JP4978641B2 - 露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、露光装置及びデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、半導体素子、液晶表示素子等の電子デバイスの製造におけるリソグラフィ工程で用いられる露光装置及び該露光装置を用いたデバイス製造方法に関する。

半導体素子（集積回路）、液晶表示素子等の電子デバイスを製造するリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）のパターンの像を投影光学系を介して、レジスト（感光剤）が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の感光性の基板（以下、「基板」又は「ウエハ」と呼ぶ）上の各ショット領域に転写する投影露光装置が使用されている。この種の投影露光装置としては、従来、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）が多用されていたが、最近ではレチクルとウエハとを同期走査して露光を行うステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）も注目されている。

投影露光装置が備え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（ＮＡ）が大きいほど高くなる。そのため、集積回路の微細化に伴い投影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きている。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も実用化されている。

また、露光を行う際には、解像度と同様に焦点深度（ＤＯＦ）も重要となる。解像度Ｒ、及び焦点深度δはそれぞれ以下の式で表される。

Ｒ＝ｋ₁・λ／ＮＡ ……（１）
δ＝ｋ₂・λ／ＮＡ² ……（２）
ここで、λは露光波長、ＮＡは投影光学系の開口数、ｋ₁，ｋ₂はプロセス係数である。（１）式、（２）式より、解像度Ｒを高めるために、露光波長λを短くして、開口数ＮＡを大きく（大ＮＡ化）すると、焦点深度δが狭くなることが分かる。投影露光装置では、オートフォーカス方式でウエハの表面を投影光学系の像面に合わせ込んで露光を行っているが、そのためには焦点深度δはある程度広いことが望ましい。そこで、従来においても位相シフトレチクル法、変形照明法、多層レジスト法など、実質的に焦点深度を広くする提案がなされている。

上記の如く従来の投影露光装置では、露光光の短波長化及び投影光学系の大ＮＡ化によって、焦点深度が狭くなってきている。そして、集積回路の一層の高集積化に対応するために、露光波長は将来的に更に短波長化することが確実視されており、このままでは焦点深度が狭くなり過ぎて、露光動作時の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、かつ空気中に比べて焦点深度を大きく（広く）する方法として、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ウエハ表面との間を水又は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倍（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。また、この液浸法は、その解像度と同一の解像度が液浸法によらず得られる投影光学系（このような投影光学系の製造が可能であるとして）に比べて焦点深度を実質的にｎ倍に拡大する、すなわち空気中に比べて焦点深度をｎ倍に拡大するものである（例えば、特許文献１等参照）。

下記の特許文献１に記載の投影露光方法及び装置（以下、「従来技術」と呼ぶ）によると、液浸法による高解像度かつ空気中と比べて焦点深度が大きくなった露光を行うことができるとともに、投影光学系とウエハとが相対移動しても、投影光学系と基板との間に液体を安定に満たしておくこと、すなわち保持することができる。

しかしながら、従来技術では、完全に液体を回収するのが困難であり、露光後、ウエハ上に液浸に用いた液体が残る蓋然性が高かった。このような場合、残った液体が蒸発する際の気化熱によって雰囲気中に温度分布が生じ、あるいは雰囲気の屈折率変化が生じ、これらの現象が、そのウエハが載置されたステージの位置を計測するレーザ干渉計の計測誤差の要因となるおそれがあった。また、ウエハ上に残留した液体がウエハの裏側に回り込み、ウエハが搬送アームに密着して離れにくくなったりするおそれもあった。また、液体の回収動作に伴ってその液体周辺の雰囲気中の気体（空気）の流れが乱れ、これによって雰囲気に温度変化や屈折率変化が生じるおそれもあった。

また、従来技術では、ウエハ上のエッジショットを露光する際など、投影光学系の投影領域がウエハ上のエッジ付近に存在する場合に、前述の液体がウエハの外側に漏れ出してしまい、パターンの投影像がウエハ上で良好に結像しないおそれがあった。また、ウエハが投影光学系の下方に存在しない場合には、前述の液体の保持が困難であることから、ウエハの交換後にその交換後のウエハに対して露光を開始する場合には、ウエハを投影光学系の下方に移動してから液体が投影光学系とウエハとの間に供給されるのを待つ必要があった。

また、投影光学系の周囲には、フォーカスセンサやアライメントセンサなどの各種センサなどの周辺機器を配置する必要があるが、従来技術では、投影光学系の外部に供給用配管、回収用配管などが配置されているため、上記周辺機器の配置の自由度が制限されていた。

また、従来技術では、供給される液体中に気泡が混入していたり、気泡が液体中に発生したりし、しかもこれらの気泡が投影光学系と基板との間に入り、露光光の透過率が部分的に低下して露光ムラが発生するおそれがあったばかりでなく、パターンの投影像の結像不良を招く可能性もあった。

更に、投影光学系と基板との間の液体に露光光が照射されることによって、その液体の温度変化（屈折率変化）が生じ、パターンの結像性能を低下させるおそれがある。また、投影光学系と基板との間の液体の圧力によって、投影光学系やウエハを保持するウエハステージが振動したり、傾いたりして、ウエハ上へのパターンの転写精度を悪化させる虞がある。さらに、パターンの投影領域内で投影光学系に対して液体が流れるとその流れの方向に関する温度傾斜や、圧力傾斜が発生する可能性があり、これらが投影光学系の像面傾斜などの収差の要因となったり、パターンの転写精度の部分的な低下、ひいてはパターンの転写像の線幅均一性の悪化要因となったりするおそれもあった。
このように、上記従来例には、数々の改善すべき点が散見される。

国際公開第９９／４９５０４号

本発明は、上述したような事情の下になされたもので、第１の観点からすると、投影光学系の像面側に局所的に液体を保持するとともに、エネルギビームによりパターンを照明し、前記パターンを前記投影光学系と前記液体とを介して基板上に転写する露光装置であって、前記基板が載置され、該基板を保持して２次元面内で移動する基板ステージを備え、前記基板ステージは、前記基板ステージに保持された前記基板の周囲に、前記基板表面とほぼ面一の平坦部を備え、前記基板の露光動作を行わないときに、前記投影光学系と前記平坦部とを対向させて、前記投影光学系の像面側に液体を保持し続けることを特徴とする露光装置である。

これによれば、投影光学系の像面側に局所的に液体を保持した状態で、エネルギビームによりパターンが照明され、そのパターンが投影光学系と液体とを介して基板上に転写される。すなわち、液浸露光が行われる。また、基板の露光動作を行わないとき（例えば、露光終了後に基板ステージ上の基板を交換する際など）には、投影光学系と基板の周囲に設けられた平坦部との間で液体を保持し続けるので、投影光学系の投影領域が基板から外れる位置に基板ステージが移動した場合でも、その液体の流出を防止することが可能となる。

また、リソグラフィ工程において、本発明の露光装置を用いて、基板上にデバイスパターンを転写することにより、基板上にパターンを精度良く形成することができ、これにより、より高集積度のマイクロデバイスを歩留まり良く製造することができる。従って、本発明は、更に別の観点からすると、本発明の露光装置を用いるデバイス製造方法であるとも言える。

本発明の第１の実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。 Ｚ・チルトステージ及びウエハホルダを示す斜視図である。 液体給排ユニットを、鏡筒の下端部及び配管系とともに示す断面図である。 図３のＢ−Ｂ線断面図である。 焦点位置検出系を説明するための図である。 第１の実施形態の露光装置の制御系の構成を一部省略して示すブロック図である。 図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、照明光の照射によりウエハ上の照射領域に収差変化が生じる理由を説明するための図である。 図８（Ａ）は、給水位置にウエハステージが移動したときの状態を示す図であり、図８（Ｂ）は、ウエハに対するステップ・アンド・スキャン方式の露光処理の中のウエハステージと投影ユニットとの位置関係の一例を示す図であり、図８（Ｃ）は、排水位置にウエハステージが移動したときの状態を示す図である。 液体給排ユニット内部に所望の深さまで水が溜まった状態を示す図である。 図１０（Ａ）は、ファーストショットに対する露光の際の、液体給排ユニット近傍の様子を簡略化して示す図であり、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）とは逆向きにウエハがスキャンされた際の液体供給ユニット近傍の様子を簡略化して示す図である。 図１１（Ａ）〜図１１（Ｆ）は、第２の実施形態に係る露光装置における１つのショ図１１（Ａ）〜図１１（Ｆ）は、第２の実施形態に係る露光装置における１つのショット領域に対する露光のためのウエハステージの走査時の給排水動作の流れを示す図である。 第２の実施形態の露光装置に、走査方向に平行に延びる複数の仕切りを設けた変形例に係る液体給排ユニットを採用し、ウエハ上のエッジショットを露光する場合について説明するための図である。 図１３（Ａ）〜図１３（Ｆ）は、第２の実施形態の変形例を説明するための図であって、１つのショット領域に対する露光のためのウエハステージの走査時の給排水動作の流れを示す図である。 図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）は、液体給排ユニットの変形例をそれぞれ示す図である。 投影レンズの一部に孔を設け、その孔を介して液体の回収を行う変形例について示す図である。 本発明に係るデバイス製造方法を説明するためのフローチャートである。 図１６のステップ２０４の具体例を示すフローチャートである。

《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態について、図１〜図１０（Ｂ）に基づいて説明する。

図１には、第１の実施形態に係る露光装置１００の概略構成が示されている。この露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）である。この露光装置１００は、照明系１０、マスクとしてのレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、投影ユニットＰＵ、基板としてのウエハＷが搭載されるＺ・チルトステージ３０を含むステージ装置５０、及びこれらの制御系等を備えている。

前記照明系１０は、例えば特開平６−３４９７０１号公報及びこれに対応する米国特許第５，５３４，９７０号などに開示されるように、光源、オプティカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系、ビームスプリッタ、リレーレンズ、可変ＮＤフィルタ、レチクルブラインド等（いずれも不図示）を含んで構成されている。この照明系１０では、回路パターン等が描かれたレチクルＲ上のレチクルブラインドで規定されたスリット状の照明領域部分をエネルギビームとしての照明光（露光光）ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ＩＬとしては、一例としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられている。なお、照明光ＩＬとして、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの遠紫外光、あるいは超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）を用いることも可能である。また、オプティカルインテグレータとしては、フライアイレンズ、ロッドインテグレータ（内面反射型インテグレータ）あるいは回折光学素子などを用いることができる。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が許す限りにおいて、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、照明系１０内の照明光ＩＬの光路上には、透過率が高く反射率が僅かなビームスプリッタが配置され、このビームスプリッタによる反射光路上には光電変換素子から成るインテグレータセンサ（光センサ）１４が配置されている（図１では図示せず、図６参照）。このインテグレータセンサ１４の光電変換信号は、主制御装置２０に供給されている（図６参照）。

前記レチクルステージＲＳＴ上には、レチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動部１１（図１では図示せず図６参照）によって、照明系１０の光軸（後述する投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに一致）に垂直なＸＹ平面内で微少駆動可能であるとともに、所定の走査方向（ここではＹ軸方向とする）に指定された走査速度で駆動可能となっている。

レチクルステージＲＳＴのステージ移動面内の位置は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１６によって、移動鏡１５を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。ここで、実際には、レチクルステージＲＳＴ上にはＹ軸方向に直交する反射面を有する移動鏡とＸ軸方向に直交する反射面を有する移動鏡とが設けられ、これらの移動鏡に対応してレチクルＹ干渉計とレチクルＸ干渉計とが設けられているが、図１ではこれらが代表的に移動鏡１５、レチクル干渉計１６として示されている。なお、例えば、レチクルステージＲＳＴの端面を鏡面加工して反射面（移動鏡１５の反射面に相当）を形成しても良い。また、レチクルステージＲＳＴの走査方向（本実施形態ではＹ軸方向）の位置検出に用いられるＸ軸方向に伸びた反射面の代わりに、少なくとも１つのコーナーキューブ型ミラー（例えばレトロリフレクタ）を用いても良い。ここで、レチクルＹ干渉計とレチクルＸ干渉計の一方、例えばレチクルＹ干渉計は、測長軸を２軸有する２軸干渉計であり、このレチクルＹ干渉計の計測値に基づきレチクルステージＲＳＴのＹ位置に加え、θｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）の回転も計測できるようになっている。

レチクル干渉計１６からのレチクルステージＲＳＴの位置情報はステージ制御装置１９及びこれを介して主制御装置２０に供給される。ステージ制御装置１９では、主制御装置２０からの指示に応じ、レチクルステージＲＳＴの位置情報に基づいてレチクルステージ駆動部１１を介してレチクルステージＲＳＴを駆動制御する。

前記投影ユニットＰＵは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に配置されている。投影ユニットＰＵは、鏡筒４０と、該鏡筒内に所定の位置関係で保持された複数の光学素子、具体的にはＺ軸方向の共通の光軸ＡＸを有する複数のレンズ（レンズエレメント）から成る投影光学系ＰＬとを備えている。投影光学系ＰＬとしては、例えば両側テレセントリックで所定の投影倍率（例えば１／４倍、又は１／５倍）の屈折光学系が使用されている。このため、照明系１０からの照明光ＩＬによってレチクルＲ上の照明領域が照明されると、このレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影ユニットＰＵ（投影光学系ＰＬ）を介してその照明領域内のレチクルＲの回路パターンの縮小像（回路パターンの一部の縮小像）が表面にレジスト（感光剤）が塗布されたウエハＷ上に形成される。

