(57)【要約】【課題】  液浸法で露光を行う場合に、投影光学系とウエハ等の基板との位置関係を正確に計測できる露光技術を提供する。【解決手段】  露光光でレチクルＲを照明し、その露光光でレチクルＲ及び投影光学系ＰＬを介してウエハＷを露光する投影露光装置において、供給装置５及び回収装置６を用いて、投影光学系ＰＬとウエハＷとの間にその露光光を透過する液体７を供給する。投影光学系ＰＬの先端部の光学部材４に設けた電極群１６と静電容量検出回路１７とを用いて、光学部材４とウエハＷとの間の静電容量情報を求め、この情報から光学部材４とウエハＷとの間隔及び傾斜角に関する情報を求める。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光ビームで第１物体を照明し、前記露光ビームで前記第１物体及び投影光学系を介して第２物体を露光する露光方法において、
前記投影光学系と前記第２物体との間に前記露光ビームを透過する液体を供給する第１工程と、
前記投影光学系と前記第２物体との間の静電容量情報を求める第２工程とを有することを特徴とする露光方法。
【請求項２】
前記第２工程で求められる静電容量情報に基づいて、前記投影光学系と前記第２物体との位置関係を制御する第３工程を更に有することを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】
露光ビームで第１物体を照明し、前記露光ビームで前記第１物体及び投影光学系を介して第２物体を露光する露光装置において、
前記投影光学系と前記第２物体との間に前記露光ビームを透過する液体を供給する液体供給機構と、
前記投影光学系と前記第２物体との間の静電容量情報を求めるセンサーとを有することを特徴とする露光装置。
【請求項４】
前記センサーで検出される静電容量情報に基づいて、前記投影光学系と前記第２物体との位置関係を制御するステージ装置を更に有することを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
前記センサーは、前記投影光学系内の前記第２物体側の光学部材の一部に設けられた金属膜よりなる電極を有することを特徴とする請求項３又は４に記載の露光装置。
【請求項６】
前記金属膜を保護するための保護膜が設けられることを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
【請求項７】
前記金属膜はクロム又はアルミニウムの膜であり、前記保護膜は酸化クロム又は酸化ケイ素の膜であることを特徴とする請求項５又は６に記載の露光装置。
【請求項８】
前記電極が設けられた光学部材は、前記投影光学系の先端部にオプティカルコンタクト方式で装着されることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項９】
前記光学部材に設けられる前記電極は、前記第２物体との間の静電容量情報を求めるためのセンサー電極と、該センサー電極の近傍の領域又は該センサー電極が設けられている面の裏面の領域に設けられて前記センサー電極と実質的に同じ電圧が印加されるガード電極とを含むことを特徴とする請求項５〜８のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記電極は、前記光学部材の前記センサー電極が設けられている面の裏面の領域に設けられた接地電極を更に含むことを特徴とする請求項９に記載の露光装置。
【請求項１１】
前記センサー電極を介して検出される静電容量を大気中で計測される静電容量に近づけるために、前記センサー電極の表面に前記液体よりも低い誘電率の膜を形成したことを特徴とする請求項９又は１０に記載の露光装置。
【請求項１２】
温度を含む環境の変化による静電容量情報の変化を補償するために、前記センサー電極と前記ガード電極との間の静電容量情報を求めることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１３】
前記センサー電極と前記ガード電極との間の静電容量情報を求める際に、前記ガード電極を接地することを特徴とする請求項１２に記載の露光装置。
【請求項１４】
前記センサー電極と前記ガード電極との間の静電容量情報を求める際に、前記第２物体に通常測定時に前記ガード電極に印加される電圧を印加することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の露光装置。
【請求項１５】
前記電極は、前記光学部材の前記センサー電極が設けられている面の裏面の領域に設けられた接地電極を有し、
前記センサー電極と前記ガード電極との間の静電容量情報を求める際に、前記接地電極に通常測定時に前記ガード電極に印加される電圧を印加することを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１６】
前記センサー電極及び前記ガード電極は、多層膜形成により前記光学部材の表面に形成されることを特徴とする請求項９〜１５のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１７】
前記露光装置は、前記投影光学系のスリット状の露光領域に対して前記第２物体を前記露光領域の短辺方向に移動しながら前記第２物体を露光する走査露光型の露光装置であり、
前記露光領域を前記第２物体の走査方向に挟むように、前記センサー電極が少なくとも２列で配置され、個々のセンサー電極でそれぞれ静電容量情報が検出されることを特徴とする請求項９〜１６のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１８】
前記センサー電極の１つの列における個数は偶数であることを特徴とする請求項１７に記載の露光装置。
【請求項１９】
前記各列のセンサー電極は２つずつが１対のセンサー電極を構成し、該１対のセンサー電極に逆位相のセンサー電圧を供給することを特徴とする請求項１８に記載の露光装置。
【請求項２０】
前記第２物体を接地するためのアースピンを更に有することを特徴とする請求項３〜１９のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２１】
前記投影光学系の周囲の温度及び気圧を含む環境情報をモニターする環境モニターと、
前記環境モニターで求められる環境情報に基づいて、前記センサーの検出結果を補正する演算装置とを更に有することを特徴とする請求項３〜２０のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２２】
リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、
前記リソグラフィ工程で請求項３〜２１のいずれか一項に記載の露光装置を用いてパターンを感光体に転写することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体集積回路又は液晶表示素子等のデバイスを製造するためのリソグラフィ工程でマスクパターンを基板上に転写するために用いられる露光技術に関し、更に詳しくは液浸法を用いた露光技術に関する。更に本発明は、その露光技術を用いるデバイス製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路等を製造する際に、マスクとしてのレチクル（又はフォトマスク等）のパターンを、投影光学系を介して基板としてのフォトレジストが塗布されたウエハ（又はガラスプレート等）上に転写するために、ステッパー等の一括露光型及びスキャニングステッパー等の走査露光型の投影露光装置が使用されている。投影露光装置に備えられている投影光学系の解像度は、露光波長が短くなるほど、また投影光学系の開口数が大きいほど高くなる。即ち、投影光学系の解像度Ｒｅｓは、露光波長λ、プロセス係数ｋ１、及び投影光学系の開口数ＮＡを用いると次のようになる。
【０００３】
Ｒｅｓ＝ｋ１・λ／ＮＡ      …（１）
そのため、集積回路等の微細化に伴い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きている。現在主流の露光波長は、ＫｒＦエキシマレーザの２４８ｎｍ及びＡｒＦエキシマレーザの１９３ｎｍであり、より短波長のＦ2 レーザ（波長１５７ｎｍ）の使用も検討されている。また、その開口数ＮＡは、投影光学系の開口半角θ及び投影光学系のウエハ側の媒質の屈折率ｎを用いると次のようになる。
【０００４】
ＮＡ＝ｎ・ｓｉｎθ      …（２）
そこで、露光波長を更に短くすることなく、かつ投影光学系自体を殆ど変えることなく、解像度を高める方法として、液浸法（液浸露光装置）が提案されている。これは、投影光学系のウエハ側の光学部材（いわゆる先玉）とウエハ表面（ウエハ面）との間を、屈折率ｎが空気等の気体に比べて１．２〜１．６倍程度に高い水又は有機溶媒等の液体で満たすことによって、その開口数ＮＡを大きくして、解像度を高めるという露光方法である（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、投影露光装置には、露光中にオートフォーカス方式でウエハ面を投影光学系の像面に合わせ込んでおくために、ウエハ面の高さを計測するための焦点位置検出系（以下、「ＡＦセンサー」と言う。）が設けられている。従来の代表的なＡＦセンサーは、ウエハの表面に斜めに光ビーム（以下、「ＡＦビーム」と言う。）を照射し、その反射光の位置を検出することにより、そのＡＦビームの照射点におけるウエハの高さを測定する斜入射方式のセンサーである。この場合、そのＡＦビームと投影光学系との位置関係を事前に測定しておくことにより、結果的にウエハと投影光学系との距離を測定することができる。
【特許文献１】国際公開第９９／４９５０４号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の斜入射方式のＡＦセンサーを液浸露光装置に適用しようとした場合、投影光学系の先玉とウエハとの間には液体があるため、以下のような問題点がある。
