(57)【要約】【課題】  長時間にわたって良好な光透過度を維持する。【解決手段】  複数の光学素子と、光学素子間の各空間を外部環境と異なる雰囲気に保持する手段と、その各々の雰囲気中の水分濃度を任意に調節する手段とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光学素子と、光学素子間の各空間を外部環境と異なる雰囲気に保持する手段と、その各々の雰囲気中の水分濃度を任意に調節する手段とを有することを特徴とする光学系。
【請求項２】
光源波長４００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光学系。
【請求項３】
水分以外の雰囲気ガスが、アルゴン、窒素、ヘリウム、ネオン、キセノンもしくはクリプトン、またはこれらのうち少なくとも２種類以上を主成分とするガスであることを特徴とする請求項１または２に記載の光学系。
【請求項４】
前記光学素子の少なくとも１つがレンズであり、そのレンズの表面に薄膜がコ−ティングされていることを特徴とする請求項１〜３にいずれか１つに記載の光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を利用した光学装置の光学系に関する。本発明は、例えば、ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等の微小デバイスを製造するための露光装置に適用して好適である。
【背景技術】
【０００２】
近年、光学系における光源波長の短波長化を要する分野において、従来の光学系の形態では測定の精度や再現性に問題がでてきている。中でも短波長の光を吸収する雰囲気中の汚染物質（以降、雰囲気中汚染物質と称する）の存在がその問題発生に関係していると考えられている。それはこの雰囲気中汚染物質が光と反応し、新たな汚染物質（以降、表層汚染物質と称する）を生成し、それが光学部品表層上に堆積して問題を発生させているということである。そこでこの主因となる雰囲気中汚染物質を除去するために特許文献１では水分を導入することを開示している。これは水分が光によって分解され、生成した物質が雰囲気中汚染物質と反応して除去されるというプロセスを利用したものである。
【０００３】
その汚染除去反応の内容を述べると、まず水に光を照射することにより
Ｈ２Ｏ→ＯＨ＋Ｈ
という反応を経てＯＨを生成する。このＯＨは強力な酸化作用を有し
２ＯＨ＋Ｃ→ＣＯ２＋Ｈ２
という反応を経て汚染の主因である炭素がガス化され排気、除去されるのである。
【特許文献１】特開２０００−３０６８０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術では、光学系内の全ての部位において、表面汚染物質の除去能力を十分に発揮させようとすると、水分自身の光の透過性が悪いことから却って透過率を減少させてしまう場合があるという問題があった。
これは、上記従来技術では、光学系内のどの部位においても水分濃度が実質均一であったためである。
すなわち、光学系内では、収差除去のためレンズを用いて光を拡散、集光させているため、部位によって光の照射密度に強弱が存在する。すると、雰囲気汚染物質に光が照射されて生成する表層汚染物質は、光の強度によってその生成速度が異なるため、照射密度の異なる光学系内では、部位によって表層汚染物質の生成速度が異なっている。
しかし、上記従来技術では、光学系内のどの部位においても水分濃度が均一であったため、雰囲気汚染物質を除去する能力も一様で、汚染の表面汚染物質の生成速度に対して最適な除去能力を有していなかった。例えば、照射密度が弱い部位では、表層汚染物質の堆積速度が遅いため少量の水分導入量で十分であるが、適量以上の水分が導入され、水分自身が光の透過性が悪いことから逆に透過率を減少させていた。また光の照射密度が強く表層汚染物質の堆積速度が速い部位では、汚染除去に必要量の水分が不足し十分に汚染が除去できず、これもまた透過率の減少を招くという問題が存在していた。
本発明は、上述の従来例における問題点を解消することを課題とする。
つまり本発明の課題は、長時間にわたって良好な光透過度を維持することである。より具体的には、光の強度が部位毎に異なる如何なる光学系においても、実質均一に汚染物質を除去することを可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明の光学系は、部位毎に水分導入量を調節できる機構を有するものである。水分導入量は、その部位の光の強度によって異なるので、任意に設定できるようになっている。これにより、光の強度が異なる部位毎に最適水分量を供給することが可能となり、高透過率を長期に渡って確保することができる。
また、表層汚染物質はエネルギ−の強い光照射下で生成し易い。特に、エネルギ−が強い波長４００ｎｍ以下の光源を使用した場合に顕著に表層汚染物質が生成するため、本発明が有効となる。さらにその光源を用いる際、光の透過性をより良好にするため、水分とともにアルゴン、窒素、ヘリウム、ネオン、キセノン、クリプトン等の不活性ガスを導入することが望まれる。また、表層汚染物質は触媒金属を基に生成するので、それを多分に含むレンズの薄膜コ−ティング上には生成しやく、その際にも本発明が有効となる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、過大な水分を導入することによる光透過率の低下を回避しつつ、十分に汚染物質を除去することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の好ましい実施の形態を実施例に基づいて説明する。
