(57)【要約】【課題】液浸法で露光処理する場合において基板の外側に液体が流出しても環境変動を抑えて精度良くパターン転写できる露光装置を提供する。【解決手段】露光装置は、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の少なくとも一部を液体５０で満たすとともに、投影光学系ＰＬを介してパターンの像を基板Ｐ上に投影して、基板Ｐを露光する。基板Ｐを移動するときに液体５０と接触する部分である光学素子６０及び鏡筒ＰＫには、液体５０との親和性を調整する表面処理が施されている。投影光学系と基板の間の液体に気泡が生ずることが防止され、また、投影光学系と基板の間に液体が常に維持されるので、良好な液浸状態が形成される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンの像を液体を介して基板上に転写して基板を露光する露光装置であって：
前記パターンの像を基板に投影する投影光学系を備え；
前記投影光学系の前記液体と接触する部分は、液体との親和性を調整するために表面処理されている露光装置。
【請求項２】
前記基板の露光は、前記基板を走査方向に移動しながら行われる請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記表面処理は、前記液体の極性に応じて行われる請求項１又は２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記液体は水であって、前記液体と接触する部分には、極性の大きい分子構造の物質で薄膜を形成することにより前記表面処理がされている請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
前記液体はフッ素系液体であって、前記液体と接触する部分には、極性の小さい分子構造の物質で薄膜を形成することにより前記表面処理がされている請求項３に記載の露光装置。
【請求項６】
前記投影光学系の液体と接触する部分は、前記投影光学系の先端の光学素子の表面と該光学素子を保持する保持部材の表面の少なくとも一部とを含み、前記光学素子表面と前記保持部材の表面の少なくとも一部とはいずれも前記液体に対する親和性が高くなるように表面処理されている請求項１〜５のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項７】
前記投影光学系の液体と接触する部分のうちの少なくとも露光光が通過する部分は、前記液体との親和性が高くなるように表面処理されている請求項１に記載の露光装置。
【請求項８】
パターンの像を液体を介して基板上に転写して基板を露光する露光装置であって：
前記パターンの像を基板に投影する投影光学系を備え；
前記投影光学系が、その先端の光学素子表面を含む第１表面領域と、第１表面領域周辺の第２表面領域とを有し、
第１表面領域の液体に対する親和性が、第２表面領域の液体に対する親和性よりも高い露光装置。
【請求項９】
前記第１表面領域の前記液体に対する親和性を、前記第２表面領域の前記液体に対する親和性よりも高いことによって、前記液体が前記第１表面領域内に保持される請求項８に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記投影光学系と前記基板との間における前記液体の厚さをｄ、前記投影光学系と前記基板との間における前記液体の流れの速度をｖ、前記液体の密度をρ、前記液体の粘性係数をμとして、条件式
（ｖ・ｄ・ρ）／μ≦２０００
を満たすことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１１】
前記投影光学系と前記基板との間の少なくとも一部に、前記液体を流す液浸装置を備え、前記液体は層流として流れることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１２】
露光ビームでパターンを照明し、パターンの像を液体を介して基板上に転写して基板を露光する露光装置であって：
前記パターンの像を基板に投影する投影光学系と；
前記投影光学系と基板との間の少なくとも一部を液体で満たす液浸装置とを備え；
液体の厚さをｄ、投影光学系と基板との間における液体の流れの速度をｖ、液体の密度をρ、液体の粘性係数をμとして、条件式
（ｖ・ｄ・ρ）／μ≦２０００
が満足されている露光装置。
【請求項１３】
前記投影光学系と前記基板との間に前記液体を供給する供給装置と、前記投影光学系と前記基板との間の液体を回収する回収装置とを備え、前記供給装置による前記液体の供給量と前記回収装置による前記液体の回収量とは前記条件式を満たすように決定される請求項１２に記載の露光装置。
【請求項１４】
前記基板は走査方向に移動しながら走査露光され、前記走査露光中の前記基板の移動速度は前記条件式を満たすように決定される請求項１３に記載の露光装置。
【請求項１５】
前記基板は走査方向に移動しながら走査露光され、前記走査露光中の前記基板の移動速度は前記条件式を満たすように決定される請求項１２に記載の露光装置。
【請求項１６】
前記液体の流れる方向は前記走査方向と平行である請求項１４又は１５に記載の露光装置。
【請求項１７】
前記投影光学系と前記基板との間は前記液体で満たされており、前記液体の厚さｄは、前記投影光学系と前記基板との間隔である請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１８】
露光の際に、前記基板上にはカバーガラスが載置され、前記液体の厚さｄは、前記投影光学系と前記カバーガラスとの間隔である請求項１２〜１６のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１９】
露光ビームでマスクのパターンを照明し、パターンの像を液体を介して基板上に転写して基板を露光する露光装置であって：
前記パターンの像を基板に投影する投影光学系と；
前記投影光学系と基板との間の少なくとも一部を液体で満たすための液浸装置と；を備え、
前記液体が基板の走査方向と平行に層流となって流れる露光装置。
【請求項２０】
前記基板の露光中における前記基板の走査方向への移動速度が、前記液体が層流として流れるように決定される請求項１９に記載の露光装置。
【請求項２１】
前記液浸装置は、前記液体を供給する供給装置と前記液体を回収する回収装置とを有する請求項２０に記載の露光装置。
【請求項２２】
さらに、前記液体が層流として流れるように、供給装置による前記液体の供給量と前記回収装置による前記液体の回収量とを制御する制御装置を備える請求項２１に記載の露光装置。
【請求項２３】
前記液浸装置が、前記液体を供給する供給装置と前記液体を回収する回収装置とを有し、さらに、露光装置は、前記液体が層流として流れるように、供給装置による前記液体の供給量と前記回収装置による前記液体の回収量とを制御する制御装置を備える請求項１９に記載の露光装置。
【請求項２４】
前記液体は水であることを特徴とする請求項１２〜２３のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項２５】
