JPH10112289A - ショートアーク型水銀ランプ - Google Patents
ショートアーク型水銀ランプInfo
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- JPH10112289A JPH10112289A JP8275282A JP27528296A JPH10112289A JP H10112289 A JPH10112289 A JP H10112289A JP 8275282 A JP8275282 A JP 8275282A JP 27528296 A JP27528296 A JP 27528296A JP H10112289 A JPH10112289 A JP H10112289A
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- G03F7/70008—Production of exposure light, i.e. light sources
- G03F7/70016—Production of exposure light, i.e. light sources by discharge lamps
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- H01J61/073—Main electrodes for high-pressure discharge lamps
- H01J61/0732—Main electrodes for high-pressure discharge lamps characterised by the construction of the electrode
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- H01J61/84—Lamps with discharge constricted by high pressure
- H01J61/86—Lamps with discharge constricted by high pressure with discharge additionally constricted by close spacing of electrodes, e.g. for optical projection
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光源の放射量増大の要求に対応した、発光効
率が高く、陰極先端付近における輝点移動を抑えて放射
照度のちらつきを抑制してアーク安定度を高めたショー
トアーク水銀ランプを提供すること。 【解決手段】 水銀と希ガスが封入されたショートアー
ク型水銀ランプにおいて、希ガスが少なくともＡｒであ
り、Ａｒ封入圧が１〜８ａｔｍであり、陰極の先端部の
電流密度が１０〜２５０Ａ／ｍｍ2 であるショートアー
ク水銀ランプとするか、あるいは、前記希ガスが少なく
ともＫｒであり、Ｋｒ封入圧が１〜８ａｔｍであり、陰
極の先端部の電流密度が１０〜３１０Ａ／ｍｍ2 である
ショートアーク水銀ランプとする。さらには、陽極を上
にして当該ランプを点灯する。
率が高く、陰極先端付近における輝点移動を抑えて放射
照度のちらつきを抑制してアーク安定度を高めたショー
トアーク水銀ランプを提供すること。 【解決手段】 水銀と希ガスが封入されたショートアー
ク型水銀ランプにおいて、希ガスが少なくともＡｒであ
り、Ａｒ封入圧が１〜８ａｔｍであり、陰極の先端部の
電流密度が１０〜２５０Ａ／ｍｍ2 であるショートアー
ク水銀ランプとするか、あるいは、前記希ガスが少なく
ともＫｒであり、Ｋｒ封入圧が１〜８ａｔｍであり、陰
極の先端部の電流密度が１０〜３１０Ａ／ｍｍ2 である
ショートアーク水銀ランプとする。さらには、陽極を上
にして当該ランプを点灯する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体露光装置に
用いられる高集光効率で光安定性のよいショートアーク
型水銀ランプに関する。
用いられる高集光効率で光安定性のよいショートアーク
型水銀ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体製造工程のうち露光工程用
として中心波長３６５ｎｍ（以下ｉ線と称す）の紫外光
を放射するショートアーク型水銀ランプが使用されてい
る。半導体集積回路の集積度は年々高まり、それに伴っ
て露光時の解像度の要求も高くなってきている。さら
に、ウエハーの大口径化もあって、露光面積も大きくな
り、あるいは高解像度達成のために利用されている変形
照明技術によって光源からの紫外光放射量の増大が要求
されている。
として中心波長３６５ｎｍ（以下ｉ線と称す）の紫外光
を放射するショートアーク型水銀ランプが使用されてい
る。半導体集積回路の集積度は年々高まり、それに伴っ
て露光時の解像度の要求も高くなってきている。さら
に、ウエハーの大口径化もあって、露光面積も大きくな
り、あるいは高解像度達成のために利用されている変形
照明技術によって光源からの紫外光放射量の増大が要求
されている。
【０００３】さらに、半導体製造のラインを作るために
は莫大な設備投資が必要であり、その資金回収のため、
製品の単位時間当たりの生産高を表す指標であるスルー
プットを高めることも要求され、そのために、露光光源
にはより高い発光効率と集光効率が要求されている。
は莫大な設備投資が必要であり、その資金回収のため、
製品の単位時間当たりの生産高を表す指標であるスルー
プットを高めることも要求され、そのために、露光光源
