JP2006324435A - 光照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の超高圧水銀ランプを一斉点灯させた際に生ずる熱の問題や超高圧水銀ランプから放射される可視領域または赤外領域の光が隣接する他の光源に照射されることによって生ずる問題を良好に解決することのできる光照射装置を提供すること。
【解決手段】発光管内に０．０８ｍｇ／ｍｍ^３以上の水銀が封入された超高圧水銀ランプと、光軸が該超高圧水銀ランプの管軸と略一致して該超高圧水銀ランプを取り囲む反射鏡とからなる光源３を複数備え、各光源３から放射される光を光照射領域において重ね合わせて照射する光照射装置において、光源３は、光出射口を有する支持体５に互いに離間して固定され、前記離間する各光源３間に、隣接する光源３への光を遮断する隔離壁１５を設けたことを特徴とする光照射装置である。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光照射装置に係わり、特に、光源として、発光管内に０．０８ｍｇ／ｍｍ^３以上の水銀が封入された超高圧水銀ランプを使用した、半導体集積回路基板や液晶表示基板等に使用される光照射装置に関する。

従来、半導体集積回路基板や液晶表示基板の露光装置用の光源として、主に、発光物質として水銀を発光管内に０．０１ｍｇ／ｍｍ^３〜０．０５ｍｇ／ｍｍ^３程度封入した、入力電力が数ｋＷから数十ｋＷの大型の高圧水銀ランプが使用されてきた。

しかし、近年は、液晶表示基板の大面積化に伴い光照射領域の大きな露光装置が要求されるようになり、露光装置用の光源の大型化が要求されている。ところが光源の大型化は、高圧水銀ランプを構成する発光管や電極の大型化につながり、製作工数が大幅に増加するため製造コストが高くなるという問題を生じる。さらに、大型の高圧水銀ランプは、発光管内の電極に大電流を流す必要があるため、電極を構成する材料がタングステンの場合には、タングステンの蒸発が加速され発光管内壁にタングステンが付着してしまい、発光管が黒化するという問題が生じる。このような理由から、高圧水銀ランプの大型化は限界に近づきつつある。

このような問題の対策として、例えば、特開２００４−３６１７４６号公報には、液晶プロジェクタの光源として使用されている高圧水銀ランプよりも動作電圧が高い超高圧水銀ランプを複数使用した露光用光源装置が提案されている。

特開２００４−３６１７４６号公報

しかしながら、超高圧水銀ランプは、点灯時に熱源ともなるため、このようなランプを多数使用して露光装置を構成して、一斉に点灯した場合には、露光装置内部の周辺機器に悪影響を及ぼすおそれがある。例えば、フォトマスクや被処理体の温度を上昇させてしまい、露光処理が適切に行われなくなるという問題を生ずる。

また、超高圧水銀ランプを多数隣接して配置すると、超高圧水銀ランプから放射される可視領域または赤外領域の光が隣接する他の光源に照射されるために、（Ａ）超高圧水銀ランプの発光管表面が極めて高温となるため、発光管が容易に失透したり、（Ｂ）超高圧水銀ランプからの光を反射する反射鏡の表面が極めて高温となるため、反射鏡が破損したり、（Ｃ）超高圧水銀ランプと点灯電源との間に接続される給電線が熱によって溶断することによりショートする危険性等の問題を生ずる。

本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、複数の超高圧水銀ランプを一斉点灯させた際に生ずる熱の問題や超高圧水銀ランプから放射される可視領域または赤外領域の光が隣接する他の光源に照射されることによって生ずる問題を良好に解決することのできる光照射装置を提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
第１の手段は、発光管内に０．０８ｍｇ／ｍｍ^３以上の水銀が封入された超高圧水銀ランプと、光軸が該超高圧水銀ランプの管軸と略一致して該超高圧水銀ランプを取り囲む反射鏡とからなる光源を複数備え、前記各光源から放射される光を光照射領域において重ね合わせて照射する光照射装置において、前記光源は、光出射口を有する支持体に互いに離間して固定され、前記離間する各光源間に、隣接する光源への光を遮断する隔離壁を設けたことを特徴とする光照射装置である。

第２の手段は、第１の手段において、前記隔離壁内面は、黒色に着色されていることを特徴とする光照射装置である。

第３の手段は、第１の手段または第２の手段において、前記隔離壁は、前記光源の光軸方向に沿って前記支持体に設けられた筒状体で構成されていることを特徴とする光照射装置である。

