JPH0715554B2 - 照明光源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は高輝度な照明光を発生する光源、特に水銀放電
灯等のように高温度に達する光源を用いた照明光源装置
に関し、さらに高輝度の照明光を利用する半導体製造用
の露光装置に組み込むのに好適な照明装置に関する。

（従来の技術） 高輝度の光源を使って感光剤（レジスト）を露光する装
置、例えばマスク・アライナーやステッパー等において
は、しばしば超高圧水銀放電灯が使用される。この種の
放電灯は、消費電力が極めて大きく、放電電極を納めた
放電管の管壁の温度、放電電極自体の温度、さらに電極
に給電するための口金部の温度等が200℃〜500℃程度ま
で上昇する。特に放電灯の周辺に楕円反射鏡等の凹面鏡
を設けた場合は、それらの温度上昇も相当なものとな
り、適当な冷却を行なわないかぎり、放電灯部、あるい
は凹面鏡等は適正温度に維持されず、破損を招くことに
もなりかねない。

そこで放電灯のみならず凹面鏡も冷却されるように工夫
された照明装置が特開昭60−186829号公報に開示されて
いる。

（発明が解決しようとする問題点） 上記公報に開示された従来技術において、楕円反射鏡の
大きな射出口と、小さな開口との間に放電灯が配置さ
れ、この楕円反射鏡と放電灯とは外気と遮へいするケー
スに納められている。そして楕円反射鏡の射出口付近に
通風孔が設けられ、楕円反射鏡の小さな開口側から排気
することによって、通風孔からの外気が楕円反射鏡の射
出口から入り、放電灯と反射鏡とに沿って小さな開口か
ら排出されるように流れ、冷却が行なわれていた。

ところがこの装置では放電灯の射出口側（例えば下側）
の口金には外気からの空気が送られて、最適な冷却が行
なわれるが、楕円反射鏡の小さな開口側の口金について
は、放電灯の下部口金や管壁で温められた空気しか送ら
れず、必ずしも良好な冷却状態とは言えなかった。

（問題点を解決する為の手段） 本発明では、放電灯のようなランプと、このランプを囲
むような凹面状の反射光学部材と、これらランプと反射
光学部材とを収納するケースとが設けられる。ランプの
一方の口金は反射光学部材の小さな開口を通るように配
置され、反射光学部材の射出口付近のケースには通風孔
が形成される。そしてケースと反射光学部材との間の空
間には、一端の開口が通風孔につながれ、他端開口が反
射光学部材の小さな開口（口金）付近に位置した導風部
材が設けられている。

（作用） 導風部材はケース外部の空気を、反射光学部材の小さな
開口付近に位置した一方の口金に直接導くため、他方の
口金、又は管壁によって温められた空気以外の冷たい空
気によっても冷却されるため、ランプ（放電管）の各部
の温度がより適切に維持されることになる。

（実施例） 第１図は本発明の実施例による照明光学装置を投影型露
光装置に適用した場合の概略的な構成を示す斜視図であ
り、第２図はランプハウス部分のｘ方向の断面構造を表
わし、第３図はランプハウス部分のｙ方向の断面構造を
表わす。

第１図において、放電灯１は楕円反射鏡２内に配置さ
れ、放電灯１の上部口金1aは楕円反射鏡２の小さな開口
2aを通り、下部口金1bは楕円反射鏡２の射出口2bの中心
を通るように設けられる。この射出口2bからの光は、ダ
イクロイックミラー３、オプチカルインテグレータ（フ
ライ・アイレンズ等を含む）４、ミラー５及びコンデン
サーレンズ６を介して、レチクルＲを均一に照明する。
レチクルＲに形成されたパターンの像は投影レンズ７を
介してXYステージ８上のウェハＷ上に投影される。本実
施例では、上記楕円反射鏡２の外側をおおうようなケー
ス９と、ダイクロイックミラー３、オプチカルインテグ
レータ４、ミラー５とおおうケース10とが設けられてお
り、照明光路中からの光が外部にもれないように遮へい
される。

