露光装置用光照射装置
【課題】衝撃が作用したとき、少ないスペースで効果的にランプ及びカバーガラスの損傷を防止することができる露光装置用光照射装置を提供する。
【解決手段】複数の光源部７３と、複数の光源部７３を支持する略矩形状のカセット８１とを備え、カセット８１には、カセット８１に加わる衝撃力を吸収して光源部７３に作用する衝撃力を緩和する緩衝部材１０１が配置されている。
【解決手段】複数の光源部７３と、複数の光源部７３を支持する略矩形状のカセット８１とを備え、カセット８１には、カセット８１に加わる衝撃力を吸収して光源部７３に作用する衝撃力を緩和する緩衝部材１０１が配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置用光照射装置に関し、より詳細には、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の大型のフラットパネルディスプレイの基板上にマスクのマスクパターンを露光転写する露光装置に適用可能な露光装置用光照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、フラットパネルディスプレイ装置のカラーフィルタ等のパネルを製造する装置として、近接露光装置、スキャン露光装置、投影露光装置、ミラープロジェクション、密着式露光装置などの種々の露光装置が考案されている。例えば、分割逐次近接露光装置では、基板より小さいマスクをマスクステージで保持すると共に、基板をワークステージで保持して両者を近接して対向配置した後、ワークステージをマスクに対してステップ移動させて各ステップ毎にマスク側から基板にパターン露光用の光を照射することにより、マスクに描かれた複数のパターンを基板上に露光転写して、一枚の基板に複数のパネルを製作する。また、スキャン露光装置では、一定速度で搬送されている基板に対して、露光用の光をマスクを介して照射し、基板上にマスクのパターンを露光転写する。
【０００３】
近年、ディスプレイ装置は次第に大型化されつつあるため、露光装置においても露光領域の拡大が求められ、使用される光源部の出力も高める必要がある。このため、照明光学系として、複数の光源部を用いて（所謂、マルチランプ）、光源全体の出力を高めるようにしたものが知られている。
【０００４】
一般的に、露光装置用の光源部は、超高圧水銀ランプと、このランプからの光に指向性をもたせて射出する反射鏡とを備え、ランプの前面が石英ガラスなどのカバーガラスで覆われて保護されている。しかし、何らかの原因によりカバーガラスやランプに衝撃が加わると、カバーガラスに亀裂が生じたり、ランプが破損する虞がある。
【０００５】
露光装置用の光源部に限らず、ランプが損傷するとその後の作業に重大な支障を及ぼすため、緩衝部材を設けて、衝撃からランプを保護するようにした種々の提案がなされている（例えば、特許文献１，２参照。）。
【０００６】
特許文献１に記載の車両用バンパの破損防止構造は、ランプの後方に、間隔をおいてクッションを配置し、クッションの変形によって衝突エネルギを吸収するようにしている。また、特許文献２に記載のバックライト装置および液晶表示装置は、光源及び拡散板の間隔を所定値以上に保持するための複数の突起部を有し、突起部の先端部に、拡散板の材質より柔らかい部材を配置して、振動や落下の衝撃による拡散板の損傷を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−７２２６４号公報
【特許文献２】特開２００８−５３１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の車両用バンパの破損防止構造によると、ランプの後方に間隔を設けてクッションが配置されているので、この構造を露光装置用のマルチランプに適用すると、大きなスペースを要すると共に、重量が増大する問題があった。また、突起部の先端部に柔らかい部材を配置した特許文献２の技術によると、突起部の先端部が尖っているので、大きな応力がランプホルダにかかり、ランプが損傷する可能性があり、改善の余地があった。
【０００９】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、少ないスペースで効果的に衝撃からランプ及びカバーガラスの損傷を防止することができる露光装置用光照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 発光部と該発光部から発生された光に指向性をもたせて射出する反射光学系をそれぞれ含む複数の光源部と、
複数の前記光源部をそれぞれ取り付け可能な略矩形状のカセットと、
該複数のカセットに配置され、前記カセットに加わる衝撃力を吸収して前記光源部に作用する前記衝撃力を緩和するカセット用緩衝部材と、
を備えることを特徴とする露光装置用光照射装置。
（２） 前記カセット用緩衝部材は、枠状に形成されて前記カセットの前面側外周縁に沿って配置されることを特徴とする上記（１）に記載の露光装置用光照射装置。
（３） 前記カセットは、石英ガラスから形成され、前記光源部からの光を透過する複数のカバーガラスを備え、
前記カセット用緩衝部材は、隣接する前記カバーガラス間に配置されることを特徴とすることを特徴とする上記（１）に記載の露光装置用光照射装置。
（４） 前記カバーガラスには、前記光源部を冷却するための空気流通孔が設けられていることを特徴とする上記（３）に記載の露光装置用光照射装置。
（５） 複数の前記カセットを取り付け可能な支持体と、
該支持体に配置され、前記支持体に加わる衝撃力を吸収して前記光源部に作用する前記衝撃力を緩和する支持体用緩衝部材と、をさらに備えることを特徴とする上記（１）に記載の露光装置用光照射装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の露光装置用光照射装置によれば、万一、周辺に配置された障害物が光照射装置に衝突しても、その衝撃力は緩衝部材によって吸収されて、光源部に大きな衝撃力が作用することが防止されるため、光源部の発光部やカバーガラスの損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る分割逐次近接露光装置を説明するための一部分解視図である。
【図２】図１に示す分割逐次近接露光装置の正面図である。
【図３】マスクステージの断面図である。
【図４】（ａ）は、照明光学系の光照射装置を示す正面図であり、（ｂ）は（ａ）のIV−IV線に沿った断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のIV´−IV´線に沿った断面図である。
【図５】（ａ）は、カセットを示す正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＶ方向から見た断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のＶ´方向から見たカセットの断面図をインテグレータレンズとともに示す図である。
【図６】カセットに取り付けられた光源部近傍の拡大断面図である。
【図７】カセットが支持体に取り付けられた状態を示す要部拡大図である。
【図８】各光源部の出射面からインテグレータレンズの入射面までの距離を示す概略図である。
【図９】各光源部の制御構成を示すための図である。
【図１０】寿命時間検出手段を説明するための図である。
【図１１】他のカセットの斜視図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る光照射装置の要部拡大図である。
【図１３】図１２に示すカセットの正面図である。
【図１４】本発明の第３実施形態に係る光照射装置の要部拡大図である。
【図１５】本発明の第４実施形態に係る光照射装置の要部拡大図である。
【図１６】図１５に示すカセットの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る露光装置用光照射装置の各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
（第１実施形態）
先ず、本実施形態の露光装置用光照射装置が適用される分割逐次近接露光装置について説明する。図１及び図２に示すように、第１実施形態の分割逐次近接露光装置ＰＥは、マスクＭを保持するマスクステージ１０と、ガラス基板（被露光材）Ｗを保持する基板ステージ２０と、パターン露光用の光を照射する照明光学系７０と、を備えている。
【００１５】
なお、ガラス基板Ｗ（以下、単に「基板Ｗ」と称する。）は、マスクＭに対向配置されており、このマスクＭに描かれたパターンを露光転写すべく表面（マスクＭの対向面側）に感光剤が塗布されている。
【００１６】
マスクステージ１０は、中央部に矩形形状の開口１１ａが形成されるマスクステージベース１１と、マスクステージベース１１の開口１１ａにＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動可能に装着されるマスク保持部であるマスク保持枠１２と、マスクステージベース１１の上面に設けられ、マスク保持枠１２をＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動させて、マスクＭの位置を調整するマスク駆動機構１６と、を備える。
【００１７】
