判断したときに、ウエハＷ上の第２ショット領域に対して上記と同様の走査露光が行われる。
【０１１９】
このようにして、ウエハＷ上のショット領域に対する走査露光と次ショット領域露光のためのステッピング動作（及びレチクル（レチクルステージ）の加速開始点への戻し動作）とが繰り返し行われ、ウエハＷ上の露光対象ショット領域の全てにレチクルＲのパターンが順次転写され、露光が終了する。
【０１２０】
これまでの説明から明らかなように、本実施形態では、瞳開口絞り２４とこれを制御する主制御装置２０とによって、投影光学系ＰＬの開口数（Ｎ．Ａ．）を変更する第１の変更装置が構成され、光源１（内のレーザコントローラ）とインテグレータセンサ１８と主制御装置２０とによって、前記駆動装置によるレチクルＲとウエハＷとの同期移動時における速度とウエハ上に照射される露光光ＩＬのエネルギ量とを連動して変更する第３の変更装置が構成されている。そして、上記第１の変更装置、第３の変更装置などを含んで、レチクルＲの位置情報に応じてパターンの転写条件を変更する転写条件変更装置が構成されている。
【０１２１】
以上説明したように、本実施形態に係る露光装置１００及びその露光方法によると、照明光学系（２〜８）からの露光光ＩＬによりレチクルＲが照明され、ステージ制御系１９及び駆動部１１、２１を介してレチクルＲとウエハＷとが同期移動される最中に、前述の転写条件変更装置がレチクルＲの走査方向の位置ｙに応じてパターンの転写条件、一例として投影光学系ＰＬのＮ．Ａ．を変更する。
【０１２２】
ここで、本実施形態では、レチクルＲとして、同期移動方向（走査方向）に沿って好適転写条件が異なる２つのパターン領域、すなわちクリティカルなパターン領域である第１パターン領域ＰＡ１とノンクリティカルなパターン領域である第２パターン領域ＰＡ２とが形成されたレチクルが用いられている。
【０１２３】
このため、前述の走査露光時に、レチクルＲの位置に応じて、すなわちパターン領域に応じて、パターンの転写条件を変更することができるようになっている。従って、同一レイヤの露光に際してパターン領域毎に好適ないしは最適な転写条件で、第１、第２パターン領域ＰＡ１、ＰＡ２のパターンＡ、ＢをウエハＷ上への転写することが可能となる。
【０１２４】
これを更に詳述すると、投影露光装置の解像力Ｒｃは、露光波長をλ、投影光学系ＰＬの開口数Ｎ．Ａ．を用いて、次式（２）で表されることが知られている。
【０１２５】
Ｒｃ＝ｋ１・λ／Ｎ．Ａ． ……（２）
ここで、ｋ１はプロセス係数と呼ばれる比例定数である。
【０１２６】
また、焦点深度ＤＯＦは、次式（３）で表される。
【０１２７】
ＤＯＦ＝ｋ２・λ／（Ｎ．Ａ．）2 ……（３）
ｋ２は比例定数である。
【０１２８】
本実施形態では、高い解像力を要求される、パターンＡの転写の際には、投影光学系ＰＬのＮ．Ａ．を大きくして高解像度露光を実現し、より大きな焦点深度が要求されるパターンＢの転写の際には、投影光学系ＰＬのＮ．Ａ．を小さくして大焦点深度露光を実現する。このように、本実施形態では、パターンに応じた好適転写条件での露光を行うことが可能となる。
【０１２９】
すなわち、上述した本実施形態の露光装置１００の走査露光中の転写条件の変更機能に着目すれば、同一レイヤに配置した方が性能的・機能的、あるいはコスト的に好ましいパターン同士の場合、同一のレチクル上に領域毎に分割配置するだけで良くなる。すなわち、このような場合に、従来のようにレイヤを分けて設計する必要がなくなる。また、機能の異なる（通常好適転写条件が異なる）パターンが同一レイヤに配置される場合にも、そのレイヤ中のいずれのパターンについても好適ないしは最適な露光条件での露光が可能となるとともに、先に従来技術のところで説明した同一レイヤのパターンの複数マスク上への分割及びこれらのマスクを用いた複数回の露光（分割露光）なども不要である。
【０１３０】
従って、本実施形態の露光装置１００及びその露光方法によると、レイヤ毎のパターン設計上の自由度の向上及びデバイスの生産性の向上とをともに実現することが可能となっている。
【０１３１】
更に、本実施形態では、適正な露光ドーズ量を確保した状態で同期移動速度を低下させることが可能となるので、前述の投影光学系のＮ．Ａ．などの転写条件の変更（切り替え）に時間を要する場合であっても、その切り替えを円滑に行うことが可能となる。
【０１３２】
さらに、本実施形態では、前述のパターン転写条件の変更動作シーケンスは、プセスプログラムの作成の際に、入出力装置３０を介してオペレータが外部から自在に設定可能となっているので、オペレータは、転写に用いられるパターンに応じてパターン転写条件の設定変更を自在に行うことが可能である。
【０１３３】
ところで、上記実施形態では、異なるパターン領域の転写条件として、投影光学系ＰＬのＮ．Ａ．を変更する場合について説明したが、照明光学系の照明条件を変更することとしても良い。そこで、照明条件を変更する場合について説明すると、上記実施形態では、クリティカルなパターンＡのみならず、ノンクリティカルなパターンＢの転写の際にも、輪帯照明の下で露光を行うものとしたが、ノンクリティカルなパターンの転写に際しては、通常照明等、輪帯照明と異なる照明条件の下で露光を行うことが多い。このような場合、前述の図３（Ａ）の区間ＤＷで行われる投影光学系ＰＬのＮ．Ａ．の変更の際に、照明系開口絞り板４の開口絞りの切り替えを行う必要がある。しかし、このような照明系開口絞り板４の開口絞りの切り替えを、前述の走査露光中に行うと、切り替え途中で露光光ＩＬが照明系開口絞り板４でほぼ完全に遮られるおそれがある。このような場合には、上記の切り替えの途中で露光が行われないことが望ましい。
【０１３４】
そのための対策として、例えば図４に示されるようなレチクルＲ１をレチクルＲに代えて用いても良い。このレチクルＲ１には、パターン領域ＰＡを構成する第１パターン領域ＰＡ１と第２パターン領域ＰＡ２との間に、所定幅の遮光帯ＥＳ１が設けられている。
【０１３５】
このレチクルＲ１を用いる場合、主制御装置２０は、例えば図５（Ａ）に示されるような速度変化曲線に従ってレチクルステージＲＳＴをステージ制御系１９を介して走査方向に駆動すれば良い。この図５（Ａ）において、横軸はＹ軸方の位置である。勿論、この場合も、ウエハステージＷＳＴを速度Ｖｗ＝β・Ｖで駆動することが必要である。また、この場合も、主制御装置２０は、図５（Ｂ）に示されるように、単位時間当たりにウエハＷ上に照射されるエネルギ量Ｐを、ステージの速度変化に合わせて制御することが望ましい。
【０１３６】
この場合、第１パターン領域ＰＡ１のパターンＡと第２パターン領域ＰＡ２のパターンＢとのいずれの転写の際にも、露光中の両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの速度は最高速度に設定されている。
【０１３７】
このように、図４のレチクルＲ１を用いて露光装置１００で露光を行えば、転写対象のパターン毎にほぼ最適な転写条件で露光を行うことが可能となる。この場合には、照明系開口絞り板４、駆動系４０及び主制御装置２０によって、照明光学系の瞳面における光量分布を変更する第２の変更装置が構成される。そして、この第２の変更装置は、照明光学系の瞳面における光量分布を、投影光学系ＰＬのＮ．Ａ．の変更に応じて変更することにより、コヒーレンスファクタσ値を所望の値に設定したり維持したりすることも可能となる。
【０１３８】
この場合、照明系開口絞り板４の切り替えに要する時間ｔch１と前述の瞳開口絞り２４の変更設定に要する時間ｔch２とのいずれか長い方の時間Ｔ＝ｍａｘ（ｔch１，ｔch２）が、遮光帯ＥＳ１の走査方向の幅ＢＤ（図５（Ａ）参照）をレチクルステージＲＳＴが横切る時間内に収まるように最低設定速度Ｖminを設定することが好ましい。すなわち、Ｖmin＝ＢＤ／Ｔに基づいて、最低設定速度Ｖminを設定するようにすることが好ましい。
【０１３９】
更に、図４のレチクルＲ１を用いる場合、転写条件の切り替え中には露光が行われないので、パターンＡの転写からパターンＢの転写への切り替えの場合のみならず、パターンＢの転写からパターンＡの転写への切り替えの際にも、瞳開口絞り２４や照明系開口絞り板４の駆動を行っても特に支障はない。従って、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとのスキャン方向を、ショット領域毎に反転するいわゆる完全交互スキャン方式の露光を行うことが可能となる。
【０１４０】
また、以上の説明から容易に想像されるように、時間Ｔが非常に短い場合には、近似的にＶmin＝Ｖmaxが成立するので、レチクルステージＲＳＴを減速を行うことなく露光中常にＶ＝Ｖmaxで移動することも可能となる。この場合、前述のエネルギ量Ｐの変更は不要である。
【０１４１】
しかるに、上記のレチクルＲ１のように、パターン領域が遮光帯で分離されている場合、その遮光帯に対応するウエハＷ上の領域が未露光領域となってしまい、１枚のウエハから得られるチップ数が減少する可能性がある。
【０１４２】
そこで、前述したレチクルＲを用いる場合に、前述の照明系開口絞り板４に代えて、前述の瞳開口絞り２４と同様の虹彩絞りから成る照明系開口絞りを用いても良い。このようにする場合には、主制御装置２０は、前述の走査露光中の瞳開口絞り２４の変更と並行してその照明系開口絞りの開口の大きさ、すなわち照明光学系のＮ．Ａ．（照明Ｎ．Ａ．）を変更することが可能となる。この場合には、その照明系開口絞りと主制御装置２０とによって、照明光学系の瞳面における光量分布を変更する第２の変更装置が構成されることとなる。
【０１４３】
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態を図６〜図８（Ｂ）に基づいて説明する。ここで、前述した第１の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については、同一の符号を用いるとともに、その説明を簡略にし若しくは省略するものとする。
【０１４４】
近年、超解像を得るために、二重露光が行われている。この露光方法は、１ｓｔ露光用のレチクル（「レチクルＲｃ」と呼ぶ）と２ｎｄ露光用のレチクル（「レチクルＲｄ」と呼ぶ）を用意し、まずレチクルＲｃに最適な転写条件を用いて、レチクルＲｃのパターンをウエハＷ上の各ショット領域に転写する。次に露光に用いるレチクルをレチクルＲｃからレチクルＲｄに交換するとともに、レチクルＲｄに最適な転写条件を用いて、レチクルＲｄのパターンをレチクルＲｃのパターンが転写された各ショット領域に転写する方法である。
【０１４５】
この二重露光を行う場合、ウエハＷ上の各ショット領域に対して、レチクルＲｃのパターン及びレチクルＲｄのパターンを重ね焼きする必要があるため、１枚のウエハの任意のレイヤに対して、レチクルＲｃ及びレチクルＲｄを交換して露光することが必要になる。このレチクルの交換を速やかに行うために、ダブルレチクルホルダ方式のレチクルステージが設けられる。
【０１４６】
すなわち、本第２の実施形態の露光装置では、レチクルステージＲＳＴとして、レチクルを２枚同時に保持可能なダブルレチクルホルダ方式のレチクルステージが設けられているとともに、これに伴い、走査露光時の露光シーケンスとしていわゆる完全交互スキャンシーケンスが採用されている点に特徴を有する。
【０１４７】
図６には、本第２の実施形態で用いられるレチクルステージＲＳＴの平面図が概略的に示されている。このレチクルステージＲＳＴは、走査方向であるＹ軸方向に細長い長方形の形状を有し、その上面には、２枚のレチクルＲｃ，ＲｄがＹ軸方向に沿って所定間隔で配置され、不図示のバキュームチャックをそれぞれ介して吸着保持されている。
【０１４８】
レチクルステージＲＳＴのＸ軸方向の両側面には、レチクル駆動部を構成する一対のリニアモータ３４，３６それぞれの可動子３４Ａ、３６Ａがそれぞれ固定されている。これらのリニアモータ３４，３６それぞれの固定子３４Ｂ、３６ＢはＹ軸方向に沿って延設され、不図示の支持部材によって支持されている。また、レチクルステージＲＳＴは、不図示の気体静圧軸受けによって、レチクルベース３８の上面に数μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持されている。
【０１４９】
レチクルステージＲＳＴ上面の＋Ｘ側端部には、図６に示されるように、平面ミラーから成るレチクルＸ移動鏡１５Ｘが固定されている。このＸ移動鏡１５Ｘに対して、不図示のレチクルＸ軸干渉計からの測長ビームが垂直に照射されている。また、レチクルステージＲＳＴ上面の＋Ｙ側端部には、一対のコーナーキューブ１５Ｙ1，１５Ｙ2が固定されており、これらのコーナーキューブ１５Ｙ1，１５Ｙ2に対して、不図示の一対のレチクルＹ軸干渉計からの測長ビームがそれぞれ照射されている。これらの測長ビームは、レチクルベース３８上に固定された反射ミラー４２、４４でそれぞれ反射され、元の光路を逆向きに折り返してレチクルＹ軸干渉計によってそれぞれ受光される。
【０１５０】
そして、レチクルＹ軸干渉計によって、レチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の位置及びθｚ回転が、例えば反射ミラー４２、４４、あるいはその他の固定鏡を基準として例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出され、レチクルＸ軸干渉計によって、レチクルステージＲＳＴのＸ軸方向の位置が、所定の固定鏡を基準として例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。
【０１５１】
この場合、レチクルＹ軸干渉計として、コーナーキューブ１５Ｙ1，１５Ｙ2に対して測長ビームを投射し、それぞれの反射光を受光してコーナーキューブ１５Ｙ1，１５Ｙ2のＹ軸方向の位置を検出する一対のダブルパス干渉計を用いているので、レチクルステージＲＳＴにθｚ回転が存在しても、それぞれの測長ビームの投射位置のＹ軸方向位置を精度良く検出することができる。
【０１５２】
その他の装置の構成部分などは、前述した第１の実施形態の露光装置１００と同様になっている。
【０１５３】
次に、本第２の実施形態の露光装置によって、ウエハＷに対して二重露光により第１マスクとしてのレチクルＲｃ上のパターンＣと、第２マスクとしてのレチクルＲｄ上のパターンＤとを重ねて転写する際の動作について簡単に説明する。本実施形態では、パターンＣとパターンＤとは、１つのレイヤで形成すべきパターンであるものとする。
【０１５４】
前提として、予めオペレータにより、入出力装置３０を介して入力されたレチクルＲｃ、Ｒｄに関する情報や、照明条件その他の各種露光条件の指定情報に基づいて、プロセスプログラムと呼ばれる露光条件の設定ファイルが主制御装置２０によって作成され、不図示の記憶装置に記憶されているものとする。また、ウエハＷ上には、前層までの露光により、複数のショット領域が形成されているものとする。この場合、各ショット領域は、レチクルＲｃ（又はＲｄ）上のパターン領域の形状及び大きさに対応した形状及び大きさを有しているものとする。
【０１５５】
さらに、この露光処理動作の開始の際には、ウエハステージＷＳＴ上へのウエハＷのロード、アライメント検出系ＡＬＧを用いたＥＧＡ方式のウエハアライメントなどのウエハＷに関連する準備作業は終了しているものとする。
【０１５６】
そして、オペレータにより入出力装置３０を介して露光開始の指示が入力されると、露光処理動作が開始される。
【０１５７】
まず、主制御装置２０は、記憶装置に記憶された露光条件データ（プロセスプログラムファイルの一部）を読み出し、この読み出した露光条件データに基づいて露光条件を設定する。具体的には、不図示のレチクルローダを介してレチクルＲｃ、ＲｄをレチクルステージＲＳＴ上にロードする。その他、読み出したデータに基づいて、先に露光に用いられる一方のレチクルＲｃに形成されたパターン領域のパターンＣの転写の際の照明条件の設定、その他の露光条件の設定を行う。この場合、例えば輪帯絞り（例えば輪帯比１／２）が選択される。また、併せて、前述の瞳開口絞り２４を、投影光学系ＰＬのＮ．Ａ．がほぼ最大の値、例えばＮ．Ａ．＝０．８５になるように設定する。このとき主制御装置２０は、設定した好適転写条件の情報、例えば瞳開口絞り２４の設定情報などをＲＡＭ内の第１記憶領域に記憶する。
【０１５８】
さらに、主制御装置２０は、上で読み出したデータに基づいて、レチクルＲｄに形成されたパターン領域のパターンＤの転写の際の投影光学系ＰＬのＮ．Ａ．及び照明条件などの好適転写条件の情報をＲＡＭ内の第２記憶領域に記憶する。
【０１５９】
次に、主制御装置２０では、読み出したレチクルＲｃ、Ｒｄ（のパターン領域）の情報に基づいて、レチクルＲｃ、Ｒｄ上にクリティカルなパターン領域が存在していることを認識し、前述と同様のファインモードのレチクルアライメントを行う。この際、本第２の実施形態では、レチクルＲｃ、Ｒｄの両者について、前述のレチクルアライメントマークと対応する第１基準マークとの相対位置の検出を行い、その相対位置の検出結果から、基準マーク板ひいてはウエハステージＷＳＴに対するレチクルＲｃ、Ｒｄの投影像の位置ずれ量のオフセット、回転角、及び走査方向の角度ずれ等を算出し、この算出結果を記憶装置に記憶する。
【０１６０】
上記のレチクルアライメントの終了後、主制御装置２０では、前述と同様の手順でアライメント検出系ＡＬＧのいわゆるベースラインを算出する。
【０１６１】
このようにして、ウエハＷの露光のための準備動作が終了すると、主制御装置２０は、前述の第１の実施形態と同様の手順で、ステージ制御系１９を介して両ステージＲＳＴ、ＷＳＴをウエハＷ上の第１ショット領域ＳＡ１の露光のための加速開始位置に移動する。その後、主制御装置２０は、ステージ制御系１９を介してレチクルステージＲＳＴを−Ｙ方向にかつウエハステージＷＳＴを＋Ｙ方向に駆動する両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの相対走査を開始し、前述と同様にして走査露光方式でレチクルＲｃ上のパターン領域のパターンＣを、ウエハＷ上の第１ショット領域ＳＡ１に転写する（図７（Ａ）参照）。
