(57)【要約】【課題】  光源の過冷却、及び反射ミラーの反射面への異物の付着を防止することができる光源装置を提供する。【解決手段】  光源装置１では、水銀キセノンランプ３から放射された紫外線は、反射ミラー４の反射面４ａで反射され、反射ミラー４の出射開口部４ｂ、ガス吹付け構造５の通過開口部５ａ、絞り８及び筐体２の出射口２ｃを介して外部に出射される。このとき、反射ミラー４の反射面４ａには、ガス吹付け構造５によってガスＧが吹き付けられる。これにより、光源装置１内の空冷用に外部から導入された空気Ａと共に異物が光源装置１内に侵入したとしても、反射ミラー４の反射面４ａへの異物の付着が防止されることになる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を放射する光源と、
前記光源から放射された光を反射面で反射して出射開口部から出射する反射ミラーと、
前記反射ミラーから出射された光が通過する通過開口部を有し、前記反射面にガスを吹き付けるガス吹付け構造と、を備えることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記光源、前記反射ミラー及び前記ガス吹付け構造を収容し、外部から導入された空気を流通させる筐体を備えることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
前記ガス吹付け構造は、
外部からのガスの供給を受ける供給口と、
前記通過開口部を囲むように複数配置され、前記反射面にガスを吹き付けるためにガスを噴射する噴射孔と、
前記供給口から導入されたガスを前記噴射孔に分配する分配路と、を有することを特徴とする請求項１又は２記載の光源装置。
【請求項４】
前記噴射孔は、略等間隔に配置されていることを特徴とする請求項３記載の光源装置。
【請求項５】
前記分配路は、前記通過開口部を囲むように環状に形成されていることを特徴とする請求項３又は４記載の光源装置。
【請求項６】
前記供給口は、前記通過開口部を挟んで対向するように少なくとも１組設けられていることを特徴とする請求項５記載の光源装置。
【請求項７】
前記噴射孔は、前記供給口から導入されるガスの導入方向線上から外れるように配置されていることを特徴とする請求項５又は６記載の光源装置。
【請求項８】
前記ガス吹付け構造は、
前記分配路となる溝が形成された分配路部材と、
前記溝を覆うように前記分配路部材に取り付けられ、前記噴射孔となる切欠きが形成された噴射孔部材と、を有することを特徴とする請求項３〜７のいずれか一項記載の光源装置。
【請求項９】
前記ガス吹付け構造は、
前記噴射孔部材に取り付けられる前記反射ミラーを位置決めする位置決め部材を有することを特徴とする請求項８記載の光源装置。
【請求項１０】
前記反射ミラーは、前記反射面が内面に形成され且つ前記出射開口部が一端に形成された筒状体であり、
前記出射開口部は、前記反射面より外側に広げられていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項記載の光源装置。
【請求項１１】
前記反射ミラーは、前記反射面が内面に形成され且つ前記出射開口部が一端に形成された筒状体であり、
前記光源は、前記反射ミラーの他端の開口部を挿通した状態で前記反射ミラー内に配置されており、
前記開口部の縁部と前記光源との間には、前記ガス吹付け構造によって前記反射面に吹き付けられたガスを通過させるための間隙が形成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項記載の光源装置。
【請求項１２】
前記ガス吹付け構造によって前記反射面に吹き付けられるガスは、不活性ガスであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を出射する光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体デバイスを製造する際のフォトリソグラフィ工程においては、ウェハ上のフォトレジストを露光するために、水銀キセノンランプ等の光源から放射された紫外線を反射ミラーによって反射して出射する光源装置が用いられている。ところが、この種の光源装置には、フォトレジストの露光時に発生する昇華物等の異物が、光源装置内の空冷用に外部から導入される空気と共に光源装置内に侵入し、紫外線に反応するなどして反射ミラーの反射面等に付着するという問題がある。
