(57)【要約】【課題】  光源ランプであるショートアーク型放電ランプから放射される光を高い効率で利用することにより大きな紫外線照射量が得られ、また紫外域における波長３５０ｎｍ以下の領域の光をも大きな照射量で得られる紫外線照射装置を提供する。【解決手段】  紫外線照射装置は、凹面状反射ミラー（以下、「ミラー」という。）と、ミラーの光投射口の光投射方向前方に設けられた前面ガラスと、水銀が封入されてなるショートアーク型放電ランプ（以下、「ランプ」ともいう。）とを備え、ランプが、ミラーの焦点とランプの電極間中心とが略一致し、かつミラーの光軸とランプのアーク軸とが一致する状態に配置され、ミラーが特定の波長領域の光を８０％以上反射し、かつ特定の波長領域の光を５０％以上反射する反射面を有し、前面ガラスが少なくとも特定の波長領域の光に対する透過率が５０％以上であり、少なくとも特定の波長領域の光を５０％以上反射する。【選択図】  図１
2006351670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹面状反射ミラーと、当該凹面状反射ミラーの光投射口の光投射方向前方に設けられた前面ガラスと、水銀が封入されてなるショートアーク型放電ランプとを備え、ショートアーク型放電ランプが、凹面状反射ミラーの焦点と当該ショートアーク型放電ランプの電極間中心とが略一致し、かつ凹面状反射ミラーの光軸と当該ショートアーク型放電ランプのアーク軸とが一致する状態に配置されており、
前記凹面状反射ミラーが波長３５０〜４５０ｎｍの領域の光を８０％以上反射し、かつ波長４５０〜５９０ｎｍの領域の光を５０％以上反射する反射面を有し、
前記前面ガラスが少なくとも波長３５０〜４００ｎｍの全領域の光に対する透過率が５０％以上であり、少なくとも波長５３０〜５９０ｎｍの領域の光を５０％以上反射することを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項２】
凹面状反射ミラーと、当該凹面状反射ミラーの光投射口の光投射方向前方に設けられた前面ガラスと、水銀が封入されてなるショートアーク型放電ランプとを備え、ショートアーク型放電ランプが、凹面状反射ミラーの焦点と当該ショートアーク型放電ランプの電極間中心とが略一致し、かつ凹面状反射ミラーの光軸と当該ショートアーク型放電ランプのアーク軸とが一致する状態に配置されており、
前記凹面状反射ミラーが波長３００〜４５０ｎｍの領域の光を８０％以上反射し、かつ波長４５０〜５９０ｎｍの領域の光を５０％以上反射する反射面を有し、
前記前面ガラスが少なくとも波長３００〜４００ｎｍの全領域の光に対する透過率が５０％以上であり、少なくとも波長５３０〜５９０ｎｍの領域の光を５０％以上反射することを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項３】
凹面状反射ミラーおよび前面ガラスの各々において、特定の割合で反射すべき光の波長領域における分光反射率の最高値が９５％以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の紫外線照射装置。
【請求項４】
ショートアーク型放電ランプは、０．０８ｍｇ／ｍｍ3 以上の水銀が封入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、紫外線照射装置に関し、更に詳しくは、半導体装置の製造工程および液晶表示基板の製造工程などにおける露光処理を行うための光源として用いられる紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置の製造工程や液晶表示基板の製造工程においては、露光処理を行うための光源として、消費電力が数ｋＷから数１０ｋＷである高圧水銀ランプよりなる光源ランプを備えた紫外線照射装置が広く用いられている。
【０００３】
このような紫外線照射装置の或る種のものとしては、例えば図１０に示すように、光源ランプ４１と、当該光源ランプ４１に覆い被さるように配置され、その内表面に可視光線および熱線を透過し、紫外線を反射する反射面を有し、光源ランプ４１から放射される紫外線を高い効率で前方（図１０における上方）に投射する凹面状反射ミラー４２と、当該凹面状反射ミラー４２の光投射口４２Ａの光投射方向前方（図１０における上方）に設けられた、可視光線および熱線を反射し、紫外線を透過する熱線カットフィルター４３とを備え、光源ランプ４１から放射され、凹面状反射ミラー４２の光投射口４２Ａから投射された光のうちの熱線カットフィルター４３を透過した紫外線が紫外線照射対象体に対して照射される構成のものがある。
図１０の紫外線照射装置はスポットキュア処理を行うための装置であり、同図において、４５はシャッタであり、４６は光ファイバユニットであり、４７は紫外線照射対象体に対向するレンズユニットである。
