JP2010171159A

JP2010171159A - Light source equipment and aligner including the same

Info

Publication number: JP2010171159A
Application number: JP2009011621A
Authority: JP
Inventors: Yoshinari Maezono; 好成前薗
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 2009-01-22
Filing date: 2009-01-22
Publication date: 2010-08-05
Anticipated expiration: 2029-01-22
Also published as: JP5346602B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide light source equipment that increases output of light emitted from light sources, and can utilize generated light without waste. SOLUTION: Light source equipment includes: a lamp including an emission section sealed with a discharge medium; a concave reflector that includes a concave-shaped reflection surface reflecting light emitted from the lamp and an opening provided at a side in a light emission direction, and reflects light emitted from the lamp for emitting from the opening; a laser oscillator allowing laser beams to enter through the side of the opening of the concave reflector and applying the laser beams to the lamp; and a forming member for forming the shape of the laser beams emitted from the laser oscillator in a ring shape. COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、半導体、液晶基板若しくはカラーフィルタ等の露光用、および、映写機などの投影画像装置のバックライト用に使用される光源装置に関する。また、当該光源装置を備える露光装置に関する。 The present invention relates to a light source device used for exposure of a semiconductor, a liquid crystal substrate, a color filter or the like, and for a backlight of a projection image device such as a projector. The present invention also relates to an exposure apparatus including the light source device.

近年、半導体や液晶基板、更には、カラーフィルタ等の製造工程では、入力電力の大きな紫外線光源を使うことにより、処理時間の短縮化や、大面積の被処理物への一括露光等が進められている。これに伴い、紫外線光源である高圧放電ランプには、より高輝度の光を放射することが求められている。しかし、高圧放電ランプへの入力電力を単純に大きくすれば、放電容器内部に配置された電極への負荷が増大し、該電極からの蒸発物が原因となって、高圧放電ランプの黒化、短寿命が発生する、といった問題があった。 In recent years, in the manufacturing process of semiconductors, liquid crystal substrates, and color filters, the use of ultraviolet light sources with large input power has shortened processing time and batch exposure of large-area objects to be processed. ing. Accordingly, high-pressure discharge lamps that are ultraviolet light sources are required to emit light with higher luminance. However, if the input power to the high-pressure discharge lamp is simply increased, the load on the electrode arranged inside the discharge vessel increases, and due to the evaporation from the electrode, blackening of the high-pressure discharge lamp, There was a problem that a short life occurred.

このような問題を解決するために、種々の提案がなされている。例えば、特開昭６１−１９３３８５号公報（特許文献１）によれば、無電極の放電ランプを楕円反射鏡内に配置し、該楕円反射鏡の側面に設けられた穴部を通して、レーザ光を該放電ランプの放電容器内に入射させ、該放電容器内に封入された放電ガスを励起して発光させることが開示されている。この技術を用いれば、該放電ランプ中に電極が無いので、ランプ点灯中に、電極が蒸発して該放電容器の黒化が生じ、ランプ短寿命を引き起こすといった問題が解消され、長寿命の放電ランプを提供できる、といった利点がある。 In order to solve such problems, various proposals have been made. For example, according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-193385 (Patent Document 1), an electrodeless discharge lamp is arranged in an elliptical reflecting mirror, and laser light is emitted through a hole provided in a side surface of the elliptical reflecting mirror. It is disclosed that the light is incident on the discharge vessel of the discharge lamp and the discharge gas sealed in the discharge vessel is excited to emit light. If this technology is used, since there is no electrode in the discharge lamp, the problem that the electrode evaporates during the lamp operation and the discharge vessel is blackened, which causes a short life of the lamp, is eliminated. There is an advantage that a lamp can be provided.

ここで、該特許文献１に開示されている無電極放電ランプにレーザ光を入射する場合の構成を、従来技術の一つとして、図１０に示す。図１０は、レーザ励起による無電極放電ランプを用いた半導体露光装置の一例であって、該半導体露光装置１０１には、レーザ発振器１０２、該レーザ発振器１０２から放射されたレーザ光を所望のビーム径に調整する光学部品１０３、及び、光学部品１０４、該レーザ光を集光する集光レンズ１０５、該集光レンズ１０５によって集光したレーザ光を入射する無電極放電ランプ１０６、該無電極放電ランプ１０６から放射された紫外線を反射する楕円反射鏡１０７、該楕円反射鏡１０７で反射された紫外線を被照射物である半導体ウエハＷへ照射するための光学系１０８から構成されている。また、該楕円反射鏡１０７には、該レーザ光を入射するための光取り込み穴１１０ａと、該無電極放電ランプ１０６内で吸収されずに透過したレーザ光を該楕円反射鏡１０７外へ放射するための光取り出し穴１１０ｂが設けられ、該光取り出し穴１１０ｂから放射されたレーザ光は、光吸収板１０９によって吸収し、例えば、熱に変換され、該レーザ発振器１０２にレーザ光が戻らないようにしている。 Here, FIG. 10 shows a configuration in which laser light is incident on the electrodeless discharge lamp disclosed in Patent Document 1 as one of the prior arts. FIG. 10 shows an example of a semiconductor exposure apparatus using an electrodeless discharge lamp by laser excitation. The semiconductor exposure apparatus 101 includes a laser oscillator 102 and a laser beam emitted from the laser oscillator 102 with a desired beam diameter. Optical component 103, optical component 104, condensing lens 105 for condensing the laser light, electrodeless discharge lamp 106 for entering the laser light condensed by the condensing lens 105, and electrodeless discharge lamp An elliptical reflecting mirror 107 that reflects ultraviolet rays radiated from 106 and an optical system 108 for irradiating the semiconductor wafer W, which is an object to be irradiated, with the ultraviolet rays reflected by the elliptical reflecting mirror 107. Further, the elliptical reflecting mirror 107 radiates the laser light that has been absorbed without being absorbed in the electrodeless discharge lamp 106 to the outside of the elliptical reflecting mirror 107 and the light intake hole 110 a for entering the laser light. The light extraction hole 110b is provided, and the laser light emitted from the light extraction hole 110b is absorbed by the light absorption plate 109 and converted into heat, for example, so that the laser light does not return to the laser oscillator 102. ing.

しかし、図１０に示した該特許文献１で開示されている構成では、以下の問題が発生する。該無電極放電ランプ１０６へのエネルギーの供給に、該楕円反射鏡１０７の側面に光取り込み穴１１０ａ、及び、光取り出し穴１１０ｂを設け、該穴部１１０ａ、１１０ｂを介してレーザ光を該無電極放電ランプ１０６へ入射している。このように、楕円反射鏡１０７の側面に該穴部１１０ａ、１１０ｂが設けられることにより、該無電極放電ランプから発生した紫外線を集めるといった該楕円反射鏡１０７の本来の機能が低下し、発生した紫外線を効率良く利用できないといった問題が生じる。 However, the configuration disclosed in Patent Document 1 shown in FIG. 10 causes the following problems. In order to supply energy to the electrodeless discharge lamp 106, a light intake hole 110a and a light extraction hole 110b are provided on the side surface of the elliptical reflecting mirror 107, and laser light is transmitted through the hole portions 110a and 110b to the electrodeless electrode. It is incident on the discharge lamp 106. Thus, by providing the holes 110a and 110b on the side surface of the elliptical reflecting mirror 107, the original function of the elliptical reflecting mirror 107, such as collecting ultraviolet rays generated from the electrodeless discharge lamp, is reduced and generated. There arises a problem that ultraviolet rays cannot be used efficiently.

更には、該楕円反射鏡１０７に設ける該穴部１１０ａ、１１０ｂを小さくすると、該無電極放電ランプ１０６に入射するレーザ光の入射角が小さくなり、大きなエネルギーを入射する場合、放電容器を通過するレーザ光のエネルギー密度が高くなり過ぎ、該放電容器自身に穴が開く等の不具合が発生する。また、レーザ光のエネルギー密度を下げるために、レーザ光を入射するために設けた該穴部１１０ａ、１１０ｂを大きくすれば、前述したように、該無電極放電ランプ１０６から放射された紫外線を効率良く利用できない、といった問題が生じる。 Furthermore, if the holes 110a and 110b provided in the elliptical reflecting mirror 107 are made smaller, the incident angle of the laser light incident on the electrodeless discharge lamp 106 becomes smaller, and when large energy is incident, it passes through the discharge vessel. The energy density of the laser beam becomes too high, and problems such as the opening of holes in the discharge vessel itself occur. Further, if the holes 110a and 110b provided for the incidence of the laser beam are enlarged in order to reduce the energy density of the laser beam, the ultraviolet rays emitted from the electrodeless discharge lamp 106 can be efficiently used as described above. The problem of not being able to use well arises.

特開昭６１−１９３３８５号JP 61-193385 A

この発明が解決しようとする課題は、光源から出射される光出力を高いものとするとともに、発生した光を無駄にすることなく効率良く利用することが可能な光源装置を提供することを目的とする。 The problem to be solved by the present invention is to provide a light source device capable of increasing the light output emitted from the light source and efficiently using the generated light without wasting it. To do.

