(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
封入水銀量０．０８〜０．２５ｍｇ／ｍｍ３の高圧放電ランプを備え、ワークを露光処理する露光装置であって、
該高圧放電ランプは、前記ワークを露光しない非露光時に、露光時の定格電力に比べて低電力で交流駆動するように制御し、且つ、前記低電力時におけるランプ電流値及び点灯周波数を、前記定格電力時におけるランプ電流値及び点灯周波数に比べて小さくするように制御する制御部を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
封入水銀量０．０８〜０．２５ｍｇ／ｍｍ３の高圧放電ランプを備え、ワークを露光処理する露光装置の点灯方法であって、
該高圧放電ランプは、前記ワークを露光しない非露光時に、露光時の定格電力に比べて低電力で交流駆動し、且つ、前記低電力時におけるランプ電流値及び点灯周波数は、前記定格電力時におけるランプ電流値及び点灯周波数に比べて小さくすることを特徴とする露光装置の点灯方法。
【請求項３】
前記ワークは、複数の露光箇所を有する基板であって、
前記高圧放電ランプと前記ワークとの間の光路にシャッターを設け、
前記非露光時は、前記ワークがある露光箇所から他の露光箇所への露光位置の移動期間を含み、
該移動期間において前記シャッターで前記光路を閉じることを特徴とする請求項２に記載の点灯方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置及び露光装置の点灯方法に係わり、特に、液晶カラーフィルタ、ＰＤＰ基板、プリント基板等の基板の露光処理に用いられる露光装置及び露光装置の点灯方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、図９に示すように、ランプ１０１と、ランプ１０１の光を集光して放射する集光鏡１０２と、集光鏡１０２からの光を反射する平面鏡１０３と、平面鏡１０３からの反射光の強度ムラを抑制するインテグレータレンズ１０４と、光路を開閉するシャッター１０５と、シャッター１０５が開いたときに通過する光を反射し、且つ、該光を平行光にするコリメータミラー１０６と、コリメータミラー１０６からの反射光をワーク１０７の所望の位置に通過させるマスク１０８と、ワーク１０７を載置するワークステージ１０９と、ワーク１０７が載置されたワークステージ１０９を移動制御するＸＹθステージ１１０と、ワークステージ１０９上のワーク１０７の入替を行うワーク搬送機構１１１とを備える露光装置が記載されている。この露光装置は、露光処理終了後にシャッター１０５を閉じる機能を有し、露光処理時は定格電力で点灯し、シャッター１０５を閉じて露光光をワーク１０７に出射していないときは、定格電力の７０％の電力でスタンバイ点灯することが記載されている。
【０００３】
一方、特許文献２には、ランプを備える露光装置が記載されており、この露光装置に使用されるランプは、発光管内に０．０８ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀が封入され、電極間距離が２ｍｍ以下であることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１８１０７５号公報
【特許文献２】特開２００６−２７８９０７号公報
【特許文献３】特開２００６−５９７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献２に記載されているような水銀封入量の多いランプを、消費電力を抑制する目的から、特許文献１のように、定格電力（高電力）とスタンバイ点灯（低電力）とを交互に入力することが考えられる。しかし、露光装置は、点灯時間２０００時間で照度維持率を７０%以上にしたいという、要望があるが、特許文献２の記載のランプを備えた露光装置においては、このような目標を達成することはできない。その理由を、本発明者らは、以下のように推測している。
【０００６】