【０１６２】
そして、第１ショット領域ＳＡ１に対するパターンＣの転写後も、レチクルステージＲＳＴを−Ｙ方向、ウエハステージＷＳＴを＋Ｙ方向に走査し続け、照明領域にレチクルＲｄのパターンＤが入った段階で、第２ショット領域ＳＡ２に対するパターンＤの転写が行われる。
【０１６３】
このとき、パターンＣの転写終了からパターンＤの転写開始までの間の走査移動中に、前述の第１の実施形態と同様にして、ＲＡＭ内の第２記憶領域内の情報を用いて、瞳開口絞り２４の設定変更を行うと共に、両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの走査方向の速度制御、単位時間当たりの像面におけるエネルギ量の制御を前述の第１の実施形態と同様にして行う。
【０１６４】
このようにして、第２ショット領域に対する走査露光が終了すると、主制御装置２０は、ステージ制御系１９に対して第３ショット領域ＳＡ３の露光のための加速開始位置にウエハＷを移動させるための指示を与える。この指示に応じてステージ制御系１９が、前述と同様の手順でウエハ駆動部２１を介してウエハステージＷＳＴのショット領域間ステッピングを行い、第３ショット領域ＳＡ３の露光のための加速開始位置にウエハＷを移動させる。
【０１６５】
この場合、第３ショット領域ＳＡ３の露光の際には、図７（Ａ）に示されるようにパターンＤが用いられるので、露光条件、例えば瞳開口絞り２４の設定などを変更する必要は無い。
【０１６６】
また、上記のウエハステージＷＳＴのショット領域間ステッピングと並行して、ステージ制御系１９では、主制御装置２０からの指示に応じてレチクルＲｄのパターンを用いた第３ショット領域ＳＡ３の露光のための加速開始位置を目標値としてレチクルステージＲＳＴを更に＋Ｙ方向に所定距離移動する。
【０１６７】
このようにして、主制御装置２０が、両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの第３ショット領域の露光のための加速開始位置への位置決めが整定したと判断したときに、前述とは逆向きの両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの相対走査が開始され、前述と同様にしてウエハＷ上の第３ショット領域に対する走査露光が行われ、レチクルＲｄのパターン領域のパターンＤがウエハＷ上の第３ショット領域ＳＡ３（第２ショット領域ＳＡ２の＋Ｘ側に隣接するショット領域）に転写される。
【０１６８】
そして、第３ショット領域ＳＡ３に対するパターンＤの転写後も、レチクルステージＲＳＴを＋Ｙ方向、ウエハステージＷＳＴを−Ｙ方向に走査し続け、照明領域にレチクルＲｃのパターンＣが入った段階で、第４ショット領域ＳＡ４に対するパターンＣの転写が行われる。
【０１６９】
このとき、パターンＤの転写終了からパターンＣの転写開始までの間の走査移動中に、前述と同様にして、ＲＡＭ内の第１記憶領域内の情報を用いて、瞳開口絞り２４の設定変更を行うと共に、両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの走査方向の速度制御、単位時間当たりの像面におけるエネルギ量の制御を行う。
【０１７０】
このようにして、ウエハＷ上のＹ軸方向に並ぶ２つのショット領域に対する走査露光と次ショット領域露光のためのステッピング動作とが繰り返し行われ、ウエハＷ上の露光対象ショット領域の全てにレチクルＲのパターンが順次転写され、第１回目の露光が終了する。図７（Ａ）には、上述のようにして、ウエハＷ上の複数のショット領域、一例として第１ショット領域ＳＡ１から第１６ショット領域ＳＡ１６に、レチクルＲｃ上のパターンＣ及びレチクルＲｄ上のパターンＤが、転写された状態が示されている。この図７（Ａ）からもわかるように、＋Ｙ側から見て、１行目、３行目（奇数行目）のショット領域では、パターンＣの像（潜像）が形成され、２行目、４行目（偶数行目）のショット領域では、パターンＤの像（潜像）が形成されている。
【０１７１】
上述のウエハＷに対する第１回目の露光処理が終了すると、主制御装置２０は、第２回目の露光処理を直ちに、すなわちレチクルアライメントなどを行うことなく、開始する。
【０１７２】
この第２回目の露光処理は、基本的には、前述の第１回目の露光処理と同様であるが、ウエハＷ、すなわちウエハステージＷＳＴの各ショット領域に対する露光の際の加速開始位置が、前述のショット領域の走査方向の長さ分＋Ｙ方向にずれた位置に設定されるとともに、走査方向に関するショット領域の配列が２行分だけ増加する点が相違する。
【０１７３】
この結果、第２回目の露光処理により、各ショット領域ＳＡｉのパターンＣの像が形成されたショット領域には、パターンＤの像が重ねて転写され、パターンＤの像が形成されたショット領域には、パターンＣの像が重ねて転写される。
【０１７４】
図７（Ｂ）には、前述した図７（Ａ）のウエハＷ上に、第２回目の露光処理により、レチクルＲｃとレチクルＲｄとのパターンが重ねて転写された様子が示されている。この図７（Ｂ）において、括弧内に示されるＣ、Ｄは、第１回目の露光処理により、ウエハＷ上に形成されたパターンの種別を示す。この図７（Ｂ）に示されるように、ウエハＷ上には、走査方向の一端と他端のショット領域を除く、ショット領域、すなわち前述のショット領域ＳＡ１〜ＳＡ１６を構成する各ショット領域にパターンＣとパターンＤとが二重露光により転写されている。
【０１７５】
以上の二重露光により、ウエハＷ上のショット領域ＳＡ１〜ＳＡ１６のそれぞれには、パターンＣとパターンＤとの像が形成され、このウエハＷを現像装置により、現像することにより、ウエハＷ上の各ショット領域には、１つのレイヤで形成すべき、パターンＣとパターンＤとのレジスト像が形成される。
【０１７６】
図８（Ａ）には、上記のようにして露光を行った場合の露光中心（照明領域ＩＡの中心）のウエハＷ上での軌跡が示されている。この図８（Ａ）に示されるように、通常の露光動作において、１ショットを露光するのに要する時間をＴexp、ステッピングに要する時間をＴstepとすると、本実施形態では、１６ショットの露光に要する時間は、概略、次式（４）にて表すことができる。なお、式（４）では、露光のための走査中以外の走査方向に関するウエハステージＷＳＴの移動時間については無視するものとしている。また、走査方向に隣接するショット領域、例えばショット領域ＳＡ１、ＳＡ２間などの転写パターンの切り替え時における、ステージＲＳＴ、ＷＳＴの加減速は殆ど不要なので、この時間も実際には短くなるが、これについても式（４）では無視している。
２×（４・２Ｔexp＋３Ｔstep）＝１６Ｔexp＋６Ｔstep ……（４）
【０１７７】
一方、図８（Ｂ）には１ショット毎にステッピングを行う従来の露光を行う場合の露光中心のウエハＷ上での軌跡が示されており、この図１０（Ｂ）に示されるように従来の露光動作を行うと、１６ショットの露光に要する時間は、概略、次式（５）で表すことができる。なお、式（５）では、露光のための走査中以外の走査方向に関するウエハステージＷＳＴの移動時間については無視するものとしている。
４×（４Ｔexp＋３Ｔstep）＝１６Ｔexp＋１２Ｔstep ……（５）
【０１７８】
この場合に、式（４）と式（５）を比較すると分かるように、本実施形態のほうが、ステッピングの回数が少ないだけ、露光及びステッピングに要するトータルの時間が短縮されている。
【０１７９】
以上説明したように、本第２の実施形態の露光装置及びその露光方法によると、主制御装置２０は、第１回目の露光処理に際し、パターンＣ、ＤとウエハＷとが露光光ＩＬに対して相対走査されるように、パターンＣ，Ｄが形成されたレチクルＲｃ（又はＲｄ）とウエハＷとを走査方向（Ｙ軸方向）に同期移動し、該同期移動中の転写パターンの切り替え中に、切り換え後のパターンに応じて転写条件を変更し、パターンＣ，Ｄを投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の複数のショット領域ＳＡ１〜ＳＡ１６に転写する。
【０１８０】
次いで、主制御装置２０は、第２回目の露光処理に際し、パターンＣ，ＤとウエハＷとが露光光ＩＬに対して相対走査されるように、パターンＣ，Ｄが形成されたレチクルＲｃ（又はＲｄ）とウエハＷとを走査方向（Ｙ軸方向）に同期移動し、該同期移動中の転写パターンの切り替え中に、切り替え後のパターンに応じて転写条件を変更し、第１回目の露光処理によりレチクルＲｃ（又はレチクルＲｄ）上のパターンＣ，Ｄが転写されたウエハＷ上の複数のショット領域に、レチクルＲｄ（又はＲｃ）上のパターンＤ，Ｃを重ねて転写する。
【０１８１】
この場合、第１回目の露光において、２つのレチクルＲｃ，Ｒｄのパターンの転写、すなわちウエハＷ上の２つのショット領域に対する露光を、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴをＹ軸方向に同期移動する一連の動作の間に行うことができるので、前ショットの露光終了から次ショットの露光開始までの間に行われるウエハステージＷＳＴのＸ軸方向への移動動作（ステッピング動作）を一部省略することが可能となっている。これにより、１ショット領域に対する露光動作とステッピング動作とを繰り返す従来の露光方法に比べ、ステッピングが一部省略される分だけ、スループットの向上を図ることが可能となっている。また、第２回目の露光においても、第１回目の露光と同様に、露光動作とステッピング動作とを繰り返す従来の露光方法に比べ、スループットを向上することが可能となっている。
【０１８２】
また、第１回目の露光処理の際のウエハＷ上の複数のショット領域に対して第２回目の露光の際の複数のショット領域をずらして二重露光を行うことにより、異なるパターン領域のパターンの像同士がウエハ上で重なるようにすることができる。
【０１８３】
従って、本第２の実施形態によると、レチクルＲｃ、Ｒｄ上の転写条件の異なるパターンＣ、Ｄの重ね合わせを、二重露光にてかつそれぞれのパターン転写時の転写条件を適切に設定して容易に実現することができる。このため、機能の異なる（通常、転写条件が異なる）パターンが同一レイヤに配置される場合にも、そのレイヤ中のいずれのパターンについても好適ないしは最適な露光条件での露光が可能となる。
【０１８４】
また、二重露光により、焦点深度の増大と、解像度の向上とを同時に実現することも可能である。
【０１８５】
以上により、最終的に、スループットの向上と歩留まりの向上とにより、デバイスの生産性の向上を実現することが可能となっている。
【０１８６】
なお、上記第２の実施形態では、ウエハＷ上にマトリックス状配置で形成された複数のショット領域に対して二重露光を行う場合について説明したが、これに限らず、走査方向に１列に並ぶ複数のショット領域に対して二重露光を行う場合にも、本発明は、好適に適用できる。すなわち、かかる場合には、第１回目の露光処理で、第１マスクと第２マスクとが載置されたマスクステージ（レチクルステージＲＳＴに相当）とウエハ等の物体が載置された物体ステージ（ウエハステージＷＳＴに相当）とを所定の走査方向に同期移動しつつ、該同期移動中の転写対象パターン（マスク）の切り替え中に、その切り替え後のパターンに応じて転写条件を変更し、物体上の走査方向に並んだ２つの領域それぞれに、第１マスクのパターンと第２マスクのパターンとが、走査露光方式で連続的に転写される。すなわち、従来困難であった２つの領域に対する、転写条件の異なるパターンの連続的な走査露光が可能となり、領域毎に走査露光を行う場合に比べて、少なくとも領域間におけるマスクステージと物体ステージとの加速、減速時間の低減が可能となり、その分スループットを向上することが可能である。
【０１８７】
また、第２回目の露光処理では、上記と同様にして、第１マスクのパターンと第２マスクのパターンとの物体上への転写が行われ、第１回目の露光処理で第１パターン、第２パターンがそれぞれ転写された２つの領域のうち、少なくとも一方の領域に、第１回目の露光処理で転写されたパターンと異なるパターンが重ねて転写される。従って、第２回目の露光処理においても、前述と同様に少なくとも領域間におけるマスクステージと物体ステージとの加速、減速時間の低減が可能となり、その分スループットを向上することが可能である。
【０１８８】
また、この場合も、第１マスクのパターンと第２マスクのパターンとが転写された領域についてみると、転写条件の異なるパターン同士の重ね合わせ露光が、それぞれのパターン転写時の転写条件を適切に設定した二重露光にて容易に実現される。
【０１８９】
なお、上記第２の実施形態において、レチクルＲｃ及びレチクルＲｄとして、同一のパターンが形成されたレチクルを用いることも可能である。かかる場合には、前述した第２の実施形態と同一の効果を得られる他、転写パターン（レチクル）の切り換えに際して転写条件の切り替えが不要となる。同様に、上記の走査方向に１列に並ぶ複数のショット領域に対する二重露光や、通常の露光の場合にも、同一パターンが形成された２つのレチクルを用いても良い。かかる場合にも、少なくとも領域間におけるマスクステージと物体ステージとの加速、減速時間の低減が可能となる。
【０１９０】
なお、上記第２の実施形態においても、前述の照明系開口絞り板４に代えて、前述の瞳開口絞り２４と同様の虹彩絞りから成る照明系開口絞りを用いても良い。このようにする場合には、主制御装置２０は、前述の走査露光中の瞳開口絞り２４の変更と並行してその照明系開口絞りの開口の大きさ、すなわち照明光学系のＮ．Ａ．（照明Ｎ．Ａ．）を変更することが可能となる。
【０１９１】
なお、上記第２の実施形態では、同一ウエハに対する二重露光の場合について説明したが、パターンの好適転写条件に応じて両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの同期移動中にパターンの転写条件を変更するという手法は、三重露光以上の多重露光にもそのまま適用できることは、特に説明を要しないであろう。この場合も、転写条件変更装置を構成する主制御装置は、前記レチクル上のパターンの形成状態に応じ、レチクルステージの位置情報に基づいて転写条件を変更することとすれば良い。
【０１９２】
なお、上記各実施形態では、レチクル（レチクルステージ）の走査方向の位置に応じて、パターンの転写条件（投影光学系のＮ．Ａ．など）を変更するものとしたが、これに限らず、レチクル（レチクルステージ）の走査方向の位置を微分した速度などは勿論、レチクルステージと同期移動するウエハステージ（ウエハ）の位置、あるいは速度など、所定の演算によりレチクルの同期移動中の位置を算出できる情報のいずれの情報に基づいて、パターンの転写条件を変更しても良い。
【０１９３】
なお、上記各実施形態では本発明が露光光ＩＬとして、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）あるいはＦ2レーザ光（波長１５７ｎｍ）等を用いる露光装置に適用された場合について説明したが、これに限らず、波長１４６ｎｍのＫｒ2レーザ光、波長１２６ｎｍのＡｒ2レーザ光等の真空紫外光を用いる露光装置、あるいは波長５〜３０ｎｍの軟Ｘ線領域のＥＵＶ光を用いるＥＵＶ露光装置などにも本発明は好適に適用できる。
【０１９４】
この他、本発明では、エネルギビームとして、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。この場合、単一波長発振レーザとしては例えばイッテルビウム・ドープ・ファイバーレーザなどを用いることができる。
【０１９５】
なお、上記各実施形態で示した投影光学系や、照明光学系はほんの一例であって、本発明がこれに限定されないことは勿論である。例えば、投影光学系として屈折光学系に限らず、反射光学素子のみからなる反射系、又は反射光学素子と屈折光学素子とを有する反射屈折系（カタッディオプトリック系）を採用しても良い。
【０１９６】
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、角型のガラスプレート上に液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、プラズマディスプレイや有機ＥＬなどの表示装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤなど）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置、さらにはマスク又はレチクルの製造に用いられる露光装置などにも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。
【０１９７】
なお、複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系ＰＬを露光装置のボディに組み込み、光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるレチクルステージＲＳＴやウエハステージＷＳＴ等を露光装置のボディに取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより上記実施形態の露光装置等の本発明に係る露光装置を製造することができる。なお、露光装置の製造は温度およ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。
【０１９８】
《デバイス製造方法》
次に、上述した各実施形態の露光装置及びその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。
【０１９９】
図９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９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。
【０２００】
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。
