JP2007012777A

JP2007012777A - 光照射装置

Info

Publication number: JP2007012777A
Application number: JP2005189921A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Mori; 和之森; Hiroichi Kamei; 宏市亀井; Tetsuya Kitagawa; 鉄也北川
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 2005-06-29
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2007-01-18

Abstract

【課題】大きな光照射領域が得られると共に、複数の光源ユニットにより形成される発光部の構造が簡素なものである光照射装置、大きな光放射領域が得られると共に、複数の光源ユニットにより形成される発光部の構造が簡素なものであり、かつ冷却機構が設けられてなるものであっても、その構造が簡素なものである光照射装置を提供する。
【解決手段】光照射装置は、超高圧水銀ランプと、点灯装置と、反射鏡とを備えた光源ユニットが複数配設されてなり、複数の光源ユニットの各々から投射されて重なり合った光が光照射領域に照射され、複数の光源ユニットは、互いに隣り合うもの同士が反射鏡が接触するよう配置され、反射鏡の各々が金属よりなるものであり、この反射鏡にその一端が超高圧水銀ランプにおける反射鏡の光投射口側に接続された給電線が接続されることにより、点灯装置から超高圧水銀ランプに電力を供給するための給電路が形成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、光照射装置に関し、更に詳しくは、半導体装置の製造工程および液晶表示基板の製造工程などにおける露光処理を行うための光源として用いられる、０．０８ｍｇ／ｍｍ³以上の水銀が封入されてなる超高圧水銀ランプを備えた光照射装置に関する。

従来、半導体装置の製造工程や液晶表示基板の製造工程においては、露光処理を行うための光源として、主として発光物質として０．０１〜０．０５ｍｇ／ｍｍ³の量の水銀が封入され、消費電力が数ｋＷ乃至数１０ｋＷである高圧水銀ランプよりなる光源ランプを備えた光照射装置が広く用いられている。

近年、特に液晶表示基板の製造工程に用いられる光照射装置においては、液晶表示基板の大面積化に伴って光照射領域の拡張化が要請されており、この要請に対応するために、光源ランプを大型化することが必要とされているが、光源ランプとしての高圧水銀ランプの大型化は、その構成部材である放電容器や電極材料が大型化されることによって製造コストや製造工程数が大幅に増加してしまうというおそれがある。しかも、大型の高圧水銀ランプにおいては、放電容器における発光管部内の発光空間に配置されている電極に対して大きな電流を供給する必要があるため、特に電極を構成する材料がタングステンである場合には、タングステンが蒸発し、その蒸発したタングステンが発光管部の内壁に付着することに起因して放電容器に黒化が生じやすくなる、という問題がある。従って、光源ランプを要請に応じて大型化することが困難となってきている。

このような問題を解決するために、光源ランプとして、通常、プロジェクター装置の光源ランプとして用いられている、高圧水銀ランプよりも大きな動作圧力で作動する超高圧水銀ランプを用い、この超高圧水銀ランプと、当該超高圧水銀ランプに覆い被さるように配置され、超高圧水銀ランプから放射される光を高い効率で前方に投射するための反射鏡とよりなる光源ユニットを複数備えてなる光照射装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

このような構成の光照射装置の或る種のものとしては、例えば図１１および図１２に示すように、超高圧水銀ランプ８３と、ガラス製の凹状の基材の内表面に誘電体多層膜などよりなる反射面が形成されてなる構成の反射鏡８４と、当該反射鏡８４の光投射口８４Ａを塞ぐように設けられた前面ガラス８９とを備えた光源ユニット８２を複数有し、これらの光源ユニット８２が、支持部材８６によって個別に支持され、緩やかに湾曲した連続する光源ユニット配置用面に沿って密に配置されてなる発光部８１を備えてなる構成のものがある。
この光照射装置によれば、発光部８１を構成する複数の光源ユニット８２の各々において、当該光源ユニット８２を構成する超高圧水銀ランプ８３から放射された光が反射鏡８４の光投射口８４Ａから投射されることにより、複数の光源ユニット８２の各々から投射された光が、重なり合うようにして発光部８１からインテグレータレンズ１６に向かって出射され、インテグレータレンズ１６に入射されて合成された後、折り返しミラー１７によって反射され、この反射光のうちのマスクステージ１８に支持されたマスク１８Ａの光透過部を透過した光のみがワークステージ１９上に載置されている光照射対象体１に対して照射される。図１１には、発光部８１から出射された光が光照射領域に至るまでの光路が示されている。

しかしながら、このような複数の光源ユニット８２を備えた光照射装置においては、当該複数の光源ユニット８２の各々に超高圧水銀ランプ８３を点灯するための点灯装置８５が反射鏡８４の背面に設けられており、この直流電源２８を介して商用電源２９に接続された点灯装置８５の各々には、超高圧水銀ランプ８３における反射鏡８４の背面側に接続された給電線８７Ａと共に、当該超高圧水銀ランプ８３における反射鏡８４の光投射口８４Ａ側に接続された給電線８７Ｂが、当該反射鏡８４に形成された貫通孔よりなる給電線導出口８４Ｂを介して反射鏡８４の背面に引き回されて接続されているため、このような給電線８７Ｂの引き回し構造や点灯装置８５と給電線８７Ａ、８７Ｂとの接続構造が複雑になってしまう、という問題がある。

