光源装置
技术领域
本发明涉及在半导体或液晶基板、甚至彩色滤光片等的制造工序中利用的曝光装置中所组装的光源装置。
背景技术
在半导体或液晶基板或彩色滤光片等的制造工序中,要求处理时间的短缩化、大面积的被处理物的统一曝光。针对该要求,提出了一种可投入更大紫外线放射强度的输入电力较大的高压放电灯。
但是,如果增大对高压放电灯的输入电力,则对于电极的负荷增大,来自电极的蒸发物会成为肇因,产生高压放电灯黑化,寿命变短的问题。
图16是表示现有技术的专利文献1中记载的光源装置的图。
如该图所示,该光源装置100是为了解决上述问题,将无电极的放电灯104配置在椭圆反射镜101内,通过设在椭圆反射镜101的侧面的孔部102,使激光入射至放电灯104的放电容器内,激发封在放电容器内的放电气体而使其发光的装置。通过该光源装置100,由于在放电灯104中不具有电极,因此可解决上述问题。
但是,专利文献1所记载的光源装置100是在椭圆反射镜101的侧面具有激光的光取入孔102与光取出孔103,当由椭圆反射镜101聚集从无电极放电灯104发出的紫外线时,由于在反射面上具有孔102、103,因此存在无法高效利用紫外线的问题。此外,激光由与椭圆反射镜101的光轴X交叉的方向入射至无电极放电灯104,放电向横向(与光轴X交叉的方向)延伸,在偏离椭圆反射镜101的焦点的区域发生放电,紫外线未被准确反射,存在无法高效利用紫外线的问题。
图17是表示其它现有技术的专利文献2所记载的光源装置的图。
如该图所示,该光源装置200是为了解决上述问题,将无电极的放电灯配置在反射镜201内,通过反射镜201顶部的开口202,使激光入射至放电灯的放电容器203内,激发封入在放电容器203内的放电气体而使其发光的装置。通过该光源装置200,由于在放电灯中不具有电极,因此可解决上述问题。
但是,在专利文献2所记载的光源装置200中,激光由反射镜201的顶部开口202入射至反射镜201内,照射在放电容器203而发生放电204,但是激光的一部分会通过放电204,进而还透过放电容器203,连同由放电而发生的放射光一并将激光照射在照射面。结果,因该不希望的激光的影响,产生照射面的被处理物损伤的问题。
图18及图19是表示用来解决专利文献2所记载的光源装置200的上述问题点的结构的图。
根据图18所示的结构,使从由反射镜205进行光出射的开口侧入射的激光在反射镜206反射,照射至反射镜205内,激发被填充在反射镜205内的放电气体而使放电发生,使因放电而生成的放射光透过反射镜206进行放射。此外,根据图19所示的结构,使从由反射镜205进行光出射的开口侧入射的激光透过反射镜208而照射至反射镜205内,激发填充在反射镜205内的放电气体而使放电发生,使由放电生成的放射光在反射镜208反射,进行放射。
根据图18及图19所示的结构,可以解决图17的光源装置的问题点。但是,在图18及图19所示的结构中,反射镜206、208必须具有波长选择性,会存在难以制造且无法确实地切分波长的情况。甚至,在反射镜206中,放射光的一部分被反射镜206吸收,在反射镜208上也有放射光的一部分被反射镜208吸收,存在无法高效利用放射光的问题。
专利文献1日本特开昭61-193358号公报
专利文献2美国专利2007/0228300号公报
发明内容
本发明的目的在于鉴于上述问题点,提供一种光源装置,对放电容器照射激光而由放电容器放射出放射光,利用通过放电容器来遮蔽来自椭圆反射镜的反射光阻碍区域导入激光,由此在椭圆反射面上确实地反射由放电容器放射的光,可高效利用该反射光。
