TWI412895B - An exposure apparatus, an exposure method, and an element manufacturing method - Google Patents

An exposure apparatus, an exposure method, and an element manufacturing method Download PDF

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Description

曝光裝置、曝光方法、以及元件製造方法
本發明，係關於透過液體使基板曝光之曝光裝置、曝光方法、以及元件製造方法。
半導體元件或液晶顯示元件，係藉由將形成於光罩上之圖案轉印於感光性基板上、即所謂之微影方法來製造。此微影步驟所使用之曝光裝置，具有支撐光罩之光罩載台與支撐基板之基板載台，使光罩載台與基板載台一邊逐次移動一邊透過投影光學系統將光罩之圖案轉印於基板。近年來，為對應元件圖案之更高積體化，而期待投影光學系統具有更高解析度。投影光學系統之解析度，係所使用之曝光波長越短、或投影光學系統之數值孔徑越大則會越提高。因此，曝光裝置所使用之曝光波長逐年變短，投影光學系統之數值孔徑則逐漸增大。又，目前主流之曝光波長雖為KrF準分子雷射光之248nm，但波長更短之ArF準分子雷射光的193nm亦逐漸實用化。又，進行曝光時，焦深(DOF)亦與解析度同樣重要。解析度R及焦深δ分別以下式表示。
R＝k1 ．λ/NA………(1) δ＝±k2 ．λ/NA2 ………(2)此處，λ為曝光波長，NA為投影光學系統之數值孔徑，k1 、k2 係處理係數。從(1)式、(2)式可知，為了提高解析度R，而縮短曝光波長λ、增大數值孔徑NA時，即會使焦深δ變窄。
若焦深δ變得過窄，即難以使基板表面與投影光學系統之像面一致，有進行曝光動作時焦點裕度不足之虞。因此，作為實質上縮短曝光波長且擴大焦深之方法，例如已有提出一種國際公開第99/49504號公報所揭示之液浸法。此液浸法，係以水或有機溶媒等液體充滿投影光學系統下面與基板表面間來形成液浸區域，利用液體中之曝光用光的實質波長為在空氣中之1/n倍(n為液體折射率，通常係1.2~1.6左右)這點來提高解析度，且能將焦深放大至n倍。
此外，在上述國際公開第94/49504號公報所揭示之液浸曝光裝置中，形成於基板上之液浸區域的液體，係接觸於構成投影光學系統之複數個元件(光學元件)中配置於最接近像面的光學元件。此時，當例如基板上所產生之雜質等混入液浸區域的液體中、而污染液浸區域的液體時，即有可能因該受污染之液浸區域的液體，使前述配置於最接近像面之光學元件受到污染。當光學元件受到污染時，即可能產生該光學元件之光透射率降低、或光透射率分布等不良狀況，導致透過投影光學系統之曝光精度及測量精度劣化。
又，上述國際公開第99/49504號公報中，雖揭示了一種一邊使光罩與基板同步移動於掃描方向、一邊將光罩所形成之圖案曝光於基板的掃描型曝光裝置，但此種掃描型曝光裝置，為了要提高元件之生產性等而被要求掃描速度更高速。然而，在使掃描速度更高速時，即有可能難以將液浸區域維持於所欲之大小。
本發明係有鑑於上述情形，其目的係提供一種可防止因元件(光學元件)之污染而使其曝光精度及測量精度劣化的曝光裝置、以及使用該曝光裝置之元件製造方法。又，本發明之目的，係提供一種可將液浸區域維持於所欲狀態之曝光裝置、曝光方法、以及使用該曝光裝置之元件製造方法。
為解決上述問題，本發明採用了對應實施形態所示之圖1~圖15的下述構成。不過，付加於各要素之包含括弧的符號僅係該要素之例示，而並非限定各要素。
根據本發明之第1態樣，提供一種曝光裝置，係透過液體將曝光用光照射於基板上來使基板曝光，其特徵在於，具備：投影光學系統，具有複數個元件，其包含最接近像面之第1元件、以及次於第1元件接近該像面的第2元件；第1元件，具有配置成與基板表面對向、使曝光用光通過之第1面；以及配置成與第2元件對向、使曝光用光通過之第2面；第1元件及第2元件，係相對投影光學系統之光軸被支撐成大致靜止的狀態，將液體充滿於第1元件之第2面與第2元件之間，俾在第1元件之第2面中，僅使包含曝光用光通過之區域的部分區域成為液浸區域，再透過第1元件之第1面側的第1液體、與第2面側之第2液體將曝光用光照射於基板上，以使基板曝光。
根據本發明，藉由以第1液體來充滿第1元件之第1面與基板之間、且以第2液體來充滿第1元件之第2面與第2元件之間，而能在確保投影光學系統PL較大之像側之數值孔徑的狀態下，使基板良好地曝光。又，當第1面側之第1液體與基板接觸時，雖污染第1元件之第1面側的可能性高，但由於以液體充滿各第1元件之第1面側及第2面側，因此能構成為可容易地交換第1元件。據此，可僅將該受污染之第1元件交換成乾淨之元件，而能透過具備該乾淨之第1元件的投影光學系統與液體，良好地進行曝光及測量。又，第2液體，由於僅於第1元件之第2面上的部分區域(包含曝光用光通過之區域)局部性地形成液浸區域，因此可防止第2液體從第1元件之第2面周圍漏出。據此，能防止因漏出之第2液體導致第1元件周邊機械零件等劣化。又，藉由在第1元件的第2面上局部性地形成第2液體之液浸區域，而能防止液體滲入例如支撐第1元件之支撐部，而可防止該支撐部劣化。又，由於第2液體係於第2面上局部性地形成液浸區域，因此不會接觸於例如支撐元件之支撐部等。藉此，能防止從支撐部等產生之雜質混入形成液浸區域的第2液體等不良狀況。據此，能在維持第2液體之潔淨度的狀態下，良好地進行曝光處理及測量處理。
此外，本發明之第1元件，亦可係無折射力的透明構件(例如平行平面板)，例如，即使配置於最接近像面之透明構件完全無助於投影光學系統之成像性能時，亦可將該透明構件視為第1元件。又，雖本發明之第1元件及第2元件，係相對投影光學系統之光軸(曝光用光)被支撐成大致靜止的狀態，但第1元件與第2元件之至少其中一方，在為了調整其位置或姿勢而被支撐成可進行微幅移動之情形下，亦可視為「被支撐成大致靜止的狀態」。
根據本發明之第2態樣，提供一種曝光裝置，係透過液體將曝光用光照射於基板上來使基板曝光，其特徵在於，具備：投影光學系統，具有複數個元件，其包含最接近像面之第1元件、以及次於第1元件接近該像面的第2元件；第1元件，具有配置成與基板表面對向、使曝光用光通過之第1面；以及配置成與第2元件對向、使曝光用光通過之第2面；與第1元件對向之第2元件的面外徑，係小於第1元件之第2面的外徑；第1元件及第2元件，係相對投影光學系統之光軸被支撐成大致靜止的狀態；透過第1元件之第1面側的第1液體、與第2面側之第2液體將曝光用光照射於基板上，以使基板曝光。
根據本發明，由於與第1元件對向之第2元件的對向面外徑，係小於第1元件之第2面的外徑，因此能以第2液體覆蓋該對向面，且能在第1元件之第2面上局部性地形成對應第2元件之面大小的液浸區域。據此，能防止第2液體從第1元件之第2面周圍漏出，而防止因漏出之第2液體使第1元件周邊機械構件等劣化。又，由於第2液體係於第2面上局部性地形成液浸區域，因此不會接觸於例如支撐元件之支撐部等。藉此，能防止從支撐部等產生之雜質混入形成液浸區域的第2液體等不良狀況。據此，能維持第2液體之潔淨度。又，透過於第2面上局部形成液浸區域之第2液體、以及於第1面側形成液浸區域之第1液體，將曝光用光照射於基板上，藉此能在確保投影光學系統PL較大之像側之數值孔徑的狀態下，使基板良好地曝光。又，由於以液體充滿各第1元件之第1面側及第2面側，因此能構成為可容易地交換第1元件。據此，可僅將受污染之第1元件交換成乾淨之元件，而能透過具備該乾淨之第1元件的投影光學系統與液體良好地進行曝光及測量。
此外，本發明之第1元件，亦可係無折射力的透明構件(例如平行平面板)，例如，即使配置於最接近像面之透明構件完全無助於投影光學系統之成像性能時，亦可將該透明構件當作第1元件而視為投影光學系統之一部分。又，雖本發明之第1元件及第2元件，係相對投影光學系統之光軸(曝光用光)被支撐成大致靜止的狀態，但第1元件與第2元件之至少其中一方，在為了調整其位置或姿勢而被支撐成可進行微幅移動之情形下，亦可視為「被支撐成大致靜止的狀態」。
根據本發明之第3態樣，提供一種曝光裝置，係透過第1液體將曝光用光照射於基板上來使基板曝光，其特徵在於，具備：投影光學系統，具有包含複數個元件且最接近像面之第1元件、以及次於第1元件接近該像面之第2元件；以及第1液浸機構，用以供應第1液體；第1元件，具有配置成與基板表面對向、使曝光用光通過之第1面；以及配置成與第2元件對向、與第1面大致平行之第2面；第1元件之第2面外徑，係大於第1元件之第1面的外徑；透過第1元件與基板間之第1液體將曝光用光照射於基板上，以使基板曝光。
根據本發明，由於將第1元件之第2面外徑作成大於第1面之外徑，因此以支撐部支撐第1元件時，可將該支撐第1元件之支撐部，設於從第1元件之光軸離開的位置(第2面端部)。藉此，能防止配置於第1元件周邊之構件或機器等與支撐部彼此干涉，而能提升前述構件或機器等之配置自由度及設計自由度。又，由於第1元件之第1面外徑遠小於第2面，因此能縮小藉由第1液浸機構在第1面與基板間形成之液浸區域大小。
此外，本發明之第1元件，亦可係無折射力的透明構件(例如平行平面板)，例如，即使配置於最接近像面之透明構件完全無助於投影光學系統之成像性能時，亦可將該透明構件當作第1元件而視為投影光學系統之一部分。
根據本發明之第4態樣，提供一種曝光裝置，係透過第1液體將曝光用光照射於基板上來使基板曝光，其特徵在於，具備：第1液浸機構，係將第1液體供應至基板上；以及投影光學系統，具有複數個元件，其包含最接近像面之第1元件、以及次於第1元件接近該像面之第2元件；第1元件，係配置成第1面與基板表面對向且第2面與第2元件對向；於投影光學系統之光軸上，第1元件之第1面與第2面的距離為15mm以上；將曝光用光透過第1元件之第1面側的第1液體照射於基板上，以使基板曝光。
根據本發明，由於將第1元件之第1面與第2面的距離、亦即第1元件之厚度作成15mm以上，使第1元件較厚，因此能增加配置於第1元件周邊之構件或機器等位置的自由度，藉此，能防止配置於第1元件周邊之構件或機器等與支撐部彼此干涉。藉此，能提昇前述構件或機器等之設計自由度，而能將支撐第1元件之支撐部配置於從第1元件之光軸離開的位置。特別須注意的是，藉由提升液浸機構(用以形成第1液體之液浸區域)之配置及設計自由度，而可縮小第1液體之液浸區域的大小。再者，不僅將第1液體供應至第1元件與基板間，亦可將第2液體供應至第1元件與第2元件間，使曝光用光透過第1液體及第2液體照射於基板上，藉此能在確保投影光學系統PL較大像側之數值孔徑的狀態下，使基板良好地曝光。又，由於以液體充滿各第1元件之第1面側及第2面側，因此能構成為可容易地交換第1元件。據此，可僅將該受污染之第1元件交換成乾淨之元件，而能透過具備該乾淨之第1元件的投影光學系統與液體，良好地進行曝光及測量。又，藉由將第1元件作成15mm以上，而能抑制因承受液體之力而產生第1元件形狀之變化。藉此，可維持投影光學系統之高成像性能。
此外，本發明之第1元件，亦可係無折射力的透明構件(例如平行平面板)，例如，即使配置於最接近像面之透明構件完全無助於投影光學系統之成像性能時，亦可將該透明構件當作第1元件而視為投影光學系統之一部分。
根據本發明之第5態樣，提供一種曝光裝置，係透過第1液體將曝光用光照射於基板上來使基板曝光，其特徵在於，具備：第1液浸機構，係將第1液體供應至基板上；以及投影光學系統，具有複數個元件，其包含最接近像面之第1元件、以及次於第1元件接近該像面之第2元件；第1元件，具有配置成與基板表面對向、使曝光用光通過之第1面以及配置成與第2元件對向、使曝光用光通過之第2面；於投影光學系統光軸上第1元件之第1面與第2面的距離，係大於投影光學系統光軸上之第1元件的第1面與基板表面的距離；透過第1元件之第1面與基板間的第1液體、以及第1元件之第2面與第2元件間的第2液體，將曝光用光照射於基板上，以使基板曝光。
根據本發明，藉由透過第1液體及第2液體將曝光用光照射於基板上，而能在確保投影光學系統較大像側之數值孔徑的狀態下，使基板良好地曝光。又，由於將第1元件作成較厚，因此能將支撐第1元件之支撐部設於從光軸離開的位置，而增加配置於第1元件周邊之構件或機器等位置的自由度。又，能抑制因承受液體之力而產生第1元件形狀之變化。藉此，可維持投影光學系統之高成像性能。
根據本發明之第6態樣，提供一種曝光裝置，係透過第1液體將曝光用光照射於基板上來使基板曝光，其特徵在於，具備：第1液浸機構，係將第1液體供應至基板上，以將第1液體之液浸區域形成於基板上的一部分；以及投影光學系統，具有複數個元件，其包含最接近像面之第1元件、以及次於該第1元件接近該像面之第2元件；第1元件，具有配置成與基板表面對向、使曝光用光通過之第1面以及配置成與第2元件對向、使曝光用光通過之第2面；第1液浸機構，係具有配置成與基板表面對向之平坦液體接觸面，該液體接觸面，係在第1元件之第1面與基板間配置成包圍曝光用光之光路；透過在第1元件與基板間的第1液體、與在第1元件與第2元件間的第2液體，將曝光用光照射於基板上，以使基板曝光。
根據本發明，藉由使曝光用光透過第1液體及第2液體而照射於基板上，而能在確保投影光學系統較大像側之數值孔徑的狀態下，使基板良好地曝光。又，由於在第1元件與基板之間，以與基板表面對向之方式將平坦之液體接觸面配置於曝光用光的光路周圍，因此能以第1液體確實地持續充滿第1元件與基板間之光路。
根據本發明之第7態樣，提供一種曝光方法，係透過投影光學系統及液體將曝光用光照射於基板上，以使基板曝光，該投影光學系統，係包含最接近像面之第1元件、以及次於第1元件接近該像面之第2元件，其特徵在於，包含：第1元件之與基板對向的第1面，係小於第1元件之與第2元件對向的第2面；第2元件之與第1元件對向的面，係小於第1元件之第2面；將第1液體供應至第1元件之第1面與基板之間；將第2液體供應至第1元件與第2元件之間；透過第1液體與第2液體而將曝光用光照射於基板上，以使基板曝光。根據本發明之曝光方法，可確實地以第2液體充滿第1元件與第2元件間的光路，使曝光用光透過第1液體及第2液體照射於基板上，藉此能在確保投影光學系統較大像側之數值孔徑的狀態下，使基板良好地曝光。
根據本發明之另一態樣，係一種元件製造方法，其特徵在於：係使用上述之曝光裝置或曝光方法。根據本發明，由於能維持良好之曝光精度及測量精度，因此能製造具有所欲性能之元件。
以下，雖參照圖式說明本發明，但本發明並不限定於此。
圖1係顯示本實施形態之曝光裝置的概略構成圖。圖1中，曝光裝置EX，具有：光罩載台MST，係能保持光罩M並移動；基板載台PST，係能保持基板P並移動；照明光學系統IL，係以曝光用光EL照明保持於於光罩載台MST之光罩M；投影光學系統PL，係將以曝光用光EL照明之光罩M的圖案像投影於保持在基板載台PST的基板P；以及控制裝置CONT，係統籌控制曝光裝置EX整體之動作。
本實施形態之曝光裝置EX係一適用液浸法的液浸曝光裝置，其用以在實質上縮短曝光波長來提高解析度且在實質上放大焦深，其具備第1液浸機構1，用以將液體LQ1充滿於構成投影光學系統PL之複數個光學元件LS1~LS7中、最接近投影光學系統PL之像面的第1光學元件LS1下面T1與基板P間。基板P係設於投影光學系統PL之像面側，第1光學元件LS1之下面T1係配置成與基板P表面對向。第1液浸機構1，具備：第1液體供應機構10，係將第1液體LQ1供應至第1光學元件LS1之下面T1與基板P間；以及第1液體回收機構20，係回收以第1液體供應機構10供應之第1液體LQ1。第1液浸機構1的動作，係由控制裝置CONT控制。
又，曝光裝置EX具備第2液浸機構2，其係將第2液體LQ2充滿於第1光學元件LS1與次於第1光學元件LS1接近投影光學系統PL像面的第2光學元件LS2間。第2光學元件LS2係配置於第1光學元件LS1上方。亦即，第2光學元件LS2，係配置於第1光學元件LS1之光入射面側，第1光學元件LS1之上面T2，係配置成與第2光學元件LS2之下面T3對向。第2液浸機構2，具備：第2液體供應機構30，係將第2液體LQ2供應至第1光學元件LS1與第2光學元件LS2之間；以及第2液體回收機構40，係回收以第2液體供應機構30供應之第2液體LQ2。第2液浸機構2的動作係由控制裝置CONT控制。
又，本實施形態之第1光學元件LS1，係可使曝光用光IL透射之無折射力的平行平面板，第1光學元件LS1之下面T1與上面T2係大致平行。此外，投影光學系統PL(包含第1光學元件LS1)之像差等成像特性係控制在既定容許範圍內。
