(57)【要約】【課題】電極の重量が大きなものであっても、製造における溶着工程において、電極マウントがバルブ材に衝突することが防止され、従って、所期の性能を有すると共に、確実に製造することのできるショートアーク型放電ランプを提供すること。【解決手段】本発明のショートアーク型放電ランプは、発光管部およびこの発光管部の両端から外方に伸びるよう設けられた封止管部よりなるガラス製のバルブと、このバルブの発光管部の内部に配置された電極、先端にこの電極が設けられた電極芯棒、およびこの電極芯棒が挿通され前記封止管部内に配置された電極芯棒保持用筒体を有する電極マウントと、電極または電極芯棒に取り付けられ、前記バルブの内周面に当接または近接された支承用端部を有する緩衝部材とを具えてなることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管部およびこの発光管部の両端から外方に伸びるよう設けられた封止管部よりなるガラス製のバルブと、
このバルブの発光管部の内部に配置された電極、先端にこの電極が設けられた電極芯棒、およびこの電極芯棒が挿通され前記封止管部内に配置された電極芯棒保持用筒体を有する電極マウントと、
電極または電極芯棒に取り付けられ、前記バルブの内周面に当接または近接された支承用端部を有する緩衝部材とを具えてな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】
緩衝部材は、らせん状のスプリングからな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。
【請求項３】
緩衝部材は、複数の帯板状弾性体からな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。
【請求項４】
緩衝部材は、高融点金属からなることを特徴とする請求項１〜請求項３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５】
緩衝部材が取り付けられた電極または電極芯棒が陽極または陽極側電極芯棒であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のショートアーク型放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ショートアーク型放電ランプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体露光装置、液晶露光装置またはプリント基板露光装置などにおける光源としてショートアーク型放電ランプが広く用いられており、例えば半導体の製造工程においては、半導体露光用光源として、中心波長が３６５ｎｍである紫外光を放射するものが用いられている。
このようなショートアーク型放電ランプ（以下、「放電ランプ」という。）の一例においては、図６に示すように、発光管部１１と、この発光管部１１の両端から外方に伸びるよう設けられた封止管部１２とにより構成されたガラス製のバルブ１０における発光管部１１内に、陰極２３２および陽極２３１が互いに対向して配置されている。
そして、この放電ランプは、陰極２３２を具えてなる陰極マウント２０２が一方の封止管部１２において気密に溶着されると共に、陽極２３１、この陽極２３１が先端に設けられた陽極側電極芯棒２４１、この陽極側電極芯棒２４１が挿通された電極芯棒保持用筒体２５および電極芯棒保持用筒体２５の外方位置に設けられたガラス部材２１を有する陽極マウント２０１が、他方の封止管部１２において気密に溶着されて構成されている。ガラス部材２１の外周面には、各々、当該ガラス部材２１の軸方向に伸びる帯状の例えばモリブデンからなる例えば６枚の金属箔２９が、周方向に互いに離間して配置されている。これらの金属箔２９の各々の一端部は、ガラス部材２１の内端面に配置された金属板（図示省略）を介して、陽極側電極芯棒２４１に電気的に接続され、他端部は、ガラス部材２１の外端部から外方に突出して伸びる外部リード棒２６に電気的に接続されている。
【０００３】
上記の構成からなる放電ランプは、以下のような溶着工程を含む方法により製造される。
