JP5736989B2 - 光源装置およびランプ点灯方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ショートアーク型水銀ランプと、このランプに定格電力を供給する定格電力点灯モードと定格電力より低い電力を供給する低電力点灯モードとを切り替えて当該ランプを点灯させるよう、当該ランプに電力を供給する給電装置とを具えてなる光源装置に関する。
ショートアーク型水銀ランプは、発光管内に対向配置された一対の電極の先端距離が短く点光源に近いことから、例えば、露光装置用の光源などとして用いられている。
このようなショートアーク型水銀ランプを具えてなる光源装置においては、エネルギー効率の向上が求められており、例えば特許文献１には、入力電力として５ｋＷの電力と３ｋＷの電力とを繰り返して供給してランプを点灯することが開示されている。また例えば、特許文献２には、ショートアーク型水銀ランプを具えてなる光源装置において、定格電力を供給するモードと定格電力の７０％の電力を供給するモードとを切り替えてランプを点灯することが開示されている。
特許文献１および特許文献２に開示されているように、当該ランプにおいて、定格電力での点灯と定格電力より低い電力での点灯とを繰り返すことにより、定格電力より低い電力での点灯時におけるエネルギー消費が抑制され、従って、このような光源装置を光源として用いた露光装置などにおいては、エネルギー効率の高い処理が行われることとなる。
しかしながら、近年においては、さらなるエネルギー効率の向上が求められている。
特許文献１および特許文献２に開示されているように、当該ランプにおいて、定格電力での点灯と定格電力より低い電力での点灯とを繰り返すことにより、定格電力より低い電力での点灯時におけるエネルギー消費が抑制され、従って、このような光源装置を光源として用いた露光装置などにおいては、エネルギー効率の高い処理が行われることとなる。
しかしながら、近年においては、さらなるエネルギー効率の向上が求められている。
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、エネルギー効率の高い光源装置およびランプ点灯方法を提供することにある。
本発明の光源装置は、発光管内に陽極と陰極とが対向配置され、当該発光管内に水銀が封入されその封入量が２０〜４０ｍｇ／ｃｃであるショートアーク型水銀ランプと、
前記ショートアーク型水銀ランプに定格電力を供給する定格電力点灯モードと、前記ショートアーク型水銀ランプに定格電力より低い電力を供給する低電力点灯モードとを切り替えて前記ショートアーク型水銀ランプを点灯させるよう、当該ショートアーク型水銀ランプに電力を供給する給電装置とを具えてなる光源装置において、
前記給電装置は、前記低電力点灯モードから前記定格電力点灯モードへの移行が１５０ミリ秒間以内で行われるよう電力を供給するものであり、
波長３１３ｎｍ（ｊ線）および／または波長３６５ｎｍ（ｉ線）を利用して光照射処理を行う光照射装置に用いられることを特徴とする。
前記ショートアーク型水銀ランプに定格電力を供給する定格電力点灯モードと、前記ショートアーク型水銀ランプに定格電力より低い電力を供給する低電力点灯モードとを切り替えて前記ショートアーク型水銀ランプを点灯させるよう、当該ショートアーク型水銀ランプに電力を供給する給電装置とを具えてなる光源装置において、
前記給電装置は、前記低電力点灯モードから前記定格電力点灯モードへの移行が１５０ミリ秒間以内で行われるよう電力を供給するものであり、
波長３１３ｎｍ（ｊ線）および／または波長３６５ｎｍ（ｉ線）を利用して光照射処理を行う光照射装置に用いられることを特徴とする。
本発明の光源装置においては、前記給電装置が、前記定格電力点灯モードと前記低電力点灯モードとを繰り返して前記ショートアーク型水銀ランプに電力を供給する場合において、
前記定格電力点灯モードにおける前記ショートアーク型水銀ランプの定格電力による点灯時間が、１〜３秒間であることが好ましい。
前記定格電力点灯モードにおける前記ショートアーク型水銀ランプの定格電力による点灯時間が、１〜３秒間であることが好ましい。
本発明のランプ点灯方法は、発光管内に陽極と陰極とが対向配置され、当該発光管内に水銀が封入されその封入量が２０〜４０ｍｇ／ｃｃであるショートアーク型水銀ランプを、定格電力を供給する定格電力点灯モードと、定格電力より低い電力を供給する低電力点灯モードとを切り替えて点灯するランプ点灯方法において、
前記低電力点灯モードから前記定格電力点灯モードへの移行が１５０ミリ秒間以内で行われ、波長３１３ｎｍ（ｊ線）および／または波長３６５ｎｍ（ｉ線）を利用して光照射処理が行われることを特徴とする。
