(57)【要約】【課題】高精度な温度計測を行うことが可能な温度計測装置を提供する。【解決手段】測温抵抗素子を含んで構成され温度に応じた電圧信号を出力する温度検出回路と、温度検出回路からの出力信号に基づき温度を計算する演算部４０と、を備えた温度計測装置において、温度検出回路は、直列接続された第１抵抗Ｒａ及び第２抵抗Ｒｄと、直列接続された第３抵抗Ｒｃ及び第４抵抗Ｒｂと、が並列に接続され、第１抵抗Ｒａと第２抵抗Ｒｄとの接続点Ａ、及び、第３抵抗Ｒｃと第４抵抗Ｒｂとの接続点Ｂ、の間の電圧を電圧信号として出力するブリッジ回路であって、第１〜第４抵抗のうち第１抵抗Ｒａと第４抵抗Ｒｂが測温抵抗素子である。【選択図】図１
2010101742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測温抵抗素子を含んで構成され温度に応じた電圧信号又は電流信号を出力する温度検出回路と、前記温度検出回路からの出力信号に基づき温度を計算する演算部と、を備えた温度計測装置において、
前記温度検出回路は、直列接続された第１抵抗及び第２抵抗と、直列接続された第３抵抗及び第４抵抗と、が並列に接続され、前記第１抵抗と前記第２抵抗との接続点、及び、前記第３抵抗と前記第４抵抗との接続点、の間の電圧又は電流を前記電圧信号又は前記電流信号として出力するブリッジ回路であって、前記第１〜第４抵抗のうち少なくとも一つが測温抵抗素子である、
温度計測装置。
【請求項２】
前記第１〜第４抵抗のうち測温抵抗素子でない抵抗の抵抗値が、計測温度付近の温度において前記電圧信号又は前記電流信号が略ゼロとなるような値に設定された、請求項１に記載の温度計測装置。
【請求項３】
前記演算部は、前記温度検出回路からの出力信号に基づいて前記ブリッジ回路の構成要素である測温抵抗素子の抵抗値を求め、求めた抵抗値から該測温抵抗素子の温度と抵抗値の関係式を用いて温度を計算する、請求項１又は請求項２に記載の温度計測装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１の項に記載の温度計測装置を備え、該温度計測装置によって計測された温度に基づき所定の温度に調整された気体を供給する気体供給装置。
【請求項５】
エネルギービームを感光基板に照射して所定パターンを前記感光基板上に形成する露光部と、
前記露光部の少なくとも一部を収容する露光室と、
前記露光室内に温度制御された気体を供給する気体供給部と、
を備える露光装置において、
前記気体供給部として請求項４に記載の気体供給装置を用いる、
露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は温度計測装置、気体供給装置、及び露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、従来用いられている温度計測装置の概略構成を示す図である。図７において、抵抗Ｒは温度に応じて抵抗値が変化する測温抵抗素子であり、例えば白金（Ｐｔ）抵抗体である。この図に示されるように、従来の温度計測装置は、抵抗Ｒに定電流電源２２０から一定値の電流を流し、電圧測定部２１０により当該抵抗Ｒの両端に生じる電圧Ｖを測定する構成となっており、測定した電圧Ｖの値を用いて、温度を求めることができる。
【特許文献１】特開昭５７−９５６０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、上記構成の温度計測装置を用いて１ｍＫ程度の高精度な温度計測を行うことを考える。図７の抵抗ＲをＰＴ１００型（温度０℃で抵抗値１００Ω）の白金抵抗体とした場合、温度Ｔ℃における抵抗Ｒの抵抗値ＲＴは、
ＲＴ＝１００・（１＋α・Ｔ）  ［Ω］
と表される。但し、αは白金の抵抗値の温度変化率であり、α＝３８５０［ｐｐｍ／℃］である。定電流電源２２０によりＩ＝１［ｍＡ］の定電流を抵抗Ｒに流して温度計測を行うと、例えば室温２３℃における電圧測定部２１０の測定電圧Ｖ２３は、
Ｖ２３＝Ｉ・Ｒ２３
＝０．００１・１００・（１＋３８５０・１０−６・２３）
＝０．１０８８５５  ［Ｖ］
である。一方、温度が室温からΔＴ＝１［ｍＫ］変化したときの抵抗Ｒの抵抗値変化ΔＲは、
ΔＲ＝１００・α・ΔＴ
であるから、このときの測定電圧の変化ΔＶは、
ΔＶ＝Ｉ・ΔＲ
＝０．００１・１００・３８５０・１０−６・０．００１
＝０．００００００３８５  ［Ｖ］
となる。
【０００４】