マスクステージベース１１は、装置ベース５０上に立設される支柱５１、及び支柱５１の上端部に設けられるＺ軸移動装置５２によりＺ軸方向に移動可能に支持され（図２参照。）、基板ステージ２０の上方に配置される。
【００１８】
図３に示すように、マスクステージベース１１の開口１１ａの周縁部の上面には、平面ベアリング１３が複数箇所配置されており、マスク保持枠１２は、その上端外周縁部に設けられるフランジ１２ａを平面ベアリング１３に載置している。これにより、マスク保持枠１２は、マスクステージベース１１の開口１１ａに所定のすき間を介して挿入されるので、このすき間分だけＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動可能となる。
【００１９】
また、マスク保持枠１２の下面には、マスクＭを保持するチャック部１４が間座１５を介して固定されている。このチャック部１４には、マスクＭのマスクパターンが描かれていない周縁部を吸着するための複数の吸引ノズル１４ａが開設されており、マスクＭは、吸引ノズル１４ａを介して図示しない真空式吸着装置によりチャック部１４に着脱自在に保持される。また、チャック部１４は、マスク保持枠１２と共にマスクステージベース１１に対してＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動可能である。
【００２０】
マスク駆動機構１６は、マスク保持枠１２のＸ軸方向に沿う一辺に取り付けられる２台のＹ軸方向駆動装置１６ｙと、マスク保持枠１２のＹ軸方向に沿う一辺に取り付けられる１台のＸ軸方向駆動装置１６ｘと、を備える。
【００２１】
Ｙ軸方向駆動装置１６ｙは、マスクステージベース１１上に設置され、Ｙ軸方向に伸縮するロッド１６ｂを有する駆動用アクチュエータ（例えば、電動アクチュエータ等）１６ａと、ロッド１６ｂの先端にピン支持機構１６ｃを介して連結されるスライダ１６ｄと、マスク保持枠１２のＸ軸方向に沿う辺部に取り付けられ、スライダ１６ｄを移動可能に取り付ける案内レール１６ｅと、を備える。なお、Ｘ軸方向駆動装置１６ｘも、Ｙ軸方向駆動装置１６ｙと同様の構成を有する。
【００２２】
そして、マスク駆動機構１６では、１台のＸ軸方向駆動装置１６ｘを駆動させることによりマスク保持枠１２をＸ軸方向に移動させ、２台のＹ軸方向駆動装置１６ｙを同等に駆動させることによりマスク保持枠１２をＹ軸方向に移動させる。また、２台のＹ軸方向駆動装置１６ｙのどちらか一方を駆動することによりマスク保持枠１２をθ方向に移動（Ｚ軸回りの回転）させる。
【００２３】
さらに、マスクステージベース１１の上面には、図１に示すように、マスクＭと基板Ｗとの対向面間のギャップを測定するギャップセンサ１７と、チャック部１４に保持されるマスクＭの取り付け位置を確認するためのアライメントカメラ１８と、が設けられる。これらギャップセンサ１７及びアライメントカメラ１８は、移動機構１９を介してＸ軸，Ｙ軸方向に移動可能に保持され、マスク保持枠１２内に配置される。
【００２４】
また、マスク保持枠１２上には、図１に示すように、マスクステージベース１１の開口１１ａのＸ軸方向の両端部に、マスクＭの両端部を必要に応じて遮蔽するアパーチャブレード３８が設けられる。このアパーチャブレード３８は、モータ、ボールねじ、及びリニアガイド等からなるアパーチャブレード駆動機構３９によりＸ軸方向に移動可能とされて、マスクＭの両端部の遮蔽面積を調整する。なお、アパーチャブレード３８は、開口１１ａのＸ軸方向の両端部だけでなく、開口１１ａのＹ軸方向の両端部に同様に設けられている。
【００２５】
基板ステージ２０は、図１及び図２に示すように、基板Ｗを保持する基板保持部２１と、基板保持部２１を装置ベース５０に対してＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に移動する基板駆動機構２２と、を備える。基板保持部２１は、図示しない真空吸着機構によって基板Ｗを着脱自在に保持する。基板駆動機構２２は、基板保持部２１の下方に、Ｙ軸テーブル２３、Ｙ軸送り機構２４、Ｘ軸テーブル２５、Ｘ軸送り機構２６、及びＺ−チルト調整機構２７と、を備える。
【００２６】
Ｙ軸送り機構２４は、図２に示すように、リニアガイド２８と送り駆動機構２９とを備えて構成され、Ｙ軸テーブル２３の裏面に取り付けられたスライダ３０が、装置ベース５０上に延びる２本の案内レール３１に転動体（図示せず）を介して跨架されると共に、モータ３２とボールねじ装置３３とによってＹ軸テーブル２３を案内レール３１に沿って駆動する。
【００２７】
なお、Ｘ軸送り機構２６もＹ軸送り機構２４と同様の構成を有し、Ｘ軸テーブル２５をＹ軸テーブル２３に対してＸ方向に駆動する。また、Ｚ−チルト調整機構２７は、くさび状の移動体３４，３５と送り駆動機構３６とを組み合わせてなる可動くさび機構をＸ方向の一端側に１台、他端側に２台配置することで構成される。なお、送り駆動機構２９，３６は、モータとボールねじ装置とを組み合わせた構成であってもよく、固定子と可動子とを有するリニアモータであってもよい。また、Ｚ-チルト調整機構２７の設置数は任意である。
【００２８】
これにより、基板駆動機構２２は、基板保持部２１をＸ方向及びＹ方向に送り駆動するとともに、マスクＭと基板Ｗとの対向面間のギャップを微調整するように、基板保持部２１をＺ軸方向に微動且つチルト調整する。
【００２９】
基板保持部２１のＸ方向側部とＹ方向側部にはそれぞれバーミラー６１，６２が取り付けられ、また、装置ベース５０のＹ方向端部とＸ方向端部には、計３台のレーザー干渉計６３，６４，６５が設けられている。これにより、レーザー干渉計６３，６４，６５からレーザー光をバーミラー６１，６２に照射し、バーミラー６１、６２により反射されたレーザー光を受光して、レーザー光とバーミラー６１，６２により反射されたレーザー光との干渉を測定して基板ステージ２０の位置を検出する。
【００３０】
図２及び図４に示すように、照明光学系７０は、複数の光源部７３を備えた光照射装置８０と、複数の光源部７３から射出された光束が入射されるインテグレータレンズ７４と、各光源部７３のランプ７１の点灯と消灯の切り替えを含む電圧制御可能な光学制御部７６と、インテグレータレンズ７４の出射面から出射された光路の向きを変える凹面鏡７７と、複数の光源部７３とインテグレータレンズ７４との間に配置されて照射された光を透過・遮断するように開閉制御する露光制御用シャッター７８と、を備える。なお、インテグレータレンズ７４と露光面との間には、ＤＵＶカットフィルタ、偏光フィルタ、バンドパスフィルタが配置されてもよく、また、凹面鏡７７には、ミラーの曲率を手動または自動で変更可能なデクリネーション角補正手段が設けられてもよい。
【００３１】
図４〜図６に示すように、光照射装置８０は、発光部としての超高圧水銀ランプ７１と、このランプ７１から発生された光に指向性をもたせて射出する反射光学系としての反射鏡７２と、をそれぞれ含む複数の光源部７３と、複数の光源部７３のうち、所定数の光源部７３をそれぞれ取り付け可能な複数のカセット８１と、複数のカセット８１を取り付け可能な支持体８２と、を備える。発光部としては、超高圧水銀ランプ７１の代わりに、ＬＥＤが適用されてもよい。
【００３２】
なお、照明光学系７０において、１６０Ｗの超高圧水銀ランプ７１を使用した場合、第６世代のフラットパネルを製造する露光装置では３７４個の光源部、第７世代のフラットパネルを製造する露光装置では５７２個の光源部、第８世代のフラットパネルを製造する露光装置では、７７４個の光源部が必要とされる。但し、本実施形態では、説明を簡略化するため、図４に示すように、α方向に３段、β方向に２列の計６個の光源部７３が取り付けられたカセット８１を３段×３列の計９個配した、５４個の光源部７３を有するものとして説明する。なお、本実施形態の光源部７３では、反射鏡７２の開口部７２ｂが略正方形形状に形成されており、四辺がα、β方向に沿うように配置されている。
【００３３】
各カセット８１は、所定数の光源部７３を支持する光源支持部８３と、光源支持部８３に支持された光源部７３を押さえて、該光源支持部８３に取り付けられる凹状のランプ押さえカバー８４と、を備えた略直方体形状に形成されており、それぞれ同一構成を有する。
【００３４】
光源支持部８３には、光源部７３の数に対応して設けられ、光源部７３からの光を発光する複数の窓部８３ａと、該窓部８３ａのカバー側に設けられ、反射鏡７２の開口部７２ａ（又は、反射鏡７２が取り付けられる反射鏡取り付け部の開口部）を囲うランプ用凹部８３ｂと、隣接する窓部８３ａの間や窓部８３ａの周囲に設けられ、光源支持部８３の板厚方向に貫通する複数の空気孔８３ｃと、が形成される。また、該窓部８３ａの反カバー側には、複数のカバーガラス８５がそれぞれ取り付けられている。カバーガラス８５は、それぞれのカバーガラス８５の対角線上に設けられた座金状のカバーガラス押え１００によって押えられている（図５（ａ）参照）。なお、カバーガラス８５の取り付けは任意であり、設けられなくてもよい。
【００３５】
光源支持部８３の前面側外周縁８３ｄには、カセット用緩衝部材１０１が、前面側外周縁８３ｄの前面及び側面の一部を覆って装着されている。カセット用緩衝部材１０１は、ゴムなどの弾性材料により断面略Ｌ字型の枠状に形成されており、光源支持部８３の空気孔８３ｃ及びカバーガラス押え１００に対応する位置には、略円弧状の逃げ部１０１ａが設けられている。カセット用緩衝部材１０１の光源支持部８３への装着は、はめ込み式であっても、ネジ止め式であってもよい。
