JP2005286286A - 露光方法及び露光装置、デバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】投影光学系の下面と基板表面との間を水や有機溶媒などの液体で満たす液浸法において、液体の圧力に起因する露光精度及び計測精度の劣化を防止できる露光方法を提供する。
【解決手段】投影光学系ＰＬと液体ＬＱとを介して基板Ｐ上に露光光を照射して基板Ｐを露光する露光方法において、基板Ｐ上の液体ＬＱが基板Ｐに及ぼす力が低減されるように、基板Ｐの表面の液体ＬＱに対する親和性を設定する。基板と液体との親和性に応じて液体が基板に及ぼす力が変化することを利用して、基板上の液体がその基板に及ぼす力を低減するように基板の表面の液体に対する親和性を設定することで、基板の変形、基板ステージの変形、振動の発生を防止することができる。
【選択図】図３

Description

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方法及び露光装置、デバイス製造方法に関するものである。

半導体デバイスや液晶表示デバイスは、マスク上に形成されたパターンを感光性の基板上に転写する、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＝ｋ_１・λ／ＮＡ … （１）
δ＝±ｋ_２・λ／ＮＡ^２ … （２）
ここで、λは露光波長、ＮＡは投影光学系の開口数、ｋ_１、ｋ_２はプロセス係数である。（１）式、（２）式より、解像度Ｒを高めるために、露光波長λを短くして、開口数ＮＡを大きくすると、焦点深度δが狭くなることが分かる。

焦点深度δが狭くなり過ぎると、投影光学系の像面に対して基板表面を合致させることが困難となり、露光動作時のフォーカスマージンが不足するおそれがある。そこで、実質的に露光波長を短くして、且つ焦点深度を広くする方法として、例えば下記特許文献１に開示されている液浸法が提案されている。この液浸法は、投影光学系の下面と基板表面との間を水や有機溶媒等の液体で満たして液浸領域を形成し、液体中での露光光の波長が空気中の１／ｎ（ｎは液体の屈折率で通常１．２〜１．６程度）になることを利用して解像度を向上するとともに、焦点深度を約ｎ倍に拡大するというものである。
国際公開第９９／４９５０４号パンフレット

ところで、投影光学系と基板との間に満たした液体の圧力が所望の圧力に維持されないと、例えば基板や基板ステージ、あるいはその液体に接している投影光学系の一部（最も像面側の光学素子など）が僅かながら変形あるいは変位し、その変形等により露光精度や計測精度が劣化する可能性がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、液体の圧力に起因する露光精度及び計測精度の劣化を防止できる露光方法及び露光装置、デバイス製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明は実施の形態に示す図１〜図１０に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の露光方法は、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）を露光する露光方法において、基板（Ｐ）上の液体（ＬＱ）が基板（Ｐ）に及ぼす力が低減されるように、基板（Ｐ）の表面の液体（ＬＱ）に対する親和性を設定することを特徴とする。

本発明は、基板と液体との親和性（基板に対する液体の接触角）に応じて液体が基板に及ぼす力が変化することを利用して、基板上の液体がその基板に及ぼす力を低減するように、基板の表面の液体に対する親和性を設定することで、基板の変形、基板ステージの変形、振動の発生を防止することができる。したがって、高い露光精度及び計測精度を得ることができる。

本発明の露光装置（ＥＸ）は、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、基板（Ｐ）を保持する基板ステージ（ＰＳＴ）を備え、基板ステージ（ＰＳＴ）の上面（５１）は、液体（ＬＱ）に対して、該基板ステージ（ＰＳＴ）の上面（５１）の液体（ＬＱ）から該基板ステージ（ＰＳＴ）が受ける力が小さい親和性を有していることを特徴とする。

本発明は、基板ステージの上面と液体との親和性に応じて液体が基板ステージに及ぼす力が変化することを利用して、基板ステージの上面は、その基板ステージ上の液体から受ける力が小さくなるような液体に対する親和性を有しているので、基板ステージの変形や振動の発生を防止することができる。したがって、高い露光精度及び計測精度を得ることができる。

本発明の露光装置（ＥＸ）は、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、液体（ＬＱ）を供給する液体供給機構（１０）を備え、液体供給機構（１０）から供給される液体（ＬＱ）は、液体（ＬＱ）から所定の物体（Ｐ、ＰＳＴ）が受ける力が小さい接触角を有することを特徴とする。

本発明は、物体と液体との親和性に応じて液体が物体に及ぼす力が変化することを利用して、液体供給機構は、そこから供給される液体と接触する物体が液体から受ける力を小さくするような接触角を有する液体を供給するので、その液体に接する物体（基板や基板ステージなど）の変形等の発生を防止することができる。したがって、高い露光精度及び計測精度を得ることができる。

本発明の露光装置（ＥＸ）は、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、基板（Ｐ）を保持する基板ステージ（ＰＳＴ）を備え、基板ステージ（ＰＳＴ）は、該基板ステージ（ＰＳＴ）に保持された基板（Ｐ）の周囲に、該基板（Ｐ）の表面とほぼ面一の平坦部（５１）を有し、平坦部（５１）の表面の液体（ＬＱ）に対する親和性が、基板（Ｐ）の表面の液体（ＬＱ）に対する親和性とほぼ同一であることを特徴とする。

本発明によれば、基板の周囲に設けられた平坦部の表面の液体に対する親和性（平坦部の表面での液体の接触角）を、基板の表面の液体に対する親和性とほぼ同一にしたので、例えば基板と平坦部とを含むように液体の液浸領域が形成されたり、基板と平坦部との間を液浸領域が移動する場合においても、液体の圧力変動やその圧力変動に起因する基板ステージの振動、液体の漏出等を抑えることができる。したがって、高い露光精度及び計測精度を得ることができる。

本発明の露光装置（ＥＸ）は、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、液体（ＬＱ）は、第１面（例えば５１、Ｐ）と該第１面（５１、Ｐ）に対向する第２面（例えば２Ａ、７０Ａ）との間に保持されており、液体（ＬＱ）とその外側の気体空間との界面（ＬＥ）が側面視において略直線状となるように、第１面（５１、Ｐ）及び第２面（２Ａ、７０Ａ）のそれぞれと液体（ＬＱ）との親和性が設定されていることを特徴とする。

本発明は、第１面と第２面との間に保持された液体とその外側の気体空間との界面の形状に応じて、液体が第１面及び第２面に及ぼす力が変化することを利用して、前記界面を側面視において略直線状となるように、第１面及び第２面のそれぞれと液体との親和性を設定することで、第１面及び第２面を形成する部材の変形や振動の発生を防止することができる。したがって、高い露光精度及び計測精度を得ることができる。

本発明の露光装置（ＥＸ）は、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、液体（ＬＱ）は、第１面（例えば５１、Ｐ）と該第１面（５１、Ｐ）に対向する第２面（例えば２Ａ、７０Ａ）との間に保持されており、液体（ＬＱ）が、第１面（５１、Ｐ）と第２面（２Ａ、７０Ａ）とに及ぼす力が小さくなるように、第１面（５１、Ｐ）及び第２面（２Ａ、７０Ａ）のそれぞれと液体（ＬＱ）との親和性が設定されていることを特徴とする。

本発明は、第１面と第２面との間に保持された液体と第１面及び第２面のそれぞれとの親和性に応じて、液体が第１面及び第２面に及ぼす力が変化することを利用して、液体がその第１面及び第２面に及ぼす力を低減するように、第１面及び第２面のそれぞれと液体との親和性を設定することで、第１面及び第２面を形成する部材の変形や振動の発生を防止することができる。したがって、高い露光精度及び計測精度を得ることができる。

本発明のデバイス製造方法は、上記記載の露光方法を用いることを特徴とする。また本発明のデバイス製造方法は、上記記載の露光装置（ＥＸ）を用いることを特徴とする。本発明によれば、露光精度及び計測精度を良好に維持した状態でデバイスを製造できるので、所望の性能を発揮するデバイスを製造できる。

本発明によれば、露光精度及び計測精度を良好に維持することができる。

以下、本発明の露光装置について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。
図１において、露光装置ＥＸは、マスクＭを支持して移動可能なマスクステージＭＳＴと、基板Ｐを保持する基板ホルダＰＨを有し、基板ホルダＰＨに基板Ｐを保持して移動可能な基板ステージ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のパターンの像を基板ステージ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。

