JP5310828B2 - ノズル部材、露光装置、露光方法、及びデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液体を介して基板上に露光光を照射して基板を露光する露光装置及びデバイス製造方法に関するものである。
本願は、２００４年４月１９日に出願された特願２００４−１２３２５３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

半導体デバイスや液晶表示デバイスは、マスク上に形成されたパターンを感光性の基板上に転写する、いわゆるフォトリソグラフィの手法により製造される。このフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置は、マスクを支持するマスクステージと基板を支持する基板ステージとを有し、マスクステージ及び基板ステージを逐次移動しながらマスクのパターンを投影光学系を介して基板に転写するものである。近年、デバイスパターンのより一層の高集積化に対応するために投影光学系の更なる高解像度化が望まれている。投影光学系の解像度は、使用する露光波長が短いほど、また投影光学系の開口数が大きいほど高くなる。そのため、露光装置で使用される露光波長は年々短波長化しており、投影光学系の開口数も増大している。そして、現在主流の露光波長はＫｒＦエキシマレーザの２４８ｎｍであるが、更に短波長のＡｒＦエキシマレーザの１９３ｎｍも実用化されつつある。また、露光を行う際には、解像度と同様に焦点深度（ＤＯＦ）も重要となる。解像度Ｒ、及び焦点深度δはそれぞれ以下の式で表される。
Ｒ＝ｋ_１・λ／ＮＡ … （１）
δ＝±ｋ_２・λ／ＮＡ^２ … （２）
ここで、λは露光波長、ＮＡは投影光学系の開口数、ｋ_１、ｋ_２はプロセス係数である。（１）式、（２）式より、解像度Ｒを高めるために、露光波長λを短くして、開口数ＮＡを大きくすると、焦点深度δが狭くなることが分かる。

焦点深度δが狭くなり過ぎると、投影光学系の像面に対して基板表面を合致させることが困難となり、露光動作時のフォーカスマージンが不足するおそれがある。そこで、実質的に露光波長を短くして、且つ焦点深度を広くする方法として、例えば下記特許文献１に開示されている液浸法が提案されている。この液浸法は、投影光学系の下面と基板表面との間を水や有機溶媒等の液体で満たして液浸領域を形成し、液体中での露光光の波長が空気中の１／ｎ（ｎは液体の屈折率で通常１．２〜１．６程度）になることを利用して解像度を向上するとともに、焦点深度を約ｎ倍に拡大するというものである。

国際公開第９９／４９５０４号パンフレット

ところで、液浸露光処理や液体を介した各種光学的計測処理を精度良く行うためには、液浸領域を形成するための液体供給動作及び液体回収動作を良好に行い、液浸領域を所望状態に形成することが重要である。例えば液浸領域を形成するために供給した液体が基板や基板ステージに力を及ぼすと、その力によって基板や基板ステージが僅かながら変形や振動が生じ、その変形や振動により露光精度や計測精度が劣化する可能性がある。

また、液浸領域を形成するために液体供給を開始したとき、液浸領域の液体中に気泡などの気体部分が生成される可能性が高くなる。気体部分が生成されると、その気体部分によって、基板上にパターン像を形成するための露光光が基板上に到達しない、あるいは基板上にパターン像を形成するための露光光が基板上の所望の位置に到達しない、あるいは計測光が計測器に到達しない、あるいは計測光が所望の位置に到達しないなどの現象が生じ、露光精度及び計測精度の劣化を招く。

また、液体を回収するときに振動が生じると、その振動により露光精度や計測精度が劣化する可能性がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、液浸領域を形成するための液体供給動作及び液体回収動作を良好に行い、液浸領域を所望状態に形成して、高い露光精度及び計測精度を得ることができる露光装置、及びその露光装置を用いるデバイス製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明は実施の形態に示す図１〜図１４に対応付けした以下の構成を採用している。ただし、実施形態との対応付けは一例にすぎず、本発明はこれに限定されない。
本発明の露光装置（ＥＸ）は、投影光学系（ＰＬ）と液体（ＬＱ）とを介して露光光（ＥＬ）を基板（Ｐ）上に照射することによって、基板（Ｐ）を露光する露光装置において、投影光学系（ＰＬ）の像面側に配置された基板（Ｐ）表面と略平行に液体（ＬＱ）を吹き出す供給口（１３）を有し、投影光学系（ＰＬ）の像面側に液体（ＬＱ）を供給する液体供給機構（１０）を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、液体供給機構は供給口より基板の表面と略並行に液体を吹き出すので、供給された液体が基板に及ぼす力を抑制することができる。したがって、供給された液体により基板や基板ステージが変形を生じる等の不都合を防止することができる。したがって、高い露光精度及び計測精度を得ることができる。

本発明の露光装置（ＥＸ）は、投影光学系（ＰＬ）と液体（ＬＱ）とを介して露光光（ＥＬ）を基板（Ｐ）上に照射することによって、基板（Ｐ）を露光する露光装置において、投影光学系（ＰＬ）の端面を含み、液体（ＬＱ）に接触する第１面（２Ａ）と、第１面（２Ａ）を取り囲むように設けられ、液体（ＬＱ）に接触する第２面（７７）とを有し、第１面（２Ａ）と第２面（７７）とは、投影光学系（ＰＬ）の像面側に配置された物体（Ｐ）表面と第１面（２Ａ）との距離が、物体（Ｐ）表面と第２面（７７）との距離よりも長くなるように配置され、第１面（２Ａ）における液体（ＬＱ）の接触角は、第２面（７７）における液体（ＬＱ）の接触角よりも小さいことを特徴とする。

本発明によれば、投影光学系の端面を含む第１面と物体表面との距離が、第２面とその物体表面との距離よりも長くても、第１面の液体との接触角を第２面の液体との接触角よりも小さくしたので、投影光学系の端面側に液体の供給を開始したとき、供給された液体は、投影光学系の端面を含む第１面を覆うように濡れ拡がった後、第２面に濡れ拡がる。
したがって、液浸領域のうち少なくとも投影光学系の端面と物体との間、すなわち露光光の光路上に気体部分（気泡）が生成される不都合を防止することができ、気体部分のない液浸領域を迅速に形成することができる。したがって、スループットを向上できるとともに、高い露光精度及び計測精度を得ることができる。

本発明の露光装置（ＥＸ）は、投影光学系（ＰＬ）と液体（ＬＱ）とを介して露光光（ＥＬ）を基板（Ｐ）上に照射することによって、基板（Ｐ）を露光する露光装置において、投影光学系（ＰＬ）の像面側に液体（ＬＱ）を供給する液体供給機構（１０）と、投影光学系（ＰＬ）の端面を含み、液体（ＬＱ）に接触する第１面（２Ａ）と、第１面（２Ａ）を取り囲むように設けられ、液体（ＬＱ）に接触する第２面（７７）とを備え、第１面（２Ａ）と第２面（７７）とのそれぞれは、投影光学系（ＰＬ）の像面側に配置された基板（Ｐ）表面に対して間隙が形成されるように配置され、液体供給機構（１０）は、第１面（２Ａ）と第２面（７７）との間に液体（ＬＱ）の供給口（１３）を有することを特徴とする。

本発明によれば、露光光の光路上に気泡などの気体部分が生成される不都合を防止することができ、る。高い露光精度及び計測精度を得ることができる。

本発明の露光装置（ＥＸ）は、投影光学系（ＰＬ）と液体（ＬＱ）とを介して露光光（ＥＬ）を基板（Ｐ）上に照射することによって、基板（Ｐ）を露光する露光装置において、投影光学系（ＰＬ）の像面側の液体（ＬＱ）を回収する回収口（２３）を有する液体回収機構（２０）を備え、回収口（２３）には、複数の孔（３６）を有する多孔部材（３０Ａ〜３０Ｅ）が複数枚重ねて配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、回収口に複数の孔を有する多孔部材を配置したので、回収口を介して回収され、多孔部材を通過した液体の液滴径を小さくすることができる。したがって、液体を回収するときに生じる、露光精度や計測精度に影響を与える振動成分を抑えることができる。そして、多孔部材を複数枚重ねて配置することで多孔部材の強度を維持することができる。したがって、例えば液体を回収したときに多孔部材の表裏面で圧力差が発生しても多孔部材の変形や破損を防止することができる。
また本発明の露光装置（ＥＸ）は、液体（ＬＱ）を介して露光光（ＥＬ）を基板（Ｐ）上に照射することによって、基板（Ｐ）を露光する露光装置において、物体（Ｐ）の上方で物体表面と略平行に液体（ＬＱ）を供給可能な供給口（１３）を有する液体供給機構（１０）と、露光光（ＥＬ）の光路に対して供給口（１３）よりも離れた位置に配置され、物体（Ｐ）の上方から物体（Ｐ）上の液体を回収可能な回収口（２３）を有する液体回収機構（２０）とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、液体供給機構は供給口より基板の表面と略並行に液体を供給するので、供給された液体が物体に及ぼす力を抑制することができる。したがって、高い露光精度、計測精度を得ることができる。

本発明のデバイス製造方法は、上記記載の露光装置を用いることを特徴とする。
本発明によれば、液浸領域を良好に形成して高い露光精度及び計測精度を得ることができるので、所望の性能を有するデバイスを製造することができる。

本発明によれば、液浸領域を形成するための液体供給動作及び液体回収動作を良好に行い、液浸領域を所望状態に形成して、高い露光精度及び計測精度を得ることができる。

本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。 本発明に係るノズル部材を示す斜視図である。 ノズル部材を下面側から見た斜視図である。 ノズル部材を下面側から見た平面図である。 図４のＡ−Ａ線断面矢視図である。 図４のＢ−Ｂ線断面矢視図である。 本発明の露光装置の動作の一例を示す模式図である。 本発明の露光装置の動作の一例を示す模式図である。 本発明の露光装置の動作の一例を示す模式図である。 本発明に係るランド面の変形例を説明するための図である。 本発明に係るノズル部材の別の実施形態を示す断面図である。 回収口に設けられた多孔部材を示す拡大断面図である。 多孔部材の一実施形態を示す拡大斜視図である。 多孔部材の別の実施形態を示す拡大平面図である。 多孔部材の別の実施形態を示す拡大平面図である。 半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。

以下、本発明の露光装置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。

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ＬＱを供給する液体供給機構１０と、基板Ｐ上の液体ＬＱ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ＬＱ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、投影領域ＡＲ１よりも大きく且つ基板Ｐよりも小さい液浸領域ＡＲ２を局所的に形成する。具体的には、露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの像面側終端部の光学素子２と、その像面側に配置された基板Ｐ表面との間に液体ＬＱを満たす局所液浸方式を採用し、この投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の液体ＬＱ及び投影光学系ＰＬを介してマスクＭを通過した露光光ＥＬを基板Ｐ上に照射することによってマスクＭのパターンを基板Ｐに投影露光する。

また、投影光学系ＰＬの終端部の光学素子２の近傍には、後に詳述するノズル部材７０が配置されている。ノズル部材７０は、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の上方において光学素子２の周りを囲むように設けられた環状部材である。本実施形態において、ノズル部材７０は、液体供給機構１０及び液体回収機構２０それぞれの一部を構成している。ノズル部材７０には、基板ステージＰＳＴに支持された基板Ｐ表面と略平行に液体ＬＱを吹き出す供給口１３が設けられている。更にノズル部材７０には、多孔部材３０が配置され、液体ＬＱを多孔部材３０を介して回収する回収口２３が設けられている。また、露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの像面側、具体的にはノズル部材７０に設けられた吸引口９８を有する排気機構９０を備えている。
なお、以下の説明においては、一例として、ノズル部材７０と基板Ｐとが対向している場合について説明するが、基板Ｐ以外の他の物体（例えば、基板ステージＰＳＴの上面など）がノズル部材７０と対向している場合も同様である。

本実施形態では、露光装置ＥＸとしてマスクＭと基板Ｐとを走査方向における互いに異なる向き（逆方向）に同期移動しつつマスクＭに形成されたパターンを基板Ｐに露光する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）を使用する場合を例にして説明する。以下の説明において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な平面内でマスクＭと基板Ｐとの同期移動方向（走査方向）をＸ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に垂直な方向（非走査方向）をＹ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。

照明光学系ＩＬは、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明するものであり、露光用光源、露光用光源から射出された光束の照度を均一化するオプティカルインテグレータ、オプティカルインテグレータからの露光光ＥＬを集光するコンデンサレンズ、リレーレンズ系、露光光ＥＬによるマスクＭ上の照明領域をスリット状に設定する可変視野絞り等を有している。マスクＭ上の所定の照明領域は照明光学系ＩＬにより均一な照度分布の露光光ＥＬで照明される。照明光学系ＩＬから射出される露光光ＥＬとしては、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）や、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）及びＦ_２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）などが用いられる。本実施形態においてはＡｒＦエキシマレーザ光が用いられる。

本実施形態において、液体ＬＱ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。

マスクステージＭＳＴは、マスクＭを保持して移動可能であって、例えばマスクＭを真空吸着（又は静電吸着）により固定している。マスクステージＭＳＴは、リニアモータ等を含むマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤにより、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内で２次元移動可能及びθＺ方向に微少回転可能である。そして、マスクステージＭＳＴは、Ｘ軸方向に指定された走査速度で移動可能となっており、マスクＭの全面が少なくとも投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを横切ることができるだけのＸ軸方向の移動ストロークを有している。

