JP2010101743A - 温度測定装置、気体供給装置及び露光装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の温度測定装置は、サーミスタセンサを用いて測定した第1の温度データを出力する第1の温度計と、測温抵抗体センサを用いて測定した第2の温度データを出力する第2の温度計と、第1の温度データの誤差を第2の温度データにより補正する補正制御部とを有する。
【選択図】図1
Description
サーミスタは温度に対する抵抗変化率が大きく、すなわち温度変化に対する測定感度が非常に高いため、測温抵抗体、たとえばPT(白金)測温抵抗体を用いる場合に比較して、高い測定感度の温度計を構成することができる。
すなわち、感度の高い測定が行えるものの、時間を経るに従い、予め温度との対応関係を設定した抵抗率から、時間変化によりサーミスタ自身の抵抗率がずれるため、測定した温度と実際の温度とのずれが生じてしまい、信頼性が低い測定温度を出力することとなる。
以下、本発明の一実施形態による温度測定装置を図面を参照して説明する。図1は同実施形態による温度測定装置の構成例を示すブロック図である。
この図において、第1の温度計11は、サーミスタ101に対して励起電流Isoを流し、サーミスタ101の両端に発生する電圧VSMを測定し、これら励起電流Iso及び電圧VSMからサーミスタ101の抵抗値を測定する。ここで、温度T[K]におけるサーミスタの抵抗値RSTは、以下の(1)式により算出できる。
RST=R0・exp{B(1/T−1/T0)} …(1)
但し、R0は基準温度T0[K(ケルビン)]における基準抵抗値、Bはサーミスタ定数(以下、B定数という)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。ここでB定数は、基準温度と、当該基準温度における基準抵抗値と、測定した抵抗値と、抵抗−温度特性で任意の2点の温度から求めた抵抗値変化の大きさを表している。
Ts=1/[(1/B)×ln(RST/R0)+1/T0]+Toff …(2)
ここで、Toffはオフセット値であり、予め設定された数値が用いられている。
また、第1の温度計11は、入力される電圧値VSMを増幅する増幅部114、増幅した電圧をアナログ−デジタル変換するA/D変換部113、得られた電圧値を出力した電流値にて除算し、抵抗値RSTを求め、この抵抗値RSTを用いて、上記(2)式から温度データTsを算出する演算部112を有している。
ここで、サーミスタ101を用いて測定された温度データTsの分解能は、たとえば、0.5mKである。
RPT=R0・(1+α・T) [Ω] …(3)
と表される。但し、R0は基準温度T0[K]における基準抵抗値、αは白金の抵抗値の温度変化率であり、α=3850[ppm/℃]である。
Tp=[(RPT/R0)−1]/α …(4)
また、第2の温度計21は、入力される電圧値VPMを増幅する増幅部214、増幅した電圧をアナログ−デジタル変換するA/D変換部213、得られた電圧値を出力した電流値にて除算し、抵抗値RPTを求め、この抵抗値RPTを用いて、上記(2)式から温度データTsを算出する演算部212を有している。
ここで、白金測温抵抗体102を用いて測定された温度データTpの分解能は、たとえば、1.5mKである。
すなわち、サーミスタ101を用いて測定した温度データTsは、白金測温抵抗体102を用いて測定した温度データTpに比較して分解能のステップ幅が小さい。
したがって、温度データTpに比較して温度データTsの分解能は3倍高い精度を有していることとなる。
ここで、オフセットToffが経時変化しない(温度測定における分解能に影響しない程度変化分を含む)場合、補正制御部250は、第2の温度計21の測定した温度データTpを用いてB定数を、下記(5)式により算出する。
B=[(1/Tp)−(1/T0)]×ln(RST/R0) …(5)
ここで、RSTは温度Tsにおけるサーミスタ101の抵抗値RSTである。
また、このとき、補正制御部250は、温度データTs及び差分ΔTspと、その場合のB定数との対応を示すテーブルを予め記憶しており、このテーブルから温度データTs及び差分ΔTspに対応したB定数を読み込み、第1の温度計11における(1)式のB定数を書き換えるようにしても良い。
ここで、補正制御部250は、入力される温度データTpを前後において比較し、温度データTpの数値が変化した時点において、そのタイミングに入力されている温度データTsを保持し、この同様な時刻に入力された温度データTpと温度データTsとを比較し、差分ΔTspを求める減算の処理(例えば、Ts−Tp)を行い、差分ΔTspを算出する。
ここで、オフセットToffが経時変化しない場合と同様に、補正制御部250は、入力される温度データTpを前後において比較し、温度データTpの数値が変化した時点において、その時に入力されている温度データTsを保持し、この同様な時刻に入力された温度データTpと温度データTsとを比較し、差分ΔTspを求める減算の処理を行う。
