(57)【要約】【課題】光センサの蛍光体の水分やオゾンによる劣化を防止すると共に、光センサに入射される大気による紫外線の変動を防止することを可能にしたエキシマランプおよびそのエキシマランプを備えたランプユニットを提供することにある。【解決手段】発光ガスが封入された放電空間５４を有する誘電体からなる放電容器５１と、該放電容器５１と前記放電空間５４を介して対向させた電極５２，５３と、からなる紫外線用放電ランプ５において、該紫外線用放電ランプ５の周辺のガス雰囲気の変動の影響を受けない当該紫外線用放電ランプ５の任意の領域に、受光した紫外線を可視光に変換する蛍光ガラス５６を設けたことを特徴とする紫外線用放電ランプである。【選択図】図２
2009252546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ガスが封入された放電空間を有する誘電体からなる放電容器と、該放電容器と前記放電空間を介して対向させた電極と、からなる紫外線用放電ランプにおいて、
該紫外線用放電ランプの周辺のガス雰囲気の変動により該放電容器からの紫外線の量が変動しない当該紫外線用放電ランプの任意の領域に、前記紫外線を可視光に変換する蛍光ガラスを設けたことを特徴とする紫外線用放電ランプ。
【請求項２】
前記電極に網目を形成または前記電極に無電極部を形成し、前記蛍光ガラスは、前記網目または前記無電極部に対向することを特徴とする請求項１に記載の紫外線用放電ランプ。
【請求項３】
前記放電容器の外方を覆うと共に当該放電容器から出射した紫外線を透過する流路管を備え、前記蛍光ガラスは、前記流路管の表面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の紫外線用放電ランプ。
【請求項４】
前記放電容器は、管状に形成され、前記蛍光ガラスは、前記放電容器の長手方向における端壁部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の紫外線用放電ランプ。
【請求項５】
前記蛍光ガラスは、前記放電容器の内面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の紫外線用放電ランプ。
【請求項６】
前記蛍光ガラスは、前記放電容器の壁面の一部を構成するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の紫外線用放電ランプ。
【請求項７】
前記蛍光ガラスの紫外線用放電ランプに対向する面の形状が、前記紫外線用放電ランプの外面形状と合うように形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１つの請求項に記載の紫外線用放電ランプ。
【請求項８】
紫外線用放電ランプと可視光を受光する光センサを筐体内に設けたランプユニットにおいて、
前記紫外線用放電ランプが、前記請求項１ないし請求項７のいずれか１つの請求項に記載の紫外線用放電ランプであって、前記蛍光ガラスが、出射した可視光が前記光センサで受光されるように設置されていることを特徴とするランプユニット。
【請求項９】
前記蛍光ガラスの前記光センサに対向する光出射面が、凸状に形成されていることを特徴とする請求項８に記載のランプユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線用放電ランプおよびこれを備えたランプユニットに係わり、特に、エキシマランプ等の紫外線用放電ランプから放射される真空紫外線等の紫外線を可視光に変換する機能を備えた紫外線用放電ランプおよびこれを備えたランプユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体基板や液晶基板の製造工程には、基板の洗浄を目的として真空紫外線を照射するエキシマランプを備えた紫外線照射装置が用いられる。この紫外線照射装置は、エキシマランプを内部に搭載するランプユニットを備え、ランプユニットに、エキシマランプの強度を測定する光センサを備えたものがある。その光センサは、エキシマランプからの真空紫外線を可視光に変換する変換部材と、可視光を検知する光検知素子とからなる。特許文献１および特許文献２には、光センサおよびこれを備えたランプユニットについて記載されている。
【０００３】
図１９は、従来技術に係る、エキシマランプ１０７の長手方向に対して直交する切断面から見た紫外線照射装置１００の構成を示す断面図である。
