(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、該光源から出射された光を伝達する光学系と、を備えた露光装置において、
装置内部に導入される装置外部からのガスを浄化するガス浄化系を設け、
前記ガス浄化系は、前記光源からの光が照射されることにより光化学反応を引き起こす不純物であって、該光化学反応によって前記光学系を汚染する物質が生成されることになる不純物を、前記ガスから除去することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
光源と、該光源から出射された光を伝達する光学系と、を備えた露光装置において、
装置内のガスを浄化するガス浄化系を設け、
前記ガス浄化系は、前記光源からの光が照射されることにより光化学反応を引き起こす不純物であって、該光化学反応によって前記光学系を汚染する物質が生成されることになる不純物を、前記ガスから除去することを特徴とする露光装置。
【請求項３】
光源と、該光源から出射された光を伝達する光学系と、を備えた露光装置において、
前記光学系が収納された空間を通って装置内を循環するガスを浄化するガス浄化系を設け、
前記ガス浄化系は、前記ガスが前記空間を通過する前に、前記光源からの光が照射されることにより光化学反応を引き起こす不純物であって、該光化学反応によって前記光学系を汚染する物質が生成されることになる不純物を、前記ガスから除去することを特徴とする露光装置。
【請求項４】
前記ガス浄化系が不純物吸着部材及び／または不純物分解部材を有し、該部材により不純物を吸着及び／または分解することにより、前記ガスを浄化することを特徴とする請求項１〜３記載の露光装置。
【請求項５】
前記不純物吸着部材は、活性炭充填フィルターまたはケミカルフィルターであることを特徴とする請求項４記載の露光装置。
【請求項６】
前記不純物分解部材は光触媒を用いた部材であり、光触媒に対する照射により光触媒を励起させる光の光源（励起光源）を別に設け、さらに前記励起光源から出射された光を前記光触媒に伝達する照射光学系を設けて、前記光触媒に前記励起光源からの光が照射されることにより生じる光触媒機能により、前記ガスを浄化することを特徴とする請求項４または５記載の露光装置。
【請求項７】
前記不純物分解部材は光触媒を用いた部材であり、前記光源から出射された光を前記光触媒に伝達する照射光学系を設けて、前記光触媒に前記光源からの光が照射されることにより生じる光触媒機能により、前記ガスを浄化することを特徴とする請求項４または５記載の露光装置。
【請求項８】
前記光化学反応を引き起こさない不純物を除去するフィルターを、前記ガス浄化系または装置に設けたことを特徴とする請求項１〜７記載の露光装置。
【請求項９】
前記光源は紫外線光源であることを特徴とする請求項１〜８記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも、気体中の不純物に対する照射により、不純物に光化学反応を引き起こさせる光の光源（例えば、レ−ザ、水銀ランプ、ハロゲンランプ等の紫外線光源）と、該光源から出射された光を伝達する光学系と、を備えた光学装置に関し、さらに詳しくは、光源及び／または光学系の周辺雰囲気を浄化する機能を備えた光学装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レ−ザ、水銀ランプ、ハロゲンランプなど、短波長の光を発する光源が登場するに伴い、これらの光を利用した加工技術は、質量ともに増加の一途をたどっている。
この加工技術とは、例えば、レ−ザビ−ムを用いた機械加工、紫外線照射による樹脂の硬化や表面改質、光洗浄、紫外線照射による光造形、光リソグラフィ−による電気回路パタ−ンの作製、などの技術である。
【０００３】
また一般に、いずれの技術においても、使用する光の波長は短くなり、光出力は大きくなる傾向にある。
光のエネルギ−は波長に反比例して増大するが、化学物質の結合エネルギ−と同等かそれ以上に達すると、光による化学反応の進行（光化学反応）が生じる。例えば、紫外線照射による樹脂の硬化や表面改質などは、この性質を利用したものである。