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。本実施形態において、液体ＬＱには純水が用いられる。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上の少なくとも一部に、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、液体供給機構１０により、投影光学系ＰＬの像面側先端部の光学素子２とその光学素子２に対向する基板Ｐ表面（露光面）との間の空間に液体ＬＱを供給する。そして、露光装置ＥＸは、前記空間のうち少なくとも露光光ＥＬの光路を含む空間に液体ＬＱを満たした状態で、投影光学系ＰＬ及び前記空間の液体ＬＱを介してマスクＭのパターン像を基板Ｐ上に投影することによって、基板Ｐを露光する。

ここで、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（所定方向）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、水平面内においてマスクＭと基板Ｐとの同期移動方向（走査方向、所定方向）をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向（非走査方向）、Ｘ軸及びＹ軸方向に垂直で投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。なお、ここでいう「基板」は半導体ウエハ上にレジストを塗布したものを含み、「マスク」は基板上に縮小投影されるデバイスパターンを形成されたレチクルを含む。

照明光学系ＩＬは、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Ｆ_２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）などが用いられる。本実施形態では、ＡｒＦエキシマレーザ光が用いられる。上述したように、本実施形態における液体ＬＱは純水であって、露光光ＥＬがＡｒＦエキシマレーザ光であっても透過可能である。また、純水は紫外域の輝線（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。

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、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。マスクステージＭＳＴはリニアモータ等のマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤにより駆動される。マスクステージ駆動装置ＭＳＴＤは制御装置ＣＯＮＴにより制御される。マスクステージＭＳＴ上には移動鏡４０が設けられている。また、移動鏡４０に対向する位置にはレーザ干渉計４１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、及び回転角はレーザ干渉計４１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４１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の位置決めを行う。

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。また、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に対して着脱（交換）可能に設けられている。また、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は光学素子２に接触する。これにより、金属からなる鏡筒ＰＫの腐蝕等が防止されている。

基板ステージＰＳＴは、基板Ｐを基板ホルダＰＨを介して保持するＺステージ５２と、Ｚステージ５２を支持するＸＹステージ５３とを備えている。ＸＹステージ５３はベース５４上に支持されている。基板ステージＰＳＴはリニアモータ等の基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤにより駆動される。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。Ｚステージ５２は基板ホルダＰＨに保持されている基板ＰをＺ軸方向、及びθＸ、θＹ方向（傾斜方向）に移動可能である。ＸＹステージ５３は基板ホルダＰＨに保持されている基板ＰをＺステージ５２を介してＸＹ方向（投影光学系ＰＬの像面と実質的に平行な方向）、及びθＺ方向に移動可能である。なお、Ｚ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。

基板ステージＰＳＴ上には凹部５５が設けられており、基板ホルダＰＨは凹部５５に配置されている。そして、基板ステージＰＳＴのうち凹部５５以外の上面５１は、基板ホルダＰＨに保持された基板Ｐの表面とほぼ同じ高さ（面一）になるような平坦面（平坦部）となっている。すなわち、基板ステージＰＳＴは、保持した基板Ｐの周囲に、その基板Ｐの表面とほぼ面一の平坦面５１を有した構成となっている。

基板ステージＰＳＴ（Ｚステージ５２）上には移動鏡４２が設けられている。また、移動鏡４２に対向する位置にはレーザ干渉計４３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４３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４３の計測結果に基づいて、レーザ干渉計４３で規定される２次元座標系内で基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを介してＸＹステージ５３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Ｘ軸方向及びＹ軸方向における位置決めを行う。

また、露光装置ＥＸは、基板Ｐ表面の面位置情報を検出するフォーカス検出系３０を有している。フォーカス検出系３０は、投射部３０Ａと受光部３０Ｂとを有し、投射部３０Ａから液体ＬＱを介して基板Ｐ表面（露光面）に斜め方向から検出光Ｌａを投射するとともに、その基板Ｐからの反射光を液体ＬＱを介して受光部３０Ｂで受光することによって、基板Ｐ表面の面位置情報を検出する。制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス検出系３０の動作を制御するとともに、受光部３０Ｂの受光結果に基づいて、所定基準面（像面）に対する基板Ｐ表面のＺ軸方向における位置（フォーカス位置）を検出する。また、基板Ｐ表面における複数の各点での各フォーカス位置を求めることにより、フォーカス検出系３０は基板Ｐの傾斜方向の姿勢を求めることもできる。なお、フォーカス検出系３０の構成としては、例えば特開平８−３７１４９号公報に開示されているものを用いることができる。

制御装置ＣＯＮＴは基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを介して基板ステージＰＳＴのＺステージ５２を駆動することにより、Ｚステージ５２に保持されている基板ＰのＺ軸方向における位置（フォーカス位置）、及びθＸ、θＹ方向における位置を制御する。すなわち、Ｚステージ５２は、フォーカス検出系３０の検出結果に基づく制御装置ＣＯＮＴからの指令に基づいて動作し、基板Ｐのフォーカス位置（Ｚ位置）及び傾斜角を制御して基板Ｐの表面（露光面）を投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して形成される像面に合わせ込む。

投影光学系ＰＬの先端近傍には、基板Ｐ上のアライメントマーク１あるいはＺステージ５２上に設けられた基準部材３００上の基板側基準マークＰＦＭを検出する基板アライメント系３５０が設けられている。なお本実施形態の基板アライメント系３５０では、例えば特開平４−６５６０３号公報に開示されているような、基板ステージＰＳＴを静止させてマーク上にハロゲンランプからの白色光等の照明光を照射して、得られたマークの画像を撮像素子により所定の撮像視野内で撮像し、画像処理によってマークの位置を計測するＦＩＡ（フィールド・イメージ・アライメント）方式が採用されている。

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Ｚステージ５２上に設けられた基準部材３００上のマスク側基準マークＭＦＭを検出するマスクアライメント系３６０が設けられている。なお本実施形態のマスクアライメント系３６０では、例えば特開平７−１７６４６８号公報に開示されているような、マークに対して光を照射し、ＣＣＤカメラ等で撮像したマークの画像データを画像処理してマーク位置を検出するＶＲＡ（ビジュアル・レチクル・アライメント）方式が採用されている。

液体供給機構１０は、液体ＬＱを投影光学系ＰＬの像面側先端部と基板Ｐとの間の空間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し、他端部を後述するノズル部材７０の供給口１２（１２Ａ、１２Ｂ）に接続した供給管１３（１３Ａ、１３Ｂ）とを備えている。供給管１３は液体ＬＱを流すための流路を有している。液体供給部１１は、液体ＬＱを収容するタンク、加圧ポンプ、及びフィルタユニット等を備えている。液体供給部１１に配置されているフィルタユニットは、液体ＬＱ中に含まれる泡（bubble）や異物（particle）を取り除くもので、液体供給部１１から供給される液体ＬＱ中に含まれる０．１μｍより大きな泡（bubble）や異物（particle）は常時０．３個／ｃｍ^３以下となり、平均的にも０．０３個／ｃｍ^３以下となっている。液体供給部１１の液体供給動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。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。

供給管１３Ａ、１３Ｂの途中には、供給管１３Ａ、１３Ｂの流路の開閉を行うためのバルブ１５Ａ、１５Ｂがそれぞれ設けられている。バルブ１５（１５Ａ、１５Ｂ）の開閉動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御されるようになっている。

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し、他端部を後述するノズル部材７０の回収口２２（２２Ａ、２２Ｂ）に接続した回収管２３（２３Ａ、２３Ｂ）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。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。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。

投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子のうち、液体ＬＱに接する光学素子２の近傍にはノズル部材７０が配置されている。ノズル部材７０は、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の上方において、光学素子２の側面を囲むように設けられた環状部材である。ノズル部材７０と光学素子２との間には隙間が設けられているが、その隙間には液体ＬＱが浸入しないように、且つその隙間から液体ＬＱ中に気泡が混入しないように構成されている。本実施形態において、ノズル部材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。

ノズル部材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１２（１２Ａ、１２Ｂ）を備えている。本実施形態において、ノズル部材７０は２つの液体供給口１２Ａ、１２Ｂを有している。液体供給口１２Ａ、１２Ｂはノズル部材７０の下面７０Ａに設けられている。

また、ノズル部材７０は、その内部に液体供給口１２Ａ、１２Ｂに対応した供給流路を有している。また、液体供給口１２Ａ、１２Ｂ及び供給流路に対応するように複数（２つ）の供給管１３Ａ、１３Ｂが設けられている。そして、供給流路の一端部は供給管１３Ａ、１３Ｂを介して液体供給部１１にそれぞれ接続され、他端部は液体供給口１２Ａ、１２Ｂにそれぞれ接続されている。

