JP2022162413A - ランプ、光源装置、露光装置、および物品製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ランプを安定して発光させるために有利な技術を提供する。【解決手段】ランプは、輝点を有する発光管と、前記発光管の端部に接続された口金と、前記口金の周囲に設けられたフィンと、を有する。前記フィンは、前記輝点に近い第１面と、前記輝点から遠い、前記第１面とは反対側の第２面とを有し、前記輝点を含む前記口金の中心軸に直交する平面である輝点面と前記第１面における第１内縁との距離は、前記輝点面と前記第１面における第１外縁との距離よりも短く、前記第１面における前記第１内縁と前記第１外縁との距離は、前記第２面における第２内縁と第２外縁との距離以上である。【選択図】 図３
Description
本発明は、ランプ、光源装置、露光装置、および物品製造方法に関する。
半導体デバイスまたはディスプレイデバイス等のデバイスを製造するためのリソグラフィ工程において露光装置が使用される。露光装置には光源装置が組み込まれていて、光源装置は、交換可能なランプを含みうる。ランプは、例えば、一対の口金と、一対の口金の間に配置された発光管と、発光管の中に配置され一対の口金にそれぞれ接続された一対の電極とを含み、発光管の中に発光物質としての水銀等が封入されうる。一対の口金を通して一対の電極間に電力が供給されることによって一対の電極間でアーク放電が発生し、これによりランプが発光しうる。ランプを発光させているときは口金の温度が高温になるので、口金を冷却する必要がある。特許文献１には、冷却効率を高めるためのフィンを口金部に設け、フィンに対して冷却エアを吹き付けることによって口金部を冷却する光源装置が記載されている。
ランプの高出力化に伴って口金の温度が上昇する傾向にある。口金を十分に冷却するためには、口金に対して十分な流量で気体を吹き付ける必要がある。しかし、その気体によって発光管が過剰に冷却されると、発光管の中の水銀等の発光物質を十分に蒸発させることができなくなり、ランプの点灯不良を引き起こしうる。
本発明は、ランプを安定して発光させるために有利な技術を提供する。
本発明の一側面によれば、輝点を有する発光管と、前記発光管の端部に接続された口金と、前記口金の周囲に設けられたフィンと、を有し、前記フィンは、前記輝点に近い第１面と、前記輝点から遠い、前記第１面とは反対側の第２面とを有し、前記輝点を含む前記口金の中心軸に直交する平面である輝点面と前記第１面における第１内縁との距離は、前記輝点面と前記第１面における第１外縁との距離よりも短く、前記第１面における前記第１内縁と前記第１外縁との距離は、前記第２面における第２内縁と第２外縁との距離以上である、ことを特徴とするランプが提供される。
本発明によれば、ランプを安定して発光させるために有利な技術が提供される。
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
本明細書および添付図面においては、水平面をＸＹ平面とするＸＹＺ座標系において方向が示される。一般には、被露光基板はその表面が水平面（ＸＹ平面）と平行になるように基板ステージ上に搭載される。よって以下では、基板の表面に沿う平面内で互いに直交する方向をＸ軸およびＹ軸とし、Ｘ軸およびＹ軸に垂直な方向をＺ軸とする。また、以下では、ＸＹＺ座標系におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸にそれぞれ平行な方向をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向という。
＜第１実施形態＞
図１には、本発明の第１実施形態に係る露光装置１００の構成が示されている。露光装置１００は、感光剤が塗布された基板に投影光学系を介して原版のパターンを投影することによって原版のパターンに対応する潜像パターンを感光剤に形成する装置である。露光装置１００は、例えば、光源装置１１０、シャッタ装置１２０、照明光学系１３０、原版保持部１４０、投影光学系１５０および基板保持部１６０を備えうる。光源装置１１０は、ランプ１０を保持する保持部２０を含みうる。原版保持部１４０は、原版１４２を保持する。原版保持部１４０は、不図示の原版位置決め機構によって位置決めされ、これにより原版１４２が位置決めされうる。基板保持部１６０は、基板１６２を保持する。露光装置１００には、レジスト塗布装置によってレジスト（感光材）が塗布された基板１６２が供給される。基板保持部１６０は、不図示の基板位置決め機構によって位置決めされ、これにより基板１６２が位置決めされうる。
