JP2005116571A - 露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 投影光学系の像面側に液体を満たして受光器で光を受光する際、液体中の気泡に起因する受光器の受光状態の悪化を抑えることができる露光装置を提供する。
【解決手段】 露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの像面側に配置された基板Ｐに対して投影光学系ＰＬと液体ＬＱとを介して露光光ＥＬを照射することによって基板Ｐを露光するものであって、投影光学系ＰＬと該投影光学系ＰＬの像面付近に配置されたスリット板７５との間に満たされた液体ＬＱ中の気泡を除去する気泡除去装置１８０を備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、投影光学系と液体とを介して基板を露光する露光装置、及びこの露光装置を用いるデバイス製造方法に関するものである。

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転写するものである。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、使用する露光波長が短いほど、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も実用化されつつある。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。
Ｒ＝ｋ_１・λ／ＮＡ … （１）
δ＝±ｋ_２・λ／ＮＡ^２ … （２）
ここで、λは露光波長、ＮＡは投影光学系の開口数、ｋ_１、ｋ_２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。

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おそれがある。そこで、実質的に露光波長を短くして、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するとともに、焦点深度を約ｎ倍に拡大するというものである。
国際公開第９９／４９５０４号パンフレット

ところで、基板ステージ上には投影光学系を介した光を受光する種々の受光器（光センサ）が設けられているが、液浸露光装置の場合、投影光学系の像面側に液体の液浸領域を形成した状態で受光器による受光動作を行うことが考えられる。この場合において、液体中に気泡が存在しているとこの気泡により光が散乱等し、受光器は光を良好に受光できなくなる不都合が生じる。

また液浸法により露光処理を行う場合、投影光学系と基板との間の液体中に気泡が存在すると、この気泡により基板上に形成されるパターン像が劣化する恐れがある。

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、投影光学系の像面側に液体の液浸領域を形成して受光器で光を受光する際、液体中の気泡に起因する受光器の受光状態の悪化を抑えることができる露光装置及びデバイス製造方法を提供することを第１の目的とする。また、投影光学系と基板との間に液体を満たして露光処理する際、液体中の気泡に起因するパターン像の劣化を抑えることができる露光装置及びデバイス製造方法を提供することを第２の目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明は実施の形態に示す図１〜図２６に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の露光装置（ＥＸ）は、投影光学系（ＰＬ）の像面側に配置された基板（Ｐ）に対して投影光学系（ＰＬ）と液体（ＬＱ）とを介して露光光（ＥＬ）を照射することによって基板（Ｐ）を露光する露光装置において、投影光学系（ＰＬ）と該投影光学系（ＰＬ）の像面付近に配置された物体（７５、Ｐ）との間に満たされた液体（ＬＱ）中の気泡を除去する気泡除去装置（１８０、１９０、２５０）を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、液体中の気泡を除去する気泡除去装置を設けたので、投影光学系に対向する物体に液体を介して光を照射する場合、気泡の影響を受けずに光の照射状態を良好に維持することができる。したがって、例えば受光器の受光状態の悪化や、基板上に形成されるパターン像の劣化等といった不都合の発生を防止することができる。

本発明の露光装置（ＥＸ）は、投影光学系（ＰＬ）の像面側に配置された基板（Ｐ）に対して投影光学系（ＰＬ）と液体（ＬＱ）とを介して露光光（ＥＬ）を照射することによって基板（Ｐ）を露光する露光装置において、投影光学系（ＰＬ）の像面付近に配置され、投影光学系（ＰＬ）との間で液体（ＬＱ）を保持可能な物体（７５）を備え、物体（７５）の液体接触面（７５Ａ）は親液性であることを特徴とする。

本発明によれば、物体の液体接触面を親液性にすることで、仮に液体中に気泡が存在していても、その液体接触面には気泡が付着し難いため、気泡の付着に起因する例えば受光器の受光状態の悪化等といった不都合の発生を防止することができる。また、物体の液体接触面に気泡が付着し難いので、仮に気泡が付着した場合でも気泡除去処理を円滑に行うことができる。

本発明の露光装置（ＥＸ）は、投影光学系（ＰＬ）の像面側に配置された基板（Ｐ）に対して投影光学系（ＰＬ）と液体（ＬＱ）とを介して露光光（ＥＬ）を照射することによって基板（Ｐ）を露光する露光装置において、投影光学系（ＰＬ）の液体接触面（６０ａ）が紫外光照射処理によって親液性となっていることを特徴とする。

本発明によれば、投影光学系の液体接触面を紫外光照射処理によって親液性とすることで、その投影光学系の液体接触面には気泡が付着し難くなる。したがって、気泡の付着に起因する例えば受光器の受光状態の悪化や、基板上に形成されるパターン像の劣化等といった不都合の発生を防止することができる。また、投影光学系の液体接触面に気泡が付着し難いので、仮に気泡が付着した場合でも気泡除去処理を円滑に行うことができる。

本発明の露光装置（ＥＸ）は、投影光学系（ＰＬ）の像面側に配置された基板（Ｐ）に対して投影光学系（ＰＬ）と液体（ＬＱ）とを介して露光光（ＥＬ）を照射することによって基板（Ｐ）を露光する露光装置において、投影光学系（ＰＬ）と該投影光学系（ＰＬ）の像面付近に配置された物体（７５、Ｐ）との間に満たされた液体（ＬＱ）中の気泡を投影光学系（ＰＬ）を介して検出する気泡検出装置（４７）を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、投影光学系と物体との間の液体中の気泡を投影光学系を介して検出することができ、検出結果に基づいて、エラーの発生を検出したり、気泡除去動作を実行する等の適切な処置を施すことができる。

本発明のデバイス製造方法は、上記記載の露光装置（ＥＸ）を用いることを特徴とする。本発明によれば、液体中の気泡の影響を受けずに、受光器による受光動作や基板に対する液浸露光処理を良好に行うことができるので、所望の性能を有するデバイスを製造することができる。

本発明によれば、投影光学系の像面側に配置された受光器や基板等の種々の物体に対して、液体中の気泡の影響を受けずに良好な照射状態で光を照射することができ、精度良い露光処理を行うことができる。

以下、本発明の露光装置について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の露光装置の一実施形態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のパターン像を基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐに投影露光する投影光学系ＰＬと、露光装置ＥＸ全体の動作を統括制御する制御装置ＣＯＮＴと、制御装置ＣＯＮＴに接続され、露光処理に関する各種情報を記憶した記憶装置ＭＲＹを備えている。また露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの結像特性（光学特性）の計測に用いられる空間像計測装置７０を備えている。空間像計測装置７０は、投影光学系ＰＬの像面側に配置されたスリット部７１を有するスリット板７５を介して投影光学系ＰＬを通過した光（露光光ＥＬ）を受光する受光器９０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、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２０とを備えている。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上に転写している間、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上の一部に（局所的に）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の先端側（像面側）の光学素子６０と基板Ｐの表面との間に液体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を介して露光光ＥＬを照射してマスクＭのパターン像を基板Ｐ上に投影することによってこの基板Ｐを露光する。

また後述するように、空間像計測装置７０による計測動作中には、投影光学系ＰＬとスリット板７５との間に液体ＬＱが満たされる。そして、スリット板７５近傍には、投影光学系ＰＬとスリット板７５との間に液体ＬＱを満たしたときに、そのスリット板７５の液体接触面となる上面７５Ａに付着した気泡を除去するための気泡除去装置を構成する噴流生成装置１８０が設けられている。

更に露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの像面側に配置された前記スリット板７５に対して紫外光を照射可能な紫外光照射装置３００を備えている。紫外光照射装置３００は、投影光学系ＰＬに並ぶように設けられている。

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、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な平面内でマスクＭと基板Ｐとの同期移動方向（走査方向）をＸ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に垂直な方向（非走査方向）をＹ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」は半導体ウエハ上に感光性材料であるフォト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、光源１より射出された光束（レーザビーム）ＬＢを露光光ＥＬに変換し、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紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）や、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）等が用いられる。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、液体ＬＱには純水が用いられる。純水はＡｒＦエキシマレーザ光のみならず、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）も透過可能である。

本実施形態における光源１は、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を射出するエキシマレーザ光源であって、制御装置ＣＯＮＴによってそのレーザ発光のオン・オフや、中心波長、スペクトル半値幅、及び繰り返し周波数等を制御される。

照明光学系ＩＬは、ビーム整形光学系２、オプティカルインテグレータ３、照明系開口絞り板４、リレー光学系６、８、固定マスクブラインド７Ａ、可動マスクブラインド７Ｂ、ミラー９、及びコンデンサレンズ３０等を備えている。本実施形態では、オプティカルインテグレータ３としてフライアイレンズが用いられるが、ロッド型（内面反射型）インテグレータ、あるいは回折光学素子等であってもよい。ビーム整形光学系２内には、光源１でパルス発光されたレーザビームＬＢの断面形状を、該レーザビームＬＢの光路後方に設けられたオプティカルインテグレータ３に効率良く入射するように整形するための、例えばシリンドリカルレンズやビームエキスパンダ等が含まれている。オプティカルインテグレータ（フライアイレンズ）３は、ビーム整形光学系２から射出されたレーザビームＬＢの光路上に配置され、マスクＭを均一な照度分布で照明するために多数の点光源（光源像）からなる面光源、すなわち２次光源を形成する。

オプティカルインテグレータ３の射出側焦点面の近傍には、円板状部材からなる照明系開口絞り板４が配置されている。この照明系開口絞り板４には、ほぼ等角度間隔で、例えば通常の円形開口からなる開口絞り（通常絞り）、小さな円形開口からなりコヒーレンスファクタであるσ値を小さくするための開口絞り（小σ絞り）、輪帯照明用の輪帯状の開口絞り（輪帯絞り）、及び変形光源法用に複数の開口を偏心させて配置した変形開口絞り（ＳＨＲＩＮＣとも呼ばれる四重極照明絞り）等が配置されている。この照明系開口絞り板４は、制御装置ＣＯＮＴにより制御されるモータ等の駆動装置３１によって回転されるようになっており、これによりいずれかの開口絞りが露光光ＥＬの光路上に選択的に配置される。

照明系開口絞り板４を通過した露光光ＥＬの光路上に、反射率が小さく透過率が大きいビームスプリッタ５が配置され、更にこの後方の光路上に、マスクブラインド７Ａ、７Ｂを介在させてリレー光学系（６、８）が配置されている。固定マスクブラインド７Ａは、マスクＭのパターン面に対する共役面から僅かにデフォーカスした面に配置され、マスクＭ上の照明領域ＩＡを規定する矩形開口が形成されている。また、この固定マスクブラインド７Ａの近傍に走査方向（Ｘ軸方向）及びこれに直交する非走査方向（Ｙ軸方向）にそれぞれ対応する方向の位置及び幅が可変の開口部を有する可動マスクブラインド７Ｂが配置され、走査露光の開始時及び終了時にその可動マスクブラインド７Ｂを介して照明領域ＩＡを更に制限することによって、不要な部分の露光が防止されるようになっている。また、本実施形態では、可動マスクブラインド７Ｂは、後述する空間像計測の際の照明領域の設定にも用いられる。一方、照明光学系ＩＬ内のビームスプリッタ５で反射された露光光ＥＬの光路上には、集光レンズ３２、及び遠紫外域で感度が良く、且つ光源１のパルス発光を検出するために高い応答周波数を有するＰＩＮ型フォトダイオード等の受光素子からなるインテグレータセンサ３３が配置されている。

このようにして構成された照明光学系ＩＬの作用を簡単に説明すると、光源１からパルス発光されたレーザビームＬＢは、ビーム整形光学系２に入射して、ここで後方のオプティカルインテグレータ３に効率良く入射するようにその断面形状が整形された後、オプティカルインテグレータ３に入射する。これにより、オプティカルインテグレータ３の射出側焦点面（照明光学系ＩＬの瞳面）に２次光源が形成される。この２次光源から射出された露光光ＥＬは、照明系開口絞り板４上のいずれかの開口絞りを通過した後、透過率が大きく反射率が小さいビームスプリッタ５に入射する。このビームスプリッタ５を透過した露光光ＥＬは、第１リレーレンズ６を経て固定マスクブラインド７Ａの矩形の開口部及び可動マスクブラインド７Ｂを通過した後、第２リレーレンズ８を通過してミラー９によって光路を垂直下方に折り曲げられる。ミラー９によって光路を折り曲げられた露光光ＥＬは、コンデンサレンズ３０を経て、マスクステージＭＳＴに保持されたマスクＭ上の照明領域ＩＡを均一な照度分布で照明する。

一方、ビームスプリッタ５で反射された露光光ＥＬは、集光レンズ３２を介してインテグレータセンサ３３で受光され、インテグレータセンサ３３の光電変換信号が、不図示のピークホールド回路及びＡ／Ｄ変換器を有する信号処理装置を介して制御装置ＣＯＮＴに供給される。本実施形態では、インテグレータセンサ３３の計測値は、露光量制御に用いられる他、投影光学系ＰＬに対する照射量の計算に用いられ、この照射量は基板反射率（これは、インテグレータセンサの出力と不図示の反射率モニタの出力とに基づいて求めることもできる）とともに、投影光学系ＰＬの照明光吸収による結像特性の変化量の算出に用いられる。本実施形態では、所定の間隔で、制御装置ＣＯＮＴにより、インテグレータセンサ３３の出力に基づいて照射量が計算され、その計算結果が照射履歴として、記憶装置ＭＲＹに記憶されるようになっている。

