专利名称：光照射装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在半导体元件及印刷基板、液晶基板等的制造用的曝光装置中使用的 光照射装置，特别涉及在该光照射装置中具备通过冷却风实现的将灯和聚光镜有效地冷却 的机构的光照射装置。
背景技术：
作为在半导体元件及印刷基板、液晶显示基板的曝光装置中使用的光源，使用短 弧型放电灯、例如几kW到几十kW的大型超高压水银灯。在图7中，表示作为上述曝光装置的光照射部使用的、以往的光照射装置的结构 的一例。光照射装置30具备由短弧型的灯1、椭圆聚光镜2等构成的光源部10、第1平面 镜13、集成透镜14、第2平面镜16、准直透镜17等。短弧型的放电灯1配置为，使发光点处于椭圆聚光镜2的第一焦点，被从灯点亮电 源11供给电力而点亮。从灯1放射的光被形成在聚光镜2的内侧的反射面反射，从该图上 侧的开口射出。从聚光镜2的开口射出的光被第1平面镜13反射，聚光在聚光镜2的第二焦点 上。在第二焦点上，配置有使光照射面上的照度分布变得均勻的集成透镜14(也称作复眼 透镜)。从集成透镜14射出的光经由闸门机构15被第2平面镜16折回，入射到使光成为 平行光的准直透镜17中，成为平行光而从光照射装置30射出，照射在光照射面18上。另 夕卜，也可以代替准直透镜17而使用准直镜。将灯1及聚光镜2冷却的冷却风被从冷却风引入口 IOa引入，被排气风扇20从排 气口 19排气。在图8中表示具备灯1和聚光镜2的光源部10的放大图。使用该图对灯和聚光 镜的支撑结构进行说明。聚光镜2配置为，使将反射的光射出的开口朝上。聚光镜2被置于聚光镜支撑板 3的上方。聚光镜支撑板3经由弹簧3a安装在框架6上。通过该弹簧3a，在聚光镜支撑板 3上作用着要将聚光镜2向该图上方向抬起的力。聚光镜支撑板3上的聚光镜2被该弹簧3a的力推压在聚光镜2的开口推压的聚 光镜推压板7上。在与聚光镜2的开口相反侧形成有贯通孔2a。聚光镜2在该贯通孔2a 的周边部被聚光镜支撑板3支撑。另外，在聚光镜支撑板3上，也形成有与贯通孔2a相同 直径的贯通孔3c。另外，作为这样关于将开口朝上配置的聚光镜2的支撑结构的现有技术，有专利 文献1。安装在聚光镜内的短弧型的灯1将灯1的轴穿通到上述贯通孔2a中，固定支撑在 设于聚光镜2的外侧背后的台座4上。
该台座4安装在光照射装置的灯轴调节机构5上。灯轴调节机构5具备使灯1沿 XYZ方向移动的台。通过使灯轴调节机构5移动而进行调节，以使灯1的发光点处于聚光镜 2的第一焦点。此外，台座4连接在灯点亮电源11上。在固定于台座4上的一侧的电极上经由该 台座4、在另一聚光镜2的开口侧的电极上安装来自灯电源11的供电线11a，经由该线进行 向灯1的电力供 给。利用图7和图8对灯1和聚光镜2的冷却进行说明。另夕卜，在图8中，仅在图的左 侧表示了冷却风的流动，但在图的右侧也产生同样的风的流动。另外，实际上冷却风在灯和 聚光镜的整个周围流动。灯1和聚光镜2由于在点亮时为高温，所以被冷却风冷却。冷却风被从形成在光 照射装置30的聚光镜2的背后的冷却风引入口 IOa引入到内部中。将灯1和聚光镜2冷却后的冷却风被从形成在光照射装置30的聚光镜2的开口 侧的排气口 19排气。在排气口 19上，经由管道安装有排气风扇20。被从冷却风引入口 IOa引入的冷却风如图8所示，被分为以下的两部分而流动。一 部分是由图中的(a)表示的、从聚光镜2的贯通孔2a进入到聚光镜2的内侧而朝向排气口 19的流。另一部分是由(b)表示的围绕聚光镜2的外侧朝向排气口 19的流。