また、２つの供給管１３Ａ、１３Ｂのそれぞれの途中には、液体供給部１１から送出され、液体供給口１２Ａ、１２Ｂ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マスフローコントローラと呼ばれる流量制御器１６（１６Ａ、１６Ｂ）が設けられている。流量制御器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。

更に、ノズル部材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２２（２２Ａ、２２Ｂ）を備えている。本実施形態において、ノズル部材７０は２つの液体回収口２２Ａ、２２Ｂを有している。液体回収口２２Ａ、２２Ｂはノズル部材７０の下面７０Ａに設けられている。

また、ノズル部材７０は、その内部に液体回収口２２Ａ、２２Ｂに対応した回収流路を有している。また、液体回収口２２Ａ、２２Ｂ及び回収流路に対応するように複数（２つ）の回収管２３Ａ、２３Ｂが設けられている。そして、回収流路の一端部は回収管２３Ａ、２３Ｂを介して液体回収部２１にそれぞれ接続され、他端部は液体回収口２２Ａ、２２Ｂにそれぞれ接続されている。

図２はノズル部材７０を下面７０Ａ側から見た図である。液体供給機構１０を構成する液体供給口１２Ａ、１２Ｂ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いる。本実施形態において、液体供給口１２Ａ、１２Ｂのそれぞれは、Ｙ軸方向を長手方向とし、そのＹ軸方向両端部を内側に曲げたスリット状に形成されており、投影領域ＡＲ１を囲むように設けられている。また、液体回収機構２０を構成する液体回収口２２Ａ、２２Ｂ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１２Ａ、１２Ｂの外側に設けられている。液体回収口２２Ａ、２２Ｂは、液体供給口１２Ａ、１２Ｂの外側において、Ｙ軸方向を長手方向し、そのＹ軸方向両端部を内側に曲げたスリット状に形成されており、液体供給口１２Ａ、１２Ｂ、及び投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１を囲むように設けられている。なお、図２においては、液体回収口２２Ａ、２２Ｂは不連続に形成されているが、液体回収をより確実に行うためには、液体回収口２２Ａ、２２Ｂを連続的に環状に形成するのが望ましい。また、本実施形態における投影光学系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。

また、ノズル部材７０の下面７０Ａには、液体供給口１２とは別の第２供給口９０Ａ、９０Ｂが設けられている。第２供給口９０Ａ、９０Ｂは、下面７０Ａにおいて投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１を挟んだＹ軸方向両側のそれぞれの位置に設けられている。本実施形態において、第２供給口９０Ａ、９０Ｂは略円形状に形成されている。制御装置ＣＯＮＴは、液体供給口１２及び液体回収口２２を使った液体ＬＱの供給及び回収により形成された液浸領域ＡＲ２に対して、第２供給口９０Ａ、９０Ｂを介して液体ＬＱを追加可能であるとともに、第２供給口９０Ａ、９０Ｂを介して液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱの一部を回収可能である。制御装置ＣＯＮＴは、第２供給口９０Ａ、９０Ｂを使って液体ＬＱの追加及び一部回収を行うことにより、液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱの圧力を調整することができる。そして、制御装置ＣＯＮＴは、液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱの圧力を調整することで、その液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱが基板Ｐや基板ステージＰＳＴ、あるいは投影光学系ＰＬの光学素子２に及ぼす力を調整することができる。

液体供給部１１及び前記流量制御器の動作は制御装置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１３Ａ、１３Ｂ、及び供給流路を介して、基板Ｐの上方に設けられている液体供給口１２Ａ、１２Ｂより基板Ｐ上に液体ＬＱを供給する。このとき、液体供給口１２Ａ、１２Ｂは投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１を挟んだ両側のそれぞれに配置されており、その液体供給口１２Ａ、１２Ｂ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１２Ａ、１２Ｂ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１３Ａ、１３Ｂ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。

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２２Ａ、２２Ｂから回収された基板Ｐ上の液体ＬＱは、ノズル部材７０の回収流路、及び回収管２３Ａ、２３Ｂを介して液体回収部２１に回収される。

なお、本実施形態において、供給管１３Ａ、１３Ｂ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１３Ａ、１３Ｂ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２３Ａ、２３Ｂ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２３Ａ、２３Ｂ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。

本実施形態において、基板Ｐを液浸露光するときは、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１０による基板Ｐ上に対する液体ＬＱの供給と並行して、液体回収機構２０による基板Ｐ上の液体ＬＱの回収を行いつつ、基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴ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を介して基板Ｐ上に投影露光する。

液浸領域ＡＲ２を形成するために液体供給機構１０の液体供給部１１から供給された液体ＬＱは、供給管１３Ａ、１３Ｂを流通した後、ノズル部材７０内部に形成された供給流路を介して液体供給口１２Ａ、１２Ｂより基板Ｐ上に供給される。液体供給口１２Ａ、１２Ｂから基板Ｐ上に供給された液体ＬＱは、投影光学系ＰＬの先端部（光学素子２）の下端面と基板Ｐとの間に濡れ拡がるように供給され、投影領域ＡＲ１を含む基板Ｐ上の一部に、基板Ｐよりも小さく且つ投影領域ＡＲ１よりも大きい液浸領域ＡＲ２を局所的に形成する。このとき、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１０のうち投影領域ＡＲ１のＸ軸方向（走査方向）両側に配置された液体供給口１２Ａ、１２Ｂのそれぞれより、走査方向に関して投影領域ＡＲ１の両側から基板Ｐ上への液体ＬＱの供給を同時に行う。これにより、液浸領域ＡＲ２は均一且つ良好に形成されている。

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。基板Ｐ上には複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ２４（図５参照）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、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Ｓ１〜Ｓ２４に対する走査露光処理が順次行われる。

図３は基板ステージＰＳＴ上に保持された基板Ｐ及びノズル部材７０近傍を示す拡大図である。本実施形態においては、光学素子２の液体接触面（下端面）２Ａは平坦面となっており、ノズル部材７０の液体接触面（下端面）７０Ａもほぼ平坦面となっている。そして、ノズル部材７０の下端面７０Ａと光学素子２の下端面２Ａとはほぼ面一となっている。これにより、ノズル部材７０の下端面７０Ａ及び光学素子２の下端面２Ａと、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）との間に液浸領域ＡＲ２を良好に形成することができる。なお、液浸領域ＡＲ２が良好に形成できれば、ノズル部材７０の下端面７０Ａに段差が存在してもよいし、ノズル部材７０の下端面７０Ａと光学素子２の下端面２Ａとの間に段差が存在してもよい。

投影光学系ＰＬの光学素子２の液体接触面２Ａは親液性である。本実施形態において、液体供給機構１０から供給される液体ＬＱは純水であり、光学素子２は、純水との親和性が高い蛍石で形成されている。光学素子２の液体接触面２Ａを親液性とすることで、その液体接触面（端面）２Ａのほぼ全面に液体ＬＱを密着させることができる。そして、液体供給機構１０は、光学素子２の液体接触面２Ａとの親和性が高い液体（純水）ＬＱを供給しているので、光学素子２の液体接触面２Ａと液体ＬＱとの密着性を高めることができる。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。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、親液化処理として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の液体接触面２Ａ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液体接触面２Ａに設ける処理が望ましい。あるいは、ＭｇＦ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２などの親液性材料を液体接触面２Ａに設けてもよい。

上記親液性を有する光学素子２の液体接触面２Ａの液体ＬＱとの接触角θ_２Ａは、θ_２Ａ≦３０°の条件を満足するように設けられ、好ましくはθ_２Ａ≦５°の条件を満足するように設けられている。本実施形態においては、液体接触面２Ａの液体ＬＱとの接触角θ_２Ａが上記条件を満足するように、上記親液性材料の選定や親液化処理の処理条件の設定が行われている。

また、ノズル部材７０の液体接触面７０Ａも親液性（親水性）を有している。ノズル部材７０の液体接触面７０Ａも光学素子２の液体接触面２Ａ同様、親液化処理を施されて親液性となっている。すなわち、本実施形態においては、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。ノズル部材７０の液体接触面７０Ａに対する親液化処理としては、光学素子２の液体接触面２Ａに対する親液化処理と同様、例えばＯＨ基など極性の大きい分子構造を持ったものを液体接触面７０Ａに設ける処理や、ＭｇＦ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２などの親液性材料を液体接触面７０Ａに設ける処理が挙げられる。そして、ノズル部材７０の液体接触面７０Ａの液体ＬＱに対する親和性と、光学素子２の液体接触面２Ａの液体ＬＱに対する親和性とはほぼ同一であることが好ましい。すなわち、ノズル部材７０の液体接触面７０Ａの液体ＬＱとの接触角θ_７０Ａは、θ_７０Ａ≦３０°の条件を満足するように設けられ、θ_７０Ａ≦５°の条件を満足することが好ましい。

