TWI652969B - Temperature measuring method of ultraviolet light penetrating member, temperature measuring device of ultraviolet light transmitting member, light source device - Google Patents
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Abstract
本發明之提供一種能以簡明之構成測量紫外光穿透構件之温度的温度測量方法、温度測量裝置等。
本發明例示之一態樣,係測量可使紫外光穿透之紫外光穿透構件之温度的温度測量裝置。此温度測量裝置2,具備檢測穿透過紫外光穿透構件之紫外光UV1之強度分布的分光測量部20、與從使用分光測量部20檢測之紫外光之強度分布求出紫外光穿透構件之吸收端波長並根據求出之吸收端波長導出紫外光穿透構件之温度的運算處理部25。
Description
本發明係關於測量可使紫外光穿透之紫外光穿透構件之温度的温度測量方法、紫外光穿透構件之温度測量裝置及光源裝置。
作為半導體曝光裝置及液晶曝光裝置的光源、以及用於此等曝光裝置之光罩及以此等曝光裝置製作之各種基板之檢查裝置的光源,波長200nm以下之真空紫外(Vacuum Ultra Violet:VUV)光之利用在積極的進行中。例如,以震盪波長193nm之ArF準分子雷射作為光源使用之半導體曝光裝置已實用化,而發出與F2雷射相同波長157nm之VUV光之光源裝置的研究、以及使用在波長160nm附近具有高輝度峰值之氘燈之光源裝置的研究亦在銳意進行中(例如參照專利文獻1)。
可使波長200nm以下區域之紫外光穿透之物質,有氟化鈣(CaF2:螢石)、氟化鎂(MgF2)、水晶(SiO2)、石英(SiO2)等,使用此等製作燈之容器及窗等紫外光穿透構件(參照例如專利文獻2、專利文獻3、專利文獻4等)。
先行技術文獻
專利文獻
【專利文獻1】特開2005-275095號公報
【專利文獻2】特開2009-163965號公報
【專利文獻3】特開2009-532829號公報
【專利文獻4】特開2012-79584號公報
以紫外光穿透構件用作為燈之容器時,由於係在容器內部封入高壓氣體,對此氣體賦予電極間之放電或雷射照射等以使之產生電漿而發光,因此紫外光穿透構件之温度極易成為高温。當紫外光穿透構件之温度變高時,一般而言機械強度會降低。尤其是當氟化鈣(CaF2)之温度達到二百數十度程度時,於結晶界面開始產生滑移,超過此温度時機械強度將大幅降低。為防患機械強度降低導致之損傷等問題於未然,被要求先檢測紫外光穿透構件之温度。
作為以非接觸方式測量構件温度之手法,有一種檢測從對象物發出之紅外線的放射能並加以可視化之稱為熱像儀(thermovision)或測溫(thermography)之温度測量裝置。然而,包含氟化鈣在內之上述材料皆在真空紫外光區~紅外光區之大範圍具有高穿透率、在紅外光區亦是透明,因此無法以熱像儀等測量紫外光穿透構件本身之温度。熱電偶等之接觸式温度測量,由於會因將熱電偶等固定於紫外光穿透構件之固定構件而妨礙來自電漿之光射出至紫外光穿透構件之外部、或在藉由雷射激勵而產生電漿時妨礙雷射光射入紫外光穿透構件內部等情形,因此並不佳。
本發明有鑑於上述情勢而生,其目的在提供一種能以簡單手段正確測量紫外光穿透構件之温度的温度測量方法、温度測量裝置、光源
裝置。
例示本發明之第1態樣,係一種測量可使紫外光穿透之紫外光穿透構件(例如實施形態中之外殼13、紫外光穿透構件45)之温度的温度測量方法。此温度測量方法之特徵在於,係將穿透過紫外光穿透構件之紫外光以分光測量部加以檢測求出該穿透構件之吸收端波長,根據所求出之吸收端波長導出紫外光穿透構件之温度。
此處,將波長在300nm以下之紫外區之各種材料之穿透特性之圖表顯示於圖1~圖3。圖1係氟化鈣(CaF2)之穿透特性、圖2係水晶(結晶)之穿透特性、圖3則係石英玻璃之穿透特性,皆為厚度10mm時之測定值。各圖表中,橫軸為波長、縱軸為穿透率,圖中係描繪在18℃(室温)~500℃之範圍變化温度時各温度下之穿透特性。此等穿透特性中,在短波長側穿透率急遽降低之波長為「吸收端波長」,例如,氟化鈣之吸收端波長在室温程度之温度狀態(18℃)下約為122nm程度。從各圖中可知當紫外光穿透材料之温度越高時,吸收端波長即隨之往長波長側轉移。詳細情形留待後敘,但紫外光穿透構件之温度與吸收端波長之間存在一次比例關係,藉由吸收端波長之檢測,可從該吸收端波長導出紫外光穿透構件之温度。又,由於紫外光之穿透率會因構件厚度而變化,因此圖1~3中例示之穿透特性及温度與吸收端波長間之關係等,係對應所使用之紫外光穿透構件之厚度而設定。
本例示發明之第2態樣,係一種測量可使紫外光穿透之紫外光穿透構件(例如實施形態中之外殼13、紫外光穿透構件45)之温度的温
度測量裝置。此温度測量裝置,具備:分光測量部,檢測穿透過該紫外光穿透構件之紫外光中、包含該紫外光穿透構件之吸收端波長的波長範圍之強度分布;以及運算處理部,從以該分光測量部檢測之該紫外光之強度分布求出該紫外光穿透構件之吸收端波長,根據求出之吸收端波長導出該紫外光穿透構件之温度。