【０００４】
ところが最近、この光化学反応が逆に光学装置に不具合を生じさせることが指摘されている。即ち、光学装置の置かれた環境（雰囲気ガス）中の微量化学物質が光源から出た光により光化学反応を起こし、その結果として生成された反応物が装置内部（特に光学系）を汚染し、光学性能を劣化させるという不具合が報告されている。
【０００５】
このような場合には一般に、光学装置はきれいな環境（雰囲気ガス）下に設置されており、即ちクリ−ンル−ム内に設置されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、クリ−ンル−ム内においては、微粒子状のゴミは十分に除去されるものの、分子状態またはクラスタ−状態で雰囲気ガス中に存在する不純物については、十分に除去されているとは言いがたい。
しかも、クリ−ンル−ム内の生産ラインで使用される各種の薬液から飛散または揮発する成分による雰囲気ガス中の不純物濃度が外気（クリ−ンル−ム外の雰囲気ガス）における不純物濃度よりも高い値を示すのが普通だとさえ言われている。
【０００７】
そして、これらの分子状またはクラスタ−状の不純物が光学装置の中に取り込まれ、光学装置の内部で光化学反応を起こした場合には、反応物が光学部品に付着して光学性能を劣化させるという不具合が生じる。
従って、光化学反応による光学装置の汚染は、装置をクリ−ンル−ム内に設置しても十分に防止することが困難であり、むしろ汚染が発生しやすくなる場合もあるという問題点があった。
【０００８】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、少なくとも、気体中の不純物に対する照射により、不純物に光化学反応を引き起こさせる光の光源と、該光源から出射された光を伝達する光学系と、を備えた光学装置であり、不純物の光化学反応による光源及び／または光学系の汚染を十分に防止することができる光学装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そのため、本発明は第一に「光源と、該光源から出射された光を伝達する光学系と、を備えた露光装置において、
装置内部に導入される装置外部からのガスを浄化するガス浄化系を設け、
前記ガス浄化系は、前記光源からの光が照射されることにより光化学反応を引き起こす不純物であって、該光化学反応によって前記光学系を汚染する物質が生成されることになる不純物を、前記ガスから除去することを特徴とする露光装置（請求項１）」を提供する。
【００１０】
また、本発明は第二に「光源と、該光源から出射された光を伝達する光学系と、を備えた露光装置において、
装置内のガスを浄化するガス浄化系を設け、
前記ガス浄化系は、前記光源からの光が照射されることにより光化学反応を引き起こす不純物であって、該光化学反応によって前記光学系を汚染する物質が生成されることになる不純物を、前記ガスから除去することを特徴とする露光装置（請求項２）」を提供する。
【００１１】
また、本発明は第三に「光源と、該光源から出射された光を伝達する光学系と、を備えた露光装置において、
前記光学系が収納された空間を通って装置内を循環するガスを浄化するガス浄化系を設け、
前記ガス浄化系は、前記ガスが前記空間を通過する前に、前記光源からの光が照射されることにより光化学反応を引き起こす不純物であって、該光化学反応によって前記光学系を汚染する物質が生成されることになる不純物を、前記ガスから除去することを特徴とする露光装置（請求項３）」を提供する。
【００１２】
また、本発明は第四に「前記ガス浄化系が不純物吸着部材及び／または不純物分解部材を有し、該部材により不純物を吸着及び／または分解することにより、前記ガスを浄化することを特徴とする請求項１〜３記載の露光装置（請求項４）」を提供する。
また、本発明は第五に「前記不純物吸着部材は、活性炭充填フィルターまたはケミカルフィルターであることを特徴とする請求項４記載の露光装置（請求項５）」を提供する。
【００１３】
