JP4565271B2 - 露光方法、露光装置、及びデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液体を介して基板を露光する露光方法、露光装置、及びデバイス製造方法に関するものである。
本願は、２００５年１月３１日に出願された特願２００５−０２３２４４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

半導体デバイス、液晶表示デバイス等のマイクロデバイスの製造工程の一つであるフォトリソグラフィ工程では、マスク上に形成されたパターンの像を感光性の基板上に投影する露光装置が用いられる。この露光装置は、マスクを支持するマスクステージと基板を支持する基板ステージとを有し、マスクステージ及び基板ステージを逐次移動しながらマスクのパターンの像を投影光学系を介して基板に投影するものである。マイクロデバイスの製造においては、デバイスの高密度化のために、基板上に形成されるパターンの微細化が要求されている。この要求に応えるために露光装置の更なる高解像度化が望まれており、その高解像度化を実現するための手段の一つとして、下記特許文献１に開示されているような、投影光学系と基板との間を気体よりも屈折率の高い液体で満たした状態で露光処理を行う液浸露光装置が案出されている。
国際公開第９９／４９５０４号パンフレット

投影光学系と基板との間を液体で満たした状態で投影光学系に対して基板（基板ステージ）を移動する際、液体の温度や温度分布が変動し、液体を介して所望のパターン像を投影できない可能性がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、所望の投影状態で基板上にパターン像を投影できる露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明は実施の形態に示す各図に対応付けした以下の構成を採用している。但し、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。

本発明の第１の態様に従えば、投影光学系（ＰＬ）と基板（Ｐ）との間の光路空間（Ｋ１）を液体（ＬＱ）で満たし、投影光学系（ＰＬ）と液体（ＬＱ）とを介してパターン像を基板（Ｐ）上に投影することによって基板（Ｐ）を露光する露光方法において、投影光学系（ＰＬ）に対する基板（Ｐ）の移動条件に応じて、基板（Ｐ）上に所望の投影状態でパターン像が投影されるように露光条件を決定し、決定された露光条件で基板（Ｐ）を露光する露光方法が提供される。

本発明の第１の態様によれば、投影光学系に対する基板の移動条件に応じて露光条件を決定することで、所望の投影状態で基板上にパターン像を投影することができる。

本発明の第２の態様に従えば、投影光学系（ＰＬ）と基板（Ｐ）との間の光路空間（Ｋ１）を液体（ＬＱ）で満たし、投影光学系（ＰＬ）と液体（ＬＱ）とを介してパターン像を基板（Ｐ）上に投影することによって基板（Ｐ）を露光する露光装置において、投影光学系（ＰＬ）の像面側で基板（Ｐ）を保持して移動可能な可動部材（ＰＳＴ）と、投影光学系（ＰＬ）に対する基板（Ｐ）の移動条件に応じて、基板（Ｐ）上に所望の投影状態でパターン像が投影されるような露光条件を予め記憶した記憶装置（ＭＲＹ）とを備えた露光装置（ＥＸ）が提供される。

本発明の第２の態様によれば、投影光学系に対する基板の移動条件に応じて、基板上に所望の投影状態でパターン像が投影されるような露光条件を予め記憶した記憶装置を設けたので、その記憶情報を使って、所望の投影状態で基板上にパターン像を投影することができる。

本発明の第３の態様に従えば、上記態様の露光装置（ＥＸ）を用いるデバイス製造方法が提供される。

本発明の第３の態様によれば、所望の投影状態で基板上にパターン像を投影できる露光装置を使って、デバイスを製造することができる。

本発明によれば、所望の投影状態で基板上にパターン像を投影することができ、所望の性能を有するデバイスを製造することができる。

露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。 基板を保持した基板ステージを示す平面図である。 光路空間の液体と基板ステージとの位置関係が液体に与える影響を説明するための模式図である。 光路空間の液体と基板ステージとの位置関係が液体に与える影響を説明するための模式図である。 基板上のショット領域を走査露光している状態を示す模式図である。 基板上のショット領域を走査露光している状態を示す模式図である。 露光方法の一実施形態を説明するためのフローチャート図である。 液体の温度に起因して生じる収差を説明するための図である。 液体の温度に起因して生じる収差を説明するための図である。 液体の温度に起因して生じる収差を説明するための図である。 液体の温度に起因して生じる収差を説明するための図である。 液体の温度に起因して生じる収差を説明するための図である。 ダミー基板に設けられた温度センサを説明するための図である。 マイクロデバイスの製造工程の一例を説明するためのフローチャート図である。

符号の説明

１０…液体供給機構、２０…液体回収機構、１００…液浸機構、ＡＲ…投影領域、ＣＯＮＴ…制御装置、ＥＸ…露光装置、Ｋ１…光路空間、ＬＣ…結像特性調整装置、ＬＱ…液体、ＬＲ…液浸領域、ＭＲＹ…記憶装置、Ｐ…基板、ＰＬ…投影光学系、ＰＳＴ…基板ステージ、ＰＳＴＤ…基板ステージ駆動装置、Ｓ１〜Ｓ３２…ショット領域

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。

＜露光装置＞
まず、露光装置の一実施形態について図１を参照しながら説明する。図１は、露光装置ＥＸを示す概略構成図である。図１において、露光装置ＥＸは、マスクＭを保持して移動可能なマスクステージＭＳＴと、基板Ｐを保持する基板ホルダＰＨを有し、基板Ｐを保持した基板ホルダＰＨを移動可能な基板ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴに保持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像を基板Ｐ上に投影する投影光学系ＰＬと、露光装置ＥＸ全体の動作を統括制御する制御装置ＣＯＮＴと、制御装置ＣＯＮＴに接続され、露光に関する各種情報を記憶した記憶装置ＭＲＹとを備えている。

本実施形態の露光装置ＥＸは、露光波長を実質的に短くして解像度を向上するとともに焦点深度を実質的に広くするために液浸法を適用した液浸露光装置であって、投影光学系ＰＬの像面側における露光光ＥＬの光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たすための液浸機構１００を備えている。液浸機構１００は、投影光学系ＰＬの像面近傍に設けられ、液体ＬＱを供給する供給口１２及び液体ＬＱを回収する回収口２２を有するノズル部材７０と、ノズル部材７０に設けられた供給口１２を介して投影光学系ＰＬの像面側に液体ＬＱを供給する液体供給機構１０と、ノズル部材７０に設けられた回収口２２を介して投影光学系ＰＬの像面側の液体ＬＱを回収する液体回収機構２０とを備えている。ノズル部材７０は、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の上方において、投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い第１光学素子ＬＳ１を囲むように環状に形成されている。

露光装置ＥＸは、少なくともマスクＭのパターン像を基板Ｐ上に投影している間、液体供給機構１０から供給した液体ＬＱにより投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲを含む基板Ｐ上の一部に、投影領域ＡＲよりも大きく且つ基板Ｐよりも小さい液体ＬＱの液浸領域ＬＲを局所的に形成する局所液浸方式を採用している。具体的には、露光装置ＥＸにおいては、投影光学系ＰＬの像面に最も近い第１光学素子ＬＳ１の下面ＬＳＡと、投影光学系ＰＬの像面側に配置された基板Ｐの表面との間の露光光ＥＬの光路空間Ｋ１が液体ＬＱで満たされ、投影光学系ＰＬと、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の液体ＬＱとを介してマスクＭのパターン像を基板Ｐ上に投影することによって、基板Ｐが露光される。制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１０を使って基板Ｐ上に液体ＬＱを所定量供給するとともに、液体回収機構２０を使って基板Ｐ上の液体ＬＱを所定量回収することで、基板Ｐ上に液体ＬＱの液浸領域ＬＲを局所的に形成する。

本実施形態では、露光装置ＥＸとしてマスクＭと基板Ｐとをそれぞれの走査方向（逆方向）に同期移動しつつマスクＭに形成されたパターンの像を基板Ｐに投影する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）を使用する場合を例にして説明する。以下の説明において、水平面内においてマスクＭと基板Ｐとの同期移動方向（走査方向）をＹ軸方向、水平面内においてＹ軸方向と直交する方向をＸ軸方向（非走査方向）、Ｙ軸及びＸ軸方向に垂直で投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。なお、ここでいう「基板」は半導体ウエハ等の基材上に感光材（レジスト）を塗布したものを含み、「マスク」は基板上に縮小投影されるデバイスパターンを形成されたレチクルを含む。

図１に示すように、露光装置ＥＸはチャンバ装置ＣＨに収容されている。露光装置ＥＸを収容したチャンバ装置ＣＨは、クリーンルーム内の床面Ｆ上に設置されている。露光装置ＥＸを収容したチャンバ装置ＣＨの内部空間は空調系３００により空調される。空調系３００は、チャンバ装置ＣＨの内部空間の環境（清浄度、温度、湿度、及び圧力等を含む）を所望状態に維持する。本実施形態における空調系３００は、所望状態に調整された気体をチャンバ装置ＣＨの一部に設けられた給気口３０１を介してチャンバ装置ＣＨの内部空間に供給するとともに、チャンバ装置ＣＨの内部空間の気体をチャンバ装置ＣＨの他部に設けられた排気口３０２を介して外部に排出し、チャンバ装置ＣＨの内部空間の環境を維持する。なお図１では、チャンバ装置ＣＨは露光装置ＥＸ全体を収容しているが、露光装置ＥＸ全体を収容せず、光路空間Ｋ１を含む露光装置ＥＸの一部の空間を収容する構成であってもよい。本実施形態の空調系３００は、少なくとも光路空間Ｋ１の近傍を空調するものとする。

なお、給気口３０１、及び排気口３０２の位置は図１の例に限られず、例えばチャンバ装置ＣＨの上部に給気口３０１を設け、チャンバ装置ＣＨの下部に排気口３０２を設けてもよい。

照明光学系ＩＬは、露光用光源、露光用光源から射出された光束の照度を均一化するオプティカルインテグレータ、オプティカルインテグレータからの露光光ＥＬを集光するコンデンサレンズ、リレーレンズ系、及び露光光ＥＬによるマスクＭ上の照明領域を設定する視野絞り等を有している。マスクＭ上の所定の照明領域は照明光学系ＩＬにより均一な照度分布の露光光ＥＬで照明される。照明光学系ＩＬから射出される露光光ＥＬとしては、例えば水銀ランプから射出される輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）や、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）及びＦ_２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）などが用いられる。本実施形態においてはＡｒＦエキシマレーザ光が用いられる。

本実施形態においては、液体供給機構１０から供給する液体ＬＱとして純水が用いられている。純水は、ＡｒＦエキシマレーザ光のみならず、例えば、水銀ランプから射出される輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）も透過可能である。