【０００４】
また、特に液晶表示基板の製造工程に用いられる紫外線照射装置においては、近年における液晶表示基板の大面積化に対応するために、紫外線照射領域の拡張化が要請されているが、単に紫外線照射領域を拡張することのみでは、紫外線照射装置自体の処理能力が低下してしまうことから、紫外線照射領域を拡張しつつ、紫外線照射量を大きくすることが必要とされている。
【０００５】
而して、液晶表示基板の製造工程に用いられる紫外照射装置の光源ランプとしては、大きな紫外線照射量を得るために、現在、消費電力が２５ｋＷである高圧水銀ランプが用いられているが、今後、更なる大きな紫外線照射量が要求されると、それに対応するために高圧水銀ランプの構成部材である放電容器や電極材料が大型化されることによって高圧水銀ランプ自体が大型化され、それに伴って紫外線照射装置が大型化されたり、また、光源ランプに係る製造コストや製造工程数が大幅に増加してしまうというおそれがある。
【０００６】
また、光源ランプに関しては、紫外線照射装置に大きな紫外線照射量を得るために、例えば放電容器内に封入する発光物質の量を大きくすることなどにより、その発光効率を大きくすることが考えられるが、このようなランプを得るためには、先ずは高負荷に耐えうるランプ構造、当該ランプを構成するための構成部材を開発する必要がある。
【０００７】
一方、紫外線照射装置においては、紫外線照射量を大きくすることが必要とされていると共に、省エネルギー化の要請もあることから、高いエネルギー効率で大きな紫外線照射量を得るための効率化を図ることが極めて重要な課題とされている。
而して、紫外線照射装置の光源ランプとして、放電容器にコーティング膜を設けることにより、放電容器によって囲繞された発光空間において発生した光の一部を当該放電容器の外方に向かって放射させずに反射させることによって放電容器内に留め、この光を利用することにより光源ランプの発光効率を大きくすることが試みられているが、点灯時において放電容器の温度が１０００℃程度の高温となることからコーティング膜が剥離してしまうという問題がある。
【０００８】
また、紫外線照射装置としては、光源ランプとして点灯時の水銀の蒸気圧が８×１０6 Ｐａ（約８０気圧）以上となる超高圧水銀ランプ（例えば、特許文献１参照。）の複数を配列させた状態で備えてなるものが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
このような紫外線照射装置においては、光源ランプとして高い水銀蒸気圧で動作する超高圧水銀ランプが用いられていることから、ｉ線、ｈ線およびｇ線などの水銀に係る輝線スペクトルと共に、広い波長領域にわたって連続するスペクトルが得られるため、大きな紫外線照射量を得ることができる。
しかしながら、このような超高圧水銀ランプは、紫外線と共に可視光線をも大きな放射量で放射するものであることから、紫外線のみを利用する紫外線照射装置の光源ランプとして用いた場合には、可視光線の放射に係るエネルギーが無駄に消費されることとなり、その結果、紫外線照射装置において、光源ランプから放射された光を高い効率で利用することができない、という問題がある。
【０００９】
また、露光処理を行うための光源として用いられる紫外線照射装置としては、従来、紫外域における波長３６５ｎｍの光（ｉ線）が主として照射されるものが広く用いられているが、近年においては、紫外線照射対象体として、紫外域における波長３５０ｎｍ以下の光の照射が必要とされるものが登場してきていることから、これに対応するために、特に波長３５０ｎｍ以下の領域の光を大きな照射量で照射することのできるものも要望されている。
【００１０】
【特許文献１】特許第２８２９３３９号公報
【特許文献２】特開２００４−３６１７４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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、光源ランプであるショートアーク型放電ランプから放射される光を高い効率で利用することにより大きな紫外線照射量を得ることのできる紫外線照射装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、紫外域における波長３５０ｎｍ以下の領域の光をも大きな照射量で得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】
【００１２】
