KR20180091052A - 방전 램프 및 그 교환 방법, 그리고 노광 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

방전 램프는 발광부를 형성하기 위한 전극이 내부에 마련된 유리관과, 상기 유리관의 단부에 마련된 베이스부를 구비하고, 베이스부에 개구로 이루어지는 관통공이 마련되어 있다. 광원 장치는 방전 램프의 베이스부의 관통공에 광빔을 입사시키는 조사부와, 상기 관통공을 통과한 광빔을 검출하는 수광부와, 수광부의 검출 결과를 이용하여 방전 램프의 각도를 구하는 광원 제어계를 구비한다. 방전 램프의 사용이 끝났는지 여부 또는 회전각 등의 상태를 용이하게 확인할 수 있다.

Description

방전 램프 및 그 교환 방법, 그리고 노광 방법 및 장치

본 발명은 방전(妨電) 램프 및 그 교환 방법, 방전 램프를 구비한 광원 장치, 상기 교환 방법을 사용하는 노광 방법, 상기 광원 장치를 구비한 노광 장치, 및 노광 기술을 이용하는 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.

각종 디바이스(액정 표시 디바이스 또는 반도체 디바이스 등)를 제조하기 위한 리소그래피(lithography) 공정에 있어서, 마스크에 형성된 패턴을 감광 재료가 도포된 기판(유리 플레이트 또는 반도체 웨이퍼 등)에 전사(傳寫)하기 위해서 사용되고 있는, 일괄 노광형 투영 노광 장치, 및 주사 노광형 투영 노광 장치 등의 노광 장치에는, 초고압 수은 램프 등의 방전 램프와 집광 미러(集光鏡)을 조합하여 구성되는 노광용 광원 장치를 구비하고 있는 타입이 있다.

종래의 광원 장치에는, 방전 램프의 한쪽의 베이스(base)에 플랜지부 및 단차부(段差部)를 마련하고 개구가 마련된 베이스부의 표면에 그 플랜지부를 재치(載置)한 상태에서, 상기 개구 내에서 그 단차부를 레버 부재 등으로 하방으로 가압함으로써, 상기 방전 램프를 고정하는 것이 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 또, 노광 장치용 방전 램프는 미리 정해진 허용 시간을 초과하여 사용하면, 조도 저하에 의해 노광 성능(해상도 등)이 악화될 우려가 있다. 그 때문에, 방전 램프의 누적 사용 시간이 그 허용 시간을 경과했을 때에는, 미사용 방전 램프와 교환하고 있었다.

특허 문헌 1: 국제 공개 제2007/066947호 팜플렛

노광 장치의 광원 장치에 있어서, 예를 들면 사용이 끝난 방전 램프와 미사용 방전 램프를 공통의 보관부에서 보관하고, 방전 램프의 교환을 자동적으로 행할 수 있도록 하는 경우, 종래는 사용이 끝난 방전 램프와 미사용 방전 램프의 외형(外形)이 같기 때문에, 사용이 끝난 방전 램프를 다시 사용할 우려가 있다.

또, 예를 들면 축대칭이 아닌 방전 램프를 보관부로부터 방전 램프의 설치 위치로 반송할 때, 상기 방전 램프의 회전각이 목표치로부터 비교적 크게 어긋나 있으면, 반송부 등에 그 방전 램프를 신속히 주고 받을 수 없게 될 우려가 있다.

본 발명의 양태는 이러한 사정을 감안하여, 방전 램프의 상태를 용이하게 확인할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제1 양태에 의하면, 방전 램프의 사용 상태를 검출하는 검출부를 구비한 장치에 장전(裝塡)되는 방전 램프로서, 방전용 전극과, 상기 검출부에 의해 검출되어, 상기 전극이 통전(通電)되면, 제1 상태에서 제2 상태로 변화하는 피검출부를 구비한 방전 램프가 제공된다.

본 발명의 제2 양태에 의하면, 발광부를 형성하는 유리 부재와, 상기 유리 부재를 사이에 끼도록 마련된 제1 베이스 부재 및 제2 베이스 부재를 구비한 방전 램프로서, 상기 제1 베이스 부재에 관통공이 마련된 방전 램프가 제공된다.

제3 양태에 의하면, 본 발명의 양태의 방전 램프를 구비한 광원 장치로서, 상기 방전 램프를 보관하는 보관부와, 상기 방전 램프를 반송하는 반송부와, 상기 방전 램프의 상기 제1 베이스 부재의 상기 관통공에 광빔을 입사시키는 송광부와, 상기 관통공을 통과한 상기 광빔을 검출하는 수광부와, 상기 수광부의 검출 결과를 이용하여 상기 방전 램프의 상태를 구하는 제어부를 구비하는 광원 장치가 제공된다.

제4 양태에 의하면, 본 발명의 양태의 광원 장치와, 상기 광원 장치의 상기 방전 램프로부터 발생하는 광으로 마스크를 조명하는 조명계와, 상기 마스크의 패턴의 상(像)을 기판에 투영하는 투영 광학계를 구비하는 노광 장치가 제공된다.

제5 양태에 의하면, 본 발명의 양태의 방전 램프의 교환 방법으로서, 상기 방전 램프를 보관하는 것과, 상기 방전 램프를 보관부로부터 설치 위치까지 반송하는 것과, 상기 방전 램프의 상기 제1 베이스 부재의 상기 관통공에 광빔을 입사시키는 것과, 상기 관통공을 통과한 상기 광빔을 검출하는 것과, 상기 광빔의 검출 결과를 이용하여 상기 방전 램프의 상태를 구하는 것을 포함하는 교환 방법이 제공된다.

제6 양태에 의하면, 본 발명의 양태의 방전 램프의 교환 방법을 이용하여 방전 램프를 교환하는 것과, 상기 방전 램프로부터 발생하는 광으로 마스크를 조명하는 것과, 상기 마스크의 패턴의 상을 기판에 투영하는 것을 포함하는 노광 방법이 제공된다.

제7 양태에 의하면, 본 발명의 양태의 노광 장치 또는 노광 방법을 이용하여 기판상에 감광층의 패턴을 형성하는 것과, 상기 패턴이 형성된 상기 기판을 처리하는 것을 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.

도 1은 제1 실시 형태에 따른 노광 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1 중의 방전 램프를 나타내는 도면이다.
도 3의 (A)는 도 3의 (B)의 AA선을 따른 단면도, (B)는 미사용 방전 램프의 양극측 베이스부를 나타내는 단면도, (C)는 사용이 끝난 방전 램프의 양극측 베이스부를 나타내는 단면도이다.
도 4의 (A)는 도 1 중의 광원 장치를 나타내는 일부를 노치한 평면도, (B)는 도 4의 (A)의 광원 장치를 나타내는 일부를 노치한 측면도이다.
도 5는 방전 램프의 양극측 베이스부 및 클램프 기구를 나타내는 사시도이다.
도 6의 (A)는 슬라이드부를 이동 중인 광원 장치를 나타내는 일부를 노치한 평면도, (B)는 도 6의 (A)의 광원 장치를 나타내는 일부를 노치한 측면도이다.
도 7의 (A)는 방전 램프의 양극측 베이스부를 클램프한 상태를 나타내는 도면, (B)는 베이스부의 클램프를 해제한 상태를 나타내는 도면이다.
도 8은 광원 장치를 나타내는 일부를 노치한 측면도이다.
도 9의 (A)는 램프 파지용 후크부(hook portion)로 양극측 베이스부를 잡은 상태를 나타내는 평면도, (B)는 도 9의 (A)의 측면도이다.
도 10의 (A)는 방전 램프를 이동 중인 광원 장치를 나타내는 일부를 노치한 평면도, (B)는 도 10의 (A)의 광원 장치를 나타내는 일부를 노치한 측면도이다.
도 11은 램프 보관용 턴테이블에 설치된 복수의 방전 램프를 나타내는 일부를 노치한 도면이다.
도 12는 램프 보관용 턴테이블의 위치 결정부를 나타내는 도면이다.
도 13은 방전 램프의 교환 방법의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 14의 (A)는 제2 실시 형태의 미사용 방전 램프의 양극측 베이스부를 나타내는 단면도, (B)는 사용이 끝난 방전 램프의 양극측 베이스부를 나타내는 단면도이다.
도 15의 (A) 및 (B)는 각각 도 14의 (A)의 양극측 베이스부의 클램프 기구를 나타내는 단면도이다.
도 16의 (A)는 제1 변형예의 방전 램프의 양극측 베이스부를 나타내는 단면도, (B)는 제2 변형예의 방전 램프의 양극측 베이스부를 나타내는 단면도이다.
도 17의 (A)는 제3 변형예의 방전 램프의 양극측 베이스부를 나타내는 단면도, (B)는 도 17의 (A)의 구체(球體)가 하방으로 이동한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 18의 (A)는 제4 변형예의 방전 램프의 양극측 베이스부를 클램프한 상태를 나타내는 도면, (B)는 도 18의 (A)의 양극측 베이스부를 나타내는 확대 단면도, (C)는 도 18의 (B)의 단자부를 나타내는 단면도, (D)는 도 18의 (B)의 단자부의 내부를 D방향에서 본 도면이다.
도 19의 (A)는 제5 변형예의 방전 램프의 양극측 베이스부의 단자부의 내부를 나타내는 도면, (B)는 도 19의 (A)의 2개의 탄성 힌지부의 선단(先端)의 간격이 커진 상태를 나타내는 도면이다.
도 20의 (A)는 제6 변형예의 방전 램프의 양극측 베이스부의 단자부의 내부를 나타내는 도면, (B)는 도 20의 (A)의 2개의 탄성 힌지부의 선단의 간격이 커진 상태를 나타내는 도면이다.
도 21의 (A)는 제7 변형예의 방전 램프의 양극측 베이스부의 단자부를 나타내는 단면도, (B)는 도 21의 (A)의 미러부의 각도가 변화한 상태를 나타내는 도면이다.
도 22는 전자 디바이스의 제조 공정의 일례를 나타내는 순서도이다.

［제1 실시 형태］

이하, 본 발명의 제1 실시 형태에 대해 도 1~도 13을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 실시 형태에 따른 광원 장치(30)를 구비한 노광 장치(EX)의 개략 구성을 나타낸다. 노광 장치(EX)는, 일례로서 주사 노광형 투영 노광 장치이다. 도 1에 있어서, 광원 장치(30)는 아크 방전형 초고압 수은 램프로 이루어지는 방전 램프(1)와, 방전 램프(1)의 음극측의 베이스부(26)를 유지하는 지지 부재(33)와, 지지 부재(33)를 이동 가능한 인출부(36)(도 4의 (B) 참조)와, 지지 부재(33)에 대한 베이스부(26)의 고정 및 해제를 행하는 구동 유닛(34)과, 방전 램프(1)의 유리관(25)(벌브)을 둘러싸도록 배치된 타원경(2)(집광 미러)과, 노광시(방전 램프(1)의 사용시)에, 방전 램프(1) 및 타원경(2) 등을 수용하는 상자 모양의 램프 하우스(31)를 가진다. 노광시에, 방전 램프(1)의 유리관(25) 내의 발광부는, 일례로서 타원경(2)의 제1 초점 부근에 배치되어 있다.

또, 광원 장치(30)는 방전 램프(1)의 양극측의 베이스부(28)에 착탈 가능하게 연결 가능한 가요성을 가지는 전력 케이블(24)과, 방전 램프(1)의 음극측의 베이스부(26)에 지지 부재(33)를 통해서 연결되는 가요성을 가지는 전력 케이블(23)과, 전력 케이블(23, 24)을 통해서 방전 램프(1)에 전력(전류)을 공급하여 방전 램프(1)를 발광시키는 전원부(20)와, 사용이 끝난 방전 램프(1)를 교환하는 전자동형 교환 장치(50)를 가진다. 교환 장치(50)는 양극측의 베이스부(28)에 대한 전력 케이블(24)의 착탈을 행하는 클램프 기구(52)와, 방전 램프(1)를 보관하는 보관부(54)와, 지지 부재(33)와 보관부(54)의 사이에서 방전 램프(1)를 반송하는 램프 반송계(56)와 보관부(54) 및 램프 반송계(56)를 수용하는 상자 모양의 케이싱(51)을 가진다.

또한, 지지 부재(33)는, 도 4의 (B)에 나타내는 것처럼, 실제로는, 상부에 링띠 모양의 플랜지부가 형성된 거의 원통 모양의 금속제(도전성)의 부재이다. 지지 부재(33)는 후술과 같이 램프 하우스(31)의 내면의 가이드 부재(41)를 따라서 이동 가능하게 지지된 인출부(36)의 중앙에, 상기 플랜지부를 통해서 고정되어 있고, 지지 부재(33)와 인출부(36)는 전기적으로 절연되어 있다. 또, 인출부(36)의 저면(底面)에 베이스부(26)용의 구동 유닛(34)이 마련되어 있다.

도 1에 있어서, 광원 장치(30)는 전원부(20), 구동 유닛(34), 및 램프 반송계(56) 등의 동작을 제어하는 광원 제어계(32)를 가진다. 광원 제어계(32)는 방전 램프(1)의 누적 사용 시간을 모니터하고 있고, 상기 누적 사용 시간이 미리 정해져 있는 허용 시간에 도달했을 때에는, 교환 장치(50)를 작동시켜 그 사용이 끝난 방전 램프(1)를 미사용 방전 램프로 교환한다. 광원 장치(30)의 상세한 구성 및 동작에 대해서는 후술한다.

노광 장치(EX)는 광원 장치(30)로부터 공급되는 광속(光束)으로부터 선택되는 노광광(IL)을 이용하여 마스크(M)를 조명하는 조명 광학계(13)와, 노광광(IL) 에 기초하여 마스크(M)의 패턴의 상을 포토레지스트가 도포된 유리 기판으로 이루어지는 플레이트(P)(감광 기판)의 표면에 투영하는 투영 광학계(PL)와, 마스크(M)를 이동시키는 마스크 스테이지(MST)와, 플레이트(P)를 이동시키는 기판 스테이지(PST)와, 광원 장치(30)를 포함하는 노광 장치 전체의 동작을 통괄적으로 제어하는 컴퓨터로 이루어지는 주제어계(14)를 구비하고 있다.

일례로서, 노광 장치(EX)는 액정 표시 디바이스 제조용 노광 장치이고, 노광 장치(EX)의 본체부(마스크 스테이지(MST), 투영 광학계(PL), 및 기판 스테이지(PST)를 포함하는 부분)는, 제조 공장에 있는 상자 모양의 챔버(도시하지 않음)의 내부에 설치되고, 광원 장치(30)는 그 챔버의 옥상(RT)에 설치되어 있다. 광원 장치(30)는 방전 램프(1)의 누적 사용 시간이 허용 시간에 도달했을 때, 상기 취지의 정보를 주제어계(14)에 공급한다. 이것에 따라서, 주제어계(14)는 광원 장치(30)로부터 방전 램프(1)의 교환이 완료된 것을 나타내는 정보가 공급될 때까지, 노광 장치(EX)의 노광 동작을 정지시킨다. 이하, 투영 광학계(PL)의 광축(AX)에 평행하게 Z축을 취하고, Z축에 수직인 평면(본 실시 형태에서는 거의 수평면임) 내에서 도 1의 지면(紙面)에 평행하게 X축을, 도 1의 지면에 수직하게 Y축을 취해 설명한다.

방전 램프(1)로부터 사출된 광속은, 타원경(2)에 의해서 제2 초점 부근에 수렴된 후, 셔터(도시하지 않음)의 근방을 통과하여 발산광(發散光)으로 되어 광로 절곡(折曲)용 미러(3)에 입사된다. 미러(3)도 램프 하우스(31) 내에 수용되어 있다. 미러(3)에서 반사된 광속은, 램프 하우스(31)의 광 투과성의 창부재(4)를 통과하여 간섭 필터(5)에 입사되고, 간섭 필터(5)에 의해 소정의 휘선(輝線)(예를 들면 파장 365nm의 i선)으로 이루어지는 노광광(IL)만이 선택된다. 또한, 노광광(IL)으로서는, i선 외에, g선, h선, 혹은 이들의 혼합광 등, 또는 수은 램프 이외의 램프의 휘선 등도 사용할 수 있다. 그 선택된 노광광(IL)은, 플라이아이(fly-eye) 렌즈(6)(옵티컬·인티그레이터)에 입사되며, 플라이아이 렌즈(6)의 사출면에 배치된 가변 개구 조리개(이하, 조명 σ조리개라고 함)(7)상에 다수의 2차 광원이 형성된다. 가변 σ조리개(7)를 통과한 노광광(IL)은, 제1 릴레이 렌즈(8)을 거쳐 마스크 블라인드(가변 시야 조리개)(9)에 입사된다. 마스크 블라인드(9)의 배치면은 마스크(M)의 패턴면과 실질적으로 공역이고, 구동 장치(9a)를 통해서 마스크 블라인드(9)의 개구 형상을 설정함으로써, 마스크(M)상에서의 조명 영역이 규정된다. 또, 플레이트(P)의 스텝 이동시 등에 불필요한 노광광이 플레이트(P)에 조사되지 않도록, 스테이지 제어계(15)가 구동 장치(9a)를 통해서 마스크 블라인드(9)를 개폐할 수 있다.

