JP5545868B2 - 露光装置、及びデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、投影光学系と液体とを介して基板にパターンを露光する露光装置、及びデバイス製造方法に関する。
本願は、２００３年７月９日に出願された特願２００３−２７２６１７号に対し優先権を主張し、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、国際公開第９９／４９５０４号パンフレット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。なお、本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、国際公開第９９／４９５０４号パンフレットの記載内容を援用して本文の記載の一部とする。

国際公開第９９／４９５０４号パンフレット

ところで、液浸領域を形成するために基板上に液体を供給する際、液体供給機構の供給口からの液体の供給が不均一であると例えば液浸領域の形成が不十分になる等の不都合が生じ、基板上に露光されるパターン像の劣化を招く可能性がある。そのため、液体供給機構の供給口から均一に（一様に）液体を供給することが要求される。また、基板に露光されるパターン像の劣化を防止するために液浸領域への気泡等の不純物の混在を防止することも要求される。

更に、基板上の液体を良好に回収することも重要である。液体を十分に回収できないと、例えば基板上に残存した液体が乾燥して、そこに水紋（ウォーターマーク）が生じたり、残存した液体が基板の搬出の際などに周辺の機械部品に飛散して錆を生じさせる不都合も生じる。また、液体が残存したり飛散すると、基板がおかれている環境（湿度等）の変動をもたらし、ステージ位置計測に用いる光干渉計の検出光の光路上の屈折率の変化を引き起こす等、露光処理に関する種々の計測動作に影響を与える可能性があり、露光精度を低下させる。

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、投影光学系と液体とを介してパターンを基板に露光する際、パターン像の劣化を防止して精度良く露光処理できる露光装置、及びデバイス製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に従えば、投影光学系と液体とを介してパターンの像を基板上に投影することによって前記基板を露光する露光装置であって、前記投影光学系の終端近傍に配置され、前記液体を供給する液体供給機構を備え、前記液体供給機構の側面と前記投影光学系の前記液体と接する終端の光学部材の側面との間には微小間隙が形成されており、前記液体供給機構の側面と前記終端の光学部材の側面とのうち少なくとも一方が撥液処理される露光装置が提供される。

本発明の第２の態様に従えば、投影光学系と液体とを介してパターンの像を基板上に投影することによって前記基板を露光する露光装置であって、前記投影光学系の終端近傍に配置され、前記液体を回収する液体回収機構を備え、前記液体回収機構の側面と前記投影光学系の前記液体と接する終端の光学部材の側面との間には微小間隙が形成されており、前記液体回収機構の側面と前記終端の光学部材の側面とのうち少なくとも一方が撥液処理される露光装置が提供される。

本発明の第３の態様に従えば、液体を介してパターンの像を基板上に投影することによって前記基板を露光する露光装置であって、前記液体を介して前記基板上にパターンの像を投影するための投影光学系と、前記投影光学系を構成する複数の光学素子のうち液体と接する光学部材の側面とそれに対向する物体の表面との間に形成され、液体の浸入が抑制された間隙とを備える露光装置が提供される。

本発明の第４の態様に従えば、デバイス製造方法であって、第１〜第３のいずれかの態様の露光装置を用いるデバイス製造方法が提供される。

本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。 液体供給口及び回収口の配置を説明するための平面図である。 液体供給機構及び液体回収機構を構成する流路形成部材を示す斜視図である。 流路形成部材のうち第１部材を示す斜視図である。 図５Ａ及び図５Ｂは、流路形成部材のうち第２部材を示す斜視図である。 流路形成部材のうち第３部材を示す斜視図である。 図３のＡ−Ａ断面矢視図であって液体供給流路及び回収流路を示す図である。 図３のＢ−Ｂ断面矢視図であって液体回収流路を示す図である。 気液分離器を示す概略構成図である。 気液分離器の分離管を示す図である。 微小間隙近傍の拡大図である。 微小間隙近傍の他の例を示す拡大図である。 液体供給流路及び回収流路の他の実施形態を示す図である。 液体供給流路及び回収流路の他の実施形態を示す図である。 液体供給流路及び回収流路の他の実施形態を示す図である。 堤防部の他の例を示す斜視図である。 液体供給機構及び液体回収機構の他の実施形態を示す斜視図である。 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。但し、本発明は、以下の各実施形態に限定されるものではなく、例えばこれら実施形態の構成要素同士を適宜組み合わせてもよい。

図１は、本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。

図１において、露光装置ＥＸは、マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴと、基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターン像を基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐに投影露光する投影光学系ＰＬと、露光装置ＥＸ全体の動作を統括制御する制御装置ＣＯＮＴとを備えている。

本実施形態の露光装置ＥＸは、露光波長を実質的に短くして解像度を向上するとともに焦点深度を実質的に広くするために液浸法を適用した液浸露光装置であって、基板Ｐ上に液体１を供給する液体供給機構１０と、基板Ｐ上の液体１を回収する液体回収機構２０とを備えている。露光装置ＥＸは、少なくともマスクＭのパターン像を基板Ｐ上に転写している間、液体供給機構１０から供給した液体１により、投影光学系ＰＬの像面側の光路空間を液体１で満たして、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の終端部の光学素子（光学部材）２と基板Ｐの表面との間に液体１を満たし、この投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の液体１及び投影光学系ＰＬを介してマスクＭのパターン像を基板Ｐ上に投影することによって基板Ｐを露光する。

ここで、本実施形態では、露光装置ＥＸとしてマスクＭと基板Ｐとを走査方向における互いに異なる向き（逆方向）に同期移動しつつマスクＭに形成されたパターンを基板Ｐに露光する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）を使用する場合を例にして説明する。以下の説明において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な平面内でマスクＭと基板Ｐとの同期移動方向（走査方向）をＸ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に垂直な方向（非走査方向）をＹ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。なお、ここでいう「基板」は半導体ウエハ上に感光性材料であるフォトレジストを塗布したものを含み、「マスク」は基板上に縮小投影されるデバイスパターンを形成されたレチクルを含む。

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

マスクステージＭＳＴは、マスクＭを支持するものであって、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内で２次元移動可能及びθＺ方向に微小回転可能である。マスクステージＭＳＴはリニアモータ等のマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤにより駆動される。マスクステージ駆動装置ＭＳＴＤは制御装置ＣＯＮＴにより制御される。マスクステージＭＳＴ上には移動鏡５０が設けられている。また、移動鏡５０に対向する位置にはレーザ干渉計５１が設けられている。マスクステージＭＳＴ上のマスクＭの２次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計５１によりリアルタイムで計測され、計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計５１の計測結果に基づいてマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤを駆動することでマスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭの位置決めを行う。

投影光学系ＰＬは、マスクＭのパターンを所定の投影倍率βで基板Ｐに投影露光するものであって、基板Ｐ側の終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（レンズ）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。

