JP4954444B2 - 流路形成部材、露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光学部材と物体との間の露光光の光路が液体で満たされるように液浸領域を形成する流路形成部材、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基板を露光する露光装置及びデバイス製造方法に関するものである。

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、上記従来技術は、基板上に液体の液浸領域を局所的に形成する局所液浸方式であるが、局所液浸方式においては基板上の液浸領域の大きさを維持することが重要である。例えば、液浸領域が大きくなって液浸領域の液体が基板の外側に流出すると、基板を保持する基板ステージ周辺の機械部品に錆びを生じさせる等の不都合が発生する。また、流出した液体により基板の置かれている環境（湿度、温度など）が変動し、例えば基板ステージの位置情報を計測する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、露光精度に影響を及ぼす可能性もある。一方、露光光の照射中に投影光学系の投影領域より液浸領域が小さくなったり、基板上の液体が枯渇するなどして液浸領域が所望状態に形成されないと、液体を介さないで露光光が基板に照射され、露光精度の劣化を招く。

また、基板上の液体を液体回収口から吸引回収する構成の場合、基板上の液浸領域の大きさが変動し、液浸領域の端部が移動すると、回収口が液体で覆われたり完全に覆われない状況が発生する。例えば回収口が液体で覆われない場合、回収口からは液体と一緒にその周囲の気体も噛み込むようにして回収されるため、回収された液体は分断されて液滴状態となって回収口からその回収口に接続する回収管などに流入する。この場合、その液滴状態の液体が回収管に当たって音や振動を発生する可能性が高くなり、発生した振動によって露光精度が劣化する。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、液浸領域の大きさを維持して高い露光精度を得ることができる流路形成部材、露光装置、及びこの露光装置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７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（ＬＱ）とを介して基板（Ｐ）上に露光光（ＥＬ）を照射して基板（Ｐ）を露光する露光装置において、液体（ＬＱ）を供給する供給口（１３、１４）と、投影光学系（ＰＬ）の投影領域（ＡＲ１）に対して供給口（１３、１４）より外側に設けられた第１吸引口（２５）と、第１吸引口（２５）より外側に設けられた第２吸引口（２６）と、第１吸引口（２５）に設けられ、第１の流れの抵抗を有する第１部材（２７）と、第２吸引口（２６）に設けられ、第１の流れの抵抗とは異なる第２の流れの抵抗を有する第２部材（２８）とを備え、第２吸引口（２６）に、液体（ＬＱ）によって投影光学系（ＰＬ）の像面側に形成される液浸領域（ＡＲ２）の端部（ＥＧ）が配置されることを特徴とする。
また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、第２吸引口に液浸領域の端部を配置することで、第１吸引口は液体で完全に覆われ、その第１吸引口を介して液体回収を良好に行いつつ、液浸領域の端部の位置を制御してその端部の移動を抑えることができる。したがって、液浸領域の大きさを維持でき、液体の流出又は枯渇、あるいは振動の発生を防止して高い露光精度を得ることができる。

本発明によれば、基板上の液浸領域の大きさを維持でき、高い露光精度を得ることができるため、所望の性能を有するデバイスを製造することができる。

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、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、基板Ｐ上に液体ＬＱを供給する液体供給機構１０と、基板Ｐ上の液体ＬＱ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ＬＱ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ＬＱ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ＬＱ及び投影光学系ＰＬを介してマスクＭを通過した露光光ＥＬを基板Ｐに照射することによってマスクＭのパターンを基板Ｐに投影露光する。

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紫外域の輝線（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、液体ＬＱ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紫外域の輝線（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２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。

本実施形態において、投影光学系ＰＬの先端部の光学素子２は鏡筒ＰＫより露出しており、液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱが接触する。光学素子２は螢石で形成されている。螢石表面、あるいはＭｇＦ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２等を付着させ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ＬＱ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）ＬＱ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ＬＱ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ＬＱ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に親水化（親液化）処理を施して、液体ＬＱとの親和性をより高めるようにしてもよい。

基板ステージＰＳＴは、基板Ｐを保持して移動可能であって、ＸＹステージ５５と、ＸＹステージ５５上に搭載されたＺチルトステージ５４とを含んで構成されている。ＸＹステージ５５は、ステージベース５６の上面の上方に不図示の非接触ベアリングである気体軸受（エアベアリング）を介して非接触支持されている。ＸＹステージ５５（基板ステージＰＳＴ）はステージベース５６の上面に対して非接触支持された状態で、リニアモータ等を含む基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤ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方向に微小回転可能である。このＸＹステージ５５上にＺチルトステージ５４が搭載され、Ｚチルトステージ５４上に不図示の基板ホルダを介して基板Ｐが例えば真空吸着等により保持されている。Ｚチルトステージ５４は、Ｚ軸方向、θＸ方向、及びθＹ方向にも移動可能に設けられている。基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤは制御装置ＣＯＮＴにより制御される。

また、基板ステージＰＳＴのＺチルトステージ５４上には、Ｚチルトステージ５４に保持された基板Ｐを囲むようにプレート部材５７が設けられている。プレート部材５７は環状部材であって、基板Ｐの外側に配置されている。プレート部材５７は、基板ステージＰＳＴに保持された基板Ｐの表面とほぼ同じ高さ（面一）の平坦面（平坦部）５７Ａを有している。平坦面５７Ａは、Ｚチルトステージ５４上の基板ホルダに保持された基板Ｐの外側の周囲に配置されている。