ケース９の外壁には、楕円反射鏡２の射出口2bの付近に
内部と外部とに連通した通気孔9a、9b、9cが設けられて
いる。ここで通気孔9a、9b、9cの配置、及びケース９内
の構造を、さらに第２図、第３図を参照して説明する。
ケース９の両脇には第２図のように通気光9b、9cが形成
され、その外側には開口を上方に向けた遮光部材11b、1
1cが設けられている。楕円反射鏡２の射出口2bの周辺部
は遮風板12によって保持され、この遮風板12はケース９
の壁と楕円反射鏡２の外面との間に空気の流れが生じな
いように遮風されている。通気孔9b、9cから射出口2bの
周辺部近傍までの間には導風用のパイプ15が設けられて
いる。パイプ15の端部はランプ１の下方の口金1bと、口
金1bを保持するとともにリード線13を介して給電するた
めの給電金具14とに向いている。ケース９の上方にはピ
アノ線21で保持された排気用のファン20が設けられ、ケ
ース９の上端に設けられた開口9dを介してランプ１で発
生した熱を排気する。開口9dには、ランプ１からの光が
ファン20を通して外部に漏れないような遮光部材22、2
4、26が設けられている。

さて、ランプケース９の正面側には通気孔9aが第１図に
示すように設けられている。通気孔9aからは本発明の導
風部材としてのパイプ33を介して外気がランプ１の上部
の口金1a付近に直接導かれるように配置されている。第
３図に示すように、通気孔9aと対面したパイプ33の端部
34aの近接部分にはエア・フィルター35が設けられてい
る。パイプ33は、楕円反射鏡２の外壁に沿って上に伸び
ており、その端部34bはランプ１の上方の口金1aに設け
られた放熱器（フィン）18と対向するように設けられて
いる。ケース９の通気孔9aも遮光部材11aによって迷光
がもれないようにしてある。

以上のような構成においで、ファン20が排気を行なって
いるものとすると、通気孔9a、9b、9cの夫々から外気が
入る。外気は通常25℃〜22℃に温度制御されている。通
気孔9b、9cから流入した外気はパイプ15を介して口金1b
を冷却するとともに、楕円反射鏡２の内側の空間をラン
プ１に沿って上昇する。これによってランプ１の管壁と
楕円反射鏡２が全体的に冷却される。しかしながら、ラ
ンプ１の放電電極1c、1dを囲む石英の管壁部の温度は数
百℃に達するため、この熱は開口2aを上昇して放熱器18
にあたり、口金1aの冷却効果を著しく低下させてしま
う。ところが本実施例のようにパイプ33によって楕円反
射鏡２の外部を通して外気を直接口金1a付近に導くこと
により、口金1aの冷却効率は飛躍的に高まり、温度上昇
は適当に押えられる。

またパイプ33の一端34a側にはフィルター35が設けられ
ている。このため許容されない大きさのゴミの発生、散
乱が生じてもケース９内に進入してくることは防止され
る。尚、フィルター35はパイプ15の内部にも設けておく
と好ましく、フィルター35としては静電式のものでもよ
い。

さて、パイプ33は熱源の近傍に配置されるため、ある程
度（例えば700℃位）の耐熱性のある材質が好ましい。
さらにパイプ33の一方の端部34b（口金1a側）の開口径
を他方の端部34aの開口径よりも小さくしておくと、冷
却空気の速度が増大し、冷却効果もそれだけ高まる。

（発明の効果） 以上本発明によれば、ランプの冷却が効率よく行なわ
れ、特にラッシュ露光方式（ウェハへの露光時のみラン
プの供給電力を増大させて、ランプの発光強度を高める
方式）等によるランプ（管壁、口金）温度の異常な上
昇、凹面反射鏡の熱的影響が押えられ、装置の安全性、
耐久性が向上するといった効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による照明光源装置が適用され
る投影型露光装置の構成を示す斜視図、第２図は照明装
置のｘ方向の断面図、第３図は照明装置のｙ方向の断面
図である。 〔主要部分の符号の説明〕 １……ランプ、 1a、1b……口金、 ２……楕円反射鏡、 2a……開口、 2b……射出口、 ９、10……ケース、 20……ファン、 33……パイプ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】照明光を発するランプと；該ランプの周辺
   を囲むような凹面状の反射面を備え、一端に該反射面か
   らの光を射出するための射出口を有し、他端に該ランプ
   の電極の一方を成す口金部分を通すための前記射出口よ
   りも小さな開口をする反射光学部材と；前記ランプと反
   射光学部材とを収納して、前記ランプからの光が装置外
   に漏れないように遮へいするとともに、外気と内部とを
   連通するために設けられた通風孔を有するケースと；該
   ケースと前記反射光学部材との間の空間に設けられ、一
   端の開口が前記通風孔につながれ、他端開口が前記反射
   光学部材の前記開口付近に位置し、前記通風孔からの外
   気を直接前記口金部分に導く導風部材とを備えたことを
   特徴とする照明光源装置。