JP4604452B2 - 露光装置、露光方法、及びデバイス製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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、及びデバイス製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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＝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を大きくすると、焦点深度δが狭くなることが分かる。
【０００３】
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に水や有機溶媒等の液体を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。
【０００４】
【特許文献１】
国際公開第９９／４９５０４号パンフレット
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
露光装置においては、基板の露光中にフォーカス検出系より基板表面に検出光を投射し、その反射光を受光することで基板表面位置を検出することが一般に行われている。液浸法に基づく液浸露光装置においては投影光学系と基板との間に液浸領域が形成されるが、液体は空気等の気体に比べて比熱が大きく温度変化しやすい。そのため、温度変化しやすい液浸領域の液体中を検出光が通過すると、その液体の温度変化に基づく屈折率変化の影響を受けて基板表面の面位置が正確に検出できなくなる可能性が生じる。液浸領域の外側の基板表面に検出光を投射することも考えられるが、投影領域の面位置情報を精度良く検出するためには投影領域の近傍に検出光を投射することが好ましい。液体の温度管理を厳密に行うことにより検出光が液体中を通過しても基板表面の位置検出を精度良く行うことができるが、温度管理のために装置構成が複雑化する。
【０００６】
また、液浸領域の液体は露光光の照射により温度変化（温度上昇）するが、例えば基板上に複数のショット領域を設定しこれら複数のショット領域のそれぞれを順次露光する際、ある１つのショット領域の露光に用いられ温度上昇した液体が基板上に残存していると、次のショット領域を露光するときに用いる液体が前記温度上昇した液体の影響を受けて液体の屈折率が変動し、パターンの像に悪影響を及ぼす可能性がある。この場合、次のショット領域では精度良いパターン転写を行うことができなくなる。
【０００７】
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、投影光学系と基板との間に液浸領域を形成した状態で露光処理する際、液体の温度変化に起因するパターン転写精度の低下を抑制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。また本発明は、液浸露光を行う場合にも、投影領域の近傍に検出光を投射して基板表面位置を精度良く検出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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
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１８に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の露光装置（ＥＸ）は、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）を形成し、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）を介してパターン像を基板（Ｐ）上に投影し、基板（Ｐ）の複数のショット領域（Ｓ１〜Ｓ１２）を順次露光する露光装置において、液浸領域（ＡＲ２）を形成するために、投影光学系（ＰＬ）の少なくとも先端付近の側面（３）を伝って基板（Ｐ）上に液体（１）を供給する液体供給機構（１０）を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、投影光学系の先端付近の側面を伝って基板上に液体を供給するようにしたので、液浸領域を小さくすることができる。したがって、基板の面位置情報を検出するための検出光を液浸領域以外の空間（例えば空気中）を通過させつつ投影領域の近傍に投射することができる。このように、検出光は温度変化しやすい液体中を通過しないで基板上の投影領域の近傍に投射される構成であるので、液体の温度変化の影響を受けずに基板の面位置情報を精度良く検出することができ、高いパターン転写精度を得ることができる。また、液浸領域を小さくすることができるので、基板上に配置される液体量を少なくすることができ、これにより液体使用量を抑えることができるとともに、液体の基板（レジスト）表面に対する影響（レジスト溶解など）を最小限に抑えることができる。また、基板上に配置される液体量を少なくすることで液体の気化も抑えられ、基板のおかれている環境（湿度など）の変動を抑えることができ、これにより各種光学的検出装置の検出光の光路上の屈折率変化が生じる可能性を抑制して所望のパターン転写精度を得ることができる。
【００１０】
本発明の露光装置（ＥＸ）は、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）を形成し、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）を介してパターン像を基板（Ｐ）上に投影し、基板（Ｐ）の複数のショット領域（Ｓ１〜Ｓ１２）を順次露光する露光装置において、液浸領域（ＡＲ２）を形成するために基板（Ｐ）上に液体（１）を供給する液体供給機構（１０）と、基板（Ｐ）上の第１ショット領域を露光するときに使われた液体（１）が第２ショット領域を露光するときに投影領域（ＡＲ１）に入らないように基板（Ｐ）上の液体（１）を回収する液体回収機構（２０）とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、基板上の複数のショット領域を順次露光する際、第１ショット領域を露光するときに使われた液体が第２ショット領域を露光するときに投影領域に入らないように回収するようにしたので、第２ショット領域を露光するときに使われる液体は、第１ショット領域を露光したときに使われ露光光の照射により温度上昇している液体の影響を受けない、もしくはその液体の影響が低減されている。したがって、液体の温度変化に起因する液体の屈折率変動の発生を抑制して精度良いパターン転写を行うことができる。また、露光に使われた液体は基板（レジスト）表面の不純物を混在している可能性があるが、第１ショット領域を露光するときに使われた液体は回収されて第２ショット領域を露光するときに投影領域に入らないので、各ショット領域のそれぞれについて清浄な液体を使って露光処理できる。また、１つのショット領域に対して使った液体を直ちに回収することにより、残存する液体の気化に起因する基板の熱変動の発生を抑えることができる。
ここで、第１ショット領域及び第２ショット領域は任意の連続した２つのショット領域をいう。また、第１ショット領域の露光中に使われた液体とは、少なくとも第１ショット領域の露光中に投影領域内に存在していた、あるいは投影領域を通過した液体を含むものである。
【００１２】
本発明の露光装置（ＥＸ）は、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）を形成し、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）を介してパターン像を投影領域（ＡＲ１）内に投影するとともに、投影領域（ＡＲ１）に対して基板（Ｐ）を所定の走査方向（Ｘ）に移動することによって基板（Ｐ）上の複数のショット領域（Ｓ１〜Ｓ１２）のそれぞれを順次露光する露光装置において、液浸領域（ＡＲ２）を形成するために基板（Ｐ）上に液体（１）を供給する液体供給機構（１０）と、液体（１）の供給と並行して基板（Ｐ）上の液体（１）の回収を行う液体回収機構（２０）とを備え、液体回収機構（２０）は、投影領域（ＡＲ１）に対して走査方向（Ｘ）と交差する非走査方向（Ｙ）に離れて配置された、非走査方向（Ｙ）に延びる液体回収口（３３Ａ、３４Ａ）を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、前のショット領域の露光中に使われた液体をその露光後に効率良く回収でき、複数のショット領域のそれぞれを順次露光する際、基板上に液体が残存する状態が生じるのを抑えることができる。また、基板の面位置情報を検出するための検出光は、投影領域に対して走査方向に沿う基板上の所定領域（ＡＦ領域）に投射される場合が多いが、液体回収機構の液体回収口は、投影領域に対して非走査方向に離れて配置され、非走査方向に延びるように設けられているので、液体回収機構を検出光の光路を遮らない位置に配置することができ、これにより検出光による投影領域の面位置情報検出を円滑且つ高精度に行うことができる。
【００１４】
本発明の露光装置（ＥＸ）は、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）を形成し、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）を介してパターン像を投影領域（ＡＲ１）内に投影するとともに、投影領域（ＡＲ１）に対して基板（Ｐ）を所定の走査方向（Ｘ）に移動することによって基板（Ｐ）上の複数のショット領域（Ｓ１〜Ｓ１２）のそれぞれを順次露光する露光装置において、液浸領域（ＡＲ２）を形成するために基板（Ｐ）上に液体（１）を供給する液体供給機構（１０）と、液体（１）の供給と並行して、投影領域（ＡＲ１）に対して走査方向（Ｘ）に離れた回収位置で、基板（Ｐ）上の液体（１）の回収を行う液体回収機構（２０、３１Ａ、３２Ａ）と、パターン像が形成される像面と基板（Ｐ）表面との位置関係を調整するために、基板（Ｐ）表面の面位置情報を検出する検出系（６０）とを備え、検出系（６０）は、投影領域（ＡＲ１）と回収位置（３１Ａ、３２Ａ）との間で面位置情報の検出を行うことを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、検出系による面位置情報検出は、投影領域と液体回収位置との間で行われるので、投影領域の近傍において投影領域の面位置情報を精度良く検出することができる。ここで、基板は所定の走査方向に移動しながら露光されるので、液体供給機構より基板上に供給された液体は基板上の移動方向手前側に拡がらず液浸領域を形成しない。したがって、検出光は液体中を通過することなく基板上の投影領域の近傍に投射可能となるので、投影領域の面位置情報を精度良く検出できる。
【００１６】
本発明のデバイス製造方法は、上記記載の露光装置（ＥＸ）を用いることを特徴とする。本発明によれば、良好なパターン精度で形成されたパターンを有し、所望の性能を発揮できるデバイスを提供できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の露光装置について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。
図１において、露光装置ＥＸは、マスクＭを支持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。
【００１８】
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、液体供給機構１０による液体１の供給と並行して基板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の表面との間を液体１で満たし、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。
【００１９】
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Ｙ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を形成されたレチクルを含む。
【００２０】
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Ｆ２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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
更に、光学素子２を含む投影光学系ＰＬの先端部付近はテーパ状に形成されており、投影光学系ＰＬの先端部付近においてＸ軸方向（走査方向）両側のそれぞれには傾斜側面３、３が形成されている。本実施形態では、投影光学系ＰＬの先端部に設けられた光学素子２がテーパ状に形成されており、この光学素子２に傾斜側面３、３が形成されている。なお、傾斜側面３、３は鏡筒ＰＫに形成されていてもよいし、鏡筒ＰＫ及び光学素子２に亘って形成されていてもよい。また、側面３、３のそれぞれに沿うようにガイド板４、４が配置されている。ガイド板４、４は側面３、３と対向する位置において僅かに離間（例えば１ｍｍ程度）するように設けられており、側面３とガイド板４との間には流体１が流通可能である。
【００２４】
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。
【００２５】
基板ステージＰＳＴ（Ｚステージ５２）上には移動鏡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θＺ方向の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、露光装置ＥＸは、基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐ表面の面位置情報を検出するためのフォーカス検出系６０（図３参照）を備えている。基板ステージＰＳＴ上の基板ＰのＺ軸方向の位置情報、及びθＸ、θＹ方向の位置情報はフォーカス検出系６０によりリアルタイムで検出され、検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴはフォーカス検出系６０の検出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の位置制御（姿勢制御）を行う。
【００２６】
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。
【００２７】
図２は液体供給機構１０及び液体回収機構２０を示す概略構成図である。図２において、液体供給機構１０は液浸領域ＡＲ２を形成するために所定の液体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、その一端部を第１液体供給部１１に接続した流路を有する供給管１１Ａと、その一端部を第２液体供給部１２に接続した流路を有する供給管１２Ａと、投影光学系ＰＬの先端部付近の一方（−Ｘ側）の側面３とガイド板４との間に形成され、液体１を流通可能な第１流路１３と、他方（＋Ｘ側）の側面３とガイド板４との間に形成され、液体１を流通可能な第２流路１４とを備えている。第１、第２流路１３、１４は、上端開口部である入口部１３Ａ、１４Ａ及び下端開口部である出口部１３Ｂ、１４Ｂをそれぞれ備えている。そして、供給管１１Ａの他端部が第１流路１３の入口部１３Ａに接続され、供給管１２Ａの他端部が第２流路１４の入口部１４Ａに接続されている。また、第１、第２流路１３、１４それぞれの出口部１３Ｂ、１４Ｂは基板Ｐの表面に近接して配置されている。第１、第２流路１３、１４は、第１、第２液体供給部１１、１２のそれぞれから送出され、供給管１１Ａ、１２Ａを通過した液体１を入口部１３Ａ、１４Ｂより入れ、出口部１３Ｂ、１４Ｂから出すことで、液体１を基板Ｐ上に供給する。すなわち、液体供給機構１０は、投影光学系ＰＬの先端部の側面３を伝って基板Ｐ上に液体１を供給し、更に具体的には、側面３、３とガイド板４、４との間に形成された第１、第２流路１３、１４に液体１を流して、基板Ｐ上に液体１を供給する。ここで、第１、第２流路１３、１４それぞれの出口部１３Ｂ、１４Ｂは基板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、出口部１３Ｂは投影領域ＡＲ１に対して走査方向一方側（−Ｘ側）に設けられ、出口部１４Ｂは他方側（＋Ｘ側）に設けられている。液体供給機構１０は、第１、第２液体供給部１１、１２を駆動することにより、第１、第２流路１３、１４の出口部１３Ｂ、１４Ｂを介して、走査方向と平行な方向であるＸ軸方向に関して、投影領域ＡＲ１の両側で液体１の供給を同時に行うことができるようになっている。