本発明の光源装置は、放電媒体が封入された発光部を有するランプと、前記ランプから出射した光を反射する凹面形状の反射面と光出射方向側に設けられた開口とを有し、前記ランプから出射した光を反射して前記開口より出射する凹面反射鏡と、前記凹面反射鏡の前記開口側からレーザー光を入射させ、レーザー光を前記ランプに照射するレーザー発振器と、を備えている。
このような光源装置は、凹面反射鏡の前記開口側からレーザー光を照射するため、レーザー光が前記ランプの発光部或いは光出射側に配置された封止部に照射されて吸収されることにより、一対の電極間に照射されるレーザー光の出力が低下する結果として、ランプから出射される光の出力が低下する場合がある。
そこで、本発明においては、レーザー光の形状を中抜き（リング）形状に成形するための成形部材を備え、これにより、ランプの発光部或いは光出射側に配置された封止部にレーザー光が照射されることが無いようにして、一対の電極間に対し十分な出力のレーザー光が照射されるようにしている。 The light source device of the present invention includes a lamp having a light emitting unit in which a discharge medium is sealed, a concave reflecting surface that reflects light emitted from the lamp, and an opening provided on the light emitting direction side, A concave reflecting mirror that reflects light emitted from the lamp and emits the light from the opening; and a laser oscillator that makes the laser light incident from the opening side of the concave reflecting mirror and irradiates the lamp with the laser light. .
Since such a light source device irradiates laser light from the opening side of the concave reflecting mirror, the laser light is irradiated and absorbed by the sealing part disposed on the light emitting part or light emitting side of the lamp. As a result of the decrease in the output of the laser light irradiated between the pair of electrodes, the output of the light emitted from the lamp may decrease.
Therefore, in the present invention, a forming member for forming the shape of the laser beam into a hollow (ring) shape is provided, so that the laser beam is applied to the light emitting portion of the lamp or the sealing portion disposed on the light emitting side. A laser beam with sufficient output is irradiated between the pair of electrodes so as not to be irradiated.

すなわち、本発明は、次のようにして前記課題を解決した。
（１）
光源装置であって、放電媒体が封入された発光部を有するランプと、前記ランプから出射した光を反射する凹面形状の反射面と光出射方向側に設けられた開口とを有し、前記ランプから出射した光を反射して前記開口より出射する凹面反射鏡と、前記凹面反射鏡の前記開口側からレーザー光を入射させ、レーザー光を前記ランプに照射するレーザー発振器と、前記レーザー発振器から出射したレーザー光の形状をリング状に成形するための成形部材と、を備える。
（２）
前記（１）において、前記ランプは、一対の電極が対向して配置される発光部と前記発光部の両端のそれぞれに連続して管軸方向外方に伸びるロッド状の封止部とで構成され、前記凹面反射鏡の光軸と前記ランプの管軸とが一直線上に並ぶように配置されている。
（３）
前記（１）において、前記凹面反射鏡は、前記反射面が回転楕円面形状を有し、
前記成形部材は、前記レーザー光が、前記凹面反射鏡の第二焦点を通過して前記ランプの発光部に接する外接線と、前記凹面反射鏡の第二焦点と前記凹面反射鏡の開口端部とを通過する仮想線とで挟まれた領域のみに出射されるように、前記レーザー光を成形する。
（４）
前記（１）において、前記光成形部材がコーンレンズである。
（５）
前記（４）において、前記光成形部材は、複数の前記コーンレンズを各コーンレンズのそれぞれの頂部が対向するとともに、前記レーザー光照射機構から出射したレーザー光が、一方のコーンレンズの底面から入射して他方のコーンレンズの底面から出射するように配置されている。
（６）
前記（１）において、前記ランプの光出射方向側に配置された封止部に装着された口金が、管軸方向外方に向かうに従って外径が次第に縮小するテーパー部を有する。
（７）
前記（１）の光源装置を備える露光装置であって、前記光源から出射した光を当該光の進行方向とは異なる方向に反射する一方で、前記成形手段によりリング状に成形されたレーザー光を透過する波長選択式反射鏡を備える。
（８）
前記（１）の光源装置を備える露光装置であって、前記光源から出射した光を当該光の進行方向とは異なる方向に反射するとともに、前記成形手段によりリング状に成形されたレーザー光を前記光源の方向に反射する平面反射鏡と、前記光源から出射した光を透過する一方で、前記成形手段によりリング状に成形されたレーザー光を前記光源の方向に反射する波長選択式反射鏡と、を備える。 That is, the present invention has solved the above problems as follows.
(1)
A lamp having a light emitting unit in which a discharge medium is sealed, a light source device, a concave reflecting surface that reflects light emitted from the lamp, and an opening provided on a light emitting direction side, the lamp A concave reflecting mirror that reflects the light emitted from the aperture, emits laser light from the opening side of the concave reflecting mirror, and irradiates the lamp with the laser light; and emits from the laser oscillator And a forming member for forming the shape of the laser beam into a ring shape.
(2)
In (1), the lamp includes a light emitting portion in which a pair of electrodes are arranged to face each other, and a rod-shaped sealing portion that extends outward in the tube axis direction continuously at both ends of the light emitting portion. The optical axis of the concave reflecting mirror and the tube axis of the lamp are arranged in a straight line.
(3)
In the above (1), the concave reflecting mirror has a spheroid shape on the reflecting surface,
The molding member includes an outer tangent line where the laser light passes through the second focal point of the concave reflecting mirror and contacts the light emitting portion of the lamp, the second focal point of the concave reflecting mirror, and an opening end portion of the concave reflecting mirror. The laser beam is shaped so that the laser beam is emitted only to a region sandwiched between imaginary lines passing through.
(4)
In said (1), the said optical shaping member is a cone lens.
(5)
In the above (4), the light shaping member has a plurality of cone lenses each facing the top of each cone lens, and the laser beam emitted from the laser beam irradiation mechanism is incident from the bottom surface of one cone lens. And it arrange | positions so that it may radiate | emit from the bottom face of the other cone lens.
(6)
In (1), the base attached to the sealing portion disposed on the light emitting direction side of the lamp has a tapered portion whose outer diameter gradually decreases as it goes outward in the tube axis direction.
(7)
An exposure apparatus comprising the light source device of (1), wherein the laser beam shaped into a ring shape by the shaping means is reflected while reflecting the light emitted from the light source in a direction different from the traveling direction of the light. A wavelength selective reflection mirror is provided.
(8)
An exposure apparatus comprising the light source device of (1), wherein the light emitted from the light source is reflected in a direction different from the traveling direction of the light, and the laser light shaped into a ring shape by the shaping means is A planar reflecting mirror that reflects in the direction of the light source; a wavelength selective reflecting mirror that transmits the light emitted from the light source while reflecting the laser light shaped in a ring shape by the shaping means in the direction of the light source; Is provided.

本発明においては、凹面反射鏡に形成された開口側からレーザー光を入射するので、凹面反射鏡内にレーザー光を導くための開口を凹面反射鏡に形成する必要が無いので、凹面反射鏡の本来の機能を失うことなく光の利用効率が向上する。
しかも、レーザー光を中抜き（リング）形状に成形するための成形部材を備えているので、凹面反射鏡の開口側から入射したレーザー光がランプに無駄無く供給されるため、高い放射束の光を得ることができる。 In the present invention, since the laser light is incident from the opening side formed in the concave reflecting mirror, it is not necessary to form an opening in the concave reflecting mirror in the concave reflecting mirror. Light usage efficiency is improved without losing the original function.
In addition, since it has a molding member for shaping the laser beam into a hollow (ring) shape, the laser beam incident from the opening side of the concave reflecting mirror is supplied to the lamp without waste, so light with a high radiant flux Can be obtained.

本発明の光源装置の概略構成を示す。The schematic structure of the light source device of this invention is shown. 図１のランプの概略構成を示す。The schematic structure of the lamp | ramp of FIG. 1 is shown. レーザー光の照射領域を示す。The irradiation area of laser light is shown. 本発明の光源装置の他の実施形態の概略構成を示す。The schematic structure of other embodiment of the light source device of this invention is shown. 成形部材の構成の概略を示す。The outline of a structure of a shaping | molding member is shown. 本発明の光源装置の他の実施形態の概略構成を示す。The schematic structure of other embodiment of the light source device of this invention is shown. 本発明の光源装置の他の実施形態の概略構成を示す。The schematic structure of other embodiment of the light source device of this invention is shown. 本発明の露光装置の概略構成を示す。1 shows a schematic configuration of an exposure apparatus of the present invention. 本発明の露光装置の他の実施形態の概略構成を示す。The schematic structure of other embodiment of the exposure apparatus of this invention is shown. 従来の露光装置の概略構成を示す。1 shows a schematic configuration of a conventional exposure apparatus.

図１は、本発明の光源装置の概略構成を示す。光源装置は、光源１と、光源１におけるランプ１１に対してレーザー光を照射するレーザー発振器２１を含むレーザー光照射機構２とを備えて構成されている。この光源装置１０は、レーザー発振器２１から出射したレーザー光Ｌ１を光源１（ランプ１１）に照射することにより、光源１（ランプ１１）から高出力の光を出射させるものである。 FIG. 1 shows a schematic configuration of a light source device of the present invention. The light source device includes a light source 1 and a laser light irradiation mechanism 2 including a laser oscillator 21 that irradiates a laser beam to a lamp 11 in the light source 1. The light source device 10 emits high-power light from the light source 1 (lamp 11) by irradiating the light source 1 (lamp 11) with laser light L1 emitted from the laser oscillator 21.

