(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サファイア、ＹＡＧの少なくとも一種のセラミックからなる放電容器の外表面に少なくとも１つの外部電極を設け、前記放電容器内にアルゴン（Ａｒ）とフッ素（Ｆ）原子を含むガスを封入したエキシマ放電ランプであって、
前記放電容器の内表面にＡｌＦx（Ｘ＝１、２、３）が１乃至数１０原子層積層した状態になっているＡｌＦx（Ｘ＝１、２、３）の存在領域が形成されていることを特徴とするエキシマ放電ランプ。
【請求項２】
前記放電容器は管状に構成され、該放電容器内には、アルゴン(Ａｒ)と六フッ化イオウ（ＳＦ６）が封入されてなることを特徴とする請求項１に記載のエキシマ放電ランプ。
【請求項３】
サファイア、ＹＡＧの少なくとも一種のセラミックからなる放電容器の外表面に少なくとも１つの外部電極を設け、前記放電容器内にアルゴン（Ａｒ）とフッ素（Ｆ）原子を含むガスを封入したエキシマ放電ランプの製造方法であって、次の工程を有することを特徴とするエキシマ放電ランプの製造方法。
（１）放電容器内を真空排気する第一の工程
（２）前記第一の工程を経た放電容器にアルゴン（Ａｒ）とフッ素（Ｆ）原子を含むガスを封入し、前記放電容器を閉鎖する第二の工程。
（３）前記第二の工程を経た該放電容器内でフッ素と放電容器を構成する材料との反応を放電により起こさせる第三の工程。
（４）前記第三の工程を経た該放電容器の閉鎖を解き、該放電容器内を真空排気する第四の工程。
（５）前記第二の工程乃至前記第四の工程を複数回繰り返し、該放電容器内表面にＡｌＦｘ（Ｘ＝１、２、３）の存在領域を形成する第五の工程。
（６）前記第五の工程を経た該放電容器にアルゴン（Ａｒ）とフッ素（Ｆ）原子を含むガスを封入し、該放電容器を封止する第六の工程。
【請求項４】
サファイア、ＹＡＧの少なくとも一種のセラミックからなる放電容器の外表面に少なくとも１つの外部電極を設け、前記放電容器内にアルゴン（Ａｒ）とフッ素（Ｆ）原子を含むガスを封入したエキシマ放電ランプの製造方法であって、次の工程を有することを特徴とするエキシマ放電ランプの製造方法。
（１）放電容器を、フッ素（F）原子を含むガスを導入した処理室内にて加熱して該放電容器内表面にＡｌＦｘ（Ｘ＝１、２、３）の存在領域を形成する第一段工程。
（２）前記第一段工程を経た放電容器に外部電極を取付ける第二段工程。
（３）前記第二段工程を経た該放電容器内を真空排気する第三段工程。
（４）前記第三段工程を経た該放電容器にアルゴン（Ａｒ）とフッ素（Ｆ）原子を含むガスを封入し、該放電容器を封止する第四段工程。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線による樹脂の硬化、半導体基板やガラス基板等の表面洗浄、殺菌、光
化学反応等を行うための紫外線放射に使用される放電ランプに係わり、特に誘電体バリア放電を利用して、希ガスとフッ素のエキシマ発光を得るエキシマ放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
希ガスとハロゲンを封入したエキシマ放電ランプは、高圧水銀ランプやメタルハライド
ランプ等の他のランプとは全く異なる放射特性を有し、特に、高圧水銀ランプやメタルハ
ライドランプ等のランプでは得られない波長の紫外線を高効率で発生させることができる
。
【０００３】
エキシマ放電ランプは、封入する希ガスとハロゲンとの組み合わせにより、放射する紫
外線の波長を選択することができる。例えば、アルゴン（Ａｒ）とフッ素（Ｆ）との組み
合わせでは１９３ｎｍ近傍の紫外線を得ることができる。特に、半導体のフォトリソグラフィに用いられる、１９３ｎｍの波長の紫外線が得られるＡｒＦエキシマ放電ランプでは、フォトレジストの特性試験、フォトマスクの検査等ヘの利用可能性が検討されつつある。特許文献１には、希ガスとハロゲンをサファイア製の放電容器に封入したエキシマ放電ランプが開示されている。
