(57)【要約】【課題】  外形形状が制約される条件下においても所定の温度に調整された気体を均一な風速で被空調空間に供給することができる空調装置等を提供する。【解決手段】  エア流入口２を介して供給される温調エアをＹ方向に沿って分配する第１気圧室１１と、第１気圧室１１を通過した温調エアをＸ方向に分配する第２気圧室１２と、第２気圧室１２と吹き出し面１６との間であって、第２気圧室１２に対してＺ方向に位置する第３気圧室１２とを備え、吹き出し面１６は温調エアを被空調空間に向かって広がるように供給する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の温度に調整された気体を被空調空間に供給する空調装置において、
前記気体の流入口と、
前記被空調空間に対して前記気体を供給する導風部材と、
前記流入口と前記導風部材との間に設けられ、互いに連通する複数の気圧室と
を有することを特徴とする空調装置。
【請求項２】
互いに隣り合う前記気圧室の連通部の少なくとも１つは、前記それぞれの気圧室内における前記気体の圧力分布を均一化する圧力均一化部材を備えることを特徴とする請求項１記載の空調装置。
【請求項３】
前記圧力均一化部材の少なくとも一つは、通過する前記気体の温度を所定の温度に制御する温度制御部材であることを特徴とする請求項２記載の空調装置。
【請求項４】
前記導風部材は、前記被空調空間に向かって広がるように前記気体を供給することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の空調装置。
【請求項５】
前記気圧室は、前記流入口から流入する前記気体を第１方向に沿って分配する第１気圧室と、
前記第１気圧室を通過した前記気体を前記第１方向に交差する第２方向に分配する第２気圧室と、
前記第２気圧室と前記導風部材との間であって、前記第２気圧室に対して前記第１方向及び前記第２方向の両方向に交差する第３方向に位置する第３気圧室と
を備えることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の空調装置。
【請求項６】
前記第１気圧室の前記第１方向の長さは、前記第２気圧室の前記第２方向の長さよりも長いことを特徴とする請求項５記載の空調装置。
【請求項７】
前記気体の前記被空調空間への供給方向は前記第３方向であり、前記導風部材は、前記第１方向と前記第２方向との少なくとも一方向に沿って広がるように前記気体を供給することを特徴とする請求項５又は請求項６記載の空調装置。
【請求項８】
前記導風部材は、前記第２方向と前記第３方向とを含む面内で曲率を有する網状部材であることを特徴とする請求項７記載の空調装置。
【請求項９】
前記第１気圧室は、前記流入口から流入した前記気体が衝突する減圧壁を備えることを特徴とする請求項５から請求項８の何れか一項に記載の空調装置。
【請求項１０】
所定の方向に移動可能な可動体と、当該可動体に設けられた反射部に光ビームを照射して前記可動体の位置を計測する干渉計とを備える位置計測装置において、
所定の温度に調整された気体を前記光ビームに向けて送風する導風部材を有し、前記導風部材から送出された前記気体が前記光ビームに向かって広がるように前記気体を供給する空調装置を備えることを特徴とする位置計測装置。
【請求項１１】
前記空調装置は、前記導風部材から送出された前記気体が前記光ビームの光軸方向と交差する方向に広がるように前記気体を供給する空調装置を備えることを特徴とする請求項１０記載の位置計測装置。
【請求項１２】
前記空調装置は、前記気体の流入口と前記気体を供給する導風部材と、前記流入口と前記導風部材との間に設けられた互いに連通する複数の気圧室とを備え、
互いに隣り合う前記気圧室の連通部の少なくとも１つは、前記それぞれの気圧室内における前記気体の圧力分布を均一化する圧力均一化部材を備えることを特徴とする請求項１０又は請求項１１記載の位置計測装置。
【請求項１３】
前記圧力均一化部材の少なくとも一つは、通過する前記気体の温度を所定の温度に制御する温度制御部材であることを特徴とする請求項１２記載の位置計測装置。
【請求項１４】
前記空調装置は、前記流入口から流入する前記気体を第１方向に沿って分配する第１気圧室と、前記第１気圧室を通過した前記気体を前記第１方向に交差する第２方向に分配する第２気圧室と、前記第２気圧室と前記導風部材との間であって、前記第２気圧室に対して前記第１方向及び前記第２方向の両方向に交差する第３方向に位置する第３気圧室とを備え、
前記第１方向は、前記光ビームの光軸方向と平行であることを特徴とする請求項１２又は請求項１３記載の位置計測装置。
【請求項１５】
マスクを保持するマスクステージと、基板を保持する基板ステージとを備え、前記マスクに形成されたパターンを前記基板上に転写する露光装置において、
前記マスクステージ及び前記基板ステージの少なくとも一方の位置情報を前記可動体の位置情報として計測する請求項１０から請求項１４の何れか一項に記載の位置計測装置を備えることを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の温度に調整された気体を被空調空間に供給する空調装置、当該空調装置を備える位置計測装置、及び当該位置計測装置を備える露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子、液晶表示素子、撮像素子、薄膜磁気ヘッド、その他の微細なデバイスを製造するため、マスク又はレチクル（以下、これらを総称する場合は、マスクという）に形成されたパターンをウェハ又はガラスプレート等の基板上に転写する露光装置が用いられる。従来から各種の露光装置が案出されているが、近年においては、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（ステッパ）及びステップ・アンド・スキャン方式の露光装置が用いられることが多くなっている。
