JP2011049607A - 露光装置、露光方法、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】気泡等の発生を抑制しつつ投影光学系と基板との間に素早く液浸領域を形成できる露光装置を提供する。
【解決手段】露光装置は、基板Ｐ上に形成された液浸領域の液体１と投影光学系ＰＬとを介してパターンの像を基板Ｐ上に投影露光するものであって、パターンの像が投影される投影領域ＡＲ１の両側に、液体１を供給するための供給口１３Ａ、１４Ａを有し、両側の供給口１３Ａ、１４Ａから同時に供給可能な液体供給機構を備えている。液体供給機構による液体１の供給は、両側の供給口１３Ａ、１４Ａのうちの一方の供給口１３Ａのみで開始される。投影光学系に対向して配置された物体、例えば基板を移動しながら、液体を供給してもよい。気泡等の発生を抑制しつつ投影光学系の像面側の光路空間を素早く液体で満たすことができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、投影光学系と基板との間に液浸領域を形成した状態で基板にパターンを露光する露光装置、露光方法、並びに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、例えば基板を基板ステージにロード後、基板ステージに載置された基板上に液浸領域を形成する際、スループット向上の観点から基板と投影光学系との間に液体を短時間で満たすことが要求される。また、液中に気泡等が存在すると基板上に形成されるパターンの像の劣化を招くため、気泡を存在させない状態で液浸領域を形成することが要求される。

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、気泡等の発生を抑制しつつ投影光学系と基板との間を素早く液体で満たすことができ、パターンの像の劣化を招くことなく高スループットで露光処理できる露光装置及び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８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（１）を介して基板（Ｐ）上にパターンの像を投影し、前記基板を露光する露光装置であって、
前記パターンの像を基板（Ｐ）上に投影する投影光学系（ＰＬ）と；
投影光学系（ＰＬ）によりパターンの像が投影される投影領域（ＡＲ１）の両側に液体（１）を供給するための供給口（１３Ａ、１４Ａ）をそれぞれ有し、それらの供給口（１３Ａ、１４Ａ）から液体を供給する液体供給機構（１０）とを備え；
液体供給機構（１０）が液体（１）の供給を開始するときは、液体供給機構（１０）は前記両側の供給口（１３Ａ、１４Ａ）のうちの一方のみから液体を供給する露光装置（ＥＸ）が提供される。

また本発明の第２の態様に従えば、液体（１）を介して基板（Ｐ）上にパターンの像を投影し、前記基板を露光する露光方法であって、
露光動作前に、パターンの像が投影される投影領域（ＡＲ１）に、投影領域の一方の側から液体（１）を供給開始することと；
露光動作中に、その投影領域（ＡＲ１）の両方の側から液体を供給することと；
供給した液体を介して基板（Ｐ）上にパターンの像を投影して基板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１及び第２の態様によれば、例えば基板を基板ステージにロード後、投影領域の両側に配置された供給口のうち、一方の供給口のみから液体の供給を開始して液浸領域を形成することにより、気泡等の発生を抑えつつ液浸領域を素早く形成できる。投影領域の両側の供給口から同時に液体の供給を開始する場合に比べて、反対方向に進行する液体同士の衝突または干渉が生じ難くなるので液浸領域における気泡の残留が抑制され、また、液浸領域をより素早く且つ確実に液体で満たすことができる。この結果、気泡等を除去する処理が不要となり、また、投影光学系と基板との間の液浸領域に液体が十分に満たされる時間を短縮してスループットを向上することができる。

本発明の第３の態様に従えば、液体（１）を介して基板（Ｐ）上にパターンの像を投影し、前記基板を露光する露光装置であって、
前記パターンの像を基板（Ｐ）上に投影する投影光学系（ＰＬ）と；
液体（１）を供給するための供給口（１３Ａ、１４Ａ）を有する液体供給機構（１０）と；
前記基板（Ｐ）を移動する基板移動装置（ＰＳＴ）とを備え；
液体供給機構（１０）による液体（１）の供給は、基板移動装置（ＰＳＴ）により基板（Ｐ）を移動しながら開始される露光装置（ＥＸ）が提供される。

本発明の第４の態様に従えば、液体（１）を介して基板（Ｐ）上にパターンの像を投影し、前記基板を露光する露光方法であって：
露光動作前に、前記基板（Ｐ）を移動しながらパターン像が投影される投影領域（ＡＲ１）に液体の供給を開始することと；
供給された液体を介して基板（Ｐ）上にパターンの像を投影して基板を露光すること；を含む露光方法が提供される。

本発明の第３及び第４の態様によれば、例えば基板を基板ステージのような基板移動装置にロード後、基板を移動しながら液体供給機構の供給口より液体の供給を開始して液浸領域を形成することにより、気泡等の発生を抑えつつ液浸領域を素早く形成することができる。特に、液浸領域を形成する際に基板を止めた状態で液体を供給する場合に比べて、投影光学系と基板との間に液体が十分に満たされるまで時間を短縮し、スループットを向上することができ、さらに、投影光学系と基板との間を液体でより確実に満たすことが可能となる。

本発明の第５の態様に従えば、液体（１）を介して基板（Ｐ）上にパターンの像を投影し、前記基板を露光する露光装置であって、
前記パターンの像を基板（Ｐ）上に投影する投影光学系（ＰＬ）と；
投影光学系（ＰＬ）によりパターンの像が投影される投影領域（ＡＲ１）の両側に液体（１）を供給するための供給口（１３Ａ、１４Ａ）をそれぞれ有し、それらの供給口（１３Ａ、１４Ａ）から液体を供給する液体供給機構（１０）とを備え；
液体供給機構（１０）が液体（１）の供給を開始するときは、液体供給機構（１０）は前記両側の供給口（１３Ａ、１４Ａ）から異なる量の液体を供給する露光装置が提供される。

本発明の第６の態様に従えば、液体（１）を介して基板（Ｐ）上にパターンの像を投影し、前記基板を露光する露光方法であって：
露光動作前に、パターンの像が投影される投影領域の両側から異なる量の液体を供給開始することと；
供給した液体を介して基板上にパターンの像を投影して基板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及び第６の態様によれば、投影光学系と基板との間に液体が十分に満たされるまで時間を短縮し、スループットを向上することができ、さらに、気泡の残留を抑えつつ、投影光学系と基板との間を液体でより確実に満たすことが可能となる。

