(57)【要約】  照射装置（９１）による可動の光学素子（９０）に対する非露光光の照射による光学系（ＰＬＬ）の光学特性の調整と、光学特性調整装置による光学素子（９０）を動かすことによる光学系（ＰＬＬ）の光学特性を調整との組み合わせにより、例えば光軸から偏心した位置を中心とする光学素子の温度分布に起因する光学系の光学特性の変動を補正する。また、ダイポール照明条件下などでは、瞳（ＰＰ１，ＰＰ２，ＰＰ３）近傍の光学素子の非回転対称な温度分布に起因する光学系の光学特性を、光学特性調整装置により補正が容易な光学特性にするため、照射装置（９１Ａ）により光学素子（１１１）に対して非露光光を照射することでその光学素子（１１１）を回転対称な温度分布にする。これにより、照明光吸収に起因する光学系の光学特性の変動を効果的に補正することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系を介して物体を第１エネルギビームで露光して、前記物体上に所定のパターンを形成する露光方法であって、
前記光学系の光学特性を調整するために、前記光学系の少なくとも一部を構成する少なくとも１つの可動の光学素子に前記第１エネルギビームとは異なる波長域の第２エネルギビームを照射する照射工程と；
前記第２エネルギビームが照射される可動の光学素子を含む少なくとも１つの可動の光学素子を動かして前記光学系の光学特性を調整する補正工程と；を含む露光方法。
【請求項２】
請求項１に記載の露光方法において、
前記光学系として、前記物体側の端部とその反対側の端部とを含む複数箇所で、光軸から偏心した領域を前記第１エネルギビームが通過する光学系が用いられることを特徴とする露光方法。
【請求項３】
請求項２に記載の露光方法において、
前記光学系は、少なくとも１つの屈折光学素子と少なくとも１つの反射光学素子とを含む反射屈折系であることを特徴とする露光方法。
【請求項４】
請求項２に記載の露光方法において、
前記照射工程では、前記光学系の前記物体側の端部近傍に位置する少なくとも１つの光学素子と反対側の端部近傍に位置する少なくとも１つの光学素子のうちの少なくとも１つの可動の光学素子に前記第２エネルギビームを照射することを特徴とする露光方法。
【請求項５】
請求項１に記載の露光方法において、
前記照射工程では、前記光学系に回転対称な光学特性が生じるように前記光学素子に前記第２エネルギビームを照射し、
前記補正工程では、前記少なくとも１つの可動の光学素子を動かして、前記光学系の回転対称な光学特性を調整することを特徴とする露光方法。
【請求項６】
請求項５に記載の露光方法において、
前記補正工程では、前記少なくとも１つの可動の光学素子を前記光学系の光軸方向に動かすことを特徴とする露光方法。
【請求項７】
請求項１に記載の露光方法において、
前記照射工程では、前記光学系に光軸に直交する面内で一側から他側に徐々に変化する光学特性が生じるように前記光学素子に前記第２エネルギビームを照射し、
前記補正工程では、前記少なくとも１つの可動の光学素子を動かして、前記一側から他側に変化する前記光学系の光学特性を調整することを特徴とする露光方法。
【請求項８】
請求項７に記載の露光方法において、
前記補正工程では、前記少なくとも１つの可動の光学素子を前記光学系の光軸に直交する面に対する傾斜方向に動かすことを特徴とする露光方法。
【請求項９】
請求項１に記載の露光方法において、
前記光学系の瞳面上における光軸から偏心した位置における前記第１エネルギビームのエネルギ強度が、他の領域部分より大きくなる場合、
前記瞳面におけるエネルギ強度の分布が回転対称になるように、第３のエネルギビームを照射する工程を、さらに含む露光方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の露光方法において、
前記第２エネルギビームは、赤外光であることを特徴とする露光方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の露光方法において、
前記第２エネルギビームは、炭酸ガスレーザ光であることを特徴とする露光方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の露光方法において、
前記光学系は、前記第２エネルギビームが照射される所定の光学素子とは別に、少なくとも１つの光学素子を含み、
前記第２エネルギビームは、前記第２エネルギビームが照射される光学素子とは別の光学素子を介さずに、前記所定の光学素子に照射されることを特徴とする露光方法。
【請求項１３】
光学系を介して物体をエネルギビームで露光して、前記物体上に所定のパターンを形成する露光方法であって、
前記光学系として、少なくとも１つの屈折光学素子と少なくとも１つの反射光学素子とを含み、前記物体側の端部とその反対側の端部とを含む複数箇所で、光軸に対して偏心した領域をエネルギビームが通過する反射屈折系が用いられ、
前記光学系の複数の光学素子のうち、前記エネルギビームが光軸に対して偏心した位置を通過する所定の光学素子が前記光軸回りに同心円状の温度分布を持つように、前記所定の光学素子の温度調整を少なくとも行って、前記光学系の光学特性を調整する工程を含む露光方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の露光方法において、
前記所定の光学素子は、前記光学系の光学特性を調整するために可動であることを特徴とする露光方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の露光方法において、
前記所定の光学素子の温度調整が、前記エネルギビームとは波長の異なる別のエネルギビームを前記所定の光学素子に照射することによって行われることを特徴とする露光方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の露光方法において、
前記別のエネルギビームは、赤外光であることを特徴とする露光方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の露光方法において、
前記別のエネルギビームは、炭酸ガスレーザ光であることを特徴とする露光方法。
【請求項１８】
請求項１５に記載の露光方法において、
前記光学系は、前記別のエネルギビームが照射される所定の光学素子とは別に、少なくとも１つの光学素子を含み、
前記別のエネルギビームは、前記別のエネルギビームが照射される光学素子とは別の光学素子を介さずに、前記所定の光学素子に照射されることを特徴とする露光方法。
【請求項１９】
光学系を介して物体をエネルギビームで露光して、前記物体上に所定のパターンを形成する露光方法であって、
前記光学系として、少なくとも１つの屈折光学素子と少なくとも１つの反射光学素子とを含み、前記物体側の端部とその反対側の端部とを含む複数箇所で、光軸に対して偏心した領域をエネルギビームが通過する反射屈折系が用いられ、
前記光学系の複数の光学素子のうち、前記エネルギビームが光軸に対して偏心した位置を通過する所定の光学素子が前記光軸に直交する面内で一側から他側へ徐々に変化する温度分布を持つように、前記所定の光学素子の温度調整を少なくとも行って、前記光学系の光学特性を調整する工程を含む露光方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の露光方法において、
前記所定の光学素子は、前記光学系の光学特性を調整するために可動であることを特徴とする露光方法。
【請求項２１】
請求項１９に記載の露光方法において、
前記所定の光学素子の温度調整が、前記エネルギビームとは波長の異なる別のエネルギビームを前記所定の光学素子に照射することによって行われることを特徴とする露光方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の露光方法において、
前記別のエネルギビームは、赤外光であることを特徴とする露光方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の露光方法において、
前記別のエネルギビームは、炭酸ガスレーザ光であることを特徴とする露光方法。
【請求項２４】
請求項２１に記載の露光方法において、
前記光学系は、前記別のエネルギビームが照射される所定の光学素子とは別に、少なくとも１つの光学素子を含み、
前記別のエネルギビームは、前記別のエネルギビームが照射される光学素子とは別の光学素子を介さずに、前記所定の光学素子に照射されることを特徴とする露光方法。
【請求項２５】
光学系を介して物体を第１エネルギビームで露光して、前記物体上に所定のパターンを形成する露光方法であって、
前記光学系として、少なくとも１つの屈折光学素子と少なくとも１つの反射光学素子とを含む反射屈折系が用いられ、
前記光学系の光学特性を調整するために、前記光学系の一部を構成する前記第１エネルギビームが往復する屈折光学素子に前記第１エネルギビームとは異なる波長域の第２エネルギビームを照射する工程を含む露光方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載の露光方法において、
前記第２エネルギビームが照射される屈折光学素子は、前記光学系内でその瞳近傍に配置されることを特徴とする露光方法。
【請求項２７】
請求項２５に記載の露光方法において、
前記第１エネルギビームは、前記光学系内で前記第２エネルギビームが照射される屈折光学素子を介して前記反射光学素子で反射されて、再度前記屈折光学素子に入射することを特徴とする露光方法。
【請求項２８】
請求項２５に記載の露光方法において、
前記第２エネルギビームを照射する工程では、前記光学素子の側面に前記第２エネルギビームを照射することを特徴とする露光方法。
【請求項２９】
請求項２５に記載の露光方法において、
前記第２エネルギビームは、赤外光であることを特徴とする露光方法。
【請求項３０】
請求項２９に記載の露光方法において、
前記第２エネルギビームは、炭酸ガスレーザ光であることを特徴とする露光方法。
【請求項３１】
請求項２５に記載の露光方法において、
前記光学系は、前記第２エネルギビームが照射される所定の光学素子とは別に、少なくとも１つの光学素子を含み、
前記第２エネルギビームは、前記第２エネルギビームが照射される光学素子とは別の光学素子を介さずに、前記所定の光学素子に照射されることを特徴とする露光方法。
【請求項３２】
光学系を介して物体を第１エネルギビームで露光して、前記物体上に所定のパターンを形成する露光方法であって、
前記光学系として、少なくとも１つの屈折光学素子と少なくとも１つの反射光学素子とを含み、互いに光学的に共役な複数の瞳を有する反射屈折系が用いられ、
前記光学系の光学特性を調整するために、前記複数の瞳のうち、前記物体に最も近い瞳以外の瞳近傍に位置する光学素子に前記第１エネルギビームとは異なる波長域の第２エネルギビームを照射する工程を含む露光方法。
【請求項３３】
請求項３２に記載の露光方法において、
前記複数の瞳のうちの少なくとも１つの瞳の位置に、前記光学系の開口数を規定するための開口絞りが配置されることを特徴とする露光方法。
【請求項３４】
請求項３２に記載の露光方法において、
前記第２エネルギビームを照射する工程では、前記光学素子の側面に前記第２エネルギビームを照射することを特徴とする露光方法。
【請求項３５】
請求項３２に記載の露光方法において、
前記第２エネルギビームは、赤外光であることを特徴とする露光方法。
【請求項３６】
請求項３５に記載の露光方法において、
前記第２エネルギビームは、炭酸ガスレーザ光であることを特徴とする露光方法。
【請求項３７】
請求項３２に記載の露光方法において、
前記光学系は、前記第２エネルギビームが照射される所定の光学素子とは別に、少なくとも１つの光学素子を含み、
前記第２エネルギビームは、前記第２エネルギビームが照射される光学素子とは別の光学素子を介さずに、前記所定の光学素子に照射されることを特徴とする露光方法。
【請求項３８】
請求項１〜３７のいずれか一項に記載の露光方法を用いてデバイスのパターンを物体上に形成するリソグラフィ工程を含むデバイス製造方法。
【請求項３９】
物体を第１エネルギビームで露光して、前記物体上に所定のパターンを形成する露光装置であって、
少なくとも１つの可動の光学素子を含み、前記第１エネルギビームを前記物体に対して射出する光学系と；
前記光学系の光学特性を調整するために、前記少なくとも１つの可動の光学素子に前記第１エネルギビームとは異なる波長域の第２エネルギビームを照射する照射装置と；
前記第２エネルギビームが照射される可動の光学素子を含む少なくとも１つの可動の光学素子を動かして前記光学系の光学特性を調整する光学特性調整装置と；を含む露光装置。
【請求項４０】
請求項３９に記載の露光装置において、
前記光学系は、前記物体側の端部とその反対側の端部とを含む複数箇所で、光軸から偏心した領域を前記第１エネルギビームが通過する光学系であることを特徴とする露光装置。
【請求項４１】
請求項４０に記載の露光装置において、
前記光学系は、少なくとも１つの屈折光学素子と少なくとも１つの反射光学素子とを含む反射屈折系であることを特徴とする露光装置。
【請求項４２】
請求項３９に記載の露光装置において、
前記照射装置は、前記光学系に回転対称な光学特性が生じるように前記光学素子に前記第２エネルギビームを照射し、
前記光学特性調整装置は、前記少なくとも１つの可動の光学素子を動かして、前記光学系の回転対称な光学特性を調整することを特徴とする露光装置。
【請求項４３】
請求項４２に記載の露光装置において、
前記光学特性調整装置は、前記少なくとも１つの可動の光学素子を前記光学系の光軸方向に動かすことを特徴とする露光装置。
【請求項４４】
請求項３９に記載の露光装置において、
前記照射装置は、前記光学系に光軸に直交する面内で一側から他側に徐々に変化する光学特性が生じるように前記光学素子に前記第２エネルギビームを照射し、
前記光学特性調整装置は、前記少なくとも１つの可動の光学素子を動かして、前記一側から他側に変化する前記光学系の光学特性を調整することを特徴とする露光装置。
【請求項４５】
請求項４４に記載の露光装置において、
前記光学特性調整装置は、前記少なくとも１つの可動の光学素子を前記光学系の光軸に直交する面に対する傾斜方向に動かすことを特徴とする露光装置。
【請求項４６】
請求項３９に記載の露光装置において、
前記照射装置は、前記光学系の前記物体側の端部近傍に位置する少なくとも１つの光学素子と反対側の端部近傍に位置する少なくとも１つの光学素子のうちの少なくとも１つの可動の光学素子に前記第２エネルギビームを照射することを特徴とする露光装置。
【請求項４７】
請求項３９に記載の露光装置において、
前記光学系の瞳面上における光軸から偏心した位置における前記第１エネルギビームのエネルギ強度が、他の領域部分より大きくなる場合に、前記光学系の瞳面におけるエネルギ強度の分布が回転対称になるように、前記瞳面近傍の光学素子に第３のエネルギビームを照射する前記照射装置とは異なる照射装置を更に備える露光装置。
【請求項４８】
請求項３９に記載の露光装置において、
前記第２エネルギビームは、赤外光であることを特徴とする露光装置。
【請求項４９】
請求項４８に記載の露光装置において、
前記第２エネルギビームは、炭酸ガスレーザ光であることを特徴とする露光装置。
【請求項５０】
請求項３９に記載の露光装置において、
前記光学系は、前記第２エネルギビームが照射される所定の光学素子とは別に、少なくとも１つの光学素子を含み、
前記第２エネルギビームは、前記第２エネルギビームが照射される光学素子とは別の光学素子を介さずに、前記所定の光学素子に照射されることを特徴とする露光装置。
【請求項５１】
物体をエネルギビームで露光して、前記物体上に所定のパターンを形成する露光装置であって、
少なくとも１つの屈折光学素子と少なくとも１つの反射光学素子とを含み、前記物体側の端部とその反対側の端部とを含む複数箇所で、光軸に対して偏心した領域をエネルギビームが通過する反射屈折系から成る光学系と；
前記光学系の複数の光学素子のうち、前記エネルギビームが光軸に対して偏心した位置を通過する所定の光学素子が前記光軸回りに同心円状の温度分布を持つように、前記所定の光学素子の温度調整を少なくとも行って、前記光学系の光学特性を調整する光学特性調整装置と；を備える露光装置。
【請求項５２】
請求項５１に記載の露光装置において、
前記所定の光学素子は、前記光学系の光学特性を調整するために可動であることを特徴とする露光装置。
【請求項５３】
請求項５１に記載の露光装置において、
前記光学特性調整装置は、前記所定の光学素子の温度調整を、前記エネルギビームとは波長の異なる別のエネルギビームを前記所定の光学素子に照射することによって行うことを特徴とする露光装置。
