JP4858062B2 - 露光方法、露光装置、デバイス製造方法、及び膜の評価方法 - Google Patents

Description

本発明は、液体を介して基板を露光する露光方法、露光装置、デバイス製造方法、及び膜の評価方法に関するものである。
本願は、２００５年４月２７日に出願された特願２００５−１２９５１７号、及び２００５年７月２１日に出願された特願２００５−２１１３１９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

半導体デバイス、液晶表示デバイス等のマイクロデバイスの製造工程の一つであるフォトリソグラフィ工程では、マスク上に形成されたパターンを感光性の基板上に投影露光する露光装置が用いられる。この露光装置は、マスクを保持するマスクステージと基板を保持する基板ステージとを有し、マスクステージ及び基板ステージを逐次移動しながらマスクのパターンを投影光学系を介して基板に投影露光するものである。マイクロデバイスの製造においては、デバイスの高密度化のために、基板上に形成されるパターンの微細化が要求されている。この要求に応えるために露光装置の更なる高解像度化が望まれており、その高解像度化を実現するための手段の一つとして、下記特許文献１に開示されているような、基板上に液体の液浸領域を形成し、この液浸領域の液体を介して基板を露光する液浸露光装置が案出されている。
国際公開第９９／４９５０４号パンフレット

ところで、露光対象である基板の表面に設けられるフォトレジスト膜、あるいはその上層に設けられるトップコート膜などには種々の材料が用いられることが通常であるが、液浸領域の液体との接触面となる膜の種類が変更された場合、膜の種類によっては、露光光の光路上の液体を所望状態に維持できなくなる可能性がある。この場合、液浸露光装置の汎用性が著しく低下するといった問題が生じる。

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、異なる種類の膜が設けられた基板のそれぞれに対して液浸露光を良好に行う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。

上記の課題を解決するため、本発明は実施の形態に示す各図に対応付けした以下の構成を採用している。但し、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。

本発明の第１の態様に従えば、基板（Ｐ）上に液体（ＬＱ）の液浸領域（ＬＲ）を形成し、液浸領域（ＬＲ）の液体（ＬＱ）を介して基板（Ｐ）上に露光光（ＥＬ）を照射して基板（Ｐ）を露光する露光方法において、基板（Ｐ）表面を傾斜させたときの基板（Ｐ）表面における液体（ＬＱ）の後退接触角に基づいて、基板（Ｐ）を露光するときの露光条件を決定する露光方法が提供される。

本発明の第１の態様によれば、基板表面を傾斜させたときの基板表面における液体の後退接触角に基づいて、基板を露光するときの露光条件を決定するので、表面の膜の種類にかかわらず基板に対して液浸露光を良好に行うことができる。

本発明の第２の態様に従えば、上記態様の露光方法を用いるデバイス製造方法が提供される。

本発明の第２の態様によれば、表面の膜の種類にかかわらず基板を良好に液浸露光することができ、所望の性能を有するデバイスを製造することができる。

本発明の第３の態様に従えば、基板（Ｐ）上に液体（ＬＱ）の液浸領域（ＬＲ）を形成し、液浸領域（ＬＲ）の液体（ＬＱ）を介して基板（Ｐ）上に露光光（ＥＬ）を照射して基板（Ｐ）を露光する露光装置において、基板（Ｐ）表面を傾斜させたときの基板（Ｐ）表面における液体（ＬＱ）の後退接触角を計測する計測装置（６０）を備えた露光装置（ＥＸ）が提供される。

本発明の第３の態様によれば、基板表面を傾斜させたときの基板表面における液体の後退接触角を計測することで、その計測結果に基づいて、表面の膜の種類にかかわらず基板に対して液浸露光を良好に行うことができる。

本発明の第４の態様に従えば、基板（Ｐ）上に液体（ＬＱ）の液浸領域（ＬＲ）を形成し、液浸領域（ＬＲ）の液体（ＬＱ）を介して基板（Ｐ）上に露光光（ＥＬ）を照射して基板（Ｐ）を露光する露光装置において、基板（Ｐ）表面を傾斜させたときの基板（Ｐ）表面における液体（ＬＱ）の後退接触角の情報を入力するための入力装置（ＩＮＰ）と、入力装置（ＩＮＰ）から入力された後退接触角の情報に基づいて、基板（Ｐ）を露光するときの露光条件を決定する制御装置（ＣＯＮＴ）とを備えた露光装置（ＥＸ）が提供される。

本発明の第４の態様によれば、入力装置によって入力された基板表面を傾斜させたときの基板表面における液体の後退接触角の情報に基づいて、基板を露光するときの露光条件を決定するので、表面の膜の種類にかかわらず基板のそれぞれに対して液浸露光を良好に行うことができる。

本発明の第５の態様に従えば、上記態様の露光装置（ＥＸ）を用いるデバイス製造方法が提供される。

本発明の第５の態様によれば、異なる種類の膜が設けられた複数の基板のそれぞれを良好に液浸露光することができ、所望の性能を有するデバイスを製造することができる。

本発明の第６の態様に従えば、液体（ＬＱ）を介して露光される基板（Ｐ）に形成されている膜の評価方法であって、基板（Ｐ）が傾斜したときの膜の表面における液体（ＬＱ）の後退接触角を測定する工程と、測定された後退接触角の値と、露光条件に基づいて定められた後退接触角の許容範囲との比較に基づいて、露光条件に対する膜の適性を判定する工程と、を有する膜の評価方法が提供される。

本発明の第６の態様によれば、基板を傾斜させたときの膜の表面における液体の後退接触角と、露光条件に基づいて定められた後退接触角の許容範囲との比較に基づいて、露光条件に対する膜の適性を判定するので、表面の膜の種類にかかわらず基板に対して液浸露光を良好に行うことができる。

本発明によれば、異なる種類の膜が設けられた基板のそれぞれに対して液浸露光を良好に行うことができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。

＜第１実施形態＞
第１実施形態について説明する。図１は第１実施形態に係る露光装置ＥＸを示す概略構成図である。図１において、露光装置ＥＸは、マスクＭを保持して移動可能なマスクステージＭＳＴと、基板Ｐを保持する基板ホルダＰＨを有し、基板Ｐを保持した基板ホルダＰＨを移動可能な基板ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴに保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のパターン像を基板Ｐ上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。制御装置ＣＯＮＴには、露光処理に関する情報を記憶した記憶装置ＭＲＹと、露光処理に関する情報を入力する入力装置ＩＮＰと、露光処理に関する情報を表示する表示装置ＤＹとが接続されている。入力装置ＩＮＰは、例えばキーボードあるいはタッチパネル等を含む。表示装置ＤＹは、例えば液晶ディスプレイ等のディスプレイ装置を含む。また、露光装置ＥＸは、基板ステージＰＳＴに対して基板Ｐを搬送する搬送装置Ｈを備えている。

本実施形態の露光装置ＥＸは、露光波長を実質的に短くして解像度を向上するとともに焦点深度を実質的に広くするために液浸法を適用した液浸露光装置であって、投影光学系ＰＬの像面近傍における露光光ＥＬの光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たすための液浸機構１を備えている。液浸機構１は、光路空間Ｋ１の近傍に設けられ、液体ＬＱを供給する供給口１２及び液体ＬＱを回収する回収口２２を有するノズル部材７０と、供給管１３、及びノズル部材７０に設けられた供給口１２を介して液体ＬＱを供給する液体供給装置１１と、ノズル部材７０に設けられた回収口２２、及び回収管２３を介して液体ＬＱを回収する液体回収装置２１とを備えている。ノズル部材７０は、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の上方において、投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い最終光学素子ＬＳ１を囲むように環状に形成されている。

また、本実施形態の露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲを含む基板Ｐ上の一部の領域に、投影領域ＡＲよりも大きく且つ基板Ｐよりも小さい液体ＬＱの液浸領域ＬＲを局所的に形成する局所液浸方式を採用している。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に投影している間、液浸機構１を使って、投影光学系ＰＬの像面に最も近い最終光学素子ＬＳ１と、最終光学素子ＬＳ１と対向する位置に配置された基板Ｐとの間の露光光ＥＬの光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たすことによって、基板Ｐ上に液体ＬＱの液浸領域ＬＲを形成し、投影光学系ＰＬと液浸領域ＬＲの液体ＬＱとを介してマスクＭを通過した露光光ＥＬを基板Ｐ上に照射することによって、マスクＭのパターン像を基板Ｐに投影する。制御装置ＣＯＮＴは、液浸機構１の液体供給装置１１を使って液体ＬＱを所定量供給するとともに、液体回収装置２１を使って液体ＬＱを所定量回収することで、光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たし、基板Ｐ上の一部の領域に液体ＬＱの液浸領域ＬＲを局所的に形成する。

なお、本実施形態においては、液浸領域ＬＲは基板Ｐ上に形成されるものとして説明する場合があるが、投影光学系ＰＬの像面側において、最終光学素子ＬＳ１と対向する位置に配置された物体上、例えば基板Ｐを含む基板ステージＰＳＴの上面などにも形成可能である。

また、露光装置ＥＸは、基板Ｐの表面と液体ＬＱとの間に作用する付着力（付着エネルギー）を計測する計測装置６０を備えている。本実施形態においては、計測装置６０は、搬送装置Ｈの搬送経路上に設けられている。

本実施形態では、露光装置ＥＸとしてマスクＭと基板Ｐとを走査方向に同期移動しつつマスクＭに形成されたパターンで基板Ｐを露光する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）を使用する場合を例にして説明する。以下の説明において、水平面内においてマスクＭと基板Ｐとの同期移動方向（走査方向）をＹ軸方向、水平面内においてＹ軸方向と直交する方向をＸ軸方向（非走査方向）、Ｘ軸及びＹ軸方向に垂直で投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。なお、ここでいう「基板」は半導体ウエハ等の基材上に感光材（レジスト）を塗布したものを含み、「マスク」は基板上に縮小投影されるデバイスパターンを形成されたレチクルを含む。

照明光学系ＩＬは、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、及び露光光ＥＬによるマスクＭ上の照明領域を設定する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）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）及びＦ_２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）などが用いられる。本実施形態においてはＡｒＦエキシマレーザ光が用いられる。

本実施形態においては、液体ＬＱとして純水が用いられている。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。

マスクステージＭＳＴは、マスクＭを保持して移動可能である。マスクステージＭＳＴは、マスクＭを真空吸着（又は静電吸着）機構などを使って保持する。マスクステージＭＳＴは、制御装置ＣＯＮＴにより制御されるリニアモータ等を含むマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤの駆動により、マスクＭを保持した状態で、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方向に微少回転可能である。マスクステージＭＳＴ上には移動鏡９１が設けられている。また、所定位置にはレーザ干渉計９２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θＺ方向の回転角（場合によってはθＸ、θＹ方向の回転角も含む）は移動鏡９１を用いてレーザ干渉計９２によりリアルタイムで計測される。レーザ干渉計９２の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９２の計測結果に基づいてマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤを駆動し、マスクステージＭＳＴに保持されているマスクＭの位置制御を行う。

