JP2010157727A - 露光装置、露光方法、及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】露光不良の発生を抑制できる露光装置を提供する。
【解決手段】露光装置は、露光光を射出する射出面を有する光学系と、射出面から射出される露光光の光路の周囲の少なくとも一部に配置された第１面と、第１面の周囲の少なくとも一部に配置された第１凹部と、第１凹部を規定する内面に配置され、気体を供給して、第１凹部の圧力を高める第１給気口とを備え、基板の露光の少なくとも一部において、基板の表面が、射出面、第１面、及び第１凹部に対向し、射出面と基板の表面との間の液体を介して射出面からの露光光で基板を露光する。
【選択図】図２

Description

本発明は、露光装置、露光方法、及びデバイス製造方法に関する。

半導体デバイス、電子デバイス等のマイクロデバイスの製造工程において、例えば下記特許文献に開示されているような、投影光学系と基板との間の液体を介して投影光学系からの露光光で基板を露光する液浸露光装置が知られている。

米国特許出願公開第２００６／０２２１３１５号明細書 米国特許出願公開第２００７／００８１１４０号明細書 米国特許出願公開第２００８／０１７４７４８号明細書

液浸露光装置において、例えば基板を高速で移動した場合、投影光学系と基板との間を液体で満たし続けることが困難となる可能性がある。また、基板を高速で移動した場合、液体が流出したり、基板上に液体（膜、滴等）が残留したりする可能性がある。その結果、基板に形成されるパターンに欠陥が生じる等、露光不良が発生したり、不良デバイスが発生したりする可能性がある。

本発明の態様は、露光不良の発生を抑制できる露光装置、及び露光方法を提供することを目的とする。また本発明の態様は、不良デバイスの発生を抑制できるデバイス製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に従えば、基板を露光する露光装置において、露光光を射出する射出面を有する光学系と、射出面から射出される露光光の光路の周囲の少なくとも一部に配置された第１面と、第１面の周囲の少なくとも一部に配置された第１凹部と、第１凹部を規定する内面に配置され、気体を供給する第１給気口と、を備え、基板の露光の少なくとも一部において、基板の表面が、射出面、第１面、及び第１凹部に対向し、射出面と基板の表面との間の液体を介して射出面からの露光光で基板を露光する露光装置が提供される。

本発明の第２の態様に従えば、第１の態様の露光装置を用いて基板を露光することと、露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法が提供される。

本発明の第３の態様に従えば、光学系の射出面、及び光学系の射出面から射出される露光光の光路の周囲の少なくとも一部に配置された第１面と基板とが対向するように基板を移動することと、第１面の周囲の少なくとも一部に配置された第１凹部を規定する内面に配置された第１給気口から気体を供給して、第１凹部の圧力を高めることと、射出面と基板との間の液体を介して射出面からの露光光で基板を露光することと、を含む露光方法が提供される。

本発明の第４の態様に従えば、第４の態様の露光方法を用いて基板を露光することと、露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法が提供される。

本発明の態様によれば、露光不良の発生を抑制できる。また、本発明の態様によれば、不良デバイスの発生を抑制できる。

第１実施形態に係る露光装置の一例を示す概略構成図である。 第１実施形態に係る露光装置の一部を拡大した図である。 第１実施形態に係る液浸部材を上方から見た図である。 第１実施形態に係る液浸部材の近傍を示す図である。 第２施形態に係る回収部の近傍を示す図である。 第２実施形態に係る液浸部材の近傍を示す図である。 第３実施形態に係る液浸部材の近傍を示す図である。 マイクロデバイスの製造工程の一例を説明するためのフローチャートである。

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。以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。水平面内の所定方向を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、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと直交する方向（すなわち鉛直方向）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。

＜第１実施形態＞
第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る露光装置ＥＸの一例を示す概略構成図である。本実施形態の露光装置ＥＸは、液体ＬＱを介して露光光ＥＬで基板Ｐを露光する液浸露光装置である。本実施形態においては、液体ＬＱとして、水（純水）を用いる。

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１と、基板Ｐを保持して移動可能な基板ステージ２と、マスクステージ１及び基板ステージ２の位置を光学的に計測する干渉計システム３と、マスクＭを露光光ＥＬで照明する照明系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Ｐに投影する投影光学系ＰＬと、露光光ＥＬの光路の少なくとも一部が液体ＬＱで満たされるように液浸空間ＬＳを形成可能な液浸部材４と、少なくとも投影光学系ＰＬを収容するチャンバ装置５と、少なくとも投影光学系ＰＬを支持するボディ６と、露光装置ＥＸ全体の動作を制御する制御装置７とを備えている。

マスクＭは、基板Ｐに投影されるデバイスパターンが形成されたレチクルを含む。マスクＭは、例えばガラス板等の透明板と、その透明板上にクロム等の遮光材料を用いて形成されたパターンとを有する透過型マスクを含む。なお、マスクＭとして、反射型マスクを用いることもできる。

基板Ｐは、デバイスを製造するための基板である。基板Ｐは、例えば半導体ウエハ等の基材と、その基材上に形成された多層膜とを含む。多層膜は、少なくとも感光膜を含む複数の膜が積層された膜である。感光膜は、感光材で形成された膜である。また、多層膜が、例えば反射防止膜、及び感光膜を保護する保護膜（トップコート膜）を含んでもよい。

チャンバ装置５は、実質的に閉ざされた内部空間８を形成するチャンバ部材５Ａと、内部空間８の環境（温度、湿度、クリーン度、及び圧力等）を制御する環境制御装置５Ｂとを有する。ボディ６は、内部空間８に配置される。ボディ６は、支持面ＦＬ上に設けられた第１コラム９と、第１コラム９上に設けられた第２コラム１０とを有する。第１コラム９は、第１支持部材１１と、第１支持部材１１に防振装置１２を介して支持された第１定盤１３とを有する。第２コラム１０は、第１定盤１３上に設けられた第２支持部材１４と、第２支持部材１４に防振装置１５を介して支持された第２定盤１６とを有する。また、本実施形態においては、支持面ＦＬ上に、防振装置１７を介して、第３定盤１８が配置されている。

照明系ＩＬは、所定の照明領域ＩＲに露光光ＥＬを照射する。照明領域ＩＲは、照明系ＩＬから射出される露光光ＥＬが照射可能な位置を含む。照明系ＩＬは、照明領域ＩＲに配置されたマスクＭの少なくとも一部を、均一な照度分布の露光光ＥＬで照明する。照明系ＩＬから射出される露光光ＥＬとして、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）、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）等が用いられる。本実施形態においては、露光光ＥＬとして、紫外光（真空紫外光）であるＡｒＦエキシマレーザ光を用いる。

マスクステージ１は、マスクＭをリリース可能に保持するマスク保持部１９を有し、マスクＭを保持した状態で、第２定盤１６のガイド面１６Ｇ上を移動可能である。マスクステージ１は、駆動システム２０の作動により、照明領域ＩＲに対して、マスクＭを保持して移動可能である。駆動システム２０は、マスクステージ１に配置された可動子２０Ａと、第２定盤１６に配置された固定子２０Ｂとを有する平面モータを含む。マスクステージ１を移動可能な平面モータは、例えば米国特許第６４５２２９２号明細書に開示されている。マスクステージ１は、駆動システム２０の作動により、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６つの方向に移動可能である。

投影光学系ＰＬは、所定の投影領域ＰＲに露光光ＥＬを照射する。投影光学系ＰＬは、投影領域ＰＲに配置された基板Ｐの少なくとも一部に、マスクＭのパターンの像を所定の投影倍率で投影する。本実施形態の投影光学系ＰＬは、その投影倍率が例えば１／４、１／５、又は１／８等の縮小系である。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。本実施形態においては、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸはＺ軸と平行である。また、投影光学系ＰＬは、反射光学素子を含まない屈折系、屈折光学素子を含まない反射系、反射光学素子と屈折光学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は、倒立像と正立像とのいずれを形成してもよい。

投影光学系ＰＬの複数の光学素子は、保持部材（鏡筒）２１に保持されている。保持部材２１は、フランジ２１Ｆを有する。投影光学系ＰＬは、フランジ２１Ｆを介して、第１定盤１３に支持される。なお、第１定盤１３と保持部材２１との間に防振装置を設けることができる。

投影光学系ＰＬは、投影光学系ＰＬの像面に向けて露光光ＥＬを射出する射出面２３を有する。射出面２３は、投影光学系ＰＬの複数の光学素子のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い終端光学素子２２に配置されている。投影領域ＰＲは、射出面２３から射出される露光光ＥＬが照射可能な位置を含む。本実施形態において、射出面２３は−Ｚ方向を向いており、ＸＹ平面と平行である。なお、−Ｚ方向を向いている射出面２３は、凸面であってもよいし、凹面であってもよい。

