(57)【要約】【課題】  投影光学系と液体とを介して露光光を像面側まで良好に到達させることができる露光装置を提供する。【解決手段】  露光装置ＥＸは、露光光ＥＬの光路空間を液体ＬＱで満たし、投影光学系ＰＬと液体ＬＱとを介して基板Ｐ上に露光光ＥＬを照射して、基板Ｐを露光する。投影光学系ＰＬの第１光学素子ＬＳ１は、液体ＬＱに接する凹面部２を有している。露光装置ＥＸは、凹面部２の内側の異物を除去する除去装置４０を備えている。投影光学系と液体とを介して露光光を像面側まで良好に到達させて、液浸露光を実現する。【選択図】        図１
2006140459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を介して基板上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、
複数の光学素子を含み、その複数の光学素子の少なくとも一部が、前記液体に接する凹面部を有する投影光学系と、
前記凹面部の内側の異物を除去する除去装置とを備えた露光装置。
【請求項２】
前記凹面部は、前記複数の光学素子のうち、該投影光学系の像面に最も近い第１光学素子の下面に形成され、前記液体は、前記投影光学系の像面側に配置された物体と前記第１光学素子との間の光路空間を満たす請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記除去装置は、前記凹面部の内側に配置された液体中の、該液体よりも比重が小さい異物を除去する請求項２記載の露光装置。
【請求項４】
前記異物は気泡を含む請求項１〜３のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項５】
前記除去装置は、前記異物を吸引する吸引口を有する請求項１〜４のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項６】
前記吸引口は、前記凹面部の最も高い位置、もしくはその近傍に配置されている請求項５記載の露光装置。
【請求項７】
前記吸引口は、前記凹面部に対向する位置に設けられている請求項５又は６記載の露光装置。
【請求項８】
前記吸引口は、前記露光光の光路の外側に設けられている請求項５〜７のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項９】
前記除去装置は、前記吸引口を前記凹面部に対して相対移動する駆動機構を有する請求項５〜８のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１０】
前記除去装置は、前記吸引口を前記凹面部に所定距離近づけた状態で吸引する請求項９記載の露光装置。
【請求項１１】
前記除去装置は、前記投影光学系の像面側で移動可動な可動部材に設けられている請求項１〜１０のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１２】
前記可動部材は、前記基板を保持して移動可能な第１可動部材と、露光処理に関する計測処理を行う計測器を搭載した第２可動部材との少なくとも一方を含む請求項１１記載の露光装置。
【請求項１３】
前記液体を供給する供給口、及び前記液体を回収する回収口のうち少なくともいずれか一方を有するノズル部材を備え、
前記除去装置は、前記ノズル部材に設けられている請求項１〜１２のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１４】
前記異物が有るか否かを検出する検出装置と、
前記検出装置の検出結果に基づいて、前記除去装置の動作を制御する制御装置とを備えた請求項１〜１３のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１５】
前記液体を供給する液体供給機構を備え、
前記液体供給機構は、複数種類の液体を混合する混合装置を有し、
前記液体供給機構は、前記混合装置で生成された液体を供給する請求項１〜１４のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１６】
前記液体の屈折率は、前記第１光学素子の屈折率よりも高い請求項２〜１５のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１７】
前記投影光学系の開口数は、前記第１光学素子の屈折率よりも高い請求項２〜１６のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１８】
前記凹面部が、曲面である請求項１〜１７のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１９】
前記液体がグリセロール及びイソプロパノ−ルの少なくとも一種を含む請求項１〜１８のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２０】
液体を介して基板上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、
複数の光学素子を備える投影光学系であって、複数の光学素子のうちの該投影光学系の像面に最も近い第１光学素子は、前記液体に接する凹面部を有し、
前記露光光に対する前記液体の屈折率は、前記第１光学素子の屈折率よりも高い露光装置。
【請求項２１】
前記投影光学系の開口数は、前記第１光学素子の屈折率よりも大きい請求項２０記載の露光装置。
【請求項２２】
前記液体を供給する液体供給機構を備え、
前記液体供給機構は、複数種類の液体を混合する混合装置を備え、
前記混合装置で生成された液体を供給する請求項２０又は２１記載の露光装置。
【請求項２３】
前記第１光学素子が、石英又は蛍石で形成されている請求項２０〜２２のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項２４】
前記露光光に対する液体の屈折率が１．５以上である請求項２０〜２３のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項２５】
請求項１〜２０のいずれか一項記載の露光装置を用いるデバイス製造方法。
【請求項２６】
液体に接する凹面部を有する光学素子と前記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方法であって、
前記光学素子の凹面部に含まれる液体から異物を除去することと、
前記光学素子と前記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こととを含む露光方法。
【請求項２７】
前記異物を除去した後または除去しながら前記基板を露光する請求項２６に記載の露光方法。
【請求項２８】
さらに、前記光学素子の凹面部に含まれる液体中の異物を検出することを含む請求項２６又は２７に記載の露光方法。
【請求項２９】
前記異物の検出結果に応じて異物を除去することを含む請求項２８に記載の露光方法。
【請求項３０】
前記露光光に対する光学素子の屈折率よりも前記液体の屈折率が高い請求項２６〜２９のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項３１】
液体に接する凹面部を有する光学素子と前記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方法であって、
前記光学素子の凹面部と基板との間に、前記光学素子の屈折率よりも高い屈折率の液体を供給することと、
前記光学素子と前記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こととを含む露光方法。
【請求項３２】
前記光学素子の屈折率よりも高い開口数を有し且つ前記光学素子を含む投影光学系を用いて前記基板に液体を介して露光光を照射する請求項３１に記載の露光方法。
【請求項３３】
前記露光光に対する液体の屈折率が１．５以上である請求項３１又は３２に記載の露光方法。
【請求項３４】
請求項２６〜３３のいずれか一項記載の露光方法を用い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、液体を介して基板を露光する露光装置及びデバイス製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスや液晶表示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、マスク上に形成されたパターンを感光性の基板上に投影露光する露光装置が用いられる。この露光装置は、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投影露光するものである。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ている。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、下記特許文献１に開示されているような、投影光学系と基板との間を液体で満たして液浸領域を形成し、その液浸領域の液体を介して露光処理を行う液浸露光装置が案出されている。
【特許文献１】国際公開第９９／４９５０４号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
液浸露光装置においては、露光光の光路空間に満たされる液体の屈折率が高いほど、解像度や焦点深度を向上できる。そこで、そのような高い屈折率を有する液体を使用した液浸露光装置の実現が要望されている。
【０００４】
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、本発明の第１の目的は、高い屈折率を有する液体を用いた液浸露光を実現することができる露光装置、露光方法並びにその露光装置及び露光方法を用いるデバイス製造方法を提供することである。本発明の第２の目的は、液体を介して露光光を像面またはその近傍まで良好に到達させることができる露光装置、露光方法並びにその露光装置及び露光方法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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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１２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。
