JPWO2007132862A1 - 投影光学系、露光方法、露光装置、及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

投影光学系は、第１面の像を液体を介して第２面に投影する。投影光学系は、第１面側が気体と接し且つ第２面側が液体と接する光学素子を備える。光学素子は、第１面に向かって凸の入射面と、射出面と、入射面の外周と射出面の外周との間の外周面と、外周面の周縁部において第２面に向かって突出するように形成された保持部とを有する。

Description

本発明は、投影光学系、露光方法、露光装置、及びデバイス製造方法に関する。
本願は、２００６年５月１６日に出願された特願２００６−１３６３８７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

半導体デバイス等のマイクロデバイスの製造工程の一つであるフォトリソグラフィ工程では、マスクのパターンの像を投影光学系を介して感光性の基板に投影する露光装置が用いられる。マイクロデバイスの製造においては、デバイスの高密度化のために、基板上に形成されるパターンの微細化が要求される。この要求に応えるために、露光装置の更なる高解像度化が望まれている。その高解像度化を実現するための手段の一つとして、投影光学系の光学素子と基板との間の露光光の光路空間を液体で満たし、その液体を介して基板を露光する液浸露光装置が案出されている。下記特許文献１には、投影光学系の光学素子を保持する保持部材に関する技術の一例が開示されている。下記特許文献２には、液浸露光装置に関する技術の一例が開示されている。
特開２００１−７４９９１号公報 国際公開第９９／４９５０４号パンフレット

液浸露光装置においては、露光光の光路空間を満たす液体の屈折率が高いほど、解像度及び焦点深度を向上することができる。ところが、投影光学系の高い開口数を目指して高い屈折率を有する液体を用いる場合、例えば、像面に近い光学素子の近くに配置される部材の配置の自由度が低下したり、その部材が大型化したりする可能性がある。光学素子の周辺に配置される部材が大型化すると、露光装置全体が大型化する可能性がある。

また、露光光の光路空間を満たす液体の周囲の環境、例えばその液体と接触する気体の種類によっては、液体の物性が変化する可能性がある。液体の物性が変化した場合、基板に対する露光光の照射状態が変化し、パターンの像の投影状態が劣化する可能性がある。

本発明は、光学素子の近くに配置される部材の大型化などを抑えことができる投影光学系、及びその投影光学系を用いる露光方法、露光装置を提供することを目的とする。また、液体を介して基板に露光光を良好に照射できる露光装置、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。

本発明は実施の形態に示す各図に対応付けした以下の構成を採用している。但し、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。

本発明の第１の態様に従えば、第１面（Ｏｓ）の像を液体（ＬＱ）を介して第２面（Ｉｓ）に投影する投影光学系において、第１面（Ｏｓ）に向かって凸の入射面（１１）と、射出面（１２）と、入射面（１１）の外周と射出面（１２）の外周との間の外周面（１３）と、外周面（１３）の外周縁部において第２面（Ｉｓ）に向かって突出するように形成された保持部（１４）とを有し、入射面（１１）が気体（Ｇ１）と接し、射出面（１２）が液体（ＬＱ）と接する光学素子（１０）を備える投影光学系（ＰＬ）が提供される。

本発明の第１の態様によれば、投影光学系の光学素子の近くに配置される部材の大型化などを抑えることができる。

本発明の第２の態様に従えば、上記態様の投影光学系（ＰＬ）と基板（Ｐ）との間を液体（ＬＱ）で満たすことと、その投影光学系（ＰＬ）と液体ＬＱとを介して基板（Ｐ）を露光することとを含む露光方法が提供される。

本発明の第２の態様によれば、上述の投影光学系と液体を介して基板に露光光を良好に照射できる。

本発明の第３の態様に従えば、上記態様の投影光学系（ＰＬ）を備え、投影光学系（ＰＬ）と液体（ＬＱ）とを介して基板（Ｐ）に露光光（ＥＬ）を照射して基板（Ｐ）を露光する露光装置（ＥＸ）が提供される。

本発明の第３の態様によれば、上述の投影光学系を搭載することによって、大型化を抑えつつ、液体を介して基板に露光光を良好に照射できる。

本発明の第４の態様に従えば、液体（ＬＱ）を介して基板（Ｐ）に露光光（ＥＬ）を照射して基板（Ｐ）を露光する露光装置において、露光光（ＥＬ）が入射する入射面（１１）と、露光光（ＥＬ）が射出される射出面（１２）と、入射面（１１）の外周と射出面（１２）の外周との間の外周面（１３）と、外周面（１３）の外周縁部において基板（Ｐ）に向かって突出するように形成された保持部（１４）とを有する光学素子（１０）と、光学素子（１０）と基板（Ｐ）の表面（Ｐｓ）との間に液浸空間（ＬＳ）を形成する液浸空間形成部材（２０）と、を備え、保持部（１４）と外周面（１３）との間には、少なくとも光学素子（１０）の光軸（ＡＸ）と垂直な方向に沿って空間（例えば１７、１８）が形成され、液浸空間形成部材（２０）の少なくとも一部が空間（例えば１７、１８）に配置されている露光装置（ＥＸ）が提供される。

本発明の第４の態様によれば、大型化を抑えつつ、液体を介して基板に露光光を良好に照射できる。

本発明の第５の態様に従えば、液体（ＬＱ）を介して基板（Ｐ）に露光光（ＥＬ）を照射して基板（Ｐ）を露光する露光装置において、露光光（ＥＬ）が入射する入射面（１１）と、露光光（ＥＬ）が射出される射出面（１２）とを有する光学素子（１０）と、光学素子（１０）の射出面（１２）と基板（Ｐ）の表面（Ｐｓ）との間に液浸空間（ＬＳ）を形成する液浸空間形成部材（２０）と、光学素子（１０）の入射面（１１）側の所定空間（７０）にガス（Ｇ１）を供給する第１ガス供給口（４１）と、第１ガス供給口（４１）から供給されたガス（Ｇ１）が、液浸空間（ＬＳ）の液体（ＬＱ）と接触するように、所定空間（７０）と液浸空間（ＬＳ）の周囲の気体空間（７１）の少なくとも一部とを流体的につなぐガス流路（４２）とを備えた露光装置（ＥＸ）が提供される。

本発明の第５の態様によれば、液体を介して基板に露光光を良好に照射できる。

本発明の第６の態様に従えば、液体（ＬＱ）を介して基板（Ｐ）に露光光（ＥＬ）を照射して基板（Ｐ）を露光する露光装置において、露光光（ＥＬ）が入射する入射面（１１）と、露光光（ＥＬ）が射出される射出面（１２）と、入射面（１１）の外周と射出面（１２）の外周との間の外周面（１３）と、外周面（１３）の外周縁部において基板（Ｐ）に向かって突出するように形成された保持部（１４）とを有する光学素子（１０）と、光学素子（１０）と基板（Ｐ）の表面（Ｐｓ）との間に液浸空間（ＬＳ）を形成する液浸空間形成部材（２０）と、を備え、光学素子（１０）の光軸（ＡＸ）と保持部（１４）との間には空間（例えば１７、１８）が形成され、液浸空間形成部材（２０）の少なくとも一部が空間（例えば１７、１８）に配置されている露光装置（ＥＸ）が提供される。

本発明の第６の態様によれば、大型化抑えつつ、液体を介して基板に露光光を良好に照射できる。

本発明の第７の態様に従えば、上記態様の露光装置（ＥＸ）を用いるデバイス製造方法が提供される。

本発明の第７の態様によれば、液体を介して基板に露光光を良好に照射できる露光装置を用いてデバイスを製造することができる。

本発明によれば、液体を介して基板を良好に露光することができ、所望の性能を有するデバイスを製造することができる。

第１実施形態に係る露光装置を示す概略構成図である。 第１実施形態に係る光学素子を示す図であって、入射面側から見た斜視図である。 第１実施形態に係る光学素子を示す図であって、射出面側から見た斜視図である。 第１実施形態に係る露光装置の一部を示す斜視図である。 第１実施形態に係る露光装置の一部を示す側断面図である。 図３を−Ｚ側から見た平面図である。 第１実施形態に係る露光装置の一部を示す側断面図である。 第１実施形態に係る露光装置の動作を説明するための模式図である。 第２実施形態に係る露光装置の動作を説明するための模式図である。 第３実施形態に係る露光装置の一部を示す斜視図である。 図９を−Ｚ側から見た斜視図である。 第３実施形態に係る露光装置の一部を示す側断面図である。 第３実施形態に係る露光装置の動作を説明するための模式図である。 第４実施形態に係る露光装置の動作を説明するための模式図である。 マイクロ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

５…鏡筒、６…保持部材、７…保持機構、１０…光学素子、１１…入射面、１２…射出面、１３…外周面、１４…保持部、１７…第１空間、１８…第２空間、２０…ノズル部材、４０…第１気体供給装置、４１…第１気体供給口、４２…気体流路、５０…吸引装置、５１…排気口、６０…第２気体供給装置、６１…第２気体供給口、ＥＬ…露光光、ＥＸ…露光装置、ＬＱ…液体、Ｍ…マスク、Ｍｓ…パターン形成面、Ｐ…基板、ＰＬ…投影光学系、Ｐｓ…表面

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。なお、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。そして、水平面内における所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ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。