本実施形態において、終端光学素子２２の光軸（投影光学系ＰＬの像面近傍の光軸）ＡＸは、Ｚ軸とほぼ平行である。なお、終端光学素子２２と隣り合う光学素子で規定される光軸を終端光学素子２２の光軸とみなしてもよい。また、本実施形態において、投影光学系ＰＬの像面は、Ｘ軸とＹ軸とを含むＸＹ平面とほぼ平行である。また、本実施形態において、像面は、ほぼ水平である。ただし、像面はＸＹ平面と平行でなくてもよいし、曲面であってもよい。

基板ステージ２は、基板Ｐをリリース可能に保持する基板保持部２４を有し、第３定盤１８のガイド面１８Ｇ上を移動可能である。基板ステージ２は、駆動システム２５の作動により、投影領域ＰＲに対して、基板Ｐを保持して移動可能である。駆動システム２５は、基板ステージ２に配置された可動子２５Ａと、第３定盤１８に配置された固定子２５Ｂとを有する平面モータを含む。基板ステージ２を移動可能な平面モータは、例えば米国特許第６４５２２９２号明細書に開示されている。基板ステージ２は、駆動システム２５の作動により、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６つの方向に移動可能である。

基板ステージ２は、基板保持部２４の周囲に配置され、射出面２３と対向可能な上面２６を有する。本実施形態において、基板ステージ２は、米国特許出願公開第２００７／０１７７１２５号明細書等に開示されているような、基板保持部２４の周囲の少なくとも一部に配置され、プレート部材Ｔの下面をリリース可能に保持するプレート部材保持部２７を有する。本実施形態において、基板ステージ２の上面２６は、プレート部材Ｔの上面を含む。上面２６は、平坦である。

本実施形態において、基板保持部２４は、基板Ｐの表面とＸＹ平面とがほぼ平行となるように、基板Ｐを保持する。プレート部材保持部２７は、プレート部材Ｔの上面２６とＸＹ平面とがほぼ平行となるように、プレート部材Ｔを保持する。

干渉計システム３は、ＸＹ平面内におけるマスクステージ１（マスクＭ）の位置を光学的に計測可能な第１干渉計ユニット３Ａと、ＸＹ平面内における基板ステージ２（基板Ｐ）の位置を光学的に計測可能な第２干渉計ユニット３Ｂとを有する。基板Ｐの露光処理を実行するとき、あるいは所定の計測処理を実行するとき、制御装置７は、干渉計システム３の計測結果に基づいて、駆動システム２０，２５を作動し、マスクステージ１（マスクＭ）及び基板ステージ２（基板Ｐ）の位置制御を実行する。

液浸部材４は、射出面２３から射出される露光光ＥＬの光路が液体ＬＱで満たされるように、露光光ＥＬの光路の周囲の少なくとも一部に配置される。液浸部材４は、射出面２３と、射出面２３と対向する位置に配置された物体との間の露光光ＥＬの光路が液体ＬＱで満たされるように液浸空間ＬＳを形成する。液浸空間ＬＳは、液体ＬＱで満たされた部分（空間、領域）である。本実施形態において、物体は、基板ステージ２（プレート部材Ｔ）、及び基板ステージ２に保持された基板Ｐの少なくとも一方を含む。基板Ｐの露光中、液浸部材４は、終端光学素子２２と基板Ｐとの間の露光光ＥＬの光路が液体ＬＱで満たされるように液浸空間ＬＳを形成する。

本実施形態において、液浸部材４は、第１部材３１と第２部材３２とを含む。第１部材３１及び第２部材３２は、終端光学素子２２の近傍に配置されている。本実施形態において、第１部材３１は、第１支持機構２８に支持されている。第２部材３２は、第２支持機構２９に支持されている。本実施形態において、第１，第２支持機構２８，２９は、第１定盤１３に支持されている。本実施形態において、第１部材３１は、第１支持機構２８を介して、第１定盤１３に吊り下げられている。第２部材３２は、第２支持機構２９を介して、第１定盤１３に吊り下げられている。

本実施形態の露光装置ＥＸは、マスクＭと基板Ｐとを所定の走査方向に同期移動しつつ、マスクＭのパターンの像を基板Ｐに投影する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）である。基板Ｐの露光時、制御装置７は、マスクステージ１及び基板ステージ２を制御して、マスクＭ及び基板Ｐを、光軸ＡＸ（露光光ＥＬの光路）と交差するＸＹ平面内の所定の走査方向に移動する。本実施形態においては、基板Ｐの走査方向（同期移動方向）をＹ軸方向とし、マスクＭの走査方向（同期移動方向）もＹ軸方向とする。制御装置７は、基板Ｐを投影光学系ＰＬの投影領域ＰＲに対してＹ軸方向に移動するとともに、その基板ＰのＹ軸方向への移動と同期して、照明系ＩＬの照明領域ＩＲに対してマスクＭをＹ軸方向に移動しつつ、投影光学系ＰＬと基板Ｐ上の液浸空間ＬＳの液体ＬＱとを介して基板Ｐに露光光ＥＬを照射する。これにより、マスクＭのパターンの像が基板Ｐに投影され、基板Ｐは露光光ＥＬで露光される。

図２は、液浸部材４の近傍を示す側断面図、図３は、液浸部材４を上方から見た図、図４は、図２の一部を拡大した図である。

図２，図３，及び図４に示すように、本実施形態において、第１部材３１及び第２部材３２のそれぞれは、環状の部材である。第１部材３１の少なくとも一部は、露光光ＥＬの一部の光路及び終端光学素子２２の周囲に配置されている。第２部材３２の少なくとも一部は、第１部材３１の周囲に配置されている。図３に示すように、本実施形態において、ＸＹ平面内における第１部材３１及び第２部材３２の外形は、円形である。なお、第１部材３１及び第２部材３２の外形が、他の形状（例えば、矩形）でもよい。

液浸部材４は、射出面２３から射出される露光光ＥＬの光路の周囲の少なくとも一部に配置された第１面４１と、第１面４１の周囲の少なくとも一部に配置された第１凹部９０と、第１凹部９０を規定する内面９２に配置され、気体を供給して、第１凹部９０の圧力を高める第１給気口９１とを備えている。

また、本実施形態において、液浸部材４は、第１凹部９０の周囲に配置され、第１面４１と同じ方向を向く第２面４２を備えている。第１面４１及び第２面４２のそれぞれは、基板Ｐの表面と対向可能なように、−Ｚ方向を向いている。本実施形態において、第２面４２は、第１面４１より下方（−Ｚ側）に配置されている。

本実施形態において、ＸＹ平面内における第１面４１及び第２面４２の外形は、円形である。また、ＸＹ平面内における第２面４２の内側のエッジも、円形である。また、ＸＹ平面内における第１凹部９０の形状は、環状である。なお、第１凹部９０として、複数の凹部を所定の間隔で第１面４１の周囲に配置してもよい。

また、液浸部材４は、第１面４１と第１凹部９０との間の第１開口３３から液体ＬＱが流入可能であり、第１開口３３と異なる第２開口３４を介して雰囲気に開放された空隙部８０と、空隙部８０に流入した液体ＬＱの少なくとも一部を回収する回収部６０とを備えている。

本実施形態において、第１面４１は、第１部材３１に配置されている。第１凹部９０は、第２部材３２に配置されている。第２面４２は、第２部材３２に配置されている。第１面４１、第１凹部９０、及び第２面４２は、液浸部材４の下方に配置された物体の表面（上面）と対向可能である。

本実施形態において、第１面４１及び第２面４２は、液体ＬＱを回収不可能である。すなわち、本実施形態においては、第１面４１及び第２面４２には液体回収口が設けられていない。また、内面９２も、液体ＬＱを回収不可能である。本実施形態において、第１面４１及び第２面４２は、平坦である。第１面４１と物体の表面（上面）との間の第１空間５１は、液体ＬＱを保持可能である。なお、本実施形態においては、第１面４１と第２面４２は、それぞれＸＹ平面（水平面）と平行であるが、第１面４１及び／又は第２面４２の少なくとも一部が、ＸＹ平面に対して傾斜していてもよく、第１面４１と第２面４２とが平行でなくてもよい。また、本実施形態において、第１面４１と第２面４２の少なくとも一方が曲面を含んでいてもよい。

