JPWO2005041276A1 - 露光装置、露光方法、デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

基板上の一部に液体を供給して液浸領域を形成し、前記液体を介して前記基板上に所定のパターンを形成する露光装置において、前記液浸領域の外周に、前記基板上に液体の一部を保持可能な予備液浸領域が形成されることを特徴とする。投影光学系の下面と基板表面との間に配置される液体が、投影光学系と基板との相対移動に伴って投影光学系の下面から剥離することを防止することができる。

Description

本発明は、高集積半導体回路素子の製造のためのリソグラフィ工程のうち、転写工程で用いられる露光装置に関する技術である。

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くなるほど、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。式（１），（２）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、露光動作時のマージンが不足する恐れがある。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、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。
本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令で許される限りにおいて、下記パンフレットの開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
国際公開第９９／４９５０４号パンフレット

ところで、投影光学系の下面と基板表面との間の液体は、投影光学系と基板とを相対移動させると、液浸領域の液体が基板の移動に方向に引き摺られて移動し始める。特に、スループットを向上させるために、高速に相対移動させると、液体が投影光学系の下面から剥がれてしまうという現象が発生する。このため、液浸領域に供給する液体の流量を増加させて、投影光学系の下面からの液体の剥離を防止している。
しかしながら、液体の流量を増加させると、液体の移動に伴う振動や気泡が発生して、回路パターンの形成に支障を来してしまうという問題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、投影光学系の下面と基板表面との間に配置される液体が、投影光学系と基板との相対移動に伴って投影光学系の下面から剥離することを防止することができる露光装置、露光方法、及びデバイスの製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る露光装置、露光方法、及びデバイスの製造方法では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第１の態様は、基板（Ｗ）上の一部に液体（Ｌ）を供給して液浸領域（ＡＲ２）を形成し、前記液体を介して前記基板上に所定のパターンを形成する露光装置（ＥＸ）において、前記液浸領域の外周に、前記基坂上に液体の一部を保持可能な予備檀浸領域（ＡＲ３）が形成されるようにした。
また、投影光学系（ＰＬ）を有し、該影光学系と前記基板（Ｗ）との間に位置する液体（Ｌ）及び前記投影光学系を介して前記基板の露光を行うことで前記所定のパターンを形成し、前記液浸領域（ＡＲ２）及び前記予備液浸領域（ＡＲ３）の液体は、前記投影光学系と前記基板とが相対移動した際に、相対移動の方向に応じて、それぞれの領域（ＡＲ２、ＡＲ３）の液体の一部が他方の領域（ＡＲ２、ＡＲ３）に移動できるようにした。

また、予備液浸領域（ＡＲ３）の液体（Ｌ）が、液浸領域（ＡＲ２）の外周に所定の間隔を空けて設けられた液体保持部（８０，９０）により保持されるようにした。
また、液体保持部（８０，９０）が、投影光学系（ＰＬ）の下面（ＰＬａ）に形成された略円環形の溝部（７０）の外周に設けられるようにした。
液体保持部（８０，９０）としては、例えば、略円環形の壁部（８０）で構成することができる。
また、液体保持部（８０，９０）を略円環形に配置された複数の突起部（９０）で構成することもできる。
また、液体保持部（８０，９０）が、弾性材料により形成されるようにした。
また、液体保持部（８０，９０）が複数設けられるようにした。
また、液体保持部（８０，９０）に親液性領域が形成されるようにした。

また、液体保持部（８０，９０）の外周に液体を回収する液体回収部（２４）が設けられるようにした。
また、溝部（７０）の底面（７０ｂ）に液体（Ｌ）を回収する液体回収部（２３）が設けられるようにした。

基板（Ｗ）と投影光学系（ＰＬ）との間を液体（Ｌ）で満たし、投影光学系（ＰＬ）と液体（Ｌ）とを介して基板（Ｗ）上にパターン像を投影することによって基板（Ｗ）を露光する露光装置（ＥＸ）において、投影光学系（ＰＬ）の投影領域（ＡＲ１）を含み、露光動作中は常に液体（Ｌ）で満たされる液浸領域（ＡＲ２）と、液浸領域（ＡＲ２）の外周に設けられた予備液浸領域（ＡＲ３）とを備え、予備液浸領域（ＡＲ３）は、露光中、液体（Ｌ）が存在する第１領域と液体（Ｌ）が存在しない第２領域が形成されるとともに、露光動作に伴って予備液浸領域（ＡＲ３）内における第１領域と第２領域の位置が変化するようにした。

本発明はまた、基板（Ｗ）上の一部に液体（Ｌ）を供給して液浸領域を形成し、前記液体を介してパターン像を前記基板上に投影して該基板を露光する露光装置（ＥＸ）であって、前記液浸領域は、前記パターン像が投影される領域を含む第１領域（ＡＲ２）と、該第１領域に隣接し、該第１領域との間で前記液体が相互に移動可能な第２領域（ＡＲ３）と、を含む露光装置も提供する。
本発明は更に、基板（Ｗ）上の一部に液体（Ｌ）を供給して液浸領域を形成し、前記液体を介してパターン像を前記基板上に投影して該基板を露光する露光装置（ＥＸ）であって、前記液浸領域を形成するための液体保持部材（６０）を備え、 前記液浸領域は、露光時に常に液体が保持される第１領域（ＡＲ２）と、露光時に前記液浸保持部材との間で相対移動可能な第２領域（ＡＲ３）と、を含む露光装置を提供する。

第２の態様は、投影光学系（ＰＬ）の投影領域（ＡＲ１）を含む基板（Ｗ）上の一部に液体（Ｌ）を供給して液浸領域（ＡＲ２）を形成し、投影光学系（ＰＬ）と基板（Ｗ）との間に位置する液体（Ｌ）及び投影光学系（ＰＬ）を介してパターンの像を基板（Ｗ）上に投影して、基板（Ｗ）を露光する露光方法において、液浸領域（ＡＲ２）の外周に形成された予備液浸領域（ＡＲ３）に、基板（Ｗ）上に供給された液体（Ｌ）の一部を配置する工程を有するようにした。

また、予備液浸領域（ＡＲ３）に液体（Ｌ）の一部を配置する工程が、基板（Ｗ）の露光に先立って行われるようにした。
また、液浸領域（ＡＲ２）及び予備液浸領域（ＡＲ３）に液体（Ｌ）を供給及び回収する工程を含み、液浸領域（ＡＲ２）及び予備液浸領域（ＡＲ３）に供給される液体量が回収される液体量よりも多くなるようにした。

第３の態様は、リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、リソグラフィ工程において第１の態様の露光装置（ＥＸ）、或いは第２の態様の露光方法を用いるようにした。