マスクステージＭＳＴは、マスクＭを保持して移動可能であって、例えばマスクＭを真空吸着（又は静電吸着）により固定している。マスクステージＭＳＴは、マスクベース５５上に非接触ベアリングである気体軸受（エアベアリング）を介して非接触支持されており、リニアモータ等を含むマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤにより、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。そして、マスクステージＭＳＴは、マスクベース５５上をＸ軸方向に指定された走査速度で移動可能となっており、マスクＭの全面が少なくとも投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを横切ることができるだけのＸ軸方向の移動ストロークを有している。

マスクステージＭＳＴ上には移動鏡４１が設けられている。また、移動鏡４１に対向する位置にはレーザ干渉計４２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）はレーザ干渉計４２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４２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。

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、像面側（基板Ｐ側）に設けられた光学素子（レンズ）６０を含む複数の光学素子で構成されている。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あるいは１／５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。

本実施形態の投影光学系ＰＬの像面側先端部の光学素子６０はレンズセル６２で保持されている。また、光学素子６０以外の複数の光学素子は鏡筒ＰＫで保持されている。以下の説明において、鏡筒ＰＫに保持された複数の光学素子を「投影光学系本体ＭＰＬ」と適宜称する。そして、光学素子６０を保持したレンズセル６２が交換できるように、投影光学系本体ＭＰＬの鏡筒ＰＫの先端部と光学素子６０を保持したレンズセル６２とが連結機構６１によって連結されている。光学素子６０には液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱが接触する。光学素子６０は螢石で形成されている。螢石は水との親和性が高いので、光学素子６０の液体接触面６０ａ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６０の液体接触面６０ａ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６０の液体接触面６０ａと液体ＬＱとの密着性が高く、光学素子６０と基板Ｐとの間の光路を液体ＬＱで確実に満たすことができる。なお、光学素子６０は、水との親和性が高い石英であってもよい。また、光学素子６０の液体接触面６０ａ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。

基板ステージＰＳＴは、基板Ｐを保持して移動可能であって、ＸＹステージ５３と、ＸＹステージ５３上に搭載されたＺチルトステージ５２とを含んで構成されている。ＸＹステージ５３は、ステージベース５４の上面の上方に不図示の非接触ベアリングである気体軸受（エアベアリング）を介して非接触支持されている。ＸＹステージ５３（基板ステージＰＳＴ）はステージベース５４の上面に対して非接触支持された状態で、リニアモータ等を含む基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤにより、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。このＸＹステージ５３上にＺチルトステージ５２が搭載され、Ｚチルトステージ５２上に基板ホルダ５１が搭載されている。この基板ホルダ５１によって、基板Ｐが真空吸着等により保持されている。Ｚチルトステージ５２は、後述するアクチュエータにより、Ｚ軸方向、θＸ方向、及びθＹ方向にも移動可能に設けられている。上記アクチュエータを含む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。基板ステージＰＳＴは、後述のフォーカス検出系と協動して、基板Ｐのフォーカス位置（Ｚ位置）及び傾斜角を制御して基板Ｐの表面をオートフォーカス方式、及びオートレベリング方式で投影光学系ＰＬの像面に合わせ込むとともに、基板ＰのＸ軸方向及びＹ軸方向における位置決めを行う。

また、基板ステージＰＳＴ（基板ホルダ５１）上には、基板Ｐを囲むように補助プレート５７が設けられている。補助プレート５７は基板ホルダ５１に保持された基板Ｐの表面とほぼ同じ高さの平面を有している。基板Ｐのエッジ領域を露光する場合にも、補助プレート５７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。

基板ステージＰＳＴ（Ｚチルトステージ５２）上には移動鏡４３が設けられている。また、移動鏡４３に対向する位置にはレーザ干渉計４４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、及び回転角はレーザ干渉計４４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４４の計測結果に基づいてリニアモータ等を含む基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを駆動することで基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐの位置決めを行う。

また、露光装置ＥＸは、基板ステージＰＳＴ（基板ホルダ５１）に支持されている基板Ｐの表面の位置を検出するフォーカス検出系４５を備えている。フォーカス検出系４５は、基板Ｐ上に液体ＬＱを介して斜め方向より検出用光束を投射する投光部４５Ａと、基板Ｐで反射した前記検出用光束の反射光を受光する受光部４５Ｂとを備えている。フォーカス検出系４５（受光部４５Ｂ）の受光結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴはフォーカス検出系４５の検出結果に基づいて、基板Ｐ表面のＺ軸方向の位置情報を検出することができる。また、投光部４５Ａより複数の検出用光束を投射することにより、基板ＰのθＸ及びθＹ方向の傾斜情報を検出することができる。なお、フォーカス検出系４５の構成としては、例えば特開平６−２８３４０３号公報等に開示されているものを用いることができる。

制御装置ＣＯＮＴは、走査露光時等に、受光部４５Ｂからの焦点ずれ信号（デフォーカス信号）、例えばＳカーブ信号に基づいて焦点ずれが零となるように、後述するＺ位置駆動部５６Ａ〜５６Ｃを含む基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを介してＺチルトステージ５２のＺ軸方向への移動、及び２次元的に傾斜（θＸ、θＹ方向の回転）を制御する。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、多点フォーカス検出系４５を用いてＺチルトステージ５２の移動を制御することにより、投影光学系ＰＬの結像面と基板Ｐの表面とを実質的に合致させるオートフォーカス及びオートレベリングを実行する。

また、投影光学系ＰＬの先端近傍には、基板Ｐ上のアライメントマークあるいは基板ステージＰＳＴ上に設けられた不図示の基準部材上に形成された基準マークを検出するオフアクシス方式の基板アライメント系４６が設けられている。また、マスクステージＭＳＴの近傍には、マスクＭと投影光学系ＰＬとを介して前記基準部材に設けられた基準マークを検出するマスクアライメント系４７が設けられている。本実施形態では、このアライメント系として、画像処理方式のアライメントセンサ、いわゆるＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。なお、基板アライメント系４６の構成としては、例えば特開平４−６５６０３号公報に開示されているものを用いることができ、マスクアライメント系４７の構成としては、特開平７−１７６４６８号公報に開示されているものを用いることができる。

図２は、液体供給機構１０、液体回収機構２０、及び投影光学系ＰＬを示す拡大図である。投影光学系ＰＬは、鏡筒ＰＫに保持された複数枚（ここでは１０枚）の光学素子６４ａ〜６４ｊを含んで構成される投影光学系本体ＭＰＬと、投影光学系ＰＬの像面側（基板Ｐ側）に投影光学系本体ＭＰＬとは別に設けられ、レンズセル６２に保持された光学素子６０とを備えている。投影光学系ＰＬを構成する光学素子６４ａ〜６４ｊのうち、その一部、例えば光学素子６４ａ、６４ｂは、それぞれ複数の駆動素子（例えばピエゾ素子等）６３によって光軸ＡＸ方向及びＸＹ面に対する傾斜方向に微小駆動可能に構成されている。また、光学素子６４ｄ、６４ｅの間、及び光学素子６４ｆ、６４ｇの間には、それぞれ密閉状態とされた第１、第２密閉室６５Ａ、６５Ｂが形成されている。これら第１、第２密閉室６５Ａ、６５Ｂには、不図示のガス供給機構から圧力調整機構６６を介してクリーンな気体、例えばドライエアが供給されるようになっている。

本実施形態では、各駆動素子６３に与えられる駆動電圧（駆動素子の駆動量）及び第１、第２密閉室６５Ａ、６５Ｂ内部の気体の圧力（内部圧力）を調整する圧力調整機構６６が、制御装置ＣＯＮＴからの指令に応じて結像特性調整装置６７により制御され、これによって、投影光学系ＰＬの結像特性、例えば、像面位置、像面湾曲、ディストーション、倍率等が補正されるようになっている。なお、かかる結像特性を調整する結像特性調整機構は、光学素子６４ａのような可動光学素子のみによって構成してもよく、その可動光学素子の数も任意でよい。但し、この場合、可動光学素子の数が、フォーカスを除く、投影光学系ＰＬの結像特性の補正可能な種類に対応するので、補正が必要な結像特性の種類に応じて可動光学素子の数を定めればよい。

Ｚチルトステージ５２は、３つのＺ位置駆動部５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃ（但し、紙面奥側のＺ位置駆動部５６Ｃは不図示）によってＸＹステージ５３上に３点で支持されている。これらのＺ位置駆動部５６Ａ〜５６Ｃは、Ｚチルトステージ５２下面のそれぞれの支持点を投影光学系ＰＬの光軸方向（Ｚ方向）に独立して駆動する３つのアクチュエータ（例えばボイスコイルモータなど）５９Ａ、５９Ｂ、５９Ｃ（但し、図２における紙面奥側のアクチュエータ５９Ｃは不図示）と、Ｚチルトステージ５２のＺ位置駆動部５６Ａ、５６Ｂ、５６ＣによるＺ軸方向の駆動量（基準位置からの変位）を検出するエンコーダ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ（但し、図２における紙面奥側のエンコーダ５８Ｃは不図示）とを含んで構成されている。ここでエンコーダ５８Ａ〜５８Ｃとしては、例えば光学式又は静電容量式などのリニアエンコーダが使用されている。本実施形態では、上記アクチュエータ５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃによって、Ｚチルトステージ５２を光軸ＡＸ方向（Ｚ軸方向）及び光軸に直交する面（ＸＹ面）に対する傾斜方向すなわちθＸ、θＹ方向に駆動する駆動装置が構成されている。また、エンコーダ５８Ａ〜５８Ｃで計測されるＺチルトステージ５２のＺ位置駆動部５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃによる各支持点のＺ軸方向の駆動量（基準点からの変位量）は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴは、そのエンコーダ５８Ａ〜５８Ｃの計測結果に基づいて、Ｚチルトステージ５２のＺ軸方向の位置及びレベリング量（θＸ回転量、θＹ回転量）を求めるようになっている。

液体供給機構１０は、露光処理時を含む所定の期間において投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に液体ＬＱを供給するものであって、液体ＬＱを送出可能な液体供給部１１と、液体供給部１１に供給管１２を介して接続され、この液体供給部１１から送出された液体ＬＱを基板Ｐ上に供給する供給ノズル１３とを備えている。供給ノズル１３は基板Ｐの表面に近接して配置されている。液体供給部１１は、液体ＬＱを収容するタンク、及び加圧ポンプ等を備えており、供給管１２及び供給ノズル１３を介して基板Ｐ上に液体ＬＱを供給する。液体供給部１１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は液体供給部１１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制御可能である。

液体回収機構２０は、露光処理時を含む所定の期間において投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の液体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ノズル２３と、回収ノズル２３に回収管２２を介して接続された液体回収部２１とを備えている。液体回収部２１は、真空ポンプを含む真空系（吸引装置）、及び回収した液体ＬＱを収容するタンク等を含んで構成されており、その動作は制御装置ＣＯＮＴに制御される。液体回収部２１の真空系が駆動することにより、基板Ｐ上の液体ＬＱは回収ノズル２３を介して回収される。なお真空系として、露光装置に真空ポンプを設けずに、露光装置ＥＸが配置される工場の真空系を用いるようにしてもよい。

なお回収管２２の途中、具体的には回収ノズル２３と真空系との間に、回収ノズル２３から吸い込まれた液体ＬＱと気体とを分離する気液分離器を設けることが好ましい。基板Ｐ上の液体ＬＱを吸引回収する際、液体回収部（真空系）２１では、液体ＬＱをその周囲の気体（空気）とともに回収する状況が生じる可能性があるため、気液分離器によって回収ノズル２３から回収された液体ＬＱと気体とを分離することにより、真空系に液体ＬＱが流入してその真空系が故障する等の不都合の発生を防止することができる。液体回収部２１に回収された液体ＬＱは、例えば廃棄されたり、あるいはクリーン化されて液体供給部１１等に戻され再利用される。

なお、液体供給機構１０及び液体回収機構２０は、投影光学系ＰＬに対して分離して支持されている。これにより、液体供給機構１０及び液体回収機構２０で生じた振動が投影光学系ＰＬに伝わることがない。

