(57)【要約】【課題】光照射部に十分な可動性を有し、波長２００ｎｍ以下の紫外線を高い出力で照射することのできる紫外線照射装置を提供すること。【解決手段】ショートアーク型のフラッシュランプと、前記フラッシュランプにエネルギーを供給する主放電コンデンサーと、前記主放電コンデンサーを充電する充電回路を有する電源部とを有し、前記フラッシュランプおよび前記主放電コンデンサーは、前記電源部と別体のケーシングに内蔵されて光照射部として構成されており、前記充電回路と前記主放電コンデンサーとは、可撓性を有する電線によって接続されていることを特徴とする。【選択図】図１
2014170921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ショートアーク型のフラッシュランプと、
前記フラッシュランプにエネルギーを供給する主放電コンデンサーと、
前記主放電コンデンサーを充電する充電回路を有する電源部とを有し、
前記フラッシュランプおよび前記主放電コンデンサーは、前記電源部と別体のケーシングに内蔵されて光照射部として構成されており、
前記充電回路と前記主放電コンデンサーとは、可撓性を有する電線によって接続されていることを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項２】
前記光照射部が、光照射位置と、光照射位置から外れた位置との間で移動可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射装置。
【請求項３】
前記光照射部がハンドピース型の光照射ヘッドとして構成されていることを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射装置。
【請求項４】
前記光照射部のケーシングに前記フラッシュランプを点灯させるためのトリガー回路が内蔵されてい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紫外線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ショートアーク型のフラッシュランプを光源とした紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
閃光放射される紫外線を利用して、半導体検査や半導体基板の表面処理が行われている。
ショートアーク型フラッシュランプ（以下、単に「フラッシュランプ」ともいう。）としては、例えば特許文献１に開示のものが知られている。具体的には、このフラッシュランプは、ガラスバルブ内に陽極と陰極とが対向して配置されており、２本のトリガー電極が陽極と陰極との間に位置するように配置されている。このようなフラッシュランプは、主放電コンデンサーに供給した高電圧のエネルギーを陽極と陰極との間に供給することにより、紫外線を閃光放射するものである。また、主放電に先駆けて、トリガー電極にトリガー電圧を印加することにより、絶縁破壊を誘発するものである。
また、例えば特許文献２には、フラッシュランプ用の電源回路が開示されている。
【０００３】
近年、半導体基板の表面処理工程において、閃光放射される紫外線を被処理体の近傍まで導光させるために、筐体内に、フラッシュランプを有する光源部と、特許文献２の図１に示されるような電源回路とを備え、光源部から伸びるガラスファイバーを有する光源装置が知られている（例えば特許文献３参照）。
【０００４】
しかしながら、このようなガラスファイバーを有する光源装置では、ガラスファイバーとして、紫外線の透過率が高い石英ガラスを用いても、波長２００ｎｍ以下の紫外線の透過率が低いため、２００ｎｍ以下の短波長の紫外線を被処理体の近傍まで導光させることは難しいという問題がある。また、ガラスファイバーは可撓性に乏しく、十分な可動性が得られないという問題もある。
【０００５】
そこで、上記問題を解決するため、筐体内からフラッシュランプを取り出し、フラッシュランプと筐体内の電源回路とを電線等で接続する構成が考えられる。
しかしながら、このような構成においては、フラッシュランプと電源回路における主放電コンデンサーとの離間距離が長くなることにより、フラッシュランプと主放電コンデンサーとの間のインピーダンスが大きくなる。従って、電極間で形成されるアーク柱から放射される光は、紫外線の放射強度が小さいものとなり、紫外線よりも長波長側の可視光の放射強度が大きいものとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−７６９２１号公報
【特許文献２】特開２００１−３７０９５号公報
【特許文献３】特開２００８−４７３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、光照射部に十分な可動性を有し、波長２００ｎｍ以下の紫外線を高い出力で照射することのできる紫外線照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の紫外線照射装置は、ショートアーク型のフラッシュランプと、
前記フラッシュランプにエネルギーを供給する主放電コンデンサーと、
前記主放電コンデンサーを充電する充電回路を有する電源部とを有し、
前記フラッシュランプおよび前記主放電コンデンサーは、前記電源部と別体のケーシングに内蔵されて光照射部として構成されており、
