JPH0774077A

JPH0774077A - 照明光学装置

Info

Publication number: JPH0774077A
Application number: JP5218278A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Hagiwara; 茂萩原; Koji Mori; 孝司森
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-09-02
Filing date: 1993-09-02
Publication date: 1995-03-17
Anticipated expiration: 2018-09-22
Also published as: JP3448670B2; KR100333241B1; KR950009985A; US5906429A; KR100333235B1

Abstract

(57)【要約】【目的】所定（例えば波長350nm 以上）の波長域の光
を照明光として被照明物体に導く照明光学装置におい
て、特別な曇り物質の昇華用の熱源、及びその排熱機構
を設けることなしに、光学部材の曇り現象を低減する。【構成】水銀ランプ１からの光を楕円鏡２で集光し、
集光した光をミラー３、インプットレンズ４、バンドパ
スフィルタ５を介してフライアイレンズ６に導き、フラ
イアイレンズ６から射出される光をリレーレンズ系に導
く。送風ユニットからの空気をケミカルフィルタ３５及
び吹き出し口３７を介してインプットレンズ４の周囲に
吹き付けて、エアーカーテンを張る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水銀ランプ等の放電ラン
プからの光で被照明物体を照明する照明光学装置に関
し、特に半導体製造用露光装置の照明光学系に適用して
好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、放電ランプからの光で被照明物体
を照明する装置が種々の分野で様々な用途に使用されて
いるが、中でもＬＳＩ等の半導体素子又は液晶表示素子
等をフォトリソグラフィ工程で製造する際に使用される
縮小投影型露光装置（ステッパー、アライナー等）にお
いては、超高圧水銀ランプ（Ｈｇランプ、Ｘｅ−Ｈｇラ
ンプ等）から出力される光の内の特定の波長の光（波長
365nm のｉ線、波長436nm のｇ線等）で転写用のパター
ンが形成されたレチクルを照明する装置が使用されてい
る。

【０００３】斯かる投影露光装置においては、より一層
微細なパターンを高い解像度で感光基板上に転写するた
めに多大の努力が続けられている。一般に、投影露光装
置の投影光学系の開口数をＮＡ、露光光の波長をλとす
ると、その投影露光装置の解像度Ｒ及び焦点深度ＤＯＦ
は次のように表すことができる。Ｒ＝ｋ₁ ・λ／ＮＡ（１）ＤＯＦ＝ｋ₂ ・λ／ＮＡ² （２）但し、上式において、ｋ₁ 及びｋ₂ はそれぞれプロセス
によって決まる係数である。上式によれば、パターンの
微細化は次の２つの手法の何れかにより達成される。

【０００４】投影光学系の開口数ＮＡの拡大露光光の波長（露光波長）λの短波長化これら２つの手法の内の投影光学系の開口数について
は、近年開口数が０．５〜０．６といった大きな開口の
投影光学系が実現されており、これにより解像度は向上
している。しかしながら、単に投影光学系の開口数ＮＡ
を大きくすると、（２）式より、焦点深度ＤＯＦが開口
数ＮＡの自乗に反比例して小さくなるという不都合があ
る。一般に、実際の半導体プロセスにおいては、先工程
で段差の生じたウエハ上に回路パターンを露光する必要
があり、また、ウエハ自身の平面度誤差等を吸収する必
要もあるため、焦点深度ＤＯＦとしては充分大きな値が
確保される必要がある。

【０００５】これに対して、露光波長λを短波長化する
方式では、（２）式から明らかなように、焦点深度ＤＯ
Ｆは露光光の波長λに比例して変化する。従って、露光
波長λの短波長化によって解像度を向上させる方が焦点
深度確保の点で有利となる。このような背景から、投影
露光装置における露光光としては、従来使用されていた
水銀ランプのｇ線（波長436nm ）と呼ばれる輝線から、
現在では同じ水銀ランプのｉ線（波長365nm ）と呼ばれ
る輝線を使用することが主流となってきている。

【０００６】図１０は、従来の投影露光装置用の水銀ラ
ンプを光源とする照明光学装置の一例を示し、この図１
０において、水銀ランプ１の発光点は楕円鏡２内の第１
焦点Ｆ１上に配置されている。楕円鏡２の端部には水銀
ランプ１の電極部を通す開口部が形成され、楕円鏡２の
内面には、例えばアルミニウム又は種々の多層の誘電体
材料が蒸着され、その内面が反射面として作用する。水
銀ランプ１から放射された光Ｌは、楕円鏡２の内面で反
射されて光路折り曲げ用のミラー３に向かう。ミラー３
の反射面にもアルミニウム又は種々の多層の誘電体材料
が蒸着され、ミラー３で反射された光が、楕円鏡２の第
２焦点Ｆ２に集光され、この第２焦点Ｆ２上に光源像が
形成される。

【０００７】この光源像からの発散光はインプットレン
ズ４によりほぼ平行な光束に変換されて、狭帯域のバン
ドパスフィルタ５に入射する。バンドパスフィルタ５で
選択された波長の照明光がオプティカルインテグレータ
としてのフライアイレンズ６に入射し、このフライアイ
レンズ６の後側（レチクル側）焦点面に多数の２次光源
が形成される。これら多数の２次光源からの発散光は、
光路折り曲げ用のミラー７で反射された後にコンデンサ
ーレンズ８により集光されて、被照射面としてのレチク
ル９のパターン形成面を重畳的に照明する。ミラー７の
反射面にもアルミニウム又は種々の多層の誘電体材料が
蒸着されている。

【０００８】全体の光学系は、光路を折り曲げるための
ミラー３及び７によりコンパクトにまとめられている。
また、集光鏡としての楕円鏡２の内面、ミラー３の反射
面及びミラー７の反射面は、それぞれ露光光の波長で最
大の反射率が得られるように設計されている。図１０の
水銀ランプ１としては、超高圧水銀ランプが使用される
が、この超高圧水銀ランプの発光スペクトル分布を図１
１に示す。また、反射面にアルミニウムが蒸着されたア
ルミニウム反射鏡の反射率の波長依存性を図１２（ａ）
に、反射面に多層の誘電体膜が蒸着された従来の代表的
な誘電体多層膜反射鏡の反射率の波長依存性を図１２
（ｂ）に示す。更に、露光光がｉ線（波長365nm ）であ
る場合の図１０のバンドパスフィルタ５の透過率の波長
依存性を図１３に示す。このような構成により、ｉ線の
照明光が選択され、この選択された照明光によりレチク
ル９のパターンが均一な照度分布で照明され、レチクル
９のパターンの像が図示省略された投影光学系を介して
感光基板上に結像されていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の照明
光学装置を、外界に開放された状態で運転した場合、水
銀ランプ１からバンドパスフィルタ５までの光学部材
（図１０の場合、楕円鏡２、ミラー３、インプットレン
ズ４、バンドパスフィルタ５の入射面）の表面に曇り現
象が発生し、反射率、あるいは透過率が次第に低下し
て、照明効率が低下するという不都合があった。この曇
り現象は光学部材に曇り物質が付着したことに起因する
ことが分かった。そして、イオンクロマト法による分析
の結果、曇り物質の多くが硫酸アンモニウム（(NH₄)₂SO
₄)であることが判明した。

