JP2732456B2 - ショートアーク型水銀蒸気放電灯 - Google Patents
ショートアーク型水銀蒸気放電灯Info
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- JP2732456B2 JP2732456B2 JP2075731A JP7573190A JP2732456B2 JP 2732456 B2 JP2732456 B2 JP 2732456B2 JP 2075731 A JP2075731 A JP 2075731A JP 7573190 A JP7573190 A JP 7573190A JP 2732456 B2 JP2732456 B2 JP 2732456B2
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- mercury vapor
- lighting
- anode
- discharge lamp
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体やプリント基板の焼き付け等におい
て露光用光源として好適に使用されるショートアーク型
水銀蒸気放電灯に関する。
て露光用光源として好適に使用されるショートアーク型
水銀蒸気放電灯に関する。
例えば半導体ウエハーの露光用光源としては、最近
は、より線幅の小さいパターンの焼き付けを効率的に達
成することが要求され、そのため光学系における色収差
による画像のボケを小さくするためにｇ線（波長436n
m）もしくはｉ線（波長365nm）の半値幅の狭い放電灯の
実現が求められている。
は、より線幅の小さいパターンの焼き付けを効率的に達
成することが要求され、そのため光学系における色収差
による画像のボケを小さくするためにｇ線（波長436n
m）もしくはｉ線（波長365nm）の半値幅の狭い放電灯の
実現が求められている。
因みに、従来の露光用光源として用いられていた超高
圧水銀灯と呼ばれるショートアーク型水銀蒸気放電灯に
おいては、ｇ線もしくはｉ線の半値幅は４〜5nm程度で
あり、現在では、半値幅が3nm以下のｇ線もしくはｉ線
が要望されている。
圧水銀灯と呼ばれるショートアーク型水銀蒸気放電灯に
おいては、ｇ線もしくはｉ線の半値幅は４〜5nm程度で
あり、現在では、半値幅が3nm以下のｇ線もしくはｉ線
が要望されている。
一方、半導体ウエハーの露光方式としては、一枚の半
導体ウエハーをその微小区域ごとに順次露光していくス
テップ・アンド・リピート方式が好適である。そして、
このステップ・アンド・リピート方式を適用する場合に
は、一の微小区域から次の微小区域へ移動する際の非露
光時における放電灯の消費電力を軽減する観点から、非
露光時には点灯電力を小さくして低レベルで点灯すると
ともにシャッターにより遮光し、露光時には点灯電力を
大きくして高レベルで点灯するパルス点灯方式が好適で
ある。
導体ウエハーをその微小区域ごとに順次露光していくス
テップ・アンド・リピート方式が好適である。そして、
このステップ・アンド・リピート方式を適用する場合に
は、一の微小区域から次の微小区域へ移動する際の非露
光時における放電灯の消費電力を軽減する観点から、非
露光時には点灯電力を小さくして低レベルで点灯すると
ともにシャッターにより遮光し、露光時には点灯電力を
大きくして高レベルで点灯するパルス点灯方式が好適で
ある。
しかるに、ｇ線もしくはｉ線の半値幅を3nm以下に狭
くするためには、水銀の封入量を少なくすることが有効
であるが、水銀の封入量を少なくすると放電電流が増加
し、陽極が受けるダメージが大きくなり、その結果放電
灯の使用寿命が短くなる問題がある。この問題は、放電
灯を特にパルス点灯方式により点灯する場合に顕著とな
り、またこの問題は陽極の体積を大きくすれば解決する
ことは従来より知られているが、陽極を大きくすると発
光空間膨出部も大きくしなければならず、パルス点灯と
の関係で、どの程度まで大きくできるかは、全く知られ
ていない。
くするためには、水銀の封入量を少なくすることが有効
であるが、水銀の封入量を少なくすると放電電流が増加
し、陽極が受けるダメージが大きくなり、その結果放電