本實施形態中，第1光學元件LS1與基板P間之空間(第1空間)K1，以及第1光學元件LS1與第2光學元件LS2間之空間(第2空間)K2，係各為獨立之空間。控制裝置CONT，係能分別獨立進行第1液浸機構1對第1空間K1之第1液體LQ1供應動作及回收動作、以及第2液浸機構2對第2空間K2之第2液體LQ2供應動作及回收動作，而不會產生液體(LQ1、LQ2)從第1空間K1及第2空間K2一方出入於另一方的現象。
曝光裝置EX，至少在使光罩M之圖案像投影至基板P上的期間，使用第1液浸機構1，將第1液體LQ1充滿於第1光學元件LS1與配置於其像面側之基板P間來形成第1液浸區域LR1，且使用第2液浸機構2，將第2液體LQ2充滿於第1光學元件LS1與第2光學元件LS2之間來形成第2液浸區域LR2。本實施形態中，曝光裝置EX，係在包含投影光學系統PL之投影區域AR的基板P上一部分，局部地形成較投影區域AR大且較基板P小之第1液浸區域LR1，亦即採用局部液浸方式。又，本實施形態中，曝光裝置EX，係在第1光學元件LS1之上面T2中、僅包含曝光用光EL通過區域AR’的一部分區域，局部性地形成第2液體LQ2之第2液浸區域LR2。曝光裝置EX，係透過投影光學系統PL、第2液浸區域LR2之第2液體LQ2、及第1液浸區域LR1之第1液體LQ1，將通過光罩M之曝光用光EL照射於基板P，藉此使光罩M之圖案投影曝光於基板P。
於投影光學系統PL之像面側附近、具體而言是投影光學系統PL之像面側端部的光學元件LS1附近，配置有詳述於後之嘴構件70。嘴構件70係一環狀構件，其在基板P(基板載台PST)上方設置成包圍投影光學系統PL前端部周緣。本實施形態中，嘴構件70係構成第1液浸機構之一部分。
此處，本實施形態係以使用掃瞄型曝光裝置(即掃瞄步進機)作為曝光裝置EX之情形為例來說明，該掃瞄型曝光裝置，係一邊使光罩M與基板P往掃瞄方向之彼此互異的方向(反方向)同步移動，一邊將形成於光罩M之圖案曝光於基板P。以下說明中，將與投影光學系統PL之光軸AX一致的方向設為Z軸方向、將在垂直於Z軸方向之平面內、光罩M與基板P同步移動之方向(掃瞄方向)設為X軸方向、將垂直於Z軸方向及X軸方向之方向(非掃瞄方向)設為Y軸方向。又，將繞X軸、Y軸、及Z軸周圍之旋轉(傾斜)方向分別設為θX、θY、以及θZ方向。
曝光裝置EX，具備：設於地面上之底座BP、以及設於該底座BP上之主柱架(main column)9。於主柱架9形成有向內側突出之上側段部7及下側段部8。照明光學系統IL，係以曝光用光EL照明由光罩載台MST所支撐之光罩M，其由固定於主柱架9上部之框架3支撐。
照明光學系統IL，具有：射出曝光用光EL之曝光用光源、使從曝光用光源射出之曝光用光EL的照度均一化的光學積分器、使來自光學積分器之曝光用光EL聚光的聚光透鏡、中繼透鏡系統、將曝光用光EL所形成之光罩M上的照明區域設定成狹縫狀的可變視野光閘等。光罩M上之既定照明區域，係藉由照明光學系統IL以均一照度分佈的曝光用光EL來照明。作為從照明光學系統IL射出之曝光用光EL，例如使用從水銀燈射出之亮線(g線、h線、i線)及KrF準分子雷射光(波長248nm)等遠紫外光(DUV光)，或ArF準分子雷射光(波長193nm)及F2 雷射光(波長157nm)等真空紫外光(VUV光)等。本實施形態係使用ArF準分子雷射光。
本實施形態中，係使用純水來作為從第1液體供應裝置10所供應之第1液體LQ、及從第2液體供應裝置30所供應之第2液體LQ，亦即，本實施形態中，第1液體LQ1與第2亦體系同一液體。純水不但能使ArF準分子雷射光亦能透射，亦能使光線(g線、h線、i線)及KrF準分子雷射光(波長248nm)等遠紫外光(DUV光)透射。
光罩載台MST，係能保持光罩M並移動，藉由例如真空吸附(或靜電吸附)方式來固定光罩M。於光罩載台MST下面，設有複數個非接觸軸承之空氣軸承(air bearing)85。光罩載台MST，係藉由空氣軸承85以非接觸方式支撐於光罩台4上面(導引面)。於光罩載台MST及光罩台4之中央部，分別形成有使光罩M之圖案像通過的開口部MK1,MK2。光罩台4係透過防振裝置86支撐於主柱架9之上側段部7。亦即，光罩載台MST係透過防振裝置86及光罩台4而支撐於主柱架9(上側段部7)的構成。又，藉由防振裝置86，來將光罩台4在振動上與主柱架9分離，俾使主柱架9之振動不會傳達至支撐光罩載台MST的光罩台4。
光罩載台MST，藉由驅動控制裝置CONT所控制之包含線性馬達等的光罩載台驅動裝置MSTD，而能在保持光罩M之狀態下，在光罩台4上與投影光學系統PL之光軸AX垂直的平面內、亦即XY平面內，進行2維移動及微幅旋轉於θZ方向。光罩載台MST，係能以指定之掃描速度移動於X軸方向，並具有光罩M全面至少能橫越投影光學系統PL之光軸AX的X軸方向移動行程。
於光罩載台MST上，設有與光罩載台MST一起移動之移動鏡81。又，在與移動鏡81對向之位置設置雷射干涉儀82。光罩載台MST上之光罩M的2維方向位置、及θZ方向之旋轉角(視情形不同有時亦包含θX、θY方向之旋轉角)，係藉由雷射干涉儀82以即時方式測量。雷射干涉儀82之測量結果輸出至控制裝置CONT。控制裝置CONT，即根據雷射干涉儀82之測量結果來驅動光罩載台驅動裝置MSTD，藉此進行保持於光罩載台MST之光罩M的位置控制。
投影光學系統PL，係以既定之投影倍率β將光罩M之圖案投影曝光於基板P。投影光學系統PL係以複數個光學元件LS1~LS7(包含設於基板P側前端部之第1光學元件LS1)構成，複數個光學元件LS1~LS7係以鏡筒PK支撐。本實施形態中，投影光學系統PL，係投影倍率β例如為1/4、1/5、或1/8之縮小系統。此外，投影光學系統PL
亦可為等倍系統及放大系統之任一者。又，投影光學系統PL，亦可係包含折射元件與反射元件之反射折射系統、不包含反射元件之折射系統、不包含折射元件之反射系統的任一者。從照明光學系統IL射出之曝光用光EL，由物體面側射入投影光學系統PL，在通過複數個光學元件LS7~LS1後，從投影光學系統PL之像面側射出，而到達基板P上。具體而言，曝光用光EL係在分別通過複數個光學元件LS7~LS3之後，通過第2光學元件LS2之上面T4的既定區域，並通過下面T3之既定區域後，射入第2液浸區域LR2。通過第2液浸區域LR2之曝光用光EL，在通過第1光學元件LS1之上面T2的既定區域後，通過下面T1之既定區域，並射入第1液浸區域LR1後到達基板P上。
於保持投影光學系統PL之鏡筒PK外周設有突緣PF，投影光學系統PL係透過此突緣PF支撐於鏡筒台5。鏡筒台5係透過防振裝置87而支撐於主柱架9的下側段部8。亦即，投影光學系統PL係透過防振裝置87及鏡筒台5而支撐於主柱架9(下側段部8)的構成。又，藉由防振裝置87，來將鏡筒台5在振動上與主柱架9分離，俾使主柱架9之振動不會傳達至支撐投影光學系統PL的鏡筒台5。
基板載台PST，係能支撐保持基板P之基板保持具PH並移動，藉由例如真空吸附(或靜電吸附)方式來保持基板P。於基板載台PST下面，設有複數個非接觸軸承之空氣軸承88。基板載台PST，係藉由空氣軸承88以非接觸方式支撐於基板台6上面(導引面)。基板台6係透過防振裝置89支撐於底座BP上。又，藉由防振裝置89，來將基板台6在振動上與主柱架9分離，俾使底座BP(地板面)或主柱架9之振動不會傳達至支撐基板載台PST的基板台6。
基板載台PST，藉由驅動控制裝置CONT所控制之包含線性馬達等的基板載台驅動裝置PSTD，而能在透過基板保持具PH在保持基板P之狀態下，在基板台6上之XY平面內進行2維移動及微幅旋轉於θZ方向。進一步地，基板載台PST亦可移動於Z軸方向、θX方向、以及θY方向。
在基板載台PST上，設有與基板載台PST一起相對投影光學系統PL移動之移動鏡83。又，在與移動鏡83對向之位置設有雷射干涉計84。基板載台PST上之基板P在2維方向之位置及旋轉角，係藉由雷射干涉計84以即時方式測量。又，雖未圖示，曝光裝置EX，係具備焦點位準檢測系統，其用以檢測支撐於基板載台PST之基板P的表面位置資訊。作為焦點位準檢測系統，可採用從斜方向將檢測光照射於基板P表面之斜入射方式、亦可採用靜電容量型感測器之方式等。焦點位準檢測系統，係透過第1液體LQ1、或在不透過第1液體LQ1之狀態下，檢測出基板P表面之Z軸方向的位置資訊、以及基板P之θX及θY方向的傾斜資訊。當係在不透過液體LQ1之狀態下檢測基板P表面之面資訊的焦點位準檢測系統時，亦可係在離開投影光學系統PL之位置檢測基板P表面的面資訊者。在離開投影光學系統PL之位置檢測基板P表面之面資訊的曝光裝置，例如揭示於美國專利第6,674,510號。
雷射干涉儀94之測量結果輸出至控制裝置CONT。焦點位準檢測系統之檢測結果亦輸出至控制裝置CONT。控制裝置CONT，根據焦點位準檢測系統之檢測結果驅動基板載台驅動裝置PSTD，以控制基板P之焦點位置及傾斜角，使基板P表面與投影光學系統PL之像面一致，且根據雷射干涉儀94之測量結果，進行基板P之X軸方向及Y軸方向的位置控制。
於基板載台PST上設有凹部90，用以保持基板P之基板保持具PH即配置於凹部90。又，基板載台PST中除了凹部90以外之上面91，係一與保持於基板保持具PH之基板P表面大致相同高度(同一面高)的平坦面(平坦部)。又，本實施形態中，移動鏡83之上面亦設置成與基板載台PST之上面91為大致同一面。
由於在基板P周圍設有與基板P表面大致同一面之上面91，因此即使係對基板P之邊緣區域進行液浸曝光時，由於在基板P之邊緣部位外側幾乎沒有段差，因此能將液體LQ保持於投影光學系統PL之像面側，良好地形成液浸區域LR1。此外，只要能維持液浸區域LR1，於基板P表面與基板載台PST之上面91間亦可存在段差。又，在基板P之邊緣部與設於該基板P周圍之平坦面(上面)91之間雖有0.1~2mm左右的間隙，但藉由液體LQ之表面張力，液體LQ幾乎不會流入該間隙，即使對基板P之周緣附近進行曝光時，亦可藉由上面91將液體LQ保持於投影光學系統PL下。
第1液浸機構1之第1液體供應機構10，係將將第1液體LQ1供應至投影光學系統PL之第1光學元件LS1與基板P間的第1空間K1，其具備：能送出第1液體LQ1之第1液體供應部11、以及其一端部連接於第1液體供應部11之第1供應管13。第1供應管13之另一端部連接於嘴構件70。本實施形態中，第1液體供應機構10係供應純水，第1液體供應部11具有純水製造裝置、以及調整所供應之第1液體(純水)LQ1溫度的調溫裝置等。此外，只要能滿足既定品質條件，亦可不將純水製造裝置設於曝光裝置EX，而是使用配置有曝光裝置EX之工廠的純水製造裝置(施力裝置)。第1液體供應機構10(第1液體供應部11)之動作係由控制裝置CONT控制。為將第1液浸區域LR1形成於基板P上，第1液體供應機構10，係在控制裝置CONT之控制下，將既定量第1液體LQ1供應至配置在投影光學系統PL像面側的基板P上。
又，於第1供應管13途中設有稱為mass flow controller的流量控制器16，其用以控制從第1液體供應部11送至投影光學系統PL像面側之每一單位時間的液體量。流量控制器16之液體供應量的控制，係根據控制裝置CONT之指令訊號所進行。
第1液浸機構1之液體回收機構20，係用以回收投影光學系統PL之像面側的第1液體LQ1。第1液體回收機構20，具備能回收第1液體LQ1之第1液體回收部21、以及其一端部連接於第1液體回收部21之第1回收管23。第1回收管23之另一端部則連接於嘴構件70。第1液體回收部21，例如具備：真空泵等真空系統(吸引裝置)、以及將所回收之第1液體LQ1與氣體分離的氣液分離器等。此外，亦可不將真空系統或氣液分離器等全部設於曝光裝置EX，而使用配置有曝光裝置EX之工廠的設備來替代其至少一部分。第1液體回收機構20(第1液體回收部21)之動作係由控制裝置CONT控制。為將第1液浸區域LR1形成於基板P上，第1液體回收機構20，係在控制裝置CONT之控制下，將第1液體供應機構10所供應之基板P上的第1液體LQ回收既定量。
第2液浸機構2之第2液體供應機構30，係將將第2液體LQ2供應至投影光學系統PL之第2光學元件LS2與第1光學元件LS1基板P間的第1空間K1。第2液浸機構2，具備：能送出第2液體LQ2之第2液體供應部31、以及其一端部連接於第2液體供應部31之第2供應管33。第3供應管33之另一端部，則透過後述供應流路(34)等，連接於第1光學元件LS1與第2光學元件LS2間之第2空間K2。與第1液體供應機構10同樣地，第2液體供應機構30係供應純水。第2液體供應部31具有純水製造裝置、以及調整所供應之第2液體(純水)LQ2溫度的調溫裝置等。此外，亦可不將純水製造裝置設於曝光裝置EX，而是使用配置有曝光裝置EX之工廠的純水製造裝置(施力裝置)。第2液體供應機構30(第2液體供應部31)之動作係由控制裝置CONT控制。為將第2液浸區域LR2形成於第1光學元件LS1之上面T2上，第2液體供應機構30，係在控制裝置CONT之控制下，將既定量第2液體LQ2供應至第1光學元件LS1之上面T2上。
此外，純水製造裝置亦可共通使用於第1液浸機構與第2液浸機構。
又，於第2供應管33的途中亦可設置流量控制器，其用以控制從第2液體供應部31送出、供應至第2空間K2之每一單位時間的液體量。
第2液浸機構2之液體回收機構40，係從投影光學系統PL之第2光學元件LS2與第1光學元件LS1間之第2空間K2回收第2液體LQ2。第2液體回收機構40，具備能回收第2液體LQ2之第2液體回收部41、以及其一端部連接於第2液體回收部41之第2回收管43。第2回收管43之另一端部，係透過後述回收流路(44)等，連接於第1光學元件LS1與第2光學元件LS2間之第2空間K2。第2液體回收部41，例如具備：真空泵等真空系統(吸引裝置)、以及將所回收之第2液體LQ2與氣體分離的氣液分離器等。此外，亦可不將真空系統或氣液分離器等全部設於曝光裝置EX，而使用配置有曝光裝置EX之工廠的設備來替代其至少一部分。第2液體回收機構40(第2液體回收部41)之動作係由控制裝置CONT控制。第2液體回收機構40，係在控制裝置CONT之控制下，回收第2液體供應機構30所供應之第1光學元件LS1上面T2上的第2液體LQ2。
嘴構件70係被嘴保持具96保持，該嘴保持具96係連接於主柱架9之下側段部8。透過嘴保持具96保持嘴構件70之主柱架9、與透過突緣PF支撐投影光學系統PL之鏡筒PK的鏡筒台5，係透過防振裝置87在振動上分離。據此，可防止在嘴構件70產生之振動傳達至投影光學系統PL。又，透過嘴保持具96支撐嘴構件70之主柱架9、與支撐基板載台PST之基板台6，係透過防振裝置89在振動上分離。據此，可防止在嘴構件70產生之振動透過主柱架9及底座BP而傳達至基板載台PST。又，透過嘴保持具96支撐嘴構件70之主柱架9、與支撐光罩載台MST之光罩台4，係透過防振裝置86在振動上分離。據此，可防止嘴構件70產生之振動透過主柱架9傳達至光罩載台MST。
其次，參照圖2、圖3及圖4說明第1液浸機構1及嘴構件70。圖2係顯示嘴構件70附近之概略立體圖的部分截斷圖、圖3係從下側觀察嘴構件70之立體圖、圖4係側截面圖。
嘴構件70，配置於投影光學系統PL之像面側前端部附近，係一於基板P(基板載台PST)上方配置成包圍投影光學系統PL周圍之環狀構件。本實施形態中，嘴構件70係構成第1液浸機構1之一部分。於嘴構件70中央部具有能配置投影光學系統PL之孔部70H。如圖4所示，第1光學元件LS1與第2光學元件LS2係以同一鏡筒(支撐構件)PK所支撐，本實施形態中，係設置成嘴構件70之孔部70H的內側面70T與鏡筒PK之側面PKT對向。又，在嘴構件70之孔部70H的內側面70T與投影光學系統PL之鏡筒PK的側面PKT之間設有間隙。此間隙，係為了在振動上分離投影光學系統PL與嘴構件70而設置。藉此，可防止在嘴構件70產生之振動直接傳達至投影光學系統PL。
此外，嘴構件70之孔部70H內側面，係對液體LQ具有撥液性(撥水性)，可抑制液體滲入投影光學系統PL側面與嘴構件70內側面之間隙。
於嘴構件70下面，形成有用以供應第1液體LQ1之液體供應口12、及用以回收第1液體LQ1之液體回收口22。以下說明中，將第1液浸機構1之液體供應口12適當稱之為第1供應口12，將第1液浸機構1之液體回收口22稱當稱之為第1回收口22。
於嘴構件70內部，形成有連接於第1供應口12之第1供應流路14、以及連接第1回收口22之第1回收流路24。又，於第1供應流路14連接第1供應管13另一端，於第1回收流路24連接第1回收管23另一端。第1供應口12、第1供應流路14、以及第1供應管13，係構成第1液體供應機構10(第1液浸機構1)之一部分，第1回收口22、第1回收流路24、以及第1回收管23，係構成第1液體回收機構20(第1液浸機構1)的一部分。
第1供應口12，係在被基板載台PST支撐之基板P上方，設置成與該基板P表面對向。第1供應口12與基板P表面隔著既定距離。第1供應口12，係配置成包圍曝光用光EL所照射之投影光學系統PL的投影區域AR。本實施形態中，如圖3所示，第1供應口12，係於嘴構件70下面配置成包圍投影區域AR之環形狹縫狀。又，本實施形態中，投影區域AR，係設定成以Y軸方向(非掃描方向)為長邊方向的矩形。
第1供應流路14，具備其一部分連接於第1供應管13之另一端的緩衝流路部14H；以及其上端部連接於緩衝流路部14H、下端部連接於第1供應口12之傾斜流路部14S。傾斜流路部14S具有對應第1供應口12之形狀，其沿XY平面之截面，係形成為包圍第1光學元件LS1之環狀狹縫。傾斜流路部14S，具有與配置於其內側之第1光學元件LS1側面對應的傾斜角度，從圖4之側截面圖可知，係形成為與投影光學系統PL之光軸AX的距離越長而與基板P表面之間隔越大。
緩衝流路部14H，以包圍傾斜流路部14S上端部之方式設置於其外側，係一形成為沿XY方向(水平方向)擴張之空間部。緩衝流路部14H內側(光軸AX側)與傾斜流路部14S上端部係連接，其連接部為一彎曲角部17。又，在其連接部(彎曲角)17附近，具體而言係緩衝流路部14H之內側(光軸AX側)區域，設置有形成為包圍傾斜流路部14S上端部的堤防部15。堤防部15，係設置成從緩衝流路部14H底面往＋Z方向突出。堤防部15與嘴構件上面(後述之頂板部72B)之間，係分隔出較緩衝流路部14H窄之狹窄流路部14N。
本實施形態中，嘴構件70，係將第1構件71與第2構件72組合而形成。第1、第2構件71,72，例如可藉由鋁、鈦、不鏽鋼、杜拉鋁(duralumin)、或至少含上述中之二者的合金來形成。
第1構件71，具有：側板部71A、其外側端部連接於側板部71A上部之既定位置的頂板部71B、其上端部連接於頂板部71B內側端部之傾斜板部71C、以及連接於傾斜板部71C下端部之底板部71D(參照圖3)，上述各板部係彼此接合成一體。第2構件72，具有：其外側端部連接於第1構件71上端部之頂板部72B、其上端部連接於頂板部72B內側端部之傾斜板部72C、以及連接於傾斜板部72C下端部之底板部(平板部)72D，上述各板部係彼此接合成一體。又，以第1構件71之頂板部71B形成緩衝流路部14H的底面、以第2構件72之頂板部72B下面形成緩衝流路部14H的頂面。又，以第1構件71之傾斜板部71C上面(朝向投影光學系統PL側之面)形成傾斜流路部14S的底面、以第2構件72之傾斜板部72C下面(與投影光學系統PL相反側之面)形成傾斜流路部14S的頂面。第1構件71之傾斜板部71C及第2構件72之傾斜板部72C分別形成為研缽狀。藉由組合上述第1、第2構件71,72來形成狹縫狀供應流路14。又，緩衝流路部14H外側，係被第1構件71之側板部71A上部區域封閉，第2構件72之傾斜板部72C上面(亦即嘴構件70之內側面70T)，係與投影光學系統PL之鏡筒PK的側面PKT對向。
第1回收口22，係在支撐於基板載台PST之基板P上方，設置成與該基板P表面對向。第1回收口22與基板P表面隔著既定距離。第1回收口22係相對投影光學系統PL之投影區域AR，以從第1供應口12離開之方式設置於第1供應口12外側，並形成為包圍第1供應口12及曝光用光EL所照射之投影區域AR。具體而言，藉由第1構件71之側板71A、頂板部71B、以及傾斜板部71C，來形成向下開口之空間部24，藉由空間部24之前述開口部來形成第1回收口22，並藉由前述空間部24形成第1回收流路24。又，於第1回收流路(空間部)24之一部分連接有第1回收管23的另一端。
於第1回收口22配置有覆蓋該第1回收口22之具複數個孔的多孔構件25。多孔構件25係由具複數個孔之網狀(mesh)構件構成。作為多孔構件25，例如能藉由形成蜂巢形圖案(由大致六角形之複數個孔所構成)之網狀構件來構成。多孔構件25係形成為薄板狀，例如為具有100μm左右之厚度。
多孔構件25，係能藉由對構成多孔構件25基材(由不鏽鋼(例如SUS316)等構成)之板構件施以鑿孔加工來形成。又，亦能於第1回收口22重疊配置複數個薄板狀多孔構件25。又，亦可對多孔構件25施以用來抑制雜質溶於第1液體LQ1之表面處理、或施以用來提高親液性之表面處理。作為此種表面處理，係有使氧化鉻附著於多孔構件25之處理，例如神鋼環境對策股份有限公司之「GOLDEP」處理、或「GOLDEP WHITE」處理。藉由施以此種表面處理，而能防止多孔構件25之雜質溶於第1液體LQ1等不良情形產生。又，亦可對嘴構件70(第1、第2構件71,72)施以上述表面處理。
此外，亦可使用雜質較不會溶於第1液體LQ1之材料(鈦等)來形成多孔構件25。
嘴構件70為俯視四角形狀。如圖3所示，第1回收口22，係於嘴構件70下面形成為包圍投影區域AR及第1供應口12之俯視框狀(「口」字形)。又，於該第1回收口22配置有薄板狀之多孔構件25。又，在第1回收口(多孔構件)25與第1供應口12之間，配置有第1構件71之底板部71D。第1供應口12，係在第1構件71之底板部71D與第2構件72之底板部72D間形成為俯視環狀之狹縫。
嘴構件70中，底板部71D,72D之各與基板P對向之面(下面)，為平行於XY平面之平坦面。亦即，嘴構件70所具備之底板部71D,72D，係具有形成為與基板載台PST所支撐之基板P表面(XY平面)對向、且與基板P表面大致平行的下面。又，本實施形態中，底板部71D下面與底板部72D下面為大致同一面高，且係一與配置於基板載台PST之基板P表面間的間隙為最小的部分。藉此，能將第1液體LQ1良好地保持在底板部71D,72D下面與基板P之間，以形成第1液浸區域LR1。以下說明中，將形成為與基板載台PST所支撐之基板P表面對向、且與基板P表面(XY平面)大致平行的底板部71D,72D下面(平坦部)，適當併稱為「平坦面75」。
平坦面75，係配置於嘴構件70中最接近基板載台PST所支撐之基板P處的面。且本實施形態中，由於底板部71D下面與底板部72D下面為大致同一面高，因此雖將底板部71D下面及底板部72D下面一起當作平坦面75，但亦可於底板部71D下面配置多孔構件25，來作為第1回收口22之一部分。此時，僅有底板部72D之下面為平坦面75。
多孔構件25，具有與支撐於基板載台PST之基板P對向的下面26。又，多孔構件25，係以其下面26對支撐於基板載台PST之基板P表面(亦即XY平面)呈傾斜的方式設於第1回收口22。亦即，設於第1回收口22之多孔構件25，具有與支撐於基板載台PST之基板P表面對向的斜面(下面)26。第1液體LQ1，係透過配置於第1回收口22之多孔構件25的斜面26而被回收。亦即，第1回收口22係形成於斜面26的構成。又，第1回收口22，由於係形成為包圍曝光用光EL所照射之投影區域AR，因此配置於該第1回收口22之多孔構件25的斜面26，係一形成為包圍曝光用光EL所照射之投影區域AR的構成。
與基板P對向之多孔構件25的斜面26，係形成為與投影光學系統PL(曝光用光EL)之光軸AX的距離越長而與基板P表面之間隔越大。如圖3所示，本實施形態中，第1回收口22係形成俯視呈「口」字形，並組合4枚多孔構件25A~25D配置於第1回收孔22。其中，相對投影區域AR之X軸方向(掃描方向)分別配置於兩側之多孔構件25A,25C，係配置成其表面與XZ平面正交、且與光軸AX之距離越長而與基板P表面的間隔越大。又，相對投影區域AR分別配置於Y軸方向兩側之多孔構件25B,25D，係配置成其表面與YZ平面正交、且與光軸AX之距離越長而與基板P表面之間隔越大。
連接於第1構件71之傾斜板部71C下端部的底板部71D下面與側板部71A下端部，係設置成於Z軸方向大致相同位置(等高)。又，多孔構件25，係以其斜面26內緣部與底板部71D下面(平坦面75)為大致同高之方式、且以斜面26內緣部與底板部71D下面(平坦面75)連續之方式，安裝於嘴構件70之第1回收口22。亦即，平坦面75係與多孔構件25之斜面26連續地形成。又，多孔構件25，係配置成與光軸AX之距離越長而與基板P表面的間隔越大。又，於斜面26(多孔構件25)之外緣部外側，設有由側板部71A下部之一部分區域所形成的壁部76。壁部76係以包圍多孔構件25(斜面26)之方式設置於其周緣，其相對投影區域AR設於第1回收口22外側，用以抑制第1液體LQ1之漏出。
形成平坦面75之底板部72D的一部分，係在Z軸方向配置於投影光學系統PL之第1光學元件LS1下面T1與基板P之間。亦即，形成平坦面75之底板部72的一部分，係潛入投影光學系統PL之光學元件LS1的下面T1之下。又，在形成平坦面75之底板部72D的中央部，形成有使曝光用光EL通過之開口部74。開口部74，具有對應投影區域AR之形狀，在本實施形態中形成為以Y軸方向(非掃描方向)為長邊方向之橢圓狀。開口部74係形成為較投影
區域AR大，藉此使通過投影光學系統PL之曝光用光EL不會被底板部72D遮蔽，而能到達基板P上。亦即，形成平坦面75之底板部72D，係在不妨礙曝光用光EL之光路的位置，配置成包圍曝光用光EL之光路、且潛入第1光學元件LS1之下面T1之下。換言之，平坦面75係在第1光學元件LS1之下面T1與基板P之間配置成包圍投影區域AR。又，底板部72D，係以其下面為平坦面75配置成與基板P表面對向，並設置成不與第1光學元件LS1下面T1及基板P接觸。此外，開口部74之邊緣部74E可係直角狀，或形成為銳角或圓弧狀皆可。
又，平坦面75，係配置於曝光用光EL所照射之投影區域AR與配置於第1回收口22之多孔構件25的斜面26間。第1回收口22係相對投影區域AR在平坦面75外側、且配置成包圍著平坦面75。又，第1供應口12，係相對投影區域AR配置於平坦面75(底板部72D)外側。第1供應口12，係設於投影光學系統PL之投影區域AR與第1回收口22間，用以形成第1液浸區域LR1之第1液體LQ1，係透過第1供應口12被供應至投影光學系統PL之投影區域AR與第1回收口22間。
且本實施形態中，雖第1回收口22係形成為口字形且配置成包圍平坦面75，但只要係相對投影區域AR位於平坦面75外側，亦可不包圍於平坦面75。例如，第1回收口22，亦可分割配置於嘴構件70下面中、較相對投影區域AR之掃描方向(X軸方向)兩側的平坦面75更外側的既定區域。或者，第1回收口22，亦可分割配置於嘴構件70下面中、較相對投影區域AR之非掃描方向(Y軸方向)兩側的平坦面75更外側的既定區域。另一方面，藉由將第1回收口22配置成包圍平坦面75，而能更確實地透過第1回收口22回收第1液體LQ1。
如上所述，平坦面75係配置於第1光學元件LS1之下面T1與基板P間，基板P表面與第1光學元件LS1之下面T1的距離，係較基板P表面與平坦面75之距離長。亦即，第1光學元件LS1之下面T1，形成於較平坦面75高之位置(相對基板P為較遠)。
又，包含於平坦面75連續形成之斜面26的第1回收口22，其至少一部分係於Z軸方向、在第1光學元件LS1之下面T1與基板P間配置成與基板P表面對向。亦即，第1回收口22之至少一部分係設於較第1光學元件1之下面T1低的位置(相對基板P較近之處)。又，包含斜面26之第1回收口22，係配置於第1光學元件LS1之下面T1周圍的構成。
本實施形態中，第1光學元件LS1之下面T1與第1光學元件LS1之上面T2的距離為4mm左右，第1光學元件LS1之下面T1與基板P的距離、亦即曝光用光EL之光路中液體LQ1的厚度為3mm左右，而平坦面75與基板P之距離約1mm。又，平坦面75係接觸於第1液浸區域LR1之第1液體LQ1，第1光學元件LS1之下面T1亦接觸於第1液浸區域LR1的第1液體LQ有接觸。亦即，平坦面75及第1
光學元件LS1之下面T1，為與第1液浸區域LR1之第1液體LQ1接觸的液體接觸面。
此外，第1光學元件LS1之下面T1與第1光學元件LS1之上面T2的距離，並不限於上述之4mm，亦可設定在3~10mm的範圍，而第1光學元件LS1之下面T1與基板P的距離，並不限於上述之3mm，亦可考量液體LQ1對曝光用光EL之吸收、以及液體LQ1在第1空間K1之流動，設定在1~5mm之範圍。又，平坦面75與基板P之距離亦不限於上述之1mm，亦能設定在0.5~1mm的範圍。
投影光學系統PL之第1光學元件LS1的下面(液體接觸面)T1具有親液性(親水性)。本實施形態中，係對下面T1施以親液化處理，藉由該親液化處理使第1光學元件LS1之下面T1具親液性。又，平坦面75亦施以親液化處理而具有親液性。此外，亦可對平坦面75一部分施以撥液化處理而使其具有撥液性。
作為用以使第1光學元件LS1之下面T1等既定構件具親液性的親液化處理，例如列舉使MgF2 、Al2 O3 、SiO2 等親液性材料附著的處理。或者，由於本實施形態之液體LQ係採用極性較大的水，因此作為親液化處理(親水化處理)，例如，能以醇類等具有OH基之極性較大的分子結構物質來形成薄膜，以賦予親液性(親水性)。又，藉由以螢石或石英來形成第1光學元件LS1，由於此等螢石或石英與水的親和性高，因此即使未施以親液化處理，亦能得到良好之親液性，而能使第1液體LQ1與第1光學元件LS1
下面T1之大致全面緊貼。此外，亦可使平坦面75之一部分(例如底板部71D下面)對第1液體LQ1具有親液性。
又，作為為了使平坦面75一部分具有撥液性的撥液化處理，例如可列舉將聚四氟乙烯(鐵氟龍(登記商標))等氟系樹脂材料、丙烯酸系樹脂材料、或矽系樹脂材料等撥液性材料附著等的處理。又，藉由使基板載台PST之上面91具有撥液性，而能抑制第1液體LQ1在液浸曝光中流出基板P外側(上面91外側)，且在液浸曝光後亦能圓滑地回收第1液體LQ1，能防止有第1液體LQ1殘留於上面91之不良情形。
為將第1液體LQ1供應至基板P上，控制裝置CONT，係驅動第1液體供應部11，將第1液體LQ從第1液體供應部11送出。從第1液體供應部11送出之第1液體LQ1，在流經第1供應管13後，流入嘴構件70之第1供應流路14中的緩衝流路部14H。緩衝流路部14H係沿水平方向擴張的空間部，使流入緩衝流路部14H之第1液體LQ1以沿水平方向擴張之方式流動。由於在緩衝流路部14H之流路下流側的內側(光軸AX側)區域形成有堤防部15，因此第1液體LQ1會在充滿緩衝流路部14全區後，暫時被儲存於此。接著，當第1液體LQ1在緩衝流路部14H儲存至既定量以上後(第1液體LQ1之液面高於堤防部15之高度後)，即透過狹窄流路部14N流入傾斜流路部14S。流入傾斜流路部14S之第1液體LQ1，即沿傾斜流路部14S流向下方，並透過第1供應口12供應至配置於投影光學系統PL像面側之基板P上。第1供應口12係從基板P上方將第1液體LQ1供應至基板P上。
如此，藉由設置堤防部15，使從緩衝流路部14H流出之第1液體LQ1，從第1供應口12(以包圍投影區域AR之方式形成為環狀)全區大致均一地供應至基板P上。亦即，若未形成堤防部15(狹窄流路部14N)，流動於傾斜流路部14S之第1液體LQ1的流量，其在第1供應管13與緩衝流路部14H之連接部附近的區域會較其他的區域多，因此在形成為環狀之第1供應口12各位置對基板P上之液體供應量即會不均一。不過，由於設置狹窄流路部14N來形成緩衝流路部14H，當於該緩衝流路部14H儲存至既定量以上之第1液體LQ1後，才開始將液體供應至第1供應口12，因此能在使第1供應口12各位置之流量分布或流速分布均一的狀態下，將第1液體LQ1供應至基板P上。此處，雖在第1供應流路14之彎曲角部17附近容易在例如開始供應時等殘存氣泡，但藉由縮小此彎曲部17附近之第1供應流路14來形成狹窄流路部14N，而能使流動於狹窄流路部14N之第1液體LQ1的流速更高速，藉由該高速之第1液體LQ1的流動，能將氣泡透過第1供應口12排出至第1供應流路14外部。接著，藉由在排出氣泡後執行液浸曝光動作，而能在無氣泡之狀態下於第1液浸區域LR1進行曝光處理。此外，堤防部15，亦可設置成從緩衝流路部14H之頂面往－Z方向突出。其重點，係只要將較緩衝流路部14H狹窄之狹窄流路部14N設於緩衝流路部14H的流路下游側即可。
