JP4655763B2

JP4655763B2 - 露光装置、露光方法及びデバイス製造方法

Info

Publication number: JP4655763B2
Application number: JP2005164271A
Authority: JP
Inventors: 康文西井
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2004-06-04
Filing date: 2005-06-03
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2025-06-03
Also published as: JP2006019720A

Description

本発明は、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。

半導体デバイスや液晶表示デバイスは、マスク上に形成されたパターンを感光性の基板上に転写する、いわゆるフォトリソグラフィの手法により製造される。このフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置は、マスクを支持するマスクステージと基板を支持する基板ステージとを有し、マスクステージ及び基板ステージを逐次移動しながらマスクのパターンを投影光学系を介して基板に転写するものである。近年、デバイスパターンのより一層の高集積化に対応するために投影光学系の更なる高解像度化が望まれている。投影光学系の解像度は、使用する露光波長が短いほど、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＝ｋ_１・λ／ＮＡ … （１）
δ＝±ｋ_２・λ／ＮＡ^２ … （２）
ここで、λは露光波長、ＮＡは投影光学系の開口数、ｋ_１、ｋ_２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。

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、投影光学系の像面側端面（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。
国際公開第９９／４９５０４号パンフレット

ところで、基板上に液体の液浸領域を形成したとき、その液浸領域の液体中に例えば基板上から発生した不純物等が混入して液浸領域の液体が汚染する可能性がある。すると、その汚染された液浸領域の液体により、投影光学系を構成する複数のエレメント（光学素子）のうち、その汚染された液浸領域の液体に接触する光学素子が汚染する可能性がある。光学素子が汚染されると、その光学素子の光透過率が低下したり光透過率に分布が生じる等の不都合が生じ、投影光学系を介した露光精度及び計測精度の劣化を招く。

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、露光精度及び計測精度の劣化を防止できる露光装置、露光方法並びにその露光装置及び露光方法を用いるデバイス製造方法を提供することを目的とする。

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９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。

本発明の第１の態様に従えば、投影光学系（ＰＬ）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、投影光学系（ＰＬ）を構成する複数のエレメント（２Ａ〜２Ｇ）のうち、投影光学系（ＰＬ）の像面に最も近い第１エレメント（２Ｇ）を、投影光学系（ＰＬ）の光軸（ＡＸ）に対してほぼ静止した状態で支持する支持部材（ＰＫ、７０）と、第１エレメント（２Ｇ）の一面側に形成され、液体（ＬＱ１）で満たされる第１空間（Ｋ１）と、第１エレメント（２Ｇ）の他面側に、第１空間（Ｋ１）とは独立に形成され、液体（ＬＱ２）で満たされる第２空間（Ｋ２）とを備え、第１空間（Ｋ１）の液体（ＬＱ１）で基板（Ｐ）表面の一部を覆う液浸領域（ＡＲ２）を形成するとともに、第１空間（Ｋ１）の液体（ＬＱ１）と第２空間（Ｋ２）の液体（ＬＱ２）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（ＥＸ）が提供される。

本発明によれば、第１エレメントの一面側及び他面側それぞれの第１、第２空間に液体を満たすことで、大きな像側開口数を確保した状態で、基板を良好に露光することができる。また、例えば第１空間に満たされた液体が基板と接触する場合には、第１エレメントの一面側が汚染する可能性が高くなるが、第１エレメントを容易に交換可能な構成とすることができるので、その汚染された第１エレメントのみを清浄なエレメントと交換すればよく、その清浄な第１エレメントを備えた投影光学系及び液体を介した露光及び計測を良好に行うことができる。

なお、本発明における第１エレメントは、無屈折力の透明部材（例えば、平行平面板）であってもよく、例えば最も像面側に配置された透明部材が投影光学系の結像性能に全く寄与しない場合にも、その透明部材を第１エレメントとみなす。

また、本発明における第１エレメントは投影光学系の光軸に対してほぼ静止状態で支持されているが、その位置や姿勢を調整するために微小移動可能に支持されている場合にも、“ほぼ静止した状態に支持されている”とみなす。

本発明の第２の態様に従えば、投影光学系（ＰＬ）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、投影光学系（ＰＬ）を構成する複数のエレメント（２Ａ〜２Ｇ）のうち、投影光学系（ＰＬ）の像面に最も近い第１エレメント（２Ｇ）の一面（２Ｓ）側に形成される第１空間（Ｋ１）と、第１エレメント（２Ｇ）の他面（２Ｔ）側に形成される第２空間（Ｋ１）と、第１空間（Ｋ１）と第２空間（Ｋ２）とを連結する連結孔（７４）と、第１空間（Ｋ１）と第２空間（Ｋ２）との一方から液体（ＬＱ）を供給し、連結孔（７４）を介して第１空間（Ｋ１）と第２空間（Ｋ２）とを液体（ＬＱ）で満たすための液体供給機構（３０）とを備え、第１空間（Ｋ１）及び第２空間（Ｋ２）の液体（ＬＱ）を介して、基板（Ｐ）上に露光光（ＥＬ）を照射して基板（Ｐ）を露光する露光装置（ＥＸ）が提供される。

本発明によれば、液体供給機構は、第１エレメントの一面側の第１空間及び他面側の第２空間の一方に液体を供給することで、連結孔を介して第１、第２空間のそれぞれを液体で容易に満たすことができる。そして、第１エレメントの一面側及び他面側それぞれの第１、第２空間に液体を満たすことで、大きな像側開口数を確保した状態で、基板を良好に露光することができる。また、例えば第１空間に満たされた液体が基板と接触する場合には、第１エレメントの一面側が汚染する可能性が高くなるが、第１エレメントを容易に交換可能な構成とすることができるので、その汚染された第１エレメントのみを清浄なエレメントと交換すればよく、その清浄な第１エレメントを備えた投影光学系及び液体を介した露光及び計測を良好に行うことができる。

本発明によれば、第１及び第２の態様に従う露光装置を用いるデバイス製造方法が提供される。

本発明によれば、良好な露光精度及び計測精度を維持できるので、所望の性能を有するデバイスを製造することができる。

本発明の第３の態様に従えば、複数のエレメント（２Ａ〜２Ｇ）を備える投影光学系（ＰＬ）を介して基板（Ｐ）に露光光（ＥＬ）を照射して前記基板を露光する露光方法であって、前記複数のエレメントのうち、前記投影光学系（ＰＬ）の像面に最も近い第１エレメント（２Ｇ）の光射出側の第１空間（Ｋ１）に液体（ＬＱ１）をもたらすことと、第１エレメントの光入射側で且つ第１空間（Ｋ１）とは隔離された第２空間（Ｋ２）に液体（ＬＱ２）を供給することと、第１空間の液体（ＬＱ１）と第２空間の液体（ＬＱ２）とを介して前記基板に露光光を照射して前記基板を露光することと、前記基板に露光光を照射している間、第２空間（Ｋ２）を液体で満たした状態で、第２空間への液体（ＬＱ２）の供給を停止することとを含む露光方法が提供される。

本発明の第３の態様の露光方法によれば、第１エレメントの光射出側の第１空間及び光入射側の第２空間に液体をもたらし、それらの空間の液体を介して露光光を照射して基板を露光しているので、大きな像側開口数を確保した状態で、基板を露光することができる。また、第１エレメントを着脱可能なエレメントとすることにより、第１空間の液体により第１エレメントが汚染された場合でも容易に洗浄または交換が可能となる。また、基板を露光している間、第２空間への液体の供給を停止するので、第２空間への液体の供給に起因する振動が抑制され、所望の精度で基板を露光することができる。

本発明の第４の態様に従えば、複数のエレメント（２Ａ〜２Ｇ）を備える投影光学系（ＰＬ）を介して基板（Ｐ）に露光光（ＥＬ）を照射して前記基板を露光する露光方法であって、前記複数のエレメント（２Ａ〜２Ｇ）のうち、前記投影光学系の像面に最も近い第１エレメント（２Ｇ）の一面側に形成される第１空間（Ｋ１）と、第１空間と流通され且つ他面側に形成される第２空間（Ｋ２）との一方の空間に液体を供給することによって第１空間と第２空間を液体（ＬＱ）で満たすとともに、第１空間（Ｋ１）の液体（ＬＱ１）で基板（Ｐ）表面の一部を覆う液浸領域（ＡＲ２）を形成し、第１空間及び第２空間の液体（ＬＱ）を介して基板に露光光を照射して前記基板を露光することを含む露光方法が提供される。

本発明の第４の態様の露光方法によれば、第１空間と第２空間が流通されているので、いずれか一方の空間だけに液体を供給し、いずれか一方の空間だけから液体を回収すればよい。それゆえ、液体供給及び液体回収に必要な設備を簡略化することができるとともに、露光動作に影響を与える可能性のある振動を抑制することができる。

本発明によれば、良好な露光精度及び計測精度を維持することができる。

以下、本発明の露光装置及び露光方法について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。

＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態に係る露光装置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、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。

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の像面側に液体ＬＱ１を供給する第１液体供給機構１０と、投影光学系ＰＬの像面側の液体ＬＱ１を回収する第１液体回収機構２０とを備えている。第１液体供給機構１０は、投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子２（２Ａ〜２Ｇ）のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い最終光学素子２Ｇの下面２Ｓと基板Ｐとの間に形成された第１空間Ｋ１に液体ＬＱ１を供給する。第１液体回収機構２０は、第１空間Ｋ１に供給された液体ＬＱ１を回収する。

また、露光装置ＥＸは、最終光学素子２Ｇの上面２Ｔとその上方に設けられた光学素子２Ｆとの間に形成された第２空間Ｋ２に液体ＬＱ２を供給する第２液体供給機構３０と、第２空間Ｋ２に供給された液体ＬＱ２を回収する第２液体回収機構６０とを備えている。第１空間Ｋ１と第２空間Ｋ２とは独立した空間であり、第２液体供給機構３０は、第１液体供給機構１０とは独立して第２空間Ｋ２へ液体を供給可能である。また、第２液体回収機構６０は、第１液体回収機構２０とは独立して第２空間Ｋ２内の液体を回収可能である。

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（基板Ｐ上に露光光ＥＬを照射している間）、第２液体供給機構３０から供給した液体ＬＱ２により第２空間Ｋ２を満たした状態で、第１液体供給機構１０から供給した液体ＬＱ１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、投影領域ＡＲ１よりも大きく且つ基板Ｐよりも小さい液浸領域ＡＲ２を局所的に形成する。具体的には、露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの像面に最も近い最終光学素子２Ｇとその像面側に配置された基板Ｐ表面との間の第１空間Ｋ１に液体ＬＱ１を満たし、基板Ｐ表面の一部を液浸領域ＡＲ２で覆う局所液浸方式を採用し、投影光学系ＰＬ、最終光学素子２Ｇの上面２Ｔ側の第２空間Ｋ２の液体ＬＱ２、及び最終光学素子２Ｇの下面２Ｓ側の第１空間Ｋ１の液体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。

また、投影光学系ＰＬの像面近傍には、第１、第２液体供給機構１０、２０、及び第１、第２液体回収機構３０、６０の一部を構成するノズル部材（流路形成部材）７０が配置されている。ノズル部材７０は、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の上方において鏡筒ＰＫの下部の周りを囲むように設けられた環状部材である。

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。

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、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Ｆ_２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。

本実施形態において、第１空間Ｋ１に満たされる液体ＬＱ１、及び第２空間Ｋ２に満たされる液体ＬＱ２には同じ純水が用いられる。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。

マスクステージＭＳＴは、マスクＭを保持して移動可能であって、例えばマスクＭを真空吸着（又は静電吸着）により固定している。マスクステージＭＳＴは、リニアモータ等を含むマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤにより、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。そして、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。

マスクステージＭＳＴ上には移動鏡４１が設けられている。また、移動鏡４１に対向する位置にはレーザ干渉計４２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４２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４２の計測結果に基づいてマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤを駆動することでマスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭの位置を制御する。

