(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影光学系と液体と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、
前記液体を供給するための供給管と、
前記液体を回収するための回収管と、
前記供給管と前記回収管とを接続する接続管と、
前記供給管からの液体の供給を停止しているときに、前記供給管に流入した液体が前記接続管を介して前記回収管に流れるように流路の切り替えを行う切替手段とを備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記切替手段は前記接続管に設けられたバルブを含み、前記バルブの開閉によって前記流路の切り替えを行うことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記供給管に接続され該供給管に供給される液体の温度調整を行う温調装置を備え、
前記温調装置は、液体の温度を粗く調整するラフ温調器と、前記ラフ温調器と前記供給管との間に配置され、液体の温度の微調整を行うファイン温調器とを有することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項４】
前記温調装置は、前記ラフ温調器と前記ファイン温調器との間に配置され、液体中の気体溶存濃度を低下させるための脱気装置を有することを特徴とする請求項３記載の露光装置。
【請求項５】
投影光学系と液体と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、
前記液体を供給するための供給管と、
前記供給管に接続され該供給管に供給される液体の温度調整を行うために液体の温度を粗く調整するラフ温調器と、前記ラフ温調器と前記供給管との間に配置され、液体の温度の微調整を行うファイン温調器とを有する温調装置と、
前記ラフ温調器と前記ファイン温調器との間に配置され、液体中の気体溶存濃度を低下させるための脱気装置と、を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項６】
前記ラフ温調器と前記ファイン温調器との間に配置された液体中の異物を取り除くフィルタを更に備えたことを特徴とする請求項４又は５記載の露光装置。
【請求項７】
前記投影光学系及び前記供給管を収容するとともにその内部が空調されたチャンバと、
前記チャンバ内の温度を計測する温度計測器とを備え、
前記温度計測器の計測結果に基づいて、前記温調装置による液体の温度調整を行うことを特徴とする請求項３又は５記載の露光装置。
【請求項８】
投影光学系と液体と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、
前記液体を供給するための供給管と、
前記投影光学系及び前記供給管を収容するとともに前記供給管が存在するその内部空間が空調されたチャンバと、
前記チャンバ内の空調された前記内部空間の温度を計測する温度計測器と、
前記供給管に接続され該供給管に供給される液体の温度調整を行う温調装置とを備え、
前記温度計測器の計測結果に基づいて、前記温調装置による液体の温度調整を制御することを特徴とする露光装置。
【請求項９】
前記温調装置は、前記チャンバの外に配置されていることを特徴とする請求項７記載の露光装置。
【請求項１０】
前記温調装置は、前記チャンバの外に配置されていることを特徴とする請求項８記載の露光装置。
【請求項１１】
前記供給管内の液体の温度、又は前記供給管から供給された液体の温度を計測する液体温度計測器を備え、
前記液体温度計測器の計測結果に基づいて、前記温調装置による液体の温度調整を制御することを特徴とする請求項３，５，８のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１２】
前記供給管に接続され、前記基板上に前記液体を供給するための液体供給機構と、
前記液体供給機構とは分離して設けられた前記液体を回収するための液体回収機構と、
前記投影光学系に対して振動的に分離して前記液体回収機構を支持する支持部材とを備えたことを特徴とする請求項１又は８記載の露光装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２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、投影光学系と液体とを介して基板に露光光を照射して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は、マスク上に形成されたパターンを感光性の基板上に転写する、所謂フォトリソグラフィの手法により製造される。このフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置は、マスクを支持するマスクステージと基板を支持する基板ステージとを有し、マスクステージ及び基板ステージを逐次移動しながらマスクのパターンを投影光学系を介して基板に転写するものである。近年、デバイスパターンのより一層の高集積化に対応するために投影光学系の更なる高解像度化が望まれている。投影光学系の解像度は、使用する露光波長が短いほど、また投影光学系の開口数が大きいほど高くなる。そのため、露光装置で使用される露光波長は年々短波長化しており、投影光学系の開口数も増大している。そして、現在主流の露光波長はＫｒＦエキシマレーザの２４８ｎｍであるが、更に短波長のＡｒＦエキシマレーザの１９３ｎｍも実用化されつつある。また、露光を行う際には、解像度と同様に焦点深度（ＤＯＦ）も重要となる。解像度Ｒ、及び焦点深度δはそれぞれ以下の式で表される。
Ｒ＝ｋ１・λ／ＮＡ        …  （１）
δ＝±ｋ２・λ／ＮＡ２     …  （２）
ここで、λは露光波長、ＮＡは投影光学系の開口数、ｋ１、ｋ２はプロセス係数である。（１）式、（２）式より、解像度Ｒを高めるために、露光波長λを短くして、開口数ＮＡを大きくすると、焦点深度δが狭くなることが分かる。【０００３】
焦点深度δが狭くなり過ぎると、投影光学系の像面に対して基板表面を合致させることが困難となり、露光動作時のフォーカスマージンが不足するおそれがある。そこで、実質的に露光波長を短くして、且つ焦点深度を広くする方法として、例えば下記特許文献１に開示されている液浸法が提案されている。この液浸法は、投影光学系の下面と基板表面との間を水や有機溶媒等の液体で満たして液浸領域を形成し、液体中での露光光の波長が空気中の１／ｎ（ｎは液体の屈折率で通常１．２〜１．６程度）になることを利用して解像度を向上するとともに、焦点深度を約ｎ倍に拡大するというものである。
【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】
ところで、液浸法に基づいて露光を行うとき、基板上に形成されるパターン像の劣化を防止するためや露光精度を維持するために液体を所望状態で供給することが重要である。
特に、液浸領域の液体温度が変動すると例えば液体の屈折率が変動して基板上に形成されるパターン像が劣化するため、所望温度の液体を基板上に供給することが重要である。また、例えば基板表面の面位置情報を検出するフォーカス検出系の検出光や基板をアライメントするアライメント系の検出光が液浸領域の液体中を通過する構成の場合、液浸領域の液体温度が変動すると検出光の光路が変動し、検出精度の劣化をもたらし、ひいては露光精度の低下を招く可能性がある。また、液浸領域の液体温度が変動すると基板や基板ステージが熱変形し、これによっても露光精度やアライメント精度の低下を招く可能性がある。また、液浸領域の液体中に気泡が存在していたり投影光学系の下面や基板表面に気泡が付着することによっても基板上に形成されるパターン像が劣化する。【０００５】
また、露光精度を維持するために液体を所望状態で回収することも重要である。液体を良好に回収できないと、液体が流出して周辺の機械部品に錆びを生じさせたり、基板がおかれている環境（湿度等）の変動をもたらし、ステージ位置計測に用いる光干渉計の計測光の光路上の屈折率の変化を引き起こす等、露光処理に関する種々の計測動作に影響を与える可能性があり、露光精度を低下させる。また、例えば液体回収機構に振動が生じると、その振動によって基板上に投影されるパターン像の劣化を引き起こしたり、基板を保持する基板ステージの位置をモニタする干渉計の計測誤差を引き起こす可能性がある。【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、投影光学系と液体とを介して基板に露光光を照射することによって露光するときの露光精度を維持できる露光装置、及びデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明は実施の形態に示す図１〜図８に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の露光装置（ＥＸ）は、投影光学系（ＰＬ）と液体（１）とを介して基板（Ｐ）上に露光光（ＥＬ）を照射して、基板（Ｐ）を露光する露光装置において、液体（１）を供給するための供給管（１１）と、液体（１）を回収するための回収管（２１）と、供給管（１１）と回収管（２１）とを接続する接続管（６０）と、供給管（１１）からの液体（１）の供給を停止しているときに、供給管（１１）に流入した液体（１）が接続管（６０）を介して回収管（２１）に流れるように流路の切り替えを行う切替手段（１６、６６）とを備えたことを特徴とする。【０００８】
本発明によれば、例えば温調装置で温度調整された液体を供給管を介して基板上に供給する構成の場合、液体の供給を停止しているときに、供給管に流入した液体を切替手段を使って回収管に流すようにしたので、温調装置の駆動及び駆動停止などに伴う供給される液体温度の変動といった不都合の発生を防止することができる。すなわち、例えば液浸露光を行わないときに温調装置から供給管への液体の流入を停止すると、液体の供給を再開するときに温調装置から送出される液体温度が僅かに変化したり、液体が所望温度に達するまでに時間がかかって待ち時間を設けなくてはならない等の不都合が生じる。しかしながら、液体の供給を停止しているときも、供給管に液体を流入させ、温調装置の駆動や供給管に対する液体の流入を維持することで、液体供給を停止した後に液体供給を再開する場合においても、待ち時間を設けることなく（スループットを低下させることなく）、所望温度の液体を効率良く供給することができる。そして、液体の供給を停止しているときに、切替手段を使って供給管に流入した液体を回収管に流すようにしたので、液体の流出を防止することができ、液体の流出に伴う周辺の機械部品の錆びの発生や基板がおかれている環境（湿度等）の変動といった不都合の発生を防止することができ、高い露光精度を維持することができる。
