JPH0533003Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、特定形状の陽極を備えてなる半導体
ウエハー露光用シヨートアーク水銀ランプに関す
る。

〔従来の背景〕

半導体デバイスの製造において、露光用光源と
してシヨートアーク水銀ランプが有利に用いられ
ている。

斯かる用途に用いられるシヨートアーク水銀ラ
ンプにおいては、解像度の向上を図るために
436nmの紫外線（以下「ｇ線」という。）もしく
は365nmの紫外線（以下「ｉ線」という。）を中
心とする発光分布幅を狭帯化することが要求され
る。

斯かるｇ線もしくはｉ線の周辺の水銀発光を抑
制し、ｇ線もしくはｉ線を中心とする発光分布幅
を狭くするためには、シヨートアーク水銀ランプ
の発光管内に封入する水銀の圧力を下げることが
有効である。すなわち、水銀の圧力が高い場合に
は、遷移種が増加しｇ線およびｉ線の周辺発光も
増加する。水銀の圧力が低いとｇ線もしくはｉ線
の発光も減少するが周辺発光を抑制できるのでｇ
線もしくはｉ線の狭帯化が可能となる。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかし、発光管内の水銀の圧力を下げると、電
極間の電気抵抗が減少するため点灯時のランプ電
圧が低くなり、その結果出力が同一の場合にラン
プ電流が増加することとなる。

このようにランプ電流が増加すると、陽極は、
増加した電子流の衝突によつて従来より昇温し、
しかも発光管内の水銀の圧力が低いため当該水銀
による陽極の蒸発抑制効果が低く、これらの結果
陽極が早期に蒸発して発光管の内壁が黒化し、使
用寿命が短縮する問題がある。

本考案は以上の如き事情に基づいてなされたも
のであつて、その目的は、陽極の早期蒸発を抑制
して長期間にわたり安定に使用できる半導体ウエ
ハー露光用シヨートアーク水銀ランプを提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本考案は、発光管内
に陽極と陰極とが対向配置されて、当該発光管内
に1.15乃至11.5mg／c.c.の水銀が封入されてなり、
前記陽極は、円柱状の胴部と、この胴部に続く先
端部とを有し、当該先端部の先端面は平坦であ
り、前記胴部から当該平坦な先端面に続く周面
は、当該胴部および当該先端面に滑らかに連続し
て膨出する曲面状であることを特徴とする。

〔作用〕

陽極の先端部において、先端面は平坦であり、
しかも胴部から先端面に続く周面が、当該胴部お
よび先端面に滑らかに連続して膨出する曲面状で
あるので、点灯時においては、アークの揺らぎが
生ぜず安定するうえ、陽極の熱容量および表面積
の増加により温度の上昇が抑制されて当該陽極の
早期蒸発を十分に防止することができる。

従つて、ｇ線もしくはｉ線の発光分布幅を狭く
するために、水銀の圧力を低下させてランプ電流
を増加させた場合にも、使用寿命の短縮を招くこ
とがない。

なお、陽極の先端部の全体が曲面状であると、
アークが不安定となるため輝度ムラが発生し、半
導体デバイスの製造において解像度の高い露光を
達成することが困難となる。

以下、本考案を実施例に基づいて具体的に説明
する。

〔実施例〕

本実施例においては、第１図に示すように、ガ
ラス製の発光管１０内に、特定の形態を有する陽
極２０と陰極３０とを対向配置し、詳細は後述す
る特定割合の水銀を封入して半導体ウエハー露光
用シヨートアーク水銀ランプを構成する。１１は
発光空間を形成するほぼ楕円球状の膨出部、４０
は口金である。陽極２０と陰極３０との間の電極
間距離Ｌは、例えば２乃至８mm程度である。

陽極２０は、円柱状の胴部２１と、この胴部２
１に続く先端部２２とを有し、この先端部２２の
先端面２３は平坦であり、胴部２１か当該先端面
２３に続く周面２４は当該胴部２１および当該先
端面２３に滑らかに連続して外方に膨出する曲面
状である。ここで「滑らか」とは、実質的に角ば
つた部分がないという程度の意味である。

周面２４は曲面状であれば特に限定されない
が、例えば第２図に示すように、陽極２０の中心
軸Ｐを含む平面で切断した断面形状において表れ
る両側の周縁２４Ａを半径Ｒの1/4円により構成
することができる。従つて、周面２４の全体は球
面の一部により構成されることとなる。そして、
胴部２１の外周縁２１Ａは当該周縁２４Ａの接線
方向に沿つて滑らかに連続しており、また、先端
面２３も当該周縁２４Ａの接線方向に沿つて滑ら
かに連続している。

平坦な先端面２３は、アークの揺らぎを防止し
てアークの安定化に大きく寄与し、膨出する曲面
状の周面２４に囲まれた部分は、陽極２０の熱容
量および表面積を増大させて温度上昇の抑制に大
きく寄与する。

