(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を原版に照射し、前記原版のパターンを投影光学系を介して基板上に投影して前記基板を露光する露光処理を行う露光方法であって、
前記投影光学系の瞳面照度分布を第１瞳面照度分布として前記投影光学系を照射して前記露光処理を行う第１露光工程と、
前記第１露光工程の後、前記瞳面照度分布を、前記第１瞳面照度分布とは異なる第２瞳面照度分布として前記投影光学系を照射して前記露光処理を行う第２露光工程と、
前記瞳面照度分布を前記第２瞳面照度分布としたときの光束に対しての前記第１露光工程における前記投影光学系の結像性能の変化量を導出する変化量導出工程と、
前記変化量導出工程にて導出された前記変化量を用いて、前記第２露光工程における前記投影光学系の結像性能を補正するための補正量を導出する補正量導出工程と、を有し、
前記第２露光工程において、導出された補正量で前記第２露光工程における前記投影光学系の結像性能を補正して前記露光処理を行うことを特徴とする露光方法。
【請求項２】
前記変化量導出工程において、前記第１瞳面照度分布の条件のもとでの前記光の照射と、該照射により前記投影光学系が温度分布を与えられた状態における前記第２瞳面照度分布の条件のもとでの前記投影光学系の結像性能の計測と、を行うことによって、該結像性能の変化量を導出することを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】
前記変化量導出工程において、前記第１瞳面照度分布の条件のもとで前記光を照射することによる、前記第２瞳面照度分布の条件のもとでの前記投影光学系の結像性能の変化量を、シミュレーションによって導出することを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項４】
前記補正量導出工程において、前記補正量は、
前記光の照射を前記第１瞳面照度分布の条件のもとで行い、前記結像性能の計測を前記第２瞳面照度分布の条件のもとで行うことで得られた第３パラメータと、
前記光の照射と前記結像性能の計測とを前記第２瞳面照度分布の条件のもとで行うことで得られた第４パラメータと、
を用いて導出されることを特徴とする請求項１または２に記載の露光方法。
【請求項５】
前記補正量導出工程において、前記第２露光工程のときに適用される前記補正量は、前記第３パラメータおよび前記第４パラメータを用いて導出されることを特徴とする請求項４に記載の露光方法。
【請求項６】
前記第３パラメータおよび前記第４パラメータは、前記結像性能の単位光量あたりの変化量、前記投影光学系に含まれる光学要素への加熱の速さを表す第１時定数、および、前記光学要素からの放熱の速さを表す第２時定数のうちの少なくとも１つをそれぞれ含むことを特徴とする請求項４または５に記載の露光方法。
【請求項７】
前記補正量導出工程において、前記補正量は、該補正量を導出するときに要求される精度に基づいて決定された時刻よりも後に行われた露光の影響について導出されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の露光方法。
【請求項８】
前記結像性能は、フォーカス、倍率、歪曲収差、非点収差および像面湾曲のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の露光方法。
【請求項９】
光源からの光を原版に照射し、前記原版のパターンを投影光学系を介して基板上に投影して前記基板を露光する露光処理を行う露光装置であって、
前記投影光学系の瞳面照度分布を、第１瞳面照度分布と、該第１瞳面照度分布とは異なる第２瞳面照度分布とに切り替え可能とする切り替え部と、
前記瞳面照度分布を前記第１瞳面照度分布として前記投影光学系を照射する第１の露光処理、および、前記第１の露光処理の後、前記瞳面照度分布を前記第２瞳面照度分布として前記投影光学系を照射する第２の露光処理を行わせることが可能で、かつ、
前記瞳面照度分布を前記第２瞳面照度分布としたときの光束に対しての前記第１の露光処理における前記投影光学系の結像性能の変化量を導出し、該変化量を用いて前記第２の露光処理における前記投影光学系の結像性能を補正するための補正量を導出し、該補正量を用いて前記第２の露光処理における前記投影光学系の結像性能を補正して前記第２の露光処理を行わせる制御部と、
を有することを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
前記結像性能の変化量は、前記第１瞳面照度分布の条件のもとでの前記光の照射と、該照射により前記投影光学系が温度分布を与えられた状態における前記第２瞳面照度分布の条件のもとでの前記投影光学系の結像性能の計測と、を行うことによって導出されることを特徴とする請求項９に記載の露光装置。
【請求項１１】
前記第１瞳面照度分布の条件のもとで前記光を照射することによる、前記第２瞳面照度分布の条件のもとでの前記投影光学系の結像性能の変化量は、シミュレーションによって導出されることを特徴とする請求項９に記載の露光装置。
【請求項１２】
前記光源からの光を原版に照射する照明光学系を有し、
前記切り替え部は、前記照明光学系の瞳面照度分布、前記パターン、および、前記原版の照射領域のうち少なくとも１つを変更することを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項１３】
前記投影光学系の結像性能を可変とする可変部を有し、
前記制御部は、前記補正量に基づいて前記可変部を制御することを特徴とする請求項９から１２のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項１４】
前記原版を保持し可動の原版保持部と、
前記基板を保持し可動の基板保持部と、
前記投影光学系に含まれる光学要素を移動または変形可能とする光学要素駆動部と、
を有し、
前記可変部は、前記原版保持部、前記基板保持部および前記光学要素駆動部の少なくとも１つを含む、
ことを特徴とする請求項１３に記載の露光装置。
【請求項１５】
請求項１から８のいずれか１項に記載の露光方法または請求項９から１４のいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