另外，在专利文献2中，提出了具备调节灯的冷却风量的机构和控制冷却风调节 机构而变更冷却风量的控制机构的曝光装置。专利文献1日本特开2000-40655号公报专利文献2日本特开2008-58899号公报冷却风不仅用于灯1、还用于聚光镜2的冷却。在光照射装置被作为曝光装置的 光照射部使用的情况下，聚光镜2使用在玻璃上蒸镀着不反射曝光不需要的可视光及红外 光、而仅反射曝光需要的紫外线的蒸镀膜的反射镜的情况较多。在使用这样的蒸镀膜反射镜的情况下，需要将反射镜的温度保持为作为蒸镀膜的 耐热温度的例如350°C以下，以使蒸镀膜不会脱落。相对于此，称作灯的封体的发光管的部 分的点亮中的最适合温度被称为650°C 750°C。因此，如果聚光镜2不进行冷却，则通过来自灯1的封体的辐射热等使温度上升， 例如成为350°C以上，有发生蒸镀膜脱落等的不良状况的情况。即，聚光镜2必须保持为比灯1低的温度，与灯1相比需要更重点地将聚光镜2进 行冷却。特别是，由于聚光镜2的灯1通过的贯通孔2a的附近的部分最接近于灯1的发光 部分，所以温度容易变高。因而，必须将冷却风对聚光镜2的贯通孔2a的附近供给较多的量。但是，在现有的光照射装置中，如果详细地调查流过光源部10的冷却风的风量， 则可知，从图8所示的(a)的从聚光镜2的贯通孔2a进入到聚光镜2的内侧而流动的风的 风量与(b)的围绕聚光镜2的外侧流动的风的风量的比例约是2 3，此外，(a)的从聚光 镜2的贯通孔2a进入到聚光镜2的内侧的冷却风的大部分沿着灯的表面流动，被用于将灯 冷却，聚光灯的冷却实质上是通过(b)的围绕聚光镜2的外侧流动的风进行的。在这样的冷却风的比例中，如果为了将聚光镜2充分冷却而使风量变多，则相应 地灯1的冷却风也增加，所以灯1成为上述所示的适当的温度范围(650°C 750°C )以下、即过冷却，根据情况有灯1熄灭的情况。另一方面，如果为了使灯1成为上述适当的温度范围而减少冷却风，则这次用来将聚光镜2冷却的风量也减少，所以聚光镜2的温度成为蒸镀膜不会脱落的温度(350°C ) 以上，有成为蒸镀膜脱落的原因的情况。以上，需要将灯1和聚光镜2的温度保持为不同的温度，但在以往的光源部中，灯 1和聚光镜2的温度不一定被保持为适当的温度，会发生成为灯变为过冷却、或聚光镜的蒸 镀膜脱落的原因等的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而做出的，目的是提供一种供给冷却风以使得能够减少从 贯通孔进入到聚光镜的内侧而将灯冷却的风量、并且能够增多围绕用来将聚光镜冷却的聚 光镜的外侧的冷却风的风量，使得能够不降低灯的温度而降低聚光镜的温度。在本发明中，如以下这样解决了上述课题。方案(1)、一种光照射装置，具备放电灯；以及椭圆聚光镜，将从该灯放射的光反 射，并具有将该反射的光射出的开口 ；在该聚光镜上，在与上述开口的相反侧形成有贯通 孔，上述灯的一端经由上述贯通孔突出，该灯的一端固定在设于上述聚光镜的背后的台座 上；从与上述聚光镜的上述开口相反的背后侧引入将该灯和该聚光镜冷却的冷却风，并且 使该冷却风流过聚光镜的外侧，并通过使冷却风从形成于与聚光镜的上述开口相反的一侧 的贯通孔引入而流过聚光镜的内侧，而后从聚光镜的开口侧排出，来冷却放电灯和聚光镜； 在该光照射装置中，在聚光镜的贯通孔的周围，设有限制从该贯通孔流入到聚光镜的内侧 的冷却风的调风板。上述调风板由圆筒状部件构成，缩窄(限制)从上述贯通孔到固定上述灯的台座 之间的间隔。方案(2)在上述方案(1)中，在聚光镜的背后设有支撑上述聚光镜的聚光镜支撑 板，在该支撑板上设有通风孔。