上記のように微小な電圧変化ΔＶを検出するに当たって、通常はアンプを用いて電圧信号の増幅を行う。ところが、電圧測定部２１０で測定される電圧はＶ２３にΔＶが重畳した電圧であり、Ｖ２３がΔＶの１０５〜１０６程度の大きさであるため、電圧信号を増幅すると信号が飽和してしまい、ΔＶが検出できなくなってしまう。そのため、従来の温度計測装置では、１ｍＫ程度の微小な温度変化を計測することが難しかった。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、高精度な温度計測を行うことが可能な温度計測装置を提供することにある。また、当該温度計測装置を利用した気体供給装置、及び露光装置を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、測温抵抗素子を含んで構成され温度に応じた電圧信号又は電流信号を出力する温度検出回路と、前記温度検出回路からの出力信号に基づき温度を計算する演算部と、を備えた温度計測装置において、前記温度検出回路は、直列接続された第１抵抗及び第２抵抗と、直列接続された第３抵抗及び第４抵抗と、が並列に接続され、前記第１抵抗と前記第２抵抗との接続点、及び、前記第３抵抗と前記第４抵抗との接続点、の間の電圧又は電流を前記電圧信号又は前記電流信号として出力するブリッジ回路であって、前記第１〜第４抵抗のうち少なくとも一つが測温抵抗素子である、温度計測装置である。
【０００７】
また、本発明は、上記の温度計測装置において、前記第１〜第４抵抗のうち測温抵抗素子でない抵抗の抵抗値が、計測温度付近の温度において前記電圧信号又は前記電流信号が略ゼロとなるような値に設定された、温度計測装置である。
【０００８】
また、本発明は、上記の温度計測装置において、前記演算部は、前記温度検出回路からの出力信号に基づいて前記ブリッジ回路の構成要素である測温抵抗素子の抵抗値を求め、求めた抵抗値から該測温抵抗素子の温度と抵抗値の関係式を用いて温度を計算する、温度計測装置である。
【０００９】
また、本発明は、上記の温度計測装置を備え、該温度計測装置によって計測された温度に基づき所定の温度に調整された気体を供給する気体供給装置である。
【００１０】
また、本発明は、エネルギービームを感光基板に照射して所定パターンを前記感光基板上に形成する露光部と、前記露光部の少なくとも一部を収容する露光室と、前記露光室内に温度制御された気体を供給する気体供給部と、を備える露光装置において、前記気体供給部として上記の気体供給装置を用いる、露光装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、温度検出回路が、第１〜第４抵抗のうち少なくとも一つが測温抵抗素子であるブリッジ回路で構成されているので、当該ブリッジ回路の出力信号、即ち、第１抵抗と第２抵抗との接続点及び第３抵抗と第４抵抗との接続点の間の電圧信号又は電流信号、に含まれる温度変化分の相対的割合を大きくすることができる。これにより、高精度な温度計測を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施形態による温度計測装置の構成を示す図である。図１において、温度計測装置は、抵抗Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄからなるブリッジ回路と、抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ２と、電圧測定部１０と、増幅部２０と、ＡＤ変換部３０と、演算部４０と、定電圧電源５０と、を含んで構成されている。本温度計測装置のブリッジ回路は、定電圧電源５０が発生する定電圧ＶＣＣによって駆動される電圧励起型となっており、抵抗Ｒ１の一端（定電圧電源５０側）の電位をＲｅｆ（＋）、抵抗Ｒ２の一端（グランド側）の電位をＲｅｆ（−）とすると、ＶＣＣ＝Ｒｅｆ（＋）−Ｒｅｆ（−）である。
【００１３】
ブリッジ回路の各抵抗Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄは、抵抗Ｒａの一端と抵抗Ｒｃの一端とが抵抗Ｒ１に接続され、抵抗Ｒａの他端に抵抗Ｒｄの一端が接続され、抵抗Ｒｃの他端に抵抗Ｒｂの一端が接続され、抵抗Ｒｄの他端と抵抗Ｒｂの他端とが抵抗Ｒ２に接続されている。即ち、抵抗Ｒ１（抵抗Ｒ２）に対して、抵抗Ｒａと抵抗Ｒｄ、及び、抵抗Ｒｃと抵抗Ｒｂがそれぞれ直列に接続されるとともに、これら直列接続された抵抗Ｒａ，Ｒｄの組と、抵抗Ｒｃ，Ｒｂの組とが並列に接続されて、ブリッジ回路を形成している。
【００１４】
ブリッジ回路を構成している各抵抗のうち、抵抗Ｒａと抵抗Ｒｂは、温度に応じて抵抗値が変化する測温抵抗素子である。測温抵抗素子としては、白金（Ｐｔ）抵抗体やサーミスタを用いることができる。一方、抵抗Ｒｃと抵抗Ｒｂは（抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２も）、温度によって抵抗値が変化しない（抵抗値の温度変化量が無視できる程小さい）通常の金属抵抗である。