【特許文献１】特許第３１７８１６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本件発明者は、特許文献１の図３に示されるランプ構成のエキシマ放電ランプを封入ガスとしてアルゴン（Ａｒ）とフッ化物（ＳＦ６）を使用して試作した。すなわち、放電容器として円筒状のサファイア管を使用し、一対の外部電極を管壁に沿って管軸方向に配設したエキシマ放電ランプを試作した。
【０００５】
しかし、試作したエキシマ放電ランプを点灯したときに、そのランプの発光スペクトルを詳細に調べたところ、図５に示すように、所期の性能として期待した１９３ｎｍの波長を最大ピーク波長とした狭帯域の発光のみではなく、２４０〜２６０ｎｍおよび２８０〜３００ｎｍの波長域にも複数の顕著なピーク波長が検出された。ガスクロマトグラフィ分析の結果、その２４０〜２６０ｎｍおよび２８０〜３００ｎｍの波長域にある複数の顕著なピーク波長は放電空間内に存在したと思われる二酸化イオウ（ＳＯ２）によるものであることがわかった。
【０００６】
エキシマ放電ランプとして単一波長の光を要求される用途、例えば半導体用の露光工程に使用される光レジストの評価や光学素子の評価などの用途においては、このような２４０〜２６０ｎｍおよび２８０〜３００ｎｍの波長域にも複数の顕著なピーク波長が検出されるようなエキシマ放電ランプは不要な光を放出していることになるため、使うことができない。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、２４０〜２６０ｎｍおよび２８０〜３００ｎｍの波長域にも複数の顕著なピーク波長が検出されることなく、１９３ｎｍの波長を最大ピーク波長とした狭帯域の発光をするエキシマ放電ランプおよび当該エキシマ放電ランプの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
第１の手段は、サファイア、ＹＡＧの少なくとも一種のセラミックからなる放電容器の外表面に少なくとも１つの外部電極を設け、前記放電容器内にアルゴン（Ａｒ）とフッ素（Ｆ）原子を含むガスを封入したエキシマ放電ランプであって、前記放電容器の内表面にＡｌＦx（Ｘ＝１、２、３）が１乃至数１０原子層積層した状態になっているＡｌＦx（Ｘ＝１、２、３）の存在領域が形成されていることを特徴とするエキシマ放電ランプとするものである。
【０００９】
ここで、ＡｌＦx（Ｘ＝１、２、３）の存在領域というのは、ＡｌＦxが１乃至数１０原子層積層した状態になっている領域のことをいうものであって、理想的には放電容器の内面を全面被覆する程度の領域であり、放電容器の内面に島状に存在する状態をも含むものとする。また、ＡｌＦx（Ｘ＝１、２、３）の表記は化学反応による生成物であり、反応時の各組成物の濃度や温度によって存在するフッ素の荷数が異なることを示している。
【００１０】
第２の手段は、前記放電容器は管状に構成され、該放電容器内には、アルゴン(Ａｒ)と六フッ化イオウ（ＳＦ６）が封入されてなることを特徴とする請求項１に記載のエキシマ放電ランプとするものである。
である。
【００１１】
第３の手段は、サファイア、ＹＡＧの少なくとも一種のセラミックからなる放電容器の外表面に少なくとも１つの外部電極を設け、前記放電容器内にアルゴン（Ａｒ）とフッ素（Ｆ）原子を含むガスを封入したエキシマ放電ランプの製造方法であって、次の工程を有することを特徴とする。
（１）放電容器内を真空排気する第一の工程
（２）前記第一の工程を経た放電容器にアルゴン（Ａｒ）とフッ素（Ｆ）原子を含むガスを封入し、前記放電容器を閉鎖する第二の工程。
（３）前記第二の工程を経た該放電容器内でフッ素と放電容器を構成する材料との反応を放電により起こさせる第三の工程。
（４）前記第三の工程を経た該放電容器の閉鎖を解き、該放電容器内を真空排気する第四の工程。
（５）前記第二の工程乃至前記第四の工程を複数回繰り返し、該放電容器内表面にＡｌＦｘ（Ｘ＝１、２、３）の存在領域を形成する第五の工程。
（６）前記第五の工程を経た該放電容器にアルゴン（Ａｒ）とフッ素（Ｆ）原子を含むガスを封入し、該放電容器を封止する第六の工程。
【００１２】