投影光学系ＰＬは、マスクＭのパターンを所定の投影倍率βで基板Ｐに投影露光するものであって、複数の光学素子で構成されており、それら光学素子は鏡筒ＰＫで保持されている。本実施形態において、投影光学系ＰＬは、投影倍率βが例えば１／４、１／５、あるいは１／８の縮小系である。なお、投影光学系ＰＬは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系ＰＬは、反射光学素子を含まない屈折系、屈折光学素子を含まない反射系、反射光学素子と屈折光学素子とを含む反射屈折系のいずれであってもよい。また、本実施形態において、投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子は、投影光学系ＰＬの像面に最も近い最終光学素子ＬＳ１のみが液体ＬＱと接触するように、鏡筒ＰＫによって保持されている。

基板ステージＰＳＴは、基板Ｐを保持する基板ホルダＰＨを有し、投影光学系ＰＬの像面側において、ベース部材ＢＰ上で移動可能である。基板ホルダＰＨは、例えば真空吸着機構などを使って基板Ｐを保持する。基板ステージＰＳＴ上には凹部９６が設けられており、基板Ｐを保持するための基板ホルダＰＨは凹部９６に配置されている。そして、基板ステージＰＳＴのうち凹部９６以外の上面９７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となっている。なお、光路空間Ｋ１に液体ＬＱを満たし続けることができるならば、基板ステージＰＳＴの上面９７と基板ホルダＰＨに保持された基板Ｐの表面とに段差があってもよい。

基板ステージＰＳＴは、制御装置ＣＯＮＴにより制御されるリニアモータ等を含む基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤの駆動により、基板Ｐを基板ホルダＰＨを介して保持した状態で、ベース部材ＢＰ上で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。更に基板ステージＰＳＴは、Ｚ軸方向、θＸ方向、及びθＹ方向にも移動可能である。したがって、基板ステージＰＳＴに保持された基板Ｐの表面は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６自由度の方向に移動可能である。

基板ステージＰＳＴの側面には移動鏡９３が設けられている。また、所定位置にはレーザ干渉計９４が設けられている。基板ステージＰＳＴ上の基板Ｐの２次元方向の位置、及び回転角は移動鏡９３を用いてレーザ干渉計９４によりリアルタイムで計測される。また、図示はされていないが、露光装置ＥＸは、基板ステージＰＳＴに保持されている基板Ｐの表面の面位置情報を検出するフォーカス・レベリング検出系を備えている。フォーカス・レベリング検出系は、基板Ｐの表面の面位置情報（Ｚ軸方向の位置情報、及びθＸ及びθＹ方向の傾斜情報）を検出する。レーザ干渉計９４の計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。フォーカス・レベリング検出系の検出結果も制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス・レベリング検出系の検出結果に基づいて、基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを駆動し、基板Ｐのフォーカス位置（Ｚ位置）及び傾斜角（θＸ、θＹ）を制御して基板Ｐの表面と投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介した像面との位置関係を調整するとともに、レーザ干渉計９４の計測結果に基づいて、基板ＰのＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びθＺ方向における位置制御を行う。

次に、液浸機構１について説明する。液浸機構１の液体供給装置１１は、液体ＬＱを収容するタンク、加圧ポンプ、供給する液体ＬＱの温度を調整する温度調整装置、供給する液体ＬＱの気体成分を低減する脱気装置、及び液体ＬＱ中の異物を取り除くフィルタユニット等を備えている。液体供給装置１１には供給管１３の一端部が接続されており、供給管１３の他端部はノズル部材７０に接続されている。液体供給装置１１の液体供給動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。制御装置ＣＯＮＴは、液体供給装置１１を制御することで、供給口１２からの単位時間当たりの液体供給量を調整可能である。なお、液体供給装置１１のタンク、加圧ポンプ、温度調整装置、脱気装置、フィルタユニット等は、その全てを露光装置ＥＸが備えている必要はなく、露光装置ＥＸが設置される工場等の設備を代用してもよい。

液浸機構１の液体回収装置２１は、真空ポンプ等の真空系、回収された液体ＬＱと気体とを分離する気液分離器、及び回収した液体ＬＱを収容するタンク等を備えている。液体回収装置２１には回収管２３の一端部が接続されており、回収管２３の他端部はノズル部材７０に接続されている。液体回収装置２１の液体回収動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。制御装置ＣＯＮＴは、液体回収装置２１を制御することで、回収口２２を介した単位時間当たりの液体回収量を調整可能である。なお、液体回収装置２１の真空系、気液分離器、タンク等は、その全てを露光装置ＥＸが備えている必要はなく、露光装置ＥＸが設置される工場等の設備を代用してもよい。

液体ＬＱを供給する供給口１２及び液体ＬＱを回収する回収口２２はノズル部材７０の下面７０Ａに形成されている。ノズル部材７０の下面７０Ａは、基板Ｐの表面、及び基板ステージＰＳＴの上面９７と対向する位置に設けられている。ノズル部材７０は、最終光学素子ＬＳ１の側面を囲むように設けられた環状部材であって、供給口１２は、ノズル部材７０の下面７０Ａにおいて、投影光学系ＰＬの最終光学素子ＬＳ１（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ）を囲むように複数設けられている。また、回収口２２は、ノズル部材７０の下面７０Ａにおいて、最終光学素子ＬＳ１に対して供給口１２よりも外側に（供給口１２よりも離れて）設けられており、最終光学素子ＬＳ１及び供給口１２を囲むように設けられている。

そして、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給装置１１を使って光路空間Ｋ１に液体ＬＱを所定量供給するとともに、液体回収装置２１を使って光路空間Ｋ１の液体ＬＱを所定量回収することで、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の露光光ＥＬの光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たし、基板Ｐ上に液体ＬＱの液浸領域ＬＲを局所的に形成する。液体ＬＱの液浸領域ＬＲを形成する際、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給装置１１及び液体回収装置２１のそれぞれを駆動する。制御装置ＣＯＮＴの制御のもとで液体供給装置１１から液体ＬＱが送出されると、その液体供給装置１１から送出された液体ＬＱは、供給管１３を流れた後、ノズル部材７０の供給流路を介して、供給口１２より投影光学系ＰＬの像面側に供給される。また、制御装置ＣＯＮＴのもとで液体回収装置２１が駆動されると、投影光学系ＰＬの像面側の液体ＬＱは回収口２２を介してノズル部材７０の回収流路に流入し、回収管２３を流れた後、液体回収装置２１に回収される。

図２は基板Ｐを露光するときの液浸領域ＬＲと基板Ｐを保持した基板ステージＰＳＴとの位置関係の一例を説明するための図である。図２に示すように、基板Ｐ上にはマトリクス状に複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ２１が設定されている。上述のように、本実施形態の露光装置ＥＸは、マスクＭと基板ＰとをＹ軸方向（走査方向）に移動しながらマスクＭのパターンを基板Ｐに投影露光するものであり、基板Ｐのショット領域Ｓ１〜Ｓ２１のそれぞれを露光するとき、制御装置ＣＯＮＴは、図２中、例えば矢印ｙ１で示すように、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ及びそれを覆う液浸領域ＬＲと基板Ｐとを相対的に移動しつつ、液浸領域ＬＲの液体ＬＱを介して基板Ｐ上に露光光ＥＬを照射する。制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ（露光光ＥＬ）が基板Ｐで矢印ｙ１に沿って移動するように、基板ステージＰＳＴの動作を制御する。制御装置ＣＯＮＴは、１つのショット領域の露光終了後に、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）をステッピング移動して次のショット領域を走査開始位置に移動し、以下、ステップ・アンド・スキャン方式で基板Ｐを移動しながら各ショット領域Ｓ１〜Ｓ２１を順次走査露光する。また制御装置ＣＯＮＴは、所望状態の液浸領域ＬＲを形成するために、液浸機構１の動作を制御し、液体ＬＱの供給動作と回収動作とを並行して行う。

図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は基板Ｐの一例を説明するための断面図である。図３（Ａ）に示す基板Ｐは、基材Ｗと、その基材Ｗの上面に形成された第１膜Ｒｇとを有している。基材Ｗはシリコンウエハを含むものである。第１膜Ｒｇはフォトレジスト（感光材）によって形成されており、基材Ｗの上面の中央部の殆どを占める領域に所定の厚みで被覆されている。また、図３（Ｂ）に示す基板Ｐは、第１膜Ｒｇの表面を覆う第２膜Ｔｃを有している。第２膜Ｔｃは、例えばトップコート膜と呼ばれる保護膜又は反射防止膜である。

このように、基板Ｐの表面には、フォトレジスト等からなる第１膜Ｒｇ、あるいはこの第１膜Ｒｇの上層に設けられるトップコート膜等の第２膜Ｔｃが形成されている。したがって、基板Ｐ上の最上層（基板Ｐの表面）に設けられた膜が、液浸露光時において液体ＬＱに接触する液体接触面を形成する。

次に、図４を参照しながら計測装置６０について説明する。図４において、計測装置６０は、基板Ｐを保持する保持部材６１と、保持部材６１に保持されている基板Ｐの表面に対して液体ＬＱの液滴を滴下可能な滴下部材６２と、基板Ｐの表面における液体ＬＱ（液滴）の状態を観察可能な観察装置６３と、基板Ｐの表面の液体ＬＱ（液滴）を照明する照明装置６４とを備えている。

基板Ｐは搬送装置Ｈによって保持部材６１にロード（搬入）されるようになっており、保持部材６１は搬送装置Ｈによって搬送された基板Ｐを保持する。搬送装置Ｈは、露光処理前の基板Ｐを保持部材６１に搬送する。計測装置６０は、露光処理前の基板Ｐを計測する。

観察装置６３は、光学系、及びＣＣＤ等によって構成されている撮像素子等を備えている。撮像素子は、液体ＬＱの画像（光学像）を光学系を介して取得可能である。本実施形態においては、観察装置６３は、保持部材６１に保持された基板Ｐの＋Ｘ側（一方側）に配置されており、基板Ｐ及び保持部材６１と離れた位置から、基板Ｐ上の液体ＬＱの液滴の状態を観察する。

照明装置６４は、基板Ｐ（保持部材６１）を挟んで観察装置６３と対向する位置に設けられている。すなわち、照明装置６４は、保持部材６１に保持された基板Ｐの−Ｘ側（他方側）に配置されており、基板Ｐ及び保持部材６１と離れた位置から、基板Ｐ上の液体ＬＱの液滴を照明する。したがって、観察装置６３は、照明装置６４によって照明された液体ＬＱの液滴の画像を取得する。

観察装置６３と制御装置ＣＯＮＴとは接続されており、観察装置６３は、取得した液体ＬＱの液滴の画像を電気信号に変換し、その信号（画像情報）を制御装置ＣＯＮＴに出力する。制御装置ＣＯＮＴは、観察装置６３からの画像情報を表示装置ＤＹに表示可能である。したがって、表示装置ＤＹには、基板Ｐの表面における液体ＬＱの液滴の画像が表示される。