【００３６】
各ランプ用凹部８３ｂの底面は、光源部７３の光を照射する照射面（ここでは、反射鏡７２の開口面７２ｂ）と、光源部７３の光軸Ｌとの交点ｐが、各α、β方向において単一の曲面、例えば、球面ｒ上に位置するように、平面又は曲面（本実施形態では、平面）に形成される。
【００３７】
ランプ押さえカバー８４の底面には、光源部７３の後部に当接する当接部８６が設けられており、各当接部８６には、モータやシリンダのようなアクチュエータ、ばね押さえ、ねじ止め等によって構成されるランプ押さえ機構８７が設けられている。これにより、各光源部７３は、反射鏡７２の開口部７２ａを光源支持部８３のランプ用凹部８３ｂに嵌合させ、ランプ押さえカバー８４を光源支持部８３に取り付け、ランプ押さえ機構８７によって光源部７３の後部を押さえつけることで、カセット８１に位置決めされる。
【００３８】
従って、図５（ｃ）に示すように、カセット８１に位置決めされた所定数の光源部７３の光が照射する各照射面から、所定数の光源部７３の光が入射されるインテグレータレンズ７４の入射面までの各光軸Ｌの距離が略一定となる。また、光源支持部８３とランプ押さえカバー８４との間の収納空間内では、隣接する光源部７３の反射鏡７２の背面７２ｃは直接対向しており、光源部７３、ランプ押さえ機構８７等以外には該収納空間内の空気の流れを遮るものがなく、良好な空気の流動性が与えられる。
【００３９】
また、支持体８２は、図４に示すように、複数のカセット８１を取り付ける複数のカセット取り付け部９０を有する支持体本体９１と、該支持体本体９１に取り付けられ、各カセット８１の後部を覆う支持体カバー９２と、を有する。
【００４０】
図７に示すように、各カセット取り付け部９０には、光源支持部８３が臨む開口部９０ａが形成され、該開口部９０ａの周囲には、光源支持部８３の周囲の矩形平面が対向する平面９０ｂを底面としたカセット用凹部（断面Ｌ字状の切り欠き）９０ｃが形成される。従って、この実施形態では、カセット８１は、その前面側外周縁８３ｄに取り付けられたカセット用緩衝部材１０１を介して、カセット取り付け部９０のカセット用凹部９０ｃに配置される。また、支持体本体９１のカセット用凹部９０ｃの周囲には、カセット８１を固定するためのカセット固定手段９３が設けられており、本実施形態では、カセット８１に形成された凹部８１ａに係合されて、カセット８１を固定する。なお、カセット固定手段９３としては、カセット８１をカセット取り付け部９０に挿脱すると同時に固定・解除可能な係合（例えば、爪係合やフック係合）であってもよい。
【００４１】
α方向或いはβ方向に並ぶカセット用凹部９０ｃの各平面９０ｂは、各カセット８１の全ての光源部７３の光を照射する照射面と、光源部７３の光軸Ｌとの交点ｐが、各α、β方向において単一の曲面、例えば、球面ｒ上に位置するように（図８参照。）、所定の角度γで交差するように形成される。
【００４２】
従って、各カセット８１は、これら光源支持部８３を各カセット取り付け部９０のカセット用凹部９０ｃに嵌合させて位置決めした状態で、カセット固定手段９３をカセット８１の凹部８１ａに係合させることで、支持体８２にそれぞれ固定される。そして、これら各カセット８１が支持体本体９１に取り付けられた状態で、該支持体本体９１に支持体カバー９２が取り付けられる。従って、図８に示すように、各カセット８１に位置決めされた全ての光源部７３の光が照射する各照射面と、所定数の光源部７３の光が入射されるインテグレータレンズ７４の入射面までの各光軸Ｌの距離も略一定となる。
【００４３】
図７及び図８に示すように、支持体本体９１の前面側外周縁９１ｂには、ゴムなどの弾性材料により断面略Ｌ字型の枠状に形成された支持体用緩衝部材１０２が、前面側外周縁９１ｂの前面及び側面の一部を覆って装着されている。支持体用緩衝部材１０２の支持体本体９１への装着は、はめ込み式であっても、ネジ止め式であってもよい。
【００４４】
また、光照射装置８０の各光源部７３、各カセット８１、及び支持体８２には、各ランプ７１を冷却するための冷却構造が設けられている。具体的に、図５（ａ）に示すように、光源支持部８３には、各カバーガラス８５間に、複数の空気孔８３ｃが設けられており、光源支持部８３の内部と外部とを連通させる。
【００４５】
更に、図６に示すように、各光源部７３のランプ７１と反射鏡７２が取り付けられるベース部材７５には、冷却路７５ａが形成されており、カセット８１の各カバーガラス８５には、一つ又は複数の空気流通孔である貫通孔８５ａが形成されている。また、カセット８１のランプ押さえカバー８４の底面には、複数の排気孔（連通孔）８４ａが形成され（図７参照。）、支持体８２の支持体カバー９２にも、複数の排気孔９２ａが形成されている（図４（ｃ）参照。）。また、各排気孔９２ａには、支持体８２の外部に形成されたブロアユニット（強制排気手段）７９が排気管７９ａを介して接続されている。
【００４６】
従って、ブロアユニット７９によって支持体８２内のエアを引いて排気することで、カバーガラス８５の貫通孔８５ａから吸引された外部のエアが、矢印で示した方向へランプ７１と反射鏡７２との間の隙間ｓを通過し、光源部７３のベース部材７５に形成された冷却路７５ａへ導かれる。また、光源支持部８３の複数の空気孔８３ｃから吸引された外部のエアが、反射鏡７２間の空間を通過し、このエアにより各光源部７３の冷却を行っている。
【００４７】
なお、強制排気手段としては、ブロアユニット７９に限定されるものでなく、ファン、インバータ、真空ポンプ等、支持体８２内のエアを引くものであればよい。また、ブロアユニット７９によるエアの排気は、後方からに限らず、上方、下方、左方、右方のいずれの側方からでもよい。
【００４８】
さらに、図４に示すように、支持体本体９１の周縁に、水冷管（冷却用配管）９１ａを設け、水ポンプ６９によって水冷管９１ａ内に冷却水を循環させることでも、各光源部７３を冷却している。なお、水冷管９１ａは、支持体本体９１内に形成されてもよいし、支持体本体９１の表面に取り付けられても良い。また、上記排気式の冷却構造と水冷式の冷却構造は、いずれか一つのみ設けられてもよい。また、水冷管９１ａは、図４に示すような配置に限定されるものでなく、水冷管９１ａを全てのカセット８１の周囲を通るように配置、又は、全てのカセット８１の周囲の一部を通るようにジグザグに配置して、冷却水を循環させてもよい。
【００４９】
また、図９に示すように、各カセット８１の光源部７３には、ランプ７１に電力を供給する点灯電源９５及び制御回路９６が個々に接続されており、各光源部７３から後方に延びる各配線９７は、各カセット８１に設けられた少なくとも一つのコネクタ９８に接続されてまとめられている。そして、各カセット８１のコネクタ９８と、支持体８２の外側に設けられた光学制御部７６との間は、他の配線９９によってそれぞれ接続される。これにより、光学制御部７６は、各ランプ７１の制御回路９６に制御信号を送信し、各ランプ７１に対して点灯と消灯を含め、電圧を調整する電圧制御を行う。
【００５０】
なお、各光源部７３の点灯電源９５及び制御回路９６は、カセット８１に集約して設けられてもよいし、カセットの外部に設けられてもよい。また、ランプ押さえカバー８４の当接部８６は、各光源部７３からの各配線９７と干渉しないように形成されている。
【００５１】
さらに、図１０に示すように、ランプ７１毎にヒューズ９４ａを含む寿命時間検出手段９４を設けて、タイマ９６ａによって点灯時間をカウントし、定格の寿命時間が来た段階でヒューズ９４ａに電流を流してヒューズ９４ａを切断する。従って、ヒューズ９４ａの切断の有無を確認することで、ランプ７１を定格の寿命時間使用しているかどうかを検出することができる。なお、寿命時間検出手段９４は、ヒューズ９４ａを含むものに限定されるものでなく、ランプ交換のメンテナンス時にランプ７１の定格の寿命時間が一目でわかるようなものであればよい。例えば、ランプ７１毎にＩＣタグを配置して、ＩＣタグによってランプ７１を定格の寿命時間使用したかどうか確認できるもの、或いは、ランプ７１の使用時間が確認できるようにしてもよい。
【００５２】
また、図１０では、点灯電源９５及び制御回路９６は、光源部７３毎に設けているが、複数の光源部７３毎に１つ設けるようにし、カセット８１内の光源部７３を所定数ずつ纏めて管理するようにしてもよい。
【００５３】
なお、上記実施形態では、説明を簡略化するため、α方向に３段、β方向に２列の計６個の光源部７３が取り付けられたカセット８１を例に挙げたが、実際にはカセット８１に配置される光源部７３は８個以上であり、図１１に示されるような配置で点対称又は線対称でカセット８１に取り付けられる。即ち、光源部７３をα方向、β方向で異なる数として配置しており、カセット８１の光源支持部８３に取り付けられた最外周に位置する光源部７３の中心を四辺で結んだ線が長方形形状をなす。また、各カセット８１が取り付けられる支持体８２のカセット取り付け部９０は、互いに直交するα、β方向に配置される各個数ｎ（ｎ：２以上の正の整数）を一致させて長方形形状に形成されている。ここで、この長方形形状は後述するインテグレータエレメントの各レンズエレメントの縦横毎の入射開口角比に対応させ、カセットの行数、列数を同数とした場合が最も効率が良いが異数でも良い。
【００５４】
