(57)【要約】【課題】投影光学系と基板との間の液体を介して基板を液浸露光処理する場合においても、精度良くパターン転写できる露光方法を提供する。【解決手段】投影光学系の投影領域を含む基板上の少なくとも一部に液浸領域を形成し、投影光学系と基板との間の液体及び投影光学系を介してマスクのパターンの像を基板上に投影し、基板を露光する際、投影光学系と基板との間の液体に入射する露光光ＥＬの分布に応じて、基板上に所望のパターン像が投影されるように調整を行う。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクのパターンの像を、投影光学系と基板の間の液体を介して基板上に投影することによって基板を露光する露光方法であって、
前記液体に入射する露光光の分布に応じてパターン像の投影状態を調整することと、
前記調整された投影状態で基板を露光することを含む露光方法。
【請求項２】
前記液体に入射する露光光の分布は、前記マスク上のパターンの分布に応じて変化する請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】
マスクのパターンの像を、投影光学系と基板の間の液体を介して基板上に投影することによって基板を露光する露光方法であって、
前記マスク上のパターンの分布に応じてパターン像の投影状態を調整することと、
前記調整された投影状態で基板を露光することを含む露光方法。
【請求項４】
前記基板は、露光光と前記マスクとを相対的に移動しながら露光され、前記パターン像の投影状態の調整は、前記露光光と前記マスクとの相対移動に伴う、前記マスク上での前記露光光の照射領域内におけるパターン分布の変化に応じて行われる請求項１〜３のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項５】
マスクのパターンの像を、投影光学系と基板の間の液体を介して基板上に投影することによって基板を露光する露光方法であって、
前記露光に先立って、前記投影光学系を介して前記液体に入射する露光光の分布情報を計測することと、
前記計測された分布情報に基づいてパターン像の投影状態を調整して、基板を露光することを含む露光方法。
【請求項６】
前記基板は、前記露光光に対して所定方向に移動しながら露光され、前記分布情報は、前記所定方向に垂直な方向の入射エネルギー分布である請求項５に記載の露光方法。
【請求項７】
基板を所定方向に移動しながら、パターンの像を液体を介して前記基板上に投影光学系により投影することによって前記基板を露光する露光方法であって、
前記所定方向と交差する方向における前記液体の温度分布を計測することと、
前記計測された温度分布情報に基づいてパターン像の投影状態を調整することと、
前記パターン像の投影状態で基板を露光することを含む露光方法。
【請求項８】
前記パターン像の投影状態の調整は、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上の露光面との位置関係の調整を含む請求項１〜７のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項９】
前記パターン像の投影状態の調整は、前記液浸領域を形成するために供給される液体の温度調整を含む請求項１〜８のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項１０】
前記液体の供給は複数の位置で行われ、前記供給位置に応じて前記液体の温度を異ならせる請求項９に記載の露光方法。
【請求項１１】
前記液体の温度分布を、前記基板を保持して移動可能な基板ステージ上に配置された温度センサを使って計測する請求項７に記載の露光方法。
【請求項１２】
マスクのパターンの像を、投影光学系と基板の間の液体を介して基板上に投影することによって基板を露光する露光方法であって、
前記基板を保持して移動可能な基板ステージ上に配置された温度センサを使って、前記液体の温度分布を計測することと、
基板ステージ上の基板を露光することとを含む露光方法。
【請求項１３】
前記温度センサは基板ステージに脱着可能である請求項１１または１２に記載の露光方法。
【請求項１４】
前記液体の温度分布は前記露光光の照射によって生じる請求項７〜１３のいずれか一項記載の露光方法。
【請求項１５】
パターンの像を液体を介して前記基板上に投影することにより前記基板を露光する露光方法であって、
前記パターン像が投影される基板上の液体の温度分布に応じて露光条件を設定することと、
前記設定された露光条件で基板を露光することを含む露光方法。
【請求項１６】
前記液体の温度分布を、前記パターンの分布から求める請求項１５に記載の露光方法。
【請求項１７】
さらに、前記パターンの分布を、パターンに光照射してパターンの透過率を測定することにより求める請求項１６に記載の露光方法。
【請求項１８】
前記露光条件は、像特性補正量を含み、
さらに、前記液体温度分布情報に基づいて像特性変化情報を求めて、像特性変化情報から像特性補正量を求めることを含み、求めた像特性補正量に基づいてパターン像の投影状態を調整して基板を露光する請求項１５〜１７のいずれか一項記載の露光方法。
【請求項１９】
前記露光条件は、基板の姿勢の調整、基板の位置の調整、結像特性の調整、マスク位置の調整及びパターンを照射する光の波長の調整の少なくとも一つを含む請求項１５〜１８のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項２０】
前記露光条件は、前記基板上に供給する液体の温度を含む請求項１５〜１９のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項２１】
異なる温度の液体を複数の供給口から基板上に供給することで前記液体の温度を調節する請求項２０に記載の露光方法。
【請求項２２】
前記液体の温度分布を、温度センサで測定する請求項１５〜２１のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項２３】
温度センサは、ショット領域に対応する複数の検出部を有するダミー基板である請求項２２に記載の露光方法。
【請求項２４】
請求項１〜２３のいずれか一項に記載の露光方法を用いるデバイス製造方法。
【請求項２５】
所定パターンの像を液体を介して基板に投影することによって基板を露光する露光装置であって、
前記パターンの像を基板に投影する投影光学系と、
前記投影光学系の像面付近に移動可能に配置され、前記液体の温度を計測する温度センサとを備える露光装置。
【請求項２６】
さらに、前記温度センサを保持する可動部材を備える請求項２５に記載の露光装置。
【請求項２７】
前記温度センサは前記可動部材に対して脱着可能である請求項２６に記載の露光装置。
【請求項２８】
前記可動部材は、前記基板を保持して移動可能な基板ステージである請求項２６または２７に記載の露光装置。
【請求項２９】
前記基板上に液体を供給する液体供給機構を更に備え、前記液体供給機構は前記温度センサの計測結果に基づいて、前記基板上に供給される液体の温度を調整するする請求項２５〜２８のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項３０】
前記基板は所定方向に移動しながら露光され、前記温度センサは、前記所定方向に垂直な方向に互いに離れて配置された複数のセンサ素子を有する請求項２５〜２８のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項３１】
所定パターンの像を液体を介して基板に投影することによって基板を露光する露光装置であって、
前記パターンの像を基板に投影する投影光学系と、
露光中に前記基板を移動するための基板ステージと、
前記液体の温度を計測するために前記所定方向と垂直な方向に互いに離れて配置された複数のセンサ素子を有する温度センサとを備える露光装置。
【請求項３２】
前記複数のセンサ素子は、前記投影光学系の投影領域の近傍に配置される請求項３１に記載の露光装置。
【請求項３３】
前記所定方向に垂直な方向に互いに離れた複数の位置で前記基板上の液体の回収を行う液体回収機構を更に備え、前記複数のセンサ素子は、前記複数の位置で回収された液体の温度をそれぞれ計測する請求項３１に記載の露光装置。
【請求項３４】
前記温度センサを使って計測された液体の温度情報に基づいて、前記投影光学系と前記液体とを介して前記基板上に所望のパターン像が投影されるようにパターン像の投影状態を調整する調整手段を更に備えた請求項２５〜３３のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項３５】
前記調整手段は、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表面との位置関係を調整する請求項３４に記載の露光装置。
【請求項３６】
前記基板上に液体を供給する液体供給機構を更に備え、前記調整手段は、前記温度センサの計測結果に基づいて前記液体供給機構から供給される液体の温度調整を行う請求項３４または３５に記載の露光装置。
【請求項３７】
前記基板上に液体を供給する液体供給機構を更に備え、前記液体供給機構は前記温度センサの計測結果に基づいて、前記基板上に供給される液体の温度を調整するする請求項３１〜３３のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項３８】
前記基板上に液体を供給する液体供給機構を更に備え、前記液体供給機構は複数の位置からそれぞれ異なる温度の液体を供給する請求項３１〜３５のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項３９】
所定パターンの像を液体を介して基板に投影することによって基板を露光する露光装置であって、
前記パターンの像を基板に投影する投影光学系と、
基板と投影光学系との間に前記液浸領域を形成するために、複数の位置からそれぞれ異なる温度の液体を供給可能な液体供給機構とを備える露光装置。
【請求項４０】
前記基板は所定方向に移動しながら露光され、前記液体供給機構は、前記所定方向に垂直な方向に互いに離れた複数の位置からそれぞれ異なる温度の液体を供給する請求項３８または３９に記載の露光装置。
【請求項４１】
前記複数の位置は、前記基板表面に対して垂直な方向に互いに離れている請求項４０に記載の露光装置。
【請求項４２】
前記基板表面に近い位置から供給される液体の温度は、前記表面により遠い位置から供給される液体の温度より低い請求項４１に記載の露光装置。
【請求項４３】
パターンの像を液体を介して基板に投影することによって基板を露光する露光装置であって、
前記パターンの像を基板に投影する投影光学系と、
前記パターンの分布を測定するセンサと、
前記センサで測定されたパターンの分布に基づいて、パターンの像の投影状態を調整する制御装置とを備える露光装置。
【請求項４４】
パターンの像を液体を介して基板に投影することによって基板を露光する露光装置であって、
前記パターンの像を基板に投影する投影光学系と、
前記基板上の液体を回収する液体回収機構と、 
前記液体回収機構により回収された液体の温度を計測する温度センサとを備える露光装置。
【請求項４５】
前記基板上に液体を供給する液体供給機構を更に備え、前記温度センサの計測結果に基づいて、前記液体供給機構から供給される液体の温度が調整される請求項４４記載の露光装置。
【請求項４６】
前記温度センサの計測結果に基づいて、前記パターン像の投影状態を調整する調整手段をさらに備えた請求項４４または４５記載の露光装置。
【請求項４７】
前記温度センサは、前記液体回収機構の回収管内に配置される請求項４４記載の露光装置。
【請求項４８】
請求項２５〜４７のいずれか一項に記載の露光装置を用いるデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影光学系と基板との間に液浸領域を形成した状態で基板にパターンを露光する露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスや液晶表示デバイスは、マスク上に形成されたパターンを感光性の基板上に転写する、いわゆるフォトリソグラフィの手法により製造される。このフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置は、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を投影光学系を介して基板に転写するものである。近年、デバイスパターンのより一層の高集積化に対応するために投影光学系の更なる高解像度化が望まれている。投影光学系の解像度は、使用する露光波長が短くなるほど、また投影光学系の開口数が大きいほど高くなる。そのため、露光装置で使用される露光波長は年々短波長化しており、投影光学系の開口数も増大している。そして、現在主流の露光波長は、ＫｒＦエキシマレーザの２４８ｎｍであるが、更に短波長のＡｒＦエキシマレーザの１９３ｎｍも実用化されつつある。また、露光を行う際には、解像度と同様に焦点深度（ＤＯＦ）も重要となる。解像度Ｒ、及び焦点深度δはそれぞれ以下の式で表される。
Ｒ＝ｋ１・λ／ＮＡ        …  （１）
δ＝±ｋ２・λ／ＮＡ２     …  （２）