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最終光学素子２Ｇ及び最終光学素子２Ｇに次いで像面に近い光学素子２Ｆを含む複数の光学素子２（２Ａ〜２Ｇ）で構成されている。複数の光学素子２Ａ〜２Ｇは、光軸ＡＸに対してほぼ静止した状態で鏡筒ＰＫに支持されている。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、１／５、あるいは１／８の縮小系である。なお、投影光学系ＰＬは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系ＰＬは、屈折素子と反射素子とを含む反射屈折系、反射素子を含まない屈折系、屈折素子を含まない反射系のいずれであってもよい。

基板ステージＰＳＴは、基板Ｐを基板ホルダＰＨを介して保持して移動可能であって、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Ｐは基板ホルダＰＨに例えば真空吸着等により保持されている。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ＰＳＴＤにより駆動される。

基板ステージＰＳＴ上には移動鏡４３が設けられている。また、移動鏡４３に対向する位置にはレーザ干渉計４４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４４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、例えば特開平８−３７１４９号公報に開示されているような、基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐ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・レベリング検出系は、第１空間Ｋ１の液体ＬＱ１を介して、又は介さずに、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。液体ＬＱ１を介さずに基板Ｐ表面の面情報を検出するフォーカス・レベリング検出系の場合、投影光学系ＰＬから離れた位置で基板Ｐ表面の面情報を検出するものであってもよい。投影光学系ＰＬから離れた位置で基板Ｐ表面の面情報を検出する露光装置は、例えば米国特許第６，６７４，５１０号に開示されている。

レーザ干渉計４４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受光結果も制御装置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４４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決めを行う。

基板ステージＰＳＴ上には凹部５０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５０に配置されている。そして、基板ステージＰＳＴのうち凹部５０以外の上面５１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。また本実施形態においては、移動鏡４３の上面も、基板ステージＰＳＴの上面５１とほぼ面一に設けられている。基板Ｐの周囲に基板Ｐ表面とほぼ面一の上面５１を設けたので、基板Ｐのエッジ領域を液浸露光するときにおいても、基板Ｐのエッジ部の外側には段差部がほぼ無いので、投影光学系ＰＬの像面側に液体ＬＱを保持して液浸領域ＡＲ２を良好に形成することができる。なお、第１空間Ｋ１に液体ＬＱ１を保持可能であれば、基板Ｐ表面と基板ステージＰＳＴの上面５１との間に段差があってもよい。また、基板Ｐのエッジ部とその基板Ｐの周囲に設けられた平坦面（上面）５１との間には０．１〜２ｍｍ程度の隙間があるが、液体ＬＱの表面張力によりその隙間に液体ＬＱ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、上面５１により投影光学系ＰＬの下に液体ＬＱを保持することができる。

また、上面５１を撥液性にすることにより、液浸露光中における基板Ｐ外側（上面５１外側）への液体ＬＱの流出を抑え、また液浸露光後においても液体ＬＱを円滑に回収できて上面５１に液体ＬＱが残留する不都合を防止できる。基板ステージＰＳＴの上面５１を、例えばポリ四フッ化エチレン（テフロン（登録商標））などの撥液性を有する材料によって形成することで、上面５１を撥液性にすることができる。あるいは、上面５１に対して、例えば、ポリ四フッ化エチレン等のフッ素系樹脂材料、アクリル系樹脂材料、シリコン系樹脂材料等の撥液性材料を塗布、あるいは前記撥液性材料からなる薄膜を貼付する等の撥液化処理を行ってもよい。また、撥液性材料の領域（撥液化処理領域）としては、上面５１全域であってもよいし、撥液性を必要とする一部の領域のみであってもよい。

露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬを支持する鏡筒定盤５と、鏡筒定盤５及びマスクステージＭＳＴを支持するメインコラム１とを備えている。メインコラム１は、床面上に設けられたベース９上に設置されている。基板ステージＰＳＴはベース９上に支持されている。メインコラム１には、内側に向けて突出する上側段部７及び下側段部８が形成されている。

照明光学系ＩＬは、メインコラム１の上部に固定された支持フレーム３により支持されている。メインコラム１の上側段部７には、防振装置４６を介してマスク定盤４が支持されている。マスクステージＭＳＴ及びマスク定盤４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ＭＫ１、ＭＫ２がそれぞれ形成されている。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）４５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４５によりマスク定盤４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ＭＳＴＤ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。

投影光学系ＰＬを保持する鏡筒ＰＫの外周にはフランジＰＦが設けられており、投影光学系ＰＬはこのフランジＰＦを介して鏡筒定盤５に支持されている。鏡筒定盤５とメインコラム１の下側段部８との間にはエアマウントなどを含む防振装置４７が配置されており、投影光学系ＰＬを支持する鏡筒定盤５はメインコラム１の下側段部８に防振装置４７を介して支持されている。この防振装置４７によって、メインコラム１の振動が、投影光学系ＰＬを支持する鏡筒定盤５に伝わらないように、鏡筒定盤５とメインコラム１とが振動的に分離されている。

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）４８が設けられている。また、ベース９上には、エアマウント等を含む防振装置４９を介して基板定盤６が支持されている。基板ステージＰＳＴはエアベアリング４８により基板定盤６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ＰＳＴＤ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４９によって、ベース９（床面）やメインコラム１の振動が、基板ステージＰＳＴを非接触支持する基板定盤６に伝わらないように、基板定盤６とメインコラム１及びベース９（床面）とが振動的に分離されている。

ノズル部材７０は、メインコラム１の下側段部８に連結部材５２を介して支持されている。連結部材５２はメインコラム１の下側段部８に固定されており、その連結部材５２にノズル部材７０が固定されている。メインコラム１の下側段部８は、防振装置４７及び鏡筒定盤５を介して投影光学系ＰＬを支持しており、ノズル部材７０は、投影光学系ＰＬを支持する下側段部８に支持されている構成となっている。

そして、ノズル部材７０を連結部材５２を介して支持しているメインコラム１と、投影光学系ＰＬの鏡筒ＰＫをフランジＰＦを介して支持している鏡筒定盤５とは、防振装置４７を介して振動的に分離されている。したがって、ノズル部材７０で発生した振動が投影光学系ＰＬに伝達されることは防止されている。また、ノズル部材７０を連結部材５２を介して支持しているメインコラム１と、基板ステージＰＳＴを支持している基板定盤６とは、防振装置４９を介して振動的に分離している。したがって、ノズル部材７０で発生した振動が、メインコラム１及びベース９を介して基板ステージＰＳＴに伝達されることが防止されている。また、ノズル部材７０を連結部材５２を介して支持しているメインコラム１と、マスクステージＭＳＴを支持しているマスク定盤４とは、防振装置４６を介して振動的に分離されている。したがって、ノズル部材７０で発生した振動がメインコラム１を介してマスクステージＭＳＴに伝達されることが防止されている。

第１液体供給機構１０は、液体ＬＱ１を投影光学系ＰＬの最終光学素子２Ｇの下面２Ｓ側（光射出側）に形成された第１空間Ｋ１に供給するためのものであって、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供給管１３とを備えている。第１液体供給部１１は、液体ＬＱ１を収容するタンク、供給する液体ＬＱ１の温度を調整する温調装置、液体ＬＱ１中の異物を除去するフィルタ装置、及び加圧ポンプ等を備えている。基板Ｐ上に液浸領域ＡＲ２を形成する際、液体供給機構１０は液体ＬＱ１を基板Ｐ上に供給する。

第１液体回収機構２０は、最終光学素子２Ｇの下面２Ｓ側に形成された第１空間Ｋ１に供給された液体ＬＱ１を回収するためのものであって、液体ＬＱ１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回収管２３とを備えている。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ＬＱ１と気体とを分離する気液分離器、及び回収した液体ＬＱ１を収容するタンク等を備えている。なお、真空系、気液分離器、タンクなどの少なくとも一部を露光装置ＥＸに設けずに、露光装置ＥＸが配置される工場などの設備を用いてもよい。基板Ｐ上に液浸領域ＡＲ２を形成するために、第１液体回収機構２０は第１液体供給機構１０より供給された基板Ｐ上の液体ＬＱ１を所定量回収する。

第２液体供給機構３０は、液体ＬＱ２を投影光学系ＰＬの最終光学素子２Ｇの上面２Ｔ側に形成された第２空間Ｋ２に供給するためのものであって、液体ＬＱ２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供給管３３とを備えている。第２液体供給部３１は、液体ＬＱ２を収容するタンク、供給する液体ＬＱ２の温度を調整する温調装置、液体ＬＱ２中の異物を除去するフィルタ装置、及び加圧ポンプ等を備えている。なお、第１液体供給部１１及び第２液体供給部３１のタンク、加圧ポンプの少なくとも一部は、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を代用することもできる。

第２液体回収機構６０は、最終光学素子２Ｇの上面２Ｓ側に形成された第２空間Ｋ２に供給された液体ＬＱ２を回収するためのものであって、液体ＬＱ２を回収可能な第２液体回収部６１と、第２液体回収部６１にその一端部を接続する回収管６３とを備えている。第２液体回収部６１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ＬＱ２と気体とを分離する気液分離器、及び回収した液体ＬＱ２を収容するタンク等を備えている。なお、真空系、気液分離器、タンクなどの少なくとも一部を露光装置ＥＸに設けずに、露光装置ＥＸが配置される工場などの設備を用いるようにしてもよい。

図２は投影光学系ＰＬの像面側及びノズル部材７０近傍を示す断面図、図３はノズル部材７０を下から見た図である。

図２及び図３において、最終光学素子２Ｇ及びその上方に配置された光学素子２Ｆは、鏡筒ＰＫに支持されている。最終光学素子２Ｇは平行平面板であって、鏡筒ＰＫの下面ＰＫＡとその鏡筒ＰＫに保持された最終光学素子２Ｇの下面２Ｓとはほぼ面一となっている。鏡筒ＰＫに支持された最終光学素子２Ｇの上面２Ｔ及び下面２ＳはＸＹ平面とほぼ平行となっている。また、最終光学素子（平行平面板）２Ｇはほぼ水平に支持されており、無屈折力である。また、鏡筒ＰＫと最終光学素子２Ｇとの接続部などはシールされている。すなわち、最終光学素子２Ｇの下面２Ｓ側の第１空間Ｋ１と上面２Ｔ側の第２空間Ｋ２とは互いに独立した空間であり、第１空間Ｋ１と第２空間Ｋ２との間での液体の流通が阻止されている。上述したように、第１空間Ｋ１は、最終光学素子２Ｇと基板Ｐとの間の空間であって、その第１空間Ｋ１に液体ＬＱ１の液浸領域ＡＲ２が形成される。一方、第２空間Ｋ２は、鏡筒ＰＫの内部空間の一部であって、最終光学素子２Ｇの上面２Ｔとその上方に配置された光学素子２Ｆの下面２Ｕとの間の空間である。

なお、最終光学素子２Ｇの上面２Ｔの面積は、その上面２Ｔと対向する光学素子２Ｆの下面２Ｕの面積とほぼ同一、もしくは下面２Ｕの面積よりも小さく、第２空間Ｋ２を液体ＬＱで満たした場合、最終光学素子２Ｇの上面２Ｔのほぼ全面が液体ＬＱで覆われる。

また、最終光学素子２Ｇは、鏡筒ＰＫに対して容易に取り付け・外しが可能となっている。すなわち、最終光学素子２Ｇは交換可能に設けられている。特に、最終光学素子２Ｇの取り付け及び取り外しに際して、鏡筒ＰＫ内の他の光学素子を離脱することなく、また、他の光学素子または投影光学系の光学特性に影響を与えることないように最終光学素子２Ｇが鏡筒ＰＫに取り付けることができる。例えば、鏡筒ＰＫを、光学素子２Ｆを保持する第１保持部材と、最終光学素子２Ｇを保持する第２保持部材とに分離し、第２保持部材を第１保持部材にネジなどを用いて固定する構造とすることによって、第２保持部材を取り外して、最終光学素子２Ｇを容易に交換することができる。

