JPH0721988A - 高圧放電灯およびこれを含む半導体露光装置ならびに映写装置 - Google Patents

高圧放電灯およびこれを含む半導体露光装置ならびに映写装置

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JPH0721988A
JPH0721988A JP5162682A JP16268293A JPH0721988A JP H0721988 A JPH0721988 A JP H0721988A JP 5162682 A JP5162682 A JP 5162682A JP 16268293 A JP16268293 A JP 16268293A JP H0721988 A JPH0721988 A JP H0721988A
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high pressure
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pressure discharge
sealing tube
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哲也 高橋
Yasuhiro Iwato
泰博 岩藤
Yoichiro Kogyo
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Abstract

(57)【要約】 【目的】石英ガラス製バルブの封止管部の封止構造を改
善して歩留りと信頼性とを共に高める。 【構成】封止管部2aの内周面とセパレートガラス6の
外周面との間に複数の金属箔7a,7b,7c,7dを
周方向に等ピッチで介在させる。これらの各金属箔7a
〜7dの幅をWH とし、各金属箔7a〜7d同士間の間
隔をWI としたときに、WI /WH が0.15≦WI /
WH ≦0.40を満足させる値に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はキセノンランプや超高圧
水銀ランプ等のショートアーク型で大電流用の高圧放電
灯に係り、特に、バルブの封止構造を改良した高圧放電
灯と、これを含む半導体露光装置および映写装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、高圧放電灯の中で特に電極間距
離の短いショートアーク型放電灯は、点光源に近く、且
つ単位入力が高い特長を有するので、光学系と組み合わ
せて映写装置あるいは半導体製造工程における紫外線照
射処理などの光源として広く用いられている。
【0003】従来、この種の高圧放電灯は、石英ガラス
製バルブの発光空間内に、一対の電極を対向配置して内
蔵し、これら電極を先端部に形成する各内部リード棒の
一端部を、前記バルブに一体に形成された円環状の封止
管部内に、外部リード棒の一端部と対向配置して同軸状
に内蔵して支持固定している。
【0004】また、封止管部は、その内部に石英ガラス
製の閉塞筒体である円環状のセパレートガラスを嵌入し
て、このセパレートガラスの外周面と封止管部の内周面
との間に、導電性を有するモリブデン箔等の複数の金属
箔を周方向に等ピッチで介在させ、この金属箔を介して
内部リード棒に外部リード棒を電気的に接続している。
【0005】そして、外部リード棒を通して各金属箔に
例えば50Aを超える大電流を通して加熱し、これに接
する封止管部とセパレートガラスの境界面を融着させて
気密に封着している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の高圧放電灯では、その封止管部の封止時に、
例えば金属箔同士の間隔が小さ過ぎるために、周方向で
隣り合う金属箔同士間で電流がリークして金属箔同士が
融着して信頼性を低下させ、あるいは不良品に至るとい
う課題がある。
【0007】また、金属箔同士の間隔が大き過ぎるため
に、封止管部とセパレートガラスの境界面の封着に必要
な溶融温度まで昇温せず、気密封着不足が発生する。こ
のために、気密リークが発生する上に、部分的な不溶着
によりクラックが発生して、やはり信頼性の低下を招
き、あるいは不良品に至るという課題がある。
【0008】そこで本発明はこのような事情を考慮して
なされたもので、その目的は、導電箔同士の間隔等を所
定値に規制することにより、歩留りと信頼性とを共に高
