(57)【要約】露光装置（１０）は、供給装置（５２、５６、５８、６２、６４）により供給される気体の流路の一部を構成し、流入する気体の温度変動を抑制して噴出ユニット（１０２Ａ、１０２Ｂ）をそれぞれ介して露光室（１６）内の空間、例えばメインコラム（３４）内部のウエハステージ（ＷＳＴ）の移動空間に向けて流出する温度安定化流路装置（１００Ａ、１００Ｂ）を備えている。このため露光室内には、温度変動が抑制された気体が供給される。従って、露光室内の少なくとも一部における気体の温度変動を抑制して、露光室内における温度制御性の向上が可能となる。
2002101804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギビームによりマスクを介して感光物体を露光し、前記マスクに形成されたパターンを前記感光物体上に転写する露光装置本体の少なくとも一部が収容された露光室と；
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装置と；
前記気体供給装置により供給される気体の流路の一部を構成し、流入する気体の温度変動を抑制して前記露光室内に向けて流出する少なくとも１つの温度安定化流路装置と；を備える露光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の露光装置において、
前記温度安定化流路装置は、前記気体の温度変動を流入時の１／５以下に抑制して流出することを特徴とする露光装置。
【請求項３】
請求項２に記載の露光装置において、
前記温度安定化流路装置は、前記気体の温度変動を流入時の１／１０以下に抑制して流出することを特徴とする露光装置。
【請求項４】
請求項１に記載の露光装置において、
前記露光装置本体は、前記露光室内に収容された対象物の位置情報を検出ビームを用いて検出する位置検出系を備え、
前記温度安定化流路装置を経由した前記気体は、前記検出ビームの光路又はその近傍に噴き出されることを特徴とする露光装置。
【請求項５】
請求項４に記載の露光装置において、
前記位置検出系は、前記マスクと前記感光物体との少なくとも一方の位置情報を検出する干渉計システムを含むことを特徴とする露光装置。
【請求項６】
請求項４に記載の露光装置において、
前記露光装置本体は、前記マスクを介した前記エネルギビームを前記感光物体上に投射する投影光学系を更に備え、
前記位置検出系は、前記投影光学系の光軸方向に関する前記感光物体表面の位置情報を検出する光学式位置検出器を含むことを特徴とする露光装置。
【請求項７】
請求項６に記載の露光装置において、
前記光学式位置検出器は、前記投影光学系の光軸に対して前記検出ビームを傾けて前記感光物体に照射する送光系と、前記感光物体の表面で反射された前記検出ビームを受光する受光系と、を備える斜入射方式の焦点位置検出系であることを特徴とする露光装置。
【請求項８】
請求項７に記載の露光装置において、
前記温度安定化流路装置を介した前記気体の噴出し口を有し、前記送光系と受光系の並ぶ方向と交差して配置された噴き出しダクトを更に備えることを特徴とする露光装置。
【請求項９】
請求項１に記載の露光装置において、
前記温度安定化流路装置の１つには、その一部に前記気体の噴き出し口が設けられていることを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の露光装置において、
前記温度安定化流路装置として、前記気体の流路の途中に配置された第１温度安定化流路装置と、前記気体の噴き出し口が設けられた第２温度安定化流路装置とが設けられていることを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の露光装置において、
前記温度安定化流路装置の上流側の前記流路上に配置され、前記気体中の化学物質を除去する化学物質除去フィルタを更に備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の露光装置において、
前記温度安定化流路装置から流出する前記気体は、その少なくとも一部が、上方から下方に向かって噴き出されることを特徴とする露光装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の露光装置において、
前記露光装置本体は、前記マスクを保持するマスクステージと、前記感光物体を保持する物体ステージとを備え、
前記露光室は、前記マスクステージと前記物体ステージとの少なくとも一方の特定ステージの移動空間を含み、
前記温度安定化流路装置から流出する前記気体は、その少なくとも一部が、前記移動空間内で上方から下方に向かって噴き出されることを特徴とする露光装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の露光装置において、
前記温度安定化流路装置は、前記気体に比べて熱伝導率が高く、かつ熱容量が十分に大きな素材から成り、内部空間が仕切り部材によって多数の小空間に仕切られ、該多数の小空間の少なくとも一部が前記気体の流路を構成する筐体を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の露光装置において、
前記筐体は、金属製であることを特徴とする露光装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の露光装置において、
前記筐体は、アルミニウム製であることを特徴とする露光装置。
【請求項１７】
請求項１４に記載の露光装置において、
前記気体の流路を構成する多数の小空間は、ハニカム状であることを特徴とする露光装置。
【請求項１８】
請求項１４に記載の露光装置において、
前記温度安定化流路装置は、前記筐体の温度を所定温度に維持する温度調整装置を更に備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の露光装置において、
前記温度調整装置は、前記多数の小空間のうちの一部を冷却用液体の流路とする液体冷却装置を含むことを特徴とする露光装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の露光装置において、
前記気体の流路内の気体の流れと、前記冷却用液体の流路内の冷却液体の流れとは互いに逆向きであることを特徴とする露光装置。
【請求項２１】
請求項１４に記載の露光装置において、
前記筐体に流入する気体の温度変動の振幅と前記筐体から流出する気体の温度変動の振幅との比が１よりも小さくなるように、前記筐体の質量、前記筐体内の流路の長さ、及び前記小空間の幅の少なくとも１つが設定されていることを特徴とする露光装置。
【請求項２２】
請求項１４に記載の露光装置において、
前記温度安定化流路装置は、前記小空間の幅よりも小さいスケールで前記気体を乱して対流を起こす部材を含むことを特徴とする露光装置。
【請求項２３】
請求項１に記載の露光装置において、
前記気体供給装置は、前記温度安定化流路装置の上流側の前記流路に配置され、前記気体から不純物を除去する除去装置を含むことを特徴とする露光装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の露光装置において、
前記温度安定化流路装置は、内部に形成される多数の小空間の少なくとも一部が前記気体の流路となるユニットを含むことを特徴とする露光装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載の露光装置において、
前記温度安定化流路装置は、前記小空間の幅よりも小さいスケールで前記気体を乱して対流を起こす部材を含むことを特徴とする露光装置。
【請求項２６】
請求項２５に記載の露光装置において、
前記ユニットに流入する気体の温度変動の振幅と前記ユニットから流出する気体の温度変動の振幅との比が１よりも小さくなるように、前記ユニットの質量、前記ユニット内の流路の長さ、及び前記小空間の幅の少なくとも１つが設定されることを特徴とする露光装置。
【請求項２７】
請求項２６に記載の露光装置において、
前記ユニットの温度を調整する温度調整装置を更に備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２８】
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１〜２７のいずれか一項に記載の露光装置を用いて露光を行うことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項２９】
パターンを有する第１物体を介してエネルギビームで感光性の第２物体を露光する露光装置内で温度制御された気体の流路の一部を構成する温度安定化流路装置であって、
前記気体に比べて熱伝導率が高く、かつ熱容量が大きいとともに、前記気体が通る内部空間を多数の小空間に仕切る仕切り部材を有する筐体を備え、
前記筐体に流入する気体の温度変動の振幅と前記筐体から流出する気体の温度変動の振幅との比が１よりも小さくなるように、前記筐体の質量、前記筐体内の流路の長さ、及び前記小空間の幅の少なくとも１つが設定されることを特徴とする温度安定化流路装置。
【請求項３０】
請求項２９に記載の温度安定化流路装置において、
前記小空間の幅よりも小さいスケールで前記気体を乱して対流を起こす部材を含むことを特徴とする温度安定化流路装置。
【請求項３１】
請求項２９に記載の温度安定化流路装置において、
前記筐体は、金属製であることを特徴とする温度安定化流路装置。
【請求項３２】
請求項３１に記載の温度安定化流路装置において、
前記筐体は、アルミニウム製であることを特徴とする温度安定化流路装置。
【請求項３３】
請求項２９〜３２のいずれか一項に記載の温度安定化流路装置において、
前記筐体の温度を調整する温度調整装置を更に備えることを特徴とする温度安定化流路装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、露光装置及びデバイス製造方法、並びに温度安定化流路装置に係り、更に詳しくは、半導体素子、液晶表示素子等を製造する際にリソグラフィ工程で用いられる露光装置及びその露光装置を用いて露光を行うデバイス製造方法、並びに前記露光装置に好適に用いることができる温度安定化流路装置に関する。
背景技術
従来より、半導体素子、液晶表示素子等を製造するリソグラフィ工程では、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）や、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）などの露光装置が用いられている。
近年、これらの露光装置では、半導体素子等の高集積化に応じて回路パターンが微細化し、必然的に解像力の向上が要請されるようになったのに伴い、露光波長が短波長化している。現在では、発振波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザや、更に短波長の発振波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザが光源として使用されるに至っている。かかる短波長化した光源を用いる露光装置では、各光源の輝度不足を補うためにレジストの感度を上げて対応しようとの観点から、基板上に塗布されるレジストとして、レジスト中の感光剤に酸発生剤を含み、露光で発生した酸により、続く熱処理（ＰＥＢ）において触媒反応が誘起され、現像液に対して不溶化（ネガ型）又は可溶化（ポジ型）が促進される、高感度の化学増幅型レジスト（ｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ  ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  ｒｅｓｉｓｔ）が用いられるようになっている。
