JP2006190971A - 露光装置、露光方法及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 液体を介して露光するときの露光精度を所望状態に維持できる露光装置を提供する。
【解決手段】 露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの像面側の光路空間を液体ＬＱで満たし、投影光学系ＰＬと液体ＬＱとを介して基板Ｐを露光する。露光装置ＥＸは、液体ＬＱの光学的な特性を計測する計測装置３０を備えている。計測結果に基づいて液体混合装置１９により液体の光学的特性を調整してもよい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液体を介して基板を露光する露光装置、露光方法及び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等のマイクロデバイスの製造工程の一つであるフォトリソグラフィ工程では、マスク上に形成されたパターンを感光性の基板上に投影露光する露光装置が用いられる。この露光装置は、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投影露光するものである。マイクロデバイスの製造においては、デバイスの高密度化のために、基板上に形成されるパターンの微細化が要求されている。この要求に応えるために露光装置の更なる高解像度化が望まれている。その高解像度化を実現するための手段の一つとして、下記特許文献１に開示されているような、投影光学系と基板との間を液体で満たして液浸領域を形成し、その液浸領域の液体を介して露光処理を行う液浸露光装置が案出されている。
国際公開第９９／４９５０４号パンフレット

液浸露光装置においては、液体の物性などの変化によって、液体を介した結像特性などが変動し、所望の露光精度を維持できなくなる可能性がある。

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、液体を介して露光するときの露光精度を所望状態に維持できる露光装置、露光方法及びそ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。

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。但し、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。

本発明の第１の態様に従えば、液体（ＬＱ）を介して基板（Ｐ）を露光する露光装置において、投影光学系（ＰＬ）と、液体（ＬＱ）の光学的な特性を計測する計測装置（３０）を備えた露光装置（ＥＸ）が提供される。

本発明の第１の態様によれば、液体の光学的な特性を計測する計測装置を設けたので、その計測装置の計測結果に基づいて、液体の光学的な特性を把握し、適切な処置を講ずることができる。したがって、液体を介して露光するときの露光精度を所望状態に維持することができる。

本発明の第２の態様に従えば、液体（ＬＱ）を介して基板（Ｐ）を露光する露光装置において、投影光学系（ＰＬ）と、投影光学系（ＰＬ）の像面側に液体（ＬＱ）を供給する液体供給機構（１０）とを備え、液体供給機構（１０）は、複数種類の液体（ＬＱ１、ＬＱ２）を混合する混合装置（１９）を備え、液体供給機構（１０）は、混合装置（１９）で生成された液体（ＬＱ）を供給する露光装置（ＥＸ）が提供される。

本発明の第２の態様によれば、混合装置によって複数種類の液体どうしを適宜混合することで、所望の特性を有する液体を生成することができる。したがって、液体を介して露光するときの露光精度を所望状態にすることができる。

本発明の第３の態様に従えば、上記態様の露光装置（ＥＸ）を用いるデバイス製造方法が提供される。

本発明の第３の態様によれば、所望の露光精度を維持できるので、所望の性能を有するデバイスを製造することができる。

本発明の第４の態様に従えば、所定パターン（ＭＰ）の像で液体（ＬＱ）を介して基板（Ｐ）を露光する露光方法であって、所定パターン（ＭＰ）の像が形成される領域（ＡＲ）に前記液体（ＬＱ）を供給する前に、前記液体（ＬＱ）の光学的な特性を計測することと、前記パターン（ＭＰ）の像の結像特性を調整することと、前記所定パターン（ＭＰ）の像で液体（ＬＱ）を介して基板（Ｐ）を露光することを含む露光方法が提供される。

本発明の第４の態様の露光方法によれば、所定パターンの像が形成される領域に前記液体を供給する前に前記液体の光学的な特性を計測しているので、その計測結果に基づいて前記パターンの所望の像を基板上に形成することができる。

本発明の第５の態様に従えば、所定パターン（ＭＰ）の像で液体（ＬＱ）を介して基板（Ｐ）を露光する露光方法であって、複数種の液体（ＬＱ１、ＬＱ２）を混合すること（Ｓ３）と、混合する前（Ｓ２）及び／または混合した後（Ｓ４）の液体（ＬＱ）の光学的な特性を計測することと、前記混合した液体を介して基板（Ｐ）を露光することを含む露光方法が提供される。

本発明の第５の態様の露光方法によれば、複数種の液体を混合する前及び／または混合した後に、その液体の光学的な特性を計測するので、その計測結果に基づいて所望の液体を基板上に供給することができる。

本発明の第６の態様に従えば、所定パターン（ＭＰ）の像で液体（ＬＱ）を介して基板（Ｐ）を露光する露光方法であって、複数種の液体（ＬＱ１、ＬＱ２）を混合することと、前記所定パターン（ＭＰ）の所望の像が得られるようにパターン（ＭＰ）の像の結像特性を調整することと、前記混合した液体（ＬＱ１、ＬＱ２）を介して基板（Ｐ）を露光することを含む露光方法が提供される。

本発明の第６の態様の露光方法によれば、複数種の液体を混合して液浸露光に所望の液体を提供することと、その調製された液体を介して所定パターン（ＭＰ）の所望の像が得られるように結像特性を調整することで、結像特性を含む液浸露光の条件を最適化することができる。

本発明の第７の態様に従えば、前記いずれかの態様の露光方法により基板を露光すること（Ｓ６，２０４）と、露光した基板を現像することと（２０４）、現像した基板を加工すること（２０５）を含むデバイスの製造方法が提供される。本発明の第７の態様によれば、所望の露光精度を維持できるので、所望の性能を有するデバイスを製造することができる。

本発明によれば、液体を介して露光するときの露光精度を所望状態に維持することができ、所望の性能を有するデバイスを提供することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。

＜第１の実施形態＞
図１は第１の実施形態に係る露光装置ＥＸを示す概略構成図である。図１において、露光装置ＥＸは、マスクＭを保持して移動可能なマスクステージＭＳＴと、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に保持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンＭＰの像を基板ステージＰＳＴに保持されている基板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。制御装置ＣＯＮＴには、露光処理に関する各種情報を記憶する記憶装置ＭＲＹが接続されている。また、制御装置ＣＯＮＴには、露光処理に関する情報を報知する報知装置ＩＮＦが接続されている。

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、投影光学系ＰＬの像面側における露光光ＥＬの光路空間を液体ＬＱで満たすための液浸機構１を備えている。液浸機構１は、投影光学系ＰＬの像面側近傍に設けられ、液体ＬＱを供給する供給口１８及び液体ＬＱを回収する回収口２８を有するノズル部材７０と、ノズル部材７０に設けられた供給口１８を介して投影光学系ＰＬの像面側に液体ＬＱを供給する液体供給機構１０と、ノズル部材７０に設けられた回収口２８を介して投影光学系ＰＬの像面側の液体ＬＱを回収する液体回収機構２０とを備えている。ノズル部材７０は、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の上方において、投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子ＬＳ１〜ＬＳ５のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い第１光学素子ＬＳ１を囲むように環状に形成されている。

露光装置ＥＸは、少なくともマスクＭのパターンＭＰの像を基板Ｐ上に投影している間、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ＡＲを含む基板Ｐ上の一部に、投影領域ＡＲよりも大きく且つ基板Ｐよりも小さい液体ＬＱの液浸領域ＬＲ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の像面に最も近い第１光学素子ＬＳ１と、投影光学系ＰＬの像面側に配置された基板Ｐ表面との間の光路空間を液体ＬＱで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ＭＰの像を基板Ｐに投影する。制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１０を使って基板Ｐ上に液体ＬＱを所定量供給するとともに、液体回収機構２０を使って基板Ｐ上の液体ＬＱを所定量回収することで、基板Ｐ上に液体ＬＱの液浸領域ＬＲを局所的に形成する。

また、露光装置ＥＸは、液体ＬＱの光学的な特性を計測する計測装置３０を備えている。計測装置３０は、液体供給機構１０による供給される液体ＬＱの特性を光学的に計測するものであって、液体ＬＱの屈折率、及び液体ＬＱの光透過率のうち少なくともいずれか一方を計測可能である。また、液体供給機構１０は、複数種類の液体どうしを混合する混合装置１９を備えており、混合装置１９で生成された液体ＬＱを投影光学系ＰＬの像面側に供給する。

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、水平面内においてマスクＭと基板Ｐとの同期移動方向（走査方向）を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（感光材）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、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、及び露光光ＥＬによるマスクＭ上の照明領域を設定する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輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）や、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）及びＦ_２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）などが用いられる。本実施形態においてはＡｒＦエキシマレーザ光が用いられる。

マスクステージＭＳＴは、マスクＭを保持して移動可能である。マスクステージＭＳＴは、マスクＭを真空吸着（又は静電吸着）により保持する。マスクステージＭＳＴは、制御装置ＣＯＮＴにより制御されるリニアモータ等を含むマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤの駆動により、マスクＭを保持した状態で、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。また、マスクステージＭＳＴは、Ｚ軸方向、及びθＸ、θＹ方向にも微動可能である。マスクステージＭＳＴ上には移動鏡８１が設けられている。また、移動鏡８１に対向する位置にはレーザ干渉計８２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８２によりリアルタイムで計測される。レーザ干渉計８２の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８２の計測結果に基づいてマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤを駆動し、マスクステージＭＳＴに保持されているマスクＭの位置制御を行う。