［実施例１］
図１は本発明の一実施例に係る光学系の構成を示す。図１において、レンズ１、２、３、４を内包するステンレス製容器５にバルブ６、７、８を介して、ガスと水蒸気が導入される。水蒸気は水分発生器１０によって液体を加熱蒸発させて生成される。光源１９、レンズ１、２、３、４およびディテクタ２０の各光学素子間の空間１１、１２、１３、１４，１５は、流量計１６、１７、１８で制御されたガスと水の量によって調節され、各々の空間に最適な水分が導入される。光は光源１９から発せられディテクタ２０に集光され光量が検知される。
【０００８】
図１において、水分発生器１０で水蒸気を発生させ、ヘリウムとともにレンズを内包するステンレス製容器５に導入した。その際、各空間には光の照射強度に応じた水蒸気を導入した。
すなわち、光源１９とレンズ１間の空間１１およびレンズ１と２間の空間１２は光の照射強度が強いため、ヘリウムを流量１０Ｌ／ｍｉｎで、水蒸気を導入量５ｃｃ／ｍｉｎで導入して水分濃度５０ｐｐｍを保持した。また、レンズ間空間１３、１４は光の照射強度が強くないためヘリウムを流量１０Ｌ／ｍｉｎで、水蒸気を導入量１ｃｃ／ｍｉｎで導入して水分濃度１０ｐｐｍを保持した。さらに、レンズ４とディテクタ２０間の空間１５にはヘリウムを流量１０Ｌ／ｍｉｎで、水蒸気を導入量３ｃｃ／ｍｉｎで導入して水分濃度３０ｐｐｍを保持できるようにした。この雰囲気下で光源１９としてＦ２レ−ザを用い図１の光学系に照射した。その結果を図２のグラフに示す。光の透過率は、ディテクタ２０で感知された初期透過率を１００％とした場合の各照射パルス時での透過率を表している。このグラフより明らかなように、１０００メガパルス照射後でも、ほとんど透過率が劣化することはなかった。
【０００９】
［実施例２］
図１において水分発生器１０で水蒸気を発生させ、アルゴンとともにレンズを内包するステンレス製容器５に導入した。その際、光源１９とレンズ１間の空間１１およびレンズ１と２間の空間１２は光の照射強度が強いため、アルゴンを流量１０Ｌ／ｍｉｎで、水蒸気を導入量３ｃｃ／ｍｉｎで導入して水分濃度３０ｐｐｍを保持した。また、レンズ間空間１３、１４は光の照射強度が強くないためアルゴンの流量を１０Ｌ／ｍｉｎとし、水蒸気導入量を０．５ｃｃ／ｍｉｎとして水分濃度５ｐｐｍに保持した。さらに、レンズ４とディテクタ２０間の空間１５にはアルゴンを流量１０Ｌ／ｍｉｎで、水蒸気を導入量１ｃｃ／ｍｉｎで導入して水分濃度１０ｐｐｍを保持できるようにした。この雰囲気下で光源１９としてＡｒＦレ−ザを用い図１の光学系に照射した。その結果を図３のグラフに示す。光の透過率は、ディテクタ２０で感知された初期透過率を１００％とした場合の各照射パルス時での透過率を表している。このグラフより明らかなように、１０００メガパルス照射後でも、ほとんど透過率が劣化することはなかった。
【００１０】
［実施例３］
実施例１と同様に水分発生器１０で水蒸気を発生させ窒素とともに、レンズを内包するステンレス製容器に導入した。その際、光源１９とレンズ１間の空間１１およびレンズ１と２間の空間１２に窒素を流量１０Ｌ／ｍｉｎで、水蒸気を導入量１ｃｃ／ｍｉｎで導入して水分濃度１０ｐｐｍを保持した。レンズ間空間１３、１４には窒素を流量１０Ｌ／ｍｉｎで、水蒸気を導入量０．１ｃｃ／ｍｉｎで導入して水分濃度１ｐｐｍを保持した。さらに、レンズ４とディテクタ２０間の空間１５には窒素を流量１０Ｌ／ｍｉｎで、水蒸気を導入量０．３ｃｃ／ｍｉｎで導入し水分濃度３ｐｐｍを保持した。この雰囲気下で光源１９に低圧水銀灯を用い光学系に照射した。その結果を図４のグラフに示す。透過率はディテクタ２０で感知された初期透過率を１００％とした場合の各照射時間での透過率を表している。このグラフより明らかなように、１０００時間照射してもほとんど、透過率が減少することはなかった。
【００１１】
上述の実施例においては、レンズを用いた光学系について説明したが、反射ミラーを用いた反射光学系や、レンズと反射ミラーを混成した光学系にも本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施例に係る光学系の構成図である。
【図２】光源としてＦ２レ−ザを用いた場合の光学系の透過率の経時変化を示すグラフである。
【図３】光源としてＡｒＦレ−ザを用いた場合の光学系の透過率の経時変化を示すグラフである。
【図４】光源として低圧水銀灯を用いた場合の光学系の透過率の経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００１３】
１、２、３、４  レンズ
５  ステンレス製容器
６、７、８  バルブ
１０  水分発生器
１１、１２、１３、１４，１５  空間
１６、１７、１８  流量計
１９  光源
２０  ディテクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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