JP2003017003A - ランプおよび光源装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【符号の説明】

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

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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ランプ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の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
   を特徴とする光源装置。