放電燈、放電燈的制造方法以及放電燈用電極的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在曝光裝置等中使用的放電燈，特別是涉及將多個金屬部件接合而成的電極的構(gòu)造。
【背景技術(shù)】
[0002]在短弧型放電燈中，將高亮度的光照射到基板等曝光對象物。由于曝光對象物的大型化，還為了提高生產(chǎn)量，要求放電燈的高輸出化，伴隨于此，要求額定消耗功率的增加。
[0003]當實現(xiàn)大功率化時，在現(xiàn)有的基于單一金屬的電極構(gòu)造中，電子放射、熱釋放、耐久性等受到影響。另外，由于電極的重量變重，電極支承棒等的負荷大。
[0004]因此，提出了將多個金屬接合來構(gòu)成電極的方案。例如，將由含有釷的釷鎢等構(gòu)成的電極前端部與由純鎢等構(gòu)成的后方主體部固相接合來構(gòu)成電極(參照專利文獻1、2)。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開2011 — 154927號公報
[0008]專利文獻2:日本特開2011 — 070823號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明所要解決的問題
[0010]在將不同的金屬固相接合來構(gòu)成電極的情況下，由于熱膨脹率的差異等，伴隨著接合時的升溫、降溫而容易在接合面的外緣附近產(chǎn)生間隙。若電極在燈點亮?xí)r成為高溫，則有可能間隙擴大而導(dǎo)致電極破損。另外，即使在將相同的金屬部件固相接合而成的電極中，在接合面附近也會形成楔形的間隙。
[0011]因而，在通過固相接合來形成的電極中，需要提高接合面附近的接合強度。
[0012]用于解決問題的手段
[0013]本發(fā)明的放電燈具備:放電管；以及一對電極，它們配置在放電管內(nèi)，至少一個電極由將前端側(cè)部件和后端側(cè)部件固相接合而成的電極構(gòu)成。前端側(cè)部件位于電極前端面?zhèn)砂燃磁c另一個電極側(cè)靠近的位置處，后端側(cè)部件位于與電極支承棒靠近的位置處。而且，后端側(cè)部件的延展性比前端側(cè)部件高/大。
[0014]前端側(cè)部件及后端側(cè)部件能夠由金屬部件構(gòu)成。例如，能夠由釷鎢構(gòu)前端側(cè)部件成，且能夠由延展性相對高的鉬來構(gòu)成后端側(cè)部件。
[0015]在本發(fā)明中，以跨越前端側(cè)部件與后端側(cè)部件之間的接合面的方式、即以接合面介于中間的方式，在電極側(cè)面形成槽部。其中，“電極側(cè)面”包含形成在電極前端側(cè)的錐形面以及主體部分的側(cè)面(外周面)的全部。
[0016]為了提高接合強度而形成的槽部具有比毫米級的散熱用槽的間距、深度小的槽間距、槽深度。例如，能夠形成具有100 μπι以下的間距、深度的槽。通過形成這樣的微細的槽，使得延展性高的后端側(cè)部件的接合面外緣附近較深地變形。
[0017]關(guān)于包含這樣的接合面的槽部，優(yōu)選使后端側(cè)部件側(cè)面的表面粗糙度Ra為
1.2μπι以上。另外，優(yōu)選使前端側(cè)部件側(cè)面的表面粗糙度Ra為0.7μπι以下。此外，以使后端側(cè)部件側(cè)面的反射率比前端側(cè)部件側(cè)面的反射率小的方式形成槽部即可。通過滿足這樣的數(shù)值，能夠提高接合面強度。
[0018]關(guān)于微細槽，通過形成比前端側(cè)部件粗糙的槽，能夠使楔附近變形。例如，優(yōu)選在后端側(cè)部件側(cè)面以產(chǎn)生“劃痕”(溝槽或毛邊)的方式形成槽。即，優(yōu)選以對局部進行刮削或剝掉的方式形成槽。另一方面，考慮到穩(wěn)定的電弧放電，優(yōu)選在槽部的前端側(cè)部件側(cè)面形成無劃痕的微細槽。