ここで、λは露光波長、ＮＡは投影光学系の開口数、ｋ１、ｋ２はプロセス係数である。（１）式、（２）式より、解像度Ｒを高めるために、露光波長λを短くして、開口数ＮＡを大きくすると、焦点深度δが狭くなることが分かる。
【０００３】
焦点深度δが狭くなり過ぎると、投影光学系の像面に対して基板表面を合致させることが困難となり、露光動作時のマージンが不足する恐れがある。そこで、実質的に露光波長を短くして、且つ焦点深度を広くする方法として、例えば下記特許文献１に開示されている液浸法が提案されている。この液浸法は、投影光学系の下面と基板表面との間を水や有機溶媒等の液体で満たし、液体中での露光光の波長が、空気中の１／ｎ（ｎは液体の屈折率で通常１．２〜１．６程度）になることを利用して解像度を向上するとともに、焦点深度を約ｎ倍に拡大するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第９９／４９５０４号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、液浸法を適用した場合、マスク上のパターンの分布等に応じて投影光学系と基板との間に存在する液体に入射する露光光に分布が生じる。このような露光光を照射することにより、液体の温度分布が生じ、その結果、液体を介して基板上に形成されるパターン像の像面変化（傾き等）や倍率・ディストーション等の各収差の変動を引き起こす可能性があった。
【０００６】
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、投影光学系と基板との間の液体を介して基板を液浸露光する場合に精度良くパターン転写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】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明は実施の形態に示す図１〜図１６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。
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、マスク（Ｍ）のパターン（ＭＰ）の像を、投影光学系（ＰＬ）と基板（Ｐ）の間の液体（１）を介して基板上に投影することによって基板を露光する露光方法であって、前記液体に入射する露光光（ＥＬ）の分布に応じてパターン像の投影状態を調整することと、前記調整された投影状態で基板を露光することを含む露光方法が提供される。
【０００９】
本発明によれば、投影光学系と基板との間の液体に入射する露光光に分布が生じて液体に温度分布が生じても、この露光光の分布に応じて露光条件、例えば、パターン像の投影状態を調整等することで、パターンを基板上に所望の状態で転写できる。本明細書において、「パターン像の投影状態の調整」とは、パターン像の像面位置のみならず、パターン像の倍率やディストーションなどの結像特性で代表されるパターン像の状態を調整することをいう。この調整は、パターン像の投影状態を調整するための各種調整を含み、パターン像の像面と基板の露光面の位置関係の調整や投影光学系の調整のみならず、露光光の波長調整、露光光の光路中の光学部材の調整（位置調整、温度調整など）や交換、マスクの位置調整、あるいは基板に至るまでの光路の雰囲気、例えば、温度、圧力、気体濃度を調節することも含み、それゆえ、基板と投影光学系との間に供給される液体の温度や流量や成分などを変更または調節することも含まれる。
【００１０】
本発明の第２の態様に従えば、マスクのパターンの像を、投影光学系（ＰＬ）と基板（Ｐ）の間の液体（１）を介して基板上に投影することによって基板を露光する露光方法であって、前記マスク（Ｍ）上のパターン（ＭＰ）の分布に応じてパターン像の投影状態を調整することと、前記調整された投影状態で基板（Ｐ）を露光することを含む露光方法が提供される。
【００１１】
本発明によれば、マスク上のパターンの分布に応じて投影光学系と基板との間の液体に入射する露光光に分布が生じ、これにより液体に温度分布が生じても、マスク上のパターンの分布に応じてパターン像の投影状態を調整等することで、パターンを基板上に所望の状態で転写できる。
【００１２】
本発明の第３の態様に従えば、マスクのパターンの像を、投影光学系（ＰＬ）と基板（Ｐ）の間の液体（１）を介して基板（Ｐ）上に投影することによって基板を露光する露光方法であって、前記露光に先立って、前記投影光学系（ＰＬ）を介して前記液体（１）に入射する露光光の分布情報を計測することと、前記計測された分布情報に基づいてパターン像の投影状態を調整しながら、基板（Ｐ）を露光することを含む露光方法が提供される。
【００１３】
本発明によれば、液体に入射する露光光の分布情報を予め計測し、この計測結果に基づいて露光中にパターン像の投影状態を調整等することにより、液体に入射する露光光に分布が生じて液体の温度が部分的に変化しても、パターン像の投影状態の調整を精度良く行いつつパターンを基板上に所望の状態で転写できる。
【００１４】
本発明の第４の態様に従えば、基板（Ｐ）を所定方向に移動しながら、パターンの像を液体を介して前記基板上に投影光学系（ＰＬ）により投影することによって前記基板を露光する露光方法であって、前記所定方向（Ｘ）と交差する方向（Ｙ）における前記液体（１）の温度分布を計測することと、前記計測された温度分布情報に基づいてパターン像（ＭＰ）の投影状態を調整することと、前記パターン像（ＭＰ）の投影状態で基板を露光することを含む露光方法が提供される。
【００１５】
本発明によれば、基板を移動しながら液浸露光する際、基板の移動方向と交差する方向における液体の温度分布を計測し、この計測結果に基づいて露光時におけるパターン像の投影状態を調整等することにより、液体の温度が部分的に変化しても、パターン像の投影状態の調整を精度良く行ってパターンを基板上に所望の状態で転写できる。
【００１６】
本発明の第５の態様に従えば、マスクのパターンの像を、投影光学系（ＰＬ）と基板（Ｐ）の間の液体（１）を介して基板上に投影することによって基板を露光する露光方法であって、前記基板（１）を保持して移動可能な基板ステージ（ＰＳＴ）上に配置された温度センサ（９０、９１）を使って、前記液体の温度分布を計測することと、基板ステージ上の基板を露光することとを含む露光方法が提供される。
【００１７】
本発明によれば、基板ステージ上に配置された温度センサを使って液浸領域を形成する液体の温度分布を直接計測することにより、液体の温度分布情報を精度良く求めることができる。そして、計測した液体の温度分布情報に基づいて、パターン像の投影状態の調整等を適切に行うことができ、パターンを基板上に所望の状態で転写できる。
【００１８】
ここで、上記調整は、上述したように、投影光学系の結像特性調整（光学特性調整）、投影光学系と液体とを介して形成される像面と基板との位置関係の調整、及び液浸領域を形成するための液体の温度調整（温度分布調整）を含む。
【００１９】
本発明の第６の態様に従えば、所定パターン（ＭＰ）の像を液体（１）を介して基板に投影することによって基板（Ｐ）を露光する露光装置であって、前記パターンの像を基板（Ｐ）に投影する投影光学系（ＰＬ）と、前記投影光学系の像面付近に移動可能に配置され、前記液体の温度を計測する温度センサ（９０、９１）とを備える露光装置が提供される。
【００２０】
本発明によれば、移動可能な温度センサを使って液浸領域を形成する液体の温度や温度分布を直接計測することができる。したがって、計測した液体温度情報に基づいて、パターン像の投影状態の調整等を適切に行うことができ、パターンを基板上に所望の状態で転写できる。
【００２１】
本発明の第７の態様に従えば、所定パターンの像を液体を介して基板（Ｐ）に投影することによって基板を露光する露光装置であって、前記パターンの像を基板に投影する投影光学系（ＰＬ）と、露光中に前記基板を所定方向（Ｘ）に移動するための基板ステージと、前記液体の温度を計測するために前記所定方向（Ｘ）と垂直な方向（Ｙ）に互いに離れて配置された複数のセンサ素子（８１ａ〜８１ｆ、８２ａ〜８２ｆ、９１）を有する温度センサ（８１、８２、９０）とを備える露光装置（ＥＸ）が提供される。
【００２２】
本発明によれば、基板の移動方向と交差する方向における液体の温度分布を複数のセンサ素子を使って直接計測することができる。したがって、計測した液体温度情報に基づいて、露光時におけるパターン像の投影状態の調整等を精度良く実行することができる。
【００２３】
本発明の第８の態様に従えば、所定パターン（ＭＰ）の像を液体を介して基板に投影することによって基板を露光する露光装置であって、前記パターンの像を基板に投影する投影光学系（ＰＬ）と、基板と投影光学系との間に前記液浸領域を形成するために、複数の位置（５３ａ〜５３ｆ、５４ａ〜５４ｆ）からそれぞれ異なる温度の液体（１）を供給可能な液体供給機構（５０、５１、５２）とを備える露光装置（ＥＸ）が提供される。
【００２４】
本発明によれば、液体供給機構が複数の位置からそれぞれ異なる温度の液体を供給することにより、液浸領域の液体の温度分布を調整して一様にすることができる。したがって、液体の温度が部分的に変化することに起因するパターン劣化の発生を抑制できる。
【００２５】
本発明の第９の態様に従えば、パターン（ＭＰ）の像を液体（１）を介して基板（Ｐ）に投影することによって基板を露光する露光装置であって、前記パターンの像を基板に投影する投影光学系（ＰＬ）と、前記パターンの分布を測定するセンサ（２０，６０）と、前記センサで測定されたパターンの分布に基づいて、パターンの像の投影状態を調整する制御装置（ＣＯＮＴ）とを備える露光装置が提供される。
【００２６】
本発明の第１０の態様に従えば、パターン（ＭＰ）の像を液体（１）を介して基板（Ｐ）に投影することによって基板を露光する露光装置であって、前記パターンの像を基板に投影する投影光学系（ＰＬ）と、前記基板上の液体を回収する液体回収機構（例えば５２，５２ａ〜５２ｆ）と、前記液体回収機構により回収された液体の温度を計測する温度センサ（例えば８２ａ〜８２ｆ）とを備える露光装置が提供される。
【００２７】
本発明の第１１の態様に従えば、パターンの像を液体を介して前記基板上に投影することにより前記基板を露光する露光方法であって、前記パターン像が投影される基板上の液体の温度分布に応じて露光条件を設定することと、前記設定された露光条件で基板を露光することを含む露光方法が提供される。
【００２８】
本発明の第１２の態様に従えば、上記記載の露光方法を用いることを特徴とするデバイス製造方法が提供される。また、本発明の第１３の態様に従えば、上記記載の露光装置（ＥＸ）を用いることを特徴とするデバイス製造方法が提供される。本発明によれば、良好なパターン転写精度で形成されたパターンを有し、所望の性能を発揮できるデバイスを提供できる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、所望の状態でパターン像を基板上に投影することができ、高性能なデバイスが製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の露光装置の第１実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明の露光装置の一部を構成する液体供給機構及び液体回収機構の概略構成を示す平面図である。
【図３】本発明の露光装置の一部を構成する基板ステージの平面図である。
【図４】本発明の露光方法の一実施形態を示すフローチャート図である。
【図５】マスクのパターン分布を計測している状態を説明するための模式図である。
【図６】マスクのパターンを基板に液浸露光している状態を説明するための模式図である。
【図７】液体の温度分布により投影光学系及び液体を介した像面の位置が変化する様子を説明するための模式図である。
【図８】露光光の分布に応じた像面位置の変化を補正するための補正量を求める手順を示す模式図である。
【図９】マスクのパターン分布を計測する他の方法を示す模式図である。
【図１０】本発明の露光装置の第２実施形態を示す概略構成図である。
【図１１】本発明の露光装置の第３実施形態を示す概略構成図である。
【図１２】本発明の露光装置の第４実施形態を示す概略構成図である。
【図１３】本発明の露光方法の一実施形態を示すフローチャート図である。
【図１４】本発明の露光装置の第５実施形態を示す概略構成図である。
【図１５】図１４の変形例を示す概略構成図である。
【図１６】半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の露光装置の実施形態を図面を参照しながら説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されない。
【００３２】
第１実施形態
図１は、本発明の露光装置の第１実施形態を示す概略構成図である。図１において、露光装置ＥＸは、主に、マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴと、基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴに支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ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐに投影露光する投影光学系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、マスクＭのパターンＭＰの分布情報を含む露光動作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。