ところで、最近になって雰囲気中の微量ガスが、露光装置に対して悪影響をもたらすことが分かってきた。例えば、基板上にポジ型化学増幅型レジストを塗布した場合、雰囲気中のｐｐｂレベルの微量な塩基性ガスが、当該ポジ型化学増幅型レジストの表面に発生した酸触媒を中和して表面難溶化層を形成し、露光して現像した後、矩形になるべきレジスト断面がＴシェイプと呼ばれる、Ｔの字に似たひさしを形成してしまう現象が生じる。そのままでは高感度レジストである化学増幅型レジストを用いることができないので、オーバーコート等が必要となり、スループットが低下することになる。
また、露光光の短波長化、高照度化に伴い、雰囲気中の例えばアンモニアガス、硫黄酸化物、あるいは有機珪素化合物などが短波長紫外線による強いエネルギを受けて光化学反応を起こし、露光装置内の光学部品の表面に曇り物質として析出する。この析出が、ある程度の量になってくると光線の散乱や吸収の原因となり、照射面上での照度低下や照度の面内均一性悪化という現象を生じさせることがわかってきた。このように、雰囲気中の化学汚染物質を低濃度に抑え込んでおくことが重要になってきている。
このような理由により、現状の露光装置では、内部の環境を厳密に管理することが求められている。
一方、露光装置は、非常に精密な装置であることからその各部に所望の性能を発揮させるため、内部の温度状態が一定に制御されている必要がある。かかる温度制御のため、従来の露光装置では、温度調整装置により温度制御された気体を露光装置本体が収容された環境制御チャンバ（エンバイロンメンタル・チャンバ）内に送り込むことにより、その環境制御チャンバ内部の空間が均一な温度分布となるようにしている。更に、環境制御チャンバ内部の前述したアンモニアその他の化学汚染物質の濃度を低濃度にするためには、温度制御された気体が環境制御チャンバ内部に送り込まれる前に化学汚染物質を除去しておけば良い。このため、気体中の化学汚染物質を化学吸着及び物理吸着にて除去するフィルタ装置（以下、適宜「ケミカルフィルタ装置」とも呼ぶ）が一般的に用いられている。
半導体素子は将来的に更なる高集積化の実現が要請されることは確実であり、露光装置にもこれに応えるべく、より高精度な露光を実現できることが要請される。このため、露光装置の構成各部の更なる性能の向上が求められ、その１つとして、マスク又は基板の位置制御性の向上がある。
しかるに、露光装置の内部には、温度制御が困難な熱源が種々存在し、これらの熱源の発熱に起因して環境制御チャンバ内に送り込まれた空調用気体、例えば空気の温度変動（いわゆる空気揺らぎ）が発生する。この空気揺らぎは、マスクあるいは基板の位置を計測する各種のセンサ類の計測誤差の要因となる。要求される露光精度が厳しくなると、空気の温度変動がその実現の障害となりかねない。このため、環境制御チャンバ内部の温度制御性能の更なる向上が求められている。
また、最近になって、前述したケミカルフィルタ装置を通過する前より通過した後で空気の温度変動の幅が増加することが判明している。しかし、環境制御チャンバ内のケミカルクリーン度を維持するためには、ケミカルフィルタが必要であり、容易に排除することは困難である。
さらに、露光光として波長が２００ｎｍ程度以下、特に波長が１８０ｎｍ程度以下の真空紫外光を用いる場合、露光光が通る光路のほぼ全てを窒素、又はヘリウムなどの不活性ガスなどでパージすることが好ましい。このため、例えば感光物体（表面にレジスト層が形成されたウエハやガラスプレートなど）を保持する可動体が配置され、かつ感光物体と投影光学系との間の光路を覆う筐体（サブチャンバ）内に、温度が厳しく管理された窒素又は不活性ガスなどのパージガスを供給する必要がある。
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、露光装置本体の少なくとも一部が収容された露光室内における空調用気体あるいはパージガスの温度変動を抑制することができる露光装置を提供することにある。
本発明の第２の目的は、高集積度のマイクロデバイスを生産性良く製造することができるデバイス製造方法を提供することにある。
本発明の第３の目的は、露光装置内部の気体（空調用気体あるいはパージガス）の温度変動を抑制することができる温度安定化流路装置を提供することにある。
発明の開示
本発明は、第１の観点からすると、エネルギビームによりマスクを介して感光物体を露光し、前記マスクに形成されたパターンを前記感光物体上に転写する露光装置本体の少なくとも一部が収容された露光室と；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装置と；前記気体供給装置により供給される気体の流路の一部を構成し、流入する気体の温度変動を抑制して前記露光室内に向けて流出する少なくとも１つの温度安定化流路装置と；を備える露光装置である。
本明細書において、露光室とは、露光装置本体の一部が収容された空間、すなわち、光源から感光物体に至るエネルギビームの光路の一部を含む空間を意味する。
これによれば、気体供給装置により供給される気体の流路の一部を構成し、流入する気体の温度変動を抑制して前記露光室内に向けて流出する温度安定化流路装置を備えているので、露光室内には、温度変動が抑制された気体が供給される。従って、露光装置本体の少なくとも一部が収容された露光室内における気体（空調用気体あるいはパージガス）の温度変動を抑制して、露光室内における温度制御性の向上が可能となる。
この場合において、前記温度安定化流路装置は、前記気体の温度変動を流入時の１／５以下、好ましくは１／１０以下に抑制して流出することとすることができる。
本発明の露光装置では、前記露光装置本体は、前記露光室内に収容された対象物の位置情報を検出ビームを用いて検出する位置検出系を備え、前記温度安定化流路装置を経由した前記気体は、前記検出ビームの光路又はその近傍に噴き出されることとすることができる。
この場合において、前記位置検出系は、前記マスクと前記感光物体との少なくとも一方の位置情報を検出する干渉計システムを含むこととすることができる。
本発明の露光装置では、前記露光装置本体が、前記マスクを介した前記エネルギビームを前記感光物体上に投射する投影光学系を更に備える場合、前記位置検出系は、前記投影光学系の光軸方向に関する前記感光物体表面の位置情報を検出する光学式位置検出器を含むこととすることができる。
この場合において、前記光学式位置検出器は、前記投影光学系の光軸に対して前記検出ビームを傾けて前記感光物体に照射する送光系と、前記感光物体の表面で反射された前記検出ビームを受光する受光系と、を備える斜入射方式の焦点位置検出系であることとすることができる。
この場合において、前記温度安定化流路装置を介した前記気体の噴出し口を有し、前記送光系と受光系の並ぶ方向（前記送光系及び受光系の光軸、又は前記検出ビームが通る光路と平行な方向）と交差（例えば直交）して配置された噴き出しダクトを更に備えることとすることができる。
本発明の露光装置では、前記温度安定化流路装置の１つには、その一部に前記気体の噴き出し口が設けられていることとすることができる。
この場合において、前記温度安定化流路装置として、前記気体の流路の途中に配置された第１温度安定化流路装置と、前記気体の噴き出し口が設けられた第２温度安定化流路装置とが設けられていることとすることができる。
本発明の露光装置では、前記温度安定化流路装置の上流側の前記流路上に配置され、前記気体中の化学物質を除去する化学物質除去フィルタを更に備えることとすることができる。
本発明の露光装置では、前記温度安定化流路装置から流出する前記気体は、その少なくとも一部が、上方から下方に向かって噴き出されることとすることができる。
本発明の露光装置では、前記露光装置本体は、前記マスクを保持するマスクステージと、前記感光物体を保持する物体ステージとを備え、前記露光室は、前記マスクステージと物体ステージとの少なくとも一方の特定ステージの移動空間を含み、前記温度安定化流路装置から流出する前記気体は、その少なくとも一部が、前記移動空間内で上方から下方に向かって噴き出されることとすることができる。
本発明の露光装置では、前記温度安定化流路装置は、前記気体に比べて熱伝導率が高く、かつ熱容量が十分に大きな素材から成り、内部空間が仕切り部材によって多数の小空間に仕切られ、該多数の小空間の少なくとも一部が前記気体の流路を構成する筐体を備えることとすることができる。
この場合において、前記筐体は、前記気体に比べて熱伝導率が高く、かつ熱容量が十分に大きな金属製であることとすることができ、そのような金属として例えばアルミニウムが挙げられる。
本発明の露光装置では、温度安定化流路装置が前記筐体を備える場合、前記気体の流路を構成する多数の小空間は、ハニカム状であることとすることができる。かかる場合には、筐体を軽量でかつ高剛性にすることができる。
本発明の露光装置では、温度安定化流路装置が前記筐体を備える場合、前記温度安定化流路装置は、前記筐体の温度を所定温度に維持する温度調整装置を更に備えることとすることができる。
この場合において、前記温度調整装置は、前記多数の小空間のうちの一部を冷却用液体の流路とする液体冷却装置を含むこととすることができる。
この場合において、前記気体の流路内の気体の流れと、前記冷却用液体の流路内の冷却液体の流れとは互いに逆向きであることとすることができる。
本発明の露光装置では、温度安定化流路装置が前記筐体を備える場合、前記筐体に流入する気体の温度変動の振幅と前記筐体から流出する気体の温度変動の振幅との比が１よりも小さくなるように、前記筐体の質量、前記筐体内の流路の長さ、及び前記小空間の幅の少なくとも１つが設定されていることとすることができる。
本発明の露光装置では、温度安定化流路装置が前記筐体を備える場合、前記温度安定化流路装置は、前記小空間の幅よりも小さいスケールで前記気体を乱して対流を起こす部材（前記仕切り部材との兼用、及び別部材のいずれでも良い）を含むこととすることができる。
本発明の露光装置では、前記気体供給装置は、前記温度安定化流路装置の上流側の前記流路に配置され、前記気体から不純物を除去する除去装置を含むこととすることができる。
この場合において、前記温度安定化流路装置は、内部に形成される多数の小空間の少なくとも一部が前記気体の流路となるユニットを含むこととすることができる。
この場合において、前記温度安定化流路装置は、前記小空間の幅よりも小さいスケールで前記気体を乱して対流を起こす部材を含むこととすることができる。
この場合において、前記ユニットに流入する気体の温度変動の振幅と前記ユニットから流出する気体の温度変動の振幅との比が１よりも小さくなるように、前記ユニットの質量、前記ユニット内の流路の長さ、及び前記小空間の幅の少なくとも１つが設定されることとすることができる。
この場合において、前記ユニットの温度を調整する温度調整装置を更に備えることとすることができる。
本発明は、第２の観点からすると、温度安定化流路装置は、パターンを有する第１物体を介してエネルギビームで感光性の第２物体を露光する露光装置内で温度制御された気体の流路の一部を構成する温度安定化流路装置であって、前記気体に比べて熱伝導率が高く、かつ熱容量が大きいとともに、前記気体が通る内部空間を多数の小空間に仕切る仕切り部材を有する筐体を備え、前記筐体に流入する気体の温度変動の振幅と前記筐体から流出する気体の温度変動の振幅との比が１よりも小さくなるように、前記筐体の質量、前記筐体内の流路の長さ、及び前記小空間の幅の少なくとも１つが設定されることを特徴とする温度安定化流路装置である。
これによれば、露光装置内で温度制御された気体の流路の一部を構成する温度安定化流路装置は、気体に比べて熱伝導率が高く、かつ熱容量が大きいとともに、気体が通る内部空間を多数の小空間に仕切る仕切り部材を有する筐体を備え、筐体に流入する気体の温度変動の振幅と筐体から流出する気体の温度変動の振幅との比が１よりも小さくなるように、筐体の質量、筐体内の流路の長さ、及び小空間の幅の少なくとも１つが設定されている。このため、温度安定化流路装置により、露光装置内の気体（空調用気体又はパージガス）の温度変動を抑制することが可能となる。