基板Ｐの表面は、液体ＬＱに対して所定の親和性（接触角）を有している。具体的には、基板Ｐの表面は、その表面に液体ＬＱが配置されたとき、その表面上の液体ＬＱから基板Ｐが受ける力が小さくなるような液体ＬＱに対する親和性を有するように設定されている。換言すれば、基板Ｐ上の液体ＬＱが基板Ｐに及ぼす力を小さくするように（低減するように）、基板Ｐの表面の液体ＬＱに対する親和性が設定されている。

図３に示すように、基板Ｐは、基材Ｗと、その基材Ｗ上に塗布された感光材Ｒｇとを備えている。基材Ｗは半導体ウエハを含み、感光材Ｒｇはフォトレジストを含む。更に、本実施形態においては、基板Ｐは、基材Ｗ上に塗布された感光材Ｒｇを覆う膜ＴＣを備えている。膜ＴＣとしては、トップコート層と呼ばれる液体ＬＱから感光材Ｒｇを保護する保護膜や液体ＬＱの回収性を高める膜などが挙げられる。なお、膜ＴＣは無くてもよい。そして、本実施形態においては、膜ＴＣ（あるいは感光材Ｒｇ）が、基板Ｐが液体ＬＱから受ける力を小さくなるような液体ＬＱに対する親和性を有している。

そして、基板Ｐの表面は撥液性を有している。基板Ｐの表面に所定の撥液性（撥液性レベル）を付与することで、その表面上に配置された液体ＬＱから基板Ｐが受ける力を小さくすることができる。

本実施形態において、撥液性を有する基板Ｐの表面（膜ＴＣの表面）の液体ＬＱとの接触角θ_Ｐは、８５°≦θ_Ｐ≦９５°の条件を満足するように設けられている。なお、膜ＴＣが無く、基板Ｐの表面が感光材Ｒｇの表面である場合には、その感光材Ｒｇの表面の液体ＬＱとの接触角（θ_Ｐ）が上記条件を満足するように設定される。本実施形態においては、基板Ｐの表面の液体ＬＱとの接触角θ_Ｐが上記条件を満足するように、保護膜ＴＣ（あるいは感光材Ｒｇ）を形成するための材料の選定や塗布条件などの設定が行われている。

８５°≦θ_Ｐ≦９５°の条件を満足することにより、基板Ｐの表面上に配置された液体ＬＱから基板Ｐが受ける力を小さくすることができる。このことについて、図４を参照しながら説明する。

図４は、光学素子２及びノズル部材７０と基板Ｐとの間に形成された液浸領域ＡＲ２の液体（純水）ＬＱが基板Ｐに及ぼす力の分布を求めたシミュレーション実験結果を示す模式図であって、ＸＹ平面と平行な面での力の分布図である。なお図４では、供給口１２、回収口２２、及び光学素子２などの位置関係と基板Ｐが液体ＬＱから受ける力の分布との関係を見やすくするために、基板Ｐが液体ＬＱから受ける力の分布をノズル部材７０の下面に対応付けて図示している。

図４（ａ）は、基板Ｐの表面の液体ＬＱに対する接触角θ_Ｐが１０５°の場合の力の分布図である。同様に、図４（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）のそれぞれは、基板Ｐの表面の液体ＬＱに対する接触角θ_Ｐが９５°、９０°、８５°、７５°の場合の力の分布図である。ここで、図４には、基板Ｐを液浸露光しているときと同じ条件でのシミュレーション結果、すなわち投影光学系ＰＬ（液浸領域ＡＲ２）に対して基板ＰがＸ軸方向に移動している状態でのシミュレーション結果が示されている。また、シミュレーションでは、光学素子２の液体接触面２Ａの液体ＬＱとの接触角θ_２Ａ、及びノズル部材７０の液体接触面７０Ａの液体ＬＱとの接触角θ_７０Ａは、それぞれ５°としている。

図４において、領域Ｈ_０は、液体ＬＱが基板Ｐに及ぼす力がほぼ零である領域である。すなわち、液浸領域ＡＲ２のうち領域Ｈ_０においては、基板Ｐには大気圧に相当する力のみが作用されており、液体ＬＱによる力（液体ＬＱの自重を含む）は作用されていない。換言すれば、基板Ｐ上のうち液浸領域ＡＲ２以外の非液浸領域ＡＲ３（図３参照）において作用されている力と、液浸領域ＡＲ２の領域Ｈ_０において作用されている力とはほぼ同じ（大気圧）である。したがって、液浸領域ＡＲ２の全てが領域Ｈ_０となる場合、液浸領域ＡＲ２及び非液浸領域ＡＲ３のそれぞれに対応する領域を含む基板Ｐの表面全域に対してほぼ均一な力（大気圧に相当する力）が作用されていることになる。この場合、基板Ｐは局所的な力を受けず、変形等を生じない。

また、液浸領域ＡＲ２のうち領域Ｈ_＋１は、基板Ｐに液体ＬＱによる正の力（第１の正力（正圧））が作用されている領域である。領域Ｈ_＋１においては基板Ｐは液体ＬＱによって第１の正力で下方に押されている。また、領域Ｈ_＋２においては、基板Ｐは液体ＬＱによって第１の正力よりも大きい第２の正力で下方に押されている。領域Ｈ_＋３においては、基板Ｐは液体ＬＱによって第２の正力よりも大きい第３の正力で下方に押されている。したがって、領域Ｈ_＋１、領域Ｈ_＋２、領域Ｈ_＋３になるにつれて、液体ＬＱにより基板Ｐに及ぼされる押圧力は大きくなり、基板Ｐの変形量も大きくなる。本実施形態において、第１、第２、及び第３の正力は、大気圧を基準（零）として、＋２０Ｐａ、＋４０Ｐａ、及び＋６０Ｐａ程度である。

また、液浸領域ＡＲ２のうち領域Ｈ_−１は、基板Ｐに液体ＬＱによる負の力（第１の負力（負圧））が作用されている領域である。領域Ｈ_−１においては、基板Ｐは液体ＬＱによって第１の負力で上方に（液体ＬＱ側に）引っ張られている。また、領域Ｈ_−２においては、基板Ｐは液体ＬＱによって第１の負力よりも大きい第２の負力で上方に引っ張られている。領域Ｈ_−３においては、基板Ｐは液体ＬＱによって第２の負力よりも大きい第３の負力で上方に引っ張られている。したがって、領域Ｈ_−１、領域Ｈ_−２、領域Ｈ_−３になるにつれて、液体ＬＱにより基板Ｐに及ぼされる引っ張り力は大きくなり、基板Ｐの変形量も大きくなる。本実施形態において、第１、第２、及び第３の負力は、大気圧を基準（零）として、−２０Ｐａ、−４０Ｐａ、及び−６０Ｐａ程度である。

そして、図４に示すように、基板Ｐの液体ＬＱに対する接触角θ_Ｐに応じて、その基板Ｐ上の液体ＬＱが基板Ｐに及ぼす力は変化する。図４（ｃ）に示すように、基板Ｐの液体ＬＱに対する接触角θ_Ｐが９０°であるとき、液浸領域ＡＲ２において領域Ｈ_０が占める割合が最も多くなる。すなわち、接触角θ_Ｐ＝９０°であるとき、基板Ｐ上に形成された液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱが基板Ｐに及ぼす力が最も小さくなる。

また、基板Ｐの液体ＬＱに対する接触角θ_Ｐが大きくなるにつれて、その基板Ｐ上の液体ＬＱが基板Ｐに及ぼす正力が大きくなる。一方、接触角θ_Ｐが小さくなるにつれて、その基板Ｐ上の液体ＬＱが基板Ｐに及ぼす負力が大きくなる。具体的には、例えば図４（ｂ）に示すように、基板Ｐの液体ＬＱに対する接触角θ_Ｐが９５°であるとき、液浸領域ＡＲ２において領域Ｈ_＋１が占める割合が最も多くなる。また、図４（ａ）に示すように、基板Ｐの液体ＬＱに対する接触角θ_Ｐが１０５°であるとき、液浸領域ＡＲ２において領域Ｈ_＋２が占める割合が最も多くなる。すなわち、接触角θ_Ｐが９５°、１０５°と大きくなるにつれて、基板Ｐ上に形成された液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱが基板Ｐに及ぼす力（正力）も大きくなる。

