(57)【要約】 【課題】液体中に存在する気泡に起因する露光精度の劣化を防止できる露光方法を提供する。【解決手段】第２空間Ｋ２の第１液体に、第１液体とは比重及び温度の少なくとも一方が異なる第２液体を供給する第１工程と、第２空間Ｋ２から第２液体を排除する第２工程とを有する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光の光路空間の一部の所定空間を第１液体で満たし、前記第１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において、
前記第１液体に、該第１液体とは比重及び温度の少なくとも一方が異なる第２液体を供給する第１工程と、
前記所定空間から前記第２液体を排除する第２工程とを有することを特徴とする露光方法。
【請求項２】
前記第１工程は、前記所定空間を前記第１液体で満たした後、該所定空間に所定量の前記第２液体を供給する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【請求項３】
前記第１工程は、前記所定空間に前記第１液体を供給する際に、前記第１液体に前記第２液体を供給することを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【請求項４】
前記第２工程の前に、前記第１液体に、前記第２液体を供給した状態で所定時間放置する工程を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の露光方法。
【請求項５】
前記所定時間経過後、前記第２工程の前に、前記所定空間に対する前記第２液体の供給を停止するとともに、前記所定空間に前記第１液体を流して前記所定空間の異物を排出する工程を有することを特徴とする請求項４記載の露光方法。
【請求項６】
前記所定空間は、前記露光光が通過する投影光学系を構成する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光学素子と、前記第１光学素子に次いで前記像面に近い第２光学素子との間の空間を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の露光方法。
【請求項７】
前記所定空間の異物の有無を検出し、該検出結果に応じて、前記第１液体に前記第２液体を供給するか否かを判別することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の露光方法。
【請求項８】
露光光の光路空間の一部の所定空間を第１液体で満たし、前記第１液体を介して基板に露光光を照射して前記基板を露光する露光装置において、
前記所定空間に前記第１液体を供給可能な第１供給部と、
前記所定空間に前記第１液体とは比重及び温度の少なくとも一方が異なる第２液体を供給可能な第２供給部と、
前記所定空間に供給された前記第１液体に、前記第２液体を供給するように前記第１、第２供給部のそれぞれの動作を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項９】
前記所定空間に接続される供給口と、
前記供給口を介した前記所定空間に対する前記第１供給部からの前記第１液体の供給、及び前記第２供給部からの前記第２液体の供給の切り替えを行う切替装置とを備えたことを特徴とする請求項８記載の露光装置。
【請求項１０】
前記第１供給部からの前記第１液体を前記所定空間に供給するための第１供給口と、
前記第２供給部からの前記第２液体を前記所定空間に供給するための第２供給口とを備えたことを特徴とする請求項８記載の露光装置。
【請求項１１】
前記所定空間から前記第２液体を排除する前に、前記所定空間に供給された前記第１液体に前記第２液体を供給した状態で所定時間放置することを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１２】
前記制御装置は、前記所定時間経過後、前記所定空間に対する前記第２液体の供給を停止するとともに、前記所定空間に前記第１液体を流すように、前記第１、第２供給部のそれぞれの動作を制御することを特徴とする請求項１１記載の露光装置。
【請求項１３】
前記露光光が通過する複数の光学素子を有する投影光学系を備え、
前記投影光学系は、該投影光学系の像面に最も近い第１光学素子と、前記第１光学素子に次いで前記像面に近い第２光学素子とを備え、
前記所定空間は、前記第１光学素子と前記第２光学素子との間の空間を含むことを特徴とする請求項８〜１２のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１４】
前記所定空間の異物の有無を検出する検出装置を備え、
前記制御装置は、前記検出装置の検出結果に基づいて、前記第１、第２供給部のそれぞれの動作を制御することを特徴とする請求項８〜１３のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１５】
前記第２供給部は、比重及び温度の少なくとも一方が互いに異なる複数種類の第２液体を供給可能であり、
前記検出装置は、前記所定空間における異物の位置を検出可能であり、
前記制御装置は、前記検出装置の検出結果に基づいて、前記所定空間に供給する第２液体の種類を選択することを特徴とする請求項１４記載の露光装置。
【請求項１６】
請求項８〜請求項１５のいずれか一項記載の露光装置を用い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、液体を介して基板を露光する露光方法及び露光装置、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、露光光の光路空間を液体で満たし、その液体を介して基板に露光光を照射する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】
ところで、光路空間を液体で満たした際、液体中に気泡等の異物が生成される可能性がある。液体中に気泡等の異物を存在させたまま放置しておくと、その異物によって、基板にパターンを投影露光するときの露光精度（パターン転写精度）が劣化する虞がある。
【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、液体中の異物に起因する露光精度の劣化を防止できる露光方法及び露光装置、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】
【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各図に対応付けした以下の構成を採用している。但し、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。
【０００６】
本発明の第１の態様に従えば、露光光（ＥＬ）の光路空間の一部の所定空間（Ｋ２）を第１液体（ＬＱ１）で満たし、第１液体（ＬＱ１）を介して基板（Ｐ）に露光光（ＥＬ）を照射して基板（Ｐ）を露光する露光方法において、第１液体（ＬＱ１）に、該第１液体（ＬＱ１）とは比重及び温度の少なくとも一方が異なる第２液体（ＬＱ２）を供給する第１工程と、所定空間（Ｋ２）から第２液体（ＬＱ２）を排除する第２工程とを有する露光方法が提供される。
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、所定空間の第１液体に第２液体を供給した後、所定空間から第２液体を排除することにより、第１液体中に存在する異物を第２液体とともに排除することができる。したがって、所定空間に満たされた第１液体中の異物に起因する露光精度の劣化を防止できる。
【０００８】
