(57)【要約】  液浸法を適用する場合であっても、基板上に精度良くパターンを形成することができる露光方法、露光装置を提供する。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の複数のショット領域（Ｓ１）〜（Ｓ３２）を順次露光するとき、基板（Ｐ）上の複数のショット領域（Ｓ１）〜（Ｓ３２）のうちの隣接したショット領域が連続して露光されないように、基板（Ｐ）上の複数のショット領域の露光順序を決定した。【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影光学系と液体とを介して基板上に露光光を照射して、前記基板の複数のショット領域を順次露光する露光方法において、
前記基板上の複数のショット領域のうちの隣接したショット領域が連続して露光されないように、前記基板上の複数のショット領域の露光順序を決定したことを特徴とする露光方法。
【請求項２】
前記露光光の照射による前記基板の熱の影響を受けないように、前記露光順序を決定することを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【請求項３】
前記液体を介して前記基板表面に検出光を投射するとともに、その反射光に基づいて前記基板表面の面位置情報を検出し、
前記検出された面位置情報に基づいて、前記投影光学系による像面と前記基板の表面との位置関係を調整することを特徴とする請求項１又は２記載の露光方法。
【請求項４】
前記基板上の各ショット領域の露光を開始する前に前記位置関係の調整を行い、その調整完了後に、前記基板上の各ショット領域への露光光の照射を開始することを特徴とする請求項３記載の露光方法。
【請求項５】
投影光学系と液体とを介して基板上に露光光を照射して、前記基板上のショット領域を露光する露光方法において、
前記液体を介して前記ショット領域表面に検出光を投射するとともに、その反射光に基づいて前記ショット領域表面の面位置情報を検出し、
前記検出された面位置情報に基づいて、前記投影光学系による像面と前記ショット領域表面との位置関係を調整し、
前記位置関係の調整完了後に、前記ショット領域上への露光光の照射を開始し、
前記ショット領域の露光中は、前記検出光を前記ショット領域表面に投射することによって得られる面位置情報に基づく前記位置関係の調整を停止することを特徴とする露光方法。
【請求項６】
前記基板上の各ショット領域は、前記基板をほぼ静止させた状態で露光される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方法。
【請求項７】
液体を介して基板上に露光光を照射して、前記基板上のショット領域を露光する露光方法において、
前記液体を介して前記ショット領域表面に検出光を投射するとともに、その反射光に基づいて前記ショット領域表面の面位置情報を検出し、
前記検出された面位置情報に基づいて、前記ショット領域表面の位置を調整し、
前記位置関係の調整完了後に、前記ショット領域上への露光光の照射を開始し、
前記ショット領域の露光中は、前記検出光を前記ショット領域表面に投射することによって得られる面位置情報に基づく前記位置調整を停止することを特徴とする露光方法。
【請求項８】
前記液体を介して、前記ショット領域を含む前記基板上の複数のショット領域の表面位置情報を取得した後に、前記ショット領域の露光を開始する請求項７記載の露光方法。
【請求項９】
前記ショット領域の露光中に、前記ショット領域表面の面位置情報を検出する請求項７または８記載の露光方法。
【請求項１０】
前記ショット領域の露光中に、前記ショット領域表面の面位置情報を非光学的に検出する請求項９記載の露光方法。
【請求項１１】
前記ショット領域の露光を開始する前に、前記ショット領域表面の面位置情報を光学的に検出する請求項１０記載の露光方法。
【請求項１２】
請求項１、５，７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。
【請求項１３】
液体を介して基板上に露光光を照射して、前記基板上のショット領域を露光する露光装置において、
前記液体を介して前記ショット領域表面に検出光を投射するとともに、その反射光に基づいて前記ショット領域表面の面位置情報を検出する検出系と、
前記検出された面位置情報に基づいて、前記ショット領域表面の位置を調整する調整システムと、
前記検出系と、前記調整システムとを制御する制御系とを備え、
前記制御系は、前記位置関係の調整完了後に、前記ショット領域上への露光光の照射を開始するとともに、前記ショット領域の露光中は、前記検出光を前記ショット領域表面に投射することによって得られる面位置情報に基づく前記位置調整を停止することを特徴とする露光装置。
【請求項１４】
前記基板の上方から前記液体を供給するための供給口と前記基板の上方から前記液体を回収するための回収口とを有する液浸機構をさらに備えた請求項１３記載の露光装置。
【請求項１５】
請求項１３または１４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。
【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することによって基板を露光する露光方法、露光装置及びデバイス製造方法に関するものである。
【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、マスクのパターンを投影光学系を介して基板に投影して、その基板を露光するものである。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、使用する露光光の波長が短くなるほど、また投影光学系の開口数が大きいほど高くなる。そのため、露光装置で使用される露光光の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、現在主流の露光光の波長は、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も実用化されている。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恐れがある。そこで、実質的に露光光の波長を短くして、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させるとともに、焦点深度を約ｎ倍に拡大するというものである。
【特許文献１】国際公開第９９／４９５０４号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、液浸法においては、露光光の照射により基板（基板を構成する基材上の膜を含む）が加熱され、その熱によって基板上の液浸領域の液体に温度変化や温度分布が生じる可能性がある。液体の温度変化や温度分布は液体の屈折率変化を引き起こすため、投影光学系の液体を介した結像特性に影響を与え、基板上に精度良くパターンを形成できないおそれがある。【０００６】