【００１０】また、ＥＳＣＡ、ＳＥＭ（走査型電子顕微
鏡）等で分析した結果、酸化珪素(SiOx)がレンズ、及び
ミラーの表面に付着している場合もあった。酸化珪素が
付着していると、表面が滑らかでない場合は散乱を生じ
る。仮に表面が滑らかであっても、反射防止膜又は高反
射膜に酸化硅素が付着した場合には、反射防止膜あるい
は反射膜が適正条件から外れることとなり、透過率又は
反射率が低下して、結果として照度低下を招いていた。
それらの曇り物質は、何らかの要因で存在するアンモニ
ウムイオン(NH₄ ⁺)及び硫酸イオン(SO₄ ^2-）、あるいは有
機シラノールが、光学部材の遠紫外光（ＵＶ光）の照射
部に光化学反応的に付着したものと考えられる。

【００１１】これらのイオンまたは化合物分子は、照明
光学系中に保持部材、及び遮蔽部材として多く使用され
ているブラックアルマイト(BAm）材等の表面から発生し
たもの、或いは空気中に元々存在するか、ＵＶ光の照射
によってイオン化したものであると考えられてきた。ブ
ラックアルマイト材の場合、ジアゾ染料が使用されてお
り、また、ブラックアルマイト処理工程で硫酸を使用す
るため、硫安の構成物質であるアンモニウム基及び硫酸
基の発生源となり得る。ブラックアルマイト材に窒素(N
₂)雰囲気、酸素(O₂)雰囲気、及び水蒸気を多く含くんだ
通常の空気雰囲気の中でそれぞれＵＶ光を照射し、光学
部材の汚れを測定して比較した結果、水蒸気を含む空気
中で最も多くアンモニウム基及び硫酸基が発生し、次に
酸素(O₂)雰囲気中でこれらのイオンが多く発生した。即
ち、空気中の水の介在によって汚れが促進される可能性
が高いことが確認された。

【００１２】また、O₂にＵＶ光を照射すると反応性に富
んだオゾンとなり、それが保持部材等の壁面からのイオ
ン発生や空気中のガスのイオン化を促進していることも
考えられる。しかしながら、酸化珪素の発生源は照明光
学装置内には見つけることは出来なかった。装置の汚れ
具合の設置環境依存性を調べた結果、クリーンルーム内
にはアンモニウム基、硫酸基、硝酸基のイオン性の物質
が多く存在していることと、場所によってはＨＭＤＳ
（ヘキサメチルジシロキサン）、トリメチルシラノール
等の有機シランが多く検出された。ＨＭＤＳはウエハ上
に感光材料を塗布するときに表面処理材としてよく用い
られる材料であり、トリメチルシラノールはＨＭＤＳが
加水分解してできる物質である。調査の結果、光学部材
の曇り物質の量と環境中に含まれている上記不純物の量
との間に極めて良い相関関係があることが分かった。こ
のように光学部材の汚れ具合、状況を詳細に検討してき
た結果、曇り物質の源は装置内にあるのではなく、装置
を設置する環境にあることが判明した。

【００１３】これに関して、従来より照明光学装置の内
部を流通する空気のフィルタとして、塵除去用のＨＥＰ
Ａフィルタ(High Efficiency Particulate Air Filter)
が使用されている。しかしながら、ＨＥＰＡフィルタは
パーティクル除去用のフィルタであるため、上述の様な
光化学反応を引き起こすイオンや不純物を除去すること
はできなかった。

【００１４】また、硫酸アンモニウム((NH₄)₂SO₄）の付
着を回避するための一方法として、硫酸アンモニウムの
分解が１２０℃程度から始まることを利用して（化学大
辞典編集委員会編：「化学大辞典」Vol.9,P690，共立出
版1964参照）、上記光学部材を当該温度以上に保つ方法
が本出願人による特開平４−１２８７０２号公報に開示
されている。しかしながら、水銀ランプという大きな
「熱源」に近接する集光鏡は比較的容易に高温化が可能
であるが、その他の光学部材は、かなり大きな新たな熱
源を必要とすることから、特に厳重な温度管理を必要と
する半導体露光装置の場合、その排熱方法が問題とな
る。

【００１５】本発明は斯かる点に鑑み、紫外域の光を放
射する放電ランプ（例えば水銀ランプ）と、この放電ラ
ンプからの放射光を集光する集光鏡と、このように集光
された光から所定の波長帯の光を選択する波長選択部材
とを有し、その放電ランプからの放射光の内、所定（例
えば波長350nm 以上）の波長域の光を照明光として被照
明物体に導く照明光学装置において、特別な曇り物質の
昇華用の熱源、及びその排熱機構を設けることなしに、
光学部材の曇り現象を低減することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の照明
光学装置は、例えば図２に示すように、放電ランプ
（１）と、この放電ランプからの光を反射及び集光する
反射集光部材（２）と、この反射集光部材で集光された
光から所定の波長帯の光を選択する波長選択部材（５）
とを有し、この波長選択部材で選択された光で被照明物
体を照明する装置において、放電ランプ（１）から波長
選択部材（５）までの光路中に配された光学部材（２，
３，４，５）の一部又は全部の周囲を流通する気体か
ら、有機珪素化合物（例えば有機シラノール）、アンモ
ニア、及び硫酸イオンの内の少なくとも１つを除去する
不純物除去用のフィルタ手段（３５）を設けたものであ
る。

【００１７】即ち、曇り原因物質として主要なものに、
アンモニウムイオン(NH₄ ⁺)、硫酸イオン(SO₄ ^2-）、及び
有機シラノールが挙げられる。そこで本発明では、フィ
ルタ手段（３５）により直接これら曇り原因物質を除去
していくものである。フィルタ手段（３５）としては、
例えば所謂ケミカルフィルタと呼ばれる化学吸着機構を
利用したエアフィルタが使用できる。

【００１８】また、本発明による第２の照明光学装置
は、第１の照明光学装置と同じ前提のもとで、例えば図
６に示すように、放電ランプ（１）から波長選択部材
（５）までの光路のほぼ全体を覆うダクト（３９，４
９）と、このダクトの内部にこのダクトの外部の気体よ
りも圧力の高い気体を流通させる気体流通手段と、その
ダクトの内部を流通する気体から、有機珪素化合物、ア
ンモニア、及び硫酸イオンの内の少なくとも１つを除去
する不純物除去用のフィルタ手段と、を有するものであ
る。

【００１９】また、本発明による第３の照明光学装置
は、第１の照明光学装置と同じ前提部のもとで、例えば
図２に示すように、放電ランプ（１）から波長選択部材
（５）までの光路中に配された光学部材（２，３，４，
５）の内の一部の光学部材（４）の周囲に、有機珪素化
合物、アンモニア、及び硫酸イオンの内の少なくとも１
つが除去された気体を吹き付ける気体供給手段（３４〜
３７）を設け、この気体供給手段から供給された気体に
よりその一部の光学部材（４）を不純物を含む気体から
隔離するようにしたものである。

