(57)【要約】【課題】液体を介した露光処理及び計測処理を良好に行うことができる露光装置を提供する。【解決手段】露光装置ＥＸは、液体ＬＱを介して基板Ｐ上に露光光ＥＬを照射して、基板Ｐを露光するものであって、基板Ｐを保持する基板ホルダＰＨを有し、この基板ホルダＰＨに基板Ｐを保持して移動可能な基板ステージＰＳＴと、基板ホルダＰＨの温度調整を行う温調システム６０とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を介して基板上に露光光を照射して、前記基板を露光する露光装置において、
前記基板を保持する基板保持部材を有し、該基板保持部材に前記基板を保持して移動可能な基板ステージと、
前記基板保持部材の温度調整を行う温調システムとを備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記温調システムは、前記基板と該基板上の液体との間の熱伝達が低減されるように、前記基板保持部材の温度調整を行うことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記温調システムは、前記液体と前記基板との接触によって前記液体の温度変化が起きないように、前記基板保持部材の温度調整を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の露光装置。
【請求項４】
前記温調システムは、前記液体中に温度分布が生じないように、前記基板保持部材の温度調整を行うことを特徴とする請求項３記載の露光装置。
【請求項５】
前記液体を介して前記基板上に検出光を投射するとともに前記基板からの反射光を前記液体を介して受光することによって前記基板表面の面位置情報を検出する面位置検出装置を備え、
前記温調システムは、前記液体の温度変化に起因する前記面位置検出装置の計測誤差を抑制するために、前記基板保持部材の温度調整を行うことを特徴とする請求項３又は４記載の露光装置。
【請求項６】
前記温調システムは、前記液体と前記基板との接触によって前記基板の温度変化が起きないように、前記基板保持部材の温度調整を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項７】
前記基板上のアライメントマークを液体を介さずに検出するマーク検出系を備え、
前記温調システムは、前記マーク検出系によるマーク検出後に、前記液体と前記基板との接触に起因して前記基板の温度が変化しないように、前記基板保持部材の温度調整を行うことを特徴とする請求項６記載の露光装置。
【請求項８】
前記温調システムは、前記基板上に供給される液体と同一の液体を使って前記基板保持部材の温度調整を行うことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項９】
前記温調システムは、前記基板上に供給される液体の温度に応じて、前記基板保持部材の温度調整を行うことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１０】
前記基板保持部材の温度を計測する温度センサを備えたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１１】
前記温調システムは、前記液体と接触した状態で前記露光光が通過する光学部材の温度調整も行うことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１２】
前記温調システムは、前記液体の温度調整も行うことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１３】
前記温調システムは、前記液体と前記光学部材と前記基板とがほぼ同一温度となるように、前記液体と前記光学部材と前記基板保持部材との温度調整を行うことを特徴とする請求項１２記載の露光装置。
【請求項１４】
前記露光光は、投影光学系と液体とを介して基板上に照射される請求項１〜１３のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１５】
前記投影光学系の像面側に供給された液体の温度を計測する温度センサを備えた請求項１４記載の露光装置。
【請求項１６】
液体を介して基板上に露光光を照射して、前記基板を露光する露光装置において、
前記液体と接触した状態で前記露光光が通過する光学部材の温度調整を行う温調システムを備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項１７】
前記温調システムは、前記液体と前記光学部材との間での熱伝達が低減されるように、前記光学部材の温度調整を行うことを特徴とする請求項１６記載の露光装置。
【請求項１８】
前記温調システムは、前記液体と前記光学部材との接触によって前記液体の温度変化が起きないように、前記光学部材の温度調整を行うことを特徴とする請求項１６又は１７記載の露光装置。
【請求項１９】
前記温調システムは、前記液体中に温度分布が生じないように、前記光学部材の温度調整を行うことを特徴とする請求項１８記載の露光装置。
【請求項２０】
前記光学部材の温度を計測する温度センサを備えたことを特徴とする１６〜１９のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項２１】
前記液体を介して前記基板上に検出光を投射するとともに前記基板からの反射光を前記液体を介して受光することによって前記基板表面の面位置情報を検出する面位置検出装置を備え、
前記温調システムは、前記液体の温度変化に起因する前記面位置検出装置の計測誤差を抑制するために、前記光学部材の温度調整を行うことを特徴とする請求項１６〜２０のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項２２】
前記温調システムは、前記液体と前記光学部材との接触によって前記光学部材の温度変化が起きないように、前記光学部材の温度調整を行うことを特徴とする請求項１６〜２１のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項２３】
前記温調システムは、前記基板上に供給される液体と同一の液体を使って前記光学部材の温度調整を行うことを特徴とする請求項１６〜２２のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項２４】
前記温調システムは、前記基板上に供給される液体の温度に応じて、前記光学部材の温度調整を行うことを特徴とする請求項１６〜２３のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項２５】
前記温調システムは、前記液体の温度調整も行うことを特徴とする請求項１６〜２４のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項２６】
前記露光光は、投影光学系と液体とを介して基板上に照射される請求項１４〜２５のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項２７】
前記投影光学系の像面側に供給された液体の温度を計測する温度センサを備えた請求項２６記載の露光装置。
【請求項２８】
液体を介して基板上に露光光を照射して、前記基板を露光する露光装置において、
前記基板を保持して移動可能であって、前記基板の周囲に平坦部を形成する部材を有する基板ステージと、
前記平坦部を形成する部材の温度調整を行う温調システムとを備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項２９】
前記平坦部は、前記基板ステージに保持された基板の表面とほぼ面一であることを特徴とする請求項２８記載の露光装置。
【請求項３０】
前記平坦部を形成する部材は、前記基板の周囲に配置された計測部材を含むことを特徴とする請求項２８又は２９記載の露光装置。
【請求項３１】
前記温調システムは、前記平坦部を形成する部材の温度変化が起きないように、温度調整を行うことを特徴とする請求項２８〜３０のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項３２】
前記温調システムは、前記平坦部上の液体の温度変化を抑制するために、前記平坦部を形成する部材の温度調整を行うことを特徴とする請求項２８〜３１のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項３３】
液体を介して基板上に露光光を照射して、前記基板を露光する露光装置において、
基板を保持する基板保持部材を有し、該基板保持部材に基板を保持して移動可能な第１基板ステージと、
基板を保持する基板保持部材を有し、該基板保持部材に基板を保持して移動可能な第２基板ステージと、
一方のステージに保持された基板の計測を行う計測ステーションと、
他方のステージに保持された基板の露光を行う露光ステーションと、
前記第１基板ステージと前記第２基板ステージとのそれぞれに設けられ、前記計測ステーションで前記基板保持部材の温度調整を行う温調システムとを備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項３４】
前記計測ステーションにおける基板の計測は、基板表面の面位置情報の計測を含むことを特徴とする請求項３３記載の露光装置。
【請求項３５】
前記計測ステーションにおける基板の計測は、基板上のアライメントマークの検出を含むことを特徴とする請求項３３又は３４記載の露光装置。
【請求項３６】
前記温調システムは、前記基板の計測を行う前に、前記基板保持部材の温度調整を行うことを特徴とする請求項３３〜３５のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項３７】
前記露光ステーションは、前記基板上に液体を供給するための液体供給機構を備え、
前記温調システムは、前記液体供給機構から供給される液体の温度に応じて、前記基板保持部材の温度調整を行うことを特徴とする請求項３３〜３６のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項３８】
前記計測ステーションにおける基板の計測後に、前記露光ステーションで前記基板上に供給された液体との接触に起因する前記基板の温度変化を抑制するために、前記温調システムは、前記基板保持部材の温度調整を行うことを特徴とする請求項３３〜３７のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項３９】
前記露光光は、投影光学系と液体とを介して基板上に照射される請求項２８〜３８のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項４０】
液体を介して基板上に露光光を照射して、前記基板を露光する露光装置において、
前記液体を供給する液体供給機構と、
前記液体供給機構から供給された液体と接触する物体の温度を計測する温度センサとを備え、
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、供給される液体の温度を調整することを特徴とする露光装置。
【請求項４１】
前記物体は、前記基板を含む請求項４０記載の露光装置。
【請求項４２】
前記基板を保持して移動可能な基板ステージを備え、
前記物体は、前記基板ステージの上面の少なくとも一部を形成する部材を含む請求項４０または４１記載の露光装置。
【請求項４３】
前記基板ステージの上面の少なくとも一部を形成する部材は、前記基板ステージに搭載された計測用の部材を含む請求項４２記載の露光装置。
【請求項４４】
前記物体の温度とほぼ同一になるように、前記温調装置は供給される液体の温度調整を行う請求項４０〜４３のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項４５】
前記基板は、投影光学系と液体とを介して露光光が照射される請求項４０〜４４のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項４６】
前記物体は、前記投影光学系の一部の光学部材を含む請求項４５記載の露光装置。
【請求項４７】
請求項１〜請求項４６のいずれか一項記載の露光装置を用いることを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項４８】
液体を介して基板上に露光光を照射して、前記基板を露光する露光方法において、
前記基板の露光を開始する前に、前記基板の温度を前記液体の温度に基づいて調整することを特徴とする露光方法。
【請求項４９】
前記基板の露光中に前記基板を保持して移動可能な基板ステージに、前記基板をロードする前に、前記基板の温度調整を行うことを特徴とする請求項４８記載の露光方法。
【請求項５０】
前記基板の露光中に前記基板を保持して移動可能な基板ステージに、前記基板をロードした後に、前記基板の温度調整を行うことを特徴とする請求項４８又は４９記載の露光方法。
【請求項５１】
前記基板の露光に使用される液体を、前記基板ステージにロードされた基板上に供給して、前記基板の温度調整を行うことを特徴とする請求項５０記載の露光方法。
【請求項５２】
前記基板ステージ上にロードした基板上のアライメントマークの検出を行う前に、前記基板の温度調整を行うことを特徴とする請求項５１記載の露光方法。
【請求項５３】
前記基板の露光に使われる液体を使って、前記基板の温度調整を行うことを特徴とする請求項４８〜５２のいずれか一項記載の露光方法。
【請求項５４】
前記基板と前記液体とが接触したときの前記液体の温度変化が小さくなるように、前記基板ステージに前記基板をロードする前に、前記基板の温度を調整する請求項４９に記載の露光方法。
【請求項５５】
前記基板ステージに前記基板をロードしたときの前記基板の温度変化が小さくなるように、前記基板ステージに前記基板をロードする前に、前記基板の温度を調整する請求項５４に記載の露光方法。
【請求項５６】
液体を介して基板を露光する方法であって：
前記基板を含む、液体が接触する物体の温度を予定温度に基づいて調整することと：
前記予定温度の液体を介して基板を露光することとを含む露光方法。
【請求項５７】
さらに、前記物体の温度を測定することを含む請求項５６に記載の露光方法。
【請求項５８】
前記測定された物体の温度と予定温度に基づいて前記物体の温度を調整する請求項５７に記載の露光方法。
【請求項５９】
前記予定温度に基づいて液体が接触する物体の温度を調整しながら、前記予定温度の液体を介して基板を露光する請求項５６〜５８のいずれか一項記載の露光方法。
【請求項６０】
液体を介して基板上に露光光を照射して前記基板を露光する露光方法であって：
前記液体を供給することと；
前記供給された液体と接触する物体の温度に基づいて、前記供給される液体の温度を調整することとを含む露光方法。
【請求項６１】
前記露光光は、投影光学系を介して前記基板上に照射され；  
前記物体は、前記基板または前記投影光学系の光学部材の一部である請求項６０に記載の露光方法。
【請求項６２】
さらに、前記基板を基板ステージ上に保持することを含み、前記物体が基板ステージの上面に設けられた部材である請求項６０又は６１記載の露光方法。
【請求項６３】
請求項４８〜請求項６２のいずれか一項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を介して基板上に露光光を照射して基板を露光する露光装置、及びこの露光装置を用いる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、所謂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いほど、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。
【０００３】
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。
【０００４】
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、露光動作時のフォーカスマージンが不足するおそれがある。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て液浸領域を形成し、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】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第９９／４９５０４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、液浸露光装置においては、基板の位置情報等を計測するとき、液体に検出光を照射し、その液体を介した検出光に基づいて計測する構成が考えられる。その場合、温度変化等に起因して液体の屈折率が変化すると、検出光の光路が変動するなどして計測精度が劣化する。同様に、温度変化等に起因して液体の屈折率が変化すると、液体を介した像特性（像の形成状態）が変動するなどして露光精度が劣化する。