ノズル部材７０は、投影光学系ＰＬの下端部の近傍に配置されており、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の上方において鏡筒ＰＫの周りを囲むように設けられた環状部材である。ノズル部材７０は、第１液体供給機構１０及び第１液体回収機構２０それぞれの一部を構成するものである。ノズル部材７０は、その中央部に投影光学系ＰＬ（鏡筒ＰＫ）を配置可能な穴部７０Ｈを有している。本実施形態において、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。

基板Ｐに対向するノズル部材７０の下面７０Ａには、Ｙ軸方向を長手方向とする凹部７８が形成されている。投影光学系ＰＬ（鏡筒ＰＫ）を配置可能な穴部７０Ｈは凹部７８の内側に形成されている。凹部７８の内側には、ＸＹ平面と略平行であり、基板ステージＰＳＴに支持された基板Ｐと対向する面７８Ａ（以下、キャビティ面７８Ａと称する）が設けられている。また、凹部７８は、内側面７９を有している。内側面７９は、基板ステージＰＳＴに支持された基板Ｐ表面に対してほぼ直交するように設けられている。ここで、基板ステージＰＳＴは、基板Ｐ表面とＸＹ平面とが略平行となるように基板Ｐを支持している。最終光学素子２Ｇと基板Ｐとの距離は、ノズル部材７０の下面７０Ａと基板Ｐとの距離よりも長くなっている。

ノズル部材７０の下面７０Ａのうち、凹部７８の内側面７９には、第１液体供給機構１０の一部を構成する第１供給口１２（１２Ａ、１２Ｂ）が設けられている。本実施形態においては、第１供給口１２（１２Ａ、１２Ｂ）は２つ設けられており、投影光学系ＰＬの光学素子２（投影領域ＡＲ１）を挟んでＸ軸方向両側のそれぞれに設けられている。第１供給口１２Ａ、１２Ｂのそれぞれは、第１液体供給部１１から送出された液体ＬＱ１を、投影光学系ＰＬの像面側に配置された基板Ｐ表面と略平行、すなわちＸＹ平面と略平行に（横方向に）吹き出す。

なお、本実施形態における第１供給口１２Ａ、１２Ｂは略円形状に形成されているが、楕円形状、矩形状、スリット状など任意の形状に形成されていてもよい。また、本実施形態においては、第１供給口１２Ａ、１２Ｂは互いにほぼ同じ大きさを有しているが、互いに異なる大きさであってもよい。また、第１供給口は１箇所であってもよい。また、第１供給口１２Ａ，１２Ｂを、投影光学系ＰＬの光学素子２（投影領域ＡＲ１）に対してＹ軸方向両側にそれぞれ設けても良い。

ノズル部材７０の下面７０Ａにおいて、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１を基準として凹部７８の外側には第１液体回収機構２０の一部を構成する第１回収口２２が設けられている。第１回収口２２は、基板Ｐに対向するノズル部材７０の下面７０Ａにおいて投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１に対して第１液体供給機構１０の第１供給口１２Ａ、１２Ｂの外側に、投影領域ＡＲ１に対して第１供給口１２Ａ、１２Ｂよりも離れて設けられており、投影領域ＡＲ１、及び第１供給口１２Ａ、１２Ｂを囲むように環状に形成されている。また、第１回収口２２には多孔体２２Ｐが設けられている。なお第１回収口２２は、投影領域ＡＲ１、及び第１供給口１２Ａ、１２Ｂを囲むように環状に設けなくてもよく、例えば離散的に設けても良い。すなわち、第１回収口２２の数、配置、及び形状などは、上述のものに限られず、液体ＬＱ１が漏れ出さないように液体ＬＱ１を回収できる構造であればよい。

連結部材５２を介してメインコラム１の下側段部８に支持されたノズル部材７０は、投影光学系ＰＬ（鏡筒ＰＫ）とは離れている。すなわち、ノズル部材７０の穴部７０Ｈの内側面７０Ｋと鏡筒ＰＫの側面ＰＫＳとの間には間隙が設けられている。この間隙は、投影光学系ＰＬとノズル部材７０とを振動的に分離するために設けられたものである。これにより、ノズル部材７０で発生した振動が、投影光学系ＰＬ側に伝達することが防止されている。また、上述したように、メインコラム１（下側段部８）と鏡筒定盤５とは、防振装置４７を介して振動的に分離している。したがって、ノズル部材７０で発生した振動が、メインコラム１及び鏡筒定盤５を介して投影光学系ＰＬに伝達されることは防止されている。

図２に示すように、供給管１３の他端部は、ノズル部材７０の内部に形成された第１供給流路１４の一端部に接続している。一方、ノズル部材７０の第１供給流路１４の他端部は、ノズル部材７０の凹部７８の内側面７９に形成された第１供給口１２に接続されている。ここで、ノズル部材７０の内部に形成された第１供給流路１４は、複数（２つ）の供給口１２（１２Ａ、１２Ｂ）のそれぞれにその他端部を接続可能なように途中から分岐している。また、図２に示すように、第１供給口１２に接続された第１供給流路１４のうち第１供給口１２近傍は、第１供給口１２に向かって漸次拡がる傾斜面となっており、供給口１２はラッパ状に形成されている。

第１液体供給部１１の液体供給動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。液浸領域ＡＲ２を形成するために、制御装置ＣＯＮＴは、第１液体供給機構１０の第１液体供給部１１より液体ＬＱ１を送出する。第１液体供給部１１より送出された液体ＬＱ１は、供給管１３を流れた後、ノズル部材７０の内部に形成された第１供給流路１４の一端部に流入する。そして、第１供給流路１４の一端部に流入した液体ＬＱ１は途中で分岐した後、ノズル部材７０の内側面７９に形成された複数（２つ）の第１供給口１２Ａ、１２Ｂより、最終光学素子２Ｇと基板Ｐとの間の第１空間Ｋ１に供給される。ここで、本実施形態においては、第１供給口１２から供給される液体ＬＱ１は、基板Ｐ表面とほぼ平行に吹き出されるため、例えば基板Ｐ表面の上方よりその基板Ｐ表面に対して下向きに液体ＬＱ１を供給する構成に比べて、供給された液体ＬＱ１が基板Ｐに及ぼす力を低減できる。したがって、液体ＬＱ１の供給に起因して基板Ｐや基板ステージＰＳＴが変形する等といった不都合の発生を防止することができる。もちろん、基板Ｐや基板ステージＰＳＴへ及ぼす圧力を考慮して、下向きに液体ＬＱ１が供給されるように第１供給口を形成してもよい。

図２に示すように、回収管２３の他端部は、ノズル部材７０の内部に形成された第１回収流路２４の一部を構成するマニホールド流路２４Ｍの一端部に接続している。一方、マニホールド流路２４Ｍの他端部は、第１回収口２２に対応するように平面視環状に形成され、その第１回収口２２に接続する第１回収流路２４の一部を構成する環状流路２４Ｋの一部に接続している。

第１液体回収部２１の液体回収動作は制御装置ＣＯＮＴに制御される。制御装置ＣＯＮＴは、液体ＬＱ１を回収するために、第１液体回収機構２０の第１液体回収部２１を駆動する。真空系を有する第１液体回収部２１の駆動により、基板Ｐ上の液体ＬＱ１は、その基板Ｐの上方に設けられている第１回収口２２を介して環状流路２４Ｋに鉛直上向き（＋Ｚ方向）に流入する。環状流路２４Ｋに＋Ｚ方向に流入した液体ＬＱ１は、マニホールド流路２４Ｍで集合された後、マニホールド流路２４Ｍを流れる。その後、回収管２３を介して第１液体回収部２１に吸引回収される。

鏡筒ＰＫの内側面ＰＫＬには、第２液体供給機構３０の一部を構成する第２供給口３２が設けられている。第２供給口３２は、鏡筒ＰＫの内側面ＰＫＬにおいて第２空間Ｋ２の近傍に形成されており、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対して＋Ｘ側に設けられている。第２供給口３２は、第２液体供給部３１から送出された液体ＬＱ２を、最終光学素子２Ｇの上面２Ｔと略平行、すなわちＸＹ平面と略平行に（横方向に）吹き出す。第２供給口３２は、最終光学素子２Ｇの上面２Ｔとほぼ平行に液体ＬＱ２を吹き出すので、供給された液体ＬＱ２が光学素子２Ｇ、２Ｆ等に及ぼす力を低減できる。したがって、液体ＬＱ２の供給に起因して光学素子２Ｇ、２Ｆ等が変形したり変位する等といった不都合の発生を防止することができる。

また、鏡筒ＰＫの内側面ＰＫＬにおいて、第２供給口３２に対して所定位置には、第２液体回収機構６０の一部を構成する第２回収口６２が設けられている。第２回収口６２は、鏡筒ＰＫの内側面ＰＫＬにおいて第２空間Ｋ２の近傍に形成されており、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対して−Ｘ側に設けられている。すなわち、第２供給口３２及び第２回収口６２は対向している。本実施形態においては、第２供給口３２及び第２回収口６２はそれぞれスリット状に形成されている。なお、第２供給口３２及び第２回収口６２は、略円形状、楕円形状、矩形状など任意の形状に形成されていてもよい。また、本実施形態においては、第２供給口３２、第２回収口６２のそれぞれは互いにほぼ同じ大きさを有しているが、互いに異なる大きさであってもよい。また、第２供給口３２を、上記第１供給口１２と同様、ラッパ状に形成してもよい。

図２に示すように、供給管３３の他端部は、鏡筒ＰＫの内部に形成された第２供給流路３４の一端部に接続している。一方、鏡筒ＰＫの第２供給流路３４の他端部は、鏡筒ＰＫの内側面ＰＫＬに形成された第２供給口３２に接続されている。

第２液体供給部３１の液体供給動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。制御装置ＣＯＮＴが、第２液体供給機構３０の第２液体供給部３１より液体ＬＱ２を送出すると、その第２液体供給部３１より送出された液体ＬＱ２は、供給管３３を流れた後、鏡筒ＰＫの内部に形成された第２供給流路３４の一端部に流入する。そして、第２供給流路３４の一端部に流入した液体ＬＱ２は、鏡筒ＰＫの内側面ＰＫＬに形成された第２供給口３２より、光学素子２Ｆと最終光学素子２Ｇとの間の第２空間Ｋ２に供給される。

図２に示すように、回収管６３の他端部は、鏡筒ＰＫの内部に形成された第２回収流路６４の一端部に接続している。一方、第２回収流路６４の他端部は、鏡筒ＰＫの内側面ＰＫＬに形成された第２回収口６２に接続されている。

第２液体回収部６１の液体回収動作は制御装置ＣＯＮＴに制御される。制御装置ＣＯＮＴは、液体ＬＱ２を回収するために、第２液体回収機構６０の第２液体回収部６１を駆動する。真空系を有する第２液体回収部６１の駆動により、第２空間Ｋ２の液体ＬＱ２は、第２回収口６２を介して第２回収流路６４に流入し、その後、回収管６３を介して第２液体回収部６１に吸引回収される。なお、第２供給口３２および第２回収口の数や配置など、上述のものに限られず、光学素子２Ｆと光学素子２Ｇとの間の露光光ＥＬの光路が第２液体ＬＱ２で満たされる構造であればよい。

なお、本実施形態においては、鏡筒ＰＫの内部に流路３４、６４が形成されているが、鏡筒ＰＫの一部に貫通孔を設けておき、そこに流路となる配管を通すようにしてもよい。また、本実施形態においては、供給管３３及び回収管６３は、ノズル部材７０とは別に設けられているが、供給管３３及び回収管６３のかわりにノズル部材７０の内部に供給路及び回収路を設けて、鏡筒ＰＫ内部に形成された流路３４、６４のそれぞれと接続するようにしてもよい。

鏡筒ＰＫに保持されている光学素子２Ｆの下面２Ｕは平面状に形成されており、最終光学素子２Ｇの上面２Ｔとほぼ平行となっている。一方、光学素子２Ｆの上面２Ｗは、物体面側（マスクＭ側）に向かって凸状に形成されており、正の屈折率を有している。これにより、上面２Ｗに入射する光（露光光ＥＬ）の反射損失が低減されており、ひいては投影光学系ＰＬの大きい像側開口数が確保されている。また、屈折率（レンズ作用）を有する光学素子２Ｆは、良好に位置決めされた状態で鏡筒ＰＫに堅固に固定されている。

光学素子２Ｆの下面２Ｕ及び最終光学素子２Ｇの上面２Ｔには第２空間Ｋ２に満たされた液体ＬＱ２が接触し、最終光学素子２Ｇの下面２Ｓには第１空間Ｋ１の液体ＬＱ１が接触する。本実施形態においては、少なくとも光学素子２Ｆ、２Ｇは石英によって形成されている。石英は、水である液体ＬＱ１、ＬＱ２との親和性が高いので、液体接触面である光学素子２Ｆの下面２Ｕ、最終光学素子２Ｇの上面２Ｔ及び下面２Ｓのほぼ全面に液体ＬＱ１、ＬＱ２を密着させることができる。したがって、光学素子２Ｆ、２Ｇの液体接触面２Ｓ、２Ｔ、２Ｕに液体ＬＱ１、ＬＱ２を密着させて、光学素子２Ｆと最終光学素子２Ｇとの間の光路、及び最終光学素子２Ｇと基板Ｐとの間の光路を液体ＬＱ１、ＬＱ２で確実に満たすことができる。

また、石英は屈折率の大きい材料であるため、光学素子２Ｆなどの大きさを小さくすることができ、投影光学系ＰＬ全体や露光装置ＥＸ全体をコンパクト化できる。また、石英は耐水性があるので、例えば液体接触面２Ｓ、２Ｔ、２Ｕ等に保護膜を設ける必要がないなどの利点がある。

なお、光学素子２Ｆ、２Ｇの少なくとも一方は、水との親和性が高い蛍石であってもよい。この場合は、蛍石の液体接触面には水への溶解を防止するための保護膜を形成しておくことが望ましい。また、例えば光学素子２Ａ〜２Ｅを蛍石で形成し、光学素子２Ｆ、２Ｇを石英で形成してもよいし、光学素子２Ａ〜２Ｇの全てを石英（あるいは蛍石）で形成してもよい。

また、光学素子２Ｆ、２Ｇの液体接触面２Ｓ、２Ｔ、２Ｕに、ＭｇＦ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２等を付着させる等の親水化（親液化）処理を施して、液体ＬＱ１、ＬＱ２との親和性をより高めるようにしてもよい。あるいは、本実施形態における液体ＬＱ１、ＬＱ２は極性の大きい水であるため、親液化処理（親水化処理）としては、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、この光学素子２Ｆ、２Ｇの液体接触面２Ｓ、２Ｔ、２Ｕに親水性を付与することもできる。すなわち、液体ＬＱ１、ＬＱ２として水を用いる場合にはＯＨ基など極性の大きい分子構造を持ったものを前記液体接触面２Ｓ、２Ｔ、２Ｕに設ける処理が望ましい。

また、本実施形態においては、鏡筒ＰＫの内側面ＰＫＬ、及び光学素子２Ｆの側面２ＦＫのそれぞれは、撥液化処理されて撥液性を有している。鏡筒ＰＫの内側面ＰＫＬ、及び光学素子２Ｆの側面２ＦＫのそれぞれを撥液性にすることで、内側面ＰＫＬと側面２ＦＫとで形成される間隙に第２空間Ｋ２の液体ＬＱ２が浸入することが防止されるとともに、前記間隙の気体が、第２空間Ｋ２の液体ＬＱ２中に気泡となって混在することが防止されている。

上記撥液化処理としては、例えば、ポリ四フッ化エチレン等のフッ素系樹脂材料、アクリル系樹脂材料、シリコン系樹脂材料等の撥液性材料を塗布、あるいは前記撥液性材料からなる薄膜を貼付する等の処理が挙げられる。

また、鏡筒ＰＫの側面ＰＫＳとノズル部材７０の内側面７０Ｋとのそれぞれに撥液処理を施してそれら側面ＰＫＳ及び内側面７０Ｋを撥液性にすることにより、内側面７０Ｋと側面ＰＫＳとで形成される間隙に第１空間Ｋ１の液体ＬＱ１が浸入することが防止されるとともに、前記間隙の気体が、第１空間Ｋ１の液体ＬＱ１中に気泡となって混在することが防止されている。

なお、光学素子２Ｆの側面２ＦＫと鏡筒ＰＫの内側面ＰＫＬとの間にＯリングやＶリング等のシール部材を配置してもよい。また、鏡筒ＰＫの側面ＰＫＳとノズル部材７０の内側面７０Ｋとの間にＯリングやＶリング等のシール部材を配置してもよい。

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説明する。

基板Ｐの露光を行うに際し、制御装置ＣＯＮＴは、第２液体供給機構３０より第２空間Ｋ２に液体ＬＱ２を供給する。制御装置ＣＯＮＴは、第２液体供給機構３０による単位時間あたりの液体ＬＱ２の供給量及び第２液体回収機構６０による単位時間あたりの液体ＬＱ２の回収量を最適に制御しつつ、第２液体供給機構３０及び第２液体回収機構６０による液体ＬＱ２の供給及び回収を行い、第２空間Ｋ２のうち、少なくとも露光光ＥＬの光路上を液体ＬＱ２で満たす。なお、第２空間Ｋ２へ液体ＬＱ２の供給を開始するときに、鏡筒ＰＫの内側面ＰＫＬと光学素子２Ｆの側面２ＦＫとの間隙への液体ＬＱ２の浸入を抑制するために、第２液体供給機構３０による単位時間あたりの液体ＬＱ２の供給量を徐々に多くしてもよい。

また、ロード位置において基板Ｐが基板ステージＰＳＴにロードされた後、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐ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の最終光学素子２Ｇとを対向させた状態で、制御装置ＣＯＮＴは、第１液体供給機構１０による単位時間あたりの液体ＬＱ１の供給量及び第１液体回収機構２０による単位時間あたりの液体ＬＱ１の回収量を最適に制御しつつ、第１液体供給機構１０及び第１液体回収機構２０による液体ＬＱ１の供給及び回収を行い、第１空間Ｋ１のうち、少なくとも露光光ＥＬの光路上に液体ＬＱ１の液浸領域ＡＲ２を形成し、その露光光ＥＬの光路を液体ＬＱ１で満たす。

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Ｐ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、基板アライメント系を用いた基板Ｐ上のマークの検出動作を行い、その計測結果に基づいて、基板Ｐ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。例えば光計測部を使った計測動作を行う場合には、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴをＸＹ方向に移動することで液体ＬＱ１の液浸領域ＡＲ２に対して基板ステージＰＳＴを相対的に移動し、光計測部上に液体ＬＱ１の液浸領域ＡＲ２を配置し、その状態で液体ＬＱ１及び液体ＬＱ２を介した計測動作を行う。なお、基準部材や光計測部を用いた各種の計測動作は、露光対象の基板Ｐを基板ステージＰＳＴ上にロードする前に行っても良い。また、基板アライメント系による基板Ｐ上のアライメントマークの検出は、投影光学系ＰＬの像面側に液体ＬＱ１の液浸領域ＡＲ２を形成する前に行っても良い。

上記アライメント処理及びキャリブレーション処理を行った後、制御装置ＣＯＮＴは、第１液体供給機構１０による基板Ｐ上に対する液体ＬＱ１の供給と並行して、第１液体回収機構２０による基板Ｐ上の液体ＬＱ１の回収を行いつつ、基板Ｐを支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、マスクＭのパターン像を、投影光学系ＰＬ、第２空間Ｋ２の液体ＬＱ２、及び第１空間Ｋ１の液体ＬＱ１（すなわち液浸領域ＡＲ２の液体）を介して基板Ｐ上に投影露光する。

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、及び第１、第２空間Ｋ１、Ｋ２の液体ＬＱ１、ＬＱ２を介してマスクＭの一部のパターン像が投影領域ＡＲ１内に投影され、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Ｐが投影領域ＡＲ１に対して＋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。

本実施形態においては、レンズ作用を有する光学素子２Ｆの下に、平行平面板からなる最終光学素子２Ｇが配置されているが、最終光学素子２Ｇの下面２Ｓ側及び上面２Ｔ側の第１、第２空間Ｋ１、Ｋ２のそれぞれに液体ＬＱ１、ＬＱ２を満たすことで、光学素子２Ｆの下面２Ｕや最終光学素子２Ｇの上面２Ｔでの反射損失が低減され、投影光学系ＰＬの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。

基板Ｐの露光中においても、第２液体供給機構３０及び第２液体回収機構６０による液体ＬＱ２の供給及び回収は継続される。更に、基板Ｐの露光前後においても、第２液体供給機構３０及び第２液体回収機構６０による液体ＬＱ２の供給及び回収は継続される。第２液体供給機構３０及び第２液体回収機構６０による液体ＬＱ２の供給及び回収を継続することで、第２空間Ｋ２の液体ＬＱ２は常に新鮮な（清浄な）液体ＬＱ２と交換される。第２空間Ｋ２に対する液体ＬＱ２の供給及び回収を行わずに、第２空間Ｋ２に液体ＬＱ２を溜めた状態で露光を行ってもよいが、露光光ＥＬの照射により液体ＬＱ２の温度が変化し、投影光学系ＰＬの液体を介した結像特性が変動する可能性がある。したがって、第２液体供給機構３０より温度調整された液体ＬＱ２を常時供給するとともに、その液体ＬＱ２を第２液体回収機構６０により回収することで、第２空間Ｋ２の液体ＬＱ２の温度変化を抑えることができる。同様に、露光光ＥＬの照射中において、第１液体供給機構１０及び第１液体回収機構２０による液体ＬＱ１の供給及び回収を常時行うことにより、第１空間Ｋ１の液体ＬＱ１は常に新鮮な（清浄な）液体ＬＱ１と交換される。第１空間Ｋ１の液体ＬＱ１（すなわち基板Ｐ上の液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱ１）の温度変化を抑えることができる。また、液体ＬＱ１、ＬＱ２の供給及び回収を常時行って、清浄な液体ＬＱ１、ＬＱ２を流し続けることにより、第１、第２空間Ｋ１、Ｋ２に細菌（バクテリア等）が発生し、清浄度が劣化するといった不都合の発生を防止することもできる。

なお、第２空間Ｋ２の液体ＬＱ２の温度変化等が露光精度に影響を与えない程度であれば、第２空間Ｋ２に液体ＬＱ２を溜めた状態で露光を行い、所定時間間隔毎や所定処理基板枚数毎に、第２空間Ｋ２の液体ＬＱ２を交換するようにしてもよい。この場合、露光光ＥＬの照射中（例えば、基板Ｐの露光中）に、第２液体供給機構３０及び第２液体回収機構６０による液体ＬＱ２の供給及び回収が停止されるので、液体ＬＱ２の供給（液体ＬＱ２の流れ）に起因する光学素子２Ｆの振動や変位が防止され、基板Ｐの露光及び上述の光計測部を用いた各種の計測動作を精度良く実行することができる。

基板Ｐの露光が終了すると、制御装置ＣＯＮＴは、第１液体供給機構１０による液体ＬＱ１の供給を停止し、第１液体回収機構２０等を使って、液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱ１（第１空間Ｋ１の液体ＬＱ１）をすべて回収する。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Ｐ上や基板ステージＰＳＴ上に残留している液体ＬＱ１の滴などを回収する。一方、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐの露光が終了した後も、第２液体供給機構３０及び第２液体回収機構６０の液体ＬＱ２の供給及び回収を継続し、第２空間Ｋ２に液体ＬＱ２を流し続ける。こうすることにより、上述同様、第２空間Ｋ２の清浄度が劣化したり、液体ＬＱ２の気化（乾燥）に起因して光学素子２Ｆ、２Ｇの液体接触面２Ｕ、２Ｔ等に付着痕（所謂ウォーターマーク）が形成される等といった不都合の発生を防止することができる。そして、基板Ｐ上の液体ＬＱ１が回収された後、制御装置ＣＯＮＴは、その基板Ｐを支持した基板ステージＰＳＴをアンロード位置まで移動し、アンロードする。なお、基板ステージＰＳＴが投影光学系ＰＬから離れた位置（例えば、ロード位置、アンロード位置）へ移動している場合、投影光学系ＰＬの像面側に平坦面を有する所定部材を配置して、その所定部材と投影光学系ＰＬとの間の空間（第１空間）を液体ＬＱ１で満たし続けても良い。

ところで、液浸領域ＡＲ２（第１空間Ｋ１）の液体ＬＱ１中に、例えば感光剤（フォトレジスト）に起因する異物など、基板Ｐ上から発生した不純物等が混入することによって、その液体ＬＱ１が汚染する可能性がある。液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱ１は最終光学素子２Ｇの下面２Ｓにも接触するため、その汚染された液体ＬＱ１によって、最終光学素子２の下面２Ｓが汚染する可能性がある。また、空中を浮遊している不純物が、投影光学系ＰＬの像面側に露出している最終光学素子２Ｇの下面２Ｓに付着する可能性もある。

本実施形態においては、最終光学素子２Ｇは、鏡筒ＰＫに対して容易に取り付け及び取り外し可能（交換可能）となっているため、その汚染された最終光学素子２Ｇのみを清浄な最終光学素子２Ｇと交換することで、光学素子の汚染に起因する露光精度及び投影光学系ＰＬを介した計測精度の劣化を防止できる。一方、第２空間Ｋ２には常に清浄な液体ＬＱ２が流し続けられており、第２空間Ｋ２の液体ＬＱ２は基板Ｐに接触しないようになっている。また、第２空間Ｋ２は、光学素子２Ｆ、２Ｇ、及び鏡筒ＰＫで囲まれたほぼ閉空間であるため、空中を浮遊している不純物は第２空間Ｋ２の液体ＬＱ２に混入し難く、光学素子２Ｆには不純物が付着し難い。したがって、光学素子２Ｆの下面２Ｕや最終光学素子２Ｇの上面２Ｔの清浄度は維持されている。したがって、最終光学素子２Ｇを交換するのみで、投影光学系ＰＬの透過率の低下等を防止して露光精度及び計測精度を維持することができる。

以上説明したように、最終光学素子２Ｇの下面２Ｔ側の第１空間Ｋ１と上面２Ｓ側の第２空間Ｋ２とを独立した空間とし、第１空間Ｋ１及び第２空間Ｋ２のそれぞれに液体ＬＱ１、ＬＱ２を満たして露光するようにしたので、マスクＭを通過した露光光ＥＬを、光学素子２Ｆの下面２Ｕの一部、最終光学素子２Ｇの上面２Ｔの一部、及び最終光学素子２Ｇの下面２Ｓの一部を介して、基板Ｐまで良好に到達させることができる。

そして、汚染する可能性の高い最終光学素子２Ｇを容易に交換可能とすることで、清浄な最終光学素子２Ｇを備えた投影光学系ＰＬを使って良好に露光することができる。平行平面板からなる最終光学素子２Ｇを設けずに、光学素子２Ｆに液浸領域ＡＲ２の液体を接触させる構成も考えられるが、投影光学系ＰＬの像側開口数を大きくしようとすると、光学素子の有効径を大きくする必要があり、光学素子２Ｆを大型化せざるを得なくなる。光学素子２Ｆの周囲には、上述したようなノズル部材７０や、不図示ではあるがアライメント系などといった各種計測装置が配置されるため、そのような大型の光学素子２Ｆを交換することは、作業性が低く、困難である。更に、光学素子２Ｆは屈折率（レンズ作用）を有しているため、投影光学系ＰＬ全体の光学特性（結像特性）を維持するために、その光学素子２Ｆを高い位置決め精度で鏡筒ＰＫに取り付ける必要がある。本実施形態では、最終光学素子２Ｇとして比較的小型な平行平面板を設け、その最終光学素子２Ｇを交換する構成であるため、作業性良く容易に交換作業を行うことができ、投影光学系ＰＬの光学特性を維持することもできる。そして、最終光学素子２Ｇの下面２Ｓ側の第１空間Ｋ１及び上面２Ｔ側の第２空間Ｋ２のそれぞれに対して液体ＬＱ１、ＬＱ２を独立して供給及び回収可能な第１、第２液体供給機構１０、３０、及び第１、第２液体回収機構２０、６０を設けたことにより、液体ＬＱ１、ＬＱ２の清浄度を維持しつつ、照明光学系ＩＬから射出された露光光ＥＬを投影光学系ＰＬの像面側に配置された基板Ｐまで良好に到達させることができる。

なお、本実施形態においては、液体ＬＱ２は光学素子２Ｆの下面２Ｕ及び最終光学素子２Ｇの上面２Ｔのそれぞれのほぼ全域を濡らすように第２空間Ｋ２に満たされているが、液体ＬＱ２は露光光ＥＬの光路上に配置されるように第２空間Ｋ２の一部を満たしていればよい。換言すれば、第２空間Ｋ２はその必要な一部が液体ＬＱ２で十分に満たされていればよい。同様に、第１空間Ｋ１もその必要な一部が液体ＬＱ１で十分に満たされていればよい。

なお、図１〜図３で説明した実施形態において、基板Ｐ上に局所的に液浸領域ＡＲ２を形成するための機構は、第１液体供給機構１０及び第１液体回収機構２０（ノズル部材７０）に限られず、各種形態の機構を使うことができる。例えば、欧州特許出願公開ＥＰ１４２０２９８（Ａ２）公報に開示されている機構を用いることもできる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について図４を参照しながら説明する。以下の説明において、上述した実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略もしくは省略する。

本実施形態の特徴的な部分は、第１空間Ｋ１と第２空間Ｋ２とを連結する連結孔７４が設けられている点にある。連結孔７４は鏡筒ＰＫの下面に周方向に所定間隔で複数設けられている。また、連結孔７４のそれぞれには多孔体７４Ｐが設けられている。

また、本実施形態においては、第１空間Ｋ１に直接的に液体を供給する第１供給口を含む第１液体供給機構（１０）は設けられていない。また、第２空間Ｋ２の液体を直接的に回収する第２回収口を含む第２液体回収機構（６０）も設けられていない。本実施形態における露光装置ＥＸは、第２空間Ｋ２に液体ＬＱを供給する第２液体供給機構３０、及び第１空間Ｋ１（液浸領域ＡＲ２）の液体ＬＱを回収する第１液体回収機構２０を備えている。

また、本実施形態においては、鏡筒ＰＫの側面とノズル部材７０との間の間隙に対して、第１空間Ｋ１の液体ＬＱが浸入することを阻止するシール部材１００が設けられている。シール部材１００は、ノズル部材７０の振動が鏡筒ＰＫに伝達するのを防止する見地から柔軟なゴムやシリコンなどの部材から形成されるのが望ましい。なお、シール部材１００は無くてもよく、第１の実施形態で述べたように、例えば鏡筒ＰＫの側面及びノズル部材７０の内側面７０Ｔを撥液性にすることで、前記間隙への第１空間Ｋ１の液体ＬＱ１の浸入、及び第１空間Ｋ１の液体ＬＱへの気体の混入を阻止することができる。

制御装置ＣＯＮＴは、第１空間Ｋ１及び第２空間Ｋ２に液体ＬＱを満たすとき、第２液体供給機構３０を使って、第２空間Ｋ２に液体ＬＱを供給する。第２空間Ｋ２に供給された液体ＬＱは、連結孔７４を介して第１空間Ｋ１にも供給される。第２液体供給機構３０は、第２空間Ｋ２から液体ＬＱを供給し、連結孔７４を介して第１空間Ｋ１にも液体ＬＱを流入させることで、第１空間Ｋ１と第２空間Ｋ２とを液体ＬＱで満たす。連結孔７４を介して第１空間Ｋ１に供給された液体ＬＱは基板Ｐ上に液浸領域ＡＲ２を形成し、その液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱは、第１液体供給機構２０の第１回収口２２より回収される。そして、第１空間Ｋ１と第２空間Ｋ２とが液体ＬＱで満たされた後、制御装置ＣＯＮＴは、第１空間Ｋ１及び第２空間Ｋ２の液体ＬＱを介して、基板Ｐ上に露光光ＥＬを照射して基板Ｐを露光する。なお本実施形態において、第１液体供給機構１０を併用して第１空間Ｋ１に液体ＬＱを供給してもよい。

このように、第１空間Ｋ１と第２空間Ｋ２とを連結孔７４を介して連結することで、装置構成を簡略化することができる。

なお、第１空間Ｋ１に液体ＬＱを満たした後、第１空間Ｋ１に満たされた液体ＬＱを、連結孔７４を介して第２空間Ｋ２に流入させることで、第１空間Ｋ１と第２空間Ｋ２とを液体ＬＱで満たすようにしてもよい。この場合、基板Ｐに接触した液体ＬＱが第２空間Ｋ２に満たされることとなるので、例えば連結孔７４にケミカルフィルタ等を配置しておけば、第２空間Ｋ２には、基板Ｐ上などから発生した不純物を混入した液体ＬＱが満たされることがない。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について図５を参照しながら説明する。

本実施形態の特徴的な部分は、最終光学素子２Ｇがノズル部材７０に支持されている点にある。つまり、最終光学素子２Ｇが、投影光学系ＰＬを構成する他の光学素子２Ａ〜２Ｆとは分離して支持されている点にある。

図５において、光学素子２Ｆは鏡筒ＰＫより露出している。投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子２Ａ〜２Ｇのうち、光学素子２Ａ〜２Ｆは鏡筒ＰＫで支持されている。一方、最終光学素子２Ｇは、連結部材７２を介してノズル部材７０に支持されている。環状部材であるノズル部材７０は、投影光学系ＰＬの先端部の光学素子２Ｆ、２Ｇの近傍に配置されており、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の上方において光学素子２Ｆ、２Ｇの周りを囲むように設けられている。すなわち、光学素子２Ｆ、２Ｇは、ノズル部材７０の穴部７０Ｈの内側に配置されている。穴部７０Ｈは凹部７８の内側に形成されている。

最終光学素子２Ｇは、ノズル部材７０のキャビティ面７８Ａに連結部材７２を介して保持されている。連結部材７２はノズル部材７０のキャビティ面７８Ａに固定されており、その連結部材７２に最終光学素子２Ｇが固定されている。ノズル部材７０に連結部材７２を介して保持された最終光学素子２Ｇと、鏡筒ＰＫに保持された光学素子２Ａ〜２Ｆとは離れており、最終光学素子２Ｇの上面２Ｔと光学素子２Ｆの下面２Ｕとの間に第２空間２Ｋが形成されている。最終光学素子２Ｇは、鏡筒ＰＫに保持された他の光学素子２Ａ〜２Ｆとは分離した状態で、ノズル部材７０に連結部材７２を介して支持された構成となっている。

連結部材７２の下面７２Ａとその連結部材７２に保持された平行平面板からなる最終光学素子２Ｇの下面２Ｓとはほぼ面一となっている。連結部材７２に支持された最終光学素子２Ｇの上面２Ｔ及び下面２ＳはＸＹ平面とほぼ平行となっている。また、連結部材７２とキャビティ面７８Ａとの接続部、及び最終光学素子２Ｇと連結部材７２との接続部などはシールされている。また、連結部材７２はほぼ板状部材であって、孔などは設けられていない。すなわち、最終光学素子２Ｇの下面２Ｓ側の第１空間Ｋ１と上面２Ｔ側の第２空間Ｋ２とは互いに独立した空間であり、第１空間Ｋ１と第２空間２Ｋとの間での液体の流通が阻止されている。

