JP2007081390A

JP2007081390A - 観察装置、計測装置、露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法、デバイス製造用基板、位置決め装置

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Publication number: JP2007081390A
Application number: JP2006221884A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Okita; 晋一沖田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2005-08-17
Filing date: 2006-08-16
Publication date: 2007-03-29

Abstract

【課題】液体の状態を効率良く把握することができる観察装置を提供する。
【解決手段】観察装置６２は、液体を介して照明光が照射される部位６１に着脱可能に設けられており、部位６１に装着された状態で液体の状態を観察する。
【選択図】図４

Description

本発明は、観察装置、計測装置、露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法、デバイス製造用基板、位置決め装置に関するものである。

フォトリソグラフィ工程で用いられる露光装置において、下記特許文献に開示されているような、露光光の光路を液体で満たし、そ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

液体を介して基板を良好に露光するためには、液体を所望状態にすることが不可欠である。そのため、液体の状態を把握し、液体が所望状態であることを確認した後、基板を露光することが望ましい。したがって、液体の状態を効率良く把握できる技術の案出が望まれる。

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、液体の状態を効率良く把握することができる観察装置及び計測装置を提供することを目的とする。また、液体の状態を効率良く把握し、基板を良好に露光することができる露光装置及び露光方法、並びにその露光方法を用いるデバイス製造方法を提供することを目的とする。また、液体の状態を効率良く把握することができるデバイス製造用基板、及びそのデバイス製造用基板を位置決めする位置決め装置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、液体（ＬＱ）を介して露光用、計測用、検査用、又は観察用の照明光（ＥＬなど）が照射される部位（６１、Ｐなど）に着脱可能に設けられ、部位（６１、Ｐなど）に装着された状態で液体（ＬＱ）の状態を観察する観察装置（６２）が提供される。

本発明の第１の態様によれば、液体を介して照明光が照射される部位に着脱可能な観察装置を用いて、液体の状態を効率良く把握することができる。

本発明の第２の態様に従えば、露光用、計測用、検査用、又は観察用の照明光（ＥＬなど）が照射される基板（Ｐ）とほぼ同じ外形を有する基材（６１）と、基材（６１）に設けられた撮像素子（６３）と、を備えた計測装置（６０）が提供される。

本発明の第２の態様によれば、照明光が照射される基板とほぼ同じ外形を有する基材に設けられた撮像素子を有する計測装置を用いて、液体の状態を効率良く把握することができる。

本発明の第３の態様に従えば、基板ホルダ（４Ｈ）に保持された基板（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、上記態様の計測装置（６０）を基板ホルダ（４Ｈ）に着脱可能に保持する露光装置（ＥＸ）が提供される。

本発明の第３の態様によれば、計測装置を用いて液体の状態を効率良く把握することができ、その計測装置の計測結果を用いて、基板を良好に露光することができる。

本発明の第４の態様に従えば、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、露光光（ＥＬ）が通過する第１光学素子（ＬＳ１）と対向する所定面（６０Ｆ）を有し、第１光学素子（ＬＳ１）と所定面（６０Ｆ）との間の光路（Ｋ１）に満たされた液体（ＬＱ）の状態を観察する観察装置（６０）を備え、観察装置（６０）は、露光光（ＥＬ）の光路（Ｋ１）と所定面（６０Ｆ）とを相対的に移動しつつ観察する露光装置（ＥＸ）が提供される。

本発明の第４の態様によれば、観察装置を用いて液体の状態を効率良く把握することができ、その観察装置の観察結果を用いて、基板を良好に露光することができる。

本発明の第５の態様に従えば、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）を保持可能な基板ホルダ（４Ｈ）に上記態様の計測装置（６０）を保持する動作と、計測装置（６０）で液体（ＬＱ）の状態を計測する動作と、計測装置（６０）の計測結果に基づいて露光条件を調整する動作と、を含む露光方法が提供される。

本発明の第５の態様によれば、計測装置を用いて液体の状態を効率良く把握することができ、その計測装置の計測結果を用いて、基板を良好に露光することができる。

本発明の第６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６の態様によれば、基板を良好に露光することができる露光方法を用いて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７の態様に従えば、デバイス用のパターンが形成されるデバイス製造用基板であって、該基板表面に設けられ、該基板表面と対向する領域を撮像する撮像素子（６３）を有するデバイス製造用基板（Ｐ）が提供される。

本発明の第７の態様によれば、基板表面に設けられた撮像素子を用いて液体の状態を効率良く把握することができる。

本発明の第８の態様に従えば、上記態様のデバイス製造用基板（Ｐ）の位置決めを行う位置決め装置であって、撮像素子（６３）の撮像結果に基づいて位置決めを行う位置決め装置が提供される。

本発明の第８の態様によれば、デバイス製造用基板に設けられた撮像素子の撮像結果に基づいてそのデバイス製造用基板の位置決めを行うことができる。

本発明の第９の態様に従えば、上記態様のデバイス製造用基板（Ｐ）を使用する所定装置（ＥＸなど）の装置状態を観察する観察装置であって、所定装置（ＥＸなど）は、デバイス製造用基板（Ｐ）を該所定装置内で搬送する搬送路を有し、搬送路上でデバイス製造用基板（Ｐ）を搬送している過程において、撮像素子（６３）が撮像した撮像結果に基づいて、所定装置内の搬送路上でデバイス製造用基板（Ｐ）と対向する領域の状態を観察する観察手段を有する観察装置が提供される。

本発明の第９の態様によれば、デバイス製造用基板に設けられた撮像素子の撮像結果に基づいて、所定装置の装置状態を観察することができる。

本発明によれば、液体の状態を効率良く把握することができ、基板を良好に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。

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３と、基板Ｐを保持する基板ホルダ４Ｈを有し、基板ホルダ４Ｈに基板Ｐを保持して移動可能な基板ステージ４と、露光処理に関する計測を行う計測器を搭載し、基板ステージ４とは独立して移動可能な計測ステージ５と、各ステージの位置情報を計測するレーザ干渉システム６と、マスクステージ３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７とを備えている。また、制御装置７には、露光処理に関する各種情報を記憶した記憶装置８と、露光処理に関する情報を表示する表示装置９とが接続されている。表示装置９は、例えば液晶ディスプレイ等の画像を表示可能なディスプレイ装置を含んで構成されている。

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（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。なお、本実施形態においては、マスクとして透過型のマスクを用いるが、反射型のマスクを用いてもよい。

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、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。

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、露光光ＥＬの光路Ｋ１、Ｋ２を液体ＬＱで満たす第１液浸システム１及び第２液浸システム２を備えている。第１液浸システム１及び第２液浸システム２の動作は制御装置７に制御される。
第１液浸システム１は、露光光ＥＬが通る投影光学系ＰＬの複数の光学素子ＬＳ１〜ＬＳ７のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い第１光学素子ＬＳ１と、投影光学系ＰＬの像面側に配置された基板ホルダ４Ｈ上の基板Ｐの表面との間の露光光ＥＬの光路Ｋ１を液体ＬＱで満たして第１液浸領域ＬＲ１を形成する。第２液浸システム２は、第１光学素子ＬＳ１と、第１光学素子ＬＳ１に次いで投影光学系ＰＬの像面に近い第２光学素子ＬＳ２との間の露光光ＥＬの光路Ｋ２を液体ＬＱで満たして第２液浸領域ＬＲ２を形成する。また、本実施形態においては、液体ＬＱとして、水（純水）を用いる。

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、第１液浸システム１及び第２液浸システム２を用いて、露光光ＥＬの光路Ｋ１、Ｋ２を液体ＬＱで満たす。露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬと露光光ＥＬの光路Ｋ１、Ｋ２に満たされた液体ＬＱとを介してマスクＭを通過した露光光ＥＬを基板ホルダ４Ｈに保持された基板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上に投影して、基板Ｐを露光する。また、本実施形態の露光装置ＥＸは、第１光学素子ＬＳ１と基板Ｐとの間の露光光ＥＬの光路Ｋ１に満たされた液体ＬＱが、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の第１液浸領域ＬＲ１を局所的に形成する局所液浸方式を採用している。

なお、本実施形態においては、主に第１液浸領域ＬＲ１が基板Ｐ上に形成される場合について説明するが、投影光学系ＰＬの像面側において、第１光学素子ＬＳ１と対向する位置に配置された物体上、例えば基板ステージ４の一部や計測ステージ５の一部などにも形成可能である。

また、後に詳述するように、露光装置ＥＸは、第１液浸領域ＬＲ１の状態、第２液浸領域ＬＲ２の状態、及び第１光学素子ＬＳ１の状態の少なくとも一部を計測（観察）する計測装置６０を備えている。計測装置６０は、基板Ｐとほぼ同じ外形を有しており、基板ホルダ４Ｈは、計測装置６０を保持可能である。また、露光装置ＥＸは、基板ホルダ４Ｈに対して基板Ｐを搬送する搬送装置１０を備えている。搬送装置１０は、基板ホルダ４Ｈに対して計測装置６０を搬送可能である。計測装置６０は、基板ホルダ４Ｈに保持された状態で、第１液浸領域ＬＲ１の状態、第２液浸領域ＬＲ２の状態、及び第１光学素子ＬＳ１の状態の少なくとも一部を計測（観察）する。

照明光学系ＩＬは、マスクＭ上の所定の照明領域を均一な照度分布の露光光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）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。

マスクステージ３は、リニアモータ等のアクチュエータを含むマスクステージ駆動装置３Ｄの駆動により、マスクＭを保持した状態で、Ｘ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向に移動可能である。マスクステージ３（ひいてはマスクＭ）の位置情報は、レーザ干渉システム６の一部を構成するレーザ干渉計６Ｍによって計測される。レーザ干渉計６Ｍは、マスクステージ３上に設けられた移動鏡３Ｋを用いてマスクステージ３の位置情報を計測する。制御装置７は、レーザ干渉計６Ｍの計測結果に基づいてマスクステージ駆動装置３Ｄを駆動し、マスクステージ３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のパターン像を所定の投影倍率で基板Ｐに投影するものであって、複数の光学素子ＬＳ１〜ＬＳ７を有しており、それら光学素子は鏡筒ＰＫで保持されている。本実施形態の投影光学系ＰＬは、その投影倍率が例えば１／４、１／５、１／８等の縮小系である。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、投影光学系ＰＬは、倒立像と正立像とのいずれを形成してもよい。

基板ステージ４は、基板Ｐを保持する基板ホルダ４Ｈを有しており、リニアモータ等のアクチュエータを含む基板ステージ駆動装置４Ｄの駆動により、基板ホルダ４Ｈに基板Ｐを保持した状態で、ベース部材ＢＰ上で、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。基板ホルダ４Ｈは、基板ステージ４上に設けられた凹部４Ｒに配置されており、基板ステージ４のうち凹部４Ｒ以外の上面４Ｆは、基板ホルダ４Ｈ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、基板ホルダ４Ｈに保持された基板Ｐの表面と、基板ステージ４の上面４Ｆとの間に段差があってもよい。

基板ステージ４（ひいては基板Ｐ）の位置情報は、レーザ干渉システム６の一部を構成するレーザ干渉計６Ｐによって計測される。レーザ干渉計６Ｐは、基板ステージ４に設けられた移動鏡４Ｋを用いて、基板ステージ４のＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向に関する位置情報を計測する。また、基板ステージ４に保持されている基板Ｐの表面の面位置情報（Ｚ軸、θＸ、及びθＹ方向に関する位置情報）は、不図示のフォーカス・レベリング検出系によって検出される。制御装置７は、レーザ干渉計６Ｐの計測結果及びフォーカス・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４Ｄを駆動し、基板ステージ４に保持されている基板Ｐの位置制御を行う。

計測ステージ５は、基準マークが形成された基準部材（計測部材）や各種の光電センサ等、露光処理に関する計測を行う計測器を搭載しており、リニアモータ等のアクチュエータを含む計測ステージ駆動装置５Ｄの駆動により、計測器を搭載した状態で、ベース部材ＢＰ上で、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。計測ステージ５の位置情報は、レーザ干渉システム６の一部を構成するレーザ干渉計６Ｐによって計測される。レーザ干渉計６Ｐは、計測ステージ５に設けられた移動鏡５Ｋを用いて、計測ステージ５のＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向に関する位置情報を計測する。
制御装置７は、レーザ干渉計６Ｐの計測結果に基づいて、計測ステージ駆動装置５Ｄを駆動し、計測ステージ５の位置制御を行う。なお、計測ステージを備えた露光装置については、例えば特開平１１−１３５４００号公報や特開２０００−１６４５０４号公報等により詳細に開示されている。

次に、第１液浸システム１及び第２液浸システム２について、図２を参照しながら説明する。図２は図１の要部を示す拡大図である。

第１液浸システム１は、投影光学系ＰＬの第１光学素子ＬＳ１と、その第１光学素子ＬＳ１と対向する位置に配置され、基板ホルダ４Ｈに保持された基板Ｐとの間の露光光ＥＬの光路Ｋ１を液体ＬＱで満たすものである。第１液浸システム１は、第１光学素子ＬＳ１と基板Ｐとの間の露光光ＥＬの光路Ｋ１の近傍に設けられ、その光路Ｋ１に対して液体ＬＱを供給するための第１供給口１２及び液体ＬＱを回収するための第１回収口２２を有する第１ノズル部材７１と、第１供給管１３、及び第１ノズル部材７１の内部に形成された第１供給流路１４を介して第１供給口１２に液体ＬＱを供給する第１液体供給装置１１と、第１ノズル部材７１の第１回収口２２から回収された液体ＬＱを、第１ノズル部材７１の内部に形成された第１回収流路２４、及び第１回収管２３を介して回収する第１液体回収装置２１とを備えている。第１供給口１２と第１供給管１３とは第１供給流路１４を介して接続されており、第１回収口２２と第１回収管２３とは第１回収流路２４を介して接続されている。本実施形態においては、第１ノズル部材７１は、露光光ＥＬの光路Ｋ１を囲むように環状に設けられており、液体ＬＱを供給する第１供給口１２は、第１ノズル部材７１のうち、露光光ＥＬの光路Ｋ１を向く内側面に設けられ、液体ＬＱを回収する第１回収口２２は、第１ノズル部材７１のうち、基板Ｐの表面と対向する下面に設けられている。

第１液体供給装置１１は、供給する液体ＬＱの温度を調整する温度調整装置、液体ＬＱ中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おり、清浄で温度調整された液体ＬＱを送出可能である。また、第１液体回収装置２１は、真空系等を備えており、液体ＬＱを回収可能である。第１液体供給装置１１及び第１液体回収装置２１の動作は制御装置７に制御される。第１液体供給装置１１から送出された液体ＬＱは、第１供給管１３、及び第１ノズル部材７１の第１供給流路１４を流れた後、第１供給口１２より露光光ＥＬの光路Ｋ１に供給される。また、第１液体回収装置２１を駆動することにより第１回収口２２から回収された液体ＬＱは、第１ノズル部材７１の第１回収流路２４を流れた後、第１回収管２３を介して第１液体回収装置２１に回収される。制御装置７は、第１液浸システム１を制御して、第１液体供給装置１１による液体供給動作と第１液体回収装置２１による液体回収動作とを並行して行うことで、第１光学素子ＬＳ１と基板Ｐとの間の露光光ＥＬの光路Ｋ１を液体ＬＱで満たし、基板Ｐ上の一部の領域に液体ＬＱの第１液浸領域ＬＲ１を局所的に形成する。

第２液浸システム２は、投影光学系ＰＬの第１光学素子ＬＳ１と、第２光学素子ＬＳ２との間の露光光ＥＬの光路Ｋ２を液体ＬＱで満たすものである。第２液浸システム２は、第１光学素子ＬＳ１と第２光学素子ＬＳ２との間の露光光ＥＬの光路Ｋ２の近傍に設けられ、その光路Ｋ２に対して液体ＬＱを供給するための第２供給口３２及び液体ＬＱを回収するための第２回収口４２を有する第２ノズル部材７２と、第２供給管３３、及び第２ノズル部材７２の内部に形成された第２供給流路３４を介して第２供給口３２に液体ＬＱを供給する第２液体供給装置３１と、第２ノズル部材７２の第２回収口４２から回収された液体ＬＱを、第２ノズル部材７２の内部に形成された第２回収流路４４、及び第２回収管４３を介して回収する第２液体回収装置４１とを備えている。第２供給口３２と第２供給管３３とは第２供給流路３４を介して接続されており、第２回収口４２と第２回収管４３とは第２回収流路４４を介して接続されている。本実施形態においては、第２ノズル部材７２は露光光ＥＬの光路Ｋ２を囲むように環状に設けられており、鏡筒ＰＫの下端に接続されている。また、本実施形態の第２ノズル部材７２は、第１光学素子ＬＳ１を保持している。すなわち、本実施形態の第２ノズル部材７２は、鏡筒ＰＫの一部を構成している。
液体ＬＱを供給する第２供給口３２は、第２ノズル部材７２のうち、露光光ＥＬの光路Ｋ２を向く内側面に設けられ、液体ＬＱを回収する第２回収口４２は、第２ノズル部材７２の露光光ＥＬの光路Ｋ２を向く内側面のうち、光路Ｋ２を挟んで第２供給口３２と対向する位置に設けられている。

