JP2008241877A - 光源装置ならびにこれを用いた露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放電灯を有し、長時間にわたって均一な光量を出射することのできる光源装置を提供する。
【解決手段】複数の放電灯３０と、放電灯３０のそれぞれに設けられ、放電灯３０のそれぞれから出射された光を同じ方向へ向けて反射するリフレクタ３１とを有するランプユニット１８、ランプユニット１８から出射された光の照度を測定する照度計２０、および放電灯３０を個別に通電し、または通電を遮断する機能を有しており、起動時には少なくとも１つの予備の放電灯３０の通電を遮断した状態で他の放電灯３０を通電し、かつ、照度計２０で測定された実照度と予め設定された適正照度とを比較することによって実照度の過不足を判定するとともに、実照度の過不足を解消するように放電灯３０を通電し、あるいは通電を遮断する点灯制御装置２２を備えることにより、上記課題を解決した光源装置１０を提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、放電灯を有し、長時間にわたって均一な照度の光を出射することのできる光源装置ならびにそのような光源装置を用いた露光装置に関する。

放電灯を用いた光源装置は、半導体製造プロセスやプリント基板作成プロセスにおけるフォトレジストの露光プロセスのように、光を用いて物の加工を行う工業プロセスにおいて盛んに利用されている。このような工業プロセスで用いられる光源装置には、特に「長時間にわたって均一な照度の光を出射できること」が要求されるが、光源装置に用いられる放電灯は、使用時間が長くなるとともに劣化して照度が減少するため、かかる要求に応えるのは容易でなかった。

そこで、以前から、この要求に応えるための研究が行われており、その成果として特許文献１の光源装置が知られている。この光源装置は、複数の放電灯を用いて光源装置を構成し、光源装置が新しいときには、全体数よりも少ない数の放電灯を点灯することによって必要な照度を確保し、光源装置の使用時間が所定の時間経過する毎に残りの放電灯を追加点灯して放電灯の劣化による照度の低下分を補うようにしたものである。
特開２００５−２２７４６５号公報

放電灯には、それぞれ「個体差」が存在するため、同じ種類、同じ型番の放電灯であっても、放電灯の個体差によって劣化の進行による照度の低下の度合いにはばらつきがある。このため、先行技術（特許文献１）のように、放電灯の個体差を無視して所定時間毎に放電灯を追加点灯したのでは、照度の過不足が生じ易く、照度の均一性を高めるのに限界があった。つまり、所定の使用時間が経過しても照度の低下の度合いが小さく、十分な照度の光を出射することのできる光源装置に対して放電灯を追加点灯したのでは、過剰の照度を与えることになり、逆に、所定の使用時間に到達したときにおいて想定以上に照度が低下している光源装置に対しては、放電灯を追加点灯しても照度の補填としては十分でなく、照度が不足するといった問題点が存在していた。

本発明は、このような先行技術の問題点に鑑みて開発されたものである。それゆえに本発明の主たる課題は、均一な照度の光を長時間にわたり連続して出射することができる光源装置ならびにこれを用いた露光装置を提供することにある。

請求項１に記載した発明は、「複数の放電灯３０と、放電灯３０のそれぞれに設けられ、放電灯３０のそれぞれから出射された光を同じ方向へ向けて反射するリフレクタ３１とを有するランプユニット１８、ランプユニット１８から出射された光の照度を測定する照度計２０、および放電灯３０を個別に通電し、または通電を遮断する機能を有しており、起動時には少なくとも１つの予備の放電灯３０の通電を遮断した状態で他の放電灯３０を通電し、かつ、照度計２０で測定された実照度と予め設定された適正照度とを比較することによって実照度の過不足を判定するとともに、実照度の過不足を解消するように放電灯３０を通電し、あるいは通電を遮断する点灯制御装置２２を備える」光源装置１０である。

本発明では、光源装置１０から出射される光の照度に基づいて放電灯３０の追加点灯あるいは消灯を行う。すなわち、光源装置１０から出射される光の照度を照度計２０で測定し、点灯制御装置２２が「照度が不足している」と判断すると、点灯制御装置２２は、予備の放電灯３０を通電させて光源装置１０から出射される実照度を適正照度に戻す。逆に、実照度が適正照度よりも多く、点灯制御装置２２が「照度が過剰である」と判断すると、点灯制御装置２２は、通電中の放電灯３０のいずれかの通電を遮断させて光源装置１０から出射される実照度を適正照度に戻す。

