JP2003132840A - 超高圧水銀ランプ及びそれを用いた半導体露光装置 - Google Patents

超高圧水銀ランプ及びそれを用いた半導体露光装置

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JP2003132840A
JP2003132840A JP2001332869A JP2001332869A JP2003132840A JP 2003132840 A JP2003132840 A JP 2003132840A JP 2001332869 A JP2001332869 A JP 2001332869A JP 2001332869 A JP2001332869 A JP 2001332869A JP 2003132840 A JP2003132840 A JP 2003132840A
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JP
Japan
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light emitting
mercury lamp
pressure mercury
cathode
high pressure
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Application number
JP2001332869A
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English (en)
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Tetsuya Takahashi
哲也 高橋
Hiromoto Sasaki
博基 佐々木
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Toshiba Lighting and Technology Corp
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Harison Toshiba Lighting Corp
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70008Production of exposure light, i.e. light sources
    • G03F7/70016Production of exposure light, i.e. light sources by discharge lamps

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)
  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 点灯寿命を長くし、しかも照度むらの発生を
抑制すること。 【解決手段】 発光管の中央に位置し上下非対称の略た
まご型の発光部であって、その発光部の長手方向の長さ
をL、発光部の上端部から最大径部までの長さをL1と
した場合に、0<L1/L≦0.30の関係を満たす発
光部と、この発光部から上下方向に伸びて形成された封
止管部と、上記発光部内で上側に配設された陰極と、こ
の陰極に対向して配設され、陽極と陰極との電極間の中
心が9L/20〜11L/20となるように配設された
陽極と、上記封止管部に埋設され上記陰極及び陽極にそ
れぞれ接続される内部リード棒と、これら内部リード棒
にそれぞれ電気的に接続される金属箔とを具備した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェハの露
光用の光源として使用される超高圧水銀ランプ及びそれ
を用いた半導体露光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ショートアーク水銀ランプのような超高
圧水銀ランプは、光化学産業、半導体製造、映像分野等
多くの分野で広く用いられている。例えば、半導体製造
産業においては、超高圧水銀ランプから放射される紫外
線を用いて半導体ウェハの露光が行なわれている。
【0003】近年、超高圧水銀ランプの長寿命化が要求
されている。このような超高圧水銀ランプの長寿命化を
達成するために、石英バルブを上下対称の紡錘形とした
ものや、石英バルブを上下非対称の防錘形としたものが
実公平6−41336号公報で知られている。この公報
の超高圧水銀ランプによれば、石英バルブの最大径部が
アーク中心より上側に変位して上下非対称の略たまご型
をした形状とし、石英バルブの最大径部の位置がバルブ
の上下方向の長さを1:2〜2:3に按分する位置とし
ている。つまり、石英バルブの最大径部の位置は、石英
バルブの上下方向の長さの1/3(0.33…)〜2/5
(0.4)の位置にくるように設定されていた。このよう
に、石英バルブの上側内壁の表面積を大きくすることに
より石英バルブの中央部までランプ黒化するまでの時間
を長くするようにして、超高圧水銀ランプの点灯寿命を
長くしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の上下対
称紡錘形の超高圧水銀ランプにおいては、ランプ点灯中
にバルブ上部の温度が800℃を超えるような高温にな
り、ランプ点灯中の温度分布バランスが非常に悪い状態
となっていた。また、実公平6−41336号公報で知
られる上下非対称のバルブのものでは、点灯中のバルブ
温度分布バランスがまだ十分とはいえなかった。このよ
うに温度分布バランスが悪いとバルブに歪みが生じると
いう問題が発生する。このように、バルブに歪みが生じ
ると超高圧水銀ランプの点灯寿命を短くする原因となっ
ていた。
【0005】さらに、上下非対称のバルブに配設された
陰極と陽極との電極間中心を上側あるいは下側に配置し
すぎると、照度むらが発生するという問題があった。こ
のような照度むらが発生すると、超高圧水銀ランプを例
えば半導体露光装置の光源として使用するのに適してい
なくなる。
【0006】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、点灯寿命を長くし、照度むらの発生を
抑制することができる超高圧水銀ランプ及びそれを用い
た半導体露光装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の超高圧水
銀ランプは、発光管の中央に位置し上下非対称の略たま
ご型の発光部であって、その発光部の長手方向の長さを
L、発光部の上端部から最大径部までの長さをL1とし
た場合に、0<L1/L≦0.30の関係を満たす発光
部と、この発光部から上下方向に伸びて形成された封止
管部と、上記発光部内で上側に配設された陰極と、この
陰極に対向して配設され、陽極と陰極との電極間の中心
が9L/20〜11L/20となるように配設された陽
極と、上記封止管部に埋設され上記陰極及び陽極にそれ
ぞれ接続される内部リード棒と、これら内部リード棒に
それぞれ電気的に接続される金属箔とを具備したことを
特徴とする。
【0008】このように発光部の最大径位置を0<L1
/L≦0.30の関係を満たすように上側に位置させる
ようにしたので、発光部の上側の容積を大きくとること
ができる。つまり、電極のタングステンが蒸発し、発光
部の内壁に付着して黒化しても、有効利用範囲まで黒化
するまでに要する時間を長くすることができる。したが
って、超高圧水銀ランプの点灯寿命が尽きる主要原因で
ある発光管の有効利用範囲の黒化に至るまでの時間を長
くしたので、点灯寿命を長くすることができる。
【0009】さらに、発光部の最大径位置を0<L1/
L≦0.30の関係を満たすように上側に位置させるよ
うにしたので、温度分布バランスを良くすることがで
き、発光部の歪みの発生を抑制することができる。