第４の手段は、第１の手段乃至第３の手段のいずれか１つの手段において、前記隔離壁を冷却するための冷却手段を備えていることを特徴とする光照射装置である。

第５の手段は、第４の手段において、前記冷却手段は、冷却媒体を流通させるための流路を備えた冷却ブロックであって、該冷却ブロックを前記隔離壁に当接させたことを特徴とする光照射装置である。

第６の手段は、第１の手段乃至第４の手段のいずれか１つの手段において、前記支持体の中央側に支持された前記光源は、その周縁側に支持された前記光源に比して、光照射領域からの離間距離が大きいことを特徴とする光照射装置である。

第７の手段は、第１の手段において、複数の前記光源と、該光源を互いに離間して固定する前記支持体と、離間する前記各光源間に設けられた前記隔離壁とから光源ユニットを構成し、該光源ユニットを複数配列したことを特徴とする光照射装置である。

第８の手段は、第１の手段において、前記支持体の中央側に配置された前記光源間の離間距離が、該中央側に配置された光源よりも周縁側に配置された光源間の離間距離に比して大きくなるように構成されていることを特徴とする光照射装置である。

第９の手段は、第１の手段または第２の手段において、前記支持体から光軸方向に一体的に伸び、光源収納空間を形成する区画壁を設け、該区画壁は、前記隔離壁を兼ねることを特徴とする光照射装置である。

第１０の手段は、第９の手段において、前記区画壁は、冷却媒体を流通させるための流路を備えていることを特徴とする光照射装置である。

第１１の手段は、第１の手段乃至第１０の手段のいずれか１つの手段において、前記光源は、該光源を冷却するための冷却手段を備えていることを特徴とする光照射装置である。

請求項１に記載の発明によれば、隔離壁によって光源から放射された可視光及び赤外光が他の光源に放射されることを防止することができ、また隔離壁がヒートシンクとしての機能を果たすことになり、光源を効率良く冷却することができ、超高圧水銀ランプが失透したり、反射鏡が破損する等の問題を解決することができる。

請求項２に記載の発明によれば、光源から反射鏡を透過した可視光及び赤外光がこれらの光を出射した光源に向けて反射しないようにすることができる。

請求項３に記載の発明によれば、隔離壁を支持体に対して容易に組み立てることができる。

請求項４に記載の発明によれば、隔離壁内の超高圧水銀ランプから放射された可視光及び赤外光によって生じた輻射熱を排出し、隔離壁内の温度上昇を防止することができる。

請求項５に記載の発明によれば、隔離壁が高温となったとしても、流路に冷却媒体を流通させることにより、隔離壁を冷却することができるので、隔離壁の内部に熱がこもることを防止することができる。

請求項６に記載の発明によれば、中央側に位置する光源を覆う隔離壁において、冷却面積が増大するため、隔離壁がヒートシンクとしての機能を果たすことになり、光源における冷却を効率良く行うことができる。

請求項７に記載の発明によれば、複数の光源ユニットを組み立てて配列することにより、容易に大型の光源ユニット群を構成することができる。

請求項８に記載の発明によれば、支持体の中央側において隣合う光源間の離間距離を大きくすることにより、中央部に熱がこもることを防止することができ、支持体に固定された全ての光源を均一に冷却することができる。

請求項９に記載の発明によれば、支持体と隔離壁が一体に形成されるため、光源ユニットの構成が簡素化される。

請求項１０に記載の発明によれば、区画壁（隔離壁）が高温となったとしても、流路に冷却媒体を流通させることにより、区画壁（隔離壁）を冷却することができ、区画壁（隔離壁）の内部に熱がこもることを防止することができる。

請求項１１に記載の発明によれば、超高圧水銀ランプや反射鏡がより一層冷却されるため、超高圧水銀ランプが失透したり、反射鏡が破損する等の問題をより一層容易に解決することができる。

以下に、本発明に係る光照射装置の基本構成及び光源ユニットの各実施形態を図１乃至図１３を用いて説明する。

図１は、後述する各実施形態に示す光源ユニットの特徴を除いた、本発明に係る光照射装置の基本構成を示す図である。
同図において、１は超高圧水銀ランプ、２は反射鏡、３は超高圧水銀ランプ１及び反射鏡２から構成される光源、４は複数個配設された光源３からなる光源部、５は各光源３を支持する支持体、６は光源３からの光を放射する支持体５に設けられた光出射口、７は各光源３から放射された光の照度分布を均一にするインテグレータ、８はコリメータ、９はマスクステージ、１０はマスク、１１はワーク、１２はワークステージ、１３は各超高圧水銀ランプ１に電力を供給する点灯電源である。