光源１は、ショートアーク型のランプ１１と、ランプ１１から出射した光を集光する凹面反射鏡１２とで構成される。レーザー光照射機構２は、レーザー光を出射するレーザー発振器２１と、レーザー発振器２１から出射したレーザー光を所望のビーム径に調整するビームエキスパンダー２２と、レーザー光を所望の形状に成形する成形部材２３と、成形されたレーザー光を平行にする（凹面反射鏡１２の第二焦点Ｆ２と一致する焦点に集光し、点線Ｌ１と実線Ｌ２の間に収まる広がりとビーム形状にする）レンズ２４と、レーザー光を所望の方向へ反射する平面反射鏡２５とで構成される。なお、ビームエキスパンダー２２は、ビーム径および平行度がそれぞれ所望の範囲内とされたレーザー光を出射するレーザー発振器２１を使用した場合は必要ない。 The light source 1 includes a short arc type lamp 11 and a concave reflecting mirror 12 that collects light emitted from the lamp 11. The laser light irradiation mechanism 2 includes a laser oscillator 21 that emits laser light, a beam expander 22 that adjusts the laser light emitted from the laser oscillator 21 to a desired beam diameter, and a molding member 23 that shapes the laser light into a desired shape. A lens 24 that collimates the shaped laser light (condenses it at a focal point that coincides with the second focal point F2 of the concave reflecting mirror 12 and forms a beam shape and spread between the dotted line L1 and the solid line L2); It is comprised with the plane reflective mirror 25 which reflects a laser beam to a desired direction. The beam expander 22 is not necessary when using the laser oscillator 21 that emits laser light whose beam diameter and parallelism are within the desired ranges, respectively.

図２は、図１のランプの概略構成を示す。
ランプ１１は、発光部１１１と発光部１１１のそれぞれの両端に連続して管軸方向外方に向けて伸びるロッド状の封止部１１２、１１３と、発光部１１１内に例えば１〜３ｍｍの距離を隔てて対向して配置される一対の電極１１４、１１５と、各封止部１１２、１１３に装着された給電用の口金１１６、１１７とで構成される。各電極１１４、１１５は、それぞれ各口金１１６、１１７に電気的に接続されている。
このランプ１１は、発光部１１１内に放電媒体として水銀が封入されており、不図示の給電装置によって一対の電極間に電力を供給して一対の電極間にプラズマＰを形成して得られる、例えば波長３６５ｎｍのｉ線を出射するものである。なお、放電媒体として、水銀に代えてキセノンガスを用いることもできる。 FIG. 2 shows a schematic configuration of the lamp of FIG.
The lamp 11 includes rod-shaped sealing portions 112 and 113 extending continuously outward in the tube axis direction from both ends of the light emitting portion 111 and the light emitting portion 111, and a distance of, for example, 1 to 3 mm within the light emitting portion 111. And a pair of electrodes 114 and 115 disposed to face each other with a gap therebetween, and power supply caps 116 and 117 attached to the sealing portions 112 and 113, respectively. The electrodes 114 and 115 are electrically connected to the caps 116 and 117, respectively.
The lamp 11 is obtained by enclosing mercury as a discharge medium in the light emitting unit 111, and supplying power between a pair of electrodes by a power supply device (not shown) to form plasma P between the pair of electrodes. For example, it emits i-line with a wavelength of 365 nm. As the discharge medium, xenon gas can be used instead of mercury.

凹面反射鏡１２は、図１に示すように、全体が凹面状であって、前端縁に形成された光出射口１２１と、ランプ１１から出射した光を反射する回転楕円反射面１２２を備える。回転楕円反射面１２２は、ランプ１１から出射する例えばｉ線などの紫外光を反射するために、高屈折率材料からなる層と低屈折率材料からなる層を交互に積層してなる誘電体多層膜、例えばＨｆＯ_２（酸化ハフニウム）とＳｉＯ_２（酸化シリコン）を交互に積層してなる誘電体多層膜、或いは、Ｔａ_２Ｏ_５（酸化タンタル）とＳｉＯ_２（酸化シリコン）を交互に積層してなる誘電多層膜等で構成される。 As shown in FIG. 1, the concave reflecting mirror 12 has a concave shape as a whole, and includes a light emitting port 121 formed at the front edge and a spheroid reflecting surface 122 that reflects the light emitted from the lamp 11. The spheroid reflecting surface 122 is a dielectric multilayer formed by alternately laminating a layer made of a high refractive index material and a layer made of a low refractive index material in order to reflect ultraviolet light such as i-line emitted from the lamp 11. A film, for example, a dielectric multilayer film in which HfO ₂ (hafnium oxide) and SiO ₂ (silicon oxide) are alternately stacked, or Ta ₂ O ₅ (tantalum oxide) and SiO ₂ (silicon oxide) are alternately stacked. It consists of a dielectric multilayer film.

このようなショートアーク型のランプ１１と凹面反射鏡１２とは、凹面反射鏡１２の第一焦点Ｆ1がランプ１１における一対の電極１１４、１１５の中間点に概ね一致するとともに、凹面反射鏡１２の光軸Ｍとランプ１１の管軸Ｌとが概ね一直線上に並ぶように配置され、これにより、光源１が構成される。
ここに、ランプ１１の管軸とは、ランプ１１の各電極１１４、１１５の中心を共に通過する仮想線を意味し、凹面反射鏡１２の光軸とは、凹面反射鏡１２の第一焦点Ｆ１と第二焦点Ｆ２とを共に通過する仮想線を意味する。
ランプ１１の光出射側に位置する封止部１１２に装着された口金１１６は、光出射方向に向かうに従い次第に外径が縮小するテーパー部１１６Ａを有している。このようにテーパー部１１６Ａを光出射側に配置することにより、図１のレーザー発振器２１から出射する光が封止部１１２に照射されることを防止し易くなる。 Such a short arc type lamp 11 and the concave reflecting mirror 12 are such that the first focal point F1 of the concave reflecting mirror 12 substantially coincides with the midpoint of the pair of electrodes 114 and 115 in the lamp 11, and the concave reflecting mirror 12 The optical axis M and the tube axis L of the lamp 11 are arranged so as to be aligned substantially in a straight line, whereby the light source 1 is configured.
Here, the tube axis of the lamp 11 means a virtual line that passes through the centers of the electrodes 114 and 115 of the lamp 11, and the optical axis of the concave reflecting mirror 12 means the first focal point F 1 of the concave reflecting mirror 12. And an imaginary line that passes through the second focal point F2.
The base 116 attached to the sealing portion 112 located on the light emitting side of the lamp 11 has a tapered portion 116A whose outer diameter gradually decreases as it goes in the light emitting direction. By arranging the tapered portion 116A on the light emitting side in this manner, it becomes easy to prevent the sealing portion 112 from being irradiated with light emitted from the laser oscillator 21 of FIG.

凹面反射鏡１２から出射するランプ１１からの光は、前記のとおり、水銀を励起させることによって得られる例えば波長３６５ｎｍの紫外光である。一方、レーザー発振器２１から出射するレーザー光の波長は、放電媒体が封入されたランプ１１の発光部１１１より放射される露光用の光の波長以外の波長域であることが好ましく、例えば、８０９ｎｍ、或いは１μｍ以上の赤外波長域にピークを有する。 The light from the lamp 11 emitted from the concave reflecting mirror 12 is, for example, ultraviolet light having a wavelength of 365 nm obtained by exciting mercury as described above. On the other hand, the wavelength of the laser light emitted from the laser oscillator 21 is preferably a wavelength region other than the wavelength of the light for exposure emitted from the light emitting unit 111 of the lamp 11 in which the discharge medium is enclosed, for example, 809 nm, Alternatively, it has a peak in the infrared wavelength region of 1 μm or more.

レーザー光照射機構２のレーザー発振器２１は、ランプ１１における一対の電極１１４、１１５間に形成されるプラズマＰに向けてレーザー光を照射する。レーザー光は、波長８０９ｎｍ、或いは１μｍ以上の赤外波長域にピーク波長を有するレーザー光である。レーザー光は、ガスレーザー、固体レーザー、液体レーザー、半導体レーザーなどのうちから適宜選択することができる。また、レーザーの発振方式は、ＣＷ(連続波)発振方式でも、パルス式発振方式でも、また、これらを兼ねたものでもよい。 The laser oscillator 21 of the laser light irradiation mechanism 2 irradiates laser light toward the plasma P formed between the pair of electrodes 114 and 115 in the lamp 11. The laser beam is a laser beam having a peak wavelength in an infrared wavelength region of a wavelength of 809 nm or 1 μm or more. The laser beam can be appropriately selected from a gas laser, a solid laser, a liquid laser, a semiconductor laser, and the like. The laser oscillation method may be a CW (continuous wave) oscillation method, a pulse oscillation method, or a combination of these.

