JP2012113268A - 露光装置用光照射装置及び露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源部の交換時間及び装置のダウンタイムを短縮することができる露光装置用光照射装置及び露光装置を提供する。
【解決手段】光照射装置８０は、ランプ７１とランプ７１から発生された光に指向性をもたせて射出する反射鏡７２をそれぞれ含む複数の光源部７３と、所定数の光源部７３をそれぞれ取り付け可能な複数のカセット８１と、複数のカセット８１を取り付け可能な支持体８２と、を備える。カセット８１のランプ押さえカバー８４は、複数の光源部７３を取り付ける際に、複数のランプ７３の光がインテグレータレンズ７４の入射面に入射されるように複数のランプ７３を支持する支持部材８６を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、露光装置用光照射装置及び露光装置に関し、より詳細には、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の大型のフラットパネルディスプレイの基板上にマスクのマスクパターンを露光転写する露光装置に適用可能な露光装置用光照射装置及び露光装置に関する。

従来、フラットパネルディスプレイ装置のカラーフィルタ等のパネルを製造する装置として、近接露光装置、スキャン露光装置、投影露光装置、ミラープロジェクション、密着式露光装置などの種々の露光装置が考案されている。例えば、分割逐次近接露光装置では、基板より小さいマスクをマスクステージで保持すると共に基板をワークステージで保持して両者を近接して対向配置した後、ワークステージをマスクに対してステップ移動させて各ステップ毎にマスク側から基板にパターン露光用の光を照射することにより、マスクに描かれた複数のパターンを基板上に露光転写して、一枚の基板に複数のパネルを製作する。また、スキャン露光装置では、一定速度で搬送されている基板に対して、露光用の光をマスクを介して照射し、基板上にマスクのパターンを露光転写する。

近年、ディスプレイ装置は次第に大型化されつつあり、例えば、分割逐次露光において、第８世代（２２００ｍｍ×２５００ｍｍ）のパネルを４回の露光ショットで製造する場合、一回の露光領域は、１３００ｍｍ×１１２０ｍｍとなり、６回の露光ショットで製造する場合、一回の露光領域は、１１００ｍｍ×７５０ｍｍとなる。従って、露光装置においても露光領域の拡大が求められており、使用される光源の出力も高める必要がある。このため、照明光学系として、複数の光源を用いて、光源全体の出力を高めるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１及び２参照。）。例えば、特許文献２に記載の光照射装置では、ランプの点灯中に、光源ユニットを裏側から取り外し、新しい光源ユニットを取り付け、製造ラインを止めることなくランプ交換を行い、また、光源ユニットを支持体に取り付ける際には光源ユニットの位置決め部を支持体の位置決め角部に押し当て、光軸方向の位置決めを行うことが記載されている。

特開２００４−３６１７４６号公報 特開２００６−２７８９０７号公報

ところで、特許文献１では、ランプを交換する際には、ランプを１つずつ交換する必要があり、ランプ交換に時間がかかり装置を停止させる時間（ダウンタイム）が長くなる。ダウンタイムを無くすことを目的とした技術として、特許文献２のような露光運転中にランプを交換できる構成が開示されているが、作業者の交換時間自体は、個別交換であるため長いことに変わりはない。また、ランプごとに冷却ファンを備えた光源ユニットを支持体に取り付けているので、部品点数が大幅に増加するという課題もある。さらに、特許文献１及び２では、ランプを支持する支持体の光出射側の面が球面に沿って形成されているので、ランプの数を増加した場合には、該球面の表面積が増大し、精度の良い曲面加工が困難であるという問題がある。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光源部の交換時間及び装置のダウンタイムを短縮することができる露光装置用光照射装置及び露光装置を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 発光部と該発光部から発生された光に指向性をもたせて射出する反射光学系をそれぞれ含む複数の光源部と、
前記複数の光源部をそれぞれ取り付け可能なカセットと、
を備え、
前記カセットは、前記複数の光源部を取り付ける際に、前記複数の光源部の光がインテグレータ光学系レンズの入射面に入射されるように前記複数の光源部を支持する支持部材を有することを特徴とする露光装置用光照射装置。
（２） 前記各光源部には、陽極電極及び陰極電極が設けられており、
前記カセットは、前記陽極電極及び陰極電極の少なくとも一方を支持する電極支持部を有することを特徴とする上記（１）に記載の露光装置用光照射装置。
（３） 前記支持部材は、前記陽極電極及び陰極電極の一方を支持する前記電極支持部を構成することを特徴とする上記（２）に記載の露光装置用光照射装置。
（４） 前記カセットは、前記所定数の光源部が支持される光源支持部と、前記光源支持部に支持された前記所定数の光源部を囲った状態で、前記光源支持部に取り付けられるカバー部材と、を有し、
前記支持部材及び前記電極支持部は前記カバー部材に設けられ、
前記カバー部材を前記光源支持部に取り付けることで、前記支持部材は、前記複数の光源部の光がインテグレータ光学系レンズの入射面に入射されるように前記複数の光源部を保持すると共に、前記電極支持部は、前記陽極電極及び陰極電極の少なくとも一方を支持することを特徴とする上記（２）または（３）に記載の露光装置用光照射装置。
（５） 前記カセットを複数備えるとともに、
全ての前記光源部の光が前記インテグレータ光学系レンズの入射面に入射されるように、前記複数のカセットが取り付けられるフレームをさらに備えることを特徴とする上記（１）から（４）のいずれかに記載の露光装置用光照射装置。
（６） 被露光材としての基板を保持する基板保持部と、
前記基板と対向するようにマスクを保持するマスク保持部と、
（１）〜（５）のいずれかに記載の前記光照射装置と、該光照射装置の複数の光源部から出射された光が入射されるインテグレータ光学系レンズと、を有する照明光学系と、
を備え、前記基板に対して前記照明光学系からの光を前記マスクを介して照射することを特徴とする露光装置。