また、複数の光源ユニットを備えた光照射装置には、当該複数の光源ユニットが互いに隣り合うもの同士が隣接した状態で配設されていると共に、これらの光源ユニットを構成する反射鏡が可視域の光および赤外域の光を透過するものであることから、これらの光の作用などによって反射鏡自体と共に超高圧水銀ランプが過熱されてしまうため、この反射鏡と超高圧水銀ランプとの過熱を防止するために個々の反射鏡における外表面の光投射方向後方に冷却フィンが設けられてなる構成のものがあるが、このような場合においては、冷却フィンよりなる冷却機構の構造が複雑になってしまう、という問題もある。

特開２００４−３６１７４６号公報

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、大きな光照射領域が得られると共に、複数の光源ユニットにより形成される発光部の構造が簡素なものである光照射装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、大きな光放射領域が得られると共に、複数の光源ユニットにより形成される発光部の構造が簡素なものであり、かつ冷却機構が設けられてなるものであっても、その構造が簡素なものである光照射装置を提供することにある。

本発明の光照射装置は、０．０８ｍｇ／ｍｍ³以上の水銀が封入されてなる超高圧水銀ランプと、当該超高圧水銀ランプを点灯する点灯装置と、その光軸が超高圧水銀ランプの管軸に略一致し、当該超高圧水銀ランプに覆い被さるように配置された、超高圧水銀ランプから放射された光を反射するための反射鏡とを備えた光源ユニットが複数配設されてなり、この複数の光源ユニットの各々から投射されて重なり合った光が光照射領域に照射される光照射装置であって、
前記複数の光源ユニットは、互いに隣り合うもの同士が反射鏡が接触するよう配置され、当該反射鏡の各々が金属よりなるものであり、この反射鏡にその一端が超高圧水銀ランプにおける反射鏡の光投射口側に接続された給電線が接続されることにより、点灯装置から超高圧水銀ランプに電力を供給するための給電路が形成されることを特徴とする。

本発明の光照射装置は、０．０８ｍｇ／ｍｍ³以上の水銀が封入されてなる超高圧水銀ランプと、当該超高圧水銀ランプを点灯する点灯装置と、その光軸が超高圧水銀ランプの管軸に略一致し、当該超高圧水銀ランプに覆い被さるように配置された、超高圧水銀ランプから放射された光を反射するための反射鏡とを備えた光源ユニットが複数配設されてなり、この複数の光源ユニットの各々から投射されて重なり合った光が光照射領域に照射される光照射装置であって、
前記複数の光源ユニットは、当該光源ユニットを構成する反射鏡が金属製の共通の基体に接触した状態で固定され、当該反射鏡の各々が金属よりなるものであり、この反射鏡にその一端が超高圧水銀ランプにおける反射鏡の光投射口側に接続された給電線が接続されることにより、点灯装置から超高圧水銀ランプに電力を供給するための給電路が形成されることを特徴とする。

本発明の光照射装置においては、金属製の共通の基体に反射鏡の後方突部を受容するための凹部が形成されており、当該凹部に反射鏡の後方突部が密着した状態で連結されていることが好ましい。

また、本発明の光照射装置においては、金属製の共通の基体が冷却機構を備えていることが好ましい。

このような本発明の光照射装置においては、冷却機構が冷却フィンよりなることが好ましい。

また、このような本発明の光照射装置においては、冷却機構が金属製の共通の基体の内部に形成された冷却流路よりなるものであってもよい。

本発明の請求項１に係る光照射装置によれば、複数の光源ユニットにより発光部が形成されていることから、大きな光照射領域を得ることができ、また、複数の光源ユニットが互いに隣り合うもの同士が、金属製の反射鏡が接触するように配置されていることから、発光部におけるすべての反射鏡によって共通の導電路が形成されることとなり、この導電路を利用することによって点灯装置から超高圧水銀ランプに電力を供給するための給電路を形成することができるため、超高圧水銀ランプにおける反射鏡の光投射口側に接続された給電線を、反射鏡の背面に設けられた点灯装置に個別にかつ直接的に接続することなく、反射鏡に接続することのみによって電気的に接続することができることから、発光部が複数の光源ユニットよりなり、当該複数の光源ユニットの各々が個別に点灯装置を備えてなるものであっても、その構造を簡素なものとすることができる。

本発明の請求項２に係る光照射装置によれば、複数の光源ユニットにより発光部が形成されていることから、大きな光照射領域を得ることができ、また、複数の光源ユニットの各々が、金属製の反射鏡が金属製の共通の基体に接触した状態で固定されていることから、この発光部におけるすべての反射鏡が接触している基体によって共通の導電路が形成されることとなり、この導電路を利用することによって点灯装置から超高圧水銀ランプに電力を供給するための給電路を形成することができるため、超高圧水銀ランプにおける反射鏡の光投射口側に接続された給電線を、反射鏡の背面に設けられた点灯装置に個別にかつ直接的に接続することなく、反射鏡に接続することのみによって電気的に接続することができることから、発光部が複数の光源ユニットよりなり、当該複数の光源ユニットの各々が個別に点灯装置を備えてなるものであっても、その構造を簡素なものとすることができる。

