CN105144340A - 光源装置以及具有光源装置的曝光装置 - Google Patents

Abstract

本发明的放电灯为具有沿水平方向配置的放电灯(22)和反射面为旋转抛物面的反射镜(21)的光源装置，在该光源装置中，放电灯(22)被配置在反射镜(21)的中心部，另一方面，灯中心轴(E)以从反射镜中心轴(T)起沿着铅直方向隔开距离(d)的方式平行地配置。

Description

光源装置以及具有光源装置的曝光装置

技术领域

本发明涉及能够用于投影仪、曝光装置等的光源装置，尤其涉及作为光源使用的放电灯的配置、或针对放电灯的光量/照明控制。

背景技术

在投影仪、曝光装置等中，使用了具有高亮度且小型、直径较小的短弧型放电灯的光源装置。光源装置具有反射面为旋转抛物面的碗状的反射镜，来自放电灯的光借助反射镜而朝规定方向照射。尤其是，在提高发光强度的情况下，组装出设置有多个由放电灯和反射镜构成的灯单元的多灯式光源装置。

在灯单元中，构成为沿着反射镜的中心轴安装放电灯，利用反射镜将从放电管朝径向放射的光导向一个方向，以放电灯的电弧辉点位置与反射镜的焦点位置实质一致的方式，同轴地固定放电灯(例如参照专利文献1)。

关于放电灯的光量调节，已知有使放电灯的位置沿着反射镜的中心轴平行移动的光源装置(参照专利文献2)。在此，在投影仪装置内安装有能够沿轴向移动的放电灯。为了防止在点亮中产生的热的影响，使放电灯的辉点位置从反射镜的焦点位置错开，来调节从反射镜射出的光量。

另一方面，在曝光装置中，要求照射高亮度且恒定照度的光。因此，在曝光作业中断时，使用测光装置计测照度，调节对放电灯的供给功率，进行恒定照度点亮控制(例如参照专利文献3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-147362号公报

专利文献2：日本特开2010-072571号公报

专利文献3：日本特开2009-205025号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在使放电灯长时间点亮时，由于卤素气体等稀有气体的放电管内对流的影响等，电极前端部发生变形，电弧辉点位置逐渐变动。其结果是，电弧辉点从反射镜焦点位置错开。该电弧辉点变动使灯照度快速下降，使灯寿命缩短。

因此，要求即使长时间地使用放电灯、照度也不会下降的放电灯的配置结构。

另一方面，在曝光装置等中，进行恒定照度点亮控制，在该情况下，在灯的照度因放电管、电极的消耗等而下降时，使灯功率也相应地增加。该控制会持续到接近灯寿命、达到灯功率上限值为止。因此，为了延长灯寿命，期望尽可能抑制灯点亮起动时的灯功率。

但是，在抑制初始起动时的灯功率时，电弧辉点位置有可能不规则地变动，产生闪烁，照度变得不稳定。因此，需要以一定值以上的功率进行点亮。此外，功率值因灯个体差异而不同，因此，在多灯式光源装置等中，为了在全部灯中防止产生闪烁，需要以更大的功率使灯初始起动。

因此，需要抑制放电灯点亮期间内的照度下降，使供给功率的上升尽可能平缓。

用于解决课题的手段

本发明的光源装置具有：至少1个放电灯，所述至少1个放电灯具有以使电极轴与灯中心轴一致的方式在放电管内相对配置的电极对；以及至少1个反射镜，所述至少1个反射镜具备具有焦点的凹形反射面，将来自所述放电灯的光导向一个方向。

例如，放电灯为包含0.2mg/mm³以上的水银的高亮度短弧型灯，能够用于投影仪、曝光装置等。此外，可以单体地使用由1个放电灯、和1个反射镜构成的灯部，也可以构成配置有多个灯部的多灯式光源装置。

在本发明中，放电灯沿着反射镜中心轴被配置，并且，从基准位置起沿着与反射镜中心轴垂直的方向隔开规定的距离间隔。此处，基准位置是指如下位置：使放电灯中心轴与反射镜中心轴一致且使电弧辉点与反射镜焦点位置相符时的位置，即相对于以往的放电灯的轴向以及垂直方向而设定的位置。因此，在沿水平方向配置放电灯的情况下，以灯中心轴相比反射镜中心轴位于铅直下方的方式，偏移配置放电灯。另外，也可以不严格地与反射镜中心轴垂直(90°)，可以不是反射镜中心轴向，而相对于垂直方向为一定程度。

放电灯从反射镜中心轴沿着垂直方向偏移配置，由此，随着长时间地点亮灯，电弧辉点朝铅直上方移动。因此，适当调节光源装置的配置，使放电灯变为水平，由此，抑制照度下降，使灯寿命延长。

另外，关于放电灯，可以相对于反射镜中心轴严格地平行配置，或者，可以在电弧辉点朝位于反射镜中心轴上的焦点方向移动的限度内，将放电灯设为大致平行的偏移配置。此外，可以为严格地沿着反射镜中心轴的垂直线上隔开的位置，或者，也可以沿着大致垂直的线偏移配置。

例如，能够在0.3mm～0.6mm的范围内设定支承电极对的电极支承棒的直径，在该情况下，灯中心轴能够设定为从反射镜中心轴隔开电极支承棒直径的5％～45％的距离间隔的位置。尤其是，能够使灯中心轴从反射镜中心轴隔开电极支承棒直径的10％～35％，乃至20％～25％的距离间隔。