また、斜入射方式の焦点検出系を用いて基板表面の面位置情報を検出する場合、すなわち、基板上に形成された液浸領域の液体を介して基板上に検出光を投射するとともに、その反射光を受光することによって基板表面の面位置情報を検出する場合、液体の温度変化や温度分布によって基板表面の面位置情報を正確に検出できない可能性もある。その結果、基板表面の位置合わせを正確に行うことができず、基板上に精度良くパターンを形成できないおそれがある。【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、液浸法を適用する場合であっても、基板上に精度良くパターンを形成することができる露光方法、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１０に対応付けした以下の構成を採用している。ただし、各要素に付した括弧付きの符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定する意図はない。【０００９】
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）の複数のショット領域（Ｓ１〜Ｓ４５）を順次露光する露光方法において、基板（Ｐ）上の複数のショット領域（Ｓ１〜Ｓ４５）のうちの隣接したショット領域が連続して露光されないように、基板（Ｐ）上の複数のショット領域の露光順序を決定したことを特徴とする。【００１０】
本発明によれば、基板上の複数のショット領域のうち隣接したショット領域を連続して露光しないようにすることで、露光しようとするショット領域上の液体の温度変化や温度分布の発生が抑えられる。すなわち、例えば基板上の第１のショット領域を露光するために露光光を照射したとき、その基板上の第１のショット領域は加熱され、その熱によって第１のショット領域上又は近傍の液体に温度変化や温度分布が生じる可能性がある。その場合、第１のショット領域に隣接する第２のショット領域上の液体にも、第１のショット領域の露光に起因して温度変化や温度分布が生じる可能性がある。その場合、第１のショット領域の露光を完了した後に、直ちに第２のショット領域を露光しようとすると、第２のショット領域上の液体にすでに温度変化や温度分布が生じているため、第２のショット領域上に精度良くパターンを形成できないおそれがある。そこで、基板上の複数のショット領域のうち隣接したショット領域を連続して露光しないようにすることで、基板上に精度良くパターンを形成することができる。【００１１】
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）上のショット領域（例えばＳ１）を露光する露光方法において、液体（ＬＱ）を介してショット領域（Ｓ１）表面に検出光（Ｌａ）を投射するとともに、その反射光に基づいてショット領域（Ｓ１）表面の面位置情報を検出し、検出された面位置情報に基づいて、投影光学系（ＰＬ）による像面とショット領域（Ｓ１）表面との位置関係を調整し、位置関係の調整完了後に、ショット領域（Ｓ１）上への露光光（ＥＬ）の照射を開始し、ショット領域（Ｓ１）の露光中は、検出光（Ｌａ）をショット領域（Ｓ１）表面に投射することによって得られる面位置情報に基づく位置関係の調整を停止することを特徴とする。【００１２】
本発明によれば、露光光の照射に起因する液体の温度変化や温度分布の影響を受けずに、検出光を使ったショット領域表面の面位置情報の光学的な検出、及び検出した面位置情報に基づく投影光学系による像面とショット領域表面との位置関係の調整を精度良く行うことができる。すなわち、露光光の照射により基板が加熱され、その熱によって露光光の照射領域近傍における基板上の液体が温度変化や温度分布を引き起こす可能性がある。そのため、ショット領域表面の面位置情報の検出、及び前記位置関係の調整を、基板の露光（露光光の照射）と並行して行うと、液体の温度変化や温度分布が生じている状態で前記検出動作及び調整動作を行うことになる。その場合、液体の温度変化や温度分布によってショット領域表面の面位置情報を正確に検出できない可能性がある。その結果、ショット領域表面と投影光学系の液体を介した像面との位置合わせを正確に行うことができず、基板上に精度良くパターンを形成できないおそれがある。そこで、次に露光されるショット領域に露光光を照射する前に、検出光を使って液体を介して次に露光されるショット領域表面の面位置情報を光学的に検出し、検出した面位置情報に基づいて投影光学系による像面とショット領域表面との位置関係を調整し、その調整完了後に当該ショット領域への露光光の照射を開始する。そして、そのショット領域の露光中には、検出光をショット領域に投影することによって得られる面位置情報に基づく前記位置関係の調整動作を停止する。こうすることで、ショット領域表面と投影光学系の液体を介した像面とが正確に位置合わせされた状態で、そのショット領域を露光することができる。したがって、基板上に精度良くパターンを形成することができる。
本発明の露光方法は、液体（ＬＱ）を介して基板（Ｐ）上に露光光（ＥＬ）を照射して、基板上のショット領域（例えば、Ｓ１）を露光する露光方法において、液体（ＬＱ）を介してショット領域（Ｓ１）表面に検出光（Ｌａ）を投射するとともに、その反射光に基づいてショット領域（Ｓ１）表面の面位置情報を検出し、検出された面位置情報に基づいて、ショット領域（Ｓ１）表面の位置を調整し、その位置関係の調整完了後に、ショット領域（Ｓ１）上への露光光の照射を開始し、ショット領域（Ｓ１）の露光中は、検出光（Ｌａ）をショット領域表面に投射することによって得られる面位置情報に基づく位置調整を停止することを特徴とする。
本発明によれば、露光光の照射に起因する液体の温度変化や温度分布の影響を受けずに、検出光を使ったショット領域表面の面位置情報の光学的な検出、及び検出した面位置情報に基づく投影光学系による像面とショット領域表面との位置関係の調整を精度良く行うことができる。
また本発明の露光装置は、液体（ＬＱ）を介して基板（Ｐ）上に露光光（ＥＬ）を照射して、基板（Ｐ）上のショット領域（例えば、Ｓ１）を露光する露光装置（ＥＸ）において、液体（ＬＱ）を介してショット領域（Ｓ１）表面に検出光（Ｌａ）を投射するとともに、その反射光に基づいてショット領域（Ｓ１）表面の面位置情報を検出する検出系（４）と、検出された面位置情報に基づいて、ショット領域（Ｓ１）表面の位置を調整する調整システム（５２）と、検出系（４）と、調整システム（５２）とを制御する制御系（ＣＯＮＴ）とを備え、  制御系（ＣＯＮＴ）は、位置関係の調整完了後に、ショット領域（Ｓ１）上への露光光（ＥＬ）の照射を開始するとともに、ショット領域（Ｓ１）の露光中は、検出光（Ｌａ）をショット領域（Ｓ１）表面に投射することによって得られる面位置情報に基づく位置調整を停止することを特徴とする。
本発明によれば、露光光の照射に起因する液体の温度変化や温度分布の影響を受けずに、検出光を使ったショット領域表面の面位置情報の光学的な検出、及び検出した面位置情報に基づく投影光学系による像面とショット領域表面との位置関係の調整を精度良く行うことができる。【００１３】
本発明のデバイス製造方法は、上記記載の露光方法、露光装置を用いることを特徴とする。本発明によれば、良好なパターン転写精度で形成されたパターンを有し、所望の性能を発揮できるデバイスを提供できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、液浸法に基づいて基板を露光するときに、基板上に精度良くパターンを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】基板ステージを上方から見た平面図である。
【図３】液体供給機構及び液体回収機構と投影領域との関係を説明するための図である。
【図４】本発明の露光方法の一実施形態を説明するための模式図である。