即，在支撑聚光镜的聚光镜支撑板上形成冷却风通过的多个 通风孔以使冷却风流过接近于灯、温度最容易变高的贯通孔的附近部分，将其作为第2调 风板。上述支撑板具有配置在上述调风板的周围、与上述聚光镜的贯通孔连通的贯通 孔，在上述聚光镜的贯通孔的周边部与聚光镜接触，支撑聚光镜。流过上述聚光镜的内侧的冷却风经由上述聚光镜的贯通孔与支撑板的贯通孔流 入，并且流过聚光镜的外侧的冷却风经由多个通风孔流动。发明效果在本发明中，能够得到以下的效果。(1)由于构成为，设置调风板，使从贯通孔到台座的间隔变窄，所以流入聚光镜的 内侧的风量被限制，相应地，能够增加流过聚光镜的外侧的风量。因此，与以往相比能够将 聚光镜更好地冷却。此外，即使增加冷却风量，也能够防止灯变为过冷却。(2)进而，通过在设在聚光镜的背后的支撑板上设置通风孔，冷却风有效地流过聚 光镜的外侧的贯通孔的附近部分。由此，能够将作为聚光镜的温度变高的部分的贯通孔的 附近高效率地冷却。
图1是表示本发明的实施例的光照射装置的大致结构的图。图2是本发明的第1实施 例的光源部的放大图。图3是表示调风板的形状例的图。图4是本发明的第2实施例的光源部的放大图。图5是本发明的第2实施例的具有聚光镜和通风孔的支撑板的立体图。图6是表示支撑板的变形例的图。图7是表示以往的光照射装置的结构的一例的图。图8是图7所示的光照射装置的光源部的放大图。标记说明1 灯2聚光镜2a贯通孔3聚光镜支撑板3a 弹簧3b通风孑L3c贯通孔4 台座5灯轴调节机构6 框架7聚光镜支撑板8调风板9 螺钉10光源部IOa冷却风引入口11灯点亮电源12 框体13、16 平面镜14集成透镜I5闸门机构17准直透镜18光照射面19 排气 口20排气风扇30光照射装置
具体实施例方式图1是表示本发明的实施例的光照射装置的大致结构的图。
光照射装置30具备由短弧型的灯1、椭圆聚光镜2等构成的光源部10、第1平面 镜13、集成透镜14、第2平面镜16、准直透镜17等。放电灯1使用短弧型的超高压水银灯，被从灯点亮电源11供给电力而点亮。聚光 镜2使用玻璃制的椭圆聚光镜，配置为，使放电灯1的发光中心位于聚光镜2的第1焦点。此外，聚光镜2为了仅将包括曝光需要的紫外线的光反射而将不需要的红外线除去，使用在反射面的表面上形成有将紫外线反射、使红外线透过的无机多层蒸镀膜的结构。包含从放电灯1照射的紫外线的光被聚光镜2聚光，到达第1平面镜13。由第1 平面镜13反射的光聚光到为了使照射区域中的照度分布均勻化而设置的集成透镜14的入 射部附近的第2焦点。如果配置在集成透镜14的后方的闸门(shutter)机构15打开，则从集成透镜14 射出的光经由第2平面镜16在准直透镜17下成为平行光，开始对载置在光照射面18上的 膜片(mask)或工件等被照射物的照射，如果闸门机构15关闭，则结束照射。另外，闸门机 构15也可以配置在集成透镜14的前方。此外，也可以代替准直透镜17而使用准直镜。将灯1及聚光镜2冷却的冷却风被从设在与聚光镜2的开口相反的背后侧的冷却 风引入口 IOa引入，被设在聚光镜2的开口侧的排气风扇20从排气口 19排出。在图2中表示具备灯1和聚光镜2的光源部10的放大图。关于灯和聚光镜的支 撑构造，基本上与图2所示的现有的结构是相同的，聚光镜2配置为，使如上述那样射出反 射的光的开口朝上。聚光镜2被置于聚光镜支撑板3的上方，聚光镜支撑板3经由弹簧3a安装在框架 6上。并且，如上所述，聚光镜2被该弹簧3a的力推压在对聚光镜2的开口进行推压的聚光 镜推压板7上。在聚光镜2的与开口相反侧形成有贯通孔2a。