灯の使用寿命が短くなる問題がある。この問題は、放電
灯を特にパルス点灯方式により点灯する場合に顕著とな
り、またこの問題は陽極の体積を大きくすれば解決する
ことは従来より知られているが、陽極を大きくすると発
光空間膨出部も大きくしなければならず、パルス点灯と
の関係で、どの程度まで大きくできるかは、全く知られ
ていない。
そして、光学系との組合せの関係で、陽極を上側に陰
極を下側にして点灯する場合には、封入した水銀が蒸発
しにくくなるという問題があり、この問題は、やはりパ
ルス点灯方式により点灯される場合に特に顕著となる。
極を下側にして点灯する場合には、封入した水銀が蒸発
しにくくなるという問題があり、この問題は、やはりパ
ルス点灯方式により点灯される場合に特に顕著となる。
本発明の目的は、ｇ線もしくはｉ線の半値幅を狭くす
ることができるとともに、陽極のダメージを軽減しつ
つ、点灯時における水銀の未蒸発を防止することができ
るショートアーク型水銀蒸気放電灯を提供することにあ
る。
ることができるとともに、陽極のダメージを軽減しつ
つ、点灯時における水銀の未蒸発を防止することができ
るショートアーク型水銀蒸気放電灯を提供することにあ
る。
上記目的を達成するため、本発明においては、発光管
の中央の発光空間膨出部内に陽極と陰極とが対向配置さ
れ、当該発光空間膨出部内に水銀と希ガスとが封入され
てなり、陽極を上側に陰極を下側にして点灯されるショ
ートアーク型水銀蒸気放電灯であって、点灯時における
ランプ入力が1KW以上で水銀蒸気圧が15気圧以下であ
り、かつ陽極の体積Ｕ（cc）と発光空間膨出部の内容積
Ｖ（cc）との比U/Vの値が0.1以上0.3未満に規定されて
いる構成を採用する。
の中央の発光空間膨出部内に陽極と陰極とが対向配置さ
れ、当該発光空間膨出部内に水銀と希ガスとが封入され
てなり、陽極を上側に陰極を下側にして点灯されるショ
ートアーク型水銀蒸気放電灯であって、点灯時における
ランプ入力が1KW以上で水銀蒸気圧が15気圧以下であ
り、かつ陽極の体積Ｕ（cc）と発光空間膨出部の内容積
Ｖ（cc）との比U/Vの値が0.1以上0.3未満に規定されて
いる構成を採用する。
点灯時におけるランプ入力が1KW以上で水銀蒸気圧が1
5気圧以下であるので、ｇ線もしくはｉ線の半値幅の狭
い放射光が得られる。
5気圧以下であるので、ｇ線もしくはｉ線の半値幅の狭
い放射光が得られる。
しかるに、放電電流の増加により上側に位置された陽
極はダメージを受けやすい状態になるが、陽極の体積Ｕ
と発光空間膨出部の内容積Ｖとの比U/Vの値を0.1以上0.
3未満に規定したので、陽極が受けるダメージが相当に
軽減されてパルス点灯方式により点灯する場合にも長い
使用寿命が確保されるうえ、水銀の蒸発が迅速になされ
てｇ線もしくはｉ線の放射強度が安定化するまでに要す
る時間が短縮され、しかも点灯時における水銀の未蒸発
が防止されてｇ線もしくはｉ線の放射強度の安定性が高
くなる。
極はダメージを受けやすい状態になるが、陽極の体積Ｕ
と発光空間膨出部の内容積Ｖとの比U/Vの値を0.1以上0.
3未満に規定したので、陽極が受けるダメージが相当に
軽減されてパルス点灯方式により点灯する場合にも長い
使用寿命が確保されるうえ、水銀の蒸発が迅速になされ
てｇ線もしくはｉ線の放射強度が安定化するまでに要す
る時間が短縮され、しかも点灯時における水銀の未蒸発
が防止されてｇ線もしくはｉ線の放射強度の安定性が高
くなる。
以下、本発明の実施例について説明する。
本実施例においては、第１図に示すように、発光管１
の中央の発光空間膨出部11内に陽極２と陰極３とを対向
配置する。
の中央の発光空間膨出部11内に陽極２と陰極３とを対向
配置する。
そして、発光空間膨出部11内には水銀と希ガスとを封
入する。水銀の封入量は、点灯時における水銀蒸気圧が
15気圧以下で、好ましくは８〜15気圧となる範囲であ
る。
入する。水銀の封入量は、点灯時における水銀蒸気圧が
15気圧以下で、好ましくは８〜15気圧となる範囲であ
る。
希ガスとしては、アルゴン、キセノン、クリプトン、
ネオン等を用いることができ、２種以上のものを併用し
てもよい。なお、希ガスの封入量は、封入時の圧力で0.
