CN100533661C - 曝光条件的决定方法、曝光方法及装置、组件制造方法 - Google Patents

Abstract

在基板曝光之前，在液体的各种条件下投影图案像，根据图案像的各投影状态，决定将图案像投影于基板上时的曝光条件。透过液体来投影图案像时，在按照液体状态的期望投影状态下能良好地将基板曝光。

Description

曝光条件的决定方法、曝光方法及装置、组件制造方法

技术领域

本发明涉及用于透过液体将基板曝光的曝光条件的决定方法及曝光方法、曝光装置以及组件制造方法。

背景技术

半导体组件或液晶显示组件系利用所谓的光刻方法将形成于掩模上的图案转印于感光性基板上来制造。在光刻步骤所使用之曝光装置具有掩模载台(用来支持掩模)与基板载台(用来支持基板)，边逐次移动掩模载台及基板载台，边透过投影光学系统将掩模图案转印至基板。近年来，为了对应组件图案之更高集成化，而期待投影光学系统之更高分辨率化。所使用之曝光波长越短，且投影光学系统之数值孔径越大，投影光学系统之分辨率越高。因此，曝光装置所使用之曝光波长逐年短波长化，投影光学系统之数值孔径亦增大。又，现在主流之曝光波长系KrF准分子激光之248nm，但更短波长之ArF准分子激光之193nm亦开始实用化。又，进行曝光时，与分辨率同样重要之焦点深度(DOF)亦极为重要。分辨率R及焦点深度δ系分别用以下之式来表示。

R＝k₁×λ/NA                    ...(1)

δ＝±k₂×λ/NA²                 ...(2)

在此，λ系曝光波长，NA系投影光学系统之数值孔径，k₁、k₂系处理系数。由式(1)、式(2)可知，若为了提高分辨率R而缩短曝光波长λ、加大数值孔径NA，则焦点深度δ就会变小。

若焦点深度δ变得太小，则使基板表面与投影光学系统之像面一致变得困难，曝光动作时之聚焦裕度会有不足之虞。因此，作为实质缩短曝光波长且扩大焦点深度之方法，例如，提出了揭示于下列专利文献1之液浸法。此液浸法系以水或有机溶剂等液体填满投影光学系统之下面与基板表面之间，来形成液浸区域，利用液体中之曝光用光之波长成为空气中之1/n(n系液体之折射率，通常为1.2～1.6左右)，来提高分辨率，并且将焦点深度约扩大n倍。

专利文献1：国际公开第99/49504号小册子

但是，在使用液浸法来进行基板曝光之情形下，因液体条件(例如温度)会成为曝光条件变动成分之一，因此考虑这样的方法，即，实际上透过投影光学系统与液体将图案像投影于基板上时，以测量器来测量液体条件，根据其测量结果，来进行液体条件之调整，以获得期望之投影状态。然而，当测量器之测量值有误差时，根据该误差进行装置修正之情形下，无法获得期望之投影状态，曝光精度有可能变差。特别是，液体(流体)之状态系动态，故不容易以高精度与响应性来测量液体条件。

发明内容

本发明有鉴于此，其目的在于提供透过液体能良好地将基板曝光之曝光条件之决定方法、及以该方法所决定之曝光条件将基板曝光之曝光方法、以及使用该曝光方法之组件制造方法。又，本发明之目的在于提供透过投影光学系统与液体来投影图案像时，在期望之投影状态下，能良好地将基板曝光之曝光条件之决定方法、及以该方法所决定之曝光条件将基板曝光之曝光方法、以及使用该曝光方法之组件制造方法。又，本发明之目的在于提供透过液体来曝光基板时，在期望之投影状态下，能良好地曝光基板之曝光装置、以及使用该曝光装置之组件制造方法。

为解决上述问题，本发明采用对应实施形态所示之图1～图8之以下构成。但是，附在各要件附括号之符号只不过系其要件之例示，并非用以限定各要件者。

依本发明之第1形态，提供一种曝光条件之决定方法，该曝光条件用于透过投影光学系统(PL)及液体(LQ)将图案像投影于基板(P)上从而曝光基板(P)时，该决定方法包含以下步骤：

在曝光基板(P)之前，在液体(LQ)之多个条件下，透过投影光学系统(PL)依序投影图案像；及根据图案像之投影状态，来决定把图案像投影于基板(P)上时之曝光条件。

依本发明之曝光条件之决定方法，变更液体条件而实际透过投影光学系统与液体来投影图案像，根据其投影状态，来决定将图案像投影于该基板上时之曝光条件，故能根据实际投影状态来决定最佳曝光条件。

依本发明之第2形态，提供一种曝光条件之决定方法，该曝光条件用于透过液体(LQ)将曝光用光(EL)照射于基板(P)上从而曝光基板时，该决定方法包含以下步骤：

在曝光基板(P)之前，在液体(LQ)之多个条件下，透过液体(LQ)将曝光用光(EL)照射于测试基板(Pt₁)上从而将测试基板(Pt₁)曝光，及按照测试基板(Pt₁)之曝光状态，来决定将基板(P)曝光时之曝光条件。

依本发明之曝光条件之决定方法，变更液体条件而实际透过液体来曝光测试基板，根据其曝光状态，来决定实际将基板曝光时之曝光条件，故能决定最佳曝光条件。

依本发明之第3形态，提供一种曝光方法，在通过本发明之曝光条件之决定方法所决定之曝光条件下，将基板(P)曝光。依本发明之曝光方法，因能以最佳曝光条件来曝光基板，故能良好地将基板曝光。

依本发明，能提供使用本发明曝光方法之组件制造方法。依本发明之组件制造方法，能提供良好地将基板曝光从而具有期望性能之组件。

依本发明之第4形态，提供一种曝光装置(EX)，透过液体(LQ)将基板(P)曝光，其具备：投影光学系统(PL)，透过液体(LQ)将图案像投影于基板(P)上；液浸机构(1)，用于将液浸区域(AR2)形成于投影光学系统(PL)之像面侧；以及测量装置(500)，在曝光基板(P)之前，测量在形成液浸区域(AR2)之液体(LQ)之多个条件下依序投影之图案像之投影状态。

依本发明之曝光装置，因设置有测量装置(变更供形成液浸区域之液体条件而实际测量透过投影光学系统与液体所投影之图案像之投影状态)，故根据其测量结果，能决定将图案像投影于基板上时之最佳曝光条件。

依本发明第5形态，提供一种曝光装置(EX)，透过液体将基板曝光，其包含：投影光学系统(PL)，透过该液体将图案像投影于基板上；以及控制装置(CONT)，根据由在该液体之多个不同条件下的投影光学系统投影的图案像之投影状态来决定曝光条件，在所决定之曝光条件下执行曝光。

在液浸曝光，因透过液浸区域将图案像投影于基板上，故由于液浸区域之状态或形成液浸区域之液体本身之物理量，投影像之投影状态可能会受到影响。依本发明之曝光装置，在液浸曝光，能利用控制装置来决定或选择与液体之关系及最佳曝光条件，在如此所决定曝光条件下进行曝光。

依本发明，提供一种组件制造方法，其特征在于，该组件系使用按照本发明第4或第5形态之曝光装置来制造。依本发明之组件制造方法，能提供良好地将基板曝光从而具有期望性能之组件。

依本发明，因能决定透过投影光学系统与液体，投影图案像时之最佳曝光条件，故在其所决定之曝光条件下，能良好地将基板曝光。

附图说明

图1是表示本实施形态之曝光装置之概略构成图。

图2是基板载台之俯视图。

图3是用来说明本实施形态之曝光步骤之流程图。

图4是表示测试掩模之一例图。

图5是表示测试基板之一例图。

图6是表示液体温度与球面像差的关系之示意图。

图7是用来说明使用空间像测量装置之焦点位置测量图。

图8是表示半导体组件之制造步骤之一例之流程图。

主要组件符号说明

1　　　　　　　液浸机构

3              成像特性控制装置

14             调温装置

100            形状测量装置

500            空间像测量装置

501            受光部

CONT           控制装置

LQ             液体

M              掩模

Mt             测试用基板

P              基板

PL             投影光学系统

Pt₁～Pt_n 　　　测试用基板

SH             照射区域

具体实施方式

以下，边参照附图，边说明本发明之实施形态。图1系表示本发明曝光装置之一实施形态之概略构成图。

在图1中，曝光装置EX具备：掩模载台MST，以能移动之方式来支持掩模M；基板载台PST，具有保持基板P之保持具PH，以能移动之方式将基板P保持于基板保持具PH；照明光学系统IL，以曝光用光EL来照明支持于掩模载台MST之掩模M；投影光学系统PL，将被曝光用光EL照明之掩模M之图案像投影于支持于基板载台PST之基板P；及控制装置CONT，综合控制曝光装置EX整体之动作。又，对控制装置CONT，输出形状测量装置100[能测量形成于基板P上之图案形状(图案线宽等)]之测量结果。在本实施形态中，作为形状测量装置100，虽使用扫描型电子显微镜(SEM)，但亦能使用电阻方式等其它方式之测量装置。又，形状测量装置100亦可设置于曝光装置，亦可利用与曝光装置分开安装之装置。