特許文献２に記載の露光装置に使用されている高圧放電ランプ等は、図１０に高圧放電ランプ２０１の一部に示すように、電極２０２、２０２間距離が近接しており、水銀の封入量が多いことから、ランプ点灯時において、陽極動作時の電極２０２は、その先端２０３の一部が溶融し、陰極動作時の電極２０２は、その先端２０４の一部が突起として成長する。しかし、この先端の溶融と突起の成長とが、定格電力時と、低電力時とでは異なっている。定格電力で点灯するときに、電極が陽極動作すると、電子流を受けて加熱され、電極先端の突起の一部が溶けてその部材（例えば、タングステン）が気化する。一方、電極が陰極動作すると、気化した部材が電極に引き寄せられ、突起を復元するように突起を成長させる。
【０００７】
ところが、スタンバイ点灯（以下、低電力点灯と称する）するときに、入力される電力が低くなるように、電流を下げる。この場合、低電力点灯の際、周波数制御は係わらないので、低電力点灯時の周波数は、定格電力点灯時の周波数を維持したまま、電流値を下げることになる。そうすると、低電力で点灯したときに、電極が陽極動作すると、電子流を受けて加熱されるが、電流値が下がった分、受ける電子流も少なくなるので、電極の加熱温度が定格電力時より低くなり、電極先端の溶ける量も定格電力時より少ない。一方、電極が陰極動作すると、気化した部材が電極に引き寄せられ、突起を成長させる。このように、低電力点灯時には、電極が陽極動作するときに、定格電力より溶ける量が少なかった分、電極間距離が短くなってしまうと考えられる。
【０００８】
ところが、低電力点灯後、ワークを露光するために、定格電力で点灯すると、電極間距離が短い状態で、定格電力時の大きな電流が流入されるため、陽極動作する電極は、大きな電子流を近距離で受けることになり、電極部材は過剰に加熱されて蒸発してしまう。このとき、過剰に蒸発した電極部材が、発光管の内部に気化して存在し、又は、発光管の内壁に付着して存在し、付着した電極部材が露光光を遮光してしまう。このように蒸発した電極部材は、点灯時間が経過すると蓄積されていくので、照度維持率を低下させるものと推測される。
【０００９】
本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、照度維持率の低下を抑制した露光装置及び露光装置の点灯方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、封入水銀量０．０８〜０．２５ｍｇ／ｍｍ３の高圧放電ランプを備え、ワークを露光処理する露光装置であって、該高圧放電ランプは、前記ワークを露光しない非露光時に、露光時の定格電力に比べて低電力で交流駆動するように制御し、且つ、前記低電力時におけるランプ電流値及び点灯周波数を、前記定格電力時におけるランプ電流値及び点灯周波数に比べて小さくするように制御する制御部を備えることを特徴とする露光装置である。
請求項２に記載の発明は、封入水銀量０．０８〜０．２５ｍｇ／ｍｍ３の高圧放電ランプを備え、ワークを露光処理する露光装置の点灯方法であって、該高圧放電ランプは、前記ワークを露光しない非露光時に、露光時の定格電力に比べて低電力で交流駆動し、且つ、前記低電力時におけるランプ電流値及び点灯周波数は、前記定格電力時におけるランプ電流値及び点灯周波数に比べて小さくすることを特徴とする露光装置の点灯方法である。
請求項３に記載の発明は、前記ワークは、複数の露光箇所を有する基板であって、前記高圧放電ランプと前記ワークとの間の光路にシャッターを設け、前記非露光時は、前記ワークがある露光箇所から他の露光箇所への露光位置の移動期間を含み、該移動期間において前記シャッターで前記光路を閉じることを特徴とする請求項２に記載の点灯方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、低電力時のときの点灯電流を定格電力のときの点灯電流よりも小さくし、且つ、低電力時のときの点灯周波数を定格電力のときの点灯周波数よりも小さくすることにより、照度維持率の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示した露光装置において使用される高圧放電ランプの構成を示す図である。
【図３】露光面が４箇所あるワークの被照射面を見た図である。
【図４】露光装置の点灯方法を示すフローチャートである。