この光照射装置は、同図に示すように、光源部４が複数の光源３から構成され、各光源３は支持体５により個別に支持されている。支持体５は、放射面又は楕円面に沿って緩やかな曲面形状に形成されており、各光源３から放射される光が、光照射領域であるインテグレータ７の入射面において重なり合うように、支持体５の周縁部に向かうにつれて、光源３を徐々に傾けて支持している。

インテグレータ７には、複数の光源３から放射された光が重ね合わされて入射する。インテグレータ７から出射した光は、コリメータ８により平行光にされ、マスクステージ９に保持されたマスク１０を介してワークステージ１２上に保持されたレジスト等の感光剤が塗布された液晶パネルや半導体集積回路基板等のワーク１１上の感光剤を露光する。

次に、光源ユニットの第１の実施形態を図２乃至図４を用いて説明する。
図２は本実施形態の発明に係る光照射装置の光源ユニットの光出射方向とは逆方向側から見た斜視図、図３は本実施形態の発明に係る光照射装置の光源ユニットの光出射方向側から見た正面図、図４は光源ユニットを構成する１つの光源を拡大して示した側面断面図である。

これらの図において、１４は複数の各光源３が支持体５に互いに離間して固定され、離間する各光源３間に隔離壁１５を備える光源ユニット、１５は離間する光源３間に、光源３から放射された可視領域または赤外領域の光が周辺の光源３に照射されるのを遮断する隔離壁、１６は支持体５に取り付けられ、例えば、ガスボンベ等のガス供給手段によって供給されるエアー等の冷却媒体１８を流通させるための第１の流路、１７は第１の流路１６の長手方向に沿って間隔を隔てて第１の流路１６に連通する第２の流路、１８は第１の流路１６に導入される冷却媒体、１９は支持体５に設けられた光源ユニット１４の光出射方向とは反対方向にエアー等の冷却媒体を流通させるために設けられた冷却用導風口、２０は反射鏡２の前面に設けられた前面ガラス、２１は支持体５に嵌め込まれた反射鏡２の先端部が適正に進入されることを確保するストッパ、２２は支持体５の凹部に設けられ押圧部材２３を反射鏡２の方向に押圧する弾性部材、２３は弾性部材２２に押圧されて反射鏡２の凹部に押圧される押圧部材、２４は弾性部材２２及び押圧部材２３からなり反射鏡２を支持体５に固定する固定部材、２５は第２の流路１７を隔離壁１４に貫通させるために設けられた開口（貫通穴、切欠き等を含む）、２６は第２の流路１７を反射鏡２に貫通させるために設けられた開口（貫通穴、切欠き等を含む）、２７は超高圧水銀ランプ１の一方の電極から導出された給電線を反射鏡２に貫通させるために設けられた貫通穴、２８はベース部材、２９は超高圧水銀ランプ１及び反射鏡２を冷却した後の冷却媒体を排出するために設けられた排気口である。

なお、その他の構成は、図１に示す同符号の構成に対応するので説明を省略する。また、図２及び図３に示す光源ユニット１４は平面形状に形成されているが、実際は、図１において説明したように、放射面又は楕円面に沿って緩やかな曲面形状に形成されている。

ここで、超高圧水銀ランプ１は、例えば、石英ガラスからなる発光管内に１対のタングステンからなる電極が対向して配置され、発光管内には、０．０８ｍｇ／ｍｍ^３〜０．３０ｍｇ／ｍｍ^３の水銀と、希ガスと、ハロゲンとを封入し、電極間距離が０．５〜２．０ｍｍに形成されている。ハロゲンの封入量を２×１０^−４〜７×１０^−３μｍｏｌ／ｍｍ^３とすると、ハロゲンの働きによって発光管の黒化・白濁が抑制され、所定の光透過率が維持される。
このような超高圧水銀ランプ１は、半導体集積回路基板や液晶表示基板の露光に使用される３００ｎｍ〜４５０ｎｍの紫外領域の光を効率良く放射するとともに、高い輝度を有する。