前記工程で露光された前記基板を現像する工程と、
を含むことを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光方法、露光装置、および物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスやフラットパネルディスプレイ（液晶表示デバイス）などの各種デバイスは、フォトリソグラフィ工程を経て製造される。フォトリソグラフィ工程は、マスクやレチクルと呼ばれる原版のパターンをレジストと呼ばれる感光剤が塗布されたガラスプレートやウエハなどの基板に投影し露光する露光工程を含む。近年、より一層のパターンの微細化への要求に応えるべく露光精度を向上させるために、投影光学系の結像面に基板面を合わせるフォーカス精度や、複数の工程で形成される各パターン層を正確に重ね合わせるアライメント精度などの向上が重要となっている。
【０００３】
ここで、投影光学系に露光光が長時間照射され続けると、露光エネルギーの一部を吸収して熱が発生し、その結果、結像性能（フォーカス、倍率、歪曲、非点収差、波面収差等）が変化して、無視できないフォーカスやアライメント誤差が生じ得る。これに対して、露光光の照明条件が変化し、投影光学系内のレンズの発熱分布が変化しても、良好に結像性能の変化を調整する露光方法が提案されている。特許文献１は、照明光の光源像分布状態に対応した結像性能の補正係数を記憶し、光源像分布状態が変更されるときには、対応する補正情報を読み出し、その情報に基づいて補正する露光方法を開示している。しかしながら、特許文献１に開示されている露光方法では、照明条件の変更直後は、変更前の照明条件によって発生した温度分布が投影光学系内に残っている。そのため、変更後の照明条件のもとでの結像性能に、変更前の照明光の吸収の影響分に応じたオフセットが発生する場合がある。そこで、特許文献２は、変更前の照明条件による蓄積エネルギー量に基づいて結像性能の補正量を修正することで、照明条件の変更直後の結像性能のオフセットの発生を解消する露光方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２８２８２２６号公報
【特許文献２】特許第３３９５２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、変更後の照明条件で露光を続けた場合、投影光学系の瞳面近傍のレンズにおける温度分布は、変更前の照明条件による影響と変更後の照明条件による影響とが重なり合う過渡状態となる。これに対して、特許文献２に開示されている露光方法では、照明条件の変更直後のオフセット量のみに着目して結像性能の補正量を修正するため、このような過渡状態における変化量を正確に算出することが難しい。
【０００６】
一方、例えば、原版またはそのパターンに対応して照明条件を変更したときに、結像性能の変化量の影響が少なくなるまで露光を停止した後、新たな照明条件のもとで投影光学系の結像性能を制御しながら露光を行う方法がある。ここで、結像性能の変化量の影響が少なくなるまでとは、変更前の照明条件のもとでの投影光学系の照明光の吸収による結像性能の変化量が所定の許容値以下となるまでをいう。これは、変更前に投影光学系に蓄積されたエネルギー量の結像性能に対する影響が無視し得る程度となるまでとも言える。この方法によれば、照明条件の変更時の過渡状態のもとでは露光が行われないため、投影光学系の結像性能を照明条件ごとに厳密に制御し得る。しかしながら、この方法では、照明条件や原版のパターンを変更する（すなわち投影光学系の瞳面での照度分布（光源像分布）が変化する）たびに露光を停止させなければならないので、露光装置のスループットが低下する。また、別の方法として、照明条件の変更後の過渡状態においては、基板を保持するステージ上の基準マークを用いて投影光学系の結像性能を逐次計測し、この計測結果に基づいて結像性能を適宜補正しながら露光することが考えられる。しかしながら、この方法でも露光を一旦停止させて結像性能の計測を行わなければならず、スループットの低下は避けられない。
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、例えば、露光精度の向上に有利な露光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】
上記課題を解決するために、本発明は、光源からの光を原版に照射し、原版のパターンを投影光学系を介して基板上に投影して基板を露光する露光処理を行う露光方法であって、投影光学系の瞳面照度分布を第１瞳面照度分布として投影光学系を照射して露光処理を行う第１露光工程と、第１露光工程の後、瞳面照度分布を、第１瞳面照度分布とは異なる第２瞳面照度分布として投影光学系を照射して露光処理を行う第２露光工程と、瞳面照度分布を第２瞳面照度分布としたときの光束に対しての第１露光工程における投影光学系の結像性能の変化量を導出する変化量導出工程と、変化量導出工程にて導出された変化量を用いて、第２露光工程における投影光学系の結像性能を補正するための補正量を導出する補正量導出工程と、を有し、第２露光工程において、導出された補正量で第２露光工程における投影光学系の結像性能を補正して露光処理を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、例えば、露光精度の向上に有利な露光方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。
【図２】露光による投影光学系の結像性能の経時変化を示すグラフである。
【図３】照明条件ごとの投影光学系の瞳面照度分布を示す図である。
【図４】照明条件ごとの光束を示す図である。
【図５】一実施形態における結像性能の変化を示すグラフである。
【図６】一実施形態における結像性能の変化の計算モデルを示すグラフである。
【図７】一実施形態における結像性能の補正量を示すグラフである。
【図８】一実施形態におけるパラメータ取得工程を示すフローチャートである。
【図９】パラメータ取得工程における計測タイミングを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。