【請求項５４】
請求項５３に記載の露光装置において、
前記別のエネルギビームは、赤外光であることを特徴とする露光装置。
【請求項５５】
請求項５４に記載の露光装置において、
前記別のエネルギビームは、炭酸ガスレーザ光であることを特徴とする露光装置。
【請求項５６】
請求項５３に記載の露光装置において、
前記光学系は、前記別のエネルギビームが照射される所定の光学素子とは別に、少なくとも１つの光学素子を含み、
前記別のエネルギビームは、前記別のエネルギビームが照射される光学素子とは別の光学素子を介さずに、前記所定の光学素子に照射されることを特徴とする露光装置。
【請求項５７】
物体をエネルギビームで露光して、前記物体上に所定のパターンを形成する露光装置であって、
少なくとも１つの屈折光学素子と少なくとも１つの反射光学素子とを含み、前記物体側の端部とその反対側の端部とを含む複数箇所で、光軸に対して偏心した領域をエネルギビームが通過する反射屈折系から成る光学系と；
前記光学系の複数の光学素子のうち、前記エネルギビームが光軸に対して偏心した位置を通過する所定の光学素子が前記光軸に直交する面内で一側から他側へ徐々に変化する温度分布を持つように、前記所定の光学素子の温度調整を少なくとも行って、前記光学系の光学特性を調整する光学特性調整装置と；を備える露光装置。
【請求項５８】
請求項５７に記載の露光装置において、
前記所定の光学素子は、前記光学系の光学特性を調整するために可動であることを特徴とする露光装置。
【請求項５９】
請求項５７に記載の露光装置において、
前記光学特性調整装置は、前記所定の光学素子の温度調整を、前記エネルギビームとは波長の異なる別のエネルギビームを前記所定の光学素子に照射することによって行うことを特徴とする露光装置。
【請求項６０】
請求項５９に記載の露光装置において、
前記別のエネルギビームは、赤外光であることを特徴とする露光装置。
【請求項６１】
請求項６０に記載の露光装置において、
前記別のエネルギビームは、炭酸ガスレーザ光であることを特徴とする露光装置。
【請求項６２】
請求項５９に記載の露光装置において、
前記光学系は、前記別のエネルギビームが照射される所定の光学素子とは別に、少なくとも１つの光学素子を含み、
前記別のエネルギビームは、前記別のエネルギビームが照射される光学素子とは別の光学素子を介さずに、前記所定の光学素子に照射されることを特徴とする露光装置。
【請求項６３】
物体を第１エネルギビームで露光して、前記物体上に所定のパターンを形成する露光装置であって、
少なくとも１つの屈折光学素子と少なくとも１つの反射光学素子とを含み、前記第１エネルギビームを前記物体に対して射出する反射屈折系から成る光学系と；
前記光学系の光学特性を調整するために、前記光学系の一部を構成する前記第１エネルギビームが往復する屈折光学素子に前記第１エネルギビームとは異なる波長域の第２エネルギビームを照射する照射装置と；を備える露光装置。
【請求項６４】
請求項６３に記載の露光装置において、
前記第２エネルギビームが照射される屈折光学素子は、前記光学系内でその瞳近傍に配置されることを特徴とする露光装置。
【請求項６５】
請求項６３に記載の露光装置において、
前記第１エネルギビームは、前記光学系内で前記第２エネルギビームが照射される屈折光学素子を介して前記反射光学素子で反射されて、再度前記屈折光学素子に入射することを特徴とする露光装置。
【請求項６６】
請求項６３に記載の露光装置において、
前記照射装置は、前記光学素子の側面に前記第２エネルギビームを照射することを特徴とする露光装置。
【請求項６７】
請求項６３に記載の露光装置において、
前記第２エネルギビームは、赤外光であることを特徴とする露光装置。
【請求項６８】
請求項６７に記載の露光装置において、
前記第２エネルギビームは、炭酸ガスレーザ光であることを特徴とする露光装置。
【請求項６９】
請求項６３に記載の露光装置において、
前記光学系は、前記第２エネルギビームが照射される所定の光学素子とは別に、少なくとも１つの光学素子を含み、
前記第２エネルギビームは、前記第２エネルギビームが照射される光学素子とは別の光学素子を介さずに、前記所定の光学素子に照射されることを特徴とする露光装置。
【請求項７０】
物体を第１エネルギビームで露光して、前記物体上に所定のパターンを形成する露光装置であって、
少なくとも１つの屈折光学素子と少なくとも１つの反射光学素子とを含み、互いに光学的に共役な複数の瞳を有し、前記第１エネルギビームを前記物体に対して射出する光学系と；
前記光学系の光学特性を調整するために、前記複数の瞳のうち、前記物体に最も近い瞳以外の瞳近傍に位置する光学素子に前記第１エネルギビームとは異なる波長域の第２エネルギビームを照射する照射装置と；を備える露光装置。
【請求項７１】
請求項７０に記載の露光装置において、
前記複数の瞳のうちの少なくとも１つの瞳の位置に配置され、前記光学系の開口数を規定するための開口絞りを更に備える露光装置。
【請求項７２】
請求項７０に記載の露光装置において、
前記照射装置は、前記光学素子の側面に前記第２エネルギビームを照射することを特徴とする露光装置。
【請求項７３】
請求項７０に記載の露光装置において、
前記第２エネルギビームは、赤外光であることを特徴とする露光装置。
【請求項７４】
請求項７３に記載の露光装置において、
前記第２エネルギビームは、炭酸ガスレーザ光であることを特徴とする露光装置。
【請求項７５】
請求項７０に記載の露光装置において、
前記光学系は、前記第２エネルギビームが照射される所定の光学素子とは別に、少なくとも１つの光学素子を含み、
前記第２エネルギビームは、前記第２エネルギビームが照射される光学素子とは別の光学素子を介さずに、前記所定の光学素子に照射されることを特徴とする露光装置。
【請求項７６】
請求項３９〜７５のいずれか一項に記載の露光装置を用いてデバイスのパターンを物体上に形成するリソグラフィ工程を含むデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、半導体素子（集積回路）、液晶表示素子などの電子デバイスを製造するリソグラフィ工程で用いられる露光方法及び露光装置、並びに該露光方法及び露光装置を利用するデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体素子（集積回路等）、液晶表示素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程では、マスク（又はレチクル）のパターンの像を投影光学系を介して、レジスト（感応材）が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の感応性の物体（以下、「ウエハ」と総称する）上の複数のショット領域の各々に投影するステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）や、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）などが、主として用いられている。【０００３】
この種の投影露光装置では、集積回路の高集積化によるパターンの微細化に伴って、より高い解像力（解像度）が年々要求されるようになり、最近では、液浸法を利用した露光装置（以下、「液浸露光装置」と呼ぶ）が、注目されるようになってきた。【０００４】
また、液浸露光装置では、開口数(ＮＡ)が実質的に増大することに伴い、投影光学系のレチクル側の開口が大きくなる。このため、レンズのみで構成する屈折光学系においては、ペッツヴァルの条件を満足することが困難となり、投影光学系が大型化する傾向にある。従って、かかる投影光学系の大型化を避けるために、液浸露光装置の投影光学系として反射屈折系を採用することが検討されている。【０００５】
しかるに、投影光学系に反射屈折系を採用した露光装置では、その投影光学系の物体面近傍及び像面近傍のレンズでは、図１６（Ａ）に示されるように、光軸から偏心した箇所に照明光の光路（照明領域ＩＡ’）が設定される。このため、レンズには照明光吸収に起因して、図１６（Ｂ）の等高線図で示されるような温度分布が生じ、この温度分布の発生により投影光学系に収差が発生する。【０００６】
しかしながら、この図１６（Ｂ）の等高線図で示されるような温度分布に起因する収差変動は、露光装置で一般的に採用されている結像特性補正機構、例えば投影光学系の一部を構成するレンズを上下させたり、チルトさせたりする機構では補正することが困難である。例えば、レンズを上下させる場合、光軸ＡＸを中心として収差を変化させることができるが、上述のような光軸ＡＸから偏心した点を中心とする収差変動を補正することは困難である。また、図１６（Ｂ）中の光軸ＡＸからの距離が異なる２点、例えば点Ａと点Ｂとでは温度分布により発生する収差変化量が同一量であるのにもかかわらず、レンズをチルトさせることによって発生する収差変化量は像高（光軸からの距離）に応じて変化するので、レンズをチルトさせることによって発生する収差変化量が点Ａと点Ｂとでは明らかに異なる。【０００７】
必ずしも反射屈折系でなくても、光軸から離れた点を中心として照明光が通る光学系では、同様の問題が生じ得るものと考えられる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、第１の観点からすると、光学系を介して物体を第１エネルギビームで露光して、前記物体上に所定のパターンを形成する露光方法であって、前記光学系の光学特性を調整するために、前記光学系の少なくとも一部を構成する少なくとも１つの可動の光学素子に前記第１エネルギビームとは異なる波長域の第２エネルギビームを照射する照射工程と；前記第２エネルギビームが照射される可動の光学素子を含む少なくとも１つの可動の光学素子を動かして前記光学系の光学特性を調整する補正工程と；を含む第１の露光方法である。【０００９】
ここで、照射工程と補正工程との順序は、特に問わず、照射工程と補正工程とを同時並行的に行っても良い。【００１０】
これによれば、照射工程の処理と補正工程の処理との組み合わせにより、光学素子の温度分布に起因する光学系の光学特性の変動を高精度に補正することが可能になり、結果的にその光学特性の変動が補正された光学系を介して物体を第１エネルギビームで露光することで、物体上に所定のパターンを精度良く形成することが可能になる。【００１１】
本発明は、第２の観点からすると、光学系を介して物体をエネルギビームで露光して、前記物体上に所定のパターンを形成する露光方法であって、前記光学系として、少なくとも１つの屈折光学素子と少なくとも１つの反射光学素子とを含み、前記物体側の端部とその反対側の端部とを含む複数箇所で、光軸に対して偏心した領域をエネルギビームが通過する反射屈折系が用いられ、前記光学系の複数の光学素子のうち、前記エネルギビームが光軸に対して偏心した位置を通過する所定の光学素子が前記光軸回りに同心円状の温度分布を持つように、前記所定の光学素子の温度調整を少なくとも行って、前記光学系の光学特性を調整する工程を含む第２の露光方法である。【００１２】
これによれば、反射屈折系である光学系の複数の光学素子のうち、エネルギビームがその光軸に対して偏心した位置を通過する所定の光学素子が前記光軸回りに同心円状の温度分布を持つように、所定の光学素子の温度を調整して、光学系の光学特性を調整する。この場合、その光学特性の調整後の上記光学素子の光軸回りの同心円状の温度分布に対応する光学系の光学特性の変動は、容易に補正可能であり、結果的にその光学特性の変動が補正された光学系を介して物体をエネルギビームで露光することで、物体上に所定のパターンを精度良く形成することが可能になる。【００１３】
本発明は、第３の観点からすると、光学系を介して物体をエネルギビームで露光して、前記物体上に所定のパターンを形成する露光方法であって、前記光学系として、少なくとも１つの屈折光学素子と少なくとも１つの反射光学素子とを含み、前記物体側の端部とその反対側の端部とを含む複数箇所で、光軸に対して偏心した領域をエネルギビームが通過する反射屈折系が用いられ、前記光学系の複数の光学素子のうち、前記エネルギビームが光軸に対して偏心した位置を通過する所定の光学素子が前記光軸に直交する面内で一側から他側へ徐々に変化する温度分布を持つように、前記所定の光学素子の温度調整を少なくとも行って、前記光学系の光学特性を調整する工程を含む第３の露光方法である。【００１４】
これによれば、反射屈折系である光学系の複数の光学素子のうち、エネルギビームがその光軸に対して偏心した位置を通過する所定の光学素子が光軸に直交する面内で一側から他側へ徐々に変化する温度分布を持つように、所定の光学素子の温度を調整して、光学系の光学特性を調整する。この場合、その光学特性の調整後の上記光学素子の光軸に直交する面内における一側から他側へ徐々に変化する温度分布に対応する光学系の光学特性の変動は、容易に補正可能であり、結果的にその光学特性の変動が補正された光学系を介して物体をエネルギビームで露光することで、物体上に所定のパターンを精度良く形成することが可能になる。【００１５】
本発明は、第４の観点からすると、光学系を介して物体を第１エネルギビームで露光して、前記物体上に所定のパターンを形成する露光方法であって、前記光学系として、少なくとも１つの屈折光学素子と少なくとも１つの反射光学素子とを含む反射屈折系が用いられ、前記光学系の光学特性を調整するために、前記光学系の一部を構成する前記第１エネルギビームが往復する屈折光学素子に前記第１エネルギビームとは異なる波長域の第２エネルギビームを照射する工程を含む第４の露光方法である。【００１６】
これによれば、光学系の一部を構成する第１エネルギビームが往復する屈折光学素子、換言すれば照射された第１エネルギビームのエネルギ吸収が第１エネルギビームが１度しか通過しない光学素子に比べて大きな屈折光学素子に第１エネルギビームとは異なる波長域の第２エネルギビームを照射するので、第１エネルギビームの照射による光学系の光学特性の変動を効果的に補正することが可能になる。また、その光学特性が補正された光学系を介して物体を第１エネルギビームで露光することで、物体上に所定のパターンを精度良く形成することが可能になる。【００１７】
本発明は、第５の観点からすると、光学系を介して物体を第１エネルギビームで露光して、前記物体上に所定のパターンを形成する露光方法であって、前記光学系として、少なくとも１つの屈折光学素子と少なくとも１つの反射光学素子とを含み、互いに光学的に共役な複数の瞳を有する反射屈折系が用いられ、前記光学系の光学特性を調整するために、前記複数の瞳のうち、前記物体に最も近い瞳以外の瞳近傍に位置する光学素子に前記第１エネルギビームとは異なる波長域の第２エネルギビームを照射する工程を含む第５の露光方法である。【００１８】
一般に光学系の開口数（ＮＡ）が大きくなると、光学系の複数の光学素子のうち、物体に近い光学素子ほど大型化する傾向があるが、本発明では、光学系の光学特性を調整するために、前記複数の瞳のうち、前記物体に最も近い瞳以外の瞳近傍に位置する光学素子に第１エネルギビームとは異なる波長域の第２エネルギビームを照射するので、比較的小さな光学素子に対して第２エネルギビームを照射することが可能になり、効率的な第２エネルギビームの照射が可能となる。また、その光学特性が補正された光学系を介して物体を第１エネルギビームで露光することで、物体上に所定のパターンを精度良く形成することが可能になる。【００１９】
本発明は、第６の観点からすると、物体を第１エネルギビームで露光して、前記物体上に所定のパターンを形成する露光装置であって、少なくとも１つの可動の光学素子を含み、前記第１エネルギビームを前記物体に対して射出する光学系と；前記光学系の光学特性を調整するために、前記少なくとも１つの可動の光学素子に前記第１エネルギビームとは異なる波長域の第２エネルギビームを照射する照射装置と；前記第２エネルギビームが照射される可動の光学素子を含む少なくとも１つの可動の光学素子を動かして前記光学系の光学特性を調整する光学特性調整装置と；を含む第１の露光装置である。【００２０】
これによれば、照射装置による少なくとも１つの可動の光学素子に対する第２エネルギビームの照射による光学系の光学特性の調整と、光学特性調整装置による少なくとも１つの可動の光学素子を動かすことによる光学系の光学特性を調整との組み合わせにより、光学素子の温度分布に起因する光学系の光学特性の変動を高精度に補正することが可能になる。【００２１】
この場合において、照射装置と光学特性補正装置とは、いずれが先に光学系の光学特性の調整を行っても良く、同時並行的に光学系の光学特性の調整をそれぞれ行っても良い。【００２２】
