(57)【要約】【課題】  投影光学系と液体とを介して基板に露光光を照射して露光処理する際、液体中の気体部分に起因するパターン像の劣化などを検知できる露光装置を提供する。【解決手段】  露光装置ＥＸは、基板Ｐ上に形成された液体ＬＱの液浸領域ＡＲ２の気体部分の有無を光学的に検出する気体検出系４０を備え、気体検出系４０は、液浸領域ＡＲ２に対して基板Ｐ表面とほぼ平行な検出光Ｌａを投射する。【選択図】        図１
2005209705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に液体の液浸領域を形成し、投影光学系と前記液体とを介して前記基板上に露光光を照射して該基板を露光する露光装置において、
前記液浸領域の気体部分の有無を光学的に検出する気体検出系を備え、
前記気体検出系は、前記液浸領域に対して前記基板表面とほぼ平行な検出光を投射することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記検出光は、前記液浸領域のうち所定の大きさ以上の領域を覆うように照射されることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記検出光はレーザシート光を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の露光装置。
【請求項４】
前記検出光の照射領域は、前記投影光学系の像面側端部と基板との間の距離よりも大きいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項５】
前記検出光の照射領域は、前記露光光の照射領域よりも大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項６】
前記検出光の照射領域は、前記液浸領域よりも大きいことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項７】
前記液体を供給する供給口を有する供給部材と、
前記液体を回収する回収口を有する回収部材とを備え、
前記気体検出系は、前記供給部材、前記回収部材、前記投影光学系、及び前記基板のうち少なくとも一つの液体接触面に対して前記検出光を照射することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項８】
前記気体部分は気泡を含み、
前記気体検出系は、前記液体を介した光を受光する互いに別の位置に設けられた受光系を少なくとも２つ備え、
前記受光系それぞれの受光結果に基づいて、前記気泡の位置情報を求めることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項９】
前記位置情報と前記受光系で受光される光の強度とに基づいて、前記気泡の大きさを求めることを特徴とする請求項８記載の露光装置。
【請求項１０】
前記求めた気泡の大きさ及び位置のうち少なくともいずれか一方に基づいて、露光に関する動作が制御されることを特徴とする請求項９記載の露光装置。
【請求項１１】
前記気体検出系による検出は前記基板の露光と並行して行われ、
前記気体検出系の検出結果に基づいて、前記露光を継続するか否かを判断することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１２】
前記気体検出系の検出結果に基づいて、前記基板に対する露光動作開始の適否を判断することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１３】
前記気体検出系のうち前記検出光を投射する投射系は、
前記液浸領域の上方位置から下方へ向けて前記検出光を導く第１送光系と、
前記第１送光系からの前記検出光を前記基板表面とほぼ平行にする第２送光系とを備えることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１４】
前記気体検出系のうち光を受光する受光系は、
前記液体を介した光を前記液浸領域の上方へ導く第３送光系と、
前記第３送光系からの光を受光素子へ導く第４送光系とを備えることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１５】
基板上に液体の液浸領域を形成し、投影光学系と前記液体とを介して前記基板上に露光光を照射して該基板を露光する露光装置において、
前記液浸領域の気体部分の有無を光学的に検出する気体検出系を備え、
前記気体検出系は、前記検出光を前記液体に投射する投射系と、
前記液体を介した光を受光する受光系とを有し、
前記投射系は、前記液浸領域の上方位置から下方へ向けて前記検出光を導く第１送光系と、前記第１送光系からの前記検出光を前記基板表面とほぼ平行にする第２送光系とを備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１６】
前記受光系は、前記液体を介した光を前記液浸領域の上方へ導く第３送光系と、
前記第３送光系からの光を受光素子へ導く第４送光系とを備えることを特徴とする請求項１５記載の露光装置。
【請求項１７】
前記気体検出系を構成する複数の部材のうち特定の部材は前記液浸領域の液体中に浸かっていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１８】
前記液体を供給する供給口は前記投影光学系の投影領域に対して所定方向に離れた位置に設けられ、
前記液体中に浸かっている前記部材は、前記所定方向とは別の方向に離れた位置に設けられていることを特徴とする請求項１７記載の露光装置。
【請求項１９】
前記第１送光系の前記検出光を射出する射出端、及び前記第２送光系は、前記液浸領域の液体中に浸かっていることを特徴とする請求項１５記載の露光装置。
【請求項２０】
前記第３送光系、及び前記第４送光系のうち前記第３送光系からの光が入射される受光端は、前記液浸領域の液体中に浸かっていることを特徴とする請求項１６記載の露光装置。
【請求項２１】
請求項１〜請求項２０のいずれか一項記載の露光装置を用い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、投影光学系と液体とを介して基板上に露光光を照射して基板を露光する露光装置及びデバイス製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスや液晶表示デバイスは、マスク上に形成されたパターンを感光性の基板上に転写する、いわゆるフォトリソグラフィの手法により製造される。このフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置は、マスクを支持するマスクステージと基板を支持する基板ステージとを有し、マスクステージ及び基板ステージを逐次移動しながらマスクのパターンを投影光学系を介して基板に転写するものである。近年、デバイスパターンのより一層の高集積化に対応するために投影光学系の更なる高解像度化が望まれている。投影光学系の解像度は、使用する露光波長が短いほど、また投影光学系の開口数が大きいほど高くなる。そのため、露光装置で使用される露光波長は年々短波長化しており、投影光学系の開口数も増大している。そして、現在主流の露光波長はＫｒＦエキシマレーザの２４８ｎｍであるが、更に短波長のＡｒＦエキシマレーザの１９３ｎｍも実用化されつつある。また、露光を行う際には、解像度と同様に焦点深度（ＤＯＦ）も重要となる。解像度Ｒ、及び焦点深度δはそれぞれ以下の式で表される。
Ｒ＝ｋ１・λ／ＮＡ        …  （１）
δ＝±ｋ２・λ／ＮＡ２     …  （２）
ここで、λは露光波長、ＮＡは投影光学系の開口数、ｋ１、ｋ２はプロセス係数である。（１）式、（２）式より、解像度Ｒを高めるために、露光波長λを短くして、開口数ＮＡを大きくすると、焦点深度δが狭くなることが分かる。
【０００３】
焦点深度δが狭くなり過ぎると、投影光学系の像面に対して基板表面を合致させることが困難となり、露光動作時のフォーカスマージンが不足するおそれがある。そこで、実質的に露光波長を短くして、且つ焦点深度を広くする方法として、例えば下記特許文献１に開示されている液浸法が提案されている。この液浸法は、投影光学系の下面と基板表面との間を水や有機溶媒等の液体で満たして液浸領域を形成し、液体中での露光光の波長が空気中の１／ｎ（ｎは液体の屈折率で通常１．２〜１．６程度）になることを利用して解像度を向上するとともに、焦点深度を約ｎ倍に拡大するというものである。
【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】
【０００４】
液浸法により露光処理を行う場合、投影光学系と基板との間の液体中に気泡などの気体部分が存在すると、この気泡（気体部分）により基板上に形成されるパターン像が劣化する恐れがある。例えば、気泡は、供給されている液体に含まれている場合だけでなく、その供給後に液体中で発生する可能性もある。そのようなパターンの像の結像不良を放置しておくと、最終的なデバイスになってから不良品として発見することになり、デバイス生産性の低下を招く恐れがある。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、投影光学系と液体とを介して基板に露光光を照射して露光処理する際、液体中の気体部分に起因するパターン像の劣化などを検知できる露光装置、及びこの露光装置を用いるデバイス製造方法を提供することを目的とする。また、液浸法を用いる場合にも、生産性の低下を抑えることができる露光装置、及びこの露光装置を用いるデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明は実施の形態に示す図１〜図８に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の露光装置（ＥＸ）は、基板（Ｐ）上に液体（ＬＱ）の液浸領域（ＡＲ２）を形成し、投影光学系（ＰＬ）と液体（ＬＱ）とを介して基板（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、液浸領域（ＡＲ２）の気体部分（１００）の有無を光学的に検出する気体検出系（４０）を備え、気体検出系（４０）は、液浸領域（ＡＲ２）に対して基板（Ｐ）表面とほぼ平行な検出光（Ｌａ）を投射することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、気体検出系で基板上に形成された液体の液浸領域の気体部分の有無を検出することで、例えば、基板の露光中に、その気体部分に起因してパターン像の結像不良や不良ショットが生じたか否かを把握することができ、高いデバイス生産性を維持するための適切な処置を施すことができる。また、露光光の光路中に、気体部分が無いことを確認してから、基板の露光を開始できるため、不良デバイスの発生を抑えることもできる。そして、気体検出系は、基板上に形成された液体の液浸領域に対して基板表面とほぼ平行な検出光を投射するので、液浸領域の広い範囲において気体部分の有無を一括して（ほぼ同時に）検出することができる。
【０００８】