【０００６】
本発明の第１の態様に従えば、液体（ＬＱ）を介して基板（Ｐ）上に露光光（ＥＬ）を照射して、基板（Ｐ）を露光する露光装置において、複数の光学素子を含み、その複数の光学素子の少なくとも一部が、液体（ＬＱ）に接する凹面部（２）を有する投影光学系（ＰＬ）と、凹面部（２）の内側の異物を除去する除去装置（４０）とを備えた露光装置（ＥＸ）が提供される。
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、投影光学系を構成する少なくとも一部の光学素子は液体に接する凹面部を有するので、液体と光学素子の界面における露光光の入射角を低減して露光光を投影光学系の像面又はその近傍に配置された物体（基板や基板ステージ）まで良好に到達させることができる。また、光学素子の液体に接する凹面部の内側に異物が存在しても、その異物は除去装置によって除去されるので、露光光を投影光学系の像面又はその近傍まで良好に到達させることができる。
【０００８】
本発明の第２の態様に従えば、液体（ＬＱ）を介して基板（Ｐ）上に露光光（ＥＬ）を照射して、基板（Ｐ）を露光する露光装置において、複数の光学素子（ＬＳ１〜ＬＳ５）を備える投影光学系（ＰＬ）であって、複数の光学素子のうちの該投影光学系（ＰＬ）の像面に最も近い第１光学素子（ＬＳ１）は、液体（ＬＱ）に接する凹面部（２）を有する投影光学系（ＰＬ）を備え、露光光（ＥＬ）に対する液体（ＬＱ）の屈折率は、第１光学素子（ＬＳ１）の屈折率よりも高い露光装置（ＥＸ）が提供される。
【０００９】
本発明の第２の態様によれば、投影光学系の像面に最も近い第１光学素子の露光光に対する屈折率よりも高い屈折率を有する液体を使用することで、解像度や焦点深度を大幅に向上できる。そして、第１光学素子は、その液体に接触する凹面部を有しているので、露光光を投影光学系の像面又はその近傍まで良好に到達させることができる。
【００１０】
本発明の第３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。
【００１１】
本発明の第３の態様によれば、所望の性能を有するデバイスを提供できる。
【００１２】
本発明の第４の態様に従えば、液体（ＬＱ）に接する凹面部（２）を有する光学素子（ＬＳ１）と前記液体（ＬＱ）を介して基板（Ｐ）に露光光を照射して前記基板を露光する露光方法であって、前記光学素子の凹面部（２）に含まれる液体（ＬＱ）から異物を除去することと、前記光学素子（ＬＳ１）と前記液体（ＬＱ）を介して基板に露光光を照射して前記基板（Ｐ）を露光することとを含む露光方法が提供される。
【００１３】
この露光方法によると、液体と接する光学素子の面が凹面であるので、光学素子の光軸に対して傾斜している光の、液体と光学素子の界面における入射角を低減することができ、それゆえ、液体の屈折率が光学素子の屈折率よりも高くても、光束（収束する光束）の最外の光線も液体に入射させることができる。
【００１４】
本発明の第５の態様に従えば、液体に接する凹面部を有する光学素子（ＬＳ１）と前記液体（ＬＱ）を介して基板（Ｐ）に露光光（ＥＬ）を照射して前記基板（Ｐ）を露光する露光方法であって、前記光学素子（ＬＳ１）の凹面部（２）と基板（Ｐ）との間に、前記光学素子（ＬＳ１）の屈折率よりも高い屈折率の液体（ＬＱ）を供給することと、前記光学素子（ＬＳ１）と前記液体を介して基板（Ｐ）に露光光を照射して前記基板を露光することとを含む露光方法が提供される。
【００１５】
この露光方法によれば、光学素子（ＬＳ１）の屈折率よりも高い屈折率の液体を介して露光が行われるので、光学素子及びそれを含む光照射系（投影光学系）の開口数ＮＡを増大して解像度及び焦点深度を向上することができる。開口数ＮＡの増大により生じ易くなる液体と光学素子の界面での露光光の反射は光学素子の液体と接する部分に凹面部が設けられていることにより抑制される。
【００１６】
本発明の第６の態様に従えば、上記第４または５の態様に従う露光方法により基板を露光することと、露光した基板を現像することと、現像した基板を加工することを含むデバイスの製造方法が提供される。この製造方法により所望の性能を有する高密度デバイスを提供できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、液体を介して露光光を像面側まで良好に到達させることができ、精度良い露光処理を行うことができ、所望の性能を有するデバイスを製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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、本発明はこれらに限定されない。
【００１９】
＜第１の実施形態＞
図１は第１の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ＭＳＴと、基板Ｐを保持して移動可能な基板ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴに保持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターン像を基板ステージＰＳＴに保持されている基板Ｐに投影する投影光学系ＰＬと、露光装置ＥＸ全体の動作を統括制御する制御装置ＣＯＮＴとを備えている。制御装置ＣＯＮＴには、露光処理に関する各種情報を記憶する記憶装置ＭＲＹが接続されている。
【００２０】
本実施形態の露光装置ＥＸは、露光波長を実質的に短くして解像度を向上するとともに焦点深度を実質的に広くするために液浸法を適用した液浸露光装置であって、基板Ｐ上に液体ＬＱの液浸領域ＬＲを形成するための液浸機構１を備えている。液浸機構１は、投影光学系ＰＬの像面の近傍に設けられ、液体ＬＱを供給する供給口１８及び液体ＬＱを回収する回収口２８を有するノズル部材７０と、ノズル部材７０に設けられた供給口１８を介して投影光学系ＰＬの像面側に液体ＬＱを供給する液体供給機構１０と、ノズル部材７０に設けられた回収口２８を介して投影光学系ＰＬの像面側の液体ＬＱを回収する液体回収機構２０とを備えている。ノズル部材７０は、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の上方において、投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子ＬＳ１〜ＬＳ５のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い第１光学素子ＬＳ１を囲むように環状に形成されている。
【００２１】
また、投影光学系ＰＬのうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い第１光学素子ＬＳ１は、液浸領域ＬＲの液体ＬＱに接する凹面部２を有している。凹面部２は、第１光学素子ＬＳ１のうち、基板Ｐに対向する下面Ｔ１に設けられている。また、露光装置ＥＸは、第１光学素子ＬＳ１の凹面部２の内側の異物を除去する除去装置４０を備えている。除去装置４０は、投影光学系ＰＬの像面側で移動可能な基板ステージＰＳＴに設けられ、異物を吸引するための吸引口４３を有する吸引部材４２を備えている。また、露光装置ＥＸは、凹面部２の内側に異物が有るか否かを検出する検出装置５０を備えている。検出装置５０は、ＣＣＤ等の撮像素子を含み、基板ステージＰＳＴに設けられている。
【００２２】
露光装置ＥＸは、少なくともマスクＭのパターン像を基板Ｐ上に投影している間、液体供給機構１０から供給した液体ＬＱにより投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲを含む基板Ｐ上の一部に、投影領域ＡＲよりも大きく且つ基板Ｐよりも小さい液浸領域ＬＲを局所的に形成する。具体的には、露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの像面に最も近い第１光学素子ＬＳ１と、投影光学系ＰＬの像面側に配置された基板Ｐ表面との間の光路空間を液体ＬＱで満たす局所液浸方式を採用し、基板Ｐの一部に液体ＬＱの液浸領域を形成して、液体ＬＱ及び投影光学系ＰＬを介してマスクＭを通過した露光光ＥＬを基板Ｐに照射することによってマスクＭのパターンを基板Ｐに投影露光する。制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１０を使って基板Ｐ上に液体ＬＱを所定量供給するとともに、液体回収機構２０を使って基板Ｐ上の液体ＬＱを所定量回収することで、基板Ｐ上に液体ＬＱの液浸領域ＬＲを局所的に形成する。
【００２３】
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、水平面内においてマスクＭと基板Ｐとの同期移動方向（走査方向）をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向（非走査方向）、Ｘ軸及びＹ軸方向に垂直で投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向を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。なお、ここでいう「基板」は半導体ウエハ上にレジスト（感光材）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。
【００２４】
照明光学系ＩＬは、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、及び露光光ＥＬによるマスクＭ上の照明領域を設定する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エキシマレーザ光が用いられる。
【００２５】
