KR20220141232A - 램프, 광원장치, 노광장치, 및 물품 제조방법 - Google Patents

램프, 광원장치, 노광장치, 및 물품 제조방법 Download PDF

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KR20220141232A
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히로유키 토미타
미즈마 무라카미
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

램프는 꼭지쇠의 주위에 설치된 핀을 갖는다. 핀은, 발광 관의 휘점에 가까운 제1면과, 제1면의 반대측에 휘점으로부터 먼 제2면을 갖는다. 제1면의 제1 내측 가장자리와 휘점을 포함하는 꼭지쇠의 중심축에 직교하는 평면인 휘점면의 거리는, 휘점면과 제1면의 제1 외측 가장자리의 거리보다도 짧다. 제1면의 제1 내측 가장자리와 제1 외측 가장자리의 거리는, 제2면의 제2 내측 가장자리와 제2 외측 가장자리의 거리보다 짧지 않다.

Description

램프, 광원장치, 노광장치, 및 물품 제조방법{LAMP, LIGHT SOURCE DEVICE, EXPOSURE APPARATUS, AND ARTICLE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은, 램프, 광원장치, 노광장치, 및 물품 제조방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스 또는 디스플레이 디바이스 등의 디바이스를 제조하기 위한 리소그래피 공정에 있어서 노광장치가 사용된다. 노광장치에는 광원장치가 포함되어 있고, 광원장치는 교환가능한 램프를 포함할 수 있다. 램프는, 예를 들면, 한쌍의 꼭지쇠와, 한쌍의 꼭지쇠 사이에 배치된 발광 관과, 발광 관 내에 배치되고 한쌍의 꼭지쇠에 각각 접속된 한쌍의 전극을 포함한다. 발광 관 내에 발광 물질로서의 수은 등이 봉입될 수 있다. 한쌍의 꼭지쇠를 거쳐 한쌍의 전극 사이에 전력이 공급되면, 한쌍의 전극 사이에서 아크방전이 발생하고, 이에 따라, 램프가 발광할 수 있다. 램프를 발광시키고 있을 때에는, 꼭지쇠의 온도가 고온이 되므로, 꼭지쇠를 냉각할 필요가 있다. 일본국 특개 2003-17003에는, 냉각효율을 증가시키도록 구성된 핀을 꼭지쇠부에 포함하고, 핀에 대해 냉각 에어를 붐으로써 꼭지쇠부를 냉각하는 광원장치가 기재되어 있다.
램프의 출력 증가에 따라 꼭지쇠의 온도가 상승하는 경향이 있다. 꼭지쇠를 충분히 냉각하기 위해서는, 꼭지쇠에 대해 충분한 유량의 기체를 불 필요가 있다. 그러나, 이 기체에 의해 발광 관이 과잉으로 냉각되면, 발광 관 내의 수은 등의 발광 물질을 충분히 증발시킬 수 없게 되어, 램프의 점등 불량이 일어날 수 있다.
본 발명은, 램프를 안정적으로 발광시키기 위해 유리한 기술을 제공한다.
본 발명은, 일측면에 있어서, 휘점을 갖는 발광 관과, 상기 발광 관의 단부에 접속된 꼭지쇠와, 상기 꼭지쇠의 주위에 설정된 핀을 갖고, 상기 핀은, 상기 휘점에 가까운 제1면과, 상기 제1면의 반대측에 상기 휘점으로부터 먼 제2면을 갖고, 상기 제1면의 제1 내측 가장자리와 상기 휘점을 포함하는 상기 꼭지쇠의 중심축에 직교하는 평면인 휘점면의 거리는, 상기 휘점면과 상기 제1면의 제1 외측 가장자리의 거리보다도 짧고, 상기 제1면의 상기 제1 내측 가장자리와 상기 제1 외측 가장자리의 거리는, 상기 제2면의 제2 내측 가장자리와 제2 외측 가장자리의 거리보다 짧지 않은 램프를 제공한다.
본 발명의 또 다른 특징은 (첨부도면을 참조하는) 이하의 실시형태의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도1은 노광장치의 구성을 모식적으로 도시한 도면.
도2는 광원장치의 구성을 모식적으로 도시한 도면.
도3a 및 도3b는 리드선의 배치 예를 각각 도시한 도면.
도4a 및 도4b는 광원장치의 구성을 모식적으로 도시한 도면.
도5는 광원장치에 있어서의 노즐을 모식적으로 도시한 도면.
도6은 램프에 있어서의 꼭지쇠의 구성을 모식적으로 도시한 도면.
도7a 및 도7b는 꼭지쇠 주변의 기체의 흐름을 설명하는 도면.
도8은 실험계의 구성을 도시한 도면.
도9a 및 도9b는 비교 실험에 사용한 복수의 핀의 형상을 도시한 도면.
도10은 꼭지쇠를 분리한 상태에서의 에어의 유속 분포를 도시한 도면.
도11a 및 도11b는 핀 형상의 차이에 의해 발생된 에어의 유속 분포의 차이를 설명하는 도면.
도12a 내지 도12i는 핀 형상의 변형예를 도시한 도면.
도13은 광원장치의 구성을 모식적으로 도시한 도면.
이하, 첨부도면을 참조해서 실시형태를 상세히 설명한다. 이때, 이하의 실시형태는 청구범위에 관한 발명을 한정하는 것은 아니다. 실시형태에는 복수의 특징이 기재되어 있지만, 이들 복수의 특징의 모두가 발명에 필수적인 것은 아니고, 또한, 복수의 특징은 임의로 조합되어도 된다. 더구나, 첨부도면에 있어서는, 동일 혹은 유사한 구성에 동일한 참조번호를 붙이고, 중복한 설명은 생략한다.
