CN1993007B - 短弧形放电灯点灯装置、紫外线照射装置以及紫外线照射方法 - Google Patents

Abstract

提供抑制了伴随短弧形水银灯的寿命的进展而引起的紫外线照度减退的短弧形水银灯点灯装置、使用它的紫外线照射装置以及紫外线照射方法。短弧形水银灯点灯装置，具备：短弧形水银灯(SHL)和点灯电路(OC)，所述点灯电路(OC)一边使在恒流控制之下提供相对大功率(H)的第1期间(T1)和提供相对小功率(L)的第2期间(T2)交替重复，一边将短弧形水银灯(SHL)点灯。

Description

短弧形放电灯点灯装置、紫外线照射装置以及紫外线照射方法

技术领域

本发明涉及短弧形放电灯点灯装置、采用了它的紫外线照射装置以及紫外线照射方法。

背景技术

紫外线照射装置被用于半导体曝光、紫外线硬化形树脂的硬化等多种用途。在这种紫外线照射装置中，作为紫外线光源，一直以来使用短弧形的超高压水银灯等放电灯(以下，称为短弧形放电灯)。并且，作为短弧形放电灯，已知有一种短弧形电灯，其具备：具有包围放电空间的包围部、以及从该包围部的两端延伸的一对密封部的紫外线透过性气密容器，被封装在所述气密容器内、沿着管轴方向向所述包围部内突出、并以较小的间隔分离相对的阴极以及阳极，和包括被封入在所述气密容器内的水银以及稀有气体的放电介质(例如，参照专利文献1)。

以往，在半导体曝光装置中，已知有一种脉冲点灯方式，其通过提高短弧形放电灯的紫外线照度，以曝光时间的短缩化以及高效率化为目的，将短弧形放电灯在连续点灯状态下设为小于等于额定灯功率而待机，在大于等于额定灯功率时进行曝光(例如，参照专利文献2)。

这样，可以将上述的短弧形放电灯，在通常点灯时用相对较小的灯功率点灯，而当间歇性地在第1灯功率上追加第2灯功率、用相对较大的灯功率点灯时，进行紫外线照度瞬间增大的增光点灯(以下，为了方便而称为“激增点灯”)，从而与连续地以一定的灯功率点灯的情况相比紫外线照射能力增大。

其结果，由于在激增点灯时紫外线照度变高，因此可通过使工件的换位(インデツクス)同步以在此时对工件进行紫外线照射，或者与工件的换位同步地切换激增点灯，进行高紫外线照度下的照射。因此，可以抑制短弧形水银灯以及点灯电路的大型化，故可以谋求成本降低。

专利文献1：特开平07-226187号公报

专利文献2：特开昭60-059733号公报

可是，在以往的脉冲点灯方式中，随着短弧形放电灯的寿命的进展，紫外线照度逐渐减退。这是因为放电介质的枯竭、电极的劣化以及玻璃的透过率降低等的缘故。因此，存在有必须随着短弧形放电灯的寿命的进展而逐渐延长曝光时间，而用于与其相对应的控制较困难这样的问题。

另外，发现以往的短弧形水银灯不具备适合于进行激增点灯的结构。即，一般来说因为第1灯功率小到能够维持电弧放电的程度，所以设为比连续且一定的额定灯功率的情况小的值。另外，激增点灯时的第2灯功率设为比上述额定灯功率大的值。因此，激增点灯时的电极温度上升，从而气密容器的热变形增大，气密容器便容易破损。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种抑制了伴随短弧形放电灯的寿命的进展而引起的紫外线照度的减退的短弧形放电灯点灯装置、使用它的紫外线照射装置以及紫外线照射方法。

另外，本发明除了上述的主要目的之外，另一目的在于，提供一种降低激增点灯时产生的热变形从而防止气密容器的破损的短弧形放电灯点灯装置、使用它的紫外线照射装置以及紫外线照射方法。

第1发明的短弧形放电灯点灯装置，其特征在于，具备短弧形放电灯和点灯电路，所述点灯电路一边在恒流控制下使提供相对大功率的第1期间和提供相对小功率的第2期间交替重复，一边将短弧形放电灯点灯。

第2发明的短弧形放电灯点灯装置，其特征在于，具备短弧形放电灯和点灯电路，所述点灯电路，一边在恒定功率控制下使提供相对大功率的第1期间和提供相对小功率的第2期间交替重复，一边将短弧形放电灯点灯，并且被构成为至少使在第1期间提供给短弧形放电灯的功率随着寿命的进展逐渐增加。

本发明的紫外线照射装置，其特征在于，具备紫外线照射装置本体，和配设在紫外线照射本体上的技术方案1至3的任意一项所述的短弧形放电灯点灯装置。

本发明的紫外线照射方法，其特征在于，将技术方案1至3的任意一项所述的短弧形放电灯点灯装置的在提供相对的大功率的第1期间内所产生的紫外线照射到工件上。

根据本发明，可以提供补偿了伴随短弧形放电灯的寿命的进展而引起的紫外线照度减退的短弧形放电灯点灯装置、使用它的紫外线照射装置以及紫外线照射方法。即，在第1发明中，当随着短弧形放电灯的寿命的进展，电极前端消耗，从而电极间距离变大，灯电压上升时，由于进行恒流控制从而投入的灯功率增大，补偿了伴随短弧形放电灯的寿命的进展而引起的紫外线照度的减退。另外，在第2发明中，随着短弧形放电灯的寿命的进展，从恒定功率控制型的点灯电路提供的电力逐渐增加，因此补偿了伴随短弧形放电灯的寿命的进展而引起的紫外线照度的减退。