計測装置６０は、基板Ｐを保持した保持部材６１を回転（傾斜）させる駆動システム６５を備えている。駆動システム６５の動作は制御装置ＣＯＮＴに制御され、保持部材６１は、基板Ｐを保持した状態で回転（傾斜）可能となっている。本実施形態においては、基板Ｐを保持した保持部材６１は、駆動システム６５の駆動により、θＸ方向に回転（傾斜）するようになっている。

計測装置６０は、基板Ｐの表面と液体ＬＱとの間に作用する付着力（付着エネルギー）Ｅ、基板Ｐの表面における液体ＬＱの静的な接触角θ、及び基板Ｐの表面における液体ＬＱの滑落角αを計測可能である。付着力（付着エネルギー）Ｅとは、物体の表面（ここでは基板Ｐの表面）で液体を移動させるのに必要な力である。ここで、図５を参照しながら、付着力Ｅについて説明する。

図５において、基板Ｐ上での液滴の外形を円の一部と仮定した場合、すなわち、図５における基板Ｐ上での液滴の表面が理想的な球面であると仮定した場合、付着力Ｅは、
Ｅ＝（ｍ×ｇ×ｓｉｎα）／（２×π×Ｒ） …（１）と定義される。
但し、
ｍ：基板Ｐ上での液体ＬＱの液滴の質量、
ｇ：重力加速度、
α：水平面に対する滑落角、
Ｒ：基板Ｐ上での液体ＬＱの液滴の半径、である。

滑落角αとは、物体の表面（ここでは基板Ｐの表面）に液体の液滴を付着させた状態で、その物体の表面を水平面に対して傾斜させたとき、物体の表面に付着していた液体の液滴が、重力作用によって下方に滑り出す（移動を開始する）ときの角度を言う。換言すれば、滑落角αとは、液体の液滴が付着した物体の表面を傾けたとき、その液滴が滑り落ちる臨界角度を言う。

また、図５中、θは、基板Ｐの表面における液体ＬＱの静的な接触角を示している。接触角θは、物体の表面（ここでは基板Ｐの表面）に液体の液滴を付着させ、静止した状態での液滴の表面と物体の表面とがなす角度（液体の内部にある角度をとる）を言う。

ここで上述のように、液滴の外形は円の一部と仮定されており、図５では、傾斜面における液体ＬＱの接触角をθとして図示しているが、接触角θは水平面と平行な面における接触角である。また、滴下部材６２は、滴下する液滴の質量（又は体積）ｍを調整可能であり、その質量（又は体積）ｍが既知である場合には、接触角θを計測することにより、その接触角θに基づいて、幾何学的に半径Ｒを導出することができる。更に、接触角θが分かれば、液滴と基板Ｐの表面とが接触する接触面の半径ｒ（以下、適宜「着液半径ｒ」と称する）も幾何学的に導出することができる。同様に、接触角θが分かれば、基板Ｐの表面に対する液滴の高さｈも導出することができる。すなわち、基板Ｐの表面における液体ＬＱの液滴の半径Ｒは、液体ＬＱの接触角θに応じた値であり、液体ＬＱの接触角θを求めることによって、上述の（１）式の半径Ｒを求めることができる。

図３（Ａ）及び図３（Ｂ）を参照して説明したように、基板Ｐ上の最上層に設けられた膜（第１膜Ｒｇ、第２膜Ｔｃ）が、液浸露光時において液体ＬＱに接触する液体接触面を形成するが、その膜の種類（物性）によって、上述の接触角θ、及び滑落角αが変化する。計測装置６０は、接触角θ、及び滑落角αを計測して、付着力Ｅを基板Ｐ毎に求めることができる。

次に、図６のフローチャート図を参照しながら、計測装置６０を使った計測手順及び基板Ｐを露光するときの露光手順の一例について説明する。

搬送装置Ｈによって露光処理前の基板Ｐが計測装置６０の保持部材６１にロードされると、制御装置ＣＯＮＴは、計測装置６０を使った計測動作を開始する。まず、計測装置６０は、基板Ｐの表面における液体ＬＱの静的な接触角θを計測する（ステップＳＡ１）。基板Ｐの表面における液体ＬＱの静的な接触角θを計測するとき、計測装置６０は、保持部材６１に保持された基板Ｐの表面が水平面（ＸＹ平面）とほぼ平行となるように、駆動システム６５を介して保持部材６１の位置（姿勢）を調整する。そして、計測装置６０は、水平面とほぼ平行となっている基板Ｐの表面に対して、滴下部材６２より液体ＬＱの液滴を滴下する。滴下部材６２は、滴下する液滴の質量（又は体積）ｍを調整可能であり、基板Ｐの表面に質量ｍの液滴を滴下する。基板Ｐの表面に質量ｍの液滴が配置された後、計測装置６０は、照明装置６４で基板Ｐの表面に配置された液滴を照明するとともに、観察装置６３を使って液滴の画像を取得する。観察装置６３は、取得した画像に関する画像情報を制御装置ＣＯＮＴに出力する。制御装置ＣＯＮＴは、観察装置６３から出力された信号（画像情報）に基づいて、基板Ｐの表面における液滴の画像を表示装置ＤＹで表示する。また、制御装置ＣＯＮＴは、観察装置６３から出力された信号を演算処理（画像処理）し、その処理結果に基づいて、基板Ｐの表面における液体ＬＱの液滴の接触角θを求める。こうして、基板Ｐの表面における液体ＬＱの静的な接触角θが、制御装置ＣＯＮＴを含む計測装置６０によって計測される。

また、制御装置ＣＯＮＴを含む計測装置６０は、基板Ｐ上での液体ＬＱの液滴の半径Ｒを導出する（ステップＳＡ２）。上述のように、滴下部材６２は滴下する液滴の質量ｍを調整可能であり、半径Ｒは幾何学的に導出することができるため、制御装置ＣＯＮＴを含む計測装置６０は、既知の値である液滴の質量ｍと、計測結果である接触角θとに基づいて、所定の演算処理を行うことにより、基板Ｐ上での液体ＬＱの液滴の半径Ｒを求めることができる。

なおここでは、滴下部材６２は滴下する液滴の質量ｍを調整可能として説明しているが、液体ＬＱの密度（比重）ρが既知であり、滴下部材６２が滴下する液滴の体積Ｖを調整可能であるならば、密度ρと体積Ｖとに基づいて、質量ｍを導出することができる（ｍ＝ρ×Ｖ）。

次に、計測装置６０は、基板Ｐの表面における液体ＬＱの滑落角αを計測する（ステップＳＡ３）。基板Ｐの表面における液体ＬＱの滑落角αを計測するとき、計測装置６０は、基板Ｐの表面に質量ｍの液滴を配置した状態で、その基板Ｐを保持した保持部材６１を、図４中の矢印Ｋ１で示すように、駆動システム６５を用いてθＸ方向に回転（傾斜）する。保持部材６１の回転（傾斜）に伴って、基板Ｐの表面も回転（傾斜）する。基板Ｐを回転している間においても、観察装置６３は基板Ｐの表面に配置されている液滴を観察し続けている。基板Ｐを回転するにしたがって、図４中の矢印Ｋ２で示すように、基板Ｐの表面に付着していた液滴は、重力作用によって下方に滑り出す（移動を開始する）。観察装置６３は、液滴が滑り出したことを観察可能であり、取得した画像に関する画像情報を制御装置ＣＯＮＴに出力する。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、観察装置６３から出力された信号（画像情報）に基づいて、基板Ｐの表面の液滴が移動を開始した時点（滑り出した時点）を求めることができる。また、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐの表面の液滴が移動を開始した時点での基板Ｐの表面の角度（すなわち滑落角）αを、駆動システム６５による保持部材６１の駆動量（傾斜量）より求めることができる。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、観察装置６３から出力された信号（画像情報）と、駆動システム６５による保持部材６１の駆動量とに基づいて、基板Ｐの表面における液体ＬＱの液滴の滑落角αを求めることができる。このように、基板Ｐの表面における液体ＬＱの滑落角αが、制御装置ＣＯＮＴを含む計測装置６０によって計測される。

なお、液滴の状態を表示装置ＤＹに表示し、目視によって、基板Ｐの表面の液滴が移動を開始したときの基板Ｐの表面の角度（すなわち滑落角）αを計測してもよい。

次に、計測装置６０は、基板Ｐと液体ＬＱとの間に作用する付着力Ｅを求める（ステップＳＡ４）。上述のステップＳＡ１〜ＳＡ３により、基板Ｐ上での液体ＬＱの液滴の質量ｍ、基板Ｐ上での液体ＬＱの液滴の半径Ｒ、及び滑落角αが求められているため、これらの値を上述の（１）式に代入することによって、基板Ｐの表面と液体ＬＱとの間に作用する付着力（付着エネルギー）Ｅを求めることができる。

上述のように、基板Ｐ上での液体ＬＱの液滴の半径Ｒは、液体ＬＱの接触角θに応じた値であるため、付着力Ｅは、基板Ｐの表面における液体ＬＱの接触角θ、及び基板Ｐの表面における液体ＬＱの滑落角αに応じて定められる値である。

なお、上述のステップＳＡ１〜ＳＡ３において、接触角θ及び滑落角αを計測する場合に、液滴の質量（又は体積）ｍを変えつつ接触角θ及び滑落角αの計測動作を複数回行い、これら各計測動作で得られた接触角θ、半径Ｒ、滑落角αの平均値を用いて、付着力Ｅを導出するようにしてもよい。

次に、制御装置ＣＯＮＴは、計測装置６０の計測結果に基づいて、基板Ｐを露光するときの露光条件を決定する（ステップＳＡ５）。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳＡ４で導出した、基板Ｐの表面と液体ＬＱとの間に作用する付着力Ｅに応じて、基板Ｐを露光するときの露光条件を決定する。上述のように、付着力Ｅは、基板Ｐの表面における液体ＬＱの静的な接触角θ、及び基板Ｐの表面における液体ＬＱの滑落角αに応じて定められるため、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳＡ１で計測した計測結果である基板Ｐの表面における液体ＬＱの静的な接触角θと、ステップＳＡ３で計測した計測結果である基板Ｐの表面における液体ＬＱの滑落角αとに基づいて、基板Ｐを露光するときの露光条件を決定することとなる。

ここで、露光条件は、基板Ｐを移動するときの移動条件、及び液浸領域ＬＲを形成するときの液浸条件の少なくとも一方を含む。

基板Ｐの移動条件は、基板Ｐの移動速度、加速度、減速度、移動方向、及び一方向への連続的な移動距離の少なくとも一部を含む。

また、液浸条件は、液浸領域ＬＲを形成するために液体ＬＱを供給するときの供給条件と、液浸領域ＬＲを形成する液体ＬＱを回収するときの回収条件との少なくとも一方を含む。供給条件は、供給口１２から光路空間Ｋ１に対する単位時間当たりの液体供給量を含む。回収条件は、回収口２２からの単位時間当たりの液体回収量を含む。