前記液体はフッ素系液体であることを特徴とする請求項１２〜２３のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項２６】
前記液浸装置が、前記液体を供給する供給装置と前記液体を回収する回収装置とを有し、供給装置がノズルにスリットまたは多孔質体が設けられたノズルを有する請求項１９に記載の露光装置。
【請求項２７】
露光ビームでパターンを照明し、パターンの像を液体を介して基板上に転写して基板を露光する露光装置であって：
前記パターンの像を基板に投影する投影光学系と；
基板上のみに液体を供給する液浸装置と；
前記液浸装置を制御する制御装置とを備え；
該制御装置は、基板の露光中に液体の供給が停止されるように液浸装置を制御する露光装置。
【請求項２８】
前記基板上に供給された液体の厚さは、前記投影光学系のワーキングディスタンスよりも薄く、表面張力によって前記基板上に保持される請求項２７に記載の露光装置。
【請求項２９】
請求項１〜２８のいずれか一項記載の露光装置を用いてデバイスを製造することを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項３０】
投影光学系によるパターンの像を基板上に投影して基板を露光する露光方法において：
露光前に、基板の表面を、液体との親和性を調整するために表面処理することと；
投影光学系と基板との間の少なくとも一部を液体で満たすことと；
パターンの像を、液体を介して基板上に投影することとを含む露光方法。
【請求項３１】
前記基板の露光は、前記基板を走査方向に移動しながら行われる請求項３０に記載の露光方法。
【請求項３２】
前記表面処理は、前記液体の極性に応じて行われる請求項３０又は３１に記載の露光方法。
【請求項３３】
前記液体は水であって、前記液体と接触する部分には、極性の大きい分子構造の物質で薄膜を形成する請求項３２に記載の露光方法。
【請求項３４】
前記液体はフッ素系液体であって、前記液体と接触する部分には、極性の小さい分子構造の物質で薄膜を形成する請求項３２に記載の露光方法。
【請求項３５】
請求項３０〜３４のいずれか一項に記載の露光方法を用いてデバイスを製造することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影光学系と基板との間の少なくとも一部を液体で満たした状態で投影光学系によって投影したパターン像で露光する露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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くなるほど、また投影光学系の開口数が大きいほど高くなる。そのため、露光装置で使用される露光波長は年々短波長化しており、投影光学系の開口数も増大している。そして、現在主流の露光波長は、ＫｒＦエキシマレーザの２４８ｎｍであるが、更に短波長のＡｒＦエキシマレーザの１９３ｎｍも実用化されつつある。また、露光を行う際には、解像度と同様に焦点深度（ＤＯＦ）も重要となる。解像度Ｒ、及び焦点深度δはそれぞれ以下の式で表される。
Ｒ＝ｋ１・λ／ＮＡ        …  （１）
δ＝±ｋ２・λ／ＮＡ２     …  （２）
ここで、λは露光波長、ＮＡは投影光学系の開口数、ｋ１、ｋ２はプロセス係数である。（１）式、（２）式より、解像度Ｒを高めるために、露光波長λを短くして、開口数ＮＡを大きくすると、焦点深度δが狭くなることが分かる。
【０００３】
焦点深度δが狭くなり過ぎると、投影光学系の像面に対して基板表面を合致させることが困難となり、露光動作時のフォーカスマージンが不足する恐れがある。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号公報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、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第９９／４９５０４号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、投影光学系と基板との間に液体を流しながら露光する場合や、投影光学系と基板との間に液体を満たした状態で投影光学系に対して基板を移動しながら露光する場合、投影光学系や基板に対して液体が剥離する可能性があり、基板に転写されるパターン像が劣化するといった不都合が生じる。あるいは、投影光学系と基板との間で液体を流しながら露光する場合にその液体の流れに乱流が生じた場合もパターン像が劣化する。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、投影光学系と基板との間に液体を満たして露光処理する際、液体を所望の状態に配置して精度良くパターンを転写できる露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明は実施の形態に示す図１〜図１０に対応付けした以下の構成を採用している。
【０００８】
本発明の第１の態様に従えば、パターンの像を液体（５０）を介して基板（Ｐ）上に転写して基板を露光する露光装置であって：
前記パターンの像を基板に投影する投影光学系（ＰＬ）を備え、
前記投影光学系（ＰＬ）の前記液体（５０）と接触する部分（６０、ＰＫ）は、液体（５０）との親和性を調整するために表面処理されている露光装置（ＥＸ）が提供される。
【０００９】
本発明の露光装置では、液体投影光学系の液体と接触する部分（以下、適宜、「液体接触部分」という）に、液体との親和性を調整するための表面処理が施されているので、投影光学系と基板との間に液体が所望の状態で維持される。例えば、液体接触部分の液体との親和性が低ぎる場合、前記接触する部分と液体とが剥離したり、あるいは気泡が発生するなどの液浸露光に悪影響を及ぼす現象が生じる。一方、液体接触部分の液体との親和性が高すぎる場合、液体が前記接触する部分に対して過剰に濡れ拡がって投影光学系と基板との間から流出する等の不都合が生じる場合がある。これに対して、本発明の露光装置では、投影光学系の液体接触部分の液体との親和性が調整されているために、露光中に基板が露光光に対して静止されている一括露光のみならず、露光中に基板が移動ステージにより移動される走査型露光装置であっても、液浸状態が確実に基板と投影光学系との間に維持される。
【００１０】
本発明の第２の態様に従えば、パターンの像を液体（５０）を介して基板（Ｐ）上に転写して基板を露光する露光装置であって：
前記パターンの像を基板に投影する投影光学系（ＰＬ）を備え；
前記投影光学系（ＰＬ）が、その先端の光学素子（６０）表面を含む第１表面領域（ＡＲ１）と、第１表面領域（ＡＲ１）周辺の第２表面領域（ＡＲ２）とを有し、第１表面領域（ＡＲ１）の液体（５０）に対する親和性が、第２表面領域（ＡＲ２）の液体（５０）に対する親和性よりも高い露光装置（ＥＸ）が提供される。
【００１１】
