(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管内に陰極と陽極が対向配置され、該陰極および陽極の電極芯棒が保持用筒体に挿通されて保持され、該保持用筒体が発光管に続く側管の絞り込み部において支持されてなるショートアークランプにおいて、
前記電極芯棒に、該保持用筒体の電極側端面に当接するコイル部材が緊密に巻き付けられており、
前記コイル部材は、コイル素線の中腹部で折り返して２段に巻回され、コイル素線の両側の端部が同一側である２段巻きコイルであり、コイル素線の端部が電極側に位置することを特徴とするショートアークランプ。
【請求項２】
前記電極芯棒に、該コイル部材が係止する溝が形成されたことを特徴とする請求項１記載のショートアークランプ。
【請求項３】
前記コイル部材は、エミッターを含むタングステンであることを特徴とする請求項１又は２記載のショートアークランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＳＩ製造工程において紫外線露光用の光源などに使用されるショートアークランプに関するものである。
【０００２】
ショートアークランプは、石英ガラスからなる球形や楕円球形をした発光管内に陰極と陽極が所定距離で対向配置され、この陰極および陽極の電極芯棒が発光管の両側に続く側管でシールされている。そして、陰極および陽極の電極芯棒を保持するために、発光管内を減圧状態にして側管の発光管側の端部を加熱し、側管を縮径して絞り込み部を形成している。しかし、側管の絞り込み部で陰極および陽極の電極芯棒を直接保持するためには、絞り込み量を大きくする必要がある。このため、陰極および陽極の電極芯棒の外周面に、厚さが１５〜３０μｍ程度のモリブデン箔を巻き付け、この巻き付け部分を石英ガラスからなる保持用筒体に挿通して保持し、側管の絞り込み部を保持用筒体に溶着することにより保持用筒体を側管の絞り込み部と一体化して固定している。側管の絞り込み部と保持用筒体を溶着して一体化すると、結果的にその部分の肉厚が大きくなり、強度が向上する利点もある。
なお、モリブデン箔を電極芯棒に巻き付けるのは、ランプ点灯中に高温になった電極芯棒の膨張を吸収して保持用筒体に大きな負荷がかからないようにするためである。
【０００３】
この絞り込み工程中に、保持用筒体が電極芯棒に沿って移動しないように、保持用筒体を電極芯棒に仮止めしておく必要がある。保持用筒体の反電極側は、給電用の導電箔が設けられているので、これを利用して保持用筒体を仮止めすることができ、保持用筒体が反電極側に移動することはない。従って、保持用筒体が電極側に移動するのを阻止する仮止めが必要になる。
【０００４】
このため従来は、先ず、図４に示すように、厚さが０．１ｍｍ程度のモリブデン板からなる短冊状の仮止め板２８の端部を電極芯棒２０に溶接し、しかる後、この溶接部分を含む電極芯棒２０の外周面に、つまり仮止め板２８の長さ方向のほぼ半分の上にモリブデン箔２７を巻き付け、残りの半分の仮止め板２８が伸び出た状態で保持用筒体３０に挿通する。そして、図５に示すように、保持用筒体３０の端部から伸び出た仮止め板２８をカール状に曲げて保持用筒体３０の端面に接触させることによって保持用筒体３０を電極芯棒２０に仮止めしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、かかる仮止め構造は、次のような不具合があった。
先ず、短冊状の仮止め板の端部を電極芯棒に溶接し、かつ保持用筒体の端部から伸び出た仮止め板をカール状に曲げるために、製造に大きな手間を要した。
また、仮止め板上にモリブデン箔を巻くときに、仮止め板のエッジによって薄いモリブデン箔が切れることがあり、更には、仮止め板をカール状に曲げるときにも、浮き上がる仮止め板によってモリブデン箔が切れることがあった。
そして、カール状に曲げられた仮止め板は、ただ１ヶ所で保持用筒体の端面に接触しているのて、発光管を回転させながら側管の絞り込み操作を行うときに、保持用筒体の重量で仮止め板の溶接部分が破損し、保持用筒体が移動してしまうことがあった。つまり、仮止めが不完全であった。
【０００６】
