JP2015172784A - 露光装置、露光方法、及びデバイス製造方法 - Google Patents

露光装置、露光方法、及びデバイス製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 焦点位置検出系などを必ずしも設けることなく、デフォーカスの殆どない基板上へのパターンの転写を実現することが可能な露光装置を提供する。【解決手段】水圧パッドと水圧パッドとによって、ウエハ及び該ウエハが載置されたテーブルが狭持されている。水圧パッドによって、その軸受面とウエハとの投影光学系の光軸方向に関する間隔が、所定寸法に維持される。また、水圧パッドは、気体静圧軸受とは異なり、軸受面と支持対象物（基板）との間の非圧縮性流体（液体）の静圧を利用するので、軸受の剛性が高く、軸受面と基板との間隔が、安定してかつ一定に保たれる。また、液体（例えば純水）は気体（例えば空気）に比べて、粘性が高く、液体は振動減衰性が気体に比べて良好である。従って、焦点位置検出系などを必ずしも設けることなく、デフォーカスの殆どないウエハ（基板）上へのパターンの転写が実現される。【選択図】図１

Description

本発明は、露光装置、露光方法、及びデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、半導体素子、液晶表示素子等の電子デバイスの製造におけるリソグラフィ工程で用いられる露光装置、露光方法、及び該露光装置、露光方法を用いたデバイス製造方法に関する。
半導体素子（集積回路）、液晶表示素子等の電子デバイスを製造するリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）のパターンの像を投影光学系を介して、レジスト（感光剤）が塗布されたウエハ又はガラスプレート等感光性の基板（以下、「基板」又は「ウエハ」と呼ぶ）上の各ショット領域に転写する投影露光装置が使用されている。この種の投影露光装置としては、従来、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）が多用されていたが、最近ではレチクルとウエハとを同期走査して露光を行うステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）も注目されている。
投影露光装置が備える投影光学系の解像度は、使用する露光光の波長（以下、「露光波長」とも呼ぶ）が短くなるほど、また投影光学系の開口数（ＮＡ）が大きいほど高くなる。そのため、集積回路の微細化に伴い投影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きている。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も実用化されている。
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＝ｋ1・λ／ＮＡ ……（１）
δ＝ｋ2・λ／ＮＡ2 ……（２）
ここで、λは露光波長、ＮＡは投影光学系の開口数、ｋ1，ｋ2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（大ＮＡ化）すると、焦点深度δが狭くなることが分かる。投影露光装置では、オートフォーカス方式でウエハの表面を投影光学系の像面に合わせ込んで露光を行っているが、そのためには焦点深度δはある程度広いことが望ましい。そこで、従来においても位相シフトレチクル法、変形照明法、多層レジスト法など、実質的に焦点深度を広くする提案がなされている。
上記の如く従来の投影露光装置では、露光光の短波長化及び投影光学系の大ＮＡ化によって、焦点深度が狭くなってきている。そして、集積回路の一層の高集積化に対応するために、露光波長は将来的に更に短波長化することが確実視されており、このままでは焦点深度が狭くなり過ぎて、露光動作時の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、かつ空気中に比べて焦点深度を大きく（広く）する方法として、液浸露光法（以下、適宜「液浸法」とも呼ぶ）が提案されている。この液浸法は、投影光学系の下面とウエハ表面との間を水又は有機溶媒等の液体で満たし、液体中での露光光の波長が、空気中の１／ｎ倍（ｎは液体の屈折率で通常１．２〜１．６程度）になることを利用して解像度を向上すると共に、その解像度と同一の解像度が液浸法によらず得られる投影光学系（このような投影光学系の製造が可能であるとして）に比べて焦点深度をｎ倍に拡大する、すなわち空気中に比べて焦点深度を実質的にｎ倍に拡大するものである。
上記の液浸法を、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置に単に適用するものとすると、１つのショット領域の露光を終了した後、次のショット領域を露光位置に移動するためのウエハのショット間ステップ移動の際に、投影光学系とウエハとの間から液体が出てしまう。このため、再び液体を供給する必要があるとともに、液体の回収も困難になるおそれがあった。また、液浸法を仮にステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置に適用する場合、ウエハを移動させながら露光を行うため、ウエハを移動させている間も投影光学系とウエハとの間には液体が満たされている必要がある。
かかる点に鑑みて、最近になって、「基板を所定方向に沿って移動させる際に、投影光学系の基板側の光学素子の先端部とその基板の表面との間を満たすように、その基板の移動方向に沿って所定の液体を流すようにした、投影露光方法及び装置に関する発明」が提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。
この他、液浸露光法と同様に、解像度の向上を目的とするものとして、投影リソグラフィ・レンズ系（投影光学系）とサンプルとの間にソリッドイマージョンレンズ（Ｓｏｌｉｄ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｌｅｎｓ）を配置した、リソグラフィシステムが知られている（例えば下記特許文献２参照）。
下記特許文献１に記載の発明によると、液浸法による高解像度かつ空気中と比べて焦点深度が大きくなった露光を行うことができるとともに、投影光学系とウエハとが相対移動しても、投影光学系と基板との間に液体を安定に満たしておくこと、すなわち保持することができる。
しかしながら、下記特許文献１に記載の発明では、投影光学系の外部に供給用配管、回収用配管などが配置されているため、投影光学系の周囲に配置する必要がある、フォーカスセンサやアライメントセンサなどの各種センサなどの周辺機器の配置の自由度が制限される。
また、下記特許文献１に記載の発明では、投影光学系と基板との間の液体に流れがあると、その液体に露光光が照射されることによって、パターンの投影領域内で投影光学系と基板との間にその流れの方向に関する温度傾斜や、圧力傾斜が発生する可能性があり、特に投影光学系と基板との間隔、すなわち液体の層が厚い場合、上記温度傾斜や圧力傾斜が像面傾斜などの収差の要因となり、パターンの転写精度の部分的な低下、ひいてはパターンの転写像の線幅均一性の悪化要因となるおそれもあった。このため、液体の層は薄い方が望ましいが、この場合、投影光学系と基板との間隔が狭くなり、フォーカスセンサの配置が困難になってしまう。
また、下記特許文献１に記載の発明では、完全に液体を回収するのが困難であり、露光後、ウエハ上に液浸に用いた液体が残る蓋然性が高かった。このような場合、残った液体が蒸発する際の気化熱によって雰囲気中に温度分布が生じ、あるいは雰囲気の屈折率変化が生じ、これらの現象が、そのウエハが載置されたステージの位置を計測するレーザ干渉計の計測誤差の要因となるおそれがあった。また、ウエハ上に残留した液体がウエハの裏側に回り込み、ウエハが搬送アームに密着して離れにくくなったりするおそれもあった。
一方、下記特許文献２に記載のリソグラフィシステムでは、ソリッドイマージョンレンズ（以下、適宜「ＳＩＬ」と略述する）とサンプルとの間隔を５０ｎｍ程度以下に保つようにされているが、近い将来の目標とされている線幅７０ｎｍ程度以下の微細パターンをサンプル（ウエハ等）上に転写、形成するリソグラフィシステムでは、ＳＩＬとサンプルとの間に厚さ５０ｎｍの空気層が存在したのでは、上記微細パターンの像の十分な解像度を得ることが困難である。すなわち、上記微細パターン像の十分な解像度を得るためには、ＳＩＬとサンプルとの間隔を最大でも３０ｎｍ以下に保つ必要がある。
しかしながら、下記特許文献２に記載のリソグラフィシステムでは、エアベアリング（空気ベアリング）を用いてＳＩＬとサンプルとの間隔を保つ構成が採用されているため、エアベアリングの性質上十分な振動減衰性を得ることが困難であり、その結果、ＳＩＬとサンプルとの間隔を３０ｎｍ以下に保つことができなかった。
このように、下記特許文献１、２などに開示される従来例には、数々の改善すべき点が散見される。
国際公開第９９／４９５０４号 米国特許第５，１２１，２５６号明細書
本発明は、上述したような事情の下になされたもので、その第１の目的は、焦点位置検出系などを必ずしも設けることなく、デフォーカスの殆どない基板上へのパターンの転写を実現することが可能な露光装置及び露光方法を提供することにある。
また、本発明の第２の目的は、液浸法に好適な複数のテーブルを備えた露光装置及び露光方法を提供することにある。
また、本発明の第３の目的は、高集積度のマイクロデバイスの生産性の向上を図ることが可能なデバイス製造方法を提供することにある。
本発明の一態様に従えば、液体を介して照明光で基板を露光する露光装置であって、平面が前記液体と接する平凸レンズと、一部が倍率および収差の調整に用いられる複数のレンズと、を有する反射屈折型の投影系と、前記投影系から離れて配置され、前記基板のマークを検出する検出系と、前記平凸レンズを囲んで設けられるとともに、前記照明光が通過する開口部を有し、前記液体によって前記投影系の下に液浸領域を形成する液浸部材と、前記投影系および前記検出系の下方に配置され、前記液浸領域と接触可能な上面を有し、前記上面の開口内で前記基板を載置するとともに、前記開口内で載置される基板の表面から外れる前記液浸領域の少なくとも一部を前記上面で維持可能な第１可動部材と、前記投影系および前記検出系の下方に配置され、前記液浸領域と接触可能な上面を有し、前記第１可動部材に対して相対移動可能な第２可動部材と、前記第１、第２可動部材にそれぞれ一部が設けられるモータを有し、前記モータによって前記第１、第２可動部材を移動する駆動システムと、前記駆動システムによる前記第１、第２可動部材の駆動を制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記投影系と対向して配置される前記第１、第２可動部材の一方に対して前記第１、第２可動部材の他方が接近するように前記第１、第２可動部材を相対移動するとともに、前記投影系の下に前記液浸領域を実質的に維持しつつ前記一方の可動部材の代わりに前記他方の可動部材が前記投影系と対向して配置されるように、前記投影系の光軸と直交する所定方向に関して、前記液浸部材に対して前記接近した第１、第２可動部材を移動し、前記投影系と対向して配置される前記第１、第２可動部材の一方によって前記液浸領域が前記投影系の下に維持される間、前記第１、第２可動部材の他方は、前記投影系の下から離れて移動され、前記液浸部材を介して供給される液体によって前記液浸領域が形成されるとともに、前記液浸領域の液体が前記液浸部材を介して回収され、前記基板は、前記投影系と前記液浸領域の液体とを介して前記照明光で露光が行われるとともに、前記液体を介すことなく前記検出系によって前記マークの検出が行われる露光装置が提供される。
本発明の他の態様に従えば、投影光学系と液体とを介してエネルギビームで基板を露光する露光装置であって、前記液体と接する前記投影光学系の光学部材を囲んで設けられるとともに、前記エネルギビームが通過する開口が一部に形成される下面を有し、前記液体によって前記投影光学系の下に液浸領域を形成する液浸部材と、前記液浸領域と接する上面の一部に形成される開口内に前記基板の載置領域が設けられ、前記載置領域に載置される基板から外れる前記液浸領域の少なくとも一部を前記上面で維持可能な基板テーブルと、前記液浸領域を維持可能な上面を有し、前記基板テーブルが前記投影光学系の下方から離れて移動されるときに前記液浸部材と対向して配置される可動部材と、前記基板の露光動作に続いて、前記可動部材が前記液浸部材と対向して配置されて前記液浸領域を維持するとともに、前記基板テーブルが前記投影光学系の下方から離れて移動されるように、前記投影光学系の光軸と直交する所定方向に関する、前記液浸部材に対する前記基板テーブル及び前記可動部材の移動を制御する制御装置と、を備え、前記基板テーブルと前記可動部材とは互いに相対移動可能であり、前記液浸部材を介して供給される液体によって前記液浸領域が形成されるとともに、前記液浸領域の液体が前記液浸部材を介して回収される露光装置が提供される。
本発明の他の態様に従えば、デバイス製造方法であって、上記の露光装置を用いて基板を露光することと、前記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。
本発明の他の態様に従えば、リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、前記リソグラフィ工程では、上記の露光装置を用いて基板上にデバイスパターンを転写することを特徴とするデバイス製造方法が提供される。
本発明の他の態様に従えば、液体を介して照明光で基板を露光する露光方法であって、平面が前記液体と接する平凸レンズと、一部が倍率および収差の調整に用いられる複数のレンズと、を有する反射屈折型の投影系の下に液浸領域を形成するため、前記平凸レンズを囲んで設けられるとともに、前記照明光が通過する開口部を有する液浸部材を介して液体を供給することと、前記投影系および前記投影系から離れて配置され、前記基板のマークを検出する検出系の下方に配置され、前記液浸領域と接触可能な上面を有し、前記上面の開口内で前記基板を載置するとともに、前記開口内で載置される基板の表面から外れる前記液浸領域の少なくとも一部を前記上面で維持可能な第１可動部材と、前記投影系および前記検出系の下方に配置され、前記液浸領域と接触可能な上面を有し、前記第１可動部材に対して相対移動可能な第２可動部材との一方を前記投影系と対向して配置することと、前記投影系と対向して配置される前記第１、第２可動部材の一方に対して前記第１、第２可動部材の他方が接近するように、前記第１、第２可動部材を相対移動することと、前記投影系の下に前記液浸領域を実質的に維持しつつ前記一方の可動部材の代わりに前記他方の可動部材が前記投影系と対向して配置されるように、前記投影系の光軸と直交する所定方向に関して、前記液浸部材に対して前記接近した第１、第２可動部材を移動することと、を含み、前記第１、第２可動部材は、一部が前記第１、第２可動部材にそれぞれ設けられるモータによって移動され、前記投影系と対向して配置される前記第１、第２可動部材の一方によって前記液浸領域が前記投影系の下に維持される間、前記第１、第２可動部材の他方は、前記投影系の下から離れて移動され、前記基板は、前記投影系と前記液浸領域の液体とを介して前記照明光で露光が行われるとともに、前記液体を介すことなく前記検出系によって前記マークの検出が行われ、前記液浸領域の液体は、前記液浸部材を介して回収される露光方法が提供される。
