(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影光学系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光学素子とを有し、
前記第２光学素子は、前記第１光学素子に対向する第１面と、該第１面とは反対側の第２面とを有し、
前記第２光学素子の第１面側の第１空間に液体を満たす液浸機構と、
前記第２光学素子の第２面側の第２空間に気体を満たす気体供給機構と、
前記第１空間の液体の圧力と、前記第２空間の気体の圧力との圧力差を調整する調整機構とを備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記調整機構は、前記第１空間の液体と前記第２空間の気体との圧力差が予め定められた許容値以下となるように、前記第１空間の液体の圧力に応じて、前記第２空間の気体の圧力を調整する請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記圧力差と前記投影光学系の結像特性との関係を予め記憶した記憶装置を備え、
前記調整機構は、前記記憶装置の記憶情報を参照し、所望の結像特性が得られるように前記第２空間の気体の圧力を調整する請求項２記載の露光装置。
【請求項４】
前記記憶情報は、前記圧力差に応じた前記第２光学素子の変形量情報又は変動量情報を含む請求項３記載の露光装置。
【請求項５】
前記第１空間の液体と前記第２空間の気体との圧力差に基づいて、前記投影光学系の結像特性を調整する結像特性調整装置を備えた請求項１〜４のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項６】
前記第２空間の気体の圧力に応じて、所望の結像特性が得られるように、前記投影光学系を構成する複数の光学素子のうち特定の光学素子を駆動する結像特性調整装置を備えた請求項１〜５のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項７】
前記第１空間の液体の圧力を検出する第１検出器と、前記第２空間の気体の圧力を検出する第２検出器とを備え、
前記調整機構は、前記第１、第２検出器の検出結果に基づいて、前記第２空間の気体の圧力を調整する請求項１〜６のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項８】
前記調整機構は、所定時間内における前記第１空間の液体の圧力変動が予め定められた所定範囲内におさまるように、該第１空間の液体の圧力を設定する請求項１〜７のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項９】
前記液浸機構は、前記第１光学素子と前記基板との間の空間に液体を満たし、
前記調整機構は、前記第１光学素子と前記基板との間の空間の液体の圧力と、前記第１空間の液体の圧力との圧力差を調整することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１０】
前記気体供給機構は、前記調整機構を兼ねる請求項１〜９のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１１】
前記第１光学素子と前記基板との間にも液体が満たされ、
前記第２光学素子と前記第１光学素子との間の液体、及び前記第１光学素子と前記基板との間の液体を介して前記基板上に露光光を照射して、前記基板を露光する請求項１〜１０のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１２】
前記調整機構は、前記第１空間の液体と前記第２空間の気体との圧力差に基づいて、前記第２光学素子を変形又は変動する請求項１記載の露光装置。
【請求項１３】
前記液浸機構は、前記第１光学素子と前記基板との間の空間に液体を満たし、
前記結像特性調整装置は、前記第１空間の液体の圧力と、前記第２空間の気体の圧力と、前記第１光学素子と前記基板との間の液体の圧力とに基づいて、前記投影光学系の結像特性を調整する請求項１〜４のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１４】
請求項１〜請求項１３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１５】
投影光学系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光学素子とを有し、
前記第２光学素子は、前記第１光学素子に対向する第１面と、該第１面とは反対側の第２面とを有し、
前記第２光学素子の第１面側の第１空間に満たされた液体の圧力と、前記第２光学素子の第２面側の第２空間に満たされる気体の圧力との圧力差を調整することを特徴とする露光方法。
【請求項１６】
前記第１空間の液体と前記第２空間の気体との圧力差が予め定められた許容値以下となるように調整することを特徴とする請求項１５記載の露光方法。
【請求項１７】
前記第１空間の液体の圧力に応じて、前記第２空間の気体の圧力を調整する請求項１６記載の露光方法。
【請求項１８】
前記第１光学素子と前記基板との間の空間にも液体が満たされ、
前記第１光学素子と前記基板との間の空間の液体の圧力と、前記第１空間の液体の圧力との圧力差を調整することを特徴とする請求項１５記載の露光方法。
【請求項１９】
前記圧力差と前記投影光学系の結像特性との関係を予め求め、
所望の結像特性が得られるように、前記関係に基づいて前記第２空間の気体の圧力を調整する請求項１５記載の露光方法。
【請求項２０】
前記第１光学素子と前記基板との間の空間を液体で満たし、
前記第１空間の液体の圧力と、前記第２空間の気体の圧力と、前記第１光学素子と前記基板との間の液体の圧力とに基づいて、前記投影光学系の結像特性を調整する請求項１５記載の露光方法。
【請求項２１】
請求項１４〜請求項２０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、投影光学系を介して基板を露光する露光装置、露光方法、及びデバイス製造方法に関するものである。
本願は、２００４年１２月２日に出願された特願２００４−３４９７２９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【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露光するものである。【０００３】
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】
【０００４】
液浸露光装置においては、露光光の光路空間のうち特定の空間が液体で満たされ、他の空間は気体で満たされるが、液体あるいは気体の力（圧力）によって、光路空間に配置された光学素子が僅かながら変形あるいは変動する虞がある。光学素子が変形あるいは変動すると、露光精度や計測精度が劣化する虞がある。【０００５】
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、露光精度を良好に維持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】
【０００６】
本発明の第１の態様に従えば、投影光学系を介して基板に露光光を照射して基板を露光する露光装置において、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、第１光学素子に次いで像面に近い第２光学素子とを有し、第２光学素子は、第１光学素子に対向する第１面と、第１面とは反対側の第２面とを有し、第２光学素子の第１面側の第１空間に液体を満たす液浸機構と、第２光学素子の第２面側の第２空間に気体を満たす気体供給機構と、第１空間の液体の圧力と、第２空間の気体の圧力との圧力差を調整する調整機構とを備えた露光装置が提供される。【０００７】
本発明の第１の態様によれば、調整機構が、第１空間の液体の圧力と第２空間の気体の圧力との圧力差を調整するので、液体の圧力又は気体の圧力によって第２光学素子が変形したり変動する不都合の発生を抑制できる。したがって、露光精度又は計測精度を良好に維持することができる。【０００８】
本発明の第２の態様に従えば、上記態様の露光装置を用いるデバイス製造方法が提供される。【０００９】
本発明の第２の態様によれば、露光精度の劣化を抑制された露光装置を使って、所望の性能を有するデバイスを提供することができる。【００１０】
本発明の第３の態様に従えば、投影光学系を介して基板に露光光を照射して基板を露光する露光方法において、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、第１光学素子に次いで像面に近い第２光学素子とを有し、第２光学素子は、第１光学素子に対向する第１面と、該第１面とは反対側の第２面とを有し、第２光学素子の第１面側の第１空間に満たされた液体の圧力と、第２光学素子の第２面側の第２空間に満たされる気体の圧力との圧力差を調整する露光方法が提供される。【００１１】
本発明の第３の態様によれば、第１空間の液体の圧力と第２空間の気体の圧力との圧力差を調整することで、液体の圧力又は気体の圧力によって第２光学素子が変形したり変動する不都合の発生を抑制できる。したがって、露光精度又は計測精度を良好に維持することができる。【００１２】
本発明の第４の態様に従えば、上記態様の露光方法を用いるデバイス製造方法が提供される。【００１３】
本発明の第４の態様によれば、露光精度又は計測精度の劣化を抑制し、所望の性能を有するデバイスを提供することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、露光精度又は計測精度を良好に維持しつつ基板を露光することができ、所望の性能を有するデバイスを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】露光装置の要部拡大断面図である。
【図３】液体の漏れを検出する検出器の別の例を示す図である。
【図４】第１空間の液体の圧力を検出する第１検出器の別の例を示す図である。
【図５】露光方法の一実施形態を示すフローチャート図である。