本实施形态之曝光装置EX，系实质缩短曝光波长，提高分辨率，并且为了实质扩大焦点深度，适用液浸法之液浸曝光装置，其具备液浸机构1，用来将液体LQ之液浸区域AR2形成于投影光学系统PL之像面侧。液浸机构1具备：液体供应机构10，将液体LQ供应至投影光学系统PL之像面侧；及液体回收机构20，用来回收基板P上之液体LQ。在本实施形态中，液体LQ能使用纯水。曝光装置EX系至少将掩模M之图案像转印在基板P上之期间，通过从液体供应机构10所供应之液体LQ，在包含投影光学系统PL之投影区域AR1之基板P上之至少一部分，局部形成较投影区域AR1为大且较基板P为小之液浸区域AR2。具体而言，曝光装置EX，系在投影光学系统PL之像面侧前端之光学元件2与基板P之表面(曝光面)之间填满液体LQ，来形成液浸区域AR2，透过此投影光学系统PL与基板P间之液体LQ及投影光学系统PL，将掩模M之图案像投影于基板P上，以此来曝光基板P。

又，在投影光学系统PL之像面附近，具体而言，在投影光学系统PL之像面侧部之光学元件2之附近，配置喷嘴构件(构成液浸机构1之一部分)。喷嘴构件70，系在基板P(基板载台PST)之上方以围住投影光学系统PL前端部周围之方式设置之环状构件。又，具有喷嘴构件70等之液浸机构1仅在进行液浸曝光时，以能安装于曝光装置EX之方式作成能装卸于曝光装置之构成。即，亦可将液浸机构1不固定设置于曝光装置EX。

在此，在本实施形态中，作为曝光装置EX使用扫描型曝光装置(扫描步进机)之情形为例来作说明，其边将掩模M与基板P朝扫描方向(既定方向)之彼此不同方向(反方向)同步移动，边将形成于掩模M之图案曝光至基板P上。在以下之说明中，在水平面内，把掩模M与基板P之同步移动方向(扫描方向、既定方向)当作X轴方向，在水平面内，把与X轴方向正交之方向当作Y轴方向(非扫描方向)，与X轴及Y轴方向垂直，与投影光学系统PL之光轴AX一致之方向当作Z轴方向。又，将X轴、Y轴、及绕Z轴旋转(倾斜)之方向分别当作θX、θY、θZ方向。又，在此所谓「基板」系包含在半导体晶片上涂布有抗蚀剂者，「掩模」包含形成有被缩小投影于基板上之组件图案的标线片。

照明光学系统IL，系以曝光用光EL来照明支持于掩模载台MST之掩模M者，其具有：曝光用光源、光学积分器(将从曝光用光源所射出之光束之照度均匀化)、聚光透镜(将来自光学积分器之曝光用光EL聚光)、中继透镜系统、及可动式遮板(用来设定采用曝光用光EL之掩模上之照明区域)等。掩模M上之既定照明区域系采用照明光学系统IL以均匀照度分布之曝光用光EL来照明。作为从照明光学系统IL所射出之曝光用光EL，例如，可使用从水银灯所射出光线(g线、h线、i线)及KrF准分子激光光(波长248nm)等远紫外光(DUV光)、或ArF准分子激光光(波长193nm)及F₂激光光(波长157nm)等真空紫外光(VUV光)等。本实施形态系使用ArF准分子激光光。如上所述，本实施形态之液体LQ系纯水，即使曝光用光EL系ArF准分子激光光亦能透过。又，纯水亦能使光线(g线、h线、i线)及KrF准分子激光光(波长248nm)等远紫外光(DUV光)透过。

掩模载台MST系以能移动之方式来保持掩模M，在与投影光学系统PL之光轴AX垂直之平面，即在XY平面内能二维移动及在θZ方向能微旋转。掩模载台MST系利用线性马达等掩模载台驱动装置MSTD来驱动。掩模载台驱动装置MSTD系被控制装置CONTD控制。在掩模载台MST上，设置与掩模载台MST一起移动之移动镜40。又，在与移动镜40相对之位置，设置有激光干涉计41。掩模载台MST上之掩模M之二维方向之位置及旋转角系利用激光干涉计41，以实时方式测量，测量结果系输出至控制装置CONT。控制装置CONT系根据激光干涉计41之测量结果，来驱动掩模载台驱动装置MSTD，以此进行被支持于掩模载台MST上之掩模M之定位。

投影光学系统PL系以既定投影倍率β，将掩模M之图案投影曝光于基板P者，其由复数个光学元件[包含设定于基板P侧前端之光学元件(透镜)2]所构成，这些光学元件系被镜筒PK支持。

又，在投影光学系统PL中，设置有成像特性控制装置3[揭示于例如日本特开昭60-78454号公报、日本特开平11-195602号公报(对应之美国专利6235438B1)、国际公开第03/65428号小册子等]，其能调整该投影光学系统PL之成像特性(光学特性)。成像特性控制装置3系包含光学元件驱动机构(能移动供构成投影光学系统PL之复数个光学元件一部分)。光学元件驱动机构在支持在构成投影光学系统PL之多个光学元件中的特定光学元件之支持框上，设置例如能独立驱动之压电组件般可伸缩之多个驱动组件。以相同或不同之位移量来伸缩这些驱动组件，以此能将特定之光学元件朝光轴AX方向(Z方向)移动，且对光轴AX呈倾斜。伸缩量能以静电电容式或光学式之位置传感器来感测。因此，控制驱动组件之伸缩量，以成为目标之位置或倾斜角之方式，使特定之光学元件位移，来调整投影光学系统PL之成像状态。如后所述，当把投影光学系统PL之成像状态最佳化之情形下，控制装置CONT系利用成像特性控制装置3来求出修正量，按照该修正量来驱动驱动组件，以使特定之光学元件位移。又，成像特性控制装置3能使光学元件间之空间压力变动。使用控制装置CONT来控制成像特性控制装置3，以此能调整投影光学系统PL之各种像差(投影倍率、畸变、球面像差等)及像面位置(焦点位置)等投影状态。关于成像特性控制装置之详细说明，如上述美国专利6,235,438B1所揭示，援用其揭示作为本说明书记载的一部分。

在本实施形态中，投影光学系统PL之投影倍率例如系1/4、1/5或1/8之缩小系统。又，投影光学系统PL亦可系等倍系统及放大系统之任一种。又，投影光学系统PL，不仅可使用未含反射组件之折射系统，亦可使用未含折射组件之反射系统、以及含折射组件与反射组件之反射折射系统。又，本实施形态之投影光学系统PL前端之光学元件2系从镜筒PK露出，液浸区域AR2之液体LQ系与光学元件2接触。

基板载台PST具备Z载台52(透过基板保持具PH来保持基板P)与XY载台53(用来支持Z载台52)。XY载台53系支持于基座54上。基板载台PST系利用线性马达等基板载台驱动装置PSTD来驱动。基板载台驱动装置PSTD系通过控制装置CONT来控制。Z载台52能将保持于基板保持具PH之基板P朝Z轴方向、及θX、θY方向(倾斜方向)移动。XY载台53系透过Z载台52，能将保持于基板保持具PH之基板P朝XY方向(与投影光学系统PH之像面实质平行之方向)、及θZ方向移动。又，当然能将Z载台与XY载台设置成一体。

在基板载台PST上设置有凹部50，基板保持具PH系配置于凹部50。又，在基板载台PST上，凹部50以外之上面51系成为与保持于基板保持具PH之基板P表面大致相同高度(面一致)之平坦面。基板载台PST之上面51系对液体LQ具有泼液性。在基板P之周围设置有与基板P表面大致面一致之上面51，故即使将基板P之边缘区域E液浸曝光时，液体LQ亦能保持于投影光学系统PL之像面侧，而良好地形成液浸区域AR2。

在基板载台PST(Z载台52)之侧面，设置有移动镜42。又，在与移动镜42相对之位置设置激光干涉计43。基板载台PST上之基板P之二维方向之位置及旋转角系利用激光干涉计43以实时方式测量，测量结果系输出至控制装置CONT。控制装置CONT系根据激光干涉计43之测量结果，在激光干涉计43所规定之二维坐标系统内，透过基板载台驱动装置PSTD来驱动XY载台53，以此进行被支持于基板载台PST之基板P之X轴方向及Y轴方向之定位。

又，曝光装置EX具有聚焦检测系统4(用来检测出基板P表面之面位置信息)。聚焦检测系统4具有投光部4A与受光部4B，从投光部4A透过液体LQ，将检测光La从斜方向投射于基板P表面(曝光面)上，并且透过液体LQ，以受光部4B来接受来自该基板P之反射光，以此来检测出基板P表面之面位置信息。控制装置CONT系控制聚焦检测系统4之动作，并且根据受光部4B之受光结果，检测出基板P表面对投影光学系统PL之像面之Z轴方向之位置(聚焦位置)。又，求出基板P表面之多点之各聚焦位置，以此聚焦检测系统4能求出基板P之倾斜方向之状态。又，作为聚焦检测系统4之构成，例如能使用日本特开平8-37149号公报者。

控制装置CONT，系透过基板载台驱动装置PSTD，来驱动基板载台PST之Z载台52，以此来控制被保持于Z载台52之基板P之Z轴方向之位置(聚焦位置)、及θX、θY方向之位置。即，Z载台52系根据聚焦检测系统4之检测结果，并根据来自控制装置CONT之指令来动作，控制基板P之聚焦位置(Z位置)及倾斜角，使基板P之表面(曝光面)与透过投影光学系统PL及液体LQ所形成之像面一致。

