JP2668828B2 - ショートアーク放電灯 - Google Patents
ショートアーク放電灯Info
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- JP2668828B2 JP2668828B2 JP63165924A JP16592488A JP2668828B2 JP 2668828 B2 JP2668828 B2 JP 2668828B2 JP 63165924 A JP63165924 A JP 63165924A JP 16592488 A JP16592488 A JP 16592488A JP 2668828 B2 JP2668828 B2 JP 2668828B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、主として使用目的に応じた波長の光を放射
するショートアーク放電灯に関するものである。
するショートアーク放電灯に関するものである。
発光空間囲繞部内にアーク輝点が形成されるように一
対の電極が対向配置され、水銀などの金属が封入された
ショートアーク放電灯は、アーク輝点が点光源に極めて
近いので、光学系を利用して光の集中や拡散を容易に行
うことができ、均一な照度分布が得られるので、各種の
工業的用途に幅広く使用されている。そして、用途によ
って要求される光の波長は異なり、例えば半導体製造に
おけるレジスト焼付け工程の光源として使用する場合
は、紫外線波長領域の中でも、特に436nm、405nm、365n
mなどの光が用いられている。従って、使用される光以
外は、光学系内にフィルターおよびコールドミラーを配
置してカットしているが、光学系が高価で大型化する不
具合がある。
対の電極が対向配置され、水銀などの金属が封入された
ショートアーク放電灯は、アーク輝点が点光源に極めて
近いので、光学系を利用して光の集中や拡散を容易に行
うことができ、均一な照度分布が得られるので、各種の
工業的用途に幅広く使用されている。そして、用途によ
って要求される光の波長は異なり、例えば半導体製造に
おけるレジスト焼付け工程の光源として使用する場合
は、紫外線波長領域の中でも、特に436nm、405nm、365n
mなどの光が用いられている。従って、使用される光以
外は、光学系内にフィルターおよびコールドミラーを配
置してカットしているが、光学系が高価で大型化する不
具合がある。
ところで、かかるショートアーク放電灯の発光スペク
トルは、封入される不活性ガスや金属の種類によってほ
ぼ定まるが、これらの封入物を選定すれば任意の発光ス
ペクトルを有するランプを得られる訳ではなく、その工
業用用途に要求される波長領域の光を放射し、不要な波
長領域の光は放射しないショートアーク放電灯を自由に
得ることは不可能である。ショートアーク放電灯の発光
スペクトルの例を示すと、第５図（Ａ）は超高圧水銀ラ
ンプ、第５図（Ｂ）はキセノンランプをベースに水銀な
どの金属を封入した遠紫外線ランプの発光スペクトルを
それぞれ示す。これらのランプは、例えば半導体製造に
おけるレジスト焼付け工程の光源として使用され、第５
図（Ａ）のランプは436nm用、第５図（Ｂ）のランプは3
65nm用である。そして、これらのランプは、使用する光
以外にも種々の光を放射している。
トルは、封入される不活性ガスや金属の種類によってほ
ぼ定まるが、これらの封入物を選定すれば任意の発光ス
ペクトルを有するランプを得られる訳ではなく、その工
業用用途に要求される波長領域の光を放射し、不要な波
長領域の光は放射しないショートアーク放電灯を自由に
得ることは不可能である。ショートアーク放電灯の発光
スペクトルの例を示すと、第５図（Ａ）は超高圧水銀ラ
ンプ、第５図（Ｂ）はキセノンランプをベースに水銀な
どの金属を封入した遠紫外線ランプの発光スペクトルを
それぞれ示す。これらのランプは、例えば半導体製造に
おけるレジスト焼付け工程の光源として使用され、第５
図（Ａ）のランプは436nm用、第５図（Ｂ）のランプは3
65nm用である。そして、これらのランプは、使用する光
以外にも種々の光を放射している。
そこで本発明は、その使用目的上要求される波長の光
を主として放射し、その他の光をほとんど放射しないシ