【００２０】この場合、その気体供給手段が供給する気
体として、不純物が除去された化学的に不活性な気体を
使用してもよい。

【００２１】

【作用】斯かる本発明の原理につき説明する。説明の便
宜上、図１０の従来例と同様に、放電ランプとして水銀
ランプ１を使用し、照明光としてｉ線（波長365nm)を使
用する照明光学装置について考える。以下で想定する照
明光学系を図１に示す。本発明者は図１において、水銀
ランプ１からバンドパスフィルタ５までの領域に曇り現
象が起こることに着目した。即ち、図１において曇り現
象が現れる光学部材は、楕円鏡２、ミラー３、インプッ
トレンズ４、バンドパスフィルタ５の入射面であり、こ
れらの光学部材中で曇りが生じる面に★印を付けて示し
ている。

【００２２】そこで、本発明の第１の照明光学装置で
は、曇り現象が現れる光学部材に、例えばフィルタ手段
通過後の空気でエアカーテンを作り、外部の化学的不純
物を含む雰囲気からの遮断又は隔離を行う。そのフィル
タ手段で除去する物質は、曇り原因物質として主要な物
質であるアンモニア、硫酸イオン(SO₄ ^2-）、及び有機硅
素化合物（有機シラノール等）の内の少なくとも１つで
ある。これにより、エアーカーテンで覆われた光学部材
に付着する曇り物質が減少する。また、フィルタ手段の
一例としてのケミカルフィルタには、イオン交換樹脂、
イオン交換繊維を使ったもの、活性炭に表面化学処理を
施した化学吸着機能を有する活性炭フィルタ、又はゼオ
ライト等がある。但し、分子量の大きい有機物質の除去
には、化学的な吸着機構よりも物理吸着機構の方が優勢
に働くので、これに関してはイオン交換樹脂及びイオン
交換繊維は使用できない。そのため、複合的に種々の構
成のフィルタを使用することが有効となる。

【００２３】次に、本発明の第２の照明光学装置では、
処理する気体の流量は或る程度多くなるが、光路のほぼ
全体を覆うダクトを設け、このダクトの例えばバンドパ
スフィルタ５側からフィルタ手段を介して化学的に清浄
化された気体（例えば空気）を送り込むことによって、
外気の流入を防いでいる。これにより、照明光学装置内
の光学部材において曇る可能性のある面は、全て清浄な
気体に接するようになり、曇り物質の生成量が減少す
る。

【００２４】一方、曇る頻度の高い光学部材はかなり限
定されていることに着目したのが、本発明の第３の照明
光学装置である。即ちこの発明では、より効果的にフィ
ルタ手段を使用するために、例えば最もひどく曇る光学
部材のみをエアーカーテンにより不純物ガスを含む雰囲
気から遮断し、隔離する。この方法では、エアーカーテ
ンに使用する化学的に清浄な気体の量がかなり少量で済
み、結果としてフィルタ手段（ケミカルフィルタ）も小
型で済むことになる。但し、反面で気体の吹き出し方に
ついてかなり慎重に層流化を行わないと、乱流化して外
気を巻き込んでしまい、逆効果となる可能性もある。

【００２５】また、このように部分的にエアーカーテン
を設ける場合には、流量が小さい事から流す気体が空気
でなくとも酸欠には至らないため、流す気体として既に
かなりのレベルで清浄化してある高純度の窒素ガス等の
化学的に不活性な気体を使用できる。次に、参考のため
本発明と併用して曇り物質の生成に寄与する波長帯の光
を除去する方法につき説明する。そのため、空気中に存
在する微量物質から硫酸アンモニウム((NH₄)₂SO₄）が生
成されるプロセスを再度検討する。既に述べたように、
ｉ線を照明光として利用する照明光学装置であっても、
曇り物質の付着箇所がバンドパスフィルタの入射面まで
に限られることから、365nm 未満の波長域の光が関与す
る光化学反応が想定できる。

【００２６】空気中には、微量の二酸化硫黄（亜硫酸)
(SO₂)、アンモニア(NH₄）が極く普通に存在し、半導体
露光装置が運転されるクリーンルーム内でも同様であ
る。これらと空気中の酸素(O₂)、及び水(H₂O）とを原料
として、紫外線のエネルギーｈν（ｈはプランク定数、
νは振動数）を用いて次の反応プロセスが想定される。

【００２７】二酸化硫黄(SO₂）が紫外線エネルギーを
得て活性化二酸化硫黄(SO₂ ^*)となる： SO₂＋ｈν→SO₂ ^*

【００２８】活性二酸化硫黄(SO₂ ^*)が酸化されて三酸
化硫黄(SO₃）となる： 2SO₂ ^*＋O₂→2SO₃

【００２９】三酸化硫黄(S0₃）が次のように水と反応
して硫酸(H₂SO₄）となる： S0₃＋H₂O→H₂SO₄

【００３０】アンモニア(NH₄）が次のように水と反応
して水酸化アンモニウム(NH₃OH）となる： S0₃＋H₂O→H₂SO₄

【００３１】上記ので得られた硫酸(H₂SO₄）とで
得られた水酸化アンモニウム(NH₃OH）とが反応（中和）
し、次のように塩としての硫酸アンモニウム((NH₄)₂S
O₄）が生成される： H₂SO₄＋2NH₃OH→(NH₄)₂SO₄＋H₂O

【００３２】以上は「千葉大学環境科学研究報告第１巻
第１号pp.165〜177 」を参考としたものである。上記の
反応の内のの反応を抑えることができれば硫酸アンモ
ニウムの生成を抑制できる。そこで、二酸化硫黄の吸収
帯についてより詳細に検討すると、別の文献（H.Okab
e:"Photochemistory of Small Molecules",p248,Wiley-
Inter Science,1978）によれば、二酸化硫黄は次のよう
に第１励起状態〜第４励起状態に応じて４つの波長帯に
吸収帯を持っている。第１励起状態：105〜180nm 第２励起状態：180〜240nm 第３励起状態：260〜340nm 第４励起状態：340〜390nm

【００３３】なお、の波長帯との波長帯とは連続し
ており、同様にの波長帯との波長帯とも連続してい
るが、それらの波長帯の光を二酸化硫黄が吸収した結果
生ずる励起二酸化硫黄の電子状態が互いに異なるため
に、それらの波長帯が区分されている。これにより、そ
れら〜の内の少なくとも１つの波長帯の光に対する
楕円鏡２の反射率を小さくすることにより、後に続く光
学部材側では二酸化硫黄を活性化する光の照射量が減少
し、最終的に曇りの原因となる硫酸アンモニウムの生成
量が減少することになる。

【００３４】ところで、超高圧の水銀ランプ１は240nm
以下の波長域で殆ど発光が無いこと、及び図１０の従来
例ではバンドパスフィルタ５以降の光学系では経験的に
硫酸アンモニウムの発生が認められないことから、260n
m 〜340nm の波長帯の紫外線が硫酸アンモニウムの発生
の反応に主要な役割を果たしていると考えられる。従っ
て、その波長域の紫外線を可能な限り水銀ランプ１に近
い位置で遮断できれば硫酸アンモニウム付着による照明
効率低下を軽減できる。

【００３５】

【実施例】以下、本発明による照明光学装置の種々の実
施例につき図１〜図９を参照して説明する。本実施例は
半導体素子製造用の投影露光装置の照明光学系の一部に
本発明を適用したものであり、図１〜図９において図１
０に対応する部分には同一符号を付してその詳細説明を
省略する。また、本実施例でも照明光として水銀ランプ
のｉ線（波長365nm)を使用する場合を扱う。