本発明の紫外線照射装置は、凹面状反射ミラーと、当該凹面状反射ミラーの光投射口の光投射方向前方に設けられた前面ガラスと、水銀が封入されてなるショートアーク型放電ランプとを備え、ショートアーク型放電ランプが、凹面状反射ミラーの焦点と当該ショートアーク型放電ランプの電極間中心とが略一致し、かつ凹面状反射ミラーの光軸と当該ショートアーク型放電ランプのアーク軸とが一致する状態に配置されており、
前記凹面状反射ミラーが波長３５０〜４５０ｎｍの領域の光を８０％以上反射し、かつ波長４５０〜５９０ｎｍの領域の光を５０％以上反射する反射面を有し、
前記前面ガラスが少なくとも波長３５０〜４００ｎｍの全領域の光に対する透過率が５０％以上であり、少なくとも波長５３０〜５９０ｎｍの領域の光を５０％以上反射することを特徴とする。
【００１３】
本発明の紫外線照射装置は、凹面状反射ミラーと、当該凹面状反射ミラーの光投射口の光投射方向前方に設けられた前面ガラスと、水銀が封入されてなるショートアーク型放電ランプとを備え、ショートアーク型放電ランプが、凹面状反射ミラーの焦点と当該ショートアーク型放電ランプの電極間中心とが略一致し、かつ凹面状反射ミラーの光軸と当該ショートアーク型放電ランプのアーク軸とが一致する状態に配置されており、
前記凹面状反射ミラーが波長３００〜４５０ｎｍの領域の光を８０％以上反射し、かつ波長４５０〜５９０ｎｍの領域の光を５０％以上反射する反射面を有し、
前記前面ガラスが少なくとも波長３００〜４００ｎｍの全領域の光に対する透過率が５０％以上であり、少なくとも波長５３０〜５９０ｎｍの領域の光を５０％以上反射することを特徴とする。
【００１４】
本発明の紫外線照射装置においては、凹面状反射ミラーおよび前面ガラスの各々において、特定の割合で反射すべき光の波長領域における分光反射率の最高値が９５％以上であることが好ましい。
【００１５】
本発明の紫外線照射装置においては、ショートアーク型放電ランプは、０．０８ｍｇ／ｍｍ3 以上の水銀が封入されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の紫外線照射装置によれば、紫外線を特定の反射率で反射すると共に可視光線をも特定の反射率で反射する凹面状反射ミラーと、紫外線を透過すると共に可視光線を特定の反射率で反射する前面ガラスとを備えてなるものであることから、ショートアーク型放電ランプから光投射方向以外の方向に放射された紫外線を、凹面状反射ミラーによって反射させることにより光投射方向に放射された紫外線と共に凹面状反射ミラーの光投射口から投射することができ、また、このショートアーク型放電ランプから放射された可視光線が、凹面状反射ミラーおよび前面ガラスの少なくとも一方によって反射されることによって当該ショートアーク放電ランプにおける発光空間内に導かれ、アーク放電によって当該発光空間内に生成されたプラズマ中において吸収されて熱エネルギーに変換され、これにより、プラズマ温度を上昇させることから、当該ショートアーク型放電ランプの発光効率を大きくすることができ、しかも、凹面状反射ミラーおよび前面ガラスのいずれもが少なくとも発光物質として水銀が封入されてなるショートアーク型放電ランプから大きな光強度で放射される波長５３０〜５９０ｎｍの領域の光を反射するものであることから、この可視域における波長５３０〜５９０ｎｍの領域の光をプラズマ温度を上昇させるために有効に利用することができる。
従って、本発明の紫外線照射装置によれば、光源ランプであるショートアーク型放電ランプから放射される光を高い効率で利用することができ、これにより、大きな紫外線照射量を得ることができる。
【００１７】
また、本発明の紫外線照射装置においては、特に凹面状反射ミラーとして、波長３００〜４５０ｎｍの領域の光を特定の割合で反射するものを用いると共に、前面ガラスとして、波長３００〜４５０ｎｍの全領域の光を特定の割合で透過するものを用いることにより、紫外域における波長３５０ｎｍ以下の領域の光を大きな照射量で得ることができる。
【００１８】
また、本発明の紫外線照射装置においては、ショートアーク型放電ランプとして、水銀の封入量が０．０８ｍｇ／ｍｍ3 以上であるものを用いることにより、当該ショートアーク型放電ランプにｉ線、ｈ線およびｇ線などの水銀に係る輝線スペクトルと共に、広い波長領域にわたって連続するスペクトルが得られることから、このショートアーク型放電ランプから紫外線および可視光線が大きな放射量で放射されることとなるため、一層大きな紫外線照射量を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２０】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の紫外線照射装置の構成の一例を概略的に示す説明図である。