【００１５】
また、抵抗Ｒａと抵抗Ｒｂは抵抗値が同一であり、抵抗Ｒｃと抵抗Ｒｄも抵抗値が同一である。前者の抵抗値をＲｘ、後者の抵抗値をＲ３とする。
【００１６】
上記構成のブリッジ回路は、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２を介して、定電圧電源５０とグランドとの間に接続されている。更に、抵抗Ｒａと抵抗Ｒｄとの接続点Ａ、及び抵抗Ｒｃと抵抗Ｒｂとの接続点Ｂが電圧測定部１０に接続されており、接続点ＡＢ間の電圧ＶＡＢが電圧測定部１０によって測定されるようになっている。
【００１７】
このとき、並列接続されている抵抗Ｒａ及び抵抗Ｒｄの組と抵抗Ｒｃ及び抵抗Ｒｂの組それぞれの合成抵抗値は等しいから、前者と後者には同じ電流値の電流が流れることになる。その電流値Ｉは、ブリッジ回路の合成抵抗値ＲＢが
ＲＢ＝（Ｒ３＋Ｒｘ）／２
と表されるから、
Ｉ＝｛ＶＣＣ／（Ｒ１＋Ｒ２＋ＲＢ）｝／２＝ＶＣＣ／（２Ｒ１＋２Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒｘ）
……（１）
となる。但し、ＶＣＣは定電圧電源５０の出力電圧、Ｒ１は抵抗Ｒ１の抵抗値、Ｒ２は抵抗Ｒ２の抵抗値である。
【００１８】
電圧測定部１０の測定電圧ＶＡＢは、抵抗Ｒａによる降下電圧と抵抗Ｒｃによる降下電圧の差であるから、
ＶＡＢ＝Ｉ・Ｒ３−Ｉ・Ｒｘ＝ＶＣＣ・（Ｒ３−Ｒｘ）／（２Ｒ１＋２Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒｘ）
……（２）
となる。抵抗Ｒａと抵抗Ｒｂ（測温抵抗素子）の抵抗値Ｒｘが温度に応じて変化すると、測定電圧ＶＡＢはこの式（２）に従って変化する。抵抗値変化ΔＲｘが微小のとき、測定電圧の変化ΔＶＡＢは、式（２）を近似することにより、
ＶＡＢ＝ＶＡＢ，２３＋ΔＶＡＢ
ΔＶＡＢ≒−｛ＶＣＣ／（２Ｒ１＋２Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒｘ，２３）｝・ΔＲｘ    ……（３）
となる。但し、ＶＡＢ，２３及びＲｘ，２３はそれぞれ室温２３℃における値である。
【００１９】
ここで、式（２）によれば、温度変化が小さく抵抗値Ｒｘの変化が小さい場合には、抵抗値Ｒ３を抵抗値Ｒｘに近い値に設定しておくことによって、平均温度における測定電圧ＶＡＢの値が小さくなり、測定電圧ＶＡＢのうちの温度変化分ΔＶＡＢの相対的割合が大きくなる。以下、室温２３℃付近で温度が微小に変化する場合について、具体的数値例を説明する。
【００２０】
例１）抵抗Ｒａと抵抗ＲｂをＰＴ１００型の白金抵抗体とした例
温度Ｔ℃におけるＰＴ１００型（温度０℃で抵抗値１００Ω）の白金抵抗体の抵抗値ＲＴは、
ＲＴ＝１００・（１＋α・Ｔ）  ［Ω］    ……（４）
と表される。但し、αは白金の抵抗値の温度変化率であり、α＝３８５０［ｐｐｍ／℃］である。よって、室温２３℃において、抵抗Ｒａと抵抗Ｒｂの抵抗値はＲｘ，２３＝Ｒ２３＝１０８．８５５［Ω］であるので、抵抗Ｒｃと抵抗Ｒｄの抵抗値をＲ３＝１０９［Ω］とする。一方、温度計測装置の各抵抗による自己発熱を抑える（抵抗自体の発熱によって温度の計測精度が劣化しないようにする）ためには、電流値ＩをＩ＝１［ｍＡ］程度とする必要がある。この条件と式（１）から、例えばＲ１＝Ｒ２＝１．２［ｋΩ］とする（但し、ＶＣＣ＝５［Ｖ］とした）。これらの設定によれば、式（２）から、室温２３℃における測定電圧は、ＶＡＢ，２３＝０．０００１４４［Ｖ］となる。
【００２１】
一方、温度が室温からΔＴ＝１［ｍＫ］変化したときの抵抗Ｒａと抵抗Ｒｂの抵抗値変化ΔＲｘによる測定電圧の変化ΔＶＡＢは、式（３）及び式（４）より、
ΔＶＡＢ≒−｛ＶＣＣ／（２Ｒ１＋２Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒｘ，２３）｝・１００・α・ΔＴ
……（５）
＝０．００００００３８４  ［Ｖ］＝０．３８４［μＶ］
となる。
【００２２】
このように、室温２３℃における測定電圧の値ＶＡＢ，２３が、前述した従来の温度計測装置の測定電圧Ｖ２３よりも大幅に小さくなっている。したがって、温度変化による測定電圧の変化ΔＶＡＢが相対的に大きく測定されることになるので、電圧測定部１０による測定電圧ＶＡＢを増幅部２０で増幅することによって、ΔＶＡＢを高い精度で検出することができる。その結果、１ｍＫ程度の微小な温度変化であっても、演算部４０が式（２）及び式（４）、又は式（５）を用いることにより、ＶＡＢあるいはΔＶＡＢから温度を正確に計算することが可能である。