投影光学系ＰＬは、マスクＭのパターンを所定の投影倍率βで基板Ｐに投影露光するものであって、複数の光学素子ＬＳ１〜ＬＳ５を含み、それら光学素子ＬＳ１〜ＬＳ５は鏡筒ＰＫで保持されている。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、１／５、あるいは１／８の縮小系である。なお、投影光学系ＰＬは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系ＰＬは、反射素子を含まない屈折系、屈折素子を含まない反射系、反射素子と屈折素子とを含む反射屈折系のいずれであってもよい。

また、投影光学系ＰＬのうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い第１光学素子ＬＳ１は、液浸領域ＬＲの液体ＬＱに接する凹面部２を有している。凹面部２は、第１光学素子ＬＳ１のうち、基板Ｐに対向する下面Ｔ１に設けられており、基板Ｐから離れるように凹んでいる。凹面部２の形状は曲面形状となっている。一方、第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２の形状は、投影光学系ＰＬの物体面側（マスク側）に向かって膨らむような凸状の曲面形状となっている。

また、投影光学系ＰＬには、例えば特開平１１−１９５６０２号公報に開示されているような結像特性調整装置ＬＣが設けられている。結像特性調整装置ＬＣは、投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子ＬＳ１〜ＬＳ５のうち特定の光学素子を駆動することで、投影光学系ＰＬの収差や像面位置などの結像特性を調整可能である。また、結像特性調整装置ＬＣとして、一部の光学素子間の気体の圧力調整を行う調整機構を用いてもよい。

基板ステージＰＳＴは、基板Ｐを保持する基板ホルダＰＨを有し、その基板ホルダＰＨを投影光学系ＰＬの像面側で移動可能である。基板ホルダＰＨは、例えば真空吸着等により基板Ｐを保持する。基板ステージＰＳＴ上には凹部８６が設けられており、基板Ｐを保持するための基板ホルダＰＨは凹部８６に配置されている。そして、基板ステージＰＳＴのうち凹部８６以外の上面８７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。

基板ステージＰＳＴは、制御装置ＣＯＮＴにより制御されるリニアモータ等を含む基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤの駆動により、基板Ｐを基板ホルダＰＨを介して保持した状態で、ベース部材ＢＰ上で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。更に基板ステージＰＳＴは、Ｚ軸方向、θＸ方向、及びθＹ方向にも移動可能である。したがって、基板ステージＰＳＴに支持された基板Ｐの表面は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６自由度の方向に移動可能である。基板ステージＰＳＴの側面には移動鏡８３が設けられている。また、移動鏡８３に対向する位置にはレーザ干渉計８４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８４によりリアルタイムで計測される。また、露光装置ＥＸは、例えば特開平８−３７１４９号公報に開示されているような、基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐ表面の面位置情報を検出する斜入射方式のフォーカス・レベリング検出系（不図示）を備えている。フォーカス・レベリング検出系は、基板Ｐ表面の面位置情報（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。なお、フォーカス・レベリング検出系は、静電容量型センサを使った方式のものを採用してもよい。レーザ干渉計８４の計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。フォーカス・レベリング検出系の検出結果も制御装置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、基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを駆動し、基板Ｐのフォーカス位置（Ｚ位置）及び傾斜角（θＸ、θＹ）を制御して基板Ｐ表面を投影光学系ＰＬの像面に合わせ込むとともに、レーザ干渉計８４の計測結果に基づいて、基板ＰのＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びθＺ方向における位置制御を行う。なお、基板Ｐ表面の面位置情報の検出は、例えば特開２００４−２０７７１０号公報に開示されているように行うことができる。

次に、液浸機構１の液体供給機構１０及び液体回収機構２０について説明する。なお、以下の説明において、露光光ＥＬ（ＡｒＦレーザ光：波長１９３ｎｍ）に対する液体の屈折率や光学素子の屈折率を、単に「屈折率」と記載する。

図２は液体供給機構１０を示す図である。図１及び図２に示すように、本実施形態の液体供給機構１０は、第１液体ＬＱ１を送出可能な第１液体供給部１１と、第２液体ＬＱ２を送出可能な第２液体供給部１２と、第１液体供給部１１から送出された第１液体ＬＱ１と第２液体供給部１２から送出された第２液体ＬＱ２とを混合する混合装置１９とを備えており、混合装置１９で生成された液体ＬＱを投影光学系ＰＬの像面側に供給する。第１液体ＬＱ１と第２液体ＬＱ２とは、光学的な特性が互いに異なる液体であって、混合装置１９は、光学的な特性が互いに異なる２種類の液体ＬＱ１、ＬＱ２どうしを混合する。以下の説明においては、混合装置１９で生成された液体を「液体ＬＱ」と称する。

第１、第２液体供給部１１、１２のそれぞれは、第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２を収容するタンク、加圧ポンプ、供給する第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２の温度を調整する温調装置、及び第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２中の異物（微粒子（particle）あるいは気泡（bubble）を含む）を除去するフィルタユニット等を備えている。なお、液体供給機構１０のタンク、加圧ポンプ、温調装置、フィルタユニット等は、その全てを露光装置ＥＸが備えている必要はなく、露光装置ＥＸが設置される工場などの設備で代用してもよい。第１液体供給部１１には第１供給管１３の一端部が接続されており、第１供給管１３の他端部は集合管１５に接続されている。また、第２液体供給部１２には第２供給管１４の一端部が接続されており、第２供給管１４の他端部は集合管１５に接続されている。第１液体供給部１１から送出された第１液体ＬＱ１は、第１供給管１３を流れた後、集合管１５を介して混合装置１９に供給される。第２液体供給部１２から送出された第２液体ＬＱ２は、第２供給管１４を流れた後、集合管１５を介して混合装置１９に供給される。

ここで、混合装置１９で生成され、液体供給機構１０によって投影光学系ＰＬの像面側に供給される液体ＬＱとしては、例えばイソプロパノール（屈折率約１．５０）やグリセロール（屈折率約１．６１）のようなといったＣ−Ｈ結合やＯ−Ｈ結合を持つ所定液体を含んだもの、ヘキサン、ヘプタン、デカン等の所定液体（有機溶剤）を含んだもの、あるいは純水を含んだものが挙げられる。あるいは、液体供給機構１０が供給する液体ＬＱとしては、純水と、Ｈ^＋、Ｃｓ^＋、Ｋ^＋、Ｃｌ⁻、ＳＯ_４ ^２−、ＰＯ_４ ^２−等の陽イオンまたは陰イオンなどを放出する塩基又は酸の所定物質とが混合されたものであってもよい。更には、純水とＡｌ酸化物の微粒子などの所定物質とが混合されたものであってもよい。そして、第１、第２液体供給部１１、１２からは、上述の液体ＬＱを生成するための互いに異なる種類の第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２（上記所定物質を含む）が混合装置１９に対して送出され、混合装置１９においては、上述の液体ＬＱを生成するために、第１、第２液体供給部１１、１２から供給された第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２の混合が行われる。本実施形態においては、第１液体ＬＱ１としてグリセロール（屈折率約１．６１）が供給され、第２液体ＬＱとしてイソプロパノールが供給される。

なお、第１、第２液体供給部１１、１２は、第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２として、同じ種類（材質）の液体を供給してもよい。例えば、第１液体供給部１１は、第１液体ＬＱ１として、第１の温度を有する純水を供給し、第２液体供給部１２は、第２液体ＬＱ２として、第１の温度とは異なる第２の温度を有する純水を供給するようにしてもよい。この場合、第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２の材質は同じであるが、温度は互いに異なるため、第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２の光学的な特性（屈折率）は互いに異なる。混合装置１９においては、第１、第２の温度に応じた液体ＬＱが生成される。

また、第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２としては、同じ材質であって、性質又は成分（液体が水である場合には水質）が異なるものであってもよい。ここで、液体の性質又は成分の項目としては、液体の比抵抗値、液体中の全有機体炭素（ＴＯＣ：total organic carbon）、液体中に含まれる微粒子（particle）あるいは気泡（bubble）を含む異物、溶存酸素（ＤＯ：dissolved oxygen）及び溶存窒素（ＤＮ：dissolved nitrogen）を含む溶存気体、金属イオン含有量、及び液体中のシリカ濃度、生菌などが挙げられる。

上述したような液体供給機構１０によって供給される液体ＬＱとして、ＡｒＦエキシマレーザ光を透過することができる液体を使用可能である。また、液体ＬＱとしては、ＡｒＦエキシマレーザ光の吸収係数が小さく、温度依存性が少なく、投影光学系ＰＬや基板Ｐ表面に塗布されているレジストに対して安定なものであることが好ましい。

また、第１、第２供給管１３、１４には第１、第２バルブ１３Ｂ、１４Ｂがそれぞれ設けられている。第１、第２バルブ１３Ｂ、１４Ｂの動作は制御装置ＣＯＮＴに制御される。制御装置ＣＯＮＴは、第１、第２バルブ１３Ｂ、１４Ｂ（第１、第２バルブ１３Ｂ、１４Ｂの開度）を調整することで、第１、第２液体供給部１１、１２より第１、第２供給管１３、１４、及び集合管１５を介して混合装置１９に供給される第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２のそれぞれの単位時間あたりの供給量を調整する。

