(57)【要約】【課題】  ランプの点灯時間が長くなったとしても、ランプの輝度が経時的に低下することを防止し、露光面における照度低下を抑制し、ひいては露光装置のスループットの低下を抑制することのできる露光装置および露光装置に使用するランプの点灯電力制御方法を提供することを目的とする。【解決手段】  発光管の内部に一対の電極が対向して配置されるとともに水銀が封入されたランプと、前記ランプに電力を供給するランプ電源と、前記ランプから放射される光を開閉するシャッターとを備え、当該ランプを連続点灯させ、前記シャッターの開時には、前記ランプから放射される光によりワークを露光し、前記シャッターの閉時には、前記ワークの交換または位置調整を行う露光装置であって、前記ランプ電源は、前記シャッターの閉時において、前記ランプの電極間距離の広がりを検知したときに、電力変調処理を実行して電極間距離の広がりを補正することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管の内部に一対の電極が対向して配置されるとともに水銀が封入されたランプと、前記ランプに電力を供給するランプ電源と、前記ランプから放射される光を開閉するシャッターとを備え、
当該ランプを連続点灯させ、前記シャッターの開時には、前記ランプから放射される光によりワークを露光し、前記シャッターの閉時には、前記ワークの交換または位置調整を行う露光装置であって、
前記ランプ電源は、前記シャッターの閉時において、前記ランプの電極間距離の広がりを検知したときに、電力変調処理を実行して電極間距離の広がりを補正することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記ランプ電源は、前記ランプの点灯初期における初期電圧データが格納され、ランプを点灯させた後の電圧データと前記初期電圧データとの差である電圧上昇幅を求め、求めた電圧上昇幅が所定値を超えるかを判定し、前記電圧上昇幅が所定値を超えると判定したときに、前記電力変調処理を実行することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記ランプ電源は、前記電圧上昇幅と電力変調処理に係る電力変調条件との関係が規定された換算テーブルが格納され、前記換算テーブルと前記電圧上昇幅とに基づき電力変調条件を取得し、取得した電力変調条件に基づき電力変調処理を実行することを特徴とする請求項２記載の露光装置。
【請求項４】
前記ランプ電源は、前記ランプの基準点灯時間データが格納され、ランプの通算点灯時間データと前記基準点灯時間データとを比較して通算点灯時間データが基準点灯時間データを超えるかを判定し、前記通算点灯時間データが前記基準点灯時間データを超えると判定したときに、前記電力変調処理を実行することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項５】
発光管の内部に一対の電極が対向して配置されるとともに水銀が封入されたランプを連続点灯させ、シャッターの開時には、前記ランプから放射される光によりワークを露光し、シャッターの閉時には、前記ワークの交換または位置調整を行う露光装置における点灯電力制御方法であって、
前記シャッターの閉時において、前記ランプの電極間距離の広がりを検知したときに、電力変調処理を実行して電極間距離の広がりを補正することを特徴とする露光装置における点灯電力制御方法。
【請求項６】
前記ランプの点灯初期における初期電圧データと前記ランプを点灯させた後の電圧データとを使用し、前記ランプを点灯させた後の電圧データと前記初期電圧データとの差である電圧上昇幅を求め、求めた電圧上昇幅が所定値を超えるかを判定し、前記電圧上昇幅が所定値を超えると判定したときに前記電力変調処理を実行することを特徴とする請求項５記載の露光装置における点灯電力制御方法。
【請求項７】
前記電圧上昇幅と電力変調処理に係る電力変調条件との関係が規定された換算テーブルを使用し、前記換算テーブルと前記電圧上昇幅とに基づき電力変調条件を取得し、取得した電力変調条件に基づき電力変調処理を実行することを特徴とする請求項６記載の露光装置における点灯電力制御方法。
【請求項８】
ランプの通算点灯時間データとランプの基準点灯時間データとを使用し、前記通算点灯時間データと前記基準点灯時間データとを比較して前記通算点灯時間データが前記基準点灯時間データを超えるかを判定し、前記通算点灯時間データが前記基準点灯時間データを超えると判定したときに前記電力変調処理を実行することを特徴とする請求項５記載の露光装置における点灯電力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶カラーフィルタ、ＰＤＰ基板、プリント基板および半導体基板等の大型基板の露光処理に用いられる露光装置および当該露光装置に使用されるランプの点灯電力制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶カラーフィルタ、ＰＤＰ基板およびプリント基板等の大型基板（以下、単にワークという）の製造には、マスクを介してワークに紫外線を照射する露光工程が利用される。例えば、ワークが液晶カラーフィルタである場合について説明する。
一般に、液晶カラーフィルタは、１枚のワーク上に複数枚製作される。液晶カラーフィルタ製造においては、例えばフィルタの画素パターンを製作するために露光を利用する。その場合、ワーク全体を一括で露光する方法と、製作する液晶カラーフィルタ毎に分割して露光する方法とがある。
【０００３】