また、図示は省略されているが、投影光学系ＰＬを構成する複数のレンズのうち、特定の複数のレンズは、主制御装置２０からの指令に基づいて、結像特性補正コントローラ８１（図６参照）によって制御され、投影光学系ＰＬの光学特性（結像特性を含む）、例えば倍率、ディストーション、コマ収差、及び像面湾曲（像面傾斜を含む）、像面位置などを調整できるようになっている。

なお、結像特性補正コントローラ８１は、レチクルＲを動かしたり、照明光ＩＬの波長を微調整したりして、投影光学系ＰＬを介して投影される像の特性を調整するようにしても良いし、これらを適宜組み合わせて使用するようにしても良い。

また、本実施形態の露光装置１００では、後述するように液浸法を適用した露光を行うため、投影光学系ＰＬを構成する最も像面側（ウエハＷ側）の光学素子としてのレンズ４２（図３等参照）の近傍には、該レンズを保持する鏡筒４０の先端を取り囲む状態で、液体給排ユニット３２が取り付けられている。なお、この液体給排ユニット３２及びこれに接続された配管系の構成等については後に詳述する。

前記ステージ装置５０は、基板ステージとしてのウエハステージＷＳＴ、該ウエハステージＷＳＴ上に設けられたウエハホルダ７０、これらウエハステージＷＳＴ及びウエハホルダ７０を駆動するウエハステージ駆動部２４等を備えている。前記ウエハステージＷＳＴは、投影光学系ＰＬの図１における下方で、不図示のベース上に配置され、ウエハステージ駆動部２４を構成する不図示のリニアモータ等によってＸＹ方向へ駆動されるＸＹステージ３１と、該ＸＹステージ３１上に載置され、ウエハステージ駆動部２４を構成する不図示のＺ・チルト駆動機構によって、Ｚ軸方向、及びＸＹ面に対する傾斜方向（Ｘ軸回りの回転方向（θｘ方向）及びＹ軸回りの回転方向（θｙ方向））へ微小駆動されるＺ・チルトステージ３０とを備えている。このＺ・チルトステージ３０上にウエハＷを保持する前記ウエハホルダ７０が搭載されている。

このウエハホルダ７０は、図２の斜視図に示されるように、ウエハＷが載置される領域（中央の円形領域）の周囲部分のうち、正方形のＺ・チルトステージ３０の一方の対角線上に位置する２つのコーナーの部分がそれぞれ突出し、他方の対角線上に位置する２つのコーナー部分が前述の円形領域より一回り大きい円の１／４の円弧状となる、特定形状の本体部７０Ａと、この本体部７０Ａにほぼ重なるようにウエハＷの載置される領域の周囲に配置された４枚の補助プレート２２ａ〜２２ｄとを備えている。これらの補助プレート２２ａ〜２２ｄの表面（平坦部）は、ウエハＷ表面とほぼ同一の高さ（両者の高さの差は、１ｍｍ程度もしくはそれ以下）とされている。

ここで、図２に示されるように、補助プレート２２ａ〜２２ｄのそれぞれとウエハＷとの間には、隙間Ｄが存在するが、隙間Ｄの寸法は、３ｍｍ以下になるように設定されている。また、ウエハＷには、その一部にノッチ（Ｖ字状の切欠き）が存在するが、このノッチの寸法は、隙間Ｄより更に小さく１ｍｍ程度であるから、図示は省略されている。

また、補助プレート２２ａには、その一部に円形開口が形成され、その開口内に、基準マーク板ＦＭが隙間がないように嵌め込まれている。基準マーク板ＦＭはその表面が、補助プレート２２ａと同一面とされている。基準マーク板ＦＭの表面には、後述するレチクルアライメントやアライメント検出系のベースライン計測などに用いられる各種の基準マーク（いずれも不図示）が形成されている。なお、補助プレート２２ａ〜２２ｄは、必ずしもプレート状である必要はなく、Ｚ・チルトステージ３０の上面がウエハＷとほぼ同じ高さになるようにしておいても良い。要は、ウエハＷの周囲にウエハＷ表面とほぼ同じ高さの平坦部が形成されていれば良い。

図１に戻り、前記ＸＹステージ３１は、走査方向（Ｙ軸方向）の移動のみならず、ウエハＷ上の複数の区画領域としてのショット領域を前記照明領域と共役な露光領域に位置させることができるように、走査方向に直交する非走査方向（Ｘ軸方向）にも移動可能に構成されており、ウエハＷ上の各ショット領域を走査（スキャン）露光する動作と、次ショットの露光のための加速開始位置（走査開始位置）まで移動する動作（区画領域間移動動作）とを繰り返すステップ・アンド・スキャン動作を行う。

ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置（Ｚ軸回りの回転（θｚ回転）を含む）は、Ｚ・チルトステージ３０の上面に設けられた移動鏡１７を介して、ウエハレーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」と呼ぶ）１８によって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。ここで、実際には、Ｚ・チルトステージ３０上には、例えば図２に示されるように、走査方向（Ｙ軸方向）に直交する反射面を有するＹ移動鏡１７Ｙと非走査方向（Ｘ軸方向）に直交する反射面を有するＸ移動鏡１７Ｘとが設けられ、これに対応してウエハ干渉計もＸ移動鏡１７Ｘに垂直に干渉計ビームを照射するＸ干渉計と、Ｙ移動鏡１７Ｙに垂直に干渉計ビームを照射するＹ干渉計とが設けられているが、図１ではこれらが代表的に移動鏡１７、ウエハ干渉計１８として示されている。なお、ウエハ干渉計１８のＸ干渉計及びＹ干渉計は、ともに測長軸を複数有する多軸干渉計であり、これらの干渉計によって、ウエハステージＷＳＴ（より正確には、Ｚ・チルトステージ３０）のＸ、Ｙ位置の他、回転（ヨーイング（Ｚ軸回りの回転であるθｚ回転）、ピッチング（Ｘ軸回りの回転であるθｘ回転）、ローリング（Ｙ軸回りの回転であるθｙ回転））も計測可能となっている。なお、例えば、Ｚ・チルトステージ３０端面を鏡面加工して反射面（移動鏡１７Ｘ、１７Ｙの反射面に相当）を形成しても良い。また、多軸干渉計は４５°傾いてウエハテーブル１８に設置される反射面を介して、投影光学系ＰＬが載置される架台（不図示）に設置される反射面にレーザビームを照射し、投影光学系ＰＬの光軸方向（Ｚ軸方向）に関する相対位置情報を検出するようにしても良い。

ウエハステージＷＳＴの位置情報（又は速度情報）はステージ制御装置１９、及びこれを介して主制御装置２０に供給される。ステージ制御装置１９では、主制御装置２０の指示に応じ、ウエハステージＷＳＴの上記位置情報（又は速度情報）に基づき、ウエハステージ駆動部２４を介してウエハステージＷＳＴを制御する。

次に、液体給排ユニット３２について、図３及び図４に基づいて説明する。図３には、液体給排ユニット３２が、鏡筒４０の下端部及び配管系とともに断面図で示されている。また、図４には、図３のＢ−Ｂ線断面図が示されている。なお、液体給排ユニット３２は、鏡筒４０に対して着脱可能に構成されており、液体給排ユニット３２に故障や破損などの不具合が生じた場合には交換することが可能である。

図３に示されるように、投影ユニットＰＵの鏡筒４０の像面側の端部（下端部）には他の部分に比べて直径の小さい小径部４０ａが形成されており、この小径部４０ａの先端が下方に行くにつれてその直径が小さくなるテーパ部４０ｂとされている。この場合、小径部４０ａの内部に投影光学系ＰＬを構成する最も像面側のレンズ４２が保持されている。このレンズ４２は、その下面が光軸ＡＸに直交するＸＹ面に平行とされている。

前記液体給排ユニット３２は、正面（及び側面）から見て段付き円筒状の形状を有しており、その中央部には、鏡筒４０の小径部４０ａを上方から挿入可能な断面円形の開口３２ａが上下方向に形成されている。この開口３２ａの開口径（該開口を形成する外側の環状側壁３２ｃの内周面の直径）は、上端部から下端部近傍までは一定で、それより下の部分では下方に行くにつれて小さくなるようなテーパ状とされている。この結果、鏡筒４０ａのテーパ部４０ｂの外面と環状側壁３２ｃの内面とによって、上から見て末広（下から見て先細）の一種のノズル（以下では、便宜上「先細ノズル部」と呼ぶ）が形成されている。

液体給排ユニット３２の下端面には、前記開口３２ａの外側に、下方から見て環状の凹部３２ｂが形成されている。この場合、凹部３２ｂと開口３２ａとの間には、所定肉厚の前記環状側壁３２ｃが形成されている。この環状側壁３２ｃの下端面は、前述のレンズ４２の下面（鏡筒４０の最下端面）と同一面となっている。環状側壁３２ｃの外周面の直径は、上端部から下端部近傍までは一定で、それより下の部分では下方に行くにつれて小さくなるようなテーパ状とされている。

前記環状側壁３２ｃと鏡筒４０の小径部４０ａとの間には、図３及び図４から分かるように、平面視（上方又は下方から見て）環状の空隙が形成されている。この空隙内に、全周に渡ってほぼ等間隔で複数本の回収管５２の一端が上下方向に挿入されている。

液体給排ユニット３２の前述の凹部３２ｂ内部の底面（上面）には、環状側壁３２ｃのＸ軸方向の両側及びＹ軸方向の両側の位置に、それぞれ上下方向の貫通孔３４が形成され、各貫通孔３４に排気管５４の一端がそれぞれ挿入されている（図３では、Ｘ軸方向一側と他側の排気管５４は不図示、図４参照）。また、液体給排ユニット３２の凹部３２ｂ内部の底面（上面）には、複数箇所（例えば２箇所）に丸孔が形成され、各丸孔を介して全回収用ノズル５６の下端部が挿入されている。

更に、液体給排ユニット３２の下端には、前記凹部３２ｂの外側に、下方から見て環状の凹溝３２ｄが形成されている。この場合、凹溝３２ｄと凹部３２ｂとの間には、所定肉厚の環状側壁３２ｅが形成されている。この環状側壁３２ｅの下端面は、前述のレンズ４２の下面（鏡筒４０の最下端面）と同一面となっている。環状側壁３２ｅの内周面の直径は上端から下端まで一定であるが、外周面の直径は、上端部から下端部近傍までは一定で、それより下の部分では下方に行くにつれて小さくなるようなテーパ状とされている。

凹溝３２ｄの深さは、凹部３２ｂに比べて幾分（所定距離）浅くされており、液体給排ユニット３２の凹溝３２ｄ内部の底面（上面）には、複数の段付きの貫通孔が所定間隔で形成されており、各貫通孔内に供給管５８の一端が上方から挿入され、各貫通孔の下端の小径部は供給口３６とされている。

液体給排ユニット３２の前記凹溝３２ｄの外側の壁、すなわち周壁３２ｆは、その内周側の一部が残りの部分より所定距離ΔＨだけ下方に突出した突出部３２ｇとされている。この突出部３２ｇの下端面は、前述のレンズ４２の下面に平行となっており、ウエハＷの表面との間のクリアランスΔｈは、３ｍｍ以下、例えば１〜２ｍｍ程度とされている。また、この場合、突出部３２ｇの先端面は、レンズ４２表面よりほぼΔＨだけ下方に位置している。

周壁３２ｆの内周面の下端部（突出部３２ｇ近傍部分）の直径は、下方に行くにつれて大きくなるようなテーパ状とされている。この結果、環状凹溝３２ｄを形成する両側の壁（３２ｅ，３２ｆ（３２ｇ））によって、上から見て末広（下から見て先細）の一種のノズル（以下では、便宜上「末広ノズル部」と呼ぶ）が構成されている。

周壁３２ｆの突出部３２ｇの外側の環状領域には、Ｘ軸方向の一側と他側、及びＹ軸方向の一側と他側に、２対の所定深さの円弧状のスリット３２ｈ₁，３２h₂、及び３２ｈ₃，３２ｈ₄が形成されている。各スリットの幅は、実際には、凹溝３２ｄの幅寸法に比べて相当小さく、その内部で毛細管現象が生じる程度とされている。これらのスリット３２ｈ₁，３２ｈ₂、及び３２ｈ₃，３２ｈ₄にそれぞれ連通する該各スリットの幅よりも僅かに大きな直径の丸孔から成る吸気孔が、各スリットに対応して少なくとも各１つ液体給排ユニット３２の上面に形成され、各吸気孔に補助回収管６０の一端がそれぞれ挿入されている。（但し、図３では、Ｙ軸方向一側と他側のスリット３２ｈ₃、３２ｈ₄に連通する補助回収管６０₃、６０₄のみが示され、Ｘ軸方向一側と他側のスリット３２ｈ₁、３２ｈ₂に連通する補助回収管６０₁、６０₂については不図示（図４参照））。