本発明の第２の態様に従えば、露光光（ＥＬ）の光路空間の一部の所定空間（Ｋ２）を第１液体（ＬＱ１）で満たし、第１液体（ＬＱ１）を介して基板（Ｐ）に露光光（ＥＬ）を照射して基板（Ｐ）を露光する露光装置において、所定空間（Ｋ２）に第１液体（ＬＱ１）を供給可能な第１供給部（３１）と、所定空間（Ｋ２）に第１液体（ＬＱ１）とは比重及び温度の少なくとも一方が異なる第２液体（ＬＱ２）を供給可能な第２供給部（３５）と、所定空間（Ｋ２）に供給された第１液体（ＬＱ１）に、第２液体（ＬＱ２）を供給するように第１、第２供給部（３１、３５）のそれぞれの動作を制御する制御装置（ＣＯＮＴ）とを備えた露光装置（ＥＸ）が提供される。
【０００９】
本発明の第２の態様によれば、所定空間の第１液体に第２液体を供給した後、所定空間から第２液体を排除することにより、第１液体中に存在する異物を第２液体とともに排除することができる。したがって、所定空間に満たされた第１液体中の異物に起因する露光精度の劣化を防止できる。
【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の態様に従えば、所定空間に満たされた第１液体中の異物に起因する露光精度の劣化が防止された露光装置を使ってデバイスを製造することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、液体中の異物に起因する露光精度の劣化を防止しつつ、基板を露光することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。
【００１４】
＜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。また、制御装置ＣＯＮＴには、露光処理に関する情報を表示する表示装置ＤＹが接続されている。
【００１５】
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、投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子ＬＳ１〜ＬＳ７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と基板Ｐとの間の第１空間Ｋ１を第１液体ＬＱ１で満たすための第１液浸機構１を備えている。基板Ｐは投影光学系ＰＬの像面側に設けられており、第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１は基板Ｐの表面と対向するように配置されている。第１液浸機構１は、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の上方において、第１光学素子ＬＳ１の側面を囲むように設けられた環状の第１ノズル部材７１と、第１供給管１３、及び第１ノズル部材７１に設けられた第１供給口１２を介して第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１と基板Ｐとの間の第１空間Ｋ１に第１液体ＬＱ１を供給可能な第１液体供給部１１と、第１ノズル部材７１に設けられた第１回収口２２、及び第１回収管２３を介して第１空間Ｋ１の第１液体ＬＱ１を回収可能な液体回収部２１とを備えている。第１液浸機構１の動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
【００１６】
また、露光装置ＥＸは、第１光学素子ＬＳ１と、第１光学素子ＬＳ１に次いで投影光学系ＰＬの像面に近い第２光学素子ＬＳ２との間の第２空間Ｋ２を第１液体ＬＱ１で満たすための第２液浸機構２を備えている。第２光学素子ＬＳ２は第１光学素子ＬＳ１の上方に配置されており、第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２は、第２光学素子ＬＳ２の下面Ｔ３と対向するように配置されている。第２液浸機構２は、第１光学素子ＬＳ１の上方において、第２光学素子ＬＳ２の側面を囲むように設けられた環状の第２ノズル部材７２と、第２供給管３３、及び第２ノズル部材７２に設けられた第２供給口３２を介して第２光学素子ＬＳ２の下面Ｔ３と第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２との間の第２空間Ｋ２に第１液体ＬＱ１を供給可能な第１液体供給部３１と、第２ノズル部材７２に設けられた回収口４２、及び第２回収管４３を介して第２空間Ｋ２の第１液体ＬＱ１を回収可能な液体回収部４１とを備えている。第２液浸機構２の動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
【００１７】
また、第２液浸機構２は、第２空間Ｋ２に第１液体ＬＱ１とは比重が異なる第２液体ＬＱ２を供給可能な第２液体供給部３５を備えている。本実施形態においては、第１液体供給部１１、３１は第１液体ＬＱ１として純水を供給し、第２液体供給部３５は第２液体ＬＱ２として第１液体（純水）ＬＱ１よりも比重が小さいアルコールを供給する。より具体的には、第２液体供給部３５は、第２液体ＬＱ２としてエタノール（あるいはメタノール）を供給する。
【００１８】
本実施形態においては、第１光学素子ＬＳ１と基板Ｐとの間の第１空間Ｋ１と、第１光学素子ＬＳ１と第２光学素子ＬＳ２との間の第２空間Ｋ２とは独立した空間であり、第１空間Ｋ１及び第２空間Ｋ２の一方から他方への液体の出入りが生じないようになっている。制御装置ＣＯＮＴは、第１液浸機構１による第１空間Ｋ１に対する液体供給動作及び回収動作と、第２液浸機構２による第２空間Ｋ２に対する液体供給動作及び回収動作とを互いに独立して行うことができる。
【００１９】
露光装置ＥＸは、少なくともマスクＭのパターン像を基板Ｐ上に転写している間、第１液浸機構１を使って、第１光学素子ＬＳ１とその像面側に配置された基板Ｐとの間の露光光ＥＬの光路空間を含む第１空間Ｋ１を第１液体ＬＱ１で満たして第１液浸領域ＬＲ１を形成するとともに、第２液浸機構２を使って、第１光学素子ＬＳ１と第２光学素子ＬＳ２との間の光路空間を含む第２空間Ｋ２を第１液体ＬＱ１で満たして第２液浸領域ＬＲ２を形成する。本実施形態においては、露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１を含む基板Ｐ上の一部に、投影領域ＡＲ１よりも大きく且つ基板Ｐよりも小さい第１液浸領域ＬＲ１を局所的に形成する局所液浸方式を採用している。また、本実施形態においては、露光装置ＥＸは、第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２のうち露光光ＥＬが通過する領域ＡＲ２を含む領域に第１液体ＬＱ１の第２液浸領域ＬＲ２を形成する。露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬ、及び第１、第２空間Ｋ１、Ｋ２の第１液体ＬＱ１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。
【００２０】
また、基板ステージＰＳＴには、第１空間Ｋ１及び第２空間Ｋ２のそれぞれの状態を検出可能な検出装置１６０が設けられている。検出装置１６０は、基板ステージＰＳＴの内部に設けられている。検出装置１６０は、第１、第２空間Ｋ１、Ｋ２の異物の有無を検出可能である。
【００２１】
本実施形態では、露光装置ＥＸとしてマスクＭと基板Ｐとを走査方向における互いに異なる向き（逆方向）に同期移動しつつマスクＭに形成されたパターンを基板Ｐに露光する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）を使用する場合を例にして説明する。以下の説明において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な平面内でマスクＭと基板Ｐとの同期移動方向（走査方向）をＸ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に垂直な方向（非走査方向）をＹ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。
【００２２】
照明光学系ＩＬは、露光光ＥＬを射出する露光用光源、露光用光源から射出された露光光ＥＬ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。露光用光源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。
【００２３】
第１液体ＬＱ１として用いられている純水はＡｒＦエキシマレーザ光のみならず、例えば水銀ランプから射出される輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）も透過可能である。
【００２４】
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は、Ｘ軸方向に指定された走査速度で移動可能となっており、マスクＭの全面が少なくとも投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを横切ることができるだけのＸ軸方向の移動ストロークを有している。
【００２５】
マスクステージＭＳＴ上には移動鏡５１が設けられている。また、移動鏡５１に対向する位置にはレーザ干渉計５２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５２によりリアルタイムで計測される。レーザ干渉計５２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５２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、基板Ｐ側の先端部に設けられた第１光学素子ＬＳ１を含む複数の光学素子ＬＳ１〜ＬＳ７で構成されている。複数の光学素子ＬＳ１〜ＬＳ７のうち、第１光学素子ＬＳ１は保持部材（レンズセル）６０に保持されており、その保持部材６０は第２ノズル部材７２に接続されている。また、第１光学素子ＬＳ１以外の複数の光学素子ＬＳ２〜ＬＳ７は鏡筒ＰＫで支持されている。また、第２ノズル部材７２は鏡筒ＰＫの下端部に接続されており、本実施形態においては、第２ノズル部材７２と鏡筒ＰＫとはほぼ一体的となっている。換言すれば、第２ノズル部材７２は鏡筒ＰＫの一部を構成している。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。
【００２７】
基板ステージＰＳＴは、基板Ｐを保持する基板ホルダＰＨを移動可能である。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ＢＰ上において、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。
【００２８】
基板ステージＰＳＴの側面には移動鏡５３が設けられている。また、移動鏡５３に対向する位置にはレーザ干渉計５４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５４によりリアルタイムで計測される。また、不図示ではあるが、露光装置ＥＸは、基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐの表面の位置情報を検出するフォーカス・レベリング検出系を備えている。フォーカス・レベリング検出系としては、基板Ｐの表面に斜め方向より検出光を照射する斜入射方式、あるいは静電容量型センサを用いた方式等を採用することができる。フォーカス・レベリング検出系は、第１液体ＬＱ１を介して、あるいは第１液体ＬＱ１を介さずに、基板Ｐ表面の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。
【００２９】
レーザ干渉計５４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の像面に合わせ込むとともに、レーザ干渉計５４の計測結果に基づいて、基板ＰのＸ軸方向及びＹ軸方向における位置制御を行う。
【００３０】
基板ステージＰＳＴ上には凹部５５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５５に配置されている。そして、基板ステージＰＳＴのうち凹部５５以外の上面５６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。
【００３１】
第１液浸機構１は、第１液体ＬＱ１を送出可能な第１液体供給部１１と、第１液体供給部１１にその一端部を接続する第１供給管１３とを備えている。第１供給管１３の他端部は第１ノズル部材７１に接続されている。第１液体供給部１１は、第１液体ＬＱ１を収容するタンク、加圧ポンプ、供給する第１液体ＬＱ１の温度を調整する温調装置、及び第１液体ＬＱ１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。第１液体供給部１１の動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
【００３２】
また、第１液浸機構１は、第１液体ＬＱ１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第１回収管２３とを備えている。第１回収管２３の他端部は第１ノズル部材７１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）、回収された第１液体ＬＱ１と気体とを分離する気液分離器、及び回収した第１液体ＬＱ１を収容するタンク等を備えている。液体回収部２１の動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
【００３３】
第２液浸機構２は、第１液体ＬＱ１を送出可能な第１液体供給部３１と、第１液体供給部３１にその一端部を接続する第２供給管３３とを備えている。第２供給管３３の他端部は、第２ノズル部材７２に接続されている。第１液体供給部３１は、第１液体ＬＱ１を収容するタンク、加圧ポンプ、供給する第１液体ＬＱ１の温度を調整する温調装置、及び第１液体ＬＱ１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。第１液体供給部３１の動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
【００３４】
また、第２液浸機構２は、第２液体ＬＱ２を送出可能な第２液体供給部３５と、第２液体供給部３５にその一端部を接続する分岐管３６とを備えている。分岐管３６の他端部は、第２供給管３３の途中の所定位置に接続されている。分岐管３６と第２供給管３３との接続部には、流路の切り替えを行う切替装置３７が設けられている。切替装置３７は、第２供給口３２を介した第２空間Ｋ２に対する第１液体供給部３１からの第１液体ＬＱ１の供給、及び第２液体供給部３５からの第２液体ＬＱ２の供給の切り替えを行うことができる。第２液体供給部３５は、第２液体ＬＱ２を収容するタンク、加圧ポンプ、供給する第２液体ＬＱ２の温度を調整する温調装置、及び第２液体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。第２液体供給部３５の動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
【００３５】
また、第２液浸機構２は、第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２を回収可能な液体回収部４１と、液体回収部４１にその一端部を接続する第２回収管４３とを備えている。第２回収管４３の他端部は第２ノズル部材７２に接続されている。液体回収部４１は例えば真空ポンプ等の真空系（吸引装置）、回収された第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２と気体とを分離する気液分離器、及び回収した第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２を収容するタンク等を備えている。液体回収部４１の動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
【００３６】
図２は第１、第２光学素子ＬＳ１、ＬＳ２近傍を示す側断面図である。第１光学素子ＬＳ１は、露光光ＥＬを透過可能な無屈折力の平行平面板であって、下面Ｔ１と上面Ｔ２とは平行である。なお、投影光学系ＰＬは第１光学素子ＬＳ１を含めて収差などの結像特性が所定の許容範囲内に収められている。上面Ｔ２の外径は下面Ｔ１の外径よりも大きく、第１光学素子ＬＳ１はフランジ部Ｆ１を有している。そして、第１光学素子ＬＳ１のフランジ部Ｆ１が保持部材（レンズセル）６０に保持されている。保持部材６０に保持された第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１及び上面Ｔ２はＸＹ平面とほぼ平行となっている。
【００３７】
第１光学素子ＬＳ１を保持した保持部材６０は第２ノズル部材７２に接続されている。保持部材６０と第２ノズル部材７２とは複数のボルト６１によって互いに接続されている。また、ボルト６１による接続を解除することにより、第１光学素子ＬＳ１は、保持部材６０による保持を解除される。すなわち、第１光学素子ＬＳ１は容易に脱着可能（交換可能）に設けられている。
【００３８】
第２光学素子ＬＳ２は、屈折力（レンズ作用）を有する光学素子であって、平面状の下面Ｔ３と、物体面側（マスクＭ側）に向かって凸状に形成され、正の屈折力を有する上面Ｔ４とを有している。上面Ｔ４の外径は下面Ｔ３の外径よりも大きく、第２光学素子ＬＳ２はフランジ面Ｆ２を有している。そして、第２光学素子ＬＳ２のフランジ面Ｆ２のエッジ部が、鏡筒ＰＫの下端部に設けられた支持部５８に支持されている。第２光学素子ＬＳ２（及び光学素子ＬＳ３〜ＬＳ７）は鏡筒ＰＫに保持された構成となっている。
【００３９】
支持部５８に支持された第２光学素子ＬＳ２の下面Ｔ３と、保持部材６０に保持された第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２とは、ほぼ平行となっている。また、上述したように、第２光学素子ＬＳ２の上面Ｔ４は正の屈折力を有しているため、上面Ｔ４に入射する光（露光光ＥＬ）の反射損失が低減されており、ひいては大きい像側開口数が確保されている。また、屈折力（レンズ作用）を有する第２光学素子ＬＳ２は、良好に位置決めされた状態で鏡筒ＰＫの支持部５８に支持されている。また、本実施形態においては、第１光学素子ＬＳ１と対向する第２光学素子ＬＳ２の下面Ｔ３の外径は、第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２の外径よりも小さく形成されている。
【００４０】
そして、本実施形態においては、レンズ作用を有する第２光学素子ＬＳ２の下に、平行平面板からなる第１光学素子ＬＳ１が配置されているが、第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１側の第１空間Ｋ１、及び上面Ｔ２側の第２空間Ｋ２のそれぞれに第１液体ＬＱ１を満たすことで、第２光学素子ＬＳ２の下面Ｔ３や第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２での反射損失が低減され、大きな像側開口数を確保した状態で、基板Ｐを良好に露光することができる。
【００４１】
照明光学系ＩＬより射出された露光光ＥＬは、複数の光学素子ＬＳ７〜ＬＳ３のそれぞれを通過した後、第２光学素子ＬＳ２の上面Ｔ４の所定領域を通過し、下面Ｔ３の所定領域を通過した後、第２液浸領域ＬＲ２に入射する。第２液浸領域ＬＲ２を通過した露光光ＥＬは、第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２の所定領域を通過した後、下面Ｔ１の所定領域を通過し、第１液浸領域ＬＲ１に入射した後、基板Ｐ上に到達する。
【００４２】
第１ノズル部材７１は、第１液浸機構１の一部を構成するものであって、第１光学素子ＬＳ１の側面ＬＴ１を囲むように設けられた環状部材である。保持部材６０に保持された第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１と、第１ノズル部材７１の下面７１Ａとはほぼ面一となっている。また、第１ノズル部材７１の内側面７１Ｔと第１光学素子ＬＳ１の側面ＬＴ１との間には所定の隙間（ギャップ）Ｇ１が設けられている。
【００４３】
第１ノズル部材７１の下面７１Ａには、第１液体ＬＱ１を供給する第１供給口１２、及び第１液体ＬＱ１を回収する第１回収口２２が形成されている。第１供給口１２は、露光光ＥＬが照射される投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１を囲むように配置されている。本実施形態においては、第１供給口１２は、投影領域ＡＲ１を囲むように、第１ノズル部材７１の下面７１Ａにおいて複数形成されている。また、第１回収口２２は、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１に対して第１供給口１２の外側に設けられており、第１供給口１２、及び露光光ＥＬが照射される投影領域ＡＲ１を囲むように、環状のスリット状に形成されている。また、第１回収口２２には、その第１回収口２２を覆うように複数の孔を有する多孔部材２２Ｐが配置されている。多孔部材２２Ｐは複数の孔を有したメッシュ部材により構成されている。
【００４４】
第１ノズル部材７１の内部には、複数の第１供給口１２のそれぞれと供給管１３とを接続する内部流路である第１供給流路１４が設けられている。第１ノズル部材７１に形成された第１供給流路１４は、複数の第１供給口１２のそれぞれに接続可能なように途中から分岐している。また、第１ノズル部材７１の内部には、環状の第１回収口２２と回収管２３とを接続する内部流路である第１回収流路２４が設けられている。第１回収流路２４は、環状の第１回収口２２に対応するように環状に形成され、その回収口２２に接続した環状流路と、その環状流路の一部と回収管２３とを接続するマニホールド流路とを備えている。
【００４５】
制御装置ＣＯＮＴは、露光光ＥＬの光路空間を含む第１空間Ｋ１を第１液体ＬＱ１で満たす際、第１液浸機構１を使って、第１空間Ｋ１に対する第１液体ＬＱ１の供給動作と、第１空間Ｋ１の第１液体ＬＱ１の回収動作とを並行して行う。第１空間Ｋ１に第１液体ＬＱ１を供給するときには、制御装置ＣＯＮＴは、第１液体供給部１１より第１液体ＬＱ１を送出し、第１供給管１３、及び第１ノズル部材７１の第１供給流路１４を介して、第１供給口１２より光路空間Ｋ１に第１液体ＬＱ１を供給する。第１空間Ｋ１の第１液体ＬＱ１を回収するときには、制御装置ＣＯＮＴは液体回収部２１を駆動する。液体回収部２１が駆動することにより、第１空間Ｋ１の第１液体ＬＱ１は、第１回収口２２を介して第１ノズル部材７１の第１回収流路２４に流入し、回収管２３を介して液体回収部２１に回収される。これにより、第１液体ＬＱ１は、第１ノズル部材７１の下面７１Ａ及び投影光学系ＰＬの光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１と、基板Ｐ表面との間の第１空間Ｋ１に満たされて第１液浸領域ＬＲ１を形成する。
【００４６】
第２ノズル部材７２は、第２液浸機構２の一部を構成するものであって、第２光学素子ＬＳ２のフランジ面Ｆ２と第１光学素子ＬＳ１との間において、第２光学素子ＬＳ２の側面ＬＴ２を囲むように設けられた環状部材である。第２光学素子ＬＳ２のフランジ面Ｆ２は、第２ノズル部材７２の上面７２Ｊと対向している。第２ノズル部材７２は鏡筒ＰＫの下端部に接続されており、鏡筒ＰＫに支持された構成となっている。上述したように、第２ノズル部材７２と鏡筒ＰＫとはほぼ一体的となっており、第２ノズル部材７２は鏡筒ＰＫの一部を構成している。そして、第２ノズル部材７２の内側面７２Ｔと第２光学素子ＬＳ２の側面ＬＴ２との間には所定の隙間（ギャップ）Ｇ２が設けられている。
【００４７】
第２ノズル部材７２には、第１液体ＬＱ１（又は第２液体ＬＱ２）を供給する第２供給口３２、及び第１液体ＬＱ１（又は第２液体ＬＱ２）を回収する第２回収口４２が形成されている。第２供給口３２は、第２ノズル部材７２の内側面７２Ｔにおいて、第２空間Ｋ２に対向する位置に設けられている。第２回収口４２は、第２ノズル部材７２のうち、第２光学素子ＬＳ２の側面ＬＴ２と対向する内側面７２Ｔに設けられている。第２回収口４２は、第２光学素子ＬＳ２の下面Ｔ３よりも高い位置に設けられている。なお本実施形態では、第２回収口４２は横を向いているが、例えば斜め下方や上方を向いていてもよい。
【００４８】
また、第２ノズル部材７２の内部には、第２供給口３２と第２供給管３３とを接続する内部流路である第２供給流路３４が設けられている。また、第２ノズル部材７２の内部には、第２回収口４２と第２回収管４３とを接続する内部流路である第２回収流路４４が設けられている。
【００４９】
図３は第２ノズル部材７２を上から見た断面図である。図３に示すように、本実施形態において、第２供給口３２は第２空間Ｋ２の＋Ｘ側に設けられており、第２回収口４２は第２空間Ｋ２の−Ｘ側に設けられている。第２供給口３２は所定幅を有するスリット状であり、第２回収口４２は第２供給口３２よりも大きく形成されている。
【００５０】
図２に戻って、第２ノズル部材７２に形成された第２回収流路４４の一部には、第２回収口４２よりも上方に屈曲する屈曲部４４Ｒが設けられている。また、第２回収流路４４と第２回収管４３との接続部は屈曲部４４Ｒよりも下方に設けられている。すなわち、第２回収口４２から回収された第１液体ＬＱ１（又は第２液体ＬＱ２）は、ほぼ水平方向に流れた後、上方に向かって流れ、その後下方に向かって流れた後、第２回収管４３に流入する。そして、屈曲部４４Ｒの上部には、第２回収流路４４の内部と外部とを流通する孔４４Ｋが設けられている。孔４４Ｋによって、第２回収流路４４は大気開放されている。大気開放用の孔４４Ｋを設けたことにより、液体回収部４１によって第２空間Ｋ２を吸引した場合であっても、第２空間Ｋ２（鏡筒ＰＫ内部の空間）が負圧になることを防止することができる。
【００５１】
制御装置ＣＯＮＴは、露光光ＥＬの光路空間を含む第２空間Ｋ２を第１液体ＬＱ１で満たす際、第２液浸機構２を使って、第２空間Ｋ２に対する第１液体ＬＱ１の供給動作と、第２空間Ｋ２の第１液体ＬＱ１の回収動作とを並行して行う。第２空間Ｋ２に第１液体ＬＱ１を供給するときには、制御装置ＣＯＮＴは、切替装置３７によって、分岐管３６の流路を閉じるとともに、第２ノズル部材７２（第２供給口３２）と第１液体供給部３１とを接続する流路を開けた状態で、第１液体供給部３１より第１液体ＬＱ１を送出し、第２供給管３３、及び第２ノズル部材７２の第２供給流路３４を介して、第２供給口３２より第２空間Ｋ２に第１液体ＬＱ１を供給する。第２空間Ｋ２の第１液体ＬＱ１を回収するときには、制御装置ＣＯＮＴは液体回収部４１を駆動する。液体回収部４１が駆動することにより、第２空間Ｋ２の第１液体ＬＱ１は、第２光学素子ＬＳ２の下面Ｔ３よりも高い位置に設けられた第２回収口４２を介して第２ノズル部材７２の第２回収流路４４に流入し、第２回収管４３を介して液体回収部４１に回収される。第１液体ＬＱ１は、第２光学素子ＬＳ２の下面Ｔ３と、第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２との間の第２空間Ｋ２に満たされて第２液浸領域ＬＲ２を形成する。
【００５２】
第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２と第２ノズル部材７２の下面７２Ｋとの間にはシール部材６４が設けられている。更に、保持部材６０の上面６０Ｊと第２ノズル部材７２の下面７２Ｋとの間にもシール部材６３が設けられている。シール部材６３、６４は、例えば、Ｏリング、Ｖリング、Ｃリングなどによって構成可能である。
【００５３】
また、第２ノズル部材７２の内側面７２Ｔと第２光学素子ＬＳ２の側面ＬＴ２との間のギャップＧ２にも、シール部材７６Ａが設けられており、第２ノズル部材７２の上面７２Ｊと、その上面７２Ｊと対向する第２光学素子ＬＳ２のフランジ面Ｆ２との間にもシール部材７６Ｂ、７６Ｃが設けられている。
【００５４】
また、ノズル部材７２の上面７２Ｊのうち、シール部材７６（７６Ｂ）の外側には、第２空間Ｋ２より流出した第２液体ＬＱ２を保持するための凹部７５が設けられている。凹部７５は、第２ノズル部材７２の上面７２Ｊにおいて環状に形成されている。仮に第２空間Ｋ２の第１液体ＬＱ１（又は第２液体ＬＱ２）がギャップＧ２等を介してシール部材７６の外側に流出しても、凹部７５によってその第１液体ＬＱ１を保持することができる。
【００５５】
次に、上述した構成を有する露光装置ＥＸを用いてマスクＭのパターン像を基板Ｐに露光する方法について図４のフローチャート図、及び図５〜図８の模式図を参照しながら説明する。
【００５６】
基板Ｐの露光を行うに際し、図５に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、第２液浸機構２の第１液体供給部３１より第２供給口３２を介して第２空間Ｋ２に第１液体ＬＱ１を供給するとともに、液体回収部４１により第２回収口４２を介して第２空間Ｋ２の第１液体ＬＱ１を回収する。第１液体供給部３１による液体供給動作、及び液体回収部４１による液体回収動作によって、第１光学素子ＬＳ１と第２光学素子ＬＳ２との間の第２空間Ｋ２が第１液体ＬＱ１で満たされる（ステップＳＡ１）。
【００５７】
第２空間Ｋ２を第１液体ＬＱ１で満たすとき、第２空間Ｋ２の第１液体ＬＱ１中に気泡（気体部分）が生成される可能性がある。特に、液体が無い状態の第２空間Ｋ２を第１液体ＬＱ１で満たすために第１液体ＬＱ１の供給を開始した直後（第２液浸領域ＬＲ２の形成動作を開始した直後）においては、第２空間Ｋ２の第１液体ＬＱ１中に気泡が生成される可能性が高くなる。気泡は第１液体ＬＱ１よりも比重が小さいため、図５に示すように、生成された気泡は、第２光学素子ＬＳ２の下面Ｔ３に付着する可能性が高い。
【００５８】
第２空間Ｋ２に第１液体ＬＱ１を供給することによって第２空間Ｋ２を第１液体ＬＱ１を満たした後、図６に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、検出装置１６０を使って、第２空間Ｋ２の気泡の有無を検出する（ステップＳＡ２）。
【００５９】
図６において、基板ステージＰＳＴには、開口部１６４Ｋに接続する内部空間１６６が形成されている。検出装置１６０は、基板ステージＰＳＴの内部空間１６６に配置されている。検出装置１６０は、透明部材１６４の下側に配置された光学系１６１と、ＣＣＤ等によって構成されている撮像素子１６３とを備えている。撮像素子１６３は、液体（ＬＱ１、ＬＱ２）や光学素子（ＬＳ１、ＬＳ２）などの光学像（画像）を透明部材１６４及び光学系１６１を介して取得可能である。撮像素子１６３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１６０は、光学系１６１のＺ軸方向の焦点位置を調整可能な調整機構１６２を有している。また、検出装置１６０は、第１液浸領域ＬＲ１及び第２液浸領域ＬＲ２の全体を検出可能な視野を有している。なお検出装置１６０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１６１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１６３等が基板ステージＰＳＴの外側に配置されていてもよい。
【００６０】