にはより高い発光効率と集光効率が要求されている。
【０００４】従来、ショートアーク型水銀ランプでは、
ランプの始動特性を良くしたり、ガスおよび発光管の保
温効果を狙って通常はバッファガスとしてＸｅが封入さ
れている。また、例えば、特開昭５４−０８６９７９号
公報にみられるようにＸｅ以外の希ガスを１０ａｔｍ未
満の圧力で封入することも提案されている。しかし、こ
れらの希ガスは放電開始を容易にする始動用ガスとして
封入される場合が多く、これらのガス種間でのｉ線出力
特性の差については十分に知られていない。
ランプの始動特性を良くしたり、ガスおよび発光管の保
温効果を狙って通常はバッファガスとしてＸｅが封入さ
れている。また、例えば、特開昭５４−０８６９７９号
公報にみられるようにＸｅ以外の希ガスを１０ａｔｍ未
満の圧力で封入することも提案されている。しかし、こ
れらの希ガスは放電開始を容易にする始動用ガスとして
封入される場合が多く、これらのガス種間でのｉ線出力
特性の差については十分に知られていない。
【０００５】通常市販されている半導体露光用のショー
トアーク型水銀ランプでは、Ｘｅ以外の希ガスであるＡ
ｒやＫｒは殆ど用いられず、使用されているとしても１
ａｔｍ未満から十分の数ａｔｍ程度封入されているもの
があるに過ぎない。
トアーク型水銀ランプでは、Ｘｅ以外の希ガスであるＡ
ｒやＫｒは殆ど用いられず、使用されているとしても１
ａｔｍ未満から十分の数ａｔｍ程度封入されているもの
があるに過ぎない。
【０００６】本発明者の鋭意研究の結果、バッファガス
としてＸｅを封入したランプでは、Ｘｅを８ａｔｍ以上
封入するとランプから放射されるｉ線スペクトル幅が拡
がり露光の解像度の低下を招くことが分かった。
としてＸｅを封入したランプでは、Ｘｅを８ａｔｍ以上
封入するとランプから放射されるｉ線スペクトル幅が拡
がり露光の解像度の低下を招くことが分かった。
【０００７】ＡｒあるいはＫｒをバッファガスとして封
入したランプでは、ランプ電流の増加と共に陰極先端付
近でアークの動きが激しく輝度変動し、レチクル面上の
時間的照度変動が大きくなり、半導体の露光不良を引き
起こすことも分かった。
入したランプでは、ランプ電流の増加と共に陰極先端付
近でアークの動きが激しく輝度変動し、レチクル面上の
時間的照度変動が大きくなり、半導体の露光不良を引き
起こすことも分かった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の解決しようと
する課題は、上述したように光源の放射量増大の要求に
対応した、発光効率の高いショートアーク水銀ランプを
提供することと、陰極先端付近における輝点移動を抑え
て放射照度のちらつきを抑制し、アーク安定度を高める
ことである。
する課題は、上述したように光源の放射量増大の要求に
対応した、発光効率の高いショートアーク水銀ランプを
提供することと、陰極先端付近における輝点移動を抑え
て放射照度のちらつきを抑制し、アーク安定度を高める
ことである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１に記載の発明のごとく発光管内に陰極と陽
極が対向して配置されており、当該発光管内に水銀と希
ガスが封入されているショートアーク型水銀ランプにお
いて、封入される希ガスが少なくともＡｒであって、該
希ガスの室温での封入圧力が１〜８ａｔｍであり、前記
陰極の最先端から陰極胴部側０．５ｍｍの長さの間での
陰極の最大横断面積をＳ（ｍｍ2 ）とし、ランプへの供
給電流をＩ（Ａ）としたとき、１０≦Ｉ／Ｓ（Ａ／ｍｍ
2 ）≦２５０であるショートアーク型水銀ランプとす
る。
に、請求項１に記載の発明のごとく発光管内に陰極と陽
極が対向して配置されており、当該発光管内に水銀と希
ガスが封入されているショートアーク型水銀ランプにお
いて、封入される希ガスが少なくともＡｒであって、該
希ガスの室温での封入圧力が１〜８ａｔｍであり、前記
陰極の最先端から陰極胴部側０．５ｍｍの長さの間での
陰極の最大横断面積をＳ（ｍｍ2 ）とし、ランプへの供
給電流をＩ（Ａ）としたとき、１０≦Ｉ／Ｓ（Ａ／ｍｍ
2 ）≦２５０であるショートアーク型水銀ランプとす
る。
【００１０】あるいは、前記希ガスが少なくともＫｒで
あって、該希ガスの室温での封入圧力が１〜８ａｔｍで
あり、前記陰極の最先端から陰極胴部側０．５ｍｍの長
さの間での陰極の最大横断面積をＳ（ｍｍ2 ）とし、ラ
ンプへの供給電流をＩ（Ａ）としたとき、１０≦Ｉ／Ｓ
（Ａ／ｍｍ2 ）≦３１０であるショートアーク型水銀ラ
ンプとする。あるいは、陽極が上に位置する姿勢で垂直
点灯される請求項１または請求項２のいずれかに記載の
ショートアーク型水銀ランプとする。
あって、該希ガスの室温での封入圧力が１〜８ａｔｍで
あり、前記陰極の最先端から陰極胴部側０．５ｍｍの長
さの間での陰極の最大横断面積をＳ（ｍｍ2 ）とし、ラ
ンプへの供給電流をＩ（Ａ）としたとき、１０≦Ｉ／Ｓ
（Ａ／ｍｍ2 ）≦３１０であるショートアーク型水銀ラ
ンプとする。あるいは、陽極が上に位置する姿勢で垂直
点灯される請求項１または請求項２のいずれかに記載の
ショートアーク型水銀ランプとする。
【００１１】図５に陰極先端部のアーク放電の形状の模
式図を示す。陰極２と陽極３の間にアークが拡がってい
る様子を示している。前記のように、陰極２の最先端か
ら陰極胴部側０．５ｍｍの長さの間での陰極の最大横断
面積を規定したが、通常ショートアーク型水銀ランプで
は電極間で生ずるアーク領域５は図５にて示したように
陰極先端から胴部にかけて見られ、アークが陰極２にお
いて覆っている領域は陰極２の最先端から陰極胴部側略