【００１２】
まず、本発明の一実施形態に係る露光装置の構成について説明する。露光装置は、ステップ・アンド・スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式でレチクル等の原版に形成パターンを被処理基板に露光する装置であり、本発明では、露光方式は、特に限定するものではない。以下、本実施形態に係る露光装置は、一例として、半導体デバイスの製造工程におけるリソグラフィ工程で使用され、走査露光方式にて、レチクルＲに形成されているパターンの像をウエハＷ上（基板上）に露光（転写）する投影型露光装置とする。
【００１３】
図１は、本実施形態に係る露光装置１００の構成を示す概略図である。なお、図１以下の各図では、投影光学系１１０の光軸に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な同一平面内で露光時のウエハＷの走査方向（またはレチクルＲとウエハＷとの相対的な移動方向）にＹ軸を取り、Ｙ軸に直交する非走査方向にＸ軸を取っている。露光装置１００は、照明光学系１０４と、レチクルステージ１０９と、投影光学系１１０と、ウエハステージ１１６と、制御部１１５とを備える。
【００１４】
照明光学系１０４は、レーザ光源１０１からの光束を調整してレチクルＲを照明する。レーザ光源１０１は、例えば、ＫｒＦやＡｒＦ等のガスが封入され、レーザ光を発光させるパルスレーザ光源である。また、レーザ光源１０１は、共振器を構成するフロントミラー、露光波長を狭帯化する回折格子、またはプリズム等を含む狭帯化モジュールと、波長の安定性やスペクトル幅をモニタする分光器やディテクタ等を含むモニタモジュールと、シャッタとを含む。レーザ光源１０１より射出されたビームは、照明光学系１０４内のビーム整形光学系（不図示）により所定のビーム形状に整形され、オプティカルインテグレータ（不図示）に入射されて、レチクルＲを均一な照度分布で照明するための複数の２次光源が形成される。また、照明光学系１０４は、開口絞り１０５と、ハーフミラー１０６と、フォトセンサ１０７とを含む。開口絞り１０５は、開口部の形状が略円形であり、開口部の直径、ひいては照明光学系１０４の開口数（ＮＡ）を所望の値に設定し得る。ここで、開口絞り１０５は、開口部の形状を輪帯形状にすることで、輪帯照明を形成することもできる。ハーフミラー１０６は、照明光学系１０４の光路上に設置され、レチクルＲを照明する露光光の一部を反射して取り出す。フォトセンサ１０７は、紫外光用の検出器であり、ハーフミラー１０６で取り出された反射光から、露光エネルギー（露光光の強度）を導き得る値を出力する。具体的には、フォトセンサ１０７の出力は、レーザ光源１０１のパルス発光ごとに積分を行う積分回路（不図示）により、１パルスあたりの露光エネルギーに変換される。
【００１５】
レチクルＲは、ウエハＷ上に転写されるべきパターン（例えば回路パターン）が形成された、例えば石英ガラス製の原版である。レチクルステージ（原版保持部）１０９は、レチクルＲを保持してＸ、Ｙの各軸方向に可動である。投影光学系１１０は、レチクルＲを通過した光（回路パターン像）を所定の倍率β（例えば１／４倍）でウエハＷ上に投影する。また、投影光学系１１０は、開口絞り１１１と、レンズ駆動装置１１３とを含む。開口絞り１１１は、その開口部の形状が略円形であり、投影光学系１１０の瞳面（レチクルＲに対するフーリエ変換面）上に配置されており、モータ等の駆動部１１２が開口部の直径を調整し得る。レンズ駆動装置（光学要素駆動部）１１３は、投影光学系１１０内のレンズ（光学要素）系の一部を構成しているフィールドを、空気圧や圧電素子などを利用して投影光学系１１０の光軸に沿って移動可能、またはレンズ自体を変形可能とする。
【００１６】
ウエハＷは、表面上にレジスト（感光剤）が塗布された、例えば単結晶シリコンからなる基板である。ウエハステージ（基板保持部）１１６は、ウエハチャック（不図示）を介してウエハＷを保持し、Ｘ、Ｙ、Ｚ（それぞれの回転方向であるωｘ、ωｙ、ωｚを含む場合もある）の各軸方向に可動である。ウエハステージ１１６のＸＹ平面位置は、ウエハステージ１１６に固定された移動鏡１１７との間の距離をレーザ干渉計１１８が計測することで求められる。ウエハＷの光軸方向の面位置（フォーカス面位置）は、フォーカス検出装置が計測することで求められる。フォーカス検出装置は、投光光学系１２１と、検出光学系１２２とを含む。投光光学系１２１は、ウエハＷ上のレジストを感光させない非露光光からなる複数個の光束を投光する。各光束は、ウエハＷ上に集光されて反射され、検出光学系１２２は、ウエハＷ状で反射された光束を検出する。検出光学系１２２は、各反射光束に対応させて複数個の位置検出用の受光素子（不図示）を含み、受光素子の受光面とウエハＷ上での各光束の反射点とが結像光学系（不図示）によりほぼ共役となるように構成される。そして、投影光学系１１０の光軸方向におけるウエハＷの面位置ずれは、受光素子上の入射光束の位置ずれとして計測される。
【００１７】
制御部１１５は、例えばコンピューターなどで構成され、露光装置１００の各構成要素に回線を介して接続されて、プログラムなどに従って各構成要素の動作および調整などを制御し得る。制御部１１５は、主制御装置１０３と、レーザ制御装置１０２と、照明系制御装置１０８と、投影レンズ制御装置１１４と、ステージ制御装置１２０とを含む。主制御装置１０３は、制御部１１５内の各制御装置に接続され、露光装置１００全体の制御を統括する。レーザ制御装置１０２は、レーザ光源１０１のガス交換動作制御、波長安定化のための制御、または放電印加電圧の制御等を実行する。なお、本実施形態では、これらの制御は、レーザ制御装置１０２のみによる単独制御ではなく、主制御装置１０３からの命令で実行されるものとする。照明系制御装置１０８は、複数の照明条件（照明光学系１０４の開口数、投影光学系１１０の開口数、輪帯照明、傾斜照明等）を切り替え可能とする切り替え部の１つであり、照明光学系１０４内の開口絞り１０５の開口部の直径を制御する。ここで、投影光学系１１０の開口数に対する照明光学系１０４の開口数の比の値がコヒーレンスファクタ（σ値）であるから、照明系制御装置１０８は、開口部の直径を制御することでσ値を設定し得ることになる。なお、切り替え部としては、その他、パターン形状が異なるレチクルＲを変更したり、またはレチクルＲの照射領域を変更したりする機構（制御装置）などが挙げられる。また、照明系制御装置１０８は、フォトセンサ１０７の出力に基づいて変換された露光エネルギーの値を主制御装置１０３に送信する。投影レンズ制御装置１１４は、後述するモデル式に基づいて投影光学系１１０の結像性能の変化を計算し、補正すべき量を決定する。レンズ駆動装置１１３は、投影レンズ制御装置１１４で求められた補正量に基づいて投影光学系１１０内のレンズを駆動することで、投影光学系１１０の結像性能の変化を抑制し得る。ステージ制御装置１２０は、レーザ干渉計１１８によりウエハステージ１１６の位置を検出させ、モータ等の駆動部１１９を制御することで、ウエハステージ１１６を所定のＸＹ平面位置へ移動させる。