第四の手段は、サファイア、ＹＡＧの少なくとも一種のセラミックからなる放電容器の外表面に少なくとも１つの外部電極を設け、前記放電容器内にアルゴン（Ａｒ）とフッ素（Ｆ）原子を含むガスを封入したエキシマ放電ランプの製造方法であって、次の工程を有することを特徴とする。
（１）放電容器を、フッ素（F）原子を含むガスを導入した処理室内にて加熱して該放電容器内表面にＡｌＦｘ（Ｘ＝１、２、３）の存在領域を形成する第一段工程。
（２）前記第一段工程を経た放電容器に外部電極を取付ける第二段工程。
（３）前記第二段工程を経た該放電容器内を真空排気する第三段工程。
（４）前記第三段工程を経た該放電容器にアルゴン（Ａｒ）とフッ素（Ｆ）原子を含むガスを封入し、該放電容器を封止する第四段工程。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、サファイア、ＹＡＧの少なくとも一種のセラミックからなる放電容器の外表面に少なくとも１つの外部電極を設け、放電容器内にアルゴン（Ａｒ）とフッ素（Ｆ）原子を含むガスを封入したエキシマ放電ランプであって、前記放電容器の内表面にＡｌＦx（Ｘ＝１、２、３）の存在領域が形成されていることによって、２４０〜２６０ｎｍおよび２８０〜３００ｎｍの波長域にも複数の顕著なピーク波長が検出されることなく１９３ｎｍの波長を最大ピーク波長とした狭帯域の発光をするエキシマ放電ランプとすることができる。
【００１４】
前記放電容器は管状に構成され、該放電容器内には、アルゴン(Ａｒ)と六フッ化イオウ（ＳＦ６）が封入されてなることを特徴とする請求項１に記載のエキシマ放電ランプとすることによって、化学的に安定な六フッ化イオウであり、当該ガスの取り扱いやすく、かつ２４０〜２６０ｎｍおよび２８０〜３００ｎｍの波長域にも複数の顕著なピーク波長が検出されることなく１９３ｎｍの波長を最大ピーク波長とした狭帯域の発光をするエキシマ放電ランプとすることができる。
【００１５】
また、サファイア、ＹＡＧの少なくとも一種のセラミックからなる放電容器の外表面に少なくとも１つの外部電極を設け、前記放電容器内にアルゴン（Ａｒ）とフッ素（Ｆ）原子を含むガスを封入したエキシマ放電ランプの製造方法であって、放電容器内を真空排気する第一の工程、前記第一の工程を経た放電容器にアルゴン（Ａｒ）とフッ素（Ｆ）原子を含むガスを封入し、前記放電容器を閉鎖する第二の工程、前記第二の工程を経た該放電容器内でフッ素と放電容器を構成する材料との反応を起こさせる第三の工程、前記第三の工程を経た該放電容器の閉鎖を解き、該放電容器内を真空排気する第四の工程、前記第一の工程乃至前記第四の工程を複数回繰り返す第五の工程、前記第五の工程を経た該放電容器にアルゴン（Ａｒ）とフッ素（Ｆ）原子を含むガスを封入し、該放電容器を封止する第六の工程とすることにより、２４０〜２６０ｎｍおよび２８０〜３００ｎｍの波長域にも複数の顕著なピーク波長が検出されることなく１９３ｎｍの波長を最大ピーク波長とした狭帯域の発光をするエキシマ放電ランプを製造することができる。
【００１６】
また、サファイア、ＹＡＧの少なくとも一種のセラミックからなる放電容器の外表面に少なくとも１つの外部電極を設け、前記放電容器内にアルゴン（Ａｒ）とフッ素（Ｆ）原子を含むガスを封入したエキシマ放電ランプの製造方法であって、放電容器を、フッ素（F）原子を含むガスを導入した処理室内にて加熱する第一段工程、前記第一段工程を経た放電容器に外部電極を取付ける第二段工程、前記第二段工程を経た該放電容器内を真空排気する第三段工程、前記第三段工程を経た該放電容器にアルゴン（Ａｒ）とフッ素（Ｆ）原子を含むガスを封入し、該放電容器を封止する第四段工程とすることにより、２４０〜２６０ｎｍおよび２８０〜３００ｎｍの波長域にも複数の顕著なピーク波長が検出されることなく１９３ｎｍの波長を最大ピーク波長とした狭帯域の発光をするエキシマ放電ランプを製造することができる。
【００１７】
発光スペクトル中に２４０〜２６０ｎｍおよび２８０〜３００ｎｍの波長域にある複数の顕著なピーク波長を生じる二酸化イオウ（ＳＯ２）の発生源として考えられた経路は、放電容器の封入ガス放電空間中に存在した酸素（Ｏ）である。Ｏが放電容器の封入ガス中に導入される経路は次の二つであった。