このように、本発明に係る光源装置１０によれば、光源装置１０から出射される実照度そのものを測定することにより、最適な数の放電灯３０を点灯させることができるので、長期間にわたり連続して均一な光量を出射することができる。

なお、本明細書において、「照度」（放射照度）とは、１ｃｍ^２の面積が１秒間に受けるエネルギー［ｍＷ／ｃｍ^２］をいう。

請求項２に記載した発明は、「請求項１に記載の光源装置１０と、光源装置１０から出射された光によって露光される露光対象物Ｘを支持する支持台１４と、光源装置１０から出射された光を支持台１４で支持された露光対象物Ｘへ導く光学系１６とを備えることを特徴とする」露光装置１２である。

本発明によれば、光源装置１０から長期間にわたり連続して均一な照度の光が出射されるので、露光対象物Ｘに光源装置１０からの光を照射する時間（タクトタイム）、つまり露光対象物Ｘの露光に要する時間を長期間にわたり連続して一定にすることができる。したがって、露光対象物Ｘを支持台１４に載せるタイミングや次の処理工程に搬送するタイミングを一定にして露光工程の前後の工程における待ち時間や渋滞の発生確率を極小化することができる。

請求項３に記載した発明は、請求項２に記載した露光装置１２において、「光学系１６は、ランプユニット１８から出射された光の照度分布を均一化するインテグレータ５２を有しており、照度計２０は、インテグレータ５２によって照度分布が均一化された光を受けてその実照度を測定する」ことを特徴とする。

本発明によれば、照度計２０が受ける光は、インテグレータ５２によって照度分布が均一化されたものであるから、照度計２０の設置位置を例えば「光源装置１０の光の中心軸に合わせなければならない」といった制約がなく、光源装置１０からの光を受けることができる位置であれば、どこに照度計２０を設置しても同じ照度を測定することができる。すなわち、照度計２０の位置調整を容易にすることができる。

この発明によれば、均一な照度の光を長時間にわたって出射することのできる光源装置を提供することができる。また、露光対象物の露光時間が長時間にわたって一定な露光装置を提供することができる。また、請求項３に係る発明によれば、照度計２０の位置調整を容易にすることができる。

以下、本発明を図面に従って説明する。図１は本発明にかかる光源装置１０が組み込まれた露光装置１２の概要を示した図である。この露光装置１２は、プリント基板Ｐ上に形成された、「露光対象物」としてのレジスト層Ｘを露光するためのものであり、光源装置１０と、プリント基板Ｐとともにレジスト層Ｘを支持する支持台１４と、光源装置１０から出射された光を平行光としてレジスト層Ｘに照射する光学系１６とで大略構成されている。

光源装置１０は、露光に必要な光（紫外光、あるいは紫外光に近い可視光）を所定の照度で出射するためのものであり、ランプユニット１８と、照度計２０と、点灯制御装置２２とを備えている。

なお、本明細書において、「照度」（放射照度）とは、１ｃｍ^２の面積が１秒間に受けるエネルギー［ｍＷ／ｃｍ^２］をいう。

ランプユニット１８は、図２に示すように、複数のランプ装置２４と、電力供給装置２６と、異常判定手段２８とを有している。さらに、ランプユニット１８は、複数のランプ装置２４からの光を同じ方向へ向けて出射するために複数のランプ装置２４を保持するブロック状のホルダー２９を備えている。

ランプ装置２４は、それぞれ放電灯３０と、放電灯３０から出射された光を所定の方向に向けて反射するリフレクタ３１とで構成されている。

放電灯３０は、図３に示すように、直流点灯式のショートアーク高圧ランプであり、球状の発光部３０ａと、その両端にシュリンクシール方式により形成された封止部３０ｂとを有する封体容器３０ｃ、電極棒３０ｄ、封止部３０ｂ内に埋設されたモリブデン箔３０ｅ、モリブデン箔３０ｅに溶接されたリード棒３０ｆおよび発光部３０ａ内に封入された水銀やその他必要封止物を備えている。

封体容器３０ｃにおける各封止部３０ｂの内部には、一端が発光部３０ａの内部へ突出した電極棒３０ｄと、一端が外部へ突出したリード棒３０ｆと、電極棒３０ｄの他端とリード棒３０ｆの他端とを電気的に接続するモリブデン箔３０ｅとが配設されており、各電極棒３０ｄの一端には、一対の電極３０ｇを構成する陽極３０ｈおよび陰極３０ｉが所定の間隔（以下、「電極間距離Ｌ」という）をあけて接続されている。

