JP2001044112A

JP2001044112A - 気圧制御方法および装置、これを用いたレーザ計測装置および露光装置

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Publication number: JP2001044112A
Application number: JP11215987A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Kato; 勝弘加藤
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-07-29
Filing date: 1999-07-29
Publication date: 2001-02-16

Abstract

(57)【要約】【課題】気圧制御方法および装置、これを用いたレー
ザ計測装置および露光装置において、より高精度な座標
測定を行うこと。【解決手段】光ビームの光路Ｌ周囲の気圧の変動に応
じて、光路周囲を流れる気体流の流速を調整、変化させ
ることにより、光路上の気体流の流速を制御でき、それ
に伴って光路上の気圧を高精度に制御することができ
る。そして、この技術を、計測対象物の位置を計測する
レーザ計測装置に用いることにより、測定用の光ビーム
の光路上における気圧変動が抑制されてレーザ光による
高精度な位置計測を行うことが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高精度な座標測定
等を行うために用いられる気圧制御方法および装置、こ
れを用いたレーザ計測装置および露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】露光装置におけるステージの位置計測や
基板等のアライメント等に用いられる座標測定ではレー
ザ干渉計を用いて座標測定が行われている。従来より、
この干渉計による測定精度向上のためには、光ビーム
（レーザ光）の光路上における環境の安定性（光路中の
温度、気圧、湿度安定性）が重要であることが知られて
いる。

【０００３】すなわち、レーザ干渉計の光ビーム光路中
に空気揺らぎが生じると、光路の空気屈折率が変化し、
光ビームの波長が変化して測定精度が低下する。例え
ば、光路中の空気環境が微量変動したとき、温度△Ｔ
（℃）、気圧△Ｐ（hPa）、湿度△Ｈ（％）の変動に対
して、レーザ波長λの相対的変化量△λ／λは近似的に
次の式（１）で表すことができる。 △λ／λ＝（0．93△Ｔ＋0．27△Ｐ−0．0098△Ｈ）×１０^-6 ・・・（１）

【０００４】このとき、測定寸法Ｌに対する測定誤差
は、次の式（２）となる。 △Ｌ＝Ｌ×（△λ／λ）・・・（２）例えば、測定寸法Ｌ＝５００ｍｍに対して、仮に、測定
誤差△Ｌ＜１ｍｍを許容するためには、 △Ｔ＜0.022℃、△Ｐ＜0.074hPa、△Ｈ＜2.01％（各パラメータの算出は、他のパラメータを便宜上固定
して行ったもの）でなければならない。

【０００５】したがって、高精度の再現性を得るために
は、測定環境の制御が不可欠であり、制御の容易性の順
番から、温度、湿度が制御されている。すなわち、従来
の座標測定では、高精度チャンバにより測定環境が制御
され、チャンバ内の温度は、±1/100℃、湿度は0.4％以
内でコントロールされている。このような測定環境下の
中では、測定誤差量自体が微量に抑えられている。

【０００６】レーザ波長λの相対的変化量△λ／λを近
似式より求め、測定寸法Ｌ＝５０ｍｍに対しての測定誤
差△Ｌを求めると、△Ｔ＝±1/100℃に対しては△Ｌ＝
0.93ｎｍ、△Ｈ＝0.4（％）に対しては△Ｌ＝0.19ｎｍ
となる。実際の湿度測定では、湿度コントローラによる
湿度変動が１桁小さい△Ｈ＝0.04（％）であり、補正す
る測定誤差は△Ｌ＝0.019ｎｍとなり、湿度変動による
レーザ波長λの相対的変化量は無視できる程度のもので
あることが解る。したがって、問題となるのは、±1/10
0（℃）温度変動と気圧変動に伴う誤差である。特に、
高精度チャンバでの温度制御能力は±1/100℃が限界で
ある。