先ず、図７に示すように、バルブ１０を形成するための材料であるバルブ材４０の一方の封止管部形成部分４２の内部に陽極マウント２０１を挿入し、一方の封止管部形成部分４２の外端部４２１を封止する。次いで、このバルブ材４０を例えばガラス旋盤により当該バルブ材４０の軸を中心として矢印で示すように回転させながら、封止管部形成部分４２を外部から酸水素炎バーナーによって加熱し、軟化させて内方に絞りこむことにより、陽極マウント２０１のガラス部材２１の外周面に封止管部形成部分４２の内周面を気密に溶着させ、これにより、陽極マウント２０１が封止管部形成部分４２に気密に溶着された状態とする。同様にして陰極マウント２０２がバルブ材４０の他方の封止管部形成部分（図示省略）に気密に溶着される。
【０００４】
而して、近年、半導体の集積回路の集積度が年々大きくなっており、それに伴って露光時において要求される解像度が高くなっており、また、ウエハーが大口径化されていることから、放電ランプとして紫外線放射量が大きなものが必要とされている。
然るに、放電ランプにおいては、紫外線放射量を大きなものとすると、入力電力が大きくなって電極への負荷が大きくなるために電極の蒸発および損傷が激しくなり、バルブが黒化され紫外線放射量が著しく減衰されるという問題が生じる。この問題を回避するために、例えば、大きなバルブを具え、サイズが大きな陽極を有する放電ランプが用いられ、これにより放射照度維持率が改善される。
【０００５】
そして、入力電力が大きな放電ランプにおいては陽極が大きなものとされることが必要である。例えば、入力電力が３ｋＷの大きさである放電ランプでは、陽極は、径が１８ｍｍ、軸方向長さが２５ｍｍ、重量が１２３ｇとされるのに対し、入力電力が５ｋＷの大きさの放電ランプでは、陽極は、径が２２ｍｍ、軸方向長さが４０ｍｍ、重量が２９３ｇとされる。
【０００６】
しかしながら、重量が大きな陽極を具えた放電ランプにおいては、以下のような問題が生じる。
すなわち、放電ランプを製造するための溶着工程においては、バルブ材４０および陽極マウント２０１が回転されているときにおいて、この陽極マウント２０１はバルブ材４０の回転に伴って内側上方まで持上げられ、重力により落下して封止管部形成部分４２に衝突するが、このとき、陽極２３１の重量が大きいために、封止管部形成材料４２および陽極マウント２０１が破損されるという問題があった。
【０００７】
以上のような事情から、ガラス部材側の外端面に続く外端部における周囲が次第に大径となるテーパ状に形成され、この外端部に続いて円柱状の胴部が形成されている電極芯棒保持用筒体を具えた構成の陽極マウントを用いることにより、電極芯棒保持用筒体の胴部が大径のものとなることを利用して、溶着工程において封止管部形成部分の内周面に対する陽極マウントの落下距離を小さくする技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
【特許文献１】
実用新案登録第２５９６８８９号公報
【０００９】
しかし、上記の技術においては、陽極マウントの落下によって封止管部形成部分に衝突することは避けられず、これによって、電極芯棒保持用筒体や封止管部形成部分が破損されることを十分に防止することはできない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、電極の重量が大きなものであっても、製造における溶着工程において、電極マウントがバルブ材に衝突することが防止され、従って、所期の性能を有すると共に、確実に製造することのできるショートアーク型放電ランプを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のショートアーク型放電ランプは、発光管部およびこの発光管部の両端から外方に伸びるよう設けられた封止管部よりなるガラス製のバルブと、
このバルブの発光管部の内部に配置された電極、先端にこの電極が設けられた電極芯棒、およびこの電極芯棒が挿通され前記封止管部内に配置された電極芯棒保持用筒体を有する電極マウントと、
電極または電極芯棒に取り付けられ、前記バルブの内周面に当接または近接された支承用端部を有する緩衝部材とを具えてなることを特徴とする。
【００１２】
以上の構成においては、緩衝部材は、らせん状のスプリングあるいは複数の帯板状弾性体からなることが好ましい。
また、緩衝部材は、高融点金属からなることが好ましい。
そして、緩衝部材が取り付けられた電極または電極芯棒が陽極または陽極側電極芯棒であることが好ましい。
【００１３】
【作用】
