JP2005044883A - 露光方法及び露光装置、並びに基板処理システム - Google Patents
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Abstract
【課題】多重露光におけるスループットを向上する。
【解決手段】ｎ枚のウエハに対して第１露光が順次行われ（ステップ２０８，３０８等）、しかる後、いずれのウエハも現像されない状態で、再度ｎ枚のウエハに対して第２露光が順次行われる（ステップ２０８，３０８等）。このため、例えば第１，第２露光間で照明条件その他の露光条件の変更が必要な場合などに、１回のみ露光条件の変更を行えば良いので（ステップ２００）、１枚のウエハの露光が終了する毎に露光条件を変更する場合のように、その露光条件の切り替え時間の律速を受けることがない。従って、特に露光条件変更に時間を要する場合などに、スループットを向上することができる。また、三重露光以上の多重露光を行う場合、上記第２露光に続いて、いずれのウエハも現像されることなく、ｎ枚のウエハに対して第３露光、第４露光、…を同様に行う。
【選択図】 図６
【解決手段】ｎ枚のウエハに対して第１露光が順次行われ（ステップ２０８，３０８等）、しかる後、いずれのウエハも現像されない状態で、再度ｎ枚のウエハに対して第２露光が順次行われる（ステップ２０８，３０８等）。このため、例えば第１，第２露光間で照明条件その他の露光条件の変更が必要な場合などに、１回のみ露光条件の変更を行えば良いので（ステップ２００）、１枚のウエハの露光が終了する毎に露光条件を変更する場合のように、その露光条件の切り替え時間の律速を受けることがない。従って、特に露光条件変更に時間を要する場合などに、スループットを向上することができる。また、三重露光以上の多重露光を行う場合、上記第２露光に続いて、いずれのウエハも現像されることなく、ｎ枚のウエハに対して第３露光、第４露光、…を同様に行う。
【選択図】 図６
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は露光方法及び露光装置、並びに基板処理システムに係り、更に詳しくは、単一の露光装置を用いてｎ枚（ｎは２以上の整数）の基板に対してそれぞれ多重露光を行う露光方法及び該露光方法の実施に好適な露光装置、並びに該露光装置を含んで構成される基板処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体素子、液晶表示素子等を製造するリソグラフィ工程では、半導体素子等の高集積化、及びウエハ等の基板やマスクあるいはレチクル（以下、「レチクル」と総称する）の大型化などに伴い、スループットを重視する観点から、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）、あるいはこのステッパを改良したステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）などの逐次移動型の投影露光装置が、主として用いられている。
【０００３】
また、最近においては、所望のパターンを高解像度かつ大焦点深度で露光すべく、例えば、特開平１０−２０９０３９号公報等に記載されるように、二重露光等の多重露光を行う方法が注目されている。上記公報には、多重露光といわゆる変形照明法（例えばＳＨＲＩＮＣ：Ｓｕｐｅｒ Ｈｉｇｈ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｂｙ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）とを組み合わせて用いる露光方法が開示されている。
【０００４】
二重露光法を、例えば従来の露光装置、すなわちウエハを保持して移動するウエハステージ及びレチクルを保持して移動するレチクルステージをともに１つずつ具備する露光装置で行う場合、ａ．露光対象のウエハに対する第１露光（第１回目の露光）、ｂ．第１露光用のレチクルから第２露光（第２回目の露光）用のレチクルへの交換及びレチクルアライメント、ｃ．露光対象のウエハに対する第２露光、ｄ．第２露光用のレチクルから第１露光用のレチクルへの交換及びレチクルアライメント並びにウエハ交換及びウエハアライメントを、繰り返し行う処理シーケンスが採用されることとなる。
【０００５】
このような処理シーケンスを採用した場合に、１つのパターンを１枚のウエハに転写するための露光に要する時間（第１露光時間又は第２露光時間）をＴ１、レチクル交換及びレチクルアライメントに要する時間をＴ２、ウエハ交換に要する時間をＴ３、ウエハアライメント時間をＴ４とすると、この露光装置のスループットＴＰ１は、次式（１）のように表すことができる。
【０００６】
ＴＰ１＝３６００／（Ｔ１×２＋Ｔ２＋ｍａｘ（Ｔ３＋Ｔ４，Ｔ２））…（１）
【０００７】
なお、ｍａｘ（Ｔ３＋Ｔ４，Ｔ２）はＴ３＋Ｔ４，Ｔ２のいずれか大きい方という意味である。
【０００８】
かかる処理シーケンスを採用した二重露光法は、ロット毎に１回のみレチクル交換及びレチクルアライメントを行う通常露光のスループットＴＰｇ＝３６００／（（Ｔ２／ｎ）＋Ｔ１＋Ｔ３＋Ｔ４）に比べて、そのスループットが極めて低いというデメリットがある。なお、ｎは１ロットのウエハの枚数である。
【０００９】
ここで、例えば上式（１）のｍａｘ（Ｔ３＋Ｔ４，Ｔ２）＝Ｔ２と仮定した場合に、第１番目のウエハに対して「第１レチクル→第２レチクル」という順序でそれぞれのレチクルのパターンの転写を行った後、第２番目のウエハに対して「第２レチクル→第１レチクル」という順序でそれぞれのレチクルのパターンの転写を行う処理シーケンス、すなわちウエハ毎に用いるレチクルの順序を変更するシーケンスを採用することができる。かかる場合には、レチクル交換回数の削減によるレチクル交換時間の短縮、ひいてはスループットの向上が可能となる。この処理シーケンスを採用した場合のスループットＴＰ２は次式（２）のように表される。
【００１０】
ＴＰ２＝３６００／（Ｔ１×２＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４） …（２）
【００１１】
ここで、例えばＴ１＝２０（ｓｅｃ）、Ｔ２＝２０（ｓｅｃ）、Ｔ３＋Ｔ４＝１２（ｓｅｃ）とすると、スループットＴＰ２は上式（２）よりＴＰ２＝５０（枚）となる。従って、この場合においても、上記通常露光のスループット（ＴＰｇ＝１０９枚（１ロットの枚数ｎ＝２５で計算した場合））と比べ、半分以下のスループットしか得られず、十分なコストパフォーマンスを得ることができなかった。
【００１２】
一方、二重露光でない通常の露光については、ウエハステージを２つ用意し、２つのウエハステージにて、露光動作（時間Ｔ１）と、ウエハ交換（時間Ｔ３）及びウエハアライメント（時間Ｔ４）とを同時並行処理し、スループットを向上させるというコンセプトが提案されている。ここで、露光に用いられるウエハステージを一方のステージから他方のステージへスイッチングする時間をＴ５とすると、スループットＴＰ３は次式（３）のように表すことができる。
【００１３】
ＴＰ３＝３６００／（（Ｔ２／ｎ）＋Ｔ１＋Ｔ５） …（３）
【００１４】
ここで、Ｔ５＝５（ｓｅｃ）とするとスループットＴＰ３＝１４０（枚）となり、スループットが飛躍的に向上することになる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
一方、上記の如き２つのウエハステージを有する露光装置を用いて二重露光を行う場合には、ウエハ１枚毎に１回のレチクル交換及びレチクルアライメントを行わなければならず、この場合のスループットＴＰ４は次式（４）として表される。
【００１６】
ＴＰ４＝３６００／（Ｔ２＋Ｔ１×２＋Ｔ５） …（４）
【００１７】
この場合、スループットＴＰ４＝５５（枚）程度となり、ウエハステージを２つ用いる効果が殆ど無く、コストパフォーマンス上もメリットが少ない。
【００１８】
これらを改善する従来技術としては、例えばレチクル交換及びレチクルアライメント時間Ｔ２を短縮しようとの観点から、交換が２回目以降となるレチクルのレチクルアライメントでは、アライメントマークの計測点を少なくするというクイックレチクルアライメント法や、例えば上記特開平１０−２０９０３９号公報などに開示される、レチクルステージの移動のみでレチクル交換が可能ないわゆるダブルレチクルホルダ方式のレチクルステージが知られている。後者は、単一のステージに２枚のレチクルを搭載可能としたものである。
【００１９】
しかしながら、仮にクイックレチクルアライメント法を採用したとしても、レチクル交換及びレチクルアライメントに要する時間Ｔ２は２０（ｓｅｃ）から１０（ｓｅｃ）になる程度の効果しかない。
【００２０】
また、ダブルレチクルホルダ方式のレチクルステージを採用した場合でも、レチクル交換等の時間は短縮できるものの、第１露光と第２露光との間で照明条件や開口数（Ｎ．Ａ．）その他の露光条件を変更する場合などに、その露光条件の切り替え時間の律束があり、スループット向上の効果はあまり期待できない。また、特に、小ロット（１ロットのウエハ枚数が少ない）の場合には、最初のレチクル交換時に２枚のレチクルの交換動作を行う時間が全体の処理時間に占める割合が大きくなるので、スループット向上の効果はあまり大きくない。更に、ダブルレチクルホルダ方式のレチクルステージを露光装置に搭載した場合、二重露光を行わないユーザにとっては特にデメリットが大きい。これは、二重露光を行わないユーザにとっては、ダブルレチクルホルダ方式のレチクルステージはその必要性がないのみならず、必然的に装置が大型化してコストアップの要因となる。従って、ダブルレチクルホルダ方式のレチクルステージはあまり積極活用される状況ではなかった。
【００２１】
さらに、二重露光の間に照明条件等を頻繁に変更すると、照明条件変更に用いられるモータ等各部の寿命が短くなるというデメリットもある。
【００２２】
この一方、次世代の露光装置の目標とする解像線幅０．１μｍは、露光波長の短波長化、変形照明、位相シフトレチクル等の工夫のみでは、実現が困難である。従って、二重露光法をＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ、あるいはＦ２レーザなどを光源とする露光装置に用いることにより、解像線幅０．１μｍＬ／Ｓ、あるいはそれより微細な解像線幅を実現することが、１Ｇ（ギガ）あるいは４ＧのＤＲＡＭ等の量産を目的とする将来の露光装置の開発における有力な選択肢の一つであることは疑いがない。
【００２３】
本発明はかかる事情の下になされたものであり、その第１の目的は、複数枚の基板に対する多重露光に際してのスループットの向上を図ることが可能な露光方法を提供することにある。
【００２４】
本発明の第２の目的は、複数枚の基板に対する多重露光に際してのスループットの向上を図ることが可能な露光装置を提供することにある。
【００２５】
本発明の第３の目的は、スループット及び歩留まりの両面で、デバイスの生産性を向上させることが可能な基板処理システムを提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、単一の露光装置（１０）を用いてｎ枚（ｎは２以上の整数）の基板に対してそれぞれ多重露光を行う露光方法であって、前記ｎ枚の基板（Ｗｉ）に対して第１露光を順次行う第１工程と；前記第１工程の後、いずれの基板も現像することなく、第１枚目の基板から第ｎ枚目の基板に対して第２露光を順次行う第２工程と；を含み、前記露光装置は、基板が載置される基板ステージを２つ有し、前記ｎ枚の基板に対する前記第１露光及び前記第２露光は、ともに、前記異なる基板ステージ上で交互に、かつ連続的に行われることを特徴とする露光方法である。
【００２７】
これによれば、ｎ枚の基板に対して第１露光が順次行われる（第１工程）。しかる後、いずれの基板も現像されない状態で、第１枚目の基板から第ｎ枚目の基板に対して第２露光が順次行われる（第２工程）。このため、例えば第１露光と第２露光とで照明条件その他の露光条件の変更が必要な場合などに、１回のみ露光条件の変更を行えば良いので、１枚の基板の露光が終了する毎に露光条件を変更する場合のように、その露光条件の切り替え時間の律束を受けることがない。従って、特に第１露光と第２露光との間で行われる露光条件の変更に時間を要する場合などに、スループットの向上が可能となる。また、第１露光と第２露光が２つの異なる基板ステージ上で交互に、かつ連続的に行われることから、例えば一方の基板ステージ上で基板に対する露光を行っている間に、他方の基板ステージ上で基板の交換及びアライメント等の準備動作を行うこと（並行処理動作）ができるので、これによっても、スループットの向上が可能となっている。ここで、三重露光以上の多重露光を行う場合には、上記の第２露光に続いて、いずれの基板も現像されることなく、ｎ枚の基板に対して第３露光、第４露光、……が、上記と同様にして行われる。
【００２８】
この場合において、第１露光と第２露光とで同一のパターンを用いることは可能であるが、請求項２に記載の露光方法の如く、前記第１工程における第１露光では、前記ｎ枚の基板に対して第１パターンがそれぞれ転写され、前記第２工程における第２露光では、前記各基板上の第１パターンの転写領域に前記第１パターンと異なる第２パターンが重ねて転写されることが望ましい。かかる場合、基板に対する第１露光と第２露光との間で、パターンの切り替え（あるいは交換）が必要となるが、１回のみパターンの切り替えを行えば良いので、１枚の基板の露光が終了する毎にパターンの切り替えを行う場合に比べて、スループット向上の効果がより期待される。
【００２９】
上記請求項１及び２に記載の各露光方法において、請求項３に記載の露光方法の如く、前記第１工程と前記第２工程との間に、露光条件を変更する第３工程を、更に含むこととすることができる。
【００３０】
請求項４に記載の発明は、基板（Ｗｉ）がそれぞれ載置される２つの基板ステージ（ＷＳＴ１，ＷＳＴ２）を用いて、複数枚の基板上にそれぞれ多重露光にてパターン（ＲＰ１，ＲＰ２）を形成する露光方法であって、前記２つの基板ステージのうちの一方のステージ上に載置された基板に対する多重露光の一部の露光が行われるのと並行して、他方のステージ上に載置された多重露光の途中の基板が別の多重露光の途中の基板と交換される工程を含むことを特徴とする。
【００３１】
これによれば、２つの基板ステージのうちの一方のステージ上に載置された基板に対する多重露光の一部の露光が行われるのと並行して、他方のステージ上に載置された多重露光の途中の基板が別の多重露光の途中の基板と交換される。このため、一方のステージ上に載置された基板に対する前記露光が終了すると、他方のステージ上にロードされている基板に対する多重露光の一部の露光が行われるのと並行して、一方のステージ上で前述と同様の基板交換が行われる。従って、このような手順を繰り返すことにより、一方のステージ上と他方のステージ上とで基板に対する多重露光の一部の露光が、連続して順次行われる。
【００３２】
このため、例えば多重露光のうちの任意のｍ回目の露光と（ｍ＋１）回目の露光との間で照明条件その他の露光条件の変更（マスクの交換を含む）が必要な場合などに、１回のみ露光条件の変更を行えば良いので、１枚の基板の露光が終了する毎に露光条件を変更する場合のように、その露光条件の切り替え時間の律束を受けることがない。従って、特に例えばｍ回目の露光と（ｍ＋１）回目の露光との間で行われる露光条件の変更に時間を要する場合などに、スループットの向上が可能となる。
【００３３】
請求項５に記載の発明は、複数枚の基板（Ｗｉ）に対してそれぞれ多重露光を行う露光装置であって、ｎ枚（ｎは２以上の整数）の基板を収納可能なバッファ（４７）と；ｐ枚（２≦ｐ≦ｎ）の基板を前記多重露光の途中でそれぞれ搬送し、前記バッファ内に一時的に保管する搬送装置（２７，３７，１１）と；を備える露光装置である。
【００３４】
これによれば、複数枚の基板に対して多重露光を行う際に、ｐ枚の基板に対して順次第ｍ回目の露光が行われると、搬送装置により、その第ｍ回目の露光終了の度に、その露光が終了した基板が搬送され、バッファ内に一時的に保管される。ｐ枚目の基板に対する露光が終了した直後に、バッファ内には第ｍ回目の露光が終了したｐ枚の基板が格納された状態となる。
【００３５】
次いで、第（ｍ＋１）回目の露光に際しては、バッファ内から取り出された第１枚目〜第ｐ枚目の基板に対して、順次第（ｍ＋１）回目の露光が行われ、搬送装置により、その第（ｍ＋１）回目の露光終了の度に、その露光が終了した基板が搬送され、バッファ内に一時的に保管される。
【００３６】
例えば多重露光のうちの任意のｍ回目の露光と（ｍ＋１）回目の露光との間で照明条件その他の露光条件の変更（マスクの交換を含む）が必要な場合などに、１回のみ露光条件の変更を行えば良いので、１枚の基板の露光が終了する毎に露光条件を変更する場合のように、その露光条件の切り替え時間の律束を受けることがない。従って、特に例えばｍ回目の露光と（ｍ＋１）回目の露光との間で行われる露光条件の変更に時間を要する場合などに、スループットの向上が可能となる。
【００３７】
この場合において、請求項６に記載の露光装置の如く、前記多重露光は、前記各基板のそれぞれに対して第１パターン（ＲＰ１）が転写される第１露光と、前記各基板上の第１パターンの転写領域に前記第１パターンと異なる第２パターン（ＲＰ２）が重ねて転写される第２露光とを含む場合に、前記搬送装置は、前記第１露光が終了したｐ枚の基板のそれぞれを前記第２露光に先立って前記バッファ内に一時的に保管することとすることができる。
【００３８】
この場合において、請求項７に記載の露光装置の如く、前記枚数ｐ及び前記保管時間の少なくとも一方は、前記各基板上に塗布される感光剤の性能を維持できる時間に基づいて設定されていることとすることができる。
【００３９】
上記請求項６及び７に記載の露光装置において、請求項８に記載の露光装置の如く、前記基板が載置される基板ステージ（ＷＳＴ１，ＷＳＴ２）を２つ有し、前記ｐ枚の基板に対する前記第１露光及び前記第２露光が、異なるステージ上で交互に、かつ連続的に行われるような処理を実行する制御装置（９０）を更に備えることとすることができる。
【００４０】
この場合において、前記制御装置は、前記各基板に対し、前記第１露光及び第２露光が同一のステージ上で行われるような処理を実行することとすることができる。かかる場合には、同一の基板に対する第１露光及び第２露光が同一のステージ上で行われるので、例えばステージの相違に起因する第１パターンと第２パターンとの重ね合わせ誤差の発生を防止することができる。
【００４１】
上記請求項８及び９に記載の各露光装置において、請求項１０に記載の露光装置の如く、前記制御装置は、前記各基板について、前記第１露光に先立って行われる基板のアライメント時に選択した特定区画領域及び該特定区画領域に付設されたアライメントマークを、前記第２露光に先立って行われる基板のアライメント時に選択することとすることができる。
【００４２】
上記請求項８〜１０に記載の各露光装置において、請求項１１に記載の露光装置の如く、前記制御装置は、前記各基板について、複数の区画領域のそれぞれを走査露光方式で前記第１露光を行った場合に、走査露光方式で各区画領域に対する前記第２露光を行う際の走査方向を前記第１露光の際と一致させることとすることができる。
【００４３】
請求項１２に記載の発明は、請求項５〜１１のいずれか一項に記載の露光装置と；前記露光装置にインラインにて接続されたコータ・デベロッパ（３３）と；を備える基板処理システムである。
【００４４】
これによれば、露光装置により複数の基板に対する多重露光を高スループットで行うことができるので、コータ・デベロッパ内で基板に対する感光剤の塗布、及び露光済みの基板の現像を行うことにより、リソグラフィ工程における一連の処理を、基板を外気に触れさせることなく、行うことが可能となる。従って、塵等の混入を防止した状態でリソグラフィ工程における一連の処理を高効率で行うことができ、結果的にスループット及び歩留まりの両面で、デバイスの生産性を向上させることが可能になる。
【００４５】
請求項１３に記載の発明は、複数枚の基板に対してそれぞれ多重露光を行う露光装置（１０）と、該露光装置にインラインにて接続されたコータ・デベロッパ（３３）とを備える基板処理システムであって、ｎ枚（ｎは２以上の整数）の基板を収納可能なバッファ（４７）と；ｐ枚（２≦ｐ≦ｎ）の基板を前記多重露光の途中でそれぞれ搬送し、前記バッファ内に一時的に保管する搬送装置（２７，３７，１１）とを備え、前記バッファは、前記露光装置、前記露光装置と前記コータ・デベロッパとを接続するインタフェース部（３１）及び該コータ・デベロッパのいずれかに設けられていることを特徴とする基板処理システムである。
【００４６】
これによれば、前述と同様に、複数枚の基板に対する多重露光を高スループットで行うことができるとともに、塵等の混入を防止した状態でリソグラフィ工程における一連の処理を高効率で行うことができ、結果的にスループット及び歩留まりの両面で、デバイスの生産性を向上させることが可能になる。これに加え、バッファの配置の自由度が向上する。
【００４７】
この場合において、請求項１４に記載の基板処理システムの如く、前記バッファは、少なくとも基板が収納される空間が、ケミカルクリーンな雰囲気とされていることとすることができる。
【００４８】
上記請求項１３及び１４に記載の各基板処理システムにおいて、請求項１５に記載の基板処理システムの如く、前記バッファは、内部を外気に対して遮断した状態で開閉可能な蓋部材を有する開閉型のバッファであることとすることができる。
【００４９】
請求項１３〜１５に記載の各基板処理システムにおいて、請求項１６に記載の基板処理システムの如く、前記搬送装置は、前記複数枚の基板を前記コータ・デベロッパから搬送された順序と同一の順序で、前記コータ・デベロッパに返送することとすることができる。
【００５０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１３に基づいて説明する。図１には、本発明に係る基板処理システム２００の概略平面図が示されている。
【００５１】
この図１の基板処理システム２００は、クリーン度がクラス１００〜１０００程度のクリーンルーム内に設置されている。この基板処理システム２００は、クリーンルームの床面Ｆ上にＸ軸方向（図１における紙面内左右方向）に所定間隔を隔てて並べて配置されたコータ・デベロッパ（以下、「Ｃ／Ｄ」という）３３、及び露光装置１０、並びにこれらＣ／Ｄ３３と露光装置１０とをインラインにて接続するインタフェース部３１及びウエハ中継部４９等を備えている。
【００５２】
前記Ｃ／Ｄ３３は、露光対象であるウエハに対して感光剤としてのレジストを塗布するとともに、露光後のウエハを現像する装置である。このＣ／Ｄ３３は、チャンバ１５４と、このチャンバ１５４内に収容され、ウエハに対して感光剤（レジスト）を塗布するコータ（レジスト塗布装置）、及びデベロッパ（現像装置）、及びウエハの搬送系等（いずれも図示省略）を備えている。チャンバ１５４は、露光装置１０と反対側（−Ｘ側）の下端部が一部突出しており、その突出部の上面にウエハキャリアの一種であるフロント・オープニング・ユニファイドポッド（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ：以下、「ＦＯＵＰ」と略述する）１４５を複数載置するための載置台１４７が形成されている。この載置台１４７に対向するクリーンルームの天井部には、不図示のガイドレールがＹ軸方向に延設されている。このガイドレールに沿って、ウエハをＦＯＵＰ１４５に収納した状態で搬送する天井搬送系である不図示のＯＨＶ（ｏｖｅｒ ｈｅａｄ ｖｅｈｉｃｌｅ）が移動するようになっている。前記ＦＯＵＰ１４５は、ウエハを複数枚上下方向に所定間隔を隔てて収納する開閉型のコンテナ（密閉型のウエハカセット）であって、例えば特開平８−２７９５４６号公報に開示される搬送コンテナと同様のものである。
【００５３】
本実施形態では、ＯＨＶによってウエハを収納したＦＯＵＰ１４５が載置台１４７に対して搬入され、また載置台１４７からＯＨＶによって搬出されるようになっている。
【００５４】
前記インタフェース部３１は、筐体１５６と該筐体１５６内に収容された第１ウエハ搬送系２７とを備えている。この第１ウエハ搬送系２７は、ガイド２８と該ガイド２８に沿ってＸ軸方向に移動する２つの水平多関節ロボット（スカラーロボット）２９Ａ，２９Ｂとを備えている。
【００５５】
前記第１ウエハ搬送系２７を構成するスカラーロボット２９Ａ，２９Ｂは、不図示の駆動装置を介して、主制御装置９０（図２参照）の管理下にある、不図示のＣ／Ｄ側制御装置によって制御されるようになっている。このスカラーロボット２９Ａ，２９Ｂは、Ｃ／Ｄ３３からインタフェース部３１の＋Ｘ側（図１における紙面右側）に位置するウエハ中継部４９へのウエハの搬送を行うとともに、ウエハ中継部４９からＣ／Ｄ３３へのウエハの搬送を行う。このＣ／Ｄ３３からウエハ中継部４９への搬送経路が、図５（Ａ）において搬送経路Ｃ０として示され、ウエハ中継部４９からＣ／Ｄ３３への搬送経路が図５（Ｂ）において搬送経路Ｃ７で示されている。
【００５６】
図１に戻り、前記ウエハ中継部４９は、チャンバ６１と、該チャンバ６１内に配設された第２ウエハ搬送系３７とを備えている。
【００５７】
また、チャンバ６１には、ＦＯＵＰ増設用ハウジング１４１が一体的に取り付けられている。このＦＯＵＰ増設用ハウジング１４１には、その−Ｘ方向の側面に不図示のＦＯＵＰ増設ポートが設けられている。オペレータは、ＰＧＶ（手動型搬送車）等を用いて搬送したＦＯＵＰ４７を、このＦＯＵＰ増設ポート内に設置したり、取り出したりすることが可能な構成となっている。
【００５８】
ＦＯＵＰ４７内からウエハを取り出すためには、ＦＯＵＰ４７の前面（不図示の扉が設けられた側の面）をチャンバ６１の開口部が設けられた面に押し付けて、その扉を該開口部を介して開閉する必要がある。そのため、本実施形態では、図示は省略されているが、チャンバ６１の＋Ｘ側の部分にＦＯＵＰ４７の扉の開閉機構（オープナ）が配置されている。通常、チャンバ６１の開口部は、開閉機構を構成する開閉部材によって閉塞されており、チャンバ６１の内部は、外気から隔離されている。そして、ＦＯＵＰ４７の前面がチャンバ６１に押し付けられた状態で、開閉部材によってＦＯＵＰ４７の扉を開放することにより、ＦＯＵＰ４７の内部を外気から遮断した状態で、扉を開放できるようになっている。すなわち、ＦＯＵＰ４７の内部は、元々クリーン度がクラス１程度に設定され、チャンバ６１の内部もそれと同程度のクリーン度に設定されているので、扉の開放によってＦＯＵＰ４７の内部のクリーン度が低下することがない構成となっている。なお、ＦＯＵＰ４７の内部に窒素あるいはヘリウムなどの希ガスなどの不活性ガスを充填し、チャンバ６１の内部を同様の不活性ガス雰囲気とすることにより、ＦＯＵＰ４７内部をケミカルクリーンな状態に維持することも可能である。
【００５９】
前記第２ウエハ搬送系３７は、チャンバ６１内のガイド２８の＋Ｘ側に配置された第１ウエハ載置部４１と、該第１ウエハ載置部４１の−Ｙ側に配置された水平多関節ロボット（スカラーロボット）４３と、該スカラーロボット４３の−Ｙ側に配置された第２ウエハ載置部４５とを備えている。
【００６０】
前記第１ウエハ載置部４１は、平面視（上方から見て）ほぼ正方形の形状を有するテーブルと、該テーブルの上面に設けられた３本のピンから成る支持機構とを備えている。支持機構を構成する３本のピンの上端面によってウエハをほぼ水平に支持できるようになっている。
【００６１】
前記第２ウエハ載置部４５は、平面視（上方から見て）矩形の形状を有するテーブル、該テーブルの上面に設けられた各３本のピンから成る一組の支持機構とを備えている。各支持機構を構成する３本のピンの上端面によってウエハをほぼ水平に支持できるようになっている。この場合、各支持機構を構成する３本のピンは、固定のピンであっても良いし、上下動が可能な上下動ピンであっても良い。あるいは、テーブルそのものを上下動可能な構成としても良く、この場合テーブルを各支持機構毎の２つのテーブルにすることが望ましい。
【００６２】
上記のように構成される第２ウエハ搬送系３７は、インタフェース部３１と露光装置１０との間のウエハ搬送を仲介する機能を有している。
【００６３】
すなわち、インタフェース部３１内のスカラーロボット２９Ａ（又は２９Ｂ）により、チャンバ６１内に搬送されてきたウエハが第１ウエハ載置部４１の支持機構に載置され、スカラーロボット２９Ａ（又は２９Ｂ）がチャンバ６１から退避すると、スカラーロボット４３のアームにより、そのウエハが第２ウエハ載置部４５の一方の支持機構に受け渡される。このようにして搬送される際のウエハの搬送経路が、図５（Ａ）中に搬送経路Ｃ１として示されている。
【００６４】
一方、露光装置１０側から後述するスカラーロボット１９を介して搬送されてきたウエハは、上記と逆にスカラーロボット４３のアームにより、第２ウエハ載置部４５の他方の支持機構から第１ウエハ載置部４１まで搬送される。このときの搬送経路が図５（Ｂ）中に搬送経路Ｃ６として示されている。
【００６５】
前記露光装置１０は、図１に示されるように、そのＹ軸方向の中央やや−Ｙ側寄りの部分に配置された仕切り壁１４により、その内部が２つの部屋、すなわちローダ室１５２Ｂと露光室１５２Ａとに区画された本体チャンバ１５２、前記露光室１５２Ａ内に収容された露光装置本体１０Ａ、本体チャンバ１５２の後面（背面）側（＋Ｘ側）に所定の間隔を隔てて床面Ｆ上に配置された露光用光源としての光源４０、及び光源４０と前記露光装置本体を構成する後述する照明光学系とを接続する引き回し光学系等を備えている。なお、前記引き回し光学系の内部には、ビーム・マッチング・ユニット（ＢＭＵ）と呼ばれる光軸調整用の光学系が収容されているので、以下においては引き回し光学系を「引き回し光学系ＢＭＵ」と記述するものとする。また、図１においては、露光装置本体１０Ａとして、投影光学系ＰＬ、アライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２、及びウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２のみが図示されている。