本発明の他の態様に従えば、投影光学系と液体とを介してエネルギビームで基板を露光する露光方法であって、前記液体と接する前記投影光学系の光学部材を囲んで設けられるとともに、前記エネルギビームが通過する開口が一部に形成される下面を有する液浸部材を介して供給される液体によって、前記投影光学系の下に液浸領域を形成することと、前記液浸領域と接する上面の一部に形成される開口内に前記基板の載置領域が設けられ、前記載置領域に載置される基板から外れる前記液浸領域の少なくとも一部を前記上面で維持可能な基板テーブルによって、前記液浸部材と対向して前記基板を配置することと、前記投影光学系と、前記基板の一部に位置する前記液浸領域の液体とを介して、前記エネルギビームで前記基板を露光することと、前記液浸領域を維持可能な上面を有する可動部材が前記液浸部材と対向して配置されて前記液浸領域を維持するとともに、前記基板テーブルが前記投影光学系の下方から離れて移動されるように、前記投影光学系の光軸と直交する所定方向に関して、前記液浸部材に対して前記基板テーブルと前記可動部材とを移動することと、を含み、前記基板テーブルと前記可動部材とは互いに相対移動可能であり、前記液浸領域の液体は前記液浸部材を介して回収される露光方法が提供される。
本発明のさらに他の態様に従えば、リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、前記リソグラフィ工程では、上記の露光方法を用いて基板上にデバイスパターンを転写することを特徴とするデバイス製造方法が提供される。
本発明の他の態様に従えば、デバイス製造方法であって、上記の露光方法を用いて基板を露光することと、前記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。
本発明は、第１の観点からすると、エネルギビームによりパターンを照明し、前記パターンを投影光学系を介して基板上に転写する露光装置であって、前記基板が載置され、該基板を保持して２次元的に移動可能なテーブルと；前記投影光学系の像面側に配置され、前記テーブル上の基板に対向する軸受面と前記基板との間に液体を供給して該液体の静圧により前記軸受面と前記基板の表面との間隔を維持する少なくとも１つの液体静圧軸受を含む液体静圧軸受装置と；を備える第１の露光装置である。
これによれば、液体静圧軸受装置によって、液体静圧軸受の軸受面と基板の表面との投影光学系の光軸方向に関する間隔が、所定寸法に維持される。液体静圧軸受は、気体静圧軸受とは異なり、軸受面と支持対象物（基板）との間の非圧縮性流体である液体の静圧を利用するので、軸受の剛性が高く、軸受面と基板との間隔を、安定してかつ一定に保つことができる。また、液体（例えば純水）は気体（例えば空気）に比べて、粘性が高く、液体は振動減衰性が気体に比べて良好である。従って、本発明の露光装置によれば、焦点位置検出系などを必ずしも設けることなく、デフォーカスの殆どない基板上へのパターンの転写を実現することができる。
この場合において、前記投影光学系と前記基板表面との間に、空気に比べて屈折率が高い高屈折率流体が常に存在する状態で、前記パターン、前記投影光学系及び前記高屈折率流体を介して前記エネルギビームにより前記基板が露光されることとすることができる。かかる場合には、投影光学系と基板表面との間に、空気に比べて屈折率が高い高屈折率流体が常に存在する状態で、前記パターン、投影光学系及び高屈折率流体を介してエネルギビームにより基板が露光されるので、基板表面におけるエネルギビームの波長を空気中における波長の１／ｎ倍（ｎは高屈折率流体の屈折率）に短波長化でき、更に焦点深度は空気中に比べて約ｎ倍に広がる。
この場合において、前記高屈折率流体は、液体であることとすることができる。
この場合において、前記液体静圧軸受用の液体が、前記投影光学系と前記テーブル上の前記基板との間を満たすための前記高屈折率流体として用いられることとすることができる。
本発明の第１の露光装置では、前記少なくとも１つの液体静圧軸受は、前記投影光学系の光軸方向に関し、前記投影光学系との位置関係を一定に維持した状態で配置されていることとすることができる。
本発明の第１の露光装置では、前記投影光学系を構成する最も基板側の光学部材（２２）は、その瞳面側が曲面でかつ像面側が平面であることとすることができる。
この場合において、前記投影光学系を構成する最も基板側の光学部材は、その像面側の平面が、前記液体静圧軸受の軸受面と略同一面上に位置することとすることができる。かかる場合には、その光学部材と基板との間の間隔を、例えば１０μｍ程度に維持することが可能となる。特に、投影光学系と基板表面との間に高屈折率流体を満たす場合には、その高屈折率流体の消費量が極めて少なくなり、パターン像の結像性能が流体の屈折率変化（例えば温度等に起因する）の影響を受け難くなる。また、特に、高屈折率流体が液体の場合に基板の乾燥に有利になる。
本発明の第１の露光装置では、前記液体静圧軸受装置は、前記少なくとも１つの液体静圧軸受の軸受面と前記基板との間に前記液体を供給するとともに、前記軸受面と前記基板との間の液体を負圧を利用して外部に排出することとすることができる。かかる場合には、液体静圧軸受が、一層剛性が高いものとなり、一層安定して軸受面と基板との間隔を一定に維持することが可能になる。
この場合において、前記少なくとも１つの液体静圧軸受は、前記基板上の前記パターンの投影領域の周囲を取り囲む状態で、配置されていることとすることができる。
この場合において、前記少なくとも１つの液体静圧軸受として、複数の液体静圧軸受を用い、それら複数の液体静圧軸受を基板上のパターンの投影領域の周囲を取り囲む状態で配置することとすることもできるし、あるいは、前記少なくとも１つの液体静圧軸受は、その軸受面が前記基板上の前記投影領域を取り囲む、単一の軸受であることとすることもできる。
本発明の第１の露光装置では、少なくとも１つの液体静圧軸受は、前記基板上の前記パターンの投影領域の周囲を取り囲む状態で、配置されている場合、前記液体静圧軸受の前記軸受面には、複数の環状の溝が多重に形成され、前記複数の溝は、液体供給溝と液体排出溝とを少なくとも各１つ含むこととすることができる。
この場合において、前記複数の溝は、液体供給溝と、該液体供給溝の内外にそれぞれ形成された少なくとも各１つの液体排出溝とを含むこととすることができる。
本発明の第１の露光装置では、少なくとも１つの液体静圧軸受は、前記基板上の前記パターンの投影領域の周囲を取り囲む状態で、配置されている場合、前記液体静圧軸受に設けられ、少なくとも１つの計測点で前記基板表面との間の間隔を計測するギャップセンサを更に備え、前記液体静圧軸受装置は、前記ギャップセンサの計測値に応じて前記液体を排出するための負圧と前記液体を供給するための陽圧との少なくとも一方を調整することとすることができる。
本発明の第１の露光装置では、前記テーブルを介して前記液体静圧軸受に対向して配置され、前記テーブルに対向する軸受面と前記テーブルとの間に流体を供給して該流体の静圧により前記軸受面と前記テーブルの面との隙間を維持する少なくとも１つの流体静圧軸受を、更に備えることとすることができる。かかる場合には、結果的に、テーブルと該テーブル上の基板とが、前述した液体静圧軸受と上記流体静圧軸受とによって、上下から狭持される。この場合、それぞれの軸受面と基板又はテーブルとの間隔を、例えば１０μｍ程度以下に安定してかつ一定に保つことができる。従って、テーブル自体の剛性はそれほど高くなくても良くなるので、テーブルを薄くすることができ、その分軽量化が可能である。
この場合において、前記流体静圧軸受は、その軸受面が前記テーブルの前記基板が載置される面とは反対側の面上の前記投影領域に対応する領域を取り囲む、単一の軸受であることとすることができる。
この場合において、前記流体静圧軸受の前記軸受面には、複数の環状の溝が多重に形成され、前記複数の溝は、流体供給溝と流体排出溝とを少なくとも各１つ含むこととすることができる。
この場合において、前記複数の溝は、流体供給溝と、該流体供給溝の内外にそれぞれ形成された少なくとも各１つの流体排出溝とを含むこととすることができる。
本発明の第１の露光装置では、上記流体静圧軸受を備える場合、前記流体は、液体であることとすることができる。すなわち、流体静圧軸受として、液体静圧軸受を用いることができる。かかる場合には、テーブルと該テーブル上の基板とが、非圧縮流体である液体によって上下から狭持されることとなるので、テーブルと該テーブル上の基板とを、より安定して狭持することが可能となる。この場合、上下の軸受がともに高剛性なので、それぞれの軸受面と基板又はテーブルとの間隔が、一層安定して一定に維持される。
本発明の第１の露光装置では、前記軸受面と前記基板の表面との隙間は、０より大きく１０μｍ程度以下に維持されることとすることができる。
本発明の第１の露光装置では、前記テーブルの前記２次元面内の位置情報を検出する位置検出系を更に備えることとすることができる。
本発明は、第２の観点からすると、投影光学系と基板との間に液体を供給し、エネルギビームによりパターンを照明し、前記パターンを投影光学系及び液体を介して前記基板上に転写する露光装置であって、基板の載置領域が形成され、該載置領域の周囲の領域の表面が前記載置領域に載置された基板の表面とほぼ面一となるように設定され、前記液体が供給される前記投影光学系直下の位置を含む第１領域と該第１領域の一軸方向の一側に位置する第２領域とを含む所定範囲の領域内で移動可能な第１テーブルと；表面がほぼ面一となるように設定され、前記第１領域と前記第２領域とを含む領域内で前記第１テーブルとは独立して移動可能な第２テーブルと；前記第１、第２テーブルを駆動するとともに、一方のテーブルが前記第１領域に位置する第１の状態から他方のテーブルが前記第１領域に位置する第２の状態に遷移させる際に、両テーブルが前記一軸方向に関して近接又は接触した状態を維持して両テーブルを同時に前記一軸方向の前記第２領域側から第１領域側へ向かう方向に駆動するステージ駆動系と；を備える第２の露光装置である。
これによれば、ステージ駆動系により、液体が供給される投影光学系直下の位置を含む第１領域に一方のテーブルが位置する第１の状態から他方のテーブルを前記第１領域に位置する第２の状態に遷移させる際に、両テーブルが一軸方向に関して近接又は接触した状態を維持して両テーブルが同時に一軸方向の第２領域側から第１領域側へ向かう方向に駆動される。このため、投影光学系直下には、常にいずれかのテーブルが存在し、そのテーブル（基板又はその基板が載置された領域の周囲の領域）と投影光学系との間に液浸領域が形成された状態が維持され、投影光学系と前記テーブルとの間に液体を保持することができ、その液体の流出を防止することが可能となる。
また、リソグラフィ工程において、本発明の第１、第２の露光装置のいずれかを用いて露光を行うことにより、基板上にパターンを精度良く形成することができ、これにより、より高集積度のマイクロデバイスを歩留まり良く製造することができる。従って、本発明は、更に別の観点からすると、本発明の第１、第２の露光装置のいずれかを用いるデバイス製造方法であるとも言える。
本発明の第１の実施形態の露光装置の構成を概略的に示す図である。 駆動装置の構成をウエハテーブルＴＢとともに示す斜視図である。 図２の駆動装置のＸＺ断面を、水圧パッドに対する給排水のための配管系とともに概略的に示す図である。 水圧パッド３２の底面図である。 水圧パッド３２、３４によるウエハテーブルが支持される際の、それらの水圧パッド近傍の水の流れを示す図である。 第１の実施形態の露光装置の制御系の構成を一部省略して示すブロック図である。 位置検出系として干渉計を用いる場合のウエハテーブルの構成を示す図である。 変形例を説明するための図である。 第２の実施形態の露光装置を構成するウエハステージ装置の構成を示す平面図である。 第２の実施形態におけるウエハテーブルの交換の際の動作を説明するための図である。 水圧パッドの変形例を説明するための図である。 図１１（Ａ）の水圧パッドに用いて好適な給水管（又は排気管）を示す図である。 本発明に係るデバイス製造方法を説明するためのフローチャートである。 図１２のステップ２０４の具体例を示すフローチャートである。
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態について、図１〜図６に基づいて説明する。
図１には、第１の実施形態に係る露光装置１００の概略構成が示されている。この露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）である。この露光装置１００は、照明系１０、マスクとしてのレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、光学ユニットＰＵ、基板としてのウエハＷが搭載されるテーブルとしてのウエハテーブルＴＢ、及び装置全体を統括制御する主制御装置２０等を備えている。
前記照明系１０は、例えば特開２００１−３１３２５０号公報及びこれに対応する米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号などに開示されるように、光源、オプティカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系、ビームスプリッタ、リレーレンズ、可変ＮＤフィルタ、レチクルブラインド等（いずれも不図示）を含んで構成されている。この他、例えば特開平６−３４９７０１号公報及びこれに対応する米国特許第５，５３４，９７０号などに開示されるような照明系と同様に照明系１０を構成しても良い。
この照明系１０では、回路パターン等が描かれたレチクルＲ上のレチクルブラインドで規定されたスリット状の照明領域部分をエネルギビームとしての照明光（露光光）ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ＩＬとしては、一例としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられている。なお、照明光ＩＬとして、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの遠紫外光、あるいは超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）を用いることも可能である。また、オプティカルインテグレータとしては、フライアイレンズ、ロッドインテグレータ（内面反射型インテグレータ）あるいは回折光学素子などを用いることができる。本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令が許す限りにおいて、上記各公開公報及びこれらに対応する米国特許又は米国特許出願公開公報における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