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。

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

基板ステージＰＳＴは、基板Ｐを支持するものであって、基板Ｐを基板ホルダを介して保持するＺステージ５２と、Ｚステージ５２を支持するＸＹステージ５３と、ＸＹステージ５３を支持するベース５４とを備えている。基板ステージＰＳＴは、リニアモータ等の基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤにより駆動される。基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤは、制御装置ＣＯＮＴにより制御される。Ｚステージ５２を駆動することにより、Ｚステージ５２に保持されている基板ＰのＺ軸方向における位置（フォーカス位置）、及びθＸ、θＹ方向における位置が制御される。また、ＸＹステージ５３を駆動することにより、基板ＰのＸＹ方向における位置（投影光学系ＰＬの像面と実質的に平行な方向の位置）が制御される。すなわち、Ｚステージ５２は、基板Ｐのフォーカス位置及び傾斜角を制御して基板Ｐの表面をオートフォーカス方式、及びオートレベリング方式で投影光学系ＰＬの像面に合わせ込み、ＸＹステージ５３は、基板ＰのＸ軸方向及びＹ軸方向における位置決めを行う。なお、ＺステージとＸＹステージとを一体的に設けてよいことは言うまでもない。

基板ステージＰＳＴ（Ｚステージ５２）上には移動鏡５５が設けられている。また、移動鏡５５に対向する位置にはレーザ干渉計５６が設けられている。基板ステージＰＳＴ上の基板Ｐの２次元方向の位置、及び回転角は、レーザ干渉計５６によりリアルタイムで計測され、計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴは、レーザ干渉計５６の計測結果に基づいて基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを駆動することで基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐの位置決めを行う。

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

液体供給機構１０は、所定の液体１を基板Ｐ上に供給するものであって、液体１を送出可能な第１液体供給部１１及び第２液体供給部１２と、第１、第２液体供給部１１、１２のそれぞれにその一端部を接続する第１、第２供給管１１Ａ、１２Ａとを備えている。第１、第２液体供給部１１、１２のそれぞれは、液体１を収容するタンク、及び加圧ポンプ等を備えている。

液体回収機構２０は、基板Ｐ上の液体１を回収するものであって、液体１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する回収管２２（第１〜第４回収管２２Ａ〜２２Ｄ）とを備えている。液体回収部２１は、例えば真空ポンプ等の吸引装置（真空系）、及び回収した液体１を収容するタンク等を備えている。

投影光学系ＰＬの終端部の光学素子２の近傍には流路形成部材３０が配置されている。

流路形成部材３０は、光学素子２のまわりを囲むように設けられた環状部材であり、基板Ｐ表面に対向するように配置された第１供給口１３と第２供給口１４とを備えている。
また、流路形成部材３０は、その内部に供給流路８２（８２Ａ、８２Ｂ）を有している。
供給流路８２Ａの一端部は第１供給口１３に接続し、他端部は第１供給管１１Ａを介して第１液体供給部１１に接続している。供給流路８２Ｂの一端部は第２供給口１４に接続し、他端部は第２供給管１２Ａを介して第２液体供給部１２に接続している。更に、流路形成部材３０は、基板Ｐ表面に対向するように配置された回収口２３を備えている。本実施形態において、流路形成部材３０は４つの回収口２３Ａ〜２３Ｄを有している。また、流路形成部材３０は、その内部に回収口２３（２３Ａ〜２３Ｄ）に対応した回収流路８４（８４Ａ〜８４Ｄ）を有している。回収流路８４Ａ〜８４Ｄの一端部は回収口２３Ａ〜２３Ｄにそれぞれ接続し、他端部は回収管２２Ａ〜２２Ｄを介して液体回収部２１にそれぞれ接続している。本実施形態において、流路形成部材３０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。

なお、本実施形態において、第１〜第４回収管２２Ａ〜２２Ｄは、１つの液体回収部２１に接続されているが、回収管の数に対応した液体回収部２１を複数（ここでは４つ）設け、第１〜第４回収管２２Ａ〜２２Ｄのそれぞれを前記複数の液体回収部２１のそれぞれに接続するようにしてもよい。

第１、第２液体供給部１１、１２の液体供給動作は、制御装置ＣＯＮＴにより制御される。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。第１、第２液体供給部１１、１２から送出された液体１は、供給管１１Ａ、１２Ａ、及び流路形成部材３０の供給流路８２Ａ、８２Ｂを介して供給口１３、１４より基板Ｐ上に供給される。また、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。回収口２３から回収された基板Ｐ上の液体１は、流路形成部材３０の回収流路８４及び回収管２２を介して液体回収部２１に回収される。

流路形成部材３０のうち回収口２３より投影光学系ＰＬに対して外側の下面（基板Ｐ側を向く面）には、回収口２３で回収しきれなかった液体１を捕捉する所定長さの液体トラップ面７０が形成されている。トラップ面７０は、ＸＹ平面に対して傾斜した面であり、投影領域ＡＲ１（液浸領域ＡＲ２）に対して外側に向かうにつれて基板Ｐの表面に対して離れるように（上に向かうように）傾斜している。トラップ面７０は、親液処理を施されている。基板Ｐの表面に塗布されている膜（レジスト、反射防止膜等）は、通常撥水性なので、回収口２３の外側に流出した液体１は、トラップ面７０で捕捉され、最終的には回収口２３に回収される。なお、本実施形態における液体１は、極性の大きい水であるため、トラップ面７０に対する親液処理（親水処理）として、例えばアルコールなど極性の大きい分子構造の物質で薄膜を形成することで、このトラップ面７０に対して親水性を付与する。

すなわち、液体１として水を用いる場合にはトラップ面７０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。

図２は、流路形成部材３０に形成された第１、第２供給口１３、１４及び第１〜第４回収口２３Ａ〜２３Ｄと、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１との位置関係を示す平面図である。

図２において、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１はＹ軸方向（非走査方向）を長手方向とする矩形状に設定されており、液体１が満たされた液浸領域ＡＲ２は投影領域ＡＲ１を含むように実質的に４つの回収口で囲まれた領域内であって、且つ基板Ｐ上の一部に形成される。第１供給口１３は、投影領域ＡＲ１に対して走査方向一方側（−Ｘ側）に設けられ、第２供給口１４は、他方側（＋Ｘ側）に設けられている。つまり、第１、第２供給口１３、１４は、走査方向（Ｘ方向）に関して投影領域ＡＲ１を挟むようにその両側に配置されている。第１、第２供給口１３、１４のそれぞれは、所定の長さを有する平面視略円弧状のスリット状に形成されている。第１、第２供給口１３、１４のＹ軸方向における長さは、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、第１、第２供給口１３、１４より、投影領域ＡＲ１の両側で液体１を同時に供給可能である。

第１〜第４回収口２３Ａ〜２３Ｄは、供給口１３、１４、及び投影領域ＡＲ１を取り囲むように配置されている。複数（４つ）の回収口２３Ａ〜２３Ｄのうち、第１回収口２３Ａと第３回収口２３ＣとがＸ軸方向に関して投影領域ＡＲ１を挟んでその両側に配置されており、第２回収口２３Ｂと第４回収口２３ＤとがＹ軸方向に関して投影領域ＡＲ１を挟んでその両側に配置されている。供給口１３、１４は、投影領域ＡＲ１と回収口２３Ａ、２３Ｃとの間に配置された構成となっている。回収口２３Ａ〜２３Ｄのそれぞれは、平面視略円弧状の所定の長さを有するスリット状に形成されている。回収口２３Ａ、２３ＣのＹ軸方向における長さは、供給口１３、１４のＹ軸方向における長さより長くなっている。回収口２３Ｂ、２３Ｄのそれぞれも、回収口２３Ａ、２３Ｃとほぼ同じ長さに形成されている。第１〜第４回収口２３Ａ〜２３Ｄは、第１〜第４回収管２２Ａ〜２２Ｄのそれぞれを介して液体回収部２１に接続されている。