【０００７】そこで、従来は、上記の理論式（１）の観
点から、気圧制御チャンバによる気圧制御、すなわち気
密室内に外気気圧との間に一定のオフセット気圧を作用
させて、外気気圧の短周期変動を0.074hPa以下に制御す
ることにより、測定誤差の低減を図る方法が提案されて
いる。また、チャンバ内部に設置した測定器の照明系や
電気処理系の発熱等が、空気揺らぎの原因になり、光路
の屈折率変動を引き起こしていることから、干渉計光路
の空気揺らぎを緩和させるため、複数台のＤＣファンモ
ータで送風を行っていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の気圧制御手段では、座標測定再現精度を、目標とさ
れる２ｎｍ（３σ）未満にすることができなかった。す
なわち、送風を行っているファンの種類にもよるが、フ
ァン後部のモータから発生するファンモータ熱やファン
の羽根の回転による雑音が空気揺らぎや電気信号ノイズ
成分となり、測定誤差量を低減させることができなかっ
た。このように外気気圧の変動とは別の原因によって、
チャンバ内の気圧が変動してしまい、従来の気圧制御チ
ャンバによるチャンバ内の気圧制御では限界があった。

【０００９】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、より高精度な座標測定ができる気圧制御方法およ
び装置、これを用いたレーザ計測装置および露光装置を
提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために以下の構成を採用した。すなわち、図１か
ら図３とに対応づけて説明すると、請求項１記載の気圧
制御方法では、光ビームの光路（Ｌ）上の気圧を制御す
る気圧制御方法であって、前記光路周囲の気圧の変動に
応じて、前記光路周囲を流れる気体流の流速を調整し、
前記光路上の気圧を制御する技術が採用される。

【００１１】この気圧制御方法では、光路（Ｌ）周囲の
気圧の変動に応じて、光路周囲を流れる気体流の流速を
調整、変化させることにより、光路上の気体流の流速を
制御でき、それに伴って光路上の気圧を高精度に制御す
ることができる。

【００１２】請求項３記載の気圧制御方法では、チャン
バ（ＣＨ）内で任意の計測に用いられる光ビームの光路
（Ｌ）上の気圧を制御する気圧制御方法であって、前記
光路の周囲の気体を送風または吸引するとともに、前記
チャンバ内の気圧の変動量に基づいて前記気体の送風量
又は吸収量を変えて前記光路上の気圧を一定にする技術
が採用される。

【００１３】また、請求項４記載の気圧制御装置では、
チャンバ（ＣＨ）内で任意の計測に用いられる光ビーム
の光路（Ｌ）上の気圧を制御する気圧制御装置（ＡＰ
Ｃ）であって、前記光路の周囲の気体を送風または吸引
する気体流発生部と、前記チャンバ内の気圧を測定する
チャンバ気圧センサ（Ｓ１）と、該チャンバ気圧センサ
の測定結果に基づいて前記気体流発生部の送風量又は吸
収量を制御する制御機構（ＭＣＳ）とを備える技術が採
用される。

【００１４】これらの気圧制御方法および装置では、光
路（Ｌ）の周囲の気体を送風または吸引するとともに、
チャンバ（ＣＨ）内の気圧の変動量に基づいて気体の送
風量又は吸収量を制御するので、光路上を局所的に気圧
制御でき、チャンバ内全体の気圧を一定に制御しようと
する場合に比べて、高精度に光路上の気圧変動を抑制し
て光路上の気圧を一定に保持することができる。

【００１５】請求項８記載のレーザ計測装置では、移動
可能な計測対象物（ＷＳＴ）と、基準部（ＰＬ）とに光
ビームをそれぞれ投射し、反射した互いの反射光を干渉
させて計測対象物の位置を計測するレーザ計測装置であ
って、請求項４から７のいずれかに記載の気圧制御装置
（ＡＰＣ）を備えている技術が採用される。

【００１６】このレーザ計測装置では、請求項４から７
のいずれかに記載の気圧制御装置（ＡＰＣ）を備えてい
るので、光ビームの光路上における気圧変動が抑制され
てレーザ光による高精度な位置計測を行うことが可能に
なる。

【００１７】請求項９記載の露光装置では、露光光をマ
スク（Ｒ）に照射して該マスク上のパターンを基板
（Ｗ）表面に投影し露光する露光装置であって、前記マ
スクを載置する移動可能なマスクステージ（ＲＳＴ）
と、前記基板を載置する移動可動な基板ステージ（ＷＳ
Ｔ）と、前記マスクステージまたは前記基板ステージの
少なくとも一方の位置を計測する請求項８記載のレーザ
計測装置（ＬＭ）とを備えている技術が採用される。

【００１８】この露光装置では、マスクステージ（ＲＳ
Ｔ）または基板ステージ（ＷＳＴ）の少なくとも一方の
位置を計測する請求項８記載のレーザ計測装置（ＬＭ）
を備えているので、気圧変動の影響が抑制されてマスク
または基板を高精度に座標測定および位置決めすること
ができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る気圧制御方法
および装置、これを用いたレーザ計測装置および露光装
置の一実施形態を、図１から図３を参照しながら説明す
る。

【００２０】図１は、本実施形態における露光装置の全
体構成を概略的に示す図であり、いわゆるステップ・ア
ンド・リピート方式又はステップ・アンド・スキャン方
式の露光装置を示している。この露光装置では、レチク
ルＲがレチクルステージＲＳＴに保持された状態で、露
光用照明系ＩＬＳからの露光光で均一に照明される。レ
チクルＲに描画されているパターンは、投影光学系ＰＬ
を介して感光剤の塗布されたウエハＷ上に結像投影され
る。

【００２１】ウエハＷは、投影光学系（基準部）ＰＬの
光軸ＡＸに対して垂直な面内で２次元移動するウエハス
テージ（計測対象物、可動部）ＷＳＴ上に載置される。
図１において、ウエハステージＷＳＴは、図中の左右方
向と紙面と垂直な方向とのそれぞれについてベース上を
移動するものである。なお、レチクルステージＲＳＴと
投影光学系ＰＬとは、ウエハステージＷＳＴのベース部
と一体になったコラム（図示略）に取り付けられてい
る。

【００２２】また、この露光装置では、ＴＴＲ（スルー
・ザ・レチクル）方式のアライメント系ＡＡ１又はＴＴ
Ｌ（スルー・ザ・レンズ）方式のアライメント系ＡＡ２
が設けられている。アライメント系ＡＡ１は、レチクル
Ｒを投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対して位置合わせした
り、投影光学系ＰＬを介してウエハＷとレチクルＲとを
位置合わせしたりするためのものであり、アライメント
系ＡＡ２は、投影光学系ＰＬを介してウエハＷを位置合
わせするためのものである。これらのアライメント系Ａ
Ａ１、ＡＡ２による各種アライメント情報は、主制御系
（制御機構）ＭＣＳへ送られ、ウエハステージＷＳＴの
正確な位置決めのための目標値算出に使われる。

【００２３】また、ウエハステージＷＳＴの位置を計測
するために、レーザ干渉計ＩＦＭと、該レーザ干渉計Ｉ
ＦＭに用いられる光ビーム（測定用ビーム）の光路Ｌ上
の気圧を制御する気圧制御装置ＡＰＣとを備えたレーザ
計測装置（位置計測装置）ＬＭが設けられている。

【００２４】レーザ干渉計ＩＦＭは、強度変調型の光波
干渉計であって、該強度変調型の干渉計は、周波数安定
化されたコヒーレントな平行光束であるレーザビームを
可動体に取り付けた移動鏡に垂直に入射させるととも
に、ステージのベース部と固定的に連結された部分に取
り付けられた固定鏡にも垂直にレーザビーム（平行光
束）を入射し、移動鏡と固定鏡とのそれぞれで反射した
ビームを干渉させ、その干渉縞（フリンジ）の変化を光
電検出するものである。

【００２５】したがって、ステージが移動するとレーザ
ビームの波長と移動量とに応じてフリンジの明暗が繰り
返し変化し、このとき得られる光電信号（正弦波状）を
デジタルパルスに変換してカウンタで計測することでス
テージの位置を求めることができる。なお、レーザ干渉
計ＩＦＭとして、いわゆる周波数変調型の干渉計を用い
ても構わない。該周波数変調型の干渉計は、移動鏡、固
定鏡のそれぞれに向かうレーザビームに一定の周波数差
をもたせ、移動鏡、固定鏡のそれぞれからの反射ビーム
を干渉させて光電検出したときに得られるビート信号
（差周波数）の位相推移からステージの移動量を計測す
るものである。

【００２６】本実施形態では、図１に示すように、レー
ザ干渉計ＩＦＭからの光ビームは、ウエハステージＷＳ
Ｔに固定された移動鏡ＭＳに投射され、レーザ干渉計Ｉ
ＦＭからのもう１本の光ビームは投影光学系ＰＬの鏡筒
下部に固定された固定鏡（参照鏡）ＭＲに投射される。
移動鏡ＭＳは、ウエハステージＷＳＴが図１の左右方向
に移動するときの被測定鏡となるもので、移動鏡ＭＳの
反射面は、図１の紙面と垂直な方向に細長く形成されて
いる。

【００２７】また、レーザ干渉計ＩＦＭは、固定鏡ＭＲ
からの反射した光ビームと移動鏡ＭＳからの反射した光
ビームとをビームスプリッタＢＳで合成させ、その干渉
ビームを受光する光電検出器と、その光電信号に基づい
てアップダウンパルスを出力するパルスコンバータ等を
含んでいる。このパルスコンバータからのアップダウン
パルスはステージ制御系ＳＴＤ内のアップダウンカウン
タで可逆計数され、ウエハステージＷＳＴの位置が計測
される。

【００２８】さらに、ステージ制御系ＳＴＤは、ウエハ
ステージＷＳＴを駆動するモータＭＴに対する出力信号
を、アップダウンカウンタによる計測位置に応じて適宜
制御する。ステージ制御系ＳＴＤは、主制御系ＭＣＳか
ら出力される位置決め目標値（座標値）を受信すると、
レーザ干渉計ＩＦＭで検出されアップダウンカウンタで
計数されるウエハステージＷＳＴの現在位置が、その目
標値と一定の許容範囲で一致するようにウエハステージ
ＷＳＴを移動させる。

【００２９】また、この露光装置の少なくとも各光学
系、各ステージおよび各干渉計は、チャンバＣＨ内に収
納されている。該チャンバＣＨは、図３に示すように、
隔壁１で収容する部分と外部とを区画し、隔壁１には、
チャンバＣＨ内の空気を循環する空気循環系を構成する
循環ダクト２が設けられている。

【００３０】また、隔壁１には、外調機３に接続された
吸い込みダクト４および吹き出しダクト５とが循環ダク
ト２を介して接続されている。なお、外調機３は、供給
量を調整しながら吹き出しダクト５に外気を供給するも
のである。さらに、チャンバＣＨには、フィルタ６およ
び排気板７が互いに別々の内側面に設けられ、フィルタ
６の後方には、クーラ８、ヒータ９、循環ファン１０が
この順に循環ダクト２に接続されて設置されている。

【００３１】すなわち、外調機３からの空気および循環
ダクト２内の空気を、循環ファン１０によってクーラ８
およびヒータ９側に吸い込み、これらによって空気の湿
度および温度を制御し、この空気を循環ファン１０によ
ってフィルタ６を通してチャンバＣＨ内に供給してい
る。この空気は、チャンバＣＨ内から排気板７を介して
循環ダクト２および吸い込みダクト４に排出され、循環
ダクト２を流通する空気は、再び循環ファン１０によっ
てチャンバＣＨ内に戻されるとともに、吸い込みダクト
４を流通する空気は外調機３に戻される。

【００３２】チャンバＣＨ内には、外部の内気圧センサ
（チャンバ気圧センサ）Ｓ１に接続された内気圧導入部
１１が設けられているとともに、隔壁１外に、外気圧セ
ンサＳ２に接続された外気圧導入部１２が設けられてい
る。すなわち、チャンバＣＨ内外の気圧は、内気圧導入
部１１および外気圧導入部１２を介して内気圧センサＳ
１および外気圧センサＳ２がそれぞれ検出可能とされて
いる。

【００３３】これら内気圧センサＳ１および外気圧セン
サＳ２で検出された気圧信号は、主制御系ＭＣＳへ送信
される。なお、内気圧導入部１１はパイプで構成され、
その開口端１１ａはチャンバＣＨ内の空気の流れによる
動圧の影響が生じないように、その向きが配されている
とともに、光ビームの光路Ｌの周囲に配されている。

【００３４】主制御系ＭＣＳは、内気圧センサＳ１およ
び外気圧センサＳ２からの内気圧および外気圧の気圧信
号に基づいて、チャンバＣＨの内気圧が外気圧に対して
所定圧だけ高い設定気圧を保持するように外調機３内の
外気導入用のバルブの開閉を制御する。

【００３５】この制御方法は、外気圧センサＳ２による
外気圧を主制御系ＭＣＳ内の信号変換器（図示略）で外
気圧の短時間の変動に対して長期的に平らな圧力値を算
出するとともに、その圧力値に対して所定圧加算して設
定気圧を作成する。そして、主制御系ＭＣＳは、測定さ
れた内気圧と求めた設定気圧との差圧に基づいて、外調
機３を制御することによって、チャンバＣＨの内気圧に
おける短周期変動が抑制される。