前記各供給管５８の他端は、バルブ６２ａをそれぞれ介して、液体供給装置７２にその一端が接続された供給管路６４の他端にそれぞれ接続されている。液体供給装置７２は、液体のタンク、加圧ポンプ、温度制御装置等を含んで構成され、主制御装置２０によって制御される。この場合、対応するバルブ６２ａが開状態のとき、液体供給装置７２が作動されると、例えば露光装置１００（の本体）が収納されているチャンバ（図示省略）内の温度と同程度の温度に温度制御装置によって温調された液浸用の所定の液体が供給口３６を介して、液体給排ユニット３２とウエハＷ表面とで区画されるほぼ閉じた空間内に供給される。なお、以下では、各供給管５８に設けられたバルブ６２ａを纏めて、バルブ群６２ａとも記述する（図６参照）。

上記の液体としては、ここでは、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３．３ｎｍの光）が透過する超純水（以下、特に必要な場合を除いて、単に「水」と記述する）を用いるものとする。超純水は、半導体製造工場等で容易に大量に入手できると共に、ウエハ上のフォトレジストや光学レンズ等に対する悪影響がない利点がある。また、超純水は環境に対する悪影響がないと共に、不純物の含有量が極めて低いため、ウエハの表面、及びレンズ４２の表面を洗浄する作用も期待できる。

水の屈折率ｎは、ほぼ１．４４〜１．４７と言われており、この水の中では、照明光ＩＬの波長は、１９３ｎｍ×１／ｎ＝約１３１〜１３４ｎｍに短波長化される。

前記各回収管５２の他端は、バルブ６２ｂをそれぞれ介して、液体回収装置７４にその一端が接続された回収管路６６の他端にそれぞれ接続されている。液体回収装置７４は、液体のタンク及び吸引ポンプ等を含んで構成され、主制御装置２０によって制御される。この場合、対応するバルブ６２ｂが開状態のとき、前述のほぼ閉じた空間内の水が各回収管５２を介して液体回収装置７４によって回収される。なお、以下では、各回収管５２に設けられたバルブ６２ｂを纏めて、バルブ群６２ｂとも記述するものとする（図６参照）。

前記各全回収用ノズル５６の上端は、中継用の回収管路６８及び共通のバルブ６２ｃを介して前述の回収管路６６の別の分岐端に接続されている。この場合、各全回収用ノズル５６は、主制御装置２０によって制御される駆動機構６３（図３では図示せず、図６参照）によって上下動可能に構成されている。各全回収用ノズル５６は、ウエハＷの表面より所定距離下方まで移動可能な構成とされている。このため、バルブ６２ｃが開状態のとき、全ての全回収用ノズル５６をウエハ表面とほぼ同じ高さ位置まで下げることにより、それらの全回収用ノズル５６を介して液体回収装置７４によりウエハ（又は前述した補助プレート２２ａ〜２２ｄ）上から水が完全に回収される。

前記各排気管５４の他端は、バルブ６２ｄをそれぞれ介して一端が真空ポンプを内蔵する吸引機構としての真空排気装置７６に接続された真空配管系６９の他端にそれぞれ接続されている。真空排気装置７６は、主制御装置２０によって制御される。なお、以下では、各排気管５４に設けられたバルブ６２ｄを纏めて、バルブ群６２ｄとも記述するものとする（図６参照）。

また、この真空配管系６９には、共通のバルブ６２ｅを介して前述の補助回収管６０₁〜６０₄がそれぞれ接続されている。この場合、全てのバルブ６２ｄが開状態で、かつ真空排気装置７６が作動状態であるとき、ウエハＷ（又は前述した補助プレート２２ａ〜２２ｄ）上でレンズ４２の下端面より上の位置まで水が満たされる（図８参照）と、凹部３２ｂ内の上部空間が負圧となり、その水が持ち上げられる。

また、バルブ６２ｅが開状態のとき、真空排気装置７６が作動状態であると、例えば、前述の周壁３２ｆの外部に水が漏れた（流出した）場合にその水が、スリット（３２ｈ₁〜３２ｈ₄のいずれか）内に毛細管現象で吸い上げられるとともに、真空排気装置７６の真空吸引力によって吸い上げられ外部に排出される。

なお、上記各バルブとしては、開閉の他、その開度の調整が可能な調整弁（例えば流量制御弁）などが用いられている。これらのバルブは、主制御装置２０によって制御される（図６参照）。

なお、液体給排ユニット３２は、その上面の複数箇所に凹部３２ｂ内部の底面（上面）に向かって上下方向にそれぞれ形成された孔を介してスクリュ８０によって、鏡筒４０の底部に固定されている（図４参照）。

また、鏡筒４０のテーパ部４０ｂのＹ軸方向の一側と他側には、一対の温度センサ３８Ａ、３８Ｂがそれぞれ固定されている。これらの温度センサの出力は、主制御装置２０に供給されるようになっている（図６参照）。

また、図３に示されるように、前述のスリット３２ｈ₃、３２ｈ₄それぞれの近傍には、給気ノズル８５₃、８５₄がそれぞれ設けられている。また、図示は省略されているが、前述のスリット３２ｈ₁、３２ｈ₂それぞれの近傍にも、給気ノズルが各１つ設けられている。これらの給気ノズルは、主制御装置２０によって制御される空調機構８６（図３では図示せず、図６参照）にそれぞれ接続されている。

本実施形態の露光装置１００では、更に、ウエハＷのいわゆるオートフォーカス、オートレベリングのための、焦点位置検出系が設けられている。以下、この焦点位置検出系について図５に基づいて説明する。

図５において、レンズ４２と鏡筒４０のテーパ部４０ｂとの間にはレンズ４２と同一素材から成り、該レンズ４２に密着された一対のプリズム４４Ａ、４４Ｂが設けられている。

更に、鏡筒４０の小径部４０ａを除く大径部４０ｃの下端の近傍には、鏡筒４０の内部と外部とを連通する水平方向に延びる一対の貫通孔４０ｄ、４０ｅが形成されている。これらの貫通孔４０ｄ、４０ｅそれぞれの内側（前述の空隙側）の端部には、直角プリズム４６Ａ、４６Ｂがそれぞれ配置され、鏡筒４０に固定されている。

鏡筒４０外部には、一方の貫通孔４０ｄに対向して、照射系９０ａが配置されている。また、鏡筒４０外部には、他方の貫通孔４０ｅに対向して、照射系９０ａとともに焦点位置検出系を構成する受光系９０ｂが配置されている。照射系９０ａは、図１の主制御装置２０によってオンオフが制御される光源を有し、投影光学系ＰＬの結像面に向けて多数のピンホール又はスリットの像を形成するための結像光束を水平方向に射出する。この射出された結像光束は、直角プリズム４６Ａによって鉛直下方に向けて反射され、前述のプリズム４４ＡによってウエハＷ表面に光軸ＡＸに対して斜め方向より照射される。一方、ウエハＷ表面で反射されたそれらの結像光束の反射光束は、前述のプリズム４４Ｂで鉛直上方に向けて反射され、更に直角プリズム４６Ｂで水平方向に向けて反射され、受光系９０ｂによって受光される。このように、本実施形態では、照射系９０ａ、受光系９０ｂ、プリズム４４Ａ、４４Ｂ及び直角プリズム４６Ａ、４６Ｂを含んで、例えば特開平６−２８３４０３号公報及びこれに対応する米国特許第５，４４８，３３２号等に開示されるものと同様の斜入射方式の多点焦点位置検出系から成る焦点位置検出系が構成されている。以下では、焦点位置検出系を焦点位置検出系（９０ａ，９０ｂ）と記述するものとする。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が許す限りにおいて、上記公報及び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。

この焦点位置検出系（９０ａ，９０ｂ）の受光系９０ｂの出力である焦点ずれ信号（デフォーカス信号）は、主制御装置２０に供給されている。

主制御装置２０は、後述する走査露光時等に、受光系６０ｂからの焦点ずれ信号（デフォーカス信号）、例えばＳカーブ信号に基づいて焦点ずれが零となるように、ステージ制御装置１９及びウエハステージ駆動部２４を介してＺ・チルトステージ３０及びウエハホルダ７０のＺ軸方向への移動、及び２次元方向の傾斜（すなわち、θｘ，θｙ方向の回転）を制御する。すなわち、主制御装置２０は、焦点位置検出系（９０ａ、９０ｂ）を用いてＺ・チルトステージ３０及びウエハホルダ７０の移動を制御することにより、照明光ＩＬの照射領域（前述の照明領域に光学的に共役な領域）内で投影光学系ＰＬの結像面とウエハＷの表面とを実質的に合致させるオートフォーカス（自動焦点合わせ）及びオートレベリングを実行する。なお、これについては、更に後述する。

図６には、露光装置１００の制御系の構成が一部省略してブロック図にて示されている。この制御系は、ワークステーション（又はマイクロコンピュータ）などから成る主制御装置２０及びこの配下にあるステージ制御装置１９などを中心として構成されている。

主制御装置２０には、これまでに説明した各部の他、メモリ２１が接続されている。このメモリ２１内には、後述する走査露光時に、温度センサ３８Ａ、３８Ｂの計測結果から得られる温度差とレンズ４２の下方の水の流れの情報（流速や流量）とに基づいて、前述のレチクルＲに照明光ＩＬが照明される照明領域に光学的に共役なウエハＷ上のパターンの投影領域、すなわち露光時にパターン及び投影光学系ＰＬを介して照明光ＩＬが照射されるウエハ上の照射領域内における水の温度分布を演算するための情報（例えば演算式、又はテーブルデータ）、及びこの温度分布に基づいてその照射領域内に投影されるパターン像の収差（例えばベストフォーカス位置、像面湾曲（像面傾斜を含む）、球面収差など）の変化や、その温度分布によって生じる焦点位置検出系（９０ａ、９０ｂ）の計測誤差などに対応する温度変化係数を算出するための情報（例えば演算式、又はテーブルデータ）その他の情報が記憶されている。なお、これらの情報は、予めシミュレーション結果などに基づいて求められている。

ここで、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に基づいて、照明光ＩＬの照射によりウエハＷ上の照射領域に投影されるパターン像に収差変化が生じる理由について、走査方向の像面傾斜を例にとって簡単に説明する。

ウエハＷ上に水が存在していても、投影光学系ＰＬと水との相対速度が零である、すなわちウエハＷが静止し、かつ水も流れてない状態では、照明光ＩＬがウエハＷ上の照射領域に照射されてウエハＷが加熱されると、ウエハＷ上の水の温度分布（温度の等高線）は図７（Ａ）に示されるようになる。この図７（Ａ）において、符号Ｃは低温部を示し、符号Ｈは高温部を示す。このように、照明光ＩＬの照射によって水の温度分布が変化すると、ウエハＷ上の照射領域内に投影されるパターン像のベストフォーカス位置の変化や球面収差、非点収差、ディストーションなど変化を引き起こす。この場合、照射領域近傍の温度分布は左右対称であるから、走査方向（図７（Ａ）中の紙面左右方向）の一端の点Ｐ₁と他端の点Ｐ₂におけるベストフォーカス位置は、同一の位置となり、走査方向に関しては像面傾斜は生じていない。なお、水の温度分布は図７（Ａ）のようなものに限るものではなく、照明光ＩＬが水に吸収されることによって水の温度変化が起こり、投影光学系ＰＬの先端付近の水の温度がウエハＷ表面付近の水の温度より高くなることも考えられる。

これに対し、投影光学系ＰＬと水との相対速度が零でなく、例えば図７（Ｂ）中に矢印Ｆで示される方向に水が所定速度で流れている状態では、照明光ＩＬがウエハＷ上の照射領域に照射されてウエハが加熱されると、ウエハＷ上での水の温度分布は同図に示されるようになる。この図７（Ｂ）においても、符号Ｃは低温部を示し、符号Ｈは高温部を示す。この場合、照射領域近傍の水の温度分布は明らかに左右非対称である。このため、この温度分布の非対称性を無視してしまうと、走査方向（図７（Ａ）中の紙面左右方向）の一端の点Ｐ₁におけるベストフォーカス位置は、ウエハＷ表面に一致しているのに対して、他端の点Ｐ₂におけるベストフォーカス位置はウエハＷ表面から上側にΔＺだけずれた点となる。ここで、点Ｐ₂におけるベストフォーカス位置がウエハＷ表面に一致しなくなるのは、ウエハからの熱で暖められた水が点Ｐ₁から点Ｐ₂へ向かって移動するためである。この場合、上流側（点Ｐ₁に近い位置）ほど、上流から流れてきた冷たい水が支配的になり、下流側（点Ｐ₂に近い位置）ほど暖められた水が支配的になる。なお、図７（Ｂ）のような温度分布の場合に、点Ｐ₁と点Ｐ₂でベストフォーカス位置に差が生じるのは、温度変化（温度分布）は、水の屈折率の変化（分布）に対応するためである。従って、この意味では、他の収差、球面収差、非点収差、ディストーションなども、温度分布に応じて変化するものと考えられる。なお、先に述べたように、照明光ＩＬが水に吸収されることによって水の温度変化が起こり、投影光学系ＰＬの先端付近の水の温度がウエハＷ表面付近の水の温度より高くなることも考えられるため、水が流れている場合の水の温度分布も図７（Ｂ）に限るものではない。