【０２０１】
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。
【０２０２】
図１０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１０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。
【０２０３】
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、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置）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。
【０２０４】
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。
【０２０５】
以上説明した本実施形態のデバイス製造方法によると、露光工程（ステップ２１６）において上記各実施形態の露光装置及びその露光方法を用いて露光が行われるので、パターンに応じた露光精度を十分に維持しつつ露光が行われる。従って、微細パターンを有するマイクロデバイスの少なくとも歩留まりを向上させることができ、その生産性を向上させることができる。
【０２０６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る露光方法によれば、レイヤ毎のパターン設計上の自由度の向上及びデバイスの生産性の向上の少なくとも一方を実現することができるという効果がある。
【０２０７】
また、本発明に係る露光装置によれば、レイヤ毎のパターン設計上の自由度の向上及びデバイスの生産性の向上の少なくとも一方を実現することができるという効果がある。
【０２０８】
また、本発明に係るデバイス製造方法によれば、マイクロデバイスの生産性の向上を確実に実現することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態で用いられるレチクルを示す平面図である。
【図３】図３（Ａ）は、第１の実施形態における露光の際のレチクルステージの速度変化の様子を横軸を走査方向の位置として示す図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に対応する像面におけるエネルギ量の変化を示す図である。
【図４】変形例に係るレチクルを示す平面図である。
【図５】図５（Ａ）は、図４のレチクルを用いた露光の際のレチクルステージの速度変化の様子を横軸を走査方向の位置として示す図、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に対応する像面におけるエネルギ量の変化を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るレチクルステージを示す平面図である。
【図７】図７（Ａ）は、第２の実施形態において二重露光を行う際に、第１回目の露光終了後にウエハ上に形成されたパターンの像の一例を示す図、図７（Ｂ）は、第２回目の露光終了後にウエハ上に形成されたパターンの像の一例を示す図である。
【図８】図８（Ａ）、図８（Ｂ）は、本発明の第２の実施形態の効果を説明するための図である。
【図９】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１０】図９におけるステップ２０４の具体的処理の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…光源（第３の変更装置の一部、転写条件変更装置の一部）、４…照明系開口絞り板（第２の変更装置の一部、転写条件変更装置の一部）、１１…レチクル駆動部（駆動装置の一部）、１９…ステージ制御系（駆動装置の一部）、２０…（第１の変更装置の一部、第２の変更装置の一部、第３の変更装置の一部、転写条件変更装置の一部）、２１…ウエハ駆動部（駆動装置の一部）、２４…瞳開口絞り（第１の変更装置の一部、転写条件変更装置の一部）、４０…駆動系（第２の変更装置の一部、転写条件変更装置の一部）、１００…露光装置、Ｒ…レチクル（マスク）、Ｗ…ウエハ（物体）、ＰＬ…投影光学系、ＩＬ…露光光（エネルギビーム）。
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、半導体素子などを製造するリソグラフィ工程で用いられる露光装置及び露光方法、並びに該露光方法を用いるデバイス製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体素子（集積回路）、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）あるいは薄膜磁気ヘッド等を製造するためのリソグラフィ工程では、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ウエハ又はガラスプレートなどの基板（以下、「基板」と呼ぶ）上の各ショット領域に転写するステッパ等の投影露光装置が主として用いられている。
【０００３】
例えば、半導体素子は、レジスト塗布→露光→現像→エッチング・ドーピング等→レジスト除去→前処理工程（酸化膜形成、ドーピング、ＣＶＤ及び電極形成等）の１サイクルを複数サイクル行うことで製造される。半導体素子は３次元構造であり、上記１サイクルで生成される構造を順次積層させていくことにより完成する。この多層構造における個々の層をレイヤと呼ぶ。
【０００４】
従来、ステッパ等の投影露光装置では、同一レイヤにおける露光の際には、二重路光などの特殊な露光を除き、露光フィールド内の露光を、一定の条件の下で行うことが当然のこととして考えられ、装置の設計もそのような考えの下でなされていた。このため、従来の投影露光装置では、同一レイヤの露光に用いられるレチクル上に配置されている複数のパターンを、それぞれ異なる転写条件（例えば投影光学系の開口数（numerical aperture：Ｎ．Ａ．）の設定、照明系のσ値の設定など）の下で基板上に転写することは困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の集積回路（ＩＣ）の構造や製造方法は、上述した投影露光装置の構造などから来る制約に適合するよう配慮されていたが、以下のような課題を本質的に内在しており、これを解決することによりＩＣの機能、性能の向上や生産性の向上を図る余地が残されていると言える。
【０００６】
リソグラフィ工程で、基板上にパターンを形成する上で重要な要素として、露光装置の実用解像度と実用焦点深度が挙げられる。これら実用解像度及び実用焦点深度は、パターンのピッチや寸法・形状、さらにはフィールド内におけるパターンの配置されている位置によっても大きく左右される。また、実用解像度及び実用焦点深度は、投影光学系のＮ．Ａ．や照明光学系のＮ．Ａ．、照明光学系内の開口絞りの形状及び大きさ（例えば小σ、輪帯、あるいは四重極など）の組合せによっても大きく変化する。
【０００７】
この一方、個々のパターンの転写の際に要求される解像度と焦点深度も様々で、同一ではない。
【０００８】
このことは、ＩＣを構成する全てのパターンの転写の際には、厳密には個々における要求結像スペックと、それに対する最適な露光条件が存在することを意味する。
【０００９】
一例を挙げると、高解像度が要求されるコンタクトホール等の微細パターンの転写には、大Ｎ．Ａ．の投影光学系を備えた露光装置が適している。また、キャパシタの直上に配置されるパターンのように、パターンそのものはそれほど微細ではなく、基板そのものの平坦度が悪いため転写に際して深い焦点深度が要求されるパターンの場合は、逆に小Ｎ．Ａ．で焦点深度を稼いだ上での露光が好ましい。また、ゲートのように微細な孤立パターンを形成する場合には、位相シフトレチクルなどを用いた露光を併用して超解像を得ることがしばしば行われる。この場合、その原理から小Ｎ．Ａ．による露光が適しているものと考えられる。
【００１０】
しかし、現実にはこのように全てのパターンに対して最適な露光条件を設定して露光を行うことは、投影露光という手法を採用する以上、これを実現することは非常に困難である。
【００１１】
この問題を簡易な方法で解決するための手段として、最適な露光条件が似ているパターン同士を同一レイヤに配置することが行われていた。すなわち、クリティカルレイヤ、ノンクリティカルレイヤといった用語で知られているように、例えば微細で極めて高い解像度を要するパターンは同一レイヤに集めて設計される。これにより、クリティカルレイヤは高Ｎ．Ａ．による高解像度露光を行えば良いことになる。この場合、ノンクリティカルレイヤでは低Ｎ．Ａ．による大焦点深度露光を行えば良く、このような単純な使い分けが可能となる。このことは、結果的に、露光装置の効果的な使い分けが可能となることを意味する。
【００１２】
しかしながら、このようなレイヤの分離は、必ずしも半導体設計上の必然的な要請では無く、同一レイヤ中おいては露光条件を変えられないという、露光装置側の制約による場合も多い。換言すれば、従来の技術では、同一レイヤに配置した方が性能的・機能的、あるいはコスト的に好ましい場合においても、製造上の都合により、別々のレイヤに配置せざるを得なかった。
【００１３】
また、従来の技術では、その露光条件を１つしか選択できない都合から、同一レイヤに配置されるパターン中の特定のパターンについては、最適な露光条件から外れての露光を強いられていた。あるいは、このような妥協がどうしても許容できない場合には、同一レイヤ中のパターンであっても最適な露光条件が似ているパターン毎に分割して別々のマスク上に配置し、これら複数のマスクを用いて露光を複数回に分割して行い、マスク交換の際に露光条件を切り替えることを行っていた。前者の場合、デバイスの歩留まりの低下を招き、後者の場合スループットの低下を招く。いずれにしても、デバイスの生産性を著しく低下させる要因となっていた。
【００１４】
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、上記従来技術の有する不都合を改善し、レイヤ毎のパターン設計上の自由度の向上及びデバイスの生産性の向上の少なくとも一方を実現することができる露光方法を提供することにある。
【００１５】
また、本発明の第２の目的は、レイヤ毎のパターン設計上の自由度の向上及びデバイスの生産性の向上の少なくとも一方を実現することができる露光装置を提供することにある。
【００１６】
また、本発明の第３の目的は、マイクロデバイスの生産性の向上を確実に実現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。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、マスク（Ｒ）と物体（Ｗ）とを同期移動して前記マスクに形成されたパターンを投影光学系（ＰＬ）を介して前記物体上に転写する露光装置であって、エネルギビーム（ＩＬ）により前記マスクを照明する照明光学系（２〜８）と；前記マスクと物体とを同期移動する駆動装置（１１、１９、２１）と；前記照明光学系からの前記エネルギビームにより前記マスクが照明され、前記駆動装置により前記マスクと物体とが同期移動される最中に、前記マスクの位置情報に応じてパターンの転写条件を第１条件から第２条件に変更する転写条件変更装置と；前記駆動装置を制御し、前記転写条件変更装置によって前記パターンの転写条件を前記第１条件から前記第２条件に変更する間、前記マスクと前記物体との同期移動の速度を、前記第１条件に対応した前記マスクと前記物体との同期移動の速度及び前記第２条件に対応した前記マスクと前記物体との同期移動の速度とは異なる速度に変更する制御装置と；を備える露光装置である。
【００１８】
本明細書において、「マスクの位置情報」とは、マスクの同期移動中の位置に関する情報の総称であり、マスクの位置、あるいはこれを微分した速度などは勿論、マスクと同期移動する物体の位置、あるいは速度など、所定の演算によりマスクの同期移動中の位置を算出できる情報の全てを含む。また、本明細書において、「パターンの転写条件」とは、広義の露光条件のうち、パターンの形成条件を除く、照明条件、投影光学系に関する条件、物体に照射されるエネルギビームのエネルギ量に関する条件などの全てを含む。
【００１９】
これによれば、照明光学系からのエネルギビームによりマスクが照明され、駆動装置によりマスクと物体とが同期移動される最中に、転写条件変更装置がマスクの位置情報に応じてパターンの転写条件を変更する。このため、例えばマスク上に同期移動方向（走査方向）に沿ってクリティカルレイヤ領域、ノンクリティカルレイヤ領域、ミドルレイヤ領域などのように、転写条件が異なるパターン領域が形成されている場合などに、上記マスクの位置情報に応じて、すなわちパターン領域に応じて、パターンの転写条件が変更される。従って、同一レイヤの露光に際してパターン領域毎に好適ないしは最適な転写条件で露光、すなわちパターンの物体上への転写を行うことが可能となる。従って、このことを予め考慮すれば、同一レイヤに配置した方が性能的・機能的、あるいはコスト的に好ましいパターン同士を、同一マスク上に領域毎に分割配置するだけで良く、従来のようにレイヤを分けて設計する必要がなくなる。また、機能の異なる（通常好適転写条件が異なる）パターンが同一レイヤに配置される場合にも、そのレイヤ中のいずれのパターンについても好適ないしは最適な露光条件での露光が可能となるとともに、前述した同一レイヤのパターンの複数マスク上への分割及びこれらのマスクを用いた複数回の露光（分割露光）なども必要がなくなる。
【００２０】
このように本請求項１に記載の露光装置によれば、レイヤ毎のパターン設計上の自由度の向上及びデバイスの生産性の向上の少なくとも一方を実現することが可能となる。
【００２１】
この場合において、請求項２に記載の露光装置の如く、前記転写条件変更装置は、前記投影光学系の開口数（Ｎ．Ａ．）を変更する第１の変更装置（２０、２４）を有することとすることができる。かかる場合には、大Ｎ．Ａ．による高解像度露光や、小Ｎ．Ａ．による大焦点深度露光などパターンに応じた好適転写条件での露光が可能となる。
【００２２】
この場合において、請求項３に記載の露光装置の如く、前記転写条件変更装置は、前記照明光学系の瞳面及びこの共役面のいずれかにおける光量分布を変更する第２の変更装置（４、２０、４０）を更に有することとすることができる。通常、照明光学系の開口数（照明Ｎ．Ａ．）が固定の場合に、投影光学系のＮ．Ａ．を変更すると、コヒーレンスファクタ（σ値）が変更される。そこで、例えば第２の変更装置が、照明光学系の瞳面及びこの共役面のいずれかにおける光量分布を、投影光学系のＮ．Ａ．の変更に応じて変更することにより、σ値を所望の値に設定したり、維持したりすることも可能となる。なお、前記光量分布の変更は、照明Ｎ．Ａ．の変更のみならず、照明光学系の瞳面及びこの共役面のいずれかにおける光量分布を規定する照明開口絞りなどの形状の変更なども含む概念である。
【００２３】
上記請求項２及び３に記載の各露光装置において、請求項４に記載の露光装置の如く、前記転写条件変更装置は、前記制御装置による前記マスクと物体との同期移動の速度の変更に応じて、前記物体上に照射される前記エネルギビームのエネルギ量を変更する第３の変更装置（１、１８、２０）を更に有することとすることができる。
【００２４】
上記請求項１〜４に記載の各露光装置において、請求項５に記載の露光装置の如く、前記転写条件変更装置は、前記マスク上のパターンの形成状態に応じて前記転写条件を変更することとすることができる。
【００２５】
上記請求項１〜５に記載の各露光装置において、請求項６に記載の露光装置の如く、前記転写条件変更装置による前記転写条件の変更動作シーケンスは、外部から設定可能であることとすることができる。
【００２６】
請求項７に記載の発明は、マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して物体上に転写する露光方法であって、エネルギビームにより前記マスクを照明した状態で前記マスクと物体とを同期移動し、該同期移動中に、前記マスクの位置情報に応じてパターンの転写条件を第１条件から第２条件に変更する転写条件変更工程と；前記マスクの位置情報に応じて前記パターンの転写条件を前記第１条件から前記第２条件に変更する間、前記マスクと前記物体との同期移動の速度を、前記第１条件に対応した前記マスクと前記物体との同期移動の速度及び前記第２条件に対応した前記マスクと前記物体との同期移動の速度とは異なる速度に変更する速度変更工程と；を含む露光方法である。
【００２７】
これによれば、エネルギビームによりマスクを照明した状態でマスクと物体とを同期移動し、該同期移動中に、マスクの位置情報に応じてパターンの転写条件を変更する。このため、例えばマスク上に同期移動方向（走査方向）に沿ってクリティカルレイヤ領域、ノンクリティカルレイヤ領域、ミドルレイヤ領域などのように、転写条件が異なるパターン領域が形成されている場合などに、前述のマスクの位置情報に応じて、すなわちパターン領域に応じて、パターンの転写条件が変更される。従って、同一レイヤの露光に際してパターン領域毎に好適ないしは最適な転写条件で露光、すなわちパターンの物体上への転写を行うことが可能となる。
【００２８】
従って、本請求項７に記載の露光方法によれば、前述の請求項１の露光装置の場合と同様の理由により、レイヤ毎のパターン設計上の自由度の向上及びデバイスの生産性の向上の少なくとも一方を実現することが可能となる。
【００２９】
この場合において、請求項８に記載の露光方法の如く、前記転写条件の変更は、前記投影光学系の開口数の変更を含むこととすることができる。
【００３０】
この場合において、請求項９に記載の露光方法の如く、前記転写条件の変更は、前記エネルギビームで前記マスクを照明する照明光学系の瞳面及びこの共役面のいずれかにおける光量分布の変更を更に含むこととすることができる。
