(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エキシマ分子を形成し該エキシマ分子から放射される光を利用する放電ランプと該放電ランプに電圧を印加する高周波電源とを具備してなる放電ランプ装置において、
前記放電ランプは、誘電体からなり略円柱状若しくは略円筒状の放電空間を形成する全長が７００ｍｍ以上の放電容器と、該放電容器内部に充填されたエキシマ分子を形成する放電用ガスと、放電空間を挟んで対向配置された一対の電極とを有し、該一対の電極はそれぞれ、放電容器の長手方向の略全長にわたり伸びるように電気的につながって形成されてなり、
前記高周波電源の一の端子が一の電極の両端に、他の端子が他の電極にそれぞれ接続され、当該他の電極が接地電極であることを特徴とする放電ランプ装置。
【請求項２】
前記放電ランプは、外側管と内側管とによる円筒状二重管構造の放電容器を有し、当該外側管と当該内側管との間に形成された円筒状の放電空間内に前記放電用ガスが充填されてなり、前記内側管の内周面に接するように前記一方の電極を設けたことを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光化学反応用の紫外線光源として使用される放電ランプ装置に関し、例えば誘電体バリア放電等の放電により、エキシマ分子を形成して該エキシマ分子から放射される光を利用する放電ランプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、金属、ガラス、その他の材料よりなる被処理体に波長２００ｎｍ以下の真空紫外線を照射することにより、当該真空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質を除去する洗浄処理技術や、被処理体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、実用化されるに至っている。
【０００３】
このような紫外線処理を行うためのランプとしては、誘電体により構成された放電容器内に、適宜のエキシマ発光用ガスが充填され、当該放電容器内において放電（「オゾナイザ放電」あるいは「無声放電」。電気学会発行改定新版「放電ハンドブック」平成１年６月再版７刷発行第２６３頁参照。）を発生させることにより、エキシマが生成されて」このエキシマ光が放出される放電ランプが利用されている。
【０００４】
かかる放電ランプ装置の一例を以下に示す。
図３は、従来の放電ランプ及びその装置構成の一例を示す説明用断面図で（ａ）ランプの管軸方向断面図（ｂ）ランプの管軸と垂直方向断面図である。同図において、放電ランプは例えば誘電体バリア放電ランプであり、放電容器５０は、誘電体である石英ガラスよりなる円筒状の内側管５１と外側管５２とによる二重管構造を有し、内側管５１および外側管５２の各々の両端部が円環状の端壁部５３，５４によって接合されて構成され、内側管５１と外側管５２との間に円筒状の内部空間Ｒが形成されている。この放電容器の少なくとも一部は該誘電体バリア放電の誘電体を兼ねており、該誘電体の少なくとも一部は該エキシマ分子から放射される光に対して光透過性であり、この光透過性部分の一部に光り取出し窓が形成される。
放電容器５０における内側管５１には、その内周面５５に密接して一方の電極６１が設けられていると共に、外側管５２には、その外周面５６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他方の電極６２が設けられている。このように、両電極（６１，６２）間に高周波電源７０より電圧が印加されると前記内部空間Ｒにおいて誘電体バリア放電がランプ管軸方向に対して垂直方向に発生する。
【０００５】
上記構成に係る放電ランプ装置においては、前記一方の電極６１に、他方の電極６２よりも、振幅が大きくなるように電圧を印加することが多い。このように、一方の電極６１側に、比較的大きい振幅の電圧を印加するようにすると、他方の電極６２が、外側管５２の外周面５６上に配置されているので、電極の絶縁を簡単に行えると共に、信頼性高い誘電体バリア放電ランプを提供できる。なお、前記他方の電極６２には、比較的振幅が小さい電圧が印加されるか、若しくは電圧を印加せず接地電極とされる。
【０００６】