０．５ｍｍの長さの間の領域である。そこが陰極先端放
電領域４である。したがって、放電に際して有効に機能
する陰極先端部は該先端から陰極胴部にかけての０．５
ｍｍの間の領域であり、その範囲での陰極の最大横断面
積を陰極の有効先端断面積とみなし、該最大横断面の直
径を陰極の有効先端直径とする。
式図を示す。陰極２と陽極３の間にアークが拡がってい
る様子を示している。前記のように、陰極２の最先端か
ら陰極胴部側０．５ｍｍの長さの間での陰極の最大横断
面積を規定したが、通常ショートアーク型水銀ランプで
は電極間で生ずるアーク領域５は図５にて示したように
陰極先端から胴部にかけて見られ、アークが陰極２にお
いて覆っている領域は陰極２の最先端から陰極胴部側略
０．５ｍｍの長さの間の領域である。そこが陰極先端放
電領域４である。したがって、放電に際して有効に機能
する陰極先端部は該先端から陰極胴部にかけての０．５
ｍｍの間の領域であり、その範囲での陰極の最大横断面
積を陰極の有効先端断面積とみなし、該最大横断面の直
径を陰極の有効先端直径とする。
【００１２】ＡｒやＫｒをバッファガスとして用いる
と、これらのガスはＸｅガスに比べて熱伝達率が大きい
ために、アーク周辺のガス温度が急速に低下し、したが
ってアークの収縮が起こるものと考えられる。すなわ
ち、このアーク収縮によってＸｅをバッファガスとして
用いたランプより放射輝度が高く、より点光源に近くな
る。したがって、集光鏡の集光効率が高くなり、その結
果、レチクル面の放射照度が高くなると考えられる。
と、これらのガスはＸｅガスに比べて熱伝達率が大きい
ために、アーク周辺のガス温度が急速に低下し、したが
ってアークの収縮が起こるものと考えられる。すなわ
ち、このアーク収縮によってＸｅをバッファガスとして
用いたランプより放射輝度が高く、より点光源に近くな
る。したがって、集光鏡の集光効率が高くなり、その結
果、レチクル面の放射照度が高くなると考えられる。
【００１３】また、陰極近傍において電流によって発生
した磁場により自己収縮をしていたアークは、軽い原子
のために急速に拡がろうとしてアーク不安定を引き起こ
すものと考えられる。そして、電流密度が低くなると自
己磁場は小さくなり、アークの自己収縮の程度も小さく
なり、アークは安定な方向へ向かうと考えられる。
した磁場により自己収縮をしていたアークは、軽い原子
のために急速に拡がろうとしてアーク不安定を引き起こ
すものと考えられる。そして、電流密度が低くなると自
己磁場は小さくなり、アークの自己収縮の程度も小さく
なり、アークは安定な方向へ向かうと考えられる。
【００１４】
【発明の実施の形態】つぎに本発明について図面等を用
いて説明する。図１は本発明のショートアーク型水銀ラ
ンプの一実施例の断面図である。石英製の発光管１の中
に陰極２と陽極３が対向配置されており、それぞれの電
極は内部リード部材１２および１３を介して封止部６、
７の内部で箔部８、９とそれぞれ接続されている。前記
箔部８、９には外部リード部材１０、１１がそれぞれ接
続されている。
いて説明する。図１は本発明のショートアーク型水銀ラ
ンプの一実施例の断面図である。石英製の発光管１の中
に陰極２と陽極３が対向配置されており、それぞれの電
極は内部リード部材１２および１３を介して封止部６、
７の内部で箔部８、９とそれぞれ接続されている。前記
箔部８、９には外部リード部材１０、１１がそれぞれ接
続されている。
【００１５】＜実施例１＞本発明の具体的な実験例につ
いて説明する。外径約５５ｍｍの略球形の石英製発光管
１内に、タングステン製で直径２０ｍｍの陽極３と、酸
化トリウムを約２ｗｔ％含むタングステン製で有効先端
直径が１．０ｍｍの陰極２が電極間距離４．０ｍｍで対
向して配置されており、水銀がランプ内の単位容積当た
り４．５ｍｇ／ｃｃ封入され、Ｘｅを室温で２ａｔｍ封
入したランプを製作し本発明を評価する上での基準ラン
プＡとした。陰極形状の断面図を図３に示す。そして、
封入ガス以外は前記基準ランプＡと同じ仕様とし、表１
のごとくＡｒを封入したランプを５種類（Ｂ１〜Ｆ
１）、Ｋｒ（Ｂ２〜Ｆ２）を封入したランプを５種類の
計１０種類を製作した。ランプは定電力電源により、約
２１００Ｗの入力で点灯した。ランプは陰極を上にした
姿勢で点灯した。
いて説明する。外径約５５ｍｍの略球形の石英製発光管
１内に、タングステン製で直径２０ｍｍの陽極３と、酸
化トリウムを約２ｗｔ％含むタングステン製で有効先端
直径が１．０ｍｍの陰極２が電極間距離４．０ｍｍで対
向して配置されており、水銀がランプ内の単位容積当た
り４．５ｍｇ／ｃｃ封入され、Ｘｅを室温で２ａｔｍ封
入したランプを製作し本発明を評価する上での基準ラン
プＡとした。陰極形状の断面図を図３に示す。そして、
封入ガス以外は前記基準ランプＡと同じ仕様とし、表１
のごとくＡｒを封入したランプを５種類（Ｂ１〜Ｆ
１）、Ｋｒ（Ｂ２〜Ｆ２）を封入したランプを５種類の
計１０種類を製作した。ランプは定電力電源により、約
２１００Ｗの入力で点灯した。ランプは陰極を上にした
姿勢で点灯した。
【００１６】
【表１】 実験に用いた試作ランプ
【００１７】ランプのｉ線の放射照度は、図２に示した
光学系で測定した。すなわち、ランプ１４を出た光は楕
円鏡１５、第一平面反射鏡１６を経て、コリメイトレン
ズ１７、中心波長３６５ｎｍでバンド幅１０ｎｍのバン
ドパスフィルター１８へ到り、インテグレータレンズ１
９を通り、第二平面反射鏡２１で反射され、コンデンス
レンズ２２を通り、レチクル面２３上に到達する。そし
て、レチクル面２３上にシリコンフォトダイオード検出
器２４を配置した。この検出器２４の位置は常に固定
し、各ランプを点灯してｉ線の放射照度を測定した。ラ
