(57)【要約】  本発明は、紫外放射光および／または真空紫外放射光を放射するための無電極ランプおよび方法であって、超高純度および／または低欠陥の石英材料から形成される放電容器と、該放電容器の内部領域に配置される紫外光および／または真空紫外光の発光物質とを含んでいる。超高純度および／または低欠陥の石英材料から形成される無電極ランプにより、使用の間の劣化が最小化される。
2008512845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超高純度および／または低欠陥の石英材料から形成されるとともに、封止された内部領域を形成する放電容器と、
前記内部領域に配置されるとともに、エネルギー源に曝されることにより紫外光および／または真空紫外光を放射する紫外光および／または真空紫外光の発光物質と、
を含むことを特徴とする無電極ランプ。
【請求項２】
前記エネルギー源は、マイクロ波エネルギーおよび／または高周波エネルギーを含むことを特徴とする請求項１に記載の無電極ランプ。
【請求項３】
前記超高純度および／または低欠陥の石英材料のＯＨ基含有量は、１０００重量ｐｐｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載の無電極ランプ。
【請求項４】
前記超高純度および／または低欠陥の石英材料のＯＨ基含有量は、１００重量ｐｐｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載の無電極ランプ。
【請求項５】
前記超高純度および／または低欠陥の石英材料のＣｌ含有量は、１０重量ｐｐｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載の無電極ランプ。
【請求項６】
前記超高純度および／または低欠陥の石英材料のＣｌ含有量は、１重量ｐｐｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載の無電極ランプ。
【請求項７】
前記超高純度および／または低欠陥の石英材料の金属の全含有量は、０．１重量ｐｐｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載の無電極ランプ。
【請求項８】
前記超高純度および／または低欠陥の石英材料に含まれるそれぞれの金属について、前記超高純度および／または低欠陥の石英材料の前記それぞれの金属の含有量は、０．０１重量ｐｐｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載の無電極ランプ。
【請求項９】
前記超高純度および／または低欠陥の石英材料のチタン含有量は、０．０１重量ｐｐｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載の無電極ランプ。
【請求項１０】
前記超高純度および／または低欠陥の石英材料は、金属の全含有量が０．１重量ｐｐｍ未満であり、ＯＨ基含有量が１０重量ｐｐｍ未満であり、Ｃｌ含有量が１０重量ｐｐｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載の無電極ランプ。
【請求項１１】
前記紫外光の発光物質は、２００ｎｍから４００ｎｍの波長の光を放射し、前記真空紫外光の発光物質は、１２２ｎｍから２００ｎｍの波長の光を放射することを特徴とする請求項１に記載の無電極ランプ。
【請求項１２】
超高純度および／または低欠陥の石英材料から形成されるとともに、封止された内部領域を形成する放電容器と、
前記内部領域に配置されるとともに、エネルギー源に曝されることにより紫外光および／または真空紫外光を放射する紫外光および／または真空紫外光の発光物質と、を含み、
前記超高純度および／または低欠陥の石英材料は、金属の全含有量が０．１重量ｐｐｍ未満であり、ＯＨ基含有量が１０００重量ｐｐｍ未満であり、Ｃｌ含有量が１０重量ｐｐｍ未満であることを特徴とする無電極ランプ。
【請求項１３】
マイクロ波無電極ランプを使用して紫外光および／または真空紫外光を発生するための方法であって、
超高純度および／または低欠陥の石英材料から形成されるとともに紫外光の発光物質および／または真空紫外光の発光物質を含んでいる放電容器を備えた無電極ランプを準備する工程と、
