JP5957262B2 - 放電ランプを備えた照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、露光装置等に使用される照明装置に関し、特に、放電ランプを備えた照明装置の定照度点灯に関する。

露光装置には、基板を露光するための光源として放電ランプが一般的に使用されており、最近では、複数の放電ランプを設置したマルチ点灯方式の照明装置が利用されている。照度調整に関しては、高解像度パターンを基板全体に形成するため、基板を一定照度でムラなく照明する定照度点灯を行う。

そのため、放電ランプの照度を測定する照度計が露光装置に設けられており、露光動作前に照度を検出し、基板に対する照度が目標となる照度値と一致するように、放電ランプの出力調整を行う（例えば、特許文献１参照）。

電力調整のためランプ電力の変更を繰り返すと、電極先端部の損耗が増加して電極スパッタ現象が生じ、放電ランプの寿命が低下する。これを防ぐ点灯方式として、単位時間当たりの電力値の増加、減少量を所定値以下に抑えながらランプ電力を変化させる方法が知られている（特許文献２参照）。

特開２０１０−７２５７１号公報 特開２００１−２５７１４８号公報

水銀等の金属を封入した放電ランプの場合、電力変動によって生じるランプ放電空間内の温度変化は瞬間的なものではなく、ランプ温度に従う封入金属の蒸発量は、時間差をもって変化する。そのため、ランプ電力を変更しても、直ちに照度変化が生じるわけでない。そのため照度は、電力調整直後不安定となる。

さらに、ハロゲン物質が封入された放電ランプの場合、ハロゲンサイクルによってランプ照度が不規則に変化する。なおかつ、このハロゲンサイクルもランプ温度に影響されるため、ランプ照度はより一層不安定な軌跡を辿る。加えて、複数の放電ランプから照射される照明光を一つの照度検出部で検出し、複数の放電ランプに対して電力調整を一括で行なった場合、各ランプの照度変化具合は個別に異なり、検出される照度は非常に不安定な軌跡を辿る。

このように様々な要因によって照度不安定になる放電ランプに対し、電力変動後の照度変化を予測してランプ電力を調整することは困難である。これは、ランプ電力を緩やかに段階調整しても同じことである。逆にこのような電力の段階的変更を繰り返すと、ランプ寿命を低下させるとともに、照度調整に時間が費やされる。特に、マルチ点灯方式では各放電ランプの照度調整を行うため、スループット向上を大きく妨げる。

したがって、定照度点灯制御において、不安定な照度変化を生じさせないように電力調整することが求められる。

本発明の照明装置は、露光装置などに装備可能であり、複数の放電ランプと、複数の放電ランプから照射される照明光の照度を検出する照度検出部と、検出される放電ランプの照度に基づいて、複数の放電ランプに対する入力電力を調整する照度制御部とを備える。

照度検出部は、複数の放電ランプそれぞれの照度を検出するように、複数の照度検出センサなどから構成しても良く、あるいは単体で構成してもよい。さらに、１つの照度検出部が割り当てられる各放電ランプを、複数のランプ群から構成することも可能である。いずれの場合においても、照度制御部は、電力調整を複数の放電ランプに対し、別々ではなく一括で行うことが可能である。

本発明では、照度制御部が、複数の放電ランプのうち、基準照度値に基づいて定められる許容閾値を超えた照度値をもつ放電ランプに対し、許容閾値と基準照度値との間に定められる閾値（ここでは、ロバスト閾値という）に向けて照度変化するように、電力調整する。

ここで、基準照度値は、最も適切な露光量を得ることが可能な参照となる照度値であり、感光材の感度特性、放電ランプの特性等によって定められる。また、許容閾値は、感光可能な照度範囲の限界値を示し、感光材の感度特性等に従う。一方、ロバスト閾値は、基準照度値と照度差があっても露光にとって安定した照度を確保できる範囲の閾値を示し、放電ランプ、感光材の特性等に従う。

ロバスト閾値をベースにした照度変化になるため、ある程度照度値が不安定な軌跡になったとしても許容閾値を途中で超えるようなことはなく、迅速かつ適正な照度値に落ち着く。なお、「ロバスト閾値に向けて照度変化させる」制御は、様々な制御方法によって実現可能であり、フィードバック、フィードフォワード制御などが適用可能である。制御目標値をロバスト閾値として設定することが可能であり、あるいは、ロバスト閾値近傍を照度目標範囲に設定することも可能である。基準照度値に向けて制御されない範囲で適宜電力調整を行えばよい。

照度制御部は、あらかじめ定められた単位時間当たりの電力変化量に従って、電力調整することが可能である。電力変化に時間を掛けることにより、照度変化が緩やかになる。あるいは、照度制御部は、瞬間的に電力調整することも可能である。比較的照度が基準照度値から外れていない場合、定照度点灯制御を速やかに完了することができる。