なお、露光条件とは、基板Ｐ上の各ショット領域に露光光ＥＬを照射している露光中のみならず、各ショット領域の露光前、及び／又は露光後を含む。

また、基板Ｐ表面の膜と液体ＬＱとの静的な接触角θなどに応じて、液体ＬＱの圧力が変化し、投影光学系ＰＬ（最終光学素子ＬＳ１）の変動に起因する投影光学系ＰＬの光学特性の変動が生じる可能性がある場合には、光学特性の変動を補償するための投影光学系ＰＬの調整条件を露光条件として、記憶装置ＭＲＹに記憶してもよい。

記憶装置ＭＲＹには、付着力Ｅに対応した最適露光条件に関する情報が予め記憶されている。具体的には、記憶装置ＭＲＹは、液浸露光時において基板Ｐ上の液体ＬＱに接触する液体接触面に形成されている膜と液体ＬＱとの間に作用する付着力Ｅと、その付着力Ｅに対応する最適露光条件との関係が複数マップデータとして記憶されている。この付着力Ｅに対応した最適露光条件に関する情報（マップデータ）は、予め実験又はシミュレーションによって求めることができ、記憶装置ＭＲＹに記憶される。

本実施形態においては、説明を簡単にするために、記憶装置ＭＲＹには、付着力Ｅに対応する最適露光条件として、付着力Ｅに対応する基板Ｐの最適な移動速度に関する情報と、付着力Ｅに対応する単位時間当たりの最適な液体供給量に関する情報とが記憶されている。

制御装置ＣＯＮＴは、計測装置６０の計測結果と、記憶装置ＭＲＹの記憶情報とに基づいて、基板Ｐを露光するときの露光条件を決定する。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳＡ４で求めた基板Ｐの表面と液体ＬＱとの間に作用する付着力Ｅと、記憶装置ＭＲＹに予め記憶されている、付着力Ｅに対応した最適露光条件に関する情報（マップデータ）とに基づいて、記憶装置ＭＲＹの記憶情報（マップデータ）の中から、露光処理されるべき基板Ｐに対する最適露光条件を選択し、決定する。

本実施形態では、制御装置ＣＯＮＴは、付着力Ｅに応じて、基板Ｐの移動速度と、液浸機構１による光路空間Ｋ１に対する単位時間当たりの液体供給量とを決定する。

そして、制御装置ＣＯＮＴは、計測装置６０で計測を終えた基板Ｐを搬送装置Ｈを使って基板ステージＰＳＴにロードし、ステップＳＡ５で決定した露光条件に基づいて、基板Ｐを液浸露光する（ステップＳＡ６）。

本実施形態では、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳＡ５で決定された露光条件に基づいて、基板Ｐの移動速度と、液浸機構１による光路空間Ｋ１に対する単位時間当たりの液体供給量とを調整しつつ、基板Ｐの各ショット領域を露光する。

例えば、露光処理されるべき基板Ｐの表面と液体ＬＱとの間に作用する付着力Ｅが大きい場合、基板Ｐの移動速度を高速化すると、光路空間Ｋ１を液体ＬＱで良好に満たすことが困難となる可能性があるため、制御装置ＣＯＮＴは、付着力Ｅに応じて、基板Ｐの移動速度を遅くする。こうすることにより、光路空間Ｋ１を液体ＬＱで良好に満たした状態で、基板Ｐを露光することができる。一方、付着力Ｅが小さい場合には、基板Ｐの移動速度を高速化することができ、スループットを向上することができる。

ここで、基板Ｐの移動速度には、Ｙ軸方向（走査方向）に関する移動速度はもちろん、Ｘ軸方向（ステッピング方向）に関する移動速度も含まれる。

また、制御装置ＣＯＮＴは、決定された露光条件に基づいて、液浸機構１の動作を制御し、光路空間Ｋ１に対する単位時間当たりの液体供給量を調整する。例えば、露光処理されるべき基板Ｐの表面と液体ＬＱとの間に作用する付着力Ｅが小さい場合、液体ＬＱ中に気泡が生成し易くなる可能性がある。したがって、付着力Ｅが小さい場合には、制御装置ＣＯＮＴは、付着力Ｅに応じて、光路空間Ｋ１に対する単位時間当たりの液体供給量を多くして、供給口１２より脱気された液体ＬＱを光路空間Ｋ１に多量に供給するようにする。こうすることにより、光路空間Ｋ１の液体ＬＱ中に気泡が存在する場合でも、その気泡を脱気された液体ＬＱに溶かし込んで、低減又は消失させることができる。したがって、光路空間Ｋ１を所望状態の液体ＬＱで満たした状態で、基板Ｐを露光することができる。
また、仮に光路空間Ｋ１に気泡が生成されても、多量に供給された液体ＬＱによって、その気泡を光路空間Ｋ１から直ちに退かすことができる。一方、付着力Ｅが大きい場合には、光路空間Ｋ１に対する単位時間当たりの液体供給量を少なくすることができ、使用する液体ＬＱの量を抑えることができる。

以上説明したように、基板Ｐの表面と液体ＬＱとの間に作用する付着力Ｅに応じて、基板Ｐを露光するときの露光条件を決定するようにしたので、異なる種類の膜が形成された複数の基板Ｐのそれぞれに対して液浸露光を良好に行うことができる。したがって、液浸露光装置ＥＸの汎用性を向上することができる。

なお、上述したように、基板Ｐの移動条件としては、基板Ｐを移動するときの加減速度、及び光路空間Ｋ１に対する移動方向（移動軌跡）なども含めることができる。制御装置ＣＯＮＴは、付着力Ｅに基づいて、加減速度、移動方向（移動軌跡）を決定し、その決定された加減速度、移動方向（移動軌跡）に基づいて、基板ステージＰＳＴの動作を制御しつつ、基板Ｐを液浸露光することができる。この場合も、記憶装置ＭＲＹには、付着力Ｅに対応した最適な加速度、移動方向（移動軌跡）などに関する情報が予め記憶されており、制御装置ＣＯＮＴは、付着力Ｅと記憶装置ＭＲＹの記憶情報とに基づいて、基板Ｐを露光するときの最適な加速度、移動方向（移動軌跡）を決定することができる。一例として、付着力Ｅが大きい場合、基板Ｐの加速度を高速化すると、光路空間Ｋ１を液体ＬＱで良好に満たすことが困難となる可能性があるため、基板Ｐの加速度を小さくする。一方、付着力Ｅが小さい場合には、基板Ｐの加速度を大きくすることができる。

また、上述の供給条件としては、光路空間Ｋ１に対する液体供給位置（距離）、供給方向なども含めることができる。すなわち、供給条件としては、光路空間Ｋ１に対する供給口１２の位置、距離、数なども含めることができる。制御装置ＣＯＮＴは、付着力Ｅに基づいて、これら供給条件を決定し、その決定された供給条件に基づいて、液浸機構１の動作を制御しつつ、基板Ｐを液浸露光することができる。この場合も、記憶装置ＭＲＹには、付着力Ｅに対応した最適な供給位置（距離）、供給方向などに関する情報が予め記憶されており、制御装置ＣＯＮＴは、付着力Ｅと記憶装置ＭＲＹの記憶情報とに基づいて、基板Ｐを露光するときの最適な供給条件を決定することができる。制御装置ＣＯＮＴは、付着力Ｅに応じて、液体ＬＱを供給するときの供給条件を調整することで、液体ＬＱを良好に供給し、所望状態の液浸領域ＬＲを形成することができる。

また、上述したように、液浸条件としては、光路空間Ｋ１の液体ＬＱを回収するときの回収条件も含まれる。回収条件としては、光路空間Ｋ１からの単位時間当たりの液体回収量のみならず、光路空間Ｋ１に対する液体回収位置（距離）、回収方向なども含めることができる。すなわち、回収条件としては、液体回収装置２１の回収力（吸引力）、光路空間Ｋ１に対する回収口２２の位置、距離、数などを含めることができる。制御装置ＣＯＮＴは、付着力Ｅに基づいて、これら回収条件を決定し、その決定された回収条件に基づいて、液浸機構１の動作を制御しつつ、基板Ｐを液浸露光することができる。この場合も、記憶装置ＭＲＹには、付着力Ｅに対応した最適な単位時間当たりの液体回収量、回収位置（距離）、回収方向などに関する情報が予め記憶されており、制御装置ＣＯＮＴは、付着力Ｅと記憶装置ＭＲＹの記憶情報とに基づいて、基板Ｐを露光するときの最適な回収条件を決定することができる。付着力Ｅに応じて、液体ＬＱを回収するときの液浸機構１による回収性（回収能力）が変動する可能性があるが、制御装置ＣＯＮＴは、付着力Ｅに応じて、液体ＬＱを回収するときの回収条件を調整することで、液体ＬＱを良好に回収し、所望状態の液浸領域ＬＲを形成することができる。

なお、本実施形態において、記憶装置ＭＲＹに記憶されている条件は、基板Ｐの移動条件と液浸条件とが最適化されていることは言うまでもない。例えば、基板Ｐの移動速度が高速の場合には、単位時間当たりの液体供給量を多くするとともに、その液体供給量に応じた液体回収量で液体ＬＱを回収することで、光路空間Ｋ１を液体ＬＱで良好に満たすようにする。一方、基板Ｐの移動速度が比較的低速である場合には、単位時間当たりの液体供給量を少なくすることができる。

なお、上述の実施形態においては、１つの計測装置６０によって、基板Ｐの表面における液体ＬＱの静的な接触角θと、基板Ｐの表面における液体ＬＱの滑落角αとを計測しているが、基板Ｐの表面における液体ＬＱの静的な接触角θを計測する第１の計測装置と、基板Ｐの表面における液体ＬＱの滑落角αを計測する第２の計測装置とを別々に設けてもよい。

また、上述の実施形態においては、計測装置６０は搬送装置Ｈの搬送経路上に設けられているが、計測装置６０の設置位置としては、搬送装置Ｈの搬送経路上以外の位置でもよい。

また、上述の実施形態においては、基板Ｐ毎に計測装置６０での計測を行っているが、表面に形成されている膜が、先に計測された基板Ｐと同じ場合には、計測装置６０での計測を省略してもよい。例えば、複数枚の基板Ｐで構成される一つのロットの先頭の基板Ｐのみを計測装置６０で計測するようにしてもよい。

また、上述の実施形態においては、計測装置６０での計測結果に基づいて、その計測後の基板Ｐに対する露光条件を決定しているが、その計測後の基板Ｐ上のショット領域毎に異なる露光条件を設定してもよい。