プレート部材５７は、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されている。そのため、平坦面５７Ａは撥液性を有する。なお、例えば所定の金属などでプレート部材５７を形成し、その金属製のプレート部材５７の少なくとも平坦面５７Ａに対して撥液処理を施すことで、平坦面５７Ａを撥液性にしてもよい。プレート部材５７（平坦面５７Ａ）の撥液処理としては、例えば、ポリ四フッ化エチレン等のフッ素系樹脂材料あるいはアクリル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。撥液性にするための撥液性材料としては液体ＬＱに対して非溶解性の材料が用いられる。また、撥液性材料の塗布領域としては、プレート部材５７の表面全域に対して塗布してもよいし、例えば平坦面５７Ａなど撥液性を必要とする一部の領域のみに対して塗布するようにしてもよい。

基板Ｐの周囲に、基板Ｐ表面とほぼ面一の平坦面５７Ａを有するプレート部材５７を設けたので、基板Ｐのエッジ領域Ｅを液浸露光するときにおいても、投影光学系ＰＬの下に液体ＬＱを保持し、投影光学系ＰＬの像面側に液浸領域ＡＲ２を良好に形成することができる。また、平坦面５７Ａ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（平坦面５７Ａ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、平坦面５７Ａ上に液体ＬＱが残留することを防止することができる。

基板ステージＰＳＴ（Ｚチルトステージ５４）上には移動鏡５２が設けられている。また、移動鏡５２に対向する位置にはレーザ干渉計５３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５３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５３の計測結果に基づいてリニアモータ等を含む基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤ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。

また、露光装置ＥＸは、基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐの表面の位置を検出する不図示のフォーカス検出系を備えている。なお、フォーカス検出系の構成としては、例えば特開平８−３７１４９号公報に開示されているものを用いることができる。フォーカス検出系の受光結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴはフォーカス検出系の検出結果に基づいて、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ことができる。Ｚチルトステージ５４は、基板Ｐのフォーカス位置及び傾斜角を制御して基板Ｐの表面をオートフォーカス方式、及びオートレベリング方式で投影光学系ＰＬの像面に合わせ込み、ＸＹステージ５５は基板ＰのＸ軸方向及びＹ軸方向における位置決めを行う。なお、ＺチルトステージとＸＹステージとを一体的に設けてよいことは言うまでもない。

液体供給機構１０は、所定の液体ＬＱを基板Ｐ上に供給するものであって、液体ＬＱを送出可能な第１液体供給部１１及び第２液体供給部１２と、第１、第２液体供給部１１、１２のそれぞれにその一端部を接続する第１、第２供給管１１Ａ、１２Ａとを備えている。第１、第２液体供給部１１、１２のそれぞれは、液体ＬＱを収容するタンク、及び加圧ポンプ等を備えている。

液体回収機構２０は、基板Ｐ上に供給された液体ＬＱを回収するものであって、液体ＬＱを回収可能な液体回収部２１と、液体回収部２１にその一端部を接続する回収管２２と、真空系２３と、真空系２３にその一端部を接続する吸引管２４とを備えている。液体回収部２１は例えば真空ポンプ等の真空系（吸引装置）、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。真空系２３は、真空ポンプあるいは工場に設けられている真空系により構成されている。

投影光学系ＰＬの終端部の光学素子２の近傍には流路形成部材３０が配置されている。流路形成部材３０は、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の上方において光学素子２の周りを囲むように設けられた環状部材であって、光学部材２と対向する内周壁３０Ａを有している。内周壁３０Ａと光学素子２とは離れており、流路形成部材３０と投影光学系ＰＬとは振動的に分離するように、不図示の支持機構に支持されている。流路形成部材３０は、液体供給機構１０及び液体回収機構２０それぞれの一部を構成している。

図２は流路形成部材３０近傍の断面図、図３は流路形成部材３０を下方から見た図、図４は流路形成部材３０を一部破断した斜視図である。
図２及び図３において、流路形成部材３０は、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の上方に設けられ、その基板Ｐ表面に対向するように配置された第１液体供給口１３と第２液体供給口１４とを備えている。流路形成部材３０の下面はほぼ平坦面であり、第１液体供給口１３及び第２液体供給口１４は流路形成部材３０の下面に設けられている。また、流路形成部材３０は、その内部に供給流路１５、１６を有している。供給流路１５の一端部は第１液体供給口１３に接続され、他端部は第１供給管１１Ａを介して第１液体供給部１１に接続されている。供給流路１６の一端部は第２液体供給口１４に接続され、他端部は第２供給管１２Ａを介して第２液体供給部１２に接続されている。