マスクステージＭＳＴは、マスクＭを保持して移動可能である。マスクステージＭＳＴは、マスクＭを真空吸着（又は静電吸着）により保持する。マスクステージＭＳＴは、制御装置ＣＯＮＴにより制御されるリニアモータやボイスコイルモータ等を含むマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤにより、マスクＭを保持した状態で、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内で２次元移動可能及びθＺ方向に微少回転可能である。マスクステージＭＳＴ上には移動鏡９１が設けられている。また、移動鏡９１に対向する位置にはレーザ干渉計９２が設けられている。マスクステージＭＳＴ上のマスクＭの２次元方向の位置、及びθＺ方向の回転角（θＸ、θＹ方向の回転角を含んでもよい）はレーザ干渉計９２によりリアルタイムで計測される。レーザ干渉計９２の計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴは、レーザ干渉計９２の計測結果に基づいてマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤを駆動し、マスクステージＭＳＴに保持されているマスクＭの位置制御を行う。

投影光学系ＰＬは、マスクＭのパターン像を所定の投影倍率βで基板Ｐに投影する。投影光学系ＰＬは、第１光学素子ＬＳ１を含む複数の光学素子で構成されており、それら光学素子は鏡筒ＰＫで保持されている。本実施形態において、投影光学系ＰＬは、投影倍率βが例えば１／４、１／５、あるいは１／８の縮小系である。なお、投影光学系ＰＬは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。また投影光学系ＰＬは、反射素子を含まない屈折系、屈折素子を含まない反射系、反射素子および屈折素子を含む反射屈折系のいずれであってもよい。また本実施形態においては、投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い第１光学素子ＬＳ１は、鏡筒ＰＫより露出している。

投影光学系ＰＬには、例えば特開昭６０−７８４５４号公報、特開平１１−１９５６０２号公報、国際公開第０３／６５４２８号パンフレット等に開示されているような、投影光学系ＰＬの結像特性を調整可能な結像特性調整装置ＬＣが設けられている。結像特性調整装置ＬＣは、投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子の一部を移動可能な光学素子駆動機構３を含む。光学素子駆動機構３は、投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子のうち特定の光学素子を光軸ＡＸ方向（Ｚ軸方向）に移動したり、光軸ＡＸに対して傾斜させることができる。結像特性調整装置ＬＣは、投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子のうち特定の光学素子を動かすことで、投影光学系ＰＬの各種収差（投影倍率、ディストーション、球面収差等）及び像面位置（焦点位置）等を含む結像特性を調整することができる。また、結像特性調整装置ＬＣとして、鏡筒ＰＫの内部に保持されている一部の光学素子間の空間の気体の圧力を調整する圧力調整機構を含んでいてもよい。結像特性調整装置ＬＣは、制御装置ＣＯＮＴにより制御される。

基板ステージＰＳＴは、基板Ｐを保持する基板ホルダＰＨを有し、投影光学系ＰＬの像面側において、ベース部材ＢＰ上で移動可能である。基板ホルダＰＨは、例えば真空吸着等により基板Ｐを保持する。基板ステージＰＳＴ上には凹部９６が設けられており、基板Ｐを保持するための基板ホルダＰＨは凹部９６に配置されている。そして、基板ステージＰＳＴの凹部９６周囲の上面９７は、基板ホルダＰＨに保持された基板Ｐの表面とほぼ同じ高さ（面一）になるような平坦面（平坦部）となっている。

基板ステージＰＳＴは、制御装置ＣＯＮＴにより制御されるリニアモータ、ボイスコイルモータ等を含む基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤにより、基板Ｐを基板ホルダＰＨを介して保持した状態で、ベース部材ＢＰ上でＸＹ平面内で２次元移動可能及びθＺ方向に微小回転可能である。更に基板ステージＰＳＴは、Ｚ軸方向、θＸ方向、及びθＹ方向にも移動可能である。したがって、基板ステージＰＳＴに支持された基板Ｐの表面は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６自由度の方向に移動可能である。基板ステージＰＳＴの側面には移動鏡９３が設けられている。また、移動鏡９３に対向する位置にはレーザ干渉計９４が設けられている。基板ステージＰＳＴ上の基板Ｐの２次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計９４によりリアルタイムで計測される。

また、露光装置ＥＸは、例えば特開平８−３７１４９号公報に開示されているような、基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐの表面の位置情報を検出する斜入射方式のフォーカス・レベリング検出系３０を備えている。フォーカス・レベリング検出系３０は、基板Ｐの表面に斜め方向より検出光Ｌａを照射する投射部３１と、検出光Ｌａに対して所定の位置関係に設けられ、基板Ｐの表面に照射された検出光Ｌａの反射光を受光する受光部３２とを備えており、受光部３２の受光結果に基づいて、基板Ｐの表面の位置情報（Ｚ軸方向の位置情報、及びθＸ及びθＹ方向の傾斜情報）を検出する。

レーザ干渉計９４の計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴは、レーザ干渉計９４の計測結果に基づいて、基板ＰのＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びθＺ方向における位置制御を行う。また、フォーカス・レベリング検出系３０の検出結果も制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス・レベリング検出系３０の検出結果などに基づいて、基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを駆動し、基板Ｐのフォーカス位置（Ｚ位置）及び傾斜角（θＸ、θＹ）を制御して基板Ｐの表面の位置制御を行う。

次に、液浸機構１００の液体供給機構１０及び液体回収機構２０について説明する。液体供給機構１０は、液体ＬＱを投影光学系ＰＬの像面側に供給するためのものであって、液体ＬＱを送出可能な液体供給部１１と、液体供給部１１にその一端を接続する供給管１３とを備えている。供給管１３の他端はノズル部材７０に接続されている。ノズル部材７０の内部には、供給管１３の他端と供給口１２とを接続する内部流路（供給流路）が形成されている。液体供給部１１は、液体ＬＱを収容するタンク、加圧ポンプ、供給する液体ＬＱの温度を調整する温度調整装置、及び液体ＬＱ中の異物を取り除くフィルタユニット等を備えている。液体供給部１１の液体供給動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。なお、液体供給機構１０のタンク、加圧ポンプ、温度調整装置、フィルタユニット等は、その全てを露光装置ＥＸが備えている必要はなく、露光装置ＥＸが設置される工場等の設備を代用してもよい。

液体回収機構２０は、投影光学系ＰＬの像面側の液体ＬＱを回収する。液体回収機構２０は、液体ＬＱを回収可能な液体回収部２１と、液体回収部２１にその一端を接続する回収管２３とを備えている。回収管２３の他端はノズル部材７０に接続されている。ノズル部材７０の内部には、回収管２３の他端と回収口２２とを接続する内部流路（回収流路）が形成されている。液体回収部２１は例えば真空ポンプ等の真空系（吸引装置）、回収された液体ＬＱと気体とを分離する気液分離器、及び回収した液体ＬＱを収容するタンク等を備えている。なお、液体回収機構２０の真空系、気液分離器、タンク等は、その全てを露光装置ＥＸが備えている必要はなく、露光装置ＥＸが設置される工場等の設備を代用してもよい。

液体ＬＱを供給する供給口１２及び液体ＬＱを回収する回収口２２はノズル部材７０の下面７０Ａに形成されている。ノズル部材７０の下面７０Ａは、基板Ｐの表面、及び基板ステージＰＳＴの上面９７と対向する位置に設けられている。ノズル部材７０は、第１光学素子ＬＳ１の側面を囲むように設けられた環状部材であって、供給口１２は、ノズル部材７０の下面７０Ａにおいて、投影光学系ＰＬの第１光学素子ＬＳ１（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ）を囲むように複数設けられている。また、回収口２２は、ノズル部材７０の下面７０Ａにおいて、第１光学素子ＬＳ１に対して供給口１２よりも外側に設けられており、第１光学素子ＬＳ１及び供給口１２を囲むように設けられている。

そして、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１０を使って基板Ｐ上に液体ＬＱを所定量供給するとともに、液体回収機構２０を使って基板Ｐ上の液体ＬＱを所定量回収することで、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の露光光ＥＬの光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たし、基板Ｐ上に液体ＬＱの液浸領域ＬＲを局所的に形成する。液体ＬＱの液浸領域ＬＲを形成する際、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給部１１及び液体回収部２１のそれぞれを駆動する。制御装置ＣＯＮＴの制御のもとで液体供給部１１から液体ＬＱが送出されると、その液体供給部１１から送出された液体ＬＱは、供給管１３を流れた後、ノズル部材７０の供給流路を介して、供給口１２より投影光学系ＰＬの像面側に供給される。また、制御装置ＣＯＮＴのもとで液体回収部２１が駆動されると、投影光学系ＰＬの像面側の液体ＬＱは回収口２２を介してノズル部材７０の回収流路に流入し、回収管２３を流れた後、液体回収部２１に回収される。

図２は、基板Ｐを保持した基板ステージＰＳＴを上方から見た平面図である。図２に示すように、基板Ｐ上には複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ３２がマトリクス状に設定されており、これら基板Ｐ上に設定された複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ３２が順次露光される。制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬと基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）とをＹ軸方向に相対的に移動しつつ、各ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２のそれぞれを走査露光する。図２に示すように、本実施形態における投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲはＸ軸方向を長手方向とするスリット状（矩形状）に設定されている。制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲと、基板Ｐ上の各ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２のそれぞれとを、図２中、矢印ｙ１、ｙ２で示す方向に相対的に移動しつつ、各ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２のそれぞれを走査露光する。

本実施形態においては、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐ上に設定された複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ３２のうち、最初に第１ショット領域Ｓ１を走査露光する。第１ショット領域Ｓ１を露光するとき、制御装置ＣＯＮＴは、第１ショット領域Ｓ１を走査開始位置へ移動するとともに、投影領域ＡＲと第１ショット領域Ｓ１とが矢印ｙ１で示す方向に相対的に移動するように基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）を移動し、第１ショット領域Ｓ１を走査露光する。第１ショット領域Ｓ１を走査露光した後、制御装置ＣＯＮＴは、次の第２ショット領域Ｓ２を走査露光するために、投影光学系ＰＬと基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）とをＸ軸方向に相対的にステッピング移動する。制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐをステッピング移動して、第２ショット領域Ｓ２を走査開始位置へ移動するとともに、投影領域ＡＲと第２ショット領域Ｓ２とが矢印ｙ２で示す方向に相対的に移動するように基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）を移動し、第２ショット領域Ｓ２を走査露光する。第２ショット領域Ｓ２を走査露光した後、制御装置ＣＯＮＴは、次の第３ショット領域Ｓ３を走査露光するために、投影光学系ＰＬと基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）とをＸ軸方向に相対的にステッピング移動する。以下同様に、制御装置ＣＯＮＴは、１つのショット領域を走査露光した後、基板Ｐのステッピング移動によって次のショット領域を走査開始位置に移動し、以下、ステップ・アンド・スキャン方式で基板Ｐを移動しながら、第１〜第３２ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２のそれぞれを順次露光する。

制御装置ＣＯＮＴは、１つのショット領域を走査露光するとき、そのショット領域を走査開始位置に移動した後、Ｙ軸方向に関して、加速する加速状態、一定速度で移動する定常状態、及び減速する減速状態の順に遷移するように、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）を駆動する。基板Ｐの走査露光は定常状態で実行され、走査露光時には、投影光学系ＰＬのスリット状（矩形状）の投影領域ＡＲに、露光光ＥＬの照明領域内のマスクＭの一部のパターン像が投影される。また上述の定常状態においては、投影光学系ＰＬに対してマスクＭが−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に速度Ｖで移動するのに同期して、基板Ｐが＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に速度β・Ｖ（βは投影倍率）で移動する。