図１には、本発明の第１実施形態に係る露光装置１００の構成が示されている。露光装置１００は、感光剤が塗布された基板に投影光学系を介して原版のパターンを投影することによって原版のパターンに対応する潜像パターンを感光剤に形成する装置である。露光装置１００は、例えば、光源装置１１０、シャッタ装置１２０、照明光学系１３０、原版保持部１４０、投影光学系１５０および基板保持部１６０を備えうる。光源装置１１０は、ランプ１０を保持する保持部２０を含みうる。原版保持部１４０は、原版１４２を保持する。原版保持部１４０は、不図示の原版位置決め機構によって位置決めされ、これにより原版１４２が位置決めされうる。基板保持部１６０は、基板１６２を保持する。露光装置１００には、レジスト塗布装置によってレジスト（感光材）が塗布された基板１６２が供給される。基板保持部１６０は、不図示の基板位置決め機構によって位置決めされ、これにより基板１６２が位置決めされうる。
シャッタ装置１２０は、光源装置１１０と原版保持部１４０との間の光路において光束を遮断することができるように配置されている。照明光学系１３０は、光源装置１１０からの光を使って原版１４２を照明する。投影光学系１５０は、照明光学系１３０によって照明された原版１４２のパターンを基板１６２に投影し、これによって基板１６２が露光される。これにより、基板１６２に塗布されたレジストに潜像パターンが形成される。潜像バターンは、不図示の現像装置によって現像され、これによりレジストパターンが基板１６２上に形成される。
図２には、光源装置１１０の構成が示されている。光源装置１１０は、ランプ１０を保持する保持部２０と、ランプ１０が発生する光を集光させる集光ミラー５０と、ランプ１０の口金１１ａ、１１ｂを冷却するための気体を噴射する噴射孔を有するノズル４２ａ、４２ｂとを備えうる。また、光源装置１１０は、ランプ１０にリード線（ケーブル）３２ａ、３２ｂを通して電力を供給する電力供給部（ランプ電源）３０と、ノズル４２ａ、４２ｂにそれぞれ供給管４１ａ、４１ｂを通して気体を供給する気体供給部４０とを備えうる。
ランプ１０は、例えば、水銀ランプ、キセノンランプまたはメタルハライドランプなどのショートアークタイプのランプでありうる。集光ミラー５０は、例えば、２つの焦点ＦＰ１、ＦＰ２を有する楕円ミラーでありうる。第１焦点ＦＰ１またはその近傍にランプ１０の輝点ＡＰがあり、集光ミラー５０は、該輝点ＡＰから放射された光を反射して、第２焦点ＦＰ２に集光させうる。集光ミラー５０の開口部の直径は、ランプ１０の大きさに依存しうるが、例えば３００～４００ｍｍである。また、ランプ１０は、集光ミラー５０の光軸ＯＡＸ（第１焦点ＦＰ１と第２焦点ＦＰ２とを結ぶ軸線）の上に配置されうる。ノズル４２ａ、４２ｂは、気体供給部４０から供給される高圧のエアをそれぞれ口金１１ａ、１１ｂに吹き付けるように配置されうる。これにより、口金１１ａ、１１ｂが冷却される。ノズル４２ａは、集光ミラー５０で反射された有効光束５２を遮断しないように、有効光束５２の外側に配置されうる。口金１１ａ、１１ｂの冷却は、エアではなく、別の冷却媒体、例えば、窒素またはヘリウムなどの気体が用いられてもよい。
ランプ１０は、輝点ＡＰを有する発光管１３と、発光管１３の両端部に接続された一対の口金１１ａ、１１ｂと、口金１１ａ、１１ｂからそれぞれ延びたステム１４ａ、１４ｂとを含みうる。発光管１３は、ステム１４ａ、１４ｂの間に配置されうる。ステム１４ａ、１４ｂおよび発光管１３は、一体的に構成されうる。ランプ１０は、更に、ステム１４ａ、１４ｂおよび発光管１３の中に配置された一対の電極１２ａ、１２ｂを含みうる。一例において、口金１１ａは陽極側口金であり、口金１１ｂは陰極側口金であり、電極１２ａは陽極であり、電極１２ｂは陰極でありうる。
口金１１ａと電極１２ａとは、モリブデン箔等の接続部によって接続されうる。同様に、口金１１ｂと電極１２ｂとは、モリブデン箔等の接続部によって接続されうる。発光管１３の内部には、ネオン、キセノンなどの希ガス、あるいは、水銀、ナトリウム、スカンジウムなどの金属、あるいは、これらの混合物質が封入されうる。一対の電極１２ａ、１２ｂ間のアーク放電により発光が行われる。口金１１ａ、１１ｂは、それぞれリード線３２ａ、３２ｂによって電力供給部３０に接続されうる。図２では、リード線３２ａ、３２ｂがそれぞれ口金１１ａ、１１ｂの側面に接続された例が示されているが、図３（ａ）に例示されるように、リード線３２ａ、３２ｂは、それぞれ口金１１ａ、１１ｂの端面に接続されていてもよい。あるいは、図３（ｂ）に例示されるように、リード線３２ａ、３２ｂは、それぞれリード線接続端子、アダプターまたは固定金具などのコネクタ１１ｃ、１１ｄを介して口金１１ａ、１１ｂに接続されてもよい。また、リード線３２ａ、３２ｂは、導電性の線材で構成されてもよいし、他の導電性部材で構成されてもよい。