本発明の露光装置用光照射装置及び露光装置によれば、複数の光源部と、複数の光源部をそれぞれ取り付け可能なカセットとを備え、カセットは、複数の光源部を取り付ける際に、複数の光源部の光がインテグレータ光学系レンズの入射面に入射されるように複数の光源部を支持する支持部材を有する。従って、複数の光源部を１つのカセットに取り付けユニット化して管理することで、ランプ交換時間及び装置のダウンタイムを短縮することができる。

また、カセットは、光源部の陽極電極及び陰極電極の少なくとも一方を支持する電極支持部を有するので、カセットに複数の光源部を取り付けることで、電気的接触を確実に行うことができる。
さらに、複数のカセットを用いることで、支持体に大きな曲面加工を行うことなく、全ての光源を単一の曲面上に配置することができる。

本発明の第１実施形態に係る分割逐次近接露光装置を説明するための一部分解斜視図である。 図１に示す分割逐次近接露光装置の正面図である。 マスクステージの断面図である。 （ａ）は、照明光学系の光照射装置を示す正面図であり、（ｂ）は（ａ）のIV−IV線に沿った断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のIV´−IV´線に沿った断面図である。 （ａ）は、カセットを示す正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＶ方向から見た断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のＶ´方向から見たカセットの断面図をインテグレータレンズとともに示す図である。 （ａ）は、カセットのカバー部材を示す正面図であり、（ｂ）は、（ａ）のカバー部材の概略断面図である。 カセットに取り付けられた光源部近傍の拡大断面図である。 ランプ押さえ機構の変形例を示すカセットの断面図である。 カセットが支持体に取り付けられた状態を示す要部拡大図である。 各光源部の出射面からインテグレータレンズの入射面までの距離を示す概略図である。 各光源部の制御構成を示すための図である。 寿命時間検出手段を説明するための図である。 （ａ）、（ｂ）は、カセットに取り付けられる光源部の配置を示す図である。 図１３（ａ）のカセットが取り付けられた支持体を示す図である。 本発明の支持体の変形例に係る概略断面図である。 本発明の支持体のカセット取り付け部の変形例を示す断面図である。

以下、本発明の光照射装置、露光装置及び露光方法に係る各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１及び図２に示すように、第１実施形態の分割逐次近接露光装置ＰＥは、マスクＭを保持するマスクステージ１０と、ガラス基板（被露光材）Ｗを保持する基板ステージ２０と、パターン露光用の光を照射する照明光学系７０と、を備えている。

なお、ガラス基板Ｗ（以下、単に「基板Ｗ」と称する。）は、マスクＭに対向配置されており、このマスクＭに描かれたパターンを露光転写すべく表面（マスクＭの対向面側）に感光剤が塗布されている。

マスクステージ１０は、中央部に矩形形状の開口１１ａが形成されるマスクステージベース１１と、マスクステージベース１１の開口１１ａにＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動可能に装着されるマスク保持部であるマスク保持枠１２と、マスクステージベース１１の上面に設けられ、マスク保持枠１２をＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動させて、マスクＭの位置を調整するマスク駆動機構１６と、を備える。

マスクステージベース１１は、装置ベース５０上に立設される支柱５１、及び支柱５１の上端部に設けられるＺ軸移動装置５２によりＺ軸方向に移動可能に支持され（図２参照。）、基板ステージ２０の上方に配置される。

図３に示すように、マスクステージベース１１の開口１１ａの周縁部の上面には、平面ベアリング１３が複数箇所配置されており、マスク保持枠１２は、その上端外周縁部に設けられるフランジ１２ａを平面ベアリング１３に載置している。これにより、マスク保持枠１２は、マスクステージベース１１の開口１１ａに所定のすき間を介して挿入されるので、このすき間分だけＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動可能となる。

また、マスク保持枠１２の下面には、マスクＭを保持するチャック部１４が間座１５を介して固定されている。このチャック部１４には、マスクＭのマスクパターンが描かれていない周縁部を吸着するための複数の吸引ノズル１４ａが開設されており、マスクＭは、吸引ノズル１４ａを介して図示しない真空式吸着装置によりチャック部１４に着脱自在に保持される。また、チャック部１４は、マスク保持枠１２と共にマスクステージベース１１に対してＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動可能である。

