(57)【要約】【課題】ショートアーク型放電ランプにおいて、照度変動を十分に抑える。【解決手段】陰極２０、陽極３０を発光管１２内に対向配置させ、発光管１２内に水銀、Ａｒなどの希ガスを封入したショートアーク型放電ランプにおいて、以下の式を満たす分光分布特性を備える。ただし、３３４ｎｍの輝線スペクトルの強度をＨ３３４、５４６ｎｍの輝線スペクトルの強度をＨ５４６とする水銀量をＭとする。        Ｈ３３４／Ｈ５４６≧０．３５  （Ｍ≧１５） 【選択図】図１
2010218896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも水銀と希ガスが封入される放電容器と、
前記放電容器内に対向配置される一対の電極とを備え、
前記放電容器内に封入される水銀量をＭ（ｍｇ／ｃｃ）、
３３４ｎｍの輝線スペクトルの強度をＨ３３４、
５４６ｎｍの輝線スペクトルの強度をＨ５４６とするとき、以下の式
Ｈ３３４／Ｈ５４６≧０．３５  （Ｍ≧１５）
を満たす分光分布特性を有することを特徴とするショートアーク型放電ランプ。
【請求項２】
少なくとも水銀と希ガスが封入される放電容器と、
前記放電容器内に対向配置される一対の電極とを備え、
前記放電容器内に封入される水銀量をＭ（ｍｇ／ｃｃ）、
３５０ｎｍのスペクトル強度をＨ３５０、
５００ｎｍのスペクトル強度をＨ５００とするとき、以下の式
Ｈ３５０／Ｈ５００≧１．７５  （Ｍ＞０）
を満たす分光分布特性を有することを特徴とするショートアーク型放電ランプ。
【請求項３】
少なくとも水銀と希ガスが封入される放電容器と、
前記放電容器内に対向配置される一対の電極とを備え、
前記放電容器内に封入される水銀量をＭ（ｍｇ／ｃｃ）、
３６５ｎｍの輝線スペクトルの強度Ｈ３６５を基準としたときの３００ｎｍ〜３５０ｎｍの光の相対的積算強度をＳ１とするとき、以下の式
Ｓ１≧８００  （Ｍ≧１５）
を満たす分光分布特性を有することを特徴とするショートアーク型放電ランプ。
【請求項４】
少なくとも水銀と希ガスが封入される放電容器と、
前記放電容器内に対向配置される一対の電極とを備え、
前記放電容器内に封入される水銀量をＭ（ｍｇ／ｃｃ）、
３６５ｎｍの輝線スペクトルの強度Ｈ３６５を基準としたときの３００ｎｍ〜３５０ｎｍの光の相対的積算強度をＳ１、
５４６ｎｍの輝線スペクトルの強度をＨ５４６とするとき、以下の式
Ｓ１／Ｈ５４６≧８．００  （Ｍ≧２０）
を満たす分光分布特性を有することを特徴とするショートアーク型放電ランプ。
【請求項５】
以下の式を満たす分光分布特性を有することを特徴とする請求項１に記載のショートアーク型放電ランプ。
Ｈ３３４／Ｈ５４６≧０．３９  （Ｍ≧２０）
【請求項６】
以下の式を満たす分光分布特性を有することを特徴とする請求項２に記載のショートアーク型放電ランプ。
Ｈ３５０／Ｈ５００≧２．５０  （Ｍ≧２０）
【請求項７】
以下の式を満たす分光分布特性を有することを特徴とする請求項３に記載のショートアーク型放電ランプ。
Ｓ１≧８８０  （Ｍ≧２０）
【請求項８】
以下の式を満たす分光分布特性を有することを特徴とする請求項４に記載のショートアーク型放電ランプ。
Ｓ１／Ｈ５４６≧９．００  （Ｍ＞０）
【請求項９】
波長６１０ｎｍ、６７０ｎｍ、３６５ｎｍの輝線スペクトルの強度をそれぞれＡ６１０、Ａ６７０、Ａ３６５としたとき、以下の式
Ａ６１０／Ａ３６５≦０．１    かつ、Ａ６７０／Ａ３６５≦０．２
を満たすことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のショートアーク型放電ランプ。
【請求項１０】
波長６１０ｎｍ、６７０ｎｍ、６９１ｎｍの輝線スペクトルの強度をそれぞれＡ６１０、Ａ６７０、Ａ６９０としたとき、以下の式
Ａ６１０／Ａ６９１≦１    かつ、Ａ６７０／Ａ６９１≦２
を満たすことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のショートアーク型放電ランプ。
【請求項１１】
少なくとも水銀と希ガスが封入される放電容器と、前記放電容器内に対向配置される一対の電極とを備えたショートアーク型放電ランプの製造方法であって、
前記放電容器に封入される水銀量をＭ（ｍｇ／ｃｃ）、
３３４ｎｍの輝線スペクトルの強度をＨ３３４、
３５０ｎｍのスペクトル強度をＨ３５０、
５００ｎｍのスペクトル強度をＨ５００、
５４６ｎｍの輝線スペクトルの強度をＨ５４６、
３６５ｎｍの輝線スペクトルの強度Ｈ３６５を基準としたときの３００ｎｍ〜３５０ｎｍの光の相対的積算強度をＳ１とするとき、
Ｈ３３４／Ｈ５４６≧０．３５  （Ｍ≧１５）
Ｈ３５０／Ｈ５００≧１．７５  （Ｍ＞０）
Ｓ１≧８００      （Ｍ≧１５）
Ｓ１／Ｈ５４６≧８．００    （Ｍ≧２０）
のうち少なくともいずれか一つの条件を満たす分光分布特性を備えているか、あるいはそのような分光分布特性から導かれる照度変動率の特性を備えているかを判断し、該分光分布特性、あるいは照度変動率の特性を備えているランプに対し最終工程を施すことを特徴とするショートアーク型放電ランプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置などに光源として利用されるショートアーク型放電ランプに関し、特に、ゆらぎ（照度変動）を抑制する放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ショートアーク型放電ランプでは、陽極、陰極が発光管内に近接した状態で保持され、電圧を印加することによってアーク放電が電極間で発生し、紫外光など特定波長の光が放射される。ショートアーク型放電ランプは電極間距離が短いため、点光源とみなすことができ、放射輝度の高い光が得られる。