前記低電力点灯モードから前記定格電力点灯モードへの移行が１５０ミリ秒間以内で行われ、波長３１３ｎｍ（ｊ線）および／または波長３６５ｎｍ（ｉ線）を利用して光照射処理が行われることを特徴とする。
本発明のランプ点灯方法においては、前記定格電力点灯モードと前記低電力点灯モードとを繰り返して前記ショートアーク型水銀ランプを点灯する場合において、
前記定格電力点灯モードにおける前記ショートアーク型水銀ランプの定格電力による点灯時間が、１〜３秒間であることが好ましい。
前記定格電力点灯モードにおける前記ショートアーク型水銀ランプの定格電力による点灯時間が、１〜３秒間であることが好ましい。
本発明の光源装置によれば、低電力点灯モードから定格電力点灯モードへ移行するときの時間（以下、「特定移行時間」ともいう。）が１５０ミリ秒間以内であることにより、エネルギー効率の向上を図ることができる。具体的には、本発明の光源装置によれば、波長３１３ｎｍ（ｊ線）と波長３６５ｎｍ（ｉ線）における照度を、特定移行時間が１５０ミリ秒間を超える場合に比べて高いものとすることができ、従って、エネルギー消費が抑制されながらも、所期の波長光について十分に高い照度を得ることができる。
本発明のランプ点灯方法によれば、低電力点灯モードから定格電力点灯モードへの移行が１５０ミリ秒間以内で行われることにより、エネルギー効率の向上を図ることができる。具体的には、本発明のランプ点灯方法によれば、波長３１３ｎｍ（ｊ線）と波長３６５ｎｍ（ｉ線）における照度を、低電力点灯モードから定格電力点灯モードへの移行が１５０ミリ秒間を超える場合に比べて高くすることができ、従って、エネルギー消費が抑制されながらも、所期の波長光について十分に高い照度を得ることができる。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の光源装置は、発光管内に陽極と陰極とが対向配置され、当該発光管内に水銀が封入されたショートアーク型水銀ランプと、このショートアーク型水銀ランプに定格電力を供給する定格電力点灯モードと、定格電力より低い電力を供給する低電力点灯モードとを切り替えてショートアーク型水銀ランプを点灯させるよう、当該ショートアーク型水銀ランプに電力を供給する給電装置とを具えてなるものである。
〔ショートアーク型水銀ランプ〕
図１は、本発明の光源装置に用いられるショートアーク型水銀ランプの一例における構成を示す説明用断面図である。
このショートアーク型水銀ランプ（以下、単に「水銀ランプ」という。）１０の発光管１１は、内部に放電空間Ｓを形成する外形が略球状の発光部１２と、この発光部１２の両端の各々に一体に連設された、管軸に沿って外方に伸びるロッド状の封止部１３とを有し、この発光管１１における発光部１２内には、それぞれタングステンよりなる陰極１４および陽極１５が互いに対向するよう配置されている。
発光管１１における封止部１３の各々の内部には、例えばモリブデンよりなる金属箔（図示せず）が気密に埋設され、金属箔の各々の一端には、一対の電極１４，１５の各々における軸部１４ａ，１５ａの基端が溶接されて電気的に接続されている。
図１は、本発明の光源装置に用いられるショートアーク型水銀ランプの一例における構成を示す説明用断面図である。
このショートアーク型水銀ランプ（以下、単に「水銀ランプ」という。）１０の発光管１１は、内部に放電空間Ｓを形成する外形が略球状の発光部１２と、この発光部１２の両端の各々に一体に連設された、管軸に沿って外方に伸びるロッド状の封止部１３とを有し、この発光管１１における発光部１２内には、それぞれタングステンよりなる陰極１４および陽極１５が互いに対向するよう配置されている。
発光管１１における封止部１３の各々の内部には、例えばモリブデンよりなる金属箔（図示せず）が気密に埋設され、金属箔の各々の一端には、一対の電極１４，１５の各々における軸部１４ａ，１５ａの基端が溶接されて電気的に接続されている。
発光管１１は例えば石英ガラスにより構成されており、この発光管１１の発光部１２内には、例えば、水銀および希ガスが封入されている。
発光部１２内に封入される水銀は、必要な波長の放射光を得るためのものであり、その封入量が例えば２０〜４０ｍｇ／ｃｃとされる。
発光部１２内に封入される希ガスは、点灯始動性を改善するためのものであり、その封入圧は、静圧で例えば５０〜１００ｋＰａである。また、希ガスとしては、アルゴンガスを好適に用いることができる。
発光部１２内に封入される水銀は、必要な波長の放射光を得るためのものであり、その封入量が例えば２０〜４０ｍｇ／ｃｃとされる。