【００６６】
前記ローダ室１５２Ｂ内には、ウエハローダ系１１の大部分が収容されている。ウエハローダ系１１は、Ｘ軸方向に延びるＸガイド１５と、該Ｘガイド１５の上方（図１における紙面手前側）に位置し、Ｙ軸方向に延びる２本のＹガイド１７Ａ，１７Ｂとをウエハの搬送ガイドとして備えている。Ｙガイド１７Ａ，１７Ｂのそれぞれは、仕切り壁１４を貫通した状態で設けられている。
【００６７】
前記Ｘガイド１５上には、不図示の駆動装置により駆動されＸガイド１５に沿って移動する水平多関節ロボット（スカラーロボット）１９が設けられている。また、Ｙガイド１７Ａ，１７Ｂには、不図示の駆動装置によって駆動され、該Ｙガイド１７Ａ、１７Ｂに沿ってＹ軸方向に移動するウエハ搬入アーム２４Ａ、２４Ｂとウエハ搬出アーム２５Ａ、２５Ｂとがそれぞれ設けられている。
【００６８】
Ｙガイド１７Ａ、１７Ｂそれぞれの＋Ｙ端部近傍には、ウエハ位置合わせ装置２６Ａ，２６Ｂが設けられている。これらのウエハ位置合わせ装置２６Ａ，２６Ｂは、ウエハのノッチ位置を含む外周縁部を計測する不図示のウエハエッジセンサと、ウエハを保持するとともにウエハステージ上にロードする不図示のロードアームと、ウエハエッジセンサの計測結果に基づいてロードアームを回転駆動してウエハの回転位置合わせを行うアーム駆動機構などを含んで構成されている。以下、説明の便宜上、図１の紙面左側に位置するウエハ位置合わせ装置２６Ａを「左位置合わせ装置２６Ａ」と呼び、図１の紙面右側に位置するウエハ位置合わせ装置２６Ｂを「右位置合わせ装置２６Ｂ」と呼ぶものとする。
【００６９】
上記のように構成されるウエハローダ系１１の構成各部の動作は、前述した第２ウエハ搬送系３７と同様に、主制御装置９０（図２参照）の管理下にある、不図示の搬送系制御装置により制御されるようになっている。
【００７０】
ウエハローダ系１１では、スカラーロボット１９、ウエハ搬入アーム２４Ａ、ウエハ搬出アーム２５Ａ及び左位置合わせ装置２６Ａによって後述するウエハステージＷＳＴ１対するウエハのロード及びウエハステージＷＳＴ１からのウエハのアンロードを行う交換機構（以下、「第１ウエハ交換機構」と呼ぶ）が構成されている。また、スカラーロボット１９、ウエハ搬入アーム２４Ｂ、ウエハ搬出アーム２５Ｂ及び右位置合わせ装置２６Ｂによって後述するウエハステージＷＳＴ２に対するウエハのロード及びウエハステージＷＳＴ２からのウエハのアンロードを行う交換機構（以下、「第２ウエハ交換機構」と呼ぶ）が構成されている。
【００７１】
前記第１ウエハ交換機構によると、ウエハステージＷＳＴ１に対してウエハをロードする場合には、スカラーロボット１９により、前記第２ウエハ載置部４５からウエハが＋Ｘ方向に所定距離搬送され、その位置に待機しているウエハ搬入アーム２４Ａに受け渡される。次いで、そのウエハは、ウエハ搬入アーム２４ＡによってＹガイド１７Ａに沿って左位置合わせ装置２６Ａ直下まで搬送される。そして、そのウエハがウエハ搬入アーム２４Ａから左位置合わせ装置２６Ａを構成する不図示のロードアームに受け渡される。この受け渡し後、ウエハ搬入アーム２４Ａは左位置合わせ装置２６Ａ直下から退避する。そして、左位置合わせ装置２６Ａを構成するウエハエッジセンサの計測結果に基づいて、ロードアームが不図示のアーム駆動機構によって駆動され、前述のウエハの回転位置ずれ補正が行われ、当該位置ずれ補正後、左位置合わせ装置２６Ａ直下に待機しているウエハステージＷＳＴ１上にロードアームによってウエハのロードが行われる。その後、ロードアームは、ウエハステージＷＳＴ１から離間する。このときの搬送経路が図５（Ａ）、図５（Ｂ）中に搬送経路Ｃ２として示されている。
【００７２】
また、ウエハステージＷＳＴ１上からウエハをアンロードする場合には、左位置合わせ装置２６Ａの直下に位置したウエハステージＷＳＴ１上のウエハがウエハ搬出アーム２５Ａによって搬出され、Ｙガイド１７Ａに沿って所定距離−Ｙ方向に搬送される。そして、その位置で、ウエハはウエハ搬出アーム２５Ａからスカラーロボット１９に受け渡され、Ｘガイド１５に沿って−Ｘ方向に搬送され、第２ウエハ載置部４５上に載置される。このときの搬送経路が図５（Ａ）、図５（Ｂ）中に搬送経路Ｃ３として示されている。
【００７３】
前記第２ウエハ交換機構によるウエハステージＷＳＴ２に対するウエハロード、及びウエハアンロードも、上述した第１ウエハ交換機構によるウエハロード、及びウエハアンロードと同様にして行われる。このときのウエハの搬送経路が図５（Ａ）、図５（Ｂ）では搬送経路Ｃ２’及びＣ３’として示されている。
【００７４】
本実施形態では、Ｃ／Ｄ３３から露光装置１０に向けてウエハが搬送される際には、図５（Ａ）に示される搬送経路Ｃ０→Ｃ１→Ｃ２（又はＣ２’）に沿って搬送され、露光装置１０からＣ／Ｄ３３に向けてウエハが搬送される際には、図５（Ｂ）に示される搬送経路Ｃ３（又はＣ３’）→Ｃ６→Ｃ７に沿って搬送される。更に、ＦＯＵＰ４７内から露光装置１０に向けてウエハが搬送される際には、図５（Ｂ）に示される搬送経路Ｃ５→Ｃ２（又はＣ２’）に沿って搬送され、露光装置１０からＦＯＵＰ４７に向けてウエハが搬送される際には、図５（Ａ）に示される搬送経路Ｃ３（又はＣ３’）→Ｃ４に沿って搬送される。
【００７５】
前記光源４０としては、例えばＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）、あるいはＦ２レーザ（波長１５７ｎｍ）等のパルス紫外光を出力するパルスレーザ光源が用いられる。この光源４０には、レーザ制御装置７６（図２参照）が接続されており、このレーザ制御装置７６によって光源から射出されるパルス紫外光の発振中心波長及び波長幅の制御、パルス発振のトリガ制御、レーザチャンバ内のガスの制御等が行われるようになっている。
【００７６】
前記引き回し光学系ＢＭＵは、本実施形態では、図１からも明らかなように、床上配置となっているが、床面Ｆ下方の床下にその大部分を配置することも可能である。
【００７７】
図２には、図１の露光装置本体１０Ａの全体構成が、光源４０とともに概略的に示されている。この露光装置本体１０Ａは、マスクとしてのレチクルＲと基板としてのウエハＷｉ（ここではウエハＷ１，Ｗ２）とを一次元方向（図２における紙面内左右方向であるＸ軸方向）に同期移動しつつ、レチクルＲに形成された回路パターンを投影光学系ＰＬを介してウエハＷｉ上の各ショット領域に転写する、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。
【００７８】
この露光装置本体１０Ａは、照明ユニットＩＬＵを含み、露光用照明光によりマスクとしてのレチクルＲを上方から照明する照明系、マスクとしてのレチクルＲを主として所定の走査方向、ここではＸ軸方向（図１における紙面内左右方向）に駆動するレチクル駆動機構、レチクルＲの下方に配置された投影光学系ＰＬ、投影光学系ＰＬの下方に配置され、ステージベースとしてのベース盤１２上を基板としてのウエハＷｉをそれぞれ保持して独立して２次元方向に移動するステージとしてのウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を備えたステージ装置１３、及びこれら各部を制御する制御系等を備えている。
【００７９】
前記照明ユニットＩＬＵは、不図示の照明系ハウジング内に所定の位置関係で収納された、ビーム整形光学系４６、エネルギ粗調器４８、第１フライアイレンズ系５０、レンズ５２Ａ、振動ミラー５４、レンズ５２Ｂ、第２フライアイレンズ系５８、照明系開口絞り板４２、レンズ６０、固定レチクルブラインド６２、可動レチクルブラインド６４、リレーレンズ６６，６８等から構成されている。
【００８０】
ここで、照明ユニットＩＬＵを構成する各部について説明する。
【００８１】
ビーム整形光学系４６は、光源４０から出射された紫外パルス光の断面形状を該紫外パルス光の光路後方に設けられた後述するダブルフライアイレンズ系の入射端を構成する第１フライアイレンズ系５０の入射端の全体形状と相似にな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（いずれも図示省略）等で構成される。
【００８２】
エネルギ粗調器４８は、紫外パルス光のパルス毎の平均エネルギを調整するためのもので、ここでは、回転円板上に透過率（１−減光率）が異なる複数の光学フィルタを配置し、減光率を等比級数的に段階的に変更するものが用いられている。このエネルギ粗調器４８を構成する光学フィルタは、主制御装置９０及び露光量制御装置７０の管理下にある照明制御装置７２によって制御されるモータを含む駆動機構４４によって切り換えられる。
【００８３】
前記ダブルフライアイレンズ系は、照明光の強度分布を一様化するためのもので、エネルギ粗調器４８後方の紫外パルス光の光路上に順次配置された第１フライアイレンズ系５０、レンズ５２Ａ，５２Ｂ、及び第２フライアイレンズ系５８とから構成される。
【００８４】
この場合、レンズ５２Ａとレンズ５２Ｂとの間には、被照射面（レチクル面又はウエハ面）に生じる干渉縞や微弱なスペックルを平滑化するための振動ミラー５４が配置されている。この振動ミラー５４の振動（偏向角）は駆動系７８を介して主制御装置９０の管理下にある露光量制御装置７０によって制御されるようになっている。
【００８５】
本実施形態のようなダブルフライアイレンズ系と振動ミラーとを組み合わせた構成については、例えば特開平１−２３５２８９号公報、特開平７−１４２３５４号公報などに詳細に開示されている。
【００８６】
前記第２フライアイレンズ系５８の射出側焦点面又はその近傍に、円板状部材から成る照明系開口絞り板４２が配置されている。
【００８７】
この照明系開口絞り板４２には、複数種類（例えば６種類）の開口絞りが等角度間隔で配置されている（図２ではそのうち２つの開口絞りのみが示されている）。この照明系開口絞り板４２は、照明制御装置７２により制御されるモータ７４等により回転されるようになっており、これによりいずれかの開口絞りが紫外パルス光の光路上に選択的に設定されるようになっている。
【００８８】
ここで、照明系開口絞り板４２に配置される開口絞りについて、簡単に説明すると、第１の開口絞りとしては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（小σ絞り）が採用され、第２の開口絞りとしては円形開口より成る通常照明用の開口絞り（通常絞り）が採用されている。また、第３〜第５の開口絞りとしては、変形照明用に複数の開口を偏心させて配置して成る３種類の変形開口絞り、具体的には、２種類の二重極絞りと１種類の四重極絞りが採用されている。また、第６の開口絞りとしては、輪帯照明用の照明系開口絞り（輪帯絞り）であり、輪帯比（中心部の遮光部の直径と周囲の透光部の外径との比）が例えば１／２とされている。なお、２種類の二重極絞り５９Ａ，５９Ｂが、図１０（Ａ）、図１０（Ｄ）にそれぞれ示されている。なお、これらの開口絞り５９Ａ，５９Ｂは絞りの位置関係が互いに直交する関係（９０°）になっている。
【００８９】
照明系開口絞り板４２後方の紫外パルス光の光路上に、レンズ６０が配置され、更に後方の光路上に固定レチクルブラインド６２、可動レチクルブラインド６４が配置されている。
【００９０】
固定レチクルブラインド６２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上の照明領域ＩＡＲ（図３参照）を規定する所定形状の開口部が形成されている。この固定レチクルブラインドの開口部は、投影光学系ＰＬの円形視野内の中央で走査露光時のレチクルＲの移動方向（Ｘ軸方向）と直交したＹ軸方向に直線的に伸びたスリット状又は矩形状に形成されているものとする。
【００９１】
可動レチクルブラインド６４は、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し、走査露光の開始時及び終了時に可動レチクルブラインド６４を介して照明領域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。この可動レチクルブラインド６４は、ブラインド駆動装置３９を介して、主制御装置９０の管理下にあるステージ制御装置３８によって制御される。
【００９２】
前記可動レチクルブラインド６４後方のパルス紫外光の光路上には、リレーレンズ６６，６８から成るリレー光学系が配置されている。
【００９３】
以上の構成において、第１フライアイレンズ系５０の入射面、第２フライアイレンズ系５８の入射面、可動レチクルブラインド６４の配置面、レチクルＲのパターン面は、光学的に互いに共役に設定されている。また、第１フライアイレンズ系５０の射出側焦点面（ここに後述する面光源が形成される）、第２フライアイレンズ系５８の射出側焦点面（ここに後述する面光源が形成される）、投影光学系ＰＬのフーリエ変換面（射出瞳面）は光学的に互いに共役に設定され、ケーラー照明系となっている。
【００９４】
このようにして構成された照明ユニットＩＬＵの作用を簡単に説明すると、光源４０からの紫外パルス光が引き回し光学系ＢＭＵ（図１参照）を介して照明ユニットＩＬＵ内に入射すると、この紫外パルス光はビーム整形光学系４６で後方の第１フライアイレンズ系５０に効率よく入射するようにその断面形状が整形される。次いで、この紫外パルス光はエネルギ粗調器４８により所定のピーク強度に調整された後、第１フライアイレンズ系５０に入射する。これにより、第１フライアイレンズ系５０の射出側焦点面に面光源、すなわち多数の光源像（点光源）から成る２次光源が形成される。これらの多数の点光源の各々から発散する紫外パルス光は、レンズ５２Ａ、振動ミラー５４、レンズ５２Ｂを介して第２フライアイレンズ系５８に入射する。これにより、第２フライアイレンズ系５８の射出側焦点面に多数の微少な光源像を所定形状の領域内に一様分布させた面光源（３次光源）が形成される。この３次光源から射出された紫外パルス光は、照明系開口絞り板４２上のいずれかの開口絞りを通過した後、固定レチクルブラインド６２の開口部を一様な強度分布で照明する。但し、その強度分布には、光源４０からの紫外パルス光の可干渉性に依存した干渉縞や微弱なスペックルが数％程度のコントラストで重畳し得る。そのためウエハ面上には、干渉縞や微弱なスペックルによる露光量むらが生じ得るが、その露光量むらは先に挙げた特開平７−１４２３５４号公報に記載のように、走査露光時のレチクルＲやウエハの移動と紫外パルス光の発振とに同期させて振動ミラー５４を振ることで平滑化される。
【００９５】
こうして固定レチクルブラインド６２の開口部を通った紫外パルス光は、可動レチクルブラインド６４を通過した後、リレーレンズ６６，６８を経て均一な照明光として、レチクルＲ上の上記固定レチクルブラインド６２によって規定された所定形状、ここでは矩形スリット状の照明領域ＩＡＲ（図３参照）を照明する。ここで、レチクルＲに照射される矩形スリット状の照明光は、図２中の投影光学系ＰＬの投影視野の中央にＹ軸方向（非走査方向）に細長く延びるように設定され、その照明光のＸ軸方向（走査方向）の幅はほぼ一定に設定されている。
【００９６】
前記レチクル駆動機構は、レチクルベース盤３２上をレチクルＲを保持してＸＹ２次元方向に移動可能なレチクルステージＲＳＴと、このレチクルステージＲＳＴを駆動する不図示のリニアモータと、このレチクルステージＲＳＴの位置を管理するレチクル干渉計システムとを備えている。
【００９７】
これを更に詳述すると、レチクルステージＲＳＴは、実際には、不図示の気体静圧軸受け装置を介してレチクルベース盤３２上に浮上支持される。レチクルステージＲＳＴは、実際には、不図示のリニアモータによって、走査方向であるＹ軸方向に所定ストローク範囲で駆動されるレチクル粗動ステージと、該レチクル粗動ステージに対しボイスコイルモータ等からなる駆動系によってＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に微少駆動されるレチクル微動ステージとから構成されている。レチクルＲは、このレチクル微動ステージ上に不図示の静電チャック又は真空チャックを介して吸着保持されている。
【００９８】
上述のように、レチクルステージＲＳＴは、実際には、２つのステージから構成されるが、以下においては、便宜上、レチクルステージＲＳＴは、図２に示される駆動機構３０によりＸ軸、Ｙ軸方向の微小駆動、θｚ方向の微小回転、及びＹ軸方向の走査駆動がなされる単一のステージであるものとして説明する。なお、駆動機構３０は、リニアモータ、ボイスコイルモータ等を駆動源とする機構であるが、図２では図示の便宜上及び説明の便宜上から単なるブロックとして示しているものである。
【００９９】
レチクルステージＲＳＴ上には、図３に示されるように、Ｙ軸方向の一側の端部に、レチクルステージＲＳＴと同じ素材（例えばセラミック等）から成る平行平板移動鏡３４がＸ軸方向に延設されており、この移動鏡３４のＹ軸方向の一側の面には鏡面加工により反射面が形成されている。この移動鏡３４の反射面に向けて図２のレチクル干渉計システム３６を構成する測長軸ＢＩ６Ｙで示される干渉計からの干渉計ビームが照射され、干渉計ではその反射光を受光して基準面に対する相対変位を計測することにより、レチクルステージＲＳＴの位置を計測している。ここで、この測長軸ＢＩ６Ｙを有する干渉計は、実際には独立に計測可能な２本の干渉計光軸を有しており、レチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の位置計測と、ヨーイング量（θｚ回転量）の計測が可能となっている。この測長軸ＢＩ６Ｙを有する干渉計は、後述するウエハステージ側の測長軸ＢＩ２Ｙを有する干渉計１４６（図４参照）からのウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のヨーイング情報やＹ位置情報に基づいてレチクルとウエハの相対回転（回転誤差）をキャンセルする方向にレチクルステージＲＳＴを回転制御したり、Ｙ軸方向同期制御を行うために用いられる。
【０１００】
一方、レチクルステージＲＳＴの走査方向（スキャン方向）であるＸ軸方向の一側には、一対のコーナーキューブミラー３５Ａ、３５Ｂが設置されている。そして、図２のレチクル干渉計システム３６を構成する不図示の一対のダブルパス干渉計から、これらのコーナーキューブミラー３５Ａ、３５Ｂに対して図３に測長軸ＢＩ７Ｘ、ＢＩ８Ｘで示される干渉計ビームが照射される。各干渉計ビームは、レチクルベース盤３２（図２参照）上の反射面にコーナーキューブミラー３５Ａ、３５Ｂより戻され、そこで反射したそれぞれの反射光が同一光路を戻り、それぞれのダブルパス干渉計で受光され、それぞれのコーナーキューブミラー３５Ａ、３５Ｂの基準位置（レファレンス位置で前記レチクルベース盤３２上の反射面）からの相対変位が計測される。そして、これらのダブルパス干渉計の計測値が図２のステージ制御装置３８に供給され、その平均値に基づいてレチクルステージＲＳＴのＸ軸方向の位置が計測される。このＸ軸方向位置の情報は、後述するウエハ側の測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ２Ｘを有する干渉計１６，１８（図４参照）の計測値に基づくレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２との相対位置の算出、及びこれに基づく走査露光時の走査方向（Ｘ軸方向）のレチクルとウエハの同期制御に用いられる。
【０１０１】
図２に戻り、前記投影光学系ＰＬとしては、ここでは、物体面側（レチクルＲ側）と像面側（ウエハ側）の両方がテレセントリックで１／４（又は１／５）縮小倍率の縮小系が用いられている。このため、レチクルＲに紫外パルス光が照射されると、レチクルＲ上の回路パターン領域のうちの紫外パルス光によって照明された部分からの結像光束が投影光学系ＰＬに入射し、その回路パターンの部分倒立像が紫外パルス光の各パルス照射の度に投影光学系ＰＬの像面側の視野の中央にスリット状または矩形状（多角形）に制限されて結像される。これにより、投影された回路パターンの部分倒立像は、投影光学系ＰＬの結像面に配置されたウエハ上の複数のショット領域のうちの１つのショット領域表面のレジスト層に縮小転写される。
【０１０２】
投影光学系ＰＬとしては、光源としてＡｒＦエキシマレーザあるいはＫｒＦエキシマレーザを用いる場合には、屈折光学素子（レンズ素子）のみから成る屈折系が主として用いられる。これに対して、Ｆ２レーザ等を用いる場合には、例えば特開平３−２８２５２７号公報に開示されているような、屈折光学素子と反射光学素子（凹面鏡やビームスプリッタ等）とを組み合わせたいわゆるカタディオプトリック系（反射屈折系）、あるいは反射光学素子のみから成る反射光学系が用いられる。なお、Ｆ２レーザを用いる場合に、屈折光学系を用いることは可能である。
【０１０３】
投影光学系ＰＬの瞳面近傍には不図示のＮ．Ａ．開口絞りが設けられている。この開口絞りの開口の大きさは可変となっており、投影光学系ＰＬの開口数（Ｎ．Ａ．）を自在に調整することができる。開口絞りとしては、ここでは虹彩絞りが用いられ、不図示の絞り駆動機構により開口絞りの開口を変更することにより、投影光学系ＰＬの開口数Ｎ．Ａ．を所定範囲で連続的に変更することができる。絞り駆動機構は、主制御装置９０により制御される。開口絞りの開口を通過した回折光が、レチクルＲと互いに共役な位置関係に置かれたウエハ上での結像に寄与することになる。
【０１０４】
前記ステージ装置１３は、ステージ定盤１２上に不図示の気体静圧軸受け装置を介して浮上支持され、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に独立して２次元移動可能な２つのウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２と、これらのウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２をそれぞれ駆動するステージ駆動系等を備えている。
【０１０５】
これを更に詳述すると、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の底面には不図示の気体静圧軸受け装置が複数箇所に設けられており、これらの気体静圧軸受け装置によりステージ定盤１２の上面に形成されたガイド面１２ａに対して例えば数ミクロンの間隔を保った状態で浮上支持されている。
【０１０６】
ステージ定盤１２上には、図４の平面図に示されるように、Ｘ軸方向に延びる一対のＸ軸リニアガイド（例えば、永久磁石を内蔵する磁極ユニットから成る）８６，８７がＹ軸方向に所定間隔を隔てて配置されている。これらのＸ軸リニアガイド８６，８７の上方には、当該各Ｘ軸リニアガイド８６，８７に沿って移動可能な各２つのスライダ８２１，８２２及び８３１，８３２が不図示の気体静圧軸受け装置をそれぞれ介して例えば数μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持されている。上記合計４つのスライダ８２１，８２２，８３１，８３２は、Ｘ軸リニアガイド８６又は８７を上方及び側方から囲むような断面逆Ｕ字状の形状を有し、その内部には電機子コイルがそれぞれ内蔵されている。すなわち、本実施形態では、電機子コイルがそれぞれ内蔵されているスライダ（電機子ユニット）８２１，８２２とＸ軸リニアガイド８６とによって、ムービングコイル型のＸ軸リニアモータがそれぞれ構成され、同様にスライダ（電機子ユニット）８３１，８３２とＸ軸リニアガイド８７とによって、ムービングコイル型のＸ軸リニアモータがそれぞれ構成されている。以下においては、各Ｘ軸リニアモータを、それぞれの可動子であるスライダ（電機子ユニット）８２１，８２２、８３１，８３２と同一の符号を用いてＸ軸リニアモータ８２１，８２２、８３１，８３２と記述するものとする。
【０１０７】
上記４つのＸ軸リニアモータ（スライダ）８２１〜８３２の内の２つ、すなわちＸ軸リニアモータ８２１，８３１は、Ｙ軸方向に延びるＹ軸リニアガイド（例えば、電機子コイルを内蔵する電機子ユニットから成る）８４１の長手方向の一端と他端にそれぞれ固定されている。また、残り２つのＸ軸リニアモータ８２２，８３２は、Ｙ軸方向に延びる同様のＹ軸リニアガイド８４２の一端と他端に固定されている。従って、Ｙ軸リニアガイド８４１，８４２は、各一対のＸ軸リニアモータ８２１，８３１、８２２，８３２によって、Ｘ軸に沿ってそれぞれ駆動されるようになっている。
【０１０８】
ウエハステージＷＳＴ１の底部には、永久磁石を有する磁極ユニット（図示省略）が設けられており、この磁極ユニットと一方のＹ軸リニアガイド８４１とによって、ウエハステージＷＳＴ１をＹ軸方向に駆動するムービングマグネット型のＹ軸リニアモータが構成されている。また、ウエハステージＷＳＴ２の底部には、永久磁石を有する磁極ユニット（図示省略）が設けられており、この磁極ユニットと他方のＹ軸リニアガイド８４２とによって、ウエハステージＷＳＴ２をＹ軸方向に駆動するムービングマグネット型のＹ軸リニアモータが構成されている。以下においては、各Ｙ軸リニアモータについて、それぞれの固定子であるＹ軸リニアガイド８４１、８４２と同一の符号を用いてＹ軸リニアモータ８４１、８４２と記述するものとする。
【０１０９】
本実施形態では、上述したＸ軸リニアモータ８２１，８３１及びＹ軸リニアモータ８４１によって、ウエハステージＷＳＴ１をＸＹ２次元駆動するステージ駆動系が構成され、Ｘ軸リニアモータ８２２，８３２及びＹ軸リニアモータ８４２によって、ウエハステージＷＳＴ２をウエハステージＷＳＴ１と独立したＸＹ２次元駆動するステージ駆動系が構成されている。また、前記Ｘ軸リニアモータ８２１〜８３２及びＹ軸リニアモータ８４１，８４２のそれぞれは、図２に示されるステージ制御装置３８によって制御される。
【０１１０】
なお、一対のＸ軸リニアモータ８２１、８３１がそれぞれ発生する推力を僅かに異ならせることで、ウエハステージＷＳＴ１のヨーイングの制御が可能である。同様に、一対のＸ軸リニアモータ８２２、８３２がそれぞれ発生する推力を僅かに異ならせることで、ウエハステージＷＳＴ２のヨーイングの制御が可能である。
【０１１１】
前記ウエハステージＷＳＴ１上には、不図示のウエハホルダによりウエハＷｉ（図４ではｉ＝１、すなわちＷ１）が吸着保持されている。また、ウエハステージＷＳＴ１の上面には、基準マーク板ＦＭ１がウエハＷｉとほぼ同じ高さになるように設置されている。この基準マーク板ＦＭ１の表面には、図４に示されるように、所定の位置関係で、一対の第１基準マークＭＫ１，ＭＫ３と、第２基準マークＭＫ２とが形成されている。
【０１１２】
また、ウエハステージＷＳＴ１の−Ｘ側の面（図４における左側面）２０と＋Ｙ側の面（図４における紙面上側の面）２１とは、鏡面仕上げがなされた反射面となっており、これらの反射面に、後述する干渉計システムを構成する各測長軸の干渉計ビームが投射され、その反射光を各干渉計で受光することにより、各反射面の基準位置（一般には投影光学系側面や、アライメント系の側面に固定ミラーを配置し、そこを基準面とする）からの変位を計測し、これにより、ウエハステージＷＳＴ１の２次元位置がそれぞれ計測されるようになっている。なお、反射面２０，２１に代えて、ウエハステージＷＳＴ１上面の−Ｘ端部近傍にＹ軸方向に延びるＸ移動鏡を設け、＋Ｙ端部近傍にＸ軸方向に延びるＹ移動鏡を設けることとしても良い。
【０１１３】
他方のウエハステージＷＳＴ２の構成は、ウエハステージＷＳＴ１と同様となっている。
【０１１４】
すなわち、ウエハステージＷＳＴ２上には、不図示のウエハホルダを介して、ウエハＷｉ（図２ではｉ＝２、すなわちＷ２）が真空吸着されている。また、ウエハステージＷＳＴ２の上面には、図４に示されるように、基準マーク板ＦＭ２がウエハＷｉとそれぞれほぼ同じ高さになるように設置されている。この基準マーク板ＦＭ２の上面にも基準マーク板ＦＭ１と同様の位置関係で第１基準マークＭＫ１，ＭＫ３、及び第２基準マークＭＫ２が形成されている。
【０１１５】
また、ウエハステージＷＳＴ２の＋Ｘ側の面（図４における右側面）２２と＋Ｙ側の面（図４における紙面上側の面）２３とは、鏡面仕上げがなされた反射面となっている。これらの反射面に、後述する干渉計システムを構成する各測長軸の干渉計ビームが投射され、ウエハステージＷＳＴ２の２次元位置が上記ウエハステージＷＳＴ１と同様にして計測されるようになっている。なお、反射面２２，２３に代えて、ウエハステージＷＳＴ２上面の＋Ｘ端部近傍にＹ軸方向に延びるＸ移動鏡を設け、＋Ｙ端部近傍にＸ軸方向に延びるＹ移動鏡を設けることとしても良い。
【０１１６】
図２に戻り、前記投影光学系ＰＬのＸ軸方向の両側には、同じ機能を持ったオフアクシス（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）方式のマーク検出系としての一対のアライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２が、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ（レチクルパターン像の投影中心とほぼ一致）よりそれぞれ同一距離だけ離れた位置に設置されている。
【０１１７】
本実施形態では、アライメント系ＡＬＧ１は、ウエハステージＷＳＴ１上に保持されたウエハ上のアライメントマーク、基準マーク板ＦＭ１上に形成された基準マークの位置計測等に用いられる。また、アライメント系ＡＬＧ２は、ウエハステージＷＳＴ２上に保持されたウエハ上のアライメントマーク及び基準マーク板ＦＭ２上に形成された基準マークの位置計測等に用いられる。
【０１１８】
アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２としては、例えばウエハ上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光束を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に結像された対象マークの像と不図示の指標の像とを撮像素子（ＣＣＤ等）を用いて撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のＦＩＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｉｍａｇｅ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）系のセンサが用いられる。なお、ＦＩＡ系に限らず、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ることは勿論可能である。
【０１１９】
アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２からの画像信号は、図２のアライメント制御装置８０により、Ａ／Ｄ変換され、デジタル化された波形信号を演算処理して指標中心を基準とするマークの位置が検出される。このマーク位置の情報が、アライメント制御装置８０から主制御装置９０に送られるようになっている。
【０１２０】
次に、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２それぞれの２次元位置を計測する前記干渉計システムについて、図３，図４を参照しつつ説明する。
【０１２１】
図３に示されるように、ウエハステージＷＳＴ１の反射面２０には、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸとアライメント系ＡＬＧ１の光軸ＳＸａ（前述した指標中心に一致）とを通るＸ軸に沿って、Ｘ軸干渉計１６（図４参照）からの測長軸ＢＩ１Ｘで示される干渉計ビームが照射されている。同様に、ウエハステージＷＳＴ２の反射面２２には、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸとアライメント系ＡＬＧ２の光軸ＳＸｂ（前述した指標マークの中心に一致）とを通るＸ軸に沿って、Ｘ軸干渉計１８（図４参照）からの測長軸ＢＩ２Ｘで示される干渉計ビームが照射されている。そして、Ｘ軸干渉計１６、１８では反射面２０、２２からの反射光をそれぞれ受光することにより、各反射面の基準位置からの相対変位を計測し、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＸ軸方向位置を計測するようになっている。ここで、Ｘ軸干渉計１６、１８は、図３に示されるように、各３つの光軸を有する３軸干渉計であり、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＸ軸方向の計測以外に、ピッチング（Ｙ軸回りの回転（θｙ回転））及びヨーイング（θｚ方向の回転）の計測が可能となっている。各光軸の出力値は独立に計測できるようになっている。
【０１２２】
なお、測長軸ＢＩ１Ｘ、測長軸ＢＩ２Ｘの各干渉計ビームは、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の移動範囲の全域で常に反射面２０，２２に当たるようになっており、従って、Ｘ軸方向については、投影光学系ＰＬを用いた露光時、アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２の使用時等のいずれのときにもウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の位置は、測長軸ＢＩ１Ｘ、測長軸ＢＩ２Ｘの計測値に基づいて管理される。
【０１２３】
また、本実施形態では、図４に示されるように、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸで測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ２Ｘと垂直に交差する測長軸ＢＩ２Ｙを有するＹ軸干渉計１４６と、アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２の光軸ＳＸａ、ＳＸｂで測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ２Ｘとそれぞれ垂直に交差する測長軸ＢＩ１Ｙ、ＢＩ３Ｙをそれぞれ有するＹ軸干渉計１４４，１４８とが設けられている。
【０１２４】
本実施形態の場合、投影光学系ＰＬを用いた露光時のウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２のＹ軸方向位置計測には、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを通過する測長軸ＢＩ２Ｙを有するＹ軸干渉計１４６の計測値が用いられ、アライメント系ＡＬＧ１の使用時等のウエハステージＷＳＴ１のＹ軸方向位置計測には、アライメント系ＡＬＧ１の光軸ＳＸａを通過する測長軸ＢＩ１Ｙを有するＹ軸干渉計１４４の計測値が用いられ、アライメント系ＡＬＧ２使用時等のウエハステージＷＳＴ２のＹ軸方向位置計測には、アライメント系ＡＬＧ２の光軸ＳＸｂを通過する測長軸ＢＩ３Ｙを有するＹ軸干渉計１４８の計測値が用いられる。
【０１２５】
このように、本実施形態では、Ｘ軸干渉計１６、１８及びＹ軸干渉計１４４，１４６，１４８の合計５つの干渉計によって、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＸＹ２次元座標位置を管理する干渉計システムが構成されている。
【０１２６】
これまでの説明からもわかるように、本実施形態では、状況によっては、Ｙ軸干渉計の測長軸がウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の反射面より外れることとなる。すなわち、アライメント位置から露光位置への移動、あるいは露光位置からウエハ交換位置への移動などの際に、Ｙ軸方向の干渉計ビームがウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の反射面に当たらなくなる状態が生じ、制御に用いる干渉計の切り替えが必須となる。かかる点に鑑みて、本実施形態では、干渉計のリセットを行うに際して後述するような工夫をしている。
【０１２７】
勿論、ステージ制御装置３８では、主制御装置９０からの指示に応じ、Ｙ軸干渉計からの干渉計ビームが再度ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の反射面に当たったときには、それまで制御に用いられていなかった測長軸のＹ軸干渉計をリセット（又はプリセット）し、以後、干渉計システムを構成するＸ軸干渉計，Ｙ軸干渉計の計測値のみに基づいてウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の移動を制御する。
【０１２８】
なお、上記Ｙ軸干渉計１４４、１４６、１４８は、図３から明らかなように、各２つの光軸を有する２軸干渉計であり、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＹ軸方向の計測以外に、ローリング（Ｘ軸回りの回転（θｘ回転））の計測が可能となっている。また、各光軸の出力値は独立に計測できるようになっている。
【０１２９】
また、前述の多軸干渉計は４５°傾いてウエハテーブル１８に設置される反射面を介して、投影光学系ＰＬが載置される架台（不図示）に設置される反射面にレーザビームを照射し、投影光学系ＰＬの光軸方向（Ｚ軸方向）に関する相対位置情報を検出するようにしても良い。
【０１３０】
上述のようにして構成された干渉計システムを構成する各干渉計の計測値は、図２に示されるステージ制御装置３８及びこれを介して主制御装置９０に送られるようになっている。ステージ制御装置３８では、主制御装置９０からの指示に応じ、各干渉計の出力値に基づいてウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を前述した各リニアモータを介して制御する。すなわち、本実施形態では、このようにしてウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２は互いに独立にかつ機械的に干渉しない状態でＸＹ２次元方向に駆動される。
【０１３１】
更に、本実施形態では、図示は省略されているが、レチクルＲの上方に、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲ上のレチクルマークと基準マーク板ＦＭ１、ＦＭ２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）方式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、アライメント制御装置８０を介して主制御装置９０に供給されるようになっている。なお、レチクルアライメント顕微鏡の構成は、例えば特開平７−１７６４６８号公報等に開示されているのでここでは詳細な説明については省略する。
【０１３２】
また、図示は省略されているが、投影光学系ＰＬ、アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２のそれぞれには、合焦位置を調べるためのオートフォーカス／オートレベリング計測機構（以下、「ＡＦ／ＡＬ系」という）がそれぞれ設けられている。このように、投影光学系ＰＬ及び一対のアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２のそれぞれに、ＡＦ／ＡＬ系を設けた露光装置の構成は、例えば特開平１０−２１４７８３号公報に詳細に開示されており、公知であるから、ここではこれ以上の説明を省略する。
【０１３３】
制御系は、図２に示されるように、装置全体を統括的に制御する主制御装置９０を中心に、この主制御装置９０の配下にある露光量制御装置７０及びステージ制御装置３８、並びに露光量制御装置７０の配下にある照明制御装置７２、レーザ制御装置７６、及び不図示の搬送系制御装置、Ｃ／Ｄ側制御装置等から構成されている。
【０１３４】
次に、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２における１ロットのウエハに対する並行処理動作（二重露光動作）について、露光装置本体での動作を時系列的に示す図６に沿って、適宜その他の図面を参照しつつ説明する。
【０１３５】
なお、ここでの１ロットのウエハの枚数ｎは、各ウエハ表面にＣ／Ｄ３３内のコータにて塗布される感光剤（化学増幅型レジスト等）の性能を維持できる時間に基づいて設定される。すなわち、１枚のウエハに対して感光剤塗布をしてから現像が行われるまでのすべての動作（搬送動作も含む）が終了するまでの時間が、レジスト性能を維持することが可能な時間を超えないように枚数ｎの値が設定される。本実施形態では１ロットの枚数ｎが２５であるものとして説明する。
【０１３６】
なお、以下の説明では、具体例として、変形照明を用いて図１０（Ｇ）に示されるＬ／Ｓパターン像を得る場合について説明することとする。なお、ここで用いられる変形照明の基本原理等については、特開平４−２７３２４５号公報等に開示されているので、その説明については省略するものとする。
【０１３７】
まず、最初の段階では、開口絞りとして、レチクルのパターン形成面に対してほぼフーリエ変換相当面（例えば照明光学系の瞳面）若しくはその近傍の面における光量分布が、光軸中心から形成すべきＬ／Ｓパターンの周期方向に対称に偏心した位置に中心を有する２つの領域を光が透過し、その他が遮光領域となるような分布となる、図１０（Ａ）に示される開口絞り５９Ａが用いられるものとし、レチクルとして、図１０（Ｂ）に示されるような形成すべきパターンと同様のＬ／ＳパターンＲＰ１が形成されたレチクル（以下、便宜上「第１レチクルＲ１」と呼ぶ）が用いられるものとする。図１０（Ｂ）のハッチング部分はクロム（Ｃｒ）による遮光部分を示し、その他の部分はガラスの光透過部分を示す。なお、上記のような条件で行われる露光動作を、以下においては「第１露光動作」と呼ぶものとする。
【０１３８】
図６のステップ２０１では、レチクル交換（ここではレチクルステージＲＳＴ上にはまだレチクルが載置されていないので、単に上記第１レチクルＲ１のロード）及びレチクルアライメント等の準備動作が行われる。準備動作においては、主制御装置９０の指示の下、図２の照明制御装置７２により、開口絞り５９Ａが照明光の光路上に設定されるように、モータ７４の回転制御を行うなどして照明条件等の露光条件の設定が行われる。
【０１３９】
次いで、ステップ２０２ではウエハステージＷＳＴ１上に第１枚目のウエハＷ１がロードされる。
【０１４０】
これに先立って、ウエハＷ１は、Ｃ／Ｄ３３から搬送経路Ｃ０→Ｃ１→Ｃ２に沿って搬送され、左位置合わせ装置２６Ａのロードアームに保持された状態で待機している。そして、ウエハステージＷＳＴ１が左位置合わせ装置２６Ａの直下の左側ローディング位置に位置決めされた図７の状態で、ロードアームが下降してウエハステージＷＳＴ１上にウエハＷ１をロードする。なお、ここでのウエハステージＷＳＴ１の位置制御は、測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ１Ｙを有する干渉計１６，１４４の計測値に基づいて行なわれる。
【０１４１】
この左側ローディング位置ではアライメント系ＡＬＧ１の真下にウエハステージＷＳＴ１の基準マーク板ＦＭ１が位置するような配置となっている。このため、主制御装置９０では、アライメント系ＡＬＧ１により基準マーク板ＦＭ１上の基準マークＭＫ２を検出する以前に、測長軸ＢＩ１Ｙを有する干渉計１４４のリセットを実行している。
【０１４２】
前記基準マークＭＫ２の検出に際しては、アライメント系ＡＬＧ１によりマークＭＫ２の画像が取り込まれ、その画像信号が図２のアライメント制御装置８０に送られる。アライメント制御装置８０では、この画像信号に所定の処理を施し、その処理後の信号を解析することでアライメント系ＡＬＧ１の指標中心を基準とするマークＭＫ２の位置を検出する。主制御装置９０では、前記マークＭＫ２の位置と測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ１Ｙの干渉計１６，１４４の計測結果とに基づいて測長軸ＢＩ１ＸとＢＩ１Ｙを用いた座標系（以下、適宜「第１ステージ座標系」という）における基準マーク板ＦＭ１上のマークＭＫ２の座標位置を算出する。
【０１４３】
上述したウエハロード、干渉計のリセットに引き続いて、図６のステップ２０４では、ウエハＷ１上の各ショット領域の配列をＥＧＡを使って求めるウエハアライメントが行なわれる。具体的には、干渉計１６，１４４（測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ１Ｙ）により、ウエハステージＷＳＴ１の位置を管理しつつ、設計上のショット配列データ（アライメントマーク位置データ）をもとに、ウエハステージＷＳＴ１を順次移動させつつ、ウエハＷ１上の所定のサンプルショット領域のアライメントマーク（サンプルマーク）位置をアライメント系ＡＬＧ１で計測し、この計測結果と各サンプルマーク計測時の干渉計１６，１４４の計測値とショット配列の設計座標データとに基づいて最小自乗法による統計演算により、全てのショット配列データを演算する。これにより、上記の第１ステージ座標系上で各ショット領域の座標位置が算出される。なお、このＥＧＡの際の各部の動作は主制御装置９０により制御され、上記の演算は主制御装置９０により行なわれる。
【０１４４】
そして、主制御装置９０では、各ショット領域の座標位置から前述した基準マークＭＫ２の座標位置を減算することで、マークＭＫ２に対する各ショット領域の相対位置関係を算出する。
【０１４５】
ウエハステージＷＳＴ１側で、上記のウエハ交換（この場合、ウエハＷ１のロード）、アライメント動作が行なわれている間は、ウエハステージＷＳＴ２側は待機状態となっている。
【０１４６】
この待機状態のウエハステージＷＳＴ２は、図７に示される右側ローディング位置に位置決めされている。なお、ここでの右側ローディング位置は、左側ローディング位置と同様、アライメント系ＡＬＧ２の下に基準マーク板ＦＭ２が位置付けられる位置となっている。勿論、干渉計システムの測長軸ＢＩ３Ｙを有する干渉計１４８のリセット動作は、アライメント系ＡＬＧ２による基準マーク板ＦＭ２上のマークＭＫ２の検出に先立って実行されている。
【０１４７】
次いで、図６のステップ２０６ではウエハステージＷＳＴ１を図７の位置（左側ローディング位置）から図８に示される投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ中心（投影中心）の真下に基準マーク板ＦＭ１上の基準マークが来る位置まで移動する。ここで、図７、図８からも分かるように、移動の途中においては、測長軸ＢＩ１Ｙの干渉計ビームが、ウエハステージＷＳＴ１の反射面２１に入射されなくなるので、アライメント終了後直ちに図８の位置までウエハステージＷＳＴ１を移動させることは困難である。このため、本実施形態では、次のような工夫をしている。
【０１４８】
すなわち、先に説明したように、本実施形態では左側ローディング位置にウエハステージＷＳＴ１がある場合に、アライメント系ＡＬＧ１の真下に基準マーク板ＦＭ１が来るように設定されており、この位置で測長軸ＢＩ１Ｙの干渉計１４４がリセットされているので、この位置までウエハステージＷＳＴ１を一旦戻し、その位置から予めわかっているアライメント系ＡＬＧ１の検出中心と投影光学系ＰＬの光軸（投影中心）との距離（便宜上ＢＬとする）に基づいて、干渉計ビームの切れることのない測長軸ＢＩ１Ｘの干渉計１６の計測値をモニタしつつ、ウエハステージＷＳＴ１を距離ＢＬだけ＋Ｘ側に移動させる。これにより、図８に示される位置までウエハステージＷＳＴ１が移動されることになる。なお、干渉計以外の位置計測装置、例えばリニアエンコーダなどを用いて、Ｙ軸干渉計からの干渉計ビームがウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）に当たらない間のＹ軸方向の位置制御を行うことは可能である。
【０１４９】
そして、主制御装置９０では、一対のレチクルアライメント顕微鏡（図示省略）により露光光を用いて基準マーク板ＦＭ１上のマークＭＫ１，ＭＫ３とそれに対応するレチクル上マークのウエハ面上投影像の相対位置検出を行なう。
【０１５０】
主制御装置９０では、上記の相対位置検出（レチクルアライメント顕微鏡による前記各マーク像の画像信号の取り込み）をするのに先立って、測長軸ＢＩ２Ｙの干渉計１４６をリセットする。リセット動作は、次に使用する測長軸がウエハステージ側面を照射できるようになった時点で実行することができる。
【０１５１】
これにより、測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ２Ｙを用いた座標系（第２ステージ座標系）における基準マーク板ＦＭ２上のマークＭＫ１，ＭＫ３の座標位置と、レチクルＲ１上マークのウエハ面上投影像座標位置が検出される。そして、両者の差により露光位置（投影光学系ＰＬの投影中心）と基準マーク板ＦＭ１上マークＭＫ１，ＭＫ３の座標位置の相対位置関係が求められる。
【０１５２】
主制御装置９０では、先に求めた基準マーク板ＦＭ１上マークＭＫ２に対する各ショットの相対位置関係と、露光位置と基準マーク板ＦＭ１上マークＭＫ１，ＭＫ３座標位置の相対関係より、最終的に露光位置と各ショットの相対位置関係を算出する。その結果に応じて、ウエハＷ１上の各ショットの露光が行なわれることとなる。
【０１５３】
上述のように、干渉計のリセット動作を行なっても高精度アライメントが可能な理由は、アライメント系ＡＬＧ１により基準マーク板ＦＭ１上の基準マークを計測した後、ウエハＷ１上の各ショット領域のアライメントマークを計測することにより、基準マークと、ウエハマークの計測により算出された仮想位置との間隔を同一のセンサにより算出しているためである。この時点で基準マークと露光すべき位置の相対位置関係（相対距離）が求められていることから、露光前にレチクルアライメント顕微鏡により露光位置と基準マーク位置との対応がとれていれば、その値に前記相対距離を加えることにより、Ｙ軸方向の干渉計の干渉計ビームがウエハステージの移動中に切れて再度リセットを行なったとしても高精度な露光動作を行なうことができるからである。
【０１５４】
また、ウエハステージＷＳＴ１がアライメント終了位置から図８の位置に移動する間に、測長軸ＢＩ１Ｙが切れないような場合には、測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ１Ｙの干渉計１６，１４４の計測値をモニタしつつ、アライメント終了後に直ちに、図８の位置までウエハステージＷＳＴ１を直線的に移動させても良いことは勿論である。この場合、ウエハステージＷＳＴ１のＹ軸と直交する反射面２１に投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを通る測長軸ＢＩ２Ｙがかかった時点以後、レチクルアライメント顕微鏡による基準マーク板ＦＭ１上マークＭＫ１，ＭＫ３とそれに対応するレチクル上マークのウエハ面上投影像の相対位置検出より以前のいずれの時点で干渉計のリセット動作を行なうようにしても良い。
【０１５５】
次いで、図６のステップ２０８では、次のようにしてウエハステージＷＳＴ１上のウエハＷ１に対するパターンＲＰ１を用いた露光（パターンＲＰ１の転写）が以下のようにして行われる。
【０１５６】
まず、ステージ制御装置３８が、主制御装置９０から前述したようにして行われたマークＭＫ２に対する各ショットの相対位置関係と、一対のレチクルアライメント顕微鏡（図示省略）による基準マーク板ＦＭ１上マークＭＫ１，ＭＫ３とそれに対応するレチクル上マークのウエハ面上投影像の相対位置検出の結果とに基づいて、前述したＹ軸干渉計１４６、及びＸ軸干渉計１６の計測値をモニタしつつ、ウエハステージＷＳＴ１の駆動系を構成する各リニアモータを制御してウエハの第１ショット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ＷＳＴ１を移動する。
【０１５７】
次に、ステージ制御装置３８では、主制御装置９０の指示に応じて第１レチクルＲ１とウエハＷ１、すなわちレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴ１とのＸ軸方向の相対走査を開始し、両ステージＲＳＴ、ＷＳＴ１がそれぞれの目標走査速度に達し、等速同期状態に達すると、照明ユニットＩＬＵからの紫外パルス光によってレチクルＲ１のパターン領域が照明され始め、走査露光が開始される。上記の相対走査は、前述したＹ軸干渉計１４６とＸ軸干渉計１６及びレチクル干渉計システム３６の測長軸ＢＩ７Ｘ、ＢＩ８Ｘと測長軸ＢＩ６Ｙの計測値をモニタしつつ、ステージ制御装置３８によってレチクル駆動部３０及びウエハステージの駆動系を構成する各リニアモータを制御することにより行われる。
【０１５８】
この走査露光の開始に先立って、両ステージがそれぞれの目標走査速度に達した時点で、露光量制御装置７０では、レーザ制御装置７６に指示してパルス発光を開始させている。このとき、ステージ制御装置３８からの指示に基づき、ブラインド駆動装置３９によって可動レチクルブラインド６４の所定の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、第１レチクルＲ１上のパターン領域外への紫外パルス光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。
【０１５９】
ステージ制御装置３８は、レチクル駆動部３０及びウエハステージの駆動系を構成する各リニアモータを介してレチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴ１を同期制御する。その際、特に上記の走査露光時には、レチクルステージＲＳＴのＸ軸方向の移動速度ＶｒとウエハステージＷＳＴ１のＸ軸方向の移動速度Ｖｗとが、投影光学系ＰＬの投影倍率（１／４倍あるいは１／５倍）に応じた速度比に維持されるように同期制御を行う。
【０１６０】
そして、第１レチクルＲ１のパターン領域の異なる領域が紫外パルス光で逐次照明され、パターン領域全面に対する照明が完了することにより、ウエハ上の第１ショットの走査露光が終了する。これにより、第１レチクルＲ１のパターンが投影光学系ＰＬを介して第１ショットに縮小転写される。
【０１６１】
ここで、前述したパルス発光の開始と同時に、露光量制御装置７０は、ミラー駆動装置７８に指示して振動ミラー５４を駆動させ、第１レチクルＲ１上のパターン領域が完全に照明領域ＩＡＲ（図３参照）を通過するまで、すなわちパターンの全面の像がウエハＷ１上のショット領域に形成されるまで、連続してこの制御を行なうことで２つのフライアイレンズ系５０、５８で発生する干渉縞のムラ低減を行なう。
【０１６２】
また、ブラインド駆動装置３９では、ステージ制御装置３８からの指示に基づき、走査露光終了の直後の第１レチクルＲ１上のパターン領域外への紫外パルス光の照射を防止すべく、可動レチクルブラインド６４の所定のブレードの移動をレチクルステージＲＳＴの移動と同期制御するようになっている。
【０１６３】
上述のようにして、第１ショットの走査露光が終了すると、主制御装置９０からの指示に基づき、ステージ制御装置３８により、ウエハステージの駆動系を構成する各リニアモータを介してウエハステージＷＳＴ１がＸ、Ｙ軸方向にステップ移動され、第２ショットの露光のための走査開始位置（加速開始位置）に移動される。このステッピングの際に、ステージ制御装置３８ではＹ軸干渉計１４６とＸ軸干渉計１６の計測値に基づいてウエハステージＷＳＴ１のＸ、Ｙ、θｚ方向の位置変位をリアルタイムに計測する。この計測結果に基づき、ステージ制御装置３８では、ウエハステージＷＳＴ１のＸＹ位置変位が所定の状態になるようにウエハステージＷＳＴ１の位置を制御する。また、ステージ制御装置３８ではウエハステージＷＳＴ１のθｚ方向の変位の情報に基づいてレチクル駆動部３０を制御し、そのウエハ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（レチクル微動ステージ）を回転制御する。
【０１６４】
そして、主制御装置９０の指示に応じて、ステージ制御装置３８、露光量制御装置７０により、上述と同様に各部の動作が制御され、ウエハ上の第２ショットに対して上記と同様の走査露光が行われる。
【０１６５】
このようにして、ウエハ上のショットの走査露光と次ショット露光のためのステッピング動作とが繰り返し行われ、ウエハ上の露光対象ショットの全てにレチクルＲ１のパターンＲＰ１が順次転写される。
【０１６６】
なお、上記走査露光中にウエハ上の各点に与えられるべき積算露光量の制御は、主制御装置９０により、露光量制御装置７０又はステージ制御装置３８を介して、光源４０の発振周波数（パルス繰り返し周波数）、光源４０から出力される１パルス当たりのパルスエネルギ、エネルギ粗調器４８の減光率、及びウエハステージとレチクルステージとの走査速度の少なくとも１つを制御することにより行われる。
【０１６７】
さらに、主制御装置９０では、例えば、走査露光時にレチクルステージとウエハステージの移動開始位置（同期位置）を補正する場合、ステージ制御装置３８に対して補正量に応じたステージ位置の補正を指示する。
【０１６８】
このように、図６のステップ２０８において、ウエハステージＷＳＴ１上のウエハに対する露光（レチクルＲ１を用いた第１露光動作）が行われている間に、ウエハステージＷＳＴ２側では、ステップ３０２，３０４において、右側ローディング位置にてウエハステージＷＳＴ１の場合と同様にしてウエハＷ２のロード及びウエハアライメントが行われる。
【０１６９】
この場合のウエハステージＷＳＴ２の位置制御は、測長軸ＢＩ２Ｘ、ＢＩ３Ｙの干渉計１８，１４８の計測値に基づいて行なわれる。
【０１７０】
そして、２つのウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２上で並行して行なわれる露光動作と、ウエハ交換・アライメント動作とは、先に終了したウエハステージ（図７ではウエハステージＷＳＴ２）が待ち状態となり、両方の動作が終了した時点でステップ２１０及びステップ３０６において、図９に示される位置までウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２が移動される。
【０１７１】
そして、上記ステップ２０８にて露光動作が終了した側のウエハステージＷＳＴ１では、ステップ２１２において、左側ローディング位置でウエハ交換（ウエハＷ１→ウエハＷ３）が行われ、上記ステップ３０４にてアライメント動作が終了した側のウエハステージＷＳＴ２上のウエハＷ２に対しては、ステップ３０８において、投影光学系ＰＬの下で第１露光動作が行なわれる。このときのウエハステージＷＳＴ２の位置制御は、測長軸ＢＩ２Ｘ、ＢＩ２Ｙの干渉計１８，１４６の計測値に基づいて行われる。ここでも、測長軸ＢＩ２Ｙを有する干渉計１４６のリセットを前述と同様にして行うこととしている。
【０１７２】
ここで、ステップ２１２において、ウエハステージＷＳＴ１上からアンロードされたウエハＷ１は、前述した図５（Ａ）に示される搬送経路Ｃ３及びＣ４に沿ってＦＯＵＰ４７内に搬送（搬入）される。
【０１７３】
その後、ステップ３０８において、ウエハステージＷＳＴ２上のウエハＷ２に対する第１露光動作が行われている間に、他方のウエハステージＷＳＴ１では、ステップ２１４において、ウエハＷ３に対するウエハアライメントが実行される。
【０１７４】
