JPWO2005081294A1 - 露光装置、液体処理方法、露光方法、及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

回収した液体を適切に排出することができる露光装置及び当該液体処理方法を用いた露光方法、並びに当該露光装置を用いたデバイス製造方法を提供する。露光装置（ＥＸ）は、基板（Ｐ）上に供給された液体（ｗ）を介して基板を露光する液浸式の露光装置であり、液体（ｗを回収する２つの回収タンク（４１，４２）を備える。制御装置（ＣＳ）は、露光装置ＥＸの動作に同期してバルブ（４５，４６）を制御して液体（ｗ）を回収する回収タンク（４１，４２）を切り替えるとともに、回収タンク（４１，４２）のうち回収ノズル（３６）に連通していない回収タンクに蓄えられた液体（ｗ）を露光装置の動作に同期して排出する制御を行う。

Description

本発明は、液体を介して基板上に露光光を照射する液浸式の露光装置、液浸式の露光装置で用いられる液体を処理する液体処理方法、当該液体処理方法を用いる露光方法、及び当該露光装置を用いたデバイス製造方法に関する。
本願は、２００４年２月２０日に出願された特願２００４−４４８０４号に対し優先権を主張し、その内容をここに援用する。

半導体素子、液晶表示素子、撮像装置（ＣＣＤ（charge Coupled Device）等）、薄膜磁気ヘッド等のデバイスは、マスクに形成されたパターンを感光基板（レジストが塗布された半導体ウェハ又はガラスプレート等）上に転写する、所謂フォトグラフィーの手法により製造される。このフォトグラフィー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、感光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装置である。

近年においては、デバイスに形成する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光の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。このため、露光装置で使用される露光光の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。現在主流の露光装置は、光源としてＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）を備えているが、更に短波長のＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）を備える露光装置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（１）式及び（２）式で表される。
Ｒ＝ ｋ_１・λ／ＮＡ ……（１）
δ＝±ｋ_２・λ／ＮＡ^２ ……（２）ここで、λは露光光の波長、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。

上記（１）式及び（２）式から、解像度Ｒを高めるために露光光の波長λを短波長化して開口数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が狭くなりすぎると、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になり、露光動作時のマージンが不足する虞がある。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、例えば以下の特許文献１に開示されている液浸式の露光装置が提案されている。

この液浸式の露光装置は、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。
国際公開第９９／４９５０４号パンフレット

液浸露光装置は、例えば、露光対象の基板上に液体を供給すると同時に、供給される液体を回収する液体供給回収装置を備えている。この液体供給回収装置により、温度が一定に制御された所定量の液体で基板上の少なくとも一部を液浸状態にすることができる。液体供給回収装置で回収された液体は一時的に回収部（回収タンク）に蓄えられ、更に回収タンクから排出される。

しかしながら、回収タンクからの液体の排出を行うと液体排出に伴って振動が生ずる可能性がある。露光動作又は基板のマーク計測等の高精度の位置合わせが要求される動作を行っている最中にこのような振動が生ずると、最終的な露光精度（解像度、転写忠実度、重ね合わせ精度等）の低下を招く虞がある。また、例えば、露光対象の基板上に供給された液体は真空ポンプによって所定の回収力（負圧）で吸引されて回収されるが、回収タンクからの液体の排出を行うとこの回収力に乱れが生ずる可能性がある。回収力の乱れが生ずると、液体の回収量が変動するため、その露光対象の基板上に供給されている液体の量の変動が引き起こされ、これによっても露光精度が低下する虞がある。

加えて、回収タンクに一時的に蓄えることができる液体の量は限られるため、液体の量が多くなると回収タンクから液体が溢れてしまう。逆に、回収タンクに蓄えられている液体の量が所定量以下になると、液体と空気とが共に回収タンクから排出され、又は空気のみが回収タンクから排出されることになるため、回収タンクの排出系（ポンプ等）が悪影響を受け、場合によっては破損する可能性がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、回収した液体を適切に排出することができる露光装置、露光方法液体処理方法、及び当該液体処理方法を用いる露光方法、並びに当該露光装置を用いたデバイス製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の観点による露光装置は、投影光学系（ＰＬ）と液体（ｗ）とを介して基板（Ｐ）を露光する露光装置（ＥＸ）において、前記投影光学系の像面側に供給された液体を回収口（３６、３６ａ、３６ｂ、３６ａ′、３６ｂ′）を介して回収部（４１、４２、６１）に回収する液体回収装置（ＣＷ）と、露光装置（ＥＸ）の動作に同期して、前記回収部に回収された液体の前記回収部からの排出動作を制御する制御装置（ＣＳ）とを備えることを特徴としている。
この発明によると、回収部に回収された液体が露光装置の動作に同期して回収部から排出される。
また、本発明の第２の観点による露光装置は、投影光学系（ＰＬ）と液体（ｗ）とを介して基板（Ｐ）を露光する露光装置（ＥＸ）において、前記投影光学系の像面側に供給された液体を回収口（３６、３６ａ、３６ｂ、３６ａ′、３６ｂ′）を介して回収部（４１、４２、６１）に回収する液体回収装置（ＣＷ）と、前記液体回収装置の動作を制御する制御装置（ＣＳ）とを備え、前記液体回収装置は、複数の回収部を有し、前記制御装置は、前記回収口に連結する回収部の切り替えを制御することを特徴としている。
この発明によると、複数設けられた回収部が制御部により切り替えられ、投影光学系の像面側に供給された液体は制御装置によって回収部に連結された回収部に回収される。
また、本発明の第３の観点による露光装置は、投影光学系（ＰＬ）と液体（ｗ）とを介して基板（Ｐ）を露光する露光装置（ＥＸ）において、前記投影光学系の像面側に液体を供給する液体供給装置（ＳＷ）と、前記投影光学系の像面側に供給された液体を回収部（４１、４２、６１）に回収する液体回収装置（ＣＷ）と、前記回収部に回収された液体の表面位置を検出する液面検出系（５１、５２、６２）と、前記液面検出系の検出結果に基づき、前記液体供給装置からの液体供給を制御する制御装置（ＣＳ）とを備えることを特徴としている。
この発明によると、液体回収装置に設けられる回収部に回収された液体の表面位置が液面検出系で検出され、この検出結果に基づいて液体供給装置からの液体供給が制御される。

本発明のデバイス製造方法は、上記の何れかに記載の露光装置を用いることを特徴としている。 上記課題を解決するために、本発明の第１の観点による液体処理方法は、液体（ｗ）を介して基板（Ｐ）を露光する露光装置（ＥＸ）における液体処理方法であって、供給された液体を回収部に回収する回収ステップと、前記露光装置の動作に同期して、前記回収部に回収された液体を前記回収部から排出する排出ステップとを含むことを特徴としている。
この発明によると、回収部に回収された液体が露光装置の動作に同期して回収部から排出される。
また、本発明の第２の観点による液体処理方法は、液体（ｗ）を介して基板（Ｐ）を露光する露光装置（ＥＸ）における液体処理方法であって、供給された液体を回収するための回収口（３６、３６ａ、３６ｂ、３６ａ′、３６ｂ′）と第１回収部（４１）とを連結し、供給された液体を前記第１回収部に回収する第１回収ステップと、前記回収口と前記第１回収部とは異なる第２回収部（４２）とを連結し、供給された液体を前記第２回収部に回収する第２回収ステップと、前記回収口と連結されていない前記第１回収部に回収された液体を前記第１回収部から排出する排出ステップとを含むことを特徴としている。

この発明によると、第１回収部と回収口とが連結されて基板上に供給された液体が第１回収部に回収された後で、第１回収部とは異なる第２回収部と回収口とが連結されて基板上に供給された液体が回収され、回収口とは連結されていない第１回収部から液体が排出される。
更に、本発明の液体処理方法は、液体（ｗ）を介して基板（Ｐ）を露光する露光装置（ＥＸ）における液体処理方法であって、前記基板上に供給された供給ステップと、前記基板上に供給された液体を回収部（４１、４２、６１）に回収する回収ステップと、前記回収部に回収された液体の表面が所定の位置（ＷＬ１、ＷＬ１１）に達した場合に、前記液体の供給を停止する停止ステップとを含むことを特徴としている。 この発明によると、回収部に回収された液体の表面が所定の位置に達した場合に、液体の供給が停止される。

本発明の露光方法は、上記の何れかに記載の液体処理方法を用いることを特徴としている。

本発明によれば、パターンの転写等の高い精度が要求される動作に振動等の悪影響を及ぼすことがないため、露光精度の悪化を招くことなく回収した液体を排出することができるという効果がある。
また、本発明によれば、回収口に連通する回収部が切り替えられるため、高い精度が要求される動作を行っている場合にも、例えば回収口に連通していない回収部から液体を排出させることができ、その結果として露光精度の悪化を招くことなく回収した液体を排出することができるという効果がある。
また、本発明によれば、回収部に回収された液体表面の位置の検出結果に基づいて液体供給装置からの液体供給が制御されるため、例えば回収部からの液体の溢れを防止することができる。
更に、本発明によれば、回収部に回収された液体の排出動作に起因する露光精度の悪化等を防止することができる露光装置や液体の排出部の不具合に起因する稼働率の低下等を防止できる露光装置を使用するため、高い歩留まりで所期の性能を有するデバイスを低コストで製造することができるという効果がある。

本発明の第１実施形態による露光装置の概略構成図である。 液体供給機構ＳＷ及び液体回収機構ＣＷと投影光学系ＰＬの投影領域ＰＲとの位置関係の一例を示す平面図である。 回収タンク４１に対して設定される警報閾値及び停止閾値を説明するための図である。 本発明の第２実施形態による液体供給機構ＳＷ、液体回収機構ＣＷ、及び投影光学系ＰＬ先端部近傍の構成を示す図である。 本発明の第２実施形態による露光装置に設けられる回収タンクに対して設定される閾値を説明するための図である。 マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。 半導体デバイスの場合における、図６のステップＳ１３の詳細なフローの一例を示す図である。