ここで、インテグレータレンズ７４の各レンズエレメントのアスペクト比（縦／横比）は、露光領域のエリアのアスペクト比に対応して決定されている。また、インテグレータレンズの各々のレンズエレメントは、その入射開口角以上の角度から入射される光を取り込むことができない構造となっている。つまり、レンズエレメントは長辺側に対して短辺側の入射開口角が小さくなる。このため、支持体８２に配置された光源部７３全体のアスペクト比（縦／横比）を、インテグレータレンズ７４の入射面のアスペクト比に対応した長方形形状の配置とすることで、光の使用効率が良好となる。
【００５５】
このように構成された露光装置ＰＥでは、照明光学系７０において、露光時に露光制御用シャッター７８が開制御されると、超高圧水銀ランプ７１から照射された光が、インテグレータレンズ７４の入射面に入射される。そして、インテグレータレンズ７４の出射面から発せられた光は、凹面鏡７７によってその進行方向が変えられるとともに平行光に変換される。そして、この平行光は、マスクステージ１０に保持されるマスクＭ、さらには基板ステージ２０に保持される基板Ｗの表面に対して略垂直にパターン露光用の光として照射され、マスクＭのパターンＰが基板Ｗ上に露光転写される。
【００５６】
上記したように、本実施形態の露光装置用光照射装置８０によれば、支持体８２に加わる衝撃力を吸収して光源部７３に作用する衝撃力を緩和する各緩衝部材１０１、１０２が、光源支持部８３及び支持体本体９１に配置されているので、万一、周辺に配置された障害物が光照射装置８０に衝突しても、その衝撃力は緩衝部材１０１、１０２によって吸収され、光源部７３に大きな衝撃力が作用することが防止され、光源部７３の発光部７１やカバーガラス８５の損傷を防止することができる。
【００５７】
また、各緩衝部材１０１、１０２は、枠状に形成されているので、容易、且つ確実に光源支持部８３及び支持体本体９１の前面側外周縁８３ｄ、９１ｂに沿って配置することができる。
【００５８】
（第２実施形態）
次に、露光装置用光照射装置の第２実施形態について図１２及び図１３を参照して説明する。なお、第１実施形態と同一または同等部分については同一符号又は相当符号を付して、説明を簡略化又は省略する。
【００５９】
図１２及び図１３に示すように、本実施形態の光照射装置８０は、ゴムなどの弾性材料により形成された複数の小片のカセット用緩衝部材１０３が、隣接するカバーガラス８５の間やカバーガラス８５の周囲で、カセット８１に取り付けられている。また、第１実施形態の露光装置用光照射装置８０と同様に、支持体用緩衝部材１０２が、支持体本体９１の前面側外周縁９１ｂの前面及び側面の一部を覆って装着されている。
【００６０】
本実施形態の光照射装置８０は、光源支持部８３が枠状のカセット用緩衝部材１０１を介してカセット取り付け部９０の平面９０ｂに取り付けられる第１実施形態の露光装置用光照射装置８０と比較して、光源支持部８３が直接、カセット取り付け部９０の平面９０ｂに当接して取り付けられるので、光源部７３からの光が、精度よくインテグレータレンズ７４に入射することができる。
【００６１】
また、本実施形態の露光装置用光照射装置８０によれば、支持体本体９１の前面側外周縁９１ｂに支持体用緩衝部材１０２が装着され、更に、複数の小片のカセット用緩衝部材１０３が、カバーガラス８５間に配置されるので、光照射装置８０に加わる衝撃力が支持体用緩衝部材１０２によって吸収され、更に、カバーガラス８５に作用する衝撃力は、小片のカセット用緩衝部材１０３によって低減されるため、光源部７３の発光部７１やカバーガラス８５の損傷を防止することができる。
【００６２】
（第３実施形態）
次に、本発明の露光装置用光照射装置の第３実施形態について図１４を参照して説明する。なお、第１実施形態と同一または同等部分については同一符号又は相当符号を付して、説明を簡略化又は省略する。
【００６３】
本実施形態のカセット取り付け部９０は、図１４に示すように、光源支持部８３の前面周囲に設けられた凸状の係合部８３ｅと、カセット取り付け部９０に周囲に亘って設けられた凹状の被係合部９０ｄと、から構成され、カセット用緩衝部材１０４が凸状の係合部８３ｅを覆うように設けられている。そして、凸状の係合部８３ｅを凹状の被係合部９０ｄにカセット用緩衝部材１０４を介して係合させることで光源支持部８３が支持体本体９１に取り付けられる。これにより、支持体本体９１から光源支持部８３に伝達される衝撃力が、カセット用緩衝部材１０４により吸収される。
【００６４】
（第４実施形態）
次に、本発明の露光装置用光照射装置の第４実施形態について図１５及び図１６を参照して説明する。なお、第１実施形態と同一または同等部分については同一符号又は相当符号を付して、説明を簡略化又は省略する。
【００６５】
図１５及び図１６に示すように、本実施形態の露光装置用光照射装置８０は、支持体８２が、前面を開放するように形成され、支持体８２に設けられた各カセット取り付け部９０を凹部（カセット８１の矩形状の後方縁部と対向する断面Ｌ字状の切り欠き）によって形成し、カセット固定手段によって各カセット８１を前方から固定するように構成されている。これにより、支持体８２は、各カセット８１に取り付けられた各光源部７３の光がインテグレータレンズ７４の入射面に実質的に向くようにアライメントされる。
【００６６】
そして、支持体８２の前面側外周縁８２ａに支持体用緩衝部材１０２が配置され、光源支持部８３の前面側外周縁８３ｄに枠状のカセット用緩衝部材１０１が配置され、更に、隣接するカバーガラス８５間には、小片のカセット用緩衝部材１０３が配置されている。
【００６７】
これにより、光照射装置８０に加わる衝撃力が、各緩衝部材１０１、１０２、１０３によって吸収されるので、光源部７３の発光部７１やカバーガラス８５の損傷を防止することができる。
【００６８】
尚、本発明は、前述した実施形態及び実施例に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
【００６９】
例えば、本実施形態のランプ押さえカバー８４は、凹状のボックス形状としたが、これに限定されず、当接部によって光源部を位置決め固定できるものであれば、例えば、メッシュ形状であってもよい。また、各光源部７３を光源支持部８３に嵌合してさらに固定するようにした場合には、ランプ押さえカバー８４を設けないで構成することも可能である。また、支持体カバー９２の形状も照明光学系７０の配置に応じて、任意に設計可能である。
【００７０】
また、カセット８１に配置される光源部７３を８個以上とし、支持体８２に配置される全光源部は８個〜約８００個とする。８００個程度であれば、実用性及び効率が良くなる。さらに、支持体８２に装着されるカセット８１の数は全体の光源部７３の数の５％以下とすることが好ましく、この場合には、１つのカセット８１に配置される光源部７３の数が５％以上となる。
【００７１】
また、例えば、上記実施形態では、露光装置として分割逐次近接露光装置を説明したが、これに限定されず、本発明は、走査式近接露光装置、ミラープロジェクション式露光装置、レンズ投影式露光装置、密着式露光装置にも適用することができる。また、本発明は、一括式、逐次式、走査式等のいずれの露光装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００７２】
７１ 超高圧水銀ランプ（発光部）
７２ 反射鏡（反射光学系）
７３ 光源部
８０ 露光装置用光照射装置
８１ カセット
８２ 支持体
８２ａ 前面側外周縁
８３ 光源支持部
８３ｄ 前面側外周縁
８５ カバーガラス
８５ａ 貫通孔（空気流通孔）
１０１ 枠状のカセット用緩衝部材
１０２ 枠状の支持体用緩衝部材
１０３ 小片のカセット用緩衝部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置用光照射装置に関し、より詳細には、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の大型のフラットパネルディスプレイの基板上にマスクのマスクパターンを露光転写する露光装置に適用可能な露光装置用光照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、フラットパネルディスプレイ装置のカラーフィルタ等のパネルを製造する装置として、近接露光装置、スキャン露光装置、投影露光装置、ミラープロジェクション、密着式露光装置などの種々の露光装置が考案されている。例えば、分割逐次近接露光装置では、基板より小さいマスクをマスクステージで保持すると共に、基板をワークステージで保持して両者を近接して対向配置した後、ワークステージをマスクに対してステップ移動させて各ステップ毎にマスク側から基板にパターン露光用の光を照射することにより、マスクに描かれた複数のパターンを基板上に露光転写して、一枚の基板に複数のパネルを製作する。また、スキャン露光装置では、一定速度で搬送されている基板に対して、露光用の光をマスクを介して照射し、基板上にマスクのパターンを露光転写する。
【０００３】
近年、ディスプレイ装置は次第に大型化されつつあるため、露光装置においても露光領域の拡大が求められ、使用される光源部の出力も高める必要がある。このため、照明光学系として、複数の光源部を用いて（所謂、マルチランプ）、光源全体の出力を高めるようにしたものが知られている。
【０００４】