反射鏡２は、放物面反射鏡または楕円反射鏡であり、その内表面には、３００ｎｍ〜４５０ｎｍの紫外領域の光を反射させる誘電体多層膜が形成されている。光出射方向側の開口には、超高圧水銀ランプ１が万が一破裂した際に、ランプの破片が飛散することを防止するために前面ガラス２０が嵌め込まれている。また反射鏡２の外側面には、第２の流路１７を導入する開口２６、押圧部材２３を嵌め込む凹部、及び給電線を引き出すための貫通穴２７が形成されている。また反射鏡２の首部には、絶縁を確保するためのベース部材２８が取り付けられており、ベース部材２８には、冷却媒体を光出射方向とは反対方向に排出するための排気口２９が設けられている。また超高圧水銀ランプ１と反射鏡２とは、反射鏡２の第１焦点と超高圧水銀ランプ１の輝点が形成されるべき箇所とが一致するように固定されている。

ここで、反射鏡２を、ホウケイ酸ガラスで構成した場合は、石英ガラスに比べて安価であるため、作製に要するコストを下げることができるという利点がある。
ただし、反射鏡２をホウケイ酸ガラスで構成した場合は、光源３を隔離壁１５から離間させることが望ましい。なぜなら、ホウケイ酸ガラスからなる反射鏡２を隔離壁１５に当接させると、反射鏡２の表面と内部とで温度差が生じるため、ホウケイ酸ガラスの熱膨張率が高いことに起因して、高温の部分（反射鏡２の内側部分）が膨張するのに対して比較的低温の部分（反射鏡２の外側部分）は膨張しないことにより、反射鏡２が破損するおそれがある。
反射鏡２を石英ガラスや結晶化ガラスで構成した場合は、ホウケイ酸ガラスの場合と異なり、反射鏡２を隔離壁１５に当接させることができるため、冷却効率を向上させることができる。その理由は、反射鏡２が石英ガラスや結晶化ガラスからなる場合、ガラスの熱膨張率が小さいため、隔離壁１５を反射鏡２に当接させたとしても、反射鏡２が破損するおそれがない。
また、反射鏡２をアルミニウム等の金属で構成した場合は、反射鏡２の破損の心配は全くなく、反射鏡２を隔離壁１５に当接させることができるため、冷却効率を向上させることができる。

支持体５は、光源３の個数に等しい個数の光出射口となる貫通穴が形成されており、この貫通穴には、ストッパ２１に反射鏡２を当接させることにより、光源３の光軸方向の位置決めが行われる。また支持体５には、バネ等の弾性部材２２とその先端に金属、セラミック等からなる反射鏡２に当接する押圧部材２３とからなる固定部材２４が設けられている。

隔離壁１５は、例えば、アルミニウム等の伝熱材料からなる筒状体で構成されており、その外側面には、超高圧水銀ランプ１を冷却するための第２の流路を導入するための開口２５が形成されている。また各隔離壁１５内面は黒色のアルマイト処理が施されており、反射鏡２を透過した可視光及び赤外光がこれらの光を出射した光源３に向けて反射しないように構成されている。隔離壁１５は、支持体５から光軸方向へ延びて形成され、少なくとも光源３のアーク部まで覆うように構成されている。

光源ユニット１４の組み立ては、光源３を支持体５の貫通穴に対して、位置決め部がストッパ２１にぶつかるまでスライドさせ、反射鏡２の外側面に設けられた凹部に押圧部材２３を嵌め込ませることによって、光軸方向の位置決めが行われるとともに、反射鏡２が支持体５に固定される。その後、光源３の外側面を覆うように隔離壁１５を支持体５に被せ、支持体５に対して接着固定する。

なお、光源３の超高圧水銀ランプ１に給電する点灯電源１３は図１に示すように、１つの光源３に対して１つの点灯電源１３によって電力が供給されるように光源３と同数設けられている。これにより、例えば、光源ユニット１４において、１本の超高圧水銀ランプ１が失透した場合に、当該超高圧水銀ランプ１のみへの給電を停止することにより、他の超高圧水銀ランプ１を点灯させた状態で不具合の生じたランプのみを交換することができるので、製造ラインを止めることなく露光処理を継続することができる。また各光源３のベース部材２８及び反射鏡２に設けられた貫通穴２７から導出された２本の給電線は、コネクタによって結束され、各点灯電源１３に電気的に接続される。