【００３３】
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、基板Ｐ上に液体１を供給する液体供給機構１０と、基板Ｐ上の液体１を回収する液体回収機構３０とを備えている。本実施形態において、液体１には純水を用いた。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上に転写している間、液体供給機構１０から供給した液体１により投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１を含む基板Ｐ上の少なくとも一部に液浸領域ＡＲ２を形成する。具体的には、露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの先端部に配置されている光学素子２と基板Ｐの表面（露光面）との間に液体１を満たし、この投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の液体１及び投影光学系ＰＬを介してマスクＭのパターン像を基板Ｐ上に投影して露光する。
【００３４】
ここで、本実施形態では、露光装置ＥＸとしてマスクＭと基板Ｐとを走査方向（所定方向）において互いに異なる向き（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ＭＰを基板Ｐに露光する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）を使用する場合を例にして説明する。以下の説明において、水平面内においてマスクＭと基板Ｐとの同期移動方向（走査方向、所定方向）をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向（非走査方向）、Ｘ軸方向及びＹ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軸まわり方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。なお、ここで、「基板」とは、半導体ウエハ上にレジストのような感光性材料を塗布したものを含み、「マスク」とは、基板上に縮小投影されるデバイスパターンが形成されたレチクルを含む。
【００３５】
照明光学系ＩＬは、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明するものであり、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、露光光ＥＬによるマスクＭ上の照明領域（照射領域）ＩＡをスリット状に設定する可変視野絞り等で構成されている。マスクＭ上の所定の照明領域ＩＡは、照明光学系ＩＬにより均一な照度分布の露光光ＥＬで照明される。照明光学系ＩＬから射出される露光光ＥＬとしては、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）や、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）及びＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）等が用いられる。本実施形態では、ＡｒＦエキシマレーザ光を用いた。上述したように、本実施形態における液体１は純水を用いたので、露光光ＥＬがＡｒＦエキシマレーザ光であっても透過可能である。純水は紫外域の輝線（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）をも透過可能である。
【００３６】
マスクステージＭＳＴは、マスクＭを支持するものであって、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内、即ち、ＸＹ平面内で２次元移動可能及びθＺ方向に微小回転可能である。マスクステージＭＳＴは、リニアモータ等のマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤにより駆動される。マスクステージ駆動装置ＭＳＴＤは、制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
マスクステージＭＳＴ上には移動鏡５０が設けられている。また、移動鏡５０に対向する位置にはレーザ干渉計５１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、及び回転角はレーザ干渉計５１によりリアルタイムで計測され、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５１の計測結果に基づいてマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤを駆動することで、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭの位置決めを行う。
【００３７】
投影光学系ＰＬは、マスクＭのパターンを所定の投影倍率βで基板Ｐに投影露光するものであって、基板Ｐ側の先端部に設けられた光学素子（レンズ）２を含む複数の光学素子で構成されている。投影光学系ＰＬを構成するこれら光学素子は、鏡筒ＰＫで支持されている。また、投影光学系ＰＬには、この投影光学系ＰＬの結像特性（光学特性）を調整可能な結像特性制御装置３が設けられている。結像特性制御装置３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を含んで構成されている。光学素子駆動機構は、投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子のうちの特定の光学素子を光軸ＡＸ方向（Ｚ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。また、結像特性制御装置３は、光学素子間の空間の圧力を変動させることができる。制御装置ＣＯＮＴを用いて結像特性制御装置３を制御することにより、投影光学系ＰＬの投影倍率やディストーション等の各種収差及び像面位置の投影状態を調整することができる。
【００３８】
本実施形態において、投影光学系ＰＬは、投影倍率βが例えば１／４あるいは１／５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、本実施形態の投影光学系ＰＬの先端部の光学素子２は、鏡筒ＰＫに対して着脱（交換）可能に設けられている。また、先端部の光学素子２は鏡筒ＰＫより露出しており、液浸領域ＡＲ２の液体１は光学素子２にのみ接触する。これにより、金属からなる鏡筒ＰＫの腐蝕等を防止できる。
【００３９】
光学素子２は、蛍石で形成されている。蛍石は純水との親和性が高いので、光学素子２の液体接触面２ａの略全面に液体１を密着させることができる。すなわち、本実施形態においては、光学素子２の液体接触面２ａとの親和性が高い液体（純水）１を供給している。なお、光学素子２として、水との親和性が高い石英を用いてもよい。また、光学素子２の液体接触面２ａに親水化（親液化）処理を施して、液体１との親和性をより高めるようにしてもよい。
【００４０】
また、露光装置ＥＸは、フォーカス検出系４を有している。フォーカス検出系４は、発光部４ａと受光部４ｂとを有しており、発光部４ａから液体１を介して基板Ｐ表面（露光面）に斜め上方から検出光を投射し、その反射光を受光部４ｂで受光する。制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス検出系４の動作を制御するとともに、受光部４ｂで受光（検出）した結果に基づいて、所定基準面に対する基板Ｐ表面のＺ軸方向における位置（フォーカス位置）を検出する。また、基板Ｐ表面における複数の各点での各フォーカス位置を求めることにより、フォーカス検出系４は基板Ｐの傾斜方向の姿勢を求めることもできる。
【００４１】
基板ステージＰＳＴは、基板Ｐを支持するものであって、基板Ｐを基板ホルダを介して保持するＺステージ５２と、Ｚステージ５２を支持するＸＹステージ５３と、ＸＹステージ５３を支持するベース５４とを備えている。基板ステージＰＳＴは、リニアモータ等の基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤにより駆動される。基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤは制御装置ＣＯＮＴにより制御される。なお、ＺステージとＸＹステージとを一体的に設けてよいことは言うまでもない。基板ステージＰＳＴのＸＹステージ５３を駆動することにより、基板ＰのＸＹ方向における位置（投影光学系ＰＬの像面と実質的に平行な方向の位置）の制御が行なわれる。
【００４２】
基板ステージＰＳＴ（Ｚステージ５２）上には、基板ステージＰＳＴとともに投影光学系ＰＬに対して移動する移動鏡５５が設けられている。また、移動鏡５５に対向する位置にはレーザ干渉計５６が設けられている。基板ステージＰＳＴ上の基板Ｐの２次元方向の位置及び回転角はレーザ干渉計５６によりリアルタイムで計測され、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５６の計測結果に基づいて、基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを介してＸＹステージ５３を駆動することで、基板ステージＰＳＴに支持されている基板ＰのＸ軸方向及びＹ軸方向における位置決めを行う。
【００４３】
また、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを介して基板ステージＰＳＴのＺステージ５２を駆動することにより、Ｚステージ５２に保持されている基板ＰのＺ軸方向における位置（フォーカス位置）、及びθＸ、θＹ方向における位置の制御を行う。即ち、Ｚステージ５２は、フォーカス検出系４の検出結果に基づく制御装置ＣＯＮＴからの指令に基づいて動作し、基板Ｐのフォーカス位置（Ｚ位置）及び傾斜角を制御することによって、基板Ｐの表面（露光面）と投影光学系ＰＬ及び液体１を介して形成される像面とを一致させる。
【００４４】
基板ステージＰＳＴ（Ｚステージ５２）上には、基板Ｐを囲むように、表面が平坦な補助プレート５７が設けられている。補助プレート５７は、その表面が基板ホルダに保持された基板Ｐの表面と略同じ高さとなるように設置されている。ここで、基板Ｐのエッジと補助プレート５７との間には１〜２ｍｍ程度の隙間があるが、液体１の表面張力によりその隙間に液体１が流れ込むことは殆どなく、基板Ｐの周縁近傍を露光する場合にも、補助プレート５７により投影光学系ＰＬの下に液体１を保持することができる。
【００４５】
液体供給機構１０は、基板Ｐ上に所定の液体１を供給するものであって、主に、液体１を送出（流出）可能な第１液体供給部１１及び第２液体供給部１２と、第１液体供給部１１に供給管１１Ａを介して接続されるとともに第１液体供給部１１から送出（流出）された液体１を基板Ｐ上に供給する供給口を有する第１供給部材１３と、第２液体供給部１２に供給管１２Ａを介して接続されるとともに第２液体供給部１２から送出（流出）された液体１を基板Ｐ上に供給する供給口を有する第２供給部材１４とを備えている。第１及び第２供給部材１３、１４は基板Ｐの表面に近接して配置されており、基板Ｐの面方向において互いに異なる位置に設けられている。具体的には、液体供給機構１０の第１供給部材１３は、投影領域ＡＲ１に対して走査方向の一方の側（−Ｘ側）に設けられ、第２供給部材１４は、第１供給部材１３に対向するように、走査方向の他方の側（＋Ｘ側）に設けられている。
【００４６】
第１及び第２液体供給部１１、１２は、それぞれ液体１を収容するタンク及び加圧ポンプ等を備えており、供給管１１Ａ、１２Ａ及び供給部材１３、１４を介してそれぞれ基板Ｐ上に液体１を供給する。また、第１及び第２液体供給部１１、１２の液体供給動作は、制御装置ＣＯＮＴにより制御される。制御装置ＣＯＮＴは、第１及び第２液体供給部１１、１２から基板Ｐ上に供給する単位時間当たりの液体供給量を、それぞれ独立して制御可能である。また、第１及び第２液体供給部１１、１２は、それぞれ液体の温度調整機構を備えており、装置が収容されるチャンバ内の温度と略同じ２３℃に調整された液体１を基板Ｐ上に安定供給することができる。
【００４７】
液体回収機構３０は基板Ｐ上の液体１を回収するものであって、基板Ｐの表面に近接して配置された回収口を有する第１、第２回収部材３１、３２と、この第１及び第２回収部材３１、３２に回収管３３Ａ、３４Ａを介してそれぞれ接続された第１及び第２液体回収部３３、３４とを備えている。第１及び第２液体回収部３３、３４は、例えば、真空ポンプ等の吸引装置及び回収した液体１を収容するタンク等を備えており、基板Ｐ上の液体１を第１及び第２回収部材３１、３２、並びに回収管３３Ａ、３４Ａを介して回収する。第１及び第２液体回収部３３、３４の液体回収動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
