WO2006080427A1 - 露光方法、露光装置、及びデバイス製造方法 - Google Patents

露光方法、露光装置、及びデバイス製造方法 Download PDF

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WO2006080427A1
WO2006080427A1 PCT/JP2006/301296 JP2006301296W WO2006080427A1 WO 2006080427 A1 WO2006080427 A1 WO 2006080427A1 JP 2006301296 W JP2006301296 W JP 2006301296W WO 2006080427 A1 WO2006080427 A1 WO 2006080427A1
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exposure
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optical system
projection optical
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PCT/JP2006/301296
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Inventor
Kenichi Shiraishi
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Nikon Corporation
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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70858—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
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    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
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    • G03F7/70216—Mask projection systems
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    • G03F7/70425—Imaging strategies, e.g. for increasing throughput or resolution, printing product fields larger than the image field or compensating lithography- or non-lithography errors, e.g. proximity correction, mix-and-match, stitching or double patterning

Definitions

  • Exposure method Exposure method, exposure apparatus, and device manufacturing method
  • the present invention relates to an exposure method for exposing a substrate through a liquid, an exposure apparatus, and a device manufacturing method.
  • an exposure apparatus that projects a pattern image formed on a mask onto a photosensitive substrate is used.
  • This exposure apparatus has a mask stage for supporting a mask and a substrate stage for supporting a substrate, and projects an image of a mask pattern onto a substrate via a projection optical system while sequentially moving the mask stage and the substrate stage.
  • miniaturization of patterns formed on a substrate is required in order to increase the density of devices.
  • the projection optical system disclosed in Patent Document 1 below is used.
  • An immersion exposure apparatus has been devised that performs exposure processing in a state where the space between the system and the substrate is higher in refractive index than gas and is filled with liquid!
  • Patent Document 1 Pamphlet of International Publication No. 99Z49504
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an exposure method, an exposure apparatus, and a device manufacturing method capable of projecting a pattern image on a substrate in a desired projection state. To do. Means for solving the problem
  • the present invention employs the following configurations corresponding to the respective drawings shown in the embodiments.
  • the reference numerals in parentheses attached to each element are merely examples of the element and do not limit each element.
  • the optical path space (K1) between the projection optical system (PL) and the substrate (P) is filled with the liquid (LQ), and the projection optical system (PL) and the liquid are filled.
  • the exposure method of exposing the substrate (P) by projecting a pattern image onto the substrate (P) via (LQ) the substrate is changed according to the movement condition of the substrate (P) relative to the projection optical system (PL).
  • An exposure method is provided in which an exposure condition is determined so that a pattern image is projected on (P) in a desired projection state, and the substrate (P) is exposed under the determined exposure condition.
  • the first aspect of the present invention it is possible to project the pattern image on the substrate in a desired projection state by determining the exposure condition according to the movement condition of the substrate with respect to the projection optical system. .
  • the optical path space (K1) between the projection optical system (PL) and the substrate (P) is filled with the liquid (LQ), and the projection optical system (PL) and the liquid
  • an exposure apparatus that exposes a substrate (P) by projecting a pattern image onto the substrate (P) via (LQ)
  • the substrate (P) is held on the image plane side of the projection optical system (PL).
  • the exposure conditions are such that the pattern image is projected on the substrate (P) in the desired projection state.
  • An exposure apparatus (EX) provided with a storage device (MRY) stored in advance is provided.
  • the exposure condition that the pattern image is projected in a desired projection state on the substrate in accordance with the movement condition of the substrate relative to the projection optical system is stored in advance. Since the storage device is provided, it is possible to project the pattern image on the substrate in a desired projection state using the stored information.
  • a device can be manufactured using an exposure apparatus that can project a pattern image onto a substrate in a desired projection state.
  • a pattern image can be projected onto a substrate in a desired projection state, and a device having a desired performance can be manufactured.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram that shows an embodiment of an exposure apparatus.
  • FIG. 2 is a plan view showing a substrate stage holding a substrate.
  • FIG. 3A is a schematic diagram for explaining the influence of the positional relationship between the liquid in the optical path space and the substrate stage on the liquid.
  • FIG. 3B is a schematic diagram for explaining the influence of the positional relationship between the liquid in the optical path space and the substrate stage on the liquid.
  • FIG. 4A is a schematic diagram showing a state where a shot area on a substrate is subjected to scanning exposure.
  • FIG. 4B is a schematic diagram showing a state where a shot area on a substrate is subjected to scanning exposure.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining an embodiment of an exposure method.
  • FIG. 6A is a diagram for explaining an aberration caused by the temperature of a liquid.
  • FIG. 6B is a diagram for explaining an aberration caused by the temperature of the liquid.
  • FIG. 6C is a diagram for explaining an aberration caused by the temperature of the liquid.
  • FIG. 7A is a diagram for explaining an aberration caused by the temperature of a liquid.
  • FIG. 7B is a diagram for explaining an aberration caused by the temperature of the liquid.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a temperature sensor provided on a dummy substrate.
  • FIG. 9 is a flowchart for explaining an example of a microdevice manufacturing process. Explanation of symbols
  • FIG. 1 is a schematic block diagram showing the exposure apparatus EX.
  • an exposure apparatus EX has a mask stage MST that can move while holding a mask M and a substrate holder PH that holds a substrate P, and a substrate stage PST that can move the substrate holder PH that holds the substrate P.
  • an illumination optical system IL that illuminates the mask M held on the mask stage MST with the exposure light EL
  • a projection optical system PL that projects an image of the pattern of the mask M illuminated with the exposure light EL onto the substrate P.
  • a control device CONT that controls the overall operation of the exposure apparatus EX
  • a storage device MRY that is connected to the control device CONT and stores various information relating to exposure.
  • the exposure apparatus EX of the present embodiment is an immersion exposure apparatus to which an immersion method is applied in order to substantially shorten the exposure wavelength to improve the resolution and substantially increase the depth of focus.
  • an immersion mechanism 100 for filling the optical path space K1 of the exposure light EL on the image plane side of the projection optical system PL with the liquid LQ is provided.
  • the liquid immersion mechanism 100 is provided in the vicinity of the image plane of the projection optical system PL.
  • the nozzle member 70 includes a supply port 12 for supplying the liquid LQ and a recovery port 22 for recovering the liquid LQ, and the nozzle member 70.
  • the liquid supply mechanism 10 that supplies the liquid LQ to the image plane side of the projection optical system PL via the supply port 12 and the liquid LQ on the image plane side of the projection optical system PL via the recovery port 22 provided in the nozzle member 70 And a liquid recovery mechanism 20 for recovering water.
  • the nozzle member 70 surrounds the first optical element LS 1 closest to the image plane of the projection optical system PL among a plurality of optical elements constituting the projection optical system PL above the substrate P (substrate stage PST). It is formed in a ring!
  • the exposure apparatus EX is on the substrate P including the projection area AR of the projection optical system PL by the liquid LQ supplied from the liquid supply mechanism 10 while projecting at least the pattern image of the mask M on the substrate P.
  • a local liquid immersion method is adopted in which a liquid LQ liquid immersion area LR that is larger than the projection area AR and smaller than the substrate P is locally formed.
  • the exposure apparatus EX between the lower surface LSA of the first optical element LSI closest to the image plane of the projection optical system PL and the surface of the substrate P disposed on the image plane side of the projection optical system PL.
  • Exposure light EL optical path space K1 is filled with liquid LQ, and projection optical system PL and liquid L between projection optical system PL and substrate P
  • the substrate P is exposed by projecting the pattern image of the mask M onto the substrate P via Q.
  • the control device CONT supplies a predetermined amount of liquid LQ onto the substrate P using the liquid supply mechanism 10 and collects a predetermined amount of the liquid LQ on the substrate P using the liquid recovery mechanism 20, thereby The liquid LQ immersion region LR is locally formed on the surface.
  • the exposure apparatus EX is a scanning type in which an image of a pattern formed on the mask M is projected onto the substrate P while the mask M and the substrate P are synchronously moved in the respective scanning directions (reverse directions).
  • scanning direction scanning direction
  • the synchronous movement direction (scanning direction) of the mask M and the substrate P in the horizontal plane is the Y-axis direction in the horizontal plane!
  • the direction perpendicular to the Y-axis direction is the X-axis direction (non-scanning direction), and the direction perpendicular to the Y-axis and X-axis directions and the optical axis AX of the projection optical system PL is the Z-axis direction.
  • the rotation (tilt) directions around the X, Y, and Z axes are defined as 0 X, ⁇ Y, and ⁇ Z directions, respectively.
  • the “substrate” here includes a substrate such as a semiconductor wafer coated with a photosensitive material (resist), and the “mask” includes a reticle formed with a device pattern that is projected onto the substrate in a reduced scale. .
  • the exposure apparatus EX is accommodated in a chamber apparatus CH.
  • the chamber apparatus CH containing the exposure apparatus EX is installed on the floor F in the clean room.
  • the internal space of the chamber device CH containing the exposure device EX is air-conditioned by the air conditioning system 300.
  • the air conditioning system 300 maintains the environment (including cleanliness, temperature, humidity, pressure, etc.) of the internal space of the chamber device CH in a desired state.
  • the air conditioning system 300 in the present embodiment supplies the gas adjusted to a desired state to the internal space of the chamber device CH via the air supply port 301 provided in a part of the chamber device CH, and The gas in the internal space is discharged outside through an exhaust port 302 provided in the other part of the chamber device CH, and the environment of the internal space of the chamber device CH is maintained.
  • the chamber apparatus CH accommodates the entire exposure apparatus EX.
  • the chamber apparatus CH does not accommodate the entire exposure apparatus EX and accommodates a part of the exposure apparatus EX including the optical path space K1. May be.
  • the air conditioning system 300 of this embodiment is assumed to air-condition at least the vicinity of the optical path space K1.