前記無電極ランプを、２００ｎｍと４００ｎｍとの間の１つ以上の波長を含む紫外光および／または１２２ｎｍと２００ｎｍとの間の１つ以上の波長を含む真空紫外光の放射を励起するエネルギー源に結合する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記エネルギー源は、マイクロ波エネルギーおよび／または高周波エネルギーを含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記超高純度および／または低欠陥の石英材料の金属の全含有量は、０．１重量ｐｐｍ未満であることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記超高純度および／または低欠陥の石英材料に含まれるそれぞれの金属について、前記それぞれの金属の含有量は、０．０１重量ｐｐｍ未満であることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記超高純度および／または低欠陥の石英材料のＯＨ基含有量は、１０００重量ｐｐｍ未満であることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記超高純度および／または低欠陥の石英材料のＯＨ基含有量は、１００重量ｐｐｍ未満であることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記超高純度および／または低欠陥の石英材料のＣｌ含有量は、１０重量ｐｐｍ未満であることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記超高純度および／または低欠陥の石英材料のＣｌ含有量は、１重量ｐｐｍ未満であることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２１】
前記超高純度および／または低欠陥の石英材料のチタン含有量は、０．０１重量ｐｐｍ未満であることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２２】
前記超高純度および／または低欠陥の石英材料は、金属の全含有量が０．１重量ｐｐｍ未満であり、ＯＨ基含有量が１０００重量ｐｐｍ未満であり、Ｃｌ含有量が１０重量ｐｐｍ未満であることを特徴とする請求項１３に方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には光源に関連し、より詳しくは、紫外（ultraviolet：ＵＶ）スペクトルおよび真空紫外（vacuum ultraviolet：ＶＵＶ）スペクトルの放射光を放射するための無電極ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光物質を含む放電ランプ（または、放電バルブ）、特に、無電極放電ランプが知られている。例えば、水銀を用いた無電極ランプが長年に渡って使用されている。一般的な文献として、ジョン・ウェイマウス博士（Dr. John Waymouth）著の「放電ランプ（Discharge Lamps）」（エムアイティー・プレス（MIT Press），１９７１年）を参照されたい。発光物質は、一般的には、所望の放射光スペクトルに基づいて採用される。例えば、１９６０年代から、金属ハロゲン化物とハロゲンとを組み合せて添加した無電極ランプが知られており、様々な赤外光、可視光、および紫外光を含む放射光スペクトルを実現するために使用することができる。米国特許第３，２３４，４３１号には、Ｂａ、Ｎａ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃｄのヨウ化物を使用することが開示されている。特定のスペクトルの放射光を発生させるために、添加剤としてランタニドおよび希土類金属も使用される。米国特許第３，３３４，２６１号には、無電極ランプにおいて可視光を発生させるための添加剤として、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｌｕ、Ｈｏ、Ｔｈ、Ｐｒ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｅｒが開示されている。米国特許第３，９４７，７１４号には、無電極ランプの構成成分に対する添加剤としてＦｅＩ2を使用することが開示されている。米国特許第６，１５７，１４１号には、無電極ランプにおける添加剤としてＧａを使用することが開示されている。米国特許第５，８３７，４８４号および米国特許第４，９４５，２９０号には、希ガスおよび混合ガスを使用したエキシマ無電極ランプが開示されている。米国特許第５，５０４，３９１号および米国特許第５，６８６，７９３号には、高圧で動作するエキシマ電極ランプが開示されている。