マスクステージＭＳＴ上には移動鏡３１が設けられている。また、移動鏡３１に対向する位置にはレーザ干渉計３２が設けられている。マスクステージＭＳＴ上のマスクＭの２次元方向の位置、及びθＺ方向の回転角（場合によってはθＸ、θＹ方向の回転角も含む）はレーザ干渉計３２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３２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の位置を制御する。

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２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。また投影光学系ＰＬは、反射光学素子を含まない屈折系、屈折光学素子を含まない反射系、屈折光学素子と反射光学素子とを含む反射屈折系のいずれであってもよい。

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より露出しており、液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱが接触する。光学素子２は螢石で形成されている。螢石表面は水との親和性が高いので、光学素子２の液体接触面（端面）２Ａのほぼ全面に液体ＬＱを密着させることができる。すなわち、本実施形態においては光学素子２の液体接触面２Ａとの親和性が高い液体（水）ＬＱを供給するようにしているので、光学素子２の液体接触面２Ａと液体ＬＱとの密着性が高く、光学素子２と基板Ｐとの間の光路を液体ＬＱで確実に満たすことができる。なお、光学素子２は、水との親和性が高い石英であってもよい。また、光学素子２の液体接触面２Ａに、ＭｇＦ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２等を付着させる等の親水化（親液化）処理を施して、液体ＬＱとの親和性をより高めるようにしてもよい。あるいは、本実施形態における液体ＬＱは極性の大きい水であるため、親液処理（親水処理）としては、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、この光学素子２の液体接触面２Ａに親水性を付与することもできる。すなわち、液体ＬＱとして水を用いる場合にはＯＨ基など極性の大きい分子構造を持ったものを前記液体接触面２Ａに設ける処理が望ましい。いずれの場合においても、本実施形態における光学素子２の端面２Ａの液体ＬＱとの接触角は５〜２０°である。

基板ステージＰＳＴは、基板Ｐを保持して移動可能であって、ＸＹステージ５３と、ＸＹステージ５３上に搭載されたＺチルトステージ５２とを含んで構成されている。ＸＹステージ５３は、ステージベースＳＢの上面の上方に不図示の非接触ベアリングである気体軸受（エアベアリング）を介して非接触支持されている。ＸＹステージ５３（基板ステージＰＳＴ）はステージベースＳＢの上面に対して非接触支持された状態で、リニアモータ等を含む基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤにより、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。このＸＹステージ５３上にＺチルトステージ５２が搭載されている。Ｚチルトステージ５２は、Ｚ軸方向、θＸ方向、及びθＹ方向にも移動可能に設けられている。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。基板Ｐは、Ｚチルトステージ５２上に基板ホルダＰＨを介して例えば真空吸着等により保持されている。

Ｚチルトステージ５２上には凹部５０が設けられており、基板Ｐを保持するための基板ホルダＰＨは凹部５０に配置されている。そして、Ｚチルトステージ５２のうち凹部５０以外の上面５１は、基板ホルダＰＨに保持された基板Ｐの表面とほぼ同じ高さ（面一）になるような平坦面（平坦部）となっている。基板Ｐの周囲に基板Ｐ表面とほぼ面一の上面５１を設けたので、基板Ｐのエッジ領域Ｅを液浸露光するときにおいても、基板Ｐのエッジ部の外側には段差部がほぼ無いので、投影光学系ＰＬの像面側に液体ＬＱを保持して液浸領域ＡＲ２を良好に形成することができる。また、基板Ｐのエッジ部とその基板Ｐの周囲に設けられた平坦面（上面）５１との間には０．１〜２ｍｍ程度の隙間があるが、液体ＬＱの表面張力によりその隙間に液体ＬＱ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、上面５１により投影光学系ＰＬの下に液体ＬＱを保持することができる。なお、投影光学系ＰＬの下に液体ＬＱを保持可能であれば、基板Ｐの表面とＺチルトステージ５２の上面５１との段差があってもよい。

また、上面５１を撥液性（液体ＬＱとの接触角９０〜１３０°）にすることにより、液浸露光中における基板Ｐ外側（上面５１外側）への液体ＬＱの流出を抑えることができる。また液浸露光後においても液体ＬＱを円滑に回収でき、上面５１に液体ＬＱが残留する不都合を防止できる。上面５１を撥液性にするためには、Ｚチルトステージ５２の上面５１を、例えばポリ四フッ化エチレン（テフロン（登録商標））などの撥液性を有する材料によって形成することで、上面５１を撥液性にすることができる。あるいは、上面５１に対して、例えば、ポリ四フッ化エチレン等のフッ素系樹脂材料、アクリル系樹脂材料、シリコン系樹脂材料等の撥液性材料を塗布、あるいは前記撥液性材料からなる薄膜を貼付する等の撥液化処理を行ってもよい。また、撥液化処理（表面処理）のための膜は、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。撥液性にするための撥液性材料としては液体ＬＱに対して非溶解性の材料が用いられる。また、撥液性材料の塗布領域（撥液化処理領域）としては、上面５１全域であってもよいし、撥液性を必要とする一部の領域のみであってもよい。

基板ステージＰＳＴ（Ｚチルトステージ５２）上には移動鏡３３が設けられている。また、移動鏡３３に対向する位置にはレーザ干渉計３４が設けられている。本実施形態においては、移動鏡３３の上面も、Ｚチルトステージ５２の上面５１の上面とほぼ面一に設けられている。基板ステージＰＳＴ上の基板Ｐの２次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計３４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３４の計測結果に基づいてリニアモータ等を含む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（基板ホルダＰＨ）に支持されている基板Ｐの表面の位置を検出する後述するフォーカス・レベリング検出系（８０）を備えている。フォーカス・レベリング検出系の受光結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴはフォーカス・レベリング検出系の検出結果に基づいて、基板Ｐ表面のＺ軸方向の位置情報、及び基板ＰのθＸ及びθＹ方向の傾斜情報を検出することができる。Ｚチルトステージ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チルトステージと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。

次に、図２及び図３を参照しながら、液体供給機構１０、液体回収機構２０、及びノズル部材７０について説明する。図２はノズル部材７０近傍を示す概略斜視図、図３はノズル部材７０を下面７０Ａ側から見た斜視図である。

ノズル部材７０は、投影光学系ＰＬの終端部の光学素子２の近傍に配置されており、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の上方において光学素子２の周りを囲むように設けられた環状部材である。ノズル部材７０は、その中央部に投影光学系ＰＬ（光学素子２）を配置可能な穴部７０Ｈを有している。ノズル部材７０は、例えばアルミニウム、チタン、ステンレス鋼、ジュラルミン、及びこれらを含む合金によって形成可能である。あるいは、ノズル部材７０は、ガラス（石英）等の光透過性を有する透明部材（光学部材）によって構成されてもよい。

液体供給機構１０は、液体ＬＱを投影光学系ＰＬの像面側に供給するためのものであって、液体ＬＱを送出可能な液体供給部１１と、液体供給部１１にその一端部を接続し、他端部をノズル部材７０の内部に形成された供給流路１４（１４Ａ、１４Ｂ）の一端部に接続した供給管１２（１２Ａ、１２Ｂ）と、ノズル部材７０に形成され、前記供給流路１４（１４Ａ、１４Ｂ）の他端部に接続し、投影光学系ＰＬの像面側に配置された基板Ｐ表面と略平行に、すなわちＸＹ平面に略平行に液体ＬＱを吹き出す供給口１３（１３Ａ、１３Ｂ）とを備えている。液体供給部１１は、液体ＬＱを収容するタンク、供給する液体ＬＱの温度を調整する温調装置、液体ＬＱ中の異物を除去するフィルタ装置、及び加圧ポンプ等を備えている。基板Ｐ上に液浸領域ＡＲ２を形成する際、液体供給機構１０は、ノズル部材７０に形成された供給口１３（１３Ａ、１３Ｂ）より、投影光学系ＰＬの像面側の光学素子２とその像面側に配置された基板Ｐとの間に液体ＬＱを供給する。なお露光装置ＥＸの液体供給機構１０は、タンク、温調装置、フィルタ装置、加圧ポンプなどのすべてを備えている必要はなく、それらの少なくとも一部を露光装置ＥＸが設置される工場などの設備で代用してもよい。

液体回収機構２０は、投影光学系ＰＬの像面側の液体ＬＱを回収するためのものであって、液体ＬＱを回収可能な液体回収部２１と、液体回収部２１にその一端部を接続し、他端部をノズル部材７０の内部に形成された回収流路２４の一端部に接続した回収管２２と、ノズル部材７０に形成され、前記回収流路２４の他端部に接続した回収口２３とを備えている。液体回収部２１は、例えば真空ポンプ等の真空系（吸引装置）、回収された液体ＬＱと気体とを分離する気液分離器、及び回収した液体ＬＱを収容するタンク等を備えている。なお真空系として、露光装置ＥＸに真空ポンプなどの真空系、気液分離器、タンクを設けずに、それらの少なくとも一つを露光装置ＥＸが配置される工場の設備で代用してもよい。液浸領域ＡＲ２が投影光学系ＰＬの像面側の所定空間内に形成されるように、液体回収機構２０は、ノズル部材７０に形成された回収口２３を介して、液体供給機構１０より供給された液体ＬＱを所定量回収する。

ノズル部材７０の穴部７０Ｈの内側面７０Ｔと投影光学系ＰＬの光学素子２の側面２Ｔとの間には間隙が設けられている。間隙は、投影光学系ＰＬの光学素子２とノズル部材７０とを振動的に分離するために設けられたものである。また、ノズル部材７０を含む液体供給機構１０及び液体回収機構２０と、投影光学系ＰＬとはそれぞれ別の支持機構で支持されており、振動的に分離されている。これにより、ノズル部材７０を含む液体供給機構１０及び液体回収機構２０で発生した振動が、投影光学系ＰＬ側に伝達することを防止している。また、ノズル部材７０の内側面７０Ｔ、及び光学素子２の側面２Ｔとの間の間隙には、金属イオンの溶出が少ない材料で形成されたＶリングやＯリングなどのシール部材（パッキン）が配置されており、液浸領域ＡＲ２を形成する液体ＬＱがその間隙から漏出するのを防止するばかりでなく、その間隙から液浸領域ＡＲ２を形成する液体ＬＱ中に気体（気泡）が混入することを防止している。

図３に示すように、基板Ｐに対向するノズル部材７０の下面７０ＡにはＹ軸方向を長手方向とする凹部７８が形成されている。凹部７８は、内側面７９（７９Ｘ、７９Ｙ）を有している。内側面７９は、基板ステージＰＳＴに支持された基板Ｐ表面に対してほぼ直交するように設けられている。ここで、基板ステージＰＳＴは、基板Ｐ表面とＸＹ平面とが略平行となるように基板Ｐを支持している。そして、内側面７９は、＋Ｘ方向及び−Ｘ方向のそれぞれを向くようにＹＺ平面と略平行に設けられた内側面７９Ｘと、＋Ｙ方向及び−Ｙ方向のそれぞれを向くようにＸＺ平面と略平行に設けられた内側面７９Ｙとを有している。更に、内側面７９は、内側面７９Ｘと内側面７９Ｙとを接続する傾斜面（テーパ面）７９Ｔを有している。このように、凹部７８は、ノズル部材７０の下面７０Ａにおいて、基板Ｐ表面に対してほぼ垂直な内側面７９を有する壁部を形成している。

供給口１３（１３Ａ、１３Ｂ）は、凹部７８によって形成されたＹＺ平面にほぼ平行な内側面７９Ｘに設けられている。本実施形態においては、供給口１３Ａ、１３Ｂは、ノズル部材７０の下面７０Ａに形成された凹部７８の内側面７９のうち、投影領域ＡＲ１に対して走査方向（Ｘ軸方向）一方側、具体的には、＋Ｘ側を向く内側面７９Ｘに設けられている。また、本実施形態においては、供給口１３（１３Ａ、１３Ｂ）は２つ設けられており、内側面７９ＸにおいてＹ軸方向に並んで設けられている。供給口１３Ａ、１３Ｂのそれぞれは、液体供給部１１から送出された液体ＬＱを、投影光学系ＰＬの像面側に配置された基板Ｐ表面と略平行、すなわちＸＹ平面と略平行に吹き出す。

供給管１２Ａ、１２Ｂ及びノズル部材７０の内部に形成された供給流路１４Ａ、１４Ｂのそれぞれは、供給口１３Ａ、１３Ｂに対応して複数（２つ）設けられている。また、供給管１２Ａ、１２Ｂの途中には、液体供給部１１から送出され、液体供給口１３Ａ、１３Ｂのそれぞれに対する単位時間あたりの液体供給量を制御するマスフローコントローラと呼ばれる流量制御器１６（１６Ａ、１６Ｂ）がそれぞれ設けられている。流量制御器１６Ａ、１６Ｂによる液体供給量の制御は制御装置ＣＯＮＴの指令信号の下で行われる。