前記充電回路と前記主放電コンデンサーとは、可撓性を有する電線によって接続されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の紫外線照射装置においては、前記光照射部が、光照射位置と、光照射位置から外れた位置との間で移動可能に設けられる構成とすることができる。
【００１０】
本発明の紫外線照射装置においては、前記光照射部がハンドピース型の光照射ヘッドとして構成される構成とすることができる。
【００１１】
本発明の紫外線照射装置においては、前記光照射部のケーシングに前記フラッシュランプを点灯させるためのトリガー回路が内蔵されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の紫外線照射装置においては、光照射部を構成するフラッシュランプおよび主放電コンデンサーが、電源部と別体のケーシングに内蔵されており、電源部の充電回路と光照射部の主放電コンデンサーとが、可撓性を有する電線によって接続されている。従って、光照射部は十分な可動性を有し、また、フラッシュランプと主放電コンデンサーとの離間距離が短くなるので、この間のインピーダンスが小さくなることから、電極間で形成されるアーク柱から放射される光は、紫外線の放射効率が高くなり、その結果、波長２００ｎｍ以下の紫外線を高い出力で照射することができる。
【００１３】
また、本発明の紫外線照射装置によれば、光照射部が、光照射位置と、光照射位置から外れた位置との間で移動可能に設けられていることにより、例えば半導体検査や半導体基板の洗浄処理等の表面処理等を行う場合においても、極めて有用なものとなる。
【００１４】
また、本発明の紫外線照射装置によれば、光照射部がハンドピース型の光照射ヘッドとして構成されていることにより、手で把持することができるので、高い操作性が得られ、例えば狭い空間等に進入させて紫外線照射する場合においても、極めて有用なものとなる。
【００１５】
さらに、本発明の紫外線照射装置によれば、光照射部のケーシングにトリガー回路が内蔵されていることにより、フラッシュランプとトリガー回路との離間距離が短くなるので、電圧降下が抑制され、より確実なトリガー放電が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の紫外線照射装置の構成の一例を示す概略図である。
【図２】図１の紫外線照射装置における光照射部の内部構造の一例の概略を示す説明用断面図である。
【図３】図２の光照射部におけるフラッシュランプの構成の一例の概略を示す説明用断面図である。
【図４】図１の紫外線照射装置の回路の構成の一例を示す説明図である。
【図５】図１の紫外線照射装置の使用状態の一例を示す概略図である。
【図６】本発明の紫外線照射装置の構成の他の例を示す概略図である。
【図７】図６の紫外線照射装置における光照射部の内部構造の一例の概略を示す説明用断面図である。
【図８】図６の紫外線照射装置の回路の構成の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１８】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の紫外線照射装置の構成の一例を示す概略図であり、図２は、図１の紫外線照射装置における光照射部の内部構造の一例の概略を示す説明用断面図であって、光照射部を構成するケーシングの長手方向に沿って切断した断面図であり、図３は、図２の光照射部におけるフラッシュランプの構成の一例の概略を示す説明用断面図であり、図４は、図１の紫外線照射装置の回路の構成の一例を示す説明図である。
この紫外線照射装置６０は、例えば半導体基板の洗浄処理等の表面処理等を行う場合に用いられるものである。
紫外線照射装置６０は、ショートアーク型のフラッシュランプ４１およびこのフラッシュランプ４１にエネルギーを供給する主放電コンデンサーＣｍがケーシング７２に内蔵されてなる光照射部７１と、主放電コンデンサーＣｍを充電する充電回路１（図４参照）がケーシング７２とは別体の筐体６２に内蔵されてなる電源部６１とを備え、光照射部７１と電源部６１とが、可撓性を有する長尺な複数（図１の例では３本）の電線３１ａによって接続されている。
図１において、符号６３は電源スイッチを示し、符号６４は操作板を示す。
【００１９】
光照射部７１は、図２に示すように、全体が長方体状のケーシング７２を備えている。このケーシング７２は、例えばアルミニウムにより形成されている。
ケーシング７２の底面（図２における下面）には、後述するランプユニット８０を配置するための開口７２Ｋが形成されている。また、ケーシング７２の周側面には、電線３１ａを挿通させるための挿通孔（図示せず）が設けられている。
【００２０】
ケーシング７２内の一端（図２における左端）側の空間領域には、フラッシュランプ４１を備えるランプユニット８０が配置されており、ケーシング７２内の他端（図２における右端）側の空間領域には、主放電コンデンサーＣｍが配置されている。
【００２１】
ランプユニット８０は、フラッシュランプ４１と、フラッシュランプ４１からの光を反射する反射ミラー８２と、このフラッシュランプ４１および反射ミラー８２を支持する、底面（図２における下面）に円形の開口８１Ｋを有する支持台８１とにより構成される。