마스크 블라인드(9)를 통과한 노광광(IL)은, 제2 릴레이 렌즈(10), 노광광(IL)의 광로를 절곡하기 위한 미러(11), 및 콘덴서 렌즈(12)를 통해서 마스크(M)의 패턴면의 패턴 영역을 조명한다. 간섭 필터(5), 플라이아이 렌즈(6), 가변 σ조리개(7), 릴레이 렌즈(8, 10), 마스크 블라인드(9), 미러(11), 및 콘덴서 렌즈(12)를 포함하여 조명 광학계(13)가 구성되어 있다. 광원 장치(30)로부터의 광속은, 조명 광학계(13)를 거쳐 노광광(IL)으로서 마스크(M)(마스크)의 예를 들면 Y방향으로 가늘고 긴 조명 영역을 조명한다. 마스크(M)의 조명 영역 내의 패턴이 투영 광학계(PL)를 통해서, 플레이트(P)의 하나의 쇼트 영역의 노광 영역(조명 영역과 광학적으로 공역인 영역)에 투영 배율 β(β는 예를 들면 등배(等倍), 확대 배율, 또는 축소 배율)로 투영된다. 또한, 투영 광학계(PL)로서는, 복수의 투영 광학계가 예를 들면 Y방향으로 2열로 배열된 멀티 투영 광학계 등을 사용해도 된다. 이와 같이 복수의 투영 광학계를 사용하는 경우에는, 조명 광학계(13)로부터의 노광광(IL)은, 마스크(M)의 패턴면의 복수의 조명 영역을 병렬로 조명한다.

마스크(M)는 마스크 베이스(도시하지 않음) 상에서 X방향, Y방향, 및 Z축 둘레의 회전 방향으로 미동(微動) 가능한 마스크 스테이지(MST)의 상면에 유지되어 있다. 마스크 스테이지(MST)의 위치는, 이것에 고정된 이동경(17R)에 계측용 레이저 빔을 조사하는 레이저 간섭계(18R)에 의해서 고정밀도로 계측되고, 이 계측치가 스테이지 제어계(15) 및 주제어계(14)에 공급되고 있다. 그 계측치 및 주제어계(14)로부터의 제어 정보에 기초하여, 스테이지 제어계(15)가 리니어 모터 등을 포함하는 구동계(19R)를 통해서 마스크 스테이지(MST)의 위치를 제어한다.

한편, 플레이트(P)는 도시하지 않은 플레이트 홀더를 통해서 기판 스테이지(PST)의 상면에 유지되고, 기판 스테이지(PST)는 베이스 부재(도시하지 않음)상에 X방향 및 Y방향으로 이동 가능하게 재치되어 있다. 기판 스테이지(PST)의 위치는, 이것에 고정된 이동경(17W)에 계측용 레이저 빔을 조사하는 레이저 간섭계(18W)에 의해 고정밀도로 계측되고, 이 계측치는 스테이지 제어계(15) 및 주제어계(14)에 공급되고 있다. 그 계측치 및 주제어계(14)로부터의 제어 정보에 기초하여, 스테이지 제어계(15)는 리니어 모터 등을 포함하는 구동계(19W)를 통해서 기판 스테이지(PST)(웨이퍼(W))의 위치를 제어한다.

플레이트(P)의 노광시에는, 기판 스테이지(PST)에 의해 플레이트(P)의 각 쇼트 영역을 투영 광학계(PL)의 노광 영역의 직전으로 이동시키는 동작(스텝 이동)과, 광원 장치(30)로부터의 광속으로 조명 광학계(13)를 통해서 마스크(M)를 조명하면서, 마스크(M) 및 플레이트(P)를 투영 광학계(PL)에 대해서 동기하여 X방향(주사 방향)으로 이동시키고, 플레이트(P)의 하나의 쇼트 영역의 전면(全面)에 마스크(M)의 패턴의 상을 노광하는 동작(주사 노광)이, 스텝·앤드·스캔 방식으로 반복된다. 이것에 의해서, 마스크(M)의 패턴의 상이 플레이트(P)의 각 쇼트 영역에 전사된다.

또한, 이 노광을 할 때 미리 얼라이먼트를 행하기 위해서, 예를 들면 기판 스테이지(PST)의 내부에는, 마스크(M)에 형성된 얼라이먼트 마크의 위치를 검출하기 위한 공간상(空間像) 계측부(22)가 마련되고, 투영 광학계(PL)의 측면에는, 플레이트(P)의 각 쇼트 영역에 부설된 얼라이먼트 마크의 위치를 검출하기 위한 얼라이먼트계(21)가 설치되어 있다. 공간상 계측부(22) 및 얼라이먼트계(21)의 검출 신호는 얼라이먼트 신호 처리계(16)에 공급되고, 얼라이먼트 신호 처리계(16)는, 예를 들면 그들 검출 신호를 처리하여, 마스크(M)의 얼라이먼트 정보 및 플레이트(P)의 각 쇼트 영역의 배열 정보를 구하고, 구한 정보를 주제어계(14)에 공급한다. 주제어계(14)는, 그들 정보에 기초하여 마스크(M)의 얼라이먼트 및 노광시의 플레이트(P)의 위치 제어를 행한다. 이것에 의해서, 중첩 노광시에 높은 중첩 정밀도가 얻어진다.

다음에, 본 실시 형태의 광원 장치(30)의 구성 및 광원 장치(30)를 이용하는 방전 램프(1)의 교환 동작 등에 대해 상세하게 설명한다.

도 2는 도 1 중의 광원 장치(30)의 방전 램프(1)를 나타낸다. 도 2에 있어서, 방전 램프(1)는 벌브부(25a) 및 이것을 사이에 끼도록 고정된 거의 대칭으로 원통 모양의 2개의 막대 모양부(25b1, 25c)로 이루어지는 유리관(25)과, 한쪽의 막대 모양부(25b1)의 단부를 덮도록 마련된 연결부(25b2)와, 연결부(25b2)의 단부에 연결된 음극측의 베이스부(26)와, 다른 쪽의 막대 모양부(25c)의 중간 부분을 덮도록 마련된 커버부(25d)와, 막대 모양부(25c)의 단부에 연결된 양극측의 베이스부(28)를 구비하고 있다. 그 벌브부(25a) 내에 발광부를 형성하기 위한 양극(EL1) 및 음극(EL2)이 대향하여 고정되고, 음극(EL2) 및 양극(EL1)은 각각 베이스부(26 및 28)에 전기적으로 접속되어 있다. 베이스부(26)의 전부(全部) 및 베이스부(28)의 대부분(후술하는 구체(27)를 제외한 부분)은 전기 전도율 및 열 전도율이 양호한 금속(예를 들면 황동 등)으로 형성되어 있다. 베이스부(26), 유리관(25), 및 베이스부(28)는, 유리관(25)의 막대 모양부(25b1, 25c)의 중심축을 이어 발광부의 중심을 통과하는 하나의 직선을 따라서 배치되어 있다. 그 막대 모양부(25b1, 25c)의 중심축을 잇는 직선에 평행한 방향이 방전 램프(1)의 길이 방향 L이다. 또한, 커버부(25d) 및 연결부(25b2)는 반드시 마련할 필요는 없다. 이 경우, 막대 모양부(25b1)의 단부에 베이스부(26)를 연결해도 된다.

베이스부(26 및 28)는 기본적으로 음극(EL2) 및 양극(EL1)에 도 1의 전원부(20)로부터 전력 케이블(23 및 24)을 통해서 전력을 공급하기 위한 전력 수급 단자로서 사용된다. 그 외에, 베이스부(26)는 유리관(25)(방전 램프(1))를 지지 부재(33)(도 4의 (B) 참조)에 의해서 지지하기 위한 피(被)지지부로서도 사용된다. 또한, 베이스부(26 및 28)에는 함께 유리관(25)으로부터 전도되어 오는 열을 효율적으로 발산하기 위한 요철부(凹凸部)(표면적(表面的)을 크게 한 부분)가 형성되어 있다.

또, 음극측의 베이스부(26)에는, 연결부(25b2)로부터 개방단측으로 차례로, 연결부(25b2)의 외경(外俓)의 2배 정도의 외경의 링띠 모양의 플랜지부(26a)(맞닿음부 및 길이 방향 L의 위치의 규정부)와, 연결부(25b2)의 외경보다도 근소하게 큰외경의 원기둥 모양의 축부(26b)(감합(끼워 맞춤)부 또는 위치의 규정부)와, 축부(26b)보다도 외경의 작은 원기둥 모양의 소경부(26f)(단차부)와, 축부(26b)보다 근소하게 작은 외경, 혹은 축부(26b)와 대략 같은 외경의 원기둥 모양의 고정부(26h)가 형성되어 있다. 축부(26b)와 소경부(26f)의 경계부에는 면취부(面取部, 도시하지 않음)를 형성해도 된다. 고정부(26h)의 개방단측에 면취부(26i)가 형성되고, 고정부(26h)의 단부에 소경부(26f)보다 직경이 작은 막대 모양의 안내부(26j)가 형성되어 있다. 또한, 원기둥 모양의 축부(26b)의 외경은, 막대 모양부(25b1)의 외경과 거의 같은 외경이어도 된다. 소경부(26f)는 축부(26b)와 고정부(26h)의 사이에, 방전 램프(1)의 길이 방향 L과 교차하는 방향에 관해서 오목부(단부(段部))를 마련함으로써 형성된다.

방전 램프(1)를 도 4의 (B)의 지지 부재(33)에 재치할 때, 플랜지부(26a)는 지지 부재(33)의 중앙의 개구를 둘러싸는 단차부에 맞닿아, 유리관(25)의 발광부의 길이 방향 L(제1 방향)에 있어서의 위치 결정의 기준이 되고, 축부(26b)는 그 개구에 감합되어, 상기 발광부의 길이 방향 L에 직교하는 면 내에 있어서의 위치 결정의 기준이 된다.

또, 고정부(26h)의 소경부(26f)에 피(被)압압면(26g)이 형성되어 있다. 피압압면(26g)은, 길이 방향 L에 수직인 평면이다. 도 4의 (B)의 구동 유닛(34)은, 방전 램프(1)를 지지 부재(33)로 지지할 때, 베이스부(26)의 고정부(26h)(피압압면(26g))를 하방(－Z방향)으로 가압하는 레버(38)와, 고정부(26h)를 가압하는 방향으로 레버(38)를 반시계 방향으로 회전시키는 인장 코일 스프링(helical extension spring, 39)과, 레버(38)에 의한 베이스부(26)의 고정을 해제하기 위해서 레버(38)를 시계 방향으로 회전시키는 예를 들면 에어 실린더 또는 전자(電磁) 실린더 등의 구동부(40)를 가진다. 지지 부재(33)에 방전 램프(1)를 고정하여 지지하는 경우에는, 구동부(40)에 의한 레버(38)의 시계 방향의 회전을 해제하면 되고, 지지 부재(33)로부터 방전 램프(1)를 취출할 때에는, 구동부(40)에 의해서 레버 부재(38)를 시계 방향으로 회전하면 된다. 또한, 구동 유닛(34)으로서는, 국제 공개 제2007/066947호 팜플렛에 기재되어 있는 기구를 사용할 수도 있다.

방전 램프(1)에서 발생하는 열은, 베이스부(26)를 통해서, 표면적이 크고 열용량이 큰 지지 부재(33)로 흐르기 때문에, 방전 램프(1)의 온도의 상승을 억제할 수 있다. 또한, 방전 램프(1)의 냉각 효과를 높이기 위해서, 도 4의 (B)의 지지 부재(33)의 베이스부(26)의 고정부(26h)가 꽂혀 있는 개구 내에, 송풍 장치(도시하지 않음)로부터 냉각된 기체를 송풍하도록 해도 된다.

도 2에 있어서, 일례로서, 베이스부(26)의 축부(26b)의 표면에, 플랜지부(26a)로부터 소경부(26f)에 걸쳐, 나선 모양의 홈부(도시하지 않음)를 형성해도 된다. 이 홈부에, 외부로부터 예를 들면 냉각용 기체를 공급함으로써, 방전 램프(1)의 냉각 효과를 높일 수 있다.

또, 베이스부(26)의 플랜지부(26a)에는 일례로서, 90° 간격으로 2개소의 개구(AP1, AP2)(위치 결정부)(개구(AP2)는 도시하지 않음)가 형성되어 있다. 이것에 따라서, 도 4의 (B)의 지지 부재(33)의 플랜지부(26a)가 재치되는 면에는, 2개의 핀(도시하지 않음)이 마련되어 있다. 지지 부재(33)에 방전 램프(1)를 재치할 때, 플랜지부(26a)의 개구(AP1) 등에 그들 2개의 핀이 삽입됨으로써, 방전 램프(1)의 길이 방향 L에 따른 축의 둘레의 위치 결정이 행해진다. 그들 개구(AP1) 등과 양극측의 베이스부(28)의 상대적인 각도는, 베이스부(28)와 전력 케이블(24)을 연결하기 쉬운 각도(소정 각도)로 설정되어 있다.

또한, 음극측의 베이스부(26)의 형상은 임의이다. 베이스부(26)로서는, 예를 들면 플랜지부(26a) 및 축부(26b)만을 구비하고, 축부(26b) 중에 구동 유닛(34)의 레버(38)의 선단부를 꽂아 넣을 수 있는 오목부가 형성되어 있는 부재를 사용할 수도 있다. 도 2에 있어서, 양극측의 베이스부(28)는 방전 램프(1)의 유리관(25)의 막대 모양부(25c)측으로부터 개방단측으로 차례로, 막대 모양부(25c)의 직경보다도 큰 외경의 복수의 링띠 모양의 방열핀(28j)이 형성된 방열부(28i)와, 외형이 구면(球面) 모양인 피(被)파지부(28e)(피유지부)와, V자형의 2개의 평면부(28b, 28c)가 형성된 거의 삼각기둥 모양인 비축대칭의 단자부(28a)(피(被)연결부)(도 3의 (A) 참조)를 구비하고 있다.

도 3의 (B)는 도 2의 방전 램프(1)가 미사용인 상태에 있어서의 양극측의 베이스부(28)를 나타내고, 도 3의 (C)는 방전 램프(1)를 사용한 후의 상태에 있어서의 양극측의 베이스부(28)를 나타내고, 도 3의 (A)는 도 3의 (B)의 AA선을 따른 단면도이다. 도 3의 (A)에 있어서, 단자부(28a)의 2개의 대칭으로(V자 모양으로) 경사진 평면부(28b, 28c)를 연결하도록 평면부(28d)가 형성되고, 평면부(28b, 28c)의 사이에, 평면부(28d)에 평행하게 좁은 폭의 면취부(28a4)가 형성되어 있다.

도 3의 (B)에 있어서, 베이스부(28)의 방열부(28i) 및 피파지부(28e)를 포함하는 부분의 상단부가, 방전 램프(1)의 유리관(25)의 막대 모양부(25c)의 단부의 연결부(25d)에, 예를 들면 복수의 볼트(도시하지 않음)에 의해서 고정되어 있다. 또, 피파지부(28e)의 상단부에 형성된 원형의 오목부(28e1)의 중앙에 원형의 볼록부(28e2)가 마련되어 있다. 또한, 상기 오목부(28e1)에 그 볼록부(28e2)를 둘러싸도록, 거의 원통 모양으로 하단부에 링띠 모양의 플랜지부(29e)가 마련된 수용부(29)의 플랜지부(29e)가 재치되고, 수용부(29)의 상부(29a)의 중앙에 마련된 원형의 개구(29b)를 덮도록, 진구도(眞球度, sphericity)가 높고, 수용부(29)의 열팽창율보다도 작은 열팽창율을 가지는 구체(27)가 재치되어 있다. 수용부(29)의 내부의 크기는 구체(27)가 방전 램프(1)의 길이 방향 및 이 길이 방향에 직교하는 면 내에서 어느 정도 변위할 수 있는 정도이다. 방전 램프(1)를 보관하고 있을 때의 온도(거의 상온)에서는, 개구(29b)의 직경은 구체(27)의 직경보다 작고, 방전 램프(1)의 베이스부(26, 28)에 통전하여 방전 램프(1)를 발광시켜 방전 램프(1)의 온도가 상승한 상태(방전 램프(1)의 사용을 예를 들면 수시간 이상 계속한 상태)에서는, 수용부(29)의 열팽창에 의해서 개구(29b)의 직경이 구체(27)의 직경보다 크게 되도록 개구(29b)의 직경이 규정되어 있다. 이것에 의해서, 방전 램프(1)의 사용을 예를 들면 수시간 이상 계속한 상태에서는, 도 3의 (C)에 나타내는 것처럼 구체(27)가 개구(29b)를 통과하여 수용부(29) 내에 수용된다. 일례로서, 구체(27)는 예를 들면 세라믹스제의 열팽창율이 극히 작은 볼이고, 수용부(29)는 스테인리스 또는 알루미늄 합금 등의 금속제이다. 또한, 구체(27)는 예를 들면 인바(invar)와 같은 저팽창율의 합금 등으로 형성해도 된다.

또, 도 3의 (B)에 있어서, 수용부(29) 및 수용부(29)의 상부에 있는 구체(27)를 덮도록, 외형이 거의 삼각기둥 모양이고 하단부에 원형의 플랜지부(28a3)가 마련된 단자부(28a)가 재치되어 있다. 단자부(28a)의 내면은 수용부(29)의 외형을 근소하게 크게 한 형상의 통 모양이고, 단자부(28a)의 내면의 상단과 구체(27)와의 사이의 간극은, 구체(27)가 수용부(29)의 개구(29b)로부터 빠지지 않도록 작게 설정되어 있다. 수용부(29)의 플랜지부(29e)와 단자부(28a)의 플랜지부(28a3)는 겹쳐 있고, 일례로서 플랜지부(29e, 28a2)를 복수 개소에서 볼트(BA1)에 의해서 피파지부(28e)의 오목부(28e1)에 고정함으로써, 피파지부(28e)에 수용부(29) 및 단자부(28a)가 고정되어 있다. 또한, 설명의 편의상, 도 3의 (C)에서는, 플랜지부(29e, 28a2)의 도시를 생략하고 있다.