そして、ウエハステージＷＳＴ２における露光動作が終了すると、ステップ２１６及びステップ３１０において両ウエハステージの移動（スイッチング）が行われ、引き続き、ウエハＷ３への第１露光動作（ステップ２１８）及びウエハステージＷＳＴ２におけるウエハ交換（Ｗ２→Ｗ４）、ウエハアライメント（ステップ３１２，３１４）が並行して行なわれる。この場合においても、ウエハステージＷＳＴ２上からアンロードされたウエハＷ２は、搬送経路Ｃ３’及びＣ４に沿ってＦＯＵＰ４７内に搬送（搬入）される。
【０１７５】
その後、２つのウエハステージを用いた並行処理が繰り返し行われる。そして、ウエハステージＷＳＴ１にて第１露光が行われた奇数番目のウエハが搬送経路Ｃ３及びＣ４に沿ってＦＯＵＰ４７内に搬入され、ウエハステージＷＳＴ２にて第１露光が行われた偶数番目のウエハが、搬送経路Ｃ３’及びＣ４に沿ってＦＯＵＰ４７内に搬入される。
【０１７６】
そして、上記動作が繰り返され、ウエハステージＷＳＴ２側で、ステップ３１６においてウエハＷ２４に対する露光が行われている間に、ウエハステージＷＳＴ１側では、ステップ２２０，２２２において、ウエハＷ２３がウエハＷ２５に交換されるとともに、ウエハＷ２５のウエハアライメントが行われる。
【０１７７】
更に、ステップ２２４及び３１８にて両ウエハステージの移動、すなわちスイッチングが行われ、ウエハステージＷＳＴ２が右側ローディング位置に位置した段階で、ステップ３２０において、ウエハステージＷＳＴ２上からウエハＷ２４がアンロードされる。その後、ウエハステージＷＳＴ２は待機する。
【０１７８】
一方、ウエハステージＷＳＴ１側では、１ロットの最後のウエハＷ２５に対する第１露光動作がこれまでと同様に行われる。そして、露光終了後は、ステップ２２８において、ウエハステージＷＳＴ１が、左側ローディング位置に移動され、ステップ２３０においてウエハＷ２５がアンロードされる。
【０１７９】
以上のようにして、１ロット（＝２５枚）のウエハに対する第１露光が終了すると、次のステップ４００では、第２露光動作が終了したか否かが判断される。ここでは、まだ第１露光が終了したのみなので、判断は否定され、ステップ２０１に戻る。
【０１８０】
このステップ２０１では、レチクル交換及び第２露光動作を行うために必要な準備動作が以下のようにして行われる。
【０１８１】
ここでの準備動作では、主制御装置９０は、不図示のレチクル搬送系に対し、レチクルステージＲＳＴ上のレチクル交換及びレチクルアライメントの開始を指示するとともに図２の照明制御装置７２に対して照明条件の変更を指示する。
【０１８２】
ところで、ここまでに行われた第１露光動作において、例えば、ウエハ上に塗布されたレジストとして、光の当たらない部分にレジスト像が残るポジレジストを用いているものとすると、図１０（Ｃ）に示されるパターン像Ｐ１が現像後に残ることになる（但し、本実施形態の場合は、二重露光が終了するまでは、現実には現像は行われない）。この場合、パターンＲＰ１の周期方向については、高解像度且つ大焦点深度でパターンＲＰ１を用いた露光（パターンＲＰ１の像の転写）を行うことができ、パターン像Ｐ１はその周期方向については良好な像となるが、パターン像Ｐ１の両端部では、図１０（Ｃ）に示されるように、この部分のパターンを解像するための上下方向や斜め方向からの照明がないことから、パターン像が著しく劣化することになる（エッジ部がだれてテーパー状となる）。
【０１８３】
そこで、本実施形態では、上述した第１露光動作による２光束干渉条件による露光終了後、次の第２露光動作により像が劣化している部分（パターンの両端部）を除去することにより、中央部分の良好なパターン像を有効に利用することとしている。
【０１８４】
すなわち、第２露光動作においては、開口絞りとして、図１０（Ｄ）に示されるように、レチクルのパターン形成面に対してほぼフーリエ変換相当面若しくはその近傍の面における光量分布が、光軸中心から図１０（Ａ）の場合と直交する方向に対称に偏心した位置に中心を有する２つの領域を光が透過し、その他が遮光領域となるような分布となる開口絞り５９Ｂを用い、また、レチクルとして図１０（Ｅ）に示されるような形成すべきパターンと直交する方向に所定間隔を隔てて配置された２本の孤立ラインからなるパターンＲＰ２が形成されたレチクル（以下、説明の便宜上「第２レチクルＲ２」と呼ぶ）を用いることとしている（なお、図１０（Ｅ）のハッチング部分はクロム（Ｃｒ）による遮光部分であり、その他の部分はガラスの光透過部分である）。なお、第２露光動作において、レチクルＲ２上のパターンＲＰ２は第１露光動作で形成されるであろう仮想的なＬ／Ｓパターン像の両端部を除去可能な位置に配置される。
【０１８５】
従って、不図示のレチクル搬送系は、主制御装置９０の指示に基づいて、レチクルステージＲＳＴ上の第１レチクルＲ１と第２レチクルＲ２とを交換し、照明制御装置７２は、主制御装置９０の指示に基づいて、開口絞り５９Ｂが照明光の光路上に設定されるように、モータ７４の回転制御を行うなどして照明条件等の露光条件の変更を行う。
【０１８６】
なお、上記のようにして第２露光動作のための準備動作が行われている間に、先に第１露光動作が終了し、ＦＯＵＰ４７内に収容されていた第１枚目のウエハＷ１がＦＯＵＰ４７内からウエハステージＷＳＴ１に向けて、搬送経路Ｃ５及びＣ２に沿った搬送動作が開始される。
【０１８７】
そして、上記第２露光動作のための準備動作が終了すると、ステップ２０２においてウエハステージＷＳＴ１上にウエハＷ１がロードされ、ステップ２０４においてウエハＷ１に対するウエハアライメントが行われる。この第２露光動作に先立って行われるアライメント動作においては、第１露光動作に先立って行われたアライメント動作において選択されたショット領域及び該ショット領域に付設されたアライメントマークと同一のショット領域及びマークを選択することとしている。以降のウエハについても同様である。
【０１８８】
そして、第１露光動作の場合と同様に、ウエハステージＷＳＴ１がステップ２０６において投影光学系ＰＬの直下に移動されると、次のステップ２０８にてウエハステージＷＳＴ１上に載置されているウエハＷ１に対する第２露光動作が開始される。この第２露光動作においては、各ウエハについて、複数のショット領域のそれぞれを露光する際の走査方向を、第１露光における各ショット領域に対する走査方向と一致させることとしている。
【０１８９】
一方、ウエハステージＷＳＴ２側では、ステップ３０２、３０４においてウエハＷ２のロード及びウエハアライメントが行われる。
【０１９０】
その後、ウエハＷ１上の全ショット領域への露光が終了すると、ステップ２１０，３０６において、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２のスイッチングが行われ、一方のウエハステージＷＳＴ２上のウエハＷ２に対しては第２露光動作が行われ、他方のウエハステージＷＳＴ１は左側ローディング位置に移動され、その位置でウエハ交換が行なわれる。ここで、アンロードされたウエハＷ１は、図５（Ｂ）の搬送経路Ｃ３、Ｃ６及びＣ７に沿って搬送され、Ｃ／Ｄ３３内に搬入され、Ｃ／Ｄ３３内の現像装置（デベロッパ）によりウエハＷ１の現像が行われる。
【０１９１】
その後は、（ｉ）使用するレチクルがレチクルＲ２であること、（ｉｉ）露光対象のウエハがＦＯＵＰ４７内に収容された、すでに第１露光動作の終了しているウエハであること、（ｉｉｉ）第２露光動作が終了したウエハはＣ／Ｄ３３に向け搬送経路Ｃ３（又はＣ３’）、Ｃ６及びＣ７に沿って搬送されること、を除いて、第１露光動作と同様に２つのウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を用いた並行処理動作が行われる。
【０１９２】
このようにして、ステップ２３０にて１ロットの最後のウエハＷ２５がウエハステージＷＳＴ１上からアンロードされると、ステップ４００にて第２露光動作が終了したか否かの判断がなされる。そして、ここでの判断が肯定されると一連の処理を終了する。
【０１９３】
なお、上の説明では、ステップ２０１のレチクル交換・準備動作が終了した後に、ウエハロード及びウエハ交換を行うこととしたが、これに限らず、レチクル交換・準備動作が終了する以前からウエハＷ１をロードし、かつウエハアライメントも行うことがスループット向上の観点からは望ましい。
【０１９４】
このように、第２露光動作において、第１露光動作と同様の２光束干渉条件の下で第２レチクルＲ２を用いて走査露光が行われると、仮に光の当たった部分にレジスト像が残るネガレジストを使用している場合には、図１０（Ｆ）に実線で示されるようなパターン像Ｐ１が現像後に残る筈である。しかし、本実施形態の場合はポジレジストが使われているため、レチクルパターンＲＰ２が除去パターンとして機能して、図１０（Ｆ）に示されるように、破線で示されるパターン像Ｐ１の両端部に対して、パターン像Ｐ２が重ね合わせ露光される結果、パターン像Ｐ１の露光不良部分が除去され、露光後に現像して得られる最終的なパターン像は、図１０（Ｇ）に示されるような、エッジ部の鮮明なレジストパターン像となる。なお、ここでは、ポジレジストを用いて残しのＬ／Ｓを形成したが、残しの孤立ラインも同様の方法で形成することができる。
【０１９５】
なお、ネガレジストを用いて、上記第１露光動作及び第２露光動作と同様のことを行えば、貫きのＬ／Ｓや貫きの孤立ラインを形成することも可能となる。
【０１９６】
以上説明した、第１露光動作、第２露光動作と同様に、形成すべきパターンを所定方向のラインパターンと、これと直交する方向のラインパターンとの少なくとも２種類のラインパターンに分けて、それぞれのパターンを同一又は別々のレチクルにそれぞれ形成したものを用意し、主制御装置９０によりモータ７４を介して開口絞り５９Ａ、５９Ｂを切り換えて、第１露光工程、第２露光工程と同様の重ね合わせ露光を行うことにより、例えば、２次元格子状のパターン像を形成することも可能である。
【０１９７】
なお、１ロットのウエハに対する２重露光が終了する以前に、次のロット先頭のウエハをＣ／Ｄ内から搬送し始めることとしても良い。
【０１９８】
以上、説明してきた露光方法を採用した場合について、具体的に説明する。すなわち本実施形態の二重露光においては、所定枚数のウエハに対する第１露光動作（ウエハ交換・ウエハアライメントとの並行処理動作）を行った後に、レチクル交換、レチクルアライメントを一度だけ行い、その後、所定枚数のウエハに対する第２露光動作（ウエハ交換・ウエハアライメントとの並行処理動作）を行うというシーケンスが採用されている。このため、露光が行われていない時間としては、両ウエハステージのスイッチングに要する時間とレチクル交換・レチクルアライメントなどの準備動作に要する時間のみとなっている。すなわち、１枚のウエハに対する１回の露光に要する時間をＴ１、スイッチングに要する時間をＴ５、ウエハの１ロット（所定枚数）をｎ枚、レチクル交換、レチクルアライメントに要する時間をＴ２とすると、１枚あたりのウエハの露光に要する時間は（Ｔ１＋Ｔ５）×２＋（Ｔ２／ｎ）×２と表すことができるので、スループットＴＰ５は次式（５）として表すことができる。
【０１９９】
ＴＰ５＝３６００／（（Ｔ１＋Ｔ５）×２＋（Ｔ２／ｎ）×２） …（５）
【０２００】
ここで、各時間について前述した従来技術の説明に用いた値と同一の値を用いることとすると、Ｔ１＝２０（ｓｅｃ）、Ｔ２＝２０（ｓｅｃ）、Ｔ５＝５（ｓｅｃ）であるので、上式（５）よりスループットＴＰ５は７０枚程度となる。これは、前述した従来技術の、１つのウエハステージを用いて二重露光する場合（スループットＴＰ２＝５０枚）と比べて、スループットが４０％程度向上することになる。
【０２０１】
ここで、例えば１ロット（本実施形態の「所定枚数」）を２５枚に設定した場合に、第１枚目から第２５枚目までの第１露光が終了するまでに要する時間は、
Ｔ２＋（Ｔ１＋Ｔ５）×２５
＝２０＋（２０＋５）×２５＝６４５（秒） …（６）
であるから、第２露光が終了するまでに要する時間（６４５秒）を合わせても全露光に要する時間は２２分程度である。
【０２０２】
具体例を挙げると、ＡｒＦエキシマレーザを光源とする露光装置で使用されるレジストは通常の露光装置内のクリーン度で数時間程度、その性能を維持することが可能とされている。従って、本実施形態のような二重露光を行っても、その途中にレジストが劣化することは殆ど無いので、最終製品であるデバイスへの悪影響が生じるようなことは殆ど無い。
【０２０３】
また、将来的には、Ｆ２レーザを露光光源とした露光装置の導入も検討されているが、このような露光装置を導入するにあたっても、上式（６）に従って、露光装置内部のクリーン度を、レジストが３０分間性能を維持できる程度のクリーン度に維持しておけば、万が一突発的なエラーが発生した場合であっても、１ロット＝２５枚のウエハに対して本実施形態と同様の二重露光を行うことができる。
【０２０４】
図１１には、種々の露光装置において、１ロットあたりのウエハ枚数を変化させたときのスループットの変化をシミュレーションした結果がグラフにて示されている。この図１１においては各曲線Ｌに付された添え字のうち、Ｒの後のローマ数字（Ｉ又はＩＩ）はレチクルステージ上にレチクルを同時に載置可能な枚数を示し、Ｗの後のローマ数字（Ｉ又はＩＩ）は露光装置内に設けられたウエハステージの数を示している。（従って、例えばＬ（ＲＩ−ＷＩＩ）は、レチクルステージＲＳＴ上に１枚のレチクルを載置可能でウエハステージを２つ備える露光装置のスループットの変化を示す）また、曲線Ｌｎは本実施形態の露光装置のスループットの変化を示すものである。
【０２０５】
この図１１から分かるように、いずれの露光装置においても、スループットは殆ど同様の変化を示すが、本実施形態の露光装置のスループットは、同型の露光装置Ｌ（ＲＩ−ＷＩＩ）と比較して、格段にスループットが向上しているのが分かる。
【０２０６】
また、図１１からは、いずれの装置であっても、１ロットのウエハの枚数が多くなる程、スループットが向上しているが、逆に１ロットのウエハの枚数が少ないと、いずれの装置を用いても、殆どスループットは変わらない。すなわち、スループットを向上するためには、なるべく１ロットのウエハの枚数を多くすることが望ましい。しかし、１ロットが何百、何千となるような場合（ＤＲＡＭ等を処理する場合）には、ＦＯＵＰ４７内に全てのウエハを保管できない状況が生じることになるし、各ウエハに対する露光時間が非常に長い場合（チップ数が極端に多い場合）やレジストの性能維持時間が短い場合等には、レジスト性能維持時間に応じて１ロットの枚数の上限が決まってしまう。
【０２０７】
すなわち、露光装置内のクリーン度に応じて変化するレジストの性能を維持することが可能な時間や、ＦＯＵＰ４７内に収納可能なウエハ枚数等を考慮して、前述した式（６）に従って１ロットの枚数をできるだけ多く設定することにより、スループットを最大限に向上することが望ましい。
【０２０８】
これを実現するための手段としては、例えば、主制御装置９０にキーボード等の入力装置を接続しておき、オペレータによって、入力装置を介して入力されたレジストの性能維持時間と、予め入力されていたＦＯＵＰ４７の収納可能枚数等に基づいて、主制御装置９０が、１ロットのウエハに対するレジスト塗布から現像までの時間内にレジスト性能維持時間が収まるように、１ロットの枚数を決定するようにすれば良い。このように１ロットの枚数を制御すれば、様々な条件の変更があったとしても、露光精度やスループットを低下させないような管理を行うことが可能である。
【０２０９】
一方、図１２には、１ロットを２５枚に設定した場合に、レチクルステージの最高速、加速度及びウエハステージの最高速、加速度が異なる露光装置それぞれについて、各ステージの構成を変更したときのスループットの変化と、従来技術で説明した１つのウエハステージを備える露光装置を用いた二重露光のスループット（４９枚とする）からのスループットの向上率が表にて示されている。ここでの各ステージの構成の変更は、レチクルステージ上に一時に載置可能な枚数（１枚（図１２では「ＲＩ」と示す）又は２枚（図１２では「ＲＩＩ」と示す））や、ウエハステージの数（１つ（図１２では「ＷＩ」と示す）又は２つ（図１２では「ＷＩＩ」と示す））を変更することとしている。なお、本実施形態のシーケンスを用いた場合については、二重線で囲まれた最下段に示されている。
【０２１０】
また、図１３には、図１２のスループットの向上率がグラフにて示されている。
【０２１１】
これらの結果からは、図１３のグラフに示されるように、いずれの装置においても、本実施形態と同様の手法で二重露光を採用するのが、最も高スループットとなることが分かった。
【０２１２】
以上詳細に説明したように、本実施形態の露光方法によると、ｎ枚のウエハに対して第１露光が順次行われ、しかる後、いずれのウエハも現像されない状態で、第１枚目のウエハから第ｎ枚目のウエハに対して第２露光が順次行われる。このため、第１露光と第２露光とで照明条件その他の露光条件の変更が必要な場合には、１回のみ露光条件の変更を行えば良いので、１枚のウエハの露光が終了する毎に露光条件を変更する場合のように、その露光条件の切り替え時間の律束を受けることがない。従って、特に第１露光と第２露光との間で行われる露光条件の変更に時間を要する場合などに、スループットの向上が可能となる。
【０２１３】
また、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴ１及びＷＳＴ２のダブルステージを用いて露光動作とウエハ交換及びウエハアライメントとが並行して連続的に行われる。このようなダブルステージにあっては、露光時間の短縮にほぼ比例してスループットが大きくなるので、ウエハ交換やウエハアライメント時間の制約を受ける露光装置と比べて、スループットの向上効果が大きい。
【０２１４】
また、本実施形態では、１ロットの枚数が各ウエハ上に塗布される感光剤（化学増幅型レジスト等）の性能を維持できる時間に基づいて設定されているので、１ロットのウエハに対する第１露光を行い、その後第１露光が行われたウエハに対して第２露光を行うこととしても、感光剤が劣化していないので、最終製品であるデバイスの歩留まりを低下させる原因とはならない。
【０２１５】
また、本実施形態では、同一のウエハに対する第１露光及び第２露光を同一のウエハステージ上で行うこととしているので、例えばウエハステージの相違に起因する第１パターンと第２パターンとの重ね合わせ誤差の発生を防止することができる。
【０２１６】
また、本実施形態では、前記各ウエハについて、第１露光に先立って行われるウエハのアライメント時に選択したショット領域及び該ショット領域に付設されたアライメントマークを、第２露光に先立って行われるウエハのアライメント時にも選択することとしているので、アライメントマークの形状誤差に起因するウエハの位置計測誤差を極力小さくすることが可能となる。
【０２１７】
また、各ウエハについて、複数のショット領域のそれぞれを走査露光方式で第１露光を行った場合の走査方向と、第２露光を行う際の走査方向とを一致させることとしたので、より転写誤差の少ない露光を行うことができる。
【０２１８】
また、本実施形態のリソグラフィシステムによると、露光装置により複数のウエハに対する多重露光を高スループットで行うことができるので、コータ・デベロッパ内でウエハに対する感光剤の塗布、及び露光済みのウエハの現像を行うことにより、リソグラフィ工程における一連の処理を、ウエハを外気に触れさせることなく、行うことが可能となる。従って、塵等の混入を防止した状態でリソグラフィ工程における一連の処理を高効率で行うことができ、結果的にスループット及び歩留まりの両面で、デバイスの生産性を向上させることが可能になる。
【０２１９】
なお、前述した１ロットの枚数ｎに代えて、又はこれとともにＦＯＵＰ４７におけるウエハの保管時間を、各ウエハ上に塗布される感光剤（化学増幅型レジスト等）の性能を維持できる時間に基づいて設定することとしても良い。
【０２２０】
また、本実施形態の露光装置においては、レチクルステージＲＳＴには１枚のレチクルのみ載置可能であれば良いので、ユーザによって、多重露光を行なわない場合、あるいは多重露光と一重露光とを併用する場合等であっても、複数枚のレチクルを載置可能なレチクルステージを搭載する場合に比べ、レチクルステージ、ひいては露光装置が不必要に大型しないので、コストの低減及びフットプリントの狭小化を図ることができる。
【０２２１】
更に、従来のように露光装置のスループットを向上させるために、レチクルのクイックアライメント等を行う場合と比べ、精度劣化が殆どないことや、ダブルレチクルステージを搭載する必要がなく、照明条件の切り替えも高速で行う必要がないことも、コストパフォーマンス上大きなメリットとなる。
【０２２２】
また、照明条件の変更等において変更に関与する各部の摩擦による擦り減り及びモータの消耗等を低減することができ、露光装置各部の故障発生の低減、及び寿命が短くなるのを極力抑制することができる。
【０２２３】
また、ウエハ１枚ごとにレチクルを高速交換する場合には、２枚が限界であって、ウエハ１枚毎に３枚のレチクルを高速で交換するためには、複雑な機構を設ける必要がある。しかしながら、本発明ではロット単位で、レチクルを交換すれば良いので、三重露光を行なう場合であっても特別な機構を設ける必要は無く、低コストで、高スループットを得ることが可能となる。
【０２２４】
なお、二重露光に限らず、三重露光以上の多重露光を行う場合には、第２露光に続いて、いずれのウエハも現像されることなく、ｎ枚のウエハに対して第３露光、第４露光、……を、上記と同様にして行えば良い。この場合にも、１ロットの枚数を感光剤の性能を維持できる時間に基づいて設定することとすれば、これまで説明したのと同様の効果を得ることができる。
【０２２５】
なお、上記実施形態では、第１露光と第２露光とで異なるパターンを用いることとしたが、第１露光と第２露光とで同一のパターンを用いることとしても良い。
【０２２６】
なお、上記実施形態では、２つのウエハステージを有するダブルステージ（ツインステージ）タイプの露光装置を用いることとしたが、シングルステージタイプの露光装置を用いることとしても良い。
【０２２７】
なお、上記実施形態では多重露光といわゆる変形照明法（例えばＳＨＲＩＮＣ：Ｓｕｐｅｒ Ｈｉｇｈ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｂｙ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）とを組み合わせて用いる露光方法を採用したが、これに限らず、一般的な多重露光方法を採用することとしても良い。
【０２２８】
なお、１ロットのウエハに対する二重露光を第１レチクル→第２レチクルの順に行った後、次のロットのウエハに対する二重露光では第２レチクル→第１レチクルの順に行うようなシーケンスを採用すれば、更なるスループットの向上を図ることが可能である。
【０２２９】
なお、上記実施形態では、バッファとして、ＦＯＵＰ４７を用いることとしたが、これに限らず、基板処理システム内部に予め設けられた内部バッファを用いることとしても良い。この場合、本体チャンバ１５２内、ウエハ中継部４９を構成するチャンバ６１内、インタフェース部３１を構成する筐体１５６内、及びＣ／Ｄ３３を構成するチャンバ１５４内のいずれに設けることとしても良い。また、ＦＯＵＰ４７を用いる場合には、インタフェース部３１に設けるのみならず、Ｃ／Ｄ３３内や露光装置１０に設けることとしても良い。
【０２３０】
また、上記実施形態では、スキャニング・ステッパに本発明が適用された場合について説明したが、これに限らずステッパ等の静止型露光装置にも本発明は適用することができる。また、露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。
【０２３１】
また、上記実施形態の露光装置の光源は、Ｆ２レーザ光源、ＡｒＦエキシマレーザ光源、ＫｒＦエキシマレーザ光源などの紫外パルス光源に限らず、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）などの輝線を発する超高圧水銀ランプを用いることも可能である。この他、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。また、投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでも良い。
【０２３２】
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、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置によりレチクルのパターンをウエハに転写するステップ、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）、検査ステップ等を経て製造される。
【０２３３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の露光方法によれば、複数枚の基板に対する多重露光に際してのスループットの向上を図ることができるという効果がある。
【０２３４】
本発明の露光装置によれば、複数枚の基板に対する多重露光に際してのスループットの向上を図ることができるという効果がある。
【０２３５】
本発明の基板処理システムによれば、スループット及び歩留まりの両面で、デバイスの生産性を向上させ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】本発明に係る基板処理システムを示す概略平面図である。
【図２】図１の露光装置本体の全体構成を、光源とともに概略的に示す図である。
【図３】２つのウエハステージとレチクルステージと投影光学系とアライメント系の位置関係を示す斜視図である。
【図４】ウエハステージの駆動系の構成を示す平面図である。
【図５】図５（Ａ）、図５（Ｂ）は、ウエハ搬送動作を説明するための図である。
【図６】露光装置本体における同時並行処理を時系列的に示す流れ図である。
【図７】２つのウエハステージを用いた同時並行処理を説明するための図（その１）である。
【図８】２つのウエハステージを用いた同時並行処理を説明するための図（その２）である。
【図９】２つのウエハステージを用いた同時並行処理を説明するための図（その３）である。
【図１０】図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）は、第１露光動作における開口絞り、レチクルパターン、及び該パターンを用いて露光した場合の予想形成パターンをそれぞれ示す図であり、図１０（Ｄ）〜図１０（Ｆ）は、第２露光動作における開口絞り、レチクルパターン、及び該パターンを用いて露光した場合の予想形成パターンをそれぞれ示す図であり、図１０（Ｇ）は、二重露光の結果形成される完成パターンを示す図である。
【図１１】種々の露光装置において、１ロットのウエハ枚数を変化させたときのスループットの変化をシミュレーションした結果を示すグラフである。
【図１２】１ロットを２５枚に設定した場合に、レチクルステージの最高速、加速度及びウエハステージの最高速、加速度が異なる露光装置それぞれについて、各ステージの構成を変更したときのスループットの変化と向上率を示す表である。
【図１３】図１２のスループットの向上率を示すグラフである。
【符号の説明】
１０…露光装置、１１…ウエハローダ系（搬送装置の一部）、３１…インタフェース部、３３…コータ・デベロッパ、３７…第２ウエハ搬送系（搬送装置の一部）、４７…ＦＯＵＰ（バッファ）、９０…主制御装置（制御装置）、２００…基板処理システム、ＲＰ１…パターン（第１パターン）、ＲＰ２…パターン（第２パターン）、Ｗ１〜Ｗ２５…ウエハ（基板）、ＷＳＴ１，ＷＳＴ２…ウエハステージ（基板ステージ）。
【発明の属する技術分野】
本発明は露光方法及び露光装置、並びに基板処理システムに係り、更に詳しくは、単一の露光装置を用いてｎ枚（ｎは２以上の整数）の基板に対してそれぞれ多重露光を行う露光方法及び該露光方法の実施に好適な露光装置、並びに該露光装置を含んで構成される基板処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体素子、液晶表示素子等を製造するリソグラフィ工程では、半導体素子等の高集積化、及びウエハ等の基板やマスクあるいはレチクル（以下、「レチクル」と総称する）の大型化などに伴い、スループットを重視する観点から、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）、あるいはこのステッパを改良したステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）などの逐次移動型の投影露光装置が、主として用いられている。
【０００３】
また、最近においては、所望のパターンを高解像度かつ大焦点深度で露光すべく、例えば、特開平１０−２０９０３９号公報等に記載されるように、二重露光等の多重露光を行う方法が注目されている。上記公報には、多重露光といわゆる変形照明法（例えばＳＨＲＩＮＣ：Ｓｕｐｅｒ Ｈｉｇｈ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｂｙ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）とを組み合わせて用いる露光方法が開示されている。
【０００４】
二重露光法を、例えば従来の露光装置、すなわちウエハを保持して移動するウエハステージ及びレチクルを保持して移動するレチクルステージをともに１つずつ具備する露光装置で行う場合、ａ．露光対象のウエハに対する第１露光（第１回目の露光）、ｂ．第１露光用のレチクルから第２露光（第２回目の露光）用のレチクルへの交換及びレチクルアライメント、ｃ．露光対象のウエハに対する第２露光、ｄ．第２露光用のレチクルから第１露光用のレチクルへの交換及びレチクルアライメント並びにウエハ交換及びウエハアライメントを、繰り返し行う処理シーケンスが採用されることとなる。
【０００５】
このような処理シーケンスを採用した場合に、１つのパターンを１枚のウエハに転写するための露光に要する時間（第１露光時間又は第２露光時間）をＴ１、レチクル交換及びレチクルアライメントに要する時間をＴ２、ウエハ交換に要する時間をＴ３、ウエハアライメント時間をＴ４とすると、この露光装置のスループットＴＰ１は、次式（１）のように表すことができる。
【０００６】
ＴＰ１＝３６００／（Ｔ１×２＋Ｔ２＋ｍａｘ（Ｔ３＋Ｔ４，Ｔ２））…（１）
【０００７】
なお、ｍａｘ（Ｔ３＋Ｔ４，Ｔ２）はＴ３＋Ｔ４，Ｔ２のいずれか大きい方という意味である。
【０００８】
かかる処理シーケンスを採用した二重露光法は、ロット毎に１回のみレチクル交換及びレチクルアライメントを行う通常露光のスループットＴＰｇ＝３６００／（（Ｔ２／ｎ）＋Ｔ１＋Ｔ３＋Ｔ４）に比べて、そのスループットが極めて低いというデメリットがある。なお、ｎは１ロットのウエハの枚数である。
【０００９】
ここで、例えば上式（１）のｍａｘ（Ｔ３＋Ｔ４，Ｔ２）＝Ｔ２と仮定した場合に、第１番目のウエハに対して「第１レチクル→第２レチクル」という順序でそれぞれのレチクルのパターンの転写を行った後、第２番目のウエハに対して「第２レチクル→第１レチクル」という順序でそれぞれのレチクルのパターンの転写を行う処理シーケンス、すなわちウエハ毎に用いるレチクルの順序を変更するシーケンスを採用することができる。かかる場合には、レチクル交換回数の削減によるレチクル交換時間の短縮、ひいてはスループットの向上が可能となる。この処理シーケンスを採用した場合のスループットＴＰ２は次式（２）のように表される。
【００１０】
ＴＰ２＝３６００／（Ｔ１×２＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４） …（２）
【００１１】
ここで、例えばＴ１＝２０（ｓｅｃ）、Ｔ２＝２０（ｓｅｃ）、Ｔ３＋Ｔ４＝１２（ｓｅｃ）とすると、スループットＴＰ２は上式（２）よりＴＰ２＝５０（枚）となる。従って、この場合においても、上記通常露光のスループット（ＴＰｇ＝１０９枚（１ロットの枚数ｎ＝２５で計算した場合））と比べ、半分以下のスループットしか得られず、十分なコストパフォーマンスを得ることができなかった。
【００１２】
一方、二重露光でない通常の露光については、ウエハステージを２つ用意し、２つのウエハステージにて、露光動作（時間Ｔ１）と、ウエハ交換（時間Ｔ３）及びウエハアライメント（時間Ｔ４）とを同時並行処理し、スループットを向上させるというコンセプトが提案されている。ここで、露光に用いられるウエハステージを一方のステージから他方のステージへスイッチングする時間をＴ５とすると、スループットＴＰ３は次式（３）のように表すことができる。
【００１３】
ＴＰ３＝３６００／（（Ｔ２／ｎ）＋Ｔ１＋Ｔ５） …（３）
【００１４】
ここで、Ｔ５＝５（ｓｅｃ）とするとスループットＴＰ３＝１４０（枚）となり、スループットが飛躍的に向上することになる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
一方、上記の如き２つのウエハステージを有する露光装置を用いて二重露光を行う場合には、ウエハ１枚毎に１回のレチクル交換及びレチクルアライメントを行わなければならず、この場合のスループットＴＰ４は次式（４）として表される。
【００１６】
ＴＰ４＝３６００／（Ｔ２＋Ｔ１×２＋Ｔ５） …（４）
【００１７】
この場合、スループットＴＰ４＝５５（枚）程度となり、ウエハステージを２つ用いる効果が殆ど無く、コストパフォーマンス上もメリットが少ない。
【００１８】
これらを改善する従来技術としては、例えばレチクル交換及びレチクルアライメント時間Ｔ２を短縮しようとの観点から、交換が２回目以降となるレチクルのレチクルアライメントでは、アライメントマークの計測点を少なくするというクイックレチクルアライメント法や、例えば上記特開平１０−２０９０３９号公報などに開示される、レチクルステージの移動のみでレチクル交換が可能ないわゆるダブルレチクルホルダ方式のレチクルステージが知られている。後者は、単一のステージに２枚のレチクルを搭載可能としたものである。
【００１９】
しかしながら、仮にクイックレチクルアライメント法を採用したとしても、レチクル交換及びレチクルアライメントに要する時間Ｔ２は２０（ｓｅｃ）から１０（ｓｅｃ）になる程度の効果しかない。
【００２０】
また、ダブルレチクルホルダ方式のレチクルステージを採用した場合でも、レチクル交換等の時間は短縮できるものの、第１露光と第２露光との間で照明条件や開口数（Ｎ．Ａ．）その他の露光条件を変更する場合などに、その露光条件の切り替え時間の律束があり、スループット向上の効果はあまり期待できない。また、特に、小ロット（１ロットのウエハ枚数が少ない）の場合には、最初のレチクル交換時に２枚のレチクルの交換動作を行う時間が全体の処理時間に占める割合が大きくなるので、スループット向上の効果はあまり大きくない。更に、ダブルレチクルホルダ方式のレチクルステージを露光装置に搭載した場合、二重露光を行わないユーザにとっては特にデメリットが大きい。これは、二重露光を行わないユーザにとっては、ダブルレチクルホルダ方式のレチクルステージはその必要性がないのみならず、必然的に装置が大型化してコストアップの要因となる。従って、ダブルレチクルホルダ方式のレチクルステージはあまり積極活用される状況ではなかった。
【００２１】
さらに、二重露光の間に照明条件等を頻繁に変更すると、照明条件変更に用いられるモータ等各部の寿命が短くなるというデメリットもある。
【００２２】
この一方、次世代の露光装置の目標とする解像線幅０．１μｍは、露光波長の短波長化、変形照明、位相シフトレチクル等の工夫のみでは、実現が困難である。従って、二重露光法をＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ、あるいはＦ２レーザなどを光源とする露光装置に用いることにより、解像線幅０．１μｍＬ／Ｓ、あるいはそれより微細な解像線幅を実現することが、１Ｇ（ギガ）あるいは４ＧのＤＲＡＭ等の量産を目的とする将来の露光装置の開発における有力な選択肢の一つであることは疑いがない。
【００２３】
本発明はかかる事情の下になされたものであり、その第１の目的は、複数枚の基板に対する多重露光に際してのスループットの向上を図ることが可能な露光方法を提供することにある。
【００２４】
本発明の第２の目的は、複数枚の基板に対する多重露光に際してのスループットの向上を図ることが可能な露光装置を提供することにある。
【００２５】
本発明の第３の目的は、スループット及び歩留まりの両面で、デバイスの生産性を向上させることが可能な基板処理システムを提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、単一の露光装置（１０）を用いてｎ枚（ｎは２以上の整数）の基板に対してそれぞれ多重露光を行う露光方法であって、前記ｎ枚の基板（Ｗｉ）に対して第１露光を順次行う第１工程と；前記第１工程の後、いずれの基板も現像することなく、第１枚目の基板から第ｎ枚目の基板に対して第２露光を順次行う第２工程と；を含み、前記露光装置は、基板が載置される基板ステージを２つ有し、前記ｎ枚の基板に対する前記第１露光及び前記第２露光は、ともに、前記異なる基板ステージ上で交互に、かつ連続的に行われることを特徴とする露光方法である。
【００２７】
これによれば、ｎ枚の基板に対して第１露光が順次行われる（第１工程）。しかる後、いずれの基板も現像されない状態で、第１枚目の基板から第ｎ枚目の基板に対して第２露光が順次行われる（第２工程）。このため、例えば第１露光と第２露光とで照明条件その他の露光条件の変更が必要な場合などに、１回のみ露光条件の変更を行えば良いので、１枚の基板の露光が終了する毎に露光条件を変更する場合のように、その露光条件の切り替え時間の律束を受けることがない。従って、特に第１露光と第２露光との間で行われる露光条件の変更に時間を要する場合などに、スループットの向上が可能となる。また、第１露光と第２露光が２つの異なる基板ステージ上で交互に、かつ連続的に行われることから、例えば一方の基板ステージ上で基板に対する露光を行っている間に、他方の基板ステージ上で基板の交換及びアライメント等の準備動作を行うこと（並行処理動作）ができるので、これによっても、スループットの向上が可能となっている。ここで、三重露光以上の多重露光を行う場合には、上記の第２露光に続いて、いずれの基板も現像されることなく、ｎ枚の基板に対して第３露光、第４露光、……が、上記と同様にして行われる。
【００２８】
この場合において、第１露光と第２露光とで同一のパターンを用いることは可能であるが、請求項２に記載の露光方法の如く、前記第１工程における第１露光では、前記ｎ枚の基板に対して第１パターンがそれぞれ転写され、前記第２工程における第２露光では、前記各基板上の第１パターンの転写領域に前記第１パターンと異なる第２パターンが重ねて転写されることが望ましい。かかる場合、基板に対する第１露光と第２露光との間で、パターンの切り替え（あるいは交換）が必要となるが、１回のみパターンの切り替えを行えば良いので、１枚の基板の露光が終了する毎にパターンの切り替えを行う場合に比べて、スループット向上の効果がより期待される。
【００２９】
上記請求項１及び２に記載の各露光方法において、請求項３に記載の露光方法の如く、前記第１工程と前記第２工程との間に、露光条件を変更する第３工程を、更に含むこととすることができる。
【００３０】
請求項４に記載の発明は、基板（Ｗｉ）がそれぞれ載置される２つの基板ステージ（ＷＳＴ１，ＷＳＴ２）を用いて、複数枚の基板上にそれぞれ多重露光にてパターン（ＲＰ１，ＲＰ２）を形成する露光方法であって、前記２つの基板ステージのうちの一方のステージ上に載置された基板に対する多重露光の一部の露光が行われるのと並行して、他方のステージ上に載置された多重露光の途中の基板が別の多重露光の途中の基板と交換される工程を含むことを特徴とする。
【００３１】
これによれば、２つの基板ステージのうちの一方のステージ上に載置された基板に対する多重露光の一部の露光が行われるのと並行して、他方のステージ上に載置された多重露光の途中の基板が別の多重露光の途中の基板と交換される。このため、一方のステージ上に載置された基板に対する前記露光が終了すると、他方のステージ上にロードされている基板に対する多重露光の一部の露光が行われるのと並行して、一方のステージ上で前述と同様の基板交換が行われる。従って、このような手順を繰り返すことにより、一方のステージ上と他方のステージ上とで基板に対する多重露光の一部の露光が、連続して順次行われる。
【００３２】
このため、例えば多重露光のうちの任意のｍ回目の露光と（ｍ＋１）回目の露光との間で照明条件その他の露光条件の変更（マスクの交換を含む）が必要な場合などに、１回のみ露光条件の変更を行えば良いので、１枚の基板の露光が終了する毎に露光条件を変更する場合のように、その露光条件の切り替え時間の律束を受けることがない。従って、特に例えばｍ回目の露光と（ｍ＋１）回目の露光との間で行われる露光条件の変更に時間を要する場合などに、スループットの向上が可能となる。
【００３３】
請求項５に記載の発明は、複数枚の基板（Ｗｉ）に対してそれぞれ多重露光を行う露光装置であって、ｎ枚（ｎは２以上の整数）の基板を収納可能なバッファ（４７）と；ｐ枚（２≦ｐ≦ｎ）の基板を前記多重露光の途中でそれぞれ搬送し、前記バッファ内に一時的に保管する搬送装置（２７，３７，１１）と；を備える露光装置である。
【００３４】
これによれば、複数枚の基板に対して多重露光を行う際に、ｐ枚の基板に対して順次第ｍ回目の露光が行われると、搬送装置により、その第ｍ回目の露光終了の度に、その露光が終了した基板が搬送され、バッファ内に一時的に保管される。ｐ枚目の基板に対する露光が終了した直後に、バッファ内には第ｍ回目の露光が終了したｐ枚の基板が格納された状態となる。
【００３５】
次いで、第（ｍ＋１）回目の露光に際しては、バッファ内から取り出された第１枚目〜第ｐ枚目の基板に対して、順次第（ｍ＋１）回目の露光が行われ、搬送装置により、その第（ｍ＋１）回目の露光終了の度に、その露光が終了した基板が搬送され、バッファ内に一時的に保管される。
【００３６】
例えば多重露光のうちの任意のｍ回目の露光と（ｍ＋１）回目の露光との間で照明条件その他の露光条件の変更（マスクの交換を含む）が必要な場合などに、１回のみ露光条件の変更を行えば良いので、１枚の基板の露光が終了する毎に露光条件を変更する場合のように、その露光条件の切り替え時間の律束を受けることがない。従って、特に例えばｍ回目の露光と（ｍ＋１）回目の露光との間で行われる露光条件の変更に時間を要する場合などに、スループットの向上が可能となる。
【００３７】
この場合において、請求項６に記載の露光装置の如く、前記多重露光は、前記各基板のそれぞれに対して第１パターン（ＲＰ１）が転写される第１露光と、前記各基板上の第１パターンの転写領域に前記第１パターンと異なる第２パターン（ＲＰ２）が重ねて転写される第２露光とを含む場合に、前記搬送装置は、前記第１露光が終了したｐ枚の基板のそれぞれを前記第２露光に先立って前記バッファ内に一時的に保管することとすることができる。
【００３８】
この場合において、請求項７に記載の露光装置の如く、前記枚数ｐ及び前記保管時間の少なくとも一方は、前記各基板上に塗布される感光剤の性能を維持できる時間に基づいて設定されていることとすることができる。
【００３９】
上記請求項６及び７に記載の露光装置において、請求項８に記載の露光装置の如く、前記基板が載置される基板ステージ（ＷＳＴ１，ＷＳＴ２）を２つ有し、前記ｐ枚の基板に対する前記第１露光及び前記第２露光が、異なるステージ上で交互に、かつ連続的に行われるような処理を実行する制御装置（９０）を更に備えることとすることができる。
【００４０】
この場合において、前記制御装置は、前記各基板に対し、前記第１露光及び第２露光が同一のステージ上で行われるような処理を実行することとすることができる。かかる場合には、同一の基板に対する第１露光及び第２露光が同一のステージ上で行われるので、例えばステージの相違に起因する第１パターンと第２パターンとの重ね合わせ誤差の発生を防止することができる。
【００４１】
上記請求項８及び９に記載の各露光装置において、請求項１０に記載の露光装置の如く、前記制御装置は、前記各基板について、前記第１露光に先立って行われる基板のアライメント時に選択した特定区画領域及び該特定区画領域に付設されたアライメントマークを、前記第２露光に先立って行われる基板のアライメント時に選択することとすることができる。
【００４２】
上記請求項８〜１０に記載の各露光装置において、請求項１１に記載の露光装置の如く、前記制御装置は、前記各基板について、複数の区画領域のそれぞれを走査露光方式で前記第１露光を行った場合に、走査露光方式で各区画領域に対する前記第２露光を行う際の走査方向を前記第１露光の際と一致させることとすることができる。
【００４３】
請求項１２に記載の発明は、請求項５〜１１のいずれか一項に記載の露光装置と；前記露光装置にインラインにて接続されたコータ・デベロッパ（３３）と；を備える基板処理システムである。
【００４４】
これによれば、露光装置により複数の基板に対する多重露光を高スループットで行うことができるので、コータ・デベロッパ内で基板に対する感光剤の塗布、及び露光済みの基板の現像を行うことにより、リソグラフィ工程における一連の処理を、基板を外気に触れさせることなく、行うことが可能となる。従って、塵等の混入を防止した状態でリソグラフィ工程における一連の処理を高効率で行うことができ、結果的にスループット及び歩留まりの両面で、デバイスの生産性を向上させることが可能になる。
【００４５】
請求項１３に記載の発明は、複数枚の基板に対してそれぞれ多重露光を行う露光装置（１０）と、該露光装置にインラインにて接続されたコータ・デベロッパ（３３）とを備える基板処理システムであって、ｎ枚（ｎは２以上の整数）の基板を収納可能なバッファ（４７）と；ｐ枚（２≦ｐ≦ｎ）の基板を前記多重露光の途中でそれぞれ搬送し、前記バッファ内に一時的に保管する搬送装置（２７，３７，１１）とを備え、前記バッファは、前記露光装置、前記露光装置と前記コータ・デベロッパとを接続するインタフェース部（３１）及び該コータ・デベロッパのいずれかに設けられていることを特徴とする基板処理システムである。
【００４６】
これによれば、前述と同様に、複数枚の基板に対する多重露光を高スループットで行うことができるとともに、塵等の混入を防止した状態でリソグラフィ工程における一連の処理を高効率で行うことができ、結果的にスループット及び歩留まりの両面で、デバイスの生産性を向上させることが可能になる。これに加え、バッファの配置の自由度が向上する。
【００４７】
この場合において、請求項１４に記載の基板処理システムの如く、前記バッファは、少なくとも基板が収納される空間が、ケミカルクリーンな雰囲気とされていることとすることができる。
【００４８】
上記請求項１３及び１４に記載の各基板処理システムにおいて、請求項１５に記載の基板処理システムの如く、前記バッファは、内部を外気に対して遮断した状態で開閉可能な蓋部材を有する開閉型のバッファであることとすることができる。
【００４９】
請求項１３〜１５に記載の各基板処理システムにおいて、請求項１６に記載の基板処理システムの如く、前記搬送装置は、前記複数枚の基板を前記コータ・デベロッパから搬送された順序と同一の順序で、前記コータ・デベロッパに返送することとすることができる。
【００５０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１３に基づいて説明する。図１には、本発明に係る基板処理システム２００の概略平面図が示されている。
【００５１】
この図１の基板処理システム２００は、クリーン度がクラス１００〜１０００程度のクリーンルーム内に設置されている。この基板処理システム２００は、クリーンルームの床面Ｆ上にＸ軸方向（図１における紙面内左右方向）に所定間隔を隔てて並べて配置されたコータ・デベロッパ（以下、「Ｃ／Ｄ」という）３３、及び露光装置１０、並びにこれらＣ／Ｄ３３と露光装置１０とをインラインにて接続するインタフェース部３１及びウエハ中継部４９等を備えている。
【００５２】
前記Ｃ／Ｄ３３は、露光対象であるウエハに対して感光剤としてのレジストを塗布するとともに、露光後のウエハを現像する装置である。このＣ／Ｄ３３は、チャンバ１５４と、このチャンバ１５４内に収容され、ウエハに対して感光剤（レジスト）を塗布するコータ（レジスト塗布装置）、及びデベロッパ（現像装置）、及びウエハの搬送系等（いずれも図示省略）を備えている。チャンバ１５４は、露光装置１０と反対側（−Ｘ側）の下端部が一部突出しており、その突出部の上面にウエハキャリアの一種であるフロント・オープニング・ユニファイドポッド（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ：以下、「ＦＯＵＰ」と略述する）１４５を複数載置するための載置台１４７が形成されている。この載置台１４７に対向するクリーンルームの天井部には、不図示のガイドレールがＹ軸方向に延設されている。このガイドレールに沿って、ウエハをＦＯＵＰ１４５に収納した状態で搬送する天井搬送系である不図示のＯＨＶ（ｏｖｅｒ ｈｅａｄ ｖｅｈｉｃｌｅ）が移動するようになっている。前記ＦＯＵＰ１４５は、ウエハを複数枚上下方向に所定間隔を隔てて収納する開閉型のコンテナ（密閉型のウエハカセット）であって、例えば特開平８−２７９５４６号公報に開示される搬送コンテナと同様のものである。
【００５３】
本実施形態では、ＯＨＶによってウエハを収納したＦＯＵＰ１４５が載置台１４７に対して搬入され、また載置台１４７からＯＨＶによって搬出されるようになっている。
【００５４】
前記インタフェース部３１は、筐体１５６と該筐体１５６内に収容された第１ウエハ搬送系２７とを備えている。この第１ウエハ搬送系２７は、ガイド２８と該ガイド２８に沿ってＸ軸方向に移動する２つの水平多関節ロボット（スカラーロボット）２９Ａ，２９Ｂとを備えている。
【００５５】
前記第１ウエハ搬送系２７を構成するスカラーロボット２９Ａ，２９Ｂは、不図示の駆動装置を介して、主制御装置９０（図２参照）の管理下にある、不図示のＣ／Ｄ側制御装置によって制御されるようになっている。このスカラーロボット２９Ａ，２９Ｂは、Ｃ／Ｄ３３からインタフェース部３１の＋Ｘ側（図１における紙面右側）に位置するウエハ中継部４９へのウエハの搬送を行うとともに、ウエハ中継部４９からＣ／Ｄ３３へのウエハの搬送を行う。このＣ／Ｄ３３からウエハ中継部４９への搬送経路が、図５（Ａ）において搬送経路Ｃ０として示され、ウエハ中継部４９からＣ／Ｄ３３への搬送経路が図５（Ｂ）において搬送経路Ｃ７で示されている。
【００５６】
図１に戻り、前記ウエハ中継部４９は、チャンバ６１と、該チャンバ６１内に配設された第２ウエハ搬送系３７とを備えている。
【００５７】
また、チャンバ６１には、ＦＯＵＰ増設用ハウジング１４１が一体的に取り付けられている。このＦＯＵＰ増設用ハウジング１４１には、その−Ｘ方向の側面に不図示のＦＯＵＰ増設ポートが設けられている。オペレータは、ＰＧＶ（手動型搬送車）等を用いて搬送したＦＯＵＰ４７を、このＦＯＵＰ増設ポート内に設置したり、取り出したりすることが可能な構成となっている。
【００５８】
ＦＯＵＰ４７内からウエハを取り出すためには、ＦＯＵＰ４７の前面（不図示の扉が設けられた側の面）をチャンバ６１の開口部が設けられた面に押し付けて、その扉を該開口部を介して開閉する必要がある。そのため、本実施形態では、図示は省略されているが、チャンバ６１の＋Ｘ側の部分にＦＯＵＰ４７の扉の開閉機構（オープナ）が配置されている。通常、チャンバ６１の開口部は、開閉機構を構成する開閉部材によって閉塞されており、チャンバ６１の内部は、外気から隔離されている。そして、ＦＯＵＰ４７の前面がチャンバ６１に押し付けられた状態で、開閉部材によってＦＯＵＰ４７の扉を開放することにより、ＦＯＵＰ４７の内部を外気から遮断した状態で、扉を開放できるようになっている。すなわち、ＦＯＵＰ４７の内部は、元々クリーン度がクラス１程度に設定され、チャンバ６１の内部もそれと同程度のクリーン度に設定されているので、扉の開放によってＦＯＵＰ４７の内部のクリーン度が低下することがない構成となっている。なお、ＦＯＵＰ４７の内部に窒素あるいはヘリウムなどの希ガスなどの不活性ガスを充填し、チャンバ６１の内部を同様の不活性ガス雰囲気とすることにより、ＦＯＵＰ４７内部をケミカルクリーンな状態に維持することも可能である。
【００５９】
前記第２ウエハ搬送系３７は、チャンバ６１内のガイド２８の＋Ｘ側に配置された第１ウエハ載置部４１と、該第１ウエハ載置部４１の−Ｙ側に配置された水平多関節ロボット（スカラーロボット）４３と、該スカラーロボット４３の−Ｙ側に配置された第２ウエハ載置部４５とを備えている。
【００６０】
前記第１ウエハ載置部４１は、平面視（上方から見て）ほぼ正方形の形状を有するテーブルと、該テーブルの上面に設けられた３本のピンから成る支持機構とを備えている。支持機構を構成する３本のピンの上端面によってウエハをほぼ水平に支持できるようになっている。
【００６１】
前記第２ウエハ載置部４５は、平面視（上方から見て）矩形の形状を有するテーブル、該テーブルの上面に設けられた各３本のピンから成る一組の支持機構とを備えている。各支持機構を構成する３本のピンの上端面によってウエハをほぼ水平に支持できるようになっている。この場合、各支持機構を構成する３本のピンは、固定のピンであっても良いし、上下動が可能な上下動ピンであっても良い。あるいは、テーブルそのものを上下動可能な構成としても良く、この場合テーブルを各支持機構毎の２つのテーブルにすることが望ましい。
【００６２】
上記のように構成される第２ウエハ搬送系３７は、インタフェース部３１と露光装置１０との間のウエハ搬送を仲介する機能を有している。
【００６３】
すなわち、インタフェース部３１内のスカラーロボット２９Ａ（又は２９Ｂ）により、チャンバ６１内に搬送されてきたウエハが第１ウエハ載置部４１の支持機構に載置され、スカラーロボット２９Ａ（又は２９Ｂ）がチャンバ６１から退避すると、スカラーロボット４３のアームにより、そのウエハが第２ウエハ載置部４５の一方の支持機構に受け渡される。このようにして搬送される際のウエハの搬送経路が、図５（Ａ）中に搬送経路Ｃ１として示されている。
【００６４】
一方、露光装置１０側から後述するスカラーロボット１９を介して搬送されてきたウエハは、上記と逆にスカラーロボット４３のアームにより、第２ウエハ載置部４５の他方の支持機構から第１ウエハ載置部４１まで搬送される。このときの搬送経路が図５（Ｂ）中に搬送経路Ｃ６として示されている。
【００６５】
前記露光装置１０は、図１に示されるように、そのＹ軸方向の中央やや−Ｙ側寄りの部分に配置された仕切り壁１４により、その内部が２つの部屋、すなわちローダ室１５２Ｂと露光室１５２Ａとに区画された本体チャンバ１５２、前記露光室１５２Ａ内に収容された露光装置本体１０Ａ、本体チャンバ１５２の後面（背面）側（＋Ｘ側）に所定の間隔を隔てて床面Ｆ上に配置された露光用光源としての光源４０、及び光源４０と前記露光装置本体を構成する後述する照明光学系とを接続する引き回し光学系等を備えている。なお、前記引き回し光学系の内部には、ビーム・マッチング・ユニット（ＢＭＵ）と呼ばれる光軸調整用の光学系が収容されているので、以下においては引き回し光学系を「引き回し光学系ＢＭＵ」と記述するものとする。また、図１においては、露光装置本体１０Ａとして、投影光学系ＰＬ、アライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２、及びウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２のみが図示されている。
【００６６】
前記ローダ室１５２Ｂ内には、ウエハローダ系１１の大部分が収容されている。ウエハローダ系１１は、Ｘ軸方向に延びるＸガイド１５と、該Ｘガイド１５の上方（図１における紙面手前側）に位置し、Ｙ軸方向に延びる２本のＹガイド１７Ａ，１７Ｂとをウエハの搬送ガイドとして備えている。Ｙガイド１７Ａ，１７Ｂのそれぞれは、仕切り壁１４を貫通した状態で設けられている。
【００６７】
前記Ｘガイド１５上には、不図示の駆動装置により駆動されＸガイド１５に沿って移動する水平多関節ロボット（スカラーロボット）１９が設けられている。また、Ｙガイド１７Ａ，１７Ｂには、不図示の駆動装置によって駆動され、該Ｙガイド１７Ａ、１７Ｂに沿ってＹ軸方向に移動するウエハ搬入アーム２４Ａ、２４Ｂとウエハ搬出アーム２５Ａ、２５Ｂとがそれぞれ設けられている。
【００６８】
Ｙガイド１７Ａ、１７Ｂそれぞれの＋Ｙ端部近傍には、ウエハ位置合わせ装置２６Ａ，２６Ｂが設けられている。これらのウエハ位置合わせ装置２６Ａ，２６Ｂは、ウエハのノッチ位置を含む外周縁部を計測する不図示のウエハエッジセンサと、ウエハを保持するとともにウエハステージ上にロードする不図示のロードアームと、ウエハエッジセンサの計測結果に基づいてロードアームを回転駆動してウエハの回転位置合わせを行うアーム駆動機構などを含んで構成されている。以下、説明の便宜上、図１の紙面左側に位置するウエハ位置合わせ装置２６Ａを「左位置合わせ装置２６Ａ」と呼び、図１の紙面右側に位置するウエハ位置合わせ装置２６Ｂを「右位置合わせ装置２６Ｂ」と呼ぶものとする。
【００６９】
上記のように構成されるウエハローダ系１１の構成各部の動作は、前述した第２ウエハ搬送系３７と同様に、主制御装置９０（図２参照）の管理下にある、不図示の搬送系制御装置により制御されるようになっている。
【００７０】
ウエハローダ系１１では、スカラーロボット１９、ウエハ搬入アーム２４Ａ、ウエハ搬出アーム２５Ａ及び左位置合わせ装置２６Ａによって後述するウエハステージＷＳＴ１対するウエハのロード及びウエハステージＷＳＴ１からのウエハのアンロードを行う交換機構（以下、「第１ウエハ交換機構」と呼ぶ）が構成されている。また、スカラーロボット１９、ウエハ搬入アーム２４Ｂ、ウエハ搬出アーム２５Ｂ及び右位置合わせ装置２６Ｂによって後述するウエハステージＷＳＴ２に対するウエハのロード及びウエハステージＷＳＴ２からのウエハのアンロードを行う交換機構（以下、「第２ウエハ交換機構」と呼ぶ）が構成されている。
【００７１】
前記第１ウエハ交換機構によると、ウエハステージＷＳＴ１に対してウエハをロードする場合には、スカラーロボット１９により、前記第２ウエハ載置部４５からウエハが＋Ｘ方向に所定距離搬送され、その位置に待機しているウエハ搬入アーム２４Ａに受け渡される。次いで、そのウエハは、ウエハ搬入アーム２４ＡによってＹガイド１７Ａに沿って左位置合わせ装置２６Ａ直下まで搬送される。そして、そのウエハがウエハ搬入アーム２４Ａから左位置合わせ装置２６Ａを構成する不図示のロードアームに受け渡される。この受け渡し後、ウエハ搬入アーム２４Ａは左位置合わせ装置２６Ａ直下から退避する。そして、左位置合わせ装置２６Ａを構成するウエハエッジセンサの計測結果に基づいて、ロードアームが不図示のアーム駆動機構によって駆動され、前述のウエハの回転位置ずれ補正が行われ、当該位置ずれ補正後、左位置合わせ装置２６Ａ直下に待機しているウエハステージＷＳＴ１上にロードアームによってウエハのロードが行われる。その後、ロードアームは、ウエハステージＷＳＴ１から離間する。このときの搬送経路が図５（Ａ）、図５（Ｂ）中に搬送経路Ｃ２として示されている。
【００７２】
また、ウエハステージＷＳＴ１上からウエハをアンロードする場合には、左位置合わせ装置２６Ａの直下に位置したウエハステージＷＳＴ１上のウエハがウエハ搬出アーム２５Ａによって搬出され、Ｙガイド１７Ａに沿って所定距離−Ｙ方向に搬送される。そして、その位置で、ウエハはウエハ搬出アーム２５Ａからスカラーロボット１９に受け渡され、Ｘガイド１５に沿って−Ｘ方向に搬送され、第２ウエハ載置部４５上に載置される。このときの搬送経路が図５（Ａ）、図５（Ｂ）中に搬送経路Ｃ３として示されている。