【０００３】
ランプ点灯中、アーク放電が不安定になって、アークの輝点移動、あるいは発光長の変化が生じると、点光源として光が放射されず、照度低下、照度変動が生じる。露光装置などでは、露光面全体で照度を均一に維持する必要があり、照度変動をできる限り抑制しなければならない。
【０００４】
照度変動を抑制するランプとしては、電極構造を改善した放電ランプが知られており、例えば、電極先端部を発光管の最大径部分を含む平面上、もしくはその上に配置させることによって照度変動を抑制する（特許文献１参照）。あるいは、陰極胴部の一部をテーパー状に形成し、テーパー部分に突起部を設けることによってアーク輝点の収縮、移動を抑える（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２６９９９０号公報
【特許文献２】特開２００３−１３２８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ランプの電極構造を改善しても、発光管内の不純物に起因すると推測される照度変動を解消することは難しい。ランプ製造時に発光管内の不純物の組成を確認することは困難であり、また、発光管内の不純物と照度変動との相関関係を見出すことができず、照度変動を極力抑えた放電ランプを実現することが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のショートアーク型放電ランプは、電極構造に依らず照度変動を防ぎ、揺らぎのない光を放射可能な放電ランプであり、少なくとも水銀と希ガスが封入される放電容器と、放電容器内に対向配置される一対の電極とを備える。例えば、石英ガラスなどで成形される発光管の両側に封止管が一体的に形成され、陽極、陰極を支持する電極支持棒を含むマウント部品が封止管内で封止される。また、発光管内にはＡｒなどの希ガスが封入される。
【０００８】
本発明のショートアーク型放電ランプは、少なくとも水銀と希ガスが封入される放電容器と、放電容器内に対向配置される一対の電極とを備え、以下の式を満たす分光分布特性を有することを特徴とする。
Ｈ３３４／Ｈ５４６≧０．３５  （Ｍ≧１５）          ・・・・（１）
ただし、放電容器内に封入される水銀量をＭ（ｍｇ／ｃｃ）、３３４ｎｍの輝線スペクトルの強度をＨ３３４、５４６ｎｍの輝線スペクトルの強度をＨ５４６とする。
【０００９】
本発明では、水銀を封入させた放電ランプでは、放射する光の分光分布特性（スペクトル特性）が照度変動と相関関係にあることを新たな知見として見出し、特に、３００ｎｍ〜３５０ｎｍ付近の帯域におけるスペクトル分布が照度変動に影響を与えていることを突き止め、その帯域でのスペクトル強度が従来の放電ランプと比べて全体的、平均的に大きい放電ランプを実現している。すなわち、３００ｎｍ〜３５０ｎｍ付近における各波長のスペクトルが、従来放電ランプに比べて満遍なく全体的に渡って比較的大きな強度をもつ。
【００１０】
本発明のスペクトル特性を定量的に表す一つのスペクトル条件式が（１）式である。水銀を利用する放電ランプでは、輝線スペクトルＨ３３４が波長３００ｎｍ〜３５０ｎｍの帯域で最も光強度が強い。一方、それ以外の帯域、例えば５００〜６００ｎｍの波長領域では、従来の放電ランプと比べてスペクトル強度はほとんど変わらない。特に、輝線スペクトルＨ５４６の光強度はほとんど変化がない。そのため、輝線スペクトルＨ３３４と輝線スペクトルＨ５４６との比によって本発明のスペクトル特性を表現することができる。
【００１１】
本発明では、露光装置等で使用される３５０ｎｍ以上のスペクトル（ｇ線４３６ｎｍ、ｉ線３６５ｎｍ）ではなく、今まで考慮されていなかった３００〜３５０ｎｍ付近のスペクトル分布特性に特徴を持たせている。上記（１）式によって特徴づけられる分光分布特性をもつことにより、照度変動を十分抑えたショートアーク型放電ランプが実現される。
【００１２】
スペクトル比Ｈ３３４／Ｈ５４６が（１）式を満たす限り照度変動を抑えることが可能であり、スペクトル比Ｈ３３４／Ｈ５４６がおよそ０．３５以上（例えば０．４０）であれば照度変動を抑えることが可能である。液晶露光装置に光源として使用される放電ランプでは、水銀量Ｍが２０〜５０（ｍｇ／ｃｃ）の範囲に設定されることが多い。この場合、スペクトル比Ｈ３３４／Ｈ５４６が０．３９、さらには水銀量Ｍが３０（ｍｇ／ｃｃ）以上では０．４２以上になるスペクトル特性をもつ放電ランプは、効果的に照度変動を抑えることができる。
【００１３】
一方、本発明のスペクトル特性を定量的に表す他のスペクトル条件式として、以下の式が導かれる。
Ｈ３５０／Ｈ５００≧１．７５  （Ｍ＞０）          ・・・・（２）
ただし、３５０ｎｍのスペクトル強度をＨ３５０、５００ｎｍのスペクトル強度をＨ５００とする。
【００１４】
スペクトルＨ３５０は、波長３００〜３５０ｎｍの範囲でスペクトル強度が相対的に小さい。一方は、スペクトルＨ５００は、波長４００〜６００ｎｍの範囲でスペクトル強度が相対的小さく、従来のランプと大きな光強度の変化はない。したがって、スペクトルＨ３５０とスペクトルＨ５００との比、すなわちスペクトルＨ５００を基準としたスペクトルＨ３５０の光強度が（２）式を満たすとき、波長３００〜３５０ｎｍの範囲でスペクトル強度が全体的に大きくなる。