또, 단자부(28a)의 평면부(28d)에 평행이고, 또한 수용부(29)의 중심축을 통과하는 직선을 따라서, 수용부(29)의 측면에 대향하도록, 구체(27)보다도 직경이 작은 2개의 원형의 개구(29c, 29d)가 형성되고, 단자부(28a)의 평면부(28d) 및 면취부(28a4)를 포함하는 영역에, 각각 개구(29c, 29d)에 대향하도록 개구(29c, 29d)와 거의 같은 직경의 원형의 개구(28a1, 28a2)가 형성되어 있다. 개구(29c, 29d)의 높이는, 구체(27)가 개구(29b)를 통과하여 수용부(29)의 내부(피파지부(28e)의 상면)으로 낙하했을 때, 개구(29c, 29d)의 중심이 구체(27)의 중심과 거의 일치하도록 설정되고, 수용부(29)의 내면과 구체(27)의 간극은, 구체(27)가 구체(27)의 직경의 예를 들면 5%에서 30% 정도(예를 들면 10% 정도) 만큼 이동 가능하도록 설정되어 있다.

또, 도 4의 (B)에 나타내는 것처럼, 보관부(54)의 방전 램프(1)가 재치되는 턴테이블(79)의 상방에, 방전 램프(1)의 단자부(28a)의 개구(28a1, 28a2)(나아가서는 수용부(29)의 개구(29c, 29d))의 중심으로 광빔(LB1)을 조사하는 조사부(94Aa)와, 구체(27)가 수용부(29) 내로 낙하하고 있지 않은 상태에서, 그들 개구(28a1, 28a2, 29c, 29d)를 통과한 광빔(LB1)을 검출하는 수광부(94Ab)를 가지는 제1 검출 장치(94A)가 배치되고, 수광부(94Ab)의 검출 신호가 광원 제어계(32)에 공급되고 있다. 수용부(29) 내에 구체(27)가 낙하하고 있는 상태에서는 수광부(94Ab)에서 광빔(LB1)을 검출할 수 없기 때문에, 제1 검출 장치(94A)를 이용하여, 수용부(29) 내에 구체(27)가 있는지 여부, 즉 방전 램프(1)가 사용이 끝났는지 또는 미사용인지를 검출할 수 있다. 즉, 수용부(29)에 대한 구체(27)의 상태가 변화함으로써, 방전 램프(1)가 사용이 끝났는지 또는 미사용인지를 검출할 수 있다. 또, 수용부(29) 및 구체(27)는, 방전 램프(1)가 사용이 끝났는지 또는 미사용인지가 검출되는 피검출 장치라고 말할 수 있다. 또, 구체(27)는 수용부(29) 내를 이동하기 때문에 가동부라고 말할 수 있다.

또, 보관부(54)의 턴테이블(79)의 하방에, 방전 램프(1)의 베이스부(26)의 고정부(26h)의 중심 부근의 위치에 광빔(LB2)을 조사하는 조사부(94Ba)와, 방전 램프(1)가 없는 상태에서, 상기 위치를 통과한 광빔(LB2)을 검출하는 수광부(94Bb)를 가지는 제2 검출 장치(94B)가 설치되어, 수광부(94Bb)의 검출 신호가 광원 제어계(32)에 공급되고 있다. 광빔(LB2)의 광로에 고정부(26h)가 있는 상태에서는 수광부(94Bb)에서 광빔(LB2)을 검출할 수 없기 때문에, 제2 검출 장치(94B)를 이용하여, 턴테이블(79)의 소정의 위치에 방전 램프(1)가 있는지 여부를 검출할 수 있다.

또, 본 실시 형태의 베이스부(28)는 피파지부(28e)의 오목부(28e1)에 마련된 복수의 개구(도시하지 않음) 내의 볼트(도시하지 않음)에 의해서, 유리관(25)의 막대 모양부(25c)의 단부에 마련되고, 양극(EL1)과 전기적으로 접속되어 있는 금속제의 연결부(25d)에 연결되어 있다. 이 때문에, 베이스부(28)는 방전 램프(1)의 사용후에 분리할 수 있고, 분리한 베이스부(28)를 새로운 방전 램프(1)를 제조할 때 재이용할 수 있도록 되어 있다. 또한, 베이스부(28)는 유리관(25)에 접착 또는 용착(溶着) 등에 의해 일체화되어 있어도 된다.

도 5는 양극측의 베이스부(28)에 전력 케이블(24)을 연결한 상태를 나타낸다. 도 5에 있어서, 전력 케이블(24)의 단부에는, 베이스부(28)의 단자부(28a)의 평면부(28b, 28c)와 같은 각도의 V자형의 홈부(66a)가 형성된 금속제(도전성)의 부재(이하, 급전(給電) 블록이라고 함)(66)가 연결되어 있다. 또, 급전 블록(66)은 L자형의 기준 레버(67)의 하단부에 고정되고, 기준 레버(67)에는 연결 핀(P51)을 통해서 회전 가능하게 L자형의 구동 레버(69)가 연결되고, 구동 레버(69)의 하단부에 연결 핀(P52)을 통해서 회전 가능하게 롤러(70)가 고정되어 있다. 베이스부(28)의 단자부(28a)의 평면부(28b, 28c)와 반대측의 평면부(28d)에 롤러(70)가 밀어 붙여진다. 또한, 평면부(28d)에는, 롤러(70)를 수용할 수 있는 크기의 오목부(도시하지 않음)를 형성해도 된다.

후술과 같이 급전 블록(66)을 단자부(28a)에 연결할 때, 방전 램프(1)에 작용하는 응력(應力)을 가능한 한 작게 하기 위해서(기준 레버(67) 및 구동 레버(69)의 가요성을 크게 하기 위해서), 또한, 타원경(2)에 의해서 집광된 광의 차광량을 작게 하기 위해서, 기준 레버(67) 및 구동 레버(69)는 가능한 한 얇게 형성되어 있다. 또, 도 5에서는, 기준 레버(67)는 2개의 L자형의 부재의 양단부(다른 쪽의 단부는 도시하지 않음)를 연결한 것이지만, 기준 레버(67)는 1개의 L자형의 부재로 형성해도 된다.

급전 블록(66), 기준 레버(67) 및 구동 레버(69)를 포함하여 클램프 기구(52)가 구성되어 있다. 기준 레버(67) 및 구동 레버(69)의 타단측은, 도 4의 (B)에 나타내는 것처럼 각각 가늘고 길게 형성되어 있다. 급전 블록(66)의 홈부(66a)를 베이스부(28)의 단자부(28a)의 평면부(28b, 28c)에 밀착되도록 갖다 댄 상태에서, 구동 레버(69)의 선단부의 롤러(70)를 단자부(28a)의 평면부(28d)에 대고 누르고, 구동 레버(69)를 연결 핀(P51)(지점)의 둘레로 반시계 방향으로 회전시킴으로써, 지렛대의 원리에 의해서 강한 힘으로, 롤러(70)와 급전 블록(66)의 사이에 단자부(28a)를 안정되게 끼울 수 있다. 이 상태에서, 전력 케이블(24)의 전력(전류)은, 작은 전기 저항으로 급전 블록(66)을 통해서 베이스부(28)에 공급되기 때문에, 전력의 손실이 작아진다. 또, 전력 케이블(24)(급전 블록(66))을 베이스부(28)(단자부(28a))로부터 분리시키는 경우에는, 구동 레버(69)를 시계 방향으로 회전시키면 된다.

베이스부(28)의 단자부(28a)는, V자형의 평면부(28b, 28c)에 의해서 급전 블록(66)과의 사이의 전기 저항(접촉 저항)을 작게 할 수 있다. 또한, 구동 레버(69)의 선단부에는 롤러(70)를 마련하지 않고, 상기 선단부의 형상을 원호(圓弧) 모양으로 하고, 이 원호 모양의 부분을 그 평면부(28d)에 대고 눌러도 된다.

또, 양극측의 베이스부(28)의 단자부(28a)의 형상은, 도 2의 (B)의 형상으로 한정되지 않고, 단면 형상이 4각형 또는 다각형 등이어도 된다.

또한, 이하에서 참조하는 도 4의 (A) 및 (B) 등에 있어서는, 설명의 편의상, 방전 램프(1)의 베이스부(26, 28)의 형상은 간략화하여 나타내어져 있다.

다음에, 도 4의 (A)는 도 1의 광원 장치(30)의 램프 하우스(31) 및 케이싱(51)의 내부를 나타내는 평면도, 도 4의 (B)는 도 4의 (A)의 광원 장치(30)를 나타내는 측면도이다. 또한, 도 4의 (A), (B), 및 이하에서 참조하는 도 6의 (A), (B) 등에서는, 램프 하우스(31), 케이싱(51), 방전 램프(1) 등을 지지하는 지지 부재(33), 및 인출부(36) 등을 단면으로 나타내고 있다.

도 4의 (A) 및 (B)에 있어서, 램프 하우스(31)는 방전 램프(1)가 수용되는 하부 하우징(31A)과, 미러(3)가 수용되고 측면에 창부재(4)가 마련된 상부 하우징(31B)으로 나누어져 있다. 하우징(31A, 31B)의 인접하는 면에는, 방전 램프(1)로부터의 광을 통과시키기 위한 개구(31Ab)가 마련되고, 하부 하우징(31A)의 ＋X방향의 측면에는, 방전 램프(1)의 교환시에 방전 램프(1) 등을 통과시키기 위한 개구부(31Aa)가 마련되어 있다. 하부 하우징(31A)의 ＋X방향의 측면에 교환 장치(50)의 케이싱(51)이 설치되고, 개구부(31Aa)에 대향하는 케이싱(51)의 측면에는, 방전 램프(1) 등을 통과시키기 위한 개구부(51a)가 마련되어 있다.

케이싱(51)의 ＋X방향의 측면에는, 방전 램프(1)의 반출 및 반입용 창부(51b)가 마련되고, 창부(51b)는 도어(이하, 램프 교환문이라고 함)(45)에 의해서 개폐된다. 교환 장치(50)의 케이싱(51)과 하부 하우징(31A)은, 위치 관계가 어긋나지 않도록 도시하지 않은 연결 부재 등에 의해서 연결되어 있다. 케이싱(51) 내의 ＋X방향의 단부의 창부(51b)의 근방에는, 방전 램프(1)용의 보관부(54)가 설치되고, 케이싱(51) 내의 상부에 램프 반송계(56)가 배치되어 있다. 또, 케이싱(51)에는, 도시하지 않았지만, 외기(外氣) 도입구 및 도입된 외기로부터 먼지 등을 제거하는 필터가 마련되어 있다.

또, 하부 하우징(31A)의 Y방향의 2개의 측면에 대향하도록 X방향으로 평행하게 1쌍의 가이드부(41)가 마련되고, 가이드부(41)를 따라서 X방향으로 이동 가능하게 인출부(36)가 배치되고, 인출부(36)의 중앙부에 지지 부재(33)를 통해서 방전 램프(1)가 지지되어 있다. 또한, 가이드 부재(41)로서는, 예를 들면 텔레스코픽(telescopic) 방식(다단식(多段式))의 가이드 기구를 사용해도 된다. 또, 인출부(36)에는, 방전 램프(1)를 둘러싸도록, 원형의 개구(2a)(도 4의 (A) 참조)가 마련된 타원경(2)이 설치되고, 하부 하우징(31A)의 상부에, 방전 램프(1)의 베이스부(28)에 연결된 클램프 기구(52)를 덮도록, 원추대의 측면과 같은 형상의 차광 부재(42)가 배치되어 있다. 차광 부재(42)의 ＋X방향의 측면에는, 방전 램프(1)의 교환시에 방전 램프(1) 및 클램프 기구(52)를 통과시키기 위한 개구(도시하지 않음)가 마련되어 있다.

또, 교환 장치(50)는 상기의 음극측의 베이스부(26)용 구동 유닛(34), 양극측의 베이스부(28)용 클램프 기구(52), 보관부(54), 및 램프 반송계(56) 외에, 하부 하우징(31A) 내로부터 개구(31Aa, 51a)를 통과하여 케이싱(51)측으로 인출부(36)를 인출하는 인출 구동 유닛(60)과, 클램프 기구(52)에 의한 베이스부(28)의 클램프 및 그 해제를 행하는 구동 유닛(72)을 가진다. 그 인출 구동 유닛(60)은, 도 4의 (A)에 나타내는 것처럼, 케이싱(51) 내의 바닥면에 있어서, 하부 하우징(31A)의 중심을 통과하여 X축에 평행한 직선보다도 -Y방향측에, X방향을 따라서 배치된 가이드 부재(61)와, 가이드 부재(61)를 따라서 X방향으로 이동 가능하게 배치된 베이스 테이블(62)과, 베이스 테이블(62)을 가이드 부재(61)를 따라서 X방향으로 구동하는 예를 들면 볼 나사 방식, 벨트 구동 방식, 또는 리니어 모터 방식 등의 구동부(63)와, 연결 부재(43)를 가진다. 연결 부재(43)는 베이스 테이블(62)의 -X방향측의 단부에 있어서 ＋Y방향으로 돌출됨과 아울러 Z방향으로 돌출된 선단부(62a)와, 인출부(36)의 ＋X방향의 단부에서 Y방향의 중앙부에 마련된 볼록한 피연결부(36c)를 연결한다.

인출 구동 유닛(60)의 구동부(63)에 의해, 가이드 부재(61)를 따라서 베이스 테이블(62)을 ＋X방향으로 이동시킴으로써, 하부 하우징(31A) 내의 인출부(36)를, 인출부(36)에 지지되어 있는 방전 램프(1)가 케이싱(51) 내로 들어가는 위치까지 이동(인출)시킬 수 있다. 또한, 인출부(36)는 가이드 부재(41)에 의해서 지지되어 있음과 아울러, 인출부(36)는 가이드 부재(41)를 따라서 X방향으로 스무스하게 이동 가능하기 때문에, 베이스 테이블(62)에는 인출부(36)의 하중(荷重)은 거의 작용하고 있지 않다. 이 때문에, 인출 구동 유닛(60)으로서는, 가이드 부재(61)를 이용한 기구가 아니라, 간단하게 예를 들면 에어 실린더 등으로 인출부(36)를 X방향으로 이동하는 기구를 이용해도 된다.

또, 방전 램프(1)의 베이스부(28)의 클램프 기구(52)를 구동하는 구동 유닛(72)은, 베이스 테이블(62)의 상면에 고정되어 X축에 대해 근소하게(예를 들면 15도 정도) 시계 방향으로 경사진 방향(이하, 클램프 기구(52)의 퇴피(退避) 방향 D라고 함)(도 4의 (A) 참조)을 따라서 배치된 가이드 부재(73)와 가이드 부재(73)에 대해서 2개의 슬라이더(74)를 통해서 퇴피 방향 D로 이동 가능하게 재치된 평판(平板) 모양의 가동 테이블(75)과, 가동 테이블(75)을 베이스 테이블(62)에 대해서 퇴피 방향 D로 구동하는 에어 실린더 또는 전자 실린더 등의 구동부(77)와, 가동 테이블(75)의 상면에 고정된 Z방향으로 가늘고 긴 지지 부재(65)를 가진다. 또한, 가동 테이블(75)의 상면의 -X방향의 단부에 Z방향으로 가늘고 긴 중계 부재(64)가 고정되고, 중계 부재(64)의 상부에 전력 케이블(24)의 타단이 연결되고, 중계 부재(64)의 Z방향의 중앙부에, 지지 부재(33)에 연결된 전력 케이블(23)의 타단이 인출부(36)에 마련된 개구를 통과하여 연결되어 있다. 전력 케이블(23, 24)은 또한 가요성을 가지는 연장 케이블(도시하지 않음)을 통해서 도 1의 전원부(20)에 접속되어 있다.

도 7의 (A)는 클램프 기구(52) 및 구동 유닛(72)의 상세한 구성을 나타낸다. 도 7의 (A)에 있어서, 클램프 기구(52)의 기준 레버(67)의 ＋X방향의 단부는, 지지 부재(65)의 상단에 짧은 리니어 가이드(71H)를 통해서, 도 4의 (A)의 퇴피 방향 D에 평행한 가동 방향 D1(1축 방향)로 미동 가능하게 지지되어 있다. 또, 구동 유닛(72)은 기준 레버(67)의 ＋X방향의 단부의 근방의 저부에 일단이 고정되고, 구동 레버(69)의 ＋X방향의 단부를 상방으로 당기는 인장 코일 스프링(68)과, 가동 테이블(75)의 상면에 일단이 고정되고, 구동 레버(69)의 ＋X방향의 단부를 하방(－Z방향)으로 변위시킬 수 있는 에어 실린더 또는 전자 실린더 등의 구동부(76)를 가진다. 구동부(76)의 일단은, 회전 가능한 커플링(76a)을 통해서 가동 테이블(75)에 연결되어 있다. 구동부(76)의 가동자의 선단부와 구동 레버(69)의 단부는, 회전 가능한 커플링(76b)을 통해서 연결되어 있다. 일례로서, 커플링(76a)으로서는 이른바 클레비스 조인트를 사용할 수 있고, 커플링(76b)으로서는 이른바 너클 조인트를 사용할 수 있다.

도 7의 (A)의 상태에서는, 구동부(76)는 구동 레버(69)의 단부에 힘을 작용시키지 않기 때문에, 인장 코일 스프링(68)에 의해서 구동 레버(69)에는 기준 레버(67)에 대해서 반시계 방향의 힘이 작용한다. 이것에 의해서, 구동 레버(69)의 -X방향의 단부에 마련된 롤러(70)가 베이스부(28)의 단자부(28a)를 급전 블록(66)측으로 가압하기 때문에, 단자부(28a)는 급전 블록(66)과 롤러(70)로 안정하게 유지되고 있다. 이 때, 가동 테이블(75)과 방전 램프(1)의 간격이 목표치로부터 어긋나 있더라도, 상기 어긋남량은 리니어 가이드(71H)를 통해서 기준 레버(67)가 가동 방향 D1로 이동함으로써 상쇄된다.