また、混合装置１９には、液体回収機構２０から戻された液体ＬＱも供給できるようになっている。液体回収機構２０から戻された液体ＬＱは、戻し管２７を介して混合装置１９に供給される。混合装置１９は、第１、第２供給管１３、１４、及び集合管１５を介して第１、第２液体供給部１１、１２より供給された第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２と、戻し管２７を介して液体回収機構２０より供給された液体ＬＱとを混合する。また、混合装置１９には、供給管１６の一端部が接続され、他端部はノズル部材７０に接続されている。ノズル部材７０には、その一端部を供給口１８に接続した供給用内部流路が形成されており、供給管１６の他端部はノズル部材７０の供給用内部流路の他端部に接続されている。混合装置１９で生成された液体ＬＱは、供給管１６を介してノズル部材７０に供給され、ノズル部材７０の供給用内部流路を流れた後、供給口１８より投影光学系ＰＬの像面側に配置された基板Ｐ上に供給される。

図１において、液体回収機構２０は、投影光学系ＰＬの像面側の液体ＬＱを回収するために、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２６とを備えている。回収管２６の他端部はノズル部材７０に接続されている。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、液体回収機構２０の真空系、気液分離器、タンク等は、その全てを露光装置ＥＸが備えている必要はなく、露光装置ＥＸが設置される工場などの設備で代用してもよい。ノズル部材７０には、その一端部を回収口２８に接続した回収用内部流路が形成されており、回収管２６の他端部はノズル部材７０の回収用内部流路の他端部に接続されている。液体回収部２１の真空系が駆動されることにより、投影光学系ＰＬの像面側に配置されている基板Ｐ上の液体ＬＱは、回収口２８より回収用内部流路に流入し、回収管２６を介して液体回収部２１に回収される。

ここで、供給口１８は、ノズル部材７０のうち基板Ｐと対向する下面７０Ａにおいて、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲを囲むように設けられている。また、回収口２８は、ノズル部材７０の下面７０Ａにおいて、投影領域ＡＲに対して供給口１８の外側に設けられている。回収口２８は、ノズル部材７０の下面７０Ａにおいて環状のスリット状に形成されている。そして、液浸領域ＬＲの液体ＬＱは、第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１及びノズル部材７０の下面７０Ａと基板Ｐとの間に満たされている。

また、液体回収機構２０は、回収した液体ＬＱに対して所定の処理を施す処理装置６０を備えている。液体回収機構２０は、処理装置６０で処理した後の液体ＬＱを戻し管２７を介して液体供給機構１０の混合装置１９に戻す。処理装置６０は、回収した液体ＬＱを清浄にするものであって、例えばフィルタユニットや蒸留装置等を備えている。液体回収機構２０により回収される液体ＬＱは、基板Ｐ表面のレジスト（感光材）に接するので、基板Ｐ（レジスト）より発生した不純物を含んでいる可能性がある。また、液体回収機構２０により回収される液体ＬＱは、大気に触れた後、回収されるため、大気中の不純物（ガスを含む）を含んでいる可能性もある。そこで、液体回収機構２０は、回収した液体ＬＱの一部を処理装置６０で清浄にした後、その清浄化された液体ＬＱを液体供給機構１０の混合装置１９に戻す。なお、液体回収機構２０は、回収した液体ＬＱの残りの一部を液体供給機構１０に戻さずに露光装置ＥＸの外部に排出（廃棄）する。液体供給機構１０は、液体回収機構２０より戻された液体ＬＱを投影光学系ＰＬの像面側に再び供給し、液浸露光のために再利用する。なお、液体回収機構２０は、回収した液体ＬＱの全部を液体供給機構１０に戻してもよい。

液体供給機構１０は、液体ＬＱの光学的な特性を計測する計測装置３０を備えている。計測装置３０は、液体供給機構１０により投影光学系ＰＬの像面側に供給する液体ＬＱの光学的な特性を計測するものであって、液体回収機構２０の処理装置６０と混合装置１９との間の戻し管２７の途中に設けられた第１計測器３１と、混合装置１９とノズル部材７０との間の供給管１６の途中に設けられた第２計測器３２とを備えている。第１計測器３１は、液体回収機構２０の処理装置６０から戻され、混合装置１９に供給される前の液体ＬＱの光学的な特性を計測し、第２計測器３２は、混合装置１９で生成され、ノズル部材７０を介して投影光学系ＰＬの像面側に供給される前の液体ＬＱの光学的な特性を計測する。第１計測器３１と第２計測器３２とはほぼ同等の構成を有しており、液体ＬＱの屈折率、及び液体ＬＱの透過率のうち少なくとも一方を計測可能となっている。

以下、図３及び図４を参照しながら第１計測器３１について説明する。図３は第１計測器３１を示す概略斜視図、図４は断面図である。なお、上述したように、第１計測器３１と第２計測器３２とはほぼ同等の構成を有しているので、第２計測器３２の説明は省略する。

図３及び図４において、第１計測器３１は、液体ＬＱが流れる戻し管２７の途中に設けられた流路形成部材３３と、流路形成部材３３に対して計測光Ｌａを照射する投光部３４と、流路形成部材３３を通過した計測光Ｌａを集光する光学素子（集光光学系）３５と、光学素子３５を介した計測光Ｌａを受光するＣＣＤ等からなる撮像素子３６とを備えている。投光部３４から流路形成部材３３に対して照射される計測光Ｌａは、適当な断面積を有する平行光線である。光学素子３５と撮像素子３６との距離は、光学素子３５の焦点距離にほぼ等しくなるように設けられており、光学素子３５は、その光学素子３５を通過した計測光Ｌａを撮像素子３６上に集光するようになっている。投光部３４から射出される計測光Ｌａは、露光光ＥＬとほぼ同じ波長（ＡｒＦエキシマレーザ光の波長である１９３ｎｍ）を有している。

流路形成部材３３は、石英や蛍石など計測光Ｌａ（露光光ＥＬ）を通過可能な部材で形成されており、断面視三角形状に形成された管状部材である。流路形成部材３３はプリズムとしての機能を有している。流路形成部材３３の内部には、液体ＬＱが流れる流路３７が形成されている。流路形成部材３３によって形成された流路３７の一端部は、戻し管２７に接続されており、液体回収機構２０の処理装置６０から戻された液体ＬＱは、戻し管２７を介して流路３７の一端部に流入する。また、流路形成部材３３によって形成された流路３７の他端部は戻し管２７を介して混合装置１９に接続されている。流路３７の一端部に流入した液体ＬＱは、流路３７を流れた後、他端部より流出し、戻し管２７を介して混合装置１９に供給される。すなわち、流路形成部材３３の流路３７には、液体供給機構１０によって投影光学系ＰＬの像面側に供給される液体ＬＱが流れるようになっている。流路３７は、投影光学系ＰＬの像面側に供給される液体ＬＱで満たされるようになっている。

第１計測器３１を使って液体ＬＱの光学的な特性を計測するとき、制御装置ＣＯＮＴは、流路形成部材３３の流路３７に液体ＬＱが満たされている状態で、流路形成部材３３の第１面３３Ａに投光部３４より計測光Ｌａを斜入射で照射する。流路形成部材３３は計測光Ｌａを透過可能であるため、流路形成部材３３に照射された計測光Ｌａは、流路３７を流れる液体ＬＱに照射される。そして、流路３７を流れる液体ＬＱに照射された計測光Ｌａは、その液体ＬＱを通過した後、流路形成部材３３の第２面３３Ｂより外部に射出される。流路形成部材３３の第２面３３Ｂより射出された計測光Ｌａは、光学素子３５によって撮像素子３６上に集光される。

計測光Ｌａの撮像素子３６上での集光位置は、流路３７を流れる液体ＬＱの光学的な特性に応じて変化する。具体的には、流路３７に満たされた液体ＬＱの計測光Ｌａに対する屈折率に応じて、第１面３３Ａと液体ＬＱの界面におけ入射角及び出射角がそれぞれ変化し、それにより液体ＬＱを通過する計測光Ｌａの光路が変動するため、計測光Ｌａの撮像素子３６上における集光位置、すなわち撮像素子３６による計測光Ｌａの受光位置が、図４の矢印Ｆ１で示すように変化する。撮像素子３６の受光結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。ここで、制御装置ＣＯＮＴに接続されている記憶装置ＭＲＹには、撮像素子３６上での計測光Ｌａの受光位置と、流路３７を流れる液体ＬＱの屈折率との関係が予め記憶されている。制御装置ＣＯＮＴは、撮像素子３６の受光結果と、記憶装置ＭＲＹに記憶されている記憶情報とに基づいて、流路３７を流れる液体ＬＱの計測光Ｌａに対する屈折率を求めることができる。

また、流路３７を流れる液体ＬＱの計測光Ｌａに対する光透過率に応じて、撮像素子３６による計測光Ｌａの受光量が変化する。撮像素子３６の受光結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。ここで、制御装置ＣＯＮＴに接続されている記憶装置ＭＲＹには、撮像素子３６上での計測光Ｌａの受光量と、内部流路３７を流れる液体ＬＱの光透過率との関係が予め記憶されている。制御装置ＣＯＮＴは、撮像素子３６の受光結果と、記憶装置ＭＲＹに記憶されている記憶情報とに基づいて、内部流路３７を流れる液体ＬＱの計測光Ｌａに対する光透過率も求めることができる。