また、最終光学素子２Ｇは、連結部材７２に対して容易に取り付け及び取り外しが可能となっている。すなわち、最終光学素子２Ｇは交換可能に設けられている。なお、最終光学素子２Ｇを交換するために、連結部材７２をノズル部材７０（キャビティ面７８Ａ）に対して取り付け・外し可能（交換可能）に設けてもよいし、ノズル部材７０を交換可能にしてもよい。

ノズル部材７０の下面７０Ａのうち、凹部７８の内側の内側面７９には、第１実施形態と同様に、第１液体供給機構１０の一部を構成する第１供給口１２（１２Ａ、１２Ｂ）が設けられている。また、ノズル部材７０の下面７０Ａにおいて、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１を基準として凹部７８の外側には、第１実施形態と同様に、第１液体回収機構２０の一部を構成する第１回収口２２が設けられている。

連結部材５２を介してメインコラム１の下側段部８に支持されたノズル部材７０は、投影光学系ＰＬ（光学素子２Ｆ）とは離れている。すなわち、ノズル部材７０の穴部７０Ｈの内側面７０Ｋと光学素子２Ｆの側面２ＦＫとの間には間隙が設けられており、光学素子２Ｆを保持する鏡筒ＰＫとノズル部材７０との間にも間隙が設けられている。これら間隙は、投影光学系ＰＬ（光学素子２Ａ〜２Ｆ）とノズル部材７０とを振動的に分離するために設けられたものである。これにより、ノズル部材７０で発生した振動が、投影光学系ＰＬ側に伝達することが防止されている。また、上述したように、メインコラム１（下側段部８）と鏡筒定盤５とは、防振装置４７を介して振動的に分離している。したがって、ノズル部材７０で発生した振動がメインコラム１及び鏡筒定盤５を介して投影光学系ＰＬに伝達されることは防止されている。

ノズル部材７０の内側面７０Ｋには、第２液体供給機構３０の一部を構成する第２供給口３２が設けられている。第２供給口３２は、第２液体供給部３１から送出された液体ＬＱ２を、最終光学素子２Ｇの上面２Ｔと略平行、すなわちＸＹ平面と略平行に（横方向に）吹き出す。第２供給口３２は、最終光学素子２Ｇの上面２Ｔとほぼ平行に液体ＬＱ２を吹き出すので、供給された液体ＬＱ２が光学素子２Ｇ等に及ぼす力を低減できる。したがって、液体ＬＱ２の供給に起因して光学素子２Ｇや連結部材７２、あるいは光学素子２Ｆが変形したり変位する等といった不都合の発生を防止することができる。

また、ノズル部材７０の内側面７０Ｋにおいて、第２供給口３２に対して所定位置には、第２液体回収機構６０の一部を構成する第２回収口６２が設けられている。本実施形態においては、第２回収口６２は第２供給口３２の上方に設けられている。

図６はノズル部材７０を示す概略斜視図である。図６に示すように、第２供給口３２はノズル部材７０の内側面７０Ｋに複数設けられている。本実施形態においては、第２供給口３２は、内側面７０Ｋにおいて周方向にほぼ等間隔で設けられている。同様に、第２回収口６２はノズル部材７０の内側面７０Ｋに複数設けられており、本実施形態においては、第２回収口６２は、第２供給口３２の上方において周方向にほぼ等間隔で設けられている。

なお、図６においては、第２供給口３２及び第２回収口６２は略円形状に形成されているが、楕円形状、矩形状、スリット状など任意の形状に形成されていてもよい。また、本実施形態においては、第２供給口３２、第２回収口６２のそれぞれは互いにほぼ同じ大きさを有しているが、互いに異なる大きさであってもよい。また、第２供給口３２を第２回収口６２の上方に配置するようにしてもよい。また、第２供給口３２及び第２回収口６２のそれぞれを内側面７０Ｋにおいて周方向に並べて設ける構成の他に、例えば内側面７０Ｋにおいて投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを挟んで＋Ｘ側に第２供給口３２を設け、−Ｘ側に第２回収口６２を設ける等、その配置は任意に設定可能である。すなわち、本実施形態においても、第２供給口３２、および第２回収口６２の数、配置、形状などは、図５，６に示した構造に限られず、光学素子２Ｆと光学素子２Ｇとの間の露光光ＥＬの光路が第２液体ＬＱで満たされる構造であればよい。

なお、図２を参照して説明した実施形態において、鏡筒ＰＫの内側面ＰＫＬに、図６に示すような配置で第２供給口３２及び第２回収口６２を形成してもよい。

図５に示すように、供給管３３の他端部は、ノズル部材７０の内部に形成された第２供給流路３４の一端部に接続している。一方、ノズル部材７０の第２供給流路３４の他端部は、ノズル部材７０の内側面７０Ｋに形成された第２供給口３２に接続されている。ここで、ノズル部材７０の内部に形成された第２供給流路３４は、複数の第２供給口３２のそれぞれにその他端部を接続可能なように途中から分岐している。なお、第２供給口３２を、上記第１供給口１２と同様、ラッパ状に形成してもよい。

第２液体供給部３１の液体供給動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。制御装置ＣＯＮＴが、第２液体供給機構３０の第２液体供給部３１より液体ＬＱ２を送出すると、その第２液体供給部３１より送出された液体ＬＱ２は、供給管３３を流れた後、ノズル部材７０の内部に形成された第２供給流路３４の一端部に流入する。そして、第２供給流路３４の一端部に流入した液体ＬＱ２は途中で分岐した後、ノズル部材７０の内側面７０Ｋに形成された複数の第２供給口３２より、光学素子２Ｆと最終光学素子２Ｇとの間の第２空間Ｋ２に供給される。

図５に示すように、回収管６３の他端部は、ノズル部材７０の内部に形成された第２回収流路４４の一部に接続している。一方、第２回収流路４４の他端部は、ノズル部材７０の内側面７０Ｋに形成された第２回収口６２に接続されている。ここで、ノズル部材７０の内部に形成された第２回収流路６４は、複数の第２回収口６２のそれぞれにその他端部を接続可能なように途中から分岐している。

第２液体回収部６１の液体回収動作は制御装置ＣＯＮＴに制御される。制御装置ＣＯＮＴは、液体ＬＱ２を回収するために、第２液体回収機構６０の第２液体回収部６１を駆動する。真空系を有する第２液体回収部６１の駆動により、第２空間Ｋ２の液体ＬＱ２は、第２回収口６２を介して第２回収流路６４に流入し、その後、回収管６３を介して第２液体回収部６１に吸引回収される。

また、本実施形態においては、ノズル部材７０の内側面７０Ｋ、及び光学素子２Ｆの側面２ＦＫのそれぞれは、撥液化処理されて撥液性を有している。ノズル部材７０の内側面７０Ｋ、及び光学素子２Ｆの側面２ＦＫのそれぞれを撥液性にすることで、内側面７０Ｋと側面２ＦＫとで形成される間隙に第２空間Ｋ２の液体ＬＱ２が浸入することが防止されるとともに、前記間隙の気体が、第２空間Ｋ２の液体ＬＱ２中に気泡となって混在することが防止されている。

以上のように、最終光学素子２Ｇと他の光学素子２Ａ〜２Ｆとを分離して支持し、最終光学素子２Ｇの下面２Ｔ側の第１空間Ｋ１と上面２Ｓ側の第２空間Ｋ２とを独立した空間とし、第１空間Ｋ１及び第２空間Ｋ２のそれぞれに液体ＬＱ１、ＬＱ２を満たして露光するようにしたので、マスクＭを通過した露光光ＥＬを基板Ｐまで良好に到達させることができる。

また、最終光学素子２Ｇをノズル部材７０で支持することにより、光学素子２Ｆ、２Ｇとノズル部材７０との間に鏡筒ＰＫを配置しない構成とすることができる。したがって、光学素子２Ｆ、２Ｇに対してノズル部材７０を近づけることができ、装置のコンパクト化を図ることができる等、装置の設計の自由度を向上することができる。また、ノズル部材７０に形成された第１供給口１２および第１回収口２２を投影領域ＡＲ１に近づけることができる。そのため、液浸領域ＡＲ２の大きさを小さくすることができる。したがって、液浸領域ＡＲ２の大きさに伴って基板ステージＰＳＴを大型化したり、基板ステージＰＳＴの移動ストロークを大きくする必要がなくなるので、装置をコンパクト化できる。

なお、ノズル部材７０は液浸領域ＡＲ２（第１空間Ｋ１）の液体の供給及び回収を行う供給口１２及び回収口２２を有する部材であり、また基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の移動に伴って液浸領域ＡＲ２の液体の剪断力を受けるので、ノズル部材７０には振動が生じやすい。しかしながら、本実施形態においては、ノズル部材７０に保持されている光学素子２Ｇが平行平板なので、ノズル部材７０の振動が露光や計測の精度に与える影響を抑えることができる。一方、上述したように、防振装置４７などによって鏡筒ＰＫには振動が生じ難いため、図２や図５を参照して説明した第１、第２実施形態のように、鏡筒ＰＫで最終光学素子２Ｇを支持することで、投影光学系ＰＬの結像特性に与える影響を抑えることができる。

なお、ノズル部材７０で最終光学素子２Ｇを支持する場合には、ノズル部材７０と最終光学素子２Ｇとの間に防振機構を設けることで、ノズル部材７０で発生した振動が、最終光学素子２Ｇに伝わることを防止することができる。液体ＬＱ２の供給（液体ＬＱ２の流れ）に起因する光学素子２Ｆの振動や変位が防止され、基板Ｐの露光及び上述の光計測部を用いた各種の計測動作を精度良く実行することができる。

＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態について図７を参照しながら説明する。本実施形態の特徴的な部分は、連結部材７２に、第１空間Ｋ１と第２空間Ｋ２とを連結する連結孔７４が設けられている点にある。連結孔７４は連結部材７２に周方向に所定間隔で複数設けられている。連結孔７４のそれぞれには多孔体７４Ｐが設けられている。

また、本実施形態においては、第１空間Ｋ１に直接的に液体を供給する第１供給口を含む第１液体供給機構（１０）は設けられていない。また、第２空間Ｋ２の液体を直接的に回収する第２回収口を含む第２液体回収機構（６０）も設けられていない。一方、本実施形態における露光装置ＥＸは、第２空間Ｋ２に液体ＬＱを供給する第２液体供給機構３０、及び第１空間Ｋ１（液浸領域ＡＲ２）の液体ＬＱを回収する第１液体回収機構２０を備えている。

制御装置ＣＯＮＴは、第１空間Ｋ１及び第２空間Ｋ２に液体ＬＱを満たすとき、第２液体供給機構２０を使って、第２空間Ｋ２に液体ＬＱを供給する。第２空間Ｋ２に供給された液体ＬＱは、連結孔７４を介して第１空間Ｋ１にも供給される。このように、第２液体供給機構３０は、第２空間Ｋ２から液体ＬＱを供給し、連結孔７４を介して第１空間Ｋ１にも液体ＬＱを流入させることで、第１空間Ｋ１と第２空間Ｋ２とを液体ＬＱで満たす。連結孔７４を介して第１空間Ｋ１に供給された液体ＬＱは基板Ｐ上に液浸領域ＡＲ２を形成し、その液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱは、第１液体供給機構２０の第１回収口２２より回収される。そして、第１空間Ｋ１と第２空間Ｋ２とが液体ＬＱで満たされた後、制御装置ＣＯＮＴは、第１空間Ｋ１及び第２空間Ｋ２の液体ＬＱを介して、基板Ｐ上に露光光ＥＬを照射して基板Ｐを露光する。

このように、第１空間Ｋ１と第２空間Ｋ２とを連結孔７４を介して連結することで、装置構成を簡略化することができる。なお、本実施形態においても、第１空間Ｋ１に液体ＬＱを満たした後、第１空間Ｋ１に満たされた液体ＬＱを、連結孔７４を介して第２空間Ｋ２に流入させることで、第１空間Ｋ１と第２空間Ｋ２とを液体ＬＱで満たすようにしてもよい。

なお、上述の第３及び第４の実施形態においては、第１空間Ｋ１、及び第２空間Ｋ２用の液体流路を有するノズル部材７０で最終光学素子２Ｇを支持しているが、第１空間Ｋ１、及び第２空間Ｋ２のどちらか一方のための液体流路を有するノズル部材７０で最終光学素子２Ｇを支持してもよい。

また、第１空間Ｋ１と第２空間の少なくとも一方に液体を供給する供給口だけを有するノズル部材で最終光学素子２Ｇを支持してもよいし、第１空間Ｋ１と第２空間の少なくとも一方の液体を回収する回収口だけを有するノズル部材で最終光学素子２Ｇを支持してもよい。

また、上述の第３及び第４の実施形態においては、最終光学素子２Ｇをノズル部材７０で支持しているが、これに限られず、鏡筒ＰＫ及びノズル部材７０とは異なる部材で最終光学素子２Ｇを支持するようにしてもよい。

また、上述の第３及び第４の実施形態で採用されている最終光学素子２Ｇをノズル部材７０で支持する構成は、第１空間Ｋ１のみを液体で満たす液浸露光方式にも採用することができる。

また、上述の第１〜第４の実施形態において、投影光学系ＰＬは、無屈折力の平行平面板である最終光学素子２Ｇを含めて所定の結像特性となるように調整されているが、最終光学素子２Ｇが結像特性にまったく影響を及ぼさない場合には、最終光学素子２Ｇを除いて、投影光学系ＰＬの結像特性が所定の結像特性となるように調整してもよい。

また、上述の第１〜第４の実施形態において、最終光学素子２Ｇは、無屈折力の平行平面板であるが、屈折力を有する光学素子であってもよい。すなわち、最終光学素子２Ｇの上面２Ｔが曲率を持っていてもよい。この場合、最終光学素子２Ｇの交換を容易とするために、最終光学素子２Ｇの上面２Ｔの曲率は極力小さいほうが望ましい。

また、上述の第１〜第４の実施形態においては、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ上において、第１空間Ｋ１の液体ＬＱ１は、第２空間Ｋ２の液体ＬＱ２よりも厚くなっているが、すなわち最終光学素子２Ｇと光学素子２Ｆとの距離は、最終光学素子２Ｇと基板Ｐとの距離よりも短いが、第２空間Ｋ２の液体ＬＱ２を第１空間Ｋ１の液体ＬＱ１よりも厚くしてもよいし、同じ厚さにしてもよい。更に、上述の第１〜第４の実施形態においては、Ｚ軸方向に関して、最終光学素子２Ｇの厚さは、第１空間Ｋ１の液体ＬＱ１及び第２空間Ｋ２の液体ＬＱ２よりも薄くなっているが、最終光学素子２Ｇを最も厚くしてもよい。すなわち、第１空間Ｋ１の液体ＬＱ１、第２空間Ｋ２の液体ＬＱ２、及び最終光学素子２ＧのＺ軸方向の厚さは、液体ＬＱ１、ＬＱ２、及び最終光学素子２Ｇを介して基板Ｐ上に投影されるパターンの結像状態が最適化されるように適宜決めてやればよい。なお、一例としては、光軸ＡＸ上における液体ＬＱ１及び液体ＬＱ２の厚さを５ｍｍ以下、最終光学素子２Ｇの厚さを３〜１２ｍｍとすることができる。

また、上述の第１〜第４の実施形態においては、最終光学素子２Ｇは投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対してほぼ静止した状態で支持されているが、その位置、傾きを調整するために、微小移動可能に支持されていてもよい。例えば、最終光学素子２Ｇの支持部にアクチュエータを配置して、最終光学素子２Ｇの位置（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向）や傾き（θＸ方向、θＹ方向）を自動的に調整できるようにしてもよい。この場合、第３、第４実施形態のように、ノズル部材７０で、最終光学素子２Ｇを保持する場合には、ノズル部材の位置や傾きを調整することによって、最終光学素子２Ｇの位置及び／又は傾きを調整してもよい。

また、上述の第１〜第４の実施形態において、最終光学素子２Ｇの位置（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向）や、傾き（θＸ方向、θＹ方向）を計測する干渉計等の計測器を更に設けてもよい。この計測器は、光学素子２Ａ〜２Ｆに対する位置や傾きを計測できることが望ましい。このような計測器を搭載することで、最終光学素子２Ｇの位置や傾きのずれを容易に知ることができ、上述したアクチュエータと併用すれば、最終光学素子２Ｇの位置や傾きを高精度に調整することができる。

また、第３及び第４の実施形態に記載されているように、最終光学素子２Ｇを、光学素子２Ｆとは分離して支持する場合、最終光学素子２Ｇが液体ＬＱ１から受ける圧力や振動が直接光学素子２Ａ〜２Ｆに伝導しないので、投影光学系ＰＬの結像特性の劣化を抑制することができる。この場合、最終光学素子２Ｇを軟らかく保持したり、基板Ｐの傾き（基板ステージＰＳＴの傾き）に応じて最終光学素子２Ｇの位置や傾きを調整すれば、より効果的に光学素子２Ａ〜２Ｆへの圧力や振動を抑えることができる。

＜第５実施形態＞
次に、上述の第１〜第４の実施形態における第１液体回収機構２０の回収方法の別の実施形態について説明する。なお、本実施形態においては、第１回収口２２から液体ＬＱだけを回収するようにしており、これによって液体回収に起因する振動の発生を抑制するようにしている。

以下、図８の模式図を参照しながら、本実施形態における第１液体回収機構２０による液体回収動作の原理について説明する。図1〜５及び７との関係で説明した第１液体回収機構２０の第１回収口２２には、多孔部材２５として、例えば多数の孔が形成された薄板状の多孔部材（メッシュ部材）を使用することができる。本実施形態においては、多孔部材はチタンで形成されている。また本実施形態においては、多孔部材２５が濡れた状態で、多孔部材２５の上面と下面との圧力差を後述の所定条件を満足するように制御することで、多孔部材２５の孔から液体ＬＱだけを回収するものである。上述の所定条件に係るパラメータとしては、多孔部材２５の孔径、多孔部材２５の液体ＬＱとの接触角（親和性）、及び第１液体回収部２１の吸引力（多孔部材２５の上面に圧力）等が挙げられる。

図８は、多孔部材２５の部分断面の拡大図であって、多孔部材２５を介して行われる液体回収の一具体例を示す。多孔部材２５の下には、基板Ｐが配置されており、多孔部材２５と基板Ｐとの間には、気体空間及び液体空間が形成されている。より具体的には、多孔部材２５の第１孔２５Ｈａと基板Ｐの間には気体空間が形成され、多孔部材２５の第２孔２５Ｈｂと基板Ｐとの間には液体空間が形成されている。このような状況は、例えば、図２に示した液浸領域ＡＲ２の端部で、あるいは何らかの原因で液浸領域ＡＲ２内に気体空間が生じたときに起こりえる。また、多孔部材２５の上には、第１回収流路２４の一部を形成する流路空間が形成されている。

図８において、多孔部材２５の第１孔２５Ｈａと基板Ｐの間の空間の圧力（多孔部材２５Ｈの下面の圧力）をＰａ、多孔部材２５の上の流路空間の圧力（多孔部材２５の上面での圧力）をＰｂ、第１及び第２孔２５Ｈａ，２５Ｈｂの孔径（直径）をｄ、多孔部材２５（孔２５Ｈの内側）の液体ＬＱとの接触角をθ、液体ＬＱの表面張力をγとして、
（４×γ×ｃｏｓθ）／ｄ ≧ （Ｐａ−Ｐｂ） …（３）
の条件が成立する場合、図８に示すように、多孔部材２５の第１孔２５Ｈａの下側（基板Ｐ側）に気体空間が形成されても、多孔部材２５の下側の空間の気体が孔２５Ｈａを介して多孔部材２５の上側の空間に移動（侵入）することを防止することができる。すなわち、上記（３）式の条件を満足するように、接触角θ、孔径ｄ、液体ＬＱの表面張力γ、圧力Ｐａ、Ｐｂを最適化することで、液体ＬＱと気体との界面が多孔部材２５の孔２５Ｈａ内に維持され、第１孔２５Ｈａからの気体の侵入を抑えることができる。一方、多孔部材２５の第２孔２５Ｈｂの下側（基板Ｐ側）には液体空間が形成されているので、第２孔２５Ｈｂを介して液体ＬＱのみを回収することができる。

なお、上記（３）式の条件においては、説明を簡単にするために多孔部材２５の上の液体ＬＱの静水圧は考慮していない。

また、本実施形態において、第１液体回収機構２０は、多孔部材２５の下の空間の圧力Ｐａ、孔２５Ｈの直径ｄ、多孔部材２５（孔２５Ｈの内側面）の液体ＬＱとの接触角θ、液体（純水）ＬＱの表面張力γは一定として、第１液体回収部２１の吸引力を制御して、上記（３）式を満足するように、多孔部材２５の上の流路空間の圧力を調整している。ただし、上記（３）式において、（Ｐａ−Ｐｂ）が大きいほど、すなわち、（（４×γ×ｃｏｓθ）／ｄ）が大きいほど、上記（３）式を満足するような圧力Ｐｂの制御が容易になるので、孔２５Ｈａ、２５Ｈｂの直径ｄ、及び多孔部材２５の液体ＬＱとの接触角θ（０＜θ＜９０°）は可能な限り小さくすることが望ましい。

なお、上述の図１，２，４，５，７及び８などを用いた説明においては、最終光学素子２Ｇの下面２Ｓと基板Ｐとを対向させた状態で、最終光学素子２Ｇの下面２Ｓと基板Ｐとの間の第１空間Ｋ１を液体ＬＱ１で満たしているが、投影光学系ＰＬと他の部材（例えば、基板ステージＰＳＴの上面５１など）が対向している場合にも投影光学系ＰＬとその他の部材との間を液体で満たすことができることはいうまでもない。

上述したように、本実施形態における液体ＬＱ１、ＬＱ２として純水を用いた。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。

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。

なお、上述した図２及び図５の実施形態においては、液体ＬＱ１、ＬＱ２として同じ純水を供給しているが、第１空間に供給される純水（液体ＬＱ１）と第２空間に供給される純水（液体ＬＱ２）との品質を異ならせてもよい。純水の品質としては、例えば温度、温度均一性、温度安定性、比抵抗値、あるいはTOC(total organic carbon)値、溶存気体濃度（溶存酸素、溶存窒素）などが挙げられる。例えば、第２空間Ｋ２に供給される純水よりも、投影光学系ＰＬの像面に近い第１空間Ｋ１へ供給される純水の品質を高くしてもよい。また、第１空間と第２空間に互いに異なる種類の液体を供給し、第１空間Ｋ１に満たす液体ＬＱ１と第２空間Ｋ２に満たす液体ＬＱ２とを互いに異なる種類にしてもよい。例えば露光光ＥＬに対する屈折率及び/又は透過率が互いに異なるものを用いることができる。また、例えば、第２空間Ｋ２にフッ素系オイルをはじめとする純水以外の所定の液体を満たすことができる。オイルは、バクテリアなどの細菌の繁殖する確率が低い液体であるため、第２空間Ｋ２や液体ＬＱ２（フッ素系オイル）の流れる流路の清浄度を維持することができる。

また、液体ＬＱ１、ＬＱ２の双方を水以外の液体にしてもよい。例えば、露光光ＥＬの光源がＦ_２レーザである場合、このＦ_２レーザ光は水を透過しないので、液体ＬＱ１、ＬＱ２としてはＦ_２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ＬＱ１、ＬＱ２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ＬＱ１、ＬＱ２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ＬＱ１、ＬＱ２の極性に応じて行われる。