【００３６】図１は本実施例の照明光学装置の光学系の
一例を示し、この図１において、水銀ランプ１から放射
された光は、楕円鏡２の内面で反射れて光路折り曲げ用
のミラー３に向かう。ミラー３としては、紫外光を反射
して可視光及び赤外光を通過させるダイクロイックミラ
ーを使用する。ミラー３で反射された光がインプットレ
ンズ４に入射する。インプットレンズ４から射出された
光がバンドパスフィルタ５に入射し、バンドパスフィル
タ５により選択されたｉ線よりなる照明光がフライアイ
レンズ６に入射し、フライアイレンズ６の射出面に形成
される多数の２次光源像からの照明光が不図示のリレー
レンズ系に向かう。このリレーレンズ系は、図１０のフ
ライアイレンズ６とコンデンサーレンズ８との間に配置
され、レチクル９との共役面を生成するためのレンズ系
である。また、バンドパスフィルタ５としては干渉フィ
ルタが使用される。

【００３７】また、図１において、ミラー３を透過した
光は、不図示のランプモニター、ウエハグローバルアラ
イメント（ＷＧＡ）光学系、及びオートフォーカス（Ａ
Ｆ）光学系へ導かれる。ランプモニターは水銀ランプ１
の発光量をモニターするための光電変換器、ＷＧＡ光学
系はレチクルのパターンが投影されるウエハのおおまか
なアライメントを行うための光学系、ＡＦ光学系はウエ
ハ上に斜めにフォトレジストに対して非感光性の検出光
を照射して、ウエハのフォーカス位置を検出するための
光学系である。

【００３８】図１中で、★印を付した面、即ち楕円鏡２
の内面、ミラー３の反射面、インプットレンズ４の両
面、及びバンドパスフィルタ５の入射面が、曇り防止対
策を講じなかった場合に、曇り現象が現れた面である。
これまで、バンドパスフィルタ５の後続の光学部材で
は、顕著な曇り面は現れていない。これより、曇り現象
は365nm 未満の波長域の光が関与する光化学反応である
ことが想定できる。本実施例はこの点に着目して、効果
的に曇り防止対策を施す。

【００３９】［第１実施例］図２を参照して第１実施例
につき説明する。図２において図１に対応する部分には
同一符号を付してその詳細説明を省略する。本実施例で
は、楕円鏡２からバンドパスフィルタ５の入射面までの
曇り現象がみられる領域で、楕円鏡２を除く各光学部材
に、化学的にクリーンな空気からなるエアーカーテンを
形成して、化学的なクリーン度の落ちる雰囲気から光学
部材を遮断し隔離する。ここでいう化学的にクリーンな
空気とは、後述するように一般にケミカルフィルタと呼
ばれる不純物除去フィルタを用いて、照明系の曇り原因
物質であるアンモニアイオン（又はアンモニア）や硫酸
イオン等を化学吸着機構により、有機シラノール等を物
理吸着機構により除去したものである。

【００４０】ケミカルフィルタに空気を通過させる方法
としては、発塵が問題となる場合にはケミカルフィルタ
と塵除去用のＨＥＰＡフィルタ、及び送風用のファン等
をユニット化する方法がある。この場合、ケミカルフィ
ルタを効率よく使うために、空気の流れをケミカルフィ
ルタ面で均一化することが望ましい。また、ケミカルフ
ィルタを通過した後の空気でパーティクル（塵粒子）に
関してクリーン度が問題にならない場合や、１次側空
気、ケミカルフィルタ及び送風ファンの発塵性が問題に
ならない位い低い場合は、その構成からＨＥＰＡフィル
タを除いても差し支えない。また、その際に１次側空気
に十分な陽圧がある場合や、２次側に十分な陰圧がある
場合は更に送風ファンを上記構成から除いても差し支え
ない。

【００４１】エアカーテンは各光学部材毎に個別に形成
しても良いし、近接した光学部材ならば、複数個の光学
部材に対してまとめて広範囲のエアカーテンを形成して
も良い。図２では、インプットレンズ４単体に対してエ
アーカーテンを形成した場合を示し、他の光学部材に対
してエアーカーテンを形成する機構は図示省略してい
る。

【００４２】即ち、図２において、不図示の送風ユニッ
トからの空気をパイプ３４を介してケミカルフィルタ３
５に導き、ケミカルフィルタ３５で不純物が除去された
クリーンな空気をパイプ３６を介してエアカーテン形成
用の吹き出し口３７に導き、吹き出し口３７からインプ
ットレンズ４の周囲にクリーンな空気を吹き出す。その
吹き出し口３７は、照明用光路の邪魔にならない位置に
配されている。このエアカーテン形成用の吹き出し口３
７については、以下の点を満足する必要がある。

【００４３】図３は、吹き出し口３７の簡略化した構成
を示し、この図３（ａ）において、吹き出し口３７は中
空部３７ｂを有する箱状であり、開口３７ａを介してク
リーンな空気が供給されている。また、中空部３７ｂの
底面側に、図３（ｂ）に示すように横方向にピッチ
ｄ₃、縦方向にピッチｄ₂でそれぞれ径ｄの多数の直管
状の噴出孔３７ｃが形成されている。

【００４４】エアカーテンの形成で留意すべきは、クリ
ーンな空気を光学部材に吹き付けるだけでなく、光学部
材を化学的クリーン度の低い外気から遮断する必要があ
る点である。そのためには、先ず、吹き出されるクリー
ンな空気が連続的に分布する必要がある。これは、噴出
孔３７ｃを密に配置することで達成することが可能とな
る。そのため、吹き出し口３７の開口径ａ₁、中空部３
７ｂの縦方向の長さａ ₂、厚さａ₃、及び吹き出し口３
７の底面部の横方向の長さａ₄と、径ｄと、ピッチ
ｄ₂、ｄ₃とは、流れの可視化等の方法で上記の条件が
達成できるように実験的に決める必要がある。

【００４５】次に、外気と、クリーンな空気との間で乱
流混合が生じないようにする必要がある。クリーンな空
気が連続的な分布で噴出されたとしても、或る程度噴出
孔３７ｃから離れた所で外気との混合が起きれば、効果
が著しく低下するからである。そのためには、噴出され
るクリーンな空気は層流化されていなければならない。
層流化のためには、図３（ａ）の層流化のための中空部
３７ｂで流れが平均化され、噴出孔３７ｃの開口径で定
義されるレイノルズ数Ｒｅが十分小さくなる必要があ
る。先ず中空部３７ｂで流れの層流化を行うためには、
吹き出し口３７の開口径ａ₁、中空部３７ｂの縦方向の
長さａ₂、厚さａ₃、及び吹き出し口３７の底面部の横
方向の長さａ₄は流れの可視化等の方法で上記の条件が
達成できるように実験的に決める必要がある。