本例示發明之第3態樣,係一種光源裝置。此光源裝置具備發出紫外光的光源部、與可使光源部發出之紫外光穿透的紫外光穿透構件(例如實施形態中之外殼13)、以及第2態樣之紫外光穿透構件的温度測量裝置,温度測量裝置具備在導出之紫外光穿透構件之温度達預先設定之基準值以上時進行警報作動之警報控制部。
例示本發明之第4態樣,係一種光源裝置。此光源裝置,具備發出紫外光的光源部、可使光源部發出之紫外光穿透的紫外光穿透構件(例如實施形態中之外殼13)、檢測穿透過紫外光穿透構件之紫外光中紫外光穿透構件達基準温度時之吸收端波長之光強度的分光測量部、以及以分光測量部檢測之光強度在預先設定之基準值以下時進行警報作動的警報控制部。
本例示發明之第5態樣,係一種測量可使第1紫外光穿透之紫外光穿透構件(例如實施形態中之紫外光穿透構件45)之温度的温度測量裝置。此温度測量裝置,具備光源部,係發出第2紫外光;分光測量部,係檢測從該光源部發出並穿透該紫外光穿透構件之該第2紫外光中、包含該紫外光穿透構件之吸收端波長之波長範圍的強度分布;以及運算處理部,係從以該分光測量部檢測之該第2紫外光之強度分布求出該紫外光穿
透構件之吸收端波長,根據所求出之吸收端波長導出該紫外光穿透構件之温度。
第1態樣之温度測量方法,係以分光測量部檢測穿透過紫外光穿透構件之紫外光以求出吸收端波長,根據所求出之吸收端波長導出紫外光穿透構件之温度。因此,能以簡潔手段正確的測量紫外光穿透構件之温度。
第2態樣之温度測量裝置,具備檢測穿透過紫外光穿透構件之紫外光之強度分布的分光測量部、以及從紫外光強度分布求出紫外光穿透構件之吸收端波長並根據所求出之吸收端波長導出紫外光穿透構件之温度的運算處理部而構成。因此,可提供一種能以簡潔之構成正確的測量紫外光穿透構件之温度的温度測量裝置。
第3態樣之光源裝置,具備發出紫外光的光源部、可使光源部發出之紫外光穿透的紫外光穿透構件、以及第2態樣之紫外光穿透構件之温度測量裝置,温度測量裝置具備在導出之紫外光穿透構件之温度達預先設定之基準值以上時進行警報作動(用以將危險通知使用者等之作動、用以避免裝置達危險狀態之作動、或用以使裝置脫離危險狀態之作動等)的警報控制部。此處,本說明書中所謂之「警報作動」,包含以旋轉燈或液晶顯示畫面等進行警告(alarm)顯示之顯示警報、以揚聲器等發出警鈴之音聲警報、降低光源部發出之紫外光之發光強度或增強冷卻構造對紫外光穿透構件之冷卻能力之主動控制警報等的概念。因此,可提供一種以簡潔之裝置構成將因紫外光穿透構件之温度上升引起之問題防患於未然的光源
裝置。
第4態樣之光源裝置,具備發出紫外光的光源部、可使光源部發出之紫外光穿透的紫外光穿透構件、檢測穿透過紫外光穿透構件之紫外光中紫外光穿透構件達基準温度時之吸收端波長之光強度的分光測量部、以及在以分光測量部檢測之光強度在預先設定之基準值以下時進行警報作動的警報控制部。因此,可提供一種以簡潔之裝置構成將因紫外光穿透構件之温度上升引起之問題防患於未然的光源裝置。
第5態樣之温度測量裝置,係測量可使第1紫外光穿透之紫外光穿透構件之温度的温度測量裝置,具備發出第2紫外光的光源部(例如實施形態中之第2光源部42)、檢測從光源部發出穿透過紫外光穿透構件之第2紫外光中包含紫外光穿透構件之吸收端波長之波長範圍強度分布的分光測量部、以及從以分光測量部檢測之第2紫外光之強度分布求出紫外光穿透構件之吸收端波長並根據所求出之吸收端波長導出紫外光穿透構件之温度的運算處理部。因此,可提供一種能以簡潔之構成正確的測量紫外光穿透構件之温度的温度測量裝置。
CL‧‧‧冷卻構造
GS‧‧‧氣體供應單元
LS1‧‧‧第1實施形態之光源裝置
LS2‧‧‧第2實施形態之光源裝置
LV1‧‧‧第1紫外光
LV2‧‧‧第2紫外光
RH‧‧‧燈外殼
UV1‧‧‧紫外光
1‧‧‧光源
2、3、5‧‧‧温度測量裝置
10‧‧‧重氫燈
11‧‧‧陽極
12‧‧‧陰極
13‧‧‧外殼(紫外光穿透構件)
14‧‧‧光源部
15‧‧‧燈電源
18‧‧‧聚光構件
19‧‧‧分束器
20、30、50‧‧‧分光測量部
21、31、51‧‧‧分光構件
22、52‧‧‧強度分布檢測器
25、35、55‧‧‧運算處理部
26、36、56‧‧‧記憶體
27、37、57‧‧‧運算部
28、38、58‧‧‧警報控制部
32‧‧‧分光檢測器
32a‧‧‧開口板
32b‧‧‧光電二極體
41‧‧‧第1光源部
42‧‧‧第2光源部
45‧‧‧紫外光穿透構件
圖1係氟化鈣在紫外光區之穿透特性。
圖2係水晶在紫外光區之穿透特性。
圖3係石英玻璃在紫外光區之穿透特性。
圖4係包含温度測量裝置之第1實施形態之光源裝置的概要構成圖。
圖5係在上述光源裝置之光源的概略圖。
圖6係重氫燈之發射光譜的一例。
圖7係用以說明第1實施例之吸收端波長檢測方法的圖。
圖8係用以說明第2實施例之吸收端波長檢測方法的圖。
圖9係用以說明第3實施例之吸收端波長檢測方法的圖,圖9(a)係顯示在光源近旁之紫外光之發射光譜、圖9(b)則顯示在光源近旁之紫外光之發射光譜與穿透過紫外光穿透構件之紫外光之分光強度分布之差的強度特性。
圖10係描繪紫外光穿透構件之温度與吸收端波長之關係的圖表。
圖11係包含温度測量裝置之第2實施形態之光源裝置的概要構成圖。
圖12係第3實施形態之温度測量裝置的概略圖。
圖13係用以補充說明吸收端波長之檢測方法(第1實施例)的圖。
(第1實施形態)
以下,一邊參照圖式一邊說明本發明之實施形態。本發明之第1實施形態,於圖4顯示包含測量紫外光穿透構件之温度之温度測量裝置之光源裝置LS1的概要構成、於圖5顯示光源裝置LS1中之光源的概略。於本實施形態,係以重氫燈作為發出紫外光之光源例,顯示了於重氫燈之外殼(亦稱chamber、valve等)使用氟化鈣之管(tube)之構成。
光源裝置LS1,主要具備發出於真空紫外光區具有光譜之紫外光的光源1、以及測量光源1中重氫燈之外殼温度的温度測量裝置2。
光源1,具備重氫燈(D2燈)10、與對重氫燈10供應電力的燈電源15。重氫燈10由陽極11、陰極12、外殼13等構成。外殼13係以
圓筒狀氟化鈣(CaF2)製之管為材料加工成形。於外殼13之兩端隔著既定間隔熔接有陽極11及陰極12,於外殼13內部填充有重氫(Deuterium)氣體而構成重氫燈10。
於陽極11及陰極12電性連接燈電源15,從燈電源15供應DC電力。此時,於陽極11與陰極12間產生放電,因放電而被激發之重氫之電漿發光,而發出於真空紫外光區具有光譜之紫外光UV1。亦即,陽極11與陰極12間之放電區域即為重氫燈10之光源部14。於光源部14發出之紫外光UV1之發射光譜之一例顯示於圖6。圖6中之圖表之橫軸為波長、縱軸為規格化之光強度(光輸出)。從此圖6可知,重氫燈10之發射光譜於160nm附近具有強峰值(輝線),且在較此短波長側,發光區域延伸至120nm以下之區域。
於光源部14發出之紫外光UV1,穿透過紫外光穿透構件外殼13而從重氫燈10射出。從重氫燈10射出之紫外光UV1被拋物面鏡等之聚光構件18聚光且準直後從光源裝置LS1輸出。從光源裝置LS1輸出之紫外光UV1,其一部分(例如數%程度)被分束器19擷取出而射入温度測量裝置2。
温度測量裝置2,具備檢測從分束器19擷取出之紫外光UV1之強度分布(光譜、或分光強度分布)的分光測量部20、與從紫外光之強度分布求出外殼13之吸收端波長並根據求出之吸收端波長導出外殼13之温度的運算處理部25。
分光測量部20,具有將紫外光UV1加以分光的分光構件21、與檢測從分光構件21分光出之紫外光UV1之強度分布的強度分布檢測
器22。作為將紫外光UV1予以分光之分光構件21,例如有以反射紫外光UV1之波長區之光之金屬材料形成的繞射光柵(diffraction grating)、以可使紫外光UV1之波長區之光穿透之紫外光穿透材料形成的稜鏡等。圖4中顯示了使用繞射光柵之構成。作為強度分布檢測器22,顯示了使用於紫外光UV1之波長區之光具有感度之光二極體陣列及光電倍增器。圖4中顯示了使用光二極體陣列之例。以強度分布檢測器22檢測之紫外光UV1之強度分布之訊號,從分光測量部20輸出後輸入運算處理部25。
運算處理部25,具備儲存預先設定之温度導出程式及與外殼13相關之特性資料等的記憶體26、從以分光測量部20檢測之紫外光UV1之強度分布及記憶體26中儲存之特性資料根據温度導出程式導出外殼13之温度的運算部27、以及在以運算部27導出之外殼13之温度達預先設定之基準值以上時進行警報作動的警報控制部28。
於記憶體26,預先設定儲存(設定及/或儲存)有與外殼13相關之特性資料及從紫外光UV1之強度分布導出外殼13之温度之温度導出程式等。温度導出程式中,包含從紫外光UV1之強度分布求出外殼13之吸收端波長的吸收端波長檢測次程式、與從所求出之吸收端波長算出外殼13之温度的波長温度轉換次程式。又,作為與外殼13相關之特性資料,例如,有圖1所示之氟化鈣之穿透特性、及圖6所示之光源部14之發射光譜等。
以下,說明由運算處理部25進行之外殼温度導出方法。首先,針對從以分光測量部20(強度分布檢測器22)檢測之紫外光UV1之強度分布求出外殼13之吸收端波長的吸收端波長檢測方法,以若干實施例加
以說明之。
(第1實施例)
第1實施例之吸收端波長檢測方法,係於使用分光測量部20檢測之紫外光UV1之強度分布中,以強度在既定基準值以下之波長作為吸收端波長。用以說明第1實施例之吸收端波長檢測方法之說明圖顯示於圖7。圖表之橫軸為紫外光UV1中所含之光之波長、縱軸為強度,描繪出以強度分布檢測器22檢測之紫外光UV1之一強度分布例。例示之紫外光UV1之強度分布S1,波長於127.5nm附近在以虛線所示之強度I1以下。於記憶體26中設定儲存有圖7中以虛線所示之強度I1作為基準值,運算部27從由強度分布檢測器22輸出之紫外光UV1之強度分布S1之資料檢測強度在I1以下之波長λ1,以此λ1為外殼13之吸收端波長。又,強度之基準值I1,可相對温度在室温程度(18℃)之狀態檢測之波長λ1之光強度在1%~30%程度之範圍適當的加以設定。
(第2實施例)