ンプＡとランプＢ１〜ランプＦ１までの結果を表２に示
す。
光学系で測定した。すなわち、ランプ１４を出た光は楕
円鏡１５、第一平面反射鏡１６を経て、コリメイトレン
ズ１７、中心波長３６５ｎｍでバンド幅１０ｎｍのバン
ドパスフィルター１８へ到り、インテグレータレンズ１
９を通り、第二平面反射鏡２１で反射され、コンデンス
レンズ２２を通り、レチクル面２３上に到達する。そし
て、レチクル面２３上にシリコンフォトダイオード検出
器２４を配置した。この検出器２４の位置は常に固定
し、各ランプを点灯してｉ線の放射照度を測定した。ラ
ンプＡとランプＢ１〜ランプＦ１までの結果を表２に示
す。
【００１８】
【表２】 Ａｒガス圧力と相対ｉ線放射照度
【００１９】ここで、通常、光の放射照度の計測誤差は
１〜２％と言われており、また、４％を超えるといわゆ
る半導体製造工程の露光工程でのスループットが明らか
に改善されるということからも、基準ランプＡと比較し
て相対ｉ線放射照度が４％以上増加した場合をＡｒガス
封入による効果があったとみなした。
１〜２％と言われており、また、４％を超えるといわゆ
る半導体製造工程の露光工程でのスループットが明らか
に改善されるということからも、基準ランプＡと比較し
て相対ｉ線放射照度が４％以上増加した場合をＡｒガス
封入による効果があったとみなした。
【００２０】Ａｒを３ａｔｍ封入したランプＤ１と、Ｘ
ｅを２ａｔｍ封入したランプＡとで比較を行うと、ラン
プＤ１の方が露光機に搭載して使用した場合、レチクル
面上のｉ線の紫外線放射照度はランプＡ１よりも約１２
％増加した。
ｅを２ａｔｍ封入したランプＡとで比較を行うと、ラン
プＤ１の方が露光機に搭載して使用した場合、レチクル
面上のｉ線の紫外線放射照度はランプＡ１よりも約１２
％増加した。
【００２１】しかし、Ａｒを室温で１２ａｔｍの封入圧
で発光管に封入したランプＦ１では、ｉ線放射照度は２
０％増加したものの、ｉ線のスペクトル幅が拡がり露光
における解像度の低下を招いた。以上のように、ランプ
の灯具を用いた実験では、Ａｒを１ａｔｍから８ａｔｍ
封入すると、レチクル面の相対ｉ線放射照度が効果的に
向上することが分かった。
で発光管に封入したランプＦ１では、ｉ線放射照度は２
０％増加したものの、ｉ線のスペクトル幅が拡がり露光
における解像度の低下を招いた。以上のように、ランプ
の灯具を用いた実験では、Ａｒを１ａｔｍから８ａｔｍ
封入すると、レチクル面の相対ｉ線放射照度が効果的に
向上することが分かった。
【００２２】同様にバッファガスとしてＫｒを３ａｔｍ
封入したランプでも実験を行い表３にランプＢ２〜ラン
プＦ２までの結果を示したように、Ｘｅを封入したラン
プと比較して約８％ほどｉ線の放射照度が増加したこと
を確認した。
封入したランプでも実験を行い表３にランプＢ２〜ラン
プＦ２までの結果を示したように、Ｘｅを封入したラン
プと比較して約８％ほどｉ線の放射照度が増加したこと
を確認した。
【００２３】しかし、Ａｒの場合ト同様にＫｒを室温で
１２ａｔｍの封入圧で発光管に封入したランプＦ２で
は、ｉ線放射照度は１５％増加したものの、ｉ線のスペ
クトル幅が拡がり露光における解像度の低下を招いた。
以上のように、ランプの灯具を用いた実験では、Ｋｒを
１ａｔｍから８ａｔｍ封入すると、レチクル面の相対ｉ
線放射照度が効果的に向上することが分かった。
１２ａｔｍの封入圧で発光管に封入したランプＦ２で
は、ｉ線放射照度は１５％増加したものの、ｉ線のスペ
クトル幅が拡がり露光における解像度の低下を招いた。
以上のように、ランプの灯具を用いた実験では、Ｋｒを
１ａｔｍから８ａｔｍ封入すると、レチクル面の相対ｉ
線放射照度が効果的に向上することが分かった。
【００２４】
【表３】 Ｋｒガス圧力と相対ｉ線放射照度
【００２５】＜実施例２＞Ａｒ及びＡｒとＸｅの含む混
合ガスを、実施例１で実験したときと同じ形状仕様のラ
ンプ４本に封入した。そのランプはランプＧ１〜ランプ
Ｋ１の４本であり表４に示す。
合ガスを、実施例１で実験したときと同じ形状仕様のラ
ンプ４本に封入した。そのランプはランプＧ１〜ランプ
Ｋ１の４本であり表４に示す。
【００２６】Ａｒ封入圧力に対して、Ｘｅ封入圧力を上
げると、ｉ線のレチクル面放射照度の低下が見られた。
その例として、基準ランプＡに対するレチクル面上のｉ
線放射照度の相対値を表４に示す。この結果から、Ａｒ
封入圧力に対して約３倍迄のＸｅ封入圧力でｉ線放射照
度の向上の効果が見られるが、それ以上のＸｅ封入圧力
では顕著なｉ線放射照度の向上が得られないことがわか
る。従って、レチクル面上のｉ線放射照度の向上の点か
ら、Ｘｅ封入圧力をＡｒ封入圧力の約３倍までとするこ
とが望ましい。
げると、ｉ線のレチクル面放射照度の低下が見られた。
その例として、基準ランプＡに対するレチクル面上のｉ
線放射照度の相対値を表４に示す。この結果から、Ａｒ
封入圧力に対して約３倍迄のＸｅ封入圧力でｉ線放射照
度の向上の効果が見られるが、それ以上のＸｅ封入圧力
では顕著なｉ線放射照度の向上が得られないことがわか
る。従って、レチクル面上のｉ線放射照度の向上の点か
ら、Ｘｅ封入圧力をＡｒ封入圧力の約３倍までとするこ
とが望ましい。
【００２７】
【表４】 Ａｒ−Ｘｅ圧力と相対ｉ線放射照度調査用試
作ランプ一覧
作ランプ一覧
【００２８】更に、Ａｒの替わりにＫｒを封入した場合
も表５に示すように同様な結果が得られ、Ｘｅ封入圧力
をＫｒ封入圧力の約３倍までとすることがよいことが分
かった。
も表５に示すように同様な結果が得られ、Ｘｅ封入圧力
をＫｒ封入圧力の約３倍までとすることがよいことが分
かった。
【００２９】
【表５】 Ｋｒ−Ｘｅ圧力と相対ｉ線放射照度調査用試