  • the illumination optical system IL includes an exposure light source, an optical integrator that equalizes the illuminance of a light beam emitted from the exposure light source, a condenser lens that collects exposure light EL from the optical integrator, a relay lens system, and an exposure. It has a field stop to set the illumination area on the mask M with light EL. The predetermined illumination area on the mask M is illuminated with the exposure light EL having a uniform illuminance distribution by the illumination optical system IL.
  • Illumination optical system IL force Emission exposure light EL includes, for example, emission lines emitted from mercury lamps (g-line, h-line, i-line) and far ultraviolet light (DUV) such as KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) Light), vacuum ultraviolet light (VUV light) such as ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) and F laser light (wavelength 157 nm)
  • pure water is used as the liquid LQ supplied from the liquid supply mechanism 10.
  • Pure water is not only ArF excimer laser light, but also far-infrared light (DUV light) such as emission lines (g-line, h-line, i-line) and KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) emitted by mercury lamp force. Can also be transmitted.
  • DUV light far-infrared light
  • emission lines g-line, h-line, i-line
  • KrF excimer laser light wavelength 248 nm
  • the mask stage MST is movable while holding the mask M.
  • the mask stage MST holds the mask M by vacuum suction (or electrostatic suction).
  • the mask stage MST is in a plane perpendicular to the optical axis AX of the projection optical system PL with the mask M held by the mask stage drive device MSTD including a linear motor and a voice coil motor controlled by the control device CONT. In other words, it can move two-dimensionally in the XY plane and can rotate slightly in the ⁇ Z direction.
  • a movable mirror 91 is provided on the mask stage MST. Further, a laser interferometer 92 is provided at a position facing the movable mirror 91.
  • the position of the mask M on the mask stage MST in the two-dimensional direction and the rotation angle in the 0Z direction are measured in real time by the laser interferometer 92.
  • the measurement result of the laser interferometer 92 is output to the control device CONT.
  • the control device CONT drives the mask stage drive device MSTD, and holds the mask stage MST! To control the position of the mask M.
  • the projection optical system PL projects the pattern image of the mask M onto the substrate ⁇ at a predetermined projection magnification ⁇ .
  • the projection optical system PL is composed of a plurality of optical elements including the first optical element LSI. These optical elements are held by a lens barrel PK.
  • the projection optical system PL is a reduction system having a projection magnification j8 of 1Z4, 1/5, or 1Z8, for example.
  • the projection optical system PL may be either a unity magnification system or an enlargement system.
  • Projection optical system PL may be any of a refraction system that does not include a reflection element, a reflection system that does not include a refraction element, or a reflection / refraction system that includes a reflection element and a refraction element.
  • the first optical element LS 1 closest to the image plane of the projection optical system PL is exposed from the lens barrel PK.
  • the projection optical system PL includes, for example, an image of the projection optical system PL as disclosed in JP-A-60-78454, JP-A-11-195602, International Publication No. 03Z65428, etc.
  • An imaging characteristic adjustment device LC that can adjust the characteristics is provided.
  • the imaging characteristic adjusting device LC includes an optical element driving mechanism 3 capable of moving a part of a plurality of optical elements constituting the projection optical system PL.
  • the optical element drive mechanism 3 can move a specific optical element in the optical axis AX direction (Z-axis direction) among the plurality of optical elements constituting the projection optical system PL or tilt the optical element AX with respect to the optical axis AX. .
  • the image formation characteristic adjustment device LC moves various optical elements constituting the projection optical system PL to move various optical elements (projection magnification, distortion, spherical aberration, etc.) and image plane of the projection optical system PL.
  • the imaging characteristics including the position (focal position) etc. can be adjusted.
  • the imaging characteristic adjusting device LC may include a pressure adjusting mechanism that adjusts the gas pressure in the space between some optical elements held inside the lens barrel PK.
  • the imaging characteristic adjustment device LC is controlled by the control device CONT.
  • the substrate stage PST has a substrate holder PH that holds the substrate P, and is movable on the base member BP on the image plane side of the projection optical system PL.
  • the substrate holder PH holds the substrate P by vacuum suction, for example.
  • a recess 96 is provided on the substrate stage PST, and a substrate holder PH for holding the substrate P is disposed in the recess 96.
  • the upper surface 97 around the recess 96 of the substrate stage PST is a flat surface (flat portion) that is almost the same height (flat surface) as the surface of the substrate P held by the substrate holder PH! / RU
  • Substrate stage PST is transferred to substrate P via substrate holder PH by substrate stage drive device PSTD including a linear motor, voice coil motor, etc. controlled by control device CONT. In this state, it can move two-dimensionally in the XY plane on the base member BP, and can rotate slightly in the ⁇ Z direction. Further, the substrate stage PST can also move in the Z-axis direction, ⁇ X direction, and ⁇ Y direction. Therefore, the surface of the substrate P supported by the substrate stage PST can move in directions of six degrees of freedom in the X axis, Y axis, Z axis, 0 X, 0 Y, and 0 Z directions.
  • a movable mirror 93 is provided on the side surface of the substrate stage PST.
  • a laser interferometer 94 is provided at a position facing the movable mirror 93. The position and rotation angle of the substrate P on the substrate stage PST in the two-dimensional direction are measured in real time by the laser interferometer 94.
  • the exposure apparatus EX is an oblique incidence type focus that detects positional information of the surface of the substrate P supported by the substrate stage PST, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-37149.
  • ⁇ Equipped with a leveling detection system 30
  • the focus / leveling detection system 30 is provided with a projection unit 31 that irradiates the surface of the substrate P with the detection light La from an oblique direction and a predetermined positional relationship with respect to the detection light La, and irradiates the surface of the substrate P.
  • a light receiving unit 32 for receiving the reflected light of the detected detection light La. Based on the light reception result of the light receiving unit 32, the position information of the surface of the substrate P (position information in the Z-axis direction, ⁇ X and ⁇ (Y-direction tilt information) is detected.
  • the measurement result of the laser interferometer 94 is output to the control device CONT. Based on the measurement result of the laser interferometer 94, the control device CONT performs position control of the substrate P in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the ⁇ Z direction.
  • the detection result of the focus / leveling detection system 30 is also output to the control device CONT.
  • the control device CONT drives the substrate stage drive device PSTD based on the detection result of the focus / leveling detection system 30 and the like, and the focus position (Z position) and tilt angle (0 X, ⁇ )
  • the position of the surface of the substrate P is controlled by controlling Y).
  • the liquid supply mechanism 10 is for supplying the liquid LQ to the image plane side of the projection optical system PL, and connects the liquid supply unit 11 capable of delivering the liquid LQ and one end of the liquid supply unit 11 to the liquid supply unit 11. And a supply pipe 13. The other end of the supply pipe 13 is connected to the nozzle member 70. Inside the nozzle member 70, an internal flow path (supply flow path) that connects the other end of the supply pipe 13 and the supply port 12 is formed.
  • the liquid supply unit 11 includes a tank for storing the liquid LQ, and a pressure pump Provide a temperature adjustment device that adjusts the temperature of the liquid LQ to be supplied, and a filter unit that removes foreign matter from the liquid LQ.
  • the liquid supply operation of the liquid supply unit 11 is controlled by the control device CONT. Note that the tank, pressure pump, temperature control device, filter unit, etc. of the liquid supply mechanism 10 are not necessarily equipped with the exposure apparatus EX. Also good.
  • the liquid recovery mechanism 20 recovers the liquid LQ on the image plane side of the projection optical system PL.
  • the liquid recovery mechanism 20 includes a liquid recovery unit 21 that can recover the liquid LQ, and a recovery pipe 23 that connects one end of the liquid recovery unit 21 to the liquid recovery unit 21.
  • the other end of the recovery pipe 23 is connected to the nozzle member 70.
  • Inside the nozzle member 70 an internal flow path (collection flow path) that connects the other end of the recovery pipe 23 and the recovery port 22 is formed.
  • the liquid recovery unit 21 includes, for example, a vacuum system (a suction device) such as a vacuum pump, a gas-liquid separator that separates the recovered liquid LQ and gas, and a tank that stores the recovered liquid LQ.
  • a vacuum system a suction device
  • the vacuum system, gas-liquid separator, tank, etc. of the liquid recovery mechanism 20 may be replaced with facilities such as a factory where the exposure apparatus EX is installed. .
  • the supply port 12 for supplying the liquid LQ and the recovery port 22 for recovering the liquid LQ are formed on the lower surface 70A of the nozzle member 70.
  • the lower surface 70A of the nozzle member 70 is provided at a position facing the surface of the substrate P and the upper surface 97 of the substrate stage PST.
  • the nozzle member 70 is an annular member provided so as to surround the side surface of the first optical element LSI, and the supply port 12 is provided on the lower surface 70A of the nozzle member 70 on the first optical element LSI ( A plurality are provided so as to surround the optical axis AX) of the projection optical system PL.
  • the recovery port 22 is provided outside the supply port 12 with respect to the first optical element LSI on the lower surface 70A of the nozzle member 70, and is provided so as to surround the first optical element LSI and the supply port 12. It has been.
  • the control device CONT supplies a predetermined amount of liquid LQ onto the substrate P using the liquid supply mechanism 10, and collects a predetermined amount of liquid LQ on the substrate P using the liquid recovery mechanism 20.
  • the optical path space K1 of the exposure light EL between the projection optical system PL and the substrate P is filled with the liquid LQ, and the liquid LQ immersion region LR is locally formed on the substrate P.
  • the control device CONT drives each of the liquid supply unit 11 and the liquid recovery unit 21. Liquid LQ is delivered from the liquid supply unit 11 under the control of the controller CONT.
  • the liquid LQ delivered from the liquid supply unit 11 flows through the supply pipe 13 and then is supplied from the supply port 12 to the image plane side of the projection optical system PL via the supply channel of the nozzle member 70. Is done. Further, when the liquid recovery unit 21 is driven under the control device CONT, the liquid LQ on the image plane side of the projection optical system PL flows into the recovery flow path of the nozzle member 70 via the recovery port 22, and the recovery pipe After flowing through 23, the liquid is recovered by the liquid recovery unit 21.