この場合において、前記小空間の幅よりも小さいスケールで前記気体を乱して対流を起こす部材（前記仕切り部材と兼用しても良いし、別部材であっても良い）を含むこととすることができる。
本発明の温度安定化流路装置では、前記筐体は、前記気体に比べて熱伝導率が高く、かつ熱容量が十分に大きな金属製であることとすることができ、そのような金属として例えばアルミニウムが挙げられる。
本発明の温度安定化流路装置では、前記筐体の温度を調整する温度調整装置を更に備えることとすることができる。
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露光を行うことにより、感光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。
発明を実施するための最良の形態
≪第１の実施形態≫
以下、本発明の第１の実施形態を図１〜図１０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１０の全体構成が概略的に示されている。
この露光装置１０は、クリーンルーム内の床面Ｆ上に設置された本体チャンバ１２と、この本体チャンバ１２に隣接して配置された機械室１４とを備えている。
本体チャンバ１２の内部は、環境条件（清浄度、温度、圧力等）がほぼ一定に維持され、その内部空間内には、機械室１４側の１つの大部屋１６と、この大部屋１６の機械室１４と反対側に上下２段に配置された２つの小部屋１８、２０とが設けられている。この内、大部屋１６は、その内部に露光装置本体２２が収容された露光室となっている。以下においては、この大部屋１６を、露光室１６と呼ぶ。
上記一方（上段）の小部屋１８は、その内部に、複数枚のマスク（及び第１物体）としてのレチクルを保管するレチクルライブラリ８０、水平多関節型ロボットから成るレチクルローダ８２が、露光室１６と反対側から順次配置されている。レチクルローダ８２によって、レチクルＲが露光装置本体２２を構成する後述するマスクステージとしてのレチクルステージＲＳＴ上に搬入され、かつレチクルステージＲＳＴ上から搬出される。本実施形態では、これらレチクルライブラリ８０とレチクルローダ８２とによってレチクルローダ系が構成され、このレチクルローダ系が小部屋１８に収容されている。そこで、以下においては、小部屋１８を、レチクルローダ室１８と呼ぶものとする。
なお、レチクルローダ系は、上記構成に限られるものではなく、例えば複数枚のレチクルを収容可能なボトムオープンタイプの密閉式カセット（コンテナ）をレチクルライブラリ８０の代わりに用いても良いし、あるいはレチクルローダとして搬送アームをスライドさせる機構を用いても良い。また、レチクル保管部（レチクルライブラリ８０）とレチクルローダ８２とを異なる部屋に配置しても良いし、あるいは前述の密閉式カセットをレチクルローダ室１８の上部に載置し、その気密性を維持した状態でボトムオープンにてレチクルをレチクルローダ室１８内に搬入するようにしても良い。すなわち、小部屋１８にはレチクルローダのみが配置されていても良い。なお、密閉式カセットをレチクルローダ室１８の上部に載置し、このカセット内のレチクルをレチクルローダ室１８内に搬入する構成では、密閉式カセットとレチクルステージとの間に設定されるレチクルの搬送路の途中にレチクルを保管するバッファカセット（前述のレチクルライブラリ８０に相当）を設け、予めこのバッファカセットに少なくとも１つの密閉式カセット内の１又は複数枚のレチクルを移動しておき、レチクル交換時間の短縮などを図るようにしても良い。
また、他方（下段）の小部屋２０は、その内部に、複数枚の感光物体（及び感光性の第２物体）としてのウエハを保管するウエハキャリア８４、ウエハキャリア８４に対してウエハを出し入れする水平多関節型ロボット８６及び該ロボット８６と露光装置本体２２を構成する物体ステージとしてのウエハステージＷＳＴとの間でウエハを搬送するウエハ搬送装置８８とが収容されている。本実施形態では、これらウエハキャリア８４、ロボット８６及びウエハ搬送装置８８によってウエハローダ系が構成され、このウエハローダ系が小部屋２０に収容されている。そこで、以下においては、小部屋２０をウエハローダ室２０と呼ぶものとする。
なお、ウエハローダ系は、上記構成に限られるものではなく、例えば多関節型のロボットのみでウエハローダ系を構成しても良いし、ウエハローダ室２０内にウエハローダのみを配置しても良い。
また、図１の露光装置をコータ・ディベロッパとインライン接続しても良く、この場合にはウエハキャリア８４の代わりに、あるいはそれと組み合わせて、露光装置とコータ・ディベロッパとの間で移送されるウエハを一時的に収納するカセットを設け、両装置の処理時間の調整を図るようにしても良い。
上記露光室１６、レチクルローダ室１８、ウエハローダ室２０は、ステンレス（ＳＵＳ）あるいはポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂等の脱ガスの少ない素材から成る給気管路２４及び伸縮可能な蛇腹状の接続部２６を介して機械室１４に接続されている。
前記露光室１６に収容された露光装置本体２２は、ミラーＭ１，Ｍ２を含む照明光学系２８、この照明光学系２８の下方に配置された投影光学系ＰＬ、この投影光学系ＰＬと照明光学系２８との間に配置され、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、投影光学系ＰＬの下方に配置され、感光物体としてのウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴ、及び投影光学系ＰＬを保持するとともにウエハステージＷＳＴが搭載された本体コラム３０等を備えている。
照明光学系２８は、ミラーＭ１，Ｍ２の他、オプティカルインテグレータ、視野絞り（いずれも図示省略）等を含み、これらの光学部材が不図示の照明系ハウジング内に所定の位置関係で収容されて成る。この照明光学系２８は、不図示の引き回し光学系（リレー光学系）を介して不図示の光源としてのＫｒＦエキシマレーザ（出力波長２４８ｎｍ）あるいはＡｒＦエキシマレーザ（出力波長１９３ｎｍ）等のエキシマレーザに接続されている。上記の引き回し光学系は、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、光源と照明光学系２８との間の光軸調整用の光学系を含む。また、図示は省略されているが、照明光学系２８が収容される照明系ハウジング、上記引き回し光学系が収容される筐体（鏡筒）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。
前記本体コラム３０は、本体チャンバ１２の底面上に設置されたベースプレートＢＰの上方に複数の防振台３２を介して支持されている。この本体コラム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。メインコラム３４の天井部を成すメインフレームにファーストインバと呼ばれる不図示の保持部材を介して投影光学系ＰＬがその光軸方向を上下方向として保持されている。この投影光学系ＰＬとしては、ここでは、投影倍率が１／４あるいは１／５の縮小光学系が用いられている。サポートコラム３６は、不図示の照明系ハウジングの少なくとも一部を下方から支持している。なお、メインコラム３４又はベースプレートＢＰに設けた不図示の防振台によって投影光学系ＰＬを保持する不図示の保持部材（ファーストインバ）を支持しても良い。また、本実施形態では、照明光学系２８の一部のみがサポートコラム３６に設けられ、残りはメインコラム３４とは別にベースプレートＢＰ又は床面Ｆなどに設置される架台（コラム又はフレーム）に固定されているものとする。
ウエハステージＷＳＴは、メインコラム３４の底板を構成するステージベース上で不図示の平面モータやリニアモータ等の駆動装置によって２次元方向に駆動される。このウエハステージＷＳＴの上面には、不図示のＺチルト駆動機構を介してウエハホルダ３８が搭載され、該ウエハホルダ３８によってウエハＷが真空吸着等によって固定されている。ウエハステージＷＳＴのＸＹ面内の位置、及び回転量（ヨーイング量、ピッチング量、及びローリング量の少なくとも１つ）は、ウエハステージＷＳＴ上に設けられた移動鏡２５を介して干渉計システムとしてのレーザ干渉計システムＩＦによって例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で計測されている。
前記レチクルステージＲＳＴは、メインコラム３４の上面に設けられた不図示のセカンドインバと呼ばれる支持部材の天井部を構成する不図示のレチクルステージベース上に載置されている。このレチクルステージＲＳＴは、露光装置本体２２が静止露光を行うタイプ（ステップ・アンド・リピート方式など）の場合には、水平面内で微少駆動可能に構成され、走査露光を行うタイプ（ステップ・アンド・スキャン方式など）の場合には、上記に加え、所定の走査方向に所定ストローク範囲で駆動可能に構成される。
このようにして構成された露光装置本体２２によると、不図示のエキシマレーザから射出されたパルス紫外光が、各種レンズやミラー等からなる照明光学系２８で必要な大きさ、及び照度均一性に整形されて、所定のパターンが形成されたレチクルＲを照明し、このレチクルＲに形成されたパターンが投影光学系ＰＬを介してウエハステージＷＳＴ上に保持されたウエハＷ上の各ショット領域に縮小転写されるようになっている。
本実施形態では、ウエハＷとして、例えば、その表面に感光剤としてポジ型の化学増幅型レジストが塗布されたものが使用される。
本体チャンバ１２内における前記給気管路２４の一端（機械室１４側の端部）には、ケミカルフィルタＣＦ１ａが配置されている。
給気管路２４の他端側は、２つに分岐され、その一方の分岐路２４ａはレチクルローダ室１８に接続され、そのレチクルローダ室１８側の噴き出し口の部分には、レチクルローダ室１８内に流入する空気中のパーティクルを除去するＵＬＰＡフィルタ（ｕｌｔｒａ  ｌｏｗ  ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ  ａｉｒ−ｆｉｌｔｅｒ）及びフィルタプレナムから成るフィルタボックスＡＦ１が設けられている。また、レチクルローダ室１８のフィルタボックスＡＦ１と反対側には、リターン部４０が設けられ、このリターン部４０の外側の部分に排気経路としてのリターンダクト４２の一端が接続され、このリターンダクト４２の他端側は機械室１４の底面の一部に接続されている。
前記分岐路２４ａには、更に分岐路２４ｃが設けられ、この分岐路２４ｃは、ウエハローダ室２０に接続され、そのウエハローダ室２０側の噴き出し口の部分には、ウエハローダ室２０内に流入する空気中のパーティクルを除去するエアフィルタとしてのＵＬＰＡフィルタ及びフィルタプレナムから成るフィルタボックスＡＦ２が設けられている。また、ウエハローダ室２０のフィルタボックスＡＦ２と反対側には、リターン部４４が設けられ、このリターン部４４のウエハローダ室２０と反対側には、リターンダクト４２に連通する排気口が設けられている。
また、前記他方の分岐路２４ｂは、レチクルローダ室１８の露光室１６との境界部に形成された噴き出し口９０のレチクルローダ室１８側に配置された複数のフィルタボックスＡＦ３に接続されている。これらのフィルタボックスＡＦ３は、露光室１６内に流入する空気中のパーティクルを除去するＵＬＰＡフィルタ及びフィルタプレナムから成る。そして、噴き出し口９０から均一な気流がサイドフローにて露光室１６の上部空間に送り込まれるようになっている。噴き出し口９０が形成されたレチクルローダ室１８と露光室１６との境界部分には、図１のＡ−Ａ線断面図である図２に示されるように、レチクル搬送エリア９２を除いて、その周囲に複数のフィルタボックスＡＦ３が配置されている。
また、露光室１６の底部の機械室１４側には、図１に示されるように、リターン部４６が設けられ、このリターン部４６下方のチャンバ１２の底壁には、排気経路としてのリターンダクト４８の一端側に連通する排気口が形成され、リターンダクト４８の他端側は機械室１４の底面の一部に接続されている。
前記機械室１４底部の本体チャンバ１２と反対側には、外気取り入れ口としてのＯＡ口５０が形成され、このＯＡ口５０部分に対向してケミカルフィルタＣＦ２ｂが配置されている。本体チャンバ１２内、特に露光室１６内は、清浄度を保つために、外部に対して常に陽圧に保たれており、そのため本体チャンバ１２の前面等や不図示のインラインインターフェイス部等から空気が外部に漏れており、この漏れ分の外気を取り入れるため、ＯＡ口５０が設けられている。また、本実施形態では、化学増幅型レジストのいわゆるＴシェイプ対策のため等の目的で、ＯＡ口５０を介して装置内部に取り込まれる空気中の化学的汚染物質（不純物）を除去して清浄な空気のみを装置内に取り入れるため、ケミカルフィルタＣＦ２ｂがＯＡ口５０部分に設けられている。
機械室１４内部の高さ方向中央やや下側の位置には、冷却装置としてのクーラー（ドライコイル）５２が設けられている。このクーラー５２の出口部分には、クーラー表面の温度を検出する第１温度センサ５４が配置されている。この第１温度センサ５４の検出値（検出信号）は、制御装置７０（図１では図示せず、図３参照）に供給されている。
機械室１４内の空気通路のクーラー５２上方には、クーラー５２から所定間隔を隔てて加熱装置としての第１ヒータ５６が配置されている。この第１ヒータ５６上方の機械室１４の出口部分には、気体供給用ファンとしての第１送風機５８が配置されている。
また、機械室１４内の空気通路の第１ヒータ５６の下方には、クーラー５２を下方から上方に通過した空気の約１／５が流れ込む分岐路６０が設けられ、この分岐路６０の機械室１４側の端部は、伸縮可能な蛇腹状部材６０ａにより構成されている。分岐路６０の蛇腹状部材６０ａより機械室１４と反対側の部分は、露光室１６内に配置されている。分岐路６０内には、加熱装置としての第２ヒータ６２、気体供給用ファンとしての第２送風機６４が順次配置されている。この第２送風機６４の機械室１４と反対側に、ケミカルフィルタＣＦ１ｂ、ＵＬＰＡフィルタ及びフィルタプレナムから成るフィルタボックスＡＦ４が配置されている。
このフィルタボックスＡＦ４に関し、ケミカルフィルタＣＦ１ｂとは反対側の給気管路６７は、図４に拡大して示されるように、分岐路６７ａ、６７ｂの２つに分岐されている。一方の分岐路６７ａの途中には、温度安定化流路装置１００Ａが配置され、分岐路６７ａの温度安定化流路装置１００Ａの下流側部分に、気体噴出しユニット１０２Ａが接続されている。他方の分岐路６７ｂの途中には、温度安定化流路装置１００Ｂが配置され、分岐路６７ｂの温度安定化流路装置１００Ｂの下流側に、気体噴出しユニット１０２Ｂが接続されている。
前記気体噴出しユニット１０２Ａ、１０２Ｂは、メインコラム３４の天井部を成すメインフレームの下面に、断熱部材１０４をそれぞれ介して固定されている。気体噴出しユニット１０２Ａ、１０２Ｂの下面側には、空調用気体としての空気を下方に向かって噴き出す不図示の噴き出し口がそれぞれ多数形成されている。
メインコラム３４の図１及び図４における左側端部の下端部近傍には、排気経路としてのリターンダクト６６の一端側の開口端が配置され、このリターンダクト６６の他端側は機械室１４の底面の一部に接続されている。なお、図示は省略されているが、実際には、リターンダクト６６の一端側は複数の分岐路に分岐され、それぞれの分岐路の開口端が、メインコラム３４の周囲の所定の複数箇所に配置されている。
前記一方の温度安定化流路装置１００Ａは、図５に示されるように、全体として直方体状の形状を有し、その内部空間が仕切り板１０６によって仕切られたアルミニウム製の筐体１１２を備えている。
この筐体１１２は、図６の分解斜視図に示されるように、底板１６２と、該底板１６２を挟んで相互に対向して配置されそれぞれの下端部が底板１６２の側面に接合された一対の側板１６４Ａ，１６４Ｂと、これらの側板１６４Ａ，１６４Ｂの間に底板１６２に平行に架設された前記仕切り板１０６と、側板１６４Ａ，１６４Ｂに上方から一体的に取り付けられた天井部材１６６とを備えている。仕切り板１０６は、底板１６２の上面から側板１６４Ａ，１６４Ｂの上端面までの高さをＨとして、底板１６２の上面から例えば約（１５／１６）Ｈの高さ位置に架設されている。
天井部材１６６は、前記側板１６４Ａ，１６４Ｂに取り付けられた状態で、該側板１６４Ａ，１６４Ｂと仕切り板１０６との間に密閉空間（以下、「第１空間」と呼ぶ）を形成するように、図６における紙面手前側と紙面奥側とに下方に伸びる一対の延設部１６６ａ，１６６ｂが設けられている。この筐体１１２を構成する隣接する部材同士（底板１６２と側板１６４Ａ，１６４Ｂ、仕切り板１０６と側板１６４Ａ，１６４Ｂ、天井部材１６６と側板１６４Ａ，１６４Ｂ、天井部材１６６と仕切り板１０６）は、ろう付けにより接合されている。
筐体１１２の仕切り板１０６の下方には、紙面前後方向が開口した空間（この空間内に後述する気体流路が形成される；以下、便宜上「第２空間」と呼ぶ）が形成される。
筐体１１２の上端部近傍の前記第１空間の内部には、図５に示されるように、アルミニウム製のプレートフィン１１６が配置されている。このプレートフィン１１６は、その表面積を増大するように波形状（上下方向の凹凸が水平方向に連続的に繰り返されるような断面形状となるような形状）に曲折された板状部材から成り、該プレートフィン１１６によって第１空間内部は、所定ピッチで図５における紙面内左右方向に並ぶ多数の微小空間（細い隙間）に仕切られている。すなわち、プレートフィン１１６が波形状に形成されているのは、プレートフィン１１６の隣接する部分同士の間に細い隙間から成る流路を作るためである。このようにすることにより、それぞれの流路内を流れる流体は、流路断面内のどの位置にあってもフィン表面からの距離が一定距離の範囲内に収まり、その流体とフィンとの間の熱抵抗を下げることができる。
本実施形態では、プレートフィン１１６としては、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ている。また、プレートフィン１１６は、流体との間で効率的に熱交換を行うため、天井部材１６６，側板１６４Ａ，１６４Ｂ，仕切り板１０６のそれぞれに対してろう付けされている。
前記天井部材１６６の一方の延設部１６６ａには、冷媒供給管１２０の一端が接続され、この冷媒供給管１２０の他端は図４に示される液体冷却装置１１４の吐出口に接続されている。同様に、他方の延設部１６６ｂには、冷媒排出管１２２の一端が接続され、この冷媒排出管１２２の他端は液体冷却装置１１４の戻り口に接続されている。このようにして、本実施形態では、液体冷却装置１１４と、冷媒供給管１２０と、前記第１空間内にプレートフィン１１６によって形成された多数の流路と、冷媒排出管１２２とから成る冷媒の循環経路が構成されている。
そして、本実施形態では、上記の第１空間内部に、液体冷却装置１１４（図４参照）から冷却用液体（冷媒）として例えばフロリナート（商品名：住友スリーエム社製のフッ素系不活性液体、フロリナートは３Ｍ社の商標）が循環供給されるようになっている。前記流路内に供給されるフロリナートは、液体冷却装置１１４内で常にほぼ一定温度に温度調整されている。すなわち、本実施形態では、液体冷却装置１１４、冷媒供給管１２０及び冷媒排出管１２２によって筐体１１２（後述するセパレートシートやプレートフィン等を含む）の温度を所定温度に維持する温度調整装置が構成されている。
前記第２空間の内部は、図５に示されるように、アルミニウム製のセパレートシート１６８によって上下方向に並ぶ複数の空間に区画されている。各空間内には、それぞれ仕切り部材としてのアルミニウム製のプレートフィン１１８がそれぞれ配置されている。プレートフィン１１８としては、前述したプレートフィン１１６と同様の構成のものが用いられている。この場合、プレートフィン１１８の隣接する部分同士の間に細い隙間から成る気体（本実施形態では空気）の流路が形成されている。従って、流路内を流れる気体（空気）は、流路断面内のどの位置にあってもフィン表面からの距離が一定距離の範囲内に収まり、その気体とフィンとの間で熱抵抗が小さくなっている。また、各プレートフィン１１８は、流路内を流れる気体との間で効率的に熱交換を行うため、筐体１１２やセパレートシート１６８に対してろう付けされている。
筐体１１２の一側には、図７に示されるように、矩形枠状の取り付けフランジ１２４Ａが固定されており、この取り付けフランジ１２４Ａを介して前述した分岐路６７ａの一部（温度安定化流路装置１００Ａの上流側部分）を構成するダクト１２６が接続されている。また、筐体１１２の他側には、取り付けフランジ１２４Ｂが固定されており、この取り付けフランジ１２４Ｂを介して、分岐路６７ａの一部（温度安定化流路装置１００Ａの下流側部分）を構成するダクト１２８が接続されている。
他方の温度安定化流路装置１００Ｂは、上記一方の温度安定化流路装置１００Ａと同様に構成されている。
図１に戻り、前記３つのリターンダクト４２，４８，６６が接続された機械室１４の底面の一部には、開口が形成され、この開口に対向してケミカルフィルタＣＦ２ａが設けられている。このケミカルフィルタＣＦ２ａは、機械室１４に設けられた不図示の開閉扉を介して容易に出し入れできるようになっている。
更に、機械室１４内のクーラー５２の下方には、ドレインパン６８が配置されている。
前記本体チャンバ１２内の前記給気管路２４の分岐部の機械室１４寄りの部分には、給気管路２４内部の空気の温度を検出する第２温度センサ７２が配置されている。この第２温度センサ７２の検出値（検出信号）は、制御装置７０（図１では図示せず、図３参照）に供給されている。
また、前記一方の気体噴出しユニット１０２Ａの下方には、気体噴出しユニット１０２Ａから空気が噴出される、メインコラム３４の内側のウエハステージＷＳＴの移動空間内の空気の温度を検出する第３温度センサ７４（図１では図示せず、図３、図４参照）が配置されている。この第３温度センサ７４の検出値（検出信号）は、制御装置７０（図１では図示せず、図３参照）に供給されている。
上述のように本実施形態では、空調用の気体である空気の流路上の各所にケミカルフィルタＣＦ１〜ＣＦ４が配置されているが、これらのケミカルフィルタＣＦ１〜ＣＦ４として、例えば、ハニカム状の構造の炭素繊維をフィルタ媒体として有するものを用いることができる。この他、ケミカルフィルタＣＦ１〜ＣＦ４としては、フィルタ媒体として、酸性物質、アルカリ性物質、有機物の少なくとも１つを除去する性質を有する材料、具体的には、カチオン成分及びアニオン成分の一方を活性炭やセラミック等の多孔質部材に添着させた添着型や、イオン交換基を有する繊維、樹脂シート等から成るイオン交換型、及び粒状活性炭、粉末状活性炭、セラミック等の多孔質部材から成る物質吸着型を用いることもできる。あるいは、ケミカルフィルタとして、複数のフィルタ媒体を有するものを用いても良く、かかる場合には、複数のフィルタ媒体は、必ずしも同じ材料から成るフィルタ媒体である必要はなく、アルカリ性物質を除去するためのフィルタ媒体、酸性物質を除去するためのフィルタ媒体、有機物質を除去するためのフィルタ媒体を組合わせることも可能である。
図３には、気体供給装置としての空調装置の温度制御に関連する制御系の構成が簡略化して示されている。この制御系は、マイクロコンピュータ（又はワークステーション）から構成される制御装置７０を中心として構成されている。
次に、温度安定化流路装置１００（１００Ａ，１００Ｂ）について、更に説明する。