なお、以下では、口金１１ａ、１１ｂを区別することなく説明する場合には、口金１１と記載する。口金１１についての説明は、口金１１ａおよび／または口金１１ｂについての説明である。同様に、リード線３２ａ、３２ｂを区別することなく説明する場合には、リード線３２と記載する。リード線３２についての説明は、リード線３２ａおよび／またはリード線３２ｂについての説明である。同様に、ノズル４２ａ、４２ｂを区別することなく説明する場合には、ノズル４２と記載する。ノズル４２についての説明は、ノズル４２ａおよび／またはノズル４２ｂについての説明である。同様に、供給管４１ａ、４１ｂを区別することなく説明する場合には、供給管４１と記載する。供給管４１についての説明は、供給管４１ａおよび／または供給管４１ｂについての説明である。
図４には、口金１１とノズル４２と集光ミラー５０との配置例が模式的に示されている。図４（ａ）は、Ｚ方向からみた平面図、即ちＸＹ平面に対する正射影を示している。図４（ｂ）は、Ｙ方向からみた側面図、すなわち、口金１１の中心軸ＣＡＸと平行な平面であるＸＺ平面に対する正射影を示している。口金１１は、円柱面ＣＳ、および円柱面の外側に放射状に延びる少なくとも１つの冷却用のフィン１５を有しうる。ノズル４２は、口金１１を冷却するための気体を噴射する噴射孔４５を有する。噴射孔４５は、中心軸ＨＡＸを有する。噴射孔４５の中心軸ＨＡＸは、例えば、噴射孔４５が円筒形状を有する場合、その円筒形状の中心軸と一致する。中心軸ＨＡＸが口金１１の中心または口金１１またはフィン１５の少なくとも一部と交差する位置にノズル４２が配置される。噴射孔４５から噴射される気体の流れは、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３として模式的に示されている。
図５には、ノズル４２および供給管４１の構造が例示されている。ノズル４２は、エアあるいは気体のリークが発生しないように供給管４１に接合または結合されうる。ノズル４２の噴射孔４５は、例えば、直径ΦＤが１ｍｍ以上かつ２ｍｍ以下の範囲内の円形開口でありうる。噴射孔４５から噴射されるエアあるいは気体の流速分布は、噴射孔４５の中心軸ＨＡＸに対して軸対称でありうる。噴射孔４５から噴射されるエアあるいは気体の流量は、例えば、２０℃１気圧換算で、０．０２立方メートル毎分以上かつ０．２立方メートル毎分以下の範囲内に設定されうる。
一例において、口金１１、フィン１５、およびノズル４２は、図４（ｂ）に示されるように、集光ミラー５０の開口端５０ａよりも高い位置に配置されている。この場合、ノズル４２は、噴射孔４５の中心軸ＨＡＸを含む直線と口金１１の中心軸ＣＡＸとが垂直になるように配置される。一例において、ノズル４２の噴射孔４５の中心軸ＨＡＸの仰角は、－１０°以上かつ＋１０°以下の範囲内であり、鉛直方向（Ｚ軸方向）に対する口金１１の中心軸ＣＡＸの角度は、－１０°以上かつ＋１０°以下の範囲内でありうる。他の観点において、噴射孔４５の中心軸ＨＡＸを含み口金１１の中心軸ＣＡＸに平行な平面において、噴射孔４５の中心軸ＨＡＸを含む直線Ｌ１と口金１１の中心軸ＣＡＸに垂直な平面とがなす角度は、－１０°以上かつ＋１０°以下の範囲内でありうる。
図６には、口金１１とフィン１５の構成例が示されている。第１面１５ａと第２面１５ｂはそれぞれ、実質的にフィンを構成する面であり、不連続な面を含め１つの面とみなしうる。また、内縁（内周部）とは、口金１１の円柱面ＣＳと第１面１５ａとが交わる曲線部、または口金１１の円柱面ＣＳと第２面１５ｂとが交わる曲線部をいう。また、外縁（外周部）とは、第１面１５ａおよび第２面１５ｂにおいて口金の中心軸ＣＡＸから遠い曲線部をいう。つまり、第１面１５ａまたは第２面１５ｂにおいて、内縁は口金の中心軸ＣＡＸに近い曲線部であり、外縁は口金の中心軸ＣＡＸから遠く内縁よりも外側にある曲線部である。