次に本実施形態の発明に係る光源ユニットの冷却について説明する。
第１の冷却手段は、隔離壁１５内の超高圧水銀ランプ１から放射された可視光及び赤外光によって生じた輻射熱を、支持体５に設けられた冷却用導風口１９から流入された冷却媒体によって隔離壁１５後部に排出し、隔離壁１５内の温度上昇を防止することである。
また、第２の冷却手段は、支持体５に光源３を冷却するための冷却媒体を流通するための複数の第１の流路１６を各光源３の隙間に位置するように支持体５に設けられた凹所に配置固定し、さらに第１の流路１６の長手方向に沿って間隔を隔てて第１の流路１６に連通する複数の第２の流路１７を概ね等間隔に光源３と同数設け、第１の流路１６を通って第２の流路１７に導入された冷却媒体を、隔離壁１５及び反射鏡２に設けられた開口２５，２６に挿通された第２の流路１７によって反射鏡２内に導入し、超高圧水銀ランプ１に吹き付けることである。超高圧水銀ランプ１に吹き付けられた後の冷却媒体は、反射鏡２の首部に設けられたベース部材２８の排気口２９から光源３の外部へ排出される。排気口２９から排出された冷却媒体は、光源ユニット１４の外部に設けられた不図示のダクト等の吸引手段により光源ユニット１４の外部へと排出される。第２の流路１７はその開口径、全長等を調整することにより光源３を有効に冷却することができる。

このように、本実施形態の発明に係る光源ユニット１４によれば、超高圧水銀ランプ１を点灯させた際に、超高圧水銀ランプ１から放射されて反射鏡２を透過した可視領域または赤外領域の光を隔離壁１５によって他の光源３に照射されること阻止することができる。また冷却用導風口１９から導入された冷却媒体によって隔離壁１５の輻射熱を排出することができるので、光源ユニット１４の高温化を防止することができる。また第２の流路１７から導入された冷却媒体によって超高圧水銀ランプ１や反射鏡２が冷却されるため、超高圧水銀ランプ１が失透したり、反射鏡２が破損する等の問題を解決することができる。

次に、光源ユニットの第２の実施形態を図５乃至図６を用いて説明する。
図５は本実施形態の発明に係る光照射装置の光源ユニットの光出射方向とは逆方向側から見た斜視図、図６（ａ）、（ｂ）は図５に示す冷却ブロックの断面図である。
これらの図において、３０はアルミ材等からなる冷却媒体３２を流通させるための流路３１を備えた冷却ブロック、３１は銅管等からなる冷却ブロック３０に設けられた流路、３２は冷却水等の冷却媒体である。

なお、その他の構成は図２に示す同符号の構成に対応するので説明を省略する。また、図５に示す光源ユニット１４は平面形状に形成されているが、実際は、図１において説明したように、放射面又は楕円面に沿って緩やかな曲面形状に形成されている。また、本実施形態の光源ユニット１４においてもさらに第１の実施形態の光源ユニット１４と同様に第１及び第２の冷却手段を備えるようにしてもよい。

これらの図に示すように、この冷却ブロック３０は、光源３の外側面を覆う隔離壁１５に当接するように光源３間の隙間に設けられている。また、冷却媒体３２を流通するための流路３１となるＵ字管は、図６（ａ）に示すように、Ｕ字形状を有する凹所に配置されている。また、このような構成に代えて、図６（ｂ）に示すように、冷却ブロック３０を２つ割り構造にして、Ｕ字管を挟んで埋設するように構成してもよい。

このように、本実施形態の発明に係る光源ユニット１４によれば、超高圧水銀ランプ１を点灯させた際に、超高圧水銀ランプ１から放射されて反射鏡２を透過した可視領域または赤外領域の光を隔離壁１５によって他の光源３に照射されることを阻止することができる。その結果、隔離壁１５が高温となったとしても、流路３１となるＵ字管の端部から、例えば、ポンプ等の冷却水循環手段を接続してＵ字管の内部に冷却水等の冷却媒体３２を流通させることにより、隔離壁１５を冷却することができる。これにより隔離壁１５の内部に熱がこもることを防止することができるため、超高圧水銀ランプ１が失透したり、反射鏡２が破損したり、給電線がショートするといった不具合を回避することができる。

次に、光源ユニットの第３の実施形態を図７乃至図１０を用いて説明する。
図７（ａ）は本実施形態の発明に係る光照射装置の光源ユニットを光出射方向側から見た斜視図、図７（ｂ）は本実施形態の発明に係る光照射装置の光源ユニットを光出射方向側とは逆方向側から見た斜視図、図８は図７（ａ）に示す光源ユニットのＡ−Ａから見た断面図、図９は図７（ａ）に示す光源ユニット１４を複数個（４個）配列して構成した光源ユニット群の光出射方向側から見た斜視図である。

なお、これらの図に示す構成は図２に示す同符号の構成に対応するので説明を省略する。また、図７乃至図９に示す光源ユニットまたは光源ユニット群は略平面形状に形成されているが、実際は、図１において説明したように、放射面又は楕円面に沿って緩やかな曲面形状に形成されている。また本実施形態の光源ユニットにおいても第１の実施形態の光源ユニットと同様に第１及び第２の冷却手段を備えるようにしてもよい。