なお、本実施形態において、複数の回収口２３Ａ〜２３Ｄのそれぞれは、ほぼ同じ大きさ（長さ）に形成されているが、互いに異なる大きさであってもよい。また、回収口２３の数は４つに限られず、投影領域ＡＲ１及び供給口１３、１４を取り囲むように配置されていれば、任意の複数設けることができる。

図３は、流路形成部材３０の概略斜視図である。

図３に示すように、流路形成部材３０は投影光学系ＰＬの先端部の光学素子２のまわりを囲むように設けられた環状部材であって、第１部材３１と、第１部材３１の上部に配置される第２部材３２と、第２部材３２の上部に配置される第３部材３３とを備えている。
流路形成部材３０を構成する第１〜第３部材３１〜３３のそれぞれは、板状部材であって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３１Ａ〜３３Ａを有している。第１、第２供給管１１Ａ、１２Ａの一端部は、第１、第２液体供給部１１、１２のそれぞれに接続されており、他端部は流路形成部材３０の内部に形成された供給流路８２に接続されている。第１〜第４回収管２２Ａ〜２２Ｄの一端部は、液体回収部２１に接続されており、他端部は、流路形成部材３０の内部に形成された回収流路８４に接続されている。

図４は、第１〜第３部材のうち最下段に配置される第１部材３１を示す斜視図である。

第１部材３１は、投影光学系ＰＬの−Ｘ側に形成され、基板Ｐに液体１を供給する第１供給口１３と、投影光学系ＰＬの＋Ｘ側に形成され、基板Ｐ上に液体を供給する第２供給口１４とを備えている。第１供給口１３及び第２供給口１４のそれぞれは第１部材３１を貫通する貫通穴であって、平面視略円弧状に形成されている。更に、第１部材３１は、投影光学系ＰＬの−Ｘ側に形成され、基板Ｐ上の液体を回収する第１回収口２３Ａと、投影光学系ＰＬの−Ｙ側に形成され、基板Ｐ上の液体を回収する第２回収口２３Ｂと、投影光学系ＰＬの＋Ｘ側に形成され、基板Ｐ上の液体を回収する第３回収口２３Ｃと、投影光学系ＰＬの＋Ｙ側に形成され、基板Ｐ上の液体を回収する第４回収口２３Ｄとを備えている。

第１〜第４回収口２３Ａ〜２３Ｄのそれぞれも、第１部材３１を貫通する貫通穴であって、平面視略円弧状に形成されており、投影光学系ＰＬの周囲に沿って略等間隔に設けられている。また、回収口２３Ａ〜２３Ｄのそれぞれは、供給口１３、１４より投影光学系ＰＬに対して外側に設けられている。供給口１３、１４の基板Ｐとの離間距離と、回収口２３Ａ〜２３Ｄの基板Ｐとの離間距離とは、ほぼ同じに設けられている。つまり、供給口１３、１４の高さ位置と、回収口２３Ａ〜２３Ｄの高さ位置とは、ほぼ同じに設けられている。

図５Ａ及び図５Ｂは、第１〜第３部材のうち中段に配置される第２部材３２を示す斜視図であって、図５Ａは、上側から見た斜視図、図５Ｂは、下側から見上げた斜視図である。

第１、第２供給管１１Ａ、１２Ａの他端部、及び第１〜第４回収管２２Ａ〜２２Ｄの他端部は、第２部材３２に継手８０、８１を介して接続される。第２部材３２は、投影光学系ＰＬの−Ｘ側に形成され、第１部材３１の第１供給口１３に接続される第１供給穴部１５と、投影光学系ＰＬの＋Ｘ側に形成され、第１部材３１の第２供給口１４に接続される第２供給穴部１６とを備えている。第１、第２供給穴部１５、１６は貫通穴であって、平面視における形状及び大きさは、第１、第２供給口１３、１４に対応している。つまり、第１、第２供給穴部１５、１６は平面視円弧状のスリット状流路となっている。

また、第２部材３２の上面３２Ｓのうち、投影光学系ＰＬの−Ｘ側には、管状の接続穴４１Ａを介して第１供給管１１Ａと接続するテーパ状溝部１７が形成されている。テーパ状溝部１７は、第１供給管１１Ａ（接続穴４１Ａ）との接続部から投影光学系ＰＬ側（第１供給穴部１５側）に向かって水平方向に漸次拡がるように形成されており、その幅広部のＹ軸方向に関する長さと第１供給穴部１５の長さとは、ほぼ同じである。そして、テーパ状溝部１７と第１供給穴部１５との間には堤防部４３が設けられている。堤防部４３は、第２部材３２の上面３２Ｓより低く且つテーパ状溝部１７より高い凸部であって、そのＹ軸方向における長さは第１供給穴部１５（第１供給口１３）の長さとほぼ同じである。
同様に、第２部材３２の上面のうち投影光学系ＰＬの＋Ｘ側には、接続穴４１Ｂを介して第２供給管１２Ａと接続するテーパ状溝部１８が形成されている。テーパ状溝部１８は、第２供給管１２Ａ（接続穴４１Ｂ）との接続部から投影光学系ＰＬ側（第２供給穴部１６側）に向かって水平方向に漸次拡がるように形成されており、その幅広部のＹ軸方向に関する長さと第２供給穴部１６の長さとはほぼ同じである。そして、テーパ状溝部１８と第２供給穴部１６との間には堤防部４４が設けられている。堤防部４４は、第２部材３２の上面３２Ｓより低く且つテーパ状溝部１８より高い凸部であって、そのＹ軸方向における長さは、第２供給穴部１６（第２供給口１４）の長さとほぼ同じである。第１部材３１と第２部材３２とを接続することにより、第１部材３１に形成されている第１、第２供給口１３、１４と、第２部材３２に形成されている第１、第２供給穴部１５、１６とのそれぞれが接続される。

第２部材３２の下面３２Ｄのうち、投影光学系ＰＬの−Ｘ側には、管状の接続穴４２Ａを介して第１回収管２２Ａと接続するテーパ状溝部４５が形成されている。テーパ状溝部４５は、第１回収管２２Ａとの接続部から投影光学系ＰＬ側に向かって水平方向に漸次拡がるように形成されており、その幅広部のＹ軸方向に関する長さと第１部材３１の第１回収口２３Ａの長さとはほぼ同じである。そして、第１部材３１と第２部材３２とを接続したとき、テーパ状溝部４５の幅広部と第１回収口２３Ａとが接続されるようになっている。投影光学系ＰＬの−Ｙ側には、接続穴４２Ｂを介して第２回収管２２Ｂと接続するテーパ状溝部４６が形成されており、第２回収管２２Ｂとの接続部から投影光学系ＰＬ側に向かって水平方向に漸次拡がるように形成されている。そして、テーパ状溝部４６の幅広部と第１部材３１の第２回収口２３Ｂとが接続されるようになっている。同様に、投影光学系ＰＬの＋Ｘ側及び＋Ｙ側のそれぞれには、接続穴４２Ｃ、４２Ｄを介して第３、第４回収管２２Ｃ、２２Ｄと接続するテーパ状溝部４７、４８が形成されており、第３、第４回収管２２Ｃ、２２Ｄとの接続部から投影光学系ＰＬ側に向かって水平方向に漸次拡がるように形成されている。そして、テーパ状溝部４７、４８の幅広部と第１部材３１の第３、第４回収口２３Ｃ、２３Ｄとが接続されるようになっている。

