JP4955436B2 - Light source device and exposure apparatus using the same - Google Patents
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Description
本発明は、放電灯を有し、長時間にわたって均一な照度の光を出射することのできる光源装置ならびにそのような光源装置を用いた露光装置に関する。 The present invention relates to a light source device having a discharge lamp and capable of emitting light having a uniform illuminance over a long period of time, and an exposure apparatus using such a light source device.
放電灯を用いた光源装置は、半導体製造プロセスやプリント基板作成プロセスにおけるフォトレジストの露光プロセスのように、光を用いて物の加工を行う工業プロセスにおいて盛んに利用されている。このような工業プロセスで用いられる光源装置には、特に「長時間にわたって均一な照度の光を出射できること」が要求されるが、光源装置に用いられる放電灯は、使用時間が長くなるとともに劣化して照度が低下するため、かかる要求に応えるのは容易でなかった。 A light source device using a discharge lamp is actively used in an industrial process for processing an object using light, such as a photoresist exposure process in a semiconductor manufacturing process or a printed circuit board production process. Light source devices used in such industrial processes are particularly required to be able to emit light with uniform illuminance over a long period of time. However, discharge lamps used in light source devices deteriorate with increasing usage time. Since the illuminance is reduced, it is not easy to meet this requirement.
そこで、以前から、この要求に応えるための研究が行われており、その成果として特許文献1の光源装置が知られている。この光源装置は、複数の放電灯を用いて光源装置を構成し、光源装置が新しいときには、全体数よりも少ない数の放電灯を点灯することによって必要な照度を確保し、光源装置の使用時間が所定の時間経過する毎に残りの放電灯を追加点灯して放電灯の劣化による照度の低下分を補うようにしたものである。
放電灯には、それぞれ「個体差」が存在するため、電極の消耗が非常に速い、あるいは極めて早期に封体容器が破損して「失光」を起こすといった不良放電灯が混在する可能性を完全に排除できるものではない。このため、先行技術(特許文献1)のように、不良放電灯が混入する可能性を無視して所定時間毎に放電灯を追加点灯したのでは照度の過不足が生じ易く、照度の均一性を高めるのに限界があった。つまり、一部の不良放電灯が早期に「照度低下」や「失光」を起こしても、所定の時間が経過するまでは放電灯の追加点灯を行うことができず、光源装置から出射する光の照度に不足が生じる。逆に、所定の使用時間が経過しても光源装置が十分な照度の光を出射している場合に放電灯を追加点灯すると、光源装置から出射する光の照度が過剰になるといった問題点が存在していた。 Since there are “individual differences” in each of the discharge lamps, there is a possibility that defective discharge lamps may be mixed, such as electrode consumption is very fast, or the envelope is damaged very early and causes “light loss”. It cannot be completely eliminated. For this reason, as in the prior art (Patent Document 1), if the discharge lamp is additionally lit at a predetermined time while ignoring the possibility that a defective discharge lamp is mixed, the illuminance is likely to be excessive or insufficient, and the illuminance uniformity There was a limit to raising In other words, even if some defective discharge lamps cause “illuminance reduction” or “light loss” at an early stage, additional discharge lamps cannot be turned on until a predetermined time elapses, and are emitted from the light source device. Insufficient illuminance of light occurs. On the contrary, when the light source device emits light with sufficient illuminance even after a predetermined usage time has elapsed, if the discharge lamp is additionally lit, the illuminance of light emitted from the light source device becomes excessive. Existed.
本発明は、このような先行技術の問題点に鑑みて開発されたものである。それゆえに本発明の主たる課題は、均一な照度の光を長時間にわたり連続して出射することができる光源装置ならびにこれを用いた露光装置を提供することにある。 The present invention has been developed in view of such problems of the prior art. Therefore, a main problem of the present invention is to provide a light source device capable of continuously emitting light with uniform illuminance over a long period of time and an exposure apparatus using the same.