为了降低来自反射镜的辐射热，可以设置1个开口部。例如，可以将光源装置设置成，将放电灯水平配置，使开口部定位于灯铅直下方侧。此外，在由放电灯和所述反射镜构成的多个灯彼此相邻配置的情况下，可以在四个方向设置4个开口部。

此外，本发明的光源装置能够具有通过调节放电灯的功率来进行恒定照度点亮控制的照明控制部。而且，照明控制部在灯初始起动时，能够以比初始极限功率值大规定量的功率值来驱动放电灯，所述初始极限功率值与不产生闪烁的初始极限光量对应。此处，不产生闪烁的初始极限光量表示可视为灯发光稳定的范围的最少极限光量，初始极限功率值表示根据不产生闪烁的初始极限光量而提供的功率值。

在配置为灯中心轴相比反射镜中心轴位于铅直下方的情况下，与未偏移配置的现有的灯相比，灯点亮开始时的初始极限功率值变高，而在本发明中，以比该功率值更高的功率值来驱动灯。

在现有的放电灯中，在进行恒定照度点亮控制时，灯功率随着点亮时间的经过而增加，因此，要尽可能抑制点亮起动时的功率值，而在本发明中，以在以往未设想的功率值开始点亮灯。因此，点亮起动时的功率值比较高，而随着点亮时间经过，电弧辉点逐渐靠近反射镜中心轴，因此，即使持续进行恒定照度点亮，功率增加率也被抑制。而且，点亮起动时的功率较高，因此，能够迅速而无闪烁地转入稳定点亮状态。

例如，在光源装置具有多个放电灯和多个反射镜、即在配置有多个由放电灯和反射镜构成的灯部的多灯式光源装置的情况下，照明控制部在灯初始起动时，能够以比多个放电灯各自的初始极限功率值中的最大的初始极限功率值大的功率值来驱动放电灯。由于以最大功率值进行发光，因此，能够在任意一个放电灯中防止产生闪烁。

另一方面，本发明的另一方式中的曝光装置是具有上述光源装置的曝光装置，其具有：光量测量部，其测量向曝光对象区照射的投影光的光量；光调制元件阵列，其具有二维地排列的多个光调制元件，将来自光源装置的照明光投影到被描绘体的曝光对象区；以及光量调节部，其能够通过对放电灯的供给功率的控制，执行投影光的恒定照度点亮控制，并且，控制多个光调制元件，调节投影光的光量。例如，放电灯被配置为灯中心轴相比反射镜中心轴位于铅直下方。

而且，光量调节部通过从灯初始起动起，在规定期间内，设定不使用的光调制元件，减少投影光的光量。此处，“不使用”表示：关于能够用于投影的有效光调制元件，不是根据描绘图案、描绘位置而不使用，而是针对曝光动作未实际使用。此外，规定期间是从初始起动开始起、灯发光的不稳定持续的一定期间，可以定为几个小时～几十小时。在经过了规定期间后，光调制元件的投影光量减少结束，通过有效的光调制元件进行描绘处理。

光量调节部能够设定表示能够用于投影的全部有效光调制元件中的、实际进行使用的比例的使用率，从而使投影光量减少。例如，光量调节部将不使用的光调制元件设定为相对于光调制元件排列区域大致均匀的分布且不规则的分布。此处，“大致均匀的分布”且“不规则的分布”是指如下分布状态：从光调制元件排列区域整体观察，不使用的光调制元件以大致均等的间隔均匀地分散、散开，不存在局部的偏置、部分空白的部分，另一方面，在整个排列区域中是不规则的排列。其近似于如下分布状态：分别使以等间隔规则地排列的不使用的光调制元件的排列微微错开。

为了进行恒定照度点亮控制，在DMD等光调制元件阵列成为掩模/滤光器而使投影光量减少时，功率值增加。另一方面，通过放电灯的偏移配置，电弧辉点接近反响中心轴，由此，功率增加率被抑制。此外，即使在经过一定期间后将使用率设为100％，由于起动时的功率较高，因此功率减少幅度被抑制，能够抑制产生闪烁等的情况。

光量调节部在灯点亮起动时，能够以提供比不产生闪烁的放电灯的最小极限功率大的功率的方式，设定不使用的光调制元件。此处，不产生闪烁的初始极限光量表示可视为灯发光稳定的范围的最小极限光量，初始极限功率值表示根据不产生闪烁的初始极限光量而提供的功率值。即使在初始起动时的不稳定的发光中，也能够可靠地抑制闪烁产生，另一方面，功率增加平缓，因此能够延长灯寿命。

例如，在光源装置是具有多个放电灯和多个反射镜的多灯式光源装置的情况下，光量调节部在灯点亮起动时，能够以比多个放电灯各自的初始极限功率值中的最大初始极限功率值大的功率值来驱动放电灯。