本発明の第７の態様に従えば、液体（１）を介して基板（Ｐ）上にパターンの像を投影し、前記基板を露光する露光装置であって、
前記パターンの像を基板（Ｐ）上に投影する投影光学系（ＰＬ）と；
投影光学系（ＰＬ）によりパターンの像が投影される投影領域（ＡＲ１）の第１側と第２側に液体（１）を供給するための供給口（１３Ａ、１４Ａ）をそれぞれ有し、それらの供給口（１３Ａ、１４Ａ）から液体を供給する液体供給機構（１０）とを備え；
液体供給機構（１０）が液体（１）の供給を開始するときは、液体供給機構（１０）は前記第１側の供給口（１３Ａ）から液体を供給する露光装置が提供される。

本発明の第７の態様によれば、投影光学系と基板との間に液体が十分に満たされるまで時間を短縮し、スループットを向上することができ、さらに、気泡の残留を抑えつつ、投影光学系と基板との間を液体でより確実に満たすことが可能となる。

本発明の第８の態様に従えば、液体（１）を介して基板（Ｐ）上にパターンの像を投影し、前記基板を露光する露光装置であって、
前記パターンの像を基板（Ｐ）上に投影する投影光学系（ＰＬ）と；
投影光学系（ＰＬ）によりパターンの像が投影される投影領域（ＡＲ１）の第１側と第２側に液体（１）を供給するための供給口（１３Ａ、１４Ａ）をそれぞれ有し、それらの供給口（１３Ａ、１４Ａ）から液体を供給する液体供給機構（１０）とを備え；
液体供給機構（１０）が液体（１）の供給を開始するときは、液体供給機構（１０）は前記第１側の供給口（１３Ａ）と前記第２供給口（１４Ａ）から異なる量の液体を供給する露光装置が提供される。

本発明の第８の態様によれば、投影光学系と基板との間に液体が十分に満たされるまで時間を短縮し、スループットを向上することができ、さらに、気泡の残留を抑えつつ、投影光学系と基板との間を液体でより確実に満たすことが可能となる。

本発明の第９の態様に従えば、液体（１）を介して基板（Ｐ）上にパターンの像を投影光学系（ＰＬ）により投影し、前記基板を露光する露光方法であって：
露光動作前に、前記投影光学系の像面側に配置された物体（Ｐ）を移動しながらパターン像が投影される投影領域（ＡＲ１）に液体の供給を開始することと；
投影光学系（ＰＬ）と基板（Ｐ）との間の液体（１）を介して基板（Ｐ）上にパターンの像を投影して基板を露光すること；を含む露光方法が提供される。

本発明の第９の態様によれば、投影光学系の像面側の光路空間に液体が十分に満たされるまで時間を短縮し、スループットを向上することができ、さらに、気泡の残留を抑えつつ、投影光学系と基板との間を液体でより確実に満たすことが可能となる。

本発明の第１０の態様に従えば、上記態様の露光装置（ＥＸ）を用いることを特徴とするデバイス製造方法が提供される。本発明によれば、スループットを向上でき、良好なパターン精度で形成されたパターンを有するデバイスを提供できる。

本発明によれば、気泡等の発生を抑制しつつ投影光学系の像面側の光路空間を素早く液体で満たすことができるので、パターンの像の劣化を招くことなく高スループットで露光処理できる。

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。 液体供給機構及び液体回収機構の概略構成を示す平面図である。 供給口及び回収口近傍の要部拡大断面図である。 液体の挙動を示す模式図である。 液体の挙動を示す模式図である。 液体の挙動を示す模式図である。 基板上に設定されたショット領域を示す図である。 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。

以下、本発明の露光装置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。

図１は本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。図１において、露光装置ＥＸは、マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴと、基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターン像を基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐに投影露光する投影光学系ＰＬと、露光装置ＥＸ全体の動作を統括制御する制御装置ＣＯＮＴとを備えている。

また、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１を供給する液体供給機構１０と、基板Ｐ上の液体１を回収する液体回収機構２０とを備えている。露光装置ＥＸは、少なくともマスクＭのパターン像を基板Ｐ上に転写している間、液体供給機構１０から供給した液体１により投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１を含む基板Ｐ上の一部に液浸領域ＡＲ２を形成する。具体的には、露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの先端部の光学素子２と基板Ｐの表面との間に液体１を満たし、この投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の液体１及び投影光学系ＰＬを介してマスクＭのパターン像を基板Ｐ上に投影し、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とを走査方向における互いに異なる向き（逆方向）に同期移動しつつマスクＭに形成されたパターンを基板Ｐに露光する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）を使用する場合を例にして説明する。以下の説明において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な平面内でマスクＭと基板Ｐとの同期移動方向（走査方向）をＸ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に垂直な方向（非走査方向）をＹ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。なお、ここでいう「基板」は半導体ウエハ上に感光性材料であるフォト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が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を支持するものであって、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５０が設けられている。また、移動鏡５０に対向する位置にはレーザ干渉計５１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５１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５１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）可能に設けられており、光学素子２には液浸領域ＡＲ２の液体１が接触する。

光学素子２は蛍石で形成されている。蛍石は水との親和性が高いので、光学素子２の液体接触面２ａのほぼ全面に液体１を密着させることができる。すなわち、本実施形態においては光学素子２の液体接触面２ａとの親和性が高い液体（水）１を供給するようにしているので、光学素子２の液体接触面２ａと液体１との密着性が高く、光学素子２と基板Ｐとの間の光路を液体１で確実に満たすことができる。なお、光学素子２は水との親和性が高い石英であってもよい。また光学素子２の液体接触面２ａに親水化（親液化）処理を施して、液体１との親和性をより高めるようにしてもよい。

基板ステージＰＳＴは基板Ｐを支持するものであって、基板Ｐを基板ホルダを介して保持する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、ＸＹステージ５３を支持するベース５４とを備えている。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方向における位置が制御される。また、ＸＹステージ５３を駆動することにより、基板ＰのＸＹ方向における位置（投影光学系ＰＬの像面と実質的に平行な方向の位置）が制御される。すなわち、Ｚステージ５２は、基板Ｐのフォーカス位置及び傾斜角を制御して基板Ｐの表面をオートフォーカス方式、及びオートレベリング方式で投影光学系ＰＬの像面に合わせ込み、ＸＹステージ５３は基板ＰのＸ軸方向及びＹ軸方向における位置決めを行う。なお、Ｚ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（Ｚステージ５２）上には、基板ステージＰＳＴとともに投影光学系ＰＬに対して移動する移動鏡５５が設けられている。また、移動鏡５５に対向する位置にはレーザ干渉計５６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５６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５６の計測結果に基づいて基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを駆動することで基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐの位置決めを行う。