１）投影光学系の先玉付近に、ＡＦビームをウエハ上に導入するとともに、そのウエハで反射されたＡＦビームを導出するための光学ウィンドウが必要となるが、そのためには先玉付近の光学部材を大きくする必要があり、光学系が大型化する。
【０００７】
２）その光学ウィンドウが液体の流れにより振動すると、ＡＦビームの方向も変化して、高さの測定結果に影響する。
３）その液体の圧力や温度の揺らぎにより、ＡＦビームが影響を受けて、測定結果が変動する。
本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、液浸法で露光を行う場合に、投影光学系とウエハ等の基板との位置関係を正確に計測できる露光技術を提供することを目的とする。
【０００８】
更に本発明は、その露光技術を用いて、高精度にデバイスを製造できるデバイス製造技術を提供することをも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による露光方法は、露光ビームで第１物体（Ｒ）を照明し、その露光ビームでその第１物体及び投影光学系（ＰＬ）を介して第２物体（Ｗ）を露光する露光方法において、その投影光学系とその第２物体との間にその露光ビームを透過する液体（７）を供給する第１工程と、その投影光学系とその第２物体との間の静電容量情報を求める第２工程とを有するものである。
【００１０】
斯かる本発明によれば、その投影光学系とその第２物体との間の液体の誘電率をεＬ、所定の定数をＡ、静電容量情報の計測位置でのその液体の厚さ（投影光学系と第２物体との間隔）をｄとすると、その液体の静電容量Ｃは、次のように間隔ｄの関数となる。
Ｃ＝εＬ・Ａ／ｄ    …（３）
また、その間隔ｄ＝ｄ0 ＋Δｄとして、偏差Δｄが基準値ｄ0 よりかなり小さいとすると、（３）式の静電容量Ｃは、次のように間隔の偏差Δｄに関しほぼ線形に変化する。
【００１１】
Ｃ＝εＬ・Ａ／（ｄ0 ＋Δｄ）≒（εＬ・Ａ／ｄ0）｛１−（Δｄ／ｄ0)｝…（４）
従って、その静電容量Ｃに関する情報を求めることで、その投影光学系とその第２物体との間隔ｄ又はその偏差Δｄの情報が得られる。更に、複数の計測位置で静電容量情報（間隔情報）を求めることで、それらの間の傾斜角の情報も得られる。即ち、その投影光学系とその第２物体との位置関係を計測できる。この場合、液体の誘電率εＬは気体の誘電率に比べて大きいため、その位置関係を高感度に正確に計測できる。
【００１２】
本発明において、その第２工程で求められる静電容量情報に基づいて、その投影光学系とその第２物体との位置関係を制御する第３工程を更に有してもよい。これによって、液浸法を用いた状態で、オートフォーカス方式でその第２物体の表面をその投影光学系の像面に合焦できる。従って、液浸法による解像度向上の効果を十分に得ることができる。また、静電容量情報を求めるセンサーは、測定分解能、測定レンジ、及び応答周波数の点で露光装置の焦点位置検出系として使用できるだけの性能を有している。
【００１３】
次に、本発明による露光装置は、露光ビームで第１物体（Ｒ）を照明し、その露光ビームでその第１物体及び投影光学系（ＰＬ）を介して第２物体（Ｗ）を露光する露光装置において、その投影光学系とその第２物体との間にその露光ビームを透過する液体（７）を供給する液体供給機構（５，６，２１〜２４）と、その投影光学系とその第２物体との間の静電容量情報を求めるセンサー（１６，１７）とを有するものである。
【００１４】
本発明によれば、液浸法で露光を行うためにその投影光学系とその第２物体との間に液体を供給すると、その間の液体の静電容量はその投影光学系とその第２物体との間隔の関数であるとともに、その静電容量は気体に比べて大きい。従って、そのセンサーによって求められる静電容量に関する情報に基づいて、その投影光学系とその第２物体との位置関係（間隔、傾斜角等）を正確に計測できる。
【００１５】
本発明において、そのセンサーで検出される静電容量情報に基づいて、その投影光学系とその第２物体との位置関係を制御するステージ装置（８，９Ａ〜９Ｃ，１０）を更に有してもよい。このステージ装置を用いて、液浸法で露光中に、オートフォーカス方式でその第２物体の表面をその投影光学系の像面に合焦することが可能となる。
また、そのセンサーは、一例としてその投影光学系内のその第２物体側の光学部材（４）の一部に設けられた金属膜よりなる電極（１６）を有するものである。その電極はその光学部材に容易に、かつ位置関係を計測したい位置の近くに組み込むことができるため、その電極を介して必要な静電容量情報を正確に求めることができる。
【００１６】
この場合、その金属膜を保護するための保護膜を設けてもよい。一例としてその金属膜はクロム又はアルミニウムの膜であり、その保護膜は酸化クロム又は酸化ケイ素の膜である。クロム膜は安定であるため、特に保護膜を設ける必要はない。これに対して、アルミニウム膜は溶解の恐れがあるため、保護膜を設けることが望ましい。
また、その電極が設けられた光学部材（４）は、一例としてその投影光学系の先端部にオプティカルコンタクト方式で装着される。これによって、そのセンサーのメンテナンス時等にその光学部材を容易に取り外すことができる。
【００１７】
また、一例として、その光学部材に設けられるその電極は、その第２物体との間の静電容量情報を求めるためのセンサー電極（３３Ａ，３５Ａ）と、このセンサー電極の近傍の領域又はこのセンサー電極が設けられている面の裏面の領域に設けられてそのセンサー電極と実質的に同じ電圧が印加されるガード電極（３４Ａ，３６Ａ，３９Ａ，４０Ａ）とを含むものである。そのガード電極によって、そのセンサー電極と投影光学系の鏡筒等との間に生じる静電容量の影響を軽減できる。更に、そのセンサー電極からの電場がその第２物体に対してより垂直になるため、そのセンサー電極の直下におけるその投影光学系とその第２物体との間隔の変化を静電容量情報の変化として検出できる。
【００１８】
この場合、その電極は、その光学部材のそのセンサー電極が設けられている面の裏面の領域に設けられた接地電極（４２）を更に含んでもよい。これによって、外部からの電気ノイズに対する計測情報の安定性が向上する。
また、そのセンサー電極を介して検出される静電容量を大気中で計測される静電容量に近づけるために、そのセンサー電極の表面にその液体よりも低い誘電率の膜（４６）を形成してもよい。これによって、そのセンサー電極の信号処理が容易になる場合がある。
【００１９】
また、温度を含む環境の変化による静電容量情報の変化を補償するために、そのセンサー電極とそのガード電極との間の静電容量情報を求めてもよい。これによって、そのセンサーによる静電容量情報の計測誤差を小さくできる。
このようにそのセンサー電極とそのガード電極との間の静電容量情報を求める際に、そのガード電極を接地してもよい。これによって、そのセンサー電極とそのガード電極との間の静電容量情報を高精度に計測できる。
【００２０】
また、そのセンサー電極とそのガード電極との間の静電容量情報を求める際に、その第２物体に通常測定時にそのガード電極に印加される電圧を印加してもよい。これによって、その第２物体に影響されることなく、そのセンサー電極とそのガード電極との間の静電容量情報を高精度に求めることができる。
また、その電極が、その光学部材のそのセンサー電極が設けられている面の裏面の領域に設けられた接地電極（４２）を有している場合には、そのセンサー電極とそのガード電極との間の静電容量情報を求める際に、その接地電極に通常測定時にそのガード電極に印加される電圧を印加してもよい。これによって、その接地電極に影響されることなく、そのセンサー電極とそのガード電極との間の静電容量情報を求めることができる。
【００２１】
また、一例として、そのセンサー電極及びそのガード電極は、多層膜形成によりその光学部材の表面に形成される。これによって、そのセンサー電極のその第２物体に対向する面以外の部分をそのガード電極で覆うことができる。
また、その露光装置が、その投影光学系のスリット状の露光領域に対してその第２物体をその露光領域の短辺方向に移動しながらその第２物体を露光する走査露光型の露光装置である場合に、その露光領域をその第２物体の走査方向に挟むように、そのセンサー電極を少なくとも２列（１６Ａ，１６Ｂ）で配置し、個々のセンサー電極でそれぞれ静電容量情報を検出してもよい。これによって、走査露光時に、その第２物体の走査方向に依らずに、先読み方式でその投影光学系とその第２物体との位置関係を計測できる。
【００２２】
この場合、そのセンサー電極の１つの列における個数（３３Ａ〜３３Ｆ，３５Ａ〜３５Ｆ）を偶数としてもよい。
また、その各列のセンサー電極は２つずつが１対のセンサー電極（３３Ａ，３３Ｂ）を構成し、この１対のセンサー電極に逆位相のセンサー電圧を供給してもよい。これによって、第２物体の表面状態によらずに高精度に静電容量情報を求めることができる。
【００２３】
また、その第２物体を接地するためのアースピン（３２Ａ，３２Ｂ）を更に有してもよい。そのアースピンによってその第２物体を確実に接地できる。
また、その投影光学系の周囲の温度及び気圧を含む環境情報をモニターする環境モニター（２０）と、その環境モニターで求められる環境情報に基づいて、そのセンサーの検出結果を補正する演算装置（１８）とを更に有することができる。これによって、その投影光学系とその第２物体との位置関係をより高精度に計測できる。
【００２４】