制御装置ＣＯＮＴは、検出装置１６０を使って、第１液体ＬＱ１が満たされた第２空間Ｋ２の状態を検出する。検出装置１６０を使って第２空間Ｋ２の状態を検出するとき、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴを駆動して、投影光学系ＰＬの下に検出装置１６０を配置する。検出装置１６０は、第２空間Ｋ２の状態を、第１光学素子ＬＳ１及び透明部材１６４を介して検出する。なお、検出装置１６０が第２空間Ｋ２の状態を検出しているときには、第１空間Ｋ１には第１ＬＱ１が満たされていてもよいし、満たされていなくてもよい。また、検出装置１６０が第２空間Ｋ２の状態を検出しているときには、基板ステージＰＳＴはほぼ静止している。透明部材１６４の下側の内部空間１６６には検出装置１６０の光学系１６１が配置されており、撮像素子１６３は、第２空間Ｋ２を満たしている第１液体ＬＱ１の画像を第１光学素子ＬＳ１、透明部材１６４、及び光学系１６１を介して取得する。検出装置１６０を使って第２空間Ｋ２の状態を検出するとき、制御装置ＣＯＮＴは、調整機構１６２を使って光学系１６１の焦点位置を第２光学素子ＬＳ２の下面Ｔ３近傍に合わせる。したがって、撮像素子１６３は、第２光学素子ＬＳ２の下面Ｔ３近傍の画像を良好に取得可能である。
【００６１】
撮像素子１６３で取得された第２空間Ｋ２の第１液体ＬＱ１に関する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１６３から出力された信号（画像情報）に基づいて、第２空間Ｋ２に満たされた第１液体ＬＱ１の画像を表示装置ＤＹに表示する。
【００６２】
制御装置ＣＯＮＴは、撮像素子１６３から出力された信号を演算処理（画像処理）し、その処理結果に基づいて、第２空間Ｋ２に気泡が有るか否かを判別する（ステップＳＡ３）。制御装置ＣＯＮＴは、検出装置１６０による第２空間Ｋ２の気泡の有無の検出結果に応じて、第２空間Ｋ２の第１液体ＬＱ１に第２液体ＬＱ２を供給するか否かを判別する。そして、制御装置ＣＯＮＴは、検出装置１６０の検出結果に基づいて、第２液浸機構２の第１、第２液体供給部３１、３５のそれぞれの動作を制御する。
【００６３】
ステップＳＡ３において、第２空間Ｋ２の第１液体ＬＱ１中に気泡が有ると判断した場合、制御装置ＣＯＮＴは、第２空間Ｋ２の第１液体ＬＱ１に所定量の第２液体ＬＱ２を供給する（ステップＳＡ４）。すなわち、図７に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、切替装置３７を駆動し、第１液体供給部３１と第２ノズル部材７２の第２供給口３２とを接続する流路を閉じるとともに、第２液体供給部３５と第２ノズル部材７２の第２供給口３２とを接続する流路を開ける。これにより、第２供給口３２を介した第２空間Ｋ２に対する第１液体供給部３１からの第１液体ＬＱ１の供給が、第２液体供給部３５からの第２液体ＬＱ２の供給へと切り替わる。
【００６４】
制御装置ＣＯＮＴは、第２空間Ｋ２において第１液体ＬＱ１と第２液体ＬＱ２とのそれぞれが所定の比率で存在するように、第１液体ＬＱ１に所定量の第２液体ＬＱ２を供給する。本実施形態においては、第２空間Ｋ２において第２液体ＬＱ２が第１液体ＬＱ１に対して１倍〜１．５倍程度の量となるように、第２液体ＬＱ２が供給される。そして、制御装置ＣＯＮＴは、第２空間Ｋ２の第１液体ＬＱ１に第２液体ＬＱ２を供給した状態で所定時間放置する（ステップＳＡ５）。なお、第２空間Ｋ２の第１液体ＬＱ１に所定量の第２液体ＬＱ２を供給した後においては、第２空間Ｋ２に対する第２液体ＬＱ２の供給を停止してもよいし、少量の第２液体ＬＱ２を供給し続けてもよい。
【００６５】
第１液体ＬＱ１と第２液体ＬＱ２とは比重が異なるため、第２空間Ｋ２において、供給された第２液体ＬＱ２により第１液体ＬＱ１に揺らぎが発生する。特に、本実施形態においては、第２液体ＬＱ２は第１液体ＬＱ１よりも比重が小さいため、第２液体ＬＱ２は、主に第２光学素子ＬＳ２の下面Ｔ３近傍に存在する第１液体ＬＱ１に供給される。換言すれば、第２液体ＬＱ２は、第２光学素子ＬＳ２の下面Ｔ３近傍に供給されて高濃度な層を形成する。第１液体ＬＱ１は、供給された第２液体ＬＱ２によって、主に第２光学素子ＬＳ２の下面Ｔ３近傍において揺らぎを発生させる。
【００６６】
この第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２により生成された揺らぎによって、図８の模式図に示すように、第２光学素子ＬＳ２の下面Ｔ３に付着していた気泡は、ブラウン運動の様相を呈し、ランダムに動き出す。
【００６７】
第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２により生成された揺らぎは、第２光学素子ＬＳ２の下面Ｔ３に付着していた気泡をランダムに動かし、その気泡を第２光学素子ＬＳ２の下面Ｔ３から引き離すことができる。制御装置ＣＯＮＴは、第２空間Ｋ２の第１液体ＬＱ１に第２液体ＬＱ２を供給した状態で、予め定められた所定時間だけ放置することにより、第２光学素子ＬＳ２の下面Ｔ３に付着していた気泡を十分に動かして、その気泡を第２光学素子ＬＳ２の下面Ｔ３から引き離すことができる。
【００６８】
所定時間経過後、制御装置ＣＯＮＴは、第２空間Ｋ２から第２液体ＬＱ２を排除するように、第２液浸機構２の第１、第２液体供給部３１、３５のそれぞれの動作を制御する。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、切替装置３７により、流路の切り替え動作を行い、第２空間Ｋ２に対する第２液体ＬＱ２の供給を停止するとともに、第２空間Ｋ２に第１液体ＬＱ１を流す。第２空間Ｋ２に第１液体ＬＱ１を流す。第２空間Ｋ２に第１液体ＬＱ１を流すことにより、図９に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、第２空間Ｋ２の第１液体ＬＱ１中の気泡を第２空間Ｋ２より排出することができる。すなわち、気泡は第２光学素子ＬＳ２の下面Ｔ３より引き離されているため、制御装置ＣＯＮＴは、第２空間Ｋ２に第１液体ＬＱ１を流すことにより、気泡を第２回収口４２まで移動することができる。そして、制御装置ＣＯＮＴは、第１液体供給部３１による第２空間Ｋ２に対する第１液体ＬＱ１の供給動作と並行して、液体回収部４１による液体回収動作を行うことにより、液体回収部４１により気泡を第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２と一緒に回収することができ、第２空間Ｋ２の気泡を排出することができる。
【００６９】
制御装置ＣＯＮＴは、第２空間Ｋ２の気泡が排出された後も、第１液体供給部３１による第２空間Ｋ２に対する第１液体ＬＱ１の供給動作、液体回収部４１による液体回収動作とを継続することにより、第２空間Ｋ２から第２液体ＬＱ２を排除することができる（ステップＳＡ６）。
【００７０】
ここで、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳＡ６において第２供給口３２から供給される第１液体ＬＱ１の単位時間当たりの量を、例えばステップＳＡ１において第２供給口３２から供給される第１液体ＬＱ１の単位時間当たりの量よりも少なくすることができる。換言すれば、第２空間Ｋ２から気泡を排出する際には、第２空間Ｋ２に生成する液体の流れが比較的弱くても、第２空間Ｋ２から気泡を円滑に排出することができる。本実施形態では、ステップＳＡ６において第２供給口３２から供給される第１液体ＬＱ１の単位時間当たりの量は、１０ｃｍ３／ｍｉｎ．〜２０００ｃｍ３／ｍｉｎ．程度に設定されている。
【００７１】
第２空間Ｋ２より第２液体ＬＱ２を排除した後、第２空間Ｋ２には第１液体ＬＱ１が満たされる。制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐを液浸露光するために、投影光学系ＰＬと基板Ｐとを対向させた状態で、第１液浸機構１を使って第１空間Ｋ１にも第１液体ＬＱ１を満たす。制御装置ＣＯＮＴは、第１、第２空間Ｋ１、Ｋ２のそれぞれを第１液体ＬＱ１で満たした状態で、投影光学系ＰＬ及び第１液体ＬＱ１を介して基板Ｐに露光光ＥＬを照射して、基板Ｐを露光する（ステップＳＡ７）。
【００７２】
一方、ステップＳＡ３において、第２空間Ｋ２の第１液体ＬＱ１中に気泡が無いと判断した場合、制御装置ＣＯＮＴは、第２空間Ｋ２に第２液体ＬＱ２を供給せずに、基板Ｐを露光する（ステップＳＡ７）。