電力供給装置２６は、図２に示すように、ランプ装置２４を構成する放電灯３０に定電力を供給するために必要な電流を供給するためのバラストであり、バラスト電力部３２とバラスト制御部３３とで大略構成されている。また、ランプユニット１８は、ランプ装置２４と同じ数の電力供給装置２６を有している。

バラスト電力部３２は、点灯制御装置２２からの通電信号Ｓ１を受けたときに、バラスト制御部３３からのパルス幅信号に応じてスイッチング動作をすることで放電灯３０の点灯に必要な電力を放電灯３０に供給し、あるいは点灯制御装置２２からの通電遮断信号Ｓ２を受けたときに、放電灯３０に対する電力供給を停止する。

また、バラスト制御部３３は、放電灯３０に供給される電圧のばらつきや、経時的な電圧変化などを考慮し、放電灯３０に一定電力を供給するために必要な電流を供給することができるようにバラスト電力部３２を制御する。

異常判定手段２８は、個々の放電灯３０における異常の有無を判定する手段であり、電力供給装置２６から放電灯３０に供給される電圧値を測定する測定回路３４と、測定回路３４で測定された電圧値と予め設定された基準電圧Ｖ１とを比較し、測定された電圧値の方が基準電圧Ｖ１より大きい場合は異常信号Ｓ３を出力する比較回路３６とを有する。また、ランプユニット１８は、ランプ装置２４と同じ数の異常判定手段２８を有している。

照度計２０は、図１に示すように、光源装置１０による光の出射軸上であって、光学系１６を構成する反射鏡５４の背面においてランプユニット１８と対面する向きに取り付けられており、光源装置１０から出射された光の照度を測定するものである。また、照度計２０で測定された実照度は、照度値Ｓ４として点灯制御装置２２に出力される。

点灯制御装置２２は、放電灯３０を個別に通電し、あるいは通電を遮断する装置であり、図４に示すように、積算光量計３８と、シーケンサ４０と、電算処理装置４２とを備えている。

積算光量計３８は、照度計２０から出力された照度値Ｓ４に基づいて異常の有無を判定する判定回路４４と、当該照度値Ｓ４を積算して光量を算出する積算回路４６とを有している。

なお、本明細書において、「光量」とは、１ｃｍ^２の面積が所定の時間内に受けたエネルギー［ｍＪ／ｃｍ^２］をいう。

判定回路４４は、照度計２０から送られてきた照度値Ｓ４が予め設定された適正照度値よりも高いか低いか、さらに照度値Ｓ４と適正照度値との差が１つの放電灯３０から出射される光の照度と同程度であるかを判定する。照度計２０から送られてきた照度値Ｓ４が適正照度値よりも高く、かつ照度値Ｓ４と適正照度値との差が１つの放電灯３０から出射される光の照度と同程度である場合、判定回路４４は、シーケンサ４０に対して照度異常高信号Ｓ５を送信し、逆に照度計２０から送られてきた照度値Ｓ４が適正照度値よりも低く、かつ照度値Ｓ４と適正照度値との差が１つの放電灯３０から出射される照度と同程度である場合、判定回路４４は、シーケンサ４０に対して照度異常低信号Ｓ６を出力する。

積算回路４６は、照度計２０から照度値Ｓ４を受け入れて照度値Ｓ４を積算し、光量を算出する回路であり、シーケンサ４０からの積算開始信号Ｓ７を受けたときに積算値をリセットするとともに、照度値Ｓ４の積算を開始する。そして、光量が予め設定された値になると、積算回路４６は、照度値Ｓ４の積算を終了するとともに、シーケンサ４０に対して積算終了信号Ｓ８を出力する。

シーケンサ４０は、異常判定手段２８の比較回路３６から出力された異常信号Ｓ３と、積算光量計３８の判定回路４４から出力された照度異常高信号Ｓ５あるいは照度異常低信号Ｓ６と、積算回路４６から出力された積算終了信号Ｓ８と、電算処理装置４２から出力された照度異常高信号Ｓ１２あるいは照度異常低信号Ｓ１３とを受け入れ、これらの信号に基づいて各電力供給装置２６に通電信号Ｓ１あるいは通電遮断信号Ｓ２を出力する制御部４０ａ、放電灯３０が点灯を開始してから照度が安定するまでの時間として予め設定された設定待機時間や、光源装置１０の起動時にどのランプ装置２４を点灯し、どのランプ装置２４を消灯しておくのかを予め設定したランプ装置使用設定などを記憶する記憶部４０ｂ、および時間をカウントするタイマー４０ｃを備えている。