マスクステージＭＳＴは、マスクＭを保持して移動可能である。マスクステージＭＳＴは、マスクＭを真空吸着（又は静電吸着）により保持する。マスクステージＭＳＴは、制御装置ＣＯＮＴにより制御されるリニアモータ等を含むマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤの駆動により、マスクＭを保持した状態で、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内で２次元移動可能及びθＺ方向に微少回転可能である。マスクステージＭＳＴ上には移動鏡８１が設けられている。また、移動鏡８１に対向する位置にはレーザ干渉計８２が設けられている。マスクステージＭＳＴ上のマスクＭの２次元方向の位置、及びθＺ方向の回転角（場合によってはθＸ、θＹ方向の回転角も含む）はレーザ干渉計８２によりリアルタイムで計測される。レーザ干渉計８２の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８２の計測結果に基づいてマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤを駆動し、マスクステージＭＳＴに保持されているマスクＭの位置制御を行う。
【００２６】
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ＬＳ１〜ＬＳ５を含み、それら光学素子ＬＳ１〜ＬＳ５は鏡筒ＰＫで保持されている。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、１／５、あるいは１／８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は反射素子を含まない屈折系であるが、屈折素子と反射素子とを含む反射屈折系であってもよい。
【００２７】
また、投影光学系ＰＬには、例えば特開昭６０−７８４５４号公報や特開平１１−１９５６０２号公報に開示されているような結像特性調整装置ＬＣが設けられている。結像特性調整装置ＬＣは、投影光学系ＰＬに含まれる複数の光学素子ＬＳ１〜ＬＳ５のうち特定の光学素子を駆動したり、鏡筒ＰＫ内部の圧力調整を行うことで、投影光学系ＰＬの像面位置などの結像特性を調整可能である。
【００２８】
基板ステージＰＳＴは、基板Ｐを保持する基板ホルダＰＨを有し、その基板ホルダＰＨを投影光学系ＰＬの像面側で移動可能である。基板ホルダＰＨは、例えば真空吸着等により基板Ｐを保持する。基板ステージＰＳＴ上には凹部８６が設けられており、基板Ｐを保持するための基板ホルダＰＨは凹部８６に配置されている。そして、基板ステージＰＳＴのうち凹部８６以外の上面８７は、基板ホルダＰＨに保持された基板Ｐの表面とほぼ同じ高さ（面一）になるような平坦面（平坦部）となっている。
【００２９】
基板ステージＰＳＴは、制御装置ＣＯＮＴにより制御されるリニアモータ等を含む基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤの駆動により、基板Ｐを基板ホルダＰＨを介して保持した状態で、ベース部材ＢＰ上で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。更に基板ステージＰＳＴは、Ｚ軸方向、θＸ方向、及びθＹ方向にも移動可能である。したがって、基板ステージＰＳＴに支持された基板Ｐの表面は、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ＰＳＴの側面には移動鏡８３が設けられている。また、移動鏡８３に対向する位置にはレーザ干渉計８４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８４によりリアルタイムで計測される。また、露光装置ＥＸは、例えば特開平８−３７１４９号公報に開示されているような、基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐ表面の面位置情報を検出する斜入射方式のフォーカス・レベリング検出系（不図示）を備えている。フォーカス・レベリング検出系は、基板Ｐ表面の面位置情報（Ｚ軸方向の位置情報、及び基板ＰのθＸ及びθＹ方向の傾斜情報）を検出する。なお、フォーカス・レベリング検出系は、静電容量型センサを使った方式のものを採用してもよい。レーザ干渉計８４の計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。フォーカス・レベリング検出系の検出結果も制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス・レベリング検出系の検出結果に基づいて、基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを駆動し、基板Ｐのフォーカス位置（Ｚ位置）及び傾斜角（θＸ、θＹ）を制御して基板Ｐ表面を投影光学系ＰＬの像面に合わせ込むとともに、レーザ干渉計８４の計測結果に基づいて、基板ＰのＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びθＺ方向における位置制御を行う。
【００３０】
次に、露光光ＥＬの光路空間を満たすための液体ＬＱについて説明する。なお、以下の説明において、露光光ＥＬ（ＡｒＦレーザ光：波長１９３ｎｍ）に対する液体ＬＱの屈折率や第１光学素子ＬＳ１の屈折率を、単に「屈折率」と記載する。本実施形態において、液体供給機構１０は、投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子ＬＳ１〜ＬＳ５のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い第１光学素子ＬＳ１の屈折率よりも高い屈折率を有する液体ＬＱを供給するようになっている。その高い屈折率を有する液体ＬＱによって、投影光学系ＰＬの像面側に配置された基板Ｐ（あるいは基板ステージＰＳＴ）と第１光学素子ＬＳ１との間の光路空間が満たされる。本実施形態においては、第１光学素子ＬＳ１は石英で形成されており、液体ＬＱの屈折率は石英の屈折率より高い。ここで、石英の屈折率は約１．５程度であり、液体供給機構１０から供給される液体ＬＱは１．６程度である。なお、第１光学素子ＬＳ１は蛍石で形成されていてもよい。
【００３１】
第１光学素子ＬＳ１の形成材料である石英は、露光光ＥＬであるＡｒＦエキシマレーザ光を透過可能である。また、石英は屈折率の大きい材料であるため、例えば第１光学素子ＬＳ１の大きさ（径）を小さくすることができ、投影光学系ＰＬ全体や露光装置ＥＸ全体をコンパクト化できる。また、例えば光学素子ＬＳ２〜ＬＳ５を蛍石で形成し、光学素子ＬＳ１を石英で形成してもよいし、光学素子ＬＳ２〜ＬＳ５を石英で形成し、光学素子ＬＳ１を蛍石で形成してもよいし、光学素子ＬＳ１〜ＬＳ５の全てを石英（あるいは蛍石）で形成してもよい。
【００３２】
図２は投影光学系ＰＬの像面に最も近い第１光学素子ＬＳ１近傍を示す拡大断面図である。図２において、第１光学素子ＬＳ１のうち、基板Ｐと対向する下面Ｔ１には凹面部２が形成されている。また、ノズル部材７０のうち、基板Ｐと対向する下面７０Ａには、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲを囲むように供給口１８が設けられている。また、ノズル部材７０の下面７０Ａにおいて、投影領域ＡＲに対して供給口１８の外側には回収口２８が設けられている。回収口２８はノズル部材７０の下面７０Ａにおいて環状のスリット状に形成されている。そして、液浸領域ＬＲの液体ＬＱは、第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１及びノズル部材７０の下面７０Ａと基板Ｐとの間に満たされている。
【００３３】
第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２側の光路空間は気体（窒素）であり、第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１側の光路空間は液体ＬＱで満たされている。第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２の形状は、投影光学系ＰＬの物体面側（マスク側）に向かって膨らむような凸状の曲面形状であり、基板Ｐ表面（像面）に結像するすべての光線が入射するような形状となっている。
【００３４】
第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１は、基板Ｐから離れるように凹んだ凹面部２を有し、その凹面部２の形状は曲面形状となっている。そして、その下面Ｔ１の形状は、上面Ｔ２の形状と同様に、基板Ｐ表面に結像する全ての光線が入射するような形状となっている。
【００３５】
なお、図２において、第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１及び上面Ｔ２は、同じ曲率中心を有する球面状に記載されているが、それぞれの曲率及び曲面形状は、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、非球面形状とすることもできる。下面Ｔ１及び上面Ｔ２が球面を含む曲面状である場合には、基板Ｐ表面に結像する全ての光線がそれらの面に入射するとともに、下記の原理に従って、下面Ｔ１及び上面Ｔ２に入射する光の入射角を低減させるように下面Ｔ１及び上面Ｔ２の曲率を適宜決定することができる。
【００３６】
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。
【００３７】
ＮＡ＝ｎ・ｓｉｎθ         …  （１）
ここで、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。
【００３８】
Ｒ＝ｋ１・λ／ＮＡ          …  （２）
δ＝±ｋ２・λ／ＮＡ２       …  （３）
ここで、λは露光波長、ｋ１、ｋ２はプロセス係数である。このように、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、（２）式、（３）式より、解像度及び焦点深度を大幅に向上することができる。
【００３９】
また、第１光学素子ＬＳ１の屈折率以上の投影光学系ＰＬの開口数ＮＡを得ようとした場合、下面Ｔ１が光軸ＡＸとほぼ垂直な平坦面であると、露光光ＥＬの最外の光線Ｋを含む一部が、第１光学素子ＬＳ１と液体ＬＱとの界面で全反射して、投影光学系ＰＬの像面まで到達することができない。例えば、第１光学素子ＬＳ１の屈折率をｎ１、液体ＬＱの屈折率をｎ２、第１光学素子ＬＳ１と液体ＬＱとの界面（下面Ｔ１）へ入射する露光光ＥＬの最外の光線Ｋの光軸ＡＸに対する角度をθ１、その界面から射出する（液体ＬＱへ入射する）光線Ｋの光軸ＡＸに対する角度をθ２とすると、スネルの法則により以下の式が成立する。
【００４０】
ｎ１ｓｉｎθ１＝ｎ２ｓｉｎθ２   …  （４）
また、投影光学系ＰＬの開口数は、液体ＬＱの屈折率ｎ２、液体ＬＱへ入射する光線Ｋの光軸ＡＸに対する角度θ２を使うと次式で表される。
【００４１】
ＮＡ＝ｎ２ｓｉｎθ２…  （５）
（４）、（５）式より以下の式が成立する。
【００４２】
ｓｉｎθ１＝ＮＡ／ｎ１         …  （６）
したがって、（６）式からも明らかなように、第１光学素子ＬＳ１と液体ＬＱとの界面（下面Ｔ１）が光軸ＡＸとほぼ垂直な平坦面であって、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡが第１光学素子ＬＳ１の屈折率ｎ１よりも大きい場合には、露光光ＥＬの最外光線Ｋを含む一部の光が液体ＬＱに入射することができない。これに対して、本実施形態の第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１は凹面部２を有しているので、第１光学素子ＬＳ１と液体ＬＱとの界面（下面Ｔ１）に入射する光、特に投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対して傾斜している光線の前記界面への入射角を低下させることができる。これにより、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡが、第１光学素子ＬＳ１の屈折率ｎ１よりも大きい場合であっても、前記界面で全反射することなく露光光ＥＬの最外の光線Ｋは像面上まで良好に到達することができる。
【００４３】
次に、液浸機構１の液体供給機構１０及び液体回収機構２０について説明する。図３は液体供給機構１０の一部を示す図である。図１及び図３に示すように、本実施形態の液体供給機構１０は、第１液体ＬＱ１を送出可能な第１液体供給部１１と、第２液体ＬＱ２を送出可能な第２液体供給部１２と、第１液体供給部１１から送出された第１液体ＬＱ１と第２液体供給部１２から送出された第２液体ＬＱ２とを混合する混合装置１９とを備えており、混合装置１９で生成された液体ＬＱを投影光学系ＰＬの像面側に供給する。第１液体ＬＱ１と第２液体ＬＱ２とは異なる液体であって、混合装置１９はこの２種類の液体ＬＱ１、ＬＱ２を混合する。このように、本実施形態の露光装置は２種類の液体ＬＱ１、ＬＱ２を混合する混合装置を備えることによって、液浸領域ＬＲを形成する液体ＬＱの屈折率や透過率など光学的特性を適宜調整することができる。本実施形態においては、第１液体ＬＱ１として屈折率が約１．６１のグリセロール、第２液体ＬＱ２として屈折率が約１．５０のイソプロパノール（Isopropanol）を用い、それらを混合した液体ＬＱの屈折率が約１．６０になるように第１液体ＬＱ１及び第２液体ＬＱ２の量を調整した。
【００４４】
第１、第２液体供給部１１、１２のそれぞれは、第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２を収容するタンク、加圧ポンプ、供給する第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２の温度を調整する温調装置、及び第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２中の異物（気泡を含む）を除去するフィルタユニット等を備えている。なお、液体供給機構１０のタンク、加圧ポンプ、フィルタユニット等は、その全てを露光装置ＥＸが備えている必要はなく、露光装置ＥＸが設置される工場などの設備を代用してもよい。第１液体供給部１１には第１供給管１３の一端部が接続されており、第１供給管１３の他端部は集合管１５に接続されている。また、第２液体供給部１２には第２供給管１４の一端部が接続されており、第２供給管１４の他端部は集合管１５に接続されている。第１液体供給部１１から送出された第１液体ＬＱ１は、第１供給管１３を流れた後、集合管１５を介して混合装置１９に供給される。第２液体供給部１２から送出された第２液体ＬＱ２は、第２供給管１４を流れた後、集合管１５を介して混合装置１９に供給される。
【００４５】
また、第１、第２供給管１３、１４にはバルブ１３Ｂ、１４Ｂがそれぞれ設けられている。バルブ１３Ｂ、１４Ｂの動作は制御装置ＣＯＮＴに制御される。制御装置ＣＯＮＴは、バルブ１３Ｂ、１４Ｂ（バルブ１３Ｂ、１４Ｂの開度）を調整することで、第１、第２液体供給部１１、１２より第１、第２供給管１３、１４、及び集合管１５を介して混合装置１９に供給される第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２のそれぞれの単位時間あたりの供給量を調整する。
【００４６】
また、混合装置１９には、液体回収機構２０から戻された液体ＬＱも供給できるようになっている。液体回収機構２０から戻された液体ＬＱは、戻し管２７を介して混合装置１９に供給される。混合装置１９は、第１、第２供給管１３、１４、及び集合管１５を介して第１、第２液体供給部１１、１２より供給された第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２と、戻し管２７を介して液体回収機構２０より供給された液体ＬＱとを混合する。また、混合装置１９には、供給管１６の一端部が接続され、他端部はノズル部材７０に接続されている。ノズル部材７０には、その一端部を供給口１８に接続した供給用内部流路が形成されており、供給管１６の他端部はノズル部材７０の供給用内部流路の他端部に接続されている。混合装置１９で生成された液体ＬＱは、供給管１６を介してノズル部材７０に供給され、ノズル部材７０の供給用内部流路を流れた後、供給口１８より投影光学系ＰＬの像面側に供給される。
【００４７】
図１において、液体回収機構２０は、投影光学系ＰＬの像面側の液体ＬＱを回収するために、液体ＬＱを回収可能な液体回収部２１と、液体回収部２１にその一端部を接続する回収管２６とを備えている。回収管２６の他端部はノズル部材７０に接続されている。液体回収部２１は例えば真空ポンプ等の真空系（吸引装置）、回収された液体ＬＱと気体とを分離する気液分離器、及び回収した液体ＬＱを収容するタンク等を備えている。なお、液体回収機構２０の真空系、気液分離器、タンク等は、その全てを露光装置ＥＸが備えている必要はなく、露光装置ＥＸが設置される工場などの設備を代用してもよい。ノズル部材７０には、その一端部を回収口２８に接続した回収用内部流路が形成されており、回収管２６の他端部はノズル部材７０の回収用内部流路の他端部に接続されている。液体回収部２１の真空系が駆動されることにより、投影光学系ＰＬの像面側に配置されている基板Ｐ上の液体ＬＱは、回収口２８より回収用内部流路に流入し、回収管２６を介して液体回収部２１に回収される。
【００４８】
また、液体回収機構２０は、回収した液体ＬＱに対して所定の処理を施す処理装置６０を備えている。液体回収機構２０は、処理装置６０で処理した後の液体ＬＱを戻し管２７を介して液体供給機構１０の混合装置１９に戻す。処理装置６０は、回収した液体ＬＱを清浄にするものであって、例えばフィルタユニットや蒸留装置等を備えている。液体回収機構２０により回収される液体ＬＱは、レジストを塗布された基板Ｐに接して、基板Ｐより発生した不純物を含んでいる可能性がある。そこで、液体回収機構２０は、回収した液体ＬＱの一部を処理装置６０で清浄にした後、その清浄化された液体ＬＱを液体供給機構１０の混合装置１９に戻す。なお、液体回収機構２０は、回収した液体ＬＱの残りの一部を液体供給機構１０に戻さずに露光装置ＥＸの外部に排出（廃棄）する。
【００４９】
また、液体供給機構１０は、投影光学系ＰＬの像面側に供給する液体ＬＱの光学的な特性を計測する計測装置３０を備えている。計測装置３０は、液体回収機構２０の処理装置６０と混合装置１９との間の戻し管２７の途中に設けられた第１計測器３１と、混合装置１９とノズル部材７０との間の供給管１６の途中に設けられた第２計測器３２とを備えている。第１計測器３１は、液体回収機構２０の処理装置６０から戻され、混合装置１９に供給される前の液体ＬＱの光学的な特性を計測し、第２計測器３２は、混合装置１９で生成され、ノズル部材７０を介して投影光学系ＰＬの像面側に供給される前の液体ＬＱの光学的な特性を計測する。第１計測器３１と第２計測器３２とはほぼ同等の構成を有しており、液体ＬＱの屈折率、及び液体ＬＱの透過率のうち少なくとも一方を計測可能となっている。
【００５０】
制御装置ＣＯＮＴは、第１計測器３１の計測結果に基づいて、第１、第２供給管１３、１４に設けられている第１、第２バルブ１３Ｂ、１４Ｂを調整し、第１、第２液体供給部１１、１２のそれぞれから混合装置１９に供給される第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２の単位時間当たりの供給量を調整する。換言すれば、制御装置ＣＯＮＴは、第１計測器３１の計測結果に基づいて、第１、第２液体供給部１１、１２のそれぞれから供給され、混合装置１９で混合される第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２の混合比を調整する。本実施形態においては、屈折率がほぼ１．６０となるように、第１液体ＬＱ１と第２液体ＬＱ２との混合比が調整される。
【００５１】
第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２は異なる種類の液体であるため、その光学的な特性（屈折率、光透過率）も互いに異なっている可能性が高い。そこで、制御装置ＣＯＮＴは、混合装置１９で生成される液体ＬＱの光学的な特性を所望状態にするために、具体的には混合装置１９で生成された液体ＬＱの屈折率及び光透過率のうち少なくとも一方を所定値に維持するために、第１計測器３１の計測結果に基づいて、混合装置１９で混合される第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２の混合比を調整する。第１計測器３１は、液体回収機構２０から戻された液体ＬＱの光学的な特性を計測するので、制御装置ＣＯＮＴは、その第１検出器３１の計測結果に基づいて、戻された液体ＬＱに対して、第１、第２液体供給部１１、１２より、第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２を適宜、適量だけ追加することで、混合装置１９で生成される液体ＬＱの光学的な特性を所望状態に維持することができる。なお、前述のように、第１、第２液体供給部１１、１２が第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２の温度をそれぞれ一定に維持する温調装置を備えているので、制御装置ＣＯＮＴは温調装置を制御することにより、液体ＬＱの温度の変動による液体ＬＱの光学特性の変動を防止している。