図１は、ワークを一括して露光するために使用される露光装置の構成の概略を示す。図１において、ランプ１から発した光は、集光鏡２で集光され、第１平面鏡３で反射してインテグレータレンズ４に入射し、照度分布の均一化が行われる。インテグレータレンズ４から出射する光は、光路を遮光するシャッター５を介して、コリメータミラー６に入射して平行光とされ、露光装置１００から出射する。
なお、必要とされる光路長と装置の寸法上の制約により、途中に第２平面鏡、第３平面鏡を設ける場合もある。
露光装置１００から出射した光は、マスクＭを介してワークステージＷＳ上に載置・固定されたワークＷに照射される。
【０００４】
ワークＷの露光処理を行うには、露光装置１００のシャッタ５が閉じられた状態で、ワークＷを、ワーク搬送ロボット等のワーク搬送機構（図１には不図示）により搬送し、ワークステージＷＳ上に載置・固定する。
露光装置１００とワークＷとの間にはマスクパターンを形成したマスクＭが配置されている。ワークＷがワークステージＷＳ上に載置されると、マスクＭのマスクパターンがワークＷの所定の位置に露光されるように、マスクＭとワークＷとの位置合わせが行われる。
この位置合わせは、マスクＭに印されたマスクアライメントマークとワークＷに印されたワークアライメントマークとをアライメント顕微鏡７で検出し、互いのマークを重ね合わせるように、ワークステージＷＳに取り付けられたＸＹθステージＳＴを移動させて行う。
【０００５】
位置合わせ完了後、シャッタ５を開き、露光光を、マスクＭを介してワークＷに照射する。これにより、マスクパターンがワークＷ上に露光される。
ワークＷに対し所定の露光量を与えて露光が終了すると、シャッタ５を閉じ、ワーク搬送機構によりワークＷをワークステージＷＳから搬出する。
【０００６】
露光装置１００に使用されるランプ１は、効率良く紫外光を発する高圧水銀ランプ、キセノン水銀ランプである。
これらのランプは、点灯開始後にランプ内の水銀が蒸発し、安定した光が得られるまでに数分間〜十数分間を要する。また、ランプの点灯開始時には、絶縁破壊のために高電圧を電極に印加するので、電極への負担が大きく、何度もランプ点灯開始動作を行うと電極が磨耗するおそれがある。そのため、これらのランプは、図１２のタイムチャート１１２に示すように、いったん点灯すると、原則としてランプの寿命時間に達するまで消灯せず、定格電力で点灯を続ける。
露光処理を行わないときには、タイムチャート１１１に示すように、シャッター５によりランプ１を点灯した状態で遮光するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１８１０７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年、液晶カラーフィルタ、ＰＤＰ基板、プリント基板等のワークが大型化していることに伴って、露光装置に要求される露光面積が拡大している。このため、露光面の照度が低下して必要な露光量を得るための時間が長くなり、スループットが低下するおそれがある。このようなスループットの低下を避けるためには、より高出力のランプが必要になる。
【０００９】
しかしながら、高出力のランプは、電極にかかる負担が大きいために電極が磨耗しやすい。そのため、高出力のランプは、点灯時間が長くなるにつれて、図１２のタイムチャート１１３に示すように、電極が磨耗して電極間距離が次第に広がることが判明した。これに伴って、ランプの電極間に形成されるアークが電極中心軸方向に広がり、ランプの輝度が経時的に低下するという弊害が生じる。
したがって、従来の露光装置においては、ランプの点灯時間が長くなるにつれ、タイムチャート１１５に示すように、露光面における照度が低下し、スループットが低下する、という問題があった。
【００１０】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものである。本発明は、ランプの輝度が経時的に低下することを防止し、露光面における照度の低下を防止し、ひいては露光装置のスループットの低下を防止することのできる露光装置および露光装置に使用するランプの点灯電力制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明は、発光管の内部に一対の電極が対向して配置されるとともに水銀が封入されたランプと、前記ランプに電力を供給するランプ電源と、前記ランプから放射される光を開閉するシャッターとを備え、当該ランプを連続点灯させ、前記シャッターの開時には、前記ランプから放射される光によりワークを露光し、前記シャッターの閉時には、前記ワークの交換または位置調整を行う露光装置であって、前記ランプ電源は、前記シャッターの閉時において、前記ランプの電極間距離の広がりを検知したときに、電力変調処理を実行して電極間距離の広がりを補正することを特徴とする露光装置である。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１記載の露光装置において、前記ランプ電源は、前記ランプの点灯初期における初期電圧データが格納され、ランプを点灯させた後の電圧データと前記初期電圧データとの差である電圧上昇幅を求め、求めた電圧上昇幅が所定値を超えるかを判定し、前記電圧上昇幅が所定値を超えると判定したときに前記電力変調処理を実行することを特徴とする露光装置である。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項２記載の露光装置において、前記ランプ電源は、前記電圧上昇幅と電力変調処理に係る電力変調条件との関係が規定された換算テーブルが格納され、前記換算テーブルと前記電圧上昇幅とに基づき電力変調条件を取得し、取得した電力変調条件に基づき電力変調処理を実行することを特徴とする露光装置である。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１記載の露光装置において、前記ランプ電源は、前記ランプの基準点灯時間データが格納され、ランプの通算点灯時間データと前記基準点灯時間データとを比較して前記通算点灯時間データが前記基準点灯時間データを超えるかを判定し、前記通算点灯時間データが前記基準点灯時間データを超えると判定したときに、前記電力変調処理を実行することを特徴とする露光装置である。