本発明の露光装置（ＥＸ）は、基板（Ｐ）上に液体（ＬＱ）の液浸領域（ＡＲ２）を形成し、投影光学系（ＰＬ）と液体（ＬＱ）とを介して基板（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、液浸領域（ＡＲ２）の気体部分（１００）の有無を光学的に検出する気体検出系（４０）を備え、気体検出系（４０）は、検出光（Ｌａ）を液体（ＬＱ）に投射する投射系（４１）と、液体（ＬＱ）を介した光を受光する受光系（４２）とを有し、投射系（４１）は、液浸領域（ＡＲ２）の上方位置から下方へ向けて検出光（Ｌａ）を導く第１送光系（７４）と、第１送光系（７４）からの検出光（Ｌａ）を基板（Ｐ）表面とほぼ平行にする第２送光系（７６）とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、気体検出系で基板上に形成された液体の液浸領域中における気体部分の有無を検出することで、例えば、基板の露光中に、その気体部分に起因してパターン像の結像不良や不良ショットが生じたか否かを把握することができ、高いデバイス生産性を維持するための適切な処置を施すことができる。また、露光光の光路中に、気体部分が無いことを確認してから、基板の露光を開始できるため、不良デバイスの発生を抑えることもできる。また、投影光学系や基板等の周辺に他の機器や部材が存在して気体検出系の光学系の配置に制約があっても、第１送光系によって気体検出系の光学系の配置の自由度が向上される。したがって、前記制約があっても、その第１送光系からの検出光は第２送光系を介して基板表面とほぼ平行に円滑に投射される。そして、基板上に形成された液体の液浸領域に対して基板表面とほぼ平行な検出光を投射するので、液浸領域の広い範囲において気体部分の有無を一括して（ほぼ同時に）検出することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、液浸法に基づいて露光処理する際、気体検出系によりパターン転写精度に大きく係わる部分である基板上に形成された液体の液浸領域の広い範囲において気体部分の有無を一括して検出することができる。したがって、この検出結果に基づいて良好な生産性を維持するための適切な処置を施すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の露光装置について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。
図１において、露光装置ＥＸは、マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴと、基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターン像を基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐに投影露光する投影光学系ＰＬと、露光装置ＥＸ全体の動作を統括制御する制御装置ＣＯＮＴとを備えている。
【００１２】
本実施形態の露光装置ＥＸは、露光波長を実質的に短くして解像度を向上するとともに焦点深度を実質的に広くするために液浸法を適用した液浸露光装置であって、基板Ｐ上に液体ＬＱを供給する液体供給機構１０と、基板Ｐ上の液体ＬＱを回収する液体回収機構２０とを備えている。露光装置ＥＸは、少なくともマスクＭのパターン像を基板Ｐ上に転写している間、液体供給機構１０から供給した液体ＬＱにより投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１を含む基板Ｐ上の一部に、投影領域ＡＲ１よりも大きく且つ基板Ｐよりも小さい液浸領域ＡＲ２を局所的に形成する。具体的には、露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの像面側終端部の光学素子２と、その像面側に配置された基板Ｐ表面との間に液体ＬＱを満たす局所液浸方式を採用し、この投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の液体ＬＱ及び投影光学系ＰＬを介してマスクＭを通過した露光光ＥＬを基板Ｐに照射することによってマスクＭのパターンを基板Ｐに投影露光する。
【００１３】
また露光装置ＥＸは、基板Ｐ上に形成された液体ＬＱの液浸領域ＡＲ２の気体部分の有無を光学的に検出する気体検出系４０を備えている。気体検出系４０は、液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱに対して基板Ｐ表面とほぼ平行な検出光Ｌａを投射する投射系４１を備えている。
【００１４】
本実施形態では、露光装置ＥＸとしてマスクＭと基板Ｐとを走査方向における互いに異なる向き（逆方向）に同期移動しつつマスクＭに形成されたパターンを基板Ｐに露光する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）を使用する場合を例にして説明する。以下の説明において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な平面内でマスクＭと基板Ｐとの同期移動方向（走査方向）をＸ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に垂直な方向（非走査方向）をＹ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。
【００１５】
照明光学系ＩＬは、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明するものであり、露光用光源、露光用光源から射出された光束の照度を均一化するオプティカルインテグレータ、オプティカルインテグレータからの露光光ＥＬを集光するコンデンサレンズ、リレーレンズ系、露光光ＥＬによるマスクＭ上の照明領域をスリット状に設定する可変視野絞り等を有している。マスクＭ上の所定の照明領域は照明光学系ＩＬにより均一な照度分布の露光光ＥＬで照明される。照明光学系ＩＬから射出される露光光ＥＬとしては、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）や、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）及びＦ２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。
【００１６】
本実施形態において、液体ＬＱには純水が用いられる。純水はＡｒＦエキシマレーザ光のみならず、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）も透過可能である。
【００１７】
マスクステージＭＳＴは、マスクＭを保持して移動可能であって、例えばマスクＭを真空吸着（又は静電吸着）により固定している。マスクステージＭＳＴは、リニアモータ等を含むマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤにより、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内で２次元移動可能及びθＺ方向に微少回転可能である。そして、マスクステージＭＳＴは、Ｘ軸方向に指定された走査速度で移動可能となっており、マスクＭの全面が少なくとも投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを横切ることができるだけのＸ軸方向の移動ストロークを有している。
【００１８】
マスクステージＭＳＴ上には移動鏡３１が設けられている。また、移動鏡３１に対向する位置にはレーザ干渉計３２が設けられている。マスクステージＭＳＴ上のマスクＭの２次元方向の位置、及びθＺ方向の回転角（場合によってはθＸ、θＹ方向の回転角も含む）はレーザ干渉計３２によりリアルタイムで計測され、計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴは、レーザ干渉計３２の計測結果に基づいてマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤを駆動することでマスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭの位置を制御する。
【００１９】
投影光学系ＰＬは、マスクＭのパターンを所定の投影倍率βで基板Ｐに投影露光するものであって、基板Ｐ側の先端部に設けられた光学素子（レンズ）２を含む複数の光学素子で構成されており、これら光学素子２は鏡筒ＰＫで支持されている。本実施形態において、投影光学系ＰＬは、投影倍率βが例えば１／４あるいは１／５の縮小系である。なお、投影光学系ＰＬは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。
【００２０】
本実施形態の投影光学系ＰＬの先端部の光学素子２は鏡筒ＰＫより露出しており、液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱが接触する。光学素子２は螢石で形成されている。螢石表面、あるいはＭｇＦ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２等を付着させた表面は水との親和性が高いので、光学素子２の液体接触面２Ａのほぼ全面に液体ＬＱを密着させることができる。すなわち、本実施形態においては光学素子２の液体接触面２Ａとの親和性が高い液体（水）ＬＱを供給するようにしているので、光学素子２の液体接触面２Ａと液体ＬＱとの密着性が高く、光学素子２と基板Ｐとの間の光路を液体ＬＱで確実に満たすことができる。なお、光学素子２は、水との親和性が高い石英であってもよい。また、光学素子２の液体接触面２Ａに親水化（親液化）処理を施して、液体ＬＱとの親和性をより高めるようにしてもよい。
【００２１】
基板ステージＰＳＴは、基板Ｐを保持して移動可能であって、ＸＹステージ５１と、ＸＹステージ５１上に搭載されたＺチルトステージ５２とを含んで構成されている。ＸＹステージ５１は、ステージベースＳＢの上面の上方に不図示の非接触ベアリングである気体軸受（エアベアリング）を介して非接触支持されている。ＸＹステージ５１（基板ステージＰＳＴ）はステージベースＳＢの上面に対して非接触支持された状態で、リニアモータ等を含む基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤにより、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内で２次元移動可能及びθＺ方向に微小回転可能である。このＸＹステージ５１上にＺチルトステージ５２が搭載され、Ｚチルトステージ５２上に不図示の基板ホルダを介して基板Ｐが例えば真空吸着等により保持されている。Ｚチルトステージ５２は、Ｚ軸方向、θＸ方向、及びθＹ方向にも移動可能に設けられている。基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤは制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