【００１８】
次に、本実施形態における露光（レーザ光源１０１による投影光学系１１０に対する露光光の照射）による投影光学系１１０の結像性能変化のモデル式と、モデル式を定量化するために用いる補正量（補正係数）とについて説明する。ここで、投影光学系１１０の結像性能としては、例えば、フォーカス、倍率、歪曲収差（ディストーション）、非点収差または像面湾曲などが挙げられる。
【００１９】
図２は、一般的な、露光による投影光学系の結像性能の経時変化（変化特性）を例示するグラフである。図２では、横軸は時間ｔ、縦軸は投影光学系のある像高における結像性能の変化量ΔＦを示している。なお、変化量ΔＦは、像高ごとに異なる。まず、投影光学系の初期の変化量ΔＦをゼロとして、時間ｔ０から露光が開始されると、時間とともに結像性能が変化し、やがて一定値（最大変化量）Ｆ１に安定する。この状態は、投影光学系に吸収されて熱となるエネルギーと、投影光学系から放出される熱エネルギーとが平衡状態に達した状態であり、その後、引き続き露光光が照射されても、変化量ΔＦは、最大変化量Ｆ１から変化しない。そして、露光が停止されると、変化量ΔＦは、時間と共に減少し、やがて初期値ゼロに戻る。
【００２０】
ここで、最大変化量Ｆ１は、単位光量（単位露光エネルギー）あたりの結像性能の変化量（露光係数）Ｋと、露光量、走査速度または露光領域情報等の各種条件に基づいて算出される実露光エネルギーＱとを用いると、式（１）で表される。
Ｆ１＝Ｋ×Ｑ・・・（１）
【００２１】
まず、時刻ｔ’０から露光を開始した場合、時刻ｔ’０以降の結像性能の変化量ΔＦ(ｔ)は、最大変化量Ｆ１と加熱の速さを表す時定数Ｔ１とを用いて、式（２）のように近似される。
ΔＦ(ｔ)＝Ｆ１×（１−ｅｘｐ（−（ｔ−ｔ’０）／Ｔ１））・・・（２）
また、時刻ｔ’１で露光を停止した後の変化は、時刻ｔ’１におけるΔＦ(ｔ’１)と、放熱の速さを表す時定数Ｔ２とを用いて、式（３）のように近似される。
ΔＦ(ｔ)＝ΔＦ(ｔ’１)×ｅｘｐ（−(ｔ−ｔ’１)／Ｔ２）・・・（３）
さらに、時刻ｔ’２で露光を再開した場合、時刻ｔ’２以降の変化は、式（４）で表される。
ΔＦ(ｔ)＝ΔＦ(ｔ’１)×ｅｘｐ（−(ｔ−ｔ’１)／Ｔ２）
＋Ｆ１×（１−ｅｘｐ（−(ｔ−ｔ’２)／Ｔ１））・・・（４）
【００２２】
ここで、式（４）の右辺の第１項は、式（３）の右辺と同じである。また、式（４）の右辺の第２項は、式（２）の右辺において、ｔ’０の代わりにｔ’２としたものである。すなわち、式（４）は、時刻ｔ’１以降の投影光学系内のレンズが放熱していく傾向と、時刻ｔ’２以降のレンズが加熱されていく傾向との線形和と見ることができる。また、時間(ｔ−ｔ’１)が十分大きい場合には、式（４）は、右辺の第１項が無視できるため、式（２）と一致する。これは、露光終了後、十分に時間が経過すれば、その露光による熱の影響を無視できることを意味する。
【００２３】
したがって、図２に示した変化特性曲線を式（１）〜（４）で示される関数でモデル化することにより、露光による投影光学系の結像性能の変化を予測することができる。ただし、式（１）〜（４）の形は一例であり、他の近似式を使用してモデル化してもよい。
【００２４】
また、上記の単位光量あたりの結像性能の変化量Ｋ、および、時定数Ｔ１、Ｔ２は、露光条件により変化する。なぜなら、異なる露光条件では、投影光学系に入射する光のエネルギー密度の分布（後述の図３参照）が異なるので、その結果、投影光学系の温度変化の分布および時間特性が変化し、結像性能の変化量および時間特性も変化するためである。ここで、露光条件としては、照明条件、レチクルＲのパターン（位相シフターの有無、周期性、微細度等）、または、レチクルの照射領域などが挙げられる。
【００２５】
一方、照明条件が異なると、投影光学系内のレンズに生じる温度分布が異なるのみならず、その温度分布が結像性能に及ぼす影響も異なる。すなわち、照明条件が異なると、たとえレンズの温度分布が同一であっても、結像性能への影響の度合いが異なる。これは、レンズの温度分布が結像性能に与える影響は、光束がレンズのどの部分を通過するかにより変わるためである。以下、露光装置が、一例として２種類の照明条件、すなわち、投影光学系１１０にて第１瞳面照度分布となる条件に相当する照明条件Ａと、投影光学系１１０にて第２瞳面照度分布となる条件に相当する照明条件Ｂとを切り替えて使用する場合を想定する。
【００２６】
まず、各照明条件の相違について説明する。図３は、各照明条件に対する投影光学系１１０の瞳面照度分布（瞳面上の光のエネルギー密度分布）を示す模式図であり、図３（ａ）は、照明条件Ａに係る第１瞳面照度分布であり、図３（ｂ）は、照明条件Ｂに係る第２瞳面照度分布である。図中、領域３０１は、投影光学系１１０の瞳領域を示している。領域３０２は、照明条件Ａで露光処理（第１の露光処理）を行う場合に主に光が通過する領域を示している。また、領域３０３は、照明条件Ｂで露光処理（第２の露光処理）を行う場合に主に光が通過する領域を示している。なお、照明条件Ａは、いわゆるコンベンショナル照明であり、照明条件Ｂは、いわゆる輪帯照明である。
【００２７】