基板Ｐの露光の少なくとも一部において、射出面２３、第１面４１、第１凹部９０、及び第２面４２に基板Ｐの表面が対向する。基板Ｐの露光の少なくとも一部において、射出面２３と基板Ｐの表面との間の空間に液体ＬＱが満たされる。また、基板Ｐの露光の少なくとも一部において、第１面４１と基板Ｐの表面との間の第１空間５１に液体ＬＱが保持される。基板Ｐは、射出面２３と基板Ｐの表面との間の液体ＬＱを介して、射出面２３からの露光光ＥＬで露光される。

本実施形態において、第１面４１と物体との間に保持された液体ＬＱによって液浸空間ＬＳの一部が形成される。本実施形態においては、基板Ｐに露光光ＥＬが照射されているときに、投影領域ＰＲを含む基板Ｐの表面の一部の領域が液体ＬＱで覆われるように液浸空間ＬＳが形成される。液浸空間ＬＳの液体ＬＱの気液界面（メニスカス、エッジ）ＬＧ１は、基板Ｐの表面と対向する液浸部材４の下面と基板Ｐの表面との間に形成することができるが、後述の第１２面７９と基板Ｐとの間に形成されることが望ましい。本実施形態の露光装置ＥＸは、局所液浸方式を採用する。

以下、簡単のため、射出面２３、第１面４１、第１凹部９０、及び第２面４２と対向する位置に基板Ｐが配置され、液浸部材４と基板Ｐとの間に液体ＬＱが保持されて液浸空間ＬＳが形成される場合を例にして説明する。なお、上述のように、射出面２３及び液浸部材４と他の部材（基板ステージ２のプレート部材Ｔなど）との間に液浸空間ＬＳを形成することができる。

上述したように、本実施形態において、第１面４１及び第２面４２のそれぞれは、ＸＹ平面とほぼ平行である。図４などに示すように、第１面４１は、基板Ｐの表面と第１ギャップＧ１を介して対向し、第２面４２は、第２ギャップＧ２を介して対向する。第２ギャップＧ２は、第１ギャップＧ１より小さい。

本実施形態において、第１部材３１は、基板Ｐの表面と対向可能な第１面４１と、第１面４１と逆方向を向き、射出面２３の少なくとも一部と対向する第３面４３と、第３面４３の周囲に配置され、終端光学素子２２の側面３５と対向する第４面４４と、第４面４４の周囲に配置され、保持部材２１の外面３６と対向する第５面４５とを有する。第１部材３１は、少なくとも一部が射出面２３と対向するように配置されたプレート部３７と、少なくとも一部が終端光学素子２２の周囲に配置される本体部３８とを有する。第１面４１及び第３面４３は、プレート部３７に配置されている。第４面４４及び第５面４５は、本体部３８に配置されている。また、プレート部３７は、射出面２３から射出された露光光ＥＬが通過可能な開口３９を有する。基板Ｐの露光中、射出面２３から射出された露光光ＥＬは、開口３９を介して、基板Ｐの表面に照射される。図３に示すように、本実施形態において、開口３９は、基板Ｐの走査方向（Ｙ軸方向）と交差するＸ軸方向に長い。

第３面４３は、射出面２３と第３ギャップＧ３を介して対向する。第４面４４は、側面３５と第４ギャップＧ４を介して対向する。第５面４５は、外面３６と第５ギャップＧ５を介して対向する。

終端光学素子２２の側面３５は、射出面２３と異なる面であり、露光光ＥＬが通過しない面である。側面３５は、射出面２３の周囲に配置されている。側面３５は、射出面２３の周縁から上方（＋Ｚ方向）に延びるように配置されている。側面３５は、射出面２３の周縁から光軸ＡＸに対する放射方向（光軸ＡＸに対して垂直な方向）に延びるように設けられている。すなわち、側面３５は、光軸ＡＸに対する放射方向に、かつ上方に延びるように傾斜している。

保持部材２１は、終端光学素子２２を保持する。保持部材２１の外面３６は、側面３５の周囲に配置されている。外面３６は、光軸ＡＸに対する放射方向に延びるように配置されている。

本実施形態において、第３面４３と射出面２３とは、ほぼ平行である。また、第４面４４と側面３５とは、ほぼ平行である。また、第５面４５と外面３６とは、ほぼ平行である。なお、第３面４３と射出面２３とは平行でなくてもよい。また、第４面４４と側面３５とは平行でなくてもよい。また、第５面４５と外面３６とは平行でなくてもよい。

終端光学素子２２及び保持部材２１と第１部材３１との間の空間は、射出面２３と第３面４３とで規定された第３空間５３と、側面３５と第４面４４とで規定された第４空間５４と、外面３６と第５面４５とで規定された第５空間５５とを含む。第４空間５４は、光軸ＡＸに対する放射方向に、投影光学系ＰＬの像面から離れる方向に、かつ＋Ｚ方向に延びるように傾斜した空間である。第５空間５５は、光軸ＡＸに対する放射方向（光軸ＡＸに垂直な方向）に延びる空間である。

なお、本実施形態においては、第４面４４は終端光学素子２２の側面３５と対向しているが、第４面４４の少なくとも一部が保持部材２１の外面と対向していてもよい。また、本実施形態においては、第５面４５は、保持部材２１の外面３６と対向しているが、終端光学素子２２の側面３５の周囲に終端光学素子２２の下面が露出している場合には、第５面４５の少なくとも一部が、終端光学素子２２の下面と対向していてもよい。

また、第４空間５４は、光軸ＡＸと平行であってもよい。また第５空間５５は光軸ＡＸに対して垂直でなくてもよい。

また、第１部材３１は、第１面４１の周囲に配置された第６面４６と、第６面４６の周囲に配置された第７面４７とを有する。第６面４６及び第７面４７は、本体部３８に配置されている。本実施形態において、第４面４４と第６面４６とは、ほぼ平行である。また、第５面４５と第７面４７とは、ほぼ平行である。なお、第４面４４と第６面４６とは平行でなくてもよい。また、第５面４５と第７面４７とは平行でなくてもよい。

本実施形態において、第２部材３２は、基板Ｐの表面と対向可能な第２面４２と、第６面４６と対向する第８面４８と、第７面４７と対向する第９面４９とを有する。

第８面４８は、第６面４６と第６ギャップＧ６を介して対向する。第９面４９は、第７面４７と第７ギャップＧ７を介して対向する。本実施形態において、第８面４８と第６面４６とは、ほぼ平行である。また、第９面４９と第７面４７とは、ほぼ平行である。なお、第８面４８と第６面４６とは平行でなくてもよい。また、第９面４９と第７面４７とは平行でなくてもよい。

第１部材３１と第２部材３２との間の空間は、第６面４６と第８面４８とで規定された第６空間５６と、第７面４７と第９面４９とで規定された第７空間５７とを含む。第６空間５６は、光軸ＡＸに対する放射方向に、投影光学系ＰＬの像面から離れる方向（＋Ｚ方向）に延びるように傾斜した空間である。第７空間５７は、光軸ＡＸに対する放射方向（光軸ＡＸに垂直な方向）に延びる空間である。なお、第６空間５６は、光軸ＡＸと平行であってもよい。また、第７空間５７は、光軸ＡＸに対して垂直でなくてもよい。

本実施形態において、空隙部８０は、第６空間５６を含む。空隙部８０（第６空間５６）の下端は、第１空間５１と流体的に接続されている。空隙部８０の上端は、第７空間５７と流体的に接続されている。本実施形態においては、空隙部８０の下端に、第１開口３３が配置され、空隙部８０の上端に、第２開口３４が配置されている。本実施形態においては、第８面４８の下端部４８Ｂは、空隙部８０の下端を規定する。第８面４８の上端部４８Ｔは、空隙部８０の上端を規定する。

基板Ｐの露光の少なくとも一部において、第１開口３３は、基板Ｐの表面と対向する。基板Ｐ上の液体ＬＱの少なくとも一部は、第１開口３３を介して、空隙部８０に流入可能である。本実施形態においては、第１開口３３は、第１面４１とほぼ面一に形成されている。なお、第１開口３３を下方（−Ｚ方向）を向いていなくてもよい。第１開口３３は、環状に設けられた一つの開口であってもよいし、所定の間隔で環状に配置された複数の開口から形成されてもよい。同様に、空隙部８０も、光軸ＡＸの周囲に所定の間隔で環状に配置された複数の空隙部から形成されてもよい。

回収部６０は、空隙部８０からの液体ＬＱを回収する。回収部６０は、空隙部８０からオーバーフローした液体ＬＱを回収する。回収部６０の少なくとも一部は、光軸ＡＸに対する放射方向において、上端部４８Ｔの外側に配置されている。

本実施形態において、回収部６０は、光軸ＡＸに対する放射方向において、空隙部８０の外側に上方（＋Ｚ方向）を向いて設けられた第２凹部６１を有する。第２凹部６１は、上方を向く開口６１Ｋを有する。回収部６０は、開口６１Ｋを介して第２凹部６１に流入した液体ＬＱを回収する。