本発明は、第７の観点からすると、物体をエネルギビームで露光して、前記物体上に所定のパターンを形成する露光装置であって、少なくとも１つの屈折光学素子と少なくとも１つの反射光学素子とを含み、前記物体側の端部とその反対側の端部とを含む複数箇所で、光軸に対して偏心した領域をエネルギビームが通過する反射屈折系から成る光学系と；前記光学系の複数の光学素子のうち、前記エネルギビームが光軸に対して偏心した位置を通過する所定の光学素子が前記光軸回りに同心円状の温度分布を持つように、前記所定の光学素子の温度調整を少なくとも行って、前記光学系の光学特性を調整する光学特性調整装置と；を備える第２の露光装置である。【００２３】
これによれば、光学特性調整装置により、反射屈折系から成る光学系の複数の光学素子のうち、エネルギビームがその光軸に対して偏心した位置を通過する所定の光学素子が前記光軸回りに同心円状の温度分布を持つように、所定の光学素子の温度が調整され、光学系の光学特性が調整される。この場合、その光学特性の調整後の上記光学素子の光軸回りの同心円状の温度分布に対応する光学系の光学特性の変動は、容易に補正することが可能である。【００２４】
本発明は、第８の観点からすると、物体をエネルギビームで露光して、前記物体上に所定のパターンを形成する露光装置であって、少なくとも１つの屈折光学素子と少なくとも１つの反射光学素子とを含み、前記物体側の端部とその反対側の端部とを含む複数箇所で、光軸に対して偏心した領域をエネルギビームが通過する反射屈折系から成る光学系と；前記光学系の複数の光学素子のうち、前記エネルギビームが光軸に対して偏心した位置を通過する所定の光学素子が前記光軸に直交する面内で一側から他側へ徐々に変化する温度分布を持つように、前記所定の光学素子の温度調整を少なくとも行って、前記光学系の光学特性を調整する光学特性調整装置と；を備える第３の露光装置である。【００２５】
これによれば、光学特性調整装置により、反射屈折系から成る光学系の複数の光学素子のうち、エネルギビームがその光軸に対して偏心した位置を通過する所定の光学素子が光軸に直交する面内で一側から他側へ徐々に変化する温度分布を持つように、所定の光学素子の温度が調整され、光学系の光学特性が調整される。この場合、その光学特性の調整後の上記光学素子の光軸に直交する面内における一側から他側へ徐々に変化する温度分布に対応する光学系の光学特性の変動は、容易に補正可能である。【００２６】
本発明は、第９の観点からすると、物体を第１エネルギビームで露光して、前記物体上に所定のパターンを形成する露光装置であって、少なくとも１つの屈折光学素子と少なくとも１つの反射光学素子とを含み、前記第１エネルギビームを前記物体に対して射出する反射屈折系から成る光学系と；前記光学系の光学特性を調整するために、前記光学系の一部を構成する前記第１エネルギビームが往復する屈折光学素子に前記第１エネルギビームとは異なる波長域の第２エネルギビームを照射する照射装置と；を備える第４の露光装置である。【００２７】
これによれば、照射装置により、光学系の一部を構成する第１エネルギビームが往復する屈折光学素子、換言すれば照射された第１エネルギビームのエネルギ吸収が第１エネルギビームが１度しか通過しない光学素子に比べて大きな屈折光学素子に第１エネルギビームとは異なる波長域の第２エネルギビームを照射することができるので、第１エネルギビームの照射による光学系の光学特性の変動を効果的に補正することが可能になる。【００２８】
本発明は、第１０の観点からすると、物体を第１エネルギビームで露光して、前記物体上に所定のパターンを形成する露光装置であって、少なくとも１つの屈折光学素子と少なくとも１つの反射光学素子とを含み、互いに光学的に共役な複数の瞳を有し、前記第１エネルギビームを前記物体に対して射出する光学系と；前記光学系の光学特性を調整するために、前記複数の瞳のうち、前記物体に最も近い瞳以外の瞳近傍に位置する光学素子に前記第１エネルギビームとは異なる波長域の第２エネルギビームを照射する照射装置と；を備える第５の露光装置である。【００２９】
一般に光学系の開口数（ＮＡ）が大きくなると、光学系の複数の光学素子のうち、物体に近い光学素子ほど大型化する傾向があるが、本発明では、照射装置により、光学系の光学特性を調整するために、前記複数の瞳のうち、前記物体に最も近い瞳以外の瞳近傍に位置する光学素子に第１エネルギビームとは異なる波長域の第２エネルギビームが照射されるので、比較的小さな光学素子に対して第２エネルギビームを照射することが可能になり、効率的な第２エネルギビームの照射が可能となる。【００３０】
また、リソグラフィ工程において、本発明の第１〜第５の露光方法のいずれかを用いてデバイスのパターンを物体上に形成することで、物体上にデバイスパターンを精度良く形成することができる。従って、本発明は、別の観点からすると、本発明の第１〜第５の露光方法のいずれかを用いてデバイスのパターンを物体上に形成するリソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であるとも言える。同様に、リソグラフィ工程において、本発明の第１〜第５の露光装置のいずれかを用いてデバイスのパターンを物体上に形成することで、物体上にデバイスパターンを精度良く形成することができる。従って、本発明は、更に別の観点からすると、本発明の第１〜第５の露光装置のいずれかを用いてデバイスのパターンを物体上に形成するリソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であるとも言える。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】投影光学系を非露光光照射機構とともに示す図である。
【図３】非露光光照射機構９１の詳細な構成例を示す図である。
【図４】瞳近傍のレンズ１１１に非露光光を照射する照射機構の一例を説明するための図であって、図２のＢ−Ｂ線に沿った光学ユニットＰＵの断面図である。
【図５】投影光学系の像面側及びノズル部材近傍を示す断面図である。
【図６】ノズル部材を下から見た図である。
【図７】図１の装置の制御系の主要部を示すブロック図である。
【図８】図８（Ａ）は、投影光学系のレンズ９０に回転対称な温度分布を発生させるための非露光光の照射の様子を示す図、図８（Ｂ）はその非露光光の照射の結果、投影光学系に回転対称な収差が発生した様子を示す図である。
【図９】図９（Ａ）は、投影光学系のレンズ９０に光軸に直交する面内で一側から他側に徐々に変化する温度分布を発生させるための非露光光の照射の様子を示す図、図９（Ｂ）はその非露光光の照射の結果、投影光学系に一側から他側に徐々に変化する収差が発生した様子を示す図である。
【図１０】Ｘ軸ダイポール照明条件下における投影光学系の瞳面近傍のレンズ上での照明光の光量分布を示す図である。
【図１１】Ｙ軸ダイポール照明条件下における投影光学系の瞳面近傍のレンズ上での照明光の光量分布を示す図である。
【図１２】Ｘ軸ダイポール照明条件下における投影光学系の瞳面近傍のレンズに生じる温度分布を示す図である。
【図１３】Ｙ軸ダイポール照明条件下における投影光学系の瞳面近傍のレンズに生じる温度分布を示す図である。
【図１４】デバイス製造方法の実施形態を説明するためのフローチャートである。
【図１５】図１４のステップ２０４の具体例を示すフローチャートである。
【図１６】図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）は、背景技術を説明するための図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１３に基づいて説明する。【００３３】
図１には、一実施形態に係る露光装置１００の構成が概略的に示されている。この露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、すなわちいわゆるスキャナである。【００３４】
露光装置１００は、光源１６及び照明光学系１２を含む照明系、該照明系から射出される露光用照明光ＩＬにより照明されるレチクルＲを保持して所定の走査方向（ここでは、図１における紙面内左右方向であるＹ軸方向とする）に移動するレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲのパターンを物体としてのウエハＷ上に投影する投影光学系ＰＬを含む投影ユニットＰＵ、ウエハＷを保持して水平面（ＸＹ平面内）を移動するウエハステージＷＳＴ及び液浸機構、並びにこれらを制御する制御系等を備えている。【００３５】
光源１６としては、一例として波長２００ｎｍ〜１７０ｎｍの真空紫外域の光を発するパルス光源であるＡｒＦエキシマレーザ（出力波長１９３ｎｍ）が用いられている。【００３６】
前記照明光学系１２は、所定の位置関係で配置された、ビーム整形光学系１８、エネルギ粗調器２０、オプティカル・インテグレータ（ユニフォマイザ、又はホモジナイザ）２２、照明系開口絞り板２４、ビームスプリッタ２６、第１リレーレンズ２８Ａ、第２リレーレンズ２８Ｂ、第1レチクルブラインド３０Ａ、第２レチクルブラインド３０Ｂ、光路折り曲げ用のミラーＭ及びコンデンサレンズ３２等を含む。なお、オプティカル・インテグレータ２２として、図１ではフライアイレンズを用いているので、以下では「フライアイレンズ」とも呼ぶ。また、オプティカル・インテグレータ２２として内面反射型インテグレータ（ロッド・インテグレータなど）あるいは回折光学素子などを用いても良い。【００３７】
前記エネルギ粗調器２０は、光源１６から入射したレーザビームＬＢの断面形状を整形するビーム整形光学系１８後方のレーザビームＬＢの光路上に配置されている。このエネルギ粗調器２０は、透過率（＝１−減光率）の異なる複数個（例えば６個）の減光フィルタ（以下ではＮＤフィルタとも呼び、図１ではそのうちの２個のＮＤフィルタが示されている）が円周方向に沿って所定間隔で配置された回転板（レボルバ）３４を有し、その回転板３４を駆動モータ３８で回転することにより、入射するレーザビームＬＢに対する透過率を１００％から複数段階で切り換えることができるようになっている。駆動モータ３８は、主制御装置５０によって制御される。なお、エネルギ粗調器２０はレーザビームＬＢの透過率を連続的に可変とするものでも良い。【００３８】
エネルギ粗調器２０のレーザビームＬＢの光路後方では、円板状部材から成る照明系開口絞り板２４がフライアイレンズ２２を介して配置されている。この場合、照明系開口絞り板２４は、フライアイレンズ２２の射出側焦点面、本実施形態では照明光学系１２の瞳面にほぼ一致に配置されている。照明系開口絞り板２４には、等角度間隔で、複数種類の開口絞り（図１では２種類の開口絞りのみが図示されている）が配置されている。この複数種類の開口絞りは、例えば通常の円形開口より成る開口絞り（通常絞り）、小さな円形開口より成り、通常絞りよりもコヒーレンスファクタであるσ値を小さくするための開口絞り（小σ絞り）、輪帯照明用の輪帯状の開口絞り、及び変形光源法（多極照明）用に複数の開口を偏心させて配置して成る複数種類の変形開口絞り（例えば、Ｘ軸ダイポール照明条件設定用の２極絞り、及びＹ軸ダイポール照明条件設定用の２極絞りなど）等を含む。この照明系開口絞り板２４は、主制御装置５０により制御されるモータ等の駆動装置４０により回転されるようになっており、これによりいずれかの開口絞りが照明光ＩＬの光路上に選択的に設定され、照明系開口絞り板２４の配置面、すなわち照明光学系１２の瞳面上に種々の形状、大きさの２次光源が形成される。本実施形態では、開口絞り板２４によって照明光学系１２の瞳面上での照明光ＩＬの強度分布（すなわち、レチクルＲの照明条件）を変更可能としているが、これに限らず、開口絞り板２４の代わりに、例えば交換可能な回折光学素子、光軸方向の間隔が可変である複数のプリズム（アキシコンなど）、及びズーム光学系を含む成形光学系を用いても良い。【００３９】
前記照明系開口絞り板２４後方の上記２次光源から射出されるレーザビームＬＢ、すなわち照明光ＩＬの光路上に、反射率が小さく透過率の大きなビームスプリッタ２６が配置され、更にこの後方の光路上に、第１レチクルブラインド（固定視野絞り）３０Ａ及び第２レチクルブラインド（可動視野絞り）３０Ｂを介在させて第１リレーレンズ２８Ａ及び第２リレーレンズ２８Ｂを含むリレー光学系が配置されている。【００４０】
第１レチクルブラインド３０Ａは、レチクルＲのパターン面に対する共役面から僅かにデフォーカスした面に配置され、レチクルＲ上の照明領域ＩＡＲを規定する。また、この第１レチクルブラインド３０Ａの配置面の近傍に第２レチクルブラインド３０Ｂが配置され、走査露光の開始時及び終了時にその第２レチクルブラインド３０Ｂを用いて照明領域ＩＡＲを更に制限することによって、ウエハＷの不要な露光が防止されるようになっている。【００４１】
第２リレーレンズ２８Ｂ後方の照明光ＩＬの光路上には、当該第２リレーレンズ２８Ｂを通過した照明光ＩＬをレチクルＲに向けて反射する折り曲げミラーＭが配置され、このミラーＭの後方の照明光ＩＬの光路上にコンデンサレンズ３２が配置されている。【００４２】
一方、照明系開口絞り板２４の１つの開口絞りを射出して、ビームスプリッタ２６の一方の面（表面）で反射された照明光ＩＬは、集光レンズ４４を介して光電変換素子より成るインテグレータセンサ４６で受光され、インテグレータセンサ４６の光電変換信号が、不図示のホールド回路及びＡ／Ｄ変換器などを介して出力ＤＳ（digit/pulse）として主制御装置５０に供給される。インテグレータセンサ４６としては、例えば真空紫外域で感度があり、且つ光源１６からのパルス光を検出するために高い応答周波数を有するＰＩＮ型のフォトダイオード等が使用できる。【００４３】
また、ビームスプリッタ２６の他方の面（裏面）で反射した光を受光するために、照明光学系１２の瞳面と共役な位置に光電変換素子よりなる反射量モニタ４７が配置されている。本実施形態では、ウエハＷで反射された照明光ＩＬ（反射光）は、投影光学系ＰＬ、コンデンサレンズ３２、ミラーＭ、リレー光学系を介してビームスプリッタ２６に戻り、ビームスプリッタ２６で反射された光が反射量モニタ４７で受光され、反射量モニタ４７の検出信号が主制御装置５０に供給されるようになっている。反射量モニタ４７は、光学系の照明光吸収による結像特性（諸収差）の変動、いわゆる照射変動を算出するための基礎となるウエハ反射率の測定に用いられる。【００４４】
従って、インテグレータセンサ４６の出力信号よりレチクルＲを介して投影光学系ＰＬ及び該投影光学系ＰＬとウエハＷとの間に満たされた液体Ｌｑ１を通過する照明光ＩＬの光量（第１光量とする）がモニタされ、反射量モニタ４７の検出信号よりウエハＷで反射されて液体Ｌｑ１及び投影光学系ＰＬを再び通過する反射光の光量（第２光量とする）がモニタできるため、その第１光量と第２光量とに基づいて、投影光学系ＰＬ及び液体Ｌｑ１を通過する光の全光量がより正確にモニタできるようになっている。後述するように、本実施形態では、投影光学系ＰＬを構成する最も像面に近い光学素子とこれに隣接する光学素子との間の空間にも液体Ｌｑ２（図５参照）が満たされるようになっているが、液体Ｌｑ２は、投影光学系ＰＬを構成する光学素子の一部であるとみなし、ここでは、液体Ｌｑ１のみを投影光学系ＰＬとは別に説明したものである。【００４５】
前記レチクルステージＲＳＴ上には、レチクルＲが載置され、不図示のバキュームチャック等により吸着保持されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ方式のレチクルステージ駆動系４８（図１では不図示、図７参照）によって、水平面（ＸＹ平面）内で微小駆動可能であるとともに、走査方向（ここでは図１の紙面左右方向であるＹ軸方向とする）に所定ストローク範囲で走査される。レチクルステージＲＳＴの位置は、レチクルステージＲＳＴの鏡面加工された側面（反射面）を使って外部のレチクルレーザ干渉計５３（図１では不図示、図７参照）によって計測され、このレチクルレーザ干渉計５３の計測値が主制御装置５０に供給される。【００４６】
本実施形態では、前記投影ユニットＰＵは、図１に示されるように、レチクルステージＲＳＴの下方に配置されている。投影ユニットＰＵは、鏡筒１４０と、該鏡筒１４０内に所定の位置関係で保持された複数の光学素子を有する投影光学系ＰＬとを含む。また、本実施形態では、投影光学系ＰＬとしては、反射屈折系（カタディ・オプトリック系）が用いられている。【００４７】
本実施形態の露光装置１００では、後述するように液浸法を適用した露光が行われるため、開口数ＮＡが実質的に増大することに伴いレチクル側の開口が大きくなる。このため、レンズのみで構成する屈折光学系においては、ペッツヴァルの条件を満足することが困難となり、投影光学系が大型化する傾向にある。かかる投影光学系の大型化を避けるために、投影光学系ＰＬとして反射屈折系を採用したものである。【００４８】
図２には、投影光学系ＰＬの構成例が、レチクルＲ（レチクルステージＲＳＴ）及びウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）とともに示されている。この投影光学系ＰＬは、前述の鏡筒１４０の内部に、所定の位置関係で配置された３つの結像光学系Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３等を含み、全体として縮小光学系（投影倍率は、例えば１／４倍、１／５倍又は１／８倍）である。ここで、本実施形態の投影光学系ＰＬの各レンズの素材としては、光源がＡｒＦエキシマレーザであることに対応して石英及び／又は蛍石が用いられている。【００４９】
投影光学系ＰＬは、レチクルＲに形成されたパターンの一次像を形成する屈折型の第１結像光学系Ｇ１と、当該一次像を再結像して二次像を形成する反射屈折型の第２結像光学系Ｇ２と、当該二次像をウエハ上に再結像して最終像を形成する第３結像光学系Ｇ３とを備える。図２に示されるように、この投影光学系ＰＬは、第１結像光学系Ｇ１の内部に第１瞳ＰＰ１を有し、第２結像光学系Ｇ２の一部を構成するレンズ１１１の近傍に第２瞳ＰＰ２を有し、第３結像光学系Ｇ３の内部に第３瞳ＰＰ３を有している。第１瞳ＰＰ１と、第２瞳ＰＰ２と、第３瞳ＰＰ３とは、互いに光学的に共役であるとともに、これら３つの瞳ＰＰ１〜ＰＰ３は照明光学系１２の瞳とも光学的に共役である。従って、第１瞳ＰＰ１、ＰＰ２、ＰＰ３の位置には、照明光学系１２の瞳面に形成される２次光源の像が結像される。第３瞳ＰＰ３の位置に、投影光学系ＰＬの開口数（ＮＡ）を規定するための開口絞りＡＳが設けられている。【００５０】
第１結像光学系Ｇ１と第２結像光学系Ｇ２との間の光路中及び第２結像光学系Ｇ２と第３結像光学系Ｇ３との間の光路中には、光路折曲げ鏡ＦＭが配置される。第１結像光学系Ｇ１の光軸ＡＸ１と第３結像光学系Ｇ３の光軸ＡＸ３とは共軸であり、これらの光軸ＡＸ１，ＡＸ３と第２結像光学系Ｇ２の光軸ＡＸ２とは一点で交差する。この交差点には、光路折曲げ鏡ＦＭが有する２つの反射面の仮想的な頂点（稜線）が位置する。【００５１】
この投影光学系ＰＬでは、第２結像光学系Ｇ２の一部を構成する凹面反射鏡Ｍ１が正の屈折力を持ちつつペッツヴァル和への寄与は負レンズと同様であるため、凹面反射鏡Ｍ１と正レンズとの組み合わせによりペッツヴァル和の補正が容易に可能であり、像面湾曲を良好に補正できる。これにより、大きな像側開口数ＮＡであっても、有効結像領域（実効露光領域）の全体に亘って球面収差やコマ収差を良好に補正できる。そして、第２結像光学系Ｇ２中には１以上の負レンズが配置されており、これらの負レンズと凹面反射鏡Ｍ１との協働によって、第１結像光学系Ｇ１及び第３結像光学系Ｇ３で生じる色収差を補償している。【００５２】
この投影光学系ＰＬのような反射屈折系を用いる場合には、凹面反射鏡Ｍ１に向かって進む光と凹面反射鏡Ｍ１で反射されて戻る光とを如何に分離するかが課題になる。本実施形態の投影光学系ＰＬは、図６に示されるように光軸ＡＸ（すなわち光軸ＡＸ１，ＡＸ３）に対して−Ｙ側に距離Ａだけ偏心した実効露光領域（有効結像領域）ＩＡを有しており、光路中に２つの中間像（前述の一次像及び二次像）を形成している。そして、２つの中間像の近傍に光路分離用の平面反射鏡、すなわち光路折曲げ鏡ＦＭの２つの反射面を配置して、凹面反射鏡Ｍ１に向かって進む光と凹面反射鏡Ｍ１で反射されて戻る光とを容易に分離している。この構成により、露光領域（すなわち実効露光領域）ＩＡの光軸ＡＸからの距離Ａ、すなわち軸外し量を小さく設定できる。これは、収差補正の点で有利となるだけでなく、投影光学系ＰＬの小型化、光学調整、機械設計、製造コストなどの点でも有利となる。そして、２つの中間像を光路折曲げ鏡ＦＭよりも凹面反射鏡Ｍ１側に形成することにより、さらに軸外し量を小さく設定できる。【００５３】
また、レチクルＲ上では、上記の実効露光領域ＩＡの偏心に対応して、光軸ＡＸから−Ｙ方向に軸外し量Ａに対応する所定距離だけ離れた位置に、実効露光領域ＩＡに対応した大きさ及び形状を有する矩形状の照明領域（すなわち実効照明領域）ＩＡＲが形成される（図２参照）。【００５４】
投影光学系ＰＬの複数の光学素子のうち、終端光学素子１９１を除く、最もウエハに近い位置に配置された光学素子である境界レンズ１９２（以下、適宜、「光学素子１９２」とも記述する）は、レチクル側に凸面を有する。換言すれば、境界レンズ１９２のレチクル側の面は、正の屈折力を有する。そして、境界レンズ１９２とウエハＷとの間の光路中には、平行平面板から成る終端光学素子１９１が配置されている。さらに、境界レンズ１９２と終端光学素子１９１との間の光路及び終端光学素子１９１とウエハＷとの間の光路は、１．１よりも大きい屈折率を有する液体で満たされている。本実施形態では、いずれの光路もＡｒＦエキシマレーザ光すなわち波長１９３ｎｍの照明光ＩＬに対する屈折率が１．４４の純水で満たされている。純水はＡｒＦエキシマレーザ光のみならず、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線（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）も透過可能である。【００５５】
本実施形態では、投影光学系ＰＬの複数のレンズのうちの特定の複数のレンズ、例えば第１結像光学系Ｇ１に含まれる複数のレンズのうちの例えば最もレチクルＲに近いレンズ９０を含む複数枚（例えば５枚）のレンズ（以下、「可動レンズ」とも呼ぶ）は、主制御装置５０からの指令に基づいて、図１に示される結像特性補正コントローラ５２によって駆動され、投影光学系ＰＬを含む光学系の光学特性（結像特性を含む）、例えば倍率、ディストーション、コマ収差、及び像面湾曲などの回転対称な結像特性、及び光軸に直交する面内で一側から他側に徐々に変化する光学特性、例えば像面傾斜などを調整できるようになっている。ここで、「回転対称」とは、通常の意味における「回転対称」、すなわち、「一つの図形等を一定軸（対称軸）まわりに一定の角度だけ回転しても変わらない性質」とは異なり、「一つの図形等を一定軸（対称軸）まわりに０°〜３６０°のいかなる角度で回転させても変わらない性質」を意味し、これ以外の場合は全て非回転対称である。本明細書では、かかる意味で回転対称及び非回転対称なる用語を用いる。【００５６】
図２から明らかなように、本実施形態に係る投影光学系ＰＬでは、最もレチクルＲに近いレンズ９０や終端光学素子１９１などでは、照明光ＩＬが光軸ＡＸから離れた領域を通過するので、前述の背景技術で説明したような非回転対称な温度分布が発生し、これにより投影光学系ＰＬ（液体Ｌｑ２を含む）及び液体Ｌｑ１を含む光学系（以下、光学系ＰＬＬと呼ぶ）に非回転対称な結像特性（収差）が発生するが、この非回転対称な収差は、結像特性補正コントローラ５２によるレンズ９０を含む可動レンズの駆動では実質的に補正できない。【００５７】
本実施形態においては、終端光学素子１９１として平行平面板が用いられているとともに、その上下両面に液体Ｌｑ２、Ｌｑ１が接しているので、終端光学素子１９１の面内温度分布の不均一性に起因して発生する光学系ＰＬＬの非回転対称な収差は殆ど無視できるレベルであると考えられる。【００５８】
そこで、本実施形態では、その光学系ＰＬＬの非回転対称な収差を補正するために、図１において、投影光学系ＰＬの最もレチクルに近いレンズ９０に、照明光ＩＬとは異なる波長域の収差補正用の光（以下、非露光光と言う）ＮＬ（図１では、非露光光ＮＬk、ＮＬnが代表的に示されている）を照射する。以下、その非露光光ＮＬをレンズ９０に照射するための非露光光照射機構９１について説明する。【００５９】
本実施形態では、非露光光ＮＬとして、ウエハＷに塗布されたレジストを殆ど感光させない波長域の光を使用する。そのため、非露光光ＮＬとして、一例として炭酸ガスレーザ（ＣＯ2レーザ）からパルス発光される、例えば波長１０．６μｍの赤外光を使用する。なお、炭酸ガス（ＣＯ2）レーザ光として連続光を用いても良い。この波長１０．６μｍの赤外光は、石英の吸収性が高く、投影光学系ＰＬ中の１枚のレンズによってほぼ全て（望ましくは９０％以上）吸収されるため、他のレンズに対して影響を与えることなく、収差を制御するために使用し易いという利点がある。また、本実施形態のレンズ９０に照射された非露光光ＮＬは、９０％以上が吸収されるように設定されており、レンズ９０の所望部分を効率的に加熱することができる。なお、非露光光ＮＬとしては、炭酸ガスレーザ光の他に、ＹＡＧレーザなどの固体レーザ光から射出される波長１μｍ程度の近赤外光、又は半導体レーザから射出される波長数μｍ程度の赤外光なども使用することができる。すなわち、非露光光ＮＬを発生する光源は、非露光光ＮＬが照射される光学部材（レンズなど）の材料などに応じて最適なものを採用することができる。また、図２などにおいて、レンズ９０は凸レンズのように描かれているが、凹レンズであっても良い。【００６０】
図１及び図２に示されるように、非露光光照射機構９１の光源系９２から射出された非露光光ＮＬは、ミラー光学系９３によって、レンズ９０に向かう複数（ここではｎ個（ｎは８以上の整数とする））の光路、及び光電センサ９４（図１では不図示、図２参照）に向かう１つの光路にそれぞれ対応して分岐される。光電センサ９４で検出される非露光光ＮＬの光量に対応する検出信号は、光源系９２にフィードバックされている。また、そのｎ個の光路の内の２つの光路の非露光光ＮＬが、投影光学系ＰＬをＸ軸方向に挟むように配置された２つの照射機構９５k及び９５nを介してそれぞれ非露光光ＮＬk及びＮＬnとしてレンズ９０に照射される。【００６１】
図３には、非露光光照射機構９１の詳細な構成例が示されている。この図３において、光源系９２は、光源９２Ａ及び制御部９２Ｂを含む。そして、光源９２Ａから射出された非露光光ＮＬは、それぞれ非露光光ＮＬの光路を９０度折り曲げる状態（閉じた状態）と非露光光ＮＬをそのまま通過させる状態（開いた状態）との何れかに高速に切り換えることができる可動ミラー、例えば、ガルバノミラー９６1，９６2，……，９６k，……９６n-1，９６nを経て光電センサ９４に入射し、光電センサ９４の検出信号が制御部９２Ｂに供給されている。ガルバノミラー９６1〜９６nが図１のミラー光学系９３に対応し、制御部９２Ｂは、主制御装置５０からの制御情報に応じて光源９２Ａの発光のタイミング、出力、及びガルバノミラー９６1〜９６nの開閉を個別に制御する。【００６２】
また、ｎ個のガルバノミラー９６1〜９６nそれぞれで光路が折り曲げられた非露光光ＮＬは、それぞれ光ファイバ束１０３1〜１０３n（又は金属管等も使用できる）を介して照射機構９５1〜９５nに導かれている。【００６３】
ここで、図３では、ガルバノミラー、光ファイバ束、及び照射機構は、いずれも８個図示されているが、実際には、これらはｎ個（ｎ≧８）存在する。このｎ個の照射機構９５1〜９５nの内の照射機構９５k及び９５nは、集光レンズ９７と、小さい所定の反射率を持つビームスプリッタ９８と、光ファイバ束又はリレーレンズ系等からなる光ガイド９９と、集光レンズ１０１と、集光レンズ９７及び光ガイド９９をビームスプリッタ９８に固定する保持枠１０２とを備えている。【００６４】
なお、集光レンズ９７の代わりに、発散作用を有するレンズを用いて非露光光ＮＬを広げるようにしても良い。非露光光ＮＬは、照射機構９５k及び９５nからそれぞれ非露光光ＮＬk及びＮＬnとして投影光学系ＰＬ内のレンズ９０に照射される。その他の照射機構９５1，９５2，…，９５k-1，９５k+1，…９５n-1は、照射機構９５k及び９５nと同様に構成され、非露光光ＮＬは、照射機構９５1，９５2，…，９５k-1，９５k+1，…９５n-1からそれぞれ非露光光ＮＬ1，ＮＬ2，…，ＮＬk-1，ＮＬk+1，…ＮＬn-1として投影光学系ＰＬ内のレンズ９０に照射される。【００６５】
なお、非露光光ＮＬ1〜ＮＬnが照射される光学部材、並びにその光学部材上での非露光光ＮＬ1〜ＮＬnの照射領域の形状及びサイズは、実験やシミュレーションによりできるだけ非回転対称な収差が低減されるように決定される。また、非露光光ＮＬ1〜ＮＬnが照射される光学部材、並びにその光学部材上での非露光光ＮＬ1〜ＮＬnの照射領域の形状及びサイズは、低減すべき収差に応じて決定される。例えば図３において、照射機構９５1〜９５n内の光学部材の位置を可動とすることによって、非露光光ＮＬ1〜ＮＬnの照射領域の形状やサイズを変えることができる。なお、照射機構９５1〜９５nそのもの、あるいは照射機構９５1〜９５n内部の光学部材を可動にして、非露光光ＮＬ1〜ＮＬnの照射領域の位置を調整できるように構成することもできる。【００６６】
また、照射機構９５1〜９５nにはそれぞれビームスプリッタ９８で反射された一部の非露光光をそれぞれ受光する光電センサ１０４1〜１０４nが設けられており、ｎ個の光電センサ１０４1〜１０４nの検出信号も制御部９２Ｂに供給されている。制御部９２Ｂは、光電センサ１０４1〜１０４nの検出信号によって、照射機構９５1〜９５nから投影光学系ＰＬ内のレンズ９０に照射される直前の非露光光ＮＬ1〜ＮＬnの光量を正確にモニタすることができ、このモニタ結果に基づいて非露光光ＮＬ1〜ＮＬnの照射量の各々が、例えば主制御装置５０によって指示された値になるようにする。投影光学系ＰＬの直前で、光電センサ１０４1〜１０４nによって非露光光ＮＬの照射量を計測することによって、光ファイバ束１０３1〜１０３nの長さ（光路長）が様々であっても、更に光学系等の経時変化の影響を受けることなく、レンズ９０に照射される非露光光ＮＬ1〜ＮＬnの照射量を正確にモニタできる。【００６７】
なお、光電センサ１０４1〜１０４nのモニタ結果に基づいて非露光光ＮＬ1〜ＮＬnの照射量を制御する場合、光電センサ１０４1〜１０４nの各々が較正されていることが望ましい。例えば、非露光光ＮＬ1〜ＮＬnをレンズ９０に照射したときのレンズ９０の温度分布を計測して、その温度分布が所望状態となるように光電センサ１０４1〜１０４nの各々を較正することができる。あるいは、非露光光ＮＬ1〜ＮＬnをレンズ９０に照射したときの結像特性（収差）の状態を計測して、その結像特性（収差）が所望状態となるように、光電センサ１０４1〜１０４nの各々を較正することもできる。また、光電センサの較正を行う場合には、非露光光ＮＬ1〜ＮＬnのすべてをレンズ９０に照射しても良いし、非露光光ＮＬ1〜ＮＬnの使用条件に合わせて、その一部（例えば、非露光光ＮＬkとＮＬn）をレンズ９０に照射しても良い。【００６８】
照射機構９５k及び９５nは、それぞれ鏡筒１４０の上端部近傍に設けられた開口内に、レンズ９０に向かって僅かに斜め下方に傾斜するように配置されている。そして、照射機構９５k及び９５nから射出される非露光光ＮＬk及びＮＬnは、照明光ＩＬの光路に斜めに交差する方向からレンズ９０に入射する。図３の他の照射機構９５1，９５2，…，９５k-1，９５k+1，…９５n-1も同様に、鏡筒１４０の開口に同じ傾斜角で配置されており、それらからの非露光光ＮＬ1，ＮＬ2，…，ＮＬk-1，ＮＬk+1，…ＮＬn-1も照明光光ＩＬの光路に斜めに交差する方向からレンズ９０に入射する。【００６９】
非露光光ＮＬ1〜ＮＬnのそれぞれが照明光ＩＬの光路と交差するように照明光ＩＬの光軸に向かって照射可能であるため、投影光学系ＰＬの一部の光学部材（レンズ９０）を、投影光学系ＰＬの他の光学部材を介さずに効率的に照射することができる。さらに、非露光光ＮＬ1〜ＮＬnのレンズ９０上での光路が長くなり、非露光光ＮＬ1〜ＮＬnはレンズ９０で殆どが吸収されるため、投影光学系ＰＬの他の光学部材への非露光光ＮＬの入射は殆どなく、非露光光ＮＬ1〜ＮＬnは、投影光学系ＰＬから殆ど射出されなくなる。【００７０】
また、投影光学系ＰＬの一部の光学部材（レンズ９０）の光学面、すなわち照明光ＩＬが入射（あるいは射出）し得る領域に部分的に非露光光ＮＬを照射しているので、レンズ９０の温度分布を、さらには投影光学系ＰＬの結像特性をより効果的、且つ短時間で調整することが可能である。【００７１】
なお、照射機構９５k及び９５n（他の照射機構９５1，９５2，…，９５k-1，９５k+1，…９５n-1も同様）を、それぞれ鏡筒１４０に設けられた開口内に、レンズ９０に向かって僅かに斜め上方に傾斜するように配置して、非露光光ＮＬk及びＮＬnでレンズ９０の底面（下面／射出面）側を照明しても良い。この場合には、非露光光ＮＬ1〜ＮＬnの投影ユニットＰＵのウエハ側から漏れ出る量を更に低減することができる。【００７２】
本実施形態では、光源９２Ａ、制御部９２Ｂ、ガルバノミラー９６1〜９６n、光ファイバ束１０３1〜１０３n、照射機構９５1〜９５n、及び光電センサ１０４1〜１０４n等を含んで非露光光照射機構９１が構成されている。そして、例えば２つの非露光光ＮＬk及びＮＬnのみをレンズ９０に照射する揚合には、ガルバノミラー９６1〜９６nを全部開いた状態（非露光光ＮＬを通過させる状態）から、ガルバノミラー９６kを所定時間だけ閉じる動作（非露光光ＮＬを反射する状態）と、ガルバノミラー９６nを所定時間だけ閉じる動作とを交互に繰り返せば良い。収差への影響が無い十分短い時間（例えば１ｍｓｅｃ）でガルバノミラーを切り換えることにより、収差への影響を無くすことができる。また、本実施形態の非露光光ＮＬはパルス光であるため、ガルバノミラー９６1〜９６nの開閉動作は所定パルス数を単位として行っても良い。同様に、他の非露光光をレンズ９０に照射する場合には、対応するガルバノミラーを所定時間だけ閉じる動作と開く動作とを交互に繰り返せば良い。このようにガルバノミラー９６1〜９６nを用いることによって、非露光光ＮＬの光量損失が殆ど無い状態でレンズ９０のレンズ面の複数箇所を所望の光量で効率的に照射することができる。【００７３】
なお、非露光光ＮＬの照射される領域の数や位置（照射機構の数や位置）は、投影光学系ＰＬ内での照明光ＩＬの光量分布、非露光光ＮＬで調整される収差の種類、その収差の許容値などに応じて定められる。【００７４】
また、本実施形態において、ガルバノミラー９６1〜９６nを用いる代わりに、例えば固定のミラー及びビームスプリッタを組み合わせて非露光光ＮＬを複数の光束に分岐し、これらの光束を、シャッタを用いて開閉しても良い。この構成では、複数箇所を同時に非露光光ＮＬで照射することができる。更に、光源として例えば炭酸ガスレーザ又は半導体レーザを用いる場合には、レンズ９０に対して必要な照射領域の個数（図３では８個）だけその光源を用意し、それらの光源の発光のオン・オフ若しくはシャッタによって、非露光光ＮＬを照射するレンズ９０上の照射領域の個数、各照射領域での照射量などを直接制御しても良い。【００７５】
さらに、例えば、ダイポール照明（２極照明）その他の変形照明条件下では、投影光学系ＰＬの瞳面において、光軸ＡＸから偏心した領域を照明光ＩＬが通り、これにより投影光学系ＰＬの第１瞳ＰＰ１、第２瞳ＰＰ２、第３瞳ＰＰ３に非回転対称な温度分布が生じる。この非回転対称な温度分布は投影光学系ＰＬ（光学系ＰＰＬ）の非回転対称な収差（変動）を招く。【００７６】
かかる点に鑑み、本実施形態の露光装置１００では、図２に示されるように、第２瞳ＰＰ２近傍に位置するレンズ１１１に照明光ＩＬとは異なる波長域の収差補正用の光（以下、非露光光と言う）を照射する非露光光照射機構９１Ａが設けられている。この非露光光照射機構９１Ａによって照射される非露光光としては、ウエハＷに塗布されたレジストを殆ど感光させない波長域の光、一例として前述の炭酸ガスレーザ（ＣＯ2レーザ）からパルス発光される、例えば波長１０．６μｍの赤外光を使用している。以下では、この非露光光照射機構９１Ａから照射される非露光光を非露光光ＮＥと記述する。【００７７】
なお、非露光光ＮＥとしては、炭酸ガスレーザ光の他に、ＹＡＧレーザなどの固体レーザ光から射出される波長１μｍ程度の近赤外光、又は半導体レーザから射出される波長数μｍ程度の赤外光なども使用することができる。すなわち、非露光光ＮＥを発生する光源は、非露光光ＮＬが照射される光学部材（レンズなど）の材料などに応じて最適なものを採用することができる。【００７８】
非露光光照射機構９１Ａは、前述の非露光光照射機構９１と同様に光源系９２’、ミラー光学系９３Ａ、光電センサ９４Ａ及び複数（ここでは８個）の照射機構９５Ａ1〜９５Ａ8（図４参照）等を備えている。光源系９２’は、前述の光源系９２と同様に、光源及び制御部を含む。また、ミラー光学系９３Ａは、前述のミラー光学系９３と同様に、それぞれ非露光光ＮＥの光路を９０度折り曲げる状態（閉じた状態）と、非露光光ＮＬをそのまま通過させる状態（開いた状態）とを高速に切り換えることができる複数、ここでは８個の可動ミラー、例えば、ガルバノミラーによって構成されている。【００７９】
８個のガルバノミラーで順次光路が折り曲げられた非露光光ＮＥは、それぞれ光ファイバ束（図示せず）を介して図２のＢ−Ｂ線に沿った投影ユニットＰＵの断面を示す図４に示される照射機構９５Ａ1〜９５Ａn（９５Ａ8）に導かれている。照射機構９５Ａ1〜９５Ａ8は、前述の照射機構９５と同様に構成されており、非露光光ＮＥ1〜ＮＥ8の照射領域の位置、大きさ及び形状を、それぞれ調整できる。照射機構９５Ａ1〜９５Ａ8の射出端は、図４に示されるように、レンズ１１１（第２瞳ＰＰ２近傍に位置するとともに、第２結像光学系Ｇ２の一部を構成するレンズ）の側面に対向する状態で、鏡筒１４０に取り付けられている。従って、照射機構９５Ａ1〜９５Ａ8は、非露光光ＮＥ1〜ＮＥ8をそれぞれレンズ１１１の側面に対して照射可能な構成となっている。なお、本実施形態においては、非露光光（ＮＥ1〜ＮＥ8）がレンズ１１１の側面に照射されるので、非露光光（ＮＥ1〜ＮＥ8）の照射領域は、レンズ１１１の周方向に長い楕円形である。【００８０】
前記光源系９２’の一部を構成する制御部によって、主制御装置５０からの制御情報に応じて光源の発光のタイミング、出力、及びガルバノミラーの開閉が制御される。【００８１】
また、照射機構９５Ａ1〜９５Ａnの一部を構成する各ビームスプリッタで反射された一部の非露光光ＮＥをそれぞれ受光する光電センサ１０４Ａ1〜１０４Ａ8が設けられており、８個の光電センサ１０４Ａ1〜１０４Ａ8の検出信号も光源系９２’の一部を構成する制御部に供給されている。その制御部は、光電センサ１０４Ａ1〜１０４Ａ8の検出信号によって、照射機構９５Ａ1〜９５Ａ8から投影光学系ＰＬ内のレンズ１１１に照射される直前の非露光光ＮＥ1〜ＮＥ8の光量を正確にモニタすることができ、このモニタ結果に基づいて非露光光ＮＬ1〜ＮＬnの照射量の各々が、例えば主制御装置５０によって指示された値になるようにする。【００８２】
なお、光電センサ１０４Ａ1〜１０４Ａ8のモニタ結果に基づいて非露光光ＮＥ1〜ＮＥ8の照射量を制御する場合、前述と同様にして、光電センサ１０４Ａ1〜１０４Ａ8の各々が較正されていることが望ましい。また、本実施形態において、非露光光照射機構９１Ａの照射機構（９５Ａ1〜９５Ａ8）の数は８個に限らないが、照射機構の数が多いほど、レンズ１１１の温度（温度分布）をより高精度に制御することができる。【００８３】
また、前述の非露光光照射機構９１の場合と同様に、照射機構（９５Ａ1〜９５Ａ8）からレンズ１１１に照射される非露光光（ＮＥ1〜ＮＥ8）の数、位置、形状、大きさ及び照射量は、レンズ１１１における照明光ＩＬの光量分布、非露光光（ＮＥ1〜ＮＥ8）の照射によって調整される収差の種類、その収差の許容値などに応じて決定される。【００８４】
図１に戻り、前記ウエハステージＷＳＴは、投影光学系ＰＬの下方で不図示のベースの上方に配置され、リニアモータ等を含むウエハステージ駆動系５６によって、ＸＹ面内（Ｚ軸回りの回転（θｚ回転）を含む）で自在に移動される。また、ウエハステージＷＳＴは、ウエハステージ駆動系５６の一部であるアクチュエータによって、Ｚ軸方向、及びＸＹ面に対する傾斜方向（Ｘ軸回りの回転方向（θｘ方向）及びＹ軸回りの回転方向（θｙ方向））へ微小移動される。なお、ウエハステージ駆動系５６はＺ軸方向及びＸＹ平面に対する傾斜方向に加えて、ウエハステージＷＳＴをＸＹ面内で微小移動させるアクチュエータを備えていても良い。【００８５】
ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置、及び回転（ヨーイング（Ｚ軸回りの回転であるθｚ回転）、ピッチング（Ｘ軸回りの回転であるθｘ回転）、ローリング（Ｙ軸回りの回転であるθｙ回転））は、ウエハステージＷＳＴに設けられた反射面を使ってウエハレーザ干渉計５４によって常時検出されている。【００８６】
ウエハステージＷＳＴの位置情報（又は速度情報）は主制御装置５０に供給される。主制御装置５０は、ウエハステージＷＳＴの上記位置情報（又は速度情報）に基づき、ウエハステージ駆動系５６を介してウエハステージＷＳＴを制御する。【００８７】
ウエハステージＷＳＴ上の所定位置には、複数の基準マークを有する基準部材（不図示）が設けられている。また、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの近傍に例えば特開昭５７−１１７２３８号公報及びこれに対応する米国特許第４，４６５，３６８号明細書などに開示されているような照度むらセンサ２１Ｐが設けられている。照度むらセンサ２１Ｐの受光面はウエハＷの表面と同じ高さに設定されて、ピンホール状の受光部（不図示）が形成されている。更に、ウエハステージＷＳＴ上には、露光領域ＩＡよりも広い受光部（不図示）が形成された例えば特開平１１−１６８１６号公報及びこれに対応する米国特許出願公開第２００２／００６１４６９号明細書などに開示されているような照射量モニタ５８がその受光面がウエハＷの表面とほぼ同一面に位置する状態で設けられている。照射量モニタ５８及び照度むらセンサ２１Ｐにより、投影光学系ＰＬを通過した照明光ＩＬを投影光学系ＰＬの像面又はその近傍の面上で受光できる。【００８８】
照射量モニタ５８及び照度むらセンサ２１Ｐとしては、照明光ＩＬと同じ波長域（例えば波長３００ｎｍ〜１００ｎｍ程度）に対して感度があり、且つ照明光ＩＬを検出するために高い応答周波数を有するフォトダイオード、又はフォトマルチプライア等の光電変換素子が使用できる。照射量モニタ５８及び照度むらセンサ２１Ｐの検出信号（光電変換信号）が不図示のホールド回路及びアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器などを介して主制御装置５０に供給されている。本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令が許す限りにおいて、上記各公報及び対応米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。【００８９】
前記液浸機構は、第１液体供給ユニット６８、第２液体供給ユニット７２、第１液体回収ユニット６９、第２液体回収ユニット７３及びノズル部材７０、並びにこれら各部に接続された配管系等を備えている。【００９０】
前記ノズル部材７０は、ウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）の上方において鏡筒１４０の下端部の周りを囲むように設けられた環状部材である。このノズル部材７０は、投影ユニットＰＵを防振装置（不図示）を介して保持する不図示のメインコラムに不図示の支持部材を介して支持されている。【００９１】
前記第１液体供給ユニット６８は、供給管６６を介してノズル部材７０に接続されている。この第１液体供給ユニット６８は、供給管６６を介して液体Ｌｑ１を投影光学系ＰＬの最も像面に近い終端光学素子１９１（図５参照）とウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）との間の第１空間Ｋ１（図５参照）に供給するためのものである。この第１液体供給ユニット６８は、液体Ｌｑ１を収容するタンク、供給する液体Ｌｑ１の温度を調整する温度調整装置、液体Ｌｑ１中の異物を除去するフィルタ装置、及び加圧ポンプ、並びに供給する液体Ｌｑ１の流量を制御する流量制御弁等を含む。この第１液体供給ユニット６８は、主制御装置５０に制御されるようなっており、ウエハＷ上に液浸領域ＡＲ（図５参照）を形成する際、液体Ｌｑ１をウエハＷ上に供給する。なお、露光装置１００の第１液体供給ユニット６８に、タンク、温度調整装置、フィルタ装置、加圧ポンプのすべてを設けずに、それらの少なくとも一部を露光装置１００が設置される工場などの設備で代用しても良い。【００９２】
前記第１液体回収ユニット６９は、回収管６７を介してノズル部材７０に接続されている。この第１液体回収ユニット６９は、上記第１空間Ｋ１に供給された液体Ｌｑ１を回収するためのものである。この第１液体回収ユニット６９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Ｌｑ１と気体とを分離する気液分離器、及び回収した液体Ｌｑ１を収容するタンク、回収される液体の流量を制御するための流量制御弁等を含む。なお、露光装置１００に真空系、気液分離器、タンク、流量制御弁のすべてを設けずに、それらの少なくとも一部を露光装置１００が配置される工場の設備で代用しても良い。第１液体回収ユニット６９は、主制御装置５０に制御されるようなっており、ウエハＷ上に液浸領域ＡＲを形成するために、第１液体供給ユニット６８より供給されたウエハＷ上の液体Ｌｑ１を所定量回収する。【００９３】
前記第２液体供給ユニット７２は、供給管７４を介してノズル部材７０より僅かに上方の位置で鏡筒１４０の＋Ｙ側の側面に接続されている。この第２液体供給ユニット７２は、液体Ｌｑ２を投影光学系ＰＬの終端光学素子１９１の上面側に形成された第２空間Ｋ２（図５参照）に供給するためのものである。この第２液体供給ユニット７２は、液体Ｌｑ２を収容するタンク、供給する液体Ｌｑ２の温度を調整する温度調整装置、液体Ｌｑ２中の異物を除去するフィルタ装置、及び加圧ポンプ等を備えている。なお、露光装置１００の第２液体供給ユニット７２に、タンク、温度調整装置、フィルタ装置、加圧ポンプのすべてを設けずに、それらの少なくとも一部を露光装置１００が設置される工場などの設備で代用しても良い。【００９４】
前記第２液体回収ユニット７３は、回収管７５を介してノズル部材７０より僅かに上方の位置で鏡筒１４０の−Ｙ側の側面に接続されている。この第２液体回収ユニット７３は、上記第２空間Ｋ２に供給された液体Ｌｑ２を回収するためのものである。この第２液体回収ユニットは、例えば真空ポンプ等の真空系（吸引装置）、回収された液体Ｌｑ２と気体とを分離する気液分離器、及び回収した液体Ｌｑ２を収容するタンク等を備えている。なお、露光装置１００に真空系、気液分離器、タンクのすべてを設けずに、それらの少なくとも一部を露光装置１００が配置される工場などの設備を代用しても良い。【００９５】
図５には、投影光学系ＰＬの像面側端部及びノズル部材７０近傍の断面図が示され、図６にはノズル部材７０を下から見た図が示されている。ここで、これら図５及び図６に基づいて、ノズル部材７０近傍の構成等について説明する。【００９６】
図５及び図６において、終端光学素子１９１及びその上方に配置された境界レンズ１９２は、鏡筒１４０に支持されている。終端光学素子１９１は平行平面板であって、該終端光学素子１９１の下面１９１ａは鏡筒１４０の下面１４０ａとほぼ面一となっている。鏡筒１４０に支持された終端光学素子１９１の上面１９１ｂ及び下面１９１ａはＸＹ平面とほぼ平行となっている。また、終端光学素子（平行平面板）１９１はほぼ水平に支持されており、無屈折力である。また、鏡筒１４０と終端光学素子１９１とのギャップはシールされている。すなわち、終端光学素子１９１の下側の第１空間Ｋ１と終端光学素子１９１の上側の第２空間Ｋ２とは互いに独立した空間であり、第１空間Ｋ１と第２空間Ｋ２との間での液体の流通が阻止されている。上述したように、第１空間Ｋ１は、終端光学素子１９１とウエハＷ（又はウエハステージＷＳＴ）との間の空間であって、その第１空間Ｋ１の液体Ｌｑ１で液浸領域ＡＲが形成される。一方、第２空間Ｋ２は、鏡筒１４０の内部空間の一部であって、終端光学素子１９１の上面１９１ｂとその上方に配置された境界レンズ１９２の下面１９２ａとの間の空間である。【００９７】
なお、終端光学素子１９１は、鏡筒１４０に対して容易に取り付け・取り外しが可能となっている。すなわち、終端光学素子１９１が交換可能な構成が採用されている。【００９８】
ノズル部材７０は、図５に示されるように、投影ユニットＰＵと対向して配置されるウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）の上方で、鏡筒１４０の下端部を囲むように設けられている。このノズル部材７０は、その中央部に投影ユニットＰＵ（鏡筒１４０）の下端部を所定の隙間を介して配置可能な穴部７０ｈを有している。本実施形態では、投影光学系ＰＬの投影領域、すなわち実効露光領域ＩＡは、図６に示されるように、Ｘ軸方向（非走査方向）を長手方向とする矩形状に設定されている。【００９９】
ウエハＷに対向するノズル部材７０の下面７０ａには、その中央部にＸ軸方向を長手方向とする凹部７８が形成されている。この凹部７８の内部底面７８ａの中央部に前述の穴部７０ｈの開口端が形成されている。凹部７８の内部底面７８ａは、ＸＹ平面と略平行であり、ウエハステージＷＳＴに支持されたウエハＷと対向するキャビティ面とされている。また、凹部７８の側壁内面７８ｂは、ＸＹ平面に対してほぼ直交するように設けられている。【０１００】
ノズル部材７０の下面７０ａに形成された凹部７８の側壁内面７８ｂには、投影光学系ＰＬの終端光学素子１９１（投影領域ＩＡ）を挟んでＹ軸方向の一側と他側に第１供給口８０ａ、８０ｂがそれぞれ形成されている。第１供給口８０ａ，８０ｂは、ノズル部材７０の内部に形成された第１供給流路８２の一端部にそれぞれ接続されている。この第１供給流路８２は、その他端部が、前述の供給管６６の一端に接続され、その供給管６６に接続された側と反対側の端部が途中から複数（２つ）に分岐し、それぞれの分岐端が複数（２つ）の第１供給口８０ａ，８０ｂのそれぞれに接続されている。【０１０１】
第１液体供給ユニット６８の液体供給動作は主制御装置５０により制御される。液浸領域ＡＲを形成するために、主制御装置５０は、第１液体供給ユニット６８より液体Ｌｑ１を送出する。第１液体供給ユニット６８より送出された液体Ｌｑ１は、供給管６６を流れた後、ノズル部材７０の内部に形成された第１供給流路８２の一端部に流入する。そして、第１供給流路８２の一端部に流入した液体Ｌｑ１は、ノズル部材７０に形成された複数（２つ）の第１供給口８０ａ，８０ｂから、終端光学素子１９１とウエハＷとの間の第１空間Ｋ１に供給される。なお、本実施形態においては、第１供給口８０ａ，８０ｂから供給される液体Ｌｑ１は、ウエハＷ表面とほぼ平行に吹き出されているが、下向きに液体Ｌｑ１が供給されるように第１供給口を形成しても良い。【０１０２】
また、第１供給口を、終端光学素子１９１のＸ軸方向の両側に設けても良いし、第１供給口は１箇所であっても良い。【０１０３】
ノズル部材７０の下面７０ａにおいて、投影光学系ＰＬの投影領域ＩＡを基準として凹部７８の外側には第１回収口８１が設けられている。この第１回収口８１は、ウエハＷに対向するノズル部材７０の下面７０ａにおいて投影光学系ＰＬの投影領域ＩＡに対して第１供給口８０ａ、８０ｂの外側に設けられており、投影領域ＩＡ、及び第１供給口８０ａ、８０ｂを囲むように環状に形成されている。また、第１回収口８１には多孔体８１Ｐが設けられている。【０１０４】
前述の回収管６７の一端部は、図５に示されるように、ノズル部材７０の内部に形成された第１回収流路８３の一部を構成するマニホールド流路８３Ｍの一端部に接続されている。一方、マニホールド流路８３Ｍの他端部は、第１回収口８１に接続する第１回収流路８３の一部を構成する環状流路８３Ｋの一部に接続されている。【０１０５】
第１液体回収ユニット６９の液体回収動作は主制御装置５０に制御される。主制御装置５０は、液体Ｌｑ１を回収するために、第１液体回収ユニット６９を駆動する。第１液体回収ユニット６９の駆動により、ウエハＷ上の液体Ｌｑ１は、ノズル部材７０の下面７０ａに設けられている第１回収口８１を介して流路８３を流れる。その後、回収管６７を介して第１液体回収ユニット６９に吸引回収される。【０１０６】
鏡筒１４０の側壁内面１４０ｃには、第２供給口８６が設けられている。第２供給口８６は、第２空間Ｋ２の近傍位置に形成されており、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対して＋Ｙ側に設けられている。この第２供給口８６は、鏡筒１４０の側壁内部に形成された第２供給流路８４の一端に接続され、第２供給流路８４の他端部に前述の供給管７４の一端が接続されている。【０１０７】
また、鏡筒１４０の側壁内面１４０ｃの第２供給口８６にほぼ対向する位置には、第２回収口８７が設けられている。第２回収口８７は、第２空間Ｋ２の近傍位置に形成されており、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対して−Ｙ側に設けられている。この第２回収口８７は、鏡筒１４０の側壁に形成された第２回収流路８５の一端に接続され、第２回収流路８５の他端部に前述の回収管７５の一端が接続されている。【０１０８】
第２液体供給ユニット７２の液体供給動作は主制御装置５０により制御される。主制御装置５０が、第２液体供給ユニット７２より液体Ｌｑ２を送出すると、その送出された液体Ｌｑ２は、供給管７４を流れた後、鏡筒１４０の内部に形成された第２供給流路８４の一端部に流入する。そして、第２供給流路８４の一端部に流入した液体Ｌｑ２は、鏡筒１４０の側壁内面１４０ｃに形成された第２供給口８６から、境界レンズ（光学素子）１９２と終端光学素子１９１との間の第２空間Ｋ２に供給される。この場合、第２供給口８６からは、終端光学素子１９１の上面１９１ｂと略平行、すなわちＸＹ平面と略平行に（横方向に）液体Ｌｑ２が吹きだされる。【０１０９】
第２液体回収ユニット７３の液体回収動作は主制御装置５０に制御される。主制御装置５０は、液体Ｌｑ２を回収するために、第２液体回収ユニット７３を駆動する。第２液体回収ユニット７３の駆動により、第２空間Ｋ２の液体Ｌｑ２は、第２回収口８７を介して第２回収流路８５に流入し、その後、回収管７５を介して第２液体回収ユニット７３に吸引回収される。【０１１０】
なお、本実施形態では、鏡筒１４０の側壁内部に流路８４，８５がそれぞれ形成されているが、鏡筒１４０の一部に貫通孔を設けておき、そこに流路となる配管を通すようにしても良い。また、本実施形態においては、供給管７４及び回収管７５は、ノズル部材７０とは別に設けられているが、供給管７４及び回収管７５の代わりにノズル部材７０の内部に供給路及び回収路を設けて、鏡筒１４０内部に形成された流路８４，８５のそれぞれと接続するようにしても良い。なお、液浸機構（ノズル部材７０、液体供給ユニット６８，７２、液体回収ユニット６９，７３など）の構造および配置は、上述のものに限られず、照明光ＩＬの光路を含む所定空間を液体で満たすことができれば、いろいろな形態の液浸機構を適用することができる。【０１１１】
境界レンズ１９２の下面１９２ａ及び終端光学素子１９１の上面１９１ｂには第２空間Ｋ２に満たされた液体Ｌｑ２が接触し、終端光学素子１９１の下面１９１ａには第１空間Ｋ１の液体Ｌｑ１が接触する。本実施形態においては、少なくとも光学素子１９１、１９２は石英によって形成されている。石英は、液体Ｌｑ１、Ｌｑ２すなわち純水との親和性が高いので、液体接触面である境界レンズ１９２の下面１９２ａ、終端光学素子１９１ａの上面１９１ｂ及び下面１９１ａのほぼ全面に液体Ｌｑ１、Ｌｑ２を密着させることができる。したがって、光学素子１９２、１９１の液体接触面１９２ａ、１９１ｂ及び１９１ａに液体Ｌｑ２、Ｌｑ１を密着させて、光学素子１９２と終端光学素子１９１との間の光路、及び終端光学素子１９１とウエハＷとの間の光路を液体Ｌｑ２、Ｌｑ１で確実に満たすことができる。【０１１２】
なお、光学素子１９２、１９１の少なくとも一方は、水との親和性が高い蛍石であっても良い。また、例えば残りの光学素子を蛍石で形成し、光学素子１９２、１９１を石英で形成しても良いし、全ての光学素子を石英（あるいは蛍石）で形成しても良い。【０１１３】
また、光学素子１９２、１９１の液体接触面１９２ａ、１９１ｂ、１９１ａに、親水化（親液化）処理を施して、液体Ｌｑ２、Ｌｑ１との親和性をより高めるようにしても良い。【０１１４】
また、本実施形態においては、鏡筒１４０の側壁内面１４０ｃ、及び境界レンズ１９２の側面１９２ｂのそれぞれは、撥液化処理されて撥液性を有している。鏡筒１４０の側壁内面１４０ｃ、及び境界レンズ１９２の側面１９２ｂのそれぞれを撥液性にすることで、側壁内面１４０ｃと側面１９２ｂとの間に形成される間隙に第２空間Ｋ２の液体Ｌｑ２が浸入することが防止される。【０１１５】
上記撥液化処理としては、例えば、ポリ四フッ化エチレン等のフッ素系樹脂材料、アクリル系樹脂材料、シリコン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等の処理が挙げられる。【０１１６】
また、鏡筒１４０の側壁外面１４０ｂとノズル部材７０の穴部７０ｈの側壁内面７０ｋとのそれぞれに撥液処理を施しても良い。側壁外面１４０ｂと側壁内面７０ｋとを撥液性にすることにより、側壁外面１４０ｂと側壁内面７０ｋとの間に形成される間隙に第１空間Ｋ１の液体Ｌｑ１が浸入することが防止される。【０１１７】
制御系は、図１中、主制御装置５０を含み、主制御装置５０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等から成るいわゆるマイクロコンピュータ（又はミニコンピュータ）を含んで構成され、装置全体を統括的に制御する。【０１１８】
次に、本実施形態の露光装置１００における露光の際の動作について説明する。【０１１９】
ウエハＷに対する露光を行うに際し、主制御装置５０は、第２液体供給ユニット７２を制御して第２空間Ｋ２に液体Ｌｑ２を供給する。このとき、主制御装置５０は、第２液体供給ユニット７２による単位時間あたりの液体Ｌｑ２の供給量及び第２液体回収ユニット７３による単位時間あたりの液体Ｌｑ２の回収量を最適に制御しつつ、第２液体供給ユニット７２及び第２液体回収ユニット７３による液体Ｌｑ２の供給及び回収を行い、第２空間Ｋ２のうち、少なくとも照明光ＩＬの光路上を液体Ｌｑ２で満たす。【０１２０】
また、ローディングポジション（ウエハ交換位置）でウエハステージＷＳＴ上にウエハＷがロードされた後、主制御装置５０は、ウエハＷを保持したウエハステージＷＳＴを投影光学系ＰＬの下、すなわち露光位置に移動する。そして、ウエハステージＷＳＴと投影光学系ＰＬの終端光学素子１９１とを対向させた状態で、主制御装置５０は、第１液体供給ユニット６８による単位時間あたりの液体Ｌｑ１の供給量及び第１液体回収ユニット６９による単位時間あたりの液体Ｌｑ１の回収量を最適に制御しつつ、第１液体供給ユニット６８及び第１液体回収ユニット６９による液体Ｌｑ１の供給及び回収を行い、第１空間Ｋ１のうち、少なくとも照明光ＩＬの光路上に液体Ｌｑ１の液浸領域ＡＲを形成し、その照明光ＩＬの光路を液体Ｌｑ１で満たす。【０１２１】
ここで、主制御装置５０は、ウエハＷの露光処理を行う前に、ウエハステージＷＳＴ上に設けられた基準部材上のマーク計測や、前述の照度むらセンサ２１Ｐあるいは照射量モニタ５８等を使った各種計測動作（前述の照射量の測定のための事前準備及びウエハ反射率の測定のための事前準備を少なくとも含む）を行い、その計測結果に基づいて、ウエハＷのアライメント処理や、投影光学系ＰＬの結像特性調整などのキャリブレーション処理を行う。例えば照度むらセンサ２１Ｐあるいは照射量モニタ５８等を使った計測動作を行う場合には、主制御装置５０は、ウエハステージＷＳＴをＸＹ方向に移動することで液体Ｌｑ１の液浸領域ＡＲに対してウエハステージＷＳＴを相対的に移動し、それらのセンサの受光面上に液体Ｌｑ１の液浸領域ＡＲを形成し、その状態で液体Ｌｑ１を介した計測動作を行う。【０１２２】
上記アライメント処理及びキャリブレーション処理を行った後、主制御装置５０は、第１液体供給ユニット６８によるウエハＷ上に対する液体Ｌｑ１の供給と並行して、第１液体回収ユニット６９によるウエハＷ上の液体Ｌｑ１の回収を行いつつ、ウエハＷを支持するウエハステージＷＳＴをＹ軸方向（走査方向）に移動しながら、レチクルＲのパターン像を、投影光学系ＰＬ（液体Ｌｑ２を含む）、及び第１空間Ｋ１の液体Ｌｑ１（すなわち液浸領域ＡＲの液体）を介して表面にレジストが塗布されたウエハＷ上に投影する。ここで、第２液体供給ユニット７２による液体の供給動作及び第２液体回収ユニット７３による液体の回収動作は遅くとも露光が開始される時点では主制御装置５０によって停止されており、第２空間Ｋ２のうち、少なくとも照明光ＩＬの光路上を液体Ｌｑ２で満たされた状態となっている。【０１２３】
本実施形態の露光装置１００は、レチクルＲとウエハＷとをＹ軸方向（走査方向）に移動しながらレチクルＲのパターン像をウエハＷに投影するものであって、走査露光中、投影光学系ＰＬ（液体Ｌｑ２を含む）、及び第１空間の液体Ｌｑ１を介してレチクルＲの一部のパターン像が投影領域ＩＡ内に投影され、レチクルＲが照明領域ＩＡＲに対して−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に速度Ｖで移動するのに同期して、ウエハＷが投影領域ＩＡに対して＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に速度β・Ｖ（βは投影倍率）で移動する。ウエハＷ上には複数のショット領域が設定されており、１つのショット領域への露光終了後に、ウエハＷ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・スキャン方式でウエハＷを移動しながら各ショット領域に対する走査露光処理が順次行われる。【０１２４】
本実施形態では、主制御装置５０により、前述した投影光学系ＰＬ（液体Ｌｑ２を含む）の照明光吸収に起因する、光学系ＰＬＬの結像特性（諸収差（フォーカスを含む））の照射変動の推定演算が時間Δｔ毎に実行され、その結像特性の推定演算の結果に基づき、露光動作が制御されている。【０１２５】
例えば、主制御装置５０では、例えば時間Δｔ毎に上記の推定演算を行ってフォーカス、像面湾曲、倍率、ディストーション、コマ収差、球面収差の照射変動の推定演算を行い、この推定演算の結果に基づいて、例えば特開平１１−２５８４９８号公報などに開示される手法と同様の手法により、その結像特性の変化を補正するための各可動レンズの駆動量を求め、この駆動量に応じて各可動レンズを駆動することで、光学系の像面湾曲、倍率、ディストーション、コマ収差、球面収差のうちの少なくとも１つの結像特性の照射変動を逐次補正している。【０１２６】
また、主制御装置５０では、フォーカスを除く結像特性の照射変動が結像特性補正コントローラ５２を介して補正される度に、例えば上記特開平１１−２５８４９８号公報などに開示されるような演算を行って光学系自身のフォーカス変化を算出し、フォーカス誤差がほぼ零となるようにウエハステージＷＳＴをＺ軸方向に駆動する、ウエハＷのオートフォーカス制御を実行する。【０１２７】
ところで、本実施形態の露光装置１００では、投影光学系ＰＬとして図２に示されるような反射屈折系が用いられているので、露光の際の照明光ＩＬの照射により、投影光学系ＰＬの最もレチクルに近く位置するレンズ９０には、図１６（Ａ）と同様の温度分布が生じる。そこで、本実施形態の露光装置１００では、この温度分布により投影光学系ＰＬ（光学系ＰＬＬ）に前述の非回転対称な結像特性が生じず、補正が容易な結像特性（収差）が生じるように（あるいは、前述と同様の非回転対称な結像特性が生じても直ぐに補正が容易な結像特性に変換されるように）、主制御装置５０からの指示に応じ、非露光光照射機構９１の光源系９２内部の制御部９２Ｂが、照射機構９５1〜９５nからのレンズ９０に対する非露光光ＮＬ1〜ＮＬnの照射位置及び照射光量を制御する。制御部９２Ｂは、一例として、図８（Ａ）に示されるように、レンズ９０の外周部近傍に非露光光ＮＬ1、ＮＬ3、ＮＬ4、ＮＬk-1、ＮＬk、ＮＬk+1、ＮＬl、ＮＬm、ＮＬn-1及びＮＬnを第１の光強度で照射するとともに、レンズ９０の外周部近傍の非露光光ＮＬ3、ＮＬ4の両側に非露光光ＮＬ2、ＮＬ5を第２の強度（＜第1の強度）で照射し、さらにＮＬk-1、ＮＬk、ＮＬk+1、ＮＬl、ＮLm、ＮＬn-1、ＮＬn及びＮＬ1の内側に、非露光光ＮＬ6、ＮＬ7、ＮＬ8、ＮＬ9及びＮＬ10を第２の強度で照射する。この結果、投影光学系ＰＬ（ひいては光学系ＰＬＬ）に、例えば図８（Ｂ）に示されるような光軸を中心とする回転対称な収差（変動）が生じる。【０１２８】
次いで、主制御装置５０は、投影光学系ＰＬ、ひいては光学系ＰＬＬに生じた回転対称な収差（変動）を補正すべく、結像特性補正コントローラ５２を介してレンズ９０を含む５つの可動レンズの少なくとも１つを、光軸ＡＸ１方向に駆動する。これにより、光学系ＰＬＬに生じた回転対称な収差（変動）は、前述の照射変動成分の補正の場合と同様にして補正される。この補正は、露光中に行っても勿論良いが、非露光時に行っても良い。【０１２９】
あるいは、非露光光照射機構９１の光源系９２内部の制御部９２Ｂは、主制御装置５０からの指示に応じ、例えば図９（Ａ）に示されるように、レンズ９０の外周部近傍の照明光ＩＬの照射領域ＩＡ’の−Ｘ側、−Ｙ側及び＋Ｘ側に非露光光ＮＬ1、ＮＬ2、ＮＬ3、ＮＬ4、ＮＬ5、ＮＬk-1を第1の強度で照射し、照明光ＩＬの照射領域ＩＡ’の＋Ｙ側に非露光光ＮＬ6、ＮＬ11、ＮＬ10を第２の強度（＜第1の強度）で照射し、非露光光ＮＬk-1、ＮＬ6、ＮＬ11、ＮＬ10、ＮＬ1の＋Ｙ側の領域に非露光光ＮＬk、ＮＬ7、ＮＬ8、ＮＬ9、ＮＬnを第３の強度（＜第２の強度）で照射し、さらに非露光光ＮＬk、ＮＬ7、ＮＬ8、ＮＬ9、ＮＬnの＋Ｙ側の領域に非露光光ＮＬk+1、ＮＬl、ＮＬm、ＮＬn-1を第４の強度（＜第３の強度）で照射することとしても良い。この結果、投影光学系ＰＬ（ひいては光学系ＰＬＬ）に、例えば図９（Ｂ）に示されるような光軸に直交する面内で一側から他側に徐々に変化する収差（変動）が生じる。【０１３０】