【００５２】
ここで、第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２の混合比と、その混合比で生成された液体ＬＱの光学的な特性との関係が、例えば実験あるいはシミュレーションによって予め求められており、その関係に関する情報が、制御装置ＣＯＮＴに接続されている記憶装置ＭＲＹに予め記憶されている。制御装置ＣＯＮＴは、記憶装置ＭＲＹに記憶されている情報と、第１計測器３１の計測結果とに基づいて、第１、第２バルブ１３Ｂ、１４Ｂを調整し、液体ＬＱの所望な光学的な特性を得るための、第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２の混合比を決定することができる。
【００５３】
混合装置１９で生成された液体ＬＱの光学的な特性は、第２計測器３２で計測される。制御装置ＣＯＮＴは、第２計測器３２の計測結果に基づいて、例えば、投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して形成される像面位置と、基板Ｐ表面との位置関係を調整する。具体的には、制御装置ＣＯＮＴは、第２計測器３２の計測結果に基づいて、投影光学系ＰＬに設けられている結像特性調整装置ＬＣを使って、投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子ＬＳ１〜ＬＳ５のうち特定の光学素子を駆動したり、鏡筒ＰＫ内部の圧力調整を行うことで、投影光学系ＰＬの像面位置を調整する。こうすることにより、混合装置１９で生成された液体ＬＱの光学的な特性のうち、例えば屈折率が僅かながら変動し、投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介した像面位置が変動しても、その液体ＬＱの光学的な特性（屈折率）に応じて、結像特性を調整することで、投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して形成される像面位置と、基板Ｐ表面とを合致させることができる。また、制御装置ＣＯＮＴは、結像特性調整装置ＬＣによる投影光学系ＰＬの調整に代えて、あるいは結像特性調整装置ＬＣによる調整と併用して、基板ステージＰＳＴを駆動して基板Ｐの面位置を調整してもよいし、マスクＭを保持したマスクステージＭＳＴを駆動してもよいし、供給する液体ＬＱの温度を調整してもよい。ここで、液体ＬＱの光学的な特性と投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して形成される像面位置との関係が、例えば実験あるいはシミュレーションによって予め求められており、その関係に関する情報が、制御装置ＣＯＮＴに接続されている記憶装置ＭＲＹに予め記憶されている。制御装置ＣＯＮＴは、記憶装置ＭＲＹに記憶されている情報と、第２計測器３２の計測結果とに基づいて、結像特性調整装置ＬＣ等を使って、投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して形成される像面位置と、基板Ｐ表面とを合致させることができる。また、液体ＬＱの光学的な特性のうち光透過率が変動した場合には、制御装置ＣＯＮＴは、第２計測器３２の計測結果に基づいて、光源を含む照明光学系ＩＬ等を調整して、基板Ｐの走査速度や露光光ＥＬの照射量（照度）等の走査露光における露光量制御パラメータを調整することができる。
【００５４】
次に、除去装置４０について説明する。図４は除去装置４０を示す図である。図１及び図４に示すように、露光装置ＥＸは、第１光学素子ＬＳ１の凹面部２の内側の異物を除去する除去装置４０を備えている。除去装置４０は、基板ステージＰＳＴに設けられ、異物を吸引するための吸引口４３を有する吸引部材４２を備えている。図４に示すように、除去装置４０は、基板ステージＰＳＴの上面８７の一部に設けられた穴部４５の内側に配置された吸引部材４２と、吸引部材４２を駆動する駆動機構４４とを備えている。吸引部材４２はパイプ状部材であって、その上端部（一端部）は吸引口４３となっている。吸引口４３は、基板ステージＰＳＴの上面８７に設けられており、基板Ｐの露光中においては、露光光ＥＬの外側に配置される。吸引部材４２は、駆動機構４４の駆動力によって、Ｚ軸方向に移動可能となっており、吸引口４３は、基板ステージＰＳＴの上面８７に対して出没するようになっている。本実施形態においては、吸引部材４２が下降して穴部４５の内側に配置されている場合には、図４に示すように、吸引部材４２の上端部の吸引口４３は、基板ステージＰＳＴの上面８７とほぼ面一となるように設けられている。なお、吸引部材４２は、Ｚ軸方向に関して斜め方向に移動可能であってもよい。
【００５５】
また、基板ステージＰＳＴの上面８７に設けられた吸引口４３は、基板ステージＰＳＴの移動によって、投影光学系ＰＬの第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１の凹面部２と対向することができる。一方、吸引部材４２の下端部（他端部）は、流路形成部材４６を介して吸引部４１に接続されている。吸引部４１は、例えば真空ポンプ等の真空系等を含み、液体を吸引回収可能な構成となっている。また、流路形成部材４６の一部は、吸引部材４２の移動を妨げないように、伸縮可能な伸縮部４７を有している。
【００５６】
次に、上述した構成を有する露光装置ＥＸを使って基板Ｐを露光する動作について図１２のフローチャートを参照しながら説明する。基板Ｐを露光するに際し、制御装置ＣＯＮＴは、液浸機構１を使って、液体ＬＱの液浸領域ＬＲの形成動作を開始する。なお、露光処理されるべき基板Ｐは基板ホルダＰＨに既にロードされているものとする。液浸領域ＬＲの形成動作を開始するときにおいては、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴを移動し、投影光学系ＰＬの第１光学素子ＬＳ１の凹面部２と、除去装置４０の回収口４３とを対向させる。そして、投影光学系ＰＬの第１光学素子ＬＳ１の凹面部２と、除去装置４０の回収口４３とを対向させた状態で、制御装置ＣＯＮＴは、液浸機構１の液体供給機構１０による液体ＬＱの供給動作、及び液体回収機構２０による液体ＬＱの回収動作を開始する（Ｓ１）。
【００５７】
図５は、液浸領域ＬＲの形成動作を開始した直後の状態を示す図である。図５に示すように、液浸領域ＬＲの形成動作開始時においては、液体ＬＱ中に気泡（気体部分）が生成される可能性がある。なお、液浸機構１の状態によっては、気泡は、液浸領域ＬＲの形成動作を開始してから所定時間経過後においても生成される可能性がある。本実施形態においては、第１光学素子ＬＳ１は凹面部２を有しているため、液体ＬＱよりも比重が小さい気泡は、凹面部２の最も高い位置、あるいはその近傍に滞留する可能性が高い。制御装置ＣＯＮＴは、除去装置４０の駆動機構４４を駆動して吸引部材４２を上昇させ、吸引部材４２の上端部に設けられている吸引口４３を＋Ｚ方向に移動するとともに、吸引部材４２が設けられている基板ステージＰＳＴを基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを介してＸＹ方向に移動する。こうして、制御装置ＣＯＮＴは、駆動機構４４や基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを使って吸引口４３を凹面部２に対して相対移動し、吸引口４３を凹面部２に対して最適な位置に配置する。具体的には、制御装置ＣＯＮＴは、駆動機構４４や基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを使って、除去装置４４の吸引口４３を、気泡が配置されている位置近傍、すなわち、凹面部２の最も高い位置もしくはその近傍に配置する。そして、制御装置ＣＯＮＴは、吸引口４３を凹面部２に所定距離（例えば１ｍｍ程度）まで近づけた状態で、吸引部４１を駆動し、吸引口４３を介して、凹面部２の内側に配置された液体ＬＱ中の、液体ＬＱよりも比重が小さい気泡を吸引して除去する（Ｓ２）。ここで、除去装置４０による気泡の除去動作が行われている間においても、液浸機構１の液体供給機構１０による液体供給動作及び液体回収機構２０による液体回収動作は継続されている。なお、吸引口４３が気泡を吸引するときの、吸引口４３と凹面部２との相対距離や吸引量は、使用する液体ＬＱの粘性等の物性に応じて最適に調整される。なお、吸引口４３をＺ方向（＋Ｚ方向及び／又は−Ｚ方向）に移動しながら吸引動作（除去動作）を実行するようにしてもよいし、吸引口４３が凹面部２と衝突しないように吸引口４３をＺ軸と垂直な方向に移動しながら吸引動作（除去動作）を実行するようにしてもよい。
【００５８】
また、除去装置４０は、液体ＬＱ中の気泡に限らず、凹面部２の内側に配置された液体ＬＱ中の、液体ＬＱよりも比重が小さい異物を吸引して除去することができる。
【００５９】
なおここでは、吸引口４３と凹面部２とを対向させた状態で、液浸機構１による液浸領域ＬＲの形成動作が開始されているが、基板ステージＰＳＴの上面８７のうち、吸引口４３が設けられた領域とは離れた領域（基板Ｐ表面を含む）において液浸領域ＬＲを形成した後、基板ステージＰＳＴをＸＹ方向に移動して、第１光学素子ＬＳ１の凹面部２と吸引口４３とを対向させるようにしてもよい。そして、凹面部２と吸引口４３とを対向させた後、吸引口４３を凹面部２に近づけて吸引動作を開始することによっても、凹面部２の内側の異物を円滑に除去することができる。
【００６０】
液体ＬＱ中の気泡の除去動作が完了した後、制御装置ＣＯＮＴは、除去装置４０の吸引部材４２を下降し、穴部４５の内側に配置する。そして、制御装置ＣＯＮＴは、凹面部２の内側に配置された液体ＬＱ中の気泡（異物）が除去されたか否かを検出装置５０を使って確認する。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴをＸＹ方向に移動して、基板ステージＰＳＴの上面８７上に形成されている液浸領域ＬＲを、検出装置５０上に移動する。ここで、基板ステージＰＳＴがＸＹ方向へ移動している間においても、液浸機構１の液体供給機構１０による液体供給動作及び液体回収機構２０による液体回収動作は継続されている。