めることができる高圧放電灯と、これを含む半導体露光
装置ならびに映写装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために次のように構成される。
【0010】本願の請求項1に記載の発明(以下、第1
の発明という)は、発光空間を形成する石英ガラス製バ
ルブの両端部に、封止管部を一体に連成し、この封止管
部内に、内部リード棒と外部リード棒の各一端部を挿入
せしめて支持すると共に、石英ガラス製の閉塞筒体を嵌
入し、この閉塞筒体と前記封止管部との間に、その周方
向等分位置にて複数の導電箔を介在し、これら導電箔を
介して前記内部リード棒に前記外部リード棒を電気的に
接続する高圧放電灯において、前記各導電箔の幅をWH
とし、導電箔同士の間隔をWI としたときに、WI /W
H が0.15≦WH ≦0.40を満足させる値に設定さ
れることを特徴とする。
【0011】また、本願の請求項2に記載の発明(以
下、第2の発明という)は、閉塞筒体の直径が25mm以
下であることを特徴とする。
【0012】さらに、本願の請求項3に記載の発明(以
下、第3の発明という)は、請求項1または2記載の高
圧放電灯のバルブ内にキセノンを封入してなることを特
徴とする。
【0013】さらにまた、本願の請求項4に記載の発明
(以下、第4の発明という)は、映写装置本体と、請求
項3記載のキセノンランプとを有することを特徴とす
る。
【0014】また、本願の請求項5に記載の発明(以
下、第5の発明という)は、請求項1または2記載の高
圧放電灯のバルブ内に水銀を超高圧で封入してなること
を特徴とする。
【0015】さらに、本願の請求項6に記載の発明(以
下、第6の発明という)は、半導体露光装置本体と、請
求項5記載の超高圧水銀灯とを有することを特徴とす
る。
【0016】
【作用】
〈第1の発明〉複数の導電箔の幅をWH とし、導電箔同
士の間隔をWI としたときに、WI/WH が0.15≦
WI /WH ≦0.40を満足させる値に設定している。
【0017】このために、導電箔同士の間隔が適正に設
定されるので、導電箔同士の間隔が小さ過ぎる場合に発
生するリーク電流による導電箔同士の溶着を未然に防止
できる上に、導電箔同士の間隔が大き過ぎる場合に発生
する気密リークや部分的不溶着によるクラックの発生を
未然に防止して歩留りと信頼性を共に高めることができ
る。
【0018】〈第2の発明〉第1の発明に係る閉塞筒体
の直径が25mm以下であるので、閉塞筒体の大径化に伴
なう気密封着不足による気密リークと部分的な不溶着に
よるクラックの発生を未然に防止することができる。
【0019】〈第3,4の発明〉キセノンランプは、高
い歩留りと高信頼性の高圧放電灯より成るので、このキ
セノンランプおよびこのランプを有する映写装置の歩留
りと信頼性とを共に高めることができる。
【0020】〈第5,6の発明〉超高圧水銀ランプは、
高い歩留りと高信頼性の高圧放電灯より成るので、この
超高圧水銀ランプと、このランプを有する半導体露光装
置は歩留りと信頼性とを共に向上させることができる。
【0021】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。
【0022】図1は本発明に係る高圧放電灯の一実施例
の要部縦断面図、図2は図1のII−II線断面図であり、
これらの図において、高圧放電灯1は、例えば両口金型
でショートアーク型等に構成されており、発光空間を形
成する石英ガラス製のバルブ2内に、陽極等の一方の電
極3と、図示しない陰極等の他方の電極とを対向配置し
て内蔵すると共に、適量の希ガスと発光物質とを適圧で
封入している。
【0023】また、バルブ2は、その軸方向両端部に、
円環状の封止管部2aをそれぞれ一体に連成しており、
この封止管部2aの内端部を若干縮径してネック部2b
を形成している。
【0024】このネック部2b内には、内部リード棒4
の一端部を挿入せしめ、その挿入部の一部外周に保持管
5を密に嵌入してネック部2b内で固定している。内部
リード棒4の先端部には陽極等の電極3を形成してい
る。
【0025】また、封止管部2aは、その外側開口端か
ら石英ガラス製の閉塞筒体である円筒状のセパレートガ
ラス6を嵌入し、このセパレートガラス6の外周面と、
封止管部2aの内周面との環状微少間隙には、図2にも
示すようにモリブデン箔等の導電性を有する複数の金属
箔7a,7b,7c,7dを、周方向に等ピッチで介在
させている。