図３は、液体供給機構１０及び液体回収機構２０と投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１との位置関係を示す平面図である。投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１はＹ軸方向に細長い矩形状（スリット状）となっており、その投影領域ＡＲ１をＸ軸方向に挟むように、＋Ｘ側に３つの供給ノズル１３Ａ〜１３Ｃが配置され、−Ｘ側に２つの回収ノズル２３Ａ、２３Ｂが配置されている。そして、供給ノズル１３Ａ〜１３Ｃは供給管１２を介して液体供給部１１に接続され、回収ノズル２３Ａ、２３Ｂは回収管２２を介して液体回収部２１に接続されている。また、供給ノズル１３Ａ〜１３Ｃと回収ノズル２３Ａ、２３Ｂとをほぼ１８０°回転した位置関係で、供給ノズル１６Ａ〜１６Ｃと、回収ノズル２６Ａ、２６Ｂとが配置されている。供給ノズル１３Ａ〜１３Ｃと回収ノズル２６Ａ、２６ＢとはＹ軸方向に交互に配列され、供給ノズル１６Ａ〜１６Ｃと回収ノズル２３Ａ、２３ＢとはＹ軸方向に交互に配列され、供給ノズル１６Ａ〜１６Ｃは供給管１５を介して液体供給部１１に接続され、回収ノズル２６Ａ、２６Ｂは回収管２５を介して液体回収部２１に接続されている。

図４は、投影光学系ＰＬの結像特性（光学特性）の計測に用いられる空間像計測装置７０を示す概略構成図である。空間像計測装置７０は、投影光学系ＰＬの像面側に配置されたスリット部７１を有するスリット板７５を介して投影光学系ＰＬを通過した光を受光する受光器９０を備えている。スリット板７５は、投影光学系ＰＬの像面側のＺチルトステージ５２に設けられている。受光器９０は、Ｚチルトステージ５２内部においてスリット板７５に近い位置に配置された光学素子７６と、光学素子７６を通過した光の光路を折り曲げるミラー７７と、ミラー７７を介した光が入射する光学素子７８と、光学素子７８を通過した光をＺチルトステージ５２外部に送る送光レンズ７９と、Ｚチルトステージ５２外部に設けられ、送光レンズ７９からの光の光路を折り曲げるミラー８０と、ミラー８０を通過した光を受ける受光レンズ８１と、受光レンズ８１を介した光を受光する光電変換素子からなる光センサ（受光素子）８２とを備えている。

スリット板７５は、平面視長方形状のガラス板部材７４の上面中央部に設けられたクロム等からなる遮光膜７２と、その遮光膜７２の周囲、すなわちガラス板部材７４の上面のうち遮光膜７２以外の部分に設けられたアルミニウム等からなる反射膜７３と、遮光膜７２の一部に形成された開口パターンであるスリット部７１とを備えている。スリット部７１においては透明部材であるガラス板部材７４が露出しており、光はスリット部７１を透過可能である。

Ｚチルトステージ５２の上面において基板ホルダ５１と隣り合う位置には凸部８３が設けられており、その凸部８３の上部には開口部８４が設けられている。スリット板７５は凸部８３の開口部８４に対して着脱可能となっており、その開口部８４を塞ぐ状態で上方から嵌め込まれている。また、スリット板７５の上面は、光学素子６０との間で液体ＬＱを保持できるように十分な面積を有している。

ガラス板部材７４の形成材料としては、ＡｒＦエキシマレーザ光あるいはＫｒＦエキシマレーザ光に対する透過性の良い合成石英あるいは螢石などが用いられる。なお、合成石英のＡｒＦエキシマレーザ光に対する屈折率は１．５６、ＫｒＦエキシマレーザ光に対する屈折率は１．５１程度である。

光学素子７６は、Ｚチルトステージ５２内部においてスリット部７１の下方に配置されており、保持部材８５で保持されている。光学素子７６を保持した保持部材８５は、凸部８３の内壁面８３Ａに取り付けられている。Ｚチルトステージ５２内部に配置されている光学素子７６を通過した光は、ミラー７７でその光路を折り曲げられた後、光学素子７８を通過する。光学素子７８を通過した光は、Ｚチルトステージ５２の＋Ｘ側側壁に固定されている送光レンズ７９によってＺチルトステージ５２の外部に送出される。送光レンズ７９によってＺチルトステージ５２外部に送出された光は、ミラー８０によって受光レンズ８１に導かれる。受光レンズ８１とその受光レンズ８１の上方に配置されている光センサ８２とは、所定の位置関係を保ってケース８６に収納されている。ケース８６は取付部材８７を介してステージベース５４の上面に設けられた支柱８８の上端部近傍に固定されている。

なお、ミラー７７、光学素子７８、及び送光レンズ７９等はＺチルトステージ５２に対して着脱可能である。また、受光レンズ８１及び光センサ８２を収納したケース８６を支持する支柱８８は、ステージベース５４に対して着脱可能となっている。

光センサ８２には、微弱な光を精度良く検出可能な光電変換素子（受光素子）、例えばフォト・マルチプライヤ・チューブ（ＰＭＴ、光電子増倍管）等が用いられる。光センサ８２からの光電変換信号は、信号処理装置を介して制御装置ＣＯＮＴに送られるようになっている。

図５は、空間像計測装置７０を使って投影光学系ＰＬの結像特性を計測している状態を示す図である。図５に示すように、投影光学系ＰＬの結像特性を計測する際には、投影光学系ＰＬとスリット板７５とを対向させた状態で、液体供給機構１０及び液体回収機構２０を使って、投影光学系ＰＬの先端側（像面側）の光学素子６０とスリット板７５との間に液体ＬＱを満たす。そして、投影光学系ＰＬの光学素子６０とスリット板７５との間に液体ＬＱを満たした状態で、投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介した光（露光光ＥＬ）が空間像計測装置７０を構成するスリット板７５に照射される。またこのときのスリット板７５の上面７５Ａの面位置情報は、フォーカス検出系４５を使って検出可能である。

図６は、空間像計測装置７０のうち、凸部８３内部に配置されたスリット板７５及び光学素子７６近傍を示す要部拡大断面図、図７は、スリット板７５を上方から見た平面図である。なお図６においては、受光器９０は簡略化して図示されており、受光器９０を構成する複数の光学素子及び部材のうち、光の光路上においてスリット板７５に最も近い位置に配置された光学素子７６、及びその光学素子７６を通過した光を受光する光センサ８２のみが図示されている。図６に示す空間像計測装置７０において、スリット板７５と受光器９０との間には液体ＬＱが満たされている。本実施形態において、液体ＬＱは、凸部８３の開口部８４に嵌合されているスリット板７５の下面と、受光器９０の光路上に配置された複数の光学素子のうちスリット板７５に最も近い位置に配置された光学素子７６との間に満たされている。光学素子７６は、スリット板７５の下方位置において、凸部８３の内壁面８３Ａに取り付けられた保持部材８５に保持されており、液体ＬＱは、スリット板７５、保持部材８５、及び光学素子７６に囲まれた空間ＳＰに満たされている。本実施形態において、光学素子７６は平凸レンズにより構成されており、その平坦面を上方に向けて配置されている。そして、保持部材８５の内底面８５Ａと、光学素子７６の上面（平坦面）７６Ａとがほぼ面一となっている。また、保持部材８５は断面視略上向きコ字状に形成され、その保持部材８５の外側面８５Ｂと凸部８３の内壁面８３Ａとは密接されており、保持部材８５の上端面（スリット板７５との接合面）８５Ｃとスリット板７５との間にはＯリングなどのシール部材９１が設けられている。これにより、空間ＳＰに満たされた液体ＬＱが外部に漏洩する不都合が防止されている。

スリット板７５及び光学素子７６を保持した保持部材８５は、凸部８３の内壁面８３Ａに対して着脱可能となっている。保持部材８５を取り付ける際には、凸部８３の開口部８４より光学素子７６を保持した保持部材８５を凸部８３内部に挿入し（このときスリット板７５は取り付けられていない）、不図示の固定部材で保持部材８５と凸部８３の内壁面８３Ａとを固定する。次いで、開口部８４にスリット板７５が嵌め込まれる。一方、保持部材８５を外す際には、スリット板７５を開口部８４より取り外した後、保持部材８５を開口部８４を介して引き抜けばよい。

また、露光装置ＥＸは、スリット板７５と受光器９０の光学素子７６との間の空間ＳＰに液体ＬＱを供給する液体供給装置１００と、その空間ＳＰの液体ＬＱを回収する液体回収装置１０４とを備えている。凸部８３及び保持部材８５の＋Ｘ側の壁部には空間ＳＰに接続する供給流路１０２が形成され、−Ｘ側の壁部には空間ＳＰに接続する回収流路１０６が形成されている。また、液体供給装置１００には供給管１０１の一端部が接続され、供給管１０１の他端部は継手１０３を介して供給流路１０２に接続されている。液体回収装置１０４には回収管１０５の一端部が接続され、回収管１０５の他端部は継手１０７を介して回収流路１０６に接続されている。また、供給管１０１及び回収管１０５のそれぞれの途中にはその流路を開閉するバルブ１０１Ａ、１０５Ａが設けられている。液体供給装置１００、液体回収装置１０４、及びバルブ１０１Ａ、１０５Ａの動作は制御装置ＣＯＮＴによって制御され、制御装置ＣＯＮＴは、これらを制御して空間ＳＰに対する液体ＬＱの供給及び回収を行うことで、空間ＳＰを液体ＬＱで満たす。

ここで、以下の説明において、投影光学系ＰＬとスリット板７５との間に満たされたＬＱによって形成される液浸領域を「第１液浸領域ＬＡ１」と、スリット板７５と受光器９０（光学素子７６）との間に満たされた液体ＬＱによって形成される液浸領域を「第２液浸領域ＬＡ２」と適宜称する。

なおここでは、液体供給装置１００及び液体回収装置１０４を使って液体ＬＱの供給及び回収を行うことで、スリット板７５と光学素子７６との間の空間ＳＰに液体ＬＱを満たしているが、液体供給装置１００及び液体回収装置１０４を使わずに、例えば露光装置ＥＸの製造時において液体ＬＱを空間ＳＰに満たしておくといった構成も可能である。この場合、例えばスリット板７５を凸部８３（Ｚチルトステージ５２）より外し、空間ＳＰの液体ＬＱを定期的に交換するようにしてもよい。一方で、液体供給装置１００及び液体回収装置１０４を使って液体ＬＱの供給及び回収を行うことで、空間ＳＰには常に新鮮な（清浄な）液体ＬＱを満たすことが可能である。また、例えばスリット板７５や光学素子７６を保持した保持部材８５を凸部８３（Ｚチルトステージ５２）から外す際に、液体回収装置１０４で空間ＳＰの液体ＬＱを回収した後に、スリット板７５や光学素子７６を保持した保持部材８５を外すことにより、液体ＬＱを漏出、飛散することなく着脱作業を行うことができる。

図７に示すように、スリット板７５は、平面視長方形状のガラス板部材７４の上面中央部に設けられたクロム等からなる遮光膜７２と、その遮光膜７２の周囲、すなわちガラス板部材７４の上面のうち遮光膜７２以外の部分に設けられたアルミニウム等からなる反射膜７３と、遮光膜７２の一部に形成された開口パターンであるスリット部７１とを備えている。スリット部７１においては透明部材であるガラス板部材７４が露出しており、光はスリット部７１を透過可能である。スリット部７１はＹ軸方向を長手方向とする矩形状（長方形状）のスリットであって、所定幅２Ｄを有している。

図６に示すように、スリット板７５の近傍には、このスリット板７５の液体接触面となる上面７５Ａに付着した気泡を除去するための噴流生成装置１８０が設けられている。噴流生成装置１８０は、投影光学系ＰＬの先端部の光学素子６０とスリット板７５との間に満たされた第１液浸領域ＬＡ１の液体ＬＱ中に噴流を生成し、生成した噴流をスリット板７５の上面７５Ａに当てることによって、スリット板７５の上面７５Ａに付着した気泡を除去する。噴流生成装置１８０は、液体供給部１８１にその一端部（基端部）を接続した配管部１８２と、配管部１８２の他端部（先端部）に接続されたノズル部１８３とを備えている。ノズル部１８３はスリット板７５近傍に配置されている。また、配管部１８２はＺチルトステージ５２上に取り付けられている。したがって、基板ステージＰＳＴが移動したとき、配管部１８２及びその先端部に取り付けられたノズル部１８３はスリット板７５とともに移動する。すなわち、基板ステージＰＳＴが移動しても、ノズル部１８３とスリット板７５との相対位置関係は変わらない。本実施形態において、配管部１８２は凸部８３やスリット板７５と離れており、ノズル部１８３もスリット板７５と離れている。また、ノズル部１８３の吹出口１８３Ａは、投影光学系ＰＬの光学素子６０とスリット板７５との間に液体ＬＱを満たしたときに、その液体ＬＱによって形成される第１液浸領域ＬＡ１内部に配置されるようになっている。

空間像計測装置７０を使って投影光学系ＰＬの結像特性（空間像、投影像）を計測する際には、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴを移動して、投影光学系ＰＬとスリット板７５とを対向させる（つまり図５に示す状態にする）。そして、液体供給機構１０及び液体回収機構２０を使って投影光学系ＰＬの先端部の光学素子６０とスリット板７５との間に液体ＬＱを満たす。これと並行して（あるいはその前又は後に）、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給装置１００及び液体回収装置１０４を使って、受光器９０の光学素子７６とスリット板７５との間に液体ＬＱを満たす。