【図５】本発明の露光方法の一実施形態を説明するための模式図である。
【図６】本発明の露光方法の一実施形態を説明するための模式図である。
【図７】液体供給機構及び液体回収機構と投影領域との関係を説明するための図である。
【図８】本発明の露光方法の別の実施形態を説明するための模式図である。
【図９】走査型露光装置におけるマスク及び基板の移動方向を説明するための模式図である。
【図１０】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。
【符号の説明】
【００１６】
１０…液体供給機構、３０…液体回収機構、ＡＲ１…投影領域、ＡＲ２…液浸領域、ＣＯＮＴ…制御装置、ＥＬ…露光光、ＥＸ…露光装置、Ｌａ…検出光、ＬＱ…液体、Ｐ…基板、ＰＬ…投影光学系、Ｓ１〜Ｓ４５…ショット領域
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係る露光装置の一実施形態を示す概略構成図、図２は基板ステージＰＳＴの平面図である。【００１８】
図１において、露光装置ＥＸは、マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴと、基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像を基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐに投影する投影光学系ＰＬと、露光装置ＥＸ全体の動作を制御する制御装置ＣＯＮＴとを備えている。【００１９】
本実施形態の露光装置ＥＸは、露光光の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３０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上に投影している間、液体供給機構１０から供給した液体ＬＱにより投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１を含む基板Ｐ上の少なくとも一部に液体ＬＱの液浸領域ＡＲ２を形成する。具体的には、露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの先端部の光学素子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上に投影し、基板Ｐを露光する。【００２０】
ここで、図２に示すように、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１はほぼ正方形状に設定されており、基板Ｐ上に設定されるショット領域とほぼ同形状となっている。【００２１】
本実施形態では、露光装置ＥＸとして、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを一つのショット領域に一括して投影し、基板Ｐを順次ステップ移動させることによって複数のショット領域を露光するステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（所謂ステッパ）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、水平面内における所定方向を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、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、半導体ウエハ等の基材上に感光材（レジスト）を塗布したもの、あるいはその感光材上に保護膜（トップコート）を設けたものを含み、「マスク」は基板上に縮小投影されるデバイスパターンが形成されたレチクルを含む。【００２２】
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、純水は上述の輝線（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。【００２３】
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１５０が設けられている。また、所定位置にはレーザ干渉計１５１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、及び回転角は移動鏡１５０を用いてレーザ干渉計１５１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１５１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の位置を制御する。【００２４】
投影光学系ＰＬは、マスクＭのパターンの像を所定の投影倍率βで基板Ｐに投影するものであって、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。投影光学系ＰＬとしては、投影倍率βが例えば１／４、１／５、あるいは１／８の縮小系を用いることができる。本実施形態においては、投影光学系ＰＬは、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により構成されている。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、屈折素子を含まない反射系であってもよいし、屈折素子と反射素子とを含む反射屈折系であってもよい。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。【００２５】
光学素子２は蛍石で形成されている。本実施形態において液体ＬＱとして用いられている純水は蛍石との親和性が高いので、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。すなわち、本実施形態においては光学素子２の液体接触面２Ａとの親和性が高い液体（水）ＬＱを供給するようにしているので、光学素子２の液体接触面２Ａと液体ＬＱとの密着性を高くすることができる。なお光学素子２は液体ＬＱ（水）との親和性が高い石英であってもよい。また光学素子２の液体接触面２Ａに親水化（親液化）処理を施して、液体ＬＱとの親和性をより高めるようにしてもよい。【００２６】
基板ステージＰＳＴは、基板Ｐを保持して移動可能であって、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Ｚ軸方向、及びθＸ、θＹ方向に移動可能である。また、ＸＹステージ５３はＸＹ方向、及びθＺ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。【００２７】
基板ステージＰＳＴ（Ｚステージ５２）上には移動鏡５５が設けられている。また、所定位置にはレーザ干渉計５６が設けられている。基板ステージＰＳＴ上の基板Ｐの２次元方向（ＸＹ方向）の位置、及び回転角（θＺ）は移動鏡５５を用いてレーザ干渉計５６によりリアルタイムで計測され、計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。【００２８】
制御装置ＣＯＮＴは、レーザ干渉計５６の計測結果に基づいて、基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを介してＸＹステージ５３を駆動することにより、基板ホルダＰＨに保持されている基板ＰのＸＹ方向に関する位置（投影光学系ＰＬの像面と実質的に平行な方向の位置）、及びθＺ方向に関する位置を制御する。【００２９】