図６は、第３部材３３を示す図である。

第３部材３３の下面は平坦面となっており、第２部材３２と第３部材３３とを接続したとき、第２部材３２の上面３２Ｓと第３部材３３の下面とが接する。このとき、堤防部４３、４４は上面３２Ｓより低いので、第３部材３３の下面と接しない。

なお、本実施形態においては、流路形成部材３０を３つの部材を使って形成しているが、部材の数はこれに限るものではない。また、供給口１３、１４への流路と、回収口２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄへの流路とを各々別の部材に形成してもよいし、各口毎に別々の部材に流路を形成してもよい。

図７は、図３のＡ−Ａ断面矢視図、図８は、図３のＢ−Ｂ断面矢視図である。

なお、以下の説明では、流路形成部材３０のうち投影光学系ＰＬの＋Ｘ側に設けられた供給流路８２Ｂ（８２）及び回収流路８４Ｃ（８４）について説明するが、投影光学系ＰＬの−Ｘ側に設けられた供給流路８２Ａ、投影光学系ＰＬの−Ｘ側の回収流路８２Ａ、−Ｙ側の回収流路８２Ｂ、及び＋Ｙ側の回収流路８２Ｄも同等の構成を有する。

図７において、供給流路８２Ｂは、その一端部を継手８０を介して供給管１２Ａに接続し、他端部をテーパ状溝部１８に接続した接続穴４１Ｂと、テーパ状溝部１８と第３部材３３との間に形成されたバッファ空間部９０と、堤防部４４と第３部材３３との間に形成され、バッファ空間部９０より狭い狭流路部９１と、その上端部を狭流路部９１に接続し、下端部を供給口１４に接続した供給穴部１６とを備えている。バッファ空間９０は、比較的広い流路を形成している。バッファ空間部９０及び狭流路部９１において、液体１は、ほぼ水平方向（ＸＹ平面方向）に流れ、供給穴部１６において、液体１は、ほぼ鉛直方向（−Ｚ方向）に流れる。つまり、供給流路８２Ｂは、その途中に曲がり角部９２を有しており、狭流路部９１は、その曲がり角部９２近傍（直前）に設けられた構成となっている。

狭流路部９１は、バッファ空間部９０よりも流路下流側に設けられている。つまり、曲がり角部９２近傍の狭流路部９１は、その流路手前であるバッファ空間部９０よりも狭められた構成となっている。本実施形態において、狭流路部９１は、第２部材３２より上方に突出した堤防部４４と第３部材３３との間に形成されており、バッファ空間部９０に対して鉛直方向に狭められている。

液体供給部１２から送出された液体１は、供給管１２Ａを介して供給流路８２Ｂのうち接続穴４１Ｂに流入する。流入した液体１は、バッファ空間部９０をほぼ水平方向に流れ、狭流路部９１を流れた後、曲がり角部９２において基板Ｐ側に向きを変えられ、供給穴部１６を介して供給口１４より基板Ｐ上に供給される。

一方、回収流路８４Ｃは、その一端部を回収口２３Ｃに接続し、他端部を接続穴４２Ｃに接続したバッファ空間部９４を有している。真空ポンプを有する液体回収部２１の駆動により、基板Ｐ上の液体１は、回収流路８４Ｃに回収口２３Ｃを介して鉛直上向き（＋Ｚ方向）に流入する。このとき、回収口２３Ｃからは、基板Ｐ上の液体１とともにその周囲の気体（空気）も流入（回収）する。回収流路８４Ｃに流入した液体１は、バッファ空間部９４の一端部側で水平方向にその流れの向きを変えられ、バッファ空間部９４をほぼ水平方向に流れる。その後、接続穴４２Ｃを流れ、回収管２２Ｃを介して液体回収部２１に送られる。

第１〜第３部材３１〜３３は、例えばステンレススチールやチタン、アルミニウム、あるいはこれらを含む合金等の金属により形成されており、各部材３１〜３３の穴部や溝部は、例えば放電加工により形成される。放電加工により各部材３１〜３３に対して加工した後、これら各部材３１〜３３を接着剤あるいは締結部材等を用いて接合することにより、流路形成部材３０が形成される。なお、各部材３１〜３３の接液面は、電解研磨あるいは不導体酸化膜処理、あるいはその両方を施しておくとよい。各部材３１〜３３を接合することで、バッファ空間部９０及び狭流路部９１を含む供給流路８２Ｂ（８２）、及びバッファ空間部９４を含む回収流路８４Ｃ（８４）が形成される。なお、流路形成部材３０を含む液体供給機構１０及び液体回収機構２０を構成する各部材は、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てもよい。

液体供給機構１０及び液体回収機構２０の一部を構成する流路形成部材３０の内側面３０Ｔと、投影光学系ＰＬのうち液体１と接する終端部の光学素子２の側面２Ｔとの間には微小間隙１００が形成されている。微小間隙１００は、投影光学系ＰＬの光学素子２と流路形成部材３０とを振動的に分離するために設けられたものであり、これにより、液体回収機構１０や液体回収機構２０で発生した振動が、投影光学系ＰＬに伝達することを防ぐことができる。微小間隙１００は、投影領域ＡＲ１と供給口１４とを極力近づけるために、液体１の浸透現象を引き起こす程度に小さく形成されており、流路形成部材３０の周囲の気体空間と接続されている。流路形成部材３０を含む液体供給機構１０及び液体回収機構２０のそれぞれは、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ている。

微小間隙１００を形成する流路形成部材３０の内側面３０Ｔと光学素子２の側面２Ｔとの双方には、撥液（撥水）処理が施されている。撥液処理が施された撥液処理部１０１Ａ、１０１Ｂは、液体１と接触する微小間隙１００の下端部から離れた部分に設けられている。流路形成部材３０の内側面３０Ｔ及び光学素子２の側面２Ｔのうち微小間隙１００の下端部と撥液処理部１０１Ａ、１０１Ｂとの間の未撥液処理部１０２Ａ、１０２Ｂの大きさ（Ｚ軸方向の距離）は、例えば投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の距離（所謂ワーキングディスタンス）とほぼ同じに設定されている。なお、図７及び図８に示す例では、撥液処理部１０１Ａは、光学素子２の側面２Ｔのうち微小間隙１００の下端部近傍を除いたほぼ全面に設けられているが、その一部に設けられた構成であってもよいし、不連続に（島状に）設けられた構成であってもよい。同様に、撥液処理部１０１Ｂは、流路形成部材３０の内側面３０Ｔのうち微小間隙１００の下端部近傍を除いたほぼ全面に設けられる構成の他に、その一部に設けられた構成であってもよい。

撥液処理としては、例えば撥液性を有する材料を使ったコーティング処理が挙げられる。撥液性を有する材料としては、例えばフッ素系化合物やシリコン化合物、あるいはポリエチレン等の合成樹脂が挙げられる。また、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。