マスク駆動機構１６は、マスク保持枠１２のＸ軸方向に沿う一辺に取り付けられる２台のＹ軸方向駆動装置１６ｙと、マスク保持枠１２のＹ軸方向に沿う一辺に取り付けられる１台のＸ軸方向駆動装置１６ｘと、を備える。

Ｙ軸方向駆動装置１６ｙは、マスクステージベース１１上に設置され、Ｙ軸方向に伸縮するロッド１６ｂを有する駆動用アクチュエータ（例えば、電動アクチュエータ等）１６ａと、ロッド１６ｂの先端にピン支持機構１６ｃを介して連結されるスライダ１６ｄと、マスク保持枠１２のＸ軸方向に沿う辺部に取り付けられ、スライダ１６ｄを移動可能に取り付ける案内レール１６ｅと、を備える。なお、Ｘ軸方向駆動装置１６ｘも、Ｙ軸方向駆動装置１６ｙと同様の構成を有する。

そして、マスク駆動機構１６では、１台のＸ軸方向駆動装置１６ｘを駆動させることによりマスク保持枠１２をＸ軸方向に移動させ、２台のＹ軸方向駆動装置１６ｙを同等に駆動させることによりマスク保持枠１２をＹ軸方向に移動させる。また、２台のＹ軸方向駆動装置１６ｙのどちらか一方を駆動することによりマスク保持枠１２をθ方向に移動（Ｚ軸回りの回転）させる。

さらに、マスクステージベース１１の上面には、図１に示すように、マスクＭと基板Ｗとの対向面間のギャップを測定するギャップセンサ１７と、チャック部１４に保持されるマスクＭの取り付け位置を確認するためのアライメントカメラ１８と、が設けられる。これらギャップセンサ１７及びアライメントカメラ１８は、移動機構１９を介してＸ軸，Ｙ軸方向に移動可能に保持され、マスク保持枠１２内に配置される。

また、マスク保持枠１２上には、図１に示すように、マスクステージベース１１の開口１１ａのＸ軸方向の両端部に、マスクＭの両端部を必要に応じて遮蔽するアパーチャブレード３８が設けられる。このアパーチャブレード３８は、モータ、ボールねじ、及びリニアガイド等からなるアパーチャブレード駆動機構３９によりＸ軸方向に移動可能とされて、マスクＭの両端部の遮蔽面積を調整する。なお、アパーチャブレード３８は、開口１１ａのＸ軸方向の両端部だけでなく、開口１１ａのＹ軸方向の両端部に同様に設けられている。

基板ステージ２０は、図１及び図２に示すように、基板Ｗを保持する基板保持部２１と、基板保持部２１を装置ベース５０に対してＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に移動する基板駆動機構２２と、を備える。基板保持部２１は、図示しない真空吸着機構によって基板Ｗを着脱自在に保持する。基板駆動機構２２は、基板保持部２１の下方に、Ｙ軸テーブル２３、Ｙ軸送り機構２４、Ｘ軸テーブル２５、Ｘ軸送り機構２６、及びＺ−チルト調整機構２７と、を備える。

Ｙ軸送り機構２４は、図２に示すように、リニアガイド２８と送り駆動機構２９とを備えて構成され、Ｙ軸テーブル２３の裏面に取り付けられたスライダ３０が、装置ベース５０上に延びる２本の案内レール３１に転動体（図示せず）を介して跨架されると共に、モータ３２とボールねじ装置３３とによってＹ軸テーブル２３を案内レール３１に沿って駆動する。

なお、Ｘ軸送り機構２６もＹ軸送り機構２４と同様の構成を有し、Ｘ軸テーブル２５をＹ軸テーブル２３に対してＸ方向に駆動する。また、Ｚ−チルト調整機構２７は、くさび状の移動体３４，３５と送り駆動機構３６とを組み合わせてなる可動くさび機構をＸ方向の一端側に１台、他端側に２台配置することで構成される。なお、送り駆動機構２９，３６は、モータとボールねじ装置とを組み合わせた構成であってもよく、固定子と可動子とを有するリニアモータであってもよい。また、Ｚ-チルト調整機構２７の設置数は任意で
ある。

これにより、基板駆動機構２２は、基板保持部２１をＸ方向及びＹ方向に送り駆動するとともに、マスクＭと基板Ｗとの対向面間のギャップを微調整するように、基板保持部２１をＺ軸方向に微動且つチルト調整する。

基板保持部２１のＸ方向側部とＹ方向側部にはそれぞれバーミラー６１，６２が取り付けられ、また、装置ベース５０のＹ方向端部とＸ方向端部には、計３台のレーザー干渉計６３，６４，６５が設けられている。これにより、レーザー干渉計６３，６４，６５からレーザー光をバーミラー６１，６２に照射し、バーミラー６１、６２により反射されたレーザー光を受光して、レーザー光とバーミラー６１，６２により反射されたレーザー光との干渉を測定して基板ステージ２０の位置を検出する。