另外，根据本发明，除了上述之外，还可以提供由于将短弧形放电灯的结构最优化，即在规定的位置上具备保温膜，或者进而相对于激增点灯的第1以及第2灯功率而将阴极以及阳极的长度、剖面积或表面积设定在规定值范围内，因此可降低在激增点灯时在短弧形放电灯上产生的热变形，防止其气密容器的破损的短弧形放电灯点灯装置，和使用了该短弧形放电灯装置的紫外线照射装置以及紫外线照射方法。

附图说明

图1是展示本发明的短弧形放电灯点灯装置的第1实施形态的电路框图。

图2是作为该短弧形放电灯的超高压水银灯的主视图。

图3是投入到该短弧形放电灯的灯功率的波形图。

图4是用于实施本发明的短弧形放电灯点灯装置的第1实施形态。

图5是展示相对于比较例的短弧形放电灯的点灯时间的灯功率以及紫外线照度的变化的图表。

图6是展示本发明的短弧形放电灯点灯装置的第2实施形态的电路框图。

图7是展示本发明的短弧形放电灯点灯装置的第3实施形态的整体的主视图。

图8是放大展示其阴极的主视图以及侧视图。

图9是放大展示其阳极的主视图以及侧视图。

图10是说明其激增点灯的灯功率的波形图。

图11是展示本发明的紫外线照射装置的一个实施形态的主视剖面图。

图12是其左侧面剖面图。

标号说明

AC   交流电源        CC  控制装置

CCR  恒流控制电路    RC  整流电路

SHL  短弧形放电灯

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施形态。

图1至图3展示了用于实施本发明的短弧形放电灯点灯装置的第1实施形态，图1是电路框图，图2是作为短弧形放电灯的超高压水银灯的主视图，图3是投入到短弧形放电灯中的灯功率的波形图。

本形态的短弧形放电灯点灯装置，具备短弧形放电灯SHL以及点灯电路OC。

〔关于短弧形放电灯SHL〕短弧形放电灯SHL，如图2所示，具备透光性气密容器1、一对电极2K、2A、外部引线构架3、4以及放电介质。

透光性气密容器1，由具有耐火性的石英玻璃等形成，例如具备包围部1a以及一对密封部1b、1b。在包围部1a的内部形成有放电空间1c。密封部1b将透光性气密容器1气密地密封，同时将后述的一对电极2K、2A封装在放电空间1c内。更具体地说，在透光性气密容器1由石英玻璃构成的情况下，密封部1b在其内部气密地埋设有例如封固金属箔(图未示)。再者，封固金属箔例如由钼箔构成，为了得到所需的容许电流，可以采用1片或以并列状态采用多片。

一对电极2K、2A由耐火性、导电性的金属，例如钨(W)、铼(Re)或钨-铼合金等构成。并且，在直流点灯的情况下，由阴极2K和阳极2A构成。另外，一对电极2K、2A，以成为比包围部1a的内径小的电极间距离、例如2.8mm的那样，各自前端离开而相对地配置。

放电介质，与短弧形放电灯SHL的构成相对应地封入已知的放电介质，但在短弧形放电灯SHL是超高压水银灯的情况下，以水银以及稀有气体为主体而构成。再者，水银在点灯时蒸发而呈现超高压水银蒸气状态。稀有气体例如由氩气构成，作为起动气体以及缓冲气体而起作用。

外部引线构架3、4，是用于将一对电极2K、2A连接在点灯电路上而接收电力的装置。另外，在将短弧形水银灯SHL安装在紫外线照射装置的内部时，作为安装装置，也可以利用外部引线构架3、4。这时，外部引线构架3、4可以采用图示的灯头结构。

在本形态中，可通过用图未示的螺母，支撑外部引线构架3的从灯头部分3a向图2右侧突出的螺杆部分3b，从而将短弧形放电灯SHL安装在紫外线照射装置的内部。另外，同时构成为连接在点灯电路的输出端的负极侧上。

另一方面，外部引线构架4，具备从灯头部分4a向外部延伸的可挠性的被覆导体4b。再者，在被覆导体4b的前端，配设有连接端子4c。

并且，外部引线构架3、4，它们的一端延伸到密封部1b、1b内并被焊接在封固金属箔上，但关于这一点图未示出。

于是，当短弧形放电灯SHL被点灯时，在透光性气密容器1的内部产生超高压水银蒸气放电，从而产生紫外线。

短弧形放电灯SHL除了上述基本的结构之外，根据所需还容许附加以下的构成。

1.(关于阴极保温膜5)阴极保温膜5，是为了防止水银附着在阴极2K上而将阴极2K保温的装置。并且，例如主要由形成在阴极2K侧的密封部的外面上的白金等的蒸镀膜构成。再者，一旦水银附着在阴极2K上，便容易产生起动电压过高、点灯不良。

2.(关于阳极保温膜6)阳极保温膜6，是用于加快气密容器1的温度上升的装置。并且，例如由在与阳极2A的主要是基端部分相对的气密容器1的外面上所形成的白金等的蒸镀膜构成。再者，通过加快气密容器1的温度上升，光束励起变快。

