(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギビームを、液体を含む光学系を介して物体に照射し、該物体を露光する露光方法であって、
前記液体に入射する前記エネルギビームのエネルギ情報と前記エネルギビームに対する前記液体の透過率に関連する情報とに基づいて、前記液体のエネルギ吸収に起因する、前記光学系の光学特性の変動を予測する工程と；
該予測結果に基づき、前記物体に対する露光動作を行う工程と；を含む露光方法。
【請求項２】
請求項１に記載の露光方法において、
前記光学系の光学特性の変動を予測する工程では、前記エネルギ情報及び前記透過率に関するパラメータを含む算出式を用いて、前記液体のエネルギ吸収に起因する前記光学系の光学特性の変動を予測する露光方法。
【請求項３】
請求項２に記載の露光方法において、
前記算出式は、前記液体の温度に関するパラメータをさらに含む露光方法。
【請求項４】
請求項２に記載の露光方法において、
前記液体の透過率に関するパラメータは、前記液体中の溶存酸素濃度の変化に起因する前記液体の透過率の変動に関するパラメータを含む露光方法。
【請求項５】
請求項１に記載の露光方法において、
前記液体の透過率に基づいて、前記物体に対する積算露光量を制御する露光方法。
【請求項６】
請求項２に記載の露光方法において、
前記光学系を通過した前記エネルギビームのエネルギ強度を所定のタイミングで計測し、該計測結果に基づいて前記算出式を更新する露光方法。
【請求項７】
請求項２に記載の露光方法において、
前記光学系は、前記エネルギビームが通過する光学素子を含み、
前記光学系の光学特性の変動を予測する工程では、前記エネルギ情報をパラメータとして含む、前記算出式とは別の算出式を用いて、前記光学素子のエネルギ吸収に起因する前記光学系の光学特性の変動も予測する露光方法。
【請求項８】
請求項１に記載の露光方法において、
前記光学系の光学特性の変動を予測する工程では、前記光学系の光学特性の変動を、前記液体の温度にさらに基づいて予測する露光方法。
【請求項９】
請求項１に記載の露光方法において、
前記光学系は、前記エネルギビームが通過する光学素子を含み、
前記光学系の光学特性の変動予測は、前記光学素子のエネルギ吸収をも考慮して行われる露光方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の露光方法において、
前記光学系の少なくとも一部を構成する光学素子のビーム射出側に前記物体を配置し、
前記光学素子のビーム入射側のビーム路を前記液体で満たす露光方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の露光方法において、
前記光学素子と前記物体との間を、前記液体とは異なる種類若しくは同一種類の別液体で満たす露光方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の露光方法において、
前記光学系の光学特性の変動を予測する工程では、前記エネルギ情報をパラメータとして含む、前記算出式とは別の算出式を用いて、前記別液体のエネルギ吸収に起因する前記光学系の光学特性の変動をも予測する露光方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の露光方法において、
前記エネルギビームが照射された液体を、前記エネルギビームが照射されていない液体と交換したときには、前記液体のエネルギ吸収に起因する前記光学系の光学特性の変動はないものとする露光方法。
【請求項１４】
エネルギビームを液体を介して物体に照射し、該物体を露光する露光方法であって、
前記エネルギビームに対する前記液体の透過率に関連する物理量の変動に基づいて前記物体に対する積算露光量を制御しつつ、前記物体を露光する露光方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の露光方法において、
前記物理量は、前記エネルギビームに対する前記液体の透過率を含む露光方法。
【請求項１６】
請求項１４に記載の露光方法において、
前記液体の前記物理量の変動は、前記液体中の溶存酸素濃度の変化を含む露光方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の露光方法において、
前記液体中の溶存酸素濃度を計測し、
該計測結果に基づいて前記物体に対する積算露光量を制御する露光方法。
【請求項１８】
請求項１４に記載の露光方法において、
前記物理量は、前記液体中の溶存酸素濃度を含む露光方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の露光方法において、
前記液体中の溶存酸素濃度を計測し、
該計測結果に基づいて前記物体に対する積算露光量を制御する露光方法。
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれか一項に記載の露光方法により物体を露光して、該物体上にデバイスパターンを形成するリソグラフィ工程を含むデバイス製造方法。
【請求項２１】
エネルギビームを液体を介して物体に照射し、該物体を露光する露光装置であって、
前記液体を含む光学系と；
前記液体に入射する前記エネルギビームのエネルギ情報と前記エネルギビームに対する前記液体の透過率に関連する情報とを取得するためのセンサシステムと；
該センサシステムを用いて取得された前記エネルギ情報と前記液体の透過率に関連する情報とに基づいて、前記液体のエネルギ吸収に起因する、前記液体を含む光学系の光学特性の変動を予測し、該予測結果に基づき、前記物体に対する露光動作を制御する制御装置と；を備える露光装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の露光装置において、
前記制御装置は、前記エネルギ情報及び前記液体の透過率に関するパラメータを含む算出式を用いて、前記液体のエネルギ吸収に起因する前記光学系の光学特性の変動を予測する露光装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の露光装置において、
前記算出式は、前記液体の温度に関するパラメータをも含む露光装置。
【請求項２４】
請求項２２に記載の露光装置において、
前記液体の透過率に関するパラメータは、前記液体中の溶存酸素濃度の変化に起因する前記液体の透過率の変動に関するパラメータを含む露光装置。
【請求項２５】
請求項２１〜２４のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記センサシステムは、前記液体の透過率に関連する情報として前記液体中の溶存酸素濃度を計測する酸素計を含む露光装置。
【請求項２６】
請求項２１に記載の露光装置において、
前記制御装置は、前記液体の透過率に基づいて、前記物体に対する積算露光量を制御する露光装置。
【請求項２７】
請求項２２に記載の露光装置において、
所定パターンの像を前記光学系を介して前記物体上に投影するために、前記所定パターンを前記エネルギビームを使って照明する照明系をさらに備え、
前記制御装置は、前記算出式を、前記所定パターンに対する照明条件毎に設定する露光装置。
【請求項２８】
請求項２２に記載の露光装置において、
前記光学系は、前記エネルギビームが通過する光学素子を含み、
前記制御装置は、前記エネルギ情報をパラメータとして含む、前記算出式とは別の算出式を用いて、前記光学素子のエネルギ吸収に起因する前記光学系の光学特性の変動も予測する露光装置。
【請求項２９】
請求項２１に記載の露光装置において、
前記制御装置は、前記光学系の光学特性の変動を、前記エネルギビームに対する前記液体の透過率と前記液体の温度との少なくとも一方に基づいて予測する露光装置。
【請求項３０】
請求項２１に記載の露光装置において、
前記光学系は、前記エネルギビームが通過する光学素子を含み、
前記制御装置は、前記光学素子のエネルギ吸収をも考慮して前記光学系の光学特性の変動予測を行う露光装置。
【請求項３１】
請求項２１に記載の露光装置において、
前記光学系の少なくとも一部を構成する光学素子のビーム射出側に前記物体が配置され、
前記光学素子のビーム入射側のビーム路が前記液体で満たされる露光装置。
【請求項３２】
請求項３１に記載の露光装置において、
前記光学素子と前記物体との間が、前記液体とは異なる種類若しくは同一種類の別液体で満たされる露光装置。
【請求項３３】
請求項３２に記載の露光装置において、
前記制御装置は、前記エネルギ情報をパラメータとして含む、前記算出式とは別の算出式を用いて、前記別液体のエネルギ吸収に起因する前記光学系の光学特性の変動も予測する露光装置。
【請求項３４】
請求項２１に記載の露光装置において、
前記液体を供給可能な液浸機構をさらに備える露光装置。
【請求項３５】
請求項２１に記載の露光装置において、
前記制御装置は、前記液浸機構を制御して、前記エネルギビームが照射された液体を、前記エネルギビームが照射されていない液体と交換するとともに、前記液浸機構による液体の交換を行ったときに、前記液体のエネルギ吸収に起因する前記光学系の光学特性の変動はないものとする露光装置。
【請求項３６】
請求項２１に記載の露光装置において、
前記エネルギビームを射出するビーム源をさらに備え、
前記センサシステムは、前記ビーム源と前記光学系との間で前記エネルギビームの一部を分岐する分岐素子と、該分岐素子で分岐されたエネルギビームが入射するセンサ素子とを有する露光装置。
【請求項３７】
エネルギビームを液体を介して物体に照射し、該物体を露光する露光装置であって、
前記エネルギビームを射出するビーム源と；
前記物体を露光するときに、前記ビーム源から射出されたエネルギビームに対する前記液体の透過率に関連する物理量の変動に基づいて前記物体に対する積算露光量を制御する制御装置と；を備える露光装置。
【請求項３８】
請求項３７に記載の露光装置において、
前記物理量は、前記エネルギビームに対する前記液体の透過率を含む露光装置。
【請求項３９】
請求項３７に記載の露光装置において、
前記液体の前記物理量の変動は、前記液体中の溶存酸素濃度の変化を含む露光装置。
【請求項４０】
請求項３９に記載の露光装置において、
前記液体中の溶存酸素濃度を計測する計測器をさらに備え、
前記制御装置は、前記計測器の計測結果に基づいて前記物体に対する積算露光量を制御する露光装置。
【請求項４１】
請求項３７に記載の露光装置において、
前記物理量は、前記液体中の溶存酸素濃度を含む露光装置。
【請求項４２】
請求項４１に記載の露光装置において、
前記液体中の溶存酸素濃度を計測する計測器をさらに備え、
前記制御装置は、前記計測器の計測結果に基づいて前記物体に対する積算露光量を制御する露光装置。
【請求項４３】
請求項２１〜４２のいずれか一項に記載の露光装置を用いて物体を露光し、該物体上にデバイスパターンを形成するリソグラフィ工程を含むデバイス製造方法。
【請求項４４】
エネルギビームを、液体を含む光学系を介して物体に照射することによって該物体を露光し、該物体上にデバイスパターンを形成するリソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、
前記液体に入射する前記エネルギビームのエネルギ情報と前記エネルギビームに対する前記液体の透過率に関連する情報とに基づいて、前記液体のエネルギ吸収に起因する、前記光学系の光学特性の変動を予測する工程と；
該予測結果に基づき、前記物体に対する露光動作を行う工程と；を含むデバイス製造方法。
【請求項４５】
エネルギビームを液体を介して物体に照射することにより該物体を露光し、該物体上にデバイスパターンを形成するリソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、
前記エネルギビームをビーム源から発射する工程と；
前記エネルギビームに対する前記液体の透過率に関連する物理量の変動に基づいて前記物体に対する積算露光量を制御しつつ、前記物体を露光処理する工程と；を含むデバイス製造方法。
【請求項４６】
エネルギビームを、液体を含む光学系を介して物体に照射することによって該物体を露光し、該物体上にデバイスパターンを形成するリソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、
センサシステムを使って、前記液体に入射する前記エネルギビームのエネルギ情報と前記エネルギビームに対する前記液体の透過率に関連する情報とを取得する工程と；
該センサシステムを用いて取得された前記エネルギ情報と前記液体の透過率に関連する情報とに基づいて、前記液体のエネルギ吸収に起因する、前記液体を含む光学系の光学特性の変動を予測する工程と；
該予測結果に基づき、前記物体に対する露光動作を実行する工程と；を含むデバイス製造方法。
【請求項４７】
エネルギビームを液体を介して物体に照射することにより該物体を露光し、該物体上にデバイスパターンを形成するリソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、
ビーム源から前記エネルギビームを射出する工程と；