＜第１実施形態＞
第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る露光装置ＥＸ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を保持して移動可能なマスクステージ１と、基板Ｐを保持して移動可能な基板ステージ２と、マスクＭのパターンを露光光ＥＬで照明する照明系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像を基板Ｐに投影する投影光学系ＰＬと、露光装置ＥＸ全体の動作を制御する制御装置３とを備えている。なお、ここでいう基板Ｐは、半導体ウエハ等の基材上に感光材（フォトレジスト）、保護膜などの膜を塗布したものを含む。マスクＭは、基板Ｐ上に縮小投影されるデバイスパターンが形成されたレチクルを含む。投影光学系ＰＬは、物体面Ｏｓに配置された物体の像を液体を介して像面Ｉｓに投影する。マスクＭは、パターンが形成されたパターン形成面Ｍｓを有している。以下の説明において、パターン形成面Ｍｓが物体面Ｏｓとほぼ一致するように配置され、基板Ｐの表面Ｐｓ（露光面）が像面Ｉｓとほぼ一致するように配置される。なお、本実施形態においては、マスクとして透過型のマスクを用いるが、反射型のマスクを用いてもよい。

また、露光装置ＥＸは、少なくとも、照明系ＩＬ、マスクステージ１、投影光学系ＰＬ、及び基板ステージ２を収容するチャンバ装置１００を備えている。チャンバ装置１００の内部の環境（温度、湿度を含む）は、空調ユニット１０１によって所望状態に調整される。本実施形態においては、空調ユニット１０１は、チャンバ装置１００の内部を、クリーンな空気で満たす。

本実施形態において、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の表面Ｐｓと対向するように配置され、基板Ｐの表面Ｐｓとの間に液浸空間ＬＳを形成可能なノズル部材２０を備えている。液浸空間ＬＳは、液体ＬＱで満たされた空間である。ノズル部材２０は、基板Ｐの表面Ｐｓとの間で液体ＬＱを保持可能であり、基板Ｐの表面Ｐｓとの間で液体ＬＱを保持して、基板Ｐの表面Ｐｓとの間に液体ＬＱの液浸空間ＬＳを形成可能である。

ノズル部材２０は、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の露光光ＥＬの光路空間Ｋ、具体的には、投影光学系ＰＬの複数の光学素子のうち投影光学系ＰＬの像面に最も近い光学素子１０と投影光学系ＰＬの像面側において光学素子１０と対向する位置に配置された基板Ｐの表面Ｐｓとの間の露光光ＥＬの光路空間Ｋを液体ＬＱで満たすように、液浸空間ＬＳを形成する。

露光光ＥＬの光路空間Ｋは、露光光ＥＬが進行する光路を含む空間である。本実施形態においては、ノズル部材２０を使って、基板Ｐの表面Ｐｓとそれに対向するノズル部材２０および光学素子１０との間に液浸空間ＬＳを形成することによって、投影光学系ＰＬの光学素子１０と基板Ｐの表面Ｐｓとの間の露光光ＥＬの光路空間Ｋが液体ＬＱで満たされる。

露光装置ＥＸは、少なくともマスクＭのパターンの像を基板Ｐに投影している間、ノズル部材２０を用いて液浸空間ＬＳを形成する。露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬと液浸空間ＬＳの液体ＬＱとを介して、マスクＭのパターン形成面Ｍｓからの露光光ＥＬを基板ステージ２に保持された基板Ｐの表面Ｐｓに照射する。これにより、マスクＭのパターン形成面Ｍｓの像が基板Ｐの表面Ｐｓに投影され、基板Ｐが露光される。

また、本実施形態の露光装置ＥＸにおいては、基板Ｐの露光中に、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲを含む基板Ｐ上の一部に液浸領域が形成される。すなわち、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲを含む基板Ｐ上の一部の領域が液浸空間ＬＳの液体ＬＱで覆われる局所液浸方式を採用している。

なお、本実施形態においては、液浸空間ＬＳが光学素子１０と基板Ｐの表面Ｐｓとの間に形成される場合について主に説明するが、液浸空間ＬＳの少なくとも一部を、投影光学系ＰＬの像面側において、光学素子１０とその光学素子１０に対向する位置に配置された物体の表面との間にも形成可能である。例えば、液浸空間ＬＳの少なくとも一部、光学素子１０とその光学素子１０に対向する位置に配置された基板ステージ２の上面２Ｆとの間にも形成可能である。

本実施形態において、露光装置ＥＸは、マスクＭと基板Ｐとを所定の走査方向に同期移動しつつ、マスクＭのパターンの像を基板Ｐ上に投影する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）である。本実施形態においては、基板Ｐの走査方向（同期移動方向）をＹ軸方向とし、マスクＭの走査方向（同期移動方向）もＹ軸方向とする。露光装置ＥＸは、基板Ｐのショット領域を投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲに対してＹ軸方向に移動するとともに、その基板ＰのＹ軸方向への移動と同期して、照明系ＩＬの照明領域ＩＡに対してマスクＭのパターン形成領域をＹ軸方向に移動しつつ、投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して投影領域ＡＲに露光光ＥＬを照射する。これにより、投影領域ＡＲに形成されるパターンの像で基板Ｐ上のショット領域が露光される。

照明系ＩＬは、マスクＭ上の所定の照明領域ＩＡを均一な照度分布の露光光ＥＬで照明する。照明系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）、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１は、リニアモータ等のアクチュエータを含むマスクステージ駆動装置１Ｄの駆動により、マスクＭを保持した状態で、Ｘ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向に移動可能である。マスクステージ１は、基板Ｐの露光時に露光光ＥＬを通過させるための開口１Ｋを有している。照明系ＩＬからの露光光ＥＬはマスクＭのパターン形成面Ｍｓに照射される。マスクＭのパターン形成面Ｍｓからの露光光ＥＬは、マスクステージ１の開口１Ｋを通過した後、投影光学系ＰＬに入射する。マスクステージ１（マスクＭ）の位置情報はレーザ干渉計１Ｌによって計測される。レーザ干渉計１Ｌは、マスクステージ１上に設けられた移動鏡（反射鏡）の反射面１Ｒを用いてマスクステージ１の位置情報を計測する。制御装置３は、レーザ干渉計１Ｌの計測結果に基づいてマスクステージ駆動装置１Ｄを駆動し、マスクステージ１に保持されているマスクＭの位置制御を行う。

なお、位置情報の計測に用いられる移動鏡（反射鏡）は平面鏡のみでなく、コーナーキューブ（レトロリフレクタ）を含むものとしてもよいし、反射鏡をマスクステージに固設する代わりに、例えばマスクステージ１の端面（側面）を鏡面加工して反射面を形成してもよい。また、マスクステージ１は、例えば特開平８−１３０１７９号公報（対応米国特許第６，７２１，０３４号）に開示される粗微動可能な構成としてもよい。

基板ステージ２は、基板Ｐを保持する基板ホルダ２Ｈを有しており、リニアモータ等のアクチュエータを含む基板ステージ駆動装置２Ｄの駆動により、基板ホルダ２Ｈに基板Ｐを保持した状態で、ベース部材４上で、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６自由度の方向に移動可能である。基板ステージ２の基板ホルダ２Ｈは、基板Ｐの表面ＰｓとＸＹ平面とがほぼ平行となるように、基板Ｐを保持する。基板ステージ２（基板Ｐ）の位置情報はレーザ干渉計２Ｌによって計測される。レーザ干渉計２Ｌは、基板ステージ２に設けられた反射面２Ｒを用いて基板ステージ２のＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向に関する位置情報を計測する。また、露光装置ＥＸは、基板ステージ２に保持されている基板Ｐの表面Ｐｓの面位置情報（Ｚ軸、θＸ、及びθＹ方向に関する位置情報）を検出可能な不図示のフォーカス・レベリング検出系を備えている。制御装置３は、レーザ干渉計２Ｌの計測結果及びフォーカス・レベリング検出系の検出結果に基づいて基板ステージ駆動装置２Ｄを駆動し、基板ステージ２に保持されている基板Ｐの位置制御を行う。

フォーカス・レベリング検出系はその複数の計測点でそれぞれ基板のＺ軸方向の位置情報を計測することで、基板のθＸ及びθＹ方向の傾斜情報（回転角）を検出するものである。さらに、例えばレーザ干渉計が基板のＺ軸、θＸ及びθＹ方向の位置情報を計測可能であるときは、基板の露光動作中にそのＺ軸方向の位置情報が計測可能となるようにフォーカス・レベリング検出系を設けなくてもよく、少なくとも露光動作中はレーザ干渉計の計測結果を用いてＺ軸、θＸ及びθＹ方向に関する基板Ｐの位置制御を行うようにしてもよい。

また、本実施形態においては、基板ステージ２上には凹部２Ｃが設けられており、基板ホルダ２Ｈはその凹部２Ｃに配置されている。基板ステージ２の上面２Ｆは平坦である。基板ステージ２の上面２Ｆは基板ホルダ２Ｈの凹部２Ｃの周囲に、基板ホルダ２Ｈに保持された基板Ｐの表面Ｐｓとほぼ同じ高さ（面一）になるように配置されている。

次に、投影光学系ＰＬについて説明する。投影光学系ＰＬは、マスクＭのパターン形成面Ｍｓに形成されたパターンの像を所定の投影倍率で基板Ｐの表面Ｐｓに投影する。本実施形態においては、投影光学系ＰＬは、マスクＭのパターンの像を液浸空間ＬＳの液体ＬＱを介して基板Ｐの表面Ｐｓに投影する。投影光学系ＰＬは、複数の光学素子を有しており、それら光学素子は、鏡筒５及び保持部材６を含む保持機構７で保持される。本実施形態の投影光学系ＰＬは、その投影倍率が例えば１／４、１／５、１／８等の縮小系であり、前述の照明領域と共役な投影領域にマスクパターンの縮小像を形成する。なお、投影光学系ＰＬは縮小系、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、反射光学素子と屈折光学素子とを含む反射屈折系のいずれであってもよい。また、投影光学系ＰＬは、倒立像と正立像とのいずれを形成してもよい。

本実施形態においては、光学素子１０を含む投影光学系ＰＬの光軸ＡＸは、Ｚ軸とほぼ平行である。また、投影光学系ＰＬの像面Ｉｓは、ＸＹ平面とほぼ平行である。制御装置３は、投影光学系ＰＬの像面Ｉｓと基板ステージ２に保持された基板Ｐの表面（露光面）Ｐｓとの位置関係を調整しつつ、マスクＭのパターンの像を、投影光学系ＰＬと液浸空間ＬＳの液体ＬＱとを介して、基板Ｐの表面Ｐｓに投影する。

本実施形態においては、光学素子１０の投影光学系ＰＬの像面Ｉｓ側の光路空間は液体ＬＱで満たされ、光学素子１０は、その下面（射出面１２）が液浸空間ＬＳの液体ＬＱと接する。また、本実施形態においては、光学素子１０の投影光学系ＰＬの物体面Ｏｓ側における露光光ＥＬが進行する光路を含む空間、すなわち、鏡筒５の内部に形成された光学素子１０の物体面Ｏｓ側の所定空間７０には液体ＬＱが無く、所定空間７０は気体Ｇ１で満たされる。すなわち、光学素子１０の上面（入射面１１）は、気体Ｇ１と接する。

露光装置ＥＸは、鏡筒５の内部の所定空間７０に気体Ｇ１を供給する第１気体供給装置４０を備えている。第１気体供給装置４０は、制御装置３に制御される。

光学素子１０は、投影光学系ＰＬの複数の光学素子のうち、投影光学系ＰＬの像面Ｉｓに最も近い位置に配置される光学素子であって、パターン形成面Ｍｓからの露光光ＥＬが入射する入射面１１と、入射面１１から入射した露光光ＥＬが射出される射出面１２とを有している。入射面１１は、パターン形成面Ｍｓ（投影光学系ＰＬの物体面Ｏｓ）に凸面を向けた形状を有し、パターン形成面Ｍｓに向かって膨らむ凸状の曲面である。本実施形態においては、光学素子１０の射出面１２は、ＸＹ平面（投影光学系ＰＬの像面Ｉｓ）とほぼ平行な平面であり、基板Ｐの表面Ｐｓと対向するように配置される。また、上述のように、基板ステージ２の基板ホルダ２Ｈは、基板Ｐの表面ＰｓとＸＹ平面とがほぼ平行となるように基板Ｐを保持し、光学素子１０の射出面１２と基板ステージ２に保持された基板Ｐの表面Ｐｓとはほぼ平行である。

露光光ＥＬの光路空間Ｋを、露光光ＥＬに対する屈折率が例えば空気よりも高い液体ＬＱで満たすことで、投影光学系ＰＬの高い開口数ＮＡを実現しつつ、露光光ＥＬを基板Ｐの表面Ｐｓ（投影光学系ＰＬの像面）まで到達させることができる。投影光学系ＰＬの像面側の開口数ＮＡは以下の式で表される。
ＮＡ＝ｎ・ｓｉｎθ … （１）
（１）式において、ｎは液体ＬＱの屈折率であり、θは収束半角である。また、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 … （２）
δ＝±ｋ_２・λ／ＮＡ^２ … （３）
（２）式、（３）式において、λは露光波長、ｋ_１、ｋ_２はプロセス係数である。（２）式、（３）式に示すように、高い屈折率（ｎ）を有する液体ＬＱによって開口数ＮＡを約ｎ倍にすることで、解像度及び焦点深度を大幅に向上することができる。

本実施形態においては、露光光ＥＬの光路空間Ｋを満たす液体ＬＱの露光光ＥＬ（ＡｒＦエキシマレーザ光：波長１９３ｎｍ）に対する屈折率は、光学素子１０の露光光ＥＬに対する屈折率よりも高い。例えば、光学素子１０が石英で形成される場合には、石英の露光光ＥＬに対する屈折率は約１．５６なので、液体ＬＱとしてはその屈折率が石英の露光光ＥＬの屈折率よりも高い例えば１．６〜１．８程度のものが使用される。

本実施形態においては、光学素子１０は、石英（ＳｉＯ_２）で形成され、液体ＬＱとして、デカリン（Ｃ_１０Ｈ_１８）を用いる。上述のように、石英の露光光ＥＬに対する屈折率は約１．５６であり、デカリンの露光光ＥＬに対する屈折率は、石英の露光光ＥＬに対する屈折率よりも高い。例えば、水（純水）の露光光ＥＬに対する屈折率は、約１．４４であり、デカリンの露光光ＥＬに対する屈折率は、水（純水）の露光光ＥＬに対する屈折率よりも高い。また、本実施形態においては、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡは、例えば約１．４であり、光学素子１０の露光光ＥＬに対する屈折率よりも小さい。

なお、光学素子１０を形成する材料としては、例えば露光光ＥＬに対する屈折率が約１．６４のバリウムリチウムフロライド（ＢａＬｉＦ_３）を用いることもできる。また、光学素子１０を形成する材料として、蛍石（ＣａＦ_２）、フッ化バリウム（ＢａＦ_２）、あるいは、その他のフッ化化合物の単結晶材料を用いることもできる。また、国際公開第２００５／０５９６１７号パンフレットに開示されているような、サファイア、二酸化ゲルマニウム等、あるいは、国際公開第２００５／０５９６１８号パンフレットに開示されているような、塩化カリウム（屈折率約１．７５）等を用いることができる。

上述のように、光学素子１０のマスクＭのパターン形成面Ｍｓ側（図中、＋Ｚ側）の空間７０は気体Ｇ１で満たされ、光学素子１０の基板Ｐの表面Ｐｓ側（図中、−Ｚ側）の空間は液体ＬＱで満たされる。また、光学素子１０の入射面１１は、マスクＭのパターン形成面Ｍｓ（＋Ｚ方向）を向くように配置され、光学素子１０の射出面１２は、基板Ｐの表面Ｐｓ（−Ｚ方向）を向くように配置される。光学素子１０の入射面１１は、パターン形成面Ｍｓに凸面を向けた形状を有しているので、基板Ｐの表面Ｐｓ（投影光学系ＰＬの像面Ｉｓ）に結像する全ての光線がその入射面１１に入射できる。また、光学素子１０の射出面１２も、入射面１１と同様、基板Ｐの表面Ｐｓに結像する全ての光線が入射できる形状を有している。

図２Ａ及び２Ｂは、光学素子１０を示す図である。図２Ａは、入射面１１側から見た斜視図、図２Ｂは、射出面１２側から見た斜視図である。図２Ａ及び２Ｂにおいて、光学素子１０は、＋Ｚ側に凸面を向けた形状の入射面１１と、射出面１２と、入射面１１の外周１１Ｅと射出面１２の外周１２Ｅとを結ぶ外周面(surrounding surface, peripheral surface)１３と、外周面１３の周縁部において−Ｚ側（基板Ｐ）に向かって突出するように形成された保持部１４とを有している。本実施形態において、射出面１２は、−Ｚ側から見てほぼ円形状である。外周面１３は、入射面１１と射出面１２との間の遷移面（transition surface）を含むことができる。本実施形態において、外周面１３は、−Ｚ側から見て射出面１２を囲む環状である。保持部１４は、保持機構７の保持部材６で保持される部分である。保持部材６は、鏡筒５の下端に接続されている（図１参照）。なお、鏡筒５と保持部材６とは一体でもよい。

保持部１４は、外周面１３の周縁部の複数箇所に互いに離れて形成されている。本実施形態においては、保持部１４は、外周面１３の周縁部の３箇所に、外周面１３（光路空間Ｋ）の周方向においてほぼ等間隔（約１２０度間隔）で互いに離れて形成されている。保持部１４のそれぞれは、外周面１３の周縁部において、基板Ｐ側（−Ｚ側）に向かって突出するように形成された第１部分１４Ａと、第１部分１４Ａの下端に形成され、ＸＹ方向において光軸ＡＸに対して外側に向かって突出するように形成された第２部分１４Ｂとを含む。本実施形態においては、光学素子１０が保持部材６で保持されたとき、射出面１２と保持部１４の下面１４ＣとはＺ軸方向においてほぼ同じ位置（高さ）になるように形成されている。

なお、射出面１２と保持部１４の下面１４ＣとをＺ軸方向において異なる位置（高さ）になるように形成してもよい。

光学素子１０が保持部材６で保持されたとき、外周面１３は、基板Ｐの表面Ｐｓに対して射出面１２よりも離れた位置に配置されている。すなわち、外周面１３と基板Ｐの表面Ｐｓとの距離は、射出面１２と基板Ｐの表面Ｐｓとの距離よりも大きい。本実施形態においては、光学素子１０の外周面１３は、射出面１２（ＸＹ平面）に対して入射面１１側（＋Ｚ側）に傾斜した斜面である。すなわち、外周面１３は、基板Ｐの表面Ｐｓとの距離が大きくなるように、射出面１２に対して傾斜している。外周面１３は、光学素子１０の光軸ＡＸが通る射出面１２から外側に向かうにつれて基板Ｐの表面Ｐｓとの距離が大きくなるように傾斜している。

そして、光学素子１０の光軸ＡＸ（Ｚ軸）と垂直な方向（ＸＹ方向）において、保持部１４と外周面１３との間には第１空間１７が形成されている。第１空間１７は、光軸ＡＸに対して射出面１２の外側において保持部１４の内側面１４Ｔと外周面１３との間に形成され、光軸ＡＸに対して放射状に形成された空間である。本実施形態においては、３カ所に形成された保持部１４に対応して、光軸ＡＸ周りの周方向の３箇所に第１空間１７が形成される。