このとき、温度データTpが上昇を継続した状態から下降したタイミングを時刻t1とし、逆に温度データTpが下降を継続した状態から上昇したタイミングを時刻t2とすることにより、温度データTpあるいはTsが時刻間で差が大きくとれるため、定数B及びオフセットToffの補正の精度を上げることが可能となる。
Tpt1=1/[(1/B)×ln(RST(時刻t1における)/R0)+1/T0]+Toff
Tpt2=1/[(1/B)×ln(RST(時刻t2における)/R0)+1/T0]+Toff
からなる連立方程式から、B定数及びオフセットToffを求め、算出されたB定数及びオフセットToffとにより、第1の温度計11に記憶されている(1)式におけるB定数及びオフセットToffを書き換える。
また、B定数及びオフセットToffをより精度良く補正する場合、時刻t1及び時刻t2の2点の温度データからではなく、複数の時刻において温度データTs及びTpを測定し、各測定点における温度データにより、温度データTpに対して、(2)式により算出される温度データTsが合うように、(2)式におけるB定数及びオフセットToffを変化させ、最小二乗法によりB定数及びオフセットToffを求めるようにしてもよい。
上記差分ΔTの測定と、測定された差分ΔT及び閾値ΔTSTの比較とを、補正制御部250は、予め設定された周期にて行うようにしても良い。
上述した構成により、第1の実施形態によれば、サーミスタ101の抵抗率の経時変化を、白金測温抵抗体102を用いて、補正することにより、サーミスタ101を用いて、経時変化による信頼性の低下を防止し、分解能の高い温度測定を行うことが可能となる。
第2の実施形態は、図1に示す第1の実施形態におけるサーミスタ101を、図3に示すブリッジ回路260に変更したものである。図3において図1と同様な構成については同一の符号を付し、以下、第1の実施形態と異なる構成及び動作の説明を行う。
ブリッジ回路260の各抵抗R1a,R1b,R1c,R1dは、抵抗R1aの一端と抵抗R1cの一端とが抵抗R11の一端に接続され、抵抗R1aの他端に抵抗R1dの一端が接続され、抵抗R1cの他端に抵抗R1bの一端が接続され、抵抗R1dの他端と抵抗R1bの他端とが抵抗R12の一端に接続されている。すなわち、抵抗R11、抵抗R1a、抵抗R1d及び抵抗R12が直列に接続され、抵抗R11、抵抗R1c、抵抗R1b及び抵抗R12が直列に接続されている。ここで、抵抗R11と抵抗R12との間において、上記直列接続された抵抗R1a,R1dの組と、抵抗R1c,R1bの組とが並列に接続されて、ブリッジ回路260を形成している。
また、抵抗R1aと抵抗R1bは抵抗値が同一であり、抵抗R1cと抵抗R1dも抵抗値が同一である。前者の抵抗値をRX(RST)、後者の抵抗値をR3とする。
このとき、並列接続されている抵抗R1a及び抵抗R1dの組と抵抗R1c及び抵抗R1b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260の合成抵抗値RBが
RB=(R3+Rx)/2
と表されるから、
ISO={VCC/(R1+R2+RB)}/2=VCC/(2R1+2R2+R3+Rx)
……(6)
となる。但し、VCCは電圧測定部111の出力電圧、R1は抵抗R11の抵抗値、R2は抵抗R12の抵抗値である。
VSM=I・R3−I・Rx=VCC・(R3−Rx)/(2R1+2R2+R3+Rx)
……(7)
となる。抵抗R1aと抵抗R1b(測温抵抗体)の抵抗値Rxが温度に応じて変化すると、電圧VSM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ΔVSMは、式(7)を近似することにより、
VSM=VSM,23+ΔVSM
ΔVSM≒−{VCC/(2R1+2R2+R3+Rx,23)}・ΔRx ……(8)
となる。但し、VSM,23及びRx,23はそれぞれ室温23℃における値である。
温度T[K]におけるサーミスタの抵抗値RSTは、すでに述べた(1)式により表される。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R1aと抵抗R1bの抵抗値はRx=R23=11.57[kΩ]となるので、抵抗R1cと抵抗R1dの抵抗値をR3=10[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(7)から、室温23℃における電圧VSMは、VSM,23=0.0996[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ΔVSMは、ΔVSM=0.000084[V](84μV)となる。したがって、演算部112は、(7)式及び(2)式を用いることにより、VSMから温度データTsを正確に計算することが可能である。すなわち、第1の温度計11における演算部112は、(7)式により抵抗値RX、すなわちRSTを求めて、(2)式により、温度データTsを算出する。
このB定数(あるいはB定数及びオフセットToff)の補正処理により、図5に示すように、温度データTsと温度データTpとを同様の値とすることができ、第1の実施形態と同様に、サーミスタを有する上記ブリッジ回路260を用いて、分解能の高い温度測定を行うことが可能となる。上記図4及び図5において、横軸は時刻を示し、縦軸は温度を示している。