バルブにおける封止管部の内側に電極マウントを気密に溶着する溶着工程において、緩衝部材が設けられていることにより、この緩衝部材によって電極マウントの落下における衝撃が吸収されて緩和されることにより、電極マウントにおける電極芯棒保持用筒体の一部がバルブ材の封止管部形成部分の内周面に衝突することが防止され、その結果、電極芯棒保持用筒体や封止管部形成部分が破損されることがなく、従って、確実に製造することのできるショートアーク型放電ランプが提供される。
また、溶着工程において電極マウントが緩衝部材により支承されるために当該電極マウントの軸合わせを容易に行うことができ、これにより、所期の性能を有し、製造の容易なショートアーク型放電ランプが提供される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明のショートアーク型放電ランプの一例における構成の概略を示す説明図であり、図２は、このショートアーク型放電ランプの構成の陽極側の部分を示す説明用拡大断面図である。
この放電ランプは、図１に示すように、楕円球状の発光管部１１およびこの発光管部１１の両端から外方に伸びるよう設けられた円筒状の封止管部１２よりなる石英ガラス製のバルブ１０を具え、このバルブ１０の発光管部１１内に、陰極２３２および陽極２３１が互いに対向して配置されている。
そして、陰極２３２を具えてなる陰極マウント２０２が一方の封止管部１２において気密に配設されている。また、陽極２３１、この陽極２３１が先端に設けられた陽極側電極芯棒２４１、この陽極側電極芯棒２４１が挿通された電極芯棒保持用筒体２５および電極芯棒保持用筒体２５の外方位置に設けられたガラス部材２１を有する陽極マウント２０１が他方の封止管部１２において気密に配設されている。
【００１５】
陽極マウント２０１について具体的に説明すると、図２に示すように、円柱状のガラス部材２１が陽極側の封止管部１２の内部に気密に設けられており、このガラス部材２１においては、軸方向（バルブの軸の伸びる方向をいう。）の内方に位置する内端面２１１に続く内端部の周面が外方に向かうに従って次第に大径となるテーパ状に形成されており、この内端部に続く部分が円柱状に形成されている。２１４はガラス部材２１の内部に形成された中空部である。
【００１６】
このガラス部材２１には、その外端面２１２から中空部２１４に伸びるよう形成された孔２１３に、例えばタングステンからなる外部リード棒２６が挿入されて保持されていると共に、この外部リード棒２６が挿通されて溶着された金属部材２７がガラス部材２１の外端面２１２に配置されている。
ガラス部材２１における内端面２１１には、この内端面２１１の径より僅かに小さい径を有するディスク状の、例えばタンタル、ニオブ、タングステン、モリブデンなどよりなる金属板２２が配置されている。
【００１７】
そして、ガラス部材２１の外周面には、各々、当該ガラス部材２１の軸方向に伸びる帯状の例えばモリブデンからなる例えば６枚の金属箔２９が、周方向に互いに離間して配置されている。そして、これらの金属箔２９の各々の一端部が、金属板２２にスポット溶接などの手段によって接続されると共に、他端部が金属部材２７に接続されている。
【００１８】
金属板２２の中央には、軸方向内方（図２において右方）に伸びる例えばタングステンからなる陽極側電極芯棒２４１の基端が溶着されて固定されており、この陽極側電極芯棒２４１の先端には、例えばタングステンからなる略円柱状の陽極２３１が設けられている。
【００１９】
この陽極側電極芯棒２４１は、例えば、径が４〜６ｍｍ、軸方向長さが６０〜８０ｍｍである。金属板２２と陽極側電極芯棒２４１との接続方法は特に限定されないが、例えば金属板２２と陽極側電極芯棒２４１とを突き合わせて溶接する方法、あるいは金属板２２の中央に穴を形成し、この穴に陽極側電極芯棒２４１の基端を挿入して両者を溶接する方法などがある。陽極側電極芯棒２４１と陽極２３１は一体のものとして構成されていてもよい。
【００２０】
ガラス部材２１より内方の位置において、陽極側電極芯棒２４１の外周面と封止管部１２の内周面との間には、ガラス製の電極芯棒保持用筒体２５が配置されている。
この電極芯棒保持用筒体２５は、外端面に続く外端部の周面が内方に向かうに従って次第に大径となるテーパ状に形成され、これに続く円柱状の胴部が内方に伸びている。
【００２１】
そして、陽極側電極芯棒２４１には、径が例えば１ｍｍである高融点金属線により形成された渦巻型らせん状のスプリングよりなる緩衝部材３０が具えられている。