本発明によれば、投影光学系の先端の光学素子を含む第１表面領域の液体に対する親和性を、その周辺の第２表面領域より高くすることで、第１表面領域により露光光の光路上では液体が安定して配置されるとともに、第２表面領域により液体が周囲に濡れ拡がらず外部に流出しない。したがって、露光中に基板が露光光に対して静止されている一括露光のみならず、露光中に基板が露光光に対して移動される走査型露光であっても、液体を露光光の光路上に安定して配置することができる。
【００１２】
本発明の第３の態様に従えば、露光ビーム（ＥＬ）でパターンを照明し、パターンの像を液体（５０）を介して基板（Ｐ）上に転写して基板を露光する露光装置であって：前記パターンの像を基板に投影する投影光学系（ＰＬ）と；投影光学系（ＰＬ）と基板（Ｐ）との間の少なくとも一部を液体（５０）で満たす液浸装置（１、２）とを備え；液体（５０）の厚さをｄ、投影光学系（ＰＬ）と基板（Ｐ）との間における液体（５０）の流れの速度をｖ、液体（５０）の密度をρ、液体（５０）の粘性係数をμとして、条件式  （ｖ・ｄ・ρ）／μ≦２０００  が満足される露光装置（ＥＸ）が提供される。
【００１３】
本発明によれば、上記条件式を満足するように、投影光学系（ＰＬ）と基板（Ｐ）との間の少なくとも一部に液体が維持される条件を設定することにより、液体に乱流が生じない。したがって、液体の乱流に起因して基板に投影されるパターン像が劣化したりするといった不都合を抑えることができる。
【００１４】
本発明の第４の態様に従えば、露光ビーム（ＥＬ）でマスク（Ｍ）のパターンを照明し、パターンの像を液体（５０）を介して基板（Ｐ）上に転写して基板を露光する露光装置であって：前記パターンの像を基板に投影する投影光学系（ＰＬ）と；投影光学系（ＰＬ）と基板（Ｐ）との間の少なくとも一部を液体で満たすための液浸装置（１、２）とを備え；液体（５０）が基板（Ｐ）の走査方向と平行に層流となって流れる露光装置（ＥＸ）が提供される。
【００１５】
本発明によれば、液浸状態を種々の方法により制御することにより、露光中に液体が基板の走査方向と平行に層流となって流れるので、基板に投影されるパターン像の劣化を防止することができる。また、液体に接する投影光学系やウエハあるいはウエハを保持する基板ステージ等に不要な振動を発生させることもない。例えば、液浸装置の液体供給（回収）量を制御したり、液浸装置の液体供給ノズルの構造を調整したり、あるいは露光時に基板を移動する場合にはその速度を調整することで、液体の流れを層流化することができる。
【００１６】
本発明の第５の態様に従えば、露光ビーム（ＥＬ）でパターンを照明し、パターンの像を液体（５０）を介して基板（Ｐ）上に転写して基板を露光する露光装置であって：前記パターンの像を基板に投影する投影光学系（ＰＬ）と；基板（Ｐ）上のみに液体（５０）を供給する液浸装置（１、２）と；液浸装置（１、２）を制御する制御装置（ＣＯＮＴ）とを備え；該制御装置（ＣＯＮＴ）は、基板（Ｐ）の露光中に液体（５０）の供給が停止されるように液浸装置（１、２）を制御する露光装置（ＥＸ）が提供される。
【００１７】
本発明によれば、液浸装置が基板の露光中に液体の供給を行わないように制御されることにより、基板上に塗布された感光剤を傷めることがなく、基板上に形成されるパターンの劣化を防止でき、また、投影光学系と基板との位置関係を安定して所望の状態に維持できる。
【００１８】
本発明の第６の態様に従えば、投影光学系（ＰＬ）によるパターンの像を基板（Ｐ）上に投影して基板（Ｐ）を露光する露光方法において：露光前に、基板（Ｐ）の表面を、液体（５０）との親和性を調整するために表面処理することと；投影光学系（ＰＬ）と基板（Ｐ）との間の少なくとも一部を液体（５０）で満たすことと；
パターンの像を、液体（５０）を介して基板（Ｐ）上に投影して基板（Ｐ）を露光することとを含む露光方法が提供される。
【００１９】
本発明によれば、液浸露光が行われる前に、基板の表面に、液体との親和性に応じた表面処理を施すことで、基板上に液体を液浸露光に好適な状態で維持できる。例えば、液体との親和性が低すぎる場合、基板の表面に対して液体が剥離したり、あるいは気泡が発生する等の不都合が生じる。一方、液体との親和性が高すぎる場合、液体が基板上で過剰に濡れ拡がるなどの不都合が生じる場合がある。これに対して、本発明の露光方法のように、液体との親和性を考慮して、基板表面に適当な処理を施すことにより、基板上で液体を所望の状態に保持することができ、また基板上の液体の回収及び除去を適切に行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、液浸露光において、投影光学系と基板との間において、液体の剥離や気泡の発生、あるいは乱流の発生を抑え、液体を所望の状態で維持できるので、広い焦点深度の下でパターン転写を正確に行うことができる。したがって、本発明はＡｒＦなどの短波長光源を用いる露光に極めて有用であり、所望の性能を有する高集積化デバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】供給ノズル及び回収ノズルの配置例を示す図である。
【図３】供給ノズル及び回収ノズルの配置例を示す図である。
【図４】投影光学系及び基板が表面処理されている領域を説明するための模式図である。
【図５】表面処理が施されていない投影光学系と基板との間に液体が流れる様子を説明するための模式図である。
【図６】表面処理が施された投影光学系と基板との間に液体が流れる様子を説明するための模式図である。
【図７】本発明の他の実施形態を説明するための図である。
【図８】供給ノズルの他の実施例を示す図である。
【図９】基板上に設けられたカバーガラスを示す図である。
【図１０】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。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の露光装置及びデバイス製造方法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。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。
【００２３】
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のパターンの像を基板ステージ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。
【００２４】
ここで、本実施形態では、露光装置ＥＸとしてマスクＭと基板Ｐとを走査方向における互いに異なる向き（逆方向）に同期移動しつつマスクＭに形成されたパターンを基板Ｐに露光する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）を使用する場合を例にして説明する。以下の説明において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な平面内でマスクＭと基板Ｐとの同期移動方向（走査方向）をＸ軸方向、Ｚ軸方向及びＹ軸方向に垂直な方向（非走査方向）をＹ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわり方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。なお、ここでいう「基板」は半導体ウエハ上に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。