前記ビーム源から射出されたエネルギビームに対する前記液体の透過率に関連する物理量の変動に基づいて前記物体に対する積算露光量を制御しつつ、前記ビーム源から前記エネルギビームで前記物体を露光する工程と；を含むデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、半導体素子（集積回路）、液晶表示素子などの電子デバイスを製造するリソグラフィ工程で用いられる露光方法及び露光装置、並びにこれらを利用するデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体素子（集積回路等）、液晶表示素子等の電子デバイスを製造するリソグラフィ工程では、マスク（又はレチクル）のパターンの像を投影光学系を介して、レジスト（感応材）が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の感応性の物体（以下、「ウエハ」と総称する）上の複数のショット領域の各々に投影するステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）や、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）などが、主として用いられている。【０００３】
この種の投影露光装置では、集積回路の高集積化によるパターンの微細化に伴って、より高い解像力（解像度）が年々要求されるようになり、最近では、液浸法を利用した露光装置が、注目されるようになってきた。この液浸法を利用した露光装置として、投影光学系の下面とウエハ表面との間を水又は有機溶媒等の液体で局所的に満たした状態で露光を行うものが知られている（例えば、下記特許文献１参照）。この特許文献１に記載の露光装置では、液体中での露光光の波長が、空気中の１／ｎ倍（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共に、空気中に比べて焦点深度を実質的にｎ倍に拡大することができる。【０００４】
ところで、液浸露光装置では、露光光の照射による液体の屈折率変化により投影光学系及び液体（例えば、水）を含む全体の光学系の光学特性（例えば収差）が変動する可能性がある。また、液体が大気に触れることによって露光光に対する液体の透過率が変動する可能性もある。例えば、液体中のＴＯＣ（Total Organic Carbon：全有機体炭素）及び／又は液体中の溶存酸素量の増加によって液体の透過率が低下する可能性がある。【０００５】
この結果、露光装置で許容される収差、要求される各種精度などを維持又は確保することが困難になるおそれがある。【０００６】
【特許文献１】特開平６−２５２０２２号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述のような事情の下でなされたもので、第１の観点からすると、エネルギビームを、液体を含む光学系を介して物体に照射し、該物体を露光する露光方法であって、前記液体に入射する前記エネルギビームのエネルギ情報と前記エネルギビームに対する前記液体の透過率に関連する情報とに基づいて、前記液体のエネルギ吸収に起因する、前記光学系の光学特性の変動を予測する工程と；該予測結果に基づき、前記物体に対する露光動作を行う工程と；を含む第１の露光方法である。
【０００８】
これによれば、液体のエネルギ吸収に起因するその液体を含む光学系の光学特性の変動の影響を抑えて露光動作を実行することが可能になる。【０００９】
本発明は、第２の観点からすると、エネルギビームを液体を介して物体に照射し、該物体を露光する露光方法であって、前記エネルギビームに対する前記液体の透過率に関連する物理量の変動に基づいて前記物体に対する積算露光量を制御しつつ、前記物体を露光する第２の露光方法である。【００１０】
これによれば、液体の透過率が変動しても、この透過率変動の影響を抑えて物体を露光することが可能となる。【００１１】
リソグラフィ工程において、本発明の第１、第２の露光方法のいずれかにより、物体を露光して、該物体上にデバイスパターンを形成することで、物体上にデバイスパターンを精度良く形成することが可能になる。従って、本発明は、第３の観点からすると、本発明の第１、第２の露光方法のいずれかを用いるデバイス製造方法であるとも言える。【００１２】
本発明は、第４の観点からすると、エネルギビームを液体を介して物体に照射し、該物体を露光する露光装置であって、前記液体を含む光学系と；前記液体に入射する前記エネルギビームのエネルギ情報と前記エネルギビームに対する前記液体の透過率に関連する情報とを取得するためのセンサシステムと；該センサシステムを用いて取得された前記エネルギ情報と前記液体の透過率に関連する情報とに基づいて、前記液体のエネルギ吸収に起因する、前記液体を含む光学系の光学特性の変動を予測し、該予測結果に基づき、前記物体に対する露光動作を制御する制御装置と；を備える第１の露光装置である。
【００１３】
これによれば、液体のエネルギ吸収に起因するその液体を含む光学系の光学特性の変動の影響を抑えて露光動作を実行することが可能になる。【００１４】
本発明は、第５の観点からすると、エネルギビームを液体を介して物体に照射し、該物体を露光する露光装置であって、前記エネルギビームを射出するビーム源と；前記物体を露光するときに、前記ビーム源から射出されたエネルギビームに対する前記液体の透過率に関連する物理量の変動に基づいて前記物体に対する積算露光量を制御する制御装置と；を備える第２の露光装置である。【００１５】
これによれば、液体の透過率が変動しても、この透過率変動の影響を抑えて物体を露光することが可能となる。【００１６】
リソグラフィ工程において、本発明の第１、第２の露光装置のいずれかにより、物体を露光して、該物体上にデバイスパターンを形成することで、物体上にデバイスパターンを精度良く形成することが可能になる。従って、本発明は、第６の観点からすると、本発明の第１、第２の露光装置のいずれかを用いるデバイス製造方法であるとも言える。【００１７】
本発明は、第７の観点からすると、エネルギビームを、液体を含む光学系を介して物体に照射することによって該物体を露光し、該物体上にデバイスパターンを形成するリソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、前記液体に入射する前記エネルギビームのエネルギ情報と前記エネルギビームに対する前記液体の透過率に関連する情報とに基づいて、前記液体のエネルギ吸収に起因する、前記光学系の光学特性の変動を予測する工程と；該予測結果に基づき、前記物体に対する露光動作を行う工程と；を含むデバイス製造方法である。
【００１８】
これによれば、液体のエネルギ吸収に起因するその液体を含む光学系の光学特性の変動の影響を抑えて物体に対する露光動作を実行することが可能になり、物体上にデバイスパターンを精度良く形成することが可能になる。【００１９】
本発明は、第８の観点からすると、エネルギビームを液体を介して物体に照射することにより該物体を露光し、該物体上にデバイスパターンを形成するリソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、前記エネルギビームをビーム源から発射する工程と；前記エネルギビームに対する前記液体の透過率に関連する物理量の変動に基づいて前記物体に対する積算露光量を制御しつつ、前記物体を露光処理する工程と；を含む露光方法である。【００２０】
これによれば、液体の透過率が変動しても、この透過率変動の影響を抑えて物体を露光することが可能となり、物体上にデバイスパターンを精度良く形成することが可能になる。【００２１】
本発明は、第９の観点からすると、エネルギビームを、液体を含む光学系を介して物体に照射することによって該物体を露光し、該物体上にデバイスパターンを形成するリソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、センサシステムを使って、前記液体に入射する前記エネルギビームのエネルギ情報と前記エネルギビームに対する前記液体の透過率に関連する情報とを取得する工程と；該センサシステムを用いて取得された前記エネルギ情報と前記液体の透過率に関連する情報とに基づいて、前記液体のエネルギ吸収に起因する、前記液体を含む光学系の光学特性の変動を予測する工程と；該予測結果に基づき、前記物体に対する露光動作を実行する工程と；を含むデバイス製造方法である。
【００２２】
これによれば、液体のエネルギ吸収に起因するその液体を含む光学系の光学特性の変動の影響を抑えて物体に対する露光動作を実行することが可能になり、物体上にデバイスパターンを精度良く形成することが可能になる。【００２３】
本発明は、第１０の観点からすると、エネルギビームを液体を介して物体に照射することにより該物体を露光し、該物体上にデバイスパターンを形成するリソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、ビーム源から前記エネルギビームを射出する工程と；前記ビーム源から射出されたエネルギビームに対する前記液体の透過率に関連する物理量の変動に基づいて前記物体に対する積算露光量を制御しつつ、前記ビーム源から前記エネルギビームで前記物体を露光する工程と；を含むデバイス製造方法である。【００２４】
これによれば、液体の透過率が変動しても、この透過率変動の影響を抑えて物体を露光することが可能となり、物体上にデバイスパターンを精度良く形成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】一実施形態の露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】投影光学系の像面側及びノズル部材近傍を示す断面図である。
【図３】ノズル部材を下から見た図である。
【図４】投影光学系の構成を示す図である。
【図５】図１の装置の制御系の主要部を示すブロック図である。
【図６】図６（Ａ）〜図６（Ｄ）は、一実施形態の露光装置の効果を説明するための図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図６（Ｄ）に基づいて説明する。【００２７】
図１には、一実施形態に係る露光装置１００の構成が概略的に示されている。この露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、すなわちいわゆるスキャナである。【００２８】
露光装置１００は、光源１６及び照明光学系１２を含む照明系、該照明系から射出される露光用のエネルギビームとしての照明光ＩＬにより照明されるレチクルＲを保持して所定の走査方向（ここでは、図１における紙面内左右方向であるＹ軸方向とする）に移動するレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲのパターンをウエハＷ上に投影する投影光学系ＰＬを含む投影ユニットＰＵ、ウエハＷを保持して水平面（ＸＹ平面内）を移動するウエハステージＷＳＴ及び液浸機構、並びにこれらを制御する制御系等を備えている。【００２９】
光源１６としては、一例として波長２００ｎｍ〜１７０ｎｍの真空紫外域の光を発するパルス光源であるＡｒＦエキシマレーザ（出力波長１９３ｎｍ）が用いられている。【００３０】
前記照明光学系１２は、所定の位置関係で配置された、ビーム整形光学系１８、エネルギ粗調器２０、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）２２、照明系開口絞り板２４、ビームスプリッタ２６、第１リレーレンズ２８Ａ、第２リレーレンズ２８Ｂ、固定レチクルブラインド３０Ａ、可動レチクルブラインド３０Ｂ、光路折り曲げ用のミラーＭ及びコンデンサレンズ３２等を含む。なお、オプティカル・インテグレータ２２としては、フライアイレンズ、内面反射型インテグレータ、又は回折光学素子などが用いられるが、図１ではフライアイレンズを用いているので、以下では「フライアイレンズ」とも呼ぶ。【００３１】
前記エネルギ粗調器２０は、光源１６から入射したレーザビームＬＢの断面形状を整形するビーム整形光学系１８後方のレーザビームＬＢの光路上に配置され、回転板（レボルバ）３４の周囲に透過率（＝１−減光率）の異なる複数個（例えば６個）のＮＤフィルタ（図１ではそのうちの２個のＮＤフィルタが示されている）を配置し、その回転板３４を駆動モータ３８で回転することにより、入射するレーザビームＬＢに対する透過率を１００％から複数段階で切り換えることができる。駆動モータ３８は、主制御装置５０によって制御される。なお、エネルギ粗調器２０を、複数個のＮＤフィルタを備えた２段のレボルバ、又は透過率の異なる複数のメッシュフィルタ等を備えた１段若しくは複数段のフィルタ交換部材により構成しても良い。【００３２】
エネルギ粗調器２０の後方では、円板状部材から成る照明系開口絞り板２４がフライアイレンズ２２を介して配置されている。この照明系開口絞り板２４には、ほぼ等角度間隔で、例えば通常の円形開口より成る開口絞り（通常絞り）、小さな円形開口より成りコヒーレンスファクタであるσ値を小さくするための開口絞り（小σ絞り）、輪帯照明用の輪帯状の開口絞り、及び変形光源法用に複数の開口を偏心させて配置して成る変形開口絞り（図１ではこのうちの２種類の開口絞りのみが図示されている）等が配置されている。この照明系開口絞り板２４は、主制御装置５０により制御されるモータ等の駆動装置４０により回転され、これによりいずれかの開口絞りが照明光ＩＬの光路上に選択的に設定される。【００３３】