第２液体供給装置３１は、供給する液体ＬＱの温度を調整する温度調整装置、液体ＬＱ中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おり、清浄で温度調整された液体ＬＱを送出可能である。また、第２液体回収装置４１は、真空系等を備えており、液体ＬＱを回収可能である。第２液体供給装置３１及び第２液体回収装置４１の動作は制御装置７に制御される。第２液体供給装置３１から送出された液体ＬＱは、第２供給管３３、及び第２ノズル部材７２の第２供給流路３４を流れた後、第２供給口３２より露光光ＥＬの光路Ｋ２に供給される。また、第２液体回収装置３１を駆動することにより第２回収口４２から回収された液体ＬＱは、第２ノズル部材７２の第２回収流路４４を流れた後、第２回収管４３を介して第２液体回収装置４１に回収される。制御装置７は、第２液浸システム２を制御して、第２液体供給装置３１による液体供給動作を所定時間行うことで、第１光学素子ＬＳ１と第２光学素子ＬＳ２との間の露光光ＥＬの光路Ｋ２を液体ＬＱで満たし、第１光学素子ＬＳ１の上面に液体ＬＱの第２液浸領域ＬＲ２を形成する。

本実施形態においては、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、制御装置７は、第１液浸システム１の第１供給口１２からの液体供給動作と第１回収口２２を介した液体回収動作とを並行して行う。一方、制御装置７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、第２液浸システム２の第２供給口３２からの液体供給動作及び第２回収口４２を介した液体回収動作を行わない。すなわち、制御装置７は、マスクＭのパターン像を基板Ｐに投影する前に、第２供給口３２から第１光学素子ＬＳ１と第２光学素子ＬＳ２との間に液体ＬＱを供給し、露光光ＥＬの光路Ｋ２を液体ＬＱで予め満たしておき、マスクＭのパターン像を基板Ｐに投影するときには、第２供給口３２からの液体供給動作及び第２回収口４２を介した液体回収動作を停止する。そして、制御装置７は、所定のタイミング（例えば所定基板処理枚数毎）で、露光光ＥＬの光路Ｋ２を満たす液体ＬＱの入れ換え（交換）作業を、第２供給口３２及び第２回収口４２を用いて実行する。

図３は基板ステージ４及び計測ステージ５の動作の一例を説明するための模式図である。制御装置７は、ステージ駆動装置４Ｄ、５Ｄを用いて、基板ステージ４及び計測ステージ５のそれぞれをベース部材ＢＰ上で互いに独立して移動可能である。また、制御装置７は、基板ステージ４と計測ステージ５との位置関係を調整可能である。例えば、図３に示すように、制御装置７は、基板ステージ４と計測ステージ５とを接近又は接触させることができ、基板ステージ４の上面４Ｆと計測ステージ５の上面５Ｆとをほぼ同じ高さ（面一）にすることができる。また、制御装置７は、投影光学系ＰＬの直下の位置を含む所定領域内で、基板ステージ４の上面４Ｆと計測ステージ５の上面５Ｆとを接近又は接触させた状態で、基板ステージ４と計測ステージ５とをＸＹ方向に一緒に移動することにより、第１液浸システム１によって形成された第１液浸領域ＬＲ１を、基板ステージ４の上面４Ｆと計測ステージ５の上面５Ｆとの間で移動することができる。

また、基板ステージ４の上面４Ｆは、液体ＬＱに対して撥液性を有している。本実施形態においては、上面４Ｆは、ポリ四フッ化エチレン等のフッ素系材料等の撥液性を有する材料を含む。同様に、計測ステージ５の上面５Ｆも、液体ＬＱに対して撥液性を有している。

また、図１に示したように、本実施形態においては、計測ステージ５には、第１液浸領域ＬＲ１の状態、第２液浸領域ＬＲ２の状態、及び第１光学素子ＬＳ１の状態を観察可能な観察カメラ１００が設けられている。観察カメラ１００は計測ステージ５の内部空間に配置されている。計測ステージ５の上面５Ｆには、内部空間に接続する開口が形成されており、その開口には石英等からなる透明部材１０３が配置されている。透明部材１０３の上面は平坦であり、計測ステージ５の上面５Ｆの一部を形成している。観察カメラ１００は、透明部材１０３の上面を含む計測ステージ５の上面５Ｆに形成された第１液浸領域ＬＲ１の状態、第２液浸領域ＬＲ２の状態、及び第１光学素子ＬＳ１の状態を、透明部材１０３を介して観察可能である。観察カメラ１００は、光学系１０２と、ＣＣＤ（charge coupled device）等によって構成される撮像素子１０１とを備えている。撮像素子１０１は、液体及び光学素子等の画像（光学像）を透明部材１０３及び光学系１０２を介して取得可能である。撮像素子１０１は、取得した画像情報を制御装置７に出力する。制御装置７は、観察カメラ１００の撮像結果に基づいて、第１液浸領域ＬＲ１の状態、第２液浸領域ＬＲ２の様態、及び第１光学素子ＬＳ１の状態の少なくとも一部を求めることができる。

次に、計測装置６０について図４、図５、及び図６を参照しながら説明する。図４（Ａ）は計測装置６０を示す平面図、図４（Ｂ）は側面図である。また、図５は計測装置６０の要部を示す平面図であり、図６は図５の側断面図である。

計測装置６０は、基材６１と、基材６１に設けられたイメージセンサモジュール６２とを備えている。基材６１は、露光光ＥＬが照射されるデバイスを製造するための基板Ｐとほぼ同じ外形を有しており、計測装置６０は、基板ホルダ４Ｈに着脱可能に保持される。また、イメージセンサモジュール６２のそれぞれは、基材６１に対して着脱可能に設けられている。

本実施形態においては、基板Ｐは半導体ウエハを含むものであって、その基板Ｐの表面の法線方向から見た状態においてほぼ円形状であり、計測装置６０の基材６１もほぼ円形状である。また、本実施形態においては、基材６１は、基板Ｐを形成する材料とほぼ同じ材料によって構成されている。すなわち、本実施形態においては、基材６１は半導体ウエハを含む。

イメージセンサモジュール６２は、所定の画像（光学像）を取得可能な撮像素子６３と、撮像素子６３の入射側に設けられたマイクロレンズ６４と、撮像素子６３に接続された回路素子６９とを備えている。また、不図示ではあるが、イメージセンサモジュール６２（又は基材６１）には、撮像素子６３や回路素子６９等を駆動するため動力源（バッテリ）が設けられている。本実施形態において、撮像素子６３は、ＣＣＤ（charge coupled device）を含んで構成されており、受光した画像情報を含む光を電気信号（電荷）に変換する受光素子（フォトダイオード）６３Ａと、その電気信号を回路素子６９に転送する転送電極６３Ｂとを備えている。撮像素子６３の受光素子６３Ａ及び転送電極６３Ｂは、それぞれ複数設けられている。

マイクロレンズ６４は、イメージセンサモジュール６２の上面に配置されている。なお、マイクロレンズ６４の表面には、このマイクロレンズ６４を保護するための膜が被覆（コーティング）されている。マイクロレンズ６４は、複数の受光素子６３Ａのそれぞれに対応するように複数設けられている。複数のマイクロレンズ６４は、複数の受光素子６３Ａの入射側のそれぞれに設けられている。図６に示すように、マイクロレンズ６４と受光素子６３Ａとの間には、光を透過可能な樹脂等からなる中間層６５及び絶縁層６６が設けられている。マイクロレンズ６４より入射した光は、中間層６５及び絶縁層６６を介して、撮像素子６３の受光素子６３Ａに入射する。受光素子６３Ａは、マイクロレンズ６４、中間層６５、及び絶縁層６６を通過した光を受光する。受光素子６３Ａは、受光した光を電気信号に変換する。転送電極６３Ｂは、受光素子６３Ａの電気信号（出力信号）を回路素子６９に転送する。

本実施形態の回路素子６９は、撮像素子６３（転送電極６３Ｂ）に接続され、その撮像素子６３から出力された出力信号、すなわち撮像素子６３の撮像結果を無線送信する送信装置を含んで構成されている。また、露光装置ＥＸは、回路素子６９（送信装置）から送信された撮像結果を含む無線信号を受信する受信装置２０を備えている。受信装置２０は制御装置７に接続されている。制御装置７は、マイクロレンズ６４を介して撮像した撮像素子６３の撮像結果、すなわち撮像素子６３で撮像した画像情報を、送信装置を含む回路素子６９を介して取得する。また、回路素子６９は、撮像素子６３で撮像した画像情報を圧縮した後、送信することもできる。

計測装置６０の上面６０Ｆは、液体ＬＱに対して撥液性を有している。ここで、計測装置６０の上面６０Ｆとは、基板ホルダ４Ｈで保持したとき、露光光ＥＬが通過する第１光学素子ＬＳ１と対向する面であり、イメージセンサモジュール６２の上面（マイクロレンズ６４が配置された面）を含む。したがって、投影光学系ＰＬの光学素子ＬＳ１〜ＬＳ７のうち、第１光学素子ＬＳ１が、基板ホルダ４Ｈに保持された計測装置６０の上面６０Ｆに最も近い位置に配置され、第２光学素子ＬＳ２が、第１光学素子ＬＳ１に次いで上面６０Ｆに配置された構成となっている。そして、本実施形態においては、計測装置６０の上面６０Ｆには撥液性を有する膜が形成され、この膜によって、計測装置６０の上面６０Ｆに撥液性が付与されている。膜４１は、例えばフッ素系材料等の撥液性を有する材料を含んで構成されている。

また、本実施形態の撮像素子６３は、受光素子６３Ａを所定方向にライン状に並べたラインセンサを形成している。図においては、Ｘ軸方向に複数並んだ受光素子６３Ａによって１つのラインセンサが構成され、そのラインセンサがＹ軸方向に６つ並んで設けられている。すなわち、本実施形態においては、１つのイメージセンサモジュール６２は、第１〜第６ラインセンサ６７Ａ〜６７Ｆを備えている。そして、本実施形態においては、図４（Ａ）に示すように、６つのラインセンサ６７Ａ〜６７Ｆを有するイメージセンサモジュール６２が、基材６１の上面の中央、及びエッジ領域の複数（４箇所）の所定位置のそれぞれに設けられている。

上述のように、マイクロレンズ６４は、複数の受光素子６３Ａのそれぞれに対応するように複数設けられている。以下の説明においては、第１〜第６ラインセンサ６７Ａ〜６７Ｆのそれぞれに対応するように、すなわちラインセンサの長手方向（Ｘ軸方向）に複数並んで配置されたマイクロレンズ６４の集合体を適宜、マイクロレンズアレイと称する。すなわち、本実施形態においては、図５に示すように、１つのイメージセンサモジュール６２は、第１〜第６ラインセンサ６７Ａ〜６７Ｆと、それら第１〜第６ラインセンサ６７Ａ〜６７Ｆに対応するように、Ｘ軸方向に並んだ複数のマイクロレンズ６４からなる第１〜第６マイクロレンズアレイ６８Ａ〜６８Ｆとを備えた構成となっている。

本実施形態において、複数のマイクロレンズアレイ６８Ａ〜６８Ｆのそれぞれは、互いに異なる焦点位置を有している。これにより、基板ホルダ４Ｈで計測装置６０を保持したとき、その計測装置６０上の各ラインセンサ６７Ａ〜６８Ｆを構成する撮像素子６３（受光素子６３Ａ）は、露光光ＥＬの光路方向、すなわちＺ軸方向における複数（６箇所）の互いに異なる位置での画像を取得することができる。

なお、マイクロレンズ６４及び撮像素子６３を含むイメージセンサモジュール６２は、例えばフォトリソグラフィの手法を用いて形成可能である。フォトリソグラフィの手法を用いることにより、マイクロレンズ６４及び撮像素子６３を含むイメージセンサモジュール６２を精度良く形成することができる。

図７は、上述の第１〜第６ラインセンサ６７Ａ〜６７Ｆ、及びそれら第１〜第６ラインセンサ６７Ａ〜６７Ｆに対応する第１〜第６マイクロレンズアレイ６８Ａ〜６８Ｆのうち、１つのラインセンサ及びその１つのラインセンサに対応する１つのマイクロレンズアレイを拡大した模式図である。以下の説明においては、第１ラインセンサ６７Ａ及びその第１ラインセンサ６７Ａに対応する第１マイクロレンズアレイ６８Ａについて説明するが、他の第２〜第６ラインセンサ６７Ｂ〜６７Ｆ及び第２〜第６マイクロレンズアレイ６８Ｂ〜６８Ｆのそれぞれは、第１ラインセンサ６７Ａ及び第１マイクロレンズアレイ６８Ａと同等の構成を有するため、その説明を省略する。

第１マイクロレンズアレイ６８Ａは、第１マイクロレンズ６４Ａ及びその第１マイクロレンズ６４Ａに対して複数設けられた第２マイクロレンズ６４Ｂからなるレンズモジュール６４Ｍを複数有する。本実施形態においては、第２マイクロレンズ６４Ｂは、第１マイクロレンズ６４Ａに対して３つ設けられている。

図７に示すように、第１マイクロレンズアレイ６８Ａは、Ｘ軸方向に並べられた複数のレンズモジュール６４Ｍからなるレンズモジュール列６４Ｌを有しており、そのレンズモジュール列６４ＬはＹ軸方向に複数列並べられている。レンズモジュール列６４Ｌの−Ｘ側の端と＋Ｘ側の端との距離と、投影領域ＡＲのＸ軸方向の距離とはほぼ等しく、本実施形態においては、１つの第１マイクロレンズアレイ６８Ａに関して、レンズモジュール６４Ｍは、Ｘ軸方向に１０２組並べられている。そして、その１０２組のレンズモジュール６４Ｍからなるレンズモジュール列６４Ｌが、Ｙ軸方向に３列並べられている。すなわち、第１マイクロレンズアレイ６８Ａは、１０２×３個のレンズモジュール６４Ｍを含む。

レンズモジュール列６４Ｌ同士は、Ｘ軸方向に関して１つの第２マイクロレンズ６４Ｂの大きさ（Ｘ軸方向の大きさ）と所定の間隔分だけずれるように配置されている。本実施形態においては、第２マイクロレンズ６４Ｂは、ＸＹ平面内において円形状であり、第２マイクロレンズ６４Ｂの直径をＤ２、第２マイクロレンズ６４Ｂ同士のＸ軸方向に関する距離（間隔）をＤ４としたとき、Ｙ軸方向に関して互いに隣り合うレンズモジュール６４Ｍ同士（レンズモジュール列６４Ｌ同士）は、Ｘ軸方向に関して距離Ｄ２＋Ｄ４だけずれるように配置されている。

図８は、１つのレンズモジュール６４Ｍ及びそのレンズモジュール６４Ｍに対応する受光素子６３ＡのＣＣＤ画素６３Ｇを示す斜視図、図９は、側断面図である。図８及び図９に示すように、本実施形態においては、第１マイクロレンズ６４Ａは、ＸＹ方向それぞれに曲率を有したシリンドリカルレンズを含む。

本実施形態においては、撮像素子６３（受光素子６３Ａ）は、第２マイクロレンズ６４Ｂのそれぞれに対応するように所定間隔でＸ軸方向に並べられた複数のＣＣＤ画素６３Ｇからなる画素列６３Ｌを複数有する。本実施形態においては、１つの第２マイクロレンズ６４Ｂに対して、ＣＣＤ画素６３Ｇが７個設けられている。すなわち、１つの画素列６３Ｌは、Ｘ軸方向に並べられた７個のＣＣＤ画素６３Ｇによって構成されている。また、上述のように、１つのレンズモジュール６４Ｍは、第２マイクロレンズ６４を３つ有している。したがって、画素列６３Ｌは、１つのレンズモジュール６４Ｍに対して、３組設けられており、ＣＣＤ画素６３Ｇは、１つのレンズモジュール６４Ｍに対して、２１個設けられている。

以下の説明において、１つの第１マイクロレンズ６４Ａ、３つの第２マイクロレンズ６４Ｂ、及び３組の画素列６３Ｌ（２１個のＣＣＤ画素６３Ｇ）によって構成される、液体ＬＱの状態を観察可能（計測可能）なモジュールを適宜、観察モジュール６２Ｍ、と称する。すなわち、１つの観察モジュール６２Ｍは、１組のレンズモジュール６４Ｍと、３組の画素列６３Ｌとを有する。また、上述のように、Ｘ軸方向に並べられた１０２組のレンズモジュール６４Ｍからなるレンズモジュール列６４Ｌは、Ｙ軸方向に３列並べられており、観察モジュール６２Ｍは、レンズモジュール列６４Ｌに対応するように、Ｘ軸方向に１０２組配置されるとともに、Ｙ軸方向に３列並べられている。