【００３６】また、気圧制御装置ＡＰＣは、チャンバＣ
Ｈ内と異なる気圧に設定されチャンバＣＨ内と連通する
送風口（開口部）１３を備えた加圧室（差圧室）１４
と、加圧室１４内の気圧を測定する加圧室気圧センサ
（差圧室気圧センサ）Ｓ３とを備えている。また、加圧
室１４内の気圧を変える気圧可変機構として、チャンバ
ＣＨの外部に配され加圧室１４内への空気の送風量を変
えることができる可変送風ファン（可変送風源）１５
と、送風口１３に設けられ該送風口１３の開口面積を変
える可変シャッタ１６と、送風口１３近傍の空気の流路
１４ａに設けられ該流路１４ａの流路断面積を変える可
変バルブ１７とを備えている。

【００３７】これら可変送風ファン１５、可変シャッタ
１６および可変バルブ１７は、主制御系ＭＣＳに接続さ
れて制御される。すなわち、これらで構成される気圧可
変機構によって、内気圧と加圧室１４内の気圧との差圧
を制御することにより、送風口１３からの送風（空気の
流速、送風量）が調整可能となっている。送風口１３
は、光ビームの光路Ｌに対して垂直に空気が流れるよう
に配置され、光路Ｌに沿って設けられている。なお、光
路Ｌの気流の流れを、光ビームの進行方向に対して水平
方向または垂直方向に均一に制御することにより、光路
Ｌ上の空気揺らぎが低減される。

【００３８】前記可変送風ファン１５は、一端側が送風
ダクト１８を介して加圧室１４に接続され、他端側が加
圧室１４に外気を導入する外気導入電磁バルブ１９に接
続されている。なお、送風ダクト１８は、加圧空気循環
量を調整するための調整用ダンパ２０を介して循環ダク
ト２に接続されている。前記可変シャッタ１６は、送風
口１３から均一な送風を行うために複数の回転可能な羽
根部材で構成され、これら羽根部材の回転角を調整する
ことにより、送風口１３の開口面積が制御できるように
なっている。

【００３９】前記加圧室気圧センサＳ３は、チャンバＣ
Ｈの外部に設けられているとともに、パイプで構成され
た加圧室気圧導入部２１に接続され、該加圧室気圧導入
部２１は、その先端の開口端２１ａが加圧室１４内に配
されている。この加圧室気圧センサＳ３は、加圧室気圧
導入部２１を介して検出した加圧室１４の気圧信号を、
接続された主制御系ＭＣＳへ送信するように設定されて
いる。

【００４０】なお、図２は、大気中の環境変化で変化す
るレーザ波長を補正する方式であって真空にされた光路
と大気中の光路との２系統の干渉計で構成されたトラッ
カー方式のレーザ計測装置ＬＭの全体構成を示すもので
ある。このレーザ計測装置ＬＭでは、レーザ光源ＬＨか
らの光ビーム（レーザ光）をビームスプリッタＢＳによ
って波長トラッカー２２および一対の干渉計ＩＦＭへ分
岐させ、各干渉計ＩＦＭからウエハステージＷＳＴのＸ
方向用およびＹ方向用の各移動鏡ＭＳに光ビームを投射
するようにしている（符号２３は、光電検出器）。図２
中の斜線領域には、各領域内の光ビームの光路Ｌにおけ
る空気揺らぎを緩和するように送風口１３がそれぞれ配
置される。

【００４１】この気圧制御装置ＡＰＣによる光ビームの
光路Ｌ上の気圧制御方法について、以下に説明する。

【００４２】まず、光路Ｌ周囲の内気圧が変動すると、
該内気圧の変動量が内気圧センサＳ１で検出されて主制
御部ＭＣＳに送られる。一方、このときの加圧室１４内
の気圧も加圧室気圧センサＳ３によって検出されて主制
御部ＭＣＳに送られる。そして、主制御部ＭＣＳは、検
出された内気圧および加圧室１４内の気圧に基づいて、
送風口１３からの空気の送風量を調整する。