  • FIG. 2 is a plan view of the substrate stage PST holding the substrate P as viewed from above.
  • a plurality of shot areas S1 to S32 are set in a matrix on the substrate P, and the plurality of shot areas S1 to S32 set on the substrate P are sequentially exposed.
  • the control device CONT scans and exposes each of the shot areas S1 to S32 while relatively moving the projection optical system PL and the substrate P (substrate stage PST) in the Y-axis direction.
  • the projection area AR of the projection optical system PL in this embodiment is set in a slit shape (rectangular shape) with the X-axis direction as the longitudinal direction.
  • the control device CONT relatively moves the projection area AR of the projection optical system PL and each of the shot areas S1 to S32 on the substrate P in the directions indicated by arrows yl and y2 in FIG. Each of the shot areas S1 to S32 is scanned and exposed.
  • the control device CONT first scans and exposes the first shot region S1 among the plurality of shot regions S1 to S32 set on the substrate P.
  • the control device CONT moves the first shot area S1 to the scanning start position and makes the projection area AR and the first shot area S1 relative to each other in the direction indicated by the arrow yl.
  • the substrate P (substrate stage PST) is moved so as to move to, and the first shot region S1 is scanned and exposed.
  • the controller CONT makes the projection optical system PL and the substrate P (substrate stage PST) relative to each other in the X-axis direction in order to scan and expose the next second shot area S2. Stepping move.
  • the control device CONT moves the second shot area S2 to the scanning start position by stepping the substrate P, and relatively moves the projection area AR and the second shot area S2 in the direction indicated by the arrow y2.
  • the substrate P (substrate stage PST) is moved so that the second shot area S2 is scanned and exposed.
  • the control device CONT moves the projection optical system PL and the substrate P (substrate stage PST) in the X-axis direction to scan and expose the next third shot area S3. Relative stepping movement .
  • the controller CONT moves the next shot area to the scanning start position by the stepping movement of the substrate P, and then moves the substrate P by the step 'and' scanning method. Meanwhile, each of the 1st to 32nd shot areas S1 to S32 is sequentially exposed.
  • the control device CONT moves the shot area to the running start position, and then accelerates in the Y-axis direction, accelerates at a constant speed, and
  • the substrate P (substrate stage PST) is driven so that the transition is made in the order of the deceleration state in which the vehicle decelerates.
  • the scanning exposure of the substrate P is performed in a steady state, and at the time of scanning exposure, a partial pattern of the mask M in the illumination area of the exposure light EL is projected onto the slit-shaped (rectangular) projection area AR of the projection optical system PL. An image is projected.
  • the substrate P moves in the + Y direction (or -Y) in synchronization with the movement of the mask M in the -Y direction (or + Y direction) at the velocity V with respect to the projection optical system PL.
  • Direction at a speed of ⁇ ⁇ ⁇ ( ⁇ is the projection magnification).
  • the controller C ONT uses the immersion mechanism 100 to connect the projection optical system PL and the substrate P on the substrate stage PST.
  • the optical path space K1 of the exposure light EL between is filled with the liquid LQ, and the immersion area LR of the liquid LQ that is larger than the projection area AR is formed.
  • the control device CONT irradiates the substrate P with the exposure light EL that has passed through the mask M through the projection optical system PL and the liquid LQ while the projection area AR is covered with the liquid LQ immersion area LR. As a result, the substrate P is exposed.
  • FIGS. 3A and 3B are schematic diagrams for explaining the influence of the positional relationship between the liquid LQ in the optical path space K1 (immersion region LR) and the substrate stage PST on the liquid LQ.
  • the projection area AR is covered with the immersion area LR of the liquid LQ.
  • the substrate stage PST moves while holding the substrate P on the image plane side of the projection optical system PL by the substrate stage driving device PSTD including a linear motor, a voice coil motor, and the like.
  • the actuators such as a linear motor and a voice coil motor generate heat
  • at least one of the temperature and temperature distribution of the liquid LQ in the optical path space K1 may fluctuate. That is, the actuator provided in the substrate stage PST acts as a heat source that changes the temperature of the liquid LQ in the optical path space K1.
  • the substrate stage PS T moves with a heat source that changes the temperature of the liquid LQ in the optical path space Kl. Therefore, the substrate P on the substrate stage PST moves with a heat source that changes the temperature of the liquid LQ in the optical path space K1.
  • the substrate is placed at a predetermined position, for example, at the lower right corner in FIGS. 3A and 3B of the substrate stage PST as the heat source.
  • a predetermined area for example, the ninth shot area S9 in the upper left in the figure on the substrate P is exposed, and as shown in FIG. 3B.
  • the influence of the heat source (actuator) on the liquid LQ in the optical path space K1 may be different from each other. . That is, in the state shown in FIG.
  • the relative positional relationship between the liquid LQ and the heat source (actuator) in the optical path space K1 (immersion region LR) is different from each other. ) May affect the liquid LQ in the optical path space K1 (immersion area LR).
  • the distance L1 between the liquid LQ in the immersion region LR in the state of FIG. 3A and the heat source in the horizontal direction and the liquid LQ in the immersion region LR in the state of FIG. 3B and the heat source Since the distance L2 in the horizontal direction is different from each other, due to the difference in the distance (positional relationship), the temperature and temperature distribution of the liquid LQ filled in the optical path space K1 are small in the state of FIG. 3A and the state of FIG. 3B. At least one may be different. That is, since the distance between the liquid LQ in the immersion region LR and the heat source is smaller in the state of FIG. 3B than in the state of FIG. 3A, the liquid LQ in the immersion region LR in the state of FIG.
  • the temperature of the liquid LQ immediately rises due to the influence of the heat source, and the temperature distribution may be noticeable.
  • the liquid in the optical path space K1 (immersion area LR) In LQ there is a possibility of temperature distribution in the horizontal direction.
  • the heat source (actuator) is disposed, for example, below the immersion region LR, a temperature distribution in the vertical direction may occur in the liquid LQ in the optical path space K1 (immersion region LR).
  • one actuator as a heat source is disposed at a predetermined position of the substrate stage PST (lower right corner in FIGS. 3A and 3B). As described above, actually, the actuator is arranged at each of a plurality of predetermined positions of the substrate stage PST.
  • the positional relationship between the projection optical system PL and the heat source provided in the substrate stage PST since the liquid LQ is filled in the optical path space K1 on the image plane side of the projection optical system PL, the positional relationship between the projection optical system PL and the heat source provided in the substrate stage PST. Accordingly, at least one of the temperature and the temperature distribution of the liquid LQ in the optical path space K1 varies. Since the substrate stage PST having the heat source moves while holding the substrate P, the temperature of the liquid LQ in the optical path space K1 and the temperature of the liquid LQ in accordance with the change in the positional relationship between the projection optical system PL and the substrate P (substrate stage PST) At least one of the temperature distributions varies.
  • the substrate stage PST due to the heat source (actuator) that the substrate stage PST has, at least the temperature and temperature distribution of the liquid LQ in the optical path space K1 One may fluctuate.
  • an X-moving actuator is driven to move the substrate stage PST in the X-axis direction, and the substrate stage PST is moved in the Y-axis direction.
  • the actuator for moving Y is driven to move the substrate stage PST in the Y-axis direction.
  • the substrate stage PST is moved in the Z-axis direction.
  • the Z move actuator is driven.
  • At least one actuator is used according to the moving direction of the substrate stage PST.
  • the positions of the X-moving actuator, the Y-moving actuator, and the Z-moving actuator are different from each other, and the X-moving, Y-moving, and Z-moving, respectively.
  • the effect on at least one of the temperature and temperature distribution of the liquid LQ varies depending on the moving direction of the substrate stage PST.
  • at least one of the temperature and temperature distribution of the liquid LQ in the optical path space K1 may fluctuate depending on the moving direction of the substrate P (substrate stage PST) that moves with the heat source.
  • the substrate stage PST due to the heat source (actuator) that the substrate stage PST has, at least the temperature and temperature distribution of the liquid LQ in the optical path space K1 One may fluctuate.
  • the Y movement activator when moving the substrate stage PST at a high speed (calorie speed) in a predetermined direction (for example, the Y-axis direction), the Y movement activator When the substrate stage PST is moved at a relatively low speed (acceleration), the heat generated by the Y moving actuator is relatively small.
  • the substrate stage PST transitions between an acceleration state, a steady state, and a deceleration state. The amount can vary.
  • the amount of heat generated from the actuator may vary depending on the scanning speed.
  • the stepping speed when the projection optical system PL and the substrate P are relatively moved to expose the second shot area is exposed. Even if it responds, the calorific value of the actual one taka may fluctuate.
  • the substrate P (substrate stage PST) moving speed including scanning speed, stepping speed, acceleration, deceleration, etc., varies, the amount of heat generated by the actuator fluctuates, and the temperature of the liquid LQ in the optical path space K1 And / or temperature distribution may fluctuate.
  • At least the optical path space K1 in the exposure apparatus EX is air-conditioned by the air conditioning system 300, but the positional relationship between the projection optical system PL and the substrate stage PST, the position of the substrate stage PST with respect to the projection optical system PL, and so on.
  • the state of gas flow (air condition) near the optical path space K1 changes, and the temperature and temperature of the liquid LQ in the optical path space K1 At least one of the distributions may change.
  • the temperature and temperature of the liquid LQ in the optical path space K1 can be reduced by blocking the flow of gas from the air supply port 301 to the optical path space K1 or changing the flow velocity according to the position of the substrate stage PST. At least one of the distributions may fluctuate. Further, depending on the position of the substrate stage PST and the Z or moving direction, the gas supplied from the air supply port 301 may pass near the heat source of the substrate stage PST before reaching the optical path space K1. Even in this case, there is a high possibility that at least one of the temperature and the temperature distribution of the liquid LQ in the optical path space K1 fluctuates.
  • the amount of heat generated by the heat source (actuator) also fluctuates as the moving speed of the substrate stage PST changes, so the substrate stage PST
  • the temperature of the liquid LQ in the optical path space K1 and the temperature distribution At least one of them may fluctuate.