また、以下の説明において、１つの観察モジュール６２Ｍに関して３組設けられた画素列６３Ｌのうち、図９中、最も−Ｘ側の画素列６３Ｌを適宜、左側画素列６３Ｌ、と称し、最も＋Ｘ側の画素列６３Ｌを適宜、右側画素列６３Ｌ、と称し、中央の画素列６３Ｌを適宜、中央画素列６３Ｌ、と称する。

図９に示すように、第１マイクロレンズ６４Ａと第２マイクロレンズ６４Ｂとの間には、光を透過可能な樹脂等からなる第１中間層６５Ａが設けられ、第２マイクロレンズ６４ＢとＣＣＤ画素６３Ｇとの間には、光を透過可能な樹脂等からなる第２中間層６５Ｂ及び絶縁層６６が設けられている。第１マイクロレンズ６４Ａより入射した光は、第１中間層６５Ａを通過し、第２マイクロレンズ６４Ｂを通過した後、第２中間層６５Ｂ及び絶縁層６６を介して、撮像素子６３（受光素子６３Ａ）のＣＣＤ画素６３Ｇに入射する。

図９において、第１マイクロレンズ６４Ａは、Ｘ軸方向に関して大きさＤ１を有し、第２マイクロレンズ６４Ｂは、Ｘ軸方向に関して大きさ（直径）Ｄ２を有し、ＣＣＤ画素６３Ｇは、Ｘ軸方向に関して大きさＤ３を有し、第１マイクロレンズ６４Ａは、焦点距離Ｆ１を有し、第２マイクロレンズ６４Ｂは、焦点距離Ｆ２を有する。また、第２マイクロレンズ６４Ｂ同士のＸ軸方向に関する間隔はＤ４に設定されており、Ｚ軸方向に関する第１中間層６５Ａの厚みはＦ３に設定されている。第２マイクロレンズ６４Ｂの配置、画素列６３Ｌの配置、大きさ等は、第１マイクロレンズ６４Ａの焦点距離Ｆ１等に応じて最適に設定されている。また、第１マイクロレンズ６４Ａの光軸と、Ｘ軸方向に３つ並んだ第２マイクロレンズ６４Ｂのうち、中央の第２マイクロレンズ６４Ｂの光軸とがほぼ同軸となるように、第１、第２マイクロレンズ６４Ａ、６４Ｂのそれぞれが配置されている。また、第１マイクロレンズ６４Ａの光軸に対して、Ｘ軸方向に３つ並んだ第２マイクロレンズ６４Ｂのうち、左側の第２マイクロレンズと右側の第２マイクロレンズとが対称に配置されている。

また、第２マイクロレンズ６４Ｂのそれぞれの光軸に、７個のＣＣＤ画素６３Ｇのうち、中央の第４ＣＣＤ画素６３Ｇが配置されるように、第２マイクロレンズ６４Ｂと画素列６３Ｌとの位置関係が設定されている。

本実施形態においては、第１マイクロレンズ６４Ａの大きさＤ１は、２００μｍであり、第２マイクロレンズ６４Ｂの大きさＤ２は、５０μｍであり、ＣＣＤ画素６３Ｇの大きさＤ３は、６μｍであり、第１マイクロレンズ６４Ａの焦点距離Ｆ１は、５００μｍであり、第２マイクロレンズ６４Ｂの焦点距離Ｆ２は、５０μｍであり、第２マイクロレンズ６４Ｂ同士の間隔Ｄ４は、３５μｍであり、第１中間層６５Ａの厚みＦ３は、５０μｍである。

図９において、例えば第１マイクロレンズ６４Ａの焦点位置ＦＵ１に物体が配置された場合、その焦点位置ＦＵ１に配置された物体の像は、図９中、ラインＬ１で示すように、左側画素列６３Ｌの７個のＣＣＤ画素６３Ｇのうち、第４ＣＣＤ画素６３Ｇ上に形成される（結像される）。同様に、焦点位置ＦＵ１に配置された物体の像は、中央画素列６３Ｌ及び右側画素列６３Ｌそれぞれの７個のＣＣＤ画素６３Ｇのうち、第４ＣＣＤ画素６３Ｇ上に形成される（結像される）。

図９において、第１マイクロレンズ６４Ａの焦点位置ＦＵ１よりも−Ｚ側の位置ＦＵ２に物体が配置された場合、その位置ＦＵ２に配置された物体の像は、図９中、ラインＬ２で示すように、左側画素列６３Ｌの７個のＣＣＤ画素６３Ｇのうち、第４ＣＣＤ画素６３Ｇよりも−Ｘ側（左側）の第３ＣＣＤ画素６３Ｇ上に形成され、右側画素列６３Ｌの７個のＣＣＤ画素６３Ｇのうち、第４ＣＣＤ画素６３Ｇよりも＋Ｘ側（右側）の第５ＣＣＤ画素６３Ｇ上に形成される。また、位置ＦＵ２に配置された物体の像は、図９中、ラインＬ２で示すように、中央画素列６３Ｌの７個のＣＣＤ画素６３Ｇのうち、第４ＣＣＤ画素６３Ｇを含む領域にぼけて形成される。また、焦点位置ＦＵ１と位置ＦＵ２との距離が大きくなるほど、位置ＦＵ２に配置された物体の像は、左側画素列６３Ｌにおいて、第４ＣＣＤ画素６３Ｇに対して−Ｘ側（左側）に離れた位置に形成され、右側画素列６３Ｌにおいて、第４ＣＣＤ画素６３Ｇに対して＋Ｘ側（右側）に離れた位置に形成され、中央画素列６３Ｌにおいて、第４ＣＣＤ画素６３Ｇを含む領域にぼけて形成される。

図９において、第１マイクロレンズ６４Ａの焦点位置ＦＵ１よりも＋Ｚ側の位置ＦＵ３に物体が配置された場合、その位置ＦＵ３に配置された物体の像は、図９中、ラインＬ３で示すように、左側画素列６３Ｌの７個のＣＣＤ画素６３Ｇのうち、第４ＣＣＤ画素６３Ｇよりも＋Ｘ側（右側）の第５ＣＣＤ画素６３Ｇ上に形成され、右側画素列６３Ｌの７個のＣＣＤ画素６３Ｇのうち、第４ＣＣＤ画素６３Ｇよりも−Ｘ側（左側）の第３ＣＣＤ画素６３Ｇ上に形成される。また、位置ＦＵ３に配置された物体の像は、図９中、ラインＬ３で示すように、中央画素列６３Ｌの７個のＣＣＤ画素６３Ｇのうち、第４ＣＣＤ画素６３Ｇを含む領域にぼけて形成される。また、焦点位置ＦＵ１と位置ＦＵ３との距離が大きくなるほど、位置ＦＵ３に配置された物体の像は、左側画素列６３Ｌにおいて、第４ＣＣＤ画素６３Ｇに対して＋Ｘ側（右側）に離れた位置に形成され、右側画素列６３Ｌにおいて、第４ＣＣＤ画素６３Ｇに対して−Ｘ側（左側）に離れた位置に形成され、中央画素列６３Ｌにおいて、第４ＣＣＤ画素６３Ｇを含む領域にぼけて形成される。

なお、位置ＦＵ１、ＦＵ２、ＦＵ３のそれぞれは、第１マイクロレンズ６４Ａの光軸上の位置である。

一例として、焦点位置ＦＵ１に対して−Ｚ側に２００μｍの位置ＦＵ２に物体が配置された場合、その位置ＦＵ２に配置された物体の像は、焦点位置ＦＵ１に配置された物体の像に対して、左側画素列６３Ｌにおいて−Ｘ側に約７μｍの位置に形成され、右側画素列６３Ｌにおいて＋Ｘ側に約７μｍの位置に形成される。また、焦点位置ＦＵ１に対して＋Ｚ側に２００μｍの位置ＦＵ３に物体が配置された場合、その位置ＦＵ３に配置された物体の像は、焦点位置ＦＵ１に配置された物体の像に対して、左側画素列６３Ｌにおいて＋Ｘ側に約３μｍの位置に形成され、右側画素列６３Ｌにおいて−Ｘ側に約３μｍの位置に形成される。なお、これらの数値は、近軸光線計算法等の所定の演算手法を用いて導出可能である。

このように、第１マイクロレンズ６４Ａの焦点位置ＦＵ１と物体が配置される位置ＦＵ２、ＦＵ３との距離（位置関係）と、画素列６３Ｌ上において焦点位置ＦＵ１に配置された物体の像が形成される位置と位置ＦＵ２、ＦＵ３に配置された物体の像が形成される位置との距離（位置関係）とは対応関係にあり、第１マイクロレンズ６４Ａの焦点位置ＦＵ１に対する物体の位置に応じて、左側画素列６３Ｌ及び右側画素列６３Ｌのそれぞれにおける物体の像の形成位置（結像位置）が変化する。

したがって、制御装置７は、複数（７個）のＣＣＤ画素６３Ｇからなる左側画素列６３Ｌ及び右側画素列６３Ｌのうち、物体の像が形成されるＣＣＤ画素６３Ｇを検出することによって、換言すれば、７×２個のＣＣＤ画素６３Ｇのうち、どのＣＣＤ画素６３Ｇが物体を検出したかを求めることによって、焦点位置ＦＵ１に対するＺ軸方向における物体の位置を求めることができる。

また、制御装置７は、焦点位置ＦＵ１に配置された物体の像が形成される画素列６３Ｌにおける位置（第４ＣＣＤ画素６３Ｇ上の所定位置）を検出基準位置として予め求めたり、予め制御装置７に記憶しておくことによって、その記憶情報と、画素列６３Ｌ上において物体の像が形成される位置を検出した検出結果とに基づいて、画素列６３Ｌ上における検出基準位置に対する物体の像の形成位置を検出することができる。また、画素列６３Ｌ上における検出基準位置に対する物体の像の形成位置と、焦点位置ＦＵ１に対する物体の配置位置との関係は対応関係にあり、予め求めたり、予め制御装置７に記憶することができる。制御装置７は、画素列６３Ｌ上における検出基準位置に対する物体の像の形成位置を検出することによって、その検出結果と、上述の記憶情報とに基づいて、焦点位置ＦＵ１に対する物体のＺ軸方向に関する位置を求めることができる。

また、観察モジュール６２Ｍは、ＸＹ平面内において複数配置されている。上述のように、本実施形態においては、観察モジュール６２Ｍは、Ｘ軸方向に１０２組配置されるとともに、Ｙ軸方向に３列並べられている。制御装置７は、各ＣＣＤ画素６３Ｇの出力に基づいて、複数の観察モジュール６２Ｍのうち、第１マイクロレンズ６４Ａの光軸上（中央の第２マイクロレンズ６４Ｂの光軸上）から一番近い位置に物体が配置された観察モジュール６２Ｍを選択する。基材６１上における各観察モジュール６２Ｍの位置情報は、例えば設計値上既知であり、制御装置７は、レーザ干渉システム６を用いて、基材６１を保持した基板ステージ４の位置情報を計測することによって、レーザ干渉システム６によって規定される座標系内（ＸＹ方向における座標系内）における各観察モジュール６２Ｍの位置情報を計測可能である。制御装置７は、複数の観察モジュール６２Ｍのうち、第１マイクロレンズ６４Ａの光軸上から一番近い位置で物体の像を検出できた観察モジュール６２Ｍを選択し、その選択された観察モジュール６２ＭのＸＹ方向の位置情報に基づいて、物体のＸＹ方向に関する位置を求めることができる。

なお、第１マイクロレンズ６４Ａの焦点距離Ｆ１に応じて、画素列６３Ｌにおける検出基準位置と物体の像の形成位置との距離が変化するので、第１マイクロレンズ６４Ａの焦点距離Ｆ１に応じて、ＣＣＤ画素６３Ｇの大きさＤ３、あるいは数を最適化することによって、焦点位置ＦＵ１に対する物体の位置を良好に検出することができる。例えば、第１マイクロレンズ６４の焦点距離Ｆ１が大きいほど、画素列６３Ｌにおける検出基準位置に対する物体の像の形成位置のずれ量は小さくなるので、第１マイクロレンズ６４の焦点距離Ｆ１が大きい場合には、ＣＣＤ画素６３Ｇの大きさＤ３を小さくすることが望ましい。

後述するように、制御装置７は、計測装置６０（イメージセンサモジュール６２）を用いて、液体ＬＱ中の異物を検出することができる。以下、観察モジュール６２Ｍを含む計測装置６０（イメージセンサモジュール６２）を用いて、液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２の液体ＬＱ中の異物を検出する動作の一例について説明する。

制御装置７は、複数の観察モジュール６２Ｍのうち、第１マイクロレンズ６４Ａの光軸上から一番近い位置で物体（異物）の像を検出できる観察モジュール６２Ｍを探し出すために、各画素列６３ＬのＣＣＤ画素６３Ｇからの出力をモニタしつつ、液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２に対して、観察モジュール６２Ｍを含む計測装置６０を保持した基板ステージ４をＸＹ方向に移動する。制御装置７は、各観察モジュール６２Ｍの各画素列６３ＬのＣＣＤ画素６３Ｇからの出力結果に基づいて、複数の観察モジュール６２Ｍのうち、第１マイクロレンズ６４Ａの光軸上から一番近い位置で物体（異物）の像を検出できた観察モジュール６２Ｍを選択する。

本実施形態においては、レンズモジュール列６４Ｌ同士が、Ｘ軸方向に関して１つの第２マイクロレンズ６４Ｂの大きさＤ２と第２マイクロレンズ６４Ｂ同士の間隔Ｄ４との和の距離分だけずれるように配置されているので、計測装置６０をＹ軸方向に移動したときに、Ｙ軸方向に並んでいる３列のレンズモジュール列６４Ｌのうち、やがていずれかのレンズモジュール列６４Ｌの第１マイクロレンズ６４Ａの光軸上に物体（異物）を配置することができる。計測装置６０をＹ軸方向に移動したときに、Ｙ軸方向に並んでいる３列の観察モジュール６２Ｍのうち、やがていずれかの観察モジュール６２Ｍの第１マイクロレンズ６４Ａの光軸上から一番近い位置で物体（異物）の像を検出することができ、複数の観察モジュール６２Ｍのうち、第１マイクロレンズ６４Ａの光軸上から一番近い位置で物体（異物）の像を検出できる観察モジュール６２Ｍを素早く探し出すことができる。

複数の観察モジュール６２Ｍのうち、第１マイクロレンズ６４Ａの光軸上から一番近い位置で物体（異物）の像を検出できた観察モジュール６２Ｍを選択し、物体（異物）のＸＹ方向における位置情報を求めた後、その選択された観察モジュール６２Ｍの左側画素列６３Ｌ及び右側画素列６３ＬそれぞれのＣＣＤ画素６３Ｇの出力に基づいて、第１マイクロレンズ６４Ａの焦点位置ＦＵ１に対する物体（異物）のＺ軸方向における位置情報を求める。

このように、制御装置７は、観察モジュール６２Ｍを用いて、液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２の液体ＬＱ中の物体（異物）のＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向の位置情報を求めることができる。また、観察モジュール６２Ｍは、撮像素子６３（ＣＣＤ画素６３Ｇ）を含み、そのＣＣＤ画素６３Ｇで撮像した画像情報に基づいて、物体（異物）の大きさに関する情報、及び形状に関する情報を求めることができる。

また、液体ＬＱ中の物体（異物）の大きさ、数によって、複数の観察モジュール６２Ｍのうち、選択される観察モジュール６２Ｍの位置、数が変化する。ここで、選択される観察モジュール６２Ｍとは、第１マイクロレンズ６４Ａの光軸上から一番近い位置に物体（異物）が配置される観察モジュール６２Ｍである。したがって、それら選択された観察モジュール６２Ｍの位置、数によっても、物体（異物）の大きさ、数等を求めることができる。

図１０は基板ホルダ４Ｈに保持された状態の計測装置６０を示す図である。図１０に示すように、基板ホルダ４Ｈは計測装置６０を保持可能である。搬送装置１０は、基板ホルダ４Ｈに対して計測装置６０及び基板Ｐのそれぞれを搬送可能である。本実施形態の基板ホルダ４Ｈは、基材５０と、基材５０の上面に設けられ、計測装置６０の下面６０Ｓを支持する複数のピン状部材からなる支持部５１と、計測装置６０の下面６０Ｓと対向する上面を有し、支持部５１を囲むように設けられた周壁５２とを備えている。また、基材５０の上面には、不図示の真空系と接続された吸気口５３が設けられている。制御装置７は、真空系を駆動し、基材５０と周壁５２と支持部５１に支持された計測装置６０の下面６０Ｓとの間で形成される空間５４の気体を吸気口５３を介して吸引することによってその空間５４を負圧にすることにより、計測装置６０の下面６０Ｓを支持部５１で吸着保持する。すなわち、本実施形態の基板ホルダ４Ｈは、所謂ピンチャック機構を備えた構成となっており、計測装置６０及び基板Ｐを吸着保持可能である。また、制御装置７は、吸気口５３を介した吸引動作を解除することにより、基板ホルダ４Ｈに対して計測装置６０（基板Ｐ）を離すことができる。このように、基板ステージ４に設けられた基板ホルダ４Ｈは、計測装置６０及び基板Ｐのそれぞれを着脱可能に保持する。