液浸机构1之液体供应机构10系将液体LQ供应至投影光学系统PL之像面侧者，其具备液体供应部11(能送出液体LQ)与供应管13(将其一端部连接于液体供应部11)。供应管13之另一端部系连接于喷嘴构件70。液体供应部11具备储存槽(用来收容液体LQ)、过滤器单元(用来去除液体LQ中之异物)、及加压泵等。又，液体供应部11具备调温装置14(用来调整液体LQ之温度)，供应至投影光学系统PL之像面侧之液体LQ之温度系用调温装置14来调整。在本实施形态中，控温装置14系在初始状态，将液体LQ之温度设定为23.0℃，根据来自控制装置CONT之指令，能将液体LQ之温度以10mK为单位来调整。

又，液体供应部11之供应管13之途中，设置有流量控制器16(供控制从液体供应部11送出、供应至投影光学系统PL之像面侧之每单位时间之液体量)。使用此流量控制器16之液体供应量系在控制装置CONT之指令信号下进行控制。

液浸机构1之液体回收机构20系用来回收投影光学系统PL之像面侧之液体LQ者，其具备液体回收部21(能回收液体LQ)、回收管23(将其一端部连接于液体回收部21)。回收管23之另一端部系连接于喷嘴构件70。液体回收部21例如具备真空泵等真空系统(吸引装置)、液体分离器(用来分离所回收之液体LQ与气体)、及储存槽(用来收容所回收之液体LQ)等。又，亦可将液体供应部11之储存槽、过滤器单元、加压泵及调温装置14、或液体回收部21之真空系统、液体分离器、储存槽等至少一部分未设置于曝光装置EX，而使用配置曝光装置EX之工厂设备等。

在构成投影光学系统PL之多个光学元件中，在连接液体LQ之光学元件2附近配置喷嘴构件70。喷嘴构件70，系在基板P(基板载台PST)之上方，以围住光学元件2侧面之方式来设置之环状构件。在喷嘴构件70与光学元件2之间，设置有间隙，喷嘴构件70系对光学元件2以振动分离之方式，以既定支持机构来支持。喷嘴构件70之下面70A系与基板P之表面(基板载台PST之上面)相对。又，喷嘴构件70之下面70A、及光学元件2之下面2A系分别大致平坦面，喷嘴构件70之下面70A与光学元件2之下面2A系分别大致面一致。又，在光学元件2中，与液浸区域AR2之液体LQ接触之液体接触面(下面)2A、及喷嘴构件70中，接触液浸区域AR2之液体LQ之液体接触面(下面)70A系对液体LQ具有亲液性。

在喷嘴构件70之下面70A设置供应口(将液体LQ供应至基板P上)。液体供应口12系在喷嘴构件70之下面70A设置多个。又，在喷嘴构件70之内部，形成内部流路(连接供应管13之另一端部与液体供应口12)。

又，在喷嘴构件70之下面70A，设置液体回收口22(用来回收基板P上之液体LQ)。在本实施形态中，液体回收口22系在喷嘴构件70之下面70A，以围住液体供应口12之方式，对光学元件2之光轴AX设置于外侧。又，在喷嘴构件70之内部，形成内部流路(连接回收管23之另一端部与液体回收口22)。

液体供应部11及液体回收部21之动作系利用控制装置CONT来控制。在基板P上形成液体LQ之液浸区域AR2时，控制装置CONT系液体供应部11送出液体LQ，透过供应管13及喷嘴构件70之内部流路，从设置于基板P上方之液体供应口12，将液体LQ供应至基板P上。又，基板P上之液体LQ系从液体回收口22回收，透过喷嘴构件70之回收流路及回收管23，被回收至液体回收部21。

又，喷嘴构件70等液浸机构1之构成系不受限于上述者，例如亦能使用记载于欧洲专利公开第1420298号公报、国际公开第2004/055803号公报、国际公开第2004/057589号公报、国际公开第2004/057590号公报、国际公开第2005/029559号公报者。

又，在喷嘴构件70之既定位置设置有温度传感器60(用来测量液浸区域AR2之液体LQ之温度)。

温度传感器60系在喷嘴构件70之下面70A中，设置于与液浸区域AR2之液体LQ之位置。又，较佳系温度传感器60设置于与液体LQ接触之位置，例如设置于液体供应口12之内侧或光学元件2中，设置于不妨碍曝光用光EL光路之位置。又，温度传感器60亦可配置多个，亦能设置于供应管13之内部或回收管23之内部。当然，亦可在这些位置配置温度传感器。温度传感器60之测量结果系输出至控制装置CONT。

又，曝光装置EX具备空间像测量装置500[例如揭示于日本特开2002-14005号公报或日本特开2002-198303号公报，能测量投影光学系统PL之成像特性(光学特性)]。空间像测量装置500具备受光器503，其系透过受光部501(具有配置于投影光学系统PL之像面侧之狭缝部)，接受通过投影光学系统PL之光(曝光用光EL)。受光部501之上面系与基板载台PST之上面51大致面一致。

空间像测量装置500不仅能测量揭示于上述公开公报之球面像差、像面(焦点位置)、彗形像差、非点像差、畸变、倍率等成像特性，亦能测量图案像之振动状态。

图2系从上方观察基板载台PST之俯视图。在基板载台PST上，在基板P外侧之既定位置，设置空间像测量装置500之受光部501。受光部501具有狭缝部502(开口图案)，照射于受光部501之光能透过狭缝部502。透过狭缝部502之光系透过中继光学系统等，被导引至设置于基板载台PST外侧之受光器503(参照图1)。受光器503包含光电转换元件，来自受光器503之光电转换信号系透过信号处理装置输出至控制装置CONT。

又，在本实施形态中，空间像测量装置500之受光部501系设置于基板载台PST(用来支持基板P)上，但亦可配置于投影光学系统之像面侧，例如揭示于特开平11-135400号公报般，亦可设置于配置在投影光学系统PL像面侧之基板载台PST以外之既定构件(例如与基板载台不同之测量用载台)。

又，虽未图示，但在基板载台PST上，在基板P外侧之既定位置，例如亦设置揭示于日本特开昭57-117238号公报之照度不均传感器、揭示于日本特开平11-16816号公报之照射量传感器(照度传感器)等。

又，针对使用曝光装置EX(具有上述构成)来曝光基板P之方法，边参照图3之流程图边加以说明。在本实施形态中，在基板P曝光前，决定用来获得最佳投影状态之图案像之曝光条件。本实施形态，说明作为曝光条件，决定液体LQ之温度条件、与易受液体LQ之温度影响之焦点位置及球面像差之方法。具体地，作为液体LQ之温度，设定多(N)种不同温度T₁～T_N，针对各温度，准备不同测试基板Pt₁～Pt_N。又，将液体LQ在第n温度条件(n＝1～N)下，在第n测试基板(n＝1～N)上之多个不同各位置，变更投影光学系统PL之成像特性(焦点位置及球面像差)而进行投影测试图案像之测试曝光。又，针对液体LQ之第1～第N温度条件来进行此测试曝光。根据被该所投影之测试图案像之投影状态，决定将测试图案像投影于用来制造组件之基板P上时之曝光条件。

在曝光基板P前，首先，控制装置CONT系将第1测试基板Pt₁搬入(装载)基板载台PST上(步骤SA1)。又，在掩模载台MST上，保持具有测试图案之测试掩模Mt。又，在此实施形态所使用之测试基板中，在其表面，与实际之基板P同样涂布抗蚀剂。

图4系表示测试掩模Mt之一例。如图4所示，在测试掩模Mt中，形成2个测试图案PM1、PM2。这些第1、第2测试图案PM1、PM2系彼此周期不同之等间隔线(L/S)图案。第1测试图案PM1在X轴方向具有周期性，线部之宽与空间部之宽之比(占空比)系1:1之L/S图案。第2测试图案PM2在与第1测试图案PM1相同大小之线图案之周期(例如第1测试图案PM1之周期之1.5～2倍左右)，系朝X轴方向并排之L/S图案。

控制装置CONT系透过液体LQ(设定于第1温度T₁)与投影光学系统PL，变更投影光学系统PL之成像特性而将测试掩模Mt之测试图案像投影于第1测试基板Pt₁上之多个不同位置(步骤SA3)。在本实施形态中，控制装置CONT系使用成像特性控制装置3，在投影光学系统PL之成像特性中，变更焦点位置及球面像差而将测试图案像依序投影于第1测试基板Pt₁上之多个不同位置。当在第1测试基板Pt₁上之多个不同位置，变更投影光学系统PL之成像特性而依序投影测试图案像时，控制装置CONT系在维持第1测试基板Pt₁之Z轴方向之位置状态下，将第1测试基板Pt₁上依序朝X轴方向及Y轴方向步进移动，将测试图案像依序投影于第1测试基板Pt₁上之多个不同位置。