フィン１５は、ランプの輝点ＡＰに近い第１面１５ａと、ランプの輝点ＡＰから遠い、第１面１５ａとは反対側の第２面１５ｂを有しうる。また、フィン１５は、口金１１の中心軸ＣＡＸに関して軸対称の形状を有しうる。ここで、図６において、輝点ＡＰを含む平面であって口金１１の中心軸ＣＡＸに直交する平面を、輝点面Ｐと定義する。輝点面Ｐは、典型的には水平面でありうる。第１面１５ａにおける内縁１５１（第１内縁）と輝点面Ｐとの距離をｈ１とし、第１面１５ａにおける外縁１５２（第１外縁）と輝点面Ｐとの距離をｈ２とすると、ｈ１とｈ２は、ｈ２＞ｈ１の関係を有する。すなわち、第１面１５１は、輝点ＡＰを含む口金１１の中心軸ＣＡＸに直交する平面である輝点面Ｐからの距離が外縁１５２より内縁１５１で短い形状を有する。つまり、輝点面Ｐと内縁１５１との距離は、輝点面Ｐと外縁１５２との距離よりも短い。
第１面１５ａは、内縁１５１から外縁１５２に向かうに従い輝点面Ｐから離れる方向に傾斜する斜面を含みうる。図６の例では、その斜面は、口金１１の中心軸ＣＡＸを円錐軸とする円錐面の一部を構成しうる。一方、第２面１５ｂは、例えば、口金１１の中心軸ＣＡＸに直交する平面からなる。第１面１５ａにおける内縁１５１と外縁１５２との距離をＲ１、第２面１５ｂにおける内縁１５３（第２内縁）と外縁１５４（第２外縁）との距離をＲ２とすると、Ｒ１とＲ２は、Ｒ１≧Ｒ２の関係を有する。つまり、第１面１５ａにおける内縁１５１と外縁１５２との距離は、第２面１５ｂにおける内縁１５３と外縁１５４との距離以上である。
図７（ａ）および図７（ｂ）を参照して、本実施形態における口金１１のまわりの気体の流れを説明する。図７（ａ）は口金１１をＺ方向からみた平面図、図７（ｂ）は口金１１をＹ方向からみた側面図であり、それぞれ図４（ａ）および図４（ｂ）におけるフィン１５付近を拡大した図となっている。
図７（ａ）によれば、ノズル４２から噴出されたエアの流れＦ１は、口金１１の側面で二手の流れＦ２に分かれ、口金１１の側面に沿って流れた後、二手の流れＦ２は再度合流して流れＦ３が形成される。図７（ｂ）を参照して、フィン１５の上下面の流れに着目すると、ノズル４２から噴出されたエアの流れＦ１は、フィン１５の外周部１５ｃ（図６の外縁１５２、外縁１５４に相当）により上下に隔てられ、円柱面ＣＳの周囲に沿った流れＦ２を形成する。流れＦ２の下流において、第２面１５ｂに沿った流れは高さを変えずに流れＦ２２となり、第１面１５ａに沿った流れはコアンダ効果によって向きを変え上向きの流れＦ２１となる。流れＦ２２と流れＦ２１は外周部１５ｃの反対側の外周部１５ｃ’において合流し、上向きの流れＦ３が形成される。
なお、図６および図７では、口金１１に設けたフィンの数は３枚の場合を例示したが、これに限定されない。フィン１５の数は１枚でもよいし複数であってもよい。また、複数のフィン１５に対応して、ノズル４２を複数備えていてもよい。また、フィン１５は、口金１１と一体形成されていてもよいし、口金１１に接合、圧入等の方法で結合されてもよい。また、フィン１５は、図３（ｂ）に示すコネクタ１１ｃあるいは１１ｄに設けられ、口金１１ａ，１１ｂに接続される構成にしてもよい。
図８には、ノズル４２から噴射されるエアの流れを実測するために使用された実験系の側面図が示されている。噴射孔４５の中心軸ＨＡＸを含む直線Ｌ１と口金１１の中心軸ＣＡＸとは直交し、口金の高さ方向（Ｚ方向）の中心を通っている。Ｄ１は、ノズル４２の先端と円柱面ＣＳ１との距離を示す。Ｆ１は、噴射孔４５から円柱面ＣＳ１へ向かうエアの流れを示し、Ｆ３は、円柱面ＣＳ１を通過した後のエアの流れを示す。円柱面ＣＳ１からＸ方向に距離Ｄ２隔てた位置を流速分布の測定位置とし、Ｚ方向における流速分布を測定した。円柱面ＣＳの直径Φを４０ｍｍ、ノズル４２の噴射孔４５のΦＤを１．５ｍｍ、ノズル４２から噴射されるエアの流量を０．０５立方メートル毎分（２０℃１気圧換算）とした。
図９には、比較実験に用いた複数のフィンの側面図が示されている。図９（ａ）は本実施形態に基づくフィンの形状を示している。ここでは、フィンの厚みＦＨ１を３ｍｍ、上下のフィン間の円柱部の高さ寸法ＦＨ２を３ｍｍ、円柱面ＣＳ１の直径Φからの延伸長さＦＬを６ｍｍとした。また、フィンにおける下側の第１面および上側の第２面は図６の例と同様とした。すなわち、フィンの第１面は、例えば、中心軸ＣＡＸを円錐軸とする円錐面の一部を構成するような斜面からなり、フィンの第２面は、例えば、中心軸ＣＡＸに直交する平面からなる。
図９（ｂ）は比較例のフィンの形状を示している。この比較例のフィンの厚みＦＨ１を３ｍｍ、フィン間の円柱部の高さ寸法ＦＨ２を３ｍｍ、円柱面ＣＳ１の直径Φからの延伸長さＦＬを６ｍｍとした。また、該フィンにおける下側の第１面および上側の第２面は互いに平行な平面とし、フィンの外周側面を円筒面とした。フィンの個数は、両者とも６枚とした。