なお、上述の実施形態においては、液体ＬＱとして純水を用い、その液体ＬＱに対する基板Ｐの付着力Ｅを求め、その付着力Ｅに応じて基板Ｐを露光するときの露光条件を決定しているが、液体ＬＱを例えばフッ素系オイルにするなど、液体ＬＱの種類（物性）を変えることによって、付着力Ｅを所望値にするようにしてもよい。また、その付着力Ｅに応じて、露光条件を決定するようにしてもよい。あるいは、液体（純水）ＬＱに所定の材料（添加物）を添加することによって、その液体（純水）ＬＱの物性を変えるようにしてもよい。

なお、上述の第１実施形態においては、デバイスを製造するために実際に露光される基板Ｐの表面に液体ＬＱの液滴を配置し、その基板Ｐを傾斜させたときの液滴の状態を計測装置６０で計測するように説明したが、例えば実際に露光される基板Ｐの表面とほぼ同様の表面を有する物体（例えばテスト基板等）上に液滴を配置し、その物体の表面を傾斜させたときの液滴の状態を計測するようにしてもよい。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の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、その説明を簡略若しくは省略する。

上述の実施形態においては、露光処理されるべき基板Ｐと液体（純水）ＬＱとの付着力Ｅに応じて、基板Ｐを露光するときの露光条件を決定（調整）しているが、付着力Ｅの許容範囲を設定し、基板Ｐを露光する前に、その基板Ｐが液体（純水）ＬＱに対して許容範囲の付着力Ｅとなる膜を有するか否か、すなわち液浸露光処理するのに適当な膜を有する基板Ｐか否かを判断するようにしてもよい。例えば、記憶装置ＭＲＹに、液浸露光処理するのに適当な付着力Ｅか否かを判断するための指標値（許容値）を記憶しておき、この指標値に応じて、液浸露光処理するのに適当な付着力Ｅか否かを判断することができる。この指標値は、例えば実験あるいはシミュレーションによって予め求めることができる。そして、上述の判断結果に基づいて、不適当な膜を有する基板Ｐは露光処理しないようにすることができる。例えば、搬送装置Ｈによって計測装置６０に搬送された基板Ｐの液体（純水）ＬＱに対する付着力Ｅを計測し、計測された付着力Ｅが予め定められた許容範囲以外となったとき、その基板Ｐを基板ステージＰＳＴにはロードしないようにする。こうすることにより、液浸露光処理するのに不適当な膜を有する基板Ｐを露光しなくてすみ、液体ＬＱの漏出などが防止され、露光装置ＥＸの稼動率の向上に寄与することができる。

また、本実施形態においても、基板Ｐの表面と液体ＬＱとの間に作用する付着力Ｅが許容範囲となるように、液体ＬＱの種類（物性）を変えるようにしてもよい。あるいは、液体（純水）ＬＱに所定の材料（添加物）を添加することによって、基板Ｐの表面と液体ＬＱとの間に作用する付着力Ｅを許容範囲にするようにしてもよい。

＜第３実施形態＞
次に第３実施形態について説明する。上述の第１及び第２実施形態においては、露光装置ＥＸ内の計測装置６０で基板Ｐの表面における液体ＬＱの静的な接触角θと、基板Ｐの表面における液体ＬＱの滑落角αとを計測しているが、露光装置ＥＸ内に計測装置６０を搭載せずに、静的な接触角θと滑落角αとを露光装置ＥＸとは別の装置で計測することができる。本実施形態では、基板Ｐを露光するときの露光条件を決定するために、基板Ｐの表面における液体ＬＱの静的な接触角θの情報と、基板Ｐの表面における液体ＬＱの滑落角αの情報とが、入力装置ＩＮＰを介して制御装置ＣＯＮＴに入力される。制御装置ＣＯＮＴは、入力装置ＩＮＰから入力された接触角θの情報と、滑落角αの情報とに基づいて、基板Ｐを露光するときの露光条件を決定する。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、入力装置ＩＮＰから入力された接触角θの情報と滑落角αの情報とに基づいて、上述の実施形態同様、付着力Ｅを導出し、その導出した付着力Ｅと、記憶装置ＭＲＹに予め記憶されている、付着力Ｅに対応した最適露光条件に関する情報（マップデータ）とに基づいて、露光処理されるべき基板Ｐに対する最適露光条件を決定する。

なお、入力装置ＩＮＰに入力されるデータとしては、計測された静的な接触角θと滑落角αとに基づいて計算された付着力Ｅであってもよい。あるいは、計測を行わずに、予め分かっている物性値データ（静的な接触角θと滑落角α、あるいは付着力Ｅ）であってもよい。

また、上述の第１〜第３実施形態において、記憶装置ＭＲＹに付着力（静的な接触角及び滑落角）と最適露光条件との関係を記憶しているが、実験又はシミュレーションの結果に基づいて決定された関数を記憶装置ＭＲＹに記憶しておき、その関数を使って、付着力Ｅに対する最適な露光条件を求めるようにしてもよい。

＜第４実施形態＞
次に第４実施形態について説明する。上述の第１〜第３実施形態においては、基板Ｐの表面における液体ＬＱの静的な接触角θと、基板Ｐの表面における液体ＬＱの滑落角αとに基づいて、付着力Ｅを導出し、その付着力Ｅに応じて、基板Ｐを露光するときの露光条件を決定しているが、本実施形態の特徴的な部分は、基板Ｐを露光するときの露光条件を、式（θ−ｔ×α）に基づいて決定する点にある。

本実施形態においては、制御装置ＣＯＮＴは、次の（２）式で定義される値Ｕ
Ｕ＝（θ−ｔ×α） …（２）に基づいて、基板Ｐを露光するときの露光条件を決定する。
但し、
θ：基板Ｐの表面における液体ＬＱの静的な接触角、
α：基板Ｐの表面における液体ＬＱの滑落角、
ｔ：所定の定数、である。

本発明者は、値Ｕ（＝θ−ｔ×α）に応じて、基板Ｐ上で液浸領域ＬＲを所望状態に維持可能な露光条件（基板Ｐの移動条件、液浸条件等）が変化することを見出した。すなわち、露光装置ＥＸの最終光学素子ＬＳ１と基板Ｐの膜との間の光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たして基板Ｐ上に液体ＬＱの液浸領域ＬＲを形成したときに、液浸領域ＬＲを所望状態に維持することができる露光条件が、基板Ｐの膜と液体ＬＱとに対応する値Ｕに応じて変化することを見出した。したがって、値Ｕに応じて最適な露光条件を設定することによって、液体ＬＱの流出、及び液体ＬＱ中での気泡の生成等の不具合を生じることなく、基板Ｐを露光することができる。

例えば、上述の露光条件には、基板Ｐの移動条件が含まれる。すなわち、露光装置ＥＸの最終光学素子ＬＳ１と基板Ｐの膜との間の光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たして膜上に液体ＬＱの液浸領域ＬＲを形成した状態で基板Ｐ（膜）を移動したときに、液浸領域ＬＲを所望状態に維持することができる最大の速度（以下、許容速度、と称する）は、基板Ｐの膜と液体ＬＱとに対応する値Ｕに応じて変化する。したがって、値Ｕに対応する許容速度以下で基板Ｐを移動すれば、液体ＬＱの流出、及び液体ＬＱ中での気泡の生成等の不具合の発生を抑えつつ、基板Ｐを露光することができる。

本実施形態においては、制御装置ＣＯＮＴは、上述の値Ｕに基づいて、基板Ｐを移動するときの移動条件（基板Ｐの移動速度）を決定することとする。

図７は値Ｕと許容速度との関係を導出するために行った実験結果の一例を示すものである。実験は、基板Ｐ上の最上層（基板Ｐの表面）に設けられる膜の種類を変え、それら複数の種類の膜のそれぞれにおける液体ＬＱの静的な接触角θ、及び液体ＬＱの滑落角αを計測するとともに、各膜のそれぞれについての値Ｕ、及び各膜のそれぞれについての基板Ｐの許容速度を求めた。なお、図７の実験例に示されている基板Ｐの許容速度とは、光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たしつつ、液体ＬＱを流出させることなく（基板Ｐ上に液体ＬＱの滴及び膜を残すことなく）、基板Ｐを移動させることができる速度である。また、図７に示すように、本実験例では、２６種類の膜を用意し、それら複数の膜のそれぞれについての各データを取得した。

上述のように、計測装置６０は、基板Ｐの表面における液体ＬＱの静的な接触角θ、及び基板Ｐの表面における液体ＬＱの滑落角αを計測可能であり、本実験例では、各膜の表面に所定量（例えば、５０マイクロリットル）の液体ＬＱの滴をたらし、計測装置６０を用いて、各膜における液体ＬＱの静的な接触角θ、及び滑落角αを求めた。また、所定の定数ｔは、例えばノズル部材７０の構造、能力（液体供給能力、液体回収能力など）等に応じて定められる値であり、実験又はシミュレーションによって導出可能である。

そして、本実験例では、所定の定数ｔ＝１とし、計測装置６０の計測結果に基づいて、各膜のそれぞれについての値Ｕ（すなわちθ−α）を導出するとともに、各膜のそれぞれについての許容速度を求めた。上述のように、基板Ｐ上の膜は液浸露光時において液体ＬＱと接触する液体接触面を形成するため、図７に示すように、膜の種類（物性）に応じて、すなわち値Ｕに応じて許容速度が変化する。

図８は値Ｕ（但し、ｔ＝１）と許容速度との関係を示す図、すなわち図７の実験結果をグラフ化したものである。図８では、上述の実験結果に対応する点と、それら実験結果をフィッティングした近似曲線とが示されている。図８に示すように、値Ｕ＝（θ−ｔ×α）に応じて、許容速度が変化することが分かる。具体的には、値Ｕが大きくなるほど、許容速度が大きくなることが分かる。したがって、基板Ｐ上に値Ｕが大きい膜を設けることにより、最終光学素子ＬＳ１と基板Ｐ（膜）との間を液体ＬＱで満たした状態で、基板Ｐを高速に移動しつつ、その基板Ｐを露光することができる。

次に、計測装置６０を使った計測手順及び基板Ｐを露光するときの露光手順の一例について説明する。所定の膜を有する基板Ｐを露光するとき、制御装置ＣＯＮＴは、その基板Ｐを露光する前に、計測装置６０を用いて、基板Ｐの表面（膜）における液体ＬＱの静的な接触角θを計測する。また、制御装置ＣＯＮＴは、計測装置６０を用いて、基板Ｐの表面（膜）における液体ＬＱの滑落角αを計測する。そして、制御装置ＣＯＮＴは、計測装置６０の計測結果に基づいて、値Ｕ（＝θ−ｔ×α）を求める。記憶装置ＭＲＹには、値Ｕ（静的な接触角θと滑落角αと）に対応する基板Ｐの許容速度を導き出すための情報（関数、マップデータ等）が予め記憶されている。本実施形態では、記憶装置ＭＲＹは、値Ｕをパラメータとして、その値Ｕに対応する基板Ｐの許容速度を導き出す関数（例えば、図８の近似曲線に対応する関数）が記憶されている。上述したように、この値Ｕに対応した基板Ｐの許容速度に関する情報は、予め実験又はシミュレーションによって求めることができ、記憶装置ＭＲＹに記憶される。