第２凹部６１は、光軸ＡＸに対する放射方向において、上端部４８Ｔの外側に設けられている。本実施形態において、第２凹部６１は、第９面４９の周囲に配置されている。ＸＹ平面内において、第２凹部６１は、環状である。なお、第２凹部６１は、所定間隔で環状に配置された複数の凹部から形成されてもよい。また、本実施形態においては、第２部材３２は、第２凹部６１の周囲に配置された第１０面７０を有する。第１０面７０は、ＸＹ平面とほぼ平行である。本実施形態において、第１０面７０は、第９面４９とほぼ同一平面内に配置されている。なお、第１０面７０が第９面４９より上方に（＋Ｚ側に）配置されてもよい。

第２凹部６１は、第９面４９と結ばれた第１内面６１１と、第１内面６１１と対向し、第１０面７０と結ばれた第２内面６１２と、第１内面６１１と第２内面６１２との間に配置された底面６１３とを有する。底面６１３は、上方（＋Ｚ方向）を向いている。底面６１３は、上端部４８Ｔより下方（−Ｚ側）に配置されている。本実施形態において、底面６１３は、ＸＹ平面とほぼ平行である。なお、底面６１３は、ＸＹ平面と平行でなくてもよい。例えば、底面６１３は、ＸＹ平面に対して傾斜していてもよい。また、底面６１３が、曲面を含んでいてもよい。

また、回収部６０は、空隙部８０からの液体ＬＱを第２凹部６１にガイドする液体ガイド部８１を有する。本実施形態において、液体ガイド部８１は、第９面４９を含む。また本実施形態において、液体ガイド部８１は、第７空間５７を含む。液体ガイド部８１は、上端部４８Ｔから光軸ＡＸに対する放射方向に延びるように形成されている。なお、本実施形態においては、液体ガイド部８１は、光軸ＡＸに対して垂直（ＸＹ平面と平行）に設けられているが、光軸ＡＸに対して垂直でなくてもよい。例えば、第９面４９を上端部４８Ｔから下方に向かって傾斜させてもよい。

第２凹部６１は、上端部４８Ｔから光軸ＡＸに対する放射方向において、液体ガイド部８１の外側に設けられている。空隙部８０の上端からオーバーフローした液体ＬＱは、液体ガイド部８１にガイドされて、第２凹部６１に流入する。

第２凹部６１は、空隙部８０からの液体ＬＱを貯めることができる。第２凹部６１は、流入した液体ＬＱを貯めることによって、空隙部８０からの液体ＬＱが空隙部８０に戻ることを抑制する。すなわち、第２凹部６１は、空隙部８０に戻らないように空隙部８０からの液体ＬＱを貯めるリザーブ部の少なくとも一部として機能する。

また、回収部６０は、第２凹部６１に流入した液体ＬＱを回収する回収口６２を有する。回収口６２は、その第２凹部６１に貯めた液体ＬＱを回収する。

本実施形態において、回収口６２は、底面６１３と対向するように配置されている。本実施形態において、回収口６２は、第２凹部６１の内側に配置されている。換言すれば、回収口６２は、第２凹部６１の開口６１Ｋより下方（−Ｚ側）に配置されている。

本実施形態においては、ＸＹ平面内において、回収口６２は、環状である。なお、回収口６２が、光軸ＡＸの周囲の複数の位置に分割して配置されてもよい。

本実施形態において、回収口６２は、第１部材３１に配置されている。第１部材３１は、第７面４７の周囲に配置され、下方に突出する凸部６３を有する。回収口６２は、凸部６３の下端に配置されている。

回収口６２には、多孔部材６４が配置されている。多孔部材６４は、複数の孔(openingsあるいはpores)を含むプレート状の部材である。なお、多孔部材６４が、網目状に多数の小さい孔が形成された多孔部材であるメッシュフィルタでもよい。

本実施形態において、多孔部材６４の下面を含む凸部６３の外面と、底面６１３、第１内面６１１、及び第２内面６１２を含む第２凹部６１の内面とは離れている。すなわち、凸部６３と第２凹部６１との間に、第８空間５８が形成される。

第１部材３１は、第１０面７０と対向する第１１面７１を有する。第１０面７０と第１１面７１との間の第９空間５９は、第３開口７２を介して、雰囲気に開放されている。

空隙部８０は、第２開口３４を介して、雰囲気に開放されている。第２開口３４は、第７空間５７、第８空間５８、及び第９空間５９を介して、第３開口７２と結ばれている。本実施形態において、空隙部８０は、第２開口３４、第７，第８，第９空間５７，５８，５９、及び第３開口７２を介して、雰囲気に開放されている。すなわち、空隙部８０は、第１開口３３と異なる第２開口３４を介して液浸部材４の周囲の空間に開放されている。換言すれば、空隙部８０は、第２開口３４を介して液浸空間ＬＳの液体ＬＱの界面が接する気体空間に開放されている。

本実施形態において、「雰囲気」は、液浸部材４を取り囲む気体である。本実施形態において、液浸部材４を取り囲む気体は、チャンバ装置５によって形成される内部空間８の気体である。本実施形態において、チャンバ装置５は、環境制御装置５Ｂを用いて、内部空間８をクリーンな空気で満たす。また、チャンバ装置５は、環境制御装置５Ｂを用いて、内部空間８をほぼ大気圧に調整する。もちろん、内部空間８を大気圧よりも高く設定してもよい。

また、本実施形態においては、第３空間５３、第４空間５４、及び第５空間５５も、液浸部材４の周囲の気体空間（内部空間８）に開放されている。

本実施形態において、第２面４２は、液体ＬＱに対して撥液性である。第２面４２において、液体ＬＱの接触角は９０°以上であり、１００°以上であってもよい。本実施形態においては、第２面４２は、液体ＬＱに対して撥液性の膜７３で形成されている。膜７３は、例えばフッ素を含む撥液性材料で形成される。撥液性材料としては、例えばＰＦＡ（Tetra fluoro ethylene-perfluoro alkylvinyl ether copolymer）、ＰＴＦＥ（Poly tetra fluoro ethylene）、ＰＥＥＫ（polyetheretherketone）、テフロン（登録商標）等が挙げられる。

本実施形態においては、第２部材３２は、第１開口３３と第１凹部９０との間に配置され、第１面４１と同じ方向を向く第１２面７９を備えている。第１２面７９は、基板Ｐの表面と対向可能なように、−Ｚ方向を向いている。本実施形態において、第１２面７９は、第１面４１とほぼ同一平面内に配置されている平坦部である。なお、第１２面７９は、第１面４１の下方に配置されていてもよい。また第１２面７９が、ＸＹ平面に対して傾斜していてもよいし、曲面を含んでいてもよい。

第１凹部９０は、下方を向く開口９０Ｋを有する。第１凹部９０を規定する内面９２は、第１２面７９と結ばれた第１内面９２１と、第１内面９２１と少なくとも一部が対向し、第２面４２と結ばれた第２内面９２２と、第１内面９２１と第２内面９２２との間に配置された上面９２３とを有する。上面９２３は、下方（−Ｚ方向）を向いている。上面９２３は、下端部４８Ｂより上方（＋Ｚ側）に配置されている。本実施形態において、上面９２３は、ＸＹ平面とほぼ平行である。なお、上面９２３は、ＸＹ平面と平行でなくてもよい。例えば、上面９２３は、ＸＹ平面に対して傾斜していてもよい。また、上面９２３が、曲面を含んでいてもよい。

第１給気口９１は、第２内面９２２に配置されている。第１給気口９１は、第１凹部９０の内側に気体を供給する。本実施形態において、第１給気口９１は、光軸ＡＸに関する周方向において所定間隔で第２内面９２２に設けられた複数の開口を有しし、複数の開口のそれぞれから気体を供給する。第１給気口９１は、第１凹部９０の内側に気体を供給して、その第１凹部９０の圧力を、少なくとも雰囲気の圧力（本実施形態では大気圧）より高くする。

また、本実施形態において、液浸部材４は、第１凹部９０の周囲の少なくとも一部に配置された第２給気口７４を備えている。本実施形態において、第２給気口７４は、第２面４２に配置されている。第２給気口７４は、第２面４２と対向する物体（基板Ｐ）の表面に向けて気体を供給する。