なお、本実施形態においては、照明系開口絞り板２４を用いて照明条件を変更しているが、照明条件を変更する光学素子（光学系）はこれに限らない。例えば米国特許６，５６３，５６７号明細書に開示されているような光学系を用いて照明条件を変更してもよい。なお、本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令が許す限りにおいて、上記米国特許の開示を援用して本明細書の記載の一部とする。【００３４】
前記照明系開口絞り板２４後方の照明光ＩＬの光路上に、反射率が小さく透過率の大きなビームスプリッタ２６が配置され、更にこの後方の光路上に、固定レチクルブラインド（固定視野絞り）３０Ａ及び可動レチクルブラインド（可動視野絞り）３０Ｂを介在させて第１リレーレンズ２８Ａ及び第２リレーレンズ２８Ｂを含むリレー光学系が配置されている。【００３５】
固定レチクルブラインド３０Ａは、レチクルＲのパターン面に対する共役面から僅かにデフォーカスした面に配置され、レチクルＲ上の照明領域ＩＡＲを規定する矩形開口が形成されている。また、この固定レチクルブラインド３０Ａの近傍に可変の開口部を有する可動レチクルブラインド３０Ｂが配置され、走査露光の開始時及び終了時にその可動レチクルブラインド３０Ｂを用いて照明領域ＩＡＲを更に制限することによって、不要な露光が防止される。【００３６】
第２リレーレンズ２８Ｂ後方の照明光ＩＬの光路上には、当該第２リレーレンズ２８Ｂを通過した照明光ＩＬをレチクルＲに向けて反射する折り曲げミラーＭが配置され、このミラーＭの後方の照明光ＩＬの光路上にコンデンサレンズ３２が配置されている。【００３７】
一方、ビームスプリッタ２６の一方の面（表面）で反射された照明光ＩＬは、集光レンズ４４を介して光電変換素子より成るインテグレータセンサ４６で受光され、インテグレータセンサ４６の光電変換信号が、不図示のホールド回路及びＡ／Ｄ変換器などを介して出力ＤＳ（digit/pulse）として主制御装置５０に供給される。インテグレータセンサ４６としては、例えば遠紫外域や真空紫外域で感度があり、且つ光源１６からのパルス光を検出するために高い応答周波数を有するＰＩＮ型のフォトダイオード等が使用できる。【００３８】
また、ビームスプリッタ２６の他方の面（裏面）で反射した光を受光するために、照明光学系１２の瞳面と共役な位置に光電変換素子よりなる反射量モニタ４７が配置されている。本実施形態では、ウエハＷで反射された照明光ＩＬ（反射光）は、投影光学系ＰＬ、コンデンサレンズ３２、ミラーＭ、リレー光学系を介してビームスプリッタ２６に戻り、ビームスプリッタ２６で反射された光が反射量モニタ４７で受光され、反射量モニタ４７の検出信号が主制御装置５０に供給される。反射量モニタ４７は、後述する光学系の照明光吸収による結像特性（諸収差）の変動、いわゆる照射変動を算出するための基礎となるウエハ反射率の測定に用いられる。【００３９】
従って、露光中には、インテグレータセンサ４６の出力信号よりレチクルＲを介して投影光学系ＰＬ及び該投影光学系ＰＬとウエハＷとの間に満たされた液体Ｌｑ１を通過する照明光ＩＬの光量（第１光量とする）がモニタされ、反射量モニタ４７の検出信号よりウエハＷで反射されて液体Ｌｑ１及び投影光学系ＰＬを再び通過する反射光の光量（第２光量とする）がモニタできるため、その第１光量と第２光量とに基づいて、投影光学系ＰＬ及び液体Ｌｑ１を通過する光の全光量がより正確にモニタできるようになっている。後述するように、本実施形態では、投影光学系ＰＬの一部を構成する最も像面に近い光学素子とこれに隣接する光学素子との間の空間にも液体Ｌｑ２（図２参照）が満たされるが、液体Ｌｑ２は、投影光学系ＰＬを構成する光学素子の一部であるとみなし、ここでは、液体Ｌｑ１のみを投影光学系ＰＬとは別に説明したものである。【００４０】
前記レチクルステージＲＳＴ上には、レチクルＲが載置され、不図示のバキュームチャック等を使って吸着保持されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ方式のレチクルステージ駆動系４８によって、水平面（ＸＹ平面）内で微小駆動可能であるとともに、走査方向（ここでは図１の紙面内左右方向であるＹ軸方向とする）に所定ストローク範囲で走査される。レチクルステージＲＳＴの位置は、レチクルステージＲＳＴの鏡面加工された側面（反射面）を使って外部のレチクルレーザ干渉計５３によって計測され、このレチクルレーザ干渉計５３の計測値が主制御装置５０に供給される。【００４１】
本実施形態では、前記投影ユニットＰＵは、図１に示されるように、レチクルステージＲＳＴの下方に配置されている。投影ユニットＰＵは、鏡筒１４０と、該鏡筒１４０内に所定の位置関係で保持された複数の光学素子を有する投影光学系ＰＬとを含む。また、本実施形態では、前記投影光学系ＰＬとしては、反射屈折系（カタディ・オプトリック系）が用いられている。【００４２】
本実施形態の露光装置１００では、後述するように液浸法を適用した露光が行われるため、開口数ＮＡが実質的に増大することに伴いレチクル側の開口が大きくなる。このため、レンズのみで構成する屈折光学系においては、ペッツヴァルの条件を満足することが困難となり、投影光学系が大型化する傾向にある。かかる投影光学系の大型化を避けるために、投影光学系ＰＬとして反射屈折系を採用したものである。【００４３】
図４には、投影光学系ＰＬの構成例が、レチクルＲ（レチクルステージＲＳＴ）及びウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）とともに示されている。この投影光学系ＰＬは、前述の鏡筒１４０の内部に、所定の位置関係で配置された３つの結像光学系Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３等を含み、全体として縮小光学系（投影倍率は、例えば１／４倍、１／５倍又は１／８倍）である。【００４４】
投影光学系ＰＬは、レチクルＲに形成されたパターンの一次像を形成する屈折型の第１結像光学系Ｇ１と、当該一次像を再結像して二次像を形成する反射屈折型の第２結像光学系Ｇ２と、当該二次像をウエハ上に再結像して最終像を形成する第３結像光学系Ｇ３とを備える。第１結像光学系Ｇ１と第２結像光学系Ｇ２との間の光路中及び第２結像光学系Ｇ２と第３結像光学系Ｇ３との間の光路中には、光路折曲げ鏡ＦＭが配置される。第１結像光学系Ｇ１の光軸ＡＸ１と第３結像光学系Ｇ３の光軸ＡＸ３とは共軸であり、これらの光軸ＡＸ１，ＡＸ３と第２結像光学系Ｇ２の光軸ＡＸ２とは一点で交差する。この交差点には、光路折曲げ鏡ＦＭが有する２つの反射面の仮想的な頂点（稜線）が位置する。【００４５】
この投影光学系ＰＬでは、第２結像光学系Ｇ２の一部を構成する凹面反射鏡Ｍ１が正の屈折力を持ちつつペッツヴァル和への寄与は負レンズと同様であるため、凹面反射鏡Ｍ１と正レンズとの組み合わせによりペッツヴァル和の補正が容易に可能であり、像面湾曲を良好に補正できる。これにより、大きな像側開口数ＮＡであっても、有効結像領域（実効露光領域）の全体に亘って球面収差及び／又はコマ収差を良好に補正できる。そして、第２結像光学系Ｇ２中には１以上の負レンズが配置されており、これらの負レンズと凹面反射鏡Ｍ１との協働によって、第１結像光学系Ｇ１および第３結像光学系Ｇ３で生じる色収差を補償している。【００４６】
この投影光学系ＰＬのような反射屈折系を用いる場合には、凹面反射鏡Ｍ１に向かって進む光と凹面反射鏡Ｍ１で反射されて戻る光とを如何に分離するかが課題になる。本実施形態の投影光学系ＰＬは、図３に示されるように光軸ＡＸ（すなわち光軸ＡＸ１，ＡＸ３）に対して−Ｙ側に距離Ａだけ偏心した実効露光領域（有効結像領域）ＩＡを有しており、光路中に２つの中間像を形成している。そして、２つの中間像の近傍に光路分離用の平面反射鏡、すなわち光路折曲げ鏡ＦＭの２つの反射面を配置して、凹面反射鏡Ｍ１に向かって進む光と凹面反射鏡Ｍ１で反射されて戻る光とを容易に分離している。この構成により、露光領域（すなわち実効露光領域）ＩＡの光軸ＡＸからの距離Ａ、すなわち軸外し量を小さく設定できる。これは、収差補正の点で有利となるだけでなく、投影光学系ＰＬの小型化、光学調整、機械設計、製造コストなどの点でも有利となる。そして、２つの中間像を光路折曲げ鏡ＦＭよりも凹面反射鏡Ｍ１側に形成することにより、さらに軸はずし量を小さく設定できる。【００４７】
また、レチクルＲ上では、上記の実効露光領域ＩＡの偏心に対応して、光軸ＡＸから−Ｙ方向に軸外し量Ａに対応する所定距離だけ離れた位置に、実効露光領域ＩＡに対応した大きさおよび形状を有する矩形状の照明領域（すなわち実効照明領域）ＩＡＲが形成される（図４参照）。【００４８】
投影光学系ＰＬの複数の光学素子のうち、終端光学素子１９１を除く、最もウエハに近い位置に配置された光学素子である境界レンズ１９２（以下、適宜、「光学素子１９２」とも記述する）は、レチクル側に凸面を有する。換言すれば、境界レンズ１９２のレチクル側の面は、正の屈折力を有する。そして、境界レンズ１９２とウエハＷとの間の光路中には、平行平面板から成る終端光学素子１９１が配置されている。さらに、境界レンズ１９２と終端光学素子１９１との間の光路および終端光学素子１９１とウエハＷとの間の光路は、１．１よりも大きい屈折率を有する液体で満たされている。本実施形態では、ＡｒＦエキシマレーザ光すなわち波長１９３ｎｍの照明光ＩＬに対する屈折率が１．４４の純水でそれぞれの光路が満たされている。純水はＡｒＦエキシマレーザ光のみならず、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線（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。【００４９】
本実施形態では、投影光学系ＰＬの複数のレンズのうちの特定の複数のレンズ、例えば第１結像光学系Ｇ１に含まれる複数のレンズのうちの一部（例えば５枚）のレンズ（以下、「可動レンズ」と呼ぶ）は、主制御装置５０からの指令に基づいて、図１に示される結像特性補正コントローラ５２によって駆動され、投影光学系ＰＬを含む光学系の光学特性（結像特性を含む）、例えば倍率、ディストーション、コマ収差、及び像面湾曲（像面傾斜を含む）などを調整できるようになっている。【００５０】
図１に示されるように、前記ウエハステージＷＳＴは、投影光学系ＰＬの下方で不図示のベースの上方に配置され、リニアモータ等を含むウエハステージ駆動系５６によって、ＸＹ面内（θｚ回転を含む）で自在に移動される。また、ウエハステージＷＳＴは、ウエハステージ駆動系５６の一部であるアクチュエータによって、Ｚ軸方向、及びＸＹ面に対する傾斜方向（Ｘ軸回りの回転方向（θｘ方向）及びＹ軸回りの回転方向（θｙ方向））へ微小移動される。なお、ウエハステージ駆動系５６はＺ軸方向及びＸＹ平面に対する傾斜方向に加えて、ウエハステージＷＳＴをＸＹ面内で微小移動させるアクチュエータを備えていても良い。【００５１】
ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置、及び回転（ヨーイング（Ｚ軸回りの回転であるθｚ回転）、ピッチング（Ｘ軸回りの回転であるθｘ回転）、ローリング（Ｙ軸回りの回転であるθｙ回転））は、ウエハステージＷＳＴに設けられた反射面を使って、ウエハレーザ干渉計５４によって常時検出されている。【００５２】
ウエハステージＷＳＴの位置情報（又は速度情報）は主制御装置５０に供給される。主制御装置５０は、ウエハステージＷＳＴの上記位置情報（又は速度情報）に基づき、ウエハステージ駆動系５６を介してウエハステージＷＳＴを制御する。【００５３】
ウエハステージＷＳＴ上の所定位置には、複数の基準マークを有する基準部材（不図示）が設けられている。また、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの近傍に例えば特開昭５７−１１７２３８号公報及びこれに対応する米国特許第４，４６５，３６８号明細書などに開示されているような照度むらセンサ２１Ｐが設けられている。照度むらセンサ２１Ｐの受光面はウエハＷの表面と同じ高さに設定されて、ピンホール状の受光部（不図示）が形成されている。更に、ウエハステージＷＳＴ上には、露光領域ＩＡよりも広い受光部（不図示）が形成された例えば特開平１１−１６８１６号公報及びこれに対応する米国特許出願公開第２００２／００６１４６９号明細書などに開示されているような照射量モニタ５８がその受光面がウエハＷの表面とほぼ同一面に位置する状態で設けられている。照射量モニタ５８及び照度むらセンサ２１Ｐにより、投影光学系ＰＬを通過した照明光ＩＬを投影光学系ＰＬの像面又はその近傍の面上で受光できる。本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令が許す限りにおいて、上記各公報及び対応米国特許又は米国特許出願公開明細書における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。【００５４】
照射量モニタ５８及び照度むらセンサ２１Ｐとしては、照明光ＩＬと同じ波長域（例えば波長３００ｎｍ〜１００ｎｍ程度）に対して感度があり、且つ照明光ＩＬを検出するために高い応答周波数を有するフォトダイオード、又はフォトマルチプライアチューブ等の光電変換素子が使用できる。照射量モニタ５８及び照度むらセンサ２１Ｐの検出信号（光電変換信号）が不図示のホールド回路、及びアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器などを介して主制御装置５０に供給されている。【００５５】