如图5所示，在第1测试基板Pt₁上，多个照射区域SH被设定呈矩阵状，在各照射区域SH变更液体LQ之第1温度条件T₁与投影光学系统PL之成像特性而依序投影测试图案像。当投影测试掩模Mt之测试图案像时，控制装置CONT系在第1测试基板Pt₁上之1个照射区域SH，分别投影第1测试图案PM1之像与第2测试图案PM2之像。又，控制装置CONT系使用成像特性控制装置3，在多个照射区域SH中，例如朝列方向(图5中，X轴方向)，在投影光学系统PL之成像特性中，变更焦点位置而依序投影测试图案像；朝行方向(图5中，Y轴方向)，在投影光学系统PL之成像特性中，变更球面像差而依序投影测试图案像。又，如图5所示，在本实施形态中，投影光学系统PL之焦点位置条件及球面像差条件虽分别变更为彼此不同之5条件，但例如能变更为11条件等任意数之条件。

在各照射区域SH，投影测试图案像之第1测试基板Pt₁系从基板载台PST卸载。然后，第1测试基板Pt₁被显影，依照测试图案像之凹凸测试图案被形成于基板上。其次，形状测量装置100系测量形成于第1测试基板Pt₁上之各照射区域SH之测试图案之形状(线宽)(步骤SA4)。由于投影于第1测试基板Pt₁上之测试图案像之投影状态与实际上作为凹凸图案形成于第1测试基板Pt₁上之测试图案之形状相对应，因此使用形状测量装置100，测量测试图案之形状(线宽)，从而对在第1测试基板Pt₁上变更成像特性(焦点位置及球面像差)而依序投影测试图案像时之各测试图案像之投影状态予以测量。形状测量装置100之测量结果系输出至控制装置CONT。

控制装置CONT系从形成于第1测试基板Pt₁上之照射区域SH之各测试图案中，在液体LQ之第1温度条件T₁下，求出透过最佳投影光学系统PL与液体LQ所形成之像面与测试基板Pt₁表面之关系，即利用成像特性控制装置3(能获得最佳焦点位置条件)来求出修正量。当在最佳焦点位置条件下，将线图案投影于第1测试基板Pt₁上时，第1测试基板Pt₁上之投影像之对比度变成最大，形成于其第1测试基板Pt₁上之线图案之线宽变成最细(图案形状变成尖细)。因此，控制装置CONT系根据形状测量装置100之测量结果，从形成于第1测试基板Pt₁上之各多个照射区域SH之各线图案(测试图案)中，求出具有线宽最细之线图案之照射区域SH，能利用成像特性控制装置3[将线图案像投影于其照射区域SH时，用来获得成像特性(焦点位置)及其成像特性(焦点位置)]求出修正量。又，亦可不限于具有线宽最细之线图案之照射区域SH，而求出期望线宽之线图案之照射区域。

又，当控制装置CONT求出最佳焦点位置时，在投影于各照射区域SH之第1、第2测试图案PM1、PM2之像中，亦能仅根据一方之测试图案像，求出最佳成像位置条件。

又，控制装置CONT系从形成于第1测试基板Pt₁上之照射区域SH之各测试图案中，在液体LQ之第1温度条件T₁下，求出最佳球面像差条件(透过投影光学系统PL与液体LQ之球面像差变成最小)，及利用成像特性控制装置3(能获得最佳焦点位置条件)来求出修正量。一般而言，在掩模上，间距大的图案与间距小的图案，因其衍射角彼此不同，故间距大的图案与间距小的图案之光轴方向(Z轴方向)之成像位置不同。球面像差系光学系统开口像差之一种，当具有来自光轴上之物点之各种开口之光线束射入光学系统时，其对应像点系由于未成像于一点所造成之像差。因此，第1测试图案PM1之最佳焦点位置Z₁与第2测试图案PM2之最佳焦点位置Z₂之差最小之状态，亦即形成于测试基板上之第1测试图案PM1之线宽与第2测试图案PM2之线宽之差最小之状态，系成为球面像差变成最小之最佳球面像差条件。因此，控制装置CONT系根据形状测量装置100之测量结果，从形成于第1测试基板Pt₁上之多个照射区域SH之各第1、第2测试图案PM1、PM2中，求出照射区域SH(具有线宽差成为最小之第1、第2测试图案PM1、PM2)，能求出将第1、第2测试图案PM1、PM2之像投影于其照射区域SH时之成像特性(球面像差)及利用成像特性控制3[用来获得其成像特性(球面像差)]来求出修正量。

又，控制装置CONT系将在液体LQ之第1温度条件T₁下，在形成于第1测试基板Pt₁上之图案中，能获得线宽变最细，第1测试图案PM1与第2测试图案PM2之线宽差变最小之最佳成像特性条件(最佳焦点位置条件及最佳球面像差条件)，及成像特性控制装置3(能获得其最佳成像特性条件)之最佳修正量对应其第1温度条件T₁来存储(步骤SA5)。

其次，控制装置CONT系针对预定之液体LQ之多(N)个温度条件，来判断与上述同样之处理是否完成(步骤SA6)，若未完成，则以下一温度条件来执行步骤SA1～SA5。即，控制装置CONT系将第2测试基板Pt₂搬入基板载台PST上(步骤SA1)。又，控制装置CONT系调整供应于投影光学系统PL与第2测试基板Pt₂间之液体LQ之温度，以使以温度传感器60所测量之液体LQ之温度成为第2温度条件T₂(＝T₁+ΔT)，在投影光学系统PL与第2测试基板Pt₂之间，形成调整为第2温度条件T₂之液体LQ之液浸区域AR2(步骤SA2)。又，与上述同样，控制装置CONT系透过设定于第2温度条件T₂之液体LQ与投影光学系统PL，变更投影光学系统PL之成像特性而将测试掩模Mt之测试图案像依序投影于第2测试基板Pt₂上之多个不同位置(步骤SA3)。其次，形状测量装置100系测量形成于第2测试基板Pt₂上之各照射区域SH之各测试图案之形状(线宽)(步骤SA4)。又，控制装置CONT系根据形状测量装置100之测量结果，求出第2温度条件T₂之最佳成像条件(成像特性控制装置3之最佳修正量条件)，对应于第2温度条件T₂而存储其最佳成像特性条件(步骤S5)。

以下针对从LQ之第3温度条件T₃(＝T₁+2×ΔT)到第N温度条件T_N(＝T₁+(N-1)×ΔT)为止进行同样之处理。即，在第1～第N温度条件下，变更投影光学系统PL之焦点位置及球面像差而依序投影测试图案像。

又，在本实施形态中，液体LQ之温度条件系把23℃当作基准值(中心值)，将该23℃当作基准值，从-100mK～+100mK为止，ΔT＝10mK，以10mK为单位来变更液体LQ之温度。

针对第1～第N温度条件，求出最佳成像特性条件加以存储后，控制装置CONT导出该存储之最佳成像特性条件与液体LQ之温度条件之关系(步骤SA3)。又，控制装置CONT系根据其导出之结果，来决定投影图案像时之最佳成像特性及液体LQ之温度条件，即决定最佳曝光条件(步骤SA8)。

具体而言，控制装置CONT系根据液体LQ之温度和与该温度对应的成像特性的关系来进行拟合法(fitting)等之运算处理。在图6中示出液体LQ之温度和与该温度对应的上述所求出之最佳球面像差之关系图，针对其关系，根据最小平方法等加以拟合。在图6中，成像特性控制装置3之修正量(用来实现球面像差成为零之最佳球面像差条件)、或此时之液体LQ之温度条件，系成为所决定之最佳曝光条件。同样地，控制装置CONT系根据液体LQ之温度和与该温度对应的最佳焦点位置之关系，决定成像特性控制装置3之修正量或此时之液体LQ之温度条件，以作为最佳曝光条件。又，控制装置CONT对变更液体LQ之温度条件而依序投影之测试图案像之投影状态予以测量，根据其测量之测试图案像之投影状态，来决定最佳曝光条件，亦即液体之温度条件、包含球面像差及焦点位置之投影光学系统之成像特性、及成像特性控制装置3之最佳修正量。

又，在图6中，液体温度与球面像差之关系为线性变化，但非线性变化之情形下，较佳系要注意直线拟合时之数据点，在视为线性之范围进行拟合。

其次，控制装置CONT系将具有用来形成组件的图案之掩模M搬入(装载)掩模载台MST，并且，将基板P(用来形成组件)搬入(装载)基板载台PST。又，控制装置CONT系在上述所决定之曝光条件下，使用照明光学系统IL，用曝光用光EL来照明掩模M，透过投影光学系统PL与液体LQ，将其掩模M之图案像投影于基板P上，以此将其基板P曝光(步骤SA9)。即，以使温度传感器60之测量结果成为以步骤SA8来决定之液体LQ之温度条件(基准值T₀)，控制装置CONT系控制液体供应机构10之调温装置14，来形成其被温度调整后之液体LQ之液浸区域AR2。又，在其液体LQ之温度条件下，为获得最佳成像特性，根据该所求出之成像特性调整装置3之修正量，边调整投影光学系统PL之成像特性，边曝光基板P。

又，液浸区域AR2之液体LQ之温度系利用调温装置14来调整，以使温度传感器60之测量值成为基准值T₀，但例如，通过曝光用光EL之照射等，液浸区域AR2之液体LQ之温度局部变动之情形下，控制装置CONT系使用成像特性控制装置3来控制投影光学系统PL之成像特性(球面像差及焦点位置)，以使成为最佳投影状态，或是以能移动之方式来支持基板P之基板载台PST，以使透过投影光学系统PL与液体LQ所形成之像面与基板P表面一致。