第2實施例之吸收端波長檢測方法,係於分光測量部20檢測之紫外光UV1之強度分布中,設波長為λ、各波長之強度為I時,dI/d λ亦即強度分布之傾斜達既定基準值以上之波長為外殼13之吸收端波長。用以說明此吸收端波長檢測方法之說明圖顯示於圖8。圖表之縱軸及橫軸與圖7相同的橫軸為紫外光UV1中所含之光之波長、縱軸為強度,描繪以強度分布檢測器22檢測之紫外光UV1之一強度分布例。例示之紫外光UV1之強度分布S2,如二點鍊線所示在波長127.5nm附近dI/d λ之值、亦即強度分布之傾斜急遽變大。於記憶體26中設定儲存有以二點鍊線所示之dI/d λ之值I′
作為基準值,運算部27從強度分布檢測器22輸出之紫外光UV1之強度分布S2之資料檢測dI/d λ達基準值I′以上之波長λ2,以此波長λ2作為吸收端波長。
(第3實施例)
第3實施例之吸收端波長檢測方法,係將預先設定儲存在記憶體26中在光源部14近旁之紫外光UV1之發射光譜(強度分布)、與穿透外殼13被分光測量部20檢測出之紫外光UV1之強度分布加以對比,並將其差異變化至既定基準值以上之波長作為外殼13之吸收端波長。用以說明此吸收端波長檢測方法之說明圖顯示於圖9(a)、圖9(b)。此等圖表之縱軸及橫軸與圖7、圖8同樣的,橫軸為紫外光UV1中所含之光之波長、縱軸為強度,圖9(a)中以二點鍊線描繪出在光源部14近旁之紫外光UV1之發射光譜S31、以實線描繪出穿透外殼13被強度分布檢測器22檢測出之紫外光UV1之強度分布S32。又,圖9(b)中描繪出對從在光源部14近旁之紫外光UV1之發射光譜S31以強度分布檢測器22檢測出之紫外光UV1之強度分布S32進行減算處理的差分(S31-S32)之強度特性(分光強度特性)S3。
此處,在光源部14近旁之紫外光UV1之發射光譜S31為穿透外殼13之前之紫外光UV1之強度分布,以強度分布檢測器22檢測之紫外光UV1之強度分布S32則為穿透外殼13後之紫外光UV1之強度分布,差分之強度特性S3代表穿透外殼13時所產生之損失之特性。此外,在短波長範圍存在損失大的區域,係指於外殼13產生具有此區域之波長之光吸收,差分急遽増加之波長λ3為外殼13之吸收端波長。於記憶體26中預先設定儲存有光源部14之發射光譜S31之資料及差分之基準值D,運算部27對從
在光源部14近旁之紫外光UV1之發射光譜S31以強度分布檢測器22檢測之紫外光UV1之強度分布S32進行減算處理之差分之強度特性S3,檢測差分變化至基準值D以上之波長λ3,以此波長λ3為吸收端波長。
又,上述實施例中,作為求出在光源部14近旁之紫外光UV1之發射光譜與以強度分布檢測器22檢測之紫外光UV1之強度分布之差異的一處理方法,雖是舉求出發射光譜S31與強度分布S32之差分(S31-S32)的方法為例做了說明,但只要求出兩者之差異在基準值以上、基準值以下、或與基準值相同之波長即可,當然可使用其他處理方法。例如,可將以強度分布檢測器22檢測之紫外光UV1之強度分布S32以在光源部14近旁之紫外光UV1之發射光譜S31加以除之,以檢測S32/S31之值變化至基準值以下之波長。
從以此方式求出之吸收端波長,運算處理部25採下述方式導出外殼13之温度。首先,再次參照圖1。從此圖觀之,當外殼13之材質為氟化鈣(CaF2)之情形時,温度為18℃(室温程度)時外殼13之吸收端波長約為122nm。吸收端波長隨著温度上升而變化至長波長側,於500℃則約為140nm。又,此處係以穿透率不滿1%之波長為吸收端波長。
將此圖整理為温度與吸收端波長之關係的圖表顯示於圖10。圖表之橫軸為温度、縱軸為吸收端波長(此處亦同樣的係使用穿透率不滿1%之波長)。圖10中,外殼13之材質除氟化鈣外,對圖2所示之水晶、圖3所示之石英玻璃(SiO2)亦將資料加以描繪出,並將以最小自乘法求出之回歸線針對氟化鈣以一點鍊線、針對水晶以虛線、針對石英玻璃則以實線加以記載。又,就各材料導出之回歸式及決定係數R2附記於圖中。
回歸式(以下,稱「特性式」)中之x為温度、y為吸收端波長。
由此圖可知,特性式之係數雖於各材質不同,但任一材質中吸收端波長與温度之間皆有一次的比例關係。且可知根據以此方式求出之特性式,可從吸收端波長正確的導出紫外光穿透構件之温度。例如,外殼13之材質為氟化鈣時,若檢測出之吸收端波長為127.5nm的話,從氟化鈣之特性式可導出外殼13之温度約為200℃。
又,以上雖係針對以穿透率不滿1%之波長作為吸收端波長,在以此方式決定之吸收端波長下求出特性式之情形做了說明,但將吸收端波長設為穿透光之強度在基準值以下之波長(第1實施例)、或將吸收端波長設為dI/d λ達基準值以上之波長(第2實施例)、又或者將吸收端波長設為光源部之發射光譜與紫外光強度分布之差異變化至基準值以上之波長之情形時(第3實施例),温度與吸收端波長間之關係皆為一次比例關係,可同樣的求出特性式,並可根據各特性式導出外殼13之温度。又,如前所述的,紫外光之穿透率會因構件厚度而變化,因此特性式亦有可能因測定對象外殼13之形狀及尺寸等而不同。特性式預先設定儲存在記憶體26中。
運算處理部25根據以前述第1實施例~第3實施例中至少任一種手法檢測之外殼13之吸收端波長,導出外殼13之温度。具體而言,將儲存在記憶體26中之特性式讀出至運算部27,代入例如以第1實施例之手法檢測之吸收端波長λ1,算出外殼13之温度。並將算出之外殼温度透過I/O電路輸出至未圖示之操作面板或外部PC,顯示為「外殼温度」。