다음에, 클램프 기구(52)에 의한 단자부(28a)의 클램프를 해제하는 경우에는, 도 7의 (B)에 나타내는 것처럼, 구동부(76)에 의해서 구동 레버(69)의 단부를 하방으로 당겨, 롤러(70)를 단자부(28a)보다도 높은 위치까지 이동시킨다. 이 때, 구동 레버(69)의 단부의 위치는 방전 램프(1)에 가까워지지만, 그것에 따라 커플링(76a)에 의해서 구동부(76)가 근소하게 회전하기 때문에, 구동 레버(69)를 변형시키는 응력이 작용하지는 않는다. 이 상태에서, 도 4의 (B)의 구동부(77)에 의해서 가동 테이블(75)을 퇴피 방향 D를 따라서 화살표 A2로 나타내는 방향으로 이동시킴으로써, 클램프 기구(52) 및 전력 케이블(24)을 베이스부(28)로부터 떼어 놓을 수 있다.

또, 램프 반송계(56)는 방전 램프(1)의 양극측의 베이스부(28)의 피파지부(28e)를 상방으로부터 파지하는 3개의 후크부(86)와, 이들 후크부(86)를 개폐하는 파지 후크 개폐 기구(85)와, 방전 램프(1)를 파지하여 상하(Z방향)로 이동시키는 Z축 구동 기구(84)와, Z축 구동 기구(84)를 Z축에 평행한 축의 둘레로 선회시키는 선회축(83)과, 선회축(83)을 케이싱(51)의 천정부에 지지하는 지지부(82)를 구비하고 있다.

도 9의 (A)는 3개의 후크부(86)로 베이스부(28)의 피파지부(28e)를 파지하는 상태를 나타내는 평면도, 도 9의 (B)는 도 9의 (A)의 측면도이다. 램프 반송계(56)로 방전 램프(1)를 파지할 때에는, 도 9의 (A)에 나타내는 것처럼, 3개의 후크부(86)의 선단부에 마련한 오목면이 각각 피파지부(28e)의 구면에 대향하도록, 파지 후크 개폐 기구(85)를 위치 결정한다. 이 상태에서, 도 9의 (B)에 나타내는 것처럼, 파지 후크 개폐 기구(85)에 의해서 3개의 후크부(86)를 중심 방향으로 이동시켜서(닫아서), 3개의 후크부(86)의 오목면이 피파지부(28e)의 구면에 접촉할 때까지 3개의 후크부(86)를 닫는다. 또한, 3개의 후크부(86)는 각각 반경(半徑) 방향으로 변위 가능한 스프링 기구(도시하지 않음)를 통해서 파지 후크 개폐 기구(85)에 연결되어 있기 때문에, 베이스부(28)를 변형시키는 것 같은 응력이 작용하지는 않는다. 또, 보다 안정적으로 베이스부(28)를 유지하기 위해서, 후크부(86)의 내면에 볼록부(핀)를 마련하고, 피파지부(28e)의 대응하는 부분에 그 볼록부가 들어가는 오목부를 마련해도 된다.

도 4의 (A) 및 (B)에 있어서, 보관부(54)는 사용이 끝난 방전 램프(1) 및 미사용 방전 램프(1)(이하, 방전 램프(1N)라고도 함)가 재치되는 복수(도 4의 (A)에서는 6개)의 개구(79a)(도 11 참조)가 동심원(同心圓) 모양으로 마련된 회전 가능한 턴테이블(79)과, 턴테이블(79)을 회전시키는 구동부(80)를 구비하고 있다. 개구(79a)의 개수가 턴테이블(79)에 보관할 수 있는 방전 램프(1, 1N)의 개수이고, 상기 보관할 수 있는 방전 램프(1, 1N)의 개수는 임의이다. 일례로서, 턴테이블(79)은 합성 수지 등의 내열성이 높은 절연성 재료로 형성되어 있다. 그들 개구(79a)에 방전 램프(1 또는 1N)의 음극측의 베이스부(26)의 선단부가 꽂아 넣어져, 방전 램프(1 또는 1N)는 베이스부(26)의 플랜지부(26a)(도 1(A) 참조)를 통해서 자중(自重)에 의해서 턴테이블(79)에 재치된다.

도 12에 나타내는 것처럼, 턴테이블(79)의 측면에는 복수의 개구(79a)에 대응하여 각각 중앙에 오목부가 있고 단면이 반원 모양인 위치 결정용 부재(87)가 마련되고, 턴테이블(79)의 측면 방향으로, 위치 결정용 부재(87)의 오목부에 맞물림 가능한 볼록부가 마련되어 있고 턴테이블(79)의 반경 방향으로 변형 가능한 판 스프링부(88)가 배치되어 있다. 턴테이블(79)을 회전축(79b)의 둘레로 회전시켜, 위치 결정용 부재(87)가 판 스프링부(88)(탄성 부재)에 맞물렸을 때 턴테이블(79)의 회전을 정지시킴으로써, 개구(79a)의 위치를 방전 램프(1 또는 1N)를 램프 반송계(56)와의 사이에서 주고 받는 위치로 확실하게 위치 결정할 수 있다.

또, 도 11에 나타내는 것처럼, 필요에 따라서, 턴테이블(79)의 하방의 방전 램프(1, 1N)의 주고 받음 위치에, 방전 램프(1N)를 회전시키는 회전부(96)가 배치된다. 일례로서, 회전부(96)는 바닥면에 연결된 지지부(도시하지 않음)에 회전 가능하게 연결된 원통 모양의 회전부(95)와, 회전부(95) 내에 삽입/통과되는 방전 램프(1N)의 베이스부(26)의 축부(26b)를 고정하기 위해서, 3개의 구동부(97A, 97B, 97C)(구동부(97C)는 도시하지 않음)에 의해서 회전부(95)에 대해서 반경 방향으로 구동되는 클램프부(96A, 96B, 96C)(클램프부(96C)는 도시하지 않음)와, 회전부(95)를 회전시키는 톱니바퀴(98a)와, 톱니바퀴(98a)를 구동시키는 구동부(98)를 구비하고 있다. 회전부(95)에는 회전각을 검출하는 인코더(도시하지 않음)가 마련되어, 이 인코더의 검출 결과가 광원 제어계(32)에 공급되고, 광원 제어계(32)는 그 검출 결과 등을 이용하여 구동부(98 및 97A~97C)의 구동량을 제어한다. 또, 회전부(96)를 전체적으로 베이스부(26)의 하방으로 퇴피시키는 승강부(도시하지 않음)가 배치되어 있고, 통상은 회전부(96)는 베이스부(26)의 하방으로 퇴피되어 있다. 도 11의 상태에 있어서의 회전부(96)의 하방에 제2 검출 장치(94B)가 배치되고, 턴테이블(79)의 회전부(96)가 있는 면과 반대측의 면의 상방에 제1 검출 장치(94A)가 배치되어 있다.

이하, 본 실시 형태의 광원 장치(30)에 있어서, 교환 장치(50)를 이용하여 방전 램프(1)를 교환할 때의 동작의 일례에 대해 설명한다. 이 교환 동작은 광원 제어계(32)에 의해서 제어된다. 우선, 미사용 방전 램프(1N)를 노광 장치(EX)에 장착하기 전에, 방전 램프(1N)의 통전 시험(발광 시험)을 행하는 경우에는, 구체(27)가 수용부(29) 내로 낙하되지 않도록, 베이스부(28)를 하방으로 한 상태에서 베이스부(28, 26)에 통전한다. 그리고, 통전 종료후에는, 베이스부(28)의 온도가 상온 부근으로 돌아올 때까지 베이스부(28)를 하방으로 해 둔다. 이것에 의해서, 실질적으로 미사용 방전 램프(1N)를 사용이 끝났다고 판정하는 것을 방지할 수 있다.

우선, 작업자(도시하지 않음)는, 도 4의 (A)에 나타내지는 것처럼, 교환 장치(50)의 케이싱(51)의 램프 교환문(45)을 열고, 미사용 방전 램프(1N)의 베이스부(26)를 보관부(54)의 턴테이블(79)의 개구(79a)에 꽂아 넣어, 방전 램프(1N)의 베이스부(26)의 플랜지부(26a)를 통해서 턴테이블(79)에 장착한다(방전 램프의 보충). 턴테이블(79)은 전원 오프의 상태에서는, 수동으로 회전 가능하게 되어 있고, 도 12를 참조하여 설명한 것처럼, 소정의 위치 결정용 부재(87)가 판 스프링부(88)에 맞물리도록 턴테이블(79)을 회전시킴으로써, 턴테이블(79)의 회전각을 수동으로 정확하게 설정할 수 있다.

또한, 방전 램프의 보충은, 도 1의 전원부(20)로부터의 전력의 공급을 정지하여, 도 4의 (B)의 하부 하우징(31A) 내의 방전 램프(1)가 소등되어 있는 상태에서 행하는 것이 바람직하다. 다만, 하부 하우징(31A) 내의 방전 램프(1)의 광이 외부로 누출(漏出)되지 않도록 하는 조치를 실시하고, 턴테이블(79)을 절연 재료로 형성해 둠으로써, 방전 램프(1)의 점등 중에 턴테이블(79)의 사이에서 램프 교환을 행할 수 있도록 해도 된다. 일례로서, 도 4의 (A)에서는 방전 램프(1, 1N)를 턴테이블(79)에 6개 세트 (보충) 가능하지만, 사용이 끝난 램프를 회수하기 위해서, 턴테이블(79)에 빈 곳을 만들어 둔다. 도 4의 (A) 및 (B)는, 램프 하우스(31) 내에 방전 램프(1)가 들어가 있는 경우를 나타내고 있으므로, 턴테이블(79)에는, 방전 램프(1N)가 5개 세트된다. 이 후, 램프 교환문(45)이 닫힌다.

그 후, 방전 램프(1)의 누적 사용 시간이 허용 시간에 도달했을 때, 광원 제어계(32)는 주제어계(14)에 그 취지의 정보를 송신하고, 주제어계(14)는 노광 장치(EX)의 노광 동작을 정지한다. 그리고, 광원 제어계(32)는 전원부(20)로부터의 방전 램프(1)에 대한 전력의 공급을 정지시켜, 방전 램프(1)를 소등시킨 후, 교환 장치(50)를 작동시켜 방전 램프(1)를 보관부(54)에 보관되어 있는 방전 램프(1N)로 교환한다.

즉, 우선 도 4의 (B)에 있어서, 램프 하우스(31) 내에서 방전 램프(1) 및 타원경(2)을 일체적으로 지지하는 인출부(36)를, 인출 구동 유닛(60)에 의해서 화살표 A1로 나타내는 것처럼 ＋X방향의 소정의 위치까지 인출한다. 이 결과, 인출부(36)는, 도 6의 (B)에 나타내는 위치까지 인출된다. 이 때, 인출부(36)와 함께 클램프 기구(52), 중계 부재(64), 및 구동 유닛(72)도 일체적으로 ＋X방향의 케이싱(51)의 내부로 인출된다. 또한, 도 6의 (A)는 도 6의 (B)의 인출부(36) 및 교환 장치(50)를 나타내는 일부를 단면으로 한 평면도이다. 또, 이하에서 참조하는 도 8, 도 10의 (B) 등에서는, 도면의 복잡함을 피하기 위해, 복수의 방전 램프(1N) 중 일부의 도시를 생략하고 있다.

다음에, 도 7의 (B)을 참조하여 설명한 것처럼, 구동 유닛(72)의 구동부(76)로 클램프 기구(52)의 구동 레버(69)를 하방으로 당겨, 방전 램프(1)의 베이스부(28)의 단자부(28a)를 강한 힘으로 급전 블록(66)으로 누르고 있던 롤러(70)를 연결 핀(P51)(지점)을 축으로 회전시켜, 롤러(70)를 단자부(28a)보다도 높은 위치가 되도록 단자부(28a)로부터 분리시킨다. 그 후, 구동부(77)(도 4의 (B) 참조)에 의해서, 클램프 기구(52) 및 구동부(76)를 지지하는 가동 테이블(75)을 퇴피 방향 D를 따라서 화살표 A2로 나타내는 방향으로 퇴피시킨다. 이 때, 롤러(70)는 베이스부(28)의 상방을 통과하게 된다.

그 후, 도 8에 나타내는 것처럼, 구동 유닛(34)의 구동부(40)에 의해 레버(38)를 시계 방향으로 회전시켜, 음극측의 베이스부(26)의 고정부(26h)의 클램프를 해제한다. 이것에 의해서, 베이스부(26)는 지지 부재(33)로부터 뽑아낼 수 있다. 또한, 도면의 복잡함을 피하기 위해, 이하에서 참조하는 도 10의 (B) 등에 있어서는, 베이스부(26)용 구동 유닛(34)의 도시를 생략한다.

다음에, 램프 반송계(56)의 선회축(83)을 선회시켜 파지 후크 개폐 기구(85)를 방전 램프(1)의 베이스부(28)의 상방으로 이동시킨다. 그리고, 화살표 A3으로 나타내는 것처럼, 램프 반송계(56)의 Z축 구동 기구(84)에 의해서 파지 후크 개폐 기구(85)를 강하시키고, 파지 후크 개폐 기구(85)는 그 저면의 3개의 후크부(86)를 닫음으로써 베이스부(28)의 피파지부(28e)를 파지한다(도 9의 (B) 참조). 그 후, 도 10의 (B)에 화살표 A5로 나타내는 것처럼 Z축 구동 기구(84)에 의해서, 방전 램프(1)를 파지하고 있는 후크부(86)를 상승시킨다. 이 때, 방전 램프(1)의 음극측의 베이스부(26)의 하단이 인출부(36)의 상면보다도 높아지는 위치(즉, 타원경(2)의 상면보다도 높아지는 위치)까지 방전 램프(1)를 상승시킨다.

그 후, 도 10의 (A)에 화살표 A6로 나타내는 것처럼, 선회축(83)에 의해서, 방전 램프(1)를 파지한 파지 후크 개폐 기구(85)를 약 180도 선회시키고, 방전 램프(1)를 턴테이블(79)의 상방으로 이동시킨다. 이 때, 보관부(54)의 구동부(80)에 의해서 턴테이블(79)을 회전시켜, 턴테이블(79)의 비어 있는 개구(79a)를 파지 후크 개폐 기구(85)(방전 램프(1))의 하방으로 이동시킨다. 이 상태에서, 파지 후크 개폐 기구(85)를 강하시켜, 방전 램프(1)의 베이스부(26)의 선단부가 개구(79a) 내에 수용되고 나서 후크부(86)를 개방함으로써, 도 11에 나타내는 것처럼, 사용이 끝난 방전 램프(1)는 턴테이블(79)의 위치 A7에 재치된다. 이 단계에서는, 승강부(도시하지 않음)에 의해서 회전부(96)는 베이스부(26)의 하방으로 퇴피되어 있다.

이 후의 방전 램프의 교환 동작에 대해 도 13의 순서도를 참조하여 설명한다. 우선, 도 11에 있어서, 램프 반송계(56)의 파지 후크 개폐 기구(85)를 상승시킨다. 그리고, 도 13의 스텝 202에 있어서, 제2 검출 장치(94B)를 이용하여, 방전 램프(1)의 음극측의 베이스부(26)가 있는지(방전 램프(1)가 위치 A7에 있는지 여부)를 확인한다. 이 단계에서는, 베이스부(26)가 있기 때문에, 동작은 스텝 204로 이행하여, 제1 검출 장치(94A)를 이용하여, 양극측의 베이스부(28)의 개구(28a1, 28a2)를 광빔(LB1)이 통과하는지 여부(방전 램프(1)가 사용이 끝나고 베이스부(28)의 구체(27)가 수용부(29) 내로 낙하되어 있는지 여부)를 확인한다.

또, 광빔(LB1)을 검출할 수 없는 경우에는, 일례로서 회전부(96)를 상승시키고, 수광부(94Ab)에서 광빔(LB1)의 검출을 계속한 상태에서, 방전 램프(1)를 ±60도 정도의 범위 내에서 회전시킨다. 또한, 방전 램프(1)는 작업자에 의해서 미리 목표로 하는 각도에 대해서 ±30도 정도의 정밀도로 회전각이 설정되어 있다. 그리고, 어느 회전각에서 광빔(LB1)을 검출할 수 있었던 경우에는, 수광부(94Ab)에서 검출되는 광량이 최대가 되는 회전각으로 방전 램프(1)의 각도를 설정한다. 그 후, 회전부(96)를 하방으로 퇴피시킨다. 또한, 램프 반송계(56) 및 작업자에 의해서 턴테이블(79)에 재치되는 방전 램프(1, 1N)의 각도가 목표로 하는 각도(미사용 방전 램프(1N)의 경우에, 수광부(94Ab)에서 검출되는 광빔(LB1)의 광량이 거의 최대가 되는 각도)로 설정되어 있는 경우에는, 방전 램프(1, 1N)의 회전각을 보정하는 동작은 생략할 수 있다.

이 단계에서는, 방전 램프(1)는 사용이 끝나, 광빔(LB1)은 구체(27)에 의해 차광되기 때문에, 광원 제어계(32)는 방전 램프(1)가 사용이 끝난 것을 확인할 수 있다. 그 후, 턴테이블(79)을 360도 회전시켰는지 여부를 확인하여(스텝 212), 턴테이블(79)을 360도 회전시키지 않은 경우에는, 스텝 214에 있어서, 턴테이블(79)을 예를 들면 60도 회전시키고 스텝 202로 이행한다. 여기에서는, 설명의 편의상, 위치 A9의 방전 램프(1N)가 검출 장치(94A, 94B)의 광빔(LB1, LB2)의 광로상으로 이동한 것으로 한다.