なお、以上説明した温度測定装置において、電圧測定部111に代えてブリッジ回路260の接続点A及びB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R1a〜R1dのうち少なくとも一つがサーミスタである構成としてもよい。
なお、接続点Aと接続点Bとの電圧値を、温度データTsの誤差範囲に入る程度の電圧値ずらすことにより、演算部112は、ブリッジ回路260が正常に動作しているか否かの判定を行うことができる。
第3の実施形態は、図6に示すように、図3の第2の実施形態における白金測温抵抗体102を、ブリッジ回路270に変更したものである。図6において図3と同様な構成については同一の符号を付し、以下、第2の実施形態と異なる構成及び動作の説明を行う。
ブリッジ回路270の各抵抗R2a,R2b,R2c,R2dは、抵抗R2aの一端と抵抗R2cの一端とが抵抗R21の一端に接続され、抵抗R2aの他端に抵抗R2dの一端が接続され、抵抗R2cの他端に抵抗R2bの一端が接続され、抵抗R2dの他端と抵抗R2bの他端とが抵抗R22の一端に接続されている。すなわち、抵抗R21、抵抗R2a、抵抗R2d及び抵抗R22が直列に接続され、抵抗R21、抵抗R2c、抵抗R2b及び抵抗R22が直列に接続されている。ここで、抵抗R21と抵抗R22との間において、上記直列接続された抵抗R2a,R2dの組と、抵抗R2c,R2bの組とが並列に接続されて、ブリッジ回路270を形成している。
また、抵抗R2aと抵抗R2bは抵抗値が同一であり、抵抗R2cと抵抗R2dも抵抗値が同一である。前者の抵抗値をRXX(抵抗値RPT)、後者の抵抗値をR33とする。
このとき、並列接続されている抵抗R2a及び抵抗R2dの組と抵抗R2c及び抵抗R2b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270の合成抵抗値RBBが
RBB=(R33+RXX)/2
と表されるから、
IPO={VCC/(R1+R2+RB)}/2=VCC/(2R1+2R2+R33+RXX)
…(9)
となる。但し、VCCは電圧測定部211の出力電圧、R1は抵抗R11の抵抗値、R2は抵抗R12の抵抗値である。
VPM=I・R33−IPO・RXX=VCC・(R33−RXX)/(2R1+2R2+R33+RXX)
…(10)
となる。抵抗R2aと抵抗R2b(測温抵抗体)の抵抗値RXXが温度に応じて変化すると、電圧VPMはこの式(2)に従って変化する。抵抗値変化ΔRXXが微小のとき、測定電圧の変化ΔVPMは、式(2)を近似することにより、
VPM=VPM,23+ΔVPM
ΔVPM≒−{VCC/(2R1+2R2+R33+RXX,23)}・ΔRXX …(11)
となる。但し、VPM,23及びRXX,23はそれぞれ室温23℃における値である。
すなわち、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RPTは、すでに述べたように、(4)式により表される。よって、室温23℃において、抵抗R2aと抵抗R2bの抵抗値はRXX,23=R23=108.855[Ω]であるので、抵抗R2cと抵抗R2dの抵抗値をR33=109[Ω]とする。一方、温度測定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(9)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(10)から、室温23℃における測定電圧は、VPM,23=0.000144[V]となる。
ΔVPM≒−{VCC/(2R1+2R2+R33+RXX,23)}・100・α・ΔT
……(12)
=0.000000384[V](0.384μV)
となる。
このように、室温23℃における測定電圧の値VPM,23が、前述した従来の温度測定装置の測定電圧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ΔVPM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211による測定電圧VPMを増幅部214で増幅することによって、ΔVPM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212が式(10)及び式(11)、又は式(12)を用いることにより、VPMあるいはΔVPMから温度データTpを正確に計算することが可能である。例えば、第2の温度計21における演算部212は、(10)式により抵抗値RXX、すなわち抵抗値RPTを求めて、(4)式により、温度データTpを算出する。
なお、以上説明した温度測定装置において、電圧測定部211に代えてブリッジ回路270の接続点C及びD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R2a〜R2dのうち少なくとも一つが白金測温抵抗体である構成としてもよい。
そして、上述したように測定された温度データTpと、温度データTsとの差分ΔTspが閾値ΔTSTを超えた場合、すなわち、図4に示すように、温度データTpと温度データTsとの差分ΔTspが閾値ΔTSTを超えた場合、補正制御部250は、第1及び第2の実施形態と同様に、B定数(あるいはB定数及びオフセットToff)の補正処理を行う。