3.(关于触发线7)触发线7，是用于在起动时增大电极附近的电位梯度，从而使短弧形放电灯SHL的起动性良好的装置。并且，例如基端连接在阴极2K侧的外部引线构架3上，中间贴近包围部1a的外面地延伸，前端缠绕在阳极2A侧的密封部1b的与包围部1a相邻接的部位上。

[关于点灯电路OC] 点灯电路OC，是用于一边使投入的灯功率间歇性地变动，一边将短弧形放电灯SHL点灯的电路装置。上述间歇动作，如图3所示，通过使在恒流控制下供给相对大功率H的第1期间T1、和供给相对小功率L的第2期间T2交替重复而进行。在第2期间中，可以是恒流控制，也可以是恒定功率控制电路。

另外，点灯电路OC，设为至少对在第1期间T1内投入的灯功率进行恒流控制。因此，在本形态中，在点灯电路OC上使用直流恒流控制电路CCR，将从其输出端间得到的恒流提供给短弧形放电灯SHL。当在第2期间内进行恒定功率控制电路时，可构成为，在直流恒流控制电路CCR的基础上，并联或串联地配设恒定功率控制电路，将这些控制电路按每个不同的期间切换而连接在短弧形放电灯SHL上。

并且，为了向直流恒流控制电路CCR的输入端提供直流电力，用整流电路RC对从交流电源AC得到的交流电压进行整流。

另外，点灯电路OC，为了使投入到短弧形放电灯SHL中的灯功率间歇性地变动，被构成为用控制装置CC控制从直流恒流控制电路CCR输出的灯电流使得在各个期间成为必要的值。再者，上述间歇性的变动的周期，可以根据紫外线照射的对象适当设定。例如，可以将第1以及第2期间分别设为10秒左右。

[关于短弧形放电灯点灯装置的动作]  在本形态中，短弧形放电灯SHL，被投入图3所示的间歇性地变动的灯功率而持续点灯。对于在第1期间T1内所投入的相对的大功率H，短弧形放电灯SHL其紫外线输出增大。因而，当将在第1期间T1内发生的紫外线提供给曝光等目的时，能够进行短时间且高效的紫外线照射。

对于在第2期间T2内所投入的相对的小功率L，虽然短弧形放电灯SHL的紫外线输出变少，但维持点灯状态。因而，可以将第2期间T2设为到下一次紫外线照射为止的待机期间。这样，可以将待机中的消费电力限制在最小限度。

可是，如所述那样，短弧形放电灯SHL，随着寿命的进展，由于放电介质枯竭、电极2K、2A因溅射等而逐渐消耗并劣化、以及透光性气密容器的透过率降低等原因，紫外线照度逐渐降低。

一旦电极劣化，一对电极2K、2A之间的电极间距离便逐渐变大。其结果，灯电压上升。

与此相对，点灯电路OC，由于在第1期间T1中进行恒流控制而将短弧形放电灯SHL点灯，因此灯电流被恒定地维持。其结果，投入到短弧形放电灯SHL的灯功率随着寿命的进展而逐渐增大，结果，紫外线发光量增加，从而紫外线照度将会相应程度地上升。

因而，上述紫外线照度的降低，和由恒流控制带来的紫外线照度的上升相抵，结果，通过恒流控制，抑制了伴随寿命的进展而来的紫外线照度的降低。

[实施例]

是图1所示的第1形态。

短弧形放电灯(超高压水银灯)

透光性气密容器：包围部的内径20mm

一对电极：电极间距离2.8mm

放电介质：水银以及氩气

点灯电路(进行下述电路的切换)

恒流控制电路：第1期间20A的恒流控制

恒定功率控制电路：第2期间700W的恒定功率控制

第1·第2期间：各10秒钟

[比较例]

短弧形放电灯：与实施例相同。

点灯电路(进行下述电路的切换)

恒定功率控制电路：第1期间1000W、第2期间700W的恒定功率控制

第1·第2期间：各10秒钟

波长365nm的紫外线照度的最大值(％)如表1所示。

[表1]

点灯时间(hr)	实施例(％)	比较例(％)
			0	100	100
200	97	90
			500	102	80
1000	100	75

正如从表1可以理解的那样，根据实施例(本发明)，与比较例相比，显著地抑制了伴随短弧形水银灯的寿命的进展而产生的紫外线照度的降低。

图4以及图5是展示相对于短弧形放电灯的点灯时间，灯功率以及紫外线照度的变化的图表，图4是本发明，图5是比较例。再者，图中，横轴表示点灯时间(相对值)，纵轴左侧表示灯功率(相对值)、右侧表示照度(相对值)。另外，图中的曲线LP表示灯功率，IL表示紫外线照度。比较例是，代替本发明的直流恒流控制电路CCR，而经由直流恒定功率控制电路CWR对短弧形放电灯进行点灯。

在图4所示的本发明中，随着点灯时间的经过，灯功率逐渐增加，紫外线照度大致恒定。

与此相对，在图5所示的比较例中，虽然灯功率恒定，但紫外线照度随着点灯时间的经过逐渐降低。

图6是展示用于实施本发明的短弧形放电灯点灯装置的第2实施形态的电路框图。

本形态的短弧形放电灯点灯装置，在具备直流恒定功率控制电路CPR以及使功率逐渐增加的控制装置CC这一点上与第1形态不同。

即，直流恒定功率控制电路CPR，代替了第1形态的恒流控制电路CCR，但如果只是增加它的话则存在所述比较例的问题。

于是，在本形态中构成为，随着短弧形放电灯SHL的寿命的进展，通过由控制装置CC实现的控制，逐渐增加来自于直流恒定功率控制电路CPR的恒定功率输出。再者，上述控制，可以通过例如使恒定功率控制时的基准电位逐渐增大来实现。