【0026】さらに、セパレートガラス6内には、円環
状の内筒8を密に嵌入しており、この内筒8内には、さ
らに外部リード棒9の先端部を密に嵌入し、この外部リ
ード棒9のフランジ部9aにより封止管部2aの外側開
口を密閉している。
【0027】外部リード棒9の外端部外周には図示しな
い口金が被着され、所要の電力が給電されるようになっ
ている。この外部リード棒9は複数の金属箔7a〜7d
を介して内部リード棒4に電気的に接続されており、封
止管部2aの内周面とセパレートガラス6の外周面との
境界面を熱封着する封止工程時には、外部リード棒9を
通して各金属箔7a〜7dに例えば50Aを超える大き
なランプ電流が通電される。
【0028】そして、各金属箔7a〜7d同士の周方向
の間隔をWI に、各金属箔7a〜7dの幅をWH とした
ときに、次式を満足させる値に設定されている。
【0029】
【数1】0.15≦WI /WH ≦0.40 つまり、図3のWI /WH と寿命不良率の関係のグラフ
に示すように、WI /WH が0.15未満であると、周
方向で隣り合う金属箔7a〜7d同士の間隙が小さ過ぎ
るので、外部リード棒9から熱封着のために大電流が通
電されると、隣り合う金属箔7a〜7d同士間で電流が
リークして、隣り合う金属箔7a〜7d同士が溶着する
一方、気密リークが発生する。
【0030】すなわち、各金属箔7a〜7dは熱的に電
極3に接続されており、この封止工程時には、電極3が
加熱されないので、各金属箔7a〜7dに近い封止管部
2aとセパレートガラス6との境界面への加熱が各金属
箔7a〜7dを介して電極3から放熱されてしまうの
で、その境界面の封着に必要な溶融温度まで昇温せず、
不溶着部が発生し、気密リークが発生する。
【0031】一方、WI /WH が0.40を超えると、
周方向で隣り合う金属箔7a〜7d同士の間隔が大き過
ぎるので、石英ガラス容積が増大して、封着に必要な溶
融温度まで昇温せず、封止管部2aとセパレートガラス
6との境界面で部分的な不溶着部が発生する。このため
に、気密リークが発生する上に、部分的な不溶着により
クラックが発生する。
【0032】したがって本実施例によれば、WI /WH
を0.15〜0.40に設定しているので、隣り合う金
属箔7a〜7d同士の電流リークによる溶着を防止し得
ると共に、封止管部2aとセパレートガラス6との境界
面を周方向全長に亘って溶融して封着することができ
る。このために、気密リークを防止することができ、歩
留りと信頼性を共に高めることができる。
【0033】また、前記セパレートガラス6の直径Dを
25mm以下に設定してもよく、これによれば石英ガラス
容積の増大を抑制することができるので、この石英ガラ
ス容積の増大による不溶着を未然に防止することができ
る。
【0034】そして、このように構成された高圧放電灯
1を、そのガラスバルブ2内に、適量の水銀を超高圧
(数十気圧)で封入する等により超高圧水銀ランプに構
成してもよく、図4にはこの超高圧水銀ランプ10を半
導体露光装置Aに適用した場合の一例を示す。この半導
体露光装置Aは、超高圧水銀ランプ10から照射された
光を、楕円ミラー11および反射ミラー12によりそれ
ぞれ反射して集光レンズ13で集光した後、反射ミラー
14、コンデンサレンズ15を経てフォトレジスト16
を通過し、さらに縮小投影レンズ17を通ってウエハ1
8上に露光する。
【0035】また、前記高圧放電灯1を、そのバルブ2
内に、適量のキセノンガス等を適圧で封入すること等に
よりキセノンランプに構成してもよく、図5には、この
キセノンランプ20を、映写装置Bに適用した場合の一
例を示す。この映写装置Bは、キセノンランプ20から
照射された光を、楕円ミラー21により反射させてレン
ズ22a,22bに集光し、このレンズ22a,22b
では集光された光を平行光としてフイルム23に透過さ
せた後、拡大レンズ24を通して拡大し、スクリーン2
5上にフイルム23の画像を投影する。
【0036】したがって、上記第1,2実施例の超高圧
水銀ランプ10を半導体露光装置Aに、キセノンランプ
20を映写装置Bにそれぞれ適用することにより、この
半導体露光装置Aと映写装置Bの歩留りと信頼性とを共
に高めることができる。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、本願第1の発明
は、複数の導電箔の幅をWH とし、これら導電箔同士の
間隔をWI としたときに、WI /WH が0.15≦WI