次に、本発明によるデバイス製造方法は、リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、そのリソグラフィ工程で本発明の露光装置を用いてパターン（Ｒ）を感光体（Ｗ）に転写するものである。本発明によって、液浸法を用いて露光する際に例えばオートフォーカス方式で合焦を行うことで、微細なパターンを高解像度で感光体上に転写できるため、高集積度のデバイスを高精度に製造できる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、投影光学系と第２物体（基板）との間の静電容量情報を求めているため、液浸法で露光を行う場合に、その投影光学系と第２物体との位置関係を正確に計測することができる。また、静電容量情報は、その投影光学系とその第２物体との間隔が狭い場合でも容易に求めることができる。
また、その静電容量情報に基づいて、その投影光学系とその第２物体との位置関係を制御する場合には、液浸法で露光を行う場合に、例えばオートフォーカス方式でその第２物体の表面をその投影光学系の像面に合焦できる。従って、液浸法による解像度向上の効果を十分に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の好ましい第１の実施形態につき図１〜図１１を参照して説明する。本例は、スキャニングステッパー方式よりなる走査露光型の投影露光装置（露光装置）を用いて液浸法で露光を行う場合に本発明を適用したものである。
図１は本例の投影露光装置の概略構成を示し、この図１において、露光ビームとしての露光光ＩＬを発生する露光光源（不図示）としては、ＡｒＦエキシマレーザ光源（波長１９３ｎｍ）が使用されている。なお、露光光源としては、ＫｒＦエキシマレーザ光源（波長２４８ｎｍ）、Ｆ2 レーザ光源（波長１５７ｎｍ）、Ｋｒ2 レーザ光源（波長１４６ｎｍ）、ＹＡＧレーザの高調波発生光源、固体レーザ（半導体レーザなど）の高調波発生装置、又は水銀ランプなども使用することができる。
【００２７】
また、照明光学系１は、その露光光源からの露光光ＩＬの照度分布を均一化するオプティカル・インテグレータ（ユニフォマイザ又はホモジナイザ）としてのフライアイレンズ、照明条件を通常、輪帯、２極、４極等のいずれかに設定するための照明系開口絞り、リレーレンズ系、レチクル上の照明領域を走査方向に直交する非走査方向に細長い長方形領域とする固定視野絞り、走査露光の前後にその照明領域を閉じるための可動視野絞り、及びコンデンサーレンズ系等を含んで構成されている。その不図示の露光光源からの露光光ＩＬは、その照明光学系１を介して均一な照度分布で、マスクとしてのレチクルＲのパターン領域の細長い照明領域を照明する。
【００２８】
その露光光ＩＬのもとで、レチクルＲのパターンは、両側（又はウエハＷ側に片側）テレセントリックな投影光学系ＰＬを介して所定の投影倍率β（βは例えば１／４，１／５等）で、基板としてのフォトレジストが塗布されたウエハＷ上の１つのショット領域上の長方形状の露光領域に縮小投影される。レチクルＲ及びウエハＷはそれぞれ第１物体及び第２物体（又は感光体）ともみなすことができる。ウエハＷは、例えば半導体（シリコン等）よりなる直径が２００〜３００ｍｍ程度の円板状の基板である。また、本例の投影光学系ＰＬは屈折系であるが、投影光学系ＰＬとしては、例えば特開２０００−４７１１４号公報に開示されているように、互いに交差する光軸を持つ複数の光学系よりなる反射屈折系なども使用できる。以下、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で図１の紙面に垂直にＸ軸を取り、図１の紙面に平行にＹ軸を取って説明する。本例の走査露光時のレチクルＲ及びウエハＷの走査方向はＹ軸に平行な方向（Ｙ方向）である。
【００２９】
先ず、レチクルＲはレチクルステージ（第１ステージ）ＲＳＴ上に保持され、レチクルステージＲＳＴはレチクルベース（不図示）上でＹ方向に一定速度で移動すると共に、同期誤差を補正するようにＸ方向、Ｙ方向、回転方向に微動して、レチクルＲの走査を行う。レチクルステージＲＳＴの位置は、不図示のレーザ干渉計によって計測され、この計測値及び装置全体の動作を統轄制御する主制御系１４からの制御情報に基づいて、レチクルステージ駆動系（不図示）はレチクルステージＲＳＴの位置及び速度を制御する。
【００３０】
一方、ウエハＷはウエハホルダ（不図示）を介してウエハＷのフォーカス位置（Ｚ方向の位置）及び傾斜角を制御するＺレベリングステージ８上に固定されている。即ち、Ｚレベリングステージ８は、それぞれ所定範囲内でＺ方向に変位可能な３個のＺアクチュエータ９Ａ，９Ｂ，９Ｃを介してＸＹステージ１０上に支持され、ＸＹステージ１０は、ウエハベース１１上で投影光学系ＰＬの像面と実質的に平行なＸＹ平面に沿って移動する。Ｚレベリングステージ８（ウエハＷ）の２次元的な位置及び回転角は、移動鏡１２及び外部のレーザ干渉計１３によってリアルタイムに計測されている。この計測結果が主制御系１４及びウエハステージ駆動系１５に供給され、ウエハステージ駆動系１５は、その計測結果及び主制御系１４からの制御情報に基づいて不図示のリニアモータ等の駆動機構を介してＸＹステージ１０のＸ方向、Ｙ方向の位置及び速度を制御する。
【００３１】
また、本例の投影光学系ＰＬは、鏡筒３内に収納された光学部材とともに、その鏡筒３のウエハＷ側の端部に支持されたいわゆる先玉としての光学部材４を備えている。また、本例では、投影光学系ＰＬのウエハＷ側の媒質の屈折率ｎを大きくして投影光学系ＰＬの開口数ＮＡを大きくすることによって、解像度を向上するために、液浸法を適用する。そのため、少なくともレチクルＲのパターン像をウエハＷ上に転写している間は、ウエハＷの表面と投影光学系ＰＬのウエハ側の光学部材４の先端面（下面）との間に、露光光ＩＬを透過する所定の液体７を満たしておく。その液体７の供給機構については後述する。
【００３２】
このように液浸法を用いる場合に、高精度に投影光学系ＰＬに対するウエハＷの位置関係を検出するために、本例では投影光学系ＰＬの先端部の光学部材４とウエハＷとの間の静電容量に関する情報を検出する。そのため、その光学部材４のウエハＷに対向する表面及びその裏面に所定の電極群１６が形成され、Ｚレベリングステージ８上のウエハＷは通常は接地（アース）される。そして、静電容量検出回路１７から電極群１６に所定の信号を供給することによって、静電容量検出回路１７は、光学部材４（投影光学系ＰＬ）とウエハＷとの間の液体７の静電容量に関する情報（静電容量情報）を検出する。その静電容量情報は、液体７の厚さ、即ち光学部材４（投影光学系ＰＬ）とウエハＷとの間隔ｄの情報を含んでいる。電極群１６と静電容量検出回路１７とから静電容量センサー（静電容量情報を検出するセンサー）が構成されている（詳細後述）。この場合、光学部材４とウエハＷの上面との間隔ｄは例えば１ｍｍ程度であり、その静電容量センサーで検出される静電容量情報の検出感度（分解能）は、その間隔ｄの例えば１０ｎｍ程度の変化に対応している。
【００３３】
その静電容量情報はフォーカス制御部１８（演算装置）に供給され、フォーカス制御部１８には主制御系１４から環境モニター２０（温度計、気圧計、比抵抗計等を備えている）で計測される投影光学系ＰＬの周囲の温度、気圧、及び比抵抗等の環境情報も供給されている。例えば静電容量情報の検出精度を高めたい場合には、フォーカス制御部１８は、その静電容量情報をその環境情報で補正してもよい。そして、フォーカス制御部１８では、その静電容量情報又はその補正後の静電容量情報を間隔ｄの情報に変換した後、その間隔ｄの情報を予め求められて記憶されている基準値と比較することによって、投影光学系ＰＬの像面に対するウエハＷの表面（ウエハ面）のＺ方向へのデフォーカス量、及びその像面に対するウエハ面のＸ軸及びＹ軸の周りの傾斜角に対応する駆動情報を求める。その基準値は、例えば予め別の未露光のウエハのフォーカス位置を種々に変えてレチクルＲのパターン像を露光した後に現像を行い、得られたレジストパターンがベストフォーカス状態であるときの静電容量情報の計測値（ひいては間隔ｄの情報）に基づいて定めることができる。それらの駆動情報はウエハステージ駆動系１５に供給される。これに応じてウエハステージ駆動系１５は、それらのデフォーカス量及び傾斜角がそれぞれ０になるように、Ｚアクチュエータ９Ａ，９Ｂ，９Ｃを駆動してＺレベリングステージ８のフォーカス位置及び傾斜角を制御する。このように、Ｚレベリングステージ８、Ｚアクチュエータ９Ａ，９Ｂ，９Ｃ、及びＸＹステージ１０よりなるステージ装置によって、ウエハ面は、オートフォーカス方式で投影光学系ＰＬの像面に合焦される。このように本例のオートフォーカス方式の動作には、傾斜角を制御するオートレベリング方式の動作も含まれている。ただし、例えば合焦精度が低くともよい場合には、Ｚレベリングステージ８の傾斜角を固定して、ウエハＷのフォーカス位置のみを制御してもよい。
【００３４】
また、レチクルステージＲＳＴの上方にはレチクルアライメント顕微鏡（不図示）が配置され、投影光学系ＰＬの側面近傍にはウエハ用のアライメントセンサー（不図示）が配置され、これらを用いてレチクルＲとウエハＷとのアライメントが行われる。そして、露光時には、露光光ＩＬを照射した状態でレチクルステージＲＳＴ及びＸＹステージ１０を駆動して、レチクルＲとウエハＷとをＹ方向に同期走査する走査露光動作と、ＸＹステージ１０を駆動してウエハＷをＸ方向、Ｙ方向にステップ移動する動作とが繰り返される。その走査露光時には、上記のオートフォーカス方式でウエハ面が投影光学系ＰＬの像面に合焦されている。これによって、液浸法を用いたステップ・アンド・スキャン方式で、ウエハＷ上の各ショット領域にレチクルＲのパターン像が高解像度に露光される。
【００３５】
さて、本例では液浸法で露光が行われる。以下、投影光学系ＰＬの光学部材４とウエハＷとの間に液体７を供給する液体供給機構の構成につき説明する。この場合、図１に示すように、投影光学系ＰＬは、他の光学部材を収納する鏡筒３と、その光学部材４とを有しており、光学部材４のみに液体７が接触するように構成されている。これによって、金属よりなる鏡筒３の腐食等が防止されている。
【００３６】