【００４６】また、図４に示すように、層流化空間であ
る中空部３７ｂに層流化用の格子４２，４３及び４４を
重ねて配置してもよい。図４では格子４２〜４４を３枚
配置した場合を示してあるが、層流化用の格子の枚数は
特に限定されない。層流化用の格子４２，４３，４４の
配置間隔ｂ₁,ｂ₂,ｂ₃,ｂ₄は実験的に決定する必要があ
る。層流化用の格子４２〜４４としては、パンチング板
を採用しても良いし、目の細かい網を採用しても良い。

【００４７】また、この層流化のための中空部３７ｂを
利用して、この中にケミカルフィルタ及びダスト対策の
フィルタ、例えばガス発生が少ないとされるフロン樹脂
性のフィルタを設置することも可能である。これらのフ
ィルタは整流化作用もあるので、空気圧を均等化する予
備空間さえ設けておけば、かなり良好な層流が得られ
る。また、所定ピッチで配列された多数の噴出孔３７ｃ
などが不要になるという利点もある。但し、この場合は
１次側空気は圧損に負けないよう高い空気圧（約２０ｍ
ｍH₂O の圧力差）を持つ必要がある。また、表面を化学
処理した活性炭フィルタの場合は、１次側空気としてド
ライエアーは使えない。

【００４８】また、噴出孔３７ｃのレイノルズ数Ｒｅ
は、以下の様な式で定義される。Ｒｅ＝Ｖｄ／ν （３）ここで、Ｖは噴出孔３７ｃの直管部での代表的な流速、
ｄはその直管部が滑らかな場合はその内径（そうでない
場合は管壁の粗さを代表する長さで代用する）、νは流
体の動粘性係数である。この場合、層流の条件は、レイ
ノルズ数Ｒｅが次のような値を満たすときである。

【００４９】Ｒｅ＜１０００（４）上記の条件を満たした上で、実際に流れが層流化してい
るかどうかを確かめるには、やはり流れを可視化して確
かめる方が良い。このとき、図３（ａ）に示す噴出孔３
７ｃの直管部分の長さＬが決定される。十分に径ｄが小
さいときは長さＬはあまり問題とならない。

【００５０】このような条件を満たすエアカーテンを所
定の光学部材に対して形成するのが第１実施例である。
吹き出し口３７の噴出孔３７ｃの形状は、より乱流化し
ないような形状が望ましい。層流化されてさえいれば、
噴出孔３７ｃの形状、機構等はどのようなものであって
も良いことはいうまでもない。これらは実験的に決定で
きる。

【００５１】図５は、エアカーテンの他の例を示し、図
５（ａ）において、図３に示した吹き出し口３７がイン
プットレンズ４のレンズホルダー４５に対して適用され
ている。即ち、レンズホルダー４５の内部に中空部４５
ｂが形成され、パイプ４６及び開口４５ａを介して中空
部４５ｂ内にクリーンな空気が供給され、中空部４５ｂ
の底面側の多数の噴出孔からインプットレンズ４の両面
に空気３８が吹き出されている。噴出孔の形成面の直径
を２ｒ、レンズホルダー４５の厚さをｃとする。図５
（ｂ）に示すように、この例では３箇所からパイプ４
６，４７及び４８を介して空気が供給されているが、こ
れは層流化を促進するためのものである。その３個のパ
イプ４６〜４８に接続される中空部４５ｂを内部で区切
ることにより、供給された空気が互いに干渉しないよう
にするのが望ましい。この場合、レンズホルダー４５の
厚さｃを大きくして、なるべくインプットレンズ４を厚
く覆うことが望ましい。

【００５２】図２に戻り、水銀ランプ１、楕円鏡２及び
ミラー３を覆うようにダクト３９が取り付けられ、ダク
ト３９の楕円鏡２の端面の近傍の吹き出し孔３９ａか
ら、シロッコファン等を介して水銀ランプ１の冷却用の
空気流４０が供給されており、この空気流４０は楕円鏡
２の底部のダクト３９の排気孔３９ｂから強制的に排気
されている。また、ダクト３９の内部の楕円鏡２とミラ
ー３との間に、水銀ランプ１からの光を通過させる開口
を有する仕切り板４１が固定され、ダクト３９のシャッ
ター３１に面する開口３９ｃから流入した空気が、仕切
り板４１の開口を経て排出孔３９ｂから強制排気されて
いる。また、ミラー３を透過したランプモニター、ＷＧ
Ａ光学系、及びＡＦ光学系用の光は、ダクト３９の側面
の透過窓を介して外部に取り出されている。

【００５３】この場合、楕円鏡２には水銀ランプ１から
の熱が照射されると共に、楕円鏡２の付近に多量の冷却
用の空気流４０が存在するため、ここにエアカーテンを
張ることは困難である。そのため、楕円鏡２に関しては
温度コントロールにより硫酸アンモニウムの付着を防止
する。光学部材への硫酸アンモニウム((NH₄)₂SO₄）の付
着を回避するための温度コントロールとは、硫酸アンモ
ニウムの分解が１２０℃程度より始まることを利用して
（化学大辞典編集委員会編：「化学大辞典」Vol.9,P69
0，共立出版1964参照）、その光学部材を当該温度以上
に保つ方法である。大きな熱源である水銀ランプ１に近
接する楕円鏡２は比較的容易に高温化が可能である。詳
細については後述する。

【００５４】［第２実施例］本発明の第２実施例につき
図６を参照して説明する。この図６において図２に対応
する部分には同一符号を付してその詳細説明を省略す
る。図６は本例の照明光学装置を示し、この図６におい
て、インプットレンズ４、バンドパスフィルタ５、及び
フライアイレンズ６を囲むように円筒状のダクト４９を
設ける。そして、ダクト４９の側面の吹き出し孔４９ａ
から、ケミカルフィルタ（不図示）により不純物を除去
した冷却用の空気流５０を、シロッコファン等を介して
ダクト４９の内部のバンドパスフィルタ５に吹き出す。
これによりバンドパスフィルタ５が冷却される。

【００５５】このように吹き出された空気流５０の支流
は、ダクト４９のシャッター３１側の開口４９ｂ、及び
ダクト３９の開口３９ｃ、仕切り板４１の開口を経てダ
クト３９の排出孔３９ｂから強制排気される。また、ダ
クト４９のフライアイレンズ６側の開口４９ｃを介して
リレーレンズ系（不図示）側へ波長選択された照明光
（ｉ線）が供給されている。

【００５６】従って、本例では楕円鏡２付近に存在する
水銀ランプ１の冷却用の大風量の強制排気流のため、ミ
ラー３、バンドパスフィルタ５等の周囲には水銀ランプ
１の方へ流れる気流が存在する。ここでは、強制排気流
の存在により、上部のミラー３の周囲への外気の混入は
抑えられている。この強制排気流の支流の供給源の一つ
は、バンドパスフィルタ５の冷却用の吹き出し孔４９ａ
からシロッコファンにより供給されている空気流であ
り、外部の空気が吹き出し孔４９ａから取り入れられて
いる。本例では吹き出し孔４９ａからケミカルフィルタ
を通過させた空気を流すことにより、曇り現象の起こる
光学部材の全てに亘って化学的に清浄化した空気を供給
することが可能となる。