【００１５】
請求項５の発明は、発光管の内部に一対の電極が対向して配置されるとともに水銀が封入されたランプを連続点灯させ、シャッターの開時には、前記ランプから放射される光によりワークを露光し、シャッターの閉時には、前記ワークの交換または位置調整を行う露光装置における点灯電力制御方法であって、前記シャッターの閉時において、前記ランプの電極間距離の広がりを検知したときに、電力変調処理を実行して電極間距離の広がりを補正することを特徴とする露光装置における点灯電力制御方法である。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項５記載の露光装置における点灯電力制御方法において、前記ランプの点灯初期における初期電圧データと前記ランプを点灯させた後の電圧データとを使用し、前記ランプを点灯させた後の電圧データと前記初期電圧データとの差である電圧上昇幅を求め、求めた電圧上昇幅が所定値を超えるかを判定し、前記電圧上昇幅が所定値を超えると判定したときに前記電力変調処理を実行することを特徴とする露光装置における点灯電力制御方法である。
【００１７】
請求項７の発明は、請求項６記載の露光装置における点灯電力制御方法において、前記電圧上昇幅と電力変調処理に係る電力変調条件との関係が規定された換算テーブルを使用し、前記換算テーブルと前記電圧上昇幅とに基づき電力変調条件を取得し、取得した電力変調条件に基づき電力変調処理を実行することを特徴とする露光装置における点灯電力制御方法である。
【００１８】
請求項８の発明は、請求項５記載の露光装置における点灯電力制御方法において、ランプの通算点灯時間データとランプの基準点灯時間データとを使用し、前記通算点灯時間データと前記基準点灯時間データとを比較して前記通算点灯時間データが前記基準点灯時間データを超えるかを判定し、前記通算点灯時間データが前記基準点灯時間データを超えると判定したときに前記電力変調処理を実行することを特徴とする露光装置における点灯電力制御方法である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の露光装置および露光装置における点灯電力制御方法は、前記シャッターの閉時において、ランプの電極間距離の広がりを検知したときに、ランプに供給する電力を変調する電力変調処理を実行して、ランプの電極間の広がりを補正するものであるため、ランプの点灯時間が長くなった場合でも、ランプの電極間距離を常に一定にすることができる。
そのため、高出力のランプを長時間にわたり点灯させた場合でも、ランプの電極間に形成されるアークが電極中心軸方向に広がることがなく、ランプの輝度が経時的に低下することがない。
したがって、本発明の露光装置および露光装置における点灯電力制御方法によれば、高出力のランプを長時間にわたり点灯させた場合でも、ランプの輝度が経時的に低下することがなく、露光面における照度が一定となり、ひいては、スループットの低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の露光装置のシステム構成を示す図である。
【図２】図１のランプの構成を概略的に示す正面図である。
【図３】実施例１のランプ電源の構成を示す機能ブロック図である。
【図４】実施例１の点灯電力制御方法を説明するフローチャートである。
【図５】図４のフロチャートに示す電力変調処理の詳細を示すフローチャートである。
【図６】本発明の露光装置において、シャッターの開閉、ランプに供給する電力の変調タイミング、電極間距離、ランプ電圧および露光面照度を示すタイムチャートである。
【図７】電極間距離が補正される様子を示す模式図である。
【図８】実施例２のランプ電源の構成を示す機能ブロック図である。
【図９】実施例２の点灯電力制御方法を説明するフローチャートである。
【図１０】実施例３のランプ電源の構成を示す機能ブロック図である。
【図１１】実施例３の点灯電力制御方法を説明するフローチャートである。
【図１２】従来の露光装置において、シャッターの開閉、ランプに供給する電力、電極間距離および露光面照度を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、本発明の露光装置のシステム構成を示す図である。
同図に示すように、ランプ１の後方には、ランプ１から発した光を出射する前方開口２Ａを有する碗状の集光鏡２が設けられている。集光鏡２は、例えば回転楕円反射面を有する楕円反射鏡である。
集光鏡２の前方開口２Ａから出射する光の光路上には、当該光路に対して斜め４５°に傾斜するように第１の平面鏡３が配置されている。
第１の平面鏡３によって反射される光の光路上には、インテグレータレンズ４が配置されている。
インテグレータレンズ４によって集光される光の光路上には、露光光を遮光するシャッター５が配置されている。シャッター５は、シャッターコントローラ４０からの指令を受けることによって開閉される。
シャッター５の前方には、インテグレータレンズ４によって集光された露光光をマスクＭの方向へ反射するコリメータレンズ６が配置されている。
マスクＭは、所定の露光パターンが形成されるとともに、ワークＷに対して所定の位置に位置合わせを行うために使用するマスクアライメントマークが印されている。