レーザー発振器２１から出射したレーザー光Ｌ１は、図１に示すように、ビームエキスパンダー２２、成形部材２３、レンズ２４、平面反射鏡２５を介して光源１方向に反射され、凹面反射鏡１２により反射されてランプ１１に照射される。レーザー発振器２１、ビームエキスパンダー２２、成形部材２３およびレンズ２４の光軸は、凹面反射鏡１２の光軸に対し一致している。このレーザー光Ｌ１は、凹面反射鏡１２の第一焦点とランプ１１の一対の電極１１４、１１５の極間とが概ね一致しているので、ランプ１１の一対の電極間に形成されるプラズマＰの管軸方向における概ね中央位置に照射される。 As shown in FIG. 1, the laser light L 1 emitted from the laser oscillator 21 is reflected in the direction of the light source 1 through the beam expander 22, the molding member 23, the lens 24, and the plane reflecting mirror 25, and is reflected by the concave reflecting mirror 12. The lamp 11 is irradiated. The optical axes of the laser oscillator 21, the beam expander 22, the molding member 23, and the lens 24 are coincident with the optical axis of the concave reflecting mirror 12. Since the laser beam L1 is substantially coincident with the first focal point of the concave reflecting mirror 12 and the gap between the pair of electrodes 114 and 115 of the lamp 11, the plasma P formed between the pair of electrodes of the lamp 11 The light is irradiated to a substantially central position in the tube axis direction.

成形部材２３は、円錐形状を有するコーンレンズである。コーンレンズ２３は、レーザー発振器２１、ビームエキスパンダー２２およびレンズ２４と同一光軸上に配置される。コーンレンズ２３は、ビームエキスパンダー２２により所望のビーム径となるように調整されたレーザー光が底面２３２側から入射して、頂部２３１付近を通過するときに、レーザー光がリング状に成形される。 The molding member 23 is a cone lens having a conical shape. The cone lens 23 is disposed on the same optical axis as the laser oscillator 21, the beam expander 22, and the lens 24. The cone lens 23 is shaped like a ring when laser light adjusted to have a desired beam diameter by the beam expander 22 is incident from the bottom surface 232 side and passes near the top 231.

成形部材２３により成形された中抜き光（リング状のビーム）は、レンズ２４、平面反射鏡２５を介して凹面反射鏡１２方向に出射され、凹面反射鏡１２の第二焦点Ｆ２を通過するとともに、凹面反射鏡１２に入射し、凹面反射鏡１２で反射されてランプ１１内に入射される。中抜き光（リング状のビーム）は、図３に示すように、ランプ１１および凹面反射鏡１２をそれぞれの管軸方向および光軸方向に切断した断面において、凹面反射鏡１２の第二焦点Ｆ２を通過しランプ１１における発光部１１１に接する外接線Ｔ１と、凹面反射鏡１２の第二焦点Ｆ２を通過し凹面反射鏡１２の開口端１２１Ａとを結ぶ仮想線Ｔ２とで挟まれる領域のみに出射するように成形される。図３の斜線領域は、中抜き光（リング状のビーム）が照射される範囲を示す。このような中抜き光（リング状のビーム）は、ランプの仕様、凹面反射鏡の焦点間距離の長さ等に応じて、コーンレンズ２３の形状を適宜設計することにより、発光部１１１および光出射側に位置する封止部１１２にレーザー光が照射されないように、所望の形状に成形される。 The hollow light (ring-shaped beam) formed by the forming member 23 is emitted toward the concave reflecting mirror 12 through the lens 24 and the plane reflecting mirror 25, and passes through the second focal point F2 of the concave reflecting mirror 12. , Enters the concave reflecting mirror 12, is reflected by the concave reflecting mirror 12, and enters the lamp 11. As shown in FIG. 3, the hollow light (ring-shaped beam) has a second focal point F 2 of the concave reflecting mirror 12 in a cross section obtained by cutting the lamp 11 and the concave reflecting mirror 12 in the tube axis direction and the optical axis direction, respectively. Is emitted only to a region sandwiched between a circumscribed line T1 that is in contact with the light emitting unit 111 in the lamp 11 and a virtual line T2 that passes through the second focal point F2 of the concave reflecting mirror 12 and connects the opening end 121A of the concave reflecting mirror 12. To be molded. The hatched area in FIG. 3 indicates a range in which hollow light (ring-shaped beam) is irradiated. Such hollow light (ring-shaped beam) is designed by appropriately designing the shape of the cone lens 23 according to the specifications of the lamp, the length of the distance between the focal points of the concave reflecting mirror, and the like. The sealing portion 112 located on the emission side is molded into a desired shape so that the laser beam is not irradiated.

上記の光源装置の動作の一例について、図１を用いて次に説明する。
ランプ用の給電装置（不図示）により、ランプ１１に電力が供給される。これにより、ランプ１１が点灯駆動され、一対の電極１１４と１１５との間にプラズマＰが形成される。その後、レーザー発振器２１を駆動してレーザー光を出射する。レーザー発振器２１から出射したレーザー光は、ビームエキスパンダー２２、成形部材２３、レンズ２４、平面反射鏡２５に順次に入射し、凹面反射鏡１２で反射されて最終的にランプ１１の一対の電極１１４と１１５との間に形成されたプラズマＰに照射され、プラズマＰにエネルギーを供給して高温化する。
なお、ランプ１１の駆動のタイミングと、レーザー発振器２１の駆動のタイミングに関しては、同時であっても良いし、ランプ１１、レーザー発振器２１の何れかを先に駆動しても良い。また、ランプ１１の一対の電極１１４、１１５の間にプラズマＰが形成された後は、ランプ１１への電力供給を停止した状態でプラズマＰに対してレーザー光を照射するようにしても良い。 Next, an example of the operation of the light source device will be described with reference to FIG.
Electric power is supplied to the lamp 11 by a power supply device (not shown) for the lamp. As a result, the lamp 11 is driven to light, and plasma P is formed between the pair of electrodes 114 and 115. Thereafter, the laser oscillator 21 is driven to emit laser light. Laser light emitted from the laser oscillator 21 sequentially enters the beam expander 22, the molding member 23, the lens 24, and the plane reflecting mirror 25, is reflected by the concave reflecting mirror 12, and finally has a pair of electrodes 114 of the lamp 11. The plasma P formed between the first and second electrodes 115 is irradiated, and energy is supplied to the plasma P to raise the temperature.
Note that the driving timing of the lamp 11 and the driving timing of the laser oscillator 21 may be simultaneous, or either the lamp 11 or the laser oscillator 21 may be driven first. In addition, after the plasma P is formed between the pair of electrodes 114 and 115 of the lamp 11, the plasma P may be irradiated with laser light in a state where power supply to the lamp 11 is stopped.

このような本発明の光源装置１０においては、次のような効果を期待することができる。レーザー発振器２１から出射したレーザー光をランプ１１における一対の電極間に形成されるプラズマＰに照射するので、プラズマＰがレーザー光の供給を受けて高温化されることにより、プラズマＰから出射する光の出力が向上する。
また、レーザー光を凹面反射鏡１２の光出射口１２１から入射するため、従来のように凹面反射鏡１２の側面にレーザー光を入射するための開口を設ける必要が無いので、光の利用効率が高いものとなる。
さらに、レーザー光の形状をリング状に成形するための成形部材２３を備えるので、凹面反射鏡１２とランプ１１とがそれぞれの光軸Ｍと管軸Ｌとが一直線上に並ぶように配置されていても、凹面反射鏡１２の光出射口１２１から入射したレーザー光Ｌ１が、発光部１１１および光出射側に位置する封止部１１２に照射されることがない。したがって、ランプ１１における一対の電極間に形成されるプラズマＰに対しレーザー光Ｌ１を無駄無く照射することができる結果、ランプ１１から出射する光の出力を高いものとすることができ、しかも、封止部１１２の温度が過剰に高くなる惧れがない。 In such a light source device 10 of the present invention, the following effects can be expected. Since the laser light emitted from the laser oscillator 21 is irradiated to the plasma P formed between the pair of electrodes in the lamp 11, the light emitted from the plasma P is heated when the plasma P is heated to receive the laser light. Output is improved.
Further, since the laser light is incident from the light exit port 121 of the concave reflecting mirror 12, it is not necessary to provide an opening for incident laser light on the side surface of the concave reflecting mirror 12 as in the prior art. It will be expensive.
Further, since the molding member 23 for shaping the shape of the laser beam into a ring shape is provided, the concave reflecting mirror 12 and the lamp 11 are arranged so that the optical axis M and the tube axis L are aligned in a straight line. However, the laser beam L1 incident from the light exit port 121 of the concave reflecting mirror 12 is not irradiated to the light emitting unit 111 and the sealing unit 112 positioned on the light emitting side. Therefore, as a result of being able to irradiate the laser beam L1 without waste to the plasma P formed between the pair of electrodes in the lamp 11, the output of the light emitted from the lamp 11 can be increased and the sealing can be performed. There is no possibility that the temperature of the stop 112 becomes excessively high.