ョートアーク放電灯を提供することを目的とするもので
ある。
を主として放射し、その他の光をほとんど放射しないシ
ョートアーク放電灯を提供することを目的とするもので
ある。
請求項１に記載された発明のショートアーク放電灯
は、一対の電極が対向配置され、水銀などの金属が封入
された発光空間囲繞部を球形状にするとともに、形成さ
れたアーク輝点を発光空間囲繞部の中心に位置させ、前
記発光空間囲繞部の外面に特定波長を光を選択的に透過
する干渉膜を形成させたことを特徴とする。
は、一対の電極が対向配置され、水銀などの金属が封入
された発光空間囲繞部を球形状にするとともに、形成さ
れたアーク輝点を発光空間囲繞部の中心に位置させ、前
記発光空間囲繞部の外面に特定波長を光を選択的に透過
する干渉膜を形成させたことを特徴とする。
すなわち、特定波長の光を選択的に透過する干渉膜自
体は、２種類の光屈折率の異なる層からなる薄膜におい
て、その光屈折率と層の光学膜厚を選定すれば透過する
波長の光を自由に設計できるが、本発明では、この干渉
膜を球形状の発光空間囲繞部の外面に直接形成したの
で、発光空間囲繞部の中心の位置するアーク輝点から放
射された光はこの干渉膜に直角に入射し、予め設計され
た干渉膜の特性通りに、所定の波長領域の光を外部へ放
射する。このため、干渉膜を使用目的に応じて設計すれ
ば、その用途に要求される波長領域の光を主として放射
し、その他の光をほとんど放射しないショートアーク放
電灯とすることができる。なお、発光空間囲繞部が球形
状とは、必ずしも完全な球形を意味せず、また、アーク
輝点の位置も厳密に発光空間囲繞部の中心を意味せず、
アーク輝点からの光の干渉膜への入射角度が０゜に近く
て干渉膜の特性通りに透過すればよい。
体は、２種類の光屈折率の異なる層からなる薄膜におい
て、その光屈折率と層の光学膜厚を選定すれば透過する
波長の光を自由に設計できるが、本発明では、この干渉
膜を球形状の発光空間囲繞部の外面に直接形成したの
で、発光空間囲繞部の中心の位置するアーク輝点から放
射された光はこの干渉膜に直角に入射し、予め設計され
た干渉膜の特性通りに、所定の波長領域の光を外部へ放
射する。このため、干渉膜を使用目的に応じて設計すれ
ば、その用途に要求される波長領域の光を主として放射
し、その他の光をほとんど放射しないショートアーク放
電灯とすることができる。なお、発光空間囲繞部が球形
状とは、必ずしも完全な球形を意味せず、また、アーク
輝点の位置も厳密に発光空間囲繞部の中心を意味せず、
アーク輝点からの光の干渉膜への入射角度が０゜に近く
て干渉膜の特性通りに透過すればよい。
また、発光空間囲繞部が球形状でなく、アーク輝点の
位置が発光空間囲繞部の中心から偏位しているときは、
この発光空間囲繞部をアーク輝点を中心とする球形状部
が形成された外管で覆い、この球形状部の外面に特定波
長の光を選択的に透過する干渉膜を形成させると請求項
１記載の発明と同じ技術課題を達成することができる。
位置が発光空間囲繞部の中心から偏位しているときは、
この発光空間囲繞部をアーク輝点を中心とする球形状部
が形成された外管で覆い、この球形状部の外面に特定波
長の光を選択的に透過する干渉膜を形成させると請求項
１記載の発明と同じ技術課題を達成することができる。
以下に図面に示す実施例に基いて本発明を具体的に説
明する。
明する。
第１図は請求項１記載の発明の実施例を示すが、発光
空間囲繞部１は、石英ガラスからなる球形状体であり、
その内部の陰極21と陽極22が対向配置されている。陰極
21と陽極22の間隔は、例えば3mm程度のショートアーク
タイプであり、両電極21,22間で放電したときに形成さ
れるアーク輝点３は、発光空間囲繞部１の中心に位置し
ている。また、発光空間囲繞部１内部には、アルゴンや
クリプトン、キセノンなどの不活性ガスが単独で、もし
くは混合されて所定圧力で封入され、更に、水銀、ガリ
ウム、メタルハライドなどの金属も所定圧力で封入され
ている。
空間囲繞部１は、石英ガラスからなる球形状体であり、
その内部の陰極21と陽極22が対向配置されている。陰極
21と陽極22の間隔は、例えば3mm程度のショートアーク
タイプであり、両電極21,22間で放電したときに形成さ