前記投影ユニットＰＵの近傍（例えば＋Ｙ側）には、ウエハＷ上のアライメントマークなどの検出対象マークを光学的に検出するオフアクシス・アライメント系（以下、「アライメント系」と略述する）ＡＬＧ（図１では不図示、図５参照）が設けられている。なお、アライメント系ＡＬＧとしては、各種方式のセンサを用いることができるが、本実施形態においては、画像処理方式のセンサが用いられている。なお、画像処理方式のセンサは、例えば特開平４−６５６０３号公報及びこれに対応する米国特許第５，４９３，４０３号明細書などに開示されており、ここでは詳細説明を省略する。アライメント系ＡＬＧからの撮像信号は、主制御装置５０に供給される（図５参照）。本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及び対応米国特許明細書における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。【００５６】
また、図１では不図示であるが、レチクルＲの上方には、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲ上の一対のレチクルアライメントマークとこれらに対応する前述のウエハステージＷＳＴ上の基準部材に設けられた一対の基準マークとの位置関係を露光波長の光を用いて検出する一対のＴＴＲ（Through The Reticle）アライメント系ＲＡａ，ＲＡｂ（図５参照）がＸ軸方向に所定距離隔てて設けられている。レチクルアライメント系ＲＡａ，ＲＡｂとしては、例えば特開平７−１７６４６８号公報及びこれに対応する米国特許第５，６４６，４１３号明細書などに開示されるものと同様の構成のものが用いられている。本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及び対応米国特許明細書における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。【００５７】
図１に戻り、前記液浸機構は、第１液体供給ユニット６８、第２液体供給ユニット７２、第１液体回収ユニット６９、第２液体回収ユニット７３及びノズル部材７０、並びにこれら各部に接続された配管系等を備えている。【００５８】
前記ノズル部材７０は、ウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）の上方において鏡筒１４０の下端部の周りを囲むように設けられた環状部材である。このノズル部材７０は、投影ユニットＰＵを防振装置（不図示）を介して保持する不図示のメインコラムに不図示の支持部材を介して支持されている。【００５９】
前記第１液体供給ユニット６８は、供給管６６を介してノズル部材７０に接続されている。この第１液体供給ユニット６８は、供給管６６を介して液体Ｌｑ１を投影光学系ＰＬの最も像面に近い終端光学素子１９１（図２参照）とウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）との間の第１空間Ｋ１（図２参照）に供給する。この第１液体供給ユニット６８は、液体Ｌｑ１を収容するタンク、供給する液体Ｌｑ１の温度を調整する温度調整装置、液体Ｌｑ１中の異物を除去するフィルタ装置、及び加圧ポンプ、並びに供給する液体Ｌｑ１の流量を制御する流量制御弁等を含む。この第１液体供給ユニット６８は、主制御装置５０に制御され、ウエハＷ上に液浸領域ＡＲ（図２参照）を形成する際、液体Ｌｑ１をウエハＷ上に供給する。なお、露光装置１００の第１液体供給ユニット６８に、タンク、温度調整装置、フィルタ装置、加圧ポンプのすべてを設けずに、それらの少なくとも一部を露光装置１００が設置される工場などの設備で代用しても良い。【００６０】
前記第１液体回収ユニット６９は、回収管６７を介してノズル部材７０に接続されている。この第１液体回収ユニット６９は、上記第１空間Ｋ１に供給された液体Ｌｑ１を回収する。この第１液体回収ユニット６９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Ｌｑ１と気体とを分離する気液分離器、及び回収した液体Ｌｑ１を収容するタンク、回収される液体の流量を制御するための流量制御弁等を含む。なお、露光装置１００に真空系、気液分離器、タンク、流量制御弁のすべてを設けずに、それらの少なくとも一部を露光装置１００が配置される工場の設備で代用しても良い。第１液体回収ユニット６９は、主制御装置５０に制御され、ウエハＷ上に液浸領域ＡＲを形成するために、第１液体供給ユニット６８より供給されたウエハＷ上の液体Ｌｑ１を所定量回収する。【００６１】
前記第２液体供給ユニット７２は、供給管７４を介してノズル部材７０より僅かに上方の位置で鏡筒１４０の＋Ｙ側の側面に接続されている。この第２液体供給ユニット７２は、液体Ｌｑ２を投影光学系ＰＬの終端光学素子１９１の上面側に形成された第２空間Ｋ２（図２参照）に供給する。この第２液体供給ユニット７２は、液体Ｌｑ２を収容するタンク、供給する液体Ｌｑ２の温度を調整する温度調整装置、液体Ｌｑ２中の異物を除去するフィルタ装置、及び加圧ポンプ等を備えている。なお、露光装置１００の第２液体供給ユニット７２に、タンク、温度調整装置、フィルタ装置、加圧ポンプのすべてを設けずに、それらの少なくとも一部を露光装置１００が設置される工場などの設備で代用しても良い。【００６２】
前記第２液体回収ユニット７３は、回収管７５を介してノズル部材７０より僅かに上方の位置で鏡筒１４０の−Ｙ側の側面に接続されている。この第２液体回収ユニット７３は、上記第２空間Ｋ２に供給された液体Ｌｑ２を回収する。この第２液体回収ユニットは、例えば真空ポンプ等の真空系（吸引装置）、回収された液体Ｌｑ２と気体とを分離する気液分離器、及び回収した液体Ｌｑ２を収容するタンク等を備えている。なお、露光装置１００に真空系、気液分離器、タンクのすべてを設けずに、露光装置１００が配置される工場などの設備を代用しても良い。【００６３】
図２には、投影光学系ＰＬの像面側及びノズル部材７０近傍の断面図が示され、図３にはノズル部材７０を下から見た図が示されている。ここで、これら図２及び図３に基づいて、ノズル部材７０近傍の構成等について説明する。【００６４】
図２及び図３において、終端光学素子１９１及びその上方に配置された境界レンズ１９２は、鏡筒１４０に支持されている。終端光学素子１９１は平行平面板であって、該終端光学素子１９１の下面１９１ａは鏡筒１４０の下面１４０ａとほぼ面一となっている。鏡筒１４０に支持された終端光学素子１９１の上面１９１ｂ及び下面１９１ａはＸＹ平面とほぼ平行となっている。また、終端光学素子（平行平面板）１９１はほぼ水平に支持されており、無屈折力である。また、鏡筒１４０と終端光学素子１９１とのギャップはシールされている。すなわち、終端光学素子１９１の下側の第１空間Ｋ１と終端光学素子１９１の上側の第２空間Ｋ２とは互いに独立した空間であり、第１空間Ｋ１と第２空間Ｋ２との間での液体の流通が阻止されている。上述したように、第１空間Ｋ１は、終端光学素子１９１とウエハＷ（又はウエハステージＷＳＴ）との間の空間であって、その第１空間Ｋ１の液体Ｌｑ１で液浸領域ＡＲが形成される。一方、第２空間Ｋ２は、鏡筒１４０の内部空間の一部であって、終端光学素子１９１の上面１９１ｂとその上方に配置された境界レンズ１９２の下面１９２ａとの間の空間である。【００６５】
なお、図２においては、終端光学素子１９１の上面１９１ｂの面積は、その上面１９１ｂと対向する境界レンズ１９２の下面１９２ａの面積とほぼ同一、もしくは下面１９２ａの面積よりも小さく、第２空間Ｋ２を液体Ｌｑ２で満たした場合、終端光学素子１９１の上面１９１ｂのほぼ全面が液体Ｌｑ２で覆われる。しかしながら、終端光学素子１９１の上面１９１ｂの面積を、境界レンズ１９２の下面１９２ａの面積よりも大きくしても良い。この場合、終端光学素子１９１の上面１９１ｂの一部のみを液体Ｌｑ２で覆うようにしても良い。【００６６】
また、終端光学素子１９１は、鏡筒１４０に対して容易に取り付け・外しが可能となっている。すなわち、終端光学素子１９１が交換可能な構成が採用されている。【００６７】
ノズル部材７０は、図２に示されるように、ウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）の上方で鏡筒１４０の下端部を囲むように配置されている。このノズル部材７０は、その中央部に投影ユニットＰＵ（鏡筒１４０）の下端部を所定の隙間を介して配置可能な穴部７０ｈを有している。本実施形態では、投影光学系ＰＬの投影領域、すなわち実効露光領域ＩＡは、図３に示されるように、Ｘ軸方向（非走査方向）を長手方向とする矩形状に設定されている。【００６８】
ウエハＷに対向するノズル部材７０の下面７０ａには、その中央部にＸ軸方向を長手方向とする凹部７８が形成されている。この凹部７８の内部底面７８ａの中央部に前述の穴部７０ｈの開口端が形成されている。凹部７８の内部底面７８ａは、ＸＹ平面と略平行であり、ウエハステージＷＳＴに支持されたウエハＷと対向するキャビティ面とされている。また、凹部７８の側壁内面７８ｂは、ＸＹ平面に対してほぼ直交するように設けられている。【００６９】
ノズル部材７０の下面７０ａに形成された凹部７８の側壁内面７８ｂには、投影光学系ＰＬの終端光学素子１９１（投影領域ＩＡ）を挟んでＹ軸方向の一側と他側に第１供給口８０ａ、８０ｂがそれぞれ形成されている。第１供給口８０ａ，８０ｂは、ノズル部材７０の内部に形成された第１供給流路８２の一端部にそれぞれ接続されている。この第１供給流路８２は、複数（２つ）の第１供給口８０ａ，８０ｂのそれぞれにその他端部を接続可能なように途中から分岐している。また、前記第１供給流路８２の他端部は、前述の供給管６６の一端に接続されている。【００７０】
第１液体供給ユニット６８の液体供給動作は主制御装置５０により制御される。液浸領域ＡＲを形成するために、主制御装置５０は、第１液体供給ユニット６８より液体Ｌｑ１を送出する。第１液体供給ユニット６８より送出された液体Ｌｑ１は、供給管６６を流れた後、ノズル部材７０の内部に形成された第１供給流路８２の一端部に流入する。そして、第１供給流路８２の一端部に流入した液体Ｌｑ１は、ノズル部材７０に形成された複数（２つ）の第１供給口８０ａ，８０ｂから、終端光学素子１９１とウエハＷとの間の第１空間Ｋ１に供給される。なお、本実施形態においては、第１供給口８０ａ，８０ｂから供給される液体Ｌｑ１は、ウエハＷ表面とほぼ平行に吹き出されているが、下向きに液体Ｌｑ１が供給されるように第１供給口を形成しても良い。【００７１】
また、第１供給口を、終端光学素子１９１のＸ軸方向の両側に設けても良いし、第１供給口は１箇所であっても良い。【００７２】
ノズル部材７０の下面７０ａにおいて、投影光学系ＰＬの投影領域ＩＡを基準として凹部７８の外側には第１回収口８１が設けられている。この第１回収口８１は、ウエハＷに対向するノズル部材７０の下面７０ａにおいて投影光学系ＰＬの投影領域ＩＡに対して第１供給口８０ａ、８０ｂの外側に設けられており、投影領域ＩＡ、及び第１供給口８０ａ、８０ｂを囲むように環状に形成されている。また、第１回収口８１には多孔体８１Ｐが設けられている。【００７３】
前述の回収管６７の一端部は、図２に示されるように、ノズル部材７０の内部に形成された第１回収流路８３の一部を構成するマニホールド流路８３Ｍの一端部に接続されている。一方、マニホールド流路８３Ｍの他端部は、第１回収口８１に接続され、第１回収流路８３の一部を構成する環状流路８３Ｋの一部に接続されている。【００７４】
第１液体回収ユニット６９の液体回収動作は主制御装置５０に制御される。主制御装置５０は、液体Ｌｑ１を回収するために、第１液体回収ユニット６９を駆動する。第１液体回収ユニット６９の駆動により、ウエハＷ上の液体Ｌｑ１は、そのウエハＷの上方に設けられている第１回収口８１を介して流路８３を流れる。その後、回収管６７を介して第１液体回収ユニット６９に吸引回収される。【００７５】
鏡筒１４０の側壁内面１４０ｃには、第２供給口８６が形成されている。第２供給口８６は、第２空間Ｋ２の近傍位置に形成されており、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対して＋Ｙ側に設けられている。この第２供給口８６は、鏡筒１４０の側壁内部に形成された第２供給流路８４の一端に接続され、第２供給流路８４の他端部に前述の供給管７４の一端が接続されている。【００７６】
また、鏡筒１４０の側壁内面１４０ｃの第２供給口８６にほぼ対向する位置には、第２回収口８７が形成されている。第２回収口８７は、第２空間Ｋ２の近傍位置に形成されており、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対して−Ｙ側に設けられている。この第２回収口８７は、鏡筒１４０の側壁に形成された第２回収流路８５の一端に接続され、第２回収流路８５の他端部に前述の回収管７５の一端が接続されている。【００７７】