また、本発明の請求項２に係る光照射装置においては、反射鏡および基体が高い熱伝導性を有するものであり、反射鏡が基体に接触した状態で固定されていることから、複数の光源ユニットを構成する反射鏡の各々を冷却するための冷却機構を、反射鏡自体に個別に設ける必要がなく、すべての反射鏡に共通の部材である基体に設けることができるため、当該冷却機構の構造をも簡素なものとすることができる。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明の光照射装置の構成の一例を概略的に示す説明図であり、図２は図１の光照射装置の発光部を冷却風供給手段と共に示す説明用斜視図であり、図３は、図２の発光部の電気回路を示す説明用回路図であり、図４は、図２の発光部を形成する一の光源ユニットの断面を示す説明図である。
この光照射装置（以下、「第１の光照射装置」ともいう。）１０は、水銀が封入されてなる超高圧水銀ランプ２１と、反射鏡３０とを備えた光源ユニット２０を複数（図の例においては３０個）有し、これらの光源ユニット２０が、連続する光源ユニット配置用面に並んだ状態（図の例においては縦５列、横６行）に配設されてなる発光部１１を備えてなる構成のものである。
図１において、１６は発光部１１から出射された光の光路上に設けられた、光照射領域における照度分布を均一にするための光学素子であるインテグレータレンズであり、１７はインテグレータレンズ１６から出射された光を光照射領域に反射させる折り返しミラーであり、１８は光照射対象体１における光を照射すべき領域に対応した位置のみに光透過部が形成されたマスク１８Ａを支持するためのマスクステージであり、１９は光照射領域に設けられた、光照射対象体１を載置するためのワークステージである。また、同図には、発光部１１から出射された光が光照射領域に至るまでの光路が示されている。
また、図２においては、発光部１１における冷却風供給手段１２によって隠されている部分を便宜上実線で示している。

発光部１１を形成する複数の光源ユニット２０の各々は、超高圧水銀ランプ２１と、この超高圧水銀ランプ２１を点灯するための点灯装置２７と、超高圧水銀ランプ２１が配置される反射空間を形成する反射部３０Ａおよび当該反射部３０Ａの後端（図４において左端）に続いて光軸方向後方に伸びる筒状頸部３０Ｂと共に反射部３０の前端（図４において右端）において超高圧水銀ランプ２１から放射される光を投射するための光投射口３１を有し、超高圧水銀ランプ２１から放射される光を反射する反射鏡３０と、当該反射鏡３０の光投射方向に配置された、光投射口３１を塞ぐ前面ガラス１５とを備えるものである。
ここに、発光部１１には、当該発光部１１を形成する複数の光源ユニット２０の各々に個別に点灯装置２７が設けられているため、これらの複数の光源ユニット２０のいずれか１個において超高圧水銀ランプ２１が故障した場合にも、その悪影響が他の光源ユニット２０に及ぶことがない。

光源ユニット２０を構成する超高圧水銀ランプ２１は、直流点灯型のものであって、例えば発光空間を形成する球状の発光管部２２Ａと、その両端に続いて管軸方向外方、すなわち光軸方向前方および後方に伸びるロッド状の封止管部２２Ｂとよりなる、例えば石英ガラス製の放電容器２２を有してなり、発光空間内には、例えばタングステンよりなる一対の陽極２３Ａ、陰極２３Ｂが互いに対向するよう配置されてなる構成を有するものを用いることができる。
図４において、２４は、封止管部２２Ｂの外端部から突出し、一対の電極の各々と電気的に接続される状態に設けられた外部リード棒であり、２５Ａおよび２５Ｂは、各々、その一端が外部リード棒２４の各々に電気的に接続されている、例えばニッケル線よりなる給電線である。

この超高圧水銀ランプ２１は、発光空間内に、発光物質として０．０８ｍｇ／ｍｍ³以上の水銀が封入されているものであり、この水銀の封入量は、特に０．０８〜０．３ｍｇ／ｍｍ³であることが好ましい。

ここに、第１の光照射装置１０を半導体装置の製造工程および液晶表示基板の製造工程などにおける露光処理を行うための光源として用いる場合には、超高圧水銀ランプ２１として、発光空間内に、発光物質として０．０８〜０．３０ｍｇ／ｍｍ³の水銀が封入されていると共に、２×１０^-4〜７×１０^-3μｍｏｌ／ｍｍ³のハロゲンと、希ガスとが封入されており、かつ電極間距離が０．５〜２．０ｍｍの範囲内において設定されている構成のものを用いることが好ましい。超高圧水銀ランプ２１をこのような構成のものとすることにより、当該超高圧水銀ランプ２１は、ハロゲンの作用によって放電容器２２の光透過率が黒化や白濁の発生に起因して低下することが抑制され、また、高い輝度が得られると共に、露光処理に必要とされる波長３００〜４５０ｎｍの紫外領域の光を高い効率で放射するものとなる。

光源ユニット２０を構成する点灯装置２７は、超高圧水銀ランプ２１に点灯用の電力を供給をするものであり、反射鏡３０の背面に設けられており、交流の商用電源２９に電気的に接続され、当該商用電源２９からの交流電圧を直流電圧に変換して当該点灯装置２７の各々に点灯用の電力を供給するための共通の直流電源２８に電気的に接続されている。