図４は、各照明条件による投影光学系１１０における光束の通過位置の違いを示す模式図であり、図４（ａ）は、照明条件Ａでの光束を示し、図４（ｂ）は、照明条件Ｂでの光束を示している。なお、投影光学系１１０において、瞳付近のレンズ４０１以外の光学要素は不図示である。まず、照明条件Ａでは、レンズ４０１において、光束４０２がレンズ中央部を通過するので、露光中、レンズ中央部が加熱される。また、この部分の温度分布が結像性能に影響する。一方、光束が通過しないレンズ周辺部の温度分布は、結像性能に影響しない（または影響しにくい）。次に、照明条件Ｂでは、レンズ４０１において、光束４０３がレンズ周辺部を通過するので、露光中、レンズ周辺部が加熱される。また、この部分の温度分布が結像性能に影響する。一方、光束が通過しないレンズ中央部の温度分布は、結像性能に影響しない（または影響しにくい）。このように、照明条件Ａと照明条件Ｂとでは、加熱されるレンズの部分が異なる。また、結像性能に影響を与えるレンズの部分が異なる。なお、ここでは投影光学系１１０の瞳付近のレンズ４０１に着目したが、レンズ４０１以外の光学要素においても、光束の通過する領域は、同様に照明条件により異なる。
【００２８】
次に、２種類の照明条件を切り替えながら露光する方法について具体的に説明する。図５は、照明条件を切り替えながらの露光による投影光学系の結像性能の経時変化（変化特性）を例示するグラフである。図５では、横軸は時間ｔ、縦軸は投影光学系のある像高における結像性能の変化量ΔＦを示している。ここでは、露光を、時刻ｔ０からｔ１までの区間では照明条件Ａで行い、時刻ｔ２からｔ３までの区間では照明条件Ｂで行い、時刻ｔ４からの区間では再び照明条件Ａで行う。また、時刻ｔ１からｔ２までの区間、および、時刻ｔ３からｔ４までの区間では、照明条件を切り替えるために露光を一旦停止する。
【００２９】
ここで、ｔ０≦ｔ＜ｔ２の区間では、変化量ΔＦは、式（２）、（３）を用いて算出可能である。しかしながら、時刻ｔ２における照明条件Ａから照明条件Ｂへの変更の瞬間、変化量ΔＦは、不連続に変化する。この不連続性は、光束の通過するレンズの領域が切り替わったときに、変更前の照明光の吸収の影響分に応じて発生したオフセットに起因するものである。さらに、時刻ｔ２以後のレンズ温度分布は、照明条件Ａで生じた温度分布が放熱していく傾向と、照明条件Ｂで加熱されていく傾向が重なりあった状態となる。本来、放熱の傾向と加熱の傾向とが重なりあった状態における結像性能の変化は、式（３）で表される結像性能変化の放熱特性と、式（２）で表される結像性能変化の加熱特性との線形和で表現可能である。したがって、両者の特性をそれぞれ求めれば、時刻ｔ２以後の結像性能の変化を正確に求めることができる。
【００３０】
ここで、時刻ｔ２以後の変化量ΔＦは、照明条件Ｂの光束が通過する領域のレンズ温度分布の影響を考慮したものとする必要がある。したがって、照明条件Ａで生じた結像性能変化の放熱特性も、照明条件Ｂの光束が通過する領域のレンズ温度分布に対して評価の対象としなければならない。しかしながら、図５に示すｔ０≦ｔ＜ｔ２の区間における変化量ΔＦは、照明条件Ａの光束が通過する領域のレンズ温度分布の影響を考慮してはいるが、照明条件Ｂの光束が通過する領域のレンズ温度分布の影響を考慮していない。そのため、時刻ｔ２の照明切替以後は、照明条件Ａで生じた結像性能変化の放熱特性を求めることができず、結果として時刻ｔ２以降の変化量ΔＦを正確に求めることができない。なお、時刻ｔ４における照明条件Ｂから照明条件Ａへの変更時も同様である。このことは、照明条件切替時の結像性能の変化量ΔＦは、式（１）〜（４）で表される計算モデルだけでは正確に求めることができないことを意味する。
【００３１】
そこで、本実施形態では、照明条件Ａの光束に対する温度分布の結像性能への影響を表す第１のモデルと、照明条件Ｂの光束に対する温度分布の結像性能への影響を表す第２のモデルとに分けて、結像性能の変化を考える。照明条件切替時の結像性能の変化量ΔＦを上記の計算モデルだけでは正確に求めることができないことは、照明条件により光束が通過する投影光学系のレンズ領域が異なることに起因する。すなわち、ｔ０≦ｔ＜ｔ２の区間における変化量ΔＦと、ｔ２≦ｔ＜ｔ４の区間における変化量ΔＦとは、異なるレンズ領域の温度分布の影響を表すものであり、それぞれ別のモデルに従って変化するものである。したがって、照明条件ごとに計算モデルを分ければ、照明条件変更後も、計算モデルの連続性が維持され得る。以下、一例として、投影光学系１１０の結像性能を可変とする可変部がレンズ駆動装置１１３であるものとし、投影レンズ制御装置１１４が変化量導出工程として下記のように投影光学系１１０の変化量ΔＦを導出するものとする。ただし、投影光学系１１０の結像性能を可変とする可変部としては、レンズ駆動装置１１３に限らず、レチクルステージ１０９またはウエハステージ１１６とし、例えば主制御装置１０３が変化量導出工程を実行するものとしてもよい。
【００３２】
図６は、本実施形態における露光による投影光学系１１０の結像性能の経時変化を表す計算モデル（結像性能モデル）を例示するグラフである。なお、２種類の照明条件を切り替えながら露光を行う点は、図５における前提条件と同一である。図中、実線で示すΔＦＡは、照明条件Ａの光束に対する温度分布の結像性能への影響を表す第１変化量であり、本実施形態でいう第１モデルである。一方、同じく実線で示すΔＦＢは、照明条件Ｂの光束に対する温度分布の結像性能への影響を表す第２変化量であり、本実施形態でいう第２モデルである。なお、時刻ｔ０において、各変化量ΔＦＡ、ΔＦＢは、ともにゼロである。
【００３３】
まず、時刻ｔ０からｔ１まで（ｔ０≦ｔ≦ｔ１）の照明条件Ａで露光処理する区間（第１露光工程）における各変化量ΔＦＡ、ΔＦＢは、式（２）より、式（５）、（６）で表される。
ΔＦＡ（ｔ）＝ΔＦＡＡ（ｔ）
＝Ｆ１ＡＡ×（１−ｅｘｐ（−（ｔ−ｔ０）／Ｔ１ＡＡ））・・・（５）
ΔＦＢ（ｔ）＝ΔＦＢＡ（ｔ）
＝Ｆ１ＢＡ×（１−ｅｘｐ（−（ｔ−ｔ０）／Ｔ１ＢＡ））・・・（６）
【００３４】
ここで、ΔＦＸＹは、照明条件Ｙにより生じた温度分布が照明条件Ｘの光束に対して結像性能へ与える影響を表す。ここで、変化量ΔＦＡは、式（５）に示すように、Ｆ１ＡＡおよびＴ１ＡＡの２つのパラメータを用いて算出される。一方、変化量ΔＦＢは、式（６）に示すように、Ｆ１ＢＡおよびＴ１ＢＡの２つのパラメータを用いて算出される。このように、変化量ΔＦＡと変化量ΔＦＢとは、それぞれ異なるパラメータにより算出される。これは、照明条件ごとに、結像性能に影響を与えるレンズの部分が異なることを反映しているためである。
【００３５】