（ｉ）放電容器内面の吸着水に由来するもの
（ii）放電容器材質に由来するもの、の二つである。
このうち(ｉ)は、ガス封入時に吸着水を十分に除去する過程、たとえば、排気時に放電容器温度を十分にあげ、放電容器内面の吸着水を脱離させる過程を経れば、問題とならないレベルまで低減することは容易である。しかし、(ii)について、封入ガスにフッ素 (Ｆ)を含む場合、Ｆは極めて反応性に富むため放電容器材料であるサファイア（Ａｌ２Ｏ３)と次のように反応し、酸素 (Ｏ)がガス中に放出される。
Ａｌ２Ｏ３＋Ｆ  →  ＡｌＦｘ＋Ｏ
なお、ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）も酸素を含むので、サファイアと同様に反応し、Ｏが封入ガス中に放出される。
【００１８】
次に、酸素（Ｏ）がガス中に導入された場合に生じる、発光スペクトルの変化について述べる。Ｏは容易に他の封入ガスと結びつき、ＡｒＦ＊発光（＊はエキシマ分子を表す）の１９３ｎｍ以外の発光を生じる。例えば、フッ素（Ｆ）を含むガスとして六フッ化イオウ（ＳＦ６）を用いた場合、Ｏがガス中にあると放電中で二酸化イオウ（ＳＯ２）を生じることが推測され、それに起因すると思われる発光（２５１ｎｍ付近と２８８ｎｍ付近）が見られる。図５にそのスペクトル例を示す。この２５１ｎｍ付近と２８８ｎｍ付近の発光は１９３ｎｍの単色光を照射することを目的とする場合には、不要な発光である。Ｆを含むガスとしてその他の種を用いた場合も、Ｏがガス中にあると放電中でＡｒＦ＊以外の発光種を生じ、不要な発光が生じる。
従来は上述の(ｉ)の放電容器内面の吸着水に由来するものを考慮した製造方法はされていたものの、（ii）の放電容器材質に由来するものについては考えられていなかったのである。
【００１９】
本発明のエキシマ放電ランプでは放電容器の内表面にＡｌＦx（Ｘ＝１、２、３）の存在領域があるために、Ｆを含むガスと放電容器の材料であるＡｌ２Ｏ３を構成するＯと反応してＳＯ２を生成する割合が少ないので、２４０〜２６０ｎｍおよび２８０〜３００ｎｍの波長域にも複数の顕著なピーク波長が検出されることなく、１９３ｎｍの波長を最大ピーク波長とした狭帯域の発光をするエキシマ放電ランプとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明のエキシマ放電ランプの一実施形態につき図１を用いて説明する。
図１（ａ）は、本実施形態の発明に係るエキシマ放電ランプの管軸を通る切断面から見
た断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示すエキシマ放電ランプの管軸に垂直な切断面Ａ−
Ａから見た断面図である。
図１（ａ）に示すように、放電容器２の管軸方向における両端は開放されており、その
両端にはカップ状の金属製キャップとしての蓋部材５ａ、５ｂが設けられる。蓋部材５ａ、５ｂの材料は、例えば、ニッケル（Ｎｉ）である。蓋部材５ａ、５ｂは放熱性を考慮すると金属材料が最適であるが、放熱性を問題にしなければアルミナ等のセラミックスであってもよい。放電容器２と蓋部材５ａ、５ｂとの間には、封止材４ａ、４ｂが充填されることにより、放電容器２と蓋部材５ａ、５ｂとが接合されて密閉される。封止材４ａ、４ｂの材料としては、例えば、銀と銅の合金（Ａｇ−Ｃｕ合金）からなるロウ材が用いられる。第２の蓋部材５ｂにはガス配管５１が設けられている。発光ガスとしてのアルゴン（Ａｒ）と化学安定性の高い六フッ化イオウ（ＳＦ６）、およびバッファガスとしてのヘリウム（Ｈｅ）またはネオン（Ｎｅ）が封入される。
【００２１】
これらの図に示すように、この実施形態においては、エキシマ放電ランプ１の放電容器２は、直管状であり、１５０〜４００ｎｍの紫外線に対して光透光性を有すると共に、サファイア、ＹＡＧのいずれかの単結晶からなる材料により構成される。また、放電容器２内には、発光ガスとして、アルゴン（Ａｒ）と化学的安定性の高い六フッ化イオウ（ＳＦ６）を封入する。エキシマ放電ランプ１の点灯時には、発光ガスがアルゴンイオンおよびフッ素イオンを形成するものである。なお、放電容器２としては、サファイアがＹＡＧと比べて透光性に優れており、ＥＦＧ法（Edge-defined Film-fed Growth Method)を使った板材、管材の生産方法も確立されているので工業的に生産しやすく好ましい。