上記の説明から明らかなように、照明領域内の水の温度分布に起因する収差分布（フォーカス分布など）は、水の流れの向きに依存する。

また、前述のレンズ４２とウエハＷとの間で水の流れがあると、上流側と下流側とに圧力差が生じる。すなわち、上流側に比べて下流側が負圧になる。すなわち、投影光学系ＰＬとウエハＷとの間の水の圧力が変化し、このような圧力によって、レンズ４２やウエハＷの位置が変動し、照明領域内の位置に応じた収差、例えばベストフォーカス位置の変化を招いたり、オートフォーカス、オートレベリングの制御誤差を招いたりする。また、走査方向の圧力分布は、上記の水の速度と密接に関わっており、ウエハＷの走査速度及び水（液体）の供給量などに応じて変化する。

従って、メモリ２１内には、ウエハの走査速度、水の供給量をデータ（あるいはパラメータ）として含む、照射領域内における収差（例えばベストフォーカス位置、像面湾曲（像面傾斜を含む）、球面収差など）の変化に対応する圧力変化係数を算出するためのテーブルデータ（あるいは算出式）が格納されている。これらのテーブルデータ（あるいは算出式）は、予め行われたシミュレーション結果などに基づいて求められている。なお、その圧力変化係数には、ウエハＷの面位置制御誤差に相当する収差変化分も含まれている。

メモリ２１内には、更に、前述の温度変化係数と圧力変化係数とをパラメータとして含み、上記各収差を算出するための式なども格納されている。

次に、上述のようにして構成された本実施形態の露光装置１００における露光処理工程の一連の動作について、図８（Ａ）〜図１０（Ｂ）を参照しつつ説明する。

前提として、レチクルステージＲＳＴ上には、レチクルＲがロードされているものとする。また、ウエハステージＷＳＴは、ウエハ交換位置にあり、ウエハホルダ７０上にウエハＷがロードされているものとする。

そして、通常のスキャニング・ステッパと同様に、不図示のレチクルアライメント系、アライメント検出系及び前述した基準マーク板ＦＭなどを用いた、レチクルアライメント、不図示のアライメント系のベースライン計測、並びにＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）等のウエハアライメントなどの所定の準備作業が行われる。

そして、ウエハアライメントが終了すると、主制御装置２０は、ステージ制御装置１９に指示を与え、所定の給水位置にウエハステージＷＳＴを移動する。図８（Ａ）には、この給水位置にウエハステージＷＳＴが移動したときの状態が示されている。この図８（Ａ）において、符号ＰＵは、投影ユニットＰＵの鏡筒４０の先端部の位置を示す。本実施形態では、基準マーク板ＦＭの真上の位置に投影ユニットＰＵが位置する位置が給水位置に設定されている。

次に、主制御装置２０は、液体供給装置７２の作動を開始するとともに、バルブ群６２ａを所定開度で開いて、全ての供給口３４からの給水を開始する。その直後に、主制御装置２０は、真空排気装置７６の作動を開始するとともに、バルブ群６２ｄ、バルブ６２ｅを全開にして、各排気管５４、補助回収管６０₁〜６０₄を介した真空排気を開始する。また、このとき、主制御装置２０は、空調機構８６を制御して、液体給排ユニット３２近傍の局所空調を開始する。このように、投影光学系ＰＬの像面側の空間の気体を排気しながら、その空間への水の供給を行うことによって、その空間への水満たしを速やかに行うことができるばかりでなく、投影光学系ＰＬの像面側に不都合な気泡や気体の塊が残ってしまうのを防止することもできる。

そして、所定時間経過すると、液体給排ユニット３２と基準マーク板ＦＭ表面とで区画されるほぼ閉空間内に水が所定量溜まる。ここで、供給開始直後は、周壁３２ｆの突出部３２ｇと基準マーク板ＦＭとの間のクリアランス（隙間）から、水がその勢いで外部に漏れ出さないように、水の供給量を低めに設定し、水がΔｈの高さまで溜まり、液体給排ユニット３２内部が完全な閉空間になった段階で、水の供給量を高めに設定する。このような水の供給量の設定は、主制御装置２０が、バルブ群６２ａの各バルブの開度を調整することにより行っても良いし、液体供給装置７２からの水の供給量そのものを制御しても良い。なお、供給開始直後は、水の供給量を徐々に多くしたり、段階的に多くしたりしても良い。

いずれにしても、水がΔｈの深さまで供給されると、液体給排ユニット３２と水面とで区画される空間内が、真空排気装置７６による真空吸引力で液体給排ユニット３２の外部に対して負圧となり、水の自重を支える、すなわち水を持ち上げるようになる。従って、その後、水の供給量を増加させても、水が周壁３２ｆの突出部３２ｇ下のクリアランス（隙間）から漏出しにくくなる。また、この場合、クリアランスは１〜２ｍｍ程度なので水はその表面張力によっても周壁３２ｆ（突出部３２ｇ）の内部に保持される。

投影光学系ＰＬと基準マーク板ＦＭとの間の所定空間が液体で満たされると、主制御装置２０は、ステージ制御装置１９に指示を与え、ウエハＷ上の所定位置に投影ユニットＰＵの先端部が来るように、ウエハステージＷＳＴを移動する。なお、図８（Ａ）に示される給水開始位置からウエハステージＷＳＴを移動するときに、投影ユニットＰＵの下の液浸領域が補助プレート２２ａとウエハＷとの境界を通過することになるが、補助プレート２２ａ表面とウエハＷ表面とはほぼ同じ高さであり、補助プレート２２ａとウエハＷとの隙間も１ｍｍ程度なので、レンズ４２の下に水を保持し続けることができる。

なお、前述のスリット３２ｈ₁〜３２ｈ₄を介した真空吸引により各スリット内に周囲の空気が吸い込まれると、何らの対策を採っていない場合には、空気の乱れが生じるとともに、各スリットの下方が負圧になるおそれがあり、この負圧が生じると、水が周壁３２ｆの突出部３２ｇ下のクリアランス（隙間）から漏れ出す可能性が高くなる。しかし、本実施形態では、前述した空調機構８６により給気ノズル８５₃、８５₄等を介して各スリット近傍にそのような空気の乱れや負圧が生じるのが効果的に抑制されている。

図９には、ウエハＷ上で所望の深さまで液体給排ユニット３２内部に水が溜まった状態が示されており、投影光学系ＰＬの投影領域を含むウエハＷ上の一部に液浸領域が形成されている。そして、以下のようにしてステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行なわれる。

すなわち、ステージ制御装置１９が、主制御装置２０の指示の下、ウエハアライメントの結果に基づいて、ウエハホルダ７０に保持されたウエハＷ上の第１番目の区画領域としての第１ショット領域（ファーストショット）の露光のための加速開始位置にウエハステージ駆動部２４を介してウエハステージＷＳＴを移動する。給水位置（液体供給位置）から上記加速開始位置までウエハステージＷＳＴが移動する際に、主制御装置２０は、液体回収装置７４の作動を開始するとともに、バルブ群６２ｂの少なくとも１つのバルブ６２を所定の開度で開き、液体給排ユニット３２内部の水を回収管５２を介して回収する。このとき、液体給排ユニット３２内部に、水面の高さがレンズ４２の下面よりも高くなる一定量の水が、常に満たされるように、水の回収に使用するバルブ６２ｂの選択及び各バルブ６２ｂの開度の調整を行う。

この場合において、主制御装置２０は、投影ユニットＰＵに関してウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）の移動方向の後方以外の位置にある供給口３６に対応するバルブ６２ａを全閉状態とし、投影ユニットＰＵに関して前記移動方向の前方に位置する回収管５２に対応するバルブ６２ｂのみを所定開度で開くこととしても良い。このようにすると、そのウエハステージＷＳＴの移動中に、ウエハステージＷＳＴの移動方向と同じ方向に、投影ユニットＰＵの後側から前側に移動する水の流れがレンズ４２の下方に生じる。このときも、液体給排ユニット３２内部に、水面の高さがレンズ４２の下面よりも高くなる一定量の水が常時入れ替わりながら常に満たされるように、主制御装置２０では、水の供給量及び回収量を設定することが望ましい。

上記の加速開始位置へのウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）の移動が終了すると、ステージ制御装置１９により、主制御装置２０の指示に応じて、レチクルステージ駆動部１１及びウエハステージ駆動部２４を介してレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとのＹ軸方向の相対走査が開始される。両ステージＲＳＴ、ＷＳＴがそれぞれの目標走査速度に達し、等速同期状態に達すると、照明系１０からの照明光ＩＬ（紫外パルス光）によってレチクルＲのパターン領域が照明され始め、走査露光が開始される。上記の相対走査は、主制御装置２０の指示に応じ、ステージ制御装置１９が前述したウエハ干渉計１８及びレチクル干渉計１６の計測値をモニタしつつ、レチクルステージ駆動部１１及びウエハステージ駆動部２４を制御することにより行われる。

ステージ制御装置１９は、特に上記の走査露光時には、レチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の移動速度ＶｒとウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の移動速度Ｖｗとが、投影光学系ＰＬの投影倍率に応じた速度比に維持されるように同期制御を行う。

そして、レチクルＲのパターン領域の異なる領域が照明光ＩＬ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の走査露光が終了する。これにより、レチクルＲのパターンが投影光学系ＰＬを介してファーストショットに縮小転写される。

上記のウエハＷ上のファーストショットに対する走査露光に際しても、主制御装置２０は、上述の給水位置から上記加速開始位置までの移動の際と同様に、走査方向、すなわちウエハＷの移動方向に関して、投影ユニットＰＵの後側から前側に向かって、ウエハＷの移動方向と同じ方向（＋Ｙ方向）に移動する水の流れがレンズ４２の下方に生じるように、バルブ群６２ａ、６２ｂを構成する各バルブの開度調整（全閉及び全開を含む）を行う。

図１０（Ａ）には、このときの液体給排ユニット３２近傍の様子が簡略化して示されている。このとき、水の流れの方向は、ウエハＷの走査方向ＳＤ（＋Ｙ方向）と同一方向であり、かつ水の流速の方がウエハＷの走査速度より大きい。このため、水は、ウエハＷ上を図中の左側から右側へ流れ、照明光ＩＬのウエハ面上の照明領域（投影光学系ＰＬを介したレチクルＲ上のパターンの投影領域）には、所定量の水が走査露光中常に（この水は常時入れ替わっている）満たされている。

この場合、水の流速、流量などによっては、周壁３２ｆの突出部３２ｇの走査方向前方から外部に水が漏れ出すことがあるが、この漏れ出した水は、スリット３２ｈ₃内に毛細管現象で吸い上げられるとともに、補助回収管６０₃を介して真空排気装置７６によって真空吸引され、外部に排出される。すなわち、ウエハＷの走査方向に関して、供給管５８の反対側に設けられた回収管５２で回収しきれずに、周壁３２ｇの外側に流出した液体は、補助回収管６０₃によりウエハＷ上から回収（除去）される。

また、図１０（Ａ）に示されるように、供給された水の中に気泡が混入している場合、あるいは供給直後に水の中に気泡が発生する場合も考えられるが、レンズ４２の上流側に前述の空間（負圧の空間）が存在するため、水のウエハＷに対する相対速度がある値以下である状態（通常の使用状態）では、気泡は、その空間内に回収され、レンズ４２下に到達することがないようになっている。すなわち、供給管５８とレンズ４２間で、水の中の気泡を回収するようにしているため、その気泡がレンズ４２とウエハＷとの間に到達せず、その気泡によってウエハＷ上に投影されるパターンの像が劣化することもない。

なお、レンズ４２下面の使用しない部分、すなわち露光光の通過しない部分に溝を設けてもよい。この場合、万が一、レンズ４２とウエハＷとの間に気泡が到達しても、その溝に気泡が捕獲されるため、露光光の光路中への気泡の到達をより確実に防止できる。

ここで、上記の走査露光中には、ウエハＷ上の照明領域が投影光学系ＰＬの結像面に実質的に一致した状態で露光が行われる必要があるため、前述した焦点位置検出系（９０ａ、９０ｂ）の出力に基づくオートフォーカス、オートレベリングが主制御装置２０により、次のａ．〜ｆ．のようにして実行されている。
ａ． 主制御装置２０は、走査露光中に、前述した温度センサ３８Ａ、３８Ｂの計測値を取り込み、前述したウエハ上の照射領域の走査方向の上流側の端部と下流側の端部との温度差ΔＴを算出する。また、主制御装置２０は、メモリ２１内に格納されている前述したウエハ上の照射領域内における水の温度分布を演算するため情報（例えば演算式、又はテーブルデータ）を用い、算出した温度差ΔＴとレンズ４２の下方を流れる水の流量とに基づいて上記の水の温度分布を演算にて求める。
ｂ． また、主制御装置２０は、メモリ２１内に格納されている前述の情報（例えば演算式、又はテーブルデータ）を用い、求めた水の温度分布に基づいて照射領域内の例えば走査方向の一側と他側の点におけるベストフォーカス位置の変化に対応する温度変化係数を演算する。
ｃ． また、主制御装置２０は、メモリ２１内に格納されている前述のテーブルデータあるいは算出式を用い、ウエハＷの走査速度、水の供給量に基づいて、照射領域内の例えば走査方向の一側と他側の点におけるベストフォーカス位置の変化に対応する圧力変化係数を演算する。
ｄ． また、主制御装置２０は、メモリ２１内に格納されている、前述の収差、例えばベストフォーカス位置を算出するための算出式に、ｂ．及びｃ．でそれぞれ算出した温度変化係数と圧力変化係数とを代入して、照射領域内の例えば走査方向の一側と他側の点におけるベストフォーカス位置を算出する。
ｅ． また、主制御装置２０は、ｄ．で算出した結果に基づき、その時点における投影光学系の像面形状（像面の傾斜）を算出し、その算出結果に基づいて、焦点位置検出系の各検出点（結像光束の照射ポイント）における目標位置の設定（検出オフセットの設定）を行い、その目標値に基づいて、ウエハＷのフォーカス制御及びレベリング制御を行う。すなわち、ウエハＷの表面が像面とほぼ合致するように、Ｚ・チルトステージ３０及びウエハホルダ７０の移動を制御する。
ｆ． 主制御装置２０は、上記ａ．〜ｅ．の処理を、走査露光中、所定間隔で繰り返し行う。この結果、ウエハＷ上の各点は、投影光学系ＰＬの像面に沿って駆動され、レンズ４２とウエハＷとの間の水の温度変化や水の流れに起因する圧力変化による、露光中のデフォーカスの発生が効果的に抑制される。