すなわち、ランプユニット１８の異常判定手段２８が有する比較回路３６からシーケンサ４０へ異常信号Ｓ３が与えられると、シーケンサ４０は、当該異常判定手段２８に対応する電力供給装置２６に通電遮断信号Ｓ２を送るとともに、それまで消灯していた予備の放電灯３０に対応する電力供給装置２６に通電信号Ｓ１を送る。

また、シーケンサ４０に積算光量計３８の判定回路４４から照度異常高信号Ｓ５が与えられると、シーケンサ４０は、点灯中の放電灯３０のうちから１つの放電灯３０を選択し、当該放電灯３０に対応する電力供給装置２６に対して通電遮断信号Ｓ２を送る。一方、シーケンサ４０に照度異常低信号Ｓ６が与えられると、シーケンサ４０は、消灯中の放電灯３０のうちから１つの放電灯３０を選択し、選択された放電灯３０に対応する電力供給装置２６に対して通電信号Ｓ１を送る。

さらに、シーケンサ４０は、レジスト層Ｘを適正な光量で露光するため、光学系１６に含まれる露光制御用シャッター５０に対して、開信号Ｓ１０あるいは閉信号Ｓ１１を出力する。

また、シーケンサ４０は、露光制御用シャッター５０に対して開信号Ｓ１０を出力する際、積算回路４６に積算開始信号Ｓ７を送信すると同時にタイマー４０ｃは時間のカウントを開始する。そして、シーケンサ４０が積算回路４６から積算終了信号Ｓ８を受けたとき、シーケンサ４０は、露光制御用シャッター５０に対して閉信号Ｓ１１を出力するとともに、タイマー４０ｃは時間のカウントを終了する。つまり、タイマー４０ｃは、レジスト層Ｘの露光時間をカウントしている。そして、シーケンサ４０は、積算開始信号Ｓ７の送信から積算終了信号Ｓ８の受信までにカウントされた露光時間値Ｓ９を電算処理装置４２に出力するとともに、タイマー４０ｃのカウントをリセットする。

電算処理装置４２は、シーケンサ４０から受けた露光時間値Ｓ９と予め設定した適正露光時間とを比較し、露光時間値Ｓ９における問題の有無を判定する判定部４２ａと、露光時間値Ｓ９を記憶する記憶部４２ｂとで構成されている。露光時間値Ｓ９が適正露光時間よりも短い場合、電算処理装置４２は、シーケンサ４０に対して照度異常高信号Ｓ１２を出力する。逆に、露光時間値Ｓ９が適正露光時間よりも長い場合、電算処理装置４２はシーケンサ４０に対して照度異常低信号Ｓ１３を送信する。

なお、記憶部４２ｂに記憶された露光時間データは露光装置１２の運転履歴を示すデータとして蓄積される。このように露光時間データを蓄積しておくことにより、万一、露光不良が発生した場合、過去の露光時間データを参照することによって露光装置１２の運転状況を分析し、不良発生の原因を追及することができる。

支持台１４は、図１に示すように、プリント基板Ｐを支持するものであり、これまでに周知の構成を適宜採用することが可能である。

光学系１６は、光源装置１０から出射された光を平行光として支持台１４に支持されたプリント基板Ｐのレジスト層Ｘへ導くためのものであり、光源装置１０から出射された光の照度分布を均一にする、すなわち、平面を照射したとき、被照射面において照度のムラが発生しないような光にするインテグレータ５２（フライアイレンズ）と、光源装置１０から出射された光（本実施例では、インテグレータ５２を通過した後の光）の出射光路を開閉制御する露光制御用シャッター５０と、露光制御用シャッター５０を通過した光の光路を屈折させる反射鏡５４と、反射鏡５４にて反射された光を平行光にして支持台１４に誘導する凹面鏡５６とで構成されている。また、反射鏡５４の略中心部には貫通孔５８が設けられており、反射鏡５４の背面であって貫通孔５８を通過した光を受けることができる位置に照度計２０が取り付けられている。したがって、照度計２０は、光源装置１０から出射され、インテグレータ５２を通過することによって照度分布が均一にされた光の一部を受け入れて、その照度を測定することができる。

