专利名称：光源装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在半导体或液晶基板、甚至彩色滤光片等的制造工序中利用的曝光装
置中所组装的光源装置。
背景技术：
在半导体或液晶基板或彩色滤光片等的制造工序中，要求处理时间的短縮化、大 面积的被处理物的统一曝光。针对该要求，提出了一种可投入更大紫外线放射强度的输入 电力较大的高压放电灯。 但是，如果增大对高压放电灯的输入电力，则对于电极的负荷增大，来自电极的蒸
发物会成为肇因，产生高压放电灯黑化，寿命变短的问题。
图13是表示现有技术的专利文献1中记载的光源装置的图。 如该图所示，该光源装置100是为了解决上述问题，将无电极的放电灯104配置在 椭圆反射镜101内，通过设在椭圆反射镜101的侧面的孔部102，使激光入射至放电灯104 的放电容器内，激发封在放电容器内的放电气体而使其发光的装置。通过该光源装置100， 由于在放电灯104中不具有电极，因此可解决上述问题。 但是，专利文献1所记载的光源装置100是在椭圆反射镜101的侧面具有激光的 光取入孔102与光取出孔103，当由椭圆反射镜101聚集从无电极放电灯104发出的紫外 线时，由于在反射面上具有孔102、103，因此存在无法高效利用紫外线的问题。此外，激光 由与椭圆反射镜101的光轴X交叉的方向入射至无电极放电灯104，放电向横向(与光轴X 交叉的方向)延伸，在偏离椭圆反射镜101的焦点的区域发生放电，紫外线未被准确反射， 存在无法高效利用紫外线的问题。 图14是表示其它现有技术的专利文献2所记载的光源装置的图。
如该图所示，该光源装置200是为了解决上述问题，将无电极的放电灯配置在反 射镜201内，通过反射镜201顶部的开口 202，使激光入射至放电灯的放电容器203内，激发 封入在放电容器203内的放电气体而使其发光的装置。通过该光源装置200，由于在放电灯 中不具有电极，因此可解决上述问题。 但是，在专利文献2所记载的光源装置200中，激光由反射镜201的顶部开口 202 入射至反射镜201内，照射在放电容器203而发生放电204，但是激光的一部分会通过放电 204，进而还透过放电容器203，连同由放电而发生的放射光一并，将激光照射在照射面。结 果，因该不希望的激光的影响，产生照射面的被处理物损伤的问题。 图15及图16是表示用来解决专利文献2所记载的光源装置200的上述问题点的 结构的图。 根据图15所示的结构，使从由反射镜205进行光出射的开口侧入射的激光在反射 镜206反射，照射至反射镜205内，激发被填充在反射镜205内的放电气体而使放电发生， 使因放电而生成的放射光透过反射镜206进行放射。此外，根据图16所示的结构，使从由 反射镜205进行光出射的开口侧入射的激光透过反射镜208而照射至反射镜205内，激发
3填充在反射镜205内的放电气体而使放电发生，使由放电生成的放射光在反射镜208反射，进行放射。 根据图15及图16所示的结构，可以解决图14的光源装置的问题点。但是，在图15及图16所示的结构中，反射镜206、208必须具有波长选择性，会存在难以制造且无法确实地切分波长的情况。甚至，在反射镜206中，放射光的一部分被反射镜206吸收，在反射镜208上也有放射光的一部分被反射镜208吸收，存在无法高效利用放射光的问题。
专利文献1日本特开昭61-193358号公报
专利文献2美国专利2007/0228300号公报
发明内容
本发明的目的在于鉴于上述问题点，提供一种光源装置，对放电容器照射激光而由放电容器放射出放射光，利用通过放电容器来遮蔽来自椭圆反射镜的反射光而未被照射反射光的反射光非照射区域，来导入激光，由此在椭圆反射面反射由放电容器放射的光，可高效利用该反射光。 本发明为了解决上述课题，而采用如下所示的方案。 第1方案是一种光源装置，具有在内部封入有发光物质，由椭圆反射镜的开口侧聚光并照射激光，激发上述发光物质而放射放射光的放电容器；在其中一方焦点上配置有上述放电容器的上述椭圆反射镜；以及上述放射光被上述椭圆反射镜反射而成为反射光，改变该反射光的方向的平面镜，其特征在于，在上述平面镜上，在通过上述放电容器遮蔽来自上述椭圆反射镜的反射光而未被照射反射光的反射光非照射区域上设有导入上述激光的窗部。 