(57)【要約】【課題】外側管と内側管とを同軸上に配置した二重円筒型放電容器と、前記外側管の外周面に設けられた外側電極と、前記内側管の内周面に設けられた内側電極とを有し、前記放電容器内に希ガスが封入されたエキシマランプを備え、該エキシマランプの前記内側管内に冷却媒体を流してなるエキシマ光照射装置において、内側管内を流れる冷却媒体による冷却作用の不均一に影響されることなく、ランプ軸方向における紫外線放射強度分布を均一化することのできる構造を提供することである。【解決手段】前記内側管の内周面に紫外線反射層が設けられ、該紫外線反射層の紫外線反射率が、前記内側管の冷却媒体流入側で低く、冷却媒体流出側で高く形成されていることを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側管と内側管とを同軸上に配置した二重円筒型放電容器と、前記外側管の外周面に設けられた外側電極と、前記内側管の内周面に設けられた内側電極とを有し、前記放電容器内に希ガスが封入されたエキシマランプを備え、該エキシマランプの前記内側管内に冷却媒体を流してなるエキシマ光照射装置において、
前記内側管の内周面に紫外線反射層が設けられ、該紫外線反射層の紫外線反射率が、前記内側管の冷却媒体流入側で低く、冷却媒体流出側で高く形成されていることを特徴とするエキシマ光照射装置。
【請求項２】
前記内側電極がアルミニウム製であって、当該内側電極の前記内側管側の表面が前記紫外線反射層を構成し、前記内側管の冷却媒体流入側における前記内側電極の表面にフロスト加工を施したことを特徴とする請求項１に記載のエキシマ光照射装置。
【請求項３】
前記内側電極が、前記内側管の冷却媒体流入側ではアルミニウム製であり、冷却媒体流出側ではステンレス製であって、当該内側電極の前記内側管側の表面が前記紫外線反射層を構成していることを特徴とする請求項１に記載のエキシマ光照射装置。
【請求項４】
前記内側電極が金属製であって、当該内側電極の前記内側管側の表面に誘電体膜からなる紫外線反射膜を形成して紫外線反射層とし、当該紫外線反射膜の膜厚を冷却媒体流入側で厚く、冷却媒体流出側で薄くしたことを特徴とする請求項１に記載のエキシマ光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エキシマ光照射装置に関するものであり、特に、内側管と外側管とを同軸上に配置した二重円筒型のエキシマランプを備えたエキシマ光照射装置に係わるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光化学反応用の紫外線光源として使用されるエキシマランプとして、二重円筒型放電容器を有するものが知られており、特開２００１−１１３１６３号公報（特許文献１）では、このエキシマランプの内側管の内側に純水などの冷却媒体を流入して放電容器を冷却することが開示されている。
【０００３】
このエキシマランプの放電空間で生成された紫外線は、該放電空間を構成する外側管方向に向かう成分と、内側管方向に向かう成分とに分けられる。
そして、内側管に向かう紫外線を反射して外側管に向かわせてその有効利用を図るために、内側管に紫外線反射層を設けることが知られていて、特開２００８−０２２０９５号公報（特許文献２）には、内側管の外周面（放電空間側表面）に反射膜を設ける構成が記載されている。
しかして、この構造では、放電容器の製作工程においてバーナー加熱した際に反射膜の一部が蒸発して外側管に付着してしまう可能性があり、製造工程が複雑化するという問題が生じることがわかった。
【０００４】
一方で内側管の内周面（放電空間と反対側表面）に紫外線反射層を形成する構造においては、放電空間から内側管に向かう紫外線は、内側管を構成するガラスを一旦通過し、反射層によって反射されて再びガラスを通過することになり、ガラスに吸収されて減衰するという不具合がある。
このように、紫外線反射層を内側管の内外周面のいずれかに設ける場合には、それぞれ一長一短があり、より不具合の少ないと思われる方を選択するが、一般的には、外周面に設けた場合の不具合のほうがより深刻と考えられている。
【０００５】
このような事情から、内側管の内周面に紫外線反射層を形成することを選択する場合にあっても、以下のように、ランプの軸方向での紫外線の放射強度分布が不均一になるという別の問題がある。
放電容器を構成するガラスの紫外線透過率は温度に依存し、ガラス温度が上がると透過率が低下する傾向にある。内側管内に冷却媒体を流して冷却する構造にあっては、冷却媒体の流入側では冷却媒体の温度が低いので、ガラスに対して十分な冷却効果をもたらすが、冷却媒体の温度が高くなる流出側においては、ガラスの冷却が不十分となる。このため、内側管の温度に軸方向でバラつきが生じ、冷却媒体流入側で低く、流出側で高くなってしまう。このため、流入側では所定の紫外線透過率が保たれるが、流出側では紫外線透過率が低下してしまい、結局、ランプの軸方向での紫外線強度分布が不均一になってしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１１３１６３号公報