【図５】１基板（ワーク１２）に４回露光を行う場合の、ランプ入力、シャッター開閉、露光面照度、及びランプ電流の状況を示す図である。
【図６】点灯条件が、ランプ電流３．０Ａ（周波数１０００Ｈｚ）、ランプ電流２．６Ａ（周波数６０Ｈｚ）、及びランプ電流２．６Ａ（周波数１０００Ｈｚ）における、電極先端温度及びランプ電流の時間的変化を示す図である。
【図７】点灯周波数が６０〜１０００Ｈｚの範囲において、点灯電流値を２．６Ａ、３．０Ａ、３．５Ａのそれぞれで周波数を変えて点灯させたときに、電極先端温度の変化をプロットし、それぞれの電流値のプロットを対数目盛りで線を引いたものである。
【図８】ＡＣ駆動の高圧放電ランプを、本発明例として、点灯周波数３５０Ｈｚで３秒間の定格電力（２７５Ｗ）と点灯周波数６０Ｈｚで６秒間の低電力（２００Ｗ）を繰り返し行ったとき（□印）と、比較例として、点灯周波数３５０Ｈｚ固定で３秒間の定格電力（２７５Ｗ）と６秒間の低電力（２００Ｗ）を繰り返し行ったとき（△印）、の定格電力の照度維持率の変化を示すグラフである。
【図９】従来技術に係る露光装置の構成を示す図である。
【図１０】高圧放電ランプ等における、陽極動作時の電極先端と陰極動作時の電極先端の形状の変化を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施形態を図１〜図８を用いて説明する。
図１は、本実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。
同図に示すように、この露光装置は、複数の高圧放電ランプ１ａを備えた光源１と、光源１に給電する電源２と、光源１からの光を反射する平面鏡３と、平面鏡３からの反射光の強度ムラを抑制するインテグレータレンズ４と、インテグレータレンズ４から出力された光の照度を測定する照度モニタ５と、照度モニタ５の測定結果に応じて光路を開閉するシャッター６と、シャッター６を照度モニタ５の測定結果に応じてシャッター６の開閉を判断する制御部７と、制御部７からの入力によってシャッター６の開閉をコントロールするシャッターコントローラ８と、シャッター６が開いたときに通過する光を反射し、且つ、該光を平行光にするコリメータミラー９と、コリメータミラー９からの反射光の照度を測定する照度モニタ１０と、を備える。
前記反射光は、マスク１１によってワーク１２の所望の位置に通過される。ワーク１２は、ワークステージ１３に載置され、ワークステージ１３はＸＹθステージ１４に載置される。ワーク１２は、ＸＹθステージ１４によって移動が制御され、ワーク搬送機構１５によってワークステージ１３上において入替が行なわれる。
なお、露光装置としては、例えば、ＤＭＤでパターンを形成してマスクを必要としない構成も可能である。その場合は、インテグレータレンズ等は必要としないことがある。
【００１４】
図２は、図１に示した露光装置において使用される高圧放電ランプ１ａの構成を示す図である。
同図に示すように、高圧放電ランプ１ａは、略球状の発光部１６と、発光部１６の両端から伸びる封止部１７と、発光部１６の内部で対向配置される一対の電極１８と、電極１８に電気的に接続され、封止部１７に埋設される金属箔１９と、封止部１７から外部に突出する外部リード２０と、を備える。
【００１５】
この高圧放電ランプ１ａは、発光部１６と封止部１７とからなる発光管が石英ガラスによって形成され、一対の電極１８は、タングステンにより形成され、その間隔が０．８ｍｍ〜２ｍｍで対向配置されている。金属箔１９には、例えば、モリブデンにより形成され、例えば、シュリンクシールにより封止部１７に気密に埋設されている。金属箔１９によって電極１８と外部リード２０とが電気的に接続されている。
【００１６】