【００５７】また、より大きいパワーの水銀ランプ１が
使用された場合、その発熱も多大なものとなり、上部に
あるミラー３等が高温化する可能性がある。この場合に
は、新たに別途冷却用の空気取り入れ口を上部に設ける
必要がある。また、後述する楕円鏡２の温度コントロー
ル法の併用により、より効果的な曇り対策が実現でき
る。更に、水銀ランプ１冷却用の空気の吹き出し孔３９
ａから、同様にケミカルフィルタを通過した空気をダク
ト３９の内部に流してもよい。このことにより、より効
果的な曇り対策が実現できる。

【００５８】以上のようにケミカルフィルタにより清浄
化した空気を吹き出し孔４９ａ（及び３９ａ）から大量
に供給することにより、不純物ガスが光学部材に接する
ことが防止でき、結果として光学部材への曇り物質の付
着を防止することが可能となる。次に、第１実施例と第
２実施例とで使用される不純物除去用のケミカルフィル
タについて詳細に説明する。

【００５９】先ず、イオン除去用のフィルタとして、イ
オン交換樹脂、イオン交換繊維等があるが、表面積及び
反応速度が大きく成形加工が容易なことから気体処理用
としてはイオン交換繊維が適当である。イオン交換繊維
は例えばポリプロピレン製繊維から放射線グラフト重合
によって作られる。イオン交換繊維には酸性カチオン交
換繊維と塩基性アニオン交換繊維との２種類があり、目
的とするイオンの極性によって使い分ける。本実施例で
は両方のフィルタを用いて、NH₄ ⁺やアミンなどの＋イオ
ンや塩基性ガスは前者で、SO₄ ^2- 又はNOx などの−イオ
ンや酸性ガスは後者で吸着することができる。例えばNH
₄ ⁺は、強酸性カチオン交換繊維との中和反応によって、
低濃度でも約９０％以上は吸着することが可能である。
また、−イオンは塩基性アニオン交換繊維との中和反応
で吸着される。これらのイオン交換樹脂はあくまでイオ
ン性の不純物の除去を目的としており、有機物質の除去
には適していない。

【００６０】また、活性炭フィルタは殆どの不純物に対
して基本的に有効であるが、一般的には有機化合物の分
子サイズの大きいもの、分子間力の大きいもの、水への
溶解性の低いもの、極性の低いものほど吸着性は高い。
従って、イオン交換樹脂で取り切れない有機物質、例え
ばトリメチルシラノール、ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシ
ロキサン）等の有機シランの除去には有効である。活性
炭フィルタの選定には、活性炭の表面積、平均細孔径を
考慮すると共に、活性炭の形状、発塵性を考慮する必要
がある。本実施例では装置の圧力損失に鑑み、活性炭を
ウレタン繊維に含浸させたシート、あるいは活性炭繊維
をシート状に加工したもの、若しくはハニカム状の活性
炭が望ましい。活性炭に酸性物質あるいは弱アルカリ物
質を添着したものはイオン性の不純物の除去にも有効で
ある。

【００６１】また、ゼオライトは活性炭と同様に殆どの
不純物の除去に対して有効であり、除去する不純物のサ
イズに応じて細孔径を選択する必要がある。この様な、
フィルタ単体でも活性炭あるいはゼオライトでは或る程
度不純物を除去可能ではあるが、こうした吸着材は最適
化のため目的とする不純物の分子サイズに合わせて、細
孔径を決めるため、イオン交換樹脂フィルタではイオン
性物質の除去を、有機物質の除去では活性炭フィルタあ
るいはゼオライトフィルタというように役割を分担さ
せ、複合化した方が効率的な場合もある。

【００６２】ケミカルフィルタは、照明系内部の空気の
吹き出し孔（４９ａ等）に、パーティクル流入を防ぐＨ
ＥＰＡフィルタと共に設置する。また、両フィルタをユ
ニット化して、別置きとして、フィルタ通過後の濾過さ
れた空気流のみを取り込むようにしてもよい。このと
き、ＨＥＰＡフィルタの圧損が大きいことから、１次側
の空気はブロワー等で圧送する必要がある。その際に、
フィルタ通過後の空気へ、配管などからの不純物の混入
がないように、材質の選定に留意する必要がある。出来
る限り２次側の空気の引き回しはないのが望ましい。

【００６３】更に、有害イオン発生を抑えるためには、
発生源となっている保持部材、遮蔽部材をよりイオン発
生の少ない材料に変更し、また、酸素(O₂)の影響を無く
すために高純度の窒素ガス(N₂)のフローを行うことが考
えられる。但し、照明系全体に窒素ガスをフローするた
めには相当量の窒素ガスが必要であり、酸欠の可能性が
あることから、照明系の排気管理を的確に行う必要があ
る。

【００６４】［第３実施例］この第３実施例は、第１実
施例又は第２実施例と組み合わせて実施されるものであ
る。図７は、本例の照明光学装置を示し、この図７にお
いて、超高圧の水銀ランプ１の発光点が楕円鏡２Ａの第
１焦点Ｆ１上に配置され、楕円鏡２Ａの端部には水銀ラ
ンプ１の電極部を通す開口部が形成されている。楕円鏡
２Ａの内面には、例えば種々の多層の誘電体材料が蒸着
され、その内面の反射率の波長依存性（分光反射特性）
は図８（ａ）に示すように、波長340nm 以下で０．１よ
り小さく設定されている。実際には超高圧の水銀ランプ
には波長240nm 以下に殆ど発光が無いため、楕円鏡２Ａ
の反射率は波長240nm 以下で大きくなっても差し支えな
い。

【００６５】また、本例では楕円鏡２Ａへの硫酸アンモ
ニウムの白色粉末の付着を防止するために、加熱装置を
設ける。即ち、楕円鏡２Ａの外側に発熱コイル１０を巻
回し、楕円鏡２Ａの端部にそれぞれ温度センサー１１Ａ
及び１１Ｂを取り付ける。そして、温度センサー１１Ａ
及び１１Ｂで検出した温度情報を温度コントローラ１２
に供給し、温度コントローラ１２は発熱コイル１０に供
給する電流量を調節することにより、楕円鏡２Ａの温度
を硫酸アンモニウムの分解温度である１２０℃以上に維
持する。なお、楕円鏡２Ａは熱源としての水銀ランプ１
の近傍に配置されているため、発熱コイル１０にはそれ
程大きな電流を流す必要はない。

【００６６】また、楕円鏡２Ａには特に加熱装置を設け
るまでもなく、保温装置を設けるだけでもよい。保温装
置としては、例えば図９（ａ）に示すように、楕円鏡２
Ａの外面に保温材１７を設けることが考えられる。更
に、図９（ｂ）に示すように、楕円鏡２Ａの外面を側面
板１８，１９及び湾曲板２０で覆い、楕円鏡２Ａの外面
に外界と隔離された空間２１を形成し、これにより楕円
鏡２Ａを保温してもよい。

【００６７】図７に戻り、水銀ランプ１から放射された
光は、楕円鏡２Ａの内面で反射されて光路折り曲げ用の
ミラー３Ａに向かう。ミラー３Ａの反射面にも例えば種
々の多層の誘電体材料が蒸着され、その反射率の波長依
存性（分光反射特性）も図８（ａ）に示すように、波長
340nm 以下で０．１より小さく設定されている。実際に
は超高圧の水銀ランプには波長240nm 以下に殆ど発光が
無いため、ミラー３Ａの反射率は波長240nm 以下で大き
くなっても差し支えない。