制御装置ＣＯＮＴは、計測装置６０の計測結果と、記憶装置ＭＲＹの記憶情報とに基づいて、基板Ｐを露光するときの露光条件（基板Ｐの移動速度）を決定する。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、求めた値Ｕ（静的な接触角θ及び滑落角αの情報）と、記憶装置ＭＲＹに予め記憶されている、値Ｕに対応した基板Ｐの許容速度に関する情報とに基づいて、露光処理されるべき基板Ｐの移動速度を、許容速度を超えないように、決定する。

そして、制御装置ＣＯＮＴは、決定した露光条件（基板Ｐの移動速度）に基づいて、基板Ｐを液浸露光する。例えば、露光処理されるべき基板Ｐの表面と液体ＬＱとに応じた値Ｕが小さい場合、基板Ｐの移動速度を高速化すると、光路空間Ｋ１を液体ＬＱで良好に満たすことが困難となる可能性があるため、制御装置ＣＯＮＴは、値Ｕに応じて、基板Ｐの移動速度を遅くする。こうすることにより、光路空間Ｋ１を液体ＬＱで良好に満たした状態で、基板Ｐを露光することができる。一方、値Ｕが大きい場合には、基板Ｐの移動速度を高速化することができ、スループットを向上することができる。

なお、スループットを考慮すれば、基板Ｐの移動速度は、値Ｕに対応する許容速度に設定されることが望ましい。

また、基板Ｐの移動速度は、基板Ｐ上に露光光ＥＬが照射されている露光中の移動速度（スキャン速度）だけでなく、ショット間に行われるステッピング中の移動速度（ステッピング速度）も含む。

以上説明したように、式（θ−ｔ×α）に基づいて、基板Ｐを露光するときの露光条件を決定するようにしたので、異なる種類の膜が形成された複数の基板Ｐのそれぞれに対して液浸露光を良好に行うことができる。したがって、液浸露光装置ＥＸの汎用性を向上することができる。

なお、本実施形態では、値Ｕに基づいて、基板Ｐの移動速度を決定しているが、基板Ｐの加速度、減速度、移動方向（移動軌跡）、及び一方向への連続的な移動距離の少なくとも一部を決定することができる。すなわち、基板Ｐ上で液浸領域ＬＲを所望状態に維持可能な最大の加速度、最大の減速度、最大の移動距離の少なくとも一部と値Ｕとの関係を予め求めておき、基板Ｐの膜と液体ＬＱとに対応する値Ｕから求められる許容値を超えないように、加速度、減速度、移動距離の少なくとも一部を決定してもよい。また、値Ｕが小さい場合、基板Ｐの移動方向によっては、液浸領域ＬＲを所望状態に維持できない可能性もあるので、値Ｕに応じて、基板Ｐの移動方向を制限したり、基板Ｐを所定方向へ移動するときの速度をその他の方向へ移動するときの速度よりも小さくするようにしてもよい。

また、値Ｕに基づいて、液浸領域ＬＲを形成するために液体ＬＱを供給するときの供給条件、及び液浸領域ＬＲを形成する液体ＬＱを回収するときの回収条件を含む、液浸領域ＬＲを形成するときの液浸条件を決定することができる。例えば、基板Ｐ上で液浸領域ＬＲを所望状態に維持可能な最大の液体供給量と値Ｕとの関係を予め求めておけば、値Ｕから求められる許容値を超えないように液体ＬＱの供給量を決定してもよい。

また、第４実施形態において、値Ｕの許容範囲を設定し、基板Ｐを露光する前に、その基板Ｐが液体（純水）ＬＱに対して許容範囲の値Ｕとなる膜を有するか否か、すなわち液浸露光処理するのに適当な膜を有する基板Ｐか否かを判断するようにしてもよい。

また、第４実施形態において、基板Ｐの表面における液体ＬＱの静的な接触角θを計測する第１の計測装置と、基板Ｐの表面における液体ＬＱの滑落角αを計測する第２の計測装置とを別々に設けてもよい。

なお、上述の第４実施形態においては、デバイスを製造するために実際に露光される基板Ｐの表面に液体ＬＱの液滴を配置し、その基板Ｐを傾斜させたときの液滴の状態を計測装置６０で計測するように説明したが、例えば実際に露光される基板Ｐの表面とほぼ同様の表面を有する物体（例えばテスト基板等）上に液滴を配置し、その物体の表面を傾斜させたときの液滴の状態を計測するようにしてもよい。

＜第５実施形態＞
上述の第４実施形態において、露光装置ＥＸ内に計測装置６０を搭載せずに、静的な接触角θと滑落角αとを露光装置ＥＸとは別の装置で計測することができる。そして、基板Ｐを露光するときの露光条件を決定するために、基板Ｐの表面における液体ＬＱの静的な接触角θの情報と、基板Ｐの表面における液体ＬＱの滑落角αの情報とが、入力装置ＩＮＰを介して制御装置ＣＯＮＴに入力される。制御装置ＣＯＮＴは、入力装置ＩＮＰから入力された接触角θの情報と、滑落角αの情報とに基づいて、基板Ｐを露光するときの露光条件を決定する。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、入力装置ＩＮＰから入力された接触角θの情報と滑落角αの情報とに基づいて、上述の実施形態同様、値Ｕを導出し、その導出した値Ｕと、記憶装置ＭＲＹに予め記憶されている、値Ｕから液浸領域ＬＲを所望状態に維持できる条件を導出する情報とに基づいて、露光処理されるべき基板Ｐに対する最適露光条件を決定する。もちろん、入力装置ＩＮＰから値Ｕを入力して、最適露光条件を決定してもよい。

＜第６実施形態＞
次に第６実施形態について説明する。本実施形態の特徴的な部分は、基板Ｐの表面を傾斜させたときの基板Ｐの表面における液体ＬＱの後退接触角に基づいて、基板Ｐを露光するときの露光条件を決定する点にある。

本実施形態においては、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐの表面を傾斜させたときの基板Ｐの表面における液体ＬＱの後退接触角θ_Ｒに基づいて、基板Ｐを露光するときの露光条件を決定する。

図９の模式図を参照しながら後退接触角θ_Ｒについて説明する。後退接触角θ_Ｒとは、物体の表面（ここでは基板Ｐの表面）に液体ＬＱの液滴を付着させた状態で、その物体の表面を水平面に対して傾斜させたとき、物体の表面に付着していた液体ＬＱの液滴が、重力作用によって下方に滑り出す（移動を開始する）ときの、液滴の後側の接触角を言う。換言すれば、後退接触角θ_Ｒとは、液体ＬＱの液滴が付着した物体の表面を傾けたとき、その液滴が滑り落ちる滑落角αの臨界角度における、液滴の後側の接触角を言う。なお、物体の表面に付着していた液体ＬＱの液滴が、重力作用によって下方に滑り出す（移動を開始する）ときとは、液滴が移動を開始する瞬間を意味するが、移動を開始する直前、及び移動を開始する直後の少なくとも一部の状態であってもよい。

本発明者は、基板Ｐの表面における液体ＬＱの後退接触角θ_Ｒに応じても、基板Ｐ上で液浸領域ＬＲを所望状態に維持可能な露光条件（基板Ｐの移動条件、液浸条件等）が変化することを見出した。すなわち、本発明者は、露光装置ＥＸの最終光学素子ＬＳ１と基板Ｐの膜との間を液体ＬＱで満たして基板Ｐ上に液体ＬＱの液浸領域ＬＲを形成したときに、液浸領域ＬＲを所望状態に維持できる露光条件が、基板Ｐの膜と液体ＬＱとに対応する後退接触角θ_Ｒに応じて変化することを見出した。したがって、後退接触角θ_Ｒに応じて最適な露光条件を設定することによって、液体ＬＱの流出、及び液体ＬＱ中での気泡の発生等の不具合を生じることなく、基板Ｐを露光することができる。

例えば、露光条件には基板Ｐの移動速度が含まれる。すなわち、露光装置ＥＸの最終光学素子ＬＳ１と基板Ｐの膜との間を液体ＬＱで満たして、基板Ｐ上に液体ＬＱの液浸領域ＬＲを形成したときに、液浸領域ＬＲを所望状態に維持できる最大の速度（許容速度）が、基板Ｐの膜と液体ＬＱとに対応する後退接触角θ_Ｒに応じて変化する。したがって、後退接触角θ_Ｒに対応する許容速度以下で基板Ｐを移動すれば、液体ＬＱの流出、及び液体ＬＱ中での気泡の生成等の不具合の発生を抑えつつ、基板Ｐを露光することができる。

後退接触角θ_Ｒは、上述の計測装置６０を用いて計測可能である。基板Ｐの表面における液体ＬＱの後退接触角θ_Ｒを計測するとき、まず、計測装置６０は、保持部材６１に保持された基板Ｐの表面が水平面（ＸＹ平面）とほぼ平行となるように、駆動システム６５を介して保持部材６１の位置（姿勢）を調整する。そして、計測装置６０は、水平面とほぼ平行となっている基板Ｐの表面に対して、滴下部材６２より液体ＬＱの液滴を滴下する。そして、図４を参照して説明した手順と同様、計測装置６０は、基板Ｐの表面に液滴を配置した状態で、その基板Ｐを保持した保持部材６１を、駆動システム６５を用いてθＸ方向に回転（傾斜）する。保持部材６１の回転（傾斜）に伴って、基板Ｐの表面も回転（傾斜）する。基板Ｐの表面を回転（傾斜）するにしたがって、基板Ｐの表面に付着していた液滴は、重力作用によって下方に滑り出す（移動を開始する）。このとき、計測装置６０は、照明装置６４で基板Ｐの表面に配置された液滴を照明するとともに、観察装置６３を使って液滴の画像を取得する。観察装置６３は、液滴が滑り出したことを観察可能であり、取得した画像に関する画像情報を制御装置ＣＯＮＴに出力する。制御装置ＣＯＮＴは、観察装置６３から出力された信号（画像情報）に基づいて、基板Ｐの表面の液滴が移動を開始した時点（滑り出した時点）を求めることができる。そして、制御装置ＣＯＮＴは、観察装置６３から出力された信号を演算処理（画像処理）し、その処理結果に基づいて、基板Ｐの表面における液体ＬＱの液滴の後退接触角θ_Ｒを求めることができる。こうして、基板Ｐの表面における液体ＬＱの後退接触角θ_Ｒが、制御装置ＣＯＮＴを含む計測装置６０によって計測される。

また、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐの表面の液滴が移動を開始した時点での基板Ｐの表面の角度（すなわち滑落角）αを、駆動システム６５による保持部材６１の駆動量（傾斜量）より求めることができる。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、観察装置６３から出力された信号（画像情報）と、駆動システム６５による保持部材６１の駆動量とに基づいて、基板Ｐの表面における液体ＬＱの液滴の滑落角αを求めることができる。このように、基板Ｐの表面における液体ＬＱの滑落角αが、制御装置ＣＯＮＴを含む計測装置６０によって計測される。