【０００３】
紫外光および真空紫外光の使用に特有の応用例には、例えば、殺菌処理、毒性化学物質の処置、インク、コーティング、並びに接着剤の硬化、スクリーン印刷、ＣＤおよびＤＶＤの複製、ラベル印刷、グラフィックアート、パッケージング、回路基板、光ファイバーの製造、および半導体製造が含まれる。しかしながら、このような短波長で動作する無電極ランプの使用には、放電容器の劣化という問題が伴う。使用中に光化学的および熱的な劣化が生じ、ランプの分光出力および／または品質が変化する可能性がある。そして、エンドユースにおける多くの応用例は、分光出力の変化に対して鋭敏であるため、耐用動作寿命が悪化する結果となる。そのような応用例は、例えば半導体製造工程である。半導体製造工程には、紫外放射光および／または真空紫外放射光への露光処理により、例えば、電荷消去、硬化、光安定化、表面のクリーニング、表面改質、酸化等を実施することが含まれている。分光出力の（強度およびスペクトル形状の両方における）変化は、半導体技術の分野において重要な問題であるウエハのスループットに影響を及ぼす。
【０００４】
半導体技術の分野で周知のように、新世代の技術が開発されると、新しいプロセスは、より短い波長を要するものとなる。新世代の技術では、構造物のサイズは縮小し、金属配線および配線スペースも縮小し、また、通常は金属配線層も増加するため、既存の波長の放射光の透過が困難になる。したがって、世代の進歩につれて、放射光が集積回路構造を透過できるように、より短波長のＵＶ光源およびＶＵＶ光源が求められることになる。同様に、例えば低誘電率（ｌｏｗ−ｋ）誘電体のような新材料が開発されており、これらの新材料には、誘電体を適正に処置および／または硬化するためにＶＵＶ域の波長を要するものがある。加えて、半導体プロセスでは、その繰返し性および再生産性は最も重要な課題である。したがって、ウエハ毎および製造日毎にプロセスを一定に保つことが重要であり、ＵＶおよびＶＵＶプロセスでは、一定のスペクトルおよび強度を備えた光源を用いることが望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、先行技術における無電極ランプの劣化は、約２００ナノメートル（ｎｍ）から約２８０ｎｍの紫外スペクトル、および、約１２２ｎｍから約２００ｎｍの真空紫外スペクトルにおいて、特に顕著に現れるものである。光の強度の劣化は、一ヶ月に渡るほぼ連続的な動作、例えば、数百時間の動作に等価なデューティ・サイクルを含む動作において、約２５％以上に達する場合がある。このような劣化は、典型的には、最短波長の損失に続いて、次第に、より長い波長に損失が及ぶ形で現れる。さらに、無電極ランプは、非常に高強度で動作させる場合が多いものであるが、劣化率は強度（光子束、すなわちランプの放電容器を通過する光子数）に正比例することが多いため、高強度であることの利点（例えば、プロセス時間の短縮）が、劣化の早さによって相殺されてしまう。
【０００６】
したがって、紫外領域および／または真空紫外領域の放射光を放射するとともに、長期間に渡ってスペクトルおよび強度が一定の、改善された無電極ランプに対する要望がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書は、紫外放射光および／または真空紫外放射光を放射するための無電極ランプを開示するものである。
【０００８】
一態様では、無電極ランプは、超高純度および／または低欠陥の石英材料から形成されるとともに、封止された内部領域を形成する放電容器と、前記内部領域に配置されるとともに、エネルギー源に曝されることにより紫外光および／または真空紫外光を放射する紫外光および／または真空紫外光の発光物質と、を含んでいる。
【０００９】
別の態様では、無電極ランプは、超高純度および／または低欠陥の石英材料から形成されるとともに、封止された内部領域を形成する放電容器と、前記内部領域に配置されるとともに、エネルギー源に曝されることにより紫外光および／または真空紫外光を放射する紫外光および／または真空紫外光の発光物質と、を含んでおり、前記超高純度および／または低欠陥の石英材料は、金属の全含有量が０．１重量パーツ・パー・ミリオン（ｐｐｍ）未満であり、ＯＨ基含有量が１０００重量ｐｐｍ未満であり、Ｃｌ含有量が１０重量ｐｐｍ未満である。