発光部１６には、水銀と、希ガスと、ハロゲンガスとが封入されており、水銀は、必要な紫外光波長、例えば、３００〜３６０ｎｍの放射光を得るためのもので、０．０８〜０．２５ｍｇ／ｍｍ３封入されている。この封入量は、温度条件によっても異なるが、点灯時８０気圧以上の高い蒸気圧となる。希ガスは、例えば、アルゴンガスが約１３ｋＰａ封入される。その機能は、点灯始動性を改善することにある。ハロゲンは、フッ素、臭素、塩素等が水銀又はその他の金属と化合物の形態で封入される。ハロゲンの封入量は、５×１０−５〜７×１０−３μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲から選択される。ハロゲンの機能は、いわゆるハロゲンサイクロを利用した長寿命化であるが、この高圧放電ランプ１ａのように極めて小型で極めて高い点灯蒸気圧のものは、発光管の失透防止という作用もある。この高圧放電ランプ１ａの数値例を示すと、例えば、発光部１６の最大外径１２ｍｍ、電極間距離１．２ｍｍ、発光部内容積９０ｍｍ３、定格電圧７０Ｖ、定格電力２００Ｗであり３５０Ｈｚで交流点灯される。
【００１７】
図３は、ワーク１２の被照射面を見た図であり、この例では、露光面が４箇所あることを示している。
【００１８】
次に、本実施形態に係る露光装置の点灯方法を、図１〜図５を用いて説明する。
図４は、露光装置の点灯方法に係るフローチャート、図５は、１基板（ワーク１２）に４回露光を行う場合の、ランプ入力、シャッター開閉、露光面照度、及びランプ電流の関係を示す図である。
図４に示したフローチャートにおいて、露光装置の点灯開始前、制御部７は、ステップＳ１で、シャッターコントローラ８を介してシャッター６を閉じた状態にする。制御部７は、ステップＳ２で、電源２を介して、高圧放電ランプ１ａにランプ電力をＷ０、周波数Ｘ０で給電を開始する。このとき、ランプ電力Ｗ０は、図５（ａ）に示すように、例えば、２００Ｗであり、後述する定格電力のランプ電力Ｗの、例えば、２７０Ｗに対して低電力である。また、周波数Ｘ０は、６０〜１０００Ｈｚの範囲から選択され、後述する定格電力時の周波数Ｘよりも小さい、例えば、図５（ｄ）に示すように、６０Ｈｚである。
【００１９】
この低電力Ｗ０が入力されるとき、高圧放電ランプ１ａに入力されるランプ電流Ｉ０は、電極間距離の電気抵抗（＝ランプ電圧）とランプ電力とによって決まり、図５（ｄ）に示すように、例えば、２．６Ａで給電される。制御部７は、ステップＳ３で、ワーク搬送機１５によってワーク１２を搬入し、ワークステージ１３に載置する。制御部７は、ステップＳ４で、ワーク１２とマスク１１との位置合わせをするため、ＸＹθステージ１４を移動させることで、不図示のアライメント顕微鏡で見たマスク１１のアライメントマークとワーク１２のアライメントマークとを合わせる。
【００２０】
ステップＳ４での位置合わせ後、制御部７は、ステップＳ５で、高圧放電ランプ１ａの定格電力をＷ（２７０Ｗ）になるようにランプ電流Ｉを制御し、例えば、図５（ｄ）に示すように、３．５Ａのランプ電流を流すと共に、制御部７は、陽極動作時の電極の先端の加熱温度を、低電力時の加熱温度に対して、近似させるため、入力すべき周波数Ｘを、６０〜１０００Ｈｚの範囲から選択し、低電力時の周波数Ｘ０より大きいＸ、例えば、図５（ｄ）に示すように、１０００Ｈｚにする。ステップＳ５の後で、制御部７は、ランプ電流Ｉと周波数Ｘとを入力し、ランプの照度がワーク１２を処理するための所期の照度になったかを、シャッター６より手前に配置した照度モニタ５で検知し、所期の照度になると、ステップＳ６で、図５（ｂ）に示すように、シャッター６を開き、光をワーク１２に照射する。このとき、ワーク１２の照射面側に配置した照度モニタ１０の検知結果が図５（ｃ）に示され、この例においては、照度３３ｍＷ／ｃｍ２がワーク１２に照射される。
【００２１】
制御部７は、ステップＳ７で、不図示のタイマー回路で、ワーク１２を処理するために必要な設定時間の経過を測定し、設定時間が経過したら、ステップＳ８で、図５（ｂ）に示すように、シャッター６を閉じる。シャッター６を閉じた後は、ワーク１２には、光が照射されないので、図５（ａ）に示すように、ランプ電力を定格電力Ｗ（２７０Ｗ）より低いＷ０（２００Ｗ）にし、また周波数Ｘ（１０００Ｈｚ）より小さい周波数Ｘ０（６０Ｈｚ）にする。
【００２２】