このようにして、ウエハＷ上のファーストショットに対する走査露光が終了すると、主制御装置２０からの指示に応じ、ステージ制御装置１９により、ウエハステージ駆動部２４を介してウエハステージＷＳＴが例えばＸ軸方向にステップ移動され、ウエハＷ上のセカンドショット（第２番目の区画領域としてのショット領域）の露光のための加速開始位置に移動される。このファーストショットの露光とセカンドショットの露光との間のウエハステージＷＳＴのショット間ステッピング動作（区画領域間移動動作）の際にも、主制御装置２０は、前述の給水位置からファーストショットの露光のための加速開始位置までウエハステージＷＳＴを移動した場合と同様の各バルブの開閉動作を行う。これにより、ショット間ステッピング動作の際にも、投影ユニットＰＵに関してウエハステージＷＳＴの移動方向の後方から前方に向かってレンズ４２下に水が供給され、その水の量が常に一定に維持される。

次に、主制御装置２０の管理の下、ウエハＷ上のセカンドショットに対して前述と同様の走査露光が行われる。本実施形態の場合、いわゆる交互スキャン方式が採用されているため、このセカンドショットの露光の際には、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴの走査方向（移動方向）が、ファーストショットとは逆向きになる。このセカンドショットに対する走査露光時における、主制御装置２０及びステージ制御装置１９の処理は、前述と基本的は同様である。この場合も、主制御装置２０は、ファーストショットの露光時と反対のウエハＷの移動方向に関して、投影ユニットＰＵの後側から前側に移動する水の流れがレンズ４２の下方に生じるように、バルブ群６２ａ、６２ｂを構成する各バルブの開度調整（全閉及び全開を含む）を行う。図１０（Ｂ）には、このときの液体給排ユニット３２近傍の様子が簡略化して示されており、ウエハＷが−Ｙ方向に移動しながらセカンドショットの走査露光が行われ、レンズ４２とウエハＷとの間でウエハＷと同じ方向（−Ｙ方向）に水が流れていることが示されている。

このようにして、ウエハＷ上のショット領域の走査露光とショット領域間のステッピング動作とが繰り返し行われ、ウエハＷ上の複数の区画領域としてのショット領域にレチクルＲの回路パターンが順次転写される。

図８（Ｂ）には、ウエハＷに対するステップ・アンド・スキャン方式の露光処理の中のウエハステージＷＳＴと投影ユニットＰＵとの位置関係の一例が示されている。

上述のようにしてウエハＷ上の複数のショット領域に対する走査露光が終了すると、主制御装置２０は、ステージ制御装置１９に指示を与え、所定の排水位置にウエハステージＷＳＴを移動する。図８（Ｃ）には、この排水位置にウエハステージＷＳＴが移動したときの状態が示されている。この図８（Ｃ）において、符号ＰＵは、投影ユニットＰＵの鏡筒４０の先端部の位置を示す。この場合、鏡筒４０の先端が補助プレート２２ｃの真上に位置する位置が排水位置とされている。

次に、主制御装置２０は、バルブ群６２ａの全てのバルブを全閉状態にするとともに、バルブ群６２ｂの全てのバルブを全開状態にする。同時に主制御装置２０は、駆動機構６３を介して全回収用ノズル５６、５６を先端が補助プレート２２ｂに当接する位置まで降下させ、バルブ６２ｃを開く。

これにより、所定時間後に、レンズ４２の下の水は、液体回収装置７４によって完全に回収される。

その後、ウエハステージＷＳＴが、前述のウエハ交換位置に移動し、ウエハ交換が行われる。

これまでの説明から明らかなように、本実施形態の露光装置１００では、液体供給装置７２、該液体供給装置７２に接続された供給管路６４、該供給管路６４にバルブ６２ａをそれぞれ介して接続された複数の供給管５８、複数の供給管５８がそれぞれ接続された液体給排ユニット３２の各供給口３６、及び各供給口３６に連通する前述の末広ノズル部などによって、投影光学系ＰＬとウエハステージＷＳＴ上のウエハＷとの間に液体（水）を供給する供給機構が構成されている。

また、露光装置１００では、液体回収装置７４、該液体回収装置７４に接続された回収管路６６、該回収管路６６にバルブ６２ｂをそれぞれ介して接続された複数の回収管５２、各回収管５２の先端が連通する前述の先細ノズル部などによって液体（水）を回収する回収機構が構成されている。

また、露光装置１００では、真空排気装置７６、該真空排気装置７６に接続された真空配管系６９、該真空配管系６９にバルブ６２ｅを介して接続された補助回収管６０₁〜６０₄、及び該各補助回収管がそれぞれ接続された液体給排ユニット３２のスリット３２ｈ₁〜３２ｈ₄などによって補助回収機構が構成されている。この補助回収機構により、液体回収機構によって回収しきれなかったウエハＷ上の液体を除去（回収）することができる。なお、本実施形態においては、補助回収機構はウエハＷ上に残っている液体を吸引してウエＷ上から除去（回収）を行うようになっているが、ドライエアーなどを当てて乾燥させるようにしても良いし、吹き飛ばすようにしても良い。

また、露光装置１００では、空調機構８６及び給気ノズル８５₃、８５₄等によって、真空排気装置７６による吸引によって生じる水（液体）の周囲の環境変化を抑制する給気機構が構成されている。

また、露光装置１００では、レチクルステージ駆動部１１、ウエハステージ駆動部２４及びステージ制御装置１９によって、レチクルパターンを走査露光方式でウエハＷ上に転写するため、照明光ＩＬに対してレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとを同期して走査方向に駆動する駆動系が構成されている。

また、液体給排ユニット３２の中央の開口３２ａ（この開口３２ａの中央に投影光学系ＰＬの像面側のレンズ４２が配置される）を区画する環状側壁３２ｃが設けられ、かつこの環状側壁３２ｃの外側に環状凹部３２ｂが設けられ、この環状凹部３２ｂの天井の高さが他の部分より高くされ、水（液体）が液体給排ユニット３２内部に供給された場合にも、環状凹部３２ｂの内部には、空間が残るようになっている。このようにして、露光装置１００では、環状側壁３２ｃ、環状側壁３２ｅ、及びこれら両者によって形成される環状凹部３２ｂの上部空間に接続された排気管５４などによって、気泡回収機構が構成されている。また、この場合、環状側壁３２ｃと環状凹部３２ｂとは、投影ユニットＰＵの周囲に全周に渡って形成されているので、実質的に、全方位に渡って多数の気泡回収機構が設けられているのと等価である。

また、露光装置１００では、投影光学系ＰＬ（正確にはレンズ４２）とウエハＷとの間の水の温度情報の実測値（温度センサ３８Ａ、３８Ｂで計測される）及び投影光学系ＰＬ（正確にはレンズ４２）とウエハＷとの間の水の圧力情報に基づいて、露光条件、具体的には、焦点位置検出系（９０ａ、９０ｂ）のオフセット、及びウエハＷのフォーカス・レベリング制御に関する条件（結像条件）などを調整する調整装置が、主制御装置２０によって構成されている。また、走査方向一側と他側にそれぞれ配置された２つの温度センサ３８Ａ、３８Ｂの検出結果に基づいて、ウエハ上の照明光ＩＬの照射領域を水が通過する間に生じる水の温度変化を予測する予測装置が、主制御装置２０によって構成されている。

なお、温度センサは必ずしも２つ必要ではなく、水の温度変化がわかれば一つでも良いし、より詳細な温度分布を求めるために３つ以上の温度センサを備えるようにしても良い。

以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置１００によると、ウエハＷ上の各ショット領域に対するレチクルパターンの転写が走査露光方式で行われる際、上述した供給機構により投影ユニットＰＵ（投影光学系ＰＬ）とウエハステージＷＳＴ上のウエハＷとの間に水が供給される動作と、上述した回収機構による水の回収動作とが並行して行われる。すなわち、投影光学系ＰＬを構成する先端のレンズ４２とウエハステージＷＳＴ上のウエハＷとの間に、常に所定量の水（この水は常時入れ替わっている）が満たされた（保持された）状態で、露光（レチクルパターンのウエハ上への転写）が行われる。この結果、液浸法が適用されて、ウエハＷ表面における照明光ＩＬの波長を空気中における波長の１／ｎ倍（ｎは水の屈折率１．４）に短波長化でき、これにより投影光学系の解像度が向上する。また、供給される水は、常時入れ替えられているので、ウエハＷ上に異物が付着している場合には、その異物が水の流れにより除去される。

また、投影光学系ＰＬの焦点深度は空気中に比べて約ｎ倍に広がるので、焦点位置検出系（９０ａ、９０ｂ）を用いたウエハＷのフォーカス・レベリング動作に際して、デフォーカスが発生しにくいという利点がある。なお、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良い場合には、投影光学系ＰＬの開口数（ＮＡ）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。

また、前述の供給機構により供給された水（液体）中に気泡が混入した場合、あるいは供給直後に水中に気泡が発生した場合には、その気泡は、その水の流れの投影ユニットＰＵ（投影光学系ＰＬ）に対する上流側で前述した気泡回収機構によって回収される。すなわち、水中の気泡は、レンズ４２の下方に到達することなく、気泡回収機構によって回収される。このため、気泡がレンズ４２とウエハＷとの間に入り込むことに起因する照明光ＩＬの部分的な透過率の低下やパターンの投影像の劣化などを防止することができる。

また、図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）からも分かるように、気泡の回収に用いられる気泡回収機構の気泡回収位置が、ウエハＷの移動方向（図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）では一例として走査方向）に応じて切り換えられている。このため、ウエハＷがいずれの方向に移動する場合であっても、その移動中に気泡がレンズ４２とウエハＷとの間に入り込むのを防止することができる。

また、ウエハＷ上の複数のショットを順次露光している最中に、例えば上述の回収機構によって水を完全には回収できない事態が生じた場合、例えば液体給排ユニット３２の外部に水が漏れ出した場合には、上述した補助回収機構によりその回収できなかった、すなわち漏れ出した水がウエハＷ上から除去（回収）される。これにより、ウエハＷ上に水が残留することがなく、その水の残留（残存）に起因する種々の不都合の発生を回避することができる。すなわち、残った水が蒸発する際の気化熱によって雰囲気中に温度分布が生じ、あるいは雰囲気の屈折率変化が生じるのを抑制して、ウエハステージＷＳＴの位置を計測するウエハ干渉計１８の計測誤差を効果的に抑制することができる。また、ウエハ上に残留した水がウエハの裏側に回り込むのを防止して、ウエハが搬送アームに密着して離れにくくなったりするのを防止することができる。

また、露光装置１００によると、投影光学系ＰＬを構成する最もウエハ側の光学素子としてのレンズ４２の周囲を少なくとも取り囲みかつウエハステージＷＳＴ上のウエハＷ表面との間に所定のクリアランスを隔てた周壁３２ｆ（突出部３２ｇ）を備え、かつそのクリアランスがΔｈ＝１〜２ｍｍ程度と小さく設定されている。このため、周壁３２ｆ内の水と外気との接触面積が極めて狭く設定され、水の表面張力によりそのクリアランスを介した液体の周壁３２ｆ外への漏出が防止される。このため、例えば露光終了後に液浸に用いた液体（水）の回収を確実に行うことが可能となる。

また、本実施形態の露光装置１００によると、ウエハＷの周辺部のショット領域を露光する際、あるいは露光終了後にウエハステージＷＳＴ上のウエハを交換する際などに、投影光学系ＰＬ（レンズ４２）とウエハＷとの間に水を保持した状態で、投影ユニットＰＵ（投影光学系ＰＬの投影領域）がウエハＷから外れる位置にウエハステージＷＳＴが移動した場合などでも、投影光学系と補助プレート（２２ａ〜２２ｄのいずれか）との間に水を保持することができ、その水の流出を防止することが可能となる。これにより、水の流出に起因する種々の不都合の発生を回避することができる。また、補助プレート２２ａ〜２２ｄとウエハＷとの隙間は３ｍｍ以下に設定されているので、ウエハＷが投影ユニットＰＵ（投影光学系ＰＬ）の下方にある状態からウエハＷが投影ユニットＰＵから外れる位置にウエハステージＷＳＴが移動する場合などに、その移動の途中でウエハＷと補助プレートとの間の隙間に水が流出するのが、その水の表面張力により防止される。なお、ウエハ表面と補助プレート表面とに１ｍｍ程度の段差があっても水の表面張力により、殆ど漏水は発生しないことが発明者によって確認されている。

また、例えばウエハＷの交換後に露光を開始する際には、これに先立って、投影ユニットＰＵ（投影光学系ＰＬのレンズ４２）と補助プレートとの間に水を保持するので、水の供給のための時間を経ることなく、その露光を開始することが可能となり、その分スループットの向上が可能である。

また、露光開始前に液体給排ユニット３２内部への水の供給が補助プレート２２ａ上で開始されるので、ウエハＷ上で水の供給を開始する場合のように、水圧などでレジストの一部が除去されたりするおそれもない。

また、空調機構８６（給気ノズルを含む）によって、水が保持される液体給排ユニット３２周辺の空調が行われているので、前述した回収機構又は補助回収機構による水の回収の際に、液体給排ユニット３２内部に保持される水の周囲の雰囲気中の気体（例えば露光装置の本体が収容されるチャンバ内の空気）の流れが乱れるのが防止され、これによりその気体の流れの乱れ（これによって生じる気体の温度揺らぎ、屈折率変化などを含む）に起因するウエハ干渉計１８の計測誤差の発生が防止され、ウエハステージＷＳＴの位置を精度良く計測することが可能となる。

従って、本実施形態の露光装置１００によると、上述したような種々の効果により、レチクルＲのパターンをウエハＷ上の複数のショット領域のそれぞれに極めて精度良く転写することが可能になる。また、空気中に比べて広い焦点深度での露光を行うことも可能になる。

なお、上記第１の実施形態で説明した各部の構成は、一例であって本発明がこれに限定されないことは勿論である。例えば、上記実施形態では、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの移動中に、その移動方向に関して投影ユニットＰＵの後方から前方に移動する水の流れがレンズ４２の下方に生じるように、バルブ群６２ａ、６２ｂを構成する各バルブの開度調整（全閉及び全開を含む）を行うものとしたが、これと反対に、ウエハステージＷＳＴの移動中に、その移動方向に関して投影ユニットＰＵの前方から後方に移動する水の流れがレンズ４２の下方に生じるように、バルブ群６２ａ、６２ｂを構成する各バルブの開度調整（全閉及び全開を含む）を行うこととしても良い。この場合には、前述の補助回収機構は、投影ユニットＰＵ（投影光学系ＰＬ）に関してウエハＷの移動方向の前方で残留液体を回収することとなる。すなわち、ウエハの移動方向の前方に位置するスリット３２ｈ_i及びこれに連通する補助回収管６０_i（ｉは１〜４のいずれか）を介して残留液体が回収される。

また、上記第１の実施形態では、液体給排ユニット３２の一部に形成されたスリット３２ｈ₁〜３２ｈ₄、各スリットに連通した補助回収管６０₁〜６０₄、及び真空排気装置７６などによって、補助回収機構が構成されるものとしたが、例えば、空調機構８６を、流体（液体及び気体）を吸引する吸引機構を含んで構成することとしても良い。すなわち、空調機構８６に真空ポンプを内蔵し、この真空ポンプに接続された吸気ノズルを前述の各給気ノズルの近傍に配置しても良い。このように構成して、吸引機構としての真空ポンプに、前述の回収機構で回収しきれなかった（液体給排ユニット３２外へ漏れた）水を回収する役割をも果たさせることとしても良い。この場合には、液体給排ユニット３２にスリット３２ｈ₁〜３２ｈ₄を形成する必要がないとともに、吸気ノズルの配置によっては、漏れた水の広がり範囲が幾分広くても対応が可能な場合もある。また、上記実施形態では、ウエハＷの露光中も水の供給、回収を行っているが、表面張力で水が保持可能な場合は、露光中の供給回収を行わなくても良い。

また、空調機構８６からドライエアや熱風を供給し、回収機構で回収しきれずに、周壁３２ｇの外側に流出して、ウエハＷ上に残存する水を乾燥して、ウエハＷ上から除去するようにしても良い。

また、上記実施形態では、補助プレートの一部に基準マーク板ＦＭを配置するものとしたが、これに代えて、あるいはこれとともに、補助プレートの一部に焦点位置検出系（９０ａ、９０ｂ）のキャリブレーションに用いる基準反射板を配置しても良い。あるいは、上記反射板と基準マーク板とを兼用させても良い。また、補助プレートは、ウエハＷの全周囲に設けているが、必要な場所に部分的に設けても良いし、所定間隔毎に設けても良い。

また、上記実施形態では、主制御装置２０は、前述のショット間ステッピング動作時や走査露光時など以外のウエハステージＷＳＴが停止しているときは、前述の供給機構による水（液体）の供給動作及び前述の回収機構による水の回収動作をともに停止することとしても良い。このようにしても、液体給排ユニット３２内部の水は、前述した負圧の作用や水の表面張力により保持される。ウエハステージＷＳＴの停止中は、ショット間ステッピング動作時や走査露光時などに比べて水を入れ替える必要性が低いので、常時（ウエハステージＷＳＴの移動中のみならず、停止中にも）供給機構による液体の供給動作及び回収機構による液体の回収動作が並行して行われる場合に比べて、液体の使用量を減らすことができる。但し、ウエハステージＷＳＴの停止中に、給水及び排水を継続することによって、レンズ４２下面の汚れを防ぐこととしても良い。

また、上記実施形態では、図８（Ａ）及び図８（Ｃ）にそれぞれ示される給水位置、排水位置は、ウエハ交換位置（アンロード位置かつロード位置）とは無関係な位置であることを前提として説明を行ったが、これに限らず、例えば給水位置をウエハのロード位置とし、排水位置をウエハのアンロード位置としても良い。このようなことは、投影ユニットＰＵの先端とウエハステージＷＳＴ（より正確には、補助プレート）の面積との関係を調整して、ウエハロード時、アンロード時に、投影ユニットＰＵがウエハの搬送の邪魔にならないようにすることで実現できる。この場合、ウエハのアンロード位置、ロード位置では、給水及び排水を継続しても良いし、停止しても良い。この場合において、ウエハのロード位置とアンロード位置とを一致させ、この位置（待機位置と呼ぶ）では、投影ユニットＰＵの真下に基準マーク板ＦＭが位置するようにし、かつウエハアライメント中、投影ユニットＰＵの先端が補助プレート２２ａ〜２２ｄのいずれかの上方に必ず存在するように、ウエハステージＷＳＴ（より正確には、補助プレート）の面積を設定することとしても良い。

かかる場合には、常にレンズ４２の下方に水を保持しておくことが可能になるので、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作時以外のときにも前述の給水、排水を継続して行っても良い。この場合、一度レンズ４２の下方に給水を行い、かつレンズ４２の下の水の全排水を行うことなく、複数枚のウエハに対する連続露光動作を実現することが可能である。

また、上記実施形態では、投影ユニットＰＵのレンズ４２の下方に水を保持するため、周壁３２ｆを有する液体給排ユニット３２を用いるものとしたが、本発明がこれに限定されるものではない。すなわち、例えば、液体供給ユニット３２を用いなくても良い。かかる場合であっても、投影光学系ＰＬのレンズ４２とウエハＷとの間の距離（ワーキングディスタンス）は、３ｍｍ程度となっているので、そのレンズ４２とウエハＷとの間に水が表面張力により保持されるからである。また、この場合、例えば前述した特許文献１に開示されるような、液体供給機構、液体回収機構と同様の機構を設けても良い。このようにしても、前述した補助プレートの存在により、ウエハエッジ部の露光の際など、投影ユニットＰＵがウエハＷ上から外れても、上記特許文献１などと異なり、レンズ４２下からの水の漏出を防止することができる。この場合、ウエハステージＷＳＴの停止中は、給水、排水を停止しても良い。この場合には、液浸法によって、高解像度の露光（又は空気中に比べて広い焦点深度での露光）が行われる。従って、ウエハに精度良くパターンを転写することができる。

但し、上記実施形態のように液体給排ユニット３２のような、ノズル部とレンズ４２の囲い（周壁３２ｆ）とが一体化したユニットを用いると、それらの交換を一度にでき、メンテナンスが簡略化される。

なお、上記実施形態では、給水用、排水用のバルブと、液体給排ユニット３２のノズル部とが配管を介して直接接続されているものとしたが、これらの配管としてフレキシブルチューブを用い、更にバルブ及び工場配管につながるチューブをバネを介して露光装置の本体及び投影ユニットＰＵと機械的に分離し、振動が伝わらないようにすることが望ましい。このようにすることで、バルブ開閉に伴う振動や水撃が伝達し、投影ユニットＰＵや露光装置の本体に影響を及ぼして各種誤差の原因となることを防ぐことができる。

また、上記実施形態の露光装置１００において、多重露光、例えば二重露光を行う場合に、投影ユニットＰＵ（投影光学系ＰＬのレンズ４２）とウエハＷとの間に液体を満たした状態で第１パターンをウエハＷ上の複数の区画領域（ショット領域）にステップ・アンド・スキャン方式で転写した後、レンズ４２とウエハＷとの間に液体を保持したまま、第２パターンをウエハＷ上の前記複数のショット領域に転写することとしても良い。この場合、レチクルステージＲＳＴとして、例えば特開平２−１６６７１７号公報などに開示される、レチクルを２枚保持可能ないわゆるダブルレチクルホルダ方式のステージを用いることが好ましい。このようにすると、第１パターンと第２パターンとの間で、レチクルアライメント及びウエハアライメントが不要なため、第１パターンの露光と第２パターンの露光との間で投影ユニットＰＵ（投影光学系ＰＬのレンズ４２）とウエハＷとの間に液体を満たした状態で支障なく二重露光が可能となる。この場合、液浸法を利用した多重露光が適用され、高解像度かつ実質的に焦点深度を大きくした高精度な露光が行われる。この場合、第２パターンの転写が開始される時点では、レンズ４２とウエハＷとの間に液体が保持されているので、その第２パターンの転写を液体の供給を待つことなく開始することが可能である。

なお、上記実施形態において、投影ユニットＰＵ（投影光学系ＰＬのレンズ４２）と基準マーク板ＦＭとの間に、水を満たした状態で、レチクルアライメントを行うようにしても良い。

また、上記実施形態では、調整装置としての主制御装置２０が、温度センサ３８Ａ、３８Ｂの計測結果（投影光学系ＰＬ（レンズ４２）とウエハＷとの間の水の温度情報の実測値）に基づいて、ウエハＷ上の照明光ＩＬの照射領域内の収差、例えばベストフォーカス位置の変化に対応する温度変化係数を求めるものとしたが、この代わりに、主制御装置２０は、投影光学系ＰＬ（レンズ４２）とウエハＷとの間の水の温度情報の予測値に基づいて、上記温度変化係数を求めることとしても良い。この場合、メモリ２１内に、予め計測したレチクルＲの透過率、ウエハＷの反射率の情報などを記憶しておき、露光の際には、インテグレータセンサ１４の出力とレチクルＲの透過率とウエハＷの反射率とを用いて所定の演算を行って、ウエハの熱吸収量を求め、この求めた熱吸収量と、給水、排水とスキャン動作によるレンズ４２下の水の流れの情報（流量や流速）とに基づいて、照射領域における水の温度上昇（温度分布）を予測する。そして、主制御装置２０は、その予測結果に基づいて上記実施形態と同様にして、上記の温度変化係数を求めることとすることができる。勿論、温度変化係数を求めるに際して、主制御装置２０は、投影光学系ＰＬ（レンズ４２）とウエハＷとの間の水の温度情報の実測値と、上記インテグレータセンサ１４の出力などに基づく予測値とを同時に用いても良い。

また、上記実施形態では、主制御装置２０は、温度変化係数と、圧力変化係数とを求め、それらの係数をともにパラメータとして含む式などに基づいて、照射領域内のベストフォーカス位置を求めるものとした。しかし、これに限らず、温度変化係数と、圧力変化係数の一方のみを求め、他方の変化係数を零として、前述の式を用いて、照射領域内のベストフォーカス位置を求めることとしても良い。この場合、温度変化係数、圧力変化係数などをパラメータとして含まない、例えば前述の照射領域における水の温度分布又は圧力分布から直接にベストフォーカス位置を求める式を用いても良い。

また、上記実施形態では、主制御装置２０は、上記のようにして求めた照射領域内の走査方向の一端点、他端点のベストフォーカス位置に基づいて、露光条件として、焦点位置検出系のオフセットを調整してウエハＷのフォーカス・レベリングを行う場合について説明したが、これに限らず、求めた照射領域内の走査方向の一端点、他端点のベストフォーカス位置に基づいて、レチクルＲのパターン面を調整しても良いし、結像特性補正コントローラ８１を介して投影光学系ＰＬの像面傾斜そのものを、露光条件として調整しても良い。像面傾斜が補正しきれなかった場合、その補正後の像面の状態に基づいて、前述した実施形態で説明した焦点位置検出系のオフセット調整及びウエハＷのフォーカス・レベリング制御を行っても良い。

また水の温度変化（温度分布）が、焦点検出系（９０ａ，９０ｂ）の計測に影響を与えると予想される場合には、水の温度変化（温度分布）に起因する計測誤差を考慮して、フォーカス・レベリング制御を行うようにしても良いし、温度センサ３８Ａ，３８Ｂの出力に基づいて焦点検出系（９０ａ，９０ｂ）の検出結果を補正して、補正後の検出結果に基づいてフォーカス・レベリング制御を行うようにしても良い。