【０００３】
上記のステッパは、基板を二次元的に移動自在な基板ステージ上に載置し、この基板ステージにより基板を歩進（ステッピング）させて、マスクのパターンの縮小像を基板上の各ショット領域に一括露光する動作を順次繰り返す露光装置である。また、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置は、スリット状の露光光をマスクに照射している状態で、マスクを載置したマスクステージと基板を載置した基板ステージとを投影光学系に対して互いに同期走査させつつマスクに形成されたパターンの一部を基板のショット領域に逐次転写し、１つのショット領域に対するパターンの転写が終了すると基板をステッピングさせて他のショット領域にパターンの転写を行う露光装置である。
【０００４】
上記のステッパ及びステップ・アンド・スキャン方式の露光装置は、何れも基板ステージを精確に移動させる必要があるため、基板ステージの位置情報を高い精度で検出するレーザ干渉計が設けられる。また、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置は、基板ステージに同期させてマスクステージを移動させているため、マスクステージの位置情報を検出するレーザ干渉計も設けられている。レーザ干渉計は、レーザ光等の高コヒーレントな測定光を基板ステージ又はマスクステージに設けられた移動鏡に照射するとともに高コヒーレントな参照光を位置が固定された固定鏡に照射し、移動鏡で反射された測定光と固定鏡で反射された参照光とを干渉させて得られる干渉光を検出して基板ステージ又はマスクステージの位置情報を検出するものであり、例えば０．１〜１ｎｍ程度の高分解能を有する。
【０００５】
レーザ干渉計は、環境温度の変動又は空気の揺らぎがあると、測定光の光路長又は参照光の光路長が変化するため検出精度が悪化する。かかる検出精度の悪化を防止して高い検出精度を維持するために、測定光及び参照光の光路全体を均一温度に維持するとともに、均一流速に維持する空調装置が用いられる。例えば、上記のステッパの基板ステージに対しては移動面内の直交する２方向にレーザ干渉計が設けられるが、各々のレーザ干渉計から射出される測定光及び参照光の光路を空調するために、各々の光路の側方から空調された気体を扇状に吹き出して各々の光路に振り分ける空調装置が設けられている。また、以下の特許文献１に示す通り、測定光及び参照光の光路を筒状部材で覆い、筒状部材の内部を空調する空調装置が設けられている。
【特許文献１】特開平５−２８３３１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、空調された気体を扇状に吹き出す空調装置は、測定光及び参照光の光路に対して様々な角度で入射するとともに、吹き出し方向により気体の風速の分布が生じるため、光路全体を均一な風速で空調することができず、レーザ干渉計の検出精度を低下させる虞があるという問題があった。また、光路を筒状部材で覆い、その内部を空調する空調装置は、以下の理由で機構上実現が困難であり、また筒状部材の内部を均一温度、均一風速に維持するのが困難であるという問題があった。
【０００７】
つまり、基板ステージが測定光の光路に平行な方向に移動する場合には測定光の光路長が基板ステージの移動距離に応じて変化するため、基板ステージの移動により生ずる光路長の変化に合わせて筒状部材を伸縮させる機構と、基板ステージが測定光の光路に対して交差する方向に移動する場合には測定光の光路長は変化しないが、基板ステージが移動しても筒状部材が基板ステージの移動方向に移動しない機構とが必要になるからである。
【０００８】
また、露光装置は基板ステージの上方向に投影光学系が配置され、投影光学系の側方には基板に形成されたマーク（アライメントマーク）の位置情報を計測するアライメントセンサと基板の上下方向の位置及び姿勢を検出するフォーカス検出系とが配置される。また、基板ステージの最大移動量に合わせてレーザ干渉計とステージとの距離は長く設定される。このため、空調装置は上下方向に薄く、測定光の光路の方向に長い形状にならざるを得ず、外形形状が大きく制限されてしまう。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、外形形状が制約される条件下においても所定の温度に調整された気体を均一な風速で被空調空間に供給することができる空調装置、当該空調装置を備える位置計測装置、及び当該位置計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の空調装置は、所定の温度に調整された気体を被空調空間（ＡＰ）に供給する空調装置（１）において、前記気体の流入口（２）と、前記被空調空間に対して前記気体を供給する導風部材（１６）と、前記流入口と前記導風部材との間に設けられ、互いに連通する複数の気圧室（１１〜１３）とを有することを特徴としている。
この発明によれば、流入口から流入した所定の温度に調整された気体が複数設けられた気圧室を介することで風速が均一化され、この気体が導風部材から被空調空間に対して供給されるため、被空調空間に対して所定の温度に調整された気体を均一な風速で供給することができる。