基板ホルダ４Ｈに保持された計測装置６０の上面６０Ｆの周囲には、基板ステージ４の上面４Ｆが配置される。計測装置６０の上面６０Ｆと基板ステージ４の上面４Ｆとはほぼ面一となっている。また、基板ホルダ４Ｈに保持された計測装置６０の側面と対向する位置には、基板ステージ４の凹部４Ｒの内側面が配置されている。計測装置６０の側面と基板ステージ４の内側面との間には所定のギャップが形成されている。計測装置６０は基板Ｐとほぼ同じ外形を有しているため、基板ホルダ４Ｈに保持された計測装置６０の側面と基板ステージ４の内側面との間に形成されるギャップと、基板ホルダ４Ｈに保持された基板Ｐの側面と基板ステージ４の内側面との間に形成されるギャップとはほぼ同じ（０．１〜１ｍｍ程度）である。したがって、計測装置６０の上面６０Ｆと基板ステージ４の上面４Ｆとの間から液体ＬＱが基板ステージ４の内部や計測装置６０の下面６０Ｓ側に浸入することが抑制されている。また、基板ステージ４の上面４Ｆ及び計測装置６０の上面６０Ｆは撥液性であるので、液体ＬＱが基板ステージ４の内部や計測装置６０の下面６０Ｓ側に浸入することが抑制されている。

次に、計測装置６０を用いて第１液浸領域ＬＲ１の状態、及び第２液浸領域ＬＲ２の状態を計測するときの動作について、図１１を参照しながら説明する。図１１は計測装置６０が第１液浸領域ＬＲ１及び第２液浸領域ＬＲ２の状態を観察（計測）している状態を示す図である。計測装置６０は、基板ホルダ４Ｈに保持された状態で、第１液浸領域ＬＲ１の状態、及び第２液浸領域ＬＲ２の状態を計測する。制御装置７は、第１、第２液浸システム１、２を用いて、第１、第２液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２を形成し、計測装置６０を用いて、第１光学素子ＬＳ１と計測装置６０の上面６０Ｆとの間に満たされた液体ＬＱの状態（第１液浸領域ＬＲ１の状態）、及び第１光学素子ＬＳ１と第２光学素子ＬＳ２との間に満たされた液体ＬＱの状態（第２液浸領域ＬＲ２の状態）を観察する。イメージセンサモジュール６２は、基材６１に装着された状態で、第１液浸領域ＬＲ１の状態、及び第２液浸領域ＬＲ２の状態を観察する。計測装置６０の撮像素子６３は、第１液浸領域ＬＲ１、及び第２液浸領域ＬＲ２を形成する液体ＬＱの画像を、マイクロレンズ６４を介して取得する。

上述のように、複数のマイクロレンズアレイ６８Ａ〜６８Ｆのそれぞれは、互いに異なる焦点位置を有している。例えば、第１マイクロレンズアレイ６８Ａは、第１液浸領域ＬＲ１のうちＺ軸方向において下側、すなわち、計測装置６０の上面６０Ｆ近傍に焦点位置を有し、第２マイクロレンズアレイ６８Ｂは、第１液浸領域ＬＲ１のうちＺ軸方向において中間位置に焦点位置を有し、第３マイクロレンズアレイ６８Ｃは、第１液浸領域ＬＲ１のうちＺ軸方向において上側、すなわち、第１光学素子ＬＳ１の下面近傍に焦点位置を有し、第４マイクロレンズアレイ６８Ｄは、第２液浸領域ＬＲ２のうちＺ軸方向において下側、すなわち、第１光学素子ＬＳ１の上面近傍に焦点位置を有し、第５マイクロレンズアレイ６８Ｅは、第２液浸領域ＬＲ２のうちＺ軸方向において中間位置に焦点位置を有し、第６マイクロレンズアレイ６８Ｆは、第２液浸領域ＬＲ２のうちＺ軸方向において上側、すなわち、第２光学素子ＬＳ２の下面近傍に焦点位置を有している。

したがって、計測装置６０の各ラインセンサ６７Ａ〜６７Ｆは、各マイクロレンズアレイ６８Ａ〜６８Ｆを介した光を受光することによって、露光光ＥＬの光路方向（Ｚ軸方向）における互いに異なる位置での液体ＬＱの状態を観察し、その画像を取得することができる。

また、液体ＬＱの状態を観察（計測）するとき、制御装置７は、基板ステージ４を制御して、露光光ＥＬの光路Ｋ１、Ｋ２に対して、基板ホルダ４Ｈに保持された計測装置６０の上面６０Ｆを移動しつつ、液体ＬＱの状態を観察する。ここで、計測装置６０は、ラインセンサ６７Ａ〜６７Ｆの長手方向とＸ軸方向とがほぼ平行となるように、基板ホルダ４Ｈに保持されており、制御装置７は、基板ホルダ４Ｈに保持された計測装置６０の上面６０Ｆを、Ｙ軸方向に移動しつつ、その計測装置６０を用いて液体ＬＱの状態を観察する。
これにより、複数のラインセンサ６７Ａ〜６７Ｆのそれぞれは、第１液浸領域ＬＲ１、及び第２液浸領域ＬＲ２のほぼ全域の画像を取得できる。

また、ラインセンサ６７Ａ〜６７ＦのＸ軸方向の大きさ（長さ）を、第１液浸領域ＬＲ１、及び第２液浸領域ＬＲ２のＸ軸方向の大きさよりも大きく形成しておくことにより、計測装置６０のＹ軸方向への移動の回数が少なくても（例えば１回）、各ラインセンサ６７Ａ〜６７Ｆのそれぞれは、第１液浸領域ＬＲ１、及び第２液浸領域ＬＲ２のほぼ全域の画像を取得することができる。

また、制御装置７は、第１液浸領域ＬＲ１の状態、及び第２液浸領域ＬＲ２の状態のみならず、第１光学素子ＬＳ１の状態を観察することができる。例えば、マイクロレンズアレイの焦点位置を、第１光学素子ＬＳ１の下面、及び第１光学素子ＬＳ１の上面の少なくとも一方に設定することにより、制御装置７は、計測装置６０のラインセンサからの出力信号に基づいて、第１光学素子ＬＳ１の下面の表面状態、及び第１光学素子ＬＳ１の上面の表面状態の少なくとも一方を観察することができる。また、マイクロレンズアレイの焦点位置を第２光学素子ＬＳ２の下面に設定することにより、第２光学素子ＬＳ２の下面の表面状態を観察することも可能である。

また、制御装置７は、第１液浸領域ＬＲ１及び第２液浸領域ＬＲ２の状態を求めるために、計測装置６０の計測結果を解析し、その解析結果に基づいて、第１、第２液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２の液体ＬＱが所望状態か否かを判別することができる。具体的には、制御装置７は、露光光ＥＬの光路Ｋ１、Ｋ２を満たす液体ＬＱ中に異物が有るか否かを判別する。異物には、液体ＬＱ中の気泡（bubble）や気塊（void)等の気体部分、及びパーティクル等が含まれる。また、露光光ＥＬの光路Ｋ１を満たす液体ＬＱは基板Ｐと接触するが、異物としては、基板Ｐから発生した物質（例えば感光材の一部）や、空中の不純物も含まれる。また、基板Ｐから発生した物質等は、第１ノズル部材７１、供給管１３、及び回収管２３等の液体ＬＱと接触する部材の一部に付着する可能性があるが、その付着した異物が液体ＬＱに混入する可能性もある。また、露光光ＥＬの光路Ｋ１、Ｋ２を満たす液体ＬＱ中や、液体ＬＱに接触する部材（供給管１３、３３、光学素子ＬＳ１、ＳＬ２等）に生菌（バクテリア）が発生する可能性があるが、異物としてはバクテリアも含まれる。また、制御装置７は、計測装置６０を用いて、液体ＬＱの汚染状態を計測することもできる。

また、制御装置７は、計測装置６０を用いて、第１光学素子ＬＳ１の下面及び上面の少なくとも一方に気泡、パーティクル、及びバクテリアを含む異物が付着しているか否かを判別することもできる。また、第１光学素子ＬＳ１の下面及び上面の少なくとも一方の汚染状態を計測することもできる。第１光学素子ＬＳ１の下面には、基板Ｐの表面と接触した液体ＬＱが接触するため、基板Ｐから発生した物質（例えば感光材の一部）や、空中の不純物が付着する可能性があるが、制御装置７は、その異物を計測装置６０を用いて計測することができる。

また、制御装置７は、撮像素子６３から出力された信号（画像情報）を画像処理し、第１液浸領域ＬＲ１の液体ＬＱの画像、第２液浸領域ＬＲ２の液体ＬＱの画像、及び第１光学素子ＬＳ１の画像の少なくとも一部を表示装置９で表示することができる。

図１２は露光装置ＥＸを含むデバイス製造システムの概略を示す模式図である。露光装置ＥＸを含むデバイス製造システムＳＹＳは、工場内に設けられ、それぞれ通信手段ＣＯＭ（通信ラインやＬＡＮ等のネットワークなど）を含む通信装置を介して接続されており、基板Ｐの露光処理を行う露光装置ＥＸ、露光処理されるべき基板Ｐ（半導体ウエハ等の基材）に感光材等を塗布する塗布装置及び露光処理された基板Ｐを現像する現像装置を含むコータ・デベロッパ装置ＣＤ、露光工程の管理を行う露光工程管理コントローラＥＣ、計測装置６０等から出力される各種データの解析等を行うデータ処理装置ＤＡ、及び基板Ｐの検査・測定を行う検査・測定装置ＭＴ等を備えており、これらは工場内生産管理ホストシステムＭＣによって管理される。

次に、上述の構成を有する露光装置ＥＸを用いて基板Ｐを露光する方法について、図１３及び図１４のフローチャート図を参照しながら説明する。

本実施形態では、制御装置７は、所定のタイミングで、計測装置６０を用いた観察動作を実行するが、計測装置６０を用いた観察動作を行う前に、第１、第２液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２の液体ＬＱの状態を観察するときの観察条件が設定される（ステップＳＡ１）。観察条件としては、計測装置６０の計測結果を解析するときの解析方式、計測装置６０の計測感度、及び計測装置６０を用いた観察を行うタイミング等が挙げられる。

第１、第２液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２の状態を求めるために、制御装置７は、計測装置６０の計測結果を解析し、その解析結果に基づいて、第１、第２液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２の液体ＬＱが所望状態か否かを判別するが、本実施形態では、以下の（１）〜（３）の方式のうち、少なくとも一部の解析方式を用いて、計測装置６０の計測結果を解析する。

（１）Ｚ軸方向画像比較方式
これは、露光光ＥＬの光路方向（Ｚ軸方向）における互いに異なる位置での計測装置６０の計測結果同士を比較し、その比較結果に基づいて、液体ＬＱの状態を求める方式である。具体的には、各ラインセンサ６７Ａ〜６７Ｆのそれぞれからの出力信号に基づく画像同士を比較し、その比較結果に基づいて、液体ＬＱが所望状態か否か、すなわち液体ＬＱ中に例えば気泡等の異物が有るか否かが判断される。本実施形態の各ラインセンサ６７Ａ〜６７Ｆは、Ｚ軸方向における互いに異なる６つの位置の画像情報を取得可能であるが、その６つの位置に同時に異物が存在する状況が発生することはほぼ無いと考えられる。したがって、６つの位置の画像を比較し、そのうちの例えば１つの画像が他の画像と異なる場合には、その異なる画像を取得したラインセンサで計測された位置（Ｚ位置）に、異物が存在すると判断される。なお、この方式では、Ｚ軸方向における互いに異なる位置での画像を比較するが、ＸＹ方向に関しては、同じ位置での画像であることが好ましい。
すなわち、レーザ干渉計６Ｍで、計測装置６０を保持した基板ステージ４の位置情報を計測しつつ、基板ステージ４をＸＹ方向に動かしながら、計測装置６０の各ラインセンサ６７Ａ〜６７Ｆを用いて画像を取得することにより、制御装置７は、レーザ干渉計６Ｍの計測結果と、各ラインセンサ６７Ａ〜６７Ｆの出力信号とに基づいて、ＸＹ方向についてはほぼ同じ位置で、Ｚ軸方向について互いに異なる位置での画像を取得できる。

（２）参照画像比較方式
これは、予め求められている正常状態での基準画像情報と、計測装置６０の計測結果とに基づいて、液体ＬＱの状態を求める方式である。具体的には、異物等が存在していない正常状態（理想的な状態）の液体ＬＱの画像情報（基準画像）が実験又はシミュレーション等によって予め求められ、その基準画像が記憶装置８に記憶される。記憶装置８には、各ラインセンサ６７Ａ〜６７Ｆの計測位置（各マイクロレンズアレイ６８Ａ〜６８Ｆの焦点位置）に対応するように、複数の基準画像が記憶される。そして、計測装置６０の各ラインセンサ６７Ａ〜６７Ｆのそれぞれの出力信号に基づいて取得した画像情報と、記憶装置８に記憶してある基準画像情報とが比較され、その比較した結果に基づいて、液体ＬＱが所望状態か否かが判断される。

なお、基準画像を求める場合には、まず、制御装置７が、計測装置６０及び観察カメラ１００の少なくとも一方で液体ＬＱの状態の画像を取得し、その画像を表示装置９で表示する。そして、例えば作業者が、表示装置９で表示された画像に基づいて、正常状態の液体ＬＱの画像であるか否かを判断する。そして、正常状態であると判断された画像が基準画像として採用され、記憶装置８に記憶される。ここで、計測ステージ５に搭載された観察カメラ１００が計測装置６０よりも高精度に画像を取得可能であるならば、観察カメラ１００で取得した画像に基づいて、基準画像が決定されることが好ましい。

（３）特徴抽出方式
これは、予め求められている異常状態での基準画像情報と、計測装置６０の計測結果とに基づいて、液体ＬＱの状態を求める方式である。例えば、異物が存在するなど異常状態の液体ＬＱを撮像したときの撮像素子６３は、異物の種類（特徴）に応じた出力信号を出力する。すなわち、撮像素子６３は、異物の大きさ、形状等の特徴に応じた出力信号を出力する。例えば、液体ＬＱ中に気泡が存在する場合と、パーティクルが存在する場合とでは、撮像素子６３の出力信号、あるいはその出力信号に基づいて所定の演算処理（例えば微分処理）を行った結果が互いに異なる可能性がある。そこでまず、その異物の特徴などを含む異常状態の液体ＬＱの画像情報（基準画像）が実験又はシミュレーション等によって予め求められる。求められた基準画像は記憶装置８に記憶される。記憶装置８には、異物の特徴に対応するように、複数の基準画像が記憶される。そして、計測装置６０の計測結果と、記憶装置８に記憶してある基準画像情報とが比較され、その比較した結果に基づいて、液体ＬＱが所望状態か否かが判断される。

本実施形態においては、ステップＳＡ１において、特徴抽出方式が指定される。解析方式として特徴抽出方式を採用することで、液体ＬＱ中の異物の種類（特徴）が判別可能となる。例えば、液体ＬＱ中に存在する異物が気泡なのかパーティクルなのかが判別可能となる。なお、上述の（１）〜（３）の各解析方式を適宜組み合わせて用いてもよい。

なお、本実施形態では、計測装置６０の計測結果を上述の（１）〜（３）の方式で露光装置ＥＸ内の制御装置７において解析するようにしているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、露光装置ＥＸ外部に解析用の装置を別に設け、その外部解析装置にて行うようにしてもよい。例えば、図１２に示したデータ処理装置ＤＡにおいて上述の（１）〜（３）の方式でデータ解析を行うようにしてもよい。

また、計測装置６０の計測感度は、基板Ｐ上に形成される目標パターン形状精度（目標線幅精度）に応じて設定される。例えば、高い線幅精度が要求される場合には、液体ＬＱ中に存在する異物がたとえ微小又は少量であっても、その液体ＬＱが所望状態でないと判断されるように、計測装置６０の計測感度が高く設定される。また、線幅精度が比較的低くても許容される場合には、予め定められた許容レベル以下の異物は、異物として判断されないように、計測装置６０の計測感度が設定される。換言すれば、基板Ｐの目標露光精度（目標パターン転写精度）に応じて、液体ＬＱ中の異物（液体ＬＱの品質）に関する許容値が設定される。液体ＬＱの状態と基板Ｐ上に形成されるパターン形状との関係は、実験、シミュレーション、及び履歴データの少なくとも一部に基づいて予め求めることができ、その関係と目標パターン形状精度（目標線幅精度）とに基づいて、計測装置６０の計測感度が設定される。また、計測装置６０の計測感度（液体ＬＱ中の異物に関する許容値）は、例えばロット毎に設定される。