図２及び図４に示すように、照明光学系７０は、複数の光源部７３を備えた光照射装置８０と、複数の光源部７３から射出された光束が入射されるインテグレータレンズ（インテグレータ光学系レンズ）７４と、各光源部７３のランプ７１の点灯と消灯の切り替えを含む電圧制御可能な光学制御部７６と、インテグレータレンズ７４の出射面から出射された光路の向きを変える凹面鏡７７と、複数の光源部７３とインテグレータレンズ７４との間に配置されて照射された光を透過・遮断するように開閉制御する露光制御用シャッター７８と、を備える。なお、インテグレータレンズ７４と露光面との間には、ＤＵＶカットフィルタ、偏光フィルタ、バンドパスフィルタが配置されてもよく、また、凹面鏡７７には、ミラーの曲率を手動または自動で変更可能なデクリネーション角補正手段が設けられてもよい。さらに、インテグレータ光学系レンズとしては、ロッドレンズやフライアイレンズであってもよい。

図４〜図６に示すように、光照射装置８０は、発光部としての超高圧水銀ランプ７１と、このランプ７１から発生された光に指向性をもたせて射出する反射光学系としての反射鏡７２と、をそれぞれ含む複数の光源部７３と、複数の光源部７３のうち、所定数の光源部７３をそれぞれ取り付け可能な複数のカセット８１と、複数のカセット８１を取り付け可能な支持体８２と、を備える。発光部としては、超高圧水銀ランプ７１の代わりに、ＬＥＤが適用されてもよい。

なお、照明光学系７０において、１６０Ｗの超高圧水銀ランプ７１を使用した場合、第６世代のフラットパネルを製造する露光装置では３７４個の光源部、第７世代のフラットパネルを製造する露光装置では５７２個の光源部、第８世代のフラットパネルを製造する露光装置では、７７４個の光源部が必要とされる。但し、本実施形態では、説明を簡略化するため、図４に示すように、α方向に３段、β方向に２列の計６個の光源部７３が取り付けられたカセット８１を３段×３列の計９個配した、５４個の光源部７３を有するものとして説明する。なお、カセット８１や支持体８２は、光源部７３の配置をα、β方向に同数とした正方形形状も考えられるが、α、β方向に異なる数とした長方形形状が適用される。また、本実施形態の光源部７３では、反射部７２の開口部７２ｂが略正方形形状に形成されており、四辺がα、β方向に沿うように配置されている。

各カセット８１は、所定数の光源部７３を支持する光源支持部８３と、光源支持部８３に支持された光源部７３を押さえて、該光源支持部８３に取り付けられる凹状のランプ押さえカバー（カバー部材）８４と、を備えた略直方体形状に形成されており、それぞれ同一構成を有する。

光源支持部８３には、光源部７３の数に対応して設けられ、光源部７３からの光を発光する複数の窓部８３ａと、該窓部８３ａのカバー側に設けられ、反射鏡７２の開口部７２ａ（又は、反射鏡７２が取り付けられる反射鏡取り付け部の開口部）を囲うランプ用凹部８３ｂと、隣接する窓部８３ａの間や窓部８３ａの周囲に設けられ、光源支持部８３の板厚方向に貫通する複数の空気孔８３ｃと、が形成される。また、該窓部８３ａの反カバー側には、複数のカバーガラス８５がそれぞれ取り付けられている。カバーガラス８５は、それぞれのカバーガラス８５の対角線上に設けられた座金状のカバーガラス押え１００によって押えられている（図５（ａ）参照）。なお、カバーガラス８５の取り付けは任意であり、設けられなくてもよい。

各ランプ用凹部８３ｂの底面は、光源部７３の光を照射する照射面（ここでは、反射鏡７２の開口面７２ｂ）と、光源部７３の光軸Ｌとの交点ｐが、各α、β方向において単一の曲面、例えば、球面ｒ上に位置するように、平面又は曲面（本実施形態では、平面）に形成される。

図５（ｃ）及び図６に示すように、ランプ押さえカバー８４の底面には、光源部７３の後部を支持する支持部材８６が設けられており、各支持部材８６には、モータやシリンダのようなアクチュエータ、ばね押さえ、ねじ止め等によって構成される支持部材としてのランプ押さえ機構８７が設けられている。これにより、各光源部７３は、反射鏡７２の開口部７２ａを光源支持部８３のランプ用凹部８３ｂに嵌合させ、ランプ押さえカバー８４を光源支持部８３に取り付け、ランプ押さえ機構８７によって光源部７３の後部を押さえつけることで、カセット８１に位置決めされる。

また、各光源部７３には、陽極電極７２ｄ及び陰極電極７２ｅが設けられており、カセット８１のランプ押さえカバー８４の支持部材８６は、陽極電極７２ｄを支持する電極支持部を構成すると共に、ランプ押さえカバー８４は、陰極電極７２ｅを支持する他の電極支持部８４ｂを有する。なお、この他の電極支持部８４ｂは、陰極電極７２ｅを支持する構成であればよく、光源支持部８３内に取り入れた空気の流れを遮らないように、複数の孔を有していたり、複数のフレームによって骨組構造に構成されることが好ましい。