そして、計測光Ｌａは露光光ＥＬとほぼ同じ波長を有しているため、制御装置ＣＯＮＴは、液体ＬＱの露光光ＥＬに対する屈折率及び光透過率を求めることができる。このように、第１検出器３１は、液体ＬＱの露光光ＥＬに対する屈折率及び光透過率のうち少なくとも一方を含む光学的な特性を、計測光Ｌａを使って光学的に求める。同様に、第２計測器３２は、混合装置１９を通過した液体ＬＱの光学的な特性を、計測光Ｌａを使って光学的に求める。

計測光Ｌａは露光光ＥＬとほぼ同じ波長を有しているが、投光部３４が、露光光ＥＬと同じ波長を有する計測光Ｌａを発生可能な光源を有していてもよいし、照影光学系ＩＬから発生する露光光ＥＬを分岐装置で分岐し、その分岐した露光光ＥＬの一部を計測光Ｌａとして使用してもよい。この場合、投光部３４は分岐装置の一部を構成することになる。投光部３４に光源を設ける場合には、本実施形態においては、露光光ＥＬはＡｒＦエキシマレーザ光であるため、投光部３４の光源として、１９３ｎｍの固体レーザやＡｒＦエキシマランプ、重水素ランプなどに狭帯域化素子（フィルタ、グレーティングなど）を組み合わせたものを用い、光源から射出された光の波長を露光光ＥＬの波長に合わせ込むようにしてもよい。また、投光部３４から流路形成部材３３に照射される計測光Ｌａとしては、露光光ＥＬとは異なる波長を有する光であってもよい。その場合、露光光ＥＬと同じ波長を有する計測光Ｌａを使った場合の撮像素子３６上における受光位置（又は受光量）と、露光光ＥＬと異なる波長を有する計測光Ｌａを使った場合の撮像素子３６上における受光位置（又は受光量）との関係を予め求めておく。そして、露光光ＥＬとは異なる波長を有する計測光Ｌａを使って計測動作を行ったときの計測結果（受光位置、受光量）を、前記関係に基づいて補正することで、露光光ＥＬに対する液体ＬＱの屈折率情報や光透過率情報を求めることができる。

第１、第２計測器３１、３２は、液体供給機構１０の供給路の一部である流路３７を流れる液体ＬＱの特性を光学的に計測するようになっている。液体ＬＱを流しながらその液体ＬＱの光学的な特性を計測することで、液体ＬＱの大きな温度変化を伴うことなく計測でき、計測精度を向上することができる。また、基板Ｐを液浸露光するときは、液体供給機構１０より液体ＬＱが基板Ｐ上に供給されるが、液体供給機構１０の供給路を流れる液体ＬＱの特性を直接的に計測することができるため、基板Ｐを液浸露光しながら液体ＬＱの特性を常時計測（モニタ）することができる。すなわち、液体ＬＱの供給動作を行いながら液体ＬＱの計測動作を行うことができるため、露光装置ＥＸの稼働を停止することなく、液体ＬＱの計測動作を行うことができる。したがって、露光装置ＥＸの稼働率の低下といった不都合を防止できる。

本実施形態において、流路形成部材３３は、液体供給機構１０によって投影光学系ＰＬの像面側に供給される液体ＬＱの供給路の一部を構成しており、液体ＬＱの全部が流路形成部材３３によって形成された流路３７を流れる構成である。こうすることにより、実際に投影光学系ＰＬの像面側に供給される液体ＬＱの特性を直接的に計測できるため、計測精度を向上することができる。一方、戻し管２７や供給管１６に対して分岐する分岐管を設け、液体ＬＱの一部を分岐管に流し、その分岐管を流れる液体ＬＱを第１、第２計測器３１、３２で計測する構成も考えられる。このような構成とすることにより、第１、第２計測器３１、３２のコンパクト化を図ることができる。

また、液体ＬＱ中に微粒子（particle）や気泡（bubble）等の異物が有る場合、撮像素子３６上での受光量が低下するため、第１、第２計測器３１、３２は、液体ＬＱ中に異物が有るか否かを検出することもできる。また、計測光Ｌａに対して複数の所定位置のそれぞれに撮像素子３６を配置しておくことで、液体ＬＱ中に異物が有る場合には、液体ＬＱに照射された計測光Ｌａは異物によって散乱するため、その散乱光に基づいて、第１、第２計測器３１、３２は、液体ＬＱ中に異物が有るか否かを検出することができる。また、本実施形態の第１、第２計測器３１、３２によれば、液体ＬＱの計測光Ｌａ（露光光ＥＬ）に対する色分散（アッベ数）を計測することもできる。なお、第１計測器３１，第２計測器３２のそれぞれの近傍に温度センサを配置して、液体ＬＱの光学特性として液体ＬＱの温度を計測するようにしてもよい。

次に、上述した構成を有する露光装置ＥＸを使って基板Ｐを露光する動作について図５のフローチャート図を参照しながら説明する。基板Ｐを露光するに際し、制御装置ＣＯＮＴは、液浸機構１を使って、液体ＬＱの液浸領域ＬＲの形成動作を開始する。なお、露光処理されるべき基板Ｐは基板ホルダＰＨに既にロードされているものとする。液浸領域ＬＲの形成動作を開始するときにおいては、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬの第１光学素子ＬＳ１と、基板Ｐ表面を含む基板ステージＰＳＴの上面８７とを対向させた状態で、液浸機構１の液体供給機構１０による液体ＬＱの供給動作、及び液体回収機構２０による液体ＬＱの回収動作を開始する。

液体供給機構１０による液体ＬＱの供給動作、及び液体回収機構２０による液体ＬＱの回収動作によって、投影光学系ＰＬの像面側に液体ＬＱの液浸領域ＬＲが形成される。液体回収機構２０によって回収された液体ＬＱは、処理装置６０で処理された後、戻し管２７を介して液体供給機構１０に戻される。制御装置ＣＯＮＴは、計測装置３０の第１計測器３１を使って、液体回収機構２０より戻された液体ＬＱの光学的な特性を計測する（ステップＳ１）。

制御装置ＣＯＮＴは、第１計測器３１の計測結果に基づいて、第１、第２供給管１３、１４に設けられている第１、第２バルブ１３Ｂ、１４Ｂを調整し、第１、第２液体供給部１１、１２のそれぞれから混合装置１９に供給される第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２の単位時間当たりの供給量を調整する。換言すれば、制御装置ＣＯＮＴは、第１計測器３１の計測結果に基づいて、第１、第２液体供給部１１、１２のそれぞれから供給され、混合装置１９で混合される第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２の混合比を調整する（ステップＳ２）。

第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２は、光学的な特性（屈折率、光透過率）が互いに異なっている。この実施形態では、第１液体ＬＱ１の方が、第２液体ＬＱ２よりも屈折率が高い。そこで、制御装置ＣＯＮＴは、混合装置１９で生成される液体ＬＱの光学的な特性を所望状態に調整するために、具体的には混合装置１９で生成された液体ＬＱの屈折率及び光透過率のうち少なくとも一方を所望値に調整するために、第１計測器３１の計測結果に基づいて、混合装置１９で混合される第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２の混合比を調整する。第１計測器３１は、液体回収機構２０から戻された液体ＬＱの光学的な特性を計測するので、制御装置ＣＯＮＴは、その第１検出器３１の計測結果に基づいて、戻された液体ＬＱに対して、第１、第２液体供給部１１、１２より、第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２を適宜、適量だけ追加することで、混合装置１９で生成される液体ＬＱの光学的な特性を所望状態に調整することができる。

ここで、第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２の混合比と、その混合比で生成された液体ＬＱの光学的な特性との関係が、例えば実験あるいはシミュレーションによって予め求められており、その関係に関する情報が、制御装置ＣＯＮＴに接続されている記憶装置ＭＲＹに予め記憶されている。制御装置ＣＯＮＴは、記憶装置ＭＲＹに記憶されている情報と、第１計測器３１の計測結果とに基づいて、第１、第２バルブ１３Ｂ、１４Ｂを調整し、液体ＬＱの所望な光学的な特性を得るための、第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２の混合比を決定する。そして、制御装置ＣＯＮＴは、決定した混合比に基づいて、混合装置１９を使って第１、第２液体供給部１１、１２より送出された第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２、及び液体回収機構２０より戻された液体ＬＱの混合を行い、液体ＬＱを生成する（ステップＳ３）。

例えば、第１液体ＬＱ１の屈折率が第２液体ＬＱ２の屈折率よりも高い場合において、制御装置ＣＯＮＴは、第１計測器３１の計測結果に基づいて、液体ＬＱの屈折率が所望値よりも低いと判断した場合、第１、第２バルブ１３Ｂ、１４Ｂを制御して、混合装置１９に供給する第１液体ＬＱ１の量を、第２液体ＬＱ２の量よりも多くする。また、第１計測器３１の計測結果に基づいて、液体ＬＱの屈折率が所望値よりも高いと判断した場合には、制御装置ＣＯＮＴは、第１、第２バルブ１３Ｂ、１４Ｂを制御して、混合装置１９に供給する第２液体ＬＱ２の量を、第１液体ＬＱ１の量よりも多くする。こうすることにより、液体ＬＱの屈折率を所望値にすることができる。