発光管１０の内部には、水銀のほかに、必要に
応じてアルゴン、クリプトン、キセノン等が封入
され、ｇ線もしくはｉ線の発光分布幅を狭くする
ために、発光管１０への水銀の封入量は1.15乃至
11.5mg／c.c.とされる。

具体的設計例を挙げると、出力が700乃至
1500W、点灯時のランプ電圧が20乃至40V、ラン
プ電流が20乃至70A、発光管への水銀の封入量が
1.15乃至11.5mg／c.c.の半導体ウエハー露光用シヨ
ートアーク水銀ランプにおいて、胴部２１の外径
D₂₁が６乃至20mm、先端部２２の長さL₂₂が２乃至
80mm、先端面２３の直径D₂₂が２乃至10mm、周面
２４を構成する周縁２４Ａの半径Ｒが２乃至10
mm、電極間距離Ｌが２乃至10mmである。

本実施例の半導体ウエハー露光用シヨートアー
ク水銀ランプによれば、陽極２０の先端部２２に
おいて、先端面２３が平坦であり、胴部２１から
先端面２３に続く周面２４が当該胴部２１および
当該先端面２３に滑らかに連続して膨出する曲面
状であるので、点灯時においては、アークの揺ら
ぎが生ぜず安定するうえ、陽極２０の熱容量およ
び表面積の増加により温度の上昇が抑制されて当
該陽極２０の早期蒸発を十分に防止することがで
きる。

従つて、ｇ線もしくはｉ線の発光分布幅を狭く
するために水銀の圧力を低下させてランプ電流を
増加させた場合にも、使用寿命の短縮を招くこと
がない。

次に、本考案の効果を実証するために行つた実
験例について説明する。

〔実施例〕

上記実施例の構成に基づいて、入力が1400W、
点灯時のランプ電圧が25V、ランプ電流が56A、
発光管１０への水銀の封入量が2.3mg／c.c.、胴部
２１の外径D₂₁が12mm、先端部２２の長さL₂₂が４
mm、先端面２３の直径D₂₂が４mm、周面２４を構
成する周縁２４Ａの半径Ｒが４mm、電極間距離Ｌ
が4.5mmのシヨートアーク水銀ランプを製造し、
実際に点灯して使用寿命を調べる実験を行つたと
ころ、点灯時間が1100時間を超えても黒化現象に
よる光量の減衰が30％以下と小さかつた。

また、比較のため、第３図に示すように、周面
２４を構成する周縁２４Ａを、胴部２１から先端
面２３に直線的に伸びる形状としたほかは、同様
にして比較用のシヨートアーク水銀ランプを製造
し、同様の実験を行つたところ、点灯時間が800
時間で黒化現象による光量の減衰が30％以上とな
つた。

以上、本考案を一実施例に基づいて説明した
が、本考案の半導体ウエハー露光用シヨートアー
ク水銀ランプは、ｇ線もしくはｉ線の発光分布幅
を狭くすることができるうえ、アームの揺らぎが
なく安定していて、しかも使用寿命が長いという
特長を有しているので、半導体デバイスの露光用
光源としてきわめて有用である。

〔考案の効果〕

以上詳細に説明したように、本考案に係る半導
体ウエハー露光用シヨートアーク水銀ランプによ
れば、陽極の先端部において、先端面は平坦であ
り、胴部から先端面に続く周面は、当該胴部およ
び先端面に滑らかに連続して膨出する曲面状であ
るので、アークの揺らぎがなくアークが安定する
うえ、陽極の熱容量および表面積の増加により点
灯時の温度上昇が抑制されるため、ｇ線もしくは
ｉ線の発光分布幅を狭くするために水銀の圧力を
低下させてランプ電流を増加させた場合にも、陽
極の早期蒸発が防止され、使用寿命の短縮を招く
ことがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す説明図、第２
図は陽極の断面形状を示す説明図、第３図は比較
用のシヨートアーク水銀ランプにおける陽極の外
観形状を示す説明図である。 １０……発光管、１１……膨出部、２０……陽
極、２１……胴部、２２……先端部、２３……先
端面、２４……周面、２４Ａ……周縁、３０……
陰極、４０……口金。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 発光管内に陽極と陰極とが対向配置されて、当
   該発光管内に1.15乃至11.5mg／c.c.の水銀が封入さ
   れてなり、 前記陽極は、円柱状の胴部と、この胴部に続く
   先端部とを有し、当該先端部の先端面は平坦であ
   り、前記胴部から当該平坦な先端面に続く周面
   は、当該胴部および当該先端面に滑らかに連続し
   て膨出する曲面状であることを特徴とする半導体
   ウエハー露光用シヨートアーク水銀ランプ。