温度安定化流路装置とは、気体流路、本実施形態では、空気流路に流入する気体（空気）の温度変動を小さくして流出する機能を持った流路（以下、「温度安定化流路」と呼ぶ）を備える装置のことである。温度安定化流路とは、流入気体の温度変動の振幅をθｉａ〔℃〕流出気体の温度変動の振幅をθｏａ〔℃〕とした場合に、次式（１）が成立する気体流路を意味する。なお、上記の振幅は、波のじょう乱又は周期的に変化する量によって到達される最大絶対値のことである。本明細書においては、「振幅」なる用語を、かかる意味で用いるものとする。
2002101804.tif 000003
上記温度変動の振幅は、通常は、温度の平均値を中心として変動する温度の幅と考えて良いが、周波数がゼロに近いような変動（徐々に増加して行くドリフトなど）の場合はある時間経過後の温度ドリフト量と考えれば良い。
図８には、温度安定化流路装置１００が模式的に示されている。但し、この図８では、冷媒の流路等冷却に関する部分は省略されている。この図８の温度安定化流路装置１００において、上下に隣接する気体流路の間隔ｄは、前述した空気流路側のプレートフィン１１８のピッチに実質的に相当する。気体が距離Ｌの流路を通過する間に十分温度変動が少なくなるように、間隔ｄは十分小さくなくてはならない。なお、間隔ｄは、正確には、プレートフィン１１８のピッチからプレートフィン１１８の板厚を差し引いた値、すなわち空気部分の幅のみに相当する。
ここで、流路間隔ｄをどの程度の値に設定すれば良いかを、検討する。
図９には、温度安定化流路内の流路方向に対する気体温度分布の概念図が示されている。ここでは、簡略化のため、固体（プレートフィン１１６，１１８等を含む筐体１１２）の温度は一様かつ定常とし、流入気体の温度変動の波形は固体の温度を中心に振幅θｉａ、周波数ｆｉ＝Ｕｍ／λ〔Ｈｚ〕のサイン波になるものとする。Ｕｍは気体の平均流速〔ｍ／ｓ〕、λは流入気体の温度変動の波長〔ｍ〕である。
時間ｔ＝０のとき、流路入口で最大振幅θｉａであった気体（図９点Ａ参照）は、長さＬ〔ｍ〕の流路を経た、ｔ＝Δｔ＝Ｌ／Ｕｍのとき流路出口で振幅θｏａに減少する（図９点Ａ’参照）。
上記の流路出口における振幅θｏａを厳密に求めるには、流路間隙間内の幅ｄ方向（上下方向）の速度分布や流路方向の局所熱伝達率分布などを求めなければならず、パラメータが多くて煩雑になってしまう。ここでは、隙間内の速度分布を無視し、点Ａにあった気体が一定温度の固体壁面との間で熱伝導により熱交換しΔｔ後にθｏａになるものと単純化する。従って、一次元の非定常熱伝導問題に帰着する。
より具体的なモデルとして以下の一次元非定常熱伝導を考える。
ａ．両側が一定温度の壁で挟まれた気体（壁と璧との距離がｄ）
ｂ．ｔ＝０で気体の温度は壁の温度を基準としてθｉａで一様
ｃ．ｔ＝Δｔでの壁と壁の真ん中の（壁との温度差が最大の）位置における壁に対する気体温度をθｏａとする。
このとき、θｏａ／θｉａがある程度小さいとき、次式（２）が成立するものとすることができる。
2002101804.tif 000004
ここで、αは気体の温度伝導率である。
一例として、気体が常温付近の空気でα＝２２．０×１０−６［ｍ２／ｓ］、気体平均流速Ｕｍ＝０．３［ｍ／ｓ］とした場合の、θｏａ／θｉａ＝０．１、θｏａ／θｉａ＝０．２のときのｄとＬの関係をグラフに示すとそれぞれ図１０の曲線ＣＬ１、ＣＬ２のようになる。
換言すると、曲線ＣＬ１に乗るｄとＬの条件で、流出気体温度変動θｏａは流入気体温度変動θｉａの１０分の１になる。また、曲線ＣＬ２に乗るｄとＬの条件で、流出気体温度変動θｏａは流入気体温度変動θｉａの５分の１になる。なお、ｄはＬの平方根に比例する。
ところで、気体の温度変動を減少させる効果を高めるには、固体温度が一様かつ定常であることが必要である。（１）一様である（場所による温度の不均一性が低い）ためには固体内の熱抵抗が低い必要があり、（２）定常である（時間による温度変動がない）ためには外部から流入する熱エネルギに敏感でないように固体熱容量が十分大きい必要がある。
固体の温度伝導率は気体の温度伝導率に対して十分高いと考えると、気体に比べ固体の空間温度分布は十分小さく、一様という仮定は妥当と言える。
従って、以下、定常と仮定できる条件について定量的に見積もって見ることとする。
気体と熱交換の行われる固体表面のある点に注目すると、気体の温度変動の周波数ｆｉが高い場合（気体の平均流速Ｕｍが速いか温度変動の波長λが短い場合）にその点は気体の温度変動に追従しきれずほぼ一定温度になると考えられる。逆に、気体の温度変動の周波数ｆｉが低い場合はドリフトに近くなり温度変動は大きくなる。
気体の温度変動に伴い固体表面がどの程度温度変化するか、固体のどれくらいの深さまで温度変動するかは、数値シミュレーションを行えばかなり正確に求めることは可能と考えられる。しかし、ここでは、簡略化して、気体の温度変動の周波数と固体温度変動の関係を見積もるものとする。
固体内での熱伝導率は無限大（一様仮定）とし、気体の温度変動がすべて固体に吸収される（θｏａ＝０の仮定）ものとすると、ある瞬間に固体に吸収される最大のエネルギεは、次式（３）のように表せる。
2002101804.tif 000005
一方、固体の温度変動の振幅θｓａは、次式（４）のように表せる。
2002101804.tif 000006
上式（４）において、Ｃｓは、固体（温度安定化流路）の比熱〔Ｊ／（ｋｇ・℃）〕であり、Ｍｓは、固体（温度安定化流路）の全質量である。
以上より、次式（５）の関係が得られる。
2002101804.tif 000007
上式（５）において、Ｃｇは気体の低圧比熱〔Ｊ／（ｋｇ・℃）〕、ρｇは気体の密度〔ｋｇ／ｍ３〕、Ｑは単位時間当たりの気体流量〔ｍ３／ｓ〕である。
上式（５）の左辺を小さくするには、流入気体の単位時間辺りの熱容量を小さく、流入気体の温度変動周波数を高く、固体の熱容量を大きくすれば良いことが分かる。流入気体温度変動が非常に周期的であれば右辺のｓｉｎ（πＬｆｉ／Ｕｍ）を０に近づけることもできるが、通常は、流入気体温度変動は不規則と考え、右辺のｓｉｎ（πＬｆｉ／Ｕｍ）は０≦ｓｉｎ（πＬｆｉ／Ｕｍ）≦１の不定な値を取ると考えれば良い。
上では、θｏａ＝０と仮定したが、式（２）のθｏａの計算過程を考えれば、式（５）の左辺は若干大きく見積もられていることが分かる。
なお、式（５）のｆｉ→０の極限は、次式（６）となる。
2002101804.tif 000008
上式（６）において、Ａｇは、流路内断面積である。
ここで、上式（５）を用いて、気体の温度変動と固体（温度安定化流路）の必要な質量との関係を求める例について説明する。
前提条件として、気体は常温付近の空気で、ρｇ＝１．１８４［ｋｇ／ｍ３］、Ｃｇ＝１００６［Ｊ／（ｋｇ・℃）］、Ｑ＝３［ｍ３／ｍｉｎ］、固体はアルミニウムＡｌでＣｓ＝９００〔Ｊ／（ｋｇ・℃）〕とし、固体の温度変動が無視できる条件をθｓａ／θｉａ＝０．０２（θｏａ／θｉａ＝０．１と考えて）とすると、
ｆｉ＝０．１［Ｈｚ］のとき、最低必要なアルミニウムの質量は１１［ｋｇ］、
ｆｉ＝１［Ｈｚ］のとき、最低必要なアルミニウムの質量は１．１［ｋｇ］、
ｆｉ＝１０［Ｈｚ］のとき、最低必要なアルミニウムの質量は０．１１［ｋｇ］となる。
これまでは、固体温度に対する気体温度にオフセットがない場合、すなわち、流入気体の平均温度θｉｍ〔℃〕＝固体温度θｓｍ〔℃〕の場合について説明した。しかし、固体温度に対する気体温度にオフセットがある場合（θｉｍ≠θｓｍ）でも、固体温度θｓｍが一定と考えられるならば、温度変動は前述した式（２）の関係となる。また、θｉｍと流出気体の平均温度θｏｍとに関しても次式（７）で示されるように同様な関係が得られる。
2002101804.tif 000009
本実施形態の温度安定化流路装置１００Ａ、１００Ｂは、上述したような種々の条件に従って、上記の間隔ｄに実質的に相当するプレートフィン１１８のピッチ（フィンピッチ）、及び筐体１１２の全質量などが定められている。従って、特に、固体温度を一様にすることが重要である。そのため、熱伝導率の高い金属であるアルミニウムを筐体１１２の素材として使用し、伝熱方向（あるいは温度勾配をなくしたい方向）の寸法（スケール）を可能な範囲で小さくしている。後者は、固体温度を一様にする工夫というより流出気体に温度勾配を付けない工夫である。また、接触熱抵抗をなくすため、接合部にボルト蹄結などは使用せず，ろう付けを採用している。勿論、接合部をなくすことが可能であれば、このようにしても良い。
以上のような種々の工夫により、本実施形態の温度安定化流路装置１００Ａ、１００Ｂは、θｏａ／θｉａ＝０．１又は０．２となるように、フィンピッチが定められるとともに、筐体（プレートフィン１１６、１１８等を含む）の質量が定められている。なお、θｏａ／θｉａを０．１より小さい値β、又は０．１より大きく０．２より小さい値γにしたい場合には、前述した式（２）の左辺に、その値β又はγをそれぞれ代入し、図１０の曲線ＣＬ１、ＣＬ２と同様の曲線をそれぞれ求め、筐体１１２の流路方向長さＬに応じて、上記の間隔ｄに相当するフィンピッチをそれぞれ定めれば良い。但し、間隔ｄに相当するフィンピッチを小さくし過ぎると、気体のレイノルズ数が落ち熱伝達率も低下するため、例えばシミュレーション等により熱伝達率の低下が許容限界値となる限界フィンピッチを求め、フィンピッチがこの限界フィンピッチ以下とならないようにすることが望ましい。
また、流入気体温度と固体温度との間にオフセットがあれば（｜θｉｍ−θｓｍ｜＞０）、固体温度は徐々にドリフトしてしまう。また、流入気体温度自体がドリフトし易い場合も固体温度はこれに追従してドリフトしてしまう。このとき、流出気体温度のドリフトを抑えるためには、固体温度のドリフトを抑えなければならない。かかる固体温度（筐体１１２の温度）のドリフトを抑えるため、本実施形態では液体冷却装置１１４が設けられている。但し、固体温度の緩やかなドリフトが許容できるのであれば、液体冷却装置１１４等の温度調整装置は必ずしも設ける必要はなく、固体の熱容量を大きくして流出気体温度のドリフト速度を遅くするだけでも十分である。
これまでは、固体と気体との間の熱伝導を前提として、温度安定化流路を構成するプレートフィンのピッチや、筐体の全質量等を設定する場合について説明したが、固体と気体との間の熱交換を効率良く行う場合には、熱伝導よりも気体の対流による熱伝達を利用する方が効果的である。従って、例えばプレートフィンのピッチよりも小さいスケールの気体の乱れを作り、その対流による熱伝達を利用することとしても良い。例えば、プレートフィン１１８として所定間隔で微小な円形開口が空けられたプレートフィン（パーホレート型と呼ばれる）を用いても良い。あるいは、プレートフィン１１８とは、別にプレートフィンのピッチよりも小さいスケールの気体の乱れを作り出す部材を設けても良い。
次に、上述のようにして構成された露光装置１０における空調について図３及び図４を適宜参照しつつ、図１に基づいて説明する。
まず、制御装置７０により、第１、第２送風機５８，６４が作動され、これにより、フィルタボックスＡＦ１，ＡＦ２，ＡＦ３，ＡＦ４をそれぞれ介してレチクルローダ室１８、ウエハローダ室２０、露光室１６及び露光室１６内のウエハステージＷＳＴ近傍に、空気が送り込まれ、前記各部の空調が行われる。この場合、レチクルローダ室１８、ウエハローダ室２０内では、ダウンフローにより空調が行われる。また、露光室１６内では、前述した露光動作中の露光装置本体２２の各部（メインコラム３４の内側の空間を除く）の空調がサイドフローにより行われるとともに、メインコラム３４内側のウエハステージＷＳＴの移動空間内では、ダウンフローにより空調が行われる。そして、リターン部４０，４４をそれぞれ介してリターンダクト４２に戻された空気、リターン部４６を介してリターンダクト４８に戻された空気、及びリターンダクト６６に戻された空気は、これらのリターンダクトの機械室１４側の出口（本実施形態では機械室１４の入口）部分に設けられたケミカルフィルタＣＦ２ａを通過する。このケミカルフィルタＣＦ２ａを通過中に、各リターンダクト４２，４８，６６内の空気に含まれる化学的汚染物質がケミカルフィルタＣＦ２ａによって吸着除去される。