本実施形態の発明に係る光源ユニット１４は、図７乃至図８に示すように、その中央側に配置された光源３の列（ｎ_３）がその周縁側に配置された光源３の列（ｎ_２、ｎ_４）に比べて、光照射領域からの離間距離が大きく、さらに光源３の列（ｎ_２、ｎ_４）がその周縁側に配置された光源３の列（ｎ_１、ｎ_５）に比べて、光照射領域からの離間距離が大きくなるように構成されている。即ち、光源ユニット１４の中央側に配置された光源３の列に近づくにつれて、光照射領域からの離間距離が大きくなるよう、隣合う光源３の列に段差が設けられている。
なお、隣合う光源３の列に段差を設ける構成に代えて、中央側に配置された光源３の行（ｍ_３）に近づくにつれて光照射領域からの離間距離が大きくなるように、隣合う光源３の行に段差を設けるように構成してもよい。

また、支持体５は、光源ユニット１４の中央側の列または行に向かうにつれて光照射領域からの離間距離が増すように、隣接する列または行を構成する支持体５間で段差が形成されている。

図８に示すように、段差の全長Ｌ１は、支持体５の最もインテグレータ７側（周縁側）の面からインテグレータ７面までの距離に対して１％以内の範囲にあることが好ましい。段差の全長Ｌ１をこの数値範囲に設定することにより、所定の光照射照度を満足させることができるとともに、後述の冷却効果をもたせることができる。

本実施形態の発明に係る光源ユニット群は、図９に示すように、例えば、２５個の光源３が５行×５列に配置された光源ユニット１４を、２行×２列に配置することにより構成される。その結果、１００個の光源３からなる光照射装置を容易に構成することができる。

なお、図９においては、隣合う光源３の列に段差が設けた光源ユニット１４を４個配列するように構成したが、隣合う光源の列に段差を設けた光源ユニットと隣合う光源の行に段差を設けた光源ユニットとを組み合わせて光源ユニット群を構成するようにしてもよい。

本実施形態の光源ユニット乃至光源ユニット群によれば、光源ユニット１４の中央側に位置する光源３は当該光源３よりも周縁側に位置する光源３に比べて冷却されにくいため、超高圧水銀ランプ１の失透や反射鏡２の破損等の不具合を生じるおそれがあったが、光源３間に段差を設けることにより、中央側に位置する光源３を覆う隔離壁１５において、冷却面積が増大するため、隔離壁１５がヒートシンクとしての機能を果たすことになり、光源３における冷却を効率良く行うことができ、上記の不具合を回避することができる。

次に、光源ユニットの第４の実施形態を図１０を用いて説明する。
図１０は本実施形態の発明に係る光照射装置の光源ユニットを光出射方向側から見た斜視図である。
なお、同図に示す構成は図２に示す同符号の構成に対応するので説明を省略する。また、図１０に示す光源ユニット１４は略平面形状に形成されているが、実際は、図１において説明したように、放射面又は楕円面に沿って緩やかな曲面形状に形成されている。また本実施形態の光源ユニット１４においても第１の実施形態の光源ユニット１４と同様に第第１及び２の冷却手段を備えるようにしてもよい。

本実施形態の発明に係る光源ユニット１４は、同図に示すように、例えば２５個の光源３を使用し、支持体５の中心に固定された光源３と、この光源３の周囲に配置される光源群であって、前記光源３に比べて光照射領域に接近する第１の光源群と、この第１の光源群の周囲に配置される光源群であって、第１の光源群に比べて光照射領域に接近する第２の光源群とを備え、全体として、光源ユニット１４の外観がピラミッド状になるように構成する。
この光源ユニット１４の支持体５は、光源ユニット１４の中心部に近づくにつれて光照射領域からの離間距離が増すように段差が形成されている。
なお、請求項６において、「支持体の中央側に支持された前記光源」とは、支持体５の中央側に配置された光源３の列又は行、及び支持体５の中心に配置された光源３を意味するものとする。

本実施形態の発明に係る光源ユニット１４を複数個を用いて、図９に示すように、光源ユニット群を構成することができる。

本実施形態の光源ユニット乃至光源ユニット群によれば、第３の実施形態の発明と同様の効果を奏することができる。

次に、光源ユニットの第５の実施形態を図１１を用いて説明する。
図１１（ａ）は本実施形態の発明に係る光照射装置の光源ユニットを複数個（４個）配列して構成した光源ユニット群の光出射方向側から見た斜視図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）に示す光源ユニット群を光出射方向とは逆方向側側から見た斜視図である。