従って、図５（ｃ）に示すように、カセット８１に位置決めされた所定数の光源部７３の光が照射する各照射面から、所定数の光源部７３の光が入射されるインテグレータレンズ７４の入射面までの各光軸Ｌの距離が略一定となる。また、光源支持部８３とランプ押さえカバー８４との間の収納空間内では、他の電極支持部８４ｂ以外では、隣接する光源部７３の反射鏡７２の背面７２ｃは直接対向しており、光源部７３、他の電極支持部８４ｂ、ランプ押さえ機構８７等以外には該収納空間内の空気の流れを遮るものがなく、良好な空気の流動性が与えられる。

なお、ランプ押さえ機構８７は、支持部材８６毎に設けられてもよいが、図８に示すように、ランプ押さえカバー８４の側壁に形成されてもよい。この場合にも、支持部材８６は、各光源部７３に個々に設けられてもよいが、２つ以上の光源部７３の後部に当接するようにしてもよい。

また、支持体８２は、図４に示すように、複数のカセット８１を取り付ける複数のカセット取り付け部９０を有する支持体本体９１と、該支持体本体９１に取り付けられ、各カセット８１の後部を覆う支持体カバー９２と、を有する。

図９に示すように、各カセット取り付け部９０には、光源支持部８３が臨む開口部９０ａが形成され、該開口部９０ａの周囲には、光源支持部８３の周囲の矩形平面が対向する平面９０ｂを底面としたカセット用凹部（断面Ｌ字状の切り欠き）９０ｃが形成される。また、支持体本体９１のカセット用凹部９０ｃの周囲には、カセット８１を固定するためのカセット固定手段９３が設けられており、本実施形態では、カセット８１に形成された凹部８１ａに係合されて、カセット８１を固定する。なお、カセット固定手段９３としては、カセット８１をカセット取り付け部９０に挿脱すると同時に固定・解除可能な係合（例えば、爪係合やフック係合）であってもよい。

α方向或いはβ方向に並ぶカセット用凹部９０ｃの各平面９０ｂは、各カセット８１の全ての光源部７３の光を照射する照射面と、光源部７３の光軸Ｌとの交点ｐが、各α、β方向において単一の曲面、例えば、球面ｒ上に位置するように（図１０参照。）、所定の角度γで交差するように形成される。

従って、各カセット８１は、これら光源支持部８３を各カセット取り付け部９０のカセット用凹部９０ｃに嵌合させて位置決めした状態で、カセット固定手段９３をカセット８１の凹部８１ａに係合させることで、支持体８２にそれぞれ固定される。そして、これら各カセット８１が支持体本体９１に取り付けられた状態で、該支持体本体９１に支持体カバー９２が取り付けられる。従って、図１０に示すように、各カセット８１に位置決めされた全ての光源部７３の光が照射する各照射面と、所定数の光源部７３の光が入射されるインテグレータレンズ７４の入射面までの各光軸Ｌの距離も略一定となる。

また、光照射装置８０の各光源部７３、各カセット８１、及び支持体８２には、各ランプ７１を冷却するための冷却構造が設けられている。具体的に、図５（ａ）に示すように、光源支持部８３には、各カバーガラス８５間に、複数の空気孔８３ｃが設けられており、光源支持部８３の内部と外部とを連通させる。

更に、図７に示すように、各光源部７３のランプ７１と反射鏡７２が取り付けられるベース部７５には、冷却路７５ａが形成されており、カセット８１の各カバーガラス８５には、一つ又は複数の空気流通孔である貫通孔８５ａが形成されている。また、カセット８１のランプ押さえカバー８４の底面には、複数の排気孔（連通孔）８４ａが形成され（図５（ｃ）参照。）、支持体８２の支持体カバー９２にも、複数の排気孔９２ａが形成されている（図４（ｃ）参照。）。また、各排気孔９２ａには、支持体８２の外部に形成されたブロアユニット（強制排気手段）７９が排気管７９ａを介して接続されている。

従って、ブロアユニット７９によって支持体８２内のエアを引いて排気することで、カバーガラス８５の貫通孔８５ａから吸引された外部のエアが、矢印で示した方向へランプ７１と反射鏡７２との間の隙間ｓを通過し、光源部７３のベース部材７５に形成された冷却路７５ａへ導かれる。また、光源支持部８３の複数の空気孔８３ｃから吸引された外部のエアが、反射鏡７２間の空間を通過し、このエアにより各光源部７３の冷却を行っている。

なお、強制排気手段としては、ブロアユニット７９に限定されるものでなく、ファン、インバータ、真空ポンプ等、支持体８２内のエアを引くものであればよい。また、ブロアユニット７９によるエアの排気は、後方からに限らず、上方、下方、左方、右方のいずれの側方からでもよい。