如以上说明，变更液体LQ之温度条件而实际透过投影光学系统PL与液体LQ来投影图案像，根据其投影状态，来决定将图案像投影于基板P上时之曝光条件，具体而言，系液体LQ之温度条件、包含投影光学系统之球面像差及焦点位置之成像特性、及用来获得最佳成像特性之成像特性控制装置3之修正量(调整量)，故能根据实际之投影状态，来决定最佳曝光条件。又，以其所决定之最佳曝光条件来曝光基板P，以此能较佳地曝光基板P。

设计液浸曝光装置之投影光学系统PL之情形下，考虑这样的方法，即，将所使用之液体LQ之温度确定为设计值，根据其设计值上之液体LQ之温度条件，设计投影光学系统，以能获得最佳成像特性。又，实际上，透过投影光学系统PL与液体LQ来曝光基板P时，使用调温装置14来调整供应至投影光学系统PL像面侧之液体LQ之温度，以使温度传感器60之测量值成为设计值上之液体LQ之温度条件。但是，即使使用调温装置14来高精度调整供应至投影光学系统PL像面侧之液体LQ之温度，亦根据温度传感器60之测量值，以1mk、10mK之精度来了解所供应之液体LQ之温度绝对值，从温度传感器之测量能力观点来看有困难。因此，根据此种温度传感器60之测量值，来调整液体LQ之温度，会有无法获得理想之投影状态之虞。因此，在本实施形态中，实际上透过投影光学系统PL及液体LQ来投影图案像，测量其投影状态，来求出以能获得期望投影状态时之温度传感器60所测量之液体LQ之温度、及成像特性控制装置3之修正量(用来获得投影光学系统PL之成像特性)，维持其状态，以此在最佳曝光条件下，能良好地将基板P曝光。

又，在上述之实施形态中，在维持基板P之Z轴方向位置之状态下，边将基板P朝XY方向步进移动，边在液体LQ之各第1～第N温度条件下，变更投影光学系统PL之成像特性(焦点位置)而依序投影图案像，根据这些各第1～第N温度条件所投影之多个图案像之投影状态，来决定曝光条件，但亦可替代变更投影光学系统PL之成像特性(焦点位置)，变更基板P之Z轴方向之位置而依序投影图案像。即，亦可在液体LQ之各第1～第N温度条件下，变更对透过投影光学系统PL及液体LQ所形成之像面之图案像被投影之基板P表面之位置而依序投影图案像，根据这些各第1～第N温度条件被投影之多个图案像之投影状态，来决定曝光条件。为了变更通过投影光学系统PL所形成之像面与图案像被投影之基板P表面之位置关系，例如亦可将基板载台PST朝Z轴方向移动。

又，在上述实施形态中，步骤SA4及步骤SA5完成后，实施下一液体LQ条件(温度条件)之步骤SA1～SA3，但亦可并行执行下一液体LQ条件(温度条件)之步骤SA1～SA3与先前之液体LQ条件(温度条件)之步骤SA4、SA5。当然，亦可在所有液体LQ之条件下，将N片测试基板曝光后，测量形成于各测试基板之图案形状(线宽)。

又，在上述实施形态中，第1温度条件T₁时，使用第1测试基板Pt₁，第2温度条件T₂时，使用第2测试基板Pt₂，第N温度条件T_N时，使用第N测试基板Pt_N，但例如使用第1测试基板Pt₁时，亦可变更液体LQ之温度条件而将图案像投影于第1测试基板Pt₁上之照射区域SH。

又，在上述实施形态中，将图案像投影于测试基板上，来测量形成于其测试基板上之显影图案之形状，但亦可不进行显影，例如亦能测量被感光之潜影。又，在上述实施形态中，使用形状测量装置100来测量图案像之投影状态，但亦可使用上述空间像测量装置500来测量图案像之投影状态。如上所述，空间像测量装置500系透过配置于投影光学系统PL之像面侧之受光部501来光电检测出图案像者。

例如，使用空间像测量装置500来测量透过投影光学系统PL及液体LQ之最佳成像位置之情形下，控制装置CONT系使投影光学系统PL之光学元件2与基板载台PST上之受光部501相对，在该投影光学系统PL之光学元件2与基板载台PST上之受光部501之间，使用液浸机构1来形成液体LQ之液浸区域AR2，该液体LQ调整成温度传感器60之测量值成为第1温度T₁。又，控制装置CONT为了仅在图4所示之测试掩模Mt之第1测试图案PM1被曝光用光EL照射，驱动控制设置于照明光学系统IL之可动式遮板，来规定照明区域。在此状态下，控制装置CONT系将曝光用光EL照射于测试掩模Mt(第1测试图案PM1)，边在X轴方向扫描基板载台PST，边使用空间像测量装置500，使用狭缝扫描方式来进行第1测试图案PM1之空间像测量。此时，控制装置CONT系在维持基板载台PST之Z轴方向位置之状态下，使用成像特性控制装置3，变更投影光学系统PL之焦点位置而重复多次第1测试图案PM1之空间像测量，存储每次之光强度信号(光电转换信号)。或是，亦可在停止成像特性控制装置3之驱动状态下，以既定之步进间距边变化基板载台PST之Z轴方向之位置，边重复多次第1测试图案PM1之空间像测量，存储每次之光强度信号(光电转换信号)。又，控制装置CONT系对该重复所获得之多个光强度信号(光电转换信号)分别进行傅立叶(Fourier)转换，求出对比度(即各1次频率成分与0次频率成分之振幅比)。若进行此种空间像测量装置500，则能获得图7所示之光强度信号。此种情形下，亦可直接找到此光强度信号之信号波形之峰值位置，以此将该点之Z位置作为最佳焦点位置Z₀，或亦可以既定之限制基准线SL来加以限制，把光强度信号与限制基准线SL之2个交点中心之Z位置作为最佳焦点位置Z₀。又，控制装置CONT，将与该对比度成为最大之光强度信号对应之成像特性控制装置3之修正量(或Z载台52之Z位置)，作为成像特性控制装置3(在第1温度条件T₁下能获得最佳焦点位置条件)之最佳修正量而加以存储。又，亦针对液体LQ之各第2～第N温度条件，进行与上述处理同样之处理，以此能决定最佳之曝光条件，即，决定最佳之液体温度条件及最佳焦点位置条件。

又，使用空间像测量装置500，来测量透过投影光学系统PL及液体LQ之球面像差之情形下，控制装置CONT系使投影光学系统PL之光学元件2与基板载台PST上之受光部501相对，在该投影光学系统PL之光学元件2与基板载台PST上之受光部501之间，使用液浸机构1，来形成液体LQ之液浸区域AR2，该液体LQ调整成温度传感器60之测量值成为第1温度条件T₁。又，控制装置CONT，驱动控制设置于照明光学系统IL之可动式遮板来限定照明区域，以仅在图4所示之测试掩模Mt之第1测试图案PM1被曝光用光EL照射。在此状态下，控制装置CONT系将曝光用光EL照射于测试掩模Mt(第1测试图案PM1)，通过狭缝扫描方式，使用空间像测量装置500，来进行透过第1测试图案PM1之像之投影光学系统PL及液体LQ之空间像测量。此时，控制装置CONT系在维持基板载台PST之Z轴方向位置之状态下，使用成像特性控制装置3，边变化投影光学系统PL之焦点位置，边重复多次第1测试图案PM1之空间像测量，存储每次之光强度信号(光电转换信号)。其次，控制装置CONT，以使曝光用光EL照射于第2测试图案PM2的方式驱动控制可动式遮板，与上述同样，针对液体LQ之第1温度条件T₁，使用成像特性控制装置3边变化焦点位置，边以狭缝扫描方式，来进行透过第2测试图案PM2之像之投影光学系统PL及液体LQ之空间像测量。又，边变化投影光学系统PL之成像特性(球面像差)，边重复执行这些处理。又，针对液体LQ之第1温度条件T₁测量完成后，亦针对液体LQ之各第2～第N温度条件进行与上述处理同样之处理。又，控制装置CONT存储第1测试图案PM1之最佳焦点位置与第2测试图案PM2之最佳焦点位置之差最小(球面像差最小)、且光强度信号之对比度成为最大之液体LQ之温度及成像特性控制装置3之修正量作为最佳曝光条件而存储。又，求出使球面像差为最小之成像特性控制装置3之修正量或液体LQ之温度条件。

又，使用空间像测量装置500之情形下，替代使用成像特性控制装置3来变化投影光学系统PL之焦点位置，亦可变更对于投影光学系统PL之像面的空间像测量装置500之表面位置。

又，在上述实施形态中，作为液体LQ之条件，边变化液体LQ之温度条件，边透过投影光学系统PL来依序投影图案像，但亦可加上添加物，变更液体LQ之折射率而投影测试图案像，例如，亦可透过液体供应口12，边变化供应至投影光学系统PL像面侧之每单位时间之液体供应量(流速)，或液体LQ之供应位置或回收位置等条件，边透过液体光学系统PL依序投影图案像，根据此时之图案像之投影状态，来决定将组件图案投影于基板上时之曝光条件。图案像之投影状态亦可按照上述每单位时间之液体供应量或液体LQ之供应位置或回收位置而变化，故边变化液体LQ之温度条件以外之另一条件，边透过投影光学系统PL依序投影图案像，以此根据此时之图案像之投影状态，能决定将组件图案投影于基板上时之最佳曝光条件。

