JPH0750244A - 紫外線利用装置の冷却用気体清浄化の方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 紫外線利用機器中での光化学反応による堆積
の低減を行なう清浄化手段を備えた紫外線利用装置に関
し、外界の空気を利用でき、かつ光化学反応によると考
えられる堆積を減少させることのできる紫外線利用装置
およびその運転方法を提供することを目的とする。 【構成】 所定温度に加熱され、紫外線を照射した清浄
化領域に、紫外線利用機器の冷却用気体を通過させ、光
化学反応による堆積を生じさせることにより、冷却用気
体を清浄化する清浄化工程と、清浄化した冷却用気体を
紫外線利用機器の冷却に用いる利用工程とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、紫外線利用装置に関
し、特に紫外線利用機器中での光化学反応による堆積の
低減を行なう清浄化手段を備えた紫外線利用装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路の高密度化と共に、半導
体集積回路内の最小パターン幅は減少を続けている。

【０００３】最小パターン幅の減少に対応して、ホトリ
ソグラフィにおける分解能を向上するため、露光光源の
波長は水銀のｇ線からｉ線、ＫｒＦエキシマレーザの２
４８ｎｍ、さらにはＡｒＦエキシマレーザの１９３ｎｍ
と短波長化を続けている。

【０００４】ところで、光の波長が短波長化すると、光
子エネルギは波長に逆比例して増大し、化学反応の励起
エネルギと同等以上にもなる。上述のような紫外露光装
置においては、紫外線照射領域およびその近傍に光化学
反応によると考えられる堆積が生じる。露光装置の結像
光学系は、高精度で高価なものであるが、堆積が生じる
と、その性能を大きく損じてしまう。

【０００５】堆積物は硫酸アンモニウムを含むこと等が
判明しているが、堆積の発生メカニズムは未だ判ってい
ない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】結像光学系における堆
積物の発生は、通過光束に散乱、反射、吸収等を生じさ
せ、結像光学系の所定の性能を次第に劣化させてしま
う。

【０００７】紫外線発光ランプは冷却が必要であり、冷
媒として空気を使うと、たとえクリーンルームのクリー
ンエアをさらに吸着塔で浄化した空気であっても堆積を
生じる。高純度の不活性ガス等を冷媒すると、堆積を減
少させることは可能であるが、冷媒コストが高価なもの
となる。また、排気の面を考慮する必要も生じる。

【０００８】本発明の目的は、外界の空気を利用でき、
かつ光化学反応によると考えられる堆積を減少させるこ
とのできる紫外線利用装置およびその運転方法を提供す
ることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の紫外線利用装置
の運転方法は、所定温度に加熱され、紫外線を照射した
清浄化領域に、紫外線利用機器の冷却用気体を通過さ
せ、光化学反応による堆積を生じさせることにより、冷
却用気体を清浄化する清浄化工程と、清浄化した冷却用
気体を紫外線利用機器の冷却に用いる利用工程とを含
む。

【００１０】

【作用】紫外線利用機器の冷却用気体を予め清浄化する
ことにより、紫外線利用機器の冷却に用いる際の堆積を
減少させる。

【００１１】清浄化は、紫外線利用機器内と同様に、紫
外線を照射した加熱領域に冷却用気体を通過させること
により、光化学反応による堆積を積極的に生じさせるこ
とによって行なう。加熱は、紫外線照射自身によっても
生じる。清浄化工程で光化学反応の原料が消費されれ
ば、紫外線利用機器内の冷却に用いられる際の堆積がそ
の分減少する。

【００１２】

【実施例】紫外線照射による堆積は、原料、温度、紫外
線の３つを必要要件とする。紫外線照射による堆積を減
少させるためには、このいずれかを減少させればよい。

【００１３】ところで、紫外線利用機器において紫外線
を利用しないことは考えられず、紫外線照射によって紫
外線利用機器の温度上昇が生じることも避けがたい。残
る方法は、紫外線照射による堆積の原料を減少させるこ
とである。

【００１４】ところで、紫外線照射による堆積は、その
発生メカニズムが未だ判明していない。したがって、ど
のような処理を行えば、堆積原料が減少するかが判明し
ていない。

【００１５】本発明者は、空気等、通常安価にかつ豊富
に利用できる気体を利用し、予め紫外線照射による堆積
を生じさせることにより、残る気体の清浄化を行なうこ
とを検討した。

【００１６】図１は、本発明の実施例による紫外線利用
装置の構成を概略的に示す。紫外線利用機器１は、縮小
投影露光装置等の通常の紫外線を利用する機器である。
この紫外線利用機器１には紫外線発生ランプ１１と光学
系１２が含まれ、この紫外線発生ランプ１１は冷却する
必要がある。光学系１２も紫外線照射により加熱される
ので、冷却することが好ましい。