一般的に、露光装置用の光源部は、超高圧水銀ランプと、このランプからの光に指向性をもたせて射出する反射鏡とを備え、ランプの前面が石英ガラスなどのカバーガラスで覆われて保護されている。しかし、何らかの原因によりカバーガラスやランプに衝撃が加わると、カバーガラスに亀裂が生じたり、ランプが破損する虞がある。
【０００５】
露光装置用の光源部に限らず、ランプが損傷するとその後の作業に重大な支障を及ぼすため、緩衝部材を設けて、衝撃からランプを保護するようにした種々の提案がなされている（例えば、特許文献１，２参照。）。
【０００６】
特許文献１に記載の車両用バンパの破損防止構造は、ランプの後方に、間隔をおいてクッションを配置し、クッションの変形によって衝突エネルギを吸収するようにしている。また、特許文献２に記載のバックライト装置および液晶表示装置は、光源及び拡散板の間隔を所定値以上に保持するための複数の突起部を有し、突起部の先端部に、拡散板の材質より柔らかい部材を配置して、振動や落下の衝撃による拡散板の損傷を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−７２２６４号公報
【特許文献２】特開２００８−５３１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の車両用バンパの破損防止構造によると、ランプの後方に間隔を設けてクッションが配置されているので、この構造を露光装置用のマルチランプに適用すると、大きなスペースを要すると共に、重量が増大する問題があった。また、突起部の先端部に柔らかい部材を配置した特許文献２の技術によると、突起部の先端部が尖っているので、大きな応力がランプホルダにかかり、ランプが損傷する可能性があり、改善の余地があった。
【０００９】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、少ないスペースで効果的に衝撃からランプ及びカバーガラスの損傷を防止することができる露光装置用光照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 発光部と該発光部から発生された光に指向性をもたせて射出する反射光学系をそれぞれ含む複数の光源部と、
複数の前記光源部をそれぞれ取り付け可能な略矩形状のカセットと、
該複数のカセットに配置され、前記カセットに加わる衝撃力を吸収して前記光源部に作用する前記衝撃力を緩和するカセット用緩衝部材と、
を備えることを特徴とする露光装置用光照射装置。
（２） 前記カセット用緩衝部材は、枠状に形成されて前記カセットの前面側外周縁に沿って配置されることを特徴とする上記（１）に記載の露光装置用光照射装置。
（３） 前記カセットは、石英ガラスから形成され、前記光源部からの光を透過する複数のカバーガラスを備え、
前記カセット用緩衝部材は、隣接する前記カバーガラス間に配置されることを特徴とすることを特徴とする上記（１）に記載の露光装置用光照射装置。
（４） 前記カバーガラスには、前記光源部を冷却するための空気流通孔が設けられていることを特徴とする上記（３）に記載の露光装置用光照射装置。
（５） 複数の前記カセットを取り付け可能な支持体と、
該支持体に配置され、前記支持体に加わる衝撃力を吸収して前記光源部に作用する前記衝撃力を緩和する支持体用緩衝部材と、をさらに備えることを特徴とする上記（１）に記載の露光装置用光照射装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の露光装置用光照射装置によれば、万一、周辺に配置された障害物が光照射装置に衝突しても、その衝撃力は緩衝部材によって吸収されて、光源部に大きな衝撃力が作用することが防止されるため、光源部の発光部やカバーガラスの損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る分割逐次近接露光装置を説明するための一部分解視図である。
【図２】図１に示す分割逐次近接露光装置の正面図である。
【図３】マスクステージの断面図である。
【図４】（ａ）は、照明光学系の光照射装置を示す正面図であり、（ｂ）は（ａ）のIV−IV線に沿った断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のIV´−IV´線に沿った断面図である。
【図５】（ａ）は、カセットを示す正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＶ方向から見た断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のＶ´方向から見たカセットの断面図をインテグレータレンズとともに示す図である。
【図６】カセットに取り付けられた光源部近傍の拡大断面図である。
【図７】カセットが支持体に取り付けられた状態を示す要部拡大図である。
【図８】各光源部の出射面からインテグレータレンズの入射面までの距離を示す概略図である。
【図９】各光源部の制御構成を示すための図である。
【図１０】寿命時間検出手段を説明するための図である。
【図１１】他のカセットの斜視図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る光照射装置の要部拡大図である。
【図１３】図１２に示すカセットの正面図である。
【図１４】本発明の第３実施形態に係る光照射装置の要部拡大図である。
【図１５】本発明の第４実施形態に係る光照射装置の要部拡大図である。
【図１６】図１５に示すカセットの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る露光装置用光照射装置の各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
（第１実施形態）
先ず、本実施形態の露光装置用光照射装置が適用される分割逐次近接露光装置について説明する。図１及び図２に示すように、第１実施形態の分割逐次近接露光装置ＰＥは、マスクＭを保持するマスクステージ１０と、ガラス基板（被露光材）Ｗを保持する基板ステージ２０と、パターン露光用の光を照射する照明光学系７０と、を備えている。
【００１５】
なお、ガラス基板Ｗ（以下、単に「基板Ｗ」と称する。）は、マスクＭに対向配置されており、このマスクＭに描かれたパターンを露光転写すべく表面（マスクＭの対向面側）に感光剤が塗布されている。
【００１６】
マスクステージ１０は、中央部に矩形形状の開口１１ａが形成されるマスクステージベース１１と、マスクステージベース１１の開口１１ａにＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動可能に装着されるマスク保持部であるマスク保持枠１２と、マスクステージベース１１の上面に設けられ、マスク保持枠１２をＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動させて、マスクＭの位置を調整するマスク駆動機構１６と、を備える。
【００１７】
マスクステージベース１１は、装置ベース５０上に立設される支柱５１、及び支柱５１の上端部に設けられるＺ軸移動装置５２によりＺ軸方向に移動可能に支持され（図２参照。）、基板ステージ２０の上方に配置される。
【００１８】
図３に示すように、マスクステージベース１１の開口１１ａの周縁部の上面には、平面ベアリング１３が複数箇所配置されており、マスク保持枠１２は、その上端外周縁部に設けられるフランジ１２ａを平面ベアリング１３に載置している。これにより、マスク保持枠１２は、マスクステージベース１１の開口１１ａに所定のすき間を介して挿入されるので、このすき間分だけＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動可能となる。
【００１９】
また、マスク保持枠１２の下面には、マスクＭを保持するチャック部１４が間座１５を介して固定されている。このチャック部１４には、マスクＭのマスクパターンが描かれていない周縁部を吸着するための複数の吸引ノズル１４ａが開設されており、マスクＭは、吸引ノズル１４ａを介して図示しない真空式吸着装置によりチャック部１４に着脱自在に保持される。また、チャック部１４は、マスク保持枠１２と共にマスクステージベース１１に対してＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動可能である。
【００２０】
マスク駆動機構１６は、マスク保持枠１２のＸ軸方向に沿う一辺に取り付けられる２台のＹ軸方向駆動装置１６ｙと、マスク保持枠１２のＹ軸方向に沿う一辺に取り付けられる１台のＸ軸方向駆動装置１６ｘと、を備える。
【００２１】
Ｙ軸方向駆動装置１６ｙは、マスクステージベース１１上に設置され、Ｙ軸方向に伸縮するロッド１６ｂを有する駆動用アクチュエータ（例えば、電動アクチュエータ等）１６ａと、ロッド１６ｂの先端にピン支持機構１６ｃを介して連結されるスライダ１６ｄと、マスク保持枠１２のＸ軸方向に沿う辺部に取り付けられ、スライダ１６ｄを移動可能に取り付ける案内レール１６ｅと、を備える。なお、Ｘ軸方向駆動装置１６ｘも、Ｙ軸方向駆動装置１６ｙと同様の構成を有する。
【００２２】