본 명세서 및 첨부도면에 있어서는, 수평면을 XY평면으로 하는 XYZ 좌표계에 있어서 방향이 표시된다. 일반적으로는, 피노광 기판은 이 기판의 표면이 수평면(XY평면)과 평행하게 되도록 기판 스테이지 위에 탑재된다. 이하에서는, 기판의 표면을 따른 평면 내에서 서로 직교하는 방향을 X축 및 Y축으로 설정하고, X축 및 Y축에 수직한 방향을 Z축으로 설정한다. 또한, 이하에서는, XYZ 좌표계에 있어서의 X축, Y축 및 Z축에 평행한 방향을 각각 X방향, Y방향 및 Z방향이라고 한다.
<제1실시형태>
도1에는, 본 발명의 제1실시형태에 따른 노광장치(100)의 구성이 도시되어 있다. 노광장치(100)는, 감광제가 도포된 기판에 투영 광학계를 거쳐 원판의 패턴을 투영함으로써 원판의 패턴에 대응하는 잠상 패턴을 감광제에 형성하는 장치이다. 노광장치(100)는, 예를 들면, 광원장치(110), 셔터장치(120), 조명 광학계(130), 원판 유지부(140), 투영 광학계(150) 및 기판 유지부(160)를 구비할 수 있다. 광원장치(110)는 램프(10)를 유지하는 유지부(20)를 포함할 수 있다. 원판 유지부(140)는 원판(142)을 유지한다. 원판 유지부(140)는, 원판 위치결정 기구(미도시)에 의해 위치결정되고, 이에 따라, 원판(142)이 위치결정될 수 있다. 기판 유지부(160)는 기판(162)을 유지한다. 노광장치(100)에는, 레지스트 도포장치에 의해 레지스트(감광재)가 도포된 기판(162)이 공급된다. 기판 유지부(160)는, 기판 위치결정 기구(미도시)에 의해 위치결정되고, 이에 따라, 기판(162)이 위치결정될 수 있다.
셔터장치(120)는, 광원장치(110)와 원판 유지부(140) 사이의 광로에 있어서 광속을 차단할 수 있도록 배치되어 있다. 조명 광학계(130)는, 광원장치(110)로부터의 빛을 사용해서 원판(142)을 조명한다. 투영 광학계(150)는, 조명 광학계(130)에 의해 조명된 원판(142)의 패턴을 기판(162)에 투영하고, 이것에 의해 기판(162)이 노광된다. 이에 따라, 기판(162)에 도포된 레지스트에 잠상 패턴이 형성된다. 잠상 패턴은, 현상장치(미도시)에 의해 현상되고, 레지스트 패턴이 기판(162) 위에 형성된다.
도2에는 광원장치(110)의 구성이 도시되어 있다. 광원장치(110)는, 램프(10)를 유지하는 유지부(20)와, 램프(10)가 발생하는 빛을 집광시키는 집광 미러(50)와, 램프(10)의 꼭지쇠(11a, 11b)를 냉각하기 위한 기체를 분사하는 분사 구멍을 갖는 노즐(42a, 42b)을 구비할 수 있다. 또한, 광원장치(110)는, 램프(10)에 리드선(케이블)(32a, 32b)을 통해 전력을 공급하는 전력 공급부(램프 전원)(30)와, 노즐(42a, 42b)에 각각 공급 관(41a, 41b)을 통해 기체를 공급하는 기체 공급부(40)를 구비할 수 있다.
램프(10)는, 예를 들면, 수은 램프, 크세논 램프 또는 메탈 핼라이드 램프 등의 쇼트 아크 타입의 램프일 수 있다. 집광 미러(50)는, 예를 들면, 2개의 초점 FP1 및 FP2를 갖는 타원 미러일 수 있다. 제1초점 FP1 또는 그 근방에 램프(10)의 휘점 AP이 배치되고, 집광 미러(50)는 이 휘점 AP로부터 방사된 빛을 반사하여, 제2초점 FP2에 집광시킬 수 있다. 집광 미러(50)의 개구부의 직경은, 램프(10)의 크기에 의존할 수 있으며, 예를 들면, 300 내지 400mm이다. 또한, 램프(10)는, 집광 미러(50)의 광축 OAX(제1초점 FP1과 제2초점 FP2를 연결하는 축) 위에 배치될 수 있다. 노즐(42a, 42b)은, 기체 공급부(40)로부터 공급되는 고압의 에어를 각각 꼭지쇠(11a, 11b)에 분출하도록 배치될 수 있다. 이에 따라 꼭지쇠(11a, 11b)가 냉각된다. 노즐 42a는, 집광 미러(50)에서 반사된 유효 광속(52)을 차단하지 않도록, 유효 광속(52)의 외측에 배치될 수 있다. 꼭지쇠(11a, 11b)를 냉각시키기 위해, 에어가 아니고, 다른 냉각 매체, 예를 들면, 질소 또는 헬륨 등의 기체가 사용되어도 된다.
램프(10)는, 휘점 AP을 갖는 발광 관(13)과, 발광 관(13)의 양 단부에 접속된 한쌍의 꼭지쇠(11a, 11b)와, 꼭지쇠(11a, 11b)로부터 각각 뻗은 스템(14a, 14b)을 포함할 수 있다. 발광 관(13)은 스템(14a, 14b) 사이에 배치될 수 있다. 스템(14a, 14b) 및 발광 관(13)은 일체로 구성될 수 있다. 램프(10)는, 스템(14a, 14b) 및 발광 관(13) 내에 배치된 한쌍의 전극(12a, 12b)을 더 포함할 수 있다. 일례에 있어서, 꼭지쇠 11a는 양극측 꼭지쇠일 수 있고, 꼭지쇠 11b는 음극측 꼭지쇠일 수 있으며, 전극 12a는 양극일 수 있고, 전극 12b는 음극일 수 있다.