ワークＷは、例えば液晶カラーフィルタ、ＰＤＰ基板、プリント基板および半導体基板等の基板であり、マスクＭとの位置合わせを行うためのワークアライメントマークが印されている。ワークＷは、ワークステージＷＳ上に載置され、ワークステージＷＳに固定されている。
ワークＷが載置・固定されたワークステージＷＳには、ＸＹθステージＳＴが連結されている。
マスクＭとワークＷとの位置合わせは、アライメント顕微鏡７によって、各々に形成されたマスクアライメントマークとワークアライメントマークとを重ね合わせることによって行われる。この位置合わせは、ワークＷを、ワークステージＷＳを介して、ＸＹθステージＳＴによって移動させることによって行われる。
シャッターコントローラ４０は、露光装置制御部３０から露光開始指令を受けた場合にシャッター５を開き、一方、露光装置制御部３０から露光停止指令を受けた場合にシャッター５を閉じる。
同図に示す露光装置１００は、ランプ１をその寿命に達するまで消灯させずに連続して点灯させ、シャッター５が開いたときにワークＷの露光を実行し、シャッター５が閉じたときにワークＷの交換・位置調整等を実行する。
【００２２】
図２は、本発明の露光装置に使用されるランプの構成の概略を示す正面図である。
ランプ１は、例えば石英ガラス等の透光性材料より構成される容器１０を有している。容器１０は、外観が略球状となるように形成されるとともに内部空間Ｓを有する発光部１１と、発光部１１の両端のそれぞれに連続して円柱状に形成された封止部１２Ａおよび１２Ｂとを備える。
封止部１２Ａおよび１２Ｂの端部には、それぞれ、有底円筒形状を有する導電性の口金１５Ａおよび１５Ｂが装着されており、ランプ１への給電が可能とされている。
発光部１１の内部空間Ｓには、陽極１３および陰極１４が対向して配置されている。陽極１３は、先端に向かうに従って次第に外径が縮小する回転円錐台形状を有する先端部１３Ａと、先端部１３Ａに続く円柱状の胴部１３Ｂと、胴部１３Ｂに続く胴部よりも外径の小さい円柱状の軸部１３Ｃとからなる。先端部１３Ａおよび胴部１３Ｂが内部空間Ｓ内に臨出し、軸部１３Ｃの一部が封止部１２Ａに埋設されている。
陰極１４は、先端部１３Ａよりも鋭利な回転円錐台形状を有する先端部１４Ａと、先端部１４Ａに続く円柱状の胴部１４Ｂと、胴部１４Ｂに続く胴部よりも外径の小さい円柱状の軸部１４Ｃとからなる。先端部１４Ａおよび胴部１４Ｂが内部空間Ｓ内に臨出し、軸部１４Ｃの一部が封止部１２Ｂに埋設されている。
発光部１１の内部空間Ｓには、発光物質としての水銀が封入されている。水銀の封入量は、ランプ１を高出力とするために例えば１〜７０ｍｇ／ｃｃとされる。なお、水銀とともにキセノンガス等の希ガスを封入しても良い。ランプ１は、陽極１３および陰極１４に電力が供給されることにより、陽極１３と陰極１４との間で絶縁破壊が生じてプラズマが生成され、波長３６５ｎｍの紫外光が放射される。
【００２３】
〔実施例１〕
図２に示すランプ１は、点灯開始後にランプ内の水銀が蒸発し、安定した光が得られるまでに数分間〜十数分間を要する。また、ランプ１の点灯開始時には、絶縁破壊のために高電圧を電極に印加するので、電極への負担が大きく、何度もランプ点灯開始動作を行うと電極が磨耗するおそれがある。このような理由から、ランプ１は、いったん点灯すると、原則としてランプの寿命時間に達するまで消灯せず、連続して点灯を続ける。
したがって、ランプ１は、点灯時間が経過するにつれ、特に陰極１４が磨耗することによって、陽極１３と陰極１４との間の距離Ｘ０（以下、電極間距離という）が次第に広がるという性質を有する。点灯時間が経過するにつれランプ１の電極間距離が広がると、電極間に形成されるアークが広がるためにランプ１の輝度が低下し、ひいては、露光面であるワークにおける放射照度が低下するという弊害がある。
以下に説明する実施例１は、このようなランプ１における電極間距離の広がりに起因して発生する弊害を防止するものである。
【００２４】
図３は、実施例１のランプ電源の構成を示す機能ブロック図である。
ランプ電源２０は、商用電源２１が設けられている。商用電源２１から供給される交流電圧は、整流回路２２によって整流される。整流回路２２から得られる直流電圧は、スイッチング回路２３に供給される。
スイッチング回路２３は、複数のスイッチング素子により構成される。スイッチング回路２３は、電力制御部２５に接続されている。スイッチング回路２３は、電力制御部２５からの指令に応じて、各スイッチング素子がオン／オフすることによって、高周波出力を発生する。スイッチング回路２３が出力する高周波は、平滑回路２４により直流に変換され、ランプ１に供給される。
【００２５】
電力制御部２５は、例えば不揮発性メモリからなる記憶部２６と、ランプ１のランプ電圧を測定する電圧計２７と、ランプ１のランプ電流を測定する電流計２８と、露光装置制御部３０とに接続されている。
電力制御部２５は、露光装置制御部３０から入力される露光開始指令または露光停止指令を受けて、スイッチング回路２３の駆動を制御する。即ち、電力制御部２５は、露光開始指令を受けたときにスイッチング回路２３の駆動を開始し、露光停止指令を受けたときにスイッチング回路２３の駆動を停止するように制御する。
また、電力制御部２５は、電圧計２７から送られる電圧データと、電流計２８から送られる電流データとに基づき、ランプ１に供給される電力が一定になるように定電力制御を行う。
【００２６】
さらに、電力制御部２５は、電圧計２７から送られる電圧データＶを指標としてランプ１の電極間距離の広がりを検知する。電力制御部２５は、電極間距離の広がりが検知された場合において、ランプ１に供給する電力を変調する電力変調処理を実行する。
