(57)【要約】【課題】従来のアーク放電ランプよりも高輝度化および高安定化を図る。【解決手段】互いに対向して配置される陰極および陽極を内部に備えた発光管と、陰極および陽極の共通の中心軸線を含む第一の平面内に中心軸線から第一の距離に配置される第一の対の導線と、中心軸線を含んでいて第一の平面に直交する第二の平面内に中心軸線から第一の距離に配置される第二の対の導線とを具備し、第一の対の各導線と第二の対の各導線とは中心軸線周りに点対称に配置されており、第一の対の導線内に第一の強度の電流を第一の方向に流すと共に第二の対の導線内に第一の強度の電流を第一の方向とは反対の第二の方向に流すことにより、中心軸線周りにおいて中心軸線に対して垂直に作用する磁場を形成するようにしたアーク放電ランプおよびこのようなランプの高輝度化装置が提供される。第一および第二の対の導線がベースボールコイルの一部分であるようにしてもよい。【選択図】　　　図１
2004095375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向して配置される陰極および陽極を内部に備えた発光管と、
前記陰極および前記陽極の共通の中心軸線に対して平行でかつ該中心軸線に対して点対称に配置される少なくとも三つの導線とを具備し、
これら導線内に同一強度の電流を同一方向に流すことにより、前記中心軸線周りにおいて前記中心軸線に対して垂直に作用する磁場を形成するようにしたアーク放電ランプ。
【請求項２】
互いに対向して配置される陰極および陽極を内部に備えた発光管と、
前記陰極および前記陽極の共通の中心軸線を含む第一の平面内に前記中心軸線から第一の距離に配置される第一の対の導線と、
前記中心軸線を含んでいて前記第一の平面に直交する第二の平面内に前記中心軸線から第一の距離に配置される第二の対の導線とを具備し、前記第一の対の各導線と前記第二の対の各導線とは前記中心軸線周りに点対称に配置されており、
前記第一の対の導線内に第一の強度の電流を第一の方向に流すと共に前記第二の対の導線内に第一の強度の電流を第一の方向とは反対の第二の方向に流すことにより、前記中心軸線周りにおいて前記中心軸線に対して垂直に作用する磁場を形成するようにしたアーク放電ランプ。
【請求項３】
前記第一の対の導線と前記第二の対の導線とがベースボールコイルの一部分である請求項２に記載のアーク放電ランプ。
【請求項４】
発光管内に対向して配置される陰極および陽極の共通の中心軸線に対して平行でかつ該中心軸線に対して点対称に配置される少なくとも三つの導線を具備し、
これら導線内に同一強度の電流を同一方向に流すことにより、前記中心軸線周りにおいて前記中心軸線に対して垂直に作用する磁場を形成するようにしたアーク放電ランプ高輝度化装置。
【請求項５】
発光管内に互いに対向して配置される陰極および陽極の共通の中心軸線を含む第一の平面内に前記中心軸線から第一の距離に配置される第一の対の導線と、
前記中心軸線を含んでいて前記第一の平面に直交する第二の平面内に前記中心軸線から第一の距離に配置される第二の対の導線とを具備し、前記第一の対の各導線と前記第二の対の各導線とは前記中心軸線周りに点対称に配置されており、
前記第一の対の導線内に第一の強度の電流を第一の方向に流すと共に前記第二の対の導線内に第一の強度の電流を第一の方向とは反対の第二の方向に流すことにより、前記中心軸線周りにおいて前記中心軸線に対して垂直に作用する磁場を形成するようにしたアーク放電ランプ高輝度化装置。
【請求項６】
前記第一の対の導線と前記第二の対の導線とがベースボールコイルの一部分である請求項５に記載のアーク放電ランプ高輝度化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アーク放電ランプ、例えば半導体検査装置に採用されるアーク放電ランプおよびこのようなアーク放電ランプのためのアーク放電ランプ高輝度化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は一般的なアーク放電ランプの側断面図である。図５に示されるアーク放電ランプ１００は例えばガラス製の発光管２００を含んでおり、発光管２００の両端はソケット５００により密封されている。陰極３００および陽極４００が各ソケット５００から発光管２００の中心に向かってそれぞれ延びている。図５に示されるように、陰極３００の先端は陽極４００の先端から所定の距離だけ離間されて配置されている。これら陰極３００および陽極４００の間に所定の電圧を印加することにより、これら電極間にアークを生じさせる。