【００２２】
本発明のエキシマ放電ランプには、図７に模式図で示すように、放電容器の内表面にフッ化アルミニウムＡｌＦＸの存在領域Ｍが形成されている。分析したところＡｌＦ３が同定された。ＡｌＦx（Ｘ＝１、２、３）の存在領域の形成については後述するように、Ｘ線光電子分光法(ＸＰＳ)、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＳ）で確認がされる。
【００２３】
エキシマ放電ランプ１の点灯時、一対の外部電極３ａ、３ｂの間に電圧が印加されると
、放電容器２を介して外部電極３ａ、３ｂ間で放電が発生する。発光ガスがアルゴン（Ａ
ｒ）と六フッ化イオウ（ＳＦ６）の場合、これらが電離されて、アルゴンイオンとフッ素
イオンが形成され、アルゴン−フッ素からなるエキシマ分子が形成され、１９３ｎｍの波
長の光が放電容器２から放射される。
【００２４】
また、バッファガスとしてヘリウム（Ｈｅ）またはネオン（Ｎｅ）を封入することが好ましい。これは、この図のように、管状の放電容器を備え、放電容器の外表面に少なくとも１つの外部電極３ａ、３ｂを管軸方向または長尺方向に沿って設け、放電容器内にアルゴン（Ａｒ）と六フッ化イオウ（ＳＦ６）を封入し、放電容器２は、全周に亘り電極を設けない外表面部分Ｌ２の領域をその容器端部側に有した構造にした場合に、ヘリウム（Ｈｅ）またはネオン（Ｎｅ）が封入されていると、アルゴン（Ａｒ）に比べて高熱伝導率を有するため、放電容器内の放電部から発する熱が速やかに放電部以外の領域に伝播され、放電容器内のガス温度を低く保てるため、ランプの発光効率の低下を防止することができるからである。
【００２５】
次に本発明のエキシマ放電ランプの製造方法について説明する。放電容器の内表面にＡｌＦｘの存在領域が形成されたエキシマ放電ランプの製造方法の典型的な例について図２にフロー図を示し、説明する。
主たる製造工程は以下の６つの工程からなる。
（１）放電容器内を真空排気する第一の工程
（２）前記第一の工程を経た放電容器にアルゴン（Ａｒ）とフッ素（Ｆ）原子を含むガスを封入し、前記放電容器を閉鎖する第二の工程。
（３）前記第二の工程を経た該放電容器内でフッ素と放電容器を構成する材料との反応を起こさせる第三の工程。
（４）前記第三の工程を経た該放電容器の閉鎖を解き、該放電容器内を真空排気する第四の工程。
（５）前記第一の工程乃至前記第四の工程を複数回繰り返す第五の工程。
（６）前記第五の工程を経た該放電容器にアルゴン（Ａｒ）とフッ素（Ｆ）原子を含むガスを封入し、該放電容器を封止する第六の工程。
第三の工程において、放電容器内でフッ素と放電容器を構成する材料との反応を起こさせる工程としては2種類の工程が考えられた。一つは図２（ａ）のように、放電容器内で放電を起こさせることによりフッ素と放電容器を構成する材料との反応させる工程、もう一つは図２（ｂ）のように、製造装置として電気炉等別途必要になるが、放電容器全体を加熱してフッ素と放電容器を構成する材料との反応させる工程である。
【００２６】
上記の第三の工程として放電を採用する場合、上記第一の工程の前に、エキシマ放電ランプ１を図１で示した封止部５２部分を開放した形態に製作する。
円筒形のサファイア製放電容器２の両端部外表面にメタライズ処理（Ｍｏ―Ｍｎ法によりメタライズ後、当該部にＮｉメッキ処理）したものの両端にＮｉ製の蓋部材５ａ、５ｂを取り付け銀ロウ（ＡｇとＣｕの合金）にて封止する。
蓋部材の片方にそれを貫通するようにＮｉ製パイプを銀ロウ付けしており、このパイプをガス配管５１として、これを通してガスを封入できる構造とした。サファイア製放電容器２の外表面には一対の、金または銀あるいはアルミニウム製の外部電極３ａ、３ｂを軸対象に設置し、外部電極３ａ、３ｂにはパルス高電圧電源（不図示に接続するための外部リード線７ａ、７ｂをハンダ８ａ、８ｂにて接続した。
【００２７】
