JP2782610B2 - ショートアーク型水銀蒸気放電灯の点灯方法 - Google Patents
ショートアーク型水銀蒸気放電灯の点灯方法Info
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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、水銀封入量の少ないショートアーク型水銀
蒸気放電灯の点灯方法に関する。
蒸気放電灯の点灯方法に関する。
〔従来の技術〕 半導体ウエハーの露光用光源としては、従来、水銀封
入量が多い超高圧水銀灯が用いられていたが、近年にお
いては、パターンの微細化に対応できるように、水銀封
入量を少なくして半値幅の狭いｉ線を効率的に放射させ
るようにしたショートアーク型水銀蒸気放電灯の適用が
検討されている。
入量が多い超高圧水銀灯が用いられていたが、近年にお
いては、パターンの微細化に対応できるように、水銀封
入量を少なくして半値幅の狭いｉ線を効率的に放射させ
るようにしたショートアーク型水銀蒸気放電灯の適用が
検討されている。
しかし、水銀封入量の少ないショートアーク型水銀蒸
気放電灯では、水銀封入量の多い超高圧水銀灯に比較し
てアーク強度の経時的な変化が大きく、半導体ウエハー
の露光不良を招く問題があった。
気放電灯では、水銀封入量の多い超高圧水銀灯に比較し
てアーク強度の経時的な変化が大きく、半導体ウエハー
の露光不良を招く問題があった。
一方、水銀を封入しないショートアーク型キセノン放
電灯では、アーク強度の安定性（以下「アーク安定度」
という。）を高めるために、陰極の表面を炭化処理する
ことが有効である。しかし、水銀を封入したショートア
ーク型水銀蒸気放電灯では、0.3〜４％のトリエーテッ
ドタングステンからなる陰極の先端までも炭化処理を施
すと、陰極の先端の表面には炭化タングステン（W2C）
が形成され、この炭化タングステンはタングステンより
も融点が低いために、陰極の先端が早期に損耗し、使用
寿命が短くなる問題が生じた。
電灯では、アーク強度の安定性（以下「アーク安定度」
という。）を高めるために、陰極の表面を炭化処理する
ことが有効である。しかし、水銀を封入したショートア
ーク型水銀蒸気放電灯では、0.3〜４％のトリエーテッ
ドタングステンからなる陰極の先端までも炭化処理を施
すと、陰極の先端の表面には炭化タングステン（W2C）
が形成され、この炭化タングステンはタングステンより
も融点が低いために、陰極の先端が早期に損耗し、使用
寿命が短くなる問題が生じた。
特に、低入力と高入力とを交互に繰り返して、高入力
時に露光を行うフラッシュ点灯方式を採用する場合に
は、陰極の受けるダメージがさらに大きくなるため、陰
極の損耗がさらに顕著となる。
時に露光を行うフラッシュ点灯方式を採用する場合に
は、陰極の受けるダメージがさらに大きくなるため、陰
極の損耗がさらに顕著となる。
そこで、本発明の目的は、水銀封入量の少ないショー
トアーク型水銀蒸気放電灯を用いながら、高いアーク安
定度が得られ、しかも陰極の損耗が少なくて長い使用寿
命が得られるショートアーク型水銀蒸気放電灯の点灯方
法を提供することにある。
トアーク型水銀蒸気放電灯を用いながら、高いアーク安
定度が得られ、しかも陰極の損耗が少なくて長い使用寿
命が得られるショートアーク型水銀蒸気放電灯の点灯方
法を提供することにある。
上記の目的を達成するため、本発明では、ショートア
ーク型水銀蒸気放電灯を低入力と高入力とを交互に繰り
返して点灯させる方法において、当該ショートアーク型
水銀蒸気放電灯は、バルブの中央の発光空間膨出部内で
陰極と陽極とが対向配置され、水銀封入量が10mg/cc以
下であり、前記陰極には、炭化処理が施されていない先
端の非炭化処理部と、この先端の非炭化処理部に続く炭
化処理部とが設けられてなり、前記陰極の先端の非炭化
処理部の軸方向の長さＬ（単位:mm）と、高入力時のラ
ンプ電流Ａ（単位:A）とが、下記式（１）を満足するこ
とを特徴とする。
ーク型水銀蒸気放電灯を低入力と高入力とを交互に繰り
返して点灯させる方法において、当該ショートアーク型
水銀蒸気放電灯は、バルブの中央の発光空間膨出部内で
陰極と陽極とが対向配置され、水銀封入量が10mg/cc以
下であり、前記陰極には、炭化処理が施されていない先