前記レチクルステージＲＳＴ上には、レチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動部１１（図１では図示せず図６参照）によって、照明系１０の光軸（後述する光学系の光軸ＡＸに一致）に垂直なＸＹ平面内で微少駆動可能であるとともに、所定の走査方向（ここでは図１における紙面内左右方向であるＹ軸方向とする）に指定された走査速度で駆動可能となっている。
レチクルステージＲＳＴのＸＹ面内の位置は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１６によって、移動鏡１５を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。ここで、実際には、レチクルステージＲＳＴ上にはＹ軸方向に直交する反射面を有する移動鏡とＸ軸方向に直交する反射面を有する移動鏡とが設けられ、これらの移動鏡に対応してレチクルＹ干渉計とレチクルＸ干渉計とが設けられているが、図１ではこれらが代表的に移動鏡１５、レチクル干渉計１６として示されている。なお、例えば、レチクルステージＲＳＴの端面を鏡面加工して反射面（移動鏡１５の反射面に相当）を形成しても良い。また、レチクルステージＲＳＴの走査方向（本実施形態ではＹ軸方向）の位置検出に用いられるＸ軸方向に伸びた反射面の代わりに、少なくとも１つのコーナーキューブ型ミラー（例えばレトロリフレクタ）を用いても良い。ここで、レチクルＹ干渉計とレチクルＸ干渉計の一方、例えばレチクルＹ干渉計は、測長軸を２軸有する２軸干渉計であり、このレチクルＹ干渉計の計測値に基づきレチクルステージＲＳＴのＹ位置に加え、θｚ（Ｚ軸回りの回転）も計測できるようになっている。
レチクル干渉計１６からのレチクルステージＲＳＴの位置情報は主制御装置２０に供給される。主制御装置２０では、レチクルステージＲＳＴの位置情報に基づいてレチクルステージ駆動部１１（図６参照）を介してレチクルステージＲＳＴを駆動制御する。
前記光学ユニットＰＵは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に配置されている。光学ユニットＰＵは、鏡筒４０と、該鏡筒内に所定の位置関係で保持された複数の光学素子、具体的にはＺ軸方向の共通の光軸ＡＸを有する複数のレンズ（レンズエレメント）から成る光学系４２とを備えている。また、本実施形態では、鏡筒４０の下端（光学系４２を構成する最も像面側（ウエハＷ側）の光学素子（光学部材）を保持する鏡筒４０部分の先端）に液体静圧軸受としての水圧パッド３２が一体的に取り付けられ、該水圧パッド３２の中央部の開口の内部にソリッドイマージョンレンズ（以下、「ＳＩＬ」と略述する）２２が配置されている（図３参照）。このＳＩＬ２２は、平凸レンズから成り、その平面（以下、便宜上「下面」と呼ぶ）を下方に向け、その下面が水圧パッド３２の軸受面とほぼ同一面とされている。ＳＩＬ２２は、屈折率ｎＳＩＬが２〜２．５程度の素材によって形成されている。
本実施形態では、鏡筒４０内部の光学系４２とＳＩＬ２２とによって、例えば両側テレセントリックで所定の投影倍率（例えば１／４倍又は１／５倍）の屈折光学系から成る投影光学系が実質的に構成されている。以下、この投影光学系を投影光学系ＰＬと記述する。
この場合、照明系１０からの照明光ＩＬによってレチクルＲの照明領域が照明されると、このレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬを介してその照明領域内のレチクルＲの回路パターンの縮小像（回路パターンの一部の縮小像）が表面にレジスト（感光剤）が塗布されたウエハＷ上の前記照明領域に共役な照明光の照射領域（以下、「露光領域」とも呼ぶ）に形成される。
また、図示は省略されているが、光学系４２を構成する複数のレンズのうち、特定の複数のレンズは、主制御装置２０からの指令に基づいて、結像特性補正コントローラ８１によって制御され、投影光学系ＰＬの光学特性（結像特性を含む）、例えば倍率、ディストーション、コマ収差、及び像面湾曲（像面傾斜を含む）などを調整できるようになっている。
なお、上記の水圧パッド３２及びこれに接続された配管系の構成等については後に詳述する。
前記ウエハテーブルＴＢは、矩形板状部材から成り、その表面には、中央に円形開口（図２参照）が形成された補助プレート２４が固着されている。ここで、図２に示されるように、補助プレート２４とウエハＷとの間には、隙間Ｄが存在するが、隙間Ｄの寸法は、３ｍｍ以下になるように設定されている。また、ウエハＷには、その一部にノッチ（Ｖ字状の切欠き）が存在するが、このノッチの寸法は、隙間Ｄより更に小さく１ｍｍ程度であるから、図示は省略している。
また、補助プレート２４には、その一部に円形開口が形成され、その開口内に、基準マーク板ＦＭが隙間がないように嵌め込まれている。基準マーク板ＦＭはその表面が、補助プレート２４と同一面とされている。基準マーク板ＦＭの表面には、後述するレチクルアライメントや後述するアライメント検出系ＡＬＧのベースライン計測などに用いられる各種の基準マーク（いずれも不図示）が形成されている。
ここで、実際には、補助プレート２４とウエハテーブルＴＢとの間には、図３に示されるように、弾性体２５が組み込まれている。この場合、補助プレート２４の上方に水圧パッド３２が位置しない状態では、補助プレート２４の上面がウエハ上面より常に低くなるように設定されている。そして、補助プレート２４の上方に水圧パッド３２が位置する状態では、水圧パッド３２の陽圧と負圧とのバランスにより、補助プレート２４の上面がウエハＷ上面と一致する高さまで上昇するようになっている。これにより、水圧パッド３２とそれに対向する補助プレート２４の上面とのギャップが一定に保たれるので、圧力が一定に保たれるとともに、水の漏れ量をほとんど０にすることができる。
ウエハテーブルＴＢは、走査方向（Ｙ軸方向）の移動のみならず、ウエハＷ上の複数のショット領域を前記照明領域と共役な露光領域に位置させることができるように、走査方向に直交する非走査方向（Ｘ軸方向）にも後述する駆動装置により、移動可能に構成されている。これにより、ウエハＷ上の各ショット領域を走査（スキャン）露光する動作と、次ショットの露光のための加速開始位置（走査開始位置）まで移動する動作（区画領域間移動動作）とを繰り返すステップ・アンド・スキャン動作を行うことができるようになっている。
また、ウエハテーブルＴＢの下面（裏面）側には、図１に示されるように、前述の水圧パッド３２に対向して、流体静圧軸受としての水圧パッド３４が配置されており、この水圧パッド３４は、固定部材３６の上面に固定されている。この場合、ウエハテーブルＴＢと該ウエハテーブルＴＢ上のウエハＷとが、水圧パッド３２と水圧パッド３４とによって、上下から非接触で狭持されている。なお、この水圧パッド３４及びこれに接続された配管系の構成等については後述する。
また、ウエハテーブルＴＢのＸＹ平面内での位置（Ｚ軸回りの回転（θｚ回転）を含む）は、エンコーダ９６によって計測されているが、この点についても後述する。
次に、ウエハテーブルＴＢを駆動する駆動装置について、図２及び図３に基づいて説明する。図２には、駆動装置５０の構成がウエハテーブルＴＢ等とともに、斜視図にて示され、図３には、この駆動装置５０のＸＺ断面が、前述の水圧パッド３２、３４に対する給排水のための配管系とともに、概略的に示されている。
駆動装置５０は、ウエハテーブルＴＢを移動可能に下方から支持するステージ５２（図２参照）と、ウエハテーブルＴＢをステージ５２に対して走査方向であるＹ軸方向に駆動するとともに、非走査方向（Ｘ軸方向）に微小駆動する第１駆動機構と、ステージ５２と一体的にウエハテーブルＴＢをＸ軸方向に駆動する第２駆動機構と、を備えている。
前記ステージ５２は、矩形枠状の部材から成り（図３参照）、その底面のＹ軸方向の一側と他側には、図２に示されるように、例えばＸ軸方向に所定間隔で配置された複数の永久磁石を有する磁極ユニットから成る一対のＸ可動子５４Ａ、５４Ｂが設けられている。これらのＸ可動子５４Ａ、５４Ｂとともに、それぞれＸ軸リニアモータ５８Ａ，５８Ｂを構成する電機子ユニットから成るＸ固定子５６Ａ、５６Ｂが、Ｘ軸方向にそれぞれ延設されている。Ｘ固定子５６Ａ、５６Ｂは、同一のＸＹ面内でＹ軸方向に所定間隔を隔てて配設され、それぞれ不図示の支持部材によって支持されている。Ｘ固定子５６Ａ、５６Ｂは、Ｘ可動子５４Ａ、５４Ｂがその内部に挿入可能な断面Ｕ字状の形状を有し、Ｘ可動子５４Ａ、５４Ｂが対向する少なくとも一面には、Ｘ軸方向に所定間隔で配置された複数の電機子コイルを有している。
このようにして構成される、Ｘ軸リニアモータ５８Ａ，５８Ｂによって、ステージ５２と一体的にウエハテーブルＴＢがＸ軸方向に駆動される。すなわち、Ｘ軸リニアモータ５８Ａ，５８Ｂによって、第２駆動機構の少なくとも一部が構成されている。
前記ウエハテーブルＴＢは、図３に示されるように、その底面のＸ軸方向の一側と他側の端部近傍にそれぞれ設けられた複数のエアベアリング４８を介して、ステージ５２の上面の上方に数μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持されている。
ウエハテーブルＴＢのＸ軸方向の一側と他側の端面のＹ軸方向のほぼ中央の位置には、図２に示されるように、例えばＹ軸方向に所定間隔で配置された複数の永久磁石を有する磁極ユニットから成る一対のＹ可動子６０Ａ，６０Ｂがそれぞれ設けられている。これらのＹ可動子６０Ａ，６０Ｂとともに、Ｙ軸リニアモータ６４Ａ，６４Ｂをそれぞれ構成するＹ固定子６２Ａ，６２Ｂが、ステージ５２上面のＸ軸方向の一側と他側の端部にＹ軸方向にそれぞれ延設されている。Ｙ固定子６２Ａ，６２Ｂのそれぞれは、例えばＹ軸方向に所定間隔で配置された複数の電機子コイルを有する電機子ユニットによって構成される。ウエハテーブルＴＢは、Ｙ軸リニアモータ６４Ａ，６４ＢによってＹ軸方向に駆動される。また、Ｙ軸リニアモータ６４Ａ，６４Ｂが発生する駆動力を僅かに異ならせることにより、ウエハテーブルＴＢをＺ軸回りに回転させることも可能である。
さらに、ウエハテーブルＴＢのＸ軸方向一側（−Ｘ側）の端面には、Ｙ可動子６０Ｂの＋Ｙ側、−Ｙ側に、前記Ｙ固定子６２Ｂとともに、それぞれボイスコイルモータを構成するＵ字状の永久磁石６６Ａ，６６Ｂが設けられている。これらのボイスコイルモータは、ウエハテーブルＴＢをＸ軸方向に微小駆動する。以下においては、これらのボイスコイルモータを、その可動子である永久磁石と同一の符号を用いて、ボイルコイルモータ６６Ａ，６６Ｂとも呼ぶ。
これまでの説明からわかるように、Ｙ軸リニアモータ６４Ａ，６４Ｂ及びボイスコイルモータ６６Ａ，６６Ｂによって、第１駆動機構の少なくとも一部が構成されている。
図１に戻り、光学ユニットＰＵの鏡筒４０の側面には、オフアクシス（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）方式のアライメント検出系ＡＬＧが設けられている。このアライメント検出系ＡＬＧとしては、例えば、ウエハ上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光束を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に結像された対象マークの像と不図示の指標の像とを撮像素子（ＣＣＤ）等を用いて撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のＦＩＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｉｍａｇｅ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）系のアライメントセンサが用いられている。このアライメント検出系ＡＬＧの出力に基づき、基準マーク板ＦＭ上の基準マーク及びウエハ上のアライメントマークのＸ、Ｙ２次元方向の位置計測を行なうことが可能である。
次に、水圧パッド３２、３４及びこれらに接続された配管系について、図３、及び図４に基づいて説明する。
光学ユニットＰＵの鏡筒４０の像面側の端部（下端部）には、図３に示されるように、下方に行くにつれてその直径が小さくなるテーパ部４０ａが形成されている。この場合、テーパ部４０ａの内部に光学系４２を構成する最も像面側のレンズ（不図示）、すなわち投影光学系ＰＬを構成する像面に２番目に近いレンズが配置されている。
鏡筒４０の下方に取り付けられた水圧パッド３２は、一例として、外径が６０ｍｍ、内径が３５ｍｍ程度で、高さが２０ｍｍ〜５０ｍｍ程度の厚肉の円筒状（ドーナツ状）の形状を有するものが用いられている。この水圧パッド３２は、その軸受面（底面）が、ＸＹ平面に平行になる状態で、鏡筒４０の下端面に軸受面と反対側の面（上面）が固着されている。この結果、本実施形態では、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ方向に関し、水圧パッド３２と投影光学系ＰＬとの位置関係が一定に維持されるようになっている。
水圧パッド３２の軸受面（底面）には、図３及び水圧パッド３２の底面図である図４を総合するとわかるように、液体排出溝（及び溝）としての円環状の排水溝６８、液体供給溝（及び溝）としての円環状の給水溝７０、及び液体排出溝（及び溝）としての円環状の排水溝７２が、内側から外側に順次、かつ同心円状に形成されている。なお、図３においては、これらの３つの溝６８，７０，７２の内、中央の給水溝７０の溝幅が残りの二つの溝の溝幅の約２倍程度とされているが、溝７０と溝７２の面積比は、各陽圧、負圧による力が丁度つりあうように決定される。
排水溝７２の内部底面（図３の内部上面）には、上下方向に貫通する貫通孔７４が、ほぼ等間隔で複数形成され、各貫通孔７４に排水管７６の一端がそれぞれ接続されている。
同様に、給水溝７０の内部底面（図３の内部上面）には、上下方向に貫通する貫通孔７８が、ほぼ等間隔で複数形成され、各貫通孔７８に給水管８０の一端がそれぞれ接続されている。
同様に、排水溝６８の内部底面（図３の内部上面）には、上下方向に貫通する貫通孔８２が、ほぼ等間隔で複数形成され、各貫通孔８２に排水管８４の一端がそれぞれ接続されている。