发明效果

根据本发明，在进行恒定照度点亮等的情况下，能够延长放电灯的寿命。

附图说明

图1是第1实施方式的曝光装置的立体图。

图2是曝光装置的框图。

图3是光源装置的俯视图。

图4是光源装置的概略性剖视图。

图5是示出放电管内的电极配置的图。

图6是示出灯中心轴与反射镜中心轴之间的位置关系的图。

图7是示出随灯点亮时间经过的灯功率的图表。

图8是第2实施方式的光源装置的主视图。

图9是第2实施方式的光源装置的概略性剖视图。

图10是第3实施方式的1个光源装置的概略性剖视图。

图11是示出第4实施方式的灯点亮起动时的灯点亮控制的流程图的图。

图12是示出第5实施方式的由控制器执行的调光处理的流程图。

图13A是示出调光过滤数据的图。

图13B是示出调光过滤数据的图。

图14是示出随放电灯的使用时间经过的投影光的光量、输入功率、DMD的使用率的图表。

图15是示出利用步进重复方式的描绘处理的流程图。

图16是示出第6实施方式的DMD使用率以及灯功率的变化的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。

图1是第1实施方式的曝光装置的立体图。图2是曝光装置的框图。

曝光装置10是在表面形成有光致抗蚀剂等感光材料的基板W上直接形成图案的无掩模曝光装置，在搭载在基台14上的曝光部13中，具有：包含放电灯22的光源装置20和包含DMD(DigitalMicro-mirrorDevice：数字微镜设备)32的曝光头30。

基板W被搭载在工作台12上，工作台12能够通过工作台驱动机构15进行移动。此处，能够沿着扫描方向Y、副扫描方向Y移动，在工作台12上规定了X-Y坐标。

从放电灯22放射的光由照明光学系统(未图示)引导至DMD32。DMD32是将几μm～几十μm的微小矩形微镜呈矩阵状地二维排列而成的光调制元件阵列(此处为1024×1280)，由DMD驱动电路24驱动。

从未图示的工作站发送来的CAD/CAM数据等矢量数据在光栅转换电路26中被转换为二维光点图案的光栅数据。进而，在曝光数据生成电路28中，根据需要，生成将作为掩模图案的调光过滤数据和光栅数据进行了合成的曝光数据。

在DMD32中，基于从DMD驱动电路24发送来的曝光数据，分别选择性地对各微镜进行启用/不启用控制。在启用状态的微镜中反射后的光经过投影光学系统(未图示)，作为图案像的光被照射到基板W。

基板W借助工作台驱动机构15而在扫描方向X上移动，由此，使DMD32的投影区(曝光区)相对于基板W移动，使曝光区沿着X-Y方向相对移动，并以规定的曝光间距进行曝光动作，由此，在整个基板W上形成图案。基板W的位置、即曝光区的位置由位置检测传感器17检测出。

曝光装置10具有测量投影到工作台12上的光的光量的测光装置34，并由测光驱动部35进行位置控制。在不进行曝光动作时，测光驱动部35将测光装置34配置在光路上，在测量结束后，测光装置34移动到退避位置。不过，也可以在工作台12上安装测光装置34，与基板W的移动相应地进行光量测量。

控制器50控制曝光数据生成时机、DMD驱动等曝光动作整体。在从存储器52读出与调光相关的数据后，向曝光数据生成电路28发送调光过滤数据。曝光动作的控制程序被保存在控制器50内的ROM(未图示)中。

控制器50具有调光处理(照度/光量调节处理)功能，通过组合针对DMD32的镜片(mirror)控制以及针对放电灯22的输出控制来执行调光处理。在放电灯22的寿命周期、即从点亮起动(初始点亮)起到基于灯寿命的点亮结束为止的整个期间内，控制器50基于测量出的光量，执行镜片控制、灯输出控制，调节投影/照射到基板W的光的光量。

图3是光源装置的俯视图。图4是光源装置的概略性剖视图。

光源装置20的放电灯22是短弧型水银灯，其由位于中央部的球状放电管22A、和与放电管22A的两端部一体地相连的一对密封部22B构成，一对电极23A、23B在放电管22A内相对地配置。在反射镜21的中心轴(未图示)为水平方向的情况下，放电灯22沿水平方向配置。

放电管22A内包含稀有气体、卤素以及0.2mg/mm³以上的水银。在灯点亮时，向电极对23A、23B施加交流电压，阴极、阳极在电极对23A、23B之间交替地切换。

反射镜21是一体地形成有凹形的反射部21A和筒状口颈部21B的碗形镜片，反射部21A的反射面21S形成为具有焦点的旋转抛物面。放电灯22如后述那样，成为相对于反射镜21偏移的同轴的配置，由配置在与口颈部21B连接的灯口25与放电灯22之间的保持部件MS固定。另外，也可以利用粘接剂等固定放电灯22。

图5是示出放电管内的电极配置的图。图6是示出灯中心轴与反射镜中心轴之间的位置关系的图。使用图5、6，对放电灯的配置进行说明。

电极对23A、23B由电极支承棒27A、27B支承，电极对23A、23B分别熔融而与电极支承棒27A、27B一体化。电极对23A、23B的电极前端部29A、29B沿着电极支承棒27A、27B形成，在电极前端部29A、29B之间产生电弧放电。

电极对23A、23B以及电极支承棒27A、27B的位置被调节为：其电极轴与灯中心轴E、即筒状的密封部22B的中心轴一致。因此，电极前端部29A、29B的位置也沿着灯中心轴E。

如上所述，阴极和阳极在电极23A、23B之间交替地切换，因此，电弧放电的辉点也在电极前端部29A、29B之间交替地切换。因此，在灯起动时，以灯中心轴E为中心产生电弧放电。