端の非炭化処理部と、この先端の非炭化処理部に続く炭
化処理部とが設けられてなり、前記陰極の先端の非炭化
処理部の軸方向の長さＬ（単位:mm）と、高入力時のラ
ンプ電流Ａ（単位:A）とが、下記式（１）を満足するこ
とを特徴とする。
〔作用〕 このような点灯方法では、用いるショートアーク型水
銀蒸気放電灯は、陰極の先端は非炭化処理部であるがこ
の非炭化処理部に続いて炭化処理部が設けられているの
で、アーク強度の経時的な変化が小さく抑制されてアー
ク安定度が高くなり、しかも低入力と高入力とを交互に
繰り返して点灯させるにもかかわらず、非炭化処理部の
軸方向の長さＬが高入力時のランプ電流Ａとの関係にお
いて上記式（１）を満たすように一定範囲に規定されて
いるので、陰極の先端の早期損耗が抑制されて使用寿命
が長くなる。
銀蒸気放電灯は、陰極の先端は非炭化処理部であるがこ
の非炭化処理部に続いて炭化処理部が設けられているの
で、アーク強度の経時的な変化が小さく抑制されてアー
ク安定度が高くなり、しかも低入力と高入力とを交互に
繰り返して点灯させるにもかかわらず、非炭化処理部の
軸方向の長さＬが高入力時のランプ電流Ａとの関係にお
いて上記式（１）を満たすように一定範囲に規定されて
いるので、陰極の先端の早期損耗が抑制されて使用寿命
が長くなる。
以下、本発明の実施例を説明する。
この実施例に用いられたショートアーク型水銀蒸気放
電灯は、第１図に示すように、例えば石英ガラス製のバ
ルブ１の中央の発光空間膨出部２内で陰極３と陽極４と
が対向配置されている。７は口金、８は封止管部であ
る。
電灯は、第１図に示すように、例えば石英ガラス製のバ
ルブ１の中央の発光空間膨出部２内で陰極３と陽極４と
が対向配置されている。７は口金、８は封止管部であ
る。
発光空間膨出部２には、その内容積1cc当り10mg以下
の水銀が封入されている。このように水銀封入量を10mg
/cc以下に低く抑えることにより、微細パターンの露光
に有用な半値幅の狭いｉ線の放射効率を高めることがで
きる。なお、好ましい水銀封入量が0.5〜10mg/ccであ
る。
の水銀が封入されている。このように水銀封入量を10mg
/cc以下に低く抑えることにより、微細パターンの露光
に有用な半値幅の狭いｉ線の放射効率を高めることがで
きる。なお、好ましい水銀封入量が0.5〜10mg/ccであ
る。
陰極３には、第２図に拡大して示すように、炭化処理
が施されていない先端の非炭化処理部５と、この先端の
非炭化処理部５に続く炭化処理部６とが設けられてい
る。
が施されていない先端の非炭化処理部５と、この先端の
非炭化処理部５に続く炭化処理部６とが設けられてい
る。
本発明において、上記のショートアーク型水銀蒸気放
電灯は低入力と高入力とを交互に繰り返して点灯される
が、陰極３の先端の非炭化処理部５の軸方向の長さＬ
（単位:mm）と、高入力時のランプ電流Ａ（単位：アン
ペア）は、前記式（１）を満足する条件で点灯される。
第３図において斜線領域が前記式（１）を満足する範囲
である。
電灯は低入力と高入力とを交互に繰り返して点灯される
が、陰極３の先端の非炭化処理部５の軸方向の長さＬ
（単位:mm）と、高入力時のランプ電流Ａ（単位：アン
ペア）は、前記式（１）を満足する条件で点灯される。
第３図において斜線領域が前記式（１）を満足する範囲
である。
炭化処理部６の形成手段としては特に限定されない
が、例えば以下の方法を適用することができる。
が、例えば以下の方法を適用することができる。
98％のタングステン（Ｗ）と２％の酸化トリウム（Th
O2）とからなる陰極棒にカーボン粉末の分散液を非炭化
処理部となるべき部分を除く部分に塗布し、これを自然
乾燥させる。分散液の代わりに墨汁を用いてもよい。
O2）とからなる陰極棒にカーボン粉末の分散液を非炭化
処理部となるべき部分を除く部分に塗布し、これを自然
乾燥させる。分散液の代わりに墨汁を用いてもよい。
次いで、乾燥部分を真空加熱処理して、炭化処理部６
を形成する。具体的には、高入力時のランプ電流が例え
ば25Aのものでは、約５×10-5Torrの真空度で、約1400
℃で20分間程度加熱処理すればよい。また、高入力時の
ランプ電流が100Aのものでは、加熱温度を約1900℃に高
くして同様にして加熱処理すればよい。
を形成する。具体的には、高入力時のランプ電流が例え
ば25Aのものでは、約５×10-5Torrの真空度で、約1400