れるアーク輝点３は、発光空間囲繞部１の中心に位置し
ている。また、発光空間囲繞部１内部には、アルゴンや
クリプトン、キセノンなどの不活性ガスが単独で、もし
くは混合されて所定圧力で封入され、更に、水銀、ガリ
ウム、メタルハライドなどの金属も所定圧力で封入され
ている。
そして、発光空間囲繞部１の外表面には、干渉膜４が
形成されている。この干渉膜４は、TiO2やTa2O5などの
耐熱性の高い高光屈折率材料からなる薄膜層と、SiO2や
MgF2などの同じく耐熱性の高い低光屈折率材料からなる
薄膜層とが交互に多層に形成されたものであり、高光屈
折率材料と低光屈折率材料の光屈折率および各薄膜層の
光学膜厚を選定して所定の波長の光を選択的に透過させ
るようにしたものである。干渉膜４の形成方法は、例え
ば真空蒸着装置内で高光屈折率材料および低光屈折率材
料を交互に蒸着させるが、均一な膜厚に形成するため
に、発光空間囲繞部１を回転させ、２個の蒸着源から中
心線に対して対称の角度で投射すると良い。更には、膜
厚が局部的に厚くなる部位には所定形状の遮蔽板を介在
させて均一になるようにするのがよく、これらの処置を
施せば膜厚分布は±５％以内にすることができる。ある
いはディッピング法でも干渉膜４を形成することが出来
るが、この場合は、液面と球形である発光空間囲繞部１
のなす角度の変化に合せて引き上げ速度を調節すれば均
一な膜厚を得ることができる。
形成されている。この干渉膜４は、TiO2やTa2O5などの
耐熱性の高い高光屈折率材料からなる薄膜層と、SiO2や
MgF2などの同じく耐熱性の高い低光屈折率材料からなる
薄膜層とが交互に多層に形成されたものであり、高光屈
折率材料と低光屈折率材料の光屈折率および各薄膜層の
光学膜厚を選定して所定の波長の光を選択的に透過させ
るようにしたものである。干渉膜４の形成方法は、例え
ば真空蒸着装置内で高光屈折率材料および低光屈折率材
料を交互に蒸着させるが、均一な膜厚に形成するため
に、発光空間囲繞部１を回転させ、２個の蒸着源から中
心線に対して対称の角度で投射すると良い。更には、膜
厚が局部的に厚くなる部位には所定形状の遮蔽板を介在
させて均一になるようにするのがよく、これらの処置を
施せば膜厚分布は±５％以内にすることができる。ある
いはディッピング法でも干渉膜４を形成することが出来
るが、この場合は、液面と球形である発光空間囲繞部１
のなす角度の変化に合せて引き上げ速度を調節すれば均
一な膜厚を得ることができる。
第２図は、請求項２記載の発明の実施例を示すが、発
光空間囲繞部１が球形状でなく、楕円球状であり、ま
た、アーク輝点３の位置が発光空間囲繞部１の中心と偏
位しているときは、発光空間囲繞部１を外管５の球形部
51で覆い、アーク輝点３の位置が球形状部51の中心にな
るようにする。そして、球形状部51の表面に干渉膜４を
形成すると、アーク輝点３からの光は、請求項１記載の
発明の場合と同様に干渉膜４に直角に入射する。
光空間囲繞部１が球形状でなく、楕円球状であり、ま
た、アーク輝点３の位置が発光空間囲繞部１の中心と偏
位しているときは、発光空間囲繞部１を外管５の球形部
51で覆い、アーク輝点３の位置が球形状部51の中心にな
るようにする。そして、球形状部51の表面に干渉膜４を
形成すると、アーク輝点３からの光は、請求項１記載の
発明の場合と同様に干渉膜４に直角に入射する。
次に、干渉膜４の一例を示すと、高光屈折率材料とし
てTa2O5を、低光屈折率材料としてSiO2を使用し、光学
膜厚が250nmの高光屈折層と低光屈折層とを交互に12層
形成し、その上に、光学膜厚が250nmの高光屈折層およ
び光学膜厚が125nmの低光屈折層を形成した。そして、
この干渉膜４自体の分光特性を測定した結果を第３図に
示す。これから分かるように、波長が約850nm〜1250nm
の赤外光を反射して透過させず、波長が約850nm以下の
可視光および350nm以上の紫外線はほぼ完全に透過させ
る。なお、波長が320nm以下の紫外光は干渉膜４がこの
波長域の紫外光を吸収するので透過しない。かかる干渉
膜４を形成した定格ランプ入力が500Wの超高圧水銀ラン
プの発光スペクトルを第４図（Ａ）に、キセノンランプ
をベースに水銀などの金属を封入した同じく500Wの遠紫