同図に示すように、この紫外線照射装置１００は、エキシマランプ１０７を具備するランプユニット１０１（図上部）と、半導体基板や液晶基板等からなる被照射物Ｗを搬送する搬送機構１０２（図下部）とから構成されている。ランプユニット１０１は、複数のエキシマランプ１０７と、エキシマランプ１０７を略取り囲むと共に下方が開口された筐体１０３と、前記開口に蓋をすると共に真空紫外線Ａ２を透過する、例えば、石英ガラスからなる光照射窓１０９と、エキシマランプ１０７と光センサ１０８との間に設けられた隔壁１０４と、エキシマランプ１０７に対向する隔壁１０４の一部に設けられた貫通孔１０５に配置された光センサ１０８とから構成されている。さらに、筐体１０３の側壁には、ガス導入管１０６が設けられ、ランプ点灯時、筐体１０３の内部に、例えば、窒素ガスのような不活性ガスを流入させる。また、搬送機構１０２は、ランプユニット１０１の筐体１０３を載置すると共に、内部に並列配置された複数のローラ１１０と、各ローラ１１０の両端に設けられると共にローラ１１０を回転駆動させる駆動体１１１とから構成されている。
【０００４】
図２０は、図１９に示したランプユニット１０１に具備されたエキシマランプ１０７の構成を示す図であり、図２０（ａ）は、直方体状に形成されたエキシマランプ１０７の斜視図、図２０（ｂ）は、エキシマランプ１０７の放電容器１１５の管軸方向に対して直交するＥ−Ｅ面から見た断面図である。
これらの図に示すように、このエキシマランプ１０７は、６面構造からなる直方体の放電容器１１５と、放電容器１１５の６面構造のうち対向する上下両面上に１対の外部電極１１３，１１４が設けられている。放電容器１１５は、長方形の板状部材の４枚を各長辺の端面を順次接続して構成された４面構造の筒状体に、その長手方向の両端を長方形の板状部材からなる端壁部１１２で封止されて構成されている。放電容器１１５は、誘電性を有すると共に真空紫外線を透過する、例えば、石英ガラスからなり、放電容器１１５の放電空間１１６には、例えば、キセノン（Ｘｅ）ガスのような希ガスが発光ガスとして封入されている。１対の外部電極１１３，１１４は、例えば、銅と低融点ガラスとを混合した導電性ペーストを放電容器１１５の上下両面上に網状に塗布し焼成して形成されている。１対の外部電極１１３，１１４は、放電容器１１５の長手方向に沿って設けられることにより、誘電体からなる放電容器１１５の上下両面と放電空間１１６とを介して対向される。１対の外部電極１１３，１１４には、高周波電源が接続され、ランプ点灯時、一方の外部電極１１３に高周波の高電圧が印加され、他方の外部電極１１４が接地される。
【０００５】
図２１は、図１９に示したランプユニット１０１に具備された光センサ１０８の構成を示す断面図である。
同図に示すように、光センサ１０８は、６面構造からなる直方体からなり、この直方体の一面に内部空間に貫通するエキシマランプ１０７からの真空紫外線を取り込む開口部１２４を有する箱体１１７と、箱体１１７内部に配置され開口部１２４から箱体１１７内に入射された真空紫外線を可視光に変換する変換体１１９と、箱体１１７内部に配置され変換体１１９で変換れた可視光を検知する光検知素子１２２とから構成されている。さらに、箱体１１７から、光検知素子１２２が可視光を検知したときに発生する電気信号を流すケーブル１２３が引き出されている。変換体１１９は、真空紫外線を透過する、例えば、石英ガラスからなる光導入窓１１８と、光導入窓１１８を透過した真空紫外線を可視光に変換する蛍光体１１９と、蛍光体１１９で変換された可視光を透過する、例えば、ソーダガラスからなる光導出窓１２０とから構成されている。光導入窓１１８と光導出窓１２０は板状からなり、これらに蛍光体１１９が挟まれ、かしめ部材１２１により固定されて変換体１１９として構成されている。光センサ１０８の役割は、エキシマランプ１０７の紫外線の強度を測定するものであり、これに基づいてエキシマランプ１０７の真空紫外線の強度が基準値に対して適切か、または大き過ぎたり小さ過ぎたりしないかを判定する。
【０００６】
この紫外線照射装置１００のランプ点灯時の動作を図１９ないし図２１を用いて説明する。  
ランプ点灯時、エキシマランプ１０７の１対の外部電極１１３，１１４に、高周波の高電圧が印加されると、放電容器１１５の放電空間１１６に封入された発光ガスが電離されてエキシマ発光が開始される。放電空間１１６で発生したエキシマ発光からは２００ｎｍ以下の波長からなる真空紫外線が放射され、この真空紫外線が光透過性の放電容器１１５を透過し、網状の外部電極１１３の網目からなる開口部から外部に放射される。ランプユニット１０１の筐体１０３内部は、ガス導入管１０６から導入された不活性ガスで置換されるので、エキシマランプ１０７からの真空紫外線は酸素に吸収されることなく、筐体１０３の内部から放射することができる。放射された真空紫外線は、光照射窓１０９を通って、搬送機構１０２側に透過される。搬送機構１０２のローラ１１０によって搬送された被照射物Ｗが光照射窓１０９に対向すると、光照射窓１０９を透過した真空紫外線が被照射物Ｗに照射される。搬送機構１０２の内部は、大気状態であるため、光照射窓１０９を透過した真空紫外線は酸素に吸収されるが、搬送された被照射物Ｗを光照射窓１０９に近接させることにより、真空紫外線は酸素に全てが吸収されことなく、被照射物Ｗを照射することができる。
【０００７】
エキシマランプ１０７から放射される真空紫外線の一部は、筐体１０３の内部を通って、光センサ１０８にも入射される。この真空紫外線は、光センサ１０８の箱体１１７に設けた開口部１２４から内部に取り込まれ、開口部１２４に対向配置された変換体１１９の光導入窓１１８に入射する。光導入窓１１８を透過した真空紫外線は蛍光体１１９により可視光に変化され、可視光は光導出窓１２０を透過する。光導出窓１２０を透過した可視光は、光導出窓１２０に対向配置された光検知素子１２２に入射される。光検知素子１２２は可視光を検知して、電気信号に換え、光検知素子１２２に接続されたケーブル１２３から電気信号として外部に伝達される。
【０００８】
図１９に示した紫外線照射装置１００は、エキシマランプ１０７と被照射物Ｗとの間に光照射窓１０９を介在させているが、真空紫外線を透過する光照射窓１０９は非常に高価であることから、光照射窓１０９を設けない紫外線照射装置も従来存在している。
図２２は、エキシマランプ１０７の長手方向に対して直交する切断面から見た、光照射窓が設けられていない紫外線照射装置１００の構成を示す断面図である。
同図に示すように、この紫外線照射装置１００も、エキシマランプ１０７を具備するランプユニット１０１（図上部）と、被照射物Ｗを搬送する搬送機構１０２（図下部）とから構成されている。ランプユニット１０１は、複数のエキシマランプ１０７と、エキシマランプ１０７を略取り囲むと共に下方面が開口された筐体１０３と、エキシマランプ１０７と光センサ１０８との間に設けた隔壁１０４と、エキシマランプ１０７に対向する隔壁１０４の一部に設けた貫通孔１０５に配置された光センサ１０８とから構成されている。隔壁１０４のエキシマランプ１０７に対向する面には、エキシマランプ１０７の長手方向に沿って伸びるガス導入管１２３が設けられ、ランプ点灯時、筐体１０３の内部に、例えば、窒素ガスのような不活性ガスが導入される。なお、エキシマランプ１０７、光センサ１０８、および搬送機構１０２は、それぞれ図２０に示したものと同様に構成されているので、説明を省略する。
【０００９】
この紫外線照射装置１００のランプ点灯時の動作を図２２を用いて説明する。  
ランプ点灯時、エキシマランプ１０７の１対の外部電極１１３，１１４に、高周波の高電圧が印加されると、放電容器１１５の放電空間１１６に封入された発光ガスが電離されてエキシマ発光が開始される。放電空間１１６で発生したエキシマ発光からは２００ｎｍ以下の波長からなる真空紫外線が放射され、この真空紫外線が光透過性の放電容器１１５を透過し、網状の外部電極１１３の網目からなる開口部から外部に放射される。この紫外線照射装置１００は、光照射窓を備えていないので、エキシマランプ１０７と搬送機構１０２のローラ１０９が対向配置されることから、筐体１０３の内部には、ランプ点灯時においても大気が流入される。エキシマランプ１０７から照射された真空紫外線は、筐体１０３の下方開口面を通って、搬送機構１０２側に放射される。搬送機構１０２のローラ１１０には、被照射物Ｗが搬送され、エキシマランプ１０７に対向される。筐体１０３の開口部を通った真空紫外線は、被照射物Ｗに照射される。被照射物Ｗは大気状態下にあり、エキシマランプ１０７から放射された真空紫外線は、酸素に吸収されるが、被照射物Ｗとエキシマランプ１０７の放電容器１１５とを近接させることにより、真空紫外線が酸素に全て吸収されることなく被照射物Ｗを照射することができる。
【００１０】
エキシマランプ１０７から照射された真空紫外線の一部は、筐体１０３の内部を通って、光センサ１０８側にも放射される。筐体１０３の内部は、筐体１０３の下方開口面から大気が流入されるが、ガス導入管１２５から不活性ガスが導入されるので、筐体１０３内に流入された大気中の酸素にエキシマランプ１０７から放射された真空紫外線が吸収されることを抑制することができる。光センサ１０８に入射された真空紫外線は、筐体１０３の内部に存在する大気中の酸素に一部吸収されて、光センサ１０８に入射される。なお、光センサ１０８への紫外線入射後の動作は、図２０に示した紫外線照射装置の光センサ１０８と同様であるので、説明を省略する。
【特許文献１】特許第３１２７７５０号公報
【特許文献２】特開平９−２１０７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図１９および図２２に示した紫外線照射装置１００においては、エキシマランプ１０７を点灯していない状態においては、ガス導入管１０６，１２５から窒素等の不活性ガスが導入されず、筐体１０３内が大気状態になることがある。そのため、光センサ１０８の蛍光体１１９が残留する水分や酸素等により劣化する問題がある。また、蛍光体１１９は、箱体１１７と一体となるように設けられていることから、蛍光体１１９を交換するためには、劣化していない光検知素子１２２をも交換しなければならない問題もあった。