【００２２】
基板ステージＰＳＴ（Ｚチルトステージ５２）上には移動鏡３３が設けられている。また、移動鏡３３に対向する位置にはレーザ干渉計３４が設けられている。基板ステージＰＳＴ上の基板Ｐの２次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計３４によりリアルタイムで計測され、計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計３４の計測結果に基づいてリニアモータ等を含む基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを駆動することで基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐの位置決めを行う。
【００２３】
また、露光装置ＥＸは、基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐの表面の位置を検出する不図示のフォーカス・レベリング検出系を備えている。フォーカス・レベリング検出系の受光結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴはフォーカス・レベリング検出系の検出結果に基づいて、基板Ｐ表面のＺ軸方向の位置情報、及び基板ＰのθＸ及びθＹ方向の傾斜情報を検出することができる。Ｚチルトステージ５２は、基板Ｐのフォーカス位置及び傾斜角を制御して基板Ｐの表面をオートフォーカス方式、及びオートレベリング方式で投影光学系ＰＬの像面に合わせ込み、ＸＹステージ５１は基板ＰのＸ軸方向及びＹ軸方向における位置決めを行う。なお、ＺチルトステージとＸＹステージとを一体的に設けてよいことは言うまでもない。
【００２４】
基板ステージＰＳＴの近傍には、基板Ｐ上のアライメントマークあるいは基板ステージＰＳＴ（Ｚチルトステージ５２）上に設けられた基準マーク（後述）を検出する基板アライメント系（不図示）が設けられている。また、マスクステージＭＳＴの近傍には、マスクＭと投影光学系ＰＬとを介して基板ステージＰＳＴ（Ｚチルトステージ５２）上の基準マークを検出するマスクアライメント系３６０が設けられている。マスクアライメント系３６０は、所謂ＴＴＭ（スルー・ザ・マスク）方式（あるいはＴＴＲ（スルー・ザ・レチクル）方式ともいう）のアライメント系を構成している。なお、基板アライメント系の構成としては、例えば特開平４−６５６０３号公報に開示されているものを用いることができ、マスクアライメント系３６０の構成としては、例えば特開平７−１７６４６８号公報に開示されているものを用いることができる。
【００２５】
また、基板ステージＰＳＴ（Ｚチルトステージ５２）上には、基板ステージＰＳＴに保持された基板Ｐを囲むようにプレート部材５６が設けられている。プレート部材５６は環状部材であって、基板Ｐの外側に配置されている。プレート部材５６は、基板ステージＰＳＴに保持された基板Ｐの表面とほぼ同じ高さ（面一）の平坦面（平坦部）５７を有している。平坦面５７は、基板ステージＰＳＴに保持された基板Ｐの外側の周囲に配置されている。
【００２６】
プレート部材５６は、例えばポリ四フッ化エチレン（テフロン（登録商標））などの撥液性を有する材料によって形成されている。そのため、平坦面５７は撥液性を有する。なお、例えば所定の金属などでプレート部材５６を形成し、その金属製のプレート部材５６の少なくとも平坦面５７に対して撥液処理を施すことで、平坦面５７を撥液性にしてもよい。プレート部材５６（平坦面５７）の撥液処理としては、例えば、ポリ四フッ化エチレン等のフッ素系樹脂材料、アクリル系樹脂材料、シリコン系樹脂材料等の撥液性材料を塗布、あるいは前記撥液性材料からなる薄膜を貼付する。また、表面処理のための膜は、単層膜であってもよいし複数の層からなる膜であってもよい。撥液性にするための撥液性材料としては液体ＬＱに対して非溶解性の材料が用いられる。また、撥液性材料の塗布領域としては、プレート部材５６の表面全域に対して塗布してもよいし、例えば平坦面５７など撥液性を必要とする一部の領域のみに対して塗布するようにしてもよい。
【００２７】
基板Ｐの周囲に、基板Ｐ表面とほぼ面一の平坦面５７を有するプレート部材５６を設けたので、基板Ｐのエッジ領域Ｅを液浸露光するときにおいても、基板Ｐのエッジ部の外側には段差部がほぼ無いので、投影光学系ＰＬの下に液体ＬＱを保持し、投影光学系ＰＬの像面側に液浸領域ＡＲ２を良好に形成することができる。また、平坦面５７を撥液性にすることにより、液浸露光中における基板Ｐ外側（平坦面５７外側）への液体ＬＱの流出を抑え、また液浸露光後においても液体ＬＱを円滑に回収できて、平坦面５７上に液体ＬＱが残留することを防止することができる。
【００２８】
液体供給機構１０は、所定の液体ＬＱを投影光学系ＰＬの像面側に供給するためのものであって、液体ＬＱを送出可能な液体供給部１１と、液体供給部１１にその一端部を接続する供給管１２（１２Ａ、１２Ｂ）とを備えている。液体供給部１１は、液体ＬＱを収容するタンク、及び加圧ポンプ等を備えている。基板Ｐ上に液浸領域ＡＲ２を形成する際、液体供給機構１０は液体ＬＱを基板Ｐ上に供給する。
【００２９】
液体回収機構２０は、投影光学系ＰＬの像面側の液体ＬＱを回収するためのものであって、液体ＬＱを回収可能な液体回収部２１と、液体回収部２１にその一端部を接続する回収管２２（２２Ａ、２２Ｂ）とを備えている。液体回収部２１は例えば真空ポンプ等の真空系（吸引装置）、回収された液体ＬＱと気体とを分離する気液分離器、及び回収した液体ＬＱを収容するタンク等を備えている。なお真空系として、露光装置ＥＸに真空ポンプを設けずに、露光装置ＥＸが配置される工場の真空系を用いるようにしてもよい。基板Ｐ上に液浸領域ＡＲ２を形成するために、液体回収機構２０は液体供給機構１０より供給された基板Ｐ上の液体ＬＱを所定量回収する。
【００３０】
Ｚチルトステージ５２のうちプレート部材５６の外側には、基板Ｐの外側に流出した液体ＬＱを回収する第２液体回収機構６０を構成する液体回収口６１が設けられている。液体回収口６１はプレート部材５６を囲むように形成された環状の溝部であって、その内部にはスポンジ状部材や多孔質体等からなる液体吸収部材６２が配置されている。液体吸収部材６２は交換可能である。また、液体回収口６１には基板ステージＰＳＴ内部に形成された回収流路の一端部が接続され、その回収管の他端部は基板ステージＰＳＴの外側に設けられた第２液体回収部（いずれも不図示）が接続されている。第２液体回収部は、液体回収部２１同様、真空ポンプ等の真空系（吸引装置）、回収された液体ＬＱと気体とを分離する気液分離器、及び回収した液体ＬＱを収容するタンク等を備えている。
【００３１】
第２液体回収機構６０を設けたことにより、仮に液体ＬＱが基板Ｐ及びプレート部材５６の外側に流出したとしても、その流出した液体ＬＱを回収することができ、流出した液体ＬＱの気化による基板Ｐの置かれている環境変動等の不都合の発生を防止することができる。なお、第２液体回収機構６０（第２液体回収部）に真空系を設けずに、液体吸収部材６２で回収した液体ＬＱを自重により基板ステージＰＳＴの外側に垂れ流す構成であってもよい。更に、真空系を含む第２液体回収部を設けずに、基板ステージＰＳＴ上に液体吸収部材６２のみを配置しておき、液体ＬＱを吸収した液体吸収部材６２を定期的に（例えば１ロット毎に）交換する構成としてもよい。この場合、基板ステージＰＳＴは液体ＬＱにより重量変動するが、液体吸収部材６２で回収した液体ＬＱの重量に応じてステージ制御パラメータを変更することで、ステージ位置決め精度を維持できる。
【００３２】
投影光学系ＰＬの終端部の光学素子２の近傍には流路形成部材７０が配置されている。流路形成部材７０は、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の上方において光学素子２の周りを囲むように設けられた環状部材である。流路形成部材７０は、例えばアルミニウム、チタン、ステンレス鋼、ジュラルミン、及びこれらを含む合金によって形成可能である。あるいは、流路形成部材７０は、ガラス（石英）等の光透過性を有する透明部材（光学部材）によって構成されてもよい。
【００３３】
流路形成部材７０は、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の上方に設けられ、その基板Ｐ表面に対向するように配置された液体供給口１３（１３Ａ、１３Ｂ）を備えている。本実施形態において、流路形成部材７０は２つの液体供給口１３Ａ、１３Ｂを有している。液体供給口１３Ａ、１３Ｂは流路形成部材７０の下面７０Ａに設けられている。
【００３４】
また、流路形成部材７０は、その内部に液体供給口１３（１３Ａ、１３Ｂ）に対応した供給流路１４（１４Ａ、１４Ｂ）を有している。供給流路１４Ａ、１４Ｂの一端部は供給管１２Ａ、１２Ｂを介して供給部１１にそれぞれ接続され、他端部は液体供給口１３Ａ、１３Ｂにそれぞれ接続されている。
【００３５】
供給管１２Ａ、１２Ｂの途中には、液体供給部１１から送出され、液体供給口１３Ａ、１３Ｂのそれぞれに対する単位時間あたりの液体供給量を制御する流量制御器１６Ａ、１６Ｂがそれぞれ設けられている。流量制御器１６Ａ、１６Ｂによる液体供給量の制御は制御装置ＣＯＮＴの指令信号の下で行われる。
【００３６】
更に、流路形成部材７０は、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の上方に設けられ、その基板Ｐ表面に対向するように配置された液体回収口２３を備えている。本実施形態において、流路形成部材７０は２つの液体回収口２３Ａ、２３Ｂを有している。液体回収口２３Ａ、２３Ｂは流路形成部材７０の下面７０Ａに設けられている。
【００３７】
また、流路形成部材７０は、その内部に液体回収口２３（２３Ａ、２３Ｂ）に対応した回収流路２４（２４Ａ、２４Ｂ）を有している。回収流路２４Ａ、２４Ｂの一端部は回収管２２Ａ、２２Ｂを介して第１液体回収部２１にそれぞれ接続され、他端部は液体回収口２３Ａ、２３Ｂにそれぞれ接続されている。
【００３８】
本実施形態において、流路形成部材７０は、液体供給機構１０、及び液体回収機構２０それぞれの一部を構成している。そして、液体供給機構１０を構成する液体供給口１３Ａ、１３Ｂは、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１を挟んだＸ軸方向両側のそれぞれの位置に設けられており、液体回収機構２０を構成する液体回収口２３Ａ、２３Ｂは、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１に対して液体供給機構１０の液体供給口１３Ａ、１３Ｂの外側に設けられている。
【００３９】