上記各給水管８０の他端は、バルブ８６ａをそれぞれ介して、液体供給装置８８にその一端が接続された供給管路９０の他端にそれぞれ接続されている。液体供給装置８８は、液体のタンク、加圧ポンプ、温度制御装置等を含んで構成され、主制御装置２０によって制御される。この場合、対応するバルブ８６ａが開状態のとき、液体供給装置８８が作動されると、例えば露光装置１００（の本体）が収納されているチャンバ（図示省略）内の温度と同程度の温度に温度制御装置によって温調された液浸用の所定の液体が、供給管路９０、給水管８０及び貫通孔７８を順次介して、水圧パッド３２の給水溝７０内部に供給される。なお、以下では、各給水管８０に設けられたバルブ８６ａを纏めて、バルブ群８６ａとも記述する（図６参照）。
上記の液体としては、ここでは、ＡｒＦエキシマレーザ光（１９３．３ｎｍの光）が透過する超純水（以下、特に必要な場合を除いて、単に「水」と記述する）を用いるものとする。超純水は、半導体製造工場等で容易に大量に入手できると共に、ウエハ上のフォトレジストや光学レンズ等に対する悪影響がない利点がある。また、超純水は環境に対する悪影響がないと共に、不純物の含有量が極めて低いため、ウエハの表面、及びＳＩＬ２２の表面を洗浄する作用も期待できる。
前記各排水管７６の他端は、バルブ８６ｂをそれぞれ介して、液体回収装置９２にその一端が接続された排水路９４の他端にそれぞれ接続されている。液体回収装置９２は、液体のタンク及び真空ポンプ（又は吸引ポンプ）等を含んで構成され、主制御装置２０によって制御される。この場合、対応するバルブ８６ｂが開状態のとき、水圧パッド３２の軸受面とウエハＷ表面との間の、排水溝７２近傍に存在する水が排水管７６を介して液体回収装置９２によって回収される。なお、以下では、各排水管７６に設けられたバルブ８６ｂを纏めて、バルブ群８６ｂとも記述するものとする（図６参照）。
また、前記各排水管８４の他端は、不図示の水槽の内部空間に引き込まれ、その水槽の内部空間は、大気中に開放されている。
前記水圧パッド３４は、上記水圧パッド３２と同様に、外径が６０ｍｍ、内径が３５ｍｍ程度で、高さが２０ｍｍ〜５０ｍｍ程度の厚肉の円筒状（ドーナツ状）の形状を有するものが用いられている。この水圧パッド３４は、その軸受面（上面）が、ＸＹ平面に平行になる状態で、固定部材３６の上面に固定されている。
前記ウエハテーブルＴＢの裏面には、ＸＹ２次元スケール（不図示）が形成され、このＸＹ２次元スケールを読み取り可能な光学式（又は磁気式）のエンコーダ９６が、水圧パッド３４の中央の開口の内部に設けられている。従って、ウエハテーブルＴＢの一部が、エンコーダ９６に対向する状態では、エンコーダ９６によってウエハテーブルＴＢのＸＹ面内の位置情報を所定の分解能、例えば０．２ｎｍで計測することができる。このエンコーダ９６の計測値が、主制御装置２０に供給されている（図６参照）。ウエハテーブルＴＢは上下の水圧パッド３２，３４に剛に押えられているため、水圧パッド３２，３４で挟まれたウエハテーブルＴＢの部分のたわみがなく、エンコーダ９６の計測値に含まれるウエハテーブルＴＢのたわみに起因するサイン誤差は極めて小さくなる。
水圧パッド３４の軸受面には、前述の水圧パッド３２と全く同様の配置形状で１つの流体供給溝（及び溝）としての給水溝１０２と、その外側及び内側の流体排出溝（及び溝）としての排水溝１０４，１０６とが形成されている。これらの溝１０２，１０４，１０６には、前述と同様に、水圧パッド３４の底面に連通する複数の貫通孔がそれぞれ形成されている。給水溝１０２は、複数の貫通孔のそれぞれを介して複数の給水管１０８それぞれの一端が接続され、各給水管１０８の他端は、バルブ８６ｃ及び不図示の給水路を介して液体供給装置１１４（図３では図示せず、図６参照）に接続されている。この液体供給装置１１４は、前述の液体供給装置８８と同様に構成されている。
外側の排水溝１０４は、複数の貫通孔のそれぞれを介して複数の排水管１１０それぞれの一端が接続され、各排水管１１０の他端は、バルブ８６ｄ及び不図示の回収路を介して液体回収装置１１６（図３では図示せず、図６参照）に接続されている。液体回収装置１１６は、前述の液体回収装置９２と同様に構成されている。
内側の排水溝１０６は、上記と同様に、複数の貫通孔のそれぞれを介して複数の排水管１１２それぞれの一端が接続され、各排水管１１２の他端は、バルブ８６ｅ及び不図示の回収路を介して液体回収装置１１６に接続されている。すなわち、水圧パッド３４では、内側の排水溝１０６は、大気解放状態とはなっていない。
以下の説明では、複数の給水管１０８の他端にそれぞれ設けられたバルブ８６ｃを、まとめてバルブ群８６ｃとも記述する（図６参照）。同様に、複数の配水管１１０、１１２の他端にそれぞれ設けられたバルブ８６ｄ、８６ｅを、それぞれまとめてバルブ群８６ｄ、８６ｅとも記述する（図６参照）。
なお、上記各バルブとしては、開閉の他、その開度の調整が可能な調整弁（例えば流量制御弁）などが用いられている。これらのバルブは、主制御装置２０によって制御される（図６参照）。
図６には、露光装置１００の制御系の構成が一部省略してブロック図にて示されている。この制御系は、ワークステーション（又はマイクロコンピュータ）などから成る主制御装置２０を中心として構成されている。
ここで、本実施形態の露光装置１００における、水圧パッド３２、３４によるウエハテーブルＴＢの支持について、主制御装置２０の動作を含めて、図３、図５及び図６等を参照して説明する。
まず、ウエハテーブルＴＢが、静止状態にある、例えば、水圧パッド３２、３４によってウエハテーブルＴＢの支持が開始されるときの様子を説明する。
主制御装置２０は、まず、バルブ群８６ａを所定の開度で開いた状態で、液体供給装置８８から上側の水圧パッド３２に対して給水を開始するとともに、バルブ群８６ｂを所定の開度で開いた状態で、液体回収装置９２の作動を開始させる。これにより、液体供給装置８８から給水路９０及び各給水管８０を介して水圧パッド３２の給水溝７０内部に所定の圧力（陽圧）の水が送り込まれ、この送り込まれた水の一部が水圧パッド３２の給水溝７０内部及び水圧パッド３２の軸受面とウエハＷとの間を介して排水溝７２、各貫通孔７４、排水管７６及び排水路９４を介して液体回収装置９２に回収される（図５参照）。
また、主制御装置２０は、上述の水圧パッド３２に対する給水の開始とほぼ同時に、バルブ群８６ｃを所定の開度で開いた状態で、液体供給装置１１４から下側の水圧パッド３４に対して給水を開始するとともに、バルブ群８６ｄ、８６ｅをそれぞれ所定の開度で開いた状態で、液体回収装置１１６の作動を開始させる。これにより、液体供給装置１１４から給水路及び各給水管１０８を介して水圧パッド３４の給水溝１０２内部に所定の圧力（陽圧）の水が送り込まれ、この送り込まれた水が水圧パッド３４の給水溝１０２内部及び水圧パッド３４の軸受面とウエハテーブルＴＢとの間の空間に行き渡った後、排水溝１０４，１０６及び各貫通孔、並びに配水管１１０，１１２を介して液体回収装置１１６に回収される（図５参照）。このとき、主制御装置２０は、水圧パッド３４に供給される水の量と、水圧パッド３４の排水溝１０４，１０６を介して排出される水の量とが、ほぼ一致するようにバルブ群８６ｄ，８６ｅの各バルブの開度、液体供給装置１１４からの供給される水の圧力、液体回収装置１１６が各配水管１１０、１１２の内部に生じさせる負圧などを設定している。この結果、常に一定量の水が水圧パッド３４とウエハテーブルＴＢとの間に満たされるようになっている。従って、水圧パッド３４の軸受面とウエハテーブルＴＢの裏面との間の水の層の厚さが常に一定となり、高剛性でウエハテーブルＴＢが水圧パッド３４によって支持される。このとき、水圧パッド３４とウエハテーブルＴＢとの間の水の圧力は、上側の水圧パッド３２に対する予圧力（与圧力）として作用する。すなわち、ウエハテーブルＴＢは、常に一定の力で下方から押圧されている。
このとき、主制御装置２０は、水圧パッド３２に対する給水量が、排水溝７２から排水される量より僅かに多くなるように、バルブ群８６ａ，８６ｂの各バルブの開度、液体供給装置８８から供給される水の圧力、液体回収装置９２が各配水管７６の内部に生じさせる負圧などを設定している。このため、水圧パッド３２に供給され、排水溝７２から排水されなかった残りの水は、水圧パッド３２の軸受面とウエハＷとの間の空間（ＳＩＬ２２下の空間を含む）を満たした後、排水溝６８に形成された各貫通孔８２，排水管８４を介して外部に排水される。
ここで、排水溝６８は、大気開放された受動的な排水溝となっているので、ＳＩＬ２２とウエハＷとの間に存在する水は大気開放された状態になっている。従って、ＳＩＬ２２には、殆ど水圧がかからず、ストレス（応力）が発生しない。
この一方、給水溝７０内部近傍の水は、高い圧力（陽圧）がかかっており、高い負荷容量と剛性を水圧パッド３２に与えている。また、水圧パッド３２とウエハＷ表面との間には、常時一定量の水が送り込まれ、この送り込まれた水のうちの一部の一定量の水が液体回収装置９２によって常時回収されている。この結果、水圧パッド３２の軸受面とウエハＷ表面との間の隙間（いわゆる軸受け隙間）が一定に維持されている。
従って、本実施形態では、ウエハテーブルＴＢ及び該ウエハテーブルＴＢ上に載置されたウエハＷのＳＩＬ２２の周辺領域部分は、水圧パッド３２、３４によって上下から狭持された状態で、かつ高い剛性で支持されている。
そして、ウエハテーブルＴＢが、所定方向、例えば図５中に矢印Ｃで示される方向に移動する際には、ＳＩＬ２２の下方に同図に矢印Ｆで示されるような水の流れが生じる。この矢印Ｆで示される流れは、非圧縮性の粘性流体であり、かつニュートンの粘性の法則が成り立つニュートン流体である水が、ウエハＷ表面とＳＩＬ２２下面との相対変位によりせん断力を受けることに起因して生じる、層流クエット（Ｃｏｕｅｔｔｅ）流れである。
本実施形態の露光装置１００では、ウエハテーブルＴＢ及びウエハＷが、水圧パッド３２、３４によって上述のようにして狭持され、かつ駆動されるとき、例えば後述するウエハテーブルＴＢのショット間ステッピング時及びスキャン露光時などには、その駆動方向に応じた向きの層流クエット流れが生じるので、ＳＩＬ２２下方の水が入れ替わるようになっている。
上述のようにして構成された本実施形態の露光装置１００では、通常のスキャニング・ステッパと同様に、不図示のレチクルアライメント系、アライメント検出系ＡＬＧ及び前述した基準マーク板ＦＭなどを用いた、レチクルアライメント、アライメント検出系ＡＬＧのベースライン計測、並びにＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）等のウエハアライメントなどの所定の準備作業が行われる。なお、上記のレチクルアライメント、ベースライン計測等の準備作業については、例えば特開平７−１７６４６８号公報及びこれに対応する米国特許第５，６４６，４１３号に詳細に開示され、これに続くＥＧＡについては、特開昭６１−４４４２９号公報及びこれに対応する米国特許第４，７８０，６１７号等に詳細に開示されている。本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令が許す限りにおいて、上記各公報及びこれらに対応する上記米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
そして、ウエハアライメントが終了すると、主制御装置２０により、前述した水圧パッド３２、３４に対する給水動作が開始され、前述のようにして、ウエハテーブルＴＢ及び該ウエハテーブルＴＢ上に載置されたウエハＷが、水圧パッド３２、３４によって高剛性で狭持される。
次いで、主制御装置２０によって、ウエハアライメントの結果に基づいて、ウエハＷ上の第１番目の区画領域としての第１ショット領域（ファーストショット）の露光のための加速開始位置に駆動装置５０を介してウエハテーブルＴＢが移動される。
上記の加速開始位置へのウエハＷの移動が終了すると、主制御装置２０が、レチクルステージ駆動部１１及び駆動装置５０の第１駆動機構（Ｙ軸リニアモータ６４Ａ，６４Ｂ及びボイスコイルモータ６６Ａ，６６Ｂ）を介してレチクルステージＲＳＴとウエハテーブルＴＢとのＹ軸方向の相対走査を開始する。そして、レチクルステージＲＳＴとウエハテーブルＴＢとが、それぞれの目標走査速度に達し、等速同期状態に達すると、照明系１０からの照明光（紫外パルス光）ＩＬによってレチクルＲのパターン領域が照明され始め、走査露光が開始される。上記の相対走査は、主制御装置２０が前述したエンコーダ９６、並びにレチクル干渉計１６の計測値をモニタしつつ、レチクルステージ駆動部１１及び上記第１駆動機構を制御することにより行われる。
主制御装置２０は、特に上記の走査露光時には、レチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の移動速度ＶｒとウエハテーブルＴＢのＹ軸方向の移動速度Ｖｗとが、投影光学系ＰＬの投影倍率に応じた速度比に維持されるように同期制御を行う。
そして、レチクルＲのパターン領域の異なる領域が紫外パルス光で逐次照明され、パターン領域全面に対する照明が完了することにより、ウエハＷ上のファーストショットの走査露光が終了する。これにより、レチクルＲのパターンが投影光学系ＰＬを介してファーストショットに縮小転写される。
このようにして、ウエハＷ上のファーストショットに対する走査露光が終了すると、主制御装置２０により、駆動装置５０の第２駆動機構（Ｘ軸リニアモータ５８Ａ，５８Ｂ）を介してウエハテーブルＴＢが例えばＸ軸方向にステップ移動され、ウエハＷ上のセカンドショット（第２番目の区画領域としてのショット領域）の露光のための加速開始位置に移動される。次に、主制御装置２０の管理の下、ウエハＷ上のセカンドショットに対して前述と同様の走査露光が行われる。
このようにして、ウエハＷ上のショット領域の走査露光とショット領域間のステッピング動作とが繰り返し行われ、ウエハＷ上の複数の区画領域としてのショット領域にレチクルＲの回路パターンが順次転写される。
ここで、上記のウエハテーブルＴＢのショット間ステッピング時及びスキャン露光時などには、ウエハテーブルＴＢのその駆動方向に応じた向きの前述した層流クエット流れが生じるので、ＳＩＬ２２下方の水が常時入れ替わる。従って、露光装置１００では、新鮮で温度の安定した水を常に用いて液浸露光が行われるようになっている。
また、例えば、ウエハＷ上の周辺ショット領域を露光する場合などには、水圧パッド３２の軸受面の少なくとも一部が、ウエハＷから外れることがあるが、ウエハテーブルＴＢ上には、ウエハＷの周辺に前述の補助プレート２４が設けられているので、水圧パッド３２の軸受面の全域が、ウエハＷ又は補助プレートのいずれかに対向した状態が維持される。この場合、前述のように、補助プレート２４の上方に水圧パッド３２が位置する状態では、水圧パッド３２の陽圧と負圧とのバランスにより、補助プレート２４の上面がウエハＷ上面と一致する高さまで上昇するようになっていることから、水圧パッド３２に供給された水を、水圧パッド３２と補助プレート２４又はウエハＷとで狭持することができるので、水の漏出を防ぐことができる。