그리고, 방전 램프(1N)의 베이스부(26)가 있는 것을 확인하고(스텝 202), 베이스부(28)의 개구(28a1, 28a2)를 광빔(LB1)이 통과하는지 여부를 확인한다(스텝 204). 이 때에 광빔(LB1)을 검출할 수 없는 경우에는, 회전부(96)를 상승시켜 검출되는 광빔(LB1)의 광량이 최대가 되도록 방전 램프(1N)를 회전시켜도 된다. 여기에서는 방전 램프(1N)가 미사용이여서, 구체(27)가 광빔(LB1)을 차광하고 있지 않기 때문에, 광원 제어계(32)는 방전 램프(1N)가 미사용인 것을 확인할 수 있다. 이 후, 동작은 스텝 206으로 이행하여, 방전 램프(1N)는 지지 부재(33)까지 반송된다. 또, 스텝 202에 있어서, 음극측의 베이스부(26)가 없는 경우에는 동작은 스텝 212로 이행한다. 또, 스텝 212에 있어서, 턴테이블(79)을 360도 회전하더라도 미사용 방전 램프(1N)를 확인할 수 없는 경우에는, 스텝 216으로 이행하여, 오퍼레이터에게 방전 램프(1N)의 보충을 요구한다.

그리고, 스텝 206에 있어서는, 다시 파지 후크 개폐 기구(85)를 강하시켜, 후크부(86)에 의해서 미사용 방전 램프(1N)의 베이스부(28)의 피파지부(28e)를 파지한 후, 파지 후크 개폐 기구(85)를 상승시킨다. 그리고, 방전 램프(1)의 반출시와 반대의 움직임에 의해서, 도 10의 (A)에 점선의 화살표 B1로 나타내는 것처럼, 선회축(83)에 의해서 파지 후크 개폐 기구(85)를 약 180도 선회시키고, 도 10의 (B)에 점선의 화살표 B2로 나타내는 것처럼, 방전 램프(1N)를 파지하는 파지 후크 개폐 기구(85)를 강하시켜, 방전 램프(1N)의 음극측의 베이스부(26)를 지지 부재(33)에 재치한다. 그 후, 도 8에 점선의 화살표 B3으로 나타내는 것처럼, 파지 후크 개폐 기구(85)를 상승시켜, 도 6의 (B)에 나타내는 것처럼, 구동 유닛(34)에 의해서 음극측의 베이스부(26)를 지지 부재(33)에 클램프한다.

또한, 도 8의 구동부(77)에 의해서, 도 7의 (B)에 나타내는 것처럼, 클램프 기구(52)를 지지하는 가동 테이블(75)을 퇴피 방향 D를 따라서 화살표 B4로 나타내는 방향(방전 램프(1N)에 가까워지는 방향)으로 이동시켜, 급전 블록(66)을 방전 램프(1N)의 베이스부(28)의 단자부(28a)에 맞닿게 한다. 그 후, 구동부(76)가 가동부를 밀어 냄으로써(에어 실린더의 경우에는, 흡인력을 서서히 약하게 함으로써), 인장 코일 스프링(68)의 힘에 의해서 구동 레버(69)가 연결 핀(P51)을 중심으로 회전하여, 롤러(70)가 단자부(28a)에 접촉하여 단자부(28a)를 급전 블록(66)에 강하게 밀어 붙인다. 그 결과, 양극측의 베이스부(28)에 대한 급전이 전력 로스없이 가능해진다.

이 때, 방전 램프(1N)의 음극측의 베이스부(26)는 구동 유닛(34)(도 6의 (B) 참조)에 의해서 지지 부재(33)에 고정되어 있기 때문에, 만일 급전 블록(66)의 퇴피 방향 D의 위치가 고정된 상태에서, 양극측의 베이스부(28)에 대한 급전 블록(66)의 위치가 어긋나 있으면, 방전 램프(1N)에 큰 힘이 가해져 방전 램프(1N)를 파손시킬 우려가 있다. 그것을 막기 위해서, 본 실시 형태에서는, 도 7의 (A)에 나타내는 것처럼, 급전 블록(66)이 장착되는 기준 레버(67)는, 리니어 가이드(71H)에 의해서, 방향 D1(방전 램프(1N)에 대해서 반경 방향)로 이동 가능하게 되어 있기 때문에, 상기 급전 블록(66)의 위치 결정 오차를 보정(흡수)할 수 있다. 또한, 오차 흡수 기구로서는, 예를 들면 가동 테이블(75)이 자유롭게 방향 D1로 움직일 수 있게 되어 있어도 된다.

또, 베이스부(28)용의 클램프 기구(52)는, 구동 레버(69)의 회전 방향 및 선회 방향(Z축으로 평행한 축의 둘레의 회전 방향)으로는 강성(剛性)이 낮아, 기준 레버(67) 및/또는 구동 레버(69)가 휨으로써 그 회전 방향 및 선회 방향의 위치 결정 오차를 흡수할 수 있도록 되어 있다. 또한, 급전 블록(66)의 베이스부(28)와의 접촉면인 홈부(66a)(도 5 참조)는, 단면 형상이 Z방향의 위치에 의존하지 않고 일정한 V형이기 때문에, 베이스부(28)와 급전 블록(66)의 사이에서 Z방향의 위치가 어긋나더라도 문제가 되지 않는다.

도 6의 (B)에 나타내는 것처럼, 방전 램프(1N)의 베이스부(28)에 대한 클램프 기구(52)에 의한 급전 블록(66)의 클램프가 완료되면, 인출 구동 유닛(60)에 의해서, 도 4의 (B)에 점선의 화살표 B5로 나타내는 것처럼 베이스 테이블(62)을 -X방향으로 이동시킴으로써, 인출부(36)를 하부 하우징(31A) 내의 원래의 위치까지 되돌린다. 이것에 의해서, 사용이 끝난 방전 램프(1)가 미사용 방전 램프(1N)와 교환되게 된다. 그 후, 노광 장치(EX)에 있어서 방전 램프(1N)를 점등시켜 노광이 행해진다(스텝 210).

이와 같이 본 실시 형태의 방전 램프의 교환 방법에 의하면, 방전 램프(1)의 베이스부(28)의 단자부(28a) 내에 구체(27)(가동체)가 배치되고, 방전 램프(1)의 사용 중에 베이스부(28)의 온도가 상승하면, 구체(27)가 단자부(28a) 내의 수용부(29)의 개구(29b)를 통과하여 수용부(29) 내로 낙하된다. 그리고, 이 방전 램프(1)를 보관부(54)의 턴테이블(79)에 재치하면, 단자부(28a) 내의 구체(27)에 의해서 제1 검출 장치(94A)의 광빔(LB1)이 차광되는 것을 이용하여, 방전 램프(1)가 사용이 끝난 것을 용이하게 확인할 수 있다. 이 때문에, 전자동으로 방전 램프(1)와 미사용 방전 램프(1N)를 교환하는 경우에, 잘못하여 사용이 끝난 방전 램프(1)를 다시 광원 장치(30)의 지지 부재(33)에 장착하는 것을 방지할 수 있다.

또, 본 실시 형태의 노광 장치(EX)는, 방전 램프(1)(노광 광원)를 발광시키기 위한 광원 장치(30)를 구비하고 있다. 그리고, 방전 램프(1)는 발광부를 형성하기 위한 양극(EL1)(제1 전극) 및 음극(EL2)(제2 전극)이 내부에 마련된 유리관(25)(유리 부재)과, 상기 유리관(25)을 사이에 끼도록 마련된 베이스부(28)(제1 베이스 부재) 및 베이스부(26)(제2 베이스 부재)를 구비하고, 베이스부(28)에 개구(28a1, 28a2, 29c, 29d)로 이루어지는 관통공(개구)이 마련되어 있다.

또, 광원 장치(30)는 방전 램프(1)를 보관하는 보관부(54)와, 방전 램프(1)를 반송하는 램프 반송계(56)(반송부)와, 방전 램프(1)의 베이스부(28)의 관통공에 광빔(LB1)을 입사시키는 조사부(94Aa)(송광부)와, 상기 관통공을 통과한 광빔(LB1)을 검출하는 수광부(94Ab)와, 수광부(94Ab)의 검출 결과를 이용하여 방전 램프(1)의 상태로서의 방전 램프(1)의 각도를 구하는 광원 제어계(32)(제어부)를 구비하고 있다.

이 실시 형태에 의하면, 예를 들면 방전 램프(1)를 회전시키면서, 검출되는 광빔(LB1)의 광량이 최대가 될 때의 방전 램프(1)의 각도를 구함으로써, 방전 램프(1)의 각도를 검출할 수 있다. 그 각도를 이용하여, 예를 들면 방전 램프(1)의 각도를 목표로 하는 각도로 설정할 수 있기 때문에, 방전 램프(1)가 비회전 대칭인 경우에, 램프 반송계(56)에서 용이하게 방전 램프(1)를 파지할 수 있다. 이 때문에, 방전 램프(1)의 교환을 효율적으로 행할 수 있다.

또, 본 실시 형태의 노광 장치(EX)는 상기의 광원 장치(30)와, 광원 장치(30)의 방전 램프(1)로부터 발생하는 광(노광광(IL))으로 마스크(M)를 조명하는 조명 광학계(13)(조명계)와, 노광광(IL)에 기초하여 마스크(M)의 패턴의 상을 플레이트(P)(기판)에 투영하는 투영 광학계(PL)를 구비하고 있다. 노광 장치(EX)에 의하면, 방전 램프(1)의 교환 시간을 단축할 수 있기 때문에, 노광 공정의 스루풋(throughput)을 향상시킬 수 있다.

또한, 상술한 실시 형태에서는 이하와 같은 변형이 가능하다.

우선, 상술한 실시 형태에서는, 방전 램프(1)의 베이스부(28)의 단자부(28a) 내에 구체(27)가 배치되어 있지만, 구체(27)를 생략하는 것이 가능하다. 이 경우에는, 구체(27) 및 수용부(29)를 생략하고, 단자부(28a)를 거의 각주(角柱) 모양으로 형성하고, 개구(28a1, 28a2)와 같은 위치를 통과하도록 관통공을 형성해도 된다. 제1 검출 장치(94A)로부터의 광빔(LB1)을 그 관통공에 조사하고, 방전 램프(1)를 회전하면서 수광부(94Ab)에서 광빔(LB1)의 광량을 검출함으로써, 방전 램프(1)의 회전각을 검출할 수 있다.

또, 상술한 실시 형태에서는, 급전 블록(66)에 전력 케이블(24)을 이용하여 전력을 공급하고 있지만, 급전 블록(66)(방전 램프(1))에 전력을 공급하는 방법으로서는, 전력 케이블(24)을 이용하지 않고, 기준 레버(67) 및 급전 블록(66)을 사용하여(도통하여) 행해도 된다. 또, 급전 블록(66)에는, 전력뿐만이 아니라, 베이스부(28)의 냉각용 압축 공기도 방전 램프(1)에 공급할 수 있도록 해도 된다.

또, 도 7의 (A)의 클램프 기구 구동 유닛(72)은, 클램프 기구(52)의 기준 레버(67) 및 구동 레버(69)를 상하(Z방향)로 개폐하도록 구성했지만, 좌우(방전 램프(1)의 길이 방향에 수직인 방향)로 개폐하도록 해도 상관없다. 그렇게 함으로써, 클램프 기구(52)는 구동부(77)에 의해 클램프 기구(52)를 X방향으로 이동시킬 때, 구동 레버(69)의 선단부의 롤러(70)를 베이스부(28)보다 높은 위치까지 퇴피시킬 필요가 없어진다. 즉, 클램프 기구(52)의 개폐 동작만으로, 방전 램프(1)의 상방에 클램프 기구(52)의 구성 부재가 없어지기 때문에, 방전 램프(1)를 Z방향으로 반송할 수 있게 된다.

［제2 실시 형태］

제2 실시 형태에 대해 도 14의 (A)~도 15의 (B)를 참조하여 설명한다. 본 실시 형태의 방전 램프는, 양극측의 베이스부의 구성이 제1 실시 형태와는 상이하다. 또한, 도 14의 (A) ~ 도 15의 (B)에 있어서 도 4의 (A), (B)에 대응하는 부분에는 동일한 부호를 부여하고 그 상세한 설명을 생략한다.

도 14의 (A) 및 (B)는, 각각 본 실시 형태에 따른 방전 램프(1A)의 양극측의 베이스부(28A), 및 베이스부(28A)와 전력 케이블(24A)을 착탈 가능하게 연결하는 급전 소켓(152)을 나타낸다. 도 14의 (A) 및 (B)에 있어서, 양극측의 베이스부(28A)는, 방전 램프(1A)의 유리관(25)의 막대 모양부(25c)의 단부의 연결부(25d)에 연결되고, 외면이 구면 모양의 피파지부(28Ae)와, 피파지부(28Ae)의 하단에 막대 모양부(25c)의 일부를 덮도록 마련되고, 복수의 링띠 모양의 방열핀(28Aj)을 가지는 방열부(28Ai)와, 피파지부(28Ae)의 상단에 마련된 단자부(28Aa)와, 단자부(28Aa) 및 피파지부(28Ae) 내에 배치된 원통 모양의 상자 모양의 수용부(29A)와, 방전 램프(1A)가 미사용인 상태에서, 수용부(29A)의 상부(29Aa)의 중앙에 마련된 원형의 개구(29Ab)를 덮도록 재치되고, 열팽창율이 수용부(29A)의 열팽창율보다도 작은 구체(27)를 가진다. 단자부(28Aa)는 선단을 향해서 차례로, 점차 직경이 작아지는 2단의 원기둥 모양의 부분을 가지고, 거의 축대칭의 단자부(28Aa)의 상단에 오목부(28Ab)가 형성되고, 오목부(28Aa)의 도중에 산형(山型)의 볼록부(28Ac)가 마련되어 있다.

수용부(29A)는 피파지부(28Ae) 및 단자부(28Aa) 내에 형성된 오목부 내에 배치되고, 단자부(28Aa)측의 압축 코일 스프링(SP1)에 의해서, 수용부(29A)는 연결부(25d)측으로 가압되어 있다. 방전 램프(1A)를 보관하고 있을 때의 온도에서는, 개구(29Ab)의 직경은 구체(27)의 직경보다 작고, 방전 램프(1A)를 발광시켜 방전 램프(1A)의 온도가 상승한 상태에서는, 수용부(29A)의 열팽창에 의해서 개구(29Ab)의 직경이 구체(27)의 직경보다 커지도록 개구(29Ab)의 직경이 규정되어 있다. 이것에 의해서, 방전 램프(1A)를 사용하고 있을 때, 구체(27)는 개구(29Ab)를 통과하여 수용부(29A) 내의 저부(29Ae)상으로 낙하된다. 또한, 압축 코일 스프링(SP1)을 마련하는 대신에, 수용부(29A)가 배치되는 공간(예를 들면 단자부(28Aa) 내)에 상부가 하부에 비해 좁아지도록 단차(段差)를 마련하고, 상기 단부(段部)의 하면과 수용부(29A)의 상면이 닿도록 수용부(29A)를 배치함으로써, 수용부(29A)가 상방으로 이동할 수 없도록 해도 된다. 이 경우, 하부에 비해 좁아지는 상부의 공간은, 구체(27)가 배치 가능한 크기이면 된다.

또, 유리관(25)의 중심축 및 수용부(29A)의 중심(저부(29Ae)의 중앙에 구체(27)가 있을 때의, 구체(27)의 중심)을 통과하여, 유리관(25)의 길이 방향에 직교하는 직선을 따라서, 피파지부(28Ae)에 구체(27)보다도 직경이 작은 원형의 관통공(28Ae1)이 마련되고, 관통공(28Ae1)에 대향하도록 수용부(29A)의 측면에 구체(27)보다도 직경이 작은 2개의 원형의 개구(29Ac, 29Ad)가 형성되어 있다. 수용부(29A)의 내면과 구체(27)의 간극은, 구체(27)가 구체(27)의 직경의 예를 들면 5%에서부터 30% 정도(예를 들면 10% 정도)만큼 이동 가능하도록 설정되어 있다.

방전 램프(1A)가 미사용인 상태에서, 제1 검출 장치(94A)의 조사부(94Aa)로부터, 방전 램프(1A)의 관통공(28Ae1) 및 수용부(29A)의 개구(29Ac, 29Ad)의 중심을 통과하도록 광빔(LB1)을 조사하고, 수광부(94Ab)에서 그 광빔(LB1)을 검출함으로써, 구체(27)가 수용부(29A) 내로 낙하되어 있지 않는 것, 즉 방전 램프(1A)가 미사용인 것을 확인할 수 있다. 방전 램프(1A)를 사용한 후에, 도 14의 (B)에 나타내는 것처럼, 수용부(29A) 내로 구체(27)가 낙하되어 있는 상태에서는 구체(27)에 의해서 광빔(LB1)이 차광되어, 수광부(94Ab)에서 광빔(LB1)을 검출할 수 없기 때문에, 방전 램프(1A)가 사용이 끝난 것을 확인할 수 있다.

또, 급전 소켓(152)은 작은 원판 모양의 본체부(153)와, 본체부(153)의 저면에 마련되어 단자부(28Aa)의 오목부(28Ab)의 상부(테이퍼부)에 밀착 가능한 연결부(154)와, 연결부(154)의 하단에 마련된 볼록부(155)와, 볼록부(155)에 반경 방향으로 이동 가능하게 마련된 복수(예를 들면 적어도 4개)의 구체(157)를 가진다.