  • the moving direction of the (substrate stage PST) and the moving conditions of the substrate P (substrate stage PST) relative to the gas flow including at least one of the moving speed of the substrate P (substrate stage PST) relative to the gas flow
  • at least one of the temperature and temperature distribution of the liquid LQ in the optical path space K1 may fluctuate.
  • the heat source of the substrate stage PST is not limited to the actuator, and for example, a predetermined position of the substrate stage PST. Also included is an optical measuring instrument that is mounted on and performs various measurements related to exposure.
  • the heat source that changes the temperature of the liquid LQ in the optical path space K1 is not limited to the heat source that the substrate stage PST has, and for example, the thermal energy of the exposure light EL.
  • the area of substrate P irradiated with exposure light EL that is, the area corresponding to projection area AR
  • the liquid LQ in the present embodiment is water and slightly absorbs the ArF excimer laser light that is the exposure light EL.
  • the liquid LQ in the optical path space K1 uses the thermal energy of the exposure light EL (ArF excimer laser light). Absorption may change at least one of the temperature and temperature distribution of the liquid LQ in the optical path space K1. Also, the first optical element LSI through which the exposure light EL passes can change in temperature by absorbing the thermal energy of the exposure light EL, so the liquid in the optical path space K1 that contacts the first optical element LSI. LQ temperature and / or temperature distribution may vary.
  • FIGS. 4A and 4B are schematic views showing a state in which the second shot region S2 is subjected to scanning exposure after the first shot region S1 is subjected to scanning exposure.
  • FIG. 4A is a plan view
  • FIG. It is a side view.
  • the first, second, and third shot regions Sl, S2, and S3 are set at positions adjacent to each other.
  • scanning exposure is performed in the order of the first shot region Sl, the second shot region S2, and the third shot region S3.
  • the surface of the substrate P corresponding to the first shot region S1 that has already been exposed is likely to have a temperature rise due to exposure to the exposure light EL.
  • the surface of the substrate P corresponding to the third shot region S3 that is exposed next to the second shot region S2 has not yet been irradiated with the exposure light EL, so that the temperature does not increase due to the exposure light EL irradiation.
  • the temperature of the liquid LQ in the liquid immersion area LR (optical path space K1) that covers the projection area AR when the second shot area S2 is subjected to scanning exposure rises when the exposure light EL is irradiated first.
  • the first shot area S 1 may be affected.
  • the first shot area S1 exposed first is used as a heat source for changing the temperature of the liquid LQ in the optical path space K1 when the second shot area S2 exposed next is exposed.
  • the first shot region S1 due to the influence of the first shot region S1, there is a possibility that at least one of the temperature and the temperature distribution of the liquid LQ filled in the optical path space K1 when the second shot region S2 is exposed will fluctuate.
  • At least one of the temperature and the temperature distribution of the liquid LQ in the optical path space K1 when exposing the second shot region S2 is in the X-axis direction with the second shot region S2. May be greatly affected by the heat of the first shot region S1 provided immediately adjacent to the first shot region S1.
  • at least one of the temperature and temperature distribution of the liquid LQ in the optical path space K1 when exposing the fifth shot region S5 is relatively unaffected by the heat of the fourth shot region S4 exposed immediately before. there is a possibility.
  • the optical path space when exposing the fifth shot region S5 can be less than the effect of heat on the liquid LQ in the optical path space K1 from the first shot area S1 when exposing the second shot area S2.
  • the liquid filled in the optical path space K1 on the image plane side of the projection optical system PL facing the shot area exposed first and the shot area exposed next According to the positional relationship with the LQ, in other words, among the plurality of shot areas, the positional relationship between the shot area exposed first and the projection optical system PL facing the shot area exposed next,
  • the temperature and / or temperature distribution of the liquid LQ in the optical path space Kl may fluctuate. More specifically, at least one of the temperature and the temperature distribution of the liquid LQ in the optical path space K1 according to the distance between the shot area exposed first and the projection optical system PL facing the shot area exposed next. May fluctuate.
  • the first shot area S1 and the 27th shot area S27 are separated from each other.
  • the liquid LQ in the optical path space K1 when exposing the 27th shot region S27 is not easily affected by the heat of the first shot region S1 exposed immediately before.
  • the second order is determined when the exposure order is determined so that the second shot area is not continuously exposed.
  • the liquid LQ in the optical path space K1 when exposing the next shot area can reduce the influence of the heat on the first shot area force exposed immediately before.
  • the first shot area is exposed and the second shot area is exposed after the first time has elapsed
  • the first shot area is exposed and the first time is longer than the first time.
  • the second shot area is exposed after the long second time elapses
  • the second shot area is exposed when the second shot area is exposed after the second time elapses. It is possible to reduce the influence of heat on the liquid LQ in the optical path space K1 when exposed to the first shot area force exposed immediately before that. In other words, the longer the waiting time until the second shot area is exposed after the first shot area is exposed, the more the first shot area is exposed.
  • the next second shot area can be exposed with the heat reduced (cold). Therefore, the liquid LQ in the optical path space K1 when exposing the second shot region is not easily affected by the heat of the first shot region.
  • the time from exposure of the first shot area to exposure of the next second shot area is determined by exposing the first shot area and then exposing the next second shot area. Therefore, it changes according to the stepping speed when the projection optical system PL and the substrate P are relatively moved. In other words, by slowing down the stepping speed, the time from exposure of the first shot area to exposure of the second shot area becomes longer. Conversely, by increasing the stepping speed, The time from exposure of the shot area to exposure of the second shot area is shortened.
  • At least one of the temperature and the temperature distribution of the liquid LQ in the optical path space K1 varies depending on the number of shot areas exposed per unit time.
  • the large number of shot areas exposed per unit time means that the time from exposure of the first shot area where the scanning speed is high to exposure of the next second shot area is short. (Or stepping speed is fast).
  • the liquid LQ in the optical path space 1 when the second shot region is exposed is highly susceptible to heat due to the irradiation of the exposure light EL of the first shot region that was previously exposed.
  • the liquid LQ filled in the optical path space K1 when exposing the second shot area is not easily affected by the heat from the exposure of the exposure light EL in the first shot area S1 previously exposed. .
  • the scanning speed when scanning exposure is performed while relatively moving each of the shot areas and the projection optical system PL, and the second shot area after the first shot area is exposed Depending on the number of shot areas to be exposed per unit time determined according to the time until the area is exposed (including the stepping speed), at least one of the temperature and temperature distribution of the liquid LQ in the optical path space K1 fluctuate.
  • the positional relationship between the projection optical system PL and the substrate P (substrate stage PST), the moving direction of the substrate P (substrate stage PST) with respect to the projection optical system PL, and the projection optical system PL At least one of the temperature and temperature distribution of the liquid LQ in the optical path space K1 varies depending on the movement conditions of the substrate P (substrate stage PST) relative to the projection optical system PL, including the movement speed of the substrate P (substrate stage PST). there's a possibility that.
  • the positional relationship (distance) between the first shot area exposed first and the projection optical system facing the second shot area exposed next, the exposure order when exposing a plurality of shot areas Depending on the movement conditions of the substrate P (substrate stage PST) relative to the projection optical system PL, including the scanning speed and stepping speed of the substrate P (substrate stage PST) and the number of shot areas exposed per unit time, etc.
  • the temperature and / or temperature distribution of the liquid LQ of K1 may fluctuate. Or, as described above, the temperature and / or temperature distribution of the liquid LQ in the optical path space K1 may change depending on the influence of the air conditioning system 300 and the exposure amount (exposure conditions of the exposure light EL). .
  • the exposure condition is determined so that the pattern image is projected on the substrate P in a desired projection state according to the movement condition of the substrate P (substrate stage PST) with respect to the projection optical system PL. Then, the substrate P is exposed under the determined exposure conditions.
  • the projection light Determine the correction amount (correction information) to correct the aberration caused by temperature fluctuation (temperature distribution fluctuation) of the liquid LQ generated according to the movement condition of the substrate P (substrate stage PST) relative to the academic PL.
  • the substrate P is exposed while correcting the exposure conditions based on the corrected amount (correction information).
  • the state where the optical path space K1 is not filled with the liquid LQ is appropriately referred to as a "dry state”, and the state where the optical path space K1 is filled with the liquid LQ is appropriately referred to as “wet state”. This is called “state”.
  • an image surface formed through the projection optical system PL and the liquid LQ is appropriately referred to as an “image surface formed in a wet state”.
  • the temperature of the liquid LQ supplied from the liquid supply mechanism 10 hardly changes, and the temperature fluctuation of the liquid LQ caused by the liquid supply mechanism 10 is at a level that can be ignored as a factor of aberration.
  • the temperature of the liquid LQ supplied from the liquid supply mechanism 10 is constant.
  • control device CONT loads (loads) the test substrate Pt onto the substrate stage PST.
  • a mask M having a device manufacturing pattern is loaded on the mask stage MST.
  • the test substrate Pt is the same as the substrate P on which exposure for device manufacturing is performed.
  • the control device CONT does not fill the liquid LQ between the projection optical system PL and the test substrate Pt.
  • the surface position (surface information) of the test substrate Pt is detected using the focus / leveling detection system 30 (step SA1).
  • the focus / leveling detection system 30 determines the surface position (surface information) of the substrate Pt, the temperature and temperature distribution of the liquid LQ are in a predetermined reference state, and the reference state It is detected as a deviation from the image plane formed through the liquid LQ and the projection optical system PL.
  • the control device CONT monitors the position of the substrate stage PST (test substrate Pt) in the XY direction by using the laser interferometer 94, and moves the substrate stage PST in the XY direction.
  • the surface position of each of a plurality of regions on Pt is detected using a focus' leveling detection system 30.
  • the test substrate Pt has a plurality of shot areas S1 to S32 set in a matrix like the device manufacturing substrate P, and the control device CON T uses the focus leveling detection system 30 to test the test substrate Pt.