図４は、本発明の光源装置の他の実施形態の概略構成を示す。図４では、図１と共通する構成について、図１と同一符号を付すことにより説明は省略する。図５は、成形部材の概略構成を示す。
図４の光源装置４０は、ランプ１１、凹面反射鏡１２を備える光源１と、レーザー発振器２１、ビームエキスパンダー２２、成形部材４３、レンズ２４および平面反射鏡２５を備えるレーザー光照射機構４２と、を備えて構成される。 FIG. 4 shows a schematic configuration of another embodiment of the light source device of the present invention. In FIG. 4, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. FIG. 5 shows a schematic configuration of the molded member.
4 includes a light source 1 including a lamp 11 and a concave reflecting mirror 12, and a laser light irradiation mechanism 42 including a laser oscillator 21, a beam expander 22, a molding member 43, a lens 24, and a planar reflecting mirror 25. It is prepared for.

成形部材４３は、図４および図５に示すように、それぞれの頂部４３１Ａ、４３２Ａが対向して配置された一対のコーンレンズ４３１と４３２とにより構成される。コーンレンズ４３１、４３２は、レーザー発振器２１、ビームエキスパンダー２２およびレンズ２４と同一光軸上に配置される。成形部材４３は、図５に示すように、一方のコーンレンズ４３１の底面４３１Ｂ側から入射したレーザー光を、当該コーンレンズの頂部４３１Ａおよび斜面部４３１Ｃからレーザー光を入射することで、レーザー光はリング状に成形され、広がりながら他方のコーンレンズ４３２に入射される。他方のコーンレンズ４３２の斜面部４３２Ｃから入射したレーザー光を、当該コーンレンズの底面４３２Ｂから出射することにより、平行度のある中抜き光（リング状のビーム）が形成される。このような一対のコーンレンズを使用することによっても、レーザー光の形状を所望の形状の中抜き光（リング状のビーム）に成形することができる。 As shown in FIGS. 4 and 5, the molding member 43 includes a pair of cone lenses 431 and 432 in which the respective top portions 431A and 432A are arranged to face each other. The cone lenses 431 and 432 are disposed on the same optical axis as the laser oscillator 21, the beam expander 22, and the lens 24. As shown in FIG. 5, the molding member 43 is configured such that laser light incident from the bottom surface 431B side of one cone lens 431 enters laser light from the top portion 431A and the inclined surface portion 431C of the cone lens, so that the laser light is It is formed into a ring shape and is incident on the other cone lens 432 while spreading. By emitting laser light that has entered from the inclined surface portion 432C of the other cone lens 432 from the bottom surface 432B of the cone lens, parallel hollow light (ring-shaped beam) is formed. Also by using such a pair of cone lenses, the shape of the laser beam can be formed into hollow light (ring-shaped beam) of a desired shape.

図４の光源装置４０においては、レーザー発振器２１から出射したレーザー光Ｌ１が、ビームエキスパンダー２２により所望のビーム径に調整され、所望のビーム径とされたレーザー光Ｌ１が、成形部材４３により中抜き光（リング状のビーム）に成形されるとともに、レンズ２４、平面反射鏡２５により凹面反射鏡１２の方向に反射され、凹面反射鏡１２に入射する。
図４の光源装置４０においては、成形部材４３により図３に示す斜線領域のみに照射されるように成形された中抜き光（リング状のビーム）が、凹面反射鏡１２の回転楕円形状の反射面１２２に入射して、当該反射面１２２で反射した光Ｌ１がランプ１１における一対の電極１１４、１１５間に形成されるプラズマＰに照射される。そして、成形部材４３を備えることにより、レーザー光が所望のリング状に成形され、光出射側に位置する封止部１１２に照射されることがない。したがって、レーザー光を無駄なく一対の電極間のプラズマＰに照射させることができる結果、ランプ１１から出射する光の出力が高いものとなり、しかも、光出射側に位置する封止部１１２の温度が過剰に高くなる惧れがない。 In the light source device 40 of FIG. 4, the laser beam L1 emitted from the laser oscillator 21 is adjusted to a desired beam diameter by the beam expander 22, and the laser beam L1 having the desired beam diameter is hollowed out by the molding member 43. While being shaped into light (ring-shaped beam), it is reflected in the direction of the concave reflecting mirror 12 by the lens 24 and the plane reflecting mirror 25, and enters the concave reflecting mirror 12.
In the light source device 40 of FIG. 4, the hollow light (ring-shaped beam) shaped so as to be irradiated only to the shaded area shown in FIG. Light L1 incident on the surface 122 and reflected by the reflecting surface 122 is applied to the plasma P formed between the pair of electrodes 114 and 115 in the lamp 11. And by providing the shaping | molding member 43, a laser beam is shape | molded in a desired ring shape, and the sealing part 112 located in the light emission side is not irradiated. Therefore, the laser light can be irradiated to the plasma P between the pair of electrodes without waste. As a result, the output of the light emitted from the lamp 11 becomes high, and the temperature of the sealing portion 112 positioned on the light emitting side is high. There is no fear of becoming too high.

図６は、本発明の光源装置の他の実施形態の概略構成を示す。図６は、図４と共通する構成について、図４と同一符号を付すことにより説明は省略する。図６は、凹面反射鏡として、放物面形状を有する反射面を備える凹面反射鏡１６を用いた実施形態を示す。
図６の光源装置６０は、ランプ１１および凹面反射鏡１６を備える光源６１、並びに、レーザー発振器２１、ビームエキスパンダー２２、成形部材４３および平面反射鏡２５を備えるレーザー光照射機構６２を備えて構成される。成形部材４３は、図４に示すものと同様であり、一対のコーンレンズ４３１、４３２で構成される。凹面反射鏡１６の反射面は、放物面形状を有している。 FIG. 6 shows a schematic configuration of another embodiment of the light source device of the present invention. In FIG. 6, the same components as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. FIG. 6 shows an embodiment in which a concave reflecting mirror 16 having a reflecting surface having a parabolic shape is used as the concave reflecting mirror.
The light source device 60 of FIG. 6 includes a light source 61 including the lamp 11 and the concave reflecting mirror 16, and a laser light irradiation mechanism 62 including the laser oscillator 21, the beam expander 22, the molding member 43, and the planar reflecting mirror 25. The The molding member 43 is the same as that shown in FIG. 4 and includes a pair of cone lenses 431 and 432. The reflecting surface of the concave reflecting mirror 16 has a parabolic shape.

図６の光源装置６０においては、レーザー発振器２１から出射したレーザー光Ｌ１が、ビームエキスパンダー２２により所望のビーム径に調整され、平面反射鏡２５により凹面反射鏡１６の方向に反射され、所望のビーム径とされたレーザー光Ｌ１が成形部材４３により中抜き光（リング状のビーム）に成形される。成形部材４３により成形された中抜き光（リング状のビーム）Ｌ１は、凹面反射鏡１６に入射する。図６において、６５、６６は、成形部材４３により中抜き（リング）形状に成形されたレーザー光Ｌ１の径を拡張するために使用されるビームエキスパンダーである。ビームエキスパンダー６５、６６は、凹面反射鏡１６の光出射側の開口径とレーザー発振器２１から出射したレーザー光Ｌ１のビーム径とが同程度の大きさで、リング状のビームの中抜き部分の大きさがランプ１１の外径以上であれば、省略しても良い。 In the light source device 60 of FIG. 6, the laser light L1 emitted from the laser oscillator 21 is adjusted to a desired beam diameter by the beam expander 22, reflected by the planar reflecting mirror 25 toward the concave reflecting mirror 16, and the desired beam. The laser beam L1 having a diameter is formed into hollow light (ring-shaped beam) by the forming member 43. The hollow light (ring-shaped beam) L 1 formed by the forming member 43 is incident on the concave reflecting mirror 16. In FIG. 6, reference numerals 65 and 66 denote beam expanders used to expand the diameter of the laser beam L 1 formed into a hollow shape by the forming member 43. The beam expanders 65 and 66 are such that the aperture diameter on the light exit side of the concave reflecting mirror 16 and the beam diameter of the laser beam L1 emitted from the laser oscillator 21 are approximately the same size, and the size of the hollow portion of the ring-shaped beam is large. If the length is equal to or larger than the outer diameter of the lamp 11, it may be omitted.

図６の光源装置６０においては、成形部材４３により成形された中抜き光（リング状のビーム）Ｌ１が、凹面反射鏡１６の反射面１６２に入射して、当該反射面１６２で反射した光がランプ１１における一対の電極間に形成されるプラズマＰに照射される。成形部材４３により成形される中抜き光（リング状のビーム）Ｌ１は、ランプ１１の発光部１１１および光出射側に位置する封止部１１２に照射されることのないように、例えば円筒形状を有している。したがって、レーザー発振器２１から出射したレーザー光Ｌ１が、発光部１１１および光出射側に位置する封止部１１２に照射されることがない。したがって、レーザー光を無駄なく一対の電極間のプラズマＰに照射させることができる結果、ランプ１１から出射する光の出力が高いものとなり、しかも、発光部１１１および光出射側に位置する封止部１１２の温度が過剰に高くなる惧れがない。 In the light source device 60 of FIG. 6, the hollow light (ring-shaped beam) L 1 shaped by the shaping member 43 is incident on the reflecting surface 162 of the concave reflecting mirror 16 and the light reflected by the reflecting surface 162 is reflected. The plasma P formed between the pair of electrodes in the lamp 11 is irradiated. The hollow light (ring-shaped beam) L1 molded by the molding member 43 has, for example, a cylindrical shape so as not to be irradiated to the light emitting part 111 of the lamp 11 and the sealing part 112 positioned on the light emitting side. Have. Therefore, the laser beam L1 emitted from the laser oscillator 21 is not irradiated to the light emitting unit 111 and the sealing unit 112 positioned on the light emitting side. Therefore, the laser beam can be irradiated to the plasma P between the pair of electrodes without waste. As a result, the output power of the light emitted from the lamp 11 is high, and the light emitting unit 111 and the sealing unit located on the light emitting side are provided. There is no possibility that the temperature of 112 becomes excessively high.