また、図４（ｄ）に示すように、基板Ｐの液体ＬＱに対する接触角θ_Ｐが８５°であるとき、液浸領域ＡＲ２において領域Ｈ_−１が占める割合が最も多くなる。また、図４（ｅ）に示すように、基板Ｐの液体ＬＱに対する接触角θ_Ｐが７５°であるとき、液浸領域ＡＲ２において領域Ｈ_−２が占める割合が最も多くなる。すなわち、接触角θ_Ｐが８５°、７５°と小さくなるにつれて、基板Ｐ上に形成された液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱが基板Ｐに及ぼす力（負圧）も大きくなる。

以上説明したように、基板Ｐの液体ＬＱに対する接触角θ_Ｐが９０°であるとき、基板Ｐ上に形成された液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱが基板Ｐに及ぼす力が最も小さく、基板Ｐの変形（歪み）、基板ステージＰＳＴの変形や振動を抑えることができる。したがって、基板Ｐの液体ＬＱに対する接触角θ_Ｐは９０°近傍であることが好ましい。また、基板ステージＰＳＴ上の隙間（例えば基板ステージＰＳＴの上面５１と基板Ｐとの間の隙間）などへの液体ＬＱの防止することができる。したがって、上記液体ＬＱが浸入しない条件や、基板Ｐなどの変形量の許容値などを考慮して、基板Ｐの液体ＬＱに対する接触角θ_Ｐは、８５°≦θ_Ｐ≦９５°の条件を満足することが好ましい。

なお、本実施形態においては、光学素子２の液体接触面２Ａやノズル部材７０の液体接触面７０Ａの液体ＬＱに対する接触角θ_２Ａ、θ_７０Ａを３０°以下（好ましくは５°以下）とし、その場合において、基板Ｐの表面の液体ＬＱに対する接触角θ_Ｐを、８５°≦θ_Ｐ≦９５°の条件を満足するように設定しているが、液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱが基板Ｐに及ぼす力は、光学素子２の液体接触面２Ａと液体ＬＱとの親和性（接触角）や、ノズル部材７０の液体接触面７０Ａと液体ＬＱとの親和性（接触角）に応じても変化する。そこで、基板Ｐの表面の液体ＬＱに対する親和性は、液体ＬＱに接触する投影光学系ＰＬの光学素子２の液体接触面２Ａと液体ＬＱとの親和性、及びノズル部材７０の液体接触面７０Ａと液体ＬＱとの親和性も考慮して設定することが好ましい。

逆に、基板Ｐ上の液体ＬＱが基板Ｐに及ぼす力を小さくするように、光学素子２の液体接触面２Ａの液体ＬＱに対する親和性や、ノズル部材７０の液体接触面７０Ａに対する親和性を設定するようにしてもよい。

一方で、例えばノズル部材７０の形状などに応じてノズル部材７０の液体接触面７０Ａが微小となる場合、基板Ｐが液体ＬＱから受ける力が、液体接触面７０Ａと液体ＬＱとの親和性の影響を受けない可能性もある。したがって、そのような場合には、液体接触面７０Ａと液体ＬＱとの親和性を考慮せずに、光学素子２の液体接触面２Ａと液体ＬＱとの親和性のみを考慮して、基板Ｐの表面の液体ＬＱに対する親和性を設定するようにしてもよい。更には、光学素子２の液体接触面２Ａが微小である場合などにおいては、基板Ｐが液体ＬＱから受ける力が、液体接触面２Ａと液体ＬＱとの親和性の影響を受けない可能性もある。したがって、そのような場合には、液体接触面２Ａと液体ＬＱとの親和性を考慮せずに、基板Ｐの表面の液体ＬＱに対する親和性を設定するようにしてもよい。

なお、基板Ｐの表面の液体ＬＱに対する親和性を設定するとき、液浸領域ＡＲ２のうち領域Ｈ_０が占める割合を考慮して設定するようにしてもよいし、基板Ｐが液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱから受ける力の総和を考慮して設定するようにしてもよい。

また、液体ＬＱの圧力は、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の移動状態によっても変化するので、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の液体ＬＱとの接触角は、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の移動状態を考慮して設定しておくとよい。例えば、本実施形態においては、基板Ｐは移動しながら露光されるので、露光中、すなわち移動中の基板Ｐに液体ＬＱが及ぼす力が小さくなるように、基板Ｐの液体ＬＱとの接触角を設定するとよいし、露光装置ＥＸが基板Ｐをほぼ静止した状態で露光する一括型の露光装置の場合には、静止している基板Ｐに液体ＬＱが及ぼす力が小さくなるように基板Ｐの液体ＬＱとの接触角を設定すればよい。

図３に戻って、基板ステージＰＳＴは、基板ホルダＰＨで保持した基板Ｐの周囲に、その基板Ｐの表面とほぼ面一の上面５１を有している。基板ステージＰＳＴの上面５１は平坦面（平坦部）となっている。

基板ステージＰＳＴの上面５１は、液体ＬＱに対して所定の親和性（接触角）を有している。具体的には、基板ステージＰＳＴの上面５１は、その上面５１に液体ＬＱが配置されたとき、上面５１が液体ＬＱから受ける力が小さくなるような液体ＬＱに対する親和性を有している。

基板ステージＰＳＴの上面５１は撥液化処理されて撥液性を有している。基板ステージＰＳＴの上面５１に所定の撥液性（撥液性レベル）を付与することで、その上面５１上に配置された液体ＬＱから基板ステージＰＳＴが受ける力を小さくすることができる。

本実施形態においては、上面５１に撥液性材料からなる膜５１Ｃを設けることで、上面５１に撥液性を付与している。撥液化処理のための撥液性材料としては、例えばフッ素系樹脂材料あるいはアクリル系樹脂材料等が挙げられる。また、膜５１Ｃは前記撥液性材料を上面５１に塗布することで形成される。なお、膜５１Ｃを、前記撥液性材料からなる薄膜を貼付することで形成してもよい。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。なお、上面５１を含む基板ステージＰＳＴ全体又は一部を例えばポリ四フッ化エチレン（テフロン（登録商標））等のフッ素系樹脂をはじめとする撥液性を有する材料で形成してもよい。

そして、上記撥液性を有する基板ステージＰＳＴの上面５１の液体ＬＱとの接触角θ_５１は、８５°≦θ_５１≦９５°の条件を満足するように設けられている。本実施形態においては、上面５１の液体ＬＱとの接触角θ_５１が、上記条件を満足するように、膜５１Ｃを形成するための撥液性材料の選定や撥液化処理の処理条件の設定が行われている。

基板ステージＰＳＴの上面５１の液体（純水）ＬＱとの接触角θ_５１は、８５°≦θ_５１≦９５°の条件を満足するように設けられているので、図４を参照して説明したように、その上面５１上に配置された液体ＬＱから基板ステージＰＳＴが受ける力を小さくすることができる。

また本実施形態においては、移動鏡４２の上面４２Ａと基板ステージＰＳＴの上面５１ともほぼ面一となっている。移動鏡４２の上面４２Ａも撥液化処理されて撥液性を有している。上面４２Ａの液体ＬＱに対する接触角は、基板ステージＰＳＴの上面５１の液体ＬＱに対する接触角とほぼ同一に設定されている。そして、移動鏡４２の上面４２Ａを含む基板ステージＰＳＴの上面は、基板Ｐを保持した状態でほぼ面一となっている。

基板Ｐの周囲に基板Ｐ表面とほぼ面一の上面５１を設けることにより、基板Ｐのエッジ領域Ｅを液浸露光するときにおいても、投影光学系ＰＬの像面側に液体ＬＱを保持して液浸領域ＡＲ２を良好に形成することができる。また、基板Ｐのエッジ部とその基板Ｐの周囲に設けられた平坦面（上面）５１との間には０．１〜２ｍｍ程度の隙間があるが、液体ＬＱの表面張力によりその隙間に液体ＬＱが流れ込むことはほとんどなく、基板Ｐの周縁近傍を露光する場合にも、平坦面５１により投影光学系ＰＬの下に液体ＬＱを保持することができる。