【０００３】
このような問題を解決するための従来の光源装置として、ケミカルフィルタ及びクーラーを介して空気を光源装置内に循環させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この光源装置によれば、反射ミラーの反射面等に異物が付着するのを防止しつつ、光源を十分に冷却することができる。
【特許文献１】特開平９−１０６０７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の光源装置にあっては、光源が過冷却されてしまい、光源が水銀キセノンランプ等であると、水銀の気化が妨げられて光出力が低下したり、ランプ寿命が短くなったりするおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、光源の過冷却、及び反射ミラーの反射面への異物の付着を防止することができる光源装置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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る光源装置は、光を放射する光源と、光源から放射された光を反射面で反射して出射開口部から出射する反射ミラーと、反射ミラーから出射された光が通過する通過開口部を有し、反射面にガスを吹き付けるガス吹付け構造と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この光源装置では、光源から放射された光は、反射ミラーの反射面で反射され、反射ミラーの出射開口部及びガス吹付け構造の通過開口部を介して外部に出射される。このとき、反射ミラーの反射面には、ガス吹付け構造によってガスが吹き付けられる。これにより、光源装置内の空冷用に外部から空気が導入されて、その空気と共に異物が光源装置内に侵入したとしても、反射ミラーの反射面への異物の付着が防止されることになる。従って、この光源装置によれば、光源を過冷却することなく、反射ミラーの反射面に異物が付着するのを防止することができる。
【０００８】
本発明に係る光源装置は、光源、反射ミラー及びガス吹付け構造を収容し、外部から導入された空気を流通させる筐体を備えることが好ましい。これにより、光源の過冷却を防止しつつ、光源装置の内部を適切に空冷することができる。
【０００９】
本発明に係る光源装置においては、ガス吹付け構造は、外部からのガスの供給を受ける供給口と、通過開口部を囲むように複数配置され、反射面にガスを吹き付けるためにガスを噴射する噴射孔と、供給口から導入されたガスを噴射孔に分配する分配路と、を有することが好ましい。このようにガス吹付け構造が構成されることで、外部から供給されたガスを反射ミラーの反射面に対して均一に吹き付けることができる。
【００１０】
この場合、噴射孔は、略等間隔に配置されていることが好ましい。これにより、外部から供給されたガスを反射ミラーの反射面に対してより一層均一に吹き付けることができる。また、分配路は、通過開口部を囲むように環状に形成されていることが好ましい。これにより、外部から供給されたガスを各噴射孔に対して容易且つスムーズに分配することができる。
【００１１】
分配路が環状に形成されている場合、供給口は、通過開口部を挟んで対向するように少なくとも１組設けられていることが好ましい。これにより、各噴射孔に分配されるガスの流量を均一化することができる。また、噴射孔は、供給口から導入されるガスの導入方向線上から外れるように配置されていることが好ましい。これにより、少なくとも１個の噴射孔が導入方向線上に配置されているものに比べ、各噴射孔から噴射されるガスの流量を均一化することができる。
【００１２】
本発明に係る光源装置においては、ガス吹付け構造は、分配路となる溝が形成された分配路部材と、溝を覆うように分配路部材に取り付けられ、噴射孔となる切欠きが形成された噴射孔部材と、を有することが好ましい。このようにガス吹付け構造が構成されることで、外部から供給されたガスの分配路及び噴射孔を簡単な構造でガス吹付け構造に設けることができる。
【００１３】
この場合、ガス吹付け構造は、噴射孔部材に取り付けられる反射ミラーを位置決めする位置決め部材を有することが好ましい。これにより、各噴射孔から噴射されたガスが反射面に対して均一に吹き付けられるように、ガス吹付け構造に反射ミラーを取り付けることができる。
【００１４】
本発明に係る光源装置においては、反射ミラーは、反射面が内面に形成され且つ出射開口部が一端に形成された筒状体であり、出射開口部は、反射面より外側に広げられていることが好ましい。このように反射ミラーが構成されることで、広げられた出射開口部の縁部から反射ミラーの反射面にガスを吹き付けることが可能となる。これにより、ガス吹付け構造の通過開口部を広げて、光源から放射された光を効率良く外部に出射することができる。更に、反射ミラーは、反射面が内面に形成され且つ出射開口部が一端に形成された筒状体であり、光源は、反射ミラーの他端の開口部を挿通した状態で反射ミラー内に配置されており、開口部の縁部と光源との間には、ガス吹付け構造によって反射面に吹き付けられたガスを通過させるための間隙が形成されていることが好ましい。これにより、ガス吹付け構造から噴射されたガスを、反射ミラーの反射面に沿ってスムーズに反射面全体に吹き付けることができる。
【００１５】
本発明に係る光源装置においては、ガス吹付け構造によって反射面に吹き付けられるガスは、不活性ガスであることが好ましい。例えば、光源から放射される光が紫外線である場合、反射面に吹き付けられるガスが空気であると、空気中の酸素が紫外線によってラジカル化されて反射面が白濁するおそれがあるが、反射面に吹き付けられるガスが不活性ガスであれば、そのような反射面の白濁を防止することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、光源の過冷却、及び反射ミラーの反射面への異物の付着を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１及び２に示されるように、光源装置１は、下方に紫外線を出射する落射タイプ（垂直タイプ）の光源装置であり、例えば、半導体デバイスを製造する際のフォトリソグラフィ工程において、ウェハ上のフォトレジストを露光するために用いられる。光源装置１は、直方体状の筐体２を備えており、筐体２内には、仕切板２ａによって前側領域及び後側領域が形成されている。
【００１９】
筐体２の前側領域には、紫外線を放射する水銀キセノンランプ（光源）３、水銀キセノンランプ３から放射された紫外線を反射面４ａで反射して下方に出射する反射ミラー４、及び反射ミラー４の反射面４ａにガスＧを吹き付けるガス吹付け構造５が収容されている。反射面４ａに吹き付けられるガスＧとしては、不活性ガス（特に窒素）が好ましい。その理由は、ガスＧが空気であると、空気中の酸素が紫外線によってラジカル化されて反射面４ａが白濁するおそれがあるが、ガスＧが不活性ガスであれば、そのような反射面４ａの白濁を防止することができるからである。
【００２０】
ガス吹付け構造５は、反射ミラー４の反射面４ａに沿うように反射面４ａにガスＧを吹き付ける。ガス吹付け構造５は、筐体２に固定されて、筐体２の前側領域の中程において支持されおり、反射ミラー４から下方に出射された紫外線が通過する円形状の通過開口部５ａを有している。
【００２１】
反射ミラー４は、下方に向かって末広がりの筒状体であり、ガス吹付け構造５上に取り付けられている。反射ミラー４の内面には、例えば楕円集光ミラー面等である反射面４ａが形成されている。反射ミラー４の下端部には、反射面４ａで反射された紫外線が通過する円形状の出射開口部４ｂ、及び円形状の外向きフランジ部４ｃが形成されており、反射ミラー４の上端部には、円形状の開口部４ｄが形成されている。なお、反射ミラー４としては、アルミニウム等の金属膜で被覆されたものや、誘電体多層膜で形成されたもの等がある。
【００２２】
水銀キセノンランプ３は、反射ミラー４の上方に位置する矩形状の支持板６に取り付けられ、反射ミラー４の開口部４ｄを挿通した状態で反射ミラー４内において支持されている。支持板６は、その四隅において、ガス吹付け構造５上に立設された支持柱７によって支持されている。水銀キセノンランプ３を反射ミラー４の反射面４ａに対して精度良く位置決めするために、支持板６を支持する各支持柱７の長さは、スペーサ等によって微調整されている。これにより、水銀キセノンランプ３の寿命が尽きた場合などには、新たな水銀キセノンランプ３を支持板６に取り付けるだけで、水銀キセノンランプ３を反射ミラー４の反射面４ａに対して精度良く位置決めすることができる。