これまでの説明から明らかなように、本実施形態では、水圧パッド３２、液体供給装置８８、液体回収装置９２及びこれらに接続された給排水系（具体的には、排水管７６、給水管８０、排水管８４、バルブ群８６ａ、８６ｂ、供給管路９０及び排水路９４）によって、液体軸受装置が構成されている。
以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置１００によると、上記の液体静圧軸受装置によって、水圧パッド３２の軸受面とウエハテーブルＴＢ上に載置されたウエハＷの表面との投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ方向（Ｚ軸方向）に関する間隔が、所定寸法（例えば１０μｍ程度）に維持される。また、ウエハテーブルＴＢの裏面側には、水圧パッド３２に対向して流体静圧軸受としての水圧パッド３４が配置され、該水圧パッド３４によってウエハテーブルＴＢの裏面に対向する軸受面とウエハテーブルとの間に水を供給して該水の静圧によりその軸受面とウエハテーブルＴＢの裏面との隙間が維持されている。この結果、ウエハテーブルＴＢと該ウエハテーブルＴＢ上のウエハＷとが、水圧パッド３２と水圧パッド３４とによって、上下から狭持される。この場合、水圧パッド３２、３４それぞれの軸受面とウエハＷ又はウエハテーブルＴＢとの間隔を、例えば１０μｍ程度以下に安定してかつ一定に保つことができる。水圧パッドなどの液体静圧軸受は、気体静圧軸受とは異なり、軸受面と支持対象物（ウエハＷ又はウエハテーブルＴＢ）との間の非圧縮性流体である水（液体）の静圧を利用するので、軸受の剛性が高く、軸受面と支持対象物との間隔を、安定してかつ一定に保つことができる。また、水（液体）は気体（例えば空気）に比べて、粘性が高く、液体は振動減衰性が気体に比べて良好である。この結果、ウエハテーブルＴＢ及びウエハＷは、その移動時に少なくとも露光領域及びその近傍の部分では、Ｚ軸方向（光軸ＡＸ方向）の位置ずれが生じないようになっている。
従って、本実施形態の露光装置１００によると、フォーカスセンサなどの焦点位置検出系を特に設けなくても、ウエハテーブルＴＢの移動に起因するデフォーカスの発生をほぼ確実に防止した状態で、レチクルＲのパターンをウエハＷ上の複数のショット領域に転写することが可能となる。
また、本実施形態の露光装置１００では、ウエハテーブルＴＢ及びウエハＷが、ウエハＷ上へのパターンの投影領域（露光領域）が含まれるＳＩＬ２２の周囲の帯状の領域（水圧パッド３２，３４の軸受面に対応する領域）部分で、水圧パッド３２、３４によって高剛性で狭持されるので、ウエハテーブルＴＢ自体の剛性はそれほど高くなくても良くなる。この結果、ウエハテーブルＴＢを薄くすることができ、その分ウエハテーブルＴＢの軽量化、ひいてはその位置制御性の向上が可能である。例えば、ウエハテーブルＴＢの厚さを、従来の１／４程度以下に設定することも可能である。すなわち、ウエハテーブルＴＢの厚さは、１０ｍｍ程度以下に設定することができる。
また、本実施形態の露光装置１００では、投影光学系ＰＬの最も像面側の光学部材であるＳＩＬ２２の下面とウエハＷ表面との間に、空気に比べて屈折率が高い水（高屈折率流体）が常に存在する状態で、レチクルＲのパターン領域、投影光学系ＰＬ及び水を介して照明光ＩＬによりウエハＷが露光される。すなわち、液浸露光が行われ、ウエハＷ表面における照明光ＩＬの波長を空気中における波長の１／ｎ倍（ｎは液体の屈折率、水の場合ｎは１．４）に短波長化でき、更に実効的な焦点深度は空気中に比べて約ｎ倍に広がる。従って、解像度の高い露光が可能になる。なお、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良い場合には、投影光学系ＰＬの開口数（ＮＡ）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。
また、実効的な焦点深度が空気中に比べて約ｎ倍に広がることは、デフォーカスの発生を抑制できるという効果もある。
また、本実施形態の露光装置１００では、走査露光中などには、前述の如く、水圧パッド３２に供給される水は、常時入れ替えられているので、ウエハＷ上に異物が付着している場合には、その異物が水の流れにより除去される。
また、本実施形態の露光装置１００によると、ウエハＷの周辺部のショット領域を露光する際、あるいは露光終了後にウエハテーブルＴＢ上のウエハを交換する際などに、投影光学系ＰＬ（ＳＩＬ２２）とウエハＷとの間に水を保持した状態で、投影光学系ＰＬがウエハＷから外れる位置にウエハテーブルＴＢが移動した場合でも、投影光学系ＰＬと補助プレート２４との間に水を保持することができ、その水の流出を防止することが可能となる。これにより、水の流出に起因する種々の不都合の発生を回避することができる。また、補助プレート２４とウエハＷとの隙間は３ｍｍ以下に設定されているので、ウエハＷが投影光学系ＰＬの下方にある状態からウエハＷが投影光学系ＰＬから外れる位置にウエハテーブルＴＢが移動する場合などに、その移動の途中でウエハＷと補助プレート２４との間の隙間に水が流出するのが、その水の表面張力により防止される。
従って、本実施形態の露光装置１００によると、上述したような種々の効果により、レチクルＲのパターンをウエハＷ上の複数のショット領域のそれぞれに極めて精度良く転写することが可能になる。また、空気中に比べて広い焦点深度での露光を行うことも可能になる。
また、本実施形態の露光装置１００では、投影光学系ＰＬの最も像面側の光学部材であるＳＩＬ２２の下面が、水圧パッド３２の軸受面とほぼ一致しているので、ＳＩＬ２２とウエハＷ表面との間隔は、水圧パッド３２の軸受面とウエハＷとの間隔である、１０μｍ程度となり、液浸露光用に供給する液体（水）の使用量が少なくなるとともに、液浸露光の終了後に水の回収を速やかに行うことができ、これにより、その回収後のウエハＷの乾燥が容易となる。
また、水の層の厚みが極めて小さいので、その水による照明光ＩＬの吸収が小さく、更には、水の温度分布の不均一性に起因する光学収差を抑制することができる。
なお、上記実施形態では、ウエハテーブルＴＢ及びウエハＷを、上下から水圧パッド３２、３４によって高剛性で狭持する場合について説明したが、特にウエハテーブルＴＢ下方の水圧パッド３４は、主として、上側の水圧パッド３２に対し、一定の予圧（与圧）を付与することを目的とするので、ウエハテーブルＴＢの裏面に対し、一定の上向きの力を付与できるのであれば、必ずしも設けなくても良い。あるいは、水圧パッド３４に代えて、他の種類の流体軸受、例えば加圧気体の静圧を利用する気体静圧軸受のうち、軸受剛性の高い種類、例えば真空予圧型のエアベアリング等を用いることも可能である。
また、上記実施形態では、水圧パッド３２に供給された水の一部を液浸露光用の水として用いる場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではなく、水圧パッド３２に対する水の供給経路とは、全く独立の供給経路を介して液浸露光用の液体を投影光学系ＰＬとウエハＷとの間の空間に供給するようにしても構わない。
さらに、上記実施形態では、本発明が液浸露光を行う露光装置に適用された場合について説明したが、水圧パッドなどの液体静圧軸受を用いてウエハテーブルＴＢなどの移動体を支持する手法は、液浸露光を行わない露光装置にも好適に適用できる。かかる場合であっても、その液体静圧軸受によって、その軸受面と基板（ウエハ）の表面との投影光学系の光軸方向に関する間隔が、所定寸法（例えば１０μｍ程度）に維持される。液体静圧軸受は、気体静圧軸受とは異なり、軸受面と支持対象物（基板）との間の非圧縮性流体である液体の静圧を利用するので、軸受の剛性が高く、軸受面と基板との間隔を、安定してかつ一定に保つことができる。また、液体（例えば純水）は気体（例えば空気）に比べて、粘性が高く、液体は振動減衰性が気体に比べて良好である。従って、本発明の露光装置によれば、焦点位置検出系などを必ずしも設けることなく、デフォーカスの殆どない基板上へのパターンの転写を実現することができる。
なお、上記実施形態では、ドーナツ状の水圧パッド３２，３４を、ウエハテーブルＴＢ上のウエハＷの上側（投影光学系ＰＬの像面側）、ウエハテーブルＴＢの下側にそれぞれ設けた場合について説明したが、これに限らず、露光領域（レチクルパターンの投影領域）を取り囲む矩形（長方形）環状の軸受面を有する液体静圧軸受を、上記の水圧パッド３２，３４の少なくとも一方に代えて設けても良い。
また、水圧パッド３２に代えて、複数の小型の水圧パッドを、露光領域（レチクルパターンの投影領域）を取り囲む状態で、投影光学系ＰＬの下端部近傍に取り付けても良い。同様に、水圧パッド３４に代えて、複数の小型の流体静圧軸受を、ウエハテーブルＴＢの裏面側の露光領域（レチクルパターンの投影領域）を取り囲む領域に対応する領域に対向して配置しても良い。あるいは、水圧パッド３２に代えて設けられる１又は２以上の水圧パッドを投影光学系ＰＬの像面側に投影光学系ＰＬとの位置関係を維持した状態で配置しても良い。
なお、上記実施形態では、焦点位置検出系（フォーカスセンサ）を特に設けないものとしたが、フォーカスセンサが必要な場合には、少なくとも１つの計測点でウエハＷ表面との間の間隔を計測するギャップセンサを水圧パッド３２に取り付け、そのギャップセンサの計測値に応じて水圧パッド３２に接続された排気管７６の内部に生じさせる負圧を、液体回収装置（又は主制御装置２０）が調整することにより、ウエハＷ表面のＺ軸方向の位置（フォーカス）を調整することとしても良い。この場合のギャップセンサとしては、水圧パッド３２の一部にダイヤフラムを取り付け、そのダイヤフラムに作用する水の圧力と大気圧との差を計測し、その差を距離に換算する、圧力センサを用いることができる。あるいは静電容量センサなどを用いることもできる。また、例えば投影光学系ＰＬの少なくとも一部の光学素子を介して、ウエハＷに検出光を照射するとともに、その反射光を受光して、投影光学系ＰＬとウエハＷとの間隔を計測し、その計測値に応じて水圧パッド３２とウエハＷ表面との間隔を調整するようにしても良い。
なお、上記実施形態では、ウエハテーブルＴＢの裏面に形成されたＸＹ２次元スケールを、光学式（又は磁気式）のエンコーダ９６を用いて読み取ることにより、ウエハテーブルＴＢのＸＹ面内の位置情報を計測することとしたが、本発明がこれに限られるものではなく、レーザ干渉計を用いてウエハテーブルＴＢのＸＹ面内の位置情報を計測することとしても良い。
この場合、ウエハテーブルＴＢのＸ軸方向一側の端面（例えば−Ｘ側端面）と、Ｙ軸方向一側の端面（例えば−Ｙ側端面）を鏡面加工する必要があるが、図２から分かるように−Ｘ側端面には、Ｙ軸リニアモータ６４ＡのＹ可動子６０Ａが設けられるので、図２の状態では、＋Ｘ側端面のＹ軸方向全域にわたって鏡面加工をすることができないおそれがある。この場合、図７に示されるように、一方のＹ可動子６０Ａと他方のＹ可動子６０ＢのＺ軸方向位置を互いにずらすことにより、ウエハテーブルＴＢの＋Ｘ側端面をＹ軸方向全域にわたって鏡面加工することができる。ここで、Ｙ可動子６０Ａ、６０ＢをウエハテーブルＴＢの重心Ｇに対して点対称な位置に設けることにより、Ｙ軸リニアモータ６４Ａ，６４Ｂの推力をウエハテーブルＴＢの重心Ｇに作用させることが可能となる。
このようにして形成した反射面に対して、干渉計１８（図７では、Ｘ軸方向の計測に用いられる干渉計のみを図示）からの測長ビームが照射され、干渉計１８では、その反射光を受光することにより、ウエハテーブルＴＢのＸ軸方向およびＹ軸方向の位置を例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で計測する。この場合、干渉計としては、測長軸を複数有する多軸干渉計を用いることができ、この干渉計によって、ウエハテーブルＴＢのＸ、Ｙ位置の他、回転（ヨーイング（Ｚ軸回りの回転であるθｚ回転）、ローリング（Ｙ軸回りの回転であるθｙ回転）及びピッチング（Ｘ軸回りの回転であるθｘ回転））も計測可能とすることができる。
《変形例》
これまでの説明では、水圧パッド３２が鏡筒４０に固定され、投影光学系ＰＬと水圧パッド３２との位置関係が一定に維持されている場合について説明したが、これに限らず、例えば、投影光学系ＰＬを構成する最も像面側の光学部材として、図８に示されるような上下に２分割された分割レンズ（Ｄｉｖｉｄｅｄ Ｌｅｎｓ）を用いることとしても良い。この図８に示される分割レンズ１５０は、下側の半球状の第１部分レンズ１５２ａと、その第１部分レンズの外表面（球面の一部）と同一の点を中心とする曲率半径が僅かに大きな曲率半径の球面をその内面（内表面）として有し、前記第１部分レンズ１５２ａの中心とは異なる点を中心とする球面を外面（外表面）として有する第２部分レンズ１５２ｂとによって構成されている。この場合、第１部分レンズ１５２ａは平凸レンズであり、第２部分レンズ１５２ｂは、凹メニスカスレンズである。
このようにして構成される分割レンズ１５０を、上記実施形態中のＳＩＬ２２に代えて用いることができる。このとき、第２部分レンズ１５２ｂを、鏡筒４０に一体的に取り付け、第１部分レンズ１５２ａを、水圧パッド３２にその軸受面と第１部分レンズ１５２ａの下面とがほぼ同一面となるように保持させる。そして、第１部分レンズ１５２ａの下方（ウエハＷとの間）の空間のみならず、第１部分レンズ１５２ａと第２部分レンズ１５２ｂとの間の隙間にも、液浸用の液体（水など）を満たすようにする。このような構成を採用すれば、第１部分レンズ１５２ａに作用する水圧によりその第１部分レンズ１５２ａに必要以上の負荷が掛かる場合に、第１部分レンズ１５２ａが水圧パッド３２とともに上下に動くことで、第１部分レンズ１５２ａに余計な応力が生じるのを抑制することができ、その応力に起因にする光学性能の劣化を防止することができる。この場合、上記の第１部分レンズ１５２ａ及び水圧パッド３２の上下動により、給水溝内の圧力（陽圧）と排水溝内の圧力（負圧）とが丁度つりあうように設定され、第１部分レンズ１５２ａ下方の水の層（水膜）の厚さが一定になるとともに、第１部分レンズ１５２ａが上下に動くことで、光路が変化し、自動的にフォーカス位置が調整されるようになっている。
なお、本実施形態においては、分割レンズ１５０は、平凸レンズと凹メニスカスレンズに分割されているが、投影光学系ＰＬの瞳面に近い上側の光学素子を平凸レンズとして、投影光学系ＰＬの像面に近い下側の光学素子を無屈折力の平行平面板としても良い。この場合、その平行平面版の変動によって、投影光学系ＰＬの像面などの結像特性が変化する場合には、投影光学系の一部のレンズの移動、レチクルの移動、露光光の波長の微調整の少なくとも一つを行って、その結像特性の変化を補償するようにしても良い。
上記第１の実施形態では、本発明が、ウエハテーブルＴＢ及び該ウエハテーブルを支持するステージ５２を、各１つ備えた露光装置に適用された場合について説明したが、これに限らず、次の第２の実施形態のように、ウエハテーブルＴＢ及びステージを複数、例えば２つ備えた露光装置に本発明を適用しても良い。
《第２の実施形態》