【００７３】
前記第２ウエハ交換機構によるウエハステージＷＳＴ２に対するウエハロード、及びウエハアンロードも、上述した第１ウエハ交換機構によるウエハロード、及びウエハアンロードと同様にして行われる。このときのウエハの搬送経路が図５（Ａ）、図５（Ｂ）では搬送経路Ｃ２’及びＣ３’として示されている。
【００７４】
本実施形態では、Ｃ／Ｄ３３から露光装置１０に向けてウエハが搬送される際には、図５（Ａ）に示される搬送経路Ｃ０→Ｃ１→Ｃ２（又はＣ２’）に沿って搬送され、露光装置１０からＣ／Ｄ３３に向けてウエハが搬送される際には、図５（Ｂ）に示される搬送経路Ｃ３（又はＣ３’）→Ｃ６→Ｃ７に沿って搬送される。更に、ＦＯＵＰ４７内から露光装置１０に向けてウエハが搬送される際には、図５（Ｂ）に示される搬送経路Ｃ５→Ｃ２（又はＣ２’）に沿って搬送され、露光装置１０からＦＯＵＰ４７に向けてウエハが搬送される際には、図５（Ａ）に示される搬送経路Ｃ３（又はＣ３’）→Ｃ４に沿って搬送される。
【００７５】
前記光源４０としては、例えばＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）、あるいはＦ２レーザ（波長１５７ｎｍ）等のパルス紫外光を出力するパルスレーザ光源が用いられる。この光源４０には、レーザ制御装置７６（図２参照）が接続されており、このレーザ制御装置７６によって光源から射出されるパルス紫外光の発振中心波長及び波長幅の制御、パルス発振のトリガ制御、レーザチャンバ内のガスの制御等が行われるようになっている。
【００７６】
前記引き回し光学系ＢＭＵは、本実施形態では、図１からも明らかなように、床上配置となっているが、床面Ｆ下方の床下にその大部分を配置することも可能である。
【００７７】
図２には、図１の露光装置本体１０Ａの全体構成が、光源４０とともに概略的に示されている。この露光装置本体１０Ａは、マスクとしてのレチクルＲと基板としてのウエハＷｉ（ここではウエハＷ１，Ｗ２）とを一次元方向（図２における紙面内左右方向であるＸ軸方向）に同期移動しつつ、レチクルＲに形成された回路パターンを投影光学系ＰＬを介してウエハＷｉ上の各ショット領域に転写する、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。
【００７８】
この露光装置本体１０Ａは、照明ユニットＩＬＵを含み、露光用照明光によりマスクとしてのレチクルＲを上方から照明する照明系、マスクとしてのレチクルＲを主として所定の走査方向、ここではＸ軸方向（図１における紙面内左右方向）に駆動するレチクル駆動機構、レチクルＲの下方に配置された投影光学系ＰＬ、投影光学系ＰＬの下方に配置され、ステージベースとしてのベース盤１２上を基板としてのウエハＷｉをそれぞれ保持して独立して２次元方向に移動するステージとしてのウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を備えたステージ装置１３、及びこれら各部を制御する制御系等を備えている。
【００７９】
前記照明ユニットＩＬＵは、不図示の照明系ハウジング内に所定の位置関係で収納された、ビーム整形光学系４６、エネルギ粗調器４８、第１フライアイレンズ系５０、レンズ５２Ａ、振動ミラー５４、レンズ５２Ｂ、第２フライアイレンズ系５８、照明系開口絞り板４２、レンズ６０、固定レチクルブラインド６２、可動レチクルブラインド６４、リレーレンズ６６，６８等から構成されている。
【００８０】
ここで、照明ユニットＩＬＵを構成する各部について説明する。
【００８１】
ビーム整形光学系４６は、光源４０から出射された紫外パルス光の断面形状を該紫外パルス光の光路後方に設けられた後述するダブルフライアイレンズ系の入射端を構成する第１フライアイレンズ系５０の入射端の全体形状と相似にな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（いずれも図示省略）等で構成される。
【００８２】
エネルギ粗調器４８は、紫外パルス光のパルス毎の平均エネルギを調整するためのもので、ここでは、回転円板上に透過率（１−減光率）が異なる複数の光学フィルタを配置し、減光率を等比級数的に段階的に変更するものが用いられている。このエネルギ粗調器４８を構成する光学フィルタは、主制御装置９０及び露光量制御装置７０の管理下にある照明制御装置７２によって制御されるモータを含む駆動機構４４によって切り換えられる。
【００８３】
前記ダブルフライアイレンズ系は、照明光の強度分布を一様化するためのもので、エネルギ粗調器４８後方の紫外パルス光の光路上に順次配置された第１フライアイレンズ系５０、レンズ５２Ａ，５２Ｂ、及び第２フライアイレンズ系５８とから構成される。
【００８４】
この場合、レンズ５２Ａとレンズ５２Ｂとの間には、被照射面（レチクル面又はウエハ面）に生じる干渉縞や微弱なスペックルを平滑化するための振動ミラー５４が配置されている。この振動ミラー５４の振動（偏向角）は駆動系７８を介して主制御装置９０の管理下にある露光量制御装置７０によって制御されるようになっている。
【００８５】
本実施形態のようなダブルフライアイレンズ系と振動ミラーとを組み合わせた構成については、例えば特開平１−２３５２８９号公報、特開平７−１４２３５４号公報などに詳細に開示されている。
【００８６】
前記第２フライアイレンズ系５８の射出側焦点面又はその近傍に、円板状部材から成る照明系開口絞り板４２が配置されている。
【００８７】
この照明系開口絞り板４２には、複数種類（例えば６種類）の開口絞りが等角度間隔で配置されている（図２ではそのうち２つの開口絞りのみが示されている）。この照明系開口絞り板４２は、照明制御装置７２により制御されるモータ７４等により回転されるようになっており、これによりいずれかの開口絞りが紫外パルス光の光路上に選択的に設定されるようになっている。
【００８８】
ここで、照明系開口絞り板４２に配置される開口絞りについて、簡単に説明すると、第１の開口絞りとしては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（小σ絞り）が採用され、第２の開口絞りとしては円形開口より成る通常照明用の開口絞り（通常絞り）が採用されている。また、第３〜第５の開口絞りとしては、変形照明用に複数の開口を偏心させて配置して成る３種類の変形開口絞り、具体的には、２種類の二重極絞りと１種類の四重極絞りが採用されている。また、第６の開口絞りとしては、輪帯照明用の照明系開口絞り（輪帯絞り）であり、輪帯比（中心部の遮光部の直径と周囲の透光部の外径との比）が例えば１／２とされている。なお、２種類の二重極絞り５９Ａ，５９Ｂが、図１０（Ａ）、図１０（Ｄ）にそれぞれ示されている。なお、これらの開口絞り５９Ａ，５９Ｂは絞りの位置関係が互いに直交する関係（９０°）になっている。
【００８９】
照明系開口絞り板４２後方の紫外パルス光の光路上に、レンズ６０が配置され、更に後方の光路上に固定レチクルブラインド６２、可動レチクルブラインド６４が配置されている。
【００９０】
固定レチクルブラインド６２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上の照明領域ＩＡＲ（図３参照）を規定する所定形状の開口部が形成されている。この固定レチクルブラインドの開口部は、投影光学系ＰＬの円形視野内の中央で走査露光時のレチクルＲの移動方向（Ｘ軸方向）と直交したＹ軸方向に直線的に伸びたスリット状又は矩形状に形成されているものとする。
【００９１】
可動レチクルブラインド６４は、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し、走査露光の開始時及び終了時に可動レチクルブラインド６４を介して照明領域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。この可動レチクルブラインド６４は、ブラインド駆動装置３９を介して、主制御装置９０の管理下にあるステージ制御装置３８によって制御される。
【００９２】
前記可動レチクルブラインド６４後方のパルス紫外光の光路上には、リレーレンズ６６，６８から成るリレー光学系が配置されている。
【００９３】
以上の構成において、第１フライアイレンズ系５０の入射面、第２フライアイレンズ系５８の入射面、可動レチクルブラインド６４の配置面、レチクルＲのパターン面は、光学的に互いに共役に設定されている。また、第１フライアイレンズ系５０の射出側焦点面（ここに後述する面光源が形成される）、第２フライアイレンズ系５８の射出側焦点面（ここに後述する面光源が形成される）、投影光学系ＰＬのフーリエ変換面（射出瞳面）は光学的に互いに共役に設定され、ケーラー照明系となっている。
【００９４】
このようにして構成された照明ユニットＩＬＵの作用を簡単に説明すると、光源４０からの紫外パルス光が引き回し光学系ＢＭＵ（図１参照）を介して照明ユニットＩＬＵ内に入射すると、この紫外パルス光はビーム整形光学系４６で後方の第１フライアイレンズ系５０に効率よく入射するようにその断面形状が整形される。次いで、この紫外パルス光はエネルギ粗調器４８により所定のピーク強度に調整された後、第１フライアイレンズ系５０に入射する。これにより、第１フライアイレンズ系５０の射出側焦点面に面光源、すなわち多数の光源像（点光源）から成る２次光源が形成される。これらの多数の点光源の各々から発散する紫外パルス光は、レンズ５２Ａ、振動ミラー５４、レンズ５２Ｂを介して第２フライアイレンズ系５８に入射する。これにより、第２フライアイレンズ系５８の射出側焦点面に多数の微少な光源像を所定形状の領域内に一様分布させた面光源（３次光源）が形成される。この３次光源から射出された紫外パルス光は、照明系開口絞り板４２上のいずれかの開口絞りを通過した後、固定レチクルブラインド６２の開口部を一様な強度分布で照明する。但し、その強度分布には、光源４０からの紫外パルス光の可干渉性に依存した干渉縞や微弱なスペックルが数％程度のコントラストで重畳し得る。そのためウエハ面上には、干渉縞や微弱なスペックルによる露光量むらが生じ得るが、その露光量むらは先に挙げた特開平７−１４２３５４号公報に記載のように、走査露光時のレチクルＲやウエハの移動と紫外パルス光の発振とに同期させて振動ミラー５４を振ることで平滑化される。
【００９５】
こうして固定レチクルブラインド６２の開口部を通った紫外パルス光は、可動レチクルブラインド６４を通過した後、リレーレンズ６６，６８を経て均一な照明光として、レチクルＲ上の上記固定レチクルブラインド６２によって規定された所定形状、ここでは矩形スリット状の照明領域ＩＡＲ（図３参照）を照明する。ここで、レチクルＲに照射される矩形スリット状の照明光は、図２中の投影光学系ＰＬの投影視野の中央にＹ軸方向（非走査方向）に細長く延びるように設定され、その照明光のＸ軸方向（走査方向）の幅はほぼ一定に設定されている。
【００９６】
前記レチクル駆動機構は、レチクルベース盤３２上をレチクルＲを保持してＸＹ２次元方向に移動可能なレチクルステージＲＳＴと、このレチクルステージＲＳＴを駆動する不図示のリニアモータと、このレチクルステージＲＳＴの位置を管理するレチクル干渉計システムとを備えている。
【００９７】
これを更に詳述すると、レチクルステージＲＳＴは、実際には、不図示の気体静圧軸受け装置を介してレチクルベース盤３２上に浮上支持される。レチクルステージＲＳＴは、実際には、不図示のリニアモータによって、走査方向であるＹ軸方向に所定ストローク範囲で駆動されるレチクル粗動ステージと、該レチクル粗動ステージに対しボイスコイルモータ等からなる駆動系によってＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に微少駆動されるレチクル微動ステージとから構成されている。レチクルＲは、このレチクル微動ステージ上に不図示の静電チャック又は真空チャックを介して吸着保持されている。
【００９８】
上述のように、レチクルステージＲＳＴは、実際には、２つのステージから構成されるが、以下においては、便宜上、レチクルステージＲＳＴは、図２に示される駆動機構３０によりＸ軸、Ｙ軸方向の微小駆動、θｚ方向の微小回転、及びＹ軸方向の走査駆動がなされる単一のステージであるものとして説明する。なお、駆動機構３０は、リニアモータ、ボイスコイルモータ等を駆動源とする機構であるが、図２では図示の便宜上及び説明の便宜上から単なるブロックとして示しているものである。
【００９９】
レチクルステージＲＳＴ上には、図３に示されるように、Ｙ軸方向の一側の端部に、レチクルステージＲＳＴと同じ素材（例えばセラミック等）から成る平行平板移動鏡３４がＸ軸方向に延設されており、この移動鏡３４のＹ軸方向の一側の面には鏡面加工により反射面が形成されている。この移動鏡３４の反射面に向けて図２のレチクル干渉計システム３６を構成する測長軸ＢＩ６Ｙで示される干渉計からの干渉計ビームが照射され、干渉計ではその反射光を受光して基準面に対する相対変位を計測することにより、レチクルステージＲＳＴの位置を計測している。ここで、この測長軸ＢＩ６Ｙを有する干渉計は、実際には独立に計測可能な２本の干渉計光軸を有しており、レチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の位置計測と、ヨーイング量（θｚ回転量）の計測が可能となっている。この測長軸ＢＩ６Ｙを有する干渉計は、後述するウエハステージ側の測長軸ＢＩ２Ｙを有する干渉計１４６（図４参照）からのウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のヨーイング情報やＹ位置情報に基づいてレチクルとウエハの相対回転（回転誤差）をキャンセルする方向にレチクルステージＲＳＴを回転制御したり、Ｙ軸方向同期制御を行うために用いられる。
【０１００】
一方、レチクルステージＲＳＴの走査方向（スキャン方向）であるＸ軸方向の一側には、一対のコーナーキューブミラー３５Ａ、３５Ｂが設置されている。そして、図２のレチクル干渉計システム３６を構成する不図示の一対のダブルパス干渉計から、これらのコーナーキューブミラー３５Ａ、３５Ｂに対して図３に測長軸ＢＩ７Ｘ、ＢＩ８Ｘで示される干渉計ビームが照射される。各干渉計ビームは、レチクルベース盤３２（図２参照）上の反射面にコーナーキューブミラー３５Ａ、３５Ｂより戻され、そこで反射したそれぞれの反射光が同一光路を戻り、それぞれのダブルパス干渉計で受光され、それぞれのコーナーキューブミラー３５Ａ、３５Ｂの基準位置（レファレンス位置で前記レチクルベース盤３２上の反射面）からの相対変位が計測される。そして、これらのダブルパス干渉計の計測値が図２のステージ制御装置３８に供給され、その平均値に基づいてレチクルステージＲＳＴのＸ軸方向の位置が計測される。このＸ軸方向位置の情報は、後述するウエハ側の測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ２Ｘを有する干渉計１６，１８（図４参照）の計測値に基づくレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２との相対位置の算出、及びこれに基づく走査露光時の走査方向（Ｘ軸方向）のレチクルとウエハの同期制御に用いられる。
【０１０１】
図２に戻り、前記投影光学系ＰＬとしては、ここでは、物体面側（レチクルＲ側）と像面側（ウエハ側）の両方がテレセントリックで１／４（又は１／５）縮小倍率の縮小系が用いられている。このため、レチクルＲに紫外パルス光が照射されると、レチクルＲ上の回路パターン領域のうちの紫外パルス光によって照明された部分からの結像光束が投影光学系ＰＬに入射し、その回路パターンの部分倒立像が紫外パルス光の各パルス照射の度に投影光学系ＰＬの像面側の視野の中央にスリット状または矩形状（多角形）に制限されて結像される。これにより、投影された回路パターンの部分倒立像は、投影光学系ＰＬの結像面に配置されたウエハ上の複数のショット領域のうちの１つのショット領域表面のレジスト層に縮小転写される。
【０１０２】
投影光学系ＰＬとしては、光源としてＡｒＦエキシマレーザあるいはＫｒＦエキシマレーザを用いる場合には、屈折光学素子（レンズ素子）のみから成る屈折系が主として用いられる。これに対して、Ｆ２レーザ等を用いる場合には、例えば特開平３−２８２５２７号公報に開示されているような、屈折光学素子と反射光学素子（凹面鏡やビームスプリッタ等）とを組み合わせたいわゆるカタディオプトリック系（反射屈折系）、あるいは反射光学素子のみから成る反射光学系が用いられる。なお、Ｆ２レーザを用いる場合に、屈折光学系を用いることは可能である。
【０１０３】
投影光学系ＰＬの瞳面近傍には不図示のＮ．Ａ．開口絞りが設けられている。この開口絞りの開口の大きさは可変となっており、投影光学系ＰＬの開口数（Ｎ．Ａ．）を自在に調整することができる。開口絞りとしては、ここでは虹彩絞りが用いられ、不図示の絞り駆動機構により開口絞りの開口を変更することにより、投影光学系ＰＬの開口数Ｎ．Ａ．を所定範囲で連続的に変更することができる。絞り駆動機構は、主制御装置９０により制御される。開口絞りの開口を通過した回折光が、レチクルＲと互いに共役な位置関係に置かれたウエハ上での結像に寄与することになる。
【０１０４】
前記ステージ装置１３は、ステージ定盤１２上に不図示の気体静圧軸受け装置を介して浮上支持され、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に独立して２次元移動可能な２つのウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２と、これらのウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２をそれぞれ駆動するステージ駆動系等を備えている。
【０１０５】
これを更に詳述すると、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の底面には不図示の気体静圧軸受け装置が複数箇所に設けられており、これらの気体静圧軸受け装置によりステージ定盤１２の上面に形成されたガイド面１２ａに対して例えば数ミクロンの間隔を保った状態で浮上支持されている。
【０１０６】
ステージ定盤１２上には、図４の平面図に示されるように、Ｘ軸方向に延びる一対のＸ軸リニアガイド（例えば、永久磁石を内蔵する磁極ユニットから成る）８６，８７がＹ軸方向に所定間隔を隔てて配置されている。これらのＸ軸リニアガイド８６，８７の上方には、当該各Ｘ軸リニアガイド８６，８７に沿って移動可能な各２つのスライダ８２１，８２２及び８３１，８３２が不図示の気体静圧軸受け装置をそれぞれ介して例えば数μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持されている。上記合計４つのスライダ８２１，８２２，８３１，８３２は、Ｘ軸リニアガイド８６又は８７を上方及び側方から囲むような断面逆Ｕ字状の形状を有し、その内部には電機子コイルがそれぞれ内蔵されている。すなわち、本実施形態では、電機子コイルがそれぞれ内蔵されているスライダ（電機子ユニット）８２１，８２２とＸ軸リニアガイド８６とによって、ムービングコイル型のＸ軸リニアモータがそれぞれ構成され、同様にスライダ（電機子ユニット）８３１，８３２とＸ軸リニアガイド８７とによって、ムービングコイル型のＸ軸リニアモータがそれぞれ構成されている。以下においては、各Ｘ軸リニアモータを、それぞれの可動子であるスライダ（電機子ユニット）８２１，８２２、８３１，８３２と同一の符号を用いてＸ軸リニアモータ８２１，８２２、８３１，８３２と記述するものとする。
【０１０７】
上記４つのＸ軸リニアモータ（スライダ）８２１〜８３２の内の２つ、すなわちＸ軸リニアモータ８２１，８３１は、Ｙ軸方向に延びるＹ軸リニアガイド（例えば、電機子コイルを内蔵する電機子ユニットから成る）８４１の長手方向の一端と他端にそれぞれ固定されている。また、残り２つのＸ軸リニアモータ８２２，８３２は、Ｙ軸方向に延びる同様のＹ軸リニアガイド８４２の一端と他端に固定されている。従って、Ｙ軸リニアガイド８４１，８４２は、各一対のＸ軸リニアモータ８２１，８３１、８２２，８３２によって、Ｘ軸に沿ってそれぞれ駆動されるようになっている。
【０１０８】
ウエハステージＷＳＴ１の底部には、永久磁石を有する磁極ユニット（図示省略）が設けられており、この磁極ユニットと一方のＹ軸リニアガイド８４１とによって、ウエハステージＷＳＴ１をＹ軸方向に駆動するムービングマグネット型のＹ軸リニアモータが構成されている。また、ウエハステージＷＳＴ２の底部には、永久磁石を有する磁極ユニット（図示省略）が設けられており、この磁極ユニットと他方のＹ軸リニアガイド８４２とによって、ウエハステージＷＳＴ２をＹ軸方向に駆動するムービングマグネット型のＹ軸リニアモータが構成されている。以下においては、各Ｙ軸リニアモータについて、それぞれの固定子であるＹ軸リニアガイド８４１、８４２と同一の符号を用いてＹ軸リニアモータ８４１、８４２と記述するものとする。
【０１０９】
本実施形態では、上述したＸ軸リニアモータ８２１，８３１及びＹ軸リニアモータ８４１によって、ウエハステージＷＳＴ１をＸＹ２次元駆動するステージ駆動系が構成され、Ｘ軸リニアモータ８２２，８３２及びＹ軸リニアモータ８４２によって、ウエハステージＷＳＴ２をウエハステージＷＳＴ１と独立したＸＹ２次元駆動するステージ駆動系が構成されている。また、前記Ｘ軸リニアモータ８２１〜８３２及びＹ軸リニアモータ８４１，８４２のそれぞれは、図２に示されるステージ制御装置３８によって制御される。
【０１１０】
なお、一対のＸ軸リニアモータ８２１、８３１がそれぞれ発生する推力を僅かに異ならせることで、ウエハステージＷＳＴ１のヨーイングの制御が可能である。同様に、一対のＸ軸リニアモータ８２２、８３２がそれぞれ発生する推力を僅かに異ならせることで、ウエハステージＷＳＴ２のヨーイングの制御が可能である。
【０１１１】
前記ウエハステージＷＳＴ１上には、不図示のウエハホルダによりウエハＷｉ（図４ではｉ＝１、すなわちＷ１）が吸着保持されている。また、ウエハステージＷＳＴ１の上面には、基準マーク板ＦＭ１がウエハＷｉとほぼ同じ高さになるように設置されている。この基準マーク板ＦＭ１の表面には、図４に示されるように、所定の位置関係で、一対の第１基準マークＭＫ１，ＭＫ３と、第２基準マークＭＫ２とが形成されている。
【０１１２】
また、ウエハステージＷＳＴ１の−Ｘ側の面（図４における左側面）２０と＋Ｙ側の面（図４における紙面上側の面）２１とは、鏡面仕上げがなされた反射面となっており、これらの反射面に、後述する干渉計システムを構成する各測長軸の干渉計ビームが投射され、その反射光を各干渉計で受光することにより、各反射面の基準位置（一般には投影光学系側面や、アライメント系の側面に固定ミラーを配置し、そこを基準面とする）からの変位を計測し、これにより、ウエハステージＷＳＴ１の２次元位置がそれぞれ計測されるようになっている。なお、反射面２０，２１に代えて、ウエハステージＷＳＴ１上面の−Ｘ端部近傍にＹ軸方向に延びるＸ移動鏡を設け、＋Ｙ端部近傍にＸ軸方向に延びるＹ移動鏡を設けることとしても良い。
【０１１３】
他方のウエハステージＷＳＴ２の構成は、ウエハステージＷＳＴ１と同様となっている。
【０１１４】
すなわち、ウエハステージＷＳＴ２上には、不図示のウエハホルダを介して、ウエハＷｉ（図２ではｉ＝２、すなわちＷ２）が真空吸着されている。また、ウエハステージＷＳＴ２の上面には、図４に示されるように、基準マーク板ＦＭ２がウエハＷｉとそれぞれほぼ同じ高さになるように設置されている。この基準マーク板ＦＭ２の上面にも基準マーク板ＦＭ１と同様の位置関係で第１基準マークＭＫ１，ＭＫ３、及び第２基準マークＭＫ２が形成されている。
【０１１５】
また、ウエハステージＷＳＴ２の＋Ｘ側の面（図４における右側面）２２と＋Ｙ側の面（図４における紙面上側の面）２３とは、鏡面仕上げがなされた反射面となっている。これらの反射面に、後述する干渉計システムを構成する各測長軸の干渉計ビームが投射され、ウエハステージＷＳＴ２の２次元位置が上記ウエハステージＷＳＴ１と同様にして計測されるようになっている。なお、反射面２２，２３に代えて、ウエハステージＷＳＴ２上面の＋Ｘ端部近傍にＹ軸方向に延びるＸ移動鏡を設け、＋Ｙ端部近傍にＸ軸方向に延びるＹ移動鏡を設けることとしても良い。
【０１１６】
図２に戻り、前記投影光学系ＰＬのＸ軸方向の両側には、同じ機能を持ったオフアクシス（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）方式のマーク検出系としての一対のアライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２が、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ（レチクルパターン像の投影中心とほぼ一致）よりそれぞれ同一距離だけ離れた位置に設置されている。
【０１１７】
本実施形態では、アライメント系ＡＬＧ１は、ウエハステージＷＳＴ１上に保持されたウエハ上のアライメントマーク、基準マーク板ＦＭ１上に形成された基準マークの位置計測等に用いられる。また、アライメント系ＡＬＧ２は、ウエハステージＷＳＴ２上に保持されたウエハ上のアライメントマーク及び基準マーク板ＦＭ２上に形成された基準マークの位置計測等に用いられる。
【０１１８】
アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２としては、例えばウエハ上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光束を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に結像された対象マークの像と不図示の指標の像とを撮像素子（ＣＣＤ等）を用いて撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のＦＩＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｉｍａｇｅ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）系のセンサが用いられる。なお、ＦＩＡ系に限らず、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ることは勿論可能である。
【０１１９】
アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２からの画像信号は、図２のアライメント制御装置８０により、Ａ／Ｄ変換され、デジタル化された波形信号を演算処理して指標中心を基準とするマークの位置が検出される。このマーク位置の情報が、アライメント制御装置８０から主制御装置９０に送られるようになっている。
【０１２０】
次に、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２それぞれの２次元位置を計測する前記干渉計システムについて、図３，図４を参照しつつ説明する。
【０１２１】
図３に示されるように、ウエハステージＷＳＴ１の反射面２０には、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸとアライメント系ＡＬＧ１の光軸ＳＸａ（前述した指標中心に一致）とを通るＸ軸に沿って、Ｘ軸干渉計１６（図４参照）からの測長軸ＢＩ１Ｘで示される干渉計ビームが照射されている。同様に、ウエハステージＷＳＴ２の反射面２２には、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸとアライメント系ＡＬＧ２の光軸ＳＸｂ（前述した指標マークの中心に一致）とを通るＸ軸に沿って、Ｘ軸干渉計１８（図４参照）からの測長軸ＢＩ２Ｘで示される干渉計ビームが照射されている。そして、Ｘ軸干渉計１６、１８では反射面２０、２２からの反射光をそれぞれ受光することにより、各反射面の基準位置からの相対変位を計測し、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＸ軸方向位置を計測するようになっている。ここで、Ｘ軸干渉計１６、１８は、図３に示されるように、各３つの光軸を有する３軸干渉計であり、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＸ軸方向の計測以外に、ピッチング（Ｙ軸回りの回転（θｙ回転））及びヨーイング（θｚ方向の回転）の計測が可能となっている。各光軸の出力値は独立に計測できるようになっている。
【０１２２】
なお、測長軸ＢＩ１Ｘ、測長軸ＢＩ２Ｘの各干渉計ビームは、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の移動範囲の全域で常に反射面２０，２２に当たるようになっており、従って、Ｘ軸方向については、投影光学系ＰＬを用いた露光時、アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２の使用時等のいずれのときにもウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の位置は、測長軸ＢＩ１Ｘ、測長軸ＢＩ２Ｘの計測値に基づいて管理される。
【０１２３】
また、本実施形態では、図４に示されるように、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸで測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ２Ｘと垂直に交差する測長軸ＢＩ２Ｙを有するＹ軸干渉計１４６と、アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２の光軸ＳＸａ、ＳＸｂで測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ２Ｘとそれぞれ垂直に交差する測長軸ＢＩ１Ｙ、ＢＩ３Ｙをそれぞれ有するＹ軸干渉計１４４，１４８とが設けられている。