なお供給管は、露光処理対象物である基板上に液体を供給するだけでなく、例えば基板ステージ上に設けられている照度センサなど各種光学センサ上にも液体を供給することができる。したがって、前記光学センサは、所望状態で供給された液体を介して各種計測処理を高精度に実行することができる。【０００９】
本発明の露光装置（ＥＸ）は、投影光学系（ＰＬ）と液体（１）とを介して基板（Ｐ）上に露光光（ＥＬ）を照射して、基板（Ｐ）を露光する露光装置において、液体（１）を供給するための供給管（１１）と、供給管（１１）に接続され該供給管（１１）に供給される液体（１）の温度調整を行うために液体（１）の温度を粗く調整するラフ温調器（４１）と、ラフ温調器（４１）と供給管（１１）との間に配置され、液体（１）の温度の微調整を行うファイン温調器（４５）とを有する温調装置（４０）と、ラフ温調器（４１）とファイン温調器（４５）との間に配置され、液体（１）中の気体溶存濃度を低下させるための脱気装置（４３）と、を備えたことを特徴とする。【００１０】
本発明によれば、ラフ温調器とファイン温調器とを有する温調装置を使って液体を高精度に温度調整して供給することができ、高い露光精度を維持することができる。また、温調装置に液体中の気体溶存濃度を低下させるための脱気装置を設けたので、液体中の気泡の発生を十分に抑制してからこの液体を供給することができ、液浸領域の液体からの気泡の発生を防止することができる。また、投影光学系の下面や基板表面など液体が流れる流路中に仮に気泡が発生していても、気泡の発生を十分に抑制された液体が流路中を流れることにより、液体はこの流路中に発生した気泡を吸収し除去することもできる。このように、液浸領域の液体中に気泡を存在させないことができるので、気泡に起因するパターン像の劣化を防止し、高い露光精度を維持することができる。また、脱気装置をラフ温調器とファイン温調器との間に配置したことにより、脱気装置はラフ温調器で温度調整された液体を脱気処理することになるので、良好に脱気できる。そして、脱気装置で脱気された液体をファイン温調器で高精度に温度調整した後、供給管を介して供給することができ、所望温度に調整された液体を介して露光処理することができる。【００１１】
本発明の露光装置（ＥＸ）は、投影光学系（ＰＬ）と液体（１）とを介して基板（Ｐ）上に露光光（ＥＬ）を照射して、基板（Ｐ）を露光する露光装置において、液体（１）を供給するための供給管（１１）と、投影光学系（ＰＬ）及び供給管（１１）を収容するとともに供給管（１１）が存在するその内部空間が空調されたチャンバ（ＣＨ）と、チャンバ（ＣＨ）内の空調された内部空間の温度を計測する温度計測器（１６０）と、供給管（１１）に接続され該供給管（１１）に供給される液体（１）の温度調整を行う温調装置（４０）とを備え、温度計測器（１６０）の計測結果に基づいて、温調装置（４０）による液体（１）の温度調整を制御することを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、空調されたチャンバ内の温度を計測する温度計測器の計測結果に基づいて、温調装置による液体の温度調整が制御されるので、空調されたチャンバ内の温度環境を考慮して高精度に温度調整された液体を供給することができる。したがって、所望温度に調整された液体を介して精度良く露光処理することができる。【００１３】
本発明の露光装置（ＥＸ）は、投影光学系（ＰＬ）と液体（１）とを介して基板（Ｐ）上に露光光（ＥＬ）を照射して、基板（Ｐ）を露光する露光装置において、液体（１）を供給するための液体供給機構（１０、１２）と、液体供給機構（１０、１２）とは分離して設けられた液体（１）を回収するための液体回収機構（２０、２２）と、投影光学系（ＰＬ）に対して振動的に分離して液体回収機構（２０、２２）を支持する支持部材（１０２、１４０、１５０）とを備えたことを特徴とする。【００１４】
本発明によれば、投影光学系及び液体供給機構に対して液体回収機構が振動的に分離されているので、液体回収機構で振動が発生してもその振動は投影光学系に伝わらない。したがって、投影光学系が振動することで基板上に形成されるパターン像が劣化するといった不都合の発生を防止でき、精度良い露光処理を行うことができる。【００１５】
本発明のデバイス製造方法は、上記記載の露光装置（ＥＸ）を用いることを特徴とする。本発明によれば、所望状態に調整された液体を介して基板に対する露光処理や各種計測処理を行うことができ、所望の性能を発揮できるデバイスを提供することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、所望状態に調整された液体を介して基板上に高精度にパターン像を形成したり、各種センサを使って高精度に計測処理を行うことができ、精度良い露光処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】液体供給機構及び液体回収機構を示す概略構成図である。
【図３】液体供給機構及び液体回収機構を示す概略平面図である。
【図４】液体供給部材及び液体回収部材を示す概略斜視図である。
【図５】同実施形態の露光装置の要部拡大断面図である。
【図６】同実施形態の露光装置の要部拡大断面図である。
【図７Ａ】同実施形態の露光装置の動作を説明するための模式図である。
【図７Ｂ】同様に、同実施形態の露光装置の動作を説明するための模式図である。
【図７Ｃ】同様に、同実施形態の露光装置の動作を説明するための模式図である。
【図７Ｄ】同様に、同実施形態の露光装置の動作を説明するための模式図である。
【図８】半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００１８】
１…液体、１０…液体供給機構、１１…供給管、１２…液体供給部材、１６、２６、６６…バルブ（切替手段）、２０…液体回収機構、２１…回収管、２２…液体回収部材、４０…温調装置、４１…ラフ温調器、４３…脱気装置、４４…フィルタ、４５…ファイン温調器、６０…接続管、１０２…メインコラム（支持部材）、１０８…ベース（支持部材）、１４０…第１支持部材、１５０…第２支持部材、１６０…温度計測器、１７０…液体温度計測器、３００…空調系、ＣＨ…チャンバ装置、ＥＬ…露光光、ＥＸ…露光装置、Ｐ…基板、ＰＬ…投影光学系、Ｓ…露光装置本体
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の露光装置について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。
図１において、露光装置ＥＸは、マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴと、基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターン像を基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐに投影露光する投影光学系ＰＬとを備えている。照明光学系ＩＬ、マスクステージＭＳＴ、投影光学系ＰＬ、及び基板ステージＰＳＴを含む露光装置本体Ｓはチャンバ装置ＣＨ内部に収容されており、露光装置本体Ｓの動作は制御装置ＣＯＮＴによって制御される。チャンバ装置ＣＨの内部は空調系３００によって空調されている。空調系３００は、チャンバ装置ＣＨ内部の環境、具体的には、清浄度、温度、湿度、及び圧力などを調整する。【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１を供給する液体供給機構１０と、基板Ｐ上の液体１を回収する液体回収機構２０とを備えている。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、液体供給機構１０から供給した液体１により投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１を含む基板Ｐ上の一部に（局所的に）液浸領域ＡＲ２を形成する。具体的には、露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの像面側終端部の光学素子２と、その像面側に配置された基板Ｐ表面との間に液体１を満たす局所液浸方式を採用し、この投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の液体１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。【００２１】
ここで、本実施形態では、露光装置ＥＸとしてマスクＭと基板Ｐとを走査方向における互いに異なる向き（逆方向）に同期移動しつつマスクＭに形成されたパターンを基板Ｐに露光する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）を使用する場合を例にして説明する。以下の説明において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な平面内でマスクＭと基板Ｐとの同期移動方向（走査方向）をＸ軸方向、Ｚ軸方向及び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。なお、ここでいう「基板」は半導体ウエハ上に感光性材料であるフォトレジストを塗布したものを含み、「マスク」は基板上に縮小投影されるデバイスパターンを形成されたレチクルを含む。【００２２】
照明光学系ＩＬは、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明するものであり、露光用光源、露光用光源から射出された光束の照度を均一化するオプティカルインテグレータ、オプティカルインテグレータからの露光光ＥＬを集光するコンデンサレンズ、リレーレンズ系、露光光ＥＬによるマスクＭ上の照明領域をスリット状に設定する可変視野絞り等を有している。マスクＭ上の所定の照明領域は照明光学系ＩＬにより均一な照度分布の露光光ＥＬで照明される。照明光学系ＩＬから射出される露光光ＥＬとしては、例えば水銀ランプから射出される輝線（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】