液体供給部１１及び流量制御器１６Ａ、１６Ｂの動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。基板Ｐ上に液体ＬＱを供給する際、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給部１１より液体ＬＱを送出し、供給管１２Ａ、１２Ｂ、及び供給流路１４Ａ、１４Ｂを介して、基板Ｐの上方に設けられている液体供給口１３Ａ、１３Ｂより基板Ｐ上に液体ＬＱを供給する。このとき、液体供給口１３Ａ、１３Ｂは投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１の両側に配置されており、その液体供給口１３Ａ、１３Ｂを介して、投影領域ＡＲ１の両側から液体ＬＱを供給可能である。また、液体供給口１３Ａ、１３Ｂのそれぞれから基板Ｐ上に供給される液体ＬＱの単位時間あたりの量は、供給管１２Ａ、１２Ｂのそれぞれに設けられた流量制御器１６Ａ、１６Ｂにより個別に制御可能である。
【００４０】
液体回収部２１の液体回収動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。制御装置ＣＯＮＴは、液体回収部２１による単位時間あたりの液体回収量を制御可能である。基板Ｐの上方に設けられた液体回収口２３Ａ、２３Ｂから回収された基板Ｐ上の液体ＬＱは、流路形成部材７０の回収流路２４Ａ、２４Ｂ、及び回収管２２Ａ、２２Ｂを介して液体回収部２１に回収される。
【００４１】
なお、本実施形態において、供給管１２Ａ、１２Ｂは１つの液体供給部１１に接続されているが、供給管の数に対応した液体供給部１１を複数（ここでは２つ）設け、供給管１２Ａ、１２Ｂのそれぞれを前記複数の液体供給部１１のそれぞれに接続するようにしてもよい。また、回収管２２Ａ、２２Ｂは、１つの液体回収部２１に接続されているが、回収管の数に対応した液体回収部２１を複数（ここでは２つ）設け、回収管２２Ａ、２２Ｂのそれぞれを前記複数の液体回収部２１のそれぞれに接続するようにしてもよい。
【００４２】
また、本実施形態においては、液体ＬＱを供給する液体供給口１３Ａ、１３Ｂと、液体ＬＱを回収する液体回収口２３Ａ、２３Ｂとは、１つの流路形成部材７０の下面７０Ａに形成されているが、液体供給口１３Ａ、１３Ｂを有する流路形成部材（供給部材）と、液体回収口２３Ａ、２３Ｂを有する流路形成部材（回収部材）とが別々に設けられていてもよい。
【００４３】
投影光学系ＰＬの光学素子２の液体接触面２Ａ、及び流路形成部材７０の下面（液体接触面）７０Ａは親液性（親水性）を有している。本実施形態においては、光学素子２及び流路形成部材７０の液体接触面に対して親液処理が施されており、その親液処理によって光学素子２及び流路形成部材７０の液体接触面が親液性となっている。換言すれば、基板ステージＰＳＴに保持された基板Ｐの被露光面（表面）と対向する部材の表面のうち少なくとも液体接触面は親液性となっている。本実施形態における液体ＬＱは極性の大きい水であるため、親液処理（親水処理）としては、例えばアルコールなど極性の大きい分子構造の物質で薄膜を形成することで、この光学素子２や流路形成部材７０の液体接触面に親水性を付与する。すなわち、液体ＬＱとして水を用いる場合にはＯＨ基など極性の大きい分子構造を持ったものを前記液体接触面に設ける処理が望ましい。あるいは、ＭｇＦ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２などを前記液体接触面に設けてもよい。
【００４４】
本実施形態においては、流路形成部材７０の下面（基板Ｐ側を向く面）７０Ａはほぼ平坦面となっており、投影光学系ＰＬの像面側端面である光学素子２の下面２Ａもほぼ平坦面となっている。そして、下面７０Ａと下面２Ａとはほぼ面一となっている。
【００４５】
なお、本実施形態においては、流路形成部材７０の下面７０Ａはほぼ平坦面であるが、流路形成部材７０の下面７０Ａのうち投影光学系ＰＬに対して液体回収口２３（２３Ａ、２３Ｂ）より外側の領域に、ＸＹ平面に対して傾斜した面、具体的には投影領域ＡＲ１（液浸領域ＡＲ２）に対して外側に向かうにつれて基板Ｐの表面に対して離れるように（上に向かうように）傾斜する所定長さを有する傾斜面（トラップ面）を設けてもよい。こうすることにより、基板Ｐの移動に伴って投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の液体ＬＱが流路形成部材７０の下面７０Ａの外側に流出しようとしても、トラップ面で捕捉されるため、液体ＬＱの流出を防止することができる。ここで、トラップ面に親液処理を施して親液性にすることで、基板Ｐの表面に塗布されている膜（フォトレジスト等の感光材膜や、反射防止膜あるいは液体から感光材を保護する膜等）は通常撥液性（撥水性）なので、液体回収口２３の外側に流出した液体ＬＱはトラップ面で捕捉される。
【００４６】
気体検出系４０は、基板Ｐ上に形成された液体ＬＱの液浸領域ＡＲ２の気泡を含む気体部分の有無を光学的に検出するものであって、基板Ｐ上の液浸領域ＡＲ２に対して基板Ｐ表面とほぼ平行な検出光Ｌａを投射する投射系４１を備えている。投射系４１は、光束を射出する光源４３と、光源４３から射出された光束を円形光束に整形するピンホール４４と、ピンホール４４を通過した光束を平行光にするコリメータレンズと４５と、コリメータレンズ４５を通過した光束径を拡大するビームエキスパンダ４６と、ビームエキスパンダ４６を通過した光束の光路を折り曲げて基板Ｐ表面と平行にするミラー４７と、ミラー４７を介した光束を拡げる第１、第２シリンドリカルレンズ４８、４９とを備えている。
【００４７】
光源４３はレーザ光照射装置によって構成されており、露光光ＥＬとは異なる波長を有するレーザ光を射出する。本実施形態においては、光源４３はＨｅ−Ｎｅレーザ光（波長６３３ｎｍ）を射出する。光源４３から射出されたレーザ光は、ピンホール４４によって円形ビームに整形された後、コリメータレンズ４５によって平行光にされる。コリメータレンズ４５を通過した光束は、ビームエキスパンダ４６によって数ｍｍ程度の光束径に拡大された後、ミラー４７を介して第１シリンドリカルレンズ４８に入射する。ここで、ミラー４７は光束の光路を基板Ｐ表面とほぼ平行、本実施形態においてはＸＹ平面とほぼ平行にする。第１シリンドリカルレンズ４８は、光束を基板Ｐ表面とほぼ平行な方向（ＸＹ方向）に拡げる。第１シリンドリカルレンズ４８を通過した光束は、第２シリンドリカルレンズ４９に入射する。第２シリンドリカルレンズ４９は、光束を基板Ｐ表面に対してほぼ垂直な方向（Ｚ軸方向）に拡げる。こうして、光源４３から射出されたレーザ光は、第１、第２シリンドリカルレンズ４８、４９を含む投射系４１によってシート状光束、所謂レーザシート光に変換される。そして、レーザシート光（検出光）Ｌａは、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に満たされた液体ＬＱの液浸領域ＡＲ２の側方から、その液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱに対して基板Ｐ表面とほぼ平行に照射される。
【００４８】
投射系４１は、液浸領域ＡＲ２のうち所定の大きさ以上の領域を覆うように検出光（レーザシート光）Ｌａを照射する。本実施形態において、投射系４１は、液浸領域ＡＲ２に対する検出光（レーザシート光）ＬａのＺ軸方向における照射領域を、投影光学系ＰＬの像面側端部（すなわち光学素子２の液体接触面２Ａ）と基板Ｐとの間の距離ＷＤとほぼ同じ、又は距離ＷＤよりも大きく（距離ＷＤ以上に）なるように設定する。なお、投影光学系ＰＬの像面側端部と基板Ｐとの間の距離（所謂ワーキングディスタンス）ＷＤは例えば１〜５ｍｍ程度である。また、上述したように、投影光学系ＰＬの下面２Ａと流路形成部材７０の下面７０Ａとはほぼ面一であるため、流路形成部材７０の下面７０Ａと基板Ｐとの間の距離も距離ＷＤとほぼ同じである。
【００４９】
また、投射系４１は、液浸領域ＡＲ２に対する検出光（レーザシート光）ＬａのＸＹ方向における照射領域を、露光光ＥＬの照射領域である投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１よりも大きく（投影領域ＡＲ１の大きさ以上に）なるように設定する。更には、検出光Ｌａの照射領域は液浸領域ＡＲ２よりも大きいことが好ましい。
【００５０】
なお、本実施形態においては、検出光ＬａとしてＨｅ−Ｎｅレーザ光が用いられているが、基板Ｐ上に塗布された感光材に対して非感光性の光であればよく、単波長光でもブロードバンド光でもよい。
【００５１】
図２は基板ステージＰＳＴ（Ｚチルトステージ５２）を上方から見た平面図である。図２において、平面視矩形状のＺチルトステージ５２の互いに垂直な２つの縁部に移動鏡３３が設けられている。また、Ｚチルトステージ５２のほぼ中央部に、基板Ｐを保持するＺチルトステージ５２の一部を構成する基板ホルダが配置されている。基板Ｐの周囲には、基板Ｐの表面とほぼ同じ高さ（面一）の平坦面５７を有するプレート部材５６が設けられている。プレート部材５６は環状部材であって、基板ホルダに保持された基板Ｐを囲むように配置されている。
【００５２】
また、Ｚチルトステージ５２（基板ステージＰＳＴ）上のうち、プレート部材５６の外側の所定位置には、基準部材３００が配置されている。基準部材３００には、前記基板アライメント系により検出される基準マークＰＦＭと、マスクアライメント系３６０により検出される基準マークＭＦＭとが所定の位置関係で設けられている。また、基準部材３００の上面３０１はほぼ平坦面となっており、フォーカス・レベリング検出系の基準面として使ってもよい。更に、基準部材３００の上面３０１は基板Ｐ表面、プレート部材５６の表面（平坦面）５７とほぼ同じ高さ（面一）に設けられている。
【００５３】
また、Ｚチルトステージ５２（基板ステージＰＳＴ）上のうち、プレート部材５６の外側の所定位置には、光学センサとして例えば特開昭５７−１１７２３８号公報に開示されているような照度ムラセンサ４００が配置されている。照度ムラセンサ４００は平面視矩形状の上板４０２を備えている。上板４０２の上面４０１はほぼ平坦面となっており、基板Ｐ表面、プレート部材５６の表面（平坦面）５７とほぼ同じ高さ（面一）に設けられている。上板４０２の上面４０１には、光を通過可能なピンホール部４０３が設けられている。上面４０１のうち、ピンホール部４０３以外はクロムなどの遮光性材料で覆われている。
【００５４】
また、Ｚチルトステージ５２（基板ステージＰＳＴ）上のうち、プレート部材５６の外側の所定位置には、光学センサとして例えば特開２００２−１４００５号公報に開示されているような空間像計測センサ５００が設けられている。空間像計測センサ５００は平面視矩形状の上板５０２を備えている。上板５０２の上面５０１はほぼ平坦面となっており、フォーカス・レベリング検出系の基準面として使ってもよい。そして、上板５０２の上面５０１は基板Ｐ表面、プレート部材５６の表面（平坦面）５７とほぼ同じ高さ（面一）に設けられている。上板５０２の上面５０１には、光を通過可能なスリット部５０３が設けられている。上面５０１のうち、スリット部５０３以外はクロムなどの遮光性材料で覆われている。
【００５５】
また、不図示ではあるが、Ｚチルトステージ５２（基板ステージＰＳＴ）上には、例えば特開平１１−１６８１６号公報に開示されているような照射量センサ（照度センサ）も設けられており、その照射量センサの上板の上面は基板Ｐ表面やプレート部材５６の表面（平坦面）５７とほぼ同じ高さ（面一）に設けられている。
