(57)【要約】【課題】紫外線源のランプへの電力供給開始後、ケーシング内に残留する酸素分子やその他の活性な分子が存在することを検知でき、紫外線照射効率が低下したりケーシング内に配置されたランプや部品が劣化したりする事態を、早期に回避することが可能な紫外線照射装置を提供することを目的とする。【解決手段】紫外線を放射するランプと、このランプを収納して該ランプからの紫外線を取り出す窓部材を有するケーシングと、ケーシング内にガスを供給するガス供給手段と、ガス排出量を調整する流量調整バルブと具備した紫外線照射装置において、更に、ケーシング内のガスの圧力がランプ点灯後に上昇したことを検知可能な圧力監視手段を設ける。尚、圧力監視手段は一時的な圧力の上昇を検知するものであっても良い。【選択図】    図１
2004271304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線を放射するランプと、
このランプを収納して該ランプからの紫外線を取り出す窓部材を有するケーシングと、
ケーシング内にガスを供給するガス供給手段と、
ガス排出量を調整する流量調整バルブと、
ケーシング内の圧力を監視する圧力監視手段と、を具備し、
前記圧力監視手段が、ケーシング内のガスの圧力がランプ点灯後に上昇したことを検知することを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項２】
前記圧力監視手段は所定の圧力値以上かつ予め定められた上限値未満の範囲において閾値を有しており、この閾値を超えてケーシング内のガス圧力が上昇したことを検知することを特徴とする請求項１記載の紫外線照射装置。
【請求項３】
紫外線を放射するランプと、
このランプを収納して該ランプからの紫外線を取り出す窓部材を有するケーシングと、
ケーシング内にガスを供給するガス供給手段と、
ガス排出量を調整する流量調整バルブと、
ケーシング内の圧力を監視する圧力監視手段と、を具備し、
前記圧力監視手段が、ケーシング内のガスの圧力がランプ点灯後に上昇し、その後下降したことを検知することを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項４】
前記圧力監視手段により圧力変動が検知されたときに、ランプ点灯を停止するランプ停止手段が具備されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の紫外線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
紫外線源を備えた紫外線照射装置に係り、特に波長２００ｎｍ以下の紫外線を照射放射するための紫外線照射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、金属やガラスなどの被処理体に空気中で紫外線を照射することにより、当該紫外線およびこれにより生成されるオゾンの作用によって被処理体を処理する技術、例えば被処理体の表面に付着した有機汚染物を除去する洗浄処理技術や、被処理物の表面に酸化膜を形成する酸化膜形成処理技術が開発され、実用化に至っている。
【０００３】
このような紫外線処理を行うための紫外線照射装置または紫外線処理装置においては、紫外線を放射するランプが設けられると共に、近年、エキシマランプを紫外線源に備えたエキシマ光照射装置が開発されており、半導体産業や液晶産業の分野において、ワーク表面の有機物汚染物のドライ洗浄を始めとして、表面改質やアッシング等に広く応用されている。例えば、ドライ洗浄においては、大気中に置かれた基板に真空紫外線を照射するという簡便な方法であり、低圧水銀灯を用いた紫外線洗浄に比較して、高効率の処理を達成することができる。
【０００４】
紫外線照射装置においては、エキシマランプによる紫外線が、波長が２００ｎｍ以下、具体的には、１７２ｎｍ、１４６ｎｍ、１２６ｎｍという、極めて短いものであるため、酸素に吸収されやすい。このような事情に鑑み、被処理物の表面に該紫外線を高い効率で照射するために、上記ランプを紫外線透過性の窓部材が設けられたケーシング内に収容し、その空間内に不活性ガスを導入し、該ケーシング内に残留する酸素濃度を小さくして、前記窓部材から、紫外線を取り出すということが、実施されている。そして、このような紫外線の照射装置においては、例えば特許第３３１４６５６号公報に記載のものが知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特許第３３１４６５６号公報