作ランプ一覧
作ランプ一覧
【００３０】＜実施例３＞次にアーク安定度について調
査測定した結果を表６に示す。実施例１で試作した同型
のランプにて封入水銀量が４．５ｍｇ／ｃｃ、希ガス封
入量がＡｒ３ａｔｍ、Ｘｅ０．５ａｔｍであって、陰極
の有効先端直径を変えたランプＬ１〜Ｏ１を試作した。
ランプ点灯には、定電流電源を用いた。
査測定した結果を表６に示す。実施例１で試作した同型
のランプにて封入水銀量が４．５ｍｇ／ｃｃ、希ガス封
入量がＡｒ３ａｔｍ、Ｘｅ０．５ａｔｍであって、陰極
の有効先端直径を変えたランプＬ１〜Ｏ１を試作した。
ランプ点灯には、定電流電源を用いた。
【００３１】
【表６】 アーク安定度の調査に用いたランプ一覧とそ
の結果
の結果
【００３２】測定方法は次の通りである。図２に示した
レチクル面２４上のシリコンフォトダイオード検出器２
４で検出した光信号で、その出力信号の最大値をＭＡ、
最小値をＭＩとして、アーク安定度の評価は、２（ＭＡ
−ＭＩ）／（ＭＡ＋ＭＩ）×１００％で表した。通常、
アーク安定度が５％であれば、露光焼き付けに際して露
光むらを生じないと言われている。表６の結果をグラフ
化して図４に示す。この結果より、ランプへの供給電流
と陰極の有効先端断面積の比である陰極先端電流密度Ｉ
／Ｓが１０〜２５０（Ａ／ｍｍ2 ）の範囲がアークの安
定には適正な条件であることが分かった。
レチクル面２４上のシリコンフォトダイオード検出器２
４で検出した光信号で、その出力信号の最大値をＭＡ、
最小値をＭＩとして、アーク安定度の評価は、２（ＭＡ
−ＭＩ）／（ＭＡ＋ＭＩ）×１００％で表した。通常、
アーク安定度が５％であれば、露光焼き付けに際して露
光むらを生じないと言われている。表６の結果をグラフ
化して図４に示す。この結果より、ランプへの供給電流
と陰極の有効先端断面積の比である陰極先端電流密度Ｉ
／Ｓが１０〜２５０（Ａ／ｍｍ2 ）の範囲がアークの安
定には適正な条件であることが分かった。
【００３３】Ｋｒ３ａｔｍ、Ｘｅ０．５ａｔｍを封入し
たランプにおいても陰極の有効先端断面積を変えたラン
プでアーク安定度を測定しその結果を表７と図４に示し
たが、Ａｒの場合と同様にして、ランプへの供給電流と
陰極の有効先端面積の比である陰極先端電流密度Ｉ／Ｓ
が１０〜３１０（Ａ／ｍｍ2 ）の範囲がアークの安定に
は適正な条件であることが分かった。
たランプにおいても陰極の有効先端断面積を変えたラン
プでアーク安定度を測定しその結果を表７と図４に示し
たが、Ａｒの場合と同様にして、ランプへの供給電流と
陰極の有効先端面積の比である陰極先端電流密度Ｉ／Ｓ
が１０〜３１０（Ａ／ｍｍ2 ）の範囲がアークの安定に
は適正な条件であることが分かった。
【００３４】
【表７】 アーク安定度の調査に用いたランプ一覧とそ
の結果
の結果
【００３５】実施例３で試作したランプのうちアーク安
定度の激しいランプであるランプＬ１とランプＭ１と基
準ランプＡを用いて、陽極を上にして点灯して、アーク
安定度を測定した。電源に定電力電源を用いた。その結
果を表８に示す。
定度の激しいランプであるランプＬ１とランプＭ１と基
準ランプＡを用いて、陽極を上にして点灯して、アーク
安定度を測定した。電源に定電力電源を用いた。その結
果を表８に示す。
【００３６】
【表８】 点灯姿勢とアーク安定度
【００３７】表８の結果より、Ａｒを封入したランプＬ
１、Ｍ１では陽極を上にして点灯するとアーク安定度が
著しく向上することが分かる。また、点灯姿勢が大地に
対して法線方向から約３５％以上傾けるとアークは不安
定になった。通常ショートアーク水銀ランプでは、陽極
を下にした姿勢で点灯することで、発光管下部の最冷点
温度を上げ、点灯中の水銀の未蒸発を防止する効果に役
立つと考えられている。しかし、保温膜等を発光管の外
壁の陰極側に施すことで、陽極を上にした状態で点灯す
ることもできる。ここで示したように、Ａｒを封入した
ランプＬ１、Ｍ１では陽極を上にして点灯した時のレチ
クル面放射照度の変動は、陽極を下にして点灯した場合
に比べ、１／３から１／４に低減することが分かった。
１、Ｍ１では陽極を上にして点灯するとアーク安定度が
著しく向上することが分かる。また、点灯姿勢が大地に
対して法線方向から約３５％以上傾けるとアークは不安
定になった。通常ショートアーク水銀ランプでは、陽極
を下にした姿勢で点灯することで、発光管下部の最冷点
温度を上げ、点灯中の水銀の未蒸発を防止する効果に役
立つと考えられている。しかし、保温膜等を発光管の外
壁の陰極側に施すことで、陽極を上にした状態で点灯す
ることもできる。ここで示したように、Ａｒを封入した
ランプＬ１、Ｍ１では陽極を上にして点灯した時のレチ
クル面放射照度の変動は、陽極を下にして点灯した場合
に比べ、１／３から１／４に低減することが分かった。
【００３８】また、同様にして表９に示したようにＫｒ
を封入したランプでも陽極を上にして点灯するとアーク
安定度が著しく向上することが分かった。また、点灯姿
勢が大地に対して法線方向から約３５％以上傾けるとア
ークは不安定になった。
を封入したランプでも陽極を上にして点灯するとアーク
安定度が著しく向上することが分かった。また、点灯姿
勢が大地に対して法線方向から約３５％以上傾けるとア
ークは不安定になった。
【００３９】
【表９】 点灯姿勢とアーク安定度
【００４０】今までは、Ａｒ、Ｋｒをそれぞれ主要なバ
ッファガスとして封入した場合を個別に封入した実施例
を示したが、ＡｒとＫｒを一緒にバッファガスとして封
入した場合も同じ結果が得られる。
ッファガスとして封入した場合を個別に封入した実施例
を示したが、ＡｒとＫｒを一緒にバッファガスとして封