この場合、主制御装置５０は、投影光学系ＰＬ、ひいては光学系ＰＬＬに生じた収差（の変動）を補正すべく、結像特性補正コントローラ５２を介してレンズ９０を含む５つの可動レンズの少なくとも１つを、光軸ＡＸ１に直交する面に対する傾斜方向（この場合、θｘ方向）に駆動する。これにより、光学系ＰＬＬに生じた収差（変動）が補正される。この補正は、露光中に行っても勿論良いが、ウエハＷ上のあるショット領域に対する露光と次のショット領域に対する露光との間のウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）のショット間ステップ移動時や、ウエハ交換時などの非露光時に行っても良い。【０１３１】
ここで、本実施形態では、上述したように、投影光学系ＰＬ（光学系ＰＬＬ）に回転対称な収差（変動）、あるいは光軸に直交する面内で一側から他側に徐々に変化する収差（変動）を発生させる（換言すれば、前述の非回転対称な収差の発生を抑制する）ために、各照射機構９５1〜９５nのそれぞれが照射すべき非露光光の強度（及び積算エネルギ量）の目標値と、光学系ＰＬに照射される照明光ＩＬの強度（及び積算エネルギ量）との関係は、実験又はシミュレーションの結果に基づいて求められている。そこで、主制御装置５０は、インテグレータセンサ４６及び反射量モニタ４７の検出値に基づいて光学系ＰＬに照射される照明光ＩＬの強度（及び積算エネルギ量）をモニタし、これに応じて前述の制御部９２Ｂに与える各照射機構９５1〜９５nの非露光光照射強度（及び積算エネルギ量）の目標値を制御するようになっている。【０１３２】
なお、例えば非接触方式の温度センサをそのレンズ９０の近傍に複数配置し、各温度センサの計測値に基づいてレンズ９０の温度分布を計測するようにしても良い。かかる場合には、その温度分布の計測結果に基づいて、各照射機構９５1〜９５nのそれぞれが照射すべき非露光光の強度（及び積算エネルギ量）の目標値を決定することとしても良い。また、照明領域ＩＡ’の位置、形状、大きさ、あるいは照明領域ＩＡ’内の光量分布が変化する場合には、その変化に応じて、各照射機構９５1〜９５nのそれぞれが照射する非露光光の照射領域の位置、形状、大きさ及び強度の少なくとも１つを変更しても良い。例えば、第１レチクルブラインド３０Ａを動かして照明領域ＩＡ’の位置、形状、大きさを変化させる場合には、第１レチクルブラインド３０Ａの設定情報に基づいて各照射機構９５1〜９５nのそれぞれが照射する非露光光の照射領域の位置、形状、大きさ及び強度の少なくとも１つを変更することができる。また、レチクルＲの変更によって、照明領域ＩＡ’の光量分布が変化する場合には、レチクルＲのパターン情報などに応じて、各照射機構９５1〜９５nのそれぞれが照射する非露光光の照射領域の位置、形状、大きさ及び強度の少なくとも１つを調整することができる。【０１３３】
次に、本実施形態の露光装置１００において、例えばレチクルＲのパターン面のフーリエ変換相当面（照明光学系１２の瞳面）において、非走査方向であるＸ軸方向に対応する方向に関して照明光学系の光軸（投影光学系の光軸ＡＸに一致）からほぼ同一距離だけ偏心した２つの位置で極大値を有する光量分布が形成されるＸ軸ダイポール照明条件の下で、レチクルＲ上のパターンをウエハ上に投影する場合を考える。このＸ軸ダイポール照明条件は、例えば非走査方向に所定周期を有するラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターン（以下、Ｖパターンと呼ぶ）を転写対象のパターンとする場合に設定される。【０１３４】
図１０には、このＸ軸ダイポール照明条件下における投影光学系の瞳面（ＰＰ１，ＰＰ２，ＰＰ３）近傍のレンズ、例えば前述のレンズ１１１上での光量分布の一例が示されている。この図において斜線部が、照明光ＩＬの照射領域を示す。【０１３５】
このＸ軸ダイポール照明条件下では、投影光学系ＰＬ（の瞳面の近傍）には、照明光の吸収によって、例えば図１２に示されるような非回転対称の温度分布を生じる。このＸ軸ダイポール照明条件下では、投影光学系ＰＬの光軸近傍で、周期方向が直交する２種類のＬ／Ｓパターンについての結像面（ベストフォーカス面）のずれであるフォーカスの異方性、すなわちセンターアスが発生する。なお、Ｘ軸ダイポール照明条件下では、フォーカスの異方性は、投影光学系ＰＬの光軸近傍以外の場所でも同様に生じる。【０１３６】
また、例えば照明光学系１２の瞳面において、走査方向であるＹ軸方向に対応する方向に関して照明光学系１２の光軸（投影光学系の光軸ＡＸに一致）からほぼ同一距離だけ偏心した２つの位置で極大値を有する光量分布が形成されるＹ軸ダイポール照明条件の下で、レチクルＲ上のパターンをウエハ上に投影する場合を考える。このＹ軸ダイポール照明条件は、例えば走査方向に所定周期を有するラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターン（以下、Ｈパターンと呼ぶ）を投影対象のパターンとする場合に設定される。【０１３７】
このＹ軸ダイポール照明条件の下では、投影光学系の瞳面（ＰＰ１，ＰＰ２，ＰＰ３）近傍のレンズ、例えば前述のレンズ１１１上には図１１に示されるような光量分布が生じる。この図１１において斜線部が、照明光ＩＬの照射領域を示す。【０１３８】
このＹ軸ダイポール照明条件の下では、投影光学系ＰＬ（の瞳面近傍）には、照明光ＩＬの吸収によって、例えば図１３に示されるような非回転対称の温度分布を生じる。このＹ軸ダイポール照明条件下では、Ｖパターンベストフォーカス面とＨパターンベストフォーカス面とが、Ｘ軸ダイポール照明条件下とは逆の関係になるフォーカスの異方性（センターアス）が生じる。【０１３９】
本実施形態では、前述した走査露光に際して、投影対象のパターンに応じて、主制御装置５０により、照明系開口絞り板２４を用いて照明条件の設定が行われる。このとき、主制御装置５０は、投影光学系ＰＬのレンズ１１１に対する照明光ＩＬの光量分布を算出し、その算出された照明光ＩＬの光量分布によってレンズ１１１に生じる熱の偏在状態を予測し、その予測結果に対応した主制御装置５０からの指示に基づき、光源系９２’の制御部が８つの照射機構９５Ａ1〜９５Ａ8のうちから適宜照射機構を選択し、その選択した照射機構から非露光光ＮＥ（赤外線）をレンズ１１１の側面に照射する。【０１４０】
一例として、照明条件としてＸ軸ダイポール照明条件が設定され、レンズ１１１が、図１０に示されるような発熱状態（温度分布）となることが予測される場合には、主制御装置５０からの指示に基づき、制御部が照射機構９５Ａ4、９５Ａ8以外の照射機構９５Ａ1、９５Ａ2、９５Ａ3、９５Ａ5、９５Ａ6、９５Ａ7からレンズ１１１の側面に非露光光ＮＥを照射することで、投影光学系ＰＬの発熱状態を回転対称な形状に近づける。このとき、照射機構９５Ａ2、９５Ａ6から照射される赤外線の強度を、残りの照射機構９５Ａ1、９５Ａ3、９５Ａ5、９５Ａ7に比べて強くする。この結果、投影光学系ＰＬ（光学系ＰＬＬ）に生じるセンターアスなどの異方性の結像性能が補正され、回転対称な結像特性（の変動）が発生する。【０１４１】
このように本実施形態においては、投影光学系ＰＬの瞳面での非回転対称な温度分布を補正するための非露光光照射機構９１Ａからの非露光光ＮＥの照射と、投影光学系ＰＬの最もレチクルに近く位置するレンズ９０に生じる非回転対称な温度分布を補正するための非露光光照射機構９１からの非露光光ＮＬの照射とが、併用され、投影光学系ＰＬ（光学系ＰＬＬ）の非回転対称な収差（結像特性）の変動の発生を抑えて、回転対称な収差変動を投影光学系ＰＬ（光学系ＰＬＬ）に発生させるとともに、前述した結像特性補正コントローラ５２を介して投影光学系ＰＬ（光学系ＰＬＬ）の回転対称な収差変動を補正しているので、良好な結像状態で、レチクルＲのパターンの転写が行われる。【０１４２】
なお、例えば非接触方式又は接触方式の温度センサをレンズ１１１の近傍に複数配置し、各温度センサの計測値に基づいてレンズ１１１の温度分布を計測するようにしても良い。かかる場合には、その温度分布の計測結果に基づいて、各照射機構９５Ａ1〜９５Ａnのそれぞれが照射すべき非露光光の位置、形状、大きさ、強度（及び積算エネルギ量）の少なくとも１つを調整することとしても良い。【０１４３】
また、本実施形態の露光装置１００のような液浸露光装置では、液体の使用を続けていると液体（純水）の純度が低下し、バクテリアが発生する可能性がある。そこで、本実施形態では、このような事態が極力生じないように、第２空間Ｋ２内の液体Ｌｑ２を定期的に交換するようにしている。但し、液体Ｌｑ２の交換は、スループット低下の要因となるので、あまり頻繁に行うこともできない。そこで、本実施形態では、主制御装置５０が、各ロットの先頭のウエハの露光の開始直前（あるいは、所定枚数のウエハの露光終了毎）に第２の液体供給ユニット７２及び第２の液体回収ユニット７３を用いて、第２空間Ｋ２内の液体Ｌｑ２を交換し、一定時間の経過等により液体Lｑ２の温度が境界レンズ１９２等とほぼ同一温度になった段階で露光を開始するようにしている。これは、液体Ｌｑ２による照明光吸収に起因する光学系ＰＬＬの結像性能の変動量が、液体Ｌｑ２の交換により、急激に変化して光学系ＰＬＬの結像特性の照射変動の推定演算に大きな誤差が生じないようにするためである。【０１４４】
以上説明したように、本実施形態の露光装置１００によると、非露光光照射機構９１による可動のレンズ９０に対する非露光光ＮＬの照射による投影光学系ＰＬ（光学系ＰＬＬ）の光学特性の調整と、結像特性補正コントローラ５２による少なくとも１つの可動のレンズを動かすことによる投影光学系ＰＬ（光学系ＰＬＬ）の光学特性の調整との組み合わせにより、レンズ９０の非回転対称な温度分布に起因する光学特性の変動を高精度に補正することが可能になる。【０１４５】
また、本実施形態の露光装置１００によると、例えば、照明光学系１２の瞳面又は投影光学系の瞳面などにおける照明光ＩＬの光量分布が光軸に関して非回転対称となり、投影光学系ＰＬのレンズが照明光ＩＬの照射により局所的に（不均一に）加熱される照明条件の下では、上述の如く、照明光ＩＬが照射されないレンズの残りの部分に非露光光照射機構９１Ａにより非露光光（赤外線）を照射して加熱することで、結果的にレンズの温度分布をほぼ回転対称にすることが可能となる。これにより、レンズの不均一な温度分布によって生じる投影光学系ＰＬ（光学系ＰＬＬ）の補正が困難な非回転対称な収差、例えばセンターアスの発生を抑制することができる。換言すれば、センターアスの発生後に上記のレンズの加熱を実行すればそのセンターアスが補正される。このため、投影光学系ＰＬの瞳面における光量分布が光軸に関して非回転対称となる照明条件、例えばダイポール照明条件の下で投影光学系ＰＬ（光学系ＰＬＬ）に発生するセンターアスが補正され、その補正された投影光学系ＰＬ（光学系ＰＬＬ）を介してパターンがウエハ上に転写される。従って、照明条件に起因して生じる投影光学系のセンターアスの影響を低減し、高精度な露光を実現することが可能となる。【０１４６】
また、本実施形態では、非露光光照射機構９１Ａにより、投影光学系ＰＬの一部を構成する照明光ＩＬが往復するレンズ（屈折光学素子）、換言すれば照射された照明光ＩＬのエネルギ吸収が照明光ＩＬが１度しか通過しない光学素子に比べて大きなレンズ１１１に非露光光ＮＥを照射することができるので、投影光学系ＰＬの瞳面（ＰＰ１，ＰＰ２，ＰＰ３）における照明光ＩＬの光量分布が光軸に関して非回転対称となる照明条件下において照明光ＩＬの照射による投影光学系ＰＬ（光学系ＰＬＬ）のセンターアスなどの非回転対称な結像特性（の変動）を効果的に補正することができる。【０１４７】
また、本実施形態の露光装置１００では、非露光光照射機構９１Ａにより、投影光学系ＰＬ（光学系ＰＬＬ）の光学特性を調整するために、投影光学系ＰＬの３つの瞳のうち、第２瞳ＰＰ２近傍に位置するレンズ１１１に非露光光ＮＥが照射される。従って、開口数ＮＡが１より大きな投影光学系ＰＬの場合、第３瞳ＰＰ３近傍のレンズに対して非露光光を照射する場合に比べて、効率的な非露光光の照射が可能となる。その理由は、このような大ＮＡの投影光学系の場合、像面（ウエハ面）に近い光学素子ほど大型化する傾向があるからである。【０１４８】
また、本実施形態では非露光光照射機構９１、９１Ａとして赤外線照射機構が用いられているので、該非露光光照射機構９１、９１Ａによるレンズの加熱は、露光中にも行うことができる。従って、投影光学系ＰＬ（光学系ＰＬＬ）の補正が困難な光学特性（例えば非回転対称な収差）の発生をより確実に抑制することが可能となる。【０１４９】
また、赤外線によるレンズの加熱は、接触式の加熱機構（熱源）による加熱や接触式の冷却機構による冷却と異なり、レンズヘの接触がないため、加熱又は冷却機構の接触が原因で、レンズを歪ませるおそれがなく、また、送風による冷却を行なう場合のように、レンズに振動を生じてしまうおそれもない。【０１５０】
本実施形態の露光装置１００によると、ウエハＷに対する良好な露光が行われ、ウエハＷ上の各ショット領域にレチクルＲのパターンが精度良く転写される。また、本実施形態の露光装置１００では、液浸露光により、高解像度かつ大焦点深度の露光を行うことで、レチクルＲのパターンを精度良くウエハ上に転写することができ、例えばＡｒＦエキシマレーザ光で、デバイスルールとして４５〜１００ｎｍ程度の微細パターンの転写を実現することができる。【０１５１】
また、本実施形態では、レンズ作用を有する境界レンズ１９２の下に、平行平面板からなる終端光学素子１９１が配置されているが、終端光学素子１９１の下面１９１ａ側及び上面１９１ｂ側の第１、第２空間Ｋ１、Ｋ２のそれぞれに液体Ｌｑ１、Ｌｑ２を満たすことで、境界レンズ１９２の下面１９２ａや終端光学素子１９１の上面１９１ｂでの反射損失が低減され、大きな像側開口数を確保した状態で、ウエハＷを良好に露光することができる。また終端光学素子１９１は、無屈折力の平行平面板なので、例えば、液体Ｌｑ１中の汚染物質が終端光学素子１９１の下面１９１ａに付着した場合にも、容易に交換することが可能である。【０１５２】
なお、終端光学素子１９１の交換などを考慮しない場合には、終端光学素子１９１は屈折力を有するレンズでも良い。【０１５３】
なお、上記実施形態では、上述したレンズの歪みの抑制、振動の抑制などの観点から、非露光光照射機構９１、９１Ａから照射される赤外線によりレンズの加熱を行うものとしたが、これに限らず、上記非露光光照射機構と同様にレンズの温度調整（部分的な加熱又は冷却など）が可能なものであれば、他の温度調整機構（加熱機構又は冷却機構など）を用いても良い。例えば、ヒートシンクと熱源との組み合わせなどの接触式の加熱機構による加熱、ペルチェ素子などを用いた接触式の加熱・冷却機構を用いた加熱、及び／又は冷却、あるいは温度調整された気体の送風による加熱又は冷却、又はこれらの任意の組み合わせなどを採用することとしても良い。【０１５４】
なお、上記実施形態では、照明光ＩＬが光軸ＡＸから偏心した領域を通過するレンズ９０に対して非露光光ＮＬを照射する非露光光照射機構９１と、瞳近傍に位置するレンズ１１１に対して非露光光ＮＥを照射する非露光光照射機構９１Ａとの両者を備えている場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、非露光光照射機構９１、あるいは該非露光光照射機構９１と同様に、投影光学系ＰＬの物体面側又は像面側に配置される光学素子、すなわちレンズ９０若しくはその近傍のレンズ、又は境界レンズ１９２若しくはその近傍のレンズの部分的な温度調整が可能な機構のみを備えていても良い。かかる場合であっても、光軸から偏心した領域を照明光ＩＬが通過することで生じるレンズ９０又は境界レンズ１９２等に生じる非回転対称な温度変動に起因する投影光学系ＰＬ（光学系ＰＬＬ）の非回転対称な光学特性（の変動）を、レンズ９０又は境界レンズ１９２若しくはその近傍のレンズの部分的な温度調整により、補正が容易な光学特性（の変動）に変換することができる。【０１５５】
また、非露光光照射機構９１Ａ、あるいは該非露光光照射機構９１Ａと同様に、投影光学系ＰＬの瞳近傍に配置される光学素子、すなわちレンズ１１１若しくはその近傍のレンズの部分的な温度調整が可能な機構のみを備えていても良い。かかる場合であっても、ダイポール照明などの照明条件の設定により瞳面近傍のレンズに生じる非回転対称な温度変動に起因する投影光学系ＰＬ（光学系ＰＬＬ）の非回転対称な光学特性（の変動）を、レンズ１１１若しくはその近傍のレンズの部分的な温度調整により、回転対称な光学特性（の変動）に変換することができる。【０１５６】