꼭지쇠 11a와 전극 12a는, 몰리브덴 박 등의 접속부에 의해 접속될 수 있다. 마찬가지로, 꼭지쇠 11b와 전극 12b는, 몰리브덴 박 등의 접속부에 의해 접속될 수 있다. 발광 관(13)의 내부에는, 네온 또는 크세논 등의 희가스, 수은, 나트륨 또는 스칸듐 등의 금속, 또는 이들의 혼합 물질이 봉입될 수 있다. 한쌍의 전극(12a, 12b) 사이의 아크방전에 의해 발광이 행해진다. 꼭지쇠(11a, 11b)는, 각각 리드선(32a, 32b)에 의해 전력 공급부(30)에 접속될 수 있다. 도2에서는, 리드선(32a, 32b)이 각각 꼭지쇠(11a, 11b)의 측면에 접속된 예가 도시되어 있다. 도3a에 예시되는 것과 같이, 리드선(32a, 32b)은 각각 꼭지쇠(11a, 11b)의 단부면에 접속되어도 된다. 이와 달리, 도3b에 예시되는 것과 같이, 리드선(32a, 32b)은, 각각 리드선 접속 단자, 어댑터 또는 고정 금구 등의 커넥터(11c, 11d)를 거쳐 꼭지쇠(11a, 11b)에 접속되어도 된다. 또한, 리드선(32a, 32b)은, 도전성의 선재로 구성되거나 다른 도전성 부재로 구성되어도 된다.
이때, 이하에서는, 꼭지쇠(11a, 11b)를 구별하지 않고 설명하는 경우에는, 이것들을 꼭지쇠(11)로 표현한다. 꼭지쇠(11)에 대한 설명은, 꼭지쇠 11a 및/또는 꼭지쇠 11b에 대한 설명이다. 마찬가지로, 리드선(32a, 32b)을 구별하지 않고 설명하는 경우에는, 이것들을 리드선(32)으로 표현한다. 리드선(32)에 대한 설명은, 리드선 32a 및/또는 리드선 32b에 대한 설명이다. 마찬가지로, 노즐(42a, 42b)을 구별하지 않고 설명하는 경우에는, 이것들을 노즐(42)로 표현한다. 노즐(42)에 대한 설명은, 노즐 42a 및/또는 노즐 42b에 대한 설명이다. 마찬가지로, 공급 관(41a, 41b)을 구별하지 않고 설명하는 경우에는, 이것들을 공급 관(41)으로 표현한다. 공급 관(41)에 대한 설명은, 공급 관 41a 및/또는 공급 관 41b에 대한 설명이다.
도4a 및 도4b에는, 꼭지쇠(11), 노즐(42)과 집광 미러(50)의 배치 예가 모식적으로 도시되어 있다. 도4a는, Z방향에서 본 평면도, 즉 XY평면에 대한 정사영을 나타내고 있다. 도4b는, Y방향에서 본 측면도, 즉, 꼭지쇠(11)의 중심축 CAX와 평행한 평면인 XZ평면에 대한 정사영을 나타내고 있다. 꼭지쇠(11)는, 원기둥면 CS, 및 원기둥면의 외측으로 방사형으로 뻗는 적어도 1개의 냉각용의 핀(15)을 가질 수 있다. 노즐(42)은, 꼭지쇠(11)를 냉각하기 위한 기체를 분사하는 분사 구멍(45)을 갖는다. 분사 구멍(45)은 중심축 HAX를 갖는다. 예를 들어, 분사 구멍(45)이 원통 형상을 갖는 경우, 분사 구멍(45)의 중심축 HAX는 그 원통 형상의 중심축과 일치한다. 중심축 HAX가 꼭지쇠(11)의 중심 또는 핀(15) 또는 꼭지쇠(11)의 적어도 일부와 교차하는 위치에 노즐(42)이 배치된다. 분사 구멍(45)으로부터 분사된 기체의 흐름은 F1, F2, F3로서 모식적으로 나타내고 있다.
도5에는, 노즐(42) 및 공급 관(41)의 구조가 예시되어 있다. 노즐(42)은, 에어 혹은 기체의 누출이 발생하지 않도록 공급 관(41)에 접합 또는 결합될 수 있다. 노즐(42)의 분사 구멍(45)은, 예를 들면, 직경 ΦD가 1mm 이상 2mm 이하의 범위 내인 원형 개구일 수 있다. 분사 구멍(45)으로부터 분사되는 에어 혹은 기체의 유속 분포는, 분사 구멍(45)의 중심축 HAX에 대해 축대칭일 수 있다. 분사 구멍(45)으로부터 분사되는 에어 혹은 기체의 유량은, 예를 들면, 20℃ 및 1기압에서, 0.02㎥/min 이상 0.2㎥/min 이하의 범위 내로 설정될 수 있다.
일례에 있어서, 도4b에 나타낸 것과 같이, 꼭지쇠(11), 핀(15), 및 노즐(42)은, 집광 미러(50)의 개구 단부(50a)의 위치보다도 높은 위치에 배치되어 있다. 이 경우, 노즐(42)은, 분사 구멍(45)의 중심축 HAX를 포함하는 직선이 꼭지쇠(11)의 중심축 CAX에 수직하게 되도록 배치된다. 일례에 있어서, 노즐(42)의 분사 구멍(45)의 중심축 HAX의 앙각은, -10°이상 +10°이하의 범위 내일 수 있으며, 연직 방향(Z축 방향)에 대한 꼭지쇠(11)의 중심축 CAX의 각도는 -10°이상 +10°이하의 범위 내일 수 있다. 다른 관점에 있어서, 분사 구멍(45)의 중심축 HAX를 포함하여 꼭지쇠(11)의 중심축 CAX에 평행한 평면 상에서, 분사 구멍(45)의 중심축 HAX를 포함하는 직선 L1과 꼭지쇠(11)의 중심축 CAX에 수직한 평면이 이루는 각도는 -10° 이상 +10°이하의 범위 내일 수 있다.