上記課題を解決するために、本発明の位置計測装置は、所定の方向に移動可能な可動体（２１、３０）と、当該可動体に設けられた反射部（２２、３１）に光ビームを照射して前記可動体の位置を計測する干渉計（２４、３２）とを備える位置計測装置において、所定の温度に調整された気体を前記光ビームに向けて送風する導風部材（１６）を有し、前記導風部材から送出された前記気体が前記光ビームに向かって広がるように前記気体を供給する空調装置（２７、３６）を備えることを特徴としている。
この発明によれば、空調装置に設けられた導風部材から所定の温度に調整された気体を光ビームに向かって広がるように供給しているため、温度の異なる空気が光ビームの光路に巻き込まれて生ずる影響を極力低減することができ、その結果として可動体の位置情報を高い精度で計測することができる。また、所定の温度に調整された気体を光ビームに向かって広がるように供給することで、装置の小型化を図ることができる。
また、本発明の露光装置は、マスク（Ｒ）を保持するマスクステージ（２１）と、基板（Ｗ）を保持する基板ステージ（３０）とを備え、前記マスクに形成されたパターンを前記基板上に転写する露光装置において、前記マスクステージ及び前記基板ステージの少なくとも一方の位置情報を前記可動体の位置情報として計測する上記の位置計測装置を備えることを特徴としている。
この発明によれば、小型であり高い精度でマスクステージ又は基板ステージの少なくとも一方の位置情報を計測する位置計測装置を備えているため、微細なパターンを基板上に精確に形成することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、流入口から流入した所定の温度に調整された気体が複数設けられた気圧室を介することで風速が均一化され、この気体が導風部材から被空調空間に対して供給されるため、被空調空間に対して所定の温度に調整された気体を均一な風速で供給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、空調装置に設けられた導風部材から所定の温度に調整された気体を光ビームに向かって広がるように供給しているため、温度の異なる空気が光ビームの光路に巻き込まれて生ずる影響を極力低減することができ、その結果として可動体の位置情報を高い精度で計測することができるという効果がある。また、所定の温度に調整された気体を光ビームに向かって広がるように供給することで、装置の小型化を図ることができるという効果がある。
更に、本発明によれば、小型であり高い精度でマスクステージ又は基板ステージの少なくとも一方の位置情報を計測する位置計測装置を備えているため、微細なパターンを基板上に精確に形成することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による空調装置、位置計測装置、及び露光装置について詳細に説明する。
【００１３】
〔空調装置〕
図１は、本発明の一実施形態による空調装置の構成を示す上面透視図である。また、図２は図１中のＡ−Ａ線に沿った断面矢視図であり、図３は図１中のＢ−Ｂ線に沿った断面矢視図である。以下の説明においては、図１〜図３中に示したように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。尚、本実施形態において設定されたＸＹＺ座標系は、ＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定されているものとする。
【００１４】
図１〜図３に示す通り、本実施形態の空調装置１の外形形状は、Ｙ方向の長さが長く、Ｚ方向の幅が短い偏平状の略直方体形状である。空調装置１の一側（図１、図２に示した例では、空調装置１の−Ｘ方向の側に位置する面）には、不図示の送風機から吐出された温度が一定に調整されたエア（気体）（以下、温調エアという）を内部に流入させる流入口としてのエア流入口２が設けられており、空調装置１はエア流入口２から流入した温調エアの流速（速度）を均一化して被空調空間ＡＰに流出する。エア流入口２の断面形状は、例えば円形形状又は矩形形状である。尚、図１〜図３に示す通り、本実施形態においては、例えばレーザ干渉計から射出される測定光の光路ＬＰがＹ軸と平行になるよう被空調空間ＡＰに配置されているものとする。
【００１５】
空調装置１の内部には、エア流入口２から流入した温調エアの圧力を調整し、流速を均一化するために、互いに連通する複数の気圧室が設けられている。図１、図２に示す例では、第１気圧室１１、第２気圧室１２、及び第３気圧室１３の３つの気圧室が設けられている。第１気圧室１１は、エア流入口２に連通して設けられたＹ方向に延在する気圧室であって、Ｚ方向の長さが空調装置１のＺ方向の高さと同程度に設定され、エア流入口２から流入した温調エアをＹ方向（光路ＬＰに沿った方向）に沿って分配する。
【００１６】
第２気圧室１２は、Ｙ方向の長さが第１気圧室のＹ方向の長さと等しく設定され、第１気圧室１１に対してＸ方向に位置し、Ｚ方向の長さが第１気圧室１１よりも短く設定された気圧室であり、第１気圧室１１を介した温調エアをＸ方向（光路ＬＰに沿った方向に交差する方向）に沿って分配する。尚、第２気圧室１２のＸ方向の長さは、第１気圧室１１のＹ方向の長さよりも短く設定されている。これは、空調装置１のＸ方向の長さを短くするためである。第３気圧室１３は、Ｙ方向の長さが第１気圧室１１及び第２気圧室１２のＹ方向の長さと等しく設定され、第２気圧室１２に対して−Ｚ方向に位置する気圧室である。
【００１７】