そして、マスク駆動機構１６では、１台のＸ軸方向駆動装置１６ｘを駆動させることによりマスク保持枠１２をＸ軸方向に移動させ、２台のＹ軸方向駆動装置１６ｙを同等に駆動させることによりマスク保持枠１２をＹ軸方向に移動させる。また、２台のＹ軸方向駆動装置１６ｙのどちらか一方を駆動することによりマスク保持枠１２をθ方向に移動（Ｚ軸回りの回転）させる。
【００２３】
さらに、マスクステージベース１１の上面には、図１に示すように、マスクＭと基板Ｗとの対向面間のギャップを測定するギャップセンサ１７と、チャック部１４に保持されるマスクＭの取り付け位置を確認するためのアライメントカメラ１８と、が設けられる。これらギャップセンサ１７及びアライメントカメラ１８は、移動機構１９を介してＸ軸，Ｙ軸方向に移動可能に保持され、マスク保持枠１２内に配置される。
【００２４】
また、マスク保持枠１２上には、図１に示すように、マスクステージベース１１の開口１１ａのＸ軸方向の両端部に、マスクＭの両端部を必要に応じて遮蔽するアパーチャブレード３８が設けられる。このアパーチャブレード３８は、モータ、ボールねじ、及びリニアガイド等からなるアパーチャブレード駆動機構３９によりＸ軸方向に移動可能とされて、マスクＭの両端部の遮蔽面積を調整する。なお、アパーチャブレード３８は、開口１１ａのＸ軸方向の両端部だけでなく、開口１１ａのＹ軸方向の両端部に同様に設けられている。
【００２５】
基板ステージ２０は、図１及び図２に示すように、基板Ｗを保持する基板保持部２１と、基板保持部２１を装置ベース５０に対してＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に移動する基板駆動機構２２と、を備える。基板保持部２１は、図示しない真空吸着機構によって基板Ｗを着脱自在に保持する。基板駆動機構２２は、基板保持部２１の下方に、Ｙ軸テーブル２３、Ｙ軸送り機構２４、Ｘ軸テーブル２５、Ｘ軸送り機構２６、及びＺ−チルト調整機構２７と、を備える。
【００２６】
Ｙ軸送り機構２４は、図２に示すように、リニアガイド２８と送り駆動機構２９とを備えて構成され、Ｙ軸テーブル２３の裏面に取り付けられたスライダ３０が、装置ベース５０上に延びる２本の案内レール３１に転動体（図示せず）を介して跨架されると共に、モータ３２とボールねじ装置３３とによってＹ軸テーブル２３を案内レール３１に沿って駆動する。
【００２７】
なお、Ｘ軸送り機構２６もＹ軸送り機構２４と同様の構成を有し、Ｘ軸テーブル２５をＹ軸テーブル２３に対してＸ方向に駆動する。また、Ｚ−チルト調整機構２７は、くさび状の移動体３４，３５と送り駆動機構３６とを組み合わせてなる可動くさび機構をＸ方向の一端側に１台、他端側に２台配置することで構成される。なお、送り駆動機構２９，３６は、モータとボールねじ装置とを組み合わせた構成であってもよく、固定子と可動子とを有するリニアモータであってもよい。また、Ｚ-チルト調整機構２７の設置数は任意である。
【００２８】
これにより、基板駆動機構２２は、基板保持部２１をＸ方向及びＹ方向に送り駆動するとともに、マスクＭと基板Ｗとの対向面間のギャップを微調整するように、基板保持部２１をＺ軸方向に微動且つチルト調整する。
【００２９】
基板保持部２１のＸ方向側部とＹ方向側部にはそれぞれバーミラー６１，６２が取り付けられ、また、装置ベース５０のＹ方向端部とＸ方向端部には、計３台のレーザー干渉計６３，６４，６５が設けられている。これにより、レーザー干渉計６３，６４，６５からレーザー光をバーミラー６１，６２に照射し、バーミラー６１、６２により反射されたレーザー光を受光して、レーザー光とバーミラー６１，６２により反射されたレーザー光との干渉を測定して基板ステージ２０の位置を検出する。
【００３０】
図２及び図４に示すように、照明光学系７０は、複数の光源部７３を備えた光照射装置８０と、複数の光源部７３から射出された光束が入射されるインテグレータレンズ７４と、各光源部７３のランプ７１の点灯と消灯の切り替えを含む電圧制御可能な光学制御部７６と、インテグレータレンズ７４の出射面から出射された光路の向きを変える凹面鏡７７と、複数の光源部７３とインテグレータレンズ７４との間に配置されて照射された光を透過・遮断するように開閉制御する露光制御用シャッター７８と、を備える。なお、インテグレータレンズ７４と露光面との間には、ＤＵＶカットフィルタ、偏光フィルタ、バンドパスフィルタが配置されてもよく、また、凹面鏡７７には、ミラーの曲率を手動または自動で変更可能なデクリネーション角補正手段が設けられてもよい。
【００３１】
図４〜図６に示すように、光照射装置８０は、発光部としての超高圧水銀ランプ７１と、このランプ７１から発生された光に指向性をもたせて射出する反射光学系としての反射鏡７２と、をそれぞれ含む複数の光源部７３と、複数の光源部７３のうち、所定数の光源部７３をそれぞれ取り付け可能な複数のカセット８１と、複数のカセット８１を取り付け可能な支持体８２と、を備える。発光部としては、超高圧水銀ランプ７１の代わりに、ＬＥＤが適用されてもよい。
【００３２】
なお、照明光学系７０において、１６０Ｗの超高圧水銀ランプ７１を使用した場合、第６世代のフラットパネルを製造する露光装置では３７４個の光源部、第７世代のフラットパネルを製造する露光装置では５７２個の光源部、第８世代のフラットパネルを製造する露光装置では、７７４個の光源部が必要とされる。但し、本実施形態では、説明を簡略化するため、図４に示すように、α方向に３段、β方向に２列の計６個の光源部７３が取り付けられたカセット８１を３段×３列の計９個配した、５４個の光源部７３を有するものとして説明する。なお、本実施形態の光源部７３では、反射鏡７２の開口部７２ｂが略正方形形状に形成されており、四辺がα、β方向に沿うように配置されている。
【００３３】
各カセット８１は、所定数の光源部７３を支持する光源支持部８３と、光源支持部８３に支持された光源部７３を押さえて、該光源支持部８３に取り付けられる凹状のランプ押さえカバー８４と、を備えた略直方体形状に形成されており、それぞれ同一構成を有する。
【００３４】
光源支持部８３には、光源部７３の数に対応して設けられ、光源部７３からの光を発光する複数の窓部８３ａと、該窓部８３ａのカバー側に設けられ、反射鏡７２の開口部７２ａ（又は、反射鏡７２が取り付けられる反射鏡取り付け部の開口部）を囲うランプ用凹部８３ｂと、隣接する窓部８３ａの間や窓部８３ａの周囲に設けられ、光源支持部８３の板厚方向に貫通する複数の空気孔８３ｃと、が形成される。また、該窓部８３ａの反カバー側には、複数のカバーガラス８５がそれぞれ取り付けられている。カバーガラス８５は、それぞれのカバーガラス８５の対角線上に設けられた座金状のカバーガラス押え１００によって押えられている（図５（ａ）参照）。なお、カバーガラス８５の取り付けは任意であり、設けられなくてもよい。
【００３５】
光源支持部８３の前面側外周縁８３ｄには、カセット用緩衝部材１０１が、前面側外周縁８３ｄの前面及び側面の一部を覆って装着されている。カセット用緩衝部材１０１は、ゴムなどの弾性材料により断面略Ｌ字型の枠状に形成されており、光源支持部８３の空気孔８３ｃ及びカバーガラス押え１００に対応する位置には、略円弧状の逃げ部１０１ａが設けられている。カセット用緩衝部材１０１の光源支持部８３への装着は、はめ込み式であっても、ネジ止め式であってもよい。
【００３６】
各ランプ用凹部８３ｂの底面は、光源部７３の光を照射する照射面（ここでは、反射鏡７２の開口面７２ｂ）と、光源部７３の光軸Ｌとの交点ｐが、各α、β方向において単一の曲面、例えば、球面ｒ上に位置するように、平面又は曲面（本実施形態では、平面）に形成される。
【００３７】
ランプ押さえカバー８４の底面には、光源部７３の後部に当接する当接部８６が設けられており、各当接部８６には、モータやシリンダのようなアクチュエータ、ばね押さえ、ねじ止め等によって構成されるランプ押さえ機構８７が設けられている。これにより、各光源部７３は、反射鏡７２の開口部７２ａを光源支持部８３のランプ用凹部８３ｂに嵌合させ、ランプ押さえカバー８４を光源支持部８３に取り付け、ランプ押さえ機構８７によって光源部７３の後部を押さえつけることで、カセット８１に位置決めされる。
【００３８】
従って、図５（ｃ）に示すように、カセット８１に位置決めされた所定数の光源部７３の光が照射する各照射面から、所定数の光源部７３の光が入射されるインテグレータレンズ７４の入射面までの各光軸Ｌの距離が略一定となる。また、光源支持部８３とランプ押さえカバー８４との間の収納空間内では、隣接する光源部７３の反射鏡７２の背面７２ｃは直接対向しており、光源部７３、ランプ押さえ機構８７等以外には該収納空間内の空気の流れを遮るものがなく、良好な空気の流動性が与えられる。
【００３９】
また、支持体８２は、図４に示すように、複数のカセット８１を取り付ける複数のカセット取り付け部９０を有する支持体本体９１と、該支持体本体９１に取り付けられ、各カセット８１の後部を覆う支持体カバー９２と、を有する。
【００４０】
図７に示すように、各カセット取り付け部９０には、光源支持部８３が臨む開口部９０ａが形成され、該開口部９０ａの周囲には、光源支持部８３の周囲の矩形平面が対向する平面９０ｂを底面としたカセット用凹部（断面Ｌ字状の切り欠き）９０ｃが形成される。従って、この実施形態では、カセット８１は、その前面側外周縁８３ｄに取り付けられたカセット用緩衝部材１０１を介して、カセット取り付け部９０のカセット用凹部９０ｃに配置される。また、支持体本体９１のカセット用凹部９０ｃの周囲には、カセット８１を固定するためのカセット固定手段９３が設けられており、本実施形態では、カセット８１に形成された凹部８１ａに係合されて、カセット８１を固定する。なお、カセット固定手段９３としては、カセット８１をカセット取り付け部９０に挿脱すると同時に固定・解除可能な係合（例えば、爪係合やフック係合）であってもよい。