発光部１２内に封入される希ガスは、点灯始動性を改善するためのものであり、その封入圧は、静圧で例えば５０〜１００ｋＰａである。また、希ガスとしては、アルゴンガスを好適に用いることができる。
このような水銀ランプ１０の具体的な仕様の一例を示すと、発光管１１における発光部１２の最大外径が１７５ｍｍ、電極間距離が２３ｍｍ、発光管１１における発光部１２の内容積が３０００ｃｃ、定格電圧が１７０Ｖ、定格電力が２５ｋＷである。
〔給電装置〕
本発明の光源装置において、給電装置は、上記の水銀ランプ１０に定格電力を供給する定格電力点灯モードと、水銀ランプ１０に定格電力より低い電力を供給する低電力点灯モードとを切り替えて水銀ランプ１０を点灯させるよう、当該水銀ランプ１０に電力を供給する機能を有するものである。
本発明の光源装置において、給電装置は、上記の水銀ランプ１０に定格電力を供給する定格電力点灯モードと、水銀ランプ１０に定格電力より低い電力を供給する低電力点灯モードとを切り替えて水銀ランプ１０を点灯させるよう、当該水銀ランプ１０に電力を供給する機能を有するものである。
図２は、本発明の光源装置に用いられる給電装置の一例における回路の構成を示す説明図である。
この給電装置２０は、ランプ点灯回路２１および電源制御回路２２から構成されている。
ランプ点灯回路２１においては、商用電源５０から供給される交流電圧が、例えば全波整流回路（図示せず）およびコンデンサ（図示せず）から構成される整流平滑回路５１により直流電圧に整流・平滑される。この整流平滑回路５１により得られた直流電圧は、例えば電界効果トランジスタよりなる複数のスイッチング素子（図示せず）から構成されるフルブリッジ型のスイッチング回路５２に供給される。そして、スイッチング回路５２に含まれるスイッチング素子の各ベースはＰＷＭ制御部５４の出力に接続されており、このＰＷＭ制御部５４の出力により各スイッチング素子をオン／オフすることにより、スイッチング回路５２から高周波電圧が出力される。このスイッチング回路５２から出力された高周波電圧は、トランスＴにより昇圧されて、ダイオード（図示せず）、インダクタンス（図示せず）およびコンデンサ（図示せず）から構成される整流平滑回路５３により直流電圧に変換されて電力測定回路５５および起動器５６を介して水銀ランプ１０に供給される。
この給電装置２０は、ランプ点灯回路２１および電源制御回路２２から構成されている。
ランプ点灯回路２１においては、商用電源５０から供給される交流電圧が、例えば全波整流回路（図示せず）およびコンデンサ（図示せず）から構成される整流平滑回路５１により直流電圧に整流・平滑される。この整流平滑回路５１により得られた直流電圧は、例えば電界効果トランジスタよりなる複数のスイッチング素子（図示せず）から構成されるフルブリッジ型のスイッチング回路５２に供給される。そして、スイッチング回路５２に含まれるスイッチング素子の各ベースはＰＷＭ制御部５４の出力に接続されており、このＰＷＭ制御部５４の出力により各スイッチング素子をオン／オフすることにより、スイッチング回路５２から高周波電圧が出力される。このスイッチング回路５２から出力された高周波電圧は、トランスＴにより昇圧されて、ダイオード（図示せず）、インダクタンス（図示せず）およびコンデンサ（図示せず）から構成される整流平滑回路５３により直流電圧に変換されて電力測定回路５５および起動器５６を介して水銀ランプ１０に供給される。
電源制御回路２２においては、ランプ点灯制御部４５から水銀ランプ１０の点灯モードについての動作指令信号が切換部４３に入力され、切換部４３は、この動作指令信号を受けて定格電力点灯モードまたは低電力点灯モードを選択する。具体的には、ランプ点灯制御部４５からの動作指令信号が定格電力点灯モードに係るものである場合においては、定格電力が定格電力点灯モード基準電力発生部６１によって、供給されるよう切換部４３の動作制御が行われる。一方、ランプ点灯制御部４５からの動作指令信号が低電力点灯モードに係るものである場合においては、低電力が低電力点灯モード基準電力発生部６２によって、供給されるよう切換部４３の動作制御が行われる。
水銀ランプ１０への供給電力の調整は、ＰＷＭ制御部５４において、各スイッチング素子のオン時間とオフ時間との比率（デューティ比）を制御することにより行われる。
水銀ランプ１０への供給電力の調整は、ＰＷＭ制御部５４において、各スイッチング素子のオン時間とオフ時間との比率（デューティ比）を制御することにより行われる。