高圧放電ランプ１ａには、水銀が封入され、水銀蒸気圧を利用して光を放射しているので、完全に消灯させてから、再度点灯させて、所期の照度を放射するまでには時間がかかる。露光用途においては、シャッター６が閉じている時間は、ワーク１２を複数箇所露光する場合にはワーク１２を他の露光箇所に移動させる時間に相当し、それは７秒程度であり、ワーク１２を一括露光する場合にはワーク１２を入れ替える時間に相当し、それは１５秒程度必要である。このように、シャッター６が閉じている時間が短い場合は、高圧放電ランプ１ａを完全に消灯するようなことはせず、定格電力より低い電力で入力する必要がある。従って、シャッター６が閉じた後、制御部７は、ステップＳ９で、高圧放電ランプ１ａへのランプ電力を点灯初期に設定したランプ電力をＷ０に、周波数をＸ０に設定し、高圧放電ランプ１ａを低電力で点灯する。
【００２３】
ランプ電力を低電力Ｗ０に設定後、図３に示したように、ワーク１２の同一基板上に複数箇所の露光箇所がある場合には、ステップＳ４に戻って、ＸＹθステージ１４を移動させて、ワーク１２の同一基板上において次の露光箇所とマスク１１の位置合わせを行う。この同一基板上に複数の露光箇所があるかどうかは、制御部７が判断しても良いし、あらかじめ利用者が制御部７に設定しておいてもかまわない。
【００２４】
制御部７は、ステップＳ４の処理後、ワーク１２の露光箇所が全て終わるまで、ステップＳ４からステップＳ１０までの処理を繰り返す。この例においては、ワーク１２の露光箇所が４箇所あり、この４箇所の露光が終わると、制御部７は、ステップＳ１０で、Ｙとなり、ステップＳ１１において、ワーク搬送機構１５によってワーク１２を搬出する。なお、ステップＳ１１で、ワーク１２を搬出して、新規にワーク１２を処理する場合は、ステップＳ３に戻って、ワーク１２を搬入し、ステップＳ１０までの処理を繰り返し行なうが、この工程は、図４においては省略されている。
【００２５】
なお、図１に示す露光装置においては、光源１として、複数の高圧放電ランプ１ａを使用する場合について説明したが、光源１として、複数の高圧放電ランプ１ａに代えて、１個の高圧放電ランプ１ａを使用するようにしてもよい。また、高圧放電ランプ１ａの配置は、一対の電極が重力方向に対して上下方向に位置する垂直配置であっても、また一対の電極が重力方向に対して水平方向に位置する水平配置であっても、本発明において適用することができる。
【００２６】
次に、本発明において、点灯周波数を６０〜１０００Ｈｚの範囲から、定格点灯時は周波数を１０００Ｈｚ、低電力点灯時は６０Ｈｚを選択する理由について説明する。
封入水銀量０．０８〜０．２５ｍｇ／ｍｍ３の範囲に含まれる放電ランプの特許文献として、用途は異なるが、特許文献３が知られている。この特許文献には、放電ランプの点灯周波数を６０〜１０００Ｈｚから選択することが記載されており、封入水銀量０．０８〜０．２５ｍｇ／ｍｍ３の範囲に含まれる放電ランプにおいて、点灯周波数を６０〜１０００Ｈｚの範囲から選択することは知られている。
【００２７】
次に、本発明において、低電力時の点灯周波数を、定格電力時の点灯周波数よりも小さくすることによる、電極先端の温度変化について、図６及び図７を用いて説明する。
図６は、点灯条件が、ランプ電流３．０Ａ（周波数１０００Ｈｚ）、ランプ電流２．６Ａ（周波数６０Ｈｚ）、及びランプ電流２．６Ａ（周波数１０００Ｈｚ）における、電極先端温度及びランプ電流の時間的変化を示す図である。
図６を用いて、定格電力時のランプ電流Ｉと周波数Ｘとを予め決めておき、ランプ電流Ｉと周波数Ｘとに対して、低電力時のランプ電流Ｉ０と周波数Ｘ０の値によって、電極の先端温度がどうなるかについて説明する。
【００２８】
図６に示すように、定格電力時に、ランプ電流Ｉが３．０Ａで、周波数１０００Ｈｚであるとき、低電力時に、ランプ電流Ｉ０だけを低下させてランプ電力を低下させた場合、図６の一点鎖線に示すように、ランプ電流２．６Ａ、周波数１０００Ｈｚのようになる。この結果、電極が陽極動作時において、定格電力時には、３４５０Ｋまで加熱されるのに対し、電流が低くなった分、低電力時には、３３００Ｋまでしか加熱されない。これにより、低電力時には、電極が陽極動作時に定格電力時よりも溶融量が少なくなる。すなわち、先に、発明が解決しようとする課題において説明したように、電流だけを低下させて低電力制御した場合、電極間距離が短くなって、定格電力時に近接した電極からの電子流によって、陽極動作時の電極部材（タングステン）が飛散して発光管内に気化してしまい、発光管内に気化した電極部材が存在することで、又は、発光管の内壁に気化した電極部材が付着することで、照度を低下させてしまう。