また、液体７として、本例では例えば純水を使用する。純水は、半導体製造工場等で容易に大量に入手できると共に、ウエハ上のフォトレジストや光学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共に、不純物の含有量が極めて低いため、ウエハの表面及び光学部材４の表面を洗浄する作用も期待できる。
そして、波長が１９３ｎｍ程度の露光光に対する純水（水）の屈折率ｎは１．４０程度であるため、投影光学系ＰＬを気体中で使用する場合に比べて開口数ＮＡはほぼ１．４倍となる。従って、解像度はほぼ１／１．４に大幅に微細化できる。
【００３７】
また、光学部材４は、鏡筒３の最下部のレンズＬ１（図４（ａ）参照）に対してオプティカルコンタクト（ＯＣ）によって着脱（交換）自在に固定されている。また、その液体７と接触する光学部材４は、例えば収差（球面収差、コマ収差等）の調整に用いるガラス製の平行平面板である。しかしながら、光学部材４は、平行平面板以外のレンズ等であってもよい。また、露光光の照射によってレジストから発生する飛散粒子、又は液体７中の不純物の付着等に起因して液体７に接触する光学部材４の表面が汚れるため、その光学部材４を定期的に交換又は洗浄する必要がある。更に、投影露光装置の運搬、組立、調整時等において投影光学系ＰＬの透過率、ウエハＷ上での露光光の照度、及び照度分布の均一性等を低下させる物質（例えばシリコン系有機物等）がその光学部材４に付着する場合にも、液体７を供給する前にその光学部材４を交換又は洗浄する必要がある。本例の光学部材４は着脱自在であるため、その交換又はその交換後の洗浄を容易に行うことができる。特に、その光学部材４を交換する必要があるとき、その光学部材４が平行平面板である場合には、平行平面板はレンズに比べて安価であるため、その交換コストを安くできるという利点もある。
【００３８】
図１において、その液体７は、その液体のタンク、加圧ポンプ、温度制御装置等からなる供給装置５によって、所定の排出ノズル等を介してウエハＷ上に温度制御された状態で供給され、その液体のタンク及び吸引ポンプ等からなる回収装置６によって、所定の流入ノズル等を介してウエハＷ上から回収される。液体７の温度は、例えば本例の投影露光装置が収納されているチャンバ内の温度と同程度に設定されている。そして、一例として、投影光学系ＰＬの光学部材４の先端部をＹ方向に挟むように先端部が細くなった排出ノズル２１ａ、及び先端部が広くなった２つの流入ノズル２３ａ，２３ｂ（図２参照）が配置されており、排出ノズル２１ａは供給管２１を介して供給装置５に接続され、流入ノズル２３ａ，２３ｂは回収管２３を介して回収装置６に接続されている。更に、その１対の排出ノズル２１ａ及び流入ノズル２３ａ，２３ｂをほぼ１８０°回転した配置の１対のノズル、及びその光学部材４の先端部をＸ方向に挟むように配置された２対の排出ノズル及び流入ノズルも配置されている。
【００３９】
図２は、図１の投影光学系ＰＬの光学部材４の先端部４Ａ及びウエハＷと、その先端部４ＡをＹ方向に挟む２対の排出ノズル及び流入ノズルとの位置関係を示し、この図２において、先端部４Ａの＋Ｙ方向側に排出ノズル２１ａが、−Ｙ方向側に流入ノズル２３ａ，２３ｂがそれぞれ配置されている。そして、１対の排出ノズル２１ａ及び流入ノズル２３ａ，２３ｂをほぼ１８０°回転した配置で別の１対の排出ノズル２２ａ及び流入ノズル２４ａ，２４ｂが配置され、排出ノズル２２ａは供給管２２を介して供給装置５に接続され、流入ノズル２４ａ，２４ｂは回収管２４を介して回収装置６に接続されている。供給装置５、回収装置６、供給管２１，２２、排出ノズル２１ａ，２２ａ、回収管２３，２４、及び流入ノズル２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂより、ウエハの走査露光時及びＹ方向へのステップ移動時に、液体７をＹ方向に供給するためのＹ方向の液体供給装置が構成されている。このＹ方向の液体供給装置が本発明の液体供給装置に対応している。
【００４０】
また、図３は、図１の投影光学系ＰＬの光学部材４の先端部４Ａと、その先端部４ＡをＸ方向に挟む２対の排出ノズル及び流入ノズルとの位置関係を示し、この図３において、先端部４Ａの−Ｘ方向側に排出ノズル２７ａが、＋Ｘ方向側に流入ノズル２９ａ，２９ｂがそれぞれ配置され、排出ノズル２７ａは供給管２７を介して供給装置５に接続され、流入ノズル２９ａ，２９ｂは回収管２９を介して回収装置６に接続されている。また、１対の排出ノズル２７ａ及び流入ノズル２９ａ，２９ｂをほぼ１８０°回転した配置で別の１対の排出ノズル２８ａ及び流入ノズル３０ａ，３０ｂが配置され、排出ノズル２８ａは供給管２８を介して供給装置５に接続され、流入ノズル３０ａ，３０ｂは回収管３０を介して回収装置６に接続されている。供給装置５は、供給管２１，２２，２７，２８の少なくとも一つを介して光学部材４の先端部４ＡとウエハＷとの間に温度制御された液体を供給し、回収装置６は回収管２３，２４，２９，３０の少なくとも一つを介してその液体を回収する。供給装置５、回収装置６、供給管２７，２８、排出ノズル２７ａ，２８ａ、回収管２９，３０、及び流入ノズル２９ａ，２９ｂ，３０ａ，３０ｂより、ウエハのＸ方向へのステップ移動時に液体７をＸ方向に供給するためのＸ方向の液体供給装置が構成されている。
【００４１】
次に、液体７の供給及び回収方法について説明する。
図２において、走査露光時に露光光がＸ方向に細長い長方形状の露光領域１９に照射され、その露光領域１９に対して、矢印２５Ａの方向（−Ｙ方向）にウエハＷ上の或るショット領域ＳＡを走査する際には、供給装置５は、供給管２１及び排出ノズル２１ａを介して光学部材４の先端部４ＡとウエハＷとの間に液体７を供給する。そして、回収装置６は、回収管２３及び流入ノズル２３ａ，２３ｂを介してウエハＷ上から液体７を回収する。このとき、液体７はウエハＷ上を矢印２５Ｂの方向（−Ｙ方向）に流れており、ウエハＷとレンズ４との間は液体７により安定に満たされる。
【００４２】
一方、露光領域１９に対して矢印２６Ａの方向（＋Ｙ方向）にウエハＷ上の別のショット領域ＳＡを走査する際には、供給装置５は供給管２２及び排出ノズル２２ａを使用して光学部材４の先端部４ＡとウエハＷとの間に液体７を供給し、回収装置６は回収管２４及び流入ノズル２４ａ，２４ｂを使用して液体７を回収する。このとき、液体７はウエハＷ上を矢印２６Ｂの方向（＋Ｙ方向）に流れており、ウエハＷと光学部材４との間は液体７により満たされる。このように、本例の投影露光装置では、Ｙ方向に互いに反転した２対の排出ノズルと流入ノズルとを設けているため、ウエハＷを±Ｙ方向のどちらに走査する場合にも、ウエハＷと光学部材４との間を液体７により安定に満たし続けることができる。また、ウエハＷをＹ方向にステップ移動する場合にも、ウエハＷを移動させる方向と同じ方向に液体７を流すことで、異物や熱を吸収した液体７を光学部材４の先端部４Ａの直下の露光領域上に滞留させることなく回収することができる。
【００４３】
また、ウエハＷをＸ方向にステップ移動させる際にはＸ方向から液体７の供給及び回収を行う。即ち、図３において矢印３１Ａの方向（＋Ｘ方向）にウエハをステップ移動させる際には、供給装置５は供給管２７及び排出ノズル２７ａを介して液体を供給し、回収装置６は回収管２９及び流入ノズル２９ａ，２９ｂを使用して液体の回収を行なう。これによって、液体は光学部材４の先端部４Ａの直下の領域上を矢印３１Ｂの方向（＋Ｘ方向）に流れる。また、ウエハを−Ｘ方向にステップ移動させる際には、供給管２８、排出ノズル２８ａ、回収管３０及び流入ノズル３０ａ，３０ｂを使用して液体の供給及び回収が行われ、液体は先端部４Ａの直下の領域上を−Ｘ方向に流れる。これにより、ウエハＷをＹ方向に移動する場合と同様に、ウエハＷを±Ｘ方向のどちらに移動する場合であっても、ウエハＷと光学部材４の先端部４Ａとの間を液体７により満たすことができる。
【００４４】
なお、液体の７の供給量及び回収量の制御方法については、例えば国際公開（ＷＯ）第９９／４９５０４号パンフレットに開示されている。
次に、図１の光学部材４とウエハＷとの間の液体７の静電容量情報を求めるための本例の静電容量センサーの構成及び動作につき、詳細に説明する。先ず、その静電容量センサーの電極群１６の構成につき説明する。
【００４５】
図４（ａ）は、図１の投影光学系ＰＬの先端付近の概略断面図であり、この図４（ａ）において、投影光学系ＰＬの鏡筒３内の下端部にレンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３が不図示のレンズホルダによって保持され、下側のレンズＬ１の下面の平面部にオプティカルコンタクト（ＯＣ）によって着脱自在に、先玉としての光学部材４の平面部が固定されている。なお、説明の便宜上、図４（ａ）の鏡筒３の外形は図１の鏡筒３の外形と異なっている。また、図４（ａ）では図１の排出ノズル２１ａ及び流入ノズル２３ａ，２３ｂは図示省略されている。
【００４６】
本例の光学部材４は厚さが例えば３ｍｍ程度のガラスよりなる平行平面板であり、光学部材４のウエハＷに対向する面（下面）も平面である。そして、ウエハＷの走査露光時に、光学部材４とウエハＷとの間に、供給管２１及び回収管２３を含む図２のＹ軸の液体供給装置から液体７が供給される。この場合、ウエハＷの底面には、図１のＺレベリングステージ８内から上昇した複数のアースピン３２Ａ，３２Ｂの先端部が押し付けられており、それらのアースピン３２Ａ，３２Ｂは接地されている。これによって、ウエハＷは全体として接地されている。
【００４７】
このように液体７に接する一方の電極としてのウエハＷが接地されていると、その液体７の他方の電極に印加される電圧により、誘導電荷がグラウンドから自由に出入りでき、所定の静電容量が得られる。しかしながら、ウエハＷはプロセスにより、表面が酸化膜で覆われる場合もある。この場合、アースピン３２Ａ，３２Ｂは特に先端が鋭利であり、酸化膜を突き破り、シリコン等からなるウエハＷを確実に接地することができる。また、電子ビーム露光装置では、アースピンはウエハの帯電を防ぐ目的で用いられている。