【００１７】清浄化装置２は、紫外線発生ランプ３と、
この紫外線発生ランプ３から発する紫外線を受ける気体
流路４と、この気体流路４に隣接して配置された析出領
域５と、析出領域の温度を調整する温度調整手段６を含
む。

【００１８】気体流路４の入口は、原料気体取入口７に
接続され、その出口は紫外線利用機器１に接続されると
共に、循環気体流路８を介して入口側にフィードバック
される。気体循環流路８中には吸着剤等を収容し、通過
気体の極性成分を除去する極性ガス除去手段９が接続さ
れている。

【００１９】原料気体取入口７から導入された材料気体
は、温度調整された気体流路４、析出領域５で紫外線照
射を受け、析出領域４上に堆積を生じさせる。原料気体
は、堆積成分を除去されることになり、清浄化される。
このようにして、清浄化された気体が紫外線利用機器２
の冷却用気体として利用される。なお、循環気体流路８
を通して気体を繰り返し、気体流路４に通し、析出領域
５上に堆積を生じさせれば、気体の清浄度が向上する。

【００２０】図１の構成においては、気体清浄化装置２
で清浄化された気体が紫外線利用機器１で利用される
と、そのまま排気されている。紫外線利用機器の冷却に
用いられた気体は、堆積を生じる材料を不純物として考
えた場合、原料気体よりも著しく高純度である。ただ
し、紫外線利用機器１における紫外線発生ランプを冷却
したために加熱されている。

【００２１】図２は、冷却に用いた気体を循環使用する
他の実施例を示す。紫外線利用機器１内には、紫外線発
生ランプ１１およびこの紫外線発生ランプ１１から発生
した紫外線を利用して対象物上に結像を行なう光学系１
２を含む。

【００２２】紫外線発生ランプ１１の冷却に用いられた
気体は、気体流路１３を介して気体清浄化装置２に戻さ
れる。気体清浄化装置２は、紫外線利用機器１から戻さ
れた気体および原料気体取入口７から取り入れた原料気
体を清浄化して冷却装置１５に送る。

【００２３】冷却装置１５は、気体清浄化装置２から供
給された気体を所望温度まで冷却し、気体流路１４を介
して紫外線利用機器１に供給する。この気体は、紫外線
利用機器１内において紫外線発生ランプ１１等を冷却
し、再び気体流路１３を介して気体清浄化装置２に戻さ
れる。

【００２４】原料気体取入口７からは、循環に際し、リ
ーク等によって減少する量の原料気体が取り込まれる。
冷却気体を循環使用することにより、光化学反応によっ
て堆積を生じる成分は次第に減少し、気体の清浄度は逐
次高まる。

【００２５】図１、２の実施例においては、紫外線利用
機器１内および気体清浄化装置２内にそれぞれ別個の紫
外線発生ランプを用いていた。このような紫外線発生ラ
ンプは、必ずしも別個に設ける必要はない。

【００２６】図３は、本発明の他の実施例による紫外線
利用装置の構成を概略的に示す。紫外線利用機器１は、
紫外線発生ランプ２１および光学系１２を含む。一方、
この紫外線発生ランプ２１は、気体清浄化装置２の構成
要素でもある。すなわち、紫外線発生ランプ２１の周囲
に、気体流路４が形成され、この気体流路４は、気体流
路１３、冷却装置１５、気体流路１４を介して循環気体
流路を形成する。図１の構成同様、極性ガス除去手段を
さらに接続してもよい。

【００２７】循環気体流路を気体が循環することによ
り、光化学反応による堆積によってその清浄度は逐次向
上する。このように、清浄化された気体を、光学系１２
の冷却に用いる。

【００２８】紫外線発生ランプ２１は、当初は清浄度の
低い気体に接触し、堆積等が生じるが、紫外線発生ラン
プ２１自身は光学系１２と比較すれば安価なものであ
り、必要な場合には逐次交換すればよい。光学系１２
は、清浄化された気体によって冷却されるため、堆積を
生じることが少ない。

【００２９】上記実施例においては、単一の清浄化手段
で冷却用媒体を清浄化している。冷却用媒体を循環使用
する場合、循環する冷却用媒体の純度は高く、原料気体
の純度は低い。これらを混合して清浄化しようとする
と、清浄化手段に要求される性能が過大なものとなりや
すい。

【００３０】図４は、本発明の他の実施例による紫外線
利用装置の構成を概略的に示す。紫外線利用機器１は、
紫外線発生ランプ１と光学系１２を含む前述の実施例同
様のものである。