なお、抵抗値Ｒ３を上記例の場合よりも更に抵抗値Ｒｘに近い値に設定すれば、室温２３℃における測定電圧ＶＡＢ，２３を更に小さくし、温度変化分ΔＶＡＢの相対的割合を大きくすることができる。
【００２３】
例２）抵抗Ｒａと抵抗Ｒｂをサーミスタとした例
温度Ｔ［Ｋ］におけるサーミスタの抵抗値ＲＴは、
ＲＴ＝Ｒ０・ｅｘｐ｛Ｂ（１／Ｔ−１／Ｔ０）｝    ……（６）
と表される。但し、Ｒ０は基準温度Ｔ０［Ｋ］における抵抗値、Ｂはサーミスタ定数である。例えば、Ｔ０＝２５［℃］においてＲ０＝１０．７［ｋΩ］であり、Ｂ＝３４６２［Ｋ］である。このとき、室温２３℃において、抵抗Ｒａと抵抗Ｒｂの抵抗値はＲｘ＝Ｒ２３＝１１．５７［ｋΩ］となるので、抵抗Ｒｃと抵抗Ｒｄの抵抗値をＲ３＝１１．５［ｋΩ］とする。また、Ｒ１＝Ｒ２＝１［ｋΩ］、ＶＣＣ＝５［Ｖ］とする。これらの設定によれば、式（２）から、室温２３℃における測定電圧は、ＶＡＢ，２３＝−０．０１３４５［Ｖ］となり、また、温度が室温からΔＴ＝１［ｍＫ］変化したときの測定電圧の変化ΔＶＡＢは、ΔＶＡＢ＝０．００００８４１４［Ｖ］＝８４．１４［μＶ］となる。したがって、例１）の場合と同様に、演算部４０は、式（２）及び式（６）を用いることにより、ＶＡＢから温度を正確に計算することが可能である。
【００２４】
なお、以上説明した温度計測装置において、電圧測定部１０に代えてブリッジ回路のＡＢ間を流れる電流を測定する電流測定部を設け、測定した電流値に基づいて温度を計測する構成としてもよい。また、抵抗Ｒａ〜Ｒｄのうち少なくとも一つが測温抵抗素子である構成としてもよい。
【００２５】
次に、温度計測装置の他の実施形態を説明する。
図２は、本発明の一実施形態による温度計測装置の構成を示す図である。図２において、温度計測装置は、抵抗Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄからなるブリッジ回路と、抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ２と、電圧測定部１１と、増幅部２０と、ＡＤ変換部３０と、演算部４１と、定電流電源５１と、を含んで構成されている。本温度計測装置のブリッジ回路は、定電流電源５１が発生する定電流Ｉ０によって駆動される電流励起型となっており、抵抗Ｒ１の高電位側の電位をＲｅｆ（＋）、低電位側の電位をＲｅｆ（−）とすると、Ｉ０＝（Ｒｅｆ（＋）−Ｒｅｆ（−））／Ｒ１である。
【００２６】
ブリッジ回路及び各抵抗Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄは、図１と同一の構成であり、ブリッジ回路は、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２を介して、定電流電源５１とグランドとの間に接続されている。更に、抵抗Ｒａと抵抗Ｒｄとの接続点Ａ、及び抵抗Ｒｃと抵抗Ｒｂとの接続点Ｂが電圧測定部１１に接続されており、接続点ＡＢ間の電圧ＶＡＢが電圧測定部１１によって測定されるようになっている。
【００２７】
このとき、並列接続されている抵抗Ｒａ及び抵抗Ｒｄの組と抵抗Ｒｃ及び抵抗Ｒｂの組それぞれの合成抵抗値は等しいから、前者と後者には同じ電流値の電流Ｉ＝Ｉ０／２が流れることになる。
【００２８】
電圧測定部１１の測定電圧ＶＡＢは、抵抗Ｒａによる降下電圧と抵抗Ｒｃによる降下電圧の差であるから、
ＶＡＢ＝Ｉ・Ｒ３−Ｉ・Ｒｘ＝（Ｒ３−Ｒｘ）・Ｉ０／２    ……（７）
となる。抵抗Ｒａと抵抗Ｒｂ（測温抵抗素子）の抵抗値Ｒｘが温度に応じて変化すると、測定電圧ＶＡＢはこの式（７）に従って変化する。抵抗値変化ΔＲｘが微小のとき、測定電圧の変化ΔＶＡＢは、式（７）を近似することにより、
ＶＡＢ＝ＶＡＢ，２３＋ΔＶＡＢ
ΔＶＡＢ≒−（Ｉ０／２）・ΔＲｘ    ……（８）
となる。但し、ＶＡＢ，２３及びＲｘ，２３はそれぞれ室温２３℃における値である。
【００２９】
式（７）によれば、図１と同様に、温度変化が小さく抵抗値Ｒｘの変化が小さい場合には、抵抗値Ｒ３を抵抗値Ｒｘに近い値に設定しておくことによって、平均温度における測定電圧ＶＡＢの値が小さくなり、測定電圧ＶＡＢのうちの温度変化分ΔＶＡＢの相対的割合が大きくなる。以下、室温２３℃付近で温度が微小に変化する場合について、具体的数値例を説明する。
【００３０】
例３）抵抗Ｒａと抵抗ＲｂをＰＴ１００型の白金抵抗体とした例
温度Ｔ℃におけるＰＴ１００型の白金抵抗体の抵抗値ＲＴは、上述の式（４）で表され、室温２３℃における抵抗Ｒａと抵抗Ｒｂの抵抗値はＲｘ，２３＝Ｒ２３＝１０８．８５５［Ω］である。そこで、抵抗Ｒｃと抵抗Ｒｄの抵抗値をＲ３＝１１０［Ω］とする。また、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の抵抗値を、Ｒ１＝２．４２［ｋΩ］、Ｒ２＝１［ｋΩ］とする。一方、定電流電源５１からの定電流は、図１と同様に各抵抗による自己発熱を抑えるために、電流値をＩ０＝２［ｍＡ］とする。これらの設定によれば、式（７）から、室温２３℃における測定電圧は、ＶＡＢ，２３＝−０．０００５１７［Ｖ］となる。