【図６】液体が圧力変動する様子を説明するための図である。
【図７】光学素子に加わる力を説明するための模式図である。
【図８】マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００１６】
１…第１液浸機構、２…第２液浸機構、３…ガス置換装置（気体供給機構）、７１…第１ノズル部材、７２…第２ノズル部材、１０１…第１検出器、１０２…第２検出器、ＣＯＮＴ…制御装置（調整機構）、ＥＬ…露光光、ＥＸ…露光装置、Ｇ…ガス、Ｋ１…第１空間、Ｋ２…第２空間、ＬＣ…結像特性調整装置、ＬＱ…液体、ＬＳ１…第１光学素子、ＬＳ２…第２光学素子、ＭＲＹ…記憶装置、ＰＬ…投影光学系、Ｔ３…下面（第１面）、Ｔ４…上面（第２面）、Ｗ…基板
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。【００１８】
図１は、一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Ｗ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Ｗ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。投影光学系ＰＬは複数の光学素子ＬＳ１〜ＬＳ７を含んで構成されている。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は保持部材（レンズセル）６０に保持されており、第１光学素子ＬＳ１以外の複数の光学素子ＬＳ２〜ＬＳ７は鏡筒ＰＫに保持されている。また、制御装置ＣＯＮＴには、露光処理に関する各種情報を記憶した記憶装置ＭＲＹが接続されている。【００１９】
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Ｗとの間の空間Ｋ０に液体ＬＱを満たす第１液浸機構１を備えている。基板Ｗ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は、基板Ｗの表面と対向する下面Ｔ１と、その下面Ｔ１とは反対側の上面Ｔ２とを有している。基板Ｗの表面は、第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１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Ｗ（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ノズル部材７１に設けられた供給口１２を介して第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１と基板Ｗとの間の空間Ｋ０に液体ＬＱを供給する第１液体供給機構１０と、第１ノズル部材７１に設けられた回収口２２を介して空間Ｋ０の液体ＬＱを回収する第１液体回収機構２０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。【００２０】
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との間の空間Ｋ１に液体ＬＱを満たす第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２光学素子ＬＳ２は、第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２と対向する下面Ｔ３と、その下面Ｔ３とは反対側の上面Ｔ４とを有している。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ノズル部材７２に設けられた供給口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との間の空間Ｋ１に液体ＬＱを供給する第２液体供給機構３０と、第２ノズル部材７２に設けられた回収口４２を介して空間Ｋ１の液体ＬＱを回収する第２液体回収機構４０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。【００２１】
また、露光装置ＥＸは、鏡筒ＰＫの内側の空間Ｋ２を所定のガスＧで満たすガス置換装置（気体供給機構）３を備えている。空間Ｋ２は、鏡筒ＰＫの内壁と、第２光学素子ＬＳ２の上面Ｔ４と、光学素子ＬＳ７の下面とで囲まれた空間である。この空間内に、他の光学素子ＬＳ３〜ＬＳ６が配置されており、各光学素子の間の空間は互いに気体が流通する構成になっている。なお、第２光学素子ＬＳ２及び光学素子ＬＳ７は、鏡筒ＰＫの外側の雰囲気に対して、気体の流通が抑制された構成になっている。ガス置換装置３は、空間Ｋ２に接続し、空間Ｋ２に対してガスＧを供給する供給管３Ａと、空間Ｋ２のガスＧを回収する回収管３Ｂとを備えている。鏡筒ＰＫの内側の空間は略密閉されており、ガス置換装置３は、空間Ｋ２を所定のガス環境に維持する。本実施形態においては、ガス置換装置３は空間Ｋ２を窒素などの不活性ガスで満たす。ガス置換装置３の動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。【００２２】
ここで、以下の説明においては、第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１と基板Ｗの表面との間の空間Ｋ０を適宜「像面側空間Ｋ０」と称し、第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２と第２光学素子ＬＳ２の下面Ｔ３との間の空間Ｋ１を適宜「第１空間Ｋ１」と称し、鏡筒ＰＫの内側の空間であって第２光学素子ＬＳ２の上面Ｔ４側の空間Ｋ２を適宜「第２空間Ｋ２」と称する。【００２３】
本実施形態においては、第１光学素子ＬＳ１と基板Ｗとの間の像面側空間Ｋ０と、第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２と第２光学素子ＬＳ２の下面Ｔ３との間の第１空間Ｋ１と、第２光学素子ＬＳ２の上面Ｔ４側の第２空間Ｋ２とは独立した空間である。そして、像面側空間Ｋ０及び第１空間Ｋ１の一方から他方への液体ＬＱの流入及び流出が抑制されているとともに、第１空間Ｋ１に対する第２空間Ｋ２のガスＧの流入、及び第２空間Ｋ２に対する第１空間Ｋ１の液体ＬＱの流入のそれぞれも抑制されている。【００２４】
制御装置ＣＯＮＴは、第１液浸機構１による像面側空間Ｋ０に対する液体ＬＱの供給動作及び回収動作、第２液浸機構２による第１空間Ｋ１に対する液体ＬＱの供給動作及び回収動作、及びガス置換装置３による第２空間Ｋ２に対するガスＧの供給動作及び回収動作のそれぞれを互いに独立して行うことができる。【００２５】
また、制御装置ＣＯＮＴは、第２液浸機構２の供給口３２を介した第１空間Ｋ１に対する液体ＬＱの単位時間当たりの供給量、及び回収口４２を介した第１空間Ｋ１の液体ＬＱの単位時間当たりの回収量を制御することで、第２光学素子ＬＳ２の下面Ｔ３側の第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１を調整可能である。【００２６】
また、制御装置ＣＯＮＴは、ガス置換装置３の供給管３Ａを介した第２空間Ｋ２に対するガスＧの単位時間当たりの供給量、及び回収管３Ｂを介した第２空間Ｋ２のガスＧの単位時間当たりの回収量を制御することで、第２光学素子ＬＳ２の上面Ｔ４側の第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２を調整可能である。【００２７】
制御装置ＣＯＮＴは、第２液浸機構２を使って第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１を調整するとともに、ガス置換装置３を使って第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２を調整することで、第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１と、第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２との圧力差ΔＰを調整可能である。【００２８】
露光装置ＥＸは、少なくともマスクＭのパターン像を基板Ｗ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Ｗとの間に液体ＬＱを満たして第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との間に液体ＬＱを満たして第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Ｗ上の一部に、投影領域ＡＲ１よりも大きく且つ基板Ｗ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を含む領域に液体ＬＱ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、第２液浸領域ＬＲ２の液体ＬＱ、及び第１液浸領域ＬＲ１の液体ＬＱを介して、マスクＭを通過した露光光ＥＬを基板Ｗに照射することによってマスクＭのパターンを基板Ｗに投影露光する。
なお、本実施形態においては、第１液浸領域ＬＲ１は基板Ｐ上に形成されるものとして説明する場合があるが、投影光学系ＰＬの像面側において、第１光学素子ＬＳ１と対向する位置に配置された物体上、例えば基板ステージＰＳＴの上面などにも形成可能である。【００２９】
本実施形態では、露光装置ＥＸとしてマスクＭと基板Ｗとを走査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Ｗ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Ｗ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。【００３０】
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。【００３１】