符号の説明

３６ 回収ノズル（回収口） ４１，４２，６１回収タンク（回収部） ５１，５２，６２水位センサ（水位検出手段） ＣＳ 主制御系（制御装置） ＣＷ 液体回収機構（液体回収装置） ＳＷ 液体供給機構（液体供給装置） ＷＬ１ 停止閾値（第１水位） ＷＬ２ 警報閾値（第２水位） ＷＬ１１ 水位（第１水位） ＷＬ１２ 水位（第２水位） ＷＬ１３ 水位（第３水位） ＷＬ１４ 水位（第４水位）

以下、図面を参照して本発明の実施形態による露光装置、液体処理方法、及びデバイス製造方法について詳細に説明する。

〔第１実施形態〕
以下、本発明に係る実施形態を説明するが、本発明はこれに限定されない。
図１は、本発明の第１実施形態による露光装置の概略構成図である。図１に示す通り、本実施形態の露光装置ＥＸは、マスクＭを保持するマスクステージＭＳＴ、基板Ｐを保持する基板ステージＰＳＴ、マスクステージＭＳＴに保持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＳ、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、露光装置ＥＸ全体の動作を統括制御する主制御系ＣＳを含んで構成される。

また、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式の露光装置であって、基板Ｐ上に液体ｗを供給する液体供給機構ＳＷと、基板Ｐ上の液体ｗを回収する液体回収機構ＣＷとを備えている。露光装置ＥＸは、少なくともマスクＭのパターンを基板Ｐ上に転写する露光動作を行っている間、液体供給機構ＳＷから供給した液体ｗにより投影光学系ＰＬの投影領域ＰＲを含む基板Ｐ上の一部に液浸領域ＷＲを形成する。具体的には、露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの先端部（終端部）の光学素子１と基板Ｐの表面との間を液体ｗで満たし、投影光学系ＰＬ及び液体ｗを介してマスクＭのパターン像を基板Ｐ上に投影して基板Ｐを露光する。

図１に示す露光装置ＥＸは、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）に同期移動させつつ、マスクＭに形成されたパターンを基板Ｐに転写する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）である。尚、以下の説明においては、必要に応じて図中にＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。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軸方向に設定している。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方向に設定する。尚、ここでいう「基板」は半導体ウェハ上に感光性材料であるフォトレジストを塗布したものを含み、「マスク」は基板上に縮小投影されるデバイスパターンが形成されたレチクルを含む。

露光装置ＥＸは、マスクステージＭＳＴ及び投影光学系ＰＬを支持するメインコラム２を備えている。メインコラム２は、床面に水平に載置されたベースプレート３上に設置されている。メインコラム２には、内側に向けて突出する上側段部２ａ及び下側段部２ｂが形成されている。照明光学系ＩＳは、メインコラム２の上部に固定された支持コラム４により支持されている。照明光学系ＩＳ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、及び露光光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ＩＳにより均一な照度分布の露光光ＥＬで照明される。

尚、本実施形態では、露光用光源としてＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）を備えているものとする。また、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に供給される液体ｗとして、ＡｒＦエキシマレーザ光に対する吸収が少ない純水を用いている。

マスクステージＭＳＴは、マスクＭを保持するものであって、その中央部にマスクＭのパターン像を通過させる開口部５ａが形成されている。メインコラム２の上側段部２ａには、防振ユニット６を介してマスク定盤７が支持されている。マスク定盤７の中央部にも、マスクＭのパターン像を通過させる開口部５ｂが形成されている。マスクステージＭＳＴの下面には非接触ベアリングである気体軸受（エアベアリング）８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８によりマスク定盤７の上面（ガイド面）７ａに対して非接触支持されており、リニアモータ等のマスクステージ駆動機構により、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内、即ちＸＹ平面内で２次元移動可能及びθＺ方向に微小回転可能である。マスクステージＭＳＴ上には移動鏡９が設けられている。また、移動鏡９に対向する位置にはレーザ干渉計１０が設けられている。マスクステージＭＳＴ上におけるマスク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１０によりリアルタイムで計測され、計測結果は主制御系ＣＳに出力される。主制御系ＣＳは、レーザ干渉計１０の計測結果に基づいてマスクステージ駆動機構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のパターン像を所定の投影倍率βで基板Ｐ上に投影するものであって、基板Ｐ側の先端部に設けられた光学素子（レンズ）１を含む複数の光学素子が鏡筒ＰＫに支持されて構成されている。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又は１／５又は１／８の縮小系である。尚、投影光学系ＰＬは等倍系及び拡大系の何れであってもよい。また、投影光学系ＰＬは、反射素子を含まない屈折系、屈折素子を含まない反射系、屈折素子と反射素子とを含む反射屈折系のいずれであってもよい。
鏡筒ＰＫの外周部にはフランジ部ＦＬＧが設けられている。また、メインコラム２の下側段部２ｂには、防振ユニット１１を介して鏡筒定盤１２が支持されている。そして、投影光学系ＰＬのフランジ部ＦＬＧが鏡筒定盤１２に係合することによって、投影光学系ＰＬが鏡筒定盤１２に支持されている。

投影光学系ＰＬの先端部に設けられる光学素子１は鏡筒ＰＫに対して着脱（交換）可能に取り付けられている。液浸領域ＷＲの液体ｗが接触する光学素子１は螢石で形成されている。螢石は水との親和性が高いため、光学素子１の液体接触面のほぼ全面に液体ｗを密着させることができる。これにより、光学素子１と基板Ｐとの間の露光光ＥＬの光路を液体ｗで確実に満たすことができる。尚、光学素子１は、純水との親和性が高い石英であってもよい。また、光学素子１の液体接触面に親水化（親液化）処理を施して、液体ｗとの親和性をより高めるようにしてもよい。

光学素子１の周囲には、光学素子１を囲むようにプレート部材１３が設けられている。
このプレート部材１３は、液浸領域ＷＲを広い範囲に亘って良好に形成するために設けられるものであり、基板Ｐと対向する面（即ち下面）は平坦面となっている。投影光学系ＰＬの先端部に設けられる光学素子１の下面（液体接触面）も平坦面になっており、プレート部材１３の下面と光学素子１の下面とがほぼ面一となるよう配置される。光学素子１と同様に、プレート部材１３の下面にも表面処理（親液化処理）を施すことが可能である。

基板ステージＰＳＴは、基板ホルダ１４を介して基板Ｐを吸着保持して移動可能に構成されており、その下面には複数の非接触ベアリングである気体軸受（エアベアリング）１５が設けられている。ベースプレート３上には、防振ユニット１６を介して基板定盤１７が支持されている。エアベアリング１５は、基板定盤１７の上面（ガイド面）１７ａに対して気体（エア）を吹き出す吹出口と、基板ステージＰＳＴ下面（軸受面）とガイド面１７ａとの間の気体を吸引する吸気口とを備えており、吹出口からの気体の吹き出しによる反発力と吸気口による吸引力との釣り合いにより、基板ステージＰＳＴ下面とガイド面１７ａとの間に一定の隙間を保持する。

つまり、基板ステージＰＳＴはエアベアリング１５により基板定盤（ベース部材）１７の上面（ガイド面）１７ａに対して非接触支持されており、リニアモータ等の基板ステージ駆動機構により、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内、即ち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。更に、基板ホルダ１４は、基板ステージＰＳＴに対して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。基板ステージ駆動機構は主制御系ＣＳにより制御される。即ち、主制御系ＣＳは、基板ステージ駆動機構を介して基板ホルダ１４を制御し、基板Ｐのフォーカス位置（Ｚ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。

基板ステージＰＳＴ（基板ホルダ１４）上には移動鏡１８が設けられており、移動鏡１８に対向する位置にはレーザ干渉計１９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１９によりリアルタイムで計測され、計測結果は主制御系ＣＳに出力される。主制御系ＣＳはレーザ干渉計１９の計測結果に基づいてリニアモータを含む基板ステージ駆動機構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、基板ステージＰＳＴ（基板ホルダ１４）上には、基板Ｐを囲むように補助プレート２０が設けられている。この補助プレート２０は基板ホルダ１４に保持された基板Ｐの表面とほぼ同じ高さの平面を有している。この補助プレート２０を設けることで、基板Ｐのエッジ領域を露光する場合にも、補助プレート２０と基板Ｐにより投影光学系ＰＬの下に液体ｗが保持される。また、基板ホルダ１４の上面における補助プレート２０の外側には、基板Ｐの外側に流出した液体ｗを回収する不図示の回収装置に接続された回収口２１が設けられている。回収口２１は補助プレート２０を囲むように形成された環状の溝部であって、その内部にはスポンジ状部材や多孔質体等からなる液体吸収部材が配置されている。

基板ステージＰＳＴは、Ｘガイドステージ２２によりＸ軸方向に移動自在に支持されている。基板ステージＰＳＴは、Ｘガイドステージ２２に案内されつつＸリニアモータ２３によりＸ軸方向に所定ストロークで移動可能である。Ｘガイドステージ２２の長手方向の両端には、このＸガイドステージ２２を基板ステージＰＳＴとともにＹ軸方向に移動可能な一対のＹリニアモータ２４が設けられている。Ｙリニアモータ２４の固定子とガイド部２５の平坦部との間には非接触ベアリングである気体軸受（エアベアリング）２８が介在されており、Ｙリニアモータ２４の固定子はエアベアリング２８によりガイド部２５の平坦部に対して非接触支持される。

また、基板定盤１７のＸ軸方向における両側の各々には、正面視Ｌ字状に形成され、Ｘガイドステージ２２のＹ軸方向への移動を案内するガイド部２５が設けられている。ガイド部２５はベースプレート３上に支持されている。一方、Ｘガイドステージ２２の下面の長手方向の両端部のそれぞれには凹形状の被ガイド部材２６が設けられている。ガイド部２５は被ガイド部材２６と係合し、ガイド部２５の上面（ガイド面）と被ガイド部材２６の内面とが対向するように設けられている。ガイド部２５のガイド面には非接触ベアリングである気体軸受（エアベアリング）２７が設けられており、Ｘガイドステージ２２はガイド面に対して非接触支持されている。