また、基板ステージＰＳＴ（Ｚステージ５２）上には、基板Ｐを囲むように補助プレート５７が設けられている。補助プレート５７は基板ホルダに保持された基板Ｐの表面とほぼ同じ高さの平面を有している。ここで、基板Ｐのエッジと補助プレート５７との間には０．１〜２ｍｍ程度の隙間があるが、液体１の表面張力によりその隙間に液体１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、補助プレート５７により投影光学系ＰＬの下に液体１を保持することができる。

液体供給機構１０は所定の液体１を基板Ｐ上に供給するものであって、液体１を供給可能な第１液体供給部１１及び第２液体供給部１２と、第１液体供給部１１に流路を有する供給管１１Ａを介して接続され、この第１液体供給部１１から送出された液体１を基板Ｐ上に供給する供給口１３Ａを有する第１供給部材１３と、第２液体供給部１２に流路を有する供給管１２Ａを介して接続され、この第２液体供給部１２から送出された液体１を基板Ｐ上に供給する供給口１４Ａを有する第２供給部材１４とを備えている。第１、第２供給部材１３、１４は基板Ｐの表面に近接して配置されており、基板Ｐの面方向において互いに異なる位置に設けられている。具体的には、液体供給機構１０の第１供給部材１３は投影領域ＡＲ１に対して走査方向一方側（−Ｘ側）に設けられ、第２供給部材１４は他方側（＋Ｘ側）に設けられている。

第１、第２液体供給部１１、１２のそれぞれは、液体１を収容するタンク、及び加圧ポンプ等を備えており、供給管１１Ａ、１２Ａ及び供給部材１３、１４のそれぞれを介して基板Ｐの上方から液体１を供給する。また、第１、第２液体供給部１１、１２の液体供給動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御され、制御装置ＣＯＮＴは第１、第２液体供給部１１、１２による基板Ｐ上に供給する単位時間あたりの液体供給量をそれぞれ独立して制御可能である。

本実施形態において、液体１には純水が用いられる。純水はＡｒＦエキシマレーザ光のみならず、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）も透過可能である。

液体回収機構２０は基板Ｐ上の液体１を回収するものであって、基板Ｐの表面に近接して配置された回収口２２Ａを有する回収部材２２と、この回収部材２２に流路を有する回収管２１Ａを介して接続された液体回収部２１とを備えている。液体回収部２１は例えば真空ポンプ等の吸引装置、及び回収した液体１を収容するタンク等を備えており、基板Ｐ上の液体１を回収部材２２及び回収管２１Ａを介して回収する。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、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。

また、液体回収機構２０の回収部材２２の外側には、液体１を捕捉する所定長さの液体トラップ面３１が形成されたトラップ部材３０が配置されている。

図２は液体供給機構１０及び液体回収機構２０の概略構成を示す平面図である。図２に示すように、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１はＹ軸方向（非走査方向）を長手方向とする矩形状に設定されており、液体１が満たされた液浸領域ＡＲ２は投影領域ＡＲ１を含むように基板Ｐ上の一部に形成されている。そして、投影領域ＡＲ１の液浸領域ＡＲ２を形成するための液体供給機構１０の第１供給部材１３は投影領域ＡＲ１に対して走査方向一方側（−Ｘ側）に設けられ、第２供給部材１４は他方側（＋Ｘ側）に設けられている。

第１、第２供給部材１３、１４は、第１、第２液体供給部１１、１２から送出された液体１を流通する内部空間１３Ｈ、１４Ｈと、内部空間１３Ｈ、１４Ｈを流通した液体１を基板Ｐ上に供給する供給口１３Ａ、１４Ａとをそれぞれ有している。第１、第２供給部材１３、１４の供給口１３Ａ、１４Ａはそれぞれ平面視略円弧スリット状に形成されており、この供給口１３Ａ、１４ＡのＹ軸方向におけるサイズは、少なくとも投影領域ＡＲ１のＹ軸方向におけるサイズより大きくなるように設定されている。平面視略円弧状に形成されている供給口１３Ａ、１４Ａは走査方向（Ｘ方向）に関して投影領域ＡＲ１を挟むように配置されている。すなわち、投影領域ＡＲ１の中心と供給口１３Ａ及び１４ＡのＹ軸方向の各中央部とを結ぶ直線はＸ軸方向とほぼ平行となっている。液体供給機構１０は、供給口１３Ａ、１４Ａより、投影領域ＡＲ１の両側で液体１を同時に供給可能である。

液体回収機構２０の回収部材２２は二重環状部材であって、基板Ｐの表面に向くように環状に連続的に形成された回収口２２Ａと、回収口２２Ａから回収された液体１を流通する環状の内部空間（内部流路）２２Ｈとを有している。液体回収機構２０の回収部材２２は液体回収機構１０の供給部材１３、１４、及び投影領域ＡＲ１を取り囲むように配置されている。回収部材２２の内部にはこの内部空間２２Ｈを周方向において複数の空間（分割空間）２４に分割する仕切部材２３が所定間隔で設けられている。仕切部材２３により分割された分割空間２４のそれぞれは上部で貫通している。回収部材２２のうち、回収口２２Ａを有する下端部は基板Ｐの表面に近接され、一方、上端部は複数の分割空間２４を空間的に集合する集合空間部（マニホールド部）となっている。このマニホールド部に回収管２１Ａの一端部が接続され、他端部が液体回収部２１に接続されている。液体回収機構２０は、液体回収部２１を駆動することにより、回収口２２Ａ（回収部材２２）及び回収管２１Ａを介して基板Ｐ上の液体１を回収する。ここで、液体回収機構２０の回収口２２Ａは平面視略円環状であって供給口１３Ａ、１４Ａ、及び投影領域ＡＲ１を取り囲んでいる。なお、回収部材２２は、円環状部材に限られず、例えば＋Ｘ側と−Ｘ側とのそれぞれに分割された円弧状部材を組み合わせたものでもよい。

図３は、基板Ｐに近接して配置された第１、第２供給部材１３、１４、及び回収部材２２を示す要部拡大側断面図である。図３に示すように、第１、第２供給部材１３、１４それぞれの内部流路１３Ｈ、１４Ｈは基板Ｐの表面に対してほぼ垂直に設けられている。同様に、液体回収機構２０の回収部材２２の内部流路２２Ｈも基板Ｐの表面に対してほぼ垂直に設けられている。第１、第２供給部材１３、１４による基板Ｐに対する液体１の供給位置（供給口１３Ａ、１４Ａの設置位置）は、液体回収機構２０の液体回収位置（回収口２２Ａの設置位置）と投影領域ＡＲ１との間に設定されている。また、本実施形態では、供給口１３Ａ、１４Ａ、回収口２２Ａ、及び投影光学系ＰＬの下端面それぞれのＺ軸方向における位置（高さ）は同じに設定されている。