また、露光装置ＥＸは、フォーカス検出系４を有している。フォーカス検出系４は、投射部４Ａと受光部４Ｂとを有している。フォーカス検出系４は、投射部４Ａ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Ｌａを投射するとともに、その反射光を受光部４Ｂで受光し、受光部４Ｂで受光した検出光Ｌａの反射光に基づいて基板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４の動作を制御するとともに、受光部４Ｂの受光結果に基づいて、所定基準面（例えば、投影光学系ＰＬの像面）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）を求める。また、基板Ｐ表面における複数の各点での各フォーカス位置を求めることにより、フォーカス検出系４は基板Ｐの傾斜方向（θＸ、θＹ）の姿勢を求めることもできる。【００３０】
制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス検出系４の検出結果に基づいて、基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを介してＺステージ５２を駆動することにより、基板ホルダＰＨに保持されている基板ＰのＺ軸方向に関する位置（フォーカス位置）、及びθＸ、θＹ方向に関する位置を制御する。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス検出系４を使って検出した基板Ｐ表面の面位置情報に基づいて、投影光学系ＰＬによる像面と基板Ｐ表面との位置関係を調整する。具体的には、制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス検出系４を使って検出した基板Ｐ表面の面位置情報に基づいて、投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して形成される像面と基板Ｐ表面（露光面）とを合致させるように、Ｚステージ５２を駆動したり、例えば特開昭６０−７８４５４号公報に開示されているような投影光学系ＰＬに設けられた結像特性調整装置を駆動して投影光学系の結像特性（像面位置）を調整する。【００３１】
Ｚステージ５２上には凹部５０が設けられており、基板ホルダＰＨは凹部５０に配置されている。そして、Ｚステージ５２のうち凹部５０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。すなわち、基板ステージＰＳＴは、基板ホルダＰＨに保持した基板Ｐの周囲に、その基板Ｐの表面とほぼ面一の平坦面５１を有した構成となっている。ここで、基板Ｐのエッジと上面５１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、上面５１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。また、本実施形態においては、移動鏡５５の上面とＺステージ５２の上面５１とも面一となっている。なお、投影光学系の下に液体ＬＱを保持可能であれば、基板Ｐの表面と基板ステージＰＳＴの上面５１とに段差があってもよい。【００３２】
液体供給機構１０は、基板Ｐ上に液体ＬＱを供給するものであって、液体ＬＱを送出可能な第１液体供給部１１及び第２液体供給部１２と、第１液体供給部１１に流路を有する供給管１１Ａを介して接続され、第１液体供給部１１から送出された液体ＬＱを基板Ｐ上に供給する供給口を有する第１供給部材１３と、第２液体供給部１２に流路を有する供給管１２Ａを介して接続され、第２液体供給部１２から送出された液体ＬＱを基板Ｐ上に供給する供給口を有する第２供給部材１４とを備えている。第１、第２供給部材１３、１４は基板Ｐの表面に近接して配置されており、基板Ｐの面方向において（ＸＹ平面内において）互いに異なる位置に設けられている。具体的には、液体供給機構１０の第１供給部材１３は投影領域ＡＲ１に対して一方側（−Ｘ側）に設けられ、第２供給部材１４は他方側（＋Ｘ側）に設けられている。【００３３】
第１、第２液体供給部１１、１２のそれぞれは、液体ＬＱを収容するタンク、異物除去フィルタ、及び加圧ポンプ等を備えており、供給管１１Ａ、１２Ａ及び供給部材１３、１４のそれぞれを介して基板Ｐ上に液体ＬＱを供給する。また、第１、第２液体供給部１１、１２の液体供給動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御され、制御装置ＣＯＮＴは第１、第２液体供給部１１、１２による基板Ｐ上に対する単位時間あたりの液体供給量をそれぞれ独立して制御可能である。また、第１、第２液体供給部１１、１２のそれぞれは液体の温度調整機構を有しており、装置が収容されるチャンバ内の温度とほぼ同じ温度（例えば２３℃）の液体ＬＱを基板Ｐ上に供給するようになっている。なお、タンク、異物除去フィルタ、加圧ポンプ、温度調整機構などのすべてを露光装置ＥＸの第１、第２液体供給部１１、１２が備えている必要はなく、少なくとも一部を露光装置ＥＸが設置される工場などの設備で代用してもよい。【００３４】
液体回収機構３０は基板Ｐ上の液体ＬＱを回収するものであって、基板Ｐの表面に近接して配置された回収口を有する第１、第２回収部材３１、３２と、この第１、第２回収部材３１、３２に流路を有する回収管３３Ａ、３４Ａを介してそれぞれ接続された第１、第２液体回収部３３、３４とを備えている。第１、第２液体回収部３３、３４は例えば真空ポンプ等の吸引装置、及び回収した液体ＬＱを収容するタンク等を備えており、基板Ｐ上の液体ＬＱを第１、第２回収部材３１、３２、及び回収管３３Ａ、３４Ａを介して回収する。第１、第２液体回収部３３、３４の液体回収動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御され、制御装置ＣＯＮＴは第１、第２液体回収部３３、３４による単位時間あたりの液体回収量を制御可能である。なお、吸引装置やタンクなどのすべてを露光装置ＥＸの第１、第２液体回収部３３、３４が備えている必要はなく、それらの少なくとも一部を露光装置ＥＸが設置される工場などの設備で代用してもよい。【００３５】
図３は、液体供給機構１０及び液体回収機構３０の概略構成を示す平面図である。液体ＬＱの液浸領域ＡＲ２はほぼ正方形状の投影領域ＡＲ１を含むように基板Ｐ上の一部に形成される。液浸領域ＡＲ２を形成するための液体供給機構１０の第１供給部材１３は投影領域ＡＲ１に対して一方側（−Ｘ側）に設けられ、第２供給部材１４は他方側（＋Ｘ側）に設けられている。第１、第２供給部材１３、１４のそれぞれはＹ軸方向を長手方向とする平面視直線状に形成されており、その供給口は基板Ｐの表面を向くように設けられ、Ｙ軸方向を長手方向とするスリット状に形成されている。液体供給機構１０は、第１、第２供給部材１３、１４の供給口より投影領域ＡＲ１の両側で液体ＬＱを同時に供給する。【００３６】
液体回収機構３０の第１、第２回収部材３１、３２のそれぞれは基板Ｐの表面に向くように円弧状に連続的に形成された回収口を有している。そして、互いに向き合うように配置された第１、第２回収部材３１、３２により略円環状の回収口が形成されている。第１、第２回収部材３１、３２それぞれの回収口は液体供給機構１０の第１、第２供給部材１３、１４、及び投影領域ＡＲ１を取り囲むように配置されている。また、投影領域ＡＲ１を取り囲むように連続的に形成された回収口の内部に複数の仕切部材３５が設けられている。【００３７】