第１液浸領域ＬＡ１を形成した後、空間像計測動作を行う前に、制御装置ＣＯＮＴは、噴流生成装置１８０を使って、スリット板７５の上面７５Ａに付着した気泡を除去する気泡除去動作を行う。制御装置ＣＯＮＴは、噴流生成装置１８０の液体供給部１８１を駆動する。液体供給部１８１からは、流速を高められた液体ＬＱが送出される。液体供給部１８１から送出された液体ＬＱは配管部１８２を介してノズル部１８３の吹出口１８３Ａより噴出される。ノズル部１８３の吹出口１８３Ａは第１液浸領域ＬＡ１内部に配置されているため、吹出口１８３Ａから第１液浸領域ＬＡ１に対して液体ＬＱが噴出されることにより、第１液浸領域ＬＡ１の液体ＬＱ中に噴流が生成される。噴流により第１液浸領域ＬＡ１の液体ＬＱが加振される。そして、生成された液体ＬＱの噴流がスリット板７５の上面７５Ａに当たることにより、このスリット板７５の上面７５Ａのうち第１液浸領域ＬＡ１に対応する領域（すなわち液体接触面）に付着していた気泡が除去される。上面７５Ａより除去された気泡は、液体ＬＱとともに液体回収機構２０の回収ノズル２３より回収される。こうして、スリット板７５の上面７５Ａに付着していた気泡及び第１液浸領域ＬＡ１の液体中の気泡（第１液浸領域ＬＡ１の液体中に浮遊している気泡を含む）が、回収ノズル２３より回収されて除去される。

ここで、ノズル部１８３から噴出される液体ＬＱに対して、予め脱気処理を施しておくことが好ましい。また、液体供給機構１０の供給ノズル１３から供給される液体ＬＱにも予め脱気処理を施しておくことが好ましい。脱気処理としては、液体ＬＱの加熱処理や減圧処理が含まれる。

本実施形態では、噴流生成装置１８０のノズル部１８３は、スリット板７５の上面７５Ａのうち、スリット部７１に向けて噴流を当てるように設けられている。噴流生成装置１８０はスリット部７１に対して噴流を当てることによりスリット部７１に付着した気泡を確実に除去できる。したがって、スリット部７１を通過する光は散乱等することなく受光器９０に良好に受光される。また、このスリット部７１のまわりには遮光膜７２が設けられており、スリット部７１と遮光膜７２との間で段差が形成された構成となっている。この段差部には気泡が付着しやすいが、噴流生成装置１８０はこの段差部に対して噴流を当てることで、段差部に付着した気泡を確実に除去することができる。

スリット板７５の上面７５Ａに付着している気泡の除去動作を行った後、制御装置ＣＯＮＴは、空間像計測動作を行う。空間像の計測時において、マスクステージＭＳＴには、後述する計測マークを備えたマスクＭが支持されている。制御装置ＣＯＮＴは、照明光学系ＩＬによりマスクＭを露光光ＥＬで照明する。前記計測マーク、投影光学系ＰＬ、及び第１液浸領域ＬＡ１の液体ＬＱを介した光（露光光ＥＬ）は、スリット板７５に照射される。そのスリット板７５のスリット部７１を通過した光は、第２液浸領域ＬＡ２の液体ＬＱを介して光学素子７６に入射する。

投影光学系ＰＬとスリット板７５との間の第１液浸領域ＬＡ１の液体ＬＱによって投影光学系の開口数ＮＡが向上するため、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡに応じて、受光器９０の光学素子７６の開口数ＮＡも向上させないと、光学素子７６は、投影光学系ＰＬを通過した光を良好に（全て）取り込むことができない可能性があり、光を良好に受光できなくなる。そこで、本実施形態のように、投影光学系ＰＬとスリット板７５との間に液体ＬＱを満たすことによって投影光学系ＰＬの開口数ＮＡを向上させた場合には、スリット板７５と受光器９０の光学素子７６との間にも液体ＬＱを満たして受光器９０の光学素子７６の開口数ＮＡを向上させることで、受光器９０の光学素子７６は投影光学系ＰＬを介した光を良好に取り込むことができる。

光学素子７６は第２液浸領域ＬＡ２を介した光を集光する。光学素子７６で集光された光は、ミラー７７、光学素子７８、及び送光レンズ７９を介して基板ステージＰＳＴの外部に導き出される。そして、その基板ステージＰＳＴの外部に導き出された光は、ミラー８０によって光路を折り曲げられ、受光レンズ８１を介して光センサ８２によって受光され、その光センサ８２からその受光量に応じた光電変換信号（光量信号）が信号処理装置を介して制御装置ＣＯＮＴに出力される。

後述するように、本実施形態では、計測マークの投影像（空間像）の計測はスリットスキャン方式により行われるので、その際には送光レンズ７９が、受光レンズ８１及び光センサ８２に対して移動することになる。そこで、空間像計測装置７０では、所定の範囲内で移動する送光レンズ７９を介した光が全て受光レンズ８１に入射するように、各レンズ及びミラー８０の大きさが設定されている。

空間像計測装置７０では、光センサ８２が基板ステージＰＳＴの外部の所定位置に設けられているため、光センサ８２の発熱に起因するレーザ干渉計４４の計測精度等に及ぼす影響が可能な範囲で抑制される。また、基板ステージＰＳＴの外部と内部とをライトガイド等により接続していないので、基板ステージＰＳＴの外部と内部とがライトガイドにより接続された場合のように基板ステージＰＳＴの駆動精度が影響を受けることがない。もちろん、熱の影響等を無視、あるいは排除できるような場合には、光センサ８２を基板ステージＰＳＴの内部に設けてもよい。すなわち、受光器９０を構成する複数の光学素子や受光素子のうち、その一部が基板ステージＰＳＴに設けられていてもよいし、全部が基板ステージＰＳＴに設けられていてもよい。

制御装置ＣＯＮＴは、空間像計測装置７０を使って計測した投影光学系ＰＬの結像特性情報に基づいて、所望の結像特性を得るための補正量、具体的には投影光学系ＰＬの光学素子６４ａ、６４ｂの駆動量及び第１、第２密閉室６５Ａ、６５Ｂの内部圧力の調整量を求める。ここで、記憶装置ＭＲＹには、例えば実験あるいはシミュレーション等によって予め求められている、投影光学系ＰＬの光学素子６４ａ、６４ｂの駆動量及び第１、第２密閉室６５Ａ、６５Ｂの内部圧力の調整量と、投影光学系ＰＬの各種結像特性の変化量（変動量）との関係（すなわち結像特性調整情報）が記憶されている。制御装置ＣＯＮＴは、記憶装置ＭＲＹに記憶されている上記関係を参照し、投影光学系ＰＬの結像特性を所望状態に補正するための、投影光学系ＰＬの光学素子６４ａ、６４ｂの駆動量及び第１、第２密閉室６５Ａ、６５Ｂの内部圧力の調整量を含む補正量を求める。

以下、露光装置ＥＸを用いてデバイス製造用パターンを基板Ｐに露光する手順について説明する。
空間像計測装置７０による投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介した結像特性の計測、及び前記結像特性を補正するための補正量の導出を行った後、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬと基板ステージＰＳＴ上にロードされた基板Ｐとを対向させるように基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを介して基板ステージＰＳＴを駆動する。なおこのとき、マスクステージＭＳＴにはデバイス製造用パターンが形成されたマスクＭがロードされている。そして、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１０の液体供給部１１を駆動し、供給管１２及び供給ノズル１３を介して単位時間あたり所定量の液体ＬＱを基板Ｐ上に供給する。また、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１０による液体ＬＱの供給に伴って液体回収機構２０の液体回収部（真空系）２１を駆動し、回収ノズル２３及び回収管２２を介して単位時間あたり所定量の液体ＬＱを回収する。これにより、投影光学系ＰＬの先端部の光学素子６０と基板Ｐとの間に液体ＬＱの液浸領域ＡＲ２が形成される。

そして、制御装置ＣＯＮＴは、照明光学系ＩＬによりマスクＭを露光光ＥＬで照明し、マスクＭのパターンの像を投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して基板Ｐに投影する。ここで、基板Ｐに対する露光処理を行う際には、制御装置ＣＯＮＴは、上記求めた補正量に基づいて、投影光学系ＰＬの光学素子６４ａ、６４ｂを駆動したり、第１、第２密閉室６５Ａ、６５Ｂの内部圧力を調整し、投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介した結像特性を調整しながら露光処理を行う。

走査露光時には、投影領域ＡＲ１にマスク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、基板ステージＰＳＴ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。そして、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・スキャン方式で各ショット領域に対する露光処理が順次行われる。本実施形態では、基板Ｐの移動方向と平行に、基板Ｐの移動方向と同一方向に液体ＬＱを流すように設定されている。つまり、矢印Ｘａ（図３参照）で示す走査方向（−Ｘ方向）に基板Ｐを移動させて走査露光を行う場合には、供給管１２、供給ノズル１３Ａ〜１３Ｃ、回収管２２、及び回収ノズル２３Ａ、２３Ｂを用いて、液体供給機構１０及び液体回収機構２０による液体ＬＱの供給及び回収が行われる。すなわち、基板Ｐが−Ｘ方向に移動する際には、供給ノズル１３（１３Ａ〜１３Ｃ）より液体ＬＱが投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に供給されるとともに、回収ノズル２３（２３Ａ、２３Ｂ）より基板Ｐ上の液体ＬＱが回収され、投影光学系ＰＬの先端部の光学素子６０と基板Ｐとの間を満たすように−Ｘ方向に液体ＬＱが流れる。一方、矢印Ｘｂ（図３参照）で示す走査方向（＋Ｘ方向）に基板Ｐを移動させて走査露光を行う場合には、供給管１５、供給ノズル１６Ａ〜１６Ｃ、回収管２５、及び回収ノズル２６Ａ、２６Ｂを用いて、液体供給機構１０及び液体回収機構２０による液体ＬＱの供給及び回収が行われる。すなわち、基板Ｐが＋Ｘ方向に移動する際には、供給ノズル１６（１６Ａ〜１６Ｃ）より液体ＬＱが投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に供給されるとともに、回収ノズル２６（２６Ａ、２６Ｂ）より基板Ｐ上の液体ＬＱが回収され、投影光学系ＰＬの先端部の光学素子６０と基板Ｐとの間を満たすように＋Ｘ方向に液体ＬＱが流れる。この場合、例えば供給ノズル１３を介して供給される液体ＬＱは基板Ｐの−Ｘ方向への移動に伴って光学素子６０と基板Ｐとの間に引き込まれるようにして流れるので、液体供給機構１０（液体供給部１１）の供給エネルギーが小さくても液体ＬＱを光学素子６０と基板Ｐとの間に容易に供給できる。そして、走査方向に応じて液体ＬＱを流す方向を切り替えることにより、＋Ｘ方向、又は−Ｘ方向のどちらの方向に基板Ｐを走査する場合にも、光学素子６０と基板Ｐとの間を液体ＬＱで満たすことができ、高い解像度及び広い焦点深度を得ることができる。

以上説明したように、スリット板７５の上面７５Ａに付着している気泡を除去する噴流生成装置１８０を設けたので、スリット板７５に投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して光を照射する場合、気泡の影響を受けずに光の照射状態を良好に維持することができる。したがって、受光器９０の受光状態の悪化等といった不都合の発生を防止することができる。そして、液体回収機構２０により、スリット板７５の上面７５Ａから除去された気泡や第１液浸領域ＬＡ１の液体ＬＱ中に浮遊している気泡を回収することで、第１液浸領域ＬＡ１に気泡が存在する不都合の発生を防止することができる。

なお、本実施形態においては、ノズル部１８３を含む配管部１８２は、スリット板７５を保持する凸部８３とともにＺチルトステージ５２上に設けられ、基板ステージＰＳＴが移動しても、スリット板７５とノズル部１８３との相対位置関係が変化しない構成である。こうすることにより、ノズル部１８３の吹出口１８３Ａから噴出される液体により生成される噴流を、常にスリット部７１に当てることができる。一方、ノズル部１８３を不図示の駆動機構で支持し、スリット板７５に対してノズル部１８３の吹出口１８３Ａを少なくともＸＹ平面方向に移動可能としてもよい。こうすることにより、スリット部７１を含むスリット板７５の上面７５Ａのほぼ全域に対して噴流を満遍なく当てることができる。もちろん、ノズル部１８３をＺ軸方向に移動可能に設けてもよい。また、ノズル部１８３を投影光学系ＰＬとスリット板７５との間の空間に対して進退可能に設けておき、気泡除去動作が終了した後、ノズル部１８３が第１液浸領域ＬＡ１より退避するようにしてもよい。

図８に示すように、噴流生成装置１８０は、投影光学系ＰＬの先端部の光学素子６０の液体接触面６０ａに対して噴流を当てるようにしてもよい。こうすることにより、光学素子６０の液体接触面６０ａに付着している気泡を除去することができる。この場合、ノズル部１８３の吹出口１８３Ａは、第１液浸領域ＬＡ１内部に配置され、光学素子６０に向けられている。また、光学素子６０の液体接触面６０ａに当てられた噴流はその液体接触面６０ａで反射し、第１液浸領域ＬＡ１内部において下向きの流れ（噴流）を生成する。下向きの液体ＬＱの流れは、スリット板７５の上面７５Ａ（スリット部７１）に当たるため、スリット板７５（スリット部７１）に付着している気泡も同時に除去することができる。