また、制御装置ＣＯＮＴは、観察装置６３から出力された信号（画像情報）に基づいて、基板Ｐの表面における液滴の画像を表示装置ＤＹで表示することができる。したがって、液滴の状態を表示装置ＤＹに表示し、目視によって、基板Ｐの表面の液滴が移動を開始したときの基板Ｐの表面における液体ＬＱの後退接触角θ_Ｒを計測してもよい。

図１０は後退接触角θ_Ｒと許容速度との関係を導出するために行った実験結果を示すものである。実験は、基板Ｐ上の最上層（基板Ｐの表面）に設けられる膜の種類を変え、それら複数の種類の膜のそれぞれにおける液体ＬＱの後退接触角θ_Ｒを計測するとともに、各膜のそれぞれについての基板Ｐの許容速度を求めた。なお、図１０の実験例に示されている基板Ｐの許容速度とは、光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たしつつ、液体ＬＱを流出させることなく（基板Ｐ上に液体ＬＱの滴及び膜を残すことなく）、基板Ｐを移動させることができる速度である。また、図１０に示すように、本実験例では、２４種類の膜を用意し、それら複数の膜のそれぞれについての各データを取得した。

上述のように、計測装置６０は、基板Ｐの表面における液体ＬＱの後退接触角θ_Ｒを計測可能であり、本実験例では、各膜の表面に数十マイクロリットル（例えば、５０マイクロリットル）の液体ＬＱの滴をたらし、計測装置６０を用いて、各膜における液体ＬＱの後退接触角θ_Ｒを求めた。

図１１は後退接触角θ_Ｒと許容速度との関係を示す図、すなわち図１０の実験結果をグラフ化したものである。図１１では、上述の実験結果に対応する点と、それら実験結果をフィッティングした近似曲線とが示されている。図１１に示すように、基板Ｐの表面における液体ＬＱの後退接触角θ_Ｒに応じて、許容速度が変化することが分かる。具体的には、後退接触角θ_Ｒが大きくなるほど、許容速度が大きくなることが分かる。したがって、基板Ｐ上に、液体ＬＱに対する後退接触角θ_Ｒが大きい膜を設けることにより、最終光学素子ＬＳ１と基板Ｐ（膜）との間を液体ＬＱで満たした状態で、基板Ｐを高速に移動しつつ、その基板Ｐを露光することができる。

次に、計測装置６０を使った計測手順及び基板Ｐを露光するときの露光手順の一例について説明する。所定の膜を有する基板Ｐを露光するとき、制御装置ＣＯＮＴは、その基板Ｐを露光する前に、計測装置６０を用いて、基板Ｐの表面（膜）における液体ＬＱの後退接触角θ_Ｒを計測する。そして、制御装置ＣＯＮＴは、計測装置６０の計測結果、すなわち後退接触角θ_Ｒに基づいて、基板Ｐを露光するときの露光条件を決定する。本実施形態では、制御装置ＣＯＮＴは、露光条件の一つとして、基板Ｐを移動するときの移動条件（基板Ｐの移動速度）を決定する。

ここで、記憶装置ＭＲＹには、液体ＬＱの後退接触角θ_Ｒに対応する基板Ｐの許容速度を導き出すための情報（関数、マップデータ等）が予め記憶されている。本実施形態では、記憶装置ＭＲＹは、液体ＬＱの後退接触角θ_Ｒをパラメータとして、その後退接触角θ_Ｒに対応する基板Ｐの許容速度を導出するための関数（例えば、図１１の近似曲線に対応する関数）が記憶されている。この後退接触角θ_Ｒに対応した基板Ｐの許容速度に関する情報は、予め実験又はシミュレーションによって求めることができ、記憶装置ＭＲＹに記憶される。

制御装置ＣＯＮＴは、計測装置６０の計測結果と、記憶装置ＭＲＹの記憶情報とに基づいて、基板Ｐを露光するときの露光条件（基板Ｐの移動速度）を決定する。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、求めた液体ＬＱの後退接触角θ_Ｒと、記憶装置ＭＲＹに予め記憶されている、液体ＬＱの後退接触角θ_Ｒに対応した基板Ｐの許容速度に関する情報とに基づいて、露光処理されるべき基板Ｐの最適移動速度を、許容速度を超えないように、決定する。

そして、制御装置ＣＯＮＴは、決定した露光条件（基板Ｐの移動速度）に基づいて、基板Ｐを液浸露光する。例えば、液体ＬＱの後退接触角θ_Ｒが小さい場合、基板Ｐの移動速度を高速化すると、光路空間Ｋ１を液体ＬＱで良好に満たすことが困難となる可能性があるため、制御装置ＣＯＮＴは、液体ＬＱの後退接触角θ_Ｒに応じて、基板Ｐの移動速度を遅くする。こうすることにより、光路空間Ｋ１を液体ＬＱで良好に満たした状態で、基板Ｐを露光することができる。一方、液体ＬＱの後退接触角θ_Ｒが大きい場合には、基板Ｐの移動速度を高速化することができ、スループットを向上することができる。

なお、スループットを考慮すれば、基板Ｐの移動速度は、後退接触角θ_Ｒに対応する許容速度に設定されることが望ましい。

また、基板Ｐの移動速度は、基板Ｐ上に露光光ＥＬが照射されている露光中の移動速度（スキャン速度）だけでなく、ショット間に行われるステッピング中の移動速度（ステッピング速度）も含む。

以上説明したように、基板Ｐの表面における液体ＬＱの後退接触角θ_Ｒに基づいて、基板Ｐを露光するときの露光条件を決定するようにしたので、異なる種類の膜が形成された複数の基板Ｐのそれぞれに対して液浸露光を良好に行うことができる。したがって、液浸露光装置ＥＸの汎用性を向上することができる。

なお、本実施形態では、液体ＬＱの後退接触角θ_Ｒに基づいて、基板Ｐの移動速度を決定しているが、基板Ｐの加速度、減速度、移動方向（移動軌跡）、及び一方向への連続的な移動距離の少なくとも一部を決定することができる。すなわち、基板Ｐ上で液浸領域ＬＲを所望状態に維持可能な最大の加速度、最大の減速度、最大の移動距離の少なくとも一部と後退接触角θ_Ｒとの関係を予め求めておき、基板Ｐの膜と液体ＬＱとに対応する後退接触角θ_Ｒから求められる許容値を超えないように、加速度、減速度、移動距離の少なくとも一部を決定してもよい。また、後退接触角θ_Ｒが小さい場合、基板Ｐの移動方向によっては、液浸領域ＬＲを所望状態に維持できない可能性もあるので、後退接触角θ_Ｒに応じて、基板Ｐの移動方向を制限したり、基板Ｐを所定方向へ移動するときの速度をその他の方向へ移動するときの速度よりも小さくするようにしてもよい。

また、値θ_Ｒに基づいて、液浸領域ＬＲを形成するために液体ＬＱを供給するときの供給条件、及び液浸領域ＬＲを形成する液体ＬＱを回収するときの回収条件を含む、液浸領域ＬＲを形成するときの液浸条件を決定することができる。例えば、基板Ｐ上で液浸領域ＬＲを所望状態に維持可能な最大の液体供給量と後退接触角θ_Ｒとの関係を予め求めておけば、後退接触角θ_Ｒから求められる許容値を超えないように液体ＬＱの供給量を決定してもよい。

また、第６実施形態において、液体ＬＱの後退接触角θ_Ｒの許容範囲を設定し、基板Ｐを露光する前に、その基板Ｐが液体（純水）ＬＱに対して許容範囲の後退接触角θ_Ｒとなる膜を有するか否か、すなわち液浸露光処理するのに適当な膜を有する基板Ｐか否かを判断するようにしてもよい。

なお、上述の第６実施形態においては、デバイスを製造するために実際に露光される基板Ｐの表面に液体ＬＱの液滴を配置し、その基板Ｐを傾斜させたときの液滴の状態を計測装置６０で計測するように説明したが、例えば実際に露光される基板Ｐの表面とほぼ同様の表面を有する物体（例えばテスト基板等）上に液滴を配置し、その物体の表面を傾斜させたときの液滴の状態を計測するようにしてもよい。

＜第７実施形態＞
また、上述の第６実施形態において、露光装置ＥＸ内に計測装置６０を搭載せずに、基板Ｐの表面における液体ＬＱの後退接触角θ_Ｒを露光装置ＥＸとは別の装置で計測することができる。そして、基板Ｐを露光するときの露光条件を決定するために、基板Ｐの表面における液体ＬＱの後退接触角θ_Ｒの情報が、入力装置ＩＮＰを介して制御装置ＣＯＮＴに入力される。制御装置ＣＯＮＴは、入力装置ＩＮＰから入力された後退接触角θ_Ｒの情報に基づいて、基板Ｐを露光するときの露光条件を決定する。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、入力装置ＩＮＰから入力された後退接触角θ_Ｒの情報と、記憶装置ＭＲＹに予め記憶されている、後退接触角θ_Ｒから液浸領域ＬＲを所望状態に維持可能な条件を導出するための情報とに基づいて、露光処理されるべき基板Ｐに対する最適露光条件を決定する。

なお、上述の第１〜第７実施形態において、記憶装置ＭＲＹの記憶情報を随時更新するようにしてもよい。例えば、記憶装置ＭＲＹに記憶されてない更に異なる種類の膜を有する基板Ｐを露光するときには、この新たな膜について実験又はシミュレーションを行って付着力（静的な接触角及び滑落角）に対応した露光条件を求め、記憶装置ＭＲＹに記憶されている記憶情報を更新すればよい。同様に、新たな膜について実験又はシミュレーションを行って後退接触角に対応した露光条件を求め、記憶装置ＭＲＹに記憶されている記憶情報を更新すればよい。また、記憶情報の更新には、例えばインターネットを含む通信装置を介して、露光装置ＥＸ（記憶装置ＭＲＹ）に対して遠隔地より行うことも可能である。

また、上述の第１〜第７実施形態において、付着力Ｅ（静的な接触角及び滑落角）、又は後退接触角に基づいて基板Ｐの移動条件を決定した場合、その移動条件に基づいて、ドーズ制御パラメータが調整される。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、決定された基板Ｐの移動条件に基づいて、露光光ＥＬの光量（強度）、レーザ光のパルス発振周期、露光光ＥＬが照射される投影領域ＡＲの走査方向の幅の少なくとも一つを調整して、基板Ｐ上の各ショット領域に対するドーズ量を最適化する。