図１０には、ノズル４２から噴射されたエアの流速分布をノズル４２の先端からの距離Ｄ１＝１２０ｍｍの位置で測定した結果が示されている。この測定の際には、図８に示された口金１１を取り外した。つまり、ノズル４２から噴射されたエアの流れを遮るものがない状態にした。図１０のグラフの横軸は、中心軸ＨＡＸを含む直線Ｌ１を中心とした位置を示し、縦軸は、エアの流速を示す。エアの流速分布は、中心軸ＨＡＸを含む直線Ｌ１に対して対称であることが分かる。距離Ｄ１＝１２０ｍｍは、集光ミラー５０の直径が３００ｍｍ、口金１１の円柱面ＣＳの直径Φが４０ｍｍの場合において、ノズル４２の先端が図２に示された有効光束５２を遮断しない最小距離である。
図１１には、円柱面ＣＳ１からの距離Ｄ２＝１００ｍｍの位置で±Ｚ方向における流速分布を測定した結果が示されている。図１１のグラフの横軸は、中心軸ＨＡＸを含む直線Ｌ１を中心としたＺ方向における位置を示し、縦軸は、エアの流速を示す。図１１（ａ）は、本実施形態である図９（ａ）に示すフィン形状を用いた場合の流速分布を示し、図１１（ｂ）は互いに平行な面を有する図９（ｂ）に示すフィン形状を用いた場合の流速分布を示す。図１１（ｂ）よりも図１１（ａ）の方が±Ｚ方向における流速分布の広がりが狭くなり、最大流速が上がっていることが分かる。また、流速分布が＋Ｚ側（上側）に移動していることが分かる。
一例において、ランプ１０の口金１１と発光管１３との高さ方向の距離（ステム１４の長さ）は概ね８０ｍｍであり、上側の口金１１ａと集光ミラー５０の上端（開口端）との高さ方向（Ｚ方向）の距離は概ね５０ｍｍに設定されうる。したがって、本実施形態の構成を採用することにより、口金１１に吹き付けられたエアが口金１１以外の範囲に拡散することを抑制することができる。これにより、口金１１に吹き付けられたエアが直接的にランプ１０の発光管１３を冷却したり、集光ミラー５０の内側空間に流入して間接的に発光管１３を冷却したりすることを抑制し、ランプ１０の過冷却による点灯不良、不点灯等を防止することができる。したがって、第１実施形態によれば、ランプ１０を安定して発光させることができる。
また、本実施形態によれば、フィンの厚みは、外周部１５ｃで薄く、口金１１の円柱面ＣＳに近づくに従って厚くなる。つまり、ノズル４２から噴出されたエアが流れる流路が徐々に狭くなる。そのため、ノズル４２から噴射されたエアの流速が、フィンの外周部１５ｃから円柱面ＣＳに近づくに従って上がる。これにより、口金１１の冷却効率を高めることができる。
また、ランプ１０の出力向上に伴って集光ミラー５０で反射された光束が口金１１ａに電力を供給するリード線３２ａに照射されることによってリード線３２ａの温度が上昇し、リード線３２ａの酸化および劣化を招く可能性がある。リード線３２ａを冷却するために、専用のエア吹き付け機構を設ける場合には、光源装置１１０のコストの増加、あるいは、エア流量の増加による露光装置１００のランニングコストの増加を招きうる。リード線３２ａのうち光束が照射される部分（温度上昇部）にエアあるいは気体の流れＦ３が形成されるようにリード線３２ａを配置することにより、リード線３２ａの当該部分を低コストで冷却することができる。
＜第２実施形態＞
以下、第２実施形態を説明する。第２実施形態として言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。図１２を参照して、光源装置１１０における口金１１に設けられたフィン１５の形状の変形例を説明する。図１２（ａ）～（ｉ）は、口金１１の中心軸ＣＡＸを通る口金１１の断面図である。図１２（ａ）～（ｉ）におけるそれぞれのフィン１５の形状は、中心軸ＣＡＸに対し軸対称形状でありうる。
以下、第２実施形態を説明する。第２実施形態として言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。図１２を参照して、光源装置１１０における口金１１に設けられたフィン１５の形状の変形例を説明する。図１２（ａ）～（ｉ）は、口金１１の中心軸ＣＡＸを通る口金１１の断面図である。図１２（ａ）～（ｉ）におけるそれぞれのフィン１５の形状は、中心軸ＣＡＸに対し軸対称形状でありうる。
図１２（ａ）には、第１実施形態で示されたフィンの形状が示されている。図１２（ａ）のフィン１５は、ランプの輝点ＡＰに近い第１面１５ａと、ランプの輝点ＡＰから遠い、第１面１５ａとは反対側の第２面１５ｂとを有する。第１面１５ａは、内縁から外縁に向かうに従い輝点面Ｐ（図６参照）から離れる方向に傾斜する斜面を含みうる。この斜面は、例えば、口金１１の中心軸ＣＡＸを円錐軸とする円錐面の一部を構成してもよい。図１２（ａ）において、第２面１５ｂは、口金１１の中心軸ＣＡＸに直交する平面と平行な平面をなしている。
図１２（ｂ）～（ｉ）には、図１２（ａ）に対する変形例が示されている。なお、図１２（ｂ）～（ｉ）では見やすさの観点から各符号を省略しており、以下では、図１２（ａ）との違いや特徴について述べる。
図１２（ｂ）において、第１面１５ａは、内縁と外縁とを接続する球面、トロイダル面、または自由曲面を含む。
図１２（ｃ）において、第１面１５ａは、円錐面（斜面）と、口金１１の中心軸ＣＡＸに直交する平面との組み合わせにより構成されている。
図１２（ｄ）において、第１面１５ａは、円筒面または円錐面と平面とを組み合わせた階段状の形状により構成されている。この階段状の形状は、全体として図１２（ａ）に示された斜面を実質的に構成していると理解されてもよい。この階段状の形状は、図１２（ａ）～（ｃ）における第１面１５ａの斜面を実現するうえで製造が容易となりうる点で有利である。
図１２（ｃ）において、第１面１５ａは、円錐面（斜面）と、口金１１の中心軸ＣＡＸに直交する平面との組み合わせにより構成されている。
図１２（ｄ）において、第１面１５ａは、円筒面または円錐面と平面とを組み合わせた階段状の形状により構成されている。この階段状の形状は、全体として図１２（ａ）に示された斜面を実質的に構成していると理解されてもよい。この階段状の形状は、図１２（ａ）～（ｃ）における第１面１５ａの斜面を実現するうえで製造が容易となりうる点で有利である。
図１２（ｅ）～（ｇ）は、図１２（ａ）～（ｄ）と比べて、第２面１５ｂの構成が異なる。図１２（ａ）～（ｄ）では、第２面１５ｂは、口金１１の中心軸ＣＡＸと直交する平面によって構成されている。これに対し、図１２（ｅ）では、第２面１５ｂは、内縁から外縁に向かうに従い輝点面Ｐに近づく方向に傾斜する斜面を含みうる。この斜面は、例えば、口金１１の中心軸ＣＡＸを円錐軸とする円錐面の一部を構成してもよい。図１２（ｆ）では、第２面１５ｂは、内縁から外縁に向かうに従い輝点面Ｐから離れる方向に傾斜する斜面を含みうる。この斜面は、口金１１の中心軸ＣＡＸを円錐軸とする円錐の円錐面の一部を構成してもよい。ただし該円錐面の傾斜度合いは第１面１５ａのそれよりも緩い。これに対し、図１２（ｇ）では、第２面１５ｂの傾斜度合いは第１面１５ａと同じになっている。つまり、図１２（ｇ）の第２面１５ｂは、内縁から外縁に向かうに従い輝点面Ｐから離れる方向に第１面１５ａと同じ傾斜度合いで傾斜する斜面を含む。さらに言い換えれば、図１２（ｇ）のフィン１５は、一様の厚みを有する板状のフィンである。
図１２（ｈ）では、フィン１５の外周部１５ｃの側面が円筒面または円錐面により構成されている。
図１２（ｉ）では、フィン１５の外周部１５ｃの側面がトロイダル面や自由曲面により構成されている。
図１２（ｉ）では、フィン１５の外周部１５ｃの側面がトロイダル面や自由曲面により構成されている。
以上のように、フィン１５の形状にはさまざまなものがありうる。ここで、これらの形状はすべて、図１２（ｅ）および（ｆ）にも示されているような、第１面１５ａにおける内縁と外縁との距離Ｒ１と、第２面１５ｂの内縁と外縁との距離Ｒ２とは、Ｒ１≧Ｒ２の関係を有する。なお、フィン１５の形状は、図１２（ａ）～（ｉ）に示された第１面１５ａと第２面１５ｂの任意の組み合わせとしてもよい。また、第１面１５ａおよび第２面１５ｂの少なくとも一方は、口金１１の中心軸ＣＡＸに関して軸対称の形状を有しうる。
第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果が得られる他、口金１１のまわりの気体の流れを最適化することができる。また、フィンの製造が容易となり低コスト化を図ることができる。さらには、フィンの先端部に人や物が触れて人や物が損傷するリスクを低減することもできる。
＜第３実施形態＞
以下、図１３を参照して、第３実施形態の露光装置における光源装置１１０の構成を説明する。第３実施形態として言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。図１３には、第３実施形態の光源装置１１０における口金１１とノズル４２と集光ミラー５０の配置例を示す側面図が示されている。
以下、図１３を参照して、第３実施形態の露光装置における光源装置１１０の構成を説明する。第３実施形態として言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。図１３には、第３実施形態の光源装置１１０における口金１１とノズル４２と集光ミラー５０の配置例を示す側面図が示されている。