また、本実施形態においては、供給口１３Ａ、１３Ｂのそれぞれは円形状に形成されている。そして、供給口１３Ａ、１３ＢどうしのＹ軸方向における間隔（距離）は、少なくとも投影領域ＡＲ１のＹ軸方向における長さより長くなっている。液体供給機構１０は、供給口１３Ａ、１３Ｂのそれぞれより液体ＬＱを同時に供給可能である。

そして、ノズル部材７０の下面７０Ａは、基板ステージＰＳＴに支持された基板Ｐ表面に対向しており、供給口１３Ａ、１３Ｂは、凹部７８の内側面７９（７９Ｘ）に設けられている。したがって、供給口１３Ａ、１３Ｂは、基板Ｐ表面の上方で液体を供給する構成となっている。

回収口２３は、基板Ｐに対向するノズル部材７０の下面７０Ａにおいて、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１に対して液体供給機構１０の供給口１３Ａ、１３Ｂの外側に設けられており、供給口１３Ａ、１３Ｂ、及び投影領域ＡＲ１を囲むように環状に形成されている。すなわち、ノズル部材７０の下面７０Ａに形成された回収口２３は、基板ステージＰＳＴに支持され、投影光学系ＰＬの像面側に配置される基板Ｐと対向するように、且つ投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１を取り囲むように配置されている。また、回収口２３には複数の孔を有する多孔部材３０（３０Ａ〜３０Ｅ）が配置されている。多孔部材３０は平面視環状に形成されている。

そして、供給口１３Ａ、１３Ｂは、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１と回収口２３との間に設けられた構成となっている。液浸領域ＡＲ２を形成するための液体ＬＱは、供給口１３Ａ、１３Ｂを介して、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１と回収口２３との間で供給されるようになっている。

投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１はＹ軸方向（非走査方向）を長手方向とする矩形状に設定されており、液体ＬＱが満たされた液浸領域ＡＲ２は、投影領域ＡＲ１を含むように実質的に環状の回収口２３で囲まれた領域内であって且つ基板Ｐの露光中は基板Ｐ上の一部に局所的に形成される。なお、液浸領域ＡＲ２は少なくとも投影領域ＡＲ１を覆っていればよく、必ずしも回収口２３で囲まれた領域全体が液浸領域にならなくてもよい。

回収口２３は、ノズル部材７０Ａの下面７０Ａにおいて凹部７８の外側に離れて形成されている。そして、凹部７８と回収口２３との間にはほぼ平坦面な平坦領域７７が設けられている。平坦領域７７はＸＹ平面と略平行であり、基板ステージＰＳＴに支持された基板Ｐと対向する。以下の説明においては、凹部７８の周りに設けられた平坦領域７７を適宜、「ランド面」と称する。

ノズル部材７０の下面７０Ａに形成された凹部７８は、上述した内側面７９とその内側面７９に接続する面７８Ａとを有している。面７８Ａは内側面７９と交差しており、ＸＹ平面と略平行であり、基板ステージＰＳＴに支持された基板Ｐと対向するように形成されている。以下の説明においては、凹部７８の内側に形成され、基板Ｐと対向する面７８Ａを適宜、「キャビティ面」と称する。

キャビティ面７８Ａは、光学素子２の液体接触面２Ａ、及びランド面７７より高い位置に（基板Ｐに対して遠くなるように）形成されている。そして、ノズル部材７０の穴部７０Ｈに配置された投影光学系ＰＬの先端部の光学素子２の液体接触面２Ａは、キャビティ面７８Ａより露出している。また、本実施形態においては、光学素子２の液体接触面２Ａは、キャビティ面７８Ａより−Ｚ方向に僅かに突出している。すなわち、キャビティ面７８Ａとランド面７７との間には段差が形成されているとともに、キャビティ面７８Ａと光学素子２の液体接触面２Ａとの間にも段差が形成されている。

さらに、光学素子２の液体接触面２Ａとランド面７７との間にも段差が生じている。すなわち、光学素子２の液体接触面２Ａとランド面７７とはＺ方向の位置が異なっており、投影光学系ＰＬの像面側に配置された基板Ｐ表面と光学素子２の液体接触面２Ａとの距離が、その基板Ｐ表面とランド面７７との距離よりも長くなっている。

液浸領域ＡＲ２を形成したとき、液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱはキャビティ面７８Ａに接触する。すなわち、キャビティ面７８Ａも液体接触面となっている。そして、キャビティ面７８Ａは、投影光学系ＰＬの光学素子２の液体接触面２Ａ同様、親液性（親水性）を有している。本実施形態においては、ノズル部材７０の下面７０Ａのうち少なくともキャビティ面７８Ａに対して親液化処理が施されており、その親液化処理によって、光学素子２の液体接触面２Ａ同様、キャビティ面７８Ａが親液性となっている。なお、ノズル部材７０が親液性（親水性）の材料で形成されている場合には、キャビティ面７８Ａに親液化処理をしなくてもよい。

また、液浸領域ＡＲ２を形成したとき、液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱの少なくとも一部は、キャビティ面７８Ａを取り囲むように設けられたランド面７７にも接触する。すなわち、ランド面７７も液体接触面となっている。そして、ランド面７７は、キャビティ面７８Ａ及び光学素子２の液体接触面２Ａよりも、液体ＬＱに対する親和性が低くなっている。換言すれば、光学素子２の液体接触面２Ａ及びキャビティ面７８Ａの液体ＬＱとの接触角は、ランド面７７の液体ＬＱとの接触角よりも小さくなっている。本実施形態においては、光学素子２の液体接触面２Ａ及びキャビティ面７８Ａの液体ＬＱとの接触角は約５〜２０°、ランド面７７の液体ＬＱとの接触角は約８０〜１２０°に設けられている。

本実施形態においては、ランド面７７の全域が撥液化処理を施されて撥液性を有している。ランド７７に対する撥液化処理としては、例えば、ポリ四フッ化エチレン等のフッ素系樹脂材料、アクリル系樹脂材料、シリコン系樹脂材料等の撥液性材料を塗布、あるいは前記撥液性材料からなる薄膜を貼付する等の処理が挙げられる。また、撥液化処理（表面処理）のための膜は、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。撥液性にするための撥液性材料としては液体ＬＱに対して非溶解性の材料が用いられる。

供給口１３Ａ、１３Ｂは、キャビティ面７８Ａとランド面７７との間（境界）で段差を形成する内側面７９（７９Ｘ）に設けられた構成となっている。したがって、液体供給機構１０は、供給口１３Ａ、１３Ｂを介して、液浸領域ＡＲ２を形成するための液体ＬＱを光学素子２の液体接触面２Ａとランド面７７との間で供給する。

図２において、露光装置ＥＸは、基板ステージＰＳＴに保持されている基板Ｐ表面の面位置情報を検出するフォーカス・レベリング検出系８０を備えている。フォーカス・レベリング検出系８０は、所謂斜入射方式のフォーカス・レベリング検出系であって、液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱを介して基板Ｐに斜め方向から検出光Ｌａを投光する投光部８１と、基板Ｐで反射した検出光Ｌａの反射光を受光する受光部８２とを備えている。なお、フォーカス・レベリング検出系８０の構成としては、例えば特開平８−３７１４９号公報に開示されているものを用いることができる。

ノズル部材７０のうち、−Ｙ側及び＋Ｙ側の側面のそれぞれには、中央部側（投影光学系ＰＬ側）に向かって凹む凹部７５、７６がそれぞれ形成されている。一方の凹部７５にはフォーカス・レベリング検出系８０の投光部８１から射出された検出光Ｌａを透過可能な第１光学部材８３が設けられ、他方の凹部７６には基板Ｐ上で反射した検出光Ｌａを透過可能な第２光学部材８４が設けられている。

そして、図３に示すように、下面７０Ａに形成された凹部７８のうち、−Ｘ側に向く内側面７９Ｙの一部には、凹部７６に配置された第２光学部材８４を露出させるための開口部７９Ｋが形成されている。同様に、下面７０Ａに形成された凹部７８のうち、＋Ｘ側に向く内側面７９Ｙの一部には、凹部７５に配置された第１光学部材８３を露出させるための開口部（不図示）が形成されている。

投光部８１及び受光部８２は投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１を挟んでその両側にそれぞれ設けられている。図２に示す例では、投光部８１及び受光部８２は投影領域ＡＲ１を挟んで±Ｙ側のそれぞれにおいて投影領域ＡＲ１に対して離れた位置に設けられている。
フォーカス・レベリング検出系８０の投光部８１は、基板Ｐ表面に投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対して所定の入射角で検出光Ｌａを照射する。投光部８１から射出された検出光Ｌａは、第１光学部材８３に照射され、ノズル部材７０の下面７０Ａに形成された凹部７８の＋Ｙ側を向く内側面７９Ｙの開口部７９Ｋを通過し、基板Ｐ上の液体ＬＱを介して基板Ｐ上に斜め方向から入射角で照射される。基板Ｐ上で反射した検出光Ｌａの反射光は、ノズル部材７０の下面７０Ａに形成された凹部７８の−Ｙ側を向く内側面７９Ｙの開口部７９Ｋを通過し、第２光学部材８４を通過した後、受光部８２に受光される。ここで、フォーカス・レベリング検出系８０の投光部８１は、基板Ｐ上に複数の検出光Ｌａを照射する。これにより、フォーカス・レベリング検出系８０は、基板Ｐ上における例えばマトリクス状の複数の各点（各位置）での各フォーカス位置を求めることができ、求めた複数の各点でのフォーカス位置に基づいて、基板Ｐ表面のＺ軸方向の位置情報、及び基板ＰのθＸ及びθＹ方向の傾斜情報を検出することができる。

制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス・レベリング検出系８０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のＺチルトステージ５２を駆動することにより、Ｚチルトステージ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方向における位置を制御する。すなわち、Ｚチルトステージ５２は、フォーカス・レベリング検出系８０の検出結果に基づく制御装置ＣＯＮＴからの指令に基づいて動作し、基板Ｐのフォーカス位置（Ｚ位置）及び傾斜角を制御して、基板Ｐの表面（被露光面）を投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して形成される像面に対して最適な状態に合わせ込む。

なお、本実施形態においては、フォーカス・レベリング検出系８０の検出光Ｌａは、ＹＺ平面に略平行に照射されるが、ＸＺ平面に略平行に照射されてもよい。その場合において、投光部８１及び受光部８２は投影領域ＡＲ１を挟んで±Ｘ側のそれぞれに設けられるとともに、第１光学部材８３及び第２光学部材８４も投影領域ＡＲ１を挟んで±Ｘ側のそれぞれに設けるようにしてもよい。

上述したように、第１光学部材８３及び第２光学部材８４はフォーカス・レベリング検出系８０の光学系の一部を構成しているとともに、ノズル部材７０の一部を構成している。換言すれば、本実施形態においては、ノズル部材７０の一部がフォーカス・レベリング検出系８０の一部を兼ねている。そして、第１光学部材８３及び第２光学部材８４を含むノズル部材７０は、不図示の支持機構により、投影光学系ＰＬの先端部の光学素子２とは分離した状態で支持されている。なお、第１光学部材８３及び第２光学部材８４をノズル部材７０から分離して、ノズル部材７０とは別の支持機構で支持するようにしてもよい。

そして、ノズル部材７０の下面７０Ａに凹部７８を設けたことにより、フォーカス・レベリング検出系８０は検出光Ｌａを所定の入射角で基板Ｐ上の所望領域に円滑に照射することができる。ノズル部材７０の下面７０Ａに凹部７８を設けない構成の場合、つまりノズル部材７０の下面７０Ａと光学素子２の下面（液体接触面）２Ａとが面一の場合、フォーカス・レベリング検出系８０の検出光Ｌａを所定の入射角で基板Ｐの所望領域（具体的には、例えば基板Ｐ上の投影領域ＡＲ１）に照射しようとすると、検出光Ｌａの光路上に例えばノズル部材７０が配置されて検出光Ｌａの照射が妨げられたり、あるいは検出光Ｌａの光路を確保するために入射角や投影光学系ＰＬの光学素子２の下面（液体接触面）２Ａと基板Ｐ表面との距離（ワーキングディスタンス）を変更しなければならないなどの不都合が生じる。しかしながら、ノズル部材７０の下面７０Ａのうち、フォーカス・レベリング検出系８０の一部を構成するノズル部材７０の下面７０Ａに凹部７８を設けたことにより、投影光学系ＰＬの光学素子２の下面（液体接触面）２Ａと基板Ｐ表面との距離（ワーキングディスタンス）を所望の値に保ちつつ、フォーカス・レベリング検出系８０の検出光Ｌａの光路を確保して基板Ｐ上の所望領域に検出光Ｌａを照射することができる。

また、図２において、露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの像面側の気体を排気する排気機構９０を備えている。排気機構９０は、例えば真空ポンプ等の真空系（吸引装置）、回収された液体ＬＱと気体とを分離する気液分離器、及び回収した液体ＬＱを収容するタンク等を備えた排気部９１を備えている。なお真空系として、露光装置ＥＸに真空ポンプ等の真空系、気液分離器、タンクを設けずに、それらの少なくとも一つを露光装置ＥＸが配置される工場の設備で代用してもよい。

排気部９１には、回収管９５（９５Ａ、９５Ｂ）の一端部が接続されており、回収管９５（９５Ａ、９５Ｂ）の他端部はノズル部材７０の内部に形成されている回収流路９６（９６Ａ、９６Ｂ）の一端部に接続されている。

回収管９５Ａの他端部はノズル部材７０の凹部７５に配置されている。ノズル部材７０の凹部７５における側面に回収流路９６Ａの一端部が形成されており、この回収流路９６Ａの一端部に回収管９５Ａの他端部が接続されている。また、回収管９５Ｂの他端部はノズル部材７０の凹部７６に配置されている。ノズル部材７０の凹部７６における側面に回収流路９６Ｂの一端部が形成されており、この回収流路９６Ｂの一端部に回収管９５Ｂの他端部が接続されている。

図３に示すように、ノズル部材７０の下面７０Ａのうち、投影光学系ＰＬの光学素子２の近傍には、吸引口９８（９８Ａ、９８Ｂ）が設けられている。吸引口９８Ａ、９８Ｂは、ノズル部材７０の内部に形成されている回収流路９６Ａ、９６Ｂの他端部のそれぞれに接続されている。そして、吸引口９８Ａ、９８Ｂのそれぞれは、回収流路９６Ａ、９６Ｂ、及び回収管９５Ａ、９５Ｂを介して排気部９１に接続されている。真空系を有した排気部９１が駆動されることにより、投影光学系ＰＬの像面側の光学素子２の近傍に配置されている吸引口９８Ａ、９８Ｂを介して、投影光学系ＰＬの像面側の気体を排出（吸引、負圧化）することができる。また、排気部９１は真空系及び気液分離器を備えているため、吸引口９８Ａ、９８Ｂを介して投影光学系ＰＬの像面側の液体ＬＱを回収することもできる。

吸引口９８Ａ、９８Ｂは、ノズル部材７０の下面７０Ａに形成された凹部７８のキャビティ面７８Ａに設けられている。吸引口９８Ａ、９８Ｂは、凹部７８のキャビティ面７８Ａにおいて、投影光学系ＰＬによる投影領域ＡＲ１の近傍に設けられており、非走査方向（Ｙ軸方向）に関して投影光学系ＰＬの光学素子２（投影領域ＡＲ１）の両側のそれぞれに設けられている。また、吸引口９８Ａ、９８Ｂは、供給口１３Ａ、１３Ｂに対応して複数（２つ）設けられている。

なお排気機構９０に、液体供給機構１０から供給された液体ＬＱに更に液体ＬＱを追加する機能、及び液体ＬＱの一部を回収する機能を持たせておき、吸引口９８を介して液体ＬＱの追加及び一部回収を行うことで、液体供給機構１０から供給された液体ＬＱの圧力を調整するようにしてもよい。

本実施形態において、ノズル部材７０は、液体供給機構１０、液体回収機構２０、及び排気機構９０それぞれの一部を構成している。そして、液体供給機構１０を構成する供給口１３Ａ、１３Ｂは、投影光学系ＰＬの像面側に配置された基板Ｐ表面と略平行に液体ＬＱを吹き出すことで、投影光学系ＰＬの像面側に液体ＬＱを供給する。また、液体回収機構２０を構成する回収口２３は、投影領域ＡＲ１、供給口１３Ａ、１３Ｂ、及び吸引口９８（９８Ａ、９８Ｂ）を囲むように設けられている。

液体供給部１１及び流量制御器１６Ａ、１６Ｂの動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。基板Ｐ上に液体ＬＱを供給する際、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給部１１より液体ＬＱを送出し、供給管１２Ａ、１２Ｂ、及び供給流路１４Ａ、１４Ｂを介して、基板Ｐ表面より所定距離だけ離れて基板Ｐ表面と対向するように配置されている供給口１３Ａ、１３Ｂより投影光学系ＰＬの像面側に液体ＬＱを供給する。また、供給口１３Ａ、１３Ｂのそれぞれから基板Ｐ上に供給される液体ＬＱの単位時間あたりの量は、供給管１２Ａ、１２Ｂのそれぞれに設けられた流量制御器１６Ａ、１６Ｂにより個別に制御可能である。

液体回収部２１の液体回収動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。制御装置ＣＯＮＴは、液体回収部２１による単位時間あたりの液体回収量を制御可能である。基板Ｐの上方に設けられた回収口２３から回収された基板Ｐ上の液体ＬＱは、ノズル部材７０の回収流路２４及び回収管２２を介して液体回収部２１に回収される。

なお、本実施形態において、供給管１２Ａ、１２Ｂは１つの液体供給部１１に接続されているが、供給管の数に対応した液体供給部１１を複数（ここでは２つ）設け、供給管１２Ａ、１２Ｂのそれぞれを前記複数の液体供給部１１のそれぞれに接続するようにしてもよい。

また、本実施形態においては、回収口２３は環状に形成されており、その回収口２３に接続する回収流路２４、回収管２２、及び液体回収部２１のそれぞれは１つずつ設けられた構成であるが、回収口２３を複数に分割し、複数に分割された回収口２３の数に応じて、回収管２２及び液体回収部２１を設けるようにしてもよい。なお、回収口２３を複数に分割した場合であっても、それら複数の回収口２３が、投影領域ＡＲ１、供給口１３、及び吸引口９８を囲むように配置されていることが好ましい。

図４は、供給口１３Ａ、１３Ｂと吸引口９８Ａ、９８Ｂとの位置関係を説明するための図であって、ノズル部材７０を下面７０Ａ側から見た平面図である。図４に示すように、本実施形態においては、吸引口９８Ａと供給口１３ＡとがＸ軸方向に関してほぼ並ぶように設けられており、吸引口９８Ｂと供給口１３ＢとがＸ軸方向に関してほぼ並ぶように設けられている。

供給口１３Ａ、１３Ｂのそれぞれは、＋Ｘ側を向く内側面７９Ｘに設けられており、液体供給部１１から送出された液体ＬＱを、投影光学系ＰＬの像面側に配置された基板Ｐ表面と略平行、すなわちＸＹ平面と略平行に吹き出す。そして、図４に示すように、供給口１３Ａは、凹部（壁部）７８で形成された内側面７９のうち、その供給口１３Ａの近傍に配置されている内側面７９Ｙ（＋Ｙ側を向く内側面７９Ｙ）に向かって液体ＬＱを吹き出すように、液体ＬＱの吹き出し方向を設定されている。また、供給口１３Ｂは、凹部（壁部）７８で形成された内側面７９のうち、その供給口１３Ｂの近傍に配置されている内側面７９Ｙ（−Ｙ側を向く内側面７９Ｙ）に向かって液体ＬＱを吹き出すように、液体ＬＱの吹き出し方向を設定されている。すなわち、供給口１３Ａ、１３Ｂのそれぞれは、ＸＹ平面と略平行に、且つＸ軸方向に対して傾斜方向に、液体ＬＱを吹き出している。そして本実施形態においては、供給口１３Ａ、１３Ｂのそれぞれは複数のテーパ面７９Ｔのうち最も近くに設けられているテーパ面７９Ｔａに沿うようにして液体ＬＱを吹き出し、その吹き出した液体ＬＱをそれぞれの近傍に配置されている内側面７９Ｙに当てている。

供給口１３Ａ、１３Ｂから内側面７９に向かって吹き出された液体ＬＱにより、液体ＬＱ中に渦流が形成される。ここで、供給口１３Ａは、形成した渦流の中心付近が吸引口９８Ａに設けられるように、液体ＬＱを吹き出している。同様に、供給口１３Ｂは、形成した渦流の中心付近が吸引口９８Ｂに設けられるように、液体ＬＱを吹き出している。なお、供給口１３Ａ、１３Ｂから吹き出した液体ＬＱにより形成された渦流の中心付近に吸引口９８Ａ、９８Ｂが配置されるように、その吸引口９８Ａ、９８Ｂの形成位置を適宜変更してもよい。

図５は図４のＡ−Ａ線断面矢視図、図６は図４のＢ−Ｂ線断面矢視図である。図５において、ノズル部材７０の内部に形成された供給流路１４Ａは、その一端部を供給管１２Ａに接続しており、他端部を液体供給口１３Ａに接続している。液体供給部１１より供給管１２Ａを介して供給された液体ＬＱは、供給流路１４Ａを流れた後、供給口１３Ａより投影光学系ＰＬの像面側に対して基板Ｐ表面と略平行に供給される。なおここでは、供給管１２Ａ、供給流路１４Ａ、及び供給口１３Ａについて説明したが、供給管１２Ｂ、供給流路１４Ｂ、及び供給口１３Ｂも同様の構成である。

図５及び図６において、回収流路２４はその一端部を回収管２２に接続しており、他端部を回収口２３に接続している。回収流路２４は、回収口２３に対応するように平面視環状に形成され回収口２３に接続する環状流路２４ｓと、その一端部を回収管２２に接続し他端部を環状流路２４ｓの一部に接続したマニホールド流路２４ｈとを備えている。真空系を有する液体回収部２１の駆動により、基板Ｐ上の液体ＬＱは、その基板Ｐの上方に設けられている液体回収口２３を介して環状流路２４ｓに鉛直上向き（＋Ｚ方向）に流入する。このとき、液体回収口２３からは、基板Ｐ上の液体ＬＱとともにその周囲の気体（空気）も流入（回収）される。環状流路２４ｓに＋Ｚ方向に流入した液体ＬＱは、マニホールド流路２４ｈで集合された後、マニホールド流路２４ｈを流れる。その後、回収管２２を介して液体回収部２１に吸引回収される。

ノズル部材７０のランド面７７は、投影光学系ＰＬの光学素子２の液体接触面２Ａ及びノズル部材７０のキャビティ面７８Ａを取り囲むように設けられている。基板ステージＰＳＴに支持されて投影光学系ＰＬの像面側に配置された基板Ｐ表面と液体接触面２Ａ及びキャビティ面７８Ａとの距離は、基板Ｐ表面とランド面７７との距離よりも長くなっている。上述したように、液体接触面２Ａ及びキャビティ面７８Ａの液体ＬＱとの接触角は、ランド面７７の液体との接触角よりも小さくなっている。

図６に示すように、投影光学系ＰＬの光学素子２の液体接触面２Ａは、キャビティ面７８Ａよりも−Ｚ方向に僅かに突出している。また、キャビティ面７８Ａは、光学素子２の投影領域ＡＲ１を基準として外側に向かうにつれて漸次上方へ傾斜するように設けられている。キャビティ面７８Ａと基板Ｐ表面との距離は、光学素子２近傍で最も短く、吸引口９８Ａ、９８Ｂ近傍で最も長くなっている。すなわち、吸引口９８Ａ、９８Ｂは、投影光学系ＰＬの液体接触面２Ａの近傍であって、液体接触面２ＡよりもＺ軸方向に関して高い位置に配置された構成となっている。

また、投影領域ＡＲ１に対して回収口２３の外側には環状の壁部１３１が形成されている。壁部１３１は基板Ｐ側に突出する凸部である。本実施形態において、壁部１３１の下面１３１Ａと基板Ｐとの距離は、ランド面７７と基板Ｐとの距離とほぼ同じである。壁部１３１は、その内側の領域の少なくとも一部に液体ＬＱを保持可能である。

次に、上述した構成を有する露光装置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図７Ａ〜Ｃに示す模式図を参照しながら説明する。
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にロードされた後、基板Ｐの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の液体供給部１１から供給された液体ＬＱは、図７Ａに示すように、供給管１２及び供給流路１４を流通した後、供給口１３より投影光学系ＰＬの像面側に供給される。

なお、基板Ｐの露光を行う前であって、投影光学系ＰＬの像面側に液浸領域ＡＲ２を形成するときの液体供給動作は、投影光学系ＰＬと基板Ｐとを対向した状態で行う。なお、投影光学系ＰＬと基板ステージＰＳＴ上の所定領域（例えば上面５１）とを対向した状態で行ってもよい。また、基板Ｐの露光を行う前に投影光学系ＰＬの像面側に液浸領域ＡＲ２を形成するときは、基板ステージＰＳＴを停止した状態で行ってもよいし、微動させた状態で行ってもよい。

制御装置ＣＯＮＴは、液浸領域ＡＲ２を形成するために液体供給機構１０を使って液体ＬＱの供給を開始するときに、液体回収機構２０の液体回収部２１を駆動するとともに、排気機構９０の排気部９１を駆動する。真空系を有する排気部９１が駆動されることにより、投影光学系ＰＬの像面側の光学素子２近傍に設けられている吸引口９８から、投影光学系ＰＬの像面側近傍の空間の気体が排出され（排気され）、その空間が負圧化される。
このように、制御装置ＣＯＮＴは、排気機構９０の排気部９１を駆動し、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１の近傍に配置された吸引口９８を介して、投影光学系ＰＬの像面側の気体の排出を行いながら、液浸領域ＡＲ２を形成するための液体供給機構１０による液体供給を開始する。