次に液体供給機構ＳＷと液体回収機構ＣＷについて説明する。なお、以下の説明においては、主に投影光学系ＰＬと対向して配置された基板Ｐ上に液体ｗを供給しているが、別の物体（例えば補助プレート２０など）が投影光学系ＰＬと対向して配置されている場合も同様である。
液体供給機構ＳＷは、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に液体ｗを供給するものであって、超純水製造装置３０、温調装置３１、及び供給ノズル３２を含んで構成される。超純水製造装置３０は純度の高い超純水を製造する装置である。温調装置３１は超純水製造装置３０で製造された超純水の温度を一定に制御する温調制御部、超純水を脱気する脱気部、温調及び脱気した超純水を収容するタンク、及び超純水を送出する加圧ポンプ等を備える。供給ノズル３２は、基板Ｐの表面に近接して配置しているとともに供給管３３を介して温調装置３１と接続されており、温調装置３１から送出される超純水を液体ｗとして投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に供給するものである。なお超純水製造装置３０及び温調装置３１は必ずしも露光装置ＥＸの液体供給機構ＳＷが備えている必要はなく、その少なくとも一方の代りに露光装置ＥＸが設定される工場などの設備を使用しても良い。

供給管３３の途中には、温調装置３１から基板Ｐ上に供給される液体ｗの量（単位時間当たりの液体供給量）を計測する流量計３４が設けられている。流量計３４は基板Ｐ上に供給される液体ｗの量をモニタし、その計測結果を主制御系ＣＳに出力する。主制御系ＣＳは流量計３４のモニタ結果に応じて温調装置３１の液体供給動作を制御し、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に供給する単位時間当たりの液体ｗの供給量を制御する。また、供給管３３のうち流量計３４と供給ノズル３２との間には、供給管３３の流路を開閉するバルブ３５が設けられている。バルブ３５の開閉動作は主制御系ＣＳにより制御されるようになっている。尚、本実施形態におけるバルブ３５は、例えば停電等により露光装置ＥＸ（主制御系ＣＳ）の電源が遮断された場合に供給管３３の流路を機械的に閉塞する所謂ノーマルオフ方式となっている。

液体回収機構ＣＷは、液体供給機構ＳＷによって供給された基板Ｐ上の液体ｗを回収するものであって、回収ノズル３６、真空系３８，３９、流量計４０、及び回収タンク４１，４２等を含んで構成される。回収ノズル３６は、基板Ｐの表面に近接して配置されており、回収管４３を介して回収タンク４１，４２と接続されている。真空系３８，３９は真空ポンプを含んで構成されており、その動作は主制御系ＣＳに制御される。真空系３８，３９が駆動することにより、基板Ｐ上の液体ｗは回収ノズル３６を介して回収される。尚、本実施形態においては、回収ノズル３６は液体ｗだけを回収できる構成になっているが、液体ｗをその周囲の気体（空気）とともに回収するようにしても良い。その場合には、回収した液体ｗと気体とを分離する分離器を液体回収機構ＣＷに設けて、気体のみが真空系３８，３９に吸引されるようにすることが望ましい。また、真空系３８，３９として、露光装置に真空ポンプを設けずに、露光装置ＥＸが配置される工場の真空系を用いるようにしてもよい。

回収ノズル３６で回収された液体ｗは回収管４３を介して第２回収管４４に導かれる。
第２回収管４４は２つの回収管４４ａ，４４ｂに分岐しており、一方の回収管４４ａは回収タンク４１に接続されており、他方の回収管４４ｂは回収タンク４２に接続されている。また、第２回収管４４の途中には、回収された液体ｗの量（単位時間当たりの液体回収量）を計測する流量計４０が設けられている。流量計４０は基板Ｐ上から回収ノズル３６を介して回収された液体ｗの量をモニタし、その計測結果を主制御系ＣＳに出力する。

主制御系ＣＳは流量計４０のモニタ結果に応じて真空系３８又は真空系３９の動作を制御し、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間から回収ノズル３６を介して回収される液体ｗの単位時間当たりの回収量を制御する。また、回収管４４ａ，４４ｂの各々には、回収管４４ａ，４４ｂの流路を開閉するバルブ４５，４６がそれぞれ設けられている。バルブ４５，４６の開閉動作は主制御系ＣＳにより制御されるようになっている。回収タンク４１，４２は回収ノズル３６を介して回収された液体ｗを一時的に蓄えるものであり、その底部には蓄えた液体ｗを排出する排出管４７，４８がそれぞれ設けられている。排出管４７，４８の各々には、排出管４７，４８の流路を開閉するバルブ４９，５０がそれぞれ設けられている。バルブ４９，５０の排出動作（排出量）は主制御系ＣＳにより制御され、回収タンク４１，４２内の液量（水位）が一定レベル（例えば、タンク全量の３０％）以下に抑えられるようになっている。排出管４７，４８から排出された液体ｗは、例えば廃棄されたり、或いはクリーン化されて超純水製造装置３０等に戻され再利用される。

ここで、液体供給機構ＳＷ及び液体回収機構ＣＷの構成について詳細に説明する。図２は、液体供給機構ＳＷ及び液体回収機構ＣＷと投影光学系ＰＬの投影領域ＰＲとの位置関係の一例を示す平面図である。図２に示す通り、投影光学系ＰＬの投影領域ＰＲはＹ軸方向に細長い矩形状（スリット状）になっており、その投影領域ＰＲをＸ軸方向に挟むように、＋Ｘ側に３つの供給ノズル３２ａ〜３２ｃが配置され、−Ｘ側に２つの回収ノズル３６ａ，３６ｂが配置されている。供給ノズル３２ａ〜３２ｃは供給管３３を介して温調装置３１に接続され、回収ノズル３６ａ，３６ｂは回収管４３を介して流量計４０に接続されている。

また、投影領域ＰＲに関して供給ノズル３２ａ〜３２ｃと対称な位置に供給ノズル３２ａ′〜３２ｃ′が配置され、投影領域ＰＲに関して回収ノズル３６ａ、３６ｂと対称な位置に回収ノズル３６ａ′，３６ｂ′が配置されている。供給ノズル３２ａ〜３２ｃと回収ノズル３６ａ′，３６ｂ′とはＹ軸方向に交互に配列され、供給ノズル３２ａ′〜３２ｃ′と回収ノズル３６ａ，３６ｂとはＹ軸方向に交互に配列されている。また、供給ノズル３２ａ′〜３２ｃ′は供給管３３′を介して温調装置３１に接続され、回収ノズル３６ａ′，３６ｂ′は回収管４３を介して流量計４０に接続されている。尚、供給管３３′の途中には、供給管３３と同様に、流量計３４′及びバルブ３５′が設けられている。
なお、供給ノズルや回収ノズルの形態や配置は、上述したものに限られず、投影光学系ＰＬの像面側の光路空間を液体で満たすことができる構成であれば、その構成はいかなるものであっても良い。投影光学系ＰＬの像面側の光路空間を液体で満たす構成は、例えば、国際公開第２００４／０５３９５５号パンフレットに開示されている機構や、欧州特許公開第１４２０２９８号公報に開示されており、本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令が許す限りにおいて、上記各公開公報及びこれらに対応する米国特許又は米国特許出願公開明細書における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

図１に戻り、回収タンク４１，４２は、内部に蓄えられている液体ｗの水位（液体ｗの表面位置）を検出する水位センサ５１，５２が設けられている。水位センサ５１，５２は、それぞれ回収タンク４１，４２に蓄えられている液体ｗの水位を常時モニタしており、その検出結果を主制御系ＣＳに出力する。主制御系ＣＳには、回収タンク４１，４２内の水位が所定の水位以上になったときに警報を発するための警報閾値と、回収タンク４１，４２からの液体ｗの溢れを防止するために液体ｗの供給を停止する停止閾値とが予め格納されている。

図３は、回収タンク４１に対して設定される警報閾値及び停止閾値を説明するための図である。尚、ここでは回収タンク４１を例に挙げて説明するが、回収タンク４２についても同様に警報閾値及び停止閾値が設定されている。図３において、符号ＷＬ１を付した仮想線は停止閾値に相当する水位を示しており、符号ＷＬ２を付した仮想線は警報閾値に相当する水位を示している。図３に示す通り、停止閾値に相当する水位ＷＬ１は、警報閾値に相当する水位ＷＬ２よりも高い水位に設定されている。つまり、停止閾値は、警報閾値よりも大きな値に設定されている。

また、停止閾値は、温調装置３１の液体供給動作を停止させるとともにバルブ３５（３５′）を閉塞して液体ｗの供給を停止したときに、残存する液体ｗを全て回収しうる値に設定される。つまり、回収タンク４１についての停止閾値は、バルブ３５から供給ノズル３２ａ〜３２ｃまでの流路にある液体ｗ、バルブ３５′から供給ノズル３２ａ′〜３２ｃ′までの流路にある液体ｗ、基板Ｐ上の液体ｗ、並びに回収ノズル３６ａ，３６ｂ，３６ａ′，３６ｂ′から回収タンク４１までの流路にある液体ｗを回収タンク４１に回収し得る値に設定される。また、回収タンク４１の回収可能量の８０％程度に停止閾値を定められるように回収タンクの大きさを決めておくと良い。

図１に戻り、主制御系ＣＳは水位センサ５１，５２の検出結果が警報閾値又は停止閾値を超えているか否かを常時判断し、その判断結果に応じて温調装置３１の液体供給動作、バルブ３５，３５′の開閉、真空系３８，３９の動作、バルブ４９，５０の開閉、及び警報装置ＫＤに対する信号出力を制御する。ここで、警報装置ＫＤは主制御系ＣＳから出力される信号に応じて警報を発する装置であり、例えば警告灯、アラーム音、ディスプレイ等である。警報装置ＫＤにより警報が発せられると、例えばオペレータは回収タンク４１，４２から液体ｗが溢れる前に回収タンク４１，４２に異常が生じたことを知ることができる。

また、主制御系ＣＳは、露光装置ＥＸの動作に同期して回収管４４ａ，４４ｂに設けられたバルブ４５，４６の開閉を切り替える制御を行う。つまり、液体ｗを回収タンク４１で回収する場合には、バルブ４５を開放するとともにバルブ４６を閉塞して回収タンク４１を回収ノズル３６に連結させ、液体ｗを回収タンク４２で回収する場合には、バルブ４６を開放するとともにバルブ４５を閉塞する制御を行う。

２つの回収タンク４１，４２を設ける構成とし、以上の切り替え制御を行うのは以下の理由に基づく。つまり、回収ノズル３６（３６ａ，３６ｂ，３６ａ′，３６ｂ′）に連結している回収タンクに蓄えられている液体ｗの排出を行うと、液体ｗの排出に伴って振動が生じたり、真空系３８（又は３９）の回収力（負圧）に乱れが生じて投影光学系ＰＬの像面側の液体量が変動し、液体ｗの不足や液体ｗの漏洩等が引き起こされる可能性があるからである。マスクＭに形成されたパターンの基板Ｐ上への転写（基板Ｐの露光）、又は後述するフォーカス検出系を用いた基板Ｐ表面の位置検出若しくはアライメントセンサを用いて基板Ｐに形成されたマークの位置計測等を行っているときに、振動が生じたり、液体ｗの量の変動が引き起こされると、最終的な露光精度（解像度、転写忠実度、重ね合わせ精度等）の低下を招く虞がある。本実施形態では、これを防止する観点から、２つの回収タンクを備える構成とし、内部に蓄えられた液体の排出を行わずに液体ｗを回収する回収タンクを回収ノズル３６に連結させ、内部に蓄えられた液体の排出を行う回収タンクを回収ノズル３６から切り離す、即ち液体の排出を行う回収タンクへの流路を閉じる制御を行っている。

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フォーカス検出系を備えている。フォーカス検出系は、基板Ｐ上に液体ｗを介して斜め方向より検出用光束を投射する投光部と、基板Ｐで反射した上記検出用光束の反射光を受光する受光部とを備えている。フォーカス検出系（受光部）の受光結果は主制御系ＣＳに出力される。主制御系ＣＳ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軸方向の位置情報と基板ＰのθＸ及びθＹ方向の傾斜情報とを検出することができる。
フォーカス検出系の構成としては、例えば特開平８−３７１４７号公報に開示されているものを適用できる。またフォーカス検出系は、液体ｗを介さずに検出用光束を基板Ｐ上に投射するものであってもよい。

更に、露光装置ＥＸは、オフ・アクシス方式のアライメントセンサを投影光学系ＰＬの側方に備える。このアライメントセンサは、ＦＩＡ（Field Image Alignment）方式のアライメントセンサであり、例えばハロゲンランプから射出される広帯域波長の光束を検出ビームとして基板Ｐ上に形成されたマークに照射し、基板Ｐから得られる反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子で撮像し、撮像した画像信号を主制御系ＣＳに供給する。主制御系ＣＳは、この画像信号に画像処理を施して、撮像されたマークの位置情報を算出する。このアライメントセンサとしては、例えば特開平４−６５６０３号公報に開示されているものを適用することができる。

尚、図１の一部断面図に示すように、液体供給機構ＳＷ及び液体回収機構ＣＷは、鏡筒定盤１２に対して分離支持されている。これにより、液体供給機構ＳＷ及び液体回収機構ＣＷで生じた振動が、鏡筒定盤１２を介して投影光学系ＰＬに伝わることはない。

次に、上記構成の露光装置ＥＸを用いてマスクＭのパターンを基板Ｐに転写する手順について説明する。露光シーケンスが開始されると、マスクＭがマスクステージＭＳＴにロードされるとともに、基板Ｐが基板ステージＰＳＴにロードされる。次に、アライメントセンサを用いて基板ステージＰＳＴにロードされた基板Ｐに形成されたマークの位置情報が計測され、この計測結果に基づいて主制御系ＣＳがＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）演算を行い、基板Ｐ上に設定された全てのショット領域の配列の規則性を決定する。ここで、ＥＧＡ演算とは、基板Ｐ上に予め設定された代表的な一部（３〜９個）のショット領域の各々に付随して形成されたマーク（アライメントマーク）の位置情報と、その設計情報とに基づいて基板Ｐ上に設定された全てのショット領域の配列の規則性を統計的な手法で決定する演算方法をいう。

次いで、主制御系ＣＳは、回収管４４ａ，４４ｂに設けられたバルブ４５，４６の開閉を制御する。ここでは、バルブ４５が開放されるとともにバルブ４６が閉塞されて、回収タンク４１のみが回収ノズル３６（回収ノズル３６ａ，３６ｂ，３６ａ′，３６ｂ′）に連通しているとする。バルブ４５，４６の制御を終えると、主制御系ＣＳは、液体供給機構ＳＷに設けられる温調装置３１に対して制御信号を出力し、超純水製造装置３０で製造された超純水の温度を一定にさせるとともに、温度が一定にされた超純水を単位時間当たり所定量の割合で送出させる。温調装置３１から送出された超純水は、供給管３３（３３′）及び供給ノズル３２（３２ａ〜３２ｃ，３２ａ′〜３２ｃ′）を介して投影光学系ＰＬの先端部の光学素子１と基板Ｐとの間に液体ｗとして供給される。

また、主制御系ＣＳは、液体供給機構ＳＷによる液体ｗの供給に伴って液体回収機構ＣＷの真空系３８を駆動し、回収ノズル３６（３６ａ，３６ｂ，３６ａ′，３６ｂ′）、回収管４３、第２回収管４４、及び回収管４４ａを介して単位時間当たり所定量の液体ｗを回収タンク４１に回収する。これにより、投影光学系ＰＬの先端部の光学素子１と基板Ｐとの間に液体ｗの液浸領域ＷＲが形成される。ここで、液浸領域ＷＲを形成するために、主制御系ＣＳは、例えば基板Ｐ上に対する液体供給量と基板Ｐ上からの液体回収量とがほぼ同じ量になるように、液体供給機構ＳＷ及び液体回収機構ＣＷのそれぞれを制御する。

投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に一定量の液体ｗが常時供給されている状態（投影光学系ＰＬの像面側の光路空間が液体ｗで満たされている状態）で、主制御系ＣＳは照明光学系ＩＳから露光光ＥＬを射出させてマスクＭを照明し、マスクＭのパターンの像を投影光学系ＰＬ及び液体ｗを介して基板Ｐ上に投影する。走査露光時には、投影領域ＰＲにマスクＭの一部のパターン像が投影され、投影光学系ＰＬに対して、マスクＭが−Ｘ方向（又は＋Ｘ方向）に速度Ｖで移動するのに同期して、基板Ｐが＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）に速度β・Ｖ（βは投影倍率）で移動する。１つのショット領域に対する走査露光が終了すると、主制御系ＣＳは基板ステージＰＳＴをステッピング移動させて次のショット領域を走査開始位置に移動させ、以下同様にステップ・アンド・スキャン方式で各ショット領域に対する露光処理が順次行われる。

本実施形態では、基板Ｐの移動方向と同一方向に液体ｗを流すように設定されている。
つまり、図２中の走査方向ＳＤ１（−Ｘ方向）に基板Ｐを移動させて走査露光を行う場合には、供給管３３、供給ノズル３２ａ〜３２ｃ、回収ノズル３６ａ，３６ｂ、及び回収管４３を用いて、液体供給機構ＳＷ及び液体回収機構ＣＷによる液体ｗの供給及び回収が行われる。即ち、基板Ｐが−Ｘ方向に移動する際には、供給ノズル３２（３２ａ〜３２ｃ）から投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に液体ｗが供給されるとともに、基板Ｐ上の液体ｗがその周囲の気体とともに回収ノズル３６から回収され、これによって投影光学系ＰＬの先端部の光学素子１と基板Ｐとの間を満たすように液体ｗが−Ｘ方向に流れる。

これに対し、図２中の走査方向ＳＤ２（＋Ｘ方向）に基板Ｐを移動させて走査露光を行う場合には、供給管３３′供給ノズル３２ａ′〜３２ｃ′、回収ノズル３６ａ′，３６ｂ′、及び回収管４３を用いて、液体供給機構ＳＷ及び液体回収機構ＣＷによる液体ｗの供給及び回収が行われる。即ち、基板Ｐが＋Ｘ方向に移動する際には、供給ノズル３２′（３２ａ′〜３２ｃ′）から投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に液体ｗが供給されるとともに、基板Ｐ上の液体ｗがその周囲の気体ともに回収ノズル３６から回収され、これによって投影光学系ＰＬの先端部の光学素子１と基板Ｐとの間を満たすように＋Ｘ方向に液体ｗが流れる。

以上の方法を用いて液体ｗを供給することで、例えば供給ノズル３２ａ〜３２ｃを介して供給される液体ｗは基板Ｐの−Ｘ方向への移動に伴って光学素子１と基板Ｐとの間に引き込まれるように流れるため、液体供給機構ＳＷ（温調装置３１）の供給エネルギーが小さくても液体ｗを光学素子１と基板Ｐとの間に容易に供給することができる。走査方向に応じて液体ｗを流す方向（供給ノズル）を切り替えることにより、＋Ｘ方向及び−Ｘ方向の何れの方向に基板Ｐを走査する場合にも、光学素子１と基板Ｐとの間を十分な液体ｗで満たすことができる。

