JP2003017003A - Lamp and light source device - Google Patents
Lamp and light source deviceInfo
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- light
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
- H01J61/02—Details
- H01J61/52—Cooling arrangements; Heating arrangements; Means for circulating gas or vapour within the discharge space
- H01J61/523—Heating or cooling particular parts of the lamp
Landscapes
- Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)
- Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ランプの輝点から発せられる光線を照明光と
して有効に利用しつつ、ランプの口金部に取付けられる
放熱用の冷却フィンの表面積を最大限に大きくして放熱
効果を高め、口金部の過熱による封止管部等の損傷やラ
ンプの破壊を防止することができるランプおよび光源装
置を提供する。
【解決手段】 放物楕円面20の一部を切り取った形状
の反射面をもって形成され、第1焦点21と第2焦点2
2を有する集光ミラー2内に配置されるランプ1におい
て、その集光側口金12に取付けられる複数枚の放熱用
の冷却フィン18は、集光ミラー2に形成されたランプ
挿入用の開口部23と集光ミラー2の集光点(第2焦
点)22とを結んでなす立体角に概ね等しい外形に、あ
るいは、前記立体角内に納まる寸法以下となるように形
成する。また、冷却フィン18に対して冷却エアー29
を吹き付けて強制冷却する。
(57) [Summary] [PROBLEMS] A heat radiation effect by maximizing the surface area of heat radiation cooling fins mounted on a base of a lamp while effectively using light rays emitted from a bright point of the lamp as illumination light. To provide a lamp and a light source device capable of preventing damage to a sealed tube portion and the like and damage to the lamp due to overheating of the base. A parabolic ellipsoid is formed with a reflecting surface in a shape obtained by cutting off a part of the parabolic ellipsoid, and a first focal point and a second focal point are formed.
In the lamp 1 disposed in the converging mirror 2 having the light-receiving side 2, a plurality of heat-radiating cooling fins 18 attached to the converging-side base 12 are provided with openings formed in the converging mirror 2 for inserting a lamp. It is formed so as to have an outer shape substantially equal to a solid angle formed by connecting the light condensing mirror 2 and the converging point (second focal point) 22 of the converging mirror 2, or to have a dimension smaller than the solid angle. Further, cooling air 29 is applied to cooling fins 18.
For forced cooling.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、集光ミラーと組み
合わせて使用されるランプおよび該ランプを搭載する光
源装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lamp used in combination with a condenser mirror and a light source device equipped with the lamp.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体デバイスの製造装置として用いら
れる露光装置や液晶ディスプレイの製造装置として用い
られる露光装置等の露光光の光源ならびに周辺露光用の
光源として、放物楕円面の一部を切り出した形状の反射
型集光ミラー(以下、単に集光ミラーともいう)とこの
集光ミラーの第1焦点位置近傍に輝点を有するように配
置されたショートアーク型の放電ランプ(以下、単にラ
ンプともいう)とを備えた光源装置が知られている。2. Description of the Related Art A parabolic ellipsoid is partly cut out as a light source for exposure light and a light source for peripheral exposure in an exposure apparatus used as a semiconductor device manufacturing apparatus and an exposure apparatus used as a liquid crystal display manufacturing apparatus. -Shaped reflection type condensing mirror (hereinafter also simply referred to as a condensing mirror) and a short arc type discharge lamp (hereinafter also simply referred to as a lamp) arranged so as to have a bright spot in the vicinity of a first focal point position of the condensing mirror. Is known.
【0003】図6は、従来のランプと集光ミラー周辺部
の構成を示す図であって、同図において、101は光源
としてのランプを示し、ランプ101は、発光空間を形
成する膨出部111aとその両側から延出する封止管部
111b、111cからなる石英等の透明部材で作製さ
れるバルブ111を有し、封止管部111b、111c
の端部にはそれぞれ口金112、113が設けられてい
る。集光側の口金112およびミラー側の口金113は
一般に金属製の円筒形状に形成されている。また、10
2は放物楕円面の一部を切り取った形状の反射面をもっ
て形成された集光ミラーを示し、集光ミラー102は第
1焦点121と第2焦点122を有している。131は
集光側の口金112を冷却するための冷却エアー133
を吹き付けるためのノズルである。FIG. 6 is a diagram showing a structure of a conventional lamp and a peripheral portion of a condenser mirror. In FIG. 6, reference numeral 101 denotes a lamp as a light source, and the lamp 101 has a bulging portion forming a light emitting space. 111a and the sealing tube portions 111b and 111c extending from both sides thereof, and the bulb 111 made of a transparent member such as quartz.
Mouthpieces 112 and 113 are respectively provided at the end portions of the. The light collecting side base 112 and the mirror side base 113 are generally formed in a cylindrical shape made of metal. Also, 10
Reference numeral 2 denotes a condenser mirror formed by a reflecting surface having a shape obtained by cutting a part of a parabolic ellipsoidal surface, and the condenser mirror 102 has a first focal point 121 and a second focal point 122. Reference numeral 131 denotes cooling air 133 for cooling the base 112 on the light collecting side.
Is a nozzle for spraying.
【0004】ここで、ランプ101はバルブ111によ
って封止された空間内に配置された陽極電極と陰極電極
の間で放電状態を発生させて輝点を形成し、この輝点を
集光ミラー102の第1焦点121近傍に配置すること
によって輝点より放射状に発せられた光は、集光ミラー
102の内表面で反射して、第2焦点122に集光する
軌跡(125、126)をたどる光束となる。さらに、
この光束は第2焦点122の手前ないし後方に配置され
た図示しない照明光学系によって所望の形状に整形され
て、図示しない露光光学系へと導かれる。Here, the lamp 101 forms a bright spot by generating a discharge state between an anode electrode and a cathode electrode arranged in a space sealed by a bulb 111, and the bright spot is formed by the condensing mirror 102. The light radially emitted from the bright spot by being arranged in the vicinity of the first focal point 121 is reflected on the inner surface of the condensing mirror 102 and traces the locus (125, 126) of condensing at the second focal point 122. It becomes a luminous flux. further,
This light beam is shaped into a desired shape by an illumination optical system (not shown) arranged in front of or behind the second focus 122, and is guided to an exposure optical system (not shown).
【0005】前記のようなショートアーク型水銀放電灯
による光源装置は、前述したように半導体デバイスや液
晶ディスプレイ装置の製造に際して露光用紫外線光源装
置として使用されるが、近年、半導体デバイスの生産性
向上や液晶ディスプレイ装置の大面積化が要求されてお
り、これに応えるための露光装置として、大きな面積の
被照射領域の全体に対し、所定の強度でしかも均一な照
度分布で紫外線を照射することができる露光装置が要求
され、例えば、定格消費電力が2.5kW以上にも達す
る水銀灯を備えた光源装置が使用されている。The light source device using the short arc type mercury discharge lamp as described above is used as an ultraviolet light source device for exposure when manufacturing a semiconductor device or a liquid crystal display device as described above. In recent years, the productivity of semiconductor devices has been improved. There is a demand for a larger area for LCDs and liquid crystal display devices, and as an exposure device to meet this demand, it is possible to irradiate ultraviolet rays with a predetermined intensity and with a uniform illuminance distribution to the entire irradiation area of a large area. A possible exposure apparatus is required, and for example, a light source apparatus equipped with a mercury lamp whose rated power consumption reaches 2.5 kW or more is used.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような光源装置の場合、ランプ101を構成する口金
112、113は、一般に金属製の円筒形状に形成され
ており、放電によって生じるバルブ111および陽極電
極ないし陰極電極の温度上昇分の伝播とランプ101か
らの輻射による加熱によって温度が上昇する。特に、集
光ミラー102の第2焦点122側に位置する口金11
2は、集光ミラー102の反射光による輻射も受けるた
めに、220℃〜250℃程度まで昇温し、これに伴っ
て金属部品である口金112と石英等のガラス材料から
なるバルブ111との境界部である封止管部111bの
温度も250℃〜400℃程度に達する。そして、封止
管部111bがこのような温度まで昇温すると、当該封
止管部111bに埋設されている給電接続用のモリブデ
ン箔の酸化反応が起こり、酸化反応に伴うモリブデン箔
の体積膨張によって封止管部111bにクラックが生
じ、これにより、放電ランプのバルブ111が破損して
しまうという問題がある。このような問題は、特に、5
00W以上の大出力ランプを用いる場合に顕著となる。However, in the case of the light source device as described above, the bases 112 and 113 constituting the lamp 101 are generally formed in a metal cylindrical shape, and the bulb 111 and the anode generated by the discharge are generated. The temperature rises due to the propagation of the temperature rise of the electrode or the cathode electrode and the heating by the radiation from the lamp 101. In particular, the base 11 located on the second focus 122 side of the condenser mirror 102.