また、ランプ押さえカバー８４に形成される排気孔８４ａは、図５（ｃ）に示すような底面に複数形成されるものに限定されず、底面の中央に１つ形成されてもよいし、長手方向、短手方向の側面に形成されてもよい。また、排気孔８４ａの他、ランプ押さえカバー８４の開口縁から切欠いた連通溝を形成することで、光源支持部８３とランプ押さえカバー８４との間の収納空間と外部とを連通してもよい。
なお、ランプ押さえカバー８４は、複数のフレームにより構成される骨組構造とし、該フレームに連通孔や連通溝が形成されたカバー板を別途取り付けることで、連通孔や連通溝を構成するようにしてもよい。

さらに、図４に示すように、支持体本体９１の周縁には、水冷管（冷却用配管）９１ａが設けられており、水ポンプ６９によって水冷管９１ａ内に冷却水を循環させることでも、各光源部７３を冷却している。なお、水冷管９１ａは、支持体本体９１内に形成されてもよいし、支持体本体９１の表面に取り付けられても良い。また、上記排気式の冷却構造と水冷式の冷却構造は、いずれか一つのみ設けられてもよい。また、水冷管９１ａは、図４に示すような配置に限定されるものでなく、水冷管９１ａを全てのカセット８１の周囲を通るように配置、又は、全てのカセット８１の周囲の一部を通るようにジグザグに配置して、冷却水を循環させてもよい。

また、図１１に示すように、各カセット８１の光源部７３には、ランプ７１に電力を供給する点灯電源９５及び制御回路９６が個々に接続されており、各光源部７３から後方に延びる各配線９７は、各カセット８１に設けられた少なくとも一つのコネクタ９８に接続されてまとめられている。そして、各カセット８１のコネクタ９８と、支持体８２の外側に設けられた光学制御部７６との間は、他の配線９９によってそれぞれ接続される。これにより、光学制御部７６は、各ランプ７１の制御回路９６に制御信号を送信し、各ランプ７１に対して点灯と消灯を含め、電圧を調整する電圧制御を行う。

なお、各光源部７３の点灯電源９５及び制御回路９６は、カセット８１に集約して設けられてもよいし、カセットの外部に設けられてもよい。また、ランプ押さえカバー８４の支持部材８６は、各光源部７３からの各配線９７と干渉しないように形成されている。

さらに、図１２に示すように、ランプ７１毎にヒューズ９４ａを含む寿命時間検出手段９４を設けて、タイマ９６ａによって点灯時間をカウントし、定格の寿命時間が来た段階でヒューズ９４ａに電流を流してヒューズ９４ａを切断する。従って、ヒューズ９４ａの切断の有無を確認することで、ランプ７１を定格の寿命時間使用しているかどうかを検出することができる。なお、寿命時間検出手段９４は、ヒューズ９４ａを含むものに限定されるものでなく、ランプ交換のメンテナンス時にランプ７１の定格の寿命時間が一目でわかるようなものであればよい。例えば、ランプ７１毎にＩＣタグを配置して、ＩＣタグによってランプ７１を定格の寿命時間使用したかどうか確認できるもの、或いは、ランプ７１の使用時間が確認できるようにしてもよい。

また、図１１では、点灯電源９５及び制御回路９６は、各光源部７３毎に設けているが、複数の光源部７３毎に１つ設けるようにし、カセット８１内の光源部７３を所定数ずつ纏めて管理するようにしてもよい。

なお、上記実施形態では、説明を簡略化するため、α方向に３段、β方向に２列の計６個の光源部７３が取り付けられたカセット８１を例に挙げたが、実際にはカセット８１に配置される光源部７３は８個以上であり、図１３（ａ）及び（ｂ）に示されるような配置で点対称又は線対称でカセット８１に取り付けられる。即ち、光源部７３をα方向、β方向で異なる数として配置しており、カセット８１の光源支持部８３に取り付けられた最外周に位置する光源部７３の中心を四辺で結んだ線が長方形形状をなす。また、各カセット８１が取り付けられる支持体８２のカセット取り付け部９０は、図１４に示すように互いに直交するα、β方向に配置される各個数ｎ（ｎ：２以上の正の整数）を一致させて長方形形状に形成されている。ここで、この長方形形状は後述するインテグレータエレメントの各レンズエレメントの縦横毎の入射開口角比に対応させ、カセットの行数、列数を同数とした場合が最も効率が良いが異数でも良い。

ここで、インテグレータレンズ７４の各レンズエレメントのアスペクト比（縦／横比）は、露光領域のエリアのアスペクト比に対応して決定されている。また、インテグレータレンズの各々のレンズエレメントは、その入射開口角以上の角度から入射される光を取り込むことができない構造となっている。つまり、レンズエレメントは長辺側に対して短辺側の入射開口角が小さくなる。このため、支持体８２に配置された光源部７３全体のアスペクト比（縦／横比）を、インテグレータレンズ７４の入射面のアスペクト比に対応した長方形形状の配置とすることで、光の使用効率が良好となる。