光源ユニット２０を構成する前面ガラス１５は、例えば石英ガラスよりなるものである。
光源ユニット２０は、前面ガラス１５によって反射鏡３０の光投射口３１が実質的に塞がれた構成とされていることにより、超高圧水銀ランプ２１が破裂した場合においても、破片が飛散することが防止されるため安全である。

そして、光源ユニット２０を構成する反射鏡３０は、超高圧水銀ランプ２１に覆い被さるように配置され、例えばアルミニウムなどの金属よりなる基材３２の反射部３０Ａに係る放物面状の内表面に反射面３３が設けられてなるものである。
この反射鏡３０を構成する反射面３３は、例えば基材３２の放物面状の内表面に沿うように設けられた銅製の凹状体３３Ａと、当該凹状体３３Ａの内表面に設けられた、銅（Ｃｕ）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｏ（コバルト）およびＶ（バナジウム）の少なくとも１種を含有する黒色のガラスのコーティング膜からなるガラス膜３３Ｂと、当該ガラス膜３３Ｂ上に形成された、例えば酸化珪素（ＳｉＯ₂）層および酸化ジルコニウム（ＺｎＯ₂）層が交互に積層されてなる構成の誘電体多層膜３３Ｃとよりなり、誘電体多層膜３３Ｃにおいて波長３００〜４５０ｎｍの紫外領域の光を反射すると共に、ガラス膜３３Ｂにおいて可視領域の光および赤外領域の光などの光照射対象体１の光照射処理に不要な光を吸収し、このガラス膜３３Ｂに吸収された光に由来の熱が凹状体３３Ａおよび基材３２を介して放熱される特性を有するものである。
ここに、反射鏡３０は、基材３２がアルミニウム製であって凹状体３３Ａが銅製であることにより、銅がプレス成形加工時において優れた延性が得られると共に、優れた熱伝導性を有するものであり、またアルミニウムが優れた熱伝導性を有するものであることから、反射鏡３０自体に優れた熱伝導性が得られ、これにより、当該反射鏡３０には高い放熱性が得られる。

反射鏡３０の寸法の一例としては、例えば光投射口３１が外径５０ｍｍの正方形状であって、反射空間の深さが４０ｍｍである。

このような構成の反射鏡３０は、銅板をプレス成形することによって成形された凹状体３３Ａを型の一部として基材３２の材料であるアルミニウム材をダイキャスト成形することによって基材３２を凹状体３２Ａと一体的に成形し、更にその内表面にガラス膜３３Ｂおよび誘電体多層膜３３Ｃをこの順に形成することによって得られるものである。

また、この反射鏡３０により、超高圧水銀ランプ２１は、その一方の封止管部２２Ｂの端部が、反射鏡３０の筒状頸部３０Ｂに挿通されて開口３５から外方に突出しており、その突出部分が反射鏡３０の背面に接着剤３７Ａなどによって装着された、例えばセラミックスよりなるホルダー３７に保持された状態で光投射方向（図４における右方）に伸び、当該反射鏡３０の反射空間内に、反射鏡３０の光軸と当該超高圧水銀ランプ２１の管軸とが一致するように略水平に配置されている。

そして、複数の光源ユニット２０は、互いに隣り合うもの同士が、当該光源ユニット２０を構成する反射鏡３０の基体３２の側面が接触するように配置されている。
この図の例においては、複数の光源ユニット２０の各々は、例えばアルミニウム製のその全体形状が板状の基体１３により、当該基体１３の一面側（図２おける右方側）に形成された反射鏡３０の筒状頸部３０Ｂにより形成されている後方突部に対応した形状を有し、当該後方突部を受容するための貫通孔よりなる凹部１３Ａに、反射鏡３０の後方突部が挿入されて密着した状態で基材１３のネジ用孔１３Ｃを挿通したネジ１３Ｂによって連結されるように固定されることにより、保持されている。

また、複数の光源ユニット２０の各々においては、当該光源ユニット２０を構成する反射鏡３０の光投射口３１を形成する前方縁部３０Ｃに、その一端が超高圧水銀ランプ２１における反射鏡３０の光投射口３１側、すなわち一方の電極（図の例においては陰極２３Ｂ）に電気的に接続された外部リード棒２４に電気的に接続されている給電線２５Ａが、前面ガラス１５に形成された貫通孔よりなる給電線導出口１５Ａを介して当該前面ガラス１５によって塞がれた反射空間内から引き出され、例えばネジ３９などの固定部材により電気的に接続されている。

更に、発光部１１を形成する複数の光源ユニット２０のうちの１個の光源ユニット２０には、当該発光部１１を形成するすべての光源ユニット２０の各々を構成する点灯装置２７のマイナス端子に電気的に接続された共通給電線２６が、例えばネジ２６Ａなどの固定部材により電気的に接続されており、当該点灯装置２７の各々のプラス端子には、その一端が超高圧水銀ランプ２１における反射鏡３０の背面側、すなわち他方の電極（図の例においては陽極２３Ａ）に電気的に接続された外部リード棒（図示せず）にホルダー３７を介して電気的に接続されている給電線２５Ｂが電気的に接続されている。