支持台８１の開口８１Ｋには、フラッシュランプ４１からの光および反射ミラー８２によって反射された光を透過する透過窓８６が配置されている。
【００２２】
反射ミラー８２は、内面に例えばアルミニウム蒸着膜よりなる楕円面状の反射面を有する反射部８３と、この反射部８３の光照射方向後端に連続して光軸方向に伸びる筒状頸部８４とを有する。反射ミラー８２の光照射方向前方の開口８２Ｋには、フラッシュランプ４１からの光および反射ミラー８２の反射部８３によって反射された光を透過する前面ガラス８５が配置されている。反射ミラー８２は、前面ガラス８５が透過窓８６と対向するように、支持台８１上に配置され固定されている。
【００２３】
フラッシュランプ４１は、反射ミラー８２の筒状頸部８４内に、フラッシュランプ４１の一方の封止部が挿通され、この封止部の外周面と筒状頸部８４の内周面との間に形成される間隙に充填された接着剤によって固定されている。また、フラッシュランプ４１の他方の封止部は前面ガラス８５に形成された貫通孔（図示せず）に挿通されている。
【００２４】
ケーシング７２内の主放電コンデンサーＣｍは、ケーシング７２の底面に配置された載置台７３上に例えば接着剤等によって接着されて固定されている。
図２において、符号７４は、コネクタ７５やトリガー回路基板７６を取り付けるための取り付け壁を示し、符号７７は、電線３１ａと電気的に接続された配線を示す。
【００２５】
フラッシュランプ４１は、ショートアーク型のものとされ、例えば、発光ガスが封入されてなるものであって、両端が封止され、内部に放電空間を有する発光管と、当該発光管内部の放電空間内において対向配置された一対の電極とを備え、この一対の電極の間にトリガー電極が設けられてなるものとされる。
【００２６】
具体的には、図３に示すように、フラッシュランプ４１は、発光空間を形成する例えば楕円球形状の発光部１３および当該発光部１３の両端に連続して管軸方向外方に伸びる封止部１４Ａ，１４Ｂを有する第１の石英ガラス管１５と、直管状の第２の石英ガラス管１８とが、第２の石英ガラス管１８の他端側開口部（図３において右端側開口部）が第１の石英ガラス管１５における一方の封止部１４Ａの一端側開口部（図３において左端側開口部）に挿入され、これにより形成される二重管部分１６が互いに溶着されてなる発光管１７を備えている。
【００２７】
また、発光管１７の内部には、一対の主電極である陰極２７および陽極２８が、互いに対向して配置されており、各々先端に陰極２７および陽極２８が連接された第１の電極棒２９および第２の電極棒３０が、発光管１７内をその管軸Ｃに沿って外方に伸びて発光管１７の両端から外部に導出されるよう、発光管１７の両端において、段継ぎガラス１９によって封着（ロッドシール）されている。ここに、陰極２７と陽極２８との電極間距離ｄは、例えば１〜１０ｍｍである。
陰極２７および陽極２８は、例えば酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）などの易電子放射性物質が含浸されたタングステン焼結体により構成されている。
第１の電極棒２９および第２の電極棒３０は、例えばタングステンにより構成されている。
【００２８】
この実施の形態に係るフラッシュランプ４１においては、発光管１７の内部に、例えば２つのトリガー電極３２ａ，３２ｂ、および、放電を安定して生じさせるためのスパーカ電極４０よりなる始動用補助電極が配置されている。
【００２９】
各々のトリガー電極３２ａ，３２ｂは、例えば細い線状に形成されており、先端部が陰極２７の先端と陽極２８の先端を結ぶ中心線上において互いに離間して位置されるよう、配置されている。そして、各々先端にトリガー電極３２ａ，３２ｂが接続されたロッド状の内部リード（以下、「内部リード棒」という。）３３ａ，３３ｂが、発光管１７内において陰極２７に係る第１の電極棒２９と互いに平行に管軸方向外方に伸び、発光管１７の二重管部分１６における周方向に異なる位置、例えば発光管１７の管軸Ｃを挟んで互いに対向する位置に気密に埋設された金属箔３５ａ，３５ｂを介して、外部リード３８ａ，３８ｂに電気的に接続されており、これにより、箔シール構造が形成されている。
この実施の形態に係るフラッシュランプ４１におけるトリガー電極３２ａ，３２ｂは、先端に向かうに従って陽極２８に接近するよう発光管１７の管軸Ｃに対して傾斜して配置されている。一方のトリガー電極３２ａの先端と陰極２７の先端との離間距離および他方のトリガー電極３２ｂの先端と陽極２８の先端との離間距離は、例えば、陰極２７と陽極２８との電極間距離ｄが３．０ｍｍである場合には、０．５〜１．５ｍｍである。
各々のトリガー電極３２ａ，３２ｂは、例えばニッケル、タングステンあるいはそれらを含む合金により構成されており、内部リード棒３３ａ，３３ｂは、例えばタングステンにより構成されている。
【００３０】
スパーカ電極４０は、例えばアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）よりなる円柱状の頭部４０ａおよびこの頭部４０ａに連続する軸部４０ｂとを有し、頭部４０ａに接続された例えばニッケルよりなる金属箔５５の一端部が陰極２７に係る第１の電極棒２９の外周面に接続されていると共に、軸部４０ｂに例えばタングステンよりなる内部リード線（図示せず）が接続されている。そして、内部リード線は、発光管１７の二重管部分１６において、トリガー電極３２ａ，３２ｂに係る金属箔３５ａ，３５ｂと電気的に絶縁された状態で、気密に埋設された金属箔（図示せず）を介して、外部リード線に電気的に接続されており、これにより、箔シール構造が形成されている。
