JP2732457B2 - 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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- JP2732457B2 JP2732457B2 JP10312890A JP10312890A JP2732457B2 JP 2732457 B2 JP2732457 B2 JP 2732457B2 JP 10312890 A JP10312890 A JP 10312890A JP 10312890 A JP10312890 A JP 10312890A JP 2732457 B2 JP2732457 B2 JP 2732457B2
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- Japan
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- discharge lamp
- anode
- mercury
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- short arc
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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、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。
半導体ウエハーを露光するためには、水銀灯から放射
される436nmの光（以下ｇ線と称する）がよく利用され
ているが、水銀灯からはこのｇ線のほかにも種々の光が
放出されており、必要とする光以外は露光装置内の光学
フィルターや反射ミラーでカットされる。そして、レン
ズ系やフォトマスクを介して半導体ウエハーにはｇ線の
光が照射されるようになっている。
される436nmの光（以下ｇ線と称する）がよく利用され
ているが、水銀灯からはこのｇ線のほかにも種々の光が
放出されており、必要とする光以外は露光装置内の光学
フィルターや反射ミラーでカットされる。そして、レン
ズ系やフォトマスクを介して半導体ウエハーにはｇ線の
光が照射されるようになっている。
一方、半導体ウエハーの露光方式として、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、そして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。
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、そして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。
しかしながら、露光装置内の光学フィルターや反射ミ
ラーでは、ｇ線を利用する場合は426nm以下と446nm以上
の光は完全にカットされて問題とならないが、436nm±1
0nm以内の光はカットしきれないのが実情である。そし
て近年、半導体ウエハーの回路パターンが微細化するに
したがって、光が光学レンズ系を通過する際の色収差が
問題となってきているが、ｇ線を用いて半導体ウエハー
を露光するときに、色収差が問題とならない範囲は、43
6nm±4nmの範囲とされており、露光装置内の光学フィル
ターや反射ミラーではカットしきれない範囲の光が露光
時のボケの原因となっている。この露光時のボケを少な
くするためには、ｇ線の半値幅を小さくすれば良いが、
従来の半導体ウエハー露光用水銀灯は半値幅が４〜5nm
程度で満足できる値ではなかった。すなわち、現在で
は、半値幅が3nm程度の水銀灯が要求されているが、こ
の半値幅にするためには、従来より水銀の封入量を少な
くしなければならなず、結果として放電電流が増加し、
陰極が受けるダメージが大きくなるという問題が生じ
る。この問題は、水銀灯をパルス点灯方式により使用す
る場合に顕著となる。
ラーでは、ｇ線を利用する場合は426nm以下と446nm以上
の光は完全にカットされて問題とならないが、436nm±1
0nm以内の光はカットしきれないのが実情である。そし
て近年、半導体ウエハーの回路パターンが微細化するに
したがって、光が光学レンズ系を通過する際の色収差が
問題となってきているが、ｇ線を用いて半導体ウエハー
を露光するときに、色収差が問題とならない範囲は、43
6nm±4nmの範囲とされており、露光装置内の光学フィル
ターや反射ミラーではカットしきれない範囲の光が露光
時のボケの原因となっている。この露光時のボケを少な
くするためには、ｇ線の半値幅を小さくすれば良いが、
従来の半導体ウエハー露光用水銀灯は半値幅が４〜5nm
程度で満足できる値ではなかった。すなわち、現在で
は、半値幅が3nm程度の水銀灯が要求されているが、こ
の半値幅にするためには、従来より水銀の封入量を少な
くしなければならなず、結果として放電電流が増加し、
陰極が受けるダメージが大きくなるという問題が生じ
る。この問題は、水銀灯をパルス点灯方式により使用す
る場合に顕著となる。
本発明の目的は、ｇ線の放射強度が十分で、かつその
半値幅の狭い放射光が得られるとともに、陰極が受ける
ダメージが少なくて使用寿命の長い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。
半値幅の狭い放射光が得られるとともに、陰極が受ける
ダメージが少なくて使用寿命の長い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、 発光管の内容積1cc当りの水銀の封入量Ｘ（mg/cc）お
よび希ガスの室温（20℃）での封入圧力Ｙ（気圧）が 20≦Ｘ≦40 0.1≦Ｙ≦３ に規定され、かつ陽極における放電灯の定格消費電力1W
当りの体積Ｚ（cc/W）が 2.0×10-3≦Ｚ 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、 発光管の内容積1cc当りの水銀の封入量Ｘ（mg/cc）お
よび希ガスの室温（20℃）での封入圧力Ｙ（気圧）が 20≦Ｘ≦40 0.1≦Ｙ≦３ に規定され、かつ陽極における放電灯の定格消費電力1W
当りの体積Ｚ（cc/W）が 2.0×10-3≦Ｚ に規定されている構成を採用する。
水銀の封入量Ｘが20〜40mg/ccであり、かつ希ガスの
室温（20℃）での封入圧力Ｙが0.1〜３気圧であるの
で、ｇ線の放射強度が十分に大きく、かつ当該ｇ線の半
値幅も3nm程度の狭い放射光が得られる。
室温（20℃）での封入圧力Ｙが0.1〜３気圧であるの
で、ｇ線の放射強度が十分に大きく、かつ当該ｇ線の半
値幅も3nm程度の狭い放射光が得られる。
しかるに、水銀の封入量Ｘを20〜40mg/ccにすると、
放電電流が増加して陽極はダメージを受けやすい状態に
なるが、陽極における放電灯の定格消費電力1W当りの体
積Ｚを2.0×10-3cc/W以上に規定したので、陽極が受け
るダメージが相当に軽減される。従って、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。
放電電流が増加して陽極はダメージを受けやすい状態に
なるが、陽極における放電灯の定格消費電力1W当りの体
積Ｚを2.0×10-3cc/W以上に規定したので、陽極が受け
るダメージが相当に軽減される。従って、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。
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内に陰極３と特定の体積の陽
極２とを対向配置する。すなわち陽極２における放電灯
の定格消費電力1W当りの体積Ｚ（cc/W）は、2.0×10-3
≦Ｚである。因みに、従来の陽極の定格消費電力1W当り
の体積Ｚ（cc/W）は1.9×10-3以下である。
の中央の発光空間膨出部11内に陰極３と特定の体積の陽
極２とを対向配置する。すなわち陽極２における放電灯
の定格消費電力1W当りの体積Ｚ（cc/W）は、2.0×10-3
≦Ｚである。因みに、従来の陽極の定格消費電力1W当り
の体積Ｚ（cc/W）は1.9×10-3以下である。
そして発光空間膨出部11内に封入量が特定範囲の水銀
と希ガスとを封入する。すなわち発光管１の内容積1cc
当りの水銀の封入量Ｘ（mg/cc）は、20≦Ｘ≦40の範囲
であり、希ガスの室温（20℃）での封入圧力Ｙ（気圧）
は、0.1≦Ｙ≦３の範囲である。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。
と希ガスとを封入する。すなわち発光管１の内容積1cc
当りの水銀の封入量Ｘ（mg/cc）は、20≦Ｘ≦40の範囲
であり、希ガスの室温（20℃）での封入圧力Ｙ（気圧）
は、0.1≦Ｙ≦３の範囲である。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。
このように水銀の封入量Ｘと、希ガスの封入圧力Ｙ
と、陽極２の定格消費電力1W当りの体積Ｚとを上記の特
定の範囲に規定することにより、放射強度が大きくて半
値幅が3nm程度と狭いｇ線が放射されるとともに、陽極
２が受けるダメージが小さくなって使用寿命が十分に長
くなる。
と、陽極２の定格消費電力1W当りの体積Ｚとを上記の特
定の範囲に規定することにより、放射強度が大きくて半
値幅が3nm程度と狭いｇ線が放射されるとともに、陽極
２が受けるダメージが小さくなって使用寿命が十分に長
くなる。
これに対して水銀の封入量Ｘが20mg/cc未満の場合に
は、ｇ線の放射強度が低下するとともに、ｇ線の半値幅
が過小になりすぎて放射光量が不足する。逆に水銀の封
入量Ｘが40mg/ccを超える場合には、ｇ線の半値幅が大
きくなる。
は、ｇ線の放射強度が低下するとともに、ｇ線の半値幅
が過小になりすぎて放射光量が不足する。逆に水銀の封
入量Ｘが40mg/ccを超える場合には、ｇ線の半値幅が大
きくなる。
また、希ガスの封入圧力Ｙが0.1気圧未満の場合また
は３気圧を超える場合には、いずれもｇ線の放射強度が
小さくなる。
は３気圧を超える場合には、いずれもｇ線の放射強度が
小さくなる。
また、陽極２の定格消費電力1W当りの体積Ｚが2.0×1
0-3cc/W未満の場合には、陽極２が受けるダメージが大
きくなって使用寿命が短くなる。
0-3cc/W未満の場合には、陽極２が受けるダメージが大
きくなって使用寿命が短くなる。
なお、従来、陽極２の定格消費電力1W当りの体積Ｚの
値がいたずらに大きくなると、赤外線の放射エネルギー
が増加し、半導体ウエハーの温度が上昇し、露光精度が
低下する問題が生ずる場合があるが、最近ではこの赤外
線の問題に関しては半導体露光装置内の光学系にコール
ドミラーを使用することで半導体ウエハー表面にまで赤
外線が到達できなくなるようにして解決されている。
値がいたずらに大きくなると、赤外線の放射エネルギー
が増加し、半導体ウエハーの温度が上昇し、露光精度が
低下する問題が生ずる場合があるが、最近ではこの赤外
線の問題に関しては半導体露光装置内の光学系にコール
ドミラーを使用することで半導体ウエハー表面にまで赤
外線が到達できなくなるようにして解決されている。
なお、第１図において、12は封入管部、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・リピート方式を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・リピート方式を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
体積を定格消費電力との関係において規定しているた
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る。
きくなると陽極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
体積を定格消費電力との関係において規定しているた
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る。
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 水銀の封入量Ｘを種々の値に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。
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1.5KWで0.4秒点
灯する低レベル点灯と、低下消費電力2.0KWで0.4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図においてそれぞれ曲線ＡおよびＢで示すよ
うに、水銀の封入量Ｘが20〜40mg/ccの範囲にある場合
には、ｇ線（435±3nm）の放射強度が十分に大きく、し
かもその半値幅は3nm程度に狭くなる。
灯する低レベル点灯と、低下消費電力2.0KWで0.4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図においてそれぞれ曲線ＡおよびＢで示すよ