本実施形態においては、第１液体供給機構１０から供給される液体ＬＱ、及び第２液体供給機構３０から供給される液体ＬＱとして純水が用いられる。すなわち、本実施形態においては、像面側空間Ｋ０の液体ＬＱと第１空間Ｋ１の液体ＬＱとは同一の液体である。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。【００３２】
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。【００３３】
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。【００３４】
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Ｗに投影露光するものであって、複数の光学素子ＬＳ１〜ＬＳ７で構成されている。第１光学素子ＬＳ１を保持する保持部材（レンズセル）６０は、第２液浸機構２の第２ノズル部材７２に接続されている。第２ノズル部材７２は鏡筒ＰＫの下端部に接続されており、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。なお、第２ノズル部材７２を鏡筒ＰＫとは独立した部材とし、第２ノズル部材７２を、鏡筒ＰＫとは別の所定の支持機構で支持するようにしてもよい。また、鏡筒ＰＫは複数の分割鏡筒（サブバレル）を組み合わせた構成であってもよい。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。【００３５】
上述のように、鏡筒ＰＫの内側の空間のうち、第２光学素子ＬＳ２の上面Ｔ４側の第２空間Ｋ２は、ガス置換装置３によって窒素などの不活性ガスで満たされる。なお、第２空間Ｋ２は、ヘリウム、アルゴン、ドライエアなどで満たされてもよい。露光光ＥＬとして真空紫外光を用いる場合、露光光ＥＬの通過する空間である光路空間内に酸素分子、水分子、二酸化炭素分子、有機物などといった、かかる波長域の光に対し強い吸収特性を備える物質である吸光物質が存在していると、露光光ＥＬは吸光物質によって吸収され十分な光強度で基板Ｗ上に到達できない。そこで、露光光ＥＬの通過する鏡筒ＰＫの内側の第２空間Ｋ２を略密閉にして外部からの吸光物質の流入を遮断するとともに、その第２空間Ｋ２を不活性ガスで満たすことにより、露光光ＥＬを十分な光強度で基板Ｗに到達させることができる。【００３６】
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を構成する複数の光学素子ＬＳ１〜ＬＳ７のうち特定の光学素子を駆動することで、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。【００３７】
基板ステージＰＳＴは、基板Ｗ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Ｗを保持する。基板ステージＰＳＴ上には凹部５５が設けられており、基板Ｗ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Ｗの表面とほぼ同じ高さ（同一面）になるような平坦面（平坦部）となっている。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Ｗ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。【００３８】
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Ｗ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Ｗ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Ｗ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、液体ＬＱを介して、あるいは液体ＬＱを介さずに、基板Ｗ表面のＺ軸方向の位置情報、及び基板ＷのθＸ及びθＹ方向の傾斜情報を検出する。【００３９】
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Ｗのフォーカス位置及び傾斜角を制御して基板Ｗ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ＷのＸ軸方向及びＹ軸方向における位置制御を行う。【００４０】
次に、第１液浸機構１及び第２液浸機構２について説明する。第１液浸機構１の第１液体供給機構１０は、液体ＬＱを投影光学系ＰＬの第１光学素子ＬＳ１と基板Ｗとの間の像面側空間Ｋ０に供給するためのものであって、液体ＬＱ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、液体ＬＱを収容するタンク、加圧ポンプ、供給する液体ＬＱの温度を調整する温調装置、及び液体ＬＱ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。なお、タンク、加圧ポンプ、温調装置、フィルタユニット等の全てを露光装置ＥＸの第１液体供給機構１０が備えている必要は無く、それらの少なくとも一部を露光装置ＥＸが設置される工場などの設備で代替してもよい。【００４１】
第１液浸機構１の第１液体回収機構２０は、第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１側の液体ＬＱを回収するためのものであって、液体ＬＱを回収可能な第１液体回収部２１と、第１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。第１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。第１液体回収部２１の動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。なお、真空系、気液分離器、タンク等の全てを露光装置ＥＸの第１液体回収機構２０が備えている必要は無く、それらの少なくとも一部を露光装置ＥＸが設置される工場などの設備で代替してもよい。【００４２】
第２液浸機構２の第２液体供給機構３０は、液体ＬＱを投影光学系ＰＬの第２光学素子ＬＳ２と第１光学素子ＬＳ１との間の第１空間Ｋ１に供給するためのものであって、液体ＬＱを送出可能な第２液体供給部３１と、第２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２液体供給部３１は、液体ＬＱを収容するタンク、加圧ポンプ、供給する液体ＬＱの温度を調整する温調装置、及び液体ＬＱ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３１の動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。なお、タンク、加圧ポンプ、温調装置、フィルタユニット等の全てを露光装置ＥＸの第２液体供給機構３０が備えている必要は無く、それらの少なくとも一部を露光装置ＥＸが設置される工場などの設備で代替してもよい。【００４３】
第２液浸機構２の第２液体回収機構４０は、投影光学系ＰＬの第２光学素子ＬＳ２と第１光学素子ＬＳ１との間の第１空間Ｋ１の液体ＬＱを回収するためのものであって、液体ＬＱを回収可能な第２液体回収部４１と、第２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。第２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。第２液体回収部４１の動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。なお、真空系、気液分離器、タンク等の全てを露光装置ＥＸの第２液体回収機構４０が備えている必要は無く、それらの少なくとも一部を露光装置ＥＸが設置される工場などの設備で代替してもよい。【００４４】
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。基板ステージＰＳＴに支持された基板Ｗの表面とＸＹ平面とはほぼ平行であるため、下面Ｔ１及び上面Ｔ２は基板ステージＰＳＴに支持された基板Ｗの表面とほぼ平行となっている。【００４５】
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。第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１側の液体ＬＱは基板Ｗと接触するため、その液体ＬＱに接触する第１光学素子ＬＳ１が汚染する可能性が高くなるが、第１光学素子ＬＳ１は容易に交換可能であるため、汚染された第１光学素子ＬＳ１のみを新たなもの（清浄なもの）と交換すればよく、清浄な第１光学素子ＬＳ１を備えた投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介した露光及び計測を良好に行うことができる。【００４６】
また、第２ノズル部材７２の下面７２Ｋと保持部材６０の上面６０Ｊとの間には、スペーサ部材６２が配置されている。第２ノズル部材７２の下面７２Ｋは、第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２のうち露光光ＥＬが通過する領域とは異なる領域に対向している。スペーサ部材６２は、ボルト６１に対応するワッシャ部材によって構成されており、第２ノズル部材７２（鏡筒ＰＫ）と保持部材６０との位置関係、ひいては鏡筒ＰＫに保持された第２光学素子ＬＳ２と保持部材６０に保持される第１光学素子ＬＳ１との位置関係を調整する調整機構としての機能を有している。ここで、第２光学素子ＬＳ２と第１光学素子ＬＳ１との位置関係とは、第２光学素子ＬＳ２の下面Ｔ３と第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２との相対距離あるいは相対傾斜を含む。スペーサ部材６２は、保持部材６０の上面６０Ｊに接触するように支持されており、所定角度間隔で配置される。位置関係の調整は、使用するスペーサ部材６２の厚みを適宜変更したり、スペーサ部材６２の積層数を適宜変更することで、調整可能である。そして、第２ノズル部材７２の下面７２Ｋと保持部材６０の上面６０Ｊとの間にスペーサ部材６２が配置された状態で、第２ノズル部材７２と保持部材６０とが、ボルト６１によって固定されている。【００４７】