外線ランプの発光スペクトルを第４図（Ｂ）にそれぞれ
示す。第５図（Ａ）および（Ｂ）と比較すれば明らかな
ように、いずれのランプも、波長が約850nm〜1250nmの
赤外光域および350nm以下の紫外光域を通過させないの
で、半導体レジストの焼付けに有効な436nm、405nm、36
5nmなどの光が相対的に強く放射し、単純なスペクトル
になる。この結果、半導体レジストの焼付け用光源に使
用した場合、赤外光を反射して外部に放射しないので、
光学系の反射鏡にコールドミラーを使用する必要がな
く、軽量で低コストの光学系なる利点がある。また、赤
外光を発光空間囲繞部１の内部に反射して戻すので、封
入された水銀などの金属が短時間で蒸発して素早く十分
な高圧になり、発光効率が２〜５％上昇してそれだけ消
費電力を低減することができる。
てTa2O5を、低光屈折率材料としてSiO2を使用し、光学
膜厚が250nmの高光屈折層と低光屈折層とを交互に12層
形成し、その上に、光学膜厚が250nmの高光屈折層およ
び光学膜厚が125nmの低光屈折層を形成した。そして、
この干渉膜４自体の分光特性を測定した結果を第３図に
示す。これから分かるように、波長が約850nm〜1250nm
の赤外光を反射して透過させず、波長が約850nm以下の
可視光および350nm以上の紫外線はほぼ完全に透過させ
る。なお、波長が320nm以下の紫外光は干渉膜４がこの
波長域の紫外光を吸収するので透過しない。かかる干渉
膜４を形成した定格ランプ入力が500Wの超高圧水銀ラン
プの発光スペクトルを第４図（Ａ）に、キセノンランプ
をベースに水銀などの金属を封入した同じく500Wの遠紫
外線ランプの発光スペクトルを第４図（Ｂ）にそれぞれ
示す。第５図（Ａ）および（Ｂ）と比較すれば明らかな
ように、いずれのランプも、波長が約850nm〜1250nmの
赤外光域および350nm以下の紫外光域を通過させないの
で、半導体レジストの焼付けに有効な436nm、405nm、36
5nmなどの光が相対的に強く放射し、単純なスペクトル
になる。この結果、半導体レジストの焼付け用光源に使
用した場合、赤外光を反射して外部に放射しないので、
光学系の反射鏡にコールドミラーを使用する必要がな
く、軽量で低コストの光学系なる利点がある。また、赤
外光を発光空間囲繞部１の内部に反射して戻すので、封
入された水銀などの金属が短時間で蒸発して素早く十分
な高圧になり、発光効率が２〜５％上昇してそれだけ消
費電力を低減することができる。
なお、本実施例では、波長が約850nm〜1250nmの赤外
光域および約350nm以下の紫外光域を透過させない干渉
膜４の例を示したが、前述のとおり、干渉膜４自体の特
性は任意に設計できるので、使用目的に応じた特性の干
渉膜４を発光空間囲繞部１ないし外管５の球形状部51の
表面に形成すれば、その工業的用途に要求される波長領
域の光を主として放射し、不要な領域の光を放射させな
いことができる。
光域および約350nm以下の紫外光域を透過させない干渉
膜４の例を示したが、前述のとおり、干渉膜４自体の特
性は任意に設計できるので、使用目的に応じた特性の干
渉膜４を発光空間囲繞部１ないし外管５の球形状部51の
表面に形成すれば、その工業的用途に要求される波長領
域の光を主として放射し、不要な領域の光を放射させな
いことができる。
以上説明したように、本発明のショートアーク放電灯
は、発光空間囲繞部あるいは発光空間囲繞部を覆う外管
の球形状部の表面に、特定の波長の光を選択的に透過さ
せる干渉膜を形成し、アーク輝点からの光がこの干渉膜
に直角に入射するようにしたので、その工業的用途に要
求される波長領域の光を主として放射し、その他の領域
の光をほとんど放射しないショートアーク放電灯とする
ことができる。
は、発光空間囲繞部あるいは発光空間囲繞部を覆う外管
の球形状部の表面に、特定の波長の光を選択的に透過さ
せる干渉膜を形成し、アーク輝点からの光がこの干渉膜
に直角に入射するようにしたので、その工業的用途に要
求される波長領域の光を主として放射し、その他の領域
の光をほとんど放射しないショートアーク放電灯とする
ことができる。
第１図と第２図は本発明実施例の断面図、第３図は干渉
膜の分光特性の説明図、第４図は本発明実施例の発光ス