第2方案是在第1方案中，在上述平面镜与上述放电容器之间配置有将上述激光聚光的聚光透镜。 第3方案是在第1方案中，在上述窗部的上述放电容器的相反侧配置有将上述激光聚光的聚光透镜。 第4方案是在第1方案中，在上述窗部的上述放电容器的相反侧配置有将上述激光聚光并反射的聚光反射镜。 第5方案是在第1方案中，在上述放电容器的一部分上形成有将上述激光聚光的聚光透镜部分。 第6方案是在第1方案中，上述放电容器是在放电容器的内部不具有电极的无电极放电容器。 第7方案是在第1方案中，上述放电容器是在放电容器的内部具有一对电极的有电极放电容器。 第8方案是在第6方案中，被导入至上述放电容器的激光是由脉冲激光构成的放电启动用激光与由脉冲激光或CW激光构成的放电维持用激光。 第9方案是在第7方案中，被导入至上述放电容器的激光是由脉冲激光或CW激光构成的放电维持用激光。 第10方案是在第1至第7方案中任一项方案中，上述放电容器具有加热单元。
第11方案是在第10方案中，上述加热单元是埋设在放电容器内的吸收激光并发热的发热体。 根据本发明，被导入至放电容器的激光是由改变来自椭圆反射镜的反射光的方向 的平面镜的、通过放电容器遮蔽来自椭圆反射镜的反射光而未照射反射光的反射光非照射 区域上设置的窗部导入，因此由放电容器放射的放射光会在椭圆反射镜反射，可以高效利 用该反射光。此外，由于激光从椭圆反射镜的开口侧朝向放电容器照射，因此对于照射面的 被处理物并不会直接照射激光，而且不会有被处理物因激光而受到损伤的情况。
图1是表示第1实施方式的发明的光源装置的结构的图。
图2是表示第2实施方式的发明的光源装置的结构的图。
图3是表示第3实施方式的发明的光源装置的结构的图。
图4是表示第4实施方式的发明的光源装置的结构的图。
图5是表示第5实施方式的发明的光源装置的结构的图。
图6是表示第6实施方式的发明的光源装置的结构的图。
图7是表示第7实施方式的发明的光源装置的结构的图。
图8是表示第8实施方式的发明的光源装置的结构的图。 图9是表示第1至第3实施方式及第5至第7实施方式所示的放电容器1的详细 结构的图。 图10是表示第4及第8实施方式所示的放电容器1的详细结构的图。 图11是表示使用有电极放电容器取代图9所示的无电极放电容器来作为第1至
第3实施方式及第5至第7实施方式所示的放电容器1时的放电容器1的结构的图。 图12是表示使用有电极放电容器取代图10所示的无电极放电容器来作为第5及
第11实施方式所示的放电容器1时的放电容器1的结构的图。 图13是表示现有技术的专利文献1记载的光源装置的图。 图14是表示其它现有技术的专利文献2记载的光源装置的图。 图15是表示用来解决专利文献2记载的光源装置200的问题点的结构的图。 图16是表示用来解决专利文献2记载的光源装置200的问题点的结构的图。
具体实施例方式
使用图1说明本发明的第1实施方式。
图1是表示本实施方式的发明的光源装置的结构的图。 如该图所示，放电容器1为石英玻璃制，由发光部11与密封部12构成，在发光部 11中，作为发光物质，例如以2气压封入有4. 5mg/cm3的水银与氙。放电容器1是在内部不 存在电极的无电极放电容器。椭圆反射镜2是具有顶部开口 21，在顶部开口21插入放电容 器1的密封部12，密封部12在椭圆反射镜2的背后被保持，放电容器1配置在椭圆反射镜 2的其中一方焦点Fl上。在椭圆反射镜2的外部设有激光发生器3，由激光发生器3将例 如20kHz的脉冲激光或由CW(Conti皿ous Wave，连续波)激光构成的激光导入至放电容器 1。 在由椭圆反射镜2反射的反射光中，由放电容器1朝向椭圆反射镜2的另一方焦点F2与平面镜4之间形成的区域Ll-L2是遮蔽反射光的反射光阻碍区域Ll-L2。 Ll及L2 是将作为放电容器l的最大径的外面部分在平面镜4折返而连接焦点F2的线。反射光阻碍 区域Ll-L2与平面镜4相抵碰的面是通过放电容器1遮蔽来自椭圆反射镜2的反射光而未 被照射反射光的反射光非照射区域L3-L4，在反射光非照射区域L3-L4形成有平面镜4的窗 部41。由激光发生器3出射的激光透过窗部41而导入，通过配置在窗部41与放电容器1 之间的聚光透镜5聚光并照射到放电容器1。通过将激光聚光，可在聚光点提高能量密度， 可使发光物质激发而发生放射光。放射光在椭圆反射镜2上反射，反射光在除了窗部41以 外的平面镜4的反射面改变方向，反射到被照射物侧。其中，窗部41是形成在平面镜4上 的贯穿孔，但除了贯穿孔以外，也可以是平面镜4由透过激光的基板构成，在窗部41以外的 基板部分形成有反射放射光的反射膜。 根据本实施方式的发明，平面镜4的窗部41与聚光透镜5设在反射光阻碍区域 Ll-L2，因此利用原本不存在来自椭圆反射镜2的反射光的区域，可高效利用来自椭圆反射 镜2的反射光。此外，将激光透过窗部41从椭圆反射镜2的开口侧导入至放电容器1，因此 并不会在照射面的被处理物上直接照射激光，且不会有被处理物因激光而损伤的情况。此 外，激光沿着椭圆反射镜2的光轴X行进地构成，因此在放电容器1内发生的放电会朝光轴 X方向延伸，通过椭圆反射镜2，使捕捉放射光的比例变高，可高效利用放射光。
使用图2说明本发明的第2实施方式。
图2是表示本实施方式的发明的光源装置的结构的图。 如该图所示，由激光发生器3出射的激光通过配置在激光发生器3与平面镜4的 窗部41之间的聚光透镜5被聚光，透过窗部41而被导入，照射在放电容器1。通过将激光 聚光，可在聚光点提高能量密度，可使发光物质激发而发生放射光。放射光在椭圆反射镜2 反射，反射光在除了窗部41以外的平面镜4的反射面改变方向，反射到被照射物侧。其中， 其它结构与图1所示的相同符号的结构对应。 根据本实施方式的发明，平面镜4的窗部41设在反射光阻碍区域Ll-L2，因此利
用原本不存在来自椭圆反射镜2的反射光的区域，可高效利用来自椭圆反射镜2的反射光。
此外，将激光通过窗部41从椭圆反射镜2的开口侧导入至放电容器1，因此并不会在照射面
的被处理物上直接照射激光，且不会有被处理物因激光而损伤的情况。此外，激光沿着椭圆
反射镜2的光轴X行进地构成，因此在放电容器1内发生的放电会朝光轴X方向延伸，通过
椭圆反射镜2，使捕捉放射光的比例变高，可高效利用放射光。 使用图3说明本发明的第3实施方式。 图3是表示本实施方式的发明的光源装置的结构的图。 如该图所示，由激光发生器3出射的激光通过配置在激光发生器3与平面镜4的 窗部41之间的聚光反射镜透镜6聚光并被反射，透过窗部41而被导入，照射到放电容器1 。 通过将激光聚光，可在聚光点提高能量密度，可使发光物质激发而发生放射光。放射光在椭 圆反射镜2反射，反射光在除了窗部41以外的平面镜4的反射面改变方向而反射至被照射 物侧。其它结构与图1所示的相同符号的结构对应。 根据本实施方式的发明，平面镜4的窗部41设在反射光阻碍区域Ll-L2，因此利 用原本不存在来自椭圆反射镜2的反射光的区域，可高效利用来自椭圆反射镜2的反射光。 此外，将激光通过窗部41由椭圆反射镜2的开口侧导入至放电容器1，并不会在照射面的被处理物上直接照射激光，且不会有被处理物因激光而损伤的情况。此外，激光沿着椭圆反射
镜2的光轴X行进地构成，因此在放电容器1内发生的放电会朝光轴X方向延伸，通过椭圆
反射镜2，使捕捉放射光的比例变高，可高效利用放射光。 使用图4说明本发明的第4实施方式。 图4是表示本实施方式的发明的光源装置的结构的图。 如该图所示，从激光发生器3出射的激光透过平面镜4的窗部41而导入，通过形成在放电容器1的一部分的聚光透镜部分19聚光，并照射在放电容器1内。通过将激光聚光，可在聚光点提高能量密度，可使发光物质激发而发生放射光。放射光在椭圆反射镜2反射，反射光在除了窗部41以外的平面镜4的反射面改变方向而反射至被照射物侧。另外，其它结构与图1所示的相同符号的结构对应。 根据本实施方式的发明，平面镜4的窗部41设在反射光阻碍区域Ll-L2，因此利用原本不存在来自椭圆反射镜2的反射光的区域，可高效利用来自椭圆反射镜2的反射光。此外，将激光通过窗部41由椭圆反射镜2的开口侧导入至放电容器1，并不会在照射面的被处理物上直接照射激光，且不会有被处理物因激光而损伤的情况。此外，激光沿着椭圆反射镜2的光轴X行进地构成，因此在放电容器1内发生的放电会朝光轴X方向延伸，通过椭圆反射镜2，使捕捉放射光的比例变高，可高效利用放射光。
使用图5说明本发明的第5实施方式。
图5是表示本实施方式的发明的光源装置的结构的图。 如该图所示，将由激光发生器3A透过反射镜7的激光A、及由激光发生器3B在反射镜7反射的激光B，利用配置在平面镜4的窗部41与放电容器1之间的聚光透镜5进行聚光，并放射至放电容器1。激光A是由CW激光构成的放电维持用激光，激光B是由例如20kHz的脉冲激光构成的放电启动用激光。通过将激光B与激光A重叠，助长放电容器1内的发光物质的激发，与仅照射激光A的情况相比，可确实地使放电发生。另外，在放电稳定后，停止激光B。此外，激光A与激光B的施加时期可为同时，也可使两者前后施加。此外，激光A与激光B除了上述组合以外，也可以是激光A及激光B均为脉冲激光。另外，本实施方式的其它结构及效果与第1实施方式的情况相同，因此省略说明。
使用图6说明本发明的第6实施方式。
图6是表示本实施方式的发明的光源装置的结构的图。 如该图所示，将由激光发生器3A透过反射镜7的激光A、及由激光发生器3B在反射镜7反射的激光B，利用配置在反射镜7与平面镜4的窗部41之间的聚光透镜5进行聚光，且通过窗部41放射至放电容器1。激光A是由CW激光构成的放电维持用激光，激光B是由脉冲激光构成的放电启动用激光。通过将激光B与激光A重叠，助长放电容器1内的发光物质的激发，与仅照射激光A的情况相比，可确实地使放电发生。另外，在放电稳定后，停止激光B。此外，激光A与激光B的施加时期可为同时，也可使两者前后施加。此外，激光A与激光B除了上述组合以外，也可以是激光A及激光B均为脉冲激光。另外，本实施方式的其它结构及效果与第1实施方式的情况相同，因此省略说明。
使用图7说明本发明的第7实施方式。
图7是表示本实施方式的发明的光源装置的结构的图。 如该图所示，将由激光发生器3A透过反射镜7的激光A、及由激光发生器3B在反射镜7反射的激光B，利用将光聚光并反射的聚光反射镜6进行聚光，通过平面镜4的窗部41放射至放电容器1 。激光A是由CW激光构成的放电维持用激光，激光B是由脉冲激光构成的放电启动用激光。通过将激光B与激光A重叠，助长放电容器1内的发光物质的激发，与仅照射激光A的情况相比，可确实地使放电发生。另外，在放电稳定后，停止激光B。此外，激光A与激光B的施加时期可为同时，也可使两者前后施加。此外，激光A与激光B除了上述组合以外，也可以是激光A及激光B均为脉冲激光。另外，本实施方式的其它结构及效果与第1实施方式的情况相同，因此省略说明。
使用图8说明本发明的第8实施方式。
图8是表示本实施方式的发明的光源装置的结构的图。 如该图所示，将由激光发生器3A透过反射镜7的激光A、及由激光发生器3B在反射镜7反射的激光B通过平面镜4的窗部41而导入，利用形成在放电容器1的一部分上的聚光透镜部19进行聚光，且放射至放电容器1内。激光A是由CW激光构成的放电维持用激光，激光B是由脉冲激光构成的放电启动用激光。通过将激光B与激光A重叠，助长放电容器l内的发光物质的激发，与仅照射激光A的情况相比，可确实地使放电发生。另外，在放电稳定后，停止激光B。此外，激光A与激光B的施加时期可为同时，也可使两者前后施加。此外，激光A与激光B除了上述组合以外，也可以是激光A及激光B均为脉冲激光。另外，本实施方式的其它结构及效果与第1实施方式的情况相同，因此省略说明。
图9是表示第1至第3实施方式及第5至第7实施方式所示的放电容器1的详细结构的图。 如该图所示，放电容器1是在放电容器1内部未具有电极的无电极放电容器，放电容器1的密封部12配置有作为加热单元的加热器13以及吸收激光并发热的发热体14。发热体14是纯碳或碳混合体、铝、金属或在陶瓷上覆盖有氧化铁的构件。此外，也可以设置加热器13与发热体14中的任一个。通过在放电容器1中设置加热单元，可提高放电容器1的温度，以助长发光物质的激发。 图10是表示第4及第8实施方式所示的放电容器1的详细结构的图。
如该图所示，放电容器1是在放电容器1内部未具有电极的无电极放电容器，在放电容器1中形成有将激光聚光的形成在放电容器1的一部分上的聚光透镜部分19。其它结构及效果与在图9中说明的放电容器1相同，因此省略说明。 图11是表示使用有电极放电容器取代图9所示的无电极放电容器来作为第1至第3实施方式及第5至第7实施方式所示的放电容器1时的放电容器1的结构的图。
如该图所示，放电容器1是在放电容器1的内部具有一对电极15、 16的有电极放电容器，电极15、16与埋设在密封部12的金属箔17连接，与金属箔17相连的外部引线18从密封部12突出至外部。 在第1至第3实施方式的情况下，对外部引线18由未图示的电源供给放电开始用的电压，当在电极15、 16间施加电压时，助长放电容器1内的发光物质的激发，与仅照射激光的情况相比，可使放电确实发生。其中，在放电稳定后，停止对电极15、16间供电。
在第5至第7实施方式的情况下，照射由放电启动用的脉冲激光构成的激光B，并且对电极15、16施加放电启动用的电压，之后停止，照射由放电维持用的脉冲激光或CW激光构成的激光A。或者也可以照射由放电启动用的脉冲激光构成的激光B，对电极15、16施加放电维持用的电压，并且照射由放电维持用的脉冲激光或CW激光构成的激光A。 图12是表示使用有电极放电容器取代图10所示的无电极放电容器来作为第5及
第11实施方式所示的放电容器1时的放电容器1的结构的图。 如该图所示，在放电容器1上，在将激光聚光的放电容器1的一部分上形成有聚光透镜部分19。其他结构及效果与在图11中所说明的放电容器1相同，因此省略说明。
权利要求
一种光源装置，具有在内部封入有发光物质，由椭圆反射镜的开口侧聚光并照射激光，激发上述发光物质而放射放射光的放电容器；在其中一方焦点上配置有上述放电容器的上述椭圆反射镜；以及上述放射光被上述椭圆反射镜反射而成为反射光，改变该反射光的方向的平面镜，其特征在于，在上述平面镜上，在通过上述放电容器遮蔽来自上述椭圆反射镜的反射光而未被照射反射光的反射光非照射区域上设有导入上述激光的窗部。
2. 根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，在上述平面镜与上述放电容器之间配置有将上述激光聚光的聚光透镜。
3. 根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，在上述窗部的上述放电容器的相反侧配置有将上述激光聚光的聚光透镜。
4. 根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，在上述窗部的上述放电容器的相反侧配置有将上述激光聚光并反射的聚光反射镜。
5. 根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，在上述放电容器的一部分上形成有将上述激光聚光的聚光透镜部分。
6. 根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，上述放电容器是在放电容器的内部不具有电极的无电极放电容器。
7. 根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，上述放电容器是在放电容器的内部具有一对电极的有电极放电容器。
8. 根据权利要求6所述的光源装置，其特征在于，被导入至上述放电容器的激光是由脉冲激光构成的放电启动用激光与由脉冲激光或CW激光构成的放电维持用激光。
9. 根据权利要求7所述的光源装置，其特征在于，被导入至上述放电容器的激光是由脉冲激光或CW激光构成的放电维持用激光。
10. 根据权利要求1至7中任一项所述的光源装置，其特征在于，上述放电容器具有加热单元。
11. 根据权利要求10所述的光源装置，其特征在于，上述加热单元是埋设在放电容器内的吸收激光并发热的发热体。
全文摘要
本发明提供一种光源装置，对放电容器照射激光而使放射光放射，利用通过放电容器遮蔽来自椭圆反射镜的反射光而未照射反射光的反射光非照射区域导入激光，使放射光未衰减地在椭圆反射面确实反射，高效利用放射光。该光源装置具有在内部封入有发光物质，激光由椭圆反射镜(2)的开口侧聚光且被照射，激发发光物质而放射有放射光的放电容器(1)；在一方焦点上配置有放电容器(1)的椭圆反射镜(2)；以及放射光被椭圆反射镜(2)反射而成为反射光，改变该反射光的方向的平面镜(4)，在平面镜(4)上在通过放电容器(1)遮蔽来自椭圆反射镜(2)的反射光而未被照射反射光的反射光非照射区域(F1-F2)上设有导入激光的窗部(41)。
文档编号F21S8/00GK101769478SQ20091026636
公开日2010年7月7日 申请日期2009年12月24日 优先权日2008年12月27日
发明者住友卓, 加藤雅规, 安田幸夫 申请人:优志旺电机株式会社