請求項1に記載した発明は、「複数の放電灯30と、放電灯30のそれぞれに設けられ、放電灯30のそれぞれから出射された光を同じ方向へ向けて反射するリフレクタ31と、放電灯30に付与される電圧を個別に測定して、電圧に基づいて放電灯30の異常を個別に判定し、異常と判定したときに異常信号S3を出力する異常判定手段28とを有するランプユニット18、および放電灯30を個別に通電し、または通電を遮断する機能を有しており、起動時には少なくとも1つの予備の放電灯30の通電を遮断した状態で他の放電灯30を通電し、かつ、異常信号S3に基づいて異常と判定された放電灯30の通電を遮断するとともに、それまで通電が遮断されていた予備の放電灯30を通電する点灯制御装置22を備えており、異常判定手段28は、放電灯30に付与される電圧を個別に測定した測定電圧が収束電圧値よりも高く設定された基準電圧より大きいとき、あるいは、放電灯30に付与される現在の測定電圧と所定時間前に測定した測定電圧との差がマイナスであるときに放電灯30を異常と判定することを特徴とする」光源装置10である。
According to the first aspect of the present invention, “a plurality of
本発明によれば、放電灯30に付与される電圧に基づいて、異常判定手段28が電極の消耗により寿命となった(甚だしくは、封体容器30cの破損により失光した)放電灯30を「異常」として個別に判断し、点灯制御装置22が異常判定手段28によって異常と判断された放電灯30への通電を遮断するとともに予備の放電灯30を通電点灯する。
According to the present invention, based on the voltage applied to the
これにより、一部の放電灯30が照度不足となり、あるいは失光することより照度が低下したままで光源装置10を稼働し続けるおそれがない。逆に、上述したような照度不足あるいは失光が発生しない正常点灯下では、所定の時間経過に伴う放電灯30の自動追加点灯を行わないので光源装置10から出射する光の照度が過剰になることがない。したがって、本発明に係る光源装置10では、長期間にわたり連続して均一な照度の光を出射することができる。
Thereby, there is no possibility that some of the
なお、本明細書において、「照度」(放射照度)とは、1cm2の面積が1秒間に受けるエネルギー[mW/cm2]をいう。 In this specification, “illuminance” (irradiance) refers to energy [mW / cm 2 ] received per second by an area of 1 cm 2 .
放電灯30に供給される電圧値は、放電灯30の使用を開始した直後は使用時間の経過とともに電圧値が上昇するものの、これ以降は、使用時間の経過に合わせてゆるやかに所定の電圧値に収束する(この電圧値を「収束電圧値」という)。ところが、上述した「異常」放電灯30では、短い時間で急激な電圧値の上昇が見られる。
The voltage value supplied to the
本発明は、このような放電灯30が有する特性を利用したものであり、放電灯30に付与される電圧を個別に測定した測定電圧が収束電圧値よりも高く設定した基準電圧V1より大きいときに当該放電灯30を異常と判定するようにしている。また、現在の測定電圧と現在から所定時間前に測定した測定電圧との差を演算し、当該差がマイナスであることをもって当該放電灯30を異常と判断するようになっている。これにより、不良放電灯30を確実に検出することができる。
The present invention utilizes such characteristics of the
請求項2に記載した発明は、「請求項1に記載の光源装置10と、光源装置10から出射された光によって露光される露光対象物Xを支持する支持台14と、光源装置10から出射された光を支持台14で支持された露光対象物Xへ導く光学系16とを備えることを特徴とする」露光装置12である。
The invention described in
本発明によれば、光源装置10から長期間にわたり連続して均一な照度の光が出射されるので、露光対象物Xに光源装置10からの光を照射する時間(タクトタイム)、つまり露光対象物Xの露光に要する時間を長期間にわたって一定にすることができる。したがって、露光対象物Xを支持台14に載せるタイミングや次の処理工程に搬送するタイミングを一定にして露光工程の前後の工程における待ち時間や渋滞の発生確率を極小化することができる。
According to the present invention, light having a uniform illuminance is continuously emitted from the
この発明によれば、均一な照度の光を長時間にわたり連続して出射することのできる光源装置を提供することができる。また、露光対象物の露光時間が長時間にわたって一定な露光装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a light source device capable of continuously emitting light with uniform illuminance over a long period of time. Further, it is possible to provide an exposure apparatus in which the exposure time of the exposure object is constant for a long time.
以下、本発明を図面に従って説明する。図1は本発明にかかる光源装置10が組み込まれた露光装置12の概要を示した図である。この露光装置12は、プリント基板P上に形成された、「露光対象物」としてのレジスト層Xを露光するためのものであり、光源装置10と、プリント基板Pとともにレジスト層Xを支持する支持台14と、光源装置10から出射された光を平行光としてレジスト層Xに照射する光学系16とで大略構成されている。
The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing an outline of an
光源装置10は、露光に必要な光(紫外光、あるいは紫外光に近い可視光)を所定の照度で出射するためのものであり、ランプユニット18と、照度計20と、点灯制御装置22とを備えている。
The
なお、本明細書において、「照度」(放射照度)とは、1cm2の面積が1秒間に受けるエネルギー[mW/cm2]をいう。 In this specification, “illuminance” (irradiance) refers to energy [mW / cm 2 ] received per second by an area of 1 cm 2 .