【０００７】
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、液体を介した露光処理及び計測処理を良好に行うことができる露光装置、及び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】
【０００８】
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。
【０００９】
本発明の露光装置（ＥＸ）は、液体（ＬＱ）を介して基板（Ｐ）上に露光光（ＥＬ）を照射して、基板（Ｐ）を露光する露光装置において、基板（Ｐ）を保持する基板保持部材（ＰＨ）を有し、該基板保持部材（ＰＨ）に基板（Ｐ）を保持して移動可能な基板ステージ（ＰＳＴ）と、基板保持部材（ＰＨ）の温度調整を行う温調システム（６０）とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、基板を保持する基板保持部材を温調システムを使って温度調整することで、その基板保持部材に保持されている基板を所望の温度に調整することができる。したがって、基板に接触している液体の温度変化が抑えられ、液体を所望の温度状態に維持することができる。それゆえ、例えば液体に検出光を照射し、その液体を介した検出光に基づいて計測処理を行う構成であっても、良好な計測精度を維持することができる。また、所望の温度状態の液体を介して基板上に露光光を照射することができるので、良好な露光精度を維持することができる。
【００１１】
また本発明の露光装置（ＥＸ）は、液体（ＬＱ）を介して基板（Ｐ）上に露光光（ＥＬ）を照射して、基板（Ｐ）を露光する露光装置において、液体（ＬＱ）と接触した状態で露光光（ＥＬ）が通過する光学部材（２、４０１、５０１など）の温度調整を行う温調システム（６０）を備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、液体と接触した状態で露光光が通過する光学部材を温調システムを使って温度調整することで、その光学部材に接触している液体の温度変化が抑えられ、液体を所望の温度状態に維持することができる。したがって、例えば液体を介して基板上に露光光を照射して基板を露光するときの露光精度や、液体及び光学部材を介した露光光に関する計測精度を良好な状態に維持することができる。
【００１３】
ここで、液体と接触した状態で露光光が通過する光学部材としては、例えばパターン像を投影する投影光学系を備えている場合には、投影光学系と基板との間に液体を満たした状態における投影光学系の像面側先端部の光学部材が挙げられる。また、例えばパターン像を投影する投影光学系、及びその投影光学系の像面側に配置される計測用センサを備えている場合には、投影光学系とその像面側に配置された計測用センサとの間に液体を満たした状態における投影光学系の像面側先端部の光学部材及び計測用センサを構成する各種光学部材のうち液体に接触する光学部材（上板）などが挙げられる。
【００１４】
また本発明の露光装置（ＥＸ）は、液体（ＬＱ）を介して基板（Ｐ）上に露光光（ＥＬ）を照射して、基板（Ｐ）を露光する露光装置において、基板（Ｐ）を保持して移動可能であって、基板（Ｐ）の周囲に平坦部（５１、３０１Ａ、４０１Ａ、５０１Ａなど）を形成する部材（５０、３００、４０１、５０１など）を有する基板ステージ（ＰＳＴ）と、平坦部（５１、３０１Ａ、４０１Ａ、５０１Ａなど）を形成する部材（５０、３００、４０１、５０１など）の温度調整を行う温調システム（６０）とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、基板の周囲に平坦部を形成する部材を温調システムを使って温度調整することで、その平坦部に接触している液体の温度変化が抑えられ、液体を所望の温度状態に維持することができる。
【００１６】
ここで、基板の周囲に平坦部を形成する部材としては、基板ステージの上面のうち少なくとも一部の上面を形成する部材であって、例えば基板を囲むように設けられた部材や、マスクや基板をアライメントするときに使われる基準部材の上面、あるいは投影光学系の像面側に配置された計測用センサのうち液体に接触する部材（上板）などが挙げられる。
【００１７】
また本発明の露光装置（ＥＸ）は、液体（ＬＱ）を介して基板（Ｐ）上に露光光（ＥＬ）を照射して、基板（Ｐ）を露光する露光装置において、基板（Ｐ）を保持する基板保持部材（ＰＨ１）を有し、該基板保持部材（ＰＨ１）に基板（Ｐ）を保持して移動可能な第１基板ステージ（ＰＳＴ１）と、基板（Ｐ）を保持する基板保持部材（ＰＨ２）を有し、該基板保持部材（ＰＨ２）に基板（Ｐ）を保持して移動可能な第２基板ステージ（ＰＳＴ２）と、一方のステージ（ＰＳＴ１又はＰＳＴ２）に保持された基板（Ｐ）の計測を行う計測ステーション（ＳＴ１）と、他方のステージ（ＰＳＴ２又はＰＳＴ１）に保持された基板（Ｐ）の露光を行う露光ステーション（ＳＴ２）と、第１基板ステージ（ＰＳＴ１）と第２基板ステージ（ＰＳＴ２）とのそれぞれに設けられ、計測ステーション（ＳＴ１）で基板保持部材（ＰＨ１、ＰＨ２）の温度調整を行う温調システム（６０）とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、第１基板ステージ及び第２基板ステージを有する所謂ツインステージ型露光装置において、基板に関する計測処理を行う計測ステーションで基板を保持する基板保持部材を温調システムを使って温度調整することで、その基板保持部材に保持されている基板を所望の温度に調整することができる。
【００１９】
したがって、露光ステーションで基板上に液体が供給された場合にも、基板の温度変化や熱変形が防止され、その基板と接触する液体の温度変化も抑制することができ、良好な露光精度を維持することできる。
【００２０】
また本発明の露光装置（ＥＸ）は、投影光学系（ＰＬ）と液体（ＬＱ）とを介して基板（Ｐ）上に露光光を照射して、基板（Ｐ）を露光する露光装置において、液体（ＬＱ）を供給する液体供給機構（１０）と、液体供給機構（１０）から供給された液体（ＬＱ）と接触する物体（Ｐ，２，５０，３００，４０１，５０１など）の温度を計測する温度センサ（８０，８２，８３，８４）とを備え、液体供給機構（１０）は、温度センサ（８０，８２，８３，８４）の計測結果に基づいて、供給される液体の温度を調整することを特徴とする。
【００２１】
本発明によれば、液体と接触する基板などの物体の温度を測定し、その測定結果に基づいて供給される液体の温度を調整するようにしているので、その物体の温度変化を抑制できるばかりでなく、その物体上に供給される液体の温度変化も抑えられ、液体の温度を所望状態に維持することができる。したがって、良好な計測精度や露光精度を得ることができる。なお、液体と接触する物体の温度計測は、その物体の温度を直接計測する場合だけでなく、液体と接触する物体の温度とほぼ同一温度とみなせる物体の温度、あるいは液体と接触する物体の温度が予測、推定可能な物体の温度を計測する場合も含む。
【００２２】
本発明のデバイス製造方法は、上記記載の露光装置（ＥＸ）を用いることを特徴とする。本発明によれば、液体を介した露光処理及び計測処理を良好に行うことができる露光装置を使って、所望の性能を発揮するデバイスを製造することができる。
【００２３】
本発明の露光方法は、投影光学系（ＰＬ）と液体（ＬＱ）とを介して基板（Ｐ）上に露光光（ＥＬ）を照射して、基板（Ｐ）を露光する露光方法において、基板（Ｐ）の露光を開始する前に、基板（Ｐ）の温度を液体（ＬＱ）の温度に基づいて調整することを特徴とする。
【００２４】
本発明によれば、液体の温度に基づいて基板の温度を調整することで、基板と液体とが接触したとき、液体の温度が所望温度に対して変化したり温度分布が生じることを防止することができる。したがって、例えば基板に接触している液体も所望の温度に維持することができる。したがって、液体に検出光を照射し、その液体を介した検出光に基づいて計測処理を行う構成であっても、良好な計測精度を維持することができる。また、所望の温度状態の液体を介して基板上に露光光を照射することができるので、良好な露光精度を維持することができる。また液体と接触したときの基板の温度変化や熱変形も防止することができ、良好な位置合わせ精度や重ね合わせ精度を維持したまま高精度の露光が可能となる。
【００２５】
本発明の第７の態様に従えば、液体（ＬＱ）を介して基板（Ｐ）を露光する方法であって：前記基板を含む、液体が接触する物体（Ｐ，２，５０，３００，４０１，５０１など）の温度を予定温度に基づいて調整することと：前記予定温度の液体を介して基板を露光することとを含む露光方法が提供される。
【００２６】
この露光方法では、液浸露光が行われるときの液体の温度（予定温度）に基づいて前記物体の温度が調整されるために、液体が物体と接触することによる液体の温度や屈折率等の結像特性に影響する因子の変動が防止される。それゆえ、液浸露光前の計測精度及び液浸露光の露光精度が保証される。
【００２７】
本発明の第８の態様に従えば、液体（ＬＱ）を介して基板（Ｐ）上に露光光（ＥＬ）を照射して前記基板を露光する露光方法であって：液体（ＬＱ）を供給することと；供給された液体（ＬＱ）と接触する物体（Ｐ，２，５０，３００，４０１，５０１など）の温度に基づいて、供給される液体（ＬＱ）の温度を調整することとを含む露光方法が提供される。
【００２８】
この露光方法によれば、液体と接触する基板などの物体の温度に基づいて供給される液体の温度を調整するようにしているので、その物体の温度変化を抑制して、その物体上に供給される液体の温度を所望状態に維持することができる。
【００２９】
本発明のデバイス製造方法は、上記記載の露光方法を用いることを特徴とする。本発明によれば、液体を介した露光処理及び計測処理を良好に行うことができる露光方法によって、所望の性能を発揮するデバイスを製造することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、液体や液体と接触する物体の温度を所望の状態に維持することができる。したがって、液体を介して露光光を照射したときの露光精度や液体を介して検出光を照射したときの計測精度を良好な状態に維持することができる。したがって、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】
【００３１】
【図１】本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】基板ステージ及び温調システムを示す要部拡大側面図である。
【図３】基板ステージを上方から見た平面図である。
【図４】計測部材を温度調整する温調システムを示す図である。
【図５】露光光が通過する光学素子を温度調整する温調システムを示す図である。
【図６】本発明に係る露光方法の一例を示すフローチャート図である。
【図７】基板ホルダにロードされる前の基板を温度調整する温調システムを示す図である。
【図８】マーク検出系の計測動作を説明するための図である。
【図９】マーク検出系の計測動作を説明するための図である。
【図１０】本発明に係る温調システムの別の実施形態を示す図である。
【図１１】本発明に係る温調システムの別の実施形態を示す図である。
【図１２】本発明に係る温調システムの別の実施形態を示す図である。
【図１３】液体供給機構から供給される液体の温度変化の様子を説明するための模式図である。
【図１４】液体の温度変動を減衰する部材を示す図である。
【図１５】本発明の露光装置の一実施形態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】
【００３２】
以下、本発明の露光装置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。
【００３３】
図１は本発明の露光装置の一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、マスクＭを支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、基板ホルダＰＨに基板Ｐを保持して移動可能な基板ステージ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、基板ホルダＰＨの温度調整を行う温調システム６０と、露光装置ＥＸ全体の動作を統括制御する制御装置ＣＯＮＴとを備えている。
【００３４】
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ＬＱを供給する液体供給機構１０と、基板Ｐ上の液体ＬＱを回収する液体回収機構２０とを備えている。本実施形態において、液体ＬＱには純水が用いられる。露光装置ＥＸは、少なくともマスクＭのパターン像を基板Ｐ上に転写している間、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ＡＲ１を含む基板Ｐ上の少なくとも一部に、投影領域ＡＲ１よりも大きく且つ基板Ｐよりも小さい液浸領域ＡＲ２を局所的に形成する。具体的には、露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの像面側先端部の光学素子２と基板Ｐの表面（露光面）との間に液体ＬＱを満たし、この投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の液体ＬＱ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上に投影することによって、基板Ｐを露光する。
【００３５】
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）における互いに異なる向き（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軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。なお、ここでいう「基板」は半導体ウエハ上に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。
【００３６】
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上の照明領域をスリット状に設定する可変視野絞り等を有している。マスクＭ上の所定の照明領域は照明光学系ＩＬにより均一な照度分布の露光光ＥＬで照明される。照明光学系ＩＬから射出される露光光ＥＬとしては、例えば水銀ランプから射出される輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）や、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）及びＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）などが用いられる。本実施形態では、ＡｒＦエキシマレーザ光が用いられる。上述したように、本実施形態における液体ＬＱは純水であって、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。また、純水は輝線（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。
【００３７】
マスクステージＭＳＴは、マスクＭを保持して移動可能であって、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内で２次元移動可能及びθＺ方向に微小回転可能である。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４０が設けられている。また、移動鏡４０に対向する位置にはレーザ干渉計４１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４１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４１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。
【００３８】
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おり、これら光学素子は鏡筒ＰＫで支持されている。本実施形態において、投影光学系ＰＬは、投影倍率βが例えば１／４、１／５、あるいは１／８の縮小系である。なお、投影光学系ＰＬは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系ＰＬは、反射素子のみを含む反射型の投影光学系であってもよく、屈折素子のみからなる屈折型の投影光学系であってもよいし、屈折素子と反射素子とからなる反射屈折型の投影光学系であってもよい。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ＬＱは光学素子２に接触する。これにより、金属からなる鏡筒ＰＫの腐蝕等が防止されている。
