光源裝置以及具有光源裝置的曝光裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及能夠用于投影儀、曝光裝置等的光源裝置，尤其涉及作為光源使用的放電燈的配置、或針對(duì)放電燈的光量/照明控制。
【背景技術(shù)】
[0002]在投影儀、曝光裝置等中，使用了具有高亮度且小型、直徑較小的短弧型放電燈的光源裝置。光源裝置具有反射面為旋轉(zhuǎn)拋物面的碗狀的反射鏡，來(lái)自放電燈的光借助反射鏡而朝規(guī)定方向照射。尤其是，在提高發(fā)光強(qiáng)度的情況下，組裝出設(shè)置有多個(gè)由放電燈和反射鏡構(gòu)成的燈單元的多燈式光源裝置。
[0003]在燈單元中，構(gòu)成為沿著反射鏡的中心軸安裝放電燈，利用反射鏡將從放電管朝徑向放射的光導(dǎo)向一個(gè)方向，以放電燈的電弧輝點(diǎn)位置與反射鏡的焦點(diǎn)位置實(shí)質(zhì)一致的方式，同軸地固定放電燈(例如參照專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。
[0004]關(guān)于放電燈的光量調(diào)節(jié)，已知有使放電燈的位置沿著反射鏡的中心軸平行移動(dòng)的光源裝置(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。在此，在投影儀裝置內(nèi)安裝有能夠沿軸向移動(dòng)的放電燈。為了防止在點(diǎn)亮中產(chǎn)生的熱的影響，使放電燈的輝點(diǎn)位置從反射鏡的焦點(diǎn)位置錯(cuò)開(kāi)，來(lái)調(diào)節(jié)從反射鏡射出的光量。
[0005]另一方面，在曝光裝置中，要求照射高亮度且恒定照度的光。因此，在曝光作業(yè)中斷時(shí)，使用測(cè)光裝置計(jì)測(cè)照度，調(diào)節(jié)對(duì)放電燈的供給功率，進(jìn)行恒定照度點(diǎn)亮控制(例如參照專(zhuān)利文獻(xiàn)3)。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0008]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2006-147362號(hào)公報(bào)
[0009]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2010-072571號(hào)公報(bào)
[0010]專(zhuān)利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)2009-205025號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]發(fā)明所要解決的課題
[0012]在使放電燈長(zhǎng)時(shí)間點(diǎn)亮?xí)r，由于鹵素氣體等稀有氣體的放電管內(nèi)對(duì)流的影響等，電極前端部發(fā)生變形，電弧輝點(diǎn)位置逐漸變動(dòng)。其結(jié)果是，電弧輝點(diǎn)從反射鏡焦點(diǎn)位置錯(cuò)開(kāi)。該電弧輝點(diǎn)變動(dòng)使燈照度快速下降，使燈壽命縮短。
[0013]因此，要求即使長(zhǎng)時(shí)間地使用放電燈、照度也不會(huì)下降的放電燈的配置結(jié)構(gòu)。
[0014]另一方面，在曝光裝置等中，進(jìn)行恒定照度點(diǎn)亮控制，在該情況下，在燈的照度因放電管、電極的消耗等而下降時(shí)，使燈功率也相應(yīng)地增加。該控制會(huì)持續(xù)到接近燈壽命、達(dá)到燈功率上限值為止。因此，為了延長(zhǎng)燈壽命，期望盡可能抑制燈點(diǎn)亮起動(dòng)時(shí)的燈功率。
[0015]但是，在抑制初始起動(dòng)時(shí)的燈功率時(shí)，電弧輝點(diǎn)位置有可能不規(guī)則地變動(dòng)，產(chǎn)生閃爍，照度變得不穩(wěn)定。因此，需要以一定值以上的功率進(jìn)行點(diǎn)亮。此外，功率值因燈個(gè)體差異而不同，因此，在多燈式光源裝置等中，為了在全部燈中防止產(chǎn)生閃爍，需要以更大的功率使燈初始起動(dòng)。
[0016]因此，需要抑制放電燈點(diǎn)亮期間內(nèi)的照度下降，使供給功率的上升盡可能平緩。
[0017]用于解決課題的手段
[0018]本發(fā)明的光源裝置具有:至少I(mǎi)個(gè)放電燈，所述至少I(mǎi)個(gè)放電燈具有以使電極軸與燈中心軸一致的方式在放電管內(nèi)相對(duì)配置的電極對(duì)；以及至少I(mǎi)個(gè)反射鏡，所述至少I(mǎi)個(gè)反射鏡具備具有焦點(diǎn)的凹形反射面，將來(lái)自所述放電燈的光導(dǎo)向一個(gè)方向。
[0019]例如，放電燈為包含0.2mg/mm3以上的水銀的高亮度短弧型燈，能夠用于投影儀、曝光裝置等。此外，可以單體地使用由I個(gè)放電燈、和I個(gè)反射鏡構(gòu)成的燈部，也可以構(gòu)成配置有多個(gè)燈部的多燈式光源裝置。
[0020]在本發(fā)明中，放電燈沿著反射鏡中心軸被配置，并且，從基準(zhǔn)位置起沿著與反射鏡中心軸垂直的方向隔開(kāi)規(guī)定的距離間隔。此處，基準(zhǔn)位置是指如下位置:使放電燈中心軸與反射鏡中心軸一致且使電弧輝點(diǎn)與反射鏡焦點(diǎn)位置相符時(shí)的位置，即相對(duì)于以往的放電燈的軸向以及垂直方向而設(shè)定的位置。因此，在沿水平方向配置放電燈的情況下，以燈中心軸相比反射鏡中心軸位于鉛直下方的方式，偏移配置放電燈。另外，也可以不嚴(yán)格地與反射鏡中心軸垂直(90° )，可以不是反射鏡中心軸向，而相對(duì)于垂直方向?yàn)橐欢ǔ潭取?br>[0021]放電燈從反射鏡中心軸沿著垂直方向偏移配置，由此，隨著長(zhǎng)時(shí)間地點(diǎn)亮燈，電弧輝點(diǎn)朝鉛直上方移動(dòng)。因此，適當(dāng)調(diào)節(jié)光源裝置的配置，使放電燈變?yōu)樗剑纱?，抑制照度下降，使燈壽命延長(zhǎng)。
[0022]另外，關(guān)于放電燈，可以相對(duì)于反射鏡中心軸嚴(yán)格地平行配置，或者，可以在電弧輝點(diǎn)朝位于反射鏡中心軸上的焦點(diǎn)方向移動(dòng)的限度內(nèi)，將放電燈設(shè)為大致平行的偏移配置。此外，可以為嚴(yán)格地沿著反射鏡中心軸的垂直線上隔開(kāi)的位置，或者，也可以沿著大致垂直的線偏移配置。
[0023]例如，能夠在0.3mm?0.6mm的范圍內(nèi)設(shè)定支承電極對(duì)的電極支承棒的直徑，在該情況下，燈中心軸能夠設(shè)定為從反射鏡中心軸隔開(kāi)電極支承棒直徑的5%?45%的距離間隔的位置。尤其是，能夠使燈中心軸從反射鏡中心軸隔開(kāi)電極支承棒直徑的10%?35%，乃至20%?25%的距離間隔。
[0024]為了降低來(lái)自反射鏡的輻射熱，可以設(shè)置I個(gè)開(kāi)口部。例如，可以將光源裝置設(shè)置成，將放電燈水平配置，使開(kāi)口部定位于燈鉛直下方側(cè)。此外，在由放電燈和所述反射鏡構(gòu)成的多個(gè)燈彼此相鄰配置的情況下，可以在四個(gè)方向設(shè)置4個(gè)開(kāi)口部。
[0025]此外，本發(fā)明的光源裝置能夠具有通過(guò)調(diào)節(jié)放電燈的功率來(lái)進(jìn)行恒定照度點(diǎn)亮控制的照明控制部。而且，照明控制部在燈初始起動(dòng)時(shí)，能夠以比初始極限功率值大規(guī)定量的功率值來(lái)驅(qū)動(dòng)放電燈，所述初始極限功率值與不產(chǎn)生閃爍的初始極限光量對(duì)應(yīng)。此處，不產(chǎn)生閃爍的初始極限光量表示可視為燈發(fā)光穩(wěn)定的范圍的最少極限光量，初始極限功率值表示根據(jù)不產(chǎn)生閃爍的初始極限光量而提供的功率值。
[0026]在配置為燈中心軸相比反射鏡中心軸位于鉛直下方的情況下，與未偏移配置的現(xiàn)有的燈相比，燈點(diǎn)亮開(kāi)始時(shí)的初始極限功率值變高，而在本發(fā)明中，以比該功率值更高的功率值來(lái)驅(qū)動(dòng)燈。
[0027]在現(xiàn)有的放電燈中，在進(jìn)行恒定照度點(diǎn)亮控制時(shí)，燈功率隨著點(diǎn)亮?xí)r間的經(jīng)過(guò)而增加，因此，要盡可能抑制點(diǎn)亮起動(dòng)時(shí)的功率值，而在本發(fā)明中，以在以往未設(shè)想的功率值開(kāi)始點(diǎn)亮燈。因此，點(diǎn)亮起動(dòng)時(shí)的功率值比較高，而隨著點(diǎn)亮?xí)r間經(jīng)過(guò)，電弧輝點(diǎn)逐漸靠近反射鏡中心軸，因此，即使持續(xù)進(jìn)行恒定照度點(diǎn)亮，功率增加率也被抑制。而且，點(diǎn)亮起動(dòng)時(shí)的功率較高，因此，能夠迅速而無(wú)閃爍地轉(zhuǎn)入穩(wěn)定點(diǎn)亮狀態(tài)。
[0028]例如，在光源裝置具有多個(gè)放電燈和多個(gè)反射鏡、即在配置有多個(gè)由放電燈和反射鏡構(gòu)成的燈部的多燈式光源裝置的情況下，照明控制部在燈初始起動(dòng)時(shí)，能夠以比多個(gè)放電燈各自的初始極限功率值中的最大的初始極限功率值大的功率值來(lái)驅(qū)動(dòng)放電燈。由于以最大功率值進(jìn)行發(fā)光，因此，能夠在任意一個(gè)放電燈中防止產(chǎn)生閃爍。
[0029]另一方面，本發(fā)明的另一方式中的曝光裝置是具有上述光源裝置的曝光裝置，其具有:光量測(cè)量部，其測(cè)量向曝光對(duì)象區(qū)照射的投影光的光量；光調(diào)制元件陣列，其具有二維地排列的多個(gè)光調(diào)制元件，將來(lái)自光源裝置的照明光投影到被描繪體的曝光對(duì)象區(qū)；以及光量調(diào)節(jié)部，其能夠通過(guò)對(duì)放電燈的供給功率的控制，執(zhí)行投影光的恒定照度點(diǎn)亮控制，并且，控制多個(gè)光調(diào)制元件，調(diào)節(jié)投影光的光量。例如，放電燈被配置為燈中心軸相比反射鏡中心軸位于鉛直下方。
[0030]而且，光量調(diào)節(jié)部通過(guò)從燈初始起動(dòng)起，在規(guī)定期間內(nèi)，設(shè)定不使用的光調(diào)制元件，減少投影光的光量。此處，“不使用”表示:關(guān)于能夠用于投影的有效光調(diào)制元件，不是根據(jù)描繪圖案、描繪位置而不使用，而是針對(duì)曝光動(dòng)作未實(shí)際使用。此外，規(guī)定期間是從初始起動(dòng)開(kāi)始起、燈發(fā)光的不穩(wěn)定持續(xù)的一定期間，可以定為幾個(gè)小時(shí)?幾十小時(shí)。在經(jīng)過(guò)了規(guī)定期間后，光調(diào)制元件的投影光量減少結(jié)束，通過(guò)有效的光調(diào)制元件進(jìn)行描繪處理。
[0031]光量調(diào)節(jié)部能夠設(shè)定表示能夠用于投影的全部有效光調(diào)制元件中的、實(shí)際進(jìn)行使用的比例的使用率，從而使投影光量減少。例如，光量調(diào)節(jié)部將不使用的光調(diào)制元件設(shè)定為相對(duì)于光調(diào)制元件排列區(qū)域大致均勻的分布且不規(guī)則的分布。此處，“大致均勻的分布”且“不規(guī)則的分布”是指如下分布狀態(tài):從光調(diào)制元件排列區(qū)域整體觀察，不使用的光調(diào)制元件以大致均等的間隔均勻地分散、散開(kāi)，不存在局部的偏置、部分空白的部分，另一方面，在整個(gè)排列區(qū)域中是不規(guī)則的排列。其近似于如下分布狀態(tài):分別使以等間隔規(guī)則地排列的不使用的光調(diào)制元件的排列微微錯(cuò)開(kāi)。
[0032]為了進(jìn)行恒定照度點(diǎn)亮控制，在DMD等光調(diào)制元件陣列成為掩模/濾光器而使投影光量減少時(shí)，功率值增加。另一方面，通過(guò)放電燈的偏移配置，電弧輝點(diǎn)接近反響中心