【００６８】また、本例ではミラー３Ａへの硫酸アンモ
ニウムの白色粉末の付着を念のために防止するために、
加熱装置を設ける。即ち、ミラー３Ａの外側に発熱コイ
ル１３を装着し、ミラー３Ａの裏面の両端部及び中央部
にそれぞれ温度センサー１４Ａ，１４Ｃ及び１４Ｂを取
り付ける。そして、温度センサー１４Ａ〜１４Ｃで検出
した温度情報を温度コントローラ１５に供給し、温度コ
ントローラ１５は発熱コイル１３に供給する電流量を調
節することにより、ミラー３Ａの温度を硫酸アンモニウ
ムの分解温度である１２０℃以上に維持する。なお、ミ
ラー３Ａにおいても、特に加熱装置を設けるまでもな
く、図９に示したような保温装置を設けるだけでもよ
い。

【００６９】更には、ミラー３Ａにおいて加熱装置、又
は保温装置を新たに設けなくても、ミラー３Ａ、インプ
ットレンズ４、バンドパスフィルタ５での硫酸アンモニ
ウムの付着は原理的に防止できる。図７において、ミラ
ー３Ａで反射された光が、楕円鏡２Ａの第２焦点Ｆ２に
集光され、この第２焦点Ｆ２上に光源像が形成される。
この光源像からの発散光はインプットレンズ４によりほ
ぼ平行な光束に変換されて、狭帯域のバンドパスフィル
タ５に入射する。バンドパスフィルタ５で選択されたｉ
線（波長365nm)の照射光がフライアイレンズ６に入射
し、フライアイレンズ６の後側（レチクル側）焦点面に
形成された多数の２次光源からの発散光は、ミラー７及
びコンデンサーレンズ８を経て、被照明物体としてのレ
チクル９のパターン形成面を重畳的に照明する。

【００７０】上例のように本例によれば、楕円鏡２Ａ及
び折り曲げ用のミラー３Ａにおいて、二酸化硫黄の吸収
帯の光の反射率が小さく設定されているため、インプッ
トレンズ４及びバンドパスフィルタ５の入射面では硫酸
アンモニウムの生成量が減少し、インプットレンズ４及
びバンドパスフィルタ５における照明光の透過率の減少
が抑制される。また、楕円鏡２Ａ及びミラー３Ａはそれ
ぞれ加熱装置又は保温装置により温度が高く維持されて
いるため、硫酸アンモニウムは殆ど分解され、必要な照
明光の反射率が低下することがない。なお、図７におい
て、例えば楕円鏡２Ａと光路折り曲げ用のミラー３Ａと
の間に、二酸化硫黄の吸収帯の光を吸収するフィルタ１
６を配置してもよい。このフィルタ１６の透過率の波長
依存性（分光透過特性）は図８（ｂ）に示すように、波
長340nm 以下で０．１より小さく設定する。実際には超
高圧の水銀ランプには波長240nm 以下に殆ど発光が無い
ため、フィルタ１６の透過率は波長240nm 以下で大きく
なっても差し支えない。

【００７１】このフィルタ１６を配置することにより、
ミラー３Ａ側には二酸化硫黄の吸収帯の光がほとんど照
射されなくなるので、ミラー３Ａに対する硫酸アンモニ
ウムの白い粉末の付着量が減少する。従って、ミラー３
Ａには特に加熱装置や保温装置を設ける必要がなくな
る。また、フィルタ１６にも加熱装置又は保温装置を取
り付けてもよいが、フィルタ１６自体は単純で廉価な部
品であるため、例えばターレット方式でそのフィルタ板
１６を容易に交換できるようにして、照明効率が低下し
たときに、そのフィルタ１６を新たなフィルタと交換す
るようにしてもよい。

【００７２】また、フィルタ１６を、例えばミラー３Ａ
とインプットレンズ４との間に配置するようにしてもよ
い。なお、上述実施例は照明光として、水銀ランプのｉ
線を使用する場合を扱っているが、例えば水銀ランプの
ｇ線（波長436nm)を照明光として使用する場合には、楕
円鏡２Ａ及びミラー３Ａでは更に340 〜390nm の波長帯
の光に対する反射率をも小さくすることが望ましい。こ
れにより、硫酸アンモニウムの生成量がより減少する。
また、水銀ランプ１の代わりに、キセノンランプ等を使
用する場合にも本発明を同様に適用することにより硫酸
アンモニウムの発生を抑制することができる。

【００７３】この様に、照明光源装置の光源が発する各
波長光に二酸化硫黄の吸収帯の波長の光（105nm 〜180n
m 、180nm 〜240nm 、260nm 〜340nm 、340nm 〜390nm)
が存在する場合には、この二酸化硫黄の吸収帯の波長の
光の反射率を抑えた反射光学部材（楕円鏡２Ａ、ミラー
３Ａ）、又は二酸化硫黄の吸収帯の波長の光の透過率を
抑えた透過光学部材（フィルタ１６）を用いることで、
各光学部材よりも被照明物体側の各光学部材での硫酸ア
ンモニウムの付着を原理的に防止することができる。こ
のとき、二酸化硫黄の吸収帯の波長の光の反射率を抑え
た反射光学部材（楕円鏡２Ａ、ミラー３Ａ）、又は二酸
化硫黄の吸収帯の波長の光の透過率を抑えた透過光学部
材（フィルタ１６）は加熱装置によって加熱あるいは保
温装置によって保温されることが望ましいが、これらの
光学部材が光源の近く、または光源からの光が集中する
箇所に設けられている場合には、これらの光学部材自体
が比較的高温となるため、新たに加熱装置または保温装
置を設けなくても、硫酸アンモニウムの付着を防止でき
るという効果が期待できる。

【００７４】また、例えば、図１０に示した従来の装置
において、従来の楕円鏡２の代わりに、二酸化硫黄の吸
収帯の波長の光の反射率を抑えた図７の楕円鏡２Ａを用
いるだけでも、この楕円鏡２Ａは水銀ランプ１からの放
射光により比較的高温となっているため、各光学部材
（３，４，５）での硫酸アンモニウムの付着を防止でき
るという効果が期待できる。

【００７５】但し、光学系の曇り発生の光化学的反応に
関与する波長域を低減する方法のみでは、完全には曇り
現象を抑制することが出来ない。これに対して、第３実
施例のように波長操作とケミカルフィルタとを併用した
方法では、化学的クリーン度の低い環境下においても高
い効率で曇り低減を実現することが可能となる。なお、
本発明によれば、投影型露光装置用の照明光学装置とし
て有効であるのみならず、プロキシミティ方式、コンタ
クト方式の露光装置の照明光学装置としても有効であ
る。

【００７６】また、半導体露光装置に本発明を適用する
際に、チャンバールーム部と接続して空気流を循環する
ようにした場合は、有害イオンは低減していくので、更
に効果がある。また、この際にチャンバー内のアミンガ
スが減少するので、露光動作時のウエハ上でのアミンガ
スと化学増幅型レジスト被露光部との反応も低減する。
これによって、化学増幅型ポジレジストで問題となって
いた表面難溶化、パターンのＴ型化を防ぐことができ
る。