【００４８】
また、光学部材４の下面及び上面には、光軸ＡＸをＹ方向に挟むように第１の電極群１６Ａ及び第２の電極群１６Ｂが金属膜でパターニングされている。一例として、その金属膜はクロム膜である。電極群１６Ａ，１６Ｂ及び不図示の接地パターン（ground pattern）が図１の電極群１６に対応しており、電極群１６Ａ，１６Ｂに静電容量検出回路１７から所定の信号が供給され、その接地パターンは通常は接地されている。
【００４９】
図４（ｂ）は、図４（ａ）の光学部材４の下面の電極群１６及び１６Ｂの具体的な配置の一例を示す平面図であり、この図４（ｂ）において、照射領域１９Ａは、図２のウエハＷ上の長方形状の露光領域１９に照射される露光光が通過する領域である。光学部材４は、ウエハ面から１ｍｍ程度上にあるため、照射領域１９Ａは長方形の露光領域１９に対してややデフォーカスしている。
【００５０】
この場合、走査露光時のウエハの走査方向はＹ方向であり、照射領域１９Ａに対して＋Ｙ方向側の第１の電極群１６Ａは、Ｘ方向（非走査方向）に所定ピッチで配置された５個の円形のセンサー電極３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅと、これらのセンサー電極３３Ａ〜３３Ｅを所定の狭い間隔を隔てて囲むように配置された５個の輪帯状のガード電極３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ，３４Ｅとを備えている。また、照射領域１９Ａに対して−Ｙ方向側の第２の電極群１６Ｂは、照射領域１９Ａに関して第１の電極群１６Ａと対称に、５個の円形のセンサー電極３５Ａ〜３５Ｅと、これらを囲む５個の輪帯状のガード電極３６Ａ〜３６Ｅとを備えている。また、光学部材４の下面において照射領域１９Ａとガード電極３４Ａ〜３４Ｅ，３６Ａ〜３６Ｅとの間の領域を覆うように、接地パターン３７（接地電極）が金属膜によってパターニングされている。これらのセンサー電極３３Ａ〜３３Ｅ，３５Ａ〜３５Ｅ、ガード電極３４Ａ〜３４Ｅ，３６Ａ〜３６Ｅ、及び接地パターン３７は、それぞれ金属膜よりなるラインパターンを介して光学部材４の下面の周辺領域３８内の端子に接続され、これらの端子がリード線（図５（ｂ）のリード線４１）によって図４（ａ）の静電容量検出回路１７に接続されている。
【００５１】
このように本例では、照射領域１９Ａ（露光領域１９）をウエハの走査方向（Ｙ方向）に挟むように第１列の５個のセンサー電極３３Ａ〜３３Ｅと、第２列の５個のセンサー電極３５Ａ〜３５Ｅとが配置されている。これらのセンサー電極３３Ａ〜３３Ｅ及び３５Ａ〜３５Ｅの位置が、それぞれ独立に投影光学系ＰＬとウエハＷとの間の静電容量情報を検出するための計測点である。そして、ウエハを−Ｙ方向に走査する際には、照射領域１９Ａに対して＋Ｙ方向側の第１列のセンサー電極３３Ａ〜３３Ｅを用いて検出される静電容量情報に基づいて、先読み方式のオートフォーカス方式でウエハ面が投影光学系ＰＬの像面に合焦される。逆に、ウエハを＋Ｙ方向に走査する際には、照射領域１９Ａに対して−Ｙ方向側の第２列のセンサー電極３５Ａ〜３５Ｅを用いて検出される静電容量情報に基づいて、先読み方式のオートフォーカス方式でウエハ面が投影光学系ＰＬの像面に合焦される。なお、本例では１列のセンサー電極（例えば３３Ａ〜３３Ｅ）の非走査方向の個数は５個であるが、その個数は１個以上の任意の数でよい。
【００５２】
本例では、電極群１６Ａ及び１６Ｂの構成は対称であるため、以下では第１の電極群１６Ａにつき説明する。即ち、センサー電極３３Ａ〜３３Ｅには、静電容量検出回路１７から個別に所定周波数で所定位相の交流電圧が印加される。そして、センサー電極３３Ａ〜３３Ｅの周囲のガード電極３４Ａ〜３４Ｅには、それぞれ対応するセンサー電極３３Ａ〜３３Ｅに印加される電圧と同じ電圧が、同じ周波数及び同じ位相で印加される。そのため、センサー電極３３Ａ〜３３Ｅとガード電極３４Ａ〜３４Ｅとの間の電位差はないため、両者の間に誘導電荷も流れない。これに対して、仮にガード電極３４Ａ〜３４Ｅがない場合、センサー電極３３Ａ〜３３Ｅと周囲の金属との間にも静電容量があるため、それが測定のバックグラウンドとなってしまう。そして、センサー電極３３Ａ〜３３Ｅが、ウエハよりなる被測定物に面する部分以外は、ガード電極に完全に覆われていれば、周囲にどんな金属があろうとも、それらとセンサー電極３３Ａ〜３３Ｅとの間の静電容量成分は、そのガード電極にシールドされ、測定結果に影響を与えない。
【００５３】
ガード電極３４Ａ〜３４Ｅのもう１つの作用として、センサー電極３３Ａ〜３３Ｅからの電気力線が発散するのを抑える作用もある。即ち、センサー電極３３Ａ〜３３Ｅのみに電圧を印加すると、そこからの電気力線は、お互いに反発するため、被測定物に入射するまでに広がってしまう。この広がりは、被測定物のより広い範囲の情報を検出してしまうため、本来の検出対象であるセンサー電極３３Ａ〜３３Ｅの直下の静電容量情報が影響を受けてしまう。以上の動作は、第２の電極群１６Ｂでも同様である。
【００５４】
上記のセンサー電極３３Ａ〜３３Ｅ，３５Ａ〜３５Ｅのシールド効果を高めるためには、ガード電極３４Ａ〜３４Ｅ，３６Ａ〜３６Ｅは、センサー電極３３Ａ〜３３Ｅ，３５Ａ〜３５Ｅの裏面にもあることが望ましい。しかしながら、簡便な平面パターニングを使用する限りは、光学部材４の下面においてセンサー電極３３Ａ〜３３Ｅ，３５Ａ〜３５Ｅの裏面にガード電極を作りこむことはできない。そこで、本例では光学部材４の上面に、やはり同様な金属パターニングの技術を使い、ガード電極を形成する。
【００５５】
図５（ａ）はこのようにして光学部材４の上面４ｂに形成された２列の５個ずつのガード電極３９Ａ〜３９Ｅ及び４０Ａ〜４０Ｅを示し、この図５（ａ）において、第１列の５個のガード電極３９Ａ〜３９Ｅは、図４（ｂ）の第１列の５個のセンサー電極３３Ａ〜３３Ｅに完全に対向する位置に形成され、第２列の５個のガード電極４０Ａ〜４０Ｅは、図４（ｂ）の第２列の５個のセンサー電極３５Ａ〜３５Ｅに完全に対向する位置に形成されている。更に、ガード電極３９Ａ〜３９Ｅ，４０Ａ〜４０Ｅはそれぞれ露光光が通過しない領域に形成されている。そして、ガード電極３９Ａ〜３９Ｅ，４０Ａ〜４０Ｅに対しても、それぞれ対応するセンサー電極３３Ａ〜３３Ｅ，３５Ａ〜３５Ｅに印加される電圧と同じ電圧が、同じ周波数及び同じ位相で印加される。
【００５６】
この結果、光学部材４の下面４ａ及び上面４ｂにパターニングされる電極の配置は、図５（ｂ）の斜視図に示す如くなる。なお、図５（ｂ）では、代表的な電極のみについて、リード線４１（配線）も示した。このように本例の光学部材４の上面４ｂのガード電極３９Ａ〜３９Ｅ，４０Ａ〜４０Ｅは、その下面４ａのガード電極３３Ａ〜３３Ｅ，３５Ａ〜３５Ｅと完全に１対１に対応している。しかしながら、仮にセンサー電極３３Ａ〜３３Ｅ，３５Ａ〜３５Ｅの或る組（例えばセンサー電極３３Ａ〜３３Ｅ）に、同一位相の交流電圧を印加してそれぞれ静電容量情報を検出するのであれば、それらに対応するガード電極（例えば図５（ａ）のガード電極３９Ａ〜３９Ｅ）にも同一位相の電圧が供給されるため、それらのガード電極は共通電極としても良い。
【００５７】
なお、図１において、本例ではＺレベリングステージ８（ウエハＷ）のフォーカシング及びレベリングを行うために３個のＺアクチュエータ９Ａ〜９Ｃが使用されている。それらのＺアクチュエータ９Ａ〜９Ｃは、例えばボイスコイルモータによってＺ方向に駆動される。しかしながら、ボイスコイルモータは駆動時に電磁波を発生し、これがウエハ近傍に電気ノイズを発生させる。その電気ノイズから、本例の静電容量センサーのセンサー電極３３Ａ〜３３Ｅ，３５Ａ〜３５Ｅ及びガード電極３４Ａ〜３４Ｅ，３６Ａ〜３６Ｅをシールドするため、図５（ｂ）に示すように、光学部材４の下面のガード電極３４Ａ〜３４Ｅ，３６Ａ〜３６Ｅの更に外側には広い面積で接地パターン３７がパターニングされている。
【００５８】
上述のように、光学部材４の上面４ｂには、ガード電極図３９Ａ〜３９Ｅ，４０Ａ〜４０Ｅをパターニングするのが望ましいが、その代わりに、図６（ａ）に示すように、その上面４ｂに大きな接地パターン４２（接地電極）を設けても良い。この場合の光学部材４の全体の電極の配置は、図６（ｂ）の斜視図のようになる。図６（ｂ）の構成では、図４（ｂ）のセンサー電極３３Ａ〜３３Ｅ，３５Ａ〜３５Ｅとその接地パターン４２との間に或る程度の静電容量が発生し、これが測定のバックグラウンドとなるが、この静電容量が充分安定していれば問題とはならない。
【００５９】
また、上記のセンサー電極３３Ａ〜３３Ｅ，３５Ａ〜３５Ｅ、ガード電極３４Ａ〜３４Ｅ，３６Ａ〜３６Ｅ，３９Ａ〜３９Ｅ，４０Ａ〜４０Ｅ、及び接地パターン３７，４２はそれぞれ金属膜であるが、その金属膜はクロム（Ｃｒ）の膜であることが望ましい。クロムは非常に安定しており、液体に対する溶解も少なく、半導体の汚染も引き起こさないため、特に保護膜を設ける必要がない。しかしながら、クロムは成膜条件によっては応力が強く、パターニングにより光学部材４を僅かに変形させる恐れがある。この変形は、投影光学系ＰＬに収差を発生させる可能性があるため、その金属膜としてより低応力なアルミニウム（Ａｌ）を使用しても良い。その金属膜としてアルミニウム膜を使用する場合、液体に対する溶解や半導体の汚染の恐れを避けるため、アルミニウム膜の表面に保護膜のコーティングを施すことが望ましい。この保護膜は、例えば酸化クロム（Ｃｒ2Ｏ3）の膜が良い。酸化クロムも非常に安定した物質で、半導体に対する汚染がない。その代わりに、その保護膜としてフッ化マグネシウム（ＭｇＦ2)又は酸化ケイ素（ＳｉＯ2)を使用することもできる。これらも安定した材料である。特に、酸化ケイ素はウエハのプロセス材料としても使用され、半導体を汚染しない。また、上記の酸化クロム、フッ化マグネシウム、及び酸化ケイ素のような絶縁物をそれらの電極上に保護膜としてコーティングすることは、それらの電極からのリーク電流を低減するのにも役立つ。このようにリーク電流を低減するためには、金属膜がクロム膜である場合にも、その上に保護膜としての絶縁物をコーティングすることが望ましい。