ランプユニット18は、図2に示すように、複数のランプ装置24と、電力供給装置26と、異常判定手段28とを有している。さらに、ランプユニット18は、複数のランプ装置24からの光を同じ方向へ向けて出射するために複数のランプ装置24を保持するブロック状のホルダー29を備えている。
As shown in FIG. 2, the
ランプ装置24は、それぞれ放電灯30と、放電灯30から出射された光を所定の方向に向けて反射するリフレクタ31とで構成されている。
Each of the
放電灯30は、図3に示すように、直流点灯式のショートアーク高圧ランプであり、球状の発光部30aと、その両端にシュリンクシール方式により形成された封止部30bとを有する封体容器30c、電極棒30d、封止部30b内に埋設されたモリブデン箔30e、モリブデン箔30eに溶接されたリード棒30fおよび発光部30a内に封入された水銀やその他必要封止物を備えている。
As shown in FIG. 3, the
封体容器30cにおける各封止部30bの内部には、一端が発光部30aの内部へ突出した電極棒30dと、一端が外部へ突出したリード棒30fと、電極棒30dの他端とリード棒30fの他端とを電気的に接続するモリブデン箔30eとが配設されており、各電極棒30dの一端には、一対の電極30gを構成する陽極30hおよび陰極30iが所定の間隔(以下、「電極間距離L」という)をあけて接続されている。
Inside each sealing
電力供給装置26は、図2に示すように、ランプ装置24を構成する放電灯30に定電力を供給するために必要な電流を供給するためのバラストであり、バラスト電力部32とバラスト制御部33とで大略構成されている。また、ランプユニット18は、ランプ装置24と同じ数の電力供給装置26を有している。
As shown in FIG. 2, the
バラスト電力部32は、点灯制御装置22からの通電信号S1を受けたときに、バラスト制御部33からのパルス幅信号に応じてスイッチング動作をすることで放電灯30の点灯に必要な電力を放電灯30に供給し、あるいは点灯制御装置22からの通電遮断信号S2を受けたときに、放電灯30に対する電力供給を停止する。
When the
また、バラスト制御部33は、放電灯30に供給される電圧のばらつきや、経時的な電圧変化などを考慮し、放電灯30に一定電力を供給するために必要な電流を供給することができるようにバラスト電力部32を制御する。
In addition, the
異常判定手段28は、個々の放電灯30における異常の有無を判定する手段であり、電力供給装置26から放電灯30に供給される電圧値を測定する測定回路34と、測定回路34で測定された電圧値と予め設定された基準電圧V1とを比較し、測定された電圧値の方が基準電圧V1より大きい場合は異常信号S3を出力する比較回路36とを有する。また、ランプユニット18は、ランプ装置24と同じ数の異常判定手段28を有している。
The
照度計20は、図1に示すように、光源装置10による光の出射軸上であって、光学系16を構成する反射鏡54の背面においてランプユニット18と対面する向きに取り付けられており、光源装置10から出射された光の照度を測定するものである。また、照度計20で測定された実照度は、照度値S4として点灯制御装置22に出力される。
As shown in FIG. 1, the
点灯制御装置22は、放電灯30を個別に通電し、あるいは通電を遮断する装置であり、図4に示すように、積算光量計38と、シーケンサ40と、電算処理装置42とを備えている。
The
積算光量計38は、照度計20から出力された照度値S4に基づいて異常の有無を判定する判定回路44と、当該照度値S4を積算して光量を算出する積算回路46とを有している。
The
なお、本明細書において、「光量」とは、1cm2の面積が所定の時間内に受けたエネルギー[mJ/cm2]をいう。 In this specification, the term "amount" refers to the energy area of 1 cm 2 was received within the predetermined time [mJ / cm 2].