記憶部２６は、不揮発性メモリのように書換可能である記録媒体によって構成され、ランプ１の特性に応じた初期電圧データＶ０が格納されている。初期電圧データＶ０は、ランプ１の点灯初期に取得した電圧データであり、予め記憶部２６に格納される。
記憶部２６に格納された初期電圧データＶ０は、ランプの仕様により個々のランプ毎に異なるので、ランプを交換する毎に適宜書換えられる。
【００２７】
電力制御部２５は、電圧計２７から送られる電圧データＶと記憶部２６から取得した初期電圧データＶ０とを比較して、電圧上昇率ΔＶを求める。電圧上昇率ΔＶは、電圧データＶから初期電圧データＶ０を引いた差を、初期電圧データＶ０に対する百分率で表したものであり、次式１のようにして求められる。
（式１）  ΔＶ＝〔（Ｖ−Ｖ０）／Ｖ０〕×１００
電力制御部２５は、電圧上昇幅ΔＶが所定値（例えば０．７％）を超えるかを判定し、電圧上昇幅ΔＶが所定値を超えると判定したときに、電力変調処理を実行する。
なお、測定される電圧データＶがノイズの影響を受けて変動が大きい場合は、フィルタ回路を通したり、移動平均法を利用して電圧データＶを平滑化しても良い。極間の変化に伴う電圧の変化は通常の電極では比較的緩やか（一時間当たり０．２〜１．０μ程度）であるため、数秒〜数分程度の時間では極間が変化することは殆どない。
【００２８】
電力変調処理は、ランプ１に供給される電力を高周波数で増減させることにより、陽極１３の先端部１３Ａにおいて温度差を生じ易くし、先端部１３Ａに突起部を形成し、当該突起により電極間距離の広がりを補正するために実行される。
電力変調処理が実行されると、図２に示す陽極１３の先端部１３Ａにおける温度差が大きくなり、図７（Ｃ）に示すように、突起部１３Ｘが陽極１３の先端部１３Ａから陰極１４に向けて伸び出るように形成される。
したがって、図７（Ｃ）に示すように、電力変調処理を実行した後の電極間距離は、陽極１３に形成された突起部１３Ｘの全長Ｘ２に相当する分が縮小されるため、図７（Ａ）に示す点灯初期の電極間距離に概ね等しくなるように補正される。
【００２９】
電力変調処理は、電力変調処理を行うことで陽極１３に形成される突起部１３Ｘの全長（図７（Ｃ）に示すＸ２）が、電極間距離の広がり（図７（Ｂ）に示すＸ１）に等しくなる条件で実行されることが好ましい。
電力変調条件は、例えば、周波数が０．１〜２０Ｈｚ、振幅が定格電力の１０〜１００％の範囲で適宜設定される。
【００３０】
電力変調処理は、図６のタイムチャート５１、５２に示すように、図１の露光装置におけるシャッター５が閉じているとき（つまり、非露光時）に実行される。
電力変調処理をシャッター５が開いたとき（つまり、露光時）に実行することは、露光時でありながら、電極間距離が変動することに伴ってランプ１に形成されるアークの大きさが変動し、露光面であるワークＷにおける放射照度が一定でなくなり、ワークＷに露光ムラが生じるため好ましくない。
電力変調処理をシャッター５が閉じているときに実行すれば、ワークＷに悪影響を与えることなく、電極間距離が点灯初期の電極間距離と同等となるように補正することができるため、ワークＷにおける放射照度を一定にすることができる。
【００３１】
以下は本実施形態において用いられる各種のデータの一例である。記憶部２６は、初期電圧データＶ０、周波数データｆ０、単位変調時間データｔ０、振幅データｗ０および中断データｓ０が格納され、電力制御部２５の指令を受けたときに各種のデータを電力制御部２５に送出する。
初期電圧データＶ０      ：  ８３．７Ｖ（ボルト）
周波数データｆ０        ：  ２Ｈｚ
単位変調時間データｔ０  ：  ５秒
振幅データｗ０          ：  ５０％
中断データｓ０          ：  電力変調処理を開始してから中断するまでの実行時間データ
【００３２】
実施例１の点灯電力制御方法について、図３に示す機能ブロック図と図４および図５に示すフローチャートとを用いて説明する。図４は、ランプを点灯させた後の電圧データを指標として電極間距離の広がりを検知し、ランプに供給する電力を変調するように制御する処理を示すフローチャートである。
（ステップＳ１０１）
露光装置制御部３０が露光停止指令をシャッターコントローラ４０に送出する。
（ステップＳ１０２）
シャッターコントローラ４０は、露光装置制御部３０から送られる露光停止指令を受け、シャッター５を閉じる。
（ステップＳ１０３）
電力制御部２５は、電圧計２７によって測定された電圧データＶを取得する。
（ステップＳ１０４）
電力制御部２５は、記憶部２６に格納された初期電圧データＶ０を取得し、初期電圧データＶ０とステップＳ１０３で取得した電圧データＶとを比較して、電圧上昇率ΔＶを求める。
電力制御部２５は、電圧上昇幅ΔＶが０．７％を超えるかを判定する。電圧上昇幅ΔＶが０．７％を超えると判定したときは、ステップＳ１０５に進む。電圧上昇幅ΔＶが０．７％を超えないと判定したときは、ステップＳ１０６に進む。
（ステップＳ１０５）
電力制御部２５は、記憶部２６に格納された電力変調条件である周波数データｆ０、単位変調時間データｔ０および振幅データｗ０を取得し、取得した電力変調条件に基づき電力変調処理を実行する。電力変調条件の一例を挙げると、周波数が２Ｈｚ、単位変調時間が５秒、振幅が５０〜１００％である。
（ステップＳ１０６）
電力制御部２５は、露光装置制御部３０から送られる露光開始指令の有無を確認し、露光開始指令を受けたときは電力変調処理を終了する。
電力制御部２５が露光装置３０から送られる露光開始指令を受けていないときは、ステップＳ１０３に進む。
このように、ステップＳ１０３〜Ｓ１０５に示す手順が、ステップＳ１０６において露光開始指令を受けるまで繰り返し実行される。
【００３３】