上述の放電ランプ装置は、ＬＣＤ（液晶パネル）やＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）等、表示素子の基板表面に、該放電ランプからのエキシマ光を照射して有機化合物からなる汚染物質の分解、除去といったドライ洗浄プロセスに好適に利用されている。
近時、上記表示素子においては益々大面積化してきており、これに伴い基板処理するための放電ランプ装置もまた大型化し、このために有効発光長が長いランプが要求されている。例えば従来の放電ランプの有効発光長が５４０ｍｍ程度であったものが、例えば８００×９５０ｍｍ以上の大きなガラス基板を処理する場合には、有効発光長が９５０ｍｍ以上となるような長尺の放電ランプが必要になる。
【０００７】
然るに、上述したような大きな基板を処理する場合、被処理面における放射強度の高低差により同一基板において処理にむらが発生するということがあり、そのために所定のドライ洗浄プロセスを完遂させることが困難となり、放電ランプからのエキシマ光を時間的に長く照射したり、或は、当該ランプの出力を上げたりして対処する必要が生じてきた。その結果、比較的大きな基板等を処理する場合には効率が格段に低くなってしまう。
【０００８】
本発明者は、上述したように処理にむらが発生する理由が放電ランプの放電容器の長さが長くなると顕著になることに着目した。その結果、長尺の放電ランプを用いた場合においては、当該ランプにおける両端部においてエキシマ光の放射強度が顕著に異なることを見出した。これは、高周波電源に接続されている給電側端部と対向する非給電側の端部において電圧降下が生じて、係る非給電側の電極間において十分な放電が得られなくなった結果ランプの両端部においてエキシマ光の放射強度に差異が生じる、と考えた。このような結果、放電容器の全長が７００ｍｍ以上もの長尺のランプになると、両端部におけるエキシマ光の放射強度の差異は１０％に達してしまい、通常の照射のみでは分解、洗浄の処理が行われない場合が生じ、被照射面における放射強度の改善が要求されている。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、放電ランプが長尺である場合もその長さ方向でエキシマ光の放射強度分布を改善でき、よって、被処理物の被処理面が大きくても放射強度を均一にできて、所定の処理を均一に施すことができる、放電ランプ装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、エキシマ分子を形成し該エキシマ分子から放射される光を利用する放電ランプと該放電ランプに電圧を印加する高周波電源とを具備してなる放電ランプ装置において、前記放電ランプは、誘電体からなり略円柱状若しくは略円筒状の放電空間を形成する全長が７００ｍｍ以上の放電容器と、該放電容器内部に充填されたエキシマ分子を形成する放電用ガスと、放電空間を挟んで対向配置された一対の電極とを有し、該一対の電極はそれぞれ、放電容器の長手方向の略全長にわたり伸びるように電気的につながって形成されてなり、前記高周波電源の一の端子が一の電極の両端に、他の端子が他の電極にそれぞれ接続され、当該他の電極が接地電極であることを特徴とする。また、前記放電ランプが、外側管と内側管とによる円筒状二重管構造の放電容器を有し、当該外側管と当該内側管との間に円筒状の放電空間を形成する場合は、前記内側管の内周面に接するように前記一方の電極を設けるのがよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る放電ランプの実施の形態について説明する。
図１は、本発明の放電ランプの一例における構成を示す説明用断面図である。放電ランプは誘電体バリア放電ランプであり、誘電体よりなる円筒状の内側管１１と、この内側管１１内にその管軸に沿って配置された、当該内側管１１の外径より大きい内径を有する誘電体よりなる円筒状の外側管１２とによる二重管構造を有する密閉型の放電容器１０により構成されている。この放電容器１０においては、内側管１１および外側管１２の各々の両端が端壁部１３，１４によって接合されることにより、内側管１１と外側管１２との間に円筒状の放電空間Ｓが形成されており、この放電容器１０内には放電用ガスが封入されている。
【００１１】
放電容器１０を構成する誘電体材料としては、放電容器１０内において放出されるエキシマ光に対して透過性を有する、例えば合成石英ガラスを用いることができる。