また、基体１３には、その他面側（図２における左方側）、すなわち複数の光源ユニット２０が固定されている面の裏面側に、発光部１１の光出射方向後方に突出して伸びる冷却フィン１４よりなる冷却機構が設けられている。
この図の例においては、発光部１１の上方（図２における上方）に、当該発光部１１に対して冷却風を供給するための冷却風供給手段１２が設けられている。

以上のような構成の第１の光照射装置１０は、発光部１１を構成する複数の光源ユニット２０の各々において、当該光源ユニット２０を構成する超高圧水銀ランプ２１が商用電源２９から直流電源２８を介して点灯用の電力の供給された点灯装置２７から電力が供給されることによって点灯されると、この超高圧水銀ランプ２１から放射された光のうちの光投射方向に放射された光が反射鏡３０の光投射口３１から投射されると共に、光投射方向以外の方向に放射された光のうちの反射鏡３０によって反射された光が光投射口３１から投射され、このようにして複数の光源ユニット２０の各々から投射された光が重なり合うようにして発光部１１からインテグレータレンズ１６に向かって出射され、これらの光のうちのインテグレータレンズ１６に入射された光が合成され、この合成された光がインテグレータレンズ１６から出射して折り返しミラー１７によって反射され、この反射光のうちのマスク１８Ａの光透過部を透過した光のみがワークステージ１９上に載置されている光照射対象体１に対して照射される。

そして、第１の光照射装置１０においては、発光部１１が複数の光源ユニット２０により形成されていることから、大きな光照射領域を得ることができ、また、複数の光源ユニット２０が互いに隣り合うもの同士が、金属製の基材３２を備えた反射鏡３０が当該基材３２の側面において接触するように配置されていることから、発光部１１におけるすべての反射鏡３０によって共通の導電路が形成されることとなり、この導電路を利用することによって超高圧水銀ランプ２１に電力を供給するための給電路を形成することができるため、超高圧水銀ランプ２１と接続された一端が反射鏡３０の反射空間内に位置する給電線２５Ａを、反射鏡３０の背面に設けられた点灯装置２７に、反射鏡３０の背面に引き回すことによって個別にかつ直接的に接続する必要がなく、反射鏡３０における前方縁部３０Ｃに接続することのみにより、一方の外部リード棒２４に接続されている陰極２３Ｂを給電線２５Ａ、反射鏡３０よりなる導電路および共通給電線２６をこの順に介して点灯装置２７のマイナス端子に接続することができることから、発光部１１が複数の光源ユニット２０よりなり、当該光源ユニット２０の各々が個別に点灯装置２７を備えてなるものであっても、その構造を簡素なものとすることができる。

具体的に、第１の光照射装置１０においては、発光部１１を形成する複数の光源ユニット２０の各々において、超高圧水銀ランプ２１の一方の外部リード棒２４に接続されている陰極２３Ｂが給電線２５Ａ、反射鏡３０よりなる導電路および共通給電線２６をこの順に介して点灯装置２７のマイナス端子に接続されると共に、他方の外部リード棒２４に接続されている陽極２３Ａが、一端がホルダー３７を介して当該他方の外部リード棒２４に電気的に接続された給電線２５Ｂを介して点灯装置２７のプラス端子に接続されることにより、点灯装置２７から超高圧水銀ランプ２１に電力を供給するための給電路が形成されている。

また、第１の光照射装置１０においては、発光部１１を形成する複数の光源ユニット２０を反射鏡３０が接触した状態で保持している金属製の基体１３に、冷却フィン１４よりなる冷却機構が設けられていることから、この冷却フィン１４の放熱作用により、反射鏡３０からの熱の放射が助長され、その結果、当該反射鏡３０が一層効率的に冷却されることとなるため、反射鏡３０と共に超高圧水銀ランプ２１が過熱されることを確実に防止することができる。

以上、本発明の第１の実施の形態について具体的に説明したが、本発明に係る第１の光照射装置は上記の例に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、第１の光照射装置は、発光部を形成する複数の光源ユニットの各々を構成する反射鏡および超高圧水銀ランプが過熱されることを防止することができることから、複数の光源ユニットがアルミニウムなどの金属製の冷却フィンなどの冷却機構を備えた基体に反射鏡が接触された状態で固定されていることが好ましいが、互いに隣り合う光源ユニット同士が金属製の反射鏡が接触するように配置されてなる構成を有するものであれば、複数の光源ユニットが冷却機構を有さない金属製の基材に固定されていてもよく、また複数の光源ユニットが金属以外の材料よりなる基材に固定されていてもよく、更に複数の光源ユニット自体が互いに隣接するもの同士が適宜の手法により接合されることにより発光部を形成していてもよい。