此外，亦可將部分堤防部15作成較低(較高)。藉由預先於堤防部15設置部分高度相異之區域，而能以部分相異之時間點開始來自第1供應口12之第1液體LQ1的供應，因此能防止在開始供應第1液體LQ1時氣體(氣泡)殘留於形成液浸區域AR2的液體中。又，亦能將緩衝流路部14H分割成複數個流路，來對應狹縫狀液體供應口12之位置供應相異量的液體LQ。
又，為回收基板P上之第1液體LQ1，控制裝置CQNT即驅動第1液體回收部21。藉由驅動具有真空系統之第1液體回收部21後，基板P上之第1液體LQ1，即透過配置有多孔構件25之第1回收口22流入第1回收流路24。當回收第1液浸區域LR1之第1液體LQ1時，該第1液體LQ1係接觸於多孔構件25之下面(斜面)26。由於第1回收口22(多孔構件25)係於基板P上方設置成與基板P對向，因此係從上方來回收基板P上之第1液體LQ1。流入第1回收流路24之第1液體LQ1，在流經第1回收管23後被回收至第1液體回收部21。
接著，參照圖4、圖5、圖6、及圖7來說明第2液浸機構2。
圖4中，第1光學元件LS1與第2光學元件LS2，係被同一鏡筒(支撐構件)PK支撐，並相對曝光用光EL之光路支撐成大致靜止的狀態。第1光學元件LS1，係支撐於設於鏡筒PK下端部之第1支撐部91。第2光學元件LS2，係支撐於鏡筒PK內部中設在較第1支撐部91上方之第2支撐部92。於第2光學元件LS2上部設有作為被支撐部的突緣部F2，第2支撐部92係藉由支撐突緣部F2來支撐第2光學元件LS2。又，第1光學元件LS1，係能容易地拆裝於鏡筒PK之第1支撐部91。亦即，第1光學元件LS1係設置成能更換。此外，亦能將支撐第1光學元件之第1支撐部9l設置成能拆裝於第2支撐部92，以一併更換第1支撐部91與第1光學元件LS1。
第1光學元件LS1係平行平面板，下面T1與上面T2為平行。又，下面T1及上面T2與XY平面大致平行。由於支撐於基板載台PST之基板P的表面與XY平面成大致平行，因此下面T1及上面T2係與支撐於基板載台PST之基板P的表面大致平行。又，支撐於第1支撐部91之第1光學元件LS1的下面T1、與鏡筒PK之下面PKA為大致同一面高。形成平坦面75之底板部72D，係延展於第1光學元件LS1之下面T1及鏡筒PK下面PKA下方。
第2光學元件LS2之下面T3係形成為平面狀，且支撐於第2支撐部92之第2光學元件LS2的下面T3、與支撐於第1支撐部91之第1光學元件LS1的上面T2為大致平行。另一方面，第2光學元件LS2之上面T4，係往物體面側(光罩M側)形成為凸狀，並具有正折射率。藉此，能減低射入上面T4之光(曝光用光EL)的反射損失，進而能確保投影光學系統PL之較大像側數值孔徑。又，具有折射率(透鏡作用)之第2光學元件LS2，係在良好之定位狀態下支撐於鏡筒PK的第2支撐部92。
又，本實施形態中，與第1光學元件LS1對向之第2光學元件LS2下面T3的外徑D3，係形成為小於第1光學元件LS1上面T2之外徑D2。
接著，如上所述，曝光用光EL，即通過第2光學元件LS2之上面T4及下面T3的各既定區域，且通過第1光學元件LS1之上面T2及下面T1的各既定區域。
鏡筒PK與第1光學元件LS1之連接部等為密封。亦即，第1光學元件LS1之下面T1側的第1空間K1與上面側之第2空間K2為彼此獨立的空間，藉此可阻止液體流通於第1空間K1與第2空間K2之間。如上所述，第1空間K1，係第1光學元件LS1與基板P間之空間，於該第1空間K1形成有第1液體LQ1的第1液浸區域LR1。另一方面，第2空間K2為鏡筒PK之內部空間的一部分，係一第1光學元件LS1上面T2、與配置於其上方之第2光學元件LS2下面T3間的空間。又，於第2空間K2形成有第2液體LQ2之第2液浸區域LR2。且在第2光學元件LS2之側面C2與鏡筒PK的內側面PKC間設有間隙。
如圖4所示，第2供應管33另一端，係連接於形成在鏡筒PK內部之第2供應流路34的一端部。另一方面，鏡筒PK之第2供應流路34另一端，則連接於配置在鏡筒PK內側(內部空間)之供應構件35。配置於鏡筒PK內側之供應構件35，具有對第2空間K2供應第2液體LQ2之液體供應口32。於供應構件35內部形成有供第2液體LQ2流動之供應流路36。第2供應流路34對供應構件35(供應流路36)之連接部，係設於鏡筒PK內側面PKC之第2空間K2附近。
又，第2回收管43另一端，係連接在形成於鏡筒PK內部之第2回收流路44的一端部。另一方面，鏡筒PK之第2回收流路44另一端部，則連接於配置在鏡筒PK內側(內部空間)之回收構件45。配置於鏡筒PK內側之回收構件45，具有回收第2空間K2之第2液體LQ2的液體回收口42。於回收構件45內部形成有供第2液體LQ2流動之回收流路46。第2回收流路44對回收構件45(回收流路46)之連接部，係設於鏡筒PK內側面PKC之第2空間K2附近。
液體供應口32、供應構件35(供應流路36)、第2供應流路34、以及第2供應管33，係構成第2液體供應機構30(第2液浸機構2)的一部分，液體回收口42、回收構件45(回收流路46)、第2回收流路44、以及第2回收管43，係構成第2液體回收機構40(第2液浸機構2)的一部分。以下說明中，將第2液浸機構2之第2供應口32稱為第2供應口32、將第2液浸機構2的液體回收口42稱為第2回收口42。
圖5係說明用以形成第2液浸區域LR2之第2液浸機構2的圖，圖5(a)係側視圖，圖5(b)則係圖5(a)之A－A線截面圖。如圖5所示，供應構件35係由延伸於水平方向之軸狀構件所構成。本實施形態中，供應構件35係配置於第1光學元件LS1之上面T2中、曝光用光EL所通過之既定區域AR’的＋X側，其設置成沿X軸方向延伸。又，形成於供應構件35內部之供應流路36的一端部，係連接於形成在鏡筒PK內部之第2供應流路34(參照圖4)的另一端，而供應流路36之另一端則連接於第2供應口32。第2供應口32係形成為朝向－X側，將第2液體LQ2以與第1光學元件LS1之上面T2大致平行的方式、亦即與XY平面(橫方向)大致平行之方式加以噴出。由於第2液浸機構2之第2供應口32配置於第2空間K2，因此第2液體供應部31，係透過第2供應管33、第2供應流路34、以及第2供應口32等連接於第2空間K2。
在供應構件35與第1光學元件LS1之上面T2之間、以及在供應構件35與第2光學元件LS2之下面T3之間分別設置有間隙。亦即，供應構件35，係被鏡筒PK或既定支撐機構支撐成未與各第1光學元件LS1及第2光學元件LS2接觸的狀態。藉此，能防止在供應構件35產生之振動直接傳達至第1、第2光學元件LS1,LS2側。藉由使供應構件35對各第1光學元件LS1及第2光學元件LS2呈非接觸狀態，而能抑制第1光學元件LS1及第2光學元件LS2的形狀變化，維持投影光學系統PL之高成像性能。
又，供應構件35係設於不妨礙曝光用光EL照射之位置、亦即設於第1光學元件LS1之上面T2中曝光用光EL所通過的既定區域AR’外側。第2供應口32，係設於第2空間K2中、既定區域AR’與第1光學元件LS1上面T2之邊緣部間的既定位置。
為形成第2液浸區域LR2，控制裝置CONT，在從第2液體供應機構30之第2液體供應部31送出第2液體LQ2後，從該第2液體供應部31送出之第2液體LQ2，即在流經第2供應管33後，流入形成於鏡筒PK內部之第2供應流路34的一端部。接著，流入第2供應流路34一端部的液體LQ2，即在流經第2供應流路34後，流入與其另一端連接之供應構件35的供應流路36一端。流入供應流路36一端之第2液體LQ2，即在流經供應流路36後，透過第2供應口32供應至第2空間K2。從第2供應口32供應之第2液體LQ2，即在第1光學元件LS1上面T2中，僅在較曝光用光EL所通過之既定區域AR，大、且較上面T2小的部分區域局部性地形成第2液浸區域LR2。供應至第1光學元件LS1與第2光學元件LS2間之第2液體LQ2，藉由表面張力保持於第1光學元件LS1之上面T2與第2光學元件LS2之下面T3間。第2液浸區域LR2之第2液體LQ2，除了接觸於第1光學元件LS1之上面T2的部分區域以外，亦接觸於第2光學元件LS2之下面T3的大致全區。如上所述，第2光學元件LS2下面T3的外徑D3，由於較1光學元件LS1上面T2之外徑D2小，因此充滿於第1光學元件LS1與第2光學元件LS2間之第2液體LS2，係能將較第1光學元件LS1上面T2小之第2液浸區域LR2，形成於第2光學元件LS2下面T3之下(第1光學元件LS1上面T2之上)。
此外，本實施形態中，第1光學元件LS1上面T2與第2光學元件LS2下面T3之距離、即曝光用光EL之光路中液體LQ2的厚度為3mm左右。不過，第1光學元件LS1上面T2與第2光學元件LS2下面T3之距離，並不限於上述3mm，亦可在考量液體LQ2對曝光用光EL之吸收、及液體LQ2於第2空間K2之流動後，設定在0.5~5mm之範圍。
此處，如圖6所示，面向第2空間K2之第1光學元件LS1的上面T2中，構成第2液浸區域LR2部分區域之第1區域HR1表面與第2液體LQ2的親和性，係高於該第1區域HR1周圍區域之第2區域HR2表面與第2液體LQ2的親和性。亦即，第1區域HR1表面與第2液體LQ2之接觸角，係小於第2區域HR2表面與第2液體LQ2之接觸角。具體而言，第2區域HR2表面對第2液體LQ2具有撥液性。藉此，在將第2液體LQ2之第2液浸區域LR2形成於第1光學元件LS1上面T2的部分區域(第1區域HR1)時，能防止第2液體LQ2流出上面T2外側之不良狀況。又，第1區域HR1，係包含曝光用光EL所通過之既定區域AR’，藉由預先使包含該既定區域AR’之第1區域HR1的表面具親液性，而能使第2液體LQ2良好地緊貼於第1區域HR1表面。
本實施形態中，藉由對第2區域HR2表面施以撥液化處理，而對第2區域HR2表面賦與撥液性。作為用以使第2區域HR2表面具撥液性的處理，例如能列舉將聚四氟化乙烯等氟系列樹脂材料、丙烯酸系列樹脂材料、矽系列樹脂材料等撥液性材料予以塗布、或將由前述撥液性材料構成之薄膜加以貼附等處理。本實施形態，係將旭硝子製之「賽得布(CYTOP)」塗布於第2區域HR2表面。
又，本實施形態之複數個光學元件LS1~LS7中，至少與第1、第2液體LQ1,LQ2接觸之第1、第2光學元件LS1,LS2係由石英所形成。由於石英與第1、第2液體(水)LQ1,LQ2之親和性高，因此能使第1、第2液體LQ1,LQ2，緊貼於第1光學元件LS1之液體接觸面之下面T1及上面T2的第1區域HR1、以及第2光學元件LS2之液體接觸面之下面T3的大致全區。據此，使第1、第2液體LQ1,LQ2緊貼於第1光學元件LS1,LS2的液體接觸面，而能將第2液體LQ2確實地充滿第2光學元件LS2與第1光學元件LS1間之光路，且能將第1液體LQ1確實地充滿第1光學元件LS1與基板P間的光路。
又，由於石英為折射率大之材料，因此例如能縮小第2光學元件LS2等之大小，能將投影光學系統PL全體或曝光裝置EX整體作得較小。又，由於石英具有耐水性，因此有例如不須在上述液體接觸面設置保護膜等之優點。
此外，第1、第2光學元件LS1,LS2之至少其中一方，亦可係與水有高親和性之螢石。又，例如亦可以螢石來形成光學元件LS3~LS7，並以石英來形成光學元件LS1,LS2，或亦可以石英(或螢石)來形成所有光學元件LS1~LS7。
又，亦可對包含第1光學元件LS1上面T2之第1區域HR1的第1、第2光學元件LS1,LS2液體接觸面，施以使MgF2 、Al2 O3 、SiO2 等親液性材料附著之親水化(親液化)處理，以提高與第1、第2液體LQ1,LQ2之親和性。或者，由於本實施形態之第1、第2液體LQ1,LQ2為極性較大的水，因此作為親液化處理(親水化處理)時，例如藉由以酒精等極性較大之分子結構物質來形成薄膜，而亦能對此光學元件LS1,LS2之液體接觸面賦予親水性。
且此處，雖使第1光學元件LS1之上面T2中位於第1區域HR1(包含曝光用光EL所通過之既定區域AR’)周圍之第2區域HR2具有撥液性，但亦可使第2光學元件LS2之下面T3中、包含曝光用光EL所通過之既定區域的一部分區域周圍具有撥液性。
回到圖5(b)，回收構件45，具備軸部45A與連接於該軸部45A之環狀部45B。軸部45A係設置成延伸於水平方向，在本實施形態中係配置於既定區域AR’－X側，並設置成沿X軸方向延伸。環狀部45B，係形成為較第1光學元件LS1之上面T2邊緣部小，其－X側之一部分連接於軸部45A。另一方面，環狀部45B之＋X側的一部分為開口，並於該開口部45K配置供應構件35。
於回收構件45內部形成有對應回收構件45之形狀的回收流路46。形成於回收構件45中之軸部45A的內部回收流路46一端部，係連接於形成在鏡筒PK內部之第2回收流路44(參照圖4)的另一端。又，於回收構件45之環狀部45B內部形成有包圍既定區域AR’之環狀回收流路46。又，形成於軸部45A內部之回收流路46的另一端部，係連接於形成在環狀部45B內部之環狀回收流路46的一部分。
第2回收口42，係形成於環狀部45B之朝向既定區域AR’的內側面。第2回收口42，係用以回收第2空間K2之第2液體LQ2，其係以包圍第2液浸區域LR2(形成於第1光學元件LS1之上面T2)之方式複數設置於環狀部45B內側面。設於環狀部45B內側面之複數個第2回收口42，係連接於形成在環狀部45B內部之回收流路46。由於第2液浸機構2之第2回收口42配置於第2空間K2，因此第2液體回收部41，係透過第2回收管43、第2回收流路44、以及第2回收口42等連接於第2空間K2。
又，回收構件45(環狀部45B)，係設於不妨礙曝光用光EL照射之位置、亦即以包圍第1光學元件LS1之上面T2中、曝光用光EL所通過的既定區域AR’的方式，設於該既定區域AR’外側。又，第2回收口42，係設於第2空間K2中、既定區域AR’與上面T2之邊緣部間的既定位置。
在回收構件45與第1光學元件LS1之上面T2之間、以及在回收構件45與第2光學元件LS2之下面T3之間分別設置有間隙。亦即，回收構件45，係被鏡筒PK或既定支撐機構支撐成未與各第1光學元件LS1及第2光學元件LS2接觸的狀態。藉此，能防止在回收構件45產生之振動直接傳達至第1、第2光學元件LS1,LS2側。
在回收第2液浸區域LR2之第2液體LQ2時，控制裝置CONT，係驅動第2液體回收機構40之第2液體回收部41。藉由具有真空系統之第2液體回收部41的驅動，使第2液浸區域LR2之第2液體LQ2，透過第2回收口42流入形成於回收構件45中之環狀部45B內部的回收流路46。由於第2回收口42係配置成包圍第2液浸區域LR2，因此第2液浸區域LR2之第2液體LQ2，即係透過第2回收口42而從其周圍被回收。此外，最好係亦於第2回收口42配置多孔構件，以抑制回收第2液體LQ2時產生之振動。
此處，如圖6所示，在第1光學元件LS1上面T2中具撥液性之第2區域HR2內，係具有往內側(既定區域AR，之側)突出之凸區域HRT。本實施形態中，凸區域HRT，係設於與回收構件45之環狀部45B的開口部45K對應的位置。藉由此方式，在停止來自第2供應口32之第2液體LQ2供應的狀態下、來從第2液浸區域AR2周圍透過第2回收口42回收第2液體LQ2時，第2液浸區域AR2之第2液體LQ2，即如圖7之示意圖所示，以凸區域HRT為基準來分割之方式，透過配置於其周圍之第2回收口42而被回收。如此，即可防止因未徹底回收第2液體LQ2、而例產生如殘存於第1區域HR1中央部等不良情形。據此，可防止因殘存之第2液體LQ2而產生之不良狀況，例如，能防止因殘存之第2液體LQ2氣化而在上面T2形成附著痕(即所謂水痕)等。
此外，本實施形態中，雖凸區域HRT設於與回收構件45之環狀部45B的開口部45K對應的位置，但亦可設於與開口部45K對應之位置以外的位置。又，雖圖中所示之凸區域HRT為俯視呈大致矩形，但亦能採用三角形或半圓形等任意之形狀。
又，流入形成於環狀部45B內部之回收流路46的第2液體LQ2，在形成於軸部45A內部之回收流路46聚集後，即流入形成於鏡筒PK內部之第2回收流路44。流經第2回收流路44之第2液體LQ2，即透過第2回收管43被第2液體回收部41吸引回收。
其次，說明使用具上述構成之曝光裝置EX來將光罩M之圖案像曝光於基板P之方法。