入した場合も同じ結果が得られる。
【００４１】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、ショートア
ーク型水銀ランプにおいて、封入される希ガスが少なく
ともＡｒであって、前記希ガスの封入圧力を１〜８ａｔ
ｍとし、ランプ電流（Ｉ）と陰極の有効先端断面積
（Ｓ）との比Ｉ／Ｓが１０〜２５０（Ａ／ｍｍ2 ）とす
ることで、発光効率を高くすることができ、ｉ線の放射
照度を上げることができ、アーク安定度を高めることが
できる。あるいは、前記希ガスが少なくともＫｒであっ
て、その希ガスの封入圧力を１〜８ａｔｍとし、前記Ｉ
／Ｓが１０〜３１０（Ａ／ｍｍ2 ）とすることで発光効
率を高くすることができ、ｉ線の放射照度を上げること
ができる。そして、光源の放射量増大の要求に対応し
た、発光効率の高い放電ランプを提供することができ
る。
ーク型水銀ランプにおいて、封入される希ガスが少なく
ともＡｒであって、前記希ガスの封入圧力を１〜８ａｔ
ｍとし、ランプ電流（Ｉ）と陰極の有効先端断面積
（Ｓ）との比Ｉ／Ｓが１０〜２５０（Ａ／ｍｍ2 ）とす
ることで、発光効率を高くすることができ、ｉ線の放射
照度を上げることができ、アーク安定度を高めることが
できる。あるいは、前記希ガスが少なくともＫｒであっ
て、その希ガスの封入圧力を１〜８ａｔｍとし、前記Ｉ
／Ｓが１０〜３１０（Ａ／ｍｍ2 ）とすることで発光効
率を高くすることができ、ｉ線の放射照度を上げること
ができる。そして、光源の放射量増大の要求に対応し
た、発光効率の高い放電ランプを提供することができ
る。
【００４２】そして、さらに前記ショートアーク型水銀
ランプにおいて、陽極が上に位置する姿勢で点灯される
ことにより、陰極輝点の変動を抑制し、アーク安定度を
高めることができる。
ランプにおいて、陽極が上に位置する姿勢で点灯される
ことにより、陰極輝点の変動を抑制し、アーク安定度を
高めることができる。
【図１】本発明のショートアーク型水銀ランプの一実施
例の断面図を示す。
例の断面図を示す。
【図２】本発明のショートアーク型水銀ランプの相対ｉ
線強度の測定をした光学系の模式図を示す。
線強度の測定をした光学系の模式図を示す。
【図３】陰極形状の断面図を示す。
【図４】アーク安定度と、陰極先端電流密度の関係の図
を示す。
を示す。
【図５】電極先端部のアーク放電の形状の模式図を示
す。
す。
１ 発光管 ２ 陰極 ３ 陽極 ４ 陰極先端放電領域 ５ アーク領域 ６ 封止部 ７ 封止部 ８ 箔部 ９ 箔部 １０ 外部リード部材 １１ 外部リード部材 １２ 内部リード部材 １３ 内部リード部材 １４ ランプ １５ 楕円鏡 １６ 第一平面反射鏡 １７ コリメイトレンズ １８ バンドパスフィルタ １９ インテグレータレンズ ２０ 絞り ２１ 第二平面反射鏡 ２２ コンデンスレンズ ２３ レチクル面 ２４ シリコンフォトダイオード検出器 ２５ モニター ２６ 電源
Claims (3)
- 【請求項１】発光管内に陰極と陽極が対向して配置され
ており、当該発光管内に水銀と希ガスが封入されている
ショートアーク型水銀ランプにおいて、封入される希ガ
スが少なくともＡｒであって、該希ガスの室温での封入
圧力が１〜８ａｔｍであり、前記陰極の最先端から陰極
胴部側０．５ｍｍの長さの間での陰極の最大横断面積を
Ｓ（ｍｍ2 ）とし、ランプへの供給電流をＩ（Ａ）とし
たとき、１０≦Ｉ／Ｓ（Ａ／ｍｍ2 ）≦２５０であるこ
とを特徴とするショートアーク型水銀ランプ。 - 【請求項２】発光管内に陰極と陽極が対向して配置され
ており、当該発光管内に水銀と希ガスが封入されている
ショートアーク型水銀ランプにおいて、封入される希ガ
スが少なくともＫｒであって、該希ガスの室温での封入
圧力が１〜８ａｔｍであり、前記陰極の最先端から陰極
胴部側０．５ｍｍの長さの間での陰極の最大横断面積を
Ｓ（ｍｍ2 ）とし、ランプへの供給電流をＩ（Ａ）とし
たとき、１０≦Ｉ／Ｓ（Ａ／ｍｍ2 ）≦３１０であるこ
とを特徴とするショートアーク型水銀ランプ。 - 【請求項３】 陽極が上に位置する姿勢で垂直点灯され
ることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか
に記載のショートアーク型水銀ランプ。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8275282A JP2915362B2 (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | ショートアーク型水銀ランプ |
| TW086109270A TW338171B (en) | 1996-09-27 | 1997-07-01 | Short-circuit arc mercury light |
| EP97116647A EP0833373B1 (en) | 1996-09-27 | 1997-09-24 | Emission device comprising a mercury lamp of the short ARC type |
| DE69714539T DE69714539T2 (de) | 1996-09-27 | 1997-09-24 | Beleuchtungsvorrichtung mit einer Kurzbogen-Quecksilberlampe |
| US08/938,749 US5920152A (en) | 1996-09-27 | 1997-09-26 | Mercury lamp of the short arc type and method for operation thereof |