また、第１の光照射装置においては、光源ユニットを構成する反射鏡は、光投射口の形状が正方形状のものに限定されず、六角形状のものであってもよい。

また、第１の光照射装置においては、光源ユニットを構成する超高圧水銀ランプは、直流点灯型のものに限定されず、交流点灯型のものであってもよい。

〔第２の実施の形態〕
図５は、本発明の光照射装置の構成の他の例における発光部を冷却風供給手段と共に示す説明用斜視図である。
この光照射装置（以下、「第２の光照射装置」ともいう。）は、複数（図５の例においては３０個）の光源ユニット４１の各々が、反射部４３Ａの筒状頸部４３Ｂとの接合部分付近における外表面に凹凸部が形成されてなる基材よりなる反射鏡４３を備え、かつその全体形状が板状であって、一面側（図５おける右面側）に反射鏡４３の反射部４３Ａの後方部分における基材の凹凸部に由来の形状に対応した凹凸部４２Ａが形成されてなり、他面側（図５おける左面側）に発光部４０の光出射方向後方に突出して伸びる冷却フィン４５よりなる冷却機構が設けられている、例えばアルミニウムなどの金属よりなる基体４２に保持されて固定されることによって発光部４０が形成されており、当該基体４２に共通給電線２６がネジ２６Ａよりなる固定部材によって電気的に接続されていること以外は第１の実施の形態に係る第１の光照射装置１０と同様の構成を有するものである。
ここに、第２の光照射装置における光源ユニット４１は、当該光源ユニット４１を構成する反射鏡４３が、第１の光照射装置１０に係る光源ユニット２０を構成する反射鏡３０の基材３２と、その形状のみが、外表面に凹凸部が形成されている点において異なる基材を備えていること以外は第１の光照射装置１０に係る光源ユニット２０と同様の構成を有するものである。
図５においては、図１に係る第１の光照射装置１０の発光部１１の構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付し、また、発光部４０における冷却風供給手段１２によって隠されている部分を便宜上実線で示した。

この第２の光照射装置においては、複数の光源ユニット４１は、各々、基体４２の一面側に形成された反射鏡４３の凹凸部に対応する凹凸部４２Ａおよび当該反射鏡４３の筒状頸部４３Ｂにより形成されている後方突部を受容するための凹部の各々に、反射鏡４３の凹凸部が嵌合され、当該反射鏡４３の後方突部が挿入されることによって密着した状態でネジによって連結されるように固定されることにより、保持されている。
この図の例においては、複数の光源ユニット４１は、互いに隣り合うもの同士が、当該光源ユニット４１を構成する反射鏡４２の側面が接触するように配置されている。

このような第２の光照射装置によれば、発光部４０が複数の光源ユニット４１により形成されていることから、大きな光照射領域を得ることができ、また、複数の光源ユニット４１の各々が、金属製の基材を備えた反射鏡４３の後方突部および凹凸部が金属製の基体４２に密着した状態で固定されていることから、発光部４０におけるすべての反射鏡４３が接触している基体４２によって共通の導電路が形成されることとなり、この導電路を利用することによって超高圧水銀ランプ２１に電力を供給するための給電路を形成することができるため、超高圧水銀ランプ２１と接続された一端が反射鏡４３の反射空間内に位置する給電線２５Ａを、反射鏡４３の背面に設けられた点灯装置２７に、反射鏡４３の背面に引き回すことによって個別にかつ直接的に接続する必要がなく、反射鏡４３における光投射口４４を形成する前方縁部４３Ｃに接続することのみによって一方の外部リード棒に接続されている陰極を給電線２５Ａ、反射鏡４３、基体４２よりなる導電路および共通給電線２６をこの順に介して点灯装置のマイナス端子に接続することができることから、発光部４０が複数の光源ユニット４１よりなり、当該光源ユニット４１の各々が個別に点灯装置を備えてなるものであっても、その構造を簡素なものとすることができる。

具体的に、第２の光照射装置においては、発光部４０を形成する複数の光源ユニット４１の各々において、超高圧水銀ランプ２１の一方の外部リード棒に接続されている陰極が給電線２５Ａ、反射鏡４３、基体４２よりなる導電路および共通給電線２６をこの順に介して点灯装置のマイナス端子に接続されると共に、他方の外部リード棒に接続されている陽極が、一端がホルダー３７を介して当該他方の外部リード棒に電気的に接続された給電線を介して点灯装置のプラス端子に接続されることにより、点灯装置から超高圧水銀ランプ２１に電力を供給するための給電路が形成されている。

また、第２の光照射装置においては、発光部４０を形成する複数の光源ユニット４１を反射鏡４３が接触した状態で保持している金属製の基体４２に、冷却フィン４５よりなる冷却機構が設けられていることから、この冷却フィン４５の放熱作用により、反射鏡４３からの熱の放射が助長され、その結果、当該反射鏡４３が一層効率的に冷却されることとなるため、反射鏡４３と共に超高圧水銀ランプ２１が過熱されることを確実に防止することができ、しかもこのような複数の光源ユニット４１の各々における反射鏡４３および超高圧水銀ランプ２１を個別に冷却するための冷却機構を、反射鏡４３に個別に設ける必要がなく、発光部４０におけるすべての反射鏡４３に共通の部材である基体４２に形成することができるため、冷却フィン４５よりなる冷却機構の構造をも簡素なものとすることができる。

以上、本発明の第２の実施の形態について具体的に説明したが、本発明に係る第２の光照射装置は上記の例に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、第２の光照射装置は、図６に示すように、発光部５０において、複数（図６の例においては３０個）の光源ユニット５１を構成する各々の反射鏡５３が、その反射部５３Ａの外観形状がＶ字形状である基材を備えてなるものであると共に、基体５２が、その一面側（図６において右面側）に反射鏡５３の基材のＶ字形状に由来の形状に対応したＶ字形状の凹部５２Ａが形成され、他面側（図６において左面側）に発光部５０の光出射方向後方に突出して伸びる冷却フィン５５よりなる冷却機構が設けられてなるものであってもよい。
ここに、図６に係る光源ユニット５１は、当該光源ユニット５１を構成する反射鏡５３が、図５に係る発光部４０における反射鏡４３の基材と、その形状のみが反射部５３Ａの外観形状がＶ字形状である点において異なる基材を備えていること以外は図５に係る光源ユニット４１と同様の構成を有するものである。
図６においては、図５に係る第２の光照射装置の構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付し、また、発光部５０における冷却風供給手段１２によって隠されている部分を便宜上実線で示した。

また、第２の光照射装置においては、冷却機構は、冷却フィンよりなるものに限定されず、例えば水などの冷却媒体を流通するための冷却流路よりなるものであってもよい。この場合においても、冷却流路を発光部における反射鏡に個別に設ける必要がなく、発光部におけるすべての反射鏡が接触した状態の共通の部材である基体に形成することができるため、冷却流路よりなる冷却機構の構造を簡素なものとすることができる。

具体的には、図７および図８に示すように、冷却機構は、発光部６０を構成する金属製の基体６１に、反射鏡３０の筒状頸部３０Ｂを受容するための凹部を構成する貫通孔６３Ａおよびネジ用孔６３Ｂを貫通することなく、当該基体６１の縦方向（図においては上下方向）にＵ字状に伸びるよう形成された複数（図においては５本）の冷却流路６２よりなる構成を有するものとすることができる。
図７および図８において、発光部６０は、基体６１に流入口６２Ａおよび流出口６２Ｂを有する冷却流路６２が形成されており、冷却風供給手段１２が設けられていないこと以外は、図３に係る第１の光照射装置における発光部１１と同様の構成を有するものであり、図３に係る第１の光照射装置１０における発光部１１の構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付した。図８において、６９は給電線２５Ｂ用の給電線カバーである。
なお、図１〜図４に係る第１の光照射装置は、発光部１１を形成する複数の光源ユニット２０の各々を構成する反射鏡３０が金属よりなる基材３２を備え、かつ当該反射鏡３０が接触した状態で金属製の基体１３に固定されている点で第２の光照射装置に必要とされる構成条件をすべて満たすものであるものである。

また、冷却流路よりなる冷却機構が設けられてなる構成の第２の光照射装置としては、図９および図１０に示すように、発光部７０において、複数（図の例においては３０個）の光源ユニット７１を構成する各々の反射鏡７３が、その反射部７３Ａの外観形状がＶ字形状である基材を備えてなるものであると共に、基体７２が、その一面側（図９において右面側）に反射鏡７３の基材のＶ字形状に由来の形状に対応したＶ字形状の凹部７２Ａが形成されてなるものであってもよい。この基体７２には、反射鏡７３の筒状頸部７３Ｂを受容するためのための凹部を構成する貫通孔７７Ａおよびネジ用孔７７Ｂを貫通することなく、当該基体７２の縦方向（図においては上下方向）にＵ字状に伸びるよう形成された複数（図においては５本）の冷却流路７６（図８参照）が形成されている。
図９および図１０において、発光部７０は、基体７２に、冷却機構として冷却フィン５５に代えて流入口７６Ａおよび流出口７６Ｂを有する冷却流路７６が設けられていること以外は、図６に係る発光部５０と同様の構成を有するものであり、図６に係る発光部５０の構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付した。

この場合には、図７および図８に係る発光部６０を備えた第２の光照射装置に比して、反射鏡７３の基体７２に対する接触面積が大きくなることから、高い冷却効率が得られるため、反射鏡７３と超高圧水銀ランプ２１とが過熱されることを一層確実に防止することができる。

また、第２の光照射装置は、発光部を形成する複数の光源ユニットが、金属製の反射鏡の各々が金属製の共通の基体に接触した状態で固定されてなる構成を有するものであれば、互いに隣り合う光源ユニット同士が反射鏡が接触せずに離間した状態で配置されていてもよい。

また、第２の光照射装置においては、光源ユニットを構成する反射鏡は、光投射口の形状が正方形状のものに限定されず、六角形状のものであってもよい。

また、第２の光照射装置においては、光源ユニットを構成する超高圧水銀ランプは、直流点灯型のものに限定されず、交流点灯型のものであってもよい。

以上のような本発明の光照射装置は、例えば半導体装置の製造工程および液晶表示基板の製造工程などにおける露光処理を行うための光源として用いることができ、特に大きな光照射領域が得られることから、大面積を有する液晶表示基板の製造工程において好適に用いることができる。