℃で20分間程度加熱処理すればよい。また、高入力時の
ランプ電流が100Aのものでは、加熱温度を約1900℃に高
くして同様にして加熱処理すればよい。
この実施例のショートアーク型水銀蒸気放電灯によれ
ば、半値幅の狭いｉ線の放射効率を高めるために水銀封
入量を10mg/cc以下に規定しているが、陰極３に炭化処
理部６を設けているのでアーク安定度が高くなり、しか
も、低入力と高入力とが交互に繰り返されて点灯される
フラッシュ点灯において、その高入力時のランプ電流Ａ
と、陰極３の先端に設けられた非炭化処理部５の軸方向
の長さＬが上記式（１）を満たす一定範囲に規定されて
いるので、陰極３の先端の早期損耗が抑制され、放電灯
の使用寿命が長くなる。従って、半導体ウエハーの露光
においては、高入力と低入力のフラッシュ点灯方式によ
って、アーク安定度が高くて効率的に放射される半値幅
の狭いｉ線による微細パターンの露光を長時間にわたり
安定に行うことが可能となる。
ば、半値幅の狭いｉ線の放射効率を高めるために水銀封
入量を10mg/cc以下に規定しているが、陰極３に炭化処
理部６を設けているのでアーク安定度が高くなり、しか
も、低入力と高入力とが交互に繰り返されて点灯される
フラッシュ点灯において、その高入力時のランプ電流Ａ
と、陰極３の先端に設けられた非炭化処理部５の軸方向
の長さＬが上記式（１）を満たす一定範囲に規定されて
いるので、陰極３の先端の早期損耗が抑制され、放電灯
の使用寿命が長くなる。従って、半導体ウエハーの露光
においては、高入力と低入力のフラッシュ点灯方式によ
って、アーク安定度が高くて効率的に放射される半値幅
の狭いｉ線による微細パターンの露光を長時間にわたり
安定に行うことが可能となる。
第１表は、非炭化処理部の軸方向の長さＬと、高入力
時のランプ電流Ａとを変化させたときの実験データであ
る。No.〜の放電灯では低入力時が約1100W、高入力
時が約1500Wである。またNo.〜の放電灯では低入力
時が約1200W、高入力時が約2000Wである。
時のランプ電流Ａとを変化させたときの実験データであ
る。No.〜の放電灯では低入力時が約1100W、高入力
時が約1500Wである。またNo.〜の放電灯では低入力
時が約1200W、高入力時が約2000Wである。
なお、第１表中「アーク安定度」は、第４図に示すよ
うに、アーク強度の平均値をａ、アーク強度の最大変動
幅をｂとするとき、下記式（２）で定義されるアーク変
動率によって評価されており、数値の小さいものほどア
ーク安定度が高いことを表す。
うに、アーク強度の平均値をａ、アーク強度の最大変動
幅をｂとするとき、下記式（２）で定義されるアーク変
動率によって評価されており、数値の小さいものほどア
ーク安定度が高いことを表す。
以上の第１表から明らかなように、陰極３の先端の非
炭化処理部５の軸方向の長さＬと、高入力時のランプ電
流Ａとの関係が上記式（１）を満足する場合には、アー
ク安定度が高く、しかも使用寿命も長い。
炭化処理部５の軸方向の長さＬと、高入力時のランプ電
流Ａとの関係が上記式（１）を満足する場合には、アー
ク安定度が高く、しかも使用寿命も長い。
しかし、非炭化処理部５の軸方向の長さＬが上記式
（１）の下限を下回るときはアーク安定度は問題がない
が使用寿命が短くなる。逆に、非炭化処理部５の軸方向
の長さＬが上記式（１）の上限を超えるときは使用寿命
は問題がないがアーク安定度が悪くなる。
（１）の下限を下回るときはアーク安定度は問題がない
が使用寿命が短くなる。逆に、非炭化処理部５の軸方向
の長さＬが上記式（１）の上限を超えるときは使用寿命
は問題がないがアーク安定度が悪くなる。
すなわち、高入力時の電流値Ａが60Aの条件で点灯さ
れる場合には、非炭化処理部５の軸方向の長さＬの規定
範囲は2.9以上で4.4以下となるところ、放電灯No.〜
のうち、この規定範囲を満足する放電灯No.および
では、いずれも、アーク変動率が２％以下と小さくて
アーク安定度が高く、かつ1000時間と長い使用寿命が得
られる。しかし、Ｌの値が規定範囲より小さい放電灯N
o.では、アーク変動率は２％以下と小さいが使用寿命
が200時間と短く、一方、Ｌの値が規定範囲より大きい
放電灯No.では、使用寿命は1000時間と長いがアーク
変動率は５％と大きいものとなる。
れる場合には、非炭化処理部５の軸方向の長さＬの規定