第１気圧室１１と第２気圧室１２との間は圧力均一化部材としての圧損シート１４で仕切られており、第２気圧室１２と第３気圧室１３との間は圧力均一化部材かつ温度制御部材としての温度安定化流路１５で仕切られており、第３気圧室１３と被空調空間ＡＰとの間は導風部材としての温調エアの吹き出し面１６で仕切られている。上記の圧損シート１４は、メッシュ状の板状部材又は多数のパンチ孔が形成された板状部材である。尚、空調エアの汚染を防止するために、テフロン（登録商標）製のシート又はステンレス製の板状部材を用いることが好ましい。圧損シート１４は、エア流入口２から流入する温調エアの動圧を低減することで、風速不均一性を低減するために設けられる。尚、温度安定化流路１５の温度を制御する制御装置は図示を省略している。
【００１８】
上記温度安定化流路１５は、温度制御された冷媒により一定の温度に保たれた複数のフィンを１〜数ミリメートル程度の間隔をもって配列して構成される。温度安定化流路１５に設けられたフィンとフィンとの間を温調エアが通過することで、温調エアの温度を更に高精度で温度調整することができる。この温度安定化流路１５は通過する温調エアの温度制御以外に、第２気圧室１２からの温調エアを層流化して吹き出し方向に指向性を持たせるとともに、ＸＹ面内における圧力損失（圧損）のばらつきを均一化するためにも用いられる。尚、温度安定化流路１５に設けられたフィンとフィンとの間隔を狭くしてフィンのＺ方向の長さを長くするほど、温度安定性及び制御性は高くなるが、圧損が増加する。
【００１９】
また、温度安定化流路１５は、−Ｘ方向及び＋Ｘ方向にそれぞれ設けられた支持部材１７，１８により挟持された状態で支持されているが、温度安定化流路１５の上面の＋Ｚ方向の位置と支持部材１７，１８の上面の＋Ｚ方向の位置とが一致するように、つまり、温度安定化流路１５と支持部材１７，１８との間で段差が生じないように支持されている。これは、温度安定化流路１５と支持部材１７，１８との段差により、圧損シート１４を通過して第２気圧室１２に流入した温調エアが渦を生じ、部分的に−Ｚ方向の圧力が低下するのを防止するためである。かかる対策を施すことにより、温度安定化流路１５から第３気圧室１３への温調エアの吹き出しはほぼ均一になる。
【００２０】
また、図２を参照すると、第２気圧室１２のＺ方向の長さは第１気圧室１１のＺ方向の長さよりも短く設定されており、第１気圧室１１の壁面の１つは圧損シート１４と減圧壁としての支持部材１７とから構成される。このため、エア流入口２から流入した温調エアは、その流れの一部が支持部材１７に衝突し、これによってもエア流入口２から流入する温調エアの動圧が低減される。かかる構成にすることで空調装置１のトータルの圧損を大きく増加させることなく、温調エアの動圧を低減することができる。これにより、空調エアを空調装置１に供給する送風機として、より小型で送風能力が低いものを用いることが可能となる。
【００２１】
第３気圧室１３と被空調空間ＡＰとを仕切る温調エアの吹き出し面１６は第３気圧室１３を介した温調エアが被空調空間ＡＰに向かって広がって供給されるように構成されている。具体的には、例えば図２に示す通り、Ｘ方向に沿った形状が−Ｚ方向に凸形状となるよう曲率をもって構成されるとともに、図３に示す通り、Ｙ方向に沿った形状が−Ｚ方向に凸形状となるよう曲率をもって構成されている。この吹き出し面１６は、第１気圧室１１と第２気圧室１２との間を仕切る圧損シート１４と同様の網状部材で構成されている。尚、吹き出し面１６は必ずしも全面が曲面状に形成されている必要はなく、端部（Ｘ方向における両端部及びＹ方向における両端部）のみが曲面状に形成されていればよい。
【００２２】
このように、吹き出し面１６が温調エアを被空調空間ＡＰに向かって広がって供給されるように構成するのは、吹き出し面１６から被空調空間ＡＰに供給された温調エアの端部における流速の乱れを極力防止するとともに小型化を実現するためである。つまり、一般的に、ある一方向に流体の流れがあると、その流れのある流体によって周囲に存在する気体等が流体の流れに巻き込まれる。この巻き込まれた気体は流体の流れを乱してしまう。この乱れを防止するためには流れを極力太くして、巻き込みの影響が流れの中心部に殆ど及ばないようにすればよい。
【００２３】
しかしながら、この考え方を本実施形態の空調装置１に適用すると、Ｘ方向の長さ及びＹ方向の長さがある程度以上必要となって、装置の大型化を招いてしまう。そこで、本実施形態では、被空調空間ＡＰに対して温調エアを広がるように供給することで端部の巻き込みの影響を少なくし、これにより装置の小型化を実現している。
【００２４】
次に、上記構成における本発明の一実施形態による空調装置１の動作について説明する。不図示の送風機から吐出され、所定の温度に調整された温調エアはエア流入口２から空調装置１内に導入される。導入された温調エアは、第１気圧室１１に流入して圧損シート１４及び支持部材１７に衝突して動圧が低減されて、Ｙ方向（光路ＬＰに沿った方向）に分配される。ここで、第１気圧室１１と第２気圧室１２とは圧損シート１４で仕切られているため、第１気圧室１１の内部がある程度の圧力に達するまで温調エアは第１気圧室１１に充満する。
【００２５】
この作用により、第１気圧室１１に充満した温調エアはＹ方向に沿った圧力の分布がほぼ均一となり、圧損シート１４を通過して第２気圧室１２に流入する温調エアは風速（風量）がＹ方向の位置に拘わらずほぼ一定となる。第２気圧室１２に流入した温調エアはＸ方向（光路ＬＰに沿った方向に交差する方向）に分配される。本実施形態では、第２気圧室１２と第３気圧室１３との間に温度安定化流路１５を設け、第３気圧室１３と被空調空間ＡＰとの間に吹き出し面１６を設けており、吹き出し面１６の圧損が高いため第１気圧室１１と同様に、第２気圧室１２の内部に温調エアが充満する。これにより、Ｘ方向についても温調エアが均一に広がることになる。