ここで、液体供給機構１０及び液体回収機構２０を構成する各部材のうち少なくとも液体１が流通する部材は、例えばポリ四フッ化エチレン等の合成樹脂により形成されている。これにより、液体１に不純物が含まれることを抑制できる。あるいは、ステンレス鋼などの金属で形成されていてもよい。また、その流路表面に銀を含む材料をコーティングしてもよい。銀は液体１に対する親和性を有するのみならず、抗菌性にも優れており、液体１及びその周辺部材の汚染（微生物の繁殖等）を抑制することができる。液体１が流通する部材自体を銀を含む材料により形成してもよい。また、液体１が流通する部材が合成樹脂等である場合には、その流路表面に銀（あるいは銀微粒子）を埋め込んで配置する構成とすることができる。

液体回収機構２０の回収部材２２のうち投影領域ＡＲ１に対して外側には、液体回収機構２０の回収部材２２で回収しきれなかった液体１を捕捉する所定長さの液体トラップ面３１が形成されたトラップ部材３０が設けられている。トラップ部材３０は回収部材２２の外側面に取り付けられている。トラップ面３１はトラップ部材３０のうち基板Ｐ側を向く面（すなわち下面）であって、図３に示すように、水平面に対して傾斜している。具体的には、トラップ面３１は投影領域ＡＲ１（液浸領域ＡＲ２）に対して外側に向かうにつれて基板Ｐの表面に対して離れるように（上に向かうように）傾斜している。トラップ部材３０は、例えばステンレス等の金属により形成されている。

図２に示すように、トラップ部材３０は平面視環状部材であって、回収部材２２に嵌合するように回収部材２２の外側面に接続されている。本実施形態におけるトラップ部材３０及びこの下面のトラップ面３１は平面視略楕円形状となっており、走査方向（Ｘ軸方向）におけるトラップ面３１の長さが、非走査方向（Ｙ軸方向）に対して長くなっている。

トラップ面３１には、液体１との親和性を高める親液化処理（親水化処理）が施されている。本実施形態において、液体１は水であるため、トラップ面３１には水との親和性に応じた表面処理が施されている。なお、基板Ｐの表面には撥水性（接触角７０〜８０°程度）のＡｒＦエキシマレーザ用の感光材（例えば、東京応化工業株式会社製TARF-P6100）が塗布されており、トラップ面３１の液体１に対する液体親和性が基板Ｐの表面に塗布された感光材の液体１に対する液体親和性よりも高くなっている。トラップ面３１に対する表面処理は液体１の極性に応じて行われる。本実施形態における液体１は極性の大きい水であるため、トラップ面３１に対する親水化処理として、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、このトラップ面３１に対して親水性を付与する。このように、液体１として水を用いる場合にはトラップ面３１にＯＨ基など極性の大きい分子構造を持ったものを表面に配置させる処理が望ましい。ここで、表面処理のための薄膜は液体１に対して非溶解性の材料により形成される。また、親液化処理は、使用する液体１の材料特性に応じてその処理条件を適宜変更する。

次に、上述した露光装置ＥＸを用いてマスクＭのパターン像を基板Ｐに露光する方法について説明する。

図１に戻って、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、投影光学系ＰＬの先端部直下の矩形状の投影領域ＡＲ１にマスクＭの一部のパターン像が投影され、投影光学系ＰＬに対して、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、ＸＹステージ５３を介して基板Ｐが＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）に速度β・Ｖ（βは投影倍率）で移動する。そして、図７の平面図に示すように、基板Ｐ上には複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ１２が設定されており、１つのショット領域の露光終了後に、基板Ｐのステッピング移動によって次のショット領域が走査開始位置に移動し、以下、ステップ・アンド・スキャン方式で基板Ｐを移動しながら各ショット領域に対する走査露光処理が順次行われる。なお、本実施形態では、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸが基板のショット領域Ｓ１〜Ｓ１２に相対して図７の破線矢印５８に沿って進むようにレーザ干渉計５６の出力をモニタしつつＸＹステージ５３を移動するものとする。

図３は基板ステージＰＳＴに基板Ｐがロード（搬入）された直後の状態を示している。基板Ｐが基板ステージＰＳＴにロードされた後、液浸領域ＡＲ２を形成するために、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐを移動しながら、液体供給機構１０による液体１の供給を開始する。このとき、制御装置ＣＯＮＴは、液体回収機構２０の駆動も開始する。制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴを介して基板Ｐの移動を開始した後、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１の両側に設けられた供給口１３Ａ、１４Ａのうち、一方の供給口のみで液体１の供給を開始する。このとき、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１０の第１、第２液体供給部１１、１２の液体供給動作を制御し、走査方向に関して投影領域ＡＲ１の手前から液体１を供給する。

図４は、液体１の供給を開始した直後の状態を示す模式図である。図４に示すように、本実施形態では、基板Ｐは＋Ｘ方向に移動され、供給口１３Ａのみから液体１の供給が開始される。ここで、供給口１３Ａから液体１の供給を開始するタイミングは、基板Ｐの移動開始後、この基板Ｐが加速移動中でもよいし等速移動中でもよい。そして、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐを所定速度でほぼ等速移動しつつ、供給口１３Ａからの単位時間あたりの液体供給量をほぼ一定にした状態で基板Ｐ上に供給する。投影領域ＡＲ１に対して−Ｘ側に配置されている供給口１３Ａ、換言すれば、基板移動方向の後方に配置されている供給口１３Ａから供給された液体１は、＋Ｘ方向に移動する基板Ｐに引っ張られるようにして、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に素早く配置される。

図５は、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の空間に液体１が満たされた状態を示す模式図である。図５に示すように、供給口１３Ａから供給された液体１は、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に円滑に配置される。このとき、液体回収機構２０の回収口２２Ａの−Ｘ側の領域は気体（空気）のみを回収しており、＋Ｘ側の領域は液体（あるいは気体及び液体）を回収している。

基板Ｐが＋Ｘ方向に移動することにより、投影領域ＡＲ１に対して＋Ｘ側に移動する液体量が増し、回収口２２Ａの＋Ｘ側の領域で液体１を全て回収できない場合があるが、＋Ｘ側の回収口２２Ａで回収しきれなかった液体１はこの液体回収位置より＋Ｘ側（投影領域ＡＲ１に対して外側）に設けられているトラップ部材３０のトラップ面３１で捕捉されるため、基板Ｐの周囲等に流出したり飛散したりすることがない。また、＋Ｘ側の供給口１４Ａは液体１を供給していないので、＋Ｘ側の回収口２２Ａに流れる液体量が低減されている。したがって、回収口２２Ａで液体１を回収しきれずに液体１が流出するといった不都合の発生を抑えることができる。