制御装置ＣＯＮＴは、第１及び第２液体回収部３３、３４による単位時間当たりの液体回収量を、それぞれ独立して制御可能である。
【００４８】
図２は、液体供給機構１０及び液体回収機構３０の概略構成を示す平面図である。図２に示すように、投影光学系（ＰＬ）の投影領域ＡＲ１は、Ｙ軸方向（非走査方向）を長手方向とするスリット状（矩形状）に設定されている。また、液体１が満たされた液浸領域ＡＲ２は、投影領域ＡＲ１を含むように基板（Ｐ）上の一部に形成される。上述したように、液浸領域ＡＲ２を形成するために用いられる液体供給機構１０の第１供給部材１３は投影領域ＡＲ１に対して走査方向一方側（−Ｘ側）に設けられ、第２供給部材１４はその反対側の走査方向他方側（＋Ｘ側）に設けられている。第１及び第２供給部材１３、１４は、それぞれＹ軸方向を長手方向とする平面視直線状に形成されている。また、第１及び第２供給部材１３、１４の供給口は、それぞれＹ軸方向を長手方向とするスリット状に形成されており、基板Ｐの表面を向くように設けられている。液体供給機構１０は、第１及び第２供給部材１３、１４の供給口より、投影領域ＡＲ１のＸ方向両側から液体１を同時に供給する。このように、本実施形態における液体供給機構１０では、投影領域ＡＲ１に対して異なる複数の方向・位置から基板（Ｐ）上に液体１を供給することができる。
【００４９】
液体回収機構３０の第１及び第２回収部材３１、３２は、それぞれ基板Ｐの表面に向くように円弧状に且つ連続的に形成された回収口を有している。そして、互いに向き合うように配置された第１及び第２回収部材３１、３２により略円環状の回収口が構成される。
第１及び第２回収部材３１、３２のそれぞれの回収口は、液体供給機構１０の第１及び第２供給部材１３、１４、並びに投影領域ＡＲ１を取り囲むように配置されている。また、第１及び第２回収部材３１、３２のそれぞれの回収口内部には、複数の仕切部材３５が設けられている。
【００５０】
第１及び第２供給部材１３、１４の供給口から基板（Ｐ）上に供給された液体１は、投影光学系（ＰＬ）の先端部（光学素子２）の下端面と基板（Ｐ）との間に濡れ拡がるように供給される。また、投影領域ＡＲ１及び第１及び第２供給部材１３、１４の外側に流出した液体１は、第１及び第２供給部材１３、１４の外側に配置されている第１及び第２回収部材３１、３２の回収口より回収される。
【００５１】
図３は、基板ステージＰＳＴの平面図である。基板ステージＰＳＴ（Ｚステージ５２）の上面の所定位置には光電センサである光センサ２０が配置されている。図３に示す例では、光センサ２０はＺステージ５２上の、基板Ｐを保持する基板ホルダ以外の位置に設けられている。光センサ２０は照射される光情報を検出するものであり、具体的には照射される光の光量（照度）を検出する。光センサ２０の検出信号は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴは、光センサ２０の検出結果に基づいて、照射された光の照度及び照度分布を求める。また、この光センサ２０を基板ステージＰＳＴを移動させて投影光学系ＰＬの下方に配置することにより、投影光学系ＰＬを通過した露光光ＥＬの照度分布を検出することができる。
【００５２】
光センサ２０の受光面（検出領域）の大きさは、投影領域ＡＲ１と等しいか、それよりも大きく設定されている。これにより、光センサ２０は、マスクＭを通り且つ投影光学系ＰＬを通過する全ての露光光ＥＬを受光可能である。この光センサ２０は、その受光面のＺ軸方向における位置が、投影光学系ＰＬの像面（結像面）のＺ軸方向における位置と一致するように設けられている。また、光センサ２０には、非走査方向（Ｙ軸方向）に複数の受光面が配置されている。これらの複数の受光面は各々独立に照度計測が可能であるので、これらの複数の受光面で計測された照度の出力値がそのまま露光光ＥＬの非走査方向の照度分布を表すことになる。
【００５３】
基板ステージＰＳＴを移動して、光センサ２０と投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１とを位置合わせするとともに、図１に示すように、マスクＭをマスクステージＭＳＴに載置し、このマスクＭを露光光ＥＬにより所定の照明領域ＩＡで照明することにより、光センサ２０にマスクＭ及び投影光学系ＰＬを通過した露光光ＥＬが照射される。マスクＭは遮光部であるクロムパターンＭＰを有しているので、光センサ２０にはマスクＭのパターンＭＰに応じた照度分布で露光光ＥＬが照射される。
【００５４】
光センサ２０は、上述したように、照射される露光光ＥＬのＹ軸方向における照度分布を検出する。制御装置ＣＯＮＴは、光センサ２０の検出結果に基づいて、照明領域ＩＡ内でのＹ軸方向におけるマスクＭのパターン分布情報を求める。
【００５５】
次に、上述した露光装置ＥＸを用いてマスクＭのパターン像を基板Ｐに露光する方法について、図４のフローチャート図を参照しながら説明する。ここで、本実施形態における露光装置ＥＸは、マスクＭと基板ＰとをＸ軸方向（走査方向）に移動しながらマスクＭのパターン像を基板Ｐに投影露光する。走査露光時には、投影光学系ＰＬの先端部直下のスリット状（矩形状）の投影領域ＡＲ１に、照明領域ＩＡに応じたマスクＭの一部のパターン像が投影される。このとき、投影光学系ＰＬに対して、マスクＭが−Ｘ方向（又は＋Ｘ方向）に速度Ｖで移動するのに同期して、基板ＰがＸＹステージ５３を介して＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）に、速度β・Ｖ（βは投影倍率）で移動する。基板Ｐ上には複数のショット領域（ＳＡ）が設定されており、１つのショット領域（ＳＡ）への露光終了後に基板Ｐがステッピング移動し、基板上の次のショット領域（ＳＡ）が走査開始位置に移動する。
以下、ステップ・アンド・スキャン方式によって基板Ｐを移動しながら各ショット領域ＳＡに対する走査露光処理が順次行われる。
【００５６】
デバイス製造のための液浸露光処理に先立って、マスクステージＭＳＴにマスクＭを載置しない状態で、以下のようにして露光光ＥＬの照度分布を計測する。制御装置ＣＯＮＴは、照明光学系ＩＬより露光光ＥＬを射出し、投影光学系ＰＬを通過した露光光ＥＬを基板ステージＰＳＴ上の光センサ２０で受光するように照明光学系ＩＬ及び基板ステージＰＳＴを制御する。こうして、基板ステージＰＳＴ上（投影光学系ＰＬの像面側）における露光光ＥＬの照度分布を計測する。これにより、マスクＭを介さない投影光学系ＰＬの像面側での露光光ＥＬの照度（基準照度）が求められる。計測した基準照度は記憶装置ＭＲＹに記憶される。
【００５７】
次いで、マスクＭをマスクステージＭＳＴにロードする。制御装置ＣＯＮＴは、マスクステージＭＳＴにマスクＭを載置した状態で、マスクＭ及び投影光学系ＰＬを通過した投影光学系ＰＬの像面側での露光光ＥＬの照度分布を、光センサ２０を用いて求める。図５は、マスクＭ及び投影光学系ＰＬを介した露光光ＥＬの照度分布を光センサ２０で計測している状態を示す模式図である。制御装置ＣＯＮＴは、図５に示すように、基板ステージＰＳＴを移動して、光センサ２０と投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１との位置合わせを行う。この状態で、照明光学系ＩＬより露光光ＥＬを射出することにより、光センサ２０にはマスクＭ及び投影光学系ＰＬを通過した露光光ＥＬが照射される。なお、図５においては、マスクＭ上のパターンエリアＰＡにおいて、＋Ｙ側の略半分のエリアでクロムパターン（遮光部）ＭＰの密度が高くなっており、パターンエリアＰＡ内のＸ方向のいずれの位置においてもこのような密度分布となっている。このとき、マスクＭ上での露光光ＥＬの照明領域（照射領域）ＩＡは、マスクＭ上のパターンエリアＰＡ内でＹ軸方向に延びたスリット状に設定されており、そのＹ軸方向の両端部は遮光帯ＳＢ上に位置する。マスクＭ上の照明領域ＩＡ内に含まれる部分パターンは、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１に投影される。光センサ２０は、照明領域ＩＡ内におけるパターン分布に応じた露光光ＥＬを受光する。制御装置ＣＯＮＴは、光センサ２０の検出結果に基づいて、Ｙ軸方向における照度分布、即ち、液浸露光時における液浸領域ＡＲ２を形成する液体１に入射する露光光ＥＬのＹ軸方向における入射エネルギー分布を求める。
【００５８】
更に、制御装置ＣＯＮＴは、照明光学系ＩＬ及び基板ステージＰＳＴを制御してマスクＭ上の照明領域ＩＡに露光光ＥＬを照射しながら、露光光ＥＬに対してマスクＭを支持するマスクステージＭＳＴをＸ軸方向に移動する。これにより、マスクＭのパターンエリアＰＡの全面に順次露光光ＥＬが照射される。このとき、光センサ２０（基板ステージＰＳＴ）は移動しない。マスクＭ（マスクステージＭＳＴ）の位置は、レーザ干渉計５１により計測される。制御装置ＣＯＮＴは、レーザ干渉計５１によって計測された、マスクＭのＸ軸方向における位置の計測結果と、そのときのマスクＭの照明領域ＩＡを通過した露光光ＥＬの光センサ２０による検出結果に基づいて、マスクＭの走査方向（Ｘ軸方向）の各位置における露光光ＥＬの照度分布を求めることにより、投影光学系ＰＬを通過した露光光ＥＬの照度分布情報を求める（ステップＳ１）。
【００５９】
次いで、制御装置ＣＯＮＴは、マスクＭを介さずに検出した露光光ＥＬの照度情報（基準照度）と、マスクＭを介して検出した露光光ＥＬの照度情報に基づいて、マスクＭのパターン分布（パターンの密度分布）を求める（ステップＳ２）。マスクＭ及び投影光学系ＰＬを通過した露光光ＥＬの照度分布とマスクＭのパターン分布とは対応している。従って、制御装置ＣＯＮＴは、マスクＭを介して検出した露光光ＥＬの照度分布から上記基準照度の照度分布に相当する分を差し引くことにより、マスクＭのパターン分布を求めることができる。求めたマスクＭのパターン分布情報は、記憶装置ＭＲＹに記憶される。
【００６０】
次いで、制御装置ＣＯＮＴは、デバイス製造のための液浸露光時に設定されるべき露光量（基板Ｐ上での照度）、上記求めたマスクＭのパターン分布情報、及び、液浸露光条件に基づいて、液浸露光時における液浸領域ＡＲ２の液体１の温度変化情報を推定（算出）する。具体的には、制御装置ＣＯＮＴは、液浸領域ＡＲ２における液体温度分布の変化を求める（ステップＳ３）。ここで、液浸露光条件（パラメータ）は、基板Ｐの移動速度、比熱等の液体１の材料特性、及び、液体供給機構１０からの単位時間当たりの液体供給量（流速）を含む。また、上記パラメータに応じたマスクＭのパターン分布と液体温度変化量（分布）との関係は予め記憶装置ＭＲＹに記憶されており、制御装置ＣＯＮＴはこの記憶されている関係に基づいて、液体温度分布を推定（算出）する。なお、前記関係は、例えば、予め実験やシミュレーションにより求めることができる。以下の説明では、液体温度変化量及び液体温度分布を含めて「液体温度分布情報」と適宜称する。
【００６１】
なお、上記パラメータとして、液体回収機構３０の単位時間あたりの液体回収量を追加してもよい。
【００６２】
次いで、制御装置ＣＯＮＴは、前記求めた液体温度分布情報に基づいて、投影光学系ＰＬと液体１とを介した像面位置変化を含む像特性変化量及び変化分布を求める（ステップＳ４）。なお、以下の説明では、像特性変化量及び変化分布を含めて「像特性変化情報」と適宜称する。
【００６３】
ここで、図６及び図７を参照しながら、マスクＭ上のパターンＭＰの分布に応じて投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の液体１が温度変化することについて説明する。図６はマスクＭのパターンＭＰを投影光学系ＰＬ及び液浸領域ＡＲ２の液体１を介して液浸露光している状態を示す模式図、図７は液体の温度分布を示す模式図である。なお、図６では、説明の都合上、液体１の図示が省略されている。図６に示すように、マスクＭ上のパターンエリアＰＡの略半分がクロムパターンＭＰの密度が高い領域になっている場合、高密度領域の方が光の透過率が低いので、基板Ｐ上の投影領域ＡＲ１の一方の半分に比べて他方の半分に、一層多くの露光光ＥＬが入射する。これにより、マスクＭのパターン分布に応じて、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の液体１に入射する露光光ＥＬの光量分布（照度分布）が生じるとともに、図７に示すように、液体１に点線で示すようなＹ軸方向の温度傾斜（温度分布の変化）が生じる。液体１の温度変化は、液体１の屈折率変化を生じさせるため、図７に示す場合には、液体１の温度変化に応じて主にＸ軸まわりに傾斜したような像面変化が生じる。すなわち、液体の屈折率は液体の温度に依存して変化するので、光が液体に進入しそして通過するときの屈折角もまた温度依存性を示し、その結果、像がゆがむことになる（像はＹ方向に部分的に縮小または拡大する）。
【００６４】
そこで、制御装置ＣＯＮＴは、マスクＭ上のパターンの分布、ひいては投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の液体１に入射する露光光ＥＬの分布に基づいて液体１の温度分布情報を求め、この求めた温度分布情報に基づいて、像特性変化（像面の位置変化等）を予測する。
【００６５】