【００１５】
スペクトル比Ｈ３５０／Ｈ５００が（２）式を満たす限り照度変動を抑えることが可能であり、スペクトル比Ｈ３５０／Ｈ５００がおよそ１．７５以上（例えば２．０）であれば照度変動を抑えることが可能である。特に、水銀量Ｍが２０（ｍｇ／ｃｃ）以上の場合にはスペクトル比Ｈ３５０／Ｈ５００が２．５、さらには水銀量Ｍが３０（ｍｇ／ｃｃ）以上では２．９０以上になるスペクトル特性をもつ放電ランプは、効果的に照度変動を抑えることができる。
【００１６】
さらに、本発明のスペクトル特性を定量的に表す他のスペクトル条件式として、以下の式が導かれる。
Ｓ１≧８００  （Ｍ≧１５）                   ・・・・（３）
ただし、３００ｎｍ〜３５０ｎｍの光の相対的積算強度をＳ１とする。相対的積算強度Ｓ１は、３６５ｎｍの輝線スペクトル強度Ｈ３６５を基準として、３００ｎｍ〜３５０ｎｍの間で相対的スペクトル強度を１ｎｍ毎に積算した値を示す。
【００１７】
本発明では、３００ｎｍ〜３５０ｎｍ付近のスペクトル強度は全体的に大きいため、その積算値Ｓ１は従来ランプでは得ることの出来ない大きな値となる。特に、水銀量Ｍが２０（ｍｇ／ｃｃ）以上の場合、積算値Ｓ１／Ｈ３６５が８８０、さらには水銀量Ｍが３０（ｍｇ／ｃｃ）以上では９５０以上になるスペクトル特性を持つ放電ランプは、効果的に照度変動を抑えることができる。
【００１８】
そしてさらに、本発明のスペクトル特性を定量的に表す他のスペクトル条件式として、以下の式が導かれる。
Ｓ１／Ｈ５４６≧８．００  （Ｍ≧２０）         ・・・・（４）
ただし、３００ｎｍ〜３５０ｎｍの光の相対的積算強度をＳ１、５４６ｎｍの輝線スペクトルの強度をＨ５４６とする。
【００１９】
輝線スペクトルＨ５４６の光強度は従来ランプと比べてほとんど変化がないため、その値Ｓ１／Ｈ５４６は、従来ランプでは得ることのできない大きな値となる。特に、Ｓ１／Ｈ５４６が９．０以上になるスペクトル特性を持つ放電ランプは、効果的に照度変動を抑えることができる。あるいは、水銀量Ｍが３０ｍｇ／ｃｃ以上であれば、７．０以上で照度変動を抑えることが可能となる。
【００２０】
本発明の他の局面におけるショートアーク型放電ランプは、波長６１０ｎｍ、６７０ｎｍ、３６５ｎｍの輝線スペクトルの強度をそれぞれＡ６１０、Ａ６７０、Ａ３６５としたとき、以下の式を満たすことを特徴とする。
Ａ６１０／Ａ３６５≦０．１    かつ、Ａ６７０／Ａ３６５≦０．２                                                                          ・・・・（５）
【００２１】
リチウム（Ｌｉ）などのアルカリ金属が放電容器内に不純物として多く含まれている場合、６００ｎｍ以上の分光分布特性にその影響が現れる。リチウムはイオン半径が小さいため、網目構造の石英ガラスの放電容器から抜け出すため、徐々にリチウムの残留量が減っていく。その結果、ランプの分光分布特性が安定せず、照度変動をもたらしていることを見出した。本発明では、（５）式の条件を満たすため、アルカリ金属などに起因する照度変動が生じない。
【００２２】
あるいは、放電容器内の温度上昇などに伴う圧力変化の影響を少なくするため、波長６９１ｎｍを基準とする場合、ショートアーク型放電ランプは、波長６１０ｎｍ、６７０ｎｍ、６９１ｎｍの輝線スペクトルの強度をそれぞれＡ６１０、Ａ６７０、Ａ６９１としたとき、以下の式を満たす分光分布特性を有することを特徴とする。
Ａ６１０／Ａ６９１≦１    かつ、Ａ６７０／Ａ６９１≦２  ・・・・（６）
【００２３】
本発明のショートアーク型放電ランプの製造方法は、グローブボックス内に収容されている洗浄済みのバルブ内に、洗浄済みの電極を含むマウント部品を挿入し、グローブボックスに付属した真空炉で加熱処理する。そして、グローブボックスに付属した排気台で真空引きしながら希ガスおよび水銀をバルブ内に封入する。グローブボックスから取り出したバルブに対し、アニール処理を施すことを特徴とする。
【００２４】
上記製造方法以外のグローブボックスを使用しない製造方法としては、例えば、バルブに電極を含むマウント部品を挿入し、バルブの溶着によってマウント部品を封止した後、アニール処理する。そして、排気台で所定時間の真空引き（レーザーや高周波コイルなどによる加熱処理をさらに所定時間行っても良い）をし、希ガス、水銀を封入する。その後、液体窒素に浸しながらチップを切り離す。
【００２５】
本発明の他の局面におけるショートアーク型放電ランプの製造方法は、少なくとも水銀と希ガスが封入される放電容器と、放電容器内に対向配置される一対の電極とを備えたショートアーク型放電ランプの製造方法であって、以下の式のうち少なくともいずれか一つの条件を満たす分光分布特性を備えているか、あるいはそのような分光分布特性から導かれる照度変動率、ランプ印加電圧変動率の特性を備えているかを判断し、該分光分布特性、あるいは照度変動率の特性を備えているランプに対し最終工程を施すことを特徴とする。
Ｈ３３４／Ｈ５４６≧０．３５  （Ｍ≧１５）
Ｈ３５０／Ｈ５００≧１．７５  （Ｍ＞０）
Ｓ１≧８００              （Ｍ≧１５）
Ｓ１／Ｈ５４６≧８．００    （Ｍ≧２０）              ・・・・（７）