また、露光処理等において、液体供給機構ＳＷの供給ノズル３２から液体ｗが供給されている間、液体供給機構ＳＷに設けられている流量計３４（３４′）の計測結果、及び液体回収機構ＣＷに設けられている流量計４０の計測結果は、主制御系ＣＳに出力されている。主制御系ＣＳは、流量計３４（３４′）の計測結果、即ち液体供給機構ＳＷの供給ノズル３２を介して基板Ｐ上に供給される液体の量と、流量計４０の計測結果、即ち液体回収機構ＣＷの回収ノズル３６を介して基板Ｐ上より回収された液体の量とを比較し、その比較した結果に基づいて液体供給機構ＳＷのバルブ３５（３５′）を制御する。

具体的には、主制御系ＣＳは、基板Ｐ上への液体供給量（流量計３４（３４′）の計測結果）と基板Ｐ上からの液体回収量（流量計４０の計測結果）との差を求め、その求めた差が予め設定されている許容値（閾値）を越えたかどうかに基づいて、バルブ３５（３５′）を制御する。本実施形態においては、上述した通り、主制御系ＣＳは、基板Ｐ上に対する液体供給量と基板Ｐ上からの液体回収量とがほぼ同じになるように、液体供給機構ＳＷ及び液体回収機構ＣＷのそれぞれを制御しているため、液体供給機構ＳＷによる液体供給動作及び液体回収機構ＣＷによる液体回収動作のそれぞれが正常に行われている状況であれば、上記求めた差はほぼ零となる。

主制御系ＣＳは、求めた差が許容値以上である場合、即ち液体回収量が液体供給量に比べて極端に少ない場合、液体回収機構ＣＷの回収動作に異常が生じて十分に液体ｗを回収できていないと判断する。このとき、主制御系ＣＳは、例えば液体回収機構ＣＷの真空系３８（３９）に故障等の異常が生じたと判断し、液体回収機構ＣＷによって液体ｗを正常に回収できないことに起因する液体ｗの漏洩を防止するために、液体供給機構ＳＷのバルブ３５（３５′）を作動して供給管３３（３３′）の流路を遮断し、液体供給機構ＳＷによる基板Ｐ上に対する液体ｗの供給を停止する。このように、主制御系ＣＳは、液体供給機構ＳＷから基板Ｐ上に供給された液体ｗの量と、液体回収機構ＣＷで回収された液体ｗの量とを比較し、その比較結果に基づいて液体回収機構ＣＷの回収動作の異常を検出し、液体ｗが供給過剰になり、異常が検出されたときに基板Ｐ上に対する液体ｗの供給を停止する。これにより、基板Ｐ及び基板ステージＰＳＴの外側への液体ｗの漏洩、又は不所望箇所への液体ｗの浸入、或いはそのような漏洩や浸入による被害の拡大を防止することができる。
なお、液体供給量が液体回収量に比べて極端に少ない場合、液体供給機構ＳＷの供給動作に異常が生じたと判断し、液体供給機構ＳＷのバルブ３５（３５′）を作動して供給管３３（３３′）の流路を遮断するようにしてもよい。

回収管４３から第２回収管４４へ導かれた液体ｗは、回収管４４ａを介して回収タンク４１内に一時的に貯蔵される。基板Ｐ上に設定された全てのショット領域に対する露光処理が終了すると、主制御系ＣＳは温調装置３１の液体供給動作を停止させて、液体回収機構ＣＷによる液体ｗの回収動作のみを行わせ、基板Ｐ上の液体ｗ及び回収ノズル３６と回収タンク４１との間にある液体ｗを回収タンク４１に回収する。

回収動作が終了すると、主制御系ＣＳは、液体回収機構ＣＷの液体回収動作を停止させた上でバルブ４５，４６の開閉を切り替える制御を行う。つまり、バルブ４５を閉塞するとともにバルブ４６を開放する制御を行う。これによって、回収タンク４２のみが回収ノズル３６（回収ノズル３６ａ，３６ｂ，３６ａ′，３６ｂ′）に連通した状態になる。尚、バルブ４５，４６の切り替えの最中に、基板ステージＰＳＴ上の基板Ｐがアンロードされるとともに、新たな基板Ｐが基板ステージＰＳＴ上にロードされる。新たな基板Ｐがロードされると、主制御系ＣＳは液体供給機構ＳＷによる液体供給動作及び液体回収機構ＣＷによる液体回収動作を再開させて、前述した手順と同様の手順で露光処理を開始する。

また、上記のバルブ４５，４６の切り替え制御を終了すると、主制御系ＣＳは、露光処理と並行してバルブ４９を開放して回収ノズル３６（回収ノズル３６ａ，３６ｂ，３６ａ′，３６ｂ′）に連通していない回収タンク４１に蓄えられた液体ｗを排出させる。この場合、回収タンク４１に接続される回収管４４ａに設けられるバルブ４５は閉塞されているため、液体ｗの排出に伴う振動及び真空系３９の回収力（負圧）に乱れは生じない。これにより、振動や液体ｗの液量の変化に起因する露光精度の悪化を抑制できる。

回収タンク４１からの液体ｗの排出動作が終了し、基板ステージＰＳＴ上の基板Ｐに設定された全てのショット領域に対する露光処理が終了すると、主制御系ＣＳは再度温調装置３１の液体供給動作を停止させるとともに、基板Ｐ上等に残存した液体ｗを回収して液体回収機構ＣＷの液体回収動作を停止させる。その後、バルブ４５，４６の開閉を切り替えて、バルブ４５を開放するとともにバルブ４６を閉塞する制御を行い、回収タンク４１のみが回収ノズル３６（回収ノズル３６ａ，３６ｂ，３６ａ′，３６ｂ′）に連通した状態にする。また、バルブ４５，４６の切り替えの最中に、基板Ｐのアンロード及び新たな基板Ｐのロードを行う。更に、露光装置ＥＸの露光動作と並行してバルブ５０を開放して回収ノズル３６（回収ノズル３６ａ，３６ｂ，３６ａ′，３６ｂ′）に連通していない回収タンク４２に蓄えられた液体ｗを排出させる。以上の動作を終えると、再度基板ステージＰＳＴ上の基板Ｐに対する露光処理を行い、複数枚の基板Ｐの露光処理に対して上述の動作を繰り返す。

また、回収タンク４１，４２に設けられている水位センサ５１，５２の検出結果は、常時主制御系ＣＳに出力されている。主制御系ＣＳは、水位センサ５１，５２の検出結果と、予め設定されている警報閾値及び停止閾値とを比較し、各々の検出結果が警報閾値又は停止閾値を超えているか否かを判断する。例えば、基板Ｐの露光中に、回収ノズル３６に連通している回収タンク４２の水位が警報閾値を超えていると判断した場合には、主制御系ＣＳは信号を出力して警報装置ＫＤを駆動する。主制御系ＣＳから信号が出力されると、警報装置ＫＤから警告灯、アラーム音、ディスプレイ等により警報が発せられる。これにより、回収タンク４１，４２から液体ｗが溢れる可能性があること、又は露光装置ＥＸの液体供給機構ＳＷ又は液体回収機構ＣＷに異常が生じたことをオペレータ等に知らせることができる。

また、例えば主制御系ＣＳは回収タンク４２の水位が警報閾値に達した場合には、露光中のショット領域、又は露光中のウェハ、又は露光中のロットに対する露光処理を終えるまで露光処理を継続し、その後でバルブ５０を開いて露光処理を中断して蓄えられた液体ｗを回収タンク４２から排出する。尚、露光処理をどの時点でまで継続させて中断させるかは、回収タンク４１，４２の大きさ（回収能力）、警報閾値の設定値、及び単位時間当たりの液体ｗの回収量等に応じて設定すればよい。

また、基板Ｐの露光中に、例えば回収ノズル３６に連通している回収タンク４２の水位が停止閾値に達した場合には、主制御系ＣＳは即座に露光動作を中断し、温調装置３１の液体供給動作を停止させるとともにバルブ３５（３５′）を閉塞して液体ｗの供給を停止し、基板ステージＰＳＴを投影光学系ＰＬの下で停止させる。そして、基板Ｐ上の液体ｗ及び回収ノズル３６と回収タンク４２との間の液体ｗを回収するとともに、バルブ５０を開いて回収タンク４２から液体ｗの排出を行う。この場合、回収タンク４１からの液体ｗの排出を並行して行っても良いことは言うまでもない。前述した通り、停止閾値は、残存している以上の液体ｗを回収し得る値に設定されているため、回収タンク４１，４２の何れかの水位が停止閾値を超えていると判断した時点から以上の液体ｗを回収しても回収タンク４１，４２から液体ｗが溢れることはない。

以上説明した通り、本実施形態では、バルブ４５，４６を切り替えることで回収ノズル３６（回収ノズル３６ａ，３６ｂ，３６ａ′，３６ｂ′）に連通する回収タンク４１，４２の切り替えを行い、回収ノズル３６（回収ノズル３６ａ，３６ｂ，３６ａ′，３６ｂ′）に連通していない回収タンク、即ち液体ｗを回収していない回収タンクから液体ｗを排出しているため、液体ｗの排出に伴う振動及び真空系３８又は３９の回収力（負圧）の変動を抑制できる。従って、例えばアライメントセンサによるマークの位置情報の計測又はマスクＭのパターンの転写等の高精度の位置合わせ精度が要求される動作に対して、液体ｗの排出に伴う振動が影響を与えることがなく、基板Ｐ上に供給されている液体ｗの変動（振動による屈折率の変化、液量の変化）が引き起こされることもなく、露光精度を悪化させることはない。

また、回収ノズル３６に連通している回収タンク（４１又は４２）に蓄積される液体の水位をモニタし、所定の閾値に達したときに液体供給機構ＳＷからの液体供給を停止するとともに、回収ノズル３６に連通している回収タンクの液体排出動作を行うようにしているので、回収タンク（４１又は４２）から液体が溢れ出すことを防止できる。尚、回収ノズル３６に連通していた回収タンク（４１又は４２）の水位が停止閾値に達した場合に、直ちにバルブ（４５又は４６）を閉じて基板Ｐ上の液体ｗの回収を停止するとともに、回収ノズル３６に連通していた回収タンクの液体排出動作を行うようにしても良い。

尚、上記実施形態では、露光装置ＥＸの動作に同期して基板Ｐに対する露光処理を終える度にバルブ４５，４６の切り替え制御を行っていたが露光処理のシーケンス及び回収タンクの容量に応じてバルブ４５，４６に切り替え制御を変えることが望ましい。例えば、基板Ｐ上に設定されたショット数が多い場合には所定数のショットに対する露光処理を終える度にバルブ４５，４６の切り替え制御を行い、１枚の基板Ｐ上に設定されたショット数が少ない場合には複数枚毎、ロット毎の露光処理を終える度にバルブ４５，４６の切り替え制御を行うようにしても良い。
また、上述の実施形態においては、第２回収管４４を回収管４４ａと回収管４４ｂとに分岐して、それぞれをバルブ４５，４６を介して回収タンク４１，４２に接続する構成になっているが、回収ノズル３６ａ，３６ｂから回収タンク４１までの流路を形成する回収管と、回収ノズル３６ａ′，３６ｂ′から回収タンク４２への流路を形成する回収管とを分離して配置し、例えば基板Ｐが−Ｘ方向に移動するときには、回収ノズル３６ａ，３６ｂから回収した液体ｗを回収タンク４１へ流し、基板Ｐが＋Ｘ方向に移動するときには、回収ノズル３６ａ′，３６ｂ′から回収した液体ｗを回収タンク４２へ流すようにしてもよい。この場合、基板Ｐが＋Ｘ方向に移動するときに回収タンク４１から液体ｗの排出を行い、基板Ｐが−Ｘ方向に移動するときに回収タンク４２から液体ｗの排出を行うことができる。

また、回収ノズル３６（回収ノズル３６ａ，３６ｂ，３６ａ′，３６ｂ′）に連通していない回収タンク（４１又は４２）からの液体の排出動作は、アライメントセンサを用いた基板Ｐのマーク計測及びマスクＭのパターンの転写時等の高い精度が要求される動作を行っている間は極力避けるのが好ましいことは言うまでもない。即ち、回収ノズル３６に連通していない回収タンク（４１又は４２）からの液体ｗの排出動作は、例えばアライメントセンサを用いた基板Ｐのマーク計測を行っていないとき、又はマスクＭのパターンの転写を行っていないとき、より具体的には基板Ｐのロード、アンロード時（基板Ｐの交換中）、上述のアライメントマークの検出後にＥＧＡ演算を開始してからマスクＭのパターン転写を開始するまでの間、又は複数枚の基板Ｐからなるロットの処理準備期間等のタイミングで露光装置の動作に同期して行うのが望ましい。かかるタイミングで回収タンクからの液体ｗの排出を行うことで、パターンの転写等の高い精度が要求される動作に対する悪影響をより確実に防止することができる。また、上述の実施形態においては、２つの回収タンクを切り替えて使用するようにしているが、３つ以上の回収タンクを備えて、適宜切り替えて使用するようにしても良い。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態による露光装置について図４を参照して説明する。図４は、図１の露光装置ＥＸから要部を抜粋したものである。本実施形態の露光装置は、以上説明した本発明の第１実施形態による露光装置と全体構成がほぼ同様であるが、回収タンクが１つであること、また回収タンクについて設定されている水位の閾値が異なる。即ち、第２実施形態では、真空系３９、回収タンク４２、回収管４４ｂ、排出管４８、バルブ５０、水位センサ５２、及びこれらと主制御系ＣＳとの接続が省略されている。更に、本実施形態では、図１に示す回収タンク４１に代えて回収タンク６１を１つ備える。他の構成は図１と同様なので説明は省略する。

図５は、本発明の第２実施形態による露光装置に設けられる回収タンク６１に対して設定される閾値を説明するための図である。図５に示す回収タンク６１の構成は図３に示す回収タンク４１とほぼ同様である。つまり、回収タンク６１の内部には水位センサ６２が設けられており、この水位センサ６２の検出結果が主制御系ＣＳに出力されている。また、その底部には回収タンク６１内に蓄えられた液体ｗを排出する排出管６３が設けられており、排出管６３には排出管６３の流路を開閉するバルブ６４が設けられている。このバルブ６４の開閉動作は主制御系ＣＳにより制御される。排出管６３から排出された液体ｗは、例えば廃棄されたり、或いはクリーン化されて超純水製造装置３０等に戻され再利用される。

本実施形態では、主制御系ＣＳに水位センサ６２で検出される水位に対して第１〜第４閾値の４つの閾値が設定されている。図５において、符号ＷＬ１１を付した仮想線は第１閾値に相当する水位、符号ＷＬ１２を付した仮想線は第２閾値に相当する水位、符号ＷＬ１３を付した仮想線は第３閾値に相当する水位、符号ＷＬ１４を付した仮想線は第４閾値に相当する水位である。水位ＷＬ１１は図３に示す停止閾値に対して設定された水位と同様の水位であり、水位ＷＬ１２は図３に示す警報閾値に対して設定された水位と同様の水位である。つまり、回収タンク６１の水位が水位ＷＬ１２以上になると主制御系ＣＳから警報装置ＫＤに信号が出力されて警報装置ＫＤから警報が発せられ、水位ＷＬ１１以上になると液体供給機構ＳＷからの液体ｗの供給が停止されて液体ｗの回収が行われる。尚、水位ＷＬ１１は、第１実施形態で設定されたＷＬ１と同様に、液体ｗの供給を停止した後で、基板Ｐ上に残存している液体ｗ等の全てを回収タンク６１に回収し得る水位に設定されている。また、好ましくは、回収タンク６１の回収能力の８０％程度に水位ＷＬ１１が設定される。

また、水位ＷＬ１３は水位ＷＬ１２よりも低い水位に設定されており、水位ＷＬ１４は水位ＷＬ１３よりも更に低い水位に設定されている。水位ＷＬ１３に対して設定される第３閾値は、回収タンク６１内に一定量以上の液体ｗが蓄えられるよう制御を行う上で用いられる閾値である。つまり、主制御系ＣＳは、回収タンク６１内に蓄えられる液体ｗの水位が、極力水位ＷＬ１２と水位ＷＬ１３との間に維持されるようにバルブ６４を制御する。また、水位ＷＬ１４に対して設定される第４閾値は、回収タンク６１内に蓄えられる液体ｗの最低量を定める閾値である。回収タンク６１内の液体ｗが所定量以下になると、回収タンク６１から液体ｗとともに気体が排出され、又は気体のみが排出されることになって排出系に悪影響を与える虞があるため、何らかの原因で第３閾値に相当する水位ＷＬ１３よりも回収タンク６１内の液体ｗの水位が下がったとしても、第４閾値を定めて最小の水量を確保している。

上記構成において、基板Ｐに対するマスクＭのパターンの転写は、上述した第１実施形態と同様の手順にて行われる。つまり、マスクＭがマスクステージＭＳＴ上にロードされるとともに基板Ｐが基板ステージＰＳＴ上にロードされて、アライメントセンサを用いて基板Ｐに形成されたマークの位置情報が計測されてＥＧＡ演算が行われ、基板Ｐ上のショット領域の配列の規則性が決定される。次いで、回収管４４ａに設けられたバルブ４５が開かれ、回収タンク６１を回収ノズル３６（回収ノズル３６ａ，３６ｂ，３６ａ′，３６ｂ′）に連通させる。尚、本実施形態においては、バルブ４５を開けたまま、即ち回収ノズル３６と回収タンク６１とを連通させたままでもよい。

次に、液体供給機構ＳＷの駆動によって供給管３３，３３′及び供給ノズル３２（３２ａ〜３２ｃ，３２ａ′〜３２ｃ′）を介して投影光学系ＰＬの先端部に設けられる光学素子１と基板Ｐとの間に液体ｗが供給されるとともに、液体供給機構ＳＷが駆動されて回収ノズル３６（３６ａ，３６ｂ，３６ａ′，３６ｂ′）を介して基板Ｐ上に供給された液体ｗが回収タンク６１に回収される。投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に一定量の液体ｗが常時供給されている状態で、マスクステージＭＳＴと基板ステージＰＳＴとが走査されるとともに露光光ＥＬによりマスクＭが照明されて、マスクＭのパターンの像が投影光学系ＰＬ及び液体ｗを介して基板Ｐ上に投影される。以下、同様に、ステップ・アンド・スキャン方式で各ショット領域に対する露光処理が順次行われる。

基板Ｐの全てのショット領域の露光が完了すると、第１実施形態と同様に、基板Ｐ上に供給された液体ｗは、回収ノズル３６（回収ノズル３６ａ，３６ｂ，３６ａ′，３６ｂ′）を介して、回収ノズル３６（回収ノズル３６ａ，３６ｂ，３６ａ′，３６ｂ′）に連通している回収タンク６１に回収される。

また、基板Ｐ上の液体ｗの回収が終了すると、基板Ｐの交換、即ち露光済みの基板のアンロードと次に露光される基板のロードが行われる。露光装置ＥＸの動作に同期して、基板の交換中に回収タンク６１からの液体ｗの排出が行われる。即ち、主制御系ＣＳは、バルブ６４を開き、水位センサ６２の検出結果が水位ＷＬ１３を示すまで液体ｗの排出を行う。水位センサ６２の検出結果が水位ＷＬ１３になったら、主制御系ＣＳは、バルブ６４を閉じて回収タンク６１の液体ｗの排出動作を終了する。基板交換動作、及び回収タンク６１の液体排出動作が終了すると、主制御系ＣＳは、基板Ｐ上への液体ｗの供給を開始し、上述と同様にして、基板Ｐ上の複数のショット領域に対する露光処理が順次実行される。以下同様にして、複数枚の基板に対する液浸露光処理が行われ、基板交換動作中には、その動作と並行して回収タンク６１の液体排出動作が行われる。

回収タンク６１に設けられた水位センサ６２の検出結果は常時主制御系ＣＳに出力されており、主制御系ＣＳは水位センサ６２の検出結果と、予め設定されている第１〜第４閾値とを比較し、検出結果が第１〜第４閾値を超えているか否かを判断する。仮に、回収タンク６１の水位が第２閾値を超えていると判断した場合には、第１実施形態と同様に、主制御系ＣＳは信号を出力して警報装置ＫＤを駆動する。これにより、警報装置ＫＤから警告灯、アラーム音、ディスプレイ等により警報が発せられる。

警報が発せられた場合には、露光中のショット領域、又は露光中のウェハ、又は露光中のロットに対する露光処理を終えるまで露光処理が継続され、その後で露光処理を中断して回収タンク６１に蓄えられた液体ｗの排出が行われる。液体ｗの排出は、その回収タンク６１内の液体ｗの水位が第３閾値に相当する水位ＷＬ１３を下回らないように制御される。このようにして、回収タンク６１内の液体ｗの水位が水位ＷＬ１２と水位ＷＬ１３との間に維持される。尚、露光処理をどの時点でまで継続させて中断させるかは、回収タンク６１の大きさ（回収能力）、第２閾値の設定値、及び単位時間当たりの液体ｗの回収量等に応じて設定すればよい。

また、回収タンク６１の水位が水位ＷＬ１２を超えて第１閾値に相当する水位ＷＬ１１に達したと判断した場合には、主制御系ＣＳは即座に温調装置３１の液体供給動作を停止させるとともにバルブ３５，３５′を閉塞して液体ｗの供給を停止するとともに、基板ステージＰＳＴを投影光学系ＰＬの下で停止させる。そして、基板Ｐ上に残存する液体ｗ等を回収ノズル３６（回収ノズル３６ａ，３６ｂ，３６ａ′，３６ｂ′）を介して、その回収ノズル３６（回収ノズル３６ａ，３６ｂ，３６ａ′，３６ｂ′）に連通している回収タンク６１に回収するとともにバルブ６４を開いて水位センサの検出結果が水位ＷＬ１３になるまで回収タンク６１から液体の排出を行う。第１閾値は、残存している以上の液体ｗを回収し得る値に設定されているため、液体ｗの供給が停止された時点から基板Ｐ上に残存している液体ｗ等を全て回収しても回収タンク６１から液体ｗが溢れることはない。尚、回収タンク６１の水位が停止閾値に達したときに、直ちにバルブ４５を閉じるとともにバルブ６４を開いて回収タンク６１から液体の排出を開始してもよい。また、回収タンク６１の水位が停止閾値に達する場合には、回収タンク６１の水位が警報閾値に達した時点で発せらるべき警報装置ＫＤが故障していることも考えられるため、警報装置ＫＤとは別の警報装置（警告灯、アラーム音、ディスプレイ等）を設けて、回収タンク６１の水位の停止閾値に達したときに警報を発するようにしてもよい。

また、回収タンク６１の排出動作中に回収タンク６１に蓄えられた液体ｗの水位が第３閾値に相当する水位ＷＬ１３を超えて第４閾値に相当する水位ＷＬ１４に達した場合には、主制御系ＣＳは排出管６３に設けられたバルブ６４を閉塞して液体ｗの排出を停止させる。このように、液体ｗの排出を行っている最中に水位センサ６２の故障、外部ノイズによる誤作動、その他の原因によって液体ｗの水位が第３閾値に相当する水位ＷＬ１３を超えても、回収タンク６１に蓄えられる液体ｗの水位が第４閾値に相当する水位ＷＬ１４に達したときに、即座にバルブ６４を閉鎖して一定量の液体ｗが回収タンク６１内に蓄えられている状態を確保している。かかる制御を行うことにより、回収タンク６１から液体ｗとともに気体が排出され、又は気体のみが排出される事態を防止することができ、排出系に悪影響を与えることはない。

以上のように、本実施形態においては、露光装置ＥＸの動作に同期して、基板交換動作中に、回収タンク６１の液体排出動作を行うようにしているので、その液体排出動作に伴う振動や液体回収力（負圧）の変動による露光精度の低下を防止できる。また、本実施形態においては、回収タンク６１から液体ｗが溢れ出したり、回収タンク６１内の液体ｗが所定量以下になって、回収タンク６１の排出系が破損したりする等の不都合が防止できるため、露光装置ＥＸの稼働率が低下することもない。尚、上述の第２実施形態においては、回収タンク６１の水位に対して４つの閾値を設定しているが、第１実施形態の回収タンク４１，４２にも第２実施形態と同様に４つの閾値を設定するようにしてもよい。

また、上述の第２実施形態においては、露光装置ＥＸの動作に同期して、基板交換動作中に、回収タンク６１の排出動作を行うようにしているが、回収タンク６１の液体排出動作は基板交換動作中に限らず、基板Ｐ上のショット領域の露光を行っているときやアライメントセンサを用いてマーク計測を行っているとき等の高い精度が要求されている動作中を避けて、例えばＥＧＡ演算を開始してから基板Ｐの露光が開始されるまでの間や、ロットの処理準備期間中や、基板Ｐ上のあるショット領域の露光完了後から次のショット領域の露光開始までの間等に液体排出動作を行うようにしても良い。

また、上述の第１、第２実施形態においては、回収タンク４１，４２，６１からの排出は、排出管４７，４８，６３に設けられたバルブ４９，５０，６４を制御することによって行われているが、バルブの代わりに、ギヤポンプ等を使うようにしても良い。更に、バルブ（ギヤポンプ）と回収タンクとの間に逆止弁を配置して逆流を防止するようにしても良い。また、上述の実施形態において、回収タンク４１，４２，６１の下に、回収タンク４１，４２，６１から溢れ出した液体ｗの拡散を防止するためのドレインパン（液体受け部材）を配置するようにしても良い。ドレインパンの大きさ（液体保持能力）は各回収タンクの大きさに応じて決めてやればよい。好ましくは、各回収タンクの最大液体回収量の１１０〜１２０％程度の回収能力を有するドレインパンが配置される。更に、そのドレインパンの内部に液体（水）検知センサを配置して、回収タンク４１，４２，６１から液体が溢れ出したことを検知するようにしてもよい。この場合、ドレインパンの内部に配置された液体検知センサの出力も、主制御系ＣＳに供給されることが望ましい。また、ドレインパンの内部に配置された液体検知センサが液体の溢れ出しを検知した場合、主制御系ＣＳは温調装置３１の液体供給動作を直ちに停止させるとともにバルブ３５を閉塞して液体ｗの供給を停止するとともに、基板ステージＰＳＴを投影光学系ＰＬの下で停止させるのが望ましい。これにより、ドレインパンからさらに液体ｗが溢れ出すことを防止することができる。

尚、以上説明した第１，第２実施形態においては、１つの露光装置ＥＸに対して超純水製造装置３０及び温調装置３１が１つずつ設けられた形態について説明した。複数の露光装置ＥＸが設けられる場合には、各々の露光装置に対して温調装置３１を設け、これらの温調装置３１を、例えば工場に設けられた１つの超純水製造装置３０に接続する構成とするのが望ましい。

また、上述の第１、第２実施形態の露光装置ＥＸは純水を使用するので、水位センサとしては、光ファイバ方式等の純水でも使用可能な水位センサを用いるのが望ましいが、回収タンク４１，４２，６１に回収される水の純度が低下している場合には、静電容量方式や電気抵抗方式等の水位センサを適用することも可能である。また、水位センサは、回収タンク内の水位を連続的に監視できるものでもよいし、上述したような第１〜第４閾値に対応する水位を検出する水位センサをそれぞれ設けるようにしてもよい。

また、上述の第１、第２実施形態においては、水位センサは、投影光学系ＰＬの像面側の回収ノズル３６で回収された液体ｗを蓄える回収タンク４１，４２，６１に適用しているが、これに限らず、基板Ｐを基板ステージＰＳＴに吸着するための真空系の途中に設けられた液体トラップ（液体回収タンク）等、他の回収タンクに適用することもできる。また、上述の第１、第２実施形態は、露光装置ＥＸが高い精度が要求される動作を行っていないとき等に液体排出を行う回収タンクを用いた場合について説明しているが、上述の第１、第２実施形態における水位センサの構成や閾値の設定、或いは水位センサの検出結果に応じた露光装置ＥＸの動作（例えば、停止閾値に達したときの液体供給停止、露光動作停止等）は、露光装置ＥＸの動作とは無関係に液体排出が可能な回収タンクを備えた露光装置にも適用することができる。

また、上記実施形態においては、照明光学系ＩＳにＡｒＦエキシマレーザ光源を備えているため、液体ｗとして純水を用いている。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、ウェハ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、不純物の含有率が極めて低いため、ウェハＷ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。また、工場の純水はそのレベル（純水度）が低いことも考えられるので、その場合には露光装置自身が超純水化機構を持つようにしても良い。

波長が１９３ｎｍ程度の露光光に対する純水（水）の屈折率ｎはほぼ１．４４と言われており、露光光の光源としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を用いた場合、ウェハＷ上では１／ｎ、即ち約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、即ち約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。

尚、液浸露光に用いる光源１としてＫｒＦエキシマレーザ光源やＦ_２レーザ光源を用いることもできる。Ｆ_２レーザ光源を用いる場合、液浸露光用の液体としてはＦ_２レーザ光を透過可能な例えばフッ素系オイルや過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）等のフッ素系の液体を用いればよい。また、その他にも、露光光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やウェハ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。その場合、回収タンク内の液量を検出するセンサは、その液体を検出できるものを用いればよい。

尚、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特性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、マスクのパターンからは、Ｓ偏光成分（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。

投影光学系と基板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、投影光学系と基板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より効果的である。

また、マスク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。

また、上述の実施形態においては、投影光学系ＰＬとウェハＷとの間を局所的に液体で満たす液浸露光装置を採用しているが、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や、特開平１０−３０３１１４号公報に開示されているような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。