【００２９】
一方、定格電力Ｗのランプ電流Ｉより低いランプ電流Ｉ０にし、点灯周波数を下げて低電力Ｗ０にすることにより、電極先端の温度の変化を定格電力時と低電力時と同じようにすることができる。つまり、図６に示すように、定格電力時はランプ電流３．０Ａ、周波数１０００Ｈｚで点灯し、低電力時はランプ電流２．６Ａ、周波数６０Ｈｚで点灯する。これは、定格電力時に比べて低電力時は、ランプ電流が低くなる分、電極先端が加熱されにくくなるが、周波数が低周波になる分、電極が陽極動作時の時間が長くなるので、陽極動作時の電極が電子流を受けて持続的な加熱時間が長くなる。従って、定格電力時に比べ低電力時は、ランプ電流が低くなる分、電極先端の温度が低くなるが、周波数を低周波にすることによって、電極の陽極動作時の時間が長くなるのに比例して電極が加熱される時間が長くなり、定格電力時の陽極動作時の電極の温度と低電力時の陽極動作時の電極の温度とを近似させることができる。
【００３０】
図７は、高圧放電ランプの点灯周波数が６０〜１０００Ｈｚの範囲において、電極を構成する部材をタングステンとし、点灯電流値を２．６Ａ、３．０Ａ、３．５Ａのそれぞれで周波数を変えて点灯させたときに、電極先端温度の変化をプロットし、それぞれの電流値のプロットを対数目盛りで線を引いたものである。
同図に示すように、定格電力時に、ランプ電流３．５Ａ、点灯周波数１０００Ｈｚで点灯させた場合、陽極動作時の電極先端の温度は、３５５０Ｋまで高温になる。この定格電力時から低電力時に移行する際、単にランプ電流を２．６Ａにまで下げただけで、点灯周波数１０００Ｈｚを維持したままでは、陽極動作時の電極先端の温度は３３００Ｋにまで低下し、低電力時における陽極動作時の電極先端の温度は、定格電力時よりも２５０Ｋも低くなってしまう。このように、低電力時に、陽極動作時の電極先端の温度が極端に低くなってしまうと、先にも述べたように、電極先端の溶ける量が減ってしまって、電極間距離が短くなってしまう。この状態で、定格電力に移行すると、電極先端に大電流が流入してしまい、電極先端が溶けてその部材を飛散させてしまう。これにより、発光部の内壁に電極部材が付着してしまって照度維持率を低下させてしまう。
【００３１】
そこで、本発明においては、定格電力時から低電力時に移行する際には、ランプ電流２．６Ａ、点灯周波数６０Ｈｚにすることにより、低電力時に陽極動作時の電極先端の温度が３４５０Ｋになり、低電力時における陽極動作時の電極先端の温度は、定格電力時よりも１００Ｋしか低下しないようすることができる。このように、低電力時の点灯周波数を、定格電力の点灯周波数よりも小さくすることにより、低電力時の点灯周波数と定格電力時の点灯周波数とを同一にしたものに比べて、電極先端の温度差が極端に生じることを抑制することができ、定格電力時の電極間距離と低電力時の電極間距離とが極端に異なることによる、照度維持率の低下を抑制することができる。なお、本発明において、照度維持率の低下を抑制できることは、後述の実験で説明する。
【００３２】
なお、上記のように、低電力時から定格電力時に移行する際に、低電力時の電極間距離が、定格電力時の電極間距離よりも極力短くならないようにすることが好ましく、更には、電極間距離が極力変化しないようにすることが好ましい。そのためには、低電力時における陽極動作する電極の先端温度が、定格電力時における陽極動作する電極の先端温度よりも余り低くなり過ぎないように、逆に、電極間距離が余り変化しない範囲であれば、むしろ高くなってもかまわないことになる。
【００３３】
具体的には、図７において、定格電力時のランプ電流３．５Ａ、低電力時のランプ電流３．０Ａとし、定格電力時の点灯周波数を１０００Ｈｚにしたとき、陽極動作時の電極先端の温度は３５５０Ｋになるが、低電力時の点灯周波数を１００Ｈｚにしたとき、陽極動作時の電極先端の温度は３６００Ｋになり、定格電力時よりも高温になる。このとき、低電力時と定格電力時の陽極動作時の先端の温度差は５０Ｋ程度と小さく、低電力時の電極間距離は、定格電力時の電極間距離よりも長くなる方向に向かうが、定格電力時の電極間距離と殆んど変わらない。この状態で、低電力時から定格電力時に移行する際、電流が増加するが、電極間距離が前回の定格電力時のものと殆んど変わらないので、流れる電流も前回の定格電力時のものと殆んど変わらず、電極を構成する部材を飛散させる量は少なくて済み、照度維持率の低下を抑制することができる。