なお、上述したような液浸法においては、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ボ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ボールを形成する二光束の外接円で規定される照明σを０．９５、その瞳面における各光束の半径を０．１２５σ、投影光学系ＰＬの開口数をＮＡ＝１．２とすると、ランダム偏光光を用いるよりも、焦点深度（ＤＯＦ）を１５０ｎｍ程度増加させることができる。

また、例えばＡｒＦエキシマレーザを露光光とし、１／４程度の縮小倍率の投影光学系ＰＬを使って、微細なライン・アンド・スペースパターン（例えば２５〜５０ｎｍ程度のライン・アンド・スペース）を基板Ｐ上に露光するような場合、マスクＭの構造（例えばパターンの微細度やクロムの厚み）によっては、Wave guide効果によりマスクＭが偏光板として作用し、コントラストを低下させるＰ偏光成分（ＴＭ偏光成分）の回折光よりＳ偏光成分（ＴＥ偏光成分）の回折光が多くマスクＭから射出されるようになる。この場合、上述の直線偏光照明を用いることが望ましいが、ランダム偏光光でマスクＭを照明しても、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡが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。

更に、マスク（レチクル）のラインパターンの長手方向に合わせた直線偏光照明（Ｓ偏光照明）だけでなく、特開平６−５３１２０号公報に開示されているように、光軸を中心とした円の接線（周）方向に直線偏光する偏光照明法と斜入射照明法との組み合わせも効果的である。特に、マスク（レチクル）のパターンが所定の一方向に延びるラインパターンだけでなく、複数の異なる方向に延びるラインパターンが混在（周期方向が異なるライン・アンド・スペースパターンが混在）する場合には、同じく特開平６−５３１２０号公報に開示されているように、光軸を中心とした円の接線方向に直線偏光する偏光照明法と輪帯照明法とを併用することによって、投影光学系の開口数ＮＡが大きい場合でも高い結像性能を得ることができる。例えば、透過率６％のハーフトーン型の位相シフトマスク（ハーフピッチ６３ｎｍ程度のパターン）を、光軸を中心とした円の接線方向に直線偏光する偏光照明法と輪帯照明法（輪帯比３／４）とを併用して照明する場合、照明σを０．９５、投影光学系ＰＬの開口数をＮＡ＝１．００とすると、ランダム偏光光を用いるよりも、焦点深度（ＤＯＦ）を２５０ｎｍ程度増加させることができ、ハーフピッチ５５ｎｍ程度のパターンで投影光学系の開口数ＮＡ＝１．２では、焦点深度を１００ｎｍ程度増加させることができる。

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。

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、露光装置ＥＸとしては、第１パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で第１パターンの縮小像を投影光学系（例えば１／８縮小倍率で反射素子を含まない屈折型投影光学系）を用いて基板Ｐ上に一括露光する方式の露光装置にも適用できる。この場合、更にその後に、第２パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で第２パターンの縮小像をその投影光学系を用いて、第１パターンと部分的に重ねて基板Ｐ上に一括露光するスティッチ方式の一括露光装置にも適用できる。また、スティッチ方式の露光装置としては、基板Ｐ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写し、基板Ｐを順次移動させるステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。また、基板Ｐを保持するステージとは別に測定用の部材やセンサを搭載した測定ステージを備えた露光装置にも本発明を適用することはできる。なお、測定ステージを備えた露光装置は、例えば欧州特許公開第１，０４１，３５７号公報に記載されている。

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（マルチ）ステージ型の露光装置にも適用できる。

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。

上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスク（レチクル）を用いたが、このレチクルに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号公報に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスクを用いても良い。

また、国際公開第２００１／０３５１６８号パンフレットに開示されているように、干渉縞をウエハＷ上に形成することによって、ウエハＷ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置（リソグラフィシステム）にも本発明を適用することができる。

上述の実施形態においては、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間を局所的に液体で満たす露光装置を採用しているが、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いるように、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。

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。

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。

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（US S/N 08/416,558）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。

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。

半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図９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。

本発明の露光装置の第１実施形態を示す概略構成図である。図１の要部拡大図である。ノズル部材を下方から見た図である。本発明の露光装置の第２実施形態を示す要部拡大図である。本発明の露光装置の第３実施形態を示す要部拡大図である。ノズル部材の概略斜視図である。本発明の露光装置の第４実施形態を示す要部拡大図である。本発明の第５実施形態の露光装置における第１液体回収機構における液体回収動作を説明するための図である。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

２（２Ａ〜２Ｇ）…光学素子（エレメント）、２Ｓ…下面、２Ｔ…上面、１０…第１液体供給機構、２０…第１液体回収機構、３０…第２液体供給機構、６０…第２液体回収機構、７０…ノズル部材（流路形成部材）、７４…連結孔、ＥＬ…露光光、ＥＸ…露光装置、Ｋ１…第１空間、Ｋ２…第２空間、ＬＱ（ＬＱ１、ＬＱ２）…液体、Ｐ…基板、ＰＬ…投影光学系

Claims

投影光学系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、
前記投影光学系を構成する複数のエレメントのうち、前記投影光学系の像面に最も近い第１エレメントを、前記投影光学系の光軸に対してほぼ静止した状態で支持する支持部材と、
前記第１エレメントの一面側に形成され、液体で満たされる第１空間と、
前記第１エレメントの他面側に、前記第１空間とは独立に形成され、液体で満たされる第２空間と、
前記第１空間に液体を供給する第１液体供給機構と、
前記第１空間に供給された液体を回収する第１液体回収機構と、
前記第１エレメントの周囲に前記基板と対向するように配置され、前記基板との間に液
体を保持可能であり、前記第１液体回収機構によって回収される液体の流路が形成された
流路形成部材と、
前記流路形成部材の下面の少なくとも一部に形成され、液体を回収するための回収口と、を備え、
前記第１空間の液体で前記基板表面の一部を覆う液浸領域を形成するとともに、前記第１空間の液体と前記第２空間の液体とを介して、前記基板上に露光光を照射して前記基板を露光することを特徴とする露光装置。
前記第１空間の液体と前記第２空間の液体とは異なることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
前記投影光学系は、前記第１エレメントに次いで前記投影光学系の像面に近い第２エレメントを有し、
前記第１エレメントと前記第２エレメントとを支持する支持部材を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の露光装置。
前記第１エレメントは、前記投影光学系を構成する他のエレメントとは分離して支持されていることを特徴とする請求項１又は２記載の露光装置。
前記流路形成部材は、前記第１液体供給機構によって供給される液体の流路も形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の露光装置。
前記流路形成部材は、前記第１エレメントの両側に前記第１液体供給機構の液体供給口が形成されていることを特徴とする請求項５記載の露光装置。
前記第１エレメントと前記基板との距離は、前記流路形成部材の下面と前記基板との距離よりも長い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装置。
前記投影光学系は、前記第１エレメントに次いで前記投影光学系の像面に近い第２エレメントを有し、
前記第１エレメントと前記第２エレメントとの距離は、前記第１エレメントと前記基板との距離よりも短いことを特徴とする請求項７記載の露光装置。
前記第１エレメントが、前記第１液体供給機構によって供給される液体の流路、及び前記第１液体回収機構によって回収される液体の流路のうち少なくとも一方を形成された流路形成部材に保持されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の露光装置。
前記流路形成部材には、前記第１空間への液体供給とは独立して、前記第２空間への液体供給を行うための流路も形成されていることを特徴とする請求項９記載の露光装置。
前記第２空間に液体を供給する第２液体供給機構を備えたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項記載の露光装置。
前記第２空間に供給された液体を回収する第２液体回収機構を備えたことを特徴とする請求項１１記載の露光装置。
前記第２空間の液体は交換可能であることを特徴とする請求項１２記載の露光装置。
前記基板の露光中に、前記第２液体供給機構による液体の供給が停止されることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一項記載の露光装置。
前記第１液体回収機構の液体回収口には、多孔部材が配置されていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項記載の露光装置。
投影光学系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、
前記投影光学系を構成する複数のエレメントのうち、前記投影光学系の像面に最も近い第１エレメントの一面側に形成される第１空間と、
前記第１エレメントの他面側に形成される第２空間と、
前記第１空間と前記第２空間とを連結する連結孔と、
前記第１空間と前記第２空間との一方から液体を供給し、前記連結孔を介して前記第１空間と前記第２空間とを液体で満たすための液体供給機構とを備え、
前記第１空間及び前記第２空間の液体を介して、前記基板上に露光光を照射して前記基板を露光することを特徴とする露光装置。
前記第１エレメントは平行平面板であることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項記載の露光装置。
前記第１空間の液体は純水であることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一項記載の露光装置。
前記第２空間の液体は純水であることを特徴とする請求項１８記載の露光装置。
前記投影光学系は、前記第１エレメントに次いで前記投影光学系の像面に近い第２エレメントを有し、
前記第１エレメントは、前記基板表面と対向するように配置され、前記露光光が通過する第１面と、前記第２エレメントと対向するように配置され、前記露光光が通過する第２面とを有し、
前記第２エレメントは、前記第１エレメントの第２面と対向するように配置され、前記露光光が通過する第３面を有し、
前記第２面の面積は、前記第３面の面積と同じ、もしくは前記第３面の面積よりも小さいことを特徴とする請求項１〜１９のいずれか一項記載の露光装置。
前記第１エレメントは、無屈折力であることを特徴とする請求項１〜２０のいずれか一項記載の露光装置。
請求項１〜請求項２１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。
複数のエレメントを備える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であって、
前記複数のエレメントのうち、前記投影光学系の像面に最も近い第１エレメントの光射出側の第１空間に液体をもたらすことと、
前記第１エレメントの光入射側で且つ前記第１空間とは隔離された第２空間に液体を供給することと、
前記第１空間の液体と前記第２空間の液体とを介して前記基板に露光光を照射して前記基板を露光することと、
前記基板に露光光を照射している間、前記第２空間を液体で満たした状態で、前記第２空間への液体の供給を停止することと含む露光方法。
前記第１空間及び第２空間に液体をそれぞれもたらす際に、第１空間及び第２空間にそれぞれ液体を独立して供給する請求項２３記載の露光方法。
さらに、前記第１空間及び第２空間からそれぞれ独立して液体を回収することを含む請求項２４記載の露光方法。
前記第１空間に液体をもたらす際に、液体を第１空間に基板と平行に吹き出す請求項２３〜２５のいずれか一項に記載の露光方法。
前記第１空間の液体で前記基板上の一部に液浸領域を形成する請求項２３〜２６のいずれか一項に記載の露光方法。
前記第１エレメントの近傍に配置された流路形成部材及び前記第１エレメントと前記基板との間に液体を保持して、前記基板上の一部に液浸領域を形成する請求項２７記載の露光方法。
前記流路形成部材の下面の少なくとも一部に形成された回収口から前記第１空間の液体を回収する請求項２８記載の露光方法。
前記第１エレメントと前記基板との距離は、前記流路形成部材の下面と前記基板との距離よりも長い請求項２８又は２９記載の露光方法。
前記投影光学系は、前記第１エレメントに次いで前記投影光学系の像面に近い第２エレメントを有し、
前記第１エレメントと前記第２エレメントとの距離は、前記第１エレメントと前記基板との距離よりも短い請求項２３〜２９のいずれか一項に記載の露光方法。
複数のエレメントを備える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であって、
前記複数のエレメントのうち、前記投影光学系の像面に最も近い第１エレメントの一面側に形成される第１空間と、第１空間と流通され且つ他面側に形成される第２空間との一方の空間に液体を供給することによって第１空間と第２空間を液体で満たし、
前記第１空間の液体で前記基板の表面の一部を覆う液浸領域を形成し、第１空間及び第２空間の液体を介して基板に露光光を照射して前記基板を露光することを含む露光方法。