図２（ａ）に示すように、上記第一の工程として、放電容器１を、開閉バルブ（不図示）を介して排気装置（不図示）に接続し、放電容器２内を１×１０−５Ｐａ程度に真空排気した。第二の工程として、放電容器２内にＡｒとＳＦ６を導入し、開閉バルブを閉じた。
なお、ＳＦ６に替えて三フッ化窒素（ＮＦ３）や四フッ化炭素（ＣＦ４）としてもよい。
【００２８】
上記第三の工程を、放電容器内で放電を起こさせる工程とした場合、その状態でエキシマ放電ランプに３ｋＶ程度のパルス高電圧を印加し、放電を約２４時間行った。なお、この放電の時間については１２時間〜１２０時間までの間であればよい。
上記第四の工程として、放電を停止した後、開閉バルブを開け、再度真空排気を行った。
【００２９】
上記第五の工程として、前記第二の工程乃至第四の工程を複数回繰り返した。この第二乃至第四の工程を経て、サファイア製放電容器内面にＡｌＦｘが存在する領域が形成される。
【００３０】
最後に、放電容器内にＡｒとＳＦ６を導入し、Ｎｉパイプ５１を圧接することで封止した。なお、最後に導入するＡｒとＳＦ６の封入圧力及び割合は、ＡｒＦ＊放射(１９３ｎｍ)の効率、あるいはランプ寿命などを勘案して決定されるが、これとＡｌＦｘが存在する領域を形成するために導入するＡｒとＳＦ６の封入圧力及び割合は同じである必要は無い。
なお、図２(ｂ)に示すように、上記第三の工程において、放電容器内で放電を起こす工程に替えて放電容器全体を加熱する工程を採用した場合は、所定の温度、例えば４００度〜６００度で所定の時間、例えば１２時間〜２４時間加熱するという工程とすることができる。放電容器全体を加熱する工程を採用した場合は第一の工程の前に、エキシマ放電ランプ１を図１で示したような封止部５２部分を開放した形態に製作する。サファイア製放電容器２の外表面には1対の外部電極３ａ、３ｂを軸対象に設置した状態としてもよく、第六の工程の前に外部電極３ａ、３ｂを放電容器２の外表面に設置してもよい。
【００３１】
また、上記第一の工程から第六の工程で説明した製造方法のほかに、次なる製造方法がある。図３にそのフロー図を示したが、次の工程からなる。
（１）放電容器を、フッ素（F）原子を含むガスを導入した処理室内にて加熱する第一段工程。
（２）前記第一段工程を経た放電容器に外部電極を取付ける第二段工程。
（３）前記第二段工程を経た該放電容器内を真空排気する第三段工程。
（５）前記第三段工程を経た該放電容器にアルゴン（Ａｒ）とフッ素（Ｆ）原子を含むガスを封入し、該放電容器を封止する第四段工程。
【００３２】
図３に示すように、上記第一段工程として、放電容器を、フッ素（F）原子を含むガスを導入した処理室に配置して４００度〜６００度で１２時間〜２４時間加熱する。この段階で、サファイア製放電容器内面にＡｌＦｘが存在する領域が形成される。
【００３３】
上記第二段工程として、電容器に外部電極を取付ける前に、サファイア製放電容器２の両端部外表面にメタライズ処理（Ｍｏ―Ｍｎ法によりメタライズ後、当該部にＮｉメッキ処理）したものの両端にＮｉ製の蓋部材５ａ、５ｂを取り付け銀ロウ（ＡｇとＣｕの合金）にて封止する。蓋部材の片方にそれを貫通するようにＮｉ製パイプを銀ロウ付けしており、このパイプを通してガスを封入できる構造とした。放電容器２の外表面には一対の、金または銀あるいはアルミニウム製の外部電極３ａ、３ｂを軸対象に設置した。
上記第三段工程として、第二段工程を経た該放電容器内を開閉バルブ（不図示）を介して排気装置（不図示）に接続し、放電容器内を１×１０−５Ｐａ程度に真空排気した。
上記第四段工程として放電容器内にＡｒとＳＦ６を導入し、Ｎｉパイプ５１を圧接することで封止した。なお、ＳＦ６に替えて三フッ化窒素（ＮＦ３）や四フッ化炭素（ＣＦ４）としてもよい。
【００３４】
付記するに、ランプの製造工程においては、一般的に行われることであるが、放電容器について容器内壁に吸着している水分を除去するために、例えば、真空炉や乾燥空気炉内で乾燥処理を行う。本発明のエキシマ放電ランプにおいても、例えば、５００℃以上という十分に高い温度で熱処理を行うことによって、放電容器２内壁の水分量を極力少なくすることがなされる。
【００３５】