當進行基板P之曝光時，控制裝置CONT，係從第2液體供應機構30將第2液體LQ2供應至第2空間K2。藉由以第2液體供應機構30來供應第2液體LQ2，使第2液體LQ2充滿於第1光學元件LS1上面T2與第2光學元件LS2之間，俾使僅在第1光學元件LS1之上面T2中之部分區域(包含曝光用光EL所通過之既定區域AR’)形成第2液浸區域LR2。由第2液體供應機構30所供應之第2液體LQ2，係於包含既定區域HR’之上面T2上的一部分，局部性地形成較既定區域HR’大且較上面T2小之第2液浸區域LR2，。又，在形成第2液浸區域LR2後，控制裝置CONT即停止第2液體供應機構30之第2液體LQ2的供應。第1光學元件LS1與第2光學元件LS2間之第2液體LQ2藉由表面張力被保持，而維持第2液浸區域AR2。
在裝載位置將基板P裝載於基板載台PST後，控制裝置CONT，即使保持基板P之基板載台PST移動至投影光學系統PL之下、亦即移動至曝光位置。接著，在基板載台PST與投影光學系統PL之第1光學元件LS1對向的狀態下，控制裝置CONT，即一邊適當控制第1液體供應機構10對第1液體LQ1之每一單位時間的供應量、以及第1液體回收機構20對第1液體LQ1之每一單位時間的回收量，一邊以第1液體供應機構10及第1液體回收機構20進行液體LQ1之供應及回收，而將第1液體LQ1之第1液浸區域LR1至少形成於第1空間K1中曝光用光EL的光路上，以第1液體LQ1充滿該曝光用光EL之光路。
此處，於基板載台PST上之既定位置設有具備基準標記之基準構件(測量構件)，該基準標記例如係由特開平4－65603號公報所揭示之基板對準系統、以及由特開平7－176468號公報所揭示之光罩對準系統來測量。進一步地，於基板載台PST上之既定位置，設有例如特開昭57－117238號公報所揭示之照度不均感測器、例如特開2002－14005號公報所揭示之空間像測量感測器、以及例如特開平11－16816號公報所揭示之照射量感測器(照度感測器)等來作為光測量部。控制裝置CONT，在進行基板P之曝光處理前，係使用基準構件上之標記測量或光測量部來進行各種測量動作，並根據該測量結果，進行基板P之對準處理、或投影光學系統PL之成像特性調整(校準)之處理。例如在使用光測量部進行測量動作時，控制裝置CONT，藉由使基板載台PST移動於XY方向來使基板載台PST相對第1液體LQ1之第1液浸區域LR1移動，以將第1液體LQ1之第1液浸區域LR1配置於光測量部上，並在該狀態下，透過第1液體LQ1及第2液體LQ2進行測量動作。此外，以光罩對準系統進行之基準標記的測量、及/或使用光測量部進行之各種校準處理，亦可在將曝光對象之基板P裝載於基板載台PST前進行。
進行上述對準處理及校準處理後，控制裝置CONT，即同時進行第1液體供應機構10對基板P上之第1液體LQ1的供應、以及以第1液體回收機構20來回收基板P上之第1液體LQ1，且一邊使支撐基板P之基板載台PST移動於X軸方向(掃描方向)，一邊使曝光用光EL透過投影光學系統PL、形成於第1光學元件LSl上面T2側之第2液浸區域LR2的第2液體LQ2、以及形成於第1光學元件LS1下面T1側之第1液浸區域LR1的第1液體LQ1照射於基板P上，以將光罩M之圖案像投影至基板P上，使基板P曝光。第1液體供應機構10所供應之第1液體LQ1，係於包含投影區域AR之基板P上的一部分，局部性地形成較投影區域AR大且較基板P小之第1液浸區域LR1。又，第2液體供應機構30所供應之第2液體LQ2，係於第1光學元件LS1上面T2中包含既定區域AR’之上面T2上的一部分，局部性地形成較既定區域AR’大且較上面T2小之第2液浸區域LR2。
於基板P之曝光中，一邊持續第1液浸機構1之第1液體LQ1的供應動作及回收動作，來將第1液浸區域LR1之尺寸或形狀維持在所欲狀態，一邊以第1液體LQ1充滿第1元件與基板P間曝光用光EL之光路。另一方面，於基板P之曝光中，並未以第2液浸機構2進行第2液體LQ2之供應動作及回收動作。亦即，係透過儲存在第2空間K2(由表面張力所保持)之第2液體LQ2來進行曝光。藉由不在基板P曝光中進行第2液體LQ2之供應及回收，而不會在基板P之曝光中產生隨第2液體LQ2之供應及/或回收的振動。據此，能防止因該振動導致之曝光精度劣化。
又，第2液體LQ2，由於僅於第1光學元件LS1上面T2上之部分區域(包含曝光用光EL所通過之既定區域HR’)形成第2液浸區域LR2，因此能防止第2液體LQ2漏出至第1光學元件LS1上面T2外側。據此，能防止第2液體LQ2附著或浸入支撐第1光學元件LS1之鏡筒PK(第1支撐部91)，而能防止該鏡筒PK(第1支撐部91)劣化。又，能防止因漏出之第2液體LQ2導致第1光學元件LS1周邊之機械零件或電氣零件劣化。
又，由於第2液體LQ2係於第1光學元件LS1上面T2上局部性地形成第2液浸區域LR2，因此不會接觸於例如鏡筒PK或第1支撐部91等。因此，能防止由鏡筒PK或第1支撐部91等產生之金屬離子等雜質混入形成第2液浸區域LR2之第2液體LQ2等不良情形。據此，能在維持第2液體LQ2之潔淨度的狀態下，良好地進行曝光處理及測量處理。
本實施形態中之曝光裝置EX，係使光罩M與基板P一邊沿X軸方向(掃瞄方向)移動一邊將光罩M之圖案像投影曝光於基板P，在進行掃瞄曝光時，係將光罩M之一部份圖案像透過投影光學系統PL、以及第1、第2液浸區域LR1,LR2之第1、第2液體LQ1,LQ2投影在投影區域AR內，並使基板P與光罩M以速度V沿－X方向(或＋X方向)之移動同步，而相對投影區域AR以速度β．V(β為投影倍率)沿＋X方向(或－X方向)移動。於基板P上設定複數個照射區域，在對一個照射區域之曝光結束後，藉由基板P之步進移動使次一照射區域移動至掃描開始位置，之後，即以步進掃瞄方式一邊移動基板P一邊依序對各照射區域進行掃瞄曝光處理。
本實施形態中，雖係於具有透鏡作用之第2光學元件LS2下配置由平行平面板構成之第1光學元件LS1，但藉由將第1液體LQ1及第2液體LQ2分別充滿於第1光學元件LS1下面T1側之第1空間K1、以及上面T2側之第2空間K2，減低在第2光學元件LS2下面T3或第1光學元件LS1上面T2的反射損失，而能在確保投影光學系統PL之較大像側數值孔徑的狀態下，使基板良好地曝光。
本實施形態中，多孔構件25相對基板P表面呈傾斜，係一透過配置於第1回收口22之多孔構件25的斜面26來回收第1液體LQ1的構成，而第1液體LQ1係透過包含斜面26之第1回收口22被回收。又，平坦面75與斜面26係連續形成。此時，當從圖8(a)所示之初期狀態(在平坦面75與基板P之間形成有第1液體LQ1之第1液浸區域LR1的狀態)使基板P以既定速度相對第1液浸區域LR1往X方向掃描移動既定距離時，即成為圖8(b)所示之狀態。在圖8(b)所示之掃描移動後的既定狀態中，於第1液浸區域LR1之第1液體LQ1即產生沿斜面26而往斜上方移動之成分F1、以及沿水平方向移動之成分F2。此時，第1液浸區域LR1之第1液體LQ1與其外側空間的界面(氣液界面)LG形狀係被維持。又，即使基板P相對第1液浸區域LR1高速移動，亦能抑制界面LG之形狀大幅變化。
又，斜面26與基板P間之距離係大於平坦面75與基板P間之距離。亦即，斜面26與基板P間之空間係較平坦面75與基板P間的空間大。據此，能將在基板P相對第1液浸區域LR1移動後、圖8(a)所示之初期狀態的界面LG與圖8(b)所示之在掃描移動後之既定狀態的界面LG間的距離L縮短。藉此，能縮小第1液浸區域LR1之大小。
例如，如圖9(a)所示，當連續形成平坦面75與配置於第1回收口22之多孔構件25的下面26’、使多孔構件25之下面26’並非相對傾斜於基板P而係與基板P表面呈大致平行時，換言之，即使包含下面26’之第1回收口22並無傾斜的情形下，而使基板P相對第1液浸區域LR1移動時，仍可維持界面LG之形狀。不過，由於下面26’並無傾斜，因此於第1液體LQ1僅產生沿水平方向移動的成分F2，而幾乎未產生往上方移動的成分(F1)。此時，由於界面LG移動與基板P之移動量大致相同的距離，因此在初期狀態之界面LG’與在掃描移動後之既定狀態的界面LG間的距離L即成為較大之值，使第1液浸區域LR1亦隨之增大。如此一來，為對應該較大之第1液浸區域LR1亦必須將嘴構件70作成較大，又，為對應於第1液浸區域LR1之尺寸，亦須將基板載台PST本身之尺寸或基板載台PST之移動行程增大，導致曝光裝置EX整體之巨大化。又，第1液浸區域LR1之大型化，係隨著基板P對第1液浸區域LR1之掃描速度越為高速而越為顯著。
又，如圖9(b)所示，在平坦面75與第1回收口22(多孔構件25之下面26’)間設置段差，藉此當要將下面26’與基板P間之距離作成大於平坦面75與基板P間之距離時，換言之，亦即要將下面26’與基板P間之空間作成大於平坦面75與基板P間之空間時，由於在第1液體LQ1產生往上方移動之成分F1’，因此能將距離L設成較小之值，而可抑制第1液浸區域LR1之大型化。此外，由於在平坦面75與下面26’間設有段差，且平坦面75與下面26’並未連續形成，因此界面LG之形狀較容易潰散。當界面LG之形狀潰散時，即很有可能使氣體進入第1液浸區域LR1之第1液體LQ1中而在液體LQ1中產生氣泡等不良情形。又，當例如在使基板P沿＋X方向高速掃描時有段差存在的話，除了會使界面LG之形狀潰散以外，亦會使往上方移動之成分F1’變大，使第1液浸區域LR1之最靠＋X側區域的第1液體LQ1膜厚變薄，而在該狀態下使基板P移動於－X方向(逆向掃描)時，即很有可能產生第1液體LQ1散開的現象。當該散開之液體[參照圖9(b))中之符號LQ’]例如殘存於基板P上時，即產生因該液體LQ’氣化而在基板P上形成附著痕(所謂水痕)等不良情形。又，當界面LG之形狀潰散時，第1液體LQ1即很有可能流出至基板P外側，而產生周邊構件及機器生鏽或漏電等不良情形。又，產生前述不良情形之可能性，會隨著基板P對第1液浸區域LR1之掃描速度的高速化而提高。
本實施形態中，由於係將第1液浸機構1(第1液體回收機構20)之第1回收口22，形成於與基板P表面對向之斜面26，因此即使係使形成於投影光學系統PL之像面側的第1液浸區域LR1與基板P相對移動時，亦能維持第1液浸區域LR1之第1液體LQ1與其外側空間之界面LG的形狀，而能將第1液浸區域LR1之形狀維持在所欲狀態。據此，可避免如在第1液體LQ中產生氣泡、未能完全回收液體、或有液體流出等不良情形。又，藉由將第1回收口22設於斜面26，由於可抑制界面LG之移動量，因而可縮小第1液浸區域LR1之大小。藉此，亦可謀求曝光裝置EX整體之小型化。
又，在高速掃描基板P時，雖很有可能使第1液浸區域LR1之第1液體LQ1流出至外側、或第1液浸區域LR1之第1液體LQ1飛散至周圍，但由於將壁部76設於斜面26周緣，因此可抑制第1液體LQ1之漏出。亦即，藉由將壁部76設於多孔構件25周緣，而可在壁部76內側形成緩衝空間，因此即使是液體LQ到達壁部76之內側面，形成液浸區域AR2之液體LQ由於會在壁部76內側之緩衝空間內擴張，因此能更確實地防止液體LQ漏出至壁部76外側。
又，由於平坦面75之一部分(底板部72D下面)係以包圍投影區域AR1之方式配置於投影光學系統PL的端面T1下，因此形成於平坦面75一部分(底板部72D下面)與基板P表面間的小間隙，係於投影區域附近形成為包圍投影區域，因此可持續維持覆蓋投影區域AR1所必須之足夠小的液浸區域。據此，即使使基板P高速移動(掃描)時，亦能抑制氣體混入液浸區域AR2液體LQ中或液體LQ的流出等不良情形，且能謀求曝光裝置EX整體之小型化。又，由於將液體供應口12配置於平坦面75之一部分(底板部72D下面)外側，因此可防止氣體(氣泡)混入用以形成液浸區域AR2的液體LQ中，即使欲使基板P高速移動時，亦能持續以液體充滿曝光用光EL的光路。
上述實施形態中，雖藉由將薄板狀多孔構件25相對基板P呈傾斜來安裝，而形成斜面26，但亦可在嘴構件70下面，設置與曝光用光EL之光軸的距離越長而與基板P表面之間隔越大的斜面，再將液體回收口22設於該斜面之既定位置(既定區域)。又，亦可將多孔構件25設於該液體回收口22。
此外，本實施形態中，雖於第1回收口22配置有多孔構件25，但亦可不配置多孔構件25。此時，亦可在例如嘴構件70下面，設置與曝光用光EL之光軸的距離越長而與基板P表面之間隔越大的斜面，再將液體回收口設於該斜面之既定位置，藉此維持界面LG之形狀，而能防止在第1液浸區域LR1之第1液體LQ1產生氣泡等不良情形。又，亦可縮小第1液浸區域LR1之大小。
當結束基板P之曝光時，控制裝置CONT即停止第1液體供應機構10之第1液體LQ1的供應，而使用第1液體回收機構20等來回收第1液浸區域LR1的第1液體LQ1(第1空間K1的第1液體LQ1)。接著，控制裝置CONT即使用第1液體回收機構20之第1回收口22等來回收基板P上或基板載台PST上所殘留的第1液體LQ1。
又，控制裝置CONT，在結束基板P之曝光後，即如參照圖7所說明般，透過第2回收口42回收形成於第2空間K2之第2液浸區域LR2的第2液體LQ2。
又，在回收基板P上之第1液體LQ1、以及第1光學元件LS1之上面T2上的第2液體LQ2後，控制裝置CONT，即將支撐該基板P之基板載台PST移動至卸載位置，進行卸載。
接著，將次一待進行曝光處理的基板P裝載於基板載台PST。控制裝置CONT，為對裝載於基板載台PST之基板P進行曝光，而將第2液體LQ2供應至第2空間K2，並以與上述相同的程序來使該基板曝光。
此外，本實施形態中，雖就每一進行曝光之基板P更換第2空間K2之第2液體LQ2，但只要第2空間K2之液體LQ2的溫度變化或潔淨度劣化等尚不致影響曝光精度的話，第2空間K2之第2液體LQ2的更換，亦可就每一既定時間間隔、每一既定處理基板之片數、或每一批號來加以進行。
此外，於基板P之曝光中或曝光前後，亦可連續進行第2液體LQ2之供應及回收。藉由連續進行第2液體LQ2之供應及回收，而能隨時將經過溫度管理之乾淨第2液體LQ2充滿於第2空間K2。另一方面，如本實施形態所示，在將第2液體LQ2儲存於第2空間K2之狀態下進行曝光，並間歇性地對第2空間K2更換第2液體LQ2，藉此，如上所述，於基板P之曝光中，即不會產生隨著第2液體LQ2之供應及回收而導致的振動。又，於基板P之曝光中連續進行第2液體LQ2之供應及回收的構成中，例如在每一單位時間之第2液體LQ2的供應量及回收量不穩定時，即有可能因第2液浸區域LR2變大使第2液體LQ2流出或飛散至鏡筒PK內側，而擴大損害。又，當每一單位時間之第2液體LQ2的供應量及回收量不穩定時，即有可能產生第2液浸區域LR2枯竭使曝光精度劣化的不良情形。因此，藉由間歇性地對第2空間K2交換第2液體LQ2，而能將第2液浸區域LR2形成為所欲狀態，防止上述不良狀況產生。
此外，第1液浸區域LR1(第1空間K1)之第1液體LQ1中，可能會因混入從基板P上產生之例如感光劑(光阻)的異物等雜質，而污染該第1液體LQ。由於第1液浸區域LR1之第1液體LQ1亦與第1光學元件LS1之下面T1接觸，因此即有可能因該受污染的第1液體LQ1而污染第1光學元件1的下面T1。又，懸浮於空中之雜質，亦有可能附著在外露於投影光學系統PL像面側之第1光學元件LS1的下面T1。
本實施形態中，第1光學元件LS1，由於能輕易安裝、拆除(能更換)於鏡筒PK，因此能夠僅將該受污染之第1光學元件LS1更換成乾淨的第1光學元件LS1，藉此能防止因光學元件之污染而使曝光精度、以及透過投影光學系統PL之測量精度劣化。另一方面，第2空間K2之第2液體LQ2並未與基板P接觸。又，第2空間係被第1光學元件LS1、第2光學元件LS2、以及鏡筒PK包圍的大致密閉空間，因此懸浮於空中之雜質難以混入第2空間K2的第2液體LQ2，使第2光學元件LS2之下面T3或第1光學元件LS1之上面T2亦難以附著雜質。據此，可維持第2光學元件LS2之下面T3或第1光學元件LS1之上面T2的潔淨度。因此，藉由僅更換第1光學元件LS1，而可防止投影光學系統PL之透射率降低等，維持曝光精度及測量精度。