【００６１】
図６は検出装置５０が異物（気泡を含む）を検出している状態を示す図である。図６において、検出装置５０は基板ステージＰＳＴの内部に設けられている。検出装置５０は、基板ステージＰＳＴの内部空間５６に配置されている。検出装置５０は、透明部材５４の下側に配置された光学系５１と、ＣＣＤ等によって構成されている撮像素子５３とを備えている。撮像素子５３は、液体ＬＱや第１光学素子ＬＳ１などの光学像（画像）を透明部材５４及び光学系５１を介して取得可能である。撮像素子５３は取得した画像を電気信号に変換し、その信号（画像情報）を制御装置ＣＯＮＴに出力する。また、検出装置５０は、光学系５１の焦点位置を調整可能な調整機構５２を有している。また、検出装置５０は、凹面部２の内側に配置された液体ＬＱの全体を観察可能な視野を有している。なお検出装置５０の全部が基板ステージＰＳＴの内部に配置されていてもよいが、例えば光学系５１を構成する複数の光学素子のうち一部の光学素子や撮像素子５３等が基板ステージＰＳＴの外側に配置されていてもよい。また、調整機構５２が省略された構成であってもよい。
【００６２】
制御装置ＣＯＮＴは、検出装置５０を使って、透明部材５４上に形成された液浸領域ＬＲの液体ＬＱ中に気泡（異物）が有るか否かを検出する（Ｓ３）。検出装置５０は、透明部材５４の上面の液浸領域ＬＲの液体ＬＱを、透明部材５４を介して観察する。なお、観察装置５０が液浸領域ＬＲの状態を観察しているときには、基板ステージＰＳＴはほぼ静止している。検出装置５０の撮像素子５３は、透明部材５４上にある液浸領域ＬＲを形成する液体ＬＱの画像を透明部材５４及び光学系５１を介して取得する。検出装置５０を使って凹面部２の内側に配置された液体ＬＱ中の気泡（異物）を検出するとき、制御装置ＣＯＮＴは、調整機構５２を使って光学系５１の焦点位置を凹面部２近傍の位置に合わせる。したがって、撮像素子５３は透明部材５４上にある凹面部２の内側に配置されたＬＱの画像を良好に取得可能である。また、検出装置５０は、凹面部２よりも大きい視野を有しているため、凹面部２の内側に配置された液体ＬＱの画像を一括して取得可能である。
【００６３】
撮像素子５３で取得された画像情報は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴは、撮像素子５３から出力された信号（画像情報）を演算処理（画像処理）し、その処理結果に基づいて、液体ＬＱ中に気泡（異物）が有るか否かを判別する（Ｓ４）。
【００６４】
検出装置５０の検出結果に基づいて、液体ＬＱ中に気泡（異物）が無いと判断した場合、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴ上に搭載された各種計測器（不図示）を使って計測処理を行う（Ｓ５）。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴをＸＹ方向に移動し、液浸領域ＬＲを透明部材５４上から、計測器上に移動する。これら計測器は、露光処理に関する計測処理を行うためのものであって、そのような計測器としては、例えば特開平４−６５６０３号公報に開示されているようなＦＩＡ（フィールド・イメージ・アライメント）方式の基板アライメント系、あるいは例えば特開平７−１７６４６８号公報に開示されているようなＶＲＡ（ビジュアル・レチクル・アライメント）方式のマスクアライメント系により計測されるマークを有する基準部材が挙げられる。更に、計測器としては、例えば特開昭５７−１１７２３８号公報に開示されているように照度ムラを計測したり、特開２００１−２６７２３９号公報に開示されているように投影光学系ＰＬの露光光ＥＬの透過率の変動量を計測するためのムラセンサ、特開２００２−１４００５号公報に開示されているような空間像計測センサ、及び特開平１１−１６８１６号公報に開示されているような照射量センサ（照度センサ）が挙げられる。そして、上記各計測器のうち所定の計測器上に液体ＬＱの液浸領域ＬＲを配置した状態で計測処理が行われ、その計測結果に基づいて、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬのキャリブレーション処理やベースライン量の導出を行う。これらの計測処理に用いる基準部材及びセンサについて後述する第３実施形態で簡単に説明する。
【００６５】
投影光学系ＰＬのキャリブレーション処理等が完了した後、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴをＸＹ方向に移動して、基板ステージＰＳＴの上面８７に形成されている液浸領域ＬＲを、基板Ｐ上に移動する。そして、制御装置ＣＯＮＴは、気泡（異物）を除去された液体ＬＱと投影光学系ＰＬとを介して基板Ｐ上に露光光ＥＬを照射して、基板Ｐを露光する（Ｓ６）。
【００６６】
一方、検出装置５０の検出結果に基づいて、液体ＬＱ中に気泡（異物）が有ると判断した場合（Ｓ４のＹＥＳ）、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴをＸＹ方向に移動し、液浸領域ＬＲを、透明部材５４上から除去装置４０の回収口４３上へ再び移動する。そして、制御装置ＣＯＮＴは、再度、除去装置４０を使った気泡（異物）除去動作を行う（Ｓ１）。そして、制御装置ＣＯＮＴは、除去装置４０を使った気泡（異物）除去動作を行った後、再び検出装置５０を使って、液体ＬＱ中に気泡（異物）が有るか否かを検出する（Ｓ２）。そして、検出装置５０によって液体ＬＱ中の気泡（異物）が検出されなくなるまで、上述の動作が繰り返され、液体ＬＱ中の気泡（異物）が検出されなくなった後、基板Ｐの液浸露光が行われる（Ｓ６）。
【００６７】
なおここでは、制御装置ＣＯＮＴは、液浸機構１を使って液浸領域ＬＲを形成した後、除去装置４０を使って液体ＬＱ中の気泡（異物）の除去動作を行い、その後、検出装置５０を使って液体ＬＱ中の気泡（異物）が除去されたか否かを検出しているが、液浸機構１を使って液浸領域ＬＲを形成した後、除去装置４０を使った液体ＬＱ中の気泡（異物）の除去動作を行わずに、検出装置５０を使って液体ＬＱ中に気泡（異物）が有るか否かを検出するようにしてもよい。この場合、制御装置ＣＯＮＴは、検出装置５０の検出結果に基づいて、液体ＬＱ中に気泡（異物）が無いと判断した場合、除去装置４０を使った除去動作を行うことなく、計測器を使った計測処理や基板Ｐの露光処理を行うことができる。したがって、液体ＬＱ中に気泡（異物）が無いにもかかわらず、除去装置４０を使った除去動作を行ってしまうといった無駄な動作を省くことができる。
【００６８】
なお、制御装置ＣＯＮＴは、除去装置４０による気泡（異物）除去動作を、検出装置５０の検出結果によらずに、所定時間間隔毎あるいは所定基板処理枚数毎などに行うこともできる。また、除去装置４０による気泡（異物）除去動作や検出装置５０による検出動作は、基板Ｐの露光後（基板Ｐを基板ホルダＰＨからアンロードする前）に行ってもよい。
【００６９】
以上説明したように、投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子ＬＳ１〜ＬＳ５のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い第１光学素子ＬＳ１は、液体ＬＱに接する凹面部２を有しているので、液体ＬＱが第１光学素子ＬＳ１よりも高い屈折率を有している場合であっても、その第１光学素子ＬＳ１及び液体ＬＱを介して露光光ＥＬを投影光学系ＰＬの像面側に配置された基板Ｐ（像面）まで良好に到達させることができる。また、凹面部２の内側に気泡（異物）が侵入しても、その気泡（異物）は除去装置４０によって除去されるので、露光光ＥＬを投影光学系ＰＬの像面側に配置された基板Ｐ（像面）まで良好に到達させることができる。
【００７０】
＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について図７を参照しながら説明する。ここで、以下の説明において、上述した実施形態と同一又は同等の構成部分についてはその説明を簡略もしくは省略する。第２の実施形態と第１の実施形態との異なる部分、すなわち第２の実施形態の特徴的な部分は、除去装置４０の一部がノズル部材７０’に設けられている点にある。すなわち、第２の実施形態においては、ノズル部材７０’に除去装置４０の吸引口４３’が設けられている。そして、吸引口４３’は、ノズル部材７０’の内部に形成された流路４６’を介して吸引部４１に接続されている。図７に示すように、ノズル部材７０’の一部は、第１光学素子ＬＳ１の凹面部２の下側に配置されており、その凹面部２の下側に配置されたノズル部材７０’の一部によって、凹面部２に対向する対向面７１が形成されている。そして、吸引口４３’はその対向面７１に形成されている。
【００７１】
本実施形態における投影光学系ＰＬにおいて、露光光ＥＬの光路は、光軸ＡＸ（Ｚ軸）に対してずれている。すなわち、凹面部２において露光光ＥＬが通過する領域（以下、「有効領域」と称する）Ａ１は、凹面部２の中心（凹面部２の最も高い位置）に対してずれており、その凹面部２の最も高い位置近傍には、露光光ＥＬが通過しない領域（以下、「非有効領域」と称する）Ａ２が設けられる。そして、対向面７１は、凹面部２の非有効領域Ａ２に対向するように設けられている。対向面７１に設けられた吸引口４３’は、凹面部２に対向する位置であって、且つ露光光ＥＬの光路の外側に設けられた構成となっている。
【００７２】
このように、ノズル部材７０’の一部に、凹面部２に対向し、且つ露光光ＥＬの光路の外側の位置に吸引口４３’を設けることによっても、露光光ＥＬの通過を妨げることなく、その吸引口４３’を介して、凹面部２の内側の気泡（異物）を除去することができる。また、本実施形態においては、第１光学素子ＬＳ１と基板Ｐとの間の露光光ＥＬの光路空間を液体ＬＱで満たした状態での基板Ｐの露光動作と、除去装置４０による吸引口４３’を介した吸引動作とを並行して行うこともできる。
【００７３】
＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態について図８〜図１０を参照しながら説明する。第３の実施形態と第１の実施形態との異なる部分、すなわち第３の実施形態の特徴的な部分は、露光装置ＥＸ２は、投影光学系ＰＬの像面側で移動可能な第１、第２ステージＰＳＴ１、ＰＳＴ２を有している点にある。第１ステージＰＳＴ１は、基板Ｐを保持して移動可能な基板ステージであり、第２ステージＰＳＴ２は、例えば特開平１１−１３５４００号公報に開示されているような、露光処理に関する計測処理を行う計測器を搭載した計測ステージである。そして、計測ステージＰＳＴ２に、除去装置４０及び検出装置５０が設けられている。  
【００７４】
図９の平面図に示すように、計測ステージＰＳＴ２の上面８８には、計測器として、上述したようなマークを有する基準部材３００が設けられている。また、上面８８には、計測器として、上述したようなムラセンサの一部を構成する上板４００、空間像計測センサの一部を構成する上板５００、及び照射量センサ（照度センサ）の一部を構成する上板６００が設けられている。これら基準部材３００の上面や上板４００、５００、６００の上面は、計測ステージＰＳＴ２の上面８８や、検出装置５０の透明部材５４の上面とほぼ面一になっている。なお、計測ステージＰＳＴ２に設けられる計測器は、ここで述べたものに限らず、必要に応じて、各種の計測器を搭載することができる。
【００７５】
露光装置ＥＸ２を使って基板Ｐを露光する際には、まず、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬの第１光学素子ＬＳ１と計測ステージＰＳＴ２とを対向させた状態で、液浸機構１を駆動し、液浸領域ＬＲを計測ステージＰＳＴ２上に形成する。次に、制御装置ＣＯＮＴは、第１の実施形態同様、計測ステージＰＳＴ２に設けられている除去装置４０を使って、第１光学素子ＬＳ１の凹面部２の内側の気泡（異物）の除去動作を行う。また、制御装置ＣＯＮＴは、検出装置５０を使って、凹面部２の内側の気泡（異物）が除去されたか否かを確認する。検出装置５０の検出結果に基づいて、凹面部２の内側に気泡（異物）が有ると判断した場合には、制御装置ＣＯＮＴは、除去装置４０による気泡（異物）の除去動作を再度行う。一方、検出装置５０の検出結果に基づいて、凹面部２の内側に気泡（異物）が無いと判断した場合には、制御装置ＣＯＮＴは、上記各計測器を使った計測処理を行った後、液浸領域ＬＲを基板ステージＰＳＴ１上に移動する。ここで、計測ステージＰＳＴ２に搭載された除去装置４０を使った気泡（異物）除去動作や、検出装置５０を使った気泡（異物）検出動作、あるいは計測器を使った計測処理が行われている間、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴ１をロード位置まで移動し、基板ステージＰＳＴ１に露光処理されるべき基板Ｐをロードする。
【００７６】
計測ステージＰＳＴ２上の液浸領域ＬＲを基板ステージＰＳＴ１上に移動する際には、図１０に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴ１と計測ステージＰＳＴ２とを近接又は接触した状態で、基板ステージＰＳＴ１と計測ステージＰＳＴ２とをＸＹ方向に一緒に移動し、第１液浸領域ＬＲ１を基板ステージＰＳＴ１の上面８７と計測ステージＰＳＴ２の上面８８との間で移動する。基板ステージＰＳＴ１上に液浸領域ＬＲを移動した後、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴ１上の基板Ｐを投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して露光する。制御装置ＣＯＮＴは、計測ステージＰＳＴ２で行った計測処理の計測結果を反映して、基板Ｐの露光処理を行う。
【００７７】
なお、上述した第１〜第３の実施形態において、液浸領域ＬＲの形成動作を開始する前に、すなわち、凹面部２の下面Ｔ１側に液体ＬＱが満たされていない状態のときに、制御装置ＣＯＮＴは、除去装置４０の吸引口４３を凹面部２に所定距離近づけて吸引動作を開始してもよい。そして、吸引口４３を介した吸引動作を継続した状態で、液浸機構１による液体ＬＱの供給動作及び回収動作を開始するようにしてもよい。こうすることにより、気泡（気体部分）の生成をより抑制することができる。また、液体ＬＱを満たす前に吸引口４３を介した吸引動作を開始することで、凹面部２の内側のガス空間中を浮遊している異物を除去した後、凹面部２の下面Ｔ１側を液体ＬＱで満たすことができる。
【００７８】
なお、上述した実施形態においては、除去装置の吸引口を、投影光学系ＰＬの像面側で移動可能な可動部材（基板ステージ、計測ステージなど）や、ノズル部材等に設けた場合を例にして説明したが、例えば投影光学系ＰＬを支持するコラム（ボディ）と呼ばれる支持部材に、吸引口を有する吸引部材を支持するようにしてもよい。あるいは、第１光学素子ＬＳ１の凹面部２のうち、露光光ＥＬの光路の外側に、吸引部に接続する吸引口を形成するようにしてもよい。
【００７９】
なお、上述した実施形態においては、除去装置４０は、投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子ＬＳ１〜ＬＳ５のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１に形成された凹面部２の内側の気泡（異物）を除去しているが、投影光学系ＰＬの構成によっては、第１光学素子ＬＳ１の下面以外の面に、液体に接する凹面部を形成してもよく、また、第１光学素子ＬＳ１以外の光学素子ＬＳ２〜ＬＳ５に、液体に接する凹面部を形成してもよい。例えば、第１光学素子と第２光学素子の間に液体を導入し、第２光学素子として下面（第１光学素子と対向する面）が凹曲面のレンズを用いることができる。そのような場合であっても、除去装置を設けて、その凹面部の内側の異物を除去することによって、投影光学系ＰＬの特性を維持することができる。
【００８０】
なお、上述した実施形態においては、液体供給機構１０は、混合装置１９で２種類の第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２を混合し、その混合装置１９で生成された液体ＬＱを投影光学系ＰＬの像面側に供給するが、３種類以上の任意の複数種類の液体を混合装置１９で混合し、その混合装置１９で生成された液体ＬＱを供給することはもちろん可能である。
【００８１】
あるいは、液体供給機構１０は、複数種類の液体を混合せずに、１種類の液体（第１光学素子ＬＳ１の屈折率よりも高い屈折率を有する液体）を供給するようにしてもよい。この場合、液体供給機構１０は混合装置１９を有していない構成となる。
【００８２】
液体供給機構１０が供給する液体ＬＱとしては、例えばイソプロパノールやグリセロールといったＣ−Ｈ結合やＯ−Ｈ結合を持つ所定液体、ヘキサン、ヘプタン、デカン等の所定液体（有機溶剤）が挙げられる。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、液体供給機構１０が供給する液体ＬＱとしては、純水に、Ｈ＋、Ｃｓ＋、Ｋ＋、Ｃｌ−、ＳＯ４２−、ＰＯ４２−等の陽イオンまたは陰イオンなどを放出する塩基又は酸を添加（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、屈折率などの特性の温度依存性が少なく、投影光学系ＰＬや基板Ｐ表面に塗布されているレジストに対して安定なものであることが好ましい。
【００８３】
なお、液体ＬＱとしては、屈折率が１．６〜１．８程度のものを使用してもよい。更に、第１光学素子ＬＳ１として、石英や蛍石よりも屈折率が高い（例えば１．６以上）材料で第１光学素子ＬＳ１を形成してもよい。
【００８４】
前記実施形態では、第1光学素子ＬＳ１の屈折率よりも高い屈折率の液体で液浸領域ＬＲを形成していたが、これに限らず第1光学素子ＬＳ１の屈折率よりも低い屈折率の液体、例えば、第1光学素子ＬＳ１として石英製のレンズを用い、液体ＬＱとして純水を用いてもよい。このような場合、第1光学素子ＬＳ１から第1光学素子ＬＳ１と液体ＬＱの界面に入射する光束の光軸ＡＸに対して傾斜している光成分、特に光束の最外の光線の光軸ＡＸに対する傾斜角（またはＮＡ）が大きくなると全反射が生じ易くなる。それゆえ、投影光学系に含まれる光学素子の液体と接する面を凹面、特に凹曲面にすることは、液体と光学素子との界面への入射角を低下させることができるので、光学素子の屈折率に対する液体ＬＱの屈折率に拘わらず有効である。
【００８５】
また、上述の第１〜第３の実施形態においては、露光光ＥＬとしてＡｒＦエキシマレーザを用いているが、上述したように、Ｆ２レーザなどの各種露光光（露光ビーム）を採用することができ、液体供給機構１０から供給される液体ＬＱは、露光光（露光ビーム）ＥＬ、投影光学系ＰＬの開口数、露光光ＥＬに対する第１光学素子ＬＳ１の屈折率などに応じて最適なものを適宜使用することができる。
【００８６】
また、上述の第１〜第３の実施形態においては、液体回収機構２０で回収された少なくとも一部の液体ＬＱを液体供給機構１０に戻すようにしているが、液体回収機構２０で回収された液体を全て廃棄して、新しい清浄な液体ＬＱを液体供給機構１０から供給するようにしてもよい。なお、ノズル部材７０などの液浸機構１の構造は、上述のものに限られず、例えば、欧州特許公開第１４２０２９８号公報、国際公開第２００４／０５５８０３号公報、国際公開第２００４／０５７５８９号公報、国際公開第２００４／０５７５９０号公報、国際公開第２００５／０２９５５９号公報に記載されているものも用いることができる。
【００８７】
また、上述の第１〜第３の実施形態においては、検出装置５０を有しているが、検出装置５０を省いて、除去装置４０による除去動作の完了によって凹面部２の内側に気泡（異物）は無いものと判断するようにしてもよい。
【００８８】
また、上述の第３の実施形態において、除去装置４０を基板ステージＰＳＴ１に配置してもよい。
【００８９】
また、上述の第１〜第３の実施形態においては、露光光ＥＬに対する第１光学素子ＬＳ１の屈折率が投影光学系ＰＬの開口数ＮＡよりも小さい場合について説明したが、第１光学素子ＬＳ１のように凹面部２を有する光学素子は、その光学素子の露光光に対する屈折率が投影光学系ＰＬの開口数ＮＡよりも大きい場合にも採用することができ、この場合も、第１〜第３の実施形態で説明した除去装置４０を適用することができる。
【００９０】