【００１０】
マイクロ波無電極ランプを使用して紫外光および／または真空紫外光を発生するための方法は、超高純度および／または低欠陥の石英材料から形成されるとともに、紫外光の発光物質および／または真空紫外光の発光物質を含んでいる放電容器を備えた無電極ランプを準備する工程と、前記無電極ランプを、２００ｎｍと４００ｎｍとの間の１つ以上の波長を含む紫外光および／または１２２ｎｍと２００ｎｍとの間の１つ以上の波長を含む真空紫外光の放射を励起するエネルギー源に結合する工程とを含んでいる。
【００１１】
上述した特徴および他の特徴は、以下の詳細な説明および添付図面に例示される。尚
、各図面において、同様の構成要素には同様の符号を付している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、紫外放射光および／または真空紫外放射光を放射するための改善された無電極ランプに係る。この無電極ランプは、超高純度および／または低欠陥の石英材料から形成される放電容器と、その放電容器中に含まれる紫外光および／または真空紫外光の発光物質とを含むものである。本出願人は、超高純度および／または低欠陥の石英材料を使用して、ランプの放電容器中の不純物の量および／または石英の網目構造における欠陥を最小化することにより、有利なことに、劣化を最小化できることを見出した。
【００１３】
無電極ランプにおける強度劣化の主な要因は、石英製の放電容器による吸収である。この吸収は、カラーセンターの形成によって生じ、そして、カラーセンターの形成は、一般的には、石英の欠陥によって生じる。欠陥は、大きく言って、次の２つのタイプに分類できる。すなわち、１）金属汚染物等の外因性の不純物と、２）例えば、Ｓｉ原子が酸素原子と結合する代わりに直接別のＳｉ原子に結合するような、正常なＳｉ−Ｏ2網目構造における欠陥である。無欠陥のＳｉＯ2石英構造では、各Ｓｉは４つの酸素原子に結合して格子状構造をなしている。ランプの放電容器において、不純物の量および／または網目構造の欠陥を要因としてカラーセンターが形成され、その結果、放射された紫外放射光および真空紫外放射光が吸収されるとともに、局所的な加熱および／または過熱も生じる。局所的な加熱および／または過熱は、熱応力の増大をもたらし、その結果、このようなランプは一般に昇圧条件下で動作するものであるため、ランプの損壊が生じる可能性がある。超高純度および／または低欠陥の石英材料を使用することによって、紫外（ＵＶ）放射光および／または真空紫外（ＶＵＶ）放射光の透過性が最大化され、また、カラーセンターの形成が最小化される。それによって、一定の強度を有するとともに、先行技術のランプに比べて動作寿命が増大した無電極ランプが提供される。
【００１４】
無電極ランプは、半導体製造工程で使用されるものであってもよい。このような半導体製造工程には、金属配線層間の層間誘電体に相当する誘電体層の硬化、マスク用のフォトレジストの光安定化、デバイスを損傷させる可能性のあるデバイス上の不要な電荷の消去、付着性を改善するための蒸着用表面の準備、不揮発性メモリのリセット、ｌｏｗ−ｋ誘電材料の特性の改善、表面の汚染物質のクリーニング、プラズマ処理に続いて湿式除去を実施する場合のヴィアの腐食防止、酸化物のバルク中および酸化物とシリコンまたはポリシリコンとの界面の両方における、電荷および電荷トラップ密度の低減等が含まれるが、これらに限定されるものではない。
【００１５】
本明細書において、「超高純度」の石英という用語は、一般に、石英材料中の不純物について述べたものであり、一方、「低欠陥」の石英という用語は、Ｓｉ（シリコン）およびＯ（酸素）から構成された基礎の石英材料、および、これらの元素の構造または網目構造における不完全性について述べたものである。先行技術のランプ材料に対して劣化を最小化するために、本発明に係るランプは、超高純度の石英、または、低欠陥の石英、あるいは、超高純度かつ低欠陥の石英から形成することができる。
【００１６】
一実施形態では、不純物は複数の金属であり、超高純度の石英中の各金属の含有量は、０．１ｐｐｍ未満、より好ましくは０．０１ｐｐｍ未満、さらに好ましくは０．００１ｐｐｍ未満である。
【００１７】
別の実施形態では、石英材料中の複数の金属の全含有量は、重量比で１０ｐｐｂ未満であり、さらに、ＯＨ基の含有量は１０００ｐｐｍ未満である。ＯＨ基の含有量は、より好ましくは１００ｐｐｍ未満であり、さらに好ましくは１０ｐｐｍ未満である。