図７は、本発明の光源装置の他の実施形態の概略構成を示す。図７は、無電極ランプをを用いた光源装置に係る実施形態である。図７の光源装置は、図１、４等に示すレーザー光照射機構を用いている。 FIG. 7 shows a schematic configuration of another embodiment of the light source device of the present invention. FIG. 7 shows an embodiment of a light source device using an electrodeless lamp. The light source device of FIG. 7 uses the laser light irradiation mechanism shown in FIGS.

図７の光源装置７０は、無電極ランプ７１と凹面反射鏡７２とからなる光源７と、レーザー光照射機構２とを備える。無電極ランプ７１は、略球状の発光部７１Ａの内部に、例えば、水銀などの放電媒体が封入され、波長３６５ｎｍのｉ線を出射するものである。凹面反射鏡７２は、無電極ランプ７１の光を出射する開口７２１と、回転楕円面形状或いは放物面形状を有し、無電極ランプ７１から出射した光を反射する反射面７２２とを有する。 A light source device 70 in FIG. 7 includes a light source 7 including an electrodeless lamp 71 and a concave reflecting mirror 72, and a laser light irradiation mechanism 2. In the electrodeless lamp 71, a discharge medium such as mercury is enclosed in a substantially spherical light emitting portion 71A, and emits i-rays having a wavelength of 365 nm. The concave reflecting mirror 72 has an opening 721 that emits light from the electrodeless lamp 71 and a reflecting surface 722 that has a spheroidal or parabolic shape and reflects light emitted from the electrodeless lamp 71.

図７の光源装置の動作について以下に説明する。レーザー発振器２１を駆動してレーザー光を出射させる。レーザー発振器２１から出射したレーザー光Ｌ１は、ビームエキスパンダー２２、成形部材２３、レンズ２４、平面反射鏡２５に順次に入射し、凹面反射鏡７２の開口７２１側から入射し、反射面７２２で反射されて、発光部７１Ａに照射される。これにより、無電極ランプ７１の発光部７１Ａ内にプラズマＰが形成される。 The operation of the light source device of FIG. 7 will be described below. The laser oscillator 21 is driven to emit laser light. The laser light L1 emitted from the laser oscillator 21 sequentially enters the beam expander 22, the molding member 23, the lens 24, and the plane reflecting mirror 25, enters from the opening 721 side of the concave reflecting mirror 72, and is reflected by the reflecting surface 722. Then, the light emitting unit 71A is irradiated. Thereby, plasma P is formed in the light emitting portion 71A of the electrodeless lamp 71.

図７の光源装置においては、レーザー光を中抜き光（リング状のビーム）に成形するための成形部材２３を備えるので、凹面反射鏡７２の光出射口７２１から入射したレーザー光Ｌ１が、凹面反射鏡７１を介することなく発光部７１Ａに照射される、といったことがない。したがって、レーザー発振器２１から出射したレーザー光Ｌ１が、発光部７１Ａに直接的に照射されて発光部７１Ａによって吸収されることなく、凹面反射鏡７２の反射面７２２で反射されて発光部７１Ａに照射される。したがって、発光部７１Ａに対しレーザー光Ｌ１を無駄無く照射することができる結果、無電極ランプ７１から出射する光Ｌ２の出力を高いものとすることができる。 Since the light source device of FIG. 7 includes the molding member 23 for shaping laser light into hollow light (ring-shaped beam), the laser light L1 incident from the light exit port 721 of the concave reflecting mirror 72 is concave. The light emitting unit 71A is not irradiated without passing through the reflecting mirror 71. Therefore, the laser beam L1 emitted from the laser oscillator 21 is directly irradiated on the light emitting unit 71A and is not absorbed by the light emitting unit 71A, but is reflected on the reflecting surface 722 of the concave reflecting mirror 72 and irradiated on the light emitting unit 71A. Is done. Therefore, the laser beam L1 can be irradiated to the light emitting unit 71A without waste. As a result, the output of the light L2 emitted from the electrodeless lamp 71 can be increased.

図８は、図１の光源装置を備える露光装置の概略構成を示す。
露光装置１００は、図１に示す光源装置１０と露光用の光学素子８０とを備える。光学素子８０は、光源１からの光を反射する一方でレーザー光照射機構２からのレーザー光を透過する波長選択式反射鏡８１と、凹面反射鏡１２の第二焦点Ｆ２を通過する光のみを通過させ、凹面反射鏡１２の第二焦点Ｆ２を通過しない光をカットするためのアパーチャー８２と、アパーチャー８２を通過した光を平行化するレンズ８３と、レンズ８３により平行化された光を所望の形状に調整するインテグレータレンズ８４と、所望の方向に光を反射する平面反射鏡８５とを備えて構成される。光源１から出射した光は、このような光学素子８０を介することにより、所望の形状に成形されてワーク８６の表面に照射される。 FIG. 8 shows a schematic configuration of an exposure apparatus including the light source device of FIG.
The exposure apparatus 100 includes the light source device 10 and the exposure optical element 80 shown in FIG. The optical element 80 reflects only the light that passes through the second focal point F2 of the concave reflecting mirror 12 and the wavelength selective reflecting mirror 81 that reflects the light from the light source 1 and transmits the laser light from the laser light irradiation mechanism 2. An aperture 82 for cutting light that does not pass through the second focal point F2 of the concave reflecting mirror 12, a lens 83 that collimates the light that has passed through the aperture 82, and light that has been collimated by the lens 83 is desired. An integrator lens 84 that adjusts to a shape and a plane reflecting mirror 85 that reflects light in a desired direction are configured. The light emitted from the light source 1 is formed into a desired shape through such an optical element 80 and irradiated onto the surface of the work 86.

図８に示す波長選択式反射鏡８１は、ランプ１１の管軸Ｌ並びに凹面反射鏡１２の光軸Ｍに対して斜めに交差するように配置され、凹面反射鏡１２の光出射口１２１から出射した光を、当該光の進行方向とは異なる方向に反射するものである。波長選択式反射鏡８１は、凹面反射鏡１２から出射した光を前記した方向に反射する一方で、レーザー光照射機構２のレーザー発振器２１から出射したレーザー光を透過させる、という波長選択機能を有する。 The wavelength selective reflection mirror 81 shown in FIG. 8 is disposed so as to obliquely intersect the tube axis L of the lamp 11 and the optical axis M of the concave reflection mirror 12, and is emitted from the light emission port 121 of the concave reflection mirror 12. The reflected light is reflected in a direction different from the traveling direction of the light. The wavelength selective reflection mirror 81 has a wavelength selection function of transmitting the laser light emitted from the laser oscillator 21 of the laser light irradiation mechanism 2 while reflecting the light emitted from the concave reflection mirror 12 in the above-described direction. .

波長選択式反射鏡８１は、高屈折率材料からなる層と低屈折率材料からなる層を交互に積層してなる誘電体多層膜、例えば、ＴｉＯ_２（酸化チタン）およびＳｉＯ_２（酸化シリコン）を交互に重ねた誘電体多層膜からなる反射面が形成されている。この反射面は、誘電体多層膜の膜厚と膜の総数を適宜設定することによって前記した特定の波長域の光を選択的に反射する機能を有している。 The wavelength selective reflection mirror 81 is a dielectric multilayer film in which layers made of a high refractive index material and layers made of a low refractive index material are alternately laminated, for example, TiO ₂ (titanium oxide) and SiO ₂ (silicon oxide). A reflection surface made of a dielectric multilayer film in which the layers are alternately stacked is formed. This reflecting surface has a function of selectively reflecting the light in the specific wavelength region described above by appropriately setting the thickness of the dielectric multilayer film and the total number of films.

図８の露光装置は、以下のように動作する。ランプ用の給電装置（不図示）により、ランプ１１に電力が供給される。これにより、ランプ１１が点灯駆動され、一対の電極１１４と１１５との間にプラズマＰが形成される。その後、レーザー発振器２１を駆動してレーザー光Ｌ１を出射する。レーザー発振器２１から出射したレーザー光Ｌ１は、ビームエキスパンダー２２、成形部材２３、レンズ２４、平面反射鏡２５に順次に入射し、凹面反射鏡１２で反射されて最終的にランプ１１の一対の電極１１４と１１５との間に形成されたプラズマＰに照射され、プラズマＰにエネルギーを供給して高温化する。 The exposure apparatus of FIG. 8 operates as follows. Electric power is supplied to the lamp 11 by a power supply device (not shown) for the lamp. As a result, the lamp 11 is driven to light, and plasma P is formed between the pair of electrodes 114 and 115. Thereafter, the laser oscillator 21 is driven to emit laser light L1. The laser beam L1 emitted from the laser oscillator 21 is sequentially incident on the beam expander 22, the molding member 23, the lens 24, and the plane reflecting mirror 25, reflected by the concave reflecting mirror 12, and finally the pair of electrodes 114 of the lamp 11. , 115 is irradiated with plasma P, and energy is supplied to plasma P to raise the temperature.