如上所述，在液浸曝光中，因透过液浸区域而图案像被投影于基板上，故由于液浸区域之状态或形成液浸区域之液体本身之物理量，而图案像之投影状态会受到影响。特别系通过液体之供应及回收来维持之动态液浸区域中，液体之流动或液浸区域之深度或宽度亦有可能影响图案像之投影状态。在本实施形态中，所谓「液体条件」系指不仅包含液体温度、压力、折射率、密度、成分(组成及纯度)等液体本身之物理量，并且包含取决于用来形成液浸区域之液体之供应或回收量，供应或回收位置等之液浸区域状态(流速等)，或液浸区域之厚度、宽度(大小)等液浸区域之状态。因此，未限于液体之温度或温度分布，而变更上述液体之条件之一或这些条件之组合而测量图案像之投影状态，根据液体条件与投影状态之对应关系，事先决定曝光条件，存储在内存中，这是有意义的。

又，在上述实施形态中，为了决定曝光条件，测量设置于测试掩模Mt之测试图案像之投影状态，根据其测量结果，决定在投影组件图案像(设置于掩模M)时之曝光条件，但亦可决定曝光条件时，不使用测试掩模Mt之测试图案，测量设置于掩模M之组件图案像之投影状态，根据其测量结果，来决定曝光条件。又，亦可固定于掩模载台MST上之掩模M之装载位置附近，使用形成有测试图案之透射构件。

又，在上述实施形态中，边变化投影光学系统PL之焦点位置及球面像差，边投影测试图案像，但亦可边变化任一方，边投影测试图案像，亦可边变化畸变等其它成像特性，边投影测试图案像。又，亦可边变化偏光状态或波面像差之状态，边投影测试图案像。此种情形下，亦可替代空间像测量装置500，或除了空间像测量装置500之外，亦装载偏光状态或波面像差之测量装置，使用这些来测量图案像之投影状态。

又，亦可在各照明条件(4极照明、2极照明、环带照明、直线偏光照明、圆偏光照明等)，边变化液体LQ之条件，边执行上述之图案像之投影状态之测量，亦能在各掩模M之特性[种类(二进制型、移相等)、图案密度、图案分布等]，边变化液体LQ之条件边执行。

又，在上述实施形态中，亦可将形状测量装置100之测量结果之信息传送至曝光装置EX之控制装置CONT，将曝光测试基板时之条件(液体条件或投影光学系统PL之成像特性(焦点位置或球面像差)等)之信息与形状测量装置100之测量结果之信息集中在外部之主计算机等，来决定最佳曝光条件。

如上所述，本实施形态之液体LQ系使用纯水。纯水在半导体制造工厂等能容易大量取得，并且，有对基板P上之抗蚀剂或光学元件无不良影响之优点。又，纯水对环境无不良影响，并且杂质含量极低，故亦能期待洗净基板P表面及设置于投影光学系统PL前端面之光学元件表面之作用。又，从工厂等所供应之纯水之纯度低之情形下，曝光装置亦可具有超纯水制造器。从此种观点来看，以各种纯度之纯水来测量投影光学系统之成像状态，确定按照纯度之曝光条件并事先存储，这是有意义的。

纯水(水)对波长193nm左右之曝光用光EL之折射率n大致为1.44，作为曝光用光EL之光源，使用ArF准分子激光光(波长193nm)之情形下，在基板P上，能获得1/n，即被短波长化约为134nm之高分辨率。又，与空气中相较，因焦点深度被放大约n倍(即约1.44倍)，故空气中使用之情形与若能确保同程度焦点深度之情形，能更增加投影光学系统PL之数值孔径，此点亦能提高分辨率。

又，如上所述，使用液浸法之情形下，投影光学系统之数值孔径NA有时成为0.9～1.3。因此，投影光学系统之数值孔径NA变大之情形下，对于一直以来用作曝光用光之随机偏光用光而言，由于偏光效应，成像特性有时恶化，故较佳系使用偏光照明。此种情形下，较佳系进行与掩模(标线片)之等间隔线图案之线图案之长边方向一致的直线偏光照明，从掩模(标线片)之图案大量射出S偏光成分(TE偏光成分)、即沿着线图案之长边方向之偏光方向成分之衍射光。投影光学系统PL与涂布于基板P表面之抗蚀剂之间被液体填满之情形下，与投影光学系统PL及涂布于基板P表面之抗蚀剂之间被空气(气体)填满之情形相较，对提高对比度有贡献的S偏光成分(TE偏光成分)之衍射光之抗蚀剂表面之透过率变高，故即使投影光学系统之数值孔径NA超过1.0之情形下，亦能获得高成像性能。又，适当组合移相掩模或斜入射照明法(揭示于日本特开平6-188169号公报之与线图案长边方向一致)(特别系双极照明法)等，则更有效。特别是直线偏光照明法与双极照明法之组合，当等间隔线图案之周期方向被限定在既定方向之情形下，或沿着一定方向孔图案密集之情形有效。例如，同时使用直线偏光照明法与双极照明法来照明透过率6％之半色调型之移相掩模(半间距45nm左右之图案)之情形下，在照明系统之瞳面，假设以形成双极之二光束之外切圆所限定之照明σ为0.95，其瞳面之各光束之半径为0.125σ，投影光学系统PL之数值孔径为NA＝1.2，则较使用随机偏光用光能使焦点深度(DOF)增加150nm左右。

又，例如，把ArF准分子激光当作曝光用光，使用1/4左右之缩小倍率之投影光学系统PL，在基板P上曝光微细之等间隔线图案(例如2.5～50nm左右之线与间隙)之情形下，根据掩模M之构造(例如图案之微细度或铬之厚度)，利用导波(wave guide)效应，掩模M作为偏光板起作用，S偏光成分(TE偏光成分)之衍射光较用来降低对比度的P偏光成分(TM偏光成分)之衍射光为多地从掩模M射出。此种情形下，较佳系使用上述之直线偏光照明，但即使以随机偏光用光来照明掩模M，投影光学系统PL之数值孔径NA为0.9～1.3般大之情形亦能获得高的解析性能。

又，当把掩模M上之极微细等间隔线图案曝光于基板P上之情形下，由于线栅(Wire Grid)效应，P偏光成分(TM偏光成分)可能较S偏光成分(TE偏光成分)为大，例如把ArF准分子激光光当作曝光用光，使用1/4左右之缩小倍率之投影光学系统PL，将较25nm为大之等间隔线图案曝光于基板P上之情形下，因S偏光成分(TE偏光成分)之衍射光较P偏光成分(TM偏光成分)之衍射光为多地从掩模M射出，故即使投影光学系统PL之数值孔径NA为0.9～1.3般大之情形亦能获得高的解析性能。

又，不仅与掩模(标线片)之线图案之长边方向一致的直线偏光照明(S偏光照明)，如揭示于日本特开平6-53120号公报，直线偏光至以光轴为中心之切线(周)方向之偏光照明法与斜射入照明法之组合亦有效。特别是不仅掩模(标线片)之图案延伸至既定一方向之线图案，而且延伸至多个不同方向之线图案混在(周期方向不同之等间隔线图案混在一起)一起之情形下，同样地如揭示于日本特开平6-53120号公报般，同时使用偏光照明法(直线偏光至以光轴为中心之圆切线方向)与环形照明法，以此即使投影光学系统之数值孔径NA大之情形下，亦能获得高的成像性能。例如，同时使用偏光照明法(直线偏光至以光轴为中心之圆切线方向)与环形照明法(环形比3/4)，来照明透过率6％之半色调型之移相掩模(半间距63nm左右之图案)之情形下，假设照明σ为0.95，投影光学系统PL之数值孔径为NA＝1.00，则亦较使用随机偏光用光，能增加焦点深度(DOF)250nm左右，在半间距55nm左右之图案、投影光学系统PL之数值孔径为NA＝1.2的情况下，能使焦点深度增加100nm左右。

本实施形态，在投影光学系统PL之前端安装光学元件2，，利用此透镜，能进行投影光学系统PL之光学特性，例如像差(球面像差、彗形像差等)之调整。又，作为安装于投影光学系统PL前端之光学元件，亦可系用来调整投影光学系统PL之光学特性之光学板。或亦可系能透过曝光用光EL之平行平面板。

又，当由于液体LQ之流动所产生之投影光学系统PL前端之光学元件与基板P间之压力大之情形下，亦可不是做成能更换该光学元件，而是通过其压力坚固地固定光学元件以防止移动。

又，在本实施形态中，投影光学系统PL与基板P表面之间，系以液体LQ来填满，但例如在基板P之表面安装玻璃盖(由平行平面板所构成)之状态下，亦可填满液体LQ。此种情形下，亦可在玻璃盖与基板之间，填满液体，或亦可未填满液体。