本実施形態においては、ＸＹ平面内において、給気口７４は、環状である。なお、給気口７４が、光軸ＡＸの周囲の複数の位置に分割して配置されてもよい。

また、本実施形態において、液浸部材４は、露光光ＥＬの光路に液体ＬＱを供給する供給口７５を備えている。供給口７５は、終端光学素子２２の露光光ＥＬが通過しない面と対向する位置に配置されている。本実施形態において、供給口７５は、終端光学素子２２の側面３５と対向する位置に配置されている。なお、供給口７５は、終端光学素子２２の面に対向していなくてもよい。例えば、第３面４３と射出面２３との間の第３空間５３に面するように第１部材３１に供給口７５を配置してもよい。

図３に示すように、本実施形態においては、供給口７５は、光軸ＡＸに対して＋Ｙ側及び−Ｙ側のそれぞれに一つずつ配置されている。なお、供給口７５が、光軸ＡＸに対して＋Ｘ側及び−Ｘ側のそれぞれに一つずつ配置されてもよい。また、供給口７５の数は、３つ以上でもよい。

本実施形態において、供給口７５は、第４空間５４に液体ＬＱを供給する。第４空間５４に供給された液体ＬＱは、第４空間５４を下方に流れた後、第３空間５３を介して、射出面２３から射出される露光光ＥＬの光路に供給される。また、供給口７５から第４空間５４を介して第３空間５３に供給された液体ＬＱの少なくとも一部は、開口３９を介して、第１空間５１に供給される。

図２に示すように、供給口７５は、供給流路を介して、液体供給装置７６と接続されている。本実施形態において、供給流路は、第１部材３１の内部に形成された流路、及び第１支持機構２８の内部に形成された流路を含む。液体供給装置７６は、クリーンで温度調整された液体ＬＱを供給口７５に供給することができる。なお、第１部材３１を支持する第１支持機構２８の内部に供給流路の一部を設けなくてもよい。

回収口６２は、回収流路を介して、液体回収装置７７と接続されている。本実施形態において、回収流路は、第１部材３１の内部に形成された流路、及び第１支持機構２８の内部に形成された流路を含む。液体回収装置７７は、真空システム（真空源と回収口６２との接続状態を制御するバルブなど）を含み、回収口６２から液体ＬＱを吸引して回収することができる。回収口６２と真空源を含む液体回収装置７７とが接続されることによって、回収口６２から液体ＬＱが回収される。なお、第１部材３１を支持する第１支持機構２８の内部に回収流路の一部を設けなくてもよい。

第１給気口９１は、給気流路を介して、気体供給装置７８Ａと接続されている。本実施形態において、給気流路は、第２部材３２の内部に形成された流路、及び第２支持機構２９の内部に形成された流路を含む。気体供給装置７８Ａは、クリーンで温度、及び湿度が調整された気体を第１給気口９１に供給することができる。なお、第１給気口９１から供給される気体の湿度は、環境制御装置５Ｂにより内部空間８に供給される気体の湿度より高い方がよい。これにより、界面ＬＧでの液体ＬＱの気化を抑制することができる。また、第２部材３２を支持する第２支持機構２９の内部に給気流路の一部を設けなくてもよい。

第２給気口７４は、給気流路を介して、気体供給装置７８Ｂと接続されている。本実施形態において、給気流路は、第２部材３２の内部に形成された流路、及び第２支持機構２９の内部に形成された流路を含む。気体供給装置７８Ｂは、クリーンで温度、及び湿度が調整された気体を第２給気口７４に供給することができる。なお、第２給気口７４から供給される気体の湿度は、環境制御装置５Ｂにより内部空間８に供給される気体の湿度より高い方がよい。第２部材３２を支持する第２支持機構２９の内部に給気流路の一部を設けなくてもよい。

なお、第１給気口９１から供給される気体の湿度は、第２供給口９２より供給される気体の湿度と同程度、もしくは高い方がよい。

また、第１給気口９１から供給される気体の湿度と、第２供給口９２より供給される気体の湿度の少なくとも一方は、環境制御装置５Ｂにより内部空間８に供給される気体の湿度と同程度であってもよい。

制御装置７は、液体回収装置７７を制御して、多孔部材６４の下面側空間（第８空間５８）から上面側空間（回収流路）へ液体ＬＱのみが通過するように、多孔部材６４の下面側と上面側との圧力差を制御することができる。本実施形態において、下面側の第８空間５８の圧力は、雰囲気に開放され、チャンバ装置５によって制御されている。制御装置７は、多孔部材６４の下面側から上面側へ液体ＬＱのみが通過するように、液体回収装置７７を制御して、下面側の圧力に応じて、上面側の圧力を調整する。すなわち、制御装置７は、多孔部材６４の孔を介して、第８空間５８からの液体ＬＱのみを回収し、気体は多孔部材６４の孔を通過しないように調整する。多孔部材６４の一側と他側との圧力差を調整して、多孔部材６４の一側から他側へ液体ＬＱのみを通過させる技術は、例えば米国特許第７２９２３１３号明細書などに開示されている。

次に、上述の構成を有する露光装置ＥＸを用いて基板Ｐを露光する方法について説明する。

まず、制御装置７は、射出面２３、第１面４１、第１凹部９０、及び第２面４２と基板Ｐの表面（あるいは基板ステージ２の上面２６）とが対向するように、基板Ｐを保持する基板ステージ２を移動する。第１面４１と基板Ｐの表面とは、第１ギャップＧ１を介して対向し、第２面４２と基板Ｐの表面とは第２ギャップＧ２を介して対向する。

制御装置７は、第１面４１及び第２面４２と基板Ｐの表面とを対向させた状態で、液体供給装置７６から液体ＬＱを送出する。また、制御装置７は、液体回収装置７７を作動する。また、制御装置７は、気体供給装置７８Ａ，７８Ｂを作動する。

液体供給装置７６から送出された液体ＬＱは、供給口７５より、第４空間５４に供給される。第４空間５４に供給された液体ＬＱは、第４空間５４を下方に流れた後、第３空間５３を介して、射出面２３から射出される露光光ＥＬの光路に供給される。これにより、露光光ＥＬの光路は、液体ＬＱで満たされる。

また、供給口７５から第４空間５４を介して第３空間５３に供給された液体ＬＱの少なくとも一部は、開口３９を介して、第１空間５１に供給され、第１面４１と基板Ｐの表面との間で保持される。

開口３９から第１空間５１に供給された液体ＬＱの少なくとも一部は、第１開口３１を介して空隙部８０に流入する。

本実施形態においては、開口３９を介して第１空間５１に供給された液体ＬＱが、光軸ＡＸの放射方向において第１２面７９の外側の空間に流入することが抑制されている。すなわち、本実施形態においては、ＸＹ平面内における液浸空間ＬＳの液体ＬＱの界面ＬＧ１の外側への移動が拘束されており、液浸空間ＬＳの拡大が抑制されている。

本実施形態においては、第１面４１の周囲に配置された第１凹部９０に第１給気口９１から気体が供給されて、第１凹部９０の圧力が高められ、第１凹部９０の下側にも高圧空間が形成される。液浸空間ＬＳを形成するために第１面４１と基板Ｐの表面との間に保持された液体ＬＱの界面ＬＧ１の周囲に、圧力が高い空間が配置されるので、液浸空間ＬＳの拡大を抑制することができる。すなわち、第１凹部９０によって形成される高圧空間によって、界面ＬＧ１の外側への移動が拘束される。本実施形態においては、高圧空間によって、界面ＬＧ１の位置は、図４等に示すように、第１２面７９と基板Ｐの表面との間に維持される。これにより、液体ＬＱの流出を抑制することができる。

また、本実施形態においては、第２面４２の内側のエッジと結ばれ、光路に面するように配置された第２内面９２２が設けられている。Ｚ軸方向に関する第２内面９２２の大きさは、第１内面９１１の大きさより大きい。すなわち、第２内面９２２の下端は、第１面４１より−Ｚ側（基板Ｐ側）に配置される。したがって、第１凹部９０の下側の空間からの気体の流出が抑えられ、液体ＬＱの流出を抑制するように、界面ＬＧ１の外側に、高圧空間を維持することができる。

また、本実施形態においては、給気口７４が設けられており、光軸ＡＸに対して第２面４２の内側エッジの外側で、基板Ｐの表面に向けて気体を供給する。これにより、給気口７４から供給された気体によって、第１凹部９０の下側の空間からの気体の流出が抑制される。すなわち、給気口７４は、基板Ｐの表面と第２面４２との間でガスシールを形成する。これにより、第１凹部９０の下側に高圧空間を維持することができ、界面ＬＧ１の外側への移動が拘束される。

また、本実施形態において、第１面４１は、基板Ｐの表面と第１ギャップＧ１を介して対向し、第１面４１の周囲に配置された第２面４２は、基板Ｐの表面と第２ギャップＧ２を介して対向する。第２ギャップＧ２は、第１ギャップＧ１より小さく、例えば０．１〜０．３ｍｍ程度である。したがって、光軸ＡＸに対する放射方向において、第１２面７９の下側空間の外側に液体ＬＱが流出したとしても、第１凹部９０の外側に液体ＬＱが流出することが抑制される。