この第１の紫外線照射装置は、凹状であって反射空間を形成し、その前端（図１において右端）に円状の光投射口１１Ａを有する凹面状反射ミラー１１と、当該凹面状反射ミラー１１の光投射口１１Ａの光投射方向前方（図１において右方）に設けられた前面ガラス１３とを備え、当該凹面状反射ミラー１１の反射空間内に、発光空間を形成する球状の発光管部２１Ａと、その両端に続いて管軸方向外方、すなわち光軸方向前方および後方に伸びるロッド状の封止管部２１Ｂとよりなる、例えばシリカガラス製の放電容器２１を有してなり、発光空間内には、互いに対向するよう陰極（図示せず）および陽極（図示せず）が配置されてなる構成のショートアーク型放電ランプ１５が、凹面状反射ミラー１１の焦点と当該ショートアーク型放電ランプ１５の電極間中心とが略一致し、かつ凹面状反射ミラー１１の光軸と当該ショートアーク型放電ランプ１５のアーク軸とが一致するように略水平に配置されている構成のものである。
この図の例において、前面ガラス１３は、凹面状反射ミラー１１の光投射口１１Ａの面積以上の表面積を有し、当該光投射口１１Ａを覆うことのできる形状のものである。
【００２１】
凹面状反射ミラー１１は、例えばホウ珪酸よりなる凹状の基材の内表面に反射面が設けられてなるものであり、当該反射面は、波長３５０〜４５０ｎｍの領域の光を８０％以上、好ましくは９５％以上反射し、かつ波長４５０〜５９０ｎｍの領域の光を５０％以上、好ましくは９５％以上反射するものである。
【００２２】
凹面状反射ミラー１１における反射面の波長３５０〜４５０ｎｍの領域の光の反射率が過小である場合には、ショートアーク型放電ランプ１５から放射される紫外線を高い効率で光投射口１１Ａから前方に投射することができず、また、波長４５０〜５９０ｎｍの領域の光の反射率が過小である場合には、ショートアーク型放電ランプ１５の発光空間内に導かれる、当該ショートアーク型放電ランプ１５から放射された可視光線の量が小さくなり、当該発光空間内においてプラズマ温度を十分に上昇させることができなくなる。
【００２３】
また、凹面状反射ミラー１１は、反射空間が高温となって凹面状反射ミラー１１自体およびショートアーク型放電ランプ１５が過熱されることを防止する目的から、その反射面が熱線を透過するものである。
【００２４】
凹面状反射ミラー１１の反射面は、例えば酸化ニオブ層と酸化珪素層とが交互に合計５０層程度積層されてなる構成の誘電体多層膜などよりなるものであり、その厚みは、例えば４μｍである。
ここに、誘電体多層膜としては、酸化ニオブ層と酸化珪素層とが積層されてなるものの他、例えば酸化ハフニウム層と酸化珪素層とが積層されてなるもの、酸化タンタル層と酸化珪素層とが積層されてなるものおよび酸化ジルコニウム層と酸化珪素層とが積層されてなるものを用いることもできる。
【００２５】
また、凹面状反射ミラー１１は、特定の割合で反射すべき光の波長領域、具体的には、反射率が８０％以上とされる波長３５０〜４５０ｎｍの領域および反射率が５０％以上とされる波長４５０〜５９０ｎｍの領域、すなわち波長３５０〜５９０ｎｍの領域における分光反射率の最高値が９５％以上であることが好ましい。
【００２６】
前面ガラス１３は、ショートアーク型放電ランプ１５から放射されて凹面状反射ミラ−１１の光投射口１１Ａから投射され、紫外線照射対象体に照射される光の光路上に配置されるものであり、少なくとも波長３５０〜４００ｎｍの全領域の光に対する透過率が５０％以上、好ましくは９５％以上であり、少なくとも波長５３０〜５９０ｎｍの領域の光を５０％以上、好ましくは９５％以上反射するものである。
ここに、「波長３５０〜４００ｎｍの全領域の光に対する透過率」とは、当該波長３５０〜４００ｎｍの領域における分光透過率の平均値を示す。
【００２７】
前面ガラス１３の波長３５０〜４００ｎｍの全領域の光に対する透過率が過小である場合には、ショートアーク型放電ランプ１５から放射されて凹面状反射ミラー１１の光投射口１１Ａから投射された紫外線を高い効率で紫外線照射対象体に対して照射することができず、また、波長５３０〜５９０ｎｍの領域の光の反射率が過小である場合には、ショートアーク型放電ランプ１５の発光空間内に導かれる、当該ショートアーク型放電ランプ１５から放射された可視光線の量が小さくなり、当該発光空間内においてプラズマ温度を十分に上昇させることができなくなる。
【００２８】
前面ガラス１３としては、例えばガラス板よりなる基材の少なくとも一方の表面に、例えば酸化タンタル層と酸化珪素層とが交互に合計４０層程度積層されてなる構成を有する、例えば厚み３μｍの誘電体多層膜などよりなる機能性薄膜が設けられてなるものである。
ここに、誘電体多層膜としては、酸化ニオブ層と酸化珪素層とが積層されてなるものの他、例えば酸化ハフニウム層と酸化珪素層とが積層されてなるもの、酸化タンタル層と酸化珪素層とが積層されてなるものおよび酸化ジルコニウム層と酸化珪素層とが積層されてなるものを用いることもできる。