また、上述の第１〜第７実施形態において、基板Ｐ表面の膜の付着力Ｅ、静的な接触角θ、滑落角α、後退接触角θ_Ｒなどが、露光光ＥＬの照射の前後で変化する場合には、露光光ＥＬの照射の前後で基板Ｐの移動条件及び液浸条件などを変更するようにしてもよい。基板Ｐ表面の膜の付着力Ｅ、静的な接触角θ、滑落角α、後退接触角θ_Ｒなどが露光光ＥＬの照射の有無、液体ＬＱとの接触時間、基板Ｐ表面の膜が形成されてからの経過時間の少なくとも一つに応じて変化する場合には、露光光ＥＬの照射の有無、液体ＬＱとの接触時間、基板Ｐ表面の膜が形成されてからの経過時間の少なくとも一つを考慮して、基板Ｐの移動条件及び液浸条件などの露光条件を決定するのが望ましい。

また、上述の第１〜第７実施形態において、付着力Ｅ（静的な接触角θ及び滑落角α）、又は後退接触角θ_Ｒに基づいて露光条件を決定するようにしているが、液体ＬＱの他の物性（粘性、揮発性、耐液性、表面張力、屈折率の温度依存性（ｄｎ／ｄＴ）、雰囲気の溶存性（液体ＬＱと接触する気体の液体ＬＱ中への溶けやすさなど）も考慮して、露光条件を決定するようにしてもよい。

また、上述の第１〜第７実施形態において、付着力Ｅ（静的な接触角θ及び滑落角α）、又は後退接触角θ_Ｒに基づいて露光条件を決定するようにしているが、基板Ｐ表面に形成される膜と液体との界面におけるすべり状態（例えば、基板Ｐ上に液浸領域が形成されている状態で、基板Ｐ表面とほぼ平行に基板Ｐを所定速度で移動したときに生じる、膜と液体との界面における膜と液体との相対速度）に基づいて露光条件を決定するようにしてもよい。

また、上述の第１〜第７実施形態において、基板Ｐ表面の膜に応じて基板Ｐの移動条件及び液浸条件などを決定しているが、基板ステージＰＳＴの上面９７など、基板Ｐ以外の他の物体上に液浸領域を形成する場合には、その物体表面の膜に応じて、基板ステージＰＳＴの移動条件及び基板ステージＰＳＴ上での液浸条件などを決定するのが望ましい。

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及び・又は光学素子（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。

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程度と言われており、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。

本実施形態では、投影光学系ＰＬの先端に光学素子ＬＳ１が取り付けられており、この光学素子により投影光学系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。

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。

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。

また、上述の実施形態の投影光学系は、先端の光学素子の像面側の光路空間を液体で満たしているが、国際公開第２００４／０１９１２８号パンフレットに開示されているように、先端の光学素子の物体面側の光路空間も液体で満たす投影光学系を採用することもできる。

なお、本実施形態の液体ＬＱは水であるが、上述したように水以外の液体であってもよい、例えば、露光光ＥＬの光源がＦ_２レーザである場合、このＦ_２レーザ光は水を透過しないので、液体ＬＱとしてはＦ_２レーザ光を透過可能な例えば、過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）あるいは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、及び／又は基板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。

また、液体ＬＱとしては、屈折率が１．６〜１．８程度のものを使用してもよい。更に、石英及び蛍石よりも屈折率が高い（例えば１．６以上）材料で光学素子ＬＳ１を形成してもよい。

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、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。

露光装置ＥＸとしては、マスクＭと基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを一括露光し、基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。

また、露光装置ＥＸとしては、第１パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で第１パターンの縮小像を投影光学系（例えば１／８縮小倍率で反射素子を含まない屈折型投影光学系）を用いて基板Ｐ上に一括露光する方式の露光装置にも適用できる。この場合、更にその後に、第２パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で第２パターンの縮小像をその投影光学系を用いて、第１パターンと部分的に重ねて基板Ｐ上に一括露光するスティッチ方式の一括露光装置にも適用できる。また、スティッチ方式の露光装置としては、基板Ｐ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写し、基板Ｐを順次移動させるステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。

また、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ような複数の基板ステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。

更に、特開平１１−１３５４００号公報及び特開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及び各種の光電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。

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、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基板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。

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、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。

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を用いてもよい。

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・スペースパターン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。

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。

半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図１２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処理を含むステップ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。

露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。 基板を露光するときの液浸領域と基板との位置関係を説明するための図である。 基板の一例を示す断面図である。 計測装置の一実施形態を示す図である。 付着力を説明するための図である。 露光方法の一実施形態を説明するためのフローチャート図である。 静的な接触角と滑落角と許容速度との関係を導出するために行った実験結果を示す図である。 静的な接触角と滑落角と許容速度との関係を示す図である。 後退接触角を説明するための図である。 後退接触角と許容速度との関係を導出するために行った実験結果を示す図である。 後退接触角と滑落角と許容速度との関係を示す図である。 マイクロデバイスの製造工程の一例を説明するためのフローチャート図である。

符号の説明

１…液浸機構、６０…計測装置、ＣＯＮＴ…制御装置、ＥＬ…露光光、ＥＸ…露光装置、ＩＮＰ…入力装置、ＬＱ…液体、ＬＲ…液浸領域、ＭＲＹ…記憶装置、Ｐ…基板、ＰＳＴ…基板ステージ

Claims (20)

1. 基板を移動しながら前記基板上に形成された液浸領域の液体を介して前記基板に露光光を照射する露光方法であって、
   前記基板が傾斜したときの前記基板の表面における前記液体の後退接触角に基づいて、前記液浸領域を所望状態に維持できる前記基板の移動条件を決定する工程と、
   前記移動条件に基づいて前記基板を移動しながら前記液浸領域の前記液体を介して前記基板を露光する工程と、を有し、
   前記基板の移動条件は前記基板の最大移動速度を含み、前記移動条件を決定する工程は、前記後退接触角の増大に伴って前記最大移動速度が増大する関係に基づいて前記最大移動速度を決定する露光方法。
2. 前記最大移動速度を超えない前記基板の移動速度で前記基板を移動し露光する請求項１記載の露光方法。
3. 前記基板を走査方向に移動しながら前記基板上のショット領域に前記露光光が照射され、
   前記基板の移動速度は、前記基板上に露光光が照射されている露光中の移動速度を含む請求項２記載の露光方法。
4. 前記基板を移動しながら前記基板上の複数のショット領域に前記露光光が順次照射され、
   前記基板の移動速度は、１つのショット領域の露光終了後に、次のショット領域を露光開始位置に移動するときのステッピング中の移動速度を含む請求項２又は３記載の露光方法。
5. 前記後退接触角に基づいて、前記基板の加速度、減速度、移動軌跡、及び一方向への連続的な移動距離の少なくとも一部が決定される請求項１〜４のいずれか一項記載の露光方法。
6. 基板上に液体を供給し、前記供給された液体によって前記基板上に形成された液浸領域の液体を介して前記基板に露光光を照射する露光方法であって、
   前記基板が傾斜したときの前記基板の表面における前記液体の後退接触角に基づいて、前記液浸領域を所望状態に維持できる前記基板上への最大液体供給量を求める工程と、
   前記最大液体供給量に基づいて、前記液浸領域を形成するときの液浸条件を決定する工程と、
   前記液浸条件に基づいて前記液浸領域を形成し、前記液浸領域の前記液体を介して前記基板を露光する工程と、を有する露光方法。
7. 前記液浸条件は、単位時間当たりの液体の供給量を含む請求項６記載の露光方法。
8. 前記最大液体供給量を超えないように、前記単位時間当たりの液体の供給量を決定する請求項７記載の露光方法。
9. 前記後退接触角に基づいて、前記露光光の光路に対する液体供給位置、及び供給方向の少なくとも一部が決定される請求項６〜８のいずれか一項記載の露光方法。
10. 前記後退接触角に基づいて、前記液浸領域を形成する液体を回収するときの回収条件が決定される請求項６〜９のいずれか一項記載の露光方法。
11. 前記回収条件は、前記露光光の光路からの単位時間当たりの液体回収量、前記光路に対する液体回収位置、及び回収方向の少なくとも一部を含む請求項１０記載の露光方法。
12. 請求項１〜請求項１１のいずれか一項記載の露光方法を用いるデバイス製造方法。
13. 基板を移動しながら基板上に形成された液浸領域の液体を介して前記基板を露光する露光装置において、
    前記基板が傾斜したときの前記基板の表面における前記液体の後退接触角を計測する計測装置と、
    前記計測装置の計測結果に基づいて、前記液浸領域を所望状態に維持できる前記基板の最大移動速度を求め、求めた前記最大移動速度に基づいて、前記基板を露光するときの前記基板の移動条件を決定する制御装置と、備えた露光装置。
14. 基板を移動しながら基板上に形成された液浸領域の液体を介して前記基板を露光する露光装置において、
    前記基板が傾斜したときの前記基板の表面における前記液体の後退接触角を計測する計測装置と、
    前記後退接触角に対応した情報を予め記憶した記憶装置と、
    前記計測装置の計測結果と、前記記憶装置の記憶情報とに基づいて、前記液浸領域を所望状態に維持できる前記基板の最大移動速度を求め、求めた前記最大移動速度に基づいて、前記基板を露光するときの前記基板の移動条件を決定する制御装置と、備えた露光装置。
15. 基板を移動しながら基板上に形成された液浸領域の液体を介して前記基板を露光する露光装置において、
    前記基板表面が傾斜したときの前記基板の表面における前記液体の後退接触角の情報を入力するための入力装置と、
    前記入力装置から入力された前記後退接触角の情報に基づいて、前記液浸領域を所望状態に維持できる前記基板の移動条件を決定する制御装置と、を備え、
    前記基板の移動条件は前記基板の最大移動速度を含み、前記制御装置は、前記後退接触角の増大に伴って前記最大移動速度が増大する関係に基づいて前記最大移動速度を決定する露光装置。
16. 前記移動条件は、前記基板の加速度、減速度、移動軌跡、及び一方向への連続的な移動距離の少なくとも一部を含む請求項１５記載の露光装置。
17. 前記後退接触角に対応した情報を記憶する記憶装置をさらに備え、
    前記制御装置は、前記入力装置から入力された後退接触角の情報と、前記記憶装置の記憶情報とに基づいて、前記基板の移動条件を決定する請求項１６記載の露光装置。
18. 基板上に液体を供給し、前記供給された液体によって前記基板上に形成された液浸領域の液体を介して前記基板を露光する露光装置において、
    前記基板が傾斜したときの前記基板の表面における前記液体の後退接触角を計測する計測装置と、
    前記計測装置の計測結果に基づいて、前記液浸領域を所望状態に維持できる前記基板上への最大液体供給量を求め、前記最大液体供給量に基づいて、前記液浸領域を形成するときの液浸条件を決定する制御装置と、を備えた露光装置。
19. 請求項１３〜請求項１８のいずれか一項記載の露光装置を用いるデバイス製造方法。
20. 液体を介して露光される基板に形成されている膜の評価方法であって、
    前記基板が傾斜したときの前記膜の表面における前記液体の後退接触角を測定する工程と、
    測定された前記後退接触角の値と、露光条件に基づいて定められた前記後退接触角の許容範囲との比較に基づいて、前記露光条件に対する前記膜の適性を判定する工程と、を有する膜の評価方法。

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