도6에는, 꼭지쇠(11)와 핀(15)의 구성 예가 도시되어 있다. 제1면(15a)과 제2면(15b)은, 실질적으로 핀을 구성하는 면이며, 불연속인 면을 포함하여 1개의 면으로 간주할 수 있다. 내측 가장자리(내주부)는, 꼭지쇠(11)의 원기둥면 CS이 제1면(15a)과 교차하는 곡선부, 또는 꼭지쇠(11)의 원기둥면 CS가 제2면(15b)과 교차하는 곡선부를 나타낸다. 또한, 외측 가장자리(외주부)는, 제1면(15a) 또는 제2면(15b)에 있어서 꼭지쇠의 중심축 CAX로부터 먼 곡선부를 나타낸다. 즉, 제1면(15a) 또는 제2면(15b) 상에서, 내측 가장자리는 꼭지쇠의 중심축 CAX에 가까운 곡선부를 나타내고, 외측 가장자리는 꼭지쇠의 중심축 CAX로부터 멀고 내측 가장자리의 외측에 존재하는 곡선부를 나타낸다.
핀(15)은, 램프의 휘점 AP에 가까운 제1면(15a)과, 제1면(15a)과는 반대측에 램프의 휘점 AP로부터 먼 제2면(15b)을 가질 수 있다. 핀(15)은, 꼭지쇠(11)의 중심축 CAX에 관해 축대칭의 형상을 가질 수 있다. 도6을 참조하면, 휘점 AP을 포함하고 꼭지쇠(11)의 중심축 CAX에 직교하는 평면을 휘점면 P로 정의한다. 휘점면 P는 전형적으로는 수평면일 수 있다. 휘점면 P와 제1면(15a)의 내측 가장자리 151(제1 내측 가장자리)의 거리를 h1로 표시하고, 휘점면 P와 제1면(15a)의 외측 가장자리 152(제1 외측 가장자리)의 거리를 h2로 표시하면, h1과 h2는 h2>h1의 관계를 갖는다. 즉, 제1면(15a)은, 휘점 AP을 포함하고 꼭지쇠(11)의 중심축 CAX에 직교하는 평면인 휘점면 P로부터 내측 가장자리 151까지의 거리가 휘점면 P로부터 외측 가장자리 152까지의 거리보다 짧은 형상을 갖는다. 즉, 휘점면 P와 내측 가장자리 151의 거리는, 휘점면 P와 외측 가장자리 152의 거리보다도 짧다.
제1면(15a)은, 내측 가장자리 151로부터 외측 가장자리 152를 향해 휘점면 P로부터 떨어지는 방향으로 경사지는 경사면을 포함할 수 있다. 도6에 도시된 예에서는, 그 경사면은, 꼭지쇠(11)의 중심축 CAX를 원추축으로 갖는 원추면의 일부를 구성할 수 있다. 한편, 제2면(15b)은, 예를 들면, 꼭지쇠(11)의 중심축 CAX에 직교하는 평면으로 이루어질 수 있다. 제1면(15a)의 내측 가장자리 151과 외측 가장자리 152의 거리를 R1로 표시하고, 제2면(15b)의 내측 가장자리 153(제2 내측 가장자리)과 외측 가장자리 154(제2 외측 가장자리)의 거리를 R2로 표시하면, R1과 R2는 R1≥R2의 관계를 갖는다. 즉, 제1면(15a)의 내측 가장자리 151과 외측 가장자리 152의 거리는, 제2면(15b)의 내측 가장자리 153과 외측 가장자리 154의 거리 이상이다.
도7a 및 도7b를 참조하여, 본 실시형태에 따른 꼭지쇠(11) 주변의 기체의 흐름을 설명한다. 도7a는 꼭지쇠(11)를 Z방향에서 본 평면도이고, 도7b는 꼭지쇠(11)를 Y방향에서 본 측면도이다. 도7a 및 도7b는 도4a 및 도4b에 있어서의 핀(15) 부근의 부분을 확대하여 얻어진 도면이다.
도7a를 참조하면, 노즐(42)로부터 분출된 에어의 흐름 F1은, 꼭지쇠(11)의 측면에서 2개의 흐름 F2로 분리된다. 꼭지쇠(11)의 측면을 따라 에어가 흐른 후, 2개의 흐름 F2가 다시 합류해서 흐름 F3을 형성한다. 도7b를 참조하여 핀(15)의 상하면을 따른 흐름에 주목함으로써, 노즐(42)로부터 분출된 에어의 흐름 F1은, 핀(15)의 외주부 15c(도6의 외측 가장자리 152 및 154에 해당)에 의해 상하 흐름으로 분리되어, 원기둥면 CS의 주위를 따른 흐름 F2를 형성한다. 흐름 F2의 하류에 있어서, 제2면(15b)을 따른 흐름은 높이를 변화하지 않고 흐름 F22로 변화하고, 제1면(15a)을 따른 흐름은 코안더 효과에 의해 방향을 바꾸어 위를 향하는 흐름 F21로 변화한다. 흐름 F22와 F21은 외주부 15c의 반대측의 외주부 15c'에서 합류하여, 위를 향하는 흐름 F3을 형성한다.
이때, 도6, 도7a 및 도7b는, 꼭지쇠(11)에 설치한 핀의 수가 3매인 경우를 예시하였다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 1매 또는 복수매의 핀(15)이 설치되어도 된다. 복수의 핀(15)에 대응하여 복수의 노즐(42)이 설치되어도 된다. 또한, 핀(15)은, 꼭지쇠(11)와 일체로 형성되거나, 꼭지쇠(11)에 접합되거나, 압입 등의 방법으로 결합되어도 된다. 핀(15)은, 도3b에 나타내는 커넥터 11c 혹은 11d에 설치되고, 꼭지쇠(11a, 11b)에 접속되어도 된다.