  • the surface position of each of the upper shot areas S1 to S32 is detected.
  • the control device CONT detects the surface position for each of a plurality of positions (coordinates) in the XY direction on the test substrate Pt by using the focus / leveling detection system 30.
  • the control device CONT provides information on the surface position of each of the plurality of shot regions S1 to S32 on the test substrate Pt detected using the focus leveling detection system 30, and the measurement results of the laser interferometer 94.
  • the storage device MRY stores information power relating to the surface position of each of the plurality of shot regions S1 to S32 on the test substrate Pt in association with the coordinate position in the XY direction of the test substrate Pt.
  • control device CONT supplies and collects the liquid LQ by the liquid supply mechanism 10 and the liquid recovery mechanism 20 with the projection optical system PL and the upper surface 97 of the substrate stage PST facing each other. Then, the space between projection optical system PL and upper surface 97 is filled with liquid LQ to form a wet state (step SA2).
  • the control device CONT moves the substrate stage PST in the XY directions while supplying and recovering the liquid LQ by the liquid supply mechanism 10 and the liquid recovery mechanism 20, and moves the substrate stage PST to the image plane side of the projection optical system PL.
  • the controller CONT exposes the device manufacturing substrate P in a state where the optical path space K1 between the projection optical system PL and the test substrate Pt is filled with the liquid LQ (in a wet state).
  • the test substrate Pt (substrate stage PST) is moved and held on the mask stage MST under the same predetermined movement conditions (including the air conditioning conditions of the air conditioning system 300 and the exposure light EL irradiation conditions)!
  • the pattern image of the mask M is projected onto the test substrate Pt via the projection optical system PL and the liquid LQ.
  • the pattern image of the mask M is projected onto each of the plurality of shot regions S1 to S32 on the test substrate Pt (step SA3).
  • the control device CONT determines whether the image plane formed in the wet state and the surface of the test substrate Pt obtained in step SA1. Based on the positional relationship information, while adjusting the positional relationship between the image plane formed in the wet state without using the focus / leveling detection system 30 and the surface of the test substrate Pt, each shot area S1 to S32 Each is subjected to scanning exposure.
  • the control device CONT controls, for example, the operation of the substrate stage PST that holds the test substrate Pt to perform the test. Adjust the position of the substrate Pt in the Z-axis direction and the position in the ⁇ X and ⁇ Y directions.
  • the temperature and temperature distribution of the liquid LQ in the optical path space K1 do not vary.
  • the image plane formed in the wet state can be matched with the surface of the test substrate Pt.
  • at least one of the temperature and temperature distribution of the liquid LQ in the optical path space K1 varies, and the test substrate Pt
  • the positional relationship between the surface of each shot region S1 to S32 and the image plane in the wet state may vary.
  • the control device CONT After projecting the pattern image of the mask M onto each of the shot regions S1 to S32 of the test substrate Pt, the control device CONT unloads the test substrate Pt from the substrate stage PST. Next, a predetermined shape measuring device is used for each of the shot areas S1 to S32 on the test substrate Pt. Measure the shape (line width) of each pattern formed (step SA4).
  • the shape measuring device is configured by, for example, a scanning electron microscope (SEM), and can measure the shape (line width) of the pattern formed in each of the shot regions S1 to S32 on the test substrate Pt. It is.
  • SEM scanning electron microscope
  • other types of measuring devices such as an electric resistance method can also be used.
  • the projected state of the pattern image when each of the shot areas S1 to S32 on the test substrate Pt is exposed is measured. can do.
  • the contrast of the projected image on the test substrate Pt is maximized, and the image is formed on the test substrate Pt.
  • the line width of the pattern becomes a desired state.
  • the line width of the pattern formed on the test substrate Pt becomes narrower or thicker. That is, the line width of the pattern formed on the test substrate Pt is converted according to the positional relationship between the image plane formed in the wet state and the surface of the test substrate Pt.
  • control device CONT based on the measurement result of the shape measuring device, determines the amount of deviation (focus leveling) between the image plane formed in a wet state under a predetermined movement condition and the surface of the test substrate Pt. Error information) can be obtained for each of the shot areas S 1 to S 3 2.
  • the control device CONT is a focus-leveling error information caused by temperature fluctuation (temperature distribution fluctuation) of the liquid LQ in the optical path space K1 generated according to the moving condition of the test substrate Pt with respect to the projection optical system PL.
  • temperature fluctuation temperature distribution fluctuation
  • the control device CONT is a focus-leveling error information caused by temperature fluctuation (temperature distribution fluctuation) of the liquid LQ in the optical path space K1 generated according to the moving condition of the test substrate Pt with respect to the projection optical system PL.
  • the projection state of the pattern image projected on the test substrate Pt under the moving condition when exposing the substrate P is measured.
  • the measurement result of the shape measuring device is output to the control device CONT.
  • the control device CONT for each of the shot areas S1 to S32, in other words, a plurality of positions (coordinates) in the XY direction on the substrate P. Each one! / Determine the exposure conditions that can project the pattern image in the desired projection state. (Step SA6).
  • the predetermined movement condition is set so that the positional relationship between the image surface formed in the wet state and the surface of the test substrate Pt becomes a desired state under a predetermined movement condition.
  • the correction amount (correction information) for driving the substrate stage PST is associated with each of the shot areas S1 to S32 so that the image surface formed in the wet state matches the surface of the test substrate Pt.
  • the control device CONT applies correction amounts (correction information) related to driving in the Z-axis, ⁇ X, and ⁇ Y directions of the substrate stage PST to each of a plurality of positions (coordinates) in the XY direction on the substrate P. Find it in association.
  • the relationship between the pattern shape (line width), the positional relationship between the image surface formed in the wet state and the surface of the test substrate Pt, and the correction amount related to the driving of the substrate stage PST is, for example, actual. It is obtained in advance by experiments or simulations and stored in the storage device MRY.
  • the control device CONT is a substrate whose positional relationship between the image plane formed in the wet state and the surface of the test substrate Pt is in the desired state based on the measurement result of the shape measuring device and the storage information of the storage device MRY.
  • a correction amount relating to the driving of the stage PST can be obtained in association with each of the shot areas S1 to S32.
  • the control device CONT eliminates the focus-leveling error caused by the temperature variation (temperature variation) of the liquid LQ in the optical path space K1 generated according to the movement condition of the test substrate Pt with respect to the projection optical system PL.
  • a correction amount (correction information) for driving the substrate stage PST for correction is determined in association with each of the shot areas S1 to S32, and the determined correction amount (correction information) is determined for each shot area S1 to The information is stored in the storage device MRY in association with each of S32 (step SA7).
  • the storage device MRY has exposure conditions (correction information) such that a pattern image is projected on the substrate P in a desired projection state according to the movement conditions of the substrate P with respect to the projection optical system PL. ) Is memorized.
  • the control device CONT loads (loads) the substrate P for device manufacture onto the substrate stage PST.
  • the controller CONT does not fill the liquid LQ between the projection optical system PL and the substrate P (in a dry state), and uses the focus' leveling detection system 30 to detect the surface position (surface) of the substrate P. Information) is detected (step SA8).
  • the control device CONT moves the substrate stage PST in the XY direction while monitoring the position of the substrate stage PST (substrate P) in the XY direction by the laser interferometer 94, similarly to the test substrate Pt.
  • the surface position of each of the plurality of regions on the substrate P is detected using the focus' leveling detection system 30.
  • the control device CONT detects the surface position of each of the shot areas S1 to S32 on the substrate P by using the focus leveling detection system 30.
  • the control device CONT stores information on the surface position of each of the plurality of shot areas S1 to S32 on the substrate P detected using the focus / leveling detection system 30 in association with the measurement result of the laser interferometer 94.
  • Store in device MRY As a result, the storage device MRY stores information on the surface position of each of the plurality of shot regions S1 to S32 on the substrate P in the XY direction position of the substrate P with respect to a predetermined reference position (for example, the projection optical system PL) Are stored in association with each other.
  • control device CONT makes projection optical system PL and upper surface 97 of substrate stage PST face each other, and forms a wet state where projection optical system PL and upper surface 97 are filled with liquid LQ (step) SA9).
  • control device CONT moves the substrate stage PST in the XY direction while supplying and recovering the liquid LQ by the liquid supply mechanism 10 and the liquid recovery mechanism 20, and moves it toward the image plane side of the projection optical system PL.
  • the formed immersion area LR is moved onto the substrate P.
  • the control device CONT performs the same predetermined movement as that during the exposure of the test substrate Pt in a state where the optical path space K1 between the projection optical system PL and the substrate P is filled with the liquid LQ (in the wet state).
  • the pattern image of the mask M is projected onto each of the plurality of shot regions S1 to S32 on the substrate P.
  • the control device CONT determines the positional relationship between the image plane formed in the wet state and the surface of the substrate P obtained in step SA8.
  • the temperature variation of the liquid LQ in the optical path space K1 generated according to the information and the movement condition of the substrate P relative to the projection optical system PL stored in step SA7 (temperature component)
  • the exposure condition when exposing each of the shot areas S1 to S32 that is, the image formed in the wet state
  • the driving amount of the substrate stage PST for matching the surface and the surface of each shot region S1 to S32 of the substrate P is determined.
  • the control device CONT performs exposure while driving the substrate stage PST holding the substrate P based on the determined drive amount.
  • the control device CONT does not use the focus' leveling detection system 30.
  • the position of the substrate stage PST holding the substrate P in the Z-axis direction or the position in the ⁇ X and ⁇ Y directions And adjusting the positional relationship between the image plane formed in the wet state and the surface of the substrate P while scanning and exposing each of the shot areas S1 to S32 (step SA10).
  • exposure conditions are preliminarily set such that a pattern image is projected in a desired projection state onto each of the shot regions S1 to S32 on the substrate P in accordance with the movement conditions of the substrate P with respect to the projection optical system PL.
  • the exposure condition (correction amount) is determined based on the stored information of the storage device MRY stored, and the substrate P is exposed under the determined exposure condition.