【００２５】
照明光学系ＩＬは、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明するものであり、露光用光源、露光用光源から射出された光束の照度を均一化するオプティカルインテグレータ、オプティカルインテグレータからの露光光ＥＬを集光するコンデンサレンズ、リレーレンズ系、露光光ＥＬによるマスクＭ上の照明領域をスリット状に設定する可変視野絞り等を有している。マスクＭ上の所定の照明領域は照明光学系ＩＬにより均一な照度分布の露光光ＥＬで照明される。照明光学系ＩＬから射出される露光光ＥＬとしては、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）や、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）及びＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）などが用いられる。本実施形態においては、ＡｒＦエキシマレーザ光を用いる。
【００２６】
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。
【００２７】
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、複数の光学素子（レンズ）で構成されており、これら光学素子は金属部材、例えばステンレス（ＳＵＳ４０３）で形成された鏡筒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の基板Ｐ側の先端部７には、石英、フッ化カルシウム（蛍石）などのガラス部材から形成された平行平面板（光学素子）６０が設けられている。この光学素子６０は鏡筒ＰＫに対して着脱（交換）可能に設けられている。投影光学系ＰＬの先端部７は、光学素子６０と、これを保持する鏡筒（保持部材）ＰＫの一部により構成されている。
【００２８】
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５１と、Ｚステージ５１を支持するＸＹステージ５２と、ＸＹステージ５２を支持するベース５３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５１を駆動することにより、Ｚステージ５１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５２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５１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５２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。
【００２９】
基板ステージＰＳＴ（Ｚステージ５１）上には、基板ステージＰＳＴとともに投影光学系ＰＬに対して移動する移動鏡５４が設けられている。また、移動鏡５４に対向する位置にはレーザ干渉計５５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５５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５５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。
【００３０】
本実施形態では、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、液浸法を適用する。そのため、少なくともマスクＭのパターンの像を基板Ｐ上に転写している間は、基板Ｐの表面と投影光学系ＰＬの先端部７との間に所定の液体５０が満たされる。上述したように、投影光学系ＰＬの先端部７には光学素子６０及び鏡筒ＰＫの一部が配置されており、液体５０は光学素子（ガラス部材）６０と、鏡筒（金属部材）ＰＫとに接触する。本実施形態において、液体５０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、露光光ＥＬを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）とした場合、この露光光ＥＬを透過可能である。
【００３１】
露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの先端部７と基板Ｐとの間の空間５６に所定の液体５０を供給する液体供給装置（液浸装置、供給装置）１と、空間５６の液体５０を回収する液体回収装置（液浸装置、回収装置）２とを備えている。液体供給装置１は、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の少なくとも一部に、基板Ｐの走査方向と平行に液体５０を流すものであって、液体５０を収容するタンク、加圧ポンプなどを備えている。液体供給装置１には供給管３の一端部が接続され、供給管３の他端部には供給ノズル４が接続されている。液体供給装置１は供給管３及び供給ノズル４を介して空間５６に液体５０を供給する。
【００３２】
液体回収装置２は、吸引ポンプ、回収した液体５０を収容するタンクなどを備えている。液体回収装置２には回収管６の一端部が接続され、回収管６の他端部には回収ノズル５が接続されている。液体回収装置２は回収ノズル５及び回収管６を介して空間５６の液体５０を回収する。空間５６に液体５０を満たす際、制御装置ＣＯＮＴは液体供給装置１を駆動し、供給管３及び供給ノズル４を介して空間５６に対して単位時間当たり所定量の液体５０を供給するとともに、液体回収装置２を駆動し、回収ノズル５及び回収管６を介して単位時間当たり所定量の液体５０を空間５６より回収する。これにより、投影光学系ＰＬの先端面７と基板Ｐとの間の空間５６に液体５０が配置される。
【００３３】
走査露光時には、先端面６０Ａの直下の矩形の投影領域にマスク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５２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。そして、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・スキャン方式で各ショット領域に対する露光処理が順次行われる。本実施形態では、基板Ｐの移動方向と平行に基板の移動方向と同一方向に液体５０を流すように設定されている。
【００３４】