【００３９】
光学素子２は蛍石で形成されている。後述するように、光学素子２の液体接触面２Ａに親水化（親液化）処理が施されて液体ＬＱとの親和性が高められている。蛍石は純水との親和性が高いので、親水化（親液化）処理なしでも、光学素子２の液体接触面２Ａのほぼ全面に液体ＬＱを密着させることができる。よって、光学素子２の液体接触面２Ａに施す親水化（親液化）処理を省略してもよい。また、光学素子２は水との親和性が高い石英であってもよい。
【００４０】
基板ステージＰＳＴは、基板Ｐを基板ホルダＰＨ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とを備えている。ＸＹステージ５３はベース５４上に支持されている。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。Ｚステージ５２は基板ホルダＰＨに保持されている基板ＰをＺ軸方向、及びθＸ、θＹ方向（傾斜方向）に移動可能である。ＸＹステージ５３は基板ホルダＰＨに保持されている基板ＰをＺステージ５２を介してＸＹ方向（投影光学系ＰＬの像面と実質的に平行な方向）に移動可能である。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。
【００４１】
基板ステージＰＳＴ（Ｚステージ５２）上には凹部５５が設けられており、基板ホルダＰＨは凹部５５に配置されている。そして、基板ステージＰＳＴのうち凹部５５以外の上面５１は、基板ホルダＰＨに保持された基板Ｐの表面とほぼ同じ高さ（面一）になるような平坦面（平坦部）となっている。本実施形態では、上面５１を有するプレート部材５０が基板ステージＰＳＴ上に対して交換可能に配置されている。基板Ｐの周囲に基板Ｐ表面とほぼ面一の上面５１を設けたので、基板Ｐのエッジ領域Ｅを液浸露光するときにおいても、投影光学系ＰＬの像面側に液体ＬＱを保持して液浸領域ＡＲ２を良好に形成することができる。ただし、液浸領域ＡＲ２を良好に維持することができるれば、基板Ｐの表面とプレート部材５０の上面５１とに段差があってもよい。例えば、プレート部材５０の上面５１が基板ホルダＰＨに保持された基板Ｐの表面よりも低くてもよい。また、基板Ｐのエッジ部とその基板Ｐの周囲に設けられた平坦面（上面）５１を有するプレート部材５０との間には０．１〜２ｍｍ程度の隙間があるが、液体ＬＱの表面張力によりその隙間に液体ＬＱが流れ込むことはほとんどなく、基板Ｐの周縁近傍を露光する場合にも、プレート部材５０により投影光学系ＰＬの下に液体ＬＱを保持することができる。なお、図１の露光装置においては、後述の移動鏡４２の上部が基板ステージＰＳＴの上面５１よりも高くなっているが、移動鏡４２の上部も基板ステージＰＳＴの上面５１とほぼ同じ高さ（面一）にするほうが望ましい。
【００４２】
基板ステージＰＳＴ（Ｚステージ５２）上には移動鏡４２が設けられている。また、移動鏡４２に対向する位置にはレーザ干渉計４３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４３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４３の計測結果に基づいて、レーザ干渉計４３で規定される２次元座標系内で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、露光装置ＥＸは、基板Ｐ表面の面位置情報を検出するフォーカス検出系３０を有している。フォーカス検出系３０は、投射部３０Ａと受光部３０Ｂとを有し、投射部３０Ａから液体ＬＱを介して基板Ｐ表面（露光面）に斜め方向から検出光を投射するとともに、その基板Ｐからの反射光を液体ＬＱを介して受光部３０Ｂで受光することによって、基板Ｐ表面の面位置情報を検出する。制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス検出系３０の動作を制御するとともに、受光部３０Ｂの受光結果に基づいて、所定基準面（像面）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３０は基板Ｐの傾斜方向の姿勢を求めることもできる。なお、フォーカス検出系３０の構成としては、例えば特開平８−３７１４９号公報に開示されているものを用いることができる。
【００４４】
またフォーカス検出系は、液体ＬＱを介さずに基板Ｐ表面の面情報を検出するものであってもよい。その場合、投影光学系ＰＬから離れた位置で基板Ｐ表面の面情報を検出するものであってもよい。投影光学系ＰＬから離れた位置で基板Ｐ表面の面情報を検出する露光装置は、例えば米国特許第６，６７４，５１０号に開示されており、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、この文献の記載内容を援用して本文の記載の一部とする。
【００４５】
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方向における位置を制御する。すなわち、Ｚステージ５２は、フォーカス検出系３０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）及び傾斜角を制御して基板Ｐの表面（露光面）を投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して形成される像面に合わせ込む。
【００４６】
投影光学系ＰＬの先端近傍には、基板Ｐ上のアライメントマーク１あるいはＺステージ５２上に設けられた基準部材３００上の基板側基準マークＰＦＭを検出する基板アライメント系３５０が設けられている。また、マスクステージＭＳＴの近傍には、マスクＭと投影光学系ＰＬとを介してＺステージ５２上に設けられた基準部材３００上のマスク側基準マークＭＦＭを検出するマスクアライメント系３６０が設けられている。なお、基板アライメント系３５０の構成としては、例えば特開平４−６５６０３号公報に開示されているものを用いることができ、マスクアライメント系３６０の構成としては、例えば特開平７−１７６４６８号公報に開示されているものを用いることができる。
【００４７】
液体供給機構１０は、所定の液体ＬＱを投影光学系ＰＬの像面側に供給するためのものであって、液体ＬＱを送出可能な液体供給部１１と、液体供給部１１より供給された液体ＬＱの温度を調整する液体温調装置６１と、液体温調装置６１にその一端部を接続する供給管１３（１３Ａ、１３Ｂ）とを備えている。液体供給部１１は、液体ＬＱを収容するタンク、及び加圧ポンプ等を備えている。液体供給部１１の液体供給動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。また、液体温調装置６１の動作も制御装置ＣＯＮＴに制御される。
基板Ｐ上に液浸領域ＡＲ２を形成する際、液体供給機構１０は所望温度に制御した液体ＬＱを基板Ｐ上に供給する。なお、液体供給部１１のタンク、加圧ポンプは、必ずしも露光装置ＥＸが備えている必要はなく、露光装置ＥＸが設置される工場などの設備を代用することもできる。
【００４８】
供給管１３Ａ、１３Ｂの途中には、供給管１３Ａ、１３Ｂの流路を開閉するバルブ１５がそれぞれ設けられている。バルブ１５の開閉動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御されるようになっている。なお、本実施形態におけるバルブ１５は、例えば停電等により露光装置ＥＸ（制御装置ＣＯＮＴ）の駆動源（電源）が停止した場合に供給管１３Ａ、１３Ｂの流路を機械的に閉塞する所謂ノーマルクローズ方式となっている。
【００４９】
液体回収機構２０は、投影光学系ＰＬの像面側の液体ＬＱを回収するためのものであって、液体ＬＱを回収可能な液体回収部２１と、液体回収部２１にその一端部を接続する回収管２３（２３Ａ、２３Ｂ）とを備えている。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。なお真空系として、露光装置ＥＸに真空ポンプを設けずに、露光装置ＥＸが配置される工場の真空系を用いるようにしてもよい。液体回収部２１の液体回収動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。基板Ｐ上に液浸領域ＡＲ２を形成するために、液体回収機構２０は液体供給機構１０より供給された基板Ｐ上の液体ＬＱを所定量回収する。
【００５０】
投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子のうち、液体ＬＱに接する光学素子２の近傍には流路形成部材７０が配置されている。流路形成部材７０は、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の上方において、光学素子２の側面を囲むように設けられた環状部材である。流路形成部材７０と光学素子２との間には隙間が設けられており、流路形成部材７０は光学素子２に対して振動的に分離されるように所定の支持機構で支持されている。
【００５１】
流路形成部材７０は、例えばアルミニウム、チタン、ステンレス鋼、ジュラルミン、及びこれらを含む合金によって形成可能である。あるいは、流路形成部材７０は、ガラス（石英）等の光透過性を有する透明部材（光学部材）によって構成されてもよい。
【００５２】
流路形成部材７０は、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の上方に設けられ、その基板Ｐ表面に対向するように配置された液体供給口１２（１２Ａ、１２Ｂ）を備えている。本実施形態において、流路形成部材７０は２つの液体供給口１２Ａ、１２Ｂを有している。液体供給口１２Ａ、１２Ｂは流路形成部材７０の下面７０Ａに設けられている。
【００５３】
また、流路形成部材７０は、その内部に液体供給口１２Ａ、１２Ｂに対応した供給流路を有している。また、液体供給口１２Ａ、１２Ｂ及び供給流路に対応するように複数（２つ）の供給管１３Ａ、１３Ｂが設けられている。そして、流路形成部材７０の供給流路の一端部は供給管１３Ａ、１３Ｂを介して液体供給部１１にそれぞれ接続され、他端部は液体供給口１２Ａ、１２Ｂにそれぞれ接続されている。
【００５４】
また、２つの供給管１３Ａ、１３Ｂのそれぞれの途中には、液体供給部１１から送出され、液体供給口１２Ａ、１２Ｂのそれぞれに対する単位時間あたりの液体供給量を制御するマスフローコントローラと呼ばれる流量制御器１６（１６Ａ、１６Ｂ）が設けられている。流量制御器１６Ａ、１６Ｂによる液体供給量の制御は制御装置ＣＯＮＴの指令信号の下で行われる。
【００５５】
更に、流路形成部材７０は、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の上方に設けられ、その基板Ｐ表面に対向するように配置された液体回収口２２（２２Ａ、２２Ｂ）を備えている。
本実施形態において、流路形成部材７０は２つの液体回収口２２Ａ、２２Ｂを有している。液体回収口２２Ａ、２２Ｂは流路形成部材７０の下面７０Ａに設けられている。
【００５６】
また、流路形成部材７０は、その内部に液体回収口２２Ａ、２２Ｂに対応した回収流路を有している。また、液体回収口２２Ａ、２２Ｂ及び回収流路に対応するように複数（２つ）の回収管２３Ａ、２３Ｂが設けられている。そして、流路形成部材７０の回収流路の一端部は回収管２３Ａ、２３Ｂを介して液体回収部２１にそれぞれ接続され、他端部は液体回収口２２Ａ、２２Ｂにそれぞれ接続されている。
【００５７】
本実施形態において、流路形成部材７０は、液体供給機構１０及び液体回収機構２０それぞれの一部を構成している。そして、液体供給機構１０を構成する液体供給口１２Ａ、１２Ｂは、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１を挟んだＸ軸方向両側のそれぞれの位置に設けられており、液体回収機構２０を構成する液体回収口２２Ａ、２２Ｂは、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１に対して液体供給機構１０の液体供給口１２Ａ、１２Ｂの外側に設けられている。なお、本実施形態における投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１は、Ｙ軸方向を長手方向とし、Ｘ軸方向を短手方向とした平面視矩形状に設定されている。
【００５８】
液体供給部１１及び流量制御器１６の動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。基板Ｐ上に液体ＬＱを供給する際、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給部１１より液体ＬＱを送出し、供給管１３Ａ、１３Ｂ、及び供給流路を介して、基板Ｐの上方に設けられている液体供給口１２Ａ、１２Ｂより基板Ｐ上に液体ＬＱを供給する。このとき、液体供給口１２Ａ、１２Ｂは投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１を挟んだ両側のそれぞれに配置されており、その液体供給口１２Ａ、１２Ｂを介して、投影領域ＡＲ１の両側から液体ＬＱを供給可能である。また、液体供給口１２Ａ、１２Ｂのそれぞれから基板Ｐ上に供給される液体ＬＱの単位時間あたりの量は、供給管１３Ａ、１３Ｂのそれぞれに設けられた流量制御器１６Ａ、１６Ｂにより個別に制御可能である。
【００５９】
液体回収部２１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は液体回収部２１による単位時間あたりの液体回収量を制御可能である。基板Ｐの上方に設けられた液体回収口２２Ａ、２２Ｂから回収された基板Ｐ上の液体ＬＱは、流路形成部材７０の回収流路、及び回収管２３Ａ、２３Ｂを介して液体回収部２１に回収される。
【００６０】
なお、本実施形態において、供給管１３Ａ、１３Ｂは１つの液体供給部１１に接続されているが、供給管の数に対応した液体供給部１１を複数（例えば２つ）設け、供給管１３Ａ、１３Ｂのそれぞれを前記複数の液体供給部１１のそれぞれに接続するようにしてもよい。また、回収管２３Ａ、２３Ｂは、１つの液体回収部２１に接続されているが、回収管の数に対応した液体回収部２１を複数（例えば２つ）設け、回収管２３Ａ、２３Ｂのそれぞれを前記複数の液体回収部２１のそれぞれに接続するようにしてもよい。
【００６１】
投影光学系ＰＬの光学素子２の液体接触面２Ａ、及び流路形成部材７０の下面（液体接触面）７０Ａは親液性（親水性）を有している。本実施形態においては、光学素子２及び流路形成部材７０の液体接触面に対して親液処理が施されており、その親液処理によって光学素子２及び流路形成部材７０の液体接触面が親液性となっている。換言すれば、基板ステージＰＳＴに保持された基板Ｐの被露光面（表面）と対向する部材の表面のうち少なくとも液体接触面は親液性となっている。本実施形態における液体ＬＱは極性の大きい水であるため、親液処理（親水処理）としては、例えばアルコールなど極性の大きい分子構造の物質で薄膜を形成することで、この光学素子２や流路形成部材７０の液体接触面に親水性を付与する。すなわち、液体ＬＱとして水を用いる場合にはＯＨ基など極性の大きい分子構造を持ったものを前記液体接触面に設ける処理が望ましい。あるいは、ＭｇＦ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２などの親液性材料を前記液体接触面に設けてもよい。
【００６２】
流路形成部材７０の下面（基板Ｐ側を向く面）７０Ａはほぼ平坦面であり、光学素子２の下面（液体接触面）２Ａも平坦面となっており、流路形成部材７０の下面７０Ａと光学素子２の下面２Ａとはほぼ面一となっている。これにより、広い範囲で液浸領域ＡＲ２を良好に形成することができる。なお、流路形成部材７０の下面７０Ａと光学素子２の下面２Ａとがほぼ面一でなくともよく、所望の範囲に液浸領域が良好に形成されればよい。また、投影光学系ＰＬと対向する物体（例えば、基板Ｐ）上に液浸領域ＡＲ２を形成する機構は、上述のものに限られず、例えば米国特許公開第２００４／０２０７８２４号公報に開示されている機構を用いることができる。
【００６３】
なお、投影光学系ＰＬや流路形成部材７０には振動センサ（例えば加速度センサ）が設けられており、液体ＬＱとの接触などに起因して生じ得る投影光学系ＰＬの振動や液体ＬＱを回収するときに生じ得る流路形成部材７０の振動をモニタできるようになっている。
【００６４】
図２は基板ホルダＰＨの温度調整を行う温調システム６０を示す図である。図２において、温調システム６０は、液体供給部１１より供給された液体ＬＱの温度を所定の温度に調整する液体温調装置６１と、基板ホルダＰＨ内部に形成され、液体温調装置６１より供給された液体ＬＱが流れる温調流路６２とを備えている。そして、温調流路６２の一端部と液体温調装置６１とは、供給流路６３及びＺステージ５２内部に形成された内部流路６３’を介して接続されている。また、温調流路６２の他端部は、回収流路６４及びＺステージ５２内部に形成された内部流路６４’を介して液体回収部２１に接続されている。液体温調装置６１によって温度調整された液体ＬＱは、供給流路６３及び内部流路６３’を介して温調流路６２に供給され、温調流路６２の内部を流れる。液体温調装置６１は内部に加熱ヒータと温度センサを備え、制御装置からの制御信号に基づいて制御される。液体ＬＱの温度は、特に限定されないが、投影光学系ＰＬや基板ステージＰＳＴなどが収容されるチャンバ内の温度とほぼ同じ２３℃±０．０１程度に調整される。基板ホルダＰＨは、温調流路６２を流れる液体ＬＱにより、所望の温度、例えば、上記調整された液体ＬＱと同温度に調整される。
【００６５】
温調流路６２は平面視において螺旋状あるいは波形状に設けられており、基板ホルダＰＨをほぼ均一な温度に調整することができるようになっている。なおここでは、温調流路６２は１本であるように説明したが、複数の温調流路６２を基板ホルダＰＨに設けてもよい。また本実施形態では、温調流路６２は基板ホルダＰＨの内部に形成されているように説明したが、温調流路６２を基板ホルダＰＨの下（基板ホルダＰＨとＺステージ５２との接触面）や、Ｚステージ５２内部に設けてもよい。あるいは、温調流路６２を形成する管部材を基板ホルダＰＨの側面の周囲に設けてもよいし、基板Ｐの保持を妨げない位置であれば、基板ホルダＰＨの上面に設けてもよい。基板ホルダＰＨは、温調流路６２を流れる液体の温度により温度制御されるように、熱伝導度の高い材料から形成されるのが好ましい。例えば、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、ジュラルミン、及びこれらを含む合金で形成され得る。基板ホルダＰＨは、その上面に基板Ｐを保持するために複数のピン状の突起部が形成されている。
【００６６】
なお、本実施形態においては、基板Ｐの熱伝導率が高い炭化シリコン（ＳｉＣ）から形成されているため、基板ホルダＰＨに保持されている基板Ｐの温度と基板ホルダＰＨの温度はほぼ同一とみなすことができ、基板ホルダＰＨの温度調整を行うことによって基板Ｐの温度調整を行うことができる。
【００６７】
液体温調装置６１と内部流路６３’を接続する供給流路６３は、例えば、基板ステージＰＳＴの移動に伴って弾性変形可能なフレキシブルチューブを用いて構成することができる。液体回収部２１と内部流路６４’を接続する回収流路６４もまたフレキシブルチューブを用いて構成することができる。
【００６８】
また本実施形態においては、温調システム６０は、基板Ｐ上に供給される液体ＬＱと同一の液体ＬＱを使って、基板ホルダＰＨの温度調整を行っている。そして、温調システム６０は、温度調整された液体ＬＱを使って基板ホルダＰＨの温度調整を行うとともに、基板Ｐ上に供給される液浸露光用の液体ＬＱの温度調整も行っている。これにより、装置構成が簡略化されるとともに、液体ＬＱと接触する基板Ｐ、及び基板Ｐと接触する液体ＬＱの温度変化をそれぞれ抑制することができる。また、基板ホルダＰＨと、その基板ホルダＰＨに保持された基板Ｐと、その基板Ｐに接触する液体ＬＱとをほぼ同一温度にすることができる。
【００６９】
また、温調システム６０は、基板Ｐの周囲に平坦面（上面）５１を形成するプレート部材５０の温度調整も行うことができる。図２に示すように、プレート部材５０の下のＺステージ５２内部には温調流路６５が設けられており、液体温調装置６１から供給された温度調整されている液体ＬＱはその温調流路６５を流れる。これにより、プレート部材５０の温度が調整される。なお、温調流路６５はプレート部材５０の内部や周囲に設けられていてもよい。更に、基準部材３００の内部あるいはその周囲（あるいは下）にも温調流路６６が設けられており、温調流路６６を流れる液体温調装置６１から供給された液体ＬＱによって基準部材３００が温度調整されるようになっている。なお、計測処理や露光処理を妨げない位置であれば、温調流路６５、６６は部材５０、３００の上に設けられてもよい。このように、プレート部材５０及び基準部材３００の温度を制御することによって、プレート部材５０や基準部材３００上に液浸領域ＡＲ２が形成される場合にも、プレート部材５０、基準部材３００、及び液体ＬＱのそれぞれの温度変化が抑えられる。また、プレート部材５０と液体ＬＱの温度、あるいは基準部材３００と液体ＬＱの温度をほぼ同一にすることができる。
【００７０】
また、基板ホルダＰＨの上面の複数の所定位置には、この基板ホルダＰＨの温度を計測する温度センサ８０がそれぞれ設けられている。上述したように、基板ホルダＰＨと基板Ｐとはほぼ同じ温度と見なすことができるので、基板ホルダＰＨの上面に設けられた温度センサ８０は、基板ホルダＰＨに保持された基板Ｐの温度も計測可能である。温度センサ８０の温度計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。温度センサ８０の計測結果は、例えば液体温調装置６１による液体ＬＱの温度制御に用いられる。この際、制御装置ＣＯＮＴは、例えば、温度センサ８０の測定結果と、基板Ｐ上に供給される液体の温度との差が小さくなるように液体温調装置６１を制御することができる。
【００７１】
なお、基板ホルダＰＨの温度と基板Ｐとの温度が同一とみなすことが出来ない場合には、温度センサ８０で基板ホルダＰＨの温度を計測し、その計測結果に基づいて液体ＬＱと接触する基板Ｐの温度を予測するようにしてもよい。もちろん、温度センサ８０を直接基板Ｐの温度が計測できる位置に配置してもよい。
【００７２】
また、温度センサ８０を設けずに、実験やシミュレーションなどに基づいて基板ホルダＰＨの温度を予測するようにしてもよい。
【００７３】
また、流路形成部材７０のうち、液体供給口１２Ａ、１２Ｂそれぞれの近傍には、液体供給口１２Ａ、１２Ｂより投影光学系ＰＬの像面側に供給された液体ＬＱの温度を計測する温度センサ８１がそれぞれ設けられている。温度センサ８１の温度計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。温度センサ８１の計測結果は、例えば液体温調装置６１による液体ＬＱの温度制御に用いられる。この場合、制御装置ＣＯＮＴは、例えば、温度センサ８１の測定結果と、予め設定している液体の温度とを比較し、その差が小さくなるように液体温調装置６１を制御することができる。なお温度センサ８１は、投影光学系ＰＬの像面側に供給された液体ＬＱの温度を計測可能な位置に配置されていればよく、例えば液体ＬＱに接する位置であれば流路形成部材７０や光学素子２の任意の位置に設けることが可能である。また、温度センサ８１を流路形成部材７０内の流路や供給管や回収管の途中に設けても良い。
【００７４】
更に、基準部材３００の所定位置には、この基準部材３００の温度を計測する温度センサ８２が設けられている。本実施形態においては、温度センサ８２は基準部材３００の上面３０１Ａのうち基準マークＭＦＭ、ＰＦＭなどの計測動作を妨げない位置に設けられている。なお、基準部材３００の温度を計測可能であれば、温度センサ８２を任意の位置に設けることができる。温度センサ８２の温度計測結果も制御装置ＣＯＮＴに出力される。
温度センサ８２の計測結果は、例えば基準部材３００上に液浸領域ＡＲ２が形成されるときの液体温調装置６１による液体ＬＱの温度制御に用いられる。この場合、制御装置ＣＯＮＴは、例えば温度センサ８２の測定値と基準部材３００上に供給される液体ＬＱの温度との差が小さくなるように液体温調装置６１を制御することができる。
【００７５】
なお、温度センサ８２を設けずに、実験やシミュレーションなどに基づいて基準部材３００の温度を予測するようにしてもよい。
【００７６】
図３は基板Ｐを保持して移動可能な基板ステージＰＳＴを上方から見た平面図である。
図３において、平面視矩形状の基板ステージＰＳＴの互いに垂直な２つの縁部に移動鏡４２が配置されている。
【００７７】
基板ステージＰＳＴの上面５１は撥液化処理されて撥液性を有している。上面５１の撥液化処理としては、例えばフッ素系樹脂材料あるいはアクリル系樹脂材料等の撥液性材料を塗布、あるいは前記撥液性材料からなる薄膜を貼付する。撥液性にするための撥液性材料としては液体ＬＱに対して非溶解性の材料が用いられる。なお、基板ステージＰＳＴ全体又は一部を例えばポリ四フッ化エチレン（テフロン（登録商標））等のフッ素系樹脂をはじめとする撥液性を有する材料で形成してもよい。また、プレート部材５０を上記ポリ四フッ化エチレンなどからなる撥液性を有する材料によって形成してもよい。
【００７８】
また、基板ステージＰＳＴ上において、基板Ｐの外側の所定位置には、基準部材３００が配置されている。基準部材３００には、基板アライメント系３５０により検出される基準マークＰＦＭと、マスクアライメント系３６０により検出される基準マークＭＦＭとが所定の位置関係で設けられている。基準部材３００の上面３０１Ａはほぼ平坦面となっており、基板ステージＰＳＴに保持された基板Ｐ表面、及びプレート部材５０の上面５１とほぼ同じ高さ（面一）に設けられている。基準部材３００の上面３０１Ａは、フォーカス検出系３０の基準面としての役割も果たすことができる。なお、基準マークＰＦＭと基準マークＭＦＭとを別々の部材に設けて、基板ステージＰＳＴに配置するようにしてもよい。
【００７９】
また、基板アライメント系３５０は、基板Ｐ上に形成されたアライメントマーク１も検出する。図３に示すように、基板Ｐ上には複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ２４が形成されており、アライメントマーク１は複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ２４に対応して基板Ｐ上に複数設けられている。なお図３では、各ショット領域は互いに隣接するように図示されているが、実際には互いに離間しており、アライメントマーク１はその離間領域であるスクライブライン上に設けられている。
【００８０】
また、基板ステージＰＳＴ上には、基板Ｐの外側の所定位置に、計測用センサとして例えば特開昭５７−１１７２３８号公報に開示されているような照度ムラセンサ４００が配置されている。照度ムラセンサ４００は平面視矩形状の上板４０１を備えている。上板４０１の上面４０１Ａはほぼ平坦面となっており、基板ステージＰＳＴに保持された基板Ｐ表面、及びプレート部材５０の上面５１とほぼ同じ高さ（面一）に設けられている。上板４０１の上面４０１Ａには、光を通過可能なピンホール部４７０が設けられている。上面４０１Ａのうち、ピンホール部４７０以外はクロムなどの遮光性材料で覆われている。
【００８１】
また、基板ステージＰＳＴ上には、基板Ｐの外側の所定位置に、計測用センサとして例えば特開２００２−１４００５号公報に開示されているような空間像計測センサ５００が設けられている。空間像計測センサ５００は平面視矩形状の上板５０１を備えている。上板５０１の上面５０１Ａはほぼ平坦面となっており、基板ステージＰＳＴに保持された基板Ｐ表面、及びプレート部材５０の上面５１とほぼ同じ高さ（面一）に設けられている。
上板５０１の上面５０１Ａには、光を通過可能なスリット部５７０が設けられている。上面５０１Ａのうち、スリット部５７０以外はクロムなどの遮光性材料で覆われている。
【００８２】
また、不図示ではあるが、基板ステージＰＳＴ上には、例えば特開平１１−１６８１６号公報に開示されているような照射量センサ（照度センサ）も設けられており、その照射量センサの上板の上面は基板ステージＰＳＴに保持された基板Ｐ表面やプレート部材５０の上面５１とほぼ同じ高さ（面一）に設けられている。
【００８３】
以上のように、基準部材３００の上面３０１Ａ、照度ムラセンサ４００の上面４０１Ａ、空間像計測センサ５００の上面５０１Ａは、基板ステージＰＳＴの上面の一部を成し、基板Ｐを保持した基板ステージＰＳＴの上面はほぼ同じ高さ（面一）となっている。
【００８４】
そして、基準部材３００、及び上板４０１、５０１などは基板ステージＰＳＴに対して脱着可能（交換可能）となっているとともに、上板４０１、５０１の温度も温調システム６０で調整されるようになっている。
【００８５】
なお、基板ステージＰＳＴには上述の基準部材３００やセンサ４００，５００などの計測部材をすべて搭載する必要はなく、それらの少なくとも一部を省いてもよい。また基板ステージＰＳＴ上に搭載する計測部材は、上述したものに限られず、投影光学系ＰＬの波面収差を計測するセンサなどを必要に応じて搭載することができる。もちろん、基板ステージＰＳＴ上に計測部材を何も搭載しなくてもよい。
【００８６】
図４（ａ）は照度ムラセンサ４００を示す断面図、図４（ｂ）は照度ムラセンサ４００を上方から見た平面図である。図４において、照度ムラセンサ４００は、石英ガラスなどからなる上板４０１と、上板４０１の下に設けられた石英ガラスなどからなる光学素子４０２とを備えている。本実施形態において、上板４０１と光学素子４０２とは一体で設けられている。以下の説明においては、上板４０１及び光学素子４０２を合わせて適宜「光学部材４０４」と称する。また、上板４０１及び光学素子４０２は、支持部４０３を介してＺステージ５２上に支持されている。支持部４０３は、光学部材４０４を囲む連続した壁部を有している。照度ムラセンサ４００は、プレート部材５０に設けられた開口部５０Ｌに配置され、上面４０１Ａを露出している。そして、上板４０１及び光学素子４０２を含む光学部材４０４は、Ｚステージ５２に対して脱着可能となっており、交換可能となっている。
【００８７】
上板４０１上には、光を通過可能なピンホール部４７０が設けられている。また、上板４０１上のうち、ピンホール部４７０以外の部分は、クロムなどの遮光性材料を含む薄膜４６０が設けられている。本実施形態において、ピンホール部４７０内部にも石英ガラスからなる光学部材が設けられており、これにより、薄膜４６０とピンホール部４７０とが面一となっており、上面４０１Ａは平坦面となる。また、上面４０１Ａ及び支持部４０３の一部には撥液性材料からなる膜４０１Ｂが設けられている。
【００８８】
なお、膜４０１Ｂの表面がほぼ面一になるならば、ピンホール部４７０内部に光学部材の一部が設けられていなくともよい。また上板４０１を省いて、光学素子４０２に薄膜４６０を直接形成してもよい。
【００８９】
光学部材４０４の下方には、ピンホール部４７０を通過した光を受光する光センサ４５０が配置されている。光センサ４５０はＺステージ５２上に取り付けられている。光センサ４５０は、受光信号を制御装置ＣＯＮＴに出力する。ここで、支持部４０３とＺステージ５２と光学部材４０４とで囲まれた空間４０５は略密閉空間であり、液体ＬＱは空間４０５に浸入しない。なお、光学部材４０４と光センサ４５０との間に光学系（光学素子）を配置してもよい。
【００９０】
光学部材４０４及び支持部４０３を含む照度ムラセンサ４００と開口部５０Ｌとの間には所定のギャップが設けられている。照度ムラセンサ４００の上面４０１Ａはほぼ平坦面となっており、基板Ｐ表面及びプレート部材５０の上面５１とほぼ同じ高さ（面一）に設けられている。
【００９１】
プレート部材５０のうち照度ムラセンサ４００近傍は薄肉化されており、その薄肉化された薄肉部５０Ｓのうち照度ムラセンサ４００側の端部は下方に曲げられて曲げ部５０Ｔを形成している。また、Ｚステージ５２には、上方に突出する壁部３１０が形成されている。壁部３１０は、照度ムラセンサ４００に対して曲げ部５０Ｔより外側に設けられ、照度ムラセンサ４００（曲げ部５０Ｔ）を囲むように連続して形成されている。
【００９２】
そして、温調流路６７を構成する管部材が光学部材４０４の側面に巻きつけられるように設けられている。液体温調装置６１から供給された温度調整された液体ＬＱが温調流路６７を流れることにより、光学部材４０４の温度が調整される。このように、光学部材４０４の温度を制御することによって、光学部材４０４上に液浸領域ＡＲ２が形成されている場合にも、光学部材４０４と液体ＬＱの温度をほぼ同一にすることができる。
【００９３】
また、光学部材４０４の所定位置には、この光学部材４０４の温度を計測する温度センサ８３が設けられている。本実施形態においては、温度センサ８３は光学部材４０４の側面に設けられているが、温度計測可能な位置であれば任意の位置でよい。温度センサ８３の温度計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。温度センサ８３の計測結果は、例えば光学部材４０４上に液浸領域ＡＲ２を形成するときの液体温調装置６１による液体ＬＱの温度制御に用いられる。この場合、制御装置ＣＯＮＴは、温度センサ８３の計測結果と光学部材４０４上に供給される液体ＬＱの温度との差が小さくなるように、液体温調装置６１による液体ＬＱの温度調整を制御することができる。なお、温度センサ８３を設けずに、実験やシミュレーションの結果に基づいて光学部材４０４の温度を予測するようにしてもよい。
【００９４】
なお、空間像計測センサ５００は照度ムラセンサ４００とほぼ同等の基本構成を有するため、その詳細な説明は省略するが、空間像計測センサ５００を構成する上板（光学部材）５０１の側面にも温調流路が設けられており、その温調流路の内部に温度調整された液体ＬＱが流れることにより、空間像計測センサを構成する上板５０１の温度が調整される。同様に、上記照度センサを構成する上板の温度も、温調流路を流れる液体ＬＱによって温度調整される。なお、照度ムラセンサ４００同様、上記基準部材３００の側面に温調流路を形成する管部材を巻きつけて、基準部材３００の温度を調整するようにしてもよい。
また同様にして、空間像計測センサ５００及び不図示の照度センサにも、それぞれの光学部材の温度を計測する温度センサが配置されており、その計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。その温度センサの計測結果は、例えば液体温調装置６１による液体の温度制御に用いられる。
【００９５】
なお、以上の説明においては、基板ステージＰＳＴに搭載されている計測部材（基準部材３００，照度ムラセンサ４００，空間像計測センサ５００）のすべてを温度調整する構成になっているが、少なくとも一部の計測部材の温度調整を省いても良い。
【００９６】
また、温調システム６０は、投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子のうち液体ＬＱが接触する光学素子２の温度調整を行うこともできる。図５に示すように、温調システム６０は、光学素子２の側面に巻きつけられるように設けられた温調流路６８を形成する管部材を備えている。液体温調装置６１より供給された温度調整された液体ＬＱは温調流路６８を流れる。光学素子２は温調流路６８を流れる液体ＬＱにより温度調整される。このように、光学素子２の温度を制御することによって、投影光学系ＰＬの像面側に液浸領域ＡＲ２が形成されている場合に、光学素子２と液体ＬＱのそれぞれの温度変化を抑えることができる。また、光学素子２と液体ＬＱとの温度をほぼ同一にすることができる。
【００９７】
また、光学素子２の所定位置には、この光学素子２の温度を計測する温度センサ８４が設けられている。本実施形態においては温度センサ８４は光学素子２の側面に設けられているが、光学素子２の温度を計測可能であれば任意の位置に設けることができる。温度センサ８４の温度計測結果も制御装置ＣＯＮＴに出力され、液体温調装置６１による液体ＬＱの温度調整に用いられる。
【００９８】
以上のように、本実施形態においては、液体ＬＱの温度、及び液体ＬＱと接触する物体（基板Ｐ，基準部材３００，光学素子２等）の温度調整を行うようにすることで、液体ＬＱに接触する物体（基板Ｐ，基準部材３００，光学素子２等）と液体ＬＱとの温度をほぼ同一にすることができる。また液体ＬＱの温度変化ばかりでなく、液体ＬＱと接触する物体（基板Ｐ，基準部材３００，光学素子２等）の温度変化や熱変形を抑制することもできる。
【００９９】
なお本実施形態においては、温調システム６０は１つの液体温調装置６１から供給した液体ＬＱを使って基板ホルダＰＨや基準部材３００あるいは光学素子２の温度調整を行っているが、投影光学系ＰＬの像面側に供給される液体ＬＱの温度調整を行う液体温調装置６１とは別に液体温調装置を少なくとも一つ設け、例えば光学素子２を温度調整する液体ＬＱと基板ホルダＰＨを温度調整する液体ＬＱとのそれぞれが互いに別の液体温調装置から供給されるようにしてもよい。すなわち、基板Ｐ（基板ホルダＰＨ）、液体ＬＱ、基準部材３００、光学素子２などの温度を、個別の液体温調装置を用いて独立に制御することが可能となる。この場合、投影光学系ＰＬの像面側に供給される液体ＬＱの温度に応じて、基板Ｐ（基板ホルダＰＨ）、液体ＬＱ、基準部材３００、光学素子２などの温度をそれぞれ調整することができ、これにより、基板Ｐ、基準部材３００、光学素子２などとの接触によって液体ＬＱに温度変化や温度分布が起きるのが防止されるばかりでなく、液体ＬＱとの接触による基板Ｐ、基準部材３００、光学素子２などの温度変化や熱変形を防止できる。また、基板Ｐ（基板ホルダＰＨ）、基準部材３００、光学素子２などの温度調整は液体ＬＱを使う方式に限られず、液体ＬＱを使う構成以外の所定の温調手段（ヒーターやペルチェ素子など）を使って温度調整するようにしてもよい。
【０１００】
次に、上述した構成を有する露光装置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６に示すフローチャート図を参照しながら説明する。
【０１０１】
まず、基板を保持して移動可能な基板ステージＰＳＴに、基板Ｐをロードする前に、基板Ｐの温度調整が行われる（ステップＳＡ１）。
【０１０２】
具体的には、図７に示すように、露光処理対象である基板Ｐが、レジストを塗布するコータ装置等の前処理装置から搬送系Ｈによって、温調システム６０の一部を構成する温調用ホルダ９０上に搬送される。温調用ホルダ９０は上記コーター装置等の前処理装置と基板ステージＰＳＴとの間に設けられており、保持した基板Ｐの温度を調整する。本実施形態においては、温調用ホルダ９０の内部には液体温調装置６１より供給された液体ＬＱが流れる温調流路６９が形成されている。温調用ホルダ９０に保持された基板Ｐは、液浸露光時に基板Ｐ上に供給される液体ＬＱの温度に応じた温度、具体的には液体ＬＱとほぼ同一温度に調整される。これにより、基板Ｐを基板ステージＰＳＴ（基板ホルダＰＨ）上に載せた後に、液体ＬＱを供給しても液体ＬＱと基板Ｐとの間の熱交換が抑制され、液体ＬＱの温度変化、及び基板Ｐの温度変化や熱変形を防止することができる。また本実施形態においては、基板ホルダＰＨも液体温調装置６１からの液体ＬＱで温度制御されているので、基板Ｐを基板ホルダＰＨ上に載せたときの基板Ｐの温度変化や熱変形も防止することができる。なお、温調用ホルダ９０で使われる液体は液体温調装置６１とは別の温調装置から供給してもよいし、液体を使わない別の方式によって基板Ｐの温度調整をするようにしてもよい。例えば、液体の代わりに、温度調整された気体を用いて温度調整しても良い。この場合、温度調整された気体を温調用ホルダ９０の内部の温調流路６９に供給してもよく、あるいは温調用ホルダ９０または基板Ｐに温度調整された気体を直接吹き付けても良い。別の温度調整方式として、伝熱式の接触型のヒータまたは輻射熱を利用した非接触型のヒータを用いて温調用ホルダ９０の温度調整をしてもよい。
【０１０３】
温調ホルダ９０で液体温調装置６１とは別の温調装置や液体を使わない温調機構を使用する場合にも、基板Ｐ上に供給される液体ＬＱの温度や基板ホルダＰＨの温度を考慮して、温調ホルダ９０での基板Ｐの温度調整が行われる。例えば、液体ＬＱの温度を計測する温度センサ８１や基板ホルダＰＨの温度を計測する温度センサ８０が搭載されている場合には、これらの計測結果に基づいて温調ホルダ９０での基板Ｐの温度調整を制御することができる。これにより、基板Ｐと接触する液体ＬＱの温度変化、及び基板Ｐの温度変化や熱変形を抑えることができる。
【０１０４】
基板Ｐの露光を開始する前に、基板Ｐの温度を温調用ホルダ９０で温度調整した後、制御装置ＣＯＮＴは所定の搬送系を使って、基板Ｐを温調用ホルダ９０から搬出するとともに、その基板Ｐを基板ステージＰＳＴに搬入（ロード）する（ステップＳＡ２）。
【０１０５】
基板Ｐが基板ステージＰＳＴにロードされた後、計測処理及び基板Ｐに対するアライメント処理が行われる（ステップＳＡ３）。
【０１０６】
計測処理時及びアライメント処理時においても、温調システム６０による液体ＬＱの温度調整が行われる。
【０１０７】
計測処理においては、制御装置ＣＯＮＴは、例えば投影光学系ＰＬと照度ムラセンサ４００の上板４０１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を使って、液体ＬＱの供給及び回収を行い、投影光学系ＰＬの先端部の光学素子２と上板４０１の上面４０１Ａ上との間に液体ＬＱの液浸領域を形成する。
【０１０８】
そして、投影光学系ＰＬの光学素子２と上板４０１の上面４０１Ａとに液体ＬＱを接触させた状態で、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と液体ＬＱとを介して、照度ムラセンサ４００により投影領域ＡＲ１内における露光光ＥＬの照度分布を検出する。すなわち、照度ムラセンサ４００の上面４０１Ａ上に液体ＬＱの液浸領域を形成した状態で、露光光ＥＬが照射される照射領域（投影領域）内の複数の位置で順次照度ムラセンサ４００のピンホール部４７０を移動させる。制御装置ＣＯＮＴは、照度ムラセンサ４００の検出結果に基づいて、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１内における露光光ＥＬの照度分布が所望状態となるように、その露光光ＥＬの照度分布を適宜補正する。
【０１０９】
このとき、温調システム６０は、液体ＬＱが接触した状態で露光光ＥＬが通過する光学素子２や上板４０１の温度調整を行う。具体的には、温調システム６０は、光学素子２や平坦面４０１Ａを形成する上板４０１の温度変化が起きないように、温度調整を行う。更に、温調システム６０は、平坦面４０１Ａ上の液体ＬＱの温度変化を抑制するために、上板４０１の温度調整を行う。
【０１１０】
液体ＬＱを介した照度ムラセンサ４００の計測中、光学素子２の温度は温度センサ８４に計測され、その計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。同様に、上板４０１の温度は温度センサ８３に計測され、上板４０１上の液体ＬＱの温度は温度センサ８１に計測される。温度センサ８１、８３、８４の計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴは、これら温度センサの計測結果に基づいて、上板４０１や光学素子２、あるいは液体ＬＱの温度変化を抑制するために、これら液体ＬＱと光学素子２と上板４０１とがほぼ同一温度となるように温度調整を行う。例えば制御装置ＣＯＮＴは、温度センサの計測結果に基づいて、液体温調装置６１から上板４０１を温度調整するための温調流路６７及び光学素子２を温度調整するための温調流路６８のそれぞれに供給する液体ＬＱの温度あるいは単位時間当たりの液体供給量をそれぞれ調整する。
【０１１１】
液体ＬＱと接触する上板４０１の温度と光学素子２の温度とに差が生じたり、上板４０１あるいは光学素子２の温度と液体ＬＱの温度とに差が生じると、それらの間で熱交換（熱伝達）が行われ、上板４０１と光学素子２との間に満たされた液体ＬＱに温度変化が生じたり、温度分布が生じる。また上板４０１や光学素子２が温度変化を起こす可能性もある。この場合、これら温度変化によって露光光ＥＬの照度分布を計測するときの計測精度が劣化する可能性がある。そこで、温調システム６０によって、これら光学素子２や上板４０１や液体ＬＱの温度変化が生じないように温度調整することで、計測精度の劣化を防止することができる。
【０１１２】
また、液体温調装置６１から供給される液体ＬＱの温度も、僅かながら経時的に変化する可能性があり、その場合においても上板４０１と光学素子２との間に満たされた液体ＬＱに温度分布や温度変化が生じる。そこで、温調システム６０は、上板４０１上に供給される液体ＬＱの温度に応じて（温度センサの計測結果に基づいて）、光学素子２や上板４０１の温度調整を行うことにより、液体ＬＱに温度分布が生じる不都合を防止することができる。
【０１１３】
露光光ＥＬの照度分布の検出が終了した後、制御装置ＣＯＮＴは、液体回収機構２０を使って、照度ムラセンサ４００の上板４０１の上面４０１Ａ上に形成された液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱを回収する。
【０１１４】
なおここでは、照度ムラセンサ４００による液体ＬＱを介した計測中に、温調システム６０による温度調整を行うように説明したが、照度ムラセンサ４００による液体ＬＱを介した計測処理前に、光学素子２や上板４０１の温度を調整することはもちろん可能である。そして、光学素子２や上板４０１、あるいは液体ＬＱが所望の温度になるのを待ってから、照度ムラセンサ４００による液体ＬＱを介した計測処理を行えばよい。
【０１１５】
以上、照度ムラセンサ４００による計測動作について説明したが、空間像計測センサ５００や照度センサを使った液体ＬＱを介した計測動作前や計測動作中においても、上述同様、温調システム６０による温度調整が行われる。
【０１１６】
次に計測処理の一つとして、ベースライン量の計測を行う。ベースライン量とは、レーザ干渉計で規定される座標系内でのパターン像の投影位置と基板アライメント系３５０の検出基準位置との位置関係を示すものである。まず制御装置ＣＯＮＴは、基板アライメント系３５０の検出領域が基準部材３００上に位置決めされるように、ＸＹステージ５３を移動する。そして、基板アライメント系３５０が基準部材３００上の基準マークＰＦＭを検出する前に、温調システム６０は温調流路６６や温調流路６５などに液体ＬＱを流して基準部材３００を含む基板ステージＰＳＴ上面の温度調整を行う。
【０１１７】
基板アライメント系３５０によって基準部材３００上の基準マークＰＦＭを検出するとき、図８に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、基板アライメント系３５０によって温度調整が行われた基準部材３００上の基準マークＰＦＭを液体ＬＱを介さずに（ドライ状態で）検出し、レーザ干渉計４３によって規定される座標系内での基準マークＰＦＭの位置情報を検出する。これにより、レーザ干渉計４３によって規定される座標系内での基板アライメント系３５０の検出基準位置が基準マークＰＦＭを使って検出されたことになる。
【０１１８】
なお、基板アライメント系３５０による検出動作中においても、温調システム６０は、基準部材３００の温度変化が起きないように、温調流路６５や温調流路６６などに液体ＬＱを流して基準部材３００の温度調整を行うようにしてもよい。
【０１１９】
次に、制御装置ＣＯＮＴは、マスクアライメント系３６０により基準部材３００上の基準マークＭＦＭを検出する。基準マークＭＦＭを検出するとき、制御装置ＣＯＮＴは、ＸＹステージ５３を移動して投影光学系ＰＬの先端部と基準部材３００とを対向させる。そして、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、投影光学系ＰＬの先端部の光学素子２と基準部材３００の上面３０１Ａとの間を液体ＬＱで満たして液浸領域を形成する。
【０１２０】
温調システム６０は、マスクアライメント系３６０が基準部材３００上の基準マークＭＦＭを検出する前に、温調流路６６や温調流路６５などに液体ＬＱを流して基準部材３００を含む基板ステージＰＳＴ上面の温度調整を行う。同様に、温調システム６０は、温調流路６８に液体ＬＱを流して投影光学系ＰＬの光学素子２の温度調整を行う。
【０１２１】
そしてマスクアライメント系３６０を使って基準部材３００上の基準マークＭＦＭを検出するとき、図９に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、マスクアライメント系３６０によりマスクＭ、投影光学系ＰＬ、及び液体ＬＱを介して（ウエット状態で）基準部材３００上の基準マークＭＦＭの検出、すなわちマスクＭのマークと基準部材３００上の基準マークＭＦＭとの位置関係の検出を行う。これによりレーザ干渉計４３で規定される座標系内でのマスクＭのパターン像の投影位置情報が基準マークＭＦＭを使って検出される。
【０１２２】
ここで、マスクアライメント系３６０による検出動作中においても、温調システム６０は、光学素子２や基準部材３００、あるいは液体ＬＱの温度変化が起きないように温度調整を行う。マスクアライメント系３６０の計測動作前や計測動作中において温度調整を行う場合においても、温調システム６０は温度センサ８１、８２、８４などの計測結果に基づいて、液体ＬＱと基準部材３００と光学素子２とがほぼ同じ温度になるように温度調整を行う。このように、光学素子２、基準部材３００、及び液体ＬＱの温度制御を行うことによって、光学素子２の温度変化による光学特性の変化や熱変形、基準部材３００の熱変形、及び液体ＬＱの温度変化が防止され、基準マークＰＦＭ，ＭＦＭの検出を精度よく行うことができる。
【０１２３】
基準マークＭＦＭの検出が終了した後、制御装置ＣＯＮＴは、液体回収機構２０あるいは液体回収機構２０とは別に設けられた所定の液体回収機構を使って、基準部材３００の上面３０１Ａ上に形成された液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱを回収する。
【０１２４】
次に制御装置ＣＯＮＴはアライメント処理を開始する。制御装置ＣＯＮＴは、基板アライメント系３５０の検出基準位置とパターンの像の投影位置との間隔（位置関係）であるベースライン量を求める。具体的には、基板アライメント系３５０の検出基準位置、パターン像の投影位置、及び予め定められている基準マークＰＦＭと基準マークＭＦＭとの位置関係から、レーザ干渉計４３で規定される座標系内でのパターン像の投影位置と基板アライメント系３５０の検出基準位置との位置関係（ベースライン量）が決定される。
【０１２５】
そして、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐに対して重ね合わせ露光を行うために、基板Ｐ上の露光対象領域であるショット領域Ｓ１〜Ｓ２４に形成されているアライメントマーク１を基板アライメント系３５０で液体ＬＱを介さずに（ドライ状態で）検出する。基板アライメント系３５０がアライメントマーク１の検出を行っているときの基板ステージＰＳＴの位置はレーザ干渉計４３で計測されており、その計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴは、基板アライメント系３５０の検出基準位置に対するショット領域Ｓ１〜Ｓ２４の位置情報（ずれ）を求め、そのときの基板ステージＰＳＴの位置からレーザ干渉計４３で規定される座標系内でのショット領域Ｓ１〜Ｓ２４のアライメント情報（配列情報）を求める。なお、ショット領域Ｓ１〜Ｓ２４に付随して形成されているすべてのアライメントマークを検出する必要はなく、一部のアライメントマークを検出して、例えば特開昭６１-４４４２９号公報（USP4,780,617）に開示されているようにショット領域Ｓ１〜Ｓ２４のアライメント情報を求めるようにしてもよい。
【０１２６】
また、基板アライメント系３５０による基板Ｐ上のアライメントマーク１の検出と並行して、フォーカス検出系３０によって液体ＬＱを介さずに（ドライ状態で）基板Ｐ表面の面位置情報を検出するようにしてもよい。この場合、フォーカス検出系３０の検出結果は、基板Ｐ上の位置に対応させて制御装置ＣＯＮＴに記憶される。
【０１２７】
そして、基板アライメント系３５０が基板Ｐ上のアライメントマーク１を液体ＬＱを介さずに検出する前や検出中においても、温調システム６０は温調流路６２や温調流路６５などに液体ＬＱを流して基板ホルダＰＨを含む基板ステージＰＳＴの温度調整を行う。温調システム６０は、基板ホルダＰＨを温度調整することで、この基板ホルダＰＨに保持されている基板Ｐの温度変化を抑制する。そして、温度調整が行われた基板ホルダＰＨに保持されている基板Ｐ上のアライメントマーク１が基板アライメント系３５０により検出される。
【０１２８】
このように、基板ステージＰＳＴに基板Ｐをロードした後、上記アライメント処理や計測処理と並行して、温調システム６０は基板Ｐや基準部材３００、上板４０１、５０１等の計測部材や光学素子２の温度調整を行うことができる。また、例えば基板Ｐを温度調整するには、上述したように、基板ホルダＰＨを温度調整し、その温度調整された基板ホルダＰＨを介して基板Ｐを温度調整することもできるし、基板ホルダＰＨの温度調整なしに、あるいは基板ホルダの温度調整と並行して、基板Ｐ上に液体供給口１２より温度調整された基板Ｐの露光に使用される液体ＬＱを供給することによって基板Ｐを温度調整することも可能である。そして、基板アライメント系３５０が基板ステージＰＳＴ上に保持された基板Ｐ上のアライメントマーク１などを検出する前に基板Ｐの温度調整を行うことにより、基板Ｐの熱変形、ひいてはアライメントマーク１の位置ずれを防止でき、マーク検出精度を向上することができる。なお、基板Ｐに液体ＬＱを供給することによって温度調整したときは、液体回収機構２０により基板Ｐ上の液体ＬＱを回収した後、基板アライメント系３５０が液体ＬＱを介さずにアライメントマーク１の検出を行う。なお、基板ステージＰＳＴの上面が十分に広ければ、投影光学系ＰＬの像面側に液体ＬＱを保持したまま、基板アライメント系３５０で液体ＬＱを介さずに基板Ｐ上のアライメントマークを検出するようにしてもよい。この場合も、基板Ｐ（基板ホルダＰＨ）及び液体ＬＱは、温調システム６０により温度調整されているので、基板アライメント系３５０によるアライメントマークの検出中に、基板Ｐ上に液浸領域の一部または全部が形成されていたとしても、基板Ｐが熱変形（熱伸縮）を起こすことがなく、基板Ｐ上のアライメントマークの位置情報を精度よく検出することができる。
【０１２９】
基板Ｐ上のアライメントマーク１を基板アライメントマーク３５０で検出した後、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐの液浸露光を行うために、液体供給機構１０を駆動して基板Ｐ上に液体ＬＱを供給するとともに液体回収機構２０を駆動して基板Ｐ上の液体ＬＱを所定量回収する。これにより、投影光学系ＰＬの先端部の光学素子２と基板Ｐとの間に液体ＬＱの液浸領域ＡＲ２が形成される。
【０１３０】
ここで上述したように、本実施形態においては、基板アライメント系３５０によるアライメントマーク１の検出時においては基板Ｐ上には液体ＬＱが無く、基板アライメント系３５０によるアライメントマーク１の検出後に、液体供給機構１０より基板Ｐ上に液体ＬＱが供給されることになる。そのため、温調システム６０は、基板アライメント系３５０によるアライメントマーク１の検出後に、液体ＬＱと基板Ｐとの接触に起因して基板Ｐの温度変化や熱変形が起きないように、基板Ｐを保持する基板ホルダＰＨの温度調整を継続的に行う。温調システム６０は、例えば基板ホルダＰＨの上面に設けられた温度センサ８０による基板Ｐの温度計測結果に基づいて、温調流路６２に供給する液体ＬＱの温度や単位時間当たりの液体供給量を調整することで、基板Ｐを基板ホルダＰＨを介して温度調整する。
【０１３１】
また、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐの露光を開始する前に、液体ＬＱの温度を温度センサを使って計測し、液体ＬＱの温度に応じて、基板Ｐ上に露光に使われる液体ＬＱを流したり、基板ホルダＰＨや光学素子２の温度調整を行うことで、液体ＬＱや基板Ｐの温度を所望状態にする。
【０１３２】
そして、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１０による基板Ｐ上に対する液体ＬＱの供給と並行して、液体回収機構２０による基板Ｐ上の液体ＬＱの回収を行いつつ、基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴをＸ軸方向（走査方向）に移動しながら、マスクＭのパターン像を投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の液体ＬＱ及び投影光学系ＰＬを介して基板Ｐ上に投影露光する（ステップＳＡ４）。
【０１３３】
液浸領域ＡＲ２を形成するために液体供給機構１０の液体供給部１１から供給された液体ＬＱは、供給管１３Ａ、１３Ｂを流通した後、流路形成部材７０内部に形成された供給流路を介して液体供給口１２Ａ、１２Ｂより基板Ｐ上に供給される。液体供給口１２Ａ、１２Ｂから基板Ｐ上に供給された液体ＬＱ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、投影領域ＡＲ１を含む基板Ｐ上の一部に、基板Ｐよりも小さく且つ投影領域ＡＲ１よりも大きい液浸領域ＡＲ２を局所的に形成する。このとき、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１０のうち投影領域ＡＲ１のＸ軸方向（走査方向）両側に配置された液体供給口１２Ａ、１２Ｂのそれぞれより、走査方向に関して投影領域ＡＲ１の両側から基板Ｐ上への液体ＬＱの供給を同時に行う。これにより、液浸領域ＡＲ２は均一且つ良好に形成されている。
【０１３４】
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に投影露光するものであって、走査露光時には、液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱ及び投影光学系ＰＬを介してマスクＭの一部のパターン像が投影領域ＡＲ１内に投影され、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が投影領域ＡＲ１に対して＋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Ｓ１〜Ｓ２４が設定されており、１つのショット領域への露光終了後に、基板Ｐのステッピング移動によって次のショット領域が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を移動しながら各ショット領域Ｓ１〜Ｓ２４に対する走査露光処理が順次行われる。
【０１３５】
基板Ｐ上の複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ２４のそれぞれを順次露光する際、ステップＳＡ３で求めた各ショット領域の位置情報（配列情報）、及びベースライン量に基づいて、ＸＹステージ５３を移動し、基板Ｐ上の各ショット領域Ｓ１〜Ｓ２４とパターン像とを位置合わせしながら、各ショット領域Ｓ１〜Ｓ２４の液浸露光処理を行う。
【０１３６】
また、制御装置ＣＯＮＴは、ショット領域Ｓ１〜Ｓ２４の露光中に、フォーカス検出系３０を使って基板Ｐ表面の面位置情報を検出し、投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介した像面と基板Ｐ表面とを合致させるように、基板ステージＰＳＴを介して基板ＰをＺ軸方向あるいは傾斜方向に移動したり、あるいは投影光学系ＰＬの像特性を変化させつつ、液浸露光処理を行う。フォーカス検出系３０は、各ショット領域の露光中に、投射部３０Ａより液体ＬＱを介して基板Ｐ上に検出光Ｌａを投射するとともに基板Ｐからの反射光を液体ＬＱを介して受光することによって基板Ｐ表面の面位置情報を検出する。
【０１３７】
なお、各ショット領域Ｓ１〜Ｓ２４に対する走査露光中は、液体ＬＱの供給前に求めた基板Ｐの表面情報に基づいて、フォーカス検出系３０を使うことなしに、基板Ｐ表面と液体ＬＱを介して形成される像面との位置関係を調整するようにしてもよい。あるいは、液体ＬＱの供給前に求めた基板Ｐの表面位置情報と、走査露光中に液体ＬＱを介して検出した基板Ｐの表面位置情報との双方を考慮して、基板Ｐ表面の位置制御を行うようにしてもよい。
【０１３８】
また、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐに対する液浸露光処理と、温調システム６０による温度調整とを並行して行う。温調システム６０は、液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱの温度が変化したり、液体ＬＱ中に温度分布が生じないように、更には光学素子２及び基板Ｐに温度変化や熱変形が生じないように、基板Ｐ上に供給される液体ＬＱの温度調整及び基板ホルダＰＨや光学素子２の温度調整を行う。このとき温調システム６０は、温度センサ８０、８１、８４などを使って、基板Ｐ（基板ホルダＰＨ）、供給される液体ＬＱ、及び光学素子２の温度を計測し、その計測結果に基づいて、基板ホルダＰＨや光学素子２の温度調整や基板Ｐ上に供給される液体ＬＱの温度調整を行う。
【０１３９】
ここで、液体ＬＱに温度変化や温度分布が生じる要因としては、例えば液体ＬＱに接触する基板Ｐや光学素子２の温度変化が挙げられる。基板Ｐや光学素子２の温度変化の要因としては、照射される露光光ＥＬの熱エネルギーを光学素子２や基板Ｐ（基板Ｐ上のレジストを含む）が吸収したり、あるいは発熱源であるモータやアクチュエータ（基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤ）を有する基板ステージＰＳＴから基板Ｐへの熱の伝達などが挙げられる。あるいは、露光光ＥＬが照射されることにより液体ＬＱ自体が温度変化することも考えられる。これらの要因により、液体ＬＱの温度と液体ＬＱと接触する基板Ｐの温度と光学素子２の温度とに差が生じると、それらの間で熱交換（熱伝達）が行われ、基板Ｐと光学素子２との間に満たされた液体ＬＱに温度変化や温度分布が生じたり、基板Ｐや光学素子２の温度変化や熱変形を引き起こす可能性がある。この場合、これら温度変化によって露光光ＥＬの光路が変動したり、基板Ｐが熱変形したり、光学素子２が熱変形して投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介した像特性が変動したり、パターン像の位置合わせや重ね合わせ精度が劣化する不都合が発生する可能性がある。あるいは、液体ＬＱの温度変化（温度分布）に起因して、液体ＬＱの屈折率変動や屈折率分布が生じ、フォーカス検出系３０の検出光Ｌａの光路が変動するなどして、フォーカス検出系３０に計測誤差が生じる可能性もある。
【０１４０】
また、液体温調装置６１から供給される液体ＬＱの温度も、僅かながら経時的に変化する可能性があり、その場合においても基板Ｐと光学素子２との間に満たされた液体ＬＱに温度分布や温度変化が生じる。
【０１４１】
そこで、温調システム６０は、液体ＬＱと基板Ｐとの接触、あるいは液体ＬＱと光学素子２との接触によって、これら光学素子２や基板Ｐや液体ＬＱの温度変化が生じないように、液体ＬＱと光学素子２と基板Ｐとがほぼ同一温度となるように、液体ＬＱと光学素子２や基板ホルダＰＨ（ひいては基板Ｐ）の温度調整を行うことで、計測精度や露光精度の劣化する不都合を防止することができる。
【０１４２】
特に温調システム６０が、基板Ｐとその基板Ｐ上の液体ＬＱとの間の熱伝達が低減されるように、基板ホルダＰＨの温度調整を行うので、発熱源であるモータやアクチュエータを有する基板ステージＰＳＴから基板Ｐへ伝達される熱エネルギーによって、基板Ｐが熱変形したり、液体ＬＱ中に温度変化や温度分布が生じる不都合を効果的に防止することができる。
【０１４３】
また、温調システム６０は、光学素子２とその光学素子２に接触する液体ＬＱとの間での熱伝達が低減されるように、光学素子２を温度調整するので、露光光ＥＬの熱エネルギーを吸収して発熱する光学素子２からその光学素子２に接触する液体ＬＱへ伝達される熱エネルギーによって、光学素子２が温度変化や熱変形を起こしたり、液体ＬＱ中に温度変化や温度分布が生じる不都合を効果的に防止することができる。
【０１４４】
また液体ＬＱ中に温度分布が生じて屈折率分布が生じると、検出光Ｌａを基板Ｐに対して斜め方向から投射する構成であるフォーカス検出系３０の計測精度が著しく劣化する可能性があるが、温調システム６０が、液体ＬＱ中に温度分布が生じないように、基板ホルダＰＨの温度調整を行ったり、光学素子２の温度調整を行うことで、フォーカス検出系３０の計測精度の劣化を防止できる。
【０１４５】
なお液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱの温度調整を行うとき、供給管１３Ａ、１３Ｂの途中に、光学素子２や基板ホルダＰＨの温度調整に使用される液体温調装置６１とは別の液体温調装置を設け、温度センサの計測結果に基づいて、液体供給口１２Ａ、１２Ｂから供給する液体ＬＱの温度を調整したり、あるいは単位時間当たりの液体供給量を調整するようにしてもよい。
【０１４６】
基板Ｐの液浸露光が終了した後、制御装置ＣＯＮＴは、液体回収機構２０、あるいは液体回収機構２０とは別に設けられた所定の液体回収機構を使って、基板Ｐ上に形成された液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱを回収する（ステップＳＡ５）。
【０１４７】
基板Ｐ上及び基板ステージＰＳＴ上の液体ＬＱを回収した後、制御装置ＣＯＮＴは、露光済みの基板Ｐを基板ステージＰＳＴより搬出（アンロード）する（ステップＳＡ６）。
【０１４８】
以上説明したように、基板Ｐを保持する基板ホルダＰＨを温調システム６０を使って温度調整することで、液体ＬＱに接触する基板Ｐを基板ホルダＰＨを介して所望の温度に調整できる。また、液体ＬＱと接触した状態で露光光ＥＬが通過する光学素子２や上板４０１なども温調システム６０を使って温度調整することができる。したがって、基板Ｐや光学素子２に接触している液体ＬＱも所望の温度に維持することができるばかりでなく、液体ＬＱと接する基板Ｐや光学素子２の温度変化や熱変形も防止できる。したがって、液体ＬＱに検出光Ｌａを照射し、その液体ＬＱを介した検出光Ｌａに基づいて計測処理を行う構成であっても、良好な計測精度を維持することができる。また、所望の温度に維持された液体ＬＱを介して基板Ｐ上に露光光ＥＬを照射することができるので、良好な露光精度を維持することができる。また液体ＬＱと接触する基板Ｐ（基板ホルダＰＨ）、光学素子２、基準部材３００などの温度調整を行うようにしているので、液体の気化に起因する基板Ｐ、光学素子２、基準部材３００などの温度変化や熱変形を防止することもできる。
【０１４９】
また、例えば図９に示すように、基準部材３００上に形成した液体ＬＱの液浸領域の一部が平坦面５１上に配置されたり、あるいは基板Ｐ上のエッジ領域Ｅを露光するときに、液体ＬＱの液浸領域ＡＲ２の一部が平坦面５１上に配置される場合があるが、基板Ｐの周囲に平坦面５１を形成するプレート部材５０も温度調整することで、その平坦面５１に液体ＬＱが接触した場合でも、液体ＬＱに温度変化（温度分布）が生じる不都合を防止することができる。
【０１５０】
なお、例えば基板Ｐ上のアライメントマーク１の検出を行う前に基板Ｐの温度調整を行う場合や基板Ｐの露光を開始する前に基板Ｐの温度調整を行うとき、露光に使われる液体ＬＱを基板Ｐ上に一定時間流すことで、その基板Ｐの温度調整を行うこともできる。そのとき、温度調整時における単位時間当たりの液体供給量を、液浸露光時における液体供給量より多くすることで、より効果的に短時間で基板Ｐを所望の温度に調整することができる。なお液体供給量を多くしたときは、液体ＬＱの流出を防止するために、液体供給量に応じて液体回収量を多くすればよい。
【０１５１】
また、基板Ｐ上でのパターンの重ね合わせ精度を向上するために、アライメント処理時（ステップＳＡ３）と液浸露光時（ステップＳＡ４）とでの基板Ｐ（あるいは液体ＬＱや光学素子２）の温度差を可能な限り小さくするように温度調整することが好ましいが、光照射条件やアクチュエータの駆動条件などによって温度差が生じる可能性がある。その場合、例えばアライメント処理時と液浸露光時との温度差に起因する基板Ｐの熱変形量（線膨張の変動量）を予め求め、その変動量を補正するための補正量を求めておき、その補正量に基づいて、重ね合わせ露光するときの基板Ｐとパターン像との位置関係を補正するようにしてもよい。
【０１５２】
なお、上述の実施形態においては、基板Ｐを基板ステージＰＳＴ上にロードした後に、計測処理を行うようにしているが、この計測処理は複数枚の基板の処理毎に行い、その間はステップＳＡ３でアライメント処理だけ行うようにしてもよい。
【０１５３】
また計測処理を行う際に、露光対象として基板Ｐを基板ステージＰＳＴ上にロードすることによって、各計測処理中に、Ｚステージ５２の凹部５５に液体ＬＱが浸入することを防止しているが、液浸領域ＡＲ２の大きさに対して基板ステージＰＳＴの上面に十分な面積があり、計測処理を行うときに、Ｚステージ５２の凹部５５に液体ＬＱが浸入することがない場合には、計測処理が完了してから基板ステージ上に基板Ｐをロードするようにしてもよい。
【０１５４】
また計測処理を行う際にＺステージ５２の凹部５５へ液体ＬＱが浸入することを防止するために、露光対象としての基板Ｐではなく、基板Ｐと同一形状のダミー基板を基板ステージＰＳＴ上にロードし、計測処理が完了した後に、露光対象の基板Ｐと交換するよるようにしてもよい。
【０１５５】
また上述の実施形態においては、基板ステージＰＳＴ上に基板Ｐをロードする前に、温調用ホルダ９０で基板Ｐの温度調整をしているが、基板ステージＰＳＴ上に基板Ｐをロードした後に基板Ｐ上に温度調整された液体ＬＱを流したり、基板ホルダＰＨの温度調整をすることで十分であれば、温調用ホルダ９０を設けなくてもよい。
【０１５６】
また上述の実施形態においては、光学素子２、基板ホルダＰＨ、基準部材３００などの温度調整を行っているが、それらをすべての温度調整は必ずしも必要なく、液体ＬＱとの熱交換による影響が懸念される部材だけに温度調整を行うようにしてもよい。
【０１５７】
また上述の実施形態においては、光学素子２、基板Ｐ（基板ホルダＰＨ）、基準部材３００などの液体ＬＱに接触する物体の温度調整を行うようにしているが、投影光学系ＰＬの像面側に供給された液体ＬＱと接触する物体の温度調整を行わずに、その物体の温度に応じて、供給される液体ＬＱの温度を調整するだけでもよい。その場合、各物体の温度を、例えば温度センサを使って測定し、その測定結果に基づいて液体ＬＱの温度調整を行うのが望ましい。この場合も、液体ＬＱとその液体ＬＱに接触する物体との間の熱交換が抑制され、液体ＬＱの温度変化（温度分布の発生）や液体ＬＱと接触する物体の温度変化や熱変形を防止することができる。
【０１５８】
さらに液体ＬＱと流路形成部材７０との間の熱交換（熱伝達）も懸念される場合には、流路形成部材７０を温調システム６０によって温度調整するようにしてもよい。この場合、流路形成部材７０内にヒータを埋め込んだり、液体供給機構１０及び液体回収機構２０と連通する流路以外の温調用流路を流路形成部材７０内に設けて温調用流路に温調用の流体を流通させても良い。また、流路形成部材７０に温度センサを配置して、流路形成部材７０の温度を計測し、その結果に基づいて流路形成部材７０の温度を調整するようにしてもよい。
【０１５９】
またさらに、上述の実施形態においては、基板Ｐの温度調整を行うために、基板ホルダＰＨ内に温度流路６２を形成して、その温調流路６２に温度調整された液体ＬＱを流すことによって、基板ホルダＰＨの温度調整を行うようにしているが、基板ステージＰＳＴに搭載されているモータやアクチュエータの温度調整機構を基板ホルダＰＨの温度調整に兼用するようにしてもよい。
【０１６０】
以下、本発明の別の実施形態について説明する。以下の説明において、上述した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、その説明を簡略もしくは省略する。
【０１６１】
図１０において、流路形成部材７０の下面７０Ａにおいて、液体供給口１２Ａ、１２Ｂが設けられている領域が液体回収口２２Ａ、２２Ｂが設けられている領域に対して基板Ｐより遠くになるように、段部７１が形成されている。そして、段部７１のうち、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに向く面７１Ａには、液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱを攪拌する攪拌装置７２が設けられている。攪拌装置７２Ａは液体供給口１２Ａ、１２Ｂのそれぞれの近傍に設けられており、液体供給口１２Ａ、１２Ｂを介して基板Ｐ上に供給された液体ＬＱを攪拌する。攪拌装置７２は、基板Ｐの液浸露光中又はその前後、あるいは基準部材３００や上板４０１、５０１上に液体ＬＱを配置した状態での計測中又はその前後において、液体ＬＱを攪拌することができる。攪拌装置７２で液体ＬＱを攪拌することで、液体ＬＱ中に温度分布が生じる不都合を防止することができる。
【０１６２】
また、図１１に示すように、例えば流路形成部材７０の内側面７０Ａに、光学素子２に対して液体ＬＱの噴流を吹き付ける第２液体供給口１８Ａ、１８Ｂを設けるようにしてもよい。すなわち、第２液体供給口１８Ａ、１８Ｂを光学素子２の液体接触面２Ａの方を向くように形成することもできる。このように第２液体供給口１８Ａ、１８Ｂより液体ＬＱを光学素子２に当てるように供給することで、露光光ＥＬの照射による光学素子２の温度変化（温度上昇）を抑制し、光学素子２を所望の温度に維持して液体ＬＱに温度分布が生じる不都合を防止できる。
【０１６３】
なお、液体ＬＱを光学素子２に当てるようにして流す構成の代わりに、第２液体供給口１８Ａ、１８Ｂより供給された液体ＬＱが、光学素子２の液体接触面２Ａに沿って層流となって流れるようにしてもよい。この場合、第２液体供給口１８Ａ、１８Ｂを液体接触面２Ａの近傍に且つ光学素子２の光軸と直交する方向を向くように形成すればよい。こうすることにより、光学素子２に与える影響（摩耗や溶解など）を抑制できる。
【０１６４】
また、上述した実施形態においては、投影光学系ＰＬの像面側に露光用の液体ＬＱを供給して光学素子２の温度調整を行う場合、光学素子２と基板Ｐあるいは基板ステージＰＳＴ上の所定の平坦面とを対向させた状態で液体ＬＱの供給を行っているが、図１２に示すように、投影光学系ＰＬの下方領域に対して進退可能に設けられたプレート部材１５０を設けるようにしてもよい。プレート部材１５０は、投影光学系ＰＬの下方領域に配置されたとき、投影光学系ＰＬの光学素子２に対して所定の距離をあけて対向可能となっている。プレート部材１５０には、軸部１５１を回動中心として回動する回転機構１５２が設けられており、回転機構１５２の駆動によって、投影光学系ＰＬの下方領域に対して進退可能となっている。なお、軸部１５１の上端部は、例えば投影光学系ＰＬの鏡筒ＰＫを保持する定盤やコラム（ボディ）など、所定の部材に取り付けることができる。また、回転機構１５２は、プレート部材１５０をＺ軸方向に移動するＺ駆動機構の機能も有しており、投影光学系ＰＬの光学素子２とプレート部材１５０との距離を調整可能である。このようなプレート部材１５０を設けることにより、基板ステージＰＳＴが例えば基板Ｐのロード・アンロードを行うために投影光学系ＰＬの下方領域に配置されていない場合においても、光学素子２とプレート部材１５０とを対向させた状態で液体供給口１２より液体ＬＱを供給することにより、光学素子２の温度調整を液体ＬＱを使って行うことができるばかりでなく、投影光学系ＰＬの液体接触面２Ａを常時濡らしておくことも可能となるので、投影光学系ＰＬの液体接触面２Ａが乾いて、その液体接触面２Ａに異物などが付着するのを防止することもできる。また投影光学系ＰＬの下方に基板ステージＰＳＴが位置していない場合であっても、投影光学系ＰＬ（光学素子２）や流路形成部材７０から液体が不都合な場所へ落下するのをプレート部材１５０で防止することができる。
【０１６５】
ところで、液体温調装置６１は液体ＬＱの温度を精密に調整可能ではあるが、図１３（ａ）に模式的に示したグラフ図のように、液体温調装置６１から供給される液体ＬＱの温度が僅かながら経時的に変化する可能性がある。なお図１３（ａ）のグラフ図において、横軸は時間ｔ、縦軸は温度（温度変動量）ΔＴである。このような経時的に温度変化する液体ＬＱが基板Ｐ上に連続的に供給された場合、基板Ｐ上に形成された液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱ中に温度分布が生じることとなる。
【０１６６】
そこで、図１４に示すように、供給流路１３のうち液体温調装置６１と液体供給口１２との間に、通過する液体ＬＱの温度変動を減衰する減衰部材１００を設けることで、図１３（ｂ）に模式的に示したグラフ図のように、液体供給口１２を介して供給される液体ＬＱの経時的な温度変動を減衰することができる。減衰部材１００は断熱材によって周囲と断熱されている。減衰部材１００としては、例えば金属製焼結体や金属製メッシュをはじめとする多孔質体が挙げられる。あるいは中空糸膜などからなるインラインフィルタであってもよい。このような多孔質体などは、通過する液体ＬＱに対する接触面積が大きく、また液体ＬＱに対する熱容量も大きいため、通過する液体ＬＱの温度変動を十分に減衰することができる。なお減衰部材１００として金属を用いる場合には、ステンレス鋼であることが好ましい。
【０１６７】
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ツインステージ型の露光装置にも適用できる。
【０１６８】
図１５はツインステージ型露光装置の一例を示す概略構成図である。図１５に示すツイン型露光装置ＥＸ２は、基板Ｐを保持する基板ホルダＰＨ１を有し、基板ホルダＰＨ１に基板Ｐを保持して移動可能な第１基板ステージＰＳＴ１と、基板Ｐを保持する基板ホルダＰＨ２を有し、基板ホルダＰＨ２に基板Ｐを保持して移動可能な第２基板ステージＰＳＴ２とを有している。第１、第２基板ステージＰＳＴ１、ＰＳＴ２は、共通のベース５４上をそれぞれ独立に移動可能である。第１、第２基板ステージＰＳＴ１、ＰＳＴ２はそれぞれ上述した実施形態と同様、基準部材３００やセンサ４００、５００を備えている。
【０１６９】
また、ツインステージ型露光装置ＥＸ２は、一方の基板ステージＰＳＴ１（ＰＳＴ２）に保持された基板Ｐの計測を行う計測ステーションＳＴ１と、投影光学系ＰＬを備え、他方の基板ステージＰＳＴ２（ＰＳＴ１）に保持された基板Ｐの露光を行う露光ステーションＳＴ２とを備えている。露光ステーションＳＴ２には基板アライメント系３５０を除いて、図１のシステム（フォーカス検出系３０を含む）が全て搭載されている。また、計測ステーションＳＴ１には、基板アライメント系３５０、投射部３０Ａ及び受光部３０Ｂを有するフォーカス検出系３０が搭載されている。
【０１７０】
そして、第１基板ステージＰＳＴ１と第２基板ステージＰＳＴ２とのそれぞれには、計測ステーションＳＴ１で基板ホルダＰＨ１、ＰＨ２の温度調整を行う温調システム６０が設けられている。
【０１７１】
このようなツインステージ型露光装置の基本的な動作としては、例えば露光ステーションＳＴ２において第２基板ステージＰＳＴ２上の基板Ｐの露光処理中に、計測ステーションＳＴ１において、第１基板ステージＰＳＴ１上の基板Ｐの交換及び計測処理が行われる。そして、それぞれの作業が終了すると、第２基板ステージＰＳＴ２が計測ステーションＳＴ１に移動し、それと並行して第１基板ステージＰＳＴ１が露光ステーションＳＴ２に移動し、今度は第２基板ステージＰＳＴ２において計測及び交換処理が行われ、第１基板ステージＰＳＴ１上の基板Ｐに対して露光処理が行われる。
【０１７２】
本実施形態において、計測ステーションＳＴ１における基板Ｐの計測は、フォーカス検出系３０による基板Ｐ表面の面位置情報の計測、及び基板アライメント系３５０による基板Ｐ上のアライメントマーク１及び基準部材３００上の基準マークＰＦＭの検出を含む。
例えば第２基板ステージＰＳＴ２上の基板Ｐに対して露光ステーションＳＴ２において液浸露光処理が行われている最中、第１基板ステージＰＳＴ１上の基板Ｐに対して計測ステーションＳＴ１において基板アライメント系３５０、フォーカス検出系３０、及び基準部材３００を用いて計測処理が行われる。そして、計測処理が完了すると、第１基板ステージＰＳＴ１と第２基板ステージＰＳＴ２との交換作業が行われ、図１５に示すように、第１基板ステージＰＳＴ１の基準部材３００と投影光学系ＰＬとが対向するように、第１基板ステージＰＳＴ１の位置決めがされる。この状態で、制御装置ＣＯＮＴは液体ＬＱの供給を開始し、投影光学系ＰＬと基準部材３００との間を液体ＬＱで満たし、液体ＬＱを介したマスクアライメント系３６０による基準部材３００の基準マークＭＦＭの計測処理及び露光処理を行う。なお、計測ステーションＳＴ１で一旦求められた各ショット領域Ｓ１〜Ｓ２４のアライメント情報は基準部材３００の基準マークＰＦＭを基準として定められており（記憶されており）、露光ステーションＳＴ２において液浸露光が実行される際には、基準部材３００の基準マークＰＦＭに対して所定の位置関係で形成されている基準マークＭＦＭとマスクＭとの位置関係に基づいて各ショット領域Ｓ１〜Ｓ２４の位置決めがされるように第１基板ステージＰＳＴ１の移動が制御される。すなわち、計測ステーションＳＴ１で求められた各ショット領域Ｓ１〜Ｓ２４のアライメント情報（配列情報）は、基準マークＰＦＭ、ＭＦＭを用いて露光ステーションＳＴ２に有効に受け渡される。
【０１７３】
このように、ツインステージ型露光装置の場合には、一方のステージで液浸露光処理中に、他方のステージで液体を介さない計測処理を行うことができるので、露光処理のスループットを向上することができる。
【０１７４】
そして、温調システム６０は、計測ステーションＳＴ１において、基板Ｐの計測を行う前に、基板ホルダＰＨの温度調整を行って基板Ｐを所定温度に調整する。そして、基板ホルダＰＨを介して基板Ｐを所定温度に調整した後、基板Ｐに対する計測処理が行われる。
温調システム６０は、基板Ｐの計測処理中においても、基板ホルダＰＨを介して基板Ｐの温度調整を継続する。
【０１７５】
また、計測ステーションＳＴ１において基板ホルダＰＨ１の温度調整を行う際、温調システム６０は、露光ステーションＳＴ２に設けられた液体供給機構１０から供給される液体ＬＱの温度に応じて、基板ホルダＰＨ１の温度調整を行う。具体的には、液体供給機構１０から供給される液体ＬＱの温度と基板Ｐの温度とがほぼ同一になるように、温調システム６０は計測ステーションＳＴ１において基板ホルダＰＨ１の温度調整を行う。そして、計測ステーションＳＴ１における基板Ｐの計測処理が終了した後、制御装置ＣＯＮＴは、第１基板ステージＰＳＴ１を計測ステーションＳＴ１から露光ステーションＳＴ２に移動する。
【０１７６】
ここで、露光ステーションＳＴ２においては、第２基板ステージＰＳＴ２上に支持されている基板Ｐに対する露光処理が行われている。制御装置ＣＯＮＴは、露光ステーションＳＴ２における第２基板ステージＰＳＴ２上の基板Ｐの露光処理が終了した後、計測ステーションＳＴ１で計測処理を完了した基板Ｐを支持した第１基板ステージＰＳＴ１を露光ステーションＳＴ２に移動する。このとき、第１基板ステージＰＳＴ１上の基板Ｐに対する計測処理が完了した後、露光ステーションＳＴ２における第２基板ステージＰＳＴ２上の基板Ｐに対する露光処理が継続中の場合には、制御装置ＣＯＮＴは、露光ステーションＳＴ２における基板Ｐの露光が終了するまで、計測ステーションＳＴ１において第１基板ステージＰＳＴ１上の基板Ｐの温調システム６０による温度調整を継続する。つまり、制御装置ＣＯＮＴは、計測ステーションＳＴ１において第１基板ステージＰＳＴ１上の基板Ｐに対する温度調整を開始した後は、露光ステーションＳＴ２における第２基板ステージＰＳＴ２上の基板Ｐの露光処理が終了するまで、計測ステーションＳＴ１での温度調整を継続する。
【０１７７】
そして制御装置ＣＯＮＴは、計測処理を終え、露光ステーションＳＴ２に移動された第１基板ステージＰＳＴ１上の基板Ｐを液浸露光するために、液体供給機構１０より基板Ｐ上に液体ＬＱを供給する。ここで、第１基板ステージＰＳＴ１上に保持されている基板Ｐは、計測ステーションＳＴ２において温調システム６０によって、液体ＬＱとほぼ同じ温度に調整されているため、基板Ｐ上に液体ＬＱが供給されても基板Ｐの温度変化や熱変形が生じることがない。なお、供給された液体ＬＱとの接触に起因する基板Ｐの温度変化を抑制するために、露光ステーションＳＴ２においても温調システム６０によって基板ホルダＰＨ１を温度調整を継続した方がよいことは言うまでもない。そして、制御装置ＣＯＮＴは、露光ステーションＳＴ２において、基板Ｐに液体ＬＱを介して露光光ＥＬを照射して基板Ｐを露光する。基板Ｐの露光中においても、制御装置ＣＯＮＴは、温調システム６０によって基板ホルダＰＨや光学素子２の温度調整を行いつつ、基板Ｐを露光する。計測ステーションＳＴ１での計測後に、基板ホルダＰＨ１の温度調整の継続が難しい場合には、基板ホルダＰＨ１の基板Ｐの露光を開始する前に、例えば基板Ｐ上に露光用の液体ＬＱを液体供給口１２より供給して基板Ｐの温度調整を行い、基板Ｐが液体ＬＱとほぼ同一温度になってから露光を開始するようにしてもよい。
【０１７８】
以上説明したように、第１基板ステージＰＳＴ１及び第２基板ステージＰＳＴ２を有するツインステージ型露光装置において、基板Ｐに関する計測処理を行う計測ステーションＳＴ１で基板Ｐを保持する基板ホルダＰＨ１を温調システム６０を使って温度調整することで、その基板ホルダＰＨに保持されている基板Ｐを所望の温度に調整することができる。したがって、計測ステーションＳＴ１での計測処理後に基板Ｐが温度変化や熱変形を起こすのが防止され、計測ステーションＳＴ１で計測された情報（基板Ｐの表面情報、基板Ｐ上のショット領域の位置情報など）に基づいて、露光ステーションＳＴ２において精度良く基板Ｐを露光することができる。
【０１７９】
上述したように、本実施形態における液体ＬＱは純水により構成されている。純水は、半導体製造工場等で容易に大量に入手できるとともに、基板Ｐ上のフォトレジストや光学素子（レンズ）等に対する悪影響がない利点がある。また、純水は環境に対する悪影響がないとともに、不純物の含有量が極めて低いため、基板Ｐの表面、及び投影光学系ＰＬの先端面に設けられている光学素子の表面を洗浄する作用も期待できる。なお工場等から供給される純水の純度が低い場合には、露光装置が超純水製造器を持つようにしてもよい。
【０１８０】
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はほぼ１．４４と言われており、露光光ＥＬの光源としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を用いた場合、基板Ｐ上では１／ｎ、すなわち約１３４ｎｍに短波長化されて高い解像度が得られる。更に、焦点深度は空気中に比べて約ｎ倍、すなわち約１．４４倍に拡大されるため、空気中で使用する場合と同程度の焦点深度が確保できればよい場合には、投影光学系ＰＬの開口数をより増加させることができ、この点でも解像度が向上する。
【０１８１】
なお、上述したように液浸法を用いた場合には、投影光学系の開口数ＮＡが０．９〜１．３になることもある。このように投影光学系の開口数ＮＡが大きくなる場合には、従来から露光光として用いられているランダム偏光光では偏光効果によって結像性能が悪化することもあるので、偏光照明を用いるのが望ましい。その場合、マスク（レチクル）のライン・アンド・スペースパターンのラインパターンの長手方向に合わせた直線偏光照明を行い、マスク（レチクル）のパターンからは、Ｓ偏光成分（ＴＥ偏光成分）、すなわちラインパターンの長手方向に沿った偏光方向成分の回折光が多く射出されるようにするとよい。投影光学系ＰＬと基板Ｐ表面に塗布されたレジストとの間が液体で満たされている場合、投影光学系ＰＬと基板Ｐ表面に塗布されたレジストとの間が空気（気体）で満たされている場合に比べて、コントラストの向上に寄与するＳ偏光成分（ＴＥ偏光成分）の回折光のレジスト表面での透過率が高くなるため、投影光学系の開口数ＮＡが１．０を越えるような場合でも高い結像性能を得ることができる。また、位相シフトマスクや特開平６−１８８１６９号公報に開示されているようなラインパターンの長手方向に合わせた斜入射照明法（特にダイボール照明法）等を適宜組み合わせると更に効果的である。
【０１８２】
また、例えばＡｒＦエキシマレーザを露光光とし、１／４程度の縮小倍率の投影光学系ＰＬを使って、微細なライン・アンド・スペースパターン（例えば２５〜５０ｎｍ程度のライン・アンド・スペース）を基板Ｐ上に露光するような場合、マスクＭの構造（例えばパターンの微細度やクロムの厚み）によっては、Wave guide効果によりマスクＭが偏光板として作用し、コントラストを低下させるＰ偏光成分（ＴＭ偏光成分）の回折光よりＳ偏光成分（ＴＥ偏光成分）の回折光が多くマスクＭから射出されるようになるので、上述の直線偏光照明を用いることが望ましいが、ランダム偏光光でマスクＭを照明しても、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡが０．９〜１．３のように大きい場合でも高い解像性能を得ることができる。また、マスクＭ上の極微細なライン・アンド・スペースパターンを基板Ｐ上に露光するような場合、Wire Grid効果によりＰ偏光成分（ＴＭ偏光成分）がＳ偏光成分（ＴＥ偏光成分）よりも大きくなる可能性もあるが、例えばＡｒＦエキシマレーザを露光光とし、１／４程度の縮小倍率の投影光学系ＰＬを使って、２５ｎｍより大きいライン・アンド・スペースパターンを基板Ｐ上に露光するような場合には、Ｓ偏光成分（ＴＥ偏光成分）の回折光がＰ偏光成分（ＴＭ偏光成分）の回折光よりも多くマスクＭから射出されるので、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡが０．９〜１．３のように大きい場合でも高い解像性能を得ることができる。
【０１８３】
更に、マスク（レチクル）のラインパターンの長手方向に合わせた直線偏光照明（Ｓ偏光照明）だけでなく、特開平６−５３１２０号公報に開示されているように、光軸を中心とした円の接線（周）方向に直線偏光する偏光照明法と斜入射照明法との組み合わせも効果的である。特に、マスク（レチクル）のパターンが所定の一方向に延びるラインパターンだけでなく、複数の異なる方向に延びるラインパターンが混在する場合には、同じく特開平６−５３１２０号公報に開示されているように、光軸を中心とした円の接線方向に直線偏光する偏光照明法と輪帯照明法とを併用することによって、投影光学系の開口数ＮＡが大きい場合でも高い結像性能を得ることができる。
【０１８４】
上記実施形態では、基板ホルダＰＨ、投影光学系ＰＬの先端光学素子２、基準部材３００などの液体ＬＱに接触する物体の温度を、それらの物体の内部または周囲に設けられた流路に温調された液体を流すことによって調整しているが、それらの流路に液体の代わりに温度制御された気体を流通させても良い。
【０１８５】
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。
【０１８６】
なお、液体ＬＱの流れによって生じる投影光学系ＰＬの先端の光学素子と基板Ｐとの間の圧力が大きい場合には、その光学素子を交換可能とするのではなく、その圧力によって光学素子が動かないように堅固に固定してもよい。
【０１８７】
なお、本実施形態では、投影光学系ＰＬと基板Ｐ表面との間は液体ＬＱで満たされている構成であるが、例えば基板Ｐの表面に平行平面板からなるカバーガラスを取り付けた状態で液体ＬＱを満たす構成であってもよい。
【０１８８】
また、上述の液浸法を適用した露光装置は、投影光学系ＰＬの終端光学素子２の射出側の光路空間を液体(純水)で満たして基板Ｐを露光する構成になっているが、国際公開第２００４／０１９１２８号に開示されているように、投影光学系ＰＬの終端光学素子２の入射側の光路空間も液体（純水）で満たすようにしてもよい。この場合、投影光学系ＰＬの終端光学素子２の入射側の光路空間の液体の圧力を調整するようにしてもよい。また、投影光学系ＰＬの終端光学素子２の入射側の光路空間の気体を排気しながら液体の供給を開始することによって、その光路空間を速やかに、且つ良好に液体で満たすことができる。
【０１８９】
なお、本実施形態の液体ＬＱは水であるが、水以外の液体であってもよい、例えば、露光光ＥＬの光源が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ＬＱとしてはＦ２レーザ光を透過可能な例えば、過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）やフッ素系オイル等のフッ素系流体であってもよい。この場合、液体ＬＱと接触する部分には、例えばフッ素を含む極性の小さい分子構造の物質で薄膜を形成することで親液化処理する。また、液体ＬＱとしては、その他にも、露光光ＥＬに対する透過性があってできるだけ屈折率が高く、投影光学系ＰＬや基板Ｐ表面に塗布されているフォトレジストに対して安定なもの（例えばセダー油）を用いることも可能である。この場合も表面処理は用いる液体ＬＱの極性に応じて行われる。また、液体ＬＱの純水の代わりに、所望の屈折率を有する種々の流体、例えば、超臨界流体や高屈折率の気体を用いることも可能である。
【０１９０】
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。
【０１９１】
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。また第１パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で第１パターンの縮小像を投影光学系（例えば１／８縮小倍率で反射素子を含まない屈折型投影光学系）を用いて基板Ｐ上に一括露光し、その後に、第２パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で第２パターンの縮小像をその投影光学系を用いて、第１パターンと部分的に重ねて基板Ｐ上に一括露光するスティッチ方式の一括露光装置にも適用できる。
【０１９２】
また、基板Ｐを保持するステージとは別に測定用の部材やセンサを搭載した測定ステージを備えた露光装置にも本発明を適用することはできる。この場合、投影光学系と測定ステージとを対向させて、測定ステージ上に液浸領域ＡＲ２を形成するときに、上述の基板ステージＰＳＴのプレート部材５０や基準部材３００，空間像センサ５００などと同様に、測定ステージ上の部材を温度調整するようにしてもよい。なお測定ステージを備えた露光装置は、例えば欧州特許公開第１，０４１，３５７号公報に記載されている。
【０１９３】
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、露光対象の基板の表面全体が液体で覆われる液浸露光装置にも本発明を適用可能である。露光対象の基板の表面全体が液体で覆われる液浸露光装置の構造及び露光動作は、例えば特開平６−１２４８７３号公報、特開平１０−３０３１１４号公報、米国特許第５，８２５，０４３号などに詳細に記載されている。
【０１９４】
また露光装置に搭載した投影光学系として、前述のように種々のタイプの投影光学系を用いることもできるが、投影光学系を持たないタイプの露光装置、例えば、プロキシミティ型露光装置に本発明を適用することもできる。
【０１９５】
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。
【０１９６】
基板ステージＰＳＴやマスクステージＭＳＴにリニアモータ（USP5,623,853またはUSP5,528,118参照）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。
【０１９７】
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。
【０１９８】
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、特開平８−１６６４７５号公報（USP5,528,118）に記載されているように、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。
【０１９９】
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、特開平８−３３０２２４号公報に記載されているように、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。
【０２００】
以上のように、本願実施形態の露光装置ＥＸは、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【０２０１】
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】
【０２０２】
１…アライメントマーク、２…光学素子（光学部材）、１０…液体供給機構、２０…液体回収機構、３０…フォーカス検出系（面位置検出装置）、５０…プレート部材、５１…上面（平坦部）、６０…温調システム、８０、８１、８２、８３、８４…温度センサ、９０…温調用ホルダ、３００…基準部材（計測部材）、３０１Ａ…上面（平坦面）、３５０…基板アライメント系（マーク検出系）、３６０…マスクアライメント系（マーク検出系）、４００…照度ムラセンサ、４０１…上板（計測部材）、４０１Ａ…上面（平坦面）、５００…空間像計測センサ、５０１…上板（計測部材）、５０１Ａ…上面（平坦面）、ＥＬ…露光光、ＥＸ…露光装置、ＬＱ…液体、Ｐ…基板、ＰＬ…投影光学系、ＰＨ…基板ホルダ（基板保持部材）、ＰＳＴ…基板ステージ、ＳＴ１…計測ステーション、ＳＴ２…露光ステーション
【図１】
2014057105.tif 000003
【図２】
2014057105.tif 000004
【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】
2014057105.tif 000017
【図１６】
2014057105.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成26年1月17日(2014.1.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を介して基板上に露光光を照射して、前記基板を露光する露光装置において、
前記基板を保持する基板保持部材を有し、該基板保持部材に前記基板を保持して移動可能な基板ステージと、
前記基板保持部材の温度調整を行う温調システムとを備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
液体を介して基板に露光光を照射する露光装置であって：
投影光学系と、
基板を保持する基板保持部材と
液体供給口と液体回収口とを有する流路形成部材と、
前記流路形成部材に配置された温度センサと、を備え、
前記流路形成部材の液体供給口から液体を供給するとともに、前記液体供給口から供給された液体を前記流路形成部材の液体回収口から回収することによって、前記基板の表面の一部に液浸領域を形成し、前記液浸領域の液体を介して前記基板に露光光を照射する露光装置。
【請求項３】
液体を介して基板に露光光を照射する露光装置であって：
投影光学系と、
前記基板を保持する基板保持部材と
液体供給口と液体回収口とを有する流路形成部材と、
前記流路形成部材の温度を調整する温調システムと、を備え、
前記流路形成部材の液体供給口から液体を供給するとともに、前記液体供給口から供給された液体を前記流路形成部材の液体回収口から回収することによって、前記基板の表面の一部に液浸領域を形成し、前記液浸領域の液体を介して前記基板に露光光を照射する露光装置。
【請求項４】
液体を介して基板上に投影光学系からの露光光を照射して、前記基板を露光する露光装置において、
前記基板を保持する基板保持部材と、
前記基板保持部材の温度調整を行う温調システムと、
前記投影光学系の先端部を囲むように配置され、下面に配置された液体供給口と、内側面に配置された液体供給口と、液体回収口とが設けられた流路形成部材とを備え、
前記流路形成部材の下面と対向するように配置された前記基板の表面の一部に液浸領域を形成し、前記液浸領域の液体を介して前記基板に露光光を照射する露光装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の露光装置で基板を露光することと、
前記露光された基板を処理することと、
を含むデバイス製造方法。