そして、このケミカルフィルタＣＦ２ａを通過したケミカルクリーンな空気は、ＯＡ口５０を介して露光装置外から取り入れられ、ケミカルフィルタＣＦ２ｂを通過したケミカルクリーンな空気と一緒になって空調装置を構成するクーラー５２によって所定温度まで冷却される。この場合において、本実施形態では、制御装置７０により、第１温度センサ５４の出力をモニタしつつ、クーラー５２の冷却動作が制御され、この際、クーラー５２部分を通過する空気の湿度、圧力においてクーラー表面に結露が生じない程度の温度、例えば５℃より僅かに高い温度ないしは１５℃前後まで冷却される。このように、クーラー５２表面には、結露が生じないので、本実施形態ではドレイン配管系を設けていない。但し、第１温度センサ５４の故障や、クーラー５２の何らかの不具合の発生により、上述したようなクーラー５２の表面温度制御が困難となるおそれがある。そこで、本実施形態ではかかる非常事態を考慮して、ドレインパン６８を設けている。
そして、クーラー５２を通過して所定温度まで冷却された空気は、約８０％が第１ヒータ５６に送り込まれ、残りの約２０％が分岐路６０内の第２ヒータ６２に送り込まれ、それぞれの目標温度まで加熱される。この場合、制御装置７０では、第２温度センサ７２の検出値に基づいて第１ヒータ５６をフィードバック制御するとともに、第３温度センサ７４（図３及び図４参照）の検出値に基づいて第２ヒータ６２をフィードバック制御する。この場合、給気管路２４を介して露光室１６等の内部に噴き出される空気の目標温度（温度制御範囲を含む）と、分岐路６０を介してウエハステージＷＳＴ近傍に噴き出される空気の目標温度（温度制御範囲を含む）とは、それぞれ個別に設定することができる。
そして、第１、第２ヒータ５６，６２によりそれぞれの目標温度まで加熱された化学的に相当に清浄な空気は、第１、第２送風機５８，６４により、ケミカルフィルタＣＦ１ａ，ＣＦ１ｂにそれぞれ送り込まれる。そして、ケミカルフィルタＣＦ１ａを通過した空気は、本体チャンバ１２内の給気管路２４及びフィルタボックスＡＦ１，ＡＦ２，ＡＦ３をそれぞれ介して、レチクルローダ室１８、ウエハローダ室２０、露光室１６内にそれぞれ送り込まれる。一方、ケミカルフィルタＣＦ１ｂを通過した空気は、フィルタボックスＡＦ４を通過して給気経路６７に送りこまれ、２つの分岐路６７ａ、６７ｂをそれぞれ介して温度安定化流路装置１００Ａ、１００Ｂ内にそれぞれ供給される。そして、これらの温度安定化流路装置１００Ａ、１００Ｂを通過して温度変動が例えば１／１０に抑制されたケミカルクリーンな空気が、気体噴出しユニット１０２Ａ、１０２Ｂをそれぞれ介してメインコラム３４内部のウエハステージＷＳＴの移動空間内に送り込まれる。
空気中のパーティクルは、フィルタボックスＡＦ１，ＡＦ２，ＡＦ３，ＡＦ４内のＵＬＰＡフィルタをそれぞれ通過することにより、ほぼ確実に除去されるので、レチクルローダ室１８、ウエハローダ室２０、露光室１６内及びウエハステージＷＳＴ近傍には、パーティクル及び化学的汚染物質等の微小粒子を含まないという意味で清浄度の高い空気のみが供給され、この清浄な空気によってレチクルローダ系、ウエハローダ系、露光装置本体２２が空調される。そして、この空調が終了し、露光装置本体２２等からの脱ガスに起因する化学的汚染物質を含む化学的に汚れた空気が、リターンダクト４２，４８，６６内に戻され、以後、上述したようにして各部の空調が繰り返し行われる。
この場合において、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴの移動空間（レーザ干渉計システムＩＦの干渉計ビームの光路を含む）には、温度安定化流路装置１００Ａ、１００Ｂの温度安定化流路を経由した空気（温度変動が抑制された空気）が、気体噴出しユニット１０２Ａ、１０２Ｂによって上方から下方に（ダウンフローにて）供給される。このように、本実施形態では、ダウンフローを採用しているので、気体噴出しユニット１０２Ａ、１０２Ｂから噴き出された気体（空気）が干渉計ビームの光路に達するまでに他からの熱の影響を受け難く、干渉計ビームの光路上の空気揺らぎ（空気の温度揺らぎ）を小さくすることができる。また、気体噴出しユニット１０２Ａ、１０２Ｂから噴き出される空気は、温度安定化流路装置１００Ａ、１００Ｂにより温度変動が例えば１／１０に抑制された空気であるため、この点においても干渉計ビームの光路上の空気揺らぎを抑制することができる。
発明者が行った実験では、温度安定化流路装置１００Ａ、１００Ｂとして、流入空気の温度変動を１／１０に抑制するものを用いた場合に、レーザ干渉計システムＩＦの計測誤差を、３σで１ｎｍ以下に抑制できることが確認された。
また、本実施形態では、温度安定化流路装置１００Ａ、１００Ｂを、ケミカルフィルタＣＦ１ｂの下流側に配置しているので、その温度変動抑制の意義はより大きい。その理由は、最近になってケミカルフィルタ通過の際の空気とフィルタ媒体との間の水分のやり取りにより、ケミカルフィルタ通過前に比べて通過後に空気の温度変動が増幅される場合のあることが確認されているが、このような場合であっても、本実施形態では、温度安定化流路装置１００Ａ、１００Ｂによって空気の温度変動を十分なレベルに抑制できるからである。
これまでの説明から明らかなように、本実施形態では、クーラー５２、第１ヒータ５６、第１送風機５８、第２ヒータ６２、第２送風機６４、温度センサ５４、７２、７４、及び主制御装置７０によって、気体供給装置としての空調装置が構成されている。また、レーザ干渉計システムＩＦを含んでウエハＷの位置を検出する位置検出系が構成されている。
以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置１０は、空調装置による空調用気体（空気）の流路の一部を構成し、流入する空気の温度変動を抑制してメインコラム３４内部のウエハステージＷＳＴの移動空間（露光室１６の一部）内に向けて流出する温度安定化流路装置１００Ａ、１００Ｂを備えている。このため、ウエハステージＷＳＴの移動空間内には、温度変動が抑制された空気が供給される。従って、露光装置本体２２が収容された露光室１６内の一部であるウエハステージＷＳＴの移動空間における空気の温度変動を抑制して、そのウエハステージＷＳＴの移動空間における温度制御性の向上が可能となる。
ウエハステージＷＳＴの移動空間内には、ウエハステージＷＳＴの位置を計測するレーザ干渉計システムＩＦが配置されているので、その干渉計ビームの光路上の空気揺らぎを抑制することができる。これにより、レーザ干渉計システムＩＦの計測誤差を可能な限り抑制して、特に精度が要求されるウエハステージＷＳＴの位置制御を要求される精度で実現することができる。この結果、ウエハの位置制御性、ひいてはレチクルパターンとウエハＷ上のショット領域との重ね合わせ精度の向上が可能となる。
また、本実施形態の露光装置１０によると、空気中から化学的汚染物質を除去するケミカルフィルタＣＦ１ａ，ＣＦ１ｂが、機械室１４から本体チャンバ１２に至る給気管路２４、分岐路６０の一部にそれぞれ配置されている。このため、ケミカルフィルタＣＦ１ａ，ＣＦ１ｂの下流側の通気路を含む空間（具体的には、上記実施形態においては、露光室１６、レチクルローダ室１８、ウエハローダ室２０の内部空間、ウエハステージＷＳＴ近傍の空間）は、化学的汚染物質が除去されたケミカルクリーンな雰囲気となる。また、機械室１４内に大部分が収容された空調装置によって目標温度に設定された空気のケミカルフィルタＣＦ１ｂ通過後における温度変動が、温度安定化流路装置１００Ａ、１００Ｂによって抑制される。
この場合、本体チャンバ１２内には、露光装置本体２２が収容された露光室１６が設けられ、該露光室１６に対して供給される空気の供給経路で給気管路２４にケミカルフィルタＣＦ１ａが配置されているため、化学的汚染物質が十分に除去された化学清浄度の高い（ケミカルクリーンな）空気が露光室１６内に供給される。従って、露光装置本体２２の周辺雰囲気をケミカルクリーンな状態にすることが可能となる。これにより照明光学系内等の光学部材の曇りによる照度低下等の弊害の発生を長時間に渡って効果的に抑制することができる。
また、本体チャンバ１２内には、露光装置本体２２のウエハステージＷＳＴに対してウエハＷを搬入し、かつウエハステージＷＳＴからウエハＷを搬出するウエハローダ系（８４，８６，８８）が収容されたウエハローダ室２０が設けられ、ウエハローダ室２０にもケミカルフィルタＣＦ１ａを通過した空気が供給されるようになっている。このため、ウエハローダ室２０内をケミカルクリーン、かつ温度の安定した状態とすることができる。
また、本体チャンバ１２内には、露光装置本体２２のレチクルステージＲＳＴに対してレチクルＲを搬入し、かつレチクルステージＲＳＴからレチクルＲを搬出するレチクルローダ系（８０，８２）が収容されたレチクルローダ室１８が設けられ、レチクルローダ室１８にもケミカルフィルタＣＦ１ａを通過した空気が供給されるようになっている。レチクルローダ室１８内をケミカルクリーン、かつ温度が安定した状態とすることができる。
また、本実施形態の露光装置１０では、機械室１４から本体チャンバ１２を介して機械室１４に戻る空気の循環経路が構成され、本体チャンバ１２から機械室１４に戻る排気経路（４２，４８，６６）と、機械室１４に設けられたＯＡ口５０から取り入れられる外気の通路とにケミカルフィルタＣＦ２ａ，ＣＦ２ｂがそれぞれ配置されている。このため、本体チャンバ１２から機械室１４に戻る排気経路に配置されたケミカルフィルタＣＦ２ａにより、露光装置本体２２で発生した脱ガスに起因する空気中の化学的汚染物質が、効率的に除去される。また、機械室１４内のＯＡ口５０から取入れられる外気の通路に配置されたケミカルフィルタＣＦ２ｂにより化学的汚染物質が除去されたケミカルクリーンな外気が装置内に取り入れられる。従って、本体チャンバ１２内の露光装置本体２２周辺の雰囲気を化学的に清浄度の高い状態（ケミカルクリーンな状態）に保つことができ、これにより光学部材の曇りによる照度低下等の弊害の発生をより長時間に渡って効果的に抑制することができる。また、これらのケミカルフィルタＣＦ２ａ，ＣＦ２ｂにより化学的汚染物質が除去されたケミカルクリーンな空気が、ケミカルフィルタＣＦ１ａ，ＣＦ１ｂに送り込まれるので、それらの寿命が長くなり、長期間に渡って交換が不要となる。
また、ケミカルフィルタＣＦ１ａより下流の給気管路２４の少なくとも内壁部分は、ＳＵＳあるいはポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂等の脱ガスの少ない素材によって形成されていることから、ケミカルフィルタＣＦ１ａより下流の給気管路部分で脱ガスが殆ど生じないので、真にケミカルクリーンな空気を露光装置本体２２が収容された露光室１６、レチクルローダ室１８、ウエハローダ室２０に対して送り込むことができる。
≪第２の実施形態≫
次に、本発明の第２の実施形態を図１１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、その説明を簡略化し若しくは省略するものとする。
この第２の実施形態に係る露光装置は、前述した第１の実施形態における気体噴出しユニット１０２Ａ、１０２Ｂに代えて、図１１に示される、側面から見て概略扇形の気体噴出しユニット１３０Ａ、１３０Ｂを備える点に特徴を有する。
前述した第１の実施形態では説明が省略されているが、露光装置には、通常投影光学系ＰＬの光軸方向に関するウエハＷ表面の位置を検出する焦点位置検出系が設けられている。この焦点位置検出系は、露光の際ウエハＷ上の各ショット領域を投影光学系ＰＬの焦点深度の範囲内に合致させるためのものである。本実施形態の場合、この焦点位置検出系として、送光系１３２と受光系１３４とを備える斜入射方式の多点焦点位置検出系から成る光学式位置検出器ＡＦＳが設けられている。この光学式位置検出器ＡＦＳとしては、例えば露光装置本体２２が走査露光を行うタイプ（ステップ・アンド・スキャン方式など）の場合には、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構成のものが用いられる。