  • the case where the image plane formed in the wet state varies in the Z-axis direction according to the movement condition of the substrate P has been described as an example. Tilt (variation in the ⁇ X and ⁇ Y directions) is also considered.
  • Tilt variation in the ⁇ X and ⁇ Y directions
  • the temperature of the first shot region S1 on the —X side of the second shot region S2 increases.
  • the image plane formed in the wet state may be inclined in the ⁇ Y direction. Even in such a case, a pattern corresponding to the inclination of the image plane is formed on the test substrate Pt.
  • the pattern is measured by the shape measuring device, and based on the measurement result, the pattern of the substrate P is measured.
  • the correction amount related to the driving of the substrate stage PST (the tilt amount in the ⁇ Y direction) so that the image plane formed in the wet state matches the surface of the second shot area S2. ) Should be determined.
  • the correction amount (tilt amount in the ⁇ X direction) for driving the substrate stage PST may be determined so that the image plane matches the surface of the shot area. Do it.
  • the liquid LQ in the optical path space K1 is nonlinear with respect to the X-axis direction.
  • the control device CONT converts the obtained image plane position change component (imaging characteristic change component) into a zero-order component that is an offset component, a primary component that is a tilt component, and a higher-order component.
  • the component is divided into a plurality of components, and a correction amount (exposure condition) is determined for each of the above components, and exposure is performed while correcting based on the determined correction amount.
  • the imaging characteristic adjustment device LC may be used, or the position (posture) adjustment of the substrate stage PST and the adjustment by the imaging characteristic adjustment device LC are used in combination. That's right.
  • the actual projection position may be X-axis relative to the ideal projection position (target projection position) as shown in the schematic diagram of FIG. 7A.
  • the actual projection position may shift in the Y-axis direction with respect to the ideal projection position (target projection position) as shown in the schematic diagram of Fig. 7B.
  • Such aberration can also be measured using the test substrate Pt and the shape measuring device.
  • the control device CONT determines the position of the substrate stage PST when exposing the substrate P so that the actual projection position matches the target projection position on the substrate P based on the measurement result of the shape measuring device. to correct.
  • the imaging characteristic adjustment device LC may be used to match the target projection position on the substrate P with the actual projection position, or the substrate stage PST adjustment and the imaging characteristic adjustment device. You may use together with adjustment by LC.
  • the low-order aberrations described above form the pattern formed on the test substrate Pt.
  • Force that can be measured by a measurement device and obtained based on the measurement result For example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-139406, an image of a predetermined measurement pattern is projected between the projection optical system PL and the liquid LQ.
  • the position information of the measurement pattern projected on the measurement board and formed on the measurement board By fitting the displacement information) and the Zell-Ke polynomials (cylindrical function system)
  • the wavefront aberration of the immersion projection optical system including the projection optical system PL and the liquid LQ may be measured.
  • the imaging characteristics of the projection optical system PL when projecting the pattern image onto the substrate P are determined by the imaging characteristics adjustment device LC so that a desired projection state can be obtained.
  • a pattern image is projected onto the substrate P in a desired projection state by determining the exposure conditions according to the movement conditions of the substrate P (substrate stage PST) relative to the projection optical system PL. Can be exposed.
  • liquid has a larger absorption coefficient than gas, and is liable to change in temperature.
  • the temperature dependence of the change in the refractive index of the liquid with respect to the exposure light EL is much greater than the temperature dependence of the change in the refractive index of the gas.
  • the refractive index change of pure water when a temperature change of 1 ° C occurs is said to be about 120 times larger than the refractive index change of air.
  • the temperature dependence of the refractive index change of the liquid is greater than the temperature dependence of the refractive index change of the first optical element LSI made of quartz or the like.
  • the temperature change amount (temperature rise amount) of the liquid LQ filled in the optical path space K1 is slight, the refractive index of the liquid LQ with respect to the exposure light EL greatly changes. Therefore, in order to obtain a desired projection state, it is important to sufficiently suppress temperature fluctuations and temperature distribution fluctuations of the liquid LQ in the optical path space K1.
  • the temperature variation and temperature distribution variation of the liquid LQ in the optical path space K1 according to the movement condition of the substrate P (substrate stage PST) with respect to the projection optical system PL are allowed to some extent.
  • the substrate stage PST is used to determine the positional relationship between the image plane formed through the projection optical system PL and the liquid LQ and the substrate P.
  • substrate P substrate stage
  • the temperature of the liquid LQ supplied from the supply port 12 of the nozzle member 70 or the temperature distribution of the liquid LQ supplied from the supply port 12 may be adjusted according to the moving conditions of PST).
  • the control device CONT drives the substrate stage PST (and Z or the imaging characteristic adjusting device LC) based on the detection result of the surface of the substrate P detected in the wet state.
  • the focus / leveling detection system 30 having detection points in or near the projection area AR of the projection optical system PL is used.
  • a focus leveling detection system having a detection point at a position away from the projection area AR such as an exchange position of the substrate P may be used.
  • the substrate stage PST is driven or the imaging characteristic adjusting device LC is driven, but the mask M Hold the mask stage MST can be driven!
  • the mask stage MST may be driven alone, or the driving of the mask stage MST and at least one of the substrate stage PST and the imaging characteristic adjustment device LC are used in combination. Also good.
  • the temperature (temperature distribution) and aberration for example, the force of liquid LQ for which the correction amount is obtained by measuring the pattern shape formed on the test substrate Pt.
  • the temperature sensor 80 provided on the dummy substrate DP as shown in FIG. 8 the exposure of the test substrate Pt described above is obtained.
  • the exposure operation is performed on the dummy substrate DP, and the temperature of the liquid LQ in the optical path space K1 when exposing each of the shot areas S1 to S32 is measured. Based on the measurement result of the temperature sensor 80 and the relationship described above.
  • the amount of aberration variation occurring in each of the shot regions S1 to S32 is obtained, and the exposure condition (correction amount) for correcting this amount of aberration variation can be determined. it can.
  • the dummy substrate DP has substantially the same size and shape as the device manufacturing substrate P, and can be held on a movable substrate stage PST that holds the substrate P. .
  • a plurality of temperature sensors 80 are provided on the surface of the dummy substrate DP.
  • the temperature sensor 80 has a plurality of sensor elements 81 provided on the surface of the dummy substrate DP.
  • the sensor element 81 is composed of, for example, a thermocouple.
  • On the dummy substrate DP a plurality of sensor arrangement areas SC corresponding to the shot areas S1 to S32 are set, and a plurality of sensor elements 81 are arranged in a matrix in a plan view in each sensor arrangement area SC. Yes.
  • each sensor arrangement region SC 5 each (5 ⁇ 5) in the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • FIG. 8 shows an example in which nine sensor arrangement areas SC are arranged for easy viewing, but in actuality, the number of sensor arrangement areas (32 pieces) corresponding to the shot areas S1 to S32 is shown. Areas SC are arranged in a matrix.
  • the measurement unit (probe) of the sensor element 81 of the temperature sensor 80 is exposed on the surface of the dummy substrate DP, and can measure the temperature of the liquid LQ in the optical path space K1.
  • the liquid LQ in the optical path space K1 can be measured by holding the dummy substrate DP provided with the temperature sensor 80 on the substrate stage PST.
  • the temperature distribution of the liquid LQ can be measured.
  • a storage element 85 for storing the temperature measurement signal of the temperature sensor 80 is provided on the dummy substrate DP.
  • the storage element 85 and sensor element 81 are connected via a signal transmission line (cable) 83, and the temperature measurement signal of the sensor element 81 (temperature sensor 80) is connected to the signal transmission line (cable).
  • the data is sent to the storage element 85 via 83.
  • the control device CONT can extract (read out) the temperature measurement result stored in the storage element 85.
  • an alignment mark 84 for aligning the sensor placement area SC with a predetermined position is provided for each sensor placement area SC.
  • the alignment mark 84 is detected by an alignment system (not shown).
  • the alignment system detects the position of the alignment mark 84 and detects the temperature sensor 80 (sensor element 81) placed in the sensor placement area SC.
  • the position information of the projection area AR of the projection optical system PL is obtained.
  • the alignment mark 84 is used to align the sensor element 81 in each sensor arrangement area SC and the projection area AR of the projection optical system PL.
  • the dummy substrate DP in FIG. 8 is held on the substrate stage PST, and the liquid crystal LQ is filled between the dummy substrate DP and the projection optical system PL, and the substrate stage PS on the image plane side of the projection optical system PL.
  • the controller CONT can measure the temperature (temperature distribution) of the liquid LQ.
  • the control device CONT allows the projection optical system PL in the state without the exposure light EL irradiation.
  • the temperature information (temperature distribution information) of the liquid LQ can be obtained according to the movement conditions of the substrate stage PST relative to.
  • heat sources other than the exposure light EL such as the heat generated by the substrate stage PST, or the air conditioning by the air conditioning system 300, etc.can determine the effect of liquid on liquid LQ. Based on the obtained result, for example, a correction amount relating to driving of the substrate stage PST can be determined.
  • correction information is stored in the storage device MRY in correspondence with each of the shot areas S1 to S32 on the substrate P, but is used during exposure of each shot area.
  • the correction information may be stored in the storage device MRY in association with the position of the mask M or the substrate P in the scanning direction.
  • a projection optical system PL and Measure the projection state (information about wavefront aberration) of the pattern image formed via the liquid LQ, and use the imaging characteristic adjustment device LC, for example, to obtain the desired projection state based on the measurement result. It may be used to correct the imaging characteristics of the projection optical system PL when a pattern image is projected onto the substrate P. Also in this case, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No.
  • the control device CONT can obtain the desired projection state. Determine exposure conditions (correction information).