【００３１】
上記請求項８及び９に記載の各露光方法において、請求項１０に記載の露光方法の如く、前記転写条件の変更は、前記マスクと物体との同期移動の速度の変更に応じて、前記物体上に照射される前記エネルギビームのエネルギ量を変更することを更に含むこととすることができる。
【００３２】
上記請求項７〜１０に記載の各露光方法において、請求項１１に記載の露光方法の如く、前記転写条件変更工程では、前記マスク上のパターンの形成状態に応じて前記転写条件を変更することとすることができる。
【００３３】
請求項１２に記載の発明は、異なる複数のパターンを投影光学系を介して物体上の所定の領域に重ね合わせて転写する露光方法であって、第１パターンが形成された第１マスク及び前記第１パターンとは異なる第２パターンが形成された第２マスクと、前記物体とがエネルギビームに対して相対走査されるように、前記第１マスク及び第２マスクが載置されたマスクステージと、前記物体とを所定の走査方向に同期移動しつつ、該同期移動中、前記物体上に転写する転写対象パターンを前記第１パターンから前記第２パターンに切り替える際に、転写条件を前記第１パターンを転写するための第１条件から前記第２パターンを転写するための第２条件に変更し、前記転写条件を前記第１条件から前記第２条件に変更する間、前記同期移動の速度を、前記第１条件に対応した前記マスクと前記物体との同期移動の速度及び前記第２条件に対応した前記マスクと前記物体との同期移動の速度とは異なる速度に変更して、前記第１パターンと第２パターンとを投影光学系を介して前記物体上の前記走査方向に並んだ２つの領域にそれぞれ転写する第１露光工程と；前記第１露光工程で前記第１パターン、第２パターンがそれぞれ転写された２つの領域のうち、少なくとも一方の領域に、前記第１露光工程で転写されたパターンと異なるパターンを重ねて転写する第２露光工程と；を含む露光方法である。
【００３４】
これによれば、第１露光工程において、マスクステージと物体とを所定の走査方向に同期移動しつつ、該同期移動中の転写対象パターンの切り替え中に、その切り替え後のパターンに応じて転写条件を変更し、物体上の走査方向に並んだ２つの領域にそれぞれ、第１マスクのパターンと第２マスクのパターンとが、走査露光方式で連続的に転写される。すなわち、第１露光工程では、２つのマスクのパターンの転写、すなわち物体上の２つの領域（ショット領域）に対する露光を、マスクステージ及び物体を所定方向に同期移動する一連の動作の間に行うことができるので、従来困難であった２つの領域に対する連続的な走査露光が可能となり、領域毎に走査露光を行う場合に比べて、少なくとも領域間におけるマスクステージと物体との加速、減速時間の低減が可能となり、その分スループットを向上することが可能である。
【００３５】
また、第２露光工程では、第１マスクのパターンと第２マスクのパターンとの物体上への転写が行われ、第１露光工程で第１パターン、第２パターンがそれぞれ転写された２つの領域のうち、少なくとも一方の領域に、第１露光工程で転写されたパターンと異なるパターンが重ねて転写される。
【００３６】
また、第２露光工程で、第１露光工程で転写されたパターンと異なるパターンが転写された領域についてみると、転写条件の異なるパターン同士の重ね合わせを、例えば二重露光にてかつそれぞれのパターン転写時の転写条件を適切に設定して容易に実現することができる。このため、機能の異なる（通常、転写条件が異なる）パターンについて好適ないしは最適な露光条件での露光が可能となり、更に、上記の二重露光により、焦点深度の増大と、解像度の向上とを同時に実現することも可能である。
【００３７】
このように本請求項１２に記載の露光方法によれば、スループット及び歩留まりの向上により、デバイスの生産性の向上を実現することが可能である。
【００３８】
この場合において、請求項１３に記載の露光方法の如く、前記第２露光工程では、前記第１、第２マスクと、前記物体とがエネルギビームに対して相対走査されるように、前記マスクステージと、前記物体とを所定の走査方向に同期移動しつつ、該同期移動中の転写対象パターンの切り替え中に、その切り換え後のパターンに応じて転写条件を変更することとすることができる。かかる場合には、第２露光工程においても、物体上の２つのショット領域に対する露光を、マスクステージ及び物体を走査方向に移動する一連の動作の間に行うことができるので、前述と同様に少なくとも領域間におけるマスクステージと物体との加速、減速時間の低減が可能となり、その分スループットを向上することが可能である。
【００３９】
上記請求項１２及び１３に記載の各露光方法において、請求項１４に記載の露光方法の如く、前記第１露光工程では、前記物体に対する前記第１、第２パターンの転写を行う工程と、前記物体を移動する工程とを交互に繰り返して、前記物体上の２つ１組の複数組の領域に対し、前記第１パターンと第２パターンとの転写を行い、前記第２露光工程では、前記物体に対する前記第１、第２パターンの転写を行う工程と、前記物体を移動する工程とを交互に繰り返して、前記第１露光工程で前記第１パターンと第２パターンとが転写された領域の組毎に、少なくとも一方の領域に、前記第１露光工程で転写されたパターンとは異なるパターンを重ねて転写することとすることができる。例えば、第１露光工程での物体上の複数の領域に対して第２露光の際の複数の領域を１領域分走査方向にずらして二重露光を行うことにより、異なるパターン領域のパターンの像同士が物体上で重なるようにすることができる。
【００４０】
請求項１５に記載の発明は、リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、前記リソグラフィ工程では、請求項７〜１４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である。
【００４１】
【発明の実施の形態】
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。図１には、第１の実施形態に係る露光装置１００の概略構成が示されている。この露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、すなわちいわゆるスキャニング・ステッパである。
【００４２】
この露光装置１００は、エネルギビームＩＬをパターンが形成されたマスクとしてのレチクルＲに照射し、該レチクルＲのパターンを投影光学系ＰＬを介して物体としてのウエハＷ上に転写する露光装置本体１０２と、該露光装置本体１０２を全体的に制御する主制御装置２０とを備えている。
【００４３】
露光装置本体１０２は、エネルギビーム源としてのＡｒＦエキシマレーザ（発振波長１９３ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（発振波長２４８ｎｍ）、あるいはＦ2レーザ（発振波長１５７ｎｍ）等のパルスレーザ光源（以下、「光源」という）１、該光源１とともに照明系を構成する照明光学系（２〜８）、照明系からのエネルギビーム（以下、「露光光」と呼ぶ）ＩＬにより照明されるレチクルＲを保持するマスクステージとしてのレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲから射出された露光光ＩＬをウエハＷ上に投射する投影光学系ＰＬ、ウエハＷを保持してＸＹ２次元面内で移動する基板ステージとしてのウエハステージＷＳＴ、及び光源１を除く上記構成各部を収納するチャンバ１０等を備えている。
【００４４】
前記光源１は、実際には、光源１を除く露光装置本体１０２の構成各部を収納するチャンバ１０が設置されたクリーンルームとは別のクリーン度の低いサービスルームに配置され、このチャンバ１０に不図示の引き回し光学系（送光光学系）を介して接続されている。なお、光源として、紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）を発生する超高圧水銀ランプや、銅蒸気レーザあるいはＹＡＧレーザの高調波発生装置などを用いても良い。
【００４５】
光源１は、レーザ共振器、ビームモニタ、レーザコントローラ及び高圧電源等（いずれも図示省略）を有する。ビームモニタは、レーザ共振器からのパルス光の光学特性をモニタする。レーザコントローラは、通常の発光時には、ビームモニタから出力されるエネルギ量の検出値が、主制御装置２０から与えられる１パルス当たりのエネルギの目標値に対応した値となるように、高圧電源での電源電圧をフィードバック制御する。また、レーザコントローラは、レーザ共振器に供給されるエネルギを高圧電源を介して制御することにより発振周波数（繰り返し周波数）をも変更する。すなわち、レーザコントローラは、主制御装置２０からの制御情報に応じて光源１の発振周波数を主制御装置２０から指示された周波数に設定するとともに、光源１での１パルス当たりのエネルギ強度が主制御装置２０から指示された値（すなわちエネルギ強度のばらつきの許容値の範囲内の値）となるように高圧電源の電源電圧のフィードバック制御を行なう。かかる詳細は、例えば特開平８−２５０４０２号公報等に詳細に開示されている。
【００４６】
また、光源１内には、主制御装置２０からの制御情報に応じて露光光ＩＬを遮光するためのシャッタも配置されている。
【００４７】
前記照明光学系は、照度均一化光学系２、照明系開口絞り板４、リレーレンズ３、レチクルブラインド５、リレーレンズ６、折り曲げミラー７及びコンデンサレンズ８等を含んで構成されている。
【００４８】
前記照度均一化光学系２は、例えば、露光光ＩＬの光路上に順次配置されたビーム整形光学系、エネルギ粗調器、オプティカルインテグレータ（フライアイレンズ、内面反射型インテグレータ、又は回折光学素子などであり、本実施形態ではフライアイレンズを用いているので、以下では「フライアイレンズ」とも呼ぶ）等（いずれも図示せず）によって構成される。
【００４９】
これを更に詳述すると、ビーム整形光学系は、光源１でパルス発光され、入射した露光光ＩＬの断面形状を、光路後方に設けられたフライアイレンズに効率良く入射するように整形するもので、例えばシリンダレンズやビームエキスパンダ等で構成される。
【００５０】
また、エネルギ粗調器は、ビーム整形光学系後方の露光光ＩＬの光路上に配置され、例えば透過率（＝１−減光率）を１００％から等比級数的に複数段階で切り換えることができるようになっている。このエネルギ粗調器の透過率の切り換えは、不図示の駆動装置を介して主制御装置２０によって行われる。
【００５１】
前記フライアイレンズは、エネルギ粗調器から出た露光光ＩＬの光路上に配置され、レチクルＲを均一な照度分布で照明するためにその射出側焦点面に多数の点光源（光源像）から成る面光源、すなわち２次光源を形成する。
【００５２】
前記照明系開口絞り板４は、フライアイレンズの射出側焦点面（照明光学系の瞳面に相当）あるいはその近傍に配置されている。この照明系開口絞り板４は円板状部材から成り、ほぼ等角度間隔で、例えば通常の円形開口より成る開口絞り、小さな円形開口より成りコヒーレンスファクタであるσ値を小さくするための開口絞り、輪帯照明用の輪帯状の開口絞り、及び変形光源法用に複数の開口を偏心させて配置して成る変形照明用の開口絞り等が配置されている。この場合、主制御装置２０によって駆動系４０を介して照明系開口絞り板４が駆動され、いずれかの開口絞りを露光光ＩＬの光路上に選択的に設定できるようになっている。すなわち、照明系開口絞り板４の開口絞りの選択設定により、照明光学系の瞳面における露光光ＩＬの光量分布、具体的には２次光源の大きさ及び配置の少なくとも一方を変更できるようになっている。
【００５３】
なお、図示は省略されているが、照度均一化光学系２の内部には、フライアイレンズより光源１側にフライアイレンズに入射する露光光ＩＬの断面形状を変更するズーム光学系などを含む光学ユニットが設けられており、主制御装置２０が、上記照明系開口絞り板４の開口絞りの切り替えに応じてその光学ユニットを制御し、レチクルＲの照明条件の変更に伴う光量損失を抑えるようになっている。
【００５４】
照明系開口絞り板４のいずれかの開口絞りから出た露光光ＩＬの光路上に、反射率が小さく透過率の大きなビームスプリッタ１２が配置され、更にこの後方の光路上に、固定レチクルブラインド５Ａ及び可動レチクルブラインド５Ｂから成るレチクルブラインド５を介在させてリレーレンズ３及び６から成るリレー光学系が配置されている。
【００５５】
固定レチクルブラインド５Ａは、レチクルＲのパターン面に対する共役面から僅かにデフォーカスした面に配置され、レチクルＲ上での照明領域ＩＡＲを規定する矩形開口が形成されている。また、この固定レチクルブラインド５Ａの近傍に走査方向に対応する方向の位置及び幅が可変の開口部を有する可動レチクルブラインド５Ｂが配置され、走査露光の開始時及び終了時にその可動レチクルブラインド５Ｂを介して照明領域ＩＡＲを更に制限することによって、不要な部分の露光が防止されるようになっている。
【００５６】
リレー光学系を構成するリレーレンズ６後方の露光光ＩＬの光路上には、当該リレーレンズ６を通過した露光光ＩＬをレチクルＲに向けて反射する折り曲げミラー７が配置され、このミラー７後方の露光光ＩＬの光路上にコンデンサレンズ８が配置されている。
【００５７】
更に、前記ビームスプリッタ１２の反射光路上には、集光レンズ１７を介して露光光ＩＬの一部を受光する光電変換素子よりなるインテグレータセンサ１８が配置されている。
【００５８】
このようにして構成された照明光学系の作用を簡単に説明すると、光源１からパルス発光された露光光ＩＬは、照度均一化光学系２内に入射する。この照度均一化光学系２内では、露光光ＩＬは、まず、ビーム整形光学系によって後方のフライアイレンズに効率よく入射するようにその断面形状が整形された後、エネルギ粗調器に入射する。そして、このエネルギ粗調器を透過した露光光ＩＬは、フライアイレンズに入射する。これにより、フライアイレンズの射出側焦点面に多数の点光源（光源像）から成る面光源、すなわち２次光源が形成される。この２次光源から射出された露光光ＩＬは、照明系開口絞り板４上のいずれかの開口絞りを通過した後、リレーレンズ３を経て固定レチクルブラインド５Ａの矩形の開口部及び可動レチクルブラインド５Ｂを通過した後、リレーレンズ６を通過してミラー７によって光路が垂直下方に折り曲げられた後、コンデンサレンズ８を経て、レチクルステージＲＳＴ上に保持されたレチクルＲ上における矩形の照明領域ＩＡＲを均一な照度分布で照明する。
【００５９】
一方、照度均一化光学系２内の前記ビームスプリッタ１２で反射された露光光ＩＬは、集光レンズ１７を介してインテグレータセンサ１８で受光され、そのインテグレータセンサ１８の光電変換信号が、不図示のピークホールド回路及びＡ／Ｄ変換器を介して主制御装置２０に供給される。
【００６０】
前記レチクルステージＲＳＴ上にはレチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、不図示のレチクルベース上に配置され、照明光学系の光軸ＩＸ（後述する投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに一致）に垂直な平面（ＸＹ平面）内で微小駆動可能であるとともに、レチクル駆動部１１によって走査方向（ここでは図１の紙面左右方向であるＹ軸方向とする）に所定ストローク範囲で走査されるようになっている。なお、レチクルＲについては、更に後述する。
【００６１】
レチクルステージＲＳＴの移動面内の位置（回転を含む）は、その上面に固定された移動鏡１５を介してレチクルレーザ干渉計１６により、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクルレーザ干渉計１６からのレチクルステージＲＳＴの位置情報はステージ制御系１９及びこれを介して主制御装置２０に送られる。ステージ制御系１９では、主制御装置２０からの指示に応じ、レチクルステージＲＳＴの位置情報に基づいてレチクル駆動部１１を介してレチクルステージＲＳＴを駆動制御する。
【００６２】
前記投影光学系ＰＬは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に配置され、その光軸ＡＸ（照明光学系の光軸ＩＸに一致）の方向がＺ軸方向とされ、ここでは両側テレセントリックな縮小光学系、かつ光軸ＡＸ方向に沿って所定間隔で配置された複数枚のレンズエレメントから成る屈折光学系が使用されている。この投影光学系ＰＬの投影倍率βは、例えば１／５又は１／４となっている。このため、前記の如くして、露光光ＩＬによりレチクルＲ上における照明領域ＩＡＲが照明されると、そのレチクルＲに形成されたパターンが投影光学系ＰＬによって投影倍率βで縮小された像（部分等立像）が表面にレジスト（感光剤）が塗布されたウエハＷ上のスリット状の露光領域ＩＡに投影される。
【００６３】
また、本実施形態では、投影光学系ＰＬの瞳面に、その開口数Ｎ．Ａ．を所定範囲で連続的に変更できる、瞳開口絞り（Ｎ．Ａ．絞りとも呼ばれる）２４が設けられている。この瞳開口絞り２４としては、ここではいわゆる虹彩絞りが用いられている。この瞳開口絞り２４は、不図示の駆動系を介して主制御装置２０によって制御されるようになっている。
【００６４】
前記ウエハステージＷＳＴは、例えばリニアモータあるいは平面モータ等を含むウエハ駆動部２１を介してＸＹ２次元面内（θｚ回転（Ｚ軸回りの回転）を含む）に自在に駆動される。ウエハステージＷＳＴ上には、ウエハホルダ２５が設けられ、このウエハホルダ２５によってウエハＷが例えば真空吸着によって保持されている。このウエハホルダ２５は、実際には、Ｚ軸方向及びＸＹ面に対する傾斜方向（Ｘ軸回りの回転方向であるθｘ方向及びＹ軸回りの回転方向であるθｙ方向）に微少駆動可能なＺレベリングテーブル上に載置されている。従って、ウエハＷは、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚの６自由度方向について位置・姿勢制御が可能になっている。また、図示は省略されているが、不図示のＺレベリングテーブル上には、その表面がウエハＷ表面とほぼ同一高さとされ、かつ各種の基準マークが形成された基準マーク板が設けられている。