【００２８】
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いる。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上に対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。
【００２９】
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。
【００３０】
また、液体供給機構１０のうち、流路１３、１４を構成する投影光学系ＰＬの側面３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、側面３には水との親和性に応じた表面処理が施されている。流路１３、１４を構成する側面３に親液化処理を施すことにより、流体１は円滑に流通される。
【００３１】
側面３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、側面３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、この側面３に対して親水性を付与する。あるいは、側面３に対して、例えば処理ガスとして酸素（Ｏ２）を用いてプラズマ処理するＯ２プラズマ処理を施すことによっても親水性を付与することができる。このように、液体１として水を用いる場合には側面３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される。
【００３２】
なお、親液化処理は投影光学系ＰＬの側面３のみならず、流路１３、１４を構成するガイド板４に対しても親液化処理を施すことが可能である。
【００３３】
図３は液体供給機構１０及び液体回収機構２０の概略構成を示す斜視図である。図３に示すように、ガイド板４は断面視コ字状に形成されており側面３に接続されている。そして、側面３とガイド板４との間にスリット状の流路１３、１４が設けられている。なお、流路１３、１４それぞれのＹ軸方向両端は断面視コ字状に形成されたガイド板４の側面により閉塞されている。流路１３、１４を流れた液体１はＹ軸方向に延びる出口部１３Ｂ、１４Ｂから基板Ｐ上に供給される。また、出口部１３Ｂと出口部１４ＢとのＸ軸方向における間隔は、投影光学系ＰＬの先端部のＸ軸方向における大きさ、ひいては投影領域ＡＲ１のＸ軸方向における大きさとほぼ同じ値に設定されている。なお、図３において、光学素子２の上面は球面状に成形されている。また図３においては、簡単のために、光学素子２はＸＺ平面と平行な二つの側面を持つ形状となっているが、この二つの側面は実際にはＸＺ平面に対して傾斜した平面、又は曲面である。
【００３４】
また、図３に示すように、露光装置ＥＸは基板Ｐ表面の面位置情報を検出するためのフォーカス検出系６０を備えている。フォーカス検出系６０は、基板Ｐ上の投影領域ＡＲ１に対して走査方向一方側（−Ｘ側）の所定領域（以下、適宜「第１ＡＦ領域」と称する）ＡＦ１において面位置情報を検出する第１検出系６１と、他方側（＋Ｘ側）の所定領域（以下、適宜「第２ＡＦ領域」と称する）ＡＦ２において面位置情報を検出する第２検出系６２とを備えている。本実施形態のフォーカス検出系６０（６１、６２）は所謂斜入射方式フォーカス検出系であって、第１検出系６１は、第１ＡＦ領域ＡＦ１に検出光を斜め方向から投射する投射部６１Ａと、第１ＡＦ領域ＡＦ１で反射した反射光を受光する受光部６１Ｂとを備えている。一方、第２検出系６２は、第２ＡＦ領域ＡＦ２に検出光を斜め方向から投射する投射部６２Ａと、第２ＡＦ領域ＡＦ２で反射した反射光を受光する受光部６２Ｂとを備えている。ここで、投射部６１Ａと受光部６１ＢとはＹ軸方向に沿って配置されており、検出光及びその反射光は基板Ｐの非走査方向であるＹ軸方向に沿う光路を有する。同様に、投射部６２Ａと受光部６２ＢともＹ軸方向に沿って配置されており、検出光及びその反射光は基板Ｐの非走査方向であるＹ軸方向に沿う光路を有する。
【００３５】
なお、図３においては、フォーカス検出系６０の投射部６１Ａからの検出光は、第１ＡＦ領域ＡＦ１無いにおいて、走査方向（Ｘ方向）に沿って３箇所に投射されているが、非走査方向（Ｙ方向）に沿った複数箇所に投射してもよいし、二次元的な複数箇所に投射するようにしてもよい。また１点に投射するようにしてもよい。また、投射部や受光部の位置も図３の位置に限られない。
【００３６】
フォーカス検出系６０による基板Ｐの面位置情報の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはフォーカス検出系６０の検出結果に基づいて、基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを介して基板ステージＰＳＴ上の基板Ｐの位置及び姿勢を制御することで、投影光学系ＰＬのパターン像が形成される像面と基板Ｐ表面との位置関係を調整する。
【００３７】
図２及び図３に示すように、基板Ｐ上の液体１を回収する液体回収機構２０は、第１〜第４液体回収部２１〜２４（但し、図２には第４液体回収部は図示されていない）と、これら液体回収部２１〜２４のそれぞれに流路を有する回収管２１Ａ〜２４Ａを介して接続され、基板Ｐの表面に近接して配置された第１〜第４液体回収部材３１〜３４とを備えている。第１〜第４液体回収部材３１〜３４のそれぞれは基板Ｐ側に向いた第１〜第４液体回収口３１Ａ〜３４Ａを有している。液体回収部２１〜２４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を液体回収部材３１〜３４及び回収管２１Ａ〜２４Ａを介して回収する。第１〜第４液体回収部２１〜２４の液体回収動作は制御装置ＣＯＮＴによりそれぞれ独立して制御され、制御装置ＣＯＮＴは第１〜第４液体回収部２１〜２４による単位時間あたりの液体回収量をそれぞれ独立して制御可能である。
【００３８】
図４は第１〜第４液体回収部材３１〜３４の第１〜第４液体回収口３１Ａ〜３４Ａと、投影領域ＡＲ１及び第１、第２ＡＦ領域ＡＦ１、ＡＦ２との位置関係を模式的に示す平面図である。図４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いる。また、図４には図示していないが、上述したように液体供給機構１０の出口部１３Ｂ、１４ＢのそれぞれはＹ軸方向に延びるスリット状であり、出口部１３Ｂ、１４ＢのＸ軸方向における間隔は投影領域ＡＲ１とほぼ同じ大きさに設定されているので、液体１が満たされる液浸領域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る。
【００３９】
第１〜第４液体回収口３１Ａ〜３４Ａのそれぞれは、Ｙ軸方向（非走査方向）に延びるように矩形状に設けられ、Ｙ軸方向に関して所定の長さを有している。第１〜第４液体回収口３１Ａ〜３４ＡそれぞれのＹ軸方向における長さは投影領域ＡＲ１より長く形成されている。更に好ましくは、液浸領域ＡＲ２のＹ軸方向における長さ（出口部１３Ｂ、１４ＢのＹ軸方向における長さ）より長く形成されている。第１、第２液体回収口３１Ａ、３２ＡはＸ軸方向（走査方向）に関して投影領域ＡＲ１の両側に配置され、この投影領域ＡＲ１に対して離れた位置に設けられている。第３、第４液体回収口３３Ａ、３４ＡはＸ軸方向と交差するＹ軸方向（非走査方向）に関して投影領域ＡＲ１の両側に配置され、この投影領域ＡＲ１に対して離れた位置に設けられている。具体的には、第１液体回収口３１Ａは投影領域ＡＲ１に対してＸ軸方向一方側（−Ｘ側）に設けられ、第２液体回収口３２Ａは他方側（＋Ｘ側）に設けられ、第３液体回収口３３ＡはＹ軸方向一方側（−Ｙ側）に設けられ、第４液体回収口３４Ａは他方側（＋Ｙ側）に設けられている。
【００４０】
液体回収機構２０は、液体回収部２１〜２４を駆動することにより、液体回収口３１Ａ〜３４Ａを介して基板Ｐ上の液体１を回収する。すなわち、液体回収口３１Ａ〜３４Ａの設置位置が基板Ｐ上の液体１の回収を行う回収位置である。液体回収機構２０は、第１、第２液体回収部２１、２２を駆動することにより、投影領域ＡＲ１に対してＸ軸方向に離れた回収位置で、基板Ｐ上の液体１の回収を行うことができる。また、液体回収機構２０は、第３、第４液体回収部２３、２４を駆動することにより、投影領域ＡＲ１に対してＹ軸方向に離れた回収位置で、基板Ｐ上の液体１の回収を行うことができる。
【００４１】
図４に示すように、第１ＡＦ領域ＡＦ１は投影領域ＡＲ１と第１液体回収口３１Ａとの間に設定され、第２ＡＦ領域ＡＦ２は投影領域ＡＲ１と第２液体回収口３２Ａとの間に設定されている。すなわち、本実施形態において、フォーカス検出系６０（第１、第２検出系６１、６２）は、第１、第２液体回収口３１Ａ、３２Ａによる液体回収位置のそれぞれと投影領域ＡＲ１との間で、基板Ｐの面位置情報を検出を行うようになっている。
【００４２】
面位置情報検出時に用いられる第１、第２ＡＦ領域ＡＦ１、ＡＦ２には液体１が配置されないようになっている。すなわち、基板Ｐの面位置情報検出時に用いられるＡＦ領域ＡＦ１、ＡＦ２はどちらか一方が非液浸領域となっている。
【００４３】
投影領域ＡＲ１に対してＹ軸方向両側に設けられた第３、第４回収部材３３、３４はＹ軸方向を長手方向とし、投影領域ＡＲ１に対してＹ軸方向に沿って並ぶように設けられ、しかもそのＸ軸方向の幅は投影領域ＡＲ１の幅とほぼ同じに設けられているので、Ｙ軸方向に沿う光路を有し、第１、第２ＡＦ領域ＡＦ１、ＡＦ２に投射される検出光及びその反射光は液体回収部材３１〜３４によりその光路を遮られないようになっている。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
ここで、本実施形態における露光装置ＥＸは、マスクＭと基板ＰとをＸ軸方向（走査方向）に移動しながらマスクＭのパターン像を基板Ｐに投影露光するものであって、走査露光時には、液浸領域ＡＲ２の液体１及び投影光学系ＰＬを介してマスクＭの一部のパターン像が投影領域ＡＲ１内に投影され、マスクＭが−Ｘ方向（又は＋Ｘ方向）に速度Ｖで移動するのに同期して、基板Ｐが投影領域ＡＲ１に対して＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）に速度β・Ｖ（βは投影倍率）で移動する。そして、図５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つのショット領域への露光終了後に、基板Ｐのステッピング移動によって次のショット領域が走査開始位置に移動し、以下、ステップ・アンド・スキャン方式で基板Ｐを移動しながら各ショット領域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が図５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。
【００４６】
まず、マスクＭがマスクステージＭＳＴにロードされるとともに、基板Ｐが基板ステージＰＳＴにロードされたら、走査露光処理を行うに際し、制御装置ＣＯＮＴは液体供給機構１０を駆動し、基板Ｐ上に対する液体供給動作を開始する。液浸領域ＡＲ２を形成するために液体供給機構１０の第１、第２液体供給部１１、１２のそれぞれから供給された液体１は、供給管１１Ａ、１２Ａを流通した後、第１、第２流路１３、１４を介して基板Ｐ上に供給され、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に液浸領域ＡＲ２を形成する。ここで、供給管１１Ａ、１２Ａを流通した液体１はスリット状に形成された第１、第２流路１３、１４の幅方向に拡がり、出口部１３Ｂ、１４Ｂより基板Ｐ上の広い範囲に供給される。第１、第２流路１３、１４の出口部１３Ｂ、１４Ｂから基板Ｐ上に供給された液体１は、投影光学系ＰＬの先端部（光学素子２）の下端面と基板Ｐとの間に濡れ拡がるように供給され、投影領域ＡＲ１を含む基板Ｐ上の一部に液浸領域ＡＲ２を形成する。このとき、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１０のうち投影領域ＡＲ１のＸ軸方向（走査方向）両側に配置された第１、第２流路１３、１４の出口部１３Ｂ、１４Ｂのそれぞれより、投影領域ＡＲ１の両側から基板Ｐ上への液体１の供給を同時に行う。
【００４７】
本実施形態において、投影領域ＡＲ１の走査方向両側から基板Ｐに対して液体１を供給する際、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、基板Ｐ上の１つのショット領域の走査露光中に、走査方向に関して投影領域ＡＲ１の一方側から供給する液体量（単位時間あたりの液体供給量）を、他方側から供給する液体量と異ならせる。具体的には、制御装置ＣＯＮＴは、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。
【００４８】
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（すなわち第１液体供給部１１）からの液体量を、＋Ｘ側（すなわち第２液体供給部１２）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。このように、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐの移動方向に応じて、第１、第２液体供給部１１、１２それぞれの単位時間あたりの液体供給量を変える。
【００４９】
また、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１０の駆動と並行して、液体回収機構２０の第１〜第４液体回収部２１〜２４を駆動し、基板Ｐ上の液体１の回収動作を可能状態とする。制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１０及び液体回収機構２０により基板Ｐの表面に対する液体１の供給と並行して基板Ｐ上の液体１の回収を行いつつ、基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴをＸ軸方向（走査方向）に移動しながら、マスクＭのパターン像を投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の液体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の両側から第１、第２流路１３、１４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ている。
【００５０】
図６は、基板Ｐを−Ｘ方向に移動しながら基板Ｐ上に設定された第１のショット領域（例えば図５のＳ２、Ｓ４など）を露光処理する際の液体１の挙動を示す模式図である。図６において、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の空間に対して流路１３、１４から液体１が同時に供給され、これにより投影領域ＡＲ１を含むように液浸領域ＡＲ２が形成される。ここで、投影領域ＡＲ１に対して＋Ｘ側に設けられてる流路１４から供給される液体１の単位時間あたりの液体量が、−Ｘ側に設けられている流路１３から供給される液体１の単位時間あたりの液体量より多く設定されており、流路１４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、投影領域ＡＲ１に対して−Ｘ側に液浸領域ＡＲ２が拡がっていく。
【００５１】
基板Ｐを−Ｘ方向に移動しながら第１のショット領域を露光する際、基板Ｐの面位置情報を検出するために、投影領域ＡＲ１に対して＋Ｘ側の第２ＡＦ領域ＡＦ２が用いられる。これにより、投影領域ＡＲ１には第２ＡＦ領域ＡＦ２を通過し、面位置情報を検出された基板Ｐ上の所定領域が配置される。制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス検出系６０のうち第２検出系６２の投射部６２Ａより第２ＡＦ領域ＡＦ２に対して検出光を投射し、この反射光の受光部６２Ｂでの受光結果に基づいて基板Ｐの面位置情報を検出し、この面位置情報検出結果に基づいて基板ステージＰＳＴを介して基板Ｐの位置及び姿勢を制御しつつ投影領域ＡＲ１内にパターン像を投影する。
【００５２】
ここで、液浸領域ＡＲ２の液体１は基板Ｐの−Ｘ方向への移動に伴って−Ｘ側に引っ張られ、図６に示すように−Ｘ側に尾を引くように流れる。このとき、第２ＡＦ領域ＡＦ２には液体１が拡がらず、第２ＡＦ領域ＡＦ２を良好に非液浸領域とすることができる。一方、図６に示すように、第１ＡＦ領域ＡＦ１の一部に液浸領域ＡＲ２が形成される場合があるが、この場合、第１ＡＦ領域ＡＦ１は面位置情報検出に用いられておらず、上述したように、制御装置ＣＯＮＴは第２ＡＦ領域ＡＦ２を用いて面位置情報検出を行っているので、基板Ｐの面位置情報を良好に検出できる。
【００５３】
第１のショット領域に対する露光が終了したら、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１０による液体供給動作を停止するとともに、前記第１のショット領域とは別の第２のショット領域（例えば図５のＳ３、Ｓ５など）を露光するために、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Ｓ２に対する走査露光処理終了後、このショット領域Ｓ２に対してＹ軸方向に近接したショット領域Ｓ３に対して走査露光処理を行うために、制御装置ＣＯＮＴは基板Ｐ上の２つのショット領域Ｓ２、Ｓ３間でＹ軸方向にステッピング移動する。
【００５４】
図７は、基板Ｐを−Ｙ方向にステッピング移動する際の液体１の挙動を示す模式図である。ここで、第１のショット領域に対する露光中、及びステッピング移動中に基板Ｐ上の液体１のうち一部は投影領域ＡＲ１に対して走査方向に離れた位置に設けられた第１液体回収口３１Ａ等を介して回収されるが、残りの一部は第１液体回収口３１Ａに回収されずに、基板Ｐ上に残存状態となる。したがって、ステッピング移動中に、図７に示すように、基板Ｐでは液体１を配置した状態が生じる。
【００５５】
そして、基板Ｐが−Ｙ方向にステッピング移動することにより、基板Ｐ上に残存した液体１は第３液体回収口３３Ａに到達する。これにより、液体回収機構２０は、第１のショット領域の露光終了後の基板Ｐのステッピング移動中に、第１のショット領域の露光のときに使われた液体１の回収を第３液体回収口３３Ａを介して行うことができる。そして、ここでは、第１のショット領域（例えばＳ２）と第２のショット領域（例えばＳ３）とはＹ軸方向に近接しており、液体回収機構２０は投影領域ＡＲ１に対してＹ軸方向に離れた第３液体回収口３３Ａによる回収位置で基板Ｐ上の液体１の回収を行う構成となっている。これにより、基板Ｐ上に残存する液体１を無くす、もしくは少なくでき、残存する液体１の気化による基板Ｐの温度変動等の不都合の発生を抑えることができる。
【００５６】
図８は、基板Ｐを＋Ｘ方向に移動しながら基板Ｐ上に設定された第２のショット領域（例えば図５のＳ３、Ｓ５など）を露光処理する際の液体１の挙動を示す模式図である。図８において、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の空間に対して流路１３、１４から液体１が同時に供給され、これにより投影領域ＡＲ１を含むように液浸領域ＡＲ２が形成される。ここで、投影領域ＡＲ１に対して−Ｘ側に設けられてる流路１３から供給される液体１の単位時間あたりの液体量が、＋Ｘ側に設けられている流路１４から供給される液体１の単位時間あたりの液体量より多く設定されているため、流路１３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との間の空間に円滑に配置される。
【００５７】
基板Ｐを＋Ｘ方向に移動しながら第２のショット領域を露光する際、基板Ｐの面位置情報を検出するために、投影領域ＡＲ１に対して−Ｘ側の第１ＡＦ領域ＡＦ１が用いられる。これにより、投影領域ＡＲ１には第１ＡＦ領域ＡＦ１を通過し、面位置情報を検出された基板Ｐ上の所定領域が配置される。制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス検出系６０のうち第１検出系６１の投射部６１Ａより第１ＡＦ領域ＡＦ１に対して検出光を投射し、この反射光の受光部６１Ｂでの受光結果に基づいて基板Ｐの面位置情報を検出し、この面位置情報検出結果に基づいて基板ステージＰＳＴを介して基板Ｐの位置及び姿勢を制御しつつ投影領域ＡＲ１内にパターン像を投影する。
【００５８】
ここで、液浸領域ＡＲ２の液体１は基板Ｐの＋Ｘ方向への移動に伴って＋Ｘ側に引っ張られ、図８に示すように＋Ｘ側に尾を引くように流れる。このとき、第１ＡＦ領域ＡＦ１には液体１が配置されず、第１ＡＦ領域ＡＦ１を良好に非液浸領域とすることができる。一方、図８に示すように、第２ＡＦ領域ＡＦ２の一部に液浸領域ＡＲ２が形成される場合があるが、この場合、第２ＡＦ領域ＡＦ２は面位置情報検出に用いられておらず、上述したように、制御装置ＣＯＮＴは第１ＡＦ領域ＡＦ１を用いて面位置情報検出を行っているので、基板Ｐの面位置情報を良好に検出できる。
【００５９】
このとき、第１のショット領域の露光のときに使われた液体１が、ステッピング移動中に回収しきれない場合があるが、この残存した液体は基板Ｐの−Ｙ方向へのステッピング移動により投影領域ＡＲ１から十分に離れているので、第２ショット領域の露光に影響しない。また、この残存した液体１は、第２のショット領域を露光するために基板Ｐが＋Ｘ方向に移動することにより、第３液体回収口３３Ａに回収される。これにより、液体回収機構２０は、第２のショット領域の露光中に、第１のショット領域のときに使われた液体１の残存分の回収を第３液体回収口３３Ａを介して行うことができる。ここで、液体回収口３３ＡのＹ軸方向における大きさ（長さ）は、液浸領域ＡＲ２のＹ軸方向における大きさより大きく設定されているので、液体回収機構２０は液体回収口より露光に使われた基板Ｐ上の液体１を円滑に回収することができる。
【００６０】
以上のように第１のショット領域の露光中、基板Ｐのステッピング移動中及び第２のショット領域の露光中に、第１のショット領域の露光のときに使われた液体１を回収することで、液体回収機構２０は、第１のショット領域を露光したときに使われた液体１が次の第２のショット領域を露光するときに投影領域ＡＲ１に入らないように基板Ｐ上の液体１を回収している。これにより、第１のショット領域の露光で使われ、温度上昇している液体１が第２のショット領域を露光するときの投影領域ＡＲ１に入ることを防止でき、液体１の温度上昇に起因する投影領域ＡＲ１内における液体１の屈折率の変動等の不都合の発生を抑制することができる。
【００６１】
図６〜図８を参照して説明した手順により、図５に示すショット領域Ｓ１〜Ｓ６が順次露光される。
図９は、図５に示すショット領域（第１のショット領域）Ｓ６の露光終了後、投影領域ＡＲ１をショット領域（第２のショット領域）Ｓ７に移動するために、基板Ｐを−Ｘ方向に列移動（ステッピング移動）する際の液体１の挙動を示す模式図である。図９に示すように、液体回収機構２０は、ショット領域Ｓ６の露光終了後の基板Ｐの列移動中に、ショット領域Ｓ６の露光のときに使われた液体１の回収を第１液体回収口３１Ａを介して回収することができる。そして、ここでは、第１のショット領域Ｓ６と第２のショット領域Ｓ７とはＸ軸方向に近接しており、液体回収機構２０は投影領域ＡＲ１に対してＸ軸方向に離れた第１液体回収口３１Ａによる回収位置で基板Ｐ上の液体１の回収を行う構成となっている。これにより、列を変える±Ｘ方向へのステッピング移動を行う場合には、液体回収口３１Ａ（又は３２Ａ）により供給された液体を回収してしまうので、液体１は基板Ｐ上に残存せず、残存する液体１に起因する不都合の発生を抑えることができる。
そして再び、図６〜図８を参照して説明した手順により、図５に示すショット領域Ｓ７〜Ｓ１２が順次露光される。
【００６２】
以上説明したように、投影光学系ＰＬの先端部の側面３を伝って基板Ｐ上に液体１を供給するようにしたので、液浸領域ＡＲ２を小さく設定することができる。したがって、フォーカス検出系６０の検出光は非液浸領域を通過して投影領域ＡＲ１の近傍に投射されるので、フォーカス検出系６０は液体１の温度変化の影響を受けずに精度良く面位置検出できる。
【００６３】
そして、基板Ｐ上の複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ１２を順次露光する際、第１のショット領域を露光するときに使われ、基板（レジスト）表面の不純物が混在し温度上昇した液体１が次の第２のショット領域を露光するときに投影領域ＡＲ１に入らないように回収するようにしたので、第２のショット領域に対しても精度良い露光処理を行うことができる。
【００６４】
なお、ショット領域の露光中に、露光光（ＡｒＦレーザパルス光：例えばパルス周波数４ＫＨｚ、パルス幅５０ｎｓ、パワー１．０Ｗ／ｃｍ２）の照射により基板Ｐ（主に、レジスト、ＢＡＲＣ（反射防止膜））が暖められ、その熱が液体１に伝わり、投影領域ＡＲ１内の液体１に温度上昇を引き起こすが、走査露光の場合には、基板の走査方向（−Ｘ方向）への移動に伴って液体１も走査方向に４００ｍｍ／ｓｅｃ程度の速度で流れているので、基板Ｐ表面上の２００ｎｍ以下程度の液体層に１℃以下程度の温度変化が生じるのみである。投影光学系ＰＬと基板Ｐ表面との間の液体の厚さを１ｍｍ程度とすれば、温度変化を起こす液体の厚さ、及び温度変化量は非常にわずかである。したがって、投影領域ＡＲ１内における液体１の温度変化に伴う波面収差の変化も非常に小さく（０．１ｍλ以下程度、λ＝１９３ｎｍ／１．４７）、基板Ｐ上に投影されるパターン像に対してほとんど問題とならない。
【００６５】
また、液体回収機構２０の液体回収口３３Ａ、３４Ａのそれぞれを、投影領域ＡＲ１に対してＹ軸方向に離れた位置に配置し、しかもその形状をＹ軸方向に延びるように設けたので、フォーカス検出系６０の検出光を投影領域ＡＲ１に対してＸ軸方向に離れたＡＦ領域ＡＦ１、ＡＦ２に投射する際、液体回収機構２０の回収部材３３、３４を検出光の光路を遮らない位置に配置することができ、これにより検出光による投影領域ＡＲ１の面位置情報検出を円滑且つ良好に行うことができる。
【００６６】
また、基板Ｐの面位置情報を検出する際に用いるＡＦ領域ＡＦ１、ＡＦ２は、投影領域ＡＲ１と液体回収口の設置位置である液体回収位置との間に設けられているので、投影領域ＡＲ１の近傍において投影領域ＡＲ１内に配置される基板Ｐの面位置情報を精度良く検出することができる。
【００６７】
また、液体供給機構１０は、第１、第２流路１３、１４を介して投影領域ＡＲ１の走査方向両側から液体１を供給するようにしたので、供給された液体１は走査方向に移動する基板Ｐに引っ張られるようにして投影領域ＡＲ１に濡れ拡がるため、液浸領域ＡＲ２を投影領域ＡＲ１を含むように円滑に形成できる。そして、本実施形態では、液体供給機構１０は、走査方向に関して、投影領域ＡＲ１の手前から供給する液体量を、その反対側で供給する液体量よりも多くするので、基板Ｐ上に供給された液体１は、移動する基板Ｐに引っ張られるようにして基板Ｐの移動方向に沿って流れ、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の空間に引き込まれるようにして円滑に配置される。したがって、液体供給機構１０から供給された液体１は、その供給エネルギーが小さくても投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に円滑に配置され、液浸領域ＡＲ２を良好に形成することができる。そして、走査方向に応じて第１、第２流路１３、１４それぞれから供給する液体量を変更することで液体１の流れる方向を切り替えることができ、これにより＋Ｘ方向、又は−Ｘ方向のどちらの方向に基板Ｐを走査する場合にも、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に液浸領域ＡＲ２を円滑に形成することができ、高い解像度及び広い焦点深度を得ることができる。
【００６８】
なお、本実施形態において、液体供給機構１０は基板Ｐのステッピング移動時に液体１の供給を停止しているが、ステッピング移動時を含む１枚の基板Ｐに関する一連の露光処理動作が終了するまで（基板Ｐが基板ステージＰＳＴにロードされて全ショット領域Ｓ１〜Ｓ１２に対する露光処理が終了して基板ステージＰＳＴからアンロードされるまで）液体１を供給し続けてもよい。これにより、液体１の供給を開始してから液浸領域ＡＲ２が形成されるまでの待ち時間を短縮化でき、高スループット化を図れる。また、供給のＯＮ・ＯＦＦに伴う液体振動（所謂ウォーターハンマー現象）の発生を抑制できる。なお、ステッピング移動中において液体１が供給され続けても、液体回収機構２０は常時駆動しているため、投影領域ＡＲ１の外側に流出しようとする液体１は円滑に回収可能である。ここで、１枚の基板Ｐに関する一連の露光処理が終了するまで液体１を供給し続ける際、液体供給機構１０は、ショット領域に対する露光中における単位時間あたりの液体供給量に対して、基板Ｐのステッピング移動中における液体供給量を異ならせてもよい。具体的には、液体供給機構１０は、基板Ｐのステッピング移動中での単位時間あたりの液体供給量を、ショット領域の走査露光中の液体供給量より低減する。これにより、露光処理に寄与しないステッピング移動中での基板Ｐに対する液体供給量が抑えられ、露光処理全体における液体使用量を抑えることができる。このように、液体供給機構１０は基板Ｐの移動動作（ステッピング移動又は走査移動）に応じて第１、第２液体供給部１１、１２それぞれの単位時間あたりの液体供給量を変えるようにしてもよい。
【００６９】
また、本実施形態においては、液体回収機構２０により第１ショット領域の露光中に使われた液体が、次の第２ショット領域の露光中に投影領域ＡＲ１に入らないように液体回収を行っているが、液体回収機構２０の液体回収をより円滑に行われるように、基板Ｐのステッピング移動中の移動経路を工夫するようにしてもよい。例えば、第１ショット領域の露光終了後に、液体回収機構２０の液体回収口の位置に向かって基板Ｐを移動したり、基板Ｐのステッピング中の移動距離や移動時間を長くすればよい。また、第１ショット領域の露光終了後に液体供給機構１０から液体の供給を続けて、第１ショット領域の露光中に使われた液体を投影領域ＡＲ１から押し出す（遠ざける）ようにしてもよい。このとき、液体の供給量や供給位置を調整するようにしてもよい。
【００７０】
なお、本実施形態では投影領域ＡＲ１の走査方向両側から液体１を供給する際、走査方向に関して手前から供給する液体量をその反対側で供給する液体量よりも多くしているが、投影領域ＡＲ１の両側から同量の液体１を同時に供給するようにしてもよい。これにより、投影光学系ＰＬの先端側面３、３に加わる力を均衡にすることができ、良好なパターン像の投影が期待できる。一方、液体１を供給し続けながら、走査方向に応じて投影領域ＡＲ１の走査方向両側から供給する液体量を変化させることにより、液体１の使用量を抑えることができる。
【００７１】
なお、本実施形態では、液体供給機構１０は第１、第２流路１３、１４のそそれぞれから液体１を同時に供給しているが、例えば、基板Ｐを＋Ｘ側に走査移動する際には第２流路１４からの液体供給を停止して第１流路１３のみから液体１を供給し、基板Ｐを−Ｘ側に走査移動する際には第１流路１３からの液体供給を停止して第２流路１４のみから液体１を供給する構成であってもよい。
【００７２】
なお、本実施形態では投影光学系ＰＬの先端部の側面３に沿うようにガイド板４を設けているが、このガイド板４は無くてもよい。側面３を親液化処理することにより、液体供給部及び供給管から側面３に供給された液体１は側面３で保持され、この側面３を伝って基板Ｐ上の投影領域ＡＲ１の近傍に供給可能である。一方、ガイド板４を設けることにより、例えば用いる液体１を変更したことにより側面３の親液性が十分でなく、側面３が液体１を保持できない状態が生じても、側面３を伝っている途中の液体１が基板Ｐ上に落下するのを防止できる。したがって、落下した液体１に起因する露光ムラの発生や基板Ｐのレジストへの影響を抑制できる。また、ガイド板４を設けることにより側面３を親液化処理しなくても液体１を基板Ｐ上の投影領域ＡＲ１の近傍に円滑に供給することができる。
【００７３】
なお、本実施形態では、第１、第２流路１３、１４を構成する側面３やガイド板４に対して親液化処理を施すように説明したが、液体回収機構２０のうち液体１が流れる流路の表面に対しても親液化処理を施すことができる。特に、液体回収機構２０の液体回収部材に親液化処理を施しておくことにより液体回収を円滑に行うことができる。あるいは、液体１が接触する投影光学系ＰＬの先端面に対しても親液化処理を施すことができる。なお、投影光学系ＰＬの先端面に薄膜を形成する場合、露光光ＥＬの光路上に配置されるものであるため、露光光ＥＬに対して透過性を有する材料で形成され、その膜厚も露光光ＥＬを透過可能な程度に設定される。
【００７４】
なお基板Ｐの表面にも液体１との親和性に合わせて表面処理を施してもよい。
【００７５】
なお、表面処理のための薄膜は単層膜であってもよいし複数の層からなる膜であってもよい。また、その形成材料も、金属、金属化合物、及び有機物など、所望の性能を発揮できる材料であれば任意の材料を用いることができる。
【００７６】