第１液体供給部１１から送出された液体ＬＱは、供給管１１Ａ、及び供給流路１５を介して、第１液体供給口１３より基板Ｐ上に供給される。同様に、第２液体供給部１２から送出された液体ＬＱは、供給管１２Ａ、及び供給流路１６を介して、第２液体供給口１４より基板Ｐ上に供給される。第１、第２液体供給部１１、１２の液体供給動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御され、制御装置ＣＯＮＴは、第１、第２液体供給部１１、１２による基板Ｐ上に対する単位時間あたりの液体供給量をそれぞれ独立して制御可能である。なお本実施形態では、液体供給部を複数の供給部（第１、第２液体供給部１１、１２）で構成したが、これに限定されるものではなく、例えば１つの供給部で構成してもよい。

更に、流路形成部材３０は、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の上方に設けられ、その基板Ｐ表面に対向するように配置された内側吸引口（第１吸引口）２５及び外側吸引口（第２吸引口）２６を備えている。内側吸引口２５及び外側吸引口２６は流路形成部材３０の下面に設けられている。内側吸引口２５及び外側吸引口２６は、流路形成部材３０内部に形成されている空間部３１に接続されている。空間部３１には吸引管２４の他端部が接続されており、真空系２３と空間部３１とは吸引管２４の流路を介して接続されている。吸引管２４を介して空間部３１に接続されている真空系２３は、吸引管２４の流路を介して空間部３１内部の気体を吸引可能である。

また、空間部３１には回収管２２の他端部が接続されており、液体回収部２１と空間部３１とは回収管２２の流路を介して接続されている。回収管２２を介して空間部３１に接続されている液体回収部２１は、回収管２２の流路を介して空間部３１内部の液体ＬＱを回収可能である。

図３に示すように、第１液体供給口１３は投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１に対して−Ｘ側に設けられ、第２液体供給口１４は投影領域ＡＲ１に対して＋Ｘ側に設けられている。投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１は、Ｙ軸方向を長手方向とし、Ｘ軸方向を短手方向とした矩形状に設定されている。第１液体供給口１３及び第２液体供給口１４のそれぞれは平面視略円弧状のスリット状に形成されており、そのＹ軸方向の大きさは、少なくとも投影領域ＡＲ１より大きくなっている。

内側吸引口２５は、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１に対して第１、第２液体供給口１３、１４より外側に設けられており、その投影領域ＡＲ１及び第１、第２液体供給口１３、１４を囲むように複数分割して設けられている。本実施形態において、内側吸引口２５は１２箇所にほぼ等間隔で設けられている。また、外側吸引口２６は、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１に対して内側吸引口２５より更に外側に設けられており、投影領域ＡＲ１及び内側吸引口２５を囲むように複数分割して設けられている。本実施形態において、外側吸引口２６は、内側吸引口２５と同じ１２箇所にほぼ等間隔で設けられている。

複数の内側吸引口２５のそれぞれには、第１の流れの抵抗を有する第１部材２７が設けられている。また、複数の外側吸引口２６のそれぞれには、第１の流れの抵抗とは異なる第２の流れの抵抗を有する第２部材２８が設けられている。第２部材２８の流れの抵抗（第２の流れの抵抗）は、第１部材２７の流れの抵抗（第１の流れの抵抗）よりも大きい。

第１部材２７及び第２部材２８のそれぞれは多孔質体により構成されており、例えば多孔質セラミックス等により構成されている。そして、例えば第１部材２７を粗な多孔質体によって構成し、第２部材２８を密な多孔質体によって構成することにより、第２部材２８の流れの抵抗を第１部材２７の流れの抵抗より大きくすることができる。

第１部材２７としては液体ＬＱを通過可能なものが用いられる。第１部材２７より流れの抵抗が大きい第２部材２８としては液体ＬＱを殆ど通過させず、主に気体のみを通過可能なものが用いられる。したがって、第１部材２７を配置された内側吸引口２５は液体ＬＱを通過可能であり、第２部材２８を配置された外側吸引口２６は液体ＬＱを殆ど通過させず、主に気体を通過させる。

ここで、第２部材２８を撥液性にすることにより、第２部材２８（外側吸引口２６）の液体ＬＱの通過を更に良好に規制（阻止）して、気体のみを通過させることができる。例えば第２部材２８をポリ四フッ化エチレン（テフロン（登録商標））等の撥液性材料からなる多孔質体によって構成することにより、撥液性を有する第２部材２８を形成することができる。もちろん、第２部材２８をセラミックス等の所定の材料によって形成し、その第２部材２８に撥液性材料を塗布する等の撥液処理を施すことによって第２部材２８を撥液性としてもよい。

なお、第１部材２７及び第２部材２８としては、多孔質体に限られず、毛細管など所定の流れの抵抗を有するものであれば任意の部材（材料）を使用することができる。特に第１部材２７としては、多孔質体や毛細管の他に、例えばステンレス鋼製の板部材に小さな貫通穴を複数設けた部材、あるいは金属等の網目状の部材によって構成してもよい。また、液体ＬＱが円滑に流通するように、内側吸引口２５に配置される第１部材２７は親液性であることが好ましい。一方、本実施形態においては、第２部材２８は主に気体のみを通過させるようにするため、上述したように、セラミックスやポリ四フッ化エチレン等からなる撥液性を有する多孔質体であることが好ましい。

