JPH08166207A

JPH08166207A - 気流安定装置

Info

Publication number: JPH08166207A
Application number: JP6310500A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Hara; 英明原
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-12-14
Filing date: 1994-12-14
Publication date: 1996-06-25

Abstract

(57)【要約】【目的】レーザビーム等の光ビームの光路上の気流に
淀みや渦が生じないように安定させる。【構成】レーザ干渉計の送受光系６の移動鏡１１ａに
対向する前面側の近くに、円柱状の回転体１８ａを設け
る。送受光系６から移動鏡１１ａの方向に気流１６で示
すように送風系から空気を送り、回転体１８ａをレーザ
ビームの光路２３とほぼ垂直な回転中心軸を中心にして
回転させ、送受光系６の後方のレーザビームの光路２３
上の気流１６を層流にし、空気の淀み及び渦１６ａを光
路２３の下側に生じさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザビーム等の光ビ
ームの光路の周辺を流れる気流を安定化させる気流安定
装置に関し、特に半導体製造装置及び半導体検査装置に
使用されるレーザ干渉計等に適用して好適なものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、各種の分野に使用される光学装置
には、観測用、露光用或いは計測用等として波長の長い
ものから波長の短いものまで様々な光ビームが用いられ
ている。これらの光ビームの光路長の時間による変動は
ないことが望ましいが、実際には光路中に介在する空気
等の気体のゆらぎにより光路長が変動する。特に露光装
置のレチクルステージ及びウエハステージの位置計測用
のレーザ干渉計等では周辺の空気のゆらぎにより光路長
が変動すると、計測値の誤差が生じ、レチクルのパター
ンの転写精度が低下する。そのため、光路中に介在する
気体のゆらぎの影響を回避する方法が求められている。

【０００３】ここで、簡単に従来の露光装置におけるウ
エハを載置するウエハステージの周辺の構成について簡
単に説明する。レチクル上の回路パターンが露光光によ
り転写されるウエハは、ウエハの平面に平行で互いに直
交するＸ軸及びＹ軸方向に自在に移動するＸＹステージ
を含むウエハステージ上に搭載され、そのＸ軸上及びＹ
軸上の位置は、それぞれウエハステージの周辺に配置さ
れたＸ軸用及びＹ軸用のレーザ干渉計により検出され
る。ウエハステージ上にはＸ軸用及びＹ軸用のレーザ干
渉計からのレーザビームを反射する移動鏡が個別に設け
られている。

【０００４】また、ウエハステージの周辺では、特にウ
エハステージを移動させる駆動モータ等の発熱により回
りの空気が加熱され、Ｘ軸用及びＹ軸用レーザ干渉計か
らそれぞれの移動鏡に向かうレーザビームの光路の周辺
の空気が加熱され、レーザ干渉計の精度が悪化する。そ
のため、例えばＹ軸用レーザ干渉計の後方に空調装置か
らの送風口等の送風系が配置され、その送風系からＹ軸
にほぼ平行に温度制御された空気が流されて、Ｘ軸用及
びＹ軸用レーザ干渉計のそれぞれの光路周辺の空気の温
度が制御されている。また、空気の流れの方向は、モー
タや各種光源等の発熱体を搭載するウエハステージがＹ
軸用のレーザ干渉計の下流側になるように設計されてい
る。

【０００５】図７は、従来のレーザ干渉計周辺の空気の
流れを示す図であり、この図７において、Ｙ軸用のレー
ザ干渉計の送受光系６から不図示のステージに固定され
た移動鏡１１ａに向けてレーザビームが照射され、移動
鏡１１ａで反射されたレーザビームが送受光系６に戻っ
ている。なお、送受光系６は、レーザ光源からのレーザ
ビームを移動鏡１１ａ側に向ける光学系と、移動鏡１１
ａからのレーザビームと不図示の参照レーザビームとの
干渉光を光電変換する受光素子と、これらの部材を支持
する枠体（ブロック）を含むものである。双方向の矢印
で示される光路２３はレーザビームの往復の光路を示
す。また、送受光系６の後方（図７の紙面の＋Ｙ方向）
に配置された不図示の送風系から送受光系６の前方（−
Ｙ方向）に向けて気流１６で示すように温度調節された
空気が送風されている。