【０００６】
上記特許第３３１４６５６号公報に記載のものは、ランプが収容されたケーシング内に不活性ガスを流通させると共に、該ケーシング内におけるガス圧力を、特定値以上に維持することによって、残留する酸素の濃度を低く維持する、というものである。更には、ランプ作動中においては、ケーシング内のガス圧力を監視し、設定された下限圧力未満になったことが検知されると、残留酸素濃度が所期レベルではない、つまり、酸素濃度が高い状態であると判断して、ランプ作動の停止やガス供給用電磁弁の閉鎖という、所定の操作が実施される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ケーシング内における不活性ガス置換が十分ではなかったり、或いは、ガス供給源よりの不活性ガス純度が低下していたりして、該ケーシング内に残留する酸素濃度が、想定するよりも高い状態になる可能性がある。
【０００８】
ところが、上記公報に記載のものは、ケーシング内のガスの圧力が所期のレベルであった場合、酸素が高い濃度で残留していたとしても、係る制御手段がランプ作動可能と判断してしまうので、ランプの作動は開始され、以後、駆動され続けることになってしまう。
このため、上述の光源装置では、ケーシング内において紫外線が酸素に吸収されてしまうため、被処理物に所期の紫外線を照射することができなくなる、といった事態に至る。また更には、ケーシング内において酸素に紫外線が照射したことにより活性酸素やオゾンが生成して、該ケーシング内に配設されているランプやその他の部品を酸化させてしまう。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであって、紫外線源のランプへの電力供給開始後、ケーシング内に残留する酸素のような紫外線吸収性の分子が存在することを検知でき、紫外線照射効率が低下したりケーシング内に配置されたランプや部品が劣化したりする事態を早期に回避することが可能な、紫外線照射装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る紫外線照射装置は、紫外線を放射するランプと、このランプを収納して該ランプからの紫外線を取り出す窓部材を有するケーシングと、ケーシング内にガスを供給するガス供給手段と、ガス排出量を調整する流量調整バルブと、ケーシング内の圧力を監視する圧力監視手段と、を具備し、前記圧力監視手段が、ケーシング内のガスの圧力がランプ点灯後に上昇したことを検知することを特徴とする。
更に、前記圧力監視手段は、所定の圧力値以上かつ予め定められた上限値未満の範囲において閾値を有しており、この閾値を超えてケーシング内のガス圧力が上昇したことを検知することを特徴とする。
又、本発明に係る紫外線照射装置は、紫外線を放射するランプと、このランプを収納して該ランプからの紫外線を取り出す窓部材を有するケーシングと、ケーシング内にガスを供給するガス供給手段と、ガス排出量を調整する流量調整バルブと、ケーシング内の圧力を監視する圧力監視手段と、を具備し、前記圧力監視手段が、ケーシング内のガスの圧力がランプ点灯後に上昇し、その後下降したことを検知することを特徴とする。
以上の紫外線照射装置においては更に、圧力監視手段が圧力変動を検知したときに、ランプ点灯を停止するランプ停止手段が具備されているのがよい。
【００１１】
【作用】
本発明者らは、ランプを収納しているケーシング内に酸素分子が残った状態でランプを点灯させると、当該ケーシング内におけるガスの圧力が急激に高くなるという知見を得た。これは、ランプ収納室内にある酸素（Ｏ２）は紫外線と反応し、Ｏ２→（Ｏ）＋（Ｏ）に分解されるからと推察される。
これについて図７を参照し説明する。
仮に、ランプ収納室内に窒素と酸素のみが存在しているとすれば、
〔点灯前〕  ＰＶ＝（ｎＮ＋ｎＯ）ＲＴ  →  ｎＮ＋ｎＯ＝ＰＶ／ＲＴ
〔点灯後〕  Ｐ’Ｖ＝（ｎＮ＋ｎＯ’）ＲＴ  →  ｎＮ＋ｎＯ’＝Ｐ’Ｖ／ＲＴ
となる。したがって、
Ｐ’／Ｐ＝（ｎＮ＋ｎＯ’）／（ｎＮ＋ｎＯ）
となるので、ケーシング内のガス圧力上昇分は、当該ケーシング内に残留する酸素が分解されてモル数が増加したことによるものであると考えられる。このような圧力上昇は、酸素への紫外線照射と同時に上記分子の分解が生じてランプの点灯直後に生じる。
【００１２】
更に、酸素のみならず、例えば水蒸気（水）がケーシング内に高濃度に残留していた場合も、ランプ点灯後に圧力が上昇することが発明者らの鋭意調査により確認された。水蒸気（Ｈ２Ｏ）がケーシング内に残留している場合、紫外線と反応して一時的にＨ２とＯに解離すると推察される。このようにケーシング内のガス圧力が一時的に高くなることは、酸素の場合と同様、以下のように考えることができる。
仮に、ランプ収納室内に窒素と水（水蒸気）のみが存在しているとすれば、
〔点灯前〕  ＰＶ＝（ｎＮ＋ｎＨ２Ｏ）ＲＴ  →  ｎＮ＋ｎＨ２Ｏ＝ＰＶ／ＲＴ
〔点灯後〕  Ｐ’Ｖ＝（ｎＮ＋ｎＨ２Ｏ’）ＲＴ  →  ｎＮ＋ｎＨ２Ｏ’＝Ｐ’Ｖ／ＲＴ
したがって、
Ｐ’／Ｐ＝（ｎＮ＋ｎＨ２Ｏ’）／（ｎＮ＋ｎＨ２Ｏ）
となり、ケーシング内のガス圧力上昇分は水蒸気が水素分子と酸素原子に分解された結果、モル数が増加したことによると考えられる。
【００１３】
従って、紫外線照射装置においては、紫外線放射前、つまりランプ未点灯の状態でケーシング内の圧力を検出して、ランプ点灯直後に生じる圧力の上昇を検出することで、ケーシング内における窒素ガス置換が所期レベルに達しているか予測することが可能になる。尚、更なる本発明者の調査によれば、ケーシング内のガス圧力が一定に維持されるように高純度の不活性ガスが流入されて続けている場合には、ケーシング内における圧力上昇は一時的であって、やがて所定値に近づくことが確認されている。これは、ランプ点灯直後に生成された活性酸素の消失やケーシング内からの排出等によるためと推察される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
〔第一の実施形態〕
図１は、本発明の紫外線照射装置の一例における構成を示す説明用断面図である。この紫外線照射装置は、複数（図示の例では４つ）のエキシマランプ２０と、このエキシマランプ２０が収納される例えば矩形の箱型のケーシング１０とを具えてなるものである。
ケーシング１０は、下面に開口１２を有する全体が矩形の箱型の枠材１１と、この枠材１１の開口１２を気密に塞ぐよう設けられた、エキシマランプ２０からの真空紫外線を該ケーシング１０の外部に放出するための窓部材１３とにより構成されている。また、枠材１１の一側面にはケーシング１０内に不活性ガスを導入するためのガス導入孔１４が形成されており、枠材１１の他側面にはケーシング１０内のガスを排出するガス排出孔１５が形成される。これらエキシマランプ２０は、ケーシング１０の内部に、冷却ブロックＢを介して固定状態に取り付けられる。
窓部材１３を構成する材料としては、紫外線に対して透過性を有するもの、例えば波長２００ｎｍ以下の真空紫外線に対して透過性を有する合成石英ガラスを用いることができる。
【００１５】
エキシマランプ２０においては、図２にも示すように、誘電体よりなる円筒状の一方の壁材２１と、この一方の壁材２１内にその筒軸に沿って配置された、当該一方の壁材２１の内径より小さい外径を有する誘電体よりなる他方の壁材２２とを有する放電容器２３が設けられている。この放電容器２３においては、一方の壁材２１および他方の壁材２２の各々の両端部が封止壁部２４によって接合され、一方の壁材２１と他方の壁材２２との間に円筒状の放電空間Ｓが形成されている。
【００１６】
放電容器２３における一方の壁材２１には、その外周面２５に密接して、例えば金網などの導電性材料よりなる網状の一方の電極２６が設けられ、放電容器２３における他方の壁材２２には、その外面２７を覆うようアルミニウムよりなる膜状の他方の電極２８が設けられている。そして、一方の電極２６および他方の電極２８は、それぞれ電流供給用のコード２９によって適宜の電源装置（図示省略）に接続されている。
【００１７】
放電容器２３における一方の壁材２１および他方の壁材２２を構成する誘電体材料としては、例えば波長２００ｎｍ以下の真空紫外線に対して透過性を有する合成石英ガラスを用いることができる。
【００１８】
放電容器２３内には、放電用ガスとして例えばキセノンガスまたはアルゴンと塩素との混合ガスが充填されて波長２００ｎｍ以下の真空紫外線を放射する。放電用ガスは、放電容器２３における放電空間Ｓの放電ギャップの距離ｄ（ｍｍ）と当該放電用ガスの圧力ｐ（ｋＰａ）との積ｐｄが８０〜５００となるよう充填されていることが好ましい。このような条件で放電用ガスが充填されることにより、真空紫外領域のエキシマ光が高い効率で得られる。そして、エキシマランプ２０における一方の電極２６と他方の電極２８との間に高周波電圧が印加されると、放電容器２３内の放電空間Ｓにおいて誘電体を介して放電が発生し、これにより、封入用ガスを構成する元素によるエキシマが生成され、このエキシマによる真空紫外領域のエキシマ光が一方の壁材２１を介して一方の電極２６の網目から放射される。具体的には、放電用ガスとしてキセノンガスを用いる場合には、キセノンエキシマによる波長１７２ｎｍにピークを有する真空紫外線が放出され、放電用ガスとしてアルゴンと塩素との混合ガスを用いる場合には、アルゴン−塩素エキシマによる波長１７５ｎｍにピークを有する真空紫外線が放出される。
【００１９】
再び図１を参照して本願発明の実施形態を詳述する。
紫外線照射装置おいては、ケーシング１０内にガスを供給するとともに排出を行うためのガス流通手段が設けられている。係るガス流通手段は、ガス供給源（図示省略）の出口に接続された減圧弁３０、電磁弁３１及び流量計３２により、ガスの供給量を調整可能に構成されたガス供給手段と、ガス排出孔１５に設けられたガス排出量を調整可能な流量調整バルブ３３とを具備している。係るガス流通手段により、ガス供給手段によってガス導入孔１４より供給される流量をほぼ一定に調整されてケーシング１０内にガスが流入され、一方、ガス排出孔１５の流量調整バルブ３３が調整されてガスが排出されることによって、ケーシング１０内のガス圧力が、予め設定された所定の圧力に維持されるようになる。このようにしてケーシング内のガス圧力が一定に調整されることで、ケーシング１０内に残留する酸素濃度が所定以上高くならないよう維持される。
【００２０】
ケーシング１０内のガス圧力は、予め定められた上限値と下限値の間において適宜設定される。
係る上限値は、ケーシング１０の内部と外部との圧力の差に鑑み、当該ケーシング１０の耐圧強度から安全とされるように小さい範囲で設定される。ケーシング１０の外部雰囲気が大気圧である場合には例えば９８０Ｐａとされる。
一方、下限値は、ケーシング１０内に残留する酸素濃度に鑑み、例えばケーシング１０外部雰囲気の圧力に対して１５０Ｐａ以上大きい値とされる。尚、ケーシング１０の外部雰囲気が大気圧である場合には例えば１５０Ｐａ〜９８０Ｐａとされる。このような上限値と下限値が設定される理由については従来技術と同様であるのでここでの説明は省略する。
【００２１】
以上のような上限値乃至下限値の間においてケーシング１０内のガス圧力の目標値が適宜設定され、ケーシング内圧力が、係る目標値近傍で推移するようにガスの流出入がガス流通手段により監視される。
【００２２】
図１に示すように、ケーシング１０の側面には、圧力スイッチが、例えば３つ（５１、５２、５３）具備されている。これらの圧力スイッチ５１、５２、５３は、該ケーシング１０内のガス圧力を検出するものであるが、圧力変化が微小であっても検出が可能であるものが好ましく、例えばダイヤフラム式や半導体歪ゲージ式などの圧力検出器が好適である。また、圧力スイッチ５１、５２、５３の検出能力は、最小検出圧力精度が５０Ｐａ以下であるのが好ましく、より好ましくは２０Ｐａ以下、特に、１０Ｐａ以下であるのが望ましい。
本実施形態において、上記圧力スイッチ５１、５２、５３はケーシング内のガスの圧力を検出して、その検出圧力値とその各々に設定された閾値とを比較するためのものである。
【００２３】
（１）  第一の圧力スイッチ５１は、閾値が、先述の上限値と同じ値に設定されており、ケーシング１０内の圧力が、上限値を超えて上昇したとき、異常検出が生じたと判断して、異常検出信号を制御部４０に発信する。
（２）  第二の圧力スイッチ５２は、閾値が、下限値と同じ値に設定されており、ケーシング１０内の圧力が下限値Ｐｍｉｎ未満になったとき、不活性ガス圧力の過剰低下（即ち、酸素濃度が高くなったこと）を判断して、異常検出信号を制御部４０に発信する。
（３）  第三の圧力スイッチ５３は、略目標値近傍においてほぼ一定状態になってランプ２０の作動が開始された後、ケーシング１０内のガス圧力がランプ２０の未点灯の状態よりも上昇したことを検知すると、係る圧力上昇がケーシング１０内に存在する酸素など窒素以外の物質に紫外線が照射されたことによる分子の分解或いは解離でモル数が増加したためとみなせるので、該ケーシング１０内に窒素以外の物質が多量に残留（或いは流入）している状態即ち、ケーシング１０内雰囲気に異常があると判断して、異常検出信号を制御部４０に発信する。
第一乃至第三の圧力スイッチ５１、５２、５３のいずれかにより発せられた信号を制御部４０が受信すると、係る制御部４０は上記のように図示省略の電源部等へ指示信号を発信し、（１）エキシマランプ２０の作動停止、（２）ガス供給用の電磁弁３２の閉鎖、（３）アラーム等の作動、など必要に応じた動作を開始させる。
【００２４】
ここで、上記第三の圧力スイッチ５３を用いた異常検出方法について、図１及び図３を参照して説明する。
第三の圧力スイッチ５３においては、閾値Ｐ３がケーシング内のガス圧力の目標値Ｐｔ以上かつ上限値Ｐｍａｘ未満の範囲において任意の値に設定されている。
例えば、時間Ｔ１において、ケーシング内のガス圧力が下限値Ｐｍｉｎを超えたことが検出されると、ケーシング内に不活性ガスが正常に供給されていると判断される。しかる後、係るガス圧力の検出値が目標値Ｐｔ近傍において安定して置換時間が十分と判断されると、時間Ｔ３においてランプ２０の作動が開始される。この置換時間はケーシング１０の容積にもよるが好ましくは１５分以上である。
第三の圧力スイッチ５３はケーシング１０内のガス圧力を監視しており、検出した圧力の値がランプ１０作動後に上記閾値Ｐ３を超えたことを検出すると（時間Ｔ４）、係る圧力上昇がケーシング１０内に存在する酸素など窒素以外の物質に紫外線が照射されたことによる分子の分解或いは解離でモル数が増加したためとみなせるので、異常検出信号を制御部４０に発信する。制御部４０はケーシング１０内に窒素以外の物質が多量に残留（或いは流入）している状態即ち、ケーシング１０内雰囲気に異常があると判断してエキシマランプ２０の作動停止等の所定の措置を行うよう電源部へ信号を発信する。
【００２５】
尚、上記において、第三の圧力スイッチ５３における閾値Ｐ３は、特に、単純なガス流量変化による圧力変動を排除するためには、約５０Ｐａ以上、目標値Ｐｔよりも大きく設定するのが望ましい。また例えば、酸素濃度約３５００ｐｐｍ以下の場合にこれを検知するためには、約３００Ｐａ以下で目標値Ｐｔよりも大きい値となるよう設定するのが望ましい。無論、ケーシング１０の容積、ランプ２０の出力或いはガス流量等、種々パラメータによってより好ましい範囲が決定される。
【００２６】
上記実施形態に係る紫外線照射装置によれば、ケーシング１０内のガス圧力が、上限値Ｐｍａｘと下限値Ｐｍｉｎの範囲内にある場合、第一及び第二の圧力スイッチ５１、５２は、ケーシング１０内に残留する酸素分子や水分子の濃度が高い状態であったとしても、酸素濃度が所期レベルであると判断し、ランプ２０の作動を開始するが、係る状態でランプ２０が点灯されたとしても、該ケーシング１０内のガス圧力の上昇を第三の圧力スイッチ５３によって検出することができるので、ケーシング１０内における雰囲気の異常を早期に検知することが可能になる。
【００２７】
以上のように、本実施形態に係る装置によれば、ケーシング内のガス圧力を監視すると共に、ランプ点灯後に生じる圧力上昇を検出可能な圧力監視手段を備えたので、該ケーシング内における雰囲気の異常をいち早く検出することができる。そして、紫外線の放射効率が低下して、被処理体に所期の照射が行われないという不具合を早期に回避することが可能であり、また、活性酸素やオゾン発生に由来してケーシング内のランプやその他の部品が酸化するといった事態を最小限でとどめることが可能になる。
【００２８】
〔第二の実施形態〕
続いて本願第二の実施形態について、図４を参照し説明する。尚、第二実施形態は、上記第一、第二の圧力検出器（５１’、５２’）及びランプに係る構成については上記実施形態と同様であるのでその内容については説明を省略する。
本実施形態においてもケーシング１０には該ケーシング１０内へのガスをほぼ一定の流量で供給可能なガス供給手段が具備されている。即ち、ガス供給源（図示省略）の出口に接続された減圧弁３０、電磁弁３１及び流量計３２を具備したガス供給手段により、所定流量のガスがケーシング内に供給され、一方の、流量調整バルブ３３を具備したガス排出孔１５より排出される。
本実施形態が上記第一の実施形態と大きく異なる点は、本実施形態ではケーシング１０内雰囲気の異常を検知する圧力監視手段として、２つの圧力スイッチすなわち第三、第四の圧力スイッチ５３’、５４’が、備されている点である。何れのものもケーシング１０内のガスの圧力を検出して、その検出圧力値と各々に予め設定された閾値（Ｐ３’、Ｐ４’）とを比較する。この実施形態に係る異常検出方法を図４、図５を参照して詳細に説明する。
【００２９】
先ず、第三の圧力スイッチ５３’は、閾値Ｐ３’が、ケーシング１０内のガス圧力の目標値Ｐｔ’以上かつ前記上限値Ｐｍａｘ’未満の範囲において任意の値に設定されている。
例えば、時間Ｔ１’において、ケーシング内のガス圧力が下限値Ｐｍｉｎ’を超えたことが検出されると、ケーシング内に不活性ガスが正常に供給されていると判断される。しかる後、係るガス圧力の検出値が目標値Ｐｔ’近傍において安定して置換時間が十分と判断されると、時間Ｔ３’においてランプ２０の作動が開始される。この置換時間はケーシング１０の容積にもよるが好ましくは１５分以上である。ここで、第三の圧力スイッチ５３’はケーシング１０内のガス圧力を監視して、検出した圧力値が上記閾値Ｐ３’を超えたとき（時間Ｔ４’）、制御部４０に発信する。
先ず、第三の圧力スイッチ５３’は、閾値Ｐ３’が、ケーシング１０内のガス圧力の目標値Ｐｔ’以上かつ前記上限値Ｐｍａｘ’未満の範囲において任意の値に設定されている。
ケーシング１０内のガス圧力が下限値Ｐｍｉｎを超えたとき（時間Ｔ１’）に、ランプ作動が可能な状態であると判断される。ガス圧力の検出値が目標値Ｐｔまで上昇して（時間Ｔ２’）、ほぼ一定に安定してから時間Ｔ３’にランプ作動が開始される。ここで、第三の圧力スイッチ５３’はケーシング１０内のガス圧力を監視して、検出した圧力値が上記閾値Ｐ３’を超えたとき（時間Ｔ４’）、制御部４０に発信する。
【００３０】
続いて、第四の圧力スイッチ５４’の閾値Ｐ４’は、ケーシング１０内のガス圧力の目標値Ｐｔ’以上かつ前記上限値Ｐｍａｘ’未満の範囲において任意の値に設定されている。尚、その値は、第三の圧力スイッチ５３’の閾値Ｐ３’と同じであっても異なっていても良い。該第四の圧力スイッチ５４’は、上記第三の圧力スイッチ５３’が圧力上昇を検出した信号を制御部４０に発信するとすぐにケーシング１０内のガス圧力の監視を開始する。そして、第四の圧力スイッチ５４’は、検出した圧力値が上記閾値Ｐ４’未満になったとき（時間Ｔ５’）に、信号を制御部４０に発信する。即ち、制御部４０はランプ点灯後にケーシング１０内のガスの圧力が一時的に上昇したことを検出して信号を前記制御部４０に発信する。
【００３１】
第四の圧力スイッチＰ４’が係る一時的な上昇圧力を検出すると（時間Ｔ５’）、これはケーシング１０内に存在する酸素など窒素以外の物質に紫外線が照射されたことによる分子の分解或いは解離でモル数が増加したためとみなせるので、該ケーシング１０内に窒素以外の物質が多量に残留（或いは流入）している状態即ち、ケーシング１０内の雰囲気に異常があると判断して、制御部４０は図示省略の電源部等へ信号を発信し、（１）エキシマランプ２０の作動停止、（２）ガス供給用の電磁弁３１の閉鎖、（３）アラーム等の作動、など必要に応じた動作を開始させる。
【００３２】
上述したようにケーシング１０内に存在する窒素以外の物質、例えば酸素や水などが多量に存在していた場合、ランプからの紫外線の照射により酸素などの物質が分解、解離してモル数が増加してケーシング内のガス圧力が一時的に上昇するが、本実施形態においては二つの圧力スイッチ５３’、５４’によりケーシング１０内のガス圧力が上昇したこと及び下降したことの両方について係る順序で検出しているので、これを正確に検出することが可能になる。例えば上記第一の実施形態に紫外線照射装置では、ケーシング１内に充填する窒素の流出入量の調整ミス等に起因して圧力の上昇が生じた場合、第一の圧力スイッチ（５１）がこれを検出する以前に第三の圧力スイッチ（５３）がこれを検出する。このとき、第一の実施形態に係る第三の圧力スイッチ（５３）はケーシング（１０）内に存在する窒素以外の物質の有無を検出していないために制御部（４０）による種々の動作が行われてもケーシング（１０）内の状態を予測することはできない。一方、第二の実施形態に係る圧力スイッチ５３’、５４’では、ガス圧力の上昇のみでは異常として判断せず、その後に生じるガス圧力の下降までも検出して異常を判断するため、他の理由による異常の検出を排除することができ、窒素以外の物質の有無を知ることが可能になる。尚、圧力が上昇し続けたとしても、第一の圧力スイッチ５１がこれによる異常を検出するので問題ない。