なお、上述したように液浸法を用いることにより投影光学系の開口数ＮＡが大きくなる場合には、従来から露光光として用いられているランダム偏光光では偏光効果によって結像性能が悪化することもあるので、偏光照明を用いるのが望ましい。その場合、マスク（レチクル）のライン・アンド・スペースパターンのラインパターンの長手方向に合わせた直線偏光照明を行い、マスク（レチクル）のパターンからは、Ｓ偏光成分（ＴＥ偏光成分）、すなわちラインパターンの長手方向に沿った偏光方向成分の回折光が多く射出されるようにするとよい。投影光学系ＰＬと基板Ｐ表面に塗布されたレジストとの間が液体で満たされている場合、投影光学系ＰＬと基板Ｐ表面に塗布されたレジストとの間が空気（気体）で満たされている場合に比べて、コントラストの向上に寄与するＳ偏光成分（ＴＥ偏光成分）の回折光のレジスト表面での透過率が高くなるため、投影光学系の開口数ＮＡが１．０を越えるような場合でも高い結像性能を得ることができる。また、位相シフトマスクや特開平６−１８８１６９号公報に開示されているようなラインパターンの長手方向に合わせた斜入射照明法（特にダイポール照明法）等を適宜組み合わせると更に効果的である。特に、直線偏光照明法とダイポール照明法との組み合わせは、ライン・アンド・スペースパターンの周期方向が所定の一方向に限られている場合や、所定の一方向に沿ってホールパターンが密集している場合に有効である。例えば、透過率６％のハーフトーン型の位相シフトマスク（ハーフピッチ４５ｎｍ程度のパターン）を、直線偏光照明法とダイポール照明法とを併用して照明する場合、照明系の瞳面においてダイポールを形成する二光束の外接円で規定される照明σを０．９５、その瞳面における各光束の半径を０．１２５σ、投影光学系ＰＬの開口数をＮＡ＝１．２とすると、ランダム偏光光を用いるよりも、焦点深度（ＤＯＦ）を１５０ｎｍ程度増加させることができる。
【００９１】
また、直線偏光照明と小σ照明法（照明系の開口数ＮＡｉと投影光学系の開口数ＮＡｐとの比を示すσ値が０．４以下となる照明法）との組み合わせも有効である。
【００９２】
また、例えばＡｒＦエキシマレーザを露光光とし、１／４程度の縮小倍率の投影光学系ＰＬを使って、微細なライン・アンド・スペースパターン（例えば２５〜５０ｎｍ程度のライン・アンド・スペース）を基板Ｐ上に露光するような場合、マスクＭの構造（例えばパターンの微細度やクロムの厚み）によっては、Wave guide効果によりマスクＭが偏光板として作用し、コントラストを低下させるＰ偏光成分（ＴＭ偏光成分）の回折光よりＳ偏光成分（ＴＥ偏光成分）の回折光が多くマスクＭから射出されるようになる。この場合、上述の直線偏光照明を用いることが望ましいが、ランダム偏光光でマスクＭを照明しても、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡが大きい場合でも高い解像性能を得ることができる。
【００９３】
また、マスクＭ上の極微細なライン・アンド・スペースパターンを基板Ｐ上に露光するような場合、Wire Grid効果によりＰ偏光成分（ＴＭ偏光成分）がＳ偏光成分（ＴＥ偏光成分）よりも大きくなる可能性もあるが、例えばＡｒＦエキシマレーザを露光光とし、１／４程度の縮小倍率の投影光学系ＰＬを使って、２５ｎｍより大きいライン・アンド・スペースパターンを基板Ｐ上に露光するような場合には、Ｓ偏光成分（ＴＥ偏光成分）の回折光がＰ偏光成分（ＴＭ偏光成分）の回折光よりも多くマスクＭから射出されるので、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡが大きい場合でも高い解像性能を得ることができる。
【００９４】
更に、マスク（レチクル）のラインパターンの長手方向に合わせた直線偏光照明（Ｓ偏光照明）だけでなく、特開平６−５３１２０号公報に開示されているように、光軸を中心とした円の接線（周）方向に直線偏光する偏光照明法と斜入射照明法との組み合わせも効果的である。特に、マスク（レチクル）のパターンが所定の一方向に延びるラインパターンだけでなく、複数の異なる方向に延びるラインパターンが混在（周期方向が異なるライン・アンド・スペースパターンが混在）する場合には、同じく特開平６−５３１２０号公報に開示されているように、光軸を中心とした円の接線方向に直線偏光する偏光照明法と輪帯照明法とを併用することによって、投影光学系の開口数ＮＡが大きい場合でも高い結像性能を得ることができる。例えば、透過率６％のハーフトーン型の位相シフトマスク（ハーフピッチ６３ｎｍ程度のパターン）を、光軸を中心とした円の接線方向に直線偏光する偏光照明法と輪帯照明法（輪帯比３／４）とを併用して照明する場合、照明σを０．９５、投影光学系ＰＬの開口数をＮＡ＝１．００とすると、ランダム偏光光を用いるよりも、焦点深度（ＤＯＦ）を２５０ｎｍ程度増加させることができ、ハーフピッチ５５ｎｍ程度のパターンで投影光学系の開口数ＮＡ＝１．２では、焦点深度を１００ｎｍ程度増加させることができる。
【００９５】
更に、上述の各種照明法に加えて、例えば特開平４−２７７６１２号公報や特開２００１−３４５２４５号公報に開示されている累進焦点露光法や、多波長（例えば二波長）の露光光を用いて累進焦点露光法と同様の効果を得る多波長露光法を適用することも有効である。
【００９６】
なお、第１光学素子ＬＳ１を交換可能とするのではなく、第１光学素子ＬＳ１が動かないように堅固に固定してもよい。この場合、曲面状の下面Ｔ１を有する第１光学素子ＬＳ１と基板Ｐ（像面）との間に交換可能な光学部材を配置してもよい。
【００９７】
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。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（レチクル）を用いたが、このレチクルに代えて、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を用いても良い。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
また、本発明は、特開平１０−１６３０９９号公報、特開平１０−２１４７８３号公報、特表２０００−５０５９５８号公報などに開示されているツインステージ型の露光装置にも適用できる。
【０１０１】
なお、上述の第１〜第３の実施形態においては、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に局所的に液体を満たす露光装置を採用しているが、例えば、特開平６−１２４８７３号公報、特開平１０−３０３１１４号公報、米国特許第５，８２５，０４３号などに開示されているように、露光対象基板の表面全体が液体中に浸かっている状態で基板の露光を行う露光装置にも本発明を適用することができる。
【０１０２】
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。
【０１０３】
基板ステージＰＳＴやマスクステージＭＳＴにリニアモータ（USP5,623,853またはUSP5,528,118参照）を用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ステージＰＳＴ、ＭＳＴは、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。
【０１０４】
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。
【０１０５】
基板ステージＰＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−１６６４７５号公報（USP5,528,118）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
【０１０６】
マスクステージＭＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−３３０２２４号公報（US S/N 08/416,558）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
【０１０７】
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。
【０１０８】
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図１１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し、露光した基板を現像する基板処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程の加工プロセスを含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。なお、基板処理ステップには、図５〜７及び１２を用いて説明した異物の除去工程及び異物の検査工程などのプロセスが含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】第１の実施形態に係る露光装置の概略構成図である。
【図２】第１光学素子近傍の拡大図である。
【図３】液体供給機構を示す構成図である。
【図４】除去装置を示す図である。
【図５】除去装置が異物を除去している状態を示す図である。
【図６】検出装置が異物を検出している状態を示す図である。
【図７】第２の実施形態に係る要部拡大図である。
【図８】第３の実施形態に係る露光装置の概略構成図である。
【図９】図８のステージを上方から見た平面図である。
【図１０】第３の実施形態に係る露光装置の動作を示す図である。
【図１１】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である。
【図１２】本発明の露光方法の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１０】
１…液浸機構、２…凹面部、１０…液体供給機構、１８…供給口、１９…混合装置、２０…液体回収機構、２８…回収口、４０…除去装置、４３…吸引口、４４…駆動機構、５０…検出装置、７０…ノズル部材、ＣＯＮＴ…制御装置、ＥＬ…露光光、ＥＸ…露光装置、ＬＱ…液体、ＬＳ１…第１光学素子、Ｐ…基板、ＰＬ…投影光学系、ＰＳＴ（ＰＳＴ１）…基板ステージ、ＰＳＴ２…計測ステージ、ＰＳＴＤ…基板ステージ駆動装置、Ｔ１…下面
【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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【図１１】
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【図１２】
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