【００３１】
一方、温度が室温からΔＴ＝１［ｍＫ］変化したときの抵抗Ｒａと抵抗Ｒｂの抵抗値変化ΔＲｘによる測定電圧の変化ΔＶＡＢは、式（４）及び式（８）より、
ΔＶＡＢ≒−（Ｉ０／２）・１００・α・ΔＴ    ……（９）
＝０．００００００１９２  ［Ｖ］＝０．１９２［μＶ］
となる。
【００３２】
このように、室温２３℃における測定電圧の値ＶＡＢ，２３が、前述した従来の温度計測装置の測定電圧Ｖ２３よりも大幅に小さくなっている。したがって、温度変化による測定電圧の変化ΔＶＡＢが相対的に大きく測定されることになるので、電圧測定部１１による測定電圧ＶＡＢを増幅部２０で増幅することによって、ΔＶＡＢを高い精度で検出することができる。その結果、１ｍＫ程度の微小な温度変化であっても、演算部４１が式（４）及び式（７）、又は式（９）を用いることにより、ＶＡＢあるいはΔＶＡＢから温度を正確に計算することが可能である。
なお、抵抗値Ｒ３を上記例の場合よりも更に抵抗値Ｒｘに近い値に設定すれば、室温２３℃における測定電圧ＶＡＢ，２３を更に小さくし、温度変化分ΔＶＡＢの相対的割合を大きくすることができる。
【００３３】
例４）抵抗Ｒａと抵抗Ｒｂをサーミスタとした例
温度Ｔ［Ｋ］におけるサーミスタの抵抗値ＲＴは、上述の式（６）で表される。上述の例２）と同じ定数を有するサーミスタを用いるとすれば、室温２３℃における抵抗Ｒａと抵抗Ｒｂの抵抗値はＲｘ＝Ｒ２３＝１１．５７［ｋΩ］であるので、抵抗Ｒｃと抵抗Ｒｄの抵抗値をＲ３＝１１．５［ｋΩ］とする。また、Ｒ１＝１１．８［ｋΩ］、Ｒ２＝１［ｋΩ］とする。一方、定電流電源５１からの定電流を、Ｉ０＝０．４２［ｍＡ］とする。これらの設定によれば、式（７）から、室温２３℃における測定電圧は、ＶＡＢ，２３＝０．０３６３［Ｖ］となり、また、温度が室温からΔＴ＝１［ｍＫ］変化したときの測定電圧の変化ΔＶＡＢは、ΔＶＡＢ＝０．００００８４１４［Ｖ］＝８４．１４［μＶ］となる。したがって、例３）の場合と同様に、演算部４１は、式（６）及び式（７）を用いることにより、ＶＡＢから温度を正確に計算することが可能である。
【００３４】
次に、本発明の気体供給装置及び露光装置の実施形態について図を参照して説明する。
図３は、本実施形態に係る露光装置ＥＸの構成を示す模式図である。
露光装置ＥＸは、レチクルＲとウエハＷとを一次元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を投影光学系１６を介してウエハＷ上の各ショット領域に転写するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、すなわち、いわゆるスキャニング・ステッパである。
露光装置ＥＸは、露光装置本体１０と、クリーンルーム内の床面Ｆ上に設置されると共に露光装置本体１０を収容する本体チャンバ４０と、本体チャンバ４０に隣接して配置された機械室７０とを備える。
【００３５】
露光装置本体１０は、露光光ＥＬによりレチクルＲを照明する照明光学系１２、レチクルＲを保持して移動可能なレチクルステージ１４、レチクルＲから射出される露光光ＥＬをウエハＷ上に投射する投影光学系１６、ウエハＷを保持して移動可能なウエハステージ２０と、投影光学系１６等を保持すると共にウエハステージ２０が搭載される本体コラム３０、露光装置ＥＸを統括的に制御する不図示の制御装置等を備える。
【００３６】
照明光学系１２は、レチクルステージ１４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、不図示の露光用光源から射出された露光光ＥＬの照度を均一化するオプティカルインテグレータ、コンデンサレンズ、リレーレンズ系、レチクルＲ上の露光光ＥＬによる照明領域をスリット状に設定する可変視野絞り等（いずれも不図示）を有している。これらの光学部材は、照明系ハウジング１２ａ内に所定の位置関係で収容される。
また、照明光学系１２は、不図示の引き回し光学系（リレー光学系）を介して、露光用光源に接続されている。なお、引き回し光学系は、その少なくとも一部にビーム・マッチング・ユニットと呼ばれる光軸調整用の光学系を含む。
このような構成により、照明光学系１２は、レチクルＲ上の所定の照明領域を、より均一な照度分布の露光光ＥＬで照明可能となっている。
なお、照明系ハウジング１２ａ、引き回し光学系が収容される筐体（不図示）は、それぞれ内部が不活性ガス（例えば窒素、ヘリウムなど）でパージされ、清浄度が極めて良好に維持されるようになっている。