| KR1019970049386A KR100456297B1 (ko) | 1996-09-27 | 1997-09-27 | 숏아크형수은램프 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8275282A JP2915362B2 (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | ショートアーク型水銀ランプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10112289A true JPH10112289A (ja) | 1998-04-28 |
| JP2915362B2 JP2915362B2 (ja) | 1999-07-05 |
Family
ID=17553261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8275282A Expired - Lifetime JP2915362B2 (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | ショートアーク型水銀ランプ |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5920152A (ja) |
| EP (1) | EP0833373B1 (ja) |
| JP (1) | JP2915362B2 (ja) |
| KR (1) | KR100456297B1 (ja) |
| DE (1) | DE69714539T2 (ja) |
| TW (1) | TW338171B (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000016360A1 (fr) * | 1998-09-16 | 2000-03-23 | Matsushita Electric Industrial Co.,Ltd | Lampe a l'halogenure d'argent anhydre |
| US6653801B1 (en) | 1979-11-06 | 2003-11-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Mercury-free metal-halide lamp |
| JP2005519435A (ja) * | 2002-03-05 | 2005-06-30 | パテント−トロイハント−ゲゼルシヤフト フユール エレクトリツシエ グリユーラムペン ミツト ベシユレンクテル ハフツング | ショートアーク型高圧放電ランプ |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1154091A (ja) * | 1997-07-31 | 1999-02-26 | Matsushita Electron Corp | マイクロ波放電ランプ |
| JP2000188085A (ja) * | 1998-12-22 | 2000-07-04 | Ushio Inc | ショートアーク型水銀ランプおよび紫外線発光装置 |
| KR100433843B1 (ko) * | 1999-02-05 | 2004-06-04 | 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 | 고압수은증기 방전램프 및 램프유닛 |
| US6479946B2 (en) * | 1999-03-05 | 2002-11-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method and system for driving high pressure mercury discharge lamp, and image projector |
| JP3596453B2 (ja) * | 2000-09-28 | 2004-12-02 | ウシオ電機株式会社 | ショートアーク放電ランプ |
| JP2002251979A (ja) * | 2001-02-23 | 2002-09-06 | Orc Mfg Co Ltd | ショートアーク型放電灯 |
| JP3669292B2 (ja) * | 2001-06-14 | 2005-07-06 | ウシオ電機株式会社 | ショートアーク型放電ランプ |
| JP2003077416A (ja) * | 2001-08-30 | 2003-03-14 | Ushio Inc | ショートアーク型水銀放電ランプ |
| DE10209424A1 (de) * | 2002-03-05 | 2003-09-18 | Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh | Quecksilber-Kurzbogenlampe |
| WO2006017270A2 (en) | 2004-07-13 | 2006-02-16 | Advanced Lighting Technologies Inc. | Krypton metal halide lamps |
| JP2007095453A (ja) * | 2005-09-28 | 2007-04-12 | Hitachi Displays Ltd | カラー陰極線管の製造方法及びそれに用いる露光装置 |