【００２６】
ここで、第２気圧室１２の底部において、温度安定化流路１５と支持部材１７，１８との間で段差が生じないように設定されている。これにより、第１気圧室１１から第２気圧室１２に流入した温調エアが第２気圧室１２内で渦を作ることなく第２気圧室１２内に広がるため、より均一に温度安定化流路１５へ温調エアを供給することができる。温調エアが温度安定化流路１５へ流入すると高精度で温度が調整されるとともに、層流化されて温度安定化流路１５の出口面に対して垂直に（−Ｚ方向へ）指向性をもって吹き出される。
【００２７】
温度安定化流路１５から吹き出された温調エアは、第３気圧室１３で一旦溜められることで、Ｙ方向及びＸ方向に均一化され、所定の圧力以上になると吹き出し面１６から被空調空間ＡＰへ供給される。ここで、吹き出し面１６のＸ方向の形状及びＹ方向の形状は−Ｚ方向に凸形状であるため、吹き出し面１６からレーザ干渉計の測定光に向かって広がるように温調エアが吹き出される。
【００２８】
これにより、光路ＬＰに交差するＸ方向に関しては、被空調空間ＡＰに配された光路ＬＰの近傍に存在する温度が異なる空気を光路ＬＰ内に巻き込むことなく、一定温度の温調エアを一定流速で光路ＬＰに供給することができる。また、光路ＬＰに沿ったＹ方向に関しても、温調エアが広がるように吹き出されるため、一定温度の温調エアを一定流速で光路ＬＰに供給することができる。これにより、光路ＬＰ全体に亘って一定温度の温調エアを一定流速で供給することができる。
【００２９】
以上、本発明の一実施形態による空調装置について説明したが、本発明の空調装置は上記実施形態に制限されることなく、本発明の範囲の内で自由に変更することが可能である。例えば、上記実施形態においては第３気圧室１３と被空調空間ＡＰとの間を仕切る吹き出し面１６の形状をＸ方向及びＹ方向に関して−Ｚ方向に凸形状にすることで温調エアを被空調空間ＡＰに向かって広がるように供給していたが、被空調空間ＡＰに対して温調エアを広がるように供給することができるのであれば、吹き出し面１６の形状は制限されることはない。
【００３０】
また、上記実施形態では第３気圧室１３を設ける構成としたが、吹き出し面１６に相当する構成を温度安定化流路１５の流入面側に設けて第３気圧室を省略した構成であっても良い。この場合、温度安定化流路１５の流出面が被空調空間ＡＰとの境界になるが、被空調空間ＡＰに対して温調エアを広がるように供給するために、温度安定化流路１５の流出面の形状をＸ方向及びＹ方向に関して−Ｚ方向に凸形状とするようにしても良い。
【００３１】
また、上記実施形態では第２気圧室１２と第３気圧室１３との間に温度安定化流路１５を設けた構成としたが、温度安定化流路１５は必ずしも必須の構成ではなく、温度安定化流路１５に代えて圧損シート１４と同様の圧損シートを設けた構成であっても良い。また更に、上記実施形態においては、互いに隣り合う気圧室の連通部に圧力均一化部材を設けていた。例えば、第１気圧室１１と第２気圧室１２との間に圧損シート１４を設け、第２気圧室１２と第３気圧室との間に温度安定化流路１５を設けていた。しなしながら、圧力均一化部材は必ずしも互いに隣り合う気圧室の連通部の全てに設けられている必要はなく、少なくとも１つの連通部に設けられていれば良い。
【００３２】
更に、上記実施形態に示した空調装置１は第１気圧室１１〜第３気圧室１３の３つの気圧室を備える構成であったが、気圧室の数は複数であればよく必ずしも３つの気圧室に制限される訳ではない。また、各々の気圧室は内部に何も形成されていない略直方体の形状であったが、内部に整流板を設けた構成であっても良い。
【００３３】
〔位置計測装置及び露光装置〕
次に、位置計測装置及び露光装置について詳細に説明する。図４は、本発明の一実施形態による位置計測装置を備える本発明の一実施形態による露光装置の概略構成を示す図である。図４に示した露光装置は、レチクルＲとウェハＷとを同期移動させつつレチクルＲに形成されたパターンの像を逐次ウェハＷに転写する所謂ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置である。図４において、２０は、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）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）、若しくはＦ２エキシマレーザ（波長１５７ｎｍ）等の光源を含み、これらの光源から射出される光の光強度分布を一様にするとともに、所定の形状に整形した照明光ＩＬを射出する照明光学系である。
【００３４】
２１は、マスクとしてのレチクルＲを載置する可動体としてのレチクルステージであり、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸの方向に微動可能で、且つその光軸ＡＸに垂直な面内で２次元移動及び微小回転可能に構成される。レチクルステージ２１の一端には、反射部としての移動鏡２２が取り付けられており、この移動鏡２２の鏡面に対向した位置に本発明の一実施形態による位置計測装置の一部をなすレーザ干渉計２４が配置されている。また、前述した照明光学系２０には固定鏡２３が取り付けられている。尚、固定鏡２３は投影光学系ＰＬに取り付けても良い。
【００３５】