また、隣り合う二つの第１空間１７の間には、第２空間１８が形成されている。第２空間１８は、光軸ＡＸに対して射出面１２の外側において光軸ＡＸに対して放射状に形成された空間であって、隣り合う二つの保持部１４の側面１４Ｓ間の空間を含む。また、第２空間１８は、光軸ＡＸに対して入射面１１の外周１１Ｅの外側の外部空間に接続するように形成されている。

次に、図３〜図５を参照しながら、光学素子１０を保持する保持部材６及びノズル部材２０について説明する。図３は、保持部材６に保持された光学素子１０の近傍を示す斜視図、図４は、保持部材６に保持された光学素子１０の近傍を示す側断面図であって、図３のＡ−Ａ線断面矢視図に相当する。また、図５は、図３を−Ｚ側から見た平面図である。

保持機構７の保持部材６は、光学素子１０の保持部１４を保持することによって、光学素子１０を保持する。保持部材６は、光軸ＡＸに対して光学素子１０の保持部１４の外側に配置されている。保持部材６は、光学素子１０の複数の保持部１４に対応するように、光学素子１０の保持部１４の複数箇所（本実施形態では３箇所）に互いに離れて配置されている。保持部材６のそれぞれは、光学素子１０の下端に形成された保持部１４の第２部分１４Ｂのそれぞれを挟むように保持する。

ノズル部材２０は、液浸空間ＬＳを形成するための液体ＬＱを供給する液体供給口２１と、液体ＬＱを回収する液体回収口３３とを有している。ノズル部材２０は、所定の支持機構（不図示）によって支持される。また、本実施形態においては、ノズル部材２０と光学素子１０とは離れている。

ノズル部材２０は、光学素子１０の近傍において、基板Ｐの表面Ｐｓ（及び／又は基板ステージ２の上面２Ｆ）と対向するように配置される。そして、ノズル部材２０の少なくとも一部は、第１空間１７に配置される。また、ノズル部材２０の少なくとも一部は、第２空間１８に配置される。本実施形態においては、光学素子１０の周囲には、保持部１４を保持する保持部材６と、ノズル部材２０の一部とが交互に配置されている。

ノズル部材２０は、第１空間１７及び第２空間１８に配置可能な本体部分２０Ａと、光軸ＡＸに対して第２空間１８の外側に配置可能な流路部分２０Ｂとを含む。本体部分２０Ａは、環状の部材であって、基板Ｐ（基板ステージ２）の上方において（光学素子１０の−Ｚ側において）、露光光ＥＬの光路空間Ｋを囲むように配置される。液体供給口２１及び液体回収口３３は、本体部分２０Ａに形成されている。流路部分２０Ｂは、複数（３つ）の第２空間１８に対応するように、３つ設けられている。流路部分２０Ｂの一端は、本体部分２０Ａに接続され、他端は、光軸ＡＸに対して第２空間１８の外側（外部空間）に配置される。

ノズル部材２０の本体部分２０Ａは、光学素子１０の外周面１３と対向し、その外周面１３に沿うように形成された内側面２０Ｔを有している。光学素子１０の外周面１３とノズル部材２０の内側面２０Ｔとの間には、所定のギャップが形成される。また、ノズル部材２０の本体部分２０Ａは、光学素子１０の保持部１４の内側面１４Ｔと対向し、その内側面１４Ｔに沿うように形成された側面２０Ｓを有している。保持部１４の内側面１４Ｔとノズル部材２０の側面２０Ｓとの間には、所定のギャップが形成される。

ノズル部材２０の本体部分２０Ａは、基板Ｐの表面と対向する下面３０を有している。ノズル部材２０の下面３０は、露光光ＥＬの光路空間Ｋの周囲に配置された第１面３１と、露光光ＥＬの光路空間Ｋに対して第１面３１の外側に第１面３１の周囲に配置された第２面３２とを有している。ノズル部材２０の下面３０は、基板Ｐの表面との間で液体ＬＱを保持可能であり、基板Ｐの表面との間に液体ＬＱの液浸空間ＬＳの一部を形成可能である。

第１面３１は、平坦な面であって、基板Ｐの表面（ＸＹ平面）とほぼ平行となるように配置されている。第１面３１の少なくとも一部は、光学素子１０の射出面１２と基板Ｐの表面Ｐｓとの間において、露光光ＥＬの光路空間Ｋを囲むように配置されている。第１面３１は、ノズル部材２０のうち、基板ステージ２に保持された基板Ｐに最も近い位置に配置されており、且つ液体ＬＱに対して親液性（液体ＬＱの接触角６０°以下）を有している。したがって、第１面３１は、基板Ｐの表面Ｐｓとの間で液体ＬＱを良好に保持可能である。

なお、ノズル部材２０の下面３０において、Ｚ軸方向において、第１面３１の位置と第２面３２の位置とが異なっていてもよい。例えば、第２面３２が第１面３１よりも高い位置（＋Ｚ側）に配置されていてもよい。

ノズル部材２０の本体部分２０Ａは、光学素子１０の射出面１２の一部の領域と対向する上面２５を有する底板２４を有している。底板２４の一部は、Ｚ軸方向に関して、光学素子１０の射出面１２と基板Ｐ（基板ステージ２）との間に配置されている。光学素子１０の射出面１２と底板２４の上面２５との間には、所定のギャップが設けられている。第１面３１は、基板Ｐの表面Ｐｓと対向する底板２４の下面を含む。

底板２４の中央には、露光光ＥＬが通過する開口２６が形成されている。第１面３１は、露光光ＥＬが通過する開口２６を囲むように、底板２４に設けられている。本実施形態においては、−Ｚ側から見た第１面３１の外形は略円形状であり、開口２６は、第１面３１のほぼ中央に形成されている。本実施形態においては、像面Ｉｓ近傍における露光光ＥＬの断面形状、すなわち投影領域ＡＲは、Ｘ軸方向を長手方向とする略矩形状（スリット状）であり、開口２６は、露光光ＥＬの断面形状に応じてＸＹ方向において略矩形状に形成されている。

液体供給口２１は、ノズル部材２０の本体部分２０Ａにおいて、光学素子１０の射出面１２と底板２４の上面２５との間の空間に接続されており、その空間に液体ＬＱを供給可能である。本実施形態においては、液体供給口２１は、露光光ＥＬの光路空間Ｋの外側において、所定の１箇所に設けられている。

第２面３２（図４，図５参照）は、液体ＬＱを回収可能な面を含む。ノズル部材２０の本体部分２０Ａの下面３０には、露光光ＥＬの光路空間Ｋの周りに液体回収口３３が形成されている。ノズル部材２０の本体部分２０Ａには、下向きに開口する空間が形成されており、液体回収口３３は、その開口の下端に形成されている。その液体回収口３３には多孔部材３４が配置されている。液体回収口３３は、多孔部材３４を介して液体ＬＱを回収可能であり、第２面３２は、液体回収口３３に配置された多孔部材３４の下面で形成されている。第２面３２を形成する多孔部材３４は、プレート状の部材に複数の貫通孔を形成したメッシュ部材であり、液体ＬＱに対して親液性を有している。なお、多孔部材３４は、プレート状のメッシュ部材に限られず、多孔部材３４の上面と下面と流体的につなぐ複数の孔が形成された焼結部材（例えば、焼結金属）、発泡部材（例えば、発泡金属）などを用いてもよい。

液体回収口３３を含む第２面３２は、露光光ＥＬの光路空間Ｋ（開口２６）に対して、液体供給口２１の外側に配置されている。本実施形態においては、−Ｚ側から見た第２面３２の形状は、光軸ＡＸに関する放射方向に所定の幅を有する円環状である。第２面３２は、基板Ｐの表面Ｐｓとの間で液体ＬＱを保持可能であり、基板Ｐの表面との間に液体ＬＱの液浸空間ＬＳの一部を形成可能である。

本実施形態においては、第２面３２（多孔部材３４の下面）はほぼ平坦であり、第１面３１とほぼ面一である。本実施形態においては、基板Ｐの表面Ｐｓと対向する保持部材６の下面と、第１面３１及び第２面３２を含むノズル部材２０の下面３０とは、Ｚ軸方向に関してほぼ同じ位置（高さ）に配置されている。

なお、Ｚ軸方向に関して、保持部材６の下面の位置と、ノズル部材２０の下面３０の位置とが異なっていてもよい。例えば、保持部材６の下面野位置をノズル部材２０の下面３０の位置よりも高い位置（＋Ｚ側）にしてもよい。

液体供給口２１は、ノズル部材２０の内部に形成された供給流路２３及び供給管２３Ｐを介して液体供給装置２２に接続されている。液体供給装置２２は、清浄で温度調整された液体ＬＱを送出可能である。供給流路２３は、本体部分２０Ａに形成された第１部分２３Ａと、３つの流路部分２０Ｂのうち１つの流路部分２０Ｂに形成された第２部分２３Ｂとを含む。液体供給装置２２は、供給管２３Ｐ、供給流路２３（２３Ａ、２３Ｂ）、及び液体供給口２１を介して、液浸空間ＬＳを形成するための液体ＬＱを供給可能である。液体供給装置２２の動作は、制御装置３に制御される。

液体回収口３３は、ノズル部材２０の内部に形成された回収流路３６及び回収管３６Ｐを介して液体回収装置３７に接続されている。液体回収装置３７は、真空系等を含み、液体ＬＱを回収可能である。回収流路３６は、本体部分２０Ａに形成された第１部分３６Ａと、３つの流路部分３６Ｂのそれぞれに形成された第２部分３６Ｂとを含む。上述したように、ノズル部材２０の本体部分２０Ａには、下向きに開口する空間が形成されており、第１部分３６Ａはその空間を含む。また、複数の流路部分２０Ｂのそれぞれに形成された第２部分３６Ｂのそれぞれは、第１部分３６Ａに接続されている。液体回収装置３７は、液体回収口３３、回収流路３６（３６Ａ、３６Ｂ）、及び回収管３６Ｐを介して、液浸空間ＬＳの液体ＬＱを回収可能である。液体回収装置３７の動作は、制御装置３に制御される。