【００６０】
次に、図７を参照して、本例の静電容量センサーの検出原理につき説明する。以下では、代表的に図４（ｂ）のセンサー電極３３Ａを用いて説明する。静電容量センサーには２つのタイプがある。１つは図７（ａ）に示すように、両電極タイプといい、２つの電極（例えばセンサー電極３３Ａ及びウエハＷ）をそれらの間の誘電体（液体７）に固定し、それらの間の静電容量Ｃの変化を測定するタイプである。この場合、それらの電極の間に直列接続される交流電源４３及び電流計測回路４４より静電容量検出回路１７ａが構成される。もう１つは図７（ｂ）に示すように、片電極タイプといい、１つの電極（本例ではセンサー電極３３Ａ）を誘電体（液体７）の一方の面に固定し、その誘電体の他方の面（本例ではウエハＷ）を接地して、それらの間の静電容量Ｃを測定するタイプである。この場合、その電極に接続される交流電源４３に電流計測回路４４を直列接続し、電流計測回路４４の他端を接地することで、静電容量検出回路１７ａが構成される。
【００６１】
今回の場合、ウエハＷに専用の対向電極を固定するのは難しいため、図７（ｂ）の片電極タイプ、即ちウエハＷを接地し、それに対し静電容量検出回路１７ａに接続されている１つの電極（センサー電極３３Ａ）を近づけて測定するタイプを採用する。図７（ｂ）のような等価回路で、液体７よりなる可変コンデンサー（センサー電極３３ＡとウエハＷとの間の誘電体）に、交流電源４３から例えば一定周波数（１０ｋＨｚ程度）の一定振幅の交流電圧を印加する。このとき、ウエハＷとセンサー電極３３Ａとの距離が接近すると、可変コンデンサーの静電容量が増加し、流入流出する電流量が増加する。この電流変化を電流計測回路４４でモニターすることにより、センサー電極３３ＡとウエハＷとの間の静電容量情報、ひいてはそれらの間隔（距離）の情報が測定できる。この場合、液体７の静電容量情報として、その静電容量Ｃに応じた電流が検出される。
【００６２】
即ち、図７（ｂ）において、交流電源４３から静電容量Ｃの誘電体（液体７）の一方の電極（センサー電極３３Ａ）に印加する電圧をＶ・ｓｉｎωｔとすると（Ｖは振幅、ωは角周波数、ｔは時間）、電流計測回路４４で検出される電流Ｉは次のようになる。その電流Ｉの振幅（ω・Ｃ・Ｖ）には、静電容量Ｃの情報が含まれている。
Ｉ＝ω・Ｃ・Ｖ・ｃｏｓωｔ      …（５）
このように、本例では電流を検出することによって静電容量情報を求めている。しかしながら、逆に例えば所定の電流源から誘電体（液体７）に所定の交流電流を供給し、その誘電体の両端に発生する電圧を検出することによって、その静電容量情報を求めるようにしてもよい。
【００６３】
ここで、液浸用の液体７は充分電気抵抗の高い液体を使用するのが望ましいが、抵抗が無限大の液体は存在しない。そのため、実際にはセンサー電極３３ＡとウエハＷとの間にリーク電流が発生する。
図７（ｃ）はそのようにリーク電流が発生する場合の図７（ｂ）に対応する等価回路を示し、この図７（ｃ）において、液体７よりなる可変コンデンサーと並列に大きい抵抗Ｒの抵抗４５が配置されている。この抵抗器４５を流れるリーク電流は、測定に対するバックグラウンドノイズとなり、好ましくない。そのため、上記のようにセンサー電極３３Ａを絶縁物でコーティングすることは望ましい。この場合注意しなければならない点として、絶縁物のコーティングの厚さがある。
【００６４】
図８（ａ）は、コーティング無しの場合の電極（センサー電極３３Ａ及びウエハＷ）の概略図とその等価回路（静電容量ＣLiq のコンデンサー）とを示す。ここで図８（ｂ）に示すように、センサー電極３３Ａの表面に絶縁物４６のコーティングを施すと、その等価回路は静電容量ＣLiq の液体のコンデンサーと、静電容量ＣIns の絶縁物部分のコンデンサーとの直列接続となる。ここで、センサー電極３３ＡとウエハＷとの間の距離が変化しても、変化する静電容量は液体部分の静電容量ＣLiq だけである。そのため、測定結果に絶縁物分のオフセットが乗ることとなり、全体の静電容量に対し、センサー電極３３ＡとウエハＷとの間の距離の変化による静電容量の変化が小さくなる。直列接続時の合成静電容量ＣTotal は、次のように各静電容量の逆数の和となる。
【００６５】
１／ＣTotal ＝１／ＣLiq ＋１／ＣIns   …（１１）
ここで、絶縁体４６の静電容量ＣIns による影響を小さくするためには、その静電容量ＣIns を大きくする必要がある。つまり、絶縁物４６の厚さを薄くすることが重要となる。次に、平行平板コンデンサーの静電容量Ｃは下記の式で与えられる。
Ｃ＝ε0・ε・Ｓ／ｄ                   …（１２）
ここで、ε0 は真空の誘電率で、ε0 ＝８．８５×１０-12 ［Ｆ／ｍ］、εは２枚の電極間の誘電体の比誘電率、Ｓは電極面積、ｄは電極間距離（間隔）である。その誘電体が図８（ｂ）の液体７であり、その液体７が水（純水）である場合、その比誘電率εは室温で約８０である。そして、電極が直径２ｍｍの円板で、電極間距離が１ｍｍの場合、（１２）式の水の静電容量Ｃは２．２２×１０-12 ［Ｆ］となる。一方、図８（ｂ）の絶縁物４６が酸化クロムである場合、酸化クロムの比誘電率εは１２程度であるため、コーティングの厚さが１００ｎｍの場合でも、その静電容量Ｃは、３．３４×１０-12 ［Ｆ］となり、水の場合より非常に大きい。そのため、（１１）式より全体の静電容量ＣTotal は、ほぼ液体部分の静電容量ＣLiq で定まることになり、その絶縁物４６の部分の全体の静電容量ＣTotal の測定結果への影響は無視できることが分かる。
【００６６】
一方、図８（ｂ）の絶縁体４６の厚さを厚くすると、別の利点が生じる。ＡｒＦエキシマレーザ光よりなる露光光に対して液体７としての水は充分透明であり、その屈折率も１．４程度と高い。そのため、ＡｒＦエキシマレーザ光を露光光として使用した液浸露光装置用の液体７は純水が最有力である。しかしながら、純水の誘電率は室温で８０程度と非常に高い。そのため、通常の静電容量センサーの電極をそのまま水に沈めると、静電容量が８０倍大きくなり、静電容量検出回路内の検出信号のアンプの出力が振り切れてしまう恐れがある。そのため、その電極の表面にセラミックス等の誘電体を、厚く（数ｍｍの厚さで）貼り付けると、セラミックスと水との合成静電容量が低下し、通常の空気中で使用される静電容量センサーの静電容量検出回路内の検出信号のアンプの出力を、通常の測定レンジ内に入れることができる。そのため、新規な静電容量検出回路の開発が不要となり、既存の静電容量検出回路を使用できるという利点がある。
【００６７】
また、液体の誘電率は一般に温度依存性がある。特にその液体が水の場合、その温度依存性が大きい。水の比誘電率εの温度Ｔ（℃）への依存性は下記の通りである。
ε（水）＝88.15−0.414×Ｔ＋0.00131×Ｔ2−0.0000046×Ｔ3     …（１３）
通常、静電容量センサーは、静電容量の１０ｐｐｍ程度の変化を検出できる。一方、水の誘電率の変化を１０ｐｐｍに抑えるためには、環境温度が室温付近の場合、０．００１℃程度の厳しい温度管理が必要となる。この温度管理は非常に厳しいため、逆に２つの電極間の安定した間隔の静電容量を測定し、その変化が水温の変化から引き起こされていると解釈することで、計測結果の温度補償をすることができる。この場合、安定した間隔として、図４（ｂ）のセンサー電極３３Ａ〜３３Ｅとガード電極３４Ａ〜３４Ｅとの間隔がある。そこで、本例では液体７の温度変化の補償を行うために、定期的にセンサー電極３３Ａ〜３３Ｅとガード電極３４Ａ〜３４Ｅとの間の静電容量情報を計測する。
【００６８】
図９（ａ）は、通常の測定を行う場合の電極３３Ａ，３４Ａ，３９Ａ及び静電容量検出回路１７ａ１の構成を示し、この静電容量検出回路１７ａ１には、図７（ｂ）の静電容量検出回路１７ａに対して、ガード電極３４Ａ，３９Ａ及びウエハＷに交流電源４３の出力と同じ大きさで同じ位相の電圧を印加する交流電源４７が付加されるとともに、ガード電極３４Ａ及びウエハＷの電圧を切り換えるための２つのスイッチ回路４８，４９が付加されている。図９（ａ）の通常の測定時には、スイッチ回路４８によってガード電極３４Ａにはガード電極３９Ａと同じく、センサー電極３３Ａに印加される交流電圧と同じ大きさで同じ位相の電圧（ガード電圧）が印加され、スイッチ回路４９によってウエハＷは接地される。これによって、静電容量検出回路１７ａ１内の電流計測回路４４は、センサー電極３３ＡとウエハＷとの間の静電容量に応じた電流を検出する。
【００６９】
次に、温度補償用の測定を行う場合、図９（ｂ）に示すように、スイッチ回路４８及び４９の切り換えによって、センサー電極３３Ａの周囲のガード電極３４Ａを接地し、ウエハＷに上面のガード電極３９Ａと同じく、ガード電圧を印加する。こうすると、センサー電極３３Ａとガード電極３４Ａとの間に電位差が生じ、ここに誘導電荷が発生する。また、望ましくは、ウエハＷにはガード電圧を供給する。こうすれば、ウエハＷとセンサー電極３３Ａとの間は電位差がなくなり、誘導電荷が発生しなくなる。この結果、温度補償用の測定時、ウエハＷとセンサー電極３３Ａとの距離が変化しても、それは測定に影響しなくなる。
【００７０】
図９（ｂ）において、電流計測回路４４で検出される電流は、センサー電極３３Ａとガード電極３４Ａとの間の静電容量に応じた値となる。この場合、センサー電極３３Ａとガード電極３４Ａとの間のガラス部分の比誘電率は最大でも１０程度であり、そのガラス部分に接する水の比誘電率は８０程度であるため、センサー電極３３Ａとガード電極３４Ａとの間の静電容量は、ほぼそれらの間の水の静電容量である。この際に、センサー電極３３Ａとガード電極３４Ａとの位置関係は固定されているため、その検出される電流に対応する静電容量は、（１２）式よりその水の温度変化及び他の環境条件（気圧等）の変化等を反映した静電容量となる。