図２は、投影光学系ＰＬの先端部７と、液体５０をＸ軸方向に供給する供給ノズル４（４Ａ〜４Ｃ）と、液体５０を回収する回収ノズル５（５Ａ、５Ｂ）との位置関係を示す図である。図２において、先端部７（光学素子６０の先端面６０Ａ）の形状はＹ軸方向に細長い矩形状となっており、投影光学系ＰＬの先端部７をＸ軸方向に挟むように、＋Ｘ方向側に３つの供給ノズル４Ａ〜４Ｃが配置され、−Ｘ方向側に２つの回収ノズル５Ａ、５Ｂが配置されている。そして、供給ノズル４Ａ〜４Ｃは供給管３を介して液体供給装置１に接続され、回収ノズル５Ａ、５Ｂは回収管４を介して液体回収装置２に接続されている。また、供給ノズル４Ａ〜４Ｃと回収ノズル５Ａ、５Ｂとを先端部７の中心に対して略１８０°回転した配置に、供給ノズル８Ａ〜８Ｃと、回収ノズル９Ａ、９Ｂとが配置されている。供給ノズル４Ａ〜４Ｃと回収ノズル９Ａ、９ＢとはＹ軸方向に交互に配列され、供給ノズル８Ａ〜８Ｃと回収ノズル５Ａ、５ＢとはＹ軸方向に交互に配列され、供給ノズル８Ａ〜８Ｃは供給管１０を介して液体供給装置１に接続され、回収ノズル９Ａ、９Ｂは回収管１１を介して液体回収装置２に接続されている。ノズルからの液体の供給は、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に気体部分が生じないように行う必要がある。
【００３５】
また、図３に示すように、先端部７を挟んでＹ軸方向両側のそれぞれに供給ノズル３１、３２及び回収ノズル３３、３４を設けることもできる。この供給ノズル及び回収ノズルにより、ステップ移動する際の基板Ｐの非走査方向（Ｙ軸方向）への移動時においても、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に液体５０を安定して供給することができる。
【００３６】
なお、上述したノズルの形状は特に限定されるものでなく、例えば先端部７の長辺について２対のノズルで液体５０の供給又は回収を行うようにしてもよい。なお、この場合には、＋Ｘ方向、又は−Ｘ方向のどちらの方向からも液体５０の供給及び回収を行うことができるようにするため、供給ノズルと回収ノズルと上下に並べて配置してもよい。
【００３７】
図４は、投影光学系ＰＬの先端部７近傍の拡大図である。図４において、投影光学系ＰＬの先端部７には、液体５０との親和性に応じた表面処理が施されている。先端部７は、走査露光するために基板Ｐを走査方向（Ｘ軸方向）に移動するときに液体５０と接触する部分であって、光学素子６０の下面６０Ａ及び鏡筒ＰＫ下面の一部を含む投影光学系ＰＬの下面７Ａ、及びこの下面７Ａに接続する鏡筒ＰＫの一部の側面７Ｂを含む。本実施形態において、液体５０は水であるため、先端部７には水との親和性に応じた表面処理が施されている。
【００３８】
投影光学系ＰＬの先端部７において、光学素子６０の表面（下面）６０Ａ及び鏡筒ＰＫの下面の一部の領域を含む第１表面領域ＡＲ１と、この第１表面領域ＡＲ１周辺であって鏡筒ＰＫの下面の残りの領域及び鏡筒ＰＫの側面を含む第２表面領域ＡＲ２とは、互いに異なる表面処理が施されている。具体的には、第１表面領域ＡＲ１の液体（水）５０に対する親和性が、第２表面領域ＡＲ２の液体（水）５０に対する親和性より高くなるように、第１、第２表面領域ＡＲ１、ＡＲ２のそれぞれに対して表面処理が施されている。ここでは、光学素子６０を含む第１表面領域ＡＲ１に対しては親液性を付与する親液化処理（親水化処理）、第２表面領域ＡＲ２に対しては撥液性を付与する撥液化処理（撥水化処理）が施されている。親液化処理とは液体に対する親和性を高くする処理であり、撥液化処理とは液体に対する親和性を低くする処理である。
【００３９】
表面処理は液体５０の極性に応じて行われる。本実施形態において、液体５０は極性の大きい水であるため、光学素子６０を含む第１表面領域ＡＲ１に対する親水化処理として、例えばアルコールなど極性の大きい分子構造の物質で薄膜を形成することで、この第１表面領域ＡＲ１に対して親水性を付与する。あるいは、第１表面領域ＡＲ１の光学素子６０の下面６０Ａ及び鏡筒ＰＫに対して、例えば処理ガスとして酸素（Ｏ２）を用いてプラズマ処理するＯ２プラズマ処理を施すことによって表面に極性の強いＯ分子が多く集まるため親水性を付与することができる。このように、液体５０として水を用いる場合には第１表面領域ＡＲ１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。また、第１表面領域ＡＲ１は、ガラス部材である光学素子６０と金属部材である鏡筒ＰＫとを含んでいるため、親水化処理する場合、ガラス部材と金属部材とのそれぞれに異なる物質で薄膜を形成するなど、異なる表面処理を行うことができる。もちろん、第１表面領域ＡＲ１のガラス部材及び金属部材のそれぞれに対して同じ表面処理を施してもよい。また、薄膜を形成する場合には、塗布や蒸着などの手法を用いることができる。
【００４０】
一方、鏡筒ＰＫ表面を含む第２表面領域ＡＲ２に対しては撥水化処理が施される。第２表面領域ＡＲ２に対する撥水化処理として、例えばフッ素を含む極性の小さい分子構造の物質で薄膜を形成することで、この第２表面領域ＡＲ２に対して撥水性を付与する。あるいは、処理ガスとして四フッ化炭素（ＣＦ４）を用いてプラズマ処理するＣＦ４プラズマ処理を施すことによって撥水性を付与することができる。第２表面領域ＡＲ２に対して薄膜を形成する場合においても、塗布や蒸着などの手法を用いることができる。
【００４１】
また、本実施形態では、基板Ｐの表面にも、液体５０との親和性に合わせて表面処理が施されている。ここでは、基板Ｐの表面に対して親水化処理が施されている。基板Ｐに対する親水化処理としては、上述したような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基板Ｐの表面に対して親液性を付与する。なお、基板Ｐの表面をアルコールなどを塗布して表面処理した場合には、露光後であって次の感光材料の塗布の前工程、例えば、ディベロッパ／コーターに基板を搬送する前に、塗膜を洗浄するための洗浄工程を設けることが望ましい。
【００４２】
そして、第１表面領域ＡＲ１の液体５０に対する親和性を、第２表面領域ＡＲ２の液体５０に対する親和性よりも高くすることによって、液体５０が第１表面領域ＡＲ１内で安定して保持される。
【００４３】
ここで、表面処理のための薄膜は、液体５０に対して非溶解性の材料により形成される。また、光学素子６０に形成される薄膜は、露光光ＥＬの光路上に配置されるものであるため、露光光ＥＬに対して透過性を有する材料で形成され、その膜厚も露光光ＥＬを透過可能な程度に設定される。
【００４４】
次に、上述した露光装置ＥＸを用いてマスクＭのパターンを基板Ｐに露光する際の作用について説明する。
【００４５】