なお、流路形成部材３０の内側面３０Ｔ及び光学素子２の側面２Ｔの撥液面における液体１の接触角は、７０度以上、好ましくは９０度以上とである。

図９は、液体回収部２１の要部拡大図である。

液体回収部２１には、回収管２２に接続された気液分離器６０と、その気液分離器６０に排気管６９を介して接続され、マスフローコントローラや真空ポンプ等を有する真空系６８とが設けられている。ここで、上述したように、回収口２３からは基板Ｐ上の液体１とともにその周囲の気体も回収される。気液分離器６０は、回収口２３より回収した液体と気体とを分離する。気液分離器６０は、タンク６１と、タンク６１内部に設けられ、回収管２２と接続する分離管６２とを備えている。タンク６１の上部は真空系６８に接続されており、タンク６１の下部には排出用管部６３が設けられている。排出用管部６３にはこの排出用管部６３の流路を開閉するバルブ６４が設けられている。

なお、分離器６０は、複数の第１〜第４回収管２２Ａ〜２２Ｄのそれぞれに設けられてもよいし、複数の第１〜第４回収管２２Ａ〜２２Ｄを一旦集合した後、この集合管に設けられてもよい。

図１０は、分離管６２を下方から見た拡大図である。

図１０に示すように、分離管６２は、渦巻き状（螺旋状）に曲げられており、その下面には複数のスリット状の穴部６５が所定間隔で形成されている。したがって、真空系６８が駆動されると、タンク６１及び回収管２２が負圧となって、回収口２３を介して基板Ｐ上の液体１がその周囲の気体とともに回収される。回収口２３より回収された液体及び気体は回収管２２を通ってタンク６１内に設けられた分離管６２を流れる。分離管６２を流れることで、重力作用によって液体１は、穴部６５を介して落下し、タンク６１下部に溜まる。なお、バルブ６４を作動して排出用管部６３を開放することにより、タンク６１内に溜まった液体１を外部に排出することができる。一方、気体はタンク６１上に接続された排気管６９を介して真空系６８に吸引される。このように、気液分離器６０によって回収した液体と気体とを分離することにより、真空ポンプ等を有する真空系６８に液体１が流入しないので、その真空ポンプの故障等の不都合を防止することができる。なお、真空系６８に真空ポンプを設けずに、露光装置ＥＸが配置される工場の真空系を用いるようにしてもよい。

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、投影光学系ＰＬの先端部直下の矩形状の投影領域ＡＲ１にマスクＭの一部のパターン像が投影され、投影光学系ＰＬに対して、マスクＭが−Ｘ方向（又は＋Ｘ方向）に速度Ｖで移動するのに同期して、ＸＹステージ５３を介して基板Ｐが＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）に速度β・Ｖ（βは投影倍率）で移動する。基板Ｐ上には複数のショット領域が設定されており、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。

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のそれぞれから送出された液体１は、供給管１１Ａ、１２Ａを流通した後、流路形成部材３０内部に形成された供給流路８２Ａ、８２Ｂを介して基板Ｐ上に供給される。

例えば、第２液体供給部１２から送出された液体１は、第２供給管１２Ａを流通した後、水平方向に漸次広がるように形成されたバッファ空間部９０を流通することで水平方向（Ｙ軸方向）に拡がる。ここで、バッファ空間部９０の流路下流側には、堤防部４４が形成されているため、第２液体供給部１２から送出された液体１は、バッファ空間部９０に一旦貯められる。液体１は、バッファ空間部９０に所定量以上貯まった後（液体１の水位が堤防部４４の高さ以上になった後）、狭流路部９１を介して供給穴部１６に流れる。こうして、液体１の供給口１４への供給が開始される。これにより、バッファ空間部９０から流れ出た液体１は、Ｙ軸方向を長手方向とするスリット状の供給口１４からほぼ均一に基板Ｐ上に供給される。つまり、狭流路部９１（堤防部４４）が形成されていないと、テーパ状溝部１８を流れる液体１の流量は、テーパ状溝部１８の幅方向中央部のほうが端部より多くなるため、Ｙ軸方向を長手方向とする供給口１４の各位置において基板Ｐ上に対する液体供給量が不均一となる場合がある。しかしながら、所定量以上の液体１を貯めてから供給口１４への液体供給が開始されるように狭流路部９１を設けることによってバッファ空間部９０を形成したことにより、液体１は、Ｙ軸方向を長手方向とする略円弧状の供給口１４の各位置においてほぼ均一な液体供給量で基板Ｐ上に供給される。同様に、第１液体供給部１１から送出された液体１も、バッファ空間部９０に所定量以上貯められてから供給口１３への供給が開始されるので、スリット状の供給口１３から基板Ｐ上にほぼ均一に供給される。また、供給口１３，１４からの供給を開始した後も、バッファ空間９０を介して供給口１３，１４へ液体１が流れ続けるので、供給口１３，１４の各位置において均一な量で基板Ｐ上への液体供給を続けることができる。

ここで、供給流路８２Ｂ（８２Ａ）の曲がり角部９２近傍には例えば供給開始時などに気泡が残存しやすいが、この曲がり角部９２近傍の供給流路８２Ｂを狭めて狭流路部９１を形成したことにより、狭流路部９１を流れる液体１の流速を高速化でき、その高速化された液体１の流れにより気泡を供給口１４を介して供給流路８２Ｂ外部に排出できる。そして、気泡を排出した後、液浸露光動作を実行することにより、液浸領域ＡＲ２に気泡がない状態で露光処理できる。

本実施形態において、液体供給機構１０は、供給口１３、１４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。これにより、供給口１３、１４から基板Ｐ上に供給された液体１は、投影光学系ＰＬの終端部の光学素子２の下端面と基板Ｐとの間に良好に濡れ拡がり、液浸領域ＡＲ２を少なくとも投影領域ＡＲ１より広い範囲で形成する。

また、制御装置ＣＯＮＴは、液体回収機構２０の液体回収部２１を駆動し、液体供給機構１０による液体１の供給動作と並行して、基板Ｐ上の液体回収動作を行う。これにより、供給口１３、１４より投影領域ＡＲ１に対して外側に流れる基板Ｐ上の液体１は、回収口２３Ａ〜２３Ｄより回収される。回収流路８４（８４Ａ〜８４Ｄ）の一部も、その一端部が回収口２３（２３Ａ〜２３Ｄ）のＹ軸方向とほぼ同じ長さを有し、回収管２２に向かって漸次縮小するテーパ状に形成されたバッファ空間部９４となっているため、回収口２３の各位置においてほぼ均一な液体回収量で基板Ｐ上の液体１を回収することができる。

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の両側から供給口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。また、液体回収機構２０は、投影領域ＡＲ１を囲む複数の回収口２３Ａ〜２３Ｄを介して投影領域ＡＲ１の走査方向両側を含む投影領域ＡＲ１周囲の複数の位置において液体１の回収を同時に行っているため、液体１の基板Ｐ周囲への流出や飛散を防止している。

なお、本実施形態では、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、走査方向に関して、投影領域ＡＲ１の手前から供給する単位時間あたりの液体供給量を、その反対側で供給する液体供給量よりも多く設定する。例えば、基板Ｐを＋Ｘ方向に移動しつつ露光処理する場合、制御装置ＣＯＮＴは、投影領域ＡＲ１に対して−Ｘ側（すなわち供給口１３）からの液体量を、＋Ｘ側（すなわち供給口１４）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。ここで、例えば基板Ｐが＋Ｘ方向に移動することにより、投影領域ＡＲ１に対して＋Ｘ側に移動する液体量が増し、＋Ｘ側に液体回収位置を設けられている回収口２３Ｃが液体１を全て回収しきれない場合がある。ところが、＋Ｘ側の回収口２３Ｃで回収しきれなかった液体１はこの液体回収位置より＋Ｘ側に設けられているトラップ面７０で捕捉されるため、基板Ｐの周囲等に流出したり飛散したりすることがない。