【００４１】
α方向或いはβ方向に並ぶカセット用凹部９０ｃの各平面９０ｂは、各カセット８１の全ての光源部７３の光を照射する照射面と、光源部７３の光軸Ｌとの交点ｐが、各α、β方向において単一の曲面、例えば、球面ｒ上に位置するように（図８参照。）、所定の角度γで交差するように形成される。
【００４２】
従って、各カセット８１は、これら光源支持部８３を各カセット取り付け部９０のカセット用凹部９０ｃに嵌合させて位置決めした状態で、カセット固定手段９３をカセット８１の凹部８１ａに係合させることで、支持体８２にそれぞれ固定される。そして、これら各カセット８１が支持体本体９１に取り付けられた状態で、該支持体本体９１に支持体カバー９２が取り付けられる。従って、図８に示すように、各カセット８１に位置決めされた全ての光源部７３の光が照射する各照射面と、所定数の光源部７３の光が入射されるインテグレータレンズ７４の入射面までの各光軸Ｌの距離も略一定となる。
【００４３】
図７及び図８に示すように、支持体本体９１の前面側外周縁９１ｂには、ゴムなどの弾性材料により断面略Ｌ字型の枠状に形成された支持体用緩衝部材１０２が、前面側外周縁９１ｂの前面及び側面の一部を覆って装着されている。支持体用緩衝部材１０２の支持体本体９１への装着は、はめ込み式であっても、ネジ止め式であってもよい。
【００４４】
また、光照射装置８０の各光源部７３、各カセット８１、及び支持体８２には、各ランプ７１を冷却するための冷却構造が設けられている。具体的に、図５（ａ）に示すように、光源支持部８３には、各カバーガラス８５間に、複数の空気孔８３ｃが設けられており、光源支持部８３の内部と外部とを連通させる。
【００４５】
更に、図６に示すように、各光源部７３のランプ７１と反射鏡７２が取り付けられるベース部材７５には、冷却路７５ａが形成されており、カセット８１の各カバーガラス８５には、一つ又は複数の空気流通孔である貫通孔８５ａが形成されている。また、カセット８１のランプ押さえカバー８４の底面には、複数の排気孔（連通孔）８４ａが形成され（図７参照。）、支持体８２の支持体カバー９２にも、複数の排気孔９２ａが形成されている（図４（ｃ）参照。）。また、各排気孔９２ａには、支持体８２の外部に形成されたブロアユニット（強制排気手段）７９が排気管７９ａを介して接続されている。
【００４６】
従って、ブロアユニット７９によって支持体８２内のエアを引いて排気することで、カバーガラス８５の貫通孔８５ａから吸引された外部のエアが、矢印で示した方向へランプ７１と反射鏡７２との間の隙間ｓを通過し、光源部７３のベース部材７５に形成された冷却路７５ａへ導かれる。また、光源支持部８３の複数の空気孔８３ｃから吸引された外部のエアが、反射鏡７２間の空間を通過し、このエアにより各光源部７３の冷却を行っている。
【００４７】
なお、強制排気手段としては、ブロアユニット７９に限定されるものでなく、ファン、インバータ、真空ポンプ等、支持体８２内のエアを引くものであればよい。また、ブロアユニット７９によるエアの排気は、後方からに限らず、上方、下方、左方、右方のいずれの側方からでもよい。
【００４８】
さらに、図４に示すように、支持体本体９１の周縁に、水冷管（冷却用配管）９１ａを設け、水ポンプ６９によって水冷管９１ａ内に冷却水を循環させることでも、各光源部７３を冷却している。なお、水冷管９１ａは、支持体本体９１内に形成されてもよいし、支持体本体９１の表面に取り付けられても良い。また、上記排気式の冷却構造と水冷式の冷却構造は、いずれか一つのみ設けられてもよい。また、水冷管９１ａは、図４に示すような配置に限定されるものでなく、水冷管９１ａを全てのカセット８１の周囲を通るように配置、又は、全てのカセット８１の周囲の一部を通るようにジグザグに配置して、冷却水を循環させてもよい。
【００４９】
また、図９に示すように、各カセット８１の光源部７３には、ランプ７１に電力を供給する点灯電源９５及び制御回路９６が個々に接続されており、各光源部７３から後方に延びる各配線９７は、各カセット８１に設けられた少なくとも一つのコネクタ９８に接続されてまとめられている。そして、各カセット８１のコネクタ９８と、支持体８２の外側に設けられた光学制御部７６との間は、他の配線９９によってそれぞれ接続される。これにより、光学制御部７６は、各ランプ７１の制御回路９６に制御信号を送信し、各ランプ７１に対して点灯と消灯を含め、電圧を調整する電圧制御を行う。
【００５０】
なお、各光源部７３の点灯電源９５及び制御回路９６は、カセット８１に集約して設けられてもよいし、カセットの外部に設けられてもよい。また、ランプ押さえカバー８４の当接部８６は、各光源部７３からの各配線９７と干渉しないように形成されている。
【００５１】
さらに、図１０に示すように、ランプ７１毎にヒューズ９４ａを含む寿命時間検出手段９４を設けて、タイマ９６ａによって点灯時間をカウントし、定格の寿命時間が来た段階でヒューズ９４ａに電流を流してヒューズ９４ａを切断する。従って、ヒューズ９４ａの切断の有無を確認することで、ランプ７１を定格の寿命時間使用しているかどうかを検出することができる。なお、寿命時間検出手段９４は、ヒューズ９４ａを含むものに限定されるものでなく、ランプ交換のメンテナンス時にランプ７１の定格の寿命時間が一目でわかるようなものであればよい。例えば、ランプ７１毎にＩＣタグを配置して、ＩＣタグによってランプ７１を定格の寿命時間使用したかどうか確認できるもの、或いは、ランプ７１の使用時間が確認できるようにしてもよい。
【００５２】
また、図１０では、点灯電源９５及び制御回路９６は、光源部７３毎に設けているが、複数の光源部７３毎に１つ設けるようにし、カセット８１内の光源部７３を所定数ずつ纏めて管理するようにしてもよい。
【００５３】
なお、上記実施形態では、説明を簡略化するため、α方向に３段、β方向に２列の計６個の光源部７３が取り付けられたカセット８１を例に挙げたが、実際にはカセット８１に配置される光源部７３は８個以上であり、図１１に示されるような配置で点対称又は線対称でカセット８１に取り付けられる。即ち、光源部７３をα方向、β方向で異なる数として配置しており、カセット８１の光源支持部８３に取り付けられた最外周に位置する光源部７３の中心を四辺で結んだ線が長方形形状をなす。また、各カセット８１が取り付けられる支持体８２のカセット取り付け部９０は、互いに直交するα、β方向に配置される各個数ｎ（ｎ：２以上の正の整数）を一致させて長方形形状に形成されている。ここで、この長方形形状は後述するインテグレータエレメントの各レンズエレメントの縦横毎の入射開口角比に対応させ、カセットの行数、列数を同数とした場合が最も効率が良いが異数でも良い。
【００５４】
ここで、インテグレータレンズ７４の各レンズエレメントのアスペクト比（縦／横比）は、露光領域のエリアのアスペクト比に対応して決定されている。また、インテグレータレンズの各々のレンズエレメントは、その入射開口角以上の角度から入射される光を取り込むことができない構造となっている。つまり、レンズエレメントは長辺側に対して短辺側の入射開口角が小さくなる。このため、支持体８２に配置された光源部７３全体のアスペクト比（縦／横比）を、インテグレータレンズ７４の入射面のアスペクト比に対応した長方形形状の配置とすることで、光の使用効率が良好となる。
【００５５】
このように構成された露光装置ＰＥでは、照明光学系７０において、露光時に露光制御用シャッター７８が開制御されると、超高圧水銀ランプ７１から照射された光が、インテグレータレンズ７４の入射面に入射される。そして、インテグレータレンズ７４の出射面から発せられた光は、凹面鏡７７によってその進行方向が変えられるとともに平行光に変換される。そして、この平行光は、マスクステージ１０に保持されるマスクＭ、さらには基板ステージ２０に保持される基板Ｗの表面に対して略垂直にパターン露光用の光として照射され、マスクＭのパターンＰが基板Ｗ上に露光転写される。
【００５６】
上記したように、本実施形態の露光装置用光照射装置８０によれば、支持体８２に加わる衝撃力を吸収して光源部７３に作用する衝撃力を緩和する各緩衝部材１０１、１０２が、光源支持部８３及び支持体本体９１に配置されているので、万一、周辺に配置された障害物が光照射装置８０に衝突しても、その衝撃力は緩衝部材１０１、１０２によって吸収され、光源部７３に大きな衝撃力が作用することが防止され、光源部７３の発光部７１やカバーガラス８５の損傷を防止することができる。
【００５７】
また、各緩衝部材１０１、１０２は、枠状に形成されているので、容易、且つ確実に光源支持部８３及び支持体本体９１の前面側外周縁８３ｄ、９１ｂに沿って配置することができる。
【００５８】
（第２実施形態）
次に、露光装置用光照射装置の第２実施形態について図１２及び図１３を参照して説明する。なお、第１実施形態と同一または同等部分については同一符号又は相当符号を付して、説明を簡略化又は省略する。
【００５９】