また、照明系ハウジング１２ａの少なくとも一部は、サポートコラム３６により支持される。
【００３７】
露光用光源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）、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）等の紫外光が用いられる。
【００３８】
レチクルステージ１４は、レチクルＲを支持しつつ、投影光学系１６の光軸ＡＸに垂直な平面内の２次元移動及び微小回転を行うものである。なお、レチクルＲは、レチクルステージ１４に形成された矩形開口の周囲に設けられたレチクル吸着機構により真空吸着等される。
そして、レチクルステージ１４上のレチクルＲの２次元方向の位置及び回転角は、不図示のレーザ干渉計によりリアルタイムで計測され、その計測結果は制御装置に出力される。そして、制御装置がレーザ干渉計の計測結果に基づいてリニアモータ等を駆動することで、レチクルステージ１４に支持されているレチクルＲの位置決めが行われる。
なお、レチクルステージ１４は、サポートコラム３６により支持される。
【００３９】
投影光学系１６は、レチクルＲに形成されたパターンを所定の投影倍率でウエハＷに投影露光するものであって、複数の光学素子で構成される。これら光学素子は鏡筒１６ａで支持される。本実施形態において、投影光学系１６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１６は等倍系及び拡大系のいずれでもよい。
なお、鏡筒１６ａは、内部が不活性ガス（例えば窒素、ヘリウムなど）でパージされ、清浄度が極めて良好に維持されるようになっている。
また、投影光学系１６は、メインコラム３４の天板に設けられた不図示の穴部に挿入されて、支持される。
【００４０】
ウエハステージ２０は、ウエハＷを保持しつつ、不図示のリニアモータ等の駆動装置によって、光軸ＡＸに垂直な平面内の２次元移動及び微小回転を行うものである。ウエハＷは、ウエハステージ２０の上面に、真空吸着等によって保持されている。
また、ウエハステージ２０上には移動鏡２２が設けられ、これに対向する位置にはレーザ干渉計２４が設けられる。そして、ウエハステージ２０の２次元方向の位置及び回転角は、レーザ干渉計２４によりリアルタイムで計測され、計測結果が制御装置に出力される。そして、制御装置がレーザ干渉計２４の計測結果に基づいてリニアモータ等を駆動することで、ウエハステージ２０に保持されているウエハＷの位置決めが行われる。
なお、ウエハステージ２０は、メインコラム３４の底板を構成するステージベース上に支持される。
【００４１】
本体コラム３０は、本体チャンバ４０の底面上に設置されたベースプレート３８の上方に、複数の防振台３２を介して支持されている。本体コラム３０は、防振台３２によって支持されたメインコラム３４と、このメインコラム３４上部に立設されたサポートコラム３６とを有している。
そして、メインコラム３４の天井部となるメインフレームには、投影光学系１６が支持されている。また、サポートコラム３６には、レチクルステージ１４、照明光学系１２が支持されている。
【００４２】
本体チャンバ４０は、環境条件（清浄度、温度、圧力等）がほぼ一定に維持された露光室４２と、この露光室４２の側部に配置された不図示のレチクルローダ室及びウエハローダ室とを有するように形成されている。なお、露光室４２は、その内部に露光装置本体１０が配置される。
露光室４２の上部側面には、本体チャンバ４０内に温調した空気（気体）Ａを供給する機械室７０に接続される噴出口５０が設けられる。そして、機械室７０から送気される温調された空気Ａが噴出口５０からサイドフローにて露光室４２の上部空間４２ａに送り込まれるようになっている。
また、露光室４２の底部には、リターン部５２が設けられ、このリターン部５２の下方には、リターンダクト５４の一端が接続される。そして、リターンダクト５４の他端は、機械室７０に接続される。すなわち、露光室４２内の空気Ａがリターン部５２からリターンダクト５４を介して機械室７０に戻されるようになっている。
【００４３】
露光室４２の側面には、機械室７０に接続された給気管路６０が接続され、更に、露光室４２内に延設されている。その内部には、ヒータ６２、送風機６４、ケミカルフィルタＣＦ、フィルタボックスＡＦが順次配置されている。
更に、給気管路６０は、２つの分岐路６６ａ，６６ｂに分岐される。一方の分岐路６６ａは、温度安定化流路装置１００ａを介して気体噴出ユニット１０２ａに接続されている。他方の分岐路６６ｂは、温度安定化流路装置１００ｂを介して気体噴出ユニット１０２ｂが接続されている。