この緩衝部材３０は、渦巻型らせん状のスプリングの外周が陽極側電極芯棒２４１より次第に半径方向外方に広がる状態で、その内端が陽極側電極芯棒２４１の外周面に溶着されることにより取り付けられ、スプリングの外端部による支承用端部３２が発光管部１１の内周面に当接または近接された状態に設けられている。
【００２２】
緩衝部材３０における支承用端部３２の位置Ｐ１は、放電ランプのアークスポットから放射される光に対して陽極２３１の陰となる位置とされ、具体的には、陽極２３１の内端面２３３からの軸方向後方における距離Ｌ１が、バルブ１０の最大外径の４分の１の長さよりも大きくなるような位置とされている。これにより、緩衝部材３０が放電ランプの配光利用角内に存在しないこととなってアークスポットから放射される光が緩衝部材３０によって遮られることが防止されるため、当該放電ランプを光源とする光源装置において、楕円鏡などで集光されフライアイレンズを通して照射される照射面の照度が不均一になることを抑止することができる。
【００２３】
陽極側電極芯棒２４１において緩衝部材３０が取り付けられる位置Ｐ２は、陽極２３１の内端面２３３からの軸方向における距離Ｌ２が、当該内端面２３３と電極芯棒保持用筒体２５の内端面２５１との間の軸方向における距離Ｌ３の２分の１よりも大きくなるような位置とされ、これにより、放電ランプの発光時において陰極２３２から緩衝部材３０に放電が生ずることを抑止することができる。
【００２４】
緩衝部材３０の材質は、放電ランプを製造するための溶着工程における外部からの加熱時や放電ランプの露光時などにおける温度上昇によって変形、変質されることがない高融点金属であり、具体的には、例えばタンタル、レニウム、タングステン、モリブデン、ジルコニウムのいずれかの材料が用いられる。
【００２５】
以上の構成による放電ランプは、以下のような溶着工程を含む方法により製造される。
先ず、図３に示すように、ガラス部材２１の外径よりも例えば１ｍｍ以上大きな内径の封止管部形成部分４２を有するバルブ材４０を用意し、このバルブ材４０における封止管部形成部分４２の内部に、陽極側電極芯棒２４１に緩衝部材３０が取り付けられた陽極マウント２０１を挿入し、封止管部形成部分４２の外端部４２１を封止する。次いで、このバルブ材４０を例えばガラス旋盤により当該バルブ材４０の軸を中心として矢印で示すように回転させながら、封止管部形成部分４２を外部から酸水素炎バーナーによって加熱し、軟化させて内方に絞りこむことにより、陽極マウント２０１のガラス部材２１の外周面に封止管部形成部分４２の内周面を気密に溶着させ、これにより、陽極マウント２０１が封止管部形成部分４２に気密に溶着された状態とする。同様にして陰極マウント２０２がバルブ材４０の他方の封止管部形成部分（図示省略）に気密に溶着される。
【００２６】
封止管部形成部分４２に対する陽極マウント２０１の挿入は、緩衝部材３０におけるらせんの外径を小さく変形させた状態で行われ、支承用端部３２が発光管部形成部分４１の内部にまで達すると、らせん状のスプリングの外径が復元することによって、支承用端部３２は発光管部形成部分４１の内周面に当接または近接される。
【００２７】
溶着工程においては、陽極マウント２０１が封止管部形成部分４２の内側上方から内側底部まで重力により落下する現象が生ずるが、図３に示すように、陽極マウント２０１における一部Ｐ３がバルブ材４０の封止管部形成部分４２の内周面における上部に当接されているときにも、陽極マウント２０１の重力が緩衝部材３０によって支承され、緩衝部材３０におけるスプリング作用によって陽極マウント２０１の落下における衝撃が吸収されて緩和されることにより、陽極マウント２０１が緩衝部材３０によって支承されるために、陽極マウント２０１における陽極２３１の重量が大きなものであっても、電極芯棒保持用筒体２５が封止管部形成部分４２の内周面に衝突することが防止される。その結果、電極芯棒保持用筒体２５や封止管部形成部分４２が破損されることがなく、従って、当該放電ランプは、確実に製造することのできるものである。
【００２８】
また、この溶着工程においては、陽極マウント２０１が緩衝部材３０により支承されるために大きく変位することが防止されるので、陽極マウント２０１の軸合わせを容易に行うことができる。
【００２９】
以上のことから、陽極２３１の大きさが例えば軸方向長さ１ｃｍあたり２．８ｃｍ３  以上、具体的には、例えば、径が２２ｍｍ、軸方向長さが４０ｍｍ、重量が２９３ｇである陽極を用いる場合においても、入力電力の大きい所期の性能を有する放電ランプを確実かつ容易に製造することができる。
【００３０】
図４は、本発明のショートアーク型放電ランプの他の例における陽極側の部分を示す説明用拡大断面図である。この放電ランプにおいて、緩衝部材３０は、高融点金属線により形成された渦巻型らせん状のスプリングよりなり、このスプリングは、内端が陽極側電極芯棒２４１の外周面に溶着されることにより取り付けられ、外端部による支承用端部３２がバルブ１０の封止管部１２の内面に当接された状態に設けられている。
【００３１】
また、図５は、本発明のショートアーク型放電ランプの更に他の例における陽極側の部分を示す説明用拡大断面図である。この放電ランプにおいて、緩衝部材３０は、例えばモリブデンからなる４枚の帯板状弾性体からなるものとされている。この帯板状弾性体は、例えば、各々、幅が４ｍｍ、長さが５０ｍｍ、厚さが０．１ｍｍであり、一端から長さ方向に例えば約１０ｍｍの位置において例えば６０度の角度に折り曲げられることによって溶着部が形成されている。
そして、各帯板状弾性体における溶着部が陽極側電極芯棒２４１の外周面に、周方向に互いに離間する状態でスポット溶接されており、これにより、先端である支承用端部３２がバルブ１０の内周面に近接または当接された状態とされている。
【００３２】
以上の図４に示す放電ランプおよび図５に示す放電ランプにおいても、図２に示す放電ランプと同様の作用および効果が得られる。
【００３３】
以上、本発明の実施の形態の例について説明したが、本発明は上記の態様に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。例えば、陽極マウントの具体的構成は、図示の構成に限定されるものではない。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、電極の重量が大きなものであっても、製造における溶着工程において、電極マウントにおける電極芯棒保持用筒体やバルブ材における封止管部形成部分が破損されることを防止することができるため、確実に電極マウントを封止管部形成部分に気密に溶着することができ、しかも、電極マウントの軸合わせを容易に行うことができ、これにより、所期の性能を有すると共に、確実に製造することのできるショートアーク型放電ランプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のショートアーク型放電ランプの一例における構成の概略を示す説明図である。
【図２】図１のショートアーク型放電ランプの構成の陽極側の部分を示す説明用拡大断面図である。
【図３】溶着工程における本発明のショートアーク型放電ランプの構成の陽極側の部分を示す説明用拡大断面図である。
【図４】本発明のショートアーク型放電ランプの他の例における陽極側の部分を示す説明用拡大断面図である。
【図５】本発明のショートアーク型放電ランプの更に他の例における陽極側の部分を示す説明用拡大断面図である。
【図６】従来のショートアーク型放電ランプの一例における構成の概略を示す説明図である。
【図７】溶着工程における従来のショートアーク型放電ランプの構成の陽極側の部分を示す説明用拡大断面図である。
【符号の説明】
１０  バルブ
１１  発光管部
１２  封止管部
２０１  陽極マウント
２０２  陰極マウント
２１  ガラス部材
２１１  内端面
２１２  外端面
２１３  孔
２１４  中空部
２２  金属板
２３１  陽極
２３２  陰極
２３３  陽極の内端面
２４１  陽極側電極芯棒
２５  電極芯棒保持用筒体
２５１  内端面
２６  外部リード棒
２７  金属部材
２９  金属箔
３０  緩衝部材
３２  支承用端部
４０  バルブ材
４１  発光管部形成部分
４２  封止管部形成部分
４２１  外端部
【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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【図６】
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【図７】
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