【００６５】
また、ウエハステージＷＳＴのＸＹ面内での位置は、移動鏡２７を介してウエハレーザ干渉計３１によって例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。ウエハステージＷＳＴの位置情報（又は速度情報）はステージ制御系１９及びこれを介して主制御装置２０に送られ、ステージ制御系１９では主制御装置２０からの指示に応じて前記位置情報（又は速度情報）に基づいてウエハ駆動部２１を介してウエハステージＷＳＴを駆動制御する。
【００６６】
前記投影光学系ＰＬの鏡筒の側面には、オフアクシス（off-axis）方式のマーク検出系としてのアライメント検出系ＡＬＧが設置されている。このアライメント検出系ＡＬＧとしては、例えば、ハロゲンランプ等のブロードバンド（広帯域）光でマークを照明し、このマーク画像を画像処理することによってマーク位置を計測するいわゆるＦＩＡ（Field Image Alignment）系のアライメントセンサが用いられている。このアライメント検出系ＡＬＧは、ウエハステージＷＳＴ上に設けられた不図示の基準マーク板上の基準マーク及びウエハ上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。
【００６７】
このアライメント検出系ＡＬＧからの情報は、不図示のアライメント制御装置に送られる。そして、アライメント制御装置により、その情報がＡ／Ｄ変換され、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が検出される。この検出されたマーク位置の情報が、主制御装置２０に送られる。
【００６８】
なお、アライメント検出系として、例えばコヒーレントな検出光を対象マークに照射し、その対象マークから発生する散乱光又は回折光を検出したり、その対象マークから発生する２つの回折光（例えば同次数）を干渉させて検出したりするアライメントセンサを単独であるいは適宜組み合わせて用いても構わない。
【００６９】
また、露光装置本体１０２は、投影光学系ＰＬを保持する保持部材に一体的に固定された照射系１３と受光系１４とから成り、ウエハＷのＺ軸方向位置を計測するフォーカスセンサを備えている。このフォーカスセンサ（１３，１４）としては、ここでは、例えば特開平６−２８３４０３号公報等などに開示される多点焦点位置検出系が用いられている。このフォーカスセンサ（１３，１４）の出力が主制御装置２０に供給され、主制御装置２０ではステージ制御系１９に指示を与えて、ウエハホルダ２５のＺ位置、及びレベリングを不図示のＺレベリングテーブルを介して制御し、いわゆるフォーカスレベリング制御を行うようになっている。
【００７０】
さらに、図１では図示が省略されているが、レチクルＲの上方に、例えば特開平７−１７６４６８号公報等に開示される、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲ上のレチクルマーク（図示省略）と基準マーク板上のマークとを同時に観察するための露光波長の光を用いたＴＴＲ（Through The Reticle ）アライメント検出系から成る一対のレチクルアライメント顕微鏡が設けられている。これらのレチクルアライメント顕微鏡の検出信号は、不図示のアライメント制御装置を介して主制御装置２０に供給されるようになっている。
【００７１】
前記主制御装置２０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）、Ｉ／Ｏインタフェース等を含むマイクロコンピュータ（あるいはワークステーション）により構成され、露光装置本体１０２の構成各部を統括的に制御する。
【００７２】
この主制御装置２０には、入出力装置３０が併設されている。この入出力装置３０は、キーボード、マウス等のポインティングデバイス、及びディスプレイ等を含む。この入出力装置３０を介してオペレータにより各種のデータ入力が行われ、露光条件の設定のための一種のデータベースであるプロセスプログラムなども作成される。
【００７３】
主制御装置２０は、露光動作が的確に行われるように、例えばレチクルＲとウエハＷの同期走査、ウエハＷのステッピング、露光タイミング等を統括して制御する。
【００７４】
具体的には、主制御装置２０は、例えば走査露光時には、レーザ干渉計１６、３１の計測値に基づいてレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの位置を管理しつつ、ステージ制御系１９に対してレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期移動の指示を与える。ステージ制御系１９では、この指示に応じ、レチクルＲがレチクルステージＲＳＴを介して照明領域ＩＡＲに対して＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に速度Ｖｒ＝Ｖで走査されるのに同期して、ウエハステージＷＳＴを介してウエハＷが露光領域ＩＡに対して−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に速度Ｖｗ＝β・Ｖ（βはレチクルＲからウエハＷに対する投影倍率）で走査されるように、レーザ干渉計１６、３１の計測値をモニタしつつレチクル駆動部１１、ウエハ駆動部２１をそれぞれ介してレチクルステージＲＳＴ、ウエハステージＷＳＴの位置及び速度をそれぞれ制御する。このように、本実施形態では、レチクル駆動部１１、ウエハ駆動部２１及びステージ制御系１９によって、露光の都度、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとを同期して露光光ＩＬに対して所定方向に駆動する駆動装置が構成されている。
【００７５】
また、ステッピングの際には、主制御装置２０は、レーザ干渉計３１の計測値に基づいてウエハステージＷＳＴの位置を管理しつつ、ステージ制御系１９に対してステッピングの指示を与える。ステージ制御系１９では、この指示に応じてレーザ干渉計３１の計測値をモニタしつつウエハ駆動部２１を介してウエハステージＷＳＴの位置を制御する。
【００７６】
また、主制御装置２０は、上記の走査露光時には、露光条件及びレジスト感度に応じて決定された目標積算エネルギ量（目標ドーズ量）をウエハＷに与えるため、前述したインテグレータセンサ１８の出力をモニタしつつ制御情報を光源１に供給することによって、光源１の発振周波数（発光タイミング）、及び発光パワー等を制御し、あるいは、エネルギ粗調器を制御することにより、レチクルＲに照射される露光光ＩＬの光量（エネルギ量）の調整を行う。また、本実施形態では、主制御装置２０は、後述するように走査露光の開始前及び必要な場合走査露光の途中に、瞳開口絞り２４（及び照明系開口絞り板４）を制御し、更にステージ系の動作情報に同期して可動レチクルブラインド５Ｂの開閉動作を制御する。
【００７７】
次に、本実施形態で用いられるレチクルＲについて図２に基づいて説明する。このレチクルＲは、図２に示されるように、長方形のガラス基板から成り、このガラス基板の一方の面（図１における下面に相当）に周囲をクロムなどによって形成された遮光帯ＥＳによって囲まれた長方形のパターン領域ＰＡが形成されている。なお、パターン領域ＰＡは、前述の如く、下面側に形成されているが、図２では、説明の便宜上、上方から見た平面図が示されている。
【００７８】
パターン領域ＰＡは、走査方向であるＹ軸方向に沿って第１パターン領域ＰＡ１と、第２パターン領域ＰＡ２との２つの領域から構成されている。このうち、第１パターン領域ＰＡ１は、露光装置１００の解像限界とほぼ同程度の微細な線幅の回路パターンが殆どの部分を占めるクリティカルなパターンＡが形成されたパターン領域となっている。また、第２パターン領域ＰＡ２は、線幅が太い回路パターンの集合から成るノンクリティカルなパターンＢが形成されたパターン領域となっている。
【００７９】
また、このレチクルＲの第１パターン領域ＰＡ１と第２パターン領域ＰＡ２との境界線上に位置するパターン領域ＰＡの中心（レチクルセンタに一致）からＸ軸方向一側と他側に同一距離だけ離れた位置で、かつ遮光帯ＥＳの外側の位置には、一対のレチクルアライメントマークＲＭ１、ＲＭ２がそれぞれ形成されている。また、レチクルアライメントマークＲＭ１を中心としてＹ軸方向の一側と他側には、レチクルアライメントマークＲＭ１から同一距離だけ離れてレチクルアライメントマークＲＭ３、ＲＭ５がそれぞれ形成されている。さらに、レチクルアライメントマークＲＭ２を中心としてＹ軸方向の一側と他側には、レチクルアライメントマークＲＭ２から同一距離だけ離れてレチクルアライメントマークＲＭ４、ＲＭ６とがそれぞれ形成されている。また、レチクルアライメントマークＲＭ３とＲＭ４とは、同一のＸ軸上に存在し、相互に対をなしている。同様に、レチクルアライメントマークＲＭ５とＲＭ６とは、同一のＸ軸上に存在し、相互に対をなしている。
【００８０】
次に、上述した露光装置１００において行われる、ウエハＷに対する第２層目（セカンドレイヤ）以降の露光処理動作について説明する。
【００８１】
前提として、予めオペレータにより、入出力装置３０を介して入力されたレチクルＲに関する情報や、照明条件その他の各種露光条件の指定情報に基づいて、プロセスプログラムと呼ばれる露光条件の設定ファイルが主制御装置２０によって作成され、不図示の記憶装置に記憶されているものとする。また、ウエハＷ上には、前層までの露光により、複数のショット領域が形成されているものとする。この場合、各ショット領域は、パターン領域ＰＡの形状及び大きさに対応した形状及び大きさを有しているものとする。
【００８２】
さらに、この露光処理動作の開始の際には、ウエハステージＷＳＴ上へのウエハＷのロード、アライメント検出系ＡＬＧを用いたＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）方式のウエハアライメントなどのウエハＷに関連する準備作業は終了しているものとする。なお、ＥＧＡ方式のウエハアライメントについては、特開昭６１−４４４２９号公報等に詳細に開示されている。
【００８３】
そして、オペレータにより入出力装置３０を介して露光開始の指示が入力されると、露光処理動作が開始される。
【００８４】
まず、主制御装置２０は、記憶装置に記憶された露光条件データ（プロセスプログラムファイルの一部）を読み出し、この読み出した露光条件データに基づいて露光条件を設定する。具体的には、不図示のレチクルローダを介してレチクルＲをレチクルステージＲＳＴ上にロードする。その他、読み出したデータに基づいて、第１パターン領域ＰＡ１のパターンＡの転写の際の照明条件の設定、その他の露光条件の設定を行う。ここで、照明条件の設定には、例えば照明系開口絞り板４上の開口絞りの選択設定が含まれる。この場合、例えば輪帯絞り（例えば輪帯比１／２）が選択される。また、併せて、前述の瞳開口絞り２４を、投影光学系ＰＬのＮ．Ａ．がほぼ最大の値、例えばＮ．Ａ．＝０．８５になるように設定する。
【００８５】
さらに、主制御装置２０は、上で読み出したデータに基づいて、第２パターン領域ＰＡ２のパターンＢの転写の際の投影光学系ＰＬのＮ．Ａ．及び照明条件などの好適転写条件の情報をＲＡＭ内の一時記憶領域に記憶する。
【００８６】
次に、主制御装置２０では、読み出した露光精度に関連するデータ、例えばレチクルＲ（の第１、第２パターン領域ＰＡ１、ＰＡ２）の情報に基づいて、レチクルＲ上にクリティカルなパターン領域が存在していることを認識し、一例として、次のようにして、ファインモードのレチクルアライメントを行う。
【００８７】
すなわち、主制御装置２０では、レーザ干渉計１６、３１の計測結果に基づいて、ステージ制御系１９に指示を与え、前述の一対のレチクルアライメント顕微鏡を用いて、ウエハステージＷＳＴ上の基準マーク板に形成された３対のレチクルアライメント用基準マーク（以下、「第１基準マーク」と呼ぶ）のうちの所定の一対の第１基準マークと、これに対応するレチクルＲ上のレチクルアライメントマーク（例えばＲＭ１、ＲＭ２）とを投影光学系ＰＬを介して同時に観察可能な位置に、レチクルステージＲＳＴ、ウエハステージＷＳＴを移動する。
【００８８】
そして、主制御装置２０は、一対のレチクルアライメント顕微鏡を用いて、前記所定の一対の第１基準マークと対応する１対のレチクルアライメントマークとの相対位置（位置ずれ量）を検出する。
【００８９】
次いで、主制御装置２０では、ステージ制御系１９に指示を与え、基準マーク板とレチクルＲとを投影倍率比でＹ軸方向に同期して移動することによって、順次他の２対の第１基準マークと対応するレチクルアライメントマークとの相対位置を検出する。
【００９０】
そして、主制御装置２０では、これら３対の第１基準マークと対応するレチクルアライメントマークとの相対位置の検出結果から、基準マーク板ひいてはウエハステージＷＳＴに対するレチクルＲの投影像の位置ずれ量のオフセット、回転角、及び走査方向の角度ずれ等を算出し、この算出結果を記憶装置に記憶する。なお、このレチクルアライメント動作は、特開平７−１７６４６８号公報などに詳細に開示されている。
【００９１】
上記のレチクルアライメントの終了後、主制御装置２０では、アライメント検出系ＡＬＧの真下に基準マーク板が配置されるようにウエハステージＷＳＴを移動して、基準マーク板上の第２基準マークのアライメント検出系ＡＬＧの検出中心に対する位置ずれ量を検出し、この位置ずれ量の検出結果と、このときのレーザ干渉計３１の計測値と、設計上のベースラインとに基づいてアライメント検出系ＡＬＧのいわゆるベースラインを算出する。
【００９２】
このようにして、ウエハＷの露光のための準備動作が終了すると、主制御装置２０では、前述したウエハアライメントの結果、ベースライン計測結果等に基づいて、ステージ制御系１９に対してウエハステージＷＳＴ、レチクルステージＲＳＴの移動を指示する。これにより、ステージ制御系１９では、レーザ干渉計３１の計測値に基づいてウエハ駆動部２１を制御してウエハＷの第１ショット領域の露光のための走査開始位置（加速開始位置）にウエハステージＷＳＴを移動すると同時に、レーザ干渉計１６の計測値に基づいてレチクル駆動部１１を制御してレチクルステージＲＳＴを走査開始位置に移動する。この際、主制御装置２０からの指示に基づいて、ステージ制御系１９では前述したレチクルアライメントの際に求められた、レチクルＲの位置ずれ量が最小になるようにレチクルＲの位置を補正する。
【００９３】
次いで、主制御装置２０からの指示に基づき、ステージ制御系１９により、駆動部１１、２１を介してレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとのＹ軸方向の相対走査が開始される。この場合、一例としてレチクルステージＲＳＴが＋Ｙ方向に駆動され、ウエハステージＷＳＴが−Ｙ方向に駆動されるものとする。図３（Ａ）には、この両ステージの相対走査の開始後の、レチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の位置ｙに応じた移動速度Ｖｒ（＝Ｖ）の変化が示され、図３（Ｂ）には、図３（Ａ）に対応するウエハＷ表面（像面）における単位時間当たりの露光光ＩＬのエネルギ量Ｐの変化が示されている。
【００９４】
この場合、図示は省略されているが、ウエハステージＷＳＴの移動速度Ｖｗは、Ｖｗ＝β・Ｖとなっている。
【００９５】
そして、図３（Ａ）に示されるように、上記の相対走査開始（この時点をｔ0とする）から所定時間経過して両ステージＲＳＴ、ＷＳＴがそれぞれの第１目標走査速度（スキャン速度）Ｖ1、β・Ｖ1に達し、主制御装置２０が両ステージＲＳＴ、ＷＳＴが同期整定状態に達したと判断した時点、すなわちレチクルステージＲＳＴが位置ｙ1に達した時点（この時点をｔ1とする）で、光源１からの露光光ＩＬによってレチクルＲの第１パターン領域ＰＡ１が照明され始め、前述した走査露光が開始される。
【００９６】
この走査露光の開始に先立って、光源１の発光は開始されているが、主制御装置２０によって可動レチクルブラインド５Ｂの各ブレードの移動がレチクルステージＲＳＴの移動と同期制御されているため、レチクルＲ上のパターン領域外への露光光ＩＬの照射が防止されることは、通常のスキャニング・ステッパと同様である。
【００９７】
そして、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとを同期して露光光ＩＬに対して所定方向に駆動することにより、第１パターン領域ＰＡ１のパターンＡが逐次ウエハＷ上に転写される。
【００９８】
このようにして、レチクルステージＲＳＴが位置ｙ2（この位置は、第１パターン領域ＰＡ１の露光終了位置から所定距離手前の位置である）に達する（この時点をｔ2とする）と、主制御装置２０からの指示に応じてステージ制御系１９が両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの減速を開始する。この減速中も、両ステージの速度比βは維持されている。また、主制御装置２０では、図３（Ｂ）に示されるように、この減速中に両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの速度変化に合わせてウエハＷ上に照射される露光光ＩＬのエネルギ量Ｐを制御する。このエネルギ量Ｐの制御は、次のようにして行われる。
【００９９】
ウエハＷ上（の一点）に照射される積算エネルギ量、すなわち露光量（ドーズ量）Ｓは、照明領域ＩＡＲのウエハＷ上への投影領域（前述の露光領域ＩＡ）の走査方向の長さ（いわゆるスリット幅）をＤ、光源１の繰り返し周波数をｆ、１パルスの平均エネルギ（エネルギ密度）をｐとすると、次式（１）のように表すことができる。
【０１００】
Ｓ＝Ｄ・ｆ・ｐ／Ｖｗ ……（１）