【００４４】
気体噴出ユニット１０２ａ，１０２ｂは、メインコラム３４の天板の下面に、断熱部材１０４を介して、それぞれ固定されている。気体噴出ユニット１０２ａ，１０２ｂの下面側には、温調された空気Ａを下方に向かって噴き出す不図示の噴出口がそれぞれ多数形成されている。
これにより、機械室７０から送気される温調された空気Ａが気体噴出ユニット１０２ａ、１０２ｂを経由した後に、気体噴出ユニット１０２ａ，１０２ｂからダウンフローにてメインコラム３４の内側空間４２ｂに送り込まれるようになっている。
また、メインコラム３４の下端側面（或いは底面）には、リターンダクト５６が接続され、このリターンダクト５６の他端は機械室７０に接続されている。なお、図示は省略されているが、リターンダクト５６は複数の分岐路を備え、それぞれの分岐路がメインコラム３４の底部（或いは底面）の複数箇所に接続されている。
【００４５】
図４〜図６は、温度安定化流路装置１００ａ，１００ｂの構成を示す模式図であって、図４は断面図、図５は分解図、図６は外観図である。
温度安定化流路装置１００ａ，１００ｂは、全体として直方体状の形状を有し、２つのアルミニウム製の筐体１１０，１２０と、筐体１１０，１２０の間に配置された温度緩衝部材１３０とから構成される。
【００４６】
筐体１１０は、直方体状の形状を有し、内部に密閉空間を形成する。そして、筐体１１０の密閉空間には、アルミニウム製のプレートフィン１１６が配置される。
プレートフィン１１６は、その表面積を増大するように波形状に曲折された板状部材からなり、これにより、後述する温調用媒体Ｃが流通する細い流路が形成される。なお、プレートフィン１１６のピッチ（フィンピッチ）は、温調用媒体Ｃとの熱交換を効率良く行うことができるように設定されており、例えば、高さ方向の寸法が１０ｍｍ〜１５ｍｍ程度、ピッチが１ｍｍ〜１．５ｍｍ程度のものが用いられる。
なお、プレートフィン１１６は、筐体１１０の天板、底板、側板に対して、ろう付けされる。
そして、筐体１１０の側板には、供給管１４２の一端が接続され、この供給管１４２の他端は温調装置１４０の吐出口に接続されている。同様に、対向する側板には、排出管１４４の一端が接続され、この排出管１４４の他端は温調装置１４０の戻り口に接続されている。このようにして、温調装置１４０、供給管１４２、筐体１１０、排出管１４４とからなる温調用媒体Ｃの循環経路が構成される。
なお、温調用媒体Ｃとしては、例えばフロリナート（登録商標）が用いられ、温調装置１４０により略一定温度に温度調整される。温調装置１４０には、図１の温度計測装置が備えられており、温調装置１４０は、当該温度計測装置によって計測された温度に基づいて、温度調整を行う。温調用媒体Ｃの正確な温度調整を行うためには、温度計測装置のうち少なくともブリッジ回路の部分を温度安定化流路装置１００ａ，１００ｂの近傍に配置して、当該近傍部分の温度を計測するようにすることが望ましい。これにより、プレートフィン１１６は、その温度が所定温度に維持される。なお、温調用媒体Ｃとして、気体を用いても構わない。
【００４７】
筐体１２０は、角管形の形状を有し、その内側の空間は、アルミニウム製のセパレートシート１２４によって上下方向に並ぶ複数の空間に区画され、各空間内にはアルミニウム製のプレートフィン（仕切部材）１２６がそれぞれ配置される。
プレートフィン１２６としては、プレートフィン１１６と同様の構成のものが用いられる。また、プレートフィン１２６のピッチ（フィンピッチ）は、空気Ａとの熱交換を効率良く行うことができるように設定される。なお、各プレートフィン１２６は、筐体１２０やセパレートシート１２４に対して、ろう付けされる。
そして、筐体１２０の一側には、取り付けフランジ６８ａが固定されており、この取り付けフランジ６８ａを介して分岐路６６ａ，６６ｂが接続される。同様に、筐体１２０の他側には、取り付けフランジ６８ｂが固定されており、この取り付けフランジ６８ｂを介して、分岐路６６ａ，６６ｂが接続されている。
すなわち、分岐路６６ａ，６６ｂを流通する空気Ａは、筐体１２０内に導入され、プレートフィン１２６の細い隙間からなる流路を通過して、気体噴出ユニット１０２ａ、１０２に排出されるようになっている。そして、プレートフィン１２６の細い隙間からなる流路を通過する際に、空気Ａの温度がプレートフィン１２６の温度と略同一になるようになっている。
【００４８】
温度緩衝部材１３０は、高分子材料、例えば、アクリル、ポリカーボネート、テフロン（登録商標）等からなる。すなわち、温度緩衝部材１３０は、筐体１２０よりも低い熱伝導率をする材料からなり、筐体１１０と筐体１２０との間に配置されることにより、筐体１２０を流通する温調用媒体Ｃからプレートフィン１１６及びプレートフィン１２６を介して筐体１２０を流通する空気Ａへの熱の伝達が緩やかに行われるようにするものである。