図４に示すように、内側吸引口２５及び外側吸引口２６に接続する空間部３１は、投影領域ＡＲ１を囲むように複数分割されて設けられている。すなわち空間部３１は、複数の内側吸引口２５及び外側吸引口２６に対応するように複数（１２個）設けられている。複数の空間部３１どうしは仕切壁３２によって仕切られており、複数の空間部３１に回収管２２及び吸引管２４がそれぞれ接続されている。吸引管２４は、空間部３１の上部を覆う天板部３０Ｔに接続され、回収管２２は側壁部３０Ｓに接続されている。内側吸引口２５及び外側吸引口２６は、空間部３１の底部３０Ｂに設けられている。そして、真空系２３は吸引管２４を介して複数の空間部３１それぞれの気体を吸引可能である。液体回収部２１は回収管２２を介して複数の空間部３１それぞれの液体ＬＱを回収可能である。

また、図２に示すように、空間部３１と真空系２３とを接続する複数の吸引管２４のそれぞれには、第３の流れの抵抗を有する第３部材２９が設けられている。第３部材２９も多孔質セラミックス等の多孔質体により構成されている。なお第３部材２９はオリフィスにより構成されてもよい。

なお、本実施形態において、複数の回収管２２は１つの液体回収部２１に接続されているが、回収管２２の数に対応した液体回収部２１を複数（ここでは１２個）設け、複数（１２本）の回収管２２のそれぞれを前記複数の液体回収部２１のそれぞれに接続するようにしてもよい。同様に、本実施形態においては、複数の吸引管２４は１つの真空系２３に接続されているが、吸引管２４の数に対応した真空系２３を複数（ここでは１２個）設け、複数（１２本）の吸引管２４のそれぞれを前記複数の真空系２３のそれぞれに接続するようにしてもよい。

複数の空間部３１それぞれの内部には、液体ＬＱと気体とを分離する気液分離部材３３が設けられている。気液分離部材３３は箱状部材であって、その下部には外側吸引口２６に対応する開口部３４が設けられている。気液分離部材３３は、開口部３４と外側吸引口２６とを位置合わせした状態で、その外側吸引口２６を覆うように設けられている。また、気液分離部材３３の上方には突出部３５が設けられており、突出部３５には、箱状部材である気液分離部材３３の内部空間３３Ｋと外部とを連通する穴部３６が形成されている。気液分離部材３３は、空間部３１に配置されている液体ＬＱに対して、外側吸引口２６から吸引された気体を分離する。空間部３１と回収管２２とを接続する接続部（流路）は、穴部３６の上端部よりも低い位置に設けられている。

また、複数の空間部３１それぞれの内部には、空間部３１に配置されている液体ＬＱの液面の高さを調整する液面調整機構４０が設けられている。液面調整機構４０は、空間部３１内部の液体ＬＱの液面の高さを少なくとも気液分離部材３３の突出部３５の穴部３６の上端部よりも低くなるように調整する。液面調整機構４０は、液体ＬＱの液面に浮く浮き部材４１と、浮き部材４１の位置に応じて回収管２２と空間部３１とを接続する接続部の流路の開閉を行うヒンジ部４２Ａを有した弁部４２とを備えている。液体ＬＱの液面が穴部３６の上端部に対して下方に所定距離以上離れた位置にあるときには、その液面の位置に応じて、浮き部材４１も穴部３６の上端部に対して下方に所定距離以上離れた位置に配置され、その浮き部材４１の位置に応じて弁部４２が空間部３１と回収管２２とを接続する接続部（流路）を閉じるようになっている。一方、液体ＬＱが穴部３６の上端部に対して所定距離以下に近づいた位置になったとき、浮き部材４１も穴部３６の上端部に対して所定距離以下に近づいた位置に配置され、その浮き部材４１の位置に応じて弁部４２が駆動されて空間部３１と回収管２２とを接続する接続部（流路）を開けるようになっている。

次に、基板Ｐ上に液体ＬＱの液浸領域ＡＲ２を形成する動作について説明する。
基板Ｐが基板ステージＰＳＴに搬入された後、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐ上に液体ＬＱの液浸領域ＡＲ２を形成するために、液体供給機構１０及び液体回収機構２０を使って液体ＬＱの供給及び回収を開始する。

制御装置ＣＯＮＴは、第１液体供給部１１及び第２液体供給部１２を駆動し、供給管１１Ａ、１２Ａ、及び供給流路１５、１６を介して、第１液体供給口１３及び第２液体供給口１４より、単位時間当たり所定量の液体ＬＱを基板Ｐ上に供給する。本実施形態において、液体ＬＱは第１液体供給口１３及び第２液体供給口１４のそれぞれから同時に供給される。供給された液体ＬＱは、基板Ｐと投影光学系ＰＬの光学素子２との間に拡がり、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１を覆うように、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を基板Ｐ上に局所的に形成する。

また、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１０の第１、第２液体供給部１１、１２の駆動の開始と同時に（又はその前に）、液体回収機構２０の真空系２３を駆動する。真空系２３は、吸引管２４を介して複数の空間部３１それぞれの気体を吸引する。