本发明为了解决上述课题,而采用如下所示的方案。
第1方案是一种光源装置,具有:在内部封入有发光物质的放电容器;在其中一方焦点上配置有上述放电容器的椭圆反射镜;以及将被聚光的激光由上述椭圆反射镜的开口侧导入上述放电容器的激光导入单元,对上述放电容器内的发光物质照射上述所导入的激光,激发该发光物质,由上述放电容器放射放射光,上述放射光被上述椭圆反射镜反射而成为反射光,其特征为:上述激光导入单元设在通过上述放电容器遮蔽来自上述椭圆反射镜的反射光的反射光阻碍区域。
第2方案是在第1方案中,上述激光导入单元由将由激光发生器出射的激光引导至上述放电容器的光纤以及配置在该光纤的出射端与上述放电容器之间的聚光透镜构成。
第3方案是在第1方案中,上述激光导入单元由将由激光发生器出射的激光朝向上述放电容器反射的反射镜以及配置在该反射镜与上述放电容器之间的聚光透镜构成。
第4方案是在第1方案中,上述激光导入单元是将由激光发生器出射的激光朝向上述放电容器聚光并反射的聚光反射镜。
第5方案是在第1方案中,上述激光导入单元是将由激光发生器出射并由聚光透镜聚光的激光朝向上述放电容器反射的反射镜。
第6方案是在第1方案中,上述激光导入单元由将由激光发生器出射的激光引导至上述放电容器的光纤以及将由该光纤出射的激光聚光的形成在上述放电容器的一部分上的聚光透镜部分构成。
第7方案是在第1方案中,上述放电容器是在放电容器的内部不具有电极的无电极放电容器。
第8方案是在第1方案中,上述放电容器是在放电容器的内部具有一对电极的有电极放电容器。
第9方案是在第7方案中,导入至上述放电容器的激光是由脉冲激光构成的放电启动用激光和由脉冲激光或CW激光构成的放电维持用激光。
第10方案是在第8方案中,导入至上述放电容器的激光是由脉冲激光或CW激光构成的放电维持用激光。
第11方案是在第1方案至第8方案的任一项方案中,上述放电容器具有加热单元。
第12方案是在第11方案中,上述加热单元是埋设在放电容器内的吸收激光并发热的发热体。
根据本发明,将激光导入放电容器的激光导入单元设在通过放电容器遮蔽来自椭圆反射镜的反射光的反射光阻碍区域,因此由放电容器放射的放射光会在椭圆反射镜反射,可以高效利用该反射光。
此外,由于激光从椭圆反射镜的开口侧朝向放电容器照射,因此对于照射面的被处理物并不会直接照射激光,而且不会有被处理物因激光而受到损伤的情况。
附图说明
图1是表示第1实施方式的发明的光源装置的结构的图。
图2是表示图2实施方式的发明的光源装置的结构的图。
图3是表示第3实施方式的发明的光源装置的结构的图。
图4是表示第4实施方式的发明的光源装置的结构的图。
图5是表示第5实施方式的发明的光源装置的结构的图。
图6是表示第6实施方式的发明的光源装置的结构的图。
图7是表示第7实施方式的发明的光源装置的结构的图。
图8是表示第8实施方式的发明的光源装置的结构的图。
图9是表示第9实施方式的发明的光源装置的结构的图。
图10是表示第10实施方式的发明的光源装置的结构的图。
图11是表示第11实施方式的发明的光源装置的结构的图。
图12是表示第1至第4实施方式及第6至第10实施方式所示的放电容器1的详细结构的图。
图13是表示第5及第11实施方式所示的放电容器1的详细结构的图。
图14是表示使用有电极放电容器取代图12所示的无电极放电容器来作为第1至第4实施方式及第6至第10实施方式所示的放电容器1时的放电容器1的结构的图。
图15是表示使用有电极放电容器取代图13所示的无电极放电容器来作为第5至第11实施方式所示的放电容器1时的放电容器1的结构的图。