【０００３】
このようなアーク放電ランプ１００においてはアークが陰極３００の先端から陽極４００に向かって弧状に生じるが、アークを光源として有効に使用するためには、形成されるアークが比較的細いのが望ましく、このような場合にアークの輝度を高めることができる。従来技術においてはアークに磁場をかけてアークを偏向させることが行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】
特開平１１−３１２４９５号公報（第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の高輝度ランプ（アーク放電ランプ）に設けられた磁気偏向部分はランプの両側にのみ配置されており、両方の磁気偏向部分を同時に駆動させた場合であってもアークを中心軸線上に一点集中させることはできない。従って、特許文献１においてはアーク自体を細くすることができず、結果的に高輝度化を図るのが困難である。さらに、特許文献１においては磁気偏向部分として電磁石を採用しているので、装置全体の小型化および軽量化を図ることも困難である。
【０００５】
さらに、アークは放電現象により生ずるので、アークがわずかに揺れて光量が変動する場合がある。アーク放電ランプ１００を例えばホトリソグラフィ工程における検査装置に使用する際には、アークはレンズにより拡大されるので前述した光量の変動が検査結果に大幅な影響を与える可能性がある。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、従来のアーク放電ランプよりも高輝度化および高安定化を図ることができるアーク放電ランプおよびこのようなアーク放電ランプのためのアーク放電ランプ高輝度化装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために請求項１に記載の発明によれば、互いに対向して配置される陰極および陽極を内部に備えた発光管と、前記陰極および前記陽極の共通の中心軸線に対して平行でかつ該中心軸線に対して点対称に配置される少なくとも三つの導線とを具備し、これら導線内に同一強度の電流を同一方向に流すことにより、前記中心軸線周りにおいて前記中心軸線に対して垂直に作用する磁場を形成するようにしたアーク放電ランプが提供される。
【０００８】
すなわち請求項１に記載の発明によって、中心軸線周りに環状な磁場が中心軸線付近で弱くなるように形成されるので、アークは中心軸線に向かって圧縮され、細いアークが形成される。従って、アークの輝度密度が高まるので高輝度化されたアーク放電ランプを提供できると共に、アークの揺らぎが抑制されるので高安定化されたアーク放電ランプを提供できる。さらに請求項１に記載の発明においては電磁石を使用する必要がないのでアーク放電ランプを小型かつ軽量にできる。導線の数は三つまたは四つであるのが好ましく、このような場合には比較的広範囲の視野を得ることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、互いに対向して配置される陰極および陽極を内部に備えた発光管と、前記陰極および前記陽極の共通の中心軸線を含む第一の平面内に前記中心軸線から第一の距離に配置される第一の対の導線と、前記中心軸線を含んでいて前記第一の平面に直交する第二の平面内に前記中心軸線から第一の距離に配置される第二の対の導線とを具備し、前記第一の対の各導線と前記第二の対の各導線とは前記中心軸線周りに点対称に配置されており、前記第一の対の導線内に第一の強度の電流を第一の方向に流すと共に前記第二の対の導線内に第一の強度の電流を第一の方向とは反対の第二の方向に流すことにより、前記中心軸線周りにおいて前記中心軸線に対して垂直に作用する磁場を形成するようにしたアーク放電ランプが提供される。
すなわち請求項２に記載の発明によって、中心軸線に対して垂直な断面において各導線から中心軸線に向かって弱くなる略＋字形状の磁場が形成されるので、アークは中心軸線に向かって圧縮され、細いアークが形成される。従って、アークの輝度密度が高まるので高輝度化されたアーク放電ランプを提供できると共に、アークの揺らぎが抑制されるので高安定化されたアーク放電ランプを提供できる。さらに電磁石を使用する必要がないのでアーク放電ランプを小型かつ軽量にできる。
【００１０】
請求項３に記載の発明によれば、前記第一の対の導線と前記第二の対の導線とがベースボールコイルの一部分である。