範囲は2.9以上で4.4以下となるところ、放電灯No.〜
のうち、この規定範囲を満足する放電灯No.および
では、いずれも、アーク変動率が２％以下と小さくて
アーク安定度が高く、かつ1000時間と長い使用寿命が得
られる。しかし、Ｌの値が規定範囲より小さい放電灯N
o.では、アーク変動率は２％以下と小さいが使用寿命
が200時間と短く、一方、Ｌの値が規定範囲より大きい
放電灯No.では、使用寿命は1000時間と長いがアーク
変動率は５％と大きいものとなる。
また、高入力時の電流値Ａが69Aである場合はＬの規
定範囲は2.96以上4.46以下となるが、この場合も、当該
規定範囲を外れると、上記の場合と全く同様の傾向が見
られる。
定範囲は2.96以上4.46以下となるが、この場合も、当該
規定範囲を外れると、上記の場合と全く同様の傾向が見
られる。
以上説明したように、本発明のショートアーク型水銀
蒸気放電灯の点灯方法によれば、半値幅の狭いｉ線が効
率的に放射されると共に、アーク安定度が高く、しかも
陰極の早期損耗が生せず使用寿命が長くなる。
蒸気放電灯の点灯方法によれば、半値幅の狭いｉ線が効
率的に放射されると共に、アーク安定度が高く、しかも
陰極の早期損耗が生せず使用寿命が長くなる。
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
気放電灯の正面図、第２図は陰極の拡大図、第３図は式
（１）を満足する範囲を示すグラフ、第４図はアーク安
定度の説明図である。 １……バルブ、２……発光空間膨出部 ３……陰極、４……陽極 ５……非炭化処理部、６……炭化処理部 ７……口金、８……封止管部
気放電灯の正面図、第２図は陰極の拡大図、第３図は式
（１）を満足する範囲を示すグラフ、第４図はアーク安
定度の説明図である。 １……バルブ、２……発光空間膨出部 ３……陰極、４……陽極 ５……非炭化処理部、６……炭化処理部 ７……口金、８……封止管部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 修 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシ オ電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−24355（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−304857（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01J 61/073 H01J 61/86 H01J 61/88
Claims (1)
- 【請求項１】ショートアーク型水銀蒸気放電灯を低入力
と高入力とを交互に繰り返して点灯させる方法におい
て、 当該ショートアーク型水銀蒸気放電灯は、バルブの中央
の発光空間膨出部内で陰極と陽極とが対向配置され、水
銀封入量が10mg/cc以下であり、前記陰極には、炭化処
理が施されていない先端の非炭化処理部と、この先端の
非炭化処理部に続く炭化処理部とが設けられてなり、 前記陰極の先端の非炭化処理部の軸方向の長さＬ（単
位:mm）と、高入力時のランプ電流Ａ（単位:A）とが、
下記式（１）を満足することを特徴とするショートアー
ク型水銀蒸気放電灯の点灯方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25538190A JP2782610B2 (ja) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | ショートアーク型水銀蒸気放電灯の点灯方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25538190A JP2782610B2 (ja) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | ショートアーク型水銀蒸気放電灯の点灯方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04137349A JPH04137349A (ja) | 1992-05-12 |
| JP2782610B2 true JP2782610B2 (ja) | 1998-08-06 |