マスクＭがマスクステージＭＳＴにロードされるとともに、基板Ｐが基板ステージＰＳＴにロードされたら、制御装置ＣＯＮＴは液体供給装置１を駆動し、空間５６に対する液体供給動作を開始する。液体供給装置１は空間５６に対して基板Ｐの移動方向に沿って液体５０を供給する。例えば、矢印Ｘａ（図２参照）で示す走査方向（−Ｘ方向）に基板Ｐを移動させて走査露光を行う場合には、供給管３、供給ノズル４Ａ〜４Ｃ、回収管４、及び回収ノズル５Ａ、５Ｂを用いて、液体供給装置１及び液体回収装置２により液体５０の供給及び回収が行われる。すなわち、基板Ｐが−Ｘ方向に移動する際には、供給管３及び供給ノズル４（４Ａ〜４Ｃ）を介して液体供給装置１から液体５０が投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に供給されるとともに、回収ノズル５（５Ａ、５Ｂ）、及び回収管６を介して液体５０が液体回収装置２に回収され、レンズ６０と基板Ｐとの間を満たすように−Ｘ方向に液体５０が流れる。一方、矢印Ｘｂで示す走査方向（＋Ｘ方向）に基板Ｐを移動させて走査露光を行う場合には、供給管１０、供給ノズル８Ａ〜８Ｃ、回収管１１、及び回収ノズル９Ａ、９Ｂを用いて、液体供給装置１及び液体回収装置２により液体５０の供給及び回収が行われる。すなわち、基板Ｐが＋Ｘ方向に移動する際には、供給管１０及び供給ノズル８（８Ａ〜８Ｃ）を介して液体供給装置１から液体５０が投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に供給されるとともに、回収ノズル９（９Ａ、９Ｂ）、及び回収管１１を介して液体５０が液体回収装置２に回収され、レンズ６０と基板Ｐとの間を満たすように＋Ｘ方向に液体５０が流れる。このように、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給装置１及び液体回収装置２を用いて基板Ｐの移動方向に沿って液体５０を流す。この場合、例えば液体供給装置１から供給ノズル４を介して供給される液体５０は基板Ｐの−Ｘ方向への移動に伴って空間５６に引き込まれるようにして流れるので、液体供給装置１の供給エネルギーが小さくても液体５０を空間５６に容易に供給できる。そして、走査方向に応じて液体５０を流す方向を切り替えることにより、＋Ｘ方向、又は−Ｘ方向のどちらの方向に基板Ｐを走査する場合にも、レンズ６０の先端面７と基板Ｐとの間を液体５０で満たすことができ、高い解像度及び広い焦点深度を得ることができる。
【００４６】
このとき、投影光学系ＰＬや基板Ｐに表面処理が施されていない場合について考える。図５は表面処理が施されていない状態での液体５０の流れを示す模式図である。ここでは、投影光学系ＰＬ表面や基板Ｐ表面は液体５０に対して親和性が低いものとする。
【００４７】
図５（ａ）は基板ステージＰＳＴが停止している状態を示す図である。液体５０は供給ノズル４より供給され、回収ノズル５より回収される。このとき、液体５０と基板Ｐとは親和性が低いため、接触角θは大きい。図５（ｂ）は基板Ｐが基板ステージＰＳＴによりＸ軸方向に移動を開始した状態を示す図である。液体５０は移動する基板Ｐに引っ張られるようにして変形する。液体５０と基板Ｐとは親和性が低いため、液体５０は基板Ｐの表面から離れやすい。図５（ｃ）は基板ステージＰＳＴ上の基板Ｐの移動速度が更に上昇した状態を示す図である。基板Ｐと液体５０との間に剥離領域（気泡）Ｈ１が形成され、しかも光学素子６０と液体５０との間にも剥離領域Ｈ２が形成される。この剥離領域Ｈ１、Ｈ２が露光光ＥＬの光路上に形成されると、マスクＭのパターンが基板Ｐに正確に転写されない。
【００４８】
図６は、図４を用いて説明したように投影光学系Ｐの先端部７及び基板Ｐ表面が表面処理されている状態での液体５０の流れを示す模式図である。
【００４９】
図６（ａ）は基板ステージＰＳＴが停止している状態を示す図である。表面処理を施して液体５０と基板Ｐとの親和性を高めたので、接触角θは小さい。図６（ｂ）は基板Ｐが基板ステージＰＳＴによりＸ軸方向に移動を開始した状態を示す図である。液体５０と基板Ｐとの親和性は高いので、基板Ｐが移動しても液体５０は基板Ｐに過剰に引っ張られない。また、投影光学系ＰＬの第１表面領域ＡＲ１の液体５０に対する親和性も高いので、第１表面領域ＡＲ１と液体５０とは剥離しない。このとき、第１表面領域ＡＲ１の周辺は、液体５０に対する親和性が低い第２表面領域ＡＲ２で囲まれているので、空間５６の液体５０は外部に流出することなく、空間５６に安定して配置されている。図６（ｃ）は基板ステージＰＳＴ上の基板Ｐの移動速度が更に上昇した状態を示す図である。基板Ｐの移動速度を上昇しても、投影光学系ＰＬ及び基板Ｐに対して表面処理が施されているので、液体５０と投影光学系ＰＬ及び基板Ｐとの間で剥離は生じない。
【００５０】
以上説明したように、液浸法に基づく露光処理において、液体５０と接触する部分である投影光学系ＰＬの先端部７や基板Ｐの表面に、液体５０との親和性に応じた表面処理を施すことで、液体５０の剥離や気泡の発生等といった不都合の発生を抑え、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に液体５０を安定して配置できる。したがって、良好なパターン転写精度を維持できる。
【００５１】
なお、液体５０との親和性に応じた表面処理は、投影光学系ＰＬの先端部７と基板Ｐ表面のどちらか一方だけに施すようにしてもよい。
また、上記実施形態において、光学素子６０の表面６０Ａ及び鏡筒（保持部材）ＰＫの下面一部を第１表面領域ＡＲ１とし、この第１表面領域ＡＲ１に対して液体５０に対する親和性が高くなるように表面処理が施されるように説明した。すなわち、親液化処理領域と撥液化処理領域との境界が鏡筒ＰＫ下面にあるように説明したが、この境界は光学素子６０表面に設定されていてもよい。すなわち、光学素子６０の一部の領域（少なくとも露光光が通過する領域）に親液化処理が施され、残りの領域に撥液化処理が施されるといった構成でもよい。もちろん、親液化処理領域と撥液化処理領域との境界を、光学素子６０と鏡筒ＰＫとの境界に一致させてもよい。すなわち、親液化処理を光学素子６０のみに対して行う構成でもよい。更には、上記境界は投影光学系ＰＬの下面７Ａに設定することに限らず、投影光学系ＰＬの下面７Ａ全部を親液化処理してもよい。
【００５２】
更に、表面処理を行う際、親液性（撥液性）に分布を持たせることも可能である。換言すれば、表面処理する面上の複数の領域についての液体の接触角がそれぞれ異なる値となるように表面処理を行うことができる。あるいは、親液化領域と撥液化領域とを適宜分割して配置するようにしてもよい。
【００５３】
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。また、その形成材料も、金属、金属化合物、及び有機物など、所望の性能を発揮できる材料であれば任意の材料を用いることができる。
【００５４】
また、光学素子６０や基板Ｐの表面処理には薄膜形成やプラズマ処理等が有効であるが、金属部材である鏡筒ＰＫの表面処理に関しては、例えばこの鏡筒ＰＫの表面を粗面処理するなど物理的手法で液体に対する親和性を調整できる。
【００５５】
なお、上述の実施形態においては、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間における液体の安定した保持を重視して基板Ｐ表面を親液化（親液処理）しているが、基板Ｐ表面からの液体の回収や除去を重視する場合には、基板Ｐ表面を撥液化（撥液処理）してもよい。