【００４３】すなわち、主制御系ＭＣＳは、加圧室気圧
センサＳ３で測定した加圧室１４内の気圧と内気圧セン
サＳ２で測定したチャンバＣＨ内の気圧との差圧が一定
になるように、可変送風ファン１５の回転数、可変シャ
ッタ１６による送風口１３の開口量および可変バルブ１
７による流路１４ａの流路断面積の少なくとも一つを調
整する。

【００４４】例えば、加圧室１４内とチャンバＣＨ内と
の気圧勾配を、光路Ｌに吹きかけるために最適な送風量
０．３ｍｍ／ｓｅｃになるように加圧室１４内が加圧さ
れる。すなわち、送風口１３において気圧差を生じさせ
ることにより、チャンバＣＨ内部に送風ファン等を設置
せずに適切な送風が可能になる。これによって、送風口
１３からの送風量が調整され、光路Ｌ周囲を流れる空気
流（気体流）の流速が変化し、それに伴って光路Ｌ上の
気圧が制御され、一定に保持される。

【００４５】このように、本実施形態では、外調機３を
制御することによって、チャンバＣＨの内気圧における
短周期変動を抑制するとともに、気圧制御装置ＡＰＣに
よって、レーザ計測装置ＬＭで使用する光ビームの光路
Ｌ周囲における気圧変動に応じて、光路Ｌ周囲を流れる
空気流の流速を調整し、光路Ｌ上の気圧を安定化するこ
とができる。また、加圧室１４とチャンバＣＨ内との気
圧勾配によって、光路Ｌ上に適切な送風量の空気を吹き
付けることができるため、チャンバＣＨ内に光路Ｌに空
気を吹き付けるためのファンを設ける必要が無く、電気
処理系の発熱、ファンに起因する雑音や空気揺らぎを緩
和、低減することができる。

【００４６】したがって、光ビーム光路上の気圧変動に
よる非線形誤差を低減でき、座標測定再現精度を２ｎｍ
（３σ）未満に抑えることが可能となり、安定した測定
環境が得られるとともに、より高精度なウエハステージ
ＷＳＴの座標計測ができるとともに、正確な位置決めに
より露光精度を向上させることができる。

【００４７】なお、本発明は、次のような実施形態をも
含むものである。上記実施形態では、気圧制御装置ＡＰ
ＣをウエハステージＷＳＴの座標計測用レーザ計測装置
ＬＭに用いたが、レチクルステージＲＳＴの座標計測や
アライメント系に使用される光ビームの光路上の気圧制
御用として採用しても構わない。

【００４８】光路Ｌの周囲の空気を送風するとともに、
チャンバＣＨ内の気圧の変動量に基づいて送風量を変え
て光路Ｌ上の気圧を一定にしたが、逆に光路Ｌの周囲の
空気を吸引するとともに、チャンバＣＨ内の気圧の変動
量に基づいて吸収量を変えて光路Ｌ上の気圧を一定にし
てもよい。この場合、加圧室の代わりに減圧室を設ける
とともに、可変送風ファンの代わりに空気の吸引量を変
えることができる可変吸引源として、減圧室内の空気を
吸引して外部に排出する可変吸引ファン等を用いればよ
い。なお、このときは、吸引される空気流の方向性を高
めるために、流れに沿った仕切板等を光ビームの光路近
傍に設けてもよい。また、チャンバＣＨ内の気圧を検出
する場合、光路Ｌの近傍の気圧を測定することが望まし
い。

【００４９】上記実施形態では、光ビームの光路Ｌ近傍
に送風口１３だけを配して光路Ｌ上に空気を吹きつけて
いるが、例えば特開平５−２８３３１３号公報に記載さ
れている位置計測装置のように光路を覆うカバーを用
い、該カバー内に上記加圧室の送風口を設けてもよい。

【００５０】上記実施形態における気圧制御では、加圧
室の気圧およびチャンバ内の気圧の両方を測定して加圧
室の気圧とチャンバ内の気圧との差圧が一定になるよう
に、加圧室内を加圧したが、チャンバ内の気圧だけを測
定し、この気圧に一定のオフセット気圧を加算して求め
た気圧になるように、予め設定された条件に従い可変送
風ファン等を制御して加圧室内を加圧することにより、
送風口からの送風量を制御しても構わない。