【００５６】
本実施形態における露光装置ＥＸは、マスクＭと基板ＰとをＸ軸方向（走査方向）に移動しながらマスクＭのパターン像を基板Ｐに投影露光するものであって、走査露光時には、液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱ及び投影光学系ＰＬを介してマスクＭの一部のパターン像が投影領域ＡＲ１内に投影され、マスクＭが−Ｘ方向（又は＋Ｘ方向）に速度Ｖで移動するのに同期して、基板Ｐが投影領域ＡＲ１に対して＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）に速度β・Ｖ（βは投影倍率）で移動する。そして、基板Ｐ上には複数のショット領域が設定され、１つのショット領域への露光終了後に、基板Ｐのステッピング移動によって次のショット領域が走査開始位置に移動し、以下、ステップ・アンド・スキャン方式で基板Ｐを移動しながら各ショット領域に対する走査露光処理が順次行われる。
【００５７】
図２に示すように、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１は、Ｙ軸方向を長手方向とし、Ｘ軸方向を短手方向とした平面視矩形状に設定されている。なお、プレート部材５６のうち円環状に形成されている平坦面５７の幅は少なくとも投影領域ＡＲ１より大きく形成されていることが好ましい。これにより、基板Ｐのエッジ領域Ｅを露光するときにおいて、露光光ＥＬはプレート部材５６の外側に照射されない。更には、平坦面５７の幅は、投影光学系ＰＬの像面側に形成される液浸領域ＡＲ２よりも大きく形成されていることが好ましい。これにより、基板Ｐのエッジ領域Ｅを液浸露光するときに、液浸領域ＡＲ２はプレート部材５６の平坦面５７上に配置され、プレート部材５６の外側には配置されないので、液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱがプレート部材５６の外側に流出する等の不都合の発生を防止することができる。
【００５８】
また、液体ＬＱが満たされた液浸領域ＡＲ２は、投影領域ＡＲ１を含むように実質的に２つの液体回収口２３Ａ、２３Ｂで囲まれた領域内であって且つ基板Ｐ上の一部に局所的に形成される。なお、液浸領域ＡＲ２は少なくとも投影領域ＡＲ１を覆っていればよく、必ずしも２つの液体回収口２３Ａ、２３Ｂで囲まれた領域全体が液浸領域にならなくてもよい。
【００５９】
液体供給口１３Ａ、１３Ｂは、基板Ｐに対向する流路形成部材７０の下面７０Ａにおいて、投影領域ＡＲ１に対して走査方向（Ｘ軸方向）両側のそれぞれに設けられている。具体的には、液体供給口１３Ａは、流路形成部材７０の下面７０Ａのうち、投影領域ＡＲ１に対して走査方向一方側（−Ｘ側）に設けられ、液体供給口１３Ｂは他方側（＋Ｘ側）に設けられている。つまり液体供給口１３Ａ、１３Ｂは投影領域ＡＲ１の近くに設けられ、走査方向（Ｘ軸方向）に関して投影領域ＡＲ１を挟むようにその両側に設けられている。液体供給口１３Ａ、１３Ｂのそれぞれは、Ｙ軸方向に延びる平面視略コ字状（円弧状）のスリット状に形成されている。そして、液体供給口１３Ａ、１３ＢのＹ軸方向における長さは少なくとも投影領域ＡＲ１のＹ軸方向における長さより長くなっている。液体供給口１３Ａ、１３Ｂは、少なくとも投影領域ＡＲ１を囲むように設けられている。液体供給機構１０は、液体供給口１３Ａ、１３Ｂを介して投影領域ＡＲ１の両側で液体ＬＱを同時に供給可能である。
【００６０】
液体回収口２３Ａ、２３Ｂは、基板Ｐに対向する流路形成部材７０の下面７０Ａにおいて、投影領域ＡＲ１に対して液体供給機構１０の液体供給口１３Ａ、１３Ｂの外側に設けられており、投影領域ＡＲ１に対して走査方向（Ｘ軸方向）両側のそれぞれに設けられている。具体的には、液体回収口２３Ａは、流路形成部材７０の下面７０Ａのうち、投影領域ＡＲ１に対して走査方向一方側（−Ｘ側）に設けられ、液体回収口２３Ｂは他方側（＋Ｘ側）に設けられている。液体回収口２３Ａ、２３Ｂのそれぞれは、Ｙ軸方向に延びる平面視略コ字状（円弧状）のスリット状に形成されている。そして、液体回収口２３Ａ、２３Ｂは、液体供給口１３Ａ、１３Ｂを囲むように設けられている。
【００６１】
なお、液体供給口１３は投影領域ＡＲ１の両側のそれぞれに１つずつ設けられている構成であるが、複数に分割されていてもよく、その数は任意である。同様に、液体回収口２３も複数に分割されていてもよい。
【００６２】
また、投影領域ＡＲ１の両側に設けられた液体供給口１３のそれぞれは互いにほぼ同じ大きさ（長さ）に形成されているが、互いに異なる大きさであってもよい。同様に、投影領域ＡＲ１の両側に設けられた液体回収口２３のそれぞれが互いに異なる大きさであってもよい。
【００６３】
また、供給口１３のスリット幅と回収口２３のスリット幅とは同じであってもよいし、回収口２３のスリット幅を、供給口１３のスリット幅より大きくしてもよいし、逆に回収口２３のスリット幅を、供給口１３のスリット幅より小さくしてもよい。
【００６４】
図３は基板Ｐ上に形成された液体ＬＱの液浸領域ＡＲ２に対して検出光Ｌａが照射されている状態を模式的に示した平面図である。上述したように、検出光Ｌａの照射領域は、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１（露光光ＥＬの照射領域）よりも大きく、液浸領域ＡＲ２よりも大きい。また、気体検出系４０は、液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱを介した光を受光する受光系４２を有している。受光系４２は、液体ＬＱの液浸領域ＡＲ２の側方に設けられ、液体ＬＱからの光の光路を折り曲げるミラー８０と、ミラー８０を介した光を集光するレンズ系８１と、レンズ系８１を介した光を受光する受光素子８２とを備えている。受光素子８２としては、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）あるいは光電子増倍管などを用いることができる。本実施形態においては、受光素子８２は電荷結合デバイス（ＣＣＤ）により構成されている。
【００６５】
本実施形態においては、投射系４１は基板Ｐ（液浸領域ＡＲ２）に対して−Ｘ側から検出光Ｌａを照射する。受光系４２は投射系４１からの検出光Ｌａが直接入射しない位置、具体的には投射系４１と対向する以外の位置に配置されており、本実施形態においては、基板Ｐ（液浸領域ＡＲ２）に対してほぼ＋Ｙ側に配置されている。
【００６６】
液体ＬＱの液浸領域ＡＲ２中に気泡（気体部分）がない場合、投射系４１によって照射された検出光Ｌａは、液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱを通過し、受光系４２には受光されない。一方、図３に示すように、液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱ中に気体部分である気泡１００が存在するとき、投射系４１から液浸領域ＡＲ２に対して照射された検出光Ｌａは気泡１００に当って散乱する。検出光Ｌａが気泡１００に当たることによって生成される散乱光は、受光系４２のミラー８０及びレンズ系８１を介して受光素子８２に受光される。こうして、気体検出系４０は、受光系４２の受光結果に基づいて液浸領域ＡＲ２中の気泡（気体部分）１００の有無を検出することができ、受光素子８２が光を受光したとき、液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱ中に気泡１００が有ると判断する。
【００６７】
ここで、検出光Ｌａが気泡１００に当たったことによって生じる散乱光は、気泡１００の大きさ及び形状に依存する。気泡１００は数μｍの大きさである場合が多いため、散乱光は所謂Ｍｉｅ散乱の様相を呈する。
【００６８】
Ｍｉｅ散乱は、検出対象（この場合、気泡１００）の大きさ、屈折率、及び光（この場合、検出光Ｌａ）の波長等に応じて変化する。本実施形態においては、検出光Ｌａの波長は一定であるため、気泡１００の大きさに応じて、気泡１００で発生した散乱光の光強度、ひいては受光素子８２で受光される受光量が変化する。具体的には、気泡１００が大きいとき受光素子８２での受光量も大きくなり、気泡１００が小さいとき受光素子８２での受光量も小さくなる。したがって、気泡１００で発生した散乱光の光強度、すなわち受光素子８２（受光系４２）での受光量に基づいて、気泡１００の大きさを推定することができる。
【００６９】
また、Ｍｉｅ散乱の場合、気泡１００に対して所定方向から光を照射したときの気泡１００から発生した散乱光の光強度が最も強くなる方向が特定される。本実施形態においては、気泡１００に対して−Ｘ方向から検出光Ｌａを照射したとき、その気泡１００から発生する散乱光の光強度が最も強くなる方向は＋Ｙ方向である。そのため、気泡１００（液浸領域ＡＲ２）に対して＋Ｙ方向に離れた位置に受光系４２（ミラー８０）を配置することで、気泡１００から発生した散乱光を検出（受光）することができる。
【００７０】
また、気体検出系４０は、受光系４２で受光した光の強度（受光量）に基づいて、液浸領域ＡＲ２における単位面積当たりの気泡１００の量を求めることもできる。
【００７１】
次に、上述した構成を有する露光装置ＥＸを用いてマスクＭのパターンを投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して基板Ｐに露光する手順について説明する。
マスクＭがマスクステージＭＳＴにロードされるとともに、基板Ｐが基板ステージＰＳＴにロードされた後、制御装置ＣＯＮＴは液体供給機構１０及び液体回収機構２０を駆動して基板Ｐ上に対する液体ＬＱの供給及び回収動作を行い、基板Ｐ上に液体ＬＱの液浸領域ＡＲ２を形成する。
【００７２】
基板Ｐの露光処理を開始する前において基板Ｐ上に液体ＬＱの液浸領域ＡＲ２を形成する動作を行っているとき、制御装置ＣＯＮＴは、気体検出系４０の投射系４１より検出光Ｌａを液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱに照射する。そして、制御装置ＣＯＮＴは、気体検出系４０の検出結果に基づいて、基板Ｐに対する露光動作開始の適否を判断する。すなわち、露光処理前の液浸領域形成動作において、液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱ中に気泡１００がある場合、制御装置ＣＯＮＴは、気体検出系４０の受光系４２の出力に基づいて、液浸領域ＡＲに気泡１００があると判断し、液浸露光処理を開始することは不適切であると判断する。そして、制御装置ＣＯＮＴは、液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱ中の気泡１００が無くなるまで液体供給機構１０及び液体回収機構２０による液体ＬＱの供給及び回収動作を継続したり、あるいは液体供給機構１０の液体供給量や液体回収機構２０の液体回収量を変更したり、基板Ｐの位置を動かす等の液浸領域形成動作条件を変更する等、気泡１００を無くすための適切な処置を施す。そして、制御装置ＣＯＮＴは、気体検出系４０の検出結果に基づいて液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱ中に気泡１００が無いと判断したとき、液浸露光処理を開始することは適切であると判断する。液浸露光処理を開始することは適切であると判断した制御装置ＣＯＮＴは、露光光ＥＬの照射を開始して露光処理を行う。