基板Ｐ上の各ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２のそれぞれを液浸露光するときに、制御装置ＣＯＮＴは、液浸機構１００を使って投影光学系ＰＬと基板ステージＰＳＴ上の基板Ｐとの間の露光光ＥＬの光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たし、投影領域ＡＲよりも大きい液体ＬＱの液浸領域ＬＲを形成する。そして、制御装置ＣＯＮＴは、投影領域ＡＲを液体ＬＱの液浸領域ＬＲで覆った状態で、投影光学系ＰＬと液体ＬＱとを介してマスクＭを通過した露光光ＥＬを基板Ｐ上に照射することによって基板Ｐを露光する。

図３Ａ及び３Ｂは、光路空間Ｋ１（液浸領域ＬＲ）の液体ＬＱと基板ステージＰＳＴとの位置関係が液体ＬＱに与える影響を説明するための模式図である。図３Ａ及び３Ｂに示すように、基板Ｐ上の各ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２のそれぞれを液浸露光するときには、投影領域ＡＲは液体ＬＱの液浸領域ＬＲで覆われる。

上述のように、基板ステージＰＳＴは、例えばリニアモータ、ボイスコイルモータ等を含む基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤにより投影光学系ＰＬの像面側で基板Ｐを保持して移動する。これらリニアモータ、ボイスコイルモータ等のアクチュエータが発熱すると、光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度及び温度分布の少なくとも一方が変動する可能性がある。すなわち、基板ステージＰＳＴに設けられたアクチュエータは、光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度を変化させる熱源として作用する。換言すれば、基板ステージＰＳＴは、光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度を変化させる熱源を有した状態で移動する。したがって、基板ステージＰＳＴ上の基板Ｐは、光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度を変化させる熱源を伴って移動することになる。

簡単のため、熱源としてのアクチュエータが、基板ステージＰＳＴの図３Ａ及び３Ｂ中、例えば右下の隅部の所定位置に配置されている場合について考える。このような基板ステージＰＳＴを使って、図３Ａに示すように、基板Ｐ上の図中、例えば左上の所定領域（例えば第９ショット領域Ｓ９）を露光する場合と、図３Ｂに示すように、基板Ｐ上の図中、例えば右下の所定領域（例えば第２７ショット領域Ｓ２７）を露光する場合とでは、熱源（アクチュエータ）が光路空間Ｋ１の液体ＬＱに与える影響が互いに異なる可能性がある。すなわち、図３Ａに示す状態と、図３Ｂに示す状態とでは、光路空間Ｋ１（液浸領域ＬＲ）の液体ＬＱと熱源（アクチュエータ）との相対的な位置関係が互いに異なるため、熱源（アクチュエータ）が光路空間Ｋ１（液浸領域ＬＲ）の液体ＬＱに与える影響が互いに異なる可能性がある。

より具体的には、図３Ａの状態の液浸領域ＬＲの液体ＬＱと熱源との水平方向における距離Ｌ１と、図３Ｂの状態の液浸領域ＬＲの液体ＬＱと熱源との水平方向における距離Ｌ２とは互いに異なるため、この距離（位置関係）の違いによって、図３Ａの状態と、図３Ｂの状態とでは、光路空間Ｋ１に満たされた液体ＬＱの温度及び温度分布の少なくとも一方が互いに異なる可能性がある。すなわち、図３Ｂの状態のほうが図３Ａの状態よりも液浸領域ＬＲの液体ＬＱと熱源との距離が小さいため、図３Ｂの状態の液浸領域ＬＲの液体ＬＱは、図３Ａの状態の液浸領域ＬＲの液体ＬＱよりも、熱源の影響を受けやすく、液体ＬＱの温度が高くなったり温度分布が顕著に発生する可能性がある。特に、図３Ａ及び３Ｂに示すように、光路空間Ｋ１（液浸領域ＬＲ）の液体ＬＱと熱源とが水平方向にずれた位置にある場合には、光路空間Ｋ１（液浸領域ＬＲ）の液体ＬＱには水平方向に温度分布が発生する可能性がある。また、熱源（アクチュエータ）が例えば液浸領域ＬＲの下方に配置される場合においては、光路空間Ｋ１（液浸領域ＬＲ）の液体ＬＱには鉛直方向に温度分布が発生する可能性がある。

なお、ここでは簡単のため、熱源としてのアクチュエータが基板ステージＰＳＴの所定位置（図３Ａ及び３Ｂにおいて右下の隅）に１つ配置されていることを前提として説明したが、実際には、アクチュエータは基板ステージＰＳＴの複数の所定位置のそれぞれに配置される。

本実施形態においては、投影光学系ＰＬの像面側の光路空間Ｋ１に液体ＬＱが満たされるため、投影光学系ＰＬと基板ステージＰＳＴに設けられている熱源との位置関係に応じて、光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度及び温度分布の少なくとも一方が変動する。また、熱源を有する基板ステージＰＳＴは基板Ｐを保持して移動するため、投影光学系ＰＬと基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）との位置関係の変化に応じて、光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度及び温度分布の少なくとも一方が変動する。

また、基板ステージＰＳＴの移動方向に応じても、基板ステージＰＳＴが有している熱源（アクチュエータ）に起因して、光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度及び温度分布の少なくとも一方が変動する可能性がある。例えば、基板ステージＰＳＴをＸ軸方向に移動する場合には、基板ステージＰＳＴをＸ軸方向に移動するためのＸ移動用アクチュエータが駆動され、基板ステージＰＳＴをＹ軸方向に移動する場合には、基板ステージＰＳＴをＹ軸方向に移動するためのＹ移動用アクチュエータが駆動され、基板ステージＰＳＴをＺ軸方向に移動する場合には、基板ステージＰＳＴをＺ軸方向に移動するためのＺ移動用アクチュエータが駆動される。このように、基板ステージＰＳＴの移動方向に応じて、少なくとも１つのアクチュエータが使用される。そして、Ｘ移動用アクチュエータ、Ｙ移動用アクチュエータ、及びＺ移動用アクチュエータのそれぞれが配置されている位置が互いに異なり、Ｘ移動用アクチュエータ、Ｙ移動用アクチュエータ、及びＺ移動用アクチュエータのそれぞれが駆動されることによって発熱する場合には、基板ステージＰＳＴの移動方向に応じて、液体ＬＱの温度、温度分布の少なくとも一方に与える影響が変動する。このように、熱源を伴って移動する基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の移動方向に応じて、光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度及び温度分布の少なくとも一方が変動する可能性がある。

また、基板ステージＰＳＴの移動速度に応じても、基板ステージＰＳＴが有している熱源（アクチュエータ）に起因して、光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度及び温度分布の少なくとも一方が変動する可能性がある。例えば、基板ステージＰＳＴを大きな速度（加速度）で所定方向（例えばＹ軸方向）に移動する場合には、Ｙ移動用アクチュエータの発熱量は大きくなり、基板ステージＰＳＴを比較的小さな速度（加速度）で移動する場合には、Ｙ移動用アクチュエータの発熱量は比較的小さい。また上述のように、１つのショット領域を走査露光するときには、基板ステージＰＳＴは、加速状態、定常状態、及び減速状態のそれぞれを遷移するが、各移動状態に応じても、アクチュエータからの発熱量が変動する可能性がある。また、投影光学系ＰＬと基板Ｐとを相対的に移動しつつ走査露光する場合において、走査速度に応じて、アクチュエータからの発熱量が変動する可能性がある。また、複数のショット領域のうち、第１のショット領域を露光した後、次の第２のショット領域を露光するために投影光学系ＰＬと基板Ｐとを相対的に移動するときのステッピング速度に応じても、アクチュエータからの発熱量が変動する可能性がある。このように、走査速度、ステッピング速度、加速度、減速度等を含む基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の移動速度に応じても、アクチュエータからの発熱量が変動し、光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度及び温度分布の少なくとも一方が変動する可能性がある。

また上述のように、露光装置ＥＸのうち少なくとも光路空間Ｋ１は空調系３００によって空調されるが、投影光学系ＰＬと基板ステージＰＳＴとの位置関係、投影光学系ＰＬに対する基板ステージＰＳＴの移動方向、及び投影光学系ＰＬに対する基板ステージＰＳＴの移動速度等に応じて、光路空間Ｋ１近傍における気体の流れの状態（空調状態）が変化して、光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度及び温度分布の少なくとも一方が変動する可能性もある。例えば、基板ステージＰＳＴの位置に応じて、給気口３０１から光路空間Ｋ１に向かう気体の流れが遮られたり、流速が変化したりすることによって、光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度及び温度分布の少なくとも一方が変動する可能性がある。また、基板ステージＰＳＴの位置、及び／又は移動方向によって、給気口３０１から供給された気体が、光路空間Ｋ１に達する前に、基板ステージＰＳＴの熱源近傍を通過する可能性もある。この場合においても、光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度及び温度分布の少なくとも一方が変動する可能性が高くなる。また、基板ステージＰＳＴの熱源近傍を通過した気体が光路空間Ｋ１の近傍に達する場合、基板ステージＰＳＴの移動速度の変化に伴って熱源（アクチュエータ）の発熱量も変動するので、基板ステージＰＳＴの移動速度によっても、光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度及び温度分布の少なくとも一方が変動する可能性がある。このように、投影光学系ＰＬの像面側の光路空間Ｋ１を空調するための空調系３００によって生成される気体の流れと基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）との位置関係、気体の流れに対する基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の移動方向、及び気体の流れに対する基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の移動速度の少なくとも１つを含む、気体の流れに対する基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の移動条件に応じても、光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度及び温度分布の少なくとも一方が変動する可能性がある。

なおここでは、基板ステージＰＳＴが有している熱源としてアクチュエータを例にして説明したが、基板ステージＰＳＴが有している熱源としては、アクチュエータに限らず、例えば基板ステージＰＳＴの所定位置に搭載され、露光に関する各種計測を行う光計測器なども挙げられる。

また、光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度を変化させる熱源としては、基板ステージＰＳＴが有している熱源に限らず、例えば露光光ＥＬの熱エネルギーも挙げられる。すなわち、基板Ｐが露光光ＥＬに照射されると、基板Ｐの露光光ＥＬが照射された領域（すなわち投影領域ＡＲに対応する領域）が温度変化（温度上昇）する可能性がある。その基板Ｐの温度上昇に伴って、基板Ｐに接触する液体ＬＱの温度及び温度分布の少なくとも一方が変動する可能性がある。また、本実施形態における液体ＬＱは水であり、露光光ＥＬであるＡｒＦエキシマレーザ光を僅かに吸収するため、光路空間Ｋ１の液体ＬＱが露光光ＥＬ（ＡｒＦエキシマレーザ光）の熱エネルギーを吸収することによって、光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度及び温度分布の少なくとも一方が変動する可能性がある。また、露光光ＥＬが通過する第１光学素子ＬＳ１も、露光光ＥＬの熱エネルギーを吸収することによって温度変化する可能性があるため、第１光学素子ＬＳ１に接触する光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度及び温度分布の少なくとも一方が変動する可能性がある。

図４Ａ及び４Ｂは、第１ショット領域Ｓ１を走査露光した後、次の第２ショット領域Ｓ２を走査露光している状態を示す模式図であり、図４Ａは平面図、図４Ｂは側面図である。図４Ａ及び４Ｂに示すように、第１、第２、第３ショット領域Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３のそれぞれは互いに隣り合う位置に設定されており、本実施形態においては、Ｘ軸方向（非走査方向）に並んで設けられている。そして、第１ショット領域Ｓ１、第２ショット領域Ｓ２、及び第３ショット領域Ｓ３の順に走査露光が行われる。図４Ａ及び４Ｂにおいて、既に露光が終了している第１ショット領域Ｓ１に対応する基板Ｐの表面は、露光光ＥＬの照射によって温度上昇している可能性が高い。一方、第２ショット領域Ｓ２の次に露光される第３ショット領域Ｓ３に対応する基板Ｐの表面は、未だ露光光ＥＬが照射されていないため、露光光ＥＬの照射によっては温度上昇していない。この場合において、第２ショット領域Ｓ２を走査露光するときの投影領域ＡＲを覆う液浸領域ＬＲ（光路空間Ｋ１）の液体ＬＱの温度は、先に露光光ＥＬが照射されて温度上昇している第１ショット領域Ｓ１の影響を受ける可能性がある。すなわち、複数のショット領域のうち、先に露光された第１ショット領域Ｓ１は、次に露光される第２ショット領域Ｓ２を露光するときに、光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度を変化させる熱源として作用する。したがって、第１ショット領域Ｓ１の影響により、第２ショット領域Ｓ２を露光するときに光路空間Ｋ１に満たされている液体ＬＱの温度及び温度分布の少なくとも一方が変動する可能性がある。

また、図２及び図４Ａ及び４Ｂにおいて、第２ショット領域Ｓ２を露光するときの光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度及び温度分布の少なくとも一方は、第２ショット領域Ｓ２とＸ軸方向に関して隣り合う位置に設けられ、その直前に露光された第１ショット領域Ｓ１の熱の影響を大きく受ける可能性がある。一方、例えば第５ショット領域Ｓ５を露光するときの光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度及び温度分布の少なくとも一方は、その直前に露光された第４ショット領域Ｓ４の熱の影響を比較的受けない可能性がある。すなわち、第５ショット領域Ｓ５と第４ショット領域Ｓ４との距離は、第２ショット領域Ｓ２と第１ショット領域Ｓ１との距離よりも大きいため、第５ショット領域Ｓ５を露光するときの光路空間Ｋ１の液体ＬＱが第４ショット領域Ｓ４から受ける熱の影響は、第２ショット領域Ｓ２を露光するときの光路空間Ｋ１の液体ＬＱが第１ショット領域Ｓ１から受ける熱の影響よりも小さい可能性がある。

このように、複数のショット領域のうち、先に露光されたショット領域と、次に露光されるショット領域に対向する投影光学系ＰＬの像面側の光路空間Ｋ１に満たされた液体ＬＱとの位置関係、換言すれば、複数のショット領域のうち、先に露光されたショット領域と、次に露光されるショット領域に対向した投影光学系ＰＬとの位置関係に応じて、光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度及び温度分布の少なくとも一方が変動する可能性がある。より具体的には、先に露光されたショット領域と、次に露光されるショット領域に対向した投影光学系ＰＬとの距離に応じて、光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度及び温度分布の少なくとも一方が変動する可能性がある。

また、複数のショット領域を露光するときの露光順序に応じて、光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度及び温度分布の少なくとも一方が変動する可能性もある。図２を参照して説明したように、第１〜第３２ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２のそれぞれを順次露光する場合においては、例えば先に露光された第１ショット領域Ｓ１と、次に露光される第２ショット領域Ｓ２とは互いに隣り合う位置関係にあるため、次の第２ショット領域Ｓ２を露光するときの光路空間Ｋ１の液体ＬＱが、その直前に露光された第１ショット領域Ｓ１の熱の影響を大きく受ける可能性がある。一方、第１ショット領域Ｓ１を露光した後、その第１ショット領域Ｓ１とは離れた例えば第２７ショット領域Ｓ２７を露光する場合、第１ショット領域Ｓ１と第２７ショット領域Ｓ２７とは離れているため、第２７ショット領域Ｓ２７を露光するときの光路空間Ｋ１の液体ＬＱは、その直前に露光された第１ショット領域Ｓ１の熱の影響を大きく受けにくい。

このように、第１のショット領域とその第１のショット領域に隣り合う第２のショット領域とを連続して露光するように露光順序を決定した場合と、第１のショット領域とその第１のショット領域に隣り合う第２のショット領域を連続して露光しないように露光順序を決定した場合とでは、連続して露光しないように露光順序を決定した場合のほうが、第２のショット領域を露光するときの光路空間Ｋ１の液体ＬＱが、その直前に露光された第１のショット領域から受ける熱の影響を小さくすることができる。

更に、例えば第１のショット領域を露光し、第１の時間が経過した後、第２のショット領域を露光する場合と、第１のショット領域を露光し、第１の時間よりも長い第２の時間が経過した後、第２のショット領域を露光する場合とでは、第２の時間が経過した後、第２のショット領域を露光する場合のほうが、第２のショット領域を露光するときの光路空間Ｋ１の液体ＬＱがその直前に露光された第１のショット領域から受ける熱の影響を小さくすることができる。すなわち、第１のショット領域を露光した後、第２のショット領域を露光するまでの待ち時間を長く設定したほうが、それだけ第１ショット領域の熱を低下させた状態で（冷ました状態で）次の第２のショット領域を露光することができる。したがって、第２のショット領域を露光するときの光路空間Ｋ１の液体ＬＱは、第１のショット領域の熱の影響を大きく受けにくい。

ここで、第１のショット領域を露光してから次の第２のショット領域を露光するまでの時間は、第１のショット領域を露光した後、次の第２のショット領域を露光するために投影光学系ＰＬと基板Ｐとを相対的に移動するときのステッピング速度に応じて変化する。すなわち、ステッピング速度を遅くすることにより、第１のショット領域を露光した後、第２のショット領域を露光するまでの時間は長くなり、逆に、ステッピング速度を速くすることにより、第１のショット領域を露光した後、第２のショット領域を露光するまでの時間は短くなる。

また、単位時間あたりに露光するショット領域の数に応じても、光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度及び温度分布の少なくとも一方が変動する。例えば、単位時間あたりに露光するショット領域の数が多いということは、走査速度が速く、第１のショット領域を露光した後、次の第２のショット領域を露光するまでの時間が短い（あるいはステッピング速度が速い）ということになる。その場合、第２のショット領域を露光するときの光路空間Ｋ１の液体ＬＱは、先に露光された第１のショット領域の露光光ＥＬの照射による熱による影響を大きく受けやすい。

一方、単位時間あたりに露光するショット領域の数が少ないということは、走査速度が遅く、第１のショット領域を露光した後、次の第２のショット領域を露光するまでの時間が長い（あるいはステッピング速度が遅い）ということになる。その場合、第２のショット領域を露光するときに光路空間Ｋ１に満たされた液体ＬＱは、先に露光された第１のショット領域Ｓ１の露光光ＥＬの照射による熱による影響を大きく受けにくい。

このように、ショット領域のそれぞれと投影光学系ＰＬとを相対的に移動しつつ走査露光するときの走査速度、及び第１のショット領域を露光した後、次の第２のショット領域を露光するまでの時間（ステッピング速度を含む）に応じて決定される単位時間あたりに露光するショット領域の数に応じても、光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度及び温度分布の少なくとも一方が変動する。

また、第１のショット領域を露光するときの露光量（＝照度×時間、あるいは照度×パルス数）に応じても、次の第２のショット領域を露光するときの光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度及び温度分布の少なくとも一方が変動する可能性がある。すなわち、露光量が多い場合、大きな熱エネルギーを有する露光光ＥＬが第１のショット領域に照射されることになるので、第１のショット領域の温度上昇量も大きくなる。したがって、次に露光される第２のショット領域は、露光光ＥＬの照射による先の第１のショット領域の熱の影響を受けやすくなる。

以上のように、投影光学系ＰＬと基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）との位置関係、投影光学系ＰＬに対する基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の移動方向、及び投影光学系ＰＬに対する基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の移動速度などを含む、投影光学系ＰＬに対する基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の移動条件に応じて、光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度及び温度分布の少なくとも一方が変動する可能性がある。更に、先に露光された第１のショット領域と次に露光される第２のショット領域に対向した投影光学系との位置関係（距離）、複数のショット領域を露光するときの露光順序、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の走査速度及びステッピング速度、及び単位時間あたりに露光するショット領域の数などを含む、投影光学系ＰＬに対する基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の移動条件に応じて、光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度及び温度分布の少なくとも一方が変動する可能性がある。あるいは上述のように、空調系３００の影響や露光量（露光光ＥＬの照射条件）に応じても、光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度及び温度分布の少なくとも一方が変動する可能性がある。

投影光学系ＰＬに対する基板Ｐの移動条件などに応じて、光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度及び温度分布の少なくとも一方が変動した場合、液体ＬＱを介して基板Ｐ上にパターン像を投影するときの投影状態が変化し、所望の投影状態を得られない可能性がある。換言すれば、投影光学系ＰＬに対する基板Ｐの移動条件などに応じて、光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度及び温度分布の少なくとも一方が変動し、収差が発生（変動）する可能性がある。

そこで本実施形態では、投影光学系ＰＬに対する基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の移動条件に応じて、基板Ｐ上に所望の投影状態でパターン像が投影されるように露光条件を決定し、その決定された露光条件で基板Ｐを露光する。換言すれば、投影光学系ＰＬに対する基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の移動条件に応じて発生する液体ＬＱの温度変動（温度分布変動）に起因する収差を補正するための補正量（補正情報）を決定し、その決定された補正量（補正情報）に基づいて露光条件を補正しつつ、基板Ｐを露光する。

＜露光方法＞
次に、露光方法の一実施形態について図５のフローチャート図を参照しながら説明する。本実施形態においては、デバイス製造用の基板Ｐの露光に先立って、所望の投影状態でパターン像が投影されるような露光条件（補正情報）を、テスト基板Ｐｔを使って決定する場合を例にして説明する。

光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度及び温度分布の少なくとも一方が変動した場合、球面収差などの種々の収差が発生する可能性があるが、簡単のため、以下の説明においては、発生する収差が、投影光学系ＰＬと液体ＬＱとを介して形成される像面位置のＺ軸方向への変動である場合を例にして説明する。そして、投影光学系ＰＬと液体ＬＱとを介して形成される像面と基板Ｐの表面との位置関係を補正する場合を例にして説明する。