도8에는, 노즐(42)로부터 분사되는 에어의 흐름을 실측하기 위해 사용된 실험계의 측면도가 도시되어 있다. 분사 구멍(45)의 중심축 HAX를 포함하는 직선 L1과 꼭지쇠(11)의 중심축 CAX는 직교하고, 꼭지쇠의 높이 방향(Z방향)의 중심을 통과하고 있다. D1은 노즐(42)의 선단과 원기둥면 CS1의 거리를 나타낸다. 또한, F1은, 분사 구멍(45)으로부터 원기둥면 CS1을 향하는 에어의 흐름을 나타내고, F3은, 원기둥면 CS1을 통과한 후의 에어의 흐름을 나타낸다. 원기둥면 CS1으로부터 X방향으로 거리 D2에 있는 위치를 유속 분포를 측정하는 위치로 설정하고, Z방향에 있어서의 유속 분포를 측정하였다. 원기둥면 CS의 직경 Φ을 40mm로 설정하고, 노즐(42)의 분사 구멍(45)의 ΦD를 1.5mm로 설정하고, 노즐(42)로부터 분사되는 에어의 유량을 0.05㎥/min(20℃ 및 1기압에서)으로 설정하였다.
도9a 및 도9b는, 비교 실험에 사용한 복수의 핀의 측면도를 도시하고 있다. 도9a는 본 실시형태에 근거한 핀의 형상을 나타내고 있다. 본 실시형태에서는, 핀의 두께 FH1을 3mm로 설정하고, 상하의 핀 사이의 원기둥부의 높이 FH2를 3mm로 설정하고, 원기둥면 CS1의 직경 Φ로부터의 연신 길이 FL을 6mm로 설정하였다. 또한, 핀의 하측의 제1면 및 상측의 제2면은 도6의 예와 동일하게 하였다. 즉, 핀의 제1면은, 예를 들면, 중심축 CAX를 원추축으로 갖는 원추면의 일부를 구성하는 경사면으로 이루어지고, 핀의 제2면은, 예를 들면, 중심축 CAX에 직교하는 평면으로 이루어진다.
도9b는 비교예에 따른 핀의 형상을 나타내고 있다. 이 비교예에서는, 핀의 두께 FH1을 3mm로 설정하고, 핀 사이 원기둥부의 높이 FH2를 3mm로 설정하고, 원기둥면 CS1의 직경 Φ로부터의 연신 길이 FL을 6mm로 설정하였다. 이 핀의 하측의 제1면 및 상측의 제2면은 서로 평행한 평면이고, 핀의 외주측 면을 원통면으로 하였다. 핀의 개수는 도9a 및 도9b 모두에서 6매로 설정하였다.
도10은, 노즐(42)로부터 분사된 에어의 유속 분포를 노즐(42)의 선단으로부터의 거리 D1=120mm만큼 떨어진 위치에서 측정한 결과를 표시하고 있다. 이 측정 작업시에는, 도8에 도시된 꼭지쇠(11)를 분리하였다. 즉, 노즐(42)로부터 분사된 에어의 흐름을 차단하는 것이 없는 상태로 설정하였다. 도10에 도시된 그래프에서, 횡축은 중심축 HAX를 포함하는 직선 L1을 중심으로 설정한 위치를 나타내고, 종축은 에어의 유속을 나타낸다. 에어의 유속 분포는 중심축 HAX를 포함하는 직선 L1에 대해 대칭인 것을 일 수 있다. 집광 미러(50)의 직경이 300mm이고, 꼭지쇠(11)의 원기둥면 CS의 직경 Φ이 40mm일 때, 거리 D1=120mm은, 노즐(42)의 선단이 도2에 도시된 유효 광속(52)을 차단하지 않는 최소 거리이다.
도11a 및 도11b는, 원기둥면 CS1로부터의 거리 D2=100mm만큼 떨어진 위치에서 ±Z방향에 있어서의 유속 분포를 측정한 결과를 도시하고 있다. 도11a 및 도11b의 그래프에서, 횡축은 중심축 HAX를 포함하는 직선 L1을 중심으로 설정한 Z방향에 있어서의 위치를 나타내고, 종축은 에어의 유속을 나타낸다. 도11a는, 본 실시형태에 따른 도9a에 나타낸 핀 형상을 사용한 경우의 유속 분포를 나타내고, 도11b는 서로 평행한 면을 갖는 도9b에 나타낸 핀 형상을 사용한 경우의 유속 분포를 나타낸다. 도11b보다도 도11a에서 ±Z방향에 있어서의 유속 분포의 폭이 좁아져, 최대 유속이 상승한다. 유속 분포가 +Z측(상측)으로 이동하고 있는 것을 알 수 있다.
일례에 있어서, 램프(10)의 꼭지쇠(11)와 발광 관(13) 사이의 높이 방향의 거리(스템(14)의 길이)는 대략 80mm이고, 상측의 꼭지쇠(11)a와 집광 미러(50)의 상단(개구 단부) 사이의 높이 방향(Z방향)의 거리는 대략 50mm로 설정될 수 있다. 따라서, 본 실시형태의 구성을 채용함으로써, 꼭지쇠(11)에 분출된 에어가 꼭지쇠(11) 이외의 범위로 확산하는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라, 꼭지쇠(11)에 분출된 에어가 직접적으로 램프(10)의 발광 관(13)을 냉각하거나, 에어가 집광 미러(50)의 내측 공간에 유입해서 간접적으로 발광 관(13)을 냉각하는 것을 억제하여, 램프(10)의 과냉각에 의한 점등 불량 또는 불점등의 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 제1실시형태에 따르면, 램프(10)를 안정적으로 발광시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따르면, 핀의 두께는, 외주부(15c)에서 얇고, 꼭지쇠(11)의 원기둥면 CS를 향하여 더 두꺼워진다. 즉, 노즐(42)로부터 분출된 에어가 흐르는 유로가 서서히 좁아진다. 그 때문에, 노즐(42)로부터 분사된 에어의 유속이, 핀의 외주부(15c)로부터 원기둥면 CS를 향해 상승한다. 이에 따라, 꼭지쇠(11)의 냉각효율을 높일 수 있다.