第１、第２供給部材１３、１４の供給口から基板Ｐ上に供給された液体ＬＱは、投影光学系ＰＬの先端部（光学素子２）の下端面（２Ａ）と基板Ｐとの間に濡れ拡がるように供給される。また、投影領域ＡＲ１に対して第１、第２供給部材１３、１４の外側に流出した液体ＬＱは、この第１、第２供給部材１３、１４より投影領域ＡＲ１に対して外側（遠く）に配置されている第１、第２回収部材３１、３２の回収口より回収される。
なお、液体供給機構１０の構成・配置、及び液体回収機構３０の構成・配置は、上述のものに限られず、投影光学系ＰＬの像面側に局所的に液体ＬＱを保持可能であれば、種々の形態を採用することができる。【００３８】
次に、上述した露光装置ＥＸを用いてマスクＭのパターン像を基板Ｐに投影して、基板Ｐを露光する方法について説明する。【００３９】
ここで、本実施形態における露光装置ＥＸは、上述したようにステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（所謂ステッパ）である。図４に示すように、基板Ｐ上には複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ３２がマトリクス状に設定されている。投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１の大きさと各ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２のそれぞれの大きさとは対応している。露光時には、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１と基板Ｐ上の複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ３２のうち一つのショット領域とが位置合わせされ、基板Ｐを静止した状態でマスクＭのパターン像がそのショット領域に一括して投影される。そして、そ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投影領域ＡＲ１に位置合わせされ、露光される。以下、ステップ・アンド・リピート方式で各ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２に対する露光処理が順次行われる。【００４０】
マスクＭがマスクステージＭＳＴにロードされるとともに、基板Ｐが基板ステージＰＳＴにロードされた後、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１０を使って基板Ｐ上に液体ＬＱを供給するとともに、液体回収機構３０を使って基板Ｐ上の液体ＬＱを回収し、基板Ｐ上に液体ＬＱの液浸領域ＡＲ２を形成する。【００４１】
例えば第１ショット領域Ｓ１を液浸露光するときには、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐ上（基板Ｐと投影光学系ＰＬの液体接触面２Ａとの間）に液体ＬＱの液浸領域ＡＲ２を形成する。そして、基板Ｐ上の第１ショット領域Ｓ１を露光する前に、フォーカス検出系４を使って、基板Ｐの第１ショット領域Ｓ１表面の面位置情報を液体ＬＱを介して検出する。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス検出系４の投射部４Ａより検出光Ｌａを射出し、基板Ｐ上に形成された液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱを介して第１ショット領域Ｓ１に対応する基板Ｐ表面に検出光Ｌａを投射するとともに、その反射光を受光部４Ｂで受光する。受光部４Ｂは、液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱを介して前記反射光を受光する。制御装置ＣＯＮＴは、受光部４Ｂでの受光結果に基づいて、基板Ｐの第１ショット領域Ｓ１表面の面位置情報を求める。なお、基板Ｐ上の第１ショット領域Ｓ１に検出光Ｌａを照射して基板Ｐ表面の面位置情報を検出するときには、基板ＰのＸＹ方向への移動を停止した状態で行ってもよいし、ＸＹ方向へ移動しながら行ってもよい。【００４２】
次いで制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス検出系４を使って検出された基板Ｐの第１ショット領域Ｓ１表面の面位置情報に基づいて、投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して形成される像面と第１ショット領域Ｓ１表面とが合致するように、Ｚステージ５２を駆動し、基板Ｐの位置（Ｚ位置）を調整する。【００４３】
フォーカス検出系４を使って検出された基板Ｐ表面の面位置情報に基づいて、投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して形成される像面と基板Ｐ表面との位置関係の調整を行い、その位置関係の調整完了後に、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐ上の第１ショット領域Ｓ１への露光光ＥＬの照射を開始し、基板Ｐ上の第１ショット領域Ｓ１にマスクＭのパターン像を投影する。本実施形態においては、上述したようにステップ・アンド・リピート方式で露光処理が行われるため、基板Ｐ上の第１ショット領域Ｓ１を露光するとき、基板Ｐは静止した状態で露光される。【００４４】
ここで、基板Ｐ上の第１ショット領域Ｓ１を露光中、フォーカス検出系４による基板Ｐ表面の面位置情報の検出動作、及び検出された面位置情報に基づく投影光学系ＰＬによる像面と基板Ｐ表面との位置関係の調整動作（具体的にはＺステージ５２の駆動）は停止されている。上述したように、本実施形態においてはステップ・アンド・リピート方式で露光処理が行われ、露光中には基板Ｐは静止しているので、第１ショット領域Ｓ１を露光する前に、像面と基板Ｐ表面との位置関係の調整を予め行っておき、その調整された位置関係を維持した状態で露光することで、投影光学系ＰＬによる像面と基板Ｐ表面とを合致させた状態で第１ショット領域Ｓ１を露光することができる。【００４５】
また、基板Ｐ（ショット領域Ｓ１）の露光中には、フォーカス検出系４を使った面位置情報の検出動作、及び投影光学系ＰＬによる像面と基板Ｐ表面との位置関係の調整動作を停止することで、露光光ＥＬの照射に起因する液体ＬＱの温度変化や温度分布の影響を受けずに、検出光Ｌａを使った基板Ｐ表面の面位置情報の検出、及び検出した面位置情報に基づく基板Ｐ表面と前記像面との位置関係の調整を精度良く行うことができる。したがって、基板Ｐ表面と投影光学系ＰＬの液体ＬＱを介した像面とを正確に位置合わせした状態で、基板Ｐを露光することができ、基板Ｐ上に精度良くパターンを形成することができる。【００４６】
第１ショット領域Ｓ１の露光が完了した後、制御装置ＣＯＮＴは、第１ショット領域Ｓ１に隣接していないショット領域、例えば第３ショット領域Ｓ３を露光するために、第３ショット領域Ｓ３を投影光学系ＰＬの下へステッピング移動させ、基板Ｐの第３ショット領域Ｓ３上に液体ＬＱの液浸領域ＡＲ２を形成する。そして、第３ショット領域Ｓ３上に液浸領域ＡＲ２を形成した後、その第３ショット領域Ｓ３を露光する前に、フォーカス検出系４を使って、基板Ｐの第３ショット領域Ｓ３表面の面位置情報を液体ＬＱを介して検出する。そして、制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス検出系４を使って検出した基板Ｐ表面の面位置情報に基づいて、投影光学系ＰＬによる像面と第３ショット領域Ｓ３に対応する基板Ｐ表面との位置関係を調整する。そして、前記位置関係の調整完了後に、基板Ｐの第３ショット領域Ｓ３への露光光ＥＬの照射を開始する。第３ショット領域Ｓ３を露光するときも、第１ショット領域Ｓ１を露光したときと同様、フォーカス検出系４を使った面位置情報の検出動作、及び検出された面位置情報に基づく前記位置関係の調整動作は停止される。【００４７】
以下同様に、基板Ｐ上に設定された複数のショット領域が順次露光される。そして、本実施形態においては、基板Ｐ上の複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ３２を露光するとき、隣接したショット領域が連続して露光されないように、基板Ｐ上の複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ３２の露光順序が決定されている。図４には露光順序が、符号（１）、（２）、（３）、…、（３２）で示されており、図４に示す例では、１番目に第１ショット領域Ｓ１が露光され（符号（１）参照）、２番目に第３ショット領域Ｓ３が露光され（符号（２）参照）、３番目に第１６ショット領域Ｓ１６が露光され（符号（３）参照）、以下３２番目まで、隣接したショット領域が連続して露光されないようになっている。【００４８】
このように、基板Ｐ上の複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ３２のうち隣接したショット領域を連続して露光しないようにすることで、露光しようとする基板Ｐのショット領域上の液体ＬＱの温度変化や温度分布がほぼ無い状態でそのショット領域を露光することができる。例えば図５において、基板Ｐ上の第１ショット領域Ｓ１を露光するために露光光ＥＬを照射したとき、その基板Ｐ上の第１ショット領域Ｓ１が加熱され、その熱によって第１ショット領域Ｓ１上又は近傍の液体ＬＱに温度変化や温度分布が生じる可能性がある。その状態で、露光を終えた第１ショット領域Ｓ１を投影光学系ＰＬの下から退避させ、第２ショット領域Ｓ２を投影光学系ＰＬの下に配置した場合、第１ショット領域Ｓ１に隣接する第２ショット領域Ｓ２上の液体ＬＱ（第２ショット領域Ｓ２と投影光学系ＰＬとの間の液体ＬＱ）にも、第１ショット領域Ｓ１の露光に起因して温度変化や温度分布が生じる可能性がある。換言すれば、第１ショット領域Ｓ１の熱又はその第１ショット領域Ｓ１上の加熱された液体ＬＱが、第２ショット領域Ｓ２上の液体ＬＱの温度変化や温度分布を引き起こす可能性がある。その場合、第１ショット領域Ｓ１の露光を完了した後に、隣接する第２ショット領域Ｓ２を直ちに露光しようとすると、第２ショット領域Ｓ２上の液体ＬＱの温度変化に起因して、第２ショット領域Ｓ２を露光するときの投影光学系ＰＬの液体ＬＱを介した結像特性が変動し、基板Ｐ上に精度良くパターンを形成できない不都合が生じるおそれがある。そのため、図６に示すように、隣接したショット領域が連続して露光されるように基板Ｐ上の複数のショット領域の露光順序が決定されている場合においては、上記不都合が生じる可能性が高くなる。【００４９】
そこで、例えば第１ショット領域Ｓ１を露光したことによって第２ショット領域Ｓ２上の液体ＬＱに温度変化が生じた可能性がある場合には、図４に示したように、第１ショット領域Ｓ１を露光した後に、第１ショット領域Ｓ１とは離れた位置にあるショット領域（例えばＳ３）を露光することで、離れた位置にあるショット領域Ｓ３、Ｓ１６などを露光している間に、基板Ｐの第１ショット領域Ｓ１は所望温度に安定化され、その第１ショット領域Ｓ１近傍の液体ＬＱの温度も安定化することができる。そして、第１ショット領域Ｓ１の次に露光するショット領域を、第１ショット領域Ｓ１とは離れた位置にある（第１ショット領域Ｓ１とは隣接していない）ショット領域（例えばＳ３）とすることで、露光しようとするショット領域Ｓ３上の液体ＬＱに温度変化や温度分布がほぼ無い状態で、そのショット領域Ｓ３を露光することができる。このように、基板Ｐ上の複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ３２のうち隣接したショット領域を連続して露光しないようにすることで、露光しようとするショット領域上の液体ＬＱの温度変化や温度分布がほぼ無い状態で、そのショット領域を露光することができる。したがって、基板Ｐ上に精度良くパターンを形成することができる。【００５０】
そして、第１ショット領域Ｓ１を露光した後、次に露光するショット領域として、露光光ＥＬの照射による基板Ｐ（第１ショット領域Ｓ１）の熱の影響を受けないショット領域に決定することで、露光しようとするショット領域上の液体ＬＱの温度変化や温度分布がほぼ無い状態で、更に良好にそのショット領域を露光することができる。上述したように、露光光ＥＬが照射された第１ショット領域Ｓ１は加熱されるため、第１ショット領域Ｓ１上又は近傍の液体ＬＱに温度変化や温度分布が生じる。そこで、第１ショット領域Ｓ１の露光を完了した後は、基板Ｐの第１ショット領域Ｓ１の熱の影響を受けない離れた位置にある液体ＬＱを介してショット領域を露光するように露光順序を決定するとよい。このように、複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ３２を露光するときの露光順序を、露光光ＥＬの照射による基板Ｐの熱の影響を受けないように決定することで、露光しようとするショット領域上の液体ＬＱの温度変化や温度分布がほぼ無い状態で、更に良好にそのショット領域を露光することができる。【００５１】
なお複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ３２を露光するときの露光順序を決定する場合、図４に示すように、基板Ｐのステッピング移動の方向は適当に決めることができる。例えば第１ショット領域Ｓ１の次に第３ショット領域Ｓ３を露光するときのように、投影領域ＡＲ１が第２ショット領域Ｓ２を飛び越えるようにして、投影領域ＡＲ１に対して基板ＰをＸ軸方向（マトリクス状に配置されたショット領域の列方向）に移動するようにしてもよいし、第１８ショット領域Ｓ１８の次に第２９ショット領域Ｓ２９を露光するときのように、投影領域ＡＲ１が第２７ショット領域Ｓ２７を飛び越えるようにして、投影領域ＡＲ１に対して基板ＰをＹ軸方向（行方向）に移動するようにしてもよいし、第１２ショット領域Ｓ１２の次に第２３ショット領域Ｓ２３を露光するときのように、投影領域ＡＲ１に対して基板Ｐを斜め方向に移動するようにしてもよい。【００５２】
なお上述した実施形態においては、複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ３２を順次露光する際、露光しようとするショット領域の面位置情報の検出動作と、面位置情報を検出されたショット領域に対する露光動作とを交互に行っているが、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐの露光前に、液浸領域ＡＲ２を形成した状態で、全てのショット領域Ｓ１〜Ｓ３２（あるいは一部の複数のショット領域）それぞれについての面位置情報をフォーカス検出系４を使って検出し、その検出した面位置情報を記憶し、各ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２を露光するときには、前記記憶した面位置情報に基づいて、投影光学系ＰＬによる像面と基板Ｐ表面との位置関係を調整し、露光するようにしてもよい。【００５３】
なお、本実施形態においては、基板Ｐ上のショット領域（例えばショット領域Ｓ１）の露光中は、フォーカス検出系４による検出動作も、投影光学系ＰＬの像面とショット領域Ｓ１表面との位置関係の調整も停止するようにしているが、フォーカス検出系４による検出動作は継続して、その検出結果に基づく投影光学系ＰＬの像面とショット領域Ｓ１表面との位置関係の調整のみを停止するようにしてもよい。【００５４】
また、本実施形態においては、フォーカス検出系４は、投影光学系ＰＬを介さずに、液体ＬＱを介して基板Ｐの面位置を検出する構成になっているが、投影光学系ＰＬの一部の光学素子、あるいは全ての光学素子、及び液体ＬＱを介して基板Ｐの面位置を検出することもできる。さらにマスクＭを介して検出を行うようにしてもよい。【００５５】
また、本実施形態においては、基板Ｐ上のショット領域（例えばショット領域Ｓ１）の露光中は、フォーカス検出系４による検出動作を停止するようにしているが、光学的な検出を行うフォーカス検出系４とは別に、非光学的な検出系（例えば、静電容量センサ、マイクロメータ、超音波センサなど）を設けておき、基板Ｐ上のショット領域の露光中は、液体ＬＱの熱の影響を受けない（受けにくい）非光学的な検出系を使って投影光学系ＰＬと基板Ｐとの距離を計測するようにしてもよい。非光学的な検出系の検出結果は、その露光中のショット領域のフォーカス情報として記憶するだけでもよいし、その結果に基づいて投影光学系ＰＬと基板Ｐとの距離を調整するようにしてもよい。【００５６】
また、本実施形態においては、基板Ｐ上のショット領域（例えばショット領域Ｓ１）の露光前のフォーカス検出系４による検出動作中も、液体供給機構１０による液体供給動作と液体回収機構３０による液体回収動作とを継続しているが、液浸領域ＡＲ２を形成した状態で、液体供給機構１０による液体供給動作と液体回収機構３０による液体回収動作とを停止させてもよい。【００５７】
さらに、本実施形態においては、基板Ｐ上のショット領域（例えばショット領域Ｓ１）の露光中に液体供給機構１０による液体供給動作と液体回収機構３０による液体回収動作とを継続しているが、液浸領域ＡＲ２を形成した状態で、液体供給機構１０による液体供給動作と液体回収機構３０による液体回収動作とを停止させておき、あるショット領域の露光完了後、次のショット領域の露光のために基板Ｐをステップ移動させるときに液体供給機構１０による液体供給動作と液体回収機構３０による液体回収動作とを実行するようにしてもよい。
また本実施形態においては、基板Ｐ上の隣接したショット領域が連続して露光されないように複数のショット領域の露光順序が決定されているが、隣のショット領域の露光の影響が小さければ、隣接するショット領域を露光してもよい。ただし、この場合も、フォーカス検出系４による基板Pの表面位置の検出動作が完了した後に、各ショット領域の露光が開始される。【００５８】
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。【００５９】
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に露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（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。【００６０】
図７に示すように、走査型露光装置ＥＸにおいては、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１はＹ軸方向（非走査方向）を長手方向とするスリット状（矩形状）に設定されており、液体ＬＱが満たされた液浸領域ＡＲ２は投影領域ＡＲ１を含むように基板Ｐ上の一部に形成される。液浸領域ＡＲ２を形成するための液体供給機構１０の第１供給部材１３は投影領域ＡＲ１に対して走査方向一方側（−Ｘ側）に設けられ、第２供給部材１４は他方側（＋Ｘ側）に設けられている。【００６１】
走査露光時には、投影光学系ＰＬの先端部直下のスリット状（矩形状）の投影領域ＡＲ１に、照明領域に応じたマスクＭの一部のパターン像が投影され、投影光学系ＰＬに対して、マスクＭが−Ｘ方向（又は＋Ｘ方向）に速度Ｖで移動するのに同期して、ＸＹステージ５３を介して基板Ｐが＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）に速度β・Ｖ（βは投影倍率）で移動する。【００６２】
図８に示すように、基板Ｐ上には複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ４５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に対する走査露光処理が順次行われる。そして、本実施形態においても、基板Ｐ上の複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ４５のうちの隣接したショット領域が連続して露光されないように、基板Ｐ上の複数のショット領域の露光順序が決定されている。【００６３】
図８に示す例では、１番目に第５ショット領域Ｓ５が露光され、２番目に第２ショット領域Ｓ２が露光され、３番目に第１２ショット領域Ｓ１２が露光され、以下、隣接したショット領域が連続して露光されないようになっている。なお図８には、簡単のため露光順序（１）〜（８）番目までを図示している。また、各ショット領域Ｓ１〜Ｓ４５の露光に先立って、上述した実施形態同様、フォーカス検出系４によって全てのショット領域Ｓ１〜Ｓ４５の面位置情報を液体ＬＱを介して検出しておくことができる。【００６４】
ところで、本実施形態においては、例えば第５ショット領域Ｓ５の次に第２ショット領域Ｓ２を露光するときには、投影領域ＡＲ１が第４、第３ショット領域Ｓ４、Ｓ３を飛び越えるように、投影領域ＡＲ１に対して基板ＰがＸ軸方向に移動し、同様に、第１２ショット領域Ｓ１２の次に第９ショット領域Ｓ９を露光するときには、投影領域ＡＲ１が第１１、第１０ショット領域Ｓ１１、Ｓ１０を飛び越えるように、投影領域ＡＲ１に対して基板ＰがＸ軸方向に移動している。すなわち、本実施形態においては、Ｘ軸方向に関して並んだ複数のショット領域のうちから選択された複数のショット領域を連続して露光するとき、投影領域ＡＲ１が２つ分のショット領域を飛び越えるように、投影領域ＡＲ１に対して基板ＰがＸ軸方向に移動する。【００６５】
また、Ｘ軸方向に関して並んだ複数のショット領域のうちから選択された複数のショット領域を連続して露光するとき、基板Ｐの走査方向（移動方向）は同じ方向に設定されている。つまり、Ｘ軸方向に関して並んだ複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ５のうちから選択された２つのショット領域Ｓ２、Ｓ５を走査露光するときは、投影領域ＡＲ１に対して基板Ｐ（ショット領域）は＋Ｘ方向に移動し（矢印ｙ１参照）、ショット領域Ｓ１２〜Ｓ６のうちから選択された３つのショット領域Ｓ１２、Ｓ９、Ｓ６を走査露光するときは、投影領域ＡＲ１に対して基板Ｐ（ショット領域）は−Ｘ方向に移動し（矢印ｙ２参照）、ショット領域Ｓ２０〜Ｓ２６のうちから選択された３つのショット領域Ｓ２０、Ｓ２３、Ｓ２６を走査露光するときは、投影領域ＡＲ１に対して基板Ｐ（ショット領域）は＋Ｘ方向に移動する（矢印ｙ３参照）。なお見やすくするため、図８の矢印の向きは、基板Ｐが静止しているものとし、その静止状態の基板Ｐに対する投影領域ＡＲ１の移動方向を示している。【００６６】