ただし、３３４ｎｍの輝線スペクトルの強度をＨ３３４、３５０ｎｍのスペクトル強度をＨ３５０、５００ｎｍのスペクトル強度をＨ５００、５４６ｎｍの輝線スペクトルの強度をＨ５４６、３００ｎｍ〜３５０ｎｍの光の相対的積算強度をＳ１とする。
【００２６】
本発明によれば、スペクトル特性を判断することによって照度一定のランプ特性を備えているかを最終工程前に知ることが可能となり、照度一定の放電ランプだけを納品させることが可能となる。すなわち、放電容器内の不純物の組成分を明らかにしなくても、照度変動を抑えたランプであることを確認して最終的にランプを製造し、出荷することができる。最終工程は、例えば寸法検査など、ランプ容器製造、ガス封入、電装品配備などを終えた後の最後に行う工程などを含む。ランプ製品の品質検査だけにも適用可能である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、ショートアーク型放電ランプにおいて、照度変動を十分に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】ショートアーク型放電ランプの概略的平面図である。
【図２】ショートアーク型放電ランプの分光分布特性を示した図である。
【図３】従来のショートアーク型放電ランプによる分光分布特性を示した図である。
【図４】３３４ｎｍの輝線スペクトルの強度Ｈ３３４と、５４６ｎｍの輝線スペクトルの強度Ｈ５４６のスペクトル比（Ｈ３３４／Ｈ５４６）を表４に基づいてプロットした図である。
【図５】３５０ｎｍの輝線スペクトルの強度Ｈ３５０と、５００ｎｍの輝線スペクトルの強度Ｈ５００のスペクトル比（Ｈ３５０／Ｈ５００）を表４に基づいてプロットした図である。
【図６】３００ｎｍ〜３５０ｎｍの相対的スペクトル強度の積算値をプロットした図である。
【図７】３００ｎｍ〜３５０ｎｍのスペクトル相対的積算強度Ｓ１と５４６ｎｍの輝線スペクトル強度Ｈ５４６との比をプロットした図である。
【図８】本ランプと従来ランプの積算強度比Ｔ１／Ｔ２、の値をプロットした図である。
【図９】本ランプと従来ランプのＨ３１３／Ｔ１の値をプロットした図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下では、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００３０】
図１は、ショートアーク型放電ランプ１０の概略的平面図である。
【００３１】
ショートアーク型放電ランプ１０は、透明な石英ガラス製の発光管１２を備え、発光管１２内には陰極２０、陽極３０が所定間隔をもって対向配置される。発光管１２の両側には、石英ガラス製の封止管１３Ａ、１３Ｂが発光管１２と連設し、一体的に形成されている。
【００３２】
封止管１３Ａ、１３Ｂの内部には、陰極２０、陽極３０を支持する導電性の電極支持棒１７Ａ、１７Ｂが配設され、それぞれ金属箔１６Ａ、１６Ｂを介して導電性のリード棒１５Ａ、１５Ｂと接続される。封止管１３Ａ、１３Ｂは、その両端が口金１９Ａ、１９Ｂによって塞がれる。また、封止管１３Ａ、１３Ｂは、内部内に設けられたガラス管２１、ガラス棒（図示せず）と溶着し、これによって発光管１２内の放電空間が封止される。
【００３３】
発光管１２内には、水銀、およびアルゴンガスなどの希ガスが封入されている。水銀量は、約５〜５０（ｍｇ／ｃｃ）の範囲で封入されている。例えば、液晶露光装置の照明ランプとしてショートアーク型放電ランプ１０が使用される場合、少なくとも２０（ｍｇ／ｃｃ）以上の水銀が発光管１２内に封入される。
【００３４】
リード棒１５Ａ、１５Ｂは外部の電源部（図示せず）に接続されており、リード棒１５Ａ、１５Ｂを介して陰極２０、陽極３０に電力が供給される。陰極２０、陽極３０の間に電圧が印加されると電極間でアーク放電が発生し、光が発光管１２の外へ照明光として放射される。
【００３５】
図２は、ショートアーク型放電ランプ１０の分光分布特性を示した図である。ここでは封入される水銀量が３０ｍｇ／ｃｃであり、電力１０ｋＷで点灯したときのスペクトル分布を表す。スペクトルの測定には、スリット幅がおよそ０．１ｍｍ以下（ここでは、０．５ｍｍ）で各受光素子の波長幅が１ｎｍ前後（ここでは１．２ｎｍ）の照度計が用いられている。また、３６５ｎｍのスペクトルを基準（＝１００）とした相対的強度（照度）を表している。
【００３６】
一方、図３は、従来のショートアーク型放電ランプによる分光分布特性を示した図である。従来のショートアーク型放電ランプの水銀量、発光管内部の気圧等発光条件は同じである。
【００３７】
図２、図３に示すスペクトル分布には、水銀の輝線スペクトルが幾つか存在し、ランプの使用環境に応じて異なる輝線スペクトルが使用される。例えば、３６５ｎｍ、４３６ｎｍの輝線スペクトルが、それぞれｉ線、ｇ線として露光装置などの照明光に利用される。
【００３８】
図２に示すスペクトル分布ＳＡは、短波長（紫外）領域のスペクトル強度が比較的大きいことを特徴としている。特に、３００ｎｍ〜３５０付近の帯域でスペクトル強度が全体的に大きく、３１３ｎｍの輝線スペクトルＨ３１３と３６５ｎｍの輝線スペクトルの間の波長領域Ｂにおいて顕著に表れている。
【００３９】
図３に示すスペクトル分布ＳＢは、３００ｎｍ〜３５０ｎｍ付近におけるスペクトル強度であるが、図２と比べるとスペクトル強度が全体的に小さい。特に、波長領域Ｂのスペクトル強度が図２のスペクトル強度と比べて大きく相違する。
【００４０】
この３００ｎｍ〜３５０ｎｍ付近のスペクトル強度の相対的大きさは、水銀の封入量の調整、電力増加とは関係なく、３００ｎｍ〜３５０ｎｍ付近の光に影響を与える不純物が発光管１２内に残留していないこと等に起因する。本実施形態では、一般的に照明光として直接関与していない３００ｎｍ〜３５０ｎｍ付近のスペクトル強度が安定していることで、照度変動を十分抑えたランプを実現している。封入する希ガス、水銀量を変えても、図２と同様なスペクトル強度が３００ｎｍ〜３５０ｎｍ付近で生じ、３００ｎｍ〜３５０ｎｍ付近の帯域での平均的なスペクトル強度は、およそ２０以上になる。
【００４１】
すなわち、従来のショートアーク型放電ランプでは、不純物などの影響によって３００ｎｍ〜３５０ｎｍ付近のスペクトル強度が低下、不安定化し、照度変動が生じやすい。しかしながら、本実施形態のショートアーク型放電ランプの場合、３００ｎｍ〜３５０ｎｍ付近でスペクトル強度が大きく、安定しているため、照度変動が生じない。
【００４２】
また、図２のスペクトル分布ＳＡは、６１０ｎｍの輝線スペクトルＨ６１０、６７０ｎｍの輝線スペクトルＨ６７０の強度が小さいことを特徴とする。６００ｎｍ以上の波長領域では、アルカリ金属の輝線スペクトルが存在し、特に、リチウム（Ｌｉ）の原子スペクトル線、および原子共鳴スペクトルが６１０ｎｍ、６７０ｎｍであることから、６１０ｎｍ、６７０ｎｍの輝線スペクトルＨ６１０、Ｈ６７０は、発光管１２内のリチウムの残留量を表す指標となる。
【００４３】
図３のスペクトル分布特性では、輝線スペクトルＨ６１０、Ｈ６７０のスペクトル強度が、図２のスペクトル強度に比べて大きい。これは、リチウムなどのアルカリ金属の残留量が多いことを表す。そのため、アルカリ金属の中でイオン径の比較的小さなリチウムが時間経過とともに石英ガラスから発光管外へ飛び出し、照度変動が生じる。
【００４４】
ここで、図２に示すようなスペクトル分布特性を有するショートアーク型放電ランプ１０の製造方法について、以下説明する。
【００４５】
まず、ガラス管の発光管部分を加熱成形し、楕円球状の発光管両側に封止管が連設されたバルブを成形する。そして、加熱成形によって付着した不純物を取り除くため、高温、真空状態でバルブ熱処理するバルブ洗浄が行われる。なお、バルブ成形のとき、水銀、希ガスを後工程で封入するためのチップ管が形成される。
【００４６】
一方、電極に付着する不純物を除去するため、高温、真空状態で電極熱処理を施す電極洗浄が行われる。そして、電極、電極支持棒、金属箔などの金属部品およびこれらを保持するガラス管などを含むマウント部品を組み立てる。
【００４７】
次に、真空炉および排気台の付属するグローブボックスを用意し、希ガス雰囲気のグローブボックス内にバルブを収容する。そして、グローブボックス内にマウント部品を挿入し、バルブの封止管部分に封入させる。マウント部品封入後、付属の真空炉においてバルブを熱処理する。そして、付属の排気台においてバルブ内部を真空引きし、水銀および希ガスを封入する。
【００４８】
水銀、希ガスを封入後、チップ管を切り離し、マウント部品を封止管に溶着させ、マウント部品を封止管内に封止させる。そして、グローブボックスと連通する真空加熱処理装置において、残留応力除去のためアニール処理を行う。
【００４９】
マウント部品に接続コードなど電装品を装着した後、ランプから放射される光の照度変動率を照度計によって測定する。具体的には、一定時間間隔で照度を測定し、所定期間の照度変動率を算出する。照度変動率が要求条件を満たす、すなわち図２に示すようなスペクトル分布特性が現れていると確認すると、最終的にショートアーク型放電ランプとしての工程処理が行われ（品質検査など）、ショートアーク型放電ランプが完成する。
【００５０】
次に、図２に示すスペクトル特性を定量的に説明する。封入する水銀量（ｍｇ／ｃｃ）を変えたときのスペクトル強度、スペクトルの相対的積算強度等から、照度一定をもたらすスペクトル分布特性を定量的に表すことができる。
【００５１】
表１、２は、本実施形態のショートアーク型放電ランプ（以下、本ランプという）と、従来のショートアーク型放電ランプ（以下、従来ランプという）のスペクトル強度を示す。ここでは、輝線スペクトルの強度Ｈ３６５を１００とした相対強度の値を表している。
【００５２】
【表１】
2010218896.tif 000003
【００５３】
【表２】
2010218896.tif 000004
【００５４】
次に表３、４は、３００ｎｍ〜５００ｎｍの波長領域を５０ｎｍずつ４つに区分し、各区域のスペクトル相対的積算強度を示す。相対的積算強度は、３６５ｎｍの輝線スペクトル強度を基準として、３００ｎｍ〜３５０ｎｍの間で相対的スペクトル強度を１ｎｍ毎に積算した値を表す。また、相対的積算強度を比較する比率の計算では、３５０ｎｍ〜４００ｎｍのスペクトル相対的積算強度を基準（＝１）としている。
【００５５】
【表３】
2010218896.tif 000005
【００５６】
【表４】
2010218896.tif 000006
【００５７】
そして表５、６は、３００ｎｍ〜３５０ｎｍの光の相対的積算強度（Ｓ１）と５４６ｎｍの輝線スペクトルの強度との比（Ｓ１／Ｈ５４６）、３３４ｎｍの輝線スペクトルの強度（Ｈ３３４）と５４６ｎｍの輝線スペクトルの強度（Ｈ５４６）のスペクトル比（Ｈ３３４／Ｈ５４６）、３５０ｎｍのスペクトル強度（Ｈ３５０）と５００ｎｍのスペクトル強度（Ｈ５００）のスペクトル比（Ｈ３５０／Ｈ５００）、３００ｎｍ〜３５０ｎｍの光の相対的積算強度（Ｓ１）などを示す。各値は、表１〜４のスペクトル強度、相対的積算強度に基づいて得られる。
【００５８】
【表５】
2010218896.tif 000007
【００５９】
【表６】
2010218896.tif 000008
【００６０】
求められたスペクトル比、積算値等によって、本実施形態の放電ランプのスペクトル特性、すなわち３００ｎｍ〜３５０ｎｍ付近のスペクトル強度が大きいことを定量的に表すことが可能であり、従来の放電ランプと比較しながらそのスペクトル特性の違いについて以下説明する。
【００６１】
図４は、３３４ｎｍの輝線スペクトルの強度Ｈ３３４と、５４６ｎｍの輝線スペクトルの強度Ｈ５４６のスペクトル比（Ｈ３３４／Ｈ５４６）を表５、６に基づいてプロットした図である。
【００６２】
スペクトル強度Ｈ３３４は、３００ｎｍ〜３５０ｎｍ付近の帯域に含まれる３３４ｎｍの輝線スペクトルの強度であり（図２参照）、輝線スペクトルの強度Ｈ３３４が大きいと、その周囲のスペクトル強度もそれに伴って全体的に大きくなる傾向がある。
【００６３】
一方、３００ｎｍ〜３５０ｎｍの帯域から外れた５４６ｎｍの輝線スペクトルの強度Ｈ５４６は、従来ランプと本実施形態の放電ランプとの間で大きな差は比較的生じない。したがって、スペクトル比Ｈ３３４／Ｈ５４６は、３３４ｎｍの輝線スペクトルを含む３００ｎｍ〜３５０ｎｍ付近の全体的なスペクトル強度の程度を示すパラメータとなる。
【００６４】
図４に示すように、従来ランプのスペクトル比Ｈ３３４／Ｈ５４６は、水銀量Ｍを変えても０．３５を超えることがない。一方、本実施形態のスペクトル比Ｈ３３４／Ｈ５４６は、水銀量１６ｍｇ／ｃｃ以上で０．３５を超えている。よって、スペクトル比Ｈ３３４／Ｈ５４６が以下の式を満たすとき、図２に示すようなスペクトル分布特性を備えた放電ランプが得られるものとみなせる。
Ｈ３３４／Ｈ５４６≧０．３５  （Ｍ≧１５）          ・・・・（８）
ただし、放電容器内に封入される水銀量をＭ（ｍｇ／ｃｃ）とする。スペクトル比Ｈ３３４／Ｈ５４６が０．３５以上（例えば０．３７、０．３８）であれば、図２に示すスペクトル分布特性が備わっているものとみなせる。特に、水銀量Ｍが３０ｍｇ／ｃｃ以上では、スペクトル比Ｈ３３４／Ｈ５４６が０．４２以上になり、計測条件の微小差異等を考慮すれば、水銀量Ｍが２０ｍｇ／ｃｃ以上では、スペクトル比Ｈ３３４／Ｈ５４６が０．３９以上で図２に示すスペクトル分布特性が得られる。
【００６５】
図５は、３５０ｎｍの輝線スペクトルの強度Ｈ３５０と、５００ｎｍの輝線スペクトルの強度Ｈ５００のスペクトル比（Ｈ３５０／Ｈ５００）を表５、６に基づいてプロットした図である。
【００６６】
波長３５０ｎｍ、５００ｎｍの光は輝線スペクトルではなく、そのスペクトル強度Ｈ３５０、Ｈ５００は相対的に最も低いスペクトル値に近い（図２参照）。スペクトル強度Ｈ３５０が大きくなると、波長３００ｎｍ〜３５０ｎｍ付近のスペクトル強度は全体的に大きくなる傾向にある。一方、スペクトル強度Ｈ５００は、従来ランプと本実施形態の放電ランプとの間で大きな差は比較的生じない。
【００６７】
したがって、スペクトルＨ３５０とスペクトルＨ５００との比（Ｈ３５０／Ｈ５００）が以下の式を満たすとき、図２に示すようなスペクトル分布特性を備えた放電ランプが得られるものとみなせる。
Ｈ３５０／Ｈ５００≧１．７５  （Ｍ＞０）          ・・・・（９）
スペクトル比Ｈ３５０／Ｈ５００が１．７５以上（例えば１．８０、１．９０）であれば、図２に示すスペクトル分布特性が備わっているものとみなせる。特に、水銀量Ｍが２０ｍｇ／ｃｃ以上では、スペクトル比Ｈ３５０／Ｈ５００が２．５０、さらには水銀量Ｍが３０ｍｇ／ｃｃ以上では、スペクトル比Ｈ３５０／Ｈ５００が２．９０以上で図２に示すスペクトル分布特性が備えられる。
【００６８】
図６は、３００ｎｍ〜３５０ｎｍの相対的強度積算値Ｓ１をプロットした図である。
【００６９】
図６に示すように、従来ランプでは、相対的積算強度Ｓ１は８００を超えることはない。一方、水銀量Ｍが１５ｍｇ／ｃｃ以上の場合、本ランプの相対的積算強度は８００以上になっている。したがって、以下の式を満たすとき、図２に示すようなスペクトル分布特性を備えた放電ランプが得られるものとみなせる。
Ｓ１≧８００  （Ｍ≧１５）                      ・・・・（１０）
相対的積算強度Ｓ１が８００以上（例えば８３０、８６０）であれば、図２に示すスペクトル分布特性が備わっているものとみなせる。特に、水銀量Ｍが２０ｍｇ／ｃｃ以上の場合、相対的積算強度Ｓ１は９５０以上になる。
【００７０】
図７は、３００ｎｍ〜３５０ｎｍのスペクトル相対的積算強度Ｓ１と５４６ｎｍの輝線スペクトル強度Ｈ５４６との比（以下では、スペクトル比積算強度という）をプロットした図である。
【００７１】
図７に示すように、水銀量Ｍが２０ｍｇ／ｃｃ以上の場合、従来ランプでは、スペクトル比積算強度Ｓ１／Ｈ５４６が８．００を超えない。一方、本ランプでは、スペクトル比積算強度Ｓ１／Ｈ５４６が８．００以上になる。
【００７２】
したがって、以下の式を満たすとき、図２に示すようなスペクトル分布特性を備えた放電ランプが得られるものみなせる。
Ｓ１／Ｈ５４６≧８．００  （Ｍ≧２０）      ・・・・（１１）
スペクトル比積算強度Ｓ１／Ｈ５４６が８．００以上（例えば、８．３０、８．５０）であれば、図２に示すスペクトル分布特性が備わっているものとみなせる。特に、従来ランプにおいてスペクトル比積算強度Ｓ１／Ｈ５４６は水銀量Ｍに関係なく９．００を超えず、９．００以上であれば図２に示すスペクトル分布特性が備わっているものとみなせる。また、水銀量Ｍが３０ｍｇ／ｃｃの場合、７．００以上において図２に示すスペクトル分布特性が得られる。
【００７３】
このように（８）〜（１１）式のいずれかを満たす場合、そのスペクトル分布特性は、図２に示すように３００ｎｍ〜３５０ｎｍ付近においてスペクトル強度が全体的に大きい特徴をもつ。
【００７４】
（８）〜（１１）式以外によっても、本実施形態のスペクトル分布特性を定量的に表現することが可能であり、以下に示すように、曲線式によって表される。ただし、水銀量Ｍは３０ｍｇ／ｃｃ以下であることを条件とする。
【００７５】
３００ｎｍ〜３５０ｎｍの光の相対的積算強度をＴ１、３５０ｎｍ〜４００ｎｍの光の相対的積算強度をＴ２としたとき、相対的積算強度Ｔ１と相対的積算強度Ｔ２の比（以下、積算強度比という）Ｔ１／Ｔ２、および輝線スペクトル強度Ｈ３１３と相対的積算強度Ｔ１との比（以下、輝線強度割合という）Ｈ３１３／Ｔ１が求められる。以下の表７に示す。
【００７６】
【表７】
2010218896.tif 000009
【００７７】
表７から明らかなように、どの水銀量においても本実施形態のショートアーク型放電ランプの積算強度比Ｔ１／Ｔ２の値は、従来ランプの積算強度比よりも大きい。一方、実施形態のショートアーク型放電ランプの輝線強度割合Ｈ３１３／Ｔ１の値は、従来ランプの輝線強度割合よりも小さい。そこで、図２の分光分布特性の特徴を表す積算強度比Ｔ１／Ｔ２および輝線強度割合Ｈ３１３／Ｔ１の条件について、次のように規定する。
【００７８】
図８は、表７に基づいて本ランプと従来ランプの積算強度比Ｔ１／Ｔ２、の値をプロットした図である。図９は、表７に基づいて本ランプと従来ランプの輝線強度割合Ｈ３１３／Ｔ１の値をプロットした図である。
【００７９】
図８から明らかなように、本ランプの積算強度比の値はＴ１／Ｔ２、は、従来ランプに比べて大きい。このことは、３００ｎｍ〜３５０ｎｍ付近の波長領域の相対的スペクトル強度が従来ランプと異なることを意味する。
【００８０】
そこで、積分強度比Ｔ１／Ｔ２の値が各水銀量に合わせて条件値以上であれば、図２と同様の分光分布特性が備わっているものと考えられる。水銀量Ｍを変数とする関数で条件値を表すため、本ランプ、従来ランプのプロットＫ１〜Ｋ３、Ｋ０１〜Ｋ０３に基づいて、曲線Ｇ１を規定する。そして、曲線Ｇ１を境界線として以下の条件式が求められる。
Ｔ１／Ｔ２≧１−６（Ｍ−５）２×１０−４              ・・・・（１２）
ただし、（１２）式の右辺は、曲線Ｇ１を近似式として水銀量Ｍの２次関数で表している。水銀量Ｍは、約５〜３０（ｍｇ／ｃｃ）の範囲で使用されることを前提としている。
【００８１】
一方、図９に示すプロットＬ１〜Ｌ３、Ｌ０１〜Ｌ０３に基づいて曲線Ｇ２を規定すると、曲線Ｇ２を境界線として以下の条件式が求められる。
Ｈ３１３／Ｔ１≦１７０（Ｍ＋３０）−２−１×１０−２  ・・・・（１３）
ただし、（１３）式の右辺は曲線Ｇ２の近似式を表す。
【００８２】
（１２）、（１３）式を満たす本ランプは、図２の分光分布特性の特徴を備えていることを意味し、この（１２）、（１３）式によって本ランプの特徴を定量的に表現することができる。
【００８３】
以上、（８）〜（１３）式によって図２に示すようなスペクトル分布特性の特徴を定量的に表すことができることを説明したが、逆に言えば、ある放電ランプが（８）〜（１３）式を満たす場合、図２に示すスペクトル分布特性、すなわち照度一定を実現する放電ランプであることを証明する。したがって、製造プロセスの最終工程前に（８）〜（１３）式を満たす分光分布特性であるか否かを判断することにより、照度変動のないランプのみを出荷させることができる。なお、封入する希ガスをＡｒの代わりにＸｅに替えても（８）〜（１３）式が満たされる。
【００８４】
ところで、図２に示す分光分布特性には、上述したように６００ｎｍ以上の波長領域において輝線スペクトルＨ６１０、Ｈ６７０のスペクトル強度が従来ランプに比べて小さい（図２、３参照）。６１０、６７０ｎｍの輝線スペクトルＨ６１０、Ｈ６７０、そして３６５ｎｍの水銀の輝線スペクトルＨ３６５の強度を以下の表８に示す。ただし、輝線スペクトルＨ３６５の強度を基準（＝１）としている。
【００８５】
【表８】
2010218896.tif 000010
【００８６】
輝線スペクトルＨ６１０、Ｈ６７０は、不純残留物であるＬｉの輝線スペクトルと考えられる。したがって、波長６１０ｎｍ、６７０ｎｍ、３６５ｎｍの輝線スペクトルの強度をそれぞれＡ６１０、Ａ６７０、Ａ３６５としたとき、本ランプは以下の条件式を満たす。
Ａ６１０／Ａ３６５≦０．１    かつ、Ａ６７０／Ａ３６５≦０．２                                        
・・・・（１４）
【００８７】
一方、以下に示す表９は、６１０、６７０ｎｍの輝線スペクトルＨ６１０、Ｈ６７０の強度を示しているが、６９１ｎｍの水銀の輝線スペクトルＨ６９１の強度を基準（＝１）としている。
【００８８】
【表９】
2010218896.tif 000011
【００８９】
波長６１０ｎｍ、６７０ｎｍ、６９１ｎｍの輝線スペクトルの強度をそれぞれＡ６１０、Ａ６７０、Ａ６９１としたとき、本ランプは以下の条件式を満たす。
Ａ６１０／Ａ６９１≦１    かつ、Ａ６７０／Ａ６９１≦２  ・・・・（１５）
輝線スペクトルＨ６９１を基準にすることにより、スペクトル強度の値は、放電ランプ内の圧力による影響から極力排除される。
【００９０】
上記（１４）、（１５）式を満たすことは、リチウムといった不純物が残留していないを意味し、図２に示す分光分布特性によって照度変動が抑えられるランプであることを表す。
【実施例１】
【００９１】
本ランプと従来ランプの照度変動率を測定し、比較検証した。本ランプの一例として、外径１２１ｍｍ、容積８５５ｃｃの発光管を備えたランプであって、重量比約０．００２％のカリウムを含むタングステン製の陽極、重量比約２％の酸化トリウムを含むタングステン製の陰極を１２ｍｍの間隔で対向配置したショートアーク型放電ランプを作製した。製造方法は上述した製造方法により行い、水銀を３０ｍｇ／ｃｃ封入し、常温時で約１９０ｋＰａとなるようにＡｒガスを封入した。
【００９２】
一方、従来ランプの製造方法は、上述した製造方法ではなく、従来製造方法によって作製している。その一例として、まず、マウント部品をバルブに挿入後、封止行程を行い、アニール工程によって残留応力による歪みを除去する。このとき、発光管内部にアルゴンなど純度の高いガスを大気圧以下で封入し、バルブ変形を防ぐ。
【００９３】
アニール処理後、排気台にバルブを装着させる。排気台では、バルブと一体的に形成されたチップ管に排気装置およびガスボンベが接続され、それぞれチップ管を通してバルブと連通させる。一方、チップ管とともに一体的に形成されたタンクに水銀を封入し、蒸発しないように貯留する。そして、発光管部およびタンク内部に対し、真空排気と希ガス封入を行い、バルブ内の気体を高純度のガスに置換する。
【００９４】
そして、バルブに対し発光管およびタンクを真空排気させ、希ガスを発光管内部に封入する。排気装置に近い部分でチップ管を切り離した後、タンク内の水銀を発光管内部へ移動させ、内部の希ガスを液化させた状態でチップ管をバルブ付近で切り離す。水銀の封入量、Ａｒガスの発光管内気圧は本ランプと同じ値に設定される。
【００９５】
１０ｋＷの一定電圧で本ランプ、従来ランプを点灯させ、３５０ｎｍ付近に感度領域が強い照度計で照度変動率を測定した。照度計は、マルチ側光システムＭＣ−３０００−２８Ｃ（大塚電子株式会社製）を用いた。この照度計の分光器は、ブレーズドホログラフィック型であって、Ｆ＝３、ｆ＝１３５ｍｍ、測定波長範囲２２０〜８００ｎｍ、自己操作型検出素子５１２ｃｈ、スリット幅０．０５ｍｍ、1つの受光素子あたりの波長幅１．２ｎｍである。ここでは、サンプリング間隔１ｍｓｅｃで検出し、２０データ毎に平均を算出して、その平均を１分間に渡って検出している。１分間の中での平均データの最大値と最小値、およびその平均値を算出し、以下の式によって求めた。ただし、Ｘが最大値、Ｙが最小値、Ｗが平均値、Ｅが照度変動率を示す。
Ｅ＝（（Ｘ−Ｙ）／Ｗ）×１００                    ・・・・（１６）
本ランプと従来ランプの照度変動率（％）を、以下の表１０に示す。
【００９６】
【表１０】
2010218896.tif 000012
【００９７】
表１０に示すように、本ランプの照度変動率はきわめて小さく、露光装置などで要求される１％を遙かに下回る。なお、水銀封入量を５ｍｇ／ｃｃ、１５ｍｇ／ｃｃに定めて同様に本ランプ、従来ランプを製造しても、表１０に示す照度変動率と同様の結果が得られ、０．５％以下を満足する。また、照度変動率を上述した算出方法以外で定義しても、同様の結果が得られる。
【００９８】
照度変動率の代わりにランプに印加される電圧の変動率を測定し、ゆらぎによる照度変動に伴って生じるランプ電圧変動率を測定してもよい。あるいは、スペクトル分布を測定する器具を用いて、上記分光分布特性を有するランプであるか確認するように構成してもよい。
【実施例２】
【００９９】
実施例１のランプと水銀量を変え、電圧変動率を従来ランプと比較した。水銀量以外の条件は実施例１と実質的に同じである。また、電圧変動率については、サンプリング間隔１ｍｓｅｃで検出し、２０データ毎に平均を算出して、その平均を１分間に渡って検出している。１分間の中での平均データの最大値と最小値、およびその平均値を算出し、以下の式によって求めた。ただし、Ｘ１が最大値、Ｙ１が最小値、Ｗ１が平均値、Ｖ１が電圧変動率を示す。
Ｖ１＝（（Ｘ１−Ｙ１）／Ｗ１）×１００            ・・・・（１７）
本ランプと従来ランプの電圧変動率（％）を、以下の表に示す。
【０１００】
【表１１】
2010218896.tif 000013
【０１０１】
表１１に示すように、水銀量Ｍを５ｍｇ／ｃｃ、４０ｍｇ／ｃｃにして点灯させた場合においても、従来ランプと比べて電圧変動率、すなわち照度変動率が小さいことが明らかである。
【符号の説明】
【０１０２】
１０  ショートアーク型放電ランプ
１２  発光管
２０  陰極
３０  陽極
ＳＡ  スペクトル分布
【図１】
2010218896.tif 000014
【図２】
2010218896.tif 000015
【図３】
2010218896.tif 000016
【図４】
2010218896.tif 000017
【図５】
2010218896.tif 000018
【図６】
2010218896.tif 000019
【図７】
2010218896.tif 000020
【図８】
2010218896.tif 000021
【図９】
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