このB定数(あるいはB定数及びオフセットToff)の補正処理により、図5に示すように、温度データTsと温度データTpとを同様の値とすることができ、第1の実施形態と同様に、サーミスタを有する上記ブリッジ回路260と、白金測温抵抗体を有するブリッジ回路270とを用いて、分解能の高い温度測定を行うことが可能となる。
このため、第1の温度計11と第2の温度計21とそれぞれにより、予め設定した時間周期にて温度データTsと温度データTpとを測定し、測定された温度データTpにおける白金測温抵抗体の温度分解能以下の温度を、温度データTsにより補完して、温度データTsと温度データTpとを合成した温度データを出力するようにしても良い。
すなわち、図示しない温度出力制御回路を設け、温度データTsと温度データTpとを入力し、温度データTsが温度データTpと異なる場合に、温度データTpを出力し、温度データTsと温度データTpとが等しい場合、温度データTpを出力する。
常に、第1の温度計11は、サーミスタの経時変化による温度のずれを補正制御部250により補正されているため、第1の温度計11と第2の温度計21とを合成することにより高い精度の温度測定が行える。
次に、本発明の第1から第3の実施形態による温度測定装置を用いた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7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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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の温度測定装置が備えられており、温調装置140は、当該温度測定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、温度測定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。
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。
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。
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。
Claims (17)
- 温度測定装置であって、
サーミスタセンサを用いて測定した第1の温度データを出力する第1の温度計と、
測温抵抗体センサを用いて測定した第2の温度データを出力する第2の温度計と、
前記第1の温度データの誤差を前記第2の温度データにより補正する補正制御部と
を有する温度測定装置。 - 前記第1の温度データが前記第2の温度データに比較して分解能のステップ幅が小さく、予め設定した時間周期にて前記第1の温度データと前記第2の温度データとを測定し、測定された前記第2の温度データにおける第2の分解能以下の温度を、前記第1の温度データにより補完することを特徴とする請求項1に記載の温度測定装置。
- 前記補正制御部は、前記第2の温度データと前記第1の温度データとの差分が予め設定した閾値を超えていた場合、前記第1の温度データの補正を行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の温度測定装置。
- 前記補正制御部が、前記第1の温度データの補正を、前記第1の温度計が第1の温度データを算出する関係式を補正して行うことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の温度測定装置。
- 前記関係式が、基準温度と、当該基準温度における基準抵抗値と、測定した抵抗値と、抵抗−温度特性で任意の2点の温度から求めた抵抗値変化の大きさを表す定数とから測定した抵抗に対応する前記第1の温度データを求めるものであり、
前記補正制御部が、前記定数の数値を前記差分に対応する数値に対応して補正することを特徴とする請求項4に記載の温度測定装置。 - 前記第1の温度計が、所定の関係式により、基準温度と、当該基準温度における基準抵抗値と、測定した抵抗値と、抵抗−温度特性で任意の2点の温度から求めた抵抗値変化の大きさを表す定数とから測定した抵抗に対応する第1の温度を求めるものであり、
前記補正制御部が、周期的に前記第2の温度データ及び前記第1の温度データを元に、前記関係式から前記定数を算出し、算出した算出定数が前記定数の初期値に対して予め設定した範囲を超えてずれている場合、前記第1の温度データを補正することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の温度測定装置。 - 前記補正制御部が、前記算出定数と前記定数の初期値との差分が予め設定した範囲を超えてずれている場合、前記第1の温度計に設定されている前記関係式における前記定数を補正することにより、前記第1の温度データを補正することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の温度測定装置。