【００２９】
また、前面ガラス１３は、特定の割合で反射すべき光の波長領域、具体的には、反射率が５０％以上とされる波長５３０〜５９０ｎｍの領域における分光反射率の最高値が９５％以上であることが好ましい。
【００３０】
ショートアーク型放電ランプ１５は、発光物質として水銀が封入されてなるものであり、この水銀の封入量は０．０８ｍｇ／ｍｍ3 以上であることが好ましく、特に０．０８〜０．３ｍｇ／ｍｍ3 であることが好ましい。
ショートアーク型放電ランプ１５における水銀の封入量が０．０８ｍｇ／ｍｍ3 以上であることにより、当該ショートアーク型放電ランプ１５にｉ線、ｈ線およびｇ線などの水銀に係る輝線スペクトルと共に、広い波長領域にわたって連続するスペクトルが得られることから、このショートアーク型放電ランプ１５から紫外線および可視光線が大きな放射量で放射されることとなるため、第１の紫外線照射装置に一層大きな紫外線照射量を得ることができる。
【００３１】
以上のような構成の第１の紫外線照射装置においては、ショートアーク型放電ランプ１５が点灯されると、このショートアーク型放電ランプ１５から放射された光のうちの光投射方向に放射された光が凹面状反射ミラー１１の光投射口１１Ａから投射されると共に、光投射方向以外の方向に放射された光のうちの凹面状反射ミラー１１によって反射された紫外線および可視光線が光投射口１１Ａから投射され、この光投射口１１Ａから投射された光のうちの前面ガラス１３を透過した紫外線が紫外線照射対象体に対して照射される。
【００３２】
そして、ショートアーク型放電ランプ１５から放射された光のうちの可視光線が、例えば図１において一点鎖線で示すように、凹面状反射ミラー１１および前面ガラス１３の少なくとも一方によって最終的に当該凹面状反射ミラー１１の焦点位置に戻るように反射されることにより、当該ショートアーク放電ランプ１５における発光空間内に導かれ、アーク放電によって当該発光空間内に生成されたプラズマ中において吸収されて熱エネルギーに変換されることから、この発光空間におけるプラズマ温度が上昇するため、当該ショートアーク型放電ランプ１５の発光効率が大きくなり、しかも、凹面状反射ミラー１１および前面ガラス１３のいずれもが、少なくとも発光物質として水銀が封入されてなるショートアーク型放電ランプ１５から大きな光強度で放射される波長５３０〜５９０ｎｍの領域の光を反射するものであることから、この可視域における波長５３０〜５９０ｎｍの領域の光を無駄にすることなく、プラズマ温度を上昇させるために有効に利用することができる。
【００３３】
また、凹面状反射ミラー１１および前面ガラス１３によって波長５３０〜５９０ｎｍの領域の光（可視光線）が繰り返し反射されて多重反射が生起されることにより、この可視光線のショートアーク放電ランプ１５における発光空間内での吸収が繰り返し行われることとなるため、水銀蒸気雰囲気中における波長５３０〜５９０ｎｍの領域の光が吸収される割合が小さいものであっても、当該発光空間内においてプラズマ温度を十分に上昇させることができる。このことは、凹面状反射ミラー１１および前面ガラス１３の各々の波長５３０〜５９０ｎｍの領域の光の反射率が大きくなるに従って多重反射が生起される確率が大きくなることから、顕著なもとのなる。
【００３４】
従って、このような第１の紫外線照射装置によれば、紫外線と共に可視光線を利用する構成のものであることから、例えば、図２に示すように、光源ランプ３１と、当該光源ランプ３１に覆い被さるように配置され、その内表面に図３に示すような特性を有する、可視光線（ＶＩＳ）および熱線（ＩＲ）を透過し、紫外線（ＵＶ）を反射する反射面が設けられており、光源ランプ３１から放射される紫外線を高い効率で前方（図２において右方）に投射する凹面状反射ミラー３２と、当該凹面状反射ミラー３２の光投射口３２Ａの光投射方向前方（図２において右方）に設けられた、図４および図５に示すような特性を有する、可視光線（ＶＩＳ）および熱線（ＩＲ）を反射し、紫外線（ＵＶ）を透過する熱線カットフィルター３３とを備え、光源ランプ３１から放射された光のうちの凹面状反射ミラー３２の光投射口３２Ａから投射され熱線カットフィルター３３を透過した紫外線が紫外線照射対象体に対して照射される構成を有する従来の紫外線照射装置に比して、光源ランプであるショートアーク型放電ランプ１５から放射される光を高い効率で利用することができ、これにより、大きな紫外線照射量を得ることができる。
図３において、実線は、波長３６５ｎｍの光を主として反射する特性を有する反射面に係る分光反射率を示し、破線は、波長２４０〜３６５ｎｍの光を主として反射する特性を有する反射面に係る分光反射率を示し、これらは、いずれも光線入射角度１５°の条件におけるものである。
【００３５】
＜第２の実施の形態＞