以上により、第１計測器３１の計測結果に基づいて、混合装置１９で生成される液体ＬＱの光学的な特性が調整される。

また、混合装置１９においては、液体ＬＱの光学的な特性のうち屈折率を調整するために、上述したように、液体ＬＱにＡｌ酸化物の微粒子などの所定物質を混合（添加）するようにしてもよいし、液体ＬＱの光透過率を調整するための所定物質を液体ＬＱに混合（添加）するようにしてもよい。また、液体ＬＱに混合する所定物質としては、固体であってもよいし、スラリー状であってもよい。また、液体ＬＱに固体の微粒子を分散してもよいし、液体ＬＱに固体を投入した後、その固体を液体ＬＱに溶解させてもよい。

混合装置１９で生成された液体ＬＱは、供給管１６を介して第２計測器３２に供給される。制御装置ＣＯＮＴは、混合装置１９で生成された液体ＬＱの光学的な特性を計測装置３０の第２計測器３２で計測する。第２計測器３２は、第１計測器３１の計測結果に基づいて光学的な特性の調整が行われた後の液体ＬＱを計測する（ステップＳ４）。

制御装置ＣＯＮＴは、第２計測器３２の計測結果に基づいて、結像特性を調整し、投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して形成される像面位置と、基板Ｐ表面との位置関係を調整する（ステップＳ５）。

混合装置１９で生成された液体ＬＱの光学的な特性のうち、例えば屈折率が僅かながら変動し、投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介した像面位置が変動する可能性がある。あるいは、混合装置１９で生成された液体ＬＱの光学的な特性を、所望状態に調整しきれない可能性もある。そこで、制御装置ＣＯＮＴは、第２計測器３２の計測結果に基づいて、投影光学系ＰＬに設けられている結像特性調整装置ＬＣを使って、投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子ＬＳ１〜ＬＳ５のうち特定の光学素子を駆動したり、鏡筒ＰＫ内部の圧力を調整したりすることで、投影光学系ＰＬの結像特性である像面位置を調整する。あるいは、結像特性調整装置ＬＣは、投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子ＬＳ１〜ＬＳ５のうち特定の光学素子の温度調整を行って特定の光学素子の温度を変えたり、鏡筒ＰＫ内部の温度を変えたりすることで、投影光学系ＰＬの結像特性を調整することもできる。制御装置ＣＯＮＴは、その液体ＬＱの光学的な特性（屈折率）に応じて、結像特性を調整することで、例えば投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して形成される像面位置と、基板Ｐ表面とを合致させることができる。

また、制御装置ＣＯＮＴは、結像特性調整装置ＬＣによる投影光学系ＰＬの調整に代えて、あるいは結像特性調整装置ＬＣによる調整と併用して、液体ＬＱの光学特性（屈折率）に基づき、基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを介して基板ステージＰＳＴの駆動を制御してもよい。この場合、基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤは、基板ステージＰＳＴの位置を調整する調整装置としての機能を有する。

例えば、液体ＬＱの屈折率が所望値よりも高い場合、投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して形成される像面位置は、液体ＬＱの屈折率が所望値であるときの投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して形成される像面位置に比べて、−Ｚ側にシフトする。したがって、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して形成される像面位置と基板Ｐ表面とを合致させるために、第２計測器３２の計測結果に基づいて、基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤによって基板Ｐを保持した基板ステージＰＳＴを−Ｚ側にシフトする。

あるいは、マスクステージ駆動装置ＭＳＴＤを介して、マスクＭを保持したマスクステージＭＳＴを駆動してもよい。この場合、マスクステージ駆動装置ＭＳＴＤは、結像特性を調整する調整装置としての機能を有する。あるいは、ノズル部材７０と第２計測器３２との間に液体ＬＱの温度を微調整する温調装置を配置して、投影光学系ＰＬの像面側に供給される液体ＬＱの温度を調整してもよい。あるいは、照明光学系ＩＬ（露光用光源）を調整し、露光光ＥＬの波長を調整するようにしてもよい。あるいは、液体ＬＱの屈折率はその液体ＬＱの圧力によっても変動するため、液体ＬＱの圧力を調整することで、投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して形成される像面位置を調整するようにしてもよい。液体ＬＱの圧力を調整する場合には、例えばノズル部材７０に供給口１８及び回収口２８とは別の第２の口を設ける。そして、供給口１８及び回収口２８による液体供給動作及び液体回収動作に基づいて形成された液体ＬＱの液浸領域ＬＲに対して、第２の口を介して液体ＬＱの追加又は一部回収を行う。こうすることにより、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の光路空間に満たされた液体ＬＱの圧力を調整することができる。あるいは、露光装置ＥＸを収容するチャンバ内の圧力を調整することで、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の光路空間に満たされた液体ＬＱの圧力を調整することもできる。

ここで、液体ＬＱの光学的な特性と投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して形成される像面位置との関係が、例えば実験あるいはシミュレーションによって予め求められており、その関係に関する情報が、制御装置ＣＯＮＴに接続されている記憶装置ＭＲＹに予め記憶されている。制御装置ＣＯＮＴは、記憶装置ＭＲＹに記憶されている情報と、第２計測器３２の計測結果とに基づいて、結像特性調整装置ＬＣ、基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤ、マスクステージ駆動装置ＭＳＴＤ、温調装置等を含む各調整機構の少なくとも一つを使って、投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して形成される像面位置と、基板Ｐ表面とを合致させることができる。なお、上述したこれら調整機構の全てを露光装置ＥＸが備える必要はなく、必要に応じて、適宜露光装置ＥＸに搭載すればよい。

なお、液体ＬＱの光学的な特性に応じて液体ＬＱを介して形成される像面が変化する場合に限らず、液体ＬＱの光学的な特性（屈折率）に応じて、波面収差や歪曲収差などの他の結像特性も変化する場合も同様にして、第２計測器３２の計測で計測された液体ＬＱの光学的な特性に基づいて調整を行えばよい。また、液体ＬＱの屈折率に限らず、混合装置１９で生成された液体ＬＱの光学的な特性のうち、光透過率が変動したり、光透過率を所望状態に調整しきれない場合には、制御装置ＣＯＮＴは、第２計測器３２の計測結果に基づいて、例えば、光源を含む照明光学系ＩＬ等を調整して、露光光ＥＬの照射量（照度）を調整したり、基板Ｐの走査速度を調整したり、露光光ＥＬのパルス発光周期を調整したり、基板Ｐ上における露光光ＥＬの走査方向の幅を調整したり、これらの調整を適宜組み合わせることによって、液体ＬＱの透過率に応じた最適な露光量制御（ドーズ制御）を実行することができる。

このように、制御装置ＣＯＮＴは、第１計測器３１の計測結果に基づいて、第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２の混合比を調整したり、液体ＬＱに所定物質の混合（添加）したりすることで液体ＬＱの光学的な特性を調整するとともに、第２計測器３２の計測結果に基づいて、結像特性（例えば、像面位置）を調整する。そして、第１計測器３１の計測結果に基づく液体ＬＱの光学的な特性の調整、及び第２計測器３２の計測結果に基づく結像特性の調整等を含む露光条件の調整が完了した後、制御装置ＣＯＮＴは、その調整された露光条件の下で、投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して基板Ｐを液浸露光する（ステップＳ６）。

なお、上述の実施形態において、第２計測器３２の計測結果も考慮して混合装置１９での混合比を調整したり、第１液体供給部１１、第２液体供給部１２から供給される第１液体ＬＱ１の温度や第２液体ＬＱ２の温度調整を行うようにしてもよい。すなわち、設定した計測結果が第２計測器３２で計測されるまで、制御装置は混合装置１９における混合比を調整し、また第１液体ＬＱ１及び第２液体ＬＱ２の温度を制御してもよい（フィードバック制御）。また、基板Ｐの液浸露光中においても、液体ＬＱの光学的な特性は、第１、第２計測器３１、３２により常時計測（モニタ）されている。制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐの液浸露光中においても、第１計測器３１のモニタ情報に基づいて、液体ＬＱの光学的な特性の調整を行うとともに、第２計測器３２のモニタ情報に基づいて、結像特性の調整などを行うことができる。

また、制御装置ＣＯＮＴには報知装置ＩＮＦが接続されており、制御装置ＣＯＮＴは、報知装置ＩＮＦによって、計測装置３０の計測結果を報知することができる。報知装置ＩＮＦは、ディスプレイ装置（表示装置）、音又は光を使って警報（警告）を発する警報装置等を含んで構成されており、例えば第１、第２計測器３１、３２の計測結果（液体ＬＱの屈折率情報、光透過率情報等）を表示装置で表示することができる。あるいは、第１、第２計測器３１、３２の計測結果が、予め定められている許容値を超えた際に、制御装置ＣＯＮＴは、警報装置で警報を発するようにしてもよい。この場合、第２計測器３２の計測結果の許容値は、結像特性の調整などで補償できる範囲を考慮して設定することが望ましい。