本発明において、低電力点灯モードから定格電力点灯モードへの特定移行時間は、スイッチング回路５２の各スイッチング素子におけるオフからオンへ移行する時間により決定する。従って、ＰＷＭ制御部５４において、低電力点灯モードから定格電力点灯モードへ移行する際に、スイッチング回路５２の各スイッチング素子におけるオン時間とオフ時間との比率（デューティ比）を制御するときのオン時間の移行速度が予め１〜１５０ミリ秒間の範囲内となるように設定されている。
本発明において、給電装置２０は、低電力点灯モードから定格電力点灯モードへの移行が、１５０ミリ秒間以内、好ましくは１〜１５０ミリ秒間以内、より好ましくは１〜５０ミリ秒間以内で行われるよう電力を供給するものである。
給電装置２０において、低電力点灯モードから定格電力点灯モードへの特定移行時間が１５０ミリ秒間以内であることにより、発光管１１の発光部１２内に封入された水銀の蒸気圧が安定する前に低電力点灯モードから定格電力点灯モードへの移行が行われることとなり、水銀による自己吸収が抑制された状態において、定格電力で水銀ランプ１０が点灯されるので、エネルギー効率の向上を図ることができる。具体的には、後述する実験例の結果に示されるように、波長３１３ｎｍ（ｊ線）と波長３６５ｎｍ（ｉ線）における照度を、特定移行時間が１５０ミリ秒間を超える場合に比べて高いものとすることができる。このことから、本発明の光源装置は、波長３１３ｎｍ（ｊ線）および／または波長３６５ｎｍ（ｉ線）を利用して光照射処理を行う光照射装置に用いられることが好ましい。
低電力点灯モードから定格電力点灯モードへの特定移行時間が１５０ミリ秒間を超える場合においては、発光管１１の発光部１２内に封入された水銀の蒸気圧が高い状態で電力点灯モードから定格電力点灯モードへの移行が行われることとなり、水銀による自己吸収が増大した状態において、定格電力で水銀ランプ１０が点灯されるので、エネルギー効率の向上を図ることができないおそれがある。
給電装置２０において、低電力点灯モードから定格電力点灯モードへの特定移行時間が１５０ミリ秒間以内であることにより、発光管１１の発光部１２内に封入された水銀の蒸気圧が安定する前に低電力点灯モードから定格電力点灯モードへの移行が行われることとなり、水銀による自己吸収が抑制された状態において、定格電力で水銀ランプ１０が点灯されるので、エネルギー効率の向上を図ることができる。具体的には、後述する実験例の結果に示されるように、波長３１３ｎｍ（ｊ線）と波長３６５ｎｍ（ｉ線）における照度を、特定移行時間が１５０ミリ秒間を超える場合に比べて高いものとすることができる。このことから、本発明の光源装置は、波長３１３ｎｍ（ｊ線）および／または波長３６５ｎｍ（ｉ線）を利用して光照射処理を行う光照射装置に用いられることが好ましい。
低電力点灯モードから定格電力点灯モードへの特定移行時間が１５０ミリ秒間を超える場合においては、発光管１１の発光部１２内に封入された水銀の蒸気圧が高い状態で電力点灯モードから定格電力点灯モードへの移行が行われることとなり、水銀による自己吸収が増大した状態において、定格電力で水銀ランプ１０が点灯されるので、エネルギー効率の向上を図ることができないおそれがある。
また、給電装置２０は、定格電力点灯モードと低電力点灯モードとを繰り返して水銀ランプ１０に電力を供給する場合において、定格電力点灯モードにおける水銀ランプ１０の定格電力による点灯時間が１〜３秒間であることが好ましい。定格電力による点灯時間が３秒間を超える場合においては、水銀による自己吸収の影響により、より高いエネルギー効率の向上を図ることができないおそれがある。
さらに、給電装置２０は、定格電力点灯モードと低電力点灯モードとを繰り返して水銀ランプ１０に電力を供給する場合において、低電力点灯モードにおける水銀ランプ１０の低電力による点灯時間が４〜３０秒間であることが好ましい。低電力による点灯時間が４秒間以上であることにより、低電力点灯モードにおいて水銀蒸気圧が低下して、水銀の温度が低下し、従って、水銀による自己吸収の影響を受けない状態で低電力点灯モードから定格電力点灯モードへ移行することができ、より高いエネルギー効率の向上を図ることができる。
以上のことから、本発明の光源装置においては、定格電力点灯モードにおける定格電力による点灯時間より、低電力点灯モードにおける低電力による点灯時間が長いことが好ましい。
さらに、給電装置２０は、定格電力点灯モードと低電力点灯モードとを繰り返して水銀ランプ１０に電力を供給する場合において、低電力点灯モードにおける水銀ランプ１０の低電力による点灯時間が４〜３０秒間であることが好ましい。低電力による点灯時間が４秒間以上であることにより、低電力点灯モードにおいて水銀蒸気圧が低下して、水銀の温度が低下し、従って、水銀による自己吸収の影響を受けない状態で低電力点灯モードから定格電力点灯モードへ移行することができ、より高いエネルギー効率の向上を図ることができる。