次に、時刻ｔ１からｔ２まで（ｔ１＜ｔ≦ｔ２）の露光停止区間における各変化量ΔＦＡ、ΔＦＢは、式（３）より、式（７）、（８）で表される。
ΔＦＡ（ｔ）＝ΔＦＡＡ（ｔ）
＝ΔＦＡＡ（ｔ１）×ｅｘｐ（−（ｔ−ｔ１）／Ｔ２ＡＡ）・・・（７）
ΔＦＢ（ｔ）＝ΔＦＢＡ（ｔ）
＝ΔＦＢＡ（ｔ１）×ｅｘｐ（−（ｔ−ｔ１）／Ｔ２ＢＡ）・・・（８）
式（７）、（８）に示すように、変化量ΔＦＡと変化量ΔＦＢとは、それぞれ異なるパラメータ（Ｔ２ＡＡ、Ｔ２ＢＡ）により算出される。
【００３６】
次に、時刻ｔ２からｔ３まで（ｔ２＜ｔ≦ｔ３）の照明条件Ｂで露光処理する区間（第２露光工程）における各変化量ΔＦＡ、ΔＦＢは、それぞれ式（９）、（１０）で表される。
ΔＦＡ（ｔ）＝ΔＦＡＡ（ｔ）＋ΔＦＡＢ（ｔ）・・・（９）
ΔＦＢ（ｔ）＝ΔＦＢＡ（ｔ）＋ΔＦＢＢ（ｔ）・・・（１０）
ただし、ΔＦＡＡ、ΔＦＡＢは、それぞれ式（１１）、（１２）で表される。
ΔＦＡＡ（ｔ）＝ΔＦＡＡ（ｔ１）×ｅｘｐ（−（ｔ−ｔ１）／Ｔ２ＡＡ）・・・（１１）
ΔＦＡＢ（ｔ）＝Ｆ１ＡＢ×（１−ｅｘｐ（−（ｔ−ｔ２）／Ｔ１ＡＢ））・・・（１２）
一方、ΔＦＢＡ、ΔＦＢＢは、それぞれ式（１３）、（１４）で表される。
ΔＦＢＡ（ｔ）＝ΔＦＢＡ（ｔ１）×ｅｘｐ（−（ｔ−ｔ１）／Ｔ２ＢＡ）・・・（１３）
ΔＦＢＢ（ｔ）＝Ｆ１ＢＢ×（１−ｅｘｐ（−（ｔ−ｔ２）／Ｔ１ＢＢ））・・・（１４）
【００３７】
ここで、式（１１）のΔＦＡＡは、式（７）のΔＦＡＡと同様に、時刻ｔ１以降、照明条件Ａによる温度分布が減少していく傾向を表す。一方、式（１２）のΔＦＡＢは、時刻ｔ２以降、照明条件Ｂによる温度分布が増加していく傾向を表す。そして、変化量ΔＦＡは、これらの線形和で表される。この線形和が成立するのは、ΔＦＡＡ、ΔＦＡＢが、ともに照明条件Ａの光束に対する影響を表しているためである。また、式（１３）のΔＦＢＡは、式（８）のΔＦＢＡと同様に、時刻ｔ１以降、照明条件Ａによる温度分布が減少していく傾向を表す。一方、式（１４）のΔＦＢＢは、時刻ｔ２以降、照明条件Ｂによる温度分布が増加していく傾向を表す。そして、変化量ΔＦＢは、これらの線形和で表される。この線形和が成立するのは、ΔＦＢＡ、ΔＦＢＢが、ともに照明条件Ｂの光束に対する影響を表しているためである。なお、ｔ２＜ｔ≦ｔ３の区間におけるΔＦＢＡ、ΔＦＢＢは、図６中、破線で示される。このように、照明条件Ａの光束に対する結像性能と、照明条件Ｂの光束に対する結像性能とを別々のモデルとして扱えば、照明条件を変更した後も、結像性能の変化が正確に求められる。
【００３８】
次に、時刻ｔ３からｔ４まで（ｔ３＜ｔ≦ｔ４）の露光停止区間における各変化量ΔＦＡ、ΔＦＢは、式（１５）、（１６）で表される。
ΔＦＡ（ｔ）＝ΔＦＡＡ（ｔ）＋ΔＦＡＢ（ｔ）・・・（１５）
ΔＦＢ（ｔ）＝ΔＦＢＡ（ｔ）＋ΔＦＢＢ（ｔ）・・・（１６）
ただし、ΔＦＡＡ、ΔＦＡＢは、それぞれ式（１７）、（１８）で表される。
ΔＦＡＡ（ｔ）＝ΔＦＡＡ（ｔ１）×ｅｘｐ（−（ｔ−ｔ１）／Ｔ２ＡＡ）・・・（１７）
ΔＦＡＢ（ｔ）＝ΔＦＡＢ（ｔ３）×ｅｘｐ（−（ｔ−ｔ３）／Ｔ２ＡＢ）・・・（１８）
一方、ΔＦＢＡ、ΔＦＢＢは、それぞれ式（１９）、（２０）で表される。
ΔＦＢＡ（ｔ）＝ΔＦＢＡ（ｔ１）×ｅｘｐ（−（ｔ−ｔ１）／Ｔ２ＢＡ）・・・（１９）
ΔＦＢＢ（ｔ）＝ΔＦＢＢ（ｔ３）×ｅｘｐ（−（ｔ−ｔ３）／Ｔ２ＢＢ）・・・（２０）
【００３９】
ここで、式（１７）のΔＦＡＡは、式（７）、（１１）のΔＦＡＡと同様に、時刻ｔ１以降、照明条件Ａによる温度分布が減少していく傾向を表す。一方、式（１８）のΔＦＡＢは、時刻ｔ３以降、照明条件Ｂによる温度分布が減少していく傾向を表す。変化量ΔＦＡは、これら２つのモデルの線形和で表される。また、式（１９）のΔＦＢＡは、式（８）、（１３）のΔＦＢＡと同様に、時刻ｔ１以降、照明条件Ａによる温度分布が減少していく傾向を表す。一方、式（２０）のΔＦＢＢは、時刻ｔ３以降、照明条件Ｂによる温度分布が減少していく傾向を表す。変化量ΔＦＢは、これら２つのモデルの線形和で表される。
【００４０】
そして、時刻ｔ４以降（ｔ４＜ｔ）の照明条件Ａで露光処理する区間における各変化量ΔＦＡ、ΔＦＢは、式（２１）、（２２）で表される。
ΔＦＡ（ｔ）＝ΔＦＡＡ（ｔ）＋ΔＦＡＢ（ｔ）＋ΔＦ’ＡＡ（ｔ）・・・（２１）
ΔＦＢ（ｔ）＝ΔＦＢＡ（ｔ）＋ΔＦＢＢ（ｔ）＋ΔＦ’ＢＡ（ｔ）・・・（２２）
ただし、ΔＦＡＡ、ΔＦＡＢ、ΔＦ’ＡＡは、それぞれ式（２３）、（２４）、（２５）で表される。
ΔＦＡＡ（ｔ）＝ΔＦＡＡ（ｔ１）×ｅｘｐ（−（ｔ−ｔ１）／Ｔ２ＡＡ）・・・（２３）
ΔＦＡＢ（ｔ）＝ΔＦＡＢ（ｔ３）×ｅｘｐ（−（ｔ−ｔ３）／Ｔ２ＡＢ）・・・（２４）
ΔＦ’ＡＡ（ｔ）＝Ｆ１ＡＡ×（１−ｅｘｐ（−（ｔ−ｔ４）／Ｔ１ＡＡ））・・・（２５）
一方、ΔＦＢＡ、ΔＦＢＢ、ΔＦ’ＢＡは、それぞれ式（２６）、（２７）、（２８）で表される。
ΔＦＢＡ（ｔ）＝ΔＦＢＡ（ｔ１）×ｅｘｐ（−（ｔ−ｔ１）／Ｔ２ＢＡ）・・・（２６）
ΔＦＢＢ（ｔ）＝ΔＦＢＢ（ｔ３）×ｅｘｐ（−（ｔ−ｔ３）／Ｔ２ＢＢ）・・・（２７）
ΔＦ’ＢＡ（ｔ）＝Ｆ１ＢＡ×（１−ｅｘｐ（−（ｔ−ｔ４）／Ｔ１ＢＡ））・・・（２８）
【００４１】
ここで、式（２３）のΔＦＡＡは、式（１７）のΔＦＡＡと同一である。同様に、式（２４）のΔＦＡＢは、式（１８）のΔＦＡＢと同一である。一方、ΔＦ’ＡＡは、時刻ｔ４以降、照明条件Ａによる温度分布が増加していく傾向を表す。変化量ΔＦＡは、これら３つのモデルの線形和で表される。なお、ｔ４≦ｔにおけるΔＦ’ＡＡおよびΔＦＡＢは、図６中、破線で示される。式（２６）のΔＦＢＡは、式（１９）のΔＦＢＡと同一である。同様に、式（２７）のΔＦＢＢは、式（２０）のΔＦＢＢと同一である。一方、ΔＦ’ＢＡは、時刻ｔ４以降、照明条件Ａによる温度分布が増加していく傾向を表す。変化量ΔＦＢは、これら３つのモデルの線形和で表される。
【００４２】
なお、式（２１）で表される変化量ΔＦＡ、および、式（２２）で表される変化量ΔＦＢは、それぞれ３つのモデルの和になっているが、さらに照明条件を変更して露光を続けると、和を取るモデルの数は増加し、ΔＦＡ、ΔＦＢの計算式が複雑になる。ただし、時刻ｔ１からの経過時間が時定数Ｔ２ＡＡに対して十分に大きい場合、すなわち（ｔ−ｔ１）＞＞Ｔ２ＡＡの場合には、ΔＦＡＡをゼロとみなすことができる。したがって、ｔ４＜ｔおよび（ｔ−ｔ１）＞＞Ｔ２ＡＡの区間では、ΔＦＡは、式（２１）より、式（２９）に示す２つのモデルの和で表すことができる。
ΔＦＡ（ｔ）＝ΔＦＡＢ（ｔ）＋ΔＦ’ＡＡ（ｔ）・・・（２９）
同様に、ｔ４＜ｔおよび（ｔ−ｔ１）＞＞Ｔ２ＢＡの区間では、ΔＦＢは、式（２２）より、式（３０）に示す２つのモデルの和で表すことができる。
ΔＦＢ（ｔ）＝ΔＦＢＢ（ｔ）＋ΔＦ’ＢＡ（ｔ）・・・（３０）
【００４３】
このように、照明条件を変更しながら露光を行う場合であっても、過去に行われたすべての露光について、その影響を表すモデルを求める必要はない。結像性能に影響を及ぼすのは、過去のある時刻ＴＬ以内に行われた露光のみであるとすれば、時刻ｔでの結像性能の変化の計算では、時刻（ｔ−ＴＬ）以後の露光の影響のみを考慮すればよく、各変化量ΔＦＡ、ΔＦＢの計算式の複雑化を抑えることができる。ここで、時間ＴＬは、計算に要求される精度から任意に決定すればよい。例えば、計算の誤差を最大変化量の１％以内に抑えたい場合、時刻ＴＬの値を時定数Ｔ２の４．５〜５倍以上に設定すればよい。
【００４４】
次に、本実施形態における投影光学系１１０の結像性能の補正方法について説明する。図７は、図６に示した結像性能モデルに対する結像性能の補正量Ｃを示すグラフである。ｔ０≦ｔ≦ｔ１およびｔ４≦ｔの区間では、照明条件Ａで露光処理が行われるため、照明条件Ａに対する結像性能の変化量ΔＦＡを打ち消すように補正量Ｃが導出される。一方、ｔ２≦ｔ≦ｔ４の区間では、照明条件Ｂで露光処理が行われるため、照明条件Ｂに対する結像性能の変化量ΔＦＢを打ち消すように補正量Ｃが導出される。すなわち、式（３１）〜（３３）に示す関係が成り立つ。
ｔ０≦ｔ≦ｔ１：Ｃ（ｔ）＝−ΔＦＡ（ｔ）・・・（３１）
ｔ２≦ｔ≦ｔ３：Ｃ（ｔ）＝−ΔＦＢ（ｔ）・・・（３２）
ｔ４≦ｔ：Ｃ（ｔ）＝−ΔＦＡ（ｔ）・・・（３３）
【００４５】
投影レンズ制御装置１１４は、補正量導出工程として、上記のように補正量Ｃを導出する。そして、投影レンズ制御装置１１４は、補正量Ｃだけ結像性能を変化させるように、レンズ駆動装置１１３を駆動させることで、投影光学系１１０の結像性能の変化を打ち消すことができる。なお、レンズ駆動装置１１３に換えて、投影光学系１１０の結像性能を可変とする可変部としてレチクルステージ１０９またはウエハステージ１１６を採用する場合には、例えば主制御装置１０３が補正量導出工程を実行することとなる。
【００４６】
なお、ｔ１＜ｔ＜ｔ２およびｔ３＜ｔ＜ｔ４の区間では、露光処理が行われないため、結像性能を補正する必要はない。また、式（３１）〜（３３）で示される各区間で見ると、変化量ΔＦＢは、ｔ２≦ｔ≦ｔ３の区間においてのみ補正に使用され、それ以外の区間では、補正量Ｃになんら寄与しないため必要とされない。したがって、投影レンズ制御装置１１４は、例えばｔ０≦ｔ＜ｔ２の区間では変化量ΔＦＢを求めず、ｔ２の時点で初めて式（８）に基づいてΔＦＢを求めてもよい。ただし、その場合の計算には、過去に行われた露光の履歴情報が必要となるので、投影レンズ制御装置１１４は、予め該履歴情報を記録しておく。さらに、投影レンズ制御装置１１４は、補正に寄与するか否かに関係なく、変化量ΔＦＢの計算を常時行うようにしてもよく、これは変化量ΔＦＡについても同様である。
【００４７】
次に、本実施形態における投影光学系１１０の結像性能の変化を特定する、すなわち結像性能モデルを導出するために用いられるパラメータを取得する方法について説明する。ここで、結像性能の変化を特定するためには、Ｆ１ＡＡ、Ｆ１ＡＢ、Ｆ１ＢＡ、Ｆ１ＢＢの４種類の最大変化量が必要であるので、単位光量あたりの結像性能の変化量Ｋについても、ＫＡＡ、ＫＡＢ、ＫＢＡ、ＫＢＢの４種類が必要となる。また、時定数Ｔ１、Ｔ２についても、同様に４種類が必要となる。パラメータの組についてまとめると、第１パラメータには、ＫＡＡ、Ｔ１ＡＡ、Ｔ２ＡＡが含まれる。同様に、第２パラメータには、ＫＡＢ、Ｔ１ＡＢ、Ｔ２ＡＢが含まれ、第３パラメータには、ＫＢＡ、Ｔ１ＢＡ、Ｔ２ＢＡが含まれ、そして、第４パラメータには、ＫＢＢ、Ｔ１ＢＢ、Ｔ２ＢＢが含まれる。
【００４８】
図８は、パラメータの取得工程の流れを示すフローチャートである。また、図９は、取得工程中の投影光学系１１０の結像性能の変化と、取得工程に含まれる結像性能計測のタイミングとを示すグラフである。図９中、○印が、照明条件Ａによる結像性能計測を行うタイミングを示しており、一方、×印が、照明条件Ｂによる結像性能計測を行うタイミングを示している。なお、取得工程の開始時点では、露光による結像性能の変化のない状態であるから、ΔＦＡ＝０、ΔＦＢ＝０である。
【００４９】
はじめに、主制御装置１０３は、加熱特性に関する計測工程を実行する。まず、主制御装置１０３は、照明系制御装置１０８に対して、照明条件を一方の照明条件Ａに設定させる（ステップＳ１０１）。次に、主制御装置１０３は、一方の照明条件Ａで結像性能を計測させる（ステップＳ１０２）。ここで、計測方法としては、例えば、ウエハＷ上に計測用のパターンを露光し、そのパターンの線幅等を別途計測装置を用いて計測するか、または、ウエハステージ１１６上に設置されているセンサ（不図示）を用いて直接計測する。このとき、計測時間は、結像性能の変化の速さに対して十分短く、かつ、投影光学系１１０に照射される露光エネルギーは、以降の工程であるステップＳ１０６におけるダミー露光の際の露光エネルギーに対して十分小さいことが望ましい。次に、主制御装置１０３は、照明系制御装置１０８に対して、照明条件を他方の照明条件Ｂに設定（切り替え）させる（ステップＳ１０３）。次に、主制御装置１０３は、他方の照明条件Ｂで結像性能を計測させる（ステップＳ１０４）。次に、主制御装置１０３は、加熱特性に関する計測工程を終了するかどうか、具体的には、所定回数の計測が終了したかどうかを判定する（ステップＳ１０５）。このとき、主制御装置１０３は、所定回数の計測が終了していないと判定した場合には（ＮＯ）、再度、照明条件を一方の照明条件Ａに設定（切り替え）し（ステップＳ１０６）、引き続き、所定時間のダミー露光を行わせる（ステップＳ１０７）。ここで、ダミー露光とは、投影光学系１１０に熱負荷を与えるために、通常の露光とは別に投影光学系１１０に露光光を照射する露光をいう。すなわち、ここでの加熱特性に関する照明条件Ａまたは照明条件Ｂでの結像性能の各計測は、ともに照明条件Ａで熱負荷が与えられている条件のもとで行われている。そして、ステップＳ１０６の終了後、主制御装置１０３は、ステップＳ１０２に戻り、結像性能計測等を繰り返させる。一方、ステップＳ１０５において、主制御装置１０３は、所定回数の計測が終了したと判定した場合には（ＹＥＳ）、以降の放熱特性に関する計測工程に移行する。