【0010】さらに、陽極と陰極との電極間の中心が発
光部のほぼ中央、つまり9L/20〜11L/20とし
たので、照度むらを抑制することができる。
【0011】請求項2記載の超高圧水銀ランプは、請求
項1記載の陽極側にはゲッターが取り付けられているこ
とを特徴とする。
【0012】上側の空間を広くとった上下非対称の発光
部を有する超高圧水銀ランプにおいて、陰極側にゲッタ
ーを取り付けていると、点灯初期においてゲッターから
アーク放電が起こりやすい。しかし、請求項2記載の超
高圧水銀ランプは陽極側にゲッターを取り付けているの
で、上側の空間を広くとった上下非対称の発光部を有す
る超高圧水銀ランプにおいても点灯初期のゲッターから
のアーク放電を発生することを防止できる。
【0013】請求項3記載の超高圧水銀ランプを用いた
半導体露光装置は、請求項1記載の超高圧水銀ランプ
と、この超高圧水銀ランプに供給される電源と、上記超
高圧水銀ランプから放射される光を半導体ウェハ上に照
射する光学レンズとを具備したことを特徴とする。
【0014】この請求項3記載の半導体露光装置は、光
源として点灯寿命の長く、照度むらの発生を抑制した超
高圧水銀ランプを使用しているので、長寿命で照度むら
のない高い性能な装置とすることがでる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の一実
施の形態について説明する。図1は消費電力が1KWで
あり、半導体やプリント基板の焼き付けなどに使用され
るショートアーク型の超高圧水銀ランプを示す。図1に
おいて、1は石英ガラス製の発光管である。この発光管
1の中央は膨んでおり、その膨らんだ部分は発光部10
として機能する。発光部10は最大径位置が発光部の中
心より上側に変位した略たまご型形状をしている。この
発光管1内には、水銀(Hg)が約650mgとアルゴン
(Ar)が約66.6kpaが封入されている。この発光
部10の上下方向の長さはL(mm)であり、肉厚は2.
7mmである。発光部10の最大径は30mmであり、その
最大径位置は発光部10の上端部からL1(mm)位置に
設定されている。つまり、0<L1/L≦0.30の関
係を満たすように発光部10の最大径位置が決定され
る。
【0016】このように発光部10の最大径位置を0<
L1/L≦0.30の関係を満たすように上側に位置さ
せるようにしたので、発光部10の上側の容積を大きく
とることができる。つまり、電極のタングステンが蒸発
し、発光部の内壁に付着して黒化しても、有効利用範囲
まで黒化するまでに要する時間を長くすることができ
る。したがって、超高圧水銀ランプの点灯寿命が尽きる
主要原因である発光管の有効利用範囲の黒化に至るまで
の時間を長くしたので、点灯寿命を長くすることができ
る。
【0017】さらに、発光部10の最大径位置を0<L
1/L≦0.30の関係を満たすように上側に位置させ
るようにしたので、温度分布バランスを良くすることが
でき、発光部の歪みの発生を抑制することができる。
【0018】発光部10の上側には円筒状の封止管部2
が伸びて形成されると共に、その下側には円筒状の封止
管部3が伸びて形成されている。封止管部2、3の肉厚
は約2mmに設定されている。
【0019】封止管部2の発光部10側端部の内壁には
石英製のホールド管11が配設されると共に、封止管部
3の発光部10側端の内壁には石英製のホールド管12
が配設されている。
【0020】ホールド管11には内部リード棒13が貫
通されており、ホールド管12には内部リード棒14が
貫通されている。内部リード棒13の発光部10内の端
部にはタングステン製の陰極15が設けられている。さ
らに、内部リード棒14の発光部10内の端部にはタン
グステン製の陽極16が設けられている。陰極15と陽
極16は互いに対向して配置され、陰極15と陽極16
との間の中心位置Cは発光部10の上下方向長さLの9
L/20〜11L/20となる位置に配置されている。
【0021】このように、陽極と陰極との電極間の中心
が発光部10のほぼ中央、つまり9L/20〜11L/
20としたので、照度むらを抑制することができる。
【0022】内部リード棒14の陽極16側近傍には点
灯中に発生する不純物ガスを吸収するゲッター17が巻
き付けられている。
【0023】21は両面に扁平面を有する石英ガラス製
のセパレータである。このセパレータ21の扁平面と封
止管部2との間には、扁平面に沿って2枚の金属箔22
a、22bが配設されている。
【0024】そして、内部リード棒13の他端はセパレ
ータ21の端部に当接される。従って、内部リード棒1
3と金属箔22a、22bは電気的に接続される。さら
に、外部リード棒24の一端はセパレータ21の端部に
当接される。
【0025】従って、外部リード棒24と金属箔22
a、22bは電気的に接続される。この外部リード棒2
4の他端は図示しない外部リード線を介して上側口金2
5に電気的に接続される。
【0026】31は両面に扁平面を有する石英ガラス製
のセパレータである。このセパレータ31の扁平面と封
止管部3との間には、扁平面に沿って2枚の金属箔32
a、32bが配設されている。
【0027】そして、内部リード棒14の他端はセパレ
ータ31の端部に当接される。従って、内部リード棒1
4と金属箔32a、32bは電気的に接続される。さら
に、外部リード棒34の一端はセパレータ31の端部に
当接される。
【0028】従って、外部リード棒34と金属箔32
a、32bは電気的に接続される。この外部リード棒2
4の他端は図示しない外部リード線を介して下側口金3
5に電気的に接続される。
【0029】封止管部2の陰極15側端部の外周面には
保温膜41が設けられ、この保温膜41は図示しない接
続線によって陰極15と電気的に接続される。これによ
って、保温膜41が陰極と同電位となるため、電界強度
が実質的零となるので、石英ガラス中の不純物の金属陽
イオンが陰極15の方向に移動しなくなる。従って、石
英ホールド管11あるいはセパレータ21が失透しにく
くなり、箔浮き現象が防止されて、封止管部2のクラッ
ク発生に起因する放電灯の爆発事故を防止することがで
きる。
【0030】次に、図2を参照して図1に示した超高圧
水銀ランプを使用した半導体露光装置について説明す
る。図2において、発光管1の両端には電源51が接続
される。52は発光管1から放射される光を反射するミ
ラーである。発光管1から反射された光及びミラー51
で反射された光はレンズ53を介して半導体ウェハ54
上に照射される。
【0031】このような半導体露光装置に用いられる光
源として、図1に示した超高圧水銀ランプを使用してい
るので、半導体露光装置の寿命を長くすることができる
と共に、照度むらの発生を抑制することができる。超高
圧水銀ランプの照度むらを抑制することにより、半導体
ウェハに対する露光処理の性能を向上させることができ
る。
【0032】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、点
灯寿命を長くし、しかも照度むらの発生を抑制すること
ができる超高圧水銀ランプ及びそれを用いた半導体露光
装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る超高圧水銀ランプ
の正面図。
【図2】超高圧水銀ランプを使用した半導体露光装置を
示す図。
【符号の説明】
10…発光部、 11,12…ホールド管、 13,14…内部リード棒、 15…陰極、 16…陽極、 17…ゲッター、 21,31…セパレータ、 22a,22b,32a,32b…金属箔、 24,34…外部リード棒。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5C039 HH03 HH04 5C043 AA04 AA07 BB02 CC02 CD01 DD03 EA02 5F046 CA02