【００３１】
一対の電極２７，２８に連結された第１の電極棒２９，第２の電極棒３０は、配線７７を介して電線３１ａと電気的に接続されおり、トリガー電極３２ａ，３２ｂに接続された外部リード３８ａ，３８ｂは、配線７７を介して電線３１ａと電気的に接続されている。
【００３２】
発光管１７の放電空間内には、不活性ガスが封入されている。不活性ガスとしては、キセノンガス、クリプトンガス、アルゴンガス、またはこれらの混合ガス等を用いることができる。不活性ガスとしては、紫外線の発光効率の観点からキセノンガスを用いることが好ましい。
不活性ガスの封入圧は、例えば、０．１ＭＰａ〜２ＭＰａとされる。不活性ガスの封入圧が過小である場合には、高出力の光を出射することが困難となる。一方、不活性ガスの封入圧が過大である場合には、フラッシュランプ４１が点灯しにくくなるため好ましくない。
発光管１７の放電空間においては、波長２００ｎｍ以下、具体的には１５０〜２００ｎｍの紫外線が放射される。
【００３３】
このようなフラッシュランプ４１は、１パルス当たり５Ｊ以上、好ましくは５〜３００Ｊのエネルギーによって点灯される。１パルス当たりのエネルギーが過小である場合には、高出力の光を出射することが困難となる。また、１パルス当たりのエネルギーが過大である場合には、陰極２７のエミッター物質が蒸発することにより、当該電極の寿命が著しく短くなるため、実用的ではない。
【００３４】
上記のフラッシュランプ４１の一構成例を示すと、発光管１７を構成する第１の石英ガラス管１５における封止部１４Ａ，１４Ｂの外径が１０ｍｍ、厚みが１．５ｍｍ、第２の石英ガラス管１８の厚みが１．０ｍｍ、第１の電極棒２９および第２の電極棒３０の外径がφ２．０ｍｍ、長さが５０ｍｍ、金属箔３５ａ，３５ｂの厚さが２５μｍ、幅が５ｍｍ、長さが１５ｍｍ、陰極２７と陽極２８との電極間距離ｄが３ｍｍ、トリガー電極３２ａ，３２ｂの外径が０．２〜０．５ｍｍ、内部リード棒３３ａ，３３ｂの外径がφ１．０ｍｍである。また、フラッシュランプ４１の点灯条件は、ランプ入力（最大）が３００Ｗ、点灯周波数が６０Ｈｚ、パルス幅１５μｓ、１回の発光エネルギーが５０Ｊである。
【００３５】
主放電コンデンサーＣｍは、例えばフィルムコンデンサーとされる。
主放電コンデンサーＣｍは、配線７７を介して電線３１ａに電気的に接続されている。
【００３６】
電源部６１は、全体が箱型状の例えばアルミニウムよりなる筐体６２を備えている。この筐体６２には、図４に示すように、主放電コンデンサーＣｍを充電する充電回路１が内蔵されている。この充電回路１は、フラッシュランプ４１の発光タイミングを制御する出力回路２、この出力回路２を制御する制御回路３、および、主放電コンデンサーＣｍに電力を供給する高電圧ＤＣ回路４から構成される。
【００３７】
光照射部７１のケーシング７２には、フラッシュランプ４１を点灯させるためのトリガー回路５が内蔵されている。
【００３８】
充電回路１においては、出力回路２および制御回路３が、高電圧ＤＣ回路４に電気的に接続されていると共に、電線３１ａを介して電源部６１とは別体のケーシング７２に内蔵された主放電コンデンサーＣｍに電気的に接続されている。
トリガー回路５は、電線３１ａを介して充電回路１に電気的に接続されていると共に、フラッシュランプ４１のトリガー電極３２ａ，３２ｂに電気的に接続されている。
主放電コンデンサーＣｍは、一端が接地され、他端が電線３１ａを介して高電圧ＤＣ回路４に電気的に接続されていると共に、両端ともフラッシュランプ４１の電極２７，２８に電気的に接続されている。
【００３９】
電線３１ａは、可撓性を有する絶縁物で被覆された構成とされている。
電線３１ａとしては、可撓性を有するものであれば特に限定されず、例えば銅線等が挙げられる。
電線３１ａは、光照射部７１に十分な可動性を付与する観点から、長さがそれぞれ例えば１〜５ｍ、電線３１ａの外径が例えば１０〜３０ｍｍとされる。
【００４０】
電源部６１におけるフラッシュランプ４１への入力エネルギーは、例えば５〜１００Ｊ（主放電コンデンサーＣｍの静電容量が例えば１０〜１００μＦ、充電電圧が例えば２００〜２０００Ｖ）とされ、トリガーエネルギーは、例えば１０〜１００ｍＪ（コンデンサー容量が例えば０．１〜０．３μＦ）、トリガー出力開放電圧が例えば３〜２０ｋＶとされる。
【００４１】
紫外線照射装置６０の具体的な寸法の一例を挙げると、光照射部７１におけるケーシング７２は、縦２９０ｍｍ、横５５０ｍｍ、高さ３２０ｍｍである。
電源部６１における筐体６２は、縦３００ｍｍ、横４５０ｍｍ、高さ２５０ｍｍである。
電線３１ａは、長さ１．５ｍ、外径２０ｍｍである。
【００４２】
以上のような紫外線照射装置６０においては、高電圧ＤＣ回路４によって主放電コンデンサーＣｍに電力を供給して充電し、充電が完了した状態で制御回路３から出力回路２に発光信号を出力する。この発光信号が入力されると、出力回路２では、トリガー回路５へトリガー信号を出力し、トリガー回路５によってフラッシュランプ４１を点灯させるための高電圧パルス（数ｋＶ〜十数ｋＶ）を、トリガー電極３２ａ，３２ｂに印加し、絶縁破壊が生じさせることにより、主放電コンデンサーＣｍに蓄積されたエネルギーがフラッシュランプ４１に投入されて、波長２００ｎｍ以下の紫外線が発光される。発光された紫外線は光照射窓８６を介してケーシング７２の開口７２Ｋより外部へ照射される。