なお、本実施形態では、第１、第２流路１３、１４のそれぞれについて第１、第２液体供給部が設けられているように説明したが、液体供給部を１つとし、この１つの液体供給部に供給管１１Ａ、１２Ａを接続するようにしてもよい。この場合、供給管１１Ａ、１２Ａのそれぞれに弁を設け、弁の開度を調整することで第１、第２流路１３、１４から基板Ｐへの液体供給量を互いに異なる値に調整することができる。同様に、本実施形態では、液体回収部材３１〜３４のそれぞれについて液体回収部２１〜２４が設けられているが、液体回収部を１つとし、この１つの液体回収部と複数の液体回収部材とを回収管で接続する構成であってもよい。
【００７７】
なお、本実施形態では、投影光学系ＰＬの側面３（流路１３、１４）は走査方向両側に設けられているように説明したが非走査方向に設けられていてもよい。
【００７８】
なお、液体供給部１１、１２や、液体回収部２１、２２は、投影光学系ＰＬ及びこの投影光学系ＰＬを支持する支持部材以外の支持部材で支持されることが好ましい。これにより、液体の供給や回収に伴うポンプ等の動作によって発生した振動が投影光学系ＰＬに伝達することを防ぐことができる。
【００７９】
以下、本発明の他の実施形態について説明する。ここで、以下の説明において、上述した実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略もしくは省略する。
図１０は液体回収機構の液体回収口の他の配置例を示す模式図である。図１０に示すように、投影領域ＡＲ１に対してＹ軸方向両側には、Ｙ軸に関して傾斜した液体回収口３３Ｂ、３３Ｃ、及び液体回収口３４Ｂ、３４Ｃがそれぞれ設けられている。ここで、液体回収口３３Ｂ、３３Ｃ、３４Ｂ、３４Ｃを有する液体回収部材はフォーカス検出系の検出光の光路を遮らない位置に設けられている。このように、投影領域ＡＲ１に対してＹ軸方向に設けられる液体回収口は、投影領域ＡＲ１と平行且つ並んで設けられる必要はなく、投影領域ＡＲ１に対してずれた位置に設けられていてもよい。液体回収口を投影領域ＡＲ１に対してずれた位置に設けたり傾斜して設けることにより、例えば、第１のショット領域の露光終了後の基板Ｐのステッピング移動中に、第１のショット領域の露光のときに使われた液体１の回収をより効率的に行うことができる。つまり、液体回収口３３Ａ（３４Ａ）がその長手方向をＹ軸方向に一致させ、且つ投影領域ＡＲ１に並んで配置されていると、図７等を参照して説明したように、ステッピング移動中に、基板Ｐ上の液体１を全部回収しきれない場合が生じるが、図１０に示すように、液体回収口をＹ軸に関して傾斜するように設けることにより、ステッピング移動中において第１のショット領域の露光に使われた基板Ｐ上の液体１を全部回収することができる。
【００８０】
図１１及び図１２は液体回収口の他の実施形態を示す図である。図１１に示すように、複数の液体回収口（液体回収部材）３１Ｄ…、３２Ｄ…、３３Ｄ…、３４Ｄ…、を断続的に配置する構成であってもよい。また、図１２に示すように、液体回収口（液体回収部材）は、投影領域ＡＲ１及びＡＦ領域ＡＦ１、ＡＦ２を囲む形状であってもよい。図１２に示す液体回収口３１Ｋは投影領域ＡＲ１及びＡＦ領域ＡＦ１、ＡＦ２を囲むように平面視矩形状に形成されているが、矩形状以外（例えば円形状）であってもよい。液体回収口を投影領域ＡＲ１及びＡＦ領域ＡＦ１、ＡＦ２を囲むように設けることにより、液体回収を確実に行うことができる。なおこの場合、液体回収口を構成する液体回収部材はフォーカス検出系６０の検出光の光路を妨げない位置に設けられている。
【００８１】
上記実施形態では、投影光学系ＰＬの側面３はフラット面（断面視直線状）であるように説明したが、図１３に示すように、側面３に対して表面積拡大処理、具体的には粗面処理を施してもよい。粗面処理することにより側面３の表面積が拡大し、液体１をより一層良好に保持可能となるため、ガイド板４を設けなくても液体１を基板Ｐ上に円滑に供給することができる。
また、側面３は曲面状であってもよい。具体的には、図１４に示すように、側面３は断面視例えば２次曲線状あるいは円弧状であってもよい。このような形状であっても、液体１を良好に流通可能となる。特に、側面３をサイクロイド曲線状にすることにより、入口部１３Ａ（１４Ａ）から出口部１３Ｂ（１４Ｂ）に流体１が到達する時間を短縮できる。ここで、側面３は投影光学系ＰＬの中央部（光軸）に対して外側に膨らむ曲面であることが好ましい。
そして、図１３や図１４に示した側面３に対しても、親液化処理を施すことができる。
【００８２】
また近年、基板Ｐを保持するステージを２つ搭載したツインステージ型露光装置が登場しているが、本発明はツインステージ型露光装置にも適用可能である。図１５はツインステージ型露光装置ＥＸ２の概略構成図である。ツインステージ型露光装置ＥＸ２は共通のベース７１上をそれぞれ独立に移動可能な第１、第２基板ステージＰＳＴ１、ＰＳＴ２を備えている。また、ツインステージ型露光装置ＥＸ２は露光ステーションＡと計測・交換ステーションＢとを有しており、露光ステーションＡにはフォーカス検出系６０を除いて図１のシステムが全て搭載されている。また、計測・交換ステーションＢには、投射部６０Ａ及び受光部６０Ｂを有するフォーカス検出系６０が搭載されている。
【００８３】
このようなツインステージ型露光装置ＥＸ２の基本的な動作としては、例えば露光ステーションＡにおいて第２基板ステージＰＳＴ２上の基板Ｐの露光処理中に、計測・交換ステーションＢにおいて、第１基板ステージＰＳＴ１上の基板Ｐの交換及び計測処理が行われる。そして、それぞれの作業が終了すると、第２基板ステージＰＳＴ２が計測・交換ステーションＢに移動し、それと並行して第１基板ステージＰＳＴ１が露光ステーションＡに移動し、今度は第２基板ステージＰＳＴ２において計測及び交換処理が行われ、第１基板ステージＰＳＴ１上の基板Ｐに対して露光処理が行われる。
【００８４】
つまり、計測・交換ステーションＢにおいてフォーカス検出系６０により基板Ｐの面位置情報が検出され、この検出結果は制御装置ＣＯＮＴに記憶される。制御装置ＣＯＮＴは、面位置情報を検出された基板Ｐを露光ステーションＡに移動し、前記記憶した面位置情報に基づいて投影光学系ＰＬの像面と基板Ｐの表面との位置関係を調整しつつ露光処理する。
【００８５】
このように、ツインステージ型露光装置ＥＸ２の場合には、露光ステーションＡにフォーカス検出系６０を設けない構成とすることが可能であるため、液体回収部材の設置位置の自由度を増すことができる。そのため、図１６に示すように、露光ステーションＡにおいては、液体回収部材（液体回収口）を投影領域ＡＲ１のより近傍に設けることができ、液体回収動作を円滑に行うことができる。図１６に示す液体回収口３１Ｅ、３２Ｅはそれぞれ平面視コ字状に形成され投影領域ＡＲ１の走査方向両側に配置されており、投影領域ＡＲ１を囲むように設けられている。これにより、液体回収機構はこれら液体回収口３１Ｅ、３２Ｅを介して走査露光中及びステッピング移動中のそれぞれにおいて液体回収を良好に行うことができる。
【００８６】
なお、露光ステーションＡにもフォーカス検出系を設ける場合、図１７に示すように、投影領域ＡＲ１に対して液体回収口３１Ｅ、３２Ｅの外側にＡＦ領域ＡＦ１、ＡＦ２を設定することができる。
【００８７】
上述したように、本実施形態における液体１は純水により構成されている。純水は、半導体製造工場等で容易に大量に入手できるとともに、基板Ｐ上のフォトレジストや光学素子（レンズ）等に対する悪影響がない利点がある。また、純水は環境に対する悪影響がないとともに、不純物の含有量が極めて低いため、基板Ｐの表面、及び投影光学系ＰＬの先端面に設けられている光学素子の表面を洗浄する作用も期待できる。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１．４７であるため、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１３１ｎｍ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１．４７倍に拡大されるため、空気中で使用する場合と同程度の焦点深度が確保できればよい場合には、投影光学系ＰＬの開口数をより増加させることができ、この点でも解像度が向上する。
【００８８】
本実施形態では、投影光学系ＰＬの先端に光学素子２としてレンズ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。
【００８９】
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。
【００９０】
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Ｆ２レーザである場合、このＦ２レーザ光は水を透過しないので、液体１としてはＦ２レーザ光を透過可能な例えばフッ素系オイル等のフッ素系流体であってもよい。この場合、側面３をはじめとする液体１と接触する部分には、例えばフッ素を含む極性の小さい分子構造の物質で薄膜を形成することで親液化処理する。また、液体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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
基板ステージＰＳＴやマスクステージＭＳＴにリニアモータ（USP5,623,853またはUSP5,528,118参照）を用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ステージＰＳＴ、ＭＳＴは、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。
【００９５】
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。
【００９６】
基板ステージＰＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−１６６４７５号公報（USP5,528,118）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
マスクステージＭＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−３３０２２４号公報（US S/N 08/416,558）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
【００９７】
以上のように、本願実施形態の露光装置ＥＸは、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【００９８】
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図１８に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置ＥＸによりマスクのパターンを基板に露光する露光処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
【００９９】
【発明の効果】
本発明によれば、投影光学系と基板との間に液浸領域を形成した状態で露光処理する際、基板の面位置情報を検出するための検出光の光路を非液浸領域に設けることができる。したがって、基板の面位置情報を精度良く検出することができ、高精度なパターン転写精度を得ることができる。また、基板上の複数のショット領域を順次露光する際、第１ショット領域を露光するときに使われた液体が第２ショット領域を露光するときに投影領域に入らないように回収するようにしたので、第２ショット領域を露光するときに使われる液体は、第１ショット領域を露光したときに使われ露光光の照射により温度上昇している液体の影響を受けずに精度良い露光処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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２】図１の要部拡大図であって本発明の特徴的部分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図である。
【図３】本発明の特徴的部分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斜視図である。
【図４】投影領域及びＡＦ領域と液体回収口との位置関係を模式的に示す平面図である。
【図５】基板上に設定されたショット領域を示す図である。
【図６】露光動作中の液体の挙動を示す模式図である。
【図７】露光動作中の液体の挙動を示す模式図である。
【図８】露光動作中の液体の挙動を示す模式図である。
【図９】露光動作中の液体の挙動を示す模式図である。
【図１０】液体回収機構の液体回収口の他の実施形態を示す図である。
【図１１】液体回収機構の液体回収口の他の実施形態を示す図である。
【図１２】液体回収機構の液体回収口の他の実施形態を示す図である。
【図１３】投影光学系の側面の他の実施形態を示す側断面図である。
【図１４】投影光学系の側面の他の実施形態を示す側断面図である。
【図１５】本発明の露光装置の他の実施形態を示す図である。
【図１６】液体回収口の他の実施形態を示す図である。
【図１７】液体回収口の他の実施形態を示す図である。
【図１８】半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
１…液体、３…側面、４…ガイド板、１０…液体供給機構、
１１、１２…液体供給部、１３…第１流路、１４…第２流路、
２０…液体回収機構、２１〜２４…液体回収部、３１〜３４…液体回収部材、
３１Ａ〜３４Ａ…液体回収口、６０…フォーカス検出系、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
【発明の属する技術分野】
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、及びデバイス製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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＝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を大きくすると、焦点深度δが狭くなることが分かる。
【０００３】
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に水や有機溶媒等の液体を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。
【０００４】
【特許文献１】
国際公開第９９／４９５０４号パンフレット
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
露光装置においては、基板の露光中にフォーカス検出系より基板表面に検出光を投射し、その反射光を受光することで基板表面位置を検出することが一般に行われている。液浸法に基づく液浸露光装置においては投影光学系と基板との間に液浸領域が形成されるが、液体は空気等の気体に比べて比熱が大きく温度変化しやすい。そのため、温度変化しやすい液浸領域の液体中を検出光が通過すると、その液体の温度変化に基づく屈折率変化の影響を受けて基板表面の面位置が正確に検出できなくなる可能性が生じる。液浸領域の外側の基板表面に検出光を投射することも考えられるが、投影領域の面位置情報を精度良く検出するためには投影領域の近傍に検出光を投射することが好ましい。液体の温度管理を厳密に行うことにより検出光が液体中を通過しても基板表面の位置検出を精度良く行うことができるが、温度管理のために装置構成が複雑化する。
【０００６】
また、液浸領域の液体は露光光の照射により温度変化（温度上昇）するが、例えば基板上に複数のショット領域を設定しこれら複数のショット領域のそれぞれを順次露光する際、ある１つのショット領域の露光に用いられ温度上昇した液体が基板上に残存していると、次のショット領域を露光するときに用いる液体が前記温度上昇した液体の影響を受けて液体の屈折率が変動し、パターンの像に悪影響を及ぼす可能性がある。この場合、次のショット領域では精度良いパターン転写を行うことができなくなる。
【０００７】
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、投影光学系と基板との間に液浸領域を形成した状態で露光処理する際、液体の温度変化に起因するパターン転写精度の低下を抑制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。また本発明は、液浸露光を行う場合にも、投影領域の近傍に検出光を投射して基板表面位置を精度良く検出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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