雖亦能考量不設置由平行平面板構成之第1光學元件LS1、使第1液浸區域LR1之液體接觸於第2光學元件LS2的構成，但當欲增大投影光學系統PL之像側孔徑數值時，則必須增大光學元件之有效直徑，致使光學元件LS2亦須作得更大型。由於在光學元件LS2周圍配置有如上所述之嘴構件70或未圖示之對準系統等各種測量裝置，，因此更換此種大型之光學元件LS2，其作業性較低且難以達成。再者，由於光學元件LS2具有折射率(透鏡作用)，因此為維持投影光學系統PL整體之光學特性(成像特性)，須以高定位精度將該光學元件LS2安裝於鏡筒PK。因此，從維持投影光學系統PL之光學特性(光學元件LS2之定位精度)之觀點來看，最好不要將光學元件LS2頻繁地拆裝(更換)於鏡筒PK。本實施形態中，由於設置較小型之平行平面板來作為第1光學元件LS1，且係可更換該第1光學元件LS1的構成，因此能以良好作業性容易地進行更換作業，且亦能維持投影光學系統PL之光學特性。又，藉由設置能獨立對各第1光學元件LS1下面T1側之第1空間K1及上面T2側之第2空間K2進行第1、第2液體LQ1,LQ2之供應及回收的第1、第2液浸機構1,2，而能維持第1、第2液體LQ1,LQ2之潔淨度，且能使從照明光學系統IL射出之曝光用光EL良好地到達配置於投影光學系統PL像面側的基板P。
如上述說明，藉由以第1液體LQ1充滿第1光學元件LS1之下面T1與基板P間，且以第2液體LQ2充滿第1光學元件LS1上面T2與第2光學元件LS2間，而能使通過光罩M之曝光用光EL良好地到達基板P，使基板P良好的曝光。又，由於係於第1光學元件LS1之上面T2側局部地形成第2液體LQ2的第2液浸區域LR2，因此能避免因第2液體LQ2接觸鏡筒PK等而使第2液浸區域LR2之第2液體LQ2受到污染、或使包含第1支撐部91之鏡筒PK因第2液體LQ2而劣化等不良情形。又，藉由局部地形成第2液浸區域LR2，而能抑制第2液體LQ2漏出至鏡筒PK外側。據此，在設置用以防止第2液體LQ2之漏出的密封機構時，能簡易地構成該密封機構。或亦可不設置密封機構。
又，由於與第1光學元件LS1對向之第2光學元件LS2的下面T3外徑D3，係小於第1光學元件LS1之上面T2的外徑D2，因此能在第1光學元件LS1之上面T2上，局部且良好地形成對應第2光學元件LS2下面T3之大小的第2液浸區域LR2，而能確實地防止第2液體LQ2從第1光學元件LS1之上面T2周圍漏出。
此外，上述實施形態中，第1光學元件LS1之上面T2，雖由於為了防止第2液體LQ2之漏出等，而設有具有撥液性之第2區域HR，但亦可如圖10之示意圖所示，於第1光學元件LS1之上面T2設置包圍第1區域HR1的堤防部DR。藉此方式，亦可防止形成於第1區域HR之第2液浸區域LR2的第2液體LQ2漏出。此時，亦可將既定量之第2液體LQ2儲存於堤防部DR內，來以第2液體LQ2充滿第2空間K2內之曝光用光EL的光路，並回收從堤防部DR溢出、或即將溢出之第2液體LQ2。
又，上述實施形態中，雖將液體回收口設於嘴構件70下面之斜面(多孔構件下面)，但在能抑制液體LQ之漏出的情形下，亦能不在嘴構件70下面形成斜面，而將液體回收口設於與平坦面75大致呈平行之面(同一面高)。亦即，只要是液體LQ1對基板P之接觸角較大、或是第1液體回收機構20從第1回收口22回收液體LQ1之回收能力較高時等等，即使增加基板P之移動速度亦能在不使液體LQ1漏出之狀態下加以回收的情形時，，亦能如圖9(a),圖9(b)所示之方式設置第1液體回收口22。
又，上述實施形態中，雖在形成於嘴構件70下面之斜面(多孔構件下面)周圍設置壁部76，但若能抑制液體LQ之漏出時，亦可省略壁部76的設置。
又，上述實施形態之嘴構件70，雖係將平坦面(平坦部)75之一部分形成於投影光學系統PL與基板P之間，並在其外側形成斜面(多孔構件下面)，但亦可不將平坦面之一部分配置於投影光學系統PL下，而相對投影光學系統PL之光軸配置於投影光學系統PL之端面T1外側(周圍)。此時，平坦面75亦可係與投影光學系統PL之端面T1大致同一面高，亦可使平坦面75之Z軸方向位置，位於相對投影光學系統PL端面往＋Z方向或－Z方向離開之處。
又，上述實施形態中，雖液體供應口12係以包圍投影區域AR1之方式形成為環形狹縫狀，但亦可設置彼此分離之複數個供應口。此時，雖供應口之位置並無特別限定，但可在投影區域AR1兩側(X軸方向兩側或Y軸方向兩側)各設一個供應口，亦可在投影區域AR1之X軸及Y軸方向兩側各設一個(共計四個)供應口。又，只要是能形成所欲液浸區域AR2，亦可在相對投影區域AR1往定方向離開之位置僅設置一個供應口。又，上述實施形態中，第1供應口12雖係設在與基板P對向的位置，但並不限於此，亦可從第1光學元件LS1與底板部72D間供應第1液體LQ1。此時，亦可將供應口設置成包圍曝光用光EL之光路，或亦可在曝光用光EL之光路兩側各設一個供應口。又，從複數個供應口供應液體LQ時，亦可調整從各供應口供應之液體LQ的量，來從各供應口供應不同量之液體。
又，如圖11所示，亦可在形成於嘴構件70下面之斜面(多孔構件25下面)，形成複數個翼片構件150。翼片構件150為側視呈大致三角形，於圖11之側截面圖中，係配置在形成於多孔構件25之下面2與壁部76內側的緩衝空間。又，翼狀構件150，係以其長邊方向往外側之方式呈放射狀安裝在壁部76內側面。此處，複數個翼狀構件150彼此離開，而在各翼狀構件150間形成空間部。如此，藉由配置複數個翼狀構件150，由於能增加在形成於嘴構件70下面之斜面(多孔構件25下面)的液體接觸面積，因此可提昇嘴構件70下面之液體LQ的保持性能。此外，複數個翼片構件150亦能以等間隔設置，或亦能以不等間隔設置。例如，將相對投影區域AR1配置於X軸方向兩側之翼片構件150的間隔，設定成小於相對投影區域AR1配置於Y軸方向兩側之翼片構件150的間隔。此外，翼片構件150表面最好係對液體L具有親液性。又，翼片構件150亦可藉由對不鏽鋼(例如SUS316)施以「GOLDEP」處理或「GOLDEP WHITE」處理來形成，亦可以玻璃(石英)等來形成。
其次，參照圖12說明另一實施形態。以下說明中，對與上述實施形態相同或相等之構成部分係賦予相同符號，簡化或省略其說明。
本實施形態中，第1光學元件LS1及第2光學元件LS2，亦皆係相對曝光用光EL之光路被鏡筒PK支撐成大致靜止的狀態。
圖12中，第1光學元件LS1係一平行平面板，其下面T1與上面T2為平行。又，下面T1及上面T2與XY平面為大致平行。第1光學元件LS1，係被設在鏡筒PK下端部之第1支撐部91支撐。於第1光學元件LS1上部設有作為被支撐部的突緣部F1，第1支撐部91，藉由支撐突緣部F1之下面T5來支撐第1光學元件LS1。此處，突緣部F1支下面T5亦與XY平面大致平行，該突緣部F1之下面T5，係形成於第1光學元件LS1的下面T1周圍。
又，投影光學系統PL之光軸AX上的第1光學元件LS1下面T1與上面T2的距離(厚度)H1為15mm以上。又，從圖12可清楚得知，於光軸AX上，第1光學元件LS1之下面T1與上面T2的距離H1，係大於第1光學元件LS1之下面T1與基板P的距離。亦即，於光軸AX上，第1光學元件LS1之厚度係較液體LQ1厚。本實施形態中，液體LQ1之厚度亦為3mm左右，平坦面75與基板P之距離亦為1mm左右。此外，本實施形態中，雖第1光學元件LS1之厚度為15mm左右，但並不限於此，亦可設定在15mm~20mm左右之範圍。
第2光學元件LS2，係於鏡筒PK內部被設置在第1支撐部91上方之第2支撐部92支撐。於第2光學元件LS2上部設有作為被支撐部的突緣部F2，第2支撐部92係藉由支撐突緣部F2來支撐著第2光學元件LS2。第2光學元件LS2之下面T3形成為平面狀，支撐於第2支撐部92之第2光學元件LS2的下面T3、與支撐於第1支撐部91之第1光學元件LS1的上面T2為大致平行。另一方面，第2光學元件LS2之上面T4，係向物體面側(光罩M側)形成為凸狀，具有正折射率。
第1光學元件LS1，係能容易地拆裝於鏡筒PK之第1支撐部91。亦即，第1光學元件LS1係設置成能更換。又，具有折射率(透鏡作用)之第2光學元件LS2，係以良好定位狀態支撐於鏡筒PK之第2支撐部92。
具有突緣部F1之第1光學元件LS1的上面T2，係形成為較第2光學元件LS2之下面T3大很多，與第1光學元件LS1對向之第2光學元件LS2的下面T3外徑D3，係小於第1光學元件LS1之上面T2的外徑D2。又，於第1光學元件LS1之上面T2局部地形成第2液體LQ2之第2液浸區域LR2。
又，第1光學元件LS1之下面T1與上面T2的距離H1，係較第1光學元件LS1之上面T2與突緣部F1之下面T5的距離H2。又，本實施形態中，具有突緣部F1之第1光學元件LS1的上面T2外徑D2，係設定成第1光學元件LS1下面T1之外徑D1的2倍以上。又，突緣部F1之下面T5被第1支撐部91支撐的第1光學元件LS1下部，係較鏡筒PK下面PKA更向下方露出(突出)。
嘴構件70之至少一部分，係配置於第1光學元件LS1之突緣部F1及支撐該突緣部F1之第1支撐部91和基板P間所形成的空間內。換言之，第1光學元件LS1之突緣部(被支撐部位)F1及支撐該突緣部F1之第1支撐部91係設於嘴構件70上方。又，嘴構件70之上面70B、與第1光學元件LS1之突緣部F1的下面T5及鏡筒PK之下面PKA為對向。又，嘴構件70之內側面70T與第1光學元件LS1之側面C1為對向。
又，配置於突緣部F1下側之嘴構件70，係配置於接近第1光學元件LS1之側面C1處，設於嘴構件70之第1供應口12，係設於接近投影區域AR之處。又，形成為包圍投影區域AR之第1回收口22，亦設於接近投影區域AR處，該第1回收口22之外徑22，係設置成小於第1光學元件LS1之上面T2的外徑D2。
又，形成平坦面75之底板部72D，係配置成潛入第1光學元件LS1下面T1下。
如上述說明，由於將第1光學元件LS1之上面T2的外徑D2設成大於下面T1的外徑D1，更具體而言，由於將上面T2之外徑D2設成下面T1之外徑D1的2倍以上，因此在以第1支撐部91支撐第1光學元件LS1時，藉由以第1支撐部91支撐上面T2(突緣部F1)端部，而能將用以支撐該第1光學元件LS1之第1支撐部，設置於在水平方向遠離第1光學元件LS1之光軸AX的位置。據此，能確保第1支撐部91與第1光學元件LS1之側面C1間的空間(第1光學元件LS1周圍之空間)，並能將用以供應第1液體LQ1之嘴構件70配置於該空間。又，不限於嘴構件70，在配置對準系統等各種測量機器時之配置自由度亦可提昇。又，由於能充分確保前述空間，因此亦能提升配置於該空間之測量機器等的設計自由度。又，由於第1光學元件LS1上面T2之外徑D2係下面T1之外徑D1的2倍以上，而第1光學元件LS1下面T1之外徑D1相對上面T2為充分小，因此藉由使以第1液浸機構1形成之第1液浸區域LR1的第1液體LQ1接觸於下面T1，而能對應下面T1之大小將該第1液浸區域LR1之大小作成較小。據此，能防止因第1液浸區域LR1變大而導致曝光裝置EX整體巨大化的不良情形。又，雖列舉第1回收口22之大小(位置)來作為決定第1液浸區域LR1大小的一個要素，但由於將該第1回收口22之外徑D22作成小於第1光學元件LS1之上面T2的外徑D2，因此亦能縮小第1液浸區域LR1。
又，由於將第1光學元件LS1之下面T1與上面T2的距離H1作成大於第1光學元件LS1與基板P間的距離，更具體而言，由於將距離H1設為15mm以上，使第1光學元件LS1之厚度較厚，因此在以第1支撐部91支撐第1光學元件LS1時，藉由以第1支撐部91支撐第1光學元件LS1之上面T2附近、在本實施形態中為支撐形成上面T2的突緣部F1，而能將用以支撐該第1光學元件LS1之第1支撐部91設置於在鉛直方向從第1光學元件LS1之下面T1離開的位置。據此，能確保第1光學元件LS1之突緣部F1的下面T5與基板P間的空間(第1光學元件LS1周圍之空間)，並將嘴構件70配置於該空間。又，不限於嘴構件70，在配置對準系統等各種測量機器時之配置自由度亦可提昇。又，由於將嘴構件70配置於接近第1光學元件LS1之側面C1處，因此能謀求嘴構件70之小型化，縮小第1液體LQ1之第1液浸區域LR1的大小。據此，能防止因第1液浸區域LR1變大而導致曝光裝置EX整體巨大化的不良情形。
又，藉由將第1光學元件LS1之厚度(距離H1)，作成較第1光學元件LS1與基板P間之第1液體LQ1更厚，更具體而言，係將距離H1作成大於15mm以上，而能抑制因受液體之力而使第1光學元件LS1之形狀變化。因此，能維持投影光學系統PL之高成像性能。
此外，參照圖12所說明之實施形態，第1光學元件LS1，雖滿足距離(厚度)H1為15mm以上之條件、以及上面T2之外徑D2為下面T1之外徑D1之2倍以上的條件，但亦可是滿足任一條件之構成。滿足任一條件之構成，亦能謀求嘴構件70之小型化，並防止第1液浸區域LR1之巨大化。
參照圖12所說明之實施形態中，第1光學元件LS1雖具有其外徑從突緣部F1向下面T1逐漸縮小的圓錐狀側面，但第1光學元件LS1之形狀並不限於此。例如，亦可係維持突緣部F1且側面為外徑D1之圓柱狀第1光學元件LS1。或者，由於在第1光學元件LS1內，曝光用光EL掃描方向(X方向)之直徑係較非掃描方向(Y方向)之直徑小，因此第1光學元件，亦可係沿XY平面之截面在X方向的直徑較小的橢圓、且具有其外徑從突緣部F1隨著向下面T1而逐漸變小的側面。並能配合此點來變更嘴構件之形狀或配置。
又，本實施形態中，第1光學元件LS1之下面T1與基板P的距離亦係3mm左右、平坦面75與基板P之距離亦係1mm左右、第1光學元件LS1之上面T2與第2光學元件LS2之下面T3的距離亦係為3mm左右。然而，與上述實施形態相同地，第1光學元件LS1之下面T1與基板P的距離，係能在考量液體LQ1對曝光用光EL的吸收、以及液體LQ1在第1空間K1之流動後設定在1~5mm的範圍，平坦面75與基板P之距離亦可設定在0.5~1mm之範圍，而第1光學元件LS1之上面T2與第2光學元件LS2之下面T3的距離，亦可在考量液體LQ2之流動後，設定在0.5~5mm之範圍。
此外，本實施形態之鏡筒PK，係藉由組合複數個分割鏡筒(subbarrel)所構成，包含用以支撐第1光學元件LS1之第1支撐部91的分割鏡筒，係能拆裝於用以支撐其他光學元件L2~L7之部分鏡筒又，具有突緣部F1之第1光學元件LS1，係能藉由就分割鏡筒來從部分鏡筒拆除，而能進行更換。
此外，如圖13所示，當使用本實施形態之第1光學元件LS1時，亦可採用未形成第2液浸區域LR2之構成。此處，圖13所示之第1光學元件LS1，係最接近投影光學系統PL之像面的光學元件，其上面T2係向物體面側形成為凸狀，具有正折射率。又，第1液浸區域LR1之第1液體LQ1係與第1光學元件LS1接觸。在該情形下，藉由第1光學元件LS1，至少滿足在光軸AX上之下面T1與上面T2之距離H1為15mm以上的條件、或上面T2之外徑D2為下面T1之外徑D1之2倍以上的條件之其中一者，而能謀求嘴構件70之小型化，防止第1液浸區域LR1之巨大化。
又，上述各實施形態中，雖於第1光學元件LS1之上面T2上局部地形成第2液體LQ2之第2液浸區域LR2，但亦可如圖14所示般，將第2液浸區域LR2之第2液體LQ2配置於上面T2之幾乎全域。
又，圖14所示之實施形態中，亦至少滿足在光軸AX上之下面T1與上面T2之距離H1為15mm以上的條件、或上面T2之外徑D2為下面T1之外徑D1之2倍以上的條件之其中一者。又，與參照圖12等所說明之實施形態同樣地，第1光學元件LS1係從鏡筒PK露出(突出)於下方，嘴構件70則是接近第1光學元件LS1所配置。
於鏡筒PK之內側面PKC設有構成第2液體供應機構30一部分的第2供應口32。第2供應口32，係形成於在鏡筒PK內側面PKC中第2空間K2之附近位置，其設於相對投影光學系統PL之光軸AX的＋X側。第2供應口32，係將從第2液體供應部31送出之第2液體LQ2，以大致平行於第1光學元件1之上面T2之方式、亦即以大致平行於XY平面(橫向)的方式吹出。由於第2供應口32係以大致平行於第1光學元件LS1之上面T2的方式吹出，因此能減低所供應之第2液體LQ2帶給第1、第2光學元件LS1,LS2等的力量。據此，能防止因供應之第2液體LQ2而使第1、第2光學元件LS1,LS2等之變形、或移位等不良情形。
又，於鏡筒PK之內側面PKC中相對第2供應口32之既定位置，設有構成第2液體回收機構40一部分之第2回收口42。第2回收口42，係形成於鏡筒PK之內側面PKC中第2空間K2的附近位置，其設於相對投影光學系統PL之光軸AX的－X側。亦即，第2供應口32及第2回收口42係對向。本實施形態中，第2供應口32及第2回收口42分別形成為狹縫狀。此外，第2供應口32及第2回收口42，亦可形成為大致圓形、橢圓形、或矩形等任意形狀。又，本實施形態中，各第2供應口32、第2回收口42雖具有大致相同之大小，但亦可係互異之大小。