图16是表示现有技术的专利文献1记载的光源装置的图。
图17是表示其他现有技术的专利文献2记载的光源装置的示意图。
图18是表示用来解决专利文献2记载的光源装置的问题点的结构的图。
图19是表示用来解决专利文献2记载的光源装置的问题点的结构的图。
具体实施方式
使用图1说明本发明的第1实施方式。
图1是表示本实施方式的发明的光源装置的结构的图。
如该图所示,放电容器1为石英玻璃制,由发光部11与密封部12构成,在发光部11中,作为发光物质,例如以2气压封入有4.5mg/cm3的水银与氙。放电容器1是在内部不存在电极的无电极放电容器。椭圆反射镜2是具有顶部开口21,在顶部开口21插入放电容器1的密封部12,密封部12在椭圆反射镜2的背后被保持,放电容器1配置在椭圆反射镜2的其中一方焦点F1上。在椭圆反射镜2的外部设有激光发生器4,由激光发生器4通过激光导入单元3将例如20kHz的脉冲激光或由CW(Continuous Wave,连续波)激光构成的激光导入至放电容器1。
在由椭圆反射镜2反射的反射光中,连接放电容器1与椭圆反射镜2的另一方焦点F2的边界线L1和边界线L2之间所形成的区域是反射光被放电容器1遮蔽的区域,该区域是反射光阻碍区域L1-L2。激光导入单元3是由:将由激光发生器4出射的激光导入至放电容器1的光纤31以及配置在光纤31的出射端与放电容器1之间的聚光透镜32构成,设在反射光阻碍区域L1-L2。激光由聚光透镜32聚光,照射到放电容器1,通过将激光聚光,可在聚光点提高能量密度,可使发光物质激发而发生放射光。
根据本实施方式的发明,由于作为激光导入单元3的光纤31与聚光透镜32设在反射光阻碍区域L1-L2,因此来自放电容器1的放射光会在椭圆反射镜2反射,而不会遮蔽该反射光,可有效利用反射光。此外,由于将所聚光的激光通过激光导入单元3由椭圆反射镜2的开口侧导入至放电容器1,因此并不会在照射面的被处理物上直接照射激光,且不会有被处理物因激光而损伤的情况。此外,激光沿着椭圆反射镜2的光轴X行进地构成,因此在放电容器1内发生的放电会朝光轴X方向延伸,通过椭圆反射镜2,使捕捉放射光的比例变高,可高效利用放射光。
使用图2说明本发明的第2实施方式。
图2是表示本实施方式的发明的光源装置的结构的图。
如该图所示,激光导入单元3由将由激光发生器4出射的激光朝向放电容器1反射的反射镜33以及配置在反射镜33与放电容器1之间的聚光透镜32构成,设在反射光阻碍区域L1-L2。由反射镜33反射而导入的激光通过聚光透镜32被聚光并照射在放电容器1,因此可在聚光点提高能量密度,可使发光物质激发而发生放射光。其中,其它结构与图1所示的相同符号的结构对应。
根据本实施方式的发明,由于作为激光导入单元3的反射镜33与聚光透镜32设在反射光阻碍区域L1-L2,因此来自放电容器1的放射光会在椭圆反射镜2反射,而不会遮蔽该反射光,可有效利用反射光。此外,由于将所聚光的激光通过激光导入单元3由椭圆反射镜2的开口侧导入至放电容器1,因此并不会在照射面的被处理物上直接照射激光,且不会有被处理物因激光而损伤的情况。此外,激光沿着椭圆反射镜2的光轴X行进地构成,因此在放电容器1内发生的放电会朝光轴X方向延伸,通过椭圆反射镜2,使捕捉放射光的比例变高,可高效利用放射光。
使用图3说明本发明的第3实施方式。
图3是表示本实施方式的发明的光源装置的结构的图。
如该图所示,激光导入单元3由将由激光发生器4出射的激光朝向放电容器1聚光并反射的聚光反射镜34构成,设在反射光阻碍区域L1-L2。通过聚光反射镜34聚光而被反射的激光照射在放电容器1而将激光聚光,因此可在聚光点提高能量密度,可使发光物质激发而发生放射光。其中,其它结构与图1所示的相同符号的结构对应。
根据本实施方式的发明,由于作为激光导入单元3的聚光反射镜34设在反射光阻碍区域L1-L2,因此来自放电容器1的放射光会在椭圆反射镜2反射,而不会遮蔽该反射光,可有效利用反射光。此外,由于通过激光导入单元3将所聚光的激光由椭圆反射镜2的开口侧导入至放电容器1,因此并不会在照射面的被处理物上直接照射激光,且不会有被处理物因激光而损伤的情况。此外,激光沿着椭圆反射镜2的光轴X行进地构成,因此在放电容器1内发生的放电会朝光轴X方向延伸,通过椭圆反射镜2,使捕捉放射光的比例变高,可高效利用放射光。
使用图4说明本发明的第4实施方式。
图4是表示本实施方式的发明的光源装置的结构的图。
如该图所示,激光导入单元3是将由激光发生器4出射且由聚光透镜5予以聚光的激光朝向放电容器1反射的反射镜34,设在反射光阻碍区域L1-L2。由反射镜33反射而导入的激光照射在放电容器1,将激光聚光,因此可在聚光点提高能量密度,可使发光物质激发而发生放射光。其中,其它结构与图1所示的相同符号的结构对应。
根据本实施方式的发明,由于作为激光导入单元3的聚光反射镜33设在反射光阻碍区域L1-L2,因此来自放电容器1的放射光会在椭圆反射镜2反射,而不会遮蔽该反射光,可有效利用反射光。此外,由于通过激光导入单元3将所聚光的激光由椭圆反射镜2的开口侧导入至放电容器1,因此并不会在照射面的被处理物上直接照射激光,且不会有被处理物因激光而损伤的情况。此外,激光沿着椭圆反射镜2的光轴X行进地构成,因此在放电容器1内发生的放电会朝光轴X方向延伸,通过椭圆反射镜2,使捕捉放射光的比例变高,可高效利用放射光。
使用图5说明本发明的第5实施方式。
图5是表示本实施方式的发明的光源装置的结构的图。
如该图所示,激光导入单元3由将由激光发生器4出射的激光导至放电容器1的光纤31以及将由光纤31出射的激光聚光的形成在放电容器1的一部分上的聚光透镜部分35构成,设在反射光阻碍区域L1-L2。激光由聚光透镜部分35予以聚光并导入至放电容器1内且进行照射,因此可以在聚光点提高能量密度,可使发光物质激发而发生放射光。其中,其它结构与图1所示的相同符号的结构对应。
根据本实施方式的发明,由于作为激光导入单元3的将由激光发生器4出射的激光引导至放电容器1的光纤31以及将由光纤31出射的激光予以聚光的形成在放电容器1的一部分上的聚光透镜部分35设在反射光阻碍区域L1-L2,因此来自放电容器1的放射光会在椭圆反射镜2反射,而不会遮蔽该反射光,可有效利用反射光。此外,由于通过激光导入单元3将所聚光的激光由椭圆反射镜2的开口侧导入至放电容器1,因此并不会在照射面的被处理物上直接照射激光,且不会有被处理物因激光而损伤的情况。此外,激光沿着椭圆反射镜2的光轴X行进地构成,因此在放电容器1内发生的放电会朝光轴X方向延伸,通过椭圆反射镜2,使捕捉放射光的比例变高,可高效利用放射光。
使用图6说明本发明的第6实施方式。
图6是表示本实施方式的发明的光源装置的结构的图。
如该图所示,激光导入单元3由:引导由激光发生器4A出射的激光A的光纤31A;引导由激光发生器4B出射的激光B的光纤31B;以及配置在光纤31A与光纤31B的出射端与放电容器1之间的聚光透镜32构成,激光导入单元3设在反射光阻碍区域L1-L2。激光A是由CW激光构成的放电维持用激光,激光B是由例如20kHz的脉冲激光构成的放电启动用激光。通过将激光B与激光A重叠,助长放电容器1内的发光物质的激发,与仅照射激光A的情况相比,可确实地使放电发生。另外,在放电稳定后,停止激光B。此外,激光A与激光B的施加时期可为同时,也可使两者前后施加。此外,激光A与激光B除了上述组合以外,也可以是激光A及激光B均为脉冲激光。另外,本实施方式的其它结构及效果与第1实施方式的情况相同,因此省略说明。
使用图7说明本发明的第7实施方式。
图7是表示本实施方式的发明的光源装置的结构的图。
如该图所示,激光导入单元3由将由激光发生器4A出射并透过反射镜6的激光A与由激光发生器4B出射并被反射镜6反射的激光B朝向放电容器1反射的反射镜33、以及配置在反射镜33与放电容器1之间的聚光透镜32构成,激光导入单元3设在反射光阻碍区域L1-L2。激光A是由CW激光构成的放电维持用激光,激光B是由脉冲激光构成的放电启动用激光。通过将激光B与激光A重叠,助长放电容器1内的发光物质的激发,与仅照射激光A的情况相比,可确实地使放电发生。另外,在放电稳定后,停止激光B。此外,激光A与激光B的施加时期可为同时,也可使两者前后施加。此外,激光A与激光B除了上述组合以外,也可以是激光A及激光B均为脉冲激光。另外,本实施方式的其它结构及效果与第2实施方式的情况相同,因此省略说明。
使用图8说明本发明的第8实施方式。
图8是表示本实施方式的发明的光源装置的结构的图。
如该图所示,激光导入单元3由:将由激光发生器4A出射的激光A朝向放电容器1反射的反射镜33A、将由激光发生器4B出射的激光B朝向放电容器1反射的反射镜33B、以及配置在反射镜33A及反射镜33B与放电容器1之间的聚光透镜32构成,激光导入单元3设在反射光阻碍区域L1-L2。激光A是由CW激光构成的放电维持用激光,激光B是由脉冲激光构成的放电启动用激光。通过将激光B与激光A重叠,助长放电容器1内的发光物质的激发,与仅照射激光A的情况相比,可确实地使放电发生。另外,在放电稳定后,停止激光B。此外,激光A与激光B的施加时期可为同时,也可使两者前后施加。此外,激光A与激光B除了上述组合以外,也可以是激光A及激光B均为脉冲激光。另外,本实施方式的其它结构及效果与第2实施方式的情况相同,因此省略说明。
使用图9说明本发明的第9实施方式。
图9是表示本实施方式的发明的光源装置的结构的图。
如该图所示,激光导入单元3由将由激光发生器4A出射的激光A朝向放电容器1反射的反射镜33A以及配置在反射镜33A与放电容器1之间的聚光透镜32A构成,激光导入单元3设在反射光阻碍区域L1-L2。另一方面,将由设在椭圆反射镜2的顶部开口21附近的激光发生器4B出射的激光B在聚光透镜7聚光并照射到放电容器1。激光A是由CW激光构成的放电维持用激光,激光B是由脉冲激光构成的放电启动用激光。通过将激光B与激光A重叠,助长放电容器1内的发光物质的激发,与仅照射激光A的情况相比,可确实地使放电发生。另外,在放电稳定后,停止激光B。此外,激光A与激光B的施加时期可为同时,也可使两者前后施加。此外,激光A与激光B除了上述组合以外,也可以是激光A及激光B均为脉冲激光。另外,本实施方式的其它结构及效果与第2实施方式的情况相同,因此省略说明。
使用图10说明本发明的第10实施方式。
图10是表示本实施方式的发明的光源装置的结构的图。