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１８に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の露光装置（ＥＸ）は、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）を形成し、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）を介してパターン像を基板（Ｐ）上に投影し、基板（Ｐ）の複数のショット領域（Ｓ１〜Ｓ１２）を順次露光する露光装置において、液浸領域（ＡＲ２）を形成するために、投影光学系（ＰＬ）の少なくとも先端付近の側面（３）を伝って基板（Ｐ）上に液体（１）を供給する液体供給機構（１０）を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、投影光学系の先端付近の側面を伝って基板上に液体を供給するようにしたので、液浸領域を小さくすることができる。したがって、基板の面位置情報を検出するための検出光を液浸領域以外の空間（例えば空気中）を通過させつつ投影領域の近傍に投射することができる。このように、検出光は温度変化しやすい液体中を通過しないで基板上の投影領域の近傍に投射される構成であるので、液体の温度変化の影響を受けずに基板の面位置情報を精度良く検出することができ、高いパターン転写精度を得ることができる。また、液浸領域を小さくすることができるので、基板上に配置される液体量を少なくすることができ、これにより液体使用量を抑えることができるとともに、液体の基板（レジスト）表面に対する影響（レジスト溶解など）を最小限に抑えることができる。また、基板上に配置される液体量を少なくすることで液体の気化も抑えられ、基板のおかれている環境（湿度など）の変動を抑えることができ、これにより各種光学的検出装置の検出光の光路上の屈折率変化が生じる可能性を抑制して所望のパターン転写精度を得ることができる。
【００１０】
本発明の露光装置（ＥＸ）は、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）を形成し、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）を介してパターン像を基板（Ｐ）上に投影し、基板（Ｐ）の複数のショット領域（Ｓ１〜Ｓ１２）を順次露光する露光装置において、液浸領域（ＡＲ２）を形成するために基板（Ｐ）上に液体（１）を供給する液体供給機構（１０）と、基板（Ｐ）上の第１ショット領域を露光するときに使われた液体（１）が第２ショット領域を露光するときに投影領域（ＡＲ１）に入らないように基板（Ｐ）上の液体（１）を回収する液体回収機構（２０）とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、基板上の複数のショット領域を順次露光する際、第１ショット領域を露光するときに使われた液体が第２ショット領域を露光するときに投影領域に入らないように回収するようにしたので、第２ショット領域を露光するときに使われる液体は、第１ショット領域を露光したときに使われ露光光の照射により温度上昇している液体の影響を受けない、もしくはその液体の影響が低減されている。したがって、液体の温度変化に起因する液体の屈折率変動の発生を抑制して精度良いパターン転写を行うことができる。また、露光に使われた液体は基板（レジスト）表面の不純物を混在している可能性があるが、第１ショット領域を露光するときに使われた液体は回収されて第２ショット領域を露光するときに投影領域に入らないので、各ショット領域のそれぞれについて清浄な液体を使って露光処理できる。また、１つのショット領域に対して使った液体を直ちに回収することにより、残存する液体の気化に起因する基板の熱変動の発生を抑えることができる。
ここで、第１ショット領域及び第２ショット領域は任意の連続した２つのショット領域をいう。また、第１ショット領域の露光中に使われた液体とは、少なくとも第１ショット領域の露光中に投影領域内に存在していた、あるいは投影領域を通過した液体を含むものである。
【００１２】
本発明の露光装置（ＥＸ）は、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）を形成し、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）を介してパターン像を投影領域（ＡＲ１）内に投影するとともに、投影領域（ＡＲ１）に対して基板（Ｐ）を所定の走査方向（Ｘ）に移動することによって基板（Ｐ）上の複数のショット領域（Ｓ１〜Ｓ１２）のそれぞれを順次露光する露光装置において、液浸領域（ＡＲ２）を形成するために基板（Ｐ）上に液体（１）を供給する液体供給機構（１０）と、液体（１）の供給と並行して基板（Ｐ）上の液体（１）の回収を行う液体回収機構（２０）とを備え、液体回収機構（２０）は、投影領域（ＡＲ１）に対して走査方向（Ｘ）と交差する非走査方向（Ｙ）に離れて配置された、非走査方向（Ｙ）に延びる液体回収口（３３Ａ、３４Ａ）を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、前のショット領域の露光中に使われた液体をその露光後に効率良く回収でき、複数のショット領域のそれぞれを順次露光する際、基板上に液体が残存する状態が生じるのを抑えることができる。また、基板の面位置情報を検出するための検出光は、投影領域に対して走査方向に沿う基板上の所定領域（ＡＦ領域）に投射される場合が多いが、液体回収機構の液体回収口は、投影領域に対して非走査方向に離れて配置され、非走査方向に延びるように設けられているので、液体回収機構を検出光の光路を遮らない位置に配置することができ、これにより検出光による投影領域の面位置情報検出を円滑且つ高精度に行うことができる。
【００１４】
本発明の露光装置（ＥＸ）は、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）を形成し、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）を介してパターン像を投影領域（ＡＲ１）内に投影するとともに、投影領域（ＡＲ１）に対して基板（Ｐ）を所定の走査方向（Ｘ）に移動することによって基板（Ｐ）上の複数のショット領域（Ｓ１〜Ｓ１２）のそれぞれを順次露光する露光装置において、液浸領域（ＡＲ２）を形成するために基板（Ｐ）上に液体（１）を供給する液体供給機構（１０）と、液体（１）の供給と並行して、投影領域（ＡＲ１）に対して走査方向（Ｘ）に離れた回収位置で、基板（Ｐ）上の液体（１）の回収を行う液体回収機構（２０、３１Ａ、３２Ａ）と、パターン像が形成される像面と基板（Ｐ）表面との位置関係を調整するために、基板（Ｐ）表面の面位置情報を検出する検出系（６０）とを備え、検出系（６０）は、投影領域（ＡＲ１）と回収位置（３１Ａ、３２Ａ）との間で面位置情報の検出を行うことを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、検出系による面位置情報検出は、投影領域と液体回収位置との間で行われるので、投影領域の近傍において投影領域の面位置情報を精度良く検出することができる。ここで、基板は所定の走査方向に移動しながら露光されるので、液体供給機構より基板上に供給された液体は基板上の移動方向手前側に拡がらず液浸領域を形成しない。したがって、検出光は液体中を通過することなく基板上の投影領域の近傍に投射可能となるので、投影領域の面位置情報を精度良く検出できる。
【００１６】
本発明のデバイス製造方法は、上記記載の露光装置（ＥＸ）を用いることを特徴とする。本発明によれば、良好なパターン精度で形成されたパターンを有し、所望の性能を発揮できるデバイスを提供できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の露光装置について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。
図１において、露光装置ＥＸは、マスクＭを支持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。
【００１８】
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、液体供給機構１０による液体１の供給と並行して基板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の表面との間を液体１で満たし、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。
【００１９】
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Ｙ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を形成されたレチクルを含む。
【００２０】
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Ｆ２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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
更に、光学素子２を含む投影光学系ＰＬの先端部付近はテーパ状に形成されており、投影光学系ＰＬの先端部付近においてＸ軸方向（走査方向）両側のそれぞれには傾斜側面３、３が形成されている。本実施形態では、投影光学系ＰＬの先端部に設けられた光学素子２がテーパ状に形成されており、この光学素子２に傾斜側面３、３が形成されている。なお、傾斜側面３、３は鏡筒ＰＫに形成されていてもよいし、鏡筒ＰＫ及び光学素子２に亘って形成されていてもよい。また、側面３、３のそれぞれに沿うようにガイド板４、４が配置されている。ガイド板４、４は側面３、３と対向する位置において僅かに離間（例えば１ｍｍ程度）するように設けられており、側面３とガイド板４との間には流体１が流通可能である。
【００２４】
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。
【００２５】
基板ステージＰＳＴ（Ｚステージ５２）上には移動鏡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θＺ方向の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、露光装置ＥＸは、基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐ表面の面位置情報を検出するためのフォーカス検出系６０（図３参照）を備えている。基板ステージＰＳＴ上の基板ＰのＺ軸方向の位置情報、及びθＸ、θＹ方向の位置情報はフォーカス検出系６０によりリアルタイムで検出され、検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴはフォーカス検出系６０の検出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の位置制御（姿勢制御）を行う。
【００２６】
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。
【００２７】
図２は液体供給機構１０及び液体回収機構２０を示す概略構成図である。図２において、液体供給機構１０は液浸領域ＡＲ２を形成するために所定の液体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、その一端部を第１液体供給部１１に接続した流路を有する供給管１１Ａと、その一端部を第２液体供給部１２に接続した流路を有する供給管１２Ａと、投影光学系ＰＬの先端部付近の一方（−Ｘ側）の側面３とガイド板４との間に形成され、液体１を流通可能な第１流路１３と、他方（＋Ｘ側）の側面３とガイド板４との間に形成され、液体１を流通可能な第２流路１４とを備えている。第１、第２流路１３、１４は、上端開口部である入口部１３Ａ、１４Ａ及び下端開口部である出口部１３Ｂ、１４Ｂをそれぞれ備えている。そして、供給管１１Ａの他端部が第１流路１３の入口部１３Ａに接続され、供給管１２Ａの他端部が第２流路１４の入口部１４Ａに接続されている。また、第１、第２流路１３、１４それぞれの出口部１３Ｂ、１４Ｂは基板Ｐの表面に近接して配置されている。第１、第２流路１３、１４は、第１、第２液体供給部１１、１２のそれぞれから送出され、供給管１１Ａ、１２Ａを通過した液体１を入口部１３Ａ、１４Ｂより入れ、出口部１３Ｂ、１４Ｂから出すことで、液体１を基板Ｐ上に供給する。すなわち、液体供給機構１０は、投影光学系ＰＬの先端部の側面３を伝って基板Ｐ上に液体１を供給し、更に具体的には、側面３、３とガイド板４、４との間に形成された第１、第２流路１３、１４に液体１を流して、基板Ｐ上に液体１を供給する。ここで、第１、第２流路１３、１４それぞれの出口部１３Ｂ、１４Ｂは基板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、出口部１３Ｂは投影領域ＡＲ１に対して走査方向一方側（−Ｘ側）に設けられ、出口部１４Ｂは他方側（＋Ｘ側）に設けられている。液体供給機構１０は、第１、第２液体供給部１１、１２を駆動することにより、第１、第２流路１３、１４の出口部１３Ｂ、１４Ｂを介して、走査方向と平行な方向であるＸ軸方向に関して、投影領域ＡＲ１の両側で液体１の供給を同時に行うことができるようになっている。
【００２８】
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いる。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上に対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。
【００２９】
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。
【００３０】
また、液体供給機構１０のうち、流路１３、１４を構成する投影光学系ＰＬの側面３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、側面３には水との親和性に応じた表面処理が施されている。流路１３、１４を構成する側面３に親液化処理を施すことにより、流体１は円滑に流通される。
【００３１】
側面３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、側面３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、この側面３に対して親水性を付与する。あるいは、側面３に対して、例えば処理ガスとして酸素（Ｏ２）を用いてプラズマ処理するＯ２プラズマ処理を施すことによっても親水性を付与することができる。このように、液体１として水を用いる場合には側面３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される。
【００３２】
なお、親液化処理は投影光学系ＰＬの側面３のみならず、流路１３、１４を構成するガイド板４に対しても親液化処理を施すことが可能である。
【００３３】
図３は液体供給機構１０及び液体回収機構２０の概略構成を示す斜視図である。図３に示すように、ガイド板４は断面視コ字状に形成されており側面３に接続されている。そして、側面３とガイド板４との間にスリット状の流路１３、１４が設けられている。なお、流路１３、１４それぞれのＹ軸方向両端は断面視コ字状に形成されたガイド板４の側面により閉塞されている。流路１３、１４を流れた液体１はＹ軸方向に延びる出口部１３Ｂ、１４Ｂから基板Ｐ上に供給される。また、出口部１３Ｂと出口部１４ＢとのＸ軸方向における間隔は、投影光学系ＰＬの先端部のＸ軸方向における大きさ、ひいては投影領域ＡＲ１のＸ軸方向における大きさとほぼ同じ値に設定されている。なお、図３において、光学素子２の上面は球面状に成形されている。また図３においては、簡単のために、光学素子２はＸＺ平面と平行な二つの側面を持つ形状となっているが、この二つの側面は実際にはＸＺ平面に対して傾斜した平面、又は曲面である。
【００３４】
また、図３に示すように、露光装置ＥＸは基板Ｐ表面の面位置情報を検出するためのフォーカス検出系６０を備えている。フォーカス検出系６０は、基板Ｐ上の投影領域ＡＲ１に対して走査方向一方側（−Ｘ側）の所定領域（以下、適宜「第１ＡＦ領域」と称する）ＡＦ１において面位置情報を検出する第１検出系６１と、他方側（＋Ｘ側）の所定領域（以下、適宜「第２ＡＦ領域」と称する）ＡＦ２において面位置情報を検出する第２検出系６２とを備えている。本実施形態のフォーカス検出系６０（６１、６２）は所謂斜入射方式フォーカス検出系であって、第１検出系６１は、第１ＡＦ領域ＡＦ１に検出光を斜め方向から投射する投射部６１Ａと、第１ＡＦ領域ＡＦ１で反射した反射光を受光する受光部６１Ｂとを備えている。一方、第２検出系６２は、第２ＡＦ領域ＡＦ２に検出光を斜め方向から投射する投射部６２Ａと、第２ＡＦ領域ＡＦ２で反射した反射光を受光する受光部６２Ｂとを備えている。ここで、投射部６１Ａと受光部６１ＢとはＹ軸方向に沿って配置されており、検出光及びその反射光は基板Ｐの非走査方向であるＹ軸方向に沿う光路を有する。同様に、投射部６２Ａと受光部６２ＢともＹ軸方向に沿って配置されており、検出光及びその反射光は基板Ｐの非走査方向であるＹ軸方向に沿う光路を有する。
【００３５】
なお、図３においては、フォーカス検出系６０の投射部６１Ａからの検出光は、第１ＡＦ領域ＡＦ１無いにおいて、走査方向（Ｘ方向）に沿って３箇所に投射されているが、非走査方向（Ｙ方向）に沿った複数箇所に投射してもよいし、二次元的な複数箇所に投射するようにしてもよい。また１点に投射するようにしてもよい。また、投射部や受光部の位置も図３の位置に限られない。
【００３６】
フォーカス検出系６０による基板Ｐの面位置情報の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはフォーカス検出系６０の検出結果に基づいて、基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを介して基板ステージＰＳＴ上の基板Ｐの位置及び姿勢を制御することで、投影光学系ＰＬのパターン像が形成される像面と基板Ｐ表面との位置関係を調整する。
【００３７】
図２及び図３に示すように、基板Ｐ上の液体１を回収する液体回収機構２０は、第１〜第４液体回収部２１〜２４（但し、図２には第４液体回収部は図示されていない）と、これら液体回収部２１〜２４のそれぞれに流路を有する回収管２１Ａ〜２４Ａを介して接続され、基板Ｐの表面に近接して配置された第１〜第４液体回収部材３１〜３４とを備えている。第１〜第４液体回収部材３１〜３４のそれぞれは基板Ｐ側に向いた第１〜第４液体回収口３１Ａ〜３４Ａを有している。液体回収部２１〜２４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を液体回収部材３１〜３４及び回収管２１Ａ〜２４Ａを介して回収する。第１〜第４液体回収部２１〜２４の液体回収動作は制御装置ＣＯＮＴによりそれぞれ独立して制御され、制御装置ＣＯＮＴは第１〜第４液体回収部２１〜２４による単位時間あたりの液体回収量をそれぞれ独立して制御可能である。
【００３８】
図４は第１〜第４液体回収部材３１〜３４の第１〜第４液体回収口３１Ａ〜３４Ａと、投影領域ＡＲ１及び第１、第２ＡＦ領域ＡＦ１、ＡＦ２との位置関係を模式的に示す平面図である。図４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いる。また、図４には図示していないが、上述したように液体供給機構１０の出口部１３Ｂ、１４ＢのそれぞれはＹ軸方向に延びるスリット状であり、出口部１３Ｂ、１４ＢのＸ軸方向における間隔は投影領域ＡＲ１とほぼ同じ大きさに設定されているので、液体１が満たされる液浸領域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る。
【００３９】
第１〜第４液体回収口３１Ａ〜３４Ａのそれぞれは、Ｙ軸方向（非走査方向）に延びるように矩形状に設けられ、Ｙ軸方向に関して所定の長さを有している。第１〜第４液体回収口３１Ａ〜３４ＡそれぞれのＹ軸方向における長さは投影領域ＡＲ１より長く形成されている。更に好ましくは、液浸領域ＡＲ２のＹ軸方向における長さ（出口部１３Ｂ、１４ＢのＹ軸方向における長さ）より長く形成されている。第１、第２液体回収口３１Ａ、３２ＡはＸ軸方向（走査方向）に関して投影領域ＡＲ１の両側に配置され、この投影領域ＡＲ１に対して離れた位置に設けられている。第３、第４液体回収口３３Ａ、３４ＡはＸ軸方向と交差するＹ軸方向（非走査方向）に関して投影領域ＡＲ１の両側に配置され、この投影領域ＡＲ１に対して離れた位置に設けられている。具体的には、第１液体回収口３１Ａは投影領域ＡＲ１に対してＸ軸方向一方側（−Ｘ側）に設けられ、第２液体回収口３２Ａは他方側（＋Ｘ側）に設けられ、第３液体回収口３３ＡはＹ軸方向一方側（−Ｙ側）に設けられ、第４液体回収口３４Ａは他方側（＋Ｙ側）に設けられている。
【００４０】
液体回収機構２０は、液体回収部２１〜２４を駆動することにより、液体回収口３１Ａ〜３４Ａを介して基板Ｐ上の液体１を回収する。すなわち、液体回収口３１Ａ〜３４Ａの設置位置が基板Ｐ上の液体１の回収を行う回収位置である。液体回収機構２０は、第１、第２液体回収部２１、２２を駆動することにより、投影領域ＡＲ１に対してＸ軸方向に離れた回収位置で、基板Ｐ上の液体１の回収を行うことができる。また、液体回収機構２０は、第３、第４液体回収部２３、２４を駆動することにより、投影領域ＡＲ１に対してＹ軸方向に離れた回収位置で、基板Ｐ上の液体１の回収を行うことができる。
【００４１】
図４に示すように、第１ＡＦ領域ＡＦ１は投影領域ＡＲ１と第１液体回収口３１Ａとの間に設定され、第２ＡＦ領域ＡＦ２は投影領域ＡＲ１と第２液体回収口３２Ａとの間に設定されている。すなわち、本実施形態において、フォーカス検出系６０（第１、第２検出系６１、６２）は、第１、第２液体回収口３１Ａ、３２Ａによる液体回収位置のそれぞれと投影領域ＡＲ１との間で、基板Ｐの面位置情報を検出を行うようになっている。
【００４２】
面位置情報検出時に用いられる第１、第２ＡＦ領域ＡＦ１、ＡＦ２には液体１が配置されないようになっている。すなわち、基板Ｐの面位置情報検出時に用いられるＡＦ領域ＡＦ１、ＡＦ２はどちらか一方が非液浸領域となっている。
【００４３】
投影領域ＡＲ１に対してＹ軸方向両側に設けられた第３、第４回収部材３３、３４はＹ軸方向を長手方向とし、投影領域ＡＲ１に対してＹ軸方向に沿って並ぶように設けられ、しかもそのＸ軸方向の幅は投影領域ＡＲ１の幅とほぼ同じに設けられているので、Ｙ軸方向に沿う光路を有し、第１、第２ＡＦ領域ＡＦ１、ＡＦ２に投射される検出光及びその反射光は液体回収部材３１〜３４によりその光路を遮られないようになっている。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
ここで、本実施形態における露光装置ＥＸは、マスクＭと基板ＰとをＸ軸方向（走査方向）に移動しながらマスクＭのパターン像を基板Ｐに投影露光するものであって、走査露光時には、液浸領域ＡＲ２の液体１及び投影光学系ＰＬを介してマスクＭの一部のパターン像が投影領域ＡＲ１内に投影され、マスクＭが−Ｘ方向（又は＋Ｘ方向）に速度Ｖで移動するのに同期して、基板Ｐが投影領域ＡＲ１に対して＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）に速度β・Ｖ（βは投影倍率）で移動する。そして、図５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つのショット領域への露光終了後に、基板Ｐのステッピング移動によって次のショット領域が走査開始位置に移動し、以下、ステップ・アンド・スキャン方式で基板Ｐを移動しながら各ショット領域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が図５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。
【００４６】
まず、マスクＭがマスクステージＭＳＴにロードされるとともに、基板Ｐが基板ステージＰＳＴにロードされたら、走査露光処理を行うに際し、制御装置ＣＯＮＴは液体供給機構１０を駆動し、基板Ｐ上に対する液体供給動作を開始する。液浸領域ＡＲ２を形成するために液体供給機構１０の第１、第２液体供給部１１、１２のそれぞれから供給された液体１は、供給管１１Ａ、１２Ａを流通した後、第１、第２流路１３、１４を介して基板Ｐ上に供給され、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に液浸領域ＡＲ２を形成する。ここで、供給管１１Ａ、１２Ａを流通した液体１はスリット状に形成された第１、第２流路１３、１４の幅方向に拡がり、出口部１３Ｂ、１４Ｂより基板Ｐ上の広い範囲に供給される。第１、第２流路１３、１４の出口部１３Ｂ、１４Ｂから基板Ｐ上に供給された液体１は、投影光学系ＰＬの先端部（光学素子２）の下端面と基板Ｐとの間に濡れ拡がるように供給され、投影領域ＡＲ１を含む基板Ｐ上の一部に液浸領域ＡＲ２を形成する。このとき、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１０のうち投影領域ＡＲ１のＸ軸方向（走査方向）両側に配置された第１、第２流路１３、１４の出口部１３Ｂ、１４Ｂのそれぞれより、投影領域ＡＲ１の両側から基板Ｐ上への液体１の供給を同時に行う。
【００４７】
本実施形態において、投影領域ＡＲ１の走査方向両側から基板Ｐに対して液体１を供給する際、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、基板Ｐ上の１つのショット領域の走査露光中に、走査方向に関して投影領域ＡＲ１の一方側から供給する液体量（単位時間あたりの液体供給量）を、他方側から供給する液体量と異ならせる。具体的には、制御装置ＣＯＮＴは、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。
【００４８】
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（すなわち第１液体供給部１１）からの液体量を、＋Ｘ側（すなわち第２液体供給部１２）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。このように、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐの移動方向に応じて、第１、第２液体供給部１１、１２それぞれの単位時間あたりの液体供給量を変える。
【００４９】
また、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１０の駆動と並行して、液体回収機構２０の第１〜第４液体回収部２１〜２４を駆動し、基板Ｐ上の液体１の回収動作を可能状態とする。制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１０及び液体回収機構２０により基板Ｐの表面に対する液体１の供給と並行して基板Ｐ上の液体１の回収を行いつつ、基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴをＸ軸方向（走査方向）に移動しながら、マスクＭのパターン像を投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の液体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の両側から第１、第２流路１３、１４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ている。
【００５０】
図６は、基板Ｐを−Ｘ方向に移動しながら基板Ｐ上に設定された第１のショット領域（例えば図５のＳ２、Ｓ４など）を露光処理する際の液体１の挙動を示す模式図である。図６において、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の空間に対して流路１３、１４から液体１が同時に供給され、これにより投影領域ＡＲ１を含むように液浸領域ＡＲ２が形成される。ここで、投影領域ＡＲ１に対して＋Ｘ側に設けられてる流路１４から供給される液体１の単位時間あたりの液体量が、−Ｘ側に設けられている流路１３から供給される液体１の単位時間あたりの液体量より多く設定されており、流路１４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、投影領域ＡＲ１に対して−Ｘ側に液浸領域ＡＲ２が拡がっていく。
【００５１】
基板Ｐを−Ｘ方向に移動しながら第１のショット領域を露光する際、基板Ｐの面位置情報を検出するために、投影領域ＡＲ１に対して＋Ｘ側の第２ＡＦ領域ＡＦ２が用いられる。これにより、投影領域ＡＲ１には第２ＡＦ領域ＡＦ２を通過し、面位置情報を検出された基板Ｐ上の所定領域が配置される。制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス検出系６０のうち第２検出系６２の投射部６２Ａより第２ＡＦ領域ＡＦ２に対して検出光を投射し、この反射光の受光部６２Ｂでの受光結果に基づいて基板Ｐの面位置情報を検出し、この面位置情報検出結果に基づいて基板ステージＰＳＴを介して基板Ｐの位置及び姿勢を制御しつつ投影領域ＡＲ１内にパターン像を投影する。
【００５２】
ここで、液浸領域ＡＲ２の液体１は基板Ｐの−Ｘ方向への移動に伴って−Ｘ側に引っ張られ、図６に示すように−Ｘ側に尾を引くように流れる。このとき、第２ＡＦ領域ＡＦ２には液体１が拡がらず、第２ＡＦ領域ＡＦ２を良好に非液浸領域とすることができる。一方、図６に示すように、第１ＡＦ領域ＡＦ１の一部に液浸領域ＡＲ２が形成される場合があるが、この場合、第１ＡＦ領域ＡＦ１は面位置情報検出に用いられておらず、上述したように、制御装置ＣＯＮＴは第２ＡＦ領域ＡＦ２を用いて面位置情報検出を行っているので、基板Ｐの面位置情報を良好に検出できる。
【００５３】
第１のショット領域に対する露光が終了したら、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１０による液体供給動作を停止するとともに、前記第１のショット領域とは別の第２のショット領域（例えば図５のＳ３、Ｓ５など）を露光するために、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Ｓ２に対する走査露光処理終了後、このショット領域Ｓ２に対してＹ軸方向に近接したショット領域Ｓ３に対して走査露光処理を行うために、制御装置ＣＯＮＴは基板Ｐ上の２つのショット領域Ｓ２、Ｓ３間でＹ軸方向にステッピング移動する。
【００５４】
図７は、基板Ｐを−Ｙ方向にステッピング移動する際の液体１の挙動を示す模式図である。ここで、第１のショット領域に対する露光中、及びステッピング移動中に基板Ｐ上の液体１のうち一部は投影領域ＡＲ１に対して走査方向に離れた位置に設けられた第１液体回収口３１Ａ等を介して回収されるが、残りの一部は第１液体回収口３１Ａに回収されずに、基板Ｐ上に残存状態となる。したがって、ステッピング移動中に、図７に示すように、基板Ｐでは液体１を配置した状態が生じる。
【００５５】
そして、基板Ｐが−Ｙ方向にステッピング移動することにより、基板Ｐ上に残存した液体１は第３液体回収口３３Ａに到達する。これにより、液体回収機構２０は、第１のショット領域の露光終了後の基板Ｐのステッピング移動中に、第１のショット領域の露光のときに使われた液体１の回収を第３液体回収口３３Ａを介して行うことができる。そして、ここでは、第１のショット領域（例えばＳ２）と第２のショット領域（例えばＳ３）とはＹ軸方向に近接しており、液体回収機構２０は投影領域ＡＲ１に対してＹ軸方向に離れた第３液体回収口３３Ａによる回収位置で基板Ｐ上の液体１の回収を行う構成となっている。これにより、基板Ｐ上に残存する液体１を無くす、もしくは少なくでき、残存する液体１の気化による基板Ｐの温度変動等の不都合の発生を抑えることができる。
【００５６】
図８は、基板Ｐを＋Ｘ方向に移動しながら基板Ｐ上に設定された第２のショット領域（例えば図５のＳ３、Ｓ５など）を露光処理する際の液体１の挙動を示す模式図である。図８において、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の空間に対して流路１３、１４から液体１が同時に供給され、これにより投影領域ＡＲ１を含むように液浸領域ＡＲ２が形成される。ここで、投影領域ＡＲ１に対して−Ｘ側に設けられてる流路１３から供給される液体１の単位時間あたりの液体量が、＋Ｘ側に設けられている流路１４から供給される液体１の単位時間あたりの液体量より多く設定されているため、流路１３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との間の空間に円滑に配置される。
【００５７】
基板Ｐを＋Ｘ方向に移動しながら第２のショット領域を露光する際、基板Ｐの面位置情報を検出するために、投影領域ＡＲ１に対して−Ｘ側の第１ＡＦ領域ＡＦ１が用いられる。これにより、投影領域ＡＲ１には第１ＡＦ領域ＡＦ１を通過し、面位置情報を検出された基板Ｐ上の所定領域が配置される。制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス検出系６０のうち第１検出系６１の投射部６１Ａより第１ＡＦ領域ＡＦ１に対して検出光を投射し、この反射光の受光部６１Ｂでの受光結果に基づいて基板Ｐの面位置情報を検出し、この面位置情報検出結果に基づいて基板ステージＰＳＴを介して基板Ｐの位置及び姿勢を制御しつつ投影領域ＡＲ１内にパターン像を投影する。
【００５８】
ここで、液浸領域ＡＲ２の液体１は基板Ｐの＋Ｘ方向への移動に伴って＋Ｘ側に引っ張られ、図８に示すように＋Ｘ側に尾を引くように流れる。このとき、第１ＡＦ領域ＡＦ１には液体１が配置されず、第１ＡＦ領域ＡＦ１を良好に非液浸領域とすることができる。一方、図８に示すように、第２ＡＦ領域ＡＦ２の一部に液浸領域ＡＲ２が形成される場合があるが、この場合、第２ＡＦ領域ＡＦ２は面位置情報検出に用いられておらず、上述したように、制御装置ＣＯＮＴは第１ＡＦ領域ＡＦ１を用いて面位置情報検出を行っているので、基板Ｐの面位置情報を良好に検出できる。
【００５９】
このとき、第１のショット領域の露光のときに使われた液体１が、ステッピング移動中に回収しきれない場合があるが、この残存した液体は基板Ｐの−Ｙ方向へのステッピング移動により投影領域ＡＲ１から十分に離れているので、第２ショット領域の露光に影響しない。また、この残存した液体１は、第２のショット領域を露光するために基板Ｐが＋Ｘ方向に移動することにより、第３液体回収口３３Ａに回収される。これにより、液体回収機構２０は、第２のショット領域の露光中に、第１のショット領域のときに使われた液体１の残存分の回収を第３液体回収口３３Ａを介して行うことができる。ここで、液体回収口３３ＡのＹ軸方向における大きさ（長さ）は、液浸領域ＡＲ２のＹ軸方向における大きさより大きく設定されているので、液体回収機構２０は液体回収口より露光に使われた基板Ｐ上の液体１を円滑に回収することができる。
【００６０】
以上のように第１のショット領域の露光中、基板Ｐのステッピング移動中及び第２のショット領域の露光中に、第１のショット領域の露光のときに使われた液体１を回収することで、液体回収機構２０は、第１のショット領域を露光したときに使われた液体１が次の第２のショット領域を露光するときに投影領域ＡＲ１に入らないように基板Ｐ上の液体１を回収している。これにより、第１のショット領域の露光で使われ、温度上昇している液体１が第２のショット領域を露光するときの投影領域ＡＲ１に入ることを防止でき、液体１の温度上昇に起因する投影領域ＡＲ１内における液体１の屈折率の変動等の不都合の発生を抑制することができる。
【００６１】
図６〜図８を参照して説明した手順により、図５に示すショット領域Ｓ１〜Ｓ６が順次露光される。
図９は、図５に示すショット領域（第１のショット領域）Ｓ６の露光終了後、投影領域ＡＲ１をショット領域（第２のショット領域）Ｓ７に移動するために、基板Ｐを−Ｘ方向に列移動（ステッピング移動）する際の液体１の挙動を示す模式図である。図９に示すように、液体回収機構２０は、ショット領域Ｓ６の露光終了後の基板Ｐの列移動中に、ショット領域Ｓ６の露光のときに使われた液体１の回収を第１液体回収口３１Ａを介して回収することができる。そして、ここでは、第１のショット領域Ｓ６と第２のショット領域Ｓ７とはＸ軸方向に近接しており、液体回収機構２０は投影領域ＡＲ１に対してＸ軸方向に離れた第１液体回収口３１Ａによる回収位置で基板Ｐ上の液体１の回収を行う構成となっている。これにより、列を変える±Ｘ方向へのステッピング移動を行う場合には、液体回収口３１Ａ（又は３２Ａ）により供給された液体を回収してしまうので、液体１は基板Ｐ上に残存せず、残存する液体１に起因する不都合の発生を抑えることができる。
そして再び、図６〜図８を参照して説明した手順により、図５に示すショット領域Ｓ７〜Ｓ１２が順次露光される。
【００６２】
以上説明したように、投影光学系ＰＬの先端部の側面３を伝って基板Ｐ上に液体１を供給するようにしたので、液浸領域ＡＲ２を小さく設定することができる。したがって、フォーカス検出系６０の検出光は非液浸領域を通過して投影領域ＡＲ１の近傍に投射されるので、フォーカス検出系６０は液体１の温度変化の影響を受けずに精度良く面位置検出できる。
【００６３】
そして、基板Ｐ上の複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ１２を順次露光する際、第１のショット領域を露光するときに使われ、基板（レジスト）表面の不純物が混在し温度上昇した液体１が次の第２のショット領域を露光するときに投影領域ＡＲ１に入らないように回収するようにしたので、第２のショット領域に対しても精度良い露光処理を行うことができる。
【００６４】
なお、ショット領域の露光中に、露光光（ＡｒＦレーザパルス光：例えばパルス周波数４ＫＨｚ、パルス幅５０ｎｓ、パワー１．０Ｗ／ｃｍ２）の照射により基板Ｐ（主に、レジスト、ＢＡＲＣ（反射防止膜））が暖められ、その熱が液体１に伝わり、投影領域ＡＲ１内の液体１に温度上昇を引き起こすが、走査露光の場合には、基板の走査方向（−Ｘ方向）への移動に伴って液体１も走査方向に４００ｍｍ／ｓｅｃ程度の速度で流れているので、基板Ｐ表面上の２００ｎｍ以下程度の液体層に１℃以下程度の温度変化が生じるのみである。投影光学系ＰＬと基板Ｐ表面との間の液体の厚さを１ｍｍ程度とすれば、温度変化を起こす液体の厚さ、及び温度変化量は非常にわずかである。したがって、投影領域ＡＲ１内における液体１の温度変化に伴う波面収差の変化も非常に小さく（０．１ｍλ以下程度、λ＝１９３ｎｍ／１．４７）、基板Ｐ上に投影されるパターン像に対してほとんど問題とならない。
【００６５】
また、液体回収機構２０の液体回収口３３Ａ、３４Ａのそれぞれを、投影領域ＡＲ１に対してＹ軸方向に離れた位置に配置し、しかもその形状をＹ軸方向に延びるように設けたので、フォーカス検出系６０の検出光を投影領域ＡＲ１に対してＸ軸方向に離れたＡＦ領域ＡＦ１、ＡＦ２に投射する際、液体回収機構２０の回収部材３３、３４を検出光の光路を遮らない位置に配置することができ、これにより検出光による投影領域ＡＲ１の面位置情報検出を円滑且つ良好に行うことができる。
【００６６】
また、基板Ｐの面位置情報を検出する際に用いるＡＦ領域ＡＦ１、ＡＦ２は、投影領域ＡＲ１と液体回収口の設置位置である液体回収位置との間に設けられているので、投影領域ＡＲ１の近傍において投影領域ＡＲ１内に配置される基板Ｐの面位置情報を精度良く検出することができる。
【００６７】
また、液体供給機構１０は、第１、第２流路１３、１４を介して投影領域ＡＲ１の走査方向両側から液体１を供給するようにしたので、供給された液体１は走査方向に移動する基板Ｐに引っ張られるようにして投影領域ＡＲ１に濡れ拡がるため、液浸領域ＡＲ２を投影領域ＡＲ１を含むように円滑に形成できる。そして、本実施形態では、液体供給機構１０は、走査方向に関して、投影領域ＡＲ１の手前から供給する液体量を、その反対側で供給する液体量よりも多くするので、基板Ｐ上に供給された液体１は、移動する基板Ｐに引っ張られるようにして基板Ｐの移動方向に沿って流れ、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の空間に引き込まれるようにして円滑に配置される。したがって、液体供給機構１０から供給された液体１は、その供給エネルギーが小さくても投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に円滑に配置され、液浸領域ＡＲ２を良好に形成することができる。そして、走査方向に応じて第１、第２流路１３、１４それぞれから供給する液体量を変更することで液体１の流れる方向を切り替えることができ、これにより＋Ｘ方向、又は−Ｘ方向のどちらの方向に基板Ｐを走査する場合にも、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に液浸領域ＡＲ２を円滑に形成することができ、高い解像度及び広い焦点深度を得ることができる。
【００６８】
なお、本実施形態において、液体供給機構１０は基板Ｐのステッピング移動時に液体１の供給を停止しているが、ステッピング移動時を含む１枚の基板Ｐに関する一連の露光処理動作が終了するまで（基板Ｐが基板ステージＰＳＴにロードされて全ショット領域Ｓ１〜Ｓ１２に対する露光処理が終了して基板ステージＰＳＴからアンロードされるまで）液体１を供給し続けてもよい。これにより、液体１の供給を開始してから液浸領域ＡＲ２が形成されるまでの待ち時間を短縮化でき、高スループット化を図れる。また、供給のＯＮ・ＯＦＦに伴う液体振動（所謂ウォーターハンマー現象）の発生を抑制できる。なお、ステッピング移動中において液体１が供給され続けても、液体回収機構２０は常時駆動しているため、投影領域ＡＲ１の外側に流出しようとする液体１は円滑に回収可能である。ここで、１枚の基板Ｐに関する一連の露光処理が終了するまで液体１を供給し続ける際、液体供給機構１０は、ショット領域に対する露光中における単位時間あたりの液体供給量に対して、基板Ｐのステッピング移動中における液体供給量を異ならせてもよい。具体的には、液体供給機構１０は、基板Ｐのステッピング移動中での単位時間あたりの液体供給量を、ショット領域の走査露光中の液体供給量より低減する。これにより、露光処理に寄与しないステッピング移動中での基板Ｐに対する液体供給量が抑えられ、露光処理全体における液体使用量を抑えることができる。このように、液体供給機構１０は基板Ｐの移動動作（ステッピング移動又は走査移動）に応じて第１、第２液体供給部１１、１２それぞれの単位時間あたりの液体供給量を変えるようにしてもよい。
【００６９】
また、本実施形態においては、液体回収機構２０により第１ショット領域の露光中に使われた液体が、次の第２ショット領域の露光中に投影領域ＡＲ１に入らないように液体回収を行っているが、液体回収機構２０の液体回収をより円滑に行われるように、基板Ｐのステッピング移動中の移動経路を工夫するようにしてもよい。例えば、第１ショット領域の露光終了後に、液体回収機構２０の液体回収口の位置に向かって基板Ｐを移動したり、基板Ｐのステッピング中の移動距離や移動時間を長くすればよい。また、第１ショット領域の露光終了後に液体供給機構１０から液体の供給を続けて、第１ショット領域の露光中に使われた液体を投影領域ＡＲ１から押し出す（遠ざける）ようにしてもよい。このとき、液体の供給量や供給位置を調整するようにしてもよい。
【００７０】
なお、本実施形態では投影領域ＡＲ１の走査方向両側から液体１を供給する際、走査方向に関して手前から供給する液体量をその反対側で供給する液体量よりも多くしているが、投影領域ＡＲ１の両側から同量の液体１を同時に供給するようにしてもよい。これにより、投影光学系ＰＬの先端側面３、３に加わる力を均衡にすることができ、良好なパターン像の投影が期待できる。一方、液体１を供給し続けながら、走査方向に応じて投影領域ＡＲ１の走査方向両側から供給する液体量を変化させることにより、液体１の使用量を抑えることができる。
【００７１】
なお、本実施形態では、液体供給機構１０は第１、第２流路１３、１４のそそれぞれから液体１を同時に供給しているが、例えば、基板Ｐを＋Ｘ側に走査移動する際には第２流路１４からの液体供給を停止して第１流路１３のみから液体１を供給し、基板Ｐを−Ｘ側に走査移動する際には第１流路１３からの液体供給を停止して第２流路１４のみから液体１を供給する構成であってもよい。
【００７２】
なお、本実施形態では投影光学系ＰＬの先端部の側面３に沿うようにガイド板４を設けているが、このガイド板４は無くてもよい。側面３を親液化処理することにより、液体供給部及び供給管から側面３に供給された液体１は側面３で保持され、この側面３を伝って基板Ｐ上の投影領域ＡＲ１の近傍に供給可能である。一方、ガイド板４を設けることにより、例えば用いる液体１を変更したことにより側面３の親液性が十分でなく、側面３が液体１を保持できない状態が生じても、側面３を伝っている途中の液体１が基板Ｐ上に落下するのを防止できる。したがって、落下した液体１に起因する露光ムラの発生や基板Ｐのレジストへの影響を抑制できる。また、ガイド板４を設けることにより側面３を親液化処理しなくても液体１を基板Ｐ上の投影領域ＡＲ１の近傍に円滑に供給することができる。
【００７３】
なお、本実施形態では、第１、第２流路１３、１４を構成する側面３やガイド板４に対して親液化処理を施すように説明したが、液体回収機構２０のうち液体１が流れる流路の表面に対しても親液化処理を施すことができる。特に、液体回収機構２０の液体回収部材に親液化処理を施しておくことにより液体回収を円滑に行うことができる。あるいは、液体１が接触する投影光学系ＰＬの先端面に対しても親液化処理を施すことができる。なお、投影光学系ＰＬの先端面に薄膜を形成する場合、露光光ＥＬの光路上に配置されるものであるため、露光光ＥＬに対して透過性を有する材料で形成され、その膜厚も露光光ＥＬを透過可能な程度に設定される。
【００７４】
なお基板Ｐの表面にも液体１との親和性に合わせて表面処理を施してもよい。
【００７５】
なお、表面処理のための薄膜は単層膜であってもよいし複数の層からなる膜であってもよい。また、その形成材料も、金属、金属化合物、及び有機物など、所望の性能を発揮できる材料であれば任意の材料を用いることができる。
【００７６】
なお、本実施形態では、第１、第２流路１３、１４のそれぞれについて第１、第２液体供給部が設けられているように説明したが、液体供給部を１つとし、この１つの液体供給部に供給管１１Ａ、１２Ａを接続するようにしてもよい。この場合、供給管１１Ａ、１２Ａのそれぞれに弁を設け、弁の開度を調整することで第１、第２流路１３、１４から基板Ｐへの液体供給量を互いに異なる値に調整することができる。同様に、本実施形態では、液体回収部材３１〜３４のそれぞれについて液体回収部２１〜２４が設けられているが、液体回収部を１つとし、この１つの液体回収部と複数の液体回収部材とを回収管で接続する構成であってもよい。
【００７７】
なお、本実施形態では、投影光学系ＰＬの側面３（流路１３、１４）は走査方向両側に設けられているように説明したが非走査方向に設けられていてもよい。
【００７８】
なお、液体供給部１１、１２や、液体回収部２１、２２は、投影光学系ＰＬ及びこの投影光学系ＰＬを支持する支持部材以外の支持部材で支持されることが好ましい。これにより、液体の供給や回収に伴うポンプ等の動作によって発生した振動が投影光学系ＰＬに伝達することを防ぐことができる。
【００７９】
以下、本発明の他の実施形態について説明する。ここで、以下の説明において、上述した実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略もしくは省略する。
図１０は液体回収機構の液体回収口の他の配置例を示す模式図である。図１０に示すように、投影領域ＡＲ１に対してＹ軸方向両側には、Ｙ軸に関して傾斜した液体回収口３３Ｂ、３３Ｃ、及び液体回収口３４Ｂ、３４Ｃがそれぞれ設けられている。ここで、液体回収口３３Ｂ、３３Ｃ、３４Ｂ、３４Ｃを有する液体回収部材はフォーカス検出系の検出光の光路を遮らない位置に設けられている。このように、投影領域ＡＲ１に対してＹ軸方向に設けられる液体回収口は、投影領域ＡＲ１と平行且つ並んで設けられる必要はなく、投影領域ＡＲ１に対してずれた位置に設けられていてもよい。液体回収口を投影領域ＡＲ１に対してずれた位置に設けたり傾斜して設けることにより、例えば、第１のショット領域の露光終了後の基板Ｐのステッピング移動中に、第１のショット領域の露光のときに使われた液体１の回収をより効率的に行うことができる。つまり、液体回収口３３Ａ（３４Ａ）がその長手方向をＹ軸方向に一致させ、且つ投影領域ＡＲ１に並んで配置されていると、図７等を参照して説明したように、ステッピング移動中に、基板Ｐ上の液体１を全部回収しきれない場合が生じるが、図１０に示すように、液体回収口をＹ軸に関して傾斜するように設けることにより、ステッピング移動中において第１のショット領域の露光に使われた基板Ｐ上の液体１を全部回収することができる。
【００８０】
図１１及び図１２は液体回収口の他の実施形態を示す図である。図１１に示すように、複数の液体回収口（液体回収部材）３１Ｄ…、３２Ｄ…、３３Ｄ…、３４Ｄ…、を断続的に配置する構成であってもよい。また、図１２に示すように、液体回収口（液体回収部材）は、投影領域ＡＲ１及びＡＦ領域ＡＦ１、ＡＦ２を囲む形状であってもよい。図１２に示す液体回収口３１Ｋは投影領域ＡＲ１及びＡＦ領域ＡＦ１、ＡＦ２を囲むように平面視矩形状に形成されているが、矩形状以外（例えば円形状）であってもよい。液体回収口を投影領域ＡＲ１及びＡＦ領域ＡＦ１、ＡＦ２を囲むように設けることにより、液体回収を確実に行うことができる。なおこの場合、液体回収口を構成する液体回収部材はフォーカス検出系６０の検出光の光路を妨げない位置に設けられている。
【００８１】
上記実施形態では、投影光学系ＰＬの側面３はフラット面（断面視直線状）であるように説明したが、図１３に示すように、側面３に対して表面積拡大処理、具体的には粗面処理を施してもよい。粗面処理することにより側面３の表面積が拡大し、液体１をより一層良好に保持可能となるため、ガイド板４を設けなくても液体１を基板Ｐ上に円滑に供給することができる。
また、側面３は曲面状であってもよい。具体的には、図１４に示すように、側面３は断面視例えば２次曲線状あるいは円弧状であってもよい。このような形状であっても、液体１を良好に流通可能となる。特に、側面３をサイクロイド曲線状にすることにより、入口部１３Ａ（１４Ａ）から出口部１３Ｂ（１４Ｂ）に流体１が到達する時間を短縮できる。ここで、側面３は投影光学系ＰＬの中央部（光軸）に対して外側に膨らむ曲面であることが好ましい。
そして、図１３や図１４に示した側面３に対しても、親液化処理を施すことができる。
【００８２】
また近年、基板Ｐを保持するステージを２つ搭載したツインステージ型露光装置が登場しているが、本発明はツインステージ型露光装置にも適用可能である。図１５はツインステージ型露光装置ＥＸ２の概略構成図である。ツインステージ型露光装置ＥＸ２は共通のベース７１上をそれぞれ独立に移動可能な第１、第２基板ステージＰＳＴ１、ＰＳＴ２を備えている。また、ツインステージ型露光装置ＥＸ２は露光ステーションＡと計測・交換ステーションＢとを有しており、露光ステーションＡにはフォーカス検出系６０を除いて図１のシステムが全て搭載されている。また、計測・交換ステーションＢには、投射部６０Ａ及び受光部６０Ｂを有するフォーカス検出系６０が搭載されている。
【００８３】
このようなツインステージ型露光装置ＥＸ２の基本的な動作としては、例えば露光ステーションＡにおいて第２基板ステージＰＳＴ２上の基板Ｐの露光処理中に、計測・交換ステーションＢにおいて、第１基板ステージＰＳＴ１上の基板Ｐの交換及び計測処理が行われる。そして、それぞれの作業が終了すると、第２基板ステージＰＳＴ２が計測・交換ステーションＢに移動し、それと並行して第１基板ステージＰＳＴ１が露光ステーションＡに移動し、今度は第２基板ステージＰＳＴ２において計測及び交換処理が行われ、第１基板ステージＰＳＴ１上の基板Ｐに対して露光処理が行われる。
【００８４】
つまり、計測・交換ステーションＢにおいてフォーカス検出系６０により基板Ｐの面位置情報が検出され、この検出結果は制御装置ＣＯＮＴに記憶される。制御装置ＣＯＮＴは、面位置情報を検出された基板Ｐを露光ステーションＡに移動し、前記記憶した面位置情報に基づいて投影光学系ＰＬの像面と基板Ｐの表面との位置関係を調整しつつ露光処理する。
【００８５】
このように、ツインステージ型露光装置ＥＸ２の場合には、露光ステーションＡにフォーカス検出系６０を設けない構成とすることが可能であるため、液体回収部材の設置位置の自由度を増すことができる。そのため、図１６に示すように、露光ステーションＡにおいては、液体回収部材（液体回収口）を投影領域ＡＲ１のより近傍に設けることができ、液体回収動作を円滑に行うことができる。図１６に示す液体回収口３１Ｅ、３２Ｅはそれぞれ平面視コ字状に形成され投影領域ＡＲ１の走査方向両側に配置されており、投影領域ＡＲ１を囲むように設けられている。これにより、液体回収機構はこれら液体回収口３１Ｅ、３２Ｅを介して走査露光中及びステッピング移動中のそれぞれにおいて液体回収を良好に行うことができる。
【００８６】
なお、露光ステーションＡにもフォーカス検出系を設ける場合、図１７に示すように、投影領域ＡＲ１に対して液体回収口３１Ｅ、３２Ｅの外側にＡＦ領域ＡＦ１、ＡＦ２を設定することができる。
【００８７】
上述したように、本実施形態における液体１は純水により構成されている。純水は、半導体製造工場等で容易に大量に入手できるとともに、基板Ｐ上のフォトレジストや光学素子（レンズ）等に対する悪影響がない利点がある。また、純水は環境に対する悪影響がないとともに、不純物の含有量が極めて低いため、基板Ｐの表面、及び投影光学系ＰＬの先端面に設けられている光学素子の表面を洗浄する作用も期待できる。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１．４７であるため、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１３１ｎｍ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１．４７倍に拡大されるため、空気中で使用する場合と同程度の焦点深度が確保できればよい場合には、投影光学系ＰＬの開口数をより増加させることができ、この点でも解像度が向上する。
【００８８】
本実施形態では、投影光学系ＰＬの先端に光学素子２としてレンズ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。
【００８９】
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。
【００９０】
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Ｆ２レーザである場合、このＦ２レーザ光は水を透過しないので、液体１としてはＦ２レーザ光を透過可能な例えばフッ素系オイル等のフッ素系流体であってもよい。この場合、側面３をはじめとする液体１と接触する部分には、例えばフッ素を含む極性の小さい分子構造の物質で薄膜を形成することで親液化処理する。また、液体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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
基板ステージＰＳＴやマスクステージＭＳＴにリニアモータ（USP5,623,853またはUSP5,528,118参照）を用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ステージＰＳＴ、ＭＳＴは、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。
【００９５】
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。
【００９６】
基板ステージＰＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−１６６４７５号公報（USP5,528,118）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
マスクステージＭＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−３３０２２４号公報（US S/N 08/416,558）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
【００９７】
以上のように、本願実施形態の露光装置ＥＸは、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【００９８】
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図１８に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置ＥＸによりマスクのパターンを基板に露光する露光処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
【００９９】
【発明の効果】
本発明によれば、投影光学系と基板との間に液浸領域を形成した状態で露光処理する際、基板の面位置情報を検出するための検出光の光路を非液浸領域に設けることができる。したがって、基板の面位置情報を精度良く検出することができ、高精度なパターン転写精度を得ることができる。また、基板上の複数のショット領域を順次露光する際、第１ショット領域を露光するときに使われた液体が第２ショット領域を露光するときに投影領域に入らないように回収するようにしたので、第２ショット領域を露光するときに使われる液体は、第１ショット領域を露光したときに使われ露光光の照射により温度上昇している液体の影響を受けずに精度良い露光処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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２】図１の要部拡大図であって本発明の特徴的部分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図である。
【図３】本発明の特徴的部分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斜視図である。
【図４】投影領域及びＡＦ領域と液体回収口との位置関係を模式的に示す平面図である。
【図５】基板上に設定されたショット領域を示す図である。
【図６】露光動作中の液体の挙動を示す模式図である。
【図７】露光動作中の液体の挙動を示す模式図である。
【図８】露光動作中の液体の挙動を示す模式図である。
【図９】露光動作中の液体の挙動を示す模式図である。
【図１０】液体回収機構の液体回収口の他の実施形態を示す図である。
【図１１】液体回収機構の液体回収口の他の実施形態を示す図である。
【図１２】液体回収機構の液体回収口の他の実施形態を示す図である。
【図１３】投影光学系の側面の他の実施形態を示す側断面図である。
【図１４】投影光学系の側面の他の実施形態を示す側断面図である。
【図１５】本発明の露光装置の他の実施形態を示す図である。
【図１６】液体回収口の他の実施形態を示す図である。
【図１７】液体回収口の他の実施形態を示す図である。
【図１８】半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
１…液体、３…側面、４…ガイド板、１０…液体供給機構、
１１、１２…液体供給部、１３…第１流路、１４…第２流路、
２０…液体回収機構、２１〜２４…液体回収部、３１〜３４…液体回収部材、
３１Ａ〜３４Ａ…液体回収口、６０…フォーカス検出系、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 (22)
- 投影光学系の投影領域を含む基板上の一部に液浸領域を形成し、前記投影光学系と前記基板との間の液体及び前記投影光学系を介してパターン像を前記基板上に投影し、前記基板の複数のショット領域を順次露光する露光装置において、
前記液浸領域を形成するために、前記投影光学系の光軸に対して傾斜する前記投影光学系の先端部の光学素子の側面を伝って前記基板上に液体を供給する液体供給機構を備え、
前記液体供給機構は、前記基板の複数のショット領域を露光するときに、前記パターン像が投影される前記投影領域に対して移動する前記基板上に液体を供給することを特徴とする露光装置。 - 前記液体供給機構は、前記側面に沿うように配置されたガイド板を有し、前記側面と前記ガイド板との間に前記液体を流して前記基板上に液体を供給することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
- 前記先端部の光学素子の側面を伝って前記基板上に供給された液体は、前記先端部の光学素子の下端面と前記基板との間に拡がり、前記液浸領域が形成される請求項１又は２一項記載の露光装置。
- 前記側面が親液化処理されている請求項１〜３のいずれか一項記載の露光装置。
- 前記液体の供給と並行して前記基板上の液体の回収を行う液体回収機構を更に備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の露光装置。
- 前記液体回収機構は、第１ショット領域を露光したときに使われた液体が次の第２ショット領域を露光するときに前記投影領域に入らないように前記基板上の液体を回収することを特徴とする請求項５記載の露光装置。
- 前記液体回収機構は、前記第１ショット領域の露光終了後の前記基板のステッピング移動中に、前記第１ショット領域の露光のときに使われた液体の回収を行うことを特徴とする請求項６記載の露光装置。
- 前記液体回収機構は、前記第２ショット領域の露光中に、前記第１ショット領域の露光のときに使われた液体の回収を行うことを特徴とする請求項７記載の露光装置。
- 前記液体供給機構は、前記第１ショット領域の露光終了後も、前記第１ショット領域に露光中と同じ液体供給口からの液体供給を続けることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項記載の露光装置。
- 前記液体供給機構は、前記投影領域の両側で前記液体供給を続けることを特徴とする請求項９記載の露光装置。
- 前記基板上の複数のショット領域のそれぞれは、前記パターン像が投影される前記投影領域に対して前記基板を所定の走査方向に移動しながら露光され、
前記液体供給機構は、前記走査方向に関して、前記投影領域の両側で前記液体供給を続けることを特徴とする請求項１０記載の露光装置。 - 前記基板上の複数のショット領域のそれぞれは、前記パターン像が投影される前記投影領域に対して前記基板を所定の走査方向に移動しながら露光され、
前記液体回収機構は、前記投影領域に対して前記走査方向と交差する非走査方向に離れて配置された、前記非走査方向に延びる液体回収口を有することを特徴とする請求項５〜１１のいずれか一項記載の露光装置。 - 前記パターン像が形成される像面と前記基板表面との位置関係を調整するために前記基板表面の面位置情報を検出する検出系を更に備え、
前記基板上の複数のショット領域のそれぞれは、前記パターン像が投影される前記投影領域に対して前記基板を所定の走査方向に移動しながら露光され、
前記液体回収機構は、前記投影領域に対して走査方向に離れた回収位置で前記基板上の液体の回収を行い、
前記検出系は、前記投影領域と前記回収位置との間で前記面位置情報の検出を行うことを特徴とする請求項５〜１２のいずれか一項記載の露光装置。 - 前記基板上の複数のショット領域のそれぞれは、前記パターン像が投影される前記投影領域に対して前記基板を所定の走査方向に移動しながら露光され、
前記液体供給機構は、前記走査方向と平行な方向に関して、前記投影領域の両側で液体の供給を同時に行うことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項記載の露光装置。 - 前記液体供給機構は、前記投影領域の両側から同量の液体を同時に供給することを特徴とする請求項１４記載の露光装置。
- 前記基板上の一つのショット領域の走査露光中に、前記投影領域の一方側から供給される液体量が、他方側から供給される液体量と異なることを特徴とする請求項１４記載の露光装置。
- 請求項１〜請求項１６のいずれか一項記載の露光装置を用いることを特徴とするデバイス製造方法。
- 投影光学系の投影領域を含む基板上の一部に液浸領域を形成し、前記投影光学系と前記基板との間の液体及び前記投影光学系を介してパターン像を前記基板上に投影し、前記基板の複数のショット領域を順次露光する露光方法において、
前記液浸領域を形成するために、前記投影光学系の光軸に対して傾斜する前記投影光学系の先端部の光学素子の側面を伝って、前記パターン像が投影される前記投影領域に対して移動する前記基板上に液体を供給することと、
前記先端部の光学素子の下端面と前記基板との間の前記液体を介して前記基板を移動しつつ露光することと、を含む露光方法。 - 前記基板上の複数のショット領域のそれぞれは、前記パターン像が投影される前記投影領域に対して前記基板を所定の走査方向に移動しながら露光され、
前記走査方向と平行な方向に関して、前記投影領域の両側で液体の供給を同時に行う請求項１８記載の露光方法。 - 前記投影領域の両側から同量の液体を同時に供給する請求項１９記載の露光方法。
- 前記基板上の一つのショット領域の走査露光中に、前記投影領域の一方側から供給される液体量が、他方側から供給される液体量と異なる請求項１９記載の露光方法。
- 請求項１８〜請求項２１のいずれか一項記載の露光方法を用いることを特徴とするデバイス製造方法。
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