【００３３】
従って、ケーシング内における雰囲気に異常があることを、正確かつ早期に検知することができて、窓部材からの紫外線放射効率の低下に伴う被処理体Ｗの処理不足を回避でき、又、ケーシング内に配置されたランプ２０や種々部品の酸化を最小限にとどめることが可能になる。
【００３４】
〔実験例１〕
紫外線放射源用のランプの４本を、図１に示す構成に従ってケーシング（１０）内に配置し、更に、該ケーシング（１０）を、ガス流量計（３２）を介して窒素ガス供給源に接続すると共に、ガス排出孔（１５）に接続し、更に、ケーシング（１０）内に、圧力スイッチとして圧力計（山本電機製、ＭＳ６１型）および酸素濃度計を配置することにより、ケーシング（１０）内のガス圧力と、ケーシング（１０）内に残留する酸素の濃度との関係を調べるための、実験システムを構成した。
【００３５】
紫外線放射源としてのランプは、図２で説明した構成に係るエキシマランプである。放電容器は合成石英ガラスからなり、全長８６８ｍｍ、一方の壁部外径２６．５ｍｍ、他方の壁部１６ｍｍであり、肉厚は約１ｍｍであった。この放電容器にキセノンを封入した。一方の電極をニッケル−銅の合金で構成し、他方の電極をアルミニウムで構成した。尚、実施例に係るエキシマランプは、周波数が約５０ｋＨｚ  の高周波電源により、入力電力が約４００Ｗ  の条件で点灯されるものである。尚、このランプは点灯すると波長１７２ｎｍにピークを有する光が放出することが予め確認されている。
【００３６】
そして、窒素ガス供給源からケーシング内に、４０リットル／ｍｉｎの流量で、窒素ガス（純度９９．９９％以上）を供給することにより、当該ケーシング内に窒素ガスを流通させると共に、圧力スイッチによるケーシング内の圧力の測定を開始した。
【００３７】
ケーシング内の圧力がほぼ一定となった後、ランプ未点灯の状態におけるケーシング内の酸素濃度を、酸素濃度計を用いて測定し、ランプを作動させた。尚、ランプ動作開始後も窒素ガス流量を変えずに流通し続けた。
【００３８】
図６は酸素濃度が、１００ｐｐｍ、１０００ｐｐｍ、２０００ｐｐｍ、３５００ｐｐｍの各濃度において、ランプ点灯前／点灯後における、ケーシング内のガス圧力を測定した。尚、ランプ点灯前におけるガス圧力とはケーシング内の圧力が一定となった時の圧力値であり、ランプ点灯後における圧力とはランプ点灯して上昇した圧力のピークの値である。
【００３９】
以上の結果、図６から明らかなように、酸素濃度が比較的高い状態にある場合、ランプを点灯するとガス圧力が上昇し、更に、酸素濃度が高くなるに従い、ランプの点灯前後における圧力差が大きくなることが判明した。
【００４０】
上記実験システムと同形態の紫外線照射装置であれば、ケーシング内の圧力変化を検知するための閾値については、誤差を防止するために５０Ｐａ以上の範囲で目標値よりも大きい値に設定すればよい。更に、酸素濃度２０００ｐｐｍ以上である状態を検出したい場合には、２００ｐａ以下の範囲で目標値よりも大きい値にするとよい。
【００４１】
〔実験例２〕
上記実験例１と同様に、ケーシング（１０）内のガス圧力とケーシング（１０）内に残留する水との関係を調べるための実験システムを構成し、ケーシング内に、水を配置した場合と配置しない場合とで条件を変えてランプを点灯する実験を行った。
【００４２】
本実験例においては、ケーシング内に高純度の窒素ガス（純度：９９．９９％）を３５リットル／ｍｉｎの流量で流しつづけ、酸素濃度８０ｐｐｍ以下、ガス圧力３００Ｐａの状態において点灯した。下記にランプ点灯時の条件及び測定された圧力値をまとめて示す。尚、何れの場合もケーシング内のガス圧力が安定した後ランプを点灯した。
【００４３】
【表１】
2004271304.tif 000003
【００４４】
以上の結果の通り、ケーシング内に水が配置されている場合は、配置されていない場合に比較して１００Ｐａ圧力変動が大きい。これは、水分子（Ｈ２Ｏ）が、水素分子（Ｈ２）と酸素原子（Ｏ）に解離して内圧が上昇したためと推察される。尚、水を配置していない場合においても圧力が２０Ｐａ上昇しているが、これはケーシング内に僅かに残留する水蒸気、酸素及びその他の活性な分子が分解したことによるものと推察される。