【００７３】
制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴを駆動して基板ＰをＸ軸方向に走査しつつ、照明光学系ＩＬからの露光光ＥＬでマスクＭを照明し、マスクＭのパターンを投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して基板Ｐに投影露光する。基板Ｐの露光を行っている間も、制御装置ＣＯＮＴは、気体検出系４０による検出を基板Ｐの露光と並行して行う。
【００７４】
気体検出系４０は、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の液体ＬＱの液浸領域ＡＲ２のほぼ全域を覆うように、基板Ｐ表面とほぼ平行な検出光（レーザシート光）Ｌａを照射しているので、液浸領域ＡＲ２の広い範囲において気泡１００の有無を一括して検出することができる。特に、液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱに対して側方より検出光Ｌａを照射するため、気体検出系４０は液体ＬＱ中を浮遊している気泡１００を良好に検出できる。
【００７５】
また、検出光Ｌａの照射領域は、投影光学系ＰＬの液体接触面２Ａと基板Ｐとの間の距離ＷＤよりも大きく、更には液浸領域ＡＲ２よりも大きく設定されている。したがって、気体検出系４０は、投影光学系ＰＬの液体接触面２Ａ、流路形成部材７０の液体接触面７０Ａ、及び基板Ｐの表面（液体接触面）のそれぞれに対して検出光Ｌａを同時に照射可能である。そのため、液体ＬＱ中を浮遊している気泡１００の他に、投影光学系ＰＬの液体接触面２Ａ、流路形成部材７０の液体接触面７０Ａ、及び基板Ｐの表面（液体接触面）のそれぞれに付着している気泡１００も良好に検出できる。
【００７６】
なお、露光処理前の液浸領域形成動作においても、気体検出系４０は、液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱ中に浮遊している気泡１００、投影光学系ＰＬの液体接触面２Ａ、流路形成部材７０の液体接触面７０Ａ、及び基板Ｐの表面（液体接触面）のそれぞれに付着している気泡１００も検出可能であることは言うまでもない。
【００７７】
また、気体検出系４０による検出を基板Ｐの露光と並行して行っているとき、制御装置ＣＯＮＴは、気体検出系４０（受光系４２）の検出結果に基づいて、基板Ｐに対する露光を継続するか否かを判断する。例えば気体検出系４０が気泡１００を検出したときは、露光処理を中止する。
【００７８】
また、上述したように、気泡１００の大きさに応じて、受光系４２で受光される光の強度が変化する。そのため、気体検出系４０による検出を基板Ｐの露光と並行して行っているとき、制御装置ＣＯＮＴは、受光系４２で受光した光強度に基づいて、基板Ｐに対する露光を継続するか否かを判断することもできる。
【００７９】
ここで、制御装置ＣＯＮＴには、基板Ｐに対して所望のパターン転写精度でパターンが転写されるかどうかの気泡１００に関する許容値情報が記憶されている。この許容値は、気泡１００の大きさ、あるいは１つのショット領域についての気泡１００の量（数）に関する許容値を含む。更には、受光した光強度と前記許容値との関係も記憶されている。例えば、径の小さい気泡１００が液体ＬＱ中を僅かに浮遊している場合など、気泡１００が液体ＬＱ中に存在していても所望のパターン転写精度を得られる場合がある。この場合、気体検出系４０によって気泡１００が検出されたとしても、そのとき受光した光強度は僅かであるため、制御装置ＣＯＮＴは基板Ｐの露光を継続する。一方、受光した光強度が上記許容値に対応する光強度よりも大きいとき、制御装置ＣＯＮＴは、例えば露光処理動作を中断したり、あるいは不図示の警報装置を駆動して、許容値以上の気泡１００が存在する旨を通知等の処置を施す。
【００８０】
以上説明したように、気体検出系４０で基板Ｐ上に形成された液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱ中における気泡（気体部分）１００の有無を検出することで、例えば、基板Ｐの露光中に、その気泡１００に起因してパターン像の結像不良や不良ショットが生じたか否かを把握することができ、高いデバイス生産性を維持するための適切な処置を施すことができる。また、露光光ＥＬの光路中に、気体部分が無いことを確認してから、基板Ｐの露光を開始できるため、不良デバイスの発生を抑えることもできる。そして、気体検出系４０は、基板Ｐ上に形成された液体ＬＱの液浸領域ＡＲ２に対して基板Ｐ表面とほぼ平行な検出光（レーザシート光）Ｌａを投射するので、液浸領域ＡＲ２の広い範囲において気体部分の有無を一括して検出することができる。
【００８１】
なお、上述した実施形態においては、気体検出系４０は気泡１００を検出しているが、気泡１００のような小さい気体部分だけでなく、比較的大きな気体の空間（気体部分）が液体ＬＱ中に発生する場合や、液体供給機構１０から液体ＬＱの供給を開始したときに、投影光学系ＰＬの像面側に気体が残ってしまう場合も考えられる。こうした場合にも、検出光Ｌａが気体部分で散乱してその散乱光が受光系４２に入射するため、受光系４２の受光結果に基づいて、投影光学系ＰＬの像面側の気体部分の有無を検出することができる。
【００８２】
なお、上述した実施形態における気体検出系４０の投射系４１による検出光Ｌａの照射領域は液浸領域ＡＲ２よりも大きいが、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１を含む露光光ＥＬの光路中に存在する気泡１００を検出することで、基板Ｐに転写されるパターン像の劣化を防止することができる。したがって、検出光Ｌａの照射領域は少なくとも投影領域ＡＲ１（露光光ＥＬの照射領域）よりも大きければよい。一方、検出光Ｌａの照射領域を液浸領域ＡＲ２よりも大きくすることで、液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱのうち露光光ＥＬの光路以外の位置に存在する気泡１００も検出することができるため、例えば走査露光中において露光光ＥＬの光路以外の位置に存在する気泡１００が基板Ｐの移動に伴って液体ＬＱ中を移動して露光光ＥＬの光路上に配置されたり基板Ｐや光学素子２に付着する可能性があっても、気体検出系４０によって、露光光ＥＬの光路以外の位置に存在する気泡１００が露光光ＥＬの光路上に配置されたり、基板Ｐや光学素子２に付着する前に、その気泡１００を検出することができる。したがって、露光処理中において、例えば液体ＬＱ中を浮遊していた気泡１００が露光光ＥＬの光路上や基板Ｐ上に配置される前に、気体検出系４０の出力に基づいて、気泡１００が露光光ＥＬの光路上や基板Ｐ上に配置されることを予測し、例えば露光処理を停止したり、警報装置を駆動するなどの適切な処置を行うことができ、露光不良や不良ショットが発生する不都合を回避することができる。
【００８３】
なお、上述した実施形態において、受光系４２は投射系４１と対向する以外の位置に配置されている。受光系４２が投射系４１と対向する位置にある場合、投射系４１から射出された検出光Ｌａが受光系４２に直接入射する可能性が高くなり、その直接入射した検出光Ｌａは受光系４２に対するノイズ成分となる。しかしながら、受光系４２を投射系４１に対して対向する以外の位置に配置したことにより、投射系４１から射出された検出光Ｌａが受光系４２に直接入射する不都合を防止することができる。
【００８４】
なお上述した実施形態においては、投射系４１は基板Ｐ（液浸領域ＡＲ２）に対してＸ軸方向（走査方向）から検出光Ｌａを照射しているが、Ｙ軸方向（非走査方向）から照射するようにしてもよい。すなわち、液浸領域ＡＲ２に対して基板Ｐ表面とほぼ平行に検出光Ｌａを照射すればよく、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを基準とした放射方向のいずれの方向からでも照射可能である。
【００８５】
また上述した実施形態においては、投射系４１は１つであり、液浸領域ＡＲ２に対して１箇所から検出光Ｌａが照射される構成であるが、投射系４１を複数設け、液浸領域ＡＲ２に対して複数の位置（方向）のそれぞれから検出光Ｌａを照射するようにしてもよい。
【００８６】
また、本実施形態においては、露光光ＥＬとは異なる波長を有する検出光Ｌａを照射しているが、露光光ＥＬが気泡１００に当たったときに発生する散乱光を受光系４２で受光することも可能である。一方、露光光ＥＬとは別の検出光Ｌａを照射することで、露光処理以外のタイミングにおいても気泡検出動作を行うことができる。
【００８７】
また上述した実施形態においては、基板Ｐ上に液浸領域ＡＲ２を形成する場合について説明したが、図２を参照して説明したような、基板ステージＰＳＴ（Ｚチルトステージ５２）上の基準部材３００の上面３０１、照度ムラセンサ４００の上板４０２の上面４０１、空間像計測センサ５００の上板５０２の上面５０１、及び照射量センサの上板の上面に液体ＬＱの液浸領域ＡＲ２を形成する場合が考えられる。こうした基準部材やセンサで液体ＬＱを介して計測を行うときに、投影光学系ＰＬの像面側に気体部分（気泡）１００が存在すると計測誤差となってしまうおそれがある場合には、気体検出系４０を使って気体部分の有無などを検出するようにしてもよい。
【００８８】
以下、本発明の別の実施形態について図４を参照しながら説明する。以下の説明において、上述した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、その説明を簡略もしくは省略する。
図４において、気体検出系４０は、液体ＬＱを介した光を受光する互いに別の位置に設けられた第１受光系４２Ａ及び第２受光系４２Ｂを備えている。投射系４１より照射された検出光Ｌａが気泡１００に当たることで生成された散乱光は、第１、第２受光系４２Ａ、４２Ｂのそれぞれに入射する。第１、第２受光系４２Ａ、４２Ｂの受光素子８２Ａ、８２ＢのそれぞれはＣＣＤによって構成されている。
【００８９】
上述したように、気泡１００に対して所定方向から光を照射したときの気泡１００から発生する散乱光の光強度が最も強くなる方向は特定され、その方向に対応した位置に第１、第２受光系４２Ａ、４２Ｂが配置されている。そして、気泡１００から発生した散乱光は受光素子８２Ａ、８２Ｂのそれぞれの受光面に入射する。散乱光は、液浸領域ＡＲ２上（基板Ｐ上）での気泡１００の位置に応じた受光面上の位置に入射する。
【００９０】
受光素子８２Ａ、８２Ｂのそれぞれは受光面上でのＸＹ方向（水平方向）に関する受光位置を特定することができる１次元ＣＣＤにより構成されている。また、散乱光はピーク値を有しており、受光素子８２Ａ、８２Ｂは、散乱光のピーク値に基づいて受光面上でのＸＹ方向に関する受光位置を特定する。つまり、気泡１００のＸＹ平面での位置が変動すると、受光素子８２Ａ、８２Ｂでの散乱光の受光位置も、図４中、矢印Ｓ１、Ｓ２で示すように変動する。そこで、気体検出系４０は、第１、第２受光系４２Ａ、４２Ｂそれぞれの受光素子８２Ａ、８２Ｂの受光面上での受光位置に基づいて、気泡１００のＸＹ平面での位置情報を求めることができる。