【００４３】
図５は、図１の紫外線照射装置の使用状態の一例を示す概略図である。
この紫外線照射装置６０の光照射部７１は、例えば半導体基板の洗浄処理等の表面処理が行われる処理室を形成する筐体９０上に載置されている。具体的には、光照射部７１のケーシング７２が、筐体９０の上部に配置された、筐体９０の長手方向に平行に伸びる２本のガイドレール９２上に支持されており、図示しない駆動機構によって、ガイドレール９２に沿って往復移動可能とされている。そして、光照射部７１をガイドレールに沿って往復移動させることにより、光照射部７１を光照射位置〔Ｉ〕と、光照射位置から外れた位置〔ＩＩ〕との間で移動させることができる。
この例においては、光照射位置〔Ｉ〕は、光照射部７１における透過窓８６の直下に、半導体基板などの被処理体Ｗを載置する載置台９１が位置する場所である。光照射位置〔Ｉ〕と、光照射位置から外れた位置〔ＩＩ〕との離間距離は、例えば３０ｃｍとされる。
【００４４】
以上のような紫外線照射装置６０によれば、主放電コンデンサーＣｍが、フラッシュランプ４１と同じケーシング７２に内蔵される構成により、主放電コンデンサーとフラッシュランプとを別体として構成する場合に比べ、主放電コンデンサーとフラッシュランプの離間距離が短くなるので、フラッシュランプ４１と主放電コンデンサーＣｍとの間のインピーダンスが小さくなることから、波長２００ｎｍ以下の紫外線の放射効率が高くなり、また、短時間に主放電コンデンサーＣｍに充電されたエネルギーをフラッシュランプ４１に供給することができ、その結果、波長２００ｎｍ以下の紫外線を高い出力で照射することが可能となる。
また、光照射部７１の主放電コンデンサーＣｍと電源部６１の充電回路１とが可撓性を有する電線３１ａによって接続されていることにより、光照射部７１に十分な可動性が得られる。
特に、光照射部７１が、光照射位置と、光照射位置から外れた位置との間で移動可能に設けられていることにより、例えば半導体検査や半導体基板の洗浄処理等の表面処理等を行う場合においても、極めて有用なものとなる。
さらに、トリガー回路５を光照射部７１のケーシング７２に内蔵させることにより、トリガー回路５とフラッシュランプ４１との離間距離が短くなるので、電圧降下が抑制されて、より確実なトリガー放電が可能となる。
【００４５】
＜第２の実施形態＞
図６は、本発明の紫外線照射装置の構成の他の例を示す概略図であり、図７は、図６の紫外線照射装置における光照射部の内部構造の一例の概略を示す説明用断面図であって、光照射部を構成するケーシングの長手方向に沿って切断した断面図であり、図８は、図６の紫外線照射装置の回路の構成の一例を示す説明図である。
この紫外線照射装置１０は、手で把持することができるハンドピース型のものであり、例えば狭い空間等に進入させて紫外線照射する場合に用いられるものである。
この紫外線照射装置１０は、ショートアーク型のフラッシュランプ４１Ａおよびこのフラッシュランプ４１Ａにエネルギーを供給する主放電コンデンサーＣｍがケーシング２２に内蔵されてなる光照射部２１と、主放電コンデンサーＣｍを充電する充電回路１（図８参照）がケーシング２２とは別体の筐体１２に内蔵されてなる電源部１１とを備え、光照射部２１と電源部１１とが、可撓性を有する長尺な複数の電線３１ａよりなるケーブル３１によって接続されている。
【００４６】
光照射部２１は、図７に示すように、全体が有底円筒状のケーシング２２を備えており、手で把持することのできるハンドピース型の光照射ヘッドとして構成されている。このケーシング２２は、例えばアルミニウム合金等により形成されている。
ケーシング２２の長手方向の一端（図７における左端）には、円形の開口２２Ｋが形成されている。開口２２Ｋ位置には、後述するフラッシュランプ４１Ａの光照射窓４３が配置されている。また、ケーシング２２の一端（開口２２Ｋの周縁部）には、ケーシング２２の径方向に突出した内方フランジ部２２ｂが形成されている。
また、ケーシング２２の周側面の中央位置には、ケーブル３１を挿通させるための挿通孔２６が設けられている。
【００４７】
ケーシング２２内の一端（図７における左端）側の空間領域には、フラッシュランプ４１Ａが配置されており、ケーシング２２内の他端（図７における右端）側の空間領域には、主放電コンデンサーＣｍが配置されている。このフラッシュランプ４１Ａと主放電コンデンサーＣｍとの間には、２枚の位置決め用の基板２５ａ，２５ｂが、互いにケーシング２２の長手方向に離間した位置に設けられており、これらの基板２５ａ，２５ｂはコネクタ２４により電気的に接続されている。
ケーシング２２内の主放電コンデンサーＣｍは、ケーシング２２の底部２２ａに例えば接着剤等によって接着されて固定されている。また、ケーシング２２内のフラッシュランプ４１Ａは、ケーシング２２の内方フランジ部２２ｂと基板２５ａとによって支持固定されている。基板２５ａ，２５ｂはそれぞれ図示しない固定部材によって支持固定されている。
【００４８】