また上述の実施形態においては、液体５０との親和性に応じた表面処理を、投影光学系ＰＬの先端部７および基板Ｐの表面に施すようにしているが、投影光学系ＰＬの先端部７と基板Ｐ表面の少なくとも一方との親和性に応じた液体を液体供給装置１から供給するようにしてもよい。
【００５６】
上述したように、本実施形態における液体５０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。
【００５７】
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１．４４〜１．４７程度と言われており、露光光ＥＬの光源としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を用いた場合、基板Ｐ上では１／ｎ、すなわち１３１〜１３４ｎｍ程度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１．４４〜１．４７倍程度に拡大されるため、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。
【００５８】
本実施形態では、投影光学系ＰＬの先端に光学素子６０として平行平面板が取り付けられているが、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、例えば収差（球面収差、コマ収差等）の調整に用いる光学プレートであってもよいしレンズであってもよい。一方、液体５０と接触する光学素子を、レンズより安価な平行平面板とすることにより、露光装置ＥＸの運搬、組立、調整時等において投影光学系ＰＬの透過率、基板Ｐ上での露光光ＥＬの照度、及び照度分布の均一性を低下させる物質（例えばシリコン系有機物等）がその平行平面板に付着しても、液体５０を供給する直前にその平行平面板を交換するだけでよく、液体５０と接触する光学素子をレンズとする場合に比べてその交換コストが低くなるという利点がある。すなわち、露光光ＥＬの照射によりレジストから発生する飛散粒子、または液体５０中の不純物の付着などに起因して液体５０に接触する光学素子の表面が汚れるため、その光学素子を定期的に交換する必要があるが、この光学素子を安価な平行平面板とすることにより、レンズに比べて交換部品のコストが低く、且つ交換に要する時間を短くすることができ、メンテナンスコスト（ランニングコスト）の上昇やスループットの低下を抑えることができる。
【００５９】
また、液体５０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。
【００６０】
なお、本実施形態の液体５０は水であるが、水以外の液体であってもよい、例えば、露光光ＥＬの光源がＦ２レーザである場合、このＦ２レーザ光は水を透過しないので、液体５０としてはＦ２レーザ光を透過可能な例えばフッ素系オイル（フッ素系の液体）や過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）であってもよい。この場合、投影光学系ＰＬの液体５０と接触する部分や基板Ｐ表面には、例えばフッ素を含む極性の小さい分子構造の物質で薄膜を形成することで親液化処理する。また、液体５０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５０の極性に応じて行われる。
【００６１】
次に、本発明の第２実施形態について図７を参照しながら説明する。
【００６２】
本実施形態の露光装置ＥＸでは、投影光学系ＰＬの下面７Ａと基板Ｐ表面との間における液体５０の厚さ（ここでは、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間隔）をｄ、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間における液体５０の流れの速度をｖ、液体５０の密度をρ、液体５０の粘性係数をμとした場合、条件式
（ｖ・ｄ・ρ）／μ≦２０００    …（３）
を満足するように設定されている。これにより、空間５６において液体５０は層流となって流れる。なお、液体５０中においては、その液体中の位置に応じて異なる複数の流れの速度ｖが存在することも考えられるが、その最大速度Ｖｍａｘが上記（３）式を満たせばよい。
【００６３】
上記条件式（３）を満足するように、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給装置１による空間５６に対する液体の単位時間当たりの供給量と、液体回収装置２による空間５６の液体の単位時間当たりの回収量とのうち少なくともいずれか一方を調整する。これにより、空間５６を流れる液体５０の速度ｖが決定され、条件式（３）を満足することができる。条件式（３）を満足することで液体５０は空間５６を層流となって流れる。
【００６４】
あるいは、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴを介して基板Ｐの走査方向への移動速度を調整することによっても、条件式（３）を満足することができる。すなわち、空間５６を流れる液体５０の速度ｖは基板Ｐの移動速度で決定されることもある。すなわち、基板Ｐ上の液体５０が基板Ｐの移動によって基板Ｐに引きずられるようにして流れる可能性もある。その場合は、基板Ｐの移動速度を調整することで条件式（３）を満足することができる。例えば、基板Ｐと液体５０とがほぼ同じ速度で投影光学系ＰＬに対して流れる場合には、基板Ｐの移動速度を液体５０の速度ｖとして、条件式（３）を満足するようにすればよい。この場合においても、液体５０は空間５６を層流となって流れる。またその場合には、基板Ｐの露光中に、必ずしも液体供給装置１および液体回収装置２を動作させる必要がなく、基板Ｐの移動速度の調整のみで液体５０の流れを層流化することができる。
【００６５】
なお、上記条件式（３）を満足させるために、液体５０の厚さ（すなわち投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の距離）ｄを露光装置の設計値として予め設定し、これに基づいて速度ｖを決定してもよいし、速度ｖを設計値として予め設定し、これに基づいて厚さ（距離）ｄを決定するようにしてもよい。
【００６６】
また、空間５６において液体５０が層流となって流れるようにするために、例えば図８（ａ）に示すように、液体供給装置１に接続する供給ノズル４の開口部にスリットを設けたり、図８（ｂ）に示すように、供給ノズル４の開口部に多孔質体を設けることで液体５０を整流し層流状態で流すことができる。
【００６７】
そして、液体５０が層流となって流れることにより、圧力の変動による屈折率変化や振動といった不都合が抑制され、良好なパターン転写精度を維持できる。更に、投影光学系ＰＬのうち液体５０と接触する部分や基板Ｐ表面に表面処理を施すとともに、露光装置ＥＸを上記条件式（３）を満足するように設定して露光処理することで、空間５６の液体５０はパターン転写精度に影響を与えないより一層良好な状態に設定される。
【００６８】