以上のことから、本発明の光源装置においては、定格電力点灯モードにおける定格電力による点灯時間より、低電力点灯モードにおける低電力による点灯時間が長いことが好ましい。
ここで、低電力点灯モードにおいて水銀ランプ１０に供給される電力の値は、定格電力の値より低いものであれば特に制限されないが、通常、定格電力の４０〜８０％の範囲内で選択される。
〔ランプ点灯方法〕
本発明のランプ点灯方法は、発光管内に陽極と陰極とが対向配置され、当該発光管内に水銀が封入されたショートアーク型水銀ランプを、定格電力を供給する定格電力点灯モードと、定格電力より低い電力を供給する低電力点灯モードとを切り替えて点灯する方法において、低電力点灯モードから定格電力点灯モードへの移行が１５０ミリ秒間以内で行われる。
本発明のランプ点灯方法は、発光管内に陽極と陰極とが対向配置され、当該発光管内に水銀が封入されたショートアーク型水銀ランプを、定格電力を供給する定格電力点灯モードと、定格電力より低い電力を供給する低電力点灯モードとを切り替えて点灯する方法において、低電力点灯モードから定格電力点灯モードへの移行が１５０ミリ秒間以内で行われる。
以下、本発明のランプ点灯方法を、本発明の光源装置を露光装置用の光源として用いた場合を例に挙げて具体的に説明する。
図３は、本発明の光源装置を具えた露光装置の一例における構成を示す説明図である。
この露光装置は、露光光をワークＷに照射する光照射装置３０と、ワークＷを載置するワークステージＷＳと、ワークＷを搬送する搬送機構４０とを具えてなるものである。
光照射装置３０は、露光光を放射する水銀ランプ１０、この水銀ランプ１０から放射された光を集光する集光鏡３１および給電装置２０からなる光源装置１と、集光鏡３１からの光を反射する平面鏡３２と、平面鏡３２で反射された光の照度分布を均一にするインテグレータレンズ３３と、インテグレータレンズ３３よりの光を制御するシャッタ機構３４と、インテグレータレンズ３３よりの光を平行光とするコリメータミラー３５と、コリメータミラー３５とワークＷとの間の光路上に配置されたマスクＭとにより構成される。
この露光装置は、露光光をワークＷに照射する光照射装置３０と、ワークＷを載置するワークステージＷＳと、ワークＷを搬送する搬送機構４０とを具えてなるものである。
光照射装置３０は、露光光を放射する水銀ランプ１０、この水銀ランプ１０から放射された光を集光する集光鏡３１および給電装置２０からなる光源装置１と、集光鏡３１からの光を反射する平面鏡３２と、平面鏡３２で反射された光の照度分布を均一にするインテグレータレンズ３３と、インテグレータレンズ３３よりの光を制御するシャッタ機構３４と、インテグレータレンズ３３よりの光を平行光とするコリメータミラー３５と、コリメータミラー３５とワークＷとの間の光路上に配置されたマスクＭとにより構成される。
このような露光装置においては、ワークＷに対して以下のような処理が行われる。
例えば薬剤が塗布されたワークＷが搬送機構４０により搬送され、ワークステージＷＳに載置、固定される。そして、マスクＭのマスクパターンがワークＷの所定の位置に露光されるよう位置合わせを行い、シャッタ機構３４を開いて露光光を、マスクＭを介してワークＷに照射し、露光処理を行う。露光処理が終了すると、シャッタ機構３４を閉じて露光光を遮断する。その後、露光処理が施されたワークＷが搬出される。
例えば薬剤が塗布されたワークＷが搬送機構４０により搬送され、ワークステージＷＳに載置、固定される。そして、マスクＭのマスクパターンがワークＷの所定の位置に露光されるよう位置合わせを行い、シャッタ機構３４を開いて露光光を、マスクＭを介してワークＷに照射し、露光処理を行う。露光処理が終了すると、シャッタ機構３４を閉じて露光光を遮断する。その後、露光処理が施されたワークＷが搬出される。
この露光装置においては、図４に示すように、ワークステージＷＳにワークＷがない状態からワークステージＷＳにワークＷが搬送されて所定の位置合わせが行われるまでの時間Ｔ１においては、給電装置２０から水銀ランプ１０には、例えば水銀ランプ１０の定格電力の５０％の電力に相当する電力値の直流電力が供給され、これにより、水銀ランプ１０が低電力点灯モードで点灯される。
そして、露光処理が行われる時間Ｔ２においては、給電装置２０から水銀ランプ１０には、定格電力点灯モードによる電力、具体的には定格電力に相当する電力値の直流電力が供給され、これにより、水銀ランプ１０が定格電力点灯モードで点灯される。このとき、特定移行時間Ｔａにおいては、給電装置２０において、低電力点灯モードから定格電力点灯モードに切り替える動作指令信号がランプ点灯制御部４５から切換部４３に入力されて、点灯モードが低電力点灯モードから定格電力点灯モードへ移行する。