【００７７】なお、以上の実施例では露光用照明光学系
を例にして説明したが、斯かる照明光学系以外であって
も、上述と同様の理由で光学系に曇りが生じる場合には
本発明を適用するとよい。更に本発明は、紫外線を用い
る光学装置においても有効であることは言うまでもな
い。このように本発明は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。

【００７８】

【発明の効果】本発明の第１の照明光学装置によれば、
硫酸アンモニウム、又は酸化珪素の光学部材への付着を
抑制することが可能であって、光学部材の曇り現象が抑
制される。従って、化学的クリーン度が劣る環境下での
長期の運転に際しても高い照明効率を維持できる利点が
ある。

【００７９】また、光学部材の曇りの原因となるアンモ
ニウムイオンNH₄ ⁺、硫酸イオンSiO₄ ^2-などのイオンは、
空気中に存在するもの、遠紫外（ＵＶ）光の照射によっ
て直接イオン化したり、発生したオゾンによってイオン
化したもの、及び保持部材のブラックアルマイト等から
発生したもの等が考えられる。本発明のフィルタ手段
は、空気中の＋イオン、−イオン及びNH₄ ⁺の発生源とな
る有機ガスを吸着するので、フィルタ手段通過後の空気
を光学部材の周囲に導入すれば、装置内の汚染源はかな
り減少する。また、照明系への気体の導入方法を、この
フィルタリングを施した気体だけを取り入れ、それ以外
の気体をなるべく流入しないようにすることにより、有
害イオンの新たな流入を防ぎ、光学部材の曇りの進行を
遅くすることができる。

【００８０】また、フィルタ手段の選択によっては、将
来問題となる可能性のある、その他の微量ガスにも対応
が可能となる。また、本発明の第２の照明光学装置によ
れば、曇る可能性のある光学部材のほぼ全部の周囲に清
浄な気体を供給しているため、ほぼ全ての光学部材の曇
りの発生を防止できる。

【００８１】また、第３の照明光学装置によれば、曇る
頻度の高い光学部材に対して集中的に曇りの発生を防止
できる。更に、流通する気体として化学的に不活性な気
体を使用することにより、不要な化学反応による曇りの
発生が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による照明光学装置の第１実施例及び第
２実施例の基本構成を示す構成図である。

【図２】本発明による照明光学装置の第１実施例を示す
一部断面図を含む構成図である。

【図３】（ａ）は第１実施例で用いられるエアーカーテ
ンの吹き出し口３７の一例を示す断面図、（ｂ）は図３
（ａ）は吹き出し口３７の底面図である。

【図４】第１実施例で用いられるエアーカーテンの吹き
出し口３７において、空気の層流化機構を設けた変形例
を示す断面図である。

【図５】（ａ）は第１実施例で用いられるエアーカーテ
ン機構の他の例を示す断面図、（ｂ）は図５（ａ）の左
側面図である。

【図６】本発明の第２実施例を示す一部断面図を含む構
成図である。

【図７】本発明の第３実施例の保温及び加熱機構を示す
一部断面図を含む構成図である。

【図８】（ａ）は図７の楕円鏡２Ａ及びミラー３Ａの反
射率特性を示す図、（ｂ）は図７のフィルタ１６の透過
率特性を示す図である。

【図９】（ａ）は図７の楕円鏡２Ａ用の保温装置の一例
を示す断面に沿う端面図、（ｂ）はその保温装置の他の
例を示す断面に沿う端面図である。

【図１０】従来の照明光学装置を示す一部断面に沿う端
面図を含む構成図である。

【図１１】超高圧水銀ランプの発光スペクトル分布を示
す図である。

【図１２】（ａ）は従来のアルミニウム反射鏡の反射率
特性を示す図、（ｂ）は従来の代表的な誘電体多層膜反
射鏡の反射率特性を示す図である。

【図１３】従来のバンドパスフィルタ板の透過特性を示
す図である。

【符号の説明】

１水銀ランプ２，２Ａ楕円鏡３，３Ａ光路折り曲げ用のミラー４インプットレンズ５バンドパスフィルタ６フライアイレンズ８コンデンサーレンズ９レチクル１６フィルタ３５ケミカルフィルタ３７吹き出し口３９ダクト４９ダクト

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年１月７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】空気中には、微量の二酸化硫黄（亜硫酸)
(SO₂)、アンモニア（NH₃)が極く普通に存在し、半導体
露光装置が運転されるクリーンルーム内でも同様であ
る。これらと空気中の酸素(O₂)、及び水（H₂O)とを原料
として、紫外線のエネルギーｈν（ｈはプランク定数、
νは振動数）を用いて次の反応プロセスが想定される。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３０】アンモニア（NH₃)が次のように水と反応
して水酸化アンモニウム（NH₄OH)となる：NH₃ ＋H₂O →NH₄OH

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３１】上記ので得られた硫酸（H₂SO₄)とで
得られた水酸化アンモニウム（NH₄OH)とが反応（中和）
し、次のように塩としての硫酸アンモニウム((NH₄)₂S
O₄）が生成される： H₂SO₄ ＋2NH₄OH→(NH₄)₂SO₄ ＋2H₂O

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放電ランプと、該放電ランプからの光を
反射及び集光する反射集光部材と、該反射集光部材で集
光された光から所定の波長帯の光を選択する波長選択部
材とを有し、該波長選択部材で選択された光で被照明物
体を照明する装置において、前記放電ランプから前記波長選択部材までの光路中に配
された光学部材の一部又は全部の周囲を流通する気体か
ら、有機珪素化合物、アンモニア、及び硫酸イオンの内
の少なくとも１つを除去する不純物除去用のフィルタ手
段を設けたことを特徴とする照明光学装置。
【請求項２】放電ランプと、該放電ランプからの光を
反射及び集光する反射集光部材と、該反射集光部材で集
光された光から所定の波長帯の光を選択する波長選択部
材とを有し、該波長選択部材で選択された光で被照明物
体を照明する装置において、前記放電ランプから前記波長選択部材までの光路のほぼ
全体を覆うダクトと、該ダクトの内部に該ダクトの外部の気体よりも圧力の高
い気体を流通させる気体流通手段と、前記ダクトの内部を流通する気体から、有機珪素化合
物、アンモニア、及び硫酸イオンの内の少なくとも１つ
を除去する不純物除去用のフィルタ手段と、を有するこ
とを特徴とする照明光学装置。
【請求項３】放電ランプと、該放電ランプからの光を
反射及び集光する反射集光部材と、該反射集光部材で集
光された光から所定の波長帯の光を選択する波長選択部
材とを有し、該波長選択部材で選択された光で被照明物
体を照明する装置において、前記放電ランプから前記波長選択部材までの光路中に配
された光学部材の内の一部の光学部材の周囲に、有機珪
素化合物、アンモニア、及び硫酸イオンの内の少なくと
も１つが除去された気体を吹き付ける気体供給手段を設
け、該気体供給手段から供給された気体により前記一部の光
学部材を不純物を含む気体から隔離するようにしたこと
を特徴とする照明光学装置。
【請求項４】前記気体供給手段が供給する気体は、不
純物が除去された化学的に不活性な気体であることを特
徴とする請求項３記載の照明光学装置。