- 前記補正制御部が、前記差分に応じた前記定数の補正値を記憶しており、得られた差分に対応した前記定数の補正値を読み出し、前記第1の温度計における前記定数の数値を変更することを特徴とする請求項5または請求項7に記載の温度測定装置。
- 前記第1の温度計が、
前記サーミスタセンサに対し、予め設定した測定電流を流し、両端の電位差から抵抗値を求め、当該抵抗値に基づいて前記第1の温度データを算出し、
前記第2の温度計が、
前記測温抵抗体センサに対し、予め設定した測定電流を流し、両端の電位差から抵抗値を求め、当該抵抗値に基づいて前記第2の温度データを算出する、
ことを特徴とする請求項1から請求項8のいずれかに記載の温度測定装置。 - 前記第1の温度計が、
前記サーミスタセンサ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第1温度検出回路と、前記第1温度検出回路からの信号に基づき温度を計算する第1演算部と、
を備え、
前記第1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第1ブリッジ回路であって、前記第1抵抗から第4抵抗のうち少なくとも一つがサーミスタセンサであり、
前記第2の温度計が、
前記測温抵抗体センサ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第2温度検出回路と、前記第2温度検出回路からの信号に基づき温度を計算する第2演算部と、
を備え、
前記第2の温度計が、
前記測温抵抗体センサに対し、予め設定した測定電流を流し、両端の電位差から抵抗値を求め、当該抵抗値に基づいて前記第2の温度データを算出する、
ことを特徴とする請求項1から請求項8のいずれかに記載の温度測定装置。 - 前記第1の温度計が、
前記サーミスタセンサ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第1温度検出回路と、前記第1温度検出回路からの信号に基づき温度を計算する第1演算部と、
を備え、
前記第1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第1ブリッジ回路であって、前記第1抵抗から第4抵抗のうち少なくとも一つがサーミスタセンサであり、
前記第2の温度計が、
前記測温抵抗体センサ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第2温度検出回路と、前記第2温度検出回路からの信号に基づき温度を計算する第2演算部と、
を備え、
前記第2温度検出回路は、直列接続された第5抵抗及び第6抵抗と、直列接続された第3抵抗及び第5抵抗と、が並列に接続され、前記第5抵抗と前記第6抵抗との接続点、及び、前記第7抵抗と前記第8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第2ブリッジ回路であって、前記第5抵抗から第8抵抗のうち少なくとも一つが測温抵抗体センサである、
ことを特徴とする請求項1から請求項8記載の温度測定装置。 - 前記第1抵抗から前記第4抵抗のうち前記サーミスタ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
ていることを特徴とする請求項10に記載の温度測定装置。 - 前記第1抵抗から前記第4抵抗のうち前記サーミスタ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、
前記第5抵抗から前記第8抵抗のうち前記測温抵抗体センサ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、
ていることを特徴とする請求項11に記載の温度測定装置。 - 前記第1演算部は、前記第1温度検出回路からの信号に基づいて前記第1ブリッジ回路の構成要素であるサーミスタセンサの抵抗値を求め、求めた抵抗値から該サーミスタセンサの温度と抵抗値の関係式を用いて温度を計算する
ことを特徴とする請求項10から請求項12のいずれかに記載の温度測定装置。 - 前記第1演算部は、前記第1温度検出回路からの信号に基づいて前記第1ブリッジ回路の構成要素であるサーミスタセンサの抵抗値を求め、求めた抵抗値から該サーミスタセンサの温度と抵抗値の関係式を用いて温度を計算し、
前記第2演算部は、前記第2温度検出回路からの信号に基づいて前記第2ブリッジ回路の構成要素である測温抵抗体センサの抵抗値を求め、求めた抵抗値から該測温抵抗体センサの温度と抵抗値の関係式を用いて温度を計算する
ことを特徴とする請求項11または請求項13に記載の温度測定装置。 - 請求項1から請求項15のいずれかに記載の温度測定装置を備え、該温度測定装置によって所定の温度に調整された気体を供給する気体供給装置。
- エネルギ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16に記載の気体供給装置を用いる、
露光装置。
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