【００１８】
さらに別の実施形態では、「超高純度」の石英という用語は、チタン金属の含有量が０．０１ｐｐｍ未満であることを意味する。
【００１９】
本明細書において、「低欠陥」の石英という用語は、Ｓｉ（シリコン）およびＯ（酸素）から構成された基礎の石英材料、および、これらの元素の構造または網目構造における不完全性について述べたものである。一形態において、欠陥は、酸素の欠損であり、それによってＳｉが直接別のＳｉに結合するものである（完全な場合、各Ｓｉ原子は、４つのＯ原子に結合する）。Ｓｉ−Ｓｉ結合、または酸素欠乏中心（oxygen deficiency center：ＯＤＣ）は、例えば１６３ｎｍに対応する吸収カラーセンターの要因となる。別の形態では、欠陥は、Ｓｉ原子（Ｅ’センター）上に存在するダングリングボンドであり、２１５ｎｍにおける吸収の要因となる。
【００２０】
これらのカラーセンター欠陥は、不純物と直接的に対応するものではないが、例えば水素（Ｈ）またはＣｌのような不純物が事前に存在していることが原因となって形成される可能性がある。これらのＨまたはＣｌのような元素は、石英の製造工程でしばしば使用されるものである。したがって、これらの元素を、光の強度の吸収劣化の直接的な要因となる石英母材の欠陥に対する前駆物質と呼ぶ。これらの前駆物質は、石英に短波長のＵＶを照射することによって活性化される。
【００２１】
一実施形態では、欠陥の前駆物質はＣｌであり、低欠陥の石英中のＣｌの含有量は、１０ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満、さらに好ましくは０．１ｐｐｍ未満である。
【００２２】
別の実施形態では、欠陥の前駆物質はＨであり、低欠陥の石英中のＨの含有量は、ＯＨ基の含有量未満である。これは、ＯＨ基が、Ｈの除去のために役立つ一方、ＯＤＣ欠陥を形成しないためである。
【００２３】
短波長側のカットオフ（１６０ｎｍ近傍）が、ＯＨ基の含有量によってある程度決定されるものである一方、ＯＨ基の含有量をＨの含有量よりも大きくすることは、ＯＤＣの防止に役立つ。また、ＯＨ基を除去するために使用されるＣｌは、カラーセンターを発生させる点において、実際にはＨと同様に振舞うものである。したがって、実施形態によっては、カットオフが特定の所望のスペクトルに対して必要な波長よりも短波長側にある限り、ＯＨ基を低レベルに保つよりも、Ｃｌを低レベルに保つ方が望ましい場合がある。
【００２４】
適切な超高純度および低欠陥の石英は、ヘレウス社（Ｈｅｒａｅｕｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ）から「Ｓｕｐｒａｓｉｌ  ３００」または「Ｓｕｐｒａｓｉｌ  ３１０」の商標の下に市販されている。Ｓｕｐｒａｓｉｌ  ３００のＯＨ基の含有量は、１ｐｐｍ未満であると報告されている。Ｓｕｐｒａｓｉｌ  ３００の金属およびＯＨ基の含有量を、表１に示す。表１には、ＧＥ  ２１４の金属およびＯＨ基の含有量も示されている。ＧＥ  ２１４は、ゼネラル・エレクトリック社（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙ）から市販されており、プラズマ管の製造技術において一般的に採用される石英材料である。
【００２５】
【表１】
2008512845.tif 000003
【００２６】
ここで、図１には、無電極ランプシステム１０のブロック図が示されている。発振器１２は、マイクロ波および／またはＲＦエネルギーを発生し、そのエネルギーを導波管１４に供給する。導波管１４は、発生したエネルギーをキャビティー１６内に導く。キャビティー１６は、発生したマイクロ波をキャビティー１６内に保持しつつ光波を出射することが可能なように、網目状のスクリーン（図示は省略する）を含むものであってもよい。キャビティー１６内の無電極ランプ２０は、紫外光および／または真空紫外光の発光物質を含んでおり、この発光物質は、発生したエネルギー波により励起されると所望のスペクトルを有する光、例えば紫外放射光および／または真空紫外放射光、を放射する。より詳しくは、エネルギー波の放射によりランプ２０中の充填剤の原子が励起し、電子の放電および／または励起が生じる。放電および／または励起された電子は、他の充電剤の原子に衝突して、さらなる電子の放電および／または励起を発生させ、それによって、電子および励起された原子／分子の総数が増大する。電子および励起された原子／分子の総数が増大した結果、発光に至る。