なお、ここで示した光学系１６の構成はその一例であり、本実施例の構成に限定されるものではない。例えば、光源装置１０から出射された光を反射鏡５４で反射させた後、インテグレータ５２に入光するような構成としてもよく、目的とする光学経路に応じて適宜その構成を変更することが可能である。また、露光制御用シャッター５０の形式は、図１に示すようなルーバー方式の他、光を通過させない材質で形成されており、光源装置１０から出射された光が通過する孔を有する回転盤（図示せず）を所定の回転制御装置で回転させる方式などを用いることができる。

点灯制御装置２２を起動させると、シーケンサ４０から所定の数の電力供給装置２６に対して通電信号Ｓ１が送信されてランプ装置２４が点灯し、ランプ装置２４から出射された光（本実施例では、主として紫外光）が前方に向けて出射されることになる。なお、本実施例に係る露光装置１２で必要とされる照度は、３つのランプ装置２４から出射された光で賄うことができる量である。したがって、光源装置１０が備える５つのランプ装置２４のうち、原則として３つのランプ装置２４が同時に点灯すればよく、残り２つのランプ装置２４は、予備として消灯状態を維持する。

光源装置１０から出射された光は、インテグレータ５２を通過することによって照度分布が均一な光となる。そして、放電灯３０が点灯を開始してから光量が安定するまでの時間としてシーケンサ４０の記憶部４０ｂに予め設定された設定待機時間が経過すると、シーケンサ４０は、積算光量計３８の積算回路４６に積算開始信号Ｓ７を出力するとともに、露光制御用シャッター５０に開信号Ｓ１０を送信して露光制御用シャッター５０を開く。また、同時にタイマー４０ｃが時間のカウントを開始する。

そして、インテグレータ５２からの光は、シーケンサ４０からの開信号Ｓ１０を受けて開いた露光制御用シャッター５０を通過する。さらに、露光制御用シャッター５０を通過した光は、反射鏡５４によって凹面鏡５６に向けて反射される。

このとき、反射鏡５４に向かう光の一部は、反射鏡５４に設けられた貫通孔５８を通過して照度計２０を照射する。そして、照度計２０は、貫通孔５８を通過した光に基づいて照度を測定し、測定した照度値Ｓ４を点灯制御装置２２の積算光量計３８に出力する。また、出力された照度値Ｓ４は、積算光量計３８の判定回路４４で異常の有無を判定されるとともに、積算回路４６で積算される。

反射鏡５４によって凹面鏡５６に向けて反射された光は、凹面鏡５６において平行光にされ、支持台１４に向けて反射される。支持台１４に向けて反射された光は、回路パターンが形成されているマスクＭを介して支持台１４上に載置されているプリント基板Ｐのレジスト層Ｘに照射される。

積算回路４６において積算された光量値が予め設定された値になると、積算回路４６はシーケンサ４０に対して積算終了信号Ｓ８を送信する。積算終了信号Ｓ８を受けたシーケンサ４０は、露光制御用シャッター５０に閉信号Ｓ１１を出力し、露光制御用シャッター５０を閉じてレジスト層Ｘを照射する光を遮断するとともに、積算開始信号Ｓ７を送信してから積算終了信号Ｓ８を受信するまでの間にタイマー４０ｃでカウントされた露光時間値Ｓ９を電算処理装置４２に出力する。露光時間値Ｓ９を受信した電算処理装置４２は、露光時間値Ｓ９が予め設定された適正露光時間内にあるかを判定するとともに、当該露光時間値Ｓ９を露光時間データとして記憶部４２ｂに出力する。

このようにして１つのレジスト層Ｘに対する露光が終了すると、マスクＭ下のプリント基板Ｐが未処理物と交換され同様に露光される。

レジスト層Ｘを露光している間に、点灯中の放電灯３０に供給される電圧値を測定する異常判定手段２８が当該放電灯３０の異常を検知した場合、異常判定手段２８は、シーケンサ４０に異常信号Ｓ３を出力する。この異常信号Ｓ３を受けたシーケンサ４０は、異常が発生した放電灯３０に電力を供給する電力供給装置２６に通電遮断信号Ｓ２を送ると同時に、消灯していた予備の放電灯３０に対応する電力供給装置２６に通電信号Ｓ１を送る。これにより、異常が発生した放電灯３０が消灯するとともに新しい放電灯３０が点灯するので、光源装置１０全体として見れば、発光している放電灯３０の数は変化しない。なお、異常が発生した放電灯３０は適切な時期に作業員によって交換され、交換された放電灯３０は予備の放電灯３０として、次に他の放電灯３０に異常が発生するまでは消灯状態を維持する。

異常判定手段２８では、上述したように、電力供給装置２６からランプ装置２４の放電灯３０に供給する電圧値に基づいて放電灯３０の異常が判定される。すなわち、放電灯３０に供給される電圧値は、図５中Ａに示すように、放電灯３０の使用を開始した直後は使用時間の経過とともに電圧値が上昇するものの、これ以降は、使用時間の経過に合わせてゆるやかに所定の電圧値に収束する（この電圧値を収束電圧値という）。このような現象が生じるのは、放電灯３０を長時間使用すると電極３０ｇが消耗して電極間距離Ｌが長くなり、放電状態を維持するために必要な電圧値が大きくなるからである。

ところが、数多くの放電灯３０の中には、電極の消耗が非常に速い、あるいは極めて早期に封体容器３０ｃが破損して失光するといった不良放電灯３０が存在する。このような不良放電灯３０における電圧値と使用時間との関係は、図中Ｂに示すように、短い時間で急激な電圧値の上昇が見られる。

そこで、収束電圧値よりも大きい電圧値を基準電圧Ｖ１として設定し、測定した電圧値と基準電圧Ｖ１との大きさを比較する。比較した結果、測定した電圧値の方が大きい場合、その放電灯３０はすでに失光しているか、あるいはすぐに失光する可能性が高いことから、「異常」であると判断する。

このように本実施例に係る光源装置１０では、個々の放電灯３０について個別に異常を判断し、異常と判断された放電灯３０への通電を遮断するとともに、予備の放電灯３０を通電するので、光源装置１０から出射される光の照度が低下したことに気づかないままで光源装置１０を稼働し続けてしまうおそれがなく、逆に、光源装置１０から出射される光の照度不足が発生しない正常点灯下では、所定の時間経過に伴う放電灯３０の自動追加点灯を行わないので光源装置１０が出射する光量に過不足が生じることがない。

したがって、本実施例に係る光源装置１０であれば、均一な照度の光を長時間にわたり連続して出射することができる。

また、光源装置１０から出射された照度値Ｓ４が適正照度値よりも大きく、さらに照度値Ｓ４と適正照度値との差が１つの放電灯３０から出射される光の照度と同程度であることを検知した積算光量計３８の判定回路４４は、シーケンサ４０に対して照度異常高信号Ｓ５を出力する。判定回路４４から照度異常高信号Ｓ５を受けたシーケンサ４０は、点灯中の放電灯３０のうちから１つの放電灯３０を選択し、当該放電灯３０に対応する電力供給装置２６に対して通電遮断信号Ｓ２を出力する。これにより、点灯する放電灯３０の数が減少するので、光源装置１０から出射される光の照度が低下し、過剰であった照度は適正光量値に収まる。逆に、光源装置１０から照射された照度値Ｓ４が適正照度値よりも小さく、さらに照度値Ｓ４と適正照度値との差が１つの放電灯３０から出射される光の照度と同程度であることを検知した判定回路４４は、シーケンサ４０に対して照度異常低信号Ｓ６を出力する。判定回路４４から照度異常低信号Ｓ６を受けたシーケンサ４０は、消灯中の放電灯３０のうちから１つの放電灯３０を選択し、当該放電灯３０に対応する電力供給装置２６に対して通電信号Ｓ１を出力する。これにより、点灯する放電灯３０の数が増加するので、光源装置１０から照射される光の照度が増加し、過小であった照度は適正光量値に収まる。

これにより、個々の放電灯３０の異常を電圧値によって把握し、常に予め設定した数の放電灯３０を点灯することができるだけでなく、光源装置１０から出射される光の照度そのものを測定し、最適な数の放電灯３０を点灯させることができる。

さらにいえば、照度計２０が受ける光は、インテグレータ５２によって照度分布が均一化されたものであるから、照度計２０の設置位置を例えば「光源装置１０の光の中心軸に合わせなければならない」といった制約がなく、光源装置１０からの光を受けることができる位置であれば、どこに照度計２０を設置しても同じ照度を測定することができる。すなわち、照度計２０の位置調整が簡単に行えるようになる。

さらに、シーケンサ４０から出力された露光時間値Ｓ９が適正露光時間よりも長いこと（つまり、光源装置１０から出射される光の照度が低いこと）を検知した電算処理装置４２は、シーケンサ４０に対して照度異常低信号Ｓ１３を出力する。電算処理装置４２から照度異常低信号Ｓ１３を受けたシーケンサ４０は、消灯中の放電灯３０のうちから１つの放電灯３０を選択し、当該放電灯３０に対応する電力供給装置２６に対して通電信号Ｓ１を出力する。これにより、点灯する放電灯３０の数が増加し、光源装置１０から出射される光の照度が増加することにより、積算回路４６において積算される光量が予め設定された値になるまでの時間が短縮されるので、露光時間値Ｓ９は適正露光時間内に収まる。逆に、露光時間値Ｓ９が適正露光時間よりも短いこと（つまり、光源装置１０から出射される光の照度が高いこと）を検知した電算処理装置４２は、シーケンサ４０に対して照度異常高信号Ｓ１２を出力する。電算処理装置４２から照度異常高信号Ｓ１２を受けたシーケンサ４０は、点灯中の放電灯３０のうちから１つの放電灯３０を選択し、当該放電灯３０に対応する電力供給装置２６に対して通電遮断信号Ｓ２を出力する。これにより、点灯する放電灯３０の数が減少し、光源装置１０から出射される光の照度が低下することにより、積算回路４６において積算される光量が予め設定された値になるまでの時間が長くなるので、露光時間値Ｓ９は適正露光時間内に収まる。

これにより、露光時間に基づいて光源装置１０から出射する光の照度の妥当性を判断し、最適な数のランプ装置２４を点灯させることができる。

本実施例に係る露光装置１２によれば、光源装置１０から均一な照度の光が長時間にわたり連続して出射されるので、露光対象物Ｘに光源装置１０からの光を照射する時間（タクトタイム）、つまり露光対象物Ｘの感光に要する時間を一定にすることができる。したがって、露光対象物Ｘを支持台１４に載せるタイミングや次の処理工程に搬送するタイミングを一定にして露光工程の前後の工程における待ち時間や渋滞の発生確率を極小化することができる。

なお、図３に示した放電灯３０は、ダブルエンド型直流点灯方式ランプであるが、これに代えて、交流点灯方式ランプやシングルエンド型ランプを用いるようにしてもよい。さらに、放電灯３０は、封体容器３０ｃに水銀が封入されたショートアーク型放電灯に限られず、発光物質としてナトリウムやスカンジウムなどの金属ハロゲン化物質を封入したメタルハライドランプを用いて、紫外光、あるいは可視光を出射してもよい。また、封体容器３０ｃの材質として石英ガラスや透光性のあるセラミックを用いてもよい。

また、本実施例では、放電灯３０に供給される測定電圧値が収束電圧値よりも高く設定した基準電圧Ｖ１よりも大きいときに当該放電灯３０が「異常」であると判断しているが、放電灯３０が「異常」であることの判断方法はこれに限られず、放電灯３０を最初に点灯した時の電圧値（「当初電圧値」という）に基づき、当初電圧値から所定のボルト数だけ増加した値を基準電圧Ｖ１とする方法、および当初電圧値から所定の割合だけ増加した値を基準電圧Ｖ１とする方法がある。また、現在の測定電圧値と現在から所定時間前に測定した測定電圧値との差を演算し、当該差が所定の値よりも大きいこと（すなわち、電圧値が急激に増加したこと）、あるいは当該差がマイナスであること（すなわち、使用時間の経過とともに電圧値が減少したこと）をもって当該放電灯３０が「異常」であると判断するようにしてもよい。この判断方法を用いることにより、放電灯３０の電圧値が図５中のＣに示すような動きをした場合を検知することができる。つまり、放電灯３０の中には、使用中に封体容器３０ｃが熱によって膨張するものがあり、このような膨張が発生すると電圧値は少しの期間だけ減少し、その後、放電灯３０は失光して電圧値はゼロになる。したがって、現在の測定電圧値と所定時間経過後の測定電圧値との差を演算することにより、電圧値が急激に上昇するタイプの「異常」だけでなく、電圧値が減少するタイプの「異常」も検知することができる。