判定回路44は、照度計20から送られてきた照度値S4が予め設定された適正照度値よりも高いか低いか、さらに照度値S4と適正照度値との差が1つの放電灯30から出射される光の照度と同程度であるかを判定する。照度計20から送られてきた照度値S4が適正照度値よりも高く、かつ照度値S4と適正照度値との差が1つの放電灯30から出射される光の照度と同程度である場合、判定回路44は、シーケンサ40に対して照度異常高信号S5を送信し、逆に照度計20から送られてきた照度値S4が適正照度値よりも低く、かつ照度値S4と適正照度値との差が1つの放電灯30から出射される照度と同程度である場合、判定回路44は、シーケンサ40に対して照度異常低信号S6を出力する。
The
積算回路46は、照度計20から照度値S4を受け入れて照度値S4を積算し、光量を算出する回路であり、シーケンサ40からの積算開始信号S7を受けたときに積算値をリセットするとともに、照度値S4の積算を開始する。そして、光量が予め設定された値になると、積算回路46は、照度値S4の積算を終了するとともに、シーケンサ40に対して積算終了信号S8を出力する。
The integrating
シーケンサ40は、異常判定手段28の比較回路36から出力された異常信号S3と、積算光量計38の判定回路44から出力された照度異常高信号S5あるいは照度異常低信号S6と、積算回路46から出力された積算終了信号S8と、電算処理装置42から出力された照度異常高信号S12あるいは照度異常低信号S13とを受け入れ、これらの信号に基づいて各電力供給装置26に通電信号S1あるいは通電遮断信号S2を出力する制御部40a、放電灯30が点灯を開始してから照度が安定するまでの時間として予め設定された設定待機時間や、光源装置10の起動時にどのランプ装置24を点灯し、どのランプ装置24を消灯しておくのかを予め設定したランプ装置使用設定などを記憶する記憶部40b、および時間をカウントするタイマー40cを備えている。
The
すなわち、ランプユニット18の異常判定手段28が有する比較回路36からシーケンサ40へ異常信号S3が与えられると、シーケンサ40は、当該異常判定手段28に対応する電力供給装置26に通電遮断信号S2を送るとともに、それまで消灯していた予備の放電灯30に対応する電力供給装置26に通電信号S1を送る。
That is, when the abnormality signal S3 is given from the
また、シーケンサ40に積算光量計38の判定回路44から照度異常高信号S5が与えられると、シーケンサ40は、点灯中の放電灯30のうちから1つの放電灯30を選択し、当該放電灯30に対応する電力供給装置26に対して通電遮断信号S2を送る。一方、シーケンサ40に照度異常低信号S6が与えられると、シーケンサ40は、消灯中の放電灯30のうちから1つの放電灯30を選択し、選択された放電灯30に対応する電力供給装置26に対して通電信号S1を送る。
Further, when the illuminance abnormality high signal S5 is given to the
さらに、シーケンサ40は、レジスト層Xを適正な光量で露光するため、光学系16に含まれる露光制御用シャッター50に対して、開信号S10あるいは閉信号S11を出力する。
Further, the
また、シーケンサ40は、露光制御用シャッター50に対して開信号S10を出力する際、積算回路46に積算開始信号S7を送信すると同時にタイマー40cは時間のカウントを開始する。そして、シーケンサ40が積算回路46から積算終了信号S8を受けたとき、シーケンサ40は、露光制御用シャッター50に対して閉信号S11を出力するとともに、タイマー40cは時間のカウントを終了する。つまり、タイマー40cは、レジスト層Xの露光時間をカウントしている。そして、シーケンサ40は、積算開始信号S7の送信から積算終了信号S8の受信までにカウントされた露光時間値S9を電算処理装置42に出力するとともに、タイマー40cのカウントをリセットする。
When the
電算処理装置42は、シーケンサ40から受けた露光時間値S9と予め設定した適正露光時間とを比較し、露光時間値S9における問題の有無を判定する判定部42aと、露光時間値S9を記憶する記憶部42bとで構成されている。露光時間値S9が適正露光時間よりも短い場合、電算処理装置42は、シーケンサ40に対して照度異常高信号S12を出力する。逆に、露光時間値S9が適正露光時間よりも長い場合、電算処理装置42はシーケンサ40に対して照度異常低信号S13を送信する。
The
なお、記憶部42bに記憶された露光時間データは露光装置12の運転履歴を示すデータとして蓄積される。このように露光時間データを蓄積しておくことにより、万一、露光不良が発生した場合、過去の露光時間データを参照することによって露光装置12の運転状況を分析し、不良発生の原因を追及することができる。
The exposure time data stored in the
支持台14は、図1に示すように、プリント基板Pを支持するものであり、これまでに周知の構成を適宜採用することが可能である。
As shown in FIG. 1, the