また、本実施形態においては、第２面４２が液体ＬＱに対して撥液性なので、より効果的に、液体ＬＱの流出が抑制される。

また、本実施形態においては、ＸＹ平面内における第１凹部９０の形状は、円環状（輪帯状）であり、その第１凹部９０によって形成される高圧空間も、円環状である。これにより、液浸空間ＬＳの界面ＬＧ１の全方位から中心に向かう拘束力が作用する。これにより、液浸空間ＬＳの拡大が抑制される。

開口３９を介して第１空間５１に流入した液体ＬＱによって形成される液浸空間ＬＳの拡大が抑制された状態で、供給口７５から液体ＬＱが供給されることによって、雰囲気に開放された空隙部８０に液体ＬＱが流入し、空隙部８０における液体ＬＱの表面の位置が＋Ｚ方向に移動する（上昇する）。空隙部８０が液体ＬＱで満たされると、その空隙部８０の液体ＬＱの少なくとも一部が、空隙部８０の上端（上端部４８Ｔ）からオーバーフローする。空隙部８０からオーバーフローした液体ＬＱは、空隙部８０の上端の外側に配置されている回収部６０で回収される。

空隙部８０からオーバーフローした液体ＬＱは、液体ガイド部８１にガイドされた後、第２凹部６１に流入する。第２凹部６１に流入した液体ＬＱは、第２凹部６１に貯まる。

図５（Ａ）は、第２凹部６１の液体ＬＱの表面が第１位置Ｚ１に配置される状態を示し、図５（Ｂ）は、第２位置Ｚ２に配置される状態を示す。図５（Ａ）に示すように、例えば、液体ＬＱの表面が第１位置Ｚ１に配置され、液体ＬＱと回収口６２（多孔部材６４）とが接触していない状態においては、第２開口３４は、第７，第８，第９空間５７，５８，５９、及び第３開口７２を介して、雰囲気に開放されている。これにより、第１空間５１の液体ＬＱは、第１開口３３を介して空隙部８０に円滑に流入する。また、空隙部８０に流入し、その空隙部８０からオーバーフローした液体ＬＱは、第２凹部６１に円滑に流入する。第２凹部６１に貯まる液体ＬＱの量は除々に増加する。

図５（Ｂ）に示すように、第２凹部６１に貯まる液体ＬＱの量が増加して、液体ＬＱの表面が第２位置Ｚ２に配置され、液体ＬＱと回収口６２（多孔部材６４）とが接触することによって、第２凹部６１に貯められている液体ＬＱは、回収口６２（多孔部材６４）より回収される。回収口６２より液体ＬＱが回収されることによって、第２凹部６１の液体ＬＱの量が減少し、第２凹部６１における液体ＬＱの表面の位置が−Ｚ方向に移動する（下降する）。その第２凹部６１に空隙部８０からの液体ＬＱが流入することによって、第２凹部６１の液体ＬＱの量が再び増加し、液体ＬＱと多孔部材６４とが接触して、液体ＬＱが回収口６２より回収される。

本実施形態においては、多孔部材６４の下面側から上面側へ液体ＬＱのみが通過するように、多孔部材６４の下面側と上面側との圧力差が制御されているので、回収部６０は、振動の発生、気化熱の発生を抑制しつつ、液体ＬＱを回収することができる。

本実施形態において、回収部６０は、第１開口３３及び空隙部８０を介して回収された基板Ｐ上の液体ＬＱを第２凹部６１に貯めるので、その空隙部８０を介して回収された液体ＬＱが空隙部８０に戻ることを抑制することができる。また、回収部６０は、第２凹部６１に所定量以上貯まった液体ＬＱを、回収口６２で回収する。したがって、空隙部８０を介して回収された液体ＬＱが空隙部８０に戻ることをより確実に抑制することができる。空隙部８０を介して回収された液体ＬＱが空隙部８０に戻らないように、空隙部８０からの液体ＬＱを第２凹部６１に貯めることによって、例えば多孔部材６４に接触した液体ＬＱが、空隙部８０を介して第１空間５１及び露光光ＥＬの光路に戻ることが抑制される。

次に、基板Ｐを露光する方法について説明する。上述のように、制御装置７は、供給口７５より液体ＬＱを供給して、露光光ＥＬの光路が液体ＬＱで満たされるように、第１面４１と基板Ｐの表面との間で液体ＬＱを保持して、液浸空間ＬＳを形成する。また、基板Ｐ上の液体ＬＱの少なくとも一部は、第１開口３３を介して空隙部８０に流入する。回収部６０は、空隙部８０からの液体ＬＱを第２凹部６１に貯めるとともに、第２凹部６１で所定量に達した液体ＬＱを回収口６２で回収する。制御装置７は、供給口７５を用いる液体供給動作と並行して、回収部６０を用いる液体回収動作を実行して、露光光ＥＬの光路が液体ＬＱで満たされるように液浸空間ＬＳを形成する。また、制御装置７は、第１給気口９１より気体を供給して、第１凹部９０の圧力を高めて、界面ＬＧ１の周囲に高圧空間を形成する。また、制御装置７は、第２給気口７４より気体を供給して、ガスシールを形成する。

制御装置７は、基板Ｐ上の液体ＬＱの少なくとも一部を第１開口３３から空隙部８０を介して第２凹部６１に貯めて、空隙部８０から回収部６０に回収された液体ＬＱが空隙部８０に戻ることを抑制しつつ、かつ、第２ギャップＧ２等を用いて液浸空間ＬＳの拡大を拘束しつつ、基板Ｐの露光を開始する。

制御装置７は、照明系ＩＬより露光光ＥＬを射出して、マスクＭを露光光ＥＬで照明する。マスクＭからの露光光ＥＬは、投影光学系ＰＬの射出面２３から射出される。制御装置７は、射出面２３と基板Ｐとの間の液体ＬＱを介して、射出面２３からの露光光ＥＬを基板Ｐに照射する。これにより、マスクＭのパターンの像が基板Ｐに投影され、基板Ｐが露光光ＥＬで露光される。基板Ｐの露光中にも、供給口７５から供給された液体ＬＱが第１開口３３から流入し、空隙部８０を介して回収部６０に回収される。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１凹部９０を規定する内面９２に配置された第１給気口９１から気体を供給して、液浸空間ＬＳの周囲に高圧空間を形成するようにしたので、例えば、液浸空間ＬＳを形成した状態で、基板Ｐを高速で移動した場合においても、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間を液体ＬＱで良好に満たし続けることができる。また、液体ＬＱが流出、残留等を抑制することができる。したがって、露光不良の発生、不良デバイスの発生を抑制できる。

また、本実施形態においては、雰囲気に開放された空隙部８０を設け、その空隙部８０に流入した液体ＬＱを回収部６０で回収するようにしたので、基板Ｐの表面と対向する液浸部材４の下面の構造をシンプルにすることができる。したがって、液体ＬＱと接触する液浸部材４の下面に異物が付着したり、下面が汚染されたりすることが抑制される。

また、本実施形態においては、第１開口３３に流入した液体ＬＱが流れる流路を形成する空隙部８０（第６空間５６）、及び液体ガイド部８１（第７空間５７）は、分離可能な第１部材３１と第２部材３２との間に形成される。したがって、空隙部８０を形成する第１部材３１の第６面４６及び第２部材３２の第８面４８、液体ガイド部８１を形成する第１部材３１の第７面４７及び第２部材３２の第９面４９を円滑且つ良好にクリーニングできる。

また、本実施形態においては、回収部６０は、空隙部８０から回収した液体ＬＱが、空隙部８０に戻らないように構成されている。すなわち、空隙部８０からの液体ＬＱを第２凹部６１に貯めている。したがって、例えば回収部６０の多孔部材６４が汚染された場合でも、その多孔部材６４に接触した液体ＬＱ（汚染されている可能性がある液体ＬＱ）が、空隙部８０を介して第１空間５１及び露光光ＥＬの光路に戻る（逆流する）ことを抑制することができる。したがって、露光不良の発生を抑制できる。

また、多孔部材６４が汚染された場合、その汚染された多孔部材６４を新たな多孔部材６４に交換することによって、多孔部材６４に接触する液体ＬＱの汚染を抑制できる。

また、上述の実施形態において、第１開口３３と第１凹部９０との間に第１２面７９が形成されているが、第１２面７９を形成せずに、第１開口３３と第１凹部９０とが隣接していてもよい。また、第１２面７９は、第１面４１よりも下方に配置されてもよい。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述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、その説明を簡略若しくは省略する。