【００２７】
無電極ランプ２０は、封止された内部領域２８を形成する放電容器２６を含む。放電容器２６は、ステム２２に結合し、ステム２２は、モータ２４に連結する。応用例に応じて所望の場合には、モータ２４によってランプ２０をその長手軸に回りに回転させることができる。放電容器２６は、上述したような超高純度および／または低欠陥の石英から形成されており、放電容器２６によって形成される内部領域２８には、紫外光および／または真空紫外光の発光物質が含まれている。図示されたランプは、ほぼ球体をなすものであるが、他の形状とすることもできる。例えば、ランプは、図１に示されるような球状、管状、長球状、扁球状等であってもよい。本発明は、ランプの形状に限定されるものではない。
【００２８】
一例として、マイクロ波励起用として好適な無電極ランプを、直径約３０．４８ｍｍ（１．２インチ）、壁の厚みが約１．０１６ｍｍ（０．０４インチ）から約１．５２４ｍｍ（０．０６インチ）の球体とすることができる。このランプは、集積回路の製造工程において材料を硬化および／または除去するための光安定化装置に対して特に好適ものであり、このような光安定化装置としては、例えば、アクセリス・テクノロジーズ社（Ａｘｃｅｌｉｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｉｎｃ．）から「ＲａｐｉｄＣｕｒｅ」の商標の下に市販されている光安定化装置がある。
【００２９】
冷却流体の流れ（図示は省略する）をランプ２０に導くことにより、動作中にランプ２０を冷却する手段を備えていてもよい。例えば、冷却流体の流れは、ファン、ブロワー、または、例えば圧縮空気などの圧縮冷却流体源により供給され、冷却流体を、ランプの傍を通過させることによりランプを強制的に冷却するものである。状況および応用例によっては、ランプ２０を回転させることで、十分な冷却作用を得ることができる。
【００３０】
紫外光および／または真空紫外光の発光物質は、適切なエネルギー源に曝されることに応答して、紫外光および／または真空紫外光を放射する。ここで、「紫外（ＵＶ）」という用語は、２００ｎｍから４００ｎｍの波長スペクトルを意味し、「真空紫外（ＶＵＶ）」という用語は、１２２ｎｍから２００ｎｍの波長スペクトルを意味するものである。好適なＵＶおよび／またはＶＵＶの発光物質には、約１３３．３Ｐａ（１Torr）〜約３９９．９ｋＰａ（３０００Torr）のガス圧における発光物質として、Ｈｇ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒ、Ｃｌ2、およびこれらの物質の少なくとも１つを含む任意の組み合せが含まれる。
【００３１】
加えて、発光物質は、さらに安定化添加剤を含むものであってもよく、安定化添加剤には、例えばＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｇａ、Ａｌ、およびＰｂのハロゲン化物のような少なくとも１つの塩が含まれる。このような安定化添加剤は、例えばＨｇ原子によって放射される波長とは異なる波長の強い放射光を放射させるために使用することができる。Ｈｇの場合、放電容器は、一般に、約０．１ｍｇ／ｃｍ3から約１００ｍｇ／ｃｍ3の内容量が、室温において約２．６６６ｋＰａ（２０Torr）から約７９．９８ｋＰａ（６００Torr）の圧力で充填されるものである。ＸｅおよびＫｒの場合、放電容器は、一般に、室温において約１．３３３ｋＰａ（１０Torr）から約３３３．３２５ｋＰａ（２５００Torr）の圧力で充填される。Ｃｌ2の場合、放電容器は、一般に、室温において約６６．６５Ｐａ（０．５Torr）から２６．６６ｋＰａ（２００Torr）の圧力で充填される。ランプは、所望のスペクトルパターンを得るために、追加の物質を含むものであってもよい。例えば、発光物質は、スペクトル線を追加するために、さらに、例えばＣｄ、Ｓｒ、Ｓｉ、および／またはＰｔのハロゲン化物からなる添加剤を含んでいてもよい。スペクトル線を追加するために添加できる他の元素には、Ｍｇ、Ｍｏ、Ｂｅ、Ｃｄ、Ｇｅ、およびＬｉが含まれるが、これらに限定されるものではない。同様に、発光物質は、さらに、例えばＨｇＣｌ2またはＨｇＩ2のような放電安定化剤を含んでいてもよい。
【００３２】