本実施形態においては、液体供給機構１０は混合装置１９で生成された液体ＬＱを供給する構成であり、第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２の混合比を調整したり、液体ＬＱに所定物質を混合することで、所望の光学的な特性を有する液体ＬＱを生成することができる。本実施形態においては、液体供給機構１０の混合装置１９は、投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子ＬＳ１〜ＬＳ５のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い第１光学素子ＬＳ１の光学的な特性に応じて、第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１と基板Ｐとの間の光路空間を満たすための液体ＬＱを生成する。

液体供給機構１０は、投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子ＬＳ１〜ＬＳ５のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い第１光学素子ＬＳ１の屈折率よりも高い（大きい）屈折率を有する液体ＬＱを供給する。その高い屈折率を有する液体ＬＱによって、投影光学系ＰＬの像面側に配置された基板Ｐ（あるいは基板ステージＰＳＴ）と第１光学素子ＬＳ１との間の光路空間が満たされる。本実施形態においては、第１光学素子ＬＳ１は石英で形成されており、液体ＬＱの屈折率は石英の屈折率より高い。ここで、石英の屈折率は約１．５程度であり、液体供給機構１０の混合装置１９から供給される液体ＬＱは１．６〜１．８程度である。なお、第１光学素子ＬＳ１は蛍石で形成されていてもよい。

第１光学素子ＬＳ１の形成材料である石英は、露光光ＥＬであるＡｒＦエキシマレーザ光を透過可能である。また、石英は屈折率の大きい材料であるため、例えば第１光学素子ＬＳ１の大きさを小さくすることができ、投影光学系ＰＬ全体や露光装置ＥＸ全体をコンパクト化できる。また、例えば光学素子ＬＳ２〜ＬＳ５を蛍石で形成し、光学素子ＬＳ１を石英で形成してもよいし、光学素子ＬＳ２〜ＬＳ５を石英で形成し、光学素子ＬＳ１を蛍石で形成してもよいし、光学素子ＬＳ１〜ＬＳ５の全てを石英（あるいは蛍石）で形成してもよい。

図６は投影光学系ＰＬの像面に最も近い第１光学素子ＬＳ１近傍を示す拡大断面図である。図６において、第１光学素子ＬＳ１のうち、基板Ｐと対向する下面Ｔ１には凹面部２が形成されている。第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２側の光路空間は気体（窒素）であり、第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１側の光路空間は液体ＬＱで満たされている。第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２の形状は、投影光学系ＰＬの物体面側（マスク側）に向かって膨らむような凸状の曲面形状である。

このように、投影光学系ＰＬの像面に最も近い第１光学素子ＬＳ１の屈折率よりも高い屈折率を有する液体ＬＱを使用することで、解像度や焦点深度を大幅に向上できる。そして、第１光学素子ＬＳ１は、その液体ＬＱに接触する凹面部（曲面部）２を有しているので、第１光学素子ＬＳ１から液体ＬＱへ入射する際の反射を抑制して露光光ＥＬを投影光学系ＰＬの像面側まで良好に到達させることができる。

以上説明したように、混合装置１９によって複数種類の液体どうしを適宜混合することで、露光条件等に応じた所望の特性を有する液体ＬＱを生成することができる。したがって、例えば所望の屈折率を有する液体ＬＱを任意に供給できるので、液体ＬＱを介して露光するときの解像度や焦点深度を向上することができ、露光精度を所望状態に維持することができる。そして、液体ＬＱの光学的な特性を計測する計測装置３０を設けたので、その計測装置３０の計測結果に基づいて、液体ＬＱの光学的な特性を把握し、液体ＬＱの光学的な特性を所望状態に調整したり、結像特性を調整するなどの適切な処置を講ずることができる。また、計測装置３０は、液体供給機構１０の供給路を流れる液体ＬＱの特性を計測するために、投影光学系ＰＬの像面側に供給される直前の液体ＬＱを計測（モニタ）する。したがって、供給される直前の液体ＬＱの計測結果に基づいて、液体ＬＱの光学的な特性や結像特性などを調整することで、所望の露光条件の下で基板Ｐを精度良く露光できる。

また、上述した第１液体ＬＱ１や第２液体ＬＱ２として使われる液体（機能液）が液体製造工場（液体製造メーカー）等で工業的に生産される場合、その液体の特性が変動する可能性がある。すなわち、工業的に生産される機能液の特性にロットぶれが発生する可能性がある。本実施形態においては、液体供給機構１０の混合装置１９は、計測装置３０（第１計測器３１）の計測結果に基づいて、第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２の混合比を適宜調整しつつ混合して液体ＬＱを生成するので、例えば第１液体ＬＱ１として第１ロットの機能液を用い、第２液体ＬＱ２として第２ロットの機能液を用いることで、同じ材質の機能液にロットぶれが存在する場合でも、そのロットぶれをキャンセルして、所望の特性を有する液体ＬＱを生成することができる。

また、本実施形態においては、第１計測器３１の計測結果に基づいて液体ＬＱの光学的な特性が調整され、その調整が行われた後の液体ＬＱを第２計測器３２で計測する構成であるため、液体ＬＱの光学的な特性を所望状態に調整しきれない場合が生じても、第２計測器３２の計測結果に基づいて、結像特性の調整などをすることができるため、所望の露光条件の下で基板Ｐを精度良く露光することができる。

また、液体回収機構２０は、回収した液体ＬＱを液体供給機構１０に戻すので、使用する液体ＬＱが工業的に生産された高価なものあるいは希少なものであっても、その液体ＬＱを再利用することができ、デバイスの生産コストを抑えることができる。また、液体回収機構２０より液体供給機構１０に戻された液体ＬＱの光学的な特性は、例えば処理装置６０の能力などによって変動する可能性があるが、混合装置１９によって、戻された液体ＬＱの光学的な特性が再び調整されるので、回収して戻された液体ＬＱを所望状態に調整した後、再利用することができる。

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について図７を参照しながら説明する。以下の説明において、上述した第１の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略もしくは省略する。

第２の実施形態の特徴的な部分は、液体供給機構１０が、投影光学系ＰＬの像面側に供給する液体ＬＱの温度を検出する温度検出器４１、及び液体ＬＱの温度を調整する温調装置４２を備えている点にある。温度検出器４１は、供給管１６の途中に設けられ、混合装置１６で生成された液体ＬＱの温度を検出する。また、温調装置４２は、供給管１６のうち、温度検出器４１と第２計測器３２（ノズル部材７０）との間に設けられ、温度検出器４１で温度検出が行われた後の液体ＬＱの温度を調整する。制御装置ＣＯＮＴは、温度検出器４１の検出結果に基づいて、投影光学系ＰＬの像面側に供給される液体ＬＱの温度を、温調装置４２を使って調整する。

例えば、液体ＬＱの温度が所望値よりも高い場合、液体ＬＱの屈折率は低下し、投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して形成される像面位置は、液体ＬＱの温度が所望値であるときの投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して形成される像面位置に比べて、＋Ｚ側にシフトする。したがって、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して形成される像面位置と基板Ｐ表面とを合致させるために、温調装置４２によって、液体ＬＱの温度を調整（低下）する。あるいは、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して形成される像面位置と基板Ｐ表面とを合致させるために、温調装置４２の検出結果に基づいて、基板Ｐを保持した基板ステージＰＳＴを＋Ｚ側にシフトしたり、結像特性調整装置ＬＣを駆動する。

なお、図７において、温調装置４２を使って液体ＬＱの温度を調整するときに、第２計測器３２の計測結果と、温度検出器４１の検出結果との両方を考慮するようにしてもよい。また、図７において、温度検出器４１は無くてもよい。制御装置ＣＯＮＴは、第２計測器３２で計測される液体ＬＱの屈折率が所望値となるように、第２計測器３２の計測結果に基づいて、温調装置４２を使って液体ＬＱの温度を調整することで、液体ＬＱの屈折率を所望値にすることができる。

屈折率の温度依存性が高い液体ＬＱ（温度変化に対する屈折率変化が大きい液体ＬＱ）を使用する場合、温調装置４２で温度調整され、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の光路空間に満たされた液体ＬＱの光学的な特性（屈折率）は、露光装置ＥＸを収容するチャンバ内の温度変動、ひいては光路空間近傍の環境の温度変動に起因して変動する可能性がある。そこで、例えば光路空間近傍の環境の温度を計測可能な温度計測器を設けておき、その温度計測器の計測結果に基づいて、光路空間近傍の環境の温度変動に応じた、温調装置４２による液体ＬＱの温度調整や、第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２の混合比の調整を行うようにしてもよい。

＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態の特徴的な部分は、液体ＬＱの光学的な特性を計測する計測装置３０’が、ノズル部材７０に設けられている点にある。図８は第３の実施形態に係るノズル部材７０近傍を示す側断面図、図８（Ｂ）はノズル部材７０を下方から見た図である。