1〜３気圧の範囲がよい。
ネオン等を用いることができ、２種以上のものを併用し
てもよい。なお、希ガスの封入量は、封入時の圧力で0.
1〜３気圧の範囲がよい。
陽極２の大きさは、陽極２の体積Ｕ（cc）と発光空間
膨出部11の内容積Ｖ（cc）との比U/Vの値が0.1以上0.3
未満となる範囲である。因みに、従来の比U/Vの値は0.0
9程度以下である。
膨出部11の内容積Ｖ（cc）との比U/Vの値が0.1以上0.3
未満となる範囲である。因みに、従来の比U/Vの値は0.0
9程度以下である。
このショートアーク型水銀蒸気放電灯は、使用時には
陽極２を上側に陰極３を下側にして点灯されるものであ
る。
陽極２を上側に陰極３を下側にして点灯されるものであ
る。
このように、点灯時における水銀蒸気圧と、陽極２の
体積Ｕと発光空間膨出部11の内容積Ｖとの比U/Vとを上
記の特定範囲に規定することにより、ｇ線もしくはｉ線
の半値幅の狭い放射光が得られるうえ、使用時には上側
に位置されるにもかかわらず陽極が受けるダメージが相
当に軽減されて長い使用寿命が確保され、しかも水銀の
蒸発が迅速になされてｇ線もしくはｉ線の放射強度が安
定化するまでに要する時間が短縮され、そのうえ点灯時
における水銀の未蒸発が防止されてｇ線もしくはｉ線の
放射強度の安定性が高くなる。
体積Ｕと発光空間膨出部11の内容積Ｖとの比U/Vとを上
記の特定範囲に規定することにより、ｇ線もしくはｉ線
の半値幅の狭い放射光が得られるうえ、使用時には上側
に位置されるにもかかわらず陽極が受けるダメージが相
当に軽減されて長い使用寿命が確保され、しかも水銀の
蒸発が迅速になされてｇ線もしくはｉ線の放射強度が安
定化するまでに要する時間が短縮され、そのうえ点灯時
における水銀の未蒸発が防止されてｇ線もしくはｉ線の
放射強度の安定性が高くなる。
これに対して、点灯時における水銀蒸気圧が15気圧を
超える場合には、半値幅が大きくなる。
超える場合には、半値幅が大きくなる。
また、陽極２の体積Ｕと発光空間膨出部11の内容積Ｖ
との比U/Vの値が0.1未満の場合には、水銀が蒸発しにく
くなり放電の安定性が悪くなる。
との比U/Vの値が0.1未満の場合には、水銀が蒸発しにく
くなり放電の安定性が悪くなる。
さらに、比U/Vの値が0.3以上の場合には、アークで発
生したｇ線もしくはｉ線のうちアークより上向に放射さ
れるもののうちのほとんどが陽極２によって反射され、
集光鏡等の焦点からずれるために集光効率が悪くなる。
生したｇ線もしくはｉ線のうちアークより上向に放射さ
れるもののうちのほとんどが陽極２によって反射され、
集光鏡等の焦点からずれるために集光効率が悪くなる。
なお、第１図において、12は封止管部、21、31は内部
リード棒、４は口金である。また、図示はしないが、各
封止管部12においては、４枚の金属箔によって気密シー
ルが達成されている。
リード棒、４は口金である。また、図示はしないが、各
封止管部12においては、４枚の金属箔によって気密シー
ルが達成されている。
本発明のショートアーク型水銀蒸気放電灯は、ステッ
プ・アンド・リピート方式およびパルス点灯方式による
露光に好適に用いることができる。
プ・アンド・リピート方式およびパルス点灯方式による
露光に好適に用いることができる。
すなわち、パルス点灯方式においては、放電電流が大
きくなると点灯時において上側に位置された陽極２が大
きなダメージを受けやすいが、本発明のショートアーク
型水銀蒸気放電灯では、陽極２の体積Ｕと発光空間膨出
部11の内容積Ｖとの比U/Vの値を特定の範囲に規定して
いるため、陽極２が受けるダメージが相当に軽減され、
その結果、長時間にわたり初期の高い放射強度で安定し
た点灯を繰返して行うことができ、しかも点灯時におけ
る水銀の蒸発が完全であって放電の安定性が高く、従っ
て、点灯電力を小さくして低レベルで点灯するときにも
放電が不安定となることがない。
きくなると点灯時において上側に位置された陽極２が大
きなダメージを受けやすいが、本発明のショートアーク
型水銀蒸気放電灯では、陽極２の体積Ｕと発光空間膨出
部11の内容積Ｖとの比U/Vの値を特定の範囲に規定して
いるため、陽極２が受けるダメージが相当に軽減され、
その結果、長時間にわたり初期の高い放射強度で安定し
た点灯を繰返して行うことができ、しかも点灯時におけ
る水銀の蒸発が完全であって放電の安定性が高く、従っ
て、点灯電力を小さくして低レベルで点灯するときにも