図６は、第２実施形態に係る液浸部材４Ｂの一例を示す図である。本実施形態においては、液浸部材４Ｂは、射出面２３から射出される露光光ＥＬの光路の周囲に配置された第１面４１と、第１面４１の周囲に配置された第１凹部９０と、第１凹部９０を規定する内面９２に配置され、気体を供給して、第１凹部９０の圧力を高める第１給気口９１と、光軸ＡＸに対する放射方向において、第１面４１と第１凹部９０との間に配置され、液体ＬＱを回収する回収口と８７とを備えている。回収口８７には、多孔部材８８が配置されている。

また、液浸部材４Ｂは、第１凹部９０の周囲に配置され、第１面４１と同じ方向を向く第２面４２と、第２面４２に配置された第２給気口７４と、側面３５と対向する位置に配置された供給口７５とを備えている。

本実施形態において、第１面４１、第１凹部９０、第１給気口９１、回収口８７、第２面４２、第２給気口７４、及び供給口７５は、１つの部材に配置されている。

また、本実施形態においては、回収口８７は、基板Ｐの表面と対向可能なように、−Ｚ方向を向いている。回収口８７は、基板Ｐ上の液体ＬＱを回収可能である。多孔部材８８の下面は、基板Ｐの表面と対向可能である。多孔部材８８の下面は、第１面４１の周囲の少なくとも一部に配置される。本実施形態において、第１面４１と多孔部材８８の下面とは、ほぼ同一平面内に配置される。

回収口８７は、回収流路を介して、液体回収装置７７と接続されている。回収口８７と真空源を含む液体回収装置７７とが接続されることによって、回収口８７から液体ＬＱが回収される。また、本実施形態においては、制御装置７は、液体回収装置７７を制御して、多孔部材８８の下面側から上面側へ液体ＬＱのみが通過するように、多孔部材８８の下面側と上面側との圧力差を制御することができる。

本実施形態においては、光軸ＡＸに対する放射方向において、回収口８７の外側に第１凹部９０が配置されており、液浸空間ＬＳの液体ＬＱの界面ＬＧが、回収口８７の下側空間よりも外側に移動することが抑制されている。したがって、本実施形態においても、液体ＬＱを流出、残留等を抑制することができる。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態の変形例である。以下の説明において、上述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、その説明を簡略若しくは省略する。

図７は、第３実施形態に係る液浸部材４Ｃの一例を示す図である。図７において、液浸部材４Ｃは、第１面４１を有する第１部材３１Ｃと、第２面４２を有する第２部材３２Ｃとを含む。

また、液浸部材４Ｃは、空隙部８０に流入した液体ＬＱの少なくとも一部を回収する回収部６０Ｃを有する。本実施形態において、回収部６０Ｃは、第２部材３２Ｃに設けられた第２凹部６１Ｃと、第２凹部６１Ｃに流入した液体ＬＱを回収する回収口６２Ｃとを有する。本実施形態において、回収口６２Ｃは、第２凹部６１Ｃの内側に配置されている。本実施形態において、回収口６２Ｃは、第２凹部６１Ｃの底部６１３Ｃに配置されている。回収口６２Ｃには、多孔部材６４Ｃが配置されている。多孔部材６４Ｃの上面は、上端部４８Ｔより下方（−Ｚ側）に配置されている。本実施形態においても、回収部６０Ｃで液体ＬＱを良好に回収することができる。

本実施形態において、液浸部材４Ｃは、光軸ＡＸに対する放射方向において、第１面４１の外側で、第１面４１が面する第１空間５１に面する位置に配置された供給口８４を有する。供給口８４は、露光光ＥＬの光路に液体ＬＱを供給する。本実施形態において、供給口８４は、第２部材３２Ｃに設けられている。供給口８４は、光軸ＡＸに対する放射方向において、第１開口３３の外側に配置されている。供給口８４は、第１２面７９の内側のエッジと結ばれ、第１空間５１に面する第１３面８５に配置されている。

また、上述の第１，第２実施形態と同様、液浸部材４Ｃは、第１面４１の周囲に配置された第１凹部９０と、第１凹部９０を規定する内面９２に配置された第１給気口９１と、第２面４２に配置された第２給気口７４とを備えている。本実施形態において、供給口８４は、第１開口３３と第１凹部９０との間に配置されている。

本実施形態においても、液浸空間ＬＳを良好に形成することができ、液体ＬＱの流出、残留を抑制することができる。

なお、本実施形態においては、供給口７５及び供給口８４の両方が配置されているが、供給口７５を省略してもよい。

なお、本実施形態において、回収口６２Ｃが、第２凹部６１Ｃの第１内面６１１Ｃ及び第２内面６１２Ｃの少なくとも一方に配置されてもよい。

なお、上述の第１、第３実施形態において、第１面４１を有する第１部材（３１）と第２面４２を有する第２部材（３２）とが、光軸ＡＸと平行な方向に、及び／又は光軸ＡＸと垂直な方向に、相対移動可能であってもよい。すなわち、第１部材３１と第２部材３２の少なくとも一方が可動に支持されてもよい。例えば、第２支持機構２９にアクチュエータを設け、そのアクチュエータの駆動力で、第２部材（３２）の位置を動かしてもよい。第２部材（３２）の位置をＺ方向に動かして、第２ギャップＧ２を調整することができる。

また、上述の第１、第３実施形態において、第１面４１，第２面４２、空隙部８０などを一つの部材に形成してもよい。

また、上述の第１、第３実施形態において、第２開口３４が保持部材２１の外面３６と対向するように空隙部８０を設けてもよい。この場合も、外面３６の下側の第５空間５５も雰囲気（液浸部材４の周囲の気体空間）に開放されているので、光軸ＡＸに対する放射方向において空隙部８０の外側に回収部６０を配置することによって空隙部８０からの液体ＬＱを円滑に回収することができる。

また、上述の各実施形態において、第２面４２の少なくとも一部は液体ＬＱに対して撥液性でなくてもよい。

なお、上述の第１〜第３実施形態においては、回収口６２、８７、６２Ｃに多孔部材を配置して、多孔部材の一側から他側へ液体ＬＱのみが通過するようにしているが、回収口が、液体ＬＱを、気体とともに回収してもよい。また、回収口に、多孔部材を配置しなくてもよい。

なお、上述の各実施形態において、給気口７４を省略してもよい。

また、上述の各実施形態において、給気口７４から気体によって、第１凹部９０の下側に高圧空間が維持できれば、第２面４２が第１面４１より下方に配置されていなくてもよい。

なお、上述の各実施形態において、第１面４１が、露光光ＥＬの光路の周囲の一部に配置されてもよい。また、第２面４２が、第１凹部９０の周囲の一部に配置されてもよい。

また、上述の各実施形態において、第１面４１が、射出面２３と基板Ｐとの間に配置されていなくてもよい。この場合、第１面４１が射出面２３と面一、あるいは射出面２３より上方に配置されてもよい。

また、上述の各実施形態において、終端光学素子２２の露光光ＥＬが通過しない面は、射出面２３の周縁から上方（＋Ｚ方向）に延びる面（側面３５）を有していなくてもよい。例えば、終端光学素子２２の露光光ＥＬが通過しない面が、射出面２３とほぼ平行（光軸ＡＸと垂直な方向に）延びていてもよい。

なお、上述の各実施形態において、液浸部材（４など）に、例えば米国特許出願公開第２００８／０１０６７０７号明細書に開示されているような、温度調整機構を設けることができる。例えば、液浸部材の内部に形成された流路に、温度調整用の液体を流すことによって、その液浸部材の温度を調整することができる。

なお、上述の各実施形態においては、投影光学系ＰＬの終端光学素子２２の射出側（像面側）の光路が液体ＬＱで満たされているが、例えば国際公開第２００４／０１９１２８号パンフレットに開示されているように、終端光学素子２２の入射側（物体面側）の光路も液体ＬＱで満たされる投影光学系を採用することもできる。

なお、上述の各実施形態の液体ＬＱは水であるが、水以外の液体であってもよい。例えば、液体ＬＱとして、ハイドロフロロエーテル（ＨＦＥ）、過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）、フォンブリンオイル等を用いることも可能である。また、液体ＬＱとして、種々の流体、例えば、超臨界流体を用いることも可能である。

なお、上述の各実施形態の基板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、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。

さらに、ステップ・アンド・リピート方式の露光において、第１パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第１パターンの縮小像を基板Ｐ上に転写した後、第２パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第２パターンの縮小像を第１パターンと部分的に重ねて基板Ｐ上に一括露光してもよい（スティッチ方式の一括露光装置）。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、例えば対応米国特許第６６１１３１６号明細書に開示されているように、２つのマスクのパターンを、投影光学系を介して基板上で合成し、１回の走査露光によって基板上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置などにも本発明を適用することができる。また、プロキシミティ方式の露光装置、ミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明を適用することができる。