なお、光学素子１０の射出面１２と底板２４の上面２５との間の空間及びその近傍の気体を外部空間（大気空間を含む）に排出（排気）するための排気口をノズル部材２０の所定位置に形成することができる。

図６は、投影光学系ＰＬの部分断面図である。露光装置ＥＸは、鏡筒５の内部に配置された光学素子１０の入射面１１側（パターン形成面Ｍｓ側）の所定空間７０に気体Ｇ１を供給する第１気体供給口４１と、第１気体供給口４１から供給された気体Ｇ１が、液浸空間ＬＳの液体ＬＱと接触するように、所定空間７０と液浸空間ＬＳの周囲の気体空間７１の少なくとも一部とを連通する気体流路４２とを備えている。本実施形態においては、第１気体供給口４１は、鏡筒５の内壁面の一部に形成されている。第１気体供給口４１は、第１気体供給装置４０と流路４３を介して接続されている。第１気体供給装置４０は、流路４３、及び第１気体供給口４１を介して、所定空間７０に気体Ｇ１を供給可能である。なお、本実施形態においては、第１気体供給口４１と光学素子１０との間に、他の光学素子が配置されているが、光学素子１０と、光学素子１０と隣り合う他の光学素子との間の空間に向けて気体Ｇ１を吹き出すように第１気体供給口４１を設けても良い。

第１気体供給装置４０の動作は制御装置３に制御される。制御装置３は、第１気体供給装置４０を制御して、第１気体供給口４１を介して所定空間７０に気体Ｇ１を供給して、その所定空間７０を気体Ｇ１で満たす。気体Ｇ１は不活性ガスを含む。不活性ガスは窒素を含む。本実施形態においては、第１気体供給装置４０は、濃度がほぼ１００％の窒素ガスを供給する。これにより、所定空間７０は、濃度がほぼ１００％の窒素ガスで満たされる。なお、所定空間７０を満たす気体（不活性ガス）Ｇ１はヘリウムでもよいし、窒素とヘリウムの混合ガスでもよいし、特開２００２−１１０５３８号（対応米国特許第６，７４７，７２９号公報）に開示されている混合ガスを用いてもよい。

保持部材６は、気体流路４２が形成されるように光学素子１０を保持している。本実施形態においては、気体流路４２は、露光光ＥＬの光路空間Ｋに対して、液体回収口３３の外側（液浸空間ＬＳの外側）に設けられている。上述したように、保持部材６は、光学素子１０の保持部１４に対応するように、光学素子１０を囲むように複数箇所（３箇所）に互いに離れて配置されている。複数の保持部材６（保持部１４）とノズル部材２０の複数の流路部分２０Ｂとの間には間隙が形成されており、気体流路４２は、その間隙を含む。所定空間７０に供給された気体Ｇ１は、その気体流路４２を介して、液浸空間ＬＳの周囲の気体空間７１に供給される。なお、所定空間７０に供給される気体Ｇ１の量は、気体空間７１から所定空間７０に向かって気体の流れが生じないように調整されている。

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のパターンの像を基板Ｐに露光する方法について説明する。

露光光ＥＬの光路空間Ｋを液体ＬＱで満たし続けるために、制御装置３は、液体供給装置２２及び液体回収装置３７のそれぞれを動作させる。液体供給装置２２から送出された液体ＬＱは、ノズル部材２０の供給流路２３を流れた後、液体供給口２１より、光学素子１０の射出面１２と底板２４の上面２５との間の空間に供給される。光学素子１０の射出面１２と底板２４の上面２５との間の空間に供給された液体ＬＱは、開口２６を介して、ノズル部材２０の下面３０と基板Ｐ（基板ステージ２）との間の空間に流入し、露光光ＥＬの光路空間Ｋを満たすように液浸空間ＬＳを形成する。ノズル部材２０の下面３０と基板Ｐの表面Ｐｓとの間の空間の液体ＬＱは、ノズル部材２０の液体回収口３３を含む第２面３２を介して回収流路３６に流入し、その回収流路３６を流れた後、液体回収装置３７に回収される。

制御装置３は、露光光ＥＬの光路空間Ｋに対して、単位時間当たり所定量の液体ＬＱを液体供給口２１より供給するとともに単位時間当たり所定量の液体ＬＱを液体回収口３３より回収することで、光学素子１０と基板Ｐの表面Ｐｓとの間の露光光ＥＬの光路空間Ｋを液体ＬＱで満たすように液浸空間ＬＳを形成する。そして、制御装置３は、露光光ＥＬの光路空間Ｋを液体ＬＱで満たした状態で、投影光学系ＰＬと基板Ｐとを相対的に移動しながらマスクＭのパターンの像を投影光学系ＰＬ及び液浸空間ＬＳの液体ＬＱを介して基板Ｐ上に投影する。本実施形態において、露光装置ＥＸは、Ｙ軸方向を走査方向とする走査型露光装置であり、制御装置３は、基板ステージ２を制御して、基板Ｐを所定速度でＹ軸方向に移動しながら、基板Ｐの各ショット領域の走査露光を実行する。

また、本実施形態においては、第１気体供給装置４０によって、所定空間７０は、気体（不活性ガス）Ｇ１で満たされる。図７の模式図に示すように、所定空間７０の気体Ｇ１は、保持部材６（保持部１４）の近傍に形成された気体流路４２を介して、液浸空間ＬＳの周囲の気体空間７１に供給される。これにより、液浸空間ＬＳの液体ＬＱは、所定空間７０から気体流路４２を介して供給された気体Ｇ１と接触する。制御装置３は、液浸空間ＬＳの液体ＬＱと気体Ｇ１とを接触させつつ、基板Ｐを露光する。

以上説明したように、本実施形態では、光学素子１０の外周面１３の周縁部において、基板Ｐの表面Ｐｓ側に向かって突出するように保持部１４が形成され、その保持部１４が保持部材６で保持される。また、ノズル部材２０の少なくとも一部が、保持部１４と外周面１３との間に形成された第１空間１７、及び隣り合う二つの第１空間１７の間に形成された第２空間１８に配置される。その結果、本実施形態では、光学素子１０の周囲の空間を有効に活用することができるので、装置の大型化を抑えることができる。

例えば、光学素子の側面に、その側面から外側（ＸＹ方向）に向かって突出する保持部（フランジ）を形成し、その保持部を保持部材で保持する場合、光学素子の周辺に配置する周辺部材を大型化する必要が生じたり、保持部材及び周辺部材等の配置の自由度が低下する可能性があり、露光装置全体が大型化する可能性がある。特に、本実施形態のように、投影光学系の高い開口数を目指して高い屈折率を有する液体を用いた場合において、基板の表面に結像する全ての光線が光学素子の入射面に入射できるようにその入射面をパターン形成面に凸面を向けた形状とした場合、光線の入射を妨げないように、光学素子の保持部及びその保持部を保持する保持部材を基板Ｐに近い位置に配置する必要が生じる。その場合、保持部（保持部材）及びその近傍に配置されるノズル部材の構造によっては、保持部（保持部材）とノズル部材との干渉（接触）を抑えるために、ノズル部材を保持部（保持部材）の外側に配置しなければならず、ノズル部材を大型化する必要が生じる可能性がある。また、ノズル部材の大型化に伴って、露光装置全体が大型化する可能性がある。また、ノズル部材が大型化した場合、基板上に形成される液浸領域の大きくなったり、光学素子と基板の表面との間に液浸空間を円滑に形成することが困難となる可能性がある。

本実施形態においては、光学素子１０の外周面１３の周縁部において、基板Ｐの表面Ｐｓ側（−Ｚ側）に向かって突出するように保持部１４が形成され、その保持部１４が保持部材６で保持される。また、ノズル部材２０の少なくとも一部が、保持部１４と外周面１３の内側に規定された複数の第１空間１７、及び隣り合う二つの第１空間１７の間に形成された第２空間１８に配置される。その結果、ノズル部材２０等の大型化を抑えつつ、基板Ｐの表面に結像させる全ての光線を光学素子１０の入射面１１から射出面１２へ導くことができ、液体ＬＱを介して基板Ｐを良好に露光することができる。

また、本実施形態においては、ノズル部材２０の小型化に伴い、液浸空間ＬＳのＸＹ方向の大きさ（基板Ｐ上に形成される液浸領域の大きさ）を小さくすることができる。したがって、基板ステージ２の小型化を図ることができる。また、液浸空間ＬＳを小さくすることができるので、基板Ｐ上の複数のショット領域のうち、特定のショット領域を露光するためにその特定のショット領域上に液浸空間ＬＳを形成した場合、他のショット領域が液浸空間ＬＳの液体ＬＱに接触する（液体ＬＱで濡れる）のを抑制することができる。例えば、基板Ｐの表面Ｐｓと液体ＬＱとの接触時間が短いほうが、基板Ｐの表面Ｐｓを形成する材料膜（例えば感光材の膜、またはその感光材の膜上に形成される保護膜、反射防止膜など）に与える影響を抑えることができる場合には、小さい液浸空間ＬＳが有利である。