【００９１】
なおここでは、受光素子８２Ａ、８２Ｂのそれぞれは受光面上でのＸＹ方向（水平方向）に関する受光位置を特定することができる１次元ＣＣＤで構成されているが、２次元ＣＣＤを用いることにより気泡１００のＺ軸方向に関する位置も求めることができる。
【００９２】
液浸領域ＡＲ２（基板Ｐ）上での気泡１００の位置が求められたことにより、受光素子８２Ａ、８２Ｂのそれぞれと気泡１００との間の距離を導出することができる。また、気泡１００の大きさに応じて気泡１００で発生した散乱光の光強度、ひいては受光素子８２Ａ、８２Ｂで受光される光強度（受光量）が変化する。また、受光素子８２Ａ、８２Ｂのそれぞれと気泡１００との距離に応じても、受光素子８２Ａ、８２Ｂで受光される光強度が変化する。
【００９３】
そこで、受光素子８２Ａ、８２Ｂのそれぞれと気泡１００との間の距離に関する情報と、受光素子８２Ａ、８２Ｂで受光される光強度とに基づいて、制御装置ＣＯＮＴは、気泡１００の大きさを求めることができる。
【００９４】
具体的には、気泡１００の大きさと受光素子８２Ａ、８２Ｂで受光される光強度との関係（特性曲線）を実験やシミュレーション等によって予め求めておく。更に、前記関係（特性曲線）を、複数通りの前記距離に対応付けしてそれぞれ求めておく。そして、求めた情報を制御装置ＣＯＮＴに記憶しておく。
【００９５】
そして、制御装置ＣＯＮＴは、気体検出系４０を使って検出した気泡１００の位置情報（ひいては前記距離に関する情報）と、そのとき受光した光強度と、前記記憶した情報とに基づいて、気泡１００の大きさを求めることができる。
【００９６】
そして、制御装置ＣＯＮＴは、上記求めた気泡１００の大きさ及び位置のうち少なくともいずれか一方に基づいて、露光に関する動作を制御する。例えば、制御装置ＣＯＮＴに、基板Ｐに対して所望のパターン転写精度でパターンが転写されるかどうかの気泡１００に関するしきい値情報を予め記憶しておく。このしきい値は、気泡１００の大きさに関するしきい値、及び気泡１００の位置に関するしきい値を含む。そして、制御装置ＣＯＮＴは、記憶されているしきい値情報と、気泡１００の大きさ又は位置の検出結果とを比較する。制御装置ＣＯＮＴは、気体検出系４０による気泡１００の検出結果が前記しきい値以上であるかどうかを判別する。例えば、径の小さい気泡１００が液体ＬＱ中を僅かに浮遊している場合など、気泡１００が液体ＬＱ中に存在していても所望のパターン転写精度を得られる場合がある。そこで、気泡１００の量及び大きさに関するしきい値を予め求めておき、気体検出系４０の検出結果が前記しきい値以下であれば基板Ｐの露光を適切に行うことができると判断できる。この場合、気体検出系４０によって気泡１００が検出されたとしても、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐの露光を継続する。一方、検出した気泡１００が上記しきい値以上であると判断した場合には、制御装置ＣＯＮＴは、例えば露光処理動作を中断したり、あるいは不図示の警報装置を駆動して、許容範囲以上（しきい値以上）の気泡１００が存在する旨を通知等の処置を施す。
【００９７】
あるいは、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐ上の複数のショット領域のそれぞれの露光中に気泡１００の位置検出を行い、複数のショット領域のうち気泡１００によりパターンの像の結像が適切に行われなかったショット領域を記憶する。そして、露光処理終了後において、前記記憶した情報に基づいて、複数のショット領域のうちパターンの像の結像が適切に行われなかったショット領域は、その後に続く、別のレイヤの露光処理から除外されたり、レジストをつけ直して再露光される。更には、基板Ｐ上に気泡１００が付着している場合と投影光学系ＰＬの先端面や液体ＬＱ中に浮遊している場合とでは、パターン劣化の程度に差がある。その場合においても、気泡１００の存在位置に応じて、後の処理を決定すればよい。
【００９８】
なお、上述した各実施形態においては、気体検出系４０を基板Ｐ上の一部に液浸領域ＡＲ２を局所的に形成する局所液浸方式に適用した場合を例にして説明したが、図５に示すように、基板Ｐを保持した基板ステージＰＳＴを液槽９０の中で移動する所謂グローバル液浸方式に適用することも可能である。図５（ａ）はグローバル液浸露光装置の一例を示す側面図、図５（ｂ）は平面図である。図５において、液槽９０は、投射系４１からの検出光Ｌａを通過可能な入射窓９１と、気泡１００から発生した散乱光を通過可能な射出窓９２とを備えている。なお、グローバル液浸方式を適用した液浸露光装置としては、例えば特開平６−１２４８７３号公報に開示されている構成を採用することができる。
【００９９】
図６は本発明の別の実施形態を示す側面図、図７は図６の液浸領域ＡＲ２を下から見た図である。図６において、気体検出系４０のうち検出光Ｌａを投射する投射系４１は、基板Ｐ上に形成された液体ＬＱの液浸領域ＡＲ２の上方位置から下方へ向けて検出光Ｌａを導く第１送光系７４と、第１送光系７４からの検出光Ｌａを基板Ｐ表面とほぼ平行にする光路折り曲げミラー７６とを備えている。液浸領域ＡＲ２の上方位置には、図１等を参照して説明した光源４３、ピンホール４４、コリメータレンズ４５、ビームエキスパンダ４６、第１、第２シリンドリカルレンズ４８、４９等が設けられており、検出光であるレーザシート光Ｌａが液浸領域ＡＲ２の上方位置から下方に向けて第１送光系７４によって導かれている。
【０１００】
第１送光系７４は光ファイバを複数束ねた光ファイバ束によって構成されており、その一部が流路形成部材７０の内部に配置されている。そして、光ファイバ束（第１送光系）７４の射出端は、液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱ中に浸かっている。なお、光ファイバ束７４の射出端側に、レーザシート光を形成するためのシリンドリカルレンズ（符号７５参照）を配置してもよい。このシリンドリカルレンズ７５も液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱ中に浸かっている。
【０１０１】
ミラー７６は、支持部材７７を介して流路形成部材７０の下面７０Ａに取り付けられている。そして、このミラー７６も液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱ中に浸かっている。
【０１０２】
気体検出系４０のうち光を受光する受光系４２は、液体ＬＱを介した光を液浸領域ＡＲ２の上方へ導く光路折り曲げミラー７８と、ミラー７８からの光を受光素子８６に導くレンズ系８５とを備えている。
【０１０３】
レンズ系８５は流路形成部材７０に取り付けられており、レンズ系８５のうちミラー７８からの光が入射される受光端は、液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱ中に浸かっている。また、受光素子８６は流路形成部材７０の上方位置に設けられており、流路形成部材７０にはレンズ系８５から受光素子８６に向かう光の光路を確保するための貫通部８７が形成されている。
【０１０４】
また、受光系４２の一部を構成するミラー７８は、支持部材７９を介して流路形成部材７０の下面７０Ａに取り付けられている。そして、このミラー７８も液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱ中に浸かっている。
【０１０５】
このように、気体検出系４０を構成する複数の部材のうち、支持部材７７，７９やミラー７６、７８、あるいは光ファイバ束７４の射出端やレンズ系８５の受光端が液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱ中に浸かっている。液体ＬＱの外側から空気を介して液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱに検出光Ｌａを入射させる形態では、液体ＬＱと空気との界面において検出光Ｌａの散乱が生じて気泡検出精度が劣化する不都合が生じる可能性があるが、本実施形態のように、気体検出系４０を構成する複数の部材のうち特定の部材を液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱ中に浸けて、検出光Ｌａが液体ＬＱと空気との界面を通過しないようにすることで、上記不都合の発生を防止することができる。
【０１０６】
投射系４１及び受光系４２は、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１の両側にそれぞれ設けられている。また、図７に示すように、液体ＬＱを供給する液体供給口１３Ａ、１３Ｂは投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１に対してＸ軸方向に離れた位置に設けられている。そして、投射系４１及び受光系４２を構成する複数の部材のうち、少なくとも液体ＬＱ中に浸かっている部材、すなわち、光ファイバ束７４の射出端、ミラー７６、７８、支持部材７７、７９、及びレンズ系８５の受光端等は、Ｘ軸方向とは別の方向に離れた位置に設けられている。図７に示す例では、液体ＬＱ中に浸かっている部材は、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１に対してほぼＹ軸方向に離れた位置に設けられている。このような配置にすることにより、液体供給口１３Ａ、１３Ｂから供給された液体ＬＱが前記部材に当たって液浸領域ＡＲ２中の液体ＬＱの流れを乱す不都合を防止することができる。なお、図７に示す例では、受光系４２の一部を構成するミラー７８は、光ファイバ束７４から射出され、ミラー７６を通過した検出光Ｌａが直接入射されない位置に設けられている。
【０１０７】
以上説明したように、光ファイバ束７４を使って検出光Ｌａを液浸領域ＡＲ２の上方位置から下方に向けて導き、検出光Ｌａを液浸領域ＡＲ２の上方から入射させる構成も可能である。こうすることにより、投影光学系ＰＬや基板Ｐ等の周辺に他の機器や部材が存在して気体検出系４０の光学系の配置に制約があっても、光ファイバ束７４によって気体検出系４０の光学系の配置の自由度が向上されている。したがって、前記制約があっても、その光ファイバ束７４からの検出光Ｌａはミラー７６を介して基板Ｐ表面とほぼ平行に円滑に投射される。そして、基板Ｐ上に形成された液体ＬＱの液浸領域ＡＲ２に対して基板Ｐ表面とほぼ平行な検出光Ｌａを投射するので、液浸領域ＡＲ２の広い範囲において気泡１００の有無を一括して検出することができる。
【０１０８】
なお、上述した実施形態においては、液浸領域ＡＲ２の上方から検出光Ｌａを入射させるために光ファイバ束７４を用いているが、もちろんレンズ系を用いてもよいし、空間を伝播させても構わない。また、気泡１００で発生した散乱光を液浸領域ＡＲ２の上方より射出させる構成の他に、横方向など他の方向へ導いてもよい。
【０１０９】