2 also receives radiation by the reflected light of the condenser mirror 102, so that the temperature is raised to about 220 ° C. to 250 ° C., and accordingly, the base 112 which is a metal part and the bulb 111 made of a glass material such as quartz are formed. The temperature of the sealing tube portion 111b, which is the boundary portion, also reaches about 250 ° C to 400 ° C. Then, when the temperature of the sealing tube portion 111b rises to such a temperature, the molybdenum foil for power supply connection embedded in the sealing tube portion 111b undergoes an oxidation reaction, and due to the volume expansion of the molybdenum foil accompanying the oxidation reaction. There is a problem in that the bulb 111 of the discharge lamp is damaged due to the occurrence of cracks in the sealing tube portion 111b. Such problems are especially
This becomes remarkable when a high output lamp of 00 W or more is used.
【0007】以上のような問題を解決するために、従来
の光源装置においては、図6に示すように、冷却ノズル
128を備え、図示しない冷却ファンから送られる冷却
エアー129を口金112に吹き付けて、口金112の
温度を下げる方法が考えられており、特に、特開平8−
250071号公報に示されるランプでは、図7の
(a)に示すように、集光ミラー102の光軸と平行な
方向に延びる複数の冷却フィン117を口金112に取
付けることによって、口金112の冷却効果を増大させ
ている。In order to solve the above problems, the conventional light source device is provided with a cooling nozzle 128 as shown in FIG. 6, and cooling air 129 sent from a cooling fan (not shown) is blown onto the base 112. , A method of lowering the temperature of the base 112 has been considered, and in particular, JP-A-8-
In the lamp disclosed in Japanese Patent No. 250071, as shown in FIG. 7A, a plurality of cooling fins 117 extending in a direction parallel to the optical axis of the condenser mirror 102 are attached to the base 112 to cool the base 112. The effect is increasing.
【0008】ところが、前記公報に記載された方法で
は、口金112および封止管部111bの温度を下げる
ことは可能となるものの、冷却エアー129はバルブ1
11の膨出部111aの方向へ回り込んでしまうため
に、ランプ101のバルブ111全体の温度が低下して
しまい、当該バルブ111の膨出部111a内に封入さ
れている発光物質(例えば、水銀)を完全に蒸発させる
ことができなくなるといった新たな問題を生じる。However, in the method described in the above publication, although it is possible to lower the temperatures of the base 112 and the sealing tube portion 111b, the cooling air 129 is used for the valve 1
The temperature of the entire bulb 111 of the lamp 101 lowers because it wraps around in the direction of the bulging portion 111a of the lamp 11, and the luminescent substance (for example, mercury that is enclosed in the bulging portion 111a of the bulb 111). ) Cannot be completely evaporated, which causes a new problem.
【0009】さらに、特開平9−213129号公報に
おいては、図7の(b)に示すように、口金112の集
光ミラー102側に遮風板118をさらに取付けること
によって冷却エアー129がバルブ111の膨出部11
1aの方向へ回り込むことを防止できるように改善がな
されているが、この方法では、遮風板118および冷却
フィン117の放熱効果を高めるために、外形寸法を大
きくとると、図6に示す集光ミラー102の内側の集光
光束125にケラレが生じて、ランプ101からの照明
光の一部が第2焦点122に到達できなくなってしま
い、光源装置から出力される光量(照度)が低下してし
まうという問題が生じていた。Further, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-213129, as shown in FIG. 7B, the cooling air 129 is attached to the bulb 111 by further attaching a wind shield 118 to the condenser mirror 102 side of the base 112. Bulge 11
Although improvement has been made so as to prevent wraparound in the direction of 1a, in this method, if the outer dimensions are made large in order to enhance the heat radiation effect of the wind shield 118 and the cooling fins 117, the collection shown in FIG. Vignetting occurs in the condensed light flux 125 inside the optical mirror 102, and a part of the illumination light from the lamp 101 cannot reach the second focus 122, and the light amount (illuminance) output from the light source device decreases. There was a problem of being lost.
【0010】そこで、本発明は、前述した従来技術の有
する未解決の課題に鑑みてなされたものであって、ラン
プの輝点から発せられる光線を照明光として有効に利用
しつつ、ランプの口金部に取付けられる放熱用の冷却フ
ィンの表面積を最大限に大きくして放熱効果を高め、口
金部の過熱による封止管部等の損傷やランプの破壊を防
止することができるランプを提供するとともに該ランプ
の冷却効果を有効に機能させることができる光源装置を
提供することを目的とするものである。Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned unsolved problems of the prior art, in which the light emitted from the bright spot of the lamp is effectively used as the illumination light, and the lamp base is also used. While providing a lamp that maximizes the surface area of the cooling fins for heat radiation attached to the lamp section to enhance the heat radiation effect and prevents damage to the sealing tube and the like and destruction of the lamp due to overheating of the base. An object of the present invention is to provide a light source device capable of effectively functioning the cooling effect of the lamp.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のランプは、光源装置内の集光ミラー中に配
置されて使用されるランプであって、該ランプの口金部
に冷却用のフィンを具備するランプにおいて、前記冷却
用のフィンは、前記集光ミラー内に形成されたランプ挿
入用の開口部と前記集光ミラーの集光点とを結んでなす
立体角に概ね等しい外形、あるいは、前記立体角内に収
まる寸法以下としたことを特徴とする。In order to achieve the above object, the lamp of the present invention is a lamp which is used by being arranged in a condenser mirror in a light source device, wherein the base portion of the lamp is for cooling. In the lamp including the fin, the cooling fin has an outer shape approximately equal to a solid angle formed by connecting the lamp insertion opening formed in the condenser mirror and the condensing point of the condenser mirror. Alternatively, the dimension is set to be equal to or smaller than the dimension within the solid angle.
【0012】さらに、本発明の光源装置は、前述したラ
ンプを搭載する光源装置であって、前記ランプの口金部
に備えた冷却用のフィンに対して冷却用媒体を吹き付け
て強制冷却を行うことを特徴とする。Further, the light source device of the present invention is a light source device equipped with the above-mentioned lamp, in which a cooling medium is sprayed onto a cooling fin provided in a base portion of the lamp for forced cooling. Is characterized by.