また、本実施形態においては、液浸空間ＬＳの液体ＬＱは、光学素子１０の入射面１１側の所定空間７０から気体流路４２を介して供給された気体（不活性ガス）Ｇ１と接触する。本実施形態においては、気体Ｇ１は、ノズル部材２０と基板Ｐとの間の液浸空間ＬＳを囲むように、所定空間７０から気体空間７１へ流れ込む。これにより、液体ＬＱの物性の変化を抑えつつ、その液体ＬＱを介して基板Ｐを露光することができる。本実施形態においては、液体ＬＱとしてデカリンを用い、チャンバ装置１００の内部は空気で満たされている。デカリンは、比較的、空気中の酸素を吸収（溶解）し易い性質を有しているため、デカリンと空気（酸素）とが接触すると、デカリン中に酸素が溶け込み、例えばそのデカリンの露光光ＥＬに対する屈折率が変化する可能性がある。液体ＬＱの露光光ＥＬに対する屈折率が変化した場合、基板Ｐに対する露光光ＥＬの照射状態が変化し、パターンの像の投影状態が劣化する可能性がある。本実施形態においては、第１気体供給口４１から所定空間７０に供給された気体（不活性ガス）Ｇ１を、液浸空間ＬＳの液体ＬＱと接触するように、気体流路４２を介して液浸空間ＬＳの周囲の気体空間７１に供給しているので、その供給した気体（不活性ガス）Ｇ１によって、液浸空間ＬＳの液体ＬＱが空気と接触することを抑制することができる。デカリンは不活性ガス（窒素）を吸収しても屈折率変化が小さいので、液体（デカリン）ＬＱの周囲に不活性ガスを供給することによって、その液体ＬＱの物性（屈折率）の変化を抑制できる。また、気体流路４２は、液浸空間ＬＳの周囲の気体空間７１、すなわち、液浸空間ＬＳのエッジ（気液界面）から僅かに外側に離れた空間に気体Ｇ１を供給する。したがって、気体流路４２からの気体Ｇ１に起因して、液浸空間ＬＳの液体ＬＱ中に気泡等が生成されることを抑制できる。

また、本実施形態においては、所定空間７０の気体Ｇ１の一部を気体流路４２を介して液浸空間ＬＳの周囲の気体空間７１に供給している。これにより、装置の大型化、複雑化等を抑えることができる。液浸空間ＬＳの周囲に気体Ｇ１（不活性ガス）を供給する装置を新たに設けたり、チャンバ装置１００の内部を全て不活性ガスで満たそうとすると、装置の大型化、複雑化等を招く可能性がある。本実施形態においては、装置の大型化、複雑化等を抑えつつ、液浸空間ＬＳの周囲の気体空間７１の環境を所望状態にすることができる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態の特徴的な部分は、液浸空間ＬＳの周囲の気体空間７１の少なくとも一部に気体を供給する第２気体供給口を設けた点にある。以下の説明において、上述の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、その説明を簡略若しくは省略する。

図８は、第２実施形態に係る露光装置ＥＸの一部を拡大した断面図である。本実施形態において、露光装置ＥＸは、上述の第１実施形態と同様、第１気体供給口４１から供給された気体Ｇ１が、液浸空間ＬＳの液体ＬＱと接触するように、所定空間７０と液浸空間ＬＳの周囲の気体空間７１とを連通する気体流路４２を備えている。本実施形態において、露光装置ＥＸは、液浸空間ＬＳの周囲の気体空間７１の少なくとも一部に、気体Ｇ２を供給する第２気体供給口６１をさらに備えている。

第２気体供給口６１は、液浸空間ＬＳを取り囲むように形成された環状の所定部材５２に形成されている。所定部材５２は、鏡筒５の側面の下端に接続されている。本実施形態においては、第２気体供給口６１は、基板Ｐの表面Ｐｓと対向する所定部材５２の下面に形成され、基板Ｐの表面Ｐｓと対向するように配置されている。第２気体供給口６１は、所定部材５２の下面において、液浸空間ＬＳを取り囲むように配置されている。第２気体供給口６１は、露光光ＥＬの光路空間Ｋ（液浸空間ＬＳ）に対して、気体流路４２の外側に配置されている。第２気体供給口６１は、環状のスリット状に形成されている。本実施形態においては、所定部材５２の下面と、保持部材６の下面と、ノズル部材２０の下面３０とは、Ｚ軸方向に関してほぼ同じ位置（高さ）に配置されている。

なお、所定部材５２の第２気体供給口６１は、液浸空間ＬＳを取り囲むように連続的に設けなくてもよく、液浸空間ＬＳの周囲の少なくとも一部に配置されていればよい。

また、所定部材５２を、ノズル部材２０で支持するようにしてもよい。

また、Ｚ軸方向において、所定部材５２の下面の位置が、保持部材６の下面の位置、及びノズル部材２０の下面３０の位置の少なくとも一方と異なっていてもよい。

第２気体供給口６１は、第２気体供給装置６０と流路６３を介して接続されている。第２気体供給装置６０は、流路６３、及び第２気体供給口６１を介して、液浸空間ＬＳの周囲の気体空間７１に直接気体Ｇ２を供給可能である。第２気体供給装置６０の動作は制御装置３に制御される。

第２気体供給装置６０は、気体Ｇ２として、不活性ガスを供給する。本実施形態においては、気体流路４２を介して液浸空間ＬＳの周囲の気体空間７１に供給される気体Ｇ１と、第２気体供給口６１を介して液浸空間ＬＳの周囲の気体空間７１に供給される気体Ｇ２とは、同じ気体（窒素）である。なお、気体流路４２を介して供給される気体Ｇ１と第２気体供給口６１を介して供給される気体Ｇ２とが異なっていてもよい。例えば、気体Ｇ１が窒素であり、気体Ｇ２がヘリウムでもよい。あるいは、気体Ｇ１と気体Ｇ２とが同じ混合ガスであってもよいし、異なる混合ガスであってもよい。

制御装置３は、少なくとも基板Ｐの露光中において、第１気体供給装置４０及び第２気体供給装置６０を駆動する。図８の模式図に示すように、第１気体供給装置４０より第１気体供給口４１を介して所定空間７０に供給された気体Ｇ１は、液浸空間ＬＳの液体ＬＱと接触するように、気体流路４２を介して、液浸空間ＬＳの周囲の気体空間７１に供給される。また、第２気体供給装置６０より送出された気体Ｇ２は、第２気体供給口６１を介して、液浸空間ＬＳの周囲の気体空間７１に供給される。

このように、第２気体供給口６１を設け、液浸空間ＬＳの周囲の気体空間７１に気体流路４２を介して気体Ｇ１を供給するとともに、第２気体供給口６１を介して気体Ｇ２を供給することにより、液浸空間ＬＳの液体ＬＱに空気（酸素）が接触することをより一層抑制することができる。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態の特徴的な部分は、光学素子１０の入射面１１側の所定空間７０から、液浸空間ＬＳの周囲の気体空間７１に流入した気体を排出（吸引）するための排気口（吸引口）を設けた点にある。以下の説明において、上述の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、その説明を簡略若しくは省略する。

図９は、第３実施形態に係る光学素子１０の近傍を示す斜視図、図１０は、図９を−Ｚ側から見た斜視図、図１１は、光学素子１０の近傍を示す側断面図である。図９、図１０、及び図１１に示すように、第３実施形態に係る露光装置ＥＸは、上述の第１実施形態と同様、所定空間７０に気体Ｇ１を供給する第１気体供給口４１と、第１気体供給口４１から供給された気体Ｇ１が、液浸空間ＬＳの液体ＬＱと接触するように、所定空間７０と液浸空間ＬＳの周囲の気体空間７１の少なくとも一部とを連通する気体流路４２とを備えている。そして、本実施形態において、露光装置ＥＸは、所定空間７０から液浸空間ＬＳの周囲の気体空間７１に流入した気体Ｇ１を排出するための排気口５１を有する所定部材５２Ａを備えている。

所定部材５２Ａは、液浸空間ＬＳを取り囲むように形成された環状の部材であって、本実施形態においては、ノズル部材２０の流路部分２０Ｂに支持されている。また、図１１に示すように、所定部材５２Ａは、鏡筒５の側面の下端に接続されている。

なお、所定部材５２Ａは、第２実施形態と同様に、鏡筒５で支持してもよい。

排気口５１は、基板Ｐの表面Ｐｓと対向する所定部材５２Ａの下面に形成され、基板Ｐの表面Ｐｓと対向するように配置されている。排気口５１は、所定部材５２Ａの下面において、液浸空間ＬＳを取り囲むように配置されている。排気口５１は、露光光ＥＬの光路空間Ｋ（液浸空間ＬＳ）に対して、気体流路４２の外側に配置されている。排気口５１は、環状のスリット状に形成されている。本実施形態においては、所定部材５２Ａの下面と、保持部材６の下面と、ノズル部材２０の下面３０とは、Ｚ軸方向に関してほぼ同じ位置（高さ）に配置されている。

なお、所定部材５２Ａの排気口５１は、液浸空間ＬＳを取り囲むように連続的に設けなくてもよく、液浸空間ＬＳの周囲の少なくとも一部に配置されていればよい。

また、Ｚ軸方向において、所定部材５２Ａの下面の位置が、保持部材６の下面の位置、及びノズル部材２０の下面３０の位置の少なくとも一方と異なっていてもよい。

排気口５１には、流路を介して、真空系を含む吸引装置５０が接続されている。吸引装置５０は、排気口５１を介して気体を吸引可能である。吸引装置５０の動作は、制御装置３に制御される。

制御装置３は、少なくとも基板Ｐの露光中において、第１気体供給装置４０及び吸引装置５０を駆動し、第１気体供給口４１を用いた気体Ｇ１の動作、及び排気口５１を用いた排気動作を行う。図１２の模式図に示すように、第１気体供給口４１から光学素子１０の入射面１１側の所定空間７０に供給された気体Ｇ１は、液浸空間ＬＳの液体ＬＱと接触するように、気体流路４２を介して、液浸空間ＬＳの周囲の気体空間７１に供給される。露光光ＥＬの光路空間Ｋに対して気体流路４２の外側には排気口５１が配置されており、吸引装置５０の駆動によって、気体流路４２からの気体Ｇ１と、空調ユニット１０１からの気体とが、排気口５１を介して一緒に排出される。すなわち、吸引装置５０は、気体流路４２からの不活性ガスと空調ユニット１０１からの空気とを、排気口５１を介して一緒に吸引する。