制御装置ＣＯＮＴは、求めた像特性変化情報に基づいて、この像特性を補正する補正量（補正情報）を求める（ステップＳ５）。ここで、図８を参照しながら、補正量を求める手順の一例について説明する。なお、以下では説明を簡単にするために、液体１の温度分布の変化により投影光学系ＰＬと液体１とを介して形成される像面位置が変化する場合について説明する。投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１のＹ軸方向における照度分布が、例えば図８（ａ）に示すように、露光量（照度）が＋Ｙ方向のある位置までは一定であり、その後所定の値まで増大した後、さらにその所定の値で一定である場合、投影光学系ＰＬと液体１とを介して形成される像面もまた同様に、温度分布に応じて図８（ｂ）に示す状態となる。そこで、制御装置ＣＯＮＴは、求めた像特性変化成分（像面位置変化成分）を、図８（ｃ）に示すように、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るとともに、上記各成分についての補正量をそれぞれ求める。補正量は、以下のように露光装置の制御を行うことによって補正することができる。例えば、像面変化の０次成分及び１次成分については、基板ステージＰＳＴの駆動（姿勢）を補正することで、投影光学系ＰＬ及び液体１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し、高次成分については、投影光学系ＰＬの結像特性制御装置３を駆動することで補正する。本実施形態では、投影領域ＡＲ１はＹ軸方向に延びるスリット状であるため、走査露光中における基板ステージＰＳＴの位置調整は、主にＺ軸方向に関する位置調整（フォーカス調整）、及び、θＸ方向におけるチルト調整（ローリング調整）を行えばよい。もちろん、投影領域ＡＲ１のＸ軸方向の幅が大きい場合には、像面と基板の表面との位置を合致させるために、走査露光中において、θＹ方向におけるチルト調整（ピッチング調整）が行われる。制御装置ＣＯＮＴは、マスクＭの走査方向（Ｘ軸方向）の位置に対応させた補正量（補正情報）を記憶装置ＭＲＹに記憶する。
【００６６】
投影光学系ＰＬ及び液体１を介して形成される像面と基板Ｐ表面との位置を合致させるための補正量を求めた後、制御装置ＣＯＮＴは、前記求めた補正量に基づいて、基板Ｐの姿勢（基板Ｐの傾き、Ｚ軸方向の位置）を調整しつつ、液浸露光処理を行う（ステップＳ６）。即ち、図１に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、基板搬送系を使って基板Ｐを基板ステージＰＳＴにロードした後、液体供給機構１０を駆動して基板Ｐ上に対する液体供給動作を開始する。液浸領域ＡＲ２を形成するために液体供給機構１０の第１及び第２液体供給部１１、１２のそれぞれから送出された液体１は、供給管１１Ａ、１２Ａ並びに第１及び第２供給部材１３、１４を介して基板Ｐ上に供給され、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に液浸領域ＡＲ２を形成する。このとき、第１及び第２供給部材１３、１４の供給口は投影領域ＡＲ１のＸ軸方向（走査方向）両側に配置されている。制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１０の供給口より投影領域ＡＲ１の両側で基板Ｐ上への液体１の供給を同時に行う制御を実行する。これにより、基板Ｐ上に供給された液体１は、少なくとも投影領域ＡＲ１より広い範囲の液浸領域ＡＲ２を基板Ｐ上に形成する。
【００６７】
本実施形態において、投影領域ＡＲ１の走査方向両側から基板Ｐに対して液体１を供給する際、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１０の第１及び第２液体供給部１１、１２の液体供給動作を制御し、走査方向に関して、投影領域ＡＲ１の手前から供給する単位時間当たりの液体供給量を、その反対側で供給する液体供給量よりも多く設定する。例えば、基板Ｐを＋Ｘ方向に移動しつつ露光処理する場合、制御装置ＣＯＮＴは、投影領域ＡＲ１に対して−Ｘ側（即ち、供給口１３Ａ）からの液体量を＋Ｘ側（即ち、供給口１４Ａ）からの液体量より多くする。逆に、基板Ｐを−Ｘ方向に移動しつつ露光処理する場合、投影領域ＡＲ１に対して＋Ｘ側からの液体量を−Ｘ側からの液体量より多くする。
【００６８】
また、制御装置ＣＯＮＴは、液体回収機構３０の第１及び第２液体回収部３３、３４を制御し、液体供給機構１０による液体１の供給動作と並行して、基板Ｐ上の液体回収動作を行う。これにより、第１及び第２供給部材１３、１４の供給口から供給され投影領域ＡＲ１の外側に流れ出る基板Ｐ上の液体１は、第１及び第２回収部材３３、３４の回収口より回収される。このように、液体回収機構３０では、投影領域ＡＲ１を取り囲むように回収口が設けられているので、基板Ｐ上の液体１を回収口から効率的に回収することができる。
【００６９】
そして、制御装置ＣＯＮＴは、記憶装置ＭＲＹに記憶されている補正情報とフォーカス検出系４で検出された基板Ｐ表面の位置情報検出結果に基づいて、結像特性制御装置３と基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤとを介して基板Ｐと像面とのＺ軸方向の位置及び傾きの関係を制御しつつ液浸露光する。
【００７０】
これにより、マスクＭのパターン分布、即ち、投影領域ＡＲ１に入射する露光光ＥＬの分布に応じた液体１の温度分布の変化により像面位置が変化する場合にも、投影光学系ＰＬと液体１とを介して形成される像面と基板Ｐ表面（露光面）とを略一致させながら、基板Ｐ上のショット領域ＳＡを走査露光することができる。これにより、基板Ｐ上に所望のパターンを精度良く形成することが可能となる。
【００７１】
以上説明したように、マスクＭのパターンＭＰの分布情報に基づいて基板Ｐ上に所望のパターン像が投影されるように、液浸走査露光中の基板Ｐの位置及び姿勢の調整、並びに結像特性制御装置を用いた投影光学系ＰＬの像面位置の調整などの投影状態の調整を行うことにより、精度良いパターン転写を行うことができる。
【００７２】
なお、上記図６及び図７に示した例では、マスクＭ上での照明領域ＩＡ内のパターン分布がマスクＭの移動に伴ってあまり変化しない場合について説明したが、通常はマスクＭ上での露光光ＥＬの照明領域ＩＡ内におけるパターン分布がマスクＭの移動に伴って変化する。この場合、そのマスクＭの移動に伴って投影領域ＡＲ１（液体１）に入射する露光光ＥＬの分布が変化する。この露光光ＥＬの分布の変化に起因して液体１の温度分布が変化するため、像面の位置も液体１の温度分布に応じて変化する。これにより、基板Ｐ上に投影されるパターン像が劣化するおそれがある。
【００７３】
しかしながら、本実施形態では、制御装置ＣＯＮＴはマスクＭの走査方向（Ｘ軸方向）の位置に対応した補正情報が記憶されており、基板Ｐのショット領域ＳＡの露光中にマスクＭの位置（レーザ干渉計５１の計測結果）に応じてその補正情報を読み出すようにしているので、正確に基板Ｐの表面（露光面）を像面に合わせ込むことが可能となる。
【００７４】
本実施形態では、マスクＭの非走査方向（Ｙ軸方向）のパターン分布の変化が少ない場合、マスクＭの移動に伴う照明領域ＩＡ内のパターン分布の変化、即ち、液体１に入射する露光光ＥＬの強度変化のみを考慮するようにしてもよい。この場合、制御装置ＣＯＮＴは、光センサ２０で計測した投影領域ＡＲ１のＹ軸方向（長手方向）における照度分布をＸ軸方向に関して積算した積算値（積算光量分布）を求め、求めた積算値を、マスクＭのＸ軸方向の位置と対応させて求めることによって、マスクＭの移動に伴う照明領域ＩＡ内のパターン分布の変化を求めることができる。
【００７５】
また、本実施形態においては、液体１の温度変化に起因する像面の変化に応じて基板Ｐの表面位置を調整したり、結像特性制御装置を用いて投影光学系ＰＬの一部の光学素子を移動させたり光学素子間の空間の圧力を変動することにより、像面位置を調整するようにしているが、基板Ｐの表面位置の調整と像面位置の調整とのいずれか一方のみを行うようにしてもよい。また、マスクステージＭＳＴでマスクＭの位置を移動したり露光光の波長を微調整して像面位置を調整するようにしてもよい。また像面位置の調整は、照明光学系ＩＬの一部の光学部材を動かしたり、交換することによって達成することもできる。さらに露光光ＥＬの光路中の光学部材（投影光学系ＰＬ含む）の温度を調整するようにしてもよい。
【００７６】
また、本実施形態において、液体１の温度（分布）変化に起因する像面の変化の補正について説明したが、像面のみならず、倍率やディストーション等の結像特性が液体１の温度分布に基づいて変化する場合についても、マスクＭのパターンＭＰの分布情報（即ち、液体１に入射する露光光ＥＬの分布）に応じて、パターン像の結像特性の調整を行えばよい。結像特性の調整は、像面位置の調整と同様に、投影光学系ＰＬの一部の光学素子を移動したり、光学素子間の空間の圧力を調整することによって達成できる。また、マスクＭを移動したり、露光光ＥＬの波長を微調整することによっても達成できる。
【００７７】
また結像特性の調整は、照明光学系ＩＬの一部の光学部材を動かしたり、交換することによって達成することもできる。さらに露光光ＥＬの光路中の光学部材（投影光学系ＰＬ含む）の温度を調整するようにしてもよい。
【００７８】
また結像特性の調整として、露光光ＥＬの偏光の状態や波面の状態を調整するようにしてもよい。
【００７９】
本実施形態では、液浸走査露光中に基板Ｐ表面と投影光学系ＰＬ及び液体１を介した像面との位置を調整する際、フォーカス検出系４で基板Ｐ表面位置情報を検出し、このフォーカス検出系４の検出結果に基づいて基板ステージＰＳＴを駆動して基板Ｐの位置及び姿勢を調整している。ここで、フォーカス検出系４の投光部４ａから基板Ｐ表面に対して斜め上方から投射される検出光は、液体１中を通過することになるが、液体１の温度変化に応じて屈折率が変化し、基板Ｐ表面のフォーカス検出値に誤差が生じる可能性がある。この場合、記憶装置ＭＲＹに、液体１の温度（温度変化量）と屈折率（屈折率変化量）との関係を予め記憶しておき、ステップＳ３で求めた液体１の温度変化情報と前記関係とに基づいて液体１の屈折率を求める。液体１の厚みを考慮した上で、求めた屈折率に基づいてフォーカス検出値を補正する。これにより、液体１の温度が変化した場合でも、基板Ｐ表面位置情報を求めることができるので、より正確に基板Ｐの表面と像面との合わせ込みを行うことができる。なお、記憶装置ＭＲＹに記憶された液体１の温度と屈折率との関係に基づいて、フォーカス検出系４の検出値に基づく像面と基板表面との位置関係の調整量を補正するようにしてもよい。
【００８０】
上述したマスクＭのパターン分布の計測や、その計測結果に基づく液体温度分布情報及び像特性変化情報を求めることは、少なくともマスクＭが変更される毎に行えばよいが、マスクＭが変更されない場合でも、定期的に行うようにしてもよい。また、マスクＭのパターン分布情報を記憶装置ＭＲＹに記憶しておくことにより、所定のマスクＭを使用した後、一旦アンロードし、再びそのマスクＭを使用する際に、マスクＭのパターン分布計測を省略し、記憶装置ＭＲＹに記憶させておいたパターン分布情報をそのまま用いることもできる。
【００８１】
また、本実施形態では、マスクＭのパターン分布情報を求めているが、光センサ２０で計測される照度分布情報をそのまま用いて、液体の温度分布の変化を求めるようにしてもよい。この場合、液体１の温度は、マスクＭのパターン密度や露光用光源の出力、液浸領域ＡＲ２を形成するための単位時間当たりの液体供給量（あるいは流速）、液体や基板Ｐの比熱等、種々のパラメータに応じて変化する。記憶装置ＭＲＹには、これらパラメータを考慮した照度分布と液体温度変化量との関係がデータテーブルとして予め記憶されていればよい。照度分布と液体温度変化量との関係は、予め実験を行って検証しておいてもよい。また、液浸領域ＡＲ２を形成する液体１の種類を変更可能な液浸露光装置の場合には、これら各液体に応じたデータテーブルを記憶装置ＭＲＹに予め記憶しておけばよい。
【００８２】
投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に配置される液体１の温度は、露光光ＥＬの基板Ｐ表面における反射光に応じて変化することが考えられる。このような場合、この基板Ｐの表面の反射率を前記データテーブルのパラメータの１つとしてもよい。
【００８３】
なお、本実施形態では、マスクＭをマスクステージＭＳＴ上に載置した後に、基板ステージＰＳＴ上に搭載されている光センサ２０を使って投影光学系ＰＬを介した露光光ＥＬの分布情報を計測するとともに、その計測結果に基づいてマスクＭのパターンＭＰの分布を計測しているが、例えば、マスクＭのパターン分布情報（例えば、マスクの各位置ごとの密度、透過率）を設計値から求め、その値を記憶装置ＭＲＹに記憶し、液浸走査露光する際にこの記憶しておいた分布情報を考慮して、液体１の温度変化や温度分布の変化を予測し、その予測結果に基づいて像特性調整や基板位置調整のような投影状態の調整を行うようにしてもよい。
【００８４】