光学系16は、光源装置10から出射された光を平行光として支持台14に支持されたプリント基板Pのレジスト層Xへ導くためのものであり、光源装置10から出射された光の照度分布を均一にする、すなわち、平面を照射したとき、被照射面において照度のムラが発生しないような光にするインテグレータ52(フライアイレンズ)と、光源装置10から出射された光(本実施例では、インテグレータ52を通過した後の光)の出射光路を開閉制御する露光制御用シャッター50と、露光制御用シャッター50を通過した光の光路を屈折させる反射鏡54と、反射鏡54にて反射された光を平行光にして支持台14に誘導する凹面鏡56とで構成されている。また、反射鏡54の略中心部には貫通孔58が設けられており、反射鏡54の背面であって貫通孔58を通過した光を受けることができる位置に照度計20が取り付けられている。したがって、照度計20は、光源装置10から出射され、インテグレータ52を通過することによって照度分布が均一にされた光の一部を受け入れて、その照度を測定することができる。
The
なお、ここで示した光学系16の構成はその一例であり、本実施例の構成に限定されるものではない。例えば、光源装置10から出射された光を反射鏡54で反射させた後、インテグレータ52に入光するような構成としてもよく、目的とする光学経路に応じて適宜その構成を変更することが可能である。また、露光制御用シャッター50の形式は、図1に示すようなルーバー方式の他、光を通過させない材質で形成されており、光源装置10から出射された光が通過する孔を有する回転盤(図示せず)を所定の回転制御装置で回転させる方式などを用いることができる。
In addition, the structure of the
点灯制御装置22を起動させると、シーケンサ40から所定の数の電力供給装置26に対して通電信号S1が送信されてランプ装置24が点灯し、ランプ装置24から出射された光(本実施例では、主として紫外光)が前方に向けて出射されることになる。なお、本実施例に係る露光装置12で必要とされる照度は、3つのランプ装置24から出射された光で賄うことができる量である。したがって、光源装置10が備える5つのランプ装置24のうち、原則として3つのランプ装置24が同時に点灯すればよく、残り2つのランプ装置24は、予備として消灯状態を維持する。
When the
光源装置10から出射された光は、インテグレータ52を通過することによって照度分布が均一な光となる。そして、放電灯30が点灯を開始してから光量が安定するまでの時間としてシーケンサ40の記憶部40bに予め設定された設定待機時間が経過すると、シーケンサ40は、積算光量計38の積算回路46に積算開始信号S7を出力するとともに、露光制御用シャッター50に開信号S10を送信して露光制御用シャッター50を開く。また、同時にタイマー40cが時間のカウントを開始する。
The light emitted from the
そして、インテグレータ52からの光は、シーケンサ40からの開信号S10を受けて開いた露光制御用シャッター50を通過する。さらに、露光制御用シャッター50を通過した光は、反射鏡54によって凹面鏡56に向けて反射される。
Then, the light from the
このとき、反射鏡54に向かう光の一部は、反射鏡54に設けられた貫通孔58を通過して照度計20を照射する。そして、照度計20は、貫通孔58を通過した光に基づいて照度を測定し、測定した照度値S4を点灯制御装置22の積算光量計38に出力する。また、出力された照度値S4は、積算光量計38の判定回路44で異常の有無を判定されるとともに、積算回路46で積算される。
At this time, part of the light traveling toward the reflecting
反射鏡54によって凹面鏡56に向けて反射された光は、凹面鏡56において平行光にされ、支持台14に向けて反射される。支持台14に向けて反射された光は、回路パターンが形成されているマスクMを介して支持台14上に載置されているプリント基板Pのレジスト層Xに照射される。
The light reflected by the reflecting
積算回路46において積算された光量値が予め設定された値になると、積算回路46はシーケンサ40に対して積算終了信号S8を送信する。積算終了信号S8を受けたシーケンサ40は、露光制御用シャッター50に閉信号S11を出力し、露光制御用シャッター50を閉じてレジスト層Xを照射する光を遮断するとともに、積算開始信号S7を送信してから積算終了信号S8を受信するまでの間にタイマー40cでカウントされた露光時間値S9を電算処理装置42に出力する。露光時間値S9を受信した電算処理装置42は、露光時間値S9が予め設定された適正露光時間内にあるかを判定するとともに、当該露光時間値S9を露光時間データとして記憶部42bに出力する。
When the light quantity value integrated in the
このようにして1つのレジスト層Xに対する露光が終了すると、マスクM下のプリント基板Pが未処理物と交換され同様に露光される。 Thus, when the exposure with respect to one resist layer X is complete | finished, the printed circuit board P under the mask M is replaced | exchanged for an unprocessed thing, and exposed similarly.