【００７１】
従って、図９（ｂ）において、電流計測回路４４で検出される電流から、（１３）式の温度変化（及び他の環境条件による変化）を含む水の比誘電率εに比例する係数を求めることができる。次に、スイッチ回路４８，４９を切り換えて、図９（ａ）に示すようにセンサー電極３３ＡとウエハＷとの間の静電容量情報を計測する際には、その直前に計測された水の比誘電率εに比例する係数を用いて、電流計測回路４４で検出される電流を補正することによって、水の温度が僅かに変化している場合であっても、水が所定の基準温度（及び所定の気圧等の基準環境）にある場合に換算した静電容量情報を求めることができる。
【００７２】
また、図９（ａ）の通常の計測状態と、図９（ｂ）の温度補償のための計測状態とは例えば１００Ｈｚ程度の周波数で切り換えることができる。その１００Ｈｚで切り換える間の水の温度変化は、０．００１℃以内であると考えられるため、本例によれば、センサー電極３３ＡとウエハＷとの間の静電容量の１０ｐｐｍ程度の変化を正確に検出できる。この場合、その静電容量はほぼそのセンサー電極３３ＡとウエハＷとの間隔に反比例するため、その間隔についても１０ｐｐｍ程度の変化を正確に検出できることになる。従って、センサー電極３３ＡとウエハＷとの間隔ｄを１ｍｍ程度とすると、その間隔の変化の検出分解能δｄは次のようにほぼ１０ｎｍ程度となる。
【００７３】
δｄ＝１×１０-5［ｍｍ］＝１０［ｎｍ］    …（１４）
そこで、図４（ａ）の静電容量検出回路１７は、図４（ｂ）の１０個のセンサー電極３３Ａ〜３３Ｅ，３５Ａ〜３５Ｅの各センサー電極毎に、それぞれ図９（ａ）の静電容量検出回路１７ａ１及びスイッチ回路４８，４９と同じ回路を並列に設けて構成される。この場合、各センサー電極毎のスイッチ回路４８，４９の切り換えは、例えば図１のフォーカス制御部１８によって制御される。そして、図９（ａ）の電流計測回路４４で検出される電流（交流電流）の大きさの情報が並列にフォーカス制御部１８に供給され、フォーカス制御部１８ではその電流の大きさの情報（静電容量情報）から、センサー電極３３Ａ〜３３Ｅ，３５Ａ〜３５Ｅの位置（計測点）での液体７の厚さ、即ち各センサー電極とウエハ面との間隔を求める。この場合の各計測点での間隔の検出分解能は１０ｎｍ程度であるため、その間隔の計測値に基づいて高精度にオートフォーカス方式でウエハ面を投影光学系ＰＬの像面に合焦できる。
【００７４】
なお、図９（ａ）において、ガード電極３４Ａ，３９Ａに交流電圧（ガード電圧）を印加する交流電源４７は、それほど大きな静電容量の負荷をドライブすることが想定されていない。そのため、図９（ｂ）の状態に切り換えた場合、交流電源４７からガード電極３４Ａ，３９Ａに比べて非常に大きなウエハＷに所定の交流電圧を供給することが難しい場合がある。また、ウエハはプロセスを経るにつれ、表面に絶縁層が来たり、誘電体層が来たり、又は金属層が来たりと、必ずしも同じ状態にはならない。そのため、例えば図１のＺレベリングステージ８の上面の周辺部に専用の小型金属プレートを用意し、温度補償を行う場合は、その小型金属プレートを光学部材４の下面の電極群１６の下方に位置決めし、その小型金属プレートにそのガード電圧を作用させても良い。こうすれば、通常のドライバで電圧を供給でき、また常に条件が一定の小型金属プレートであるため、測定の信頼性が向上する。
【００７５】
次に、図６（ｂ）のように光学部材４の上面４ｂ（センサー電極が形成された面の裏面）に接地パターン４２がある場合の補償測定について、図１０（ａ），（ｂ）を参照して説明する。
図１０（ａ）は、通常の測定を行う場合の電極３３Ａ，３４Ａ、接地パターン４２、及び静電容量検出回路１７ａ１の構成を示し、この静電容量検出回路１７ａ１には、図７（ｂ）の静電容量検出回路１７ａに対して、ガード電極３４Ａ、接地パターン４２、及びウエハＷに交流電源４３の出力と同じ大きさで同じ位相の電圧を印加する交流電源４７が付加されるとともに、ガード電極３４Ａ、接地パターン４２、及びウエハＷの電圧をそれぞれ切り換えるための３つのスイッチ回路４８，５０，及び４９が付加されている。図１０（ａ）の通常の測定時には、スイッチ回路４８によってガード電極３４Ａにはセンサー電極３３Ａに印加される交流電圧と同じ大きさで同じ位相の電圧（ガード電圧）が印加され、スイッチ回路４９及び５０によってそれぞれウエハＷ及び接地パターン４２は接地される。これによって、静電容量検出回路１７ａ１内の電流計測回路４４は、センサー電極３３ＡとウエハＷとの間の静電容量に応じた電流を検出する。
【００７６】
次に、温度補償用の測定を行う場合、図１０（ｂ）に示すように、スイッチ回路４８，４９，及び５０の切り換えによって、センサー電極３３Ａの周囲のガード電極３４Ａを接地し、ウエハＷ及び接地パターン４２にそれぞれガード電圧を印加する。こうすれば、ウエハＷ及び接地パターン４２とセンサー電極３３Ａとの間は電位差がなくなり、誘導電荷が発生しなくなる。この結果、温度補償用の測定時、ウエハＷとセンサー電極３３Ａとの距離が変化しても、それは測定に影響しなくなる。そして、センサー電極３３Ａとガード電極３４Ａとの間に電位差が生じ、ここに誘導電荷が発生するため、それらの電極の間の水の温度や他の環境条件の変化によって変化した静電容量を正確に検出することができる。この計測値で図１０（ａ）の計測値を補正することで、温度や環境条件の変化による水の比誘電率の変化を補償することができる。
【００７７】
なお、図５（ａ）に示すように、光学部材４の上面４ｂにガード電極３９Ａ〜３９Ｅ，４０Ａ〜４０Ｅをパターニングする場合、ガード電極３９Ａ〜３９Ｅ，４０Ａ〜４０Ｅは図４（ｂ）のセンサー電極３３Ａ〜３３Ｅ，３５Ａ〜３５Ｅに近い方がより望ましい。そのためには、光学部材４を薄くする必要が生じる。しかしながら、単に光学部材４を薄くすると、光学部材４の平面度が維持できなくなり、その歪みが投影光学系ＰＬの収差を生じさせる恐れがある。この解決方法として、図４（ａ）において、電極群１６Ａ及び１６Ｂをパターニングする光学部材４と、その上方にあるレンズＬ１との間に、マッチングの液体を満たしてもよい。こうすることにより、光学部材４の上面の界面と、その上にあるレンズＬ１の下面の界面とを光学的には無くすことができ、その面の歪み等の収差への影響を軽減できる。また、仮に光学部材４が汚れたり、また電極群１６Ａ及び１６Ｂが剥離等の問題を起こした場合、この光学部材４のみを交換でき、メンテナンスコストを低減できる。
【００７８】
また、上記の実施形態では、液体（例えば水）の誘電率の変化を直接測定し、この計測結果を用いて通常の計測時に静電容量情報の計測値を補正していた。しかしながら、本例では図１に示すように環境モニター２０が設けられているため、その静電容量情報の計測値をその環境モニター２０で計測される環境情報（気圧、温度、比抵抗）を用いて補正しても良い。
【００７９】
次に、上記の実施形態において、図４（ｂ）及び図５（ａ），（ｂ）の構成例では単層構造であるため、投影光学系ＰＬの先玉である光学部材４の下面４ａにセンサー電極３３Ａ〜３３Ｅ，３５Ａ〜３５Ｅが形成され、その周囲にガード電極３４Ａ〜３４Ｅ，３６Ａ〜３６Ｅが形成され、光学部材４の上面４ｂにガード電極３９Ａ〜３９Ｅ，４０Ａ〜４０Ｅが形成されていた。これに対して、センサー電極３３Ａ〜３３Ｅ，３５Ａ〜３５Ｅのウエハとの対向面以外の面のシールド効果を高めるためには、多層構造として、センサー電極３３Ａ〜３３Ｅ，３５Ａ〜３５Ｅの裏面にも直接ガード電極を形成することが望ましい。
【００８０】
そこで、以下では図１１を参照して、光学部材４の下面に複数レイヤのパターニングを行うことにより、センサー電極３３Ａ，３３Ｂの裏面と周囲とにガード電極を形成する方法につき説明する。
図１１（ａ）〜図１１（ｄ）はそれぞれ光学部材４の下面（以下、「電極面」と言う。）を上に向けた断面図を示し、先ず図１１（ａ）に示すように、光学部材４の電極面の２箇所にクロム膜で裏面のガード電極３４Ａａ，３４Ｂａを形成する。この際に例えば、リフトオフ法（不要なパターンをレジストとともに除去する方法）を用いることができる。
【００８１】
次に、図１１（ｂ）に示すように、例えばリフトオフ法によって、その電極面上のガード電極３４Ａａ，３４Ｂａ上にセンサー電極との絶縁層５１Ａ，５１Ｂ（例えば酸化クロムよりなる）をパターニングする。その後、図１１（ｃ）に示すように、レジストプロセスで、その電極面上で電極が不要な部分にレジスト５２Ａ，５２Ｂ，５３Ａ，５３Ｂをパターニングする。次に、図１１（ｄ）に示すように、例えばリフトオフ法により、図１１（ｃ）でレジストが無い部分に金属膜をパターニングする。それらの金属膜は、絶縁層５１Ａ，５１Ｂ上のセンサー電極３３Ａ，３３Ｂと、これらのセンサー電極３３Ａ，３３Ｂを囲むとともにガード電極３４Ａａ，３４Ｂａと導通しているガード電極３４Ａ，３４Ｂと、これらのガード電極３４Ａ，３４Ｂを囲む接地パターン３７（接地電極）とに分かれる。
【００８２】
この結果、センサー電極３３Ａ及び３３Ｂは、それぞれウエハに対向する面（図１１（ｄ）では上面）以外の全面がガード電極３４Ａ，３４Ａａ及び３４Ｂ，３４Ｂａで覆われるため、高いシールド効果が得られる。従って、このような構造のセンサー電極３３Ａ〜３３Ｅ，３５Ａ〜３５Ｅを図４（ｂ）の光学部材４の下面に形成することによって、より高精度に静電容量情報を検出することができ、より高精度にオートフォーカス方式でウエハ面を投影光学系ＰＬの像面に合焦できる。
【００８３】
次に、本発明の第２の実施形態につき図１２を参照して説明する。本例は、投影光学系ＰＬとウエハとの間の静電容量情報を検出する静電容量センサーの一列のセンサー電極の個数を偶数としたものであり、この図１２において図４（ｂ）に対応する部分には同一符号を付してその詳細説明を省略する。