这样，在本形态中，由于随着寿命的进展灯功率也逐渐增加，因此可以呈现与第1形态同样的作用，从而抑制伴随寿命的进展而引起的紫外线照度的降低。

图7至图10展示了用于实施本发明的短弧形放电灯装置的第3实施形态，图7是短弧形放电灯装置整体的主视图，图8是放大展示阴极的主视图以及侧视图，图9是放大展示阳极的主视图以及侧视图，图10是说明激增点灯的灯功率的波形图。再者，在各图中，对于与图2相同的部分标以相同标号，并省略说明。

在本形态中，短弧形放电灯SHL，是具备气密容器1、阴极2K、阳极2A、放电介质、外部引线构架3、4以及保温膜5、6的直流点灯形式的灯。

气密容器1，至少主要部是紫外线透过性的，例如由石英玻璃等形成。并且，具备包围部1a以及一对密封部1b、1b。在包围部1a的内部形成有放电空间。

上述包围部1a容许是适当的形状，例如呈沿着管轴方向较长的纺锤形状。并且，在包围部1a的侧面的一部分上形成有排气焊开部Ex。该排气焊开部Ex，从包围部1a向外部突出成脐状，为了对包围部1a的内部进行排气，并且封入放电介质，在短弧形放电灯SHL的制造时，在将预先熔敷的排气管封离后形成。

一对密封部1b、1b从包围部1a的管轴方向的两端向管轴方向延伸，在气密地密封气密容器1的同时，还支撑后述的阴极2K以及阳极2A，有助于将其封装在放电空间1c内。

更详细地说，在气密容器1由石英玻璃构成的情况下，密封部1b在其内部气密地埋设有例如封固金属箔1c。再者，封固金属箔1c优选由钼箔构成，为了得到所需的容许电流，在电极的基端部焊接1片或以并列状态焊接多片，例如2片。

阴极2K以及阳极2A以耐火性、导电性的金属，例如钨(W)、铼(Re)或钨-铼合金等为主要成分形成。另外，上述阴极2K以及阳极2A，为了在这些电极之间产生短弧形式的放电，以成为比包围部1a的内径小的电极间距离、例如2mm的那样，将各自的前端在管轴上分离相对地配置。

阴极2K如图8(a)以及(b)所示，在本形态的情况下，构成为具备阴极主部K1、中间部K2、基端部K3以及线圈部Ck。阴极主部K1由于在灯点灯中流入的离子电流较小，因此如已知那样相对而言是小径。并且，为了谋求稳定点灯中的阴极点位置的稳定，如已知的那样前端部被尖细地成形。中间部K2是轴部，在前端上一体地支撑着阴极主部K1。基端部K3被磨削成扁平状，从而容易焊接在封固金属箔1c上。

线圈部Ck，是根据需要附加的装置，在从阴极主部K1的前端后退适当距离的位置上，被缠绕在中间部K2上。并且，由涂布了电子放射性物质而具有电子放射性的耐火性金属、例如镀钍钨的细线形成。通过具备该线圈部Ck，可构成使得只有在起动时阴极点形成在上述线圈部Ck上，而在延迟适当的时间之后转移到阴极主部K1端部。由此，可以降低阴极2K的损耗。再者，作为阴极主部K1以及线圈部Ck的构成金属，例如可以使用涂布了氧化钍、氧化铝、氧化镁、氧化锆等电子放射性物质的所述耐火性金属。

与此相对，阳极2A，如图9(a)以及(b)所示，在本形态的情况下，构成为具备阳极主部A1、中间部A2以及基端部A3。阳极主部A1由于在灯点灯中流入的电子电流较大，因此为了促进放热，如已知那样设为大径从而构成使得表面积增大。中间部A2是轴部，在前端上一体地支撑有阳极主部A1。基端部A3被磨削成扁平状，从而容易焊接在封固金属箔1c上。

另外，本发明的短弧形放电灯SHL，以其阴极2K位于上侧、阳极2A位于阴极2K的下侧这样的垂直状态被点灯。在本形态的情况下，除了上述构成之外，为了提高气密容器1的温度分布的平衡，构成为电极间距离G的中心P从包围部1a的管轴方向上的长度的中心位置向阳极2A侧在规定距离的范围内位移而定位。

放电介质以水银以及稀有气体为主体构成。再者，水银在点灯时蒸发，从而呈现成为例如数十气压的超高压水银蒸气状态。稀有气体，例如由氩气构成，作为起动气体以及缓冲气体起作用。

外部引线构架3、4，是用于将阴极2K以及阳极2A连接在点灯电路OC上而接收电力的连接装置，经由封固金属箔1c连接在阴极2K以及阳极2A上。另外，在将短弧形水银灯SHL安装在紫外线照射装置的内部时，作为安装装置可以利用外部引线构架3、4。这时，外部引线构架3、4可以采用灯头结构，这一点图未示出。通过将该灯头结构部分安装在被安置在规定位置上的灯座(图未示)上，可以将短弧形水银灯SHL安装在紫外线照射装置等的组装机器的内部。