도 15의 (A) 및 (B)는 각각 급전 소켓(152)을 나타내는 단면도이다. 도 15의 (A)에 있어서, 급전 소켓(152)의 본체부(153)는 연결부(154)가 마련된 하단부(153A)와 상단부(153B)를 볼트(도시하지 않음) 등으로 연결한 것이고, 하단부(153A)의 중앙에 원형의 오목부(153Aa)가 형성되고, 오목부(153Aa)와 볼록부(155)의 하단과의 사이에 작은 원형의 관통공(153Ab)이 형성되어 있다. 또, 오목부(153Aa) 내에 에어 실린더용 피스톤부(158)가 수용되고, 피스톤부(158)의 저면에 관통공(153Ab)을 통과하도록 원기둥 모양으로 선단부에 오목부(158a)가 마련된 축부(158b)가 연결되어 있다. 오목부(153Aa) 내에는, 전력 케이블(24A) 내의 배관, 및 본체부(153) 내의 홈부(153Ac)를 통과하여 압축되고 냉각된 기체(예를 들면 공기)를 공급할 수 있으며, 하단부(153A)와 피스톤부(158)의 사이에, 피스톤부(158)를 상단부(153B)측으로 가압하도록 압축 코일 스프링(160)이 설치되고, 오목부(153a)와 피스톤부(158)의 사이에, 기밀성(氣密性)을 유지하기 위한 가요성을 가진 가동의 씰링 부재(예를 들면 O링)(159)가 배치되어 있다. 또, 볼록부(155)의 복수의 개구(154a)(도 15의 (B) 참조) 내에 각각 구체(157)가 배치되어 있다.

급전 소켓(152)을 도 14의 (B)에 나타내는 것처럼 베이스부(28A)의 단자부(28Aa)에 장착할 때에는, 도 15의 (B)에 나타내는 것처럼, 전력 케이블(24A)로부터 피스톤부(158)에 대해서 압축 기체를 공급하여, 피스톤부(158)를 강하시켜, 구체(157)를 오목부(158a) 내에 넣는다. 이것에 의해서, 볼록부(155)의 구체(157)는 베이스부(28A)의 볼록부(28Ac)의 내측을 통과할 수 있다. 그 후, 전력 케이블(24A)로부터 피스톤부(158)에 대한 압축 기체의 공급을 정지함으로써, 피스톤부(158)가 상승하여, 도 14의 (B)에 나타내는 것처럼, 구체(157)가 볼록부(28Ac)에 맞물려, 급전 소켓(152)이 단자부(28Aa)에 안정되게 연결된다. 급전 소켓(152)을 단자부(28Aa)로부터 분리할 때에는, 다시 피스톤부(158)을 강하시키도록 전력 케이블(24A)로부터 압축 기체를 공급하면 된다.

또한, 상술한 각 실시 형태에서는, 제1 검출 장치(94A)가 보관부(54) 내에 배치되는 구성이었지만, 이것으로 한정되지 않고, 보관부(54) 내를 대신하여, 혹은 보관부(54) 내에 더하여, 램프 하우스(31) 내에 제1 검출 장치(94A)를 마련해도 된다. 그 경우, 조사부(94Aa) 및 수광부(94Ab)는 방전 램프(1)에 기인하는 열의 영향을 회피하도록 단열재 등으로 커버한 상태로 배치하는 것이 바람직하다. 또, 램프 하우스(31) 내에서 방전 램프(1)로부터 가능한 한 떨어진 위치에 배치하는 것이 바람직하다. 이와 같이 제1 검출 장치(94A)를 램프 하우스(31) 내에 배치함으로써, 방전 램프(1)를 점등하기 직전에, 상기 방전 램프(1)가 사용이 끝난 것인지 미사용인지를 검출하는 것이 가능해진다. 또, 방전 램프(1)의 점등 중에 구체(27)의 낙하의 유무(나아가서는 낙하하는 타이밍)를 검출하는 것이 가능해지므로, 방전 램프(1)의 온도의 상태, 방전 램프(1)의 온도의 상승 속도, 램프 하우스(31) 내의 온도 상태나 냉각 상태, 등을 검지하는 것이 가능해진다. 또, 상기 검지 결과를 기초로 램프 하우스(31) 내의 이상을 검지하는 것도 가능해진다. 또한, 램프 하우스(31) 내에 마련한 제1 검출 장치(94A)의 검출 결과에 기초하여, 방전 램프(1)의 교환을 실시하거나, 또는 교환의 실시를 독촉(실시해야 할 시기를 표시하는 것 등을 포함함)하도록 해도 된다.

다음에, 상술한 제1 및 제2 실시 형태의 노광 장치 또는 광원 장치에 있어서 사용 가능한 방전 램프의 다양한 변형예에 대해 설명한다. 또한, 이하의 변형예의 설명에서 사용하는 도면에 있어서, 도 3의 (B), 도 7의 (A), 및 도 14의 (A), (B)에 대응하는 부분에는 동일 또는 유사한 부호를 부여하고 그 상세한 설명을 생략한다.

도 16의 (A)는 제1 변형예의 방전 램프(1B)의 양극측의 베이스부(28A)를 나타내는 단면도이다. 방전 램프(1B)는 도 14의 (A)의 방전 램프(1A)에 대해서, 베이스부(28)의 내부에 배치된 수용부(29A)의 개구(29Ab)의 윤곽에 접해 있는 구체(27)와, 구체(27)에 대향하고 있는 단자부(28Aa)의 내면과의 사이에, 구체(27)를 수용부(29A)측으로 가압하는 압축 코일 스프링(SP2)이 배치되어 있다. 또, 수용부(29A)는 방전 램프(1B)의 연결부(25d)측에 예를 들면 접착 등으로 고정되어 있다. 이 외의 구성은 도 14의 (A)의 실시 형태와 같다.

이 변형예에 의하면, 구체(27)는 압축 코일 스프링(SP2)에 의해 수용부(29A)의 개구(29Ab)측으로 가압되어 있기 때문에, 방전 램프(1B)의 반송 중 또는 사용시에, 방전 램프(1B)를 그 길이 방향이 수평면에 평행하게 되도록 하더라도, 구체(27)의 위치가 변화하지 않는다. 압축 코일 스프링(SP2)을 마련함으로써, 방전 램프(1B)의 사용시(통전시)에, 베이스부(28A)의 온도가 상승하여, 열팽창에 의해서 수용부(29A)의 개구(29Ab)의 직경이 구체(27)의 직경보다도 커졌을 때, 구체(27)는 확실하게 개구(29Ab)를 통과하여 수용부(29A) 내로 이동한다. 따라서, 방전 램프(1B)를 보관하고 있을 때, 검출 장치(94A)의 광빔(LB1)이 구체(27)에 의해 차단되기 때문에, 방전 램프(1B)의 반송시 및 사용시의 자세에 관계없이, 방전 램프(1B)의 사용의 유무를 확실하게 판별할 수 있다.

또, 도 16의 (B)의 제2 변형예의 방전 램프(1C)에서 나타내는 것처럼, 구체(27)가 방전 램프의 길이 방향에 직교하는 방향(횡방향)으로 이동하도록 해도 된다. 방전 램프(1C)에 있어서, 베이스부(28A)의 피파지부(28Ae)의 측면에 마련한 오목부(28Af)에, 원통형이고 피파지부(28Ae)의 외측에 대향하는 측벽부에 원형의 개구(29Bb)가 마련된 수용부(29B)를 배치하고 있다. 또한, 오목부(28Af) 내에, 수용부(29B)에 접하도록 원통 모양의 고정부(29C)가 예를 들면 링띠 모양의 고정 링(도시하지 않음)에 의해서 고정되고, 고정부(29C) 내에 개구(29Bb)의 윤곽에 접하도록 구체(27)가 배치되고, 구체(27)를 개구(29Bb)측으로 가압하도록, 구체(27)와 고정부(29C)의 측벽부의 내면과의 사이에 압축 코일 스프링(SP2)이 배치되어 있다. 방전 램프(1C)를 보관하고 있을 때의 온도에서는, 개구(29Bb)의 직경은 구체(27)의 직경보다 작고, 방전 램프(1C)를 발광시켜 방전 램프(1C)의 온도가 상승한 상태에서는, 수용부(29B)의 열팽창에 의해서 개구(29Bb)의 직경이 구체(27)의 직경보다 커지도록 개구(29Bb)의 직경이 규정되어 있다.

또, 수용부(29B)의 도 16의 (B)의 지면에 수직인 방향의 측면에, 검출 장치(94A)의 광빔(LB1)을 통과시키기 위한, 구체(27)보다도 직경이 작은 2개의 원형의 개구(29Bc, 29Bd)가 형성되고, 베이스부(28A)의 피파지부(28Ae) 내에도, 개구(29Bc, 29Bd)의 중심을 통과하는 직선에 평행하게 광빔(LB1)을 통과시키기 위한 관통 구멍(도시하지 않음)이 마련되어 있다. 이 외의 구성은 도 14의 (A)의 실시 형태와 같다.

이 변형예에 있어서도, 구체(27)는 압축 코일 스프링(SP2)에 의해 수용부(29B)의 개구(29Bb)측으로 가압되어 있기 때문에, 방전 램프(1C)의 반송 중 또는 사용시에, 방전 램프(1C)를 그 길이 방향이 수평면에 평행하게 되도록, 또는 연직(鉛直) 방향에 평행하게 되도록 하더라도, 구체(27)의 위치가 변화하지 않는다. 이 때문에, 방전 램프(1C)의 사용시(통전시)에, 수용부(29B)의 개구(29Bb)의 직경이 구체(27)의 직경보다도 커졌을 때, 구체(27)는 확실하게 개구(29Bb)를 통과하여 수용부(29B) 내로 이동한다. 따라서, 다음에 방전 램프(1C)를 보관하고 있을 때, 검출 장치(94A)에 의해서, 방전 램프(1C)의 반송시 및 사용시의 자세에 관계없이, 방전 램프(1C)의 사용의 유무를 확실하게 판별할 수 있다.

다음에, 도 17의 (A) 및 (B)는 제3 변형예의 방전 램프(1D)의 양극측의 베이스부(28B)를 나타내는 단면도이다. 이 변형예는, 구체(27)가 방전 램프(1D)의 사용시간에 따라서 단계적으로 이동하도록 한 것이다. 도 17의 (A)에 있어서, 베이스부(28B)는 방전 램프(1D)의 연결부(25d)에 연결되고, 외면이 구면 모양의 피파지부(28Be)와, 피파지부(28Be)의 하단에 마련된, 복수의 링띠 모양의 방열핀(28Bj)(방열부)과, 피파지부(28Be)의 상단에 마련된 거의 원기둥 모양인 단자부(28Ba)를 가진다. 단자부(28Ba)의 중앙에 오목부(28Bb)가 형성되고, 오목부(28Bb)의 도중에 산형의 볼록부(28Bc)가 마련되어 있다. 단자부(28Ba)는 오목부(28Bb) 및 볼록부(28Bc)를 통해서 도 14의 (A)의 급전 소켓(152)의 연결부(154)에 연결 가능하다.

또, 단자부(28Ba) 및 피파지부(28Be) 내에 연결부(25d)측에서부터 차례로 쌓도록, 제1 원통 모양의 수용부(29A)와, 제2 원통 모양의 수용부(29D)와, 구체(27)가 배치되고, 수용부(29A)는 접착 등으로 연결부(25d)에 고정되고, 수용부(29D)는 접착 등으로 수용부(29A)의 상면에 고정되어 있다. 수용부(29A, 29B)는 각각 구체(27)를 수용 가능한 크기이고, 수용부(29A, 29B)의 열팽창율은 구체(27)의 열팽창율보다도 크다. 또, 하단의 수용부(29A)의 상부의 격벽부에 원형의 개구(29Ab)가 형성되고, 상단의 수용부(29B)의 상부의 격벽부에, 개구(29Ab)보다도 직경의 큰 원형의 개구(29Db)가 형성되어 있다.

방전 램프(1D)를 보관하고 있을 때의 온도에서는, 개구(29Db)의 직경 d4는 구체(27)의 직경보다 작고, 개구(29Ab)의 직경 d3은 직경 d4보다 작다. 한편, 방전 램프(1D)를 노광 장치에 장착하여 방전 램프(1D)에 통전을 개시하여, 방전 램프(1D)를 발광시켜 방전 램프(1D)의 온도가 예를 들어 최고 온도의 거의 1/2까지 상승한 상태(제1 임계치)에서는, 수용부(29D)의 열팽창에 의해서 개구(29Db)의 직경 d4가 구체(27)의 직경보다 커져, 구체(27)는 개구(29Db)를 통과할 수 있지만, 수용부(29A)의 개구(29Ab)의 직경 d3은 구체(27)의 직경보다 작은 채여서, 구체(27)는 개구(29Ab)는 통과할 수 없다. 또한, 방전 램프(1D)의 발광(통전)을 계속하여, 방전 램프(1D)의 온도가 거의 최고 온도까지 상승한 상태에서는, 수용부(29A)의 열팽창에 의해서 개구(29Ab)의 직경 d3이 구체(27)의 직경보다 커져, 구체(27)가 개구(29Ab)를 통과할 수 있도록, 개구(26Ab, 29Db)의 직경이 규정되어 있다.

또, 방전 램프(1D)의 유리관(25)(도 2 참조)의 중심축 및 수용부(29A 및 29D)의 중심(수용부(29A, 29D)의 중앙에 구체(27)가 있을 때의, 구체(27)의 중심)을 통과하여, 방전 램프(1D)(유리관(25))의 길이 방향에 직교하는 직선을 따라서, 피파지부(28Be) 및 단자부(28Ba) 내에 각각 구체(27)보다도 직경이 작은 원형의 관통공(28Be1 및 28Be2)이 마련되어 있다. 그리고, 관통공(28Be1 및 28Be2)에 대향하도록, 수용부(29A 및 29D)의 측면에 각각 구체(27)보다도 직경이 작은 2개의 원형의 개구(29Ac, 29Ad 및 29Dc, 29Dd)가 형성되어 있다.

또, 도 4의 (B)의 보관부(54)의 턴테이블(79)에 방전 램프(1D)를 재치한 상태에서, 턴테이블(79)의 상방에, 도 17의 (A)에 나타내는 것처럼, 방전 램프(1D)의 관통공(28Be1) 및 수용부(29A)의 개구(29Ac, 29Ad)의 중심으로 광빔(LB1)을 조사하는 조사부(94Aa)와, 상기 광빔(LB1)을 검출하는 수광부(94Ab)를 가지는 제1 검출 장치(94A)가 배치되어 있다. 또한, 검출 장치(94A)의 상방에, 방전 램프(1D)의 관통공(28Be2) 및 수용부(29D)의 개구(29Dc, 29Dd)의 중심으로 광빔(LB3)을 조사하는 조사부(94Ca)와, 상기 광빔(LB3)을 검출하는 수광부(94Cb)를 가지는 제2 검출 장치(94C)가 배치되어 있다. 수광부(94Ab, 94Cb)의 검출 신호는 상술한 광원 제어계(32)에서 처리된다. 이 외의 구성은 도 14의 (A)의 실시 형태와 같다.

이 변형예에 있어서, 방전 램프(1D)가 미사용이고, 구체(27)가 수용부(29D)의 개구(29Db)의 윤곽에 접해 있는 상태에서는, 광빔(LB1, LB3)은 각각 수용부(29A, 29D)를 통과하여 수광부(94Ab, 94Cb)에서 검출된다. 바꿔 말하면, 검출 장치(94A, 94C)에서 동시에 광빔(LB1, LB3)을 검출할 수 있는 경우에는, 구체(27)가 수용부(29D)의 상부에 있어, 방전 램프(1D)가 미사용인 것을 확인할 수 있다.

한편, 방전 램프(1D)를 노광 장치에 장착하고, 방전 램프(1D)를 발광시켜 방전 램프(1D)의 온도가 최고 온도의 거의 1/2까지 상승한 상태에서는, 수용부(29D)의 열팽창에 의해서, 도 17의 (B)에 나타내는 것처럼, 구체(27)는 개구(29Db)를 통과하여 수용부(29D) 내로 이동한다. 이 상태에서 방전 램프(1D)의 사용을 중단하고, 방전 램프(1D)를 보관부(54)의 턴테이블(79)로 되돌린 경우, 광빔(LB1)은 수용부(29A)를 통과하여 수광부(94Ab)에서 검출되지만, 광빔(LB3)은 수용부(29D) 내의 구체(27)에서 차단되어, 수광부(94Cb)에서는 검출되지 않는다. 바꿔 말하면, 검출 장치(94A)에서 광빔(LB1)을 검출할 수 있고, 검출 장치(94B)에서는 광빔(LB3)을 검출할 수 없는 경우에는, 구체(27)가 수용부(29D)의 내부에 있어, 방전 램프(1D)가 어느 소정 시간 사용(통전, 발광)되어 있는 것을 확인할 수 있다.

그리고, 방전 램프(1D)를 노광 장치에 장착하고, 방전 램프(1D)를 발광시켜 방전 램프(1D)의 온도가 거의 최고 온도까지 상승할(제2 임계치)할 때 까지 방전 램프(1D)의 사용을 계속한 상태에서는, 수용부(29A)의 열팽창에 의해서 구체(27)가 개구(29Ab)를 통과하여, 수용부(29A) 내의 점선으로 나타내는 위치 PA1로 이동한다. 그 후, 예를 들면 소정의 사용 가능 시간이 경과하여, 방전 램프(1D)의 사용을 중지하고, 방전 램프(1D)를 보관부(54)의 턴테이블(79)로 되돌린 경우, 광빔(LB3)은 수용부(29D)를 통과하여 수광부(94Cb)에서 검출되지만, 광빔(LB1)은 수용부(29A) 내의 구체(27)에서 차단되어, 수광부(94Ab)에서는 검출되지 않는다. 바꿔 말하면, 검출 장치(94A)에서 광빔(LB1)이 검출되지 않고, 검출 장치(94B)에서는 광빔(LB3)을 검출할 수 있는 경우에는, 구체(27)가 수용부(29A)의 내부에 있어, 방전 램프(1D)는 거의 소정의 사용 가능 시간만큼 사용되어 있는(사용이 끝난) 것을 확인할 수 있다.