すなわち請求項３に記載の発明によって、ベースボールコイルを使用することにより小電流で強磁場を形成することができると共に、第一および第二の対の導線内に流れる電流を同一強度にするのを容易にすることができる。また、導線に電流を流すために単一の電源で足りるのでアーク放電ランプ全体をさらに小型かつ軽量にできる。
【００１１】
請求項４に記載の発明によれば、発光管内に対向して配置される陰極および陽極の共通の中心軸線に対して平行でかつ該中心軸線に対して点対称に配置される少なくとも三つの導線を具備し、これら導線内に同一強度の電流を同一方向に流すことにより、前記中心軸線周りにおいて前記中心軸線に対して垂直に作用する磁場を形成するようにしたアーク放電ランプ高輝度化装置が提供される。
すなわち請求項４に記載の発明によって、中心軸線周りに環状な磁場が中心軸線付近で弱くなるように形成されるので、アークは中心軸線に向かって圧縮され、細いアークが形成される。従って、アークの輝度密度が高まるのでアーク放電ランプの高輝度化を図ることができると共に、アークの揺らぎが抑制されるのでアーク放電ランプの高安定化を図ることができる。さらに電磁石を使用する必要がないのでアーク放電ランプ高輝度化装置を小型かつ軽量にできる。導線の数は三つまたは四つであるのが好ましく、このような場合には比較的広範囲の視野を得ることができる。
【００１２】
請求項５に記載の発明によれば、発光管内に互いに対向して配置される陰極および陽極の共通の中心軸線を含む第一の平面内に前記中心軸線から第一の距離に配置される第一の対の導線と、前記中心軸線を含んでいて前記第一の平面に直交する第二の平面内に前記中心軸線から第一の距離に配置される第二の対の導線とを具備し、前記第一の対の各導線と前記第二の対の各導線とは前記中心軸線周りに点対称に配置されており、前記第一の対の導線内に第一の強度の電流を第一の方向に流すと共に前記第二の対の導線内に第一の強度の電流を第一の方向とは反対の第二の方向に流すことにより、前記中心軸線周りにおいて前記中心軸線に対して垂直に作用する磁場を形成するようにしたアーク放電ランプ高輝度化装置が提供される。
すなわち請求項５に記載の発明によって、中心軸線に対して垂直な断面において各導線から中心軸線に向かって弱くなる略＋字形状の磁場が形成されるので、アークが中心軸線に向かって圧縮され、細いアークが形成される。従って、アークの輝度密度が高まるのでアーク放電ランプの高輝度化を図ることができると共に、アークの揺らぎが抑制されるのでアーク放電ランプの高安定化を図ることができる。さらに電磁石を使用する必要がないのでアーク放電ランプ高輝度化装置を小型かつ軽量にできる。
【００１３】
請求項６に記載の発明によれば、前記第一の対の導線と前記第二の対の導線とがベースボールコイルの一部分である。
すなわち請求項６に記載の発明によって、ベースボールコイルを使用することにより小電流で強磁場を形成することができると共に、第一および第二の対の導線内に流れる電流を同一強度にするのを容易にすることができる。また、導線に電流を流すために単一の電源で足りるのでアーク放電ランプ高輝度化装置全体をさらに小型かつ軽量にできる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同一の部材には同一の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１（ａ）は本発明の第一の実施形態に基づくアーク放電ランプ高輝度化装置の略図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の陰極付近における略断面図である。理解を容易にするために図１（ａ）および図１（ｂ）においては発光管および電源を省略している。
【００１５】
図１（ａ）に示されるように、発光管（図示しない）内においてアークを生じさせる陰極３０と陽極４０とが所定の距離を空けて互いに対向して配置されている。これら陰極３０および陽極４０は共通の中心軸線またはランプ軸線３１上に配置されている。本発明の第一の実施形態に基づくアーク放電ランプ高輝度化装置１０は互いに平行な四つの導線２１、２２、２３、２４を含んでいる。図１（ｂ）に示されるようにこれら導線２１、２２、２３、２４はランプ軸線３１周りに点対称に配置されている。すなわち、或る導線とランプ軸線３１とを結ぶ線分と前述した導線に隣接する導線とランプ軸線３１とを結ぶ線分とがなす角は互いに等しく、また各導線とランプ軸線３１との間の距離は互いに等しくなっている。さらに、図１（ａ）および図１（ｂ）に示されるようにこれら導線２１、２２、２３、２４内に電流を同一方向に流す。これら電流の強度は各導線２１、２２、２３、２４において同一である。これによりランプ軸線３１周りにおいてランプ軸線３１に対して垂直に作用する磁場が形成される。
【００１６】
図２（ａ）は図１（ｂ）における磁場強度の分布を示す図である。図２（ａ）においては磁場の弱い部分が濃い色で示されており、陰極３０およびランプ軸線３１を省略しているが、ランプ軸線３１は図面の中心に位置している。図２（ａ）に示されるように、導線２１、２２、２３、２４に同一強度の電流を同一方向に流した場合には、ランプ軸線３１周りに環状な磁場が形成される。さらに、この磁場はランプ軸線３１付近で弱くなっている。従って、このような磁場が発生した状態で形成されるアークはランプ軸線３１に向かって圧縮されるので、細いアークを形成することができる。それゆえ、このような細いアークを形成することによってアークの高輝度化を図ることができる。またアークが細いことによりアークの揺らぎを抑制できるのでアークの高安定化を図ることができる。また、本実施形態においては、電磁石を使用する必要がないので、アーク放電ランプ高輝度化装置を小型かつ軽量にできる。当然のことながら、このような高輝度化装置を組み入れたアーク放電ランプ自体も本発明の範囲に含まれる。
【００１７】
図１（ｃ）は本発明の他の実施形態に基づくアーク放電ランプ高輝度化装置の陰極付近における略断面図である。図１（ｃ）に示されるように、本発明の他の実施形態においては、互いに平行な三つの導線２５、２６、２７がランプ軸線３１周りに点対称に配置されている。すなわち或る導線とランプ軸線３１とを結ぶ線分と前述した導線に隣接する導線とランプ軸線３１とを結ぶ線分とがなす角は互いに等しく、また各導線とランプ軸線３１との間の距離は互いに等しくなっている。前述した実施形態と同様に、これら導線２５、２６、２７内に同一強度の電流を同一方向に流すことによりランプ軸線３１周りにおいてランプ軸線３１に対して垂直に作用する磁場が形成される。
【００１８】
図２（ｂ）は図１（ｃ）における磁場強度の分布を示す図であり、図２（ｂ）においては磁場の弱い部分が濃い色で示されており、陰極３０およびランプ軸線３１を省略しているが、ランプ軸線３１は図面の中心に位置している。図１（ｃ）に示されるように、導線２５、２６、２７に同一強度の電流を同一方向に流した場合には、ランプ軸線３１周りに略三角形状の磁場が形成される。さらに、この磁場はランプ軸線３１付近で弱くなっている。従って、このような磁場が発生した状態で形成されるアークはランプ軸線３１に向かって圧縮されるので、細いアークを形成することができる。前述した実施形態と同様にこのような細いアークを形成することによってアークの高輝度化および高安定化を図ることができ、また電磁石を使用する必要がないので、アーク放電ランプ高輝度化装置を小型かつ軽量にできる。当然のことながら、このような高輝度化装置を組み入れたアーク放電ランプ自体も本発明の範囲に含まれる。ランプ軸線３１周りに点対称に配置される導線の数は少なくとも三つであるが、導線の数は少ないのが好ましい。これにより、本発明のアーク放電ランプまたはアーク放電ランプ高輝度化装置を検査装置に組み入れる場合に、比較的広範囲の視野を得ることができる。
【００１９】
図３（ａ）は本発明の第二の実施形態に基づくアーク放電ランプ高輝度化装置の略図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の陰極付近における略断面図である。理解を容易にするために図３（ａ）および図３（ｂ）においては発光管を省略している。前述した実施形態と同様にアークを生じさせる陰極３０と陽極４０とが発光管（図示しない）内において所定の距離を空けて共通の中心軸線またはランプ軸線３１上において互いに対向して配置されている。本発明の第二の実施形態に基づくアーク放電ランプ高輝度化装置１０は互いに平行な四つの導線６１、６２、６３、６４を含んでいる。これら導線６１、６２、６３、６４は同一長さであるのが好ましい。前述した実施形態と同様にこれら導線６１、６２、６３、６４はランプ軸線３１周りに点対称に配置されている。図３（ａ）に示されるように互いに隣接して配置された一対の導線６１、６２は一端において導線部分６８により接続されている。導線６１は他端において別の導線部分６６により導線６３に接続されている。同様に導線６２は他端において導線部分６７により導線６４に接続されていて、一端において導線部分６９により導線６３に接続されている。