保温膜5由白金、金等的涂布膜等构成，如图7所示那样形成在气密容器1的外面上，以使得配置有阳极2A的气密容器1的下部不会变成低温。更详细地说，保温膜5如图7所示被形成在从与比阳极2A的前端部稍微往下的部位相对的位置开始到下侧的密封部1b的上部的气密容器1的外面上。

保温膜6形成在排气焊开部Ex的外面上。排气焊开部Ex从包围部1a向外部突出成脐状。因此，排气焊开部容易被冷却而导致包围部1a的温度降低，故由保温膜6对排气焊开部Ex进行保温。再者，可以由白金、金等的涂覆膜等形成上述保温膜6。

短弧形放电灯SHL除了上述基本的结构之外，还可以根据需要配设阴极保温膜(图未示)。阴极保温膜，是为了防止水银附着在阴极2K上而对阴极2K进行保温的装置。并且，例如主要由形成在阴极2K侧的密封部的外面上的白金等的涂覆膜构成。再者，一旦水银附着在阴极2K上，便容易产生起动电压过高、点灯不良。

另外，根据需要，还可以配设触发线。触发线，是用于在起动时增大电极附近的电位梯度、从而使短弧形放电灯SHL的起动性良好的装置。并且，例如基端连接在阴极2K侧的外部引线构架3上，中间贴近包围部1a的外面地延伸，前端缠绕在阳极2A侧的密封部1b的与包围部1a相邻的部位上。

接下来，对点灯电路OC进行说明。点灯电路OC，对短弧形放电灯SHL的阴极2K和阳极2A，如图10所示那样交替并且间歇性地提供第1灯功率Wa以及第2灯功率Wb。

第1灯功率Wa在通常点灯时间T2内提供，是相对较小的值。如果用一个例子说明，设为700W。再者，通常点灯时间T2一般是待机时间带，是用于在到进行紫外线照射为止的待机时间中维持电弧放电的期间。在本发明中，第1灯功率Wa可以在200～10000W的范围内设定。

第2灯功率Wb，在激增点灯时间T1内被追加提供给第1灯功率Wa，因而第1以及第2灯功率的和Wa+Wb是相对较大的值。如果用一个例子说明，当将第2灯功率Wb设为300W时，第1以及第2灯功率的和Wa+Wb是1000W。即，激增点灯时间T1一般是紫外线照射时间带，是为了提高在进行紫外线照射作业的时间中的紫外线输出而进行高输出点灯的期间。在本形态中，第2灯功率Wb设为比第1灯功率Wa小的值，可以在100～5000W的范围内设定。

另外，第1灯功率Wa和第2灯功率Wb的比率Wa/Wb、通常点灯时间T2和激增点灯时间T1的时间间隔比T2/T1、以及通常点灯时间T2和激增点灯时间T1的时间间隔，因紫外线照射的用途以及操作的样态而不同，以下展示大致的基准。

第1灯功率Wa和第2灯功率Wb的比率Wa/Wb，一般在1.8～4.0的范围内，优选在2.0～3.0的范围内。

通常点灯时间T2和激增点灯时间T1的时间间隔比T2/T1，在本发明中虽然没有特别限定，但一般是0.1～10，优选是0.15～7.0。另外，通常点灯时间T2和激增点灯时间T1，一般是0.1秒～2分，优选是0.1～10秒。作为一个实施例，设为通常点灯时间T2是2秒，激增点灯时间T1是10秒。作为另一实施例，设为通常点灯时间T2以及激增点灯时间T1都是2秒。

并且，点灯电路OC的电路构造，是至少在激增点灯时进行恒流控制的构造，或者是随着短弧形放电灯的寿命而使灯功率逐渐增加的恒定功率控制型的构造。

接下来，对本形态的短弧形水银灯装置的动作进行说明。以上说明的短弧形放电灯SHL，当点灯时，在透光性气密容器1的内部产生超高压水银蒸气放电，从而主要产生波长365nm的紫外线。

另外，短弧形放电灯SHL，如图10所示那样由点灯电路OC间歇性地进行激增点灯。即，在由点灯电路OC提供第1灯功率Wa的时间带T2中，短弧形放电灯SHL被投入第1灯功率Wa而持续电弧放电，但其光输出较小。但是，这时只要不进行光照射操作而设为待机状态，就没什么关系。接下来，在时间带T1中，当从点灯电路OC提供的灯功率被切换而提供在第1灯功率上追加第2灯功率从而增加了的灯功率Wa+Wb时，短弧形放电灯SHL瞬时转换到激增点灯，进行激增点灯。其结果，由于紫外线输出增大，因此适于进行光照射操作。

在本形态中，由于在短弧形放电灯SHL的气密容器1的点灯中成为低温的部位的外面上形成有保温膜5、6，因此气密容器1的温度分布良好，故虽然在激增时产生热变形，但变得比较小，气密容器1便很难破损。因此，可得到通过激增点灯谋求了短弧形放电灯SHL以及点灯电路OC的小型化、且信赖性较高的这样的短弧形水银灯装置。