[0019]另外，也可以構(gòu)成為微細槽在后端側(cè)部件側(cè)面處的深度比在前端側(cè)部件側(cè)面深。在楔附近，后端側(cè)金屬部件表面容易變形。
[0020]當通過切削加工來制造電極的情況下，優(yōu)選在對電極進行固相接合后的切削加工中形成槽部。通過在使用了車床等的切削加工時同時形成槽部，使得制造工序不會變得復(fù)雜ο
[0021]在槽部中，能夠跨越接合面而形成間距及深度比微細槽大的寬幅槽。
[0022]本發(fā)明的其他方式的放電燈的制造方法中，將前端側(cè)部件與延展性比前端側(cè)部件高的后端側(cè)部件固相接合，且對固相接合后的電極部件的側(cè)面進行切削加工，在該放電燈的制造方法中，在切削加工中，以跨越前端側(cè)部件與后端側(cè)部件之間的接合面的方式，在電極部件側(cè)面形成槽部。例如，在切削加工中，優(yōu)選在后端側(cè)部件側(cè)面形成基于劃痕的微細槽。
[0023]本發(fā)明的其他方式的放電燈用電極具備:前端側(cè)部件；以及后端側(cè)部件，其與前端側(cè)部件固相接合，跨越前端側(cè)部件與后端側(cè)部件之間的接合面而在電極側(cè)面形成了槽部。也可以同時將延展性相同的部件固相接合。
[0024]發(fā)明效果
[0025]根據(jù)本發(fā)明，在將多個部件固相接合而成的電極中，能夠構(gòu)成提高了接合強度的電極。
【附圖說明】
[0026]圖1是示意性地示出了第1實施方式的短弧型放電燈的俯視圖。
[0027]圖2是陽極、陰極的概要側(cè)視圖。
[0028]圖3是陰極的局部側(cè)視圖。
[0029]圖4是對陰極中的金屬部件接合面附近進行了放大的圖。
[0030]圖5是第2實施方式中的陰極的局部側(cè)視圖。
[0031]圖6是示出了接合面附近的陰極的照片的圖。
[0032]圖7是示出了圖6的放大照片的圖。
[0033]圖8是示出了利用電子顯微鏡得到的接合面附近的照片的圖。
【具體實施方式】
[0034]以下，參照附圖，對本發(fā)明的實施方式進行說明。
[0035]圖1是示意性地示出了第1實施方式的短弧型放電燈的俯視圖。
[0036]短弧型放電燈10是能夠在進行圖案形成的曝光裝置(未圖示)的光源等中使用的放電燈，具備透明的石英玻璃制的放電管(發(fā)光管)12。在放電管12中，陰極20及陽極30隔開規(guī)定間隔而相對配置。
[0037]在放電管12的兩側(cè)，石英玻璃制的密封管13A、13B以相對的方式與放電管12 —體設(shè)置，密封管13A、13B的兩端被燈頭19A、19B封閉。這里，放電燈10以陽極30處于上側(cè)、陰極20處于下側(cè)的方式沿著鉛直方向配置。
[0038]在密封管13A、13B的內(nèi)部，配設(shè)有支承金屬性的陰極20及陽極30的導(dǎo)電性的電極支承棒17A、17B，電極支承棒17A、17B經(jīng)由金屬環(huán)(未圖示)以及鉬這樣的金屬箔16A、16B分別與導(dǎo)電性的引線棒15A、15B連接。密封管13A、13B熔敷于設(shè)置在密封管13A、13B內(nèi)的玻璃管(未圖示)，由此，封入有水銀及稀有氣體的放電空間DS被密封。
[0039]引線棒15A、15B與外部的電源部(未圖示)連接，經(jīng)由引線棒15A、15B、金屬箔16AU6B以及電極支承棒17A、17B在陰極20與陽極30之間施加電壓。當向放電燈10供電時，在電極之間產(chǎn)生電弧放電，放射水銀的亮線(紫外光)。
[0040]圖2是陽極、陰極的概要側(cè)視圖。
[0041]陰極20由具有與電極軸E垂直的電極前端面20S的金屬部件(前端側(cè)部件)20A、以及在其后方與金屬部件20A接合的金屬部件(后端側(cè)部件)20B構(gòu)成。由電極支承棒17A支承的金屬部件20B由圓柱狀部分23B及圓錐臺形狀部分23A構(gòu)成，圓錐臺形狀的金屬部件20A與金屬部件20B的圓錐臺形狀部分23A接合。