レーザ干渉計２４は偏光方向が互いに直交する２つの直線偏光のレーザ光（光ビーム）を射出する。一方のレーザ光は偏光ビームスプリッタ２５を透過して移動鏡２２に照射され、他方のレーザ光は偏光ビームスプリッタ２５で反射されてミラー２６を介して固定鏡２３に照射される。移動鏡２２及び固定鏡２３で反射されたレーザ光は、入射した光路ＬＰ１，ＬＰ２をそれぞれ逆方向へ進んでレーザ干渉計２４に入射する。レーザ干渉計２４はこれらのレーザ光を干渉させて得られる干渉光を検出してレチクルステージ２１の位置情報を得る。
【００３６】
レーザ干渉計２４から射出されるレーザ光の光路ＬＰ１，ＬＰ２の上方（＋Ｚ方向）には空調装置２７が配置されている。この空調装置２７は図１〜図３を参照して説明した空調装置１と同様のものであり、レーザ干渉計２４から射出されるレーザ光の光路ＬＰ１，ＬＰ２に対して一定温度の温調エアを一定流速で供給する。空調装置２７は温調エアを−Ｚ方向に供給するため、レーザ光の光路ＬＰ１，ＬＰ２の両方の光路に対して一定温度の温調エアを一定流速で供給することができる。尚、図４に示したＸＹＺ直交座標系と図１〜図３に示したＸＹＺ直交座標系は同じ座標系である。このため、空調装置２７は長手方向がＹ方向に設定されて配置されている。尚、空調装置２７は不図示のコラムに取り付けられて固定される。
【００３７】
尚、図４では図示を簡略化しているが、移動鏡２２はＸ軸に垂直な鏡面を有する移動鏡及びＹ軸に垂直な鏡面を有する移動鏡から構成されている。また、レーザ干渉計２４は、Ｙ軸に沿って移動鏡２２にレーザビームを照射する２個のＹ軸用のレーザ干渉計及びＸ軸に沿って移動鏡２２にレーザビームを照射するＸ軸用のレーザ干渉計より構成され、Ｙ軸用の２個のレーザ干渉計及びＸ軸用の１個のレーザ干渉計によりレチクルステージ２１のＸ座標及びＹ座標が計測される。また、Ｙ軸用の２個のレーザ干渉計の計測値の差により、レチクルステージ２１の回転角が計測される。空調装置２７は各々のレーザ干渉計毎に設けられる。
【００３８】
レーザ干渉計２４によって検出されたレチクルステージ２１のＸ座標、Ｙ座標、及び回転角の情報は主制御系２８に供給される。主制御系２８は供給されたステージ位置情報をモニターしつつ駆動系２９へ制御信号を出力し、レチクルステージ２１の位置決め動作を制御する。
【００３９】
レチクルステージ２１上に載置されたレチクルＲには透明なガラス基板表面にクロム等によって半導体素子、液晶表示素子等のデバイスパターンＤＰが形成されている。照明光学系２０から射出された照明光ＩＬによってレチクルＲが照明されると、レチクルＲに形成されたデバイスパターンＤＰの像が投影光学系ＰＬを介してウェハＷ上に転写される。ウェハＷは、可動体としてのウェハステージ３０上に載置されている。尚、レチクルＲのデバイスパターンＤＰが形成された面（パターン面）とウェハＷの表面とは、投影光学系ＰＬに関して光学的に共役に設定される。
【００４０】
ウェハステージ３０はＸＹ平面内においてウェハＷを移動させるＸＹステージ、Ｚ軸方向にウェハＷを移動させるＺステージ、ウェハＷをＸＹ平面内で微小回転させるステージ、及びＺ軸に対する角度を変化させてＸＹ平面に対するウェハＷの傾きを調整するステージ等から構成される。ウェハステージ３０の上面の一端にはウェハステージ３０の移動可能範囲以上の長さを有する反射部としての移動鏡３１が取り付けられ、移動鏡３１の鏡面に対向した位置にレーザ干渉計３２が配置されている。また、前述した投影光学系ＰＬには固定鏡３３が取り付けられている。
【００４１】
レーザ干渉計３２は、偏光方向が互いに直交する２つの直線偏光のレーザ光を射出する。一方のレーザ光は偏光ビームスプリッタ３４を透過して移動鏡３１に照射され、他方のレーザ光は偏光ビームスプリッタ３４で反射されてミラー３５を介して固定鏡３３に照射される。移動鏡３１及び固定鏡３３で反射されたレーザ光は、入射した光路ＬＰ３，ＬＰ４をそれぞれ逆方向へ進んでレーザ干渉計３２に入射する。レーザ干渉計３２はこれらのレーザ光を干渉させて得られる干渉光を検出してウェハステージ３０の位置情報を得る。
【００４２】
レーザ干渉計３２から射出されるレーザ光の光路ＬＰ３，ＬＰ４の上方（＋Ｚ方向）には空調装置３６が配置されている。この空調装置３６は図１〜図３を参照して説明した空調装置１と同様のものであり、レーザ干渉計３２から射出されるレーザ光の光路ＬＰ３，ＬＰ４に対して一定温度の温調エアを一定流速で供給する。空調装置２７と同様に、空調装置３６は温調エアを−Ｚ方向に供給するため、レーザ光の光路ＬＰ３，ＬＰ４の両方の光路に対して一定温度の温調エアを一定流速で供給することができる。尚、図４に示したＸＹＺ直交座標系と図１〜図３に示したＸＹＺ直交座標系は同じ座標系である。このため、空調装置３６は長手方向がＹ方向に設定されて配置されている。尚、空調装置３６は不図示のコラムに取り付けられて固定される。
【００４３】
尚、図４では図示を簡略化しているが、移動鏡３１はＸ軸に垂直な鏡面を有する移動鏡及びＹ軸に垂直な鏡面を有する移動鏡から構成されている。図５は、ウェハステージ３０、レーザ干渉計３２、及び空調装置３６の位置関係を示す斜視図である。図５に示す通り、移動鏡３１はＸ軸に垂直な鏡面を有する移動鏡３１Ｘ及びＹ軸に垂直な鏡面を有する移動鏡３１Ｙから構成されている。
【００４４】
また、レーザ干渉計３２は、Ｙ軸に沿って移動鏡３１にレーザビームを照射する２個のＹ軸用のレーザ干渉計及びＸ軸に沿って移動鏡３１にレーザビームを照射するＸ軸用のレーザ干渉計より構成され、Ｙ軸用の１個のレーザ干渉計及びＸ軸用の１個のレーザ干渉計によりウェハステージ３０のＸ座標及びＹ座標が計測される。尚、図５においては、１つのＹ軸用のレーザ干渉計３２Ｙのみを図示しており、もう１つのＹ軸用のレーザ干渉計及びＸ軸用のレーザ干渉計の図示は省略している。