図５は、図４のフローチャートに示すステップＳ１０５の詳細を示すフローチャートである。
（ステップＳ１０５１）
電力制御部２５は、電力変調処理の実行中において、露光装置制御部３０から送られる露光開始指令の有無を常時確認する。
電力変調処理中に露光開始指令が入力されなかった場合は電力変調処理が完了する。電力変調処理中に露光開始指令が入力された場合はステップＳ１０５２に進む。
（ステップＳ１０５２）
電力制御部２５は、電力変調処理を中断しステップＳ１０５３に進む。
（ステップＳ１０５３）
電力制御部２５は、電力変調処理を開始してから中断するまでの実行時間データである中断データｓ０を記憶部２６に記録する。
（ステップＳ１０５４）
シャッターコントローラ４０は、露光装置制御部３０から送られる露光開始指令を受けシャッター３０を開く。
（ステップＳ１０５５）
電力制御部２５は、露光装置制御部３０から送られる露光停止指令の有無を確認し、露光停止指令を受けたときはステップＳ１０５６に進む。
電力制御部２５が露光停止指令を受けていない場合は、ステップＳ１０５５に戻る。
（ステップＳ１０５６）
シャッターコントローラ４０は、露光装置制御部３０から送られる露光停止指令を受けシャッター３０を閉じる。
（ステップＳ１０５７）
電力制御部２５は、記憶部２６に保存された中断データｓ０を取得する。
（ステップＳ１０５８）
電力制御部２５は、ステップＳ１０５７で取得した中断データｓ０に基づき電力変調処理を再開する。ステップＳ１０５８の電力変調処理は、単位変調時間データｔ０から中断データｓ０を引いた時間にわたって実行される。
【００３４】
さらに、本発明の露光装置における点灯電力制御方法につき、タイムチャートを用いてさらに説明する。図６は、シャッターの開閉、ランプに供給する電力、電極間距離、ランプ電圧および露光面仮想照度を示したタイムチャートである。
タイムチャート５１でシャッター５が閉じている状態では、タイムチャート５２に示すように、電力変調処理が実行される。電力変調条件は、周波数が２Ｈｚ、単位変調時間が５秒、振幅が定格電力の５０〜１００％である。なお、タイムチャート５２では、タイムチャート５１でシャッター５が閉じた時刻に、図４のフローチャートに示すΔＶが所定値以上になっていると仮定する。
タイムチャート５２で電力変調処理が実行されると、タイムチャート５３に示すように、電極間距離が次第に縮小され所定の時刻に一定になり、タイムチャート５４に示すように、ランプ電圧が次第に低下していき所定の時刻に一定になる。
露光面仮想照度は、タイムチャート５２で電力変調処理が実行されると、タイムチャート５５に示すように次第に上昇していき所定の時刻に一定になる。なお、タイムチャート５１でシャッター５が閉じているときの露光面照度は零であるため、タイムチャート５５では、シャッター５が開いていると仮定した場合の露光面における照度を露光面仮想照度とし破線で示す。
【００３５】
図７は、点灯初期、点灯開始から所定時間経過後、電力変調処理が実行された後のそれぞれについて電極間距離を示す模式図である。
ランプ１の点灯初期における電極間距離はＸ０である。ランプ１の点灯開始から所定時間が経過した後は、図７（Ｂ）に示すように、陰極１４が損耗し陰極１４の全長がＸ１縮小する。電極間距離は、図７（Ｂ）に示すように、陰極１４の全長がＸ１縮小することによって、Ｘ０＋Ｘ１に広がる。
電力変調処理が実行された後は、図７（Ｃ）に示すように、陽極１３の温度差が大きくなることにより、陽極１３の先端に突起部１３Ｘが形成され陽極１３の全長がＸ２延長する。電力変調処理が実行された後の電極間距離は、図７（Ｃ）に示すように、陽極１３の全長がＸ２延長することによって、Ｘ０＋Ｘ１−Ｘ２となる。
即ち、電力変調処理が実行された後は、陽極１３の先端に突起部１３Ｘが形成されることにより、電極間距離が点灯初期の状態に近付くように補正される。
特に、周波数、周期および振幅といった電力変調条件を適宜調整することにより、陽極１３に形成される突起部１３Ｘの全長Ｘ２を陰極１４の縮小長さＸ１に等しくすることが望ましい。このようにすれば、ランプの点灯時間に係らず電極間距離が一定になり、電極間に形成されるアークの大きさが一定になるため、ランプの輝度の経時的な低下を防止することができる。
【００３６】
以上の本発明の露光装置および露光装置における点灯電力制御方法は、ランプ１を長時間点灯させた場合でも、電極間距離の広がりを示す指標である電圧データＶと初期電圧データＶ０の差である電圧上昇幅ΔＶを取得し、取得した電圧上昇幅ΔＶに基づき電力変調処理が実行され、ランプ１の電極間距離が点灯初期の電極間距離に近付くように補正される。しかも、電力変調処理はシャッター５が閉じた非露光時に実行されるため、ワークＷに対して露光ムラなどを生じさせることがない。
したがって、シャッター５を開いた露光時において、ランプ１の輝度が一定となり、ワークＷにおける放射照度が低下しないため、ワークＷの露光工程のスループットの低下を防止することができる。
【００３７】
〔実施例２〕
上記した実施例１は、電圧データＶと初期電圧データＶ０との差である電圧上昇幅ΔＶを検知し、電圧上昇幅ΔＶが所定値を超えたときに電力変調処理を実行するものであった。
次に説明する実施例２は、上記した電圧上昇幅ΔＶと電力変調条件（周波数データｆ０、単位変調時間データｔ０および振幅データｗ０）との相関関係が規定された換算テーブルを記憶しておき、電圧上昇幅ΔＶと換算テーブルとに基づき電力変調条件を取得し、取得した電力変調条件に基づき電力変調処理を実行するものである。
実施例２においては、露光装置のシステム構成は図１に示すものと共通するため、露光装置のシステム構成の説明を省略する。
【００３８】