また、本発明は第六に「前記不純物分解部材は光触媒を用いた部材であり、光触媒に対する照射により光触媒を励起させる光の光源（励起光源）を別に設け、さらに前記励起光源から出射された光を前記光触媒に伝達する照射光学系を設けて、前記光触媒に前記励起光源からの光が照射されることにより生じる光触媒機能により、前記ガスを浄化することを特徴とする請求項４または５記載の露光装置（請求項６）」を提供する。
【００１４】
また、本発明は第七に、「前記不純物分解部材は光触媒を用いた部材であり、前記光源から出射された光を前記光触媒に伝達する照射光学系を設けて、前記光触媒に前記光源からの光が照射されることにより生じる光触媒機能により、前記ガスを浄化することを特徴とする請求項４または５記載の露光装置（請求項７）」を提供する。
【００１５】
また、本発明は第八に「前記光化学反応を引き起こさない不純物を除去するフィルタ−を、前記ガス浄化系または装置に設けたことを特徴とする請求項１〜７記載の露光装置（請求項８）」を提供する。
また、本発明は第九に「前記光源は紫外線光源であることを特徴とする請求項１〜８記載の露光装置（請求項９）」を提供する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
少なくとも、気体中の不純物に対する照射により、不純物に光化学反応を引き起こさせる光の光源と、該光源から出射された光を伝達する光学系と、を備えた本発明（請求項１〜９）の光学装置は、装置内部に導入される装置外部からの雰囲気ガス、装置内の雰囲気ガス、または前記光源及び光学系が収納された空間を通って装置内を循環するガスを浄化するガス浄化系であり、前記不純物を前記ガスから除去するガス浄化系を設けているので、不純物の光化学反応による光源及び／または光学系の汚染を十分に防止することができる。
【００１７】
本発明にかかるガスの浄化は、例えば、ガス浄化系に不純物吸着部材及び／または不純物分解部材を配置し、該部材により不純物を吸着及び／または分解することにより行うことができる（請求項４）。
本発明にかかる不純物吸着部材としては、例えば、活性炭充填フィルタ−またはケミカルフィルタ−が使用できる（請求項５）が、これに限定されるものではない。
【００１８】
本発明にかかる不純物分解部材を光触媒を用いた部材とし、光触媒に対する照射により光触媒を励起させる光の光源（励起光源）を別に設け、さらに前記光触媒に前記励起光源からの光を照射する照射光学系を設けて、前記光触媒に前記励起光源からの光が照射されることにより生じる光触媒機能により、ガスを浄化することができる（請求項６）。
【００１９】
或いは、本発明にかかる不純物分解部材を光触媒を用いた部材とし、該光触媒に光源からの光を照射する照射光学系を設けて、前記光触媒に前記光源からの光が照射されることにより生じる光触媒機能により、前記ガスを浄化することができる（請求項７）。
光触媒を励起して光触媒機能を起こさせる光の光源は、請求項６記載の発明のように、光学装置の光源とは別の励起用光源として設けてもよいが、請求項７記載の発明のように、光学装置の光源を兼用すると、光学装置を小型化、簡略化できるので好ましい。
【００２０】
本発明の光学装置においては、前記光化学反応を引き起こさない不純物を除去するフィルタ−を、前記ガス浄化系または装置に設けることが好ましい（請求項８）。
かかるフィルタ−をさらに設けると、光化学反応は引き起こさないが、光学装置の性能を低下させる原因となる粒子状の不純物も除去することができる。
【００２１】
本発明にかかる光源としては、例えば紫外線光源が該当する（請求項９）。
本発明にかかる光学装置（一例）の構成を図１、２に示す。
図１、２の光学装置１１、２１は、紫外線を発する光源を有する光学装置であり、例えばレ−ザビ−ムを用いた機械加工機、樹脂の硬化や表面改質、光洗浄、光造形などに用いられる紫外線照射装置、または電気回路パタ−ン作製（光リソグラフィ−）用の露光装置などをいう。
【００２２】
光学装置１１内には、ガス浄化系１２と光学系（光源を含む）１３が配置されている。また、外部から光学装置１１内に導入される雰囲気ガスの流れは、白抜きの矢印で示したとおりである。