【0013】[0013]
【作用】本発明によれば、光源装置内の集光ミラーの中
に配置されて使用されるランプにおいて、ランプの口金
の表面に備える冷却用フィンを、集光ミラー内に形成さ
れたランプ挿入用の開口部と集光ミラーの集光点とを結
んでなす立体角に概ね等しい外形、あるいは、前記立体
角内に収まる寸法以下とすることにより、ランプの発光
部からの放射光が集光ミラーの反射面で反射して集光ミ
ラーの第2焦点に集光するまでの光束は冷却用フィンや
口金部で遮られることがなく、ランプから発せられる光
束を照明光として有効に利用することができ、照明光の
利用率をほとんど低下させることがない。さらに、冷媒
である空気(冷却風)との接触面積を最大限に確保して
放熱効果を高めることができ、集光ミラーの第2焦点側
に位置する口金および封止管部の温度を十分に低下させ
ることができ、封止管部におけるクラック等の損傷を発
生させることがない。According to the present invention, in a lamp arranged and used in a condenser mirror in a light source device, a cooling fin provided on the surface of a lamp base is inserted into the condenser mirror. The radiated light from the light emitting part of the lamp is focused by setting the external shape that is approximately equal to the solid angle formed by connecting the aperture for light and the focusing point of the focusing mirror, or by setting the dimension to be within the above solid angle. The light flux reflected by the reflecting surface of the mirror and condensed to the second focal point of the condenser mirror is not blocked by the cooling fins and the base, and the light flux emitted from the lamp is effectively used as illumination light. And the utilization rate of the illumination light is hardly reduced. Furthermore, the heat dissipation effect can be enhanced by maximizing the contact area with the air (cooling air) that is the refrigerant, and the temperature of the base and sealing tube located on the second focal point side of the condensing mirror is sufficient. And the damage such as cracks in the sealing tube does not occur.
【0014】したがって、ランプを集光ミラー内に配置
して点灯させた時に、集光ミラーの第2焦点側に位置す
る口金や封止管部の温度を十分に低下させることがで
き、口金部の過熱によって発生する封止管部のクラック
等の損傷やランプの破壊を防止することができる。Therefore, when the lamp is placed in the condenser mirror and turned on, the temperature of the cap and the sealing tube portion located on the second focal point side of the condenser mirror can be sufficiently lowered, and the cap portion can be lowered. It is possible to prevent damage such as cracks in the sealing tube portion and destruction of the lamp caused by overheating of the lamp.
【0015】また、ランプの口金の表面に備えた冷却用
フィンに冷却手段から冷媒(冷却エアー)を吹き付けて
強制冷却を行うことにより、集光ミラーの集光側に位置
するランプの口金や封止管部の温度をさらに効果的に低
下させることができ、ランプの性能を有効に利用でき、
ランプから発する照明光を効率よくかつ安全に被照射物
へ伝達することができる。Further, by forcibly cooling the cooling fin provided on the surface of the base of the lamp with a cooling medium (cooling air) from the cooling means, the base of the lamp located on the condensing side of the condensing mirror or a seal. The temperature of the stop tube can be lowered more effectively, and the performance of the lamp can be used effectively.
The illumination light emitted from the lamp can be efficiently and safely transmitted to the irradiation object.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0017】図1は、本発明に係る水銀放電ランプおよ
び集光ミラーを備えた光源装置を一部破断して示す構成
図であり、図2は、本発明に係る水銀放電ランプを一部
破断して示す側面図であり、図3は、本発明に係る光源
装置に使用される集光ミラーの形状および特性を説明す
るための模式図であり、図4は、本発明の光源装置に用
いる冷却ノズルの一例を説明するための概略図であり、
図5は、本発明に係る光源装置を搭載した投影露光装置
を示す概略構成図である。FIG. 1 is a partially cutaway view of a light source device having a mercury discharge lamp and a condenser mirror according to the present invention, and FIG. 2 is a partially cutaway view of a mercury discharge lamp according to the present invention. 3 is a side view showing the same, FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the shape and characteristics of the condenser mirror used in the light source device according to the present invention, and FIG. 4 is used for the light source device according to the present invention. It is a schematic diagram for explaining an example of a cooling nozzle,
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a projection exposure apparatus equipped with the light source device according to the present invention.
【0018】図1に図示するショートアーク型水銀放電
ランプ(以下、単にランプともいう)1を光源とする光
源装置は、図5に示すスリットスキャン方式の投影露光
装置等に搭載されて使用されるものであり、光源として
のランプ1と集光ミラー2を備え、ランプ1は、図2に
図示するように、発光空間を形成する膨出部11aとそ
の両側から延出する封止管部11b、11cからなる石
英等の透明部材で作製されるバルブ11を有し、封止管
部11b、11cの端部にはそれぞれ円筒形状に形成さ
れた一般に金属製の口金12、13が設けられ、集光側
に配置される口金12には複数の放熱用の冷却フィン1
8が取付けられている(なお、冷却フィン18の詳細に
ついては後述する)。また、ランプ1はバルブ11によ
って封止された空間内に配置された陽極電極15と陰極
電極16の間で放電状態を発生させて輝点を形成し、該
輝点から放射状に照明光を発する。A light source device having a short arc type mercury discharge lamp (hereinafter, also simply referred to as a lamp) 1 shown in FIG. 1 as a light source is used by being mounted on a slit scan type projection exposure apparatus shown in FIG. The lamp 1 includes a lamp 1 as a light source and a condenser mirror 2. As shown in FIG. 2, the lamp 1 includes a bulging portion 11a forming a light emitting space and sealing tube portions 11b extending from both sides thereof. , 11c having a valve 11 made of a transparent member such as quartz, and sealing tube portions 11b and 11c having cylindrical metal members 12 and 13 formed at their ends, respectively. A plurality of cooling fins 1 for heat dissipation are provided on the base 12 arranged on the light collecting side.
8 is attached (the details of the cooling fin 18 will be described later). Further, the lamp 1 generates a discharge state between the anode electrode 15 and the cathode electrode 16 arranged in the space sealed by the bulb 11 to form a bright spot, and radially emits illumination light from the bright spot. .
【0019】集光ミラー2は、図3に示すように、内表
面が長軸aと短軸bからなる放物楕円面20の一部を切
り取った形状の反射面をもって形成され、第1焦点21
と第2焦点22を有し、第1焦点21から放射状に出射
した光は、楕円面20の内面で反射すると第2焦点22
に集光する特性を有しているので、光源であるランプ1
の輝点を集光ミラー2の第1焦点21に一致させて配置
すると、ランプ1から放射状に拡散した照明光は、光路
25、26等を経て、第2焦点22に集光する。集光ミ
ラー2には、図1および図3に示すように、ランプ1を
集光ミラー2内に挿入するための開口部23(口径φ
D)が設けられており、この開口部23は光を反射する
ことができないために、図3において斜線を施した領域
R(すなわち、集光ミラー2に形成された開口部23と
第2焦点22とを結ぶ線で包囲される領域)は、ランプ
1からの放射光を第2焦点22へ集光することができな
い領域となっている(以下、この領域を遮光領域とい
う)。なお、ランプ1の発光部においても、ランプ1の
輝点は前述したように陽極電極15と陰極電極16との
間に存在するが、図2に示すように電極自体が物理的な
大きさをもっているために、輝点から放射した光は電極
15、16によって遮られて、陽極方向には水平面より
45〜60°、陰極方向には60〜75°程度の角度で
しか拡散できないので、前記開口部23は、元々ランプ
1からの照明光の照射を受けない場所であって、ランプ
1からの照明光を有効に利用できる寸法に設定されてい
る。As shown in FIG. 3, the condenser mirror 2 has a reflecting surface whose inner surface is a parabolic ellipsoidal surface 20 having a major axis a and a minor axis b, and a part of which is cut away. 21
And the second focal point 22, the light radially emitted from the first focal point 21 is reflected by the inner surface of the elliptical surface 20, and the second focal point 22
Since it has the property of condensing light on the
When the bright spots are arranged so as to coincide with the first focal point 21 of the condenser mirror 2, the illumination light radially diffused from the lamp 1 is condensed at the second focal point 22 via the optical paths 25, 26 and the like. As shown in FIGS. 1 and 3, the condenser mirror 2 has an opening 23 (diameter φ) for inserting the lamp 1 into the condenser mirror 2.
D) is provided, and since the opening 23 cannot reflect light, the shaded region R in FIG. 3 (that is, the opening 23 formed in the condenser mirror 2 and the second focus). A region surrounded by a line connecting with 22) is a region where the radiated light from the lamp 1 cannot be focused on the second focal point 22 (hereinafter, this region is referred to as a light shielding region). Even in the light emitting portion of the lamp 1, the bright spot of the lamp 1 exists between the anode electrode 15 and the cathode electrode 16 as described above, but the electrode itself has a physical size as shown in FIG. Therefore, the light emitted from the bright spots is blocked by the electrodes 15 and 16 and can be diffused only at an angle of about 45 to 60 ° from the horizontal plane in the anode direction and about 60 to 75 ° in the cathode direction. The portion 23 is originally a place where the illumination light from the lamp 1 is not irradiated, and is set to a size that allows the illumination light from the lamp 1 to be effectively used.
【0020】次に、ランプ1の口金の温度上昇について
考えると、前述したようにランプ1を構成する口金1
2、13は、一般に金属製の円筒形状をしており、放電
によって生じるバルブ11および陽極電極15ないしは
陰極電極16の温度上昇分の伝播とランプ1からの輻射
による加熱によって温度が上昇する。特に、集光ミラー
2の第2焦点22側に位置する(集光側)口金12は集
光ミラー2からの反射光による輻射も受けるために、2
20℃〜250℃程度まで昇温し、前述したように(集
光側)口金12とバルブ11との境界部である封止管部
11bの温度も250℃〜400℃程度に達してしま
う。このとき、第1焦点21側の口金13はランプ1か
らの放射光に対しては陰の部分になっていて、一部の散
乱光の照射がある程度であり、照明光による輻射熱は大
きく影響することはないが、集光側口金12は、集光ミ
ラー2による反射光が集光する側に位置しているため
に、前記輻射光の影響を大きく受けることになる。Next, considering the temperature rise of the base of the lamp 1, the base 1 constituting the lamp 1 as described above.
2 and 13 are generally made of metal and have a cylindrical shape, and the temperature rises due to the propagation of the temperature rise of the bulb 11 and the anode electrode 15 or the cathode electrode 16 caused by the discharge and the heating due to the radiation from the lamp 1. Particularly, since the base 12 (condensing side) located on the second focal point 22 side of the condensing mirror 2 is also radiated by the reflected light from the condensing mirror 2,
The temperature is raised to about 20 ° C. to 250 ° C., and as described above, the temperature of the sealing tube portion 11 b, which is the boundary between the base 12 (condensing side) and the bulb 11, also reaches about 250 ° C. to 400 ° C. At this time, the base 13 on the side of the first focus 21 is a shaded part with respect to the light emitted from the lamp 1, and a part of the scattered light is irradiated, and the radiant heat from the illumination light has a great influence. However, since the light collecting side base 12 is located on the side where the light reflected by the light collecting mirror 2 is collected, it is greatly affected by the radiated light.
【0021】そこで、本実施例のランプ1においては、
集光側口金12およびその表面に取付けられる冷却フィ
ン18を、図3に示す遮光領域R内に収まる寸法に制限
することによって、ランプ1からの照明光と干渉しない
ようにし、ランプ1からの照明光を遮ることがなく、そ
して照明光の影響をほとんど受けることがないように構
成する。Therefore, in the lamp 1 of this embodiment,
The light collecting side base 12 and the cooling fins 18 attached to the surface thereof are limited to a size that fits within the light shielding region R shown in FIG. 3 so that the light from the lamp 1 is not interfered with and the light from the lamp 1 is illuminated. It is constructed so that it does not block light and is hardly affected by illumination light.
【0022】ランプ1の集光側口金12の表面に取付け
られた複数の放熱用の冷却フィン18は、1mm〜数m
mの板厚の円環形状を呈していて複数の冷却フィン18
を口金12に対して数mm置きに装着することによっ
て、口金部の表面積を大きくし、放熱効率を高めてい
る。これらの冷却フィン18は、口金12を成形加工す
る際に一体部品として形成することもできるし、また、
例えばアルミニウム合金や銅合金のように熱伝導性に優
れる材料によって別体に成形されたものを口金12に取
付けたものであってもよい。The plurality of heat-dissipating cooling fins 18 attached to the surface of the condenser side base 12 of the lamp 1 are 1 mm to several meters.
a plurality of cooling fins 18 having an annular shape with a plate thickness of m
By mounting the cap on the base 12 every several mm, the surface area of the base is increased and the heat dissipation efficiency is improved. These cooling fins 18 can be formed as an integral part when the die 12 is formed, and
For example, the base 12 may be a separate body formed of a material having excellent thermal conductivity such as an aluminum alloy or a copper alloy and attached to the base 12.
【0023】冷却フィン18の形状についてさらに詳細
に説明すると、図3に示す遮光領域Rの高さHは、集光
ミラー2の内表面を形成する楕円20の長軸a上の一点
から第1焦点21および第2焦点22までの距離をそれ
ぞれf1 、f2 とし、集光ミラー2の開口部23から第
1焦点21までの高さをEとすると、
H=f2 −f1 +E ……(1)
で示されるので、遮光領域Rの頂角の大きさθは、
θ/2=tan-1(D/2×H)
=tan-1{D/2×(f2 −f1 +E)} ……(2)
で表され、冷却フィン18の外形は前記のように前記遮
光領域Rの頂角θの中に収まる寸法に整形する。すなわ
ち、冷却フィン18の外形を、集光ミラー2に形成され
たランプ挿入用の開口部23と集光ミラーの第2焦点2
2とを結んでなす立体角に概ね等しい外形、あるいは、
立体角内に収まる寸法以下とする。そして、複数の冷却
フィン18のそれぞれの外径は、図1および図2に示す
ように、集光ミラー2の集光光束25の形状に合わせ
て、すなわち、バルブ11側の冷却フィン18の外径が
大きく、集光ミラーの第2焦点側の径が小さくなるよう
に形成して、バルブ側の冷却フィン18の表面積を大き
く取ることによって、冷却フィン18による放熱効果を
一層高めることが好ましい。The shape of the cooling fins 18 will be described in more detail. The height H of the light-shielding region R shown in FIG. 3 is from the point on the major axis a of the ellipse 20 forming the inner surface of the condenser mirror 2 to the first. If the distances to the focal point 21 and the second focal point 22 are f 1 and f 2 , respectively, and the height from the opening 23 of the condenser mirror 2 to the first focal point 21 is E, then H = f 2 −f 1 + E ... (1), the size θ of the apex angle of the light shielding region R is θ / 2 = tan −1 (D / 2 × H) = tan −1 {D / 2 × (f 2 −f 1 + E)} (2), and the outer shape of the cooling fin 18 is shaped to fit within the apex angle θ of the light shielding region R as described above. That is, the outer shape of the cooling fin 18 is defined by the opening 23 for inserting the lamp formed in the condenser mirror 2 and the second focus 2 of the condenser mirror 2.
An external shape that is approximately equal to the solid angle formed by connecting 2 and
The size should be within the solid angle. The outer diameter of each of the plurality of cooling fins 18 conforms to the shape of the condensed light beam 25 of the condenser mirror 2, that is, the outside of the cooling fins 18 on the bulb 11 side, as shown in FIGS. 1 and 2. It is preferable to further increase the heat radiation effect of the cooling fins 18 by forming the condenser mirrors so that the diameter thereof is large and the diameter of the condenser mirror on the side of the second focal point is small so that the surface area of the cooling fins 18 on the bulb side is large.
【0024】なお、遮光領域Rの頂角θは、当然のこと
ながら、集光ミラー2の形状によって決定される値であ
って、冷却フィン18を集光側口金12に一体的に形成
したランプ1にあっては、例え、ランプ1の出力が同じ
であっても、集光ミラー2の形状が異なる光源装置同士
ではランプを共用することができなくなることが考えら
れる。このような不都合を防止する意味において、口金
12と冷却フィン18はそれぞれ別体で形成した後に組
立てが可能な構造とすることが望ましい。The apex angle θ of the light-shielding region R is, of course, a value determined by the shape of the condenser mirror 2, and the lamp in which the cooling fin 18 is formed integrally with the condenser-side base 12 is provided. In No. 1, even if the output of the lamp 1 is the same, it is conceivable that the light source devices having different shapes of the condenser mirror 2 cannot share the lamp. In order to prevent such inconvenience, it is desirable that the cap 12 and the cooling fin 18 be formed as separate bodies and then assembled together.
【0025】以上のように構成される冷却フィン18を
集光側口金12に設けることにより、集光側口金12お
よび冷却フィン18は、表面積を最大限に大きくして放
熱効果を高めることができるとともに、集光ミラー2か
らの反射光の照射を受けることがなく、ランプ1は、集
光側口金12の温度上昇がランプ1からの照明光の輻射
によって加速されるのを防止されているとともに、第2
焦点22へ向かう照明光の効率を落とすこともない。By providing the cooling fin 18 having the above-described structure on the light-collecting-side base 12, the light-collecting-side base 12 and the cooling fin 18 can maximize the surface area and enhance the heat radiation effect. At the same time, the lamp 1 is prevented from being irradiated with the reflected light from the condenser mirror 2, and the temperature rise of the condenser side cap 12 is prevented from being accelerated by the radiation of the illumination light from the lamp 1. , Second
The efficiency of the illumination light that goes to the focal point 22 is not reduced.
【0026】また、冷却フィン18に対しては、図1に
示すように、冷却手段としてのノズル28を介して、冷
却フィン18と略平行方向から強制冷却用のエアー(冷
媒)29が吹き付けられている。冷却フィン18の形状
については、図7の(a)および(b)に示すように、
光路に対して平行な形状に整形されていても良いが、本
実施例においては、前記エアー29がバルブ11方向へ
回り込むことによるバルブ11周辺部の過冷却を防止す
るために、冷却フィン18は光軸に対して垂直に配し、
さらに、冷却エアー29を冷却フィン18に対して略水
平に吹き付けるように設定してある。したがって、冷却
フィン18の放熱効果はさらに増大し、集光側口金部1
2および封止部11a、11b、11cの過熱を効率的
に制御することが可能となっている。Further, as shown in FIG. 1, air (refrigerant) 29 for forced cooling is blown to the cooling fin 18 from a direction substantially parallel to the cooling fin 18 through a nozzle 28 as a cooling means. ing. Regarding the shape of the cooling fin 18, as shown in (a) and (b) of FIG.
Although it may be shaped into a shape parallel to the optical path, in the present embodiment, the cooling fins 18 are provided in order to prevent overcooling of the peripheral portion of the valve 11 due to the air 29 flowing in the direction of the valve 11. Place it perpendicular to the optical axis,
Further, the cooling air 29 is set to be blown substantially horizontally to the cooling fins 18. Therefore, the heat radiation effect of the cooling fins 18 is further increased, and the light collecting side base portion 1
It is possible to efficiently control the overheating of the sealing member 2 and the sealing portions 11a, 11b, 11c.
【0027】以上のように構成される光源装置につい
て、図5に図示するスリットスキャン方式の投影露光装
置に搭載して使用する例を用いてさらに説明する。The light source device configured as described above will be further described with reference to an example in which it is mounted and used in a slit scan type projection exposure apparatus shown in FIG.
【0028】ランプ(光源)1から放射状に拡散する照
明光(露光光)を楕円形状の集光ミラー2によって集光
する第2焦点(集光点)22近傍には、シャッタ駆動機
構32によって開閉されるシャッタ羽根31が配置さ
れ、集光ミラー2によって集光された照明光の通過を制
御していて、シャッタ羽根31が開放状態にある場合
に、照明光は、光路変更ミラー33およびコリメータレ
ンズ34を介しておおむね平行な光束に変更された後、
視野絞り35を通過し、さらに、第1リレーレンズ36
を経てオプティカルインテグレータ37に入射する。A shutter drive mechanism 32 opens and closes in the vicinity of a second focus (focus point) 22 where the illumination light (exposure light) radially diffused from the lamp (light source) 1 is focused by the elliptical focusing mirror 2. When the shutter blades 31 are arranged to control passage of the illumination light condensed by the condenser mirror 2 and the shutter blades 31 are in the open state, the illumination light is changed to the optical path changing mirror 33 and the collimator lens. After being changed to a substantially parallel light flux via 34,
After passing through the field stop 35, the first relay lens 36
The light then enters the optical integrator 37.
【0029】さらに、オプティカルインテグレータ37
から出射した照明光は、光量絞り38、第2リレーレン
ズ39、オプティカルインテグレータ40(40a、4
0b)を経て、照明系開口絞り41に達するが、この照
明系開口絞り41は、複数の開口絞りの中から絞り形状
を選択的に指定できる構成となっており、選択された照
明条件に対応する開口絞りを光軸上に挿入することによ
って、投影光学系の瞳面に生成される二次光源像の分布
の変更を行うものである。Further, the optical integrator 37
The illumination light emitted from the light quantity diaphragm 38, the second relay lens 39, and the optical integrator 40 (40a, 4a, 4).
0b), the illumination system aperture stop 41 is reached, and the illumination system aperture stop 41 has a configuration in which the aperture shape can be selectively designated from a plurality of aperture stops, and corresponds to the selected illumination condition. By inserting an aperture stop on the optical axis, the distribution of the secondary light source image generated on the pupil plane of the projection optical system is changed.
【0030】照明系開口絞り41を通過した照明光は、
ハーフミラー42によって光路が分岐される。ハーフミ
ラー42には95%以上の透過率を有する半透過膜がコ
ーティングされており、照明光のほとんどは透過する
が、一部は反射されて投光量検知センサ43上に集光
し、ランプ1の出力状態が測定されるようになってい
て、ここで検出されたランプ1の出力は露光量制御系6
1に送信され、ランプ1に電力を供給しているランプ電
源60の出力を調整することによって、照明光の強度が
目的の値に安定させるように調整がなされている。The illumination light that has passed through the illumination system aperture stop 41 is
The optical path is branched by the half mirror 42. The half mirror 42 is coated with a semi-transmissive film having a transmissivity of 95% or more. Although most of the illumination light is transmitted, a part of the illumination light is reflected and condensed on the projection amount detection sensor 43, and the lamp 1 The output state of the lamp 1 detected here is measured by the exposure amount control system 6
By adjusting the output of the lamp power source 60 that is transmitted to the lamp 1 and supplies the lamp 1 with power, the intensity of the illumination light is adjusted to a target value.
【0031】一方、ハーフミラー42を透過して照明光
は、第3リレーレンズ45を経て、オプティカルインテ
グレータ40のフーリエ変換面に配置されたマスキング
・ブラインド46によって照明領域の形状が調整され、
続いてマスキング、ブラインド46の近傍に配置された
露光ムラ調整ブラインド47によって照明光の照度ムラ
を調整して、第4リレーレンズ48、コリメータレンズ
49および反射ミラー50を介してマスクステージ52
に保持されたマスク51上に投影され、マスク51を透
過した照明光は、投影レンズ53を通過して最後にウエ
ハ54上に投影され、マスク51上にクロム等によって
形成されたパターンがウエハ54上に結像転写されるこ
とになる。ここで、ウエハ54はウエハステージ56上
に載置されているので、マスク51の像を結像する結像
面内で移動することが可能であるが、ウエハ54と同一
平面上には像面照度計55が設置されていて、投影レン
ズ53の露光範囲内での照明光の強度分布を計測するこ
とが可能となっている。なお、図5において、63は投
影露光装置の露光動作が的確に行うように、例えば走査
露光の際の露光量制御、照明光学系の制御、露光タイミ
ングやステージ制御系等の制御を行う主制御系であり、
64はマスクとウエハの同期走査やウエハのステッピン
グを制御するステージ制御系である。On the other hand, the illumination light transmitted through the half mirror 42 passes through the third relay lens 45, and the shape of the illumination region is adjusted by the masking blind 46 arranged on the Fourier transform surface of the optical integrator 40.
Subsequently, the illuminance unevenness of the illumination light is adjusted by the exposure unevenness adjusting blind 47 arranged near the masking and blind 46, and the mask stage 52 is passed through the fourth relay lens 48, the collimator lens 49, and the reflection mirror 50.
The illumination light projected onto the mask 51 held by the mask 51 and transmitted through the mask 51 passes through the projection lens 53 and is finally projected onto the wafer 54, and a pattern formed by chrome or the like on the mask 51 is formed on the wafer 54. The image is transferred onto the image. Here, since the wafer 54 is mounted on the wafer stage 56, it can be moved within the image forming plane where the image of the mask 51 is formed. An illuminance meter 55 is installed and it is possible to measure the intensity distribution of the illumination light within the exposure range of the projection lens 53. In FIG. 5, reference numeral 63 is a main control that controls the exposure amount during scanning exposure, the illumination optical system, the exposure timing, the stage control system, etc. so that the exposure operation of the projection exposure apparatus can be performed accurately. System,
Reference numeral 64 is a stage control system for controlling the synchronous scanning of the mask and the wafer and the stepping of the wafer.
【0032】このような露光装置における光源装置とし
てのランプ1の集光側口金12および冷却フィン18
は、図3に示した遮光領域R内に収まる寸法となるよう
に構成しているが、この条件はあくまで図1に示すよう
にランプ1の輝点と集光ミラー2の第1焦点21が同一
の位置にあるときに成立する条件であって、例えば、図
1において、ランプ1が集光ミラー2に対して偏心(横
ずれ)した位置に配置されている場合は、冷却フィン1
8は遮光領域R内に収まらない可能性が発生する。この
ように、ランプ1の輝点と集光ミラー2の第1焦点21
が一致していない状態が発生した場合について、前記露
光装置で考えると、ランプ1から発して集光ミラー2で
反射した照明光は第2焦点位置22で集光しないため
に、マスク51上およびウエハ54上の照射領域内では
照度のムラが発生し、また、光量検知センサ41では光
路中での損失によって光量の低下が見られるようにな
る。The condenser side cap 12 and the cooling fin 18 of the lamp 1 as a light source device in such an exposure apparatus.
Is configured to fit within the light-shielding region R shown in FIG. 3, but this condition is such that the bright spot of the lamp 1 and the first focus 21 of the condenser mirror 2 are as shown in FIG. When the lamp 1 is arranged at a position decentered (laterally displaced) with respect to the condenser mirror 2 in FIG.
There is a possibility that 8 does not fit within the light-shielding region R. Thus, the bright spot of the lamp 1 and the first focus 21 of the condenser mirror 2
In the case of the exposure apparatus, the illumination light emitted from the lamp 1 and reflected by the condenser mirror 2 is not condensed at the second focus position 22, so that the state on the mask 51 Irradiance unevenness occurs in the irradiation area on the wafer 54, and the light amount detection sensor 41 shows a decrease in the light amount due to a loss in the optical path.
【0033】そこで、本実施例における光源装置におい
ては、このような性質を利用して、ランプ1と集光ミラ
ー2との相対位置を調整しうるように構成することによ
り、上記の問題に対応することができる。すなわち、露
光装置においては、集光ミラー2はその第2焦点位置2
2が露光装置内のコリメータレンズ34の焦点位置と一
致するように位置決めされているため、ランプ1を光源
装置内に設置された移動調整可能なランプステージ(不
図示)に搭載して、ランプステージを介してランプ1を
集光ミラー2に対して移動可能に調整することができる
ように構成する。Therefore, in the light source device according to the present embodiment, by utilizing such a property, it is possible to adjust the relative position between the lamp 1 and the condenser mirror 2 to solve the above problem. can do. That is, in the exposure apparatus, the condenser mirror 2 has the second focus position 2
2 is positioned so as to coincide with the focal position of the collimator lens 34 in the exposure apparatus, the lamp 1 is mounted on a movable and adjustable lamp stage (not shown) installed in the light source apparatus. The lamp 1 can be movably adjusted with respect to the condenser mirror 2 via the.
【0034】ランプ1は、ランプ電源60によって点灯
されるとともに、ランプステージ(不図示)によってメ
モリ62に記憶された規定位置へ位置決めされ、このと
きの投光量検知センサ43の出力値がランプステージの
位置座標とともにメモリ62内に記憶される。次に、ラ
ンプステージによってランプ1を水平方向および垂直方
向に所定ピッチだけ移動させて、ランプ位置毎に投光量
検知センサ43の出力を記憶して、最大光量を得るため
のランプ位置を推定する。次に、像面照度計55はウエ
ハ54面上の露光エリア内での露光光の分布を上記ラン
プステージの位置毎に記憶し、それぞれの位置における
像面照度のムラを算出・記憶して、前記のムラが最小と
なるステージ座標を推定し、最大光量を得られる座標位
置と像面の照度ムラが最小となる座標に重み付け係数を
かけて中間位置を算出して、ランプステージの最適位置
を決定する。The lamp 1 is turned on by the lamp power source 60 and is positioned at a specified position stored in the memory 62 by a lamp stage (not shown), and the output value of the projection amount detection sensor 43 at this time is output from the lamp stage. It is stored in the memory 62 together with the position coordinates. Next, the lamp 1 moves the lamp 1 horizontally and vertically by a predetermined pitch by the lamp stage, stores the output of the light projection amount detection sensor 43 for each lamp position, and estimates the lamp position for obtaining the maximum light amount. Next, the image plane illuminometer 55 stores the distribution of the exposure light in the exposure area on the surface of the wafer 54 for each position of the lamp stage, calculates and stores the unevenness of the image plane illuminance at each position, Estimate the stage coordinates where the above unevenness is the minimum, calculate the intermediate position by multiplying the coordinate position where the maximum light amount is obtained and the coordinates where the illuminance unevenness on the image surface is the minimum by calculating the optimum position of the lamp stage. decide.
【0035】このようなランプ1の位置調整は、ランプ
1の寿命による交換時毎に、あるいは、定期的な点検時
期毎に行うことができ、常にランプ1と集光ミラー2と
の相対位置が一定に保たれるように調整することができ
る。さらに、ランプ1の出力が2.5kWを超えるよう
な高出力ランプの場合においては、ランプの寿命内にお
いても、陽極電極15は陰極電極16が点灯中に損耗を
起こし、電極間隔が変化することによって輝点の位置に
変化が生じる場合がある。このような場合には、ランプ
1と集光ミラー2の相対位置に変化が生じなくとも、ラ
ンプ1の輝点と集光ミラー2の第1焦点21との相対位
置がずれていることになるため、上記のようなランプ1
の位置調整は、ランプの寿命よりも短い間隔で定期的に
行われることが望ましい。Such a position adjustment of the lamp 1 can be performed every replacement of the lamp 1 due to its life, or at every regular inspection time, and the relative position between the lamp 1 and the condenser mirror 2 is always maintained. It can be adjusted to remain constant. Further, in the case of a high-power lamp whose output of the lamp 1 exceeds 2.5 kW, the anode electrode 15 may be worn during the life of the lamp while the cathode electrode 16 is lighting, and the electrode interval may change. May change the position of the bright spot. In such a case, even if the relative position between the lamp 1 and the condenser mirror 2 does not change, the relative position between the bright spot of the lamp 1 and the first focal point 21 of the condenser mirror 2 is displaced. Therefore, the lamp 1 as described above
It is desirable that the position adjustment is performed periodically at intervals shorter than the life of the lamp.
【0036】また、前述した実施例におけるランプ1に
おいては、冷却フィン18は、遮光領域Rに合わせて、
すなわち、集光ミラー2の集光光束の形状に合わせて形
成され、図1および図2に示すように、ランプ1のバル
ブ11側の冷却フィンの外径が大きく、バルブ11から
離れるほどに外径が小さくなっている。このような構造
によって、冷却フィン18からの放熱はバルブ11側が
大きくなるため、このランプ1を搭載した光源装置にお
いては、冷却フィン18に冷風等の冷媒を吹き付けるた
めに使用される冷却ノズル28は、図4に示すように、
複数のノズル口28a〜28fを設けて、それぞれの口
径を変更し、バルブ11に近い側の冷却フィン18には
吹き付け量を大きくして放熱量に応じた冷却を行うこと
によって、放熱効果を一層促進させることが可能とな
る。また、冷媒の吹き付け量を変化させる手段として、
ノズルの数や冷媒の圧力、流量を吹き付ける場所毎に変
えても、同様の効果を得ることができる。Further, in the lamp 1 in the above-described embodiment, the cooling fins 18 are aligned with the light shielding region R,
That is, the cooling fin is formed according to the shape of the condensed light flux of the condenser mirror 2, and as shown in FIGS. 1 and 2, the outer diameter of the cooling fin on the bulb 11 side of the lamp 1 is large, and the farther the bulb 11 is, the outer The diameter is getting smaller. With such a structure, heat radiation from the cooling fins 18 increases on the bulb 11 side. Therefore, in the light source device in which the lamp 1 is mounted, the cooling nozzles 28 used for blowing the cooling fins 18 with a refrigerant such as cold air are not provided. , As shown in FIG.
A plurality of nozzle openings 28a to 28f are provided, the diameters of the nozzle openings 28a to 28f are changed, and the cooling fins 18 on the side closer to the valve 11 are increased in the amount of spraying to perform cooling according to the amount of heat dissipation, thereby further improving the heat dissipation effect. It can be promoted. Further, as a means for changing the spraying amount of the refrigerant,
The same effect can be obtained even if the number of nozzles, the pressure of the refrigerant, and the flow rate are changed for each location.
【0037】さらに、光源装置のランプ1の発光に際し
て、陽極電極15および陰極電極16は、当然のことな
がら、バルブ11以上に温度が上昇して赤熱状態となる
ために、両電極15、16からは前述した放射光とは別
に熱線が放射されている。この熱線の発生源である陽極
電極15は一般に10mm以上の大きさとなっているた
めに、図3に示される点光源の場合の光束とは異なる経
路で熱線が拡散するため、集光側口金12および冷却フ
ィン18は、前記熱線輻射を受けて温度が上昇する可能
性が高い。このような熱線の輻射による影響を少なくす
るために、集光ミラー2の反射面に施される反射コーテ
ィングを熱線透過型のものとして、集光ミラー2による
口金側への熱線反射を少なくすることが望ましく、ま
た、口金12および冷却フィン18についても、バルブ
11側に面した面19の反射率を高くすることによっ
て、照射された熱線を反射するような形態とすることが
望ましい。Further, when the lamp 1 of the light source device emits light, the anode electrode 15 and the cathode electrode 16 naturally rise in temperature above the bulb 11 and become in a red heat state. A heat ray is emitted separately from the above-mentioned radiant light. Since the anode electrode 15 that is the source of this heat ray is generally 10 mm or more in size, the heat ray diffuses in a path different from the light flux in the case of the point light source shown in FIG. And, the cooling fins 18 are likely to increase in temperature due to the heat radiation. In order to reduce the influence of such radiation of heat rays, the reflection coating applied to the reflecting surface of the condenser mirror 2 is of a heat ray transmissive type to reduce the heat ray reflection to the base side by the condenser mirror 2. It is desirable that the spinneret 12 and the cooling fins 18 also have a configuration in which the heat rays emitted are reflected by increasing the reflectance of the surface 19 facing the bulb 11.
【0038】[0038]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
水銀放電ランプの発光部から発せられる放射光が集光ミ
ラーの反射面で反射して集光ミラーの第2焦点に集光す
るまでの光束を放熱用の冷却フィンや口金部で遮ること
がなく、ランプから発せられる光束を照明光として有効
に利用することができ、照明光の利用率をほとんど低下
させることがない。さらに、ランプの口金部に取付けら
れる冷却フィンの表面積を最大限に大きくすることが可
能となり、口金部の放熱効果を高めて、口金部の過熱に
よって発生する封止管部のクラック等の損傷やランプの
破壊を防止することができる。As described above, according to the present invention,
Radiant light emitted from the light emitting part of a mercury discharge lamp is not reflected by the cooling fins for heat dissipation or the base part until the light beam that is reflected by the reflecting surface of the collecting mirror and converges at the second focal point of the collecting mirror. The luminous flux emitted from the lamp can be effectively used as the illumination light, and the utilization rate of the illumination light is hardly reduced. Furthermore, it is possible to maximize the surface area of the cooling fins attached to the base part of the lamp, enhance the heat dissipation effect of the base part, and prevent damage such as cracks in the sealing tube caused by overheating of the base part. The destruction of the lamp can be prevented.
【0039】さらに、冷却手段から冷媒(冷却エアー)
をランプの口金部の冷却フィンに吹き付けて強制冷却を
行うことにより、集光側に位置するランプの口金や封止
管部の温度をさらに効果的に低下させることができ、ラ
ンプの性能を有効に利用でき、ランプから発する照明光
を効率よくかつ安全に被照射物へ伝達することができ
る。Further, a cooling medium (cooling air) is supplied from the cooling means.
The temperature of the lamp base and sealing tube located on the light-collecting side can be reduced more effectively by spraying the cooling fins on the cooling fins of the lamp base for more effective cooling. In addition, the illumination light emitted from the lamp can be efficiently and safely transmitted to the irradiation object.
【図1】本発明に係る水銀放電ランプおよび集光ミラー
を備えた光源装置を一部破断して示す構成図である。FIG. 1 is a partially cutaway view showing a light source device including a mercury discharge lamp and a condenser mirror according to the present invention.
【図2】本発明に係る水銀放電ランプを一部破断して示
す側面図である。FIG. 2 is a side view showing the mercury discharge lamp according to the present invention with a part thereof cut away.
【図3】本発明に係る光源装置に使用される集光ミラー
の形状および特性を説明するための模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the shape and characteristics of a condenser mirror used in the light source device according to the present invention.
【図4】本発明の光源装置に用いる冷却ノズルの一例を
説明するための概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining an example of a cooling nozzle used in the light source device of the present invention.
【図5】本発明に係る光源装置を搭載した投影露光装置
を示す概略構成図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a projection exposure apparatus equipped with a light source device according to the present invention.
【図6】従来の水銀放電ランプおよび集光ミラーを備え
た光源装置を一部破断して示す構成図である。FIG. 6 is a partially cutaway view showing a light source device including a conventional mercury discharge lamp and a condenser mirror.
【図7】(a)および(b)は、従来の放電ランプに用
いられている冷却フィンの形状を示す斜視図である。7A and 7B are perspective views showing the shape of a cooling fin used in a conventional discharge lamp.
1 水銀放電ランプ(ランプ) 2 集光ミラー 11 バルブ 11a 膨出部 11b、11c 封止管部 12 (集光側)口金 13 口金 15 陽極電極 16 陰極電極 18 冷却フィン 20 楕円(面) 21 第1焦点 22 第2焦点 23 開口部 25、26 光路 28 冷却ノズル 28a〜28f ノズル口 29 冷却エアー(冷媒) 31 シャッタ羽根 43 投光量検知センサ 51 マスク 54 ウエハ 55 像面照度計 60 ランプ電源 61 露光量制御系 62 メモリ 1 Mercury discharge lamp (lamp) 2 Focusing mirror 11 valves 11a bulge 11b, 11c Sealing tube section 12 (Condenser side) Base 13 clasp 15 Anode electrode 16 Cathode electrode 18 cooling fins 20 ellipse (face) 21 First focus 22 Second focus 23 opening 25, 26 optical path 28 Cooling nozzle 28a-28f Nozzle mouth 29 Cooling air (refrigerant) 31 shutter blades 43 Light intensity detection sensor 51 mask 54 wafers 55 Image plane illuminometer 60 lamp power supply 61 Exposure control system 62 memory
Claims (2)
使用されるランプであって、該ランプの口金部に冷却用
のフィンを具備するランプにおいて、前記冷却用のフィ
ンは、前記集光ミラー内に形成されたランプ挿入用の開
口部と前記集光ミラーの集光点とを結んでなす立体角に
概ね等しい外形、あるいは、前記立体角内に収まる寸法
以下としたことを特徴とするランプ。1. A lamp used by being arranged in a condenser mirror in a light source device, wherein the lamp has a fin for cooling at its base, wherein the cooling fin is An outer shape that is approximately equal to a solid angle formed by connecting a lamp insertion opening formed in the optical mirror and a condensing point of the condensing mirror, or a dimension that is less than or equal to a size that fits within the solid angle. A lamp to
置であって、前記ランプの口金部に備えた冷却用のフィ
ンに対して冷却用媒体を吹き付けて強制冷却を行うこと
を特徴とする光源装置。2. A light source device equipped with the lamp according to claim 1, wherein a cooling medium is blown onto a cooling fin provided in a base portion of the lamp for forced cooling. Light source device.
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Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7504729B2 (en) * | 2005-03-02 | 2009-03-17 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device with extraction electrode |
| WO2010130544A1 (en) * | 2009-05-15 | 2010-11-18 | Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung | High-pressure discharge lamp having cooling element |
| US8531093B2 (en) | 2006-09-01 | 2013-09-10 | Nikon Corporation | Discharge lamp, light source apparatus, exposure apparatus, and exposure apparatus manufacturing method |
| US20130271945A1 (en) | 2004-02-06 | 2013-10-17 | Nikon Corporation | Polarization-modulating element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method |
| US9341954B2 (en) | 2007-10-24 | 2016-05-17 | Nikon Corporation | Optical unit, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method |
| US9423698B2 (en) | 2003-10-28 | 2016-08-23 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus and projection exposure apparatus |
| US9678437B2 (en) | 2003-04-09 | 2017-06-13 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus having distribution changing member to change light amount and polarization member to set polarization in circumference direction |
| US9678332B2 (en) | 2007-11-06 | 2017-06-13 | Nikon Corporation | Illumination apparatus, illumination method, exposure apparatus, and device manufacturing method |
| US9885872B2 (en) | 2003-11-20 | 2018-02-06 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method with optical integrator and polarization member that changes polarization state of light |
| US9891539B2 (en) | 2005-05-12 | 2018-02-13 | Nikon Corporation | Projection optical system, exposure apparatus, and exposure method |
| US10101666B2 (en) | 2007-10-12 | 2018-10-16 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method |
| CN112539402A (en) * | 2020-12-11 | 2021-03-23 | 郭芳 | Over-temperature protection device for parallel LED lamp |
| CN115202157A (en) * | 2021-04-12 | 2022-10-18 | 佳能株式会社 | Lamp, light source device, exposure apparatus, and article manufacturing method |
| US12066759B2 (en) | 2020-10-02 | 2024-08-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Light source apparatus, exposure apparatus, and article manufacturing method |
| US12306387B2 (en) | 2021-12-06 | 2025-05-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Light source apparatus, lithography apparatus, and article manufacturing |
-
2001
- 2001-07-04 JP JP2001202897A patent/JP2003017003A/en active Pending
Cited By (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9678437B2 (en) | 2003-04-09 | 2017-06-13 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus having distribution changing member to change light amount and polarization member to set polarization in circumference direction |
| US9885959B2 (en) | 2003-04-09 | 2018-02-06 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus having deflecting member, lens, polarization member to set polarization in circumference direction, and optical integrator |
| US9423698B2 (en) | 2003-10-28 | 2016-08-23 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus and projection exposure apparatus |
| US9760014B2 (en) | 2003-10-28 | 2017-09-12 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus and projection exposure apparatus |
| US10281632B2 (en) | 2003-11-20 | 2019-05-07 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method with optical member with optical rotatory power to rotate linear polarization direction |
| US9885872B2 (en) | 2003-11-20 | 2018-02-06 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method with optical integrator and polarization member that changes polarization state of light |
| US20130271945A1 (en) | 2004-02-06 | 2013-10-17 | Nikon Corporation | Polarization-modulating element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method |
| US10007194B2 (en) | 2004-02-06 | 2018-06-26 | Nikon Corporation | Polarization-modulating element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method |
| US10241417B2 (en) | 2004-02-06 | 2019-03-26 | Nikon Corporation | Polarization-modulating element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method |
| US10234770B2 (en) | 2004-02-06 | 2019-03-19 | Nikon Corporation | Polarization-modulating element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method |
| US7504729B2 (en) * | 2005-03-02 | 2009-03-17 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device with extraction electrode |
| US9891539B2 (en) | 2005-05-12 | 2018-02-13 | Nikon Corporation | Projection optical system, exposure apparatus, and exposure method |
| US8531093B2 (en) | 2006-09-01 | 2013-09-10 | Nikon Corporation | Discharge lamp, light source apparatus, exposure apparatus, and exposure apparatus manufacturing method |
| US8704431B2 (en) | 2006-09-01 | 2014-04-22 | Nikon Corporation | Discharge lamp, light source apparatus, exposure apparatus, and exposure apparatus manufacturing method |
| US10101666B2 (en) | 2007-10-12 | 2018-10-16 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method |
| US9857599B2 (en) | 2007-10-24 | 2018-01-02 | Nikon Corporation | Optical unit, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method |
| US9341954B2 (en) | 2007-10-24 | 2016-05-17 | Nikon Corporation | Optical unit, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method |
| US9678332B2 (en) | 2007-11-06 | 2017-06-13 | Nikon Corporation | Illumination apparatus, illumination method, exposure apparatus, and device manufacturing method |
| KR101758278B1 (en) * | 2009-05-15 | 2017-07-14 | 오스람 게엠베하 | Highpressure discharge lamp having cooling element |
| US8519623B2 (en) | 2009-05-15 | 2013-08-27 | Osram Gmbh | High-pressure discharge lamp having a cooling element |
| WO2010130544A1 (en) * | 2009-05-15 | 2010-11-18 | Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung | High-pressure discharge lamp having cooling element |
| US12066759B2 (en) | 2020-10-02 | 2024-08-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Light source apparatus, exposure apparatus, and article manufacturing method |
| CN112539402A (en) * | 2020-12-11 | 2021-03-23 | 郭芳 | Over-temperature protection device for parallel LED lamp |
| JP2022162413A (en) * | 2021-04-12 | 2022-10-24 | キヤノン株式会社 | LAMP, LIGHT SOURCE DEVICE, EXPOSURE DEVICE, AND PRODUCT MANUFACTURING METHOD |
| CN115202157A (en) * | 2021-04-12 | 2022-10-18 | 佳能株式会社 | Lamp, light source device, exposure apparatus, and article manufacturing method |
| US11586117B2 (en) | 2021-04-12 | 2023-02-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Lamp, light source device, exposure apparatus, and article manufacturing method |
| JP7645690B2 (en) | 2021-04-12 | 2025-03-14 | キヤノン株式会社 | LAMP, LIGHT SOURCE DEVICE, EXPOSURE DEVICE, AND ARTICLE MANUFACTURING METHOD |
| US12306387B2 (en) | 2021-12-06 | 2025-05-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Light source apparatus, lithography apparatus, and article manufacturing |
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