またさらに、上述の実施形態においては、水の圧力変化（圧力分布）を予めシミュレーションや実験で求めておき、その結果に基づいて、Ｚ・チルトステージ３０の移動を制御するようにしているが、例えば液体給排ユニットに圧力センサを取り付けておき、水の圧力を測定して、その結果に基づいてＺ・チルトステージ３０の移動を制御するようにしても良い。

また上述の実施形態においては、水の流れに起因する水の圧力変化に着目しているが、水の流れがない場合（液体給排ユニットによる水の供給、回収を行わない場合など）の水の圧力を考慮して、ウエハステージＷＳＴの移動制御や結像動作の補正などを行うようにしてもよい。

また上述の実施形態においては、水の温度変化や圧力変化によってフォーカス・レベリング制御誤差が生じないようにしているが、上述したように、水の温度変化や圧力変化によって、ウエハＷ上の照射領域内に投影されるパターンの像の各種収差（球面収差、非点収差、ディストーション、倍率など）の変動が生じる場合には、水の温度変化（温度情報）や圧力変化（圧力情報）に基づいて、投影光学系ＰＬの調整や照明光ＩＬの波長調整あるいは、レチクルＲを動かすなどして補正を行うようにすれば良い。

ところで、ウエハ上のレジストの種類によっては、レジストの成分が水に溶け出し、像形成に悪影響を及ぼすことが考えられる。このような場合には、前のショット領域の露光の際のレジスト溶解物質が次のショット領域のパターン像の形成に与える影響を低減することが必要である。このような観点でなされたのが、次の第２の実施形態である。

《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態を図１１（Ａ）〜図１１（Ｆ）に基づいて説明する。ここで、前述した第１の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については、同一の符号を用いるとともにその説明を簡略にし、若しくは省略するものとする。この第２の実施形態の露光装置では、主制御装置２０による液体給排ユニット３２を介した水の給排水の方法が、前述の第１の実施形態と異なるのみで、露光装置の構成などは、同様になっている。従って、以下では重複説明を避ける観点から相違点を中心として説明する。

本第２の実施形態の露光装置では、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作以外の動作、具体的にはウエハ交換時、所定の準備作業（レチクルアライメント、アライメント検出系のベースライン計測、ウエハアライメント）を行うときには、ウエハＷ上への給水及びこれに伴う水の回収（排水）は一切行われない点を除き、前述の第１実施形態と同様にして、ウエハ交換、所定の準備作業が行われる。

従って、以下では、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハ上の複数のショット領域にレチクルパターンを転写する際の動作、特に、ショット領域に対する走査露光時の動作、及びショット間ステッピング時の動作について説明する。

なお、前提として、図６の液体供給装置７２、液体回収装置７４、真空排気装置７６は、作動が開始されており、バルブ群６２ａ、バルブ群６２ｂのバルブは全て全閉状態、バルブ６２ｃは全閉状態、バルブ群６２ｄの各バルブ、６２ｅは所定開度で開放されているものとする。

図１１（Ａ）〜図１１（Ｆ）には、第２の実施形態に係る露光装置における１つのショット領域に対する露光のためのウエハステージＷＳＴの走査時の給排水動作の流れが示されている。以下、これらの図に基づいて第２の実施形態における給排水方法につき説明する。

図１１（Ａ）には、ウエハＷ上のショット領域ＳＡの露光のため、主制御装置２０の指示の下、ステージ制御装置１９によりウエハステージＷＳＴが駆動される（このときレチクルステージＲＳＴは逆向きに投影倍率に応じた速度で駆動される）ことにより、露光対象のショット領域ＳＡが投影ユニットＰＵの投影領域（レチクルＲ及び投影光学系ＰＬを介して照明光ＩＬが照射されるウエハＷ上の照射領域）ＩＡに近づいてきた状態が示されている。主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの移動中に、その移動方向（走査方向）に関して投影ユニットＰＵの後側の供給管５８を介してウエハＷ上に水が供給されるように、給水側のバルブ群６２ａを構成する各バルブの開度調整を行う。この図１１（Ａ）において、グレー領域（ＷＴＲ）は、ウエハＷ表面において水に覆われた領域を示す。なお、この状態では前述の如く、排水側（回収側）のバルブ群６２ｂを構成する各バルブは全閉状態に設定されている。

そして、ウエハステージＷＳＴの走査方向への移動と、水の供給が続けられ、図１１（Ｂ）に示されるように、水に覆われた領域（ＷＴＲ）は、ウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）の移動とともに広がる。この図１１（Ｂ）の状態が露光対象のショット領域ＳＡに対する露光開始直前の状態である。

そして、ショット領域ＳＡが露光領域に達した時点で前述と同様に露光が行われる。

この露光の間は、図１１（Ｃ）に示されるように、ショット領域ＳＡの投影領域ＩＡを通過する部分は、常に水に覆われた状態となっている。

主制御装置２０は、図１１（Ｃ）の時点（又はそれより以前から）、露光が終了した部分を覆っている水を回収するように、排水用のバルブ群６２ｂを構成する各バルブの開度調整を行う。この場合、給水のために開状態とされたバルブ群６２ａを構成するバルブと、投影ユニットＰＵに関し、ほぼ対称な位置に設けられたバルブ群６２ｂを構成するバルブが開放される。

そして、図１１（Ｄ）に示されるように、投影領域ＩＡを通過するショット領域ＳＡに対する露光を行うとともに、露光の終了した部分を覆う水を回収しながら、ウエハステージＷＳＴが、ステージ制御装置１９により駆動され、図１１（Ｅ）に示されるように、ショット領域ＳＡに対する露光が終了する。

このようにして露光が終了すると同時に、主制御装置２０により、給水用のバルブ群６２ａを構成する各バルブが全閉される。そして、図１１（Ｆ）に示されるように、ウエハＷ上の水がすべて排水された段階で、主制御装置２０により、バルブ群６２ｂを構成する各バルブが全閉される。

以上のようにして、１つのショット領域ＳＡに対する露光動作、及びこれに同期して行われる水の供給、回収動作、すなわち給排水動作が終了する。

そして、主制御装置２０の指示の下、ステージ制御装置１９により前述の第１の実施形態の場合と同様に、ウエハステージＷＳＴのショット間ステッピング動作が行われる。但し、このショット間ステッピング動作時には、ウエハＷ上への給水は一切行われない。

そして、次のショット領域に対して、上記と同様の走査露光（レチクルパターンの転写）、及びこれに同期したウエハＷ上への給排水動作が行われる。この場合は、ウエハＷの移動方向及びウエハ上に供給される水の流れる方向は、図１１（Ａ）〜図１１（Ｅ）の場合と逆になるように、主制御装置２０によって各部が制御される。

このようにして、ウエハＷ上のショット領域の走査露光とショット領域間のステッピング動作とが繰り返し行われ、ウエハＷ上の複数の区画領域としてのショット領域にレチクルＲの回路パターンが順次転写される。

以上説明したように、本第２の実施形態の露光装置によると、前述の供給機構による投影ユニットＰＵ（投影光学系ＰＬのレンズ４２）とウエハステージＷＳＴ上のウエハＷとの間を含む周壁３２ｆの内部への水の供給及び前述の回収機構による水の回収が、ウエハＷ上の各ショット領域に対する露光動作と同期して行われる。このため、ウエハＷ上の露光対象のショット領域に対して走査露光方式でパターンを転写する際に、そのショット領域が投影光学系ＰＬを介した照明光ＩＬの照射領域ＩＡを通過する間は、レンズ４２とウエハＷとの間に所定量の水（この水は常時入れ替えられる）を満たすことができ、液浸法によって、高解像度かつ空気中に比べて広い焦点深度での露光が行われる。この一方、露光対象のショット領域が照射領域ＩＡを通過する間、あるいはこれに加えて通過後の僅かの間以外は、水がウエハＷ上に存在しない状態とすることができる。すなわち、ウエハＷ上の複数のショット領域を順次露光する際に、ショット領域の露光の都度、投影光学系ＰＬのレンズ４２とウエハＷとの間に水の供給とその水の全回収とが繰り返し行われるので、ウエハＷ上の感光剤（レジスト）の成分が水中に溶け出すことに起因する、照明光ＩＬの透過率の低下や像形成に対する悪影響などを抑制することができる。

また、本第２の実施形態の露光装置では、供給機構は、照射領域ＩＡの周囲に複数の供給口３６を有し、水の供給に用いる供給口３６をウエハＷの走査方向（移動方向）に応じて切り換えている。具体的には、各ショット領域の露光の度に、ウエハＷの走査方向の後方側からの供給機構による水の供給が行われ、これに応じて走査方向の前方側での回収機構による水の全回収が行われている。このため、走査方向によらず、いずれのショット領域の露光の際にも、液浸法が適用される。

また、前述の供給機構によりウエハＷの走査方向の後方側から周壁３２ｆの内部に供給された水は、投影ユニットＰＵに関して走査方向の前方で前述の回収機構により回収される。この場合、供給された水は、ウエハＷの走査方向に沿ってレンズ４２とウエハＷとの間を流れる。そのため、ウエハＷ上に異物が付着している場合には、その異物が水の流れにより除去される。

また、本第２の実施形態においても、供給された水の中に混入した気泡は、前述の第１の実施形態と同様に、前述の気泡回収機構により投影ユニットＰＵに関してウエハの走査方向の後方で回収される。この場合において、ウエハＷの走査方向が切り替えられれば、これに応じて気泡の回収に用いられる気泡回収機構が切り替えられる。

また、本第２の実施形態の露光装置では、パターンの転写に際し、ウエハステージの走査方向の移動によって露光対象のショット領域の後端が照射領域ＩＡから出た時点で、供給機構による水の供給が停止される。このため、バルブの駆動や、それに伴う水撃で振動が発生し、それが投影ユニットＰＵに伝達して投影光学系ＰＬの結像性能劣化が生じるのを効果的に抑制することができる。また、水の供給を極力少なくして、水の回収時間を短縮できる。

また、本第２の実施形態の露光装置では、露光対象のショット領域に対するパターンの転写後、次のショット領域に対するパターンの転写に先立って行われるウエハステージＷＳＴのショット間ステッピング動作の開始前に回収機構による水の回収が完了している。このため、ウエハＷ上の感光剤（レジスト）の成分が水中に溶け出し、次のショット領域の露光に悪影響を与えるおそれがない。また、ステッピング方向の給水、回収機構を省くことができる。

なお、上記第２の実施形態では、図１１（Ａ）に示される露光対象のショット領域の走査方向の前端が供給位置に到達した時点（又はその直前で）、供給機構による水の供給が開始されるものとしたが、これに限らず、露光対象のショット領域に対するパターンの転写と前のショット領域に対するパターンの転写との間のウエハステージＷＳＴのショット間ステッピング動作の終了後、次のショット領域の露光のためのウエハステージＷＳＴの移動開始後、露光対象のショット領域の走査方向の前端が供給位置に到達するまでのいずれかの時点で供給機構による水の供給が開始されることとしても良い。この場合、供給機構により投影ユニットＰＵ（投影光学系ＰＬのレンズ４２）とウエハステージＷＳＴ上のウエハＷとの間を含む周壁３２ｆの内部にウエハＷの移動方向（走査方向）の後方側から水が供給され、ウエハＷを移動させる際にレンズ４２とウエハＷとの間に水が満たされる。この場合、ウエハＷ上の露光対象のショット領域ＳＡがレンズ４２の下方に移動する際には、そのショット領域ＳＡ上方にはレンズ４２の下方に到達する前に確実に水が供給される。すなわち、ウエハＷを走査方向に移動させる際に、レンズ４２とウエハＷ表面との間は水により満たされる。従って、そのショット領域ＳＡを露光対象領域として露光（レチクルＲのパターンのウエハＷ上への転写）を行うことにより、前述の液浸法が適用されて、高解像度かつ空気中に比べて広い焦点深度での露光が行われる。

なお、上記第２の実施形態において、例えば図１２に示されるように、液体給排ユニット３２の下端部に、非走査方向に関して離間した複数の供給口３６（パターンの投影領域（照射領域）ＩＡの非走査方向の範囲内に対応するもの）の非走査方向の両側の位置に、走査方向に平行に延びる複数の仕切り８７ａ、８７ｂを設けても良い。この場合、供給口３６が各１つ配置された仕切り８７ａ、８７ｂで仕切られた各領域内に供給口３６に対応して回収管５２が各１本配置されるようにする。そして、主制御装置２０が、前述の供給機構による水の供給に用いられる供給口３６を、露光対象のショット領域のウエハ上の位置に応じて切り替え、これに応じて水の回収に用いられる回収管５２を切り替えることとしても良い。この場合、供給口３６及び回収管５２の切り替えは、前述のバルブ群６２ａ、６２ｂの各バルブの選択的開閉によって実現される。

通常、ウエハＷ上の周辺部には、その一部が欠けたいわゆる欠けショットが複数存在し、そのような欠けショットの中には、図１２中のショット領域ＳＡ_nのように非走査方向のサイズが他のショット領域（ウエハＷ上の内部のショット領域）に比べて短いものがある。この欠けショットＳＡ_nのウエハＷ上の位置及びショット形状（サイズを含む）は既知であるから、その欠けショットＳＡ_nを露光する際には、主制御装置２０は、例えば図１２中に●で示される供給口３６Ｑから水が供給され、●で示される回収管５２Ｑによって水が回収されるように、バルブ群６２ａ、６２ｂの各バルブの開閉制御を行えば良い。このようにすると、ショット領域ＳＡ_nの欠けた部分においては給排水が行われない。従って、露光対象のショット領域以外のウエハＷ上の部分の水を露光前に全て排水しておくことにより、結果としてウエハホルダ７０の補助プレート２２ａ〜２２ｄを大きくすることができない場合であっても、欠けショットに対する露光の際に、漏水が発生するのが極力抑制されることとなる。

この場合において、水の供給に用いられる供給口３６、回収管５２は、ウエハＷの走査方向に応じて切り替えられることは勿論である。

また、主制御装置２０は、前述の供給機構による水の供給に用いられる供給口３６を、露光対象のショット領域のウエハ上の位置でなく、ショット領域の非走査方向のサイズに応じて切り替え、これに応じて水の回収に用いられる回収管５２を切り替えることとしても良い。かかる場合には、同一又は異なるウエハ上に、異なるサイズのパターンを転写する場合であっても、対応が可能となる。

また、上記第２の実施形態では、ウエハＷ上のショット領域に対する露光終了と同時に給水を停止する場合について説明した（図１１（Ｅ）参照）。しかしながら、本発明がこれに限られるものではなく、例えば、図１３（Ａ）〜図１３（Ｆ）に示されるようなシーケンスを採用することも可能である。

この場合、図１３（Ａ）〜図１３（Ｃ）までは、前述した図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）と同様に処理が行われる。但し、露光対象のショット領域ＳＡの走査方向の後端が照射領域ＩＡから完全に出る前の時点、具体的には、図１３（Ｄ）に示される、ショット領域ＳＡの後端が供給位置（給水位置（給水管５８の位置））に到達した時点で、主制御装置２０は、バルブ群６２ａを全閉し、この後は露光終了まで一切の給水を行わないこととしている。このようにすることで、水が供給される範囲が前述した図１１（Ａ）〜図１１（Ｆ）の場合と比べ狭いので、排水の終了までの時間を短縮することができる（図１３（Ｅ），図１３（Ｆ）参照）。従って、給排水開始の際の振動が露光精度に与える影響が小さい場合には、効果的にスループットの向上を図ることが可能である。この場合も、ショット領域ＳＡに対するパターンの転写後、次のショット領域に対するパターンの転写に先立って行われるウエハステージＷＳＴのショット間ステッピング動作の開始前に回収機構による水の回収が完了している（図１３（Ｆ）参照）。

なお、液体給排ユニットとしては、上記各実施形態で説明した構成に限らず、種々の構成を採用することが可能である。

例えば、図１４（Ａ）に示される液体給排ユニット３２’のように、気泡回収機構や、全回収用ノズルを設けずに、水を供給する供給機構を構成する末広ノズル部、供給口３６及び供給管５８、水を回収する回収機構を構成する先細ノズル部、回収管５２、及び補助回収機構を構成するスリット３２ｈ₃、３２ｈ₄等を備えるのみでも良い。この場合、レンズ４２を中心としてその周囲に先細ノズル部、回収管５２を設け、その外側に末広ノズル部、供給口３６及び供給管５８を配置している。この図１４（Ａ）に示される液体給排ユニット３２’を採用した場合には、例えばウエハが左から右にスキャンして露光する際には、左側の給水管５８から供給口３６及び末広ノズル部を介して給水が行われ、その給水された水の一部がレンズ４２左の先細ノズル部及び回収管５２によって排水され、水と一緒に混入した気泡が排出され、気泡がレンズ４２の下を通過するのを抑制する。一方、レンズ４２の下を通り抜けた水はレンズ４２右側の先細ノズル部及び回収管５２によって回収される。

この場合において、上述の先細ノズル部、回収管、末広ノズル部、供給口３６及び供給管５８などは、レンズ４２を中心としてその周囲全体に必ずしも設けられている必要なく、例えば、走査方向の一側と他側にそれぞれ各１つ設けられていても良い。この点に関しては、前述した液体給排ユニット３２についても同様である。

また、上記各実施形態においては、液体給排ユニットからの水の供給及び回収を別々のノズルを用いて行っていたが、本発明がこれに限られるものではなく、例えば図１４（Ｂ）に示される液体給排ユニット３２”のように、水の供給及び回収を給排水用ノズル５２’を介して行うこととしても良い。この場合、ウエハステージＷＳＴが走査される場合には、その走査方向の後方の給排水ノズルから給水し、走査方向の前方に位置する給排水ノズルから水を回収することとすれば良い。この場合、水中に混入した気泡については、液体給排ユニット３２”内部のレンズ４２の走査方向手前側の天井付近に集まり、走査方向が逆向きになって給水と排水のノズルが切り替わった際に、排水側の給排水ノズルから排出される。

更に、上記各実施形態の露光装置において、投影光学系ＰＬを構成する最もウエハＷ側に位置するレンズ４２に、例えば図１５に示されるように、露光に使用しない部分に孔を形成し、その孔を介して、供給機構による液体の供給、又は回収機構による液体の回収あるいは液体中の気泡の回収動作を行うこととしても良い。この図１５の場合には、液体の回収がレンズ４２に形成された孔を介して行われる。このようにすると、供給機構と回収機構とを投影光学系の外部に全て配置する場合に比べて、省スペース化が可能となる。

なお、上記各実施形態では、液体として超純水（水）を用いるものとしたが、本発明がこれに限定されないことは勿論である。液体としては、化学的に安定で、照明光ＩＬの透過率が高く安全な液体、例えばフッ素系不活性液体を使用しても良い。このフッ素系不活性液体としては、例えばフロリナート（米国スリーエム社の商品名）が使用できる。このフッ素系不活性液体は冷却効果の点でも優れている。また、液体として、照明光ＩＬに対する透過性があってできるだけ屈折率が高く、また、投影光学系やウエハ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（例えばセダー油等）を使用することもできる。

また、上記各実施形態で、回収された液体を再利用するようにしても良く、この場合は回収された液体から不純物を除去するフィルタを液体回収装置、又は回収管等に設けておくことが望ましい。

なお、上記各実施形態では、投影光学系ＰＬの最も像面側の光学素子がレンズ４２であるものとしたが、その光学素子は、レンズに限られるものではなく、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）の調整に用いる光学プレート（平行平面板等）であっても良いし、単なるカバーガラスであっても良い。投影光学系ＰＬの最も像面側の光学素子（上記各実施形態ではレンズ４２）は、照明光ＩＬの照射によってレジストから発生する飛散粒子又は液体中の不純物の付着等に起因して液体（上記各実施形態では水）に接触してその表面が汚れることがある。このため、その光学素子は、鏡筒４０の最下部に着脱（交換）自在に固定することとし、定期的に交換することとしても良い。

このような場合、液体に接触する光学素子がレンズ４２であると、その交換部品のコストが高く、かつ交換に要する時間が長くなってしまい、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招く。そこで、液体と接触する光学素子を、例えばレンズ４２よりも安価な平行平面板とするようにしても良い。この場合、露光装置の運搬、組立、調整時等において投影光学系ＰＬの透過率、ウエハＷ上での照明光ＩＬの照度、及び照度分布の均一性等を低下させる物質（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、液体を供給する直前にその平行平面板を交換するだけで良く、液体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もある。

また、上記各実施形態において、液体（水）を流す範囲はレチクルのパターン像の投影領域（照明光ＩＬの照射領域）の全域を覆うように設定されていれば良く、その大きさは任意で良いが、流速、流量等を制御する上で、照射領域よりも少し大きくしてその範囲をできる限り小さくしておくことが望ましい。

なお、上記各実施形態では、光源としてＡｒＦエキシマレーザを用いるものとしたが、これに限らず、ＫｒＦエキシマレーザ（出力波長２４８ｎｍ）などの紫外光源を用いても良い。また、例えば、紫外光として上記各光源から出力されるレーザ光に限らず、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（Ｅｒ）（又はエルビウムとイッテルビウム（Ｙｂ）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（例えば、波長１９３ｎｍ）を用いても良い。

また、投影光学系ＰＬは、屈折系に限らず、カタディオプトリック系（反射屈折系）であっても良い。また、その投影倍率も１／４倍、１／５倍などに限らず、１／１０倍などであっても良い。

なお、上記各実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置に本発明が適用された場合について説明したが、本発明の適用範囲がこれに限定されないことは勿論である。すなわちステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置にも本発明は好適に適用できる。この場合、マスク（レチクル）と基板（ウエハ）とをほぼ静止した状態で露光が行われる点を除き、基本的には前述した第１の実施形態と同等の構成を用いることができ、同等の効果を得ることができる。また、ウエハステージを２基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、複数のレンズから構成される照明光学系、投影ユニットＰＵを露光装置本体に組み込み、更に、投影ユニットＰＵに液体給排ユニットを取り付ける。その後、光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより、上記各実施形態の露光装置を製造することができる。なお、露光装置の製造は温度及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、上記各実施形態では、本発明が半導体製造用の露光装置に適用された場合について説明したが、これに限らず、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子、マイクロマシン、有機ＥＬ、ＤＮＡチップなどを製造するための露光装置などにも本発明は広く適用できる。

また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、螢石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。
《デバイス製造方法》
次に上述した露光装置をリソグラフィ工程で使用したデバイスの製造方法の実施形態について説明する。

図１６には、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）の製造例のフローチャートが示されている。図１６に示されるように、まず、ステップ２０１（設計ステップ）において、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２０２（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を製作する。一方、ステップ２０３（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。

次に、ステップ２０４（ウエハ処理ステップ）において、ステップ２０１〜ステップ２０３で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップ２０５（デバイス組立てステップ）において、ステップ２０４で処理されたウエハを用いてデバイス組立てを行う。このステップ２０５には、ダイシング工程、ボンディング工程、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２０６（検査ステップ）において、ステップ２０５で作成されたデバイスの動作確認テスト、耐久テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。

図１７には、半導体デバイスにおける、上記ステップ２０４の詳細なフロー例が示されている。図１７において、ステップ２１１（酸化ステップ）においてはウエハの表面を酸化させる。ステップ２１２（ＣＶＤステップ）においてはウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ２１３（電極形成ステップ）においてはウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ２１４（イオン打ち込みステップ）においてはウエハにイオンを打ち込む。以上のステップ２１１〜ステップ２１４それぞれは、ウエ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。

ウエ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２１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップ２１６（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エハに転写する。次に、ステップ２１７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、ステップ２１８（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２１９（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、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。

以上説明した本実施形態のデバイス製造方法を用いれば、露光工程（ステップ２１６）において上記実施形態の露光装置が用いられるので、精度良くレチクルのパターンをウエハ上に転写することができる。この結果、高集積度のマイクロデバイスの生産性（歩留まりを含む）を向上させることが可能になる。

以上説明したように、本発明の露光装置は、板上にパターンを転写するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの生産に適している。

Claims (10)

1. 投影光学系の像面側に局所的に液体を保持するとともに、エネルギビームによりパターンを照明し、前記パターンを前記投影光学系と前記液体とを介して基板上に転写する露光装置であって、
   前記基板が載置され、該基板を保持して２次元面内で移動する基板ステージを備え、
   前記基板ステージは、前記基板ステージに保持された前記基板の周囲に、前記基板表面とほぼ面一の平坦部を備え、
   前記基板の露光動作を行わないときに、前記投影光学系と前記平坦部とを対向させて、前記投影光学系の像面側に液体を保持し続けることを特徴とする露光装置。
2. 請求項１に記載の露光装置において、
   前記平坦部は複数の部材から構成されることを特徴とする露光装置。
3. 請求項１又は２に記載の露光装置において、
   前記基板ステージは、基準マークが形成された基準部材を有し、該基準部材の上面は前記平坦部とほぼ面一であることを特徴とする露光装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の露光装置において、
   前記投影光学系の像面側に液体を供給する供給機構と；
   前記投影光学系の像面側の気体を排気する排気機構と；を更に備え、
   前記供給機構からの液体供給は、前記排気機構による気体の排気と並行して開始されることを特徴とする露光装置。
5. 請求項４に記載の露光装置において、
   前記供給機構からの液体供給は、前記投影光学系と前記平坦部とが対向した状態で開始されることを特徴とする露光装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の露光装置において、
   前記液体の温度情報と前記液体の圧力情報との少なくとも一方に基づいて、前記基板ステージの移動を制御する制御装置を更に備える露光装置。
7. 請求項６に記載の露光装置において、
   前記制御装置は、前記投影光学系によって形成される像面と前記基板表面とをほぼ合致させるように、前記温度情報と前記圧力情報との少なくとも一方に基づいて前記基板ステージの移動を制御することを特徴とする露光装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の露光装置において、
   前記基板ステージへの基板のロードを行うときに、前記投影光学系と前記平坦部との間に液体が保持されていることを特徴とする露光装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の露光装置において、
   前記基板ステージからの基板のアンロードを行うときに、前記投影光学系と前記平坦部との間に液体が保持されていることを特徴とする露光装置。
10. リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、
    前記リソグラフィ工程では、請求項１〜９のいずれか一項に記載の露光装置を用いて基板上にデバイスパターンを転写することを特徴とするデバイス製造方法。