即ち、装置の外部からガス浄化系に導かれた雰囲気ガスは、ガス浄化系内において、分子状またはクラスタ−状の不純物成分が分解あるいは吸着により除去される。そして、前記不純物成分が除去された雰囲気ガスが光学装置内（光学系
１３）に導入されて、最後は装置外に排出される。
【００２３】
図２の光学装置２１内には、ガス浄化系２２、光学系（光源を含む）２３、雰囲気ガスの循環系２４が配置されており、このように雰囲気ガスを光学装置内において循環させてもよい。
光学系２３内に導入される雰囲気ガスは、ガス浄化系２２により、分子状またはクラスタ状の不純物成分が分解または吸着により除去されたものである。
【００２４】
光学系２３から排出される雰囲気ガスは循環系２４をとおり、再びガス浄化系２２に導入され、分子状またはクラスタ状の不純物成分が分解または吸着によりさらに除去されたのち、光学系２３内に導入される。
ガス浄化系１２、２２（図１、２）は、不純物吸着部材及び／または不純物分解部材を備えている。不純物吸着部材としては特別な制限はないが、例として活性炭を充填したフィルタやその他ケミカルフィルタと総称されるフィルタ群が使用可能である。
【００２５】
不純物分解部材としては光触媒を用いた部材がある。光触媒は、光の吸収により励起されて電子とホ−ルを生成する。電子は空気中の酸素を還元してス−パ−オキサイドイオンに、またホ−ルは水を酸化して水酸基ラジカルに変えると言われている。
このス−パ−オキサイドイオンと水酸基ラジカルは、活性酸素と呼ばれており非常に強い酸化分解力を持つ。この活性酸素が雰囲気ガス中の不純物を分解し、ガスを浄化する。
【００２６】
本発明にかかる光触媒としては特別な制限はないが、例として、チタン酸化物、セレン化カドミウム、チタン酸ストロンチウム、五酸化バナジウム、酸化亜鉛などを挙げることができる。
また、チタン酸化物としては、酸化チタン、含水酸化チタン、水和酸化チタン、水酸化チタン、メタチタン酸、オルトチタン酸などが使用できる。
【００２７】
さらに、光触媒機能を向上させる目的で、チタン酸化物の表面に白金、金、銀、銅、パラジウム等の金属や、酸化ルテニウム、酸化ニッケル等の金属酸化物を添加してもよい。
光触媒を励起する光としては、光学装置の光源から出る光の一部を分岐したものを使用するとよい。このようにすると、光学装置の光源と光触媒の励起用光源を共通化（兼用）して装置の大幅な簡略化、小型化が図れるので好ましい。
【００２８】
光を分岐する手法としては、ハ−フミラ−を用いる方法や光学装置のランプハウス内から光ファイバ−によって光を導く方法などがある。
また、ガス浄化系は、光触媒と他の要素を組み合わせて構成してもよい。例えば、ケミカルフィルタを通った雰囲気ガスをさらに光触媒を用いて浄化するようにした構成や、エアフィルタで粒子状不純物を取り除いた雰囲気ガスを光触媒に導き、ガス状またはクラスタ状の不純物成分を除去するようにした構成などが可能である。
【００２９】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
【００３０】
【実施例１】
図３は本実施例の光学装置の概略構成図であり、具体的には高圧水銀ランプを光源として持つ露光装置の照明部付近の構成を示す図である。
高圧水銀ランプ３１から出た光は、楕円ミラ−３２で反射された後に或いは直接、ハ−フミラ−３３ａに達する。光の一部は、ハ−フミラ−３３ａを透過して露光光学系３４に至り、露光用の光として作用する。
【００３１】
また、一部の光はハ−フミラ−３３ａで反射された後、全反射ミラ−３３ｂで反射されて、ガス浄化系３５を照射する。
ガス浄化系の底面３５ａは、紫外線を透過する物質（ガラスや透明樹脂など）により構成する。また、ガス浄化系の上面３５ｂの内壁は反射鏡になっており、ガス浄化系を透過してガス浄化系から出ようとする光を再びガス浄化系に戻し、光触媒を効率よく励起できるようにしている。
【００３２】
次に、雰囲気ガスの流れについて説明する。図３において、白抜きの矢印は雰囲気ガスの流れを表す。
ファン３５ｃを回転させることにより、吸い込み口３５ｄよりガス浄化系内に導かれた装置外からの雰囲気ガスは、光触媒作用によりガス状またはクラスタ状の不純物が取り除かれて浄化される。