マスクステージＭＳＴは、マスクＭを支持するものであって、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内で２次元移動可能及びθＺ方向に微小回転可能である。マスクステージＭＳＴは、制御装置ＣＯＮＴによって制御されるリニアモータ等のマスクステージ駆動装置により駆動される。マスクステージＭＳＴ上には移動鏡５０が設けられている。また、移動鏡５０に対向する位置にはレーザ干渉計５１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、及び回転角はレーザ干渉計５１によりリアルタイムで計測され、計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計５１の計測結果に基づいてマスクステージ駆動装置を駆動することでマスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭの位置決めを行う。【００２４】
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（投影光学系ＰＬの像面側）の終端部に設けられた光学素子（レンズ）２を含む複数の光学素子で構成されており、これら光学素子は鏡筒ＰＫで支持されている。本実施形態において、投影光学系ＰＬは、投影倍率βが例えば１／４あるいは１／５の縮小系である。なお、投影光学系ＰＬは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系ＰＬは、屈折素子を含まない反射系、反射素子を含まない屈折系、屈折素子と反射素子とを含む反射屈折系のいずれであってもよい。また、本実施形態の投影光学系ＰＬの先端部の光学素子（レンズ）２は鏡筒ＰＫに対して着脱（交換）可能に設けられており、光学素子２には液浸領域ＡＲ２の液体１が接触する。【００２５】
本実施形態において、液体１には純水が用いられる。純水はＡｒＦエキシマレーザ光のみならず、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。なお、本実施形態においては、液浸露光用の純水を適用した投影光学系の開口数は１以上（１．０〜１．２程度）に設定されている。【００２６】
光学素子２は螢石で形成されている。螢石表面、あるいはＭｇＦ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２等でコートされた表面は水との親和性が高いので、光学素子２の液体接触面２ａのほぼ全面に液体１を密着させることができる。すなわち、本実施形態においては光学素子２の液体接触面２ａとの親和性が高い液体（水）１を供給するようにしているので、光学素子２の液体接触面２ａと液体１との密着性が高く、光学素子２と基板Ｐとの間の光路を液体１で確実に満たすことができる。なお、光学素子２は水との親和性が高い石英であってもよい。また光学素子２の液体接触面２ａに親水（親液）処理を施して、液体１との親和性をより高めるようにしてもよい。【００２７】
基板ステージＰＳＴは、基板Ｐを基板ホルダを介して支持（保持）するものであって、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。基板ステージＰＳＴは、制御装置ＣＯＮＴによって制御されるリニアモータ等の基板ステージ駆動装置により駆動される。基板ステージＰＳＴは、基板ＰのＺ位置（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、ＸＹ方向に移動して基板ＰのＸ軸方向及びＹ軸方向における位置決めを行う。【００２８】
基板ステージＰＳＴ上には移動鏡５５が設けられており、鏡筒ＰＫには参照鏡（固定鏡）５４が設けられている。また、移動鏡５５及び参照鏡５４に対向する位置にはレーザ干渉計５６が設けられている。レーザ干渉計５６は、移動鏡５５に測長ビーム（測定光）を照射するとともに、参照鏡５４に参照ビーム（参照光）を照射する。照射した測長ビーム及び参照ビームに基づく移動鏡５５及び参照鏡５４それぞれからの反射光はレーザ干渉計５６の受光部で受光され、レーザ干渉計５６はこれら光を干渉し、参照ビームの光路長を基準とした測長ビームの光路長の変化量、ひいては、参照鏡５４を基準とした移動鏡５５の位置情報、すなわち基板ステージＰＳＴの位置情報を計測する。そして、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５６によりリアルタイムで計測され、計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計５６の計測結果に基づいて基板ステージ駆動装置を駆動することで基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐの位置決めを行う。【００２９】
また、基板ステージＰＳＴ上には、基板Ｐを囲むように環状のプレート部５７が設けられている。プレート部５７は基板ステージＰＳＴ上で保持された基板Ｐの表面とほぼ同じ高さの平坦面５７Ａを有している。ここで、基板Ｐのエッジとプレート部５７との間には０．１〜１ｍｍ程度の隙間があるが、液体１の表面張力によりその隙間に液体１が流れ込むことはほとんどなく、基板Ｐの周縁近傍を露光する場合にも、プレート部５７により投影光学系ＰＬの下に液体１を保持することができる。【００３０】
露光装置ＥＸ（露光装置本体Ｓ）は、投影光学系ＰＬを支持する鏡筒定盤１００と、鏡筒定盤１００、マスクステージＭＳＴ、及び基板ステージＰＳＴを支持するメインフレーム１０２とを備えている。メインフレーム１０２は、チャンバ装置ＣＨ内部の床面ＦＤ上に設けられたベース１０８上に設置されている。メインフレーム１０２には、内側に向けて突出する上側段部１０２Ａ及び下側段部１０２Ｂが形成されている。【００３１】
照明光学系ＩＬは、メインフレーム１０２の上部に固定された支持フレーム１２０により支持されている。メインフレーム１０２の上側段部１０２Ａには、防振装置１２２を介してマスク定盤１２４が支持されている。マスクステージＭＳＴ及びマスク定盤１２４の中央部にはマスクＭのパターン像を通過させる開口部が形成されている。マスクステージＭＳＴの下面には非接触軸受である気体軸受（エアベアリング）１２６が複数設けられている。マスクステージＭＳＴはエアベアリング１２６によりマスク定盤１２４の上面（ガイド面）に対して非接触支持されており、マスクステージ駆動装置により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。【００３２】
投影光学系ＰＬを保持する鏡筒ＰＫの外周にはフランジ１０４が設けられており、投影光学系ＰＬはこのフランジ１０４を介して鏡筒定盤１００に支持されている。鏡筒定盤１００とメインフレーム１０２の下側段部１０２Ｂとの間にはエアマウントなどを含む防振装置１０６が配置されており、投影光学系ＰＬを支持する鏡筒定盤１００はメインフレーム１０２の下側段部１０２Ｂに防振装置１０６を介して支持されている。この防振装置１０６によって、メインフレーム１０２の振動が、投影光学系ＰＬを支持する鏡筒定盤１００に伝わらないように、鏡筒定盤１００とメインフレーム１０２とが振動的に分離されている。【００３３】
基板ステージＰＳＴの下面には複数の非接触軸受である気体軸受（エアベアリング）１３０が設けられている。また、ベース１０８上には、エアマウント等を含む防振装置１１０を介して定盤１１２（ステージベース）が支持されている。基板ステージＰＳＴはエアベアリング１３０により定盤１１２の上面（ガイド面）に対して非接触支持されており、基板ステージ駆動装置により、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。この防振装置１１０によって、ベース１０８（床面ＦＤ）やメインフレーム１０２の振動が、基板ステージＰＳＴを非接触支持する定盤１１２に伝わらないように、定盤１１２とメインフレーム１０２及びベース１０８（床面ＦＤ）とが振動的に分離されている。【００３４】
液体供給機構１０の一部を構成する液体供給部材１２（後に詳述）は、メインフレーム１０２の下側段部１０２Ｂに第１支持部材１４０を介して支持されている。なお図１では、液体供給部材１２のみが第１支持部材１４０によって支持されているように図示されているが、その液体供給部材１２に接続する供給管１１も第１支持部材１４０によって支持されてもよい。【００３５】
また、液体回収機構２０の一部を構成する液体回収部材２２（後に詳述）は、ベース１０８（又は床面ＦＤ）に第２支持部材１５０を介して支持されている。なお図１では、液体回収部材２２のみが第２支持部材１５０によって支持されているように図示されているが、その液体回収部材２２に接続する回収管２１も第２支持部材１５０によって支持されてもよい。【００３６】
ここで、液体供給部材１２と液体回収部材２２とは分離して設けられている。そして、液体供給部材１２を第１支持部材１４０を介して支持しているメインフレーム１０２、及び液体回収部材２２を第２支持部材１５０を介して支持しているベース１０８のそれぞれは、投影光学系ＰＬの鏡筒ＰＫをフランジ１０４を介して支持している鏡筒定盤１００と、防振装置１０６を介して振動的に分離している。そのため、ベース１０８上に第２支持部材１５０を介して支持されている液体回収機構２０を構成する液体回収部材２２は、投影光学系ＰＬに対して、振動的に分離している。また、メインフレーム１０２及びベース１０８は、ステージベース１１２と振動的に分離しているため、メインフレーム１０２に支持されている液体供給部材１２、及びベース１０８に支持されている液体回収部材２２は、ステージベース１１２上に支持されている基板ステージＰＳＴに対しても振動的に分離している。【００３７】
なお、液体回収機構２０の一部を構成する液体回収部材２２は、投影光学系ＰＬに対して振動的に分離されているが、液体供給機構１０の液体供給部材１２を支持する第１支持部材１４０と液体回収機構２０の液体回収部材２２を支持する第２支持部材１５０との間に防振装置を配置して、液体供給機構１０の液体供給部材１２を、液体供給機構１０の液体供給部材１２と投影光学系ＰＬの両方に対して振動的に分離してもよい。例えば、第２支持部材１５０を防振装置を介してベース１０８上に設置することによって、液体供給機構１０の液体供給部材１２と液体回収機構２０の液体回収部材２２とを振動的に分離することができる。また、液体回収機構２０は、複数の部材から構成されており、その全てを投影光学系ＰＬと振動的に分離してもよいし、上述したように、その一部のみを分離するだけでもよい。要は、大きな振動が発生しやすい部材が少なくとも投影光学系ＰＬに対して振動的に分離されていればよい。【００３８】
また、レーザ干渉計５６は、鏡筒定盤１００に取り付けられている。そのため、鏡筒定盤１００に取り付けられたレーザ干渉計５６と、メインフレーム１０２に第１支持部材１４０を介して支持された液体供給部材１２（液体供給機構１０）とは振動的に分離しているとともに、レーザ干渉計５６とベース１０８上に第２支持部材１５０を介して支持された液体回収部材２２（液体回収機構２０）とも振動的に分離している。また、鏡筒定盤１００には、基板Ｐのフォーカス位置（Ｚ位置）及び傾斜を計測するためのフォーカス検出系や基板Ｐ上のアライメントマークを検出するアライメント系等、不図示の計測系も支持されており、これらの計測系も、メインフレーム１０２、液体供給部材１２、及び液体回収部材２２とは振動的に分離されることになる。【００３９】