【００４５】
図５においては、レーザ干渉計３２Ｙに設けられた空調装置３６のみを図示しているが、空調装置３６は各々のレーザ干渉計毎に設けられる。図５を参照すると、空調装置３６は、図１〜図３に示した光路ＬＰの位置に光路ＬＰ４が位置するように配置されている。空調装置３６のエア流入口２にはダクト４０が取り付けられており、不図示の送風機から温度が一定に調整された温調エアが供給されている。空調装置３６はこの温調エアの流速を均一化するとともに高精度の温度調整を行い、光路ＬＰ３，ＬＰ４に対して一定流速の温調エアを供給する。
【００４６】
また、上記のＹ軸用の２個のレーザ干渉計の計測値の差により、ウェハステージ３０の回転角が計測される。レーザ干渉計３２によって計測されたウェハステージ３０のＸ座標、Ｙ座標、及び回転角の情報は主制御系２８に供給される。主制御系２８は供給されたステージ位置情報をモニターしつつ駆動系３７へ制御信号を出力し、ウェハステージ３０の位置決め動作を制御する。
【００４７】
また、本実施形態の露光装置は、オフ・アクシス方式のウェハ・アライメントセンサ３８を投影光学系ＰＬの側方に備える。このウェハ・アライメントセンサ３８は、ＦＩＡ（Field Image Alignment）方式のアライメントセンサである。ウェハ・アライメントセンサ３８は、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知ビームとしてウェハＷ上に照射し、ウェハＷから得られる反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子で撮像し、得られた画像信号を画像処理することでウェハＷに形成されたマークのＸ方向及びＹ方向における位置情報を計測する。ウェハ・アライメントセンサ３８の計測結果は主制御系２８に供給される。
【００４８】
更に、本実施形態の露光装置は、投影光学系ＰＬの側面にウェハＷのＺ軸方向の位置及びＸＹ平面に対する傾斜量を計測するための斜入射方式の多点のメインフォーカスセンサ（図示省略）が設置されている。このメインフォーカスセンサは、ウェハＷ上においてレチクルＲの像が投影される露光領域内の予め設定された複数の計測点にスリット像を投影する照射光学系と、それらスリット像からの反射光を受光してそれらスリット像を再結像し、これら再結像されたスリット像の横ずれ量に対応する複数のフォーカス信号を生成する集光光学系とから構成され、それら複数のフォーカス信号が主制御系２８に供給されている。そして、主制御系２８が集光光学系から出力されるフォーカス信号に基づいて常に投影光学系ＰＬの最良結像面にウェハＷの表面が位置するように駆動系３７を介してウェハステージ３０を制御する。
【００４９】
レチクルＲに形成されたデバイスパターンＤＰの像をウェハＷ上に転写するときには、まず、主制御系２８は図示せぬレチクルライメント系を用いてレチクルＲの正確な位置情報を計測するとともに、ウェハアライメント系を用いてウェハＷの正確な位置情報を計測した後、これらの計測結果とレーザ干渉計２４及びレーザ干渉計３２の測定結果とに基づいてレチクルＲとウェハＷの相対的な位置を調整する。次に、駆動系２９及び駆動系３７へ制御信号を出力して、レチクルＲとウェハＷとの移動を開始させ、スリット状の照明光ＩＬをレチクルＲに照射する。その後は、レーザ干渉計２４及びレーザ干渉計３２の検出結果をモニタしつつ、レチクルＲとウェハＷとを同期移動させてデバイスパターンＤＰを逐次ウェハＷ上に転写する。
【００５０】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限される訳ではなく、本発明の範囲内で自由に変更することができる。例えば、上述の実施形態では、露光装置に設けられたステージ２１，３０の二次元平面内の位置を計測する位置計測装置を例に挙げて説明したが、本発明の位置計測装置はこれに限られる訳ではなく、例えば特開平１０−９７９８２号公報、特開２０００−４９０６６号公報、及び特表２００１−５１３２６７号等に開示されているように、二次元平面内を移動するステージ等の測定対象の該二次元平面に直交する方向の位置情報、回転や傾き等を測定する位置計測装置に適用することができる。
【００５１】
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、本発明はステップ・アンド・リピート方式の露光装置にも適用可能である。また、本実施形態の露光装置の照明光学系２０が備える光源は、超高圧水銀ランプ、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ、又はＦ２レーザのみならず、Ｘ線や電子線などの荷電粒子線を用いることができる。例えば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱電子放射型のランタンヘキサボライト（ＬａＢ６）、タンタル（Ｔａ）を用いることができる。また、前述した実施形態においては、半導体素子又は液晶表示素子を製造する場合を例に挙げて説明したが、もちろん、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本発明を適用することができる。
【００５２】
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。
【００５３】