第２液体供給ユニット７２の液体供給動作は主制御装置５０により制御される。主制御装置５０が、第２液体供給ユニット７２より液体Ｌｑ２を送出すると、その送出された液体Ｌｑ２は、供給管７４を流れた後、鏡筒１４０の内部に形成された第２供給流路８４の一端部に流入する。そして、第２供給流路８４の一端部に流入した液体Ｌｑ２は、鏡筒１４０の側壁内面１４０ｃに形成された第２供給口８６から、光学素子１９２と終端光学素子１９１との間の第２空間Ｋ２に供給される。この場合、第２供給口８６からは、終端光学素子１９１の上面１９１ｂと略平行、すなわちＸＹ平面と略平行に（横方向に）液体Ｌｑ２が吹きだされる。【００７８】
第２液体回収ユニット７３の液体回収動作は主制御装置５０に制御される。主制御装置５０は、液体Ｌｑ２を回収するために、第２液体回収ユニット７３を駆動する。第２液体回収ユニット７３の駆動により、第２空間Ｋ２の液体Ｌｑ２は、第２回収口８７を介して第２回収流路８５に流入し、その後、回収管７５を介して第２液体回収ユニット７３に吸引回収される。【００７９】
なお、本実施形態では、鏡筒１４０の側壁の内部に流路８４，８５がそれぞれ形成されているが、鏡筒１４０の一部に貫通孔を設けておき、そこに流路となる配管を通すようにしても良い。また、本実施形態においては、供給管７４及び回収管７５は、ノズル部材７０とは別に設けられているが、供給管７４及び回収管７５の代わりにノズル部材７０の内部に供給路及び回収路を設けて、鏡筒１４０内部に形成された流路８４，８５のそれぞれと接続するようにしても良い。【００８０】
なお、液浸機構（ノズル部材７０、液体供給ユニット６８，７２、液体回収ユニット６９，７３など）の構造および配置は、上述のものに限られず、照明光ＩＬの光路中の所定空間を液体で満たすことができれば、いろいろな形態の液浸機構を適用することができる。【００８１】
境界レンズ１９２の下面１９２ａ及び終端光学素子１９１の上面１９１ｂには第２空間Ｋ２に満たされた液体Ｌｑ２が接触し、終端光学素子１９１の下面１９１ａには第１空間Ｋ１の液体Ｌｑ１が接触する。本実施形態においては、少なくとも光学素子１９１、１９２は石英によって形成されている。石英は、液体Ｌｑ１、Ｌｑ２すなわち純水との親和性が高いので、液体接触面である境界レンズ１９２の下面１９２ａ、終端光学素子１９１の上面１９１ｂ及び下面１９１ａのほぼ全面に液体Ｌｑ１、Ｌｑ２を密着させることができる。したがって、光学素子１９２、１９１の液体接触面１９２ａ、１９１ｂ及び１９１ａに液体Ｌｑ２、Ｌｑ１を密着させることによって、光学素子１９２と終端光学素子１９１との間の光路、及び終端光学素子１９１とウエハＷとの間の光路を液体Ｌｑ２、Ｌｑ１で確実に満たすことができる。【００８２】
なお、光学素子１９２、１９１の少なくとも一方は、水との親和性が高い蛍石であっても良い。また、例えば残りの光学素子を蛍石で形成し、光学素子１９２、１９１を石英で形成しても良いし、すべての光学素子を石英（あるいは蛍石）で形成しても良い。【００８３】
また、光学素子１９２、１９１の液体接触面１９２ａ、１９１ｂ、１９１ａに、親水化（親液化）処理を施して、液体Ｌｑ２、Ｌｑ１との親和性をより高めるようにしても良い。【００８４】
また、本実施形態においては、鏡筒１４０の側壁内面１４０ｃ、及び境界レンズ１９２の側面１９２ｂのそれぞれは、撥液化処理されて撥液性を有している。鏡筒１４０の側壁内面１４０ｃ、及び境界レンズ１９２の側面１９２ｂのそれぞれを撥液性にすることで、側壁内面１４０ｃと側面１９２ｂとの間に形成される間隙に第２空間Ｋ２の液体Ｌｑ２が浸入することが防止される。【００８５】
上記撥液化処理としては、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等の処理が挙げられる。【００８６】
また、鏡筒１４０の側壁外面１４０ｂとノズル部材７０の穴部７０ｈの側壁内面７０ｋとのそれぞれに撥液処理を施しても良い。側壁外面１４０ｂと側壁内面７０ｋとを撥液性にすることにより、側壁外面１４０ｂと側壁内面７０ｋとの間に形成される間隙に第１空間Ｋ１の液体Ｌｑ１が浸入することが防止される。【００８７】
本実施形態の露光装置１００では、第２空間Ｋ２の＋Ｙ側の端部近傍、−Ｙ側の端部近傍に、液体Ｌｑ２の温度をそれぞれ検出する第１温度センサ６２及び第２温度センサ６３（図２、図５参照）がそれぞれ設けられている。これらの温度センサ６２、６３の検出値は、主制御装置５０に供給される。【００８８】
また、露光装置１００では、第２空間Ｋ２内部の液体Ｌｑ２中の溶存酸素濃度を検出する酸素濃度計６４（図２、図５参照）が設けられ、この酸素濃度センサ６４の検出値は、主制御装置５０に供給される。【００８９】
なお、第１空間Ｋ１の液体Ｌｑ１の温度を検出する温度センサ及び／又は、液体Ｌｑ１中の溶存酸素濃度を検出する酸素濃度センサを設けても良いが、本実施形態では、これらのセンサを設けていない。【００９０】
更に、本実施形態の露光装置１００では、図１では不図示であるが、照射系１１０ａ及び受光系１１０ｂ（図５参照）を含み、例えば特開平６−２８３４０３号公報及びこれに対応する米国特許第５，４４８，３３２号明細書等に開示されるものと同様の斜入射方式の多点焦点位置検出系が設けられている。本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及び対応米国特許明細書における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。なお、多点焦点位置検出系は、ウエハＷ表面の位置調整を行うために、ウエハＷの露光中に、ウエハＷ表面の位置情報の検出を行っても良いし、ウエハＷの露光を開始する前に、ウエハＷ表面の位置情報を検出し、ウエハＷの露光中に多点焦点位置検出系を使わずにウエハＷ表面の位置調整を行うようにしても良い。この場合、ウエハＷが投影ユニットＰＵの直下に配置されていない状態で、多点焦点位置検出系によるウエハＷ表面の位置情報の検出を行っても良い。【００９１】
制御系は、図１中、主制御装置５０を含み、主制御装置５０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等から成るいわゆるマイクロコンピュータ（又はミニコンピュータ）を含み、装置全体を統括的に制御する。主制御装置５０には、メモリ５１が接続されている。【００９２】
次に、投影光学系ＰＬ（第２液体Ｌｑ２を含む）の照明光ＩＬの吸収に起因にする、投影光学系ＰＬ（第２液体Ｌｑ２を含む）及び第１液体Ｌｑ１を含む光学系（以下、適宜「光学系ＰＬＬ」と記述する（図４参照））の結像特性の照射変動の推定演算について説明する。【００９３】
〈照射量の測定〉
まず、前提となる照明光ＩＬの照射量Ｐの測定方法について説明する。【００９４】
露光に使用するレチクルＲをレチクルステージＲＳＴに搭載するとともに、レチクルＲを用いた露光に適切な照明条件を設定する。この照明条件の設定は、例えば、主制御装置５０により、フライアイレンズ２２の射出端の近傍に設けられた照明系開口絞り板２４上の開口絞りをレチクルＲに応じて選択することにより行われる。【００９５】
次に、主制御装置５０は、照射量モニタ５８が投影光学系ＰＬの真下に来るようにウエハステージＷＳＴを駆動する。このとき、第１液体供給ユニット６８と第１液体回収ユニット６９とを動作させることによって、前述の第１空間Ｋ１が液体Ｌｑ１で満たされ、かつ液体Ｌｑ１の入れ替えが常時行われている。また、投影ユニットＰＵ内の第２空間Ｋ２は、液体Ｌｑ２で満たされている。【００９６】
次に、主制御装置５０は光源１６の発光を開始するとともに、レチクルステージＲＳＴを実際の露光と同じ条件で移動しながら照射量モニタ５８の出力Ｐ0及びインテグレータセンサ４６の出力Ｉ0を所定のサンプリング間隔Δｔで同時に取り込むことにより、レチクルステージＲＳＴの移動位置（走査位置）に応じた照射量モニタ５８の出力Ｐ0（照射量Ｐ0）、及びこれに対応するインテグレータセンサ４６の出力Ｉ0を内部メモリ内に記憶する。すなわち、照射量Ｐ0、及びインテグレータセンサ出力Ｉ0が、レチクルＲの走査位置に応じた関数として、内部メモリ内に記憶される。【００９７】
このような準備作業を、主制御装置５０は露光に先立って実行しておく。そして、実際の露光時にはレチクルＲの走査位置に応じて記憶しておいた照射量Ｐ0とインテグレータセンサ４６の出力Ｉ0、及び露光時のインテグレータセンサ４６の出力Ｉ1に基づいて、その時の照射量（単位時間当たりの照射量）ＰEXPを次式（１）に基づいて算出し、照明光吸収の計算に使用する。
ＰEXP＝Ｐ0×Ｉ1／Ｉ0……（１）
この式（１）によると、インテグレータセンサ４６の出力比を計算に使用しているので、光源１６のパワーが変動した場合にも照射量が誤差無く算出できる。また、レチクルＲの走査位置に応じた関数となっているので、例えばレチクルパターンが面内で片寄っていた場合にも正確に照射量を算出できる。【００９８】
なお、上の説明では、準備作業として実際の露光時の照明条件下で照射量モニタ５８の出力を取り込むものとしたが、例えば照射量モニタ５８の特性により信号が飽和してしまうような場合には、エネルギ粗調器２０のＮＤフィルタの一つを照明光路上に選択的に入れるなどして照明光量を意識的に減光した照明条件下で、上記の準備作業を実行しても良い。この場合には、ＮＤフィルタの減光率を考慮して実際の露光時における上記照射量ＰEXPの計算を行えば良い。【００９９】
〈ウエハ反射率の測定〉
次に、同じく前提となるウエハ反射率ＲWの測定方法について説明する。ウエハステージＷＳＴ上には、既知の反射率ＲH、反射率ＲLをそれぞれ有する２枚の反射板（不図示）が設置されている。まず、上述した照射光量測定と同様に、主制御装置５０は、実際の露光時と同一に露光条件（レチクルＲ、レチクルブラインド、照明条件）を設定し、ウエハステージＷＳＴを駆動して反射率ＲHの反射板を投影光学系ＰＬ直下に移動する。このときも、前述の第１空間Ｋ１は液体Ｌｑ１で満たされ、かつ常時液体Ｌｑ１の入れ替えが行われている。また、投影ユニットＰＵ内の第２空間Ｋ２は、液体Ｌｑ２で満たされている。【０１００】
次に、主制御装置５０は光源１６の発光を開始するとともに、レチクルステージＲＳＴを実際の露光と同じ条件で移動しながら反射量モニタ４７の出力ＶH0及びインテグレータセンサ４６の出力ＩH0を所定のサンプリング間隔で同時に取り込むことにより、レチクルステージＲＳＴの移動位置（走査位置）に応じた反射量モニタ４７の出力ＶH0、及びこれに対応するインテグレータセンサ４６の出力ＩH0を内部メモリ内に記憶する。これにより、反射量モニタ４７の出力ＶH0、及びインテグレータセンサ４６の出力ＩH0が、レチクルＲの走査位置に応じた関数として、内部メモリ内に記憶される。次に、主制御装置５０は、ウエハステージＷＳＴを駆動して設置された反射率ＲLの反射板を投影光学系ＰＬ直下に移動して、上記と同様にして、反射量モニタ４７の出力ＶL0、及びインテグレータセンサ４６の出力ＩL0を、レチクルＲの走査位置に応じた関数として内部メモリ内に記憶する。【０１０１】
このような準備作業を、主制御装置５０は露光に先立って実行しておく。そして、実際の露光時にはレチクルＲの走査位置に応じて記憶しておいた反射量モニタ４７の出力とインテグレータセンサ４６の出力、及び露光時の反射量モニタ４７の出力Ｖ1とインテグレータセンサ４６の出力Ｉ1に基づいて、ウエハ反射率ＲEXPWを、次式（２）に基づいて算出し、照明光吸収の計算に使用する。【０１０２】
【数１】
0004596191.tif 000002
【０１０３】
この式（２）によると、インテグレータセンサ４６の出力比を計算に使用しているので、光源１６のパワーが変動した場合にもウエハ反射率を正確に算出できる。【０１０４】
なお、上述したような照射量計算及び反射率計算に必要な基礎データの計測をレチクル上のパターンに対する照明条件毎に行って、その計測結果を予めメモリ５１内に照明条件毎に記憶しておいても良い。【０１０５】
〈照明光吸収による結像特性の変化量の算出〉
次に、投影光学系ＰＬ（第２空間Ｋ２内の液体Ｌｑ２を含む）の照明光吸収による光学系ＰＬＬの結像特性の変動の算出方法について、一例としてフォーカスの変動を採りあげて説明する。【０１０６】
上述のようにして求められた照射量ＰEXP、ウエハ反射率ＲEXPWから次式（３）で表されるモデル関数を使用して投影光学系ＰＬ（第２空間Ｋ２内の液体Ｌｑ２を含む）の照明光吸収による光学系ＰＬＬのフォーカス変動ＦHEATを算出する。【０１０７】
ＦHEAT（ｔ）＝ＦEXP（ｔ）＋ＦW（ｔ）      ……（３）
ここで、ＦHEAT（ｔ）は、時刻ｔにおける光学系ＰＬＬの照射によるフォーカス変動、すなわちフォーカスの照射変動〔ｍ〕である。また、ＦEXP（ｔ）は、時刻ｔにおける第２空間Ｋ２内の液体Ｌｑ２を除く投影光学系ＰＬの照明光吸収による光学系ＰＬＬのフォーカス変動〔ｍ〕である。また、ＦW（ｔ）は、時刻ｔにおける第２空間Ｋ２内の液体Ｌｑの照明光吸収による光学系ＰＬＬのフォーカス変動〔ｍ〕である。ここで、上式（３）に、第１空間Ｋ１内の液体Ｌｑ１の照明光吸収による光学系ＰＬＬのフォーカス変動の関数項が含まれないのは、第１空間内の液体Lｑ１は、常時入れ替えられているので、液体Ｌｑ１の照明光吸収による光学系の結像特性の変動量は、非常に小さく、無視できる程度となるからである。【０１０８】
また、上式（３）中のＦEXP（ｔ）、ＦW（ｔ）は、それぞれ次の式（４）、式（５）で表される関数である。【０１０９】
【数２】
0004596191.tif 000003
【０１１０】