上述の実施形態においては、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間を局所的に液体で満たす露光装置を採用しているが、露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる液浸露光装置や、ステージ上に所定深さの液体槽を形成しその中に基板を保持する液浸露光装置にも本発明を適用可能である。露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる液浸露光装置の構造及び露光動作については、例えば特開平６−１２４８７３号公報に、ステージ上に所定深さの液体槽を形成しその中に基板を保持する液浸露光装置の構造及び露光動作については、例えば特開平１０−３０３１１４号公報や米国特許第５，８２５，０４３号にそれぞれ開示されている。
【００６９】
なお、上記実施形態においては、液体供給装置１及び液体回収装置２により前記基板Ｐの露光中にも液体５０の供給及び回収を継続していたが、基板Ｐの露光中は液体供給装置１及び液体回収装置２による液体５０の供給及び回収を停止するようにしてもよい。すなわち、基板Ｐの露光開始前に、投影光学系ＰＬの先端部７と基板Ｐとの間に、投影光学系ＰＬのワーキングディスタンス以下（０．５〜１．０ｍｍ程度）の厚さの液浸部分ができる程度に、あるいは、基板Ｐの全面に薄い液膜ができる程度に、少量の液体５０を液体供給装置１により基板Ｐ上に供給し、その液体５０を介して投影光学系ＰＬの先端部７と基板Ｐとを密着する。投影光学系ＰＬの先端部７と基板Ｐとの間隔が数ｍｍ以下なので、基板Ｐの露光中に、液体供給装置１及び液体回収装置２による液体の供給及び回収を行わずに基板Ｐを移動しても、液体５０の表面張力により投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に液体５０を保持し続けることができる。また、液体供給装置１からの液体供給によって基板Ｐ上のレジスト（感光膜）が傷むこともない。この場合、基板Ｐの周縁に所定幅で液体５０をはじくコーティング（液体が水の場合は撥水コート）を施しておくと、基板Ｐ上から液体５０が流出するのを防ぐことができる。なお、基板Ｐを移動する場合には、上述の条件式（３）を満たすようにして液体５０に乱流を発生させないようにすることは言うまでもない。
【００７０】
また、上述の実施形態では、基板ステージＰＳＴ上で液体（５０）の供給を行ったが、基板ステージＰＳＴ上に基板Ｐが搬入される前に基板Ｐ上に液体を供給してもよい。この場合、基板Ｐ上の一部もしくは全面に供給される液体の厚さを０．５〜１．０ｍｍ程度にすれば表面張力によって液体を基板Ｐ上に載せたまま基板ステージＰＳＴへの搬入、基板ステージＰＳＴからの搬出を行うことができる。またこの場合も、基板Ｐの周縁に所定幅の撥液コーティングを施しておけば、基板Ｐ上での液体の保持力を高めることができる。このように、基板Ｐ上に液体を保持したまま、基板ステージＰＳＴへの基板Ｐの搬入及び基板ステージＰＳＴからの基板Ｐの搬出を行うことによって、基板ステージＰＳＴ上で液体の供給及び回収を行う機構を省くことができる。
【００７１】
なお、上記実施形態では、投影光学系ＰＬと基板Ｐ表面との間は液体５０で満たされている構成であるが、例えば、図９に示すように、基板Ｐの表面に平行平面板からなるカバーガラス６５を取り付けた状態で液体５０を満たす構成であってもよい。ここで、カバーガラス６５は支持部材６６を介してＺステージ５１上で支持されており、カバーガラス６５、支持部材６６、及びＺステージ５１で形成される空間５７は略密閉空間である。そして、この空間５７内部に液体５０及び基板Ｐが配置されている。カバーガラス６５は露光光ＥＬに対して透過性を有する材料により構成されている。そして、カバーガラス６５の表面と投影光学系ＰＬとの間の空間５６’に対して、液体供給装置１及び液体回収装置２による液体５０の供給及び回収が行われ、カバーガラス６５の表面と投影光学系ＰＬの先端部７とを間隔をｄとした場合、空間５６’において上記条件式（３）を満足するように設定されている。
【００７２】
そして、このカバーガラス６５の表面（上面）に対しても、液体５０との親和性に応じた表面処理を施すことができる。カバーガラス６５の表面は親液化処理されることが望ましいため、液体５０が水である場合、カバーガラス６５の表面には極性の大きい分子構造の物質で薄膜が形成される。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
また、本発明は、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号、６，４００，４４１号、６，５４９，２６９号及び６，５９０,６３４号）、特表２０００−５０５９５８号（対応米国特許５，９６９，４４１号）あるいは米国特許６，２０８，４０７号に開示されている。
【００７６】
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。
【００７７】
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に開示されている。
【００７８】
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。
【００７９】
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、例えば特開平８−１６６４７５号公報（米国特許５，５２８，１１８）に詳細に開示されている。
【００８０】
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、例えば特開平８−３３０２２４号公報（米国特許第５,８７４,８２０号）に詳細に開示されている。
【００８１】
以上のように、本願実施形態の露光装置ＥＸは、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【００８２】
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図１０に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置ＥＸによりマスクのパターンを基板に露光する露光処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。なお、露光処理ステップ２０４において、露光前に、基板と液体との親水性を調整するために基板の表面処理を行うステップを含んでいる。
【符号の説明】
【００８３】
１…液体供給装置（液浸手段、供給手段）、２…液体回収装置（液浸手段、回収手段）、７…投影光学系先端部、５０…液体、６０…光学素子、６５…カバーガラス、ＡＲ１…第１表面領域、  ＡＲ２…第２表面領域、ＥＸ…露光装置、Ｐ…基板、ＰＫ…鏡筒（保持部材）、ＰＬ…投影光学系
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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