【００７３】
基板Ｐの露光中においては、第２液浸機構２による第１液体ＬＱ１の供給動作及び回収動作を停止してもよいし、連続的に行ってもよい。基板Ｐの露光中に第２液浸機構２による第１液体ＬＱ１の供給及び回収を行わないようにすることで、基板Ｐの露光中には、第１液体ＬＱ１の供給及び回収に伴う振動が発生しない。この場合、第２空間Ｋ２の第１液体ＬＱ１は、基板Ｐの露光を行っていない状態において、例えば基板（ウエハ）交換、マスク交換等、所定時間間隔毎に間欠的に交換される。一方、基板Ｐの露光中や露光前後においても、第２液浸機構２による第１液体ＬＱ１の供給及び回収を連続的に行うことで、常に第２空間Ｋ２を温度管理された清浄な第１液体ＬＱ１で満たすことができる。
【００７４】
以上説明したように、第２空間Ｋ２の第１液体ＬＱ１に第２液体ＬＱ２を供給した後、第２空間Ｋ２から第２液体ＬＱ２を排除することにより、第１液体ＬＱ１中に存在する気泡を第２液体ＬＱ２とともに排除することができる。気泡は異物として作用するため、第２空間Ｋ２に満たされた第１液体ＬＱ１中に気泡（例えば直径０．１ｍｍ以上の気泡）が存在していると、露光精度の劣化を招くが、本実施形態においては、気泡を良好に除去できるため、気泡（異物）に起因する露光精度の劣化を防止できる。
【００７５】
第２空間Ｋ２は閉空間であるため、第２光学素子ＬＳ２の下面Ｔ３等に付着した気泡を取り除くことは困難であるが、本実施形態のように、第２空間Ｋ２に満たされた第１液体ＬＱ１に、その第１液体ＬＱ１とは比重が異なる第２液体ＬＱ２を供給し、その後、第２空間Ｋ２より第２液体ＬＱ２を排除するといった簡単な構成で、第２液体ＬＱ２と一緒に気泡を取り除くことができる。
【００７６】
また、第１液体ＬＱ１に第２液体ＬＱ２を供給した状態で所定時間放置後、第２空間Ｋ２に第１液体ＬＱ１を流すことによって第２空間Ｋ２から第２液体ＬＱ２を排除することにより、第２空間Ｋ２には気泡が存在しない第１液体ＬＱ１が満たされるので、直ちに露光動作に移行することができる。
【００７７】
また、第２空間Ｋ２の気泡（異物）の有無を検出可能な検出装置１６０を設けたので、例えば第２空間Ｋ２に気泡が無い場合には、気泡が無いにもかかわらず、第２空間Ｋ２に第２液体ＬＱ２を供給してしまうといった無駄な作業を省くことができ、露光装置ＥＸの稼動率の低下を防止することができる。
【００７８】
また本実施形態においては、第２液浸機構２の第２回収口４２は、第２光学素子ＬＳ２の下面Ｔ３よりも高い位置に設けられているため、気泡は第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２との比重の差によって上方へ移動するため、第２光学素子ＬＳ２の下面Ｔ３よりも高い位置に設けられた第２回収口４２は気泡を円滑に回収できる。
【００７９】
なお、本実施形態においては、第２空間Ｋ２の第１液体ＬＱ１に第２液体ＬＱ２を供給して揺らぎ（ブラウン運動）を発生させることによって、下面Ｔ３に付着した気泡を引き離す構成であるが、揺らぎ（ブラウン運動）が発生しなくても、第２空間Ｋ２の第１液体ＬＱ１に第２液体ＬＱ２を供給し、その後、第２空間Ｋ２から第２液体ＬＱ２を排除することで、第２液体ＬＱ２と一緒に、第２空間Ｋ２に存在する気泡（異物）を除去することができる。
【００８０】
なお、本実施形態において、第２空間Ｋ２の第１液体ＬＱ１に第２液体ＬＱ２を供給する動作は１回だけであるが、複数回行うことも可能である。すなわち、第２空間Ｋ２に対する第１液体ＬＱ１の供給と第２液体ＬＱ２の供給とを交互に複数回繰り返してもよい。
【００８１】
また、例えば上述のステップＳＡ６の後、制御装置ＣＯＮＴは、検出装置１６０を使って、第２空間Ｋ２の第１液体ＬＱ１中に気泡が無くなったか否かを確認するようにしてもよい。そして、気泡が無くなっていない場合には、上述のシーケンスを再度実行すればよい。
【００８２】
なお、本実施形態においては、第２液体ＬＱ２としてアルコール（エタノール、メタノール）を用いているが、第１、第２光学素子ＬＳ１、ＬＳ２や第２液体ＬＱ２が流れる流路（第２ノズル部材７２、第２供給管３３、第２回収管４３など）に影響を与えず、第１液体ＬＱ１よりも比重が小さい液体であれば、任意の液体を使用することができる。
【００８３】
なお、本実施形態では、気泡（異物）の有無を検出装置１６０で検出し、その検出結果に基づいて、第１、第２液体供給部３１、３５の動作を制御しているが、ステップＳＡ１において第１液体ＬＱ１を第２空間Ｋ２に供給した後、検出装置１６０による検出動作を行うことなく、第２液体供給部３５より第２液体ＬＱ２を供給するようにしてもよい。この場合、検出装置１６０を省略することができる。
【００８４】
＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について図１０を参照しながら説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【００８５】
図１０に示すように、本実施形態の特徴的な部分は、第１液体供給部３１からの第１液体ＬＱ１を第２空間Ｋ２に供給するための供給口３２と、第２液体供給部３５からの第２液体ＬＱ２を第２空間Ｋ２に供給するための供給口３２’とを備えた点にある。供給口３２には、第１液体供給部３１に供給管３３を介して接続する供給流路３４が接続されており、供給口３２’には、第２液体供給部３５に供給管３３とは別の供給管を介して接続する供給流路３４’が接続されている。このような構成によれば、切替装置３７を設けること無く、第２空間Ｋ２に、供給口３２、３２’を介して第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２のそれぞれを供給することができる。また、このような構成によれば、第２空間Ｋ２に第１液体ＬＱ１を供給する際に、第１液体ＬＱ１に第２液体ＬＱ２を供給することもできる。換言すれば、第２空間Ｋ２に対して第１液体ＬＱ１と第２液体ＬＱ２とをほぼ同時に供給することができる。
【００８６】
＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態について図１１及び図１２を参照しながら説明する。本実施形態の特徴的な部分は、第２液体供給部３５は、比重が互いに異なる複数種類の第２液体ＬＱ２を供給可能な点にある。本実施形態においては、第２液体供給部３５は、第１液体ＬＱ１より比重が小さい第２液体ＬＱ２と、第１液体ＬＱ１より比重が大きい第２液体ＬＱ２とのそれぞれを供給可能である。
【００８７】
上述のように、検出装置１６０は、光学系１６１のＺ軸方向の焦点位置を調整可能な調整機構１６２を有している。すなわち、検出装置１６０は、調整機構１６２によって光学系１６１の焦点位置を調整することにより、第２空間Ｋ２の気泡（異物）のＺ軸方向における位置を検出することができる。
【００８８】
図１１に示すように、気泡が第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２に付着する可能性もあるが、制御装置ＣＯＮＴは、検出装置１６０の光学系１６１の焦点位置を、第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２近傍に合わせることにより、第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２に付着している気泡を検出することができる。
【００８９】