なお、スリット板７５に当てた噴流により上向きの流れ（噴流）を生成し、その上向きの流れを投影光学系ＰＬの光学素子６０の液体接触面６０ａに当てて、液体接触面６０ａに付着している気泡を除去するように設定してもよい。

また、ノズル部１８３をθＹ方向に駆動する不図示の駆動機構を設け、気泡除去動作時において、図８の矢印ｒｙで示すように、ノズル部１８３を回動するようにしてもよい。こうすることにより、ノズル部１８３の吹出口１８３Ａから噴出された液体により生成された噴流を、光学素子６０の液体接触面６０ａ及びスリット板７５の上面７５Ａの双方に直接当てることができ、液体接触面６０ａ及び上面７５Ａのそれぞれに付着してる気泡を確実に除去することができる。

図９に示すように、噴流生成装置１８０のノズル部１８３を、投影光学系ＰＬの像面側端部に設けるようにしてもよい。本実施形態において、ノズル部１８３は、投影光学系ＰＬの像面側の光学素子６０を保持するレンズセル６２に取り付けられており、スリット板７５のスリット部７１に対して噴流を当てる。また、気泡除去動作中に、基板ステージＰＳＴ（ＸＹステージ５３）をＸＹ平面方向に移動しながら、スリット板７５に対してノズル部１８３より噴流を当てるようにしてもよい。

また、噴流生成装置１８０のノズル部１８３を投影光学系ＰＬの像面側端部に設けたことにより、基板Ｐを液浸露光する際に、投影光学系ＰＬと基板Ｐとを対向させて液浸領域ＡＲ２を形成した後、露光動作を開始する前に、ノズル部１８３より基板Ｐに対して噴流を当てることができる。これにより、基板Ｐ表面に付着している気泡を除去することができる。そして、基板Ｐ表面に付着している気泡を除去した後、液浸露光動作を開始することにより、気泡に起因して基板Ｐ上に形成されるパターン像の劣化等といった不都合の発生を防止することができる。このように、ノズル部１８３は、スリット板７５に付着している気泡を除去可能であるとともに、基板Ｐに付着している気泡も除去することができる。

図１０は、気泡除去装置の別の実施形態を示す図である。図１０において、スリット板７５の近傍には、第１液浸領域ＬＡ１の液体ＬＱに超音波を印加する超音波生成装置１９０が設けられている。超音波生成装置１９０は、第１液浸領域ＬＡ１内部に配置され超音波を生成する超音波発生部１９２と、超音波発生部１９２を支持する支持部１９１とを備えている。支持部１９１はＺチルトステージ５２上に支持されている。超音波発生部１９２で生成された超音波は、第１液浸領域ＬＡ１の液体ＬＱを介してスリット板７５の上面７５Ａに当たる。このとき第１液浸領域ＬＡ１の液体ＬＱは超音波により加振される。本実施形態では、超音波発生部１９２で生成された超音波は、スリット板７５の上面７５Ａのうち、スリット部７１を含む領域に当たるようになっている。超音波発生部１９２で生成された超音波は、第１液浸領域ＬＡ１の液体ＬＱを加振することでスリット板７５を加振し、スリット板７５の上面７５Ａに付着している気泡を除去する。

図１１に示すように、超音波生成装置１９０は、生成した超音波を液体ＬＱを介して投影光学系ＰＬの先端部の光学素子６０の液体接触面６０ａに対して当てるようにしてもよい。こうすることにより、光学素子６０の液体接触面６０ａに付着している気泡を除去することができる。この場合においても、超音波発生部１９２は、第１液浸領域ＬＡ１内部に配置されている。また、光学素子６０の液体接触面６０ａに当てられた超音波は液体接触面６０ａで反射し、その反射波は、スリット板７５の上面７５Ａ（スリット部７１）に当たるようになっている。そのため、光学素子６０及びスリット板７５（スリット部７１）のそれぞれに付着している気泡を同時に除去することができる。

なお、スリット板７５に当てた超音波の反射波が光学素子６０の液体接触面６０ａに当たるように設定してもよい。

また、超音波発生部１９２を移動可能な駆動機構を設け、スリット板７５や光学素子６０に対して移動しながら超音波を印加するようにしてもよいし、超音波発生部１９２をθＹ方向に駆動する駆動機構を設け、光学素子６０の液体接触面６０ａとスリット板７５の上面７５Ａとのそれぞれに（例えば交互に）超音波を印加することも可能である。

図１２に示すように、超音波を生成する超音波発生部１９２をスリット板７５上に取り付けてもよい。この場合超音波発生部１９２は、スリット板７５の上面７５Ａのうちスリット部７１以外の領域且つ第１液浸領域ＬＡ１の内側領域に設けられる。そして、スリット板７５上に設けられた超音波発生部１９２は、投影光学系ＰＬの先端部の光学素子６０の液体接触面６０ａに液体ＬＱを介して超音波を当てる。光学素子６０の液体接触面６０ａに当てられた超音波の反射波は、スリット板７５（スリット部７１）に当たるようになっており、光学素子６０及びスリット板７５のそれぞれに付着している気泡を除去するようになっている。

なお、超音波生成装置１９０の超音波発生部１９２を投影光学系ＰＬの像面側端部の例えばレンズセル６２に取り付けることも可能である。また、投影光学系ＰＬの像面側端部に取り付けられた超音波発生部１９２は、基板Ｐを液浸露光する際に基板Ｐに付着している気泡を除去することが可能である。つまり、上述同様、基板Ｐを液浸露光するために投影光学系ＰＬと基板Ｐとを対向させた後、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に液体ＬＱを満たして液浸領域ＡＲ２を形成し、液浸露光動作前に、超音波発生部１９２より液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱを介して基板Ｐに超音波を当てることにより、基板Ｐに付着している気泡を除去することができる。そして、基板Ｐに付着している気泡を除去した後、液浸露光動作を行うことにより、気泡の存在に起因して基板Ｐに形成されるパターン像が劣化する等といった不都合の発生を防止することができる。

また、図９を参照して説明した噴流生成装置を構成するノズル部１８３をスリット板７５に取り付けることも可能である。更には、上述した噴流生成装置１８０と超音波生成装置１９０とを適宜組み合わせて気泡除去動作を行うことももちろん可能である。

スリット板７５に付着している気泡を、スリット板７５を加振することで除去することも可能である。例えば図１３に示すように、スリット板７５の裏面（下面）に、このスリット板７５を加振可能な加振装置２５０を設け、気泡除去動作の際に加振装置２５０でスリット板７５を加振するようにしてもよい。加振装置２５０としては、圧電素子（ピエゾ素子）を使用することが可能である。加振装置２５０はスリット板７５に１つ設ける構成であってもよいし、スリット部７１以外のスリット板７５の裏面の複数の所定位置のそれぞれに設けることも可能である。スリット板７５を加振することで、付着している気泡の除去が促進される。スリット板７５から除去された気泡は第１液浸領域ＬＡ１の液体ＬＱ中を浮遊し、液体回収機構２０により回収される。

また、鏡筒ＰＫとレンズセル６２とを連結する連結機構６１にピエゾ素子やボイスコイルモータ等のアクチュエータを内蔵し、そのアクチュエータを駆動してレンズセル６２及びそのレンズセル６２に保持されている光学素子６０を加振するようにしてもよい。こうすることにより、光学素子６０の液体接触面６０ａに付着している気泡を除去することができる。なお、連結機構６１にアクチュエータを設けることにより、基板Ｐを液浸露光中において、例えば基板ステージＰＳＴの移動に伴って発生する振動が液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱを介して投影光学系ＰＬの光学素子６０に伝わったとしても、前記アクチュエータによってその振動をアクティブ除振することも可能である。したがって、投影光学系ＰＬが振動することにより基板Ｐに形成されるパターンの像が劣化するといった不都合の発生を防止することができる。

また、基板ホルダ５１等に加振装置を設け、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に液体ＬＱの液浸領域ＡＲ２を形成した後、液浸露光動作を開始する前に、前記加振装置で基板ホルダ５１を加振することで基板Ｐを加振し、基板Ｐ表面に付着している気泡を除去するようにしてもよい。

また、上述した加振装置による加振動作と、超音波印加動作と、噴流生成動作とを適宜組み合わせて気泡除去を行うことはもちろん可能である。

ところで、スリット板７５の上面７５Ａを親液性にし、その上面７５Ａに気泡が付着し難いようにしてもよい。こうすることにより、仮に液体ＬＱ中に気泡が存在していても上面７５Ａには気泡が付着し難いため、気泡の付着に起因する例えば受光器９０の受光状態の悪化等といった不都合の発生を防止することができる。また、スリット板７５の上面７５Ａに気泡が付着し難いので、仮に気泡が付着した場合でも気泡除去処理を円滑に行うことができる。

スリット板７５の上面７５Ａを親液性にする親液化処理として、紫外光照射処理が挙げられる。親液化処理としては、図１４に示すように、紫外光照射装置３００によって行うことが可能である。紫外光照射装置３００は、スリット板７５上に第１液浸領域ＬＡ１を形成する前に（空間像計測装置７０による空間像計測動作前に）、スリット板７５に対して紫外光を照射し、このスリット板７５の上面７５Ａを親液性にする。紫外光照射処理を行う際には、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴを駆動して、紫外光照射装置３００とスリット板７５とを対向させた後、紫外光照射装置３００より紫外光を射出する。

また、スリット板７５の上面７５Ａを紫外光照射処理によって親液性にした場合、その親液性が経時的に劣化する可能性がある。そこで、制御装置ＣＯＮＴは、紫外光照射装置３００を使って、スリット板７５に対する紫外光照射処理を定期的に行うようにするとよい。紫外光照射処理を行うタイミングとしては、例えば、空間像計測動作前毎、所定時間間隔毎、及び所定数基板処理毎に行うことが可能である。

本実施形態では、紫外光照射装置３００は、投影光学系ＰＬに並ぶ位置に配置されており、スリット板７５に対して定期的に紫外光照射処理を行うことができる構成となっているが、露光装置ＥＸの製造時においてスリット板７５を親液化処理した後、そのスリット板７５を露光装置ＥＸ（基板ステージＰＳＴ上の凸部８３）に取り付けるようにしてもよい。また、スリット板７５の上面の形成材料によっては、例えば処理ガスとして酸素を含む所定のガスを用いたＯ_２プラズマ処理によっても、スリット板７５に親液性を付与することができる。一方、スリット板７５には経時的に例えば有機物系の汚染物質が付着する可能性があるため、スリット板７５に対して定期的に紫外光照射処理を行うことにより、そのような汚染物質を除去（光洗浄）することができる。

また、露光用光源１が、紫外光を射出する光源である場合、スリット板７５に対する紫外光照射処理として、専用の紫外光照射装置３００を用いる代わりに、その露光用光源１を使ってスリット板７５に紫外光を照射するようにしてもよい。露光用光源１を使ってスリット板７５に紫外光を照射する際には、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴを駆動し、投影光学系ＰＬとスリット板７５とを対向させた状態で露光用光源１を駆動する。このとき、投影光学系ＰＬとスリット板７５との間には液体ＬＱは満たされていない。露光用光源１から射出された紫外光は、照明光学系ＩＬ及び投影光学系ＰＬを介して、スリット板７５に照射される。

なおここでは、スリット板７５に対して紫外光を照射する例について説明したが、もちろん、投影光学系ＰＬの先端部の光学素子６０の液体接触面６０ａに対して紫外光を照射するようにしてもよい。こうすることにより、光学素子６０の液体接触面６０ａを親液性にすることができ、その液体接触面６０ａに気泡が付着する不都合を回避できる。光学素子６０の液体接触面６０ａに紫外光を照射する場合には、例えば基板ステージＰＳＴ（Ｚチルトステージ５２）の上面の所定位置に、紫外光を射出する射出部を設け、その射出部から射出された紫外光を光学素子６０の下方から照射するようにしてもよい。また、光学素子６０に紫外光を照射する紫外光射出部の設置位置としては、基板ステージＰＳＴ（Ｚチルトステージ５２）上面に限られず、例えば紫外光射出部を不図示の駆動機構により光学素子６０に対して進退可能に設け、所定のタイミングで紫外光射出部が光学素子６０の下方にアクセスし、その光学素子６０の液体接触面６０ａに紫外光を照射するようにしてもよい。あるいは、露光装置ＥＸの製造時に、光学素子６０に対して親液化処理を施した後、この光学素子６０を取り付けるようにしてもよい。

なお、スリット板７５の上面７５Ａを親液化処理する方法としては、紫外光照射処理の他に、親液性を有する親液性材料をコーティングするコーティング処理が挙げられる。あるいは、スリット板７５自体を親液性を有する材料により形成するようにしてもよい。親液性（親水性）を有する親液性材料としては、例えばアルコールなど極性の大きい分子構造の物質等が挙げられる。ここで、親液化処理のための親液性材料としては、液体ＬＱに対して非溶解性の材料が用いられる。また、親液化処理は、使用する液体Ｌの材料特性に応じてその処理条件を適宜変更される。