【００５１】上記実施形態の露光装置として、投影光学
系を用いることなくレチクルの代わりにマスクと基板と
を密接させてマスクのパターンを露光するプロキシミテ
ィ露光装置にも適用することができる。露光装置の用途
としては半導体製造用の露光装置に限定されることな
く、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パタ
ーンを露光する液晶用の露光装置や、薄膜磁気ヘッドを
製造するための露光装置にも広く適用できる。

【００５２】以上のように、本願実施例の気圧制御装置
及び露光装置は、本願特許請求の範囲(claims)に挙げら
れた各構成要素(elements)を含む各種サブシステムを、
所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つよう
に、組み立てることで製造される。これら各種精度を確
保するために、この組立の前後には、各種光学系につい
ては光学的精度を達成するための調整、各種機械系につ
いては機械的精度を達成するための調整、各種電気系に
ついては電気的精度を達成するための調整が行われる。
各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各
種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接
続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシ
ステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシ
ステム個々の組み立て工程があることはいうまでもな
い。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終
了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各
種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およ
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。

【００５３】半導体デバイスは、デバイスの機能・性能
設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチ
クルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製
作するステップ、前述した実施形態の露光装置によりレ
チクルのパターンをウエハに露光するステップ、デバイ
ス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工
程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製
造される。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果を奏する。
請求項１記載の気圧制御方法によれば、光路周囲の気圧
の変動に応じて、光路周囲を流れる気体流の流速を調
整、変化させることにより、光路上の気体流の流速を制
御でき、それに伴って光路上の気圧を高精度に制御する
ことができる。これによって、気圧変動が光ビームに与
える影響を抑制することが可能となる。

【００５５】請求項２記載の気圧制御方法によれば、光
ビームがチャンバ内に配置された可動部の移動量又は位
置を計測する位置計測装置の測定用ビームであり、気体
流の流速が、チャンバ内に設けた気圧センサの測定値に
基づいて調整されるので、気圧センサでチャンバ内の気
圧変動を実測することにより、測定用ビームの光路上の
気圧変動を高精度に抑制できるとともに、位置計測装置
の座標測定再現精度を向上させることができる。

【００５６】請求項３記載の気圧制御方法および請求項
４記載の気圧制御装置によれば、光路の周囲の気体を送
風または吸引するとともに、チャンバ内の気圧の変動量
に基づいて気体の送風量又は吸収量を制御するので、チ
ャンバ内全体の気圧を一定に制御しようとする場合に比
べて、高精度かつ簡易に光路上の気圧を一定に保持する
ことができる。

【００５７】請求項５記載の気圧制御装置によれば、制
御機構が、差圧室気圧センサで測定した差圧室内の気圧
とチャンバ気圧センサで測定したチャンバ内の気圧との
差圧が一定になるように気圧可変機構を制御するので、
チャンバ内の気圧が変動しても上記差圧が一定に制御さ
れることによって、送風量または吸引量が適切に調整さ
れ、常に光路上の気圧を一定に制御することができる。

【００５８】請求項６記載の気圧制御装置によれば、気
圧可変機構が、チャンバの外部に配され差圧室内への気
体の送風量を変えることができる可変送風源または差圧
室内からの気体の吸引量を変えることができる可変吸引
源を備えているので、可変送風源または可変吸引源が差
圧室内またはチャンバ内に配されている場合に比べて、
これらによる雑音や熱的な影響が少なく、より安定した
環境で気圧制御が可能となる。

【００５９】請求項７記載の気圧制御装置によれば、気
圧可変機構が、差圧室の開口部に設けられ該開口部の開
口面積を変える可変シャッタまたは開口部近傍の気体の
流路に設けられ該流路の流路断面積を変える可変バルブ
の少なくとも一方を備えているので、簡便な構成によっ
て差圧室の気圧を高精度に調整することができる。

【００６０】請求項８記載のレーザ計測装置によれば、
請求項４から７のいずれかに記載の気圧制御装置を備え
ているので、光ビームの光路上における気圧変動が抑制
されてレーザ光による高精度な位置計測を行うことが可
能になる。

【００６１】請求項９記載の露光装置によれば、マスク
ステージまたは基板ステージの少なくとも一方の位置を
計測する請求項８記載のレーザ計測装置を備えているの
で、気圧変動の弊鏡が抑制されてマスクまたは基板を高
精度に座標測定および位置決めすることができ、露光精
度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る気圧制御方法および装置、これ
を用いたレーザ計測装置および露光装置の一実施形態に
おける露光装置を示す概略的な全体構成図である。