図８において、ノズル部材７０は、投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子ＬＳ１〜ＬＳ５のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い第１光学素子ＬＳ１を囲むように環状に形成されている。ノズル部材７０の内側面７０Ｔのうち、液浸領域ＬＲの液体ＬＱに接触する所定位置にはプリズム３３’が設けられている。また、ノズル部材７０の内側面７０Ｔのうち、液浸領域ＬＲを挟んでプリズム３３’と対向する位置には、光学素子（集光光学系）３５が設けられている。更に、ノズル部材７０の所定位置には、光学素子３５を介した光を受光する撮像素子３６が設けられている。また、プリズム３３’には、投光部３４より計測光Ｌａが照射されるようになっている。なお、図８に示すノズル部材７０は模式的に示されているが、ノズル部材７０には計測光Ｌａが通過する光路が確保されている。投光部３４よりプリズム３３’に照射された計測光Ｌａは、プリズム３３’を通過した後、液浸領域ＬＲの液体ＬＱ中を通過する。液体ＬＱを通過した計測光Ｌａは、光学素子３５を介して撮像素子３６に受光される。計測装置３０’が液体ＬＱの光学的な特性を計測するときの計測原理は、図３及び図４を参照して説明した第１計測器３１と同様である。計測装置３０’は、計測装置３０の第２計測器３２の替わりとして用いることもできるし、第２計測器３２と併用することもできる。いずれの場合にも、ノズル部材７０に設けられた計測装置３０’を使って、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の光路空間に配置された液体ＬＱの特性を計測し、その計測結果に基づいて、液体ＬＱの光学的な特性や結像特性などを調整することもできる。

＜第４の実施形態＞
次に、第４の実施形態について図９を参照しながら説明する。第４の実施形態の特徴的な部分は、投影光学系ＰＬの第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１はほぼ平坦面であって、液体供給機構１０の混合装置１９は、その第１光学素子ＬＳ１の屈折率とほぼ同じ屈折率の液体ＬＱを生成する点にある。液体供給機構１０は、混合装置１９で生成された液体ＬＱを供給する。

図９は投影光学系ＰＬの像面に最も近い第１光学素子ＬＳ１近傍を示す拡大断面図である。図９において、第１光学素子ＬＳ１のうち、基板Ｐと対向する下面Ｔ１は平坦面である。第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２側の光路空間は気体（窒素）であり、第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１側の光路空間は液体ＬＱで満たされている。第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２の形状は、投影光学系ＰＬの物体面側（マスク側）に向かって膨らむような凸状の曲面形状である。第１光学素子ＬＳ１の屈折率は、液体ＬＱの屈折率とほぼ同じである。

また、第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１は、平面形状となっている。そして、上述したように、第１光学素子ＬＳ１の屈折率と液体ＬＱの屈折率とは同じであるため、基板Ｐ表面に到達する露光光ＥＬは、第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１において、ほとんど屈折しない。本実施形態においても、屈折率（ｎ）を有する液体ＬＱによって開口数ＮＡを約ｎ倍にすることで、解像度及び焦点深度を大幅に向上することができる。なお、第４の実施形態において、第１光学素子ＬＳ１の屈折率と液体ＬＱの屈折率とが異なっていてもよい。

なお、上述した第１〜第４の実施形態においては、液体供給機構１０は、混合装置１９で２種類の第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２を混合し、その混合装置１９で生成された液体ＬＱを投影光学系ＰＬの像面側に供給するが、３種類以上の任意の複数種類の液体を混合装置１９で混合し、その混合装置１９で生成された液体ＬＱを供給することはもちろん可能である。

あるいは、液体供給機構１０は、複数種類の液体を混合せずに、１種類の液体を供給するようにしてもよい。この場合、液体供給機構１０は混合装置１９を省略することができる。制御装置ＣＯＮＴは、計測装置３０（第２計測器３２）を使って液体ＬＱの光学的な特性を計測し、その計測結果に基づいて、結像特性調整装置ＬＣ、基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤ、マスクステージ駆動装置ＭＳＴＤ、温調装置等を含む各調整機構の少なくとも一つを使って、結像特性の調整などを行うことができる。また、液体回収機構２０で回収された少なくとも一部の液体ＬＱを液体供給機構１０に戻すようにしているが、液体回収機構２０で回収された液体を全て廃棄して、新しい清浄な液体ＬＱを液体供給機構１０から供給するようにしてもよい。なお、ノズル部材７０などの液浸機構１の構造は、上述のものに限られず、例えば、欧州特許公開第１４２０２９８号公報、国際公開第２００４／０５５８０３号公報、国際公開第２００４／０５７５８９号公報、国際公開第２００４／０５７５９０号公報、国際公開第２００５／０２９５５９号公報に記載されているものも用いることができる。

また、上述の実施形態においては、投影光学系ＰＬの第１光学素子ＬＳ１の光射出側の光路空間を液体ＬＱで満たす露光装置について説明しているが、他の光路空間を液体（水）で満たすようにしてもよい。例えば、国際公開第２００４／０１９１２８号に開示されているように、第１光学素子ＬＳ１の光入射側の光路空間も液体（純水）で満たすようにしてもよく、この光路空間に液体を供給するときに、図２や図７を参照して説明した液体供給機構を適用することができる。

なお、上述したように液浸法を用いることにより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（特にダイポール照明法）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ポ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。例えば、透過率６％のハーフトーン型の位相シフトマスク（ハーフピッチ４５ｎｍ程度のパターン）を、直線偏光照明法とダイポール照明法とを併用して照明する場合、照明系の瞳面においてダイポールを形成する二光束の外接円で規定される照明σを０．９５、その瞳面における各光束の半径を０．１２５σ、投影光学系ＰＬの開口数をＮＡ＝１．２とすると、ランダム偏光光を用いるよりも、焦点深度（ＤＯＦ）を１５０ｎｍ程度増加させることができる。

また、直線偏光照明と小σ照明法（照明系の開口数ＮＡｉと投影光学系の開口数ＮＡｐとの比を示すσ値が０．４以下となる照明法）との組み合わせも有効である。

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。この場合、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。例えば、透過率６％のハーフトーン型の位相シフトマスク（ハーフピッチ６３ｎｍ程度のパターン）を、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（輪帯比３／４）とを併用して照明する場合、照明σを０．９５、投影光学系ＰＬの開口数をＮＡ＝１．００とすると、ランダム偏光光を用いるよりも、焦点深度（ＤＯＦ）を２５０ｎｍ程度増加させることができ、ハーフピッチ５５ｎｍ程度のパターンで投影光学系の開口数ＮＡ＝１．２では、焦点深度を１００ｎｍ程度増加させることができる。

更に、上述の各種照明法に加えて、例えば特開平４−２７７６１２号公報や特開２００１−３４５２４５号公報に開示されている累進焦点露光法や、多波長（例えば二波長）の露光光を用いて累進焦点露光法と同様の効果を得る多波長露光法を適用することも有効である。

なお、液体ＬＱの流れによって生じる投影光学系ＰＬの先端の第１光学素子ＬＳ１と基板Ｐとの間の圧力が大きい場合には、その第１光学素子ＬＳ１を交換可能とするのではなく、その圧力によって第１光学素子ＬＳ１が動かないように堅固に固定してもよい。

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

露光装置ＥＸとしては、マスクＭと基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを一括露光し、基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。

また、露光装置ＥＸとしては、第１パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で第１パターンの縮小像を投影光学系（例えば１／８縮小倍率で反射素子を含まない屈折型投影光学系）を用いて基板Ｐ上に一括露光する方式の露光装置にも適用できる。この場合、更にその後に、第２パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で第２パターンの縮小像をその投影光学系を用いて、第１パターンと部分的に重ねて基板Ｐ上に一括露光するスティッチ方式の一括露光装置にも適用できる。また、スティッチ方式の露光装置としては、基板Ｐ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写し、基板Ｐを順次移動させるステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。また、上記実施形態では投影光学系ＰＬを備えた露光装置を例に挙げて説明してきたが、投影光学系ＰＬを用いない露光装置及び露光方法に本発明を適用することができる。

また、本発明は、特開平１０−１６３０９９号公報、特開平１０−２１４７８３号公報、特表２０００−５０５９５８号公報などに開示されているツインステージ型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号公報や特開平１０−３０３１１４号公報などに開示されているような、基板表面全体を液浸した状態で基板の露光を行う液浸露光装置にも適用可能である。

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

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（USP5,874,820）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し、露光した基板を現像する基板処理（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、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。なお、基板処理ステップ２０４には、図５で説明した液体計測及び液体比の調整などの工程が含まれる。

第１の実施形態に係る露光装置を示す概略構成図である。 液体供給機構を示す構成図である。 計測装置を示す外観斜視図である。 計測装置を示す断面図である。 露光方法の一例を示すフローチャート図である。 第１光学素子近傍の拡大図である。 第２の実施形態に係る液体供給機構を示す構成図である。 第３の実施形態に係る計測装置を示す図である。 第４の実施形態に係る第１光学素子近傍の拡大図である。 マイクロ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

１…液浸機構、１０…液体供給機構、１９…混合装置、２０…液体回収機構、３０…計測装置、３１…第１計測器、３２…第２計測器、４２…温調装置、６０…処理装置、７０…ノズル部材、ＣＯＮＴ…制御装置、ＥＬ…露光光、ＥＸ…露光装置、ＩＮＦ…報知装置、ＬＣ…結像特性調整装置、ＬＱ…液体、ＬＱ１…第１液体、ＬＱ２…第２液体、ＬＳ１…第１光学素子、ＭＲＹ…記憶装置、Ｐ…基板、ＰＬ…投影光学系、ＰＳＴ…基板ステージ、ＰＳＴＤ…基板ステージ駆動装置、Ｔ１…下面