放電容器２の管軸方向において、外部電極３ａ、３ｂが、封止材４ａ、４ｂと蓋部材５ａ、５ｂから離れた位置に設けられることにより、放電容器２の内部空間６において、管軸方向のＬ１の範囲にある外部電極３ａ、３ｂの端部から封止材４ａ、４ｂまでの範囲Ｌ２では放電は発生しない。即ち、放電容器２は、全周に亘り外部電極３ａ、３ｂが設けられていない外表面部分を放電容器２の両端側に有しているため、Ｌ２の範囲に対応する内部空間は、Ｌ
１の範囲に対応する内部空間と比べて温度の低い、冷却領域となる。そのため、放電容器
２の内部空間６に発光ガスとして六フッ化イオウ（ＳＦ６）のような化学的安定性の高い
ガスを封入すると、放電の発生していない放電容器２の管軸方向におけるＬ２の領域では
、放電によって電離したフッ素イオンが電離前の六フッ化イオウに戻る反応が生じる。こ
れにより、放電容器２の内部空間８において、管軸方向のＬ１の範囲にある外部電極１０
、１１の端部から封止材５、６までの間ではフッ素イオンと接することが抑制され、封止
材５、６や蓋部材３、４を構成する材料とフッ素イオンとの反応を抑制することができる
。 
【００３６】
以下に、本発明に係るエキシマ放電ランプの具体的実施例を示す。
（１）放電容器の仕様、材料：単結晶サファイア、形状：円筒形、肉厚：１ｍｍ、長さ：
２００ｍｍ、直径：１０ｍｍ、
放電容器内面にＡｌＦ３存在領域が形成されており、その厚みは約１０ｎｍである。
（２）電極の仕様、材料：銀（ペーストを印刷）、形状：円筒形の放電容器の軸について
対称に対向、長さ：１４０ｍｍ、幅：２ｍｍ、放電空間を介した電極間離間距離：１０ｍ
ｍ
（３）蓋部材の仕様、材料：ニッケル、蓋部材と外部電極間の距離：３０ｍｍ
（４）封止材の仕様、材料：Ａｇ−Ｃｕ合金（銀ロウ）
（５）封入ガスの仕様、Ａｒ：３．９９×１０４Ｐａ、ＳＦ６：８．０×１００Ｐａ、全圧４．０×１０４Ｐａ
（６）点灯条件、３ｋＶ（０−ｐｅaｋ）、７０ｋＨｚのパルス電圧印加
【００３７】
発光スペクトルは図４に示すように、２４０〜２６０ｎｍおよび２８０〜３００ｎｍの波長域にも複数の顕著なピーク波長が検出されることなく１９３ｎｍの波長を最大ピーク波長とした狭帯域の発光となった。
【００３８】
本発明のエキシマ放電ランプは以下の方法でＡｌＦｘを含む層が形成されていることの検証が可能である。
ＡｌＦｘを含む層が形成されていることを確認する方法としては、Ｘ線光電子分光法(ＸＰＳ)、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＳ）などが適用できる。以下にＸＰＳを用いた分析例を述べる。
サファイア内表面にＡｌＦｘを含む層が形成されていることを確認するために、ＸＰＳによる分析を行った。
放電容器に前述のＡｌＦｘを含む層の形成処理を施した後、放電容器を破壊してサファイアを切出して試料とし、サファイア内表面に相当する部分のＦ１ｓのスペクトルを測定した。図６はフッ素の内殻電子（１ｓ）のＸＰＳスペクトルを測定した結果を示したものである。その結果、ＡｌＦ３に相当するバインディングエネルギー 約６８７ｅＶに顕著なピークが観測できた。
ついで、この試料の表層をスパッタリングにより削り取るために、Ａｒイオンビームを照射した。内表面の表層から約５ｎｍ削り取った状態で、再びF1sスペクトルを観察したところ、ＡｌＦｘのピークは消失していた。削り取った深さ約５ｎｍというのは、Ａｒイオンビームのサファイアに対するスパッタリングレートから算出した距離である。以上の分析により、サファイア放電容器の内表面の表層近くにのみ、ＡｌＦ３を含む層が形成されていることが確認できた。ＡｌＦ３の他にもＡｌＦ、ＡｌＦ２という化合物も形成される。
【００３９】
ＡｒＦ＊ランプの用途の一例として、ＡｒＦ＊エキシマレーザフォトリソグラフィ用のレジスト材料評価が考えられる。本発明のランプを用いた結果について述べる。