次に、図９及び図１０に基づいて本発明の第２の実施形態の露光装置について説明する。図９には、第２の実施形態の露光装置を構成するウエハステージ装置３００の構成が、平面図にて示されている。ここで、重複説明を避ける観点から、前述の第１の実施形態と同一の構成部分には、同一の符号を用いるとともに、その説明を省略するものとする。
本第２の実施形態の露光装置では、光学ユニットＰＵと、アライメント検出系ＡＬＧと同様のアライメント検出系ＡＬＧ’とが、Ｙ軸方向に所定距離離れて配置されている。そして、光学ユニットＰＵの下方に、前述の駆動装置５０が配置され、この駆動装置５０を構成するステージ５２上に搭載されたウエハテーブルＴＢ１上にウエハＷが載置されている。また、アライメント検出系ＡＬＧ’の下方には、ＸＹステージ装置１８０が配置されている。このＸＹステージ装置１８０を構成するステージ１７１上にウエハテーブルＴＢ２が搭載され、該ウエハテーブルＴＢ２上にウエハＷが載置されている。
ＸＹステージ装置１８０は、前述したステージ５２の外形と同形状の長方形部材から成るステージ１７１と、該ステージ１７１をＸ軸方向に駆動するＸ軸リニアモータ１７８と、該Ｘ軸リニアモータ１７８と一体的にステージ１７１を、Ｙ軸方向に駆動する一対のＹ軸リニアモータ１７６Ａ，１７６Ｂとを備えている。
前記Ｙ軸リニアモータ１７６Ａ，１７６Ｂは、駆動装置５０を構成するＸ固定子５６ＡのＸ軸方向の一端及び他端に近接して配置されそれぞれＹ軸方向に延びるＹ固定子（Ｙ軸リニアガイド）１７２Ａ，１７２Ｂと、これらＹ固定子１７２Ａ，１７２Ｂそれぞれに個別に係合するＹ可動子（スライダ）１７４Ａ，１７４Ｂとによって構成されている。すなわち、一方のＹ固定子１７２Ａと一方のＹ可動子１７４Ａとによって、相互間の電磁相互作用によってＹ可動子１７４ＡをＹ軸方向に駆動する駆動力を発生するＹリニアモータ１７６Ａが構成され、他方のＹ固定子１７２Ｂと他方のＹ可動子１７４Ｂとによって、相互間の電磁相互作用によってＹ可動子１７４ＢをＹ軸方向に駆動する駆動力を発生するＹリニアモータ１７６Ｂが構成されている。
Ｙ可動子１７４Ａ，１７４Ｂは、前述のＸリニアモータ１７８を構成するＸ軸方向に延びるＸ固定子（Ｘ軸リニアガイド）の一端と他端とにそれぞれ固定されている。このＸリニアモータ１７８のＸ固定子に対応してステージ１７１にはＸ可動子が設けられており、そのＸ可動子とＸ固定子１７８とによって構成されるＸリニアモータ１７８によってステージ１７１がＸ軸方向に駆動される。
この場合、Ｘリニアモータ１７８によって、ステージ１７１は、Ｘ軸方向に駆動されるとともに、一対のＹリニアモータ１７６Ａ，１７６Ｂによって、Ｘリニアモータ１７８と一体的にステージ１７１がＹ軸方向に駆動されるようになっている。
前記ステージ１７１上面のＸ軸方向の一側と他側の端部には、Ｙ固定子１６２Ａ，１６２Ｂが、Ｙ軸方向にそれぞれ延設されている。
ウエハテーブルＴＢ１、ＴＢ２は、前述したウエハテーブルＴＢと全く同様に構成されており、同様に、Ｘ軸方向の一側、他側の端部にＹ可動子６０Ａ及び永久磁石６６Ａ、６６Ｂ、Ｙ可動子６０Ｂを、それぞれ備えている。
この図９のウエハステージ装置３００では、ウエハテーブルＴＢ１に設けられたＹ可動子６０Ａは、ステージ５２上のＹ固定子６２Ａに係合した状態（図９の状態）で、Ｙ固定子６２Ａとの間で電磁相互作用を行いＹ軸方向の駆動力を発生するのみならず、ステージ１７１上のＹ固定子１６２Ａに係合した状態では、そのＹ固定子１６２Ａとの間で電磁相互作用を行いＹ軸方向の駆動力を発生するようになっている。
同様に、ウエハテーブルＴＢ２に設けられたＹ可動子６０Ａは、ステージ１７１上のＹ固定子１６２Ａに係合した状態（図９の状態）で、Ｙ固定子１６２Ａとの間で電磁相互作用を行いＹ軸方向の駆動力を発生するのみならず、ステージ５２上のＹ固定子６２Ａに係合した状態では、そのＹ固定子６２Ａとの間で電磁相互作用を行いＹ軸方向の駆動力を発生するようになっている。
同様に、ウエハテーブルＴＢ１に設けられたＹ可動子６０Ｂは、ステージ５２上のＹ固定子６２Ｂに係合した状態（図９の状態）で、Ｙ固定子６２Ｂとの間で電磁相互作用を行いＹ軸方向の駆動力を発生するのみならず、ステージ１７１上のＹ固定子１６２Ｂに係合した状態では、そのＹ固定子１６２Ｂとの間で電磁相互作用を行いＹ軸方向の駆動力を発生するようになっている。
同様に、ウエハテーブルＴＢ２に設けられたＹ可動子６０Ｂは、ステージ１７１上のＹ固定子１６２Ｂに係合した状態（図９の状態）で、Ｙ固定子１６２Ｂとの間で電磁相互作用を行いＹ軸方向の駆動力を発生するのみならず、ステージ５２上のＹ固定子６２Ｂに係合した状態では、そのＹ固定子６２Ｂとの間で電磁相互作用を行いＹ軸方向の駆動力を発生するようになっている。
また、ウエハテーブルＴＢ１に設けられた永久磁石６６Ａ，６６Ｂのそれぞれは、Ｙ固定子６２Ｂにそれぞれ係合した状態（図９の状態）で、ウエハテーブルＴＢ１をステージ５２上でＸ軸方向に微小駆動するボイスコイルモータを構成するとともに、Ｙ固定子１６２Ｂにそれぞれ係合した状態では、ウエハテーブルＴＢ１をステージ１７１上でＸ軸方向に微小駆動するボイスコイルモータを構成する。同様に、ウエハテーブルＴＢ２に設けられた永久磁石６６Ａ，６６Ｂのそれぞれは、Ｙ固定子１６２Ｂにそれぞれ係合した状態（図９の状態）で、ウエハテーブルＴＢ２をステージ１７１上でＸ軸方向に微小駆動するボイスコイルモータを構成するとともに、Ｙ固定子６２Ｂにそれぞれ係合した状態では、ウエハテーブルＴＢ２をステージ５２上でＸ軸方向に微小駆動するボイスコイルモータを構成する。
ウエハテーブルＴＢ１，ＴＢ２のＸＹ面内の位置は、レーザ干渉計その他の位置計測装置（不図示）によって計測され、その計測結果が、不図示の主制御装置に送られるようになっている。また、ウエハステージ装置３００を構成する前述の各モータは、主制御装置によって制御されるようになっている。
その他の部分の構成は、前述した第１の実施形態の露光装置１００と同様に構成されている。
このようにして構成された本第２の実施形態の露光装置では、主制御装置の管理の下、次のような処理シーケンスが行われることとすることができる。
すなわち、例えば一方のステージ１７１上にウエハＷを保持したウエハテーブルＴＢ２（又はＴＢ１）を搭載し、そのウエハテーブルＴＢ２（又はＴＢ１）上のウエハＷに形成されたアライメントマークの検出動作（例えばＥＧＡ方式のウエハアライメント計測動作）を、アライメント検出系ＡＬＧ’の下方でウエハテーブルＴＢ２（又はＴＢ１）を２次元駆動しつつ行うのと並行して、他方のステージ５２上に搭載されたウエハテーブルＴＢ１（又はＴＢ２）に保持されたウエハＷに対する前述のステップ・アンド・スキャン方式の露光動作を駆動装置５０によりウエハテーブルＴＢ１（又はＴＢ２）を駆動しつつ行う。
そして、その並行動作の終了後、ステージ１７１をＹ軸リニアモータ１７６Ａ，１７６Ｂを用いて、ステージ５２に最接近する位置まで移動させるとともに、両ステージ１７１，５２のＸ軸方向の位置が一致するように両ステージ１７１，５２のＸ軸方向の位置関係を調整する。
次に、露光済みのウエハＷを保持するウエハテーブルＴＢ１（又はＴＢ２）を、そのウエハテーブルに設けられたＹ可動子６０Ａ，６０Ｂと、Ｙ固定子６２Ａ，６２Ｂとの電磁相互作用により−Ｙ方向に駆動する。これと同時に、上記のマーク検出動作が終了したウエハＷを保持するウエハテーブルＴＢ２（又はＴＢ１）を、そのウエハテーブルに設けられたＹ可動子６０Ａ，６０Ｂと、Ｙ固定子１６２Ａ，１６２Ｂとの電磁相互作用により、他方のウエハテーブルと同速度で−Ｙ方向に駆動する。これにより、両ウエハテーブルＴＢ１，ＴＢ２が相互に最接近した位置関係を保ちながら、−Ｙ方向に移動する。
そして、上記のウエハテーブルＴＢ１，ＴＢ２の−Ｙ方向への移動開始から所定時間経過すると、マーク検出動作が終了したウエハＷを保持するウエハテーブルＴＢ２（又はＴＢ１）に設けられたＹ可動子６０Ａ，６０Ｂが、Ｙ固定子１６２Ａ，１６２Ｂと、Ｙ固定子６２Ａ，６２Ｂとに同時に係合する状態となる。図１０には、このときの状態が示されている。
図１０の状態から、さらにウエハテーブルＴＢ１，ＴＢ２が−Ｙ方向に所定距離進むと、露光済みのウエハＷを保持するウエハテーブルＴＢ１（又はＴＢ２）に設けられたＹ可動子６０Ａ，６０Ｂが、Ｙ固定子６２Ａ，６２Ｂから完全に離脱する位置（離脱位置）に達する。上記の離脱位置にウエハテーブルＴＢ１（又はＴＢ２）が到達する直前に、不図示のロボットアームがそのウエハテーブルＴＢ１（又はＴＢ２）を受け取り、アライメント検出系ＡＬＧ’近傍のウエハ交換位置に搬送する。
このとき、マーク検出動作が終了したウエハＷを保持するウエハテーブルＴＢ２（又はＴＢ１）は、光学ユニットＰＵの下端に設けられた水圧パッド３２の下方に達しており、その後、このウエハテーブルは、その全体がステージ５２上に搭載される位置まで進む。これにより、ステージ５２上では、ウエハテーブルの交換が終了する。
このように、本第２の実施形態では、露光済みのウエハＷを保持したウエハテーブルのステージ５２上での−Ｙ方向への移動及びロボットアームに対する受け渡しと、マーク検出動作が終了したウエハＷを保持するウエハテーブルのステージ１７１からステージ５２への移動とが、並行して行われる結果、水圧パッド３２の下方及び投影光学系ＰＬ直下、すなわち投影光学系ＰＬを構成する最も像面側の光学部材（ＳＩＬ２２又は前述の第１分割レンズ１５１ａなど）の下方には、常にいずれかのウエハテーブルが存在し、そのウエハテーブル上のウエハ又は補助プレート２４との間に液浸領域が形成された状態が維持され、投影光学系ＰＬ、すなわち投影光学系ＰＬを構成する最も像面側の光学部材とウエハ又は補助プレート２４との間に液体（水）を保持することができ、その液体（水）の流出を防止することが可能となる。
また、本第２の実施形態では、一方のウエハテーブル上のウエハに対する露光動作と、他方のウエハテーブル上のウエハに対するマーク検出動作（及びウエハ交換動作）とが、並行して行われるので、ウエハ交換、マーク検出動作、及び露光がシーケンシャルに行われる場合に比べてスループットの向上が可能である。ここで、ウエハテーブルを２以上備える場合には、一のウエハテーブル上で露光を行っている間に、他のウエハテーブル上でウエハを完全に乾燥させる時間を設けることとしても良い。このような場合には、スループットの最適化を図るため、３つのウエハテーブルを用意し、１つ目のウエハテーブルでは露光動作を行い、２つ目のウエハテーブルではアライメント動作を行い、３つ目のウエハテーブルでは露光後のウエハ乾燥及びウエハ交換動作を行うという並行処理シーケンスを実行することが望ましい。
なお、本第２の実施形態では、マーク検出動作（例えばＥＧＡ方式のウエハアライメント計測）の結果得られたウエハＷ上の複数のショット領域の位置情報（配列座標）は、基準マーク板ＦＭ上の基準マークを基準とする情報に換算しておくことが望ましい。このようにすると、そのアライメント計測が終了したウエハがステージ５２上に移動した際に、不図示のレチクルアライメント系を用いてレチクル上のマークと基準マーク板ＦＭ上の基準マークとの相対位置を計測することで、仮にウエハテーブルの移動中に、連続的な位置情報の検出が困難な場合であっても、レチクルとウエハＷ上の各ショット領域の相対位置を所望の関係に高精度に調整することができる。
また、複数のテーブルを備えた露光装置として、例えば特開平１０−１６３０９９号及び特開平１０−２１４７８３号公報（対応米国特許第６，３４１，００７号、第６，４００，４４１号、第６，５４９，２６９号及び第６，５９０，６３４号）、特表２０００−５０５９５８号公報（対応米国特許第５，９６９，４４１号）あるいは米国特許６，２０８，４０７号に開示されている露光装置にも本発明を適用することができる。
また複数のテーブルを備えた露光装置として、例えば特開平１１−１３５４００号公報（対応国際公開ＷＯ９９／２３６９２号公報）に開示されている露光装置にも本発明を適用することができる。
なお、本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令が許す限りにおいて、上記各公報及び各米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
なお、水圧パッド３２の構成については、上記各実施形態で説明した構成に限らず、図１１（Ａ）に示される水圧パッド３２’のような構成を採用することもできる。すなわち、前記排水溝６８、給水溝７０、排水溝７２を隔壁にてほぼ等角度間隔で仕切ることとしても良い（以下、隔壁に囲まれた部分を「セル」と呼ぶものとし、排水溝６８、７２に形成されたセルを「排水用セル」、給水溝７０に形成されたセルを「給水用セル」と呼ぶものとする）。
前記排水用セルの内部底面には、図１１（Ａ）の紙面直交方向（Ｚ軸方向）に貫通する貫通孔７４がそれぞれ形成され、給水溝７０に形成された給水用セルの内部底面には、貫通孔７８がそれぞれ形成され、排水溝６８に形成された排水用セルの内部底面には、貫通孔８２がそれぞれ形成されている。
このように、給水溝及び排水溝を隔壁で仕切り、セルを形成することで、ウエハのエッジ部分に給水パッド３２がかかった際に、エッジ部分に対応するセルの圧力変化が生じる場合であっても、該圧力変化の影響がその他のセルに及ばないようにすることができる。
なお、貫通孔７８，８２，７４に接続される給水管８０、排水管８４，７６のそれぞれに、図１１（Ｂ）に示されるような、絞り７９を設けることとしても良い。この場合においても、絞り７９により、一部のセルがウエハのエッジ部分にかかった際に、当該セルにおける圧力が変化しても、その圧力変化がその他のセルに与える影響を極力抑制することができる。
また、下側の水圧パッド３４に、図１１（Ａ）のような構成を採用しても良いし、図１１（Ｂ）に示すような絞りを、水圧パッド３４に接続された給水管や配水管に設けることとしても良い。
なお、上記各実施形態においては、投影光学系ＰＬの最も像面側（ウエハＷ側）の光学素子として、ソリッドイマージョンレンズＳＩＬを採用しているが、ソリッドイマージョンレンズＳＩＬの替わりに石英や蛍石から形成されているレンズ素子を用いてもよいし、無屈折力の平行平面板を用いてもよい。
また上述の実施形態においては、補助プレート２４とテーブルＴＢ（ＴＢ１，ＴＢ２）との間に弾性体２５が配置されているが、水圧パッド３２とそれに対向する面（ウエハＷ表面、補助プレート２４上面）とのギャップを一定に保つことができれば、弾性対２５を省いてもよい。
なお、上記各実施形態では、液体として超純水（水）を用いるものとしたが、本発明がこれに限定されないことは勿論である。液体としては、化学的に安定で、照明光ＩＬの透過率が高く安全な液体、例えばフッ素系不活性液体を使用しても良い。このフッ素系不活性液体としては、例えばフロリナート（米国スリーエム社の商品名）が使用できる。このフッ素系不活性液体は冷却効果の点でも優れている。また、液体として、照明光ＩＬに対する透過性があってできるだけ屈折率が高く、また、投影光学系やウエハ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（例えばセダー油等）を使用することもできる。