以下，对本发明的其他的实施形态进行说明。

本发明的短弧形水银灯装置的第4实施形态如下。即，第4形态的短弧形放电灯SHL被构成为，除了所述第1形态的构成之外，在如图7所示将阴极2K的从封固金属箔1c延伸的部分的长度设为D1(mm)，将阳极2A的从封固金属箔1c延伸的部分的长度设为D2(mm)，将通常点灯时的第1灯功率设为Wa(W)，将激增点灯时追加的第2灯功率设为Wb(W)时，分别同时满足如下的公式：

公式1：Wa/60＜D1＜(Wa+Wb)/5

公式2：Wa/50＜D2＜(Wa+Wb)/4

上述第4形态，优选在短弧形放电灯SHL的第1灯功率Wa为200～10000W，并且第2灯功率Wb为100～5000W的范围中使用。再者，D1以及D2在本形态以及以下说明的形态中，设为不包括被重合焊接在封固金属箔1c上的部分。

在上述公式1以及2中，如果小于等于下限值，激增点灯时的电极温度便过高，密封部1b的玻璃的热变形变大，从而气密容器1容易破损。另外，如果成为上限值以上，由于电极2K或2A变得过长，因此导致短弧形放电灯SHL的大型化。如果在上述公式1以及2的范围内，则即便进行激增点灯，阴极2K以及阳极2A的点灯中的温度也在容许范围内，从而可以抑制电极2K或2A的消耗，防止气密容器1的变黑，而使短弧形放电灯SHL寿命长，同时可以防止气密容器1的破损。

本发明的短弧形放电灯装置的第5实施形态如下。即，本形态的短弧形水银灯SHL被构成为，在图7中，除了所述第1形态的构成之外，在将阴极2K的从封固金属箔1c延伸的部分的长度设为D1(mm)，将阳极的长度设为D2(mm)，将通常点灯时的第1灯功率设为Wa，将激增点灯时追加的第2灯功率设为Wb时，分别同时满足如下的公式：

公式1：Wa/60＜D1＜(Wa+Wb)/12

公式2：Wa/50＜D2＜(Wa+Wb)/10

公式3：200≤Wa≤1000

公式4：100≤Wb≤500

在上述公式1以及2中，如果小于等于下限值，激增点灯时的电极温度便过高，密封部1b的玻璃的热变形变大，从而气密容器1容易破损。另外，如果大于等于上限值，则由于电极2K或2A变得过长，导致短弧形放电灯SHL的大型化。在用公式3以及4中规定的比较小的灯功率进行激增点灯时，只要在上述公式1以及2的范围内，即便进行激增点灯，阴极2K以及阳极2A的点灯中的温度也在容许范围内，可抑制电极2K或2A的消耗，防止气密容器1的变黑，使短弧形放电灯SHL的寿命延长，同时可以防止气密容器1的破损。

因而，第5形态是如同将短弧形放电灯SHL的第1以及第2灯功率Wa在公式3以及4的范围内使用那样的、对比较小型的短弧形放电灯进行激增时一般所适用的范围。

本发明的短弧形放电灯装置的第6实施形态如下。即，本形态的短弧形放电灯SHL被构成为，在图7中，除了所述第1形态的构成之外，在将阴极2K的长度设为D1(mm)，将阳极2A的长度设为D2(mm)，将通常点灯时的第1灯功率设为Wa，将激增点灯时追加的第2灯功率设为Wb时，分别同时满足如下的公式：

公式1：Wa/70＜D1＜(Wa+Wb)/20

公式2：Wa/65＜D2＜(Wa+Wb)/16

公式3：1000≤Wa≤4000

公式4：500≤Wb≤2000

在上述公式1以及2中，如果小于等于下限值，激增点灯时的电极温度便过高，密封部1b的玻璃的热变形变大，从而气密容器1容易破损。另外，如果大于等于上限值，会由于电极2K或2A变得过长，导致短弧形放电灯SHL的大型化。在用公式3以及4所规定的中等的灯功率进行激增点灯时，只要在上述公式1以及2的范围内，即便进行激增点灯，阴极2K以及阳极2A的点灯中的温度也在容许范围内，从而可以抑制电极2K或2A的消耗，防止气密容器1的变黑，使短弧形放电灯SHL的寿命延长，同时可以防止气密容器1的破损。

因而，第6形态，是如同将短弧形放电灯SHL的第1以及第2灯功率Wa在公式3以及4的范围内使用那样的、对中型的短弧形放电灯被进行激增点灯时一般所适用的范围。

本发明的短弧形放电灯装置的第7实施形态如下。即，本形态的短弧形水银灯SHL被构成为，在图7中，除了所述第1形态的构成之外，在将阴极的长度设为D1(mm)，将阳极的长度设为D2(mm)，将通常点灯时的第1灯功率设为Wa，将第2灯功率设为Wb时，分别同时满足如下的公式：

公式1：Wa/120＜D1＜(Wa+Wb)/30

公式2：Wa/100＜D2＜(Wa+Wb)/25

公式3：4000≤Wa≤10000

公式4：2000≤Wb≤5000

在上述公式1以及2中，如果小于等于下限值，激增点灯时的电极温度便过高，密封部1b的玻璃的热变形变大，从而气密容器1容易破损。另外，如果大于等于上限值，会由于电极2K或2A变得过长，导致短弧形放电灯SHL的大型化。在用公式3以及4所规定的较大的灯功率进行激增点灯时，只要在上述公式1以及2的范围内，即便进行激增点灯，阴极2K以及阳极2A的点灯中的温度也在容许范围内，从而可以抑制电极2K或2A的消耗，防止气密容器1的变黑，使短弧形放电灯SHL的寿命延长，同时可以防止气密容器1的破损。