【００４５】
上記実験例２の結果の通り、ケーシング内に水（水蒸気）が存在している場合においてもランプ点灯後に圧力が上昇すると確認された。
【００４６】
従って、ランプ点灯時における、ケーシング内のガス圧力の上昇（又は、上昇及び下降）を検出することにより、該ケーシング内に残留する水（水蒸気）についても検知することができ、紫外線が水（水蒸気）により吸収されて紫外線の出射効率が低下するという事態を早期に回避することが可能となる。
【００４７】
以上、本願発明についての実施形態及び実験例について説明したが、上記実施形態の構成に限定されるものではないことはいうまでもない。例えば、紫外線の放射源用のランプはエキシマランプに限定されるものではない。また、従来技術に係るケーシング内のガス圧力の上限或いは下限のみ監視するために設けられる圧力器については、省略することも可能である。また、上記においては一つの閾値に対してそれぞれ圧力スイッチを設けたが、多数の閾値を記憶し、比較、検出が可能であれば、圧力スイッチは一つであってもよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本願請求項１記載の発明においては、紫外線を放射するランプを収納しているケーシング内に、所定のガスを供給し、ほぼ一定の圧力に維持する紫外線照射装置に、おいて、ケーシング内のガスの圧力が、ランプの点灯前後において上昇した場合、これを検出可能な圧力監視手段を設けたので、ケーシング内の雰囲気に何らかの異常がある場合、いち早くこれを検知することができ、その結果、酸素や水蒸気（水）等の存在による紫外線照度の低下や活性酸素等の生成を早期に回避することが可能になり、被処理体が処理不足となるような事態を防止すると共にケーシング内に配置されたランプや部品の酸化を最小限にとどめることが可能となる。
又、請求項２の発明によれば、圧力監視手段は所定の圧力値以上かつ予め定められた上限値未満の範囲において閾値を有しているので、ケーシング内の雰囲気をいち早くかつ確実に検出することが可能になる。
【００４９】
又請求項３の発明によれば、圧力監視手段がランプ点灯後に上昇しその後下降したことを検知する即ち、一時的な圧力上昇により異常を検出して、圧力が上昇する現象では異常として判断しないため、他の理由による異常の検出を排除することができ、窒素以外の物質（酸素や水蒸気（水）等）の有無を知ることが可能になる。
【００５０】
又、請求項４の発明によれば、ケーシング内に多量に酸素や水が残留していたとしても、該ケーシング内雰囲気の異常検出されるとランプ点灯を停止するランプ停止手段が具備されているので、当該ケーシング内における種々部品の酸化や劣化を最小限に止めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の第一の実施形態に係る紫外線照射装置の説明用側断面図である。
【図２】エキシマランプの構成を説明する（ａ）管軸方向断面図、（ｂ）管軸と垂直方向断面図である。
【図３】本願発明の第一の実施形態を説明する、時間／圧力の関係を説明する図である。
【図４】本願発明の第二の実施形態に係る紫外線照射装置の説明用側断面図である。
【図５】本願発明の第二の実施形態を説明する、時間／圧力の関係を説明する図である。
【図６】実験例の結果を示す図
【図７】作用を説明する図
【符号の説明】
１０  ケーシング
１１  枠材
１２  開口
１３  窓部材
１４  ガス導入孔
１５  ガス排出孔
２０  エキシマランプ
２１  一方の壁材
２２  他方の壁材
２３  放電容器
２４  封止壁部
２５  外周面
２６  一方の電極
２７  外面
２８  他方の電極
２９  コード
Ｓ  放電空間
Ｂ  冷却ブロック
３０  減圧弁
３１  電磁弁
３２  流量計
３３  流量調整バルブ
４０  制御部
５１、５２、５３  圧力スイッチ
５１’、５２’、５３’、５４’  圧力スイッチ
【図１】
2004271304.tif 000004
【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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【図７】
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