また、露光装置本体２２が静止露光を行うタイプ（ステップ・アンド・リピート方式など）の場合には、光学式位置検出器ＡＦＳとしては、例えば特開平５−１９０４２３号公報及びこれに対応する米国特許第５，５０２，３１１号等に開示される斜入射方式の多点焦点位置検出系が用いられる。
光学式位置検出器ＡＦＳによると、送光系１３２からスリット状又はスポット状の複数の結像光束（検出ビーム）がウエハＷ表面の投影光学系ＰＬの視野（露光用照明光の照射領域）内の各検出点（走査露光タイプでは照射領域の外側にも検出点が設定される）にそれぞれ照射され、各結像光束のウエハ表面からの反射光束が受光系１３４内部の複数の受光素子でそれぞれ受光され、各受光素子では対応する反射光束の光電変換号（各検出点におけるデフォーカス信号）をそれぞれ出力する。これらのデフォーカス信号が不図示の主制御装置に供給され、主制御装置ではＺチルト駆動機構（不図示）を制御してウエハホルダ３８上に保持されたウエハＷのいわゆるフォーカスレベリング制御を行うようになっている。
なお、本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令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における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
前述の如く、光学式位置検出器ＡＦＳでは、複数の検出ビームを用いてウエハＷ表面の各検出点の投影光学系ＰＬの光軸方向に関する位置を検出するので、検出ビームの光路上の空気揺らぎがその検出精度に影響する。かかる点に鑑み、本実施形態では、側面から見て扇形の気体噴出しユニット１３０Ａ、１３０Ｂを採用し、図１１に示されるように、これらの気体噴出しユニット１３０Ａ、１３０からそれぞれ放射状に温度変動が抑制された空気を噴き出すこととし、送光系１３２と受光系１３４とが並ぶ方向、すなわち送光系及び受光系の光軸（結像光束が通る光路）と平行な方向と交差（例えば直交）する方向から空気が供給されることとしたものである。これにより、干渉計ビームの光路上は勿論、光学式位置検出器ＡＦＳの検出ビームの光路上の空気揺らぎをも抑制することが可能となっている。
発明者が行ったシミュレーションの結果からは、温度安定化流路装置１３０Ａ、１３０Ｂとして、流入空気の温度変動を１／１０に抑制するものを用いた場合に、光学式位置検出器ＡＦＳの計測誤差を、３σで１０ｎｍ以下に抑制できるものと推測される。
その他の部分の構成、作用等は、前述した第１の実施形態と同様である。従って、本第２の実施形態では、第１の実施形態と同等の効果を得ることができる。
これまでの説明からわかるように、本第２の実施形態では、レーザ干渉計システムＩＦと光学式位置検出器ＡＦＳとを含んでウエハＷの位置情報を検出する位置検出系が構成されている。なお、本実施形態の光学式位置検出器ＡＦＳは、結像方式に限られるものではなく、レーザビームを集光してウエハ上に照射する、あるいはウエハ上に明暗縞を形成するなど他のいかなる方式でも構わない。また、位置検出器ＡＦＳの検出ビーム（送光系及び受光系の光軸）にほぼ沿って空気を流すようにしても良い。
≪第３の実施形態≫
次に、本発明の第３の実施形態を図１２、図１３Ａ及び図１３Ｂ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、その説明を簡略化し若しくは省略するものとする。
この第３の実施形態では、図１２に示されるように、前述した第１の実施形態における気体噴出しユニット１０２Ａ、１０２Ｂに代えて、温度安定化流路装置を兼ねるダウンフローユニット１３６Ａ、１３６Ｂが設けられている点に特徴を有する。
一方のダウンフローユニット１３６Ｂは、図１３Ａに示されるように、全体として直方体形状を有し、その上半部の第１部分ユニット１３８と、下半分の第２部分ユニット１４０とを備えている。第１部分ユニット１３８は、図１３Ｂの分解斜視図に示されるように、底面が開口した筐体１４２によって構成され、この筐体１４２の内部に空気室１４４が形成されている。また、筐体１４２の一端に、前述した分岐路６７ｂの温度安定化流路装置１００Ｂより下流側部分の下流側端部が接続されている。
前記第２部分ユニット１４０は、上面が空気室の内部空間に連通するとともに、下面が開口したフレーム１４６と、該フレーム１４６内部の空間を多数の温度安定化空気流路に区画するプレートフィンあるいはこれに類する仕切り部材１４８とによって構成されている。フレーム１４６は、該フレーム１４６の長手方向の辺を構成するとともにその内部に冷却液体の流路が形成された一対の冷却部１５０Ａ、１５０Ｂと、これらの冷却部１５０Ａ、１５０Ｂを相互に連結するとともに前記フレーム１４６の残りの２辺を構成する連結部１５２Ａ、１５２Ｂとから構成されている。この場合、多数の温度安定化空気流路が空気の噴き出し口を兼ねている。
他方のダウンフローユニット１３６Ａは、上述したダウンフローユニット１３６Ｂと同様に構成され、このダウンフローユニット１３６Ａの上半部の第１部分ユニットを構成する筐体の一端に、分岐路６７ａの温度安定化流路装置１００Ａより下流側部分の下流側端部が接続されている。
その他の部分の構成等は、前述した第１の実施形態と同様になっている。
これまでの説明から明らかなように、本第３の実施形態では、温度安定化流路装置１００Ａ、１００Ｂにより、気体（空気）の流路の途中に配置された第１温度安定化流路装置が構成され、ダウンフローユニット１３６Ａ、１３６Ｂにより気体の噴き出し口が設けられた第２温度安定化流路装置が構成されている。
上述のようにして構成された本第３の実施形態の露光装置によると、前述した第１の実施形態と同等の効果を得ることができる他、給気経路内に２段の温度安定化流路が配置されるので、一層温度変動を抑制した空気をウエハステージＷＳＴの移動空間に空調用気体として供給することができる。これにより、ウエハステージＷＳＴの移動空間内部を一層高い精度で温度調整することができる。
なお、上記第３の実施形態では、ダウンフローユニット１３６Ａ、１３６Ｂが温度安定化流路装置を兼ねる場合について説明したが、これに限らず、空気の供給経路内に複数段の温度安定化流路装置を配置しても勿論良い。
なお、上記各実施形態で説明した温度安定化流路装置の構成は、ほんの一例であって、本発明に係る温度安定化流路装置の種々の構成を採ることができる。例えば、前述した各実施形態における温度安定化流路装置１００Ａ、１００Ｂに代えて、図１４に示されるように、ハニカム状の多数の空気流路が設けられた筐体を備える温度安定化流路装置１６０を採用しても良い。この他、ポーラス体、すなわち乾燥した糸瓜（あるいはスポンジ）のような多孔質の発泡金属などにより空気流路を形成した温度安定化流路装置を採用しても良い。
また、上記各実施形態では、メインコラム３４内部のウエハステージＷＳＴの移動空間内に、温度安定化流路装置を経由した空調用気体（空気）を供給する場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、本体コラム３４の外側の露光室１６内の空間（例えば、照明光学系２８と投影光学系ＰＬとの間でレチクルステージＲＳＴが配置される空間などを含む）に、温度安定化流路装置を経由した空調用気体を供給しても良い。この場合、例えば図１の給気管路２４の一部に温度安定化流路装置を配置しても良い。かかる場合には、例えばレチクルステージＲＳＴの位置を計測する不図示のレチクル干渉計の干渉計ビームの光路上に温度変動が抑制された空気が空調用気体として供給されることとなり、そのレチクル干渉計の計測誤差を抑制することが可能となる。この場合、その空調用気体はダウンフローにて供給しても良いし、給気管路２４内にケミカルフィルタが設けられているときには、前述と同様にその下流側に温度安定化流路装置を配置することが望ましい。
なお、前述した第２の実施形態では、図１１に示されるような気体噴出しユニット１３０Ａ、１３０Ｂを用いて、干渉計ビームの光路上は勿論、送光系１３２と受光系１３４とを備える光学式位置検出器ＡＦＳの検出ビームの光路上の空気揺らぎをも抑制するものとしたが、例えば、光学式位置検出器ＡＦＳの検出ビームの光路上の空気揺らぎを抑制するために図１５の概略斜視図に示されるような、噴き出しダクト１７２を設けても良い。この噴き出しダクト１７２は、送光系１３２と受光系１３４の並ぶ方向（送光系及び受光系の光軸、又は検出ビームが通る光路）と平行な方向と交差（例えば直交）して配置され、その噴き出し口１７２ａと反対側の端部は、前述した温度安定化流路装置１００Ａ等と同様の温度安定化流路装置に接続される。噴き出し口１７２ａは、光学式位置検出器ＡＦＳの検出ビームの光路に面している。
この場合、例えば前述した給気管路６７を３つに分岐し、そのうちの１つの分岐路に上記の噴き出しダクト１７２に接続される温度安定化流路装置を配置することとすることができる。このようにすれば、噴き出しダクト１７２を、図１の気体噴出しユニット１０２Ａ、１０２Ｂや、図１２のダウンフローユニット１３６Ａ、１３６Ｂなどと同時に用いることができる。この他、図１の気体噴出しユニット１０２Ｂや図１１のダウンフローユニット１３６Ｂに代えて噴き出しダクト１７２を設け、これを温度安定化流路装置１００Ｂに接続しても良い。
なお、上記各実施形態において、照明光学系２８の少なくとも一部を露光室１６の外部に配置しても良いし、これに加えて、あるいは単独で、光源、引き回し光学系、及び照明光学系２８を除く残りの一部（例えばウエハステージＷＳＴなど）を露光室とは別の筐体内に配置しても良い。この場合、上記別の筐体は、露光室の内部に配置しても良いし、露光室外に配置しても良い。要は、露光室１６内には露光装置本体の少なくとも一部が配置されていれば良い。すなわち、露光室は、光源からウエハに至る露光光の光路の一部を含む空間を含んでいれば良く、露光室内に配置する部材やその構成は任意で構わない。また、上記各実施形態では、露光室内で少なくとも干渉計のビームの光路上に空調用気体が供給されるようにその噴き出し口を設ければ良い。
また、上記各実施形態では、温度安定化流路装置を経由した空調用気体（空気）を上方から下方に供給する、すなわちダウンフロー空調を行う場合について説明したが、これに限らず、サイドフローにて温度安定化流路装置を経由した空調用気体を供給しても構わない。
なお、上記各実施形態では、ケミカルフィルタＣＦ１ａ，ＣＦ１ｂ，ＣＦ２ａ，ＣＦ２ｂとして、活性炭フィルタあるいはゼオライトフィルタが用いられても良く、この場合、通常クリーンルーム内及び露光装置内で生じる化学的不純物の殆ど全てを除去可能である。すなわち、チャンバ内や、投影光学系及び照明光学系における光学素子間の空間内に存在する不純物として、シロキサン（Ｓｉ−Ｏの鎖が軸の物質）あるいはシラザン（Ｓｉ−Ｎの鎖が軸の物質）等のシリコン系の有機物が問題となる。これを更に詳述すると、シロキサンは、Ｓｉ−Ｏの鎖が輪となった「環状シロキサン」という物質が、投影露光装置で用いられる接着剤、シーリング剤、塗料等に含まれており、これが経年変化により、脱ガスとして発生する。環状シロキサンは、シリコンウエハ等の半導体基板表面やレンズ等の誘電体表面に良く付着することが知られており、さらに紫外光（ＵＶ光）が当たると、酸化されて、光学素子表面における珪素酸化物系の曇りの原因となる。
また、シラザンには、多くのユーザがレジスト塗布の工程で用いている前処理剤として、Ｓｉの数が２個のＨＭＤＳ（ヘキサ・メチル・ジ・シラザン）がある。ＨＭＤＳは、水と反応するだけでシラノールという、半導体基板の表面又は誘電体表面に非常に付着し易い物質に変化（加水分解）し、さらに、紫外光が当たると、シロキサンと同様に酸化されて、光学素子表面における珪素酸化物系の曇りの原因となる。なお、シラザンは上記加水分解でアンモニアを発生するが、このアンモニアがシロキサンと共存すると更に光学素子表面を曇り易くする。