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号公報等に開示されているように、ウェハ等の被処理基板を別々に載置してＸＹ方向に独立に移動可能な２つのステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。
なお、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て投影光学系の像面側で移動する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ができる。なお、測定ステージを備えた露光装置は、例えば特開２０００−１６４５０４号（対応米国出願第０９／５９３，８００号）に開示されており、本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及びこれに対応する米国出願における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

また更に、上記実施形態では光源として、ＡｒＦエキシマレーザ光源の場合を例に挙げて説明したが、これ以外に光源としては、例えばｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）を射出する超高圧水銀ランプ、又はＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、Ｆ_２レーザ（波長１５７ｎｍ）、Ｋｒ_２レーザ（波長１４６ｎｍ）、ＹＡＧレーザの高周波発生装置、若しくは半導体レーザの高周波発生装置を用いることができる。

更に、光源としてＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイットリビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。例えば、単一波長レーザの発振波長を１．５１〜１．５９μｍの範囲内とすると、発生波長が１８９〜１９９ｎｍの範囲内である８倍高調波、又は発生波長が１５１〜１５９ｎｍの範囲内である１０倍高調波が出力される。

また、発振波長を１．０３〜１．１２μｍの範囲内とすると、発生波長が１４７〜１６０ｎｍの範囲内である７倍高調波が出力され、特に発振波長を１．０９９〜１．１０６μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７〜１５８μｍの範囲内の７倍高調波、即ちＦ_２レーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。この場合、単一波長発振レーザとしては例えばイットリビウム・ドープ・ファイバーレーザを用いることができる。

また、照明光学系ＩＳ内に設けられる光学素子の硝材、投影光学系ＰＬを構成する屈折部材の硝材としては露光光の波長に応じて、蛍石（フッ化カルシウム：ＣａＦ_２）若しくはフッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）等のフッ化物結晶又はこれらの混晶、又フッ素や水素等の物質をドープした石英硝子等の真空紫外光を透過する光学材料から選択される。尚、所定の物質をドープした石英硝子は、露光光の波長が１５０ｎｍ程度より短くなると透過率が低下するため、波長が１５０ｎｍ程度以下の真空紫外光を露光光として用いる場合には、光学素子の光学材料としては、蛍石（フッ化カルシウム）、フッ化マグネシウム等のフッ化物結晶又はこれらの混晶が使用される。

また、上記実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置を例に挙げて説明したが、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置にも本発明を適用することができる。更に、本発明は半導体素子の製造に用いられる露光装置だけではなく、液晶表示素子（ＬＣＤ）等を含むディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンをガラスプレート上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられてデバイスパターンをセラミックウェハ上へ転写する露光装置、及びＣＣＤ等の撮像素子の製造に用いられる露光装置等にも適用することができる。
また、上述の液浸法を適用した露光装置では、投影光学系ＰＬの先端の光学素子１の光射出側の光路空間を液体(純水)で満たして基板Ｐを露光する構成になっているが、国際公開第２００４／０１９１２８号に開示されているように、投影光学系ＰＬの光学素子１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。
また、投影光学系を持たないタイプの露光装置、例えば、プロキシミティ型露光装置や干渉縞をウエハ上に形成することによってウエハを露光する二光束干渉型の露光装置を使用することもできる。

次に、本発明の実施形態による露光装置をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図６は、マイクロデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造工程の一例を示すフローチャートである。図６に示すように、まず、ステップＳ１０（設計ステップ）において、マイクロデバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ１１（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスク（レチクル）を製作する。一方、ステップＳ１２（ウェハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。

次に、ステップＳ１３（ウェハ処理ステップ）において、ステップＳ１０〜ステップＳ１２で用意したマスクとウェハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウェハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ１４（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１３で処理されたウェハを用いてデバイス組立を行う。このステップＳ１４には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップＳ１５（検査ステップ）において、ステップＳ１４で作製されたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。

図７は、半導体デバイスの場合における、図６のステップＳ１３の詳細なフローの一例を示す図である。図７において、ステップＳ２１（酸化ステップ）においてはウェハの表面を酸化させる。ステップＳ２２（ＣＶＤステップ）においてはウェハ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ２３（電極形成ステップ）においてはウェハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ２４（イオン打込みステップ）においてはウェハにイオンを打ち込む。以上のステップＳ２１〜ステップＳ２４のそれぞれは、ウェハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。

ウェハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップＳ２５（レジスト形成ステップ）において、ウェハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップＳ２６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置）及び露光方法によってマスクの回路パターンをウェハに転写する。次に、ステップＳ２７（現像ステップ）においては露光されたウェハを現像し、ステップＳ２８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップＳ２９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウェハ上に多重に回路パターンが形成される。

Claims (24)

1. 投影光学系と液体とを介して基板を露光する露光装置において、
   前記投影光学系の像面側に供給された液体を回収口を介して回収部に回収する液体回収装置と、
   前記露光装置の動作に同期して、前記回収部に回収された液体の前記回収部からの排出動作を制御する制御装置と
   
   を備えることを特徴とする露光装置。
2. 前記制御装置は、基板の露光が行われていない場合に、前記回収部から液体を排出させる制御を行うことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
   
3. 前記基板に形成されたマークの位置情報を計測する計測装置を備え、
   前記制御装置は、前記計測装置によるマークの計測が行われていない場合に、前記回収部から液体を排出させる制御を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の露光装置。
4. 前記制御装置は、基板の交換が行われている間に前記回収部から液体を排出させる制御を行うことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
5. 前記回収部は複数設けられており、
   前記制御装置は、露光装置の動作に同期して、前記回収口に連結する前記回収部を切り替える制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
6. 前記制御装置は、前記回収口に連結されていない回収部に回収された液体を排出させる制御を行うことを特徴とする請求項５記載の露光装置。
   
7. 前記制御装置は、基板の露光処理が終了する度、複数枚を単位とした前記基板の露光処理が終了する度、又は基板上に設定された複数の区画領域の露光処理が終了する度、前記回収口に連結される回収部を切り替える制御を行うことを特徴とする請求項５記載の露光装置。
   
8. 投影光学系と液体とを介して基板を露光する露光装置において、
   前記投影光学系の像面側に供給された液体を回収口を介して回収部に回収する液体回収装置と、
   前記液体回収装置の動作を制御する制御装置とを備え、
   前記液体回収装置は、複数の回収部を有し、
   前記制御装置は、前記回収口に連結する回収部の切り替えを制御することを特徴とする露光装置。
9. 
   前記制御装置は、前記回収口に連結されていない回収部から回収された液体を排出させることを特徴とする請求項８記載の露光装置。
10. 投影光学系と液体とを介して基板を露光する露光装置において、
    前記投影光学系の像面側に液体を供給する液体供給装置と、
    前記投影光学系の像面側に供給された液体を回収部に回収する液体回収装置と、
    前記回収部に回収された液体の表面位置を検出する液面検出系と、
    前記液面検出系の検出結果に基づき、前記液体供給装置からの液体供給を制御する制御装置と
    
    を備えることを特徴とする露光装置。
11. 前記制御装置は、前記回収部に回収された液体の表面位置が第１位置に達した場合に、前記液体供給装置からの液体供給を停止することを特徴とする請求項１０記載の露光装置。
12. 前記第１位置は、前記液体供給が停止された後に、前記投影光学系の像面側に供給されている液体を前記回収部で回収しうるように設定されていることを特徴とする請求項１１記載の露光装置。
13. 前記制御装置は、前記回収部に回収された液体の表面位置が前記第１位置よりも低い第２位置に達した場合に警告を発することを特徴とする請求項１１記載の露光装置。
14. 前記制御装置は、前記回収部に回収された液体の表面位置が前記第１位置よりも低い第２位置と該第２位置よりも低い第３位置との間に維持されるように、前記回収部に回収された液体の排出を行うことを特徴とする請求項１１に記載の露光装置。
    
15. 前記制御装置は、前記回収部に回収された液体の表面位置が、前記第３位置よりも低い第４位置に達した場合に前記回収部からの液体の排出を停止することを特徴とする請求項１４記載の露光装置。
16. 
    前記基板を保持して、前記投影光学系の像面側で移動可能な基板ステージを更に備え、 前記制御装置は、前記回収部に回収された液体の表面位置が前記第１位置に達した場合に前記基板ステージを停止させることを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
17. 請求項１、請求項８、及び請求項１０の何れか一項に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。
18. 液体を介して基板を露光する露光装置における液体処理方法であって、
    供給された液体を回収部に回収する回収ステップと、
    
    前記露光装置の動作に同期して、前記回収部に回収された液体を前記回収部から排出する排出ステップと
    を含むことを特徴とする液体処理方法。
19. 前記基板は、投影光学系の像面側に供給された液体を介して露光される請求項１８記載の液体処理方法。
20. 液体を介して基板を露光する露光装置における液体処理方法であって、
    供給された液体を回収するための回収口と第１回収部とを連結し、供給された液体を前記第１回収部に回収する第１回収ステップと、
    前記回収口と前記第１回収部とは異なる第２回収部とを連結し、供給された液体を前記第２回収部に回収する第２回収ステップと、
    
    前記回収口と連結されていない前記第１回収部に回収された液体を前記第１回収部から排出する排出ステップと を含むことを特徴とする液体処理方法。
    
21. 前記基板は、投影光学系の像面側に供給された液体を介して露光される請求項２０記載の液体処理方法。
22. 
    液体を介して基板を露光する露光装置における液体処理方法であって、 前記基板上に液体を供給する供給ステップと、
    前記基板上に供給された液体を回収部に回収する回収ステップと、
    前記回収部に回収された液体の表面が所定の位置に達した場合に、前記液体の供給を停止する停止ステップと
    を含むことを特徴とする液体処理方法。
    
23. 前記基板は、投影光学系の像面側に供給された液体を介して露光される請求項２２記載の液体処理方法。
24. 請求項１８，２０，及び２２のいずれか一項に記載の液体処理方法を用いて基板の露光する露光方法。

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