本実施形態においては、気体流路４２から排気口５１に向かう気体Ｇ１の流れが生成されるため、所定空間７０から気体空間７１への気体Ｇ１の供給が効率よく行われる。したがって、液浸空間ＬＳの液体ＬＱに空気が接触することをより一層抑制することができる。また、気体流路４２からの気体Ｇ１を排気口５１を介して排出することによって、その気体Ｇ１が、例えばレーザ干渉計の計測光の光路上に流れ込むことを抑制することができる。レーザ干渉計の計測光の光路を含むチャンバ装置１００の内部は、空調ユニット１０１によって空気で満たされており、そのレーザ干渉計の計測光の光路上に、空気とは異なる気体（不活性ガス）Ｇ１が供給されると、空気と不活性ガスとの屈折率の差に起因するレーザ干渉計の計測誤差を引き起こす可能性がある。本実施形態においては、気体流路４２を囲むように排気口５１が配置されているので、気体流路４２からの気体Ｇ１を良好に排出し、気体Ｇ１がレーザ干渉計の計測光の光路上等に流出することを抑制できる。

＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態について説明する。図１３は、第４実施形態に係る露光装置ＥＸの一部を拡大した断面図である。以下の説明において、上述の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、その説明を簡略若しくは省略する。

図１３に示すように、本実施形態の露光装置ＥＸは、光学素子１０の入射面１１側の所定空間７０と液浸空間ＬＳの周囲の気体空間７１とを連通する気体流路４２と、液浸空間ＬＳの周囲の気体空間７１の少なくとも一部に気体Ｇ２を供給する第２気体供給口６１と、排気口５１とを備えている。第２気体供給口６１は、流路６３を介して第２気体供給装置６０に接続されており、液浸空間ＬＳの周囲の気体空間７１に気体（不活性ガス）Ｇ２を供給可能である。排気口５１は、流路を介して吸引装置５０に接続されており、気体Ｇ１、Ｇ２を排気可能である。

第２気体供給口６１と排気口５１とは、液浸空間ＬＳを取り囲むように形成された環状の所定部材５２Ｂの下面に形成されている。第２気体供給口６１は、露光光ＥＬの光路空間Ｋ（液浸空間ＬＳ）に対して、気体流路４２の外側に配置されている。排気口５１は、露光光ＥＬの光路空間Ｋ（液浸空間ＬＳ）に対して、第２気体供給口６１の外側に配置されている。

なお、排気口５１は、第２気体供給口６１よりも露光光ＥＬの光路空間Ｋに近い位置に配置し、第２気体供給口６１から供給された気体が露光光ＥＬの光路空間Ｋに向かって流れるようにしてもよい。

なお、所定部材５２Ｂの第２気体供給口６１及び排気口５１の各構成は、上述の第２、第３実施形態と同様であり、詳細説明は省略する。

なお、所定部材５２Ｂは、鏡筒５又はノズル部材２０で支持することができる。

また、本実施形態においても、Ｚ軸方向において、所定部材５２Ｂの下面の位置が、保持部材６の下面の位置、及びノズル部材２０の下面３０の位置の少なくとも一方とほぼ同一であってもよいし、異なっていても良い。

制御装置３は、少なくとも基板Ｐの露光中において、第１気体供給装置４０及び吸引装置５０を駆動し、第１気体供給口４１を用いた気体Ｇ１の動作、及び排気口５１を用いた排気動作を行う。図１３の模式図に示すように、第１気体供給口４１から所定空間７０に供給された気体Ｇ１は、気体流路４２を介して、液浸空間ＬＳの周囲の気体空間７１に供給される。また、制御装置３は、少なくとも基板Ｐの露光中において、第２気体供給装置６０を駆動し、第２気体供給口６１より、液浸空間ＬＳの周囲の気体空間７１に気体Ｇ２を供給する。制御装置３は、吸引装置５０を駆動して、気体流路４２及び第２気体供給口６１からの気体（不活性ガス）Ｇ１、Ｇ２と、空調ユニット１０１からの気体とを、排気口５１を介して一緒に排出（吸引）する。本実施形態においても、液浸空間ＬＳの液体ＬＱに空気が接触することを抑制することができる。また気体Ｇ１、及び気体Ｇ２が、所定部材５２Ｂの外側の空間へも漏れ出すも防止することができる。

なお、上述の第２、第３、第４実施形態において、第２気体供給口６１、及び／又は排気口５１を、気体流路４２よりも露光光ＥＬの光路空間Ｋ（液浸空間ＬＳ）に近い位置に配置してもよい。

なお、上述の第２、第３、第４実施形態においては、所定部材５２（５２Ａ，５２Ｂ）は、ノズル部材２０及び鏡筒５の少なくとも一方に支持されているが、所定部材５２とノズル部材２０及び鏡筒５とが離れていてもよい。また、所定部材５２の下面に、第２気体供給口６１が設けられている場合には、第２気体供給口６１から気体を吹き出すことによって、所定部材５２の下面と基板Ｐの表面Ｐｓとの間にガスベアリングを形成してもよい。この場合、第４実施形態のように、第２気体供給口６１と排気口５１とを併用して、例えば、米国特許公開第２００６／００２３１８９Ａ１号公報に開示されているようにガスベアリングを形成してもよい。

また、上述の第２、第４実施形態において、第２気体供給口６１からの気体を使って、液体ＬＱの漏出を防止するようにしてもよい。すなわち、第２気体供給口６１からの気体を、例えば、米国特許公開第２００６／００２３１８９Ａ１号公報に開示されているようなガスシールとして使用してもよい。この場合も、第４実施形態のように、第２気体供給口６１と排気口５１とを併用して、例えば、米国特許公開第２００６／００２３１８９Ａ１号公報に開示されているようなガスシールを形成してもよい。

また、上述の第３、第４実施形態において、排気口５１から液体ＬＱを回収してもよい。すなわち、ノズル部材２０の液体回収口３３で回収できずに、露光光ＥＬの光路に対して液体回収口３３よりも外側へ漏出した液体ＬＱを排気口５１で回収するようにしてもよい。この場合、排気口５１の外側に第２気体供給口６１を設けることによって、露光光ＥＬの光路に対して液体回収口３３よりも外側へ漏出した液体ＬＱを排気口５１でより確実に回収することができる。

なお、上述の第１〜第４実施形態においては、光学素子１０の保持部１４及びその保持部１４を保持する保持部材６は、光路空間Ｋ（光軸ＡＸ）の周方向においてほぼ等間隔で配置されているが、不等間隔で配置されていてもよい。また、光学素子１０の保持部１４及びその保持部１４を保持する保持部材６は、光路空間Ｋ（光軸ＡＸ）の周方向における３箇所に設けられているが、２箇所でもよいし４箇所以上の任意の複数箇所でもよい。

なお、上述の各実施形態において、光学素子１０の外周面１３は、射出面１２に対して物体面Ｏｓ側（＋Ｚ側）に傾斜している。すなわち、外周面１３は、射出面１２よりも＋Ｚ側に設けられているが、これに限らず、例えば、外周面１３が射出面１２とほぼ面一であってもよい。この場合、露光光ＥＬの射出に使用される有効領域を射出面とし、その外側の領域を外周面１３と規定すればよい。また、この場合には、外周面１３の周縁部において、基板Ｐ側（−Ｚ側）に向かって突出するように形成された保持部１４の下面１４Ｃは、射出面１２よりも−Ｚ側（低い位置）に配置される。

また、上述の実施形態において、例えば図４に示すように、光軸ＡＸを含むＺ軸と平行な面内において、外周面１３は一つの直線となるように形成されているが、これに限られず、光軸を含むＺ軸と平行な面内において曲線となるように外周面１３を形成してもよいし、光軸を含むＺ軸と平行な面内において互いに角度が異なる複数の直線となるように外周面１３を形成してもよい。

また、上述の実施形態においては、光軸ＡＸ（Ｚ軸）に垂直な面内において、外周面１３は円形であるが、これに限られず、光軸ＡＸ（Ｚ軸）に垂直な面内において多角形（例えば、矩形）であってもよい。また、Ｚ軸方向の位置によって、光軸ＡＸ（Ｚ軸）に垂直な面内における外周面１３が変化してもよい。

また、上述の各実施形態においては、像面Ｉｓ側（基板Ｐ側）に突出する保持部１４を有する光学素子１０と、光学素子１０の入射面１１側の所定空間７０に気体Ｇ１を供給する第１気体供給装置４０（第１気体供給口４１）とを併用しているが、必ずしも併用する必要はない。

例えば、像面Ｉｓ（基板Ｐ）に最も近い光学素子として、国際公開第２００５／１２２２２１号公報（対応米国特許出願第１１／５９７，７４５号）に開示されているような光学素子と、第１気体供給装置４０（第１気体供給口４１）とを併用するようにしてもよい。あるいは、光学素子１０の入射面１１側の所定空間７０に気体Ｇ１を供給する第１気体供給装置４０（第１気体供給口４１）を設けずに、上述した光学素子１０を使用してもよい。