また、上述したように、流路形成部材３０と光学素子２との間には微小間隙１００が設けられており、これにより液体供給機構１０や液体回収機構２０で生じた振動が投影光学系ＰＬに伝達する不都合を防止しているが、この間隙が大きすぎると装置全体の大型化を招く。また、液体１の供給口及び回収口が投影領域ＡＲ１より離れた位置に設けられることになるため、投影領域ＡＲ１を含むように良好に液浸領域ＡＲ２を形成できない可能性が生じるとともに、液体使用量が増すという不都合も生じる。また、その大きな間隙より液浸領域ＡＲ２に気体（気泡）が混入する可能性も生じる。そこで、本実施形態では、液体１の浸透現象を引き起こす程度の大きさに微小間隙１００が設けられている。これにより、装置の大型化を防ぎつつ、間隙から液浸領域ＡＲ２に気体が入り込んでしまう不都合を防止することができる。一方で、微小間隙１００に液体１が浸入した場合、浸入した液体１は淀んだ状態となるため清浄度が低下し、例えば液浸露光中にその清浄度の低下した微小間隙１００の液体１が液浸領域ＡＲ２に混入してしまう不都合が生じる可能性がある。そこで、微小間隙１００を形成する流路形成部材３０の内側面３０Ｔ及び光学素子２の側面２Ｔのそれぞれに撥液処理を施すことで微小間隙１００に対する液体１の浸入を防止できる。

図１１は、微小間隙１００の拡大図である。

図１１に示すように、流路形成部材３０の内側面３０Ｔ及び光学素子２の側面２Ｔに撥液処理が施されているため、液浸領域ＡＲ２の液体１の上昇現象はおこらず、撥液処理部１０１Ａ、１０１Ｂの間に液浸領域ＡＲ２の液体１は、入り込まない。一方、微小間隙１００のうち未撥液処理部１０２Ａ、１０２Ｂの間には浸透現象により液体１が入り込む。
この入り込んだ液体１により、撥液処理部１０１Ａ、１０１Ｂの間に存在する気体が液浸領域ＡＲ２に混入する不都合が抑制されている。つまり、図１２に示すように、微小間隙１００を形成する流路形成部材３０の内側面３０Ｔ及び光学素子２の側面２Ｔの下端部まで撥液処理を施した場合、微小間隙１００の下端部にまで気体（空気）が満たされることになり、液浸走査露光中に液浸領域ＡＲ２にその微小間隙１００の気体（気泡）が入り込む不都合が生じる可能性がある。したがって、微小間隙１００への液体１の浸透防止という点では、図１２のように下端部まで撥液処理してもよいが、本実施形態のように、液浸領域ＡＲ２の液体１と接触する微小間隙１００の下端部近傍の所定領域を未撥液処理部１０２Ａ、１０２Ｂとし、浸透現象により液体１を微小間隙１００の下端部近傍に配置可能とすることで、微小間隙１００に存在する気体が液浸領域ＡＲ２に入り込む不都合も防止できる。なお、図１１において、この未撥液処理部１０２Ａ、１０２Ｂの間に入り込んだ液体１の量は僅かであって淀むことがないので、液浸露光中に清浄度の低下した液体１が液浸領域ＡＲ２に混入することはない。

なお、本実施形態において、微小間隙１００を形成する流路形成部材３０の内側面３０Ｔと光学素子２の側面２Ｔとの双方に撥液処理が施されているが、少なくともいずれか一方の面に撥液処理を施すことによって、微小間隙１００に液体１が入り込む不都合を回避できる。

以上説明したように、液体１をバッファ空間部９０に所定量以上貯めてから供給することにより、供給口１３、１４に対する液体１の流量分布や流速分布を均一化できる。したがって、供給口１３、１４から基板Ｐ上に液体１を均一に供給できる。

また、装置スペースの都合等により、供給流路８２の一部に曲がり角部９２を形成する必要がある場合、この曲がり角部９２近傍には気泡が残存しやすくなるが、曲がり角部９２近傍の流路を狭まることで液体１の流速を高速化し、その高速化された液体１の流れにより気泡を供給口１３、１４を介して外部に排出できる。そして、気泡を排出した後、液浸露光動作を実行することにより、液浸領域ＡＲ２に対する供給流路８２からの気泡の混入を防止でき、液浸領域ＡＲ２に気泡が存在しない状態で露光処理できる。特に、本実施形態のように、供給流路８２の一部を堤防部４４（４３）により鉛直方向に狭めることにより、バッファ空間部９０をほぼ水平に流れてきた液体１の流速を高速化して曲がり角部９２に当てることができ、曲がり角部９２近傍に存在する気泡を良好に除去することができる。

流路形成部材３０は、板状部材である第１〜第３部材３１〜３３を組み合わせて形成したブロック状部材であり、例えば液体回収の際に空気をかみこんで液体１を吸引した際に発生する振動を、流路形成部材３０で吸収することができる。また、複数の板状部材３１〜３３のそれぞれに対して放電加工等の加工を施して流路の一部を形成し、これらを組み合わせることで液体１の流路を形成するようにしたので、供給流路８２及び回収流路８４のそれぞれを容易に形成することができる。

なお、本実施形態において、流路形成部材３０を形成する部材３１〜３３は、四角形の板状部材であるが、円形の板状部材であってもよいし、Ｘ軸方向に長い楕円状の板状部材であってもよい。

なお、本実施形態において、堤防部４４（４３）は、断面視矩形状であるが、図１３に示すように、断面視円弧状（曲面状）であってもよい。あるいは、断面視三角形や五角形などの多角形状でもよい。また、バッファ空間部の効果は薄れてしまうが、図１４に示すように、堤防部４４を第３部材３３の下面に設け、その堤防部４４とテーパ状溝部１８との間に狭流路部９１を形成するようにしてもよい。

本実施形態において、堤防部４４は供給流路８２の曲がり角部９２近傍に設けられているが、図１５に示すように、曲がり角部９２に対して僅かに離れた位置に設けられてもよい。図１５に示す例では、堤防部４４は曲がり角部９２より流路上流側に設けられている。こうすることによっても、堤防部４４の流路上流側にバッファ空間部９０を形成することができ、供給口１４（１３）からの液体１の供給を均一化できる。一方、堤防部４４を曲がり角部９２に近づけた方が、この曲がり角部９２における液体１の流速を高速化できるので、曲がり角部９２での気泡の残存を防止することができる。

本実施形態において、堤防部４４（４３）はその長手方向において一様の高さを有しているが、図１６に示すように、高さ分布があってもよい。図１６に示す堤防部４４は、その幅方向中央部の高さが両端部より高くなっている。テーパ状溝部１８では、幅方向中央部における液体１の流量のほうが端部における流量より多いため、堤防部４４の幅方向中央部を高くして狭流路部９１の幅方向中央部を両端部より狭めることにより、液体１を供給口１４を介してより均一に基板Ｐ上に供給できる。

