[发明专利]短弧放电灯

说明书

本发明涉及一种短弧放电灯，这种短弧放电灯供诸如曝光设备和紫外光斑治疗装置那样的照明光学系统作光源用，所述曝光设备用于在半导体晶片上印刷电子电路图形。

包括超高压水银灯、氙汞灯及同类器件在内的短弧放电灯通常具有一个石英玻泡，和置于此玻泡两端以保持玻泡气密的一对端帽。玻泡的中央部分制成蛋形。一个阳极和一个阴极彼此相对安置。为在阳极和阴极间产生短弧放电，在它们之间留一很小间隙。

短弧放电灯是一紫外线灯，它能放射出象一点光源那样的小弧。所以，短弧放电灯是与设置有反射器之类的光学系统组合在一起的，并用作各种精密工业装置。

如同在早先公开的日本专利申请昭和（Sho）60-57930中所披露的那样，在半导体晶片上印刷电子电路图形的曝光设备具有一作为它的光源的短弧放电灯。此曝光设备还包括一个把从放电灯发射出的光反射和聚焦的反射器、一个把反射器反射的光反射至不同方向的平面镜、一个把由平面镜反射的光聚焦的透镜、一个让由聚焦透镜聚焦的光通过的光掩模、以及一块半导体晶片，通过光掩模的光被聚焦和辐照在此晶片上。反射器具有一旋转二次曲面。短弧放电灯基本上位于此反射器的焦点处。半导体晶片涂覆有紫外光敏胶。

从短弧放电灯发射出的紫外线将光掩模的图形印刷在半导体晶片的表面。为了曝光半导体晶片中的一片，光线要辐照几次，而只有在光辐照时才给放电灯提供大的直流电流。

如同另一个早先公开的日本专利申请Sho    63-34897所披露的那样，短弧放电灯用于投影仪。与投影仪的快门同步地把电流提供给投影仪的短弧放电灯。只有在快门打开时，此电流才转成高值并提供给放电灯。短弧放电灯只有在有大电流供给时才发出高亮度的光。

近来，要求工业上用的工作机器要具备工作精度，还要求它们具有高效率，以提高生产率。超大规模集成电路的集成度极高，从而在生产半导体的领域内，要求曝光半导体的设备也具有高效率。

增加照射在半导体晶片表面的光的强度或亮度就提高了曝光设备的曝光效率。在提高短弧放电灯的输出以增加光的强度或亮度的同时，象反射器和聚焦透镜那样一些装置的效率也得到了提高，象反射器这种装置已完全得到了改进，它具有高于某一程度的效率。然而，应继续改进短弧放电灯。通常，通过短弧放电灯来增加光强，以提高曝光效率。由此发展了一种具有高的光输出的放电灯，并把它用作提高光照效率的装置。为了将曝光时间缩短一半，采用1千瓦输入的放电灯，而不是500瓦输入的灯。以这样的方式来提高设置有放电灯的工业机器的效率。

然而，在常用的短弧放电灯场合下，当灯的输出变高时，输入功率要变大。因此，不可避免地要增加放电灯的尺寸，以散去因提高输入功率而增加的热量，当将放电灯的尺寸增大时，它的玻泡尺寸增大，放电电弧的直径也变大。

当在要求具有高精度的曝光设备中使用大尺寸的短弧放电灯时，因为放电电弧的直径太大，所以光不能聚焦在焦点上。从而降低了曝光设备光线聚焦的能力，而光在半导体晶片表面散开。因此，光强不是增加而是降低了。

本发明的目的是提供一种短弧放电灯，它可得到小直径的放电电弧，以增加电弧亮度和提高灯的效率。

一种根据本发明的短弧放电灯包括一个由耐高温的玻璃质材料制成的外壳、一个封接在外壳一端的阳极、一个封接在外壳一端的阴极、以及一种充填在外壳内的充入物;此充入物至少含有汞、稀有气体和卤素，而所述卤素具有3.5×10^-5-3.5×10^-3的相对于汞的偏摩尔数量（partial molor quantity）。

本发明另一种短弧放电灯包括一个由耐高温的玻璃质材料制成的外壳、一个封接在外壳一端的阳极、一个封接在外壳一端的阴极，以及密封在保持气密的外壳内的汞和稀有气体。这种短弧放电灯具有下列关系。

（V_L-V_SL）/1＝5-10（V/mm）以及

D/W_L＝1.8～3.5（cm/KW），

这里设定V_SL（V）代表放电刚开始后的灯电压、V_L（V）代表放电稳定时的灯电压，1（mm）代表阳极和阴极之间的间距、D（cm）代表蛋形管泡中央部分的最大内径、W_L（KW）代表放电稳定时的灯功率。