図８は、実施例２のランプ電源の機能ブロック図を示す。なお、図８では、図３に示す機能ブロック図と共通する構成については、図３と共通の符号を付すことにより説明を省略する。
即ち、電力制御部２５は、電圧計２７から読出した電圧データＶと記憶部３６から読出した初期電圧データＶ０とに基づき電力変調処理を実行する。即ち、電力制御部２５は、電圧データＶと初期電圧データＶ０とを比較し、電圧データＶから初期電圧データＶ０を引いた差である電圧上昇幅ΔＶが所定値（例えばＶ０の０．１％）を超えるときに、電力変調処理を実行する。実施例２では、電圧上昇幅ΔＶを電極間距離の広がりを検知するための指標として使用する。
【００３９】
電力変調処理を実行するときの電力変調条件は、次のようにして取得する。電力制御部２５は、上記電圧上昇幅ΔＶが所定値を超えたと判定したときは、記憶部３６に格納された電力変調条件を算出するための換算テーブルＴＡを取得する。
換算テーブルＴＡには、電圧上昇幅ΔＶと、周波数データｆ０、単位変調時間データｔ０および振幅データｗ０といった電力変調条件との関係を規定したものである。一例を挙げると、換算テーブルＴＡには、電圧上昇幅ΔＶが０．２％に対し、周波数データｆ０が５Ｈｚ、単位変調時間データｔ０が５秒、振幅データｗ０が９０％というように規定されている。換算テーブルＴＡに規定された電力変調条件は、電圧上昇幅ΔＶに対応して、陽極１３に形成される突起部１３Ｘの全長が電極間距離の広がりと同程度になるように設定される。
電力制御部２５は、換算テーブルＴＡを使用してΔＶに基づき電力変調条件を取得し、取得した電力変調条件で電力変調処理を実行する。
【００４０】
実施例２の点灯電力制御方法について、図８に示す機能ブロック図と図９に示すフローチャートとを用いて説明する。図９は、ランプを点灯させた後の電圧データを指標として電極間距離の広がりを検知し、ランプに供給する電力を変調するように制御する処理を示すフローチャートである。
（ステップＳ２０１）
露光装置制御部３０が露光停止指令をシャッターコントローラ４０に送出する。
（ステップＳ２０２）
シャッターコントローラ４０は、露光装置制御部３０から送られる露光停止指令を受け、シャッター５を閉じる。
（ステップＳ２０３）
電力制御部２５は、電圧計２７によって測定された電圧データＶを取得する。
（ステップＳ２０４）
電力制御部２５は、記憶部３６に格納された初期電圧データＶ０を取得し、初期電圧データＶ０とステップＳ２０３で取得した電圧データＶとを比較し、電圧上昇幅ΔＶを取得する。
電力制御部２５は、電圧上昇幅ΔＶが例えばＶ０の０．１％を超えるか判定する。電圧上昇幅ΔＶがＶ０の０．１％を超えると判定したときは、ステップＳ２０５に進む。電圧上昇幅ΔＶが０．１％を超えないと判定したときは、ステップＳ２０７に進む。
（ステップＳ２０５）
電力制御部２５は、記憶部３６に格納された換算テーブルＴＡを取得し、取得した換算テーブルＴＡと電圧上昇幅ΔＶとに基づき電力変調条件（周波数データｆ０、単位変調時間データｔ０および振幅データｗ０）を取得する。
（ステップＳ２０６）
電力制御部２５は、ステップＳ２０５で取得した電力変調条件に基づき、電力変調処理を実行する。
なお、図示は省略するが、電力制御部２５が電力変調処理中に露光開始指令を受けた場合は、図５のフローチャートのステップＳ１０５１〜Ｓ１０５８に示すようにして、電力変調処理の中断および再開がなされる。
（ステップＳ２０７）
電力制御部２５が露光装置制御部３０から送られる露光開始指令を受けたときは、電力変調処理を終了する。
電力制御部２５が露光装置３０から送られる露光開始指令を受けていないときは、ステップＳ２０３に進む。
このように、ステップＳ２０３〜Ｓ２０６の手順が、ステップＳ２０７で露光開始指令を受けるまで繰り返し実行される。
【００４１】
上記した実施例２の点灯電力制御方法によれば、ΔＶの数値に対応して、電極間距離を補正する（即ち、図７（Ｃ）に示すように陽極１３に突起部１３Ｘを形成する）ために最適な電力変調条件によって電力変調処理が実行される。
つまり、電圧上昇幅ΔＶは電極間距離の広がりを示す指標であるから、電圧上昇幅ΔＶに対応して電極間距離の広がりを補正するために最適な電力変調条件が算出されるので、ランプにおける電極間距離をより高い精度で補正することができる。
しかも、電力変調処理はシャッター５が閉じた非露光時に実行されるため、ワークＷに対して露光ムラを生じることがない。
したがって、シャッター５を開いた露光時において、ランプ１の輝度が一定となり、ワークＷにおける放射照度が低下しないため、ワークＷの露光工程のスループットの低下を防止することができる。
【００４２】
〔実施例３〕
次に説明する実施例３は、ランプ１の点灯時間を測定するタイマーを設け、タイマーにより検知されるランプの通算点灯時間データと、予め記憶されているランプの基準点灯時間データＴ０とに基づき、電力変調処理を実行するものである。実施例３では、電極間距離の広がりを検知する指標として通算点灯時間データを使用する。
実施例３においては、露光装置のシステム構成は図１に示すものと共通するため、露光装置のシステム構成の説明を省略する。
【００４３】
図１０は、実施例３のランプ電源の機能ブロック図を示す。なお、図１０では、図３に示す機能ブロック図と共通する構成については、図３と共通の符号を付すことにより説明を省略する。
実施例３では、ランプ電圧を測定する電圧計およびランプ電流を測定する電流計が省略され、ランプ１の通算点灯時間をカウントするタイマー２９が設けられている。
記憶部４６には、基準点灯時間データＴ０、周波数データｆ０、単位変調時間データｔ０および振幅データｗ０が格納されている。