Family
ID=17277975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25538190A Expired - Fee Related JP2782610B2 (ja) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | ショートアーク型水銀蒸気放電灯の点灯方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2782610B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6844678B2 (en) | 2000-09-28 | 2005-01-18 | Ushiodenki Kabushiki Kaisha | Short arc discharge lamp |
| US9266337B2 (en) | 2012-01-13 | 2016-02-23 | Seiko Epson Corporation | Cartridge, printing material supply system, and printing apparatus |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5791767A (en) * | 1992-09-09 | 1998-08-11 | Nikon Corporation | Semiconductor exposure device |
| JP2863047B2 (ja) * | 1992-09-09 | 1999-03-03 | ウシオ電機株式会社 | 半導体露光装置 |
| US6215247B1 (en) | 1997-10-03 | 2001-04-10 | Orc Manufacturing Co., Ltd. | Construction of electrode for high pressure discharge lamp and process for producing the same |
| NL1010374C2 (nl) * | 1998-10-22 | 2000-04-26 | Orc Manufacturing Co | Constructie van elektrode voor hogedruk ontladingslamp en werkwijze voor de vervaardiging daarvan. |
| JP3899898B2 (ja) * | 2001-10-30 | 2007-03-28 | ウシオ電機株式会社 | ショートアーク型水銀ランプ |
| JP2012203998A (ja) | 2011-03-23 | 2012-10-22 | Nippon Tungsten Co Ltd | タングステン陰極材料 |
| JP5768541B2 (ja) * | 2011-07-04 | 2015-08-26 | ウシオ電機株式会社 | ショートアーク型放電ランプ |
-
1990
- 1990-09-27 JP JP25538190A patent/JP2782610B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6844678B2 (en) | 2000-09-28 | 2005-01-18 | Ushiodenki Kabushiki Kaisha | Short arc discharge lamp |
| US9266337B2 (en) | 2012-01-13 | 2016-02-23 | Seiko Epson Corporation | Cartridge, printing material supply system, and printing apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04137349A (ja) | 1992-05-12 |
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|---|---|---|---|
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