また以下の説明においては、光路空間Ｋ１に液体ＬＱを満たさない状態を適宜、「ドライ状態」と称し、光路空間Ｋ１に液体ＬＱを満たした状態を適宜、「ウエット状態」と称する。また、投影光学系ＰＬと液体ＬＱとを介して形成される像面を適宜、「ウエット状態で形成される像面」と称する。

ここで、液体供給機構１０から供給される液体ＬＱの温度は殆ど変化せず、液体供給機構１０に起因する液体ＬＱの温度変動は収差の要因として無視できるレベルであるため、以下の説明においては、液体供給機構１０から供給される液体ＬＱの温度は一定であるとものとする。

まず、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴにテスト基板Ｐｔを搬入（ロード）する。このとき、マスクステージＭＳＴには、デバイス製造用のパターンを備えたマスクＭがロードされている。なお、テスト基板Ｐｔは、デバイス製造のための露光が行われる基板Ｐと同じものである。

制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬとテスト基板Ｐｔとの間に液体ＬＱを満たさずに（ドライ状態で）、フォーカス・レベリング検出系３０を使って、テスト基板Ｐｔの表面位置（表面情報）を検出する（ステップＳＡ１）。

なお、本実施形態においては、フォーカス・レベリング検出系３０は、基板Ｐｔの表面位置（表面情報）を、液体ＬＱの温度や温度分布が所定の基準状態にあり、その基準状態の液体ＬＱと投影光学系ＰＬとを介して形成される結像面に対する偏差として検出するものとする。

具体的には、制御装置ＣＯＮＴは、レーザ干渉計９４により基板ステージＰＳＴ（テスト基板Ｐｔ）のＸＹ方向の位置をモニタしつつ、基板ステージＰＳＴをＸＹ方向に移動しながら、テスト基板Ｐｔ上の複数の領域のそれぞれについての表面位置をフォーカス・レベリング検出系３０を使って検出する。テスト基板Ｐｔには、デバイス製造用の基板Ｐと同様に複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ３２がマトリクス状に設定されており、制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス・レベリング検出系３０を使って、テスト基板Ｐｔ上の各ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２のそれぞれについての表面位置を検出する。換言すれば、制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス・レベリング検出系３０を使って、テスト基板Ｐｔ上のＸＹ方向の複数の各位置（座標）のそれぞれについての表面位置を検出する。制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス・レベリング検出系３０を使って検出したテスト基板Ｐｔ上の複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ３２のそれぞれについての表面位置に関する情報を、レーザ干渉計９４の計測結果に対応付けて記憶装置ＭＲＹに記憶する。これにより、記憶装置ＭＲＹには、テスト基板Ｐｔ上の複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ３２のそれぞれについての表面位置に関する情報が、テスト基板ＰｔのＸＹ方向の座標位置に対応付けて記憶される。

次に、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬと基板ステージＰＳＴの上面９７とを対向させた状態で、液体供給機構１０及び液体回収機構２０による液体ＬＱの供給及び回収を行い、投影光学系ＰＬと上面９７との間を液体ＬＱで満たしてウエット状態を形成する（ステップＳＡ２）。

次に、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１０及び液体回収機構２０による液体ＬＱの供給及び回収を行いながら、基板ステージＰＳＴをＸＹ方向に移動し、投影光学系ＰＬの像面側に形成された液浸領域ＬＲをテスト基板Ｐｔ上へ移動する。基板ステージＰＳＴの上面９７、及びテスト基板Ｐｔの表面はそれぞれほぼ同じ高さ（面一）なので、投影光学系ＰＬの像面側に液体ＬＱを保持した状態で、基板ステージＰＳＴをＸＹ方向に移動することによって、液浸領域ＬＲを移動することができる。

次に、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬとテスト基板Ｐｔとの間の光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たした状態で（ウエット状態で）、デバイス製造用の基板Ｐを露光するときと同じ所定の移動条件（空調系３００の空調条件、露光光ＥＬの照射条件などを含む）で、テスト基板Ｐｔ（基板ステージＰＳＴ）を移動しつつ、マスクステージＭＳＴに保持されているマスクＭのパターン像を、投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介してテスト基板Ｐｔ上に投影する。これにより、テスト基板Ｐｔ上の複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ３２のそれぞれに、マスクＭのパターン像が投影される（ステップＳＡ３）。

テスト基板Ｐｔ上の各ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２のそれぞれを露光するときには、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳＡ１において求めた、ウエット状態で形成される像面と、テスト基板Ｐｔの表面との位置関係の情報に基づいて、フォーカス・レベリング検出系３０を使うこと無く、ウエット状態で形成される像面と、テスト基板Ｐｔの表面との位置関係を調整しつつ、各ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２のそれぞれを走査露光する。ウエット状態で形成される像面と、テスト基板Ｐｔの表面との位置関係を調整する際には、制御装置ＣＯＮＴは、例えばテスト基板Ｐｔを保持する基板ステージＰＳＴの動作を制御し、テスト基板ＰｔのＺ軸方向に関する位置及びθＸ、θＹ方向に関する位置を調整する。

ここで、投影光学系ＰＬに対する基板ステージＰＳＴ（テスト基板Ｐｔ）の移動条件に応じて、光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度及び温度分布のそれぞれが変動しない場合には、テスト基板Ｐｔの各ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２のそれぞれを露光する場合に、ウエット状態で形成される像面と、テスト基板Ｐｔの表面とを合致させることができる。ところが、上述のように、投影光学系ＰＬに対する基板ステージＰＳＴ（テスト基板Ｐｔ）の移動条件に応じて、光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度及び温度分布の少なくとも一方が変動し、テスト基板Ｐｔの各ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２の表面とウエット状態での像面との位置関係が変動する可能性がある。

テスト基板Ｐｔの各ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２のそれぞれにマスクＭのパターン像を投影した後、制御装置ＣＯＮＴは、テスト基板Ｐｔを基板ステージＰＳＴよりアンロードする。次いで、所定の形状計測装置が、テスト基板Ｐｔ上の各ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２のそれぞれに形成されたパターンの形状（線幅）を計測する（ステップＳＡ４）。

形状計測装置は、例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって構成されており、テスト基板Ｐｔ上の各ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２のそれぞれに形成されたパターンの形状（線幅）を計測可能である。なお、形状計測装置として、電気抵抗方式などの他の方式の計測装置を用いることもできる。

形状計測装置を使ってテストパターンの形状（線幅）を計測することで、テスト基板Ｐｔ上の各ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２を露光したときのパターン像の投影状態をそれぞれ計測することができる。

ウエット状態で形成される像面とテスト基板Ｐｔの表面との位置関係を最適にした場合、テスト基板Ｐｔ上における投影像のコントラストは最大となり、そのテスト基板Ｐｔ上に形成されたパターンの線幅は所望状態となる。一方、ウエット状態で形成される像面とテスト基板Ｐｔの表面との位置がずれている場合、テスト基板Ｐｔ上に形成されたパターンの線幅が細くなったり、太くなったりする。すなわち、ウエット状態で形成される像面とテスト基板Ｐｔの表面との位置関係に応じて、テスト基板Ｐｔ上に形成されるパターンの線幅が変換する。したがって、制御装置ＣＯＮＴは、形状計測装置の計測結果に基づいて、所定の移動条件の下でウエット状態で形成される像面と、テスト基板Ｐｔの表面とのずれ量（フォーカス・レベリングの誤差情報）を、各ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２のそれぞれについて求めることができる。

制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬに対するテスト基板Ｐｔの移動条件に応じて発生する光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度変動（温度分布変動）に起因するフォーカス・レベリングの誤差情報を、各ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２のそれぞれに対応付けて記憶装置ＭＲＹに記憶する（ステップＳＡ５）。

以上により、デバイス製造用の基板Ｐの露光に先立って、基板Ｐを露光するときの移動条件でテスト基板Ｐｔ上に投影されたパターン像の投影状態が計測されたことになる。形状計測装置の計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。

制御装置ＣＯＮＴは、形状計測装置の計測結果に基づいて、各ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２のそれぞれについて、換言すれば基板Ｐ上のＸＹ方向の複数の各位置（座標）のそれぞれについて、所望の投影状態でパターン像を投影できるような露光条件を決定する（ステップＳＡ６）。

ここでは、所定の移動条件の下、ウエット状態で形成される像面とテスト基板Ｐｔの表面との位置関係が所望状態になるように、具体的には、所定の移動条件の下、ウエット状態で形成される像面とテスト基板Ｐｔの表面とが合致するように、基板ステージＰＳＴの駆動に関する補正量（補正情報）を、各ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２のそれぞれに対応付けて求める。換言すれば、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴのＺ軸、θＸ、θＹ方向の駆動に関する補正量（補正情報）を、基板Ｐ上のＸＹ方向の複数の各位置（座標）のそれぞれに対応付けて求める。

ここで、パターン形状（線幅）と、ウエット状態で形成される像面とテスト基板Ｐｔの表面との位置関係と、基板ステージＰＳＴの駆動に関する補正量との関係は、例えば実験あるいはシミュレーションによって予め求められており、記憶装置ＭＲＹに記憶されている。制御装置ＣＯＮＴは、形状計測装置の計測結果と記憶装置ＭＲＹの記憶情報とに基づいて、ウエット状態で形成される像面とテスト基板Ｐｔの表面との位置関係が所望状態になるような基板ステージＰＳＴの駆動に関する補正量を、各ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２のそれぞれに対応付けて求めることができる。

制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬに対するテスト基板Ｐｔの移動条件に応じて発生する光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度変動（温度分布変動）に起因するフォーカス・レベリングの誤差を補正するための基板ステージＰＳＴの駆動に関する補正量（補正情報）を、各ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２のそれぞれに対応付けて決定し、その決定された補正量（補正情報）を、各ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２のそれぞれに対応付けて記憶装置ＭＲＹに記憶する（ステップＳＡ７）。

これにより、記憶装置ＭＲＹには、投影光学系ＰＬに対する基板Ｐの移動条件に応じて、基板Ｐ上に所望の投影状態でパターン像が投影されるような露光条件（補正情報）が記憶されたことになる。

次に、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴにデバイス製造用の基板Ｐを搬入（ロード）する。次いで、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に液体ＬＱを満たさずに（ドライ状態で）、フォーカス・レベリング検出系３０を使って、基板Ｐの表面位置（表面情報）を検出する（ステップＳＡ８）。

具体的には、制御装置ＣＯＮＴは、テスト基板Ｐｔと同様に、レーザ干渉計９４により基板ステージＰＳＴ（基板Ｐ）のＸＹ方向の位置をモニタしつつ、基板ステージＰＳＴをＸＹ方向に移動しながら、基板Ｐ上の複数の領域のそれぞれについての表面位置をフォーカス・レベリング検出系３０を使って検出する。制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス・レベリング検出系３０を使って、基板Ｐ上の各ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２のそれぞれについての表面位置を検出する。制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス・レベリング検出系３０を使って検出した基板Ｐ上の複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ３２のそれぞれについての表面位置に関する情報を、レーザ干渉計９４の計測結果に対応付けて記憶装置ＭＲＹに記憶する。これにより、記憶装置ＭＲＹには、基板Ｐ上の複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ３２のそれぞれについての表面位置に関する情報が、所定の基準位置（例えば投影光学系ＰＬ）に対する基板ＰのＸＹ方向の位置に対応付けて記憶される。