また、放電容器１０内に封入される放電用ガスは、４００ｎｍ以下のエキシマ光を放射するエキシマ生成ガスであり、例えばキセノンガスである。キセノンガスを用いると、最大波長が１７２ｎｍを有する１２０〜１９０ｎｍの波長範囲の紫外線を得ることができる。なお、その他の放電用ガスとしては、例えばアルゴンとフッ素、アルゴンと塩素、クリプトンとフッ素、クリプトンと塩素、キセノンと塩素の混合ガスなどにより、それぞれの混合ガスのエキシマ分子によって発光が得られ、波長がそれぞれ１８０〜２００ｎｍ、１６５〜１９０ｎｍ、２４０〜２５５ｎｍ、２００〜２４０ｎｍ、３００から３２０ｎｍの範囲の紫外線を得ることができる。
【００１２】
放電容器１０における内側管１１には、その内周面１５に密接して、例えばアルミニウム板よりなる一方の電極２１が設けられていると共に、外側管１２には、その外周面１６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他方の電極２２が設けられている。
一方の電極２１は、例えば半円筒状のアルミニウム板の２つが、内側管１１の内周面１５に密接配置されることにより構成されている。
上記一方の電極２１両端部に給電用端子３１，３１が装着されることにより、接続部３０ａ，３０ｂが構成されており、リード線４０を介して、高周波電源７０から、例えば２〜６ｋＶの高周波電圧が印加される。また、他方の電極２２は接地電極であり、電圧は０Ｖである。
【００１３】
上述のように、比較的大きい振幅の電圧が印加される電極を、放電容器の中心側に配置し、これと対向する電極を、０（ゼロ）若しくは小さい振幅の電圧が印加される電極を放電容器の外周側に配置することにより、当該ランプの絶縁処理を極めて簡単に行えるようになる。
【００１４】
ここで、図１の接続用端子３１の構成の一例を、図２を参照して説明する。
同図において、給電用端子３１は、金属板を湾曲することにより断面が略Ｃ型となるよう形成されたリングバネ部３２、及び、給電用リード線４０が接続されたカシメ部３３を具備して構成されてなり、リングバネ部３２の外周面と一方の電極２１の内周面１５とが密接して配置されることにより、両部材が電気的に接続されている。この給電用端子３１は、リングバネ部３２においてバネ性を有しており、一方の電極を外方に向けて押圧することにより、着脱自在にランプに接続できると共に、当該給電端子３１と一方の電極２１との相対的な移動を規制することが可能となっている。給電用端子３１のカシメ部３３には給電用リード線４０が電気的に接続されており、係る給電用リード線４０が高周波電源（同図においては図示省略）に接続されることになる。
【００１５】
上記構成に係る放電ランプ装置によれば、高周波電源からの電力を供給するための接続用端子部が、一方の電極における両端部に形成されているので、長尺の放電容器を備えたランプであっても、一方の電極の両端において電圧降下を防止できて、一対の電極間における電位差を放電ランプの放電容器の長さ方向で同等とすることができる。従って、放電容器の略全長にわたって均等な放電を得ることができるようになり、その結果、放電ランプから出射されるエキシマ光の放射強度分布を均一にすることが可能となる。
【００１６】
以上のように、放電ランプの長手方向で、放射強度分布が改善されることにより、被処理面が大きい場合でも、当該被照射面における放射強度を均一化することができ、該被処理面を均一に処理することが可能な放電ランプ装置を提供できるようになる。
【００１７】
ここで、高周波電源からの電圧を、一方と他方の両電極に印加する場合は、一方と他方の電極のうち、いずれか一の電極について、その両端部に接続部を設ければ、本願発明の効果を得ることができる。すなわち、本願発明は、少なくとも一の電極に対し、高周波電源よりの電圧が、当該電極の両端部において印加されるよう構成されていれば良い。無論、両方の電極の両端部に接続用端子部を設けた場合は、よりいっそうの効果が期待される。
本発明の放電ランプ装置は、上記の実施形態に限定されることなく、種々の変更を加えることが可能である。
電極や給電用端子も上述の実施形態に係る構成に限定されるものではない。例えば、電極の構成について、半円筒状のアルミニウム板を長手方向に複数個並べて配置するようにしても良い。要は、電圧が印加される電極に、その長手方向で複数個所において電気的に接続されて、同一の高周波電源から電力が供給されるものであれば良い。更に、放電ランプの構成も適宜変更可能であり、上述したような内側管と外側管とが同軸上に並べられて、略円筒状の放電空間を形成する放電容器を具備したものに限定されるものではない。