然而，由于放电灯22沿水平方向配置，因此，在灯点亮时，在放电管22A内产生气体的热对流。在电极前端部29A、29B附近，随着与稀有气体一同封入的卤素等形成的卤素循环，从铅直下方侧朝铅直上方产生气体的上升气流。其结果是，在放电管22A的铅直上方侧与下方侧之间产生温度差。

由于该温度差，气体对流更加剧烈，电极前端部29A、29B发生变形，并朝铅直上方侧移动。温度差影响到电极前端部29A、29B的变形量，温度差越大，则电极前端部29A、29B的变形量越大。

在本实施方式中，放电灯22的灯中心轴E与反射镜21的中心轴T不一致，而以朝铅直下方隔开规定距离d的方式偏移地平行配置。规定距离d被确定为电极支承棒27A、27B的直径D的5％～45％的长度。尤其期望在10％～35％，更期望在20％～25％的范围内确定，例如确定为22％。其中，电极支承棒27A、27B的直径D在0.3mm～0.6mm的范围内进行确定。

关于和灯中心轴E相关的放电灯22的位置，将放电灯22的位置设定为：电弧辉点灯位于从反射镜21的焦点FP起沿着铅直下方移动了距离d的位置。此处，焦点FP位于如下位置：沿着与反射镜中心轴T垂直的方向，与电极前端部29B的电弧辉点产生点(顶点)相隔距离d。

这样，使放电灯22相对于反射镜21不为完全的同轴配置，而为偏移的配置，由此，能够延长灯寿命。以下，使用图7进行说明。

图7是示出随灯点亮时间经过的灯功率的图表。

在进行恒定照度控制的期间，因电极前端部29A、29B的变形，电弧辉点发生变动，为了补偿照度的下降，使灯功率增加，将其增加率视为大致恒定。

放电灯22使灯中心轴E相对于反射镜21的中心轴T偏移配置，因此，在灯初始起动时，与如现有那样使灯中心轴E与反射镜中心轴T一致时相比，以功率值较大的初始极限功率W1进行点亮。其中，初始极限功率W1表示抑制了闪烁的产生的最小功率值。图7还示出了使放电灯22与反射镜21完全同轴配置时的初始极限功率W0。

在长时间持续点亮放电灯22时，随着时间经过，电极前端部29A、29B朝铅直上方变形，电弧辉点的位置朝铅直上方移动，在到达前灯寿命前的中途的阶段，电弧辉点到达反射镜21的中心轴T上。而且，在接近灯寿命时，电弧辉点从中心轴T进一步移动至铅直上方。

不像现有的灯那样，电弧辉点随着时间经过而从焦点位置远离，而是电弧辉点在到达中途之前，先靠近焦点位置然后远离。由于放电管的消耗等，灯功率必然增加，但电弧辉点朝铅直方向上方移动而引起的照度提高抑制了整体的照度下降。由此，供给的灯功率的增加率降低。在图7中，以线k0表示现有的放电灯的灯功率的变化，以线k1表示本实施方式的功率变化。

因此，即使初始极限功率相对较大，灯功率的增加比例也被抑制，因此结果是灯寿命延长。不过，如上所述，灯中心轴E从反射镜中心轴T起的偏移距离d在电极支承棒27A、27B的直径D的5％～45％的范围内被确定。此外，电极前端部的大小、即电极支承棒27A、27B的直径D被确定为0.3mm～0.6mm。

在偏移距离d过大时，初始极限功率过度增大，放电管的消耗、电极前端部的变形变得非常快速，导致照度提前下降。此外，在电弧辉点移动到反射镜中心轴T时，在放电管上部附近产生电弧放电，有可能发生热导致的放电管变形。

另一方面，在偏移距离d过小时，初始极限功率与现有的灯没有差别，灯寿命不延长。此外，在电极支承棒27A、27B的直径D过小，容易产生电极变形，在直径D过大时，电弧辉点的位置容易变动，因此被确定为上述范围。

这样，根据本实施方式，在具有沿水平方向配置的放电灯22和反射面为旋转抛物面的反射镜21的光源装置20中，放电灯22被配置在反射镜21的中心部，另一方面，灯中心轴E以从反射镜中心轴T起沿着铅直方向隔开距离d的方式平行地配置。

接下来，使用图8、9，对第2实施方式进行说明。在第2实施方式中，在反射镜中形成有开口部。除此以外的结构与第1实施方式相同。

图8是第2实施方式的光源装置的主视图。图9是第2实施方式的光源装置的概略性剖视图。

光源装置20具有反射镜121，放电灯22沿着其中心轴偏移地配置。在反射镜121的铅直下方侧，形成有矩形开口部121A。另外，关于开口部121A的形状，也可以设为其它形状。

在灯点亮时，对于放电管铅直上方侧的温度，电弧放电的热的影响是支配性的。另一方面，下方侧的温度也主要受到电弧放电的热影响，此外，还受到反射镜的辐射热的影响。放电灯22朝铅直下方侧偏移配置，因此，以高效率反射辐射热的反射镜与放电管铅直下部的距离间隔缩短，所以，放电管铅直下方侧的温度受反射镜较大程度的影响，从而温度上升。