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、第２光学素子ＬＳ２の下面Ｔ３は平面状であり、上面Ｔ４は物体面側（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。【００４８】
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。【００４９】
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１空間Ｋ１の液体ＬＱに入射する。第１空間Ｋ１の液体ＬＱ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、像面側空間Ｋ０の液体ＬＱに入射した後、基板Ｗ上に到達する。【００５０】
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７１Ｔを囲むように設けられた環状部材である。第１ノズル部材７１は、例えば、チタン、ステンレス鋼（例えばＳＵＳ３１６）、ジュラルミン、及びこれらを含む合金（例えばチタン合金）、石英、ガラスセラミック（例えば、Zerodur（登録商標））、Ｓｉ（シリコン）結晶、アモルファス材質等によって形成可能である。第１ノズル部材７１は、投影光学系ＰＬの像面側先端部の近傍に配置されており、第１光学素子ＬＳ１のフランジ部Ｆ１と基板Ｗ（基板ステージＰＳＴ）との間において、投影光学系ＰＬの第１光学素子ＬＳ１の周りを囲むように設けられている。保持部材６０に保持された第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１と、第１ノズル部材７１の下面７１Ａとはほぼ同一面となっている。【００５１】
そして、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。ギャップＧ１によって、投影光学系ＰＬ（第１光学素子ＬＳ１）と第１ノズル部材７１とが振動的に分離されている。これにより、第１ノズル部材７１で発生した振動が、投影光学系ＰＬ側に直接的に伝達することが防止されている。なお、第１ノズル部材７１の内側面７１Ｔは液体ＬＱに対して撥液性（撥水性）を備え、第１光学素子ＬＳ１の側面ＬＴ１と第１ノズル部材７１の内側面７１Ｔとの間のギャップＧ１への液体ＬＱの浸入が抑制されている。【００５２】
第１ノズル部材７１の下面７１Ａには、液体ＬＱを供給する液体供給口１２、及び液体ＬＱを回収する液体回収口２２が形成されている。以下の説明においては、第１液浸機構１の液体供給口１２を第１供給口１２と、第１液浸機構１の液体回収口２２を第１回収口２２と適宜称する。【００５３】
第１供給口１２は、基板ステージＰＳＴに支持された基板Ｗの上方において、その基板Ｗ表面と対向するように設けられている。第１供給口１２と基板Ｗ表面とは所定距離だけ離れている。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。【００５４】
第１回収口２２は、基板ステージＰＳＴに支持された基板Ｗの上方において、その基板Ｗ表面と対向するように設けられている。第１回収口２２と基板Ｗ表面とは所定距離だけ離れている。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。【００５５】
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。多孔部材２２Ｐは、石英、チタン、ステンレス鋼（例えばＳＵＳ３１６）及びセラミックス、あるいは親水性を有する材質などからなる多孔部材の基材となる板部材に孔あけ加工を施すことで形成可能である。また、多孔部材２２Ｐに、液体ＬＱへの不純物の溶出を抑えるための表面処理、あるいは親液性を高めるための表面処理を施してもよい。そのような表面処理としては、多孔部材２２Ｐに酸化クロムを付着する処理が挙げられ、例えば株式会社神鋼環境ソリューションの「GOLDEP」処理あるいは「GOLDEP WHITE」処理が挙げられる。このような表面処理を施すことにより、多孔部材２２Ｐから液体ＬＱに不純物が溶出する等の不都合を防止できる。また、第１、第２ノズル部材７１、７２に上述した表面処理を施してもよい。【００５６】
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。【００５７】
制御装置ＣＯＮＴは、液体ＬＱの液浸領域ＬＲ１を形成する際、第１液浸機構１の第１液体供給機構１０及び第１液体回収機構２０を使って基板Ｗ上に対する液体ＬＱの供給及び回収を行う。基板Ｗ上に液体ＬＱを供給するときには、制御装置ＣＯＮＴは、第１液体供給部１１より液体ＬＱ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、基板Ｗの上方に設けられている第１供給口１２より基板Ｗ上に液体ＬＱを供給する。基板Ｗ上の液体ＬＱを回収するときには、制御装置ＣＯＮＴは第１液体回収部２１を駆動する。第１液体回収部２１が駆動することにより、基板Ｗ上の液体ＬＱは、基板Ｗの上方に設けられた第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、第１回収管２３を介して第１液体回収部２１に回収される。液体ＬＱ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Ｗの表面との間の像面側空間Ｋ０に満たされて、第１液浸領域ＬＲ１を形成する。【００５８】
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７２Ｔ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も上述した第１ノズル部材と同様の材質によって形成可能である。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。【００５９】
第２ノズル部材７２には、液体ＬＱを供給する液体供給口３２、及び液体ＬＱを回収する液体回収口４２が形成されている。以下の説明においては、第２液浸機構２の第２ノズル部材７２に設けられた液体供給口３２を第２供給口３２と、第２液浸機構２の液体回収口４２を第２回収口４２と適宜称する。【００６０】
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１空間Ｋ１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。【００６１】
また、第２ノズル部材７２の内部には、第２供給口３２と供給管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。【００６２】
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から回収された液体ＬＱ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、第２液体回収部４１によって第１空間Ｋ１を吸引した場合であっても、第１空間Ｋ１（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。すなわち、第２液体回収部４１の吸引動作によって、第１空間Ｋ１及びその第１空間Ｋ１に接続する第２回収流路４４の圧力が低下すると、孔４４Ｋを介して第２回収流路４４に気体が流入する。したがって、第１空間Ｋ１やその第１空間Ｋ１に接続する第２回収流路４４が負圧になることを防止することができる。このように、第２回収口４２及び第２回収流路４４と第２回収管４３との接続部よりも高い位置に、孔４４Ｋを有する屈曲部４４Ｒを設けてオーバーフロー構造とすることによって、第１空間Ｋ１が負圧になることを防止することができる。【００６３】
本実施形態において、第２供給口３２は第１空間Ｋ１の＋Ｘ側に設けられており、第２回収口４２は第１空間Ｋ１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。第２回収口４２を第２供給口３２よりも大きく形成することで、液体回収を円滑に行うことができる。なお、第２回収口４２に、第１回収口２２同様、多孔部材を配置してもよい。【００６４】
なお、第２供給口３２、第２回収口４２の数及び配置、第２供給流路３４、第２回収流路４４の数及び配置などは任意に設定可能である。例えば、第２供給口３２を第２ノズル部材７２の複数の所定位置のそれぞれに形成してもよい。同様に、第２回収口４２を第２ノズル部材７２の複数の所定位置のそれぞれに形成してもよい。【００６５】
制御装置ＣＯＮＴは、液体ＬＱの第２液浸領域ＬＲ２を形成する際、第２液浸機構２の第２液体供給機構３０及び第２液体回収機構４０を使って第１空間Ｋ１に対する液体ＬＱの供給及び回収を行う。第１空間Ｋ１に液体ＬＱを供給するときには、制御装置ＣＯＮＴは、第２液体供給部３１より液体ＬＱ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１空間Ｋ１に液体ＬＱを供給する。第１空間Ｋ１の液体ＬＱを回収するときには、制御装置ＣＯＮＴは第２液体回収部４１を駆動する。第２液体回収部４１が駆動することにより、第１空間Ｋ１の液体ＬＱ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を介して第２液体回収部４１に回収される。液体ＬＱ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１空間Ｋ１に満たされて、第２液浸領域ＬＲ２を形成する。【００６６】
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、第１空間Ｋ１とその外側の空間との間の液体ＬＱの流通を抑制するものであって、特に、第１空間Ｋ１に満たされた液体ＬＱが外側の空間へ流出することを抑制している。シール部材６３、６４は、主に、第１空間Ｋ１に満たされた液体ＬＱが鏡筒ＰＫの外側の第３空間Ｋ３に流出することを抑制する。なお、シール部材６４は、保持部材６０の上面６０Ｊと第２ノズル部材７２の下面７２Ｋとの間に設けても良い。【００６７】
シール部材６３、６４は、液体ＬＱの流通を抑制できるものであればよく、Ｏリング、Ｖリング、Ｃリング、撥水性を有するリング状のシート部材などによって構成可能である。本実施形態においては、シール部材６４はＶリングであり、シール部材６３はＯリングである。なお、シール部材６４は無くてもよい。【００６８】
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。シール部材７６Ｂとシール部材７６Ｃとは、第２光学素子ＬＳ２の光軸を中心とした同心円状に配置されている。これらシール部材７６（７６Ａ、７６Ｂ、７６Ｃ）も、第１空間Ｋ１とその外側の空間との間の液体ＬＱの流通を抑制するものであって、第１空間Ｋ１に満たされた液体ＬＱが外側の空間へ流出することを抑制している。シール部材７６は、主に、第１空間Ｋ１に満たされた液体ＬＱが、第２光学素子ＬＳ２の上面Ｔ４側の第２空間（鏡筒ＰＫの内側の空間）Ｋ２に流出することを抑制するとともに、鏡筒ＰＫの外側の第３空間Ｋ３に流出することを抑制する。なお、第２空間Ｋ２に満たされた第２液体ＬＱ２が第３空間Ｋ３に流出する恐れがない場合には、これらシール部材７６を省略することができる。【００６９】
なお、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との間に設けるシール部材７６Ａは、複数設けることが好ましい。また、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との間に設けるシール部材７６Ｂも、複数設けることが好ましい。こうすることにより、第１空間Ｋ１に満たされた液体ＬＱが流出することをより確実に抑制することができる。なお、シール部材７６Ａを複数設けた場合には、シール部材７６Ｂを省略してもよい。また、シール部材７６Ｂを複数設けた場合には、シール部材７６Ａを省略してもよい。【００７０】
また、第２ノズル部材７２に形成された凹部７５には、第１空間Ｋ１から液体ＬＱが流出したか否かを検出する検出器７４が設けられている。検出器７４は光ファイバによって構成されており、図２に示すように、第２ノズル部材７２に形成された凹部７５に配置されている。光ファイバ７４は、光を伝搬するコア部を有しており、その周囲にはクラッド部が設けられていない光ファイバ（クラッドレスファイバ）である。光ファイバ７４のコア部は、その周囲の気体（本実施形態では空気）より高い屈折率を有し、且つ液体（本実施形態では純水）ＬＱより低い屈折率を有している。そのため、光ファイバ７４の周囲が空気で満たされている場合、光は空気より高い屈折率を有するコア部に閉じ込められて伝搬される。つまり、光ファイバ７４の入射端部から入射した光はその光量を大きく減衰せずに射出端部より射出する。ところが、液体（純水）ＬＱが光ファイバ７４の表面に付着した場合、その液体ＬＱと光ファイバ７４との界面で全反射が生じないため、光は光ファイバ７４の液体付着部分から外部に漏洩する。したがって、光ファイバ７４の入射端部から入射した光は射出端部より射出する際の光量を減衰させる。そこで、露光装置ＥＸの所定位置にこの光ファイバ７４を設置しておき、この光ファイバ７４の射出端部の光量を計測することで、制御装置ＣＯＮＴは、光ファイバ７４に液体ＬＱが付着したかどうか、つまり液体ＬＱが流出したかどうかを検出することができる。なお、空気の屈折率は１程度であり、水の屈折率は１．４〜１．６程度であるため、コア部は例えば１．２程度の屈折率を有する材料により構成されていることが好ましい。【００７１】
なお、ここでは、検出器７４は凹部７５の内側に配置されているが、図３に示すように、例えば凹部７５の一部に穴部（サンプリングポート）３００を設け、そのサンプリングポート３００に流路３０４を介して接続する、凹部７５とは別の空間（計測空間）３０１に検出器７４を配置し、サンプリングポート３００及び流路３０４を介して計測空間３０１に流入した液体ＬＱを、計測空間３０１に配置されている検出器７４で検出するようにしてもよい。ここで、計測空間３０１は、第２ノズル部材７２と、第２ノズル部材７２に接続された第１部材３０２の凹部３０３とで形成された空間である。また、凹部７５のサンプリングポート３００と計測空間３０１とを接続する流路３０４は、第２ノズル部材７２の内部に第２供給流路３４及び第２回収流路４４とは別に形成されている。【００７２】
第１光学素子ＬＳ１を保持する保持部材６０の所定位置には、第１空間Ｋ１の液体ＬＱを排出するための貫通孔６５が設けられている。また、貫通孔６５には、その貫通孔６５を塞ぐ蓋６６が配置されている。貫通孔６５は、保持部材６０の上面６０Ｊと下面６０Ｋとを貫通するものである。ここで、保持部材６０の上面６０Ｊは、保持した第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２よりも低い位置に設けられている。したがって、貫通孔６５の上端部は、第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２よりも低い位置に設けられている。メンテナンス時などにおいて蓋６６を外すことにより、第１空間Ｋ１の液体ＬＱを外部に円滑に排出できる。【００７３】
また、露光装置ＥＸは、第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１を検出可能な第１検出器１０１を備えている。また、露光装置ＥＸは、第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２を検出可能な第２検出器１０２を備えている。更に、露光装置ＥＸは、像面側空間Ｋ０の液体ＬＱの圧力Ｐ０を検出可能な検出器１００を備えている。本実施形態においては、第１検出器１０１は、第２ノズル部材７２のうち、液体ＬＱと接触可能な位置に設けられており、具体的には、図２に示すように、第２回収口４２近傍に設けられている。また、第２検出器１０２は、鏡筒ＰＫの内壁面の所定の位置に設けられている。また、検出器１００は、第１ノズル部材７１の下面７１Ａのうち、像面側空間Ｋ０の液体ＬＱと接触する所定の位置に設けられている。なお、検出器１００〜１０２のそれぞれは、圧力を検出可能であれば任意の位置に設けることができる。例えば、第１検出器１０１を、第２光学素子ＬＳ２の下面Ｔ３のうち、露光光ＥＬの光路を妨げない所定の位置に設けるようにしてもよい。【００７４】
なおここでは、第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１を検出するために、第１空間Ｋ１の液体ＬＱと接触可能な位置に第１検出器１０１を設けているが、図４に示すように、例えば第２ノズル部材７２の屈曲部４４Ｒの孔４４Ｋに、第２回収流路４４に満たされた液体ＬＱの表面（水面）に対して検出光を照射し、液体ＬＱの表面の位置を光学的に検出可能な光検出器４００を設けておき、液体ＬＱの表面の位置に基づいて、第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１を求めるようにしてもよい。この場合、第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１と、計測位置（屈曲部４４Ｒ）における液体ＬＱの表面の位置との関係を予め求めておけば、その関係と光検出器４００の検出結果とに基づいて、第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１を求めることができる。【００７５】
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Ｗに露光する方法について、図５のフローチャート図を参照しながら説明する。【００７６】
処理の開始が指令されると（ステップＳ１）、制御装置ＣＯＮＴは、所定時間Ｔｈ内における第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１の変動量が、予め定められた所定範囲Ｐｈ内におさまるように、第１空間Ｋ１の液体ＬＱの目標圧力Ｐｒを設定する（ステップＳ２）。【００７７】
図６は、第１空間Ｋ１における液体ＬＱの目標圧力Ｐｒと、第１空間Ｋ１における液体ＬＱの圧力Ｐ１の変動量との関係を示す図である。第２液浸機構２の第２液体供給機構３０から第１空間Ｋ１に対して液体ＬＱを供給する場合、第２液体供給部３１の脈動や供給管３３の形状（エルボー部分等）などに起因して、目標圧力Ｐｒに対して第１空間Ｋ１での液体ＬＱの圧力Ｐ１が変動する場合がある。図６に示すように、目標圧力ＰｒをＰｒ２（例えば３００Ｐａ程度）とした場合の第１空間Ｋ１における液体ＬＱの圧力Ｐ１の変動量は、目標圧力ＰｒをＰｒ２よりも小さいＰｒ１（例えば１００Ｐａ程度）とした場合の圧力Ｐ１の変動量に比べて小さくなる。すなわち、目標圧力Ｐｒを高く設定したほうが、第１空間Ｋ１における液体ＬＱの圧力Ｐ１の変動量を小さく抑えることができる。換言すれば、第２液浸機構２によって第１空間Ｋ１に満たされる液体ＬＱの目標圧力Ｐｒを高く設定したほうが、第１空間Ｋ１における液体ＬＱの圧力Ｐ１の制御性を向上することができる。図６に示す例では、目標圧力Ｐｒ＝Ｐｒ１に設定した場合には、圧力Ｐ１を制御するときの良好な制御性を得ることができず、第１空間Ｋ１における液体ＬＱの圧力Ｐ１の変動量を予め定められた所定範囲（許容範囲）Ｐｈ内におさめることはできないが、目標圧力Ｐｒ＝Ｐｒ２に設定した場合には、第１空間Ｋ１における液体ＬＱの圧力Ｐ１の変動量を予め定められた所定範囲（許容範囲）Ｐｈ内におさめることができる。【００７８】
そこで、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｗの露光を行う前に、目標圧力Ｐｒを変化させつつ第２液体供給機構３０から第１空間Ｋ１に対して液体ＬＱを供給し、そのときの第１空間Ｋ１における液体ＬＱの圧力（圧力変動）を第１検出器１０１を使って検出する。そして、制御装置ＣＯＮＴは、第１検出器１０１の検出結果に基づいて、所定時間Ｔｈ内における第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１の変動量が予め定められた許容範囲Ｐｈ以内におさまるように、第１空間Ｋ１の液体ＬＱの目標圧力Ｐｒを決定する。本実施形態では、許容範囲Ｐｈとして所定時間（例えば２分間）Ｔｈにおける第１空間Ｋ１の圧力Ｐ１の変動量が目標圧力Ｐｒに対して±２０〜３０Ｐａ以内となるように、第１空間Ｋ１における液体ＬＱの目標圧力Ｐｒが決定される。本実施形態においては、第１空間Ｋ１における液体ＬＱの目標圧力Ｐｒは、３００Ｐａ程度に設定される。【００７９】
第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力（目標圧力）を設定した後、制御装置ＣＯＮＴは、第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１と第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２との圧力差ΔＰ（＝Ｐ１  −Ｐ２）が、予め定められた許容値以下となるように、第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１に応じて、第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２を調整する（ステップＳ３）。【００８０】
図７の模式図に示すように、第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１と第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２との圧力差ΔＰに応じて、第２光学素子ＬＳ２が変形又は変動し、その変形又は変動によって投影光学系ＰＬの結像特性が変化する可能性がある。具体的には、圧力差ΔＰが大きくなると、その圧力差ΔＰに応じて第２光学素子ＬＳ２が変形又は変動し、投影光学系ＰＬを介して基板Ｗ上にパターンを転写したときのパターン転写精度が劣化する可能性がある。すなわち、圧力差ΔＰが許容値よりも大きくなると、その圧力差ΔＰに応じて、所望のパターン転写精度が得られない程度まで第２光学素子ＬＳ２が変形又は変動する可能性がある。そこで、制御装置ＣＯＮＴは、所望の結像特性（パターン転写精度）が得られるように、第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２を調整して、圧力差ΔＰを許容値以下にする。【００８１】
ここで、圧力差ΔＰの許容値とは、所望の結像特性（パターン転写精度）を得るために実験又はシミュレーションによって予め求められた値であって、この圧力差ΔＰを許容値以下にすることで、第２光学素子ＬＳ２の変形量又は変動量を抑え、所望のパターン転写精度を得ることができる。【００８２】
記憶装置ＭＲＹには、圧力差ΔＰと投影光学系ＰＬの結像特性との関係が予め記憶されている。圧力差ΔＰと投影光学系ＰＬの結像特性との関係は、実験又はシミュレーションによって予め求められている。制御装置ＣＯＮＴは、記憶装置ＭＲＹの記憶情報を参照し、所望の結像特性（パターン転写精度）が得られるように、第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１に応じて、第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２を調整する。上述のように、圧力差ΔＰに起因して第２光学素子ＬＳ２が変形又は変動して投影光学系ＰＬの結像特性が変化するので、記憶装置ＭＲＹに記憶されている記憶情報には、圧力差ΔＰに応じた第２光学素子ＬＳ２の変形量情報又は変動量情報が含まれている。【００８３】
第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２を調整するときには、制御装置ＣＯＮＴは、第１、第２検出器１０１、１０２を使って、第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１、及び第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２を検出する。そして、制御装置ＣＯＮＴは、その第１、第２検出器１０１、１０２の検出結果に基づいて、圧力差ΔＰが許容値以下となるように、ガス置換装置３を使って、第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２を調整する。【００８４】
ここで、上記関係（許容値）を求めるための手順の一例について説明する。まず、制御装置ＣＯＮＴは、第２液浸機構２を使って第１空間Ｋ１に液体ＬＱを満たすとともに、第１液浸機構１を使って像面側空間Ｋ０に液体ＬＱを満たす。そして、制御装置ＣＯＮＴは、第２液浸機構２によって第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１を所定値に設定するとともに、ガス置換装置３を使って第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２を変化させつつ、テストパターンを投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介してテスト基板に露光する。テスト露光中における第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１、及び第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２のそれぞれは、第１、第２検出器１０１、１０２によって検出（モニタ）される。第１、第２検出器１０１、１０２の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。したがって、制御装置ＣＯＮＴは、第１検出器１０１及び第２検出器１０２の検出結果に基づいて、テスト露光中における、第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１と第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２との圧力差ΔＰを求めることができる。次に、テスト基板上に形成されたテストパターンがＳＥＭ等のパターン形状計測装置によって計測される。パターン形状計測装置の計測結果は制御装置ＣＯＮＴに送信される。制御装置ＣＯＮＴは、パターン形状計測装置の計測結果に基づいて、投影光学系ＰＬの結像特性を求めることができる。制御装置ＣＯＮＴは、第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１と第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２との圧力差ΔＰと、その圧力差ΔＰの条件の下でテスト露光して得られたテスト基板上のパターン形状（パターン転写精度）との関係を導出することができる。これにより、制御装置ＣＯＮＴは、圧力差ΔＰと投影光学系ＰＬの結像特性（パターン転写精度）との関係を求めることができる。そして、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬの結像特性（パターン転写精度）が所望状態となるような第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１と第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２との圧力差Δを求める。制御装置ＣＯＮＴは、圧力差ΔＰと投影光学系ＰＬの結像特性との関係をマップデータとして記憶装置ＭＲＹに記憶する。【００８５】
なお、圧力差ΔＰと投影光学系ＰＬの結像特性（パターン転写精度）との関係をシミュレーションによって求めてもよい。例えば記憶装置ＭＲＹに記憶する記憶情報として、圧力差ΔＰに応じた第２光学素子ＬＳ２の変形量情報又は変動量情報をシミュレーションによって求めることができる。圧力差ΔＰに応じた第２光学素子ＬＳ２の変形量は、第２光学素子ＬＳ２の材質や物性（硬度やヤング率等を含む）、あるいは形状に応じて変動する。また、第２光学素子ＬＳ２の変動量も、第２光学素子ＬＳ２の保持機構（鏡筒ＰＫの保持機構）に応じて変動する。制御装置ＣＯＮＴは、実験あるいはシミュレーションによって、圧力差ΔＰに応じた第２光学素子ＬＳ２の変形量又は変動量を求めることができ、その情報を記憶装置ＭＲＹに記憶しておくことができる。そして、デバイス製造用のために基板Ｗを露光するときには、前記記憶情報に基づいて、所望の結像特性が得られるように、第２光学素子ＬＳ２の変形量又は変動量を許容範囲内におさめるように、第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１と第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ１との圧力差ΔＰを許容値以下にする。【００８６】
第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１と第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２との圧力差ΔＰの最適化を行った後、制御装置ＣＯＮＴは、デバイスを製造するための基板Ｗに対する液浸露光処理を行うための準備を行う。すなわち、ロード位置においてデバイス製造用の基板Ｗが基板ステージＰＳＴにロードされた後、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｗを保持した基板ステージＰＳＴを投影光学系ＰＬの下、すなわち露光位置に移動する。そして、基板ステージＰＳＴと投影光学系ＰＬの第１光学素子ＬＳ１とを対向させた状態で、制御装置ＣＯＮＴは、第１液浸機構１及び第２液浸機構２を使って、像面側空間Ｋ０、第１空間Ｋ１のそれぞれに液体ＬＱを満たす。この状態においては、第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１と第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２との圧力差ΔＰが最適化されている。【００８７】
第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１と第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２との圧力差ΔＰを最適化した後、制御装置ＣＯＮＴは、露光処理に関する計測処理を行う。ここで、基板ステージＰＳＴ上の所定位置には、例えば特開平４−６５６０３号公報に開示されているような基板アライメント系、及び特開平７−１７６４６８号公報に開示されているようなマスクアライメント系によって計測される基準マークを備えた基準部材（計測部材）が設けられている。更に、基板ステージＰＳＴ上の所定位置には、光計測部として例えば特開昭５７−１１７２３８号公報に開示されているような照度ムラセンサ、例えば特開２００２−１４００５号公報に開示されているような空間像計測センサ、及び例えば特開平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）などが設けられている。制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｗの露光処理を行う前に、基準部材上のマーク計測や、光計測部を使った各種計測動作を行い、その計測結果に基づいて、基板Ｗのアライメント処理や、投影光学系ＰＬの結像特性調整（キャリブレーション）処理を行う。【００８８】
ここで、本実施形態においては、第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２が第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１に応じて調整されている。そのため、制御装置ＣＯＮＴは、第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２に応じて、所望の結像特性が得られるように、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〜ＬＳ７のうち特定の光学素子を駆動し、結像特性を調整する。こうすることにより、第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１に応じて第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２を調整した場合でも、投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介した像面位置等を含む結像特性を所望状態にすることができる。なお、結像特性の調整を行う際に、像面側空間Ｋ０の液体ＬＱの圧力Ｐ０ を考慮してもよい。【００８９】
上記キャリブレーション処理等を行った後、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｗを保持する基板ステージＰＳＴをＸ軸方向（走査方向）に移動しながら、投影光学系ＰＬ、第２光学素子ＬＳ２と第１光学素子ＬＳ１との間の液体ＬＱ、及び第１光学素子ＬＳ１と基板Ｗとの間の液体ＬＱを介して基板Ｗ上に露光光ＥＬを照射して、マスクＭのパターン像を基板Ｗ上に投影露光する（ステップＳ４）。【００９０】
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側の像面側空間Ｋ０、及び上面Ｔ２側の第１空間Ｋ１のそれぞれに液体ＬＱ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Ｗを良好に露光することができる。【００９１】
基板Ｗに露光光ＥＬを照射中においては、第２液浸機構２による液体ＬＱの供給動作及び回収動作を行わないようにすることで、すなわち、第１空間Ｋ１に液体ＬＱを溜めた状態で露光を行うことで、基板Ｗの露光中においては、第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１を良好に維持することができる。また、基板Ｗの露光中に液体ＬＱの供給及び回収を行わないようにすることで、基板Ｗの露光中には、液体ＬＱの供給及び回収に伴う振動が発生しない。したがって、振動に起因する露光精度の劣化を防止することができる。【００９２】
一方、基板Ｗの露光中においても、第２液浸機構２による液体ＬＱの供給動作及び回収動作を行ってもよい。この場合には、蓋６６を外した貫通孔６５に不図示の液体回収装置を接続しておき、この貫通孔６５を介して、液体ＬＱを回収してもよい。露光中においても、第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１は、第１検出器１０１でモニタされ、第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２は、第２検出器１０２でモニタされている。制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｗの露光中においても、第１検出器１０１の検出結果に基づいて、第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１と第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２との圧力差ΔＰが所定値以下となるように、ガス置換装置３を使って、第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２を調整することができる。このように、露光中においても、制御装置ＣＯＮＴは、第１、第２検出器１０１、１０２の検出結果に基づいて、第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２を調整することができる。また、図６を参照して説明したように、第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１は例えば３００Ｐａ程度の高い圧力に設定されており、その変動量が抑えられた状態となっている。第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１の変動量が小さいので、基板Ｗの露光中に第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１に応じて第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２を調整しなくても（あるいは僅かな調整を行うのみで）、第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１と第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２との圧力差ΔＰの大きな変動を抑え、圧力差ΔＰを許容値以下に抑えることができる。【００９３】
基板Ｗの露光が終了すると（ステップＳ５）、制御装置ＣＯＮＴは、第１液体供給機構１０による液体ＬＱの供給を停止し、第１液体回収機構２０等を使って、第１液浸領域ＬＲ１の液体ＬＱ（像面側空間Ｋ０の液体ＬＱ）を回収する。更に、制御装置ＣＯＮＴは、第１液体回収機構２０の第１回収口２２等を使って基板Ｗ上や基板ステージＰＳＴ上に残留している液体ＬＱを回収する。また、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｗの露光が終了した後、第１空間Ｋ１に形成されている第２液浸領域ＬＲ２の液体ＬＱを、第２液体回収機構４０の第２回収口４２を介して回収するとともに、新たな液体ＬＱを第２液体供給機構３０の第１供給口３２より第１空間Ｋ１に供給する。これにより、第１空間Ｋ１に満たされる液体ＬＱが交換される。【００９４】
以上説明したように、第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１と第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２との圧力差ΔＰを調整することで、第２光学素子ＬＳ２が変形したり変動する不都合の発生を抑制できる。したがって、第２光学素子ＬＳ２の変形又は変動に伴う投影光学系ＰＬの結像特性（パターン転写精度）の劣化を抑制し、露光精度及び計測精度を良好に維持することができる。【００９５】
本実施形態においては、第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１を高い値に設定することで、圧力Ｐ１の変動量を小さくし、基板Ｗの露光中に、第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１に応じて第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２を調整しなくても（あるいは僅かな調整を行うのみで）、圧力差ΔＰを許容値以下に抑えることができる構成となっている。また、第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１を高い値に設定することで、工場などの設備から供給された液体ＬＱを使用する場合、設備から供給される液体ＬＱの圧力が高い場合においても、供給された液体ＬＱの圧力を下げるための減圧装置等を設けることなく、その供給された液体ＬＱを使用することができる。一方、第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１の変動量が許容範囲Ｐｈ以上であっても（例えば図６において目標圧力Ｐｒ＝Ｐｒ１にした状態）、第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１の変動に応じて、圧力差ΔＰを許容値以下にするように、第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２を調整（追従）可能であれば、第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１の変動量を必ずしも許容範囲Ｐｈ以下におさえる必要はない。【００９６】