フラッシュランプ４１Ａは、ショートアーク型のものとされ、例えば、発光ガスが封入されてなるものであって、両端が封止され、内部に放電空間を有する発光管と、当該発光管内部の放電空間内において対向配置された一対の電極とを備え、この一対の電極の間にトリガー電極が設けられてなるものとされる。
【００４９】
具体的には、図７に示すように、フラッシュランプ４１Ａは、例えばコバール金属よりなる円筒状の発光管４２を備えている。発光管４２の管軸方向の一端（図７における左端）には、発光管４２の径方向に突出した内方フランジ部４２ａが形成されている。
フラッシュランプ４１Ａは、発光管４２の管軸方向の一端（図７における左端）側の開口が、紫外線透過性を有する、例えばサファイアよりなる光照射窓４３によって気密に封止されると共に、他端（図７における右端）側の開口が、例えばコバールガラスよりなるステム部材４４によって気密に封止され、これにより、放電空間が形成された封止構造とされている。具体的に説明すると、光照射窓４３は、発光管４２の内径に適合する径を有する円板形状を有し、発光管４２の内方フランジ部４２ａに固定された状態で発光管４２の内面に気密に保持されている。また、ステム部材４４は、発光管４２の内径に適合する径を有する円柱形状を有し、発光管４２の内面に気密に融着されている。
【００５０】
ステム部材４４には、それぞれ例えばコバール金属よりなる、後述する電極４５，４６、トリガー電極４７ａ，４７ｂおよびスパーカ電極４８に給電するための複数のリードピン４９，５０，５１，５２，５３が、当該ステム部材４４をその厚み方向に貫通して発光管４２の管軸方向に沿って伸びるよう設けられている。
【００５１】
放電空間内には、例えば、タングステン、各種酸化物ドープタングステン、エミッター含浸タングステン等の高融点金属よりなる一対の電極４５，４６が発光管４２の管軸方向と垂直な方向（図７における上下方向）に沿って互いに離間して対向するよう配置されている。また、例えばタングステンよりなる針状のトリガー電極４７ａ，４７ｂが、それらの先端が一対の電極４５，４６の間に位置するよう発光管４２の管軸に対して傾斜した状態で配置されている。一対の電極４５，４６およびトリガー電極４７ａ，４７ｂの各々は、リードピン４９，５０，５１，５２にそれぞれ電気的に接続されて保持されている。そして、一対の電極４５，４６を保持するリードピン４９，５０は、それぞれ、コネクタ２４によって接続された基板２５ａ，２５ｂを介して主放電コンデンサーＣｍに電気的に接続されている。また、トリガー電極４７ａ，４７ｂを保持するリードピン５１，５２は、それぞれ、コネクタ２４によって接続された基板２５ａ，２５ｂを介して電線３１ａに電気的に接続されている。
【００５２】
また、発光管４２内には、アルミナ質の絶縁碍管４８ａと、この絶縁碍管４８ａ内に挿入されて当該絶縁碍管４８ａの一端から突出する細いタングステン線４８ｂとよりなるスパーカ電極４８が設けられている。このスパーカ電極４８におけるタングステン線４８ｂの先端部は、リードピン５３の先端部に接合されて電気的に接続され、絶縁碍管４８ａは、一方の電極４６を保持するリードピン５０の中央部分に保持されている。
【００５３】
図７中、符号５４は、例えばアルミニウム蒸着膜よりなる反射面を有する反射ミラーである。
【００５４】
発光管４２の放電空間内には、不活性ガスが封入されている。不活性ガスとしては、キセノンガス、クリプトンガス、アルゴンガス、またはこれらの混合ガス等を用いることができる。不活性ガスとしては、紫外線の発光効率の観点からキセノンガスを用いることが好ましい。
不活性ガスの封入圧は、例えば、０．３ＭＰａ〜０．８ＭＰａとされている。不活性ガスの封入圧が過少の場合には、高出力の光を出射することが困難となる。一方、不活性ガスの封入圧が過大の場合には、フラッシュランプ４１Ａが点灯しにくくなるため好ましくない。
発光管４２の放電空間においては、波長２００ｎｍ以下、具体的には１５０〜２００ｎｍの紫外線が放射される。
【００５５】
このようなフラッシュランプ４１Ａは、１パルス当たり５Ｊ以上、好ましくは５〜３００Ｊのエネルギーによって点灯される。１パルス当たりのエネルギーが５Ｊ未満である場合には、高出力の光を出射することが困難となる。また、１パルス当たりのエネルギーが３００Ｊを超える場合には、一対の電極４５，４６のうち陰極となる電極のエミッター物質が蒸発することにより、当該電極の寿命が著しく短くなるため、実用的ではない。
【００５６】
フラッシュランプ４１Ａの具体的な寸法の一例を挙げると、発光管４２の全長が４０ｍｍ、外径が３０ｍｍ、内径が２９ｍｍであり、電極４５，４６間距離が３ｍｍ、光照射窓４３の外径が２５ｍｍ、肉厚が２ｍｍ、ステム部材４４の外径が２９ｍｍ、肉厚が５ｍｍである。
【００５７】
主放電コンデンサーＣｍは、例えばフィルムコンデンサーとされる。
主放電コンデンサーＣｍは、電線３１ａに電気的に接続されている。
【００５８】
電源部１１は、全体が箱型状の例えばアルミニウムよりなる筐体１２を備えている。この筐体１２には、図８に示すように、主放電コンデンサーＣｍを充電する充電回路１が内蔵されている。この充電回路１は、フラッシュランプ４１Ａの発光タイミングを制御する出力回路２、この出力回路２を制御する制御回路３、および、主放電コンデンサーＣｍに電力を供給する高電圧ＤＣ回路４から構成される。