  • the projection state of the pattern image is adjusted in consideration of the temperature state (temperature, temperature distribution, etc.) of the liquid LQ that changes according to the movement condition of the substrate P. ! / While the contact angle (dynamic contact angle) of the liquid LQ on the object surface (including the substrate P surface and the upper surface 97 of the substrate stage PST) where the immersion area LR is formed according to the movement conditions of the substrate P
  • the projection state of the pattern image may be adjusted in consideration of the change of When the contact angle of the liquid LQ on the surface of the object where the liquid immersion area LR is formed changes, the pressure of the liquid LQ forming the liquid immersion area LR changes, causing fluctuations in the optical element LSI and deformation of the substrate P.
  • the immersion region LR is moved under the boundary between the upper surface 97 of the substrate stage PST and the substrate P surface, the pattern image is projected so that the pattern image does not deteriorate due to the pressure change of the liquid LQ. You may adjust the state (for example, the positional relationship between the pattern image plane and the substrate P surface).
  • the liquid LQ in the present embodiment is pure water.
  • Pure water has the advantage that it can be easily obtained in large quantities at semiconductor manufacturing factories and the like, and has no adverse effect on the photoresist or optical elements (lenses) on the substrate P.
  • pure water has no adverse effects on the environment, and the impurity content is extremely low. it can. If the purity of pure water supplied by the factory is low, the exposure apparatus may have an ultrapure water production device.
  • the refractive index n of pure water (water) for exposure light EL with a wavelength of about 193 nm is said to be about 1.44, and ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is used as the light source for exposure light EL.
  • ArF excimer laser light wavelength 193 nm
  • the wavelength is shortened to about 134 nm, and high resolution can be obtained.
  • the projection optical system PL can be used if it is sufficient to ensure the same depth of focus as in the air.
  • the numerical aperture can be increased further, and the resolution is improved in this respect as well.
  • an optical element LSI is attached to the tip of the projection optical system PL, and the optical characteristics of the projection optical system PL, such as aberration (spherical aberration, coma aberration, etc.) are adjusted by this lens. be able to.
  • an optical element attached to the tip of the projection optical system PL An optical plate used for adjusting the optical characteristics of the projection optical system PL may be used. Alternatively, it may be a plane parallel plate that can transmit the exposure light EL.
  • the space between the projection optical system PL and the surface of the substrate P is filled with the liquid LQ.
  • a cover glass having parallel plane plate force is attached to the surface of the substrate P. It may be configured to fill liquid LQ in a wet state.
  • the optical path space on the image plane side of the optical element at the tip is filled with liquid, but as disclosed in International Publication No. 2004Z019128, By adopting a projection optical system that fills the optical path space on the mask side of the optical element with liquid.
  • the liquid LQ of the present embodiment may be a liquid other than force water that is water.
  • the light source of the exposure light EL is an F laser
  • the F laser light does not transmit water. So
  • liquid LQ for example, perfluorinated polyether (PFPE) and F laser light can be transmitted.
  • PFPE perfluorinated polyether
  • F laser light can be transmitted.
  • the part that comes into contact with the liquid LQ may be a fluorine-based fluid such as fluorine-based oil.
  • the part that comes into contact with the liquid LQ for example, has a small polarity including fluorine!
  • the film is made lyophilic by forming a thin film with a molecular structure.
  • the liquid LQ is stable to the projection optical system PL that is transmissive to the exposure light EL and has a refractive index as high as possible, and to the photoresist applied to the surface of the substrate P (for example, Cedar). Oil) can also be used.
  • the substrate P in each of the above embodiments is not limited to a semiconductor wafer for manufacturing a semiconductor device, but also a glass substrate for a display device, a ceramic wafer for a thin film magnetic head, or a mask used in an exposure apparatus.
  • Reticle masters synthetic quartz, silicon wafers are applied.
  • a mask is used as the exposure apparatus EX.
  • a step-and-repeat projection exposure system (STEP) that exposes the pattern of the mask M in a state where M and the substrate P are stationary and moves the substrate P in steps. B).
  • a reduced image of the first pattern is projected in a state where the first pattern and the substrate P are substantially stationary (for example, a refractive type that does not include a reflective element at a 1Z8 reduction magnification). It can also be applied to an exposure apparatus that uses a projection optical system) to perform batch exposure on the substrate P. In this case, after that, with the second pattern and the substrate P almost stationary, a reduced image of the second pattern is collectively exposed on the substrate P by partially overlapping the first pattern using the projection optical system. It can also be applied to a stitch type batch exposure apparatus. In addition, the stitch type exposure apparatus can also be applied to a step 'and' stitch type exposure apparatus in which at least two patterns are partially overlapped and transferred on the substrate P, and the substrate P is sequentially moved.
  • the present invention relates to a shine stage having a plurality of substrate stages as disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 10-163099, 10-214783, 2000-505958, etc. It can also be applied to a type exposure apparatus. In this case, during the immersion exposure of the substrate held on one substrate stage, the surface position (surface information) of the substrate held on the other substrate stage can be measured in a dry state.
  • a substrate stage for holding a substrate, a reference member on which a reference mark is formed, and a measurement stage on which various photoelectric sensors are mounted can also be applied to an exposure apparatus.
  • the immersion area LR is formed on the measurement stage.
  • the surface position (surface information) of the substrate held on the substrate stage can be measured in a dry state.
  • an exposure apparatus that locally fills the liquid between the projection optical system PL and the substrate P is employed.
  • the present invention is disclosed in JP-A-6-124873, Liquid immersion in which exposure is performed with the entire surface of the substrate to be exposed immersed in the liquid as disclosed in JP-A-10-303114 and US Pat. No. 5,825,043. It is also applicable to exposure equipment.
  • the type of exposure apparatus EX is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element that exposes a semiconductor element pattern onto a substrate P, but an exposure apparatus for manufacturing a liquid crystal display element or a display, a thin film magnetic head, An image sensor (CCD) or a reticle or mask
  • the present invention can be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing.
  • the exposure apparatus EX provides various subsystems including the respective constituent elements recited in the claims of the present application with predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. Manufactured by assembling to keep. In order to ensure these various accuracies, before and after this assembly, various optical systems are adjusted to achieve optical accuracy, various mechanical systems are adjusted to achieve mechanical accuracy, various electrical systems Adjustments are made to achieve electrical accuracy.
  • Various subsystem powers The assembly process to the exposure equipment includes mechanical connections, electrical circuit wiring connections, and pneumatic circuit piping connections between the various subsystems. Needless to say, there is an assembly process for each subsystem before the assembly process to the exposure apparatus. When the assembly process of the various subsystems to the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed to ensure various accuracies as the entire exposure apparatus. It is desirable to manufacture the exposure apparatus in a clean room where the temperature and cleanliness are controlled.
  • a microdevice such as a semiconductor device includes a step 201 for designing a function / performance of the microdevice, a step 202 for producing a mask (reticle) based on the design step, Step 203 for manufacturing a substrate as a base material, Step 204 including processing for exposing the mask pattern onto the substrate by the exposure apparatus EX of the above-described embodiment, Device assembly step (including dicing process, bonding process, and packaging process) It is manufactured through 205, inspection step 206 and the like.

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Abstract

　投影光学系に対する基板（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。

Description

明 細 書
露光方法、露光装置、及びデバイス製造方法
技術分野
[0001] 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。
背景技術
[0002] 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 フォトリソグラフイエ程では、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 、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!、る。 特許文献 1：国際公開第 99Z49504号パンフレット
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] 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 、可能性がある。
[0004] 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。 課題を解決するための手段
[0005] 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。
[0006] 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（P L)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。
[0007] 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。
[0008] 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 (P L)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。
[0009] 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。
[0010] 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。
[0011] 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。 発明の効果
[0012] 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。
図面の簡単な説明
[0013] [図 1]露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。
[図 2]基板を保持した基板ステージを示す平面図である。
[図 3A]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。
[図 3B]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。
[図 4A]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。
[図 4B]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。
[図 5]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。
[図 6A]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。
[図 6B]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。
[図 6C]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。
[図 7A]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。
[図 7B]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。
[図 8]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。
[図 9]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
[0014] 10· ··液体供給機構、 20· ··液体回収機構、 100…液浸機構、 AR…投影領域、 CO NT…制御装置、 EX…露光装置、 Κ1· ··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 発明を実施するための最良の形態
[0015] 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。
[0016] <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。
[0017] 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 P L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 LS 1を囲むように環状に形成されて!ヽる。
[0018] 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 、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 E X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 LSI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 L Q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。
[0019] 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 查型露光装置 (所謂スキャニングステツパ）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！ヽて 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、 0 X、 Θ Y, 及び Θ Z方向とする。なお、ここでいう「基板」は半導体ウェ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。
[0020] 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 E X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を介してチヤ 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。
[0021] 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。
[0022] 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 I L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力 射出される露 光光 ELとしては、例えば水銀ランプカゝら射出される輝線 (g線、 h線、 i線)及び KrFェ 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レーザ光 (波長 157nm)等の真空紫外光 (VUV光)などが用
2
V、られる。本実施形態にぉ 、ては ArFエキシマレーザ光が用いられる。
[0023] 本実施形態にぉ 、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、水銀ランプ力 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。
[0024] 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 A X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 θ Z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 9 1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 0 Z方向の回転角（ 0 X、 0 Y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 、てマスクステージ駆動装置 MSTDを駆動し、マスクステージ M STに保持されて!、るマスク Mの位置制御を行う。
[0025] 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 Ρに投影する 。投影光学系 PLは、第 1光学素子 LSI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 j8が例えば 1Z4、 1/5,あるいは 1Z8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 LS 1は、鏡筒 PKより露出している。
[0026] 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 03Z65428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 ヽる。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
[0027] 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!/、る。
[0028] 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 θ Z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、 Θ X方向、及び Θ Y 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、 0 X、 0 Y、及び 0 Z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 、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。
[0029] 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 ·レべリング検出系 30を備えて 、る。フォーカス ·レべリング検出系 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 Θ X及び Θ Y方向の傾斜情報)を検出す る。
[0030] 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 Θ Z方向における位置制御を行う。また、フォーカス'レべリング検出系 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'レべリング検出系 3 0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 一カス位置 (Z位置)及び傾斜角（ 0 X、 Θ Y)を制御して基板 Pの表面の位置制御を 行う。
[0031] 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 つて、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 、る。液体供給部 11の液体供給動作は制御装置 CO NT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ぐ露光装置 EXが設置される工場等の設備を代用してもよい。
[0032] 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ぐ露光装置 EXが設置さ れる工場等の設備を代用してもよい。
[0033] 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 LSI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 LSI (投影光学系 P L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 LSI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 LSI及び供給口 12を囲むように設けられている。
[0034] 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。
[0035] 図 2は、基板 Pを保持した基板ステージ PSTを上方力も見た平面図である。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 yl、 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。
[0036] 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 S 1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 yl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 P ST)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 S 1〜S32の それぞれを順次露光する。
[0037] 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 查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がー 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 ·Υ ( βは投影倍率)で移動する。
[0038] 基板 Ρ上の各ショット領域 S 1〜S32のそれぞれを液浸露光するときに、制御装置 C ONT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 、液体 L Q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。