【００１８】
【実施例】
＜実施例＞
定格消費電力が１９０Ｗの誘電体バリア放電ランプについて、図１の構成に係る放電ランプ装置を製作した。この誘電体バリア放電ランプの構成を下記に示す。
・放電容器：合成石英ガラス、全長１０００ｍｍ
・内側管：内径１４ｍｍ、外径１６ｍｍ
・外側管：内径２４ｍｍ、外径２６ｍｍ
・放電ガス：キセノンガス、４０ｋＰａ
・一方の電極：アルミニウム、厚み０．５ｍｍ
・他方の電極：ステンレス製、網状電極
・給電端子部：ステンレス製
この誘電体バリア放電ランプの一方の電極の両端部に給電端子部を配置してこれら給電端子部を高周波電源に接続して実施例に係る放電ランプ装置を構成した。
【００１９】
＜比較例＞
上記実施例に係る放電ランプ装置とは、高周波電源の接続部が一方の電極の片側端部のみに形成して両端部に形成しなかった事以外は上記実施例と同様にして、放電ランプ装置を製作した。
【００２０】
＜実験例＞
上記実施例及び比較例に係る放電ランプ装置について、高周波電源より２．８ｋＶの電圧を印加して、ランプの両端部近傍におけるエキシマ光の放射強度及び電圧を測定した。ランプ放電容器の一方の端面から他方の端面方向に▲１▼７５ｍｍ及び▲２▼８５０ｍｍ移動した位置で測定した。
エキシマ光の放射強度及び電圧を下記表１に示す。なお、放電容器中央部におけるエキシマ光の放射強度を１００％とした。
【００２１】
【表１】
0003912139.tif 000002
【００２２】
上記表１において、比較例に係る放電ランプ装置の上記▲２▼の欄においては、高周波電源の接続部を有していない電極端部近傍におけるエキシマ光の放射強度及び電圧の測定値である。このように、比較例に係る装置では、ランプの両端部における放射強度の差が８．６％に達する。
これに対し、実施例に係る装置では、係る放射強度の差が２．４％と格段に小さくなることが確認された。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、電圧印加側電極の両端部において高周波電源の接続用端子部を設けることにより、該ランプにおける両端部において印加電圧が実質的に同じになって当該ランプの両端部におけるエキシマ光の放射強度を同等とすることができる。そして、電極の片側端部のみに高周波電源の接続部を設ける場合に比較して電極の長さを半分と考えることができるので電圧降下の影響が小さくて、一対の電極間における電位差を該放電容器の長さ方向でほぼ同等とすることができる。従って、放電容器の略全長にわたって均等な放電が得られ、該ランプから出射されるエキシマ光の放射強度分布をより均一にすることが可能となる。
その結果、放電ランプにおける長手方向における放射強度分布を改善することができ、よって、大面積であっても被照射面における放射強度を均一化できて、該被処理面を均一に処理することが可能な放電ランプ装置を提供できる。
【００２４】
更に、一対の電極のうち、高周波電源より印加される電圧が、一の電極と他の電極とで振幅が異なるような場合は、振幅が大きい電圧が印加される電極に対して該電極の両端に高周波電源の接続部を設けるようにすると、振幅が小さい電圧が印加される電極に対して前記構成を採用するより電圧降下による影響を低減できて好ましいものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本願発明の実施の形態を説明する放電ランプ装置の概略説明図。
【図２】  図１の接続部構成を説明する図
【図３】  従来の放電ランプ装置を説明する（ａ）ランプ管軸方向断面図、及び、（ｂ）ランプ管軸と垂直方向断面図。
【符号の説明】
１０  放電容器
１１  内側管
１２  外側管
１３、１４  端壁部
１５  内周面
１６  外周面
２１  一方の電極
２２  他方の電極
３０ａ、３０ｂ  接続部
３１  給電用端子
３２  リングバネ部
３３  カシメ部
４０  給電用リード線
７０  高周波電源
【図１】
0003912139.tif 000003
【図２】
0003912139.tif 000004
【図３】
0003912139.tif 000005