因而，第7形态，是如同将短弧形放电灯SHL的第1以及第2灯功率Wa在公式3以及4的范围内使用那样的、大型的短弧形放电灯SHL的情况下的一般适用的范围。

本发明的短弧形放电灯装置的第8实施形态如下。即，本形态的短弧形放电灯SHL被构成为，在图7中，除了所述第3至第7的任意一个形态的构成之外，在将通常点灯时的第1灯功率设为Wa，将第2灯功率设为Wb，将阴极2K以及阳极2A的焊接部剖面积设为S(mm²)时，分别同时满足如下的公式：

公式1：0.001＜S/(Wa+Wb)＜0.45

公式2：200≤Wa≤2000

公式3：100≤Wb≤1000

在第8形态中，在图7中，不仅可将1片封固金属箔1c焊接在阴极2K以及阳极2A的基端部上，也可以夹着上述基端部从基端部的两面焊接2片封固金属箔1c。在求阴极2K以及阳极2A的焊接部剖面积S(mm²)时，设为在封固金属箔1c和封固金属箔1c的接合面的管轴方向的大致中央位置上测定剖面积。

在上述公式1中，如果小于等于下限值，则在激增点灯时电极2K或2A的与封固金属箔1c的焊接部的温度变得过高，气密容器1容易破损。另外，如果大于等于上限值，则在激增点灯时在电极2K或2A与封固金属箔1c之间的焊接部附近的密封部1b的玻璃的热变形变大，从而气密容器1容易破损。只要在上述公式1的范围内，即便进行激增点灯，阴极2K以及阳极2A的与封固金属箔1c之间的焊接部的点灯中的温度也在容许范围内，从而可以抑制电极2K、2A的消耗，防止电极物质、其化合物飞散而产生的气密容器1的变黑，使短弧形放电灯SHL的寿命延长，同时可以防止气密容器1的破损。

本发明的短弧形放电灯装置的第9实施形态如下。即，本形态的短弧形放电灯SHL被构成为，在图7中，除了所述第3至第8的任意一个形态的构成之外，在将通常点灯时的第1灯功率设为Wa，将第2灯功率设为Wb，将阴极2K的表面积设为Sa(mm²)，将阳极2A的表面积设为Sb(mm²)时，分别同时满足如下的公式：

公式1：0.5＜(Wa+Wb)/Sa＜10

公式2：0.08＜(Wa+Wb)/Sb＜5

公式3：200≤Wa≤2000

公式4：100≤Wb≤1000

在第9形态中，阴极2K以及阳极2A的表面积说的是电极整体的表面积。

在上述公式1以及2中，如果小于等于下限值，则在激增点灯时电极温度过高，热变形变大，从而气密容器1容易破损。另外，如果大于等于上限值，则电极2K或2A变大，从而短弧形放电灯SHL变得大型化。只要在上述公式1以及2的范围内，即便进行激增点灯，阴极2K以及阳极2A的温度也在容许范围内，从而可以抑制电极2K、2A的消耗，防止气密容器1的变黑，而使短弧形放电灯SHL的寿命延长，同时可以防止气密容器1的破损。

图11以及图12展示了本发明的紫外线照射装置的一个实施形态，图11是主视剖面图，图12是左侧面剖面图。再者，在各图中，对于与图1相同的部分标以相同的标号而省略说明。

在本形态中，紫外线照射装置，具备紫外线照射装置本体11，和短弧形放电灯点灯装置12。

紫外线照射装置本体11，由从紫外线照射装置除去短弧形放电灯点灯装置12后剩余的部分构成。在本形态中，紫外线照射装置本体11，具备光学系统11a、调光机构11b、光学快门11c、冷却机构11d、照射口11e以及外壳11f等而构成。

光学系统11a，由用于将从短弧形放电灯SHL放射的紫外线向下聚光、并从照射口11e导出的光学装置构成。并且，由椭圆反射镜11a1、第1反射镜11a2、导光体11a3以及第2反射镜11a4构成。椭圆反射镜11a1用其反射面将从短弧形放电灯SHL放射的紫外线反射向下聚光。第1反射镜11a2将被聚光的紫外线反射从而使之转折90°，使其向水平方向行进。导光体11a3在上述向水平方向行进的紫外线通过了后述的调光机构11b以及光学快门11c后，将紫外线向外壳11f的外部导光。第2反射镜11a4将从导光体11a3的另一端导出的紫外线反射从而使其向下转折90°。向下转折的紫外线从上述的照射口11a1被导出后照射到图未示的工件上。

调光机构11b，根据需要调节从照射口11e被导出而照射图未示的工件时的紫外线照度。另外，调光机构11b，由将开口面积不同的多个开口形成为同心圆状的旋转圆盘构成，通过使旋转圆盘旋转根据需要选择开口的开口面，从而进行调光。

光学快门11c，使通过了调光机构11b的紫外线通过(开)、从而使其入射到导光体11a3上，或者将其遮断(闭)而不使其入射到导光体11a3上。因而，在向工件照射紫外线时设为开，不向工件照射时设为闭。

