(57)【要約】【課題】エキシマランプにおいて放電が局所的に消失したときにも、当該放電の消失によるエキシマ光の強度の低下を確実に検知することができ、しかも、エキシマランプからのエキシマ光を高い効率で放射することができる紫外線照射装置を提供する。【解決手段】放電容器および当該放電容器の内表面に形成されたアルミナを含む紫外線反射膜を有するエキシマランプを備えてなる紫外線照射装置であって、  前記紫外線反射膜におけるアルミナからの蛍光を検出する光センサが設けられていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電容器および当該放電容器の内表面に形成されたアルミナを含む紫外線反射膜を有するエキシマランプを備えてなる紫外線照射装置であって、
前記紫外線反射膜におけるアルミナからの蛍光を検出する光センサが設けられていることを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項２】
前記光センサには、熱線吸収フィルタが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射装置。
【請求項３】
前記光センサの複数が前記エキシマランプの長手方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の紫外線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電容器および当該放電容器の内表面に形成された紫外線反射膜を有するエキシマランプを備えてなる紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体素子の製造工程や液晶基板の製造工程においては、紫外線を照射することによって、基板の洗浄処理、アッシング処理または成膜処理が行われており、これらの処理を行うための紫外線光源としては、放電空間を形成する放電容器の外表面に一対の電極が配置されてなるエキシマランプが用いられている。
このエキシマランプにおいては、一対の電極間に高周波交流電圧が印加されると、放電容器内の放電空間において誘電体バリア放電が発生し、この誘電体バリア放電によってエキシマ用ガスに由来するエキシマ分子が形成され、このエキシマ分子によるエキシマ光が発生して外部に放射される。
【０００３】
かかるエキシマランプとしては、放電容器における光出射部以外の部分の内表面に、例えばシリカおよびアルミナよりなる紫外線反射膜が形成されてなるものが知られている（特許文献１参照。）。
このような紫外線反射膜を有するエキシマランプによれば、放電容器内において発生した紫外線のうち光出射部以外の部分に向かう紫外線を、紫外線反射膜に反射させることにより、高い効率で紫外線を光出射部から外部に放射することができる。
【０００４】
また、エキシマランプを備えた紫外線照射装置としては、エキシマランプにおける紫外線反射膜に光取出口を形成し、この光取出口からのエキシマ光の強度を光センサによって検知することにより、当該エキシマランプを制御する構成のものが知られている（特許文献２参照。）。
このような紫外線照射装置によれば、エキシマランプからのエキシマ光の強度を検知することにより、このエキシマ光の強度に基づいて当該エキシマランプを制御することができるため、エキシマランプの点灯中において、当該エキシマランプから放射されるエキシマ光の強度を安定に維持することができ、或いは、エキシマランプの点灯状態を確認することができる。
【０００５】
而して、最近においては、被処理物の種類に応じて、当該被処理物に照射される紫外線の照度を調整することが求められており、このため、照度の小さい紫外線を照射する場合には、エキシマランプに例えば定格電力の７０％程度の電力を供給することにより、当該エキシマランプによる紫外線の照度を調整することが行われている。
【０００６】
しかしながら、上記の紫外線照射装置において、エキシマランプに定格電力より小さい電力を供給した場合には、以下のような問題があることが判明した。
すなわち、エキシマランプに定格電力より小さい電力を供給すると、放電容器内の放電空間における一対の電極間の一部の領域において、誘電体バリア放電が局所的に消失する現象が生じることがある。そして、このような現象が生じた場合において、放電が消失した領域内に紫外線反射膜の光取出口が形成されていないときには、放電の消失によってエキシマ光の強度が低下したことが、光センサによって検知されず、その結果、被処理物に対する紫外線照射処理が続行されてしまうため、被処理物における一部の領域において所期の紫外線処理を達成することが困難となる。
このような問題を解決するために、エキシマランプにおける紫外線反射膜に長手方向に沿って複数の光取出口を形成し、これらの光取出口の各々からのエキシマ光を光センサによって検知する手段も考えられるが、このような手段では、光取出口から放射されたエキシマ光が犠牲となるため、高い光の利用率が得られない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−９３９８６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２１４２９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、エキシマランプにおいて放電が局所的に消失したときにも、当該放電の消失によるエキシマ光の強度の低下を確実に検知することができ、しかも、エキシマランプからのエキシマ光を高い効率で放射することができる紫外線照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の紫外線照射装置は、放電容器および当該放電容器の内表面に形成されたアルミナを含む紫外線反射膜を有するエキシマランプを備えてなる紫外線照射装置であって、
前記紫外線反射膜におけるアルミナからの蛍光を検出する光センサが設けられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の紫外線照射装置においては、前記光センサには、熱線吸収フィルタが設けられていることが好ましい。
また、前記光センサの複数が前記エキシマランプの長手方向に沿って配置されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の紫外線照射装置によれば、紫外線反射膜に含まれるアルミナが例えば波長２５０ｎｍ以下の光によって励起されて波長６９０〜７００ｎｍの蛍光を発する性質を利用し、光センサによって紫外線反射膜におけるアルミナからの蛍光を検出するため、例えば光センサの配置位置を選択することにより、或いは複数の光センサをエキシマランプの長手方向に沿って配置することにより、エキシマランプにおいて放電が局所的に消失したときにも、当該放電の消失によるエキシマ光の強度の低下を確実に検知することができる。しかも、紫外線反射膜に光取出口を形成することが不要であるため、犠牲となる光の量が小さく、従って、エキシマランプからのエキシマ光を高い効率で放射することができる。
また、光センサに熱線吸収フィルタが設けられることにより、光センサが加熱されて劣化または損傷することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の紫外線照射装置の一例における内部の構成を示す説明用縦断面図である。
【図２】図１に示す紫外線照射装置の内部の構成を示す説明用横断面図である。
【図３】図１に示す紫外線照射装置におけるエキシマランプの外観を示す斜視図である。
【図４】図３に示すエキシマランプを長手方向に切断して示す断面図である。。
【図５】光センサに熱線吸収フィルタが設けられた構成を示す説明用断面図である。
【図６】本発明の紫外線照射装置の他の例における内部の構成を示す説明用縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の紫外線照射装置の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の紫外線照射装置の一例における内部の構成を示す説明用縦断面図であり、図２は、図１に示す紫外線照射装置の内部の構成を示す説明用横断面図である。
この紫外線照射装置は、下面に光出射用の開口が形成された、外形が略直方体状の例えばアルミニウムよりなるランプハウス１０を有し、このランプハウス１０内には、当該ランプハウス１０内を上下に区画する例えばアルミニウムよりなる隔壁１５が設けられており、これにより、隔壁１５の下方にランプ収容室Ｓ１が形成されていると共に、隔壁１５の上方には、電装部収容室Ｓ２が形成されている。
ランプハウス１０内におけるランプ収容室Ｓ１には、紫外線Ｌ１を放射するエキシマランプ２０が収容されている。この例のエキシマランプ２０は、放電空間Ｓを形成する扁平な直方体状の放電容器２１を有し、この放電容器２１の両端には、ランプベース２５が設けられている。このエキシマランプ２０は、リード線２６を介して、電装部収容室Ｓ２に収容された電装部（図示省略）に電気的に接続されている。
ここで、「エキシマランプ」とは、キセノンガスなどの放電用ガスが充填された放電空間を有し、この放電用ガスに放電を誘起せしめるための２つの電極のうちの少なくとも一方の電極と放電用ガスとの間に誘電体材料が介在するように構成されたランプをいう。
【００１４】
図３は、図１に示す紫外線照射装置におけるエキシマランプの外観を示す斜視図あり、図４は、図３に示すエキシマランプを長手方向に切断して示す断面図である。
このエキシマランプ２０の放電容器２１内には、エキシマ用ガスが封入され、当該放電容器２１における上壁部２１Ａおよび下壁部２１Ｂの各々の外表面には、高電圧給電電極として機能する一方の電極２２および接地電極として機能する他方の電極２３が互いに対向して配置されている。また、放電容器２０内における一端側（図１および図３において左端側）には、始動電極（図示省略）が設けられている。
図示の例のエキシマランプ２０においては、放電容器２１における下壁部２１Ｂが、光出射部とされており、放電容器２１における下壁部２１Ｂを除く各壁部の内表面には、紫外線反射膜２４が形成されている。
【００１５】
放電容器２１を構成する材料としては、放電空間Ｓ内において発生するエキシマ光例えば波長２５０ｎｍ以下の紫外線を良好に透過するものが用いられ、その具体例としては、合成石英ガラスなどのシリカガラス、サファイアガラスなどが挙げられる。
一方の電極２２および他方の電極２３を構成する材料としては、アルミニウム、ニッケル、金などの金属材料を用いることができる。また、一方の電極２２および他方の電極２３は、上記の金属材料を含む導電性ペーストをスクリーン印刷することにより、或いは上記の金属材料を真空蒸着することにより、形成することもできる。
【００１６】
放電容器２１の放電空間Ｓ内に封入されるエキシマ用ガスとしては、当該エキシマ用ガスによるエキシマ光によってアルミナが励起されて蛍光を発し得るもの、例えば波長２５０ｎｍ以下の紫外線を放射するエキシマを生成し得るものが用いられ、その具体例としては、キセノン、アルゴン、クリプトン等の希ガス、または、これらの希ガスと、臭素、塩素、ヨウ素、フッ素等のハロゲンガスとを混合した混合ガスなどを用いることができる。エキシマ用ガスの具体的な例を、放射される紫外線の波長と共に示すと、アルゴンガスでは１２４ｎｍ、クリプトンガスでは１５３ｎｍ、キセノンガスでは１７２ｎｍ、アルゴンとヨウ素との混合ガスでは１９１ｎｍ、アルゴンとフッ素との混合ガスでは１９３ｎｍ、クリプトンと塩素との混合ガスでは２２２ｎｍである。
また、エキシマ用ガスの封入圧は、例えば１０〜１００ｋＰａである。
【００１７】
紫外線反射膜２４は、アルミナを含むものであり、例えばシリカとアルミナとの混合物またはシリカとアルミナとの積層体により構成されている。
紫外線反射膜２４におけるアルミナの含有割合は、３質量％以上であることが好ましく、より好ましくは３〜１０質量％である。アルミナの含有割合が過小である場合には、後述する光センサ３０によって、紫外線反射膜２４におけるアルミナからの蛍光を検出することが困難となることがある。
【００１８】
ランプハウス１０における隔壁１５には、エキシマランプ２０における放電容器２１の上壁部２１Ａの他端側（図１において右端側）に対向する箇所に開口１６が形成されており、電装部収容室Ｓ２内には、隔壁１５の開口１６を介して、エキシマランプ２０における放電容器２１の上壁部２１Ａの他端側に対向するよう、光センサ３０が設けられている。
【００１９】
この光センサ３０は、紫外線反射膜２４におけるアルミナからの蛍光Ｌ２、具体的には波長６９０〜７００ｎｍの光を検出するシリコンフォトダイオードによって構成されている。
また、図５に示すように、光センサ３０の受光面３１には、例えば波長８００ｎｍを超える熱線を吸収する熱線吸収フィルタ３５が設けられていることが好ましい。
【００２０】
上記の紫外線照射装置においては、電装部（図示省略）からエキシマランプ２０に給電され、当該エキシマランプ２０における一方の電極２２と他方の電極２３との間に、高周波交流電圧が印加されることによって、放電容器２１内の放電空間Ｓにおいて誘電体バリア放電が発生し、この誘電体バリア放電によってエキシマ用ガスに由来するエキシマ分子が形成されてエキシマ光が発生し、このエキシマ光による紫外線Ｌ１が、直接または紫外線反射膜２４に反射されて放電容器２１の下壁部２１Ｂを介して下方に出射され、更にランプハウス１０の外部に出射される。このとき、エキシマランプ２０における紫外線反射膜２４にエキシマ光が照射されると、当該紫外線反射膜２４におけるアルミナが励起されて蛍光Ｌ２を発し、この蛍光Ｌ２が光センサ３０によって検出される。
【００２１】
以上において、電装部からエキシマランプ２０に供給される電力が、当該エキシマランプ２０の定格電力より低い電力例えば定格電力の７０％の電力である場合には、放電容器２１内の放電空間Ｓにおける一方の電極２２および他方の電極２３の間の一部の領域において、誘電体バリア放電が局所的に消失することがある。このような放電の消失は、放電容器２１内における始動電極（図示省略）が設けられた一端側（図１において右端側）とは反対の他端側において生じやすい。
【００２２】
而して、上記の紫外線照射装置によれば、放電容器２１における上壁部２１Ａの他端側に対向するよう、紫外線反射膜２４に含まれるアルミナからの蛍光を検出する光センサ３０が設けられていることにより、放電容器２１における上壁部２１Ａの他端側において放電が局所的に消失したときには、紫外線反射膜２４における上壁部２１Ａの他端側に位置する部分から発する蛍光の強度も低下するため、当該放電の消失によるエキシマ光の強度の低下を確実に検知することができる。しかも、紫外線反射膜２４に光取出口を形成することが不要であるため、犠牲となる光の量が小さく、従って、放電容器２１内において発生するエキシマ光を高い効率で放射することができる。
また、光センサ３０に熱線吸収フィルタ３５が設けられることにより、光センサ３０がエキシマランプ２０からの光によって加熱されて劣化または損傷することを防止することができる。
【００２３】
以上、本発明のフィルム用光照射装置の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されず、種々の変更を加えることが可能である。
（１）図６に示すように、ランプハウス１０における隔壁１５に、エキシマランプ２０における放電容器２１の長手方向に沿って複数の開口１６を形成し、電装部収容室Ｓ２内に、隔壁１５の開口１６の各々を介してエキシマランプ２０における放電容器２１の上壁部２１Ａに対向するよう、複数の光センサ３０をエキシマランプの長手方向に沿って配置することができる。このような構成によれば、放電容器２１内の放電空間Ｓのいずれの領域において誘電体バリア放電が局所的に消失したときにも、当該放電の消失によるエキシマ光の強度の低下を確実に検知することができる。
（２）エキシマランプ２０は、図３および図４に示す構成のものに限定されず、例えば特開２０１０−５６００７号公報における図５に示す円筒状の放電容器を有するものであっても、同公報における図４に示す二重管構造の放電容器を有するものであってもよい。
（３）エキシマランプ２０には、放電容器２１の内表面における紫外線反射膜２４が形成されていない領域および紫外線反射膜２４の表面を覆うよう、蛍光体層が形成されることにより、当該蛍光体層からの光が外部に放射されるものであってもよい。このようなエキシマランプ２０において、蛍光体層を構成する蛍光体としては、放電容器２１内において発生するエキシマ光によって励起されて例えば波長２５０ｎｍ以下の蛍光を発するものが用いられる。
【符号の説明】
【００２４】
１０  ランプハウス                                                              １５  隔壁
１６  開口
２０  エキシマランプ
２１  放電容器
２１Ａ  上壁部
２１Ｂ  下壁部
２２  一方の電極
２３  他方の電極
２４  紫外線反射膜
２５  ランプベース
２６  リード線
３０  光センサ
３１  受光面
３５  熱線吸収フィルタ
Ｌ１  紫外線
Ｌ２  蛍光
Ｓ    放電空間
Ｓ１  ランプ収容室
Ｓ２  電装部収容室
【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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