電力制御部２５は、記憶部４６に格納された基準点灯時間データＴ０を読出し、基準点灯時間データＴ０とタイマー２９から送出される通算点灯時間データＴとを比較し、通算点灯時間データＴが基準点灯時間データＴ０を超えるかを判定し、通算点灯時間データＴが基準点灯時間データＴ０を超えると判定したときに電力変調処理を実行する。
【００４４】
基準点灯時間データＴ０は、ランプ１における電極間距離の広がりを検知するための指標である。基準点灯時間データＴ０は、電極間距離が広がるのに要する時間がランプ１の点灯電力、封入水銀量、点灯初期の電極間距離、内部空間Ｓの容積等の種々のファクターに影響を受けるため、個々のランプに対応して適宜設定される。
【００４５】
実施例３の点灯電力制御方法について、図１０に示す機能ブロック図と図１１に示すフローチャートとを用いて説明する。図１１は、通算点灯時間データを指標として電極間距離の広がりを検知してランプに供給する電力を変調するように制御する処理を示すフローチャートである。
（ステップＳ３０１）
露光装置制御部３０が露光停止指令をシャッターコントローラ４０に送出する。
（ステップＳ３０２）
シャッターコントローラ４０は、露光装置制御部３０から送られる露光停止指令を受け、シャッター５を閉じる。
（ステップＳ３０３）
電力制御部２５は、タイマー２９によって測定された通算点灯時間データＴを取得する。
（ステップＳ３０４）
電力制御部２５は、記憶部４６に格納された基準点灯時間データＴ０を読み出し、基準点灯時間データＴ０とステップＳ３０３で取得した通算点灯時間データＴとを比較して、通算点灯時間データＴが基準点灯時間データＴ０を超えるか判定する。通算点灯時間データＴが基準点灯時間データＴ０を超えると判定したときは、ステップＳ３０５に進む。通算点灯時間データＴが基準点灯時間データＴ０を超えないと判定したときは、ステップＳ３０７に進む。
（ステップＳ３０５）
電力制御部２５は、記憶部４６に格納された電力変調条件である周波数データｆ０、単位変調時間データｔ０および振幅データｗ０を取得し、取得した電力変調条件に基づき電力変調処理を実行する。
なお、図示は省略するが、電力制御部２５が電力変調処理中に露光開始指令を受けた場合は、図５のフローチャートのステップＳ１０５１〜Ｓ１０５８に示すようにして、電力変調処理の中断および再開される。
（ステップＳ３０６）
電力制御部２５はタイマー２９の通算点灯時間データＴをリセットして零にする。
（ステップＳ３０７）
電力制御部２５が露光装置制御部３０から送られる露光開始指令を受けたときは、電力変調処理を終了する。
電力制御部２５が露光装置３０から送られる露光開始指令を受けていないときは、ステップＳ３０３に進む。
このように、ステップＳ３０３〜Ｓ３０６の手順が、ステップＳ３０７で露光開始指令を受けるまで繰り返し実行される。
【００４６】
上記した実施例３の点灯電力制御方法においては、ランプ１を長時間点灯させた場合でも、電極間距離の広がりを示す指標である通算点灯時間データＴを取得し、取得した通算点灯時間データＴに基づき電力変調処理が実行され、ランプ１の電極間距離が点灯初期の電極間距離に近付くように補正される。
しかも、電力変調処理はシャッター５が閉じた非露光時に実行されるため、ワークＷに対して露光ムラを生じることがない。
したがって、シャッター５を開いた露光時において、ランプ１の輝度が一定となり、ワークＷにおける放射照度が低下しないため、ワークＷの露光工程のスループットの低下を防止することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１                ランプ
１０              容器
１１              発光部
１２Ａ、１２Ｂ    封止部
１３              陽極
１４              陰極
１５Ａ、１５Ｂ    口金
２                集光鏡
３                平面鏡
４                インテグレータレンズ
５                シャッター
６                コリメータレンズ
７                アライメント顕微鏡
Ｗ                ワーク
ＷＳ              ワークステージ
ＳＴ              ＸＹθステージ
２０              ランプ電源
２１              商用電源
２２              整流回路
２３              スイッチング回路
２４              平滑回路
２５              電力制御部
２６、３６、４６  記憶部
２７              電圧計
２８              電流計
２９              タイマー
３０              露光装置制御部
４０              シャッターコントローラ
１００            露光装置
【図１】
2011029265.tif 000003
【図２】
2011029265.tif 000004
【図３】
2011029265.tif 000005
【図４】
2011029265.tif 000006
【図５】
2011029265.tif 000007
【図６】
2011029265.tif 000008
【図７】
2011029265.tif 000009
【図８】
2011029265.tif 000010
【図９】
2011029265.tif 000011
【図１０】
2011029265.tif 000012
【図１１】
2011029265.tif 000013
【図１２】
2011029265.tif 000014