【００３４】
以上のように、本発明においては、点灯周波数６０〜１０００Ｈｚの範囲において、低電力時の点灯周波数を、定格電力時の点灯周波数よりも低くすることによって、照度維持率の低下を抑制することができる。
【００３５】
次に、本発明の上記の効果を確認するための実験結果を図８を用いて説明する。
図８は、ＡＣ駆動の高圧放電ランプを、本発明例として、点灯周波数３５０Ｈｚで３秒間の定格電力（２７５Ｗ）と点灯周波数６０Ｈｚで６秒間の低電力（２００Ｗ）を繰り返し行ったとき（□印）と、比較例として、点灯周波数３５０Ｈｚ固定で３秒間の定格電力（２７５Ｗ）と６秒間の低電力（２００Ｗ）を繰り返し行ったとき（△印）、の定格電力の照度維持率の変化を示すグラフである。なお、ここで、照度維持率とは、３６５ｎｍの波長の光をワーク面で見た放射照度を測定し、点灯開始時の照度に対する比率である。
この実験で使用した高圧放電ランプの発光管は、全長が６０ｍｍの石英ガラスからなり、発光部の最大内径が５ｍｍ、発光部の最大外径が１２ｍｍ、発光部１１の内容積が９０ｍｍ３で、電極はタングステンからなり、電極間距離が１．４ｍｍである。発光部内には、０．１５ｍｇ／ｍｍ３の水銀、１３ｋＰａのアルゴンガス、１×１０−４μｍｏｌ／ｍｍ３の臭素を封入した。このとき定格電力（２７５Ｗ）での電流はおよそ３．５Ａ、低電力（２００Ｗ）では２．６Ａとなる。
【００３６】
比較例（△印）においては、定格電力時の陽極動作時の電極先端の最高温度が３６５０Ｋで、低電力時の陽極動作時の電極先端の最高温度が３３５０Ｋで、その温度差が３００Ｋ程度ある。また、本発明例（□印）においては、定格電力時の陽極動作時の電極先端の最高温度が３６５０Ｋで、低電力時の陽極動作時の電極先端の最高温度が３４５０Ｋで、その温度差が２００K程度である。
【００３７】
図８に示すように、比較例（△印）の場合、定格電力時と低電力時における陽極動作時の電極の最高温度の差が３００Ｋもあり、低電力時の電極間距離が近接してしまうことで、定格電力に移行したときに、陽極動作している電極は、陰極動作している電極から近距離で電子流が流されることになり、陽極動作時の電極が飛散して、発光部内のタングステン濃度を高めてしまって、発光部内で生じる紫外線を遮光してしまうものと推測される。これにより、ランプ点灯時間が２０００時間も経過すると、初期点灯時に比べて照度維持率が６０％程度まで低下してしまったものと考えられる。
【００３８】
一方、本発明例（□印）の場合、低電力時の点灯周波数を、定格電力時の点灯周波数よりも低くすることで、周波数を変えない比較例に比べて電極先端部の温度差を小さくでき、これにより、比較例に比べてタングステンの飛散量が少なくすることができる。これにより、２０００時間経過しても、点灯初期時に比べて照度維持率を７０％以上を維持することができる。
【００３９】
よって、本発明によれば、低電力時のときの点灯電流を定格電力のときの点灯電流よりも小さくし、且つ、低電力時のときの点灯周波数を定格電力のときの点灯周波数よりも小さくすることにより、照度維持率の低下を抑制し、点灯時間２０００時間においても照度維持率７０％以上を確保できるものである。
【符号の説明】
【００４０】
１光源
１ａ  高圧放電ランプ
２  電源
３  平面鏡
４  インテグレータレンズ
５  照度モニタ
６  シャッター
７  制御部
８  シャッターコントローラ
９  コリメータミラー
１０  照度モニタ
１１  マスク
１２  ワーク
１３  ワークステージ
１４  ＸＹθステージ
１５  ワーク搬送機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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