そして、一方の供給口１３Ａからの液体供給により液浸領域ＡＲ２が形成された後、制御装置ＣＯＮＴは、両側の供給口１３Ａ、１４Ａから液体１の供給を開始し、その後、基板Ｐの各ショット領域Ｓ１〜Ｓ１２の露光処理を開始する。

露光処理では、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１０の第１、第２液体供給部１１、１２のそれぞれを駆動し、供給口１３Ａ、１４Ａより液体１を基板Ｐ上に同時に供給する。供給口１３Ａ、１４Ａから基板Ｐ上に供給された液体１は投影領域ＡＲ１より広い範囲の液浸領域ＡＲ２を形成する。

露光処理中、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１０の第１、第２液体供給部１１、１２の液体供給動作を制御し、走査方向に関して、投影領域ＡＲ１の手前から供給する単位時間あたりの液体供給量を、その反対側で供給する液体供給量よりも多く設定する。例えば、基板Ｐを＋Ｘ方向に移動しつつ露光処理する場合、制御装置ＣＯＮＴは、投影領域ＡＲ１に対して−Ｘ側（すなわち供給口１３Ａ）からの液体量を、＋Ｘ側（すなわち供給口１４Ａ）からの液体量より多くし、一方、基板Ｐを−Ｘ方向に移動しつつ露光処理する場合、投影領域ＡＲ１に対して＋Ｘ側からの液体量を、−Ｘ側からの液体量より多くする。なお、供給口１３Ａから基板Ｐ上に供給する液体量と、供給口１４Ａから基板Ｐ上に供給する液体量とはほぼ同量に設定されてもよい。

また、制御装置ＣＯＮＴは、液体回収機構２０の液体回収部２１を駆動し、液体供給機構１０による液体１の供給動作と並行して、基板Ｐ上の液体回収動作を行う。これにより、供給口１３Ａ、１４Ａより投影領域ＡＲ１に対して外側に流れる基板Ｐ上の液体１は、回収口２２Ａより回収される。回収口２２Ａから回収された液体１は回収管２１Ａを通って液体回収部２１に回収される。そして、制御装置ＣＯＮＴは、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１及び投影光学系ＰＬを介して基板Ｐ上に投影露光する。このとき、液体供給機構１０は走査方向に関して投影領域ＡＲ１の両側から供給口１３Ａ、１４Ａを介して液体１の供給を同時に行っているので、液浸領域ＡＲ２は均一且つ良好に形成され、基板Ｐの走査方向が＋Ｘ方向と−Ｘ方向とに交互に切り替わる場合にも、供給口１３Ａ、１４Ａからの供給を続けることが可能となる。

基板Ｐ上の第１ショット領域Ｓ１を露光するときに基板Ｐは＋Ｘ方向に移動する。基板Ｐが＋Ｘ方向に移動することにより、投影領域ＡＲ１に対して＋Ｘ側に移動する液体量が増し、＋Ｘ側に液体回収位置を設けられている回収口２２Ａが液体１を全て回収できない場合がある。ところが、＋Ｘ側の回収口２２Ａで回収しきれなかった液体１はこの液体回収位置より＋Ｘ側に設けられているトラップ部材３０のトラップ面３１で捕捉されるため、基板Ｐの周囲等に流出したり飛散したりすることがない。ここで、トラップ面３１は液体１に対して親液化処理されており、しかも基板Ｐの表面より高い液体親和性を有しているので、回収口２２Ａの液体回収位置より外側に流出しようとする液体１は、基板Ｐ側に引っ張られずにトラップ面３１側に引っ張られる。これにより、基板Ｐ上に液体１が残存する等の不都合の発生が抑えられている。

第１のショット領域の露光処理が終了したら、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１を前記第１のショット領域とは別の第２のショット領域に配置するために、基板Ｐをステッピング移動する。具体的には、例えばショット領域Ｓ１に対する走査露光処理終了後、ショット領域Ｓ２に対して走査露光処理するために、制御装置ＣＯＮＴは基板Ｐ上の２つのショット領域Ｓ１、Ｓ２間でＹ軸方向にステッピング移動する。ステッピング移動中も、制御装置ＣＯＮＴは液体供給機構１０による基板Ｐ上に対する液体供給動作を持続する。そして、基板Ｐを−Ｘ方向に移動しながらショット領域Ｓ２に対する露光が行われる。以下、複数のショット領域Ｓ３〜Ｓ１２のそれぞれに対する露光処理が順次行われる。

以上説明したように、基板Ｐを基板ステージＰＳＴにロード後、投影領域ＡＲ１の両側に配置された供給口１３Ａ、１４Ａのうち、一方の供給口１３Ａのみから液体１の供給を開始して液浸領域ＡＲ２を形成することにより、気泡等の発生を抑えつつ液浸領域ＡＲ２を素早く形成できる。図６の模式図に示すように、基板Ｐを停止した状態で、両側の供給口１３Ａ、１４Ａから同時に液体１の供給を開始することも考えられるが、その場合、両側の供給口１３Ａ、１４Ａから供給された液体１どうしが衝突または干渉しあって、液浸領域の形成予定領域の例えば中央部ＡＲ３が液体１で満たされなかったり、気泡等が生じる可能性がある。しかしながら、一方の供給口１３Ａのみから液体１の供給を開始することにより、液浸領域ＡＲ２を素早く円滑に形成できる。

なお、上記実施形態では、供給口１３Ａから基板Ｐ上に対する液体１の供給を開始する前に基板Ｐの移動を開始しているが、液体１の供給を開始して所定時間経過後、あるいは液体１の供給の開始とほぼ同時に、基板Ｐの移動を開始するようにしてもよい。こうすることによっても、液浸領域ＡＲ２を素早く円滑に形成することができる。

また、両側の供給口１３Ａ、１４Ａのうちいずれか一方の供給口のみから液体１を供給する際、基板Ｐを停止した状態で供給するようにしてもよい。基板Ｐを移動しながら液体１を供給する場合に比べて液浸領域ＡＲ２の形成が完了するまでの時間がかかる可能性があるが、基板Ｐを停止した状態で両側の供給口１３Ａ、１４Ａから同時に液体１を供給する場合に比べて気泡等の発生を抑え、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の領域の中央部ＡＲ３に液体１が円滑に満たされない不都合の発生を抑えることができる。

一方、基板Ｐを移動しながら液体１を供給する場合、両側の供給口１３Ａ、１４Ａからほぼ同時に液体１の供給を開始することができる。この場合、基板Ｐが移動しているので、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の領域の中央部ＡＲ３に液体１が円滑に満たされない不都合の発生を抑えることができる。