レジスト層Xを露光している間に、点灯中の放電灯30に供給される電圧値を測定する異常判定手段28が当該放電灯30の異常を検知した場合、異常判定手段28は、シーケンサ40に異常信号S3を出力する。この異常信号S3を受けたシーケンサ40は、異常が発生した放電灯30に電力を供給する電力供給装置26に通電遮断信号S2を送ると同時に、消灯していた予備の放電灯30に対応する電力供給装置26に通電信号S1を送る。これにより、異常が発生した放電灯30が消灯するとともに新しい放電灯30が点灯するので、光源装置10全体として見れば、発光している放電灯30の数は変化しない。なお、異常が発生した放電灯30は適切な時期に作業員によって交換され、交換された放電灯30は予備の放電灯30として、次に他の放電灯30に異常が発生するまでは消灯状態を維持する。
When the
異常判定手段28では、上述したように、電力供給装置26からランプ装置24の放電灯30に供給する電圧値に基づいて放電灯30の異常が判定される。すなわち、放電灯30に供給される電圧値は、図5中Aに示すように、放電灯30の使用を開始した直後は使用時間の経過とともに電圧値が上昇するものの、これ以降は、使用時間の経過に合わせてゆるやかに所定の電圧値に収束する(この電圧値を収束電圧値という)。このような現象が生じるのは、放電灯30を長時間使用すると電極30gが消耗して電極間距離Lが長くなり、放電状態を維持するために必要な電圧値が大きくなるからである。
As described above, the
ところが、数多くの放電灯30の中には、電極の消耗が非常に速い、あるいは極めて早期に封体容器30cが破損して失光するといった不良放電灯30が存在する。このような不良放電灯30における電圧値と使用時間との関係は、図中Bに示すように、短い時間で急激な電圧値の上昇が見られる。
However, among the
そこで、収束電圧値よりも大きい電圧値を基準電圧V1として設定し、測定した電圧値と基準電圧V1との大きさを比較する。比較した結果、測定した電圧値の方が大きい場合、その放電灯30はすでに失光しているか、あるいはすぐに失光する可能性が高いことから、「異常」であると判断する。
Therefore, a voltage value larger than the convergence voltage value is set as the reference voltage V1, and the measured voltage value is compared with the reference voltage V1. As a result of the comparison, if the measured voltage value is larger, the
このように本実施例に係る光源装置10では、個々の放電灯30について個別に異常を判断し、異常と判断された放電灯30への通電を遮断するとともに、予備の放電灯30を通電するので、光源装置10から出射される光の照度が低下したことに気づかないままで光源装置10を稼働し続けてしまうおそれがなく、逆に、光源装置10から出射される光の照度不足が発生しない正常点灯下では、所定の時間経過に伴う放電灯30の自動追加点灯を行わないので光源装置10が出射する光量に過不足が生じることがない。
As described above, in the
したがって、本実施例に係る光源装置10であれば、均一な照度の光を長時間にわたり連続して出射することができる。
Therefore, the
また、光源装置10から出射された照度値S4が適正照度値よりも大きく、さらに照度値S4と適正照度値との差が1つの放電灯30から出射される光の照度と同程度であることを検知した積算光量計38の判定回路44は、シーケンサ40に対して照度異常高信号S5を出力する。判定回路44から照度異常高信号S5を受けたシーケンサ40は、点灯中の放電灯30のうちから1つの放電灯30を選択し、当該放電灯30に対応する電力供給装置26に対して通電遮断信号S2を出力する。これにより、点灯する放電灯30の数が減少するので、光源装置10から出射される光の照度が低下し、過剰であった照度は適正光量値に収まる。逆に、光源装置10から照射された照度値S4が適正照度値よりも小さく、さらに照度値S4と適正照度値との差が1つの放電灯30から出射される光の照度と同程度であることを検知した判定回路44は、シーケンサ40に対して照度異常低信号S6を出力する。判定回路44から照度異常低信号S6を受けたシーケンサ40は、消灯中の放電灯30のうちから1つの放電灯30を選択し、当該放電灯30に対応する電力供給装置26に対して通電信号S1を出力する。これにより、点灯する放電灯30の数が増加するので、光源装置10から照射される光の照度が増加し、過小であった照度は適正光量値に収まる。
Further, the illuminance value S4 emitted from the
これにより、個々の放電灯30の異常を電圧値によって把握し、常に予め設定した数の放電灯30を点灯することができるだけでなく、光源装置10から出射される光の照度そのものを測定し、最適な数の放電灯30を点灯させることができる。
Thereby, the abnormality of each
さらにいえば、照度計20が受ける光は、インテグレータ52によって照度分布が均一化されたものであるから、照度計20の設置位置を例えば「光源装置10の光の中心軸に合わせなければならない」といった制約がなく、光源装置10からの光を受けることができる位置であれば、どこに照度計20を設置しても同じ照度を測定することができる。すなわち、照度計20の位置調整が簡単に行えるようになる。
Furthermore, since the light received by the
さらに、シーケンサ40から出力された露光時間値S9が適正露光時間よりも長いこと(つまり、光源装置10から出射される光の照度が低いこと)を検知した電算処理装置42は、シーケンサ40に対して照度異常低信号S13を出力する。電算処理装置42から照度異常低信号S13を受けたシーケンサ40は、消灯中の放電灯30のうちから1つの放電灯30を選択し、当該放電灯30に対応する電力供給装置26に対して通電信号S1を出力する。これにより、点灯する放電灯30の数が増加し、光源装置10から出射される光の照度が増加することにより、積算回路46において積算される光量が予め設定された値になるまでの時間が短縮されるので、露光時間値S9は適正露光時間内に収まる。逆に、露光時間値S9が適正露光時間よりも短いこと(つまり、光源装置10から出射される光の照度が高いこと)を検知した電算処理装置42は、シーケンサ40に対して照度異常高信号S12を出力する。電算処理装置42から照度異常高信号S12を受けたシーケンサ40は、点灯中の放電灯30のうちから1つの放電灯30を選択し、当該放電灯30に対応する電力供給装置26に対して通電遮断信号S2を出力する。これにより、点灯する放電灯30の数が減少し、光源装置10から出射される光の照度が低下することにより、積算回路46において積算される光量が予め設定された値になるまでの時間が長くなるので、露光時間値S9は適正露光時間内に収まる。
Further, the
これにより、露光時間に基づいて光源装置10から出射する光の照度の妥当性を判断し、最適な数のランプ装置24を点灯させることができる。
Thereby, the validity of the illuminance of the light emitted from the
本実施例に係る露光装置12によれば、光源装置10から均一な照度の光が長時間にわたり連続して出射されるので、露光対象物Xに光源装置10からの光を照射する時間(タクトタイム)、つまり露光対象物Xの感光に要する時間を一定にすることができる。したがって、露光対象物Xを支持台14に載せるタイミングや次の処理工程に搬送するタイミングを一定にして露光工程の前後の工程における待ち時間や渋滞の発生確率を極小化することができる。
According to the
なお、図3に示した放電灯30は、ダブルエンド型直流点灯方式ランプであるが、これに代えて、交流点灯方式ランプやシングルエンド型ランプを用いるようにしてもよい。さらに、放電灯30は、封体容器30cに水銀が封入されたショートアーク型放電灯に限られず、発光物質としてナトリウムやスカンジウムなどの金属ハロゲン化物質を封入したメタルハライドランプを用いて、紫外光、あるいは可視光を出射してもよい。また、封体容器30cの材質として石英ガラスや透光性のあるセラミックを用いてもよい。
The
また、本実施例では、放電灯30に供給される測定電圧値が収束電圧値よりも高く設定した基準電圧V1よりも大きいときに当該放電灯30が「異常」であると判断しているが、放電灯30が「異常」であることの判断方法はこれに限られず、放電灯30を最初に点灯した時の電圧値(「当初電圧値」という)に基づき、当初電圧値から所定のボルト数だけ増加した値を基準電圧V1とする方法、および当初電圧値から所定の割合だけ増加した値を基準電圧V1とする方法がある。また、現在の測定電圧値と現在から所定時間前に測定した測定電圧値との差を演算し、当該差が所定の値よりも大きいこと(すなわち、電圧値が急激に増加したこと)、あるいは当該差がマイナスであること(すなわち、使用時間の経過とともに電圧値が減少したこと)をもって当該放電灯30が「異常」であると判断するようにしてもよい。この判断方法を用いることにより、放電灯30の電圧値が図5中のCに示すような動きをした場合を検知することができる。つまり、放電灯30の中には、使用中に封体容器30cが熱によって膨張するものがあり、このような膨張が発生すると電圧値は少しの期間だけ減少し、その後、放電灯30は失光して電圧値はゼロになる。したがって、現在の測定電圧値と所定時間経過後の測定電圧値との差を演算することにより、電圧値が急激に上昇するタイプの「異常」だけでなく、電圧値が減少するタイプの「異常」も検知することができる。
In this embodiment, when the measured voltage value supplied to the
また、照度計20から送られてきた照度値S4が予め設定された適正照度値よりも高いか低いかを判定し、点灯させる放電灯30の数を制御することによって光源装置10から出射する光の照度を一定にするものであるが、照度計20から送られてきた照度値S4が予め設定された適正照度値よりも高いときには、放電灯30に供給する電力量を小さくし、逆に、照度値S4が予め設定された適正照度値よりも低いときには、放電灯30に供給する電力量を大きくすることによって光源装置10から出射する光の照度を一定にしてもよい。さらに、点灯させる放電灯30数の制御と放電灯30に供給する電力量の制御とを組み合わせてもよい。
Further, it is determined whether the illuminance value S4 sent from the
また、光学系16を構成する反射鏡54の背面に照度計20を配置するようにしているが、露光済みのプリント基板Pを新しいプリント基板Pに交換する間だけ、マスクMの直上に別の照度計20を配置してマスクMに照射される光の照度を測定し、当該照度に基づいて反射鏡54の背面の照度計20が測定した照度を補正するようにしてもよい。このようにすれば、実際の露光対象物であるレジスト層Xの近傍における照度に基づいて、反射鏡54の背面に配置した照度計20の照度測定制度を高めて、より正確な露光時間管理を行うことができる。
In addition, the
また、点灯制御装置22が有する機能は、積算光量計38と、シーケンサ40と、電算処理装置42とがそれぞれ分担しているが、点灯制御装置22に必要な機能の全てを1つの装置にまとめるようにしてもよいし、本実施例よりも多くの装置に機能を分担させるようにしてもよい。また、異常判定手段28の機能を点灯制御装置22が負担するように構成してもよい。
The functions of the
また、ランプ装置24ごとにホルダー29に対する角度を調整してランプ装置24の光軸がインテグレータ52の中心を通るようにしているが、図6に示すように、個々のランプ装置24に対応する全反射ミラー60および半反射ミラー(ハーフミラー)62を備える導光ユニット64を用いて個々のランプ装置24の光軸Rを集束させ、当該集束させた光軸Rがインテグレータ52の中心を通るようにしてもよい。
Further, the angle with respect to the
また、発明に係る光源装置10を露光装置12に用いているが、均一な光量を長時間にわたって出射することのできる光源装置10は、光を用いるあらゆる工業プロセスに適用することができる。
Moreover, although the
10…光源装置
12…露光装置
14…支持台
16…光学系
18…ランプユニット
20…照度計
22…点灯制御装置
24…ランプ装置
26…電力供給装置
28…異常判定手段
30…放電灯
38…積算光量計
40…シーケンサ
42…電算処理装置
50…露光制御用シャッター
52…インテグレータ
54…反射鏡
56…凹面鏡
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記放電灯を個別に通電し、または通電を遮断する機能を有しており、起動時には少なくとも1つの予備の前記放電灯の通電を遮断した状態で他の前記放電灯を通電し、かつ、前記異常信号に基づいて異常と判定された前記放電灯の通電を遮断するとともに、それまで通電が遮断されていた予備の前記放電灯を通電する点灯制御装置を備えており、
前記異常判定手段は、前記放電灯に付与される電圧を個別に測定した測定電圧が収束電圧値よりも高く設定された基準電圧より大きいとき、あるいは、前記放電灯に付与される現在の測定電圧と所定時間前に測定した測定電圧との差がマイナスであるときに前記放電灯を異常と判定することを特徴とする光源装置。 A plurality of discharge lamps, a reflector provided in each of the discharge lamps and reflecting light emitted from each of the discharge lamps in the same direction, and a voltage applied to the discharge lamp are individually measured. A lamp unit having an abnormality determining means for individually determining abnormality of the discharge lamp based on the voltage and outputting an abnormality signal when it is determined to be abnormal, and energizing the discharge lamp individually, or energizing It has a function of shutting off, and at the time of start-up, the other discharge lamp is energized in a state where the energization of at least one spare discharge lamp is shut off, and the discharge that has been determined to be abnormal based on the abnormal signal. It has a lighting control device that cuts off the power of the electric lamp and energizes the spare discharge lamp that has been cut off until then ,
The abnormality determination unit is configured such that when a measurement voltage obtained by individually measuring a voltage applied to the discharge lamp is larger than a reference voltage set higher than a convergence voltage value, or a current measurement voltage applied to the discharge lamp. And the measured voltage measured a predetermined time before is negative, the discharge lamp is determined to be abnormal .
前記光源装置から出射された光によって露光される露光対象物を支持する支持台と、
前記光源装置から出射された光を前記支持台で支持された前記露光対象物へ導く光学系とを備えることを特徴とする露光装置。 A light source device according to claim 1;
A support base for supporting an exposure object exposed by light emitted from the light source device;
An exposure apparatus comprising: an optical system that guides light emitted from the light source device to the exposure object supported by the support base .
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