光源１から出射する光Ｌ２は、前記のとおり、例えば波長３６５ｎｍの紫外光であり、レーザー発振器２１から出射するレーザー光Ｌ１は、例えば波長８０９ｎｍや波長１μｍ以上の赤外波長領域にピークを有する。 As described above, the light L2 emitted from the light source 1 is, for example, ultraviolet light having a wavelength of 365 nm, and the laser light L1 emitted from the laser oscillator 21 has a peak in an infrared wavelength region having a wavelength of 809 nm or a wavelength of 1 μm or more, for example.

ランプ１１のプラズマＰから出射した光Ｌ２は、凹面面反射鏡１２の反射面１２２で反射して、光出射口１２１から出射する。ランプ１１からの光Ｌ２は、図８の実線で示すように、波長選択式反射鏡８１により反射されて光路が変更された後、アパーチャー８２を通過する。そのときに、第二焦点Ｆ２を通過しない光はアパーチャー８２によってカットされる。アパーチャー８２を通過した光は、レンズ８３、インテグレータレンズ８４、平面ミラー８５に順次に入射し、平面ミラー８５で反射されて光路が変更された後、ワーク８６の表面に照射される。 The light L 2 emitted from the plasma P of the lamp 11 is reflected by the reflecting surface 122 of the concave reflecting mirror 12 and is emitted from the light emitting port 121. The light L2 from the lamp 11 is reflected by the wavelength selective reflection mirror 81 and the optical path is changed as shown by the solid line in FIG. At that time, light that does not pass through the second focal point F 2 is cut by the aperture 82. The light that has passed through the aperture 82 sequentially enters the lens 83, the integrator lens 84, and the plane mirror 85, is reflected by the plane mirror 85, changes the optical path, and then irradiates the surface of the work 86.

以上の図８に示す露光装置は、ランプ１１のプラズマＰに対してレーザー光Ｌ１を照射してプラズマＰを高温化させることにより、プラズマＰの放射強度が高くなる。したがって、ワーク８６における放射照度が高いものとなり、処理時間を大幅に短縮することができ、また、大面積の被処理物に対する一括露光が可能となる。
しかも成形部材２３を備えることにより、レーザー光Ｌ１が所望のリング状に成形され、発光部１１１並びに光出射側に位置する封止部１１２に照射されることがない。したがって、レーザー光Ｌ１を無駄無く一対の電極間のプラズマＰに照射させることができる結果、ランプ１１から出射する光Ｌ２の出力が高いものとなり、しかも、光出射側に位置する封止部１１２の温度が過剰に高くなる惧れがない。 The exposure apparatus shown in FIG. 8 increases the radiation intensity of the plasma P by irradiating the plasma P of the lamp 11 with the laser light L1 to raise the temperature of the plasma P. Accordingly, the irradiance of the workpiece 86 is high, the processing time can be greatly shortened, and batch exposure can be performed on an object to be processed having a large area.
Moreover, by providing the molding member 23, the laser beam L1 is molded into a desired ring shape, and is not irradiated to the light emitting unit 111 and the sealing unit 112 positioned on the light emitting side. Therefore, as a result of being able to irradiate the plasma P between the pair of electrodes without waste, the output of the light L2 emitted from the lamp 11 is high, and the sealing portion 112 positioned on the light emission side is There is no danger of the temperature becoming too high.

図９は、本発明の露光装置の他の実施形態の概略構成を示す。図９では、図１、８と共通する構成について、図１、８と同一符号を付すことにより説明は省略する。図９の露光装置２００は、光源１と、レーザー光照射機構９２と、光学素子９０とを備えて構成される。
光源１は、ランプ１１、凹面反射鏡１２を備える。レーザー光照射機構９２は、レーザー発振器２１、ビームエキスパンダー２２、平面反射鏡２５および成形部材４３を備える。光学素子９０は、光源１からの光およびレーザー発振器２１からのレーザー光を反射する平面反射鏡９１、アパーチャー８２、レンズ８３、インテグレータレンズ８４、レンズ８３とインテグレータレンズ８４の間の光路上に配置された波長選択式反射鏡９４および平面反射鏡８５を備える。 FIG. 9 shows a schematic configuration of another embodiment of the exposure apparatus of the present invention. In FIG. 9, the same components as those in FIGS. 1 and 8 are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. The exposure apparatus 200 in FIG. 9 includes the light source 1, a laser light irradiation mechanism 92, and an optical element 90.
The light source 1 includes a lamp 11 and a concave reflecting mirror 12. The laser light irradiation mechanism 92 includes a laser oscillator 21, a beam expander 22, a plane reflecting mirror 25, and a molding member 43. The optical element 90 is disposed on the optical path between the plane reflecting mirror 91, the aperture 82, the lens 83, the integrator lens 84, and the lens 83 and the integrator lens 84 that reflects the light from the light source 1 and the laser light from the laser oscillator 21. The wavelength selective reflection mirror 94 and the planar reflection mirror 85 are provided.

図９の露光装置２００は、ランプ１１から出射した光Ｌ２が、凹面反射鏡１２で反射されて光出射口１２１から出射するとともに、凹面反射鏡１２から出射した光Ｌ２の光路上に配置された平面反射鏡９１によって、凹面反射鏡１２から出射した光の進行方向とは異なる方向に反射され、光学素子９０を介して半導体基板或いは液晶基板などのワーク８６上に照射されるものである。 In the exposure apparatus 200 of FIG. 9, the light L2 emitted from the lamp 11 is reflected by the concave reflecting mirror 12 and emitted from the light exit port 121, and is disposed on the optical path of the light L2 emitted from the concave reflecting mirror 12. The flat reflecting mirror 91 reflects the light emitted from the concave reflecting mirror 12 in a direction different from the traveling direction of the light and irradiates the workpiece 86 such as a semiconductor substrate or a liquid crystal substrate through the optical element 90.

平面反射鏡９１は、凹面反射鏡１２の光出射口１２１から出射した光Ｌ２を光学素子９０の方向へ反射し、さらに、レーザー発振器２１からのレーザー光Ｌ１を凹面反射鏡１２の方向へ反射する機能を有する。平面反射鏡９１は、高屈折材料（例えば、ＴｉＯ_２：酸化チタン）からなる層と低屈折材料（例えば、ＳｉＯ_２：酸化シリコン）からなる層を交互に重ねることにより、膜厚と膜の総数が適宜に設定された誘電体多層膜からなる反射面が形成されている。 The flat reflecting mirror 91 reflects the light L2 emitted from the light exit port 121 of the concave reflecting mirror 12 in the direction of the optical element 90, and further reflects the laser light L1 from the laser oscillator 21 in the direction of the concave reflecting mirror 12. It has a function. The plane reflecting mirror 91 is formed by alternately stacking layers made of a high refractive material (for example, TiO ₂ : titanium oxide) and layers made of a low refractive material (for example, SiO ₂ : silicon oxide), thereby increasing the film thickness and the total number of films. Is formed as a reflection surface made of a dielectric multilayer film set appropriately.

波長選択式反射鏡９４は、平面反射鏡９１により反射された光源１の光を透過する一方で、成形部材４３により成形されたリング状のレーザー光Ｌ１を、平面反射鏡９１の方向に反射する機能を有する。波長選択式反射鏡９４は、例えば、高屈折材料（例えば、ＴｉＯ_２：酸化チタン）からなる層と低屈折材料（例えば、ＳｉＯ_２：酸化シリコン）からなる層を交互に重ねることにより、膜厚と膜の総数が適宜に設定された誘電体多層膜からなる反射面が形成されている。 The wavelength selective reflection mirror 94 transmits the light of the light source 1 reflected by the planar reflection mirror 91, while reflecting the ring-shaped laser light L 1 formed by the molding member 43 in the direction of the planar reflection mirror 91. It has a function. For example, the wavelength selective reflector 94 is formed by alternately stacking layers made of a high refractive material (for example, TiO ₂ : titanium oxide) and layers made of a low refractive material (for example, SiO ₂ : silicon oxide). And a reflection surface made of a dielectric multilayer film in which the total number of films is appropriately set.

成形部材４３は、それぞれの頂部が対向して配置された一対のコーンレンズ４３１と４３２とにより構成される。コーンレンズ４３１と４３２は、それぞれの焦点が凹面反射鏡１２の第二焦点Ｆ２に概ね一致するように配置される。コーンレンズ４３１、４３２は、レーザー発振器２１およびビームエキスパンダー２２の光軸に対し直交する方向に伸びる光路上に配置される。成形部材４３は、図４、５と同様にして中抜き光（リング状のビーム）を形成する。 The molding member 43 is composed of a pair of cone lenses 431 and 432 that are arranged with their top portions facing each other. The cone lenses 431 and 432 are arranged so that their respective focal points substantially coincide with the second focal point F2 of the concave reflecting mirror 12. The cone lenses 431 and 432 are arranged on an optical path extending in a direction orthogonal to the optical axes of the laser oscillator 21 and the beam expander 22. The molding member 43 forms hollow light (ring-shaped beam) in the same manner as in FIGS.