[0039] 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 S 1〜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。
[0040] 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ァクチユエータが発熱する 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に設けられたァクチユエータは、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 PS Tは、光路空間 Kl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。
[0041] 簡単のため、熱源としてのァクチユエ一タカ 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 (ァクチユエータ）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 (ァクチユエータ）との相対的な位置関係が互いに異な るため、熱源 (ァクチユエータ）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。
[0042] 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 受けやすぐ液体 LQの温度が高くなつ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 (ァクチユエータ）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 L R)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。
[0043] なお、ここでは簡単のため、熱源としてのァクチユ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、ァクチユ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。
[0044] 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。
[0045] 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 、る熱 源 (ァクチユエータ）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移動用ァクチユエ 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移動用ァクチユエータが駆動され、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移動用ァクチユ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つのァクチユエータが使用される。そして、 X移動用ァクチュ エータ、 Y移動用ァクチユエータ、及び Z移動用ァクチユ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移動用ァクチユエータ、 Y移動用ァクチユエータ、及 び Z移動用ァクチユ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。
[0046] 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 、る熱 源 (ァクチユエータ）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 (カロ 速度)で所定方向（例えば Y軸方向）に移動する場合には、 Y移動用ァクチユエータ 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移動用ァクチユ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、ァクチユエータ 力も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、ァクチユエータからの 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、ァクチユエ一タカもの発熱量 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、ァクチユエ一タカ 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によつ 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に向力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 Z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 (ァクチユエータ)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。
[0048] なおここでは、基板ステージ PSTが有している熱源としてァクチユエータを例にして 説明したが、基板ステージ PSTが有している熱源としては、ァクチユエータに限らず、 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。
[0049] 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 PS T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つ 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 LSIも、露光光 ELの熱エネルギ 一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 LSI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。
[0050] 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 Sl、 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 Sl、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 S 1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 、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。
[0051] 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 、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 K 1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。
[0052] 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 Kl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。
[0053] 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力 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。
[0054] 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のショット領域力 受ける熱の影響を小さくすることができる。
[0055] 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のショット領域力 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。
[0056] ここで、第 1のショット領域を露光して力 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。
[0057] 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、走査速度が速ぐ第 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 、 (あるいはステツピン 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 1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。
[0058] 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 、と 、うことは、走査速度 が遅ぐ第 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。
[0059] 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。
[0060] また、第 1のショット領域を露光するときの露光量（=照度 X時間、あるいは照度 X 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 L Q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。
[0061] 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 ヨ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。
[0062] 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!/ヽ可能 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。
[0063] 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。
[0064] <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。
[0065] 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。
[0066] また以下の説明にお 、ては、光路空間 K1に液体 LQを満たさな 、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。
[0067] 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。
[0068] 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。
[0069] 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'レべリング検出系 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)。
[0070] なお、本実施形態においては、フォーカス'レべリング検出系 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。
[0071] 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 CON T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 一カス'レべリング検出系 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 S 1〜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 する情報力 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。
[0072] 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 ヽ、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)。
[0073] 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。
[0074] 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!ヽるマスク 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)。
[0075] 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 使うこと無ぐ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 CO NT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 Θ X、 Θ Y方向に関する位置を調整する。
[0076] 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 、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。
[0077] 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)。
[0078] 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。
[0079] 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 P t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 柳』することができる。
[0080] 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 ヽる場合、テスト基板 Pt上に形成されたパ ターンの線幅が細くなつたり、太くなつたりする。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上に形成されるバタ 一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 ·レべリングの誤差情報）を、各ショット領域 S 1〜S3 2のそれぞれにつ!/、て求めることができる。
[0081] 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- レべ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)。
[0082] 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〖こ 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。
[0083] 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〜S 32のそれぞれにつ 、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！/ヽて、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)。
[0084] 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、ゥエツ 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 PS T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、 Θ X、 Θ Y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。
[0085] 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。
[0086] 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- レべ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)。
[0087] 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。
[0088] 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'レべリング検出系 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)。 [0089] 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'レべリング検出系 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〜S 32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。
[0090] 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)。
[0091] 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。
[0092] 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。
[0093] 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 CO NT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'レべリング検出系 30を使うこと 無ぐ基板 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 Θ X、 Θ Y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)。
[0094] 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。
[0095] 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（ Θ X、 θ Y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の温度が高ぐ +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 Θ Y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（ Θ Y方向への傾け量)を決定すればよい。また、像面が Θ X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（ Θ X方向への傾け量)を決定しれやればよい。
[0096] 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 6 C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 記各成分にっ 、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 、 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 ちょい。
[0097] 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。
[0098] 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、 0 X、 0 Y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力 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-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ょ 、。
[0099] 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。
[0100] 一般に、液体は気体に比べて吸収係数が大きぐ温度変化しやすい。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°C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 LSI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。
[0101] し力しながら、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。
[0102] 本実施形態にぉ ヽては、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。
[0103] 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。
[0104] 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 オーカス 'レべリング検出系 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 Z又は結像特 性調整装置 LC)を駆動する。
[0105] 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 ·レべリング検出系 30を用いて 、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'レべリング検出系を用 いてもよい。
[0106] なお、上述の実施形態にお!ヽては、投影状態を調整するために、基板ステージ PS T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!、。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。
[0107] なお、上述の実施形態にお!ヽては、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力 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。
[0108] 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 X 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 、る。
[0109] 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。
[0110] 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ァライメントマーク 84が設けられて 、る。ァライメント マーク 84は、不図示のァ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、ァライメント系はァライメントマーク 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、ァライメントマーク 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。
[0111] 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 PS T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 、 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 (ァクチユエータ)力もの発熱や空調系 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。
[0112] 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 、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。
[0113] 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 、るように、波面収差計測装置の計測結果に対して ツェル-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。
[0114] 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!/ヽるが、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 LSI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の圧力変化によつ てパターン像が劣化しな 、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ょ ヽ。
[0115] 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 等力 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。
[0116] 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 lZn、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の開口数をより増カロさせることができ、この点でも解像度が向上する。
[0117] 本実施形態では、投影光学系 PLの先端に光学素子 LSI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 ヽ。
[0118] 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ぐその圧 力によって光学素子が動かな 、ように堅固に固定してもよ 、。
[0119] 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力も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 ヽ。
[0120] 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 2004Z019128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 することちでさる。
[0121] なお、本実施形態の液体 LQは水である力 水以外の液体であってもよ 、、例えば 、露光光 ELの光源が Fレーザである場合、この Fレーザ光は水を透過しないので、
2 2
液体 LQとしては F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
2
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！ヽ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 つてできるだけ屈折率が高ぐ投影光学系 PLや基板 P表面に塗布されているフオトレ 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。
[0122] 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ェハ 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 ウェハ、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 コンウェハ）等が適用される。
[0123] 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 查露光するステップ ·アンド'スキャン方式の走査型露光装置 (スキャニングステツパ） 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 (ステツ ノ ）にも適用することができる。
[0124] 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バタ ーンの縮小像を投影光学系 (例えば 1Z8縮小倍率で反射素子を含まな 、屈折型投 影光学系）を用 、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 露光するスティツチ方式の一括露光装置にも適用できる。また、ステイッチ方式の露 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'ステイッチ方式の露光装置にも適用できる。
[0125] 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ッ 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。
[0126] 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ゃ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。
[0127] 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力つて 、る状態で露光を行う液浸露光装置 にも適用可能である。
[0128] 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。
[0129] 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。各種サブシステム力 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力 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。
[0130] 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ツ 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

請求の範囲
[I] 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を露光する露 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む露光方法。
[2] 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記載の露光方法。
[3] 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又は 2記載の露光方法。
[4] 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 1〜3のいずれか一項 記載の露光方法。
[5] 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 4 記載の露光方法。
[6] 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 1〜5の
V、ずれか一項記載の露光方法。
[7] 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
〜6の 、ずれか一項記載の露光方法。
[8] 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
〜7の 、ずれか一項記載の露光方法。
[9] 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 1〜8のいずれか一項記載の露光方法。
[10] 前記基板上に設定された複数のショット領域が順次露光される請求項 1〜9のいず れか一項記載の露光方法。
[II] 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 10記載の露光方法。
[12] 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 含む請求項 10又 11記載の露光方法。
[13] 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 12記載 の露光方法。
[14] 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 10〜 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 10〜14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 ヨット領域の数を含む請求項 10〜 15のいずれか一項記載の露光方法。
[17] 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 1〜16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〜 17の 、ずれか一項記載の露光方法。
[19] 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 〜18のいずれか一項記載の露光方法。
[20] 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 19記載の露光 方法。
[21] 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を露光する露 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 備えた露光装置。
[22] 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 21記載の露光装置。
[23] 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 21又は 22記載の露光装 置。
[24] 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 21〜23のいずれか一項記 載の露光装置。
[25] 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!/、ように前記露光条件が決定される請求 項 21〜24のいずれか一項記載の露光装置。
[26] 請求項 21〜請求項 25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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