【特許文献２】特開２００８−０６６０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明が解決しようとする課題は、外側管と内側管とを同軸上に配置した二重円筒型放電容器と、前記外側管の外周面に設けられた外側電極と、前記内側管の内周面に設けられた内側電極とを有し、前記放電容器内に希ガスが封入されたエキシマランプを備え、該エキシマランプの前記内側管内に冷却媒体を流してなるエキシマ光照射装置において、内側管内を流れる冷却媒体による冷却作用の不均一に影響されることなく、ランプ軸方向における紫外線放射強度分布を均一化することのできる構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、この発明に係るエキシマ光照射装置においては、前記内側管の内周面に紫外線反射層が設けられ、該紫外線反射層の紫外線反射率が、前記内側管の冷却媒体流入側で低く、冷却媒体流出側で高く形成されていることを特徴とする。
また、前記内側電極がアルミニウム製であって、当該内側電極の前記内側管側の表面が前記紫外線反射層を構成し、前記内側管の冷却媒体流入側における前記内側電極の表面にフロスト加工を施したことを特徴とする。
また、前記内側電極が、前記内側管の冷却媒体流入側ではアルミニウム製であり、冷却媒体流出側ではステンレス製であって、当該内側電極の前記内側管側の表面が前記紫外線反射層を構成していることを特徴とする。
また、前記内側電極が金属製であって、当該内側電極の前記内側管側の表面にＳｉＯ２からなる紫外線反射膜を形成して紫外線反射層とし、当該紫外線反射膜の膜厚を冷却媒体流入側で厚く、冷却媒体流出側で薄くしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のエキシマ光照射装置によれば、内側管の内周面に設けた紫外線反射層の紫外線反射率を冷却媒体流入側で低く、冷却媒体流出側で高くして、温度分布によって生じる内側管の透過率分布を相殺するような反射率分布としたので、ガラスの透過率が高い流入側で紫外線反射率を低くして反射量を抑制して、紫外線反射層から内側管を通過して放電空間に戻される紫外線量をランプの軸方向で均一化し、それによりランプからの紫外線放射強度を均一化することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のエキシマ光照射装置の断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】第１実施例の断面図。
【図４】第２実施例の断面図。
【図５】第３実施例の断面図。
【図６】本発明の効果を表すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１および図１のＡ−Ａ断面である図２に、本発明のエキシマ光照射装置１が示されている。
エキシマ光照射装置１は筐体２内に設けられた複数本のエキシマランプ３を備え、下方に配置されたステージ５上のワークＷに真空紫外線を照射する。筐体２には、不活性ガス供給口６から不活性ガスが供給充填され、不活性ガス排出口７から排出される。
図２に示されるように、エキシマランプ３は、外側管３２と内側管３３が同軸上に配置された二重円筒型の放電容器３１を有し、この放電容器３１の外側管３２と内側管３３との間の空間が放電空間Ｓを構成し、この放電空間Ｓ内にキセノンなどの希ガスが封入されている。
【００１２】
そして、外側管３２の外周面には外側電極３４が設けられ、内側管３３の内周面（放電空間Ｓとは反対側の表面）には、内側電極３５が設けられている。
この外側電極３４は、放電空間Ｓからの紫外線を外部に放射するので、透光性であるが、内側電極３５は必ずしも透光性である必要はない。
図２で示されるように、この内側管３３の内部は冷却媒体の流路Ｒを構成しており、冷却媒体が冷却媒体流入口８から供給され、内側管３３の内部を流れ、冷却媒体流出口９から流出する。
【００１３】
前記内側管３３の内表面、即ち、放電空間Ｓとは反対側の表面には、紫外線反射層１０が形成されている。
図３にその一例である第１実施例が示されていて、この例では、内側電極３５が、高輝度アルミニウム製であって、その内側電極３５の内側管３３側の表面が紫外線反射層１０を形成している。