이 변형예에 의하면, 구체(27)가 수용부(29A, 29D) 중 어느 쪽에 있는지를 검출함으로써, 방전 램프(1D)가 어느 정도의 시간 사용되고 있었는지를 판별할 수 있다. 또한, 이 변형예에 있어서도, 구체(27)를 수용부(29D)의 개구(29Db)측으로 가압하는 압축 코일 스프링(도시하지 않음)을 마련해도 된다. 또한, 수용부(29A, 29D)를 열팽창율이 상이한 재질에 의해 형성해도 된다. 수용부(29D)를 형성하는 재질을, 수용부(29A)를 형성하는 재질보다도 열팽창율이 높은 재질로 한다. 이 경우, 방전 램프(1D)를 발광시켜 방전 램프(1D)의 온도가, 예를 들어 최고 온도의 거의 1/2까지 상승한 상태에서는, 수용부(29D)는 구체(27)가 통과 가능 정도의 변형을 하고, 수용부(29A)는 변형하지만 구체(27)가 통과할 수 없는 정도 변형하면, 구체(27)가 수용부(29D) 내에 수용된다. 또한, 방전 램프(1D)를 발광시켜 방전 램프(1D)의 온도가 거의 최고 온도까지 상승한 상태에서는, 수용부(29A)가 더 변형하여, 구체(27)가 수용부(29A)에 수용된다. 이와 같이 열팽창율이 상이한 재질에 의해 수용부(29A, 29D)를 형성함으로써, 단계적으로 방전 램프(1D)의 사용 유무를 검출할 수 있다. 또, 수용부(29A, 29D)를 열팽창율이 상이한 재질에 의해 형성하는 경우는, 개구(29Ab)의 직경과 개구(29Db)의 직경을 동일한 정도의 길이로 형성해도 된다. 또, 열팽창율의 차이를 크게 했을 경우, 개구(29Ab)의 직경보다도 개구(29Db)의 직경을 길게 해도 된다. 또한, 수용부(29A, 29D)를 마련함으로써 방전 램프(1D)의 사용 유무를 2단계로 검출했지만, 수용부를 복수 개 마련함으로써, 2 단계보다도 많은 단계 수에 의해 방전 램프(1D)의 사용 유무를 검출하도록 해도 된다.

다음에, 도 18의 (A)는 제4 변형예의 방전 램프(1E)를 도 7의 (A)의 클램프 기구(52)로 유지한 상태를 나타내는 도면, 도 18의 (B)는 도 18의 (A)의 방전 램프(1E)의 베이스부(28C)를 나타내는 확대 단면도, 도 18의 (C)는 도 18의 (B)의 단자부(28Ca)를 나타내는 단면도이다. 이 변형예에서는, 소정 부재의 열팽창이 아니라, 소정 부재의 탄성 변형을 이용하여 구체(27)를 이동시킨다.

도 18의 (A)에 있어서, 방전 램프(1E)의 음극측의 베이스부(26)는 지지 부재(33)에 의해서 지지되고, 방전 램프(1E)의 양극측의 베이스부(28C)의 단자부(28Ca)는 클램프 기구(52)의 롤러(70)에 의해서 급전 블록(66)측으로 가압되어 지지되어 있다.

도 18의 (B)에 나타내는 것처럼, 방전 램프(1E)의 단자부(28Ca)에 있어서, 롤러(70)에 대향하는 부분에 구체(27)보다도 직경이 작은 원형의 개구(28Ch)가 형성되어 있다. 또, 단자부(28Ca)의 내부에 있어서, 피파지부(28Ce)의 상면에, 도 18의 (D)에 나타내는 U자형의 노치부(29Aa)가 형성된 탄성 변형 가능한 얇은 평판 모양의 제한 부재(29A)가 개구(28Ch)와 평행하게 고정되고, 개구(28Ch)와 노치부(29Aa)의 사이에 구체(27)가 배치되어 있다. 제한 부재(29A)는 예를 들면 강재(鋼材)로 형성해도 된다. 또, 제한 부재(29A)에 대해서 단자부(28Ca)의 중심 방향측에서 피파지부(28Ce)의 상면에, 제한 부재(29A)의 노치부(29Aa)측에서부터 점차 낮아지도록 경사진 경사 부재(29B)가 고정되어 있다. 또한, 단자부(28Ca)의 도 18의 (B)의 지면에 대해서 수직인 방향의 2개의 측면에, 도 18의 (C)에 나타내는 검출 장치(94A)의 광빔(LB1)을 통과시키기 위한 2개의 개구(28Cf, 28Cg)가 형성되어 있다.

이 변형예에 있어서, 제한 부재(29A)에 외력이 작용하고 있지 않은 상태에서는, 제한 부재(29A)의 노치부(29Aa)의 최대의 폭 d5는, 구체(27)의 직경보다 작게 규정되어 있다. 이 때문에, 방전 램프(1E)가 클램프 기구(52)에 유지되고 있지 않은 상태(구체(27)에 롤러(70)가 접촉되어 있지 않은 상태)에서는, 노치부(29Aa)의 최대의 폭 d5는, 구체(27)의 직경보다 작고, 구체(27)는 개구(28Ch)와 노치부(29Aa)의 사이에 배치되고, 검출 장치(94A)의 광빔(LB1)은 단자부(28Ca)의 개구(28Cf, 28Cg)를 통과 가능하다. 이 때문에, 검출 장치(94A)의 검출 신호로부터 방전 램프(1E)가 미사용인 것을 확인할 수 있다.

한편, 방전 램프(1E)가 클램프 기구(52)에 유지된 상태(구체(27)에 롤러(70)가 접촉된 상태)에서는, 구체(27)가 제한 부재(29A)측으로 가압되고, 제한 부재(29A)의 탄성 변형에 의해서 노치부(29Aa)의 최대의 폭이 구체(27)의 직경보다 커져, 구체(27)가 노치부(29Aa)를 통과하여, 경사 부재(29B)의 상면을 굴러, 단자부(28Ca) 내에서 거의 개구(28Cf, 28Cg)의 사이의 위치에 정지한다. 이 상태에서는, 검출 장치(94A)의 광빔(LB1)은 단자부(28Ca)의 개구(28Cg)를 통과할 수 없게 된다. 이 외의 구성은, 도 3의 (B)의 실시 형태와 같다.

이 변형예에 의하면, 방전 램프(1E)를 노광 장치에서 사용하기 위해서 클램프 기구(52)로 유지했을 때, 클램프 기구(52)의 롤러(70)에 의해서 베이스부(28C) 내의 구체(27)가 제한 부재(29A)측으로 가압되어, 구체(27)가 개구(28Cf, 28Cg)의 사이로 이동한다. 이 때문에, 방전 램프(1E)를 보관부의 턴테이블(79)로 되돌렸을 때, 검출 장치(94A)의 광빔(LB1)이 구체(27)에서 차단되기 때문에, 방전 램프(1E)가 사용이 끝난 것을 확인할 수 있다. 또한, 단자부(28Ca) 내에 구체(27)를 개구(28Cf, 28Cg)의 사이의 방향으로 이동시키기 위한 경사 부재(29B)가 마련되어 있기 때문에, 구체(27)의 위치가 개구(28Cf, 28Cg)의 사이에 안정되게 유지된다.

또한, 제한 부재(29A)의 노치부(29Aa)의 폭은, 방전 램프(1E)의 사용(통전)에 의한 베이스부(28C)의 온도 상승에 의한 제한 부재(29A)의 열팽창에 의해서도 어느 정도 넓어진다. 이 때문에, 베이스부(28C)의 온도가 거의 최고 온도에 도달했을 때, 제한 부재(29A)의 열팽창에 의해서 노치부(29Aa)의 최대의 폭 d5가 구체(27)의 직경보다 넓어지도록 해 두어도 된다.

다음에, 도 19의 (A), (B)는 제5 변형예의 방전 램프의 양극측의 베이스부(28)의 단자부(28a)의 내부를 나타내는 도면이다. 이 변형예에서는, 지렛대의 원리를 이용하여, 구체(27)가 통과하는 간극의 폭을 확대한다. 도 19의 (A)의 단자부(28a)의 내부에 있어서, 베이스부(28)의 피파지부(28e)의 상면에, 거의 U자형의 탄성 변형 가능한 예를 들면 강재(鋼材)로 이루어지는 제한 부재(29E)가 고정되어 있다. 제한 부재(29E)는 피파지부(28e)의 상면에 고정된 평판 모양의 고정부(29Ec)와, 고정부(29Ec)의 상면의 양단에 단면적이 작은 부분을 통해서 탄성 변형에 의해서 개폐 가능하게 마련된 1쌍의 L자형의 힌지부(29Ea, 29Eb)를 가진다. 힌지부(29Ea, 29Eb)의 선단부의 간극의 위에 구체(27)가 재치되어 있다. 또, 힌지부(29Ea, 29Eb)의 사이에, 고정부(29Ec)측에서부터 차례로, 제한 부재(29E)의 열팽창율보다도 큰 열팽창율을 가지는 예를 들면 알루미늄으로 이루어지는 로드(rod) 모양의 구동 부재(29H)와, 힌지부(29Ea, 29Eb)의 선단부의 간격 a를 좁게 하도록 작용하는 인장 코일 스프링(29I)이 마련되어 있다. 인장 코일 스프링(29I)은, 일례로서, 도 19의 (A)의 지면에 수직인 방향으로 떨어진 2개소에 마련되고, 2개의 인장 코일 스프링(29I)의 사이에 구체(27)가 배치 가능하다.

또, 단자부(28a)의 도 19의 (A)의 지면에 수직인 방향의 2개의 측면에, 도 3의 (B)의 검출 장치(94A)의 광빔(LB1)을 통과시키기 위한, 구체(27)의 직경보다도 작은 직경의 2개의 개구(28a1, 28a2)(개구(28a1)는 도시하지 않음)가 형성되어 있다.

이 변형예의 방전 램프를 보관하고 있을 때의 온도에서는, 힌지부(29Ea, 29Eb)의 선단부의 간격 a가 구체(27)의 직경 d보다 작아지도록, 구동 부재(29H)의 길이 및 제한 부재(29E)의 형상이 규정되어 있다. 한편, 상기 방전 램프를 발광시켜 그 방전 램프의 온도가 거의 최고 온도에 도달한 상태에서는, 도 19의 (B)에 나타내는 것처럼 구동 부재(29H)의 열팽창에 의한 지렛대의 작용에 의해서, 힌지부(29Ea, 29Eb)의 선단부의 간격이 구체(27)의 직경보다 상당히 커지도록 구동 부재(29H)의 길이가 규정되어 있다. 이 경우, 구체(27)는 원래의 위치 PA2로부터 그 선단부의 간격을 통과하여, 2개의 인장 코일 스프링(29I)의 사이의 구동 부재(29H)의 상면으로 이동하고, 도 3의 (B)의 검출 장치(94A)의 광빔(LB1)은 구체(27)에서 차단된다. 이 외의 구성은 도 3의 (B)의 실시 형태와 같다.

이 변형예에 있어서, 방전 램프의 사용시(통전시)에, 구동 부재(29H)의 열팽창에 의해서 제한 부재(29E)의 힌지부(29Ea, 29Eb)의 선단부의 간격이 구체(27)의 직경보다 커지면, 구체(27)가 그 선단부의 간격을 통과하여 구동 부재(29H)의 상면으로 이동한다. 이 때문에, 상기 방전 램프를 보관하고 있을 때, 검출 장치(94A)의 광빔(LB1)이 구체(27)에서 차단되기 때문에, 방전 램프의 사용의 유무를 확실하게 판별할 수 있다.

또한, 이 변형예에서는, 힌지부(29Ea, 29Eb)의 선단부의 간격 a의 신장량은, 구동 부재(29H)의 열팽창에 의한 지렛대의 작용에 의해서, 제한 부재(29E)의 열팽창에 의한 힌지부(29Ea, 29Eb)의 선단부의 간격의 신장량보다도 큰폭으로 커진다. 이 때문에, 방전 램프를 제조할 때의, 제한 부재(29E) 및 구동 부재(29H)의 가공 정밀도는, 예를 들면 도 3의 (B)의 수용부(29)의 개구(29b)의 가공 정밀도보다도 낮게(거칠게) 할 수 있기 때문에, 방전 램프의 제조가 용이하다.

또한, 이 변형예에 있어서, 구체(27) 대신에, 도 19의 (A)의 지면에 수직인 방향으로 신장된, 구체(27)의 직경 d와 같은 직경의 저열팽창율의 원기둥(27C)을 사용해도 된다. 원기둥(27C)을 사용했을 경우에도, 힌지부(29Ea, 29Eb)의 선단부의 간격이 직경 d보다도 커지면, 원기둥(27C)은 그 선단부의 간격을 통과하여, 광빔(LB1)을 차단하는 위치에 도달하기 때문에, 방전 램프의 사용의 유무를 판별할 수 있다.

또, 도 20의 (A), (B)의 제6 변형예의 방전 램프의 양극측의 베이스부(28)에 나타내는 것처럼 도 19의 (A)의 변형예에서 사용한 지렛대의 원리 외에, 바이메탈 작용에 의해서 구체(27)(또는 원기둥(27C))가 통과하는 간극을 크게 해도 된다. 도 20의 (A)에 있어서, 베이스부(28)의 단자부(28a)의 내부에 배치된 제한 부재(29E)의 양단의 힌지부(29Ea, 29Eb)의 내측에 각각 제한 부재(29E)의 열팽창율보다도 큰 열팽창율을 가지는 예를 들면 알루미늄으로 이루어지는 평판 모양의 구동 부재(29F, 29G)가 접착 등에 의해 고정되어 있다.

이 변형예의 방전 램프를 보관하고 있을 때의 온도에서는, 힌지부(29Ea, 29Eb)의 선단부의 간격 a는 구체(27)의 직경 d보다 작아, 구체(27)는 힌지부(29Ea, 29Eb)의 선단부의 간격 위에 재치되어 있다. 한편, 상기 방전 램프를 발광시켜 그 방전 램프의 온도가 거의 최고 온도에 도달한 상태에서는, 도 20의 (B)에 나타내는 것처럼 구동 부재(29F, 29G)의 열팽창량이 제한 부재(29E)(힌지부(29Ea, 29Eb))의 열팽창량보다도 크기 때문에, 바이메탈(bimetal) 작용에 의해서, 힌지부(29Ea, 29Eb)의 선단부의 간격이 구체(27)의 직경보다 상당히 커진다. 이 때문에, 구체(27)는 원래의 위치 PA2로부터 그 선단부의 간격을 통과하여, 고정부(29Ec)의 상면으로 이동하여, 개구(28a2)를 향하는 도 3의 (B)의 광빔(LB1)을 차단하게 된다. 이 때문에, 상기 방전 램프를 보관하고 있을 때, 검출 장치(94A)의 광빔(LB1)이 구체(27)에서 차단되어, 방전 램프의 사용의 유무를 정확하게 판별할 수 있다.

또한, 이 변형예에서는, 힌지부(29Ea, 29Eb)의 선단부의 간격 a의 신장량은, 구동 부재(29F, 29G)의 열팽창에 의한 바이메탈 작용에 의해서, 제한 부재(29E)의 열팽창에 의한 힌지부(29Ea, 29Eb)의 선단부의 간격의 신장량보다도 큰폭으로 커진다. 이 때문에, 방전 램프를 제조할 때의, 제한 부재(29E) 및 구동 부재(29F, 29G)의 가공 정밀도는, 예를 들면 도 3의 (B)의 수용부(29)의 개구(29b)의 가공 정밀도보다도 낮게(거칠게) 할 수 있기 때문에, 방전 램프의 제조가 용이하다.

다음에, 도 21의 (A), (B)는 제7 변형예의 방전 램프의 양극측의 베이스부(28D)를 나타내는 단면도이다. 이 변형예에서는, 베이스부에 마련된 미러부의 반사면의 각도의 변화에 의해서, 방전 램프의 사용의 유무를 판별한다.

도 21의 (A)에 있어서, 베이스부(28D)의 피파지부(28e)의 상단부에 형성된 원형의 오목부(28e1)의 중앙에 원형의 볼록부(28e2)가 마련되어 있다. 그 오목부(28e1)에 볼록부(28e2)를 둘러싸도록, 거의 원통 모양으로 하단부에 링띠 모양의 플랜지부가 마련된 지지 부재(29J)의 플랜지부가 재치되어 있다. 또, 지지 부재(29J)의 상면에 열에 의해서 소성 변형하는 재료, 예를 들면 납을 포함하는 합금으로 이루어지는 원판 모양의 중간 부재(29K)가 고정되고, 중간 부재(29K)의 상면에 대향하도록, 반사면을 외측으로 향한 삼각 프리즘 모양의 미러부(MR1, MR4)가 고정되어 있다.

또, 지지 부재(29J), 중간 부재(29K), 및 중간 부재(29K)의 상부에 있는 미러부(MR1, MR2)를 덮도록, 외형이 거의 삼각기둥 모양이고 하단부에 원형의 플랜지부(28a3)가 마련된 단자부(28a)가 재치되어 있다. 단자부(28a)의 내면의 미러부(MR1, MR2)에 대향하는 위치에, 각각 반사면이 내측을 향하도록 삼각 프리즘 모양의 미러부(MR2, MR3)가 고정되어 있다. 지지 부재(29J)의 플랜지부와 단자부(28a)의 플랜지부(28a3)는 겹쳐 있고, 상기 2개의 플랜지부(28a3) 등이 복수 개소에서 볼트(BA1)에 의해서 오목부(28e1)에 고정되어 있다.

또, 단자부(28a)의 측면에, 중간 부재(29J)상의 미러부(MR1, MR4)에 대향하도록, 또한 지지 부재(29J)의 중심축을 통과하는 직선을 따라서, 2개의 원형의 개구(28a1, 28a2)가 형성되어 있다.

이 변형예의 방전 램프가 미사용인 상태에서, 이 방전 램프를 도 11에 나타내는 보관부의 턴테이블(79)에 재치했을 때, 검출 장치(94A)의 조사부(94Aa)로부터 조사되는 광빔(LB1)은, 개구(28a1), 미러부(MR1, MR2, MR3, MR4), 및 개구(28a2)를 통과하여 수광부(94Ab)에서 수광된다. 이 수광부(94Ab)의 검출 신호로부터 그 방전 램프가 미사용인 것을 확인할 수 있다.