なお、上記実施形態では、非露光光照射機構９１Ａは、レンズ１１１の側面に非露光光を照射するものとしたが、これに限らず、非露光光照射機構９１Ａに代えて、非露光光照射機構９１と同様に、レンズ１１１の光学面（入射面と射出面との少なくとも一方）に非露光光を照射する機構を用いても良い。【０１５７】
なお、上記実施形態では、投影光学系ＰＬ（光学系ＰＬＬ）の光学特性を補正が容易な光学特性（の変動）に変換した後に、可動レンズを光軸方向又は傾斜方向に移動させることでその光学特性（の変動）を補正する場合について説明したが、これに限らず、非露光光照射機構９１によるレンズに対する非露光光の照射と、可動レンズの移動とを並行して行うようにしても良い。【０１５８】
また、ダイポール照明などの照明条件の設定によって瞳面近傍のレンズに生じる、非回転対称な温度分布を回転対称な温度分布に変換するための非露光光照射機構９１Ａ又はこれと同等の瞳面近傍のレンズの温度を部分的に調整できる機構を設ける場合、必ずしも第２結像光学系Ｇ２内部の第２瞳ＰＰ２の近傍に設ける必要はなく、第１結像光学系Ｇ１内部の第１瞳ＰＰ１の近傍に設けても良い。また、第１瞳ＰＰ１の近傍と第２瞳ＰＰ２の近傍の両方に設けても良い。要は、特に開口数ＮＡが１より大きく、かつ複数の瞳を有する投影光学系ＰＬでは、その複数の瞳のうちのウエハＷに最も近い瞳以外の瞳の近傍に設けることが望ましい。【０１５９】
なお、上記実施形態では、液体Ｌｑ１、Ｌｑ２として同じ純水を供給しているが、第１空間に供給される純水（液体Ｌｑ１）と、第２空間に供給される純水（液体Ｌｑ２）との品質を異ならせても良い。純水の品質としては、例えば温度均一性、温度安定性、比抵抗値、あるいはTOC(total organic carbon)値などが挙げられる。【０１６０】
例えば、第２空間Ｋ２に供給される純水よりも、投影光学系ＰＬの像面に近い第１空間Ｋ１へ供給される純水の品質を高くしても良い。また、第１空間と第２空間に互いに異なる種類の液体を供給し、第１空間Ｋ１に満たす液体Ｌｑ１と第２空間Ｋ２に満たす液体Ｌｑ２とを互いに異なる種類にしても良い。例えば、第２空間Ｋ２に純水以外の所定の液体（フッ素系オイルなど）を満たすことができる。オイルは、バクテリアなどの細菌の繁殖する確率が低い液体であるため、第２空間Ｋ２や液体Ｌｑ２（フッ素系オイル）の流れる流路の清浄度を維持することができる。【０１６１】
また、液体Ｌｑ１、Ｌｑ２の双方を水以外の液体にしても良い。例えば、照明光ＩＬの光源がＦ2レーザである場合、Ｆ2レーザ光は水を透過しないので、液体Ｌｑ１、Ｌｑ２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良い。この場合、液体Ｌｑ１、Ｌｑ２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Ｌｑ１、Ｌｑ２としては、その他にも、照明光ＩＬ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、ウエハＷ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Ｌｑ１、Ｌｑ２の極性に応じて行われる。【０１６２】
なお、上述の実施形態では、投影光学系ＰＬの最も像面側に配置される光学素子（終端光学素子１９１）の入射側及び射出側の両方の空間Ｋ１、Ｋ２をそれぞれ液体Ｌｑ１、Ｌｑ２で満たすものとしたが、その終端光学素子の射出側の空間Ｋ１のみ液体で満たすこととしても良い。この場合、その終端光学素子は平行平面板ではなく、屈折力を有する光学素子（レンズなど）でも良い。【０１６３】
また、上述の実施形態では、結像特性補正コントローラ５２によって投影光学系ＰＬの少なくとも１つの光学素子を移動して、特に回転対称な結像特性（収差）を補正するものとしたが、光学素子の移動機構の代わりに、あるいはそれと組み合わせて、例えば投影光学系ＰＬの複数の光学素子間の屈折力（気体の圧力など）を調整する機構、あるいは照明光ＩＬの波長特性（中心波長など）を調整する機構などを用いても良い。さらに、結像特性補正コントローラ５２によって移動すべき光学素子はレンズなどの屈折光学素子に限られるものではなく、それ以外、例えばミラー、凹面鏡などの反射光学素子などで構わない。また、結像特性補正コントローラ５２による結像特性の調整は、投影光学系ＰＬの光学素子への非露光光（ＮＬ、ＮＥ）の照射の有無に関係なく、その結像特性の変動量が所定の許容範囲を超えるときに行われる。【０１６４】
なお、上述したような液浸露光装置では、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（照明光ＩＬ）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良い。投影光学系ＰＬとウエハＷ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とウエハＷ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、及び／又は特開平６−１８８１６９号公報や特開平４−１８０６１２号公報及びこれに対応する米国特許第６，６６５，０５０号明細書など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。【０１６５】
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、米国特許出願公開第２００６／００７２０９５号明細書など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。【０１６６】
なお、投影光学系ＰＬとしては、例えば国際公開第２００４／０１９１２８号パンフレット、国際公開第２００４／１０７０１１号パンフレット、米国特許第６，６３６，３５０号明細書、米国特許第６，８７３，４７６号明細書あるいは米国特許出願公開２００４／０１６０６６６号明細書に開示されている反射屈折系を適用することができる。【０１６７】
なお、投影光学系が反射素子を含まない屈折系である場合に、光軸から偏心した領域を露光光が通過するレンズが一部にあるのであれば、そのレンズに生じる非回転対称な温度分布を補正するために、前述の非露光光照射機構９１又はこれと同等の機能を有する機構を採用することも可能である。【０１６８】
また、上述の実施形態では、光学系ＰＬＬの光学特性として、フォーカスだけでなく、倍率やディストーションなどについてもその照射変動を予測し、それら光学特性を調整するようにしているが、必要に応じて、それら光学特性の少なくとも一つを選択してその変動の予測及び調整を実行しても良い。【０１６９】
なお、上記実施形態では、干渉計システム（５３、５６）を用いてレチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴの各位置情報を計測するものとしたが、これに限らず、例えば各ステージに設けられるスケール（回折格子）を検出するエンコーダシステムを用いても良い。この場合、干渉計システムとエンコーダシステムの両方を備えるハイブリッドシステムとし、干渉計システムの計測結果を用いてエンコーダシステムの計測結果の較正（キャリブレーション）を行うことが好ましい。また、干渉計システムとエンコーダシステムとを切り替えて用いる、あるいはその両方を用いて、ステージの位置制御を行うようにしても良い。【０１７０】
なお、上記実施形態では、本発明がスキャナ（走査型露光装置）に適用された場合について説明したが、これに限らず、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（ステッパ）などの静止露光型の露光装置、さらに、ステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置などであっても本発明は適用が可能である。また、本発明は、液浸露光装置に限らず、液浸法によらない通常の露光装置にも適用できる。【０１７１】
また、本発明は、特開平１０−１６３０９９号公報、特開平１０−２１４７８３号公報及びこれらに対応する米国特許第６，３４１，００７号明細書、特表２０００−５０５９５８号公報及びこれに対応する米国特許第５，９６９，４４１号明細書などに開示されているようなウエハを保持するウエハステージを複数備えたマルチステージ型の露光装置にも適用できる。また、本発明は、例えば国際公開第２００５／０７４０１４号パンフレットなどに開示されているように、ウエハステージＷＳＴとは別に計測ステージを備えた露光装置にも適用できる。【０１７２】
また、上述の実施形態においては、投影光学系ＰＬとウエハＷとの間に局所的に液体を満たす露光装置を採用しているが、本発明は、特開平６−１２４８７３号公報、特開平１０−３０３１１４号公報、米国特許第５，８２５，０４３号などに開示されているような露光対象のウエハなどの表面全体が液体中に浸かっている状態で露光を行う液浸露光装置にも適用可能である。【０１７３】
なお、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスクを用いたが、このマスクに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号公報に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（可変成形マスクとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）などを含む）を用いても良い。【０１７４】
また、国際公開第２００１／０３５１６８号パンフレットに開示されているように、干渉縞をウエハＷ上に形成することによって、ウエハＷ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置（リソグラフィシステム）にも本発明を適用することができる。さらに、例えば特表２００４−５１９８５０号公報（対応米国特許第６，６１１，３１６号明細書）に開示されているように、２つのマスクのパターンを、投影光学系を介して基板上で合成し、１回のスキャン露光によって基板上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも本発明を適用することができる。【０１７５】
なお、本国際出願で指定された指定国（又は選択された選択国）の国内法令が許す限りにおいて、上記実施形態で引用した露光装置などに関する全ての国際公開パンフレット、米国特許明細書、及び米国特許出願公開明細書の開示を援用して本明細書の記載の一部とする。【０１７６】
露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）、及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。【０１７７】
なお、上記実施形態の露光装置の光源は、ＡｒＦエキシマレーザに限らず、ＫｒＦエキシマレーザ（出力波長２４８ｎｍ）、Ｆ2レーザ（出力波長１５７ｎｍ）、Ａｒ2レーザ（出力波長１２６ｎｍ）、Ｋｒ2レーザ（出力波長１４６ｎｍ）などのパルスレーザ光源や、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、ＹＡＧレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば国際公開第１９９９／４６８３５号パンフレットに開示されているように、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。また、投影光学系は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでも良い。【０１７８】
なお、複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み、光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより、上記各実施形態の露光装置を製造することができる。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。【０１７９】
《デバイス製造方法》
次に上述した露光装置をリソグラフィ工程で使用したデバイスの製造方法の実施形態について説明する。【０１８０】
図１４には、デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートが示されている。図１４に示されるように、まず、ステップ２０１（設計ステップ）において、デバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップ２０２（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ２０３（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。【０１８１】
次に、ステップ２０４（ウエハ処理ステップ）において、ステップ２０１〜ステップ２０３で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップ２０５（デバイス組立てステップ）において、ステップ２０４で処理されたウエハを用いてデバイス組立てを行う。このステップ２０５には、ダイシング工程、ボンディング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。【０１８２】
最後に、ステップ２０６（検査ステップ）において、ステップ２０５で作成されたデバイスの動作確認テスト、耐久テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。【０１８３】
図１５には、半導体デバイスにおける、上記ステップ２０４の詳細なフロー例が示されている。図１５において、ステップ２１１（酸化ステップ）においてはウエハの表面を酸化させる。ステップ２１２（ＣＶＤステップ）においてはウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ２１３（電極形成ステップ）においてはウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ２１４（イオン打ち込みステップ）においてはウエハにイオンを打ち込む。以上のステップ２１１〜ステップ２１４それぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。【０１８４】
ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ２１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップ２１６（露光ステップ）において、上で説明した露光装置及び露光方法によってレチクル（マスク）の回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップ２１７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、ステップ２１８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップ２１９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。【０１８５】
これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。【０１８６】
以上説明した本実施形態のデバイス製造方法によると、露光工程（ステップ２１６）において上記実施形態の露光装置及び露光方法によってレチクルの回路パターンがウエハに精度良く転写される。この結果、高集積度のデバイスの生産性（歩留まりを含む）を向上させることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【０１８７】
以上説明したように、本発明の露光方法及び露光装置は、物体を露光するのに適している。本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの製造に適している。
【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８】
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【図９】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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