図２は、液体１を供給する液体供給機構１０及び液体１を回収する液体回収機構２０を示す概略構成図である。上述したように、本実施形態における液体１は純水であり、液体供給機構１０は、純水製造装置３０と、純水製造装置３０で製造された液体（純水）１の温度調整を行う温調装置４０と、温調装置４０に供給管１１を介して接続された液体供給部材１２とを備えている。液体供給部材１２は投影光学系ＰＬの先端部の光学素子２を囲むように基板Ｐに近接する位置に設けられており、基板Ｐに対向する供給口１４を有している。供給管１１と供給口１４とは、液体供給部材１２の内部に形成された供給流路１３を介して接続されている。液体供給機構１０は、基板Ｐ上に液体１を供給するものであり、純水製造装置３０で製造され、温調装置４０で温度調整された液体１は、供給管１１及び液体供給部材１２の供給流路１３を介して供給口１４より基板Ｐ上に供給される。【００４０】
また、液体回収機構２０は、投影光学系ＰＬの先端部の光学素子２を囲むように基板Ｐに近接する位置に設けられている液体回収部材２２と、液体回収部材２２に回収管２１を介して接続された液体回収装置２５とを備えている。液体回収部材２２は、基板Ｐに対向する回収口２４を有している。回収管２１と回収口２４とは、液体回収部材２２の内部に形成された回収流路２３を介して接続されている。液体回収機構２０は、基板Ｐ上の液体１を回収するものであり、基板Ｐ上の液体１は、液体回収部材２２の回収口２４、回収流路２３、及び回収管２１を介して液体回収装置２５に回収される。液体回収装置２５は、例えば真空ポンプ等の真空系（吸引装置）、回収口２４から回収した液体１とその液体１と一緒に回収された気体とを分離する気液分離器、及び回収した液体１を収容するタンク等を備えている。液体回収装置２５の動作は制御装置ＣＯＮＴによって制御される。【００４１】
純水製造装置３０及び温調装置４０は、チャンバ装置ＣＨの外に配置されている（図１参照）。これにより、純水製造装置３０や温調装置４０から発生する熱が露光装置本体Ｓに与える影響を抑えることができる。一方、供給管１１及び回収管２１は空調されたチャンバ装置ＣＨ内部に配置されている。空調された（温度調整された）チャンバ装置ＣＨ内部に供給管１１が配置されることにより、供給管１１の温度変動が抑えられている。【００４２】
純水製造装置３０は、例えば浮遊物や不純物を含む水を精製して所定の純度の純水を製造する純水製造器３１と、純水製造器３１で製造された純水から更に不純物を除いて高純度な純水（超純水）を製造する超純水製造器３２とを備えている。純水製造装置３０の純水製造器３１には、例えば水道水や液体回収機構２０で回収された水が供給され、純水製造器３１はその供給された水を精製して所定の純度の純水を製造する。【００４３】
温調装置４０は、純水製造装置３０で製造され、供給管１１に供給される液体（純水）１の温度調整を行うものであって、その一端部を純水製造装置３０（超純水製造器３２）に接続し、他端部を供給管１１に接続しており、純水製造装置３０で製造された液体１の温度調整を行った後、その温度調整された液体１を供給管１１に送出する。温調装置４０は、純水製造装置３０の超純水製造器３２から供給された液体１の温度を粗く調整するラフ温調器４１と、ラフ温調器４１の流路下流側（供給管１１側）に設けられ、供給管１１側に流す液体１の単位時間当たりの量を制御するマスフローコントローラと呼ばれる流量制御器４２と、流量制御器４２を通過した液体１中の気体溶存濃度を低下させるための脱気装置４３と、脱気装置４３で脱気された液体１中の異物を取り除くフィルタ４４と、フィルタ４４を通過した液体１の温度の微調整を行うファイン温調器４５とを備えている。【００４４】
ラフ温調器４１は、超純水製造器３２から送出された液体１の温度を目標温度（例えば２３℃）に対して例えば±０．１℃程度の粗い精度で温度調整するものである。流量制御器４２はラフ温調器４１と脱気装置４３との間に配置されており、ラフ温調器４１で温度調整された液体１の脱気装置４３側に対する単位時間当たりの流量を制御する。ここで、流量制御器４２は、ラフ温調器４１で温度調整された液体１の流量制御を行う構成であるので、流量制御を高精度に行うことができる。すなわち、温度調整を施されていない液体１に対して流量制御を行おうとすると、例えば液体１の温度変動が大きい場合、その温度変動に起因して脱気装置４３側に供給する液体１の流量も変動する可能性があるが、ラフ温調器４１で温度調整された液体１を流量制御することで、流量制御器４２は流量制御を高精度に行うことができる。【００４５】
脱気装置４３は、ラフ温調器４１とファイン温調器４５との間、具体的には流量制御器４２とフィルタ４４との間に配置されており、流量制御器４２から送出された液体１を脱気して、液体１中の気体溶存濃度を低下させる。脱気装置４３としては、供給された液体１を減圧することによって脱気する減圧装置など公知の脱気装置を用いることができる。
また、中空糸膜フィルタ等の濾過フィルタを用いて液体１を気液分離し、分離された気体成分を真空系を使って除くフィルタを含む装置や、液体１を遠心力を使って気液分離し、分離された気体成分を真空系を使って除く脱気ポンプを含む装置などを用いることもできる。【００４６】
脱気装置４３は、ラフ温調器４１で温度調整された液体１の脱気を行う構成であるので、脱気を良好に行うことができる。すなわち、温度調整を施されていない液体１に対して脱気を行おうとすると、例えば液体１の温度変動が大きい場合、その温度変動に起因して脱気レベル（気体溶存濃度）が変動する可能性があるが、ラフ温調器４１で温度調整された液体１を脱気することで、脱気装置４３は液体１中の気体溶存濃度を十分に安定して低下することができる。【００４７】
フィルタ４４は、ラフ温調器４１とファイン温調器４５との間、具体的には脱気装置４３とファイン温調器４５との間に配置されており、脱気装置４３から送出された液体１中の異物を取り除くものである。流量制御器４２や脱気装置４３を通過するときに、液体１中に僅かに異物（パーティクル）が混入する可能性が考えられるが、流量制御器４２や脱気装置４３の下流側（供給管１１側）にフィルタ４４を設けたことにより、そのフィルタ４４によって異物を取り除くことができる。フィルタ４４としては、中空糸膜フィルタなど公知のフィルタを用いることができ、例えば、フィルタ４４を通過した液体中に含まれる０．１μｍよりも大きな泡（ｂｕｂｂｌｅ）や異物（ｐａｒｔｉｃｌｅ）が０．３個／ｃｍ３より少なくなる性能のものを用いるのが望ましい。なお、最終的には、投影光学系ＰＬの光学素子２と基板Ｐとの間の液体中に含まれる０．１μｍより大きな泡や異物を１個未満に抑えておくのが望ましい。【００４８】
ファイン温調器４５は、ラフ温調器４１と供給管１１との間、具体的にはフィルタ４４と供給管１１との間に配置されており、高精度に液体１の温度調整を行う。例えばファイン温調器４５は、フィルタ４４から送出された液体１の温度（温度安定性、温度均一性）を目標温度に対して±０．０１℃〜±０．００１℃程度の高い精度で微調整する。本実施形態においては、温調装置４０を構成する複数の機器のうち、ファイン温調器４５が液体１の供給対象である基板Ｐ（露光装置本体Ｓ）に最も近い位置に配置されているので、高精度に温度調整された液体１を基板Ｐ上に供給することができる。【００４９】
なお、フィルタ４４は温調装置４０内でラフ温調器４１とファイン温調器４５との間に配置されているのが好ましいが、温調装置４０内の異なる場所に配置されていてもよいし、温調装置４０の外に配置されるようにしてもよい。【００５０】
純水製造装置３０の動作は、露光装置本体Ｓの動作を制御する制御装置ＣＯＮＴとは別の純水製造制御部３３によって制御されるようになっている。また、温調装置４０の動作は、制御装置ＣＯＮＴとは別の温調制御部４６によって制御されるようになっている。そして、制御装置ＣＯＮＴと純水製造制御部３３とは第１通信装置４０１によって接続され、制御装置ＣＯＮＴと温調制御部４６とは第２通信装置４０２によって接続されている。
第１通信装置４０１及び第２通信装置４０２を含む通信装置４００は、例えばローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）を含んで構成されており、制御装置ＣＯＮＴ、純水製造制御部３３、及び温調制御部４６のそれぞれは、通信装置４００を介して互いに信号及び情報伝達可能となっている。【００５１】
液体供給機構１０の供給管１１は、温調装置４０で温度調整された液体１を液体供給部材１２を介して基板Ｐ上に供給するものであって、その一端部を温調装置４０のファイン温調器４５に接続し、他端部を液体供給部材１２の供給流路１３に接続している。上述したように、供給管１１は空調系３００によって空調されているチャンバ装置ＣＨの内部に配置されている。液体回収機構２０の回収管２１は、基板Ｐ上の液体１を液体回収部材２２の回収口２４を介して回収するものであり、回収口２４から回収された液体１は、液体回収部材２２の回収流路２３及び回収管２１を介して液体回収装置２５に回収される。【００５２】
供給管１１と回収管２１とは接続管６０を介して接続されている。接続管６０もチャンバ装置ＣＨ内部に配置されている。接続管６０の一端部は供給管１１の途中の接続位置Ｃ１に接続され、他端部は回収管２１の途中の接続位置Ｃ２に接続されている。また、供給管１１の途中には、この供給管１１の流路を開閉する第１バルブ１６が設けられており、回収管２１の途中には、この回収管２１の流路を開閉する第２バルブ２６が設けられており、接続管６０の途中には、この接続管６０の流路を開閉する第３バルブ６６が設けられている。第１バルブ１６は、供給管１１のうち接続位置Ｃ１よりも供給口１４側に設けられており、第２バルブ２６は、回収管２１のうち接続位置Ｃ２よりも回収口２４側に設けられている。各バルブ１６、２６、６６の動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。そして、これらバルブ１６、２６、６６によって、温調装置４０から送出された液体１の流路が変更されるようになっている。なお、接続管６０は、なるべく供給口１４及び回収口２４に近い方が望ましいが、チャンバＣＨの外に設けてもよい。また、第１バルブ１６及び第２バルブ２６の代わりに接続位置Ｃ１に三方弁を配置して、温調装置４０から接続位置Ｃ１に流入した液体１の流路を切替えるようにしてもよい。【００５３】