本例の静電容量センサー（静電容量情報を求めるセンサー）の基本的な構成は、図４（ａ）の投影光学系ＰＬの先端の光学部材４の下面及び上面に設けられた電極群１６Ａ，１６Ｂと、静電容量検出回路１７とを含むものである。そして、この静電容量センサーによって、投影光学系ＰＬの光学部材４と接地されているウエハＷとの間の液体７の静電容量情報が検出される。
【００８４】
図１２は、本例の光学部材４の下面の電極群１６Ａ，１６Ｂの配置を示し、この図１２において、第１の電極群１６Ａは、照射領域１９Ａ（露光領域）に対してウエハの走査方向に沿った＋Ｙ方向側に、非走査方向（Ｘ方向）に沿って配列された偶数（本例では６個）のセンサー電極３３Ａ〜３３Ｆと、それらを囲む６個のガード電極３４Ａ〜３４Ｆとを備えている。また、第２の電極群１６Ｂは、照射領域１９Ａに関して第１の電極群１６Ａと対称に配列された６個のセンサー電極３５Ａ〜３５Ｆと、これらを囲む６個のガード電極３６Ａ〜３６Ｆとを備えている。そして、照射領域１９Ａとガード電極３４Ａ〜３４Ｆ，３６Ａ〜３６Ｆとの間の領域に接地パターン３７（接地電極）が形成されている。また、光学部材４の上面には、センサー電極３３Ａ〜３３Ｆ，３５Ａ〜３５Ｆに対向する位置にそれぞれ、図５（ａ）のパターンと同様に２列の６個ずつのガード電極が形成されている。
【００８５】
図１２の個々のセンサー電極（例えばセンサー電極３３Ａ）の検出回路としては、例えば図９（ａ）の静電容量検出回路１７ａ１とスイッチ回路４８，４９とを含む回路が使用できる。
ただし、本例の図１２（ａ）の実施形態では、第１の電極群１６Ａにおいて、６個のセンサー電極３３Ａ〜３３Ｆを隣り合う２つずつのセンサー電極よりなる３対にグループ分けする。そして、１番目の１対のセンサー電極３３Ａ及び３３Ｂの端子Ａ及びＢには、対応する交流電源から同じ周波数で位相が１８０°異なる（逆位相の）交流電圧を供給して、それぞれの電流から静電容量情報を検出する。同様に２番目の１対のセンサー電極３３Ｃ及び３３Ｄにも同じ周波数で逆位相の交流電圧を供給し、３番目の１対のセンサー電極３３Ｅ及び３３Ｆにも同じ周波数で逆位相の交流電圧を供給し、それぞれの電流から静電容量情報を検出する。同様に、第２の電極群１６Ｂにおいても、６個のセンサー電極３５Ａ〜３５Ｆを隣り合う２つずつのセンサー電極よりなる３対にグループ分けして、各対のセンサー電極には同じ周波数で位相で逆位相の交流電圧を供給して、静電容量情報を検出する。本例でもその静電容量情報は、各センサー電極３３Ａ〜３３Ｆ，３５Ａ〜３５Ｆの位置での光学部材４とウエハとの間隔の情報を含むため、これらの間隔の情報に基づいてオートフォーカス方式でウエハ面を投影光学系ＰＬの像面に正確に合焦できる。
【００８６】
以下、隣り合う２つのセンサー電極に逆位相の交流電圧を供給することの効果について説明する。即ち、ウエハは、プロセスにより表面に金属膜が成膜されたり、誘電体膜が成膜されたり、絶縁膜が成膜されたりと、表面状態が一義的には決まらない。静電容量測定は、被測定物の表面状態に依存するため、そのウエハの表面状態が問題となる。特に金属膜が、ウエハに絶縁膜を介して成膜されている場合、その金属膜は絶縁された金属となり、測定に影響を与える。この場合、本例のように各対のセンサー電極にそれぞれ逆位相の電圧を印加しながら測定を行うと、その表面状態の影響を相殺することができる。
【００８７】
即ち、例えば、１対の一方のセンサー電極がプラスの電圧を印加された場合、センサー電極の直下の絶縁された金属の表面にはマイナスの電荷が誘導されようとする。しかし、その金属は絶縁されているため、グラウンドからマイナスの電荷を補給することができない。そのため、センサー電極の直下は充分な電荷が誘導されず、結果的にセンサー電極に流れ込む電流量も減少してしまう。一方、１対の他方のセンサー電極に逆位相で同じ電位のマイナス電圧を印加すると、そのセンサー電極の直下の絶縁された金属の表面にはプラスの電荷が誘導されようとする。この誘導電荷は、前者の一方のセンサー電極が誘導しようとする電荷とほぼ同数の電荷を誘導するため、ウエハには電荷の流入は必要なくなる。この結果、ウエハの表面状態によらずに、高精度に静電容量情報、ひいてはセンサー電極とウエハとの間隔の情報を求めることができる。
【００８８】
なお、対となるセンサー電極を決めるにあたり、本例のように距離が近いもの同士を対としたほうが良い。また、それぞれの対は、それぞれ個別の位相で静電容量を検出してもよい。
なお、上記の実施形態では、例えば図４（ａ）に示すように、投影光学系ＰＬの先端部の光学部材４にセンサー電極を設けていた。しかしながら、その他に、投影光学系ＰＬの光学部材４の近傍に、例えばセンサー電極が形成された部材を独立に取り付け、この部材とウエハとの間の静電容量情報、ひいては投影光学系ＰＬとウエハとの位置関係（間隔等）を計測してもよい。この場合、例えば投影光学系ＰＬの鏡筒３の先端部に複数の絶縁部を設け、これらの絶縁部の下面にセンサー電極を形成して、これらのセンサー電極とウエハとの間の静電容量情報を計測してもよい。
【００８９】
なお、本発明は、走査露光型の露光装置のみならず、ステッパー等の一括露光型の投影露光装置（露光装置）で露光を行う場合にも同様に適用することができる。
また、上記の実施の形態の投影露光装置は、複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み光学調整をして、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより製造することができる。なお、その露光装置の製造は温度及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。
【００９０】
また、上記の実施の形態の投影露光装置を用いて半導体デバイスを製造する場合、この半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、このステップに基づいてレチクルを製造するステップ、シリコン材料からウエハを形成するステップ、上記の実施の形態の投影露光装置によりアライメントを行ってレチクルのパターンをウエハに露光するステップ、エッチング等の回路パターンを形成するステップ、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）、及び検査ステップ等を経て製造される。
【００９１】
また、本発明の露光装置の用途としては半導体デバイス製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程（露光装置）にも適用することができる。
【００９２】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明のデバイス製造方法によれば、液浸法を用いて高集積度のデバイスを高精度に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の第１の実施形態の投影露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の投影露光装置のウエハ上にＹ方向に液体を供給する液体供給装置を示す平面図である。
【図３】図１の投影露光装置のウエハ上にＸ方向に液体を供給する液体供給装置を示す平面図である。
【図４】（ａ）は図１の投影光学系ＰＬの先端とウエハとの間の静電容量情報を求めるためのセンサーの概略構成を示す断面図、（ｂ）は図４（ａ）の光学部材４の下面の電極の配置を示す平面図である。
【図５】（ａ）は光学部材４の上面の電極の配置の一例を示す平面図、（ｂ）は光学部材４の下面及び上面の電極の配置の一例を示す斜視図である。
【図６】（ａ）は光学部材４の上面の電極の配置の他の例を示す平面図、（ｂ）は光学部材４の下面及び上面の電極の配置の他の例を示す斜視図である。
【図７】（ａ）は両電極タイプの静電容量センサーを示す図、（ｂ）は片電極タイプの静電容量センサーを示す図、（ｃ）は図７（ｂ）でリーク電流が発生している場合の等価回路を示す図である。
【図８】（ａ）はセンサー電極３３ＡからウエハＷまでの電極の構造及びその等価回路を示す図、（ｂ）はセンサー電極３３Ａに絶縁膜を形成した場合の電極の構造及びその等価回路を示す図である。
【図９】（ａ）は通常の静電容量情報の検出時の電極３３Ａ，３４Ａ，３９Ａ及びウエハと静電容量検出回路１７ａ１との接続を示す図、（ｂ）は図９（ａ）の回路の温度補償時の接続を示す図である。
【図１０】（ａ）は通常の静電容量情報の検出時の電極３３Ａ，３４Ａ、接地パターン４２、及びウエハと静電容量検出回路１７ａ１との接続を示す図、（ｂ）は図１０（ａ）の回路の温度補償時の接続を示す図である。
【図１１】光学部材４の下面に複数レイヤのパターニングを行うことにより、センサー電極の裏面と周囲とにガード電極を形成する場合の複数の工程を示す断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態の光学部材４の下面における電極のパターン配置を示す平面図である。
【符号の説明】
【００９５】
１…照明光学系、Ｒ…レチクル、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、４…光学部材、８…Ｚレベリングステージ、９Ａ〜９Ｃ…Ｚアクチュエータ、１０…ＸＹステージ、５…供給装置、６…回収装置、７…液体、１５…ウエハステージ駆動系、１６，１６Ａ，１６Ｂ…電極群、２０…環境モニター、２１…供給管、２３…回収管、１７，１７ａ１…静電容量検出回路、１８…フォーカス制御部、３３Ａ〜３３Ｅ，３５Ａ〜３５Ｅ…センサー電極、３４Ａ〜３４Ｅ，３６Ａ〜３６Ｅ…ガード電極、３７，４２…接地パターン、３９Ａ〜３９Ｅ，４０Ａ〜４０Ｅ…ガード電極、４３…交流電源、４４…電流計測回路
【図１】
2005175173.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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