その後、露光処理終了から次のワークＷが搬送されて所定の位置合わせが行われるまでの時間Ｔ３においては、給電装置２０から水銀ランプ１０には、低電力点灯モードによる電力に相当する電力値の直流電力が供給され、これにより、水銀ランプ１０が低電力点灯モードで点灯される。このとき、移行時間Ｔｂにおいては、給電装置２０において、定格電力点灯モードから低電力点灯モードに切り替える動作指令信号がランプ点灯制御部４５から切換部４３に入力されて、点灯モードが定格電力点灯モードから低電力点灯モードへ移行する。
露光装置においては、以上のようなプロセスが繰り返し行われる。
そして、露光処理が行われる時間Ｔ２においては、給電装置２０から水銀ランプ１０には、定格電力点灯モードによる電力、具体的には定格電力に相当する電力値の直流電力が供給され、これにより、水銀ランプ１０が定格電力点灯モードで点灯される。このとき、特定移行時間Ｔａにおいては、給電装置２０において、低電力点灯モードから定格電力点灯モードに切り替える動作指令信号がランプ点灯制御部４５から切換部４３に入力されて、点灯モードが低電力点灯モードから定格電力点灯モードへ移行する。
その後、露光処理終了から次のワークＷが搬送されて所定の位置合わせが行われるまでの時間Ｔ３においては、給電装置２０から水銀ランプ１０には、低電力点灯モードによる電力に相当する電力値の直流電力が供給され、これにより、水銀ランプ１０が低電力点灯モードで点灯される。このとき、移行時間Ｔｂにおいては、給電装置２０において、定格電力点灯モードから低電力点灯モードに切り替える動作指令信号がランプ点灯制御部４５から切換部４３に入力されて、点灯モードが定格電力点灯モードから低電力点灯モードへ移行する。
露光装置においては、以上のようなプロセスが繰り返し行われる。
本実施態様において、低電力点灯モードにおける低電力による点灯時間Ｔ１およびＴ３は、具体的には７秒間であり、定格電力点灯モードにおける定格電力による点灯時間Ｔ２は、具体的には２秒間であり、低電力点灯モードから定格電力点灯モードへの特定移行時間Ｔａは、具体的には２０ミリ秒間であり、定格電力点灯モードから低電力点灯モードへの移行時間Ｔｂは、具体的には０〜２０ミリ秒間である。
本発明のランプ点灯方法においては、低電力点灯モードから定格電力点灯モードへの特定移行時間（Ｔａ）が、１５０ミリ秒間以内、好ましくは１〜１５０ミリ秒間以内、より好ましくは１〜５０ミリ秒間以内とされる。
定格電力点灯モードにおける定格電力による点灯時間（Ｔ２）が１〜３秒間であることが好ましく、低電力点灯モードにおける低電力による点灯時間（Ｔ１、Ｔ３）が４〜３０秒間であることが好ましい。
また、定格電力点灯モードから低電力点灯モードへの移行時間（Ｔｂ）は、特に限定されないが、０〜５０ミリ秒間以内、より好ましくは０〜２０ミリ秒間以内とされる。
定格電力点灯モードにおける定格電力による点灯時間（Ｔ２）が１〜３秒間であることが好ましく、低電力点灯モードにおける低電力による点灯時間（Ｔ１、Ｔ３）が４〜３０秒間であることが好ましい。
また、定格電力点灯モードから低電力点灯モードへの移行時間（Ｔｂ）は、特に限定されないが、０〜５０ミリ秒間以内、より好ましくは０〜２０ミリ秒間以内とされる。
なお、図４においては、縦軸は、水銀ランプ１０の定格電力値に対する実際に水銀ランプ１０に供給される電力の値の比率（定格電力値を１００％としたときの供給電力値の比率）を示し、横軸は時間を示す。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
〔水銀ランプの作製〕
図１に示す構成に従い、下記の仕様の水銀ランプ（Ａ）を作製した。
図１に示す構成に従い、下記の仕様の水銀ランプ（Ａ）を作製した。
水銀ランプ（Ａ）：
・発光管（１１）は石英ガラス製で、発光部（１２）の最大外径が１７５ｍｍ、発光部（１２）の内容積が３０００ｃｃである。
・電極（１４，１５）の各々はタングステン製で、電極間距離が２３ｍｍである。
・発光管（１１）内には、３０ｍｇ／ｃｃの水銀、および、静圧で６２ｋＰａのアルゴンガスが封入されている。
・水銀ランプ（Ａ）の定格電力は２５ｋＷ、定格電圧は１７０Ｖ、管壁負荷値は２７Ｗ／ｍｍ2 である。
・発光管（１１）は石英ガラス製で、発光部（１２）の最大外径が１７５ｍｍ、発光部（１２）の内容積が３０００ｃｃである。
・電極（１４，１５）の各々はタングステン製で、電極間距離が２３ｍｍである。
・発光管（１１）内には、３０ｍｇ／ｃｃの水銀、および、静圧で６２ｋＰａのアルゴンガスが封入されている。