従って、本実施形態においてはこれら導線６１、６２、６３、６４および導線部分６６、６７、６８、６９がベースボールコイル６０を形成している。電源７０がベースボールコイル６０の一部分、例えば導線６４上に配置されている。電源７０によってベースボールコイル６０内に電気を流すことにより、ランプ軸線３１周りにおいてランプ軸線３１に対して垂直に作用する磁場が形成される。この際、図３（ｂ）に示されるように、電流は導線６１および導線６４においては陰極３０側から陽極４０側に向かって流れると共に、導線６２および導線６３においては陽極４０側から陰極３０側に向かって流れ、また電流の強度は各導線６１、６２、６３、６４において同一である。本実施形態においては単一の電源７０を使用することにより、各導線６１、６２、６３、６４に同一強度の電流を極めて容易に流すことができる。
【００２０】
図４は図３（ｂ）における磁場強度の分布を示す図である。図４においては磁場の弱い部分が濃い色で示されており、陰極３０およびランプ軸線３１を省略しているがランプ軸線３１は図面の中心に位置している。図３（ｂ）のように電流を流した場合には、図４に示されるように、ランプ軸線３１周りに略＋（プラス）字形状の磁場がランプ軸線３１付近で弱くなるように形成される。従って、このような磁場が発生した状態で形成されるアークはランプ軸線３１に向かって圧縮されるので、細いアークを形成することができる。特に、ベースボールコイル６０によって小電流で強磁場を形成することができるので極めて効率的にアークの高輝度化および高安定化を図ることができる。また本実施形態においては、電磁石を使用する必要がなくて単一の電源で足りるので、アーク放電ランプ高輝度化装置をさらに小型かつ軽量にできる。
【００２１】
当然のことながら、このような高輝度化装置を組み入れたアーク放電ランプ自体も本発明の範囲に含まれる。導線部分６６、６７、６８、６９を排除することによってベースボールコイル６０を形成することなしに、或る対の導線６１、６４に電流を一方向に流すと共に、他の対の導線６２、６３に同一強度の電流を他方向に流すことは本実施形態の範囲に含まれる。また、図３に示されるベースボールコイル６０は一巻きであるがベースボールコイル６０を複数巻きにしてもよい。この場合にはさらに細いアークを得ることができるので、高輝度化および高安定化をさらに図ることができる。
【００２２】
例えばホトリソグラフィ工程において使用される検査装置に関して本発明の実施形態を説明したが、本発明はこのような検査装置に限定されるものではなく、本発明を検査装置以外の用途に使用される全てのアーク放電ランプに採用できるのは明らかである。また、複数の導線が発光管の内部に配置されていてもよい。
【００２３】
【発明の効果】
各請求項に記載の発明によれば、アークの高輝度化および高安定化を図ることができると共に、アーク放電ランプまたはアーク放電ランプ高輝度化装置自体をを小型かつ軽量にできるという共通の効果を奏しうる。
さらに、請求項３および請求項６に記載の発明によれば、小電流で強磁場を形成することができると共に第一および第二の対の導線内に流れる電流を同一にするのを容易にでき、アーク放電ランプ全体をさらに小型かつ軽量にできるという効果を奏しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の第一の実施形態に基づくアーク放電ランプ高輝度化装置の略図である。
（ｂ）図１（ａ）の陰極付近における略断面図である。
（ｃ）本発明の他の実施形態に基づくアーク放電ランプ高輝度化装置の陰極付近における略断面図である。
【図２】（ａ）図１（ｂ）における磁場強度の分布を示す図である。
（ｂ）図１（ｃ）における磁場強度の分布を示す図である。
【図３】（ａ）本発明の第二の実施形態に基づくアーク放電ランプ高輝度化装置の略図である。
（ｂ）図３（ａ）の陰極付近における略断面図である。
【図４】図３（ｂ）における磁場強度の分布を示す図である。
【図５】一般的なアーク放電ランプの側断面図である。
【符号の説明】
１０…アーク放電ランプ高輝度化装置
２１、２２、２３、２４…導線
２５、２６、２７…導線
３０…陰極
４０…陽極
３１…ランプ軸線
６０…ベースボールコイル
６１、６２、６３、６４…導線
６６、６７、６８、６９…導線部分
７０…電源
【図１】
2004095375.tif 000003
【図２】
2004095375.tif 000004
【図３】
2004095375.tif 000005
【図４】
2004095375.tif 000006
【図５】
2004095375.tif 000007