【０１２４】
本実施形態の場合、投影光学系ＰＬを用いた露光時のウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２のＹ軸方向位置計測には、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを通過する測長軸ＢＩ２Ｙを有するＹ軸干渉計１４６の計測値が用いられ、アライメント系ＡＬＧ１の使用時等のウエハステージＷＳＴ１のＹ軸方向位置計測には、アライメント系ＡＬＧ１の光軸ＳＸａを通過する測長軸ＢＩ１Ｙを有するＹ軸干渉計１４４の計測値が用いられ、アライメント系ＡＬＧ２使用時等のウエハステージＷＳＴ２のＹ軸方向位置計測には、アライメント系ＡＬＧ２の光軸ＳＸｂを通過する測長軸ＢＩ３Ｙを有するＹ軸干渉計１４８の計測値が用いられる。
【０１２５】
このように、本実施形態では、Ｘ軸干渉計１６、１８及びＹ軸干渉計１４４，１４６，１４８の合計５つの干渉計によって、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＸＹ２次元座標位置を管理する干渉計システムが構成されている。
【０１２６】
これまでの説明からもわかるように、本実施形態では、状況によっては、Ｙ軸干渉計の測長軸がウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の反射面より外れることとなる。すなわち、アライメント位置から露光位置への移動、あるいは露光位置からウエハ交換位置への移動などの際に、Ｙ軸方向の干渉計ビームがウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の反射面に当たらなくなる状態が生じ、制御に用いる干渉計の切り替えが必須となる。かかる点に鑑みて、本実施形態では、干渉計のリセットを行うに際して後述するような工夫をしている。
【０１２７】
勿論、ステージ制御装置３８では、主制御装置９０からの指示に応じ、Ｙ軸干渉計からの干渉計ビームが再度ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の反射面に当たったときには、それまで制御に用いられていなかった測長軸のＹ軸干渉計をリセット（又はプリセット）し、以後、干渉計システムを構成するＸ軸干渉計，Ｙ軸干渉計の計測値のみに基づいてウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の移動を制御する。
【０１２８】
なお、上記Ｙ軸干渉計１４４、１４６、１４８は、図３から明らかなように、各２つの光軸を有する２軸干渉計であり、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＹ軸方向の計測以外に、ローリング（Ｘ軸回りの回転（θｘ回転））の計測が可能となっている。また、各光軸の出力値は独立に計測できるようになっている。
【０１２９】
また、前述の多軸干渉計は４５°傾いてウエハテーブル１８に設置される反射面を介して、投影光学系ＰＬが載置される架台（不図示）に設置される反射面にレーザビームを照射し、投影光学系ＰＬの光軸方向（Ｚ軸方向）に関する相対位置情報を検出するようにしても良い。
【０１３０】
上述のようにして構成された干渉計システムを構成する各干渉計の計測値は、図２に示されるステージ制御装置３８及びこれを介して主制御装置９０に送られるようになっている。ステージ制御装置３８では、主制御装置９０からの指示に応じ、各干渉計の出力値に基づいてウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を前述した各リニアモータを介して制御する。すなわち、本実施形態では、このようにしてウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２は互いに独立にかつ機械的に干渉しない状態でＸＹ２次元方向に駆動される。
【０１３１】
更に、本実施形態では、図示は省略されているが、レチクルＲの上方に、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲ上のレチクルマークと基準マーク板ＦＭ１、ＦＭ２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）方式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、アライメント制御装置８０を介して主制御装置９０に供給されるようになっている。なお、レチクルアライメント顕微鏡の構成は、例えば特開平７−１７６４６８号公報等に開示されているのでここでは詳細な説明については省略する。
【０１３２】
また、図示は省略されているが、投影光学系ＰＬ、アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２のそれぞれには、合焦位置を調べるためのオートフォーカス／オートレベリング計測機構（以下、「ＡＦ／ＡＬ系」という）がそれぞれ設けられている。このように、投影光学系ＰＬ及び一対のアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２のそれぞれに、ＡＦ／ＡＬ系を設けた露光装置の構成は、例えば特開平１０−２１４７８３号公報に詳細に開示されており、公知であるから、ここではこれ以上の説明を省略する。
【０１３３】
制御系は、図２に示されるように、装置全体を統括的に制御する主制御装置９０を中心に、この主制御装置９０の配下にある露光量制御装置７０及びステージ制御装置３８、並びに露光量制御装置７０の配下にある照明制御装置７２、レーザ制御装置７６、及び不図示の搬送系制御装置、Ｃ／Ｄ側制御装置等から構成されている。
【０１３４】
次に、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２における１ロットのウエハに対する並行処理動作（二重露光動作）について、露光装置本体での動作を時系列的に示す図６に沿って、適宜その他の図面を参照しつつ説明する。
【０１３５】
なお、ここでの１ロットのウエハの枚数ｎは、各ウエハ表面にＣ／Ｄ３３内のコータにて塗布される感光剤（化学増幅型レジスト等）の性能を維持できる時間に基づいて設定される。すなわち、１枚のウエハに対して感光剤塗布をしてから現像が行われるまでのすべての動作（搬送動作も含む）が終了するまでの時間が、レジスト性能を維持することが可能な時間を超えないように枚数ｎの値が設定される。本実施形態では１ロットの枚数ｎが２５であるものとして説明する。
【０１３６】
なお、以下の説明では、具体例として、変形照明を用いて図１０（Ｇ）に示されるＬ／Ｓパターン像を得る場合について説明することとする。なお、ここで用いられる変形照明の基本原理等については、特開平４−２７３２４５号公報等に開示されているので、その説明については省略するものとする。
【０１３７】
まず、最初の段階では、開口絞りとして、レチクルのパターン形成面に対してほぼフーリエ変換相当面（例えば照明光学系の瞳面）若しくはその近傍の面における光量分布が、光軸中心から形成すべきＬ／Ｓパターンの周期方向に対称に偏心した位置に中心を有する２つの領域を光が透過し、その他が遮光領域となるような分布となる、図１０（Ａ）に示される開口絞り５９Ａが用いられるものとし、レチクルとして、図１０（Ｂ）に示されるような形成すべきパターンと同様のＬ／ＳパターンＲＰ１が形成されたレチクル（以下、便宜上「第１レチクルＲ１」と呼ぶ）が用いられるものとする。図１０（Ｂ）のハッチング部分はクロム（Ｃｒ）による遮光部分を示し、その他の部分はガラスの光透過部分を示す。なお、上記のような条件で行われる露光動作を、以下においては「第１露光動作」と呼ぶものとする。
【０１３８】
図６のステップ２０１では、レチクル交換（ここではレチクルステージＲＳＴ上にはまだレチクルが載置されていないので、単に上記第１レチクルＲ１のロード）及びレチクルアライメント等の準備動作が行われる。準備動作においては、主制御装置９０の指示の下、図２の照明制御装置７２により、開口絞り５９Ａが照明光の光路上に設定されるように、モータ７４の回転制御を行うなどして照明条件等の露光条件の設定が行われる。
【０１３９】
次いで、ステップ２０２ではウエハステージＷＳＴ１上に第１枚目のウエハＷ１がロードされる。
【０１４０】
これに先立って、ウエハＷ１は、Ｃ／Ｄ３３から搬送経路Ｃ０→Ｃ１→Ｃ２に沿って搬送され、左位置合わせ装置２６Ａのロードアームに保持された状態で待機している。そして、ウエハステージＷＳＴ１が左位置合わせ装置２６Ａの直下の左側ローディング位置に位置決めされた図７の状態で、ロードアームが下降してウエハステージＷＳＴ１上にウエハＷ１をロードする。なお、ここでのウエハステージＷＳＴ１の位置制御は、測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ１Ｙを有する干渉計１６，１４４の計測値に基づいて行なわれる。
【０１４１】
この左側ローディング位置ではアライメント系ＡＬＧ１の真下にウエハステージＷＳＴ１の基準マーク板ＦＭ１が位置するような配置となっている。このため、主制御装置９０では、アライメント系ＡＬＧ１により基準マーク板ＦＭ１上の基準マークＭＫ２を検出する以前に、測長軸ＢＩ１Ｙを有する干渉計１４４のリセットを実行している。
【０１４２】
前記基準マークＭＫ２の検出に際しては、アライメント系ＡＬＧ１によりマークＭＫ２の画像が取り込まれ、その画像信号が図２のアライメント制御装置８０に送られる。アライメント制御装置８０では、この画像信号に所定の処理を施し、その処理後の信号を解析することでアライメント系ＡＬＧ１の指標中心を基準とするマークＭＫ２の位置を検出する。主制御装置９０では、前記マークＭＫ２の位置と測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ１Ｙの干渉計１６，１４４の計測結果とに基づいて測長軸ＢＩ１ＸとＢＩ１Ｙを用いた座標系（以下、適宜「第１ステージ座標系」という）における基準マーク板ＦＭ１上のマークＭＫ２の座標位置を算出する。
【０１４３】
上述したウエハロード、干渉計のリセットに引き続いて、図６のステップ２０４では、ウエハＷ１上の各ショット領域の配列をＥＧＡを使って求めるウエハアライメントが行なわれる。具体的には、干渉計１６，１４４（測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ１Ｙ）により、ウエハステージＷＳＴ１の位置を管理しつつ、設計上のショット配列データ（アライメントマーク位置データ）をもとに、ウエハステージＷＳＴ１を順次移動させつつ、ウエハＷ１上の所定のサンプルショット領域のアライメントマーク（サンプルマーク）位置をアライメント系ＡＬＧ１で計測し、この計測結果と各サンプルマーク計測時の干渉計１６，１４４の計測値とショット配列の設計座標データとに基づいて最小自乗法による統計演算により、全てのショット配列データを演算する。これにより、上記の第１ステージ座標系上で各ショット領域の座標位置が算出される。なお、このＥＧＡの際の各部の動作は主制御装置９０により制御され、上記の演算は主制御装置９０により行なわれる。
【０１４４】
そして、主制御装置９０では、各ショット領域の座標位置から前述した基準マークＭＫ２の座標位置を減算することで、マークＭＫ２に対する各ショット領域の相対位置関係を算出する。
【０１４５】
ウエハステージＷＳＴ１側で、上記のウエハ交換（この場合、ウエハＷ１のロード）、アライメント動作が行なわれている間は、ウエハステージＷＳＴ２側は待機状態となっている。
【０１４６】
この待機状態のウエハステージＷＳＴ２は、図７に示される右側ローディング位置に位置決めされている。なお、ここでの右側ローディング位置は、左側ローディング位置と同様、アライメント系ＡＬＧ２の下に基準マーク板ＦＭ２が位置付けられる位置となっている。勿論、干渉計システムの測長軸ＢＩ３Ｙを有する干渉計１４８のリセット動作は、アライメント系ＡＬＧ２による基準マーク板ＦＭ２上のマークＭＫ２の検出に先立って実行されている。
【０１４７】
次いで、図６のステップ２０６ではウエハステージＷＳＴ１を図７の位置（左側ローディング位置）から図８に示される投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ中心（投影中心）の真下に基準マーク板ＦＭ１上の基準マークが来る位置まで移動する。ここで、図７、図８からも分かるように、移動の途中においては、測長軸ＢＩ１Ｙの干渉計ビームが、ウエハステージＷＳＴ１の反射面２１に入射されなくなるので、アライメント終了後直ちに図８の位置までウエハステージＷＳＴ１を移動させることは困難である。このため、本実施形態では、次のような工夫をしている。
【０１４８】
すなわち、先に説明したように、本実施形態では左側ローディング位置にウエハステージＷＳＴ１がある場合に、アライメント系ＡＬＧ１の真下に基準マーク板ＦＭ１が来るように設定されており、この位置で測長軸ＢＩ１Ｙの干渉計１４４がリセットされているので、この位置までウエハステージＷＳＴ１を一旦戻し、その位置から予めわかっているアライメント系ＡＬＧ１の検出中心と投影光学系ＰＬの光軸（投影中心）との距離（便宜上ＢＬとする）に基づいて、干渉計ビームの切れることのない測長軸ＢＩ１Ｘの干渉計１６の計測値をモニタしつつ、ウエハステージＷＳＴ１を距離ＢＬだけ＋Ｘ側に移動させる。これにより、図８に示される位置までウエハステージＷＳＴ１が移動されることになる。なお、干渉計以外の位置計測装置、例えばリニアエンコーダなどを用いて、Ｙ軸干渉計からの干渉計ビームがウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）に当たらない間のＹ軸方向の位置制御を行うことは可能である。
【０１４９】
そして、主制御装置９０では、一対のレチクルアライメント顕微鏡（図示省略）により露光光を用いて基準マーク板ＦＭ１上のマークＭＫ１，ＭＫ３とそれに対応するレチクル上マークのウエハ面上投影像の相対位置検出を行なう。
【０１５０】
主制御装置９０では、上記の相対位置検出（レチクルアライメント顕微鏡による前記各マーク像の画像信号の取り込み）をするのに先立って、測長軸ＢＩ２Ｙの干渉計１４６をリセットする。リセット動作は、次に使用する測長軸がウエハステージ側面を照射できるようになった時点で実行することができる。
【０１５１】
これにより、測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ２Ｙを用いた座標系（第２ステージ座標系）における基準マーク板ＦＭ２上のマークＭＫ１，ＭＫ３の座標位置と、レチクルＲ１上マークのウエハ面上投影像座標位置が検出される。そして、両者の差により露光位置（投影光学系ＰＬの投影中心）と基準マーク板ＦＭ１上マークＭＫ１，ＭＫ３の座標位置の相対位置関係が求められる。
【０１５２】
主制御装置９０では、先に求めた基準マーク板ＦＭ１上マークＭＫ２に対する各ショットの相対位置関係と、露光位置と基準マーク板ＦＭ１上マークＭＫ１，ＭＫ３座標位置の相対関係より、最終的に露光位置と各ショットの相対位置関係を算出する。その結果に応じて、ウエハＷ１上の各ショットの露光が行なわれることとなる。
【０１５３】
上述のように、干渉計のリセット動作を行なっても高精度アライメントが可能な理由は、アライメント系ＡＬＧ１により基準マーク板ＦＭ１上の基準マークを計測した後、ウエハＷ１上の各ショット領域のアライメントマークを計測することにより、基準マークと、ウエハマークの計測により算出された仮想位置との間隔を同一のセンサにより算出しているためである。この時点で基準マークと露光すべき位置の相対位置関係（相対距離）が求められていることから、露光前にレチクルアライメント顕微鏡により露光位置と基準マーク位置との対応がとれていれば、その値に前記相対距離を加えることにより、Ｙ軸方向の干渉計の干渉計ビームがウエハステージの移動中に切れて再度リセットを行なったとしても高精度な露光動作を行なうことができるからである。
【０１５４】
また、ウエハステージＷＳＴ１がアライメント終了位置から図８の位置に移動する間に、測長軸ＢＩ１Ｙが切れないような場合には、測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ１Ｙの干渉計１６，１４４の計測値をモニタしつつ、アライメント終了後に直ちに、図８の位置までウエハステージＷＳＴ１を直線的に移動させても良いことは勿論である。この場合、ウエハステージＷＳＴ１のＹ軸と直交する反射面２１に投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを通る測長軸ＢＩ２Ｙがかかった時点以後、レチクルアライメント顕微鏡による基準マーク板ＦＭ１上マークＭＫ１，ＭＫ３とそれに対応するレチクル上マークのウエハ面上投影像の相対位置検出より以前のいずれの時点で干渉計のリセット動作を行なうようにしても良い。
【０１５５】
次いで、図６のステップ２０８では、次のようにしてウエハステージＷＳＴ１上のウエハＷ１に対するパターンＲＰ１を用いた露光（パターンＲＰ１の転写）が以下のようにして行われる。
【０１５６】
まず、ステージ制御装置３８が、主制御装置９０から前述したようにして行われたマークＭＫ２に対する各ショットの相対位置関係と、一対のレチクルアライメント顕微鏡（図示省略）による基準マーク板ＦＭ１上マークＭＫ１，ＭＫ３とそれに対応するレチクル上マークのウエハ面上投影像の相対位置検出の結果とに基づいて、前述したＹ軸干渉計１４６、及びＸ軸干渉計１６の計測値をモニタしつつ、ウエハステージＷＳＴ１の駆動系を構成する各リニアモータを制御してウエハの第１ショット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ＷＳＴ１を移動する。
【０１５７】
次に、ステージ制御装置３８では、主制御装置９０の指示に応じて第１レチクルＲ１とウエハＷ１、すなわちレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴ１とのＸ軸方向の相対走査を開始し、両ステージＲＳＴ、ＷＳＴ１がそれぞれの目標走査速度に達し、等速同期状態に達すると、照明ユニットＩＬＵからの紫外パルス光によってレチクルＲ１のパターン領域が照明され始め、走査露光が開始される。上記の相対走査は、前述したＹ軸干渉計１４６とＸ軸干渉計１６及びレチクル干渉計システム３６の測長軸ＢＩ７Ｘ、ＢＩ８Ｘと測長軸ＢＩ６Ｙの計測値をモニタしつつ、ステージ制御装置３８によってレチクル駆動部３０及びウエハステージの駆動系を構成する各リニアモータを制御することにより行われる。
【０１５８】
この走査露光の開始に先立って、両ステージがそれぞれの目標走査速度に達した時点で、露光量制御装置７０では、レーザ制御装置７６に指示してパルス発光を開始させている。このとき、ステージ制御装置３８からの指示に基づき、ブラインド駆動装置３９によって可動レチクルブラインド６４の所定の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、第１レチクルＲ１上のパターン領域外への紫外パルス光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。
【０１５９】
ステージ制御装置３８は、レチクル駆動部３０及びウエハステージの駆動系を構成する各リニアモータを介してレチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴ１を同期制御する。その際、特に上記の走査露光時には、レチクルステージＲＳＴのＸ軸方向の移動速度ＶｒとウエハステージＷＳＴ１のＸ軸方向の移動速度Ｖｗとが、投影光学系ＰＬの投影倍率（１／４倍あるいは１／５倍）に応じた速度比に維持されるように同期制御を行う。
【０１６０】
そして、第１レチクルＲ１のパターン領域の異なる領域が紫外パルス光で逐次照明され、パターン領域全面に対する照明が完了することにより、ウエハ上の第１ショットの走査露光が終了する。これにより、第１レチクルＲ１のパターンが投影光学系ＰＬを介して第１ショットに縮小転写される。
【０１６１】
ここで、前述したパルス発光の開始と同時に、露光量制御装置７０は、ミラー駆動装置７８に指示して振動ミラー５４を駆動させ、第１レチクルＲ１上のパターン領域が完全に照明領域ＩＡＲ（図３参照）を通過するまで、すなわちパターンの全面の像がウエハＷ１上のショット領域に形成されるまで、連続してこの制御を行なうことで２つのフライアイレンズ系５０、５８で発生する干渉縞のムラ低減を行なう。
【０１６２】
また、ブラインド駆動装置３９では、ステージ制御装置３８からの指示に基づき、走査露光終了の直後の第１レチクルＲ１上のパターン領域外への紫外パルス光の照射を防止すべく、可動レチクルブラインド６４の所定のブレードの移動をレチクルステージＲＳＴの移動と同期制御するようになっている。
【０１６３】
上述のようにして、第１ショットの走査露光が終了すると、主制御装置９０からの指示に基づき、ステージ制御装置３８により、ウエハステージの駆動系を構成する各リニアモータを介してウエハステージＷＳＴ１がＸ、Ｙ軸方向にステップ移動され、第２ショットの露光のための走査開始位置（加速開始位置）に移動される。このステッピングの際に、ステージ制御装置３８ではＹ軸干渉計１４６とＸ軸干渉計１６の計測値に基づいてウエハステージＷＳＴ１のＸ、Ｙ、θｚ方向の位置変位をリアルタイムに計測する。この計測結果に基づき、ステージ制御装置３８では、ウエハステージＷＳＴ１のＸＹ位置変位が所定の状態になるようにウエハステージＷＳＴ１の位置を制御する。また、ステージ制御装置３８ではウエハステージＷＳＴ１のθｚ方向の変位の情報に基づいてレチクル駆動部３０を制御し、そのウエハ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（レチクル微動ステージ）を回転制御する。
【０１６４】
そして、主制御装置９０の指示に応じて、ステージ制御装置３８、露光量制御装置７０により、上述と同様に各部の動作が制御され、ウエハ上の第２ショットに対して上記と同様の走査露光が行われる。
【０１６５】
このようにして、ウエハ上のショットの走査露光と次ショット露光のためのステッピング動作とが繰り返し行われ、ウエハ上の露光対象ショットの全てにレチクルＲ１のパターンＲＰ１が順次転写される。
【０１６６】
なお、上記走査露光中にウエハ上の各点に与えられるべき積算露光量の制御は、主制御装置９０により、露光量制御装置７０又はステージ制御装置３８を介して、光源４０の発振周波数（パルス繰り返し周波数）、光源４０から出力される１パルス当たりのパルスエネルギ、エネルギ粗調器４８の減光率、及びウエハステージとレチクルステージとの走査速度の少なくとも１つを制御することにより行われる。
【０１６７】
さらに、主制御装置９０では、例えば、走査露光時にレチクルステージとウエハステージの移動開始位置（同期位置）を補正する場合、ステージ制御装置３８に対して補正量に応じたステージ位置の補正を指示する。
【０１６８】
このように、図６のステップ２０８において、ウエハステージＷＳＴ１上のウエハに対する露光（レチクルＲ１を用いた第１露光動作）が行われている間に、ウエハステージＷＳＴ２側では、ステップ３０２，３０４において、右側ローディング位置にてウエハステージＷＳＴ１の場合と同様にしてウエハＷ２のロード及びウエハアライメントが行われる。
【０１６９】
この場合のウエハステージＷＳＴ２の位置制御は、測長軸ＢＩ２Ｘ、ＢＩ３Ｙの干渉計１８，１４８の計測値に基づいて行なわれる。
【０１７０】
そして、２つのウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２上で並行して行なわれる露光動作と、ウエハ交換・アライメント動作とは、先に終了したウエハステージ（図７ではウエハステージＷＳＴ２）が待ち状態となり、両方の動作が終了した時点でステップ２１０及びステップ３０６において、図９に示される位置までウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２が移動される。
【０１７１】
そして、上記ステップ２０８にて露光動作が終了した側のウエハステージＷＳＴ１では、ステップ２１２において、左側ローディング位置でウエハ交換（ウエハＷ１→ウエハＷ３）が行われ、上記ステップ３０４にてアライメント動作が終了した側のウエハステージＷＳＴ２上のウエハＷ２に対しては、ステップ３０８において、投影光学系ＰＬの下で第１露光動作が行なわれる。このときのウエハステージＷＳＴ２の位置制御は、測長軸ＢＩ２Ｘ、ＢＩ２Ｙの干渉計１８，１４６の計測値に基づいて行われる。ここでも、測長軸ＢＩ２Ｙを有する干渉計１４６のリセットを前述と同様にして行うこととしている。
【０１７２】
ここで、ステップ２１２において、ウエハステージＷＳＴ１上からアンロードされたウエハＷ１は、前述した図５（Ａ）に示される搬送経路Ｃ３及びＣ４に沿ってＦＯＵＰ４７内に搬送（搬入）される。
【０１７３】
その後、ステップ３０８において、ウエハステージＷＳＴ２上のウエハＷ２に対する第１露光動作が行われている間に、他方のウエハステージＷＳＴ１では、ステップ２１４において、ウエハＷ３に対するウエハアライメントが実行される。
【０１７４】
そして、ウエハステージＷＳＴ２における露光動作が終了すると、ステップ２１６及びステップ３１０において両ウエハステージの移動（スイッチング）が行われ、引き続き、ウエハＷ３への第１露光動作（ステップ２１８）及びウエハステージＷＳＴ２におけるウエハ交換（Ｗ２→Ｗ４）、ウエハアライメント（ステップ３１２，３１４）が並行して行なわれる。この場合においても、ウエハステージＷＳＴ２上からアンロードされたウエハＷ２は、搬送経路Ｃ３’及びＣ４に沿ってＦＯＵＰ４７内に搬送（搬入）される。
【０１７５】
その後、２つのウエハステージを用いた並行処理が繰り返し行われる。そして、ウエハステージＷＳＴ１にて第１露光が行われた奇数番目のウエハが搬送経路Ｃ３及びＣ４に沿ってＦＯＵＰ４７内に搬入され、ウエハステージＷＳＴ２にて第１露光が行われた偶数番目のウエハが、搬送経路Ｃ３’及びＣ４に沿ってＦＯＵＰ４７内に搬入される。
【０１７６】
そして、上記動作が繰り返され、ウエハステージＷＳＴ２側で、ステップ３１６においてウエハＷ２４に対する露光が行われている間に、ウエハステージＷＳＴ１側では、ステップ２２０，２２２において、ウエハＷ２３がウエハＷ２５に交換されるとともに、ウエハＷ２５のウエハアライメントが行われる。
【０１７７】
更に、ステップ２２４及び３１８にて両ウエハステージの移動、すなわちスイッチングが行われ、ウエハステージＷＳＴ２が右側ローディング位置に位置した段階で、ステップ３２０において、ウエハステージＷＳＴ２上からウエハＷ２４がアンロードされる。その後、ウエハステージＷＳＴ２は待機する。
【０１７８】
一方、ウエハステージＷＳＴ１側では、１ロットの最後のウエハＷ２５に対する第１露光動作がこれまでと同様に行われる。そして、露光終了後は、ステップ２２８において、ウエハステージＷＳＴ１が、左側ローディング位置に移動され、ステップ２３０においてウエハＷ２５がアンロードされる。
【０１７９】
以上のようにして、１ロット（＝２５枚）のウエハに対する第１露光が終了すると、次のステップ４００では、第２露光動作が終了したか否かが判断される。ここでは、まだ第１露光が終了したのみなので、判断は否定され、ステップ２０１に戻る。
【０１８０】
このステップ２０１では、レチクル交換及び第２露光動作を行うために必要な準備動作が以下のようにして行われる。
【０１８１】
ここでの準備動作では、主制御装置９０は、不図示のレチクル搬送系に対し、レチクルステージＲＳＴ上のレチクル交換及びレチクルアライメントの開始を指示するとともに図２の照明制御装置７２に対して照明条件の変更を指示する。
【０１８２】
ところで、ここまでに行われた第１露光動作において、例えば、ウエハ上に塗布されたレジストとして、光の当たらない部分にレジスト像が残るポジレジストを用いているものとすると、図１０（Ｃ）に示されるパターン像Ｐ１が現像後に残ることになる（但し、本実施形態の場合は、二重露光が終了するまでは、現実には現像は行われない）。この場合、パターンＲＰ１の周期方向については、高解像度且つ大焦点深度でパターンＲＰ１を用いた露光（パターンＲＰ１の像の転写）を行うことができ、パターン像Ｐ１はその周期方向については良好な像となるが、パターン像Ｐ１の両端部では、図１０（Ｃ）に示されるように、この部分のパターンを解像するための上下方向や斜め方向からの照明がないことから、パターン像が著しく劣化することになる（エッジ部がだれてテーパー状となる）。
【０１８３】
そこで、本実施形態では、上述した第１露光動作による２光束干渉条件による露光終了後、次の第２露光動作により像が劣化している部分（パターンの両端部）を除去することにより、中央部分の良好なパターン像を有効に利用することとしている。
【０１８４】
すなわち、第２露光動作においては、開口絞りとして、図１０（Ｄ）に示されるように、レチクルのパターン形成面に対してほぼフーリエ変換相当面若しくはその近傍の面における光量分布が、光軸中心から図１０（Ａ）の場合と直交する方向に対称に偏心した位置に中心を有する２つの領域を光が透過し、その他が遮光領域となるような分布となる開口絞り５９Ｂを用い、また、レチクルとして図１０（Ｅ）に示されるような形成すべきパターンと直交する方向に所定間隔を隔てて配置された２本の孤立ラインからなるパターンＲＰ２が形成されたレチクル（以下、説明の便宜上「第２レチクルＲ２」と呼ぶ）を用いることとしている（なお、図１０（Ｅ）のハッチング部分はクロム（Ｃｒ）による遮光部分であり、その他の部分はガラスの光透過部分である）。なお、第２露光動作において、レチクルＲ２上のパターンＲＰ２は第１露光動作で形成されるであろう仮想的なＬ／Ｓパターン像の両端部を除去可能な位置に配置される。