또한, 램프(10)의 출력 향상에 따라, 집광 미러(50)에서 반사된 광속이 꼭지쇠 11a에 전력을 공급하는 리드선 32a에 조사될 때, 리드선 32a의 온도가 상승하여 리드선 32a의 산화 및 열화를 초래할 가능성이 있다. 리드선 32a를 냉각하기 위해 전용의 에어 분사 기구를 설치하는 경우에는, 광원장치(110)의 코스트의 증가 또는 에어 유량의 증가에 의해 노광장치(100)의 런닝코스트가 증가할 수 있다. 리드선 32a 중 광속이 조사되는 부분(온도 상승부)에 에어 혹은 기체의 흐름 F3이 형성되도록 리드선 32a를 배치함으로써, 리드선 32a의 해당 부분을 저코스트로 냉각할 수 있다.
<제2실시형태>
이하, 제2실시형태를 설명한다. 제2실시형태에서 언급하지 않는 사항은 제1실시형태에 따를 수 있다. 도12a 내지 도12i를 참조하여, 광원장치(110)에 있어서의 꼭지쇠(11)에 설치된 핀(15)의 형상의 변형예를 설명한다. 도12a 내지 도12i는, 꼭지쇠(11)의 중심축 CAX를 통한 꼭지쇠(11)의 단면도다. 도12a 내지 도12i에 도시된 핀(15)의 형상은 중심축 CAX에 대해 축대칭 형상이다.
도12a에는 제1실시형태에서 설명한 핀의 형상이 도시되어 있다. 도12a에 도시된 핀(15)은, 램프의 휘점 AP에 가까운 제1면(15a)과, 제1면(15a)과는 반대측에 램프의 휘점 AP로부터 먼 제2면(15b)을 갖는다. 제1면(15a)은 내측 가장자리로부터 외측 가장자리를 향해 휘점면 P(도6 참조)로부터 떨어지는 방향으로 경사지는 경사면을 포함할 수 있다. 이 경사면은, 예를 들면, 꼭지쇠(11)의 중심축 CAX를 원추축으로 갖는 원추면의 일부를 구성해도 된다. 도12a를 참조하면, 제2면(15b)은 꼭지쇠(11)의 중심축 CAX에 직교하는 평면과 평행한 평면을 형성한다.
도12b 내지 도12i 각각은 도12a에 대한 변형예를 도시하고 있다. 이때, 도12b 내지 도12i는 보기 쉽게 하기 위해 참조번호와 부호를 도시하지 않고 있다. 이하에서는, 도12a와의 차이와 특징에 대해 서술한다.
도12b를 참조하여, 제1면(15a)은, 내측 가장자리와 외측 가장자리를 접속하는 구면, 토로이덜 면 또는 자유 곡면을 포함한다.
도12c를 참조하면, 제1면(15a)은, 원추면(경사면)과, 꼭지쇠(11)의 중심축 CAX에 직교하는 평면의 조합에 의해 구성되어 있다.
도12d를 참조하면, 제1면(15a)은, 평면과 원통면 또는 원추면의 조합에 의해 얻어진 계단형의 형상에 의해 구성되어 있다. 이 계단형의 형상은, 전체로서 도12a에 도시된 경사면을 실질적으로 구성하고 있는 형상으로 이해되어도 된다. 이 계단형의 형상은, 도12a 내지 도12c의 각각에 나타낸 제1면(15a)의 경사면을 구현하기 위해 핀을 용이하게 제조할 수 있다는 점에서 유리하다.
도12a 내지 도12와 비교하여, 도12e 내지 도12g의 각각에서는, 제2면(15b)의 구성이 다르다. 도12a 내지 도12d의 각각에서는, 제2면(15b)은 꼭지쇠(11)의 중심축 CAX와 직교하는 평면으로 구성되어 있다. 이에 대해, 도12e를 참조하면, 제2면(15b)은, 내측 가장자리로부터 외측 가장자리를 향해 휘점면 P에 근접하는 방향으로 경사지는 경사면을 포함할 수 있다. 이 경사면은, 예를 들면, 꼭지쇠(11)의 중심축 CAX를 원추축으로 갖는 원추면의 일부를 구성해도 된다. 도12f를 참조하면, 제2면(15b)은, 내측 가장자리로부터 외측 가장자리로 휘점면 P으로부터 떨어지는 방향으로 경사지는 경사면을 포함할 수 있다. 이 경사면은, 꼭지쇠(11)의 중심축 CAX를 원추축으로 갖는 원추의 원추면의 일부를 구성해도 된다. 이 원추면의 경사도는 제1면(15a)의 그것보다도 작다. 이에 대해, 도12g에서는, 제2면(15b)의 경사도는 제1면(15a)의 그것과 같다. 즉, 도12g의 제2면(15b)은, 내측 가장자리로부터 외측 가장자리를 향해 휘점면 P로부터 떨어지는 방향으로 제1면(15a)과 같은 경사도에서 경사지는 경사면을 포함한다. 바꿔 말하면, 도12g에 도시된 핀(15)은 균일한 두께를 갖는 판형의 핀이다.
도12h를 참조하면, 핀(15)의 외주부(15c)의 측면이 원통면 또는 원추면에 의해 구성되어 있다.
도12i를 참조하면, 핀(15)의 외주부(15c)의 측면이 토로이덜 면이나 자유 곡면에 의해 구성되어 있다.