第２の紫外線照射装置は、凹面状反射ミラーとして、波長３００〜４５０ｎｍの領域の光を８０％以上、好ましくは９５％以上反射し、かつ波長４５０〜５９０ｎｍの領域の光を５０％以上、好ましくは９５％以上反射する反射面が設けられてなるものを備えていること以外は、第１の実施の形態に係る第１の紫外線照射装置と同様の構成を有するものである。
【００３６】
凹面状反射ミラーにおける反射面の波長３００〜４５０ｎｍの領域の光の反射率が過小である場合には、ショートアーク型放電ランプから放射される紫外線を高い効率で光投射口から前方に投射することができず、また、波長４５０〜５９０ｎｍの領域の光の反射率が過小である場合には、ショートアーク型放電ランプの発光空間内に導かれる、当該ショートアーク型放電ランプから放射された可視光線の量が小さくなり、当該発光空間内においてプラズマ温度を十分に上昇させることができなくなる。
【００３７】
前面ガラスの波長３００〜４００ｎｍの全領域の光に対する透過率が過小である場合には、ショートアーク型放電ランプから放射されて凹面状反射ミラーの光投射口から投射された紫外線を高い効率で紫外線照射対象体に対して照射することができず、また、波長５３０〜５９０ｎｍの領域の光の反射率が過小である場合には、ショートアーク型放電ランプ１５の発光空間内に導かれる、当該ショートアーク型放電ランプから放射された可視光線の量が小さくなり、当該発光空間内においてプラズマ温度を十分に上昇させることができなくなる。
【００３８】
このような構成の第２の紫外線照射装置においては、ショートアーク型放電ランプが点灯されると、このショートアーク型放電ランプから放射された光のうちの光投射方向に放射された光が凹面状反射ミラーの光投射口から投射されると共に、光投射方向以外の方向に放射された光のうちの凹面状反射ミラーによって反射された紫外線および可視光線が光投射口から投射され、この光投射口から投射された光のうちの前面ガラスを透過した紫外線が紫外線照射対象体に対して照射される。
【００３９】
以上のような構成の第２の紫外線照射装置によれば、第１の紫外線照射装置と同様に、紫外線を特定の反射率で反射すると共に可視光線をも特定の反射率で反射する凹面状反射ミラーと、紫外線を透過すると共に可視光線を特定の反射率で反射する前面ガラスとを備えてなるものであることから、ショートアーク型放電ランプから光投射方向以外の方向に放射された紫外線を、凹面状反射ミラーによって反射させることによって光投射方向に放射された紫外線と共に凹面状反射ミラーの光投射口から投射することができ、また、このショートアーク型放電ランプから放射された可視光線が、凹面状反射ミラーおよび前面ガラスの少なくとも一方によって最終的に当該凹面状反射ミラーの焦点位置に戻るように反射されることによって当該ショートアーク放電ランプにおける発光空間内に導かれ、アーク放電によって当該発光空間内に生成されたプラズマ中において吸収されて熱エネルギーに変換され、これにより、プラズマ温度が上昇されることから当該ショートアーク型放電ランプの発光効率を大きくすることができ、しかも、凹面状反射ミラーおよび前面ガラスのいずれもが少なくとも発光物質として水銀が封入されてなるショートアーク型放電ランプから大きな光強度で放射される波長５３０〜５９０ｎｍの領域の光を反射するものであることから、この可視域における波長５３０〜５９０ｎｍの領域の光をプラズマ温度を上昇させるために有効に利用することができる。
【００４０】
また、凹面状反射ミラーおよび前面ガラスによって波長５３０〜５９０ｎｍの領域の光（可視光線）が繰り返し反射されて多重反射が生起されることにより、この可視光線のショートアーク放電ランプにおける発光空間内での吸収が繰り返し行われることとなるため、水銀蒸気雰囲気中における波長５３０〜５９０ｎｍの領域の光が吸収される割合が小さいものであっても、当該発光空間内においてプラズマ温度を十分に上昇させることができる。このことは、凹面状反射ミラーおよび前面ガラスの各々の波長５３０〜５９０ｎｍの領域の光の反射率が大きくなるに従って多重反射が生起される確率が大きくなることから、顕著なもとのなる。
【００４１】
従って、このような第２の紫外線照射装置によれば、光源ランプであるショートアーク型放電ランプから放射される光を高い効率で利用することができ、これにより、大きな紫外線照射量を得ることができる。
また、第２の紫外線照射装置においては、凹面状反射ミラーが波長３００〜４５０ｎｍの領域の光を特定の割合で反射するものであると共に、前面ガラスが波長３００〜４５０ｎｍの全領域の光を特定の割合で透過するものであることから、紫外域における波長３５０ｎｍ以下の領域の光をも大きな照射量で得ることができる。
【００４２】
本発明の紫外線照射装置は、紫外線照射対象体に照射すべき紫外線の波長領域に応じて、第１の紫外線照射装置または第２の紫外線照射装置が選択され、例えば半導体装置の製造工程および液晶表示基板の製造工程などにおける露光処理を行うための光源として用いることができ、光源ランプとして大型のものでなくて小型のものを用いても高いエネルギー効率で大きな紫外線照射量が得られることから、特に、大面積を有する液晶表示基板の製造工程において好適に用いることができる。
具体的に、大面積の液晶表示基板の製造工程に用いる場合には、紫外線照射装置は、例えばショートアーク型放電ランプ、凹面状反射ミラーおよび前面ガラスよりなる紫外線照射ユニットの複数が配列されてなる構成のもの、あるいはショートアーク型放電ランプおよび凹面状反射ミラーよりなる光投射ユニットの複数が共通の前面ガラスの紫外線透過面に沿って配列されてなる構成のものなどの複数のショートアーク型放電ランプを備えてなる構成を有するものであることが好ましい。
【００４３】
以上、本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明の紫外線照射装置は上記の例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。
例えば、紫外線照射装置は、水銀が封入されたショートアーク型放電ランプと、紫外線を特定の反射率で反射すると共に可視光線をも特定の反射率で反射する凹面状反射ミラーと、紫外線を透過すると共に可視光線を特定の反射率で反射する前面ガラスとを備えてなるものであれば、その用途に応じた適宜の構成部材が設けられてなるものであってもよい。
【００４４】
以下、本発明の作用効果を確認するために行った実験例について説明する。
【００４５】
〔実験例１〕
図１に示されている構成に従い、凹面状反射ミラーと、前面ガラスと、ショートアーク型放電ランプとを備えてなる、第１の実験用紫外線照射装置、第２の実験用紫外線照射装置、第３の実験用紫外線照射装置、第４の実験用紫外線照射装置および第５の実験用紫外線照射装置を作製した。
【００４６】
作製した第１の実験用紫外線照射装置（以下、「実験用装置（１）」ともいう。）においては、凹面状反射ミラーとして、凹状の基材の内表面に、酸化ニオブ層と酸化珪素層とが交互に合計５０層積層されてなる構成の厚み４μの誘電体多層膜よりなり、図６に示すように、波長３５０〜４６０ｎｍの領域の光の反射率が９０％以上であり、かつ波長５３０〜５９０ｎｍの領域の光（以下、「特定の可視域の光」ともいう。）の反射率が９０％である反射面が設けられてなるもの用い、前面ガラスとして、ガラス板よりなる基材の一面に、酸化タンタル層と酸化珪素層とが合計４０層積層されてなる構成の厚み３μｍの誘電体多層膜よりなる機能性薄膜が設けられてなり、図７および図８に示すように、波長３５０〜４００ｎｍの全領域の光に対する透過率が５０％以上であり、波長５００〜６４０ｎｍの光を９０％以上反射するもの用い、ショートアーク型放電ランプとして、水銀の封入量が１５ｍｇ（０．２ｍｇ／ｍｍ3 ）であって、動作圧力が約２０ＭＰａであり、図９に示すスペクトルが得られる超高圧水銀ランプを用いた。
【００４７】
作製した第２の実験用紫外線照射装置（以下、「実験用装置（２）」ともいう。）は、凹面状反射ミラーとして、波長３００〜４６０ｎｍの領域の光の反射率が９０％以上であると共に、特定の可視域の光の反射率が５０％である反射面を有するものを用いたこと以外は実験用装置（１）と同様の構成を有するものである。
作製した第３の実験用紫外線照射装置（以下、「実験用装置（３）」ともいう。）は、凹面状反射ミラーとして、波長３００〜４６０ｎｍの領域の光の反射率が９０％以上であると共に、特定の可視域の光の反射率が３０％である反射面を有するものを用いたこと以外は実験用装置（１）と同様の構成を有するものである。
作製した第４の実験用紫外線照射装置（以下、「実験用装置（４）」ともいう。）は、凹面状反射ミラーとして、波長３５０〜４６０ｎｍの領域の光の反射率が９０％以上であると共に、特定の可視域の光の反射率が１０％である反射面を有するものを用いたこと以外は実験用装置（１）と同様の構成を有するものである。
作製した第５の実験用紫外線照射装置（以下、「実験用装置（５）」ともいう。）は、凹面状反射ミラーとして、波長３５０〜４６０ｎｍの領域の光の反射率が９０％以上であると共に、特定の可視域の光の反射率が５％未満である反射面を有するものを用いたこと以外は実験用装置（１）と同様の構成を有するものである。
なお、実験用装置（２）〜実験用装置（５）を構成する凹面状反射ミラーは、各々、実験用装置（１）を構成する凹面状反射ミラーと同一の形状を有するものである。
【００４８】
作製した実験用装置（１）〜実験用装置（５）の各々について、ショートアーク型放電ランプを同一の点灯条件で点灯させた場合における、前面ガラスを透過して投射される紫外線の出力値を確認した。結果を表１に示す。