在第2实施方式中，在反射镜121的铅直下侧部分形成有开口部121A，因此，放电管下部的温度由于没有反射镜接近，而被抑制了辐射热的影响。其结果是，放电管下部侧与放电管上部侧的温度差增大。这使放电管内的气体对流变得剧烈，从而增大电极前端部的变形量、即电弧辉点的移动量。

由此，能够将放电灯22的偏移距离间隔尽可能设定得较长，能够提高灯初始起动时的初始极限功率。

接下来，使用图10，对第3实施方式的曝光装置进行说明。在第3实施方式中，在四个方向设置有开口部的4个光源装置相邻配置。除此以外的结构与第1实施方式相同。

图10是第3实施方式的1个光源装置的概略性剖视图。

光源装置20是准备4个上述光源装置并组装为方形的组装结构，在沿着图10所示的光源装置20的水平方向的右侧(或左侧)、铅直下方侧、斜下侧，相邻地配置有未图示的3个光源装置。

而且，光源装置20的反射镜221在上下左右的四个方向上，大致等间隔地形成有同形状的开口部。在图10中，仅图示了1个开口部。通过该结构，能够抑制来自相邻的光源装置的反射镜外表面侧的热，从而抑制放电管铅直下方侧的温度上升。即，发光管上部、下部的温度差增大，从而能够增大电弧辉点移动量。

接下来，使用图11，对第4实施方式进行说明。在第4实施方式中，调节初始起动时的灯功率。

图11是示出灯点亮起动时的灯点亮控制的流程图的图。

在步骤S101中，测量光量，并设定作为目标的光量。目标光量表示不产生闪烁范围内的最小极限的光量，预先由操作者等设定。而且，以与目标光量对应的功率值(初始极限功率值)来驱动放电灯。

在确认到测量光量等于或大于目标光量时，为了进一步提高灯输出，以比初始极限功率值大规定值的功率值W2来驱动放电灯(S102、S103)。该功率值W2是基于放电灯距反射镜中心轴的偏移距离d等而确定出的。

另外，在多灯式光源装置的情况下，初始极限功率值因灯的个体差异而不同。因此，提供比其中的作为最大值的初始极限功率值大的功率值。

这样，根据第4实施方式，在光源装置中，以比初始极限功率大的功率值点亮起动灯，该光源装置具有沿水平方向配置的放电灯22和反射面为旋转抛物面的反射镜21、放电灯22被配置在反射镜21的中心部，而灯中心轴E以从反射镜中心轴T起沿着铅直方向隔开距离d的方式平行地配置。

放电灯相对于反射镜被偏移配置，因此，在长时间地点亮灯来进行了恒定照度点亮控制时的功率增加率较低。因此，即使将初始起动时的灯功率设定得较大，到达灯寿命的期间也变长。另一方面，由于灯初始功率较高，因此，可靠地抑制闪烁产生并迅速地转入稳定的点亮状态。

这样，通过设定超过以往所设定的最小极限功率值的值，能够可靠地防止灯初始起动时的闪烁产生，并延长灯寿命。尤其是，在多灯式光源装置的情况下，能够与灯个体差异无关地可靠地防止闪烁产生。

接下来，使用图12～15，对第5实施方式进行说明。在第5实施方式中，定期进行组合有利用DMD的投影光的光量调节和利用灯输出控制的照明光光量调节的调光处理。

图12是示出由控制器执行的调光处理的流程图。

作为进行调光处理的时机，有安装新的放电灯时、对感光度不同的感光材料的基板进行处理时等各种时机，也可以按每一批次(产品单位)，按处理固定张数的基板，每隔恒定期间进行调光处理。此处，每隔恒定期间执行调光处理。

在通过用户的输入操作等而开始调光处理时，在放电灯22点亮的状态下，测光装置34在光路上移动，进行光量测量(S201)。此时，在DMD32中，将能够用于描绘的镜片(以下称作有效镜片)全部设为启用状态，来测量光量。

因此，在测光装置34中，以该投影区(曝光区)为对象，计测有效镜片全部为启用状态的光的光量。另外，有效镜片表示在DMD的全部镜片中，将预先定为不用于描绘的镜片(DMD周缘部的镜片等)除外的镜片。

在光量的测量之后，判断测量出的光量是否为预先设定的光量(以下称作目标光量)以上(S202)。在判断为测量光量为目标光量以上时，计算在DMD32的有效镜片整体中实际用于描绘的镜片的比例(以下称作使用率)(S204)。

在使用率为100％的情况下，构成描绘区的有效镜片整体为启用状态，设定为不启用状态镜片数越增多(使用的镜片的数量越下降)，使用率越下降。此处的调光处理使向基板W投影的光的光量与目标光量相符，以测量出的光量为基准，确定减光的程度、即使用率。

此处，在设镜片的使用率为R、在有效镜片全数启用状态下测量的光量为L1、目标光量为L0时，使用率R通过光量比(R＝L0/L1)求出。而且，在确定了使用率R时，确定并设定在描绘时不使用的、即与图案无关地设为不启用状态的镜片(S204)。此时，不使向基板W投影的光的光量局部地减少而使其整体性减少，因此，从DMD的有效镜片整体观察，以大致均匀且不规则的方式提取设为不启用状态的镜片。