【００３１】大流量の気体を取り扱える清浄化装置２ａ
は、気体流路１３、１４を介して紫外線利用機器１に接
続され、清浄化された冷却用気体を循環させて光学系１
２および紫外線発生ランプ１１を冷却する。この際、紫
外線利用機器１において、若干のリーク等が生じ、使用
する冷却用気体の量が減少してしまう。

【００３２】第２の清浄化装置２ｂは、外気等の原料気
体を入力し、高純度の気体に精製して第１清浄化装置２
ａに供給する。第１および第２の清浄化手段は、それぞ
れ前述の実施例同様の構成を有する。

【００３３】第１の清浄化装置２ａは、大流量の気体を
取り扱うが、入力する気体の清浄度が高いため、高清浄
度を保つために装置に要求される条件はそれほど厳しく
はない。

【００３４】第２の清浄化装置２ｂは、低純度の気体を
高純度に清浄化する必要があるが、流量が小さいため、
清浄化装置に要求される条件はそれほど厳しくはない。
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれ
らに制限されるものではない。たとえば、種々の変更、
改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろ
う。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
発生機構の判明しない紫外線の光化学反応による堆積
を、実効的に低減することができる。このため、光学系
への堆積が減少し、使用寿命を長くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による紫外線利用装置の構成を
示す概略図である。

【図２】本発明の他の実施例による紫外線利用装置の構
成を示す概略図である。

【図３】本発明の他の実施例による紫外線利用装置の構
成を示す概略図である。

【図４】本発明の他の実施例による紫外線利用装置の構
成を示す概略図である。

【符号の説明】

１ 紫外線利用機器 ２ 気体清浄化装置 ３ 紫外線発生ランプ ４ 気体流路 ５ 析出領域 ６ 温度調整装置 ７ 原料気体取入口 ８ 循環気体流路 ９ 極性ガス除去手段 １１ 紫外線発生ランプ １２ 光学系 １３、１４ 気体流路 １５ 冷却装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 真喜 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定温度に加熱され、紫外線を照射した
   清浄化領域に、紫外線利用機器の冷却用気体を通過さ
   せ、光化学反応による堆積を生じさせることにより、冷
   却用気体を清浄化する清浄化工程と、 清浄化した冷却用気体を紫外線利用機器の冷却に用いる
   利用工程とを含む紫外線利用装置の運転方法。
2. 【請求項２】 さらに、前記清浄化領域を間欠的に自動
   洗浄する工程を含む請求項１記載の紫外線利用装置の運
   転方法。
3. 【請求項３】 前記利用工程で用いた気体を再び前記清
   浄化工程に戻す請求項１または２記載の紫外線利用装置
   の運転方法。
4. 【請求項４】 前記清浄化工程が前記紫外線利用機器の
   光源部に冷却用気体を通過させることを含む請求項１〜
   ３のいずれかに記載の紫外線利用装置の運転方法。
5. 【請求項５】 前記洗浄化工程が前記清浄化領域を通し
   て冷却用気体を循環させることを含む請求項１〜４のい
   ずれかに記載の紫外線利用装置の運転方法。
6. 【請求項６】 前記清浄化工程が第１清浄化手段で小量
   の原料気体を順次清浄化する工程と、この清浄化された
   気体と紫外線利用機器から出力される気体を合わせ、第
   ２清浄化手段で大量の冷却用気体を清浄化しつつ紫外線
   利用機器を介して循環させる工程を含む請求項１〜５の
   いずれかに記載の紫外線利用装置の運転方法。
7. 【請求項７】 清浄化領域で紫外線を照射して光化学反
   応による堆積を生じさせる清浄化手段と、 前記清浄化した気体を紫外線を利用する光学系の冷却に
   用いる紫外線利用手段とを含む紫外線利用装置。
8. 【請求項８】 前記清浄化手段が原料気体を取り入れ、
   清浄化領域を通して循環させる機構を有する請求項７記
   載の紫外線利用装置。
9. 【請求項９】 前記清浄化手段と前記紫外線利用手段が
   同一の紫外線発光ランプを紫外光源として用いる請求項
   ７または８記載の紫外線利用装置。
10. 【請求項１０】 前記清浄化手段が温度調整手段を含む
    請求項７〜９のいずれかに記載の紫外線利用装置。
11. 【請求項１１】 前記清浄化手段が第１小流量清浄化手
    段と、これと比較して大流量の第２清浄化手段との直列
    接続を含み、第２清浄化手段が紫外線利用手段とループ
    流路を構成する請求項７記載の紫外線利用装置。