真空系２３は、空間部３１の気体を吸引することにより空間部３１を負圧にする。これにより、基板Ｐ上の液体ＬＱは、空間部３１に接続されている内側吸引口２５から吸引回収され、空間部３１に配置される。投影領域ＡＲ１及び第１、第２液体供給口１３、１４の外側に流出した液体ＬＱは内側吸引口２５を介して吸引回収され、空間部３１のうち、気液分離部材３３の外側の空間（内部空間３３Ｋの外側の空間）に配置される。なおこのとき、液体ＬＱの液面は穴部３６の上端部に対して下方に所定距離以上離れた位置にあるので、液面調整機構４０の浮き部材４１の位置に応じて、弁部４２により空間部３１と回収管２２とを接続する接続部（流路）は閉じられている。

やがて、吸引回収された液体ＬＱの空間部３１での量が増し、空間部３１において液体ＬＱの液面が上昇する。液体ＬＱの液面の上昇（移動）に伴って、液面調整機構４０の浮き部材４１も上昇（移動）する。液体ＬＱの液面、ひいては浮き部材４１が穴部３６の上端部に対して所定距離以下になったとき、弁部４２が駆動されて空間部３１と回収管２２とを接続する接続部（流路）が開けられる。ここで、液体回収部２１の吸引装置（真空系）は常時駆動しており、回収管２２は常時負圧（例えば、真空系２３で設定される圧力より低い圧力に設定される）となっている。そして、空間部３１と回収管２２とを接続する流路が開けられることにより、液体回収部２１は回収管２２を介して空間部３１の液体ＬＱを回収する。そして、空間部３１の液体ＬＱが液体回収部２１によって回収され、空間部３１内部の液体ＬＱの液面（浮き部材４１）が下降すると、空間部３１と回収管２２とを接続する流路が弁部４２によって閉じられる。

一方、外側吸引口２６には、液体ＬＱを殆ど通過させず主に気体のみを通過させる第２部材２８が設けられているため、空間部３１及び空間部３１の一部を構成する気液分離部材３３の内部空間３３Ｋが負圧にされても、基板Ｐ上の液体ＬＱは外側吸引口２６を介して回収されない。そして、内部空間３３Ｋ（空間部３１）が負圧になることにより、外側吸引口２６から主に気体が吸引される。外側吸引口２６から吸引された気体は、内部空間３３Ｋ、穴部３６、空間部３１のうち気液分離部材３３の外側の空間、及び吸引管２４を介して真空系２３に吸引される。

ここで、空間部３１において、液体ＬＱは気液分離部材３３によって内部空間３３Ｋの外側の空間に配置されており、空間部３１の液体ＬＱの液面は、液面調整機構４０によって、穴部３６の上端部より低くなるように調整されているため、空間部３１のうち内部空間３３Ｋの外側の空間の液体ＬＱは、穴部３６を介して内部空間３３Ｋに流入しない。このように、気液分離部材３３によって、外側吸引口２６に接続する内部空間３３Ｋには液体ＬＱが流入されず（配置されず）、主に気体のみが満たされることになる。

そして、外側吸引口２６の空間部３１側に液体ＬＱが配置されないように、液体よけ部材として気液分離部材３３を設けたことにより、空間部３１に配置されている液体ＬＱに対して外側吸引口２６から吸引された気体が分離され、外側吸引口２６は円滑に気体を吸引することができる。すなわち、気液分離部材３３を設けない構成の場合、第２部材２８の上面側（空間部３１側）に液体ＬＱが配置されることになり、外側吸引口２６（第２部材２８）を介して空間部３１側に吸引された気体（空気）が空間部３１の液体ＬＱ中に流入し、気泡などを発生して振動を発生する可能性が高くなる。振動は露光精度の劣化を招くが、本実施形態のように、気液分離部材３３によって、外側吸引口２６（第２部材２８）の上面側に液体ＬＱを配置させずに気体を配置させることにより、上記気泡の発生を防止し、振動の発生を防止することができる。

図２や図３に示すように、外側吸引口２６に、液体ＬＱによって投影光学系ＰＬの像面側に形成される液浸領域ＡＲ２の端部ＥＧが配置される。本実施形態では、端部ＥＧが外側吸引口２６に配置されるように、内側吸引口２５及び外側吸引口２６のそれぞれに配置される第１部材２７及び第２部材２８の大きさ及び流れの抵抗が最適に設定される。そして、真空系２３の吸引力を一定、換言すれば吸引管２４のうち第３部材２９の真空系２３側の圧力（負圧）を一定にした状態で、空間部３１の圧力が液浸領域ＡＲ２の端部ＥＧの位置に応じて変化することで、液浸領域ＡＲ２の端部ＥＧが外側吸引口２６に配置されるように制御される。ここで、第３部材２９は、吸引管２４のうち第３部材２９に対して真空系２３側の圧力Ｐｖと、空間部３１側の圧力Ｐｃとの差を維持するために設けられている。

以下、液浸領域ＡＲ２の端部ＥＧの位置が制御される原理について説明する。
基板Ｐ上の液体ＬＱを吸引回収するに際し、第１部材２７が配置された内側吸引口２５は常時液体ＬＱに覆われている。内側吸引口２５を通過する液体ＬＱの単位時間あたりの流量をＭｗ、大気圧をＰａ、空間部３１内部の圧力をＰｃ、液体（水）ＬＱの粘性係数をμｗ、液体ＬＱの密度をρｗ、多孔質体である第１部材２７の厚さをｔａ、第１部材２７（内側吸引口２５）の面積をＡａ、第１部材２７の浸透率（permeability）をＫａとしたとき、ダルシーの法則より、

の関係が成り立つ。ここで、Ｒａが第１部材２７の流れの抵抗（第１の流れの抵抗）に相当する。第１部材（多孔質体）２７が密になるとＲａの値は大きくなり、粗になるとＲａの値は小さくなる。

また、第２部材２８が配置された外側吸引口２６からは主に気体（空気）が吸引される。外側吸引口２６を通過する気体の単位時間あたりの流量をＭ１、大気圧をＰａ、空間部３１内部の圧力をＰｃ、気体の粘性係数をμａ、気体の密度をρａ、多孔質体である第２部材２８の厚さをｔｂ、第２部材２８（外側吸引口２６）の面積をＡｂ、第２部材２８の通気率（浸透率）をＫｂ、第２吸引口２６（第２部材２８）のうち気体に覆われている面積の割合をαとしたとき、

の関係が成り立つ。ここで、Ｒｂが第２部材２８の流れの抵抗（第２の流れの抵抗）に相当する。また、液浸領域ＡＲ２の端部ＥＧが第２吸引口２６に配置されているとき、その端部ＥＧの移動に伴って、第２吸引口２６（第２部材２８）のうち、液体ＬＱに覆われる面積と気体に覆われる面積との比が変動する。第２吸引口２６が全て液体ＬＱに覆われている状態のときα＝０であり、第２吸引口２６が全て気体に覆われている状態のときα＝１である。

また、吸引管２４に配置されている第３部材２９を通過する気体の単位時間あたりの流量をＭ２、大気圧をＰａ、吸引管２４のうち第３部材２９より真空系２３側の圧力をＰｖ、気体の粘性係数をμａ、気体の密度をρａ、多孔質体である第３部材２９の厚さをｔｃ、第３部材２９（吸引管２４）の面積をＡｃ、第３部材２９の通気率（浸透率）をＫｃとしたとき、

の関係が成り立つ。ここで、Ｒｃが第３部材２９の流れの抵抗（第３の流れの抵抗）に相当する。また、上述したように、真空系２３の吸引力、すなわち吸引管２４のうち第３部材２９に対して真空系２３側の圧力Ｐｖは一定である。

内側吸引口２５は液体ＬＱで全て覆われているため、第２部材２８が配置された外側吸引口２６を通過する気体の単位時間あたりの流量Ｍ１と、吸引管２４の第３部材２９を通過する気体の単位時間あたりの流量Ｍ２とは等しい（Ｍ１＝Ｍ２）。したがって、空間部３１内部の圧力Ｐｃは、（２−１）式及び（３−１）式より、

である。（４）式に示すように、空間部３１内部の圧力Ｐｃは第２の流れの抵抗Ｒｂの関数、ひいてはαの関数である、したがって、αが変動すると、すなわち液浸領域ＡＲ２の端部ＥＧが移動して第２部材２８（外側吸引口２６）のうち気体に覆われる面積量が変動すると、空間部３１内部の圧力Ｐｃが変動する。このように、液浸領域ＡＲ２の端部ＥＧの位置に応じて、空間部３１内部の圧力Ｐｃが変化するようになっている。

圧力Ｐｃが変動すると、（１−１）式より、第１部材２６が配置された内側吸引口２５を通過する液体ＬＱの単位時間あたりの流量Ｍｗが変動する。具体的には、図５（ａ）に示すように、液浸領域ＡＲ２の端部ＥＧが内側（投影領域ＡＲ１側）に移動して外側吸引口２６（第２部材２８）のうち気体で覆われる面積の割合αが大きくなると、圧力Ｐｃが上昇し、大気圧Ｐａと圧力Ｐｃとの差が小さくなり、内側吸引口２５（第１部材２７）を介して液体ＬＱを吸引回収する力が弱くなる。したがって、内側吸引口２５を介した液体回収量が少なくなり、液浸領域ＡＲ２は大きくなる。つまり、液浸領域ＡＲ２の端部ＥＧが外側（投影領域ＡＲ１と離れる方向側）に移動する。

一方、図５（ｂ）に示すように、液浸領域ＡＲ２の端部ＥＧが外側に移動して外側吸引口２６（第２部材２８）のうち気体で覆われる面積の割合αが小さくなると、圧力Ｐｃが低下し、大気圧Ｐａと圧力Ｐｃとの差が大きくなり、内側吸引口２５（第１部材２７）を介して液体ＬＱを吸引回収する力が強くなる。したがって、内側吸引口２５を介した液体回収量が多くなり、液浸領域ＡＲ２は小さくなる。つまり、液浸領域ＡＲ２の端部ＥＧが内側に移動する。

このように、液浸領域ＡＲ２の端部ＥＧの位置が制御された状態で、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で照明することにより、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターン像が投影光学系ＰＬ及び液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱを介して基板Ｐに投影される。

以上説明したように、第１部材２７及び第２部材２８の材料及び寸法を選択し、内側吸引口２５の流れの抵抗及び外側吸引口２６の流れの抵抗や、各吸引口の大きさや各部材の寸法等を最適化することで、圧力Ｐｖを一定にした状態で液浸領域ＡＲ２の端部ＥＧの位置を制御することができる。したがって、液浸領域ＡＲ２が大きくなりすぎて液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱが基板Ｐの外側に流出して、例えば基板Ｐの置かれている環境変動を引き起こしたり、逆に液浸領域ＡＲ２が小さくなりすぎて液体ＬＱを介さないで露光光ＥＬが基板Ｐに照射されるといった不都合の発生を防止することができる。

そして、内側吸引口２５に液体ＬＱを通過可能な第１部材２７を設け、外側吸引口２６に主に気体を通過する第２部材２８を設けて、液体ＬＱの回収を主に内側吸引口２５で行うようにしたので、内側吸引口２５を常に液体ＬＱで覆った状態で、液体ＬＱを吸引回収することができる。このように、内側吸引口２５と外側吸引口２６とで液体ＬＱと気体とを別々に吸引することで、内側吸引口２５からは液体ＬＱのみが吸引回収され、液体ＬＱを吸引回収するときに、その液体ＬＱの周囲の気体も一緒に噛み込むようにして回収することに起因する音や振動の発生を防止することができる。また、液浸領域ＡＲ２の端部ＥＧの大きな移動は、例えば基板Ｐを振動をさせるなど、露光精度の劣化を一因になる場合があるが、本実施形態のように、液浸領域ＡＲ２の端部ＥＧの位置の変動領域を所定範囲内（外側吸引口２６の領域内）におさめることで、液浸領域ＡＲ２の端部ＥＧの移動に伴う振動などの発生を防止することができる。

なお、内側吸引口２５の大きさが十分に小さい場合には、この内側吸引口２５に第１部材２７を設けない構成を採用することも可能である。一方で、第２部材２８は主に液浸領域ＡＲ２の端部ＥＧの位置を制御するために設けられ、第１部材２７は主に回収する液体ＬＱの単位時間あたりの流量を制御するために設けられているため、第１部材２７を内側吸引口２５に設けることにより、液浸領域ＡＲ２の端部ＥＧの位置制御が不安定状態になる不都合を防止することができる。つまり、例えば内側吸引口２５に第１部材２７を設けない場合（内側吸引口２７に流れの抵抗を設けない場合）、外側吸引口２６（第２部材２８）の全てが液体ＬＱで覆われたとき、気体の流入口が無くなった状態となり、流れの抵抗のない内側吸引口２５から液体ＬＱが急激に吸引回収される状況が発生し、液浸領域ＡＲ２の端部ＥＧが急激に投影領域ＡＲ１側に移動することになる。この急激な端部ＥＧの移動は振動発生の原因となるが、内側吸引口２５に第１部材２７を設けることで、上記不都合を回避することができる。

なお上述した実施形態においては、内側吸引口２５と外側吸引口２６とは、投影領域ＡＲ１（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ）を基準として放射方向に関して並んで配置されているが、図６に示すように、ずれて配置されていても構わない。また、上述した実施形態においては、流路形成部材３０の下面は平坦面であり、内側吸引口２５と外側吸引口２６とは基板Ｐ表面に対してほぼ同じ高さに設けられているが、例えば流路形成部材３０の下面を投影領域ＡＲ１に対して外側に向かうにつれて漸次高くなる（基板Ｐより離れる）ようにテーパ状に形成し、内側吸引口２５と外側吸引口２６との基板Ｐに対する高さを互いに異ならせてもよい。

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。

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。ただし、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。しかし、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。

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。

なお、液体ＬＱ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。

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ＬＱ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ＬＱを満たす構成であってもよい。

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ＬＱ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ＬＱの極性に応じて行われる。

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、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。

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。

また、上述の実施形態においては、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に局所的に液体を満たす露光装置を採用しているが、本発明は、特開平６−１２４８７３号公報に開示されているような露光対象の基板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。

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。

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７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一実施形態を示す概略構成図である。 液体供給口及び吸引口を有する流路形成部材近傍の拡大断面図である。 液体供給口及び吸引口を有する流路形成部材を下方から見た図である。 流路形成部材を一部破断した斜視図である。 液浸領域の端部の位置を制御している状態を説明するための模式図である。 液体供給口及び吸引口を有する流路形成部材の別の実施例を示す図である。 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

１０…液体供給機構、１３…第１液体供給口、１４…第２液体供給口、
２０…液体回収機構、２１…液体回収部、２３…真空系、２４…吸引管、
２５…内側吸引口（第１吸引口）、２６…外側吸引口（第２吸引口）、２７…第１部材、２８…第２部材、２９…第３部材、３１…空間部、３３…気液分離部材（分離器）、
ＡＲ１…投影領域、ＡＲ２…液浸領域、ＥＧ…端部、ＥＬ…露光光、ＥＸ…露光装置、
ＬＱ…液体、Ｐ…基板、ＰＬ…投影光学系

Claims (25)