また、電源部１１の筐体１２には、充電回路１の他、フラッシュランプ４１Ａを点灯させるためのトリガー回路５が内蔵されている。
【００５９】
充電回路１においては、出力回路２および制御回路３が、高電圧ＤＣ回路４に電気的に接続されていると共に、電線３１ａを介して電源部１１とは別体のケーシング２２に内蔵された主放電コンデンサーＣｍに電気的に接続されている。
トリガー回路５は、充電回路１に電気的に接続されていると共に、電線３１ａを介して電源部１１とは別体のケーシング２２に内蔵されたフラッシュランプ４１Ａのトリガー電極４７ａ，４７ｂに電気的に接続されている。
主放電コンデンサーＣｍは、一端が接地され、他端が電線３１ａを介して高電圧ＤＣ回路４に電気的に接続されていると共に、両端ともフラッシュランプ４１Ａの電極４５，４６に電気的に接続されている。
【００６０】
電源部１１と光照射部２１とを接続するケーブル３１は、複数（図示の例では４本）の電線３１ａにより構成されており、具体的には、主放電コンデンサーＣｍと充電回路１とを接続する複数（図示の例では３本）の電線３１ａ、および、フラッシュランプ４１Ａにおけるトリガー電極４７ａ，４７ｂとトリガー回路５とを接続する電線３１ａにより構成されている。
ケーブル３１は、複数の電線３１ａが束ねられて可撓性を有する絶縁物で被覆された構成とされている。なお、本実施形態においては、複数の電線３１ａは一つに束ねられて構成されているが、各電線３１ａが独立して絶縁物で被覆された構成とされていてもよい。
【００６１】
電線３１ａとしては、可撓性を有するものであれば特に限定されず、例えば銅線等が挙げられる。
電線３１ａおよびケーブル３１は、光照射部２１に十分な可動性を付与する観点から、長さがそれぞれ例えば０．５〜２ｍ、電線３１ａの外径が例えば２〜６ｍｍ、ケーブル３１の外径が１０〜２０ｍｍとされる。
【００６２】
電源部１１におけるフラッシュランプ４１Ａへの入力エネルギーは、例えば５〜１００Ｊ（主放電コンデンサーＣｍの静電容量が例えば１０〜１００μＦ、充電電圧が例えば２００〜２０００Ｖ）とされ、トリガーエネルギーは、例えば１０〜１００ｍＪ（コンデンサー容量が例えば０．１〜０．３μＦ）、トリガー出力開放電圧が例えば３〜２０ｋＶとされる。
【００６３】
紫外線照射装置１０の具体的な寸法の一例を挙げると、光照射部２１におけるケーシング２２の全長が１００ｍｍ、外径が４０ｍｍ、内径が３６ｍｍ、開口２２Ｋの直径が２８ｍｍである。
電源部１１における筐体１２の長さが２０ｃｍ、幅が１０ｃｍ、高さが１０ｃｍであり、重量が２〜３ｋｇである。
電線３１ａの長さが１ｍ、外径が３ｍｍ、ケーブル３１の長さが１ｍ、外径が１５ｍｍである。
【００６４】
以上のような紫外線照射装置１０においては、高電圧ＤＣ回路４によって主放電コンデンサーＣｍに電力を供給して充電し、充電が完了した状態で制御回路３から出力回路２に発光信号を出力する。この発光信号が入力されると、出力回路２では、トリガー回路５へトリガー信号を出力し、トリガー回路５によってフラッシュランプ４１Ａを点灯させるための高電圧パルス（数ｋＶ〜十数ｋＶ）を、トリガー電極４７ａ，４７ｂに印加し、絶縁破壊が生じさせることにより、主放電コンデンサーＣｍに蓄積されたエネルギーがフラッシュランプ４１Ａに投入されて、波長２００ｎｍ以下の紫外線が発光される。発光された紫外線は光照射窓４３を介してケーシング２２の開口２２Ｋより外部へ照射される。
【００６５】
以上のような紫外線照射装置１０によれば、主放電コンデンサーＣｍが、フラッシュランプ４１Ａと同じケーシング２２に内蔵される構成により、主放電コンデンサーとフラッシュランプとを別体として構成する場合に比べ、主放電コンデンサーとフラッシュランプの離間距離が短くなるので、フラッシュランプ４１Ａと主放電コンデンサーＣｍとの間のインピーダンスが小さくなることから、波長２００ｎｍ以下の紫外線の放射効率が高くなり、また、短時間に主放電コンデンサーＣｍに充電されたエネルギーをフラッシュランプ４１Ａに供給することができ、その結果、波長２００ｎｍ以下の紫外線を高い出力で照射することが可能となる。
また、光照射部２１の主放電コンデンサーＣｍと電源部１１の充電回路１とが可撓性を有する電線３１ａによって接続されていることにより、光照射部２１に十分な可動性が得られる。
特に、光照射部２１がハンドピース型の光照射ヘッドとして構成されていることにより、手で把持することができるので、高い操作性が得られ、例えば狭い空間等に進入させて紫外線照射する場合においても、極めて有用なものとなる。
【００６６】
本発明の紫外線照射装置は、例えば半導体検査や半導体基板の洗浄処理等の表面処理等において、好適に用いることができ、また、光照射部がハンドピース型の光照射ヘッドとして構成されている場合には、高い操作性を有するので、例えば、集束イオンビーム（ＦＩＢ）と走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）とを備えたＦＩＢ−ＳＥＭ装置等に好ましく適用することができる。
【００６７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態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。
【００６８】
以下、本発明の効果を確認するために行った実験例を示す。