これらシロキサンやシラザン等のシリコン系の有機物を、活性炭フィルタあるいはゼオライトフィルタでは除去することができる。
また、ＫｒＦエキシマレーザ光やＡｒＦエキシマレーザ光あるいはそれより短波長の光を露光用照明光として用いる投影露光装置では、いわゆる光洗浄により光学素子の表面を洗浄することが一般的に行われるが、この光洗浄により光学素子表面に付着していた有機物（ハイドロカーボンなど）が取り除かれ、空気中に浮遊することになるが、この有機物も活性炭フィルタあるいはゼオライトフィルタにより除去することができる。
また、現在では、シリコン系の不純物だけでなく、チャンバ内にある配線やプラスチック等の脱ガスとして、可塑剤（フタル酸エステルなど）、難然剤（燐酸、塩素系物質）なども不純物として問題となりつつあるが、これら可塑剤や難然剤等も活性炭フィルタあるいはゼオライトフィルタにより除去することができる。
なお、上記各実施形態においては、第１送風機５８、第２送風機６４、レチクルの照明条件を変更するために光学素子を駆動するための駆動部材（例えば、ズームレンズ、視野絞りなど）などを備えている。これら送風機及び駆動部材は、滑動部として、モータと、そのモータ軸を受ける軸受けとを有し、軸受けの滑りを円滑に保つために潤滑剤が使用される。この潤滑剤としてのグリースには、アウトガス（有機物質として、例えば、炭化物など）の発生が抑制された材質、例えば、フッ素系グリースを用いている。このグリースは、窒素雰囲気中で、約１０ｍｇのグリースを６０℃で１０分間加熱したときに発生するアウトガス（有機物質）の量が、トルエン換算値で１５０μｇ／ｍ３以下である。特に、上記加熱条件で発生するアウトガス（有機物質）の量が、トルエン換算値で１００μｇ／ｍ３以下であることが望ましい。また、さらに好ましくは、４０μｇ／ｍ３以下であることが望ましい。このように４０μｇ／ｍ３のグリースとしては、ダイキン製のデムナム（商品名）が知られている。
このように、チャンバ内に配置される送風機や駆動部材の滑動部に上述したグリースを使用することによって、チャンバ内の汚染を抑制することができ、さらにはチャンバ内に配置されるケミカルフィルタの寿命の延命化を図ることができる。
また、上記実施形態ではレチクルローダ室、ウエハローダ室と露光室とが本体チャンバ内に設けられる場合について説明したが、これに限らず、本体チャンバ内に露光室のみを設け、レチクルローダ室、ウエハローダ室を別の環境制御チャンバ内に一緒あるいはそれぞれ単独に設けても良い。
また、上記実施形態では、本体チャンバとは別に機械室が設けられる場合について説明したが、これに限らず、１つのチャンバを隔壁により仕切って露光装置本体が収容される本体チャンバと機械室とを形成しても良い。要するに、本発明が適用される露光装置のボディ構造やチャンバの構成などは上記各実施形態に限られるものではなく任意で構わない。
なお、図１では本体チャンバに隣接して機械室を配置するものとしたが、クリーンルームの床下（ユーティリティスペース）などに機械室を配置するようにしても良い。この場合、光源もその床下に配置しても良い。また、空調装置では空気の温度を制御するものとしたが、それに加えて圧力をも制御するようにしても良い。さらに、上記各実施形態では第１及び第２送風機５８、６４などを含む本発明の気体供給装置（空調装置）を機械室や露光室に設けるものとしたが、気体供給装置の少なくとも一部、例えば送風機、クーラー及びヒータを機械室や露光室とは別の空間（床下など）に配置し、配管を通して送風機から送出される空気をケミカルフィルタ及び温度安定化流路装置を介して供給するように構成しても良い。
また、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を露光用照明光として用いる場合には、照明光学系２８と同様に、投影光学系ＰＬの鏡筒内、あるいは投影光学系ＰＬを収容する筐体内にも不活性ガス（窒素など）が供給される。さらに、Ｆ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）を露光用照明光として用いる場合には、レチクルステージ及びウエハステージがそれぞれサブチャンバ内に配置され、照明光学系２８及び投影光学系ＰＬに加えて、照明光学系２８と投影光学系ＰＬとの間、及び投影光学系ＰＬとウエハＷとの間にもそれぞれ不活性ガス（ヘリウムなど）が供給される。従って、光源内を含めてその光源からウエハＷに至る照明光路の少なくとも一部を密閉してその内部に不活性ガスなどを供給する露光装置では、例えば照明光学系に供給された不活性ガスが通る排気経路の途中、又は出口にも、化学物質除去フィルタ（ケミカルフィルタ）を設けておくことが好ましい。勿論、不活性ガスの流入経路の途中又は入り口にもケミカルフィルタを設けても良く、これは特に回収した不活性ガスを清浄化して再利用する場合に有効である。また、上述のように、例えば波長１２０ｎｍ〜２００ｎｍ程度の真空紫外域に属する光を露光用照明光として用いる場合などには、空調用空気として上記不活性ガス（窒素ガス、ヘリウムガスなど）が用いられる。従って、本発明における気体供給装置は、不活性ガスを循環させる装置をも含むものである。このとき、露光光の波長が２００ｎｍ程度以下、特に好ましくは１８０ｎｍ程度以下では、例えばウエハステージが配置される空間を気密室として、投影光学系とウエハとの間の光路をその内部に設定しても良い。また、露光光を減衰させる、あるいは投影光学系などの透過率や光学特性を変動させる不純物が発生しないように、温度安定化流路装置は少なくとも空調用気体（パージガスを含む）との接触面を、アウトガスの発生が少ない材料で構成する、あるいはコーティングを施すことが望ましい。
さらに、露光用照明光が通る光路を含む空間に不活性ガスを供給する露光装置では、露光装置本体部（上記実施形態では露光室）に接続されるレチクルローダ及びウエハローダの各搬送路のうち、本体部側の一部を含む空間にも不活性ガスが供給されるが、ウエハキャリア８４（コータ・ディベロッパ）側の一部を含む空間にも前述したケミカルクリーンな空気が供給されるので、本発明の気体供給装置は、上記空気と不活性ガスの両方を供給する装置をも含むものである。
なお、上記各実施形態の温度安定化流路装置（筐体１１２）はアルミニウム製としたが、他の金属でも良いし、金属製ではなく熱伝導率が高い他の材料を用いても良い。
なお、上記実施形態では、光源としてＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ等を用いる場合について説明したが、これに限らず、光源としてＦ２レーザ、Ａｒ２レーザを用いても良く、あるいは金属蒸気レーザやＹＡＧレーザを用い、これらの高調波を露光用照明光としても良い。あるいは、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を、露光用照明光として用いても良い。
また、本発明はステップ・アンド・リピート方式、ステップ・アンド・スキャン方式、又はステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置だけでなく、例えばミラープロジェクション・アライナー、プロキシミティ方式の露光装置、及びフォトリピータなどにも適用することができる。
また、投影光学系ＰＬは、屈折系、反射屈折系、及び反射系のいずれでも良いし、縮小系、等倍系、及び拡大系のいずれでも良い。
さらに、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なく、角型のガラスプレート上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、プラズマディスプレイや有機ＥＬなどの表示装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤなど）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置、さらにはマスク又はレチクルの製造に用いられる露光装置などにも広く適用できる。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。
≪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で作製された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、半導体デバイスの場合における、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、上で説明した露光装置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１０が用いられるので、露光室１６内に供給される空気（空調用気体）の温度変動を抑制し、これにより温度変動に起因して生じる露光精度の低下要因、例えば、ウエハステージＷＳＴの位置を計測するレーザ干渉計システムの計測誤差等を可能な限り低減することができる。また、長期に渡って化学的汚染物質に起因する露光光吸収を抑制することができる。従って、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。
産業上の利用可能性
以上説明したように、本発明の露光装置は、露光装置本体の少なくとも一部が収容された露光室内における空調用気体あるいはパージガスの温度変動を抑制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。また、本発明の温度安定化流路装置は、露光装置内部の気体（空調用気体あるいはパージガス）の温度変動を抑制するのに適している。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る露光装置の全体構成を概略的に示す図である。
図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。
図３は、図１の露光装置の温度制御に関連する制御系を概略的に示すブロック図である。
図４は、図１の本体コラム近傍を、温度安定化流路装置とともに拡大して示す図である。
図５は、図１の温度安定化流路装置を示す一部破断した斜視図である。
図６は、図５の温度安定化流路装置を構成する筐体を示す分解斜視図である。
図７は、図５の温度安定化流路装置に配管系が接続された状態を示す斜視図である。
図８は、温度安定化流路装置を模式的に示す図である。
図９は、温度安定化流路内の流路方向に対する気体温度分布を示す概念図である。
図１０は、常温付近の空気の温度変動を１／１０、１／５とする温度安定化流路が満足すべき、空隙ピッチと流路距離Ｌとの関係を示す線図である。
図１１は、本発明の第２の実施形態に係る露光装置の本体コラム近傍を、温度安定化流路装置とともに拡大して示す図である。
図１２は、本発明の第３の実施形態に係る露光装置の本体コラム近傍を、温度安定化流路装置とともに拡大して示す図である。
図１３Ａは、図１２のダウンフローユニットを示す斜視図、図１３Ｂは、ダウンフローユニットの分解斜視図である。
図１４は、温度安定化流路装置の変形例を示す概略斜視図である。
図１５は、噴き出しダクトの一例を示す概略斜視図である。
図１６は、本発明に係るデバイスを製造する製造方法の実施形態を説明するためのフローチャートである。
図１７は、図１６のステップ２０４における処理を示すフローチャートである。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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