また、チャンバ装置ＣＨ内部には、このチャンバ装置ＣＨ内部の温度を計測する温度計測器１６０が設けられている。温度計測器１６０の温度計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力されるようになっている。【００５４】
図３は、液体供給部材１２に形成された供給口１４、及び液体回収部材２２に形成された回収口２４と、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１との位置関係を示す平面図である。図３において、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１はＹ軸方向（非走査方向）を長手方向とする矩形状に設定されている。そして、本実施形態において、供給口１４は２つ設けられており、投影領域ＡＲ１に対して走査方向一方側（−Ｘ側）には第１供給口１４Ａが設けられ、他方側（＋Ｘ側）には第２供給口１４Ｂが設けられている。つまり、第１、第２供給口１４Ａ、１４Ｂは、投影領域ＡＲ１の近くに設けられ、走査方向（Ｘ方向）に関して投影領域ＡＲ１を挟むようにその両側に配置されている。第１、第２供給口１４Ａ、１４Ｂのそれぞれは所定の長さを有する平面視略円弧状のスリット状に形成されている。第１、第２供給口１４Ａ、１４ＢのＹ軸方向における長さは、少なくとも投影領域ＡＲ１のＹ軸方向における長さより長くなっている。液体供給機構１０は、第１、第２供給口１４Ａ、１４Ｂより、投影領域ＡＲ１の両側で液体１を同時に供給可能である。そして、液体供給部材１２内部には、複数（２つ）の供給口１４Ａ、１４Ｂに対応するように、複数（２つ）の供給流路１３が形成されている。【００５５】
また、本実施形態において、回収口２４は４つ設けられている。４つの回収口２４Ａ〜２４Ｄは投影領域ＡＲ１に対して供給口１４Ａ、１４Ｂの外側に配置されており、供給口１４Ａ、１４Ｂ及び投影領域ＡＲ１を囲むように配置されている。複数（４つ）の回収口２４Ａ〜２４Ｄのうち、回収口２４Ａと回収口２４ＣとがＸ軸方向に関して投影領域ＡＲ１を挟んでその両側に配置されており、回収口２４Ｂと回収口２４ＤとがＹ軸方向に関して投影領域ＡＲ１を挟んでその両側に配置されている。供給口１４Ａ、１４Ｂは投影領域ＡＲ１と回収口２４Ａ、２４Ｃとの間に配置された構成となっている。回収口２４Ａ〜２４Ｄのそれぞれは平面視略円弧状の所定の長さを有するスリット状に形成されている。回収口２４Ａ、２４ＣのＹ軸方向における長さは、供給口１４Ａ、１４ＢのＹ軸方向における長さより長くなっている。回収口２４Ｂ、２４Ｄのそれぞれも回収口２４Ａ、２４Ｃとほぼ同じ長さに形成されている。そして、液体回収部材２２内部には、複数（４つ）の回収口２４Ａ〜２４Ｄに対応するように、複数（４つ）の回収流路２３が形成されている。
本実施形態においては、回収口２４を、供給口１４及び投影領域ＡＲ１を囲むように設けたので、基板Ｐの外側への液体１の流出を防止することができる。【００５６】
なお、本実施形態において、複数の回収口２４Ａ〜２４Ｄのそれぞれはほぼ同じ大きさ（長さ）に形成されているが、互いに異なる大きさであってもよい。また、回収口２４の数は４つに限られず、投影領域ＡＲ１及び供給口１４Ａ、１４Ｂを取り囲むように配置されていれば、任意の複数設けることができる。また、回収口２４の外側に、更に別の回収口を設けてもよい。また、回収口を分割せずに、連続した環状の回収口としてもよい。また、図３においては、供給口１４のスリット幅と回収口２４のスリット幅とがほぼ同じになっているが、回収口２４のスリット幅を、供給口１４のスリット幅より大きくしてもよいし、逆に回収口のスリット幅を、供給口のスリット幅より小さくしてもよい。【００５７】
また、ここでは、液体供給機構１０の供給口１４は投影領域ＡＲ１に対して走査方向（Ｘ軸方向）両側に設けられている構成であるが、非走査方向（Ｙ軸方向）両側に別の供給口を設け、これら複数の供給口を組み合わせて液体供給を行うようにしてもよい。あるいは、供給口は投影領域ＡＲ１の周りを全て囲むように環状に設けられてもよい。【００５８】
そして、液体１が満たされた液浸領域ＡＲ２は、投影領域ＡＲ１を含むように実質的に４つの回収口２４Ａ〜２４Ｄで囲まれた領域内であって且つ基板Ｐ上の一部に局所的に形成される。なお、液浸領域ＡＲ２は少なくとも投影領域ＡＲ１を覆っていればよく、必ずしも４つの回収口２４Ａ〜２４Ｄで囲まれた領域全体が液浸領域にならなくてもよい。【００５９】
図４は、液体供給部材１２及び液体回収部材２２の概略斜視図である。図４に示すように、液体供給部材１２及び液体回収部材２２のそれぞれは、投影光学系ＰＬの終端部の光学素子２の周りを囲むように設けられた環状部材であって、互いに分離・独立している部材である。そして、上述したように、複数の供給流路１３（図４では不図示）のそれぞれに対して供給管１１が接続され、複数の回収流路２３のそれぞれに対して回収管２１が接続されている。【００６０】
なお、液体供給部材１２及び液体回収部材２２は、例えばステンレスやチタン、アルミニウム、あるいはこれらを含む合金等の金属により形成されており、供給流路１３及び回収流路２３は例えば放電加工により形成される。なお、液体供給部材１２及び液体回収部材２２の接液面は電解研磨あるいは不導体酸化膜処理しておくとよい。また、液体供給部材１２及び液体回収部材２２を含む液体供給機構１０及び液体回収機構２０を構成する各部材は、例えばポリ四フッ化エチレン等の合成樹脂により形成されていてもよい。【００６１】
なお、本実施形態において、複数の供給口１４及び供給管１１は、１つの温調装置４０に接続されているが、供給口１４（供給管１１）の数に対応した温調装置４０を複数（ここでは２つ）設け、供給口１４（供給管１１）のそれぞれを前記複数の温調装置４０のそれぞれに接続するようにしてもよい。同様に、複数の回収口２４及び回収管２１を、１つの液体回収装置２５に接続する構成の他に、回収口２４（回収管２１）の数に対応した液体回収装置２５を複数（ここでは４つ）設け、回収口２４（回収管２１）のそれぞれを前記複数の液体回収装置２５のそれぞれに接続するようにしてもよい。【００６２】
図５は、図４のＡ−Ａ断面矢視図、図６は、図４のＢ−Ｂ断面矢視図である。なお、以下の説明では、液体供給部材１２及び液体回収部材２２のうち、投影光学系ＰＬの＋Ｘ側に設けられた供給流路１３及び回収流路２３について説明するが、投影光学系ＰＬの−Ｘ側に設けられた供給流路１３、投影光学系ＰＬの−Ｘ側の回収流路２３、−Ｙ側の回収流路２３、及び＋Ｙ側の回収流路２３も同等の構成を有する。【００６３】
図５において、供給流路１３は、供給管１１に継手８０を介して接続され、ほぼ水平方向に液体１を流す水平流路１３Ａと、ほぼ鉛直方向に液体１を流す鉛直流路１３Ｂとを有している。水平流路１３Ａは、平面視において、供給管１１から鉛直流路１３Ｂ（投影光学系ＰＬ）側に向かって漸次拡がるテーパ状に形成されている。温調装置４０から送出された液体１は供給管１１を介して供給流路１３に流入する。供給流路１３に流入した液体１は、供給流路１３のうち、水平流路１３Ａにおいてほぼ水平方向（ＸＹ平面方向）に流れ、ほぼ直角に曲げられた後、鉛直流路１３Ｂにおいて鉛直方向（−Ｚ方向）に流れ、供給口１４を介して基板Ｐの上方より基板Ｐ上に供給される。【００６４】
図５及び図６において、回収流路２３は、回収管２１に継手８１を介して接続され、ほぼ水平方向に液体１を流す水平流路２３Ａと、ほぼ鉛直方向に液体１を流す鉛直流路２３Ｂとを有している。水平流路２３Ａは、平面視において、鉛直流路２３Ｂ（投影光学系ＰＬ）から回収管２１側に向かって漸次窄まるテーパ状に形成されている。真空系を有する液体回収装置２５の駆動により、基板Ｐ上の液体１は、その基板Ｐの上方に設けられた回収口２４を介して回収流路２３の鉛直流路２３Ｂに鉛直上向き（＋Ｚ方向）に流入する。
回収流路２３の鉛直流路２３Ｂに流入した液体１は、水平方向にその流れの向きを変えられ、水平流路２３Ａをほぼ水平方向に流れる。その後、回収管２１を介して液体回収装置２５に吸引回収される。【００６５】
液体回収部材２２のうち回収口２４より投影光学系ＰＬに対して外側の下面（基板Ｐ側を向く面）には、液体１を捕捉する所定長さの液体トラップ面７０が形成されている。トラップ面７０は、ＸＹ平面に対して傾斜した面であり、投影領域ＡＲ１（液浸領域ＡＲ２）に対して外側に向かうにつれて基板Ｐの表面に対して離れるように（上に向かうように）傾斜している。本実施形態において、トラップ面７０は投影領域ＡＲ１に対して走査方向（Ｘ軸方向）両側のそれぞれに設けられている。トラップ面７０は親液処理を施されている。基板Ｐの表面に塗布されている膜（フォトレジスト、反射防止膜等）は通常撥水性（撥液性）なので、回収口２４の外側に流出した液体１は、トラップ面７０で捕捉される。なお、本実施形態における液体１は極性の大きい水であるため、トラップ面７０に対する親水処理（親液処理）として、例えばアルコールなど極性の大きい分子構造の物質で薄膜を形成することで、このトラップ面７０に対して親水性を付与する。すなわち、液体１として水を用いる場合にはトラップ面７０にＯＨ基など極性の大きい分子構造を持ったものを表面に配置させる処理が望ましい。【００６６】
なお、ここでは、トラップ面７０は液体回収部材２２の下面において投影領域ＡＲ１の走査方向両側のみに設けられている構成であるが、投影領域ＡＲ１に対して非走査方向に設けられた構成とすることも可能である。一方、液体１が流出しやすいのは走査方向両側であるため、投影領域ＡＲ１の走査方向両側のみにトラップ面７０を設ける構成であっても、流出しようとする液体１を良好に捕捉できる。また、トラップ面７０はフラット面である必要は無く、例えば複数の平面を組み合わせた形状であってもよい。あるいは、トラップ面７０は曲面状であってもよく、表面積拡大処理、具体的には粗面処理を施されていてもよい。【００６７】
なお、液体回収を円滑に行うために、回収流路２３のうち回収口２４近傍の内壁面に親液処理（親水処理）を施すことができる。本実施形態における液体１は極性の大きい水であるため、回収口２４に対する親水処理（親液処理）として、例えばアルコールなど極性の大きい分子構造の物質で薄膜を形成することで回収口２４近傍の回収流路２３の内壁面に親水性を付与したり、あるいは紫外線（ＵＶ）を照射することで親水性を付与することができる。なお、回収口２４近傍以外にも、液体供給機構１０や液体回収機構２０のうち液体１が流れる流路の表面に対して親液処理を施すことができる。【００６８】
また、液体回収部材２２の下面のうち、基板Ｐ上に形成された液浸領域ＡＲ２の液体１に接触する位置には、供給管１１及び供給流路１３を介して基板Ｐ上に供給された液体１の温度を計測する液体温度計測器１７０が設けられている。液体温度計測器１７０の温度計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力されるようになっている。【００６９】