また、本発明は、米国特許第６３４１００７号明細書、米国特許第６２０８４０７号明細書、米国特許第６２６２７９６号明細書等に開示されているような複数の基板ステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。

更に、例えば米国特許第６８９７９６３号明細書、米国特許出願公開第２００７／０１２７００６号明細書等に開示されているような、基板を保持する基板ステージと、基準マークが形成された基準部材及び／又は各種の光電センサを搭載し、露光対象の基板を保持しない計測ステージとを備えた露光装置にも本発明を適用することができる。また、複数の基板ステージと計測ステージとを備えた露光装置にも適用することができる。

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）、マイクロマシン、ＭＥＭＳ、ＤＮＡチップ、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。

また、上述の各実施形態では、露光光ＥＬとしてＡｒＦエキシマレーザ光を発生する光源装置として、ＡｒＦエキシマレーザを用いてもよいが、例えば、米国特許第７０２３６１０号明細書に開示されているように、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザなどの固体レーザ光源、ファイバーアンプなどを有する光増幅部、及び波長変換部などを含み、波長１９３ｎｍのパルス光を出力する高調波発生装置を用いてもよい。さらに、上記実施形態では、前述の各照明領域と、投影領域がそれぞれ矩形状であるものとしたが、他の形状、例えば円弧状などでもよい。

なお、上述の各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６７７８２５７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可変成形マスク（電子マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれる）を用いてもよい。可変成形マスクは、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）等を含む。また、非発光型画像表示素子を備える可変成形マスクに代えて、自発光型画像表示素子を含むパターン形成装置を備えるようにしても良い。自発光型画像表示素子としては、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、無機ＥＬディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ（ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting Diode）、ＬＥＤディスプレイ、ＬＤディスプレイ、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ：Field Emission Display）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）等が挙げられる。

上述の各実施形態においては、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。このように投影光学系ＰＬを用いない場合であっても、露光光はレンズ等の光学部材を介して基板に照射され、そのような光学部材と基板との間の所定空間に液浸空間が形成される。

また、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号パンフレットに開示されているように、干渉縞を基板Ｐ上に形成することによって、基板Ｐ上にライン・アンド・スペースパターンを露光する露光装置（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。

以上のように、本実施形態の露光装置ＥＸは、本願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。

半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図８に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、上述の実施形態に従って、マスクのパターンを用いて露光光で基板を露光すること、及び露光された基板を現像することを含む基板処理ステップ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、上述の各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。また、法令で許容される限りにおいて、上述の各実施形態及び変形例で引用した露光装置などに関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。

２…基板ステージ、４…液浸部材、７…制御装置、２２…終端光学素子、２３…射出面、３３…第１開口、３４…第２開口、３５…側面、３６…外面、４１…第１面、４２…第２面、４８Ｔ…上端部、６０…回収部、６１…第２凹部、６２…回収口、６４…多孔部材、７４…第２給気口、７５…供給口、８０…空隙部、８１…液体ガイド部、８７…回収口、９０…第１凹部、９１…第１給気口、ＡＸ…光軸、ＥＬ…露光光、ＥＸ…露光装置、ＬＱ…液体、ＬＳ…液浸空間、Ｐ…基板、ＰＬ…投影光学系

Claims (28)

1. 基板を露光する露光装置において、
   露光光を射出する射出面を有する光学系と、
   前記射出面から射出される前記露光光の光路の周囲の少なくとも一部に配置された第１面と、
   前記第１面の周囲の少なくとも一部に配置された第１凹部と、
   前記第１凹部を規定する内面に配置され、気体を供給する第１給気口と、を備え、
   前記基板の露光の少なくとも一部において、前記基板の表面が、前記射出面、前記第１面、及び前記第１凹部に対向し、
   前記射出面と前記基板の表面との間の液体を介して前記射出面からの前記露光光で前記基板を露光する露光装置。
2. 前記第１凹部の周囲の少なくとも一部に配置され、前記第１面と同じ方向を向く第２面をさらに備え、前記基板の露光の少なくとも一部において、前記基板の表面が前記第２面と対向する請求項１記載の露光装置。
3. 前記第２面は、前記第１面より下方に配置されている請求項２記載の露光装置。
4. 前記第２面に配置された第２給気口を備える請求項３記載の露光装置。
5. 前記第２面は、液体を回収不可能である請求項２〜４のいずれか一項記載の露光装置。
6. 前記第２面は、前記液体に対して撥液性である請求項２〜５のいずれか一項記載の露光装置。
7. 前記光学系の光軸に対する放射方向において、前記第１面と前記第１凹部との間に配置され、前記液体を回収する第１回収口を有する請求項１〜６のいずれか一項記載の露光装置。
8. 前記第１回収口を真空源に接続することによって、前記第１回収口から前記液体が回収される請求項７記載の露光装置。
9. 前記第１面と前記第１凹部との間の第１開口から液体が流入可能であり、前記第１開口と異なる第２開口を介して雰囲気に開放された空隙部と、
   前記空隙部に流入した前記液体の少なくとも一部を回収する回収部とを備える請求項１〜８のいずれか一項記載の露光装置。
10. 前記回収部は、前記空隙部からオーバーフローした液体を回収する請求項９記載の露光装置。
11. 前記空隙部の上端を規定する上端部をさらに備え、
    前記回収部の少なくとも一部は、前記光学系の光軸に対する放射方向において、前記上端部の外側に設けられている請求項９又は１０記載の露光装置。
12. 前記回収部は、前記光学系の光軸に対する放射方向において、前記空隙部の外側に上方を向いて設けられた第２凹部を有し、前記第２凹部に流入した前記液体を回収する請求項９〜１１のいずれか一項記載の露光装置。
13. 前記回収部は、前記空隙部の上端を規定する上端部から前記光学系の光軸に対する放射方向に延びる液体ガイド部を有し、
    前記第２凹部は、前記上端部から前記光学系の光軸に対する放射方向において、前記液体ガイド部の外側に設けられている請求項１２記載の露光装置。
14. 前記回収部は、前記第２凹部に流入した液体を回収する第２回収口を有する請求項１２又は１３記載の露光装置。
15. 前記第２回収口は、前記第２凹部の底部と対向する請求項１４記載の露光装置。
16. 前記第２回収口は、前記第２凹部の内側に配置される請求項１４記載の露光装置。
17. 前記第２回収口は、前記第２凹部の底部に配置されている請求項１６記載の露光装置。
18. 前記第２回収口に配置された多孔部材を有する請求項１４〜１７のいずれか一項記載の露光装置。
19. 前記多孔部材の一側から他側へ液体のみが通過するように、前記多孔部材の一側と他側との間の圧力差を制御する請求項１８記載の露光装置。
20. 前記第２回収口は、前記第２凹部に流入した液体を気体とともに回収する請求項１４〜１８のいずれか一項記載の露光装置。
21. 前記光路に前記液体を供給する供給口をさらに備える請求項１〜２０のいずれか一項記載の露光装置。
22. 前記光学系は、前記射出面を有する光学部材を含み、
    前記供給口は、前記光学部材の前記露光光が通過しない面と対向する位置に配置される請求項２１記載の露光装置。
23. 前記光学部材の前記露光光が通過しない面は、前記射出面の周縁から上方に、及び／又は前記光学系の光軸に対する放射方向に延びる前記光学部材の側面を含む請求項２２記載の露光装置。
24. 前記光学系は、前記射出面を有する光学部材と、前記光学部材を保持する保持部材とを含み、
    前記側面は、前記光学部材の表面及び前記保持部材の表面の少なくとも一方を含む請求項２３記載の露光装置。
25. 前記供給口は、前記光学系の光軸に対する放射方向において、前記第１面の外側で、前記第１面が面する第１空間に面する位置に配置される請求項２１〜２４のいずれか一項記載の露光装置。
26. 請求項１〜２５のいずれか一項記載の露光装置を用いて基板を露光することと、
    露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。
27. 光学系の射出面、及び前記光学系の射出面から射出される露光光の光路の周囲の少なくとも一部に配置された第１面と基板とが対向するように基板を移動することと、
    前記第１面の周囲の少なくとも一部に配置された第１凹部を規定する内面に配置された第１給気口から気体を供給して、前記第１凹部の圧力を高めることと、
    前記射出面と前記基板との間の液体を介して前記射出面からの前記露光光で前記基板を露光することと、を含む露光方法。
28. 請求項２７記載の露光方法を用いて基板を露光することと、
    露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。

Images