(57)【要約】      （修正有）【課題】内管側に配置された電極が酸化することなく、長寿命を可能にし、照射装置のランプハウスを窒素置換するときに、内側空間に残留する残留ガスを容易に排出でき、安定した光出力を保持できる。【解決手段】外側管と内側管とが略同一管軸上に配置された二重円筒管状の放電容器と、放電用ガスと、外側管の外壁に形成された光透過性の第１の電極と、内側管の内側に形成された第２の電極と、第２の電極に給電する給電線と、弾力によって第２の電極に摺動可能に当接された給電部と、ストッパーとから構成される。内側管には、内側空間の滞留ガスを排出する通風孔を設け、第２電極の酸化を防止した。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
概略円筒状の外側管と概略円筒状の内側管とを持ち該外側管と該内側管とが略同一管軸上に配置された二重円筒管状の放電容器と、該放電容器内に封入された放電用ガスと、該放電容器の外側管の外壁に形成された光透過性の第１の電極と、該放電容器の外壁である内側管の内側に形成された第２の電極と、該第２の電極に給電する給電線と、該給電線の先端に自らの弾力性によって前記第２の電極に摺動可能に当接された給電部と、該給電部の抜けを防止するストッパーとから成り、該放電容器に封入された該放電用ガスの放電によって生成したエキシマ分子からのエキシマ発光を利用するエキシマランプにおいて、
前記内側管の内側空間の気体を排出する通風孔を設けたことを特徴とするエキシマランプ。
【請求項２】
前記通風孔が前記給電部の抜けを防止するストッパーと前記エキシマランプの端部に接続されたベース部との間にストッパー補助部材を挟持することにより形成されたことを特徴とする請求項１に記載のエキシマランプ。
【請求項３】
前記通風孔が前記エキシマランプの端部に接続されたベース部上に設けられた孔部であることを特徴とする請求項１に記載のエキシマランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電によりエキシマ分子を生成し、エキシマ分子から放射された光を利用するエキシマランプに関し、更に詳しくは二重管構造のエキシマランプにおける内側管の内側空間に存在する気体の排出を可能にする通風孔に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体の製造工程や液晶基板の洗浄等にエネルギーの高い真空紫外
光を利用することが盛んに成されている。この真空紫外光を有効に放射する放射器の技術として、例えば特開平１−１４４５６０号公報、あるいは米国特許９，８３７，４８４号公報がある。そこには放電容器内にエキシマ分子を生成するガスを充填し、誘電体を介して高周波高電圧を付加することによりエキシマ分子が生成され、該エキシマ分子の解離過程で放射される光を利用する放射器としてのエキシマランプが記載されている。
【０００３】
このエキシマランプは、従来の低圧水銀ランプや高圧ショートアーク放電ランプにない特性がある。例えば、放電容器に封入されるガス種によって中心波長が１７２ｎｍ、２２２ｎｍ、３０８ｎｍといった短い波長の光をほぼ選択的に高効率で放射することができる。また、該エキシマランプの構成としては少なくとも一つの電極と放電空間との間に誘電体を配置していれば良く、ランプ形状に自由度が高く前記の高圧ショートアーク放電ランプ等に比べて簡便に製造することができる。
【０００４】
ここで、半導体の製造工程や液晶基板の洗浄等に主として使用される高出力のエキシマ光を放射可能な従来のエキシマランプの構造を図６に示す。このエキシマランプ１００の構造としては、外側管１０１と内側管１０２とからなる放電容器１０３を持ち、該外側管１０１の外壁に金属網等からなる光透過性の第１の電極１０４を配置し、該内側管１０２の内壁にアルミニウム板等からなる第２の電極１０５を配置している。前記放電容器１０３内に封入されたキセノン等の発光用ガス１０６に該第１の電極１０４、該第２の電極１０５を通じて高周波電源１０７から高周波高電圧を付加し放電を発生させている。
【０００５】
該エキシマランプ１００においては、該第２の電極１０５としてパイプ状の金属管や板状部材を用いている。しかし、該第２の電極１０５と該内側管１０２との密着度が変わると放電空間への電力供給量がバラツキ、均一なエキシマ光の放射が得られない。このため、該第２の電極１０５と該内側管１０２との密着を確実に行う技術として例えば特開平１０−２４１６３３号公報がある。該公報には該第２の電極１０５が管軸方向の全長に渡って切り欠きを有し、該第２の電極１０５の内側に面状弾性部材を複数個設け、その弾性によって該第２の電極１０５を該内側管１０２に押し付ける構造が開示されている。該構造においては内側に配置された該第２の電極の膨張収縮に従って該第２の電極に直接接続された給電線に繰り返し応力が加わり断線等を引き起こす恐れがある。
【０００６】