Claims (52)

1. 液体を介して基板を露光する露光装置において、
   投影光学系と、
   前記液体の光学的な特性を計測する計測装置とを備えたことを特徴とする露光装置。
2. 前記光学的な特性は、液体の屈折率、及び液体の光透過率のうち少なくとも一方を含む請求項１記載の露光装置。
3. 前記投影光学系の像面側に液体を供給する液体供給機構を備え、
   前記計測装置は、前記液体供給機構により供給される液体の光学的な特性を光学的に計測する請求項１又は２記載の露光装置。
4. 前記液体供給機構は、液体が流れる供給路を有し、
   前記計測装置は、前記供給路を流れる液体の光学的な特性を光学的に計測する請求項１〜３のいずれか一項記載の露光装置。
5. 前記計測装置の計測結果に基づいて、露光条件を調整する調整機構を備えた請求項１〜４のいずれか一項記載の露光装置。
6. 前記調整は、液体の光学的な特性の調整を含む請求項５記載の露光装置。
7. 前記調整は、液体に所定物質を混合することを含む請求項６記載の露光装置。
8. 複数種類の液体を混合する混合装置を備え、前記混合装置で生成された液体によって前記光路空間が満たされ、
   前記調整は、複数種類の液体の混合比の調整を含む請求項６又は７記載の露光装置。
9. 前記複数種類の液体は、光学的な特性が互いに異なる請求項８記載の露光装置。
10. 前記混合比と、その混合比で混合された液体の光学的な特性との関係を予め記憶した記憶装置を備え、
    前記混合装置は、前記記憶情報に基づいて混合を行う請求項８又は９記載の露光装置。
11. 前記調整は、前記投影光学系及び前記液体を介して形成される像面位置と、前記基板表面との位置関係の調整を含む請求項５〜１０のいずれか一項記載の露光装置。
12. 前記液体の光学的な特性と前記投影光学系及び前記液体を介して形成される像面位置との関係を予め記憶した記憶装置を備え、
    前記調整機構は、前記記憶情報に基づいて調整を行う請求項１１記載の露光装置。
13. 前記基板を保持して移動可能な基板ステージを有し、
    前記調整機構は、前記基板ステージの位置を調整するステージ調整装置を含む請求項１１又は１２記載の露光装置。
14. 前記調整機構は、結像特性を調整する結像特性調整装置を含む請求項５〜１３のいずれか一項記載の露光装置。
15. 前記調整は、液体の温度調整を含む請求項５〜１３のいずれか一項記載の露光装置。
16. 前記計測装置は、液体を計測する第１計測器と、前記第１計測器の計測結果に基づいて調整が行われた後の液体を計測する第２計測器とを有する請求項５〜１５のいずれか一項記載の露光装置。
17. 前記第１計測器の計測結果に基づいて、液体の光学的な特性が調整され、
    前記第２計測器の計測結果に基づいて、前記投影光学系の像面位置と基板表面との位置関係の調整が行われる請求項１６記載の露光装置。
18. 前記投影光学系の像面側の液体を回収するとともに、該回収された液体の少なくとも一部を再利用するために前記液体供給機構に戻す液体回収機構を備えた請求項３〜１７のいずれか一項記載の露光装置。
19. 前記計測装置の計測結果を報知する報知装置を備えた請求項１〜１８のいずれか一項記載の露光装置。
20. 前記液体は、前記投影光学系を構成する複数の光学素子のうち、該投影光学系の像面に最も近い第１光学素子よりも、前記露光光に対する屈折率が大きい請求項１〜１９のいずれか一項記載の露光装置。
21. 前記投影光学系の像面側の光路が前記液体で満たされ、前記投影光学系と前記液体を介して基板が露光される請求項1に記載の露光装置。
22. さらに、前記第１計測器の計測結果に基づいて調整が行われた後の液体の温度を調整する温度調整装置を有する請求項１６記載の露光装置。
23. 液体を介して基板を露光する露光装置において、
    投影光学系と、
    前記投影光学系の像面側に液体を供給する液体供給機構を備え、
    前記液体供給機構は、複数種類の液体を混合する混合装置を備え、
    前記液体供給機構は、前記混合装置で生成された液体を供給することを特徴とする露光装置。
24. 前記混合装置は、光学的な特性が互いに異なる液体を混合する請求項２３記載の露光装置。
25. 前記混合装置で生成された液体を計測する計測装置を備えた請求項２３又は２４記載の露光装置。
26. 前記計測装置は、前記液体の光学的な特性を計測する請求項２５記載の露光装置。
27. 前記光学的な特性は、液体の屈折率、及び液体の光透過率のうち少なくとも一方を含む請求項２４〜２６のいずれか一項記載の露光装置。
28. 前記投影光学系を構成する複数の光学素子のうち、該投影光学系の像面に最も近い第１光学素子の光学的な特性に応じて、前記混合装置は、前記投影光学系の像面側に供給される液体を生成する請求項２３〜２７のいずれか一項記載の露光装置。
29. 前記第１光学素子の屈折率よりも大きい屈折率となるように、前記混合装置は、前記液体を生成する請求項２６記載の露光装置。
30. 前記第１光学素子の屈折率とほぼ同じ屈折率となるように、前記混合装置は、前記液体を生成する請求項２８記載の露光装置。
31. 前記液体供給機構で供給された液体を回収する液体回収機構を備え、
    前記液体回収機構は、回収した液体を液体供給機構に戻す請求項２３〜３０のいずれか一項記載の露光装置。
32. 前記液体回収機構は、回収した液体の一部を戻す請求項３１記載の露光装置。
33. 前記液体回収機構は、回収した液体に対して所定の処理を施す処理装置を備え、前記処理装置で処理した後の液体を前記液体供給機構に戻す請求項３１又は３２記載の露光装置。
34. 前記処理装置は、回収した液体を清浄にする請求項３３記載の露光装置。
35. 前記液体供給機構は、前記液体回収機構より戻された液体を前記投影光学系の像面側に再び供給する請求項３１〜３４のいずれか一項記載の露光装置。
36. 前記投影光学系の像面側の光路が前記液体で満たされ、前記投影光学系と前記液体を介して基板が露光される請求項１〜３５のいずれか一項に記載の露光装置。
37. さらに、前記計測装置の計測結果に応じて前記混合装置における複数種の液体の混合比を調整する制御装置を備える請求項２５〜２６のいずれか一項記載の露光装置。
38. 請求項１〜３７のいずれか一項に記載の露光装置を用いるデバイス製造方法。
39. 所定パターンの像で液体を介して基板を露光する露光方法であって、
    所定パターンの像が形成される領域に前記液体を供給する前に、前記液体の光学的な特性を計測することと、
    露光条件を調整することと、
    前記所定パターンの像で液体を介して基板を露光することを含む露光方法。
40. 前記光学的な特性は、液体の屈折率及び液体の光透過率のうち少なくとも一方である請求項３９記載の露光方法。
41. 前記露光条件は、パターン像の結像特性及び液体の光学的特性の少なくとも一方である請求項３９又は４０のいずれか一項記載の露光方法。
42. 前記液体を、所定パターンの像が形成される領域に供給し、回収した後、前記領域に再供給することと、前記回収後の且つ再供給する前の液体の光学的な特性を計測することを含む請求項３９〜４１のいずれか一項に記載の露光方法。
43. さらに、前記回収後で且つ再供給される前に、液体の成分または温度を調整することを含む請求項４２に記載の露光方法。
44. さらに、前記液体の成分または温度を調整した後に、液体の光学的な特性を計測することを含む請求項４３記載の露光方法。
45. 所定パターンの像で液体を介して基板を露光する露光方法であって、
    複数種の液体を混合することと、
    前記液体の混合前または混合後の液体の光学的な特性を計測することと、
    前記混合した液体を介して基板を露光することを含む露光方法。
46. さらに、前記混合前の液体の光学的な計測の結果に基づいて液体の混合比を調整することを含む請求項４５記載の露光方法。
47. さらに、前記混合後の液体の光学的な計測の結果に基づいて所定パターン像の結像特性を調整することを含む請求項４５又は４６記載の露光方法。
48. 混合した液体の温度を調整することを含む請求項４５〜４７のいずれか一項記載の露光方法。
49. 光学素子により前記所定パターンの像が基板上に投影され、前記液体が基板と前記光学素子との間に供給されており、液体の屈折率が光学素子の屈折率以上である請求項４５〜４８のいずれか一項記載の露光方法。
50. 前記混合した液体を、所定パターンの像が形成される領域に供給し、回収した後、前記領域に再供給することと、前記回収後且つ再供給する前の液体の光学的な特性を計測することと、前記回収後且つ再供給する前の液体の光学的な特性の計測結果に基づいて液体の混合比を調整することを含む請求項４５〜４９のいずれか一項記載の露光方法。
51. 所定パターンの像で液体を介して基板を露光する露光方法であって、
    複数種の液体を混合することと、
    前記所定パターンの所望の像が得られるようにパターンの像の結像特性を調整することと、
    前記混合した液体を介して基板を露光することを含む露光方法。
52. 請求項３９〜５１のいずれか一項記載の露光方法により基板を露光することと、
    露光した基板を現像することと、
    現像した基板を加工することを含むデバイス製造方法。
    

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