表１において、「紫外線出力率」とは、実験用装置（５）の紫外線出力値を基準として１００とした場合におけるその他の実験用装置に係る紫外線出力値の相対値である。この実験用装置（５）は、前面ガラスを備えてなるものではあるが、この前面ガラスが、図１０および図２に示したような従来の紫外線照射装置に設けられている熱線カットフィルターと殆ど変わらない紫外線反射特性および可視光線反射特性を有するもの（図４および図５参照）であることから、当該実験用装置（５）に係る紫外線出力値を従来の紫外線照射装置の紫外線出力値として評価を行った。
【００４９】
【表１】
2006351670.tif 000003
【００５０】
表１の結果から、紫外線照射装置を、実験用装置（１）〜実験用装置（４）のように、凹面状反射ミラーの光投射口から投射された波長５３０〜５９０ｎｍの特定の可視域の光を前面ガラスによって５０％以上反射させて当該凹面状反射ミラーの反射空間内に導くと共に、この特定の可視域の光が当該凹面状反射ミラーによっても反射される構成を有するものとすることにより、光源ランプとしてのショートアーク型放電ランプを大型の高い発光効率を有するものに変更することなく、実験用装置（５）のような凹面状反射ミラーによって特定の可視域の光が殆ど反射されることのない構成の紫外線照射装置に比して、大きな紫外線出力値を得ることができ、しかも、実験用装置（１）および実験用装置（２）のように、凹面状反射ミラーの特定の可視域の光の反射率を５０％以上とすることにより、紫外線出力値を５％以上大きくすることができることが確認された。
すなわち、少なくとも波長５３０〜５９０ｎｍの領域の光を５０％以上の反射率で反射する特性を有する凹面状反射ミラーおよび前面ガラスを備え、この波長領域の光を利用する構成の紫外線照射装置によれば、ショートアーク型放電ランプから放射された光を高い効率で利用することができ、これにより、従来の紫外線照射装置に比して、高いエネルギー効率で大きな紫外線照射量を得るための効率化に絶大な効果が得られると認められる、５％以上の大きな割合で紫外線の出力値を上昇させること、すなわち大きな紫外線照射量が得られることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の紫外線照射装置の構成の一例を概略的に示す説明図である。
【図２】従来の紫外線照射装置の構成の一例を概略的に示す説明図である。
【図３】図２の紫外線照射装置を構成する凹面状反射ミラーの反射面に係る分光反射率を示すグラフである。
【図４】図２の紫外線照射装置を構成する熱線カットフィルターに係る分光透過率を示すグラフである。
【図５】図２の紫外線照射装置を構成する熱線カットフィルターに係る分光反射率を示すグラフである。
【図６】実験例１において作製した第１の実験用紫外線照射装置を構成する凹面状反射ミラーの反射面に係る分光反射率を示すグラフである。
【図７】実験例１において作製した第１の実験用紫外線照射装置を構成する前面ガラスに係る分光透過率を示すグラフである。
【図８】実験例１において作製した第１の実験用紫外線照射装置を構成する前面ガラスに係る分光反射率を示すグラフである。
【図９】実験例１において作製した第１の実験用紫外線照射装置を構成するショートアーク型放電ランプとしての超高圧水銀ランプに係るスペクトル図である。
【図１０】従来の紫外線照射装置の構成の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５２】
１１    凹面状反射ミラー
１１Ａ    光投射口
１３    前面ガラス
１５    ショートアーク型放電ランプ
２１    放電容器
２１Ａ    発光管部
２１Ｂ    封止管部
３１    光源ランプ
３２    凹面状反射ミラー
３２Ａ    光投射口
３３    熱線カットフィルター
４１    光源ランプ
４２    凹面状反射ミラー
４２Ａ    光投射口
４３    熱線カットフィルター
４５    シャッタ
４６    光ファイバユニット
４７    レンズユニット
【図１】
2006351670.tif 000004
【図２】
2006351670.tif 000005
【図３】
2006351670.tif 000006
【図４】
2006351670.tif 000007
【図５】
2006351670.tif 000008
【図６】
2006351670.tif 000009
【図７】
2006351670.tif 000010
【図８】
2006351670.tif 000011
【図９】
2006351670.tif 000012
【図１０】
2006351670.tif 000013