制御装置ＣＯＮＴは、検出装置１６０の検出結果に基づいて、第２空間Ｋ２に供給する第２液体ＬＱ２の種類を選択する。すなわち、上述の第１の実施形態のように、第２光学素子ＬＳ２の下面Ｔ３に気泡が付着している場合には、第２光学素子ＬＳ２の下面Ｔ３近傍において液体の揺らぎを発生させるために、主に第２光学素子ＬＳ２の下面Ｔ３近傍に第２液体ＬＱ２が供給されるように、制御装置ＣＯＮＴは、第１液体ＬＱ１よりも比重が小さい第２液体ＬＱ２を第２空間Ｋ２に供給する。これにより、制御装置ＣＯＮＴは、主に第２光学素子ＬＳ２の下面Ｔ３近傍において揺らぎを発生させることができる。一方、図１１及び図１２に示すように、第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２に気泡が付着している場合には、第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２近傍において液体の揺らぎを発生させるために、主に第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２近傍に第２液体ＬＱ２が供給されるように、制御装置ＣＯＮＴは、第１液体ＬＱ１よりも比重が大きい第２液体ＬＱ２を第２空間Ｋ２に供給する。これにより、制御装置ＣＯＮＴは、主に第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２近傍において揺らぎを発生させることができる。したがって、第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２に付着している気泡を、上面Ｔ２より引き離すことができる。
【００９０】
なおここでは、第２液体供給部３５は２種類の第２液体ＬＱ２を供給するように説明したが、もちろん、３種類以上の任意の複数種類の第２液体ＬＱ２を供給可能な構成としてもよい。
【００９１】
なお、上述の第１〜第３の実施形態においては、第２液体ＬＱ２として、第１液体ＬＱ１とは比重が異なる液体を用いているが、温度が異なる液体を用いてもよい。第２液体ＬＱ２として第１液体ＬＱ１とは温度が異なる液体を用いた場合であっても、揺らぎ（ブラウン運動）を発生させることができる。この場合、第２液体ＬＱ２は第１液体ＬＱ１と同じ種類（すなわち純水）であってもよいし、異なる種類（物性、比重）であってもよい。
【００９２】
なお、上述の第１〜第３の各実施形態においては、異物として気泡を例にして説明したが、気泡以外の異物であっても、第２空間Ｋ２より円滑に取り除くことができる。
【００９３】
なお、上述の第１〜第３の実施形態においては、第２空間Ｋ２の気泡（異物）を取り除く場合を例にして説明したが、第１空間Ｋ１の気泡、例えば第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１に付着した気泡（異物）を取り除く場合に、第１空間Ｋ１に第２液体ＬＱ２を供給するようにしてもよい。その場合、投影光学系ＰＬと基板ステージＰＳＴの上面５６（あるいは基板ホルダＰＨに保持されたダミー基板）とを対向させ、投影光学系ＰＬと基板ステージＰＳＴの上面５６（あるいは基板ホルダＰＨに保持されたダミー基板）との間に満たされた第１液体ＬＱ１に第２液体ＬＱ２を供給することができる。
【００９４】
上述したように、本実施形態における第１液体ＬＱ１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。なお工場等から供給される純水の純度が低い場合には、露光装置が超純水製造器を持つようにしてもよい。
【００９５】
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、すなわち約１３４ｎｍに短波長化されて高い解像度が得られる。更に、焦点深度は空気中に比べて約ｎ倍、すなわち約１．４４倍に拡大されるため、空気中で使用する場合と同程度の焦点深度が確保できればよい場合には、投影光学系ＰＬの開口数をより増加させることができ、この点でも解像度が向上する。
【００９６】
なお、本実施形態の第１液体ＬＱ１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、第１液体ＬＱ１としてはＦ２レーザ光を透過可能な例えば、過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）やフッ素系オイル等のフッ素系流体であってもよい。この場合、第１液体ＬＱ１と接触する部分には、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、第１液体ＬＱ１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。
【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。
【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Ｗ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Ｗ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】
更に、特開平１１−１３５４００号公報に開示されているように、基板を保持する基板ステージと基準マークが形成された基準部材や各種の光電センサを搭載した計測ステージとを備えた露光装置にも本発明を適用することができる。
【０１０２】
また、上述の実施形態においては、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に局所的に液体を満たす露光装置を採用しているが、本発明は、特開平６−１２４８７３号公報に開示されているような露光対象の基板の表面全体を液漬した状態で露光する液浸露光装置にも適用可能である。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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（USP5,874,820）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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図１３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。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】第１の実施形態に係る露光装置を示す概略構成図である。
【図２】投影光学系の要部を拡大した側断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る第２ノズル部材の断面図である。
【図４】第１の実施形態に係る露光方法を説明するためのフローチャート図である。
【図５】第１の実施形態に係る露光方法の動作を説明するための模式図である。
【図６】第１の実施形態に係る露光方法の動作を説明するための模式図である。
【図７】第１の実施形態に係る露光方法の動作を説明するための模式図である。
【図８】第１の実施形態に係る露光方法の動作を説明するための模式図である。
【図９】第１の実施形態に係る露光方法の動作を説明するための模式図である。
【図１０】第２の実施形態に係る第２ノズル部材の断面図である。
【図１１】第３の実施形態に係る露光方法の動作を説明するための模式図である。
【図１２】第３の実施形態に係る露光方法の動作を説明するための模式図である。
【図１３】マイクロデバイスの製造工程の一例を説明するためのフローチャート図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１…第１液浸機構、２…第２役振機構、３１…第１液体供給部（第１供給部）、３２…供給口、３５…第２液体供給部（第２供給部）、３７…切替装置、１６０…検出装置、ＥＸ…露光装置、ＥＬ…露光光、ＣＯＮＴ…制御装置、Ｋ２…第２空間（所定空間）、ＬＱ１…第１液体、ＬＱ２…第２液体、ＬＳ１…第１光学素子、ＬＳ２…第２光学素子、Ｐ…基板、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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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