そこで、この欠点を改善するために例えば、特開２００１−３０７６８２号公報がある。該公報には、該第２の電極に高周波高電圧を給電する給電構造として該第２の電極に対して摺動可能に当接した給電部が開示されている。また、該給電部を摺動可能にしたために、給電線が引っ張られても該給電部が該第２の電極から抜け落ちないように該給電線を固定する必要が出てきており、その固定方法が開示されている。具体的には、ベースに該給電線を固定するネジ部や該給電線を締め付けて固定する固定機構を設けたり、該給電部と該ベースとの間に該給電線が引っ張られてもある位置以上には摺動しないようにするストッパーを設けることが示されている。
また、前記固定方法として該給電線自身を拘持しようとするとベースへの複雑な加工が必要となるため、該給電部と該ベースとの間に該給電線が引っ張られてもある位置以上には摺動しないようにするストッパーを設けたものが多く採用されている。これは、該給電部に設けたストッパーをベースに設けた給電線挿入用の穴である軸孔部に押し当てることにより該給電線を固定したものである。
【０００７】
従来からの該構成を図７に概略図として示す。このエキシマランプ１００の構造としては、前記の場合と同様に外側管１０１と内側管１０２とからなる放電容器１０３を持ち、該外側管１０１の外壁に金属網等からなる光透過性の第１の電極１０４を配置し、該内側管１０２の内壁にアルミニウム板等からなる第２の電極１０５を配置している。前記放電容器１０３内に封入されたキセノン等の発光用ガス１０６に該第１の電極１０４、該第２の電極１０５を通じて高周波電源１０７から高周波高電圧を付加し放電を発生させている。また、該エキシマランプの両端にはベース部２０１が設けられ、一方の該ベース部２０１の中央には軸孔部２０６があり、給電線２０５が引っ張られてもある位置以上には摺動しないようにするストッパー部２０４が給電部２０２と接続され、該ストッパー部２０４が該軸孔部２０６を塞ぐ形で該ベース部２０１に押し当てられて固定されている。また、給電線２０５は該軸孔部２０６を介して外部に取り出されている。更には、該第２の電極１０５を複数の面状弾性部材２０３によって固定している。
【０００８】
ところで、該エキシマランプは波長の短い紫外線を放射するため該エキシマランプを搭載した装置では窒素などでパージをして酸素による吸収を除去して使用される。該エキシマランプを搭載した照射装置の例を図８に示す。図８（ａ）は複数本の該エキシマランプが並列配置された照射装置を示す概略図であり、図８（ｂ）は（ａ）の側面方向から見た場合の略断面図である。該照射装置はランプハウス３０１内に複数本の該エキシマランプ１００を配置しており、該ランプハウス３０１と被照射物３０５との間には石英ガラス製窓３０４が設けられている。また、該ランプハウス３０１には窒素導入口３０２と窒素排出口３０３が設けられ、該ランプハウス３０１内を窒素パージして酸素によるエキシマ光の吸収を低減させている。また、二重管型の該エキシマランプにおける内側管の内部に存在する空気が一方の端部から排出されることになる。しかし、前記のストッパー部２０４をベース部２０１の端部等に押し当てて固定する方法では窒素パージする場合に該軸孔部２０６は該ストッパー部２０４によって完全に塞がれる。これにより、該エキシマランプの一端が隙間無く閉じられて、内側管１０２の内部まで充分に窒素置換することができない、更には残留酸素によって内側管１０２側に配置された第２の電極１０５が酸化してしまうと言った問題があった。
【０００９】
また、二重円筒状の放電容器１０３を持ち一方の端部がストッパー部２０４により閉じられているエキシマランプ１００において、該内側管１０２の内部空間に停滞する気体が該エキシマランプ１００の点灯中に過熱され、結果として該エキシマランプ１００全体の温度が上昇し光出力が低下するといった問題があった。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１−１４４５６０号公報
【特許文献２】
米国特許第９，８３７，４８４号
【特許文献３】
特開平１０−２４１６３３号公報
【特許文献４】
特開２００１−３０７６８２号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
二重管型のエキシマランプにおいて内管側に配置された電極が酸化することなく、長寿命を可能にするエキシマランプを提供することを目的とする。更には、照射装置のランプハウスを窒素置換するときに、該エキシマランプの内側管に残留する残留ガスを容易に排出でき、安定した光出力を保持できるエキシマランプを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のエキシマランプは、概略円筒状の外側管と概略円筒状の内側管とを持ち該外側管と該内側管とが略同一管軸上に配置された二重円筒管状の放電容器と、該放電容器内に封入された放電用ガスと、該放電容器の外側管の外壁に形成された光透過性の第１の電極と、該放電容器の外壁である内側管の内側に形成された第２の電極と、該第２の電極に給電する給電線と、該給電線の先端に自らの弾力性によって前記第２の電極に摺動可能に当接された給電部と、該給電部の抜けを防止するストッパーとから成り、該放電容器に封入された該放電用ガスの放電によって生成したエキシマ分子からのエキシマ発光を利用するエキシマランプにおいて、前記内側管の内側空間の気体を排出する通風孔を設けたことを特徴とする。