1. 光学部材と物体との間の露光光の光路が液体で満たされるように液浸領域を形成する流路形成部材であって、
   前記液体を供給する供給口と、
   前記光路に対して前記供給口より外側に設けられた第１吸引口と、
   前記第１吸引口より外側に設けられた第２吸引口と、
   前記第１吸引口に設けられ、第１の流れの抵抗を有する第１部材と、
   前記第２吸引口に設けられ、前記第１の流れの抵抗とは異なる第２の流れの抵抗を有する第２部材と、を備え、
   前記第２吸引口が前記液体により覆われている面積割合が大きくなるにつれ、前記第１吸引口が前記液体を吸引する吸引力が大きくなる流路形成部材。
2. 前記第２の流れの抵抗は、前記第１の流れの抵抗よりも大きい請求項１記載の流路形成部材。
3. 前記第１部材及び前記第２部材は、前記物体の表面に対向するように配置される請求項１又は２記載の流路形成部材。
4. 前記第１部材及び前記第２部材は、多孔質体である請求項１〜３のいずれか一項記載の流路形成部材。
5. 前記第１部材は、前記第１の流れの抵抗を有する粗な多孔質体であり、前記第２部材は、前記第１の流れの抵抗よりも大きい前記第２の流れの抵抗を有する密な多孔質体である請求項２記載の流路形成部材。
6. 前記第１部材は、前記液体に対して親液性であり、前記第２部材は、前記液体に対して撥液性である請求項１〜５のいずれか一項記載の流路形成部材。
7. 前記第１吸引口及び前記第２吸引口のそれぞれに接続される空間部と、
   前記空間部に設けられ、液体と気体とを分離する分離器と、を備える請求項１〜６のいずれか一項記載の流路形成部材。
8. 前記分離器は、前記第１吸引口から前記空間部に吸引された前記液体と前記第２吸引口から前記空間部に吸引された前記気体とを分離する請求項７記載の流路形成部材。
9. 前記分離器は、前記第２吸引口に位置合わせされる開口部を有し、前記第２吸引口を覆うように設けられる分離部材を含み、
   前記第１吸引口からの液体は、前記空間部のうち前記分離部材の外側の空間に吸引され、
   前記第２吸引口からの気体は、前記開口部を介して前記分離部材の内部空間に吸引される請求項８記載の流路形成部材。
10. 前記分離部材は、前記分離部材の内部空間と外部とを連通する穴部を有し、
    前記空間部の気体が真空系により吸引されて前記空間部が負圧にされる請求項９記載の流路形成部材。
11. 前記空間部のうち前記内部空間の外側の空間の液体が前記穴部を介して前記内部空間に流入しないように前記空間部の前記液体の液面の高さを調整する液面調整機構を備える請求項１０記載の流路形成部材。
12. 前記分離部材は、前記第２吸引口の空間部側に液体が配置されないように液体をよける請求項９〜１１のいずれか一項記載の流路形成部材。
13. 前記空間部の液体が液体回収部により回収される請求項７〜１２のいずれか一項記載の流路形成部材。
14. 液体を介して露光光で基板を露光する露光装置であって、
    請求項１〜１３のいずれか一項記載の流路形成部材を備える露光装置。
15. 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供給口と、
    前記投影光学系の投影領域に対して前記供給口より外側に設けられた第１吸引口と、
    前記第１吸引口より外側に設けられた第２吸引口と、
    前記第１吸引口に設けられ、第１の流れの抵抗を有する第１部材と、
    前記第２吸引口に設けられ、前記第１の流れの抵抗とは異なる第２の流れの抵抗を有する第２部材とを備え、
    前記第２吸引口に、前記液体によって前記投影光学系の像面側に形成される液浸領域の端部が配置され、
    前記第２吸引口が前記液体により覆われている面積割合が大きくなるにつれ、前記第１吸引口が前記液体を吸引する吸引力が大きくなる露光装置。
16. 前記第２の流れの抵抗は前記第１の流れの抵抗よりも大きい請求項１５記載の露光装置。
17. 前記第１吸引口及び前記第２吸引口のそれぞれに接続する空間部と、
    前記空間部に接続し、前記空間部の気体を吸引する真空系と、
    前記空間部と前記真空系とを接続する流路に設けられ、第３の流れの抵抗を有する第３部材とを備える請求項１５又は１６記載の露光装置。
18. 前記第２吸引口を通過する単位時間あたりの気体量と、前記流路を通過する単位時間あたりの気体量とは略同じである請求項１７記載の露光装置。
19. 前記空間部に設けられ、液体と気体とを分離する分離器を有する請求項１７又は１８記載の露光装置。
20. 前記分離器は、前記空間部の液体に対して前記第２吸引口から吸引された気体を分離する請求項１９記載の露光装置。
21. 前記第１吸引口及び前記第２吸引口に接続する前記空間部は前記投影領域を囲むように複数分割されて設けられている請求項１７〜２０のいずれか一項記載の露光装置。
22. 前記空間部の液体を回収する液体回収部を有する請求項１７〜２１のいずれか一項記載の露光装置。
23. 前記第２部材は撥液性である請求項１５〜２２のいずれか一項記載の露光装置。
24. 前記第２部材は多孔質体である請求項１５〜２３のいずれか一項記載の露光装置。
25. 請求項１４〜請求項２４のいずれか一項記載の露光装置を用いて基板を露光することと、
    露光された前記基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。

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