パワーシステムは、次のように構成することができる。マイクロ波源または高周波（radio frequency：ＲＦ）源がパワーを発生し、そのパワーは、１立方センチメートルのランプ容積当たり約２００〜約１００００ワット（Ｗ）、より好ましくは、１立方センチメートルのランプ容積当たり約２００〜約１０００Ｗである。後者の場合、マグネトロンの約４５００〜７０００Ｗのパワーに相当する。周波数は、３ギガヘルツ（ＧＨｚ）を超える高周波数から１００キロヘルツ（ｋＨｚ）を下回る低周波数までの範囲に渡る。一例として、マイクロ波励起用のマグネトロンを、２．４５ＧＨｚを中心として２．４ＧＨｚと２．５ＧＨｚとの間の周波数範囲に渡るマイクロ波を発生するように、選択することができる。放電容器の温度は、回転の制御および／または強制空冷により、制御温度に維持することができる。冷却空気流は、少なくとも約２０ｒｐｍ（１分当たり約２０回転）の速さでランプを回転させている間、層流をなすものであってもよい。このような動作パラメータの結果として、放電容器は、熱的および電気的に安定化される。
【実施例】
【００３３】
（実施例１）
本実施例では、超高純度かつ低欠陥の石英から形成され、同一の充填剤を含む様々な無電極ランプの分光出力強度と、先行技術の石英から形成され、同一の充填剤を含む様々な無電極ランプの分光出力強度とを、時間の関数として測定した。超高純度かつ低欠陥の石英は、ヘレウス社から市販されているＳｕｐｒａｓｉｌ  ３００であり、先行技術の石英材料は、ゼネラル・エレクトリック社から市販されているＧＥ  ２１４である。出力強度レベルは、５０ｎｍ幅の典型的な帯域上で数百ミリワット程度であった。図２は、測定結果を示すグラフであり、明らかに、統制群と比較して劣化が大幅に改善されている。超高純度かつ低欠陥の石英から形成されたランプの場合、１０００時間での劣化は約６％であるのに対して、先行技術の無電極ランプは、同じ時間で２５〜３０％の出力強度の低下を示した。さらに、先行技術の放電容器において最も大きな劣化は、動作開始後最初の１００〜２００時間で発生することが観測された。
【００３４】
図３は、先行技術の石英（ＧＥ  ２１４）から形成されたランプについて、数百時間の使用（すなわち、紫外放射光の照射）の前後の放射スペクトルを波長の関数として示したグラフである。２８０ｎｍよりも長波長側では、最小限の劣化が見られるだけである。しかし、短波長側では、顕著な劣化が現れている。図示されるように、ＧＥ  ２１４から形成された放電容器の場合、数百時間の使用後には、約１９０ｎｍから約２０５ｎｍの波長の放射光は完全に遮蔽されている。それに対して、図４に示すように、Ｓｕｐｒａｓｉｌ  ３００から形成された放電容器の場合には、同じ時間の使用後においても最小限の劣化が見られるだけである。２０５ｎｍよりも短波長側の放射光も遮蔽されておらず、劣化は最小限のものである。
【００３５】
以上、本発明を例示的な実施形態に関連させて説明してきたが、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態に様々な変更を加えること、および、上述した実施形態の要素をその同等物と代替することが可能なことは、当業者には容易に理解されるものである。加えて、本発明の基本的範囲から逸脱することなく、本発明の教示に従って特定の状況または材料に適合するように多くの修正を加えることができる。したがって、本発明は、本発明を実施するために考えられる最良の態様として開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、添付請求の範囲に含まれるすべての実施形態を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、無電極ランプシステムのブロック図である。
【図２】図２は、超高純度かつ低欠陥の石英材料から形成された放電容器を含む無電極ランプの強度を、先行技術の石英材料から形成された放電容器の場合と比較して、時間の関数として示すグラフである。
【図３】図３は、ＧＥ  ２１４から形成された無電極ランプについて、数百時間の使用の前後の出力スペクトルを示すグラフである。
【図４】図４は、Ｓｕｐｒａｓｉｌ  ３００から形成された無電極ランプについて、数百時間の使用の前後の出力スペクトルを示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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