図１２及び図１３に示すように、本実施形態の光照射装置８０は、ゴムなどの弾性材料により形成された複数の小片のカセット用緩衝部材１０３が、隣接するカバーガラス８５の間やカバーガラス８５の周囲で、カセット８１に取り付けられている。また、第１実施形態の露光装置用光照射装置８０と同様に、支持体用緩衝部材１０２が、支持体本体９１の前面側外周縁９１ｂの前面及び側面の一部を覆って装着されている。
【００６０】
本実施形態の光照射装置８０は、光源支持部８３が枠状のカセット用緩衝部材１０１を介してカセット取り付け部９０の平面９０ｂに取り付けられる第１実施形態の露光装置用光照射装置８０と比較して、光源支持部８３が直接、カセット取り付け部９０の平面９０ｂに当接して取り付けられるので、光源部７３からの光が、精度よくインテグレータレンズ７４に入射することができる。
【００６１】
また、本実施形態の露光装置用光照射装置８０によれば、支持体本体９１の前面側外周縁９１ｂに支持体用緩衝部材１０２が装着され、更に、複数の小片のカセット用緩衝部材１０３が、カバーガラス８５間に配置されるので、光照射装置８０に加わる衝撃力が支持体用緩衝部材１０２によって吸収され、更に、カバーガラス８５に作用する衝撃力は、小片のカセット用緩衝部材１０３によって低減されるため、光源部７３の発光部７１やカバーガラス８５の損傷を防止することができる。
【００６２】
（第３実施形態）
次に、本発明の露光装置用光照射装置の第３実施形態について図１４を参照して説明する。なお、第１実施形態と同一または同等部分については同一符号又は相当符号を付して、説明を簡略化又は省略する。
【００６３】
本実施形態のカセット取り付け部９０は、図１４に示すように、光源支持部８３の前面周囲に設けられた凸状の係合部８３ｅと、カセット取り付け部９０に周囲に亘って設けられた凹状の被係合部９０ｄと、から構成され、カセット用緩衝部材１０４が凸状の係合部８３ｅを覆うように設けられている。そして、凸状の係合部８３ｅを凹状の被係合部９０ｄにカセット用緩衝部材１０４を介して係合させることで光源支持部８３が支持体本体９１に取り付けられる。これにより、支持体本体９１から光源支持部８３に伝達される衝撃力が、カセット用緩衝部材１０４により吸収される。
【００６４】
（第４実施形態）
次に、本発明の露光装置用光照射装置の第４実施形態について図１５及び図１６を参照して説明する。なお、第１実施形態と同一または同等部分については同一符号又は相当符号を付して、説明を簡略化又は省略する。
【００６５】
図１５及び図１６に示すように、本実施形態の露光装置用光照射装置８０は、支持体８２が、前面を開放するように形成され、支持体８２に設けられた各カセット取り付け部９０を凹部（カセット８１の矩形状の後方縁部と対向する断面Ｌ字状の切り欠き）によって形成し、カセット固定手段によって各カセット８１を前方から固定するように構成されている。これにより、支持体８２は、各カセット８１に取り付けられた各光源部７３の光がインテグレータレンズ７４の入射面に実質的に向くようにアライメントされる。
【００６６】
そして、支持体８２の前面側外周縁８２ａに支持体用緩衝部材１０２が配置され、光源支持部８３の前面側外周縁８３ｄに枠状のカセット用緩衝部材１０１が配置され、更に、隣接するカバーガラス８５間には、小片のカセット用緩衝部材１０３が配置されている。
【００６７】
これにより、光照射装置８０に加わる衝撃力が、各緩衝部材１０１、１０２、１０３によって吸収されるので、光源部７３の発光部７１やカバーガラス８５の損傷を防止することができる。
【００６８】
尚、本発明は、前述した実施形態及び実施例に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
【００６９】
例えば、本実施形態のランプ押さえカバー８４は、凹状のボックス形状としたが、これに限定されず、当接部によって光源部を位置決め固定できるものであれば、例えば、メッシュ形状であってもよい。また、各光源部７３を光源支持部８３に嵌合してさらに固定するようにした場合には、ランプ押さえカバー８４を設けないで構成することも可能である。また、支持体カバー９２の形状も照明光学系７０の配置に応じて、任意に設計可能である。
【００７０】
また、カセット８１に配置される光源部７３を８個以上とし、支持体８２に配置される全光源部は８個〜約８００個とする。８００個程度であれば、実用性及び効率が良くなる。さらに、支持体８２に装着されるカセット８１の数は全体の光源部７３の数の５％以下とすることが好ましく、この場合には、１つのカセット８１に配置される光源部７３の数が５％以上となる。
【００７１】
また、例えば、上記実施形態では、露光装置として分割逐次近接露光装置を説明したが、これに限定されず、本発明は、走査式近接露光装置、ミラープロジェクション式露光装置、レンズ投影式露光装置、密着式露光装置にも適用することができる。また、本発明は、一括式、逐次式、走査式等のいずれの露光装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００７２】
７１ 超高圧水銀ランプ（発光部）
７２ 反射鏡（反射光学系）
７３ 光源部
８０ 露光装置用光照射装置
８１ カセット
８２ 支持体
８２ａ 前面側外周縁
８３ 光源支持部
８３ｄ 前面側外周縁
８５ カバーガラス
８５ａ 貫通孔（空気流通孔）
１０１ 枠状のカセット用緩衝部材
１０２ 枠状の支持体用緩衝部材
１０３ 小片のカセット用緩衝部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部と該発光部から発生された光に指向性をもたせて射出する反射光学系をそれぞれ含む複数の光源部と、
複数の前記光源部をそれぞれ取り付け可能な略矩形状のカセットと、
該カセットに配置され、前記カセットに加わる衝撃力を吸収して前記光源部に作用する前記衝撃力を緩和するカセット用緩衝部材と、
を備えることを特徴とする露光装置用光照射装置。
【請求項２】
前記カセット用緩衝部材は、枠状に形成されて前記カセットの前面側外周縁に沿って配置されることを特徴とする請求項１に記載の露光装置用光照射装置。
【請求項３】
前記カセットは、石英ガラスから形成され、前記光源部からの光を透過する複数のカバーガラスを備え、
前記カセット用緩衝部材は、隣接する前記カバーガラス間に配置されることを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載の露光装置用光照射装置。
【請求項４】
前記カバーガラスには、前記光源部を冷却するための空気流通孔が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の露光装置用光照射装置。
【請求項５】
複数の前記カセットを取り付け可能な支持体と、
該支持体に配置され、前記支持体に加わる衝撃力を吸収して前記光源部に作用する前記衝撃力を緩和する支持体用緩衝部材と、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の露光装置用光照射装置。
【請求項１】
発光部と該発光部から発生された光に指向性をもたせて射出する反射光学系をそれぞれ含む複数の光源部と、
複数の前記光源部をそれぞれ取り付け可能な略矩形状のカセットと、
該カセットに配置され、前記カセットに加わる衝撃力を吸収して前記光源部に作用する前記衝撃力を緩和するカセット用緩衝部材と、
を備えることを特徴とする露光装置用光照射装置。
【請求項２】
前記カセット用緩衝部材は、枠状に形成されて前記カセットの前面側外周縁に沿って配置されることを特徴とする請求項１に記載の露光装置用光照射装置。
【請求項３】
前記カセットは、石英ガラスから形成され、前記光源部からの光を透過する複数のカバーガラスを備え、
前記カセット用緩衝部材は、隣接する前記カバーガラス間に配置されることを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載の露光装置用光照射装置。
【請求項４】
前記カバーガラスには、前記光源部を冷却するための空気流通孔が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の露光装置用光照射装置。
【請求項５】
複数の前記カセットを取り付け可能な支持体と、
該支持体に配置され、前記支持体に加わる衝撃力を吸収して前記光源部に作用する前記衝撃力を緩和する支持体用緩衝部材と、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の露光装置用光照射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−１１３２７０（Ｐ２０１２−１１３２７０Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６４６４１（Ｐ２０１０−２６４６４１）
【出願日】平成２２年１１月２９日（２０１０．１１．２９）
【出願人】（３１１０１１４４９）ＮＳＫテクノロジー株式会社 (51)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２９日（２０１０．１１．２９）
【出願人】（３１１０１１４４９）ＮＳＫテクノロジー株式会社 (51)
【Ｆターム（参考）】
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