【０００６】以上のようなウエハステージの構成では、
Ｘ軸用及びＹ軸用のレーザ干渉計からのそれぞれのレー
ザ光は直交する２方向に進行するので、何れか一方のレ
ーザ光は空気の流れる方向に平行に進み、他方は空気の
流れる方向に直交する方向に進む。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上の従来技術によれ
ば、レーザ光の光路は送光光学系であるＸ軸用及びＹ軸
用レーザ干渉計とウエハステージに搭載された移動鏡と
に挟まれた空間に存在するので、Ｙ軸用のレーザ干渉計
のように光路の方向と空気の流れの方向とが一致する場
合には、空気の流れはレーザ干渉計に遮られてしまい、
レーザ干渉計本体部の下流では空気の流れは乱流となり
渦や淀みが発生するという不都合がある。

【０００８】即ち、図７の従来例において、送風系から
の空気は気流１６で示されるように送受光系６により流
れが妨げられ、一旦送受光系６本体の周辺を回って送受
光系６の前方で曲線の矢印１６ｃで示すような渦や淀み
が発生する。空気の渦や淀みは、空気温度のむらや変動
を生じさせる要因となり、これにより屈折率分布が変動
してレーザ干渉計の計測精度が悪化する。言い換える
と、単に温度調節された空気を送風するだけでは、光路
長変動を十分に小さくすることができない。そのため、
これらの渦や淀みの発生を防ぎ、レーザ光路の空気の流
れを層流にするための手段として、局所的な送風を補助
的に用いるという方法も実施されているが、複数の送風
系により干渉計の周辺の空気の温度差を低減する方法に
は限界があり、十分な性能が得られていない。

【０００９】本発明は斯かる点に鑑み、光ビームの光路
上に送風される気体による渦や淀みを光ビームの光路上
に発生させず、光ビームの光路上の空気の流れを層流に
保つことができる気流安定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】本発明による気流安定装
置は、例えば図１及び図２に示すように、光ビームの光
路（２３）上に送風される気体の流れ（１６）を妨げる
物体（６）の風下側に、その光ビームの光路（２３）に
近接させて回転体（１８ａ）を設けたものである。

【００１１】この場合、その回転体は、その光ビームの
光路（２３）を挟むようにして配置され、且つその光ビ
ームの光路（２３）にほぼ直交する回転軸（１２ａ，１
２ｂ）を有する一対の回転体（１８ａ，１８ｂ）である
ことが好ましい。また、その回転体は、軸対称性を有す
る回転体（１８ａ，１８ｂ）であることが好ましい。

【００１２】更に、その回転体は、例えば図６に示すよ
うに、その表面の一部又は全体に凹凸（３１）が形成さ
れたものであることが好ましい。また、その気体は、温
度制御されていることが好ましい。

【００１３】

【作用】斯かる本発明の気流安定装置によれば、例えば
図２に示すように、物体（６）の風下側に設けた回転体
（１８ａ）を回転させることにより、気体の流れ（１
６）が淀み、又は渦になる部分が光ビームの光路（２
３）外に移動し、光ビームの光路（２３）上の気体の流
れ（１６）が層流になり、光ビームの光路（２３）が気
流により乱されることがない。

【００１４】例えば、回転体（１８ａ）が回転せず、静
止している場合には、その回転体の回転面に沿うように
して流れてきた気体は、その回転体から離れるように前
方に流れる。気体の流れ（１６）がその回転体から離れ
る点（特異点）はその回転体の中心軸を通り、気体の流
れに平行な平面（以下、「中心平面」という）とその回
転体の側面との交わる線上に存在し、渦や淀みは中心平
面を中心にしてほぼ対称に発生するので、光ビームの光
路（２３）が中心平面上にある場合には光ビームの光路
（２３）上には渦や淀みが存在することになる。

【００１５】そこで、例えば回転体（１８ａ）の上面が
気体の流れ（１６）の向きとほぼ一致するようにその回
転体を回転させると、気体の粘性によりその回転体の回
りに循環流が発生し、特異点は中心平面よりも下方に移
動する。また、同時に特異点付近の気体の流れの向きは
やや下向きになっているので、気体の渦や淀みは特異点
より下に多く分布するようになる。従って、中心平面上
の気体の流れは層流になる。回転体（１８ａ）の回転方
向を逆にすれば、気体の渦や淀みは中心平面より上方に
移動し、中心平面上はやはり層流になる。

【００１６】また、回転体が、例えば図３に示すよう
に、光ビームの光路（２３）を挟むようにして配置さ
れ、且つその光ビームの光路（２３）にほぼ直交する回
転軸（１２ａ，１２ｂ）を有する一対の回転体（１８
ａ，１８ｂ）である場合には、例えばそれら回転体を同
一方向に回転させれば、光ビームの光路（２３）の両側
の気体の流れ（１６）に対して、光路（２３）と同一方
向の力（気体の粘性による粘性抵抗力）が作用するた
め、気体の渦や淀みの分布が多い位置が光ビームの光路
（２３）からより遠い位置に移動して、光ビームの光路
（２３）上の気体の流れが安定する。

【００１７】また、回転体が軸対称性を有する回転体
（１８ａ，１８ｂ）である場合には、それら回転体の回
転面の回転方向の速度にむらがなく、回転面に沿って流
れる気体に対して均一な影響を与えるため、気体の流れ
が安定する。また、例えば図６に示すように、回転体が
その表面の一部又は全体に凹凸（３１）が形成されたも
の（３０ａ，３０ｂ）である場合には、気体の流れが安
定する。即ち、回転体の回転面が滑らかな場合は、気体
の流れが剥離する特異点の位置が安定せず、気体の流れ
に変動が生じるが、回転面に凹凸が形成されていると、
特異点が安定し、気体の流れが安定すると共に、気体の
淀みや渦が生じる位置が安定する。

【００１８】

【実施例】以下、本発明による気流安定装置の一実施例
につき、図１〜図３を参照して説明する。本実施例は、
本発明の気流安定装置を露光装置のウエハステージ用の
レーザ干渉計に適用したものである。図１は、本例の露
光装置に使用されるウエハステージの斜視図を示し、こ
の図１において、ウエハ１４上に露光用の照明光によ
り、不図示のレチクル上の回路パターンが不図示の投影
光学系を介して転写される。ここで、不図示の投影光学
系の光軸に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内の直
交座標系をＸ軸、Ｙ軸とする。

【００１９】図１において、ウエハ１４はウエハホルダ
１５上に真空吸着により保持されている。また、ウエハ
ホルダ１５は、Ｘ方向に移動可能なＸ軸ステージ１上に
載置され、Ｘ軸ステージ１は、Ｙ方向に移動可能なＹ軸
ステージ２上に載置されている。Ｙ軸ステージ２は、送
りねじ１０を介してＹ軸用駆動モータ４によりベース８
に対して相対的にＹ方向に駆動され、Ｘ軸ステージ１
は、送りねじ９を介してＸ軸用駆動モータ３によりＹ軸
ステージ２に対して相対的にＸ方向に駆動される。

【００２０】更に、Ｘ軸ステージ１の＋Ｘ方向の側面中
央近くにはＸ軸用のレーザ干渉計の送受光系５が配置さ
れ、それに対応してＸ軸ステージ１の＋Ｘ方向の端部に
は送受光系５からのレーザビームを反射する移動鏡１１
ｂが設けられて、送受光系５からの検出信号を不図示の
信号処理装置で処理することによりウエハ１４のＸ座標
値が測定され、そのＸ座標値は主制御系７に供給され
る。送受光系５から射出されるレーザビームの光路を光
路２４で示す。一方、ウエハ１４のＹ座標値は、Ｘ軸ス
テージ１の＋Ｙ方向に配置されたＹ軸用のレーザ干渉計
の送受光系６と、それに対応してＸ軸ステージ１の＋Ｙ
方向の端部に設けられた移動鏡１１ａとにより測定され
る。Ｙ座標値も主制御系７に供給され、主制御系７は計
測された座標値に基づいて駆動モータ３，４の動作を制
御する。送受光系６から射出されるレーザビームの光路
を光路２３で示す。なお、送受光系５，６は共に、不図
示のレーザ光源からのレーザビームを移動鏡に向ける光
学系と、その移動鏡からのレーザビームと不図示の参照
ビームとの干渉光を光電変換する受光素子と、これらの
部材を支持する枠体（ブロック）を含むものである。

【００２１】また、本例では、Ｙ軸用のレーザ干渉計の
送受光系６の後方（＋Ｙ方向）に、不図示の空調装置に
連通する送風口２２が配置されており、送風口２２か
ら、ウエハステージに向けて温度調整され、高度に清浄
化された空気が気流１６で示すように、ほぼＹ方向に平
行に供給されている。そして、Ｙ軸用のレーザ干渉計の
送受光系６と移動鏡１１ａとの間には、気流を安定させ
るための気流安定装置１７が配置されている。この気流
安定装置１７につき図１〜図３を参照して説明する。

【００２２】図２は、図１のＹ軸用のレーザ干渉計の送
受光系６の周辺の拡大側面図を示し、図３は、図２の平
面図を示している。図２では、気流安定装置１７の一方
の回転体１８ａを示す。図２に示されるように、送受光
系６は支持足６ａを介して固定台２９の上に設置されて
いる。この送受光系６のウエハステージに対向する面の
近傍に気流安定装置１７が配置されている。図３に示す
ように、気流安定装置１７は、一対のほぼ円柱状の回転
体１８ａ，１８ｂ、回転体１８ａ，１８ｂのそれぞれの
回転軸２５ａ，２５ｂを支える軸受け台２６ａ，２６
ｂ、及び回転体１８ａ，１８ｂを回転軸２５ａ，２５ｂ
を介してそれぞれ回転駆動する駆動モータ２７ａ，２７
ｂ等から構成されている。

【００２３】図３において、一対の回転体１８ａ，１８
ｂは、互いにレーザビームの光路２３を挟むようにして
設けられており、光路２３を遮らない形で且つそれぞれ
の回転体の端面が光路２３の近傍に来るように配置され
ている。回転体１８ａ，１８ｂは、一点鎖線で示すそれ
ぞれの回転中心軸１２ａ，１２ｂが、レーザビームの光
路２３にほぼ垂直で、Ｘ軸にほぼ平行になるように、且
つ、その回転中心軸１２ａ，１２ｂと光路２３とはほぼ
同じ高さ（Ｚ方向の位置）になるように配置されてい
る。また、回転体１８ａ，１８ｂは、送受光系６の縦方
向（Ｚ方向）の長さとほぼ同程度の大きさの直径を有
し、それぞれ駆動モータ２７ａ，２７ｂにより回転して
光路２３の周辺の気流を安定させる。なお、回転体１８
ａ，１８ｂの形及び大きさに制限はなく、また、回転体
１８ａ，１８ｂの回転中心軸１２ａ，１２ｂの高さ（Ｚ
方向の位置）は上述の配置位置に制限されるものではな
い。

【００２４】回転体１８ａ，１８ｂを構成する材料に特
に制限はないが、空気等の気体との粘性抵抗が大きなも
の程好ましく、金属、非金属、樹脂、及びゴム等の材料
の内から、使用される気体との粘性抵抗が大きく、耐久
性及び非剥離性に優れたものが選択される。また、それ
らの材料を適当な部材の表面に張り付けたものを用いて
もよい。また、一例として送風口２２からの空気の送風
速度が３００ｍｍ／ｓｅｃ程度の場合、回転体１８ａ，
１８ｂの直径が１００ｍｍ程度であるとき、その回転速
度は３００〜２，０００ｒｐｍ程度である。

【００２５】次に、本例の気流安定装置１７の動作につ
き図１〜図３を参照して説明する。図２において、送受
光系６の後方（−Ｙ方向）に配置された図１の送風口２
２からの空気は、気流１６に示されるように、送受光系
６に流れを遮られて、送受光系６の周囲を迂回する形
で、送受光系６の前方に流れてくる。図３に示されるよ
うに送受光系６の前面側には、レーザビームの光路２３
の両側に、光路２３を挟むようにして一対の回転体１８
ａ，１８ｂが配置されている。送受光系６を迂回して、
送受光系６の前方に回り込むように流れてきた空気は、
空気の流れる向き（図２では、時計回り）に回転する回
転体１８ａ，１８ｂの回転面に沿うようにして流れる。

【００２６】回転体１８ａ，１８ｂが回転せず、静止し
ている場合には、回転体１８ａ，１８ｂの回転面に沿う
ようにして流れてきた空気は、回転体１８ａ，１８ｂか
ら離れるように前方に流れる。空気の流れが回転体１８
ａ，１８ｂから離れる点（特異点）は回転体１８ａ，１
８ｂのそれぞれの回転中心軸１２ａ，１２ｂを通り、空
気の流れに平行な平面（中心平面）と回転体１８ａ，１
８ｂの側面との交わる線上に存在し、渦や淀みは中心平
面を中心にしてほぼ対称に発生するので、レーザ光路が
中心平面上にある場合にはレーザ光路上には渦や淀みが
存在することになる。

【００２７】回転体１８ａ，１８ｂの上面が空気の流れ
の向きとほぼ一致するように回転体１８ａ，１８ｂを回
転させると、空気の粘性により回転体１８ａ，１８ｂの
回りに循環流が発生し、特異点は中心平面よりも下方に
移動する。また、同時に特異点付近の空気の流れの向き
はやや下向きになっているので、渦や淀みは特異点より
下に多く分布するようになる。従って、中心平面上の空
気の流れは層流になる。回転方向を逆にすれば、渦や淀
みは中心平面より上方に移動し、中心平面上は層流にな
る。なお、中心平面はレーザビームの光路２３と一致す
る必要はなく、要はレーザビームの光路で層流になれば
よい。

【００２８】また、回転体１８ａ，１８ｂはレーザ光路
を妨げないよう、光路を挟んで一対の形で設置される
が、レーザ光路上の気流は、回転体１８ａ，１８ｂより
やや下流の地点を起点として移動鏡１１ａの近くまでの
範囲２１Ａにおいて層流に保たれる。移動鏡１１ａの近
傍では、気流１６が移動鏡１１ａの面に当たって乱れを
生じるため、層流とはならない。

【００２９】図２に示されるように、回転体１８ａの後
方でレーザビームの光路２３の下側において、気流が乱
れ、渦流１６ａが生じる。渦流１６ａの分布は、気流１
６の速度、回転体１８ａ，１８ｂの大きさ、形、及び配
置或いは回転速度及び回転方向等の条件により決定され
るので、レーザビームの光路２３上の気流１６が層流で
且つ気流１６の乱れによる空気の淀みや渦流が光路２３
上で生じないようにそれらの条件を設定する。

【００３０】なお、露光装置のウエハステージでは、計
測精度を上げると共にウエハステージのＸＹ平面上での
回転角を求めるため、Ｘ方向又はＹ方向の位置を測定す
るレーザ干渉計を複数個配置している。本例でも図示さ
れていないがＹ軸用のレーザ干渉計がもう１系列配置さ
れている。ウエハステージ上の気流の方向としては、通
常レーザ干渉計の台数が多い方のレーザ干渉計のレーザ
ビームの光路方向が選択される。その意味から、本例で
もＹ軸用のレーザ干渉計の送受光系６からの光路２３に
沿って送風されている。従って、Ｘ軸用のレーザ干渉計
の送受光系５からのレーザビームの光路２４と送風口２
２から送風される空気の流れは直交し、Ｘ軸用のレーザ
干渉計の計測値は安定である。

【００３１】以上、本例の気流安定装置１７によれば、
Ｙ軸用の送受光系６の本体からＸ軸ステージ１上の移動
鏡１１ａに至るレーザビームの光路２３上における気流
１６は層流で、気流１６の乱れによる渦流や空気の停滞
が光路２３上で生ずることはなく、送受光系６の本体の
計測精度が気流の乱れにより低下することはない。ま
た、気流安定装置１７を設置することにより、Ｘ軸用の
送受光系５の本体から移動鏡１１ｂに至るレーザビーム
の光路２４上の気流が影響されることはなく、Ｘ軸用の
送受光系５による計測精度も高精度に保たれる。

【００３２】次に、本発明の気流安定装置の他の実施例
について、図４を参照して説明する。本例は、図１の実
施例の円柱状の回転体１８ａ，１８ｂの代わりに円錐台
形の回転体１９ａ，１９ｂを用いたもので、その他の構
成は図１の実施例と同様であり、同様箇所には、同一符
号を付しその説明を省略する。

【００３３】図４は、本例の気流安定装置の周辺構成を
示し、図４において、図１の実施例の回転体１８ａ，１
８ｂと同様な大きさを有する一対の円錐台形の回転体１
９ａ，１９ｂが、送受光系６の前面側に図１の実施例の
回転体１８ａ，１８ｂと同様にレーザビームの光路２３
を挟むようにして配置されている。回転体１９ａ，１９
ｂは、図４中一点鎖線で示される回転体１９ａ，１９ｂ
のそれぞれの回転中心軸２８ａ，２８ｂが、送受光系６
からの光路２３とほぼ垂直になるように配置されてお
り、回転体１９ａ，１９ｂは、回転中心軸２８ａ，２８
ｂを中心として上面が光路２３の方向（時計回り）に回
転する。また、円錐台形の回転体１９ａ，１９ｂは、共
に円錐台の径の小さい方の面が光路２３側に来るように
配置されている。

【００３４】次に、本例の気流安定装置の動作につき説
明する。送受光系６を迂回して、送受光系６の前方に回
り込むように流れてきた空気は、気流１６の流れで示さ
れるように、気流１６の方向に回転する回転体１９ａ，
１９ｂの回転面に接し、空気の粘性に基づく作用により
回転体１９ａ，１９ｂの回転面に沿って時計回りの方向
に流れ、図１の実施例同様にレーザビームの光路２３上
の中心平面より下部で渦流が生じる。更に、回転体１９
ａ，１９ｂは共に、光路２３側の面の径が小さく、もう
一方の外側の面の径が大きい。そのため、外側から内側
に向けて（レーザビームの光路２３から遠い位置から近
い位置に向けて）気流が生じ、レーザビームの光路２３
上の気流が層流になる範囲２１Ｂの起点が図１の実施例
の回転体１８ａ，１８ｂを用いた場合より、送受光系６
に近い上流側に移動する。従って、光路２３のより広い
範囲で気流が安定して、計測精度が向上する。

【００３５】次に、本発明の気流安定装置の別の実施例
について、図５を参照して説明する。本例は、図１の実
施例の円筒体の回転体１８ａ，１８ｂと同様な回転体２
０ａ，２０ｂを用いているが、回転体２０ａ，２０ｂの
回転中心軸２９ａ，２９ｂを図１の場合と異なり、レー
ザビームの光路２３と垂直な面３４に対して対称に傾け
て配置したもので、その他の構成は図１の実施例と同様
であり、同様箇所には、同一符号を付しその説明を省略
する。

【００３６】図５は、本例の気流安定装置の周辺構成を
示し、図５において、図１の実施例の回転体１８ａ，１
８ｂと同様な一対の円柱状の回転体２０ａ，２０ｂが、
送受光系６の前面側に配置されている。回転体２０ａ，
２０ｂのそれぞれの回転中心軸２９ａ，２９ｂは、ＸＹ
平面内でそれぞれレーザの光路２３と垂直な面３４（一
点鎖線で示す）に対して対称に所定の角度θで交差し、
互いに近接して光路２３を挟む形で、且つ、光路２３に
対して対称的に配置されている。回転体２０ａ，２０ｂ
は、それぞれの回転中心軸２９ａ，２９ｂを中心として
気流１６の方向にそれぞれ時計方向に角度θ及び反時計
方向に角度θだけ傾いた方向に回転する。その他回転体
の高さ等の配置は図１の実施例と同様である。

【００３７】次に、本例の気流安定装置の動作につき説
明する。送受光系６を迂回して、送受光系６の前方に回
り込むように流れてきた空気は、気流１６の流れで示さ
れるように、気流１６の方向に回転する回転体２０ａ，
２０ｂの回転面に接し、空気の粘性に基づく作用により
回転体２０ａ，２０ｂの回転面に沿って時計回りの方向
に流れる。図１の実施例同様にレーザビームの光路２３
上の中心平面より下部で渦流が生じる。更に、回転体２
０ａ，２０ｂはそれぞれ、気流１６の方向に角度−θ及
び角度θだけ傾いた方向に回転しており、図４の実施例
同様に外側から内側に向けて気流が生じ、レーザビーム
の光路２３上の気流が層流になる範囲２１Ｃの起点が図
１の実施例の回転体１８ａ，１８ｂを用いた場合より、
送受光系６に近い上流側に移動する。従って、図１の実
施例に比べて、光路２３のより広い範囲で気流が安定し
て、計測精度が向上する。

【００３８】次に、図１の本発明の気流安定装置の実施
例の変形例について、図６を参照して説明する。本例
は、図１の実施例の円筒体の回転体１８ａ，１８ｂと同
様な回転体３０ａ，３０ｂを用いているが、回転体３０
ａ，３０ｂの回転面に凹凸を形成している点が異なり、
その他の構成は図１の実施例と同様であり、同様箇所に
は、同一符号を付しその説明を省略する。

【００３９】図６は、本例の気流安定装置の周辺構成の
斜視図を示し、図６において、気流１６で示されるよう
に、送受光系６の後方からウエハホルダ１５が搭載され
たＸ軸ステージ１に向けて、空気が送風されている。レ
ーザ干渉計の前面側には、図１の実施例の回転体１８
ａ，１８ｂと同様な円柱状の一対の回転体３０ａ，３０
ｂが配置されている。回転体３０ａ，３０ｂは、互いに
レーザビームの光路２３を挟むようにして配置されてい
る。回転体３０ａ，３０ｂのそれぞれの回転軸３２ａ，
３２ｂは、それぞれ軸受け台３３ａ，３３ｂにより支持
されており、回転体３０ａ，３０ｂは、回転軸３２ａ，
３２ｂを中心として光路２３の方向に不図示の駆動モー
タにより回転する。

【００４０】更に、回転体３０ａ，３０ｂの回転表面に
は無数の凹凸が形成されており、凹部分をくぼみ３１で
示す。これらの凹凸は、本例では回転体３０ａ，３０ｂ
の回転表面の全体に形成されているが、その回転表面の
一部分に形成されるだけでもよい。但し、回転方向にほ
ぼ均等に形成されることが好ましい。また、凹凸の形及
び凹部分の深さに特に制限はなく、例えばくぼみ３１は
刻み目のようなものでもよい。また、くぼみ３１の深さ
は、あまり浅くならない程度に形成すればよい。

【００４１】次に、本例の気流安定装置の動作につき、
回転体３０ａ，３０ｂの作用を中心に説明する。なお、
説明は回転体３０ａについて説明する。回転体３０ｂに
ついても同様である。送受光系６を迂回して、送受光系
６の前方に回り込むように流れてきた空気は、気流１６
の流れで示されるように、気流１６の方向に回転する回
転体３０ａの回転面に接し、空気の粘性に基づく作用に
より、気流１６に示されるように回転体３０ａの回転面
に沿って流れ、図１の実施例同様にレーザビームの光路
２３上の中心平面より下部で渦流１６ｂが生じる。

【００４２】回転体３０ａの表面が滑らかな場合は、空
気の流れが剥離する特異点の位置が安定せず変動が生じ
るが、回転体表面に刻み目やくぼみを設けることで安定
させることができる。回転体３０ａの表面に形成された
無数のくぼみ３１の作用は、例えばゴルフボールの表面
に形成されている無数のくぼみと同様の作用に基づくも
のであり、ゴルフボールの表面に無数のくぼみを形成す
ると、ゴルフボールの後流側の気流が安定した方向に流
れるため、飛ぶ方向が安定し、飛距離が長くなる。くぼ
みのないゴルフボールでは、飛ぶ方向が定まらず、飛距
離が極端に短くなる。

【００４３】回転体３０ａの表面に形成された無数のく
ぼみ３１は、ゴルフボールに形成されたくぼみと同様の
作用により回転体３０ａの周辺の気流１６を安定化する
作用があり、気流１６の淀み及び渦流１６ｂが発生する
位置が安定化する。従って回転体３０ａ，３０ｂの回転
により、気流１６の淀み及び渦流１６ｂは回転体３０ａ
の後流側で、レーザビームの光路２３を外れた光路２３
の下部に安定した形で生じるため、レーザビーム光路２
３上の気流は層流となり、送受光系６の精度は気流によ
って乱されることはない。

【００４４】以上説明した全ての実施例の回転体を用い
て実験を行った。回転体がない状態及び回転体を設置し
て静止させた場合には、レーザ干渉計の測定値が変動し
たが、回転体を回転させた場合にはレーザ干渉計の測定
値の変動が減少した。なお、以上のすべての実施例にお
いて回転体は気流の方向に回転させているが、気流と逆
方向に回転させてもよい。また、回転体の中心軸をレー
ザビームの光路とほぼ同じ高さに配置したが、回転体の
中心軸とレーザビームの光路との高さが異なっていても
よい。

【００４５】また、本発明の気流安定装置は上述のレー
ザ干渉計に限らず、光ビームを用いる全ての観測装置及
び計測装置等に適用することができる。このように本発
明は上述実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で種々の構成を取り得る。

【００４６】

【発明の効果】本発明の気流安定装置によれば、物体の
風下側に設けた回転体を回転させることにより、気体の
流れが淀み、又は渦になる部分が光ビームの光路外に移
動し、光ビームの光路上の気体の流れが安定化する。例
えば露光装置のステージ位置を計測するレーザ干渉計等
の気流安定装置として用いた場合には、レーザ光路の気
体の流れが層流になり、測定精度が向上し、計測結果の
再現性が高まる。

【００４７】また、回転体が、光ビームの光路を挟むよ
うにして配置され、且つその光ビームの光路にほぼ直交
する回転軸を有する一対の回転体である場合には、例え
ば回転体を同一方向に回転させれば、光ビームの光路の
両側の気体の流れが同一方向になるため、気体の渦や淀
みの分布が多い位置が光ビームの光路からより遠くに移
動し、光ビームの光路上の気体の流れが更に安定する。

【００４８】また、回転体が軸対称性を有する回転体で
ある場合には、回転体の回転面の回転方向の速度にむら
がなく、回転面に沿って流れる気体に対して均一な影響
を与えるため、気体の流れがより安定する。また、回転
体がその表面の一部又は全体に凹凸が形成されたもので
ある場合には、気体の流れが安定すると共に、気体の淀
みや渦が生じる位置が安定する。

【００４９】また、気体が温度制御されている場合に
は、例えば本発明の気流安定装置をステージ位置を計測
するレーザ干渉計等の気流安定装置として用いた場合に
は、レーザ光路上の気体の温度が一定の温度に安定に維
持されるため、レーザビームの屈折率等の変動が抑えら
れる。従って、レーザ干渉計の測定精度が向上する利点
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による気流安定装置の一実施例が適用さ
れた露光装置の要部を示す斜視図である。

【図２】図１の気流安定装置を示す拡大図である。

【図３】図２の気流安定装置の詳細を示す平面図であ
る。

【図４】本発明による気流安定装置の他の実施例を示す
平面図である。

【図５】本発明による気流安定装置の更に他の実施例を
示す平面図である。

【図６】図１の気流安定装置の変形例が適用された露光
装置の要部を示す斜視図である。

【図７】従来のレーザ干渉計のレーザビームの光路周辺
の気流の状態を示す側面図である。

【符号の説明】

１Ｘ軸ステージ２Ｙ軸ステージ５Ｘ軸用のレーザ干渉計の送受光系６Ｙ軸用のレーザ干渉計の送受光系７中央制御系８ベース１１ａ，１１ｂ移動鏡１２ａ回転体１８ａの回転中心軸１２ｂ回転体１８ｂの回転中心軸１４ウエハ１５ウエハホルダー１６気流１６ａ，１６ｂ渦流１７気流安定装置１８ａ，１８ｂ，２０ａ，２０ｂ円柱状の回転体１９ａ，１９ｂ円錐台状の回転体２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃレーザ光路上の層流領域２３，２４レーザビームの光路３０ａ，３０ｂ表面に凹凸を形成した円柱状の回転体３１くぼみ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ビームの光路上に送風される気体の流
れを妨げる物体の風下側に、前記光ビームの光路に近接
させて回転体を設けたことを特徴とする気流安定装置。
【請求項２】前記回転体は、前記光ビームの光路を挟
むようにして配置され、且つ前記光ビームの光路にほぼ
直交する回転軸を有する一対の回転体であることを特徴
とする請求項１記載の気流安定装置。
【請求項３】前記回転体は、軸対称性を有する回転体
であることを特徴とする請求項１又は２記載の気流安定
装置。
【請求項４】前記回転体は、その表面の一部又は全体
に凹凸が形成されたものであることを特徴とする請求項
１、２又は３記載の気流安定装置。
【請求項５】前記気体は、温度制御されていることを
特徴とする請求項１、２、３又は４記載の気流安定装
置。