【００３３】
浄化された雰囲気ガスは、排出口３５ｅから排出されて、高圧水銀ランプ及びその周辺を冷却する。そして、最終的に雰囲気ガスは、排出口３６から装置外部に排出される。
図４は、ガス浄化系の構成図である。ガス浄化系の内部には、酸化チタン（光触媒）を付着させた球状ガラスが充填されている。酸化チタンを付着させた球状ガラスは、以下のようにして作製することができる。
【００３４】
透明なガラス球（直径５ｍｍ）の充填剤を酸化チタンコ−ティング剤ＳＴ−Ｋ０１（石原産業社製）に３時間浸漬した後、アンモニアで中和して酸化チタンを付着させる。
次に、酸化チタンを付着させた充填剤を濾過により回収する。続いて、大気中において１５０°Ｃ、３０分間の加熱処理を行う。加熱処理の終わった充填剤を水洗、乾燥してガス浄化系に充填する。
【００３５】
このように、本実施例の光学装置には、装置内部に導入される装置外部からの雰囲気ガスを浄化するガス浄化系であり、前記光源からの光による光化学反応を引き起こす不純物を前記雰囲気ガスから除去するガス浄化系が設けられている。そのため、本実施例の光学装置は、不純物の光化学反応による光源及び／または光学系の汚染を十分に防止することができる。
【００３６】
即ち、本実施例の光学装置において、ガス浄化系は光触媒を有し、紫外線光源から発した紫外線の一部をガス浄化系の光触媒に照射することで生じた光触媒機能により、ガス浄化系に導入された雰囲気ガスを浄化している。
そのため、本実施例の光学装置は、装置の汚染を防止できる。また、本実施例の光学装置においては、光学系の光源と光触媒の励起用光源を同一にすることにより、装置を小型化、簡略化している。
【００３７】
【実施例２】
図５は本実施例の光学装置の概略構成図であり、具体的にはＫｒＦエキシマレ−ザを光源として持つレ−ザ装置の構成を示す図である。
エキシマレ−ザ光源５１から出た光は、ビ−ムエキスパンダ５２で拡げられた後、ハ−フミラ−５４ａに達する。光の一部はハ−フミラ−５４ａを透過して照射光学系５３に至る。
【００３８】
また、残りの光は、ハ−フミラ−５４ａで進路を曲げられた後、全反射ミラ−５４ｂで曲げられ、ガス浄化系５５を照射する。
ガス浄化系の底面５６は、紫外線を透過する物質（ガラスや透明樹脂など）により構成する。また、ガス浄化系上面５７の内壁は、反射鏡になっており、ガス浄化系を透過してガス浄化系から出ようとする光を再び、ガス浄化系に戻して、光触媒を効率よく励起できるようにしてある。
【００３９】
次に、雰囲気ガスの流れについて説明する。図５において、白抜きの矢印は雰囲気ガスの流れを表す。
ファン６２（図６）の回転により吸い込み口６１（図６）からガス浄化系に取り込まれた装置内の雰囲気ガスは、ガラス繊維製のエアフィルタ６３（図６）により粒子状不純物が除去された後、酸化チタン（光触媒）をコ−トしたガラス板６４（図６）の近傍を通る。
【００４０】
ここで、酸化チタンによる光触媒作用により、雰囲気ガス中のガス状またはクラスタ状の不純物が取り除かれる。
浄化された雰囲気ガスは排出口６５（図６）から排出され、エキシマレ−ザ光源及びその周辺を冷却して、光学装置内を循環した後、再びガス浄化系に入る。図６はガス浄化系の構成図であり、ガス浄化系は、吸い込み口６１、ファン６２、エアフィルタ６３、酸化チタン（光触媒）をコ−ティングしたガラス６４により構成される。
【００４１】
エアフィルタ６３により、主に雰囲気ガス中の粒子状不純物を取り除く。さらに、ガス浄化系の内部には、酸化チタンをコ−ティングしたガラス６４が配置されている。
酸化チタンをコ−ティングしたガラスは、以下の方法で作製できる。
透明なガラス板（厚さ５ｍｍ）を酸化チタンコ−ティング剤ＳＴ−Ｋ０３（石原産業社製）に３時間浸せきした後、アンモニアで中和して酸化チタンを付着させる。
【００４２】
ガラス板をゆっくり引き上げた後、続いて大気中において、室温で２４時間乾燥させる。そして、乾燥が終わったガラス板を水洗、再び乾燥してガス浄化系に設置する。