又,在算出之外殼温度達預先設定儲存在記憶體26中之既
定基準值以上實,運算處理部25即進行如下之警報作動。記憶體26中設定儲存之基準值係視外殼13之材質及形狀、尺寸等加以設定。例如,氟化鈣在溫度達二百數十度以上時即會開始於結晶界面產生滑移,機械強度降低。因此,如本實施形態般,外殼13之材質為氟化鈣之情形時,記憶體26中即儲存設定190~210℃(例如200℃)程度之温度作為發出警報之基準温度。此係因若設定為較190℃低之温度的話將使光源部14之發光強度非必要的被壓低而導致可用率降低、若設定為較210℃高之温度的話有可能使外殼13產生損傷之故。作為其他例,當外殼13之材質為水晶之情形時,記憶體26中儲存設定380~420℃程度之温度(例如400℃)作為發出警報作動支基準温度。此係因水晶在450℃附近會產生構造變化之故。
運算處理部25在以運算部27算出之外殼13之温度達記憶體26中設定儲存之上述基準温度以上時,以警報控制部28進行警報作動。如前所述,本說明書中之「警報作動」,係包含藉由旋轉燈或液晶顯示畫面等進行警報顯示之顯示警報、以擴音器等發出警報音之音聲警報、降低以光源部14發出之紫外光UV1之發光強度或使冷卻構造之冷卻能力増加以強化紫外光穿透構件之冷卻等之能動控制警報等的概念。其中,此處係作為能動控制警報之例,於以下說明第4實施例與第5實施例之二構成例。
(第4實施例)
警報控制部28,進行降低於重氫燈10之光源部14發出之紫外光UV1之發光強度的警報作動。具體而言,警報控制部28對重氫燈10之燈電源15輸出警報訊號使陽極11與陰極12間之放電電力降低,以降低光源部14發出之紫外光UV1之發光強度。例如,使發光強度降低至警報發生前之發
光強度的80%程度。此時警報控制部28,亦透過I/O電路將警報訊號輸出至未圖示之操作面板或外部之PC等,使其顯示「因外殼温度達基準值以上故將發光強度降低至80%中」。最好是能與此等能力控制警報同時進行藉由旋轉燈以通知異常之顯示警報、及藉由警鈴等之音聲警報。
(第5實施例)
警報控制部28,進行使冷卻重氫燈10之冷卻構造之冷卻能力増加以強化外殼13之冷卻的警報作動。於說明光源裝置LS1之構成時為簡單化而省略了說明,但於光源1設有冷卻重氫燈10之冷卻構造CL(顯示於圖5)。作為冷卻構造CL之一例,針對將氮氣用於從大氣環境遮蔽重氫燈10及重氫燈10之冷卻的構成加以說明。此時,重氫燈10係安裝在密閉構造之燈外殼RH內。於燈外殼RH連接有供應氮氣之氣體供應單元GS以適當的流量隨時供應新鮮的氮氣或進行清洗(purge)。因此,重氫燈10被遮斷與大氣環境之接觸、並藉由在燈外周流動之氮氣冷卻外殼13。冷卻構造CL之冷卻能力,可藉由變化從氣體供應單元GS供應之氮氣之流量來進行増減。亦即,本實施例中,由燈外殼RH與氣體供應單元GS構成冷卻構造CL。
外殼13之温度達基準温度以上時,警報控制部28即對氣體供應單元GS輸出警報訊號使其增加氮氣之流量,以增加冷卻構造CL之冷卻能力。例如,相對警報發生前之流量,使氣體供應單元GS以增加20%程度之流量供應氮氣。此時警報控制部28亦透過I/O電路將警報訊號輸出至未圖示之操作面板或外部之PC等,使其顯示「因外殼温度達基準值以上故增加20%之氮氣供應量中」。最好是能與此等能力控制警報同時進行藉由旋轉燈以通知異常之顯示警報、及藉由警鈴等之音聲警報。
又,若係於重氫燈10之外周設置套管(jacket、未圖示)並供應冷卻水(冷媒)以冷卻外殼13之冷卻構造的場合,可與上述氮氣清洗之場合同樣的藉由增加冷卻水等之流量以增加冷卻能力。此外,亦可作成為藉由降低冷卻水等之温度以增加冷卻能力的冷卻構造。
依據具備以上說明之温度測量裝置2之光源裝置LS1,可藉由簡單構成正確的測量外殼13之温度,將起因於外殼13之温度上升之問題防患於未然。
(第2實施形態)
其次,作為本發明之第2實施形態,於圖11顯示包含温度測量裝置3之光源裝置LS2的概要構成圖。以下,一邊參照此圖、一邊說明第2實施形態之光源裝置LS2。又,本實施形態之光源裝置LS2與前述光源裝置LS1相較,温度測量裝置3之構成雖與光源裝置LS1之温度測量裝置2不同,但光源1之構成與光源裝置LS1之光源1相同。因此,對相同構成係賦予相同符號而省略重複說明,僅針對與温度測量裝置2不同之温度測量裝置3加以詳細說明。
光源裝置LS2,主要具備具有重氫燈10並發出於真空紫外光區具有光譜之紫外光UV1的光源1、與重氫燈10之外殼13之温度達到預先設定之基準值以上時加以檢測並進行警報作動的温度測量裝置3。
温度測量裝置3,具備將從分束器19擷取出之紫外光UV1予以分光後檢測既定波長之光之強度的分光測量部30、與判斷分光測量部30檢測之光之強度是否在預先設定之基準值以下的運算處理部35。
分光測量部30,具有將紫外光UV1予以分光的分光構件
31、與檢測以分光構件31分光之光中既定波長之光之強度的分光檢測器32。於圖11中例示了使用繞射光柵作為分光構件31、作為檢測既定波長之光之強度的分光檢測器32使用在經分光之光之既定波長位置設有開口之開口板32a與配置在開口背後(圖11中之下方)之光電二極體32b的構成。
此處,上述既定波長係外殼13之温度達到基準温度時外殼13之吸收端波長。基準温度係應抑制外殼13在較其高之温度區域之使用的温度,外殼13之材質為氟化鈣時為190~210℃程度,例如係設定於200℃。氟化鈣之温度達200℃時之吸收端波長(使用穿透率不滿1%之波長),由圖10可知約為127.5nm。因此,將開口板32a之開口配置在波長127.5nm之位置以光電二極體32b檢測此波長之光之強度。此時,當以光電二極體32b檢測之波長127.5nm之光之強度在既定基準值(例如在室温狀態下檢測之波長127.5nm之光之強度之10%)以下時,即代表外殼13之温度達到基準温度200℃以上。以分光檢測器32檢測之外殼13之吸收端波長之光強度訊號,從分光測量部30輸出後輸入運算處理部35。
運算處理部35,具備儲存預先設定之上述既定基準值的記憶體36、比較以分光測量部30檢測之光之強度與設定於記憶體36之基準值以判斷光強度是否在基準值以下的運算部37、以及於運算部37判斷分光測量部30之檢測強度在基準值以下時進行警報作動的警報控制部38。
運算處理部35,在運算部37判斷以分光測量部30檢測之光之強度到了設定於記憶體36之基準值以下時,即以警報控制部38進行警報作動。警報控制部38實施之警報作動之具體控制內容,與第1實施形態之第4實施例及第5實施例中已述之警報控制部28之控制內容相同。
因此,依據具備以上說明之温度測量裝置3之光源裝置LS2的話,可藉由簡單且價廉之構成正確的測量外殼13之温度,將起因於外殼13之温度上升之問題防患於未然。
又,於本實施形態之温度測量裝置3,亦可將既定基準值設定為以光電二極體32b檢測之波長127.5nm之光之強度與既定基準值相同、或波長127.5nm之光之強度與既定基準值之差分到既定值以下時,即代表外殼13之温度達到基準温度200℃以上。此外,於本實施形態之温度測量裝置3,亦可以不是在運算部37、而是在警報控制部38比較以分光測量部30檢測之光之強度與設定於記憶體36中之基準值以判斷光強度是否在基準值以下。再者,本實施形態之温度測量裝置3中,亦可省略開口板32a。此場合,僅將光電二極體32b配置在波長127.5nm之位置。
(第3實施形態)
接著,作為例示本發明之第3實施形態,於圖12中顯示温度測量裝置5之概略圖。以下,一邊參照此圖、一邊說明第3實施形態之温度測量裝置5。此温度測量裝置5,係測量從第1光源部41射出之第1紫外光LV1穿透之窗(window)或透鏡或波長轉換光學元件等之紫外光穿透構件45之温度的温度測量裝置。温度測量裝置5,具備發出在真空紫外光區具有光譜之第2紫外光LV2的第2光源部42、檢測從第2光源部42發出並穿透過紫外光穿透構件45之第2紫外光LV2之強度分布的分光測量部50、從分光測量部50所檢測之第2紫外光LV2之強度分布求出紫外光穿透構件45之吸收端波長並根據所求出之吸收端波長導出紫外光穿透構件45之温度的運算處理部55。
作為第1光源41,例如有ArF準分子雷射及F2雷射、或輸出與此等具有相同波長之雷射光的全固態型雷射裝置(參照例如本申請人之特開2005-275095號公報等)。此時,第1紫外光LV1係波長為193nm、或157nm且單色性高之光。不過,第1紫外光LV1不限於此等雷射光,亦可以是具有既定光譜寬之紫外光。於本實施形態,作為此等波長區域之紫外光可穿透之紫外光穿透構件45,係針對使用水晶(結晶)之情形加以說明。
第2紫外光LV2係在包含紫外光穿透構件45之吸收端波長之波長範圍具有光譜(強度分布)之光。當紫外光穿透構件45之材質為水晶時,第2紫外光LV2係在包含水晶之吸收端波長145~155nm之波長範圍具有光譜之光。作為發出此種第2紫外光LV2之第2光源42,例如有前述重氫燈10。
分光測量部50,具有將第2紫外光LV2加以分光的分光構件51、與檢測由分光構件51分光之第2紫外光LV2之強度分布的強度分布檢測器52。作為分光構件51例如為繞射光柵或稜鏡、作為強度分布檢測器52例如係光二極體陣列或光電倍增器。圖12中顯示了作為分光構件51使用繞射光柵、作為強度分布檢測器52使用光二極體陣列之構成。以強度分布檢測器52檢測之第2紫外光LV2之強度分布訊號,從分光測量部50輸出後輸入運算處理部55。
運算處理部55,具備儲存預先設定之温度導出程式及與紫外光穿透構件45相關之特性資料等的記憶體56、從以分光測量部50檢測出之第2紫外光LV2之強度分布及記憶體56中儲存之特性資料根據温度導
出程式導出紫外光穿透構件45之温度的運算部57、以及以運算部57導出之紫外光穿透構件45之温度達到預先設定之基準值以上時進行警報作動的警報控制部58。
於記憶體56,預先設定儲存有關於紫外光穿透構件45之特性資料、及從第2紫外光LV2之強度分布導出紫外光穿透構件45之温度的温度導出程式等。於温度導出程式,包含有從第2紫外光LV2之強度分布求出紫外光穿透構件45之吸收端波長的吸收端波長檢測次程式、以及從所求出之吸收端波長算出紫外光穿透構件45之温度的波長温度轉換次程式。又,作為關於紫外光穿透構件45之特性資料,例如有圖2所示之水晶之穿透特性及圖6所示之第2光源部42之發射光譜(不過,圖6並非第2光源部42之發射光譜本身,而係與第2光源部42相同構造、包含外殼之重氫燈10之發射光譜)。