そして、この場合においても、基板ステージ５１の上面５１の液体ＬＱに対する親和性は、液体ＬＱに接触する投影光学系ＰＬの光学素子２の液体接触面２Ａと液体ＬＱとの親和性、及びノズル部材７０の液体接触面７０Ａと液体ＬＱとの親和性も考慮して設定することが好ましい。

あるいは、基板ステージＰＳＴの上面５１上の液体ＬＱが基板ステージＰＳＴに及ぼす力を小さくするように、光学素子２の液体接触面２Ａの液体ＬＱに対する親和性や、ノズル部材７０の液体接触面７０Ａに対する親和性を設定するようにしてもよい。

あるいは、ノズル部材７０の液体接触面７０Ａや光学素子２の液体接触面２Ａが微小である場合、それら液体接触面７０Ａと液体ＬＱとの親和性、あるいは液体接触面２Ａと液体ＬＱとの親和性を考慮せずに、基板Ｐの表面の液体ＬＱに対する親和性を設定するようにしてもよい。

また、本実施形態では、基板ステージＰＳＴの上面５１の液体ＬＱに対する親和性（接触角）と、基板Ｐの表面の液体ＬＱに対する親和性（接触角）とがほぼ同一となるように、上記材料の選定や処理条件の設定などが行われている。基板ステージＰＳＴの上面５１の液体ＬＱに対する親和性（接触角）と、基板Ｐの表面の液体ＬＱに対する親和性（接触角）とをほぼ同一にすることにより、基板Ｐのエッジ領域Ｅなどを液浸露光するときに、基板Ｐと上面５１とを含むように液体ＬＱの液浸領域ＡＲ２を形成したり、基板Ｐと上面５１との間で液浸領域ＡＲ２を移動する場合においても、液体ＬＱの基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）に及ぼす力の変動（圧力変動）や、その圧力変動などに起因する液体ＬＱが漏出、ひいては露光精度及び計測精度の劣化などの不都合を防止することができる。

以上説明したように、基板Ｐ上あるいは基板ステージＰＳＴの上面５１上の液体ＬＱが基板Ｐや基板ステージＰＳＴに及ぼす力を低減するように、基板Ｐの表面の液体ＬＱに対する親和性、あるいは基板ステージＰＳＴの上面５１の液体ＬＱに対する親和性を設定することで、基板Ｐや基板ステージＰＳＴ、あるいは投影光学系ＰＬのうち液体ＬＱに接する光学素子２の変形（歪み）等の発生を防止することができる。したがって、基板Ｐや基板ステージＰＳＴの変形に伴う基板Ｐ上でのパターンの重ね合わせ精度の劣化等の不都合を防止し、高い露光精度を得ることができる。

また、例えば特開平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液浸法を適用した場合、例えば計測ステーションにおいて、基板Ｐ上に液浸領域ＡＲ２を形成しない状態で（液体ＬＱを介さずに）基板Ｐの表面情報をフォーカス検出系を使って計測してその基板Ｐの近似平面を予め求めておき、露光ステーションにおいて、基板Ｐ上に液体ＬＱの液浸領域ＡＲ２を形成し、投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して形成される像面と基板Ｐの表面とを合致させるように、前記求めた近似平面に基づいて、基板Ｐの位置（姿勢）を制御しつつ、基板Ｐを液浸露光する構成が考えられる。その場合において、基板Ｐ上（基板ステージＰＳＴ上）に形成された液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱから受ける力によって、基板Ｐや基板ステージＰＳＴが変形すると、前記計測ステーションで求めた基板Ｐの近似平面と、露光ステーションにおいて液体ＬＱの液浸領域ＡＲ２を形成された基板Ｐの表面形状との間に誤差が生じ、投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して形成された像面と基板Ｐの表面とを合致させることが困難となる。しかしながら、本実施形態のように、基板Ｐ上（基板ステージＰＳＴ上）の液体ＬＱが基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）に及ぼす力を低減するように、基板Ｐの表面（基板ステージＰＳＴの上面５１）の液体ＬＱに対する親和性を設定することで、上記不都合が生じることを防止することができる。

なお、上述した実施形態においては、液体ＬＱから受ける力を低減するように、基板Ｐの表面の感光材Ｒｇや膜ＴＣの材料の最適化、あるいは基板ステージＰＳＴの上面５１に対する撥液化処理のための材料や処理条件の最適化を行うことで、その基板Ｐの表面や基板ステージＰＳＴの上面５１の液体ＬＱに対する親和性を所望の状態にしているが、液体供給機構１０から基板Ｐあるいは基板ステージＰＳＴ上に供給する液体ＬＱの物性を最適化するようにしてもよい。すなわち、液体供給機構１０から供給される液体ＬＱの基板Ｐ上あるいは基板ステージＰＳＴ上での接触角が最適になるように、液体ＬＱを調整するようにしてもよい。液体供給機構１０から基板Ｐ（あるいは基板ステージＰＳＴ）上に供給される液体ＬＱは、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）上で、液体ＬＱから基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）が受ける力が小さい接触角を有しているので、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）が受ける力を小さくすることができ、基板Ｐや基板ステージＰＳＴ、あるいは投影光学系ＰＬのうち液体ＬＱに接する光学素子２の変形（歪み）等の発生を防止することができる。

図５は、基板ステージＰＳＴ（Ｚステージ５２）を上方から見た平面図である。基板ステージＰＳＴ上において、基板Ｐ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、基板アライメント系３５０により液体ＬＱを介さずに検出される基準マークＰＦＭと、マスクアライメント系３６０により液体ＬＱを介して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。基準部材３００の上面はほぼ平坦面（平坦部）となっており、基板ステージＰＳＴに保持された基板Ｐ表面、及び基板ステージＰＳＴの上面５１とほぼ同じ高さ（面一）に設けられている。基準部材３００の上面は、フォーカス検出系３０の基準面としての役割も果たすことができる。また、基板アライメント系３５０は、基板Ｐ上の複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ２４に付随して形成されたアライメントマーク１も検出する。

基板Ｐの液浸露光を開始する前に、制御装置ＣＯＮＴは、基板アライメント系３５０の検出基準位置とマスクＭのパターン像の投影位置との位置関係（ベースライン量）を、基板アライメント系３５０、マスクアライメント系３６０、基準部材３００等を使って計測する。

マスクアライメント系３６０によって基準マークＭＦＭを計測するとき、基準部材３００の上面上に液浸領域ＡＲ２が形成されるが、基板ステージＰＳＴの上面５１同様、基準部材３００の上面の液体ＬＱに対する親和性を最適に設定することで、液体ＬＱから受ける力を低減することができる。また、本実施形態においては、基準マークＰＦＭは基準部材３００上に液浸領域ＡＲ２を形成しない状態で（液体ＬＱを介さずに）計測され、基準マークＭＦＭは基準部材３００上に液浸領域ＡＲ２を形成した状態で（液体ＬＱを介して）計測される構成である。その場合において、基準部材３００上に形成された液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱから受ける力によって、基準部材３００や基板ステージＰＳＴが変形すると、上記ベースライン量を精度良く求めることが困難となる。しかしながら、本実施形態のように、基準部材３００上（基板ステージＰＳＴ上）の液体ＬＱが基準部材３００に及ぼす力を低減するように、基準部材３００の上面を含む基板ステージＰＳＴの上面５１の液体ＬＱに対する親和性を設定する、すなわち基準部材３００の上面の液体ＬＱとの接触角θ_ＦＭを、８５°≦θ_ＦＭ≦９５°とすることで、上記不都合が生じることを防止することができる。

また、基板ステージＰＳＴ上のうち、基板Ｐの外側の所定位置には、計測用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、基板ステージＰＳＴに保持された基板Ｐ表面、及び基板ステージＰＳＴの上面５１とほぼ同じ高さ（面一）に設けられた平坦面（平坦部）を有する上板４０１を有している。また、基板ステージＰＳＴ内部（上板の下）には照度ムラセンサ４００を構成する受光素子（ディテクタ）が埋設されており、前記上板４０１上に形成された液浸領域の液体ＬＱを介して露光光ＥＬを受光する。

同様に、基板ステージＰＳＴ上のうち、基板Ｐの外側の所定位置には、計測用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も、基板ステージＰＳＴに保持された基板Ｐ表面、及び基板ステージＰＳＴの上面５１とほぼ同じ高さ（面一）に設けられた平坦面（平坦部）を有する上板５０１を有している。