なお、これらの図に示す構成は図２に示す同符号の構成に対応するので説明を省略する。また、これらの図に示す光源ユニット群は略平面形状に形成されているが、実際は、図１において説明したように、放射面又は楕円面に沿って緩やかな曲面形状に形成されている。また本実施形態の光源ユニット群においても第１の実施形態の光源ユニットと同様に第１及び第２の冷却手段を備えるようにしてもよい。

本実施形態の発明に係る光源ユニット群は、これらの図に示すように、例えば、２５個の光源３が５行×５列に配置された光源ユニット１４を、２行×２列に配置することにより構成されており、その結果、１００個の光源３からなる光源ユニット群が構成される。

各光源ユニット１４は、隣合う光源３の列との間に段差が形成されており、このような光源ユニットを２行×２列配置することにより、光源ユニット群の中央側の列が最も光照射領域からの離間距離が大きく、周縁側の列ほど光照射領域からの離間距離が小さくなるように構成される。

本実施形態の光源ユニット群によれば、第３の実施形態の発明と同様の効果を奏することができる。

次に、光源ユニットの第６の実施形態を図１２を用いて説明する。
図１２は本実施形態の発明に係る光照射装置の光源ユニットを光出射方向側から見た正面図である。

なお、同図に示す構成は図２に示す同符号の構成に対応するので説明を省略する。また、同図に示す光源ユニットは平面形状に形成されているが、実際は、図１において説明したように、放射面又は楕円面に沿って緩やかな曲面形状に形成されている。また本実施形態の光源ユニットにおいても第１の実施形態の光源ユニットと同様に第１及び第２の冷却手段を備えるようにしてもよい。

同図に示すように、本実施形態の光源ユニット１４は、支持体５の中央側に配置された光源３間の離間距離が、該中央側に配置された光源３よりも支持体５の周縁側に配置された光源３間の離間距離に比べて大きく構成されている。

本実施形態の発明に係る光源ユニット１４によれば、複数の光源３を密集して一斉に点灯させた場合、中央側に位置する光源３は冷却されにくいため、隔離壁１５の内部に熱がこもり易いが、支持体５の中央側に配置された光源３間の離間距離を大きくすることにより、中央部に熱がこもることを防止することができ、支持体５に固定された全ての光源３を均一に冷却することができる。

次に、光源ユニットの第７の実施形態を図１３を用いて説明する。
図１３は本実施形態の発明に係る光照射装置の光源ユニットを光出射方向とは逆方向側から見た図である。

同図において、３３は支持体５から光軸方向に一体的に伸び、光源収納空間を形成する隔離壁を兼ねた区画壁、３４は区画壁３３内に設けられた流路、３５は冷却水等の冷却媒体である。なお、その他の構成は図２に示す同符号の構成に対応するので説明を省略する。また、同図に示す光源ユニット１４は略平面形状に形成されているが、実際は、図１において説明したように、放射面又は楕円面に沿って緩やかな曲面形状に形成されている。また、本実施形態の光源ユニット１４においても第１の実施形態の光源ユニット１４と同様に第１及び第２の冷却手段を備えるようにしてもよい。

同図に示すように、本実施形態の光源ユニット１４は、支持体５に光源３の個数に応じて貫通穴が設けられ、区画壁３３によって全体がハニカム状に形成されている。貫通穴の前面側が光出射口となり、区画壁３３によって形成される貫通穴の後面側が光源３の挿入口となる。
光源３は、区画壁３３によって形成される貫通穴に対し、区画壁３３に沿ってスライドさせて挿入され、支持体５に嵌め込まれ光軸方向に位置決めされるとともに固定される。
冷却媒体３５を流通させるための流路３４は、Ｕ字形状に形成され、区画壁３３内を貫通するように設けられている。流路３４の端部には、不図示のポンプ等の冷却媒体３５を循環するための循環手段が接続されている。

露光処理中において、光源３は、支持体５に設けられた隔離壁を兼ねる区画壁３３によって周辺の光源３からの可視領域及び赤外領域の光が遮断される。区画壁３３が高温になったとしても、流路３４に冷却媒体３５を流通させることにより、区画壁３３に当接している反射鏡２を効率良く冷却することができる。これにより、区画壁３３の内部に熱がこもることが防止されるため、超高圧水銀放電ランプ１が失透したり、反射鏡２が破損するといった不具合の生ずることを防止することができる。