【０１８５】
従って、不図示のレチクル搬送系は、主制御装置９０の指示に基づいて、レチクルステージＲＳＴ上の第１レチクルＲ１と第２レチクルＲ２とを交換し、照明制御装置７２は、主制御装置９０の指示に基づいて、開口絞り５９Ｂが照明光の光路上に設定されるように、モータ７４の回転制御を行うなどして照明条件等の露光条件の変更を行う。
【０１８６】
なお、上記のようにして第２露光動作のための準備動作が行われている間に、先に第１露光動作が終了し、ＦＯＵＰ４７内に収容されていた第１枚目のウエハＷ１がＦＯＵＰ４７内からウエハステージＷＳＴ１に向けて、搬送経路Ｃ５及びＣ２に沿った搬送動作が開始される。
【０１８７】
そして、上記第２露光動作のための準備動作が終了すると、ステップ２０２においてウエハステージＷＳＴ１上にウエハＷ１がロードされ、ステップ２０４においてウエハＷ１に対するウエハアライメントが行われる。この第２露光動作に先立って行われるアライメント動作においては、第１露光動作に先立って行われたアライメント動作において選択されたショット領域及び該ショット領域に付設されたアライメントマークと同一のショット領域及びマークを選択することとしている。以降のウエハについても同様である。
【０１８８】
そして、第１露光動作の場合と同様に、ウエハステージＷＳＴ１がステップ２０６において投影光学系ＰＬの直下に移動されると、次のステップ２０８にてウエハステージＷＳＴ１上に載置されているウエハＷ１に対する第２露光動作が開始される。この第２露光動作においては、各ウエハについて、複数のショット領域のそれぞれを露光する際の走査方向を、第１露光における各ショット領域に対する走査方向と一致させることとしている。
【０１８９】
一方、ウエハステージＷＳＴ２側では、ステップ３０２、３０４においてウエハＷ２のロード及びウエハアライメントが行われる。
【０１９０】
その後、ウエハＷ１上の全ショット領域への露光が終了すると、ステップ２１０，３０６において、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２のスイッチングが行われ、一方のウエハステージＷＳＴ２上のウエハＷ２に対しては第２露光動作が行われ、他方のウエハステージＷＳＴ１は左側ローディング位置に移動され、その位置でウエハ交換が行なわれる。ここで、アンロードされたウエハＷ１は、図５（Ｂ）の搬送経路Ｃ３、Ｃ６及びＣ７に沿って搬送され、Ｃ／Ｄ３３内に搬入され、Ｃ／Ｄ３３内の現像装置（デベロッパ）によりウエハＷ１の現像が行われる。
【０１９１】
その後は、（ｉ）使用するレチクルがレチクルＲ２であること、（ｉｉ）露光対象のウエハがＦＯＵＰ４７内に収容された、すでに第１露光動作の終了しているウエハであること、（ｉｉｉ）第２露光動作が終了したウエハはＣ／Ｄ３３に向け搬送経路Ｃ３（又はＣ３’）、Ｃ６及びＣ７に沿って搬送されること、を除いて、第１露光動作と同様に２つのウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を用いた並行処理動作が行われる。
【０１９２】
このようにして、ステップ２３０にて１ロットの最後のウエハＷ２５がウエハステージＷＳＴ１上からアンロードされると、ステップ４００にて第２露光動作が終了したか否かの判断がなされる。そして、ここでの判断が肯定されると一連の処理を終了する。
【０１９３】
なお、上の説明では、ステップ２０１のレチクル交換・準備動作が終了した後に、ウエハロード及びウエハ交換を行うこととしたが、これに限らず、レチクル交換・準備動作が終了する以前からウエハＷ１をロードし、かつウエハアライメントも行うことがスループット向上の観点からは望ましい。
【０１９４】
このように、第２露光動作において、第１露光動作と同様の２光束干渉条件の下で第２レチクルＲ２を用いて走査露光が行われると、仮に光の当たった部分にレジスト像が残るネガレジストを使用している場合には、図１０（Ｆ）に実線で示されるようなパターン像Ｐ１が現像後に残る筈である。しかし、本実施形態の場合はポジレジストが使われているため、レチクルパターンＲＰ２が除去パターンとして機能して、図１０（Ｆ）に示されるように、破線で示されるパターン像Ｐ１の両端部に対して、パターン像Ｐ２が重ね合わせ露光される結果、パターン像Ｐ１の露光不良部分が除去され、露光後に現像して得られる最終的なパターン像は、図１０（Ｇ）に示されるような、エッジ部の鮮明なレジストパターン像となる。なお、ここでは、ポジレジストを用いて残しのＬ／Ｓを形成したが、残しの孤立ラインも同様の方法で形成することができる。
【０１９５】
なお、ネガレジストを用いて、上記第１露光動作及び第２露光動作と同様のことを行えば、貫きのＬ／Ｓや貫きの孤立ラインを形成することも可能となる。
【０１９６】
以上説明した、第１露光動作、第２露光動作と同様に、形成すべきパターンを所定方向のラインパターンと、これと直交する方向のラインパターンとの少なくとも２種類のラインパターンに分けて、それぞれのパターンを同一又は別々のレチクルにそれぞれ形成したものを用意し、主制御装置９０によりモータ７４を介して開口絞り５９Ａ、５９Ｂを切り換えて、第１露光工程、第２露光工程と同様の重ね合わせ露光を行うことにより、例えば、２次元格子状のパターン像を形成することも可能である。
【０１９７】
なお、１ロットのウエハに対する２重露光が終了する以前に、次のロット先頭のウエハをＣ／Ｄ内から搬送し始めることとしても良い。
【０１９８】
以上、説明してきた露光方法を採用した場合について、具体的に説明する。すなわち本実施形態の二重露光においては、所定枚数のウエハに対する第１露光動作（ウエハ交換・ウエハアライメントとの並行処理動作）を行った後に、レチクル交換、レチクルアライメントを一度だけ行い、その後、所定枚数のウエハに対する第２露光動作（ウエハ交換・ウエハアライメントとの並行処理動作）を行うというシーケンスが採用されている。このため、露光が行われていない時間としては、両ウエハステージのスイッチングに要する時間とレチクル交換・レチクルアライメントなどの準備動作に要する時間のみとなっている。すなわち、１枚のウエハに対する１回の露光に要する時間をＴ１、スイッチングに要する時間をＴ５、ウエハの１ロット（所定枚数）をｎ枚、レチクル交換、レチクルアライメントに要する時間をＴ２とすると、１枚あたりのウエハの露光に要する時間は（Ｔ１＋Ｔ５）×２＋（Ｔ２／ｎ）×２と表すことができるので、スループットＴＰ５は次式（５）として表すことができる。
【０１９９】
ＴＰ５＝３６００／（（Ｔ１＋Ｔ５）×２＋（Ｔ２／ｎ）×２） …（５）
【０２００】
ここで、各時間について前述した従来技術の説明に用いた値と同一の値を用いることとすると、Ｔ１＝２０（ｓｅｃ）、Ｔ２＝２０（ｓｅｃ）、Ｔ５＝５（ｓｅｃ）であるので、上式（５）よりスループットＴＰ５は７０枚程度となる。これは、前述した従来技術の、１つのウエハステージを用いて二重露光する場合（スループットＴＰ２＝５０枚）と比べて、スループットが４０％程度向上することになる。
【０２０１】
ここで、例えば１ロット（本実施形態の「所定枚数」）を２５枚に設定した場合に、第１枚目から第２５枚目までの第１露光が終了するまでに要する時間は、
Ｔ２＋（Ｔ１＋Ｔ５）×２５
＝２０＋（２０＋５）×２５＝６４５（秒） …（６）
であるから、第２露光が終了するまでに要する時間（６４５秒）を合わせても全露光に要する時間は２２分程度である。
【０２０２】
具体例を挙げると、ＡｒＦエキシマレーザを光源とする露光装置で使用されるレジストは通常の露光装置内のクリーン度で数時間程度、その性能を維持することが可能とされている。従って、本実施形態のような二重露光を行っても、その途中にレジストが劣化することは殆ど無いので、最終製品であるデバイスへの悪影響が生じるようなことは殆ど無い。
【０２０３】
また、将来的には、Ｆ２レーザを露光光源とした露光装置の導入も検討されているが、このような露光装置を導入するにあたっても、上式（６）に従って、露光装置内部のクリーン度を、レジストが３０分間性能を維持できる程度のクリーン度に維持しておけば、万が一突発的なエラーが発生した場合であっても、１ロット＝２５枚のウエハに対して本実施形態と同様の二重露光を行うことができる。
【０２０４】
図１１には、種々の露光装置において、１ロットあたりのウエハ枚数を変化させたときのスループットの変化をシミュレーションした結果がグラフにて示されている。この図１１においては各曲線Ｌに付された添え字のうち、Ｒの後のローマ数字（Ｉ又はＩＩ）はレチクルステージ上にレチクルを同時に載置可能な枚数を示し、Ｗの後のローマ数字（Ｉ又はＩＩ）は露光装置内に設けられたウエハステージの数を示している。（従って、例えばＬ（ＲＩ−ＷＩＩ）は、レチクルステージＲＳＴ上に１枚のレチクルを載置可能でウエハステージを２つ備える露光装置のスループットの変化を示す）また、曲線Ｌｎは本実施形態の露光装置のスループットの変化を示すものである。
【０２０５】
この図１１から分かるように、いずれの露光装置においても、スループットは殆ど同様の変化を示すが、本実施形態の露光装置のスループットは、同型の露光装置Ｌ（ＲＩ−ＷＩＩ）と比較して、格段にスループットが向上しているのが分かる。
【０２０６】
また、図１１からは、いずれの装置であっても、１ロットのウエハの枚数が多くなる程、スループットが向上しているが、逆に１ロットのウエハの枚数が少ないと、いずれの装置を用いても、殆どスループットは変わらない。すなわち、スループットを向上するためには、なるべく１ロットのウエハの枚数を多くすることが望ましい。しかし、１ロットが何百、何千となるような場合（ＤＲＡＭ等を処理する場合）には、ＦＯＵＰ４７内に全てのウエハを保管できない状況が生じることになるし、各ウエハに対する露光時間が非常に長い場合（チップ数が極端に多い場合）やレジストの性能維持時間が短い場合等には、レジスト性能維持時間に応じて１ロットの枚数の上限が決まってしまう。
【０２０７】
すなわち、露光装置内のクリーン度に応じて変化するレジストの性能を維持することが可能な時間や、ＦＯＵＰ４７内に収納可能なウエハ枚数等を考慮して、前述した式（６）に従って１ロットの枚数をできるだけ多く設定することにより、スループットを最大限に向上することが望ましい。
【０２０８】
これを実現するための手段としては、例えば、主制御装置９０にキーボード等の入力装置を接続しておき、オペレータによって、入力装置を介して入力されたレジストの性能維持時間と、予め入力されていたＦＯＵＰ４７の収納可能枚数等に基づいて、主制御装置９０が、１ロットのウエハに対するレジスト塗布から現像までの時間内にレジスト性能維持時間が収まるように、１ロットの枚数を決定するようにすれば良い。このように１ロットの枚数を制御すれば、様々な条件の変更があったとしても、露光精度やスループットを低下させないような管理を行うことが可能である。
【０２０９】
一方、図１２には、１ロットを２５枚に設定した場合に、レチクルステージの最高速、加速度及びウエハステージの最高速、加速度が異なる露光装置それぞれについて、各ステージの構成を変更したときのスループットの変化と、従来技術で説明した１つのウエハステージを備える露光装置を用いた二重露光のスループット（４９枚とする）からのスループットの向上率が表にて示されている。ここでの各ステージの構成の変更は、レチクルステージ上に一時に載置可能な枚数（１枚（図１２では「ＲＩ」と示す）又は２枚（図１２では「ＲＩＩ」と示す））や、ウエハステージの数（１つ（図１２では「ＷＩ」と示す）又は２つ（図１２では「ＷＩＩ」と示す））を変更することとしている。なお、本実施形態のシーケンスを用いた場合については、二重線で囲まれた最下段に示されている。
【０２１０】
また、図１３には、図１２のスループットの向上率がグラフにて示されている。
【０２１１】
これらの結果からは、図１３のグラフに示されるように、いずれの装置においても、本実施形態と同様の手法で二重露光を採用するのが、最も高スループットとなることが分かった。
【０２１２】
以上詳細に説明したように、本実施形態の露光方法によると、ｎ枚のウエハに対して第１露光が順次行われ、しかる後、いずれのウエハも現像されない状態で、第１枚目のウエハから第ｎ枚目のウエハに対して第２露光が順次行われる。このため、第１露光と第２露光とで照明条件その他の露光条件の変更が必要な場合には、１回のみ露光条件の変更を行えば良いので、１枚のウエハの露光が終了する毎に露光条件を変更する場合のように、その露光条件の切り替え時間の律束を受けることがない。従って、特に第１露光と第２露光との間で行われる露光条件の変更に時間を要する場合などに、スループットの向上が可能となる。
【０２１３】
また、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴ１及びＷＳＴ２のダブルステージを用いて露光動作とウエハ交換及びウエハアライメントとが並行して連続的に行われる。このようなダブルステージにあっては、露光時間の短縮にほぼ比例してスループットが大きくなるので、ウエハ交換やウエハアライメント時間の制約を受ける露光装置と比べて、スループットの向上効果が大きい。
【０２１４】
また、本実施形態では、１ロットの枚数が各ウエハ上に塗布される感光剤（化学増幅型レジスト等）の性能を維持できる時間に基づいて設定されているので、１ロットのウエハに対する第１露光を行い、その後第１露光が行われたウエハに対して第２露光を行うこととしても、感光剤が劣化していないので、最終製品であるデバイスの歩留まりを低下させる原因とはならない。
【０２１５】
また、本実施形態では、同一のウエハに対する第１露光及び第２露光を同一のウエハステージ上で行うこととしているので、例えばウエハステージの相違に起因する第１パターンと第２パターンとの重ね合わせ誤差の発生を防止することができる。
【０２１６】
また、本実施形態では、前記各ウエハについて、第１露光に先立って行われるウエハのアライメント時に選択したショット領域及び該ショット領域に付設されたアライメントマークを、第２露光に先立って行われるウエハのアライメント時にも選択することとしているので、アライメントマークの形状誤差に起因するウエハの位置計測誤差を極力小さくすることが可能となる。
【０２１７】
また、各ウエハについて、複数のショット領域のそれぞれを走査露光方式で第１露光を行った場合の走査方向と、第２露光を行う際の走査方向とを一致させることとしたので、より転写誤差の少ない露光を行うことができる。
【０２１８】
また、本実施形態のリソグラフィシステムによると、露光装置により複数のウエハに対する多重露光を高スループットで行うことができるので、コータ・デベロッパ内でウエハに対する感光剤の塗布、及び露光済みのウエハの現像を行うことにより、リソグラフィ工程における一連の処理を、ウエハを外気に触れさせることなく、行うことが可能となる。従って、塵等の混入を防止した状態でリソグラフィ工程における一連の処理を高効率で行うことができ、結果的にスループット及び歩留まりの両面で、デバイスの生産性を向上させることが可能になる。
【０２１９】
なお、前述した１ロットの枚数ｎに代えて、又はこれとともにＦＯＵＰ４７におけるウエハの保管時間を、各ウエハ上に塗布される感光剤（化学増幅型レジスト等）の性能を維持できる時間に基づいて設定することとしても良い。
【０２２０】
また、本実施形態の露光装置においては、レチクルステージＲＳＴには１枚のレチクルのみ載置可能であれば良いので、ユーザによって、多重露光を行なわない場合、あるいは多重露光と一重露光とを併用する場合等であっても、複数枚のレチクルを載置可能なレチクルステージを搭載する場合に比べ、レチクルステージ、ひいては露光装置が不必要に大型しないので、コストの低減及びフットプリントの狭小化を図ることができる。
【０２２１】
更に、従来のように露光装置のスループットを向上させるために、レチクルのクイックアライメント等を行う場合と比べ、精度劣化が殆どないことや、ダブルレチクルステージを搭載する必要がなく、照明条件の切り替えも高速で行う必要がないことも、コストパフォーマンス上大きなメリットとなる。
【０２２２】
また、照明条件の変更等において変更に関与する各部の摩擦による擦り減り及びモータの消耗等を低減することができ、露光装置各部の故障発生の低減、及び寿命が短くなるのを極力抑制することができる。
【０２２３】
また、ウエハ１枚ごとにレチクルを高速交換する場合には、２枚が限界であって、ウエハ１枚毎に３枚のレチクルを高速で交換するためには、複雑な機構を設ける必要がある。しかしながら、本発明ではロット単位で、レチクルを交換すれば良いので、三重露光を行なう場合であっても特別な機構を設ける必要は無く、低コストで、高スループットを得ることが可能となる。
【０２２４】
なお、二重露光に限らず、三重露光以上の多重露光を行う場合には、第２露光に続いて、いずれのウエハも現像されることなく、ｎ枚のウエハに対して第３露光、第４露光、……を、上記と同様にして行えば良い。この場合にも、１ロットの枚数を感光剤の性能を維持できる時間に基づいて設定することとすれば、これまで説明したのと同様の効果を得ることができる。
【０２２５】
なお、上記実施形態では、第１露光と第２露光とで異なるパターンを用いることとしたが、第１露光と第２露光とで同一のパターンを用いることとしても良い。
【０２２６】
なお、上記実施形態では、２つのウエハステージを有するダブルステージ（ツインステージ）タイプの露光装置を用いることとしたが、シングルステージタイプの露光装置を用いることとしても良い。
【０２２７】
なお、上記実施形態では多重露光といわゆる変形照明法（例えばＳＨＲＩＮＣ：Ｓｕｐｅｒ Ｈｉｇｈ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｂｙ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）とを組み合わせて用いる露光方法を採用したが、これに限らず、一般的な多重露光方法を採用することとしても良い。
【０２２８】
なお、１ロットのウエハに対する二重露光を第１レチクル→第２レチクルの順に行った後、次のロットのウエハに対する二重露光では第２レチクル→第１レチクルの順に行うようなシーケンスを採用すれば、更なるスループットの向上を図ることが可能である。
【０２２９】
なお、上記実施形態では、バッファとして、ＦＯＵＰ４７を用いることとしたが、これに限らず、基板処理システム内部に予め設けられた内部バッファを用いることとしても良い。この場合、本体チャンバ１５２内、ウエハ中継部４９を構成するチャンバ６１内、インタフェース部３１を構成する筐体１５６内、及びＣ／Ｄ３３を構成するチャンバ１５４内のいずれに設けることとしても良い。また、ＦＯＵＰ４７を用いる場合には、インタフェース部３１に設けるのみならず、Ｃ／Ｄ３３内や露光装置１０に設けることとしても良い。
【０２３０】
また、上記実施形態では、スキャニング・ステッパに本発明が適用された場合について説明したが、これに限らずステッパ等の静止型露光装置にも本発明は適用することができる。また、露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。
【０２３１】
また、上記実施形態の露光装置の光源は、Ｆ２レーザ光源、ＡｒＦエキシマレーザ光源、ＫｒＦエキシマレーザ光源などの紫外パルス光源に限らず、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）などの輝線を発する超高圧水銀ランプを用いることも可能である。この他、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。また、投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでも良い。
【０２３２】
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、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置によりレチクルのパターンをウエハに転写するステップ、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）、検査ステップ等を経て製造される。
【０２３３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の露光方法によれば、複数枚の基板に対する多重露光に際してのスループットの向上を図ることができるという効果がある。
【０２３４】
本発明の露光装置によれば、複数枚の基板に対する多重露光に際してのスループットの向上を図ることができるという効果がある。
【０２３５】
本発明の基板処理システムによれば、スループット及び歩留まりの両面で、デバイスの生産性を向上させ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】本発明に係る基板処理システムを示す概略平面図である。
【図２】図１の露光装置本体の全体構成を、光源とともに概略的に示す図である。
【図３】２つのウエハステージとレチクルステージと投影光学系とアライメント系の位置関係を示す斜視図である。
【図４】ウエハステージの駆動系の構成を示す平面図である。
【図５】図５（Ａ）、図５（Ｂ）は、ウエハ搬送動作を説明するための図である。
【図６】露光装置本体における同時並行処理を時系列的に示す流れ図である。
【図７】２つのウエハステージを用いた同時並行処理を説明するための図（その１）である。
【図８】２つのウエハステージを用いた同時並行処理を説明するための図（その２）である。
【図９】２つのウエハステージを用いた同時並行処理を説明するための図（その３）である。
【図１０】図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）は、第１露光動作における開口絞り、レチクルパターン、及び該パターンを用いて露光した場合の予想形成パターンをそれぞれ示す図であり、図１０（Ｄ）〜図１０（Ｆ）は、第２露光動作における開口絞り、レチクルパターン、及び該パターンを用いて露光した場合の予想形成パターンをそれぞれ示す図であり、図１０（Ｇ）は、二重露光の結果形成される完成パターンを示す図である。
【図１１】種々の露光装置において、１ロットのウエハ枚数を変化させたときのスループットの変化をシミュレーションした結果を示すグラフである。
【図１２】１ロットを２５枚に設定した場合に、レチクルステージの最高速、加速度及びウエハステージの最高速、加速度が異なる露光装置それぞれについて、各ステージの構成を変更したときのスループットの変化と向上率を示す表である。
【図１３】図１２のスループットの向上率を示すグラフである。
【符号の説明】
１０…露光装置、１１…ウエハローダ系（搬送装置の一部）、３１…インタフェース部、３３…コータ・デベロッパ、３７…第２ウエハ搬送系（搬送装置の一部）、４７…ＦＯＵＰ（バッファ）、９０…主制御装置（制御装置）、２００…基板処理システム、ＲＰ１…パターン（第１パターン）、ＲＰ２…パターン（第２パターン）、Ｗ１〜Ｗ２５…ウエハ（基板）、ＷＳＴ１，ＷＳＴ２…ウエハステージ（基板ステージ）。
Claims (16)
- 単一の露光装置を用いてｎ枚（ｎは２以上の整数）の基板に対してそれぞれ多重露光を行う露光方法であって、
前記ｎ枚の基板に対して第１露光を順次行う第１工程と；
前記第１工程の後、いずれの基板も現像することなく、第１枚目の基板から第ｎ枚目の基板に対して第２露光を順次行う第２工程と；を含み、
前記露光装置は、基板が載置される基板ステージを２つ有し、
前記ｎ枚の基板に対する前記第１露光及び前記第２露光は、ともに、前記異なる基板ステージ上で交互に、かつ連続的に行われることを特徴とする露光方法。 - 前記第１工程における第１露光では、前記ｎ枚の基板に対して第１パターンがそれぞれ転写され、
前記第２工程における第２露光では、前記各基板上の第１パターンの転写領域に前記第１パターンと異なる第２パターンが重ねて転写されることを特徴とする請求項１に記載の露光方法。 - 前記第１工程と前記第２工程との間に、露光条件を変更する第３工程を、更に含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の露光方法。
- 基板がそれぞれ載置される２つの基板ステージを用いて、複数枚の基板上にそれぞれ多重露光にてパターンを形成する露光方法であって、
前記２つの基板ステージのうちの一方のステージ上に載置された基板に対する多重露光の一部の露光が行われるのと並行して、他方のステージ上に載置された多重露光の途中の基板が別の多重露光の途中の基板と交換される工程を含むことを特徴とする露光方法。 - 複数枚の基板に対してそれぞれ多重露光を行う露光装置であって、
ｎ枚（ｎは２以上の整数）の基板を収納可能なバッファと；
ｐ枚（２≦ｐ≦ｎ）の基板を前記多重露光の途中でそれぞれ搬送し、前記バッファ内に一時的に保管する搬送装置と；を備える露光装置。 - 前記多重露光は、前記各基板のそれぞれに対して第１パターンが転写される第１露光と、前記各基板上の第１パターンの転写領域に前記第１パターンと異なる第２パターンが重ねて転写される第２露光とを含み、
前記搬送装置は、前記第１露光が終了したｐ枚の基板のそれぞれを前記第２露光に先立って前記バッファ内に一時的に保管することを特徴とする請求項５に記載の露光装置。 - 前記枚数ｐ及び前記保管時間の少なくとも一方は、前記各基板上に塗布される感光剤の性能を維持できる時間に基づいて設定されていることを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
- 前記基板が載置される基板ステージを２つ有し、
前記ｐ枚の基板に対する前記第１露光及び前記第２露光が、異なるステージ上で交互に、かつ連続的に行われるような処理を実行する制御装置を更に備えることを特徴とする請求項６又は７に記載の露光装置。 - 前記制御装置は、前記各基板に対し、前記第１露光及び第２露光が同一のステージで行われるような処理を実行することを特徴とする請求項８に記載の露光装置。
- 前記制御装置は、前記各基板について、前記第１露光に先立って行われる基板のアライメント時に選択した特定区画領域及び該特定区画領域に付設されたアライメントマークを、前記第２露光に先立って行われる基板のアライメント時に選択することを特徴とする請求項８又は９に記載の露光装置。
- 前記制御装置は、前記各基板について、複数の区画領域のそれぞれを走査露光方式で前記第１露光を行った場合に、走査露光方式で各区画領域に対する前記第２露光を行う際の走査方向を前記第１露光の際と一致させることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載の露光装置。
- 請求項５〜１１のいずれか一項に記載の露光装置と；
前記露光装置にインラインにて接続されたコータ・デベロッパと；を備える基板処理システム。 - 複数枚の基板に対してそれぞれ多重露光を行う露光装置と、該露光装置にインラインにて接続されたコータ・デベロッパとを備える基板処理システムであって、
ｎ枚（ｎは２以上の整数）の基板を収納可能なバッファと；
ｐ枚（２≦ｐ≦ｎ）の基板を前記多重露光の途中でそれぞれ搬送し、前記バッファ内に一時的に保管する搬送装置と；を備え、
前記バッファは、前記露光装置、前記露光装置と前記コータ・デベロッパとを接続するインタフェース部及び該コータ・デベロッパのいずれかに設けられていることを特徴とする基板処理システム。 - 前記バッファは、少なくとも基板が収納される空間が、ケミカルクリーンな雰囲気とされていることを特徴とする請求項１３に記載の基板処理システム。
- 前記バッファは、内部を外気に対して遮断した状態で開閉可能な蓋部材を有する開閉型のバッファであることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の基板処理システム。
- 前記搬送装置は、前記複数枚の基板を前記コータ・デベロッパから搬送された順序と同一の順序で、前記コータ・デベロッパに返送することを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の基板処理システム。
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| JP2003200973A JP2005044883A (ja) | 2003-07-24 | 2003-07-24 | 露光方法及び露光装置、並びに基板処理システム |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009252980A (ja) * | 2008-04-04 | 2009-10-29 | Nikon Corp | パターン形成方法、パターン形成装置、及びデバイス製造方法 |
| JP2016207755A (ja) * | 2015-04-17 | 2016-12-08 | 株式会社ニコン | 露光システム及び交換方法 |
| JP2021157088A (ja) * | 2020-03-27 | 2021-10-07 | キヤノン株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
-
2003
- 2003-07-24 JP JP2003200973A patent/JP2005044883A/ja active Pending
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