複数の放電ランプを電力調整する際、特定の放電ランプをメインにして電力調整し、この電力調整にあわせて他の残りの放電ランプについて電力調整することが可能である。例えば、照度制御部は、許容閾値からの照度差が最も大きい主調整放電ランプに対し、ロバスト閾値に向けて照度変化するように、所定の調整時間をかけて電力調整する。そして、照度制御部は、他の放電ランプのうち電力調整が必要と決められた放電ランプに対し、主調整放電ランプの調整時間内で電力調整することが可能である。

他の放電ランプの電力調整時間に関しては、照度制御部は、他の放電ランプのうち電力調整必要と決められた放電ランプに対し、主調整放電ランプの調整時間と同じ時間をかけて電力調整することが可能である。照度差が比較的小さい放電ランプに対して十分な電力調整時間の確保、あるいは、単位時間当たりの電力変化量の抑制を実現することによって、不安定な照度変化を抑えることが可能である。

照度制御部は、他の放電ランプのうち、許容閾値以下の照度値をもつ放電ランプに対しては、電力調整を行わないようにすることができる。また、照度制御部が、他の放電ランプのうち、許容閾値を超える照度値をもつ放電ランプに対し、照度値が許容閾値以下に収まるように、電力調整することも可能である。

その一方で、定照度点灯制御を精度よく実行することも可能である。例えば、照度制御部は、他の放電ランプのうち、少なくともロバスト閾値以下の照度をもつ放電ランプに対し、基準照度値に向けて照度変化するように、電力調整することができる。

また、照度制御部は、他の放電ランプのうち電力調整必要と決められた放電ランプに対し、主調整放電ランプにおいてあらかじめ定められた単位時間当たりの電力変化量と同じ電力変化量によって電力調整することが可能である。

ところで、露光待機時間が長いと、その間に経時変化等によって照度が大きく変化している可能性が高い。そのため、照度制御部は、露光待機中であって、露光期間よりも露光待機時間が長い場合、複数の放電ランプに対して電力調整を実行することが可能である。

この構成に着目すると、電力調整を制御する構成に関しては、様々な制御内容を任意に適宜設定可能である。この場合、照明装置は、放電ランプと、放電ランプから照射される照明光の照度を検出する照度検出部と、検出される放電ランプの照度に基づいて、前記複数の放電ランプに対する入力電力を調整する照度制御部とを備え、照度制御部は、露光待機中であって、露光期間よりも露光待機時間が長い場合、複数の放電ランプに対して電力調整を実行する。

照明装置の構成としては、所定数（１つもしくは複数）の放電ランプを収納する光源ユニットを設けることが可能である。例えば、光源ユニットは、各放電ランプの周囲に配置されるリフレクターと、ユニットハウジングの放電ランプ反対側に配置されるファンと、光源ユニット内に形成された隔壁に放電ランプを貫通させた状態で放電ランプを保持するランプ保持部とを有する。

このような光源ユニットの場合、ユニット内にランプからの放熱が溜まり、冷却が不十分に成る恐れがある。特に、複数の放電ランプをユニット内に装着させた場合、顕著となる。そこで、ランプ保持部に、前記隔壁を間に挟んで形成される放電ランプ側空間とファン側空間とを連通させる通気口を設けることが可能である。

この構成に着目すると、電力調整を制御する構成に関しては、様々な制御内容を任意に適宜設定可能である。この場合、照明装置は、所定数（１つもしくは複数）の放電ランプを収納する光源ユニットを有し、光源ユニットは、各放電ランプの周囲に配置されるリフレクターと、ユニットハウジングの放電ランプ反対側に配置されるファンと、光源ユニット内に形成された隔壁に放電ランプを貫通させた状態で放電ランプを保持するランプ保持部とを有し、ランプ保持部が、隔壁を間に挟んで形成される放電ランプ側空間とファン側空間とを連通させる通気口を設ける。

本発明の他の局面における露光装置は、複数の放電ランプ各々から照射される照明光の照度を検出する照度検出手段と、検出される各放電ランプの照度に基づいて、複数の放電ランプに対する入力電力を調整する照度制御手段として機能させるプログラムであって、複数の放電ランプのうち、基準照度値に基づいて定められる許容閾値を超えた照度値をもつ放電ランプに対し、許容閾値と基準照度値との間に定められるロバスト閾値に向けて照度変化するよう電力調整するように、照度制御手段として機能させる。

本発明の他の局面における照明方法は、複数の放電ランプ各々から照射される照明光の照度を検出し、検出される各放電ランプの照度に基づいて、複数の放電ランプに対する入力電力を調整する照明方法であって、複数の放電ランプのうち、基準照度値に基づいて定められる許容閾値を超えた照度値をもつ放電ランプに対し、許容閾値と基準照度値との間に定められるロバスト閾値に向けて照度変化するように電力調整する。

本発明によれば、照明装置において、不安定な照度変化を生じさせないように、定照度点灯制御を行うことができる。

第１の実施形態である露光装置を模式的に示した斜視図である。 照明装置の構成要素を示した図である。 光源ユニットの内部構成を模式的に示した図である。 照明装置に関連する制御部のブロック図である。 制御部において実行される定照度点灯制御を示したフローチャートである。 電力調整による照度変化を示した図である。 第２の実施形態における電力調整による照度変化を示した図である。 第３の実施形態における定照度点灯制御を示したフローチャートである。 第３の実施形態における電力調整による照度変化を示した図である。 第４の実施形態における定照度点灯制御を示したフローチャートである。 第４の実施形態における電力調整による照度変化を示した図である。 第５の実施形態における定照度点灯制御を示したフローチャートである。 第５の実施形態における電力調整による照度変化を示した図である。 第６の実施形態における電力調整による照度変化を示した図である。

以下では、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

図１は、第１の実施形態である露光装置を模式的に示した斜視図である。

露光装置（描画装置）１０は、フォトレジストなどの感光材料を塗布あるいは貼り付けた基板ＳＷに対し、照明光を投影してパターンを形成する露光装置であって、ゲート状構造体１２、基台１４を備える。基台１４には、描画テーブル１８を支持するＸ−Ｙステージ駆動機構（ここでは、図示せず）が搭載され、描画テーブル１８上に基板ＳＷが設置されている。

描画装置１０は、露光制御部（ここでは図示せず）を備えており、描画制御部によって露光動作が実行、制御される。ゲート状構造体１２には、基板ＳＷの表面にパターンを形成する露光ヘッド２０が設けられ、支持部材（図示せず）に取り付けられている。また、ゲート状構造体１２の上部には、照明装置１６が配置されている。

照明装置１６から放射された照明光は、照明光学系（図示せず）を介して露光ヘッド２０に導かれる。露光ヘッド２０は、ＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）を備えており、微小矩形状マイクロミラーがマトリクス状に２次元配列されている。各マイクロミラーは、描画データに基づいてＯＮ／ＯＦＦ制御される。

描画テーブル１８が走査方向に沿って移動するのに伴って露光動作が実行され、所定の露光ピッチで各マイクロミラーがＯＮ／ＯＦＦ制御される。基板ＳＷを相対移動させながらラスタ走査を順に行うことにより、パターンが基板全体に形成されていく。

図２は、照明装置の構成要素を示した図である。図３は、光源ユニットの内部構成を模式的に示した図である。図２、３を用いて、照明装置について説明する。

照明装置１６は、２つのショートアーク型放電ランプ３２Ａ、３２Ｂ（以下、第１放電ランプ、第２放電ランプという）を設けた光源ユニット１９を備える。ここでは、水銀量が０．１５（ｍｇ／ｍｍ^３）以上封入されている超高圧型水銀ランプが放電ランプとして使用されている。

第１、第２放電ランプ３２Ａ、３２Ｂの周囲には、リフレクターとなるリフレクター３４Ａ、３４Ｂが配置されている。第１、第２放電ランプ３２Ａ、３２Ｂは、それぞれリフレクター３４Ａ、３４Ｂの一方の焦点付近に位置する。

照明光学系３５は、光路上、リフレクター３４Ａ、３４Ｂの他方の焦点に位置する。そのため、第１、第２放電ランプ３２Ａ、３２Ｂから放射された照明光は、折り返しミラー３３を介して、楕円ミラー３４Ａ、３４Ｂの反射により照明光学系３５に集光される。

第１、第２放電ランプ３２Ａ、３２Ｂからそれぞれ放射された照明光は、フライアイレンズなどの照明光学系３５によって合成され、均一の強度をもち、空間的に均一な光束から成る照明光となる。照明光学系３５から射出された光は、折り返しミラー３６によって平行光に修正され、露光ヘッド２０内に設けられたＤＭＤの方向へ導かれる。

図３に示すように、光源ユニット１９は、ハウジング１９Ｈ内に第１、第２放電ランプ３２Ａ、３２Ｂを並列させた内部構造になっており、隔壁４５によって内部空間１９Ｓ１、１９Ｓ２が区画されている。第１、第２放電ランプ３２Ａ、３２Ｂは、その光放射方向がハウジング１９Ｈの開口部を向くように配置されている。

隔壁４５には、第１、第２放電ランプ３２Ａ、３２Ｂを通すための貫通孔が形成されており、隔壁４５に取り付け固定された保持部１７Ａ、１７Ｂは、その貫通孔からハウジング後方側へ突出する第１、第２放電ランプ３２Ａ、３２Ｂを保持する。