また、ランプを点灯するとき、通電直後において、電極間で放電を開始する前に、エッジを有する仮止め板を放電起点とする異常放電が生ずることがあり、放電起点が仮止め板のエッジから電極先端に移動して正常放電するまでの間に仮止め板の一部が溶け出す。そして、この溶け出したモリブデンの溶塊が保持用筒体と側管の絞り込み部との境界部分に食い込むように付着し、この部分の発光管や絞り込み部にクラックが発生することがあり、このクラックが成長すると遂にはランプが破壊することもあった。
【０００７】
そこで本発明は、電極芯棒に巻かれたモリブデン箔が損傷することがなく、簡単で、かつ確実に保持用筒体を電極芯棒に仮止めすることができ、ランプ点灯直後に異常放電が発生しても、発光管と絞り込み部との境界部分におけるクラックの発生を防止することができるショートアークランプを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、請求項１の発明は、発光管内に陰極と陽極が対向配置され、陰極および陽極の電極芯棒が保持用筒体に挿通されて保持され、保持用筒体が発光管に続く側管の絞り込み部において支持されてなるショートアークランプにおいて、電極芯棒に、保持用筒体の電極側端面に当接するコイル部材を緊密に巻き付け、このコイル部材を保持用筒体の仮止め部材とするが、このコイル部材のコイル素線の中腹部で折り返して２段に巻回し、コイル素線の両側の端部が同一側である２段巻きコイルとし、コイル素線の端部が電極側に位置するようにするので、このコイル素線の両方の端部、つまり異常放電の起点が保持用筒体から遠い位置であり、従って、保持用筒体と側管の絞り込み部との境界部分からも遠い位置となる。このため、コイル素線の端部が溶け出しても、この溶塊が保持用筒体と側管の絞り込み部との境界部分に食い込むように付着することがなく、クラックの発生を防止することができる。
【０００９】
請求項２の発明は、電極芯棒にコイル部材が係止する溝を形成するので、コイル部材が移動することがなく、従って、保持用筒体の仮止め効果をより確実にすることができる。
【００１１】
請求項３の発明は、コイル部材をエミッターを含むタングステンで成形するので、コイル部材のタングステンの蒸発を抑制でき、発光管の黒化を防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、図面に基づいて本発明の実施の形態を具体的に説明する。図１は、ＬＳＩ露光用に使用されるショートアークランプを示すが、このショートアークランプの定格消費電力が７００Ｗ、ランプ電圧が４４Ｖ、ランプ電流が１５．９Ａである。石英ガラスからなる略楕円球状の発光管１０の両側から内径が８ｍｍφの側管１１が伸びており、発光管１０内には、一対の電極芯棒２０先端の陰極２１と陽極２２が３ｍｍ間隔で対向配置されている。この電極芯棒２０は、外径が３ｍｍφのタングステン棒からなるが、電極芯棒２０の尾端は扁平状に加工されており、その偏平部２０ａの両面にモリブデンからなる導電箔２４がそれぞれ接続されている。そして、２枚の導電箔２４の間に石英板２５が挾まれている。
【００１３】
石英ガラスからなり、外径が６ｍｍφ、長さが８ｍｍの保持用筒体３０に電極芯棒２０がそれぞれ挿通されている。なお、図２に示すように、電極芯棒２０と保持用筒体３０の間には、ランプ点灯時の電極芯棒２０の膨張を吸収するためのモリブデン箔２７が介在している。そして、発光管１０内を減圧状態にして、側管１１を加熱することにより縮径し、偏平状のシール部１３で導電箔２４をシールすると共に、絞り込み部１２で保持用筒体３０を固定している。また、側管１１の端部には、それぞれ口金２６が取り付けられている。
【００１４】
そして、電極芯棒２０にコイル部材４０が巻き付けられている。なお、図２は請求項２の溝２３を説明することを主な目的とするものであり、便宜上、コイル部材４０は１段巻きで図示している。このコイル部材４０は、素線径が０．４ｍｍφのタングステン線を長さ５ｍｍ程度に緊密に巻き付けたものであり、少々の力がかかっても移動しない。そして、コイル部材４０は保持用筒体３０の電極側端面に当接している。かかるコイル部材４０は、側管１１を加熱して縮径する工程において、保持用筒体３０が電極芯棒２０に沿って電極側に移動するのを防止する仮止め部材であり、保持用筒体３０の電極側端面に当接しているので、電極側への移動を防止することができる。そして、電極芯棒２０に円周状の溝２３を形成し、コイル部材４０の素線をこの溝２３に係止させると、コイル部材４０に大きな力がかかっても移動することがなく、仮止め効果をより確実にすることができる。