이상과 같이, 다양한 핀(15)의 형상이 존재할 수 있다. 이들 형상은 모두, 도12e 및 도12f에도 도시되어 있는 것 같이, 제1면(15a)의 내측 가장자리와 외측 가장자리의 거리가 R1으로 표시되고, 제2면(15b)의 내측 가장자리와 외측 가장자리의 거리가 R2로 표시될 때, R1≥R2의 관계를 갖는다. 이때, 핀(15)의 형상은, 도12a 내지 도12i에 도시된 제1면(15a)과 제2면(15b)의 임의의 조합에 의해 얻어져도 된다. 또한, 제1면(15a) 및 제2면(15b)의 적어도 한쪽은, 꼭지쇠(11)의 중심축 CAX에 관해 축대칭의 형상을 가질 수 있다.
제2실시형태에 따르면, 제1실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있으며, 꼭지쇠(11) 주변의 기체의 흐름을 최적화할 수 있다. 핀의 제조가 용이하게 되어, 저코스트화를 꾀할 수 있다. 더구나, 핀의 선단부에 사람이나 물건이 접촉해서 사람이나 물건이 손상될 리스크를 저감할 수 있다.
<제3실시형태>
이하, 도13을 참조하여, 제3실시형태에 따른 노광장치에 있어서의 광원장치(110)의 구성을 설명한다. 제3실시형태로서 언급하지 않은 사항은 제1실시형태에 따를 수 있다. 도13은, 제3실시형태에 따른 광원장치(110)에 있어서의 꼭지쇠(11), 노즐(42)과 집광 미러(50)의 배치 예를 나타낸 측면도이다.
제1실시형태에 따른 도4b에서는, 꼭지쇠(11), 핀(15) 및 노즐(42)은, 집광 미러(50)의 개구 단부(50a)의 위치보다도 높은 위치에 배치되어 있었다. 그러나, 집광 미러(50)에 의한 램프(10)로부터의 빛의 포착 효율을 향상시키기 위해, 집광 미러(50)가 대형화하여, 집광 미러(50)의 개구 단부(50a)의 위치가 램프(10)의 꼭지쇠(11)보다도 연직 방향(Z축 방향)으로 높아지는 경우가 있다. 즉, 꼭지쇠(11) 및 핀(15)의 적어도 일부가, 집광 미러(50)의 개구 단부(50a)의 위치보다도 낮은 위치에 배치될 수 있다. 단, 노즐(42)은, 집광 미러(50)의 개구 단부(50a)의 위치보다도 높은 위치에 배치된다. 도13에는 이와 같은 예가 도시되어 있다.
도13을 참조하면, 꼭지쇠(11)는, 원기둥면 CS와, 원기둥면 CS의 외측으로 방사형으로 뻗는 적어도 1개의 핀(15)을 가질 수 있다. 노즐(42)은, 꼭지쇠(11)를 냉각하기 위한 기체를 분사하는 분사 구멍(45)을 갖는다. 분사 구멍(45)은 중심축 HAX를 갖는다. 예를 들어, 분사 구멍(45)이 원통 형상을 갖는 경우, 분사 구멍(45)의 중심축 HAX는 원통 형상의 중심축과 일치한다. 중심축 HAX이 꼭지쇠(11)의 중심 또는 핀(15) 또는 꼭지쇠(11)의 적어도 일부와 교차하는 위치에 노즐(42)이 배치된다. 분사 구멍(45)으로부터 분사되는 기체의 흐름은 F1, F2, F3로서 모식적으로 도시되어 있다.
본 실시형태에 있어서는, 상기한 것과 같이, 꼭지쇠(11)는 집광 미러(50)의 개구 단부(50a)의 하측(-Z측)에 배치되는 한편, 노즐(42)은 집광 미러(50)의 개구 단부(50a)의 상측(+Z측)에 배치되어 있다. 이 구성에 있어서, 노즐(42)은, 분사 구멍(45)의 중심축 HAX를 포함하는 직선이 꼭지쇠(11)의 측면과 교차하도록 배치된다. 일례에 있어서, 노즐(42)의 분사 구멍(45)의 중심축 HAX의 앙각은 -30° 이상 0°이하의 범위 내일 수 있으며, 연직 방향(Z축 방향)에 대한 꼭지쇠(11)의 중심축 CAX의 각도는 -10°이상 +10°이하의 범위 내일 수 있다. 다른 관점에 있어서, 분사 구멍(45)의 중심축 HAX를 포함하고 꼭지쇠(11)의 중심축 CAX에 평행한 평면 상에서, 분사 구멍(45)의 중심축 HAX를 포함하는 직선 L1과 꼭지쇠(11)의 중심축 CAX에 수직한 평면이 이루는 각도는 -30°이상 0°이하의 범위 내일 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 꼭지쇠(11)와 핀(15)의 구성은 제1실시형태 또는 제2실시형태와 같다. 제1실시형태와 유사하게, 꼭지쇠(11)의 원기둥면 CS를 통과한 후의 에어의 흐름에 있어서, 램프의 휘점 AP으로부터 떨어지는 방향의 흐름 F3을 얻을 수 있다. 따라서, 도13에 나타낸 것과 같이, 꼭지쇠(11)가 집광 미러(50)의 개구 단부(50a)의 하측(-Z측)에 배치되어 있어도, 꼭지쇠(11)에 분출된 에어가 집광 미러(50)의 내측 공간으로 과도하게 유입하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 있어서도, 제1실시형태와 마찬가지로, 꼭지쇠(11)에 분출된 에어가 꼭지쇠(11) 이외의 범위로 확산하는 것을 억제하고, 이에 따라, 램프(10)의 과냉각에 의한 점등 불량 또는 불점등의 발생을 방지할 수 있다.