冷却机构11d，对外壳11f的内部进行排气从而将其冷却，同时对外壳的内部进行排气并向图12所示的通道13排出，以使得尘埃等从紫外线照射装置的内部排放到外部而不污染氛围气。另外，虽然省略了图示，但也可以根据需要附加向短弧形水银灯SHL的、最好是阳极附近位置的透光性气密容器的外面吹送空气、从而将短弧形放电灯SHL冷却的机构。

外壳11f，将以上的各装置以及短弧形放电灯点灯装置12收纳在内部的规定位置上。

短弧形放电灯点灯装置12，可以采用图1以及图2所示的用于实施本发明的第1以及第2实施形态的任意一个。短弧形放电灯SHL，管轴被垂直地悬吊在外壳11f的内部上部位置上。再者，配设有调整管轴的位置从而调整光轴的机构11g。

接下来，对使用上述紫外线照射装置的本发明的紫外线照射方法的一个实施形态进行说明。即，在本实施形态中，当短弧形放电灯SHL处于第1期间T1时，光学快门11c同步地打开，因此紫外线从照射口11e照射在图未示的工件上。在第1期间T1内从照射口11e照射的紫外线，由于如上述那样在整个短弧形放电灯SHL的寿命期间内抑制了紫外线照度的降低，因此不需要使紫外线照射时间变化等麻烦的控制，或者即便在根据需要进行控制的情况下，该控制也变得容易。另外，紫外线照射处理的不均变小，可以得到良好的紫外线照射效果。

本发明可以应用于半导体曝光、紫外线硬化性树脂的硬化、光清洗等照射紫外线而进行的处理。

Claims (9)

1.一种短弧形放电灯点灯装置，其特征在于，具备：

短弧形放电灯；和

点灯电路，所述点灯电路被构成为，一边使在恒定功率控制下提供相对大功率的第1期间和相对小功率的第2期间交替重复，一边对短弧形放电灯进行点灯，并且至少在第1期间随着短弧形放电灯的寿命的进展将提供给短弧形放电灯的功率逐渐增加。

2.如权利要求1所述的短弧形放电灯点灯装置，其特征在于，随着短弧形放电灯的寿命的进展，其电极间距离逐渐扩大，并且被投入到短弧形放电灯中的灯功率逐渐增大。

3.如权利要求1或2所述的短弧形放电灯点灯装置，其特征在于，所述短弧形放电灯具备：具有在内部形成放电空间的包围部、以及从该包围部的两端一体地延伸且在内部气密地埋设有封固金属箔的一对密封部的紫外线透过性气密容器；基端部与埋设在所述气密容器的密封部内的封固金属箔连接、前端部突出到包围部内的阴极；基端部与埋设在所述气密容器的密封部内的封固金属箔连接、前端部突出到包围部内、并以小间隔与所述阴极分离相对的阳极；包括被封入在所述气密容器内的水银以及稀有气体的放电介质；和形成在气密容器的点灯中会成为低温部位的外面上的保温膜。

4.如权利要求3所述的短弧形放电灯点灯装置，其特征在于，所述短弧形放电灯，在将阴极的从封固金属箔延伸的部分的长度设为D1(mm)，将阳极的从封固金属箔延伸的部分的长度设为D2(mm)，将通常点灯时的第1灯功率设为Wa(W)，将激增点灯时追加的第2灯功率设为Wb(W)时，分别同时满足如下的公式：

公式1：Wa/60＜D1＜(Wa+Wb)/5

公式2：Wa/50＜D2＜(Wa+Wb)/4。

5.如权利要求3所述的短弧形放电灯点灯装置，其特征在于，所述短弧形放电灯，在将阴极的长度设为D1(mm)，将阳极的长度设为D2(mm)，将通常点灯时的第1灯功率设为Wa，将激增点灯时追加的第2灯功率设为Wb时，分别同时满足如下的公式：

公式1：Wa/60＜D1＜(Wa+Wb)/12

公式2：Wa/50＜D2＜(Wa+Wb)/10

公式3：200≤Wa≤1000

公式4：100≤Wb≤500。

6.如权利要求3所述的短弧形放电灯点灯装置，其特征在于，所述短弧形放电灯，在将阴极的长度设为D1(mm)，将阳极的长度设为D2(mm)，将通常点灯时的第1灯功率设为Wa，将激增点灯时追加的第2灯功率设为Wb时，分别同时满足如下的公式：

公式1：Wa/70＜D1＜(Wa+Wb)/20

公式2：Wa/65＜D2＜(Wa+Wb)/16

公式3：1000≤Wa≤4000

公式4：500≤Wb≤2000。

7.如权利要求3所述的短弧形放电灯点灯装置，其特征在于，所述短弧形放电灯，在将阴极的长度设为D1(mm)，将阳极的长度设为D2(mm)，将通常点灯时的第1灯功率设为Wa，将激增点灯时追加的第2灯功率设为Wb时，分别同时满足如下的公式：

公式1：Wa/120＜D1＜(Wa+Wb)/30

公式2：Wa/100＜D2＜(Wa+Wb)/25

公式3：4000≤Wa≤10000

公式4：2000≤Wb≤5000。

8.一种紫外线照射装置，其特征在于，具备：

紫外线照射装置本体；和

配设在紫外线照射装置本体上的权利要求1或2所述的短弧形放电灯点灯装置。

9.一种紫外线照射方法，其特征在于，将权利要求1或2所述的短弧形放电灯点灯装置的在提供相对大功率的第1期间内所产生的紫外线照射到工件上。

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