本実施形態においては、投影光学系ＰＬの像面側にはノズル部材７０の凹部７８が形成されているため、液浸領域ＡＲ２を形成するために液体ＬＱを供給した際、液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱ中に気泡などの気体部分が残り、液体ＬＱ中に気体が混入する可能性が高くなる。気体部分が生成されると、その気体部分によって、基板Ｐ上にパターン像を形成するための露光光ＥＬが基板Ｐ上に到達しない、あるいは基板Ｐ上にパターン像を形成するための露光光ＥＬが基板Ｐ上の所望の位置に到達しない、あるいは例えばフォーカス・レベリング検出系８０の検出光Ｌａが基板Ｐ上や受光部８２に到達しない、あるいは検出光Ｌａが基板Ｐ上の所望の位置に到達しないなどの現象が生じ、露光精度及び計測精度の劣化を招く。ところが、本実施形態においては、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１の近傍に配置された吸引口９８を介して投影光学系ＰＬの像面側の気体の排出を行いながら、液体供給機構１０による液体ＬＱの供給を開始しているので、凹部７８に液体ＬＱを円滑に配置することができる。つまり、吸引口９８より排気することで吸引口９８近傍が負圧化されるので、供給した液体ＬＱをその負圧化された負圧化領域（空間）に円滑に配置することができる。したがって、投影光学系ＰＬの像面側に形成される液浸領域ＡＲ２に気体部分が残ったり、液浸領域ＡＲ２を形成するための液体ＬＱ中に気泡が混入する不都合を防止することができ、凹部７８の内側に配置された投影光学系ＰＬの光学素子２の液体接触面２Ａを液体ＬＱで良好に覆うことができる。したがって、高い露光精度及び計測精度を得ることができる。

また、凹部７８のキャビティ面７８Ａに設けられた吸引口９８から排気を行いつつ、凹部７８の内側面７９に設けられた供給口１３から液体ＬＱを供給することにより、凹部７８（露光光ＥＬの光路）を液体ＬＱで迅速に満たすことができる。したがって、スループットを向上することができる。

また、本実施形態においては、液体供給機構１０は、凹部７８の内側面７９Ｘに形成された供給口１３より液体ＬＱを基板Ｐ表面と略平行に吹き出しており、吸引口９８は吹き出された液体ＬＱによって形成される渦流の中心付近に設けられている構成である。したがって、液体ＬＱ中に気泡（気体部分）が存在していても、その気泡は液体との比重差に基づいて渦流の中心付近に移動するため、排気機構９０は、その渦流の中心付近に配置されている吸引口９８を介して気泡を良好に吸引回収して除去することができる。したがって、投影光学系ＰＬの像面側の液体ＬＱ中に気泡が混入する不都合を防止することができる。

また、本実施形態では、排気機構９０の吸引口９８を、凹部７８の内側において投影光学系ＰＬの液体接触面２Ａよりも高い位置に設けたので、液体ＬＱ中に気泡（気体部分）が存在していても、その気体は液体ＬＱとの比重差により液体ＬＱ中を上方に移動して吸引口９８より円滑且つ迅速に回収される。また、キャビティ面７８Ａは、光学素子２（投影領域ＡＲ１）を基準として外側に向かうにつれて漸次上方へ傾斜するように設けられており、角部が無いので、光学素子２近傍にある気泡がキャビティ面７８Ａに沿って吸引口９８に移動するとき、その移動は円滑に行われる。

なお、上述したように、ノズル部材７０の内側面７０Ｔと光学素子２の側面２Ｔとの間の間隙には、シール部材が配置されているので、排気機構９０の吸引口９８から吸引を行っても、その間隙からの気体の浸入を阻止することができる。

なお本実施形態においては、供給口１３Ａ、１３Ｂのそれぞれは、投影領域ＡＲ１に対して同じ側（＋Ｘ側を向く内側面７９Ｘ）に設けられている。こうすることにより、供給口１３Ａ、１３Ｂのそれぞれから吹き出された液体ＬＱによる渦流はそれぞれ良好に形成される。例えば、一方の供給口１３Ａを＋Ｘ側を向く内側面７９Ｘに形成し、他方の供給口１３Ｂを−Ｘ側を向く内側面７９Ｘに形成した場合、供給口１３Ａ、１３Ｂのそれぞれから吹き出された液体ＬＱにより形成される渦流は、互いに干渉し合って良好に形成されないおそれがある。ところが、本実施形態のように、供給口１３Ａ、１３Ｂのそれぞれを、投影領域ＡＲ１に対して同じ側（＋Ｘ側を向く内側面７９Ｘ）に設けることで、渦流を良好に形成することができる。したがって、液体ＬＱ中に存在する気泡を吸引口９８近傍に移動させて良好に回収（除去）することができる。

また本実施形態においては、投影光学系ＰＬの液体接触面２Ａ及びキャビティ面７８Ａと基板Ｐ表面との距離が、その周囲のランド面７７と基板Ｐ表面との距離よりも長くなる構成であるが、液体接触面２Ａ及びキャビティ面７８Ａの液体ＬＱとの接触角を、ランド面７７の液体ＬＱとの接触角よりも小さくしたので、投影光学系ＰＬの像面側に液体ＬＱの供給を開始したとき、供給された液体ＬＱは、投影光学系ＰＬの液体接触面２Ａ及びキャビティ面７８Ａを覆うように濡れ拡がった後、ランド面７７に濡れ拡がる。したがって、ランド面７７の内側、すなわち液浸領域ＡＲ２のうち少なくとも投影光学系ＰＬの液体接触面２Ａと基板Ｐとの間（すなわち露光光ＥＬの光路上）に気体部分（気泡）が残る不都合を防止することができる。

ランド面７７の液体ＬＱとの接触角が小さく、ランド面７７の液体ＬＱとの接触角が光学素子２の液体接触面２Ａやキャビティ面７８Ａの液体ＬＱとの接触角と同程度であると、ランド面７７と基板Ｐとの距離は短いため、供給口１３から供給された液体ＬＱは、最初にランド面７７と基板Ｐとの間に濡れ拡がる可能性が高くなる。そして、光学素子２の液体接触面２Ａと基板Ｐとの間、あるいはキャビティ面７８Ａと基板Ｐとの間には十分に濡れ拡がらない可能性がある。また、最初にランド面７７と基板Ｐとの間の全域に液体ＬＱが濡れ拡がり、凹部７８内部などに気体が残っていると、ランド面７７と基板Ｐとの間に満たされた液体ＬＱによって、凹部７８で形成された空間の内部の気体が外部に排出され難くなる可能性もある。ところが、本実施形態においては、投影光学系ＰＬの液体接触面２Ａ及びキャビティ面７８Ａの液体ＬＱとの接触角を、ランド面７７の液体ＬＱとの接触角よりも小さくし、投影光学系ＰＬの液体接触面２Ａ及びキャビティ面７８Ａの液体ＬＱとの親和性を、ランド面７７の液体ＬＱとの親和性よりも高めたので、液体接触面２Ａとランド面７７との間の供給口１３から液体ＬＱを供給しても、液体ＬＱは、まず、投影光学系ＰＬの液体接触面２Ａ及びキャビティ面７８Ａと基板Ｐとの間に良好に濡れ拡がった後、ランド面７７と基板Ｐとの間に濡れ拡がる。したがって、ランド面７７と基板Ｐ表面との距離が、液体接触面２Ａ及びキャビティ面７８Ａと基板Ｐ表面との距離より短くても、凹部７８に気体が残る不都合を回避でき、気体部分のない液浸領域ＡＲ２を迅速に形成することができる。したがって、スループットを向上できるとともに高い露光精度及び計測精度を得ることができる。

上述したように、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１０の供給口１３Ａ、１３Ｂを介した液体ＬＱの供給と、液体回収機構２０の回収口２３を介した液体ＬＱの回収とを並行して行うことにより、やがて、図７Ｂに示すように、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に、投影領域ＡＲ１を含むように、基板Ｐよりも小さく且つ投影領域ＡＲ１よりも大きい液浸領域ＡＲ２を局所的に形成する。

液浸領域ＡＲ２を形成した後、図７Ｃに示すように、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬと基板Ｐとを対向した状態で、基板Ｐに露光光ＥＬを照射し、マスクＭのパターン像を投影光学系ＰＬと液体ＬＱとを介して基板Ｐ上に露光する。基板Ｐを露光するときは、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１０による液体ＬＱの供給と並行して、液体回収機構２０による液体ＬＱ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ＬＱ及び投影光学系ＰＬを介して基板Ｐ上に投影露光する。このとき制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１０の流量制御器１６Ａ、１６Ｂを使って単位時間あたりの液体供給量を調整しつつ、供給口１３Ａ、１３Ｂを介して、基板Ｐ表面と略平行に液体ＬＱを吹き出して供給する。また、基板Ｐを露光中においては、制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス・レベリング検出系８０を使って、液体ＬＱを介して基板Ｐ表面の位置情報を検出し、その検出結果に基づいて、投影光学系ＰＬによる像面と基板Ｐ表面とを合致させるように、例えばＺチルトステージ５２を駆動しつつ、露光を行う。

本実施形態においては、ノズル部材７０の下面７０Ａに凹部７８を設け、その凹部７８の内側面７９Ｘに供給口１３を設けた構成である。こうすることで、供給口１３による液体ＬＱの吹き出し方向を基板Ｐ表面と略平行にすることができる。そして、液浸領域ＡＲ２を形成するための液体ＬＱを供給するとき、液体ＬＱは供給口１３を介して基板Ｐ表面と略並行に吹き出されるので、液体ＬＱが基板Ｐに及ぼす力を抑制することができる。例えば、液体ＬＱを基板Ｐ表面の上方から基板Ｐ表面と交差する方向に沿って供給した場合（すなわち鉛直下向きに液体ＬＱを供給した場合）、基板Ｐは供給された液体ＬＱによって押された状態となり、基板Ｐに変形が生じる可能性がある。また、基板Ｐのエッジ領域Ｅを液浸露光するときなどに、基板Ｐのエッジ上で液体ＬＱの圧力が大きくなると、基板Ｐの周囲の隙間から液体ＬＱが漏出する可能性も高くなる。ところが、本実施形態においては、液体ＬＱを基板Ｐ表面と略平行に供給しているので、液体ＬＱが基板Ｐに及ぼす力を抑制することができる。したがって、供給された液体ＬＱにより基板Ｐが変形を生じたり、液体ＬＱが漏出する等の不都合を防止することができ、高い露光精度及び計測精度を得ることができる。

基板Ｐを露光中においても、制御装置ＣＯＮＴは、排気機構９０の吸引口９８を介した液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱの一部の回収を継続する。こうすることにより、基板Ｐの露光中に、仮に液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱ中に気泡が混入したり、気体部分が生成されても、その気泡（気体部分）を、吸引口９８を介して回収、除去することができる。特に、吸引口９８は、回収口２３よりも投影光学系ＰＬの光学素子２の近傍に配置されているので、投影光学系ＰＬの光学素子２近傍に存在する気泡などを素早く回収することができる。

以上説明したように、液体供給機構１０は供給口１３より基板Ｐの表面と略並行に液体ＬＱを吹き出すので、供給された液体ＬＱが基板Ｐに及ぼす力を抑制することができる。
したがって、供給された液体ＬＱにより基板Ｐや基板ステージＰＳＴが変形を生じる等の不都合を防止することができる。したがって、高い露光精度及び計測精度を得ることができる。

また、液体接触面２Ａ及びキャビティ面７８Ａの液体ＬＱとの接触角をランド面７７の液体ＬＱとの接触角よりも小さくしたので、投影光学系ＰＬの像面側に液体ＬＱの供給を開始したとき、供給された液体ＬＱは、投影光学系ＰＬの液体接触面２Ａを含むキャビティ面７８Ａを覆うように濡れ拡がった後、ランド面７７に濡れ拡がる。したがって、液浸領域ＡＲ２のうち少なくとも投影光学系ＰＬの液体接触面２Ａと基板Ｐとの間（すなわち露光光ＥＬの光路上）に気体部分（気泡）が生成される不都合を防止することができ、気体部分のない液浸領域ＡＲ２を迅速に形成することができる。したがって、スループットを向上できるとともに、高い露光精度及び計測精度を得ることができる。

なお、上述した実施形態においては、ランド面７７の全域が撥水性であるように説明したが、一部であってもよい。上述したように、最初にランド面７７と基板Ｐとの間に液体ＬＱが濡れ拡がると、凹部７８で形成される空間の内部などに気体が残る可能性が高くなる。そこで、ランド面７７のうち例えば投影光学系ＰＬ近傍の一部の領域のみ（例えば、凹部７８の＋Ｘ側のランド面のみ）を撥液性にすることにより、その撥液性領域には液体ＬＱが濡れ拡がらないので、凹部７８で形成される空間の内部に残った気体は、その撥液性領域より外部に排出される。なお、ランド面７７の一部に撥液性領域を形成する場合、その撥液性領域は、一箇所でもよいし任意の複数箇所でもよい。

また、ランド面７７に対して撥液化処理を施さずに、ランド面７７Ａをノズル部材７０とは別の部材、例えば、ポリ四フッ化エチレンやアクリル系樹脂などの撥液性を有する材料）によって形成することもできる。

また、ランド面７７の一部の領域のみを撥液性にする別の例として、図８に示すように、ランド面７７のうち内側の領域７７Ａを上述と同様に撥液性（撥水性）とし、その外側の領域７７Ｂをキャビティ面７８Ａと同様に親液性とすることもできる。図８は、ノズル部材７０の下面７０Ａを部分的に拡大した平面図であり、ランド面７７のうち所定幅の内側のランド面７７Ａは、液体ＬＱとの接触角が８０〜１２０°程度に大きく設定され、その外側の所定幅のランド面７７Ｂの接触角が５〜４０°程度に小さく設定されている。この場合も、液体供給機構１０からの液体供給を開始するときに、投影光学系ＰＬの液体接触面２Ａ及びキャビティ面７８Ａに接触するように濡れ拡がった後、ランド面７７（７７Ａ、７７Ｂ）に濡れ拡がるため、投影光学系ＰＬの液体接触面２Ａと基板Ｐとの間に気体部分が残らず、気体部分のない液浸領域ＡＲ２を迅速に形成することができる。また、基板Ｐの露光中に、ノズル部材７０（液浸領域ＡＲ２）に対して基板Ｐを移動するような場合にも液体ＬＱの漏出を抑制することもできる。

なお、上述した実施形態において、基板Ｐを露光する前の液体供給時（図７Ａ、７Ｂの状態）における単位時間あたりの液体供給量と、基板Ｐを露光中の液体供給時（図７Ｃの状態）における単位時間あたりの液体供給量とを互いに異なる値に設定してもよい。例えば、基板Ｐを露光する前の単位時間あたりの液体供給量を２リットル／分程度とし、基板Ｐを露光中の単位時間あたりの液体供給量を０．５リットル／分程度とするといったように、基板Ｐを露光する前の液体供給量を、基板Ｐを露光中の液体供給量よりも多くしてもよい。基板Ｐを露光する前の液体供給量を多くすることで、例えば光学素子２の液体接触面２Ａやノズル部材７０の下面７０Ａの空間の気体（気泡）を除去しながら、その空間を速やかに液体ＬＱで満たすことができる。また、基板Ｐの露光中は、液体ＬＱの供給量を少なくしているので、投影光学系ＰＬなどに対する振動を抑えることができる。また逆に、基板Ｐを露光する前の液体供給量を、基板Ｐの露光中の液体供給量よりも少なくしてもよい。基板Ｐを露光する前の液体供給量を少なくすることで、液体接触面２Ａやノズル部材７０の下面７０Ａの空間の気体（気泡）を確実に追い出しながら、その空間を液体ＬＱで満たすことができる。また、基板Ｐの露光中の液体供給量を相対的に多くすることで、投影光学系ＰＬの像面側の液体ＬＱの温度変化（温度分布変動）を抑えることができ、液体ＬＱを介して行われる結像やフォーカス・レベリング検出系８０による検出を精度良く行うことができる。このように、基板Ｐの露光前の液体供給量と基板Ｐの露光中の液体供給量とは、ノズル部材７０の下面７０Ａの形状や液体ＬＱとの接触角、基板Ｐ表面の液体ＬＱとの接触角、投影光学系ＰＬやノズル部材７０の防振性能、露光条件、目標スループット、目標結像性能などを考慮して、適宜設定すればよい。

同様に、基板Ｐを露光する前の吸引口９８を介した吸引力（単位時間あたりの液体吸引量）と、基板Ｐを露光中の吸引口９８を介した吸引力とを互いに異なる値に設定してもよい。例えば、基板Ｐを露光する前の吸引口９８を介した吸引力を、基板Ｐを露光中の吸引力よりも強くすることで、光学素子２やノズル部材７０の液体接触面に付着している気泡、基板Ｐ表面に付着している気泡、あるいは液浸領域ＡＲ２の液体中を浮遊している気泡（気体部分）を確実に吸引回収、除去することができる。そして、基板Ｐを露光するときは、最適な吸引力で吸引口９８を介した吸引動作を行うことにより、吸引動作に伴う振動の発生を抑えた状態で、吸引口９８より液体ＬＱ及び液体ＬＱ中の気泡を回収、除去することができる。

なお上述した実施形態においては、図４に示したように、供給口１３Ａ、１３Ｂは、−Ｙ方向及び＋Ｙ方向を向く内側面７９Ｙに向かって液体ＬＱを吹き出しているが、例えば複数のテーパ面７９Ｔのうち離れた位置にあるテーパ面７９Ｔｂに向かって液体ＬＱを吹き出してもよい。あるいは、供給口１３Ａ、１３Ｂは吹き出した液体ＬＱを、投影光学系ＰＬの光学素子２の側面２Ｔ（側面２Ｔのうちキャビティ面７８Ａよりも突出した領域）に当てるようにしてもよい。要は、供給口１３Ａ、１３Ｂから吹き出した液体ＬＱによって渦流が形成されればよい。

また、供給口１３Ａ、１３Ｂの液体ＬＱの吹き出し方向や吹き出す強さ（単位時間当たりの液体供給量）は、吹き出した液体ＬＱにより渦流が形成されるように、内側面７９の形状（向き）などに応じて適宜変更してもよい。逆に、供給口１３Ａ、１３Ｂから吹き出された液体ＬＱによって渦流が形成されるように、内側面７９の形状などを適宜変更してもよい。

なお、上述した実施形態においては、供給口１３Ａ、１３Ｂは円形状であるが矩形状や多角形状など任意の形状に形成可能である。また、供給口１３を複数設けた場合、複数の供給口１３のそれぞれの大きさや形状が互いに異なるように形成されていてもよい。更に、供給口１３より吹き出した液体ＬＱにより渦流が良好に形成され、更に形成された渦流の中心付近に吸引口９８が配置されるようにすれば、供給口１３の数や配置位置、大きさ、形状は任意に設定可能である。例えば、上述した実施形態においては、渦流を良好に形成するために、供給口１３Ａ、１３Ｂのそれぞれを、＋Ｘ側を向く内側面７９Ｘに設けているが、渦流を良好に形成できるのであれば、例えば供給口１３Ａを＋Ｘ側を向く内側面７９Ｘに設け、供給口１３Ｂを−Ｘ側を向く内側面７９Ｘに設けてもよい。あるいは、供給口１３Ａ、１３Ｂを、±Ｙ側を向く内側面７９Ｙに設けてもよい。また、複数の供給口１３Ａ、１３Ｂどうしの大きさや形状を互いに異なるように設けてもよい。

また、上述した実施形態においては、供給口１３Ａ、１３Ｂのそれぞれは、液体ＬＱをＸＹ平面と略平行に吹き出しているが、例えば僅かに＋Ｚ側あるいは−Ｚ側に向く傾斜方向に吹き出すようにしてもよい。例えば、傾斜方向に吹き出すことにより、基板Ｐに及ぼす力を更に低減することができる。また、傾斜方向に吹き出すことにより、気泡（気体部分）の残留を抑えることができる。

なお、上述した実施形態においては、液体ＬＱ中に渦流を形成するために、供給口１３から液体ＬＱを凹部（壁部）７８の内側面７９に向かって吹き出しているが、例えば凹部７８の内側にスクリュー（攪拌装置）などのアクチュエータを有する装置を配置し、その装置を使って渦流を形成するようにしてもよい。

なお、上述したように、排気機構９０に、液体供給機構１０から供給された液体ＬＱに更に液体ＬＱを追加する機能、及び液体ＬＱの一部を回収する機能を持たせておき、吸引口９８を介して液体ＬＱの追加及び一部回収を行うことで、液体供給機構１０から供給された液体ＬＱの圧力を調整することができる。この場合、例えばノズル部材７０の下面７０Ａの一部など、液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱに接触する部分に圧力センサを設けておき、基板Ｐを液浸露光中、液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱの圧力を圧力センサで常時モニタしておく。そして、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐの液浸露光中に、圧力センサの検出結果に基づいて、液体供給機構１０から基板Ｐ上に供給された液体ＬＱの圧力を排気機構９０を使って調整するようにしてもよい。これにより、液体ＬＱが基板Ｐに及ぼす力が低減される。

なお、上述した実施形態においては、液体ＬＱの液浸領域ＡＲ２を基板Ｐ上に形成する場合について説明したが、基板ステージＰＳＴ上に、例えば特開平４−６５６０３号公報に開示されているような基板アライメント系によって計測される基準マーク、及び特開平７−１７６４６８号公報に開示されているようなマスクアライメント系によって計測される基準マークを備えた基準部材を配置し、その基準部材上に液体ＬＱの液浸領域ＡＲ２を形成する構成が考えられる。そして、その基準部材上の液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱを介して各種計測処理を行う構成が考えられる。そのような場合においても、本実施形態に係る露光装置ＥＸによれば、基準部材に及ぼす力を抑制した状態で精度良く計測処理を行うことができる。同様に、基板ステージＰＳＴ上に、光学センサとして、例えば特開昭５７−１１７２３８号公報に開示されているような照度ムラセンサ、特開２００２−１４００５号公報に開示されているような空間像計測センサ、特開平１１−１６８１６号公報に開示されているような照射量センサ（照度センサ）を設ける構成が考えられ、それら光学センサ上に液体ＬＱの液浸領域ＡＲ２を形成し、その液体ＬＱを介して各種計測処理を行う構成が考えられる。その場合においても、本実施形態に係る露光装置ＥＸによれば、光学センサに及ぼす力を抑制した状態で精度良く計測処理を行うことができる。

なお、上述の実施形態においては、ランド面７７と基板Ｐ表面との距離が、投影光学系ＰＬの液体接触面２Ａと基板Ｐ表面との距離よりも短い場合について説明したが、それらの距離がほぼ同じ場合（例えば、液体接触面２Ａとノズル部材７０の下面７０Ａとがほぼ面一の場合）にも、液体接触面２Ａの液体ＬＱとの接触角を、ランド面７７の液体ＬＱとの接触角よりも小さくしておくことは有効である。

また、液体接触面２Ａの液体ＬＱとの接触角と、ランド面７７の液体ＬＱとの接触角との差は、液体接触面２ＡのＺ方向の位置や、ノズル部材７０の下面７０Ａの構造（ランド面７７のＺ方向の位置など）によって適宜決めることができる。例えば、ランド面７７と基板Ｐ表面との距離が非常に小さく、液体接触面２Ａと基板Ｐ表面との距離が比較的大きい場合には、その接触角の差が大きくなるように、液体接触面２Ａ及びランド面７７のそれぞれの液体ＬＱとの接触角を設定すればよい。

また、上述の実施形態のように、基板Ｐの表面（ＸＹ平面）とほぼ平行に供給口１３から液体ＬＱを吹き出す構成と、液体接触面２Ａの液体ＬＱとの接触角をランド面７７の液体ＬＱとの接触角よりも小さくする構成とを併用しなくてもよい。例えば、液体供給機構１０の液体供給を基板Ｐの上方から下向きに行うような場合にも、液体接触面２Ａの液体ＬＱとの接触角をランド面７７の液体ＬＱとの接触角よりも小さくする構成は、上述の実施形態と同様に有効である。また逆に、基板Ｐの表面（ＸＹ平面）とほぼ平行に供給口から液体ＬＱを吹き出す構成は、ノズル部材７０の下面７０Ａの構造や液体ＬＱとの親和性（接触角）は上述の実施形態に限られず、液体ＬＱが基板Ｐなどを押す力を抑制する点で効果的である。

図９は供給口の別の実施形態を示す図である。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９において、供給口１３（１３Ａ、１３Ｂ）は、投影光学系ＰＬの光学素子２が配置された凹部７８のキャビティ面７８Ａに配置されている。供給口１３はノズル部材７０の下面７０Ａにおいて−Ｚ方向に向くように設けられており、基板Ｐ表面に対して上方から鉛直方向下向き（−Ｚ方向）に液体ＬＱを供給する。そして、ノズル部材７０の内部に形成され、供給口１３に接続された供給流路１４のうち供給口１３近傍は、供給口１３に向かって漸次拡がるようにラッパ状に形成されている。

供給流路１４のうち供給口１３近傍を、供給口（出口）１３に向かって漸次拡がるように形成したので、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）上に供給される液体ＬＱの基板Ｐに対する力が分散される。したがって、図９に示す形態においても、供給した液体ＬＱが基板Ｐに及ぼす力を抑制することができる。

なお、本実施形態のように、基板Ｐ表面に対して上方から鉛直方向下向きに液体ＬＱを供給する場合、供給口１３は内側面７９の近くに配置することが望ましい。供給口１３を内側面７９の近くに配置することによって、基板Ｐ表面に対して上方から鉛直方向下向きに液体ＬＱを吹き出す場合にも気体の巻き込みを防止することができ、ノズル部材７０の下面７０Ａの空間に気体（気泡）が残留することを防止することができる。

なお、図９に示した実施形態においては、ラッパ状の供給口１３は基板Ｐの上方より鉛直方向下向きに液体ＬＱを供給しているが、もちろん、このラッパ状の供給口１３による液体ＬＱの吹き出し方向を、ＸＹ平面に沿った方向にしてもよい。すなわち、基板ステージＰＳＴに支持された基板Ｐ表面と略平行に液体ＬＱを吹き出す供給口１３に接続された供給流路１４の供給口１２近傍の形状を、供給口１３に向かって漸次拡がるように形成してもよい。

また、図９の実施形態で示したような、基板Ｐの上方より鉛直下向きに液体ＬＱを供給する供給口と、図４や図５の実施形態で示したような基板Ｐとほぼ平行に液体ＬＱを放出する供給口との両方を設けるようにしてもよい。この場合は、投影光学系ＰＬの像面側に液体ＬＱの供給を開始するときには、図４は図５に示したような供給口から液体ＬＱを放出し、投影光学系ＰＬの像面側が十分な液体ＬＱで満たされた後は、図９に示したような供給口から液体ＬＱの供給を行うようにしてもよい。あるいは、投影光学系ＰＬの像面側に液体ＬＱの供給を開始するときには、図４や図５に示したような供給口からの液体ＬＱの供給量を、図９に示したような供給口からの液体ＬＱの供給量よりも多くし、投影光学系ＰＬの像目側が十分な液体ＬＱで満たされた後は、図９に示したような供給口からの液体ＬＱの供給量を、図４や図５に示したような供給口からの液体ＬＱの供給量よりも多くすることもできる。

図１０は回収口２３の別の実施形態を示し、回収口２３及びその回収口２３に設けられた多孔部材３０（３０Ａ〜３０Ｅ）を示す拡大断面図である。図１０において、投影光学系ＰＬの像面側の液体ＬＱを回収する回収口２３には、複数の孔を有する多孔部材３０Ａ〜３０Ｅが複数枚重ねて配置されている。本実施形態においては、５枚の多孔部材３０Ａ〜３０Ｅが重ねて配置されている。ノズル部材７０の下面７０Ａにおいて、投影領域ＡＲ１に対してランド面７７よりも外側には基板Ｐ側に突出する環状の壁部１３１が設けられており、ランド面７７と壁部１３１との間には環状の凹部１３０が形成されている。そして、ノズル部材７０の下面７０Ａの凹部１３０に回収口２３が形成されており、多孔部材３０Ａ〜３０Ｅは回収口２３を覆うように凹部１３０に配置されている。

図１１は複数（５枚）重ねて配置された多孔部材３０Ａ〜３０Ｅを示す拡大斜視図である。図１１に示すように、多孔部材３０Ａ〜３０Ｅのそれぞれは、複数の孔３６を有したメッシュ部材である。図１１に示す多孔部材３０Ａ〜３０Ｅは、略五角形状の複数の孔３６からなるハニカムパターンを形成されたメッシュ部材である。複数枚の多孔部材３０Ａ〜３０Ｅにそれぞれ形成された複数の孔３６はほぼ同形状である。そして、多孔部材３０Ａ〜３０Ｅは、それぞれの孔３６の位置がずれるように、互いに重ねられて回収口２３に配置されている。なお、図１１に示す多孔部材３０の厚みは１００μｍ程度、孔３６の大きさは３００μｍ程度、隣接する孔３６どうしの距離は１００μｍ程度である。

回収口２３に複数の孔３６を有する多孔部材３０Ａ〜３０Ｅを配置することで、回収口２３を介して回収され、多孔部材３０Ａ〜３０Ｅを通過した液体ＬＱの液滴径を小さくすることができる。上述したように、本実施形態においては、回収口２３からは基板Ｐ上（基板ステージＰＳＴ上）の液体ＬＱが周囲の気体とともに（気体を噛み込むようにして）回収される。液体ＬＱは周囲の気体と回収されることで液滴状態となり、その液滴状態で回収流路２４や回収管２２を通過することになる。そして、液滴状態の液体ＬＱが回収流路２４や回収管２２を通過するときに、それら回収流路２４の内壁や回収管２２の内壁に当たって振動が発生することが考えられる。その場合において、回収された液体ＬＱの液滴径が大きいと、露光精度や計測精度に影響を与える周波数帯域を有する振動が発生する可能性が高くなる。具体的には、回収された液体ＬＱの液滴径が大きいと、発生する振動の主な周波数帯域は比較的低い値（低周波）となり、露光精度や計測精度に影響を与える。一方、発生する振動の主な周波数帯域が比較的高い場合（高周波である場合）、パッシブ除振で対応することができ、露光精度や計測精度に与える影響も少ないと考えられる。
したがって、液体ＬＱを液滴状態にして回収するとき、液滴径を可能な限り小さくし、発生する振動を高周波にすることが有効である。そこで、回収口２３に多孔部材３０を配置することで、多孔部材３０の孔３６を通過した液体ＬＱを、径の小さい液滴に変換することができる。

ところで、液体ＬＱの液滴径を可能な限り小さくするために、孔３６の大きさを可能な限り小さくすることが望ましい。上記多孔部材は、ステンレス鋼などからなる多孔部材の基材となる板部材に孔あけ加工を施すことで形成されるが、加工精度上、小さい孔をあけるためには板部材の厚みは薄いほうが好ましい。一方で、多孔部材（板部材）の厚みが薄いと、その多孔部材を回収口２３（凹部１３０）に配置したとき十分な強度を得られず、液体ＬＱを回収したときに多孔部材の表裏面で圧力差が発生して多孔部材が変形したり破損するなどの不都合が生じる可能性が高くなる。

そこで、１枚の多孔部材の厚みを薄くすることで孔３６の大きさを小さく加工することができ、それら複数の多孔部材３０Ａ〜３０Ｅを複数枚重ねて配置することで、回収口２３に配置したときの多孔部材３０（３０Ａ〜３０Ｅ）の強度を維持することができる。

そして、複数の多孔部材３０Ａ〜３０Ｅを重ねて配置するとき、それぞれの孔３６の位置をずらすようにして重ねることで、液体ＬＱが通過する孔の実質的な大きさを小さくすることができ、その孔を通過する液体ＬＱを更に小さい液滴にすることができる。

なお本実施形態においては、多孔部材３０はステンレス鋼で形成されており、その表面には、表面処理として酸化クロム膜を形成する処理が施されている。また、多孔部材３０に限らず、ノズル部材７０をステンレス鋼で形成し、そのノズル部材７０のうち少なくとも液体接触面に対して上記表面処理を施してもよい。あるいは供給管１２や回収管２２など、液体ＬＱに接触する部材をステンレス鋼で形成するとともに、上記表面処理を施すことももちろん可能である。

なお、本実施形態においては、孔３６は略五角形状であるが、もちろんその形状は任意である。例えば図１２に示すように、孔３６は円形状であってもよいし、五角形以外の任意の多角形状でもよい。図１２に示す多孔部材３０の厚みは５０μｍ程度、孔３６の大きさは８０μｍ程度、隣接する孔３６どうしの距離は５０μｍ程度である。

また、複数枚の多孔部材を重ねて配置するとき、例えば第１の多孔部材の孔３６を丸形状とし、第２の多孔部材の孔３６を五角形状あるいは矩形状にするなど、複数の多孔部材３０Ａ〜３０Ｅに形成された孔３６の形状は互いに異なっていてもよい。

また、多孔部材を複数重ねて配置するとき、第１の多孔部材に形成されている孔３６の大きさと、第２の多孔部材に形成されている孔３６の大きさとが互いに異なっていてもよい。例えば、第１の大きさを有する五角形状の孔３６を有する第１の多孔部材と、第２の大きさを有する五角形状の孔３６を有する第２の多孔部材とを重ねるようにしてもよい。

また、上述した実施形態においては、多孔部材３０を５枚重ねているが、もちろん任意の複数枚重ねることができる。また、孔３６の大きさや形状がそれぞれ異なる複数の多孔部材３０を重ねるとき、重ねる順序を適宜変更することができる。

また、上述した実施形態においては、例えば厚み１００μｍ程度の薄い板部材に１００μｍ程度の径を有する孔３６をあけた多孔部材３０を複数枚重ねているが、複数枚重ねられる多孔部材３０のうち任意の多孔部材３０どうしの間に、図１３に示すような、複数の矩形状の孔３８を有する井桁状部材３７を挟むようにして配置してもよい。ここで、井桁状部材３７の厚みは、多孔部材３０の厚みよりも十分厚く、例えば１０００μｍ程度に設けられている。また、井桁状部材３７の孔３８の大きさは、多孔部材３０の孔３６の大きさよりも十分に大きく、例えば２．３ｍｍ程度である。また、隣接する孔３８どうしの距離は０．２μｍ程度である。

このように、多孔部材３０の孔３６とは異なる大きさの孔３８を有し、多孔部材３０よりも厚く形成された井桁状部材３７を、多孔部材３０に重ねて配置することで、多孔部材３０及び井桁状部材３７からなる積層体全体の強度を更に向上することができる。

また、孔３６を有する多孔部材３０と、孔３６とな異なる大きさの孔３８を有する井桁状部材３７とを重ねることによって、それら多孔部材３０及び井桁状部材３７からなる積層体の液体保持能力を向上することができる。つまり、孔３６を有する多孔部材３０を複数枚重ねるとき、任意の多孔部材３０どうしの間に孔３８を有する井桁状部材３７を挟むことによって、その井桁状部材３７を挟んでいる多孔部材３０どうしの間には毛管現象によって液体ＬＱが入り込むため、積層体の液体保持能力を向上することができる。

多孔部材３０及び井桁状部材３７からなる積層体の液体保持能力を向上することで、その積層体を回収口２３に配置したとき、積層体（回収口２３）が短時間で乾燥することを防止することができる。したがって、積層体（回収口２３）に液体ＬＱの付着跡（所謂ウォーターマーク）が形成される不都合を防止することができる。ウォーターマークは、物体上に付着した液体に不純物が混入し、その液体が気化することによって形成される。ウォーターマークが形成されると、積層体（多孔部材３０）の孔３６が目詰まりするなどの不都合が発生する可能性がある。また、積層体（回収口２３）にウォーターマークが形成されると、露光時などにおいて液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱに積層体が接触したとき、ウォーターマークに起因する不純物が液振領域ＡＲ２に混入するなどの不都合が発生する可能性もある。そこで、積層体の液体保持能力を向上させておくことにより、一度積層体を液体ＬＱで濡らしておけば積層体に保持された液体ＬＱの気化は抑制されているので、積層体（回収口２３）を液体ＬＱに常時浸けておかなくてもウオーターマークの形成を防止することができる。したがって、積層体（多孔部材３０）が目詰まりしたり、ウォーターマークに起因する不純物が例えば液振領域ＡＲ２に混入するなどの不都合を防止することができる。

なお、積層体の液体保持能力を向上させるためには、井桁状部材３７の厚みは多孔部材３０の厚みに対して必ずしも厚い必要ななく、多孔部材３０の厚みと同等であってもよい。一方で、上述したように、井桁状部材３７の厚みを厚くすることにより、積層体の強度を向上することができる。

上述したように、本実施形態における液体ＬＱ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。なお工場等から供給される純水の純度が低い場合には、露光装置が超純水製造器を持つようにしてもよい。

そして、波長が１９３ｎｍ程度の露光光ＥＬに対する純水（水）の屈折率ｎはほぼ１．４４と言われており、露光光ＥＬの光源としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を用いた場合、基板Ｐ上では１／ｎ、すなわち約１３４ｎｍに短波長化されて高い解像度が得られる。更に、焦点深度は空気中に比べて約ｎ倍、すなわち約１．４４倍に拡大されるため、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。

なお、上述したように液浸法を用いた場合には、投影光学系の開口数ＮＡが０．９〜１．３になることもある。このように投影光学系の開口数ＮＡが大きくなる場合には、従来から露光光として用いられているランダム偏光光では偏光効果によって結像性能が悪化することもあるので、偏光照明を用いるのが望ましい。その場合、マスク（レチクル）のライン・アンド・スペースパターンのラインパターンの長手方向に合わせた直線偏光照明を行い、マスク（レチクル）のパターンからは、Ｓ偏光成分（ＴＥ偏光成分）、すなわちラインパターンの長手方向に沿った偏光方向成分の回折光が多く射出されるようにするとよい。投影光学系ＰＬと基板Ｐ表面に塗布されたレジストとの間が液体で満たされている場合、投影光学系ＰＬと基板Ｐ表面に塗布されたレジストとの間が空気（気体）で満たされている場合に比べて、コントラストの向上に寄与するＳ偏光成分（ＴＥ偏光成分）の回折光のレジスト表面での透過率が高くなるため、投影光学系の開口数ＮＡが１．０を越えるような場合でも高い結像性能を得ることができる。また、位相シフトマスクや特開平６−１８８１６９号公報に開示されているようなラインパターンの長手方向に合わせた斜入射照明法（特にダイポール照明法）等を適宜組み合わせると更に効果的である。特に、直線偏光照明法とダイボール照明法との組み合わせは、ライン・アンド・スペースパターンの周期方向が所定の一方向に限られている場合や、所定の一方向に沿ってホールパターンが密集している場合に有効である。例えば、透過率６％のハーフトーン型の位相シフトマスク（ハーフピッチ４５ｎｍ程度のパターン）を、直線偏光照明法とダイボール照明法とを併用して照明する場合、照明系の瞳面においてダイボールを形成する二光束の外接円で規定される照明σを０．９５、その瞳面における各光束の半径を０．１２５σ、投影光学系ＰＬの開口数をＮＡ＝１．２とすると、ランダム偏光光を用いるよりも、焦点深度（ＤＯＦ）を１５０ｎｍ程度増加させることができる。

また、例えばＡｒＦエキシマレーザを露光光とし、１／４程度の縮小倍率の投影光学系ＰＬを使って、微細なライン・アンド・スペースパターン（例えば２５〜５０ｎｍ程度のライン・アンド・スペース）を基板Ｐ上に露光するような場合、マスクＭの構造（例えばパターンの微細度やクロムの厚み）によっては、Wave guide効果によりマスクＭが偏光板として作用し、コントラストを低下させるＰ偏光成分（ＴＭ偏光成分）の回折光よりＳ偏光成分（ＴＥ偏光成分）の回折光が多くマスクＭから射出されるようになる。この場合、上述の直線偏光照明を用いることが望ましいが、ランダム偏光光でマスクＭを照明しても、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡが０．９〜１．３のように大きい場合でも高い解像性能を得ることができる。

また、マスクＭ上の極微細なライン・アンド・スペースパターンを基板Ｐ上に露光するような場合、Wire Grid効果によりＰ偏光成分（ＴＭ偏光成分）がＳ偏光成分（ＴＥ偏光成分）よりも大きくなる可能性もあるが、例えばＡｒＦエキシマレーザを露光光とし、１／４程度の縮小倍率の投影光学系ＰＬを使って、２５ｎｍより大きいライン・アンド・スペースパターンを基板Ｐ上に露光するような場合には、Ｓ偏光成分（ＴＥ偏光成分）の回折光がＰ偏光成分（ＴＭ偏光成分）の回折光よりも多くマスクＭから射出されるので、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡが０．９〜１．３のように大きい場合でも高い解像性能を得ることができる。

更に、マスク（レチクル）のラインパターンの長手方向に合わせた直線偏光照明（Ｓ偏光照明）だけでなく、特開平６−５３１２０号公報に開示されているように、光軸を中心とした円の接線（周）方向に直線偏光する偏光照明法と斜入射照明法との組み合わせも効果的である。特に、マスク（レチクル）のパターンが所定の一方向に延びるラインパターンだけでなく、複数の異なる方向に延びるラインパターンが混在（周期方向が異なるライン・アンド・スペースパターンが混在）する場合には、同じく特開平６−５３１２０号公報に開示されているように、光軸を中心とした円の接線方向に直線偏光する偏光照明法と輪帯照明法とを併用することによって、投影光学系の開口数ＮＡが大きい場合でも高い結像性能を得ることができる。例えば、透過率６％のハーフトーン型の位相シフトマスク（ハーフピッチ６３ｎｍ程度のパターン）を、光軸を中心とした円の接線方向に直線偏光する偏光照明法と輪帯照明法（輪帯比３／４）とを併用して照明する場合、照明σを０．９５、投影光学系ＰＬの開口数をＮＡ＝１．００とすると、ランダム偏光光を用いるよりも、焦点深度（ＤＯＦ）を２５０ｎｍ程度増加させることができ、ハーフピッチ５５ｎｍ程度のパターンで投影光学系の開口数ＮＡ＝１．２では、焦点深度を１００ｎｍ程度増加させることができる。

本実施形態では、投影光学系ＰＬの先端に光学素子２が取り付けられており、このレンズにより投影光学系ＰＬの光学特性、例えば収差（球面収差、コマ収差等）の調整を行うことができる。なお、投影光学系ＰＬの先端に取り付ける光学素子としては、投影光学系ＰＬの光学特性の調整に用いる光学プレートであってもよい。あるいは露光光ＥＬを透過可能な平行平面板であってもよい。

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

なお、本実施形態では、投影光学系ＰＬと基板Ｐ表面との間は液体ＬＱで満たされている構成であるが、例えば基板Ｐの表面に平行平面板からなるカバーガラスを取り付けた状態で液体ＬＱを満たす構成であってもよい。

なお、本実施形態の液体ＬＱは水であるが、水以外の液体であってもよい、例えば、露光光ＥＬの光源がＦ_２レーザである場合、このＦ_２レーザ光は水を透過しないので、液体ＬＱとしてはＦ_２レーザ光を透過可能な例えば、過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）や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、液体ＬＱ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ＬＱ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ＬＱの極性に応じて行われる。

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

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

また、露光装置ＥＸとしては、第１パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で第１パターンの縮小像を投影光学系（例えば１／８縮小倍率で反射素子を含まない屈折型投影光学系）を用いて基板Ｐ上に一括露光する方式の露光装置にも適用できる。この場合、更にその後に、第２パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で第２パターンの縮小像をその投影光学系を用いて、第１パターンと部分的に重ねて基板Ｐ上に一括露光するスティッチ方式の一括露光装置にも適用できる。また、スティッチ方式の露光装置としては、基板Ｐ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写し、基板Ｐを順次移動させるステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。

また、本発明は、特開平１０−１６３０９９号公報、特開平１０−２１４７８３号公報、特表２０００−５０５９５８号公報などに開示されているツインステージ型の露光装置にも適用できる。
また、特開平１１−１３５４００号公報や特開２０００−１６４５０４号公報に開示されているように、基板を保持する基板ステージと基準マークが形成された基準部材や各種センサを搭載した計測ステージとを備えた露光装置にも本発明を適用することができる。

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。
また、上述の実施形態においては、光透過性の基材上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスクを用いているが、このマスクに替えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号公報に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスクを用いてもよい。
また、上述の実施形態においては、投影光学系ＰＬを使ってパターン像を基板Ｐ上に投影することによって基板を露光しているが、国際公開第２００１／０３５１６８号パンフレットに開示されているように、干渉縞を基板Ｐ上に形成することによって、基板Ｐ上にライン・アンド・スペースを露光する露光装置（リソグラフィシステム）にも本発明を適用することができる。この場合、投影光学系ＰＬを使わなくても良い。

基板ステージＰＳＴやマスクステージＭＳＴにリニアモータ（USP5,623,853またはUSP5,528,118参照）を用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ステージＰＳＴ、ＭＳＴは、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。

各ステージＰＳＴ、ＭＳＴの駆動機構としては、二次元に磁石を配置した磁石ユニットと、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電磁力により各ステージＰＳＴ、ＭＳＴを駆動する平面モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一方をステージＰＳＴ、ＭＳＴに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットとの他方をステージＰＳＴ、ＭＳＴの移動面側に設ければよい。

基板ステージＰＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−１６６４７５号公報（USP5,528,118）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
マスクステージＭＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−３３０２２４号公報（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。

以上のように、本願実施形態の露光装置ＥＸは、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図１４に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置ＥＸによりマスクのパターンを基板に露光する基板処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。

２…光学素子（投影光学系）、２Ａ…液体接触面（端面、第１面）、１０…液体供給機構、１３（１３Ａ、１３Ｂ）…供給口、２０…液体回収機構、２３…回収口、３０（３０Ａ〜３０Ｅ）…多孔部材、３６…孔、３７…井桁状部材（多孔部材）、３８…孔、７０…ノズル部材、７７…ランド面（第２面）、７８…凹部（壁部）、７８Ａ…キャビティ面（第１面）、７９…内側面、９０…排気機構、９８（９８Ａ、９８Ｂ）…吸引口、ＡＲ１…投影領域、ＡＲ２…液浸領域、ＥＬ…露光光、ＥＸ…露光装置、Ｐ…基板、ＰＬ…投影光学系、ＬＱ…液体

Claims (30)

1. 投影光学系と液体とを介して露光光を基板上に照射することによって、前記基板を露光する露光装置に備えられるノズル部材であって、
   前記投影光学系の像面側に配置された前記基板の表面とほぼ平行に液体を供給する第１液体供給口と、
   前記第１液体供給口とは別に、前記投影光学系の像面側に配置された前記基板の表面に向かって下向きに液体を供給する第２液体供給口と、
   前記投影光学系の像面側に配置された前記基板の表面が対向するように、前記投影光学系の端面を囲むように、かつ前記基板の表面との距離が、前記投影光学系の端面と前記基板の表面との距離よりも小さくなるように配置される下面と、
   前記下面の外側に、前記基板の表面が対向するように設けられた液体回収口と、を備えたノズル部材。
2. 前記投影光学系の像面側が液体で満たされた状態で前記第２液体供給口からの液体供給を行う請求項１記載のノズル部材。
3. 前記投影光学系の像面側への液体供給を、前記第１液体供給口からの液体供給で開始する請求項２に記載のノズル部材。
4. 前記投影光学系の像面側が液体で満たされるように前記投影光学系の像面側に液体の供給を開始するときに、前記第１液体供給口からの液体の供給量を前記第２液体供給口からの液体の供給量よりも多くする請求項２に記載のノズル部材。
5. 前記下面は、撥液性の領域を含む請求項１〜４のいずれか一項に記載のノズル部材。
6. 前記領域は、前記投影光学系の端面よりも撥液性である請求項５に記載のノズル部材。
7. 前記領域の液体との接触角は、前記投影光学系の端面の液体との接触角よりも大きい請求項５又は６に記載のノズル部材。
8. 前記領域の液体との接触角は、８０〜１２０度である請求項５〜７のいずれか一項に記載のノズル部材。
9. 前記領域は、撥液性材料を塗布する、あるいは撥液性材料の薄膜を貼付する撥液化処理によって形成される請求項５〜８のいずれか一項に記載のノズル部材。
10. 前記投影光学系の端面は、親液性である請求項１〜９のいずれか一項に記載のノズル部材。
11. 前記投影光学系の端面の前記液体との接触角は、５〜２０度である請求項１〜１０のいずれか一項に記載のノズル部材。
12. 前記液体回収口は、多孔部材を介して液体を回収する請求項１〜１１のいずれか一項に記載のノズル部材。
13. 前記液体回収口は、第１の多孔部材と第２の多孔部材とを介して液体を回収する請求項１〜１２のいずれか一項に記載のノズル部材。
14. 凹部を有し、
    前記下面は、前記凹部の周囲に設けられる請求項１〜１３のいずれか一項に記載のノズル部材。
15. 前記凹部は、前記投影光学系の下に配置された前記基板の表面が対向する面を有する請求項１４に記載のノズル部材。
16. 前記凹部の前記面は、前記投影光学系の光軸とほぼ垂直である請求項１５に記載のノズル部材。
17. 前記液体回収口は、前記第１液体供給口及び前記第２液体供給口の少なくとも一方から前記基板の表面に供給された液体を回収する請求項１〜１６のいずれか一項に記載のノズル部材。
18. 前記液体回収口は、前記第１、第２液体供給口を囲むように配置される請求項１〜１７のいずれか一項に記載のノズル部材。
19. 前記液体回収口に接続された環状流路と、
    前記環状流路に接続されたマニホールド流路と、を有する請求項１〜１８のいずれか一項に記載のノズル部材。
20. 前記投影光学系の像面側の気体を排出するための吸引口を有する請求項１〜１９のいずれか一項記載のノズル部材。
21. 前記投影光学系の終端部の光学素子を配置可能な穴部を有する請求項１〜２０のいずれか一項に記載のノズル部材。
22. 投影光学系と、
    請求項１〜２１のいずれか一項に記載のノズル部材と、を備え、
    前記ノズル部材を用いて前記基板上の一部に液浸領域を形成するとともに、前記液浸領域の液体を介して前記投影光学系からの露光光を前記基板に照射する露光装置。
23. 前記ノズル部材は、環状の部材であり、
    前記投影光学系の終端部の光学素子を囲むように配置される請求項２２に記載の露光装置。
24. 前記基板を基板ホルダに保持する基板ステージを備え、
    前記基板ステージは、前記基板ホルダに保持された前記基板の表面とほぼ面一の上面を有する請求項２２又は２３に記載の露光装置。
25. 前記基板ステージの前記上面は、撥液性の領域を含む請求項２４に記載の露光装置。
26. 前記基板ステージの前記撥液性の領域の前記液体との接触角は、９０〜１３０度である請求項２５に記載の露光装置。
27. 前記基板ステージの前記撥液性の領域は、撥液性材料を塗布する、あるいは撥液性材料の薄膜を貼付する撥液化処理によって形成される請求項２５又は２６に記載の露光装置。
28. 前記基板ステージの前記上面は、前記基板ホルダに保持された前記基板を囲むように設けられた平坦部を含む請求項２４〜２７のいずれか一項に記載の露光装置。
29. 請求項１〜２８のいずれか一項に記載の露光装置を用いるデバイス製造方法。
30. 請求項１〜２８のいずれか一項に記載のノズル部材を用いて、基板上の一部に液浸領域を形成することと、
    前記液浸領域の液体を介して投影光学系からの露光光を前記基板に照射することと、を含む露光方法。

Images