第2供應管33之另一端部，係連接於形成在鏡筒PK內部之第2供應流路34一端部。另一方面，鏡筒PK之第2供應流路34的另一端部，則連接於形成於鏡筒PK之內側面PKC的第2供應口32。從第2液體供應機構30之第2液體供應部31送出的第2液體LQ2，在流經第2供應管33後，即流入形成於鏡筒PK內部之第2供應流路34的一端部。接著，流入第2供應流路34一端部之第2液體LQ2，即從形成於鏡筒PK之內側面PKC的第2供應口32，被供應至第2光學元件LS2與第1光學元件LS1間之第2空間K2。
第2回收管43之另一端部，係連接於形成在鏡筒PK內部之第2回收流路44一端部。另一方面，第2回收流路44之另一端部，則連接於形成在鏡筒PK之內側面PKC的第2回收口42。藉由驅動第2液體回收機構40之第2液體回收部41，第2空間K2之第2液體LQ2，即透過第2回收口42流入第2回收流路44，之後，透過第2回收管43被第2液體回收部41吸引回收。
於鏡筒PK設有對向面93，該對向面93係與支撐於第1支撐部91之第1光學元件LS1的上面T2周緣區域對向。又，在上面T2之周緣區域與對向面93間設有第1密封構件94。第1密封構件94，例如係由0型環(例如，杜邦陶氏公司(DuPont Dow)所生產之「卡爾列茲(Kalrez)」)或C型環構成。藉由第1密封構件94，能防止配置於上面T2上之第2液體LQ2漏出至上面T2外側，甚而漏出至鏡筒PK外側。又，在第2光學元件LS2之側面C2與鏡筒PK之內側面PKC間設有第2密封構件95。第2密封構件95例如由V型環構成。藉由第2密封構件95，來限制鏡筒PK內側中第2空間K2與較第2光學元件LS2上方之第3空間間流體(包含氣體、第2流體LQ2、以及由第2流體LQ2產生之濕空氣)的流通。藉此，能維持包含第3空間K3之鏡筒PK內部空間的環境(溫度、濕度等)，且防止有來自第3空間K3之氣體(氣泡)混入第2液浸區域LR2的第2液體LQ2中。
此外，即使不設置第2密封構件95，而將第2光學元件LS2之側面C2與鏡筒PK之內側面PKC的距離縮小至例如1~5μm左右，藉此亦能阻止流體透過第2光學元件LS2之側面C2與鏡筒PK之內側面PKC間的間隙流通在第2空間K2與第3空間K3之間。
在進行基板P之曝光時，控制裝置CONT，係一邊適當控制第2液體供應機構30之每一單位時間的第2液體LQ2供應量、以及第2液體回收機構40之每一單位時間的第2液體LQ2回收量，一邊以第2液體供應機構30及第2液體回收機構40進行第2液體LQ2之供應及回收，而以第2液體LQ2至少充滿第2空間K2中之曝光用光EL的光路上。本實施形態中，第2液體供應機構30，係以0.1cc/min~100cc/min之流量將第2液體LQ2供應至第2空間K2。
本實施形態中，於基板P之曝光中，亦連續地進行第2液體供應機構30及第2液體回收機構40之第2液體LQ2的供應動作及回收動作。進一步地，於基板P之曝光前後，亦連續地進行第2液體供應機構30及第2液體回收機構40之第2液體LQ2的供應動作及回收動作。藉由連續地進行第2液體供應機構30及第2液體回收機構40之第2液體LQ2的供應及回收，使第2空間K2之第2液體LQ2，能隨時與溫度經過管理之乾淨第2液體LQ2更換，並以溫度經過管理之乾淨第2液體LQ2來充滿第2空間K2。又，於基板P之曝光前後亦持續進行第2液體LQ2對第2空間K2之供應動作及回收動作，藉此能防止因第2液體LQ2氣化(乾燥)而在第1光學元件LS1之上面T2或第2光學元件LS2之下面T3等形成附著痕(即所謂水痕)等不良情形。
此外，於圖14之實施形態中，亦可間歇性地進行第2液浸機構2之第2液體LQ2的供應及回收。例如，亦可在基板P之曝光中停止第2液液浸機構2之液體供應動作及/或回收動作。藉由此方式，於基板P之曝光中，即不會產生伴隨第2液體LQ2之供應及/或回收而引發的振動，能防止因該振動而使曝光精度劣化。
其次，說明上述實施形態中第1液體回收機構20之回收方法的另一實施形態。此外，本實施形態，藉由從第1回收口22僅回收液體LQ，來抑制因回收液體產生之振動。
以下，參照圖16之示意圖說明本實施形態之第1液體回收機構20的液體回收動作原理。於第1液體回收機構20之第1回收口22例如能使用形成有複數個孔之薄板狀網狀構件來作為多孔構件25。本實施形態中，多孔構件(網狀構件)係以鈦形成。又，本實施形態中，係在多孔構件25濕潤之狀態下，將多孔構件25之上面與下面的壓力差控制成滿足後述既定條件，藉此來從多孔構件25之孔僅回收液體LQ。作為上述既定條件之參數，可列舉多孔構件25之孔徑、多孔構件25與液體LQ之接觸角(親和性)、以及第1液體回收部21之吸引力(多孔構件25上面之壓力)等。
圖16，係多孔構件25之部分截面放大圖，係顯示透過多孔構件25進行之液體回收的具體例。於多孔構件25之下配置有基板P，於多孔構件25與基板P間形成有氣體空間及液體空間。更具體而言，於多孔構件25之第1孔25Ha與基板P間形成有氣體空間，於多孔構件25之第2孔25Hb與基板P間則形成有液體空間。此種狀況之發生，例如係因有氣體在圖4所示之液浸區域LR1端部產生、或因某些原因而在液浸區域LR1產生氣體。又，於多孔構件25上形成有用以形成第1回收流路24一部分之流路空間。
又，圖16中，將多孔構件25之第1孔25Ha與基板P間之空間壓力(多孔構件25H下面之壓力)設為Pa、將多孔構件25上之流路空間的壓力(在多孔構件25上面之壓力)設為Pb、將孔25Ha,25Hb之孔徑(直徑)設為d、將多孔構件25(孔25H內側)與液體LQ之接觸角設為θ、將液體LQ之表面張力設為γ，而符合(4×γ×cosθ)/d≧(Pa－Pb)………(3)之條件時，即如圖16所示，即使在多孔構件25之第1孔25Ha下側(基板P側)形成有氣體空間，亦能防止多孔構件25之下側空間的氣體透過孔25Ha移動(滲入)至多孔構件25之上側空間。亦即，以滿足上述式(3)之條件的方式，使接觸角θ、孔徑d、液體LQ之表面張力γ、以及壓力Pa,Pb達到最佳化，藉此能將液體LQ與氣體之界面維持在多孔構件25的孔25Ha內，抑制氣體從第1孔25Ha滲入。另一方面，由於在多孔構件25之第2孔25Hb下側(基板P側)形成有液體空間，因此能透過第2孔25Hb僅回收液體LQ。
此外，上述式(3)之條件中，為簡化說明而並未考量多孔構件25上之液體LQ的靜水壓。
又，本實施形態中，第1液體回收機構20，係將多孔構件25下之空間的壓力Pa、孔25H之直徑d、多孔構件25(孔25H之內側面)與液體LQ之接觸角θ、以及液體(純水)LQ的表面張力γ設為一定，來控制第1液體回收部21之吸引力，將多孔構件25上之流路空間的壓力調整成滿足上述式(3)。不過，於上述式(3)中，由於當(Pb－Pb)越大、亦即((4×γ×cosθ)/d)越大，越容易將壓力Pb控制成滿足上述式(3)，因此孔25Ha,25Hb之直徑d、以及多孔構件25與液體LQ之接觸角θ(0<θ<90°)最好係儘可能較小。
上述實施形態中，投影光學系統PL，係具有其上面T2外徑較第2光學元件LS2之下面T3外徑更大的元件，來作為第1光學元件LS1。不過，只要能達到如本發明第1實施態樣般、僅在第1光學元件(第1元件)之上面(第2面)的部分區域形成液浸區域的話，第2光學元件LS2之下面T3外徑亦可較第1光學元件LS1之上面T2外徑大。此時，例如，能對第2光學元件LS2之下面T3外緣部施以撥液性處理，而僅在形成液浸區域之中央部位施以親液性處理。或者，亦可將圖10所示之堤防DR設於第2光學元件LS2之下面T3外緣部。
圖1至圖14及圖16之實施形態中，第2液體供應機構30及第2液體回收機構40之第2液體LQ2的供應動作及回收動作，並不須與第1液體供應機構10及第1液體回收機構20之第1液體LQ1的供應動作及回收動作相同，其各自之液體的供應量或回收量、或液體之流速亦可是相異。例如，可使第2空間K2之液體LQ2的供應量及回收量小於第1空間之液體LQ1的供應量及回收量，亦可使第2空間K2之液體LQ2的流速較第1空間K1之液體LQ1的流速慢。
又，上述實施形態中，從第1液體供應機構10供應至第1空間K1之液體(純水)與從第2液體供應機構30供應至第2空間K2之液體(純水)雖為相同(亦為同溫)，但亦可係液體種類相同而其性質(溫度、溫度均一性、溫度穩定性等)相異者亦可。例如，如上述實施形態之方式使用純水時，除了溫度、溫度均一性、溫度穩定性等之外，亦可使電阻值、總有機碳(TOC：total organic carbon)值、溶解氣體濃度(溶氧濃度、溶氮濃度)、折射率、以及透射率等相異。
如上所述，本實施形態之第1、第2液體LQ1,LQ2係使用純水。純水之優點為能容易地在半導體製造工廠等處大量取得，且對基板P上之光阻或光學元件(透鏡)等無不良影響。又，純水除了對環境無不良影響外，由於雜質之含有量極低，因此亦能期待有洗淨光學元件(設於基板P之表面、以及投影光學系統PL前端面)之作用。又，從工廠等所供應之純水純度較低時，亦可使曝光裝置具備超純水製造器。
又，純水(水)對波長為193nm左右之曝光用光EL的折射率n係大致1.44，若使用ArF準分子雷射光(波長193nm)來作為曝光用光EL之光源時，在基板P上則將波長縮短為1/n、亦即大約134nm左右，即可獲得高解析度。再者，由於焦深與在空氣中相較放大約n倍、亦即約1.44倍左右，因此只要係能確保與在空氣中使用時相同程度之焦深時，即能更增加投影光學系統PL之數值孔徑，從此點來看亦能提高解析度。
此外，上述實施形態中，第1、第2液體供應機構10,30雖係供應純水來作為液體LQ1,LQ2，但亦可供應彼此不同種類之液體，使充滿第1空間K1之第1液體LQ1與充滿第2空間K2之第2液體LQ2為彼此不同的種類。此時，第1液體與第2液體對曝光用光EL之折射率及/或透過率亦可係相異。例如，可將氟素系油之類純水以外的既定液體充滿第2空間K2。該油由於係菌類等細菌之繁殖機率較低的液體，因此能維持第2空間K2或第2液體LQ2(氟素系統油料)流動之流路的潔淨度。
再者，第1、第2液體LQ1,LQ2兩方亦可係水以外之液體。例如，曝光用光之光源為F2 雷射光時，由於此F2 雷射光無法透射水，因此亦可使用能使F2 雷射光透射之液體來作為第1、第2液體LQ1,LQ2，例如過氟聚醚(PFPE,perfluoro－polyether)或氟系列油等氟系列流體亦可。此時，例如以包含氟之極性小的分子構造物質來形成薄膜，藉此對與第1、第2液體LQ1,LQ2接觸之部分進行親液化處理。又，作為第1、第2液體LQ1,LQ2，其他亦能使用對曝光用光EL具透射性且折射率盡可能較高、並對塗布於投影光學系統PL與基板P表面之光阻較穩定者(例如杉木油(cedar oil))。此時，表面處理亦根據所使用之第1、第2液體LQ1,LQ2的極性來進行。又，亦能使用具有所欲折射率之各種流體來替代液體LQ1,LQ2之純水，例如超臨界流體或高折射率氣體。
此外，上述實施形態中，雖將投影光學系統PL(包含無折射力之平行平面板的第1光學元件LS1)調整成既定之成像特性，但在第1光學元件LS1完全不會對成像特性帶來影響時，亦可去除第1光學元件LS1，將投影光學系統PL之成像特性調整成既定的成像特性。
又，上述實施形態中，第1光學元件LS1與第2光學元件LS2雙方係被鏡筒PK支撐，但亦可各以其他支撐構件來支撐。
又，上述實施形態中，第1光學元件LS1與第2光學元件LS2雙方雖被鏡筒PK支撐成大致靜止之狀態，但為了調整第1光學元件LS1及第2光學元件LS2之至少其中一方的位置、姿勢，亦能支撐成能微幅移動。
又，上述實施形態中，第1光學元件LS1之各下面T1及上面T2為平面，且係其下面T1與上面T2彼此平行之無折射力的平行平面板，但亦可使例如第1光學元件LS1之上面T2稍微具有曲率。亦即，第1光學元件LS1亦可係具有透鏡作用之光學元件。此時，第1光學元件LS1之上面T2的曲率，最好是小於第2光學元件LS2之上面T4及下面T3的曲率。
此外，上述實施形態中，亦可不設置用以進行第2液體LQ2之供應及回收的第2液浸機構2。此時，係在將第2液體LQ2充滿於第1光學元件LS1與第2光學元件LS2間之狀態下，以不更換第2空間K2之第2液體LQ2的方式來進行曝光。此情形下，由於有可能因曝光用光EL之照射使第2液浸區域LR2之第2液體LQ2的溫度變動，因此能將用以調整第2液浸區域LR2之第2液體LQ2溫度的調溫裝置例如設於第1光學元件LS1與第2光學元件LS2之間，而能使用該調溫裝置來調整第2液體LQ2之溫度。
又，上述各實施形態中，雖主要是以投影光學系統PL與基板P為對向之情形為例進行了說明，但即使投影光學系統PL與其他構件(基板載台PST之上面91等)對向時，亦能以第1液體LQ1來充滿投影光學系統PL與其他構件之間。此時，當如基板之交換動作中等、基板基板載台PST從投影光學系統PL離開時，亦可使用其他構件將第1液體LQ1持續充滿投影光學系統PL之像面側的空間。
如上所述之液浸法中，有時投影光學系統PL之數值孔徑NA會成為0.9~1.3。如此，投影光學系統PL之數值孔徑NA變大時，由於習知用作為曝光用光之任意偏極光有時會因偏光效果不同而使成像性能惡化，因此最好是使用偏光照明。此時，最好是進行配合光罩(標線片)之線/空間(line and space)圖案之線圖案長邊方向的直線偏光照明，而從光罩(標線片)之圖案射出較多S偏光成分(TE偏光成分)、亦即沿線圖案長邊方向之偏光方向成分的繞射光。由於在投影光學系統PL與塗布於基板P表面之光阻間充滿液體時，與在投影光學系統PL與塗布於基板P表面之光阻間充滿空氣(氣體)的情形相較，由於有助於提高對比之S偏光成分(TE偏光成分)之繞射光的光阻表面透射率會變高，因此即使投影光學系統之數值孔徑NA超過1.0時，亦能得到高成像性能。又，若適當組合相移光罩或如特開平6－188169號公報所揭示之配合線圖案長邊方向的斜入射照明法(特別係偶極(dipole)照明法)等，則更具效果。特別是，直線偏光照明法與偶極照明法之組合，係當線/空間圖案之周期方向限於既定一方向時、或孔圖案沿既定一方向密集形成時相當有效。例如，併用直線偏光照明法及偶極照明法，來照明透射率6%之半透光(half－tone)型相移光罩(半間距45nm左右之圖案)時，將照明系統之瞳面中形成偶極之二光束的外接圓所規定之照明σ設為0.95、將其瞳孔平面之各光束半徑設為0.125σ、將投影光學系統PL之數值孔徑設為NA＝1.2時，即能較使用任意偏極光將焦深(DOF)增加150nm左右。
又，例如以ArF準分子雷射光為曝光用光，使用1/4左右之縮小倍率的投影光學系統PL，將微細之線/空間圖案(例如25~50nm左右之線/空間)曝光於基板P上時，依光罩M構造(例如圖案之細微度或鉻之厚度)的不同，藉由波導效果(Wave guide)使光罩M發揮偏光板之作用，而使從光罩M射出S偏光成分(TE偏光成分)之繞射光多於使對比下降之P偏光成分(TM偏光成分)的繞射光。此時，雖最好是使用上述直線偏光照明，但即使以任意偏極光來照明光罩M，而投影光學系統PL之數值孔徑NA如為0.9~1.3般較大之情形時，亦能得到高解析性能。
又，當將光罩M上之極微細線/空間圖案曝光於基板P上時，藉由線柵(Wire Grid)效果雖亦有可能使P偏光成分(TM偏光成分)大於S偏光成分(TE偏光成分)，但例如以ArF準分子雷射光為曝光用光，並使用1/4左右之縮小倍率的投影光學系統PL將較25nm大之線/空間圖案曝光於基板P上時，由於從光罩M射出S偏光成分(TE偏光成分)之繞射光多於P偏光成分(TM偏光成分)的繞射光，因此即使投影光學系統PL之數值孔徑NA如為0.9~1.3般較大之情形時，亦能得到高解析性能。
再者，除了與光罩(標線片)之線圖案長邊方向配合的直線偏光照明(S偏光照明)以外，如特開平6－53120號公報所揭示，將以光軸為中心之圓接線(周)方向直線偏光的偏光照明法與斜入射照明法組合亦具有效果。特別是，除了光罩(標線片)之圖案沿既定一方向延伸之線圖案以外，在沿複數個相異方向延伸之線圖案混合(周期方向相異之線/空間圖案混合)的情形下，同樣如特開平6－53120號公報所揭示，藉由併用偏光照明法(沿以光軸為中心之圓的接線方向直線偏光)與輪帶照明法，即使投影光學系統PL之數值孔徑NA較大時，亦能得到高成像性能。例如，在併用偏光照明法(沿以光軸為中心之圓的接線方向直線偏光)與輪帶照明法(輪帶比3/4)，來照明透射率6%之半透光型相移光罩(半間距63nm左右之圖案)的情形下，將照明σ設為0.95、將投影光學系統PL之數值孔徑設為NA＝1.00時，較使用任意偏極光之情形能使焦深(DOF)增加250nm左右，當半間距為55nm左右之圖案且投影光學系統PL之數值孔徑為NA＝1.2時，能使焦深增加100nm左右。