なお、導電箔２４の端部は保持用筒体３０の反電極側端面に当接しており、保持用筒体３０が電極芯棒２０に沿って反電極側に移動するのを防止している。つまり、保持用筒体３０は電極芯棒２０に沿っていずれの方向にも移動しないように仮止めされる。
【００１５】
このように、電極芯棒２０にコイル部材４０を緊密に巻き付けることにより、保持用筒体３０を仮止めするので、確実に仮止めできるとともに、構造が簡単であり、極めて容易にランプを製造することができる。また、電極芯棒２０と保持用筒体３０の間に介在するモリブデン箔２７を損傷することもない。
【００１６】
コイル部材４０は、、図３に示すように、コイル素線の中腹部で折り返して２段に巻回され、コイル素線の両側の端部が同一側である２段巻きコイルを使用し、コイル素線の両方の端部４１，４１を電極側に位置させる。かかる構成にすることにより、ランプ点灯直後の異常放電の起点は、コイル素線の端部４１，４１になる確率が大きくなる。しかし、コイル素線の端部４１，４１は保持用筒体３０と側管１１の絞り込み部１２の境界から遠い位置にあるので、異常放電によってコイル素線の端部４１，４１が溶け出しても、その溶塊が保持用筒体３０と側管１１の絞り込み部１２との境界部分に食い込むように付着することがなく、クラックの発生を防止することができる。
また、コイル部材４０を、トリウムやセリウム、イットリウムなどのエミッターを含むタングステンで成形すると、コイル部材４０のタングステンの蒸発を抑制でき、発光管１０の黒化を防止することができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、発光管内に陰極と陽極が対向配置され、陰極および陽極の電極芯棒が保持用筒体に挿通されて保持され、保持用筒体が発光管に続く側管の絞り込み部において支持されてなるショートアークランプにおいて、電極芯棒に、保持用筒体の電極側端面に当接するコイル部材を緊密に巻き付け、このコイル部材を保持用筒体の仮止め部材とするので、電極芯棒と保持用筒体の間に介在するモリブデン箔が損傷することがなく、簡単で、かつ確実に保持用筒体を電極芯棒に仮止めすることができるが、コイル部材として、コイル素線の中腹部で折り返して２段に巻回され、コイル素線の両側の端部が同一側である２段巻きコイルを使用し、コイル素線の端部を電極側に位置させるので、ランプ点灯直後に異常放電が発生しても発光管と絞り込み部との境界部分におけるクラックの発生を防止するショートアークランプとすることができる。
更には、電極芯棒にコイル部材が係止する溝を形成すると、コイル部材が移動することがなく、仮止め効果をより確実にすることができ、コイル部材をエミッターを含むタングステンで成形すると、コイル部材のタングステンの蒸発を抑制でき、発光管の黒化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のショートアークランプである。
【図２】請求項２の発明の溝の説明図である。
【図３】請求項１の発明の要部の説明図である。
【図４】従来例の製造工程説明図である。
【図５】従来例の製造工程説明図である。
【符号の説明】
１０    発光管
１１    側管
１２    絞り込み部
１３    シール部
２０    電極芯棒
２１    陰極
２２    陽極
２３    溝
２４    導電箔
２５    石英板
２６    口金
２７    モリブデン箔
２８    仮止め板
３０    保持用筒体
４０    コイル部材
４１    コイル素線の端部
【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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