また、両側の供給口１３Ａ、１４Ａのそれぞれから基板Ｐ上に液体１を供給する際、両側の供給口１３Ａ、１４Ａから異なる量で供給を開始することができる。例えば、上記実施形態のように基板Ｐを＋Ｘ方向に移動しながら液体１の供給を開始する場合、投影領域ＡＲ１に対して−Ｘ側の供給口１３Ａからの単位時間あたりの液体供給量を、＋Ｘ側の供給口１４Ａからの単位時間あたりの液体供給量より多くする。こうすることにより、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の領域の中央部ＡＲ３近傍に液体１が満たされない不都合の発生を抑えつつ、液浸領域ＡＲ２における気泡の発生を抑制することができる。すなわち、図５に示したように、＋Ｘ側の供給口１４Ａが液体１を供給していない場合、この供給口１４Ａの供給部材１４の内部空間１４Ｈは気体（空気）で満たされている状態であるため、この気体の一部が供給口１４Ａを介して液浸領域ＡＲ２に浸入する不都合が生じる可能性がある。しかしながら、供給口１４Ａからも微量の液体１を基板Ｐ上に供給するようにし、この供給部材１４の内部空間１４Ｈを液体１で満たしておくことにより、露光処理前の液浸領域形成動作時や、あるいは露光処理開始時において供給口１４Ａから液体１の供給を開始した際に液浸領域ＡＲ２に内部空間１４Ｈの気体が浸入するといった不都合の発生を防止することができる。

また、基板Ｐを移動しながら両側の供給口１３Ａ、１４Ａから液体１をほぼ同時に供給する場合、基板ＰをＸ軸方向に移動しながら液体１の供給を開始することが好ましいが、例えば基板ＰをＹ軸方向や斜め方向に移動しながら供給するようにしても液浸領域ＡＲ２を形成することができる。

また、基板ＰをＸ軸方向に移動しながら液体１を供給する際、走査方向に関して投影領域ＡＲ１の両側に配置された供給口１３Ａ、１４Ａから液体１の供給を行わずに、走査方向に関してずれた位置、例えば投影領域ＡＲ１に対して±Ｙ方向あるいは斜め方向から、供給口１３Ａ、１４Ａとは別に設けられた供給口より液体１の供給を開始してもよい。あるいは、その別の供給口と供給口１３Ａ、１４Ａとを組み合わせて供給を開始してもよい。そして、液浸領域ＡＲ２が形成された後、その別の供給口からの供給を停止し、供給口１３Ａ、１４Ａより液体１を供給しつつ露光処理を行えばよい。

一方、上記実施形態のように、基板Ｐ上に設定された複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ１２を走査露光するときの走査方向（Ｘ軸方向）に関して投影領域ＡＲ１の両側に配置された供給口１３Ａ、１４Ａを使って、基板ＰをＸ軸方向と平行に移動しつつ液体１の供給を開始することにより、液浸領域ＡＲ２が形成された後に、直ちに基板Ｐの第１ショット領域Ｓ１の露光動作に入ることができる。

また、非走査方向（Ｙ軸方向）に関して投影領域ＡＲ１の両側に別の供給口を設け、基板ＰをＹ軸方向に移動しながらその供給口より液体１の供給を開始して液浸領域を形成し、その別の供給口からの液体１の供給を停止した後（あるいはその前）、供給口１３Ａ、１４Ａからの液体１の供給を開始して露光処理を行うようにしてもよい。

なお、本実施形態では、露光処理前の液浸領域形成動作時において、液体１を一方の供給口１３Ａのみから供給し、液浸領域形成後、両方の供給口１３Ａ、１４Ａから液体１の供給を開始し、その後露光処理を開始する構成であるが、露光処理前の液浸領域形成動作時において、一側の供給口１３Ａのみから液体１の供給を開始し、所定時間経過後、両側の供給口１３Ａ、１４Ａから液体１の供給を開始する構成であってもよい。つまり、露光処理前の液浸領域形成動作時の途中から、両側の供給口１３Ａ、１４Ａを使った液体供給動作を開始する。こうすることによっても液浸領域ＡＲ２を素早く円滑に供給することができる。

また、液体１の供給を開始するときの基板Ｐの移動方向は、基板Ｐ上の第１ショット領域Ｓ１を走査露光するときの基板Ｐの移動方向に応じて決めてもよい。例えば、第１ショット領域Ｓ１を基板Ｐを＋Ｘ方向に移動しながら露光するときには、その直前の基板Ｐの−Ｘ方向への移動時に液体１の供給を開始することによって、基板ステージＰＳＴの無駄な動き無しに第１ショット領域Ｓ１の露光を開始できる。

なお、露光処理前の液浸領域形成動作時における供給口１３Ａ（あるいは１４Ａ）からの単位時間あたりの液体供給量と、露光処理時における液体供給量とはほぼ同じであることが好ましい。露光処理前の液浸領域形成動作時における液体供給量と露光処理時における液体供給量とが異なると、例えば液浸領域形成動作時の供給量から露光処理時の液体供給量に切り替えたときに、液体の供給量が安定するまでの待ち時間が必要となる。しかしながら、露光処理前の液体供給量を露光処理時と同じにしておくことにより、待ち時間を設ける必要がなくなり、スループットを向上できる。

露光処理前において液浸領域ＡＲ２を形成するために液体１を供給するとき、基板Ｐの移動速度は等速でもよいし不等速でもよい。また、露光処理前における基板ステージＰＳＴの移動速度は、露光処理時における移動速度と同じでもよいし、異なっていてもよい。また、露光処理前の液浸領域形成動作時において、基板Ｐの移動及び停止を繰り返しながら基板Ｐを所定方向（＋Ｘ方向）に移動してもよいし、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）をＸＹ平面内において揺動させながら液体１を供給するようにしてもよい。

また、露光処理前の液浸領域形成動作時において、例えば、基板Ｐを＋Ｘ方向に移動しつつ供給口１３Ａ（あるいは供給口１３Ａ、１４Ａの双方）より液体１を供給し、次いで、基板Ｐを−Ｘ方向に移動しつつ供給口１４Ａ（あるいは供給口１３Ａ、１４Ａの双方）より液体１を供給し、これを所定回数繰り返すといった構成も可能である。

また、液体供給機構１０からの液体１の供給は、投影光学系ＰＬの直下に基板Ｐが位置している状態で始めてもよいし、基板Ｐの周囲の平坦面（基板ステージＰＳＴの上面）が位置している状態で始めてもよい。