具体而言，以不使用的镜片在镜片区域整体中呈二维大致均匀分布的方式决定不使用的镜片。即，以如下方式决定不使用的镜片的排列：在DMD32的有效镜片区内，以大致均等的距离间隔排列不使用的镜片，使不使用的镜片以没有局部集中而均匀地散开的状态被配置。

此外，除了大致均匀分布的排列以外，为了防止光的干涉导致的干涉条纹，不使用的镜片不是规则地、周期地排列，而是随机地排列。为了选定保持这样的大致均等的距离间隔且不规则的不使用的镜片，此处，使用了伪随机数。例如，也可以基于使用了统一随机数的改良型罗默法，产生随机数。

在这样的伪随机数中，在设有效镜片的数量为N、不使用的镜片的数量为n(＝N(1-R))时，从有效镜片M1、M2、···、MN中，使用伪随机数选择并提取不使用的镜片即可。通过反复进行n次上述操作，决定不使用的镜片。此时，与图案数据无关地，从有效镜片整体中决定不使用的镜片。

不过，在已经提取出的规定数量的镜片被再次选择的情况下，再次进行不使用的镜片的提取。此外，在作为不使用的镜片而被提取出的镜片中，存在规定数量的彼此相邻的镜片的情况下，将该选择设为无效，再次提取不使用的镜片。另外，根据使用率调节将不使用的镜片设为无效的相邻镜片的数量。

这样，基于使用率R，计算并生成表示不使用的镜片的排列的数据(此处，称作调光过滤数据)，并将调光过滤数据保存到存储器52中(S206)。

图13A、13B是示出调光过滤数据的图。在图13A中，示出了使用全部有效镜片时的调光过滤数据。黑的部分表示镜片启用状态，由于使用率为100％，因此区域内是单一黑色。

另一方面，图13B示出了使用率R＝80％、即不使用的镜片的比例为20％的调光过滤数据。根据图13B可知，不使用的镜片相对于镜片区域，以大致均匀的分布且大致均等的距离间隔分散开，另一方面，在从镜片区域整体观察时，是不规则的排列。

这样，通过与使用率对应的调光过滤数据，投影光的光量在其投影区整体中被均匀地调节。通过使该调光过滤数据与描绘用的图案数据重合，能够形成伴随投影区的光量减少的图案。另外，调光过滤数据不取决于图案数据。

另一方面，在步骤S103中测量出的光量小于目标光量的情况下，不能进行使用DMD32的光量调节。即，即使将有效镜片全部设为启用状态，测量出的光量也没有达到目标光量，因此，不能通过选定不使用的镜片，与目标光量一致。

这是伴随放电灯22的使用经过的输出下降，在经过了较长的点亮时间后产生。在这样的状态的情况下，调节对灯的输入功率，使得放电灯22的输出提高(S203)。

具体而言，调节灯输入功率，使得来自放电灯22的照明光的光量成为比目标光量多规定量的基准光量。例如，提高灯输入功率，直到测量光量达到目标光量的120％的光量为止。进而，再次生成调光过滤数据。在调节了一次放电灯22的输出后，使输入功率一直维持恒定，直到测量光量再次低于目标光量。

图14是示出伴随放电灯的使用时间经过的投影光的光量、输入功率、DMD的使用率的图表。

如图14所示那样，放电灯22的使用开始时的输入功率(初始功率)被设定为可得到比目标光量高的基准光量的功率W1。使该输入功率维持恒定，并通过使用了DMD32的光量调节(减光)将投影光的光量调节为目标光量L0。

在放电灯22的点亮时，放电灯22的输出有时会细微变动，镜片使用率也随之增减。但是，在点亮时间变长时，放电灯22的输出逐渐下降。镜片使用率也随之逐渐上升。

进而，在测量光量低于目标光量L0时，使灯输入功率增加，使输入功率增加VD，直到再次成为基准光量为止。在维持新设定的输入功率的状态下，计算镜片使用率，进行光量调节。

其结果是，如图14所示那样，在灯输入功率恒定的期间，镜片使用率以发生增减的方式朝100％上升，反复该情况，直到最终达到大致100％。另外，在图14中，以双点划线L1表示将镜片使用率全部设为100％时的光量。

这样，以规定的时间间隔进行利用DMD的调光处理，并以比DMD调光处理时间间隔长的跨度，阶段性地增加灯输入功率，最终提高到作为上限的最大功率。自开始使用放电灯22起、到使用寿命结束为止，针对基板W的投影区的光量、照度始终维持在适合于描绘的目标光量L0。

在此，在考虑图案所需的分辨率时，在使用了DMD32的减光中存在极限，需要对使用率R设置下限值。使用率R的下限值是通过DMD32的倾斜角度、像素数、像素尺寸、投影光学系统的倍率、分辨率、感光体的感光度等而确定的。此处，确定与要求的分辨率不产生差异的调节范围，从而将该使用率R的下限值RZ确定为65％。

因此，在使放电灯22的输出增加时，需要使使用率R不小于下限值RZ＝65％。在本实施方式中，在输出增加时，参照的基准光量对应于下限值RZ，每当灯输出增加时，使用率R下降到下限值RZ。其结果是，在灯输出增加的期间，利用了使用率R为下限值RZ＝65％～100％的光量调节范围。