そして、この紫外線反射層１０、即ち、内側電極３５の表面は、冷却媒体流入側においてフロスト加工処理Ｆが施されている。これにより、フロスト加工された領域では紫外線反射率の正反射成分が低くなる。
【００１４】
なお、紫外線反射率の変化は、冷却媒体流入側から冷却媒体流出側に連続的に変化するものであってもよいし、段階的に変化するものであってもよい。
この第１実施例では、フロスト加工の程度を加減することで連続的もしくは段階的に反射率を変化することができる。
【００１５】
図４に第２実施例が示され、内側電極３５が、冷却媒体流入側では、ステンレス製電極３５ａであり、冷却媒体流出側では、アルミニウム製電極３５ｂで構成されている。１７２ｎｍなどの真空紫外光に対する反射率は、アルミニウムが６５％程度と高く、ステンレスは１０％程度とアルミニウムに比較して低い。これによって、冷却媒体流入側で紫外線反射率が低く、流出側で反射率が高い、紫外線反射層１０を形成することができる。
ここにおいて、ステンレス製電極３５ａとアルミニウム製電極３５ｂの領域の長さは、所望の照度均一性によって適宜に選択される。
【００１６】
図５に第３実施例が示され、内側電極３５をアルミニウム等の金属からなる筒状体で構成し、その表面に誘電体膜からなる紫外線反射膜３６を形成して紫外線反射層１０とするものである。
その製造方法としては、例えば、アルミニウム筒状体の表面にＳｉＯ２コーティング液をディップコートすることで、表面に紫外線反射膜３６を形成する方法が採用される。
このとき、ＳｉＯ２の紫外線反射膜３６の膜厚（Ｔ）は、冷却媒体流入側で紫外線（波長１７２ｎｍの光）の反射率が低く、冷却媒体流出側で高くなるように調整される。例えば、誘電体膜としてＳｉＯ２を用いる場合、膜厚（Ｔ）は、冷却媒体流入側でＴ１＝３７ｎｍ程度、冷却媒体流出側で薄くＴ２＝１８ｎｍとなるように調整される。このような膜厚の調整は、ディップコート液からの内側電極３５の引き上げ速度を調整することで達成される。
このＳｉＯ２反射膜は、膜厚が厚いと紫外線（１７２ｎｍ）の反射率が低く、薄いと高くなる。
【００１７】
ＳｉＯ２反射膜の膜厚（Ｔ）による１７２ｎｍの紫外線の反射率が表１に示されている。
＜表１＞
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【００１８】
以下、本発明の効果を実証する実験を行った。
＜ランプ仕様＞
・発光長：４００ｍｍ
・消費電力：３０Ｗ／本
・発光ガス：キセノンガス（ガス圧：４０ｋＰａ）
・冷却媒体：純水
・流量：２Ｌ／ｍｉｎ
【００１９】
＜実施例１＞
・内側電極：図３のアルミニウム構造
全長４００ｍｍ、冷却媒体流入側端から２００ｍｍの範囲をフロスト加工
＜実施例２＞
・内側電極：図４のステンレス＋アルミニウム構造（２００ｍｍ＋２００ｍｍ）
＜実施例３＞
・内側電極：図５の誘電体膜を利用した反射膜
誘電体膜：ＳｉＯ２
膜厚：冷却媒体流入側３７ｎｍ→冷却媒体流出側１８ｎｍ
＜比較例＞
・内側電極：全長で反射率一定のアルミニウム構造
・冷却条件：各実施例と同様
【００２０】
以上の条件で、ランプ表面から３０ｍｍ下方のワーク表面での、軸方向（長さ方向）における照度分布を測定。
その結果が図６に示されている。
比較例では、冷却媒体流入側で照度が高く、流出側で急激な落ち込みをみせているのに対して、本発明の実施例１〜３では軸方向での照度均一性が良好に向上していることが分かる。
【００２１】
以上のように、本発明では、二重円筒型放電容器を有するエキシマランプの内側管内に冷却媒体を流してなるエキシマ光照射装置において、前記内側管の内周面に紫外線反射層が設けられ、該紫外線反射層の紫外線反射率を、前記内側管の冷却媒体流入側で低く、冷却媒体流出側で高く形成したことにより、内側管内を流れる冷却媒体による冷却作用の不均一に影響されることなく、ランプ軸方向における紫外線放射強度分布を均一化することができるという効果を奏するものである。
【符号の説明】
【００２２】
１      エキシマ光照射装置
２      筐体
３      エキシマランプ
３１    二重円筒型放電容器
３２    外側管
３３    内側管
３４    外側電極
３５    内側電極
３５ａ  ステンレス製内側電極
３５ｂ  アルミニウム製内側電極
３６    紫外線反射膜
６      不活性ガス供給口
７      不活性ガス排出口
８      冷却媒体流入口
９      冷却媒体流出口
１０    紫外線反射層
Ｓ      放電空間
Ｆ      フロスト加工
Ｔ      紫外線反射膜の膜厚
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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