第１実施形態に係る図４（ｂ）では、口金１１、フィン１５、およびノズル４２は、集光ミラー５０の開口端５０ａよりも高い位置に配置されていた。しかし、集光ミラー５０によるランプ１０からの光の捕捉効率を高めるため、集光ミラー５０が大型化し、集光ミラー５０の開口端５０ａの位置が、ランプ１０の口金１１よりも鉛直方向（Ｚ軸方向）に高くなる場合がある。すなわち、口金１１およびフィン１５の少なくとも一部は、集光ミラー５０の開口端５０ａよりも低い位置に配置されうる。ただし、ノズル４２は、集光ミラー５０の開口端５０ａよりも高い位置に配置される。図１３にはそのような例が示されている。
図１３において、口金１１は、円柱面ＣＳと、円柱面ＣＳの外側に放射状に延びる少なくとも１つのフィン１５を有しうる。ノズル４２は、口金１１を冷却するための気体を噴射する噴射孔４５を有する。噴射孔４５は、中心軸ＨＡＸを有する。噴射孔４５の中心軸ＨＡＸは、例えば、噴射孔４５が円筒形状を有する場合、その円筒形状の中心軸と一致する。中心軸ＨＡＸは口金１１の中心または口金１１またはフィン１５の少なくとも一部と交差する位置にノズル４２が配置される。噴射孔４５から噴射される気体の流れは、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３として模式的に示されている。
本実施形態においては、上記したように、口金１１は集光ミラー５０の開口端５０ａより下側（－Ｚ側）に配置される一方、ノズル４２は集光ミラー５０の開口端５０ａより上側（＋Ｚ側）に配置されている。この構成において、ノズル４２は、噴射孔４５の中心軸ＨＡＸを含む直線と口金１１の側面とが交わるように配置される。一例において、ノズル４２の噴射孔４５の中心軸ＨＡＸの仰角は、－３０°以上かつ０°以下の範囲内であり、鉛直方向（Ｚ軸方向）に対する口金１１の中心軸ＣＡＸの角度は、－１０°以上かつ＋１０°以下の範囲内でありうる。他の観点において、噴射孔４５の中心軸ＨＡＸを含み口金１１の中心軸ＣＡＸに平行な平面において、噴射孔４５の中心軸ＨＡＸを含む直線Ｌ１と口金１１の中心軸ＣＡＸに垂直な平面とがなす角度は、－３０°以上かつ０°以下の範囲内でありうる。
本実施形態において、口金１１とフィン１５の構成は、第１実施形態または第２実施形態と同様である。第１実施形態と同様に、口金１１の円柱面ＣＳを通過した後のエアの流れにおいて、ランプの輝点ＡＰから離れる向きの流れＦ３を得ることができる。したがって、図１３に示されるように、口金１１が集光ミラー５０の開口端５０ａより下側（－Ｚ側）に配置されていても、口金１１に吹き付けられたエアが集光ミラー５０の内側空間に過度に流入することを防止できる。よって、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、口金１１に吹き付けられたエアが口金１１以外の範囲に拡散することが抑制され、これにより、ランプ１０の過冷却による点灯不良または不点灯などを防止することができる。
＜物品製造方法の実施形態＞
以下、実施形態の物品製造方法を説明する。物品製造方法は、例えば、デバイス（半導体素子、磁気記憶媒体、液晶表示素子など）、カラーフィルターなどの物品を製造するのに好適である。物品製造方法は、上記の露光装置を用いて、（感光剤が塗布された）基板を露光する露光工程と、該露光工程で露光された基板を現像する現像工程と、該現像工程を経た基板を処理して物品を得る処理工程とを含みうる。また、該処理工程は、例えば、周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージングなど）を含みうる。本実施形態における物品の製造方法は、従来に比べて、物品の性能、品質、生産性及び生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
以下、実施形態の物品製造方法を説明する。物品製造方法は、例えば、デバイス（半導体素子、磁気記憶媒体、液晶表示素子など）、カラーフィルターなどの物品を製造するのに好適である。物品製造方法は、上記の露光装置を用いて、（感光剤が塗布された）基板を露光する露光工程と、該露光工程で露光された基板を現像する現像工程と、該現像工程を経た基板を処理して物品を得る処理工程とを含みうる。また、該処理工程は、例えば、周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージングなど）を含みうる。本実施形態における物品の製造方法は、従来に比べて、物品の性能、品質、生産性及び生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。