通常スリット幅Ｄは固定であり、また、露光量Ｓは、レジストの感度などを基準として定められる目標露光量を維持する必要があるため、主制御装置２０は、上式（１）が維持されるように、繰り返し周波数ｆ及び１パルスの平均エネルギｐの少なくとも一方をＶｗ＝β・Ｖの変化に応じて制御する。すなわち、主制御装置２０では、インテグレータセンサ１８の出力に基づき、単位時間当たりの像面上のエネルギ量Ｐ＝ｆ・ｐを、Ｐ／Ｖｗ＝一定となるように、光源１に指令を与えて制御する。
【０１０１】
従って、上記の両ステージの減速動作によっても、第１パターン領域ＰＡ１のパターンＡの転写精度は殆ど低下しない。
【０１０２】
そして、レチクルステージＲＳＴが図３（Ａ）に示される位置ｙ3に達する（この時点をｔ3とする）と、パターンＡの転写が終了すると同時に、レチクルステージＲＳＴが予め定めた最低設定速度Ｖminまでの減速が終了している。このとき、ウエハステージＷＳＴは、β・Ｖminまで減速されている。
【０１０３】
上記のパターンＡの転写が終了した時点ｔ3で、主制御装置２０では、ステージ制御系１９に対して最低設定速度Ｖmin、β・Ｖminに両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの速度を維持するように指令を与える。これにより、時点ｔ3以後、ステージ制御系１９によって、両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの速度が最低設定速度Ｖmin、β・Ｖminに維持される。
【０１０４】
このような両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの最低設定速度での等速同期状態が維持されるのと並行して、主制御装置２０では、ＲＡＭ内の一時記憶領域に格納されている、前述の第２パターン領域ＰＡ２のパターンＢの転写条件の情報を参照して、転写条件を変更する。具体的には、瞳開口絞り２４をＮ．Ａ．が予め設定された値、例えばＮ．Ａ．＝０．７０まで小さくなるように制御する。
【０１０５】
このような転写条件の変更が行われる期間、すなわち、Ｎ．Ａ．＝０．８５→ＮＡ＝０．７０に変更される期間であり、図３（Ａ）中のＤＷ（＝ｙ4−ｙ3）に相当する期間には、両ステージＷＳＴ、ＲＳＴの等速同期移動状態で第２パターン領域ＰＡ２のパターンＢのウエハＷ上への転写が開始されている。
【０１０６】
そして、上記の瞳開口絞り２４の設定の変更が終了する（この時点をｔ4とする）と、主制御装置２０からの指示に応じてステージ制御系１９が両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの再加速を開始する。この加速中も、両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの同期状態は維持されるとともに、前述と同様に、その速度変化に合わせて単位時間当たりの像面上のエネルギ量Ｐが主制御装置２０によって制御される。
【０１０７】
そして、レチクルステージＲＳＴが図３（Ａ）に示される位置ｙ5に達する（この時点をｔ5とする）と、両ステージＲＳＴ、ＷＳＴがそれぞれの第２目標走査速度（スキャン速度）Ｖ2、β・Ｖ2に達する。
【０１０８】
主制御装置２０は、両ステージＲＳＴ、ＷＳＴがそれぞれの第２目標走査速度に達した時点ｔ5で、ステージ制御系１９に対して第２目標走査速度に両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの速度を維持するように指令を与える。これにより、時点ｔ5以後、ステージ制御系１９によって、両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの速度が第２目標走査速度度に維持され、両ステージＷＳＴ、ＲＳＴの等速同期移動状態で第２パターン領域ＰＡ２のパターンＢのウエハＷ上への転写が続行して行われる。
【０１０９】
このようにして、レチクルステージＲＳＴが図３（Ａ）中の位置ｙ6に達する（この時点をｔ6とする）と、パターンＢの転写が終了する。
【０１１０】
上記時点ｔ6で、主制御装置２０からの指示に基づき、ステージ制御系１９が両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの走査方向に関する減速を開始する。そして、所定時間経過後、すなわちレチクルステージＲＳＴが移動開始点ｙ0から２・ｙ3だけ移動した時点で、両ステージの減速が終了する。上記の時点ｔ6で光源１内のシャッタの閉鎖動作を開始してもシャッタの閉鎖が完了する所定時間の間は、露光光ＩＬのレチクルＲに対する照射が続行される。従って、主制御装置２０は、可動レチクルブラインド５Ｂの各ブレードの移動をレチクルステージＲＳＴの移動と同期して制御し、不要な部分の露光を防止するようになっている。
【０１１１】
以上により、ウエハＷ上の第１ショット領域に対する走査露光が終了し、これにより、レチクルＲ上の第１パターン領域のパターンＡ、第２パターン領域のパターンＢがウエハＷ上の第１ショット領域にそれぞれ隣接して縮小転写される。
【０１１２】
ここで、上記の走査露光時に、主制御装置２０は、ステージ制御系１９に指令を与えて、前述したレチクルアライメント時に求められたレチクルＲの走査方向角度誤差を補正することが望ましい。
【０１１３】
このようにして、第１ショット領域に対する走査露光が終了すると、主制御装置２０からの指示に基づき、ステージ制御系１９により、ウエハ駆動部２１を介してウエハステージＷＳＴのショット領域間ステッピングが行われ、第２ショット領域の露光のための加速開始位置にウエハＷが移動される。
【０１１４】
また、主制御装置２０では、上記のショット領域間ステッピングが終了するまでの間に、ＲＡＭ内の一時記憶領域に記憶された情報に基づいて、前述の第１パターン領域ＰＡ１のパターンＡの転写の際の露光条件の設定、例えば瞳開口絞り２４の設定などを行う。
【０１１５】
上記のステッピングの際に、ステージ制御系１９では、主制御装置２０からの指示に応じ、レーザ干渉計３１の計測値に基づいてウエハステージＷＳＴのＸ、Ｙ、θｚ方向の位置変位をリアルタイムに計測する。そして、ステージ制御系１９では、この計測結果に基づき、ウエハ駆動部２１を制御してウエハステージＷＳＴのＸＹ位置変位が所定の状態になるように制御する。
【０１１６】
また、上記のウエハステージＷＳＴのショット領域間ステッピングと並行して、ステージ制御系１９では、主制御装置２０からの指示に応じてレチクルステージＲＳＴを前述の相対走査の開始位置ｙ0（図３（Ａ）参照）に戻す。
【０１１７】
この際、ステージ制御系１９では、主制御装置２０からの指示に応じ、ウエハステージＷＳＴのθｚ方向の変位の情報に基づいてレチクル駆動部１１を制御し、そのウエハＷ側の回転変位の誤差を補償するようにレチクルステージＲＳＴを回転制御する。
【０１１８】
このようにして、主制御装置２０が、両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの第２ショット領域の露光のための加速開始位置への位置決めが整定したと判断したときに、ウエハＷ上の第２ショット領域に対して上記と同様の走査露光が行われる。
【０１１９】
このようにして、ウエハＷ上のショット領域に対する走査露光と次ショット領域露光のためのステッピング動作（及びレチクル（レチクルステージ）の加速開始点への戻し動作）とが繰り返し行われ、ウエハＷ上の露光対象ショット領域の全てにレチクルＲのパターンが順次転写され、露光が終了する。
【０１２０】
これまでの説明から明らかなように、本実施形態では、瞳開口絞り２４とこれを制御する主制御装置２０とによって、投影光学系ＰＬの開口数（Ｎ．Ａ．）を変更する第１の変更装置が構成され、光源１（内のレーザコントローラ）とインテグレータセンサ１８と主制御装置２０とによって、前記駆動装置によるレチクルＲとウエハＷとの同期移動時における速度とウエハ上に照射される露光光ＩＬのエネルギ量とを連動して変更する第３の変更装置が構成されている。そして、上記第１の変更装置、第３の変更装置などを含んで、レチクルＲの位置情報に応じてパターンの転写条件を変更する転写条件変更装置が構成されている。
【０１２１】
以上説明したように、本実施形態に係る露光装置１００及びその露光方法によると、照明光学系（２〜８）からの露光光ＩＬによりレチクルＲが照明され、ステージ制御系１９及び駆動部１１、２１を介してレチクルＲとウエハＷとが同期移動される最中に、前述の転写条件変更装置がレチクルＲの走査方向の位置ｙに応じてパターンの転写条件、一例として投影光学系ＰＬのＮ．Ａ．を変更する。
【０１２２】
ここで、本実施形態では、レチクルＲとして、同期移動方向（走査方向）に沿って好適転写条件が異なる２つのパターン領域、すなわちクリティカルなパターン領域である第１パターン領域ＰＡ１とノンクリティカルなパターン領域である第２パターン領域ＰＡ２とが形成されたレチクルが用いられている。
【０１２３】
このため、前述の走査露光時に、レチクルＲの位置に応じて、すなわちパターン領域に応じて、パターンの転写条件を変更することができるようになっている。従って、同一レイヤの露光に際してパターン領域毎に好適ないしは最適な転写条件で、第１、第２パターン領域ＰＡ１、ＰＡ２のパターンＡ、ＢをウエハＷ上への転写することが可能となる。
【０１２４】
これを更に詳述すると、投影露光装置の解像力Ｒｃは、露光波長をλ、投影光学系ＰＬの開口数Ｎ．Ａ．を用いて、次式（２）で表されることが知られている。
【０１２５】
Ｒｃ＝ｋ１・λ／Ｎ．Ａ． ……（２）
ここで、ｋ１はプロセス係数と呼ばれる比例定数である。
【０１２６】
また、焦点深度ＤＯＦは、次式（３）で表される。
【０１２７】
ＤＯＦ＝ｋ２・λ／（Ｎ．Ａ．）2 ……（３）
ｋ２は比例定数である。
【０１２８】
本実施形態では、高い解像力を要求される、パターンＡの転写の際には、投影光学系ＰＬのＮ．Ａ．を大きくして高解像度露光を実現し、より大きな焦点深度が要求されるパターンＢの転写の際には、投影光学系ＰＬのＮ．Ａ．を小さくして大焦点深度露光を実現する。このように、本実施形態では、パターンに応じた好適転写条件での露光を行うことが可能となる。
【０１２９】
すなわち、上述した本実施形態の露光装置１００の走査露光中の転写条件の変更機能に着目すれば、同一レイヤに配置した方が性能的・機能的、あるいはコスト的に好ましいパターン同士の場合、同一のレチクル上に領域毎に分割配置するだけで良くなる。すなわち、このような場合に、従来のようにレイヤを分けて設計する必要がなくなる。また、機能の異なる（通常好適転写条件が異なる）パターンが同一レイヤに配置される場合にも、そのレイヤ中のいずれのパターンについても好適ないしは最適な露光条件での露光が可能となるとともに、先に従来技術のところで説明した同一レイヤのパターンの複数マスク上への分割及びこれらのマスクを用いた複数回の露光（分割露光）なども不要である。
【０１３０】
従って、本実施形態の露光装置１００及びその露光方法によると、レイヤ毎のパターン設計上の自由度の向上及びデバイスの生産性の向上とをともに実現することが可能となっている。
【０１３１】
更に、本実施形態では、適正な露光ドーズ量を確保した状態で同期移動速度を低下させることが可能となるので、前述の投影光学系のＮ．Ａ．などの転写条件の変更（切り替え）に時間を要する場合であっても、その切り替えを円滑に行うことが可能となる。
【０１３２】
さらに、本実施形態では、前述のパターン転写条件の変更動作シーケンスは、プセスプログラムの作成の際に、入出力装置３０を介してオペレータが外部から自在に設定可能となっているので、オペレータは、転写に用いられるパターンに応じてパターン転写条件の設定変更を自在に行うことが可能である。
【０１３３】
ところで、上記実施形態では、異なるパターン領域の転写条件として、投影光学系ＰＬのＮ．Ａ．を変更する場合について説明したが、照明光学系の照明条件を変更することとしても良い。そこで、照明条件を変更する場合について説明すると、上記実施形態では、クリティカルなパターンＡのみならず、ノンクリティカルなパターンＢの転写の際にも、輪帯照明の下で露光を行うものとしたが、ノンクリティカルなパターンの転写に際しては、通常照明等、輪帯照明と異なる照明条件の下で露光を行うことが多い。このような場合、前述の図３（Ａ）の区間ＤＷで行われる投影光学系ＰＬのＮ．Ａ．の変更の際に、照明系開口絞り板４の開口絞りの切り替えを行う必要がある。しかし、このような照明系開口絞り板４の開口絞りの切り替えを、前述の走査露光中に行うと、切り替え途中で露光光ＩＬが照明系開口絞り板４でほぼ完全に遮られるおそれがある。このような場合には、上記の切り替えの途中で露光が行われないことが望ましい。
【０１３４】
そのための対策として、例えば図４に示されるようなレチクルＲ１をレチクルＲに代えて用いても良い。このレチクルＲ１には、パターン領域ＰＡを構成する第１パターン領域ＰＡ１と第２パターン領域ＰＡ２との間に、所定幅の遮光帯ＥＳ１が設けられている。
【０１３５】
このレチクルＲ１を用いる場合、主制御装置２０は、例えば図５（Ａ）に示されるような速度変化曲線に従ってレチクルステージＲＳＴをステージ制御系１９を介して走査方向に駆動すれば良い。この図５（Ａ）において、横軸はＹ軸方の位置である。勿論、この場合も、ウエハステージＷＳＴを速度Ｖｗ＝β・Ｖで駆動することが必要である。また、この場合も、主制御装置２０は、図５（Ｂ）に示されるように、単位時間当たりにウエハＷ上に照射されるエネルギ量Ｐを、ステージの速度変化に合わせて制御することが望ましい。
【０１３６】
この場合、第１パターン領域ＰＡ１のパターンＡと第２パターン領域ＰＡ２のパターンＢとのいずれの転写の際にも、露光中の両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの速度は最高速度に設定されている。
【０１３７】
このように、図４のレチクルＲ１を用いて露光装置１００で露光を行えば、転写対象のパターン毎にほぼ最適な転写条件で露光を行うことが可能となる。この場合には、照明系開口絞り板４、駆動系４０及び主制御装置２０によって、照明光学系の瞳面における光量分布を変更する第２の変更装置が構成される。そして、この第２の変更装置は、照明光学系の瞳面における光量分布を、投影光学系ＰＬのＮ．Ａ．の変更に応じて変更することにより、コヒーレンスファクタσ値を所望の値に設定したり維持したりすることも可能となる。
【０１３８】
この場合、照明系開口絞り板４の切り替えに要する時間ｔch１と前述の瞳開口絞り２４の変更設定に要する時間ｔch２とのいずれか長い方の時間Ｔ＝ｍａｘ（ｔch１，ｔch２）が、遮光帯ＥＳ１の走査方向の幅ＢＤ（図５（Ａ）参照）をレチクルステージＲＳＴが横切る時間内に収まるように最低設定速度Ｖminを設定することが好ましい。すなわち、Ｖmin＝ＢＤ／Ｔに基づいて、最低設定速度Ｖminを設定するようにすることが好ましい。
【０１３９】
更に、図４のレチクルＲ１を用いる場合、転写条件の切り替え中には露光が行われないので、パターンＡの転写からパターンＢの転写への切り替えの場合のみならず、パターンＢの転写からパターンＡの転写への切り替えの際にも、瞳開口絞り２４や照明系開口絞り板４の駆動を行っても特に支障はない。従って、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとのスキャン方向を、ショット領域毎に反転するいわゆる完全交互スキャン方式の露光を行うことが可能となる。
【０１４０】
また、以上の説明から容易に想像されるように、時間Ｔが非常に短い場合には、近似的にＶmin＝Ｖmaxが成立するので、レチクルステージＲＳＴを減速を行うことなく露光中常にＶ＝Ｖmaxで移動することも可能となる。この場合、前述のエネルギ量Ｐの変更は不要である。
【０１４１】
しかるに、上記のレチクルＲ１のように、パターン領域が遮光帯で分離されている場合、その遮光帯に対応するウエハＷ上の領域が未露光領域となってしまい、１枚のウエハから得られるチップ数が減少する可能性がある。
【０１４２】
そこで、前述したレチクルＲを用いる場合に、前述の照明系開口絞り板４に代えて、前述の瞳開口絞り２４と同様の虹彩絞りから成る照明系開口絞りを用いても良い。このようにする場合には、主制御装置２０は、前述の走査露光中の瞳開口絞り２４の変更と並行してその照明系開口絞りの開口の大きさ、すなわち照明光学系のＮ．Ａ．（照明Ｎ．Ａ．）を変更することが可能となる。この場合には、その照明系開口絞りと主制御装置２０とによって、照明光学系の瞳面における光量分布を変更する第２の変更装置が構成されることとなる。
【０１４３】
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態を図６〜図８（Ｂ）に基づいて説明する。ここで、前述した第１の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については、同一の符号を用いるとともに、その説明を簡略にし若しくは省略するものとする。
【０１４４】
近年、超解像を得るために、二重露光が行われている。この露光方法は、１ｓｔ露光用のレチクル（「レチクルＲｃ」と呼ぶ）と２ｎｄ露光用のレチクル（「レチクルＲｄ」と呼ぶ）を用意し、まずレチクルＲｃに最適な転写条件を用いて、レチクルＲｃのパターンをウエハＷ上の各ショット領域に転写する。次に露光に用いるレチクルをレチクルＲｃからレチクルＲｄに交換するとともに、レチクルＲｄに最適な転写条件を用いて、レチクルＲｄのパターンをレチクルＲｃのパターンが転写された各ショット領域に転写する方法である。
【０１４５】
この二重露光を行う場合、ウエハＷ上の各ショット領域に対して、レチクルＲｃのパターン及びレチクルＲｄのパターンを重ね焼きする必要があるため、１枚のウエハの任意のレイヤに対して、レチクルＲｃ及びレチクルＲｄを交換して露光することが必要になる。このレチクルの交換を速やかに行うために、ダブルレチクルホルダ方式のレチクルステージが設けられる。
【０１４６】