次に、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬと基板ステージＰＳＴの上面９７とを対向させ、投影光学系ＰＬと上面９７との間を液体ＬＱで満たしたウエット状態を形成する（ステップＳＡ９）。

次に、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１０及び液体回収機構２０による液体ＬＱの供給及び回収を行いながら、基板ステージＰＳＴをＸＹ方向に移動し、投影光学系ＰＬの像面側に形成された液浸領域ＬＲを基板Ｐ上へ移動する。

そして、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たした状態で（ウエット状態で）、テスト基板Ｐｔの露光時と同一の所定の移動条件（空調系３００の空調条件、露光光ＥＬの照射条件などを含む）で、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）を移動しつつ、マスクステージＭＳＴに保持されているマスクＭのパターン像を、投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して基板Ｐ上に投影する。これにより、基板Ｐ上の複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ３２のそれぞれに、マスクＭのパターン像が投影される。

基板Ｐ上の各ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２のそれぞれを露光するときには、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳＡ８において求めた、ウエット状態で形成される像面と基板Ｐの表面との位置関係の情報、及びステップＳＡ７において記憶した、投影光学系ＰＬに対する基板Ｐの移動条件に応じて発生する光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度変動（温度分布変動）に起因する誤差を補正するための補正量（補正情報）とに基づいて、各ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２のそれぞれを露光するときの露光条件、すなわちウエット状態で形成される像面と基板Ｐの各ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２の表面とを合致させるための基板ステージＰＳＴの駆動量を決定する。そして、制御装置ＣＯＮＴは、その決定された駆動量に基づいて、基板Ｐを保持した基板ステージＰＳＴを駆動しつつ、露光を行う。基板Ｐを露光する際には、制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス・レベリング検出系３０を使うこと無く、基板Ｐを保持した基板ステージＰＳＴのＺ軸方向に関する位置あるいはθＸ、θＹ方向に関する位置を調整し、ウエット状態で形成される像面と基板Ｐの表面との位置関係を調整しつつ、各ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２のそれぞれを走査露光する（ステップＳＡ１０）。

以上により、投影光学系ＰＬに対する基板Ｐの移動条件に応じて、基板Ｐ上の各ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２に所望の投影状態でパターン像が投影されるような露光条件を予め記憶した記憶装置ＭＲＹの記憶情報に基づいて、露光条件（補正量）が決定され、その決定された露光条件で基板Ｐが露光される。

ところで、上述の説明においては、簡単のため、基板Ｐの移動条件に応じてウエット状態で形成される像面がＺ軸方向に変動する場合を例にして説明したが、像面の傾斜（θＸ、θＹ方向に関する変動）も考えられる。特に、図４Ａ及び４Ｂを参照して説明したように、例えば第２ショット領域Ｓ２を露光するときに、その第２ショット領域Ｓ２の−Ｘ側の第１ショット領域Ｓ１の温度が高く、＋Ｘ側の第３ショット領域Ｓ３の温度が低い場合には、ウエット状態で形成される像面がθＹ方向に傾斜する可能性がある。そのような場合であっても、テスト基板Ｐｔ上には、像面の傾斜に応じたパターンが形成されるので、そのパターンを形状計測装置で計測し、その計測結果に基づいて、基板Ｐの第２ショット領域Ｓ２を露光するときには、ウエット状態で形成される像面と第２ショット領域Ｓ２の表面とが合致するように、基板ステージＰＳＴの駆動に関する補正量（θＹ方向への傾け量）を決定すればよい。また、像面がθＸ方向に傾斜するときには、その像面とショット領域の表面とが合致するように、基板ステージＰＳＴの駆動に関する補正量（θＸ方向への傾け量）を決定しれやればよい。

また、光路空間Ｋ１の液体ＬＱに、図６Ａに示すように、Ｘ軸方向に関して非線形的な温度分布が生じた場合、投影光学系ＰＬと液体ＬＱとを介して形成される像面は、図６Ｂに示すように、温度分布に応じた形状となる。そこで、制御装置ＣＯＮＴは、図６Ｃに示すように、求めた像面位置変化成分（結像特性変化成分）を、オフセット成分である０次成分、傾斜成分である１次成分、及び高次成分の複数の成分に分け、上記各成分についての補正量（露光条件）を決定し、その決定された補正量に基づいて、補正しつつ露光する。例えば、像面変化の０次成分及び１次成分については、上述のように、基板ステージＰＳＴの駆動（姿勢）を補正することで、ウエット状態で形成される像面と基板Ｐの表面との位置関係を補正することができる。一方、高次成分については、結像特性調整装置ＬＣを駆動し、基板Ｐ上にパターン像を投影するときの投影光学系ＰＬの結像特性を調整することで補正することができる。もちろん、低次の収差を補正する場合に、結像特性調整装置ＬＣを使ってもよいし、あるいは、基板ステージＰＳＴの位置（姿勢）調整と、結像特性調整装置ＬＣによる調整とを併用してもよい。

また、光路空間Ｋ１に満たされた液体ＬＱの温度分布によっては、図７Ａの模式図に示すように、理想の投影位置（目標投影位置）に対して、実際の投影位置がＸ軸方向にシフトしたり、あるいは図７Ｂの模式図に示すように、理想の投影位置（目標投影位置）に対して、実際の投影位置がＹ軸方向にシフトする可能性もある。このような収差も、テスト基板Ｐｔ及び形状計測装置を使って計測することができる。この場合、制御装置ＣＯＮＴは、形状計測装置の計測結果に基づいて、基板Ｐ上の目標投影位置に実際の投影位置が合致するように、基板Ｐを露光するときの基板ステージＰＳＴの位置を補正する。なおこの場合においても、結像特性調整装置ＬＣを使って、基板Ｐ上の目標投影位置と実際の投影位置とを合致させてもよいし、基板ステージＰＳＴの調整と、結像特性調整装置ＬＣによる調整とを併用してもよい。

また、上述のような低次の収差（像面のＺ軸方向のずれ、ＸＹ方向のずれ、θＸ、θＹ方向のずれなど）は、テスト基板Ｐｔに形成されたパターンを形状計測装置で計測し、その計測結果に基づいて求めることができるが、例えば特開２００２−１３９４０６号公報に開示されているように、所定の計測パターンの像を投影光学系ＰＬと液体ＬＱとを介して計測基板上に投影し、該計測基板上に形成された計測パターンの位置情報（位置ずれ情報）とツェルニケ多項式（円筒関数系）とをフィッティングすることによって、投影光学系ＰＬと液体ＬＱとを含む液浸投影光学系の波面収差を計測するようにしてもよい。この場合、その計測結果に基づいて、所望の投影状態を得られるように、結像特性調整装置ＬＣによって、基板Ｐ上にパターン像を投影するときの投影光学系ＰＬの結像特性を決定すればよい。

以上説明したように、投影光学系ＰＬに対する基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の移動条件に応じて、露光条件を決定することで、所望の投影状態で基板Ｐ上にパターン像を投影露光することができる。

一般に、液体は気体に比べて吸収係数が大きく、温度変化しやすい。また、露光光ＥＬに対する液体の屈折率変化の温度依存性は、気体の屈折率変化の温度依存性に比べてはるかに大きい。例えば１℃の温度変化が生じた場合の純水の屈折率変化量は、空気の屈折率変化量に対して約１２０倍も大きいと言われている。また、液体の屈折率変化の温度依存性は、石英等からなる第１光学素子ＬＳ１の屈折率変化の温度依存性よりも大きい。つまり、光路空間Ｋ１に満たされた液体ＬＱの温度変化量（温度上昇量）が僅かであっても、露光光ＥＬに対する液体ＬＱの屈折率は大きく変化してしまう。そのため、所望の投影状態を得るためには、光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度変動や温度分布の変動を十分に抑えることが重要である。

しかしながら、投影光学系ＰＬに対する基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の移動条件に応じて、光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度変動や温度分布変動が生じ、所望のパターン像を投影するのが困難な場合も生じ得る。

本実施形態においては、投影光学系ＰＬに対する基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の移動条件に応じた光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度変動や温度分布変動をある程度許容し、投影光学系ＰＬに対する基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の移動条件に応じて、投影光学系ＰＬと液体ＬＱとを介して形成される像面と基板Ｐとの位置関係を基板ステージＰＳＴを使って調整したり、基板Ｐ上にパターン像を投影するときの投影光学系ＰＬの結像特性を結像特性調整装置ＬＣを使って調整したりすることで、基板Ｐ上に所望の投影状態でパターン像を投影することができる。

なお、液体ＬＱの温度変動や温度分布変動を抑えるために、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の移動条件に応じて、ノズル部材７０の供給口１２から供給される液体ＬＱの温度を調整したり、供給口１２から供給される液体ＬＱの温度分布を調整してもよい。

また、上述の実施形態においては、基板Ｐを露光する前に、フォーカス・レベリング検出系３０を使ってドライ状態で基板Ｐの表面情報を検出し、ドライ状態で検出された基板Ｐの表面情報と、ウエット状態で形成される像面との関連付けを行っているが、フォーカス・レベリング検出系３０を使ってウエット状態で基板Ｐの表面情報を検出するようにしてもよい。基板Ｐを露光する際には、制御装置ＣＯＮＴは、ウエット状態で検出された基板Ｐの表面の検出結果に基づいて基板ステージＰＳＴ（及び／又は結像特性調整装置ＬＣ）を駆動する。

また、上述の実施形態においては、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ内、もしくはその近傍に検出点を有するフォーカス・レベリング検出系３０を用いているが、それらの検出点を有するフォーカス・レベリング検出系を省略し、例えば基板Ｐの交換位置などの投影領域ＡＲから離れた位置に検出点を有するフォーカス・レベリング検出系を用いてもよい。

なお、上述の実施形態においては、投影状態を調整するために、基板ステージＰＳＴを駆動したり、結像特性調整装置ＬＣを駆動したりしているが、マスクＭを保持するマスクステージＭＳＴを駆動するようにしてもよい。マスクステージＭＳＴを駆動するときには、マスクステージＭＳＴを単独で駆動してもよいし、マスクステージＭＳＴの駆動と、基板ステージＰＳＴ及び結像特性調整装置ＬＣの少なくとも一方の駆動とを併用してもよい。

なお、上述の実施形態においては、テスト基板Ｐｔに形成されたパターン形状を計測することによって補正量を求めているが、液体ＬＱの温度（温度分布）と収差（例えば像面位置の変動）との関係が予め求められている場合には、例えば図８に示すようなダミー基板ＤＰ上に設けられた温度センサ８０を使って、上述のテスト基板Ｐｔの露光と同様にして、ダミー基板ＤＰに対する露光動作を行い、各ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２を露光するときの光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度を計測し、温度センサ８０の計測結果と前記関係とに基づいて、各ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２のそれぞれに発生する収差変動量を求め、この収差変動量を補正するための露光条件（補正量）を決定することができる。