また、上記各実施形態では、水圧パッド（又はＳＩＬ２２下方）に液体を供給する経路と、水圧パッドから液体を回収する経路とが別々である場合について説明したが、水圧パッド（又はＳＩＬ２２下方）から回収された液体を再度水圧パッド（又はＳＩＬ２２下方）に供給する循環経路と液体給排装置との組み合わせを採用しても良い。この場合は回収された液体から不純物を除去するフィルタをその循環経路のうち、回収側の一部に設けておくことが望ましい。
なお、上記各実施形態では、ウエハテーブルのウエハＷが載置される領域の周囲に補助プレートが設けられるものとしたが、本発明の中には、露光装置は、補助プレートあるいはそれと同等の機能を有する平面板を必ずしもテーブル上に設けなくても良いものもある。但し、この場合には、供給される液体がウエハテーブル上から溢れないように、そのウエハテーブル上に液体を回収する配管を更に設けておくことが望ましい。
なお、上記各実施形態では、ウエハ表面に局所的な凹凸がある場合には、ウエハ表面（露光面）と像面とにずれが生じる可能性もある。従って、ウエハ表面に局所的な凹凸があることが予想される場合には、露光に先立って、ウエハ表面の凹凸情報を記憶しておき、露光中は、その凹凸情報に基づいて、投影光学系の一部のレンズの移動、レチクルの移動、露光光の波長の微調整の少なくとも一つを行って、像面の位置や形状の調整を行うようにすれば良い。
なお、上記各実施形態では、照明光ＩＬとしてＡｒＦエキシマレーザ光又はＫｒＦエキシマレーザ光などの遠紫外光、あるいは超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）を用いるものとしたが、これに限らず、例えば、照明光ＩＬとして、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（Ｅｒ）（又はエルビウムとイッテルビウム（Ｙｂ）の両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波（例えば、波長１９３ｎｍ）を用いても良い。
また、投影光学系ＰＬは、屈折系に限らず、カタディオプトリック系（反射屈折系）であっても良い。また、その投影倍率も１／４倍、１／５倍などに限らず、１／１０倍などであっても良い。
なお、上記各実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置に本発明が適用された場合について説明したが、本発明の適用範囲がこれに限定されないことは勿論である。すなわちステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置にも本発明は好適に適用できる。この場合、露光が走査露光方式で行われる点を除き、基本的には前述した第１の実施形態と同等の構成を用いることができ、同等の効果を得ることができる。
なお、複数のレンズから構成される照明光学系、光学ユニットＰＵ、水圧パッド３２，３４等を露光装置本体に組み込み、更に、水圧パッド３２，３４等に対する配管を行う。その後、光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより、上記各実施形態の露光装置を製造することができる。なお、露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
また、上記各実施形態では、本発明が半導体製造用の露光装置に適用された場合について説明したが、これに限らず、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子、マイクロマシン、有機ＥＬ、ＤＮＡチップなどを製造するための露光装置などにも本発明は広く適用できる。
また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、螢石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。
《デバイス製造方法》
次に上述した露光装置をリソグラフィ工程で使用したデバイスの製造方法の実施形態について説明する。
図１２には、デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートが示されている。図１２に示されるように、まず、ステップ２０１（設計ステップ）において、デバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップ２０２（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ２０３（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
次に、ステップ２０４（ウエハ処理ステップ）において、ステップ２０１〜ステップ２０３で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップ２０５（デバイス組立てステップ）において、ステップ２０４で処理されたウエハを用いてデバイス組立てを行う。このステップ２０５には、ダイシング工程、ボンディング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。
最後に、ステップ２０６（検査ステップ）において、ステップ２０５で作成されたデバイスの動作確認テスト、耐久テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。
図１３には、半導体デバイスにおける、上記ステップ２０４の詳細なフロー例が示されている。図１３において、ステップ２１１（酸化ステップ）においてはウエハの表面を酸化させる。ステップ２１２（ＣＶＤステップ）においてはウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ２１３（電極形成ステップ）においてはウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ２１４（イオン打ち込みステップ）においてはウエハにイオンを打ち込む。以上のステップ２１１〜ステップ２１４それぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ２１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップ２１６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置）及び露光方法によってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップ２１７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、ステップ２１８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップ２１９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。
これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
以上説明した本実施形態のデバイス製造方法を用いれば、露光工程（ステップ２１６）において上記各実施形態の露光装置が用いられるので、精度良くレチクルのパターンをウエハ上に転写することができる。この結果、高集積度のマイクロデバイスの生産性（歩留まりを含む）を向上させることが可能になる。
以上説明したように、本発明の露光装置は、基板上へのパターンの転写に適している。また、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの製造に適している。
１０…照明系、２０…主制御装置、１００…露光装置、ＰＵ…光学ユニット、ＴＢ…ウエハテーブル、Ｗ…ウエハ

Claims (62)

  1. 液体を介して照明光で基板を露光する露光装置であって、
    平面が前記液体と接する平凸レンズと、一部が倍率および収差の調整に用いられる複数のレンズと、を有する反射屈折型の投影系と、
    前記投影系から離れて配置され、前記基板のマークを検出する検出系と、
    前記平凸レンズを囲んで設けられるとともに、前記照明光が通過する開口部を有し、前記液体によって前記投影系の下に液浸領域を形成する液浸部材と、
    前記投影系および前記検出系の下方に配置され、前記液浸領域と接触可能な上面を有し、前記上面の開口内で前記基板を載置するとともに、前記開口内で載置される基板の表面から外れる前記液浸領域の少なくとも一部を前記上面で維持可能な第１可動部材と、
    前記投影系および前記検出系の下方に配置され、前記液浸領域と接触可能な上面を有し、前記第１可動部材に対して相対移動可能な第２可動部材と、
    前記第１、第２可動部材にそれぞれ一部が設けられるモータを有し、前記モータによって前記第１、第２可動部材を移動する駆動システムと、
    前記駆動システムによる前記第１、第２可動部材の駆動を制御するコントローラと、を備え、
    前記コントローラは、前記投影系と対向して配置される前記第１、第２可動部材の一方に対して前記第１、第２可動部材の他方が接近するように前記第１、第２可動部材を相対移動するとともに、前記投影系の下に前記液浸領域を実質的に維持しつつ前記一方の可動部材の代わりに前記他方の可動部材が前記投影系と対向して配置されるように、前記投影系の光軸と直交する所定方向に関して、前記液浸部材に対して前記接近した第１、第２可動部材を移動し、
    前記投影系と対向して配置される前記第１、第２可動部材の一方によって前記液浸領域が前記投影系の下に維持される間、前記第１、第２可動部材の他方は、前記投影系の下から離れて移動され、
    前記液浸部材を介して供給される液体によって前記液浸領域が形成されるとともに、前記液浸領域の液体が前記液浸部材を介して回収され、
    前記基板は、前記投影系と前記液浸領域の液体とを介して前記照明光で露光が行われるとともに、前記液体を介すことなく前記検出系によって前記マークの検出が行われる。
  2. 請求項１に記載の露光装置において、
    前記液浸部材はその下面側で前記開口部の周囲に回収口が設けられるとともに、一端が前記回収口に接続される回収流路が内部に形成され、
    前記液浸領域の液体は、前記回収口及び前記回収流路を介して回収される。
  3. 請求項２に記載の露光装置において、
    前記液浸部材はその下面側で、前記開口部に対して前記回収口よりも外側に別の回収口を有する。
  4. 請求項２又は３に記載の露光装置において、
    前記液浸部材はその下面側で、前記開口部と前記回収口との間に供給口が設けられるとともに、一端が前記供給口に接続される供給流路が内部に形成され、
    前記供給流路及び前記供給口を介して前記液体が前記液浸領域に供給される。
  5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記液浸部材は、前記投影系に対して可動に設けられる。
  6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記液浸部材はその内部に前記平凸レンズが位置するように前記投影系の下端側に設けられる。
  7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記接近した第１、第２可動部材は、前記所定方向に関してその位置関係が実質的に移動されつつ、前記液浸部材に対して移動される。
  8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記基板は走査露光が行われ、前記走査露光中、前記基板が前記所定方向に移動される。
  9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記所定方向に関して前記第１、第２可動部材が接近するように、前記他方の可動部材は、前記投影系と対向して配置される前記一方の可動部材に相対移動される。
  10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記第１、第２可動部材は互いに接近し、かつ前記所定方向と交差する方向に関する位置関係が調整されるように相対移動される。
  11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記液浸領域は、前記液浸部材に対する前記接近した第１、第２可動部材の移動によって、前記一方の可動部材から前記他方の可動部材に移動される。
  12. 請求項１１に記載の露光装置において、
    前記液浸部材に対する前記接近した第１、第２可動部材の移動において、前記液浸領域は、前記接近した第１、第２可動部材の少なくとも一方によって前記投影系の下に維持される。
  13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記検出系は、前記所定方向に関して前記投影系と異なる位置に配置される。
  14. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記液浸部材に対する前記接近した第１、第２可動部材の移動に先立ち、前記第１可動部材と前記第２可動部材とで互いに異なる動作が並行して行われる。
  15. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記第２可動部材は、前記上面の開口内で基板を載置するとともに、前記開口内で載置される基板の表面から外れる前記液浸領域の少なくとも一部を前記上面で維持可能である。
  16. 請求項１５に記載の露光装置において、
    前記液浸領域は、前記基板の露光において、前記照明光の照射領域を含む、前記第１可動部材又は第２可動部材によって前記投影系と対向して配置される前記基板の一部に形成される。
  17. 請求項１５又は１６に記載の露光装置において、
    前記第１、第２可動部材はそれぞれ、前記上面と前記基板の表面との間に間隙が形成され、かつ前記上面と前記基板の表面とが実質的に同一面となるように、前記開口内で前記基板を載置する。
  18. 請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記第１、第２可動部材はそれぞれ、前記上面に設けられる基準を有し、前記投影系を介して、前記基準を用いる計測が行われるように移動される。
  19. 請求項１８に記載の露光装置において、
    前記第１、第２可動部材はそれぞれ、前記開口と異なる、前記上面の開口内に配置されるとともに、前記基準が表面に形成される基準部材を有する。
  20. 請求項１９に記載の露光装置において、