本発明によれば以下の効果を得ることができる。
第１の態様は、基板上の一部に液体を供給して液浸領域を形成し、前記液体を介して前記基板上に所定のパターンを形成する露光装置において、前記液浸領域の外周に、前記基板上に液体の一部を保持可能な予備液浸領域が形成されるようにした。これにより、液浸領域の外周に更に液体を保持する予備液浸領域が形成されるので、例えば、液浸領域の液体の量が不足した場合には、予備液浸領域の液体が液浸領域に供給されるので、液量不足による露光不良を回避することができる。
また、投影光学系を有し、該投影光学系と前記基板との間に位置する液体及び前記投影光学系を介して前記基板の露光を行うことで前記所定のパターンを形成し、前記液浸領域及び前記予備液浸領域の液体は、前記投影光学系と前記基板とが相対移動した際に、相対移動の方向に応じて、それぞれの領域の液体の一部が他方の領域に移動するようにしたので、投影光学系と基板との相対移動に伴い液浸領域の液体が投影光学系の下面から移動し始めても、予備液浸領域の液体が投影光学系の下面に供給されるので、特別な処理を行うことなく、常に投影光学系の下面を液体で満たすことができる。

また、予備液浸領域の液体が、液浸領域の外周に所定の間隔を空けて設けられた液体保持部により保持されるようにしたので、簡易な機構により液浸領域の外周に確実に予備液浸領域を形成することができるので、装置コストの上昇を抑えることができる。
また、液体保持部が、投影光学系の下面に形成された略円環形の溝部の外周に設けられるようにしたので、簡単な構造により、液体を保持する２つの部位、すなわち投影光学系の下面と液体保持部とを物理的に離間させることができ、容易に液浸領域と予備液浸領域を形成することができる。
また、液体保持部が、略円環形の壁部で構成されるようにしたので、簡単な構造で液浸領域の外周で液体を保持することができる。
また、液体保持部が、略円環形に配置された複数の突起部で構成されるようにしたので、簡単な構造で液浸領域の外周で液体を保持することができる。
また、液体保持部が、弾性材料により形成されるようにしたので、液体保持部と基板等との干渉が発生した際の基板等の損傷を最小限に抑えることができる。
また、液体保持部が複数設けられようにしたので、より確実に液体を保持することができ、予備液浸領域の外側への液体の漏れを防止して、露光装置の不具合を防止することができる。
また、液体保持部に親液性領域が形成されるようにしたので、液体の分子と結合しやすくなり、液体との密着性が増して、液体保持力が増加する。これにより、予備液浸領域の外側への液体の漏れを防止して、露光装置の不具合を防止することができる。

また、液体保持部の外周に液体を回収する液体回収部が設けられるようにしたので、予備液浸領域の外側に漏れ出した液体を回収することができ、露光装置の不具合を防止することができる。
また、溝部の底面に液体を回収する液体回収部が設けられるようにしたので、液浸領域及び予備液浸領域の液体をより回収しやすくなり、予備液浸領域の外側への液体の漏れが防止でき、露光装置の不具合を防止することができる。

また、基板と投影光学系との間を液体で満たし、投影光学系と液体とを介して基板上にパターン像を投影することによって基板を露光する露光装置において、投影光学系の投影領域を含み、露光動作中は常に液体で満たされる液浸領域と、液浸領域の外周に設けられた予備液浸領域とを備え、予備液浸領域は、露光中、液体が存在する第１領域と液体が存在しない第２領域が形成されるとともに、露光動作に伴って予備液浸領域内における第１領域と第２領域の位置が変化するようにした。これにより、液浸領域の外周に形成された予備液浸領域の液体が基板の移動に伴ってその位置を変化させて、例えば、液浸領域の液体の量が不足した場合には、予備液浸領域の液体が液浸領域に供給し、一方、液浸領域から漏れ出した液体を回収することにより、液浸領域を常に液体で満たすことができる。

第２の態様は、投影光学系の投影領域を含む基板上の一部に液体を供給して液浸領域を形成し、投影光学系と基板との間に位置する液体及び投影光学系を介してパターン像を基板上に投影して、基板を露光する露光方法において、液浸領域の外周に形成された予備液浸領域に、基板上に供給された液体の一部を配置する工程を有するようにした。これにより、液浸領域の液体の量が不足した際に、予備液浸領域の液体が液浸領域に供給されるので、液量不足による露光不良を回避することができ、歩留まりを向上させることができる。

また、予備液浸領域に液体の一部を配置する工程が、基板の露光に先立って行われるようにしたので、露光処理の当初から液量不足による露光不良を回避することができ、歩留まりを向上させることができる。
また、液浸領域及び予備液浸領域に液体を供給及び回収する工程を含み、液浸領域及び予備液浸領域に供給される液体量を回収される液体量よりも多くしたので、液体の一部が液浸領域から溢れだすが、予備液浸領域により保持されるので、液体の漏れによる露光装置の不具合が回避できる。したがって、液浸領域の液量を厳密に一定に制御する必要がなくなり、流量制御が容易になる。

第３の態様は、リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、リソグラフィ工程において第１の態様の露光装置、或いは第２の態様の露光方法を用いるようにした。これにより、露光不良の発生が抑制され、歩留まりを向上させることができる。したがって、デバイスの製造コストを抑えることができる。

本発明に係る露光装置を示す概略構成図。 液浸領域近傍を示す拡大図であって、投影光学系ＰＬを含む側面断面図。 投影光学系ＰＬの下面側をウエハステージＷＳＴ側から見た図。 投影光学系の下面側をウエハステージ側から見た斜視図。 変形例において、液浸領域近傍を示す拡大図であって、投影光学系ＰＬを含む側面断面図。 露光開始時に液浸領域及び予備液浸領域に配置される液体の形状例を示す図。 液浸領域及び予備液浸領域の液体の移動の様子を示す図。 溝部の変形例を示す図。 壁部の変形例を示す図。 壁部の別の変形例を示す図。 溝部の底面に液体を回収する液体回収機構を設けた例を示す図であって、投影光学系ＰＬを含む側面断面図。 同例において、投影光学系ＰＬの下面側をウエハステージＷＳＴ側から見た図。 予備液浸領域を形成する壁部等を複数設けた例を示す図であって、投影光学系ＰＬを含む側面断面図。 同例において、投影光学系ＰＬの下面側をウエハステージＷＳＴ側から見た図。 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。

符号の説明

２３ 回収口（液体回収部）、 ２４ 回収ノズル（液体回収部）、 ７０ 溝部、 ７０ｂ 底面、 ８０ 壁部（液体保持部）、 ９０ 突起部（液体保持部）、 ＥＸ 露光装置、 ＰＬ 投影光学系、 ＰＬａ 下面、 ＡＲ１ 投影領域、 ＡＲ２ 液浸領域、 ＡＲ３ 予備液浸領域、 Ｌ 液体、 Ｒ レチクル（マスク）、 ＡＲ パターン、 Ｗ ウエハ（基板）。

以下、本発明の露光装置、露光方法、及びデバイスの製造方法の実施形態について図を参照して説明する。
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、デバイスパターンが形成されたレチクル（マスク）Ｒを支持するレチクルステージＲＳＴと、感光性材料であるフォトレジストが塗布されたウエハ（基板）Ｗを支持するウエハステージＷＳＴと、レチクルステージＲＳＴに支持されているレチクルＲを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたレチクルＲのパターンＡＲの像をウエハステージＷＳＴに支持されているウエハＷ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とを備える。
ここで、本実施形態では、露光装置ＥＸとしてレチクルＲとウエハＷとを走査方向における互いに異なる向き（逆方向）に同期移動しつつレチクルＲに形成されたパターンＡＲをウエハＷに露光する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）を使用する場合を例にして説明する。また、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レチクルＲとウエハＷとの同期移動方向（走査方向）をＸ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に垂直な方向（非走査方向）をＹ軸方向とする。
更に、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわり方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。

また、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、ウエハＷ上に液体Ｌを供給する液体供給機構１０と、ウエハＷ上の液体Ｌを回収する液体回収機構２０とを備える。
そして、露光装置ＥＸは、少なくともレチクルＲのパターンＡＲの像をウエハＷ上に転写している間は、液体供給機構１０から供給した液体Ｌにより投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１を含むウエハＷ上の一部に液浸領域ＡＲ２及び予備液浸領域ＡＲ３を形成する。具体的には、露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの先端（下端）部の光学素子２とウエハＷの表面との間に液体Ｌを満たして液浸領域ＡＲ２を形成する。また、投影光学系ＰＬの先端部における光学素子２の外周にも液体Ｌを満たして予備液浸領域ＡＲ３を形成する。そして、投影光学系ＰＬ及び液浸領域ＡＲ２の液体Ｌを介してレチクルＲのパターンＡＲの像をウエハＷ上に投影し、ウエハＷを露光する。
なお、液体供給機構１０から液浸領域ＡＲ２及び予備液浸領域ＡＲ３に液体Ｌを供給するとともに、液体回収機構２０により液浸領域ＡＲ２及び予備液浸領域ＡＲ３の液体Ｌを回収することにより、液浸領域ＡＲ２及び予備液浸領域ＡＲ３の液体Ｌは常に循環されて、液体Ｌの汚染防止や温度管理等が厳密に行われる。
また、本実施形態において、液体Ｌには純水が用いられる。純水は、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）、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）を透過可能である。

照明光学系ＩＬはレチクルステージＲＳＴに支持されているレチクルＲ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によるレチクルＲ上の照明領域をスリット状に設定する可変視野絞り等（いずれ不図示）を有している。そして、レチクルＲ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。

レチクルステージＲＳＴはレチクルＲ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。レチクルステージＲＳＴは、制御装置ＣＯＮＴにより制御されたリニアモータ等のレチクルステージ駆動部ＲＳＴＤにより駆動される。
レチクルステージＲＳＴ上には移動鏡５０が設けられ。また、移動鏡５０に対向する位置にはレーザ干渉計５１が設けられる。そして、レチクルステージＲＳＴ上のレチクルＲ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。
そして、制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計５１の計測結果に基づいてレチクルステージ駆動部ＲＳＴＤを駆動することでレチクルステージＲＳＴに支持されているレチクルＲの位置決めを行う。

投影光学系ＰＬはレチクルＲのパターンＡＲを所定の投影倍率βでウエハＷに投影露光するものであって、ウエハＷ側の先端部に設けられた光学素子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の先端部の光学素子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Ｌが接触する。
光学素子２は螢石で形成される。螢石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Ｌを密着させることができる。すなわち、光学素子２の液体接触面２ａとの親和性が高い液体（水）Ｌ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Ｌとの密着性が高く、光学素子２とウエハＷとの間の光路を液体Ｌ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Ｌとの親和性をより高めるようにしてもよい。
また、光学素子２を取り囲んで保持する鏡筒ＰＫの下面（以下、液体接触面ＰＫａという）は、親液性の高い材料、例えば、アルマイト処理を施したアルミニウム等で形成され、液体Ｌとの親和性が高められる。これにより、光学素子２及び鏡筒ＰＫの液体接触面２ａ，ＰＫａとからなる投影光学系ＰＬの下面ＰＬａとウエハＷとの間を液体Ｌで確実に満たすことができる。

また、投影光学系ＰＬの下端部には、鏡筒ＰＫを取り囲むように円環形の予備液浸領域形成部材６０（図1では図示略）が固着される。そして、予備液浸領域形成部材６０の下面の一部とウエハＷとの間に液体Ｌが供給されて予備液浸領域ＡＲ３が形成される。鏡筒ＰＫと同様に、予備液浸領域形成部材６０は、親液性の高い材料で形成され、液体Ｌとの親和性が高められる。これにより、予備液浸領域形成部材６０とウエハＷとの間に満たされる液体Ｌで確実に保持し、予備液浸領域形成部材６０の外側への液漏れを抑制する。
なお、予備液浸領域形成部材６０には、後述する液体供給機構１０の供給口１３と、液体回収機構２０の回収口２３が形成され、供給口１３及び回収口２３を介して、液浸領域ＡＲ２及び予備液浸領域ＡＲ３の液体Ｌが供給及び回収される。
なお、予備液浸領域形成部材６０は、本実施形態に示すように、鏡筒ＰＫと異なる部材により形成して、投影光学系ＰＬの下端部に固定してもよいし、或いは鏡筒ＰＫに一体に形成してもよい。

ウエハステージＷＳＴはウエハＷを支持するものであって、ウエハＷをウエハホルダを介して保持するＺステージ５２と、Ｚステージ５２を支持するＸＹステージ５３と、ＸＹステージ５３を支持するベース５４とを備えている。ウエハステージＷＳＴは、制御装置ＣＯＮＴにより制御されるリニアモータ等のウエハステージ駆動部ＷＳＴＤにより駆動される。そして、Ｚステージ５２を駆動することにより、Ｚステージ５２に保持されているウエハＷのＺ軸方向における位置（フォーカス位置）、及びθＸ、θＹ方向における位置が制御される。
また、ＸＹステージ５３を駆動することにより、ウエハＷのＸＹ方向における位置（投影光学系ＰＬの像面と実質的に平行な方向の位置）が制御される。すなわち、Ｚステージ５２は、ウエハＷのフォーカス位置及び傾斜角を制御してウエハＷの表面をオートフォーカス方式、及びオートレベリング方式で投影光学系ＰＬの像面に合わせ込み、ＸＹステージ５３はウエハＷ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ステージとＸＹステージとを一体的に設けてもよい。
ウエハステージＷＳＴ（Ｚステージ５２）上には移動鏡５５が設けられ、また、移動鏡５５に対向する位置にはレーザ干渉計５６が設けられる。そして、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷ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。
そして、制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計５６の計測結果に基づいてウエハステージ駆動部ＷＳＴＤを駆動することでウエハステージＷＳＴに支持されているウエハＷの位置決めを行う。

また、ウエハステージＷＳＴ（Ｚステージ５２）上には、ウエハＷを囲むように補助プレート５７が設けられている。補助プレート５７はウエハホルダに保持されたウエハＷの表面とほぼ同じ高さの平面を有している。なお、ウエハＷのエッジと補助プレート５７との間には１〜２ｍｍ程度の隙間があるが、液体Ｌの表面張力によりその隙間に液体Ｌが流れ込むことはほとんどなく、ウエハＷの周縁近傍を露光する場合にも、補助プレート５７により投影光学系ＰＬの下面ＰＬａに液体Ｌを保持することができる。

液体供給機構１０は、所定の液体ＬをウエハＷ上に供給するものであって、液体Ｌを供給可能な液体製造部１１と、ウエハＷの表面に近接して配置された複数の供給口１３と、液体製造部１１と各供給口１３を接続する供給管１２とを備える。なお、複数の供給口１３は、上述した予備液浸領域形成部材６０に形成される。また、液体製造部１１は、純水（液体Ｌ）を製造する超純水装置、液体Ｌを収容するタンク、及び加圧ポンプ等を備えており、供給管１２及び供給口１３を介してウエハＷ上に液体Ｌを供給する。
なお、液体供給機構１０を構成する各部材のうち少なくとも液体Ｌが流通する部材は、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る。これにより、液体Ｌに不純物が含まれることを抑制できる。
そして、液体製造部１１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は液体製造部１１によるウエハＷ上に対する単位時間あたりの液体供給量の制御が可能である。

液体回収機構２０はウエハＷ上の液体Ｌを回収するものであって、液体Ｌを吸引可能な液体吸引部２１と、ウエハＷの表面に近接して配置された複数の回収口２３及び回収ノズル２４と、液体吸引部２１と各回収口２３及び回収ノズル２４とを接続する回収管２２とを備える。（図１では省略されているが、回収口２３も回収管２２に接続されている。）なお、複数の回収口２３は、上述した予備液浸領域形成部材６０に形成される。また、液体吸引部２１は、例えば真空ポンプ等の吸引装置、及び回収した液体Ｌを収容するタンク等を備えており、ウエハＷ上の液体Ｌを回収口２３及び回収管２２を介して吸引、回収する。
なお、液体供給機構１０と同様に、液体Ｌに不純物が含まれることを抑制するために、液体回収機構２０を構成する各部材のうち少なくとも液体Ｌが流通する部材は、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る。
そして、液体吸引部２１の液体回収動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御され、制御装置ＣＯＮＴは液体吸引部２１による単位時間あたりの液体回収量を制御可能である。

図２Ａ及び２Ｂは、液浸領域ＡＲ２近傍を詳細に示す拡大図であり、図２Ａは投影光学系ＰＬを含む側面断面図、図２Ｂは投影光学系ＰＬの下面側をウエハステージＷＳＴ側から見た図である。また、図３Ａは、投影光学系ＰＬの下面側をウエハステージＷＳＴ側から見た斜視図である。
図２Ａ及び２Ｂ，図３Ａに示すように、投影光学系ＰＬの下端部には、液浸領域ＡＲ２を形成する光学素子２と鏡筒ＰＫの一部が配置される。
また、投影光学系ＰＬの下端部の外周には、予備液浸領域ＡＲ３を形成する予備液浸領域形成部材６０が配置される。予備液浸領域形成部材６０の下面６０ａの内周側には、円環形の溝部７０と、溝部７０の外側に配置された円環形の壁部８０（円環状の凸部）が形成される。
溝部７０は、鏡筒ＰＫを取り囲み、投影光学系ＰＬの下面ＰＬａからＺ方向に所定の間隔だけ窪むように形成される。
壁部（液体保持部）８０は、液浸領域ＡＲ２を形成する投影光学系ＰＬの下面ＰＬａから半径方向に所定の間隔を空けて、且つ投影光学系ＰＬの下面ＰＬａを取り囲むように、溝部７０の底面７０ｂからウエハＷに向けて立設される。なお、壁部８０の下面８０ａとウエハＷとの距離が、投影光学系ＰＬの下面ＰＬａとウエハＷとの距離と略同一となるように形成される。ただし、両者は距離は異なっていてもよい。例えば、壁部８０の下面８０ａとウエハＷとの距離を、投影光学系ＰＬの下面ＰＬａとウエハＷとの距離よりも小さくなるようにしてもよいし、その逆の関係にしてもよい。なお、壁部８０の下面８０ａとウエハＷとの距離は、できるだけ近い（狭い）方が好ましい。距離が近いほど液体Ｌの表面張力により液体Ｌを確実に保持でき、外側への液漏れを防止できるからである。しかしながら、壁部８０の下面８０ａとウエハＷとの距離が近いほど、ウエハＷ等との干渉の可能性があるので、本実施形態に示すように、壁部８０の下面８０ａが投影光学系ＰＬの下面ＰＬａと略同一の位置（Ｚ方向）となるように形成したり、或いは壁部８０をゴム等の弾性材料で形成したりしてもよい。
また、壁部８０の下面８０ａの面積は、液体Ｌの保持量などの条件に応じて設定される。例えば、下面８０ａの面積が大きい程、液体Ｌとの接触面積が増えて保持できる液体Ｌの液量が増す。なお、下面８０ａは、必ずしも平坦である必要はない。例えば、半球形等であってもよい。表面張力により液体Ｌが保持できればよいからである。
また、壁部８０と液浸領域ＡＲ２との間隔、すなわち溝部７０の幅を調整することによっても保持できる液体Ｌの液量を増減させることができる。
例えば、保持する液体Ｌの量にもよるが、壁部８０の下面８０ａとウエハＷとの距離に対して下面８０ａの幅を５倍以上に設定してもよい。また、壁部８０の下面８０ａとウエハＷとの距離に対して溝部７０の幅を５倍以上に設定してもよい。この場合、壁部８０の下面８０ａとウエハＷとの距離を１〜２ｍｍに設定したとすると、下面８０ａの幅は５〜１０ｍｍまたはそれ以上に設定すればよく、溝部７０の幅についても５〜１０ｍｍまたはそれ以上に設定すればよい。

溝部７０の底面７０ｂには、液体ＬをウエハＷ上に供給する液体供給機構１０の一部である供給口１３と、ウエハＷ上の液体Ｌを回収する液体回収機構２０の一部である回収口２３とが形成される。
供給口１３は、図２Ｂ及び図３Ａに示すように、溝部７０の底面７０ｂであって、ウエハＷの走査方向の両側（＋Ｘ方向、−Ｘ方向）に、投影光学系ＰＬの鏡筒ＰＫの外周に沿った２つのアーチ形のスリット孔として形成される。
また、回収口２３は、図２Ｂ及び図３Ａに示すように、溝部７０の底面７０ｂであって供給口（液体回収部）１３の外周に、略円環形のスリット孔として形成される。回収口２３を略円環形に形成するのは、ウエハＷ上の液体Ｌを漏れなく回収するためである。なお、回収口２３が形成される溝部７０の底面７０ｂは、図３Ｂに示すように、多孔体２５で形成してもよい。多孔体２５を介して液体Ｌを回収することにより、回収管２２に気体（空気）を吸い込みづらくなり、気泡混入に伴う振動発生を防止できるからである。
また、溝７０の底面７０ｂを全周にわたって多孔体２５としておき、この多孔体２５に接続された回収口２３から液体Ｌを回収するようにしてもよい。その際、例えば、回収口２３に接続された液体排出機構２０（図９Ａ、図９Ｂでは図示略、図１参照）によって一定の圧力で液体Ｌを吸い込むようにしておくと、予備液浸領域ＡＲ３内の液体Ｌが増減して多孔体２５と液体Ｌとの接触面積が変化しても、多孔体２５と接触した部分では常に液体Ｌの回収が行われるので、液体Ｌの所定領域外への流出を防止できる。そして、液体Ｌの回収は常に多孔体２５を介して行われるので回収管２２に気体が吸い込まれ難くなり、気泡混入に伴う振動発生も防止できる。
更に、壁部８０の外周にも、液体Ｌを回収する複数の回収ノズル（液体回収部）２４が配置される。壁部８０の外周側に漏れ出した液体Ｌを回収し、露光装置ＥＸの不具合発生を防止するためである。回収ノズル２４の形状、配置、数量等は、液漏れの量等に応じて適宜、変更可能である。

そして、供給口１３からウエハＷ上に液体Ｌを供給することにより、光学素子２及び鏡筒ＰＫの液体接触面２ａ，ＰＫａからなる投影光学系ＰＬの下面ＰＬａとウエハＷとの間に液体Ｌが満たされて、液浸領域ＡＲ２が形成される。なお、液浸領域ＡＲ２は、図２Ｂに示すように、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た投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１を含む。上述したように、光学素子２及び鏡筒ＰＫの液体接触面２ａ，ＰＫａは、液体Ｌとの親和性が高い材料で形成されるので、液体Ｌと密着して、液体Ｌを液体Ｌの表面張力により保持する。
更に、供給口１３からウエハＷ上に供給した液体Ｌは、予備液浸領域形成部材６０の下面６０ａとウエハＷとの間であって、壁部８０に取り囲まれた領域の一部にも流れ込み、この領域が液体Ｌで満たされて、予備液浸領域ＡＲ３が形成される。なお、液浸領域ＡＲ２の外周領域は、全領域が常に液体で満たされるわけではなく、その一部が液体Ｌで満たされて、予備液浸領域ＡＲ３が形成される（図４参照）。
このように、液浸領域ＡＲ２の外周に溝部７０と、更にその外側に所定の隙間を空けて壁部８０を設けたので、液浸領域ＡＲ２の外周に更に液体Ｌを保持する予備液浸領域ＡＲ３が形成される。
なお、液浸領域ＡＲ２の液体Ｌと予備液浸領域ＡＲ３の液体Ｌとは、密接しており、液体Ｌは液浸領域ＡＲ２と予備液浸領域ＡＲ３の間を行き来（流通）可能である。なぜならば、光学素子２等と同様に、壁部８０及び溝部７０は、液体Ｌとの親和性（親液性）が高い材料で形成されるので、液浸領域ＡＲ２の液体Ｌと予備液浸領域ＡＲ３の液体Ｌとが離間することなく、連続的に連通した状態となるからである。
また、予備液浸領域ＡＲ３の周囲（液浸領域ＡＲ２に接しない側）は、ウエハステージＷＳＴや投影光学系ＰＬが設置される空間内の気体（例えば、空気や窒素ガス等の不活性ガス）と接した状態になる。

次に、上述した露光装置ＥＸを用いてレチクルＲのパターンＡＲの像をウエハＷに露光する方法について図を用いて説明する。
図４は、露光開始時に液浸領域ＡＲ２及び予備液浸領域ＡＲ３に配置される液体Ｌの形状例を示す図である。図５は、液浸領域ＡＲ２及び予備液浸領域ＡＲ３の液体Ｌの移動の様子を示す図である。
まず、レチクルＲがレチクルステージＲＳＴにロードされるとともに、ウエハＷがウエハステージＷＳＴにロードされると、走査露光処理を行うに際し、制御装置ＣＯＮＴは液体供給機構１０を動作させて、ウエハＷ上に対する液体供給動作を開始する。
液体供給機構１０を動作させると、液体製造部１１から供給された液体Ｌは、供給管１２を流通した後、予備液浸領域形成部材６０の溝部７０の底面７０ｂにおける走査方向の両側に形成した供給口１３から同時にウエハＷ上に供給される。ウエハＷ上に供給された液体Ｌは、鏡筒ＰＫの表面に沿って流れ、投影光学系ＰＬの下面ＰＬａの領域を液体Ｌで満たし、液浸領域ＡＲ２を形成する。
更に、液浸領域ＡＲ２を形成した後も、液体Ｌを供給し続け、図４に示すように、液浸領域ＡＲ２の外周領域の一部も液体Ｌで満たし、予備液浸領域ＡＲ３を形成する。
そして、液浸領域ＡＲ２及び予備液浸領域ＡＲ３を形成した後は、液体回収機構２０も動作させて、液体Ｌの供給量と回収量とが略同一或いは供給量が回収量をやや上回る程度に設定して、その状態を維持する。
このようにして、露光開始時には、例えは、液浸領域ＡＲ２の液体Ｌの約１０〜２０％程度以上と同量の液体Ｌが予備液浸領域ＡＲ３に配置される。

次に、各種の露光条件が設定された後に、制御装置ＣＯＮＴの管理の下で、レチクル顕微鏡及びオフアクシス・アライメントセンサ等（ともに不図示）を用いたレチクルアライメント、アライメントセンサのベースライン計測等の所定の準備作業が行われる。その後、アライメントセンサを用いたウエハＷのファインアライメント（エンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）等）が終了し、ウエハＷ上の複数のショット領域の配列座標が求められる。
ウエハＷの露光のための準備作業が終了すると、制御装置ＣＯＮＴがアライメント結果に基づいてウエハＷ側のレーザ干渉計５６の計測値をモニタしつつ、ウエハＷのファーストショット（第１番目のショット領域）の露光のための加速開始位置（走査開始位置）に、ウエハステージ駆動部ＷＳＴＤに指令してウエハステージＷＳＴを移動させる。
次いで、制御装置ＣＯＮＴがレチクルステージ駆動部ＲＳＴＤ及びウエハステージ駆動部ＷＳＴＤに指令して、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴとのＸ軸方向の走査を開始し、レチクルステージＲＳＴ、ウエハステージＷＳＴがそれぞれの目標走査速度に達すると、露光光ＥＬによってレチクルＲのパターン領域が照射され、走査露光が開始される。
そして、レチクルＲのパターン領域の異なる領域が露光光ＥＬで逐次照明され、パターン領域全面に対する照明が完了することにより、ウエハＷ上のファーストショット領域に対する走査露光が終了する。これにより、レチクルＲのパターンＡＲが投影光学系ＰＬ及び液体Ｌを介してウエハＷ上のファーストショット領域のレジスト層に縮小転写される。
このファーストショット領域に対する走査露光が終了すると、制御装置ＣＯＮＴにより、ウエハステージＷＳＴがＸ，Ｙ軸方向にステップ移動し、セカンドショット領域の露光のための加速開始位置に移動する。すなわち、ショット間ステッピング動作が行われる。
そして、セカンドショット領域に対して上述したような走査露光を行う。
このようにして、ウエハＷのショット領域の走査露光と次ショット領域の露光のためのステッピング動作とが繰り返し行われ、ウエハＷ上の全ての露光対象ショット領域にレチクルＲのパターンＡＲが順次転写される。

ウエハＷの露光処理が完了したら、液体供給機構１０の動作を停止し、かつ液体回収機構２０により液体Ｌの回収量を増やし、液浸領域ＡＲ２及び予備液浸領域ＡＲ３の全ての液体Ｌを回収する。
そして、液体Ｌの回収後に、ウエハＷの交換が行われ、新たなウエハＷの露光処理が再開される。
このような処理を繰り返すことにより、複数のウエハＷの露光が行われる。

上述したように、露光装置ＥＸは、走査露光時には、投影光学系ＰＬに対して、レチクルＲが−Ｘ方向（又は＋Ｘ方向）に速度Ｖで移動するのに同期して、ＸＹステージ５３を介してウエハＷを＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）に速度β・Ｖ（βは投影倍率）で移動させる。更に、走査露光の後は、次ショット領域の露光のためのステッピング動作が繰り返し行われる。すなわち、所謂ステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷを移動させながら各ショット領域に対する走査露光処理を順次行う。
このように、投影光学系ＰＬに対して、ウエハＷがＸＹ方向に移動すると、投影光学系ＰＬの下面ＰＬａ、すなわち液浸領域ＡＲ２に配置された液体Ｌは、ウエハＷの移動に引きずられて、ウエハＷの移動方向に移動し始める。特に、露光走査時には、ウエハＷが高速移動（例えば、３００ｍｍ／ｓ程度）するので、液体Ｌの移動量が大きくなる。
従来の露光装置では、液体ＬがウエハＷとともに移動すると、投影光学系ＰＬの下面ＰＬａの一部（ウエハＷの移動方向の反対側）において、液体Ｌの剥離が発生し、これにより露光光ＥＬの波長が変化して、露光不良が発生するおそれがあった。
しかしながら、本実施形態の露光装置ＥＸにおいては、液浸領域ＡＲ２の外周に更に予備液浸領域ＡＲ３を設けたため、図５に示すように、ウエハＷが移動すると、液浸領域ＡＲ２の液体ＬがウエハＷの移動方向の予備液浸領域ＡＲ３に流れ込む。それと同時に、ウエハＷの移動方向の反対側の予備液浸領域ＡＲ３の液体Ｌが液浸領域ＡＲ２に流れ込む。
すなわち、予備液浸領域ＡＲ３が液浸領域ＡＲ２の予備タンクのように機能して、ウエハＷの移動に伴って、液浸領域ＡＲ２から溢れた液体Ｌを回収し、一方では液浸領域ＡＲ２に向けて液体Ｌを供給する。これにより、液浸領域ＡＲ２の液体Ｌの不足を補い、常に液浸領域ＡＲ２を液体Ｌで満たすことができる。なお、予備液浸領域ＡＲ３が形成される領域、すなわち壁部８０に囲まれた領域は、全領域が完全に液体Ｌで満たされていないので、液浸領域ＡＲ２から予備液浸領域ＡＲ３に回収された液体Ｌが壁部８０の外側に漏れだすことなく、壁部８０に囲まれた領域内に留まることができる。
そして、更に、ウエハＷの移動方向が反転した場合等には、予備液浸領域ＡＲ３に回収された液体Ｌが液浸領域ＡＲ２に戻され、一方、液浸領域ＡＲ２の液体Ｌが予備液浸領域ＡＲ３に戻されるように移動する。また、ウエハＷが非走査方向に往復移動する場合や、走査方向の移動と非走査方向の移動を繰り返すような場合であっても、同様に液体Ｌは、液浸領域ＡＲ２と予備液浸領域ＡＲ３との間で行き来して、常に液浸領域ＡＲ２を液体Ｌで満たすことができる。
このように、液浸領域ＡＲ２の外周に更に予備液浸領域ＡＲ３を設けることにより、ウエハＷの移動に伴う液浸領域ＡＲ２の液体Ｌの不足を容易かつ確実に回避して、液浸領域ＡＲ２を常に液体Ｌで満たすことができる。また、ウエハＷの移動方向が変化しても、液浸領域ＡＲ２と予備液浸領域ＡＲ３に配置された液体Ｌが互いに液浸領域ＡＲ２と予備液浸領域ＡＲ３との間を行き来して、常に投影光学系ＰＬの下面ＰＬａを液体Ｌで満たし、露光光ＥＬの波長を一定に維持することができる。これにより、露光不良の発生を防止できる。
したがって、従来の露光装置のように、ウエハＷの移動方向や速度に応じて、複数の供給口から供給する液体Ｌの流量を供給口毎に個別に制御する等の特別な処理を行う必要がなくなり、制御装置ＣＯＮＴへの負担を少なくすることができ、露光装置ＥＸの設備コストを抑えることができる。

ところで、露光処理中に液浸領域ＡＲ２及び予備液浸領域ＡＲ３に配置される液体Ｌの液量は、常に一定である必要はない。つまり、液体供給機構１０から供給される液体Ｌの供給量と液体回収機構２０により回収される液体Ｌの回収量とが同一であってもよいし、供給量を回収量よりも多くしてもよい。例えば、露光開始時には、予備液浸領域ＡＲ３に液浸領域ＡＲ２の液体Ｌの約１０〜２０％程度の液量と同量の液体Ｌを配置し、露光処理中には予備液浸領域ＡＲ３に供給される液体Ｌを徐々に増やし、そして、ウエハＷの露光処理が完了時には予備液浸領域ＡＲ３が完全に液体Ｌで満たされるようにしてもよい。
このように、液体Ｌの供給量を回収量よりも多くすることができると、従来の露光装置の場合のように、液浸領域ＡＲ２からの液漏れ及び液体不足を防止するために供給量と回収量とを厳密に略一定に制御する必要がなくなり、制御装置ＣＯＮＴへの負担が少なくなる。
したがって、露光装置ＥＸにおいては、液体Ｌの供給量が回収量を下回らないことに注意しつつ、露光処理に伴う液体Ｌの温度上昇が所定範囲内となるように最低限の流量制御を行えばよく、露光装置ＥＸの制御（運転）が容易化できる。
また、ウエハＷに傷等があると、このウエハＷ上に液体Ｌが供給された際に、液体Ｌ内に気泡が発生する場合がある。そして、ウエハＷの移動に伴って、この気泡が液浸領域ＡＲ２に達すると、露光に影響を与える可能性がある。しかしながら、本実施形態によると、気泡が予備液浸領域ＡＲ３の外側に位置する場合では、ウエハＷの移動に伴ってウエハＷに生じた気泡が液浸領域ＡＲ２に向かってきても、その手前に位置する予備液浸領域ＡＲ３で気泡を補足することができる。そのため、気泡の液浸領域ＡＲ２への侵入を阻止でき、露光への影響を回避することができる。

以上説明したように、投影光学系ＰＬの下面ＰＬａを常に液体Ｌで満たすことができる。そして、液体Ｌが純水であることから、半導体製造工場等で容易に大量に入手できるとともに、ウエハＷ上のフォトレジストや光学素子（レンズ）等に対する悪影響がない利点がある。また、純水は環境に対する悪影響がないとともに、不純物の含有量が極めて低いため、ウエハＷの表面、及び投影光学系ＰＬの下面ＰＬａを洗浄する作用も期待できる。
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１．４７であるため、露光光ＥＬの光源としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を用いた場合には、ウエハＷ上では１／ｎ、すなわち約１３１ｎｍ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１．４７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、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲においてプロセス条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。本発明は、例えば以下のような変更をも含むものとする。
なお、図６は溝部７０の変形例を示す図、図７Ａ及び７Ｂは壁部８０の変形例を示す図、図８Ａ及び８Ｂは供給ノズル１４を壁部８０の外周に配置した例を示す図、図９Ａ及び９Ｂは予備液浸領域ＡＲ３を形成する壁部８０等を複数設けた例を示す図である。

予備液浸領域ＡＲ３に配置される液体Ｌの量（保持量）は、ウエハＷの移動速度によって調整することが望ましい。ウエハＷの移動速度が高速である程、液浸領域ＡＲ２と予備液浸領域ＡＲ３との間を移動する液体Ｌの液量が多くなるため、多量の液体Ｌを予備液浸領域ＡＲ３で保持すべきだからである。
例えば、非走査方向のウエハＷの移動速度が走査方向の移動速度に比べて高速の場合には、図６に示すように、走査方向の溝部７０の幅を非走査方向の幅よりも大きくしてもよい。

また、本実施形態では、壁部８０が円環形に閉じた形状の場合について説明したが、これに限らない。図７Ａに示すように、壁部８０に隙間が形成されていてもよい。液体Ｌの表面張力により液体Ｌが保持される程度の隙間であれば液漏れの問題がないからである。このように、壁部８０に隙間を形成した場合には、その隙間に回収ノズル２４を配置してもよい。
また、略円環形の壁部８０に替えて、図７Ｂに示すように、略円環形に配置された複数の突起部（液体保持部）９０を形成してもよい。各突起部９０の間隔が十分に狭ければ、液体Ｌの表面張力により液体Ｌを保持することができるからである。

また、本実施形態では、溝部７０の底面７０ｂに液体供給機構１０の供給口１３及び液体回収機構２０の回収口２３を設ける場合について説明したが、図８Ａ及び８Ｂに示すように、供給ノズル１４及び回収ノズル２４を壁部８０の外周に配置してもよい。
また、図示しないが、供給口１３及び回収口２３を壁部８０の下面８０ａに設けてもよい。

また、予備液浸領域ＡＲ３を形成する溝部７０及び壁部８０を複数設けてもよい。図９Ａ及び９Ｂに示すように、壁部８０の外周に更に液体Ｌを保持する壁部８０等を複数設けることにより、予備液浸領域ＡＲ３の液体Ｌを保持する保持力が増加して、予備液浸領域ＡＲ３の外側への液漏れを防止することができるからである。
この場合、隣り合う溝部７０同士の間にある壁部８０の下面８０ａの幅を広く（面積を大きく）すると、液浸領域ＡＲ２での液体Ｌの保持に有用である。
その際、複数の壁部８０における各下面８０ａの幅は全て等しくする必要はなく、例えば、内側の壁の下面の幅を広くしてもよいし、その逆の関係にしてもよい。
さらに、各壁部８０は、その壁面がウエハＷの表面と垂直になるように形成される必要はなく、ウエハＷの表面と交差するような傾きをもった面であってもよい。
なお、図９Ａ及び９Ｂに示すように、液体Ｌを供給する供給口１３を最も内側の溝部７０の底面７０ｂに設け、一方、液体Ｌを回収する回収口２３を２つめの溝部７０の底面７０ｂに設けるようにしてもよい。このように、供給口１３及び回収口２３の配置、数等は、適宜、変更可能である。

上述した実施形態では、投影光学系ＰＬの先端に光学素子２としてレンズ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が、光学素子２としてはレンズより安価な平行平面板とすることも可能である。
光学素子２を平行平面板とすることにより、露光装置ＥＸの運搬、組立、調整時等において投影光学系ＰＬの透過率、ウエハＷ上での露光光ＥＬの照度、及び照度分布の均一性を低下させる物質（例えばシリコン系有機物等）がその平行平面板に付着しても、液体Ｌを供給する直前にその平行平面板を交換するだけでよく、液体Ｌと接触する光学素子をレンズとする場合に比べてその交換コストが低くなるという利点がある。すなわち、露光光ＥＬの照射によりレジストから発生する飛散粒子、または液体Ｌ中の不純物の付着などに起因して液体Ｌに接触する光学素子の表面が汚れるため、その光学素子を定期的に交換する必要があるが、この光学素子を安価な平行平面板とすることにより、レンズに比べて交換部品のコストが低く、且つ交換に要する時間を短くすることができ、メンテナンスコスト（ランニングコスト）の上昇やスループットの低下を抑えることができる。

また、液体Ｌの流れによって生じる投影光学系ＰＬの先端の光学素子２とウエハＷとの間の圧力が大きい場合には、その光学素子２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２が動かないように堅固に固定してもよい。

また、上述した実施形態では、液体Ｌとして水を用いた場合について説明したが、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レーザである場合には、Ｆ_２レーザ光は水を透過しないので、液体ＬとしてはＦ_２レーザ光を透過可能な例えば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Ｌ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ことが望ましい。
また、液体Ｌ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やウエハＷ表面に塗布されているフォトレジストに対して安定なもの（例えばセダー油）を用いることも可能である。この場合も表面処理は用いる液体Ｌの極性に応じて行われる。
さらに、上述の実施形態では、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの開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や、ステージ上に所定深さの液体槽を形成しその中に基板を保持す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の構造及び露光動作については、例えば、特開平６−１２４８７３号公報に、ステージ上に所定深さの液体槽を形成してその中に基板を保持する液浸露光装置については、例えば特開平１０−３０３１１４号公報や米国特許第5,825,043号にそれぞれ開示されている。本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令で許される限りにおいて、上記公報または米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
また、本発明は、特開平１１−１３５４００号に開示されているように、ウエハ等の被処理基板を保持して移動可能な露光ステージと、各種の計測部材やセンサを備えた計測ステージとを備えた露光装置にも適用することができる。本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令で許される限りにおいて、上記公報における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
また、上述の液浸法を適用した露光装置は、投影光学系ＰＬの終端光学部材の射出側の光路空間を液体（純水）で満たしてウエハＷ（基板Ｐ）を露光する構成になっているが、国際公開第２００４／０１９１２８号パンフレットに開示されているように、投影光学系の終端光学部材の入射側の光路空間も液体（純水）で満たすようにしてもよい。本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令で許される限りにおいて、上記パンフレットにおける開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

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開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開が空気（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を超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）などを適宜組み合わせるとより効果的である。本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令で許される限りにおいて、上記公報における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
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L/S）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から射出されるようになる。この場合も、上述したような直線偏光照明を用いるのが望ましいが、ランダム偏光光でマスクＭを照明しても、開口数NAが0.9〜1.3のように大きい投影光学系を使って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には、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条件であれば、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から射出されるので、投影光学系の開口数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。
さらに、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、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、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。

また、ウエハＷとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ等が適用される。

露光装置ＥＸとしては、レチクルとウエハとを同期移動してレチクル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、レチクルとウエハとを静止した状態でレチクルのパターンを一括露光し、ウエハ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、本発明はウエハ上で少なくとも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号公報及びこれに対応する米国特許6,341,007号、特開平１０−２１４７８３号公報及びこれに対応する米国特許6,341,007号、特表２０００−５０５９５８号公報及びこれに対応する米国特許5,696,441号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。なお、本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令で許される限りにおいて、上記公報における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