このように構成された露光装置ＰＥでは、照明光学系４０において、露光時に露光制御用シャッター４４が開制御されると、超高圧水銀ランプ７１から照射された光が、インテグレータレンズ７４の入射面に入射される。そして、インテグレータレンズ７４の出射面から発せられた光は、凹面鏡３０によってその進行方向が変えられるとともに平行光に変換される。そして、この平行光は、マスクステージ１０に保持されるマスクＭ、さらには基板ステージ２０に保持される基板Ｗの表面に対して略垂直にパターン露光用の光として照射され、マスクＭのパターンＰが基板Ｗ上に露光転写される。

ここで、光源部７３を交換する際には、カセット８１毎に交換される。各カセット８１では、所定数の光源部７３が予め位置決めされ、且つ、各光源部７３からの配線９７がコネクタ９８に接続されている。このため、交換が必要なカセット８１を支持体８２の光が出射される方向とは逆方向から取り外し、新しいカセット８１を支持体８２のカセット用凹部９０ｂに嵌合させて支持体８２に取り付けることで、カセット８１内の光源部７３のアライメントを完了する。また、コネクタ９８に他の配線９９を接続することで、配線作業も完了するので、光源部７３の交換作業を容易に行うことができる。また、カセット交換の際には装置を止める必要がある。理由としては、カセット８１には複数のランプ（９個以上）が配置されており、カセット一つ一つが露光面での照度分布に大きく寄与するためである。しかしながら、前述したように複数のカセット８１を交換する場合であっても作業が容易で且つ交換時間自体も短くすることができるため、有用な方法である。
なお、カセット押さえカバー８４におけるコネクタ９８の取り付け位置は、任意に設定可能である。

また、カセット８１の光源支持部８３が、所定数の光源部７３の光が照射する各照射面と、所定数の光源部の光が入射されるインテグレータレンズ７４の入射面までの各光軸Ｌの距離が略一定となるように形成され、支持体８２の複数のカセット取り付け部９０は、全ての光源部７３の光が照射する各照射面と、全ての光源部７３から照射される光のうち、略８０％〜１００％の光が入射されるインテグレータレンズ７４の入射面までの各光軸Ｌの距離が略一定となるように形成されている。このため、カセット８１を用いることで、支持体８２に大きな曲面加工を行うことなく、全ての光源部７３の照射面を単一の曲面上に配置することができる。

具体的に、支持体８２の複数のカセット取り付け部９０は、カセット８１の光源支持部８３が臨む開口部９０ａと、光源支持部８３の周囲に形成された平面部と当接する平面９０ｂと、をそれぞれ備え、所定の方向に並んだ複数のカセット取り付け部９０の各平面９０ｂは、所定の角度で交差しているので、カセット取り付け部９０が簡単な加工で、所定数の光源部７３の光が照射する各照射面と、インテグレータレンズ７４の入射面までの各光軸Ｌの距離が略一定となるように形成することができる。

上記したように、本実施形態の露光装置用光照射装置８０によれば、カセット８１のランプ押さえカバー８４は、複数の光源部７３を取り付ける際に、複数のランプ７３の光がインテグレータレンズ７４の入射面に入射されるように複数のランプ７３を支持する支持部材８６を有するので、ランプ交換に要する時間を大幅に短縮でき、装置のダウンタイムを削減できるとともに、各ランプ７３の光を効率良くインテグレータレンズ７４に照射することができる。

また、カセット８１のランプ押さえカバー８４は、陽極電極７２ｄを支持する電極支持部としての支持部材８６と、陰極電極７２ｅを支持する他の電極支持部８４ｂを有するので、ランプ７３の交換作業をより効率良く行うことができる。
なお、ランプの陽極電極７２ｄと陰極電極７２ｅの配置は任意であり、電極支持部は、その配置に応じて支持する構成であればよい。また、電極支持部は、陽極電極７２ｄと陰極電極７２ｅの少なくとも一方を支持するものであればよく、例えば、本実施形態においては、陰極電極７２ｅを支持する他の電極支持部８４ｂを有さずに、陽極電極７２ｄを支持する電極支持部としての支持部材８６のみを有する構成であってもよい。

さらに、上記のように、ランプ押さえカバー８４を光源支持部８３に取り付けることで、支持部材８６は、複数のランプ７３の光がインテグレータレンズ７４の入射面に入射されるように複数のランプ７３を保持すると共に、各電極支持部８６，８４ｂは、陽極電極７２ｄ及び陰極電極７２ｅを支持するので、ランプ押さえカバー８４を光源支持部８３に取り付けるのみで、簡単にカセット８１内での各ランプ７３の位置合わせを行うことができ、ランプ交換に要する時間を大幅に短縮できる。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。

例えば、本実施形態のランプ押さえカバー８４は、凹状のボックス形状としたが、これに限定されず、支持部材によって光源部を位置決め固定できるものであれば、例えば、メッシュ形状であってもよい。また、支持体カバー９２の形状も照明光学系７０の配置に応じて、任意に設計可能である。