| JP2009034831A (ja) * | 2007-07-31 | 2009-02-19 | Ushio Inc | 光照射器及びこの光照射器を使用したプリンタ |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5458979A (en) * | 1977-10-19 | 1979-05-12 | Toshiba Corp | Metal vapor discharge lamp |
| JPS5486979A (en) * | 1977-12-23 | 1979-07-10 | Ushio Electric Inc | Discharge lamp |
| JPS6120326A (ja) * | 1984-07-07 | 1986-01-29 | Ushio Inc | 水銀灯による半導体ウエハ−材料の露光方法 |
| JPS622443A (ja) * | 1985-06-28 | 1987-01-08 | Ushio Inc | フオトリソグラフイ |
| KR920000942B1 (ko) * | 1988-06-23 | 1992-01-31 | 도오시바 라이텍크 가부시기가이샤 | 쇼트아크 방전등 |
| JP2732453B2 (ja) * | 1989-06-05 | 1998-03-30 | ウシオ電機株式会社 | 縮小ミラープロジェクション用水銀希ガス放電灯 |
| JPH087835A (ja) * | 1994-06-21 | 1996-01-12 | Ushio Inc | 半導体露光用放電ランプ |
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| EP0714118B1 (en) * | 1994-11-25 | 2002-07-24 | Ushiodenki Kabushiki Kaisha | Metal halide lamp of the short arc type |
-
1996
- 1996-09-27 JP JP8275282A patent/JP2915362B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-07-01 TW TW086109270A patent/TW338171B/zh not_active IP Right Cessation
- 1997-09-24 DE DE69714539T patent/DE69714539T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-09-24 EP EP97116647A patent/EP0833373B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-09-26 US US08/938,749 patent/US5920152A/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-09-27 KR KR1019970049386A patent/KR100456297B1/ko not_active IP Right Cessation
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| US6653801B1 (en) | 1979-11-06 | 2003-11-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Mercury-free metal-halide lamp |
| WO2000016360A1 (fr) * | 1998-09-16 | 2000-03-23 | Matsushita Electric Industrial Co.,Ltd | Lampe a l'halogenure d'argent anhydre |
| JP2005519435A (ja) * | 2002-03-05 | 2005-06-30 | パテント−トロイハント−ゲゼルシヤフト フユール エレクトリツシエ グリユーラムペン ミツト ベシユレンクテル ハフツング | ショートアーク型高圧放電ランプ |
| KR100944818B1 (ko) * | 2002-03-05 | 2010-03-03 | 파텐트-트로이한트-게젤샤프트 퓌어 엘렉트리쉐 글뤼람펜 엠베하 | 쇼트 아크 고압 방전 램프 |
| JP4741190B2 (ja) * | 2002-03-05 | 2011-08-03 | パテント−トロイハント−ゲゼルシヤフト フユール エレクトリツシエ グリユーラムペン ミツト ベシユレンクテル ハフツング | ショートアーク型高圧放電ランプ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW338171B (en) | 1998-08-11 |
| KR100456297B1 (ko) | 2004-12-30 |
| DE69714539T2 (de) | 2003-05-15 |
| EP0833373B1 (en) | 2002-08-07 |
| EP0833373A3 (en) | 1998-06-10 |
| DE69714539D1 (de) | 2002-09-12 |
| US5920152A (en) | 1999-07-06 |
| EP0833373A2 (en) | 1998-04-01 |
| JP2915362B2 (ja) | 1999-07-05 |
| KR19980025074A (ko) | 1998-07-06 |
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