うに、水銀の封入量Ｘが20〜40mg/ccの範囲にある場合
には、ｇ線（435±3nm）の放射強度が十分に大きく、し
かもその半値幅は3nm程度に狭くなる。
実験例２ 実験例１において、水銀の封入量Ｘを30mg/ccに固定
し、希ガス（アルゴン）の室温（20℃）での封入圧力Ｙ
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。
し、希ガス（アルゴン）の室温（20℃）での封入圧力Ｙ
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、高レベル点灯時におけるｇ線（435±3nm）の放射強
度を測定したところ、第３図において曲線Ｃで示すよう
に、希ガス（アルゴン）の封入時の圧力Ｙが0.1〜３気
圧の範囲にある場合には、ｇ線（435±3nm）の放射強度
が十分に大きかった。
い、高レベル点灯時におけるｇ線（435±3nm）の放射強
度を測定したところ、第３図において曲線Ｃで示すよう
に、希ガス（アルゴン）の封入時の圧力Ｙが0.1〜３気
圧の範囲にある場合には、ｇ線（435±3nm）の放射強度
が十分に大きかった。
実験例３ 実験例１において、水銀の封入量Ｘを30mg/cc、希ガ
スの室温（20℃）での封入圧力Ｙを0.7気圧に固定し、
陽極の定格消費電力1W当りの体積Ｚ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。
スの室温（20℃）での封入圧力Ｙを0.7気圧に固定し、
陽極の定格消費電力1W当りの体積Ｚ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、放電灯の使用寿命を調べたところ、第４図において
曲線Ｄを示すように、陽極の体積Ｚが2.0×10-3cc/W以
上の場合には使用寿命が長くなる。
い、放電灯の使用寿命を調べたところ、第４図において
曲線Ｄを示すように、陽極の体積Ｚが2.0×10-3cc/W以
上の場合には使用寿命が長くなる。
以上詳細に説明したように、本発明によれば、発光管
の内容積1cc当りの水銀の封入量Ｘ、希ガスの室温（20
℃）での封入圧力Ｙおよび陽極における放電灯の定格消
費電力1W当りの体積Ｚをそれぞれ規定したので、ｇ線の
放射強度が大きく、かつその半値幅が狭く、そして陽極
が受けるダメージが少なくて使用寿命の長いショートア
ーク型水銀蒸気放電灯が得られている。
の内容積1cc当りの水銀の封入量Ｘ、希ガスの室温（20
℃）での封入圧力Ｙおよび陽極における放電灯の定格消
費電力1W当りの体積Ｚをそれぞれ規定したので、ｇ線の
放射強度が大きく、かつその半値幅が狭く、そして陽極
が受けるダメージが少なくて使用寿命の長いショートア
ーク型水銀蒸気放電灯が得られている。
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
て水銀の封入量Ｘを変化させたときのｇ線（435±3nm）
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希ガスの室温（20℃）で
の封入圧力Ｙを変化させたときのｇ線（435±3nm）の放
射強度の変化を示す線図、第４図は実験例３の測定結果
であって陽極における放電灯の定格消費電力1W当りの体
積Ｚを変化させたときの放電灯の使用寿命を示す線図で
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
て水銀の封入量Ｘを変化させたときのｇ線（435±3nm）
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希ガスの室温（20℃）で
の封入圧力Ｙを変化させたときのｇ線（435±3nm）の放
射強度の変化を示す線図、第４図は実験例３の測定結果
であって陽極における放電灯の定格消費電力1W当りの体
積Ｚを変化させたときの放電灯の使用寿命を示す線図で
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、 発光管の内容積1cc当りの水銀の封入量Ｘ（mg/cc）およ
び希ガスの室温（20℃）での封入圧力Ｙ（気圧）が 20≦Ｘ≦40 0.1≦Ｙ≦３ に規定され、かつ陽極における放電灯の定格消費電力1W
当りの体積Ｚ（cc/W）が 2.0×10-3≦Ｚ 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 |
|---|---|---|---|
| JP10312890A JP2732457B2 (ja) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP10312890A JP2732457B2 (ja) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | ショートアーク型水銀蒸気放電灯 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH044554A JPH044554A (ja) | 1992-01-09 |
| JP2732457B2 true JP2732457B2 (ja) | 1998-03-30 |
Family
ID=14345923
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10312890A Expired - Lifetime JP2732457B2 (ja) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | ショートアーク型水銀蒸気放電灯 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2732457B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021034195A (ja) * | 2019-08-22 | 2021-03-01 | フェニックス電機株式会社 | 放電灯、光源ユニット、光源装置、および放電灯の点灯方法 |
-
1990
- 1990-04-20 JP JP10312890A patent/JP2732457B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH044554A (ja) | 1992-01-09 |
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Legal Events
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