また、計測装置６０を用いた観察を行うタイミングとしては、所定基板処理枚数毎、所定ロット処理数毎、所定時間間隔毎等が挙げられる。また、本実施形態では、所定のタイミングで、露光光ＥＬの光路Ｋ２を満たす液体ＬＱの入れ換え（交換）作業が、第２供給口３２及び第２回収口４２を用いて行われるが、露光光ＥＬの光路Ｋ２を満たす液体ＬＱの入れ換え作業を行った後毎に、計測装置６０を用いた観察を行うことができる。本実施形態では、露光光ＥＬの光路Ｋ２を満たす液体ＬＱの入れ換え作業を、所定処理基板枚数毎に行うものとし、計測装置６０を用いた観察動作は、後述する初期満たし動作の後、及び所定処理基板枚数毎（すなわち露光光ＥＬの光路Ｋ２を満たす液体ＬＱの入れ換え作業を行った後毎）に実行するものとする。

また、ステップＳＡ１においては、後述するように、液体ＬＱ中に存在する気泡の消滅を待つための待ち時間Ｔ、所定の処理を繰り返し行うときの繰り返し回数（以下適宜、リトライ回数、と称する）Ｔｈ１、Ｔｈ２等も設定される。本実施形態では、待ち時間Ｔは１０秒に設定され、リトライ回数Ｔｈ１は６回に設定され、リトライ回数Ｔｈ２は２回に設定される。

ステップＳＡ１において観察条件の設定が行われた後、制御装置７は、搬送装置１０を用いて、基板ステージ４の基板ホルダ４Ｈに対して計測装置６０を搬入（ロード）する（ステップＳＡ２）。計測装置６０は、露光装置ＥＸ内の所定の収容位置に予め収容されており、搬送装置１０は、その収容位置から基板ホルダ４Ｈに計測装置６０を搬送する。このとき、露光装置ＥＸは、露光に関する所定の動作を行う前の初期状態であり、露光光ＥＬの光路Ｋ１、Ｋ２には液体ＬＱは存在していない。制御装置７は、搬送装置１０によって搬入された計測装置６０を、基板ホルダ４Ｈに保持する。

なお、計測装置６０を基板ホルダ４Ｈに搬入する前に、基板ホルダ４Ｈに対する計測装置６０の大まかな位置合わせ（プリアライメント）が実行される。計測装置６０には、プリアライメントで用いる切り欠き（ノッチ、オリエンテーションフラットなど）が設けられていてもよい。

基板ホルダ４Ｈに計測装置６０を保持した後、制御装置７は、基板ステージ４を制御して、基板ステージ４の基板ホルダ４Ｈに保持された計測装置６０を、計測位置に移動する。すなわち、制御装置７は、投影光学系ＰＬの第１光学素子ＬＳ１と基板ホルダ４Ｈに保持された計測装置６０の上面６０Ｆとが対向するように、基板ステージ４を動かす。

そして、制御装置７は、投影光学系ＰＬの第１光学素子ＬＳ１と基板ホルダ４Ｈに保持された計測装置６０の上面６０Ｆとを対向させた状態で、第２液浸システム２を用いて、第１光学素子ＬＳ１と第２光学素子ＬＳ２との間の光路Ｋ２を液体ＬＱで満たして、第２液浸領域ＬＲ２を形成する動作を開始する（ステップＳＡ３）。

以下の説明においては、液体ＬＱが存在していない初期状態（空の状態）における露光光ＥＬの光路を液体ＬＱで満たすために、その光路に対して液体ＬＱを供給する動作を適宜、初期満たし動作、と称する。すなわち、初期満たし動作とは、液体ＬＱが無い状態の露光光ＥＬの光路に対して液体ＬＱを供給することによって、液浸領域を形成する動作を言う。

なお、投影光学系ＰＬと基板ステージ４とを対向させた状態で初期満たし動作を行っているとき、計測ステージ５は、所定位置に退避している。また、初期満たし動作の開始が指令された後、カウンタ（ｍ、ｎ）が初期値に設定される（ステップＳＡ４、ＳＡ５）。

制御装置７は、第２液浸システム２を用いて、第２液浸領域ＬＲ２を形成した後、計測装置６０を用いて、第１光学素子ＬＳ１と第２光学素子ＬＳ２との間に満たされた液体ＬＱの状態（第２液浸領域ＬＲ２の状態）を観察する（ステップＳＡ６）。液体ＬＱの状態を観察するときには、図１１を参照して説明したように、制御装置７は、露光光ＥＬの光路Ｋ２と基板ホルダ４Ｈに保持された計測装置６０の上面６０Ｆとを相対的に移動しつつ、第２液浸領域ＬＲ２の状態を観察する。

撮像素子６３で取得された第２液浸領域ＬＲ２に関する画像情報は、送信装置を含む回路素子６９を介して制御装置７に出力される。制御装置７は、計測装置６０の計測結果を解析し、その解析した結果に基づいて、露光光ＥＬの光路Ｋ２を満たす液体ＬＱが所望状態であるか否かを判別する（ステップＳＡ７）。

ステップＳＡ７において、露光光ＥＬの光路Ｋ２を満たす液体ＬＱが所望状態であると判断された場合、すなわち、露光光ＥＬの光路Ｋ２上に気泡等の異物が存在しない、あるいは、液体ＬＱ中に存在する異物の大きさ又は量が許容値以下であると判断された場合、露光光ＥＬの光路Ｋ２の初期満たし動作が終了する（ステップＳＡ８）。

一方、ステップＳＡ７において、露光光ＥＬの光路Ｋ２を満たす液体ＬＱが所望状態でないと判断した場合、制御装置７は、液体ＬＱの不具合が気泡によるものか否かを判別する（ステップＳＡ２４）。

ステップＳＡ２４において、液体ＬＱ中に気泡が存在すると判断した場合、制御装置７は、カウンタｎが予め定められたリトライ回数Ｔｈ１（６回）を超えたか否かを判別する（ステップＳＡ２５）。カウンタｎがリトライ回数Ｔｈ１を超えていないと判断した場合、制御装置７は、液体ＬＱ中に存在する気泡が消滅するのを所定時間Ｔ（１０秒）だけ待つ（ステップＳＡ２６）。また、このとき、カウンタｎが１つ加算される。本実施形態では、第２液体供給装置３１は脱気装置を備えており、第２供給口３２から露光光ＥＬの光路Ｋ２に供給された液体ＬＱは脱気されたものである。そのため、露光光ＥＬの光路Ｋ２を満たす液体ＬＱ中に気泡が生成された場合でも、所定時間Ｔだけ待つことで、その脱気された液体ＬＱに気泡を溶け込ませて、その気泡を消滅させることができる可能性がある。そこで、制御装置７は、液体ＬＱ中に気泡が存在すると判断した場合、所定時間Ｔだけ待つ。そして、所定時間Ｔだけ待った後、制御装置７は、計測装置６０を用いて、第２液浸領域ＬＲ２の状態を観察し（ステップＳＡ６）、第２液浸領域ＬＲ２の液体ＬＱが所望状態であると判断した場合、初期満たし動作を終了する（ステップＳＡ８）。

また、ステップＳＡ２５において、カウンタｎがリトライ回数Ｔｈ１（６回）を超えたと判断した場合、制御装置７は、カウンタｍが予め定められたリトライ回数Ｔｈ２（２回）を超えたか否かを判別する（ステップＳＡ２７）。具体的には、ステップＳＡ２７においては、露光光ＥＬの光路Ｋ２の液体ＬＱの入れ換え作業を、所定回数Ｔｈ２以上実行したか否かが判断される。カウンタｍがリトライ回数Ｔｈ２を超えていないと判断した場合、制御装置７は、露光光ＥＬの光路Ｋ２の液体ＬＱの入れ換え作業を、第２供給口３２及び第２回収口４２を用いて実行する（ステップＳＡ２８）。すなわち、制御装置７は、第１光学素子ＬＳ１と第２光学素子ＬＳ２との間の露光光ＥＬの光路Ｋ２に満たされている液体ＬＱを第２回収口４２を介して回収するとともに、第２供給口３２から新たな液体ＬＱを露光光ＥＬの光路Ｋ２に対して供給する。また、このとき、カウンタｍが１つ加算される。露光光ＥＬの光路Ｋ２を満たす液体ＬＱ中に異物が存在する場合でも、液体ＬＱの入れ換え作業を実行することにより、その異物を露光光ＥＬの光路Ｋ２から取り去ることができる可能性がある。そこで、制御装置７は、液体ＬＱ中に気泡等の異物が存在すると判断した場合、液体ＬＱの入れ換え作業を行う。そして、液体ＬＱの入れ換え作業を実行した後、制御装置７は、計測装置６０を用いて、第２液浸領域ＬＲ２の状態を観察し（ステップＳＡ６）、第２液浸領域ＬＲ２の液体ＬＱが所望状態であると判断した場合、初期満たし動作を終了する（ステップＳＡ８）。

ステップＳＡ２４において、液体ＬＱの不具合が気泡によるものではないと判断した場合、制御装置７は、液体ＬＱの不具合が気泡以外の異物、例えばパーティクル（ゴミ）や汚れによるものであるか否かを判別する（ステップＳＡ２９）。ステップＳＡ２９において、液体ＬＱ中に気泡以外の異物が存在すると判断した場合、制御装置７は、露光光ＥＬの光路Ｋ２の液体ＬＱの入れ換え作業を、第２供給口３２及び第２回収口４２を用いて実行する（ステップＳＡ２８）。その後、制御装置７は、計測装置６０を用いて、第２液浸領域ＬＲ２の状態を観察する（ステップＳＡ６）。

ステップＳＡ２９において、液体ＬＱの不具合が異物によるものでは無いと判断した場合、制御装置７は、露光シーケンスを中断する（ステップＳＡ３０）。また、ステップＳＡ２７において、液体ＬＱの入れ換え作業が所定回数Ｔｈ２以上行われたと判断された場合も、制御装置７は、露光シーケンスを中断する（ステップＳＡ３０）。

以上、第１光学素子ＬＳ１と第２光学素子ＬＳ２との間の露光光ＥＬの光路Ｋ２に対する初期満たし動作、液体ＬＱの計測装置６０による計測動作、及び計測装置６０の計測結果に基づく動作について説明した。本実施形態では、計測装置６０の計測結果に基づいて、第２液浸領域ＬＲ２が所望状態であると判断された後、第１光学光学素子ＬＳ１と基板ホルダ４Ｈに保持された計測装置６０の上面６０Ｆとの間の露光光ＥＬの光路Ｋ１に対する初期満たし動作、及びその光路Ｋ１に満たされた液体ＬＱの状態（第１液浸領域ＬＲ１の状態）の計測装置６０による計測動作が実行される。制御装置７は、露光光ＥＬの光路Ｋ１に対する初期満たし動作、その光路Ｋ１に満たされた液体ＬＱの状態の計測装置６０による計測動作、及び計測装置６０の計測結果に基づく動作を、図１３のフローチャート図を用いて説明した手順とほぼ同様に実行することができる。

なお、ここでは、まず第２液浸領域ＬＲ２を形成した後、その第２液浸領域ＬＲ２の状態を観察し、次いで、第１液浸領域ＬＲ１を形成した後、その第１液浸領域ＬＲ１の状態を観察しているが、第１液浸領域ＬＲ１を形成した後、その第１液浸領域ＬＲ１の状態を観察し、次いで、第２液浸領域ＬＲ２を形成した後、その第２液浸領域ＬＲ２の状態を観察するようにしてもよい。また、第１液浸領域ＬＲ１及び第２液浸領域ＬＲ２をほぼ同時に形成した後、第１液浸領域ＬＲ１の状態と第２液浸領域ＬＲ２の状態とをほぼ同時に観察するようにしてもよい。

なお、上述の初期満たし動作は、投影光学系ＰＬの第１光学素子ＬＳ１と計測ステージ５の上面５Ｆとを対向させた状態で行ってもよい。この場合、第１液浸領域ＬＲ１及び第２液浸領域ＬＲ２の状態は、計測ステージ５に設けられた観察カメラ１００で観察（計測）される。また、このときに、上述の参照画像比較方式や特徴抽出方式に基づいて計測装置６０の計測結果を解析するときに用いる基準画像を取得するようにしてもよい。

初期満たし動作が終了した後、露光処理を開始する旨の指令が発せられる（ステップＳＡ９）。制御装置７は、基板ホルダ４Ｈ上の計測装置６０を用いた観察動作が終了した後、図３を参照して説明したように、基板ステージ４と計測ステージ５とを接触（又は接近）させ、基板ステージ４と計測ステージ５との相対的な位置関係を維持しつつ、ステージ駆動装置４Ｄ、５Ｄを用いて、基板ステージ４と計測ステージ５とをＸＹ平面内で一緒に移動することによって、第１液浸領域ＬＲ１を、基板ステージ４の上面４Ｆから計測ステージ５の上面５Ｆへ移動する（ステップＳＡ１０）。そして、制御装置７は、計測ステージ５上の計測器（計測部材）を用いた所定の計測処理を実行する。この計測としては、例えばアライメント系のベースライン計測や、露光光ＥＬの照度計測などが挙げられる。

また、計測ステージ５上の計測器（計測部材）を用いた計測動作を行っている間、制御装置７は、基板ステージ４を基板交換位置（ローディングポジション）に移動する。そして、制御装置７は、基板ホルダ４Ｈによる計測装置６０の保持を解除する。そして、基板交換位置（ローディングポジション）において、基板ステージ４の基板ホルダ４Ｈから計測装置６０が搬出（アンロード）されるとともに、デバイスを製造するための露光処理されるべき基板Ｐが基板ホルダ４Ｈに搬入（ロード）される（ステップＳＡ１１）。

基板ステージ４に対する基板Ｐのロードが完了するとともに、計測ステージ５において計測器（計測部材）を用いた計測が終了した後、制御装置７は、図３を参照して説明したように、基板ステージ４と計測ステージ５とを接触（又は接近）させ、基板ステージ４と計測ステージ５との相対的な位置関係を維持しつつ、ステージ駆動装置４Ｄ、５Ｄを用いて、基板ステージ４と計測ステージ５とをＸＹ平面内で一緒に移動することによって、第１液浸領域ＬＲ１を、基板ステージ４の上面４Ｆから計測ステージ５の上面５Ｆへ移動する（ステップＳＡ１２）。

第１液浸領域ＬＲ１の基板ステージ４上への移動が完了すると、制御装置７は、基板ステージ４から計測ステージ５を離し、計測ステージ５を所定の退避位置へ移動し、基板Ｐを露光する（ステップＳＡ１３）。制御装置７は、露光光ＥＬの光路Ｋ１、Ｌ２を液体ＬＱで満たした状態で、露光光ＥＬの光路に対して基板ＰをＹ軸方向に移動しつつ、液体ＬＱを介して基板Ｐ上に露光光ＥＬを照射する。

基板ステージ４上の基板Ｐに対する液浸露光を終了した後、制御装置７は、ステージ駆動装置４Ｄ、５Ｄを用いて、基板ステージ４の上面４Ｆと計測ステージ５の上面５Ｆとを接触（又は接近）させる。そして、制御装置７は、基板ステージ４と計測ステージ５とをＸＹ平面内で一緒に移動して、第１液浸領域ＬＲ１を計測ステージ５上に移動する（ステップＳＡ１４）。そして、制御装置７は、基板ステージ４を基板交換位置などの所定位置に退避させる。そして、制御装置７は、予め定められた所定枚数の基板Ｐを露光したか否かを判別する（ステップＳＡ１５）。制御装置７は、未だ所定枚数の基板Ｐを露光していないと判断したとき、基板交換位置に移動した基板ステージ４上より露光済みの基板Ｐをアンロードするとともに、次に露光処理されるべき基板Ｐを基板ステージ４にロードするといった基板交換作業を行う（ステップＳＡ３１）。

そして、基板ステージ４上に露光処理されるべき基板Ｐがロードされた後、制御装置７は、上述のステップＳＡ１２同様、第１液浸領域ＬＲ１を基板ステージ４上に移動し、その基板Ｐを液浸露光する。そして、その基板Ｐの露光が終了した後、制御装置７は、第１液浸領域ＬＲ１を計測ステージ５上に移動するとともに、基板ステージ４を基板交換位置に移動し、基板交換作業を行う。このように、制御装置７は、基板ステージ４上と計測ステージ５上との間での液浸領域ＬＲ１の移動、基板交換位置での基板交換作業、及び基板ステージ４上の基板Ｐの液浸露光等の所定の処理（ステップＳＡ９〜ＳＡ１２）を所定回数繰り返す。

所定枚数の基板Ｐの露光処理が終了すると（ステップＳＡ１６）、制御装置７は、搬送装置１０を用いて、基板ステージ４の基板ホルダ４Ｈに対して計測装置６０を搬入し（ステップＳＡ１７）、計測装置６０を用いた観察動作を開始する（ステップＳＡ１８）。基板ホルダ４Ｈに対する計測装置６０の搬入は、基板交換位置（ローディングポジション）で行われる。このとき、第１液浸領域ＬＲ１は、計測ステージ５の上面５Ｆに形成されている。

基板ホルダ４Ｈに計測装置６０が保持されるとともに、計測ステージ５での計測が終了した後、制御装置７は、基板ステージ４を制御して、基板ステージ４の基板ホルダ４Ｈに保持された計測装置６０を、計測位置に移動する。すなわち、制御装置７は、基板ステージ４と計測ステージ５とを接触（又は接近）させ、基板ステージ４と計測ステージ５との相対的な位置関係を維持しつつ、ステージ駆動装置４Ｄ、５Ｄを用いて、基板ステージ４と計測ステージ５とをＸＹ平面内で一緒に移動することによって、第１液浸領域ＬＲ１を、計測ステージ５の上面５Ｆから基板ステージ４の上面４Ｆへ移動する。そして、制御装置７は、投影光学系ＰＬの第１光学素子ＬＳ１と基板ホルダ４Ｈに保持された計測装置６０の上面６０Ｆとが対向するように、基板ステージ４の位置調整を行う。第１液浸領域ＬＲ１は、基板ホルダ４Ｈに保持された計測装置６０の上面６０Ｆに形成される。また、制御装置７は、第２液浸システム２を用いて、露光光ＥＬの光路Ｋ２を満たす液体ＬＱの入れ換え作業を行う。また、観察動作の開始が指令された後、カウンタ（ｍ、ｎ）が初期値に設定される（ステップＳＡ１９、ＳＡ２０）。

そして、制御装置７は、計測装置６０を用いて、第１光学素子ＬＳ１と計測装置６０の上面６０Ｆとの間に満たされた液体ＬＱの状態（第１液浸領域ＬＲ１の状態）、及び第１光学素子ＬＳ１と第２光学素子ＬＳ２との間に満たされた液体ＬＱの状態（第２液浸領域ＬＲ２の状態）を観察する（ステップＳＡ２１）。

液体ＬＱの状態を観察するとき、制御装置７は、図１１を参照して説明したように、基板ステージ４を制御して、露光光ＥＬの光路Ｋ１、Ｋ２に対して、基板ホルダ４Ｈに保持された計測装置６０の上面６０ＦをＹ軸方向に移動しつつ、液体ＬＱの状態を観察する。

ここでは、制御装置７は、計測装置６０を用いて、第１液浸領域ＬＲ１の状態と第２液浸領域ＬＲ２の状態とをほぼ同時に観察する。制御装置７は、計測装置６０を用いて、第１液浸領域ＬＲ１、及び第２液浸領域ＬＲ２のほぼ全域の画像を取得する。制御装置７は、計測装置６０の各ラインセンサ６７Ａ〜６７Ｆを用いて、露光光ＥＬの光路方向（Ｚ軸方向）における互いに異なる位置での画像を取得する。

撮像素子６３で取得された第１液浸領域ＬＲ１、及び第２液浸領域ＬＲ２に関する画像情報は、送信装置を含む回路素子６９を介して制御装置７に出力される。制御装置７は、計測装置６０からの出力信号を解析し、その結果に基づいて、光路Ｋ１、Ｋ２を満たす液体ＬＱが所望状態であるか否かを判別する（ステップＳＡ２２）。

ステップＳＡ２２において、露光光ＥＬの光路Ｋ１、Ｋ２を満たす液体ＬＱが所望状態であると判断された場合、計測装置６０を用いた観察動作が終了する（ステップＳＡ２３）。そして、制御装置７は、基板Ｐの露光処理を継続する。

一方、ステップＳＡ２２において、露光光ＥＬの光路Ｋ１、Ｋ２のうち、例えば露光光ＥＬの光路Ｋ２を満たす液体ＬＱが所望状態でないと判断した場合、制御装置７は、液体ＬＱの不具合が気泡によるものか否かを判別する（ステップＳＡ３２）。

ステップＳＡ３２において、液体ＬＱ中に気泡が存在すると判断した場合、制御装置７は、カウンタｎが予め定められたリトライ回数Ｔｈ１を超えたか否かを判別する（ステップＳＡ３３）。カウンタｎがリトライ回数Ｔｈ１を超えていないと判断した場合、制御装置７は、液体ＬＱ中に存在する気泡が消滅するのを所定時間Ｔだけ待つ（ステップＳＡ３４）。所定時間Ｔだけ待った後、制御装置７は、計測装置６０を用いて、第２液浸領域ＬＲ２の状態を観察し（ステップＳＡ２１）、第２液浸領域ＬＲ２の液体ＬＱが所望状態であると判断した場合、観察動作を終了する（ステップＳＡ２３）。

また、ステップＳＡ３３において、カウンタｎがリトライ回数Ｔｈ１を超えたと判断した場合、制御装置７は、カウンタｍが予め定められたリトライ回数Ｔｈ２（２回）を超えたか否かを判別する（ステップＳＡ３５）。カウンタｍがリトライ回数Ｔｈ２を超えていないと判断した場合、制御装置７は、露光光ＥＬの光路Ｋ２の液体ＬＱの入れ換え作業を実行する（ステップＳＡ３６）。そして、液体ＬＱの入れ換え作業を実行した後、制御装置７は、計測装置６０を用いて、第２液浸領域ＬＲ２の状態を観察し（ステップＳＡ２１）、第２液浸領域ＬＲ２の液体ＬＱが所望状態であると判断した場合、観察動作を終了する（ステップＳＡ２３）。

ステップＳＡ３２において、液体ＬＱの不具合が気泡によるものではないと判断した場合、制御装置７は、液体ＬＱの不具合が気泡以外の異物、例えばパーティクル（ゴミ）や汚れによるものであるか否かを判別する（ステップＳＡ３７）。ステップＳＡ３７において、液体ＬＱ中に気泡以外の異物が存在すると判断した場合、制御装置７は、露光光ＥＬの光路Ｋ２の液体ＬＱの入れ換え作業を実行する（ステップＳＡ３６）。その後、制御装置７は、計測装置６０を用いて、第２液浸領域ＬＲ２の状態を観察する（ステップＳＡ２１）。

ステップＳＡ３７において、液体ＬＱの不具合が異物によるものでは無いと判断した場合、制御装置７は、露光シーケンスを中断する（ステップＳＡ３８）。また、ステップＳＡ３５において、液体ＬＱの入れ換え作業が所定回数Ｔｈ２以上行われたと判断された場合も、制御装置７は、露光シーケンスを中断する（ステップＳＡ３８）。

以上、第１光学素子ＬＳ１と第２光学素子ＬＳ２との間の露光光ＥＬの光路Ｋ２を満たす液体ＬＱの観察動作、及びその観察結果に基づく動作について説明した。制御装置７は、露光光ＥＬの光路Ｋ１を満たす液体ＬＱの観察動作、及びその観察結果に基づく動作を、図１４のフローチャート図を用いて説明した手順とほぼ同様に実行することができる。

また、制御装置７は、計測装置６０の計測結果に基づいて、基板Ｐを良好に露光するための適切な処置を講ずることができる。例えば、制御装置７は、計測装置６０の計測結果に基づいて、露光条件を調整する。露光条件は、露光光ＥＬの光路を液体ＬＱで満たすときの液浸条件、及び露光光の光路に対して基板Ｐを移動するときの移動条件を含む。

液浸条件には、露光光ＥＬの光路に液体ＬＱを供給するときの液体供給条件、及び液体ＬＱを回収するときの液体回収条件が含まれる。例えば、上述のステップＳＡ７、ＳＡ２２において、露光光ＥＬの光路Ｋ２を満たす液体ＬＱが所望状態でないと判断され、その液体ＬＱの不具合が気泡によるものと判断された場合には、制御装置７は、第２液体供給装置３１の脱気装置による脱気処理条件を調整する。例えば、制御装置７は、気泡の生成を抑え、液体ＬＱ中の気泡の消滅を促進するために、脱気装置の脱気能力を上昇させる。

また、例えば、制御装置７は、第２供給口３２から露光光ＥＬの光路Ｋ２に液体ＬＱを供給するときの単位時間当たりの液体供給量（供給する液体の流速）、及び第２回収口４２を介した単位時間当たりの液体回収量の少なくとも一方を調整することができる。例えば、供給する液体の流速を変えることにより、露光光ＥＬの光路Ｋ２を満たす液体ＬＱ中での気泡の生成を抑えることができる可能性がある。同様に、単位時間当たりの液体回収量を変えることにより、気泡の生成を抑えることができる可能性がある。

また、ステップＳＡ２８、ＳＡ３６等において、第２供給口３２及び第２回収口４２を用いて露光光ＥＬの光路Ｋ２を満たす液体ＬＱの入れ換え（交換）作業を実行する場合、計測装置６０の計測結果に基づいて、露光光ＥＬの光路Ｋ２に満たされている液体ＬＱを第２回収口４２を介して全て回収した後、第２供給口３２から新たな液体ＬＱを露光光ＥＬの光路Ｋ２に対して供給するようにしてもよいし、露光光ＥＬの光路Ｋ２に満たされている液体ＬＱの一部を第２回収口４２を介して回収した後、第２供給口３２から新たな液体ＬＱを露光光ＥＬの光路Ｋ２に対して供給するようにしてもよい。例えば、異物の量が多い場合等には、液体ＬＱを全て入れ換え、異物の量が比較的少ない場合には、一部の液体ＬＱを入れ換えるようにしてもよい。

同様に、上述のステップＳＡ７、ＳＡ２２において、露光光ＥＬの光路Ｋ１を満たす液体ＬＱが所望状態でないと判断され、その液体ＬＱの不具合が気泡によるものと判断された場合には、制御装置７は、第１液体供給装置１１の脱気装置による脱気処理条件を調整することができる。また、制御装置７は、第１供給口１２から露光光ＥＬの光路Ｋ１に液体ＬＱを供給するときの単位時間当たりの液体供給量（供給する液体の流速）、及び第１回収口２２を介した単位時間当たりの液体回収量の少なくとも一方を調整することができる。

また、ステップＳＡ６、ＳＡ２１等において、制御装置７は、光路Ｋ１（Ｋ２）に対する液体ＬＱの供給条件及び回収条件の少なくとも一方を含む液浸条件を変えながら液体ＬＱの状態を計測装置６０を用いて計測（観察）し、その計測結果に基づいて、液体ＬＱが所望状態となるような液浸条件を求めることができる。例えば、第１の液浸条件で露光光ＥＬの光路Ｋ１（Ｋ２）を液体ＬＱで満たしつつその液体ＬＱの状態を計測したとき、その第１の液浸条件においては液体ＬＱに気泡が生成される等、不具合が生じる場合には、制御装置７は、第２の液浸条件で露光光ＥＬの光路Ｋ１（Ｋ２）を液体ＬＱを満たしつつ、液体ＬＱの状態を計測する。そして、第２の液浸条件においては液体ＬＱが所望状態である場合には、その第２の液浸条件を、実際に基板Ｐを露光するときの液浸条件に反映させる。

このように、制御装置７は、基板Ｐの露光に先立って、液浸条件を変えながら液体ＬＱの状態を順次計測し、その計測結果に基づいて、基板Ｐを露光するときの液浸条件を決定することができる。

また、本実施形態においては、制御装置７は、露光光ＥＬの光路Ｋ１、Ｋ２と基板Ｐとを露光光ＥＬの光路に対して略垂直方向（Ｙ軸方向）に相対的に移動しながら基板Ｐを露光するが、その基板Ｐと接触する露光光ＥＬの光路Ｋ１を満たす液体ＬＱの状態は、基板Ｐの移動条件に応じて変化する可能性がある。基板Ｐの移動条件とは、露光光ＥＬの光路Ｋ１に対する基板Ｐの移動速度、加速度（減速度）、移動方向、及び所定の一方向に基板Ｐを移動するときの移動距離の少なくとも一部を含む。例えば、基板Ｐの移動速度に応じて、液体ＬＱ中に気泡が生成されやすくなったり、あるいは、露光光ＥＬの光路Ｋ１から液体ＬＱが流出する可能性がある。本実施形態においては、露光光ＥＬの光路Ｋ１を満たす液体ＬＱの状態を計測装置６０を用いて計測（観察）するとき、制御装置７は、基板ホルダ４Ｈ上の計測装置６０を移動するため、基板Ｐを露光するときの移動条件とほぼ同等の条件の下で、液体ＬＱの状態を計測（観察）することができる。

また、ステップＳＡ６、ＳＡ２１等において、制御装置７は、計測装置６０を露光光ＥＬの光路Ｋ１に対して所定の移動条件で移動しながらその光路Ｋ１を満たす液体ＬＱの状態を計測（観察）し、その計測結果に基づいて、液体ＬＱが所望状態となるような移動条件を求めることができる。例えば、計測装置６０を第１の移動条件で移動しつつ液体ＬＱの状態を計測したとき、その第１の移動条件においては液体ＬＱに気泡が生成される等、不具合が生じる場合には、制御装置７は、計測装置６０を第２の移動条件で移動しつつ液体ＬＱの状態を計測する。そして、第２の移動条件においては液体ＬＱが所望状態である場合には、その第２の移動条件を、実際に基板Ｐを露光するときの移動条件に反映させる。

このように、制御装置７は、基板Ｐの露光に先立って、計測装置６０の移動条件を変えながら液体ＬＱの状態を順次計測し、その計測結果に基づいて、基板Ｐを露光するときの移動条件を決定することができる。

また、第１液浸領域ＬＲ１と基板Ｐとの位置関係、ひいては第１液浸領域ＬＲ１に接触する物体の表面条件に応じて、露光光ＥＬの光路Ｋ１を満たす液体ＬＱの状態が変化する可能性がある。例えば、第１液浸領域ＬＲ１を、基板ホルダ４Ｈに保持された基板Ｐの上面のエッジ領域と基板ステージ４の上面４Ｆとに跨るようにして形成し、その状態で基板Ｐを所定の移動条件で移動した場合、液体ＬＱ中に気泡が生成されたり、液体ＬＱが流出する等の不具合が生じる可能性がある。本実施形態では、計測装置６０は基板Ｐとほぼ同じ外形を有しており、基板ホルダ４Ｈに保持された計測装置６０の上面６０Ｆのエッジ領域と基板ステージ４の上面４Ｆとに跨るようにして形成される第１液浸領域ＬＲ１の状態を、基板ホルダ４Ｈに保持された基板Ｐの上面と基板ステージ４の上面４Ｆとに跨るようにして形成される第１液浸領域ＬＲ１の状態とほぼ同じにすることができる。したがって、計測装置６０の上面６０Ｆのエッジ領域に配置されたイメージセンサモジュール６２を用いて、基板ホルダ４Ｈに保持された基板Ｐの上面のエッジ領域と基板ステージ４の上面４Ｆとに跨るようにして形成される第１液浸領域ＬＲ１とほぼ同じ状態の第１液浸領域ＬＲ１の状態を計測することができる。そして、基板ホルダ４Ｈに保持された計測装置６０の上面６０Ｆのエッジ領域と基板ステージ４の上面４Ｆとに跨るようにして第１液浸領域ＬＲ１を形成した状態で、その計測装置６０を第３の移動条件で移動し、その第３の移動条件においては液体ＬＱに不具合が生じる場合には、制御装置７は、計測装置６０を第４の移動条件で移動しつつ液体ＬＱの状態を計測する。そして、第４の移動条件においては液体ＬＱが所望状態である場合には、その第４の移動条件を、実際に基板Ｐのエッジ領域を露光するときの移動条件に反映させる。

また、露光条件には、基板Ｐのうち露光光ＥＬの光路Ｋ１を満たす液体ＬＱと接触する接触面条件が含まされる。基板Ｐのうち液体ＬＱと接触する接触面条件とは、液体ＬＱに対する接触角が含まれる。基板Ｐの液体ＬＱと接触する接触面の液体ＬＱに対する接触角に応じて、液体ＬＱ中に気泡が生成されやすくなったり、液体ＬＱが流出しやすくなる可能性がある。例えば、基板Ｐが、半導体ウエハ等の基材上に、感光材からなる第１膜、あるいはその第１膜を覆う第２膜を備えている場合、それら膜の種類（物性）等に応じて、液体ＬＱに対する接触角が変化する可能性がある。なお、第２膜としては、第１膜を覆うトップコート膜と呼ばれる撥液性の膜や、反射防止膜等が挙げられる。そのため、計測装置６０の上面６０Ｆの液体ＬＱに対する接触角を調整しつつ、計測装置６０を用いて露光光ＥＬの光路Ｋ１を満たす液体ＬＱの状態を計測し、制御装置７は、その計測結果に基づいて、基板Ｐを露光するときに液体ＬＱの状態が所望状態となるような、基板Ｐの液体ＬＱに対する接触角を求めることができる。そして、そのような接触角を有する種類（物性）の膜を基板Ｐに塗布することで、液体ＬＱを所望状態に維持しつつ、基板Ｐを露光することができる。

このように、制御装置７は、基板Ｐの露光に先立って、計測装置６０のうち液体ＬＱと接触する上面６０Ｆの条件（接触角条件）を変えながら液体ＬＱの状態を順次計測し、その計測結果に基づいて、基板Ｐのうち液体ＬＱと接触する接触面条件を決定することができる。

また、ステップＳＡ７、ＳＡ２２等において、液体ＬＱが異常状態であると判断した場合には、制御装置７は、例えば液体ＬＱが異常である旨（液体ＬＱ中に異物が存在する旨）を表示装置９で表示することができる。また、制御装置７は、表示装置９を用いて、例えば作業者に、第２液体供給装置３１（第１液体供給装置１１）のフィルタユニット等のメンテナンスの実行を指示することができる。また、計測装置６０の計測結果に基づいて、液体ＬＱが異常状態であると判断した場合、表示装置９は、画像のみならず、音や光を用いて、警告を発することができる。

また、計測装置６０の計測結果は、図１２を参照して説明したような、露光装置ＥＸの各種周辺装置に出力されるようにしてもよい。例えば、上述の第１膜や第２膜が、図１２に示したコータ・デベロッパ装置ＣＤによって半導体ウエハ等の基板Ｐの基材上に塗布される場合には、計測装置６０の計測結果を、コータ・デベロッパ装置ＣＤに出力することができる。コータ・デベロッパ装置ＣＤは、計測装置６０の計測結果に基づいて、露光装置ＥＸにおいて基板Ｐが良好に露光されるように、例えば液体ＬＱに対して最適な接触角を有する所定の第１膜（又は第２膜）を基板Ｐの基材上に塗布する。

また、例えば、第１のタイミングの後、計測装置６０を用いた計測動作を行い、その後、複数の基板Ｐを順次露光した後、第２のタイミングで計測装置６０を用いた計測動作を行った場合において、第２のタイミングでの計測装置６０の計測結果が異常である場合、制御装置７は、例えば、露光後の基板Ｐの検査を行う検査・測定装置ＭＴに、第１のタイミングと第２のタイミングとの間で露光した基板Ｐの検査を、通常時よりも（例えば第１のタイミングより前に露光された基板Ｐの検査時よりも）、詳細に（重点的に）行う旨の指示を発することもできる。また、第１のタイミングと第２のタイミングとの間で露光された基板Ｐは、露光不良（エラー）である可能性が高いため、制御装置７は、例えば、露光工程管理コントローラＥＣに対して、その基板Ｐを取り除いたり、次の重ね合わせ露光のときは露光しないようにする等の処置を施すように指示することができる。

このように、計測装置６０の計測結果を周辺装置に出力し、その出力結果に基づいて、周辺装置が制御されるようにしてもよい。また、計測装置６０の計測結果を周辺装置に無線送信するようにしてもよい。周辺装置に、計測装置６０から無線送信される計測結果を受信可能な受信装置を設けることにより、それら周辺装置は、計測装置６０の計測結果に基づいて、所定の処理を実行することができる。

また、制御装置７は、計測装置６０の計測結果を、記憶装置８に記憶することができる。また、上述のように、本実施形態においては、所定のタイミング（例えば所定基板処理枚数毎）で、計測装置６０を用いた液体ＬＱの状態の計測動作が行われるが、制御装置７は、計測装置６０の計測結果を、時間経過に対応付けて記憶することができる。以下の説明では、計測装置６０の計測結果を時間経過に対応付けて記憶した情報を適宜、「ログ情報」と称する。制御装置７は、ログ情報を用いて、露光不良（エラー）の解析を行うことができる。

例えば、ログ情報に基づいて、第１液体供給装置１１を構成する各調整装置（脱気装置、フィルタユニット等の液体ＬＱの品質を調整する調整装置）を最適なタイミングでメンテナンス（点検・交換）することができる。また、ログ情報に基づいて、各調整装置に応じた点検・交換の頻度を最適に設定できる。例えば、ログ情報より、異物の量が時間経過に伴って悪化している場合、時間経過に伴う計測値の変化の度合いに基づいて、例えばフィルタユニットの最適な交換時期（交換頻度）を予測し、設定することができる。

また、ログ情報は、時間経過に対応付けた液体ＬＱの状態に関する情報であるため、どの時点から液体ＬＱの状態が悪化したかを特定することができる。したがって、露光不良の発生原因を時間経過に対応付けて解析することができる。基板Ｐを露光後、その後工程である検査工程で検査・測定装置ＭＴを用いて基板Ｐを検査したとき、検査結果とログ情報とを照合・解析することで、不具合原因の解析及び特定を行うことができる。

なお、図１２に示したような、データ処理装置ＤＡが、ログ情報を用いて、露光不良（エラー）の解析を行うようにしてもよい。

また、計測装置６０の計測結果に基づいて、例えば第１光学素子ＬＳ１が汚染していると判断したときには、制御装置７は、第１光学素子ＬＳ１のメンテナンスを表示装置９を用いて指示したり、あるいは液体ＬＱの供給条件を調整して第１光学素子ＬＳ１を洗浄する等の処置を講ずることができる。

以上説明したように、計測装置６０を用いて、液体ＬＱの状態、及び第１光学素子ＬＳ１の状態を効率良く把握することができる。本実施形態の計測装置６０は、デバイスを製造するための基板Ｐとほぼ同じ外形を有しており、省スペース化、低コスト化を図ることができる。また、本実施形態の計測装置６０の発熱は小さいため、発熱に起因する露光精度の劣化や、周辺機器への影響を抑えることができる。

また、本実施形態の計測装置６０は、搬送装置１０を用いて搬送でき、また基板ホルダ４Ｈで保持できる等、ハンドリングが容易である。そして、計測装置６０は、デバイスを製造するための基板Ｐの露光シーケンス中において、容易に露光光ＥＬの光路上（液浸領域と対向する位置）に配置可能であり、必要に応じて、任意のタイミングで、計測装置６０を基板ホルダ４Ｈにロードして、液体ＬＱの観察を円滑に且つ容易に行うことができる。また、計測装置６０は、基板ホルダ４Ｈに対して着脱可能であるため、計測装置６０のメンテナンスも容易に行うことができる。

また、本実施形態においては、露光光ＥＬの光路と計測装置６０の上面６０Ｆとを相対液に移動しつつ、液体ＬＱの状態を観察しているので、デバイスを製造するための基板Ｐを露光するときの条件とほぼ同じ条件での液体ＬＱの状態を観察することができる。

なお、本実施形態においては、計測装置６０を用いた観察動作は、例えば所定基板処理枚数毎に行われているが、露光装置ＥＸの状態に応じて、その観察動作の頻度を適宜設定することができる。例えば、計測装置６０の計測結果のログ情報を参照し、例えば、計測装置６０の計測値が時間経過に伴って急速に悪化している場合等、液体ＬＱの状態が急速に変化している場合には、観察動作の頻度を高めることができる。

なお、上述の実施形態においては、イメージセンサモジュール６２は、基材６１上に５つ設けられているが、その数及び配置は任意に設定可能である。例えば、デバイスを製造するための基板Ｐ上に設定されたショット領域に対応した数及び配置で基材６１上に設けるようにしてもよい。

なお、上述の実施形態では、撮像素子６３で撮像した画像情報を制御装置７が解析しているが、撮像素子６３で撮像した画像情報を回路素子６９が解析するようにしてもよい。
そして、回路素子６９で解析した結果（液体ＬＱの状態の判断結果）を、制御装置７等に送信するようにしてもよい。

なお、上述の実施形態において、基材６１を形成する材料としては、基板Ｐを形成する材料と同じものでなくてもよく、液体ＬＱと接触した場合に、その液体ＬＱに与える影響が少ない材料であれば、任意の材料を用いることができる。例えば、基板６１は、チタン等の金属や、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフロエラエチレン）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体）などのフッ素系樹脂を含む材料によって形成可能である。これらの材料は、液体（水）ＬＱに不純物（汚染物質）を溶出し難い材料、すなわち液体（水）を汚染し難い材料である。

なお、上述の実施形態におけるラインセンサの数や、各マイクロレンズアレイの焦点位置は一例であり、適宜変更可能である。例えば、ラインセンサの数を７つ以上にしたり、５つ以下にすることができる。また、複数（例えば６つ）のマイクロレンズアレイのうち、一部（例えば４つ）のマイクロレンズアレイの焦点位置が第１液浸領域ＬＲ１の内側に設定され、他の一部（２つ）のマイクロレンズアレイの焦点位置が第２液浸領域ＬＲ２の内側に設定されていてもよいし、全部のマイクロレンズアレイの焦点位置が、第１液浸領域ＬＲ１及び第２液浸領域ＬＲ２の少なくとも一方に設定されるようにしてもよい。また、露光光ＥＬの光路方向（Ｚ軸方向）における互いに異なる位置での液体ＬＱの状態を計測するために、マイクロレンズ６４を有する計測装置６０を保持した基板ホルダ４Ｈ（基板ステージ４）をＺ軸方向に動かしつつ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、複数のラインセンサを同時に使用しているが、特定のラインセンサのみを使用して液体ＬＱの状態を計測したり、複数のラインセンサを切り換えながら液体ＬＱ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。

図１５は第２実施形態に係る計測装置６０（イメージセンサモジュール６２）の要部を拡大した図である。マイクロレンズ６４の周囲には、マイクロレンズ６４の焦点位置を調整可能な調整装置６４Ｆが設けられている。調整装置６４は、イメージセンサモジュール６２の上面においてマイクロレンズ６４を囲むようにリング状に配置された、電歪素子を含んで構成されている。電歪素子に可変電圧を加えることにより、マイクロレンズ６４の焦点位置を調整することができる。

なお、本実施形態において、露光光ＥＬの光路方向（Ｚ軸方向）における互いに異なる位置での液体ＬＱの状態を計測するために、マイクロレンズ６４を有する計測装置６０を保持した基板ホルダ４Ｈ（基板ステージ４）をＺ軸方向に動かしつつ計測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。図１６は第３実施形態に係る計測装置６０を示す図である。本実施形態の回路素子６９は、撮像素子６３に接続され、撮像素子６３から出力された出力信号を記憶する記憶素子を含んで構成されている。回路素子６９は、撮像素子６３の出力信号により、マイクロレンズ６４を介して撮像した撮像素子６３の撮像結果、すなわち撮像素子６３で撮像した画像情報を取得する。基板ステージ４からアンロードされた計測装置６０は、記憶素子に記憶された記憶情報を所定位置に配置された解析装置（例えば制御装置７、データ処理装置ＤＡなど）に抽出（読み出し）される。

なお、第１実施形態で説明したような送信装置と、第３実施形態で説明したような記憶素子とを共用してもよい。例えば、撮像素子６３で撮像した撮像結果の一部を無線装置で送信し、残りの一部の撮像結果を記憶素子で保持することができる。また、記憶素子で保持された情報、あるいは回路素子６９で解析した結果を、無線装置を用いて、任意のタイミングで制御装置７等へ送信するようにしてもよい。

また、制御装置７等の解析装置と、計測装置６０（撮像素子６３）とを所定のケーブル（有線）で接続し、そのケーブルを介してデータ等のやりとりを行うようにしてもよい。
すなわち、撮像素子６３の撮像結果を有線通信す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。図１７は第４実施形態に係る計測装置６０を示す図である。図１７において、計測装置６０は発光素子８０を備えている。発光素子８０は、計測装置６０によって観察される領域、すなわち第１、第２液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２を照明するものであって、本実施形態においては、イメージセンサモジュール６２の上面に設けられている。なお、発光素子８０は、基材６１の上面に設けられていてもよい。要は、計測装置６０によって観察される領域を照明することができる部位であれば、任意の位置に発光素子８０を設けることができる。

＜第５実施形態＞
また、図１８に示すように、第１、第２液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２を照明するための照明装置８１を、第１、第２液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２の上方、すなわち第１、第２液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２を挟んで計測装置６０と対向する位置に配置し、第１、第２液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２に対して上方から照明光を照射するようにしてもよい。図１８に示す例では、照明装置８１はマスクステージ３（マスクＭ）と投影光学系ＰＬとの間に配置される。照明装置８１は、例えばＬＥＤ（白色ＬＥＤなど）やＥＬ素子（無機ＥＬシートなど）によって構成可能である。図１８に示す照明装置８１は、露光光ＥＬの光路に対して進退可能に設けられており、制御装置７は、計測装置６０を用いて第１、第２液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２の観察を行う場合、照明装置８１を露光光ＥＬの光路上に配置し、照明装置８１より射出された照明光を、第１、第２液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２に対して上方から照射する。照射装置８１から射出された照明光は、投影光学系ＰＬの各光学素子を通過した後、第１、第２液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２を照明する。そして、基板Ｐを露光するときなど、投影光学系ＰＬに露光光ＥＬを通過させる場合には、制御装置７は、照明装置８１を露光光ＥＬの光路より退避させる。なお、照明装置８１は、マスクステージ３（マスクＭ）の上方に配置されてもよい。

また、照明装置８２を第１ノズル部材７１近傍に設け、その照明装置８２より照明光を射出するようにしてもよい。図１８に示す例では、照明装置８２は、第１液浸領域ＬＲ１を傾斜方向から照明する。

第４、第５実施形態において、撮像素子６３としては、発光素子から発光された光の波長、又は照明装置から射出された光の波長に十分な感度を有するものが用いられる。なお、撮像素子６３の感度に応じて、発光素子又は照明装置から発光される光の波長を調整するようにしてもよい。なお、撮像素子６３として、露光光ＥＬに感度を有するものを使用した場合には、第１、第２液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２露光光ＥＬで照明しつつ、計測装置６０を用いた計測を行うようにしてもよい。

＜第６実施形態＞
次に、第６実施形態について説明する。図１９は第６実施形態に係るイメージセンサモジュール２０を示す図である。図１９において、イメージセンサモジュール６２は、デバイスを製造するための基板Ｐに装着されている。基板Ｐ上には複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ２１が設定されており、イメージセンサモジュール６２は、基板Ｐの上面のうち、ショット領域Ｓ１〜Ｓ２１以外の領域に接着されている。本実施形態においては、イメージセンサモジュール６２は、複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ２１のうち、最初に露光される第１ショット領域Ｓ１の手前に装着されている。

本実施形態においては、基板Ｐ上に装着されたイメージセンサモジュール６２によって、第１、第２液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２の状態が観察される。これにより、通常の露光シーケンス中の任意のタイミングで、第１、第２液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２の状態を観察することができる。例えば、複数の基板Ｐを順次露光する場合において、定期的に第１、第２液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２の状態を観察したい場合には、図１９に示したようなイメージセンサモジュール６２が装着された基板Ｐを、所定枚数間隔毎（例えば１０枚毎）に、基板ホルダ４Ｈにロードすればよい。このように、イメージセンサモジュール６２は、基板Ｐとともに搬送される。もちろん、全ての基板Ｐにイメージセンサモジュール６２を装着しておいてもよい。そして、液浸領域のログ情報を取得するようにしてもよい。

また、本実施形態のイメージセンサモジュール６２は、実際に露光される基板Ｐと接触する液体ＬＱの状態を計測することができる。基板Ｐと接触した液体ＬＱ中には、基板Ｐから発生した物質（例えば感光材の一部）が混入（溶出）する可能性があるが、イメージセンサモジュール６２は、基板Ｐから液体ＬＱ中に混入（溶出）する物質に関する情報を、リアルタイムで計測することができる。そして、その計測した情報に基づいて、例えば溶出量が多い場合には、使用する膜の種類（接触面条件）の見直しをする旨を指示を発することができる。

＜実施例＞
撮像素子６３及びマイクロレンズ６４を含むイメージセンサモジュール６２の構成の一例について述べる。マイクロレンズ６４の直径を８〔μｍ〕とした場合、中間層６５等の厚み、マイクロレンズの明るさ（Ｆナンバー）、開口効率、マイクロレンズの反射率、マイクロレンズの加工精度などを考慮すると、焦点距離（≒中間層の厚さ）は１２〔μｍ〕程度が適当であると考えられる。マイクロレンズの直径Ｄ＝８〔μｍ〕、焦点距離ｆ＝１２〔μｍ〕とすると、Ｆナンバー＝ｆ／Ｄ＝１．５となる。照明装置として、白色ＬＥＤを使用する場合、焦点深度±０．６１λＦ／ＮＡ＝±１．２２λＦ^２＝±１．２２×５６０〔ｎｍ〕×２．２５＝±１．５４〔μｍ〕となる。この際のマイクロレンズの中心厚は、２〜３〔μｍ〕程度が可能となる。