また、カセット８１に配置される光源部７３を８個以上とし、支持体８２に配置される全光源部は８個〜約８００個とする。８００個程度であれば、実用性及び効率が良くなる。さらに、支持体８２に装着されるカセット８１の数は全体の光源部７３の数の５％以下とすることが好ましく、この場合には、１つのカセット８１に配置される光源部７３の数が５％以上となる。

さらに、本発明の支持体は、上記実施形態のような支持体本体９１と支持体カバー９２とを有する支持体８２によって構成されることが好ましいが、各カセット８１に取り付けられた各光源部７３の光がインテグレータレンズ７４の入射面に実質的に向くようにアライメントされるものであればよく、支持体本体のみによって構成されてもよいし、また、骨組構造のような枠体からなる支持体本体のみによって構成されてもよい。

例えば、図１５に示すように、支持体８２は前面を開放するように形成され、支持体８２に設けられた各カセット取り付け部９０を凹部（カセット８１の矩形状の後方縁部と対向する断面Ｌ字状の切り欠き）によって形成し、カセット固定手段によって各カセット８１を前方から固定するような構造であってもよい。また、この場合において、強制排気手段７９によって支持体８２内のエアを排気する際には、排気孔８４ａはランプ押さえカバー８４の底面に形成されることが好ましい。

また、支持体のカセット取り付け部９０の構成も任意であり、上記実施形態の図９に示すように、開口部９０ａの周囲に設けられたカセット用凹部９０ｃによって形成されてもよいが、図１６に示すように、光源支持部８３の前面周囲に設けられた凸状の係合部８３ｅとカセット取り付け部９０に周囲に亘って設けられた凹状の被係合部９０ｄとを係合させることによって取り付けるようにしてもよい。

また、例えば、上記実施形態では、露光装置として分割逐次近接露光装置を説明したが、これに限定されず、本発明は、走査式近接露光装置、ミラープロジェクション式露光装置、レンズ投影式露光装置、密着式露光装置にも適用することができる。また、本発明は、一括式、逐次式、走査式等のいずれの露光方法にも適用することができる。

１０ マスクステージ
１８ アライメントカメラ
２０ 基板ステージ
７０ 照明光学系
７１ ランプ
７２ 反射鏡
７２ｄ 陽極電極
７２ｅ 陰極電極
７３ 光源部
７４ インテグレータレンズ（インテグレータ光学系レンズ）
８０ 光照射装置
８１ カセット
８２ 支持体
８３ 光源支持部
８４ ランプ押さえカバー
８４ｂ 他の電極支持部
８６ 支持部材（電極支持部）
８７ ランプ押さえ機構
９０ カセット取り付け部
９１ 支持体本体
９２ 支持体カバー
Ｍ マスク
Ｐ パターン
ＰＥ 逐次近接露光装置（露光装置）
Ｗ ガラス基板（被露光材、基板）

Claims (6)

1. 発光部と該発光部から発生された光に指向性をもたせて射出する反射光学系をそれぞれ含む複数の光源部と、
   前記複数の光源部をそれぞれ取り付け可能なカセットと、
   を備え、
   前記カセットは、前記複数の光源部を取り付ける際に、前記複数の光源部の光がインテグレータ光学系レンズの入射面に入射されるように前記複数の光源部を支持する支持部材を有することを特徴とする露光装置用光照射装置。
2. 前記各光源部には、陽極電極及び陰極電極が設けられており、
   前記カセットは、前記陽極電極及び陰極電極の少なくとも一方を支持する電極支持部を有することを特徴とする請求項１に記載の露光装置用光照射装置。
3. 前記支持部材は、前記陽極電極及び陰極電極の一方を支持する前記電極支持部を構成することを特徴とする請求項２に記載の露光装置用光照射装置。
4. 前記カセットは、前記所定数の光源部が支持される光源支持部と、前記光源支持部に支持された前記所定数の光源部を囲った状態で、前記光源支持部に取り付けられるカバー部材と、を有し、
   前記支持部材及び前記電極支持部は前記カバー部材に設けられ、
   前記カバー部材を前記光源支持部に取り付けることで、前記支持部材は、前記複数の光源部の光がインテグレータ光学系レンズの入射面に入射されるように前記複数の光源部を保持すると共に、前記電極支持部は、前記陽極電極及び陰極電極の少なくとも一方を支持することを特徴とする請求項２または３に記載の露光装置用光照射装置。
5. 前記カセットを複数備えるとともに、
   全ての前記光源部の光が前記インテグレータ光学系レンズの入射面に入射されるように、前記複数のカセットが取り付けられるフレームをさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の露光装置用光照射装置。
6. 被露光材としての基板を保持する基板保持部と、
   前記基板と対向するようにマスクを保持するマスク保持部と、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の前記光照射装置と、該光照射装置の複数の光源部から出射された光が入射されるインテグレータ光学系レンズと、を有する照明光学系と、
   を備え、前記基板に対して前記照明光学系からの光を前記マスクを介して照射することを特徴とする露光装置。

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