またさらに、投影光学系ＰＬの像面側の液体１は、１枚の基板の露光終了毎に回収するようにしてもよいし、基板Ｐの交換中も投影光学系ＰＬの像面側に液体１を保持し続けることが可能であれば、複数枚の基板の露光終了毎、あるいはメンテナンスなどの必要なときのみに回収するようにしてもよい。いずれも場合にも、その後に、液体供給機構１０から液体供給を開始するときに、上述の実施形態で説明したような方策を実施することによって、気泡、あるいは気塊の無い液浸領域を素早く形成することができる。

なお、液浸領域ＡＲ２が形成されたかどうかの判断を行うセンサ等を設置しておけば、そのセンサ出力を確認してから第１ショット領域Ｓ１の露光を開始することができる。また、液体供給機構１０からの液体の供給を開始してから所定の待機時間経過した後に、第１ショット領域Ｓ１の露光を開始するようにしてもよい。

上記実施形態において、液体１は純水を用いた。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。

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程度と言われており、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程度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倍程度に拡大されるため、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。

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１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１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１を満たす構成であってもよい。

なお、本実施形態の液体１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１としてはＦ_２レーザ光を透過可能な例えばフッ素系オイルや過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）のフッ素系流体であってもよい。また、液体１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１の極性に応じて行われる。

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、本発明は基板Ｐ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。

また、本発明は、ウエハ等の被処理基板を別々に載置してＸＹ方向に独立に移動可能な２つの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。ツインステージ型の露光装置の構造及び露光動作は、例えば特開平１０−１６３０９９号及び特開平１０−２１４７８３号（対応米国特許６，３４１，００７、６，４００，４４１、６，５４９，２６９及び６，５９０,６３４）、特表２０００−５０５９５８号（対応米国特許５，９６９，４４１）あるいは米国特許６，２０８，４０７に開示されており、本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、それらの開示を援用して本文の記載の一部とする。

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。ステージにリニアモータを用いた例は、米国特許５，６２３，８５３及び５，５２８，１１８に開示されており、それぞれ本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、これらの文献の記載内容を援用して本文の記載の一部とする。

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、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。この反力の処理方法は、例えば、米国特許５，５２８，１１８（特開平８−１６６４７５号公報）に詳細に開示されており、本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、この文献の記載内容を援用して本文の記載の一部とする。

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、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。この反力の処理方法は、例えば、米国特許第５,８７４,８２０（特開平８−３３０２２４号公報）に詳細に開示されており、本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、この文献の開示を援用して本文の記載の一部とする。

本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８に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置ＥＸによりマスクのパターンを基板に露光する基板処理ステップ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、パッケージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。

１…液体、１０…液体供給機構、１３Ａ…供給口、１４Ａ…供給口、２０…液体回収機構、２２Ａ…回収口、ＡＲ１…投影領域、ＡＲ２…液浸領域、 ＣＯＮＴ…制御装置、ＥＸ…露光装置、Ｍ…マスク、Ｐ…基板、 ＰＬ…投影光学系、Ｓ１〜Ｓ１２…ショット領域

Claims (50)