ＡｒＦ＊エキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）によるフォトリソグラフィは微細化が進む半導体製造における主要プロセスであり、それに関連するレーザ光源、光学系、マスク、レジストなどの開発は極めて多岐にわたり、かつ活発である。レジストの材料開発では、波長１９３ｎｍに対する感度、パターン分解能などの性能を達成すべく材料設計がなされる。この材料開発において実験的に波長１９３ｎｍの光で照射を行う必要がある場合が多々ある。小型のＡｒＦ＊エキシマレーザがこの目的に使用されることが多いが、エキシマレーザの場合、動作に必要なフッ素を含むガスのボンベ、配管、およびそれら毒性ガスの漏洩に備えた警報装置、除害装置が必要である。従って高価で煩雑である。
【００４０】
ＡｒＦ＊ランプは波長１９３ｎｍの単色光を放射するので、この実験目的に合致している。その上レーザに比べ、装置が小型でありガスのボンベ、配管、漏洩対策も必要ないというメリットがある。ＡｒＦ＊露光用レジストは一般に、１９３ｎｍよりも長波長側のＵＶ領域（およそ３８０ｎｍまで）にも感度を持つ。当然のことながら、実験的に波長１９３ｎｍの光で照射を行う場合、他の波長の光が含まれていると正しい評価が行えなくなる。例えば１９３ｎｍ光に対するレジスト感度を測定する場合、レジスト感度は波長に依存するので、照射光に１９３ｎｍ以外のレジスト有感波長が含まれていれば、１９３ｎｍに対する感度を評価することはできない。
【００４１】
本発明の放電容器の内表面にＡｌＦx（Ｘ＝１、２、３）の存在領域が形成されているＡｒＦ＊ランプを用いれば、ＵＶ領域に１９３ｎｍのＡｒＦ＊発光以外の放射はほとんど含まれないので、ＡｒＦ＊エキシマレーザを用いた場合と同等の評価を行えることが期待できる。
一方、従来の放電容器の内表面にＡｌＦx（Ｘ＝１、２、３）の存在領域が形成されていない、ＡｒとＳＦ６を封入したＡｒＦ＊ランプでは、レジストが有感である２５１ｎｍ近傍に顕著な放射を含むために、正しい評価を行うことはできない。
以上に述べたように、本発明のＡｒＦ＊ランプは、エキシマレーザに比べて小型かつ付帯設備が必要ない単色光源であるという特徴を持つ。この特徴を活かした用途の例を以下に挙げる。
【００４２】
ＡｒＦ＊露光のマスクやレンズに用いられる硝材に、波長１９３ｎｍの光を透過あるいは集光するのに妨げとなる不純物、脈理が入っていないことを確認する検査において、試料である硝材に１９３ｎｍ光を照射したときに発する微弱な蛍光を検出する方法がある。１９３ｎｍ以外の不要な放射が照射光に含まれると検出の妨げとなるため、１９３ｎｍの単色光が必要であり、本発明のＡｒＦ＊ランプを適用することができる。
レジストが露光し化学変化していく様子をＦＴ−ＩＲ法で測定することは一般に行われている。ＡｒＦ＊露光用レジストに関してこの評価を行うには１９３ｎｍ単色光を照射した上でＦＴ−ＩＲにて測定することが必要である。１９３ｎｍ以外の不要な放射が照射光に含まれれば、実際の露光時の反応経路を正しく評価できなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明のエキシマ放電ランプの管軸を通る切断面から見た断面図および管軸に垂直な切断面Ａ−Ａから見た断面図である。
【図２】本発明のエキシマ放電ランプの製造工程のフロー図である。
【図３】本発明のエキシマ放電ランプの製造工程のフロー図である。
【図４】本発明のＡｒＦエキシマ放電ランプの発光スペクトル図である。
【図５】従来のＡｒＦエキシマ放電ランプの発光スペクトル図である。
【図６】フッ素の内殻電子（１ｓ）のＸＰＳスペクトルを測定した結果を示した図である。
【図７】放電容器内表面にＡｌＦｘの存在領域が形成された状態を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  エキシマ放電ランプ
２  放電容器
３ａ、３ｂ  外部電極
４ａ、４ｂ  封止材
５ａ、５ｂ  蓋部材
６  放電空間
７ａ、７ｂ  リード
８ａ、８ｂ  ハンダ
５１  ガス配管
５２  封止部
【図１】
0005181855.tif 000002
【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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