すなわち、本第２の実施形態の露光装置では、レチクルステージＲＳＴとして、レチクルを２枚同時に保持可能なダブルレチクルホルダ方式のレチクルステージが設けられているとともに、これに伴い、走査露光時の露光シーケンスとしていわゆる完全交互スキャンシーケンスが採用されている点に特徴を有する。
【０１４７】
図６には、本第２の実施形態で用いられるレチクルステージＲＳＴの平面図が概略的に示されている。このレチクルステージＲＳＴは、走査方向であるＹ軸方向に細長い長方形の形状を有し、その上面には、２枚のレチクルＲｃ，ＲｄがＹ軸方向に沿って所定間隔で配置され、不図示のバキュームチャックをそれぞれ介して吸着保持されている。
【０１４８】
レチクルステージＲＳＴのＸ軸方向の両側面には、レチクル駆動部を構成する一対のリニアモータ３４，３６それぞれの可動子３４Ａ、３６Ａがそれぞれ固定されている。これらのリニアモータ３４，３６それぞれの固定子３４Ｂ、３６ＢはＹ軸方向に沿って延設され、不図示の支持部材によって支持されている。また、レチクルステージＲＳＴは、不図示の気体静圧軸受けによって、レチクルベース３８の上面に数μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持されている。
【０１４９】
レチクルステージＲＳＴ上面の＋Ｘ側端部には、図６に示されるように、平面ミラーから成るレチクルＸ移動鏡１５Ｘが固定されている。このＸ移動鏡１５Ｘに対して、不図示のレチクルＸ軸干渉計からの測長ビームが垂直に照射されている。また、レチクルステージＲＳＴ上面の＋Ｙ側端部には、一対のコーナーキューブ１５Ｙ1，１５Ｙ2が固定されており、これらのコーナーキューブ１５Ｙ1，１５Ｙ2に対して、不図示の一対のレチクルＹ軸干渉計からの測長ビームがそれぞれ照射されている。これらの測長ビームは、レチクルベース３８上に固定された反射ミラー４２、４４でそれぞれ反射され、元の光路を逆向きに折り返してレチクルＹ軸干渉計によってそれぞれ受光される。
【０１５０】
そして、レチクルＹ軸干渉計によって、レチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の位置及びθｚ回転が、例えば反射ミラー４２、４４、あるいはその他の固定鏡を基準として例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出され、レチクルＸ軸干渉計によって、レチクルステージＲＳＴのＸ軸方向の位置が、所定の固定鏡を基準として例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。
【０１５１】
この場合、レチクルＹ軸干渉計として、コーナーキューブ１５Ｙ1，１５Ｙ2に対して測長ビームを投射し、それぞれの反射光を受光してコーナーキューブ１５Ｙ1，１５Ｙ2のＹ軸方向の位置を検出する一対のダブルパス干渉計を用いているので、レチクルステージＲＳＴにθｚ回転が存在しても、それぞれの測長ビームの投射位置のＹ軸方向位置を精度良く検出することができる。
【０１５２】
その他の装置の構成部分などは、前述した第１の実施形態の露光装置１００と同様になっている。
【０１５３】
次に、本第２の実施形態の露光装置によって、ウエハＷに対して二重露光により第１マスクとしてのレチクルＲｃ上のパターンＣと、第２マスクとしてのレチクルＲｄ上のパターンＤとを重ねて転写する際の動作について簡単に説明する。本実施形態では、パターンＣとパターンＤとは、１つのレイヤで形成すべきパターンであるものとする。
【０１５４】
前提として、予めオペレータにより、入出力装置３０を介して入力されたレチクルＲｃ、Ｒｄに関する情報や、照明条件その他の各種露光条件の指定情報に基づいて、プロセスプログラムと呼ばれる露光条件の設定ファイルが主制御装置２０によって作成され、不図示の記憶装置に記憶されているものとする。また、ウエハＷ上には、前層までの露光により、複数のショット領域が形成されているものとする。この場合、各ショット領域は、レチクルＲｃ（又はＲｄ）上のパターン領域の形状及び大きさに対応した形状及び大きさを有しているものとする。
【０１５５】
さらに、この露光処理動作の開始の際には、ウエハステージＷＳＴ上へのウエハＷのロード、アライメント検出系ＡＬＧを用いたＥＧＡ方式のウエハアライメントなどのウエハＷに関連する準備作業は終了しているものとする。
【０１５６】
そして、オペレータにより入出力装置３０を介して露光開始の指示が入力されると、露光処理動作が開始される。
【０１５７】
まず、主制御装置２０は、記憶装置に記憶された露光条件データ（プロセスプログラムファイルの一部）を読み出し、この読み出した露光条件データに基づいて露光条件を設定する。具体的には、不図示のレチクルローダを介してレチクルＲｃ、ＲｄをレチクルステージＲＳＴ上にロードする。その他、読み出したデータに基づいて、先に露光に用いられる一方のレチクルＲｃに形成されたパターン領域のパターンＣの転写の際の照明条件の設定、その他の露光条件の設定を行う。この場合、例えば輪帯絞り（例えば輪帯比１／２）が選択される。また、併せて、前述の瞳開口絞り２４を、投影光学系ＰＬのＮ．Ａ．がほぼ最大の値、例えばＮ．Ａ．＝０．８５になるように設定する。このとき主制御装置２０は、設定した好適転写条件の情報、例えば瞳開口絞り２４の設定情報などをＲＡＭ内の第１記憶領域に記憶する。
【０１５８】
さらに、主制御装置２０は、上で読み出したデータに基づいて、レチクルＲｄに形成されたパターン領域のパターンＤの転写の際の投影光学系ＰＬのＮ．Ａ．及び照明条件などの好適転写条件の情報をＲＡＭ内の第２記憶領域に記憶する。
【０１５９】
次に、主制御装置２０では、読み出したレチクルＲｃ、Ｒｄ（のパターン領域）の情報に基づいて、レチクルＲｃ、Ｒｄ上にクリティカルなパターン領域が存在していることを認識し、前述と同様のファインモードのレチクルアライメントを行う。この際、本第２の実施形態では、レチクルＲｃ、Ｒｄの両者について、前述のレチクルアライメントマークと対応する第１基準マークとの相対位置の検出を行い、その相対位置の検出結果から、基準マーク板ひいてはウエハステージＷＳＴに対するレチクルＲｃ、Ｒｄの投影像の位置ずれ量のオフセット、回転角、及び走査方向の角度ずれ等を算出し、この算出結果を記憶装置に記憶する。
【０１６０】
上記のレチクルアライメントの終了後、主制御装置２０では、前述と同様の手順でアライメント検出系ＡＬＧのいわゆるベースラインを算出する。
【０１６１】
このようにして、ウエハＷの露光のための準備動作が終了すると、主制御装置２０は、前述の第１の実施形態と同様の手順で、ステージ制御系１９を介して両ステージＲＳＴ、ＷＳＴをウエハＷ上の第１ショット領域ＳＡ１の露光のための加速開始位置に移動する。その後、主制御装置２０は、ステージ制御系１９を介してレチクルステージＲＳＴを−Ｙ方向にかつウエハステージＷＳＴを＋Ｙ方向に駆動する両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの相対走査を開始し、前述と同様にして走査露光方式でレチクルＲｃ上のパターン領域のパターンＣを、ウエハＷ上の第１ショット領域ＳＡ１に転写する（図７（Ａ）参照）。
【０１６２】
そして、第１ショット領域ＳＡ１に対するパターンＣの転写後も、レチクルステージＲＳＴを−Ｙ方向、ウエハステージＷＳＴを＋Ｙ方向に走査し続け、照明領域にレチクルＲｄのパターンＤが入った段階で、第２ショット領域ＳＡ２に対するパターンＤの転写が行われる。
【０１６３】
このとき、パターンＣの転写終了からパターンＤの転写開始までの間の走査移動中に、前述の第１の実施形態と同様にして、ＲＡＭ内の第２記憶領域内の情報を用いて、瞳開口絞り２４の設定変更を行うと共に、両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの走査方向の速度制御、単位時間当たりの像面におけるエネルギ量の制御を前述の第１の実施形態と同様にして行う。
【０１６４】
このようにして、第２ショット領域に対する走査露光が終了すると、主制御装置２０は、ステージ制御系１９に対して第３ショット領域ＳＡ３の露光のための加速開始位置にウエハＷを移動させるための指示を与える。この指示に応じてステージ制御系１９が、前述と同様の手順でウエハ駆動部２１を介してウエハステージＷＳＴのショット領域間ステッピングを行い、第３ショット領域ＳＡ３の露光のための加速開始位置にウエハＷを移動させる。
【０１６５】
この場合、第３ショット領域ＳＡ３の露光の際には、図７（Ａ）に示されるようにパターンＤが用いられるので、露光条件、例えば瞳開口絞り２４の設定などを変更する必要は無い。
【０１６６】
また、上記のウエハステージＷＳＴのショット領域間ステッピングと並行して、ステージ制御系１９では、主制御装置２０からの指示に応じてレチクルＲｄのパターンを用いた第３ショット領域ＳＡ３の露光のための加速開始位置を目標値としてレチクルステージＲＳＴを更に＋Ｙ方向に所定距離移動する。
【０１６７】
このようにして、主制御装置２０が、両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの第３ショット領域の露光のための加速開始位置への位置決めが整定したと判断したときに、前述とは逆向きの両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの相対走査が開始され、前述と同様にしてウエハＷ上の第３ショット領域に対する走査露光が行われ、レチクルＲｄのパターン領域のパターンＤがウエハＷ上の第３ショット領域ＳＡ３（第２ショット領域ＳＡ２の＋Ｘ側に隣接するショット領域）に転写される。
【０１６８】
そして、第３ショット領域ＳＡ３に対するパターンＤの転写後も、レチクルステージＲＳＴを＋Ｙ方向、ウエハステージＷＳＴを−Ｙ方向に走査し続け、照明領域にレチクルＲｃのパターンＣが入った段階で、第４ショット領域ＳＡ４に対するパターンＣの転写が行われる。
【０１６９】
このとき、パターンＤの転写終了からパターンＣの転写開始までの間の走査移動中に、前述と同様にして、ＲＡＭ内の第１記憶領域内の情報を用いて、瞳開口絞り２４の設定変更を行うと共に、両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの走査方向の速度制御、単位時間当たりの像面におけるエネルギ量の制御を行う。
【０１７０】
このようにして、ウエハＷ上のＹ軸方向に並ぶ２つのショット領域に対する走査露光と次ショット領域露光のためのステッピング動作とが繰り返し行われ、ウエハＷ上の露光対象ショット領域の全てにレチクルＲのパターンが順次転写され、第１回目の露光が終了する。図７（Ａ）には、上述のようにして、ウエハＷ上の複数のショット領域、一例として第１ショット領域ＳＡ１から第１６ショット領域ＳＡ１６に、レチクルＲｃ上のパターンＣ及びレチクルＲｄ上のパターンＤが、転写された状態が示されている。この図７（Ａ）からもわかるように、＋Ｙ側から見て、１行目、３行目（奇数行目）のショット領域では、パターンＣの像（潜像）が形成され、２行目、４行目（偶数行目）のショット領域では、パターンＤの像（潜像）が形成されている。
【０１７１】
上述のウエハＷに対する第１回目の露光処理が終了すると、主制御装置２０は、第２回目の露光処理を直ちに、すなわちレチクルアライメントなどを行うことなく、開始する。
【０１７２】
この第２回目の露光処理は、基本的には、前述の第１回目の露光処理と同様であるが、ウエハＷ、すなわちウエハステージＷＳＴの各ショット領域に対する露光の際の加速開始位置が、前述のショット領域の走査方向の長さ分＋Ｙ方向にずれた位置に設定されるとともに、走査方向に関するショット領域の配列が２行分だけ増加する点が相違する。
【０１７３】
この結果、第２回目の露光処理により、各ショット領域ＳＡｉのパターンＣの像が形成されたショット領域には、パターンＤの像が重ねて転写され、パターンＤの像が形成されたショット領域には、パターンＣの像が重ねて転写される。
【０１７４】
図７（Ｂ）には、前述した図７（Ａ）のウエハＷ上に、第２回目の露光処理により、レチクルＲｃとレチクルＲｄとのパターンが重ねて転写された様子が示されている。この図７（Ｂ）において、括弧内に示されるＣ、Ｄは、第１回目の露光処理により、ウエハＷ上に形成されたパターンの種別を示す。この図７（Ｂ）に示されるように、ウエハＷ上には、走査方向の一端と他端のショット領域を除く、ショット領域、すなわち前述のショット領域ＳＡ１〜ＳＡ１６を構成する各ショット領域にパターンＣとパターンＤとが二重露光により転写されている。
【０１７５】
以上の二重露光により、ウエハＷ上のショット領域ＳＡ１〜ＳＡ１６のそれぞれには、パターンＣとパターンＤとの像が形成され、このウエハＷを現像装置により、現像することにより、ウエハＷ上の各ショット領域には、１つのレイヤで形成すべき、パターンＣとパターンＤとのレジスト像が形成される。
【０１７６】
図８（Ａ）には、上記のようにして露光を行った場合の露光中心（照明領域ＩＡの中心）のウエハＷ上での軌跡が示されている。この図８（Ａ）に示されるように、通常の露光動作において、１ショットを露光するのに要する時間をＴexp、ステッピングに要する時間をＴstepとすると、本実施形態では、１６ショットの露光に要する時間は、概略、次式（４）にて表すことができる。なお、式（４）では、露光のための走査中以外の走査方向に関するウエハステージＷＳＴの移動時間については無視するものとしている。また、走査方向に隣接するショット領域、例えばショット領域ＳＡ１、ＳＡ２間などの転写パターンの切り替え時における、ステージＲＳＴ、ＷＳＴの加減速は殆ど不要なので、この時間も実際には短くなるが、これについても式（４）では無視している。
２×（４・２Ｔexp＋３Ｔstep）＝１６Ｔexp＋６Ｔstep ……（４）
【０１７７】
一方、図８（Ｂ）には１ショット毎にステッピングを行う従来の露光を行う場合の露光中心のウエハＷ上での軌跡が示されており、この図１０（Ｂ）に示されるように従来の露光動作を行うと、１６ショットの露光に要する時間は、概略、次式（５）で表すことができる。なお、式（５）では、露光のための走査中以外の走査方向に関するウエハステージＷＳＴの移動時間については無視するものとしている。
４×（４Ｔexp＋３Ｔstep）＝１６Ｔexp＋１２Ｔstep ……（５）
【０１７８】
この場合に、式（４）と式（５）を比較すると分かるように、本実施形態のほうが、ステッピングの回数が少ないだけ、露光及びステッピングに要するトータルの時間が短縮されている。
【０１７９】
以上説明したように、本第２の実施形態の露光装置及びその露光方法によると、主制御装置２０は、第１回目の露光処理に際し、パターンＣ、ＤとウエハＷとが露光光ＩＬに対して相対走査されるように、パターンＣ，Ｄが形成されたレチクルＲｃ（又はＲｄ）とウエハＷとを走査方向（Ｙ軸方向）に同期移動し、該同期移動中の転写パターンの切り替え中に、切り換え後のパターンに応じて転写条件を変更し、パターンＣ，Ｄを投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の複数のショット領域ＳＡ１〜ＳＡ１６に転写する。
【０１８０】
次いで、主制御装置２０は、第２回目の露光処理に際し、パターンＣ，ＤとウエハＷとが露光光ＩＬに対して相対走査されるように、パターンＣ，Ｄが形成されたレチクルＲｃ（又はＲｄ）とウエハＷとを走査方向（Ｙ軸方向）に同期移動し、該同期移動中の転写パターンの切り替え中に、切り替え後のパターンに応じて転写条件を変更し、第１回目の露光処理によりレチクルＲｃ（又はレチクルＲｄ）上のパターンＣ，Ｄが転写されたウエハＷ上の複数のショット領域に、レチクルＲｄ（又はＲｃ）上のパターンＤ，Ｃを重ねて転写する。
【０１８１】
この場合、第１回目の露光において、２つのレチクルＲｃ，Ｒｄのパターンの転写、すなわちウエハＷ上の２つのショット領域に対する露光を、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴをＹ軸方向に同期移動する一連の動作の間に行うことができるので、前ショットの露光終了から次ショットの露光開始までの間に行われるウエハステージＷＳＴのＸ軸方向への移動動作（ステッピング動作）を一部省略することが可能となっている。これにより、１ショット領域に対する露光動作とステッピング動作とを繰り返す従来の露光方法に比べ、ステッピングが一部省略される分だけ、スループットの向上を図ることが可能となっている。また、第２回目の露光においても、第１回目の露光と同様に、露光動作とステッピング動作とを繰り返す従来の露光方法に比べ、スループットを向上することが可能となっている。
【０１８２】
また、第１回目の露光処理の際のウエハＷ上の複数のショット領域に対して第２回目の露光の際の複数のショット領域をずらして二重露光を行うことにより、異なるパターン領域のパターンの像同士がウエハ上で重なるようにすることができる。
【０１８３】
従って、本第２の実施形態によると、レチクルＲｃ、Ｒｄ上の転写条件の異なるパターンＣ、Ｄの重ね合わせを、二重露光にてかつそれぞれのパターン転写時の転写条件を適切に設定して容易に実現することができる。このため、機能の異なる（通常、転写条件が異なる）パターンが同一レイヤに配置される場合にも、そのレイヤ中のいずれのパターンについても好適ないしは最適な露光条件での露光が可能となる。
【０１８４】
また、二重露光により、焦点深度の増大と、解像度の向上とを同時に実現することも可能である。
【０１８５】
以上により、最終的に、スループットの向上と歩留まりの向上とにより、デバイスの生産性の向上を実現することが可能となっている。
【０１８６】