なお、堤防部４４（４３）は、供給流路８２の幅方向全域に亘って設けられていることが好ましいが、その一部に設けられていてもよい。あるいは、複数の分割された堤防部が不連続に（島状に）配置されている構成でもよい。こうすることによっても流路が狭まるので液体１の流速を高速化でき、供給流路８２に存在する気泡を外部に排出することができる。

なお、堤防部（狭流路部）は、基板Ｐ上の液体１を回収する回収流路８４に形成されていてもよい。これにより、スリット状の回収口２３から基板Ｐ上の液体１を均一に回収できる。

なお、本実施形態において、液体供給機構１０の一部を構成する供給流路８２及び液体回収機構２０の一部を構成する回収流路８４のそれぞれは、流路形成部材３０内部に一体で設けられているが、図１７に示すように、供給流路８２と回収流路８４とは互いに異なる部材により形成されていてもよい。図１７において、投影光学系ＰＬ（光学素子２）の−Ｘ側には供給流路８２Ａを形成する第１供給部材１２０が設けられ、＋Ｘ側には供給流路８２Ｂを形成する第２供給部材１２１が設けられている。第１、第２供給部材１２０、１２１それぞれは、テーパ状溝部１７、１８、及び堤防部４３、４４を有しており、平面視略円弧状の供給口１３、１４より基板Ｐ上に液体１を供給する。また、投影光学系ＰＬの−Ｘ側及び＋Ｘ側のそれぞれには回収流路８４Ａ、８４Ｃを形成する第１、第３回収部材１２２、１２４が設けられ、−Ｙ側及び＋Ｙ側のそれぞれには回収流路８４Ｂ、８４Ｄを形成する第２、第４回収部材１２３、１２５がそれぞれ設けられている。第１〜第４回収部材１２２〜１２５のそれぞれは平面視略円弧状の回収口２３Ａ〜２３Ｄより基板Ｐ上の液体１を回収する。この場合においても、液体供給機構を構成する第１、第２供給部材１２０、１２１の内側面１２０Ｔ、１２１Ｔと光学素子２の側面２Ｔとの間に微小間隙１００が形成されているとともに、液体回収機構を構成する第２、第４回収部材１２３、１２５の内側面１２３Ｔ、１２５Ｔと光学素子２の側面２Ｔとの間にも微小間隙１００が形成されている。そして、内側面１２０Ｔ、１２１Ｔ、１２３Ｔ、１２５Ｔ、及び側面２Ｔのそれぞれに撥液処理が施されている。

なお、本実施形態において、基板Ｐに対向するように配置された供給口１３、１４及びそれに接続する供給穴部１５、１６は、基板Ｐの表面に対してほぼ垂直に設けられ、液体１を基板Ｐに対して垂直方向から供給しているが、基板Ｐに対して液体１を斜め方向から供給するように供給口１４及び供給穴部１６が形成されていてもよい。換言すれば、曲がり角部９２はバッファ空間部９０を水平方向に流れてきた流体１の向きを垂直方向に変える構成の他に、基板Ｐに向かって斜め方向に向きを変える構成であってもよい。この場合においても、バッファ空間部９０で液体１を所定量貯めた後、狭流路部９１を介して基板Ｐに液体１を供給することで、気泡の発生を抑えつつスリット状の供給口１４から液体１をほぼ均一に基板Ｐ上に供給することができる。

なお、流路形成部材３０は、投影光学系ＰＬの終端部の光学素子２の近傍に微小間隙１００を介して設けられているが、光学素子２の先端側面が光学素子２を保持する部材で覆われている場合には、その部材の側面と流路形成部材３０の側面３０Ｔとの少なくとも一方を撥液処理すればよい。

また、上述の実施形態においては、流路形成部材３０の側面３０Ｔが光学素子２の側面２Ｔと対向するように配置されているが、別の部材が光学素子２の側面２Ｔと対向している場合にも、光学素子２の側面２Ｔとそれに対する部材の表面（側面）との少なくとも一方を撥液処理（撥液性）にすればよい。

また、上述の実施形態においては、投影光学系ＰＬの終端の光学素子２の側面２Ｔとそれに対向する部材の側面の少なくとも一方を撥液処理（撥液性）にしているが、例えば国際公開第２００４／０１９１２８号に開示されているように、投影光学系ＰＬの終端の光学素子のマスクＭ側の光路空間も液体で満たされている場合には、投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子のうち終端の光学素子に対してマスクＭ側に配置された光学素子の側面とそれに対向する部材の表面（側面）の少なくとも一方を撥液処理することによって、その隙間への液体の浸入やその隙間での液体の滞留を防止することができる。なお、本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、国際公開第２００４／０１９１２８号パンフレットの記載内容を援用して本文の記載の一部とする。

なお、本実施形態において、供給口は、所定の長さを有するスリット状に形成されているが、例えば複数の仕切部材により複数に分割された分割供給口としてもよいし、あるいは直管部を複数並べた構成としてもよいし、直管部とスリット状供給口とを組み合わせた構成であってもよい。また、供給口にスポンジ状部材等の多孔質体を設けてもよい。同様に、回収口に仕切部材を設けてもよいし複数の直管部で形成してもよい。また、多孔質体や仕切部材、あるいは直管部は、流路形成部材３０の供給流路８２の流路途中に設けられてもよい。

なお、本実施形態では、液体供給機構１０の供給口１３、１４は、投影領域ＡＲ１に対して走査方向（Ｘ軸方向）両側に設けられている構成であるが、非走査方向（Ｙ軸方向）両側に別の供給口を設け、これら複数の供給口を組み合わせて液体供給を行うようにしてもよい。あるいは、供給口は投影領域ＡＲ１の周りを全て囲むように環状に設けられてもよい。

なお、本実施形態では、トラップ面７０は、第１部材３１の下面において投影領域ＡＲ１の走査方向両側のみに設けられている構成であるが、投影領域ＡＲ１に対して非走査方向に設けられた構成とすることも可能である。一方、液体１が流出しやすいのは走査方向両側であるため、投影領域ＡＲ１の走査方向両側のみにトラップ面７０を設ける構成であっても、流出しようとする液体１を良好に捕捉できる。また、トラップ面７０はフラット面である必要は無く、例えば複数の平面を組み合わせた形状であってもよい。あるいは、トラップ面７０は、曲面状であってもよく、表面積拡大処理、具体的には粗面処理を施されていてもよい。

なお、上記実施形態において、液体供給機構１０や液体回収機構２０のうち液体１が流れる流路の表面に対して親液処理を施すことができる。特に、液体回収機構２０の回収口２３を含む回収流路８４に親液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。また、液体供給機構１０の供給口及び供給流路にも親液処理を施すことができる。

上記実施形態において、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１．４４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。

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

なお、液体１の流れによって生じる投影光学系ＰＬの先端の光学素子と基板Ｐとの間の圧力が大きい場合には、その光学素子を交換可能とするのではなく、その圧力によって光学素子が動かないように堅固に固定してもよい。

なお、本実施形態では、投影光学系ＰＬと基板Ｐ表面との間は液体１で満たされている構成であるが、例えば基板Ｐの表面に平行平面板からなるカバーガラスを取り付けた状態で液体１を満たす構成であってもよい。