紫外光照射処理や親液性材料コーティング処理によりスリット板７５の上面７５Ａを親液化処理する場合、上面７５Ａ全域を親液化処理せずに、親液化領域と撥液化領域とでパターニングするようにしてもよい。パターニングする場合、図１５に示す模式図のように、スリット板７５の上面７５Ａのうち、スリット部７１を含む領域を親液化領域ＡＳとし、その周囲を囲む領域を撥液化領域ＡＨとすることが望ましい。こうすることにより、スリット部７１を含む領域ＡＳには気泡が付着し難くなるため、スリット部７１に気泡が付着する不都合の発生を回避することができる。そして、スリット板７５の上面７５Ａの一部の領域に局所的に形成される第１液浸領域ＬＡ１に対して親液化領域ＡＳをほぼ同じ大きさに設けておき、その周囲を囲む領域ＡＨを撥液性にすることで、第１液浸領域ＬＡ１の液体ＬＱは撥液化領域ＡＨにはじかれてスリット板７５の外側に流出し難くなるため、液体ＬＱの流出、飛散等に伴う周辺部材への影響を抑制することができる。

ところで、図１に示した、投影光学系ＰＬの物体面側に配置されている、マスクＭと基板Ｐとの位置関係を決定するマスクアライメント系４７を使って、投影光学系ＰＬとスリット板７５との間に満たされた第１液浸領域ＬＡ１の液体ＬＱ中に存在する気泡を検出することができる。マスクアライメント系４７は、投影光学系ＰＬを介して、スリット板７５の上面７５Ａ及び投影光学系ＰＬの光学素子６０の液体接触面６０ａのうちの少なくともいずれか一方に付着した気泡を検出する。

図１６は、マスクアライメント系４７がスリット板７５の上面７５Ａに付着している気泡を検出している状態を示す模式図である。気泡検出動作の際には、投影光学系ＰＬの先端部の光学素子６０とスリット板７５との間に液体ＬＱが満たされる。スリット板７５に付着してる気泡を検出する際には、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴを駆動して、投影光学系ＰＬの液体ＬＱを介した像面位置と、スリット板７５の上面７５Ａの位置（Ｚ位置）とを略一致させる。このときの投影光学系ＰＬの光学素子６０の液体接触面６０ａとスリット板７５の上面７５Ａとの距離をＨとする。この状態において、マスクアライメント系４７は、検出光を、落射ミラー４７Ａ、投影光学系ＰＬ、及び液体ＬＱを介してスリット板７５に照射する。スリット板７５に照射された検出光の反射光は、液体ＬＱ及び投影光学系ＰＬを介してマスクアライメント系４７に入射する。スリット板７５の上面７５Ａは、投影光学系ＰＬの像面と合致されているので、マスクアライメント系４７は、スリット板７５からの反射光を画像処理し、スリット板７５に気泡が付着しているかどうかを検出することができる。

また、基板ステージＰＳＴ（スリット板７５）の位置情報をレーザ干渉計４４で計測しつつ、基板ステージＰＳＴ（スリット板７５）をＸＹ方向に移動しながら気泡を検出することにより、スリット板７５に付着している気泡の位置情報を検出することができる。

図１７は、マスクアライメント系４７が投影光学系ＰＬの光学素子６０の液体接触面６０ａに付着している気泡を検出している状態を示す模式図である。気泡検出動作の際には、投影光学系ＰＬの先端部の光学素子６０とスリット板７５との間に液体ＬＱが満たされる。光学素子６０に付着している気泡を検出する際には、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴを駆動して、投影光学系ＰＬの光学素子６０とスリット板７５のうち反射膜７３とを対向させ、投影光学系ＰＬの光学素子６０の液体接触面６０ａとスリット板７５の上面７５Ａとの距離をＨ／２に設定する。こうすることにより、図１７においてマスクアライメント系４７から射出された検出光の、投影光学系ＰＬを通過して反射膜７３で反射し、光学素子６０の液体接触面６０ａに達するまでの光路長と、図１６に示した状態でのマスクアライメント系４７から射出された検出光の、投影光学系ＰＬを通過してスリット板７５の上面７５Ａに達するまでの光路長とが一致することになる。すなわち、図１７に示した状態では、光学素子６０の液体接触面６０ａが、投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して形成される像面位置と合致した状態となっている。この状態において、マスクアライメント系４７は、検出光を、落射ミラー４７Ａ、投影光学系ＰＬ、液体ＬＱ、及びスリット板７５の反射膜７３を介して光学素子６０の液体接触面６０ａに照射する。液体接触面６０ａに照射された検出光の反射光は、液体ＬＱ、反射膜７３、及び投影光学系ＰＬを介してマスクアライメント系４７に入射する。光学素子６０の液体接触面６０ａは、投影光学系ＰＬの像面と合致されているので、マスクアライメント系４７は、光学素子６０の液体接触面６０ａからの反射光を画像処理し、光学素子６０に気泡が付着しているかどうかを検出することができる。

マスクアライメント系４７の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴは、マスクアライメント系４７の検出結果に基づいて、噴流生成装置１８０や超音波生成装置１９０、あるいは加振装置２５０等の気泡除去装置を制御する。すなわち、マスクアライメント系４７によって気泡が検出された場合には、上記気泡除去装置を使って気泡除去動作を行い、一方、気泡が検出されない場合には、気泡除去動作を行わない。こうすることにより、気泡が付着していないにもかかわらず気泡除去動作を実行してしまうことがなくなり、無駄な処理の実行を省くことができる。

また、上記説明した気泡検出方法によれば、気泡が付着している位置情報も検出することができるため、その気泡が付着している位置に対して集中的に噴流あるいは超音波を当てることができ、気泡の除去を効率良く行うことができる。

更に、上記説明した気泡検出方法によれば、付着している気泡の量（数）を検出することも可能であるため、例えば付着してる気泡の量が多い場合には、比較的長時間気泡除去動作を実行し、一方、付着している気泡の量が少ない場合には、比較的短時間気泡除去動作を実行するといったように、気泡検出結果に基づいて、気泡除去動作実行時間を設定するようにしてもよい。

なお、気泡検出動作は、気泡除去動作の後に実行することももちろん可能である。気泡除去動作の後に気泡検出動作を行うことにより、気泡除去動作で気泡が除去されたかどうかを確認することができる。そして、気泡が除去しきれずに付着している場合には、再び気泡除去動作を行えばよい。

以下、空間像計測装置７０を用いた空間像計測動作の一例について説明する。上述したように、図５は空間像を計測している状態を示す図である。空間像計測時において、マスクＭとしては、空間像計測専用のものあるいはデバイスの製造に用いられるデバイス製造用マスクに専用の計測マークを形成したものなどが用いられる。また、これらマスクの代わりに、マスクステージＭＳＴにマスクと同材質のガラス材料からなる固定のマーク板（フィデューシャルマーク板）を設け、このマーク板に計測マークを形成したものを用いてもよい。

マスクＭには、所定の位置にＸ軸方向に周期性を有するライン部の幅とスペース部の幅との比（デューティー比）が１：１のラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）マークからなる計測用マークＰＭｘと、Ｙ軸方向に周期性を有するデューティー比が１：１のＬ／Ｓマークからなる計測マークＰＭｙとが相互に近接して形成されている。これら計測マークＰＭｘ、ＰＭｙは同一線幅のラインパターンからなる。また、空間像計測装置７０を構成するスリット板７５には、図１８（ａ）に示すように、Ｙ軸方向に延びる所定幅２Ｄのスリット部７１ｘと、Ｘ軸方向に延びる所定幅２Ｄのスリット部７１ｙとが、図１８（ａ）に示されるような所定の位置関係で形成されている。このように、スリット板７５には、実際には複数のスリット部７１ｘ、７１ｙ等が形成されているが、図１〜図１７等にはこれらスリット部を代表してスリット部７１として図示されている。

例えば、計測マークＰＭｘの空間像の計測にあたり、制御装置ＣＯＮＴにより、図１に示される可動マスクブラインド７Ｂが不図示のブラインド駆動装置を介して駆動され、露光光ＥＬの照明領域が計測マークＰＭｘ部分を含む所定領域に制限される。この状態で、制御装置ＣＯＮＴにより光源１の発光が開始され、露光光ＥＬが計測マークＰＭｘに照射されると、計測マークＰＭｘによって回折、散乱した光（露光光ＥＬ）は、投影光学系ＰＬにより屈折され、投影光学系ＰＬの像面に計測マークＰＭｘの空間像（投影像）が形成される。このとき、基板ステージＰＳＴは、図１８（ａ）に示すように、スリット板７５上のスリット部７１ｘの＋Ｘ側（又は−Ｘ側）に計測マークＰＭｘの空間像ＰＭｘ’が形成される位置に設けられているものとする。

そして、制御装置ＣＯＮＴの指示のもと、基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤにより、基板ステージＰＳＴが図１８（ａ）中に矢印Ｆｘで示されるように＋Ｘ方向に駆動されると、スリット部７１ｘが空間像ＰＭｘ’に対してＸ軸方向に走査される。この走査中に、スリット部７１ｘを通過する光（露光光ＥＬ）が基板ステージＰＳＴ（Ｚチルトステージ５２）内の受光光学系、基板ステージＰＳＴ外部のミラー８０及び受光レンズ８１を介して光センサ８２で受光され、その光電変換信号が信号処理装置に供給される。信号処理装置では、その光電変換信号に所定の処理を施して、空間像ＰＭｘ’に対応する光強度信号を制御装置ＣＯＮＴに供給する。なおこの際、信号処理装置では、光源１からの露光光ＥＬの発光強度のばらつきによる影響を抑えるために、図１に示されるインテグレータセンサ３３の信号により光センサ８２からの信号を規格化した信号を制御装置ＣＯＮＴに供給するようになっている。図１８（ｂ）には、上記の空間像計測の際に得られる光電変換信号（光強度信号）の一例が示されている。

計測マークＰＭｙの空間像を計測する場合には、基板ステージＰＳＴを、スリット板７５上のスリット部７１ｙの＋Ｙ側（又は−Ｙ側）に計測マークＰＭｙの空間像が形成される位置に設けて、上記と同様のスリットスキャン方式による計測を行うことにより、計測マークＰＭｙの空間像に対応する光電変換信号（光強度信号）を得ることができる。

結像特性調整情報などを得るための計測に際しては、まず初期調整の際に、投影光学系ＰＬの光学素子６４ａ、６４ｂを１つずつ駆動しながら、また第１、第２密閉室６５Ａ、６５Ｂの圧力を１つずつ変更しながら、投影光学系ＰＬのフォーカス、及びその他の所定の結像特性（例えば像面湾曲、倍率、ディストーション、コマ収差、球面収差などの諸収差のうちのいずれか）を、後述するようにして空間像計測装置７０を用いて測定し、光学素子６４ａ、６４ｂ、及び第１、第２密閉室６５Ａ、６５Ｂにおける結像特性変化量を求める。

以下、投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置（像面位置）の検出方法について説明する。この場合、前提条件として照明系開口絞り板４の通常絞りが選択され、照明条件として通常照明条件が設定されているものとする。ベストフォーカス位置の検出には、例えば、線幅１μｍ、デューティー比５０％のＬ／Ｓパターンからなる計測マークＰＭｘ（又はＰＭｙ）を形成されたマスクＭが用いられる。まず、不図示のローダ装置によりマスクＭがマスクステージＭＳＴにロードされる。次に、制御装置ＣＯＮＴは、マスクＭ上の計測マークＰＭｘが投影光学系ＰＬの光軸上にほぼ一致するように、マスクステージ駆動装置ＭＳＴＤを介してマスクステージＭＳＴを移動する。次に、制御装置ＣＯＮＴは、露光光ＥＬが計測マークＰＭｘ部分のみに照射されるように可動マスクブラインド７Ｂを駆動制御して照明領域を規定する。この状態で、制御装置ＣＯＮＴは、マスクＭに露光光ＥＬを照射して、前述と同様にして、基板ステージＰＳＴをＸ軸方向に走査しながら、空間像計測装置７０を用いて計測マークＰＭｘの空間像計測をスリットスキャン方式により行う。この際、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを介してスリット板７５のＺ軸方向の位置（すなわち、Ｚチルトステージ５２の位置）を所定のステップピッチで変化させつつ、計測マークＰＭｘの空間像計測を複数回繰り返し、各回の光強度信号（光電変換信号）を記憶装置ＭＲＹに記憶する。なお、上記のスリット板７５のＺ軸方向の位置の変化は、Ｚチルトステージ５２のエンコーダ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃの計測値に基づき、アクチュエータ５９Ａ、５９Ｂ、５９Ｃを制御することにより行われる。そして、制御装置ＣＯＮＴは、前記繰り返しにより得られた複数の光強度信号（光電変換信号）をそれぞれフーリエ変換し、それぞれの１次周波数成分と０次周波数成分との振幅比であるコントラストを求める。そして、制御装置ＣＯＮＴは、そのコントラストが最大となる光強度信号に対応するＺチルトステージ５２のＺ位置（すなわち、スリット板７５のＺ軸方向の位置）を検出し、この位置を投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置として決定する。コントラストはフォーカス位置（デフォーカス量）に応じて敏感に変化するので、投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置を精度良く且つ容易に計測（決定）することができる。制御装置ＣＯＮＴは、求めたベストフォーカス位置に基づいて、フォーカス検出系４５の検出原点（検出基準点）の再設定（校正）であるフォーカスキャリブレーションを行う。これにより、以後、フォーカス検出系４５によって基板ステージＰＳＴ上の所定面（例えば、基板Ｐ表面あるいはスリット板７５表面）をマスクＭの基準面と光学的に共役な位置に位置決めすることができる。