特に、発振波長を１．５４４〜１．５５３μｍの範囲内とすると、発生波長が１９３〜１９４ｎｍの範囲内の８倍高調波、即ちＡｒＦエキシマレーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られ、発振波長を１．５７〜１．５８μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７〜１５８ｎｍの範囲内の１０倍高調波、即ちＦ２レ−ザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。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Ｆ２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。
【００５４】
また、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。更には、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ェ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、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウェハなどが用いられる。
【００５５】
次に、上述した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）の製造例のフローチャートを示す図である。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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
以上説明したマイクロデバイス製造方法においては、露光ステップ（ステップＳ２６）において前述した信号処理方法を用いてマスク及びウェハの位置情報が高い精度をもって測定されるため、ウェハ上に既に形成されているパターンとウェハ上に転写するパターンとの重ね合わせ精度を向上させることができ、結果的に最小線幅が０．１μｍ程度の高集積度のデバイスを歩留まり良く生産することができる。
【００６０】
また、半導体素子等のマイクロデバイスだけではなく、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等で使用されるレチクル又はマスクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシリコンウェハ等ヘ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（深紫外）やＶＵＶ（真空紫外）光等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、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶等が用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置や電子線露光装置等では、透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウェハ等が用いられる。なお、このような露光装置は、ＷＯ９９／３４２５５号、ＷＯ９９／５０７１２号、ＷＯ９９／６６３７０号、特開平11−194479号、特開2000−12453号、特開2000−29202号等に開示されている。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施形態による空調装置の構成を示す上面透視図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線に沿った断面矢視図である。
【図３】図１中のＢ−Ｂ線に沿った断面矢視図である。
【図４】本発明の一実施形態による位置計測装置を備える本発明の一実施形態による露光装置の概略構成を示す図である。
【図５】ウェハステージ３０、レーザ干渉計３２、及び空調装置３６の位置関係を示す斜視図である。
【図６】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。
【図７】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】
【００６２】
１      空調装置
２      エア流入口（流入口）
１１    第１気圧室
１２    第２気圧室
１３    第３気圧室
１４    圧損シート（圧力均一化部材）
１５    温度安定化流路（圧力均一化部材、温度制御部材）
１６    吹き出し面（導風部材）
１７    支持部材（減圧壁）
２１    レチクルステージ（可動体、マスクステージ）
２２    移動鏡（反射部）
２４    レーザ干渉計（干渉計）
２７    空調装置
３０    ウェハステージ（可動体、基板ステージ）
３１    移動鏡（反射部）
３２    レーザ干渉計（干渉計）
３６    空調装置
ＡＰ    被空調空間
Ｒ      レチクル（マスク）
Ｗ      ウェハ（基板）
【図１】
2005043021.tif 000003
【図２】
2005043021.tif 000004
【図３】
2005043021.tif 000005
【図４】
2005043021.tif 000006
【図５】
2005043021.tif 000007
【図６】
2005043021.tif 000008
【図７】
2005043021.tif 000009