また、図９に示すように、マスクステージＭＳＴとは別の位置に、マスクＭのパターン分布を計測するパターン計測装置６０を設けるようにしてもよい。図９に示すように、パターン計測装置６０は、支持部６６に支持されたマスクＭの上方に設けられ、マスクＭに計測光を照射する投光部６１と、マスクＭの下方に設けられ、マスクＭに照射された計測光に基づきマスクＭを透過した光を受光する受光部６２とを備えている。マスクＭは投光部６１及び受光部６２に対してＸ軸方向に相対的に移動しながら投光部６１より計測光を照射する。受光部６２は投光部６１と同期移動しながらマスクＭの透過光を受光することにより、マスクＭのパターンエリアＰＡ全面における計測光の透過光を受光する。ここで、マスクＭと投光部６１及び受光部６２との相対移動は、投光部６１及び受光部６２の位置を固定した状態でマスクＭを支持部６６とともにＸ軸方向に移動する構成でもよいし、マスクＭの位置を固定した状態で投光部６１及び受光部６２をＸ軸方向に同期移動する構成でもよいし、マスクＭと投光部６１及び受光部６２との双方をＸ軸方向に互いに逆向きに移動する構成であってもよい。
【００８５】
受光部６２の計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力されるとともに、制御装置ＣＯＮＴは受光部６２（パターン計測装置６０）の計測結果に基づいてマスクＭのパターン分布を求める。パターン計測装置６０で計測したマスクＭのパターン密度に関する情報は記憶装置ＭＲＹに記憶される。そして、液浸走査露光する際には、この記憶させておいたパターン分布から求めた補正情報に基づいて像特性調整や基板位置調整（投影状態の調整）が行われる。
【００８６】
また、マスクステージＭＳＴに支持されたマスクＭ及び投影光学系ＰＬを介して基板ステージＰＳＴ（投影光学系ＰＬの像面側）に達する露光光ＥＬの照度分布が、マスクＭのパターン（パターン分布）と対応しない場合が考えられる。しかしながら、このような場合でも、上述したように基板ステージＰＳＴ上の光センサ２０で計測された照度分布からマスクのパターン分布を求める代わりに液体の温度分布の変化を直接求め、像特性の調整や基板Ｐの姿勢調整をすることにより、パターンを基板Ｐに良好に転写できる。
【００８７】
また、本実施形態では、光センサ２０として非走査方向に複数の受光面を有するものを用いたが、小さな受光面を有する光センサ２０を基板ステージＰＳＴによってＸ軸方向又はＹ軸方向又はその両方に動かして、露光光ＥＬの照度分布を求めるようにしてもよい。
【００８８】
第２実施形態
次に、図１０を参照しながら本発明の露光装置の第２実施形態について説明する。本実施形態においては、マスクＭのパターン分布（投影領域ＡＲ１に入射する露光光ＥＬの分布）によって、液浸領域ＡＲ２の液体１に温度分布が生じないように、即ち、液体１の温度分布を均一化するように調整することで投影状態を調整する。特に、走査方向（Ｘ軸方向）と直交する方向であるＹ軸方向における温度分布を均一化するように調整する。また、本実施形態では、液体供給機構以外は第１実施形態と同様な構成を有している。ここで、以下の説明において上述した第１実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【００８９】
図１０において、液体供給機構５０は、第１液体供給部５１と第２液体供給部５２とを備えている。第１液体供給部５１には、複数の供給管５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅ、５１ｆの一端部が接続されており、その他端部には、基板Ｐに近接して、非走査方向（Ｙ軸方向）に沿って配置された複数の供給口５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ、５３ｅ、５３ｆが設けられている。同様に、第２液体供給部５２には、複数の供給管５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ、５２ｅ、５２ｆの一端部が接続されており、その他端部には、基板Ｐに近接して、非走査方向（Ｙ軸方向）に沿って配置された複数の供給口５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ、５４ｅ、５４ｆが設けられている。液体供給機構５０の供給口５３ａ〜５３ｆ、５４ａ〜５４ｆは、投影領域ＡＲ１（の中心）に対して複数の方向に且つ異なる距離を隔てて設けられている。本実施形態における供給口５３ａ〜５３ｆ、５４ａ〜５４ｆはそれぞれＹ軸方向に並んで配置されており、Ｙ軸方向に離れた複数の位置からそれぞれ液体１を供給する。
【００９０】
また、第１及び第２液体供給部５１、５２は、各供給管５１ａ〜５１ｆ、５２ａ〜５２ｆに接続された複数の温度調整機構を備えており、各供給口５３ａ〜５３ｆ、５４ａ〜５４ｆからそれぞれ異なる温度の液体１を基板Ｐ上に供給可能となっている。即ち、本実施形態における液浸領域ＡＲ２を形成するために基板Ｐ上に液体１を供給する液体供給機構５０は、複数の位置からそれぞれ異なる温度の液体１を供給可能であり、液体１の供給は複数の位置で行われ、液体供給位置、即ち、供給口５３ａ〜５３ｆ、５４ａ〜５４ｆのそれぞれの位置に応じて、液体１の温度を異ならせることができる。供給口５３ａ〜５３ｆ、５４ａ〜５４ｆは、それぞれ走査方向であるＸ軸方向に垂直な方向であるＹ軸方向に離れた複数の位置から、それぞれ異なる温度の液体１を供給可能である。
【００９１】
また、本実施形態においては、液体１の供給は第１液体供給部５１と第２液体供給部５２との両方で同時に行わずに、基板Ｐの走査方向に応じて切り換えて使用される。即ち、基板Ｐを＋Ｘ方向に移動しながら走査露光を行う場合には、第１液体供給部５１を動作させ、供給口５３ａ〜５３ｆからの液体の供給を行い、基板Ｐを−Ｘ方向に移動しながら走査露光を行う場合には、第２液体供給部５２を動作させ、供給口５４ａ〜５４ｆから液体１の供給を行う。
【００９２】
液体供給機構５０の動作は、制御装置ＣＯＮＴによって制御される。記憶装置ＭＲＹは、予めマスクＭのパターン分布情報を記憶している。先に説明したように、マスクＭのパターン分布によって、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の液体１に入射する露光光ＥＬの分布も変化する。本実施形態においては、制御装置ＣＯＮＴは、露光光ＥＬの分布に拘わらずに液体１の温度分布が均一化されるように、マスクＭのパターン分布情報に基づいて、液体供給機構５０の各供給口５３ａ〜５３ｆ（または５４ａ〜５４ｆ）から供給される液体の温度を制御する。
【００９３】
例えば、基板Ｐを＋Ｘ方向に移動しながら基板Ｐ上のショット領域ＳＡを走査露光する場合には、マスクＭのパターン分布（液体１に入射する露光光ＥＬの分布）を考慮して、供給口５３ｄ、５３ｅ、５３ｆからチャンバ内温度と略同じ２３℃の液体１を供給し、供給口５３ａ、５３ｂ、５３ｃから供給口５３ｄ、５３ｅ、５３ｆから供給される液体よりも低い温度の液体を供給する。これにより、入射する露光光ＥＬの分布（照度分布）に偏りがある場合（例えば、図８（ａ）参照）でも、露光光ＥＬが通過する液体１の温度分布を均一化することで投影状態を調整することができるので、マスクＭのパターンの像を精度良く基板Ｐ上に投影することができる。
【００９４】
次に、図１０を参照しながら液浸領域における液体の温度を均一化して投影状態を調整する方法について説明する。まず、液浸露光を行う前に、図４を参照して説明したように、予め液体１に入射する露光光ＥＬの分布を求め（ステップＳ１）、さらにマスクＭのパターン分布（ステップＳ２）及び液体１の温度分布を求めておく（ステップＳ３）。この場合、ステップＳ３では、特に走査方向（Ｘ軸方向）と交差する方向であるＹ軸方向（非走査方向）における液体１の温度分布情報を求める。そして、制御装置ＣＯＮＴは、求めた液体温度分布情報に基づいて、各供給口５３ａ〜５３ｆから供給する液体の温度をそれぞれ調整する。これにより、液浸領域ＡＲ２を形成する液体１の、特にＹ軸方向における温度を均一化するとともに、液体の温度分布に起因するパターン像の劣化を防止できる。
【００９５】
なお、本実施形態においては、基板Ｐ上に供給する液体１の温度を調整して、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の液体１の温度を均一化するようにしているが、露光光の入射が少ない部分に非露光光（レジストを感光しない赤外線等）を入射してその部分の液体を加熱することで、液浸領域ＡＲ２の液体１の温度分布を均一化するようにしてもよい。
【００９６】
なお、本実施形態において、マスクＭのパターン分布に応じて基板上に投影される像の調整（投影状態の調整）を行う際、本実施形態における調整方法と、第１実施形態における調整方法とを組み合わせても構わない。例えば、図８を参照して説明した像面位置変化の０次成分に関しては、基板ステージＰＳＴを使って基板Ｐ表面の位置を調整することにより補正する。また、像面位置変化の１次成分に関しては、結像特性制御装置３等を用いて投影光学系ＰＬの像特性を調整することにより補正する。さらに、像面位置変化の高次成分については、複数の供給口５３ａ〜５３ｆからそれぞれ供給される液体の温度を調整することにより補正する。
【００９７】
また、本実施形態では、各供給口５３ａ〜５３ｆから供給される液体１の温度を互いに変更することにより、液浸領域ＡＲ２の非走査方向における液体温度分布を均一化する構成としたが、例えば、各供給口５３ａ〜５３ｆからそれぞれ単位時間当たりに供給する液体の供給量を変更することによって、液浸領域ＡＲ２の非走査方向における液体温度分布を均一化することもできる。この場合、単位時間当たりの液体の供給量が多い箇所ほど液体の温度上昇が抑制され、反対に、単位時間当たりの液体の供給量が少ない箇所ほど液体の温度上昇が促進される。なお、各供給口５３ａ〜５３ｆから供給される液体の供給量に応じて、液浸領域ＡＲ２を形成する液体１が基板Ｐに与える圧力が変化し、基板Ｐの表面とパターン像の結像面との位置合わせに誤差が生じる場合には、各供給口５３ａ〜５３ｆから供給される液体の供給量に応じて基板Ｐの表面とパターン像の結像面と位置関係を補正してもよい。
【００９８】
また、本実施形態では、各供給口５３ａ〜５３ｆから供給される液体１の温度を互いに変更することにより、液浸領域ＡＲ２の非走査方向における液体温度分布を均一化するようにしているが、パターン像の投影状態を所望の状態に調整するために、液浸領域ＡＲ２の非走査方向における液体温度分布が不均一になるように各供給口５３ａ〜５３ｆから供給される液体１の温度を互いに調整することもできる。
【００９９】
また、本実施形態では、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１に対してＸ軸方向（走査方向）の片側から液体１の供給を行う構成としたが、投影領域ＡＲ１に関してＸ軸方向（走査方向）の両側から液体１の供給を行うようにしてもよい。また、更にＹ軸方向（非走査方向）の片側または両側に液体供給口を設け、Ｘ軸及びＹ軸方向から液体１を供給するようにしてもよい。さらに、これらの液体供給口を複数設け、各供給口から異なる温度の液体をそれぞれ供給するようにしてもよい。
【０１００】
第３実施形態
次に、本発明の露光装置ＥＸの第３実施形態について、図１１を用いて説明する。本実施形態では、液体供給機構及び液体回収機構を以下のように変更した。図１１において、露光装置ＥＸは、Ｘ軸方向に垂直な方向であるＺ軸方向に２つ並べて設けられた供給管７１、７２（供給口７１Ａ、７２Ａ）を有する液体供給機構１０と、供給管７１、７２に対向するようにＺ軸方向に２つ並べて設けられた回収管７３、７４（回収口７３Ａ、７４Ａ）を有する液体回収機構３０とを備えている。液体供給機構１０は、各供給口７１Ａ、７２Ａからそれぞれ温度の異なる液体を供給可能である。これにより、液浸領域ＡＲ２において、互いに温度の異なる２つの液体層ＬＱ１、ＬＱ２を形成することができる。
【０１０１】
上記のような方法で液体を供給することで、例えば、投影光学系ＰＬの先端部の光学素子２に接触する上層の液体層ＬＱ１を形成するための液体１を常時略同じ温度で供給し、露光光ＥＬが照射されて温度上昇しやすい基板Ｐ表面に接触する下層の液体層ＬＱ２の液体１の温度を、マスクＭのパターン分布（入射される露光光の分布）に応じて変更しつつ供給することができる。上層の液体層ＬＱ１を形成するための液体１を常時略一定の温度に調整することにより、基板Ｐから発する熱による熱変化が投影光学系ＰＬの先端部の光学素子２に伝達することを抑制できる。また、下層の液体層ＬＱ２を形成するために供給する液体を、上層の液体層ＬＱ１を形成するために供給する液体より温度を低くするようにしてもよい。もちろん、上層の液体層ＬＱ１を形成する液体１の温度をマスクＭのパターン分布（入射される露光光の分布）に応じて変更するようにしてもよい。
また、各供給口７１Ａ、７２Ａから供給される液体の温度は、上層の液体層ＬＱ１の液体の温度と下層の液体層ＬＱ２の液体の温度とがほぼ同一になるようにを調整してもよいし、温度差が生じるように調整してもよい。
【０１０２】
なお、本実施形態において、供給管及び回収管はＺ軸方向にそれぞれ２つ設けられているが、３つ以上の任意の数の供給管及び回収管を、それぞれＺ軸方向に並べて配置してもよい。これにより、液体供給機構１０は、Ｚ軸方向に離れた複数の位置からそれぞれ異なる温度の液体１を供給可能である。
【０１０３】
また図１１においては、Ｘ軸方向に離れた供給管７１、７２と回収管７３、７４の一組のみを示しているが、供給管と回収管の複数組をＹ軸方向に並べて配置してもよい。