なお、上述の各実施形態において、液体ＬＱとしては、デカリンに限られず、例えばイソプロパノール及びグリセロールといったＣ−Ｈ結合やＯ−Ｈ結合を持つ液体、ヘキサン、ヘプタン、デカン等の液体（有機溶剤）でもよい。液浸空間ＬＳの周囲の気体空間７１に供給される気体Ｇ１（Ｇ２）は、使用する液体ＬＱに応じて、その液体ＬＱの物性（屈折率）を変化させないもの選択される。また、液体ＬＱとしては、水（純水）でもよい。あるいは、これら所定液体のうち任意の２種類以上の液体が混合されたものであってもよいし、純水に上記所定液体が添加（混合）されたものであってもよい。あるいは、液体ＬＱとしては、純水に、Ｈ^＋、Ｃｓ^＋、Ｋ^＋、Ｃｌ⁻、ＳＯ_４ ^２−、ＰＯ_４ ^２−等の塩基又は酸を添加（混合）したものであってもよい。更には、純水にＡｌ酸化物等の微粒子を添加（混合）したものであってもよい。これら液体ＬＱは、ＡｒＦエキシマレーザ光を透過可能である。また、液体ＬＱとしては、光の吸収係数が小さく、温度依存性が少なく、投影光学系ＰＬ及び／又は基板Ｐの表面に塗布されている感光材（又は保護膜（トップコート膜）あるいは反射防止膜など）に対して安定なものであることが好ましい。

また、液体ＬＱとして、国際公開第２００５／１１４７１１号公報、国際公開第２００５／１１７０７４号公報、国際公開第２００５／１１９３７１号公報などに開示されているものを用いることもできる。

なお、上述の各実施形態において、光学素子１０の入射面１１及び射出面１２の形状は、投影光学系ＰＬが所望の性能を得られるように適宜決定することができる。例えば、入射面１１は、球面状でもよいし非球面状でもよい。また、射出面１２は、平面でなくてもよく、基板Ｐの表面Ｐｓから離れるように形成された凹面でもよい。

また、上述の各実施形態においては、光学素子１０は、投影光学系ＰＬの複数の光学素子のうち、像面Ｉｓ（基板Ｐ）に最も近い位置に配置される光学素子であるが、入射面が気体と接触し、射出面が液体と接触する、他の位置に配置された光学素子にも本発明を適用することもできる。

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１０の射出面１２側の光路空間が液体で満たされているが、例えば国際公開第２００４／０１９１２８号に開示されているように、光学素子１０の入射面１１の光路空間も液体で満たされていてもよい。

なお、上述の各実施形態の基板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、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。基板はその形状が円形に限られるものでなく、矩形など他の形状でもよい。

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、米国特許６，３４１，００７号、米国特許６，４００，４４１号、米国特許６，５４９，２６９号、及び米国特許６，５９０,６３４号などに開示されているような複数の基板ステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも適用できる。

更に、特開平１１−１３５４００号公報、特開２０００−１６４５０４号公報、米国特許６，８９７，９６３号など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及び／又は各種の光電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。また、複数の基板ステージと計測ステージとを備えた露光装置にも適用することができる。

上記各実施形態では干渉計システムを用いてマスクステージ及び基板ステージの位置情報を計測するものとしたが、これに限らず、例えば基板ステージの上面に設けられるスケール（回折格子）を検出するエンコーダシステムを用いてもよい。この場合、干渉計システムとエンコーダシステムの両方を備えるハイブリッドシステムとし、干渉計システムの計測結果を用いてエンコーダシステムの計測結果の較正（キャリブレーション）を行うことが好ましい。また、干渉計システムとエンコーダシステムとを切り替えて用いる、あるいはその両方を用いて、基板ステージの位置制御を行うようにしてもよい。

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、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）、マイクロマシン、ＭＥＭＳ、ＤＮＡチップ、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。

なお、上述の実施形態においては、光透過性の基板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たが、このマスクに代えて、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（可変成形マスクとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）などを含む）を用いてもよい。

また、例えば国際公開第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・スペースパターン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。

さらに、例えば特表２００４−５１９８５０号公報（対応米国特許第６，６１１，３１６号）に開示されているように、２つのマスクのパターンを、投影光学系を介して基板上で合成し、１回のスキャン露光によって基板上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも本発明を適用することができる。

なお、法令で許容される限りにおいて、上記各実施形態及び変形例で引用した露光装置などに関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。

上述の実施形態の露光装置ＥＸは、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、上述の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工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などの基板処理プロセスを含むステップ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。

Claims (23)

1. 第１面の像を液体を介して第２面に投影する投影光学系において、
   前記第１面に向かって凸の入射面と、射出面と、前記入射面の外周と前記射出面の外周との間の外周面と、前記外周面の外周縁部において前記第２面に向かって突出するように形成された保持部とを有し、前記入射面が気体と接し、前記射出面が前記液体と接する光学素子を備えた投影光学系。
2. 前記光学素子の前記保持部は、前記外周面の外周縁部の複数箇所に互いに離れて形成されている請求項１記載の投影光学系。
3. 前記光学素子の射出面は、前記第２面とほぼ平行であり、
   前記光学素子の外周面は、前記射出面に対して前記入射面側に傾斜した斜面を有する請求項１又は２記載の投影光学系。
4. 前記保持部と前記外周面との間には、少なくとも前記光学素子の光軸と垂直な方向に沿って空間が形成されている請求項１〜３のいずれか一項記載の投影光学系。
5. 請求項１〜４のいずれか一項記載の投影光学系と基板との間を液体で満たすことと、
   前記投影光学系と前記液体とを介して前記基板を露光することと、
   を含む露光方法。
6. 請求項１〜請求項４のいずれか一項記載の投影光学系を備え、前記投影光学系と液体とを介して基板に露光光を照射して前記基板を露光する露光装置。
7. 液体を介して基板に露光光を照射して前記基板を露光する露光装置において、
   前記露光光が入射する入射面と、前記露光光が射出される射出面と、前記入射面の外周と前記射出面の外周との間の外周面と、前記外周面の周縁部において前記基板に向かって突出するように形成された保持部とを有する光学素子と、
   前記光学素子と前記基板の表面との間に液浸空間を形成する液浸空間形成部材とを備え、
   前記保持部と前記外周面との間には、少なくとも前記光学素子の光軸と垂直な方向に沿って空間が形成され、
   前記液浸空間形成部材の少なくとも一部が前記空間に配置されている露光装置。
8. 前記光学素子の前記射出面は、前記基板の表面とほぼ平行であり、
   前記光学素子の前記外周面は、前記射出面に対して前記入射面側に傾斜した斜面を有する請求項７記載の露光装置。
9. 前記光学素子の前記保持部は、前記外周面の外周縁部の複数箇所に互いに離れて形成されている請求項７又は８記載の露光装置。
10. 前記液浸空間形成部材の少なくとも一部が前記光学素子の複数の保持部の間に配置される請求項８記載の露光装置。
11. 前記光学素子の入射面側の所定空間にガスを供給する第１ガス供給口と、
    前記第１ガス供給口から供給されたガスが、前記液浸空間の液体と接触するように、前記所定空間と前記液浸空間の周囲の気体空間の少なくとも一部とを流体的につなぐガス流路とを備えた請求項７〜１０のいずれか一項記載の露光装置。
12. 液体を介して基板に露光光を照射して前記基板を露光する露光装置において、
    前記露光光が入射する入射面と、前記露光光が射出される射出面とを有する光学素子と、
    前記光学素子と前記基板の表面との間に液浸空間を形成する液浸空間形成部材と、
    前記光学素子の入射面側の所定空間にガスを供給する第１ガス供給口と、
    前記第１ガス供給口から供給されたガスが、前記液浸空間の液体と接触するように、前記所定空間と前記液浸空間の周囲の気体空間の少なくとも一部とを流体的につなぐガス流路とを備えた露光装置。
13. 前記ガスは不活性ガスを含む請求項１１又は１２記載の露光装置。
14. 前記所定空間から前記気体空間に流入したガスを排出するための排気口をさらに備えた請求項１１〜１３のいずれか一項記載の露光装置。
15. 前記排気口は、前記液浸空間を取り囲むように配置される請求項１４記載の露光装置。
16. 前記排気口は、前記基板の表面と対向するように配置される請求項１４又は１５記載の露光装置。
17. 前記液浸空間の周囲の気体空間の少なくとも一部にガスを供給する第２ガス供給口をさらに備えた請求項１４〜１６のいずれか一項記載の露光装置。
18. 前記第２ガス供給口は前記基板の表面と対向するように配置される請求項１７記載の露光装置。
19. 前記液浸空間の周囲の気体空間の少なくとも一部にガスを供給する第２ガス供給口をさらに備えた請求項１１〜１３のいずれか一項記載の露光装置。
20. 前記光学素子を保持する保持部材を備え、
    前記保持部材は、前記ガス流路が形成されるように、前記光学素子を保持する請求項１１〜１９のいずれか一項記載の露光装置。
21. 前記保持部材は、前記光学素子を含む複数の光学素子を保持する鏡筒を含み、
    前記光学素子の入射面側の所定空間は、前記鏡筒の内部に形成される請求項２０記載の露光装置。
22. 液体を介して基板に露光光を照射して前記基板を露光する露光装置において、
    前記露光光が入射する入射面と、前記露光光が射出される射出面と、前記入射面の外周と前記射出面の外周との間の外周面と、前記外周面の外周縁部において前記基板に向かって突出するように形成された保持部とを有する光学素子と、
    前記光学素子と前記基板の表面との間に液浸空間を形成する液浸空間形成部材とを備え、
    前記光学素子の光軸と前記保持部との間には空間が形成され、
    前記液浸空間形成部材の少なくとも一部が前記空間に配置されている露光装置。
23. 請求項６〜請求項２２のいずれか一項記載の露光装置を用いて基板を露光することと、
    該露光された基板を現像することと、
    を含むデバイス製造方法。
    

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