1. 液体を介して基板上にパターンの像を投影し、前記基板を露光する露光装置であって：
   前記パターンの像を基板上に投影する投影光学系と；
   前記投影光学系によりパターンの像が投影される投影領域の両側に液体を供給するための供給口をそれぞれ有し、それらの供給口から液体を供給する液体供給機構とを備え；
   液体供給機構が液体の供給を開始するときは、液体供給機構は前記両側の供給口のうちの一方のみから液体を供給する露光装置。
2. 前記基板上の複数のショット領域のそれぞれは、前記基板を所定の走査方向に移動しながら露光され、
   前記供給口は、前記走査方向に関して前記投影領域の両側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記液体供給機構による液体の供給は、前記基板を前記走査方向とほぼ平行に移動しながら開始されることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
4. 前記液体供給機構による液体の供給は、前記基板を移動しながら開始されることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
5. 一側の供給口から液体の供給を開始した後、両側の供給口から液体の供給を開始することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の露光装置。
6. 前記両側の供給口から液体の供給を開始した後、前記基板の露光を開始することを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
7. 前記液体供給機構の前記一方の供給口が、他方の供給口よりも、基板の移動方向において後方に位置する請求項１〜６のいずれか一項に記載の露光装置。
8. さらに、液体供給機構の両側の供給口のうちの一方のみから液体を供給するように液体供給機構を制御する制御装置を備える請求項１〜７のいずれか一項に記載の露光装置。
9. さらに、基板を保持して移動する基板ステージを備え、前記制御装置は基板ステージの移動を制御する請求項１〜８のいずれか一項に記載の露光装置。
10. 前記液体供給機構が、前記両側の供給口から同時に液体を供給可能である請求項１に記載の露光装置。
11. 液体を介して基板上にパターンの像を投影し、前記基板を露光する露光方法であって：
    露光動作前に、パターン像が投影される投影領域に、投影領域の一方の側から液体を供給開始することと；
    露光動作中に、その投影領域の両方の側から液体を供給することと；
    供給した液体を介して基板上にパターンの像を投影して基板を露光することを含む露光方法。
12. 前記露光時に、前記基板を所定の走査方向に移動することを含む請求項１１に記載の露光方法。
13. 前記投影領域の一方の側から液体を供給開始するときに、基板を前記走査方向と平行な方向に移動することを含む請求項１１又は１２に記載の露光方法。
14. 露光動作中に、投影領域の両方の側から異なる量の液体を供給することを含む請求項１１〜１３のいずれか一項記載の露光方法。
15. 液体を介して基板上にパターンの像を投影し、前記基板を露光する露光装置であって：
    前記パターンの像を基板上に投影する投影光学系と；
    液体を供給するための供給口を有する液体供給機構と；
    前記基板を移動する基板移動装置とを備え；
    液体供給機構による液体の供給は、基板移動装置により基板を移動しながら開始される露光装置。
16. 前記パターンの像が投影される投影領域と前記供給口とを結ぶ直線とほぼ平行に前記基板を移動しながら前記液体の供給が開始されることを特徴とする請求項１５に記載の露光装置。
17. 前記基板上の複数のショット領域のそれぞれは、前記基板を所定の走査方向に移動しながら露光され、
    前記投影領域と前記供給口とを結ぶ直線は、前記走査方向とほぼ平行であることを特徴とする請求項１６に記載の露光装置。
18. 前記供給口は、前記パターンの像が投影される投影領域の両側に配置され、その両側の供給口からほぼ同時に供給を開始することを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の露光装置。
19. 前記両側の供給口から異なる量で供給を開始することを特徴とする請求項１８に記載の露光装置。
20. 前記基板上の複数のショット領域のそれぞれは、前記基板を所定の走査方向に移動しながら露光され、前記液体の供給を開始するときの前記基板の移動方向は、前記複数のショット領域のうちの第１番目の被露光ショット領域を露光するときの前記基板の移動方向に応じて決定されることを特徴とする請求項１５〜１９のいずれか一項に記載の露光装置。
21. 前記液体の供給を開始するときの前記基板の移動方向は、液体が供給されるショット領域の露光における走査方向と逆である請求項２０に記載の露光装置。
22. 液体供給機構が液体の供給を開始するときは、基板の移動方向において後方に位置する供給口から液体を供給する請求項２１に記載の露光装置。
23. 前記供給口は、前記パターンの像が投影される投影領域の両側に配置され、その両側の供給口のうちの一方の供給口からのみ液体の供給が開始される請求項１５〜２２のいずれか一項に記載の露光装置。
24. さらに、液体供給機構による液体の供給が、基板移動装置により基板を移動しながら開始されるように液体供給機構を制御する制御装置を備える請求項１５〜２３のいずれか一項に記載の露光装置。
25. 前記基板移動装置が基板を保持して移動可能な基板ステージであり、前記制御装置は、基板ステージの移動を制御する請求項２４に記載の露光装置。
26. 液体を介して基板上にパターンの像を投影し、前記基板を露光する露光方法であって：
    露光動作前に、前記基板を移動しながらパターン像が投影される投影領域に液体供給を開始することと；
    供給された液体を介して基板上にパターンの像を投影して基板を露光すること；を含む露光方法。
27. 前記基板の露光時に、前記基板を所定の走査方向に移動し、前記投影領域と前記液体が供給される位置とを結ぶ直線は、前記走査方向とほぼ平行である請求項２６に記載の露光方法。
28. 前記露光動作前に、前記投影領域の両側から液体の供給が開始される請求項２６又は請求項２７に記載の露光方法。
29. 前記露光動作前に、前記投影領域の一方の側から液体の供給が開始される請求項２６又は請求項２７に記載の露光方法。
30. 前記基板上の複数のショット領域のそれぞれは、前記基板を所定の走査方向に移動しながら露光され、前記液体の供給を開始するときの前記基板の移動方向は、前記複数のショット領域のうちの第１番目の被露光ショット領域を露光するときの前記基板の移動方向に応じて決定される請求項２６〜２９のいずれか一項に記載の露光方法。
31. 液体を介して基板上にパターンの像を投影し、前記基板を露光する露光装置であって：
    前記パターンの像を基板上に投影する投影光学系と；
    前記投影光学系によりパターンの像が投影される投影領域の両側に液体を供給するための供給口をそれぞれ有し、それらの供給口から液体を供給する液体供給機構とを備え；
    液体供給機構が液体の供給を開始するときは、液体供給機構は前記両側の供給口から異なる量の液体を供給する露光装置。
32. 前記基板上の複数のショット領域のそれぞれは、前記基板を所定の走査方向に移動しながら露光され、
    前記供給口は、前記走査方向に関して前記投影領域の両側に配置されていることを特徴とする請求項３１に記載の露光装置。
33. 前記液体供給機構による液体の供給は、前記基板を移動しながら開始されることを特徴とする請求項３１又は３２に記載の露光装置。
34. さらに、液体供給機構の両側の供給口から異なる量の液体を供給するように液体供給機構を制御する制御装置を備える請求項３１〜３３のいずれか一項に記載の露光装置。
35. さらに、基板を保持して移動する基板ステージを備え、前記制御装置は基ステージの移動を制御する請求項３１〜３４のいずれか一項に記載の露光装置。
36. 液体を介して基板上にパターンの像を投影し、前記基板を露光する露光方法であって：
    露光動作前に、パターンの像が投影される投影領域の両側から異なる量の液体を供給開始することと；
    供給した液体を介して基板上にパターンの像を投影して基板を露光することを含む露光方法。
37. 前記露光時に、前記基板は所定の走査方向に移動され、
    前記走査方向に関して前記投影領域の両側から異なる量の液体を供給開始するすることを含む請求項３６に記載の露光方法。
38. 液体を供給開始するときに、基板を所定方向に移動することを含む請求項３６又は３７に記載の露光方法。
39. 液体を介して基板上にパターンの像を投影し、前記基板を露光する露光装置であって、
    前記パターンの像を基板上に投影する投影光学系と；
    投影光学系によりパターンの像が投影される投影領域の第１側と第２側に液体を供給するための供給口をそれぞれ有し、それらの供給口から液体を供給する液体供給機構とを備え；
    液体供給機構が液体の供給を開始するときは、液体供給機構は前記第１側の供給口からのみ液体を供給する露光装置。
40. 前記第１側からの液体供給を開始した後に、前記第２側からの液体供給を開始する請求項３９の露光装置。
41. 前記第１側と第２側は、投影領域の両側を含む請求項３９又は４０記載の露光装置。
42. 液体を介して基板上にパターンの像を投影し、前記基板を露光する露光装置であって、 前記パターンの像を基板上に投影する投影光学系と；
    投影光学系によりパターンの像が投影される投影領域の第１側と第２側に液体を供給するための供給口をそれぞれ有し、それらの供給口から液体を供給する液体供給機構とを備え；
    液体供給機構が液体の供給を開始するときは、液体供給機構は第１側の供給口と第２供給口から異なる量の液体を供給する露光装置。
43. 前記第１側と第２側は、投影領域の両側を含む請求項４２記載の露光装置。
44. 請求項１〜１０、１５〜２５、３１〜３５、及び３９〜４３のいずれか一項に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。
45. 液体を介して基板上にパターンの像を投影光学系により投影し、前記基板を露光する露光方法であって：
    露光動作前に、前記投影光学系の像面側に配置された物体を移動しながらパターン像が投影される投影領域に液体の供給を開始することと；
    前記投影光学系と前記基板との間の液体を介して基板上にパターンの像を投影して基板を露光すること；を含む露光方法。
46. 前記物体は、前記基板を含む請求項４５に記載の露光方法。
47. 前記液体の供給は、前記投影領域の第１側と第２側のうちの一方のみで開始され、その後に、前記投影領域の第１側と第２側の両方から液体を供給する請求項４５または４６に記載の露光方法。
48. 前記液体の供給は、前記投影領域の第１側と第２側の両方から開始される請求項４５または４６記載の露光方法。
49. 前記液体の供給を開始するときは、前記投影領域の第１側と第２側の両方から異なる量の液体が供給される請求項４８記載の露光方法。
50. 前記投影領域の第１側と第２側は、前記投影領域の両側を含む請求項４７〜４９のいずれか一項記載の露光方法。

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