また、本実施形態おいても、各供給口７１Ａ、７２Ａからそれぞれ単位時間当たりに供給する液体の供給量を異ならせることができる。この場合、液体層ＬＱ１の液体と液体層ＬＱ２の液体との温度が同一となるように、あるいは所望の温度差が生じるように供給口７１Ａと供給口７１Ｂの供給量を異ならせることができる。また、液体層ＬＱ１の液体の流れと液体層ＬＱ２の液体の流れとがほぼ同一の速度となるように、あるいは所望の速度差が生じるように供給口７１Ａと供給口７１Ｂの供給量を異ならせることもできる。
【０１０４】
第４実施形態
次に、本発明の露光装置ＥＸの第４実施形態について、図１２を用いて説明する。本実施形態では、以下のような液体の温度計測器（センサ）を設けるとともに、第１及び第２液体供給部を液体回収機構として用いる構成とした。図１２に示すように、露光装置ＥＸは、液体の温度を計測するためにＹ軸方向に離れた複数のセンサ素子８１ａ〜８１ｆを有する温度センサ８１、及びセンサ素子８２ａ〜８２ｆを有する温度センサ８２を備えている。センサ素子８１ａ〜８１ｆはそれぞれ供給管５１ａ〜５１ｆに設けられている。また、センサ素子８２ａ〜８２ｆはそれぞれ供給管５２ａ〜５２ｆに設けられている。
【０１０５】
本実施形態の第１液体供給部５１、第２液体供給部５２は、それぞれ基板Ｐ上の液体１を回収する液体回収機構として機能する。即ち、第１及び第２液体供給部５１、５２は、供給口及び供給管を介して基板Ｐ上の液体１を吸引及び回収することができる。例えば、第１液体供給部５１が基板Ｐ上に液体１を供給している間、第２液体供給部５２は液体回収機構として機能し、基板Ｐ上の液体１を回収する。回収された液体１は、供給管（回収管）５２ａ〜５２ｆを通過する際、センサ素子８２ａ〜８２ｆで温度が計測される。つまり、液体回収機構として機能する第２液体供給部５２において、Ｙ軸方向に離れた複数の位置に設けられた回収口（供給口）５４ａ〜５４ｅによって基板Ｐ上の液体１を回収するとともに、複数のセンサ素子８２ａ〜８２ｆによって複数の位置で回収された液体１の温度をそれぞれ計測することができる。同様に、第２液体供給部５２が基板Ｐ上に液体１を供給している間、第１液体供給部５１は液体回収機構として機能し、基板Ｐ上の液体１を回収する。回収された液体１は、供給管（回収管）５１ａ〜５１ｆを流通する際、センサ素子８１ａ〜８１ｆにより温度が計測される。
【０１０６】
次に、図１２に示した露光装置ＥＸを用いた液浸露光の手順を、図１３に示したフローチャート図を参照しながら説明する。まず、マスクＭをマスクステージＭＳＴ上にロードするとともに、基板Ｐを基板ステージＰＳＴ上にロードする。次いで、制御装置ＣＯＮＴは液体供給機構５０及び液体回収機構３０をそれぞれ駆動して、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に液浸領域ＡＲ２を形成する。次いで、マスクＭを露光光ＥＬで照明し、基板Ｐに対してテスト露光を行う（ステップＳＢ１）。液浸領域ＡＲ２の液体１は、露光光ＥＬによりＹ軸方向を長手方向とするスリット状の投影領域ＡＲ１に応じた領域のみ照射されるので、主にＹ軸方向に温度分布が生じることになる。ここで、基板Ｐとして、デバイス製造用基板とは別のテスト用基板を用いてもよい。
【０１０７】
例えば、基板Ｐを−Ｘ方向に移動しつつ液浸露光するために、第２液体供給部５２によって液体が供給されている場合、第１液体供給部５１が液体回収機構として機能する。そのため、基板Ｐ上の液体１は回収管（供給管）５１ａ〜５１ｆを介して回収される。回収管５１ａ〜５１ｆをそれぞれ流通する液体の温度は、各センサ素子８１ａ〜８１ｆによって計測される。各センサ素子８１ａ〜８１ｆの温度の計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴは、Ｙ軸方向に並んだ複数のセンサ素子８１ａ〜１８ｆのそれぞれの検出結果に基づいて、液体１のＹ軸方向における温度分布を求める（ステップＳＢ２）。ここで、液体回収機構として機能する第１液体供給部５１は、液体温度を計測可能な量の液体を回収するような構成とすることができる。
【０１０８】
制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳＢ２で求めた液体温度分布に基づいて、投影光学系ＰＬと液体１とを介して基板Ｐ上に所望のパターン像が投影されるように、つまり、液浸領域ＡＲ２の液体１のＹ軸方向における温度が均一になるように、第２液体供給部５２に接続する各供給口５４ａ〜５４ｆから供給する液体の温度についての補正量を求める（ステップＳＢ３）。
【０１０９】
次いで、制御装置ＣＯＮＴは、求めた液体温度の補正量に基づいて、各供給口５４ａ〜５４ｆから基板Ｐ上に供給する液体１の温度を調整しつつ、実際のデバイス製造のための液浸露光（以下、本露光という）を行う（ステップＳＢ４）。なお、本露光の際には、第１液体供給部５１は、液体回収部として機能しない（機能が解除される）。
【０１１０】
一方、基板Ｐを＋Ｘ方向に移動しながら露光する際には、第２液体供給部５２が液体回収機構として機能し、上述した手順と同様の手順でテスト露光及び本露光が行われる。
【０１１１】
なお、本実施の形態では、投影状態の調整方法として、液体１の温度分布を求めた後（ステップＳＢ２）、所望のパターン像が基板Ｐ上に投影されるように、供給する液体１の温度を調整したが、上述したように、液体１の単位時間当たりの供給量の調整、基板Ｐの位置及び姿勢の調整、投影光学系ＰＬの像特性の調整等を行っても構わない。また、これら各種調整を組み合わせて行っても構わない。
【０１１２】
また、本実施形態においては、複数のセンサ素子８１ａ〜１８ｆのそれぞれの検出結果に基づいて液浸領域ＡＲ２の液体１の温度が均一になるように各供給口から供給される液体温度を調整しているが、テスト露光によって基板Ｐ上に形成されたパターンの解析を行った後に、各供給口から供給される液体温度の補正量を決定してもよい。この場合、液浸領域ＡＲ２の液体１の温度が不均一となるように、各供給口から供給される液体温度を調整してもよい
【０１１３】
第５実施形態
次に、本発明の露光装置ＥＸの第５実施形態について、図１４を用いて説明する。本実施形態では、ダミー基板を用いて液体の温度分布を求める構成とした。図１４に示すように、ダミー基板ＤＰの表面に複数の温度センサ９０が設けられている。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可動部材である基板ステージＰＳＴに配置可能（保持可能）となっている。ダミー基板ＤＰは、基板ステージＰＳＴに対して脱着可能である。即ち、ダミー基板ＤＰ上の温度センサ９０も基板ステージＰＳＴに対して脱着可能となる。
【０１１４】
温度センサ９０は、ダミー基板ＤＰの表面に設けられた複数のセンサ素子９１を有している。センサ素子９１は、例えば熱電対により構成されている。
【０１１５】
ダミー基板ＤＰ上には、ショット領域ＳＡ（図６参照）に応じた複数のセンサ配置領域ＳＣが設定されている。このセンサ配置領域ＳＣは、それぞれデバイスパターンが露光されるショット領域ＳＡの大きさ（形状）及び配置と略同じに設定されている。本実施形態ではＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ３箇所ずつ（３×３）、合計９箇所のセンサ配置領域ＳＣが略マトリクス状に設定されている。
【０１１６】
センサ素子９１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９１は、１箇所のセンサ配置領域ＳＣに、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ５個ずつ（５×５）、合計２５個設けられている。即ち、ダミー基板ＤＰ上の温度センサ９０は、少なくとも基板Ｐ（ダミー基板ＤＰ）の非走査方向（Ｙ軸方向）に離れた複数のセンサ素子９１を有している。
【０１１７】
温度センサ９０のセンサ素子９１の検出部（プローブ）は、ダミー基板ＤＰの表面に露出しており、液浸領域ＡＲ２の液体１の温度を検出することができる。この温度センサ９０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、液浸領域ＡＲ２の液体１の温度を計測する温度センサ９０を投影光学系ＰＬの像面付近に移動可能に配置することができる。
【０１１８】
また、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１を含むショット領域ＳＡに配置されるセンサ素子９１は、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１及びその近傍に配置されることになる。センサ素子９１が投影領域ＡＲ１に関して非走査方向（Ｙ軸方向）に複数配置されていることにより、投影領域ＡＲ１の少なくとも非走査方向（Ｙ軸方向）における温度分布を計測することができる。
【０１１９】
また、各センサ配置領域ＳＣには、センサ素子９１（温度センサ９０）の温度検出信号を制御装置ＣＯＮＴに送る信号伝達線（ケーブル）９３が接続されている。信号伝達線の一端部は、各センサ配置領域ＳＣのセンサ素子９１（温度センサ９０）に接続され、他端部は、ダミー基板ＤＰ外部（基板ステージＰＳＴ外部）の制御装置ＣＯＮＴに接続されている。信号伝達線９３は、ダミー基板ＤＰに埋設されており、ダミー基板ＤＰの端部から出た信号伝達線９３が制御装置ＣＯＮＴに接続されている。
【０１２０】
また、ダミー基板ＤＰの表面に設けられた各センサ配置領域ＳＣは、互いに異なる光反射率を有するような表面処理されている。具体的には、各センサ配置領域ＳＣのそれぞれに対して互いに異なる光反射率を有する材料膜がコーティングされている。これにより、各センサ配置領域ＳＣに配置されたセンサ素子９１（温度センサ９０）は、投影光学系ＰＬ及び液体１を介して露光光ＥＬが照射された際、互いに異なる光反射条件の下で、液体１の温度を計測することができる。
【０１２１】
また、ダミー基板ＤＰ上には、各センサ配置領域ＳＣ毎にセンサ配置領域ＳＣを所定位置に対して位置合わせするためのアライメントマーク９４が設けられている。アライメントマーク９４は、不図示のアライメント系によって検出される。アライメント系はアライメントマーク９４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９０（センサ素子９１）に対する投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１の位置情報を求める。次いで、アライメントマーク９４を用いて、各センサ配置領域ＳＣのセンサ素子９１と投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１とを位置合わせする。具体的には、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１内にセンサ配置領域ＳＣにおいてマトリクス状に配置されたセンサ素子９１のうちの非走査方向（Ｙ軸方向）に並んだセンサ素子９１が配置されるように、即ち、複数のセンサ素子９１のＹ軸方向の並び方向と投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１の長手方向とが一致するように、位置合わせ処理が行われる。
【０１２２】
次に、図１４に示した温度センサ９０で液浸領域ＡＲ２の液体１の温度を計測する手順について説明する。デバイス製造のための液浸露光処理を行う前に、まず、マスクＭをマスクステージＭＳＴにロードするとともに、上述した温度センサ９０を備えたダミー基板ＤＰを基板ステージＰＳＴにロードする。次いで、制御装置ＣＯＮＴは、上述したアライメントマーク９４の位置を検出し、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１とセンサ配置領域ＳＣの温度センサ９０との位置関係を求め、投影領域ＡＲ１の長手方向（Ｙ軸方向）とセンサ素子９１のＹ軸方向に関する並び方向とを一致させる。次いで、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構５０及び液体回収機構３０をそれぞれ駆動して投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に液浸領域ＡＲ２を形成するとともに、マスクＭを露光光ＥＬで照明する。マスクＭ及び投影光学系ＰＬを通過した露光光ＥＬが液体１に照射されることにより、液体１にその露光光ＥＬの照度分布に起因する温度分布が生じる。制御装置ＣＯＮＴは、デバイス製造の際の動作と同様に、マスクＭを支持したマスクステージＭＳＴと、ダミー基板ＤＰを支持した基板ステージＰＳＴとをＸ軸方向に走査移動しつつ、基板ステージＰＳＴ上に配置された温度センサ９０を用いて液浸領域ＡＲ２の液体１の温度分布を計測する。ショット領域ＳＡ（投影領域ＡＲ１）のＹ軸方向の温度分布、ひいてはマスクＭのＹ軸方向のパターン分布は、Ｙ軸方向に並んだ各センサ素子９１の検出結果に基づいて計測される。一方、ショット領域ＳＡのＸ軸方向の温度分布、ひいてはマスクＭのＸ軸方向のパターン分布は、投影領域ＡＲ１に対してＸ軸方向に走査移動するセンサ配置領域ＳＣにＸ軸方向に設けられた複数のセンサ素子９１の各検出結果に基づいて計測される。これにより、１つのショット領域ＳＡに対するＸＹ方向における液体１の温度分布を計測することができる。
【０１２３】