ここで、Δｔは、照明光吸収による上記光学系の結像特性の変動の計算間隔、すなわち前述のサンプリング間隔であり、ＴFEXPkは、第２空間Ｋ２内の液体Ｌｑを除く投影光学系ＰＬの照明光吸収による光学系ＰＬＬのフォーカス変動（以下、「投影光学系ＰＬの照明光吸収による光学系のフォーカスの照射変動」と略述する）の時定数〔ｓｅｃ〕（k=A,B,C）である。また、ＦEXPk（ｔ−Δｔ）は、時刻（ｔ−Δｔ）における第２空間Ｋ２内の液体Ｌｑを除く投影光学系ＰＬの照明光吸収による光学系のフォーカスの照射変動の時定数ＴFEXPk成分〔ｍ〕（k=A,B,C）であり、ＣFEXPkは、第２空間Ｋ２内の液体Ｌｑを除く投影光学系ＰＬの照明光吸収による光学系のフォーカスの照射変動の飽和値〔ｍ／Ｗ〕（k=A,B,C）であり、αFEXPは、第２空間Ｋ２内の液体Ｌｑを除く投影光学系ＰＬの照明光吸収による光学系のフォーカスの照射変動のウエハ反射率依存性である。なお、Ａ，Ｂ，Ｃ＝Ｘ，Ｙ，Ｚである。【０１１１】
【数３】
0004596191.tif 000004
【０１１２】
ここで、Δｔは、前述のサンプリング間隔（照明光吸収による光学系ＰＬＬの結像特性の変動の計算間隔）であり、ＴFWkは、第２空間Ｋ２内の液体Ｌｑ２の照明光吸収による光学系ＰＬＬのフォーカス変動（以下、「液体Ｌｑ２の照明光吸収による光学系ＰＬＬのフォーカスの照射変動」と略述する）の時定数〔ｓｅｃ〕（k=A,B,C）である。また、ＦWk（ｔ−Δｔ）は、時刻（ｔ−Δｔ）における液体Ｌｑ２の照明光吸収による光学系ＰＬＬのフォーカスの照射変動の時定数ＴFWk成分〔ｍ〕（k=A,B,C）であり、ＣFWkは、液体Ｌｑ２の照明光吸収による光学系ＰＬＬのフォーカスの照射変動の飽和値〔ｍ／Ｗ〕（k=A,B,C）である。また、ＲWWは、ウエハ反射率であり、前述のウエハ反射率ＲEXPWがそのまま用いられる。また、αFWは、液体Ｌｑ２の照明光吸収による光学系ＰＬＬのフォーカスの照射変動のウエハ反射率依存性である。【０１１３】
上記式（４）、式（５）のモデル関数は、ともに、照射量ＰEXPを入力、フォーカス変動を出力と見た時に、１次遅れ系３個の和の形になっている。なお、モデル関数に関しては投影光学系ＰＬ、液体Ｌｑ２の照明光吸収量と必要とされる精度から変更しても良い。例えば、照明光吸収量が比較的小さければ、１次遅れ系２個の和でも良いし、１次遅れ系１個でも良い。また、投影光学系ＰＬ、液体Ｌｑ２が照明光を吸収してから結像特性変化として現れるまでに熱伝導により時間が掛かるようならば、ムダ時間系のモデル関数を採用しても良い。なお、フォーカスの照射変動の時定数、フォーカスの照射変動の飽和値、及びウエハ反射率依存性はいずれも実験により求める。あるいは、高精度な熱解析シミュレーションにより計算で求めても良い。あるいは、その両方から求めても良い。【０１１４】
上記フォーカスと同様の手法により、他の結像特性、すなわち像面湾曲、倍率、ディストーション、コマ収差、球面収差についても、照明光吸収による変動を計算することができる。すなわち、照明光吸収による像面湾曲変化ＣＵHEAT、照明光吸収による倍率変化ＭHEAT、照明光吸収によるディストーション変化ＤHEAT、照明光吸収によるコマ収差変化ＣＯHEAT、及び照明光吸収による球面収差変化ＳＡHEATを、上記式（３）（並びに式（４）及び式（５））と同様のモデル関数に基づいて算出すれば良い。【０１１５】
なお、上述したフォーカスでは１次遅れ系３個の和のモデル関数が必要であったが、例えば像面湾曲の計算には１次遅れ系１個で十分なことも考えられるので、要求される精度に応じて各結像特性毎に照明光吸収のモデル関数を変更しても良い。１次遅れ系が２個又は１個のモデル関数を用いる場合には、計算時間の短縮の効果がある。【０１１６】
本実施形態では、上記式（３）、（４）、（５）等のモデル関数は、主制御装置５０により、メモリ５１内に記憶されている前述の照明条件毎の照射量計算および反射率計算に必要な基礎データの計測結果を用いて、照明条件毎に設定される。【０１１７】
次に、投影光学系ＰＬの回転対称な６種類の結像特性、具体的にはフォーカス、像面湾曲、倍率、ディストーション、コマ収差、球面収差の補正方法について説明する。【０１１８】
まず、フォーカス、像面湾曲、倍率、ディストーション、コマ収差、球面収差の６種類の結像特性の変化量は、それらの変化量を各要素とする６行１列の第１マトリックス（Ａとする）が、各可動レンズにおける上記６種類の結像特性変化係数を各要素とする６行５列の第２マトリックス（Ｂとする）と５つの可動レンズの移動量を各要素とする５行１列の第３マトリックス（Ｃとする）との積として表すことができる。すなわち、次式（６）が成立する。【０１１９】
Ａ＝Ｂ・Ｃ                ……（６）
そこで、まず、初期調整の段階で、主制御装置５０は、結像特性補正コントローラ５２を介して前述の５つの可動レンズを１個ずつ駆動しながら、フォーカス、像面湾曲、倍率、ディストーション、コマ収差、球面収差の６種類の結像特性について測定を行い、上記第２マトリックスの各要素である各可動レンズにおける上記６種類の結像特性変化係数（Ｃ11〜Ｃ65とする）を求める。なお、これらの結像特性変化係数Ｃ11〜Ｃ65は、高精度な光学シミュレーションにより計算で求めても良い。【０１２０】
そして、上記の結像特性変化係数の内、フォーカスを除く５種類の結像特性変化係数Ｃ21〜Ｃ65と５個の可動レンズの移動量（駆動量）とを用いて、各可動レンズの移動量（駆動量）を要素とする５行1列のマトリックスＣが、フォーカスを除く５種類の結像特性変化係数Ｃ21〜Ｃ65を各要素とする５行５列の行列（Ｂ’とする）の逆行列と、像面湾曲、倍率、ディストーション、コマ収差、球面収差の５種類の結像特性の変動量を各要素とする５行１列のマトリックス（Ａ’とする）との積で表されるとする、次の５元１次連立方程式を立てる。【０１２１】
Ｃ＝〔Ｂ’〕-1・Ａ’              ……（７）
上式（７）の５元1次の連立方程式が予め作成され、メモリ５１の内部に格納されている。【０１２２】
そして、上の連立方程式を用いることにより、例えば、所定の倍率に変化させたい場合は、その式中の倍率の結像特性変化係数に所定量を入れ、他の４種類の結像特性変化係数に「０」を入れた新たな連立方程式を立て、この連立方程式を解いて各可動レンズの駆動量を求め、この駆動量に応じて各可動レンズを駆動することにより、像面湾曲、ディストーション、コマ収差、球面収差に影響を与えることなく、倍率のみを所定の値に制御することが可能となる。ここでは、倍率を変化させる場合について説明したが、像面湾曲、ディストーション、コマ収差、及び球面収差についても上記と同様であって、他に影響を与えずに個別に値を変化させることができる。【０１２３】
ところで、上の連立方程式でフォーカスを除くのは、倍率等の他の結像特性を補正するため可動レンズを駆動すると、それに付随してフォーカスが変動するので、フォーカスの補正にはこの影響も考慮する必要があるからである。【０１２４】
上記５種類の結像特性を補正するために、５個のレンズ群を移動したことにより副作用的に発生するフォーカス変化をＦＧとすると、ＦＧは、フォーカスの変化係数Ｃ11〜Ｃ15を各要素とする1行５列のマトリックスと、上で求めた各可動レンズの駆動量を要素とする５行１列のマトリックスとの積として求めることができる。【０１２５】
結局、光学系自身のフォーカス変化ＦＬは、照明光吸収変化、レンズ移動変化を合せて次式（８）のようになる。【０１２６】
ＦＬ＝ＦHEAT＋ＦＧ            ……（８）
となる。【０１２７】
このＦＬを、ウエハステージＷＳＴの駆動による所定のフォーカス補正の式に代入してフォーカス誤差が０となるようにウエハステージＷＳＴをＺ軸方向に駆動することで、レチクルＲとウエハＷの共役関係（光学的距離）が保たれる。【０１２８】
次に、本実施形態の露光装置１００における露光の際の動作について説明する。【０１２９】
ウエハＷに対する露光を行うに際し、主制御装置５０は、第２液体供給ユニット７２を制御して第２空間Ｋ２に液体Ｌｑ２を供給する。このとき、主制御装置５０は、第２液体供給ユニット７２による単位時間あたりの液体Ｌｑ２の供給量及び第２液体回収ユニット７３による単位時間あたりの液体Ｌｑ２の回収量を最適に制御しつつ、第２液体供給ユニット７２及び第２液体回収ユニット７３による液体Ｌｑ２の供給及び回収を行い、第２空間Ｋ２のうち、少なくとも照明光ＩＬの光路上を液体Ｌｑ２で満たす。【０１３０】
また、ローディングポジション（ウエハ交換位置）でウエハステージＷＳＴ上にウエハＷがロードされた後、主制御装置５０は、ウエハＷを保持したウエハステージＷＳＴを投影光学系ＰＬの下、すなわち露光位置に移動する。そして、ウエハステージＷＳＴと投影光学系ＰＬの終端光学素子１９１とを対向させた状態で、主制御装置５０は、第１液体供給ユニット６８による単位時間あたりの液体Ｌｑ１の供給量及び第１液体回収ユニット６９による単位時間あたりの液体Ｌｑ１の回収量を最適に制御しつつ、第１液体供給ユニット６８及び第１液体回収ユニット６９による液体Ｌｑ１の供給及び回収を行い、第１空間Ｋ１のうち、少なくとも照明光ＩＬの光路上に液体Ｌｑ１の液浸領域ＡＲを形成し、その照明光ＩＬの光路を液体Ｌｑ１で満たす。【０１３１】
ここで、主制御装置５０は、ウエハＷの露光処理を行う前に、ウエハステージＷＳＴ上に設けられた基準部材上のマーク計測や、前述の照度むらセンサ２１Ｐあるいは照射量モニタ５８等を使った各種計測動作（前述の照射量の測定のための事前準備及びウエハ反射率の測定のための事前準備を少なくとも含む）を行い、その計測結果に基づいて、ウエハＷのアライメント処理や、投影光学系ＰＬの結像特性調整などのキャリブレーション処理を行う。例えば照度むらセンサ２１Ｐあるいは照射量モニタ５８等を使った計測動作を行う場合には、主制御装置５０は、ウエハステージＷＳＴをＸＹ方向に移動することで液体Ｌｑ１の液浸領域ＡＲに対してウエハステージＷＳＴを相対的に移動し、それらのセンサの受光面上に液体Ｌｑ１の液浸領域ＡＲを形成し、その状態で液体Ｌｑ１及び液体Ｌｑ２を介した計測動作を行う。【０１３２】
上記アライメント処理及びキャリブレーション処理を行った後、主制御装置５０は、第１液体供給ユニット６８によるウエハＷ上に対する液体Ｌｑ１の供給と並行して、第１液体回収ユニット６９によるウエハＷ上の液体Ｌｑ１の回収を行いつつ、ウエハＷを支持するウエハステージＷＳＴをＹ軸方向（走査方向）に移動しながら、レチクルＲのパターン像を、投影光学系ＰＬ（液体Ｌｑ２を含む）及び第１空間Ｋ１の液体Ｌｑ１（すなわち液浸領域ＡＲの液体）を介して表面にレジストが塗布されたウエハＷ上に投影する。ここで、第２液体供給ユニット７２による液体の供給動作及び第２液体回収ユニット７３による液体の回収動作は遅くとも露光が開始される時点では主制御装置５０によって停止されており、第２空間Ｋ２のうち、少なくとも照明光ＩＬの光路上を液体Ｌｑ２で満たされた状態となっている。【０１３３】
本実施形態の露光装置１００は、レチクルＲとウエハＷとをＹ軸方向（走査方向）に移動しながらレチクルＲのパターンの像をウエハＷに投影するものであって、走査露光中、投影光学系ＰＬ（液体Ｌｑ２を含む）、及び第１空間の液体Ｌｑ１を介してレチクルＲの一部のパターン像が投影領域ＩＡ内に投影され、レチクルＲが−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に速度Ｖで移動するのに同期して、ウエハＷが投影領域ＩＡに対して＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に速度β・Ｖ（βは投影倍率）で移動する。ウエハＷ上には複数のショット領域が設定されており、１つのショット領域への露光終了後に、ウエハＷ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・スキャン方式でウエハＷ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。【０１３４】
本実施形態では、主制御装置５０により、前述した投影光学系ＰＬ（液体Ｌｑ２を含む）の照明光吸収に起因する光学系ＰＬＬの結像特性（諸収差（フォーカスを含む））の照射変動の推定演算（式（３）及び同等の演算）が時間Δｔ毎に実行され、その結像特性の推定演算の結果に基づき、露光動作が制御されている。【０１３５】
例えば、主制御装置５０は、例えば時間Δｔ毎に式（３）の演算を行うとともに、式（３）と同様の推定演算を時間Δｔ毎に行ってフォーカス以外の像面湾曲、倍率、ディストーション、コマ収差、球面収差の照射変動の推定演算を行い、この推定演算の結果と前述の連立方程式とを用いて、前述の如くして、その結像特性の変化を補正するための各可動レンズの駆動量を求め、この駆動量に応じて各可動レンズを駆動することで、光学系の像面湾曲、倍率、ディストーション、コマ収差、球面収差のうちの少なくとも１つの結像特性の照射変動を逐次補正している。【０１３６】
また、主制御装置５０は、フォーカスを除く結像特性の照射変動が結像特性補正コントローラ５２を介して補正される度に、前述の式（６）を用いて光学系自身のフォーカス変化ＦＬを算出し、このＦＬを所定のフォーカス補正式（この補正式には、多点焦点位置検出系（１１０ａ，１１０ｂ）によって計測されるデフォーカス量が項として含まれる）に代入してフォーカス誤差が０となるようにウエハステージＷＳＴをＺ軸方向に駆動する、ウエハＷのオートフォーカス制御を実行する。【０１３７】