また、照度計２０から送られてきた照度値Ｓ４が予め設定された適正照度値よりも高いか低いかを判定し、点灯させる放電灯３０の数を制御することによって光源装置１０から出射する光の照度を一定にするものであるが、照度計２０から送られてきた照度値Ｓ４が予め設定された適正照度値よりも高いときには、放電灯３０に供給する電力量を小さくし、逆に、照度値Ｓ４が予め設定された適正照度値よりも低いときには、放電灯３０に供給する電力量を大きくすることによって光源装置１０から出射する光の照度を一定にしてもよい。さらに、点灯させる放電灯３０数の制御と放電灯３０に供給する電力量の制御とを組み合わせてもよい。

また、光学系１６を構成する反射鏡５４の背面に照度計２０を配置するようにしているが、露光済みのプリント基板Ｐを新しいプリント基板Ｐに交換する間だけ、マスクＭの直上に別の照度計２０を配置してマスクＭに照射される光の照度を測定し、当該照度に基づいて反射鏡５４の背面の照度計２０が測定した照度を補正するようにしてもよい。このようにすれば、実際の露光対象物であるレジスト層Ｘの近傍における照度に基づいて、反射鏡５４の背面に配置した照度計２０の照度測定制度を高めて、より正確な露光時間管理を行うことができる。

また、点灯制御装置２２が有する機能は、積算光量計３８と、シーケンサ４０と、電算処理装置４２とがそれぞれ分担しているが、点灯制御装置２２に必要な機能の全てを１つの装置にまとめるようにしてもよいし、本実施例よりも多くの装置に機能を分担させるようにしてもよい。また、異常判定手段２８の機能を点灯制御装置２２が負担するように構成してもよい。

また、ランプ装置２４ごとにホルダー２９に対する角度を調整してランプ装置２４の光軸がインテグレータ５２の中心を通るようにしているが、図６に示すように、個々のランプ装置２４に対応する全反射ミラー６０および半反射ミラー（ハーフミラー）６２を備える導光ユニット６４を用いて個々のランプ装置２４の光軸Ｒを集束させ、当該集束させた光軸Ｒがインテグレータ５２の中心を通るようにしてもよい。

また、発明に係る光源装置１０を露光装置１２に用いているが、均一な光量を長時間にわたって出射することのできる光源装置１０は、光を用いるあらゆる工業プロセスに適用することができる。

本発明にかかる露光装置を示す図である。 光源ユニットを示す図である。 放電灯を示す図である。 点灯制御装置を示す図である。 放電灯に供給される電圧値と当該放電灯の使用時間との関係を示す図である。 複数のランプとインテグレータと位置に関する他の実施例を示す図である。

符号の説明

１０…光源装置
１２…露光装置
１４…支持台
１６…光学系
１８…ランプユニット
２０…照度計
２２…点灯制御装置
２４…ランプ装置
２６…電力供給装置
２８…異常判定手段
３０…放電灯
３８…積算光量計
４０…シーケンサ
４２…電算処理装置
５０…露光制御用シャッター
５２…インテグレータ
５４…反射鏡
５６…凹面鏡

Claims (3)

1. 複数の放電灯と、前記放電灯のそれぞれに設けられ、前記放電灯のそれぞれから出射された光を同じ方向へ向けて反射するリフレクタとを有するランプユニット、
   前記ランプユニットから出射された光の照度を測定する照度計、および
   前記放電灯を個別に通電し、または通電を遮断する機能を有しており、起動時には少なくとも１つの予備の前記放電灯の通電を遮断した状態で他の前記放電灯を通電し、かつ、前記照度計で測定された実照度と予め設定された適正照度とを比較することによって実照度の過不足を判定するとともに、実照度の過不足を解消するように前記放電灯を通電し、あるいは通電を遮断する点灯制御装置を備えることを特徴とする光源装置。
2. 請求項１に記載の光源装置と、
   前記光源装置から出射された光によって露光される露光対象物を支持する支持台と、
   前記光源装置から出射された光を前記支持台で支持された前記露光対象物へ導く光学系とを備えることを特徴とする露光装置。
3. 前記光学系は、前記ランプユニットから出射された光の照度分布を均一化するインテグレータを有しており、
   前記照度計は、前記インテグレータによって照度分布が均一化された光を受けてその実照度を測定することを特徴とする、請求項２に記載の露光装置。

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