使用運算處理部55之紫外光穿透構件45之温度導出方法,與前述使用第1實施形態之運算處理部25之外殼13之温度導出方法(第1實施例~第3實施例)相同。因此,此處作為使用運算處理部55之紫外光穿透構件45之温度導出方法,針對適用前述第1實施例之温度導出方法之情形簡要的加以說明。
此温度導出方法,係在由分光測量部50檢測出之第2紫外光LV2之強度分布中,以強度在既定基準值以下之波長為紫外光穿透構件45之吸收端波長。圖13所示圖表中之橫軸為第2紫外光LV中所含之光之波長、縱軸為強度,描繪出以強度分布檢測器52檢測之第2紫外光LV2之一強度分布例。記憶體56中設定儲存有以虛線所示之強度I4作為基準值,
運算部57由從強度分布檢測器52輸出之第2紫外光LV2之強度分布S4之資料檢測強度為I4以下之波長λ4,以此波長λ4為紫外光穿透構件45之吸收端波長。
接著,運算處理部55根據預先設定儲存之紫外光穿透構件45之特性式、與所檢測之吸收端波長λ4,導出紫外光穿透構件45之温度。具體而言,運算處理部55將儲存在記憶體56中之水晶之特性式(例如參照圖10)讀出至運算部57,將吸收端波長λ4代入讀出之特性式以算出紫外光穿透構件45之温度。例如,若λ4為153nm的話,依據水晶之特性式算出紫外光穿透構件45之温度為300℃。運算處理部55將算出之紫外光穿透構件45之温度透過I/O電路輸出至未圖示之操作面板及外部之PC,顯示為「紫外光穿透構件温度」。
又,在算出之紫外光穿透構件45之温度達預先設定儲存在記憶體56之既定基準值以上時,運算處理部55即進行既定警報作動。記憶體56中設定儲存之基準值,係依據紫外光穿透構件45之材質及形狀尺寸、穿透之第1紫外光LV1之波長等加以設定。例如,如本實施形態般紫外光穿透構件45之材質為水晶時,水晶會在450℃附近產生構造變化,使得物理、機械特性變化。因此,在第1紫外光LV1之波長相對紫外光穿透構件45之吸收端波長有餘裕之情形時,具體而言,例如第1紫外光LV1之波長為193nm,與紫外光穿透構件45之温度為450℃時之吸收端波長(由圖10可知約157nm)之差大時,係根據上述温度(450℃)設定發出警報之基準温度。此時之警報作動之基準温度係設定為380~420℃程度之温度(例如400℃),設定儲存於記憶體56。
另一方面,在第1紫外光LV1之波長接近紫外光穿透構件45之吸收端波長之情形時,則必須考慮其波長差(餘裕)。例如第1紫外光LV1之波長為157nm之場合,當將警報作動之基準温度設定為與上述相同之400℃時,於基準温度之紫外光穿透構件45之吸收端波長為156nm,與第1紫外光LV1之波長157nm的波長差為1nm程度。此場合,些微之温度上升即會使紫外光穿透構件45之吸收端波長轉移至157nm,於紫外光穿透構件45,第1紫外光LV1之吸收率會急遽升高而有可能產生起因於熱失控(Thermal runaway)之損傷。因此,在此種情形時,係在第1紫外光LV1之波長與在基準温度之紫外光穿透構件45之吸收端波長之間設置一定程度之波長差,警報作動之基準温度設定為300~340℃程度之温度(例如320℃)。此時,紫外光穿透構件45在320℃之吸收端波長,於圖10中約為153nm。
運算處理部55,在以運算部57算出之紫外光穿透構件45之温度達到設定儲存於記憶體56之上述基準温度以上時,由警報控制部58進行警報作動。警報作動之具體內容如以上之說明。亦即,例如運算處理部55透過I/O電路將警報訊號輸出至未圖示之操作面板或外部PC等,顯示「紫外光穿透構件達基準温度」、或進行旋轉燈等之顯示警報、或藉由警報音等之音聲警報。
承上所述,根據温度測量裝置5,能以簡潔之構成正確的測量紫外光穿透構件45之温度。此外,根據警報控制部58進行之警報作動而採取降低第1光源41之輸出等之因應措施,可防患因紫外光穿透構件45之温度上升引起之問題於未然。
如以上之說明,本發明態樣之温度測量方法、温度測量裝置
2、3、5及光源裝置LS1、LS2,係以分光測量部檢測穿透過紫外光穿透構件之紫外光以求出紫外光穿透構件之吸收端波長,根據所求出之吸收端波長導出紫外光穿透構件之温度。因此,能以簡潔之構成、手段正確的測量紫外光穿透構件之温度。
又,於實施形態,作為發出真空紫外光區之紫外光的光源例雖係例示了重氫燈,但光源只要是在真空紫外光區具有發射光譜之物即可,例如亦可以是準分子燈等。此外,作為可使真空紫外光區之紫外光穿透之紫外光穿透構件之材質,雖係例示了氟化鈣(CaF2)、水晶、石英玻璃(SiO2),但本發明並不限於此等材質,亦可同樣的適用氟化鎂(MgF2)或氟化鋰(LiF)、藍寶石玻璃等可使真空紫外光區之紫外光穿透的其他公知材質,獲得同樣的效果。
又,於實施形態中,作為吸收端波長之決定方法,雖說明了以分光強度分布中穿透光之強度在基準值以下之波長為吸收端波長的方法(第1實施例)、以分光強度分布中dI/d λ達基準值以上之波長為吸收端波長的方法(第2實施例)、以光源部近旁之紫外光分光強度分布與穿透過紫外線穿透構件後之紫外光分光強度分布之差異在基準值以下、與基準值相同或達基準值以上之波長為吸收端波長的方法(第3實施例),但吸收端波長之決定方法限於此等方法。例如,可以分光強度分布中穿透光之強度與基準值相等之波長或穿透光之強度與基準值之差分在既定值以下之波長為吸收端波長,亦可以dI/d λ與基準值相等之波長或dI/d λ與基準值之差分在既定值以下之波長為吸收端波長。亦即,吸收端波長只要是從存在於分光強度分布之短波長側強度急遽降低之波長範圍之波長中、根據既定