ハウジング１９Ｈの後方部（ここでは、後端面である）には、排気用ファン１９Ａが取り付けられている。ただし、排気用ファン１９Ａは、ハウジング１９Ｈの後方側面に配置してもよい。排気用ファン１９Ａが回転すると、光放射方向、あるいはハウジング１９Ｈの通気口１９Ｄを介して空気が流入し、リフレクター３４Ａ、３４Ｂと放電ランプ３２Ａ、３２Ｂとの隙間および隔壁４５の貫通孔を通り抜ける。その結果、放電ランプ側の空気がハウジング１９Ｈ内の空間１９Ｓ２に流入する。

保持部１７Ａ、１７Ｂには、隔壁表面方向に沿った通気口４７Ａ、４７Ｂが形成されている。排気用ファン１９Ａが回転すると、空気が通気口４７Ａ、４７Ｂを通ってファン側へ流れる。その結果、保持部１７Ａ、１７Ｂ底面全体に冷却風が当たり、乱流が生まれる。これによって、放電ランプの熱放出に偏りがなく、放電ランプ全体を均等に冷却することが可能となる。これは、ランプ寿命の均一化をもたらす。

図４は、照明装置に関連する制御部のブロック図である。

制御部４２は、露光作業中において照明動作を制御し、第１、第２放電ランプ３２Ａ、３２Ｂ各々の照明光の照度、および基板ＳＷに照射される照明光全体の照度を調整する。制御部４２のＲＯＭには、照明制御に関するプログラムがあらかじめ格納されている。

ランプ電源４４Ａ、４４Ｂは、それぞれ第１、第２放電ランプ３２Ａ、３２Ｂに電力を供給する。また、照度計４６Ａ、４６Ｂは、それぞれ第１、第２放電ランプ３２Ａ、３２Ｂから放射される照明光の照度を検出する。制御部４２は、ランプ点灯の操作が行われると、第１、第２放電ランプ３２Ａ、３２Ｂに電力供給を開始する。そして、供給電力の値、および検出された照度の値に基づき、供給電力を調整、制御する。

第１、第２放電ランプ３２Ａ、３２Ｂは、それぞれが複数のランプからなるランプ群として構成して、各ランプ群に対して一括して電力調整を行なってもよい。この場合は照度計４６Ａ、４６Ｂは、それぞれ第１、第２放電ランプ３２Ａ、３２Ｂに相当する各ランプ群から放射される照明光の照度を検出する。

図５は、制御部において実行される定照度点灯制御を示したフローチャートである。図６は、電力調整による照度変化を示した図である。図５、６を用いて、定照度点灯制御について説明する。

基板に対する露光動作（描画処理）開始の合図があると、露光開始前に照度調整するため、各放電ランプ３２Ａ、３２Ｂの照度が計測される（Ｓ１０１、Ｓ１０４）。そして、計測された照度が、電力調整必要な照度であるか否かが判断される（Ｓ１０５）。

ここで、図６を用いながら照度判定について説明する。まず、基板表面に形成された感光材料の感度等に従い、感光するのに適切な基準照度値ＲＬが決定される。この基準照度値ＲＬに加え、２つの閾値ＴＮ、閾値ＴＭが設定されている。

閾値ＴＭ１、ＴＭ２は、基準照度値ＲＬから照度差があっても感光可能な照度範囲の上限値、下限値を表す（以下、許容閾値という）。この許容照度値ＴＭ１、ＴＭ２は、放電ランプの光強度、感光材の感光特性、必要とされるパターン解像度等に従って定められる。以下では、ＴＭ１、ＴＭ２を単に許容閾値ＴＭと称する場合がある。

一方、閾値ＴＮ１、ＴＮ２については、ＴＮ１が、基準照度値ＲＬと許容閾値ＴＭ１との間に定められる閾値であり、ＴＮ２が、基準照度値ＲＬと許容閾値ＴＭ２との間に定められる閾値である。この閾値ＴＮ１、ＴＮ２は、安定した照度変化を実現可能な電力調整を行うために設定されている（以下、ロバスト閾値という）。以下では、ＴＮ１、ＴＮ２を単にロバスト閾値ＴＮと称する場合がある。

一般的に、電力変動によって放電ランプの温度はすぐに変化せず、電力変動の効果が照度として現れるまでタイムラグがある。また、水銀などのハロゲン物質を封入した放電ランプの場合、ハロゲンサイクルによって不規則な照度変動が生じ、さらにこのハロゲンサイクルは、ランプ温度の変化によっても変動する。

このように様々な要因によって変化する照度は、不安定に遷移するものであり、電力を実質的にリニアに変動させたとしても、照度変動は不規則なものとなり、ふらつきが存在する。したがって、電力変動量に応じた照度変化を予測し、これを制御に取り入れることは困難を伴う。