なお、２次以上の高次の実数の周波数成分の振幅は一般に小さく、電気的なノイズ、光学的なノイズに対する振幅が十分に取れない場合もあるが、Ｓ／Ｎ比（シグナル／ノイズ比）の点で問題がない場合には高次の周波数成分の振幅比の変化を観測してもベストフォーカス位置を求めることができる。なお、上述したコントラストを用いる方法に限らず、光強度信号の微分値が最大となるＺ位置（フォーカス位置）を検出する手法によってもベストフォーカス位置の検出が可能である。

また、ここでは投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置の計測をする際に、スリット部７１（スリット板７５）をＸＹ平面内の所定方向にスキャンさせる方法（スリットスキャン方式）について説明したが、孤立線マークなどの計測マークの空間像を投影光学系ＰＬの像面上に形成し、この空間像に対してスリット部７１（スリット板７５）を光軸ＡＸ方向（Ｚ軸方向）に相対走査されるように、スリット板７５（Ｚチルトステージ５２）をベストフォーカス位置を中心とする所定ストローク範囲でＺ軸方向に沿って走査（スキャン）してもよい。そして、そのときの光強度信号（ピーク値）に基づいてベストフォーカス位置を求める。この場合、像面上において計測マークの空間像が、スリット部７１（７１ｘ又は７１ｙ）の形状とほぼ一致するような寸法、形状となる計測マークを用いることが好ましい。このような空間像計測を行えば、図１９に示すような光強度信号を得ることができる。この場合、この光強度信号の信号波形のピークの位置を直接見つけることにより、その点のＺ位置をベストフォーカス位置Ｚ_０としてもよく、あるいは光強度信号を所定のスライスレベルラインＳＬでスライスし、光強度信号とスライスレベルラインＳＬとの２つの交点の中点のＺ位置をベストフォーカス位置Ｚ_０としてもよい。いずれにしても、この方法では、スリット板７５をＺ軸方向に一回走査するだけでベストフォーカス位置を検出可能であるため、スループットを向上できる。

次に、結像特性の計測動作の一例として、投影光学系ＰＬの像面形状（像面湾曲）の検出方法について説明する。この像面湾曲の検出に際しては、一例として図２０に示すような、パターン領域ＰＡ内に前記計測マークＰＭｘと同一寸法同一周期の計測マークＰＭ_１〜ＰＭ_ｎを形成されたマスクＭ１が用いられる。マスクＭ１がマスクステージＭＳＴにロードされた後、制御装置ＣＯＮＴは、マスクＭ１の中央にある計測マークＰＭ_ｋが投影光学系ＰＬの光軸上にほぼ一致するように、マスクステージ駆動装置ＭＳＴＤを介してマスクステージＭＳＴを移動する。すなわち、マスクＭ１の基準点への位置決めが行われる。この基準点への位置決めが行われた場合には、計測マークＰＭ_１〜ＰＭ_ｎの全ては投影光学系ＰＬの視野内に位置しているものとする。次に、制御装置ＣＯＮＴは、露光光ＥＬが計測マークＰＭ_１部分のみに照射されるように可動マスクブラインド７Ｂを駆動制御して照明領域を規定する。この状態で、制御装置ＣＯＮＴは、露光光ＥＬをマスクＭ１に照射して、前述と同様にしてスリットスキャン方式により空間像計測装置７０を用いて計測マークＰＭ_１の空間像計測及び投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置の検出を行い、その結果を記憶装置ＭＲＹに記憶する。計測マークＰＭ_１を用いたベストフォーカス位置の検出が終了すると、制御装置ＣＯＮＴは、露光光ＥＬが計測マークＰＭ_２部分のみに照射されるように可動マスクブラインド７Ｂを駆動制御して照明領域を規定する。この状態で、上記と同様にスリットスキャン方式で計測マークＰＭ_２の空間像計測及び投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置の検出を行い、その結果を記憶装置ＭＲＹに記憶する。以後、制御装置ＣＯＮＴは、上記と同様に、照明領域を変更しつつ計測マークＰＭ_３〜ＰＭ_ｎについて空間像計測及び投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置の検出を繰り返し行う。そして、制御装置ＣＯＮＴは、これらにより得られた各ベストフォーカス位置Ｚ_１、Ｚ_２、…、Ｚ_ｎに基づいて所定の統計的処理を行うことにより、投影光学系ＰＬの像面湾曲を算出する。

また、投影光学系ＰＬの球面収差を検出する際には、図２１に示すマスクＭ２が用いられる。図２１に示すマスクＭ２のパターン領域ＰＡ内のＹ軸方向のほぼ中央に、Ｘ軸方向に所定距離隔てて２つの計測マークＰＭ１、ＰＭ２が形成されている。計測マークＰＭ１は、前述した計測マークＰＭｘと同一寸法同一周期のＬ／Ｓパターンである。また、計測マークＰＭ２は、計測マークＰＭｘと同一寸法のラインパターンが異なる周期（例えば、計測マークＰＭ１の周期（マークピッチ）の１．５〜２倍程度）でＸ軸方向に並んだＬ／Ｓパターンである。マスクＭ２をマスクステージＭＳＴにロードした後、制御装置ＣＯＮＴは、マスクＭ２上の計測マークＰＭ１が投影光学系ＰＬの光軸上にほぼ一致するように、マスクステージ駆動装置ＭＳＴＤを介してマスクステージＭＳＴを移動する。次に、制御装置ＣＯＮＴは、露光光ＥＬが計測マークＰＭ１部分のみに照射されるように、可動マスクブラインド７Ｂを駆動制御して照明領域を規定する。この状態で、制御装置ＣＯＮＴは、露光光ＥＬをマスクＭ２に照射して、前述と同様にして、スリットスキャン方式により空間像計測装置７０を用いて計測マークＰＭ１の空間像計測及び投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置の検出を行い、その結果を記憶装置ＭＲＹに記憶する。計測マークＰＭ１を用いたベストフォーカス位置の検出が終了すると、制御装置ＣＯＮＴは、露光光ＥＬが計測マークＰＭ２に照射されるように、マスクステージ駆動装置ＭＳＴＤを介してマスクステージＭＳＴを−Ｘ方向に所定距離移動する。この状態で、上記と同様に、スリットスキャン方式で計測マークＰＭ２の空間像計測及び投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置の検出を行い、その結果を記憶装置ＭＲＹに記憶する。これらより得られた各ベストフォーカス位置Ｚ_１とＺ_２との差に基づいて、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬの球面収差を演算により算出する。

また、投影光学系ＰＬの倍率及びディストーションを検出する際には、図２２に示すマスクＭ３が用いられる。図２２に示すマスクＭ３のパターン領域ＰＡの中心部及び４隅の部分に、合計５つの例えば１２０μｍ角（投影倍率１／４倍でスリット板７５上で３０μｍ角）の正方形マークからなる計測マークＢＭ_１〜ＢＭ_５が形成されている。マスクＭ３をマスクステージＭＳＴにロードした後、制御装置ＣＯＮＴは、マスクＭ３上の中央に存在する計測マークＢＭ_１の中心が、投影光学系ＰＬの光軸上にほぼ一致するように、マスクステージ駆動装置ＭＳＴＤを介してマスクステージＭＳＴを移動する。すなわち、マスクＭ３の基準点への位置決めを行う。この基準点への位置決めが行われた状態では、計測マークＢＭ_１〜ＢＭ_５の全ては、投影光学系ＰＬの視野内に位置しているものとする。次に、制御装置ＣＯＮＴは、露光光ＥＬが計測マークＢＭ_１を含む計測マークＢＭ_１より一回り大きい矩形領域部分のみに照射されるように可動マスクブラインド７Ｂを駆動制御して照明領域を規定する。この状態で、制御装置ＣＯＮＴは、露光光ＥＬをマスクＭ３に照射する。これにより、計測マークＢＭ_１の空間像、すなわちほぼ３０μｍ角の正方形状のマーク像が形成される。この状態で、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを介して基板ステージＰＳＴをＸ軸方向に走査しながら空間像計測装置７０を用いて計測マークＢＭ_１の空間像計測を行い、その計測により得られた光強度信号を記憶装置ＭＲＹに記憶する。次に、制御装置ＣＯＮＴは、得られた光強度信号に基づき、例えば公知の位相検出の手法あるいはエッジ検出の手法により、計測マークＢＭ_１の結像位置を求める。ここで、位相検出の手法としては、例えば、光強度信号をフーリエ変換して得られる１次周波数成分（これは、正弦波とみなせる）とこれと同一周波数の基準となる正弦波との積の例えば１周期分の和を求めるとともに、前記１次周波数成分とこれと同一周期の基準となる余弦波との積の例えば１周期分の和を求める。そして、得られた和どうしを除算して得られた商の逆正弦（アークタンジェント）を求めることにより、１次周波数成分の基準信号に対する位相差を求め、この位相差に基づいて計測マークＢＭ_１のＸ位置ｘ_１を求めるという一般的な方法を用いることができる。また、エッジ検出の手法としては、光強度信号と所定のスライスレベルとの交点に基づいて各光電変換信号に対応する空間像のエッジの位置をそれぞれ算出する、スライス法を用いたエッジ検出の手法を用いることができる。次に、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴをＹ軸方向に走査しながら空間像計測装置７０を用いて計測マークＢＭ_１の空間像計測を行い、その計測により得られた光強度信号を記憶装置ＭＲＹに記憶する。そして、上記と同様の位相検出等の手法により、計測マークＢＭ_１のＹ位置ｙ_１を求める。そして、制御装置ＣＯＮＴは、得られた計測マークＢＭ_１の座標位置（ｘ_１、ｙ_１）に基づいて、マスクＭ３の光軸中心に対する位置ずれを補正する。上記のマスクＭ３の位置ずれの補正が終了すると、制御装置ＣＯＮＴは、露光光ＥＬが計測マークＢＭ_２を含む計測マークＢＭ_２より一回り大きい矩形領域部分のみに照射されるように可動マスクブラインド７Ｂを駆動制御して照明領域を規定する。この状態で、上記と同様に、スリットスキャン方式で計測マークＢＭ_２の空間像計測及びＸＹ位置の計測を行い、その結果を記憶装置ＭＲＹに記憶する。以後、制御装置ＣＯＮＴは、照明領域を変更しつつ、計測マークＢＭ_３〜ＢＭ_５について空間像の計測及びＸＹ位置の計測を繰り返し行う。これにより得られた計測マークＢＭ_２〜ＢＭ_５の座標値（ｘ_２、ｙ_２）、（ｘ_３、ｙ_３）、（ｘ_４、ｙ_４）、（ｘ_５、ｙ_５）に基づいて、所定の演算を行うことにより、制御装置ＣＯＮＴは投影光学系ＰＬの倍率及びディストーションの少なくとも一方を算出する。

以上、一例として投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置、像面湾曲、球面収差、倍率、及びディストーションを空間像計測装置７０を用いて計測する手順について説明した。なお、所定の計測マークを使って、空間像計測装置７０は、例えばコマ収差等の他の結像特性に関しても計測可能である。なお、空間像計測の詳細は、例えば特開２００２−１４００５号公報に開示されている。そして、これら空間像計測装置７０を使った空間像計測動作を行う前に、本発明に係る気泡除去動作が実行される。また、気泡除去装置による気泡除去動作を実行する前又は後に、気泡検出装置であるマスクアライメント系４７を使って、スリット板７５や投影光学系ＰＬの光学素子６０に気泡が付着しているかどうかを検出することができる。

上記各実施形態では、光学部材（スリット板）７５及び受光器９０を、投影光学系ＰＬの結像特性を計測する空間像計測装置７０に適用した例について説明したが、図２３に示すように、基板ステージＰＳＴ上には、空間像計測装置７０の他に、投影光学系ＰＬを介した光照射量情報を計測する例えば特開平１１−１６８１６号公報に開示されているような照射量センサ（照度センサ）１６０や、例えば特開昭５７−１１７２３８号公報に開示されているような照度ムラセンサ１７０等も設けられている。これら照射量センサ１６０や照度ムラセンサ１７０に対しても本発明を適用可能である。