[0042]陽極30由具有與電極軸E垂直的電極前端面30S的金屬部件(前端側(cè)部件)30A、以及與金屬部件30A接合的金屬部件(后端側(cè)部件)30B構(gòu)成。金屬部件30A由圓錐臺形狀部分33A及圓柱狀部分33B構(gòu)成，圓柱狀的金屬部件30B與金屬部件30A的圓柱狀部分33B接合。
[0043]前端側(cè)的金屬部件20A由釷鎢等以鎢為主成分的合金、或純鎢(W)等高熔點金屬構(gòu)成。另一方面，后端側(cè)的金屬部件20B由延展性比金屬部件20A高的金屬、或以該金屬為主成分的合金構(gòu)成。這里，金屬部件20B由鉬(Mo)構(gòu)成。陽極30的金屬部件30A、30B分別由純鎢(W)和鉬(Mo)構(gòu)成。
[0044]圖3是陰極的局部側(cè)視圖。圖4是對陰極中的金屬部件接合面附近進行了放大的圖。使用圖3、4，對形成在陰極側(cè)面的槽部進行說明。
[0045]按照放電等離子燒結(jié)(SPS燒結(jié))方式，固相接合將金屬粉體燒結(jié)而固形化后的、構(gòu)成金屬部件20A、20B的原材料，然后，利用車床進行切削加工，由此制造出陰極20。通過切削加工，形成陰極20的錐形面(縮徑面)20Q。
[0046]在切削加工中，沿著與電極軸E垂直的方向即周向?qū)饘俨考?0A、20B進行切削。這里，對接合面S1以±10°以下的角度α實施切削。而且，在用于形成具有錐形面20Q的電極的切削工序中，同時形成槽部R。
[0047]槽部R跨越接合面S1而形成，其由微細的槽(以下稱作微細槽)構(gòu)成。微細槽r是在切削加工處理時以規(guī)定的間距間隔P1同時形成的槽，間距間隔P1在1 ym?5 μπι的范圍內(nèi)進行確定。其與在現(xiàn)有的放電燈中形成的散熱用槽相比足夠小。在圖4中，關(guān)于微細槽r，將形成在金屬部件20A的微細槽示為“rlA”，將形成在金屬部件20B的微細槽示為“rlB”。
[0048]在后端側(cè)的金屬部件20B形成的微細槽rlB是具有劃痕扎)的槽，槽深度d達到比工具切削刃棱線位置深的位置。其中，這里將槽深度d示為將槽峰頂點連起來的線到底部的距離。另一方面，在延展性相對低的金屬部件20A中，形成有無劃痕、或幾乎不會產(chǎn)生劃痕的微細槽rlA。關(guān)于槽深度d，金屬部件20A側(cè)的槽深度d比金屬部件20B側(cè)小(淺)。
[0049]對在切削加工時的車床的轉(zhuǎn)數(shù)/轉(zhuǎn)速、刃的材質(zhì)、切入角度、切入量等進行調(diào)整，使得夾著這樣的接合面S1形成深度、粗糙度等表面狀態(tài)不同的微細槽r。這里，在連續(xù)地進行切削加工的期間，進行調(diào)整，使得以接合面S1為界而產(chǎn)生槽的差異。
[0050]關(guān)于金屬部件20B中的槽深度d，由于是基于劃痕的槽，所以相對存在偏差，不過對刃的切入量等進行調(diào)整，以使深度成為5 μπι以上。另一方面，對切入量等進行調(diào)整，以防止在金屬部件20Α中產(chǎn)生劃痕。
[0051]當金屬表面變得粗糙時，光的漫反射增大而反射率變小。原本鉬對光的反射率比鎢大，但是，由于形成了微細槽r(rlA、rlB)，所以槽部R中的金屬部件20B側(cè)的反射率比金屬部件20A側(cè)的反射率小。另外，通過切削加工，金屬部件20B的表面粗糙度Ra成為1.2 μ m以上、且金屬部件20A的表面粗糙度Ra成為0.7 μπι以下。
[0052]如上所述，后端側(cè)的由鉬(Mo)構(gòu)成的金屬部件20B與前端側(cè)的由鎢(W)構(gòu)成的金屬部件20A相比，延展性高且容易變形。因而，當將金屬部件20A、20B固相接合時，如圖3所示那樣在接合面S1的外緣附近