聚光镜支撑板3具有与上述聚光镜2的贯通孔2a连通的、与贯通孔2a相同直径 的贯通孔3c，在聚光镜2的贯通孔2a的周边部与聚光镜2接触，从下侧支撑聚光镜2。另 夕卜，在聚光镜支撑板3上，也形成有与贯通孔2a相同直径的贯通孔3c。安装在聚光镜内的短弧型的灯1将灯1的轴贯通上述贯通孔2a、3c，固定支撑在设 于聚光镜2的外侧背后的台座4上。该台座4安装在光照射装置的灯轴调节机构5上，如上所述，灯轴调节机构5具备 使灯1沿XYZ方向移动的台。台座4连接在灯点亮电源11上，此外，在聚光镜2的开口侧的灯1的电极上，安装 有来自灯电源11的供电线11a，向灯1的电力的供给经由台座4和该线进行。另外，与图8同样，冷却风的流仅在图的左侧表示，但在图的右侧也产生同样的风 的流。另外，实际上冷却风在灯和聚光镜的整个周围流动。在本实施例中，在聚光镜2的外侧背后(后侧)、贯通孔2a的周围，安装有图3所 示那样的、由筒8a和凸缘8c构成的圆筒状的调风板8。具体而言，圆筒状的调风板8通过 贯通设在调风板8上的螺纹孔8b的螺钉9安装在聚光镜支撑板3的、与支撑聚光镜2的一 侧相反侧的面上。该调风板8限制从聚光镜2的贯通孔2a到固定着灯1的台座4的间隔(使其变 窄)。该间隙S的间隔可以通过改变调风板8的筒的长度来调节。通过贯通孔2a朝向聚光镜2的内侧的冷却风(图2的(a))通过圆筒状的调风板8与台座4之间的间隙。与以往相比，从贯通孔2a到台座4的间隔变窄，流过聚光镜2的内 侧而将灯1冷却的风的风量变少。相反，相应地在聚光镜2的外侧流动的风(图2的(b)) 的风量增加。具体而言，使用IOkW的灯，在聚光镜的贯通孔是Φ 140mm的情况下，通过使圆筒状 的调风板8与台座4之间的间隙为5mm IOmm的范围，能够使在聚光镜2的内侧流动的冷 却风(图2的(a))的风量与在聚光镜2的外侧流动的冷却风(图2的(b))的风量的比例 为约1 4。由此，在聚光镜2的外侧流动而将聚光镜2冷却的风的风量变多，与以往相比能够 减少聚光镜2的温度上升。此外，即使增加冷却风量，也能够防止灯1成为过冷却。 另外，如上所述，通过改变调风板8的筒8a的长度，能够调节在聚光镜2的内侧流 动的冷却风的风量，所以如果准备几个筒8a的长度不同的调风板8，则通过更换它们，能够 不将聚光镜2或其他光源部10的其他部件拆下、而容易调节在聚光镜2的内侧流动的冷却 风与在外侧流动的冷却风量的平衡。在聚光镜2的内侧流动的冷却风与在外侧流动的冷却风的平衡即使减小聚光镜2 的贯通孔2a、或聚光镜支撑板3的贯通孔3c的直径也能够调节，但如果减小贯通孔2a或 3c的直径，则与经由贯通孔2a、3c固定在台座4上的灯1的轴之间的间隙变窄。如果灯1的轴与贯通孔2a、3c之间的间隙变小，则当为了更换灯而将灯相对于贯 通孔2a、3c插拔时、或通过灯轴调节机构5使更换后的灯的发光点的位置为了与聚光镜2 的第1焦点一致而移动时，有可能灯1与聚光镜2或聚光镜支撑板3接触而灯1或聚光镜 2损伤。S卩，通过使用缩窄了从聚光镜2的贯通孔2a到固定着灯1的台座4的间隔S的筒 状的调风板8，能够不担心灯1与聚光镜2或聚光镜支撑板3的接触而将在聚光镜2的内侧 流动的冷却风与在外侧流动的冷却风的平衡调节为最合适的状态。在图4中表示本发明的第2实施例的光源部的放大图。本实施例是在调风板的外周还设有第2调风板的实施例。具体而言，沿着调风板 8的外周，在支撑聚光镜2的聚光镜支撑板3上形成冷却风通过的多个贯通孔3b，将其作为 第2调风板。聚光镜2在灯点亮中，如图4所示那样最接近于灯1的贯通孔2a附近的A部的温 度变得最高。因此，为了形成在聚光镜2的外侧流动的冷却风在贯通孔2a的附近可靠地流 动的流路而设置第2调风板。在本实施例中，如图4所示，第2调风板兼作为聚光镜支撑板3。具体而言，沿着圆 筒状的调风板8的外周，在聚光镜支撑板3上形成多个Φ IOmm左右的作为冷却风通过的贯 通孔的通风孔3b。图5是将形成在聚光镜2和支撑板3上的通风孔3b的位置关系容易理解地表示 的立体图。如该图所示，通风孔3b尽量形成在接近于聚光镜2的贯通孔2a(聚光镜支撑板 3的贯通孔3b)的部分上，使冷却风流到聚光镜2的温度最高的贯通孔2a的附近。在本实施例中，形成有通风孔的聚光镜支撑板3起到第2调风板的作用。即，流过 聚光镜2的外侧的冷却风吹到聚光镜支撑板3的第2调风板上，进入到通风孔3b中，将聚 光镜2的贯通孔2a的附近冷却而流动并被排出。
由此，能够将聚光镜2的温度变高的部分高效率地冷却。与第1实施例相同，用IOkW的灯，在聚光镜2的贯通孔是Φ 140mm的情况下，通过 使圆筒状的调风板8与台座4之间的间隙为5mm IOmm的范围，在聚光镜支撑板3上形成 9个Φ IOmm的贯通孔，能够使在聚光镜2的内侧流动的冷却风的风量(a)、在聚光镜的外侧 通过通风孔流动的冷却风的风量(b2)、以及在聚光镜2的外侧、不通过通风孔3b而流动的 冷却风的风量(bl)的比例为约1 1 3(参照图4)。
由此，能够形成在聚光镜2的外侧、通过支撑板3的通风孔3b、将聚光镜2的贯通 孔2a附近冷却的冷却风的流。因而，能够将聚光镜2的接近于灯1的发光部、温度最容易 上升的聚光镜2的贯通孔2a附近可靠地冷却，防止其温度上升。此外，即使增加冷却风量， 也能够防止灯1变为过冷却。另外，上述聚光镜支撑板3的形状只要是能够支撑聚光镜2的形状，可以做成任意 的形状，例如也可以如图6所示那样是十字形状。在这样的形状的情况下，由于冷却风通过 十字的角的部分A，所以与图5所示的形状的情况相比，通风孔3b的数量也可以较少。
权利要求
一种光照射装置，具备短弧型放电灯；椭圆聚光镜，将从该灯放射的光反射，并具有将该反射的光射出的开口；冷却风引入口，从与上述聚光镜的上述开口相反的背后侧引入将上述灯和上述聚光镜冷却的冷却风；以及冷却风排气口，将上述冷却风从上述聚光镜的上述开口侧进行排气；在上述聚光镜上，在与上述开口的相反侧形成有贯通孔，上述灯的一端经由上述贯通孔固定在设于上述聚光镜的背后的台座上；上述冷却风流过上述聚光镜的外侧，并从上述贯通孔进入而流过上述聚光镜的内侧；该光照射装置的特征在于，在上述聚光镜的贯通孔的周围，设有限制从该贯通孔流入到上述聚光镜的内侧的冷却风量的调风板；上述调风板是缩窄从上述贯通孔到固定上述灯的台座之间的间隔的圆筒状的部件。
2.如权利要求1所述的光照射装置，其特征在于，在上述聚光镜的背后设有支撑聚光 镜的聚光镜支撑板，在该支撑板上设有通风孔。
全文摘要
一种光照射装置，具备灯和聚光镜，能够不降低灯的温度而降低聚光镜的温度。在聚光镜(2)的后侧安装有圆筒状的调风板(8)，通过该调风板缩窄从聚光镜的贯通孔(2a)到固定灯(1)的台座(4)之间的间隔。通过聚光镜的贯通孔朝向聚光镜的内侧的冷却风(图2的(a))通过该间隙而流动，在聚光镜的内侧流动而将灯冷却的风的风量变少。此外，相应地在聚光镜的外侧流动的风(图2的(b))的风量增加。由此，在聚光镜的外侧流动而将聚光镜冷却的风的风量变多，能够减少聚光镜的温度上升。此外，将灯冷却的风的风量变少，所以即使增加冷却风量，也能够防止灯变得过冷却。
文档编号G03F7/20GK101859071SQ20101012956
公开日2010年10月13日 申请日期2010年3月8日 优先权日2009年4月6日
发明者铃木一好 申请人:优志旺电机株式会社