又，本实施形态之液体LQ系水，亦可系水以外之液体，例如，曝光用光EL之光源系F₂激光之情形下，此F₂激光光不透过水，故作为液体LQ，亦可系能透过F₂激光光，例如全氟聚醚(PFPE)或氟系油等氟系流体。此种情形下，在与液体LQ接触之部分，例如以含氟之极性小之分子构造之物质来形成薄膜，以此进行亲液化处理。又，作为液体LQ，除此之外亦能使用对曝光用光EL具有透过性、折射率尽量高、对投影光学系统PL或涂布于基板P表面之抗蚀剂稳定者(例如洋杉油)。此种情形下，表面处理亦按照所使用之液体LQ之极性来进行。又，亦能替代液体LQ之纯水，使用具有期望折射率之各种流体(例如，超临界流体)，在本案中，把此种流体视为液体。因此，作为液体LQ，按照光源或用途等，能使用各种液体，故依照本发明，作为「液体条件」，能在各液体种类中测量图案像之投影状态，分别事先求出最佳曝光条件。又，能按照所使用之液体，控制成像特性等，以使控制装置CONT成为最佳曝光条件。

又，作为上述各实施形态之基板P，不仅适用半导体组件制造用之半导体晶片，并且适用显示组件用之玻璃板、或薄膜磁头用之陶瓷晶片、或曝光装置所使用之掩模或标线片之原版(合成石英、硅晶片)等。在上述实施形态中，虽使用光透过型掩模(标线片)[形成既定遮光图案(或相位图案、减光图案)于光透过性之基板上]，但亦可替代此标线片，亦可使用电子掩模，例如揭示于美国专利第6,778,257号公报般，根据应曝光图案之电子数据，形成透过图案或反射图案、或发光图案。

作为曝光装置EX，除了能适用同步移动掩模M与基板P，来扫描曝光掩模M之图案之步进扫描方式之扫描曝光型装置(扫描步进机)之外，亦能在使掩模M与基板P静止的状态下一起曝光掩模M的图案，使基板P依序步进移动之步进重复方式之投影曝光装置(步进机)。又，在如揭示于国际公开第2001/035168号小册子般，把干涉条纹形成于基板P上，以此将等间隔线图案形成于基板P上之曝光装置(光刻系统)中，亦能适用本发明，亦能省略投影光学系统(用来将图案像投影于基板P上)。

又，作为曝光装置EX，在第1图案与基板P大致静止之状态下，使用投影光学系统(例如以1/8缩小倍率，不含反射组件之折射型投影光学系统)，一起曝光于基板P上之方式之曝光装置中亦能适用。此种情形下，其后，在第2图案与基板P大致静止之状态下，使用其投影光学系统，将第2图案之缩小像与第1图案部分重叠，一起曝光之接合方式之一起曝光装置中亦能适用。又，作为接合方式之曝光装置，在基板P上至少部分重叠转印2个图案，使基板P依序移动之步进接合方式之曝光装置中亦能适用。

又，本发明亦能适用于双载台型之曝光装置。双载台型之曝光装置之构造及曝光动作，例如揭示于日本特开平10-163099号及日本特开平10-214783号(对应美国专利6,341,007、6,400,441、6,549,269及6,590,634)、日本特表2000-505958号(对应美国专利5,969,441)或美国专利6,208,407，只要在本案国际申请所指定或选择国之法令容许下，援用这些揭示作为本说明书记载的一部分。

又，在上述实施形态中，虽采用在投影光学系统PL与基板P之间局部填满液体的曝光装置，但本发明亦能适用于例如揭示于日本特开平6-124873号公报及日本特开平10-303114号公报那样，在液槽中使用来保持曝光对象之基板的载台移动之液浸曝光装置。该液浸曝光装置的构造及曝光动作详细记载于美国专利第5,825,043号等，只要在本案国际申请所指定或选择国之法令容许下，援用该美国专利的记载内容作为本说明书记载的一部分。

作为曝光装置EX之种类，未限于将半导体组件图案曝光于基板P上的半导体组件制造用之曝光装置，亦能广泛适用于液晶显示组件制造用或显示器制造用之曝光装置、或薄膜磁头、摄影组件(CCD)或标线片或掩模等。

在基板载台PST或掩模载台MST上使用线性马达之情形下，亦可使用空气轴承之气浮型及使用洛兰兹(Lorentz)力或磁阻力之磁浮型之任一种。又，各载台PST、MST亦可系沿着导件移动之型，亦可系未设置导件之无导件型。载台中使用线性马达之例系揭示于美国专利5,623,853及5,528,118，只要在本案国际申请所指定或选择国之法令容许下，援用这些文献的记载内容作为本说明书记载的一部分。

作为各载台PST、MST之驱动机构，亦可使用平面马达，其系使二维配置磁铁之磁铁单元与二维配置线圈之电枢单元相对，利用电磁力来驱动各载台PST、MST。此种情形下，亦可将磁铁单元与电枢单元之任一方连接于载台PST、MST，亦可将磁铁单元与电枢单元之另一方设置于载台PST、MST之移动面侧。

对于由于基板载台PST移动所产生之反作用力，为避免传导至投影光学系统PL，亦可如记载于日本特开平8-166475号公报(美国专利5,528,118)般，使用框构件，机械性地传导至地面(大地)，只要在本案国际申请所指定或选择国之法令容许下，援用该美国专利5,528,118的记载内容作为本说明书记载的一部分。

对于由于掩模载台MST移动所产生之反作用力，为避免传导至投影光学系统PL，亦可如记载于日本特开平8-330224号公报(美国专利5,874,820)般，使用框构件，机械性地传导至地面(大地)。只要在本案国际申请所指定或选择国之法令容许下，援用美国专利5,874,820的揭示作为本说明书记载的一部分。

如上所述，本案实施形态之曝光装置EX以保持既定之机械精度、电气精度、光学精度的方式组装各种子系统(包含本案之申请范围所举之各构成要件)来制造。为了确保这些各种精度，在此组装前后，针对各种光学系统进行用来达成光学精度之调整，针对各种机械系统进行用来达成机械精度之调整，针对各种电气系统进行用来达成电气精度之调整。从各种子系统向曝光装置之组装步骤系包含各种子系统彼此之机械连接、电气电路之配线连接、气压回路之配管连接等。从该各种子系统对曝光装置之组装步骤前，当然有各子系统之各组装步骤。待各种子系统对曝光装置之组装步骤完成后，进行综合调整，来确保作为曝光装置整体之各种精度。又，曝光装置之制造较佳系在温度及洁净度等受到管理之洁净室来进行。

半导体组件等之微组件系如图8所示，经由进行微组件之功能及性能设计之步骤201、根据步骤201之设计步骤来制作掩模(标线片)之步骤202、制造组件基材之基板(晶片)之步骤203、使用上述实施形态之曝光装置EX将掩模图案曝光于基板上之曝光处理(晶片处理)之步骤204、组件组装步骤(包含切割步骤、接合步骤、封装步骤)205、及检查步骤206等来制造。又，在晶片处理步骤204中，包含以图3之流程图所说明之步骤SA1～SA9。

依本发明，能将存在液浸区域下之图案像之投影状态最佳化，故能通过液浸曝光来提供具有高分辨率之组件图案。

Claims (60)

1、一种曝光条件的决定方法，该曝光条件用于透过投影光学系统及液体将图案像投影于基板上从而曝光该基板时，该决定方法的特征在于包含以下步骤：

在曝光该基板之前，在该液体的多个条件下，透过该投影光学系统依序投影图案像；及

根据该图案像的投影状态，来决定把图案像投影于该基板上时的该液体的条件以及与该液体的条件对应的该投影光学系统的成像特性的修正量。

2、如权利要求1所述的曝光条件的决定方法，其中，该投影光学系统的成像特性包含球面像差。

3、如权利要求1所述的曝光条件的决定方法，其中，该投影光学系统的成像特性包含焦点位置。

4、如权利要求1所述的曝光条件的决定方法，其中，该液体的条件包含该液体的温度条件。

5、如权利要求1所述的曝光条件的决定方法，其中，进一步包含对一边变更该液体的条件一边依序投影的多个图案像的投影状态予以测量的步骤；

根据该测量的图案像的投影状态，来决定该液体的条件以及该投影光学系统的成像特性的修正量。

6、如权利要求5所述的曝光条件的决定方法，其中，一边变更该液体条件一边将图案像依序投影于测试基板上的不同的位置上；

该投影状态的测量包含测量形成于该测试基板上的多个图案像的投影状态。

7、如权利要求6所述的曝光条件的决定方法，其中，该投影状态的测量包含测量形成于该测试基板上的图案像的形状。

8、如权利要求5所述的曝光条件的决定方法，其中，该投影状态的测量包含透过配置于该投影光学系统像面侧的受光部对一边变更该液体的条件一边依序投影的图案像进行光电检测。

9、如权利要求1所述的曝光条件的决定方法，其中，在该液体的第1条件下，一边变更该投影光学系统的成像特性一边依序投影图案像；

在该液体的第2条件下，一边变更该投影光学系统的成像特性一边依序投影图案像；

根据在该第1条件下投影的多个图案像与在该第2条件下投影的多个图案像，来决定该液体的条件以及该投影光学系统的成像特性的修正量。

10、如权利要求9所述的曝光条件的决定方法，其中，在该液体的第1条件及第2条件的各个条件下，一边变更该投影光学系统的球面像差一边依序投影图案像。

11、如权利要求9所述的曝光条件的决定方法，其中，在该液体的第1条件及第2条件的各个条件下，一边变更通过该投影光学系统所形成的像面与图案像被投影的投影面的位置关系一边依序投影图案像。