又，作為上述各實施形態之基板P，除了半導體元件製造用之半導體晶圓以外，亦能適用於顯示器元件用之玻璃基板、薄膜磁頭用之陶瓷晶圓、或在曝光裝置所使用之光罩或標線片的原版(合成石英、矽晶圓)等。
上述實施形態中，雖使用於具光透射性之基板上形成既定遮光圖案(或相位圖案，減光圖案)的光透射性光罩(標線片)，但亦可使用例如美國專利第6,778,257號公報所揭示之電子光罩來代替此標線片，該電子光罩係根據欲曝光圖案之電子資料來形成透射圖案、反射圖案、或發光圖案。
又，本發明亦能適用於，如國際公開第2001/035168號說明書所揭示，藉由將干涉紋形成於晶圓W上、而在晶圓W上形成線/空間圖案之曝光裝置(微影系統)。
曝光裝置EX，除了能適用於使光罩M與基板P同步移動來對光罩M之圖案進行掃描曝光的步進掃瞄方式之掃瞄型曝光裝置(掃瞄步進機)以外，亦能適用於步進重複方式之投影曝光裝置(步進器)，其係在使光罩M與基板P靜止之狀態下，使光罩M之圖案一次曝光，並使基板P依序步進移動。
又，作為曝光裝置EX，亦能適用下述曝光裝置，即：在使第1圖案與基板P大致靜止之狀態下，使用投影光學系統(例如1/8縮小倍率且不含反射元件之折射型投影光學系統)將第1圖案之縮小像一次曝光於基板P之方式的曝光裝置。此時，進一步於其後，亦能適用於接合方式之一次曝光裝置，其係在使第2圖案與基板P大致靜止之狀態下，使用該投影光學系統使第2圖案之縮小像與第1圖案部分重疊而一次曝光於基板P。又，作為接合方式之曝光裝置，亦能適用於步進接合方式之曝光裝置，其係在基板P上將至少2個圖案部分重疊而轉印，並依序移動基板P。又，亦能將本發明適用於與保持基板P之載台分開具備有搭載有測定用構件或感測器的曝光裝置。再者，具有測量載台之曝光裝置，已揭示於例如歐洲專利公開第1,041,357號公報。
又，本發明亦能適用於具備保持基板之二個基板載台的雙載台型曝光裝置。雙載台型曝光裝置之構造及曝光動作，例如揭示於特開平10－163099號及特開平10－214783號(對應美國專利6,341,007,6,400,441、6,549,69及6,590,634)，特表2000－505958號(對應美國專利5,969,441)或美國專利6,208,407。
又，上述實施形態中，雖採用在投影光學系統PL與基板P間局部地充滿液體，但亦能將本發明適用於以液體覆蓋曝光對象之基板表面整體的液浸曝光裝置。曝光對象之基板表面整體被液體覆蓋之液浸曝光裝置的構造及曝光動作，係詳細記載於例如特開平6－124873號公報、特開平10－303114號公報、以及美國專利第5,825,043號等。
作為曝光裝置EX之種類，並不限於用以將半導體元件圖案曝光於基板P之半導體元件製造用曝光裝置，而亦能廣泛適用於液晶顯示元件製造用或顯示器製造用之曝光裝置、或用以製造薄膜磁頭、攝影元件(CCD)、標線片、以及光罩等之曝光裝置等。
當於基板載台PST或光罩載台MST使用線性馬達時，亦可採用使用了空氣軸承之氣浮型及使用了勞倫茲(Lorentz)力或磁阻之磁浮型中的任一型。又，各載台PST、MST，亦可係沿導件移動之類型，或亦可係不設導件之無導件類型。於載台使用線性馬達之例，係揭示於美國專利5,623,853及5,528,118。
作為各載台PST、MST之驅動機構亦可使用平面馬達，其係使二維配置磁鐵之磁鐵單元與二維配置線圈之電樞單元對向，藉由電磁力來驅動各載台PST、MST。此時，只要將磁鐵單元與電樞單元中之任一方連接於載台PST、MST、並將磁鐵單元與電樞單元中之另一方設置於載台PST、MST移動側即可。
藉由基板載台PST之移動所產生的反作用力，亦可使用框構件以機械方式釋放至地面(接地)，使其不傳至投影光學系統PL。此反作用力之處理方法，例如，美國專利5,528,118(特開平8－166475號公報)所詳細揭示者。
藉由基板載台MST之移動所產生的反作用力，亦可使用框構件以機械方式釋放至地面(接地)，使其不傳至投影光學系統PL。此反作用力之處理方法，例如，美國專利5,874,820(特開平8－330224號公報)所詳細揭示者。
如上所述，本申請案之實施形態的曝光裝置EX，係藉由組裝各種次系統(包含本案申請範圍中所列舉的各構成要素)，以能保持既定之機械精度、電氣精度、光學精度之方式所製造。為確保此等各種精度，於組裝前後，係進行對各種光學系統進行用以達成光學精度之調整、對各種機械系統進行用以達成機械精度之調整、對各種電氣系統進行用以達成電氣精度之調整。從各種次系統至曝光裝置之組裝製程，係包含機械連接、電路之配線連接、氣壓迴路之配管連接等。當然，從各種次系統至曝光裝置之組裝製程前，係有各次系統個別之組裝製程。當各種次系統至曝光裝置之組裝製程結束後，即進行綜合調整，以確保曝光裝置整體之各種精度。此外，曝光裝置之製造最好是在溫度及清潔度等皆受到管理之潔淨室進行。
半導體元件之微元件，如圖15所示，係經由下述步驟所製造，即：進行微元件之功能、性能設計的步驟201、根據此設計步驟製作光罩(標線片)之步驟202、製造構成元件基材之基板的步驟203、藉由前述實施形態之曝光裝置EX將光罩圖案曝光於基板的曝光處理步驟204、元件組裝步驟(包含切割步驟、接合步驟、封裝步驟)205、檢查步驟206等。
根據本發明，由於能防止因元件(光學元件)之污染而使曝光精度及測量精度劣化，因此能以良好精度進行曝光處理及測量處理。又，根據本發明，由於能縮小液浸區域，因此能將裝置本身作得較小。
1．．．第1液浸機構
5．．．鏡筒台
6．．．基板台
7．．．上側段部
8．．．下側段部
9．．．主柱架
10．．．第1液體供應機構
11．．．第1液體供應部
12．．．液體供應口(第1供應口)
13．．．第1供應管
14．．．第1供應流路
14H．．．緩衝流路部
14S．．．傾斜流路部
14N．．．狹窄流路部
15．．．堤防部
16．．．流量控制器
17．．．彎曲角部
20．．．第1液體回收機構
21．．．第1液體回收部
22．．．液體回收口(第1回收口)
23．．．第1回收管
24．．．第2回收流路
25．．．多孔構件
25Ha．．．第1孔
25Hb．．．第2孔
26．．．下面
30．．．第2液體供應機構
31．．．第2液體供應部
32．．．液體供應口
33．．．第2供應管
34．．．第2供應流路
35．．．供應構件
36．．．供應流路
40．．．第2液體回收機構
41．．．第2液體回收部
42．．．液體回收口
43．．．第2回收管
44．．．第2回收流路
45．．．回收構件
45A．．．軸部
45B．．．環狀部
45K．．．開口部
46．．．回收流路
70．．．嘴構件
71B．．．嘴構件70之上面
70H．．．孔部
70T．．．嘴構件之內側面
71．．．第1構件
71A．．．側板部
71B,72B．．．頂板部
71C,72C．．．傾斜板部
71D,72D．．．底板部
72．．．第2構件
74．．．開口部
74E．．．開口部74之邊緣部
75．．．平坦面
76．．．壁部
81,83．．．移動鏡
82,84．．．雷射干涉計
85,88．．．氣體軸承
86,87,89．．．防振裝置
90．．．凹部
91．．．第1支撐部
92．．．第2支撐部
93．．．對向面
94,95．．．密封構件
96．．．嘴保持具
150．．．翼片構件
AR．．．投影區域
AR’．．．既定區域
AX．．．光軸
BP．．．底座
C1．．．第1光學元件LS1之側面
C2．．．第2光學元件LS2之側面
CONT．．．控制裝置
EL．．．曝光用光
EX．．．曝光裝置
F2．．．突緣部
IL．．．照明光學系統
K1．．．第1空間
K2．．．第2空間
LQ1．．．第1液體
LQ2．．．第2液體
LR1．．．第1液浸區域
LR2．．．第2液浸區域
LS1~LS7．．．光學元件
M．．．光罩
MK1,MK2．．．開口部
MST．．．光罩載台
MSTD．．．光罩載台驅動裝置
P．．．基板
PF．．．突緣
PK．．．鏡筒
PKA．．．鏡筒PK之下面
PKC．．．鏡筒PK之內側面
PKT．．．鏡筒PK之側面
PH．．．基板保持具
PL．．．投影光學系統
PST．．．基板載台
PSTD．．．基板載台驅動裝置
T1．．．第1光學元件LS1之下面
T2．．．第1光學元件LS1之上面
T3．．．第2光學元件LS2之下面
T4．．．第2光學元件LS2之上面
T5．．．突緣部F1之下面
圖1係顯示本發明一實施形態之曝光裝置的概略構成圖。
圖2係顯示嘴構件附近之概略立體圖。
圖3係從下側觀察嘴構件之立體圖。
圖4係顯示嘴構件附近之側截面圖。
圖5(a)及圖5(b)，係顯示用以說明第2液浸機構之圖。
圖6係顯示第1元件之第2面的俯視圖。
圖7係用以說明第2液浸機構之第2液體回收動作的圖。
圖8(a)及圖8(b)，係用以說明本發明之第1液浸機構之液體回收動作的示意圖。
圖9(a)及圖9(b)，係顯示液體回收動作之比較例的示意圖。
圖10係顯示第1元件之變形例的示意圖。
圖11係從下側觀察嘴構件之變形例的立體圖。
圖12係顯示本發明另一實施形態之要部截面圖。
圖13係顯示本發明另一實施形態之要部截面圖。
圖14係顯示本發明另一實施形態之要部截面圖。
圖15係顯示半導體元件之製程例的流程圖。
圖16係用以說明本發明另一實施形態之第1液體回收機構之回收動作的圖。
1．．．第1液浸機構
2．．．第2液浸機構
3．．．支撐架
4．．．光罩台
5．．．鏡筒台
6．．．基板台
7．．．上側段部
8．．．下側段部
9．．．主柱架
10．．．第1液體供應機構
11．．．第1液體供應部
12．．．液體供應口(第1供應口)
13．．．第1供應管
16．．．流量控制器
20．．．第1液體回收機構
21．．．第1液體回收部
22．．．液體回收口(第1回收口)
23．．．第1回收管
25．．．多孔構件
30．．．第2液體供應機構
31．．．第2液體供應部
33．．．第2供應管
40．．．第2液體回收機構
41．．．第2液體回收部
43．．．第2回收管
70．．．嘴構件
74．．．開口部
75．．．平坦面
81,83．．．移動鏡
82,84．．．雷射干涉計
85,88．．．氣體軸承
86,87,89．．．防振裝置
90．．．凹部
91．．．第1支撐部
96．．．嘴保持具
AR．．．投影區域
AR’．．．既定區域
AX．．．光軸
BP．．．底座
CONT．．．控制裝置
EL．．．曝光用光
EX．．．曝光裝置
IL．．．照明光學系統
K1．．．第1空間
LQ1．．．第1液體
LQ2．．．第2液體
LR1．．．第1液浸區域
LR2．．．第2液浸區域
LS1~LS7．．．光學元件
M．．．光罩
MK1,MK2．．．開口部
MST．．．光罩載台
MSTD．．．光罩載台驅動裝置
P．．．基板
PF．．．突緣
PK．．．鏡筒
PH．．．基板保持具
PL．．．投影光學系統
PST．．．基板載台
PSTD．．．基板載台驅動裝置1第1液浸機構
T1．．．第1光學元件LS1之下面
T2．．．第1光學元件LS1之上面
T3．．．第2光學元件LS2之下面
T4．．．第2光學元件LS2之上面
T5．．．突緣部F1之下面

Claims (25)

  1. 一種曝光裝置，係透過第1液體將曝光用光照射於基板上，以使該基板曝光，其特徵在於，具備：嘴構件，配置成包圍該投影光學系統之前端部；以及投影光學系統，具有複數個元件，其包含最接近像面之第1元件、以及次於該第1元件接近該像面的第2元件；該第1元件，係配置成第1面與該基板表面對向且第2面與該第2元件對向；於該投影光學系統之光軸上，該第1元件之該第1面與該第2面的距離係15mm以上；將該曝光用光透過該第1元件之該第1面側的第1液體照射於該基板上，以使該基板曝光。
  2. 如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中，該第1元件之該第2面外徑，係該第1元件之該第1面外徑的2倍以上。
  3. 如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中，與該第2面對向之該第2元件的面小於該第2面。
  4. 如申請專利範圍第2項之曝光裝置，其中，與該第2面對向之該第2元件的面小於該第2面。
  5. 如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中，該第1元件，具有形成於該第1面周圍之第3面；該第1元件之第1面與第2面的距離，係較該第1元件之第2面與第3面的距離長。
  6. 如申請專利範圍第2項之曝光裝置，其中，該第1 元件，具有形成於該第1面周圍之第3面；該第1元件之第1面與第2面的距離，係較該第1元件之第2面與第3面的距離長。
  7. 如申請專利範圍第3項之曝光裝置，其中，該第1元件，具有形成於該第1面周圍之第3面；該第1元件之第1面與第2面的距離，係較該第1元件之第2面與第3面的距離長。
  8. 如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中，該第1面與該第2面為大致平行。
  9. 如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中，該嘴構件，具有形成為與該基板表面對向之斜面；該嘴構件之液體回收口，係形成於該斜面。
  10. 如申請專利範圍第9項之曝光裝置，其中，該斜面，係形成為與該曝光用光光軸之距離越長其與該基板表面之間隔越大。
  11. 如申請專利範圍第9項之曝光裝置，其中，於該液體回收口配置有多孔構件。
  12. 如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中，該嘴構件具有透過多孔構件被回收之液體所流入之回收流路；該多孔構件之下面，包含形成為與該基板之表面對向之斜面。
  13. 如申請專利範圍第12項之曝光裝置，其中，該嘴構件具有該曝光用光所通過之開口；該斜面，係形成為包圍該開口。
  14. 如申請專利範圍第13項之曝光裝置，其中，該嘴構件具有平坦部，該平坦部係在該曝光用光所通過之開口與該斜面之間，以和該基板表面大致成平行之方式形成；該平坦部，係形成為包圍該開口。
  15. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之曝光裝置，其中，該嘴構件，具有該曝光用光所通過之開口、以及形成為與該基板表面對向、且與該基板表面大致平行之平坦部；該平坦部，係配置成包圍該開口。
  16. 如申請專利範圍第15項之曝光裝置，其中，該平坦部，係在該第1元件之該第1面與該基板之間配置成與該基板表面對向。
  17. 如申請專利範圍第15項之曝光裝置，其中，該嘴構件具有供應該第1液體之液體回收口；該液體回收口，係相對該開口配置於該平坦部外側。
  18. 如申請專利範圍第17項之曝光裝置，其中，該嘴構件，具有配置成與該基板表面對向且包圍該開口之液體回收口；該液體供應口配置於該液體回收口與該開口之間。
  19. 如申請專利範圍第18項之曝光裝置，其中，該液體回收口之外徑，小於該第1元件之該第2面之外徑。
  20. 如申請專利範圍第15項之曝光裝置，其中，該嘴構件，具有配置成與該基板表面對向且包圍該開口之液體回收口； 該液體回收口之外徑，小於該第1元件之該第2面之外徑。
  21. 如申請專利範圍第15項之曝光裝置，其中，該嘴構件設置成該開口配置於該第1元件與該基板之間。
  22. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之曝光裝置，其中，於該投影光學系統之光軸上，該第1元件之第1面與第2面的距離，係大於該第1元件之第1面與基板的距離。
  23. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之曝光裝置，其中，係透過該第1元件與該基板間之第1液體、和該第1元件之第2面與該第2元件間之第2液體，將曝光用光照射於基板。
  24. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之曝光裝置，其中，該第1元件與該第2元件，係以同一支撐構件支撐。
  25. 一種半導體元件製造方法，其包含：使用申請專利範圍第1至24項中任一項之曝光裝置來使基板曝光；以及處理曝光後之該基板。
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