各実施形態に示す光源ユニットの特徴を除いた、本発明に係る光照射装置の基本構成を示す図である。 第１の実施形態の発明に係る光照射装置の光源ユニットの光出射方向とは逆方向側から見た斜視図である。 第１の実施形態の発明に係る光照射装置の光源ユニットの光出射方向側から見た正面図である。 図３に示す光源ユニットを構成する１つの光源を拡大して示した側面断面図である。 第２の実施形態の発明に係る光照射装置の光源ユニットの光出射方向とは逆方向側から見た斜視図である。 図５に示す冷却ブロックの断面図である。 第３の実施形態の発明に係る光照射装置の光源ユニットを光出射方向側及び光出射方向側とは逆方向側から見た斜視図である。 図７に示す光源ユニットのＡ−Ａから見た断面図である。 図７に示す光源ユニットを複数個（４個）配列して構成した光源ユニット群の光出射方向側から見た斜視図である。 第４の実施形態の発明に係る光照射装置の光源ユニットを光出射方向側から見た斜視図である。 第５の実施形態の発明に係る光照射装置の光源ユニットを複数個（４個）配列して構成した光源ユニット群の光出射方向側及び光出射方向とは逆方向側側から見た斜視図である。 第６の実施形態の発明に係る光照射装置の光源ユニットを光出射方向側から見た正面図である。 第７の実施形態の発明に係る光照射装置の光源ユニットを光出射方向とは逆方向側から見た図である。

符号の説明

１ 超高圧水銀ランプ
２ 反射鏡
３ 光源
４ 光源部
５ 支持体
６ 光出射口
７ インテグレータ
８ コリメータ
９ マスクステージ
１０ マスク
１１ ワーク
１２ ワークステージ
１３ 点灯電源
１４ 光源ユニット
１５ 隔離壁
１６ 第１の流路
１７ 第２の流路
１８ 冷却媒体
１９ 冷却用導風口
２０ 前面ガラス
２１ ストッパ
２２ 弾性部材
２３ 押圧部材
２４ 固定部材
２５ 開口（貫通穴、切欠き等を含む）
２６ 開口（貫通穴、切欠き等を含む）
２７ 貫通穴
２８ ベース部材
２９ 排気口
３０ 冷却ブロック
３１ 流路
３２ 冷却媒体
３３ 区画壁
３４ 流路
３５ 冷却媒体

Claims (11)

1. 発光管内に０．０８ｍｇ／ｍｍ^３以上の水銀が封入された超高圧水銀ランプと、光軸が該超高圧水銀ランプの管軸と略一致して該超高圧水銀ランプを取り囲む反射鏡とからなる光源を複数備え、前記各光源から放射される光を光照射領域において重ね合わせて照射する光照射装置において、
   前記光源は、光出射口を有する支持体に互いに離間して固定され、前記離間する各光源間に、隣接する光源への光を遮断する隔離壁を設けたことを特徴とする光照射装置。
2. 前記隔離壁内面は、黒色に着色されていることを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
3. 前記隔離壁は、前記光源の光軸方向に沿って前記支持体に設けられた筒状体で構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光照射装置。
4. 前記隔離壁を冷却するための冷却手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つの請求項に記載の光照射装置。
5. 前記冷却手段は、冷却媒体を流通させるための流路を備えた冷却ブロックであって、該冷却ブロックを前記隔離壁に当接させたことを特徴とする請求項４に記載の光照射装置。
6. 前記支持体の中央側に支持された前記光源は、その周縁側に支持された前記光源に比して、光照射領域からの離間距離が大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１つの請求項に記載の光照射装置。
7. 複数の前記光源と、該光源を互いに離間して固定する前記支持体と、離間する前記各光源間に設けられた前記隔離壁とから光源ユニットを構成し、該光源ユニットを複数配列したことを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
8. 前記支持体の中央側に配置された前記光源間の離間距離が、該中央側に配置された光源よりも周縁側に配置された光源間の離間距離に比して大きくなるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
9. 前記支持体から光軸方向に一体的に伸び、光源収納空間を形成する区画壁を設け、該区画壁は、前記隔離壁を兼ねることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光照射装置。
10. 前記区画壁は、冷却媒体を流通させるための流路を備えていることを特徴とする請求項９に記載の光照射装置。
11. 前記光源は、該光源を冷却するための冷却手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１つの請求項に記載の光照射装置。

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