このとき、制御装置ＣＯＮＴは、ダミー基板ＤＰ上に複数設定された各センサ配置領域ＳＣについて温度分布計測を行う。センサ配置領域ＳＣは光反射率がそれぞれ異なるように設定されているため、例えば、デバイス製造時に光反射率（具体的にはフォトレジストの種類）が異なる基板Ｐを使用する際、各基板Ｐに応じた光反射条件における液体温度分布情報を計測することができる。
【０１２４】
制御装置ＣＯＮＴは、ダミー基板ＤＰ上に設けられた温度センサ９０を用いて計測された液体１の温度情報（温度分布情報）に基づいて、投影光学系ＰＬと液体１とを介して基板Ｐ上に所望のパターン像が投影されるように、上述したような各種の動作を実行することができる。例えば、結像特性制御装置３の駆動を補正する補正量を求めたり、走査露光時における基板ステージＰＳＴの移動（姿勢）を補正する補正量を求める。また、上記の第２実施形態のように、液浸領域ＡＲ２の液体１の温度が均一になるように、各供給口５４ａ〜５４ｆ（５３ａ〜５３ｆ）（図１０参照）から供給する液体の温度を補正する補正量を求める。これらの求めた補正量は、記憶装置ＭＲＹに記憶される。
【０１２５】
制御装置ＣＯＮＴが上記補正量を求める処理をしている間、ダミー基板ＤＰが基板ステージＰＳＴからアンロードされるとともに、デバイス製造用の基板Ｐが基板ステージＰＳＴにロードされる。次いで、制御装置ＣＯＮＴは、求めた補正量に基づいて、液浸領域ＡＲ２を形成するために供給する液体１の温度を調整したり、投影光学系ＰＬの像特性を調整したり、あるいは基板ステージＰＳＴの移動（姿勢）を調整することにより、投影光学系ＰＬと液体１との介して形成される像面と基板Ｐ表目のとの位置関係を調整しつつ、基板Ｐに対して液浸走査露光を行う。
【０１２６】
図１５は、温度センサ９０を備えるダミー基板ＤＰの別実施例である。図１５において、ダミー基板ＤＰ上に温度センサ９０の温度検出信号を記憶する記憶素子９５が設けられている。具体的には、記憶素子９５はダミー基板ＤＰに埋設されている。
【０１２７】
図１５に示したダミー基板ＤＰを用いて液浸領域ＡＲ２の液体１の温度を検出する場合、ダミー基板ＤＰが基板ステージＰＳＴに保持された状態で液浸領域ＡＲ２の液体１の温度が検出され、その検出結果は記憶素子９５に記憶される。次いで、このテスト露光を行った後、ダミー基板ＤＰを基板ステージＰＳＴからアンロードし、記憶素子９５に記憶されている温度検出結果を抽出する（読み出す）。制御装置ＣＯＮＴは、デバイス製造のための液浸露光処理を行う際に、抽出した液体の温度情報に基づいて、上記実施形態と同様に、投影光学系ＰＬの像特性を調整するための補正量を求めたり、あるいは液浸領域ＡＲ２を形成する液体１の温度を調整するための補正量を求める。ダミー基板ＤＰに対して記憶素子９５を脱着可能に設けておき、液体１の温度を検出後、この記憶素子９５をダミー基板ＤＰから取り外して、記憶素子９５に記憶されている液体温度の検出結果を抽出するようにしてもよい。
【０１２８】
以上説明したように、移動可能な基板ステージＰＳＴ上に温度センサ９０を設けた基板を配置することにより、露光光ＥＬに対して走査移動しながら液体温度計測ができるので、デバイス製造のためのショット領域ＳＡに応じた液浸領域ＡＲ２の液体温度分布を計測することができる。また、デバイス製造用の基板Ｐと略同一形状のダミー基板ＤＰに温度センサ９０を設けたことにより、投影光学系ＰＬとダミー基板ＤＰとの間に液浸領域ＡＲ２を良好に形成した状態で、即ち、デバイス製造時の液浸露光条件と略同一の条件で温度計測することができる。さらに、この計測結果に基づいて、液浸露光時における液体１の温度調整を精度良く行うことができる。
【０１２９】
また、液浸領域ＡＲ２の温度分布は、上述したように、主に露光光ＥＬの照射に起因して生じるが、例えば、露光装置周囲（液浸領域周囲）の温度環境によっても生じることも考えられる。この場合、本実施形態のように、温度センサ９０で液体温度を直接計測することにより、露光装置周囲の温度環境が変動しても液浸領域ＡＲ２の液体温度分布を精度良く計測することができる。
【０１３０】
なお、本実施形態において、液浸領域ＡＲ２の液体１の温度を検出する温度センサ９０は、基板ステージＰＳＴに対して脱着可能なダミー基板ＤＰ上に設けたが、直接、基板ステージＰＳＴの所定の位置に設けてもよい。また、基板ステージＰＳＴの所定の位置に対して脱着可能に設けてもよい。あるいは、基板ステージＰＳＴ上の所定の領域内において、この温度センサ９０を移動可能に設けてもよい。あるいは、投影光学系ＰＬの先端部の光学素子２近傍に、液浸領域ＡＲ２の液体温度を検出する温度センサを設けてもよい。
【０１３１】
また、上述の各実施形態においては、主に投影状態を調整するために、各供給口から供給される液体の温度を調整しているが、他の目的のために各供給口から供給される液体の温度を調整しても構わない。例えば、基板Ｐの所望の温度分布となるように各供給口から供給される液体の温度を調整するようにしてもよい。
【０１３２】
上述したように、上記実施形態における液体１は純水を用いた。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。
【０１３３】
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は略１．４４程度と言われており、露光光ＥＬの光源としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を用いた場合、基板Ｐ上では１／ｎ、即ち、約１３４ｎｍ程度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、即ち、約１．４４倍程度に拡大されるため、空気中で使用する場合と同程度の焦点深度が確保できればよい場合には、投影光学系ＰＬの開口数をより増加させることができ、この点でも解像度が向上する。
【０１３４】
本実施形態では、投影光学系ＰＬの先端に光学素子２が取り付けられており、このレンズにより投影光学系ＰＬの光学特性、例えば収差（球面収差、コマ収差等）の調整を行うことができる。なお、投影光学系ＰＬの先端に取り付ける光学素子としては、投影光学系ＰＬの光学特性の調整に用いる光学プレートであってもよい。あるいは露光光ＥＬを透過可能な平行平面板であってもよい。液体１と接触する光学素子を、レンズより安価な平行平面板とすることにより、露光装置ＥＸの運搬、組立、調整時等において投影光学系ＰＬの透過率、基板Ｐ上での露光光ＥＬの照度、及び照度分布の均一性を低下させる物質（例えばシリコン系有機物等）がその平行平面板に付着しても、液体１を供給する直前にその平行平面板を交換するだけでよく、液体１と接触する光学素子をレンズとする場合に比べてその交換コストが低くなるという利点がある。即ち、露光光ＥＬの照射によりレジストから発生する飛散粒子、または液体１中の不純物の付着などに起因して液体１に接触する光学素子の表面が汚れるため、その光学素子を定期的に交換する必要があるが、この光学素子を安価な平行平面板とすることにより、レンズに比べて交換部品のコストが低く、且つ交換に要する時間を短くすることができ、メンテナンスコスト（ランニングコスト）の上昇やスループットの低下を抑えることができる。
【０１３５】
なお、液体１の流れによって生じる投影光学系ＰＬの先端の光学素子と基板Ｐとの間の圧力が大きい場合には、その光学素子を交換可能とするのではなく、その圧力によって光学素子が動かないように堅固に固定してもよい。
【０１３６】
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１で満たされている構成であるが、例えば基板Ｐの表面に平行平面板からなるカバーガラスを取り付けた状態で液体１を満たす構成であってもよい。
【０１３７】
なお、本実施形態の液体１は水であるが、水以外の液体であってもよい、例えば、露光光ＥＬの光源がＦ２レーザである場合、このＦ２レーザ光は水を透過しないので、液体１としてはＦ２レーザ光を透過可能な例えばフッ素系オイル等のフッ素系流体であってもよい。また、液体１としては、その他にも、露光光ＥＬに対する透過性があってできるだけ屈折率が高く、投影光学系ＰＬや基板Ｐ表面に塗布されているフォトレジストに対して安定なもの（例えばセダー油）を用いることも可能である。この場合も、用いる液体１の極性に応じて表面処理が行われる。
【０１３８】
なお、上記各実施形態の基板Ｐとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。
【０１３９】
露光装置ＥＸとしては、マスクＭと基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを一括露光し、基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。また、本発明は基板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するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。
【０１４０】
また、本発明は、ツインステージ型の露光装置にも適用できる。ツインステージ型の露光装置の構造及び露光動作は、例えば特開平１０−１６３０９９号及び特開平１０−２１４７８３号（対応米国特許６，３４１，００７、６，４００，４４１、６，５４９，２６９及び６，５９０,６３４）、特表２０００−５０５９５８号（対応米国特許５，９６９，４４１）あるいは米国特許６，２０８，４０７に開示されており、本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、それらの開示を援用して本文の記載の一部とする。
【０１４１】
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等にも広く適用できる。
【０１４２】
基板ステージＰＳＴやマスクステージＭＳＴにリニアモータを用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ステージＰＳＴ、ＭＳＴは、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。ステージにリニアモータを用いた例は、米国特許５，６２３，８５３及び５，５２８，１１８に開示されており、それらの開示を、本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、本文の記載の一部として援用する。
【０１４３】
各ステージＰＳＴ、ＭＳＴの駆動機構としては、二次元に磁石を配置した磁石ユニットと、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電磁力により各ステージＰＳＴ、ＭＳＴを駆動する平面モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一方をステージＰＳＴ、ＭＳＴに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットとの他方をステージＰＳＴ、ＭＳＴの移動面側に設ければよい。
【０１４４】
基板ステージＰＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。この反力の処理方法は、例えば、米国特許５，５２８，１１８（特開平８−１６６４７５号公報）に詳細に開示されており、これらの開示を、本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、本文の記載の一部として援用する。
【０１４５】
マスクステージＭＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。この反力の処理方法は、例えば、米国特許５，８７４，８２０（特開平８−３３０２２４号公報）に詳細に開示されており、本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、本文の記載の一部とする。
【０１４６】
以上のように、本願実施形態の露光装置ＥＸは、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【０１４７】
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図１６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露光処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
【符号の説明】
【０１４８】
１…液体、３…結像特性制御装置（調整手段）、１０…液体供給機構、３０…液体回収機構、５０…液体供給機構（調整手段）、５１…第１液体供給部（調整手段、液体回収機構）、５２…第２液体供給部（調整手段、液体回収機構）、８１ａ〜８１ｆ…温度センサ、８２ａ〜８２ｆ…温度センサ、９０…温度センサ、９１…センサ素子、ＡＲ１…投影領域、ＡＲ２…液浸領域、ＣＯＮＴ…制御装置（調整手段）、ＤＰ…ダミー基板、ＥＸ…露光装置、ＩＡ…照明領域（照射領域）、Ｍ…マスク、ＭＰ…マスクパターン、ＭＳＴ…マスクステージ（調整手段）、Ｐ…基板、ＰＬ…投影光学系、ＰＳＴ…基板ステージ（可動部材、調整手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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