なお、上記第２の実施形態では、ウエハＷ上にマトリックス状配置で形成された複数のショット領域に対して二重露光を行う場合について説明したが、これに限らず、走査方向に１列に並ぶ複数のショット領域に対して二重露光を行う場合にも、本発明は、好適に適用できる。すなわち、かかる場合には、第１回目の露光処理で、第１マスクと第２マスクとが載置されたマスクステージ（レチクルステージＲＳＴに相当）とウエハ等の物体が載置された物体ステージ（ウエハステージＷＳＴに相当）とを所定の走査方向に同期移動しつつ、該同期移動中の転写対象パターン（マスク）の切り替え中に、その切り替え後のパターンに応じて転写条件を変更し、物体上の走査方向に並んだ２つの領域それぞれに、第１マスクのパターンと第２マスクのパターンとが、走査露光方式で連続的に転写される。すなわち、従来困難であった２つの領域に対する、転写条件の異なるパターンの連続的な走査露光が可能となり、領域毎に走査露光を行う場合に比べて、少なくとも領域間におけるマスクステージと物体ステージとの加速、減速時間の低減が可能となり、その分スループットを向上することが可能である。
【０１８７】
また、第２回目の露光処理では、上記と同様にして、第１マスクのパターンと第２マスクのパターンとの物体上への転写が行われ、第１回目の露光処理で第１パターン、第２パターンがそれぞれ転写された２つの領域のうち、少なくとも一方の領域に、第１回目の露光処理で転写されたパターンと異なるパターンが重ねて転写される。従って、第２回目の露光処理においても、前述と同様に少なくとも領域間におけるマスクステージと物体ステージとの加速、減速時間の低減が可能となり、その分スループットを向上することが可能である。
【０１８８】
また、この場合も、第１マスクのパターンと第２マスクのパターンとが転写された領域についてみると、転写条件の異なるパターン同士の重ね合わせ露光が、それぞれのパターン転写時の転写条件を適切に設定した二重露光にて容易に実現される。
【０１８９】
なお、上記第２の実施形態において、レチクルＲｃ及びレチクルＲｄとして、同一のパターンが形成されたレチクルを用いることも可能である。かかる場合には、前述した第２の実施形態と同一の効果を得られる他、転写パターン（レチクル）の切り換えに際して転写条件の切り替えが不要となる。同様に、上記の走査方向に１列に並ぶ複数のショット領域に対する二重露光や、通常の露光の場合にも、同一パターンが形成された２つのレチクルを用いても良い。かかる場合にも、少なくとも領域間におけるマスクステージと物体ステージとの加速、減速時間の低減が可能となる。
【０１９０】
なお、上記第２の実施形態においても、前述の照明系開口絞り板４に代えて、前述の瞳開口絞り２４と同様の虹彩絞りから成る照明系開口絞りを用いても良い。このようにする場合には、主制御装置２０は、前述の走査露光中の瞳開口絞り２４の変更と並行してその照明系開口絞りの開口の大きさ、すなわち照明光学系のＮ．Ａ．（照明Ｎ．Ａ．）を変更することが可能となる。
【０１９１】
なお、上記第２の実施形態では、同一ウエハに対する二重露光の場合について説明したが、パターンの好適転写条件に応じて両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの同期移動中にパターンの転写条件を変更するという手法は、三重露光以上の多重露光にもそのまま適用できることは、特に説明を要しないであろう。この場合も、転写条件変更装置を構成する主制御装置は、前記レチクル上のパターンの形成状態に応じ、レチクルステージの位置情報に基づいて転写条件を変更することとすれば良い。
【０１９２】
なお、上記各実施形態では、レチクル（レチクルステージ）の走査方向の位置に応じて、パターンの転写条件（投影光学系のＮ．Ａ．など）を変更するものとしたが、これに限らず、レチクル（レチクルステージ）の走査方向の位置を微分した速度などは勿論、レチクルステージと同期移動するウエハステージ（ウエハ）の位置、あるいは速度など、所定の演算によりレチクルの同期移動中の位置を算出できる情報のいずれの情報に基づいて、パターンの転写条件を変更しても良い。
【０１９３】
なお、上記各実施形態では本発明が露光光ＩＬとして、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）あるいはＦ2レーザ光（波長１５７ｎｍ）等を用いる露光装置に適用された場合について説明したが、これに限らず、波長１４６ｎｍのＫｒ2レーザ光、波長１２６ｎｍのＡｒ2レーザ光等の真空紫外光を用いる露光装置、あるいは波長５〜３０ｎｍの軟Ｘ線領域のＥＵＶ光を用いるＥＵＶ露光装置などにも本発明は好適に適用できる。
【０１９４】
この他、本発明では、エネルギビームとして、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。この場合、単一波長発振レーザとしては例えばイッテルビウム・ドープ・ファイバーレーザなどを用いることができる。
【０１９５】
なお、上記各実施形態で示した投影光学系や、照明光学系はほんの一例であって、本発明がこれに限定されないことは勿論である。例えば、投影光学系として屈折光学系に限らず、反射光学素子のみからなる反射系、又は反射光学素子と屈折光学素子とを有する反射屈折系（カタッディオプトリック系）を採用しても良い。
【０１９６】
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、角型のガラスプレート上に液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、プラズマディスプレイや有機ＥＬなどの表示装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤなど）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置、さらにはマスク又はレチクルの製造に用いられる露光装置などにも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。
【０１９７】
なお、複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系ＰＬを露光装置のボディに組み込み、光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるレチクルステージＲＳＴやウエハステージＷＳＴ等を露光装置のボディに取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより上記実施形態の露光装置等の本発明に係る露光装置を製造することができる。なお、露光装置の製造は温度およ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。
【０１９８】
《デバイス製造方法》
次に、上述した各実施形態の露光装置及びその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。
【０１９９】
図９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９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。
【０２００】
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。
【０２０１】
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。
【０２０２】
図１０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１０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。
【０２０３】
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、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置）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。
【０２０４】
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。
【０２０５】
以上説明した本実施形態のデバイス製造方法によると、露光工程（ステップ２１６）において上記各実施形態の露光装置及びその露光方法を用いて露光が行われるので、パターンに応じた露光精度を十分に維持しつつ露光が行われる。従って、微細パターンを有するマイクロデバイスの少なくとも歩留まりを向上させることができ、その生産性を向上させることができる。
【０２０６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る露光方法によれば、レイヤ毎のパターン設計上の自由度の向上及びデバイスの生産性の向上の少なくとも一方を実現することができるという効果がある。
【０２０７】
また、本発明に係る露光装置によれば、レイヤ毎のパターン設計上の自由度の向上及びデバイスの生産性の向上の少なくとも一方を実現することができるという効果がある。
【０２０８】
また、本発明に係るデバイス製造方法によれば、マイクロデバイスの生産性の向上を確実に実現することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態で用いられるレチクルを示す平面図である。
【図３】図３（Ａ）は、第１の実施形態における露光の際のレチクルステージの速度変化の様子を横軸を走査方向の位置として示す図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に対応する像面におけるエネルギ量の変化を示す図である。
【図４】変形例に係るレチクルを示す平面図である。
【図５】図５（Ａ）は、図４のレチクルを用いた露光の際のレチクルステージの速度変化の様子を横軸を走査方向の位置として示す図、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に対応する像面におけるエネルギ量の変化を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るレチクルステージを示す平面図である。
【図７】図７（Ａ）は、第２の実施形態において二重露光を行う際に、第１回目の露光終了後にウエハ上に形成されたパターンの像の一例を示す図、図７（Ｂ）は、第２回目の露光終了後にウエハ上に形成されたパターンの像の一例を示す図である。
【図８】図８（Ａ）、図８（Ｂ）は、本発明の第２の実施形態の効果を説明するための図である。
【図９】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１０】図９におけるステップ２０４の具体的処理の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…光源（第３の変更装置の一部、転写条件変更装置の一部）、４…照明系開口絞り板（第２の変更装置の一部、転写条件変更装置の一部）、１１…レチクル駆動部（駆動装置の一部）、１９…ステージ制御系（駆動装置の一部）、２０…（第１の変更装置の一部、第２の変更装置の一部、第３の変更装置の一部、転写条件変更装置の一部）、２１…ウエハ駆動部（駆動装置の一部）、２４…瞳開口絞り（第１の変更装置の一部、転写条件変更装置の一部）、４０…駆動系（第２の変更装置の一部、転写条件変更装置の一部）、１００…露光装置、Ｒ…レチクル（マスク）、Ｗ…ウエハ（物体）、ＰＬ…投影光学系、ＩＬ…露光光（エネルギビーム）。
Claims (15)
- マスクと物体とを同期移動して前記マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して前記物体上に転写する露光装置であって、
エネルギビームにより前記マスクを照明する照明光学系と；
前記マスクと物体とを同期移動する駆動装置と；
前記照明光学系からの前記エネルギビームにより前記マスクが照明され、前記駆動装置により前記マスクと物体とが同期移動される最中に、前記マスクの位置情報に応じて前記パターンの転写条件を第１条件から第２条件に変更する転写条件変更装置と；
前記駆動装置を制御し、前記転写条件変更装置によって前記パターンの転写条件を前記第１条件から前記第２条件に変更する間、前記マスクと前記物体との同期移動の速度を、前記第１条件に対応した前記マスクと前記物体との同期移動の速度及び前記第２条件に対応した前記マスクと前記物体との同期移動の速度とは異なる速度に変更する制御装置と；を備える露光装置。 - 前記転写条件変更装置は、前記投影光学系の開口数を変更する第１の変更装置を有することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
- 前記転写条件変更装置は、前記照明光学系の瞳面及びこの共役面のいずれかにおける光量分布を変更する第２の変更装置を更に有することを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
- 前記転写条件変更装置は、前記制御装置による前記マスクと物体との同期移動の速度の変更に応じて、前記物体上に照射される前記エネルギビームのエネルギ量を変更する第３の変更装置を更に有することを特徴とする請求項２又は３に記載の露光装置。
- 前記転写条件変更装置は、前記マスク上のパターンの形成状態に応じて前記転写条件を変更することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の露光装置。
- 前記転写条件変更装置による前記転写条件の変更動作シーケンスは、外部から設定可能であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の露光装置。
- マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して物体上に転写する露光方法であって、
エネルギビームにより前記マスクを照明した状態で前記マスクと物体とを同期移動し、該同期移動中に、前記マスクの位置情報に応じて前記パターンの転写条件を第１条件から第２条件に変更する転写条件変更工程と；
前記マスクの位置情報に応じて前記パターンの転写条件を前記第１条件から前記第２条件に変更する間、前記マスクと前記物体との同期移動の速度を、前記第１条件に対応した前記マスクと前記物体との同期移動の速度及び前記第２条件に対応した前記マスクと前記物体との同期移動の速度とは異なる速度に変更する速度変更工程と；を含む露光方法。 - 前記転写条件の変更は、前記投影光学系の開口数の変更を含むことを特徴とする請求項７に記載の露光方法。
- 前記転写条件の変更は、前記エネルギビームで前記マスクを照明する照明光学系の瞳面及びこの共役面のいずれかにおける光量分布の変更を更に含むことを特徴とする請求項８に記載の露光方法。
- 前記転写条件の変更は、前記マスクと物体との同期移動の速度の変更に応じて、前記物体上に照射される前記エネルギビームのエネルギ量を変更することを更に含むことを特徴とする請求項８又は９に記載の露光方法。
- 前記転写条件変更工程では、前記マスク上のパターンの形成状態に応じて前記転写条件を変更することを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項に記載の露光方法。
- 異なる複数のパターンを投影光学系を介して物体上の所定の領域に重ね合わせて転写する露光方法であって、
第１パターンが形成された第１マスク及び前記第１パターンとは異なる第２パターンが形成された第２マスクと、前記物体とがエネルギビームに対して相対走査されるように、前記第１マスク及び第２マスクが載置されたマスクステージと、前記物体とを所定の走査方向に同期移動しつつ、該同期移動中、前記物体上に転写する転写対象パターンを前記第１パターンから前記第２パターンに切り替える際に、転写条件を前記第１パターンを転写するための第１条件から前記第２パターンを転写するための第２条件に変更し、前記転写条件を前記第１条件から前記第２条件に変更する間、前記同期移動の速度を、前記第１条件に対応した前記マスクと前記物体との同期移動の速度及び前記第２条件に対応した前記マスクと前記物体との同期移動の速度とは異なる速度に変更して、前記第１パターンと第２パターンとを投影光学系を介して前記物体上の前記走査方向に並んだ２つの領域にそれぞれ転写する第１露光工程と；
前記第１露光工程で前記第１パターン、第２パターンがそれぞれ転写された２つの領域のうち、少なくとも一方の領域に、前記第１露光工程で転写されたパターンと異なるパターンを重ねて転写する第２露光工程と；を含む露光方法。 - 前記第２露光工程では、前記第１、第２マスクと、前記物体とがエネルギビームに対して相対走査されるように、前記マスクステージと、前記物体とを所定の走査方向に同期移動しつつ、該同期移動中の転写対象パターンの切り替え中に、その切り換え後のパターンに応じて転写条件を変更することを特徴とする請求項１２に記載の露光方法。
- 前記第１露光工程では、前記物体に対する前記第１、第２パターンの転写を行う工程と、前記物体を移動する工程とを交互に繰り返して、前記物体上の２つ１組の複数組の領域に対し、前記第１パターンと第２パターンとの転写を行い、
前記第２露光工程では、前記物体に対する前記第１、第２パターンの転写を行う工程と、前記物体を移動する工程とを交互に繰り返して、前記第１露光工程で前記第１パターンと第２パターンとが転写された領域の組毎に、少なくとも一方の領域に、前記第１露光工程で転写されたパターンとは異なるパターンを重ねて転写することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の露光方法。 - リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、
前記リソグラフィ工程では、請求項７〜１４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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