/WH ≦0.40を満足する値に設定しているので、隣
り合う導電箔同士の融着を防止し得る上に、封止管部と
閉塞筒体との境界面を確実に封着して歩留りと信頼性と
を共に高めることができる。
【0038】また、本願第2の発明は、閉塞筒体の直径
を25mm以下に設定しているので、閉塞筒体の大径化に
伴う気密封着不足による気密リークと、部分的な不溶着
によるクラックの発生を未然に防止することができる。
【0039】さらに、本願第3,第4の発明は、高い歩
留りと高信頼性の高圧放電灯によりキセノンランプを構
成するので、このキセノンランプと、このキセノンラン
プを有する映写装置の歩留りと信頼性とを共に高めるこ
とができる。
【0040】さらにまた、本願第5,第6の発明は、高
い歩留りと高信頼性の高圧放電灯により超高圧水銀灯に
構成するので、この超高圧水銀灯と、このランプを有す
る半導体露光装置の歩留りと信頼性とを共に高めること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る高圧放電灯の一実施例の要部縦断
面図。
【図2】図1のII−II線断面図。
【図3】WI /WH とランプ寿命不良率の関係を示すグ
ラフ。
【図4】本発明に係る高圧放電灯の他の実施例である超
高圧水銀ランプを有する半導体露光装置の構成図。
【図5】本発明に係る高圧放電灯の他の実施例のキセノ
ンランプを有する映写装置の構成図。
【符号の説明】
1 高圧放電灯 2 石英ガラス製のバルブ 2a 封止管部 2b ネック部 3 電極 4 内部リード棒 5 保持管 6 セパレートガラス 7a,7b,7c,7d 金属箔 8 内筒 9 外部リード棒 10 超高圧水銀ランプ 20 キセノンランプ
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01J 61/86 7135−5E

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発光空間を形成する石英ガラス製バルブ
    の両端部に、封止管部を一体に連成し、この封止管部内
    に、内部リード棒と外部リード棒の各一端部を挿入せし
    めて支持すると共に、石英ガラス製の閉塞筒体を嵌入
    し、この閉塞筒体と前記封止管部との間に、その周方向
    等分位置にて複数の導電箔を介在し、これら導電箔を介
    して前記内部リード棒に前記外部リード棒を電気的に接
    続する高圧放電灯において、前記各導電箔の幅をWH と
    し、導電箔同士の間隔をWI としたときに、WI /WH
    が0.15≦WH ≦0.40を満足させる値に設定され
    ることを特徴とする高圧放電灯。
  2. 【請求項2】 閉塞筒体の直径が25mm以下であること
    を特徴とする請求項1記載の高圧放電灯。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の高圧放電灯のバ
    ルブ内にキセノンを封入してなることを特徴とするキセ
    ノンランプ。
  4. 【請求項4】 映写装置本体と、請求項3記載のキセノ
    ンランプとを有することを特徴とする請求項3記載の映
    写装置。
  5. 【請求項5】 請求項1または2記載の高圧放電灯のバ
    ルブ内に水銀を超高圧で封入してなることを特徴とする
    超高圧水銀灯。
  6. 【請求項6】 半導体露光装置本体と、請求項5記載の
    超高圧水銀灯とを有することを特徴とする半導体露光装
    置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100389998B1 (ko) * 1995-05-16 2003-09-19 우시오덴키 가부시키가이샤 방전램프
JP2006054064A (ja) * 2004-08-10 2006-02-23 Ushio Inc ショートアークランプ
JP2009543309A (ja) * 2006-07-13 2009-12-03 オスラム ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 高圧放電ランプ
CN110473766A (zh) * 2018-05-10 2019-11-19 株式会社Orc制作所 放电灯及放电灯的制造方法

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