【図２】本発明に係る気圧制御方法および装置、これ
を用いたレーザ計測装置および露光装置の一実施形態に
おける波長トラッカー方式のレーザ計測装置を示す全体
構成図である。

【図３】本発明に係る気圧制御方法および装置、これ
を用いたレーザ計測装置および露光装置の一実施形態に
おけるチャンバおよび気圧制御装置を示す概略構成図で
ある。

【符号の説明】

１４加圧室（差圧室）１５可変送風ファン１３可変シャッタ１７可変バルブＡＰＣ気圧制御装置ＣＨチャンバＬ光ビームの光路ＬＭレーザ計測装置（位置計測装置）ＭＣＳ主制御系（制御機構）ＰＬ投影光学系（基準部）Ｓ１外気圧センサＳ２内気圧センサ（チャンバ気圧センサ）Ｓ３加圧室気圧センサ（差圧室気圧センサ）ＲＳＴレチクルステージＲレチクル（マスク）Ｗウエハ（基板）ＷＳＴウエハステージ（計測対象物、可動部）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ビームの光路上の気圧を制御する気圧
制御方法であって、前記光路周囲の気圧の変動に応じて、前記光路周囲を流
れる気体流の流速を調整し、前記光路上の気圧を制御す
ることを特徴とする気圧制御方法。
【請求項２】光ビームは、チャンバ内に配置された可
動部の移動量又は位置を計測する位置計測装置の測定用
ビームであり、前記気体流の流速は、前記チャンバ内に設けた気圧セン
サの測定値に基づいて調整されることを特徴とする請求
項２記載の気圧制御方法。
【請求項３】チャンバ内で任意の計測に用いられる光
ビームの光路上の気圧を制御する気圧制御方法であっ
て、前記光路の周囲の気体を送風または吸引するとともに、
前記チャンバ内の気圧の変動量に基づいて前記気体の送
風量又は吸収量を変えて前記光路上の気圧を一定にする
ことを特徴とする気圧制御方法。
【請求項４】チャンバ内で任意の計測に用いられる光
ビームの光路上の気圧を制御する気圧制御装置であっ
て、前記光路の周囲の気体を送風または吸引する気体流発生
部と、前記チャンバ内の気圧を測定するチャンバ気圧センサ
と、該チャンバ気圧センサの測定結果に基づいて前記気体流
発生部の送風量又は吸収量を制御する制御機構とを備え
ることを特徴とする気圧制御装置。
【請求項５】前記気体流発生部は、前記チャンバ内と
異なる気圧に設定され、前記チャンバ内と連通する開口
部を備える差圧室と、該差圧室の気圧を変える気圧可変機構と、前記差圧室内の気圧を測定する差圧室気圧センサとを備
え、前記制御機構は、前記差圧室気圧センサで測定した差圧
室内の気圧と前記チャンバ気圧センサで測定した前記チ
ャンバ内の気圧との差圧が一定になるように前記気圧可
変機構を制御することを特徴とする請求項４記載の気圧
制御装置。
【請求項６】前記気圧可変機構は、前記チャンバの外
部に配され差圧室内への気体の送風量を変えることがで
きる可変送風源または差圧室内からの気体の吸引量を変
えることができる可変吸引源を備えていることを特徴と
する請求項５記載の気圧制御装置。
【請求項７】前記気圧可変機構は、前記差圧室の開口
部に設けられ該開口部の開口面積を変える可変シャッタ
または開口部近傍の気体の流路に設けられ該流路の流路
断面積を変える可変バルブの少なくとも一方を備えてい
ることを特徴とする請求項６記載の気圧制御装置。
【請求項８】移動可能な計測対象物と、基準部とに光
ビームをそれぞれ投射し、反射した互いの反射光を干渉
させて計測対象物の位置を計測するレーザ計測装置であ
って、請求項４から７のいずれかに記載の気圧制御装置を備え
ていることを特徴とするレーザ計測装置。
【請求項９】露光光をマスクに照射して該マスク上の
パターンを基板表面に投影し露光する露光装置であっ
て、前記マスクを載置する移動可能なマスクステージと、前記基板を載置する移動可動な基板ステージと、前記マスクステージまたは前記基板ステージの少なくと
も一方の位置を計測する請求項８記載のレーザ計測装置
とを備えていることを特徴とする露光装置。