【００１３】
これにより、二重円筒管状の放電容器の内側空間に滞留したガスが加熱され該第２の電極が残留酸素によって酸化されるのを低滅でき、結果として該エキシマランプの超寿命化を実現できるといった利点がある。また、電極の損耗を抑制できる等により安定した光出力を保持できるといった利点もある。更には、該第２の電極と接触するガスの温度が通風によって低下するため、電極自身の冷却効果があり、該電極の膨張収縮により該内側管が傷つく点や、該傷等による破損を回避できるといった利点もある。
【００１４】
また、本発明のエキシマランプは前記構成に加えて、前記通風孔が前記給電部の抜けを防止するストッパーと前記エキシマランプの端部に接続されたベース部との間にストッパー補助部材を挟持することにより形成されたことを特徴とする。
【００１５】
これにより、簡便な構成で該放電容器の内側空間のガスを滞留させることなく容易に通風でき、該第２の電極を酸化させる残留酸素を容易に取り除くことができるといった利点がある。
【００１６】
また、該通風孔が前記エキシマランプの端部に接続されたベース部上に設けられた孔部であることを特徴とする。
【００１７】
かかる構成によっても、該放電容器の内側空間のガスを滞留させることなく容易に通風でき、該第２の電極を酸化させる残留酸素を容易に取り除くことが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明のエキシマランプの概略断面図を図１（ａ）に示す。本発明のエキシマランプ１は、概略円筒状の外側管２と概略円筒状の内側管３とを持ち、該外側管２の外壁には光透過性電極としての第１の電極４が設けられ、該内側管の内側面には第２の電極５が設けられている。また、該第２の電極５には摺動可能な給電部６が設けられ、該給電部６と給電線８とが電気的に接続されている。また、図７の従来例でも示したように該給電線８が引っ張られた場合に該給電部６が第２の電極５から抜け落ちないように該給電線８と該給電部６との間にはストッパー部７が設けられている。本発明の第１の実施例では、該エキシマランプの管軸方向の両端に設けられた該ベース部９の軸孔部１０と該ストッパー部７との間にストッパー補助部材１１が挟まれ該ベース部９の軸孔部１０に押し当てるように固定されている。該軸孔部１０と該ストッパー部７との間に該ストッパー補助部材１１が挟まれることにより該通風孔が形成される。該ストッパー補助部材１１と軸孔部１０との関係は図１（ｂ）に示すように円筒状の軸孔部１０に対して例えば三角状のストッパー補助部材１１の各頂点付近で該軸孔部１０に当接している。更に、該ストッパー補助部材１１の各辺の中央付近に対して該ストッパー部７の円形部が当接している。また、該軸孔部１０と該ストッパー部７との関係は、該軸孔部１０の孔径より該ストッパー部７の外径の方が小さく、該ストッパー補助部材１１が無ければ該ストッパー部７が該軸孔部１０の中に入り込む程度の大きさである。具体的には該ストッパー補助部材１１の狭い幅の部分ａが該ストッパー部７に当接し、該ストッパー補助部材１１の広い幅の部分ｂが該軸孔部１０に当接するように配置されている。このような構成により該エキシマランプ１の内側管３の内側空間に存在するガスが容易に移動可能となる通風孔１２（図１ｂの斜線部）が形成される。これにより、該内側管３内のガスを容易に置換することができ、該内側管３に残留する酸素による第２の電極５の酸化を防止し、該エキシマランプ１自信の延命ができるといった利点がある。また、該第２の電極５や該エキシマランプ１自身が該内側管３の内側空間に存在するガスが過剰に加熱され、該第２の電極５の酸化を促進したり、光特性等に影響を与えることを防止できるといった利点がある。
【００１９】
図２には、該ストッパー補助部材１１の複数の実施例を例示する。（ａ）は多角形のものの一例として示した四角形の場合であり、図１（ｂ）で示した該軸孔部１０を破線で、また該ストッパー部７を二点鎖線で示している。更に、該ストッパー補助部材１１にはストッパー部７の外径より狭い幅の部分ａと、該軸孔部１０の孔部径より広い幅の部分ｂがあり、この狭い幅の部分ａと広い幅に部分ｂとが各々の部材と当接するように構成されている。また、（ｂ）には楕円形のもの、（ｃ）は十字形状のもの、（ｄ）はゼンマイ形状のものを示した。いずれの場合でも該ストッパー補助部材１１にはストッパー部７の外径より狭い幅の部分ａがあり、この狭い幅の部分で該ストッパー部７を支えるようにしている。また、該軸孔部１０の孔部径より広い幅の部分があり、この広い幅の部分ｂで該ストッパー補助部材１１が該軸孔部１０に支えられるようになっている。
【００２０】
本発明のエキシマランプにおける第２の実施例を図３に示す。図３（ａ）は該エキシマランプ１の断面図であり、該エキシマランプ１のストッパー部７が通風孔を兼ねた場合である。図３（ｂ）に示した該ストッパー部７は該ベース部９と当接する面に孔部３１が設けられており、該孔部３１が通風孔を兼ねている。尚、破線で示したのは該ベース部９の該軸穴部１０である。図３（ｃ）に示したのは該ストッパー部７の形状が略長方形であって該ベース部９の該軸孔部１０と当接する部分が該軸孔部１０全体を覆わない場合である。これにより該軸孔部１０に通風孔を兼ねる隙間部３２が形成され通風可能となる。
【００２１】
次に、本発明のエキシマランプにおける第３の実施例を図４に示す。図４（ａ）は該エキシマランプ１の断面図であり、図３の場合と同様に該エキシマランプ１のストッパー部７が通風孔を兼ねた他の例である。図４（ｂ）に示した該ストッパー部７は円筒状であって、その一部に孔部４１が設けられており、該孔部４１が通風孔を兼ねている。図４（ｃ）に示したのは該ストッパー部７の形状がコイル状であって該コイル状部のピッチ間の隙間が通風孔を兼ねている。
【００２２】
更には、本発明のエキシマランプにおける第４の実施例を図５に示す。図５は該エキシマランプ１の断面図であり、該エキシマランプ１のストッパー部７ではなく、該ベース部９が通風孔を兼ねた場合である。該ストッパー部７は該ベース部９に当接している従来の構造であり、該ベース部９に通風用の孔部６１が設けられ、内側管３の内側空間に存在するガスを排出可能にしている。
【００２３】
【発明の効果】
本発明のエキシマランプによれば、二重円筒管状の放電容器の内側空間に通風孔を持たせることにより、該二重円筒管状の放電容器の内側空間に滞留したガスが加熱され該第２の電極が残留酸素によって酸化されるのを低滅でき、結果として該エキシマランプの超寿命化を実現できるといった効果がある。また、電極の損耗を抑制できる等により安定した光出力を保持できるといった利点もある。更には、該第２の電極と接触するガスの温度が通風によって低下するため、電極自身の冷却効果があり、該電極の膨張収縮により該内側管が傷つく点や、該傷等によって破損を回避できるといった利点もある。
【００２４】
また、前記の構成が前記給電部の抜けを防止するストッパーと前記エキシマランプの端部に接続されたベース部との間にストッパー補助部材を挟持することにより形成されたことによって、簡便な構成で該放電容器の内側空間のガスを滞留させることなく容易に通風でき、該第２の電極を酸化させる残留酸素を容易に取り除くことができるといった効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるエキシマランプの第１の実施例を示す概略断面図
【図２】本発明におけるストッパー補助部材の実施例を示す概略断面図
【図３】本発明におけるエキシマランプの第２の実施例を示す概略断面図
【図４】本発明におけるエキシマランプの第３の実施例を示す概略断面図
【図５】本発明におけるエキシマランプの第４の実施例を示す概略断面図
【図６】従来におけるエキシマランプを示す概略断面図
【図７】従来におけるエキシマランプを示す概略断面図
【図８】従来におけるエキシマランプを具備した照射装置を示す概略図
【符号の説明】
１      エキシマランプ
２      外側管
３      内側管
４      第１の電極
５      第２の電極
６      給電部
７      ストッパー部
８      給電線
９      ベース部
１０    軸孔部
１１    ストッパー補助部材
１２    通風孔
３１    孔部
３２    隙間部
４１    孔部
５１    孔部
１００  エキシマランプ
１０１  外側管
１０２  内側管
１０３  放電容器
１０４  第１の電極
１０５  第２の電極
１０６  発光用ガス
１０７  高周波電源
２０１  ベース部
２０２  給電部
２０３  面状弾性部材
２０４  ストッパー部
２０５  給電線
２０６  軸孔部
３０１  ランプハウス
３０２  窒素導入口
３０３  窒素排出口
３０４  石英ガラス製窓
３０５  被照射物
【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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【図７】
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【図８】
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