露光装置ＥＸの種類としては、ウエハ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。

また、ウエハステージやレチクルステージにリニアモータを用いる場合は、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いい。また、ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもいいし、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。さらに、ステージの駆動装置として平面モ−タを用いる場合、磁石ユニット（永久磁石）と電機子ユニットのいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットの他方をステージの移動面側（ベース）に設ければよい。

ウエハステージの移動により発生する反力は、特開平８−１６６４７５号公報及びこれに対応する米国特許5,528,118号に記載されているようなフレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がすようにして投影光学系ＰＬに伝わらないようにしてもよい。本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令で許される限りにおいて、上記米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

レチクルステージの移動により発生する反力は、特開平８−３３０２２４号公報及びこれに対応する米国特許5,874,820号に記載されているようなフレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がすようにして投影光学系ＰＬに伝わらないようにしてもよい。本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令で許される限りにおいて、上記米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

また、本発明が適用される露光装置は、本願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。

また、半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図１０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。

Claims (28)

1. 基板上の一部に液体を供給して液浸領域を形成し、前記液体を介して前記基板上に所定のパターンを形成する露光装置において、
   前記液浸領域の外周に、前記基板上に液体の一部を保持可能な予備液浸領域が形成されることを特徴とする露光装置。
2. 投影光学系を有し、該投影光学系と前記基板との間に位置する液体及び前記投影光学系を介して前記基板の露光を行うことで前記所定のパターンを形成し、
   前記液浸領域及び前記予備液浸領域の液体は、前記投影光学系と前記基板とが相対移動した際に、相対移動の方向に応じて、それぞれの領域の液体の一部が他方の領域に移動することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記予備液浸領域の液体は、前記液浸領域の外周に所定の間隔を空けて設けられた液体保持部により保持されることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
4. 前記液体保持部は、前記投影光学系の下面に形成された略円環形の溝部の外周に設けられることを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
5. 前記液体保持部は、略円環形の壁部からなることを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
6. 前記液体保持部は、略円環形に配置された複数の突起部からなることを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
7. 前記液体保持部は、弾性材料により形成されることを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
8. 前記液体保持部が複数設けられることを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
9. 前記液体保持部には、親液性領域が形成されることを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
10. 前記液体保持部の外周に前記液体を回収する液体回収部が設けられることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
11. 前記溝部の底面に前記液体を回収する液体回収部が設けられることを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
12. 基板と投影光学系との間を液体で満たし、前記投影光学系と前記液体とを介して前記基板上にパターン像を投影することによって前記基板を露光する露光装置であって、
    前記投影光学系の投影領域を含み、露光動作中は常に前記液体で満たされる液浸領域と、前記液浸領域の外周に設けられた予備液浸領域と、を備え、
    前記予備液浸領域は、前記露光中、前記液体が存在する第１領域と前記液体が存在しない第２領域が形成されるとともに、前記露光動作に伴って前記予備液浸領域内における前記第１領域と前記第２領域の位置が変化することを特徴とする露光装置。
13. 投影光学系の投影領域を含む基板上の一部に液体を供給して液浸領域を形成し、前記投影光学系と前記基板との間に位置する液体及び前記投影光学系を介してパターン像を前記基板上に投影して、前記基板を露光する露光方法において、
    前記液浸領域の外周に形成された予備液浸領域に、前記基板上に供給された液体の一部を配置する工程を有することを特徴とする露光方法。
14. 前記予備液浸領域に前記液体の一部を配置する工程は、前記基板の露光に先立って行われることを特徴とする請求項１３に記載の露光方法。
15. 前記液浸領域及び前記予備液浸領域に前記液体を供給及び回収する工程を含み、
    前記液浸領域及び前記予備液浸領域に供給される液体量は、回収される液体量よりも多いことを特徴とする請求項１３に記載の露光方法。
16. 基板上の一部に液体を供給して液浸領域を形成し、前記液体を介してパターン像を前記基板上に投影して該基板を露光する露光装置であって、
    前記液浸領域は、前記パターン像が投影される領域を含む第１領域と、該第１領域に隣接し、該第１領域との間で前記液体が相互に移動可能な第２領域と、を含むことを特徴とする露光装置。
17. 前記第２領域が前記第１領域の周囲に形成されるとともに、露光の際に前記基板が移動する方向に応じて前記第２領域で保持する液体の量が変化することを特徴とする請求項１６記載の露光装置。
18. 前記第１領域と前記第２領域との境界を規定する第１の液体保持部と、前記第１領域とは接しない側で前記第２領域を規定する第２の液体保持部と、を備えることを特徴とする請求項１６記載の露光装置。
19. 前記第１の液体保持部と前記第２の液体保持部の少なくともー方は、前記基板の表面と交差する方向に延びた第１の面と、該第１の面と接し、前記基板と対向する第２の面とを含むことを特徴とする請求項１８記載の露光装置。
20. 前記第１の液体保持部と前記第２の液体保持部は、前記第２領域が前記第１領域の周囲に形成されるとともに、露光の際に前記基板が移動する方向に応じて前記第２領域で保持される液体の量が規定されるように配置されていることを特徴とする請求項１８記載の露光装置。
21. 前記液体は、前記第２の液体保持部で気体と接していることを特徴とする請求項１８記載の露光装置。
22. 前記基板と対向するように配置される液体保持部材を備え、
    前記液体保持部材は、前記第１の液体保持部と前記第２の液体保持部とを含むとともに、前記第１の液体保持部と前記第２の液体保持部との間で前記基板と対向する面に形成された溝部を有することを特徴とする請求項１８記載の露光装置。
23. 前記第１の液体保持部と前記第２の液体保持部との距離は、前記基板と前記液体保持部材との間の距離の５倍以上に設定されていることを特徴とする請求項２２記載の露光装置。
24. 前記液体保持部材には、前記液浸領域に液体を供給する液体供給口または前記液浸領域から前記液体を回収する液体回収部の少なくとも一方が設けられていることを特徴とする請求項２２記載の露光装置。
25. 前記液体供給口と前記液体回収部の少なくとも一方は、前記溝部に設けられていることを特徴とする請求項２４記載の露光装置。
26. 基板上の一部に液体を供給して液浸領域を形成し、前記液体を介してパターン像を前記基板上に投影して該基板を露光する露光装置であって、
    前記液浸領域を形成するための液体保持部材を備え、
    前記液浸領域は、露光時に常に液体が保持される第１領域と、露光時に前記液浸保持部材との間で相対移動可能な第２領域とを含むことを特徴とする露光装置。
27. 前記液浸領域は、前記液体保持部材と前記液体との接触部によって規定され、前記第２領域の液体は前記接触部の周囲で気体と接していることを特徴とする請求項２６記載の露光装置。
28. リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、前記リソグラフィ工程に請求項１から請求項１２並びに請求項１６から請求項２７のうちいずれか一項に記載の露光装置、或いは請求項１３から請求項１５のうちいずれか一項に記載の露光方法を用いることを特徴とするデバイスの製造方法。

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