図８において、ダミー基板ＤＰは、デバイス製造用の基板Ｐと略同じ大きさ及び形状を有しており、基板Ｐを保持して移動可能な基板ステージＰＳＴに保持可能となっている。そして、ダミー基板ＤＰの表面には複数の温度センサ８０が設けられている。温度センサ８０は、ダミー基板ＤＰの表面に設けられた複数のセンサ素子８１を有している。センサ素子８１は、例えば熱電対により構成されている。ダミー基板ＤＰ上には、ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２に対応した複数のセンサ配置領域ＳＣが設定されており、センサ素子８１は、各センサ配置領域ＳＣにそれぞれ平面視マトリクス状に複数配置されている。本実施形態において、センサ素子８１は、１箇所のセンサ配置領域ＳＣに、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ５個ずつ（５×５）、合計２５個設けられている。なお図８においては、見やすくするために、センサ配置領域ＳＣが９つ配置されている例が示されているが、実際にはショット領域Ｓ１〜Ｓ３２に対応する数（３２個）のセンサ配置領域ＳＣがマトリクス状に配置されている。

温度センサ８０のセンサ素子８１の計測部（プローブ）は、ダミー基板ＤＰの表面に露出しており、光路空間Ｋ１の液体ＬＱの温度を計測することができる。この温度センサ８０を備えたダミー基板ＤＰを基板ステージＰＳＴで保持することにより、光路空間Ｋ１の液体ＬＱを計測することができる。また、センサ素子８１は複数設けられているので、液体ＬＱの温度分布を計測することができる。また、ダミー基板ＤＰ上には、温度センサ８０の温度計測信号を記憶する記憶素子８５が設けられている。記憶素子８５とセンサ素子８１（温度センサ８０）とは信号伝達線（ケーブル）８３を介して接続されており、センサ素子８１（温度センサ８０）の温度計測信号は、信号伝達線（ケーブル）８３介して記憶素子８５に送られる。制御装置ＣＯＮＴは、記憶素子８５に記憶されている温度計測結果を抽出する（読み出す）ことができる。

ダミー基板ＤＰ上には、各センサ配置領域ＳＣ毎にセンサ配置領域ＳＣを所定位置に対して位置合わせするためのアライメントマーク８４が設けられている。アライメントマーク８４は、不図示のアライメント系によって検出される。ダミー基板ＤＰを基板ステージＰＳＴにロードする際、アライメント系はアライメントマーク８４の位置の検出結果に基づいて、センサ配置領域ＳＣに配置された温度センサ８０（センサ素子８１）に対する投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲの位置情報を求める。次いで、アライメントマーク８４を用いて、各センサ配置領域ＳＣのセンサ素子８１と投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲとが位置合わせされる。

図８のダミー基板ＤＰを基板ステージＰＳＴ上に保持し、ダミー基板ＤＰと投影光学系ＰＬとの間に液体ＬＱを満たした状態で、投影光学系ＰＬの像面側で基板ステージＰＳＴを移動することにより、制御装置ＣＯＮＴは、液体ＬＱの温度（温度分布）を計測することができる。また、露光光ＥＬを照射しない状態で、ダミー基板ＤＰを使って液体ＬＱの温度（温度分布）を計測することにより、制御装置ＣＯＮＴは、露光光ＥＬの照射が無い状態における、投影光学系ＰＬに対する基板ステージＰＳＴの移動条件に応じた液体ＬＱの温度情報（温度分布情報）を求めることができる。露光光ＥＬの照射が無い状態における液体ＬＱの温度を計測することにより、特に基板ステージＰＳＴが有している熱源（アクチュエータ）からの発熱や空調系３００による空調等、露光光ＥＬ以外の熱源が液体ＬＱに与える影響を求めることができる。そして、求めた結果に基づいて、例えば基板ステージＰＳＴの駆動に関する補正量を決定することができる。

また、上述の実施形態においては、基板Ｐ上の各ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２に対応させて補正情報を記憶装置ＭＲＹに記憶しているが、各ショット領域の露光中に使用される補正情報を、マスクＭ又は基板Ｐの走査方向の位置と対応させて記憶装置ＭＲＹに記憶するようにしてもよい。

なお、例えば国際公開第９９／６０３６１号パンフレット、特開２００２−７１５１４号公報、特開２００２−３３４８３１号公報に開示されているような波面収差計測装置を用いて、投影光学系ＰＬと液体ＬＱとを介して形成されるパターン像の投影状態（波面収差に関する情報）を計測し、その計測結果に基づいて、所望の投影状態を得られるように、例えば結像特性調整装置ＬＣを使って、基板Ｐ上にパターン像を投影するときの投影光学系ＰＬの結像特性を補正するようにしてもよい。この場合も、例えば特開２００２−２５０６７７号公報に開示されているように、波面収差計測装置の計測結果に対してツェルニケ多項式（円筒関数系）をフィッティングすることによって、投影光学系ＰＬと液体ＬＱとを含む液浸投影光学系の波面収差を得ることができる。制御装置ＣＯＮＴは、波面収差計測装置の計測結果に基づいて、所望の投影状態を得られるように、露光条件（補正情報）を決定する。

また、上述の実施形態においては、基板Ｐの移動条件に応じて変化する液体ＬＱの温度状態（温度、温度分布など）を考慮して、パターン像の投影状態を調整するようにしているが、基板Ｐの移動条件に応じて液浸領域ＬＲが形成される物体表面（基板Ｐ表面や基板ステージＰＳＴの上面９７を含む）における液体ＬＱの接触角（動的接触角を含む）の変化を考慮して、パターン像の投影状態を調整するようにしてもよい。液浸領域ＬＲが形成される物体表面における液体ＬＱの接触角が変化すると、液浸領域ＬＲを形成している液体ＬＱの圧力が変化して、光学素子ＬＳ１の変動や基板Ｐの変形・変動を引き起こす可能性がある。例えば、液浸領域ＬＲが基板ステージＰＳＴの上面９７と基板Ｐ表面との境界を移動する条件の場合に、液体ＬＱの圧力変化によってパターン像が劣化しないようにパターン像の投影状態（例えば、パターン像面と基板Ｐ表面との位置関係）を調整するようにしてもよい。

上述したように、本実施形態における液体ＬＱは純水である。純水は、半導体製造工場等で容易に大量に入手できるとともに、基板Ｐ上のフォトレジストや光学素子（レンズ）等に対する悪影響がない利点がある。また、純水は環境に対する悪影響がないとともに、不純物の含有量が極めて低いため、基板Ｐの表面、及び投影光学系ＰＬの先端面に設けられている光学素子の表面を洗浄する作用も期待できる。なお工場等から供給される純水の純度が低い場合には、露光装置が超純水製造器を持つようにしてもよい。

そして、波長が１９３ｎｍ程度の露光光ＥＬに対する純水（水）の屈折率ｎは約１．４４と言われており、露光光ＥＬの光源としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を用いた場合、基板Ｐ上では１／ｎ、すなわち約１３４ｎｍに短波長化されて高い解像度が得られる。更に、焦点深度は空気中に比べて約ｎ倍、すなわち約１．４４倍に拡大されるため、空気中で使用する場合と同程度の焦点深度が確保できればよい場合には、投影光学系ＰＬの開口数をより増加させることができ、この点でも解像度が向上する。

本実施形態では、投影光学系ＰＬの先端に光学素子ＬＳ１が取り付けられており、このレンズにより投影光学系ＰＬの光学特性、例えば収差（球面収差、コマ収差等）の調整を行うことができる。なお、投影光学系ＰＬの先端に取り付ける光学素子としては、投影光学系ＰＬの光学特性の調整に用いる光学プレートであってもよい。あるいは露光光ＥＬを透過可能な平行平面板であってもよい。

なお、液体ＬＱの流れによって生じる投影光学系ＰＬの先端の光学素子と基板Ｐとの間の圧力が大きい場合には、その光学素子を交換可能とするのではなく、その圧力によって光学素子が動かないように堅固に固定してもよい。

なお、本実施形態では、投影光学系ＰＬと基板Ｐ表面との間は液体ＬＱで満たされている構成であるが、例えば基板Ｐの表面に平行平面板からなるカバーガラスを取り付けた状態で液体ＬＱを満たす構成であってもよい。

また、上述の実施形態の投影光学系は、先端の光学素子の像面側の光路空間を液体で満たしているが、国際公開第２００４／０１９１２８号パンフレットに開示されているように、先端の光学素子のマスク側の光路空間も液体で満たす投影光学系を採用することもできる。

なお、本実施形態の液体ＬＱは水であるが、水以外の液体であってもよい、例えば、露光光ＥＬの光源がＦ_２レーザである場合、このＦ_２レーザ光は水を透過しないので、液体ＬＱとしてはＦ_２レーザ光を透過可能な例えば、過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）やフッ素系オイル等のフッ素系流体であってもよい。この場合、液体ＬＱと接触する部分には、例えばフッ素を含む極性の小さい分子構造の物質で薄膜を形成することで親液化処理する。また、液体ＬＱとしては、その他にも、露光光ＥＬに対する透過性があってできるだけ屈折率が高く、投影光学系ＰＬや基板Ｐ表面に塗布されているフォトレジストに対して安定なもの（例えばセダー油）を用いることも可能である。

なお、上記各実施形態の基板Ｐとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。

露光装置ＥＸとしては、マスクＭと基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを一括露光し、基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。

また、露光装置ＥＸとしては、第１パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で第１パターンの縮小像を投影光学系（例えば１／８縮小倍率で反射素子を含まない屈折型投影光学系）を用いて基板Ｐ上に一括露光する方式の露光装置にも適用できる。この場合、更にその後に、第２パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で第２パターンの縮小像をその投影光学系を用いて、第１パターンと部分的に重ねて基板Ｐ上に一括露光するスティッチ方式の一括露光装置にも適用できる。また、スティッチ方式の露光装置としては、基板Ｐ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写し、基板Ｐを順次移動させるステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。

また、本発明は、特開平１０−１６３０９９号公報、特開平１０−２１４７８３号公報、特表２０００−５０５９５８号公報などに開示されているような複数の基板ステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。この場合、一方の基板ステージ上に保持された基板の液浸露光中に、他方の基板ステージに保持された基板の表面位置（表面情報）をドライ状態で計測することができる。

更に、特開平１１−１３５４００号公報に開示されているように、基板を保持する基板ステージと基準マークが形成された基準部材や各種の光電センサを搭載した計測ステージとを備えた露光装置にも本発明を適用することができる。この場合、投影光学系ＰＬの像面側の液浸領域ＬＲを、基板ステージ上と計測ステージ上との間を移動可能にすることで、計測ステージ上に液浸領域ＬＲを形成した状態で、基板ステージに保持された基板の表面位置（表面情報）をドライ状態で計測することができる。