ペクトル説明図、第５図は従来例の発光スペクトル説明
図である。 １……発光空間囲繞部、21……陰極、22……陽極 ３……アーク輝点、４……干渉膜、５……外管 51……球形状部
膜の分光特性の説明図、第４図は本発明実施例の発光ス
ペクトル説明図、第５図は従来例の発光スペクトル説明
図である。 １……発光空間囲繞部、21……陰極、22……陽極 ３……アーク輝点、４……干渉膜、５……外管 51……球形状部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−250958（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−131463（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−53870（ＪＰ，Ｕ) 特公 平７−19568（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (2)
- 【請求項１】球形状の発光空間囲繞部の中心にアーク輝
点が形成されるように一対の電極が対向配置され、水銀
などの金属が封入されたショートアーク放電灯におい
て、 前記発光空間囲繞部の外面に特定波長の光を選択的に透
過する干渉膜を形成させたことを特徴とするショートア
ーク放電灯。 - 【請求項２】内部にアーク輝点が形成されように一対の
電極が対向配置され、水銀などの金属が封入された発光
空間囲繞部と、該発光空間囲繞部を覆い、前記アーク輝
点を中心とする球形状部が形成された外管とを有してな
り、該球形状部の外面に特定波長の光を選択的に透過す
る干渉膜を形成させたことを特徴とするショートアーク
放電灯。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63165924A JP2668828B2 (ja) | 1988-07-05 | 1988-07-05 | ショートアーク放電灯 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63165924A JP2668828B2 (ja) | 1988-07-05 | 1988-07-05 | ショートアーク放電灯 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0218856A JPH0218856A (ja) | 1990-01-23 |
| JP2668828B2 true JP2668828B2 (ja) | 1997-10-27 |
Family
ID=15821597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63165924A Expired - Fee Related JP2668828B2 (ja) | 1988-07-05 | 1988-07-05 | ショートアーク放電灯 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2668828B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3261961B2 (ja) * | 1995-12-20 | 2002-03-04 | ウシオ電機株式会社 | 放電ランプ |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07101604B2 (ja) * | 1985-04-30 | 1995-11-01 | 岩崎電気株式会社 | メタルハライドランプ |
| JPS62131463A (ja) * | 1985-11-30 | 1987-06-13 | Iwasaki Electric Co Ltd | 高圧放電灯 |
-
1988
- 1988-07-05 JP JP63165924A patent/JP2668828B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0218856A (ja) | 1990-01-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |