【手続補正書】
【提出日】平成16年12月22日(2004.12.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性に優れた誘電体からなる放電容器と、該放電容器の内側に少なくとも一つ配置されたＵ字型の内部管と、前記放電容器の外側に配置された外部電極と、前記内部管の内側に配置された内部電極と、前記放電容器内に充填された放電用の封入ガスとからなり、
前記外部電極と前記内部電極との間に高周波電圧が印加されることにより、エキシマが形成されることを特徴とするエキシマランプ。
【請求項２】
前記高周波電圧が、１〜２０ＭＨｚの高周波で印加されることを特徴とする請求項１に記載のエキシマランプ。
【請求項３】
光透過性に優れた誘電体からなる放電容器と、該放電容器の内側に少なくとも一つ配置されたＵ字型の内部管と、前記放電容器の外側に配置された外部電極と、前記内部管の内側に配置された内部電極と、前記放電容器内に充填された放電用の封入ガスとからなるエキシマランプと、
前記外部電極と前記内部電極との間に高周波電圧を印加するための高周波電源とから構成されることを特徴とするエキシマ発光装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
【従来の技術】
エキシマランプは光化学反応用の紫外線光源として使用される放電ランプの一種である。エキシマランプから発生する紫外線（以下「エキシマ光」という。）は、エキシマランプ内に充填される放電用の封入ガスの種類によって１７２ｎｍ、２２２ｎｍ、３０８ｎｍ等の波長で発光する。これらの波長のエキシマ光のうち、１７２ｎｍの波長のエキシマ光は半導体製造工程でのシリコンウエハーの精密洗浄に好ましく適用され、また、２２２ｎｍの波長のエキシマ光は、塩素系有機化合物の分解に好ましく適用されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この発明によれば、内部電極が、Ｕ字型の内部管の内側に配置されているので、放電容器内には少なくとも２本の内部電極が設けられているのと同様な態様となり、外部電極との間の高周波放電の機会が増して発光効率が向上する。また、外部電極と内部電極との間に高周波電圧、特に１〜２０ＭＨｚの高周波電圧が印加されるので、熱効率がよく、入力電力に対する発光効率が向上する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
この発明によれば、内部電極がＵ字型の内部管の内側に設けられているエキシマランプと、高周波電圧を印加する高周波電源とから構成されているので、内部電極と外部電極との間で高周波放電の機会が増加する。さらに、この高周波放電が、コントロールされた高周波電圧の印加によって起こるので、熱効率がよく、入力電力に対する発光効率を向上させることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
Ｕ字型の内部管３は、放電容器２の内側に少なくとも一つ配置される。この内部管３は、通常、誘電体管である石英管、具体的には合成石英ガラス管が使用される。内部管３内には、内部電極５が設けられる。このため、図１および図２からわかるように、放電容器２内には少なくとも２本の内部電極５が設けられているのと同様な態様となり、外部電極４との間で高周波放電の機会が増すという好ましい作用乃至効果を有する。こうした高周波放電の機会の増加は、エキシマ光の発光効率の向上に極めて効果的である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
このように、液体金属７または網状の金属８が内部電極５としてＵ字型の内部管３中に配置されるので、内部電極５は放電用の封入ガス６に直接接触しない。これにより、高周波放電が内部管３上の各部分で一様に生ずるという好ましい効果が得られる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
上述したように、液体金属を内部電極５とした内部管３を細径化できることは、図４および図５に示すように、放電容器２内に二つ以上のＵ字型内部管３を設けることができるので、外部電極４との間で高周波放電の機会を増加させることができ、エキシマ光の発光効率の向上に極めて効果的である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
また、内部電極５となる液体金属が直接放電用の封入ガス６に接触しないので、金属が直接封入ガスに接触する場合に比べ、高周波放電がＵ字型の内部管３上の各部分で一様に起こるという好ましい効果が得られる。さらに、上述と同様に、概ね放電容器２の中心部に設けられていることが好ましい。内部管３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを、放電容器２の内周面からそれぞれ同じ間隔となるように配置することにより、各々の内部管３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上でのエキシマ光の発光を同程度にすることができるので好ましい。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
図２および図５に示す断面構造からわかるように、エキシマランプ１は、Ｕ字型の内部管３を用いることにより、少なくとも二本以上の内部電極が設けられたのと同様の態様とすることができる。このことは、図７に示すような従来型のエキシマランプの断面構造と比べ、放電容器２や内部管３の寸法および内部管３の本数等を調整することにより、各々の内部管３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上での高周波放電の機会を大きくすることが可能となるので、エキシマ光の発光効率をより向上させることができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
また、本発明のエキシマランプ１は、外部電極４と内部電極５との間に高周波電圧を印加して高周波放電させ、エキシマを発光させる。エキシマランプ１に高周波電圧を印加することにより、入力電力に対するエキシマ光の発光量を増加させることができ、十分な発光効率を得ることができるとともに、消費電力を小さくすることができるので、経済的にも好ましい。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
また、この時、高周波電源１１（図６参照）から出力される高周波電圧は、０．１〜１０ＫＶが好ましく、更に好ましくは０．１〜５ＫＶである。高周波電圧が０．１ＫＶ未満の場合には、外部電極４と内部電極５との間で十分な放電が起こらないので、十分なエキシマ光を発光させることができない。また、高周波電圧が１０ＫＶを超える場合には、発光量が飽和し、入力電力に対して十分な発光効率を得ることができないとともに、消費電力が大きくなるので効率が悪くなる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
ここで示す電源装置９は、基本構成として、高周波電源１１と、マッチングコントローラー１０と、インダクタンスＬ１、Ｌ２と、可変コンデンサーＣ１、Ｃ２とからなる。電源装置９には、交流電源１２から通常約１００Ｖの電力が印加される。この電力は、高周波電源１１によって、上述したような１〜２０ＭＨｚのうちの所定の周波数に周波数変換され、高周波電源１１から出力される。この時の高周波電圧は、上述したように、０．１〜１０ＫＶが好ましく、更に好ましくは０．１〜５ＫＶである。そして、図６に示した電源装置９内の回路によって、高周波電源１１から出力された出力インピーダンスＺ１と、エキシマランプ１に入力される際の入力インピーダンスＺ２とをマッチングさせるために、マッチングコントローラー１０により可変コンデンサーＣ１を調整し、エキシマランプ１からエキシマ光が最も効率よく発光するようにコントロールされる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
例えば、放電容器２の外周面から、放射照度が１０ｍＷ／ｃｍ2のエキシマ光を照射するためには、図１に示す本発明のエキシマランプ１を用いたエキシマ発光装置２０の場合は、１３．５６ＭＨｚの高周波を２５〜３０Ｗの電力でエキシマランプ１に入力すればよい。しかしながら、図７のような断面構造を示す従来型のエキシマランプの場合は、その高周波放電が高周波電圧の印加によっては行なわれておらず、通常１００〜３００ＫＨｚの周波数で、１〜１０ＫＶの電圧がエキシマランプに印加されている。そのため、放射照度が１０ｍＷ／ｃｍ2のエキシマ光を照射するためには、約５０Ｗの電力をエキシマランプに入力しなければならず、発光効率が劣り、本発明の約半分程度である。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のエキシマランプによれば、内部電極が、Ｕ字型の内部管の内側に配置されているので、放電容器内には少なくとも２本の内部電極が設けられているのと同様な態様となり、外部電極との間の高周波放電の機会が増して発光効率が向上する。また、外部電極と内部電極との間に高周波電圧、特に１〜２０ＭＨｚの高周波電圧が印加されるので、熱効率がよく、入力電力に対する発光効率が向上する。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
また、本発明のエキシマ発光装置によれば、Ｕ字型の内部管の内側に配置された内部電極と外部電極との間の高周波放電の機会が増加するエキシマランプと、外部電極と内部電極との間に高周波電圧を印加するための高周波電源とで構成されているので、熱効率がよく、入力電力に対する発光効率の優れた発光装置とすることができる。