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発光管の中央に位置し上下非対称の略た
    まご型の発光部であって、その発光部の長手方向の長さ
    をL、発光部の上端部から最大径部までの長さをL1と
    した場合に、0<L1/L≦0.30の関係を満たす発
    光部と、 この発光部から上下方向に伸びて形成された封止管部
    と、 上記発光部内で上側に配設された陰極と、 この陰極に対向して配設され、陽極と陰極との電極間の
    中心が9L/20〜11L/20となるように配設され
    た陽極と、 上記封止管部に埋設され上記陰極及び陽極にそれぞれ接
    続される内部リード棒と、 これら内部リード棒にそれぞれ電気的に接続される金属
    箔とを具備したことを特徴とする超高圧水銀ランプ。
  2. 【請求項2】 上記陽極側にはゲッターが取り付けられ
    ていることを特徴とする請求項1記載の超高圧水銀ラン
    プ。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の超高圧水銀ランプと、 この超高圧水銀ランプに供給される電源と、 上記超高圧水銀ランプから放射される光を半導体ウェハ
    上に照射する光学レンズとを具備したことを特徴とする
    半導体露光装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011119151A (ja) * 2009-12-04 2011-06-16 Ushio Inc キセノン水銀放電ランプおよび光照射装置
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CN102110576A (zh) * 2009-12-04 2011-06-29 优志旺电机株式会社 氙气水银放电灯及光照射装置
CN102110576B (zh) * 2009-12-04 2015-08-05 优志旺电机株式会社 氙气水银放电灯及光照射装置

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