此外，在本实施方式中，与第1实施方式相同，放电灯22被偏移配置。因此，初始起动时的功率W1大于放电灯未被偏移配置的情况下的初始起动功率W0，而通过电弧辉点朝铅直上方的移动，使得照度下降被抑制。其结果是，DMD使用率的上升率被抑制，相应地，到切换为下一功率值为止的功率恒定期间变长。

此外，电弧辉点随着时间经过而靠近反射轴，因此，到达到比目标光量高的基准光量为止的功率增加量△V与以往相比变小。这样，通过功率恒定期间的扩大以及功率增加的抑制，灯寿命期间大幅延长。在图14中，以双点划线表示放电灯未被偏移配置的情况下的光量变化、功率变化、DMD使用率的变化。

另外，为了进一步抑制单次的功率增加幅度，可以进一步降低DMD使用率，缩短恒定功率期间。

图15是示出利用步进重复方式的描绘处理的流程图。

在基板W移动的期间，检测投影区(曝光区)的相对位置，在曝光区到达应投影与所生成的图案数据对应的图案的基板上的区域时，基板W停止(S301～S303)。进而，根据矢量数据，生成光栅数据(S304)。

进而，在从存储器52读出调光过滤数据后，通过光栅数据与调光过滤数据的重合(逻辑积)，生成曝光数据(S305、S306)。通过将曝光数据发送给DMD驱动电路24，投影图案光(S307)。反复进行这样的曝光动作，直到描绘结束为止(S308、S309)。

这样，根据本实施方式，在进行光量调节的情况下，将DMD32的有效镜片设为启用状态，测量投影光的光量，确定作为测量出的光量与目标光量之比的使用率R。进而，基于使用率R，生成表示不使用的镜片的排列的调光过滤数据。此时，不使用的镜片以大致均匀的分布且不规则的方式排列。

在进行利用了DMD32的光量调节的期间，在放电灯22的输出逐渐下降、从而成为测量光量未达到目标光量的状况时，提高放电灯22的输出，直到测量光量达到比目标光量多规定量的基准光量为止。

通过DMD32进行针对整个曝光对象区的光量调节，在成为依靠DMD32不能光量调节的(不能提高光量的)状况时，开始使灯输出增加，因此，不会对灯的寿命带来不良影响，在灯的整个寿命周期中，能够进行良好的光量调节。此外，针对灯点亮中的放电波动、或放射光谱分布中的亮线和宽带整体的光谱的非联动的变动而引起的灯输出的短期跨度的变动，能够在不频繁地变更灯输出的情况下进行调节。

尤其是，不使用的镜片的排列相对于整个曝光对象区为二维地大致均匀的分布且没有规则性的排列，因此，即使进行二维点照射，也不会产生干涉条纹等光学的现象，能够在整个曝光对象区中实现均匀的光量减少。

在本实施方式中，在成为测量光量未达到目标光量的状况时，执行放电灯22的输出增加，但也可以预先凭经验取得成为那样的状况的时机，并每隔规定时间执行放电灯22的输出增加。关于灯的输出增加，通过测量装置确认测量光量是否达到了目标光量，但也可以使输入功率增加预先设定的恒定值。

关于使用了DMD32的光量调节中的使用的镜片的比例、即使用率，可以在满足曝光条件中的任意一个要素的范围内进行设定。使用率的范围取决于DMD的尺寸、像素间距、分辨率、DMD倾斜角度、光致抗蚀剂等感光体的多重曝光极限次数等。例如，可以在20％～100％的范围内进行设定。

关于使用的镜片的使用率，可以不是连续地设定，而根据要求的光量精度阶段性(例如每隔5％)地设定。此外，也可以构成为预先根据使用率生成调光过滤数据，存储到存储器中，并根据测量出的光量与目标光量之比，选择对应的调光过滤数据。

接下来，使用图16，对第6实施方式进行说明。在第6实施方式中，自灯点亮起动开始，在一定期间内，如第5实施方式那样，使DMD作为掩模工作，使功率增加。进而，在经过一定期间后，与第1实施方式同样地进行恒定照度点亮控制。

图16是示出第6实施方式的DMD使用率以及灯功率的变化的图。

如图16所示那样，自灯起动开始起，在一定期间(功率增强期间)内，为了使灯功率增加，将DMD的使用率D1设定为提供比不产生闪烁的初始极限功率大的功率。使用率D1比现有那样使放电灯同轴配置的情况下的使用率D2小，投影光大幅减少。在功率增强期间中，DMD的使用率D1不变化而为恒定。

另一方面，在使用具有多个放电灯、即设置有多个灯部的多灯式光源装置的情况下，将使用率D1设定为提供比最大的初始极限功率值大的功率。

为了进行恒定照度控制，灯功率在灯起动刚开始后被设定为较大的值，随着时间经过，电弧辉点靠近反射镜中心轴，因此，与现有的放电灯相比，功率上升率被抑制。在图16中，以实践线K4表示本实施方式的功率变化，以虚线K3表示现有的放电灯中的功率变化。

这样，使用DMD来减少投影光量，相应地，能够实现恒定照度点亮控制的功率增加，能够在维持恒定照度的情况下实现功率增强。

在经过了使功率增强的一定期间后，将DMD使用率设定为100％。由此，功率与DMD使用率变更同时地减少，而一定期间中的功率增加幅度较小，因此，功率减少幅度与以往相比减小。由此，能够防止急剧的功率减少导致的恒定照度点亮控制的不稳定、闪烁产生。在经过一定期间后，进行第1、第2实施方式相同的恒定照度点亮控制。