＜実験例１＞
図６〜図８に示す構成に従い、下記の仕様の紫外線照射装置（Ａ）を作製した。
［光照射部（２１）］
・ケーシング（２２）；材質：アルミニウム合金，寸法：全長＝１００ｍｍ，外径＝４０ｍｍ，肉厚＝２ｍｍ，開口２２Ｋの直径＝２８ｍｍ
・主放電コンデンサー（Ｃｍ）；フィルムコンデンサー
・フラッシュランプ（４１Ａ）；
発光管（４２）；材質：コバール金属，寸法：全長＝４０ｍｍ，外径＝３０ｍｍ，肉厚＝０．５ｍｍ
ステム部材（４４）；材質：コバールガラス，寸法：外径＝２９ｍｍ，肉厚＝５ｍｍ
光照射窓（４３）；材質：サファイア，寸法：外径＝２５ｍｍ，肉厚＝２ｍｍ
リードピン（４９，５０）；材質：コバール金属，寸法：外径＝２ｍｍ、長さ＝１５ｍｍ
トリガー電極用リードピン（５１，５２）；材質：コバール金属，寸法：外径＝１ｍｍ、長さ＝１５ｍｍ
スパーカ電極用リードピン（５３）；材質：コバール金属，寸法：外径＝１ｍｍ、長さ＝１０ｍｍ
一方の電極（陽極）；材質：タングステン、他方の電極（陰極）；材質：ＢａＯ系酸化物含浸タングステン，寸法：外径＝４ｍｍ、長さ＝４ｍｍ，電極間距離＝３ｍｍ
トリガー電極（４７）；材質：タングステン，寸法：外径＝０．５ｍｍ
スパーカ電極（４８）；外径が１ｍｍで内径が０．５ｍｍの９８％アルミナよりなる絶縁碍管（４８ａ）と外径が０．３ｍｍのタングステン線（４８ｂ）とよりなるもの
不活性ガス；ガス種：キセノンガス，封入圧＝４９０３３５Ｐａ
［電源部（１１）］
・筐体（１２）；材質：アルミニウム，寸法：全長＝２０ｃｍ，幅＝１０ｃｍ，高さ＝１０ｃｍ
・筐体（１２）に充電回路（１）およびトリガー回路（５）が内蔵されている
・入力エネルギー：４０Ｊ（主放電コンデンサー容量：８０μＦ，充電電圧：１０００Ｖ）
［ケーブル（３１）］
・ケーブル（３１）；寸法：長さ＝１ｍ，外径＝１５ｍｍ
・電線（３１ａ）；材質：銅線，寸法：長さ＝１ｍ，外径＝３ｍｍ
【００６９】
上記紫外線照射装置（Ａ）によって紫外線を照射し、光照射窓（４３）に対向する位置に配置した紫外線測定器によって、フラッシュランプ（４１Ａ）から照射される波長１５０〜２００ｎｍの領域の紫外線の強度を測定した。
【００７０】
＜実験例２＞
実験例１の紫外線照射装置において、主放電コンデンサー（Ｃｍ）を電源部（１１）の筐体（１２）に内蔵したことの他は同様にして紫外線照射装置（Ｂ）を作製し、実験例１と同様の紫外線測定を行った。
【００７１】
実験例１の紫外線照射装置（Ａ）から照射される紫外線強度は、実験例２の紫外線照射装置（Ｂ）から照射される紫外線強度に対する相対値で１千倍であった。
【００７２】
以上の結果より、本発明の紫外線照射装置によれば、波長２００ｎｍ以下の紫外線を高い出力で照射することが可能であることが確認された。
【符号の説明】
【００７３】
１      充電回路
２      出力回路
３      制御回路
４      高電圧ＤＣ回路
５      トリガー回路
１０    紫外線照射装置
１１    電源部
１２    筐体
１３    発光部
１４Ａ，１４Ｂ  封止部
１５    第１の石英ガラス管
１６    二重管部分
１７    発光管
１８    第２の石英ガラス管
１９    段継ぎガラス
２１    光照射部
２２    ケーシング
２２Ｋ  開口
２２ａ  底部
２２ｂ  内方フランジ部
２４    コネクタ
２５ａ，２５ｂ  基板
２６    挿通孔
２７    陰極
２８    陽極
２９    第１の電極棒
３０    第２の電極棒
３１    ケーブル
３１ａ  電線
３２ａ，３２ｂ  トリガー電極
３３ａ，３３ｂ  内部リード棒
３５ａ，３５ｂ  金属箔
３８ａ，３８ｂ  外部リード
４０    スパーカ電極
４０ａ  頭部
４０ｂ  軸部
４１，４１Ａ  フラッシュランプ
４２    発光管
４２ａ  内方フランジ部
４３    光照射窓
４４    ステム部材
４５，４６  電極
４７ａ，４７ｂ  トリガー電極
４８    スパーカ電極
４８ａ  絶縁碍管
４８ｂ  タングステン線
４９，５０，５１，５２，５３  リードピン
５４    反射ミラー
５５    金属箔
６０    紫外線照射装置
６１    電源部
６２    筐体
６３    電源スイッチ
６４    操作板
７１    光照射部
７２    ケーシング
７２Ｋ  開口
７３    載置台
７４    取り付け壁
７５    コネクタ
７６    トリガー回路基板
７７    配線
８０    ランプユニット
８１    支持台
８１Ｋ  開口
８２    反射ミラー
８２Ｋ  開口
８３    反射部
８４    筒状頸部
８５    前面ガラス
８６    透過窓
９０    筐体
９１    載置台
９２    ガイドレール
Ｃｍ    主放電コンデンサー
Ｗ      被処理体
【図１】
2014170921.tif 000003
【図２】
2014170921.tif 000004
【図３】
2014170921.tif 000005
【図４】
2014170921.tif 000006
【図５】
2014170921.tif 000007
【図６】
2014170921.tif 000008
【図７】
2014170921.tif 000009
【図８】
2014170921.tif 000010