このように、本実施例の光学装置には、装置内を循環する雰囲気ガスを浄化するガス浄化系であり、前記光源からの光による光化学反応を引き起こす不純物を前記雰囲気ガスから除去するガス浄化系が設けられている。
【００４３】
そのため、本実施例の光学装置は、不純物の光化学反応による光源及び／または光学系の汚染を十分に防止することができる。
即ち、本実施例の光学装置において、ガス浄化系は光触媒を有し、紫外線光源から発した紫外線の一部をガス浄化系の光触媒に照射することで生じた光触媒機能により、ガス浄化系に導入された雰囲気ガスを浄化している。
【００４４】
そのため、本実施例の光学装置は、装置の汚染を防止できる。また、本実施例の光学装置においては、光学系の光源と光触媒の励起光源を同一にすることにより、装置を小型化、簡略化している。
さらに、本実施例の光学装置において、ガス浄化系は光触媒及びフィルタを有し、ガス浄化系に導入される雰囲気ガスが光触媒に達する前に、雰囲気ガス中の粒子状不純物がフィルタにより除去され、さらに雰囲気ガス中のガス状またはクラスタ状の不純物が光触媒により除去される。
【００４５】
なお、雰囲気ガス中のガス状またはクラスタ状の不純物を光触媒により除去した後、雰囲気ガス中の粒子状不純物をフィルタにより除去してもよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上、説明したように、少なくとも、気体中の不純物に対する照射により、不純物に光化学反応を引き起こさせる光の光源と、該光源から出射された光を伝達する光学系と、を備えた本発明の光学装置は、装置内部に導入される装置外部からの雰囲気ガス、装置内の雰囲気ガス、または前記光源及び光学系が収納された空間を通って装置内を循環するガスを浄化するガス浄化系であり、前記不純物を前記ガスから除去するガス浄化系を設けているので、不純物の光化学反応による光源及び／または光学系の汚染を十分に防止することができる。
【００４７】
即ち、本発明によれば、光学装置を構成する光学系及び光源の周囲に導入される雰囲気ガスが予めガス浄化系で浄化されてから、光学系及び光源の周囲に導入されるので、光学装置の汚染を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、本発明にかかる光学装置の一例を示す構成図である。
【図２】は、本発明にかかる光学装置の別例を示す構成図である。
【図３】は、実施例１にかかる光学装置の構成図である。
【図４】は、実施例１にかかるガス浄化系の構成図である。
【図５】は、実施例２にかかる光学装置の構成図である。
【図６】は、実施例２にかかるガス浄化系の構成図である。
【符号の説明】
１１、２１  光学装置
１２、２２  ガス浄化系
１３、２３  光学系（光源を含む）
２４        ガス循環系
３１        高圧水銀ランプ
３２        楕円ミラ−
３３        ハ−フミラ−
３４        露光光学系
３５        ガス浄化系
３５ａ  ガス浄化系の底面
３５ｂ  ガス浄化系の上面
３５ｃ  ファン
３５ｄ  吸い込み口
３５ｅ  ガス浄化系の排出口
３６        光学装置の排出口
４１        ファン
４２        球状ガラス
４３        吸い込み口
４４        排出口
５１        レ−ザ光源
５２        ビ−ムエキスパンダ
５３        照射光学系
５４ａ      ハ−フミラ−
５４ｂ      全反射ミラ−
５５        ガス浄化系
５６        ガス浄化系の底面
５７        ガス浄化系の上面
５８        ファン
６１        吸い込み口
６２        ファン
６３        エアフィルタ
６４        ガラス板
６５        排出口
以上
【図１】
0003635860.tif 000002
【図２】
0003635860.tif 000003
【図３】
0003635860.tif 000004
【図４】
0003635860.tif 000005
【図５】
0003635860.tif 000006
【図６】
0003635860.tif 000007