なお、本実施形態の液体１は水であるが水以外の液体であってもよい。例えば露光光ＥＬの光源がＦ_２レーザである場合、このＦ_２レーザ光は、水を透過しないので、液体１としてはＦ_２レーザ光を透過可能な例えばフッ素系オイルや過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）のフッ素系流体であってもよい。また、液体１としては、その他にも、露光光ＥＬに対する透過性があってできるだけ屈折率が高く、投影光学系ＰＬや基板Ｐ表面に塗布されているフォトレジストに対して安定なもの（例えばセダー油）を用いることも可能である。

この場合も、表面処理は、用いる液体１の極性に応じて行われる。

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

露光装置ＥＸとしては、マスクＭと基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを一括露光し、基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。また、本発明は基板Ｐ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。

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

露光装置ＥＸの種類としては、基板Ｐに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。

基板ステージＰＳＴやマスクステージＭＳＴにリニアモータを用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ステージＰＳＴ、ＭＳＴは、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。ステージにリニアモータを用いた例は、米国特許５，６２３，８５３及び５，５２８，１１８に開示されており、それぞれ本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、これらの文献の記載内容を援用して本文の記載の一部とする。

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

基板ステージＰＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。この反力の処理方法は、例えば、米国特許５，５２８，１１８（特開平８−１６６４７５号公報）に詳細に開示されており、本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、この文献の記載内容を援用して本文の記載の一部とする。

マスクステージＭＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。この反力の処理方法は、例えば、米国特許第５，８７４，８２０（特開平８−３３０２２４号公報）に詳細に開示されており、本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、この文献の開示を援用して本文の記載の一部とする。

本実施形態の露光装置ＥＸは、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。

各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図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。

本発明は、基板上の一部に液浸領域を形成し、該液浸領域を形成する液体と投影光学系とを介してパターンの像を基板上に投影することによって前記基板を露光する露光装置であって、前記基板表面に対向するように配置された供給口を有する液体供給機構を備え、前記液体供給機構の流路にはバッファ空間が形成されており、前記バッファ空間に所定量以上の液体を貯めてから前記供給口への液体供給が開始されるので、気泡や不純物の混入を防止しつつ基板上に液体を均一に供給できるので、パターン像の劣化を防止して精度良く露光できる。

１…液体、２…光学素子（光学部材）、１０…液体供給機構、１１…第１液体供給部、１２…第２液体供給部、１３、１４…供給口、２０…液体回収機構、２１…液体回収部、２３Ａ〜２３Ｄ…回収口、３０…流路形成部材（液体供給機構、液体回収機構）、４３、４４…堤防部、６０…分離器、９０…バッファ空間部、９１…狭流路部、９２…曲がり角部、１００…微小間隙、１０１Ａ、１０１Ｂ…撥液処理部、１０２Ａ、１０２Ｂ…未撥液処理部、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

Claims (18)

1. 液体を介して露光光で基板を露光する露光装置であって、
   投影光学系と、
   前記投影光学系の終端の光学部材を支持する支持部材と、
   前記光学部材を配置可能な穴部を形成する内側面と、前記基板側を向く下面と、前記液体の流路と、を有する流路形成部材と、を備え、
   前記支持部材は、前記穴部に配置された前記光学部材の側面と前記内側面との間の間隙よりも上方で前記光学部材を支持し、
   前記流路形成部材は、前記光学部材を支持する支持部材とは別の支持部材に支持される露光装置。
2. 前記流路形成部材の上面と前記支持部材とが対向する請求項１に記載の露光装置。
3. 前記流路形成部材は、液体供給流路及び液体回収流路の少なくとも一方を有する請求項１または２に記載の露光装置。
4. 前記流路形成部材は、液体供給口及び液体回収口を有し、
   前記液体供給口からの液体供給及び前記液体回収口からの液体回収により前記基板上に液浸領域が形成される請求項１〜３のいずれか一項に記載の露光装置。
5. 前記液体供給口及び前記液体回収口は、前記基板が対向可能に配置される請求項４に記載の露光装置。
6. 液体を介して露光光で基板を露光する露光装置であって、
   投影光学系と、
   前記投影光学系の終端の光学部材を支持する支持部材と、
   前記光学部材を配置可能な穴部を形成する内側面と、前記基板側を向く下面と、前記液体の流路と、を有する流路形成部材と、を備え、
   前記支持部材は、前記穴部に配置された前記光学部材の側面と前記内側面との間の間隙よりも上方で前記光学部材を支持し、
   前記流路形成部材は、液体供給口及び液体回収口を有し、
   前記液体供給口及び前記液体回収口は、前記基板が対向可能に配置され、
   前記液体供給口からの液体供給及び前記液体回収口からの液体回収により前記基板上に液浸領域が形成される露光装置。
7. 前記液体供給口と前記液体回収口とは、ほぼ高さに配置される請求項５又は６に記載の露光装置。
8. 前記液体回収口は、前記投影光学系に対して前記液体供給口の外側に配置される請求項４〜７のいずれか一項に記載の露光装置。
9. 前記液体供給口は、前記投影光学系の投影領域と前記液体回収口との間に配置される請求項４〜８のいずれか一項に記載の露光装置。
   
   
10. 前記液体回収口は、前記投影光学系の投影領域及び前記液体供給口を取り囲むように配置される請求項４〜９のいずれか一項に記載の露光装置。
11. 前記投影光学系に対して前記液体回収口よりも外側の前記流路形成部材の下面に液体トラップ面が形成される請求項４〜１０のいずれか一項に記載の露光装置。
12. 液体を介して露光光で基板を露光する露光装置であって、
    投影光学系と、
    前記投影光学系の終端の光学部材を支持する支持部材と、
    前記光学部材を配置可能な穴部を形成する内側面と、前記基板側を向く下面と、前記液体の流路と、を有する流路形成部材と、を備え、
    前記支持部材は、前記穴部に配置された前記光学部材の側面と前記内側面との間の間隙よりも上方で前記光学部材を支持し、
    前記流路形成部材は、液体供給口及び液体回収口を有し、
    前記液体供給口からの液体供給及び前記液体回収口からの液体回収により前記基板上に液浸領域が形成され、
    前記投影光学系に対して前記液体回収口よりも外側の前記流路形成部材の下面に液体トラップ面が形成され、
    前記液体トラップ面は、前記投影光学系の投影領域に対して外側に向かって上に傾斜する露光装置。
13. 前記液体トラップ面は、前記投影光学系の投影領域に対して外側に向かって上に傾斜する請求項１１又は１２に記載の露光装置。
14. 前記間隙により、前記光学部材と前記流路形成部材とが振動的に分離される請求項１〜１３のいずれか一項に記載の露光装置。
15. 液体を介して露光光で基板を露光する露光装置であって、
    投影光学系と、
    前記投影光学系の終端の光学部材を支持する支持部材と、
    前記光学部材を配置可能な穴部を形成する内側面と、前記基板側を向く下面と、前記液体の流路と、を有する流路形成部材と、を備え、
    前記支持部材は、前記穴部に配置された前記光学部材の側面と前記内側面との間の間隙よりも上方で前記光学部材を支持し、
    前記間隙により、前記光学部材と前記流路形成部材とが振動的に分離される露光装置。
16. 前記間隙は、液体の浸透現象を引き起こす程度に小さい請求項１〜１５のいずれか一項に記載の露光装置。
17. 前記間隙は、前記流路形成部材の周囲の気体空間と接続される請求項１〜１６のいずれか一項に記載の露光装置。
18. 請求項１〜１７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。

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