図２４は、照射量センサ１６０の模式図である。照射量センサ１６０は、投影光学系ＰＬの像面側に照射される露光光の照射量（照度）を計測するものであって、Ｚチルトステージ５２上に設けられた上板１６３と、その上板１６３を通過した光を受光する光センサ１６４とを備えている。上板１６３は、ガラス板部材１６２と、そのガラス板部材１６２の上面に設けられた光透過量調整膜１６１とを備えている。光透過量調整膜１６１は例えばクロム膜によって構成されており、所定の光透過率を有し、ガラス板部材１６２の上面全域に設けられている。光透過量調整膜１６１を設けて光センサ１６４に入射する光量を減光することにより、過剰な光量の光が照射されることに起因する光センサ１６４に対するダメージや飽和といった不都合を防止している。なお照射量センサ１６０では、例えばマスクＭが交換されたとき等の所定のタイミングで計測動作が行われる。

そして、照射量センサ１６０で投影光学系ＰＬを通過した露光光ＥＬの照射量を計測する際には、上述した実施形態同様、投影光学系ＰＬと上板１６３とを対向した状態で投影光学系ＰＬと上板１６３との間に液体ＬＱを供給して第１液浸領域ＬＡ１を形成するとともに、上板１６３と光センサ１６４との間に液体ＬＱを供給して第２液浸領域ＬＡ２を形成する。そして、気泡除去装置により上板１６３上に付着している気泡の除去動作が行われ、気泡除去動作の後、投影光学系ＰＬと第１液浸領域ＬＡ１の液体ＬＱとを介して上板１６３に露光光ＥＬを照射し、照射量計測動作が実行される。

図２５は、照度ムラセンサ１７０の模式図である。照度ムラセンサ１７０は、投影光学系ＰＬを介して像面側に照射される露光光の照度（強度）を複数の位置で計測して、投影光学系ＰＬの像面側に照射される露光光の照度ムラ（照度分布）を計測するものであって、Ｚチルトステージ５２上に設けられた上板１７４と、その上板１７４に設けられたビンホール部１７１を通過した光を受光する光センサ１７５とを備えている。上板１７４は、ガラス板部材１７３の表面にクロムなどの遮光性材料を含む薄膜１７２を設け、その薄膜１７２をパターニングしてその中央部にピンホール部１７１を設けたものである。

照度ムラセンサ１７０で照度分布の計測を行う場合、投影光学系ＰＬと照度ムラセンサ１７０の上板１７４とを対向させた状態で、その投影光学系ＰＬと上板１７４との間を液体ＬＱで満たすとともに、上板１７４と光センサ１７５との間も液体ＬＱで満たす。そして、気泡除去装置により上板１７４上に付着している気泡の除去動作が行われる。その後、投影光学系ＰＬと第１液浸領域ＬＡ１の液体ＬＱとを介して上板１７４に露光光ＥＬを照射し、照度ムラ計測動作が実行される。照度ムラ計測動作では、露光光ＥＬが照射される照射領域（投影領域）内の複数の位置で順次ピンホール部１７１を移動させる。

なお、光学部材とは、上記スリット板や上板に限られず、光が通過する光透過部を有し、投影光学系ＰＬとの間で液体ＬＱを保持できるものは全て含まれる。更に本発明は、特開平１１−２３８６８０号公報や特開２０００−９７６１６号公報に開示されているような、基板ステージＰＳＴ（Ｚステージ５１）に対して脱着可能なセンサにも適用できる。

上述したように、本実施形態における液体ＬＱは純水により構成されている。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。

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。

本実施形態では、投影光学系ＰＬの先端に光学素子６０が取り付けられているが、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、例えば収差（球面収差、コマ収差等）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、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、この場合、液体ＬＱとしてはＦ_２レーザ光を透過可能な例えばフッ素系オイルや過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）等のフッ素系の液体を用いればよい。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。

上記各実施形態において、上述したノズルの形状は特に限定されるものでなく、例えば投影領域ＡＲ１の長辺について２対のノズルで液体ＬＱの供給又は回収を行うようにしてもよい。なお、この場合には、＋Ｘ方向、又は−Ｘ方向のどちらの方向からも液体ＬＱの供給及び回収を行うことができるようにするため、供給ノズルと回収ノズルと上下に並べて配置してもよい。

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。

また、上述の実施形態においては、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間を局所的に液体で満たす露光装置を採用しているが、特開平６−１２４８７３号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる液浸露光装置や、特開平１０−３０３１１４号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する液浸露光装置にも本発明を適用可能である。

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、本発明は基板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するステップ・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号公報等に開示されているように、ウエハ等の被処理基板を別々に載置してＸＹ方向に独立に移動可能な２つの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。

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等を製造するための露光装置等にも広く適用できる。

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、それらのステージを定盤に対して浮上させる方式として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かを用いるのが好ましい。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。

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。

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。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。

本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２６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基板処理ステップ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。

本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。 投影光学系の先端部近傍、液体供給機構、及び液体回収機構を示す概略構成図である。 投影光学系の投影領域と液体供給機構及び液体回収機構との位置関係を示す平面図である。 受光器の一実施形態を示す概略構成図である。 受光器が計測動作を行っている状態を示す模式図である。 本発明に係る気泡除去装置の一実施形態を示す図である。 図６の光学部材の平面図である。 本発明に係る気泡除去装置の別の実施形態を示す図である。 本発明に係る気泡除去装置の別の実施形態を示す図である。 本発明に係る気泡除去装置の別の実施形態を示す図である。 本発明に係る気泡除去装置の別の実施形態を示す図である。 本発明に係る気泡除去装置の別の実施形態を示す図である。 本発明に係る気泡除去装置の別の実施形態を示す図である。 本発明に係る紫外光照射処理を説明するための図である。 スリット板が親液化領域と撥液化領域とにパターニングされている状態を説明するための図である。 気泡検出装置による気泡検出動作を説明するための模式図である。 気泡検出装置による気泡検出動作を説明するための模式図である。 光学部材の光透過部の一例を示す図である。 受光器で受光した受光信号の一例を示す図である。 投影光学系の結像特性を計測するときに使うマスクの一例を示す図である。 投影光学系の結像特性を計測するときに使うマスクの一例を示す図である。 投影光学系の結像特性を計測するときに使うマスクの一例を示す図である。 基板ステージ上に複数の受光器が配置されている状態を示す平面図である。 本発明に係る光学部材及び受光器の別の実施形態を示す要部拡大図である。 本発明に係る光学部材及び受光器の別の実施形態を示す要部拡大図である。 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

１０…液体供給機構、１３…供給ノズル、２０…液体回収機構、２３…回収ノズル、
４７…マスクアライメント系（気泡検出装置）、６０…光学素子、６０ａ…液体接触面、６１…連結機構（加振装置）、７１…スリット部（光透過部）、
７５…スリット板（光学部材）、７５Ａ…上面（液体接触面）、９０…受光器、
１６３…上板（物体）、１７４…上板（物体）、
１８０…噴流生成装置（気泡除去装置）、１８３…ノズル部、
１９０…超音波生成装置（気泡除去装置）、２５０…加振装置（気泡除去装置）、
３００…紫外光照射装置、ＡＲ１…投影領域、ＡＲ２…液浸領域、ＡＨ…撥液化領域、
ＡＳ…親液化領域、ＣＯＮＴ…制御装置、ＥＬ…露光光、ＥＸ…露光装置、
ＬＡ１…第１液浸領域、ＬＡ２…第２液浸領域、ＬＱ…液体、ＭＰＬ…投影光学系本体、
Ｐ…基板（物体）、ＰＬ…投影光学系、ＰＳＴ…基板ステージ（基板保持部材）

Claims (30)

1. 投影光学系の像面側に配置された基板に対して前記投影光学系と液体とを介して露光光を照射することによって前記基板を露光する露光装置において、
   前記投影光学系と該投影光学系の像面付近に配置された物体との間に満たされた液体中の気泡を除去する気泡除去装置を備えたことを特徴とする露光装置。
2. 前記気泡除去装置は、前記物体の液体接触面及び前記投影光学系の液体接触面のうちの少なくともいずれか一方に付着した気泡を除去することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
3. 前記気泡除去装置は、前記物体及び前記投影光学系の像面側端部のうちの少なくともいずれか一方に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の露光装置。
4. 前記気泡除去装置は、加振装置を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の露光装置。
5. 前記加振装置は前記液体を加振することを特徴とする請求項４記載の露光装置。
6. 前記加振装置は前記物体を加振することを特徴とする請求項４又は５記載の露光装置。
7. 前記投影光学系は、投影光学系本体とその像面側に前記投影光学系本体とは別に設けられた光学素子とを有し、前記加振装置は前記光学素子を加振することを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項記載の露光装置。
8. 前記気泡除去装置は、液体に超音波を印加する超音波生成装置を含み、
   前記超音波生成装置は、生成した超音波を液体を介して前記物体の液体接触面及び前記投影光学系の液体接触面のうちの少なくともいずれか一方に当てることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載の露光装置。
9. 前記超音波生成装置は、前記物体の液体接触面及び前記投影光学系の液体接触面のうちの一方に当てた前記超音波の反射波を他方に当てることを特徴とする請求項８記載の露光装置。
10. 前記気泡除去装置は、液体中に噴流を生成する噴流生成装置を含み、
    前記噴流生成装置は、生成した噴流を前記物体の液体接触面及び前記投影光学系の液体接触面のうちの少なくともいずれか一方に当てることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項記載の露光装置。
11. 前記投影光学系の像面側に配置され、光透過部を有する光学部材を介して前記投影光学系を通過した光を受光する受光器を備え、
    前記物体は、前記光学部材を含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項記載の露光装置。
12. 前記気泡除去装置は、前記光透過部に付着した気泡を除去することを特徴とする請求項１１記載の露光装置。
13. 前記物体は、前記基板を含むことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項記載の露光装置。
14. 前記物体の液体接触面及び前記投影光学系の液体接触面のうちの少なくともいずれか一方は親液性であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項記載の露光装置。
15. 投影光学系の像面側に配置された基板に対して前記投影光学系と液体とを介して露光光を照射することによって前記基板を露光する露光装置において、
    投影光学系の像面付近に配置され、前記投影光学系との間で液体を保持可能な物体を備え、
    前記物体の液体接触面は親液性であることを特徴とする露光装置。
16. 前記投影光学系の像面側に配置され、光透過部を有する光学部材を介して前記投影光学系を通過した光を受光する受光器を備え、
    前記物体は、前記光学部材を含むことを特徴とする請求項１４又は１５記載の露光装置。
17. 前記液体接触面を親液性にする親液化処理が施されていることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか一項記載の露光装置。
18. 前記親液化処理として紫外光照射処理が施されていることを特徴とする請求項１７記載の露光装置。
19. 投影光学系の像面側に配置された基板に対して前記投影光学系と液体とを介して露光光を照射することによって前記基板を露光する露光装置において、
    投影光学系の液体接触面が紫外光照射処理によって親液性となっていることを特徴とする露光装置。
20. 紫外光を照射する紫外光照射装置を備え、前記紫外光照射装置は紫外光照射処理を定期的に行うことを特徴とする請求項１８又は１９記載の露光装置。
21. 前記露光光を射出する露光用光源を有し、前記紫外光照射装置は前記露光用光源と兼用されていることを特徴とする請求項２０記載の露光装置。
22. 前記親液化処理として親液性材料のコーティング処理が施されていることを特徴とする請求項１７記載の露光装置。
23. 前記物体の表面には親液化領域と撥液化領域とがパターニングされていることを特徴とする請求項１４〜２２のいずれか一項記載の露光装置。
24. 前記投影光学系の像面側に配置され、光透過部を有する光学部材を介して前記投影光学系を通過した光を受光する受光器を備え、
    前記光透過部を含む領域が親液化され、その周囲を囲む領域が撥液化されていることを特徴とする請求項２３記載の露光装置。
25. 前記投影光学系を介して該投影光学系と前記物体との間に満たされた液体中の気泡を検出する気泡検出装置を備えたことを特徴とする請求項１〜２４のいずれか一項記載の露光装置。
26. 投影光学系の像面側に配置された基板に対して前記投影光学系と液体とを介して露光光を照射することによって前記基板を露光する露光装置において、
    前記投影光学系と該投影光学系の像面付近に配置された物体との間に満たされた液体中の気泡を投影光学系を介して検出する気泡検出装置を備えたことを特徴とする露光装置。
27. 前記気泡検出装置は、前記物体の液体接触面及び前記投影光学系の液体接触面のうちの少なくともいずれか一方に付着した気泡を検出することを特徴とする請求項２５又は２６記載の露光装置。
28. 前記気泡検出装置は、前記投影光学系の物体面側に配置されるマスクと前記基板との位置関係を決定するためのアライメント系と兼用されていることを特徴とする請求項２５〜２７のいずれか一項記載の露光装置。
29. 前記基板を保持して移動可能な基板保持部材を備え、
    前記物体は、前記基板保持部材に設けられていることを特徴とする請求項１〜２８のいずれか一項記載の露光装置。
30. 請求項１〜請求項２９のいずれか一項記載の露光装置を用いてデバイスを製造することを特徴とするデバイス製造方法。
    

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