１１ａ、１１ｂ：口金、１０：ランプ、１５：フィン、２０：保持部、４２：ノズル、４５：噴射孔、５０：集光ミラー、１１０：光源装置、ＡＰ：ランプの輝点
Claims (18)
- 輝点を有する発光管と、
前記発光管の端部に接続された口金と、
前記口金の周囲に設けられたフィンと、を有し、
前記フィンは、前記輝点に近い第１面と、前記輝点から遠い、前記第１面とは反対側の第２面とを有し、
前記輝点を含む前記口金の中心軸に直交する平面である輝点面と前記第１面における第１内縁との距離は、前記輝点面と前記第１面における第１外縁との距離よりも短く、
前記第１面における前記第１内縁と前記第１外縁との距離は、前記第２面における第２内縁と第２外縁との距離以上である、
ことを特徴とするランプ。 - 前記第１面は、前記第１内縁から前記第１外縁に向かうに従い前記輝点面から離れる方向に傾斜する斜面を含む、ことを特徴とする請求項１に記載のランプ。
- 前記斜面は、前記中心軸を円錐軸とする円錐面の一部を構成する、ことを特徴とする請求項２に記載のランプ。
- 前記第１面は、前記斜面と、前記中心軸に直交する平面とを含む、ことを特徴とする請求項２または３に記載のランプ。
- 前記第１面は、前記第１内縁と前記第１外縁とを接続する球面またはトロイダル面を含む、ことを特徴とする請求項１に記載のランプ。
- 前記第２面は、前記中心軸に直交する平面からなる、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のランプ。
- 前記第２面は、前記第２内縁から前記第２外縁に向かうに従い前記輝点面に近づく方向に傾斜する斜面を含む、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のランプ。
- 前記第２面は、前記第２内縁から前記第２外縁に向かうに従い前記輝点面から離れる方向に傾斜する斜面を含む、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のランプ。
- 前記第２面は、前記第２内縁から前記第２外縁に向かうに従い前記輝点面から離れる方向に前記第１面と同じ傾斜度合いで傾斜する斜面を含む、ことを特徴とする請求項２または３に記載のランプ。
- 前記第１面および前記第２面の少なくとも一方は、前記口金の中心軸に関して軸対称の形状を有する、ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のランプ。
- 請求項１から１０のいずれか１項に記載のランプを保持する保持部と、
前記ランプが発生する光を集光させる集光ミラーと、
前記口金を冷却するための気体を噴射する噴射孔を有するノズルと、
を有することを特徴とする光源装置。 - 前記口金の中心軸と平行な平面への正射影において、前記口金、前記フィン、および前記ノズルは、前記集光ミラーの開口端より高い位置に配置され、
前記ノズルは、前記噴射孔の中心軸を含む直線と前記口金の前記中心軸とが垂直になるように配置されている、
ことを特徴とする請求項１１に記載の光源装置。 - 前記口金の中心軸と平行な平面への正射影において、前記口金および前記フィンの少なくとも一部は、前記集光ミラーの開口端より低い位置に配置され、前記ノズルは、前記集光ミラーの開口端より高い位置に配置され、
前記ノズルは、前記噴射孔の中心軸を含む直線と前記口金の側面とが交わるように配置されている、
ことを特徴とする請求項１１に記載の光源装置。 - 前記ノズルは、前記ランプから放射され前記集光ミラーによって反射された有効光束の外側に配置されている、ことを特徴とする請求項１１から１３のいずれか１項に記載の光源装置。
- 前記噴射孔から噴射される気体の流速分布は、前記噴射孔の中心軸に対して軸対称である、ことを特徴とする請求項１１から１４のいずれか１項に記載の光源装置。
- 前記集光ミラーは、楕円ミラーである、ことを特徴とする請求項１１から１５のいずれか１項に記載の光源装置。
- 請求項１１から１６のいずれか１項に記載の光源装置と、
前記光源装置からの光を使って原版を照明する照明光学系と、
前記原版のパターンを基板に投影する投影光学系と、
を備えることを特徴とする露光装置。 - 請求項１７に記載の露光装置を用いて基板を露光する露光工程と、
前記露光工程で露光された前記基板を現像する現像工程と、
前記現像工程を経た前記基板を処理して物品を得る処理工程と、
を含むことを特徴とする物品製造方法。
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