そこで本実施形態では、電力変化に伴う照度の不安定な変動を考慮し、照度のふらつきがあっても露光可能な許容閾値ＴＭを外れることがないように、厳格でない（ある程度大雑把な）目標値としてロバスト閾値ＴＮを設定する。ロバスト閾値ＴＮは、使用される放電ランプの特性等に従って経験的、および／あるいは定性的理論に従って定められる。

また、計測照度値がロバスト閾値ＴＮと許容閾値ＴＭとの範囲内にある、あるいはロバスト閾値ＴＮ以下である場合、電力調整を実施すると、照度変動のふらつき幅が許容閾値ＴＭを超える可能性が大きい。仮に、電力変動を実施しなくても、照度値が許容閾値ＴＭ以下であるため、感光には影響を及ぼさない。

そのためステップＳ１０５では、計測された照度値が許容閾値ＴＭを超えるか否かによって、電力変更するか否かを決定する。基準照度値ＲＬよりも照度値が小さい場合についても同様に判定する。計測照度値が許容閾値ＴＭを超える放電ランプが存在する場合、ステップＳ１０６において電力調整が行われる。

ステップＳ１０６では、ロバスト閾値ＴＮを目標値として電力増加、あるいは電力減少を行うとともに、所定時間Ｊかけて実質リニアに電力変化させる。単位時間当たりの電力変化量は、ロバスト閾値ＴＮと計測された照度値との差に従って定められる。この変化量が定まることによって、所定時間Ｊが決まる。

図６では、計測された放電ランプ３２Ａの照度値Ｐ１、放電ランプ３２Ｂの照度値Ｐ２が図示されている。放電ランプ３２Ａの照度は、経時変化などを原因として許容閾値ＴＭから外れている。一方、放電ランプ３２Ｂの照度は、基準照度値ＲＬに対しロバスト閾値ＴＮを超える照度差が存在するが、その差は許容閾値ＴＭ以下に収まっている。

そのため、放電ランプ３２Ａに対し、ロバスト閾値ＴＮに向けて照度変化するように、電力調整（図６では電力低下）が所定時間Ｊに渡って行われる。一方、放電ランプ３２Ｂに対する電力調整は行われない。放電ランプ３２Ｂの照度値が、破線Ｐ’で示すようにロバスト閾値ＴＮ以下になる場合も同じである。

図６には、電力低下によって生じる照度変動の様子を示している。ある程度不規則な照度変化が起こるが、ロバスト閾値ＴＮを目標値とし、さらに所定時間Ｊかけて一定の変化率で電力を変動するため、照度の変動幅は比較的小さい。よって、電力調整後の照度値が過渡的に基準照度値ＲＬを超え、あるいは許容閾値ＴＭを超えることもない。

なお、図６で示す放電ランプ３２Ａの照度変化は一例であり、使用状況等によってその照度変化は様々である。しかしながら、いずれの照度変化であっても、照度変化の過程で許容閾値ＴＭを超えることはない。

フィードバック制御を実施するため、所定時間Ｊに渡る電力調整が行われると、再びステップＳ１０５に戻って電力調整が行われる。そして、放電ランプ３２Ａ、３２Ｂの照度両方とも許容閾値ＴＭ以下となるまで電力調整が続けられる（Ｓ１０５、Ｓ１０６）。

放電ランプ３２Ａ、３２Ｂの照度が両方とも許容閾値ＴＭ以下になると、電力調整は露光終了まで行なわれない（Ｓ１０７）。露光期間は、１枚の基板、あるいは同じ種類の基板を連続して製造する作業期間など、露光装置の使用状況などに応じて様々である。露光終了になると、次の露光動作が開始されるまで待機状態となる（Ｓ１０１）。

この露光待機状態が、露光期間よりも長い場合、露光動作が開始されなくても、電力調整が行われる（Ｓ１０２、Ｓ１０３）。これにより、露光待機時間が非常に長く、放電ランプの経時変化が生じたとしても、次回の電力調整時に大きく電力を増加、低減する必要がなく、電力調整時の照度変動幅を抑えることができる。

このように本実施形態によれば、定照度点灯制御を行う場合、放電ランプ３２Ａ、３２Ｂの照度を測定し、各放電ランプの測定された照度が、許容閾値ＴＭを超えているか否かが判断される。許容閾値ＴＭを超えていると判断されると、定められた単位時間当たりの電力変化量に従い、所定時間Ｊをかけて電力調整が行われる。

これにより、電力変更後に照度が過渡的に不規則な変化となって、許容閾値ＴＭを超える照度変動幅になることを抑止することができる。また、制御目標が緩やかであるため、実質的に１回の電力調整だけで定照度点灯制御を終えることが可能であり、ランプ電極の摩耗を抑えることができる。さらに、電力をリニアに変化させながら電力調整するため、ランプ温度が急激に変化せず、安定した照度変化をもたらすことを可能にし、その結果ランプ寿命が延びる。

特に、各放電ランプが実際には複数の小ランプ群によって構成され、１つの照度計でランプ群全体から照射される光の照度を測定する場合、電力変動による照度変化はより複雑であり、予測は非常に困難である。しかしながら、本実施形態によれば、１つの照度計で複数の光源部から照射される光の照度を検出しても、適切な照度変化をさせることが可能であり、また、電力調整を一括で行うため、迅速かつ適切に電力調整することができる。

なお、電力調整においては、ランプ入力電力自体を直接調整するのに限定されず、電流値によって調整することも可能である。そして、許容閾値、ロバスト閾値についても、使用条件等を勘案して適宜設定すればよい。そして、照度計測については、２つの放電ランプの照度を１つの照度計で計測しても良い。

また、制御方法についても、フィードバック制御、フィードフォワード制御両方とも可能である。さらに、ロバスト閾値を直接目標値とせず、照度変化がロバスト閾値に向けて生じるように（基準照度値までは照準していない）パラメータ制御してもよい。

次に、図７を用いて、第２の実施形態である露光装置について説明する。第２の実施形態では、電力変動を瞬間的に調整する。ここで瞬間的とは、あらかじめ定められた単位時間当たりの電力変化量に関わらず、数秒未満の期間で電力を調整することをいう。それ以外の構成については、実質的に第１の実施形態と同じである。

図７は、第２の実施形態における電力調整による照度変化を示した図である。

第２の実施形態では、電力調整する必要がある放電ランプに対し、電力を瞬間的に変える。この電力変更は、極めて短時間で行なわれる。その結果、照度変動幅はある程度大きくなるが、ロバスト閾値に向けて照度低下させるため、不規則な照度変化があっても許容閾値ＴＭを超えるような照度変化は生じない。これにより、照度差が大きい放電ランプに対しては、短時間で電力調整を終了させることが可能となる。

次に、図８、９を用いて、第３の実施形態である露光装置について説明する。第３の実施形態では、照度値が許容照度値以下であってもロバスト閾値を超えている場合、電力調整を行う。それ以外の構成については、実質的に第１の実施形態と同じである。

図８は、第３の実施形態における定照度点灯制御を示したフローチャートである。図９は、第３の実施形態における電力調整による照度変化を示した図である。なお、図８のフローチャートでは、露光待機状態における処理等、第１の実施形態と同じ部分については省略している。また、放電ランプおよび照度計は、５つ配置されるものとする。

各放電ランプの照度が計測されると（Ｓ２０１）、その中に許容閾値ＴＭ超えの照度値をもつ放電ランプが存在するか否かが判断される（Ｓ２０２）。許容閾値ＴＭ超えの照度値をもつ放電ランプが存在する場合、照度値がロバスト閾値ＴＮよりも大きいランプが存在するか否かが判断される（Ｓ２０３）。

照度値がロバスト閾値ＴＮを超えている放電ランプが存在しない場合、すなわち、残りの放電ランプがロバスト閾値ＴＮ以下である場合、許容閾値超えの放電ランプのみ電力調整が行われる（Ｓ２０５）。一方、照度値がロバスト閾値ＴＮを超えている放電ランプが存在する場合、ロバスト閾値ＴＮに向けへ照度が変化するように電力調整が行われる（Ｓ２０４）。

図９には、５つの放電ランプに対する計測照度値Ｐ１〜Ｐ５を示している。照度値Ｐ１、Ｐ５をもつ放電ランプに対しては、第１の実施形態と同様の電力調整を行う。すなわち、ロバスト閾値ＴＮを目標値として電力変動させる。

ただし、電力調整を行う所定期間Ｊ、すなわち単位時間当たりの電力変化量は、相対的に照度差がもっとも大きい照度値Ｐ１の放電ランプに基づいて定められる。照度値Ｐ５の放電ランプに対する単位時間当たりの電力変化量は、先に定められた所定時間Ｊに従って決定される。そのため、照度値Ｐ５の放電ランプにおける電力変化量は、照度値Ｐ１の放電ランプに対する電力変動量よりも小さい。その結果、照度変化も比較的緩やかになる。

そして、照度値が許容閾値ＴＭより基準照度値ＲＬ側であるが、ロバスト閾値ＴＮより許容閾値ＴＭ側であるＰ２、Ｐ４の放電ランプに対し、電力調整が行われる。このときの電力変動に関しては、先に定められた所定時間Ｊに従って単位時間当たりの電力変化量を定め、その緩やかな電力変化量に従って電力を変更する。照度値Ｐ３の放電ランプについては、電力調整を行わない。

照度値Ｐ２、Ｐ４、Ｐ５の放電ランプに対し、照度値Ｐ１の放電ランプと同じ所定時間Ｊをかけて電力変化させるため、電力変化量はより一層緩やかなものとなり、照度変動も緩やかになる。また、電力調整によって各放電ランプの照度値が基準照度値に近づくため、次回の定照度点灯制御のとき、大きな電力変更をする必要がない。

次に、図１０、１１を用いて、第４の実施形態である露光装置について説明する。第４の実施形態では、照度値が許容閾値を超える放電ランプが複数ある場合、最大照度差の放電ランプ以外について、緩やかに照度変更する。それ以外の構成については、第１の実施形態と実質的に同じである。

図１０は、第４の実施形態における定照度点灯制御を示したフローチャートである。図１１は、第４の実施形態における電力調整による照度変化を示した図である。ここでは、４つの放電ランプが配置されているものとする。

各放電ランプの照度が計測されると（Ｓ３０１）、その中に許容閾値ＴＭ超えの照度値をもつ放電ランプが存在するか否かが判断される（Ｓ３０２）。許容閾値ＴＭ超えの照度値をもつ放電ランプが存在しない場合、電力調整は行われない。

一方、許容閾値ＴＭ超えの照度値をもつ放電ランプが存在する場合、基準照度値ＲＬに対して最大照度差をもつ放電ランプであるか否かが判断される（Ｓ３０３）。最大照度差のある放電ランプの場合、定められた電力変動量に従って電力調整が行われる（Ｓ３０４）。最大照度差ではない放電ランプに対しては、許容閾値ＴＭ以下に照度が治まるように、電力調整が行われる（Ｓ３０５）。

図１１に示すように、最大照度差のある照度値Ｐ１の放電ランプに対し、第１の実施形態と同様の電力調整が行われる。一方、最大照度差をもたない照度値Ｐ４の放電ランプに対しては、ロバスト閾値ＴＭを目標とせず、許容閾値ＴＭに照度が収まるように、所定時間Ｊをかけて電力調整が行われる（Ｓ３０５）。

このときの単位時間当たりの電力変化量は比較的小さい変化量に設定される。したがって、電力変動量はロバスト閾値ＴＮを目標として設定される値よりも、十分小さい。その結果、照度値Ｐ４の放電ランプの照度変化は、照度値Ｐ１の放電ランプと比較して非常に緩やかになる。

このように１つの放電ランプに対してのみ照度変動幅をもたせ、それ以外は照度変化を緩やかにすることにより、電力調整を短期間で終了することができる。

次に、図１２、１３を用いて、第５の実施形態である露光装置について説明する。第５の実施形態では、基準閾値との照度差を解消するように、各放電ランプに対して電力調整が行われる。それ以外の構成については、第１、２の実施形態と同じである。

図１２は、第５の実施形態における定照度点灯制御を示したフローチャートである。図１３は、第５の実施形態における電力調整による照度変化を示した図である。ここでは、３つの放電ランプが配置されているものとする。

各放電ランプの照度が計測されると（Ｓ４０１）、その中に許容閾値ＴＭ超えの照度値をもつ放電ランプが存在するか否かが判断される（Ｓ４０２）。許容閾値ＴＭ超えの照度値をもつ放電ランプが存在する場合、残りの放電ランプについて、ロバスト閾値ＴＮ超えのランプが存在するか否かが判断される（Ｓ４０３）。そして、ロバスト閾値ＴＮ超えのランプが存在する場合、ロバスト閾値ＴＮに向けて電力調整が行われる（Ｓ４０４）。

一方、ロバスト閾値ＴＮ以下の放電ランプについては、照度が基準照度値ＲＬと一致するか否かが判断される（Ｓ４０５）。照度が基準照度値ＲＬと一致しない場合、基準照度値ＲＬに向けて照度変化するように電力調整が行われる（Ｓ４０６）。

図１３では、照度値Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の放電ランプに対する照度変化を示している。いずれの放電ランプに対しても電力調整が行われており、基準照度値との照度差が小さくなるほど、照度変化が緩やかになる。このようにすべての放電ランプに対して電力調整を行うことにより、次回の定照度点灯制御のとき、大きく電力変動する必要がなくなる。

次に、図１４を用いて、第６の実施形態である露光装置について説明する。第６の実施形態では、すべての放電ランプに対し、同じ電力変化量に従って電力調整を行う。それ以外の構成については、第１、５の実施形態と実質的に同じである。

図１４は、第６の実施形態における電力調整による照度変化を示した図である。

照度Ｐ１の放電ランプに対し、あらかじめ定められた単位時間当たりの電力変化量に基づき、所定期間Ｊをかけて電力調整が行われる。それと同時に、照度Ｐ２、Ｐ３の放電ランプに対しても、同じ電力変化量に従って電力調整が行われる。

なお、第３〜６の実施形態では、許容閾値ＴＭ超えの放電ランプが存在することを前提として、残りの放電ランプの電力調整を行うか否かを決定しているが、これを前提とせず放電ランプの電力調整をすることも可能である。

１０ 露光装置
１６ 照明装置
１７Ａ、１７Ｂ 保持部
１９ 光源ユニット
２０ 露光ヘッド
３２Ａ、３２Ｂ 放電ランプ
４２ 制御部
４７Ａ、４７Ｂ 通気口
ＲＬ 基準照度値
ＴＭ 許容閾値
ＴＮ ロバスト閾値

Claims (16)

1. 複数の放電ランプと、
   前記複数の放電ランプから照射される照明光の照度を検出する照度検出部と、
   検出される放電ランプの照度に基づいて、前記複数の放電ランプに対する入力電力を調整する照度制御部とを備え、
   前記照度制御部が、前記複数の放電ランプのうち、基準照度値に基づいて定められる許容閾値を超えた照度値をもつ放電ランプに対し、許容閾値と基準照度値との間に定められるロバスト閾値に向けて照度変化するように、電力調整することを特徴とする照明装置。
2. 前記照度制御部が、あらかじめ定められた単位時間当たりの電力変化量に従って、電力調整することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記照度制御部が、瞬間的に電力調整することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
4. 前記照度制御部が、許容閾値からの照度差が最も大きい主調整放電ランプに対し、所定の調整時間をかけて電力調整し、また、
   前記照度制御部が、他の放電ランプのうち電力調整が必要と決められた放電ランプに対し、主調整放電ランプの調整時間内で電力調整することを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の照明装置。
5. 前記照度制御部が、他の放電ランプのうち、許容閾値以下の照度値をもつ放電ランプに対しては、電力調整を行わないことを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
6. 前記照度制御部が、他の放電ランプのうち、ロバスト閾値を超える照度値をもつ放電ランプに対し、ロバスト閾値に向けて照度変化するように、電力調整することを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
7. 前記照度制御部が、他の放電ランプのうち、許容閾値を超える照度値をもつ放電ランプに対し、照度値が許容閾値以下に収まるように、電力調整することを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
8. 前記照度制御部が、他の放電ランプのうち、少なくともロバスト閾値以下の照度をもつ放電ランプに対し、基準照度値に向けて照度変化するように、電力調整することを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
9. 前記照度制御部が、他の放電ランプのうち電力調整必要と決められた放電ランプに対し、主調整放電ランプの調整時間と同じ時間をかけて電力調整することを特徴とする請求項４乃至８のいずれかに記載の照明装置。
10. 前記照度制御部が、他の放電ランプのうち電力調整必要と決められた放電ランプに対し、主調整放電ランプにおいてあらかじめ定められた単位時間当たりの電力変化量と同じ電力変化量によって電力調整することを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
11. 前記照度制御部が、前記複数の放電ランプに対して電力調整を一括で行うことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の照明装置。
12. 前記照度制御部が、露光待機中であって、同じ種類の基板を連続して製造する作業期間である露光期間よりも露光待機時間が長い場合、前記複数の放電ランプに対して電力調整を実行することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の照明装置。
13. 所定数の放電ランプを収納する光源ユニットを備え、
    前記光源ユニットが、
    各放電ランプの周囲に配置されるリフレクターと、
    ユニットハウジングの放電ランプ反対側に配置されるファンと、
    前記光源ユニット内に形成された隔壁に放電ランプを貫通させた状態で放電ランプを保持するランプ保持部とを有し、
    前記ランプ保持部が、前記隔壁を間に挟んで形成される放電ランプ側空間とファン側空間とを連通させる通気口を有することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の照明装置。
14. 請求項１乃至１３のいずれかに記載された照明装置を備えたことを特徴とする露光装置。
15. 露光装置を、
    複数の放電ランプ各々から照射される照明光の照度を検出する照度検出手段と、
    検出される各放電ランプの照度に基づいて、前記複数の放電ランプに対する入力電力を調整する照度制御手段として機能させるプログラムであって、
    前記複数の放電ランプのうち、基準照度値に基づいて定められる許容閾値を超えた照度値をもつ放電ランプに対し、許容閾値と基準照度値との間に定められるロバスト閾値に向けて照度変化するよう電力調整するように、照度制御手段として機能させることを特徴とするプログラム。
16. 複数の放電ランプ各々から照射される照明光の照度を検出し、
    検出される各放電ランプの照度に基づいて、前記複数の放電ランプに対する入力電力を調整する照明方法であって、
    前記複数の放電ランプのうち、基準照度値に基づいて定められる許容閾値を超えた照度値をもつ放電ランプに対し、許容閾値と基準照度値との間に定められるロバスト閾値に向けて照度変化するように電力調整することを特徴とする照明方法。
    

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