ところで、本実施形態の露光装置１００のような液浸露光装置では、液体の使用を続けていると、液体（純水）の純度が低下し、バクテリアが発生する可能性がある。そこで、本実施形態では、このような事態が極力生じないように、第２空間Ｋ２内の液体Ｌｑ２を定期的に交換するようにしている。但し、液体Ｌｑ２の交換は、スループット低下の要因となるので、あまり頻繁に行うこともできない。そこで、本実施形態では、主制御装置５０が、各ロットの先頭のウエハの露光の開始直前毎（あるいは、所定枚数のウエハの露光終了毎）に第２の液体供給ユニット７２及び第２の液体回収ユニット７３を用いて、第２空間Ｋ２内の液体Ｌｑ２を交換する。【０１３８】
そして、主制御装置５０は、この液体Ｌｑ２を交換する度に、その交換直後に前述の式（５）中のＦWk（ｔ−Δｔ）＝０として、前述の式（３）の演算を実行することとしている。この場合、露光中でないので、照射量ＰEXP＝０であるから、ＦW（ｔ）＝０であり、その結果、液体Ｌｑ２の交換直後には、ＦHEAT（ｔ）＝ＦEXP（ｔ）となって、式（３）は式（４）と同じ演算となる。【０１３９】
このように、本実施形態においては、液体Ｌｑ２を除いた投影光学系ＰＬの照明光吸収に起因する光学系ＰＬＬの結像特性の照射変動のモデル式と、液体Ｌｑ２の照明光吸収に起因する光学系ＰＬＬの結像特性の照射変動のモデル式が別々に用意されているので、液体Ｌｑ２を交換した際にも、投影光学系ＰＬ（液体Ｌｑ２を含む）及び液体Ｌｑ１を含む全体の光学系ＰＬＬのフォーカス等の結像特性の照射変動を、正確に推定演算することが可能となり、その光学系の結像特性の高精度な調整が可能となる。【０１４０】
例えば、図６（Ａ）に示されるように、時刻ｔ0から時刻ｔ1の間、ウエハの露光を行い、時刻ｔ1以降は露光を停止する場合を考える。この図６（Ａ）において、縦軸は光学系ＰＬＬに照射される照明光のエネルギ強度Ｐｏｗｅｒである。【０１４１】
この場合の投影光学系ＰＬ（液体Ｌｑ２を除く）の照明光吸収に起因する光学系ＰＬＬの結像特性の変動ＡＢLENは、前述の式（４）のモデル式から例えば図６（Ｂ）のようになり、液体Ｌｑ２の照明光吸収に起因する光学系ＰＬＬの結像特性の変動ＡＢWは、前述の式（５）のモデル式から図６（Ｃ）中の細い実線のようになる。また、時刻ｔ1で液体Ｌｑ２の交換が行われた場合には、照明光ＩＬが照射された使用後の液体Ｌｑ２が、照明光ＩＬが照射されていない使用前の液体Ｌｑ２に交換されるため、液体Ｌｑ２の照明光吸収に起因する光学系ＰＬＬの結像特性の変動ＡＢWは、時刻ｔ1以降は、太い実線で示されるように零になる。【０１４２】
従って、時刻ｔ1で液体Ｌｑ２の交換が行われた場合に、液体Ｌｑ２を除いた投影光学系ＰＬの照明光吸収に起因する光学系ＰＬＬの結像特性の照射変動のモデル式と、液体Ｌｑ２の照明光吸収に起因する光学系ＰＬＬの結像特性の照射変動のモデル式とを使って求めた光学系ＰＬＬの全体の照射変動ＡＢは、図６（Ｄ）中の太い実線のようになる。一方、モデル式として、投影光学系ＰＬの全体（液体Ｌｑ２を含む）の照明光吸収に起因する光学系ＰＬＬの結像特性の変動のモデル式のみしか持たない場合には、液体Ｌｑ２の交換があった場合にも、それを考慮することができないので、時刻ｔ1で液体Ｌｑ２の交換が行われた場合であっても、交換が行われない場合と同様に、図６（Ｄ）中の細い実線のようになる。従って、結像特性の照射変動の推定演算の結果に細い実線と太い実線との差に相当する誤差が生じることとなる。【０１４３】
上述したように、本実施形態によると、液体Ｌｑ２を除いた投影光学系ＰＬの照明光吸収に起因する光学系ＰＬＬの結像特性の照射変動のモデル式と、液体Ｌｑ２の照明光吸収に起因する光学系ＰＬＬの結像特性の照射変動のモデル式が別々に用意されているので、液体Ｌｑ２の交換を実行した場合にも、光学系ＰＬＬの結像特性の照射変動の推定演算の結果に上記の誤差が生じない。従って、高精度な光学系ＰＬＬの結像特性の照射変動の推定演算、及びこれに基づく、光学系ＰＬＬの結像特性の高精度な調整が可能となる。【０１４４】
なお、上述したように、本実施形態においては、第１空間Ｋ１内の液体Ｌｑ１は、液体中へのレジストの溶け込み等による影響を小さくするため常時交換しているので、液体Ｌｑ１による照明光吸収に起因する光学系の結像特性の変動は問題としていない。【０１４５】
また、主制御装置５０は、前述したように、酸素濃度計６４の計測結果に基づいて液体Ｌｑ２中の溶存酸素濃度の変化に起因する、照明光ＩＬに対する液体Ｌｑ２の透過率の変動量を求め、その透過率の変動量に基づいて、ウエハＷに対する積算露光量制御（ドーズ制御）を行っている。【０１４６】
液体Ｌｑ２は、例えば境界レンズ１９２と鏡筒１４０との間のギャップの気体（酸素）と接触しているため、第２液体供給ユニット７２の供給動作と第２液体回収ユニット７３の回収動作を停止している間に、液体Ｌｑ２中に酸素が溶け込こみ、照明光ＩＬに対する液体Ｌｑ２の透過率が変化（低下）する可能性がある。【０１４７】
照明光ＩＬに対する液体Ｌｑ２の透過率が変化（低下）した場合、インテグレータセンサ４６の出力に基づいて算出される照明光ＩＬの光量（パルス強度）と、実際にウエハＷに到達する照明光ＩＬの光量（パルス強度）との間に差が生じ、ウエハＷに対するドーズ制御誤差が生じる虞がある。【０１４８】
そこで、主制御装置５０は、液体Ｌｑ２中の溶存酸素濃度の変化量と照明光ＩＬに対する液体Ｌｑ２の透過率の変化量との関係を示す透過率データを予め記憶している。また主制御装置５０は、交換直後の液体Ｌｑ２の溶存酸素濃度を、酸素濃度計６４を使って取得し、記憶するとともに、液体Ｌｑ２の交換後、第２液体供給ユニット７２および第２液体回収ユニット７３の動作を停止している間、液体Ｌｑ２の溶存酸素濃度を酸素濃度計６４を使って常時モニタする。そして、主制御装置５０は、酸素濃度計６４の計測結果と記憶されている透過率データとに基づいて、液体Ｌｑ２の透過率の変動量を求め、その変動量をウエハＷに対するドーズ制御に反映させている。より具体的には、液体Ｌｑ２の透過率の変動量に基づいて、照明光ＩＬの光量（パルス強度）、ウエハＷの走査速度、露光領域ＩＡの走査方向（Ｙ軸方向）の幅、及び光源１６のパルス光の発射周期の少なくとも一つを微調整する。これにより、照明光ＩＬに対する液体Ｌｑ２の透過率変化が生じた場合にも、ウエハＷに対するドーズ制御を高精度に実行することが可能となる。【０１４９】
以上説明したように、本実施形態の露光装置１００によると、主制御装置５０により、インテグレータセンサ４６等を用いて取得された照射量（エネルギ情報）に基づいて、投影ユニットＰＵ内部の第２空間Ｋ２内の液体Ｌｑ２のエネルギ吸収に起因する、その液体Ｌｑ２を含む投影光学系及び第１空間Ｋ１内の液体Ｌｑ１を含む光学系ＰＬＬの光学特性の一種である結像特性の変動が予測され、その予測結果に基づき、ウエハＷに対する露光動作が制御される。【０１５０】
本実施形態では、主制御装置５０は、照射量（エネルギ情報）をパラメータとして含む式（５）を用いて、液体Ｌｑ２のエネルギ吸収に起因する光学系ＰＬＬの結像特性の変動を予測する。また、主制御装置５０は、照射量（前記エネルギ情報）をパラメータとして含む、式（５）とは別の式（４）を用いて、投影光学系ＰＬ（液体Ｌｑ２を除く）による照明光ＩＬのエネルギ吸収収に起因する光学系ＰＬＬの光学特性（結像特性）の変動も予測する。そして、主制御装置５０は、式（５）と式（４）との和である、式（３）に基づいて、光学系の結像特性の照射変動を推定演算により求め、この演算結果に基づいて、露光動作を制御する。従って、液体Ｌｑ２と投影光学系ＰＬ（液体Ｌｑ２を除く）とのそれぞれの照明光のエネルギ吸収をそれぞれ考慮して光学系ＰＬＬの光学特性（結像特性）の変動を予測することが可能になる。【０１５１】
また、主制御装置５０は、前述の液浸機構を制御して、照明光ＩＬが照射された液体Ｌｑ２を、照明光ＩＬが照射されていない液体Ｌｑ２と交換するとともに、液浸機構による液体Ｌｑ２の交換を行ったときに、その液体Ｌｑ２のエネルギ吸収に起因する光学系ＰＬＬの光学特性の変動はなくなったものとする。すなわち、前述の如くＦWk（ｔ−Δｔ）＝０、ひいてはＦW（ｔ）＝０とする。【０１５２】
従って、液体Ｌｑ２の交換直後などにおいて、液体Ｌｑ２のエネルギ吸収に起因する光学系ＰＬＬの光学特性の変動を考慮せずに露光動作を実行することが可能になる。【０１５３】
また、本実施形態の露光装置１００によると、主制御装置５０により、ウエハＷを露光するときに、光源１６から射出された照明光ＩＬに対する投影光学系ＰＬ内部の第２空間内の液体Ｌｑ２の透過率の変動に基づいて、ウエハＷに対する積算露光量が制御される。本実施形態では、酸素濃度計６４によって液体Ｌｑ２中の溶存酸素濃度の変化に基づいて透過率の変動を間接的にモニタしている。すなわち、本実施形態では、主制御装置５０により、光源１６からの照明光ＩＬをウエハＷに照射してウエハＷを露光するときに、酸素濃度計６４によって計測される液体Ｌｑ２中の溶存酸素濃度の変化に基づいてウエハＷに対する積算露光量が制御されていると言える。従って、液体Ｌｑ２の溶存酸素濃度の変化に起因して液体Ｌｑ２の透過率が変動し、インテグレータセンサ４６の出力に基づいて算出される照明光ＩＬの光量（パルス強度）と、実際にウエハＷに到達する照明光ＩＬの光量（パルス強度）との間に差が生じる場合にも、ウエハＷに対するドーズ制御を高精度に実行することが可能となる。【０１５４】
また、本実施形態では、レンズ作用を有する境界レンズ１９２の下に、平行平面板からなる終端光学素子１９１が配置されているが、終端光学素子１９１の下面１９１ａ側及び上面１９１ｃ側の第１、第２空間Ｋ１、Ｋ２のそれぞれに液体Ｌｑ１、Ｌｑ２を満たすことで、境界レンズ１９２の下面１９２ａや終端光学素子１９１の上面１９１ｂでの反射損失が低減され、大きな像側開口数を確保した状態で、ウエハＷを良好に露光することができる。また終端光学素子１９１は、無屈折力の平行平面板なので、例えば、液体Ｌｑ１中の汚染物質が終端光学素子１９１の下面１９１ａに付着した場合にも、容易に交換することが可能である。【０１５５】
なお、終端光学素子１９１の交換などを考慮しない場合には、終端光学素子１９１は屈折力を有するレンズでも良い。【０１５６】
本実施形態の露光装置１００によると、ウエハＷに対する高精度かつ線幅制御性の良好な露光が行われ、ウエハＷ上の各ショット領域にレチクルＲのパターンが精度良く転写される。また、本実施形態の露光装置１００では、液浸露光により、高解像度かつ空気中と比べて大焦点深度の露光を行うことで、レチクルＲのパターンを精度良くウエハ上に転写することができ、例えばＡｒＦエキシマレーザ光で、デバイスルールとして４５〜１００ｎｍ程度の微細パターンの転写を実現することができる。【０１５７】
なお、上記実施形態では、主制御装置５０は、インテグレータセンサ４６などを使って求められる照明光ＩＬの照射量（エネルギ情報）をパラメータとして含む式（５）を用いて、液体Ｌｑ２のエネルギ吸収に起因する光学系ＰＬＬの光学特性の変動を予測する場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、式（４）、式（５）に代えて、それぞれの右辺に、式（４）、式（５）の右辺に加えあるいは代えて、液体Ｌｑ２の温度に関するパラメータ、及び照明光ＩＬに対する液体Ｌｑ２の透過率に関するパラメータの少なくとも一方を含む項を含むモデル式を用いても良い。照明光ＩＬに対する液体Ｌｑ２の透過率に関するパラメータとしては、液体Ｌｑ２の透過率に影響する液体Ｌｑ２中の溶存酸素濃度を使っても良い。【０１５８】
上記の液体Ｌｑ２の温度に関するパラメータとしては、例えば温度センサ６２，６３の検出値を採用することができる。また、液体Ｌｑ２の透過率に関するパラメータとして、酸素濃度計６４の計測値を採用することができる。また液体Ｌｑ２の透過率に関するパラメータは、液体Ｌｑ２の溶存酸素濃度に限らず、液体Ｌｑ２の透過率に影響を及ぼす可能性のある他のパラメータ（ＴＯＣなど）をモデル式に含めても良い。【０１５９】
なお、本実施形態の露光装置１００は、第２空間Ｋ２に温度センサ６２，６３が設置されているが、上述のように、インテグレータセンサ４６などを使って求められる照明光ＩＬの照射量に基づいて光学系ＰＬＬの光学特性の変動を予測する場合には、第２空間Ｋ２に配置された温度センサ６２，６３を省いても良い。【０１６０】
また、液体Ｌｑ２の透過率の変動を考慮しない場合（例えば、第２の液体供給ユニット７２及び第２の液体回収ユニット７３を使って液体Ｌｑ２の常時入れ替えを行う場合）には、第２空間Ｋ２に配置された酸素濃度計６４を省いても良い。【０１６１】
なお、主制御装置５０は、温度センサ６２，６３の検出値に基づいて、液体Ｌｑ２の左右（Ｙ軸方向の一側と他側）の温度差を監視し、その温度差に起因する光学系ＰＬＬの波面収差の１θ成分を必要に応じて補正することとしても良い。図４に示されるように、本実施形態では、投影光学系ＰＬとして反射屈折系を用いており、第２空間Ｋ２において照明光ＩＬが光軸ＡＸ３に対して−Ｙ方向に偏った位置を通過するため、第２空間Ｋ２内において光軸ＡＸ３の−Ｙ側の液体Ｌｑ２と＋Ｙ側の液体Ｌｑ２とに温度差が生じる可能性があるが、主制御装置５０は、温度センサ６２、６３を使って、この温度差を検知することができるので、その温度差に起因する光学系ＰＬＬの収差を補正することができる。【０１６２】