放電が不安定となることがない。
以下、本発明の効果を確認するために行った実験例に
ついて説明する。
ついて説明する。
実験例１ 点灯時における水銀蒸気圧が種々の値になるように水
銀の封入量を変更したほかは下記条件のショートアーク
型水銀蒸気放電灯を多数作製した。
銀の封入量を変更したほかは下記条件のショートアーク
型水銀蒸気放電灯を多数作製した。
各放電灯を、定格より小さい消費電力1.0KWで0.5秒点
灯する低レベル点灯と、定格消費電力1.5KWで0.5秒点灯
する高レベル点灯とを交互に繰返すパルス点灯方式によ
り点灯する試験を行い、高レベル点灯時におけるｇ線
（435±3nm）の放射強度およびその半値幅を測定したと
ころ、第２図の曲線Ａで示すように、点灯時における水
銀蒸気圧が15気圧以下の範囲にある場合には、ｇ線の半
値幅が3nm以下になる。そして同図の曲線Ｂで示すよう
に、点灯時の水銀蒸気圧が減少すると放射強度も減少す
るので、水銀蒸気圧は８〜15気圧程度が好ましい。な
お、水銀蒸気圧は高レベル点灯時のものである。
灯する低レベル点灯と、定格消費電力1.5KWで0.5秒点灯
する高レベル点灯とを交互に繰返すパルス点灯方式によ
り点灯する試験を行い、高レベル点灯時におけるｇ線
（435±3nm）の放射強度およびその半値幅を測定したと
ころ、第２図の曲線Ａで示すように、点灯時における水
銀蒸気圧が15気圧以下の範囲にある場合には、ｇ線の半
値幅が3nm以下になる。そして同図の曲線Ｂで示すよう
に、点灯時の水銀蒸気圧が減少すると放射強度も減少す
るので、水銀蒸気圧は８〜15気圧程度が好ましい。な
お、水銀蒸気圧は高レベル点灯時のものである。
実験例２ 実験例１において、水銀の封入量を高レベル点灯時に
おける水銀蒸気圧が13気圧となる量に固定し、陽極２の
体積Ｕを変えて比U/Vの値を種々の値に変更したほかは
同様にしてショートアーク型水銀蒸気放電灯を多数作製
した。
おける水銀蒸気圧が13気圧となる量に固定し、陽極２の
体積Ｕを変えて比U/Vの値を種々の値に変更したほかは
同様にしてショートアーク型水銀蒸気放電灯を多数作製
した。
各放電灯を実験例１と同様にして点灯する試験を行
い、点灯を開始してから放電が安定するまでに要する時
間を調べたところ、第３図に示すように、比U/Vの値が
0.1以上である場合には短い時間で放電が安定化した。
い、点灯を開始してから放電が安定するまでに要する時
間を調べたところ、第３図に示すように、比U/Vの値が
0.1以上である場合には短い時間で放電が安定化した。
実験例３ 実験例２と同様の構成の各放電灯を実験例１と同様に
して点灯する試験を行い、高レベル点灯時および低レベ
ル点灯時におけるｇ線（435±3nm）の放射強度の安定性
を調べたところ、比U/Vの値が0.1以上である場合には、
いずれのレベルでの点灯時においても放射強度の変動が
±１％以下と小さくて安定性が優れていた。
して点灯する試験を行い、高レベル点灯時および低レベ
ル点灯時におけるｇ線（435±3nm）の放射強度の安定性
を調べたところ、比U/Vの値が0.1以上である場合には、
いずれのレベルでの点灯時においても放射強度の変動が
±１％以下と小さくて安定性が優れていた。
これに対して、比U/Vの値が0.1未満である場合には、
特に低レベル点灯時において放射強度の変動が±３％と
大きくなり、安定性が劣っていた。
特に低レベル点灯時において放射強度の変動が±３％と
大きくなり、安定性が劣っていた。
以上詳細に説明したように、本発明によれば、点灯時
における水銀蒸気圧、陽極の体積Ｕと発光空間膨出部の
内容積Ｖとの比U/Vの値がそれぞれ特定の範囲に規定さ
れているので、ｇ線もしくはｉ線の半値幅が狭く、そし
て点灯時には上側に位置される陽極が受けるダメージが
少なくて使用寿命が長く、しかも点灯時における水銀の
蒸発が完全であって放電の安定性が高いショートアーク
型水銀蒸気放電灯が得られる。
における水銀蒸気圧、陽極の体積Ｕと発光空間膨出部の
内容積Ｖとの比U/Vの値がそれぞれ特定の範囲に規定さ
れているので、ｇ線もしくはｉ線の半値幅が狭く、そし
て点灯時には上側に位置される陽極が受けるダメージが
少なくて使用寿命が長く、しかも点灯時における水銀の
蒸発が完全であって放電の安定性が高いショートアーク
型水銀蒸気放電灯が得られる。
従って、特に、陽極がダメージを受けやすいパルス点
灯方式によって点灯される場合にも、長時間にわたり、