・水銀ランプ（Ａ）の定格電力は２５ｋＷ、定格電圧は１７０Ｖ、管壁負荷値は２７Ｗ／ｍｍ2 である。
〈実験例１〉
水銀ランプ（Ａ）に定格電力点灯モード（定格電力値：２５ｋＷ）における定格電力による点灯時間を２秒間、低電力点灯モード（低電力値：１２．５ｋＷ）における低電力による点灯時間を７秒間として、定格電力点灯モードと低電力点灯モードとを繰り返し、直流電力を供給して点灯させた。低電力点灯モードから定格電力点灯モードへの特定移行時間を２０ミリ秒間、５０ミリ秒間、１００ミリ秒間、１５０ミリ秒間、３００ミリ秒間、５００ミリ秒間と変更して、各々の特定移行時間における波長３１３ｎｍ（ｊ線）と波長３６５ｎｍ（ｉ線）の照度を測定した。なお、各々の照度は、特定移行時間５００ミリ秒間における照度を１として相対値として示す。結果を表１に示す。
水銀ランプ（Ａ）に定格電力点灯モード（定格電力値：２５ｋＷ）における定格電力による点灯時間を２秒間、低電力点灯モード（低電力値：１２．５ｋＷ）における低電力による点灯時間を７秒間として、定格電力点灯モードと低電力点灯モードとを繰り返し、直流電力を供給して点灯させた。低電力点灯モードから定格電力点灯モードへの特定移行時間を２０ミリ秒間、５０ミリ秒間、１００ミリ秒間、１５０ミリ秒間、３００ミリ秒間、５００ミリ秒間と変更して、各々の特定移行時間における波長３１３ｎｍ（ｊ線）と波長３６５ｎｍ（ｉ線）の照度を測定した。なお、各々の照度は、特定移行時間５００ミリ秒間における照度を１として相対値として示す。結果を表１に示す。
表１の結果より、低電力点灯モードから定格電力点灯モードへの特定移行時間が１５０ミリ秒間以内の場合においては、波長３１３ｎｍ（ｊ線）と波長３６５ｎｍ（ｉ線）の照度が、特定移行時間３００ミリ秒間および５００ミリ秒間の場合に比べて高くなっていることが確認された。
〈実験例２〉
水銀ランプ（Ａ）に定格電力点灯モード（定格電力値：２５ｋＷ）における定格電力による点灯時間を２秒間、低電力点灯モード（低電力値：定格電力値４０〜８０％）における低電力による点灯時間を７秒間として、定格電力点灯モードと低電力点灯モードとを繰り返し、直流電力を供給して点灯させた。低電力点灯モードから定格電力点灯モードへの特定移行時間を２０ミリ秒間として、各々の低電力値における波長３１３ｎｍ（ｊ線）、波長３６５ｎｍ（ｉ線）、波長４０５ｎｍ（ｇ線）および波長４３６ｎｍ（ｈ線）の照度を測定した。なお、各々の照度は、定格電力点灯モードにおいて２秒間点灯した直後の照度を測定し、定格電力値（Ｗ0 ）と低電力値（Ｗ）との比率（Ｗ／Ｗ0 ）が１のときおける照度を１としたときの相対値を表２に示す。
また、各波長における、一個のパルス内での低電力点灯モードから定格電力点灯モードへ移行した後の時間経過に伴う照度変化を示すグラフを図５〜図８に示す。
水銀ランプ（Ａ）に定格電力点灯モード（定格電力値：２５ｋＷ）における定格電力による点灯時間を２秒間、低電力点灯モード（低電力値：定格電力値４０〜８０％）における低電力による点灯時間を７秒間として、定格電力点灯モードと低電力点灯モードとを繰り返し、直流電力を供給して点灯させた。低電力点灯モードから定格電力点灯モードへの特定移行時間を２０ミリ秒間として、各々の低電力値における波長３１３ｎｍ（ｊ線）、波長３６５ｎｍ（ｉ線）、波長４０５ｎｍ（ｇ線）および波長４３６ｎｍ（ｈ線）の照度を測定した。なお、各々の照度は、定格電力点灯モードにおいて２秒間点灯した直後の照度を測定し、定格電力値（Ｗ0 ）と低電力値（Ｗ）との比率（Ｗ／Ｗ0 ）が１のときおける照度を１としたときの相対値を表２に示す。
また、各波長における、一個のパルス内での低電力点灯モードから定格電力点灯モードへ移行した後の時間経過に伴う照度変化を示すグラフを図５〜図８に示す。
表２の結果より、低電力点灯モードから定格電力点灯モードへの特定移行時間が２０ミリ秒間の場合において、低電力値を変化させても、波長３１３ｎｍ（ｊ線）と波長３６５ｎｍ（ｉ線）の照度が、比率（Ｗ／Ｗ0 ）が１の場合に比べて高くなっていることが確認された。
また、図５〜図８によれば、波長４０５ｎｍ（ｇ線）と波長４３６ｎｍ（ｈ線）における照度に変化が得られず、波長３１３ｎｍ（ｊ線）と波長３６５ｎｍ（ｉ線）における照度が変化（向上）することからすると、波長３１３ｎｍ（ｊ線）と波長３６５ｎｍ（ｉ線）において得られる高い照度が、オーバーシュートの影響によるものではなく、特定移行時間の制御による特異的な現象であることが分かる。
１ 光源装置
１０ 水銀ランプ
１１ 発光管
１２ 発光部
１３ 封止部
１４ 陰極
１４ａ 軸部
１５ 陽極
１５ａ 軸部
２０ 給電装置
２１ ランプ点灯回路
２２ 電源制御回路
３０ 光照射装置
３１ 集光鏡
３２ 平面鏡
３３ インテグレータレンズ
３４ シャッタ機構
３５ コリメータミラー
４０ 搬送機構
４３ 切換部
４５ ランプ点灯制御部
５０ 商用電源
５１ 整流平滑回路
５２ スイッチング回路
５３ 整流平滑回路
５４ ＰＷＭ制御部
５５ 電力測定回路
５６ 起動器
６１ 定格電力点灯モード基準電力発生部
６２ 低電力点灯モード基準電力発生部
Ｓ 放電空間
Ｔ トランス
Ｍ マスク
Ｗ ワーク
ＷＳ ワークステージ
１０ 水銀ランプ
１１ 発光管
１２ 発光部
１３ 封止部
１４ 陰極
１４ａ 軸部
１５ 陽極
１５ａ 軸部
２０ 給電装置
２１ ランプ点灯回路
２２ 電源制御回路
３０ 光照射装置
３１ 集光鏡
３２ 平面鏡
３３ インテグレータレンズ
３４ シャッタ機構
３５ コリメータミラー
４０ 搬送機構
４３ 切換部
４５ ランプ点灯制御部
５０ 商用電源
５１ 整流平滑回路
５２ スイッチング回路
５３ 整流平滑回路
５４ ＰＷＭ制御部
５５ 電力測定回路
５６ 起動器
６１ 定格電力点灯モード基準電力発生部
６２ 低電力点灯モード基準電力発生部
Ｓ 放電空間
Ｔ トランス
Ｍ マスク
Ｗ ワーク
ＷＳ ワークステージ
Claims (4)
- 発光管内に陽極と陰極とが対向配置され、当該発光管内に水銀が封入されその封入量が２０〜４０ｍｇ／ｃｃであるショートアーク型水銀ランプと、
前記ショートアーク型水銀ランプに定格電力を供給する定格電力点灯モードと、前記ショートアーク型水銀ランプに定格電力より低い電力を供給する低電力点灯モードとを切り替えて前記ショートアーク型水銀ランプを点灯させるよう、当該ショートアーク型水銀ランプに電力を供給する給電装置とを具えてなる光源装置において、
前記給電装置は、前記低電力点灯モードから前記定格電力点灯モードへの移行が１５０ミリ秒間以内で行われるよう電力を供給するものであり、
波長３１３ｎｍ（ｊ線）および／または波長３６５ｎｍ（ｉ線）を利用して光照射処理を行う光照射装置に用いられることを特徴とする光源装置。 - 前記給電装置が、前記定格電力点灯モードと前記低電力点灯モードとを繰り返して前記ショートアーク型水銀ランプに電力を供給する場合において、
前記定格電力点灯モードにおける前記ショートアーク型水銀ランプの定格電力による点灯時間が、１〜３秒間であることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。 - 発光管内に陽極と陰極とが対向配置され、当該発光管内に水銀が封入されその封入量が２０〜４０ｍｇ／ｃｃであるショートアーク型水銀ランプを、定格電力を供給する定格電力点灯モードと、定格電力より低い電力を供給する低電力点灯モードとを切り替えて点灯するランプ点灯方法において、
前記低電力点灯モードから前記定格電力点灯モードへの移行が１５０ミリ秒間以内で行われ、波長３１３ｎｍ（ｊ線）および／または波長３６５ｎｍ（ｉ線）を利用して光照射処理が行われることを特徴とするランプ点灯方法。 - 前記定格電力点灯モードと前記低電力点灯モードとを繰り返して前記ショートアーク型水銀ランプを点灯する場合において、
前記定格電力点灯モードにおける前記ショートアーク型水銀ランプの定格電力による点灯時間が、１〜３秒間であることを特徴とする請求項３に記載のランプ点灯方法。
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| JP2011132867A JP5736989B2 (ja) | 2011-06-15 | 2011-06-15 | 光源装置およびランプ点灯方法 |
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| JP2013003281A JP2013003281A (ja) | 2013-01-07 |
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| JP2000181075A (ja) * | 1998-12-11 | 2000-06-30 | Ushio Inc | 露光装置におけるランプ点灯制御方法 |
| JP3562427B2 (ja) * | 2000-03-17 | 2004-09-08 | ウシオ電機株式会社 | 高圧水銀ランプ発光装置、およびその点灯方法 |
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-
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