筐体１１０と筐体１２０との間に、高分子材料等からなる温度緩衝部材１３０を配置するのは、以下の理由による。
すなわち、筐体１１０と筐体１２０とは、熱伝導率の高い金属であるアルミニウムからなり、更に、温調用媒体Ｃ等との熱交換を効率良く行うことができるように設定されている。そして、筐体１１０の温度は、プレートフィン１１６の間を流通する温調用媒体Ｃにより温調することにより、温調用媒体Ｃの温度が効率良く筐体１１０から筐体１２０に伝導し、プレートフィン１２６を通過する空気Ａを温調するようになっている。
ところが、温調用媒体Ｃの温度は、温調装置１４０により略一定となるように制御されているが、微視的には周期的な温度変化を有したものとなっている。このため、プレートフィン１２６を通過する空気Ａに、温調用媒体Ｃの周期的な温度変化が伝わってしまう。
そして、このような空気Ａの周期的な温度変化は、空気のゆらぎとなって、ウエハステージ２０の位置を計測するレーザ干渉計２４等による計測に誤差を発生させてしまう。
現在、レーザ干渉計２４には、高い位置検出精度が求められており、そのために空気Ａには厳しい温度安定性（例えば、±０．００５℃以下）が要求されている。しかしながら、これに対応するように温調用媒体Ｃの温度を±０．００５℃以下に制御するのは非常に困難である。一例として、従来の温調装置１４０においては、制御定数の最適化（チューニング）を行った場合であっても、温調用媒体Ｃの温度には、温度振幅０．０３℃程度、温度変動周波数０．１〜０．３Ｈｚ程度の変動が残存してしまう。
そこで、筐体１１０と筐体１２０との間に、筐体１２０よりも熱伝導率の低い材料からなる温度緩衝部材１３０を配置する。これにより、筐体１１０と筐体１２０への熱伝達が緩やかに行われるようになり、急激な熱伝達が緩和される。
【００４９】
温度緩衝部材１３０の熱伝導率は、筐体１１０（温調用媒体Ｃ）の温度変動の周期と温度変動幅との少なくとも一方に基づいて規定される。また、温度緩衝部材１３０の厚みは、筐体１１０（温調用媒体Ｃ）の温度変動の周期と温度変動幅との少なくとも一方に基づいて規定される。
すなわち、温度緩衝部材１３０の厚みをδ（ｍ）、熱伝導率をα（ｍ２／秒）と表す。
また、筐体１１０（温調用媒体Ｃ）の温度を、
θ−θ０＝Ａ・ｓｉｎ（２πｆｔ＋Φ）と表す（なお、θ０は、温調用媒体Ｃの温度の時間平均値である。）。
そして、温度緩衝部材１３０の筐体１１０側と筐体１２０側の温度の振幅比を、
η＝Ａ´／Ａとする（なお、Ａ´は筐体１２０側の温度振幅）と、
η＝ｅｘｐ（−√（πｆ／α）δ）と表される。
このように、温度緩衝部材１３０の厚みδ、及び熱伝導率αを調整することにより、筐体１１０から筐体１２０への熱伝導を規定することが可能となる。具体的には、温度緩衝部材１３０の厚みδが大きい程、また熱伝導率αが低い程、温調用媒体Ｃの温度変化がプレートフィン１２６に伝わりづらくなる。
なお、温調用媒体Ｃの温度変化の周波数が低い場合には、その温度変化の振幅は減衰せずに伝達しやすい。一方、周波数が高い場合には、その温度変化の振幅は減衰して伝達しやすいという特徴がある。つまり、温度緩衝部材１３０は、周期的な温度変動に対して一種のローパスフィルタとして機能する。したがって、筐体１１０（温調用媒体Ｃ）の周期的な温度変化のうち、筐体１２０への熱伝導を抑制したい周波数に応じて、温度緩衝部材１３０の厚みδ、及び熱伝導率αを規定すればよい。
【００５０】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態による温度計測装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による温度計測装置の構成を示す図である。
【図３】露光装置ＥＸの構成を示す模式図である。
【図４】温度安定化流路装置１００ａ，１００ｂの構成を示す断面図である。
【図５】温度安定化流路装置１００ａ，１００ｂの構成を示す分解図である。
【図６】温度安定化流路装置１００ａ，１００ｂの構成を示す外観図である。
【図７】従来の温度計測装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
Ｒａ，Ｒｂ…抵抗（測温抵抗素子）  Ｒｃ，Ｒｄ，Ｒ１，Ｒ２…抵抗  １０，１１…電圧測定部  ２０…増幅部  ３０…ＡＤ変換部  ４０，４１…演算部  ５０…定電圧電源  ５１…定電流電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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