上述の実施形態において、第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１を高い値に設定した場合、その下の第１光学素子ＬＳ１に与える影響を低減するために、像面側空間Ｋ０の液体ＬＱの圧力Ｐ０の調整も行うとよい。すなわち、像面側空間Ｋ０の液体ＬＱの圧力Ｐ０と第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１との圧力差も予め定められた許容値以下にするとよい。ここで、像面側空間Ｋ０の液体ＬＱは基板Ｗに接するため、像面側空間Ｋ０の液体ＬＱの圧力Ｐ０の値を高くしすぎると基板Ｗにも影響を与える可能性がある。したがって、第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力（目標圧力）は、第１光学素子ＬＳ１や基板Ｗ等を含むの周辺部材への影響も考慮して決定するとよい。【００９７】
上述の実施形態においては、第２光学素子ＬＳ２はレンズ作用を有しているため、第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１と第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２との圧力差ΔＰを調整して第２光学素子ＬＳ２の変形又は変動を抑えることが投影光学系ＰＬの結像特性を維持する観点から有効である。なお、第１光学素子ＬＳ１は平行平面板であるため、像面側空間Ｋ０の液体ＬＱの圧力Ｐ０と第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１との圧力差の調整は、第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１と第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２との圧力差ΔＰの調整よりもラフでよい。【００９８】
上述の実施形態においては、ガス置換装置（気体供給機構）３を使って圧力差ΔＰを調整する構成である。すなわち、ガス置換装置３が、圧力差ΔＰを調整する調整機構としての機能を兼ね備えている。これにより、装置構成を簡略化できる。一方、ガス置換装置３とは別の第２気体供給機構を鏡筒ＰＫ（第２空間Ｋ２）に接続し、その第２気体供給機構を使ってΔＰを調整するようにしてもよい。【００９９】
なお上述の実施形態においては、第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１に応じて（追従するように）、第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２を調整しているが、第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２に応じて（追従するように）、第１空間Ｋ１の液体ＬＱの圧力Ｐ１を調整するようにしてもよい。【０１００】
なお上述の実施形態において、第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２を調整する代わりに、圧力差ΔＰに基づいて、第２光学素子ＬＳ２を変形又は変動するようにしてもよい。更には、第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２の調整と、第２光学素子ＬＳ２の変形又は変動とを併用してもよい。また、第２空間Ｋ２のガスＧの圧力Ｐ２の調整と、第１光学素子ＬＳ１の変形又は変動とを併用してもよい。更には、第１光学素子ＬＳ１と第２光学素子ＬＳ２との双方を変形又は変動させてもよい。【０１０１】
上述したように、本実施形態における液体ＬＱ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Ｗ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Ｗ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。【０１０２】
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Ｗ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。【０１０３】
なお、上述したように液浸法を用いた場合には、投影光学系の開口数ＮＡが０．９〜１．３になることもある。このように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Ｗ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Ｗ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の値を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。【０１０４】
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。【０１０５】
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Ｗ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０．９〜１．３のように大きい場合でも高い解像性能を得ることができる。【０１０６】
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Ｗ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Ｗ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０．９〜１．３のように大きい場合でも高い解像性能を得ることができる。【０１０７】
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の値を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。【０１０８】
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。【０１０９】
なお、本実施形態の液体ＬＱ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ＬＱ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、液体ＬＱ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、液体ＬＱ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Ｗ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ＬＱの極性に応じて行われる。【０１１０】
なお、上記各実施形態の基板Ｗ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。【０１１１】
露光装置ＥＸとしては、マスクＭと基板Ｗ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Ｗ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Ｗ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。【０１１２】
また、露光装置ＥＸとしては、第１パターンと基板Ｗ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Ｗ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Ｗ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Ｗ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。【０１１３】
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。【０１１４】
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。【０１１５】
また、上述の実施形態においては、投影光学系ＰＬと基板Ｗ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にも適用可能である。【０１１６】
露光装置ＥＸの種類としては、基板Ｗ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。【０１１７】
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。【０１１８】
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。【０１１９】
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。【０１２０】
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（USP 5,874,820）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。【０１２１】
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。【０１２２】
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図８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処理を有するステップ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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