上述したように、本実施形態における液体ＬＱは純水により構成されている。純水は、半導体製造工場等で容易に大量に入手できるとともに、基板Ｐ上のフォトレジストや光学素子（レンズ）等に対する悪影響がない利点がある。また、純水は環境に対する悪影響がないとともに、不純物の含有量が極めて低いため、基板Ｐの表面、及び投影光学系ＰＬの先端面に設けられている光学素子の表面を洗浄する作用も期待できる。なお工場等から供給される純水の純度が低い場合には、露光装置が超純水製造器を持つようにしてもよい。
【０１１０】
そして、波長が１９３ｎｍ程度の露光光ＥＬに対する純水（水）の屈折率ｎはほぼ１．４４と言われており、露光光ＥＬの光源としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を用いた場合、基板Ｐ上では１／ｎ、すなわち約１３４ｎｍに短波長化されて高い解像度が得られる。更に、焦点深度は空気中に比べて約ｎ倍、すなわち約１．４４倍に拡大されるため、空気中で使用する場合と同程度の焦点深度が確保できればよい場合には、投影光学系ＰＬの開口数をより増加させることができ、この点でも解像度が向上する。
【０１１１】
なお、上述したように液浸法を用いた場合には、投影光学系の開口数ＮＡが０．９〜１．３になることもある。このように投影光学系の開口数ＮＡが大きくなる場合には、従来から露光光として用いられているランダム偏光光では偏光効果によって結像性能が悪化することもあるので、偏光照明を用いるのが望ましい。その場合、マスク（レチクル）のライン・アンド・スペースパターンのラインパターンの長手方向に合わせた直線偏光照明を行い、マスク（レチクル）のパターンからは、Ｓ偏光成分（ＴＥ偏光成分）、すなわちラインパターンの長手方向に沿った偏光方向成分の回折光が多く射出されるようにするとよい。投影光学系ＰＬと基板Ｐ表面に塗布されたレジストとの間が液体で満たされている場合、投影光学系ＰＬと基板Ｐ表面に塗布されたレジストとの間が空気（気体）で満たされている場合に比べて、コントラストの向上に寄与するＳ偏光成分（ＴＥ偏光成分）の回折光のレジスト表面での透過率が高くなるため、投影光学系の開口数ＮＡが１．０を越えるような場合でも高い結像性能を得ることができる。また、位相シフトマスクや特開平６−１８８１６９号公報に開示されているようなラインパターンの長手方向に合わせた斜入射照明法（特にダイボール照明法）等を適宜組み合わせると更に効果的である。
【０１１２】
また、例えばＡｒＦエキシマレーザを露光光とし、１／４程度の縮小倍率の投影光学系ＰＬを使って、微細なライン・アンド・スペースパターン（例えば２５〜５０ｎｍ程度のライン・アンド・スペース）を基板Ｐ上に露光するような場合、マスクＭの構造（例えばパターンの微細度やクロムの厚み）によっては、Wave guide効果によりマスクＭが偏光板として作用し、コントラストを低下させるＰ偏光成分（ＴＭ偏光成分）の回折光よりＳ偏光成分（ＴＥ偏光成分）の回折光が多くマスクＭから射出されるようになるので、上述の直線偏光照明を用いることが望ましいが、ランダム偏光光でマスクＭを照明しても、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡが０．９〜１．３のように大きい場合でも高い解像性能を得ることができる。また、マスクＭ上の極微細なライン・アンド・スペースパターンを基板Ｐ上に露光するような場合、Wire Grid効果によりＰ偏光成分（ＴＭ偏光成分）がＳ偏光成分（ＴＥ偏光成分）よりも大きくなる可能性もあるが、例えばＡｒＦエキシマレーザを露光光とし、１／４程度の縮小倍率の投影光学系ＰＬを使って、２５ｎｍより大きいライン・アンド・スペースパターンを基板Ｐ上に露光するような場合には、Ｓ偏光成分（ＴＥ偏光成分）の回折光がＰ偏光成分（ＴＭ偏光成分）の回折光よりも多くマスクＭから射出されるので、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡが０．９〜１．３のように大きい場合でも高い解像性能を得ることができる。
【０１１３】
更に、マスク（レチクル）のラインパターンの長手方向に合わせた直線偏光照明（Ｓ偏光照明）だけでなく、特開平６−５３１２０号公報に開示されているように、光軸を中心とした円の接線（周）方向に直線偏光する偏光照明法と斜入射照明法との組み合わせも効果的である。特に、マスク（レチクル）のパターンが所定の一方向に延びるラインパターンだけでなく、複数の異なる方向に延びるラインパターンが混在する場合には、同じく特開平６−５３１２０号公報に開示されているように、光軸を中心とした円の接線方向に直線偏光する偏光照明法と輪帯照明法とを併用することによって、投影光学系の開口数ＮＡが大きい場合でも高い結像性能を得ることができる。
【０１１４】
本実施形態では、投影光学系ＰＬの先端に光学素子２が取り付けられており、このレンズにより投影光学系ＰＬの光学特性、例えば収差（球面収差、コマ収差等）の調整を行うことができる。なお、投影光学系ＰＬの先端に取り付ける光学素子としては、投影光学系ＰＬの光学特性の調整に用いる光学プレートであってもよい。あるいは露光光ＥＬを透過可能な平行平面板であってもよい。
【０１１５】
なお、液体ＬＱの流れによって生じる投影光学系ＰＬの先端の光学素子と基板Ｐとの間の圧力が大きい場合には、その光学素子を交換可能とするのではなく、その圧力によって光学素子が動かないように堅固に固定してもよい。
【０１１６】
なお、本実施形態では、投影光学系ＰＬと基板Ｐ表面との間は液体ＬＱで満たされている構成であるが、例えば基板Ｐの表面に平行平面板からなるカバーガラスを取り付けた状態で液体ＬＱを満たす構成であってもよい。
【０１１７】
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Ｆ２レーザである場合、このＦ２レーザ光は水を透過しないので、液体ＬＱとしてはＦ２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。この場合、液体ＬＱと接触する部分には、例えばフッ素を含む極性の小さい分子構造の物質で薄膜を形成することで親液化処理する。また、液体ＬＱとしては、その他にも、露光光ＥＬに対する透過性があってできるだけ屈折率が高く、投影光学系ＰＬ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。この場合も表面処理は用いる液体ＬＱの極性に応じて行われる。
【０１１８】
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。
【０１１９】
露光装置ＥＸとしては、マスクＭと基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを一括露光し、基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。また、本発明は基板Ｐ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。
【０１２０】
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ツインステージ型の露光装置にも適用できる。
【０１２１】
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。
【０１２２】
基板ステージＰＳＴやマスクステージＭＳＴにリニアモータ（USP5,623,853またはUSP5,528,118参照）を用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ステージＰＳＴ、ＭＳＴは、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。
【０１２３】
各ステージＰＳＴ、ＭＳＴの駆動機構としては、二次元に磁石を配置した磁石ユニットと、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電磁力により各ステージＰＳＴ、ＭＳＴを駆動する平面モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一方をステージＰＳＴ、ＭＳＴに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットとの他方をステージＰＳＴ、ＭＳＴの移動面側に設ければよい。
【０１２４】
基板ステージＰＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−１６６４７５号公報（USP5,528,118）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
マスクステージＭＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−３３０２２４号公報（US S/N 08/416,558）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
【０１２５】
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。
【０１２６】
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図８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。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】基板ステージの平面図である。
【図３】本発明の露光装置の一実施形態を示す平面図である。
【図４】本発明の露光装置の別の実施形態を示す平面図である。
【図５】本発明の露光装置の別の実施形態を示す平面図である。
【図６】本発明の露光装置の別の実施形態を示す平面図である。
【図７】図６の液浸領域を下から見た図である。
【図８】半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【０１２８】
２…光学素子、２Ａ…液体接触面、１０…液体供給機構、
１３（１３Ａ、１３Ｂ）…液体供給口、２０…液体回収機構、
２３（２３Ａ、２３Ｂ）…液体回収口、４０…気体検出系、４１…投射系、
４２（４２Ａ、４２Ｂ）…受光系、７０…流路形成部材（供給部材、回収部材）、
７０Ａ…液体接触面、７４…光ファイバ束（第１送光系）、
７６…ミラー（第２送光系）、７８…ミラー（第３送光系）、
８５…レンズ系（第４送光系）、８６…受光素子、１００…気泡（気体部分）、
ＡＲ１…投影領域、ＡＲ２…液浸領域、ＣＯＮＴ…制御装置、ＥＬ…露光光、
ＥＸ…露光装置、Ｌａ…検出光、ＬＱ…液体、Ｐ…基板、ＰＬ…投影光学系
【図１】
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【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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