<물품 제조방법의 실시형태>
이하, 실시형태에 따른 물품 제조방법을 설명한다. 물품 제조방법은, 예를 들면, 디바이스(반도체 소자, 자기 기억매체, 액정 표시 소자 등) 또는 컬러 필터 등의 물품을 제조하는데 적합하다. 물품 제조방법은, 상기한 노광장치를 사용하여, (감광제가 도포된) 기판을 노광하는 노광단계와, 이 노광단계에서 노광된 기판을 현상하는 현상단계와, 이 현상단계를 거친 기판을 처리해서 물품을 얻는 처리단계를 포함할 수 있다. 이 처리단계는, 예를 들면, 주지의 공정(예를 들면, 산화, 성막, 증착, 도핑, 평탄화, 에칭, 레지스트 박리, 다이싱, 본딩, 패키징)을 포함할 수 있다. 본 실시형태에 따른 물품 제조 방법은, 종래 방법에 비해, 물품의 성능, 품질, 생산성 및 생산 코스트의 적어도 1개에 있어서 유리하다.
예시적인 실시형태들을 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 이러한 실시형태에 한정되지 않는다는 것은 자명하다. 이하의 청구범위의 보호범위는 가장 넓게 해석되어 모든 변형, 동등물 구조 및 기능을 포괄하여야 한다.

Claims (18)

  1. 휘점을 갖는 발광 관과,
    상기 발광 관의 단부에 접속된 꼭지쇠와,
    상기 꼭지쇠의 주위에 설정된 핀을 갖고,
    상기 핀은, 상기 휘점에 가까운 제1면과, 상기 제1면의 반대측에 상기 휘점으로부터 먼 제2면을 갖고,
    상기 제1면의 제1 내측 가장자리와 상기 휘점을 포함하는 상기 꼭지쇠의 중심축에 직교하는 평면인 휘점면의 거리는, 상기 휘점면과 상기 제1면의 제1 외측 가장자리의 거리보다도 짧고,
    상기 제1면의 상기 제1 내측 가장자리와 상기 제1 외측 가장자리의 거리는, 상기 제2면의 제2 내측 가장자리와 제2 외측 가장자리의 거리보다 짧지 않은 램프.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1면은, 상기 제1 내측 가장자리로부터 상기 제1 외측 가장자리를 향해 상기 휘점면으로부터 떨어지는 방향으로 경사지는 경사면을 포함하는 램프.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 경사면은, 상기 중심축을 원추축으로 갖는 원추면의 일부를 구성하는 램프.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제1면은, 상기 경사면과, 상기 중심축에 직교하는 평면을 포함하는 램프.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1면은, 상기 제1 내측 가장자리와 상기 제1 외측 가장자리를 접속하는 구면 및 토로이덜 면 중에서 한개를 포함하는 램프.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제2면은, 상기 중심축에 직교하는 평면을 포함하는 램프.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제2면은, 상기 제2 내측 가장자리로부터 상기 제2 외측 가장자리를 향해 상기 휘점면에 접근하는 방향으로 경사지는 경사면을 포함하는 램프.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제2면은, 상기 제2 내측 가장자리로부터 상기 제2 외측 가장자리를 향해 상기 휘점면으로부터 떨어지는 방향으로 경사지는 경사면을 포함하는 램프.
  9. 제 2항에 있어서,
    상기 제2면은, 상기 제2 내측 가장자리로부터 상기 제2 외측 가장자리를 향해 상기 휘점면으로부터 떨어지는 방향으로 상기 제1면의 경사도와 같은 경사도에서 경사지는 경사면을 포함하는 램프.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제1면 및 상기 제2면의 적어도 한쪽은, 상기 꼭지쇠의 중심축에 대해 축대칭의 형상을 갖는 램프.
  11. 청구항 1에 기재된 램프를 유지하도록 구성된 유지부와,
    상기 램프에 의해 발생된 빛을 집광시키도록 구성된 집광 미러와,
    꼭지쇠를 냉각하기 위한 기체를 분사하도록 구성된 분사 구멍을 갖는 노즐을 구비한 광원장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 꼭지쇠의 중심축과 평행한 평면에의 정사영에 있어서, 상기 꼭지쇠, 핀 및 상기 노즐은 상기 집광 미러의 개구 단부의 위치보다 높은 위치에 배치되고,
    상기 노즐은, 상기 분사 구멍의 중심축을 포함하는 직선이 상기 꼭지쇠의 상기 중심축과 수직하게 되도록 배치되어 있는 광원장치.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 꼭지쇠의 중심축과 평행한 평면에의 정사영에 있어서, 상기 꼭지쇠 및 핀의 적어도 일부는 상기 집광 미러의 개구 단부의 위치보다 낮은 위치에 배치되고, 상기 노즐은 상기 집광 미러의 상기 개구 단부의 위치보다 높은 위치에 배치되고,
    상기 노즐은, 상기 분사 구멍의 중심축을 포함하는 직선이 상기 꼭지쇠의 측면과 교차하도록 배치되어 있는 광원장치.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 노즐은, 상기 램프로부터 방사되어 상기 집광 미러에 의해 반사된 유효광속의 외측에 배치되어 있는 광원장치.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 분사 구멍으로부터 분사된 상기 기체의 유속 분포는 상기 분사 구멍의 중심축에 대해 축대칭인 광원장치.
  16. 제 11항에 있어서,
    상기 집광 미러는 타원 미러인 광원장치.
  17. 청구항 11에 기재된 광원장치와,
    상기 광원장치로부터의 빛으로 원판을 조명하도록 구성된 조명 광학계와,
    상기 원판의 패턴을 기판에 투영하도록 구성된 투영 광학계를 구비한 노광장치.
  18. 청구항 17에 기재된 노광장치를 사용해서 기판을 노광하는 단계와,
    노광된 상기 기판을 현상하는 단계와,
    현상된 상기 기판을 처리해서 물품을 얻는 단계를 포함하는 물품 제조방법.
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