ＣＣＤは、信号電荷を転送する構造によって、インターライン（ＩＬ）方式、フレームインターライン（ＦＩＴ）方式、及びフレームトランスファー（ＦＴ）方式等があり、どの方式を用いてもよい。ＣＣＤ画素サイズＣｓ＝８．０〔μｍ〕（不感帯２．０〔μｍ〕含む)、ＣＣＤラインセンサ有効画素数Ｃｐ＝４０００（３２〔ｍｍ〕長）、ＣＣＤ走査データレートＣｄ＝２５〔ｎｓｅｃ／ｐｉｘｅｌ〕（＝４０ＭＨｚ）とすると、ＣＣＤ１ライン走査時間は、Ｔｃ＝Ｃｐ×Ｃｄ＝４０００×２５〔ｎｓｅｃ〕＝１００〔μｓｅｃ〕となり、液浸領域を計測するときの計測装置６０を保持した基板ステージ４の移動速度は、Ｓｐ＝Ｃｓ／Ｔｃ＝８〔μｍ〕／１００〔μｓｅｃ〕＝８０〔ｍｍ／ｓｅｃ〕となる。

第１液浸領域ＬＲ１の厚さを３．０〔ｍｍ〕とした場合、この範囲を０．５〔ｍｍ〕ずつ、Ｚ軸方向における互いに異なる位置に焦点位置を有するマイクロレンズアレイを設ける場合には、計測装置６０の上面６０Ｆの位置を基準として、焦点位置が０．２５〔ｍｍ〕、０．７５〔ｍｍ〕、１．２５〔ｍｍ〕、１．７５〔ｍｍ〕、２．２５〔ｍｍ〕、２．７５〔ｍｍ〕であるマイクロレンズアレイ、及びそれに対応したラインセンサを用いることができる。本例での光学理論上の焦点深度は±１．５４〔μｍ〕であるが、異物の検出分解能に応じた実質的な焦点深度を考慮して、マイクロレンズアレイ毎の焦点位置を設定することができる。

なお、上述の各実施形態においては、回路素子６９は、イメージセンサモジュール６２に保持されているが、例えば回路素子６９を基材６１で保持するとともに、イメージセンサモジュール６２と基材６１との間に、イメージセンサモジュール６２の撮像素子６３と基材６１の回路素子６９とを電気的に接続するコネクタ回路を設けるようにしてもよい。
同様に、動力源（バッテリ）等も、イメージセンサモジュール６２に設けてもよいし、基材６１に設けてもよい。

なお、上述の各実施形態においては、液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２の液体ＬＱの状態を観察可能なイメージセンサモジュール６２は、液体ＬＱの状態を計測するための基材６１、あるいはデバイスを製造するための基板Ｐに装着されているが、液体ＬＱを介して露光光ＥＬが照射される部位、すなわち第１光学素子ＬＳ１の下面と対向する位置に配置可能な部位であれば、任意の部位に装着することができる。例えば、イメージセンサモジュール６２を、基板ステージ４の一部（上面４Ｆなど）に装着したり、基板ホルダ４Ｈの一部に装着したり、計測ステージ５の一部（上面５Ｆなど）に装着することができる。

なお、上述の各実施形態においては、イメージセンサモジュール６２を基材６１や基板Ｐに装着しているが、基材６１上に撮像素子６３及びマイクロレンズ６４等を直接的に形成するようにしてもよい。例えばフォトリソグラフィの手法を用いることにより、半導体ウエハ等の基材６１上に撮像素子６３及びマイクロレンズ等を直接的に形成することができる。

なお、上述の各実施形態においては、計測装置６０は、複数のラインセンサを有した構成であるが、２次元エリアセンサを有した構成であってもよい。その場合、制御装置７は、露光光ＥＬの光路に対して計測装置６０をほぼ静止させた状態で、第１、第２液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２を観察することができる。また、マイクロレンズ（光学系）を有するエリアセンサを複数設け、各マイクロレンズの焦点位置をそれぞれ異ならせて、それらエリアセンサのそれぞれで、露光光ＥＬの光路方向における互いに異なる位置を計測するようにしてもよい。あるいは、マイクロレンズの焦点位置を調整可能な調整装置を用いて、複数の２エリアセンサのそれぞれで、互いに異なる位置を計測するようにしてもよい。

また、上述の各実施形態において、カラーの画像情報を出力可能な撮像素子を用いてもよいし、モノクロの画像情報を出力可能な撮像素子を用いてもよい。

また、上述の各実施形態においては、基板Ｐは半導体ウエハを含むものであり、その基板Ｐに合わせて、計測装置６０の形状が設定されているが、露光対象である基板Ｐが矩形状のガラス基板を含むものである場合には、計測装置６０も、そのガラス基板に合わせて矩形状に形成される。また、そのガラス基板を含む基板Ｐ上に、上述のイメージセンサモジュール６２を装着することができるし、その基板Ｐ上に撮像素子６３等を直接的に形成することもできる。

なお、上述の実施形態において、デバイス製造システムＳＹＳが複数の露光装置ＥＸを有している場合には、計測装置６０をそれら複数の露光装置ＥＸで共用してもよい。

また、計測装置６０（イメージセンサモジュール６２）を用いて、液体ＬＱの状態のみならず、露光装置ＥＸを構成する各種機器の状態をモニタ（観察）することができる。例えば、イメージセンサモジュール６２が装着された基材６１（すなわち計測装置６０）、又はイメージセンサモジュール６２が装着された基板Ｐを、搬送装置１０で搬送することにより、露光装置ＥＸの搬送経路上に設けられている各種機器の状態をモニタ（観察）することができる。そして、その観察結果に基づいて、それら機器をメンテナンスすることができる。また、計測装置６０を用いて、液体ＬＱを介さずに、第１光学素子ＬＳ１の状態を計測することもできる。また、イメージセンサモジュール６２が装着された基材６１（すなわち計測装置６０）、又はイメージセンサモジュール６２が装着された基板Ｐを用いて、露光装置ＥＸのみならず、例えば図１２に示したコータ・デベロッパ装置ＣＤなど、露光装置ＥＸ以外の装置（周辺装置）の状態を観察することもできる。

また、例えばデバイスを製造するための基板Ｐにイメージセンサモジュール６２を装着する（例えば、基板Ｐのエッジ近傍や、エッジショット領域（デバイスとして使えない領域）や、ストリートライン上などに装着する）ことにより、そのイメージセンサモジュール６２の画像情報に基づいて、所定の部材に対する基板Ｐの位置合わせを行うことができる。例えば、基板Ｐを基板ホルダ４Ｈにロードする前に、基板Ｐを基板ホルダ４Ｈに対して大まかに位置合わせする処理（プリアライメント）が実行される場合において、プリアライメント部に設けられた基準部材を基板Ｐに装着されたイメージセンサモジュール６２で撮像し、その撮像結果に基づいて、基板Ｐを位置合わせするといったことが可能である。また、基板Ｐの向き（回転）を計測するためのサーチアライメント計測や、基板Ｐ上の各サンプルショット位置を計測するためのファインアライメント計測にも適用するようにしてもよい。その場合には、基板アライメント計測部（アライメント顕微鏡）に設けられた基準部材を、イメージセンサモジュール６２で撮像して、その撮像結果に基づいて、サーチアライメントやファインアライメントをすることになる。

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。

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、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）やフッ素系オイル等のフッ素系流体であってもよい。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。

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、石英や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。

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号公報や特開２０００−１６４５０４号公報に開示されているように、基板を保持する基板ステージと基準マークが形成された基準部材や各種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、本発明は、国際公開第９９／４９５０４号パンフレットに開示されているように、計測ステージを備えていない露光装置にも適用できる。また、複数の基板ステージと計測ステージとを備えた露光装置にも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や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。

更に、露光装置ＥＸの他、各種観察装置、検査装置、及び計測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。

以上のように、本願実施形態の露光装置ＥＸは、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図２０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露光処理ステップ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。

第１実施形態に係る露光装置を示す概略構成図である。第１実施形態に係る液浸システムを説明するための要部を示す拡大図である。２つのステージの間で液浸領域が移動される様子を示す模式図である。第１実施形態に係る計測装置を示す図である。第１実施形態に係る計測装置の要部を拡大した平面図である。図５の断面図である。計測装置の要部を拡大した模式図である。第１実施形態に係る観察モジュールを示す斜視図である。第１実施形態に係る観察モジュールを示す側断面図である。計測装置が基板ホルダに保持されている様子を示す図である。計測装置による計測動作を説明するための図である。露光装置を含むデバイス製造システムを示す図である。第１実施形態に係る露光方法を説明するためのフローチャート図である。第１実施形態に係る露光方法を説明するためのフローチャート図である。第２実施形態に係る計測装置を示す図である。第３実施形態に係る計測装置を示す図である。第４実施形態に係る計測装置を示す図である。第５実施形態に係る計測装置を示す図である。第６実施形態に係る計測装置を示す図である。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…第１液浸システム、２…第２液浸システム、４…基板ステージ、４Ｈ…基板ホルダ、５…計測ステージ、７…制御装置、１０…搬送装置、６０…計測装置、６０Ｆ…上面、６１…基材、６２…イメージセンサモジュール、６２Ｍ…観察モジュール、６３…撮像素子、６３Ｇ…ＣＣＤ画素、６３Ｌ…画素列、６４…マイクロレンズ、６４Ａ…第１マイクロレンズ、６４Ｂ…第２マイクロレンズ、６４Ｆ…調整装置、６９…回路素子、８０…発光素子、ＥＬ…露光光、ＥＸ…露光装置、ＬＱ…液体、ＬＲ１…第１液浸領域、ＬＲ２…第２液浸領域、ＬＳ１…第１光学素子、ＬＳ２…第２光学素子、Ｐ…基板、ＰＬ…投影光学系

Claims

液体を介して露光用、計測用、検査用、又は観察用の照明光が照射される部位に着脱可能に設けられ、前記部位に装着された状態で前記液体の状態を観察する観察装置。
前記液体の画像を取得可能な撮像素子を含み、
前記撮像素子の入射側に設けられた光学系を有する請求項１記載の観察装置。
前記光学系は、第１光学部材及び前記第１光学部材に対して複数設けられた第２光学部材を含み、前記撮像素子は、前記第２光学部材のそれぞれに対応するように所定方向に並べられた複数の画素からなる画素列を複数含む請求項２記載の観察装置。
前記第１光学部材、前記複数の第２光学部材、及び前記複数の画素列によって、前記液体の状態を観察可能な観察モジュールが形成され、
前記観察モジュールを複数備えた請求項３記載の観察装置。
前記部位は、液体の状態を計測するための部材、及びデバイスを製造するための基板の少なくとも一部を含む請求項１〜４のいずれか一項記載の観察装置。
露光用、計測用、検査用、又は観察用の照明光が照射される基板とほぼ同じ外形を有する基材と、
前記基材に設けられた撮像素子と、を備えた計測装置。
前記基板には液体を介して前記照明光が照射され、
前記液体の状態を計測する請求項６記載の計測装置。
前記露光用の照明光が通過する第１光学素子と対向する上面を有し、
前記第１光学素子と前記上面との間に満たされた液体の状態を計測する請求項７記載の計測装置。
前記第１光学素子と前記第１光学素子に次いで前記上面に近い第２光学素子との間に満たされた液体の状態を計測する請求項８記載の計測装置。
前記第１光学素子の状態を計測する請求項８又は９記載の計測装置。
前記撮像素子は複数設けられ、
前記複数の撮像素子のそれぞれに対応するように該撮像素子の入射側に設けられた複数の光学系を有し、
前記複数の光学系は互いに異なる焦点位置を有する請求項６〜１０のいずれか一項記載の計測装置。
前記撮像素子の入射側に設けられた光学系と、
前記光学系の焦点位置を調整可能な調整装置とを備えた請求項６〜１０のいずれか一項記載の計測装置。
前記光学系は、第１光学部材及び前記第１光学部材に対して複数設けられた第２光学部材を含み、前記撮像素子は、前記第２光学部材のそれぞれに対応するように所定方向に並べられた複数の画素からなる画素列を複数含む請求項１１又は１２記載の計測装置。
前記第１光学部材、前記複数の第２光学部材、及び前記複数の画素列によって、前記液体の状態を計測可能な計測モジュールが形成され、
前記計測モジュールを複数備えた請求項１３記載の観察装置。
前記撮像素子に接続され、該撮像素子の撮像結果を記憶する記憶素子を備えた請求項６〜１４のいずれか一項記載の計測装置。
前記撮像素子に接続され、該撮像素子の撮像結果を無線送信する送信装置を備えた請求項６〜１５のいずれか一項記載の計測装置。
発光素子を有する請求項６〜１６のいずれか一項記載の計測装置。
基板ホルダに保持された基板上に露光光を照射して前記基板を露光する露光装置において、
請求項６〜請求項１７のいずれか一項記載の計測装置を前記基板ホルダに着脱可能に保持する露光装置。
前記基板ホルダに対して前記計測装置を搬送する搬送装置を備えた請求項１８記載の露光装置。
前記露光光が通る投影光学系を有し、
前記投影光学系は、該投影光学系の像面に最も近い第１光学素子と、前記第１光学素子に次いで前記像面に近い第２光学素子とを有し、
前記基板ホルダに保持された前記計測装置の上面と前記第１光学素子との間を液体で満たして第１液浸領域を形成する第１液浸機構と、
前記第１光学素子と前記第２光学素子との間を液体で満たして第２液浸領域を形成する第２液浸機構とを有し、
前記計測装置は、前記第１液浸領域の状態、前記第２液浸領域の状態、及び前記第１光学素子の状態の少なくとも一部を計測する請求項１８又は１９記載の露光装置。
前記露光光の光路方向における互いに異なる位置での前記計測装置の計測結果同士を比較し、該比較結果に基づいて、前記状態を求める解析装置を備えた請求項２０記載の露光装置。
前記露光光の光路方向における互いに異なる位置での前記計測装置の計測結果同士を比較し、該比較結果に基づいて、前記状態を求める解析装置との間で通信可能な通信装置を含む請求項２０記載の露光装置。
予め求められている正常状態での基準画像情報と、前記計測装置の計測結果とに基づいて、前記状態を求める解析装置を備えた請求項２０記載の露光装置。
予め求められている正常状態での基準画像情報と、前記計測装置の計測結果とに基づいて、前記状態を求める解析装置との間で通信可能な通信装置を含む請求項２０記載の露光装置。
予め求められている異常状態での基準画像情報と、前記計測装置の計測結果とに基づいて、前記状態を求める解析装置を備えた請求項２０記載の露光装置。
予め求められている異常状態での基準画像情報と、前記計測装置の計測結果とに基づいて、前記状態を求める解析装置との間で通信可能な通信装置を含む請求項２０記載の露光装置。
前記計測装置の計測結果に基づいて、露光条件を調整する制御装置を備えた請求項１８〜２６のいずれか一項記載の露光装置。
前記露光条件は、露光光の光路を液体で満たすときの液浸条件を含む請求項２７記載の露光装置。
前記基板を前記露光光の光路に対して略垂直方向に相対的に移動しながら露光し、
前記露光条件は、前記基板の移動条件を含む請求項２７又は２８記載の露光装置。
前記計測装置を前記露光光の光路に対して略垂直方向に相対的に移動しつつ計測する請求項１８〜２９のいずれか一項記載の露光装置。
液体を介して基板上に露光光を照射して前記基板を露光する露光装置において、
前記露光光が通過する第１光学素子と対向する所定面を有し、前記第１光学素子と前記所定面との間の光路に満たされた液体の状態を観察する観察装置を備え、
前記観察装置は、前記露光光の光路と前記所定面とを相対的に移動しつつ観察する露光装置。
液体を介して基板上に露光光を照射して前記基板を露光する露光方法において、
前記基板を保持可能な基板ホルダに請求項４〜請求項１３のいずれか一項記載の計測装置を保持する動作と、
前記計測装置で液体の状態を計測する動作と、
前記計測装置の計測結果に基づいて露光条件を調整する動作と、を含む露光方法。
前記露光条件は、露光光の光路を液体で満たすときの液浸条件を含む請求項３２記載の露光方法。
前記基板を前記露光光の光路に対して略垂直方向に相対的に移動しながら露光し、
前記露光条件は、前記基板の移動条件を含む請求項３２又は３３記載の露光方法。
前記露光条件は、前記基板のうち前記液体と接触する接触面条件を含む請求項３２〜３４のいずれか一項記載の露光方法。
請求項３２〜請求項３５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。
デバイス用のパターンが形成されるデバイス製造用基板であって、
該基板表面に設けられ、該基板表面と対向する領域を撮像する撮像素子を有するデバイス製造用基板。
請求項３７記載のデバイス製造用基板の位置決めを行う位置決め装置であって、
前記撮像素子の撮像結果に基づいて前記位置決めを行う位置決め装置。
請求項３７記載のデバイス製造用基板を使用する所定装置の装置状態を観察する観察装置であって、
前記所定装置は、前記デバイス製造用基板を該所定装置内で搬送する搬送路を有し、
前記搬送路上で前記デバイス製造用基板を搬送している過程において、前記撮像素子が撮像した撮像結果に基づいて、前記所定装置内の前記搬送路上で前記デバイス製造用基板と対向する領域の状態を観察する観察手段を有する観察装置。
前記観察手段は、前記対向する領域に配置されている各種装置の装置状態を観察する請求項３９記載の観察装置。