また、上述の実施形態においては、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に局所的に液体を満たす露光装置を採用しているが、本発明は、特開平６−１２４８７３号公報、特開平１０−３０３１１４号公報、米国特許第５，８２５，０４３号などに開示されているような露光対象の基板の表面全体が液体中に浸かっている状態で露光を行う液浸露光装置にも適用可能である。

露光装置ＥＸの種類としては、基板Ｐに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。

以上のように、本願実施形態の露光装置ＥＸは、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図９に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置ＥＸによりマスクのパターンを基板に露光する処理を含むステップ２０４、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）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。

Claims (36)

1. 投影光学系と基板との間の光路空間を液体で満たし、前記投影光学系と前記液体とを介してパターン像を前記基板上に投影することによって前記基板上の複数のショット領域を順次露光する露光方法において、
   前記投影光学系に対する前記基板の移動条件に応じて、前記基板上に所望の投影状態でパターン像が投影されるように露光条件を決定する工程と、
   前記決定された露光条件で前記基板を露光する工程とを含み、
   前記移動条件は、前記複数のショット領域のうち、先に露光された第１のショット領域と、次に露光される第２のショット領域に対向した前記投影光学系との位置関係を含む露光方法。
2. 前記第１のショット領域と前記第２のショット領域に対向した前記投影光学系との位置関係は、前記第１のショット領域と前記投影光学系との距離を含む請求項１記載の露光方法。
3. 前記移動条件は、前記複数のショット領域を露光するときの露光順序を含む請求項１又は２記載の露光方法。
4. 投影光学系と基板との間の光路空間を液体で満たし、前記投影光学系と前記液体とを介してパターン像を前記基板上に投影することによって前記基板上の複数のショット領域を順次露光する露光方法において、
   前記投影光学系に対する前記基板の移動条件に応じて、前記基板上に所望の投影状態でパターン像が投影されるように露光条件を決定する工程と、
   前記決定された露光条件で前記基板を露光する工程とを含み、
   前記移動条件は、前記複数のショット領域を露光するときの露光順序を含む露光方法。
5. 前記移動条件は、前記複数のショット領域のうち、第１のショット領域を露光した後、次の第２のショット領域を露光するために前記投影光学系と前記基板とを相対的に移動するときのステッピング速度を含む請求項１〜４のいずれか一項記載の露光方法。
6. 投影光学系と基板との間の光路空間を液体で満たし、前記投影光学系と前記液体とを介してパターン像を前記基板上に投影することによって前記基板上の複数のショット領域を順次露光する露光方法において、
   前記投影光学系に対する前記基板の移動条件に応じて、前記基板上に所望の投影状態でパターン像が投影されるように露光条件を決定する工程と、
   前記決定された露光条件で前記基板を露光する工程とを含み、
   前記移動条件は、前記複数のショット領域のうち、第１のショット領域を露光した後、次の第２のショット領域を露光するために前記投影光学系と前記基板とを相対的に移動するときのステッピング速度を含む露光方法。
7. 前記移動条件は、前記ショット領域のそれぞれと前記投影光学系とを相対的に移動しつつ走査露光するときの走査速度、及び第１のショット領域を露光した後第２のショット領域を露光するまでの時間に応じて決定される単位時間あたりに露光するショット領域の数を含む請求項１〜６のいずれか一項記載の露光方法。
8. 投影光学系と基板との間の光路空間を液体で満たし、前記投影光学系と前記液体とを介してパターン像を前記基板上に投影することによって前記基板上の複数のショット領域を順次露光する露光方法において、
   前記投影光学系に対する前記基板の移動条件に応じて、前記基板上に所望の投影状態でパターン像が投影されるように露光条件を決定する工程と、
   前記決定された露光条件で前記基板を露光する工程とを含み、
   前記移動条件は、前記ショット領域のそれぞれと前記投影光学系とを相対的に移動しつつ走査露光するときの走査速度、及び第１のショット領域を露光した後第２のショット領域を露光するまでの時間に応じて決定される単位時間あたりに露光するショット領域の数を含む露光方法。
9. 前記複数のショット領域のうち、先に露光された第１のショット領域は、次に露光される第２のショット領域を露光するときに前記光路空間の液体の温度を変化させる熱源として作用する請求項１〜８のいずれか一項記載の露光方法。
10. 前記移動条件に応じて、前記光路空間の液体の温度及び温度分布の少なくとも一方が変動する請求項１〜９のいずれか一項記載の露光方法。
11. 前記基板は、前記光路空間の液体の温度を変化させる熱源を伴って移動する請求項１〜１０のいずれか一項記載の露光方法。
12. 前記基板は、所定の可動部材に保持されつつ前記投影光学系の像面側で移動し、
    前記移動条件は、前記可動部材の移動条件を含む請求項１〜１１のいずれか一項記載の露光方法。
13. 前記可動部材は、前記光路空間の液体の温度を変化させる熱源を有する請求項１２記載の露光方法。
14. 前記移動条件は、前記投影光学系と前記基板との位置関係を含む請求項１〜１３のいずれか一項記載の露光方法。
15. 前記移動条件は、前記投影光学系に対する前記基板の移動方向を含む請求項１〜１４のいずれか一項記載の露光方法。
16. 前記移動条件は、前記投影光学系に対する前記基板の移動速度を含む請求項１〜１５のいずれか一項記載の露光方法。
17. 前記投影光学系と前記基板とを相対的に移動しつつ走査露光し、
    前記移動条件は、走査速度を含む請求項１〜１６のいずれか一項記載の露光方法。
18. 前記露光条件は、前記投影光学系と前記液体とを介して形成される像面と前記基板との位置関係を含む請求項１〜１７のいずれか一項記載の露光方法。
19. 前記露光条件は、前記基板上にパターン像を投影するときの投影光学系の結像特性を含む請求項１〜１８のいずれか一項記載の露光方法。
20. 露光に先立って、前記基板を露光するときの移動条件で投影されたパターン像の投影状態を計測し、前記計測結果に基づいて、前記露光条件を決定する請求項１〜１９のいずれか一項記載の露光方法。
21. 前記パターン像をテスト基板上に投影し、前記投影状態の計測は、前記テスト基板上に形成された複数のパターン像の投影状態の計測を含む請求項２０記載の露光方法。
22. 投影光学系と基板との間の光路空間を液体で満たし、前記投影光学系と前記液体とを介してパターン像を前記基板上に投影することによって前記基板上の複数のショット領域を順次露光する露光装置において、
    前記投影光学系の像面側で前記基板を保持して移動可能な可動部材と、
    前記投影光学系に対する前記基板の移動条件に応じて、前記基板上に所望の投影状態で前記パターン像が投影されるような露光条件を予め記憶した記憶装置とを備え、
    前記移動条件は、前記複数のショット領域のうち、先に露光された第１のショット領域と、次に露光される第２のショット領域に対向した前記投影光学系との位置関係を含む露光装置。
23. 前記第１のショット領域と前記第２のショット領域に対向した前記投影光学系との位置関係は、前記第１のショット領域と前記投影光学系との距離を含む請求項２２記載の露光装置。
24. 前記移動条件は、前記複数のショット領域を露光するときの露光順序を含む請求項２２又は２３記載の露光装置。
25. 投影光学系と基板との間の光路空間を液体で満たし、前記投影光学系と前記液体とを介してパターン像を前記基板上に投影することによって前記基板上の複数のショット領域を順次露光する露光装置において、
    前記投影光学系の像面側で前記基板を保持して移動可能な可動部材と、
    前記投影光学系に対する前記基板の移動条件に応じて、前記基板上に所望の投影状態で前記パターン像が投影されるような露光条件を予め記憶した記憶装置とを備え、
    前記移動条件は、前記複数のショット領域を露光するときの露光順序を含む露光装置。
26. 前記移動条件は、前記複数のショット領域のうち、第１のショット領域を露光した後、次の第２のショット領域を露光するために前記投影光学系と前記基板とを相対的に移動するときのステッピング速度を含む請求項２２〜２５のいずれか一項記載の露光装置。
27. 投影光学系と基板との間の光路空間を液体で満たし、前記投影光学系と前記液体とを介してパターン像を前記基板上に投影することによって前記基板上の複数のショット領域を順次露光する露光装置において、
    前記投影光学系の像面側で前記基板を保持して移動可能な可動部材と、
    前記投影光学系に対する前記基板の移動条件に応じて、前記基板上に所望の投影状態で前記パターン像が投影されるような露光条件を予め記憶した記憶装置とを備え、
    前記移動条件は、前記複数のショット領域のうち、第１のショット領域を露光した後、次の第２のショット領域を露光するために前記投影光学系と前記基板とを相対的に移動するときのステッピング速度を含む露光装置。
28. 前記移動条件は、前記ショット領域のそれぞれと前記投影光学系とを相対的に移動しつつ走査露光するときの走査速度、及び第１のショット領域を露光した後第２のショット領域を露光するまでの時間に応じて決定される単位時間あたりに露光するショット領域の数を含む請求項２２〜２７のいずれか一項記載の露光装置。
29. 投影光学系と基板との間の光路空間を液体で満たし、前記投影光学系と前記液体とを介してパターン像を前記基板上に投影することによって前記基板上の複数のショット領域を順次露光する露光装置において、
    前記投影光学系の像面側で前記基板を保持して移動可能な可動部材と、
    前記投影光学系に対する前記基板の移動条件に応じて、前記基板上に所望の投影状態で前記パターン像が投影されるような露光条件を予め記憶した記憶装置とを備え、
    前記移動条件は、前記ショット領域のそれぞれと前記投影光学系とを相対的に移動しつつ走査露光するときの走査速度、及び第１のショット領域を露光した後第２のショット領域を露光するまでの時間に応じて決定される単位時間あたりに露光するショット領域の数を含む露光装置。
30. 前記移動条件に応じて、前記光路空間の液体の温度及び温度分布の少なくとも一方が変動する請求項２２〜２９のいずれか一項記載の露光装置。
31. 前記移動条件は、前記投影光学系に対する前記基板の移動方向を含む請求項２２〜３０のいずれか一項記載の露光装置。
32. 前記記憶装置に記憶された記憶情報に基づいて、前記基板を露光するときの露光条件を決定する制御装置を備えた請求項２２〜３１のいずれか一項記載の露光装置。
33. 前記露光条件は、前記投影光学系と前記液体とを介して形成される像面と前記基板との位置関係を含み、
    前記位置関係を調整する第１調整装置を備えた請求項２２〜３２のいずれか一項記載の露光装置。
34. 前記露光条件は、前記基板上にパターン像を投影するときの投影光学系の結像特性を含み、
    前記結像特性を調整する第２調整装置を備えた請求項２２〜３３のいずれか一項記載の露光装置。
35. 前記基板の移動条件に応じて変化する前記液体の温度及び温度分布の少なくとも一方に起因してパターン像の劣化が生じないように前記露光条件が決定される請求項２２〜３４のいずれか一項記載の露光装置。
36. 請求項２２〜３５のいずれか一項のいずれか一項記載の露光装置を用いるデバイス製造方法。

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