なお、上述の実施形態においては、第１空間Ｋ１内の液体Ｌｑ１は常時入れ替えを行っているので、液体Ｌｑ１の照明光吸収（エネルギ吸収）に起因する光学系ＰＬＬの光学特性の照射変動を考慮せずにウエハＷの露光を行っているが、例えば、第１空間Ｋ１の液体Ｌｑ１の交換を定期的に行う場合、及び／又は液体Ｌｑ１の照明光の吸収が大きい場合には、液体Ｌｑ１の照明光吸収に起因する光学系ＰＬＬの光学特性の照射変動を考慮しても良い。この場合、液体Ｌｑ２と同様に、液体Ｌｑ１の照明光吸収に起因する光学系ＰＬＬの光学特性を変動を予測するためのモデル式をさらに用意しても良い。【０１６３】
また、液体Ｌｑ１の溶存酸素濃度が変動し、照明光ＩＬに対する液体Ｌｑ１の透過率が変動する場合には、液体Ｌｑ１の透過率（溶存酸素濃度）を考慮して、光学系ＰＬＬの光学特性の調整とウエハＷに対するドーズ制御の少なくとも一方を行うようにしても良い。【０１６４】
また、液体Ｌｑ１の照明光吸収及び液体Ｌｑ１の透過率の少なくとも一方を考慮する場合には、液体Ｌｑ１の温度を計測する温度センサ及び液体Ｌｑ１の溶存酸素濃度を検出する酸素濃度計の少なくとも一方を第１空間Ｋ１の近傍などに配置しても良い。【０１６５】
また、上記実施形態では、光学系の少なくとも一部を構成する終端光学素子１９１のビーム射出側にウエハＷを配置し、終端光学素子のビーム入射側の第２空間Ｋ２のうち少なくとも照明光ＩＬの光路（ビーム路）を液体Ｌｑ２で満たし、かつ終端光学素子１９１とウエハＷとの間の第１空間Ｋ１を、液体Ｌｑ１で満たす場合について説明した。しかしながら、本発明がこれに限定されないことは勿論である。例えば、終端光学素子１９１とウエハＷとの間の第１空間Ｋ１のみを、液体、例えば純水で満たすこととしても良い。この場合に、主制御装置５０は、エネルギ情報をパラメータとして含む、式（５）とは別のモデル式を用いて、その液体の照明光の吸収（エネルギ吸収）に起因する光学系ＰＬＬの光学特性の変動を予測することとしても良い。【０１６６】
また、この場合も、液体Ｌｑ１の透過率（溶存酸素濃度）を考慮して、光学系ＰＬＬの光学特性の調整とウエハＷに対するドーズ制御の少なくとも一方を行うようにしても良いし、液体Ｌｑ１の照明光吸収及び液体Ｌｑ１の透過率の少なくとも一方を考慮する場合には、液体Ｌｑ１の温度を計測する温度センサ及び液体Ｌｑ１の溶存酸素濃度を検出する酸素濃度計の少なくとも一方を第１空間Ｋ１の近傍などに配置しても良い。【０１６７】
また、上記実施形態において、前述の照射量計測の準備作業と同様に、光学系ＰＬＬを通過した照明光ＩＬのエネルギ強度を所定のタイミングで計測し、該計測結果に基づいて前述の式（３）に含まれる部分のうち少なくとも式（５）部分のうち、単位時間当たりの照射量ＰEXPの算出の基礎となるＩ0／Ｉ1（すなわち光学系の透過率）、ひいてはそれを用いた式（５）を更新することとしても良い。かかる場合には、結像特性の照射変動の演算に、光学系透過率の経時的な変化を反映させることが可能になる。【０１６８】
なお、上記実施形態では、液体Ｌｑ１、Ｌｑ２として同じ純水を供給しているが、第１空間に供給される純水（液体Ｌｑ１）と第２空間に供給される純水（液体Ｌｑ２）との品質を異ならせても良い。純水の品質としては、例えば温度均一性、温度安定性、比抵抗値、あるいはTOC(total organic carbon)値などが挙げられる。【０１６９】
例えば、第２空間Ｋ２に供給される純水よりも、投影光学系ＰＬの像面に近い第１空間Ｋ１へ供給される純水の品質を高くしても良い。また、第１空間と第２空間に互いに異なる種類の液体を供給し、第１空間Ｋ１に満たす液体Ｌｑ１と第２空間Ｋ２に満たす液体Ｌｑ２とを互いに異なる種類にしても良い。例えば、第２空間Ｋ２にフッ素系オイルをはじめとする純水以外の所定の液体を満たすことができる。オイルは、バクテリアなどの細菌の繁殖する確率が低い液体であるため、第２空間Ｋ２や液体Ｌｑ２（フッ素系オイル）の流れる流路の清浄度を維持することができる。【０１７０】
また、液体Ｌｑ１、Ｌｑ２の双方を水以外の液体にしても良い。例えば、照明光ＩＬの光源がＦ2レーザである場合、Ｆ2レーザ光は水を透過しないので、液体Ｌｑ１、Ｌｑ２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良い。この場合、液体Ｌｑ１、Ｌｑ２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Ｌｑ１、Ｌｑ２としては、その他にも、照明光ＩＬ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やウエハＷ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Ｌｑ１、Ｌｑ２の極性に応じて行われる。【０１７１】
なお、上述したような液浸法においては、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良い。投影光学系ＰＬとウエハＷ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とウエハＷ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。【０１７２】
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号公報など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。本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令が許す限りにおいて、上記公報における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。【０１７３】
なお、上述の実施形態では、投影光学系ＰＬとして反射屈折系を採用しているが、反射素子を含まない屈折系を採用することもできる。また、投影光学系ＰＬとして、例えば米国特許第６，６３６，３５０号明細書，米国特許第６，８７３，４７６号明細書，及び米国特許出願公開第２００４／０１６０６６６号明細書に開示されているタイプの反射屈折系を用いることもできる。本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令が許す限りにおいて、上記各米国特許明細書又は米国特許出願公開明細書における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。【０１７４】
また、上述の実施形態では、光学系ＰＬＬの光学特性として、フォーカスだけでなく、倍率、ディストーションなどの照射変動を予測し、調整するようにしているが、必要に応じて、それらの少なくとも一つを選択して予測及び調整を実行しても良い。【０１７５】
なお、上記実施形態では、本発明がスキャナに適用された場合について説明したが、これに限らず、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（ステッパ）などの静止露光型の露光装置、さらに、ステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置、又はプロキシミティ方式の露光装置などであっても液浸領域を介して露光を行うのであれば、本発明は適用が可能である。この場合も、上記実施形態と同様の光学系の結像特性の照射変動演算、及び調整を行うようにすれば良い。但し、投影光学系を持たないプロキシミティ方式の露光装置の場合、液浸領域を形成する液体が光学系に相当する。【０１７６】
また、本発明は、特開平１０−１６３０９９号公報、特開平１０−２１４７８３号公報（対応米国特許第６，３４１，００７号明細書、第６，４００，４４１号明細書、第６，５４９，２６９号明細書及び第６，５９０，６３４号明細書）、特表２０００−５０５９５８号公報（対応米国特許第５，９６９，４４１号明細書）あるいは米国特許第６，２０８，４０７号明細書などに開示されているようなウエハを保持するウエハステージを複数備えたマルチステージ型の露光装置にも適用できる。また、本発明は、特開２０００−１６４５０４号公報（対応米国特許第６，８９７，９６３号明細書などに開示されているように、ウエハステージＷＳＴとは別に計測ステージを備えた露光装置にも適用できる。この場合、照射量モニタ５８や照度むらセンサ２１Ｐを計測ステージに設けても良い。本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令が許す限りにおいて、上記各公報及び対応米国特許明細書における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。【０１７７】
また、上述の実施形態においては、投影光学系ＰＬとウエハＷ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号明細書などに開示されているような露光対象のウエハなど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。本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令が許す限りにおいて、上記各公報及び米国特許明細書における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。【０１７８】
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号明細書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良い。本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令が許す限りにおいて、上記米国特許明細書における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。【０１７９】
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、干渉縞をウエハＷ上に形成することによって、ウエハＷ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置（リソグラフィシステム）にも本発明を適用することができる。本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令が許す限りにおいて、上記国際公開パンフレットにおける開示を援用して本明細書の記載の一部とする。【０１８０】
露光装置の用途としては半導体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液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。【０１８１】
なお、上記実施形態の露光装置の光源は、ＡｒＦエキシマレーザに限らず、ＫｒＦエキシマレーザ（出力波長２４８ｎｍ）、Ｆ2レーザ（出力波長１５７ｎｍ）、Ａｒ2レーザ（出力波長１２６ｎｍ）、Ｋｒ2レーザ（出力波長１４６ｎｍ）などのパルスレーザ光源や、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、ＹＡＧレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。また、投影光学系は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでも良い。【０１８２】
なお、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、光学調整をするとともに、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、上記各実施形態の露光装置を製造することができる。なお、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。【０１８３】
なお、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、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、ウエハ等の物体上にレジストなどの感応材を塗布するコート処理、上記実施形態の露光装置で、前述の液浸露光により感応材が塗布されたウエハ等の物体を露光する露光処理、及び露光後のウエハを現像する現像処理を含むリソグラフィステップ、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）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の液浸露光方法が実行され、物体上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを歩留り良く製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１８４】
以上説明したように、本発明の露光方法及び露光装置は、物体を露光するのに適している。本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの製造に適している。
【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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