한편, 이 방전 램프를 노광 장치에 장착하여 방전 램프의 온도가 상승한 상태(방전 램프의 온도가 거의 최고 온도에 도달한 상태, 또는 방전 램프의 사용을 예를 들면 소정 시간 이상 계속한 상태)에서는, 도 21의 (B)에 나타내는 것처럼 중간 부재(29K)가 열에 의해서 소성 변형되어, 미러부(MR1, MR4)의 반사면의 각도가 변화한다. 그 후, 사용이 끝난 방전 램프를 도 11에 나타내는 보관부의 턴테이블(79)에 재치했을 때, 검출 장치(94A)의 조사부(94Aa)로부터 조사되는 광빔(LB1)은, 미러부(MR1(또는 MR4))에 의해서 도 21의 (A)의 경우와는 상이한 방향으로 반사되어, 수광부(94Ab)에서는 수광되지 않는다. 이 때문에, 수광부(94Ab)의 검출 신호로부터 그 방전 램프가 사용이 끝난 것을 확인할 수 있다.

또한, 이 변형예에 있어서, 도 21의 (A)에 나타내는 것처럼 검출 장치(94A)의 수광부(94Ab)를 조사부(94Aa)에 가까운 점선으로 나타내는 위치 PA5에 배치해도 된다. 이 경우, 미러부(MR1)의 반사면의 각도는, 조사부(94Aa)로부터의 광빔(LB1)이 위치 PA5의 수광부(94Ab)에서 수광되도록 설정되고, 다른 미러부(MR2~MR4)는 생략된다. 이 경우에 있어서도, 방전 램프의 온도가 상승한 상태에서는, 중간 부재(29K)가 열에 의해서 소성 변형되어, 미러부(MR1)의 반사면의 각도가 변화하여, 미러부(MR1)로부터의 반사광을 수광부(94Ab)에서는 수광할 수 없게 된다. 이 때문에, 수광부(94Ab)의 검출 신호로부터 그 방전 램프가 사용이 끝난 것을 확인할 수 있다. 또한, 미러부를 단자부(28a) 내부의 측면에 마련하는 예를 나타냈지만 이것으로 한정하지 않고, 단자부(28a) 외부의 측면에 미러부를 마련하도록 해도 된다. 이 경우, 미러부(MR2, MR3)를 단자부(28a)가 아니라, 예를 들어 케이싱(51) 내에 마련하도록 해도 된다. 단자부(28a) 외부의 측면에 미러부를 마련함으로써, 단자부(28a)에 개구(28a1, 28a2)를 형성하지 않아도 되어, 단자부(28a)의 강도, 합성이 증가하는 것이나 단자부(28a)의 제조가 용이해진다고 하는 효과가 얻어진다.

또한, 검출 장치(94)는 광빔(LB1)을 조사하는 조사부(94Aa)와 수광부(94Ab)를 가진다고 설명했지만 이것으로 한정되지 않는다. 조사부(94Aa)를 점(点)광원으로 하고, 수광부(94Ab)에서 소정 광량 이상이 검출되었는지 여부에 의해, 방전 램프가 사용이 끝난 것을 확인할 수 있도록 해도 된다. 또, 수광부(94Ab)를 촬상 장치, 예를 들어 카메라에 의해서 구성하도록 해도 된다. 촬상 장치에 의해, 수용부(29) 내에 구체(27)가 수용되어 있는지 여부 등을, 주지의 화상 처리 등에 의해 검출하도록 해도 된다.

제8 변형예로서, 방전 램프가 소정 시간 사용(통전)되었을 경우, 양극측의 베이스부(28D)가 변색 및/또는 변형 등에 의해 상태가 변화된 것을, 검출 장치(94)에 의해 방전 램프의 사용 유무를 검출하도록 해도 된다. 또 방전 램프가 소정 시간 사용(통전)되었을 경우, 도시하지 않은 마크 형성부에 의해, 음극측의 베이스부(26), 양극측의 베이스부(28), 유리관(25) 등에 마크를 형성하고, 상기 마크를 상술한 촬상 장치에 의해 검출함으로써, 방전 램프의 사용 유무를 검출하도록 해도 된다.

또한, 단자부(28a)에 개구(28a1, 28a2)가 아니라 홈을 형성하도록 해도 된다. 즉, 조사부(94Aa)로부터의 광빔(LB1)이 수용부를 통과하면 되기 때문에, 개구와 같이 구체를 덮는 구성이 아니라, 노치를 마련하도록 해도 된다. 또, 개구부(28a1, 28a2)를 광빔(LB1)이 투과 가능한 재료, 예를 들어 유리 등에 의해 덮도록 해도 된다. 이것에 의해, 수용부(29)에 먼지가 들어갈 우려가 없어진다.

또한, 상술한 각 실시 형태에서는, 양극측의 베이스부(28)에 의해 방전 램프의 사용 유무를 검출했지만, 음극측의 베이스부(26)에 양극측의 베이스부(28)와 동등한 구성을 마련하여, 방전 램프의 사용 유무를 검출하도록 해도 된다. 또, 음극측의 베이스부(26) 및 양극측의 베이스부(28)의 양쪽의 베이스부에, 방전 램프의 사용 유무를 검출할 수 있는 구성을 마련하도록 해도 된다.

상술한 각 실시 형태의 노광 장치 또는 이들 노광 장치를 이용하는 노광 방법을 사용하여, 기판(플레이트(P)) 상에 소정의 패턴(회로 패턴, 전극 패턴 등)을 형성함으로써, 액정 표시 소자 등의 액정 디바이스를 제조할 수 있다. 이하, 도 22의 스텝 S401~S404를 참조하여, 이 제조 방법의 일례에 대해 설명한다.

도 22의 스텝 S401(패턴 형성 공정)에서는, 우선, 노광 대상의 기판상에 포토레지스트를 도포하여 감광 기판(플레이트(P))을 준비하는 도포 공정, 상기의 노광 장치를 이용하여 액정 표시 소자용 마스크의 패턴을 그 감광 기판상에 전사 노광하는 노광 공정, 및 그 감광 기판을 현상하는 현상 공정이 실행된다. 이 도포 공정, 노광 공정, 및 현상 공정을 포함하는 리소그래피 공정에 의해서, 상기 기판상에 소정의 레지스터 패턴이 형성된다. 이 리소그래피 공정에 이어서, 상기 레지스터 패턴을 가공용 마스크로 한 에칭 공정, 및 레지스터 박리 공정 등을 거쳐, 상기 기판상에 다수의 전극 등을 포함하는 소정 패턴이 형성된다. 그 리소그래피 공정 등은, 플레이트(P)상의 레이어수에 따라 복수 회 실행된다.

그 다음의 스텝 S402(칼라 필터 형성 공정)에서는, 빨강 R, 초록 G, 파랑 B에 대응한 3개의 미세한 필터의 쌍을 매트릭스 모양으로 다수 배열하거나, 또는 빨강 R, 초록 G, 파랑 B의 3개의 스트라이프 모양의 복수의 필터의 쌍을 수평 주사선 방향으로 배열함으로써 칼라 필터를 형성한다. 그 다음의 스텝 S403(셀 조립 공정)에서는, 예를 들면 스텝 S401에서 얻어진 소정 패턴을 가지는 기판과 스텝 S402에서 얻어진 칼라 필터와의 사이에 액정을 주입하여, 액정 패널(액정 셀)을 제조한다.

그 후의 스텝 S404(모듈 조립 공정)에서는, 그와 같이 하여 조립된 액정 패널(액정 셀)에 표시 동작을 행하게 하기 위한 전기 회로, 및 백 라이트 등의 부품을 장착하여, 액정 표시 소자로서 완성시킨다. 상술한 액정 표시 소자의 제조 방법에 의하면, 노광 장치에 있어서 방전 램프의 교환을 효율적으로 행할 수 있기 때문에, 높은 스루풋이 얻어진다.

또한, 본 발명은 액정 표시 소자의 제조 프로세스로의 적용으로 한정되지 않고, 예를 들면, 플라스마 디스플레이 등의 디스플레이 장치의 제조 프로세스나, 촬상 소자(CCD 등), 마이크로 머신, MEMS(Microelectromechanical Systems：미소 전기 기계 시스템), 세라믹스 웨이퍼 등을 기판으로서 이용하는 박막 자기 헤드, 및 반도체 소자 등의 각종 디바이스의 제조 프로세스에도 넓게 적용할 수 있다.

또한, 상술한 실시 형태의 광원 장치는, 상술한 스텝·앤드·스캔 방식의 주사 노광형 투영 노광 장치(스캐너 등) 외에, 스텝·앤드·리피트 방식의 투영 노광 장치(스텝퍼 등)의 노광 광원에도 적용할 수 있다. 또, 상술한 실시 형태의 광원 장치는, 투영 광학계를 사용하지 않는 프록시미티(proximity) 방식 혹은 컨택트 방식의 노광 장치의 광원 장치, 또는 노광 장치 이외의 기기의 광원에도 적용할 수 있다.

EX … 노광 장치, M … 마스크,
P … 플레이트, PL … 투영 광학계,
1 … 방전 램프, 1N … 미사용 방전 램프,
2 … 타원경, 13 … 조명 광학계,
20 … 전원부, 23, 24 … 전력 케이블,
25 … 유리관, 25a … 벌브부,
26 … 음극측의 베이스부, 28 … 양극측의 베이스부,
28a … 단자부, 28e … 피파지부,
30 … 광원 장치, 31 … 램프 하우스,
32 … 광원 제어계, 33 … 지지 부재,
36 … 인출부, 50 … 교환 장치,
52 … 클램프 기구, 54 … 보관부,
56 … 램프 반송계.

Claims (26)

1. 방전 램프의 사용 상태를 검출하는 검출부를 구비한 장치에 장전(裝塡)되는 방전 램프로서,
   방전용 전극과,
   상기 검출부에 의해 검출되고, 상기 전극이 통전(通電)되면, 제1 상태에서 제2 상태로 변화하는 피(被)검출부를 구비하는 방전 램프.
2. 청구항 1에 있어서,
   피검출부는 상기 전극으로의 통전 시간이 소정 시간 이상 경과하면, 상기 제1 상태에서 상기 제2 상태로 변화하는 방전 램프.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   발광부를 형성하는 유리 부재와,
   상기 유리 부재의 단부에 마련되고, 상기 방전용 전극에 통전하는 통전 부재를 추가로 구비하고,
   상기 피검출부는 상기 통전 부재에 마련되는 방전 램프.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 피검출부는 상기 통전 부재에 마련된 개구인 방전 램프.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 피검출부는 상기 통전 부재의 상기 개구를 통과하는 광빔의 적어도 일부를 차광 가능한 가동부를 가지는 방전 램프.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 통전 부재는 상기 개구가 마련되고 상기 가동부를 수용 가능한 제1 수용부와, 구멍이 마련된 격벽부를 통해서 상기 제1 수용부에 인접하게 마련되어, 상기 가동부를 수용 가능한 제2 수용부를 가지고,
   상기 전극이 통전되고 있지 않은 상기 제1 상태에서는, 상기 가동부는 상기 제2 수용부 내에 수용되고, 상기 전극이 소정 시간 통전된 상기 제2 상태에서는, 상기 가동부는 상기 구멍을 통과하여 상기 제1 수용부 내에 수용되는 방전 램프.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 피검출부는, 상기 제2 상태에 있어서, 상기 제1 수용부 내의 상기 가동부가 상기 제2 수용부로 이동하지 않도록 이동을 규제하는 규제부를 가지는 방전 램프.
8. 청구항 3 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 통전 부재는 상기 유리 부재를 사이에 끼도록 마련된 제1 통전 부재 및 제2 통전 부재를 가지는 방전 램프.
9. 발광부를 형성하는 유리 부재와, 상기 유리 부재 내의 전극에 통전하는 제1 통전 부재 및 제2 통전 부재를 구비한 방전 램프로서,
   상기 제1 통전 부재에 개구가 마련되는 방전 램프.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 통전 부재의 상기 개구를 통과하는 광빔의 적어도 일부를 차광 가능한 가동부를 구비하는 방전 램프.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 통전 부재는 상기 개구가 마련됨과 아울러 상기 가동부를 수용 가능한 제1 수용부와, 구멍이 마련된 격벽부를 통해서 상기 제1 수용부에 인접하게 마련됨과 아울러 상기 가동부를 수용 가능한 제2 수용부를 가지고,
    상기 방전 램프의 사용 개시전에, 상기 가동부는 상기 제2 수용부 내에 수용되고,
    상기 제1 통전 부재 및 상기 제2 통전 부재에 통전되고 있지 않은 상태에서는, 상기 가동부는 상기 격벽부의 상기 구멍을 통과할 수 없음과 아울러, 상기 제1 베이스 부재 및 상기 제2 베이스 부재에 통전되고 있는 상태에서, 상기 가동부는 상기 개구를 통과 가능한 방전 램프.
12. 청구항 8 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 통전 부재는,
    전력 케이블이 연결된 부재가 연결 가능한 피연결부와,
    반송부에 의해서 유지 가능한 비평면부를 포함하는 피유지부를 가지는 방전 램프.
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 통전 부재의 상기 피유지부는, 표면이 구면(球面) 모양의 축대칭부를 포함하는 방전 램프.
14. 청구항 8 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 통전 부재는 방열핀을 가지는 방전 램프.
15. 청구항 8 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 통전 부재는, 지지 부재에 재치 가능한 플랜지부와, 상기 플랜지부보다 단면적이 작은 소경부와, 상기 소경부보다 단면적이 큰 단차부(段差部)를 가지는 방전 램프.
16. 청구항 8 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 기재된 방전 램프를 구비한 광원 장치로서,
    상기 방전 램프를 보관하는 보관부와,
    상기 방전 램프를 반송하는 반송부와,
    상기 방전 램프의 상기 제1 통전 부재의 상기 개구에 광빔을 입사시키는 송광부와,
    상기 개구를 통과한 상기 광빔을 검출하는 수광부와,
    상기 수광부의 검출 결과를 이용하여 상기 방전 램프의 상태를 판별하는 제어부를 구비하는 광원 장치.
17. 청구항 16에 있어서,
    상기 방전 램프의 회전각을 보정하는 보정부를 구비하고,
    상기 제어부는 상기 수광부의 검출 결과를 이용하여 상기 방전 램프의 회전각을 구하고, 구한 회전각에 기초하여 상기 보정부를 통해서 상기 방전 램프의 회전각을 보정하는 광원 장치.
18. 청구항 15 또는 청구항 17에 있어서,
    상기 방전 램프는 상기 제1 통전 부재의 상기 개구에 입사되는 상기 광빔의 적어도 일부를 차광 가능한 가동부를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 수광부의 검출 결과를 이용하여, 상기 개구에 입사한 상기 광빔의 적어도 일부가 상기 가동부에 의해서 차광되고 있는지 여부를 판정하고, 상기 판정 결과에 기초하여 상기 방전 램프의 사용 상태를 판별하는 광원 장치.
19. 청구항 16 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방전 램프의 상기 제1 통전 부재에 전력 케이블을 착탈 가능하게 연결하는 연결부와,
    상기 방전 램프의 상기 제2 통전 부재를 착탈 가능하게 지지하는 지지부를 구비하는 광원 장치.
20. 청구항 16 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 기재된 광원 장치와,
    상기 광원 장치의 상기 방전 램프로부터 발생하는 광으로 마스크를 조명하는 조명계와,
    상기 마스크의 패턴의 상을 기판에 투영하는 투영 광학계를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
21. 청구항 8 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 기재된 방전 램프의 교환 방법으로서,
    상기 방전 램프를 보관하는 것과,
    상기 방전 램프를 보관부로부터 설치 위치까지 반송하는 것과,
    상기 방전 램프의 상기 제1 통전 부재의 상기 개구에 광빔을 입사시키는 것과,
    상기 개구를 통과한 상기 광빔을 검출하는 것과,
    상기 광빔의 검출 결과를 이용하여 상기 방전 램프의 상태를 판별하는 것을 포함하는 교환 방법.
22. 청구항 21에 있어서,
    상기 방전 램프의 상태를 판별하는 것은, 상기 광빔의 검출 결과를 이용하여 상기 방전 램프의 회전각을 구하는 것을 포함하고,
    구한 회전각에 기초하여 상기 방전 램프의 회전각을 보정하는 것을 포함하는 교환 방법.
23. 청구항 21 또는 청구항 22에 있어서,
    상기 방전 램프는, 상기 제1 통전 부재의 상기 개구에 입사되는 상기 광빔의 적어도 일부를 차광 가능한 가동부를 구비하고,
    상기 방전 램프의 상태를 판별하는 것은, 상기 광빔의 검출 결과를 이용하여, 상기 개구에 입사된 상기 광빔의 적어도 일부가 상기 가동부에 의해서 차광되고 있는지 여부를 판정하는 것과, 상기 판정 결과에 기초하여 상기 방전 램프의 사용 상태를 판정하는 것을 포함하는 교환 방법.
24. 청구항 21 내지 청구항 23 중 어느 한 항에 기재된 방전 램프의 교환 방법을 이용하여 방전 램프를 교환하는 것과,
    상기 방전 램프로부터 발생하는 광으로 마스크를 조명하는 것과,
    상기 마스크의 패턴의 상을 기판에 투영하는 것을 포함하는 노광 방법.
25. 청구항 20에 기재된 노광 장치를 이용하여 기판상에 감광층의 패턴을 형성하는 것과,
    상기 패턴이 형성된 상기 기판을 처리하는 것을 포함하는 디바이스 제조 방법.
26. 청구항 24에 기재된 노광 방법을 이용하여 기판상에 감광층의 패턴을 형성하는 것과,
    상기 패턴이 형성된 상기 기판을 처리하는 것을 포함하는 디바이스 제조 방법.

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