また、基板ステージＰＳＴ上には、計測用センサとして例えば特開平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）６００も設けられており、その照射量センサ６００の上板６０１の上面は基板ステージＰＳＴに保持された基板Ｐ表面や基板ステージＰＳＴの上面５１とほぼ同じ高さ（面一）に設けられている。

基板Ｐを液浸露光する前に、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴに搭載されている各種センサ４００、５００、６００による計測を行い、その計測結果に基づいて適宜補正等を処置を施す。

上述した計測用センサ４００、５００、６００は、いずれもその上板の上に形成された液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱを介して光を受光し、各種の計測を行うものである。そして、前記計測用センサ４００、５００、６００の上板は、液体ＬＱに対する親和性を最適に設定されており、液体ＬＱから受ける力を低減されている。したがって、上板や基板ステージＰＳＴが変形して計測精度が劣化するといった不都合が防止される。

なお、上述の実施形態においては、基板Ｐや基板ステージＰＳＴ（各種センサの上板を含む）が液体ＬＱから受ける力が小さくなるように、基板Ｐや基板ステージＰＳＴ（各種センサの上板を含む）の液体ＬＱとの接触角を設定するようにしているが、液体ＬＱと接触するノズル部材７０や光学素子２が液体ＬＱから受ける力も小さくなるように、ノズル部材７０の下端面７０Ａや光学素子２の下端面２Ａの液体ＬＱとの接触角を設定するようにしてもよい。この場合も、基板Ｐや基板ステージＰＳＴが液体ＬＱから受ける力が小さい方がよいことは言うまでもない。したがって、液体ＬＱが基板Ｐ、基板ステージＰＳＴ、ノズル部材７０、及び光学素子２のそれぞれに及ぼす力が極力小さくなるように、あるいは液体ＬＱから受ける力によって生じる不都合の度合いに応じて、それぞれの液体ＬＱとの親和性（接触角）を決めることが望ましい。

つまり、図６の模式図に示すように、基板Ｐ表面及び基板ステージＰＳＴの上面５１（各種センサの上板を含む）を含む第１面Ｓ１と、投影光学系ＰＬの像面側先端面である液体接触面２Ａ及びその周囲に設けられたノズル部材７０の液体接触面７０Ａを含み、第１面Ｓ１に対向する第２面Ｓ２との間に液体ＬＱを保持する場合において、液体ＬＱが、第１面Ｓ１と第２面Ｓ２とに及ぼす力が小さくなるように、第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２のそれぞれと液体ＬＱとの親和性を設定することが好ましい。

また、第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２のそれぞれと液体ＬＱとの親和性を設定する場合、図６に示すように、第１面Ｓ１とその第１面Ｓ１に対向する第２面Ｓ２との間に保持した液体ＬＱと、その外側の気体空間との界面ＬＥが、側面視において略直線状となるように、第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２のそれぞれと液体ＬＱとの親和性を設定するとよい。こうすることにより、第１面Ｓ１と第２面Ｓ２との間に保持された液体ＬＱが、第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２のそれぞれに及ぼす力を低減することができる。

例えば、図７（ａ）に示すように、液体ＬＱの界面ＬＥが内側に向かって凹むように大きく湾曲している場合においては、第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２のそれぞれにおいて液体ＬＱの表面張力が外側に向かって作用するので（矢印ｙ１参照）、その表面張力により第１面Ｓ１と第２面Ｓ２との間の液体ＬＱは負圧となり、第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２には、液体ＬＱによる負の力（負力（負圧））が作用される。一方、図７（ｂ）に示すように、液体ＬＱの界面ＬＥが外側に向かって膨らむように大きく湾曲している場合においては、第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２のそれぞれにおいて液体ＬＱの表面張力が内側に向かって作用するので（矢印ｙ２参照）、その表面張力により第１面Ｓ１と第２面Ｓ２との間の液体ＬＱは正圧となり、第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２には、液体ＬＱによる正の力（正力（正圧））が作用される。ところが、図７（ｃ）に示すように、液体ＬＱの界面ＬＥを側面視において略直線状とすることにより、第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２に作用する液体ＬＱの表面張力を低減することができる。したがって、第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２に対して作用する液体ＬＱによる力（液体ＬＱの自重を含む）を低減することができる。したがって、第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２を形成する基板Ｐ、基板ステージＰＳＴ、光学素子２、ノズル部材７０等の変形や振動の発生を防止することができる。

特に本実施形態においては、第１面Ｓ１と第２面Ｓ２とは略平行であり、第１面Ｓ１の液体ＬＱに対する接触角αと、第２面Ｓ２の液体ＬＱに対する接触角βとの和が、略１８０°となるように、第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２のそれぞれと液体ＬＱとの親和性を設定することで、界面ＬＥを略直線状にすることができる。

なお、第１面Ｓ１又は第２面Ｓ２の液体ＬＱとの接触角がほぼ一定の場合には、一方の面の液体ＬＱとの接触角に合わせて、他方の面の液体ＬＱとの接触角を決めればよい。

一例として、基板Ｐ表面の感光材Ｒｇとして液体ＬＱとの接触角αが７５°程度のものを用いた場合には、ノズル部材７０の液体接触面７０Ａにポリ四フッ化エチレン等の撥液性材料を塗布して、その液体接触面７０Ａの液体ＬＱとの接触角を１０５°程度にすることにより、上記条件（α＋β≒１８０）を満足することができる。あるいは、基板Ｐ表面の膜ＴＣとして、液体ＬＱとの接触角αが１１０°程度のものを用いた場合には、ノズル部材７０の液体接触面７０Ａにアクリル系樹脂等を塗布して、その液体接触面７０Ａの液体ＬＱとの接触角を７０°程度にすることにより、上記条件（α＋β≒１８０）を満足することができる。

また、界面ＬＥを直線状にすることができれば（α＋β≒１８０°の条件を満足できれば）、第１面Ｓ１が親液性であって、第２面Ｓ２が撥液性であってもよい。例えば上述のように、ノズル部材７０の下面７０Ａにポリ四フッ化エチレン等の撥液性材料を塗布して撥液性にした場合には、基板Ｐ表面の感光材Ｒｇや基板ステージＰＳＴの上面５１を親液性にすればよい。

また、図８に示すように、第２面Ｓ２のうち例えばノズル部材７０の液体接触面７０Ａに傾斜面７０Ｋを設け、その傾斜面７０Ｋでの第２面Ｓ２と第１面Ｓ１との相対角度γと、第１面Ｓ１の液体ＬＱに対する接触角αと、第２面Ｓ２の液体ＬＱに対する接触角βとの和が略１８０°となるように、角度γ及び親和性（接触角α、β）を設定するようにしてもよい。こうすることによっても、界面ＬＥを側面視において直線状にすることができる。そして、このような構成とすることにより、例えばノズル部材７０の液体接触面７０Ａの液体ＬＱとの接触角βを所望値にするために液体接触面７０Ａに材料を塗布して表面処理する場合において、適切な材料を見出せない状況が生じても、第２面Ｓ２に傾斜面７０Ｋを設けて第１面Ｓ１との相対角度γを設定することで、界面ＬＥを直線状にすることができる。

あるいは、図９に示すように、第１面Ｓ１と第２面Ｓ２との相対角度γを調整する調整機構１００を設けてもよい。そして、使用する液体ＬＱや、使用する基板Ｐ（感光材Ｒｇ、ＴＣ）などに応じて角度γを調整するようにしてもよい。図９において、調整機構１００は、ノズル部材７０にその一端部を接続されたシート状部材７３と、シート状部材７３の他端部を上下方向に移動する昇降装置１０１とを備えている。シート状部材７３は、ノズル部材７０の下面７０Ａに連続する下面７０Ｋ’を有している。シート状部材７３は、例えばポリ四フッ化エチレン製シートにより構成されている。シート状部材７３の一端部はノズル部材７０の下面７０Ａに接続されているため、昇降装置（調整機構）１００がシート状部材７３の他端部を上下方向に移動することで、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴの上面５１）と下面７０Ｋ’との相対角度γを調整することができる。

上述したように、本実施形態における液体ＬＱは純水により構成されている。純水は、半導体製造工場等で容易に大量に入手できるとともに、基板Ｐ上のフォトレジストや光学素子（レンズ）等に対する悪影響がない利点がある。また、純水は環境に対する悪影響がないとともに、不純物の含有量が極めて低いため、基板Ｐの表面、及び投影光学系ＰＬの先端面に設けられている光学素子の表面を洗浄する作用も期待できる。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。