12、如权利要求1所述的曝光条件的决定方法，其中，在该液体的第1条件下，一边变更通过该投影光学系统所形成的像面与图案像被投影的投影面的位置关系一边将图案像依序投影于该投影面上；

在该液体的第2条件下，一边变更通过该投影光学系统所形成的像面与图案像被投影的投影面的位置关系一边将图案像依序投影于该投影面上；

根据在该第1条件下投影的多个图案像与在该第2条件下投影的多个图案像，来决定该液体的条件以及该投影光学系统的成像特性的修正量。

13、一种曝光条件的决定方法，该曝光条件用于透过投影光学系统以及液体将曝光用光照射于基板上从而曝光基板时，该决定方法的特征在于包含以下步骤：

在曝光基板之前，在液体的多个条件下，透过该投影光学系统以及该液体将曝光用光照射于测试基板上从而曝光测试基板；及

按照该测试基板的曝光状态，来决定曝光基板时的该液体的条件以及与该液体的条件对应的该投影光学系统的成像特性的修正量。

14、一种曝光方法，其特征在于，透过权利要求1至13中任一项所述的方法所决定的条件而设定的液体以及该成像特性修正后的该投影光学系统，曝光该基板。

15、一种组件制造方法，其特征在于，该组件使用权利要求14所述的曝光方法来制造。

16、一种曝光装置，透过投影光学系统以及液体将图案像投影于基板上从而将该基板曝光，其特征在于具备：

液浸机构，用于在该投影光学系统的像面侧形成液浸区域；

测量装置，在曝光该基板之前，测量在形成该液浸区域的液体的多个条件下依序投影的图案像的投影状态；以及

控制装置，根据该测量装置的测量结果，调整该液体的条件，并根据调整后的该液体的条件来调整该投影光学系统的成像特性。

17、如权利要求16所述的曝光装置，其中，该控制装置是用于调整透过该投影光学系统及该液体所形成的像面与该基板的位置关系。

18、如权利要求16所述的曝光装置，其中，该投影光学系统的成像特性包含球面像差。

19、如权利要求16所述的曝光装置，其中，该投影光学系统的成像特性包含焦点位置。

20、如权利要求16所述的曝光装置，其中，该液浸机构具有用于调整该液体温度的调温装置；

该液体条件包含该液体温度条件。

21、如权利要求16所述的曝光装置，其中，该测量装置透过配置于该投影光学系统的像面侧的受光部，来对图案像进行光电检测。

22、如权利要求16所述的曝光装置，其中，进一步具备内存，该内存用于存储通过该测量装置所测量的图案像的投影状态与液体的条件的关系。

23、如权利要求16所述的曝光装置，其中，该液体的条件包含液体的物理量及液浸区域状态的至少一方。

24、一种曝光装置，透过液体将基板曝光，其特征在于包含：

投影光学系统，透过该液体将图案像投影于基板上；以及

控制装置，根据由在该液体的多个不同条件下的投影光学系统投影的图案像的投影状态，来调整该液体的条件，并根据调整后的该液体的条件来调整该投影光学系统的成像特性以执行曝光。

25、如权利要求24所述的曝光装置，其中，该液体的条件包含该液体的物理量及液浸区域状态的至少一方。

26、如权利要求24所述的曝光装置，其中，进一步具备测量装置，该测量装置用于测量由在该液体的多个不同条件下的投影光学系统投影的图案像的投影状态。

27、如权利要求24所述的曝光装置，其中，进一步具备液浸机构，该液浸机构用于在该投影光学系统的像面侧形成液浸区域。

28、如权利要求27所述的曝光装置，其中，该液浸机构具备温度调节装置，该温度调节装置用于调节供给液浸区域的液体温度。

29、如权利要求24所述的曝光装置，其中，进一步具备用于测定液体温度的温度传感器。

30、如权利要求24所述的曝光装置，其中，进一步具备内存，该内存用于存储该液体条件以及与其对应的图案像的投影状态。

31、一种组件制造方法，其特征在于，该组件使用权利要求16至30所述的曝光装置来制造。

32、一种曝光条件的决定方法，决定透过光学系统以及液体使基板曝光的条件，其特征在于：

测量透过该光学系统以及该液体的图案形成状态；

根据所测量的该图案形成状态，决定该液体的条件以及与该液体的条件对应的该光学系统的光学特性的修正量。

33、如权利要求32所述的曝光条件的决定方法，其中，该液体的条件包含该液体的温度。

34、如权利要求32所述的曝光条件的决定方法，其中，该液体的条件包含该液体的折射率。

35、如权利要求32所述的曝光条件的决定方法，其中，该液体的条件包含该液体的供应量或/及回收量。

36、如权利要求32所述的曝光条件的决定方法，其中，该液体的条件包含该液体的供应位置或/及回收位置。

37、如权利要求32所述的曝光条件的决定方法，其中，该液体的条件包含该液体的密度。

38、如权利要求32所述的曝光条件的决定方法，其中，该液体的条件包含该液体的组成。

39、如权利要求32所述的曝光条件的决定方法，其中，该液体的条件包含该液体的种类。

40、如权利要求32所述的曝光条件的决定方法，其中，该图案的形成状态包含图案形状。

41、如权利要求32所述的曝光条件的决定方法，其中，该图案的形成状态包含图案的线宽。

42、如权利要求32所述的曝光条件的决定方法，其中，在涂有抗蚀剂的该基板上的潜像状态下测量该图案的形成状态。

43、如权利要求32所述的曝光条件的决定方法，其中，以该图案的空间像测量该图案的形成状态。

44、如权利要求32所述的曝光条件的决定方法，其中，根据形成于测试基板的图案测量该图案的形成状态。

45、一种曝光方法，透过设定为以权利要求32至44所述任一方法所决定的条件而设定的液体以及该光学特性修正后的该光学系统，使该基板曝光。

46、一种组件制造方法，该组件使用权利要求45所述的曝光方法来制造。

47、一种曝光装置，以曝光用光使基板曝光，具备：

液浸机构，在该曝光用光的光路中形成液浸区域；

光学系统，透过该液浸区域将图案像形成于该基板；

测量装置，用于测量透过形成该液浸区域的液体的图案的形成状态；以及

控制装置，根据该测量装置的测量结果，调整该液体的条件，并根据调整后的该液体的条件来调整该光学系统的光学特性。

48、如权利要求47所述的曝光装置，其中，该测量装置是测量涂有抗蚀剂的该基板上的潜像状态。

49、如权利要求47所述的曝光装置，其中，该测量装置是测量该图案的形状。

50、如权利要求47所述的曝光装置，其中，该测量装置是测量该图案的线宽。

51、如权利要求47所述的曝光装置，其中，该测量装置是测量该图案的空间像。

52、如权利要求47所述的曝光装置，其中，该液体的条件包含该液体的温度、该液体的折射率、该液体的供应量或/及回收量、该液体的供应位置或/及回收位置、该液体的密度、该液体的组成、该液体的种类的至少一种。

53、一种曝光装置，以曝光用光使基板曝光，具备：

液浸机构，在该曝光用光的光路中形成液浸区域；

光学系统，透过该液浸区域将图案像形成于该基板；以及

控制装置，根据透过形成该液浸区域的液体的图案形成状态，调整该液体的条件，并根据调整后的该液体的条件来调整该光学系统的光学特性，进行曝光。

54、如权利要求53所述的曝光装置，其中，该液体的条件包含该液体的温度、该液体的折射率、该液体的供应量或/及回收量、该液体的供应位置或/及回收位置、该液体的密度、该液体的组成、该液体的种类的至少一种。

55、一种曝光条件的决定方法，决定透过光学系统以及液体使基板曝光的曝光条件，其特征在于：

将该液体的条件设定为既定状态；

在所设定的该液体的条件下，透过该光学系统以及该液体以相互不同的曝光条件形成多个图案像；

测量所形成的该多个图案像的形成状态；以及

根据所测量的该图案像，决定该液体的条件以及与该液体的条件对应的该光学系统的光学特性的修正量。

56、一种曝光方法，设定为以权利要求55所述的方法所决定的该液体的条件，并根据所决定的该光学系统，调整该光学系统的光学特性后，来使该基板曝光。

57、一种组件制造方法，该组件使用权利要求56所述的曝光方法来制造。

58、一种曝光装置，以曝光用光使基板曝光，具备：

液浸机构，在该曝光用光的光路中形成液浸区域；

光学系统，透过该液浸区域将图案像形成于该基板；

控制装置，将形成该液浸区域的液体的条件设定为既定状态；以及

测量装置，以所设定的该液体的条件测量透过该液体的图案形成状态；

该控制装置，根据该既定状态所设定的该液体的条件，调整该光学系统的光学特性。

59、一种曝光装置，以曝光用光使基板曝光，具备：

液浸机构，在该曝光用光的光路中形成液浸区域；

光学系统，透过该液浸区域将图案像形成于该基板；

控制装置，将形成该液浸区域的液体的条件设定为既定状态，并根据设定后的该液体的条件来调整该光学系统的光学特性，进行曝光。

60、如权利要求59所述的曝光装置，其中，该液体的条件包含该液体的温度、该液体的折射率、该液体的供应量或/及回收量、该液体的供应位置或/及回收位置、该液体的密度、该液体的组成、该液体的种类的至少一种。

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