这样，根据第6实施方式，在曝光装置中，在自灯起动开始起预先设定的功率增强期间内，决定DMD的使用率D1，使DMD作为掩模/滤光器发挥作用，该曝光装置设置有光源装置，该光源装置具有沿水平方向配置的放电灯22、和反射面为旋转抛物面的反射镜21，放电灯22被配置在反射镜21的中心部、且灯中心轴E以从反射镜中心轴T起沿着铅直方向隔开距离d的方式平行地配置。进而，使功率增加，以成为恒定照度。

另外，关于灯起动刚开始之后的功率值，可以与第5实施方式同样地，基于检测出的使用率100％时的投影光的光量与目标光量来决定。

也可以替代步进重复，而应用连续的扫描方式。此外，也可以替代多重曝光方式，而采用进行单一的投射曝光的方式。此外，也可以使用DMD以外的光调制元件阵列，还能够应用放电灯以外的光源。此外，在使用掩模、中间掩模的曝光装置中，也可以另外装备DMD等光调制元件阵列作为专用滤光器件。

关于本发明，在不脱离由所附权利要求定义的本发明的主旨以及范围的情况下，能够进行各种变更、置换、替代。此外，在本发明中，无意限定于说明书所述的特定实施方式的处理、装置、制造、结构体、手段、方法以及步骤。如果是本区域技术人员，则应该认识到，能够从本发明的公开导出起到与这里所述的实施方式发挥的功能实质相同的功能或者实质发挥同等作用、效果的装置、手段、方法。因此，所附权利要求的范围希望包含在那样的装置、手段、方法的范围中。

本申请以日本申请(日本特愿2013-081666号、日本特愿2013-081663号、日本特愿2013-081670号、2013年4月9日申请)为基础申请，要求优先权，包含基础申请的说明书、附图以及权利要求的公开内容通过参照而被引用到本申请整体中。

标号说明

10：曝光装置；20：光源装置；21：反射镜；22：放电灯；50：控制器(光量调节部、照明控制部)。

Claims (11)

1.一种光源装置，其特征在于，所述光源装置具有：

至少1个放电灯，所述至少1个放电灯具有以使电极轴与灯中心轴一致的方式在放电管内相对配置的电极对；以及

至少1个反射镜，所述至少1个反射镜具备具有焦点的凹形反射面，将来自所述放电灯的光导向一个方向，

所述放电灯沿着反射镜中心轴被配置，

并且所述放电灯使所述放电灯起动时的电弧辉点从与所述反射镜的焦点对应的基准位置起，沿着与反射镜中心轴垂直的方向隔开规定的距离间隔。

2.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，

所述放电灯沿着水平方向被配置，

灯中心轴位于反射镜中心轴的铅直下方。

3.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，

支承所述电极对的电极支承棒的直径处于0.3mm～0.6mm的范围内，

灯中心轴从反射镜中心轴隔开电极支承棒直径的5％～45％的距离间隔。

4.根据权利要求3所述的光源装置，其特征在于，

灯中心轴从反射镜中心轴隔开电极支承棒直径的20％～25％的距离间隔。

5.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，

所述放电灯包含0.2mg/mm³以上的水银。

6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的光源装置，其特征在于，

所述光源装置还具有照明控制部，该照明控制部通过调节所述放电灯的功率，进行恒定照度点亮控制，

所述照明控制部在灯初始起动时，以比初始极限功率值大规定量的功率值来驱动所述放电灯，所述初始极限功率值与不产生闪烁的初始极限光量对应。

7.根据权利要求6所述的光源装置，其特征在于，

所述光源装置是具有多个放电灯和多个反射镜的多灯式光源装置，

所述照明控制部在灯初始起动时，以比多个放电灯各自的初始极限功率值中的最大初始极限功率值大的功率值来驱动所述放电灯。

8.一种曝光装置，其具有权利要求1～5中的任意一项所述的光源装置，所述曝光装置的特征在于，具有：

光量测量部，其测量向曝光对象区照射的投影光的光量；

光调制元件阵列，其具有二维地排列的多个光调制元件，将来自所述光源装置的照明光投影到被描绘体的曝光对象区；以及

光量调节部，其能够通过对所述放电灯的供给功率的控制，执行投影光的恒定照度点亮控制，并控制所述多个光调制元件，调节投影光的光量，

所述光量调节部通过从灯初始起动起，在规定期间内，设定不使用的光调制元件，使投影光的光量减少。

9.根据权利要求8所述的曝光装置，其特征在于，

所述光量调节部以在灯点亮起动时，提供比不产生闪烁的所述放电灯的最小极限功率大的功率的方式，设定不使用的光调制元件。

10.根据权利要求9所述的曝光装置，其特征在于，

所述光源装置是具有多个放电灯和多个反射镜的多灯式光源装置，

所述光量调节部在灯点亮起动时，以比多个放电灯各自的初始极限功率值中的最大初始极限功率值大的功率值来驱动所述放电灯。

11.根据权利要求8所述的曝光装置，其特征在于，

所述光量调节部将不使用的光调制元件设定为：相对于光调制元件排列区域为大致均匀的分布且为不规则的分布。