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。

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。特に、直線偏光照明法とダイボール照明法との組み合わせは、ライン・アンド・スペースパターンの周期方向が所定の一方向に限られている場合や、所定の一方向に沿ってホールパターンが密集している場合に有効である。

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。

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（周期方向が異なるライン・アンド・スペースパターンが混在）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。

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。

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。

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。

なお、本実施形態の液体ＬＱは水であるが、水以外の液体であってもよい、例えば、露光光ＥＬの光源がＦ_２レーザである場合、このＦ_２レーザ光は水を透過しないので、液体ＬＱとしてはＦ_２レーザ光を透過可能な例えば、過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）やフッ素系オイル等のフッ素系流体であってもよい。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。水以外の液体を使う場合であっても、その液体が基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）に及ぼす力が小さくなるように、その液体に対する基板（基板ステージＰＳＴ）の表面の親和性を最適化すればよい。

なお、上記各実施形態の基板Ｐとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。

露光装置ＥＸとしては、マスクＭと基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを一括露光し、基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。この場合、例えば、倍率１／８の屈折系の投影光学系を備えた投影露光装置（液浸型）とし、基板Ｐ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。

また、上述の実施形態においては、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に局所的に液体を満たす露光装置を採用しているが、本発明は、特開平６−１２４８７３号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる液浸露光装置にも適用可能である。

露光装置ＥＸの種類としては、基板Ｐに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。

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。

各ステージＰＳＴ、ＭＳＴの駆動機構としては、二次元に磁石を配置した磁石ユニットと、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電磁力により各ステージＰＳＴ、ＭＳＴを駆動する平面モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一方をステージＰＳＴ、ＭＳＴに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットとの他方をステージＰＳＴ、ＭＳＴの移動面側に設ければよい。

基板ステージＰＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−１６６４７５号公報（USP5,528,118）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。

マスクステージＭＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−３３０２２４号公報（US S/N 08/416,558）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。

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

半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図１０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。

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。 ノズル部材を下面側から見た図である。 ノズル部材及び基板ステージ近傍を示す要部拡大図である。 液体が基板に及ぼす力を示す模式図である。 基板ステージを上方から見た平面図である。 液浸領域の液体の界面の様子を示す模式図である。 界面の形状に応じて液体の力が変化することを説明するための模式図である。 ノズル部材の別の実施形態を示す図である。 調整機構を説明するための図である。 半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。

符号の説明

２…光学素子、２Ａ…液体接触面（端面）、１０…液体供給機構、２０…液体回収機構、５１…上面（平坦部）、７０…ノズル部材、７０Ａ…液体接触面（端面）、１００…調整機構、ＣＯＮＴ…制御装置、ＥＬ…露光光、ＥＸ…露光装置、ＬＥ…界面、ＬＱ…液体、Ｐ…基板（物体）、ＰＬ…投影光学系、ＰＳＴ…基板ステージ（物体）、Ｒｇ…感光材、Ｓ１…第１面、Ｓ２…第２面、ＴＣ…膜（保護膜）

Claims (32)

1. 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前記基板を露光する露光方法において、
   前記基板上の液体が前記基板に及ぼす力が低減されるように、前記基板の表面の前記液体に対する親和性を設定することを特徴とする露光方法。
2. 前記基板の表面は、前記基板上に塗布された感光材表面を含むことを特徴とする請求項１記載の露光方法。
3. 前記基板の表面は、前記基板上に塗布された感光材を覆う保護膜を含むことを特徴とする請求項１記載の露光方法。
4. 前記基板の表面は撥液性である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方法。
5. 前記基板の表面の前記液体との接触角θは、８５°≦θ≦９５°であることを特徴とする請求項４記載の露光方法。
6. 前記基板の表面の前記液体に対する親和性は、前記液体に接触する前記投影光学系の端面と前記液体との親和性も考慮して設定される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方法。
7. 前記投影光学系の端面は親液性であることを特徴とする請求項６記載の露光方法。
8. 前記投影光学系の端面の前記液体との接触角θは、θ≦５°であることを特徴とする請求項７記載の露光方法。
9. 請求項１〜請求項８のいずれか一項記載の露光方法を用いることを特徴とするデバイス製造方法。
10. 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前記基板を露光する露光装置において、
    前記基板を保持する基板ステージを備え、
    前記基板ステージの上面は、前記液体に対して、該基板ステージの上面の液体から該基板ステージが受ける力が小さい親和性を有していることを特徴とする露光装置。
11. 前記基板ステージの上面は撥液性であることを特徴とする請求項１０記載の露光装置。
12. 前記基板ステージの上面の前記液体との接触角θは、８５°≦θ≦９５°であることを特徴とする請求項１１記載の露光装置。
13. 前記基板ステージの上面の前記液体に対する親和性は、前記液体に接触する前記投影光学系の端面と前記液体との親和性も考慮して設定されることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項記載の露光装置。
14. 前記投影光学系の端面は親液性であることを特徴とする請求項１３記載の露光装置。
15. 前記投影光学系の端面の前記液体との接触角θは、θ≦５°であることを特徴とする請求項１４記載の露光装置。
16. 前記液体を供給する液体供給機構を備え、
    前記液体供給機構から供給される液体は、前記基板ステージの上面で、該基板ステージ上の液体から該基板ステージが受ける力が小さい接触角を有することを特徴とする請求項１０〜１５のいずれか一項記載の露光装置。
17. 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前記基板を露光する露光装置において、
    前記液体を供給する液体供給機構を備え、
    前記液体供給機構から供給される液体は、前記液体から所定の物体が受ける力が小さい接触角を有することを特徴とする露光装置。
18. 前記物体は、前記基板を含むことを特徴とする請求項１７記載の露光装置。
19. 前記物体は、前記基板を保持する基板ステージを含むことを特徴とする請求項１７記載の露光装置。
20. 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前記基板を露光する露光装置において、
    前記基板を保持する基板ステージを備え、
    前記基板ステージは、該基板ステージに保持された前記基板の周囲に、該基板の表面とほぼ面一の平坦部を有し、
    前記平坦部の表面の前記液体に対する親和性が、前記基板の表面の前記液体に対する親和性とほぼ同一であることを特徴とする露光装置。
21. 前記基板ステージの前記平坦部は撥液性であることを特徴とする請求項２０記載の露光装置。
22. 前記基板ステージの上面は、前記基板を保持した状態でほぼ面一となることを特徴とする請求項２０又は２１記載の露光装置。
23. 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前記基板を露光する露光装置において、
    前記液体は、第１面と該第１面に対向する第２面との間に保持されており、
    前記液体とその外側の気体空間との界面が側面視において略直線状となるように、前記第１面及び前記第２面のそれぞれと液体との親和性が設定されていることを特徴とする露光装置。
24. 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前記基板を露光する露光装置において、
    前記液体は、第１面と該第１面に対向する第２面との間に保持されており、
    前記液体が、前記第１面と前記第２面とに及ぼす力が小さくなるように、前記第１面及び前記第２面のそれぞれと液体との親和性が設定されていることを特徴とする露光装置。
25. 前記第１面と前記第２面とは略平行であり、
    前記第１面の液体に対する接触角と、前記第２面の液体に対する接触角との和が略１８０°となるように、前記第１面及び第２面のそれぞれと液体との親和性が設定されていることを特徴とする請求項２３又は２４記載の露光装置。
26. 前記第１面と前記第２面との相対角度と、前記第１面の液体に対する接触角と、前記第２面の液体に対する接触角との和が略１８０°となるように、前記角度及び前記親和性が設定されていることを特徴とする請求項２３又は２４記載の露光装置。
27. 前記第１面と前記第２面との相対角度を調整する調整機構を備えたことを特徴とする請求項２３〜２６のいずれか一項記載の露光装置。
28. 前記第１面は、前記基板を保持する基板ステージの上面及び前記基板表面のうち少なくともいずれか一方を含むことを特徴とする請求項２３〜２７のいずれか一項記載の露光装置。
29. 前記第２面は、前記投影光学系の像面側先端面の周囲に設けられた所定部材の液体接触面を含むことを特徴とする請求項２３〜２８のいずれか一項記載の露光装置。
30. 前記第１面は親液性であって、前記第２面は撥液性であることを特徴とする請求項２３〜２９のいずれか一項記載の露光装置。
31. 前記液体は純水であることを特徴とする請求項１０〜３０のいずれか一項記載の露光装置。
32. 請求項１０〜請求項３１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。

Images