【００２３】
筐体２の底板２ｂにおいて水銀キセノンランプ３と上下方向で対向する位置には、紫外線を外部に出射させるための出射口２ｃが形成されている。出射口２ｃとガス吹付け構造５との間には、通過する紫外線の量を調整するための絞り８が設けられており、出射口２ｃと絞り８との間には、出射口２ｃからの紫外線の出射のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるためのシャッタ９が設けられている。
【００２４】
筐体２の後側領域には、光源装置１の電源１１、及び筐体２内の空気Ａを筐体２外に排出するためのファン１２が収容されている。筐体２の各部には、空気取入口が形成されており、筐体２は、ファン１２によって、外部（すなわち、筐体２外）から導入された空気Ａを流通させる。これにより、水銀の気化が妨げられて光出力が低下したり、ランプ寿命が短くなったりすることの原因となる水銀キセノンランプ３の過冷却を防止しつつ、光源装置１の内部を適切に空冷することができる。
【００２５】
なお、反射ミラー４の反射面４ａに吹き付けられたガスＧは、ファン１２によって、反射ミラー４の開口部４ｄの縁部と水銀キセノンランプ３との間に形成された間隙を通過して筐体２外に排出される。これにより、ガス吹付け構造５から噴射されたガスＧを、反射ミラー４の反射面４ａに沿ってスムーズに反射面４ａ全体に吹き付けることができる。
【００２６】
次に、上述した反射ミラー４及びガス吹付け構造５について、より詳細に説明する。
【００２７】
図３及び４に示されるように、ガス吹付け構造５は、通過開口部５ａを囲むように円環状に溝１３が上面に形成され且つ外部からのガスＧの供給を受ける供給口１４が形成された矩形板状の分配路部材１５と、矩形状の切欠き１６が通過開口部５ａの縁部に３０°ピッチで１２個形成された矩形薄板状の噴射孔部材１７と、噴射孔部材１７上に取り付けられる反射ミラー４を位置決めする矩形薄板状の位置決め部材２１と、を有している。分配路部材１５においては、供給口１４は、溝１３に開口している。
【００２８】
噴射孔部材１７は、溝１３を覆うように分配路部材１５上に取り付けられている。これにより、溝１３と切欠き１６とが重なる部分は、反射ミラー４の反射面４ａにガスＧを吹き付けるためにガスＧを噴射する断面矩形状（例えば、２．５ｍｍ×０．５ｍｍ）の噴射孔１８となる。また、溝１３は、断面円形状（例えば、直径５ｍｍ）の供給口１４から所定の流量（例えば、２〜１０リットル／分）で導入されたガスＧを噴射孔１８に分配する断面矩形状（例えば、５ｍｍ×５ｍｍ）の分配路１９となる。このようにガス吹付け構造５が構成されることで、外部から供給されたガスＧの分配路１９及び噴射孔１８を簡単な構造でガス吹付け構造５に設けることができる。
【００２９】
なお、噴射孔１８は、通過開口部５ａを囲むように３０°ピッチで１２個配置されることになるが、略等間隔に複数（好ましくは６個〜２４個）配置されれば、外部から供給されたガスＧを反射ミラー４の反射面４ａに対して極めて均一に吹き付けることができる。また、分配路１９は、通過開口部５ａを囲むように円環状に形成されることになるため、外部から供給されたガスＧを各噴射孔１８に対して容易且つスムーズに分配することができる。更に、供給口１４は、通過開口部５ａを挟んで対向するように１組（２組以上でもよい）設けられているため、各噴射孔１８に分配されるガスＧの流量を均一化することができる。
【００３０】
位置決め部材２１には、反射ミラー４の外向きフランジ部４ｃが嵌まる開口部２１ａが形成されている。これにより、開口部２１ａに外向きフランジ部４ｃを嵌めるだけで、各噴射孔１８から噴射されたガスＧが反射ミラー４の反射面４ａに対して均一に吹き付けられるように、ガス吹付け構造５に反射ミラー４を取り付けることができる。
【００３１】
反射ミラー４において、出射開口部４ｂは、段差がつけられることで反射面４ａより外側に広げられている。これにより、広げられた出射開口部４ｂの縁部に沿ってガス吹付け構造５に各噴射孔１８を配置して、広げられた出射開口部４ｂの縁部から反射面４ａにガスＧを吹き付けることが可能となる。そのため、ガス吹付け構造５の通過開口部５ａを広げて、水銀キセノンランプ３から放射された紫外線を効率良く外部に出射することができる。なお、出射開口部４ｂは、テーパがつけられることで反射面４ａより外側に広げられていてもよい。
【００３２】
以上のように構成された光源装置１では、水銀キセノンランプ３から放射された紫外線は、反射ミラー４の反射面４ａで反射され、反射ミラー４の出射開口部４ｂ、ガス吹付け構造５の通過開口部５ａ、絞り８及び筐体２の出射口２ｃを介して外部に出射される。このとき、反射ミラー４の反射面４ａには、ガス吹付け構造５によってガスＧが吹き付けられる。これにより、光源装置１内の空冷用に外部から導入された空気Ａと共に異物（例えば、フォトレジストの露光時に発生する昇華物等）が光源装置１内に侵入したとしても、反射ミラー４の反射面４ａへの異物の付着が防止されることになる。従って、光源装置１によれば、水銀キセノンランプ３を過冷却することなく、反射ミラー４の反射面４ａに異物が付着するのを防止することができる。
【００３３】
本発明は上記形態に限定されない。
【００３４】
例えば、図５に示されるように、噴射孔１８は、供給口１４から導入されるガスＧの導入方向線Ｌ上から外れるように配置されていることが好ましい。その理由は、少なくとも１個の噴射孔１８が導入方向線Ｌ上に配置されているものに比べ、各噴射孔１８から噴射されるガスＧの流量を均一化することができるからである。
【００３５】
また、切欠き１６に代えて、図６（ａ）に示されるように、分配路部材１５の溝１３に沿ってスリット２２を噴射孔部材１７に形成してもよいし、図６（ｂ）に示されるように、分配路部材１５の溝１３に沿って複数の貫通孔２３を噴射孔部材１７に形成してもよい。
【００３６】
また、図７（ａ）に示されるように、通過開口部５ａを挟んで対向するように少なくとも１組設けられた供給口１４のうち、一方の供給口１４の導入方向線Ｌが円環状の分配路１９の一方の側に向いており、他方の供給口１４の導入方向線Ｌが円環状の分配路１９の他方の側に向いていてもよい。また、図７（ｂ）に示されるように、通過開口部５ａを挟んで対向するように少なくとも１組設けられた供給口１４のそれぞれの導入方向線Ｌが円環状の分配路１９の接線に沿っていてもよい。これらによれば、各噴射孔１８に分配されるガスＧの流量をより一層均一化することができる。
【００３７】
また、光源としては、水銀キセノンランプ３に限定されず、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等、種々のランプを用いることができる。
【００３８】
更に、光源装置１は、落射タイプ（垂直タイプ）の光源装置であったが、水平タイプ等、その他のタイプの光源装置であっても、光源の過冷却、及び反射ミラーの反射面への異物の付着を防止することができるという効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る光源装置の一実施形態の内部を示す正面図である。
【図２】図１に示された光源装置の内部を示す側面図である。
【図３】図１に示された光源装置のガス吹付け構造の平面図である。
【図４】図１に示された光源装置の反射ミラー及びガス吹付け構造の要部拡大断面図である。
【図５】本発明に係る光源装置の他の実施形態のガス吹付け構造の平面図である。
【図６】本発明に係る光源装置の他の実施形態のガス吹付け構造の平面図である。
【図７】本発明に係る光源装置の他の実施形態のガス吹付け構造の平面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…光源装置、２…筐体、３…水銀キセノンランプ（光源）、４…反射ミラー、４ａ…反射面、４ｂ…出射開口部、４ｄ…開口部、５…ガス吹付け構造、５ａ…通過開口部、１３…溝、１４…供給口、１５…分配路部材、１６…切欠き、１７…噴射孔部材、１８…噴射孔、１９…分配路、２１…位置決め部材、Ｌ…導入方向線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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