本発明の光照射装置の構成の一例を概略的に示す説明図である。図１の光照射装置の発光部を冷却風供給手段と共に示す説明用斜視図である。図２の発光部の電気回路を示す説明用回路図である。図２の発光部を形成する一の光源ユニットの断面を示す説明図である。本発明の光照射装置の構成の他の例における発光部を冷却風供給手段と共に示す説明用斜視図である。本発明の光照射装置の構成の更に他の例における発光部を冷却風供給手段と共に示す説明用斜視図である。本発明の光照射装置の構成のまた更に他の例における発光部を示す説明用斜視図である。図７の発光部を当該発光部の光出射方向後方から見た状態を示す説明用斜視図である。本発明の光照射装置の構成のまた更に他の例における発光部を示す説明用斜視図である。図９の発光部において光源ユニットの一部を取り除いた状態を示す説明用斜視図である。従来の光照射装置の構成の一例を概略的に示す説明図である。図１１の光照射装置における発光部の電気回路の一部を示す説明用回路図である。

符号の説明

１光照射対象体
１０光照射装置
１１発光部
１２冷却風供給手段
１３基体
１３Ａ凹部
１３Ｂネジ
１３Ｃネジ用孔
１４冷却フィン
１５前面ガラス
１５Ａ給電線導出口
１６インテグレータレンズ
１７折り返しミラー
１８マスクステージ
１８Ａマスク
１９ワークステージ
２０光源ユニット
２１超高圧水銀ランプ
２２放電容器
２２Ａ発光管部
２２Ｂ封止管部
２３Ａ陽極
２３Ｂ陰極
２４外部リード棒
２５Ａ、２５Ｂ給電線
２６共通給電線
２６Ａネジ
２７点灯装置
２８直流電源
２９商用電源
３０反射鏡
３０Ａ反射部
３０Ｂ筒状頸部
３０Ｃ前方縁部
３１光投射口
３２基材
３３反射面
３３Ａ凹状体
３３Ｂガラス膜
３３Ｃ誘電体多層膜
３５開口
３７ホルダー
３７Ａ接着剤
３９ネジ
４０発光部
４１光源ユニット
４２基体
４２Ａ凹凸部
４３反射鏡
４３Ａ反射部
４３Ｂ筒状頸部
４３Ｃ前方縁部
４４光投射口
４５冷却フィン
５０発光部
５１光源ユニット
５２基体
５２Ａ凹部
５３反射鏡
５３Ａ反射部
５５冷却フィン
６０発光部
６１基体
６２冷却流路
６２Ａ流入口
６２Ｂ流出口
６３Ａ貫通孔
６３Ｂネジ用孔
６９給電線カバー
７０発光部
７１光源ユニット
７２基体
７２Ａ凹凸部
７３反射鏡
７３Ａ反射部
７３Ｂ筒状頸部
７６冷却流路
７６Ａ流出口
７６Ｂ流入口
７７Ａ貫通孔
７７Ｂネジ用孔
８１発光部
８２光源ユニット
８３超高圧水銀ランプ
８４反射鏡
８４Ａ光投射口
８４Ｂ給電線導出口
８５点灯装置
８６支持部材
８７Ａ、８７Ｂ給電線
８９前面ガラス

Claims

０．０８ｍｇ／ｍｍ³以上の水銀が封入されてなる超高圧水銀ランプと、当該超高圧水銀ランプを点灯する点灯装置と、その光軸が超高圧水銀ランプの管軸に略一致し、当該超高圧水銀ランプに覆い被さるように配置された、超高圧水銀ランプから放射された光を反射するための反射鏡とを備えた光源ユニットが複数配設されてなり、この複数の光源ユニットの各々から投射されて重なり合った光が光照射領域に照射される光照射装置であって、
前記複数の光源ユニットは、互いに隣り合うもの同士が反射鏡が接触するよう配置され、当該反射鏡の各々が金属よりなるものであり、この反射鏡にその一端が超高圧水銀ランプにおける反射鏡の光投射口側に接続された給電線が接続されることにより、点灯装置から超高圧水銀ランプに電力を供給するための給電路が形成されることを特徴とする光照射装置。
０．０８ｍｇ／ｍｍ³以上の水銀が封入されてなる超高圧水銀ランプと、当該超高圧水銀ランプを点灯する点灯装置と、その光軸が超高圧水銀ランプの管軸に略一致し、当該超高圧水銀ランプに覆い被さるように配置された、超高圧水銀ランプから放射された光を反射するための反射鏡とを備えた光源ユニットが複数配設されてなり、この複数の光源ユニットの各々から投射されて重なり合った光が光照射領域に照射される光照射装置であって、
前記複数の光源ユニットは、当該光源ユニットを構成する反射鏡が金属製の共通の基体に接触した状態で固定され、当該反射鏡の各々が金属よりなるものであり、この反射鏡にその一端が超高圧水銀ランプにおける反射鏡の光投射口側に接続された給電線が接続されることにより、点灯装置から超高圧水銀ランプに電力を供給するための給電路が形成されることを特徴とする光照射装置。
金属製の共通の基体に反射鏡の後方突部を受容するための凹部が形成されており、当該凹部に反射鏡の後方突部が密着した状態で連結されていることを特徴とする請求項２に記載の光照射装置。
金属製の共通の基体が冷却機構を備えていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の光照射装置。
冷却機構が冷却フィンよりなることを特徴とする請求項４に記載の光照射装置。
冷却機構が金属製の共通の基体の内部に形成された冷却流路よりなることを特徴とする請求項４に記載の光照射装置。