【００５０】
次に、主制御装置１０３は、放熱特性に関する計測工程を実行する。まず、主制御装置１０３は、投影光学系１１０に光を照射させない状態で所定時間待機する（ステップＳ１０８）。次に、主制御装置１０３は、ステップＳ１０１〜Ｓ１０４と同様に照明条件の設定（切り替え）と結像性能の計測とを繰り返させる（ステップＳ１０９〜Ｓ１１２）。次に、主制御装置１０３は、放熱特性に関する計測工程を終了するかどうか、具体的には、所定回数の計測が終了したかどうかを判定する（ステップＳ１１３）。このとき、主制御装置１０３は、所定回数の計測が終了していないと判定した場合には（ＮＯ）、ステップＳ１０８に戻り、結像性能計測等を繰り返させる。一方、ステップＳ１１３において、主制御装置１０３は、所定回数の計測が終了したと判定した場合には（ＹＥＳ）、ステップＳ１１４に移行する。
【００５１】
次に、主制御装置１０３は、パラメータの算出工程を実行する（ステップＳ１１４）。このとき、主制御装置１０３は、ステップＳ１０２における照明条件Ａによる結像性能の計測結果からＫＡＡ、Ｔ１ＡＡを、ステップＳ１０４における照明条件Ｂによる結像性能の計測結果からＫＢＡ、Ｔ１ＢＡをそれぞれ算出し得る。また、主制御装置１０３は、ステップＳ１１０における照明条件Ａによる結像性能の計測結果からＴ２ＡＡを、ステップＳ１１２における照明条件Ｂによる結像性能の計測結果からＴ２ＢＡをそれぞれ算出し得る。
【００５２】
これに対して、主制御装置１０３は、図８に示す工程のうちステップＳ１０６にて照明条件Ａと照明条件Ｂとを入れ替えた上で同様の工程を実行すれば、以下のパラメータも算出し得る。具体的には、主制御装置１０３は、加熱特性計測工程における照明条件Ａによる結像性能の計測結果からＫＡＢ、Ｔ１ＡＢを、照明条件Ｂによる結像性能の計測結果からＫＢＢ、Ｔ１ＢＢをそれぞれ算出し得る。また、主制御装置１０３は、放熱特性計測工程における照明条件Ａによる結像性能の計測結果からＴ２ＡＢを、照明条件Ｂによる結像性能の計測結果からＴ２ＢＢをそれぞれ算出し得る。そして、ステップＳ１１４のパラメータ算出工程が終了したら、パラメータ取得工程を終了する。
【００５３】
なお、図８に示す計測工程の流れは一例であり、例えば、ステップＳ１０５およびステップＳ１１３における各計測終了の判定は、計測された結像性能の変化が飽和したか否かに基づいて判定してもよい。また、ステップＳ１０８以降の放熱特性に関する計測を実施する代わりに、加熱特性に関する計測の結果から放熱特性を予測することもあり得る。例えば、Ｔ２ＡＡを放熱特性に関する計測の結果から求める代わりに、加熱特性の時定数Ｔ１ＡＡと同一としてもよい。
【００５４】
また、上記説明では、各パラメータを結像性能の計測により求める方法を例示した。ただし、本発明は、これに限定せず、例えば、各パラメータを予めシミュレーションにより求め、得られたパラメータを用いて結像性能の変化量を導出するものとしてもよい。
【００５５】
このように、本実施形態に係る露光方法では、例えば照明条件を変更しながら露光を続ける場合に、投影光学系１１０の結像性能の変化を、そのときの照明条件だけでなく、その他の照明条件における影響も予め考慮して結像性能を補正する補正量を求める。したがって、特に、変更前の照明条件による影響と変更後の照明条件による影響とが重なり合う過渡状態における補正値を、より正確に求めることができる。また、本実施形態に係る露光方法では、照明条件の変更時の不連続状態または過渡状態を解消するために照明条件を変更するたびに露光を停止させる必要がないので、生産性を損なうことなく、高精度な結像性能のもとで露光を行うことができる。
【００５６】
以上のように、本実施形態によれば、露光精度の向上に有利な露光方法および露光装置を提供することができる。
【００５７】
なお、上記説明では、２種類の照明条件を切り替える場合を例示したが、３種類以上の照明条件を切り替えるものとしてもよい。その場合、照明条件の数（種類）に応じて、結像性能への影響を表すモデル数およびパラメータ数を増やすことで、上記例示と同様の露光方法が適用可能となる。ここで、照明条件の数が増えるほど、モデル数およびパラメータ数は増加し、計算式の構成が複雑になっていく。そこで、計算式の構成の複雑化を避けるために、モデルおよびパラメータを求めるのは、代表的な少数の照明条件に対してのみとしてもよい。そして、その他の照明条件に対しては、上記の代表的な照明条件の中から近いものを１つ選び、それと同じとしてもよい。または、代表的な照明条件の中から近いものを複数選び、補間計算により算出してもよい。
【００５８】
（物品の製造方法）
本発明の実施形態にかかる物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記の露光装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板を露光する工程）と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含む。さらに、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
【００５９】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１００  露光装置
１０４  照明光学系
１１０  投影光学系
１１４  投影レンズ制御装置
１１５  制御部
【図１】
0006422307.tif 000002
【図２】
0006422307.tif 000003
【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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