如该图所示,激光导入单元3由将由激光发生器4A出射并透过反射镜6的激光A以及由激光发生器4B出射并被反射镜6反射的激光B朝向放电容器1予以聚光并反射的聚光反射镜34构成,激光导入单元3设在反射光阻碍区域L1-L2。激光A是由CW激光构成的放电维持用激光,激光B是由脉冲激光构成的放电启动用激光。通过将激光B与激光A重叠,助长放电容器1内的发光物质的激发,与仅照射激光A的情况相比,可确实地使放电发生。另外,在放电稳定后,停止激光B。此外,激光A与激光B的施加时期可为同时,也可使两者前后施加。此外,激光A与激光B除了上述组合以外,也可以是激光A及激光B均为脉冲激光。另外,本实施方式的其它结构及效果与第3实施方式的情况相同,因此省略说明。
使用图11说明本发明的第11实施方式。
图11是表示本实施方式的发明的光源装置的结构的图。
如该图所示,激光导入单元3由:引导由激光发生器4A出射的激光A的光纤31A、引导由激光发生器4B出射的激光B的光纤31B以及将由光纤31A与光纤31B出射的激光A与激光B予以聚光的形成在放电容器1的一部分上的聚光透镜部分35构成,激光导入单元3设在反射光阻碍区域L1-L2。激光A是由CW激光构成的放电维持用激光,激光B是由脉冲激光构成的放电启动用激光。通过将激光B与激光A重叠,助长放电容器1内的发光物质的激发,与仅照射激光A的情况相比,可确实地使放电发生。另外,在放电稳定后,停止激光B。此外,激光A与激光B的施加时期可为同时,也可使两者前后施加。此外,激光A与激光B除了上述组合以外,也可以是激光A及激光B均为脉冲激光。另外,本实施方式的其它结构及效果与第1实施方式的情况相同,因此省略说明。
图12是表示第1至第4实施方式及第6至第10实施方式所示的放电容器1的详细结构的图。
如该图所示,放电容器1是在放电容器1内部不具有电极的无电极放电容器,放电容器1的密封部12配置有作为加热单元的加热器13以及吸收激光并发热的发热体14。发热体14是纯碳或碳混合体、铝、金属或在陶瓷上覆盖有氧化铁的构件。此外,也可以设置加热器13与发热体14中的任一个。通过在放电容器1中设置加热单元,可提高放电容器1的温度,以助长发光物质的激发。
图13是第5及第11实施方式所示的放电容器1的详细结构的图。
如该图所示,在放电容器1中形成有将激光聚光的形成在放电容器1的一部分上的聚光透镜部分35。其它结构及效果与在图12中说明的放电容器1相同,因此省略说明。
图14是表示使用有电极放电容器取代图12所示的无电极放电容器来作为第1至第4实施方式及第6至第10实施方式所示的放电容器1时的放电容器1的结构的图。
如该图所示,放电容器1是在放电容器1的内部具有一对电极15、16的有电极放电容器,电极15、16与埋设在密封部12的金属箔17连接,与金属箔17相连的外部引线18从密封部12突出至外部。
在第1至第4实施方式的情况下,对外部引线18由未图示的电源供给放电开始用的电压,当在电极15、16间施加电压时,助长放电容器1内的发光物质的激发,与仅照射激光的情况相比,可使放电确实发生。其中,在放电稳定后,停止对电极15、16间供电。
在第6至第10实施方式的情况下,照射由放电启动用的脉冲激光构成的激光B,并且对电极15、16施加放电启动用的电压,之后停止,照射由放电维持用的脉冲激光或CW激光构成的激光A。或者也可以照射由放电启动用的脉冲激光构成的激光B,对电极15、16施加放电维持用的电压,并且照射由放电维持用的脉冲激光或CW激光构成的激光A。
图15是表示使用有电极放电容器取代图13所示的无电极放电容器来作为第5至第11实施方式所示的放电容器1时的放电容器1的结构的图。
如该图所示,在放电容器1上,在将激光聚光的放电容器1的一部分上形成有聚光透镜部分35。其他结构及效果与在图14中所说明的放电容器1相同,因此省略说明。