図９の露光装置２００においては、レーザー発振器２１から出射したレーザー光Ｌ１が、ビームエキスパンダー２２により所望のビーム径に調整され、所望のビーム径とされたレーザー光Ｌ１が平面反射鏡２５により、レーザー発振器２１およびビームエキスパンダー２２の光軸に概ね直交する方向に反射されて、成形部材４３により所望のリング状ビームに成形される。成形部材４３によりリング状に成形されたレーザー光は、波長選択式反射鏡９４により平面反射鏡９１の方向へ反射され、レンズ８３、アパーチャー８２および平面反射鏡９１を介して凹面反射鏡１２方向へ導かれ、ランプ１１における一対の電極間に形成されたプラズマＰに照射される。 In the exposure apparatus 200 of FIG. 9, the laser beam L1 emitted from the laser oscillator 21 is adjusted to a desired beam diameter by the beam expander 22, and the laser beam L1 having the desired beam diameter is The light is reflected in a direction substantially perpendicular to the optical axes of the oscillator 21 and the beam expander 22, and is formed into a desired ring beam by the forming member 43. The laser beam shaped into a ring shape by the shaping member 43 is reflected in the direction of the plane reflecting mirror 91 by the wavelength selective reflecting mirror 94, and in the direction of the concave reflecting mirror 12 through the lens 83, the aperture 82 and the plane reflecting mirror 91. It is guided and irradiated to the plasma P formed between the pair of electrodes in the lamp 11.

そして、図９の露光装置２００によれば、成形部材４３を備えることにより、レーザー光Ｌ１が所望のリング状に成形され、発光部１１１並びに光出射側に位置する封止部１１２に照射されることがない。したがって、レーザー光Ｌ１を無駄無く一対の電極間のプラズマＰに照射させることができる結果、ランプ１１から出射する光Ｌ２の出力が高いものとなり、しかも、光出射側に位置する封止部１１２の温度が過剰に高くなる惧れがない。 Then, according to the exposure apparatus 200 of FIG. 9, by providing the forming member 43, the laser light L1 is formed into a desired ring shape, and irradiated to the light emitting part 111 and the sealing part 112 located on the light emitting side. There is nothing. Therefore, as a result of being able to irradiate the plasma P between the pair of electrodes without waste, the output of the light L2 emitted from the lamp 11 is high, and the sealing portion 112 positioned on the light emission side is There is no danger of the temperature becoming too high.

以上説明したように、本発明の光源装置によれば、レーザー光照射機構から出射したレーザー光を中抜き（リング）形状に成形する成形部材を備え、この成形部材によって中抜き（リング）形状に成形したレーザー光を凹面反射鏡の開口側から入射している。レーザー光の形状を所望の中抜き（リング）形状に成形する成形部材を使用することにより、光出射側に位置する封止部や発光部にレーザー光が照射されることを防止することができる。 As described above, according to the light source device of the present invention, the laser beam emitted from the laser light irradiation mechanism is provided with a molding member that molds the laser beam into a hollow (ring) shape. The shaped laser light is incident from the opening side of the concave reflecting mirror. By using a molding member that molds the shape of the laser light into a desired hollow (ring) shape, it is possible to prevent the laser light from being irradiated to the sealing portion and the light emitting portion located on the light emitting side. .

なお、本発明は、上記した実施形態に限らず、必要に応じて種々の設計変更が可能である。例えば、光源のランプは、ショートアーク型に限らず、ロングアーク型とすることもできる。
また、上記実施形態においては、レーザー発振器２１から出射した光を平面反射鏡２５を利用して反射することにより、比較的自由度の高いレーザー光の取り回しが実現可能な構成としている。一方、平面反射鏡２５を介せず、凹面反射鏡１２の光軸上に、レーザー発振器２１、ビームエキスパンダー２２、成形部材２３、レンズ２４を並べた構成とすることも可能である。
さらに、レーザーで生成されるプラズマからの光の輝度で十分であれば、ランプの起動時に生成されたプラズマPと凹面反射鏡１２の焦点とが必ずしも一致している必要は無く、レーザーにより生成されるプラズマからの光を凹面反射鏡で取り出すようにしても良い。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various design changes can be made as necessary. For example, the lamp of the light source is not limited to the short arc type but may be a long arc type.
In the above-described embodiment, the light emitted from the laser oscillator 21 is reflected using the plane reflecting mirror 25 so that the laser beam can be handled with a relatively high degree of freedom. On the other hand, the laser oscillator 21, the beam expander 22, the molding member 23, and the lens 24 may be arranged on the optical axis of the concave reflecting mirror 12 without using the planar reflecting mirror 25.
Further, if the brightness of the light from the plasma generated by the laser is sufficient, the plasma P generated at the time of starting the lamp and the focal point of the concave reflecting mirror 12 do not necessarily coincide with each other. The light from the plasma may be extracted by a concave reflecting mirror.

１光源
１０光源装置
１１ランプ
１１１発光部
１１２、１１３封止部
１１４、１１５電極
１１６、１１７口金
１２凹面反射鏡
１２１光出射口
１２２回転楕円反射面
２レーザー光照射機構
２１レーザー発振器
２２ビームエキスパンダー
２３成形部材
２３１コーンレンズ
２３２コーンレンズ
２４レンズ
２５平面反射鏡
４３成形部材
４３１、４３２コーンレンズ
６３成形部材
６３１、６３２コーンレンズ
１００露光装置
７１無電極ランプ
７２凹面反射鏡
８０光学素子
８１波長選択式反射鏡
８２アパーチャー
８３レンズ
８４インテグレータレンズ
８５平面反射鏡
８６ワーク
９１平面反射鏡
９２波長選択式反射鏡 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 10 Light source device 11 Lamp 111 Light emission part 112, 113 Sealing part 114, 115 Electrode 116, 117 Base 12 Concave-reflection mirror 121 Light-emission port 122 Rotating ellipsoidal reflection surface 2 Laser light irradiation mechanism 21 Laser oscillator 22 Beam expander 23 Molding Member 231 Cone lens 232 Cone lens 24 Lens 25 Planar reflecting mirror 43 Molding member 431, 432 Cone lens 63 Molding member 631, 632 Cone lens 100 Exposure device 71 Electrodeless lamp 72 Concave reflector 80 Optical element 81 Wavelength selective reflector 82 Aperture 83 Lens 84 Integrator lens 85 Planar reflector 86 Work 91 Planar reflector 92 Wavelength selective reflector

Claims

A lamp having a light emitting part enclosing a discharge medium;
A concave reflecting mirror that reflects the light emitted from the lamp and has an opening provided on the light emitting direction side, and reflects the light emitted from the lamp and emits the light from the opening;
A laser oscillator that makes laser light incident from the opening side of the concave reflecting mirror and irradiates the lamp with laser light; and
A light source device comprising: a forming member for forming the shape of the laser light emitted from the laser oscillator into a ring shape.

The lamp is composed of a light emitting part in which a pair of electrodes are arranged to face each other, and a rod-shaped sealing part that extends outward in the tube axis direction continuously from both ends of the light emitting part, and the concave reflecting mirror 2. The light source device according to claim 1, wherein the light axis and the tube axis of the lamp are arranged in a straight line.

In the concave reflecting mirror, the reflecting surface has a spheroid shape,
The molding member includes an outer tangent line where the laser light passes through the second focal point of the concave reflecting mirror and contacts the light emitting portion of the lamp, the second focal point of the concave reflecting mirror, and an opening end portion of the concave reflecting mirror. 3. The light source device according to claim 1, wherein the laser light is shaped so as to be emitted only to a region sandwiched between virtual lines passing through the first and second virtual lines.

The light source device according to claim 1, wherein the molding member is a cone lens.

The molding member has a plurality of cone lenses each facing the top of each cone lens, and the laser beam emitted from the laser oscillator is incident from the bottom surface of one cone lens and from the bottom surface of the other cone lens. The light source device according to claim 4, wherein the light source device is arranged so as to emit light.

2. The light source according to claim 1, wherein a base attached to a sealing portion arranged on the light emitting direction side of the lamp has a tapered portion whose outer diameter gradually decreases as it goes outward in the tube axis direction. apparatus.

An exposure apparatus comprising the light source device according to claim 1,
An exposure apparatus comprising: a wavelength-selective reflecting mirror that reflects light emitted from the light source in a direction different from a traveling direction of the light, and transmits an energy beam formed into a ring shape by the forming unit. apparatus.

An exposure apparatus comprising the light source device according to claim 1,
A plane reflecting mirror that reflects the light emitted from the light source in a direction different from the traveling direction of the light and reflects the energy beam shaped in a ring shape by the shaping means in the direction of the light source;
An exposure apparatus comprising: a wavelength selective reflection mirror that transmits light emitted from the light source and reflects an energy beam shaped in a ring shape by the shaping unit toward the light source.