    前記第１、第２可動部材はそれぞれ、前記基準が形成される表面が前記上面と実質的に同一面となるように前記基準部材が設けられる。
  21. 請求項１５〜２０のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記液浸部材に対する前記接近した第１、第２可動部材の移動に続いて、前記他方の可動部材に載置される基板の露光が行われる。
  22. 請求項１５〜２１のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記液浸部材に対する前記接近した第１、第２可動部材の移動に続いて、前記投影系の下から離れて配置される前記一方の可動部材と、前記一方の可動部材の代わりに前記投影系と対向して配置される前記他方の可動部材とで、互いに異なる動作が行われる。
  23. 請求項１５〜２２のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記液浸部材に対する前記接近した第１、第２可動部材の移動に続いて、前記一方の可動部材は、前記投影系の下から離れて基板交換位置に移動され、前記基板の交換が行われる。
  24. 請求項１５〜２３のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記第１可動部材に載置される基板の露光動作と、前記第２可動部材に載置される基板の露光動作とが交互に行われ、前記液浸部材に対する前記接近した第１、第２可動部材の移動はその露光動作の間に行われる。
  25. 請求項１５〜２４のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記第１、第２可動部材を交互に用いて複数の基板の露光動作が行われ、前記液浸領域は、前記複数の基板の露光動作において前記投影系の下に維持される。
  26. 請求項１５〜２５のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記検出系による、前記他方の可動部材に載置される基板のマークの検出に続いて、前記他方の可動部材は、前記第１、第２可動部材が互いに接近するように、前記投影系と対向して配置される前記一方の可動部材に対して相対移動される。
  27. 請求項１５〜２６のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記一方の可動部材に載置される基板の露光動作は、前記他方の可動部材に載置される基板のマークの検出動作と並行して行われる。
  28. 請求項１〜２７のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記検出系は、前記投影系が配置される第１領域と異なる第２領域に配置され、
    前記第１、第２可動部材はそれぞれ、前記第２領域から前記第１領域への移動と、前記第１領域から前記第２領域への移動とで経路が実質的に異なるように、前記第１、第２領域の一方から他方に移動される。
  29. 請求項１〜２８のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記検出系は、前記投影系が配置される第１領域と異なる第２領域に配置され、
    前記第１、第２可動部材はそれぞれ、前記第２領域から前記第１領域への移動において経路が実質的に同一となるように、前記第１、第２領域の一方から他方に移動される。
  30. 請求項１〜２９のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記基板の露光動作において、その下面側に設けられるスケールを使って前記第１、第２可動部材の位置情報を計測するエンコーダを、さらに備える。
  31. 液体を介して照明光で基板を露光する露光方法であって、
    平面が前記液体と接する平凸レンズと、一部が倍率および収差の調整に用いられる複数のレンズと、を有する反射屈折型の投影系の下に液浸領域を形成するため、前記平凸レンズを囲んで設けられるとともに、前記照明光が通過する開口部を有する液浸部材を介して液体を供給することと、
    前記投影系および前記投影系から離れて配置され、前記基板のマークを検出する検出系の下方に配置され、前記液浸領域と接触可能な上面を有し、前記上面の開口内で前記基板を載置するとともに、前記開口内で載置される基板の表面から外れる前記液浸領域の少なくとも一部を前記上面で維持可能な第１可動部材と、前記投影系および前記検出系の下方に配置され、前記液浸領域と接触可能な上面を有し、前記第１可動部材に対して相対移動可能な第２可動部材との一方を前記投影系と対向して配置することと、
    前記投影系と対向して配置される前記第１、第２可動部材の一方に対して前記第１、第２可動部材の他方が接近するように、前記第１、第２可動部材を相対移動することと、
    前記投影系の下に前記液浸領域を実質的に維持しつつ前記一方の可動部材の代わりに前記他方の可動部材が前記投影系と対向して配置されるように、前記投影系の光軸と直交する所定方向に関して、前記液浸部材に対して前記接近した第１、第２可動部材を移動することと、を含み、
    前記第１、第２可動部材は、一部が前記第１、第２可動部材にそれぞれ設けられるモータによって移動され、前記投影系と対向して配置される前記第１、第２可動部材の一方によって前記液浸領域が前記投影系の下に維持される間、前記第１、第２可動部材の他方は、前記投影系の下から離れて移動され、
    前記基板は、前記投影系と前記液浸領域の液体とを介して前記照明光で露光が行われるとともに、前記液体を介すことなく前記検出系によって前記マークの検出が行われ、
    前記液浸領域の液体は、前記液浸部材を介して回収される。
  32. 請求項３１に記載の露光方法において、
    前記液浸部材はその下面側で前記開口部の周囲に回収口が設けられるとともに、一端が前記回収口に接続される回収流路が内部に形成され、
    前記液浸領域の液体は、前記回収口及び前記回収流路を介して回収される。
  33. 請求項３２に記載の露光方法において、
    前記液浸部材はその下面側で、前記開口部に対して前記回収口よりも外側に別の回収口を有する。
  34. 請求項３２又は３３に記載の露光方法において、
    前記液浸部材はその下面側で、前記開口部と前記回収口との間に供給口が設けられるとともに、一端が前記供給口に接続される供給流路が内部に形成され、
    前記供給流路及び前記供給口を介して前記液体が前記液浸領域に供給される。
  35. 請求項３１〜３４のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記液浸部材は、前記投影系に対して可動に設けられる。
  36. 請求項３１〜３５のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記液浸部材はその内部に前記平凸レンズが位置するように前記投影系の下端側に設けられる。
  37. 請求項３１〜３６のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記接近した第１、第２可動部材は、前記所定方向に関してその位置関係が実質的に移動されつつ、前記液浸部材に対して移動される。
  38. 請求項３１〜３７のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記基板は走査露光が行われ、前記走査露光中、前記基板が前記所定方向に移動される。
  39. 請求項３１〜３８のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記所定方向に関して前記第１、第２可動部材が接近するように、前記他方の可動部材は、前記投影系と対向して配置される前記一方の可動部材に相対移動される。
  40. 請求項３１〜３９のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記第１、第２可動部材は互いに接近し、かつ前記所定方向と交差する方向に関する位置関係が調整されるように相対移動される。
  41. 請求項３１〜４０のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記液浸領域は、前記液浸部材に対する前記接近した第１、第２可動部材の移動によって、前記一方の可動部材から前記他方の可動部材に移動される。
  42. 請求項４１に記載の露光方法において、
    前記液浸部材に対する前記接近した第１、第２可動部材の移動において、前記液浸領域は、前記接近した第１、第２可動部材の少なくとも一方によって前記投影系の下に維持される。
  43. 請求項３１〜４２のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記所定方向に関して前記投影系と異なる位置に配置される前記検出系によって、前記マークの検出が行われる。
  44. 請求項３１〜４３のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記液浸部材に対する前記接近した第１、第２可動部材の移動に先立ち、前記第１可動部材と前記第２可動部材とで互いに異なる動作が並行して行われる。
  45. 請求項３１〜４４のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記第２可動部材は、前記上面の開口内で基板を載置するとともに、前記開口内で載置される基板の表面から外れる前記液浸領域の少なくとも一部を前記上面で維持する。
  46. 請求項４５に記載の露光方法において、
    前記液浸領域は、前記基板の露光において、前記照明光の照射領域を含む、前記第１可動部材又は第２可動部材によって前記投影系と対向して配置される前記基板の一部に形成される。
  47. 請求項４５又は４６に記載の露光方法において、
    前記第１、第２可動部材はそれぞれ、前記上面と前記基板の表面との間に間隙が形成され、かつ前記上面と前記基板の表面とが実質的に同一面となるように、前記開口内で前記基板を載置する。
  48. 請求項４５〜４７のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記第１、第２可動部材はそれぞれ、前記上面に設けられる基準を有し、前記投影系を介して、前記基準を用いる計測が行われるように移動される。
  49. 請求項４８に記載の露光方法において、
    前記第１、第２可動部材はそれぞれ、前記開口と異なる、前記上面の開口内に配置されるとともに、前記基準が表面に形成される基準部材を有する。
  50. 請求項４９に記載の露光方法において、
    前記第１、第２可動部材はそれぞれ、前記基準が形成される表面が前記上面と実質的に同一面となるように前記基準部材が設けられる。
  51. 請求項４５〜５０のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記液浸部材に対する前記接近した第１、第２可動部材の移動に続いて、前記他方の可動部材に載置される基板の露光が行われる。
  52. 請求項４５〜５１のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記液浸部材に対する前記接近した第１、第２可動部材の移動に続いて、前記投影系の下から離れて配置される前記一方の可動部材と、前記一方の可動部材の代わりに前記投影系と対向して配置される前記他方の可動部材とで、互いに異なる動作が行われる。
  53. 請求項４５〜５２のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記液浸部材に対する前記接近した第１、第２可動部材の移動に続いて、前記一方の可動部材は、前記投影系の下から離れて基板交換位置に移動され、前記基板の交換が行われる。
  54. 請求項４５〜５３のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記第１可動部材に載置される基板の露光動作と、前記第２可動部材に載置される基板の露光動作とが交互に行われ、前記液浸部材に対する前記接近した第１、第２可動部材の移動はその露光動作の間に行われる。
  55. 請求項４５〜５４のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記第１、第２可動部材を交互に用いて複数の基板の露光動作が行われ、前記液浸領域は、前記複数の基板の露光動作において前記投影系の下に維持される。
  56. 請求項４５〜５５のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記検出系による、前記他方の可動部材に載置される基板のマークの検出に続いて、前記他方の可動部材は、前記第１、第２可動部材が互いに接近するように、前記投影系と対向して配置される前記一方の可動部材に対して相対移動される。
  57. 請求項４５〜５６のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記一方の可動部材に載置される基板の露光動作は、前記他方の可動部材に載置される基板のマークの検出動作と並行して行われる。
  58. 請求項３１〜５７のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記検出系は、前記投影系が配置される第１領域と異なる第２領域に配置され、
    前記第１、第２可動部材はそれぞれ、前記第２領域から前記第１領域への移動と、前記第１領域から前記第２領域への移動とで経路が実質的に異なるように、前記第１、第２領域の一方から他方に移動される。
  59. 請求項５３〜５８のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記検出系は、前記投影系が配置される第１領域と異なる第２領域に配置され、
    前記第１、第２可動部材はそれぞれ、前記第２領域から前記第１領域への移動において経路が実質的に同一となるように、前記第１、第２領域の一方から他方に移動される。
  60. 請求項３１〜５９のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記基板の露光動作において、その下面側に設けられるスケールを使って前記第１、第２可動部材の位置情報が計測される。
  61. デバイス製造方法であって、
    請求項１〜３０のいずれか一項に記載の露光装置を用いて基板を露光することと、
    前記露光された基板を現像することと、を含む。
  62. デバイス製造方法であって、
    請求項３１〜６０のいずれか一項に記載の露光方法を用いて基板を露光することと、
    前記露光された基板を現像することと、を含む。
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