なお、液体温度計測器１７０は、基板Ｐ上に形成された液浸領域ＡＲ２の液体１に接触可能な位置であればよく、例えば液体供給部材１２の下面に設けられていてもよい。一方、投影領域ＡＲ１の近傍に液体温度検出器１７０を設けると、その液体温度検出器１７０の存在によって液浸領域ＡＲ２の液体１の流れが乱れる可能性があるため、液体温度検出器１７０の設置位置としては、液浸領域ＡＲ２の液体１に接触可能な範囲で、投影領域ＡＲ１より可能な限り遠い位置であることが好ましい。【００７０】
そして、液体供給部材１２と液体回収部材２２とは互いに独立して分離した部材であって、上述したように、液体供給部材１２は第１支持部材１４０を介してメインコラム１０２の下側段部１０２Ｂに支持され、液体回収部材２２は第２支持部材１５０を介してベース１０８に支持されている。また、液体供給部材１２は投影光学系ＰＬ（光学素子２）に対して離れた状態で第１支持部材１４０に支持されており、これにより、投影光学系ＰＬの光学素子２と液体供給部材１２とが振動的に分離される。また、上述したように、液体回収部材２２は、投影光学系ＰＬ（光学素子２）に対して離れた状態で第２支持部材１５０に支持されており、これにより、投影光学系ＰＬの光学素子２と液体回収部材２２とが振動的に分離される。したがって、液体回収機構１０や液体回収機構２０で発生した振動が、投影光学系ＰＬに伝達することを防ぐことができる。なお、液体供給部材１２のうち光学素子２に対向する面や、光学素子２のうち液体供給部材１２に対向する面に撥液処理を施すことが好ましい。こうすることにより、液体供給部材１２と光学素子２との間に液体１が浸入することを防止することができる。同様に、液体供給部材１２のうち液体回収部材２２に対向する面や、液体回収部材２２のうち液体供給部材１２に対向する面にも撥液処理を施すことが好ましい。撥液処理としては、例えば撥液性を有する材料を使ったコーティング処理が挙げられる。撥液性を有する材料としては、例えばフッ素系化合物やシリコン化合物、あるいはポリエチレン等の合成樹脂が挙げられる。また、表面処理のための薄膜は単層膜であってもよいし複数の層からなる膜であってもよい。【００７１】
次に、上述した露光装置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７Ａ〜７Ｄに示す模式図を参照しながら説明する。
液体供給機構１０の純水製造装置３０で製造された液体（純水）１は、温調装置４０で所望の温度、例えばチャンバ装置ＣＨ内部と同等の温度に調整された後、供給管１１に供給される。ここで、液体供給機構１０の純水製造装置３０及び温調装置４０は、液体供給時及び液体供給不要時のいずれにおいても駆動している。そして、露光処理を行う前など液体供給不要時においては、制御装置ＣＯＮＴは、供給管１１から液体供給部材１２（ひいては基板Ｐ）に対する液体１の供給を停止するために、図７Ａに示すように、第１バルブ１６によって供給管１１から液体供給部材１２（基板Ｐ）への流路を閉じる。このとき、第２バルブ２６によって回収管２１の流路も閉じられている。そして、制御装置ＣＯＮＴは、供給管１１から液体供給部材１２（基板Ｐ）への液体１の供給を停止しているときに、接続管６０の第３バルブ６６を開けて接続管６０の流路を開け、温調装置４０から供給管１１に流入した液体１が接続管６０を介して回収管２１に流れるように流路を切り替える。これにより、液体供給不要時において、温調装置４０で温度調整された液体１は基板Ｐ上に供給されずに、回収管２１を介して液体回収装置２５に回収される。なおこのとき、液体１の単位時間あたりの流量を、液浸露光時に比べて少なくるようにしてもよい。すなわち、純水製造装置３０及び温調装置４０の動作を継続して、供給流路に液体１を流し続けることができれば、液体１の流量が少なくても良い。【００７２】
図７Ｂに示すように、液浸露光処理を行うに際し、制御装置ＣＯＮＴは、第１バルブ１６を開けて供給管１１から液体供給部材１２（基板Ｐ）への流路を開けるとともに、第３バルブ６６によって接続管６０の流路を閉じる。これにより、温調装置４０によって温度調整された液体１が供給管１１及び液体供給部材１２の供給口１４を介して基板Ｐ上に供給される。このとき、制御装置ＣＯＮＴは、第２バルブ２６を開けて液体回収部材２２の回収口２４から回収管２１（液体回収装置２５）への流路を開ける。これにより、基板Ｐ上の液体１は、回収口２４、回収流路２３、及び回収管２１を介して液体回収装置２５に回収される。液体供給機構１０及び液体回収機構２０による液体１の供給及び回収動作によって、供給管１１を介して温調装置４０より供給された液体１は基板Ｐ上に液浸領域ＡＲ２を良好に形成する。【００７３】
ここで、純水製造装置３０及び温調装置４０を含む液体供給機構１０の液体供給動作は、制御装置ＣＯＮＴあるいはこの制御装置ＣＯＮＴに通信装置４００を介して接続されている純水製造制御部３３や温調制御部４６によって制御され、液体供給機構１０は、単位時間あたり所定量の液体１を、基板Ｐの上方に設けられた供給口１４より基板Ｐ上に供給する。また、液体回収装置２５を含む液体回収機構２０の液体回収動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御され、液体回収機構２０は、単位時間あたり所定量の液体１を、基板Ｐの上方に設けられた回収口２４を介して回収する。【００７４】
図７Ａに示したように、基板Ｐ上に対する液体１の供給を停止しているときにも、純水製造装置３０及び温調装置４０はその駆動を継続しているので、図７Ｂに示したように、基板Ｐ上に液体１を供給するためにバルブ１６、２６、６６を使って流路を切り替えるだけで、所望の温度に調整された液体１を直ちに基板Ｐ上に供給することができる。つまり、基板Ｐ上に対する液体１の供給を停止するとき、純水製造装置３０や温調装置４０の駆動まで停止してしまうと、液体１の供給を再開したときや、温調装置４０の駆動を再開したとき、温調装置４０から送出される液体温度が僅かに変化したり、液体が所望温度に達するまでに時間がかかって待ち時間を設けなくてはならない等の不都合が生じる。しかしながら、液体１の供給を停止しているときも、供給管１１に液体１を流入させ、温調装置４０の駆動や供給管１１に対する液体１の流入を維持することで、基板Ｐ上に対する液体１の供給を停止した後に液体供給動作を再開する場合においても、待ち時間を設けることなく（スループットを低下させることなく）、所望温度の液体１を効率良く供給することができる。【００７５】
そして、液体１の供給を停止しているときに、バルブ１６、２６、６６を使って供給管１１に流入した液体１を回収管２１に流すようにしたので、液体１の流出を防止することができ、液体１の流出に伴う周辺の機械部品の錆びの発生や基板Ｐがおかれている環境（湿度等）の変動といった不都合の発生を防止することができる。【００７６】
ここで、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐ上に対する液体１の供給を開始した後、液浸露光処理を開始するまでの間（基板Ｐに露光光が照射されるまでの間）、供給管１１を介して液体１を所定期間（あるいは所定量）供給する。これにより、供給管１１や供給流路１３、あるいは供給口１４近傍が洗浄（フラッシュ）されるとともに、供給管１１や供給流路１３、あるいは供給口１４近傍の温度が安定する。なおこのとき、液体１の単位時間あたりの流量を、液浸露光時に比べて多くするようにしてもよい。これにより、高い洗浄効果が期待できるとともに、供給管１１や供給流路１３、あるいは供給口１４近傍の温度を短時間で所定温度（液体１と同じ温度）にすることができる。換言すれば、液浸露光処理を行う前に、ファイン温調器４５で温度調整された液体１を所定時間基板Ｐ上に供給し続け、供給管１１等が温度定常状態となった後に、液浸露光処理を開始する。その場合、短時間で温度定常状態にするために、温度調整された液体１を液浸露光時より大量に流すようにしてもよい。【００７７】
基板Ｐ上に液浸領域ＡＲ２を形成した後、制御装置ＣＯＮＴは、照明光学系ＩＬより露光光ＥＬを射出する。照明光学系ＩＬより射出されマスクＭを通過した露光光ＥＬは投影光学系ＰＬの像面側に照射され、これにより、図７Ｃに示すように、マスクＭのパターンが投影光学系ＰＬ及び液浸領域ＡＲ２の液体１を介して基板Ｐに露光される。制御装置ＣＯＮＴは、露光光ＥＬが投影光学系ＰＬの像面側に照射されているときに、すなわち基板Ｐの露光動作中に、液体供給機構１０による基板Ｐ上への液体供給動作と、液体回収機構２０による基板Ｐ上の液体回収動作とを行う。これにより、基板Ｐ上に液浸領域ＡＲ２が良好に形成される。【００７８】
本実施形態における露光装置ＥＸは、マスクＭと基板ＰとをＸ軸方向（走査方向）に移動しながらマスクＭのパターン像を基板Ｐに投影露光するものであって、走査露光時には、投影光学系ＰＬの終端部直下の矩形状の投影領域ＡＲ１にマスクＭの一部のパターン像が投影され、投影光学系ＰＬに対して、マスクＭが−Ｘ方向（又は＋Ｘ方向）に速度Ｖで移動するのに同期して、基板ステージＰＳＴを介して基板Ｐが＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）に速度β・Ｖ（βは投影倍率）で移動する。基板Ｐ上には複数のショット領域が設定されており、１つのショット領域への露光終了後に、基板Ｐのステッピング移動によって次のショット領域が走査開始位置に移動し、以下、ステップ・アンド・スキャン方式で基板Ｐを移動しながら各ショット領域に対する走査露光処理が順次行われる。【００７９】
そして、基板Ｐ上に供給された液体１は、基板Ｐの動きに合わせて投影光学系ＰＬの下を流れる。例えば、あるショット領域の露光中に基板Ｐが＋Ｘ方向に移動しているときには、液体１は基板Ｐと同じ方向＋Ｘ方向に、ほぼ基板Ｐと同じ速度で、投影光学系ＰＬの下を流れる。【００８０】
本実施形態において、露光動作中、液体供給機構１０は、供給口１４Ａ、１４Ｂより投影領域ＡＲ１の両側から基板Ｐ上への液体１の供給を同時に行う。これにより、供給口１４Ａ、１４Ｂから基板Ｐ上に供給された液体１は、投影光学系ＰＬの終端部の光学素子２の下端面と基板Ｐとの間に良好に濡れ拡がり、液浸領域ＡＲ２を少なくとも投影領域ＡＲ１より広い範囲で形成する。【００８１】
ここで、例えば基板Ｐが＋Ｘ方向に移動することにより、投影領域ＡＲ１に対して＋Ｘ側に移動する液体量が増し、回収口２４Ｃで回収しきれずに、基板Ｐの外側に流出する可能性がある。ところが、＋Ｘ側に移動する液体１は、液体回収部材２２の＋Ｘ側下面に設けられているトラップ面７０で捕捉されるため、液体１の流出を防止することができる。【００８２】
ところで、本実施形態では、基板Ｐ上の一部に液浸領域ＡＲ２を形成する局所液浸方式であり、液体回収機構２０としての回収口２４を介して基板Ｐの上方から基板Ｐ上の液体１を液体回収装置２５の真空系を使って吸引回収する構成である。この場合、液体回収機構２０においては、基板Ｐ上の液体１を、その周囲の気体とともに（周囲の気体を噛み込むようにして）回収する状況が生じる可能性がある。液体回収機構２０が回収口２４を介して液体１をその周囲の気体とともに回収することで、液体１が回収流路２３に断続的に流入する状況が発生する。すると、回収流路２３に流入した液体１は粒状に分割された形態（液滴）となり、その液滴が回収流路２３や回収管２１に衝突する。このことが、音や振動の発生要因の１つと考えられ、このようにして発生した音や振動によって露光精度が劣化するおそれがある。【００８３】
ところが、液体回収機構２０の液体回収部材２２と、投影光学系ＰＬとは防振装置１０６を介して振動的に分離されているので、液体回収の際に生じる振動が、投影光学系ＰＬ、レーザ干渉計５６、及びフォーカス検出系やアライメント系等の計測系に伝わることがない。したがって、投影光学系が振動することでパターン像が劣化するといった不都合の発生を防止でき、また、液体回収機構２０の液体回収部材２２と、基板ステージＰＳＴとが防振装置１１０を介して振動的に分離されているので、基板ステージ（基板Ｐ）の位置制御を精度良く行うことができるため、パターン像を基板上に精度良く投影することができる。すなわち、基板ステージＰＳＴを支持するステージベース１１２と振動的に分離されたメインフレーム１０２で第１支持部材１４０を介して液体供給機構１０の液体供給部材１２を支持し、ベース１０８で第２支持部材１５０を介して液体回収機構２０の液体回収部材２２を支持しているので、液体供給機構１０及び液体回収機構２０は、ステージベース１１２とも振動的に分離されている。したがって、液体供給の際、あるいは液体回収の際に生じる振動が、ステージベース１１２に伝わることもなく、基板ステージＰＳＴの位置決め精度、あるいは移動精度を低下させる不都合が生じるのを防止することができる。【００８４】
なお、回収口２４に、例えば多孔質セラミックスやスポンジ状部材からなる多孔質部材、あるいは細管の集合体を設ける構成を採用することも可能である。これにより、液体１を回収する際に大きな音や振動が発生する不都合を低減することもできる。つまり、回収した液滴の大きさが大きいと、回収流路や回収管の内壁に当たるときの力（力積）が大きくなり、発生する音や振動も大きくなると考えられる。そこで、回収口２４の内部に多孔質部材や細管を配置することで、回収口２４から回収された液体の液滴の大きさを小さく（細かく）した状態で回収することができる。そのため、液滴が回収流路や回収管の内壁に当たるときの力（力積）を小さくすることができるので、発生する音や振動を低減することができる。【００８５】
液浸露光中において、チャンバ装置ＣＨ内部の温度は、チャンバ装置ＣＨ内部に設けられた温度計測器１６０にモニタされており、液浸領域ＡＲ２の液体１の温度は、液体回収部材２２の下面に取り付けられた液体温度計測器１７０によってモニタされている。そして、温度計測器１６０の計測結果及び液体温度計測器１７０の計測結果は、制御装置ＣＯＮＴに常時、又は定期的に出力されている。制御装置ＣＯＮＴは、温度計測器１６０及び液体温度計測器１７０それぞれの温度計測結果を通信装置４００（４０２）を介して温調制御部４６に通信する。温調制御部４６は、通信装置４０２を介して得た温度計測器１６０の計測結果及び液体温度計測器１７０の計測結果に基づいて、液浸領域ＡＲ２の液体１が所望の温度になるように、温調装置４０（ファイン温調器４５）による液体１の温度調整を制御する。ここで、温調制御部４６（または制御装置ＣＯＮＴ）は、例えば温度計測器１６０と液体温度計測器１７０とのそれぞれの計測結果を考慮して、温調装置４０（ファイン温調器４５）の温度調整を制御してもよい。あるいは、温調制御部４６（または制御装置ＣＯＮＴ）は、温度計測器１６０の計測結果又は液体温度計測器１７０の計測結果のうちいずれか一方の計測結果に基づいて、温調装置４０（ファイン温調器４５）による液体１の温度調整を制御するようにしてもよい。【００８６】
なお、本実施形態では、液体温度計測器１７０は液体回収部材２２の下面に取り付けられており、供給管１１から供給流路１３及び供給口１４を介して基板Ｐ上に供給された液体１の温度を計測しているが、例えば液体温度計測器１７０を供給管１１内部に設け、供給管１１内の液体１の温度を計測するようにしてもよい。この場合においても、供給管１１内の液体１の温度計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはその温度計測結果を通信装置４０２を介して温調制御部４６に通信する。温調制御部４６は、通信装置４０２を介して得た供給管１１内の液体１の温度計測結果に基づいて、温調装置４０の温度調整を制御する。もちろん、液体温度計測器１７０を、液浸領域ＡＲ２の液体１に接触する位置や供給管１１内部などの複数の位置にそれぞれに設け、これら複数の液体温度計測器１７０それぞれの温度計測結果に基づいて、温調装置４０による温度調整が制御されてもよい。この場合においても、これら複数の液体温度計測器１７０それぞれの計測結果に関して平均化など所定の演算処理を行い、その処理結果に基づいて温調装置４０による温度調整が制御されるようにしてもよい。同様に、チャンバ装置ＣＨ内部の温度を計測する温度計測器１６０を複数設け、これら複数の温度計測器１６０それぞれの温度計測結果に基づいて、場合によっては平均化等の演算処理を行った後、温調装置４０による温度調整が制御されてもよい。【００８７】
液浸露光処理が終了した後、制御装置ＣＯＮＴは、第１バルブ１６によって供給管１１の流路を閉じて供給管１１から液体供給部材１２（ひいては基板Ｐ）に対する液体１の供給を停止する。このときも、純水製造装置３０や温調装置４０の駆動は維持されており、温調装置４０からは温度調整された液体１が送出され続けている。また、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐ上に対する液体１の供給を停止した後も、所定期間だけ第２バルブ２６を開けて回収管２１の流路を開ける。これにより、液浸露光処理後において基板Ｐ上や基板ステージＰＳＴ上に残留している液体１を回収口２４を介して回収することができる。なお、残留した液体１を回収する際、回収口２４に対して基板ステージＰＳＴを相対的に移動するようにしてもよい。そして、基板Ｐ上や基板ステージＰＳＴ上に残留している液体１を回収した後、供給管１１を介して基板Ｐ上への液体１の供給を停止しているときに、制御装置ＣＯＮＴは、図７Ｄに示すように、第２バルブ２６で回収管２１の流路を閉じるとともに、第３バルブ６６を開けて接続管６０の流路を開け、温調装置４０から供給管１１に流入した液体１が接続管６０を介して回収管２１に流れるように流路の切り替えを行う。これにより、液体供給不要時において、温調装置４０で温度調整された液体１は基板Ｐ上に供給されずに、回収管２１を介して液体回収装置２５に回収される。なお、液体供給の不要時などに温調装置４０から供給される液体の量は、液浸露光時のときよりも少なくてもよい。【００８８】
以上説明したように、温調装置４０で温度調整された液体１を供給管１１を介して基板Ｐ上に供給する場合において、液体１の供給を停止しているときに、供給管１１に流入した液体１を回収管２１に流すようにしたので、液体１を流出させることなく、温調装置４０の駆動及び駆動停止や供給管１１への液体１の流入及び流入停止に伴う供給される液体温度の変動といった不都合の発生を防止することができる。特に、本実施形態のように、目標温度に対して例えば±０．０１℃といった高精度な温度調整が必要な場合、ファイン温調器４５の駆動及び駆動停止を繰り返すと、液体１を高精度に温度調整できなくなる可能性が高くなる。しかしながら、本実施形態のように、液体１の供給を停止しているときにも、ファイン温調器４５を含む温調装置４０の駆動を維持し、その温調装置４０から送出された液体１を回収管２１に流れるように流路を切り替えることで、液体１の流出を防止しつつ、液体１を高精度に所定温度に維持することができる。【００８９】
そして、温度装置４０は、ラフ温調器４１とファイン温調器４５とを有しているので、液体１を高精度に温度調整して供給することができ、高い露光精度を維持することができる。また、温調装置４０に液体１中の気体溶存濃度を低下させるための脱気装置４３を設けたので、液体１中の気泡の発生を十分に抑制してからこの液体１を供給することができ、液浸領域ＡＲ２の液体１からの気泡の発生を防止することができる。また、投影光学系ＰＬの下面や基板Ｐ表面など液体１が流れる流路中に仮に気泡が発生していても、気泡の発生を十分に抑制された液体１が流路中を流れることにより、液体１はこの流路中に発生した気泡を吸収し除去することもできる。このように、液浸領域ＡＲ２の液体１中に気泡を存在させないことができるので、気泡に起因するパターン像の劣化を防止し、高い露光精度を維持することができる。また、脱気装置４３をラフ温調器４１とファイン温調器４５との間に配置したことにより、脱気装置４３はラフ温調器４１で温度調整された液体１を脱気処理することになるので、良好に脱気できる。そして、脱気装置４３で脱気された液体１をファイン温調器４５で高精度に温度調整した後、供給管１１を介して供給することができ、所望温度に調整された液体１を介して露光処理することができる。【００９０】
また、空調されたチャンバ装置ＣＨ内の温度を計測する温度計測器１６０の計測結果に基づいて、温調装置４０による液体１の温度調整が制御されるので、チャンバ装置ＣＨ内の温度環境を考慮して高精度に温度調整された液体１を供給することができる。したがって、所望温度に調整された液体１を介して精度良く露光処理することができる。【００９１】
また、投影光学系ＰＬに対して液体回収機構２０（液体回収部材２２）が振動的に分離されているので、液体回収機構２０（液体回収部材２２）で振動が発生してもその振動は投影光学系ＰＬに伝わらない。したがって、投影光学系ＰＬが振動することで基板Ｐ上に形成されるパターン像が劣化する不都合を防止できる。また、液体供給機構１０（液体供給部材１２）と液体回収機構２０（液体回収部材２２）とを分離しているので、液体回収機構２０（液体回収部材２２）での振動に起因して液体液体供給機構１０が振動することで液体供給が不安定になるといった不都合の発生を防止でき、精度良い露光処理を行うことができる。【００９２】
なお本実施形態において、供給管１１から露光処理対象物である基板Ｐ上に液体１を供給するように説明したが、例えば基板ステージＰＳＴ上に設けられている照度センサなど各種光学センサ上にも液体１を供給することができる。その場合、その光学センサは、所望状態で供給された液体１を介して各種計測処理を高精度に実行することができる。【００９３】
なお、上述の実施形態においては、基板Ｐの露光完了後に基板Ｐ上の液体を全て回収する構成になっているが、基板Ｐの表面（裏面）に液体が残留・付着してしまうおそれがある場合には、基板ステージＰＳＴから露光後の基板Ｐを搬出した後に、基板Ｐ上の液体を吹き飛ばすなどして除去する機構を設けてもよい。その場合、微小な滴は除去しにくいので、再度液体（例えば、純水）に晒してから液体の除去を行うようにしてもよい。【００９４】
本実施形態においては、露光装置本体Ｓの制御装置ＣＯＮＴ、温調装置４０の温調制御部４６、及び純水製造装置３０の純水製造制御部３３は、通信装置４００を介して互いに通信可能となっている。そこで、液浸露光処理を行うに際し、例えば純水製造制御部３３が、純水製造装置３０の動作状態が正常であることを確認し、制御装置ＣＯＮＴに、純水製造装置３０の動作が正常である旨の情報、例えば純水製造準備完了の旨の信号（Ｒｅａｄｙ信号）を通信装置４００（４０１）を介して出力する。同様に、温調制御部４６が、温調装置４０の動作状態が正常であることを確認し、制御装置ＣＯＮＴに、温調装置４０の動作が正常である旨の情報（Ｒｅａｄｙ信号）を通信装置４００（４０２）を介して出力する。そして、制御装置ＣＯＮＴは、純水製造制御部３３及び温調制御部４６のそれぞれから「Ｒｅａｄｙ信号」を受信した後、液浸露光処理を開始するようにしてもよい。【００９５】
また、例えば純水製造制御部３３が、純水製造装置３０の動作状態が異常であることを確認した場合には、制御装置ＣＯＮＴに、純水製造装置３０の動作が異常である旨の情報、例えば非常事態が発生した旨の信号（Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ信号）を通信装置４００（４０１）を介して出力する。同様に、温調制御部４６が、温調装置４０の動作状態が異常であることを確認した場合には、制御装置ＣＯＮＴに、温調装置４０の動作が異常である旨の情報（Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ信号）を通信装置４００（４０２）を介して出力する。そして、制御装置ＣＯＮＴは、純水製造制御部３３及び温調制御部４６のいずれか一方から「Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ信号」を受信した場合、液浸露光処理を行わないようにしてもよい。
また、液浸露光中に「Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ信号」を受信した場合には、制御装置ＣＯＮＴは液浸露光処理を停止するようにしてもよい。【００９６】
ところで、ファイン温調器４５で液体１を目標温度（例えば２３．０℃）に調整しても、供給管１１を流れていく間や基板Ｐ上に供給された後に例えば露光光ＥＬの照射などによって液体１の温度が変化し、基板Ｐ上で液体１が目標温度とは異なる温度（例えば２３．１℃）となる可能性がある。そこで、ファイン温調器４５と液浸領域ＡＲ２との間の供給管１１の長さや材質（熱伝導率）、あるいはチャンバ装置ＣＨ内部の温度条件や露光条件（露光光ＥＬの照度など）などに基づいて、ファイン温調器４５で温度調整された後の液体１が基板Ｐ上に供給されるときの液体温度を予め実験あるいはシミュレーションによって求めておき、その求めた値によってファイン温調器４５における液体１の目標温度を校正し、温度調整を制御するようにしてもよい。【００９７】
また、上述の実施形態においては、供給管１１と接続管６０との両方にバルブが設けられており、液体回収機構２０（例えば、バルブ２６）で回収動作の異常が生じたときには、供給管１１のバルブ１６と接続管６０のバルブ６６との両方で流路を閉じることによって、基板ステージＰＳＴなどでの漏水の被害を防止することができる。
また、上述の実施形態においては、露光装置ＥＸが純水製造装置３０を備えているが、必ずしも露光装置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で代用してもよい。同様にして、露光装置ＥＸの液体回収装置２５は、真空ポンプや気液分離器などをすべて備えている必要はなく、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用してもよい。【００９８】
上述したように、本実施形態における液体１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。【００９９】
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。【０１００】
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（特にダイボール照明法）等を適宜組み合わせると更に効果的である。【０１０１】
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ので、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。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。【０１０２】
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。【０１０３】
本実施形態では、投影光学系ＰＬの先端に光学素子２が取り付けられており、このレンズにより投影光学系ＰＬの光学特性、例えば収差（球面収差、コマ収差等）の調整を行うことができる。なお、投影光学系ＰＬの先端に取り付ける光学素子としては、投影光学系ＰＬの光学特性の調整に用いる光学プレートであってもよい。あるいは露光光ＥＬを透過可能な平行平面板であってもよい。【０１０４】
なお、液体１の流れによって生じる投影光学系ＰＬの先端の光学素子と基板Ｐとの間の圧力が大きい場合には、その光学素子を交換可能とするのではなく、その圧力によって光学素子が動かないように堅固に固定してもよい。【０１０５】
なお、本実施形態では、投影光学系ＰＬと基板Ｐ表面との間は液体１で満たされている構成であるが、例えば基板Ｐの表面に平行平面板からなるカバーガラスを取り付けた状態で液体１を満たす構成であってもよい。【０１０６】
なお、本実施形態の液体１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１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１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１としては、その他にも、露光光ＥＬに対する透過性があってできるだけ屈折率が高く、投影光学系ＰＬや基板Ｐ表面に塗布されているフォトレジストに対して安定なもの（例えばセダー油）を用いることも可能である。この場合も表面処理は用いる液体１の極性に応じて行われる。【０１０７】
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。【０１０８】
露光装置ＥＸとしては、マスクＭと基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを一括露光し、基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。また、本発明は基板Ｐ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。【０１０９】
また、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上に一括露光し、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。【０１１０】
また、本発明は、基板ステージを複数備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。ツインステージ型の露光装置は、例えば特開平１０−１６３０９９号及び特開平１０−２１４７８３号（対応米国特許６，３４１，００７、６，４００，４４１、６，５４９，２６９及び６，５９０,６３４）、特表２０００−５０５９５８号（対応米国特許５，９６９，４４１）あるいは米国特許６，２０８，４０７に開示されており、本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、それらの開示を援用して本文の記載の一部とする。
また、本発明は、特開平１１−１３５４００号公報に開示されている計測ステージと基板ステージとを備えた露光装置にも適用できる。【０１１１】
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、露光対象の基板の表面全体が液体で覆われる液浸露光装置にも本発明を適用可能である。露光対象の基板の表面全体が液体で覆われる液浸露光装置の構造及び露光動作は、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号などに詳細に記載されており、本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、この文献の記載内容を援用して本文の記載の一部とする。【０１１２】
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。【０１１３】
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。【０１１４】
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。【０１１５】
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。
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。【０１１６】
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。【０１１７】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
所望状態に調整された液体を介して基板上に高精度にパターン像を形成したり、各種センサを使って高精度に計測処理を行うことができ、精度良い露光処理を行うことができる。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８】
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