放射強度が大きくかつ半値幅の狭いｇ線もしくはｉ線が
安定に放射される。
灯方式によって点灯される場合にも、長時間にわたり、
放射強度が大きくかつ半値幅の狭いｇ線もしくはｉ線が
安定に放射される。
第１図は本発明の実施例に係るショートアーク型水銀蒸
気放電灯の概略図、第２図は実験例１の測定結果であっ
て点灯時における水銀蒸気圧を変化させたときのｇ線の
放射強度およびその半値幅の変化を示す線図、第３図は
実験例２の測定結果であって陽極の体積Ｕと発光空間膨
出部の内容積Ｖとの比U/Vの値を変化させたときの放電
安定時間との関係を示す線図である。 １……発光管、11……発光空間膨出部 12……封止管部、２……陽極 ３……陰極、21,31……内部リード棒 ４……口金
気放電灯の概略図、第２図は実験例１の測定結果であっ
て点灯時における水銀蒸気圧を変化させたときのｇ線の
放射強度およびその半値幅の変化を示す線図、第３図は
実験例２の測定結果であって陽極の体積Ｕと発光空間膨
出部の内容積Ｖとの比U/Vの値を変化させたときの放電
安定時間との関係を示す線図である。 １……発光管、11……発光空間膨出部 12……封止管部、２……陽極 ３……陰極、21,31……内部リード棒 ４……口金
Claims (1)
- 【請求項１】発光管の中央の発光空間膨出部内に陽極と
陰極とが対向配置され、当該発光空間膨出部内に水銀と
希ガスとが封入されてなり、陽極を上側に陰極を下側に
して点灯されるショートアーク型水銀蒸気放電灯であっ
て、 点灯時におけるランプ入力が1KW以上で水銀蒸気圧が15
気圧以下であり、かつ陽極の体積Ｕ（cc）と発光空間膨
出部の内容積Ｖ（cc）との比U/Vの値が0.1以上0.3未満
に規定されていることを特徴とするショートアーク型水
銀蒸気放電灯。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2075731A JP2732456B2 (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | ショートアーク型水銀蒸気放電灯 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2075731A JP2732456B2 (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | ショートアーク型水銀蒸気放電灯 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03276555A JPH03276555A (ja) | 1991-12-06 |
| JP2732456B2 true JP2732456B2 (ja) | 1998-03-30 |
Family
ID=13584709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2075731A Expired - Fee Related JP2732456B2 (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | ショートアーク型水銀蒸気放電灯 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2732456B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4400136B2 (ja) * | 2003-08-05 | 2010-01-20 | ウシオ電機株式会社 | ショートアーク型水銀蒸気放電ランプ |
-
1990
- 1990-03-27 JP JP2075731A patent/JP2732456B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03276555A (ja) | 1991-12-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071226 Year of fee payment: 10 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091226 Year of fee payment: 12 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |