(57)【要約】【課題】光照射装置内のエアー浄化し、レンズやミラーといった光学部品の汚染を防ぐことができるエアー浄化装置つき光照射装置を提供すること。【解決手段】紫外線を含む光を放射する光源１と、光源１からの光を反射または透過する光学部品と、光源１および上記光学部品を内部に収納する光照射装置に、光照射装置内のエアーを浄化するエアー浄化装置２０を設け、浄化されたエアーを光照射装置内に導入する。エアー浄化装置２０は、紫外線照射部２１と、紫外線照射部２１からの紫外線を照射したエアー（ガス）を水に接触させる水槽２４を備え、紫外線を照射した後のエアーを水に接触させ、エアーの中から光学部品の汚染の原因となるジメチルスルフィド（以下ＤＭＳ）等を除去する。これにより、光照射装置内の光学部品の硫酸アンモニウム等による汚染を防ぐことができる。【選択図】    図１
2010245420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線を含む光を放射する光源と、該光源からの光を反射または透過する光学部品と、上記光源および上記光学部品を内部に収納する光照射装置に、該光照射装置内のエアーを浄化するエアー浄化装置を取り付けた、エアー浄化装置つき光照射装置において、
上記エアー浄化装置は、紫外線を含む光を放射する第２の光源と、上記光源からの紫外線を照射したエアーを液体に接触させる液体槽を備えている
ことを特徴とするエアー浄化装置つき光照射装置。
【請求項２】
上記液体槽には、紫外線を照射したエアーを送るダクトの先端が、該先端近傍に取り付けた平板とともに上記水槽の片側に寄せて水中に差し込まれ、上記平板は、上記水槽の上記ダクトを差し込んだ側とは反対側近くにまで伸びている
ことを特徴とする請求項１に記載のエアー浄化装置つき光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線を照射する光照射装置、特に、半導体やカラーフィルタを露光する露光装置の光源部に用いられ、レンズやミラーといった光学部品の汚染を防ぐために、光照射装置内のエアー（ガス）を浄化する装置を備えた光照射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、水銀ランプと、ミラーやレンズといった光学部材を備えた照明光学装置において、光学部品に粉末などが付着し、反射率や透過率が低下するといった問題が指摘されている。
例えば、特許文献１の段落０００９には、水銀ランプと、ミラーやレンズといった光学部材を備えた照明光学装置において、その内部の光学部材に、硫酸アンモニウム（（ＮＨ4 ）2 ＳＯ4 ）である白色の粉末が付着し、反射率や透過率を低下させる（以下汚染ともいう）ことが記載されている。
また、同公報の段落００１６〜００２７には、その汚染の原因となる硫酸アンモニウムの生成プロセスも示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３０９８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１においては、硫酸アンモニウムが生成される大元の物質として、空気中に存在する微量の二酸化硫黄（ＳＯ2 ）とアンモニア（ＮＨ3 ）が示されている。
これらが、照明光学装置の水銀ランプからの紫外線により反応して、さらに空気中の酸素（Ｏ2 ）と水（Ｈ2 Ｏ）と結びついて、硫酸アンモニウムを生成することが示されている。
特許文献１では、光源ランプから放射される光の中から、硫酸アンモニウム生成の原因となる二酸化硫黄に吸収される波長の光を、バンドパスフィルタで取り除くことを提案している。しかし、バンドパスフィルタは、本来露光に必要な波長の光の強度も低下させる上、高価である。
【０００５】
硫酸アンモニウムの発生を防ぐ他の手段としては、硫酸アンモニウムが生成される大元の物質である二酸化硫黄（ＳＯ2 ）とアンモニア（ＮＨ3 ）を、化学フィルタを使うことにより、光照射装置内のエアーから取り除くことも考えられる。即ち、光照射装置内に送り込むエアーが、アンモニアや硫黄酸化物（ＳＯｘ）を吸収する化学フィルタを通過するようにすればよい。
しかし、このような目的に使われる化学フィルタは一般に高価であり、また定期的に交換しなければならず、装置のランニングコストの上昇につながる。
このように、光照射装置内の光学部材が、硫酸アンモニウムにより汚染されることを防ぐために、いくつかの方策が提案されているが、それぞれに一長一短がある。
【０００６】
そこで、光照射装置において、露光に必要な波長の光の強度も低下させることなく、ランニングコストも含めて、できるだけ安価で、しかし、確実に硫酸アンモニウムの発生を防ぐことができる、エアーの浄化システムが望まれている。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、露光に必要な波長の光の強度も低下させることなく、安価で光照射装置内のエアー（ガス）を確実に浄化することができ、レンズやミラーといった光学部品の汚染を防ぐことができるエアー浄化装置つき光照射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】
【０００７】
本発明者は、今回、硫酸アンモニウムが生成される大元の物質、特に硫黄酸化物（ＳＯｘ）やそれが空気中の水分と結びついた硫酸（Ｈ2 ＳＯ4 ）が、何が原因で発生しているのか、さらに検討した。
その結果、洗浄装置の、特に液晶基板の洗浄液として利用されているジメチルスルホキシド（（ＣＨ3 ）2 ＳＯ：略称ＤＭＳＯ）が、その原因の一つであることを見出した。このような洗浄装置は、工場の光照射装置が設置されるフロアと、同じフロアに置かれることが多い。
ジメチルスルホキシド（以下ＤＭＳＯ）は、水に可溶であり環境にやさしい材料として基板等の洗浄に使用されている。ＤＭＳＯは分解処理して廃棄されるが、その分解処理過程でジメチルスルフィド（（ＣＨ3 ）2 Ｓ：略称ＤＭＳ）が中間物質として生じる。このジメチルスルフィド（以下ＤＭＳ）は水に溶けない。即ち、洗浄液としてＤＭＳＯを使用している工場においては、その雰囲気（エアーの中）に、ＤＭＳが含まれやすい状態になっている。
【０００８】
そして、発明者はさらに調査した結果、空気中のＤＭＳに紫外線（波長４００ｎｍ以下の光）を照射すると、詳細な反応プロセスは不明であるが、分解して硫黄酸化物（ＳＯｘ）や硫酸（Ｈ2 ＳＯ4 ）を生じることが分かった。硫黄酸化物や硫酸が生じると、特許文献１に記載されたとおり、さらに空気中のアンモニアや水分と化学反応を生じて、上記した汚染の原因となる硫酸アンモニウムが生成される。
上記のように、洗浄液としてＤＭＳＯを使用している工場のエアーは、ＤＭＳを含みやすいので、したがって、通常よりも、紫外線が照射されることにより硫酸アンモニウムが生成されやすい状態になっている。
即ち、そのような工場内に置かれる光照射装置は、より硫酸アンモニウムによる汚染が生じやすい状況にある。したがって、光照射装置内の光学部品の硫酸アンモニウムによる汚染を防ぐためには、光照射装置内に入るエアーの中から、二酸化硫黄やアンモニアだけでなく、ＤＭＳも取り除く必要がある。
【０００９】
そこで、発明者は、ＤＭＳ自体は水に溶けないが、それが紫外線により分解して生じる硫黄酸化物や硫酸は水に溶けるので（硫黄酸化物は水に溶けて薄い硫酸になる）、紫外線を照射した後のエアーが水をくぐれば、結果としてエアーの中からＤＭＳを取り除くことができると考えた。なお、もともとエアーに微量に含まれている、二酸化硫黄やアンモニアも水に溶けるので、紫外線を照射後に水をくくらせたエアーを光照射装置内に送り込めば、光照射装置内の光学部品の硫酸アンモニウムによる汚染を防ぐとことができる。
上記の考えに基づいて、本発明においては、光照射装置を次のように構成した。
（１）紫外線を含む光を放射する光源と、該光源からの光を反射または透過する光学部品と、上記光源および上記光学部品を内部に収納する光照射装置に、該光照射装置内のエアー（ガス）を浄化するエアー浄化装置を備えたエアー浄化装置つき光照射装置において、上記エアー浄化装置は、上記光源とは別に紫外線を含む光を放射する光源と、上記光源からの紫外線を照射したエアー（ガス）を液体に接触させる液体槽を備えており、エアーに紫外線を照射したのち水をくぐらせ、分解して生成された硫黄酸化物などを水に溶かして除去する。
（２）上記紫外線を照射したエアーが送りだされるダクトの先端（エアーの出口）は、水槽の片側に寄った位置に設けられ、液体（水）槽に溜めた水の中に浅く差し込まれ、ダクトの先端（エアーの出口）近くの水面下には平板を取り付ける。この平板は、水槽のダクトを挿入した側とは反対側近くまで伸ばされる。
なお、上記エアー浄化装置を光照射装置の内部に設け、外部から導入されるエアーを浄化するようにしても良いし、光照射装置から排気されたエアーを、エアー浄化装置に取り込んで浄化し、これを再度光照射装置内に送り込むように循環させても良い。
【発明の効果】
【００１０】
本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）光照射装置に導入されるエアーに紫外線を照射後、水をくぐらせるので、光学部品の汚染の原因となる、ＤＭＳから生じた硫黄酸化物や硫酸を始めとして、空気中に含まれている水溶性の二酸化硫黄やアンモニアを確実に取り除くことができ、光照射装置内でエアーに紫外線が照射されても硫酸アンモニウムの発生を防ぐことができ、このことにより光学素子の汚染を防ぐことができる。
（２）エアーの浄化装置には、紫外線を放射する光源と水を準備するだけでよく、化学フィルタに比べて安価であり、ランニングコストも安くなる。また、バンドパスフィルタのように、露光に必要な波長の光の強度を低下させることがない。
（３）ダクトの先端（エアー出口）の近くの水面下に平板をつけているので、ダクトから出たエアーの気泡は、平板に沿って水中を走る（移動する）。そのため、紫外線を照射したエアーは水と十分に混じり合うことができ、硫黄酸化物、硫酸、アンモニアなどが水に溶けやすくなる。また、気泡が平板に沿って移動することにより、水槽中の水は撹拌され、上記各物質が水に溶けやすくなる。また、ダクトを水中に差し込む深さを浅くすることができるので、エアーを水中に押し出すのに、大きな圧力をかける必要がなく、大型のポンプなどは不要である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】エアー浄化装置を備えた本発明の第１の実施例の光照射装置の構成例を示す図である。
【図２】図１に示すエアー浄化装置のバブリング部の拡大図である。
【図３】本発明の第２の実施例の光照射装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１に、本発明の第１の実施例のエアー浄化装置を備えた光照射装置の構成例を示す。光照射装置は、例えば露光装置等の光源装置として用いられる。
同図において、光源１のランプ１ａから放射された紫外線を含む光は、集光鏡１ｂによって集光され、第１の反射鏡２により光路を折り返し、シャッタ３を介して、インテグレータレンズ４に入射する。なお、ランプ１ａとしては、例えば超高圧水銀ランプが使われる。また、第１反射鏡２とインテグレータレンズ４との間に波長選択フィルタ９を設けてもよい。
インテグレータレンズ４は、フライアイレンズとも呼ばれ、該レンズ４に入射した光の照度分布を被照射面８において均一にする機能を有する。
インテグレータレンズ４から出射した光は、第２の反射鏡５により反射され、コリメータレンズ６に入射する。コリメータレンズ６から出射する光は平行光となり、被照射面８に照射される。なお、コリメータレンズ６の代わりにコリメータミラーを使用する場合もある。
【００１３】
図１の場合、被照射面８にはマスクＭが置かれ、マスクＭに形成されたマスクパターン（不図示）が、投影レンズ７を介して、レジストなどの感光材を塗布した基板Ｗ上に投影され露光される。なお、投影レンズ７を用いず、マスクＭと基板Ｗを密着または近接し、マスクパターンを基板Ｗ上に露光する装置についても、同様の構成の光照射装置が使用される。
また、被照射面８に、マスクＭではなく被処理物を配置し、光を照射して、光化学反応により被処理物の表面改質等を行なう場合もある。そのような例として、液晶表示素子用の光配向膜の光配向処理がある。
光照射装置１０の内部に配置されるランプ１ａやその他の光学部品、例えば第１の反射鏡２、インテグレータレンズ４、第２の反射鏡５、コリメータレンズ６（またはコリメータミラー）などは、光照射装置１０のフレーム（図示せず）により支持され、また、光照射装置は、ランプ１ａからの光が外に漏れないように、上記フレームに取り付けたカバー１１により囲われている。
光照射装置内１０には、ダクト２３ｂを介してエアー浄化装置２０により浄化されたエアーが送り込まれる。光照射装置１０内のエアーは、光照射装置１０の排気口１２に接続されたから排気ブロア１４により引かれて外部に排気される。
【００１４】
エアー浄化装置２０の構成について説明する。
エアー浄化装置２０は、光照射装置１０の外部から取り込んだエアーに紫外線を照射する紫外線照射部２１と、紫外線照射を行ったエアーを水にくぐらせるバブリング部２２とを備える。
紫外線照射部２１には、紫外線を照射する光源２１ａと、この光源２１ａから放射される紫外線を反射するミラー２１ｂが設けられており、紫外線が照射されている空間を、外部から取り込まれたエアーが通過する。
光源２１ａの種類としては、ＤＭＳが分解する波長が４００ｎｍ以下の紫外線であるため、４００ｎｍ以下の波長の光を放射する光源を選択する。そのような光源の例としては、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ、ＵＶ−ＬＥＤなどがある。
【００１５】
実施例においては、超高圧水銀ランプ（図１の光照射装置のランプ１ａとして使用されるものと同じ種類であるが、使用する電力はずっと小型のもの）を使用した場合と、低圧水銀ランプを使用した場合の、２つの場合で実験を行った。なお、ＵＶ−ＬＥＤなど光源の種類によっては、ミラー２１ｂが不要な場合もある。
バブリング部２２は、水（液体）２６を溜めた水槽（液体槽）２４を備える。紫外線照射部２０から伸びたダクト２３ａの先端（エアーの出口）が、バブリング部２２の水槽２４に溜められた水（液体）２６の中に差し込まれている。なお、水槽２４の液体は、いわゆる水でよく、純水、水道水、工業用水を使うことができる。硫酸やアンモニアが溶ければよく、特殊な液体を準備する必要はない。以下では、水（液体）と表記する。
【００１６】
紫外線照射部２０において紫外線が照射されたエアーは、ダクト２３ａを通じて水槽２４内の水（液体）２６の中に送り込まれ、バブリングされる。このバブリングにより、エアーの中に含まれる可溶性の物質、ＤＭＳから生じた硫黄酸化物や硫酸、またアンモニアなどが水の中に溶け込む。したがって、バブリングされたエアーの中には、紫外線照射により硫酸アンモニウムを生成する物質がほとんど含まれなくなる。
なお、図１に示すように、ダクト２３ａの先端（エアーの出口）近くの水面下に、同図に示すように平板２５を取り付け、この平板を水槽２４のダクト２３ａを挿入した側とは反対側近くまで伸ばすようにしてもよい。これにより、エアー中の各物質が水に溶けやすくなる。また、ダクト２３ａを水中に差し込む深さを浅くすることができ、エアーを水中に押し出すのに、大きな圧力をかける必要がない。
このようにして硫酸アンモニウムを生成する物質をほとんど取り除いたエアーが、ダクト２３ｂを介して光照射装置１０内に送り込まれる。これにより、光照射装置１０内でエアーに紫外線が照射されても光学部材への汚染を防ぐことができる。
エアー浄化装置２０の紫外線照射部２１の光源として、超高圧水銀ランプを使用した場合も、低圧水銀ランプを使用した場合も、いずれの場合であっても、光照射装置１０の光学部品への汚染を防ぐことができた。
【００１７】
図２に、エアー浄化装置のバブリング部の拡大図を示す。図２は、図１に示したバブリング部２２に、加熱器２７と冷却器２８を追加した場合の構成を示している。
同図に示すように、水槽２４には水槽内の水（液体）２６を冷却する冷却器（チラー）２８と、水槽２４のエアー出口にはバブリング後のエアーを加熱する加熱器２７を設ける。
冷却器（チラー）２８は、水槽２４内の水（液体）２６の温度を、バブリングされるエアーの露点以下まで冷却する。このようにすることで、水槽２４内の水（液体）２６がバブリングされるエアーの中に蒸発することによる水量（液量）の減少を防ぐとともに、汚染の元となる物質の水（液体）２６への溶解度を高める。
そして、水槽のエアー出口に設けた加熱器２７によりバブリング後のエアーを元の温度まで加熱する。このようにすることで、水槽２４から出てきた湿度１００％のエアーをバブリング前と同じ湿度に戻すことができ、光照射装置内での結露を防ぐことができる。
【００１８】
また、紫外線照射部２０において紫外線を照射したエアーはダクト２３ａにより運ばれ、そのダクト２３ａのエアーが送り出される先端（エアーの出口）は、水槽２４の片側から水中に浅く差し込まれる。
また、ダクト２３ａの先端（エアーの出口）の近くには、水槽２４のダクト２３ａを配置した側とは反対側近くまで伸びる平板２５を取り付け、この平板２５が水面下になるように設ける。平板２５は、ダクト２３ａ側よりもダクト２３ａとは反対側がわずかに高くなるように斜めに傾けて設ける。
このようにすることで、水槽２４の片側に配置したダクト２３ａから水中に導入されたエアーの気泡は、平板２５の下側に沿って水中を水槽２４の反対側にまで走り、平板２５のなくなったところで、水面上に出る。そのため、紫外線を照射したエアーは、水（液体）と接する時間が長くなり、水と十分に混じり合うことができ、エアーに含まれている硫黄酸化物、硫酸、アンモニアなどが水に溶けやすくなる。
また、気泡が平板２５に沿って走ることにより、水槽２４中の水は撹拌されてよく混じりあい、上記各物質が水に溶けやすくなる。
【００１９】
また、このようにして、ダクト２３ａの先端（エアーの出口）を水の中に深く入れなくても、エアーが水（液体）と接する時間を長くするとともに、よく混じり合うようにすることができるので、エアーを水（液体）の中に導入するために大きな圧力をかける必要がなく、大型のポンプなどは不要である。
具体的には、図１に示した排気ブロア１４が、エアー浄化装置２０により浄化したエアーをダクト２３ｂを介して光照射装置１０内に引き込むはたらきをするが、上記のようにエアーを水の中に導入するために大きな圧力をかける必要がないので、この排気ブロア１４が大型になるのを防ぐことができる。
【００２０】
なお、上記実施例においては、光照射装置の外部からエアーを光照射装置の内部に取り込み、再び外部に排気する構成を示した。しかし、光照射装置内から排気したエアーを、エアー浄化装置２０に取り込んで浄化し、再度光照射装置内に取り込むという、いわゆる循環系統として構成しても良い。
図３に、上記循環系統とした場合の本発明の第２の実施例を示す。本実施例においては、前記図１に示した光照射装置において、同図に示すように排気ブロア１４とエアー浄化装置２０を結ぶダクト１３を設けたものであり、その他の構成は図１に示したものと同じである。
排気ブロア１４から排気されたエアーは、ダクト１３を通ってエアー浄化装置２０に戻され、前記したように硫酸アンモニウムを生成する物質がほとんど除去されて光照射装置１０内に送られる。
【符号の説明】
【００２１】
１      光源
１ａ    ランプ
１ｂ    集光鏡
２      第１反射鏡
３      シャッタ
４      インテグレータレンズ
５      第２の反射鏡
６      コリメータレンズ
７      投影レンズ
８      光照射面
９      波長選択フィルタ
１０    光照射装置
１１    カバー
１２    排気口
１３    ダクト
１４    排気ブロア
２０    エアー浄化装置
２１    紫外線照射部
２１ａ  紫外線光源
２１ｂ  ミラー
２２    バブリング部
２３ａ，２３ｂ  ダクト
２４    水槽（液体槽）
２５    平板
２６    水（液体）
２７    加熱器
２８    冷却器（チラー）
Ｍ      マスク
Ｗ      基板
【図１】
2010245420.tif 000003
【図２】
2010245420.tif 000004
【図３】
2010245420.tif 000005