図９の模式図に示すように、本実施形態においては、走査露光時には、投影光学系ＰＬに対して、マスクＭが−Ｘ方向（又は＋Ｘ方向）に移動するのに同期して、基板Ｐが＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）に移動する。図９においては、マスクＭ上での露光光ＥＬの照明領域ＩＡは、マスクＭ上のパターン形成領域ＰＡ内でＹ軸方向に延びたスリット状に設定されており、そのＹ軸方向の両端部は遮光帯ＳＢ上に位置している。そして、マスクＭ上の照明領域ＩＡ内に含まれる部分パターンは、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１に投影される。【００６７】
そして、例えば基板Ｐのショット領域の＋Ｘ側端部と投影領域ＡＲ１とが位置合わせされている位置が、そのショット領域（基板Ｐ）に関する走査開始位置である場合、マスクＭの−Ｘ側端部と露光光ＥＬの照明領域ＩＡとが位置合わせされている位置が、マスクＭに関する走査開始位置となる。そのため、例えば第５ショット領域Ｓ５と第２ショット領域Ｓ２とを露光するときの基板Ｐの移動方向が同じ方向ｙ１である場合、第５ショット領域Ｓ５の走査終了位置から第２ショット領域Ｓ２の走査開始位置まで基板Ｐが移動する間に、走査終了位置にあるマスクＭは走査開始位置まで戻る必要がある。本実施形態においては、基板Ｐ上の第５ショット領域Ｓ５を露光した後、第２ショット領域に関する走査開始位置に移動するために、基板Ｐは２つ分のショット領域だけ移動することになる。したがって、その基板Ｐの移動の間に、マスクＭを走査終了位置から走査開始位置に戻すことができる。【００６８】
なお、基板Ｐを＋Ｘ方向と−Ｘ方向とに交互に移動（走査）しながら、複数のショット領域を順次走査露光することもできるが、この場合も隣接したショット領域が連続して走査露光されないように、各ショット領域の露光順序を決定すればよい。【００６９】
上述したように、本実施形態における液体ＬＱは純水である。純水は、半導体製造工場等で容易に大量に入手できるとともに、基板Ｐ上のフォトレジストや光学素子（レンズ）等に対する悪影響がない利点がある。また、純水は環境に対する悪影響がないとともに、不純物の含有量が極めて低いため、基板Ｐの表面、及び投影光学系ＰＬの先端面に設けられている光学素子の表面を洗浄する作用も期待できる。なお工場等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。【００７０】
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。【００７１】
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（特にダイポール照明法）等を適宜組み合わせると更に効果的である。【００７２】
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。【００７３】
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。【００７４】
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。【００７５】
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。
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。【００７６】
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。【００７７】
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。【００７８】
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。【００７９】
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。
また、特開平１１−１３５４００号公報や特開２０００−１６４５０４号公報に開示されているように、基板を保持する基板ステージと基準マークが形成された基準部材や各種センサを搭載した計測ステージとを備えた露光装置にも本発明を適用することができる。【００８０】
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。【００８１】
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。
また、上述の実施形態においては、光透過性の基材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ているが、このマスクに替えて、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を用いてもよい。
また、上述の実施形態においては、投影光学系ＰＬを使ってパターン像を基板Ｐ上に投影することによって基板を露光しているが、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、干渉縞を基板Ｐ上に形成することによって、基板Ｐ上にライン・アンド・スペースを露光する露光装置（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。この場合、投影光学系ＰＬを使わなくても良い。【００８２】
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。【００８３】
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。【００８４】
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。【００８５】
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（US S/N 08/416,558）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。【００８６】
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。【００８７】
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図１０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ウエハ処理ステップ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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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