基準值決定之波長即可,上述第1實施例~第3實施例僅係在進行決定時可採用之多個基準之一例。
又,第1、第3實施形態中,運算處理部25、55雖係在外殼13、紫外光穿透構件45之温度達基準温度以上時使警報控制部28、58進行警報作動,但不限於此。警報作動只要是根據外殼13、紫外光穿透構件45之温度與基準温度之比較來進行即可,運算處理部25、55亦可以是在外殼13、紫外光穿透構件45之温度達到與基準温度相同時、或接近基準温度時使警報控制部28、58進行警報作動之構成。
Claims (16)
- 一種測量可使紫外光穿透之紫外光穿透構件之温度的温度測量方法,其係:以分光測量部檢測穿透該紫外光穿透構件之紫外光以求出該穿透構件之吸收端波長;根據求出之吸收端波長導出該紫外光穿透構件之温度。
- 一種測量可使紫外光穿透之紫外光穿透構件之温度的温度測量裝置,其具備:分光測量部,檢測穿透過該紫外光穿透構件之紫外光中、包含該紫外光穿透構件之吸收端波長的波長範圍之強度分布;以及運算處理部,從以該分光測量部檢測之該紫外光之強度分布求出該紫外光穿透構件之吸收端波長,根據求出之吸收端波長導出該紫外光穿透構件之温度。
- 如申請專利範圍第2項之紫外光穿透構件之温度測量裝置,其中,該運算處理部係以使用該分光測量部檢測之該紫外光之強度分布中,強度在預先設定之基準值以下之波長作為吸收端波長。
- 如申請專利範圍第2項之紫外光穿透構件之温度測量裝置,其中,該運算處理部係以使用該分光測量部檢測之該紫外光之強度分布中,在設波長為λ、各波長之強度為I時,dI/d λ達預先設定之基準值以上之波長作為吸收端波長。
- 如申請專利範圍第2項之紫外光穿透構件之温度測量裝置,其中,該運算處理部進行預先儲存之穿透該紫外光穿透構件之前的紫外光強度分 布、與以該分光測量部檢測之該紫外光之強度分布的對比,以差異變化達預先設定之基準值以上、與基準值相同或基準值以下之波長作為吸收端波長。
- 一種光源裝置,具備:光源部,發出紫外光;紫外光穿透構件,可使於該光源部發出之紫外光穿透;以及申請專利範圍第2至5項中任一項之紫外光穿透構件的温度測量裝置;該温度測量裝置具備在所導出之該紫外光穿透構件之温度達預先設定之基準值以上時,進行警報作動的警報控制部。
- 一種光源裝置,具備:光源部,發出紫外光;紫外光穿透構件,可使於該光源部發出之紫外光穿透;分光測量部,檢測穿透該紫外光穿透構件之紫外光中、該紫外光穿透構件達基準温度時之吸收端波長之光之強度;以及警報控制部,在以該分光測量部檢測之光之強度達到預先設定之基準值以下時,進行警報作動。
- 如申請專利範圍第6或7項之光源裝置,其中,該紫外光穿透構件之材質為氟化鈣,該預先設定之基準值之温度或該基準温度為190~210℃。
- 如申請專利範圍第6或7項之光源裝置,其中,該警報控制部係進行降低於該光源部發出之紫外光之發光強度的警報作動。
- 如申請專利範圍第8項之光源裝置,其中,該警報控制部係進行降低於該光源部發出之紫外光之發光強度的警報作動。
- 如申請專利範圍第6或7項之光源裝置,其進一步具備冷卻該紫外光穿透構件之冷卻構造;該警報控制部係進行增加該冷卻構造之冷卻能力以強化該紫外光穿透構件之冷卻的警報作動。
- 如申請專利範圍第8項之光源裝置,其進一步具備冷卻該紫外光穿透構件之冷卻構造;該警報控制部係進行增加該冷卻構造之冷卻能力以強化該紫外光穿透構件之冷卻的警報作動。
- 一種紫外光穿透構件之温度測量裝置,係測量使第1紫外光穿透之紫外光穿透構件之温度,其具備:光源部,係發出第2紫外光;分光測量部,係檢測從該光源部發出並穿透該紫外光穿透構件之該第2紫外光中、包含該紫外光穿透構件之吸收端波長之波長範圍的強度分布;以及運算處理部,係從以該分光測量部檢測之該第2紫外光之強度分布求出該紫外光穿透構件之吸收端波長,根據所求出之吸收端波長導出該紫外光穿透構件之温度。
- 如申請專利範圍第13項之紫外光穿透構件之温度測量裝置,其中,該運算處理部係以使用該分光測量部檢測之該第2紫外光之強度分布中、強度在預先設定之基準值以下之波長為吸收端波長。
- 如申請專利範圍第13項之紫外光穿透構件之温度測量裝置,其中,該運算處理部係以使用該分光測量部檢測之該第2紫外光之強度分布中, 在設波長為λ、各波長之強度為I時,dI/d λ達預先設定之基準值以上之波長作為吸收端波長。
- 如申請專利範圍第13項之紫外光穿透構件之温度測量裝置,其中,該運算處理部進行預先儲存之穿透該紫外光穿透構件之前的該第2紫外光之強度分布、與以該分光測量部檢測之該第2紫外光之強度分布的對比,以差異變化達預先設定之基準值以上、與基準值相同或基準值以下之波長作為吸收端波長。
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