【００１２】
また、図２２に示した紫外線照射装置１００においては、光センサ１０８の箱体１１７の内部には大気が存在するため、エキシマランプ１０７からの真空紫外線を箱体１１７の開口部１２４から内部に取り込むと、箱体１１７内部の大気中の酸素に真空紫外線が吸収されてオゾンが発生する。このオゾンによって、箱体１１７内部に設けた蛍光体１１９が曝されて劣化する問題があり、エキシマランプ１０７のランプ寿命よりも蛍光体１１９の寿命の方が短いといった問題があった。
【００１３】
さらに、図２２に示した紫外線照射装置１００においては、筐体１０３の下方開口面から大気が流入するが、被照射物Ｗの搬送によって、その大気の流入が一定ではなく、エキシマランプ１０７と光センサ１０８との間に介在する大気の濃度が、被照射物Ｗの搬送により随時変動し、エキシマランプ１０７から光センサ１０８に放射される真空紫外線の大気中における酸素への吸収量も随時変動する。そのため、筐体１０３の下方開口された紫外線照射装置１００においては、エキシマランプ１０７と被照射物Ｗとの間は近接されているので、エキシマランプ１０７から被照射物Ｗへの真空紫外線の強度は変動していないにも拘わらず、エキシマランプ１０７から光センサ１０８に入射される真空紫外線が酸素への吸収量により変動してしまい、エキシマランプ１０７から被照射物Ｗに入射される真空紫外線の強度と、光センサ１０８に入射される真空紫外線の強度が対応しない問題があった。
【００１４】
本発明の目的は、上記の問題点に鑑みて、光センサの蛍光体の水分やオゾンによる劣化を防止すると共に、光センサに入射される大気による紫外線の変動を防止することを可能にした紫外線用放電ランプおよびその紫外線用放電ランプを備えたランプユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
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、発光ガスが封入された放電空間を有する誘電体からなる放電容器と、該放電容器と前記放電空間を介して対向させた電極と、からなる紫外線用放電ランプにおいて、該紫外線用放電ランプの周辺のガス雰囲気の変動により放電容器からの紫外線の量が変動しない当該紫外線用放電ランプの任意の領域に、前記受光した紫外線を可視光に変換する蛍光ガラスを設けたことを特徴とする紫外線用放電ランプである。
第２の手段は、第１の手段において、前記電極に網目を形成または前記電極に無電極部を形成し、前記蛍光ガラスは、前記網目または前記無電極部に対向することを特徴とする紫外線用放電ランプである。
第３の手段は、第１の手段において、前記放電容器の外方を覆うと共に当該放電容器から出射した紫外線を透過する流路管を備え、前記蛍光ガラスは、前記流路管の表面に設けられていることを特徴とする紫外線用放電ランプである。
第４の手段は、第１の手段において、前記放電容器は、管状に形成され、前記蛍光ガラスは、前記放電容器の長手方向における端壁部に設けられていることを特徴とする紫外線用放電ランプである。
第５の手段は、第１の手段において、前記蛍光ガラスは、前記放電容器の内面に設けられていることを特徴とする紫外線用放電ランプである。
第６の手段は、第１の手段において、前記蛍光ガラスは、前記放電容器の壁面の一部を構成するように設けられていることを特徴とする紫外線用放電ランプである。
第７の手段は、第１の手段ないし第５の手段のいずれか１つの手段において、前記蛍光ガラスの紫外線用放電ランプに対向する面の形状が、前記紫外線用放電ランプの外面形状と合うように形成されていることを特徴とする紫外線用放電ランプである。
第８の手段は、紫外線用放電ランプと可視光を受光する光センサを筐体内に設けたランプユニットにおいて、前記紫外線用放電ランプが、前記第１の手段ないし第７の手段のいずれか１つの手段に記載の紫外線用放電ランプであって、前記蛍光ガラスが、出射した可視光が前記光センサで受光されるように設置されていることを特徴とするランプユニットである。
第９の手段は、第８の手段において、前記蛍光ガラスの前記光センサに対向する光出射面が、凸状に形成されていることを特徴とするランプユニットである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の発明によれば、蛍光ガラスは、紫外線用放電ランプの周辺のガス雰囲気の変動の影響を受けないで、紫外線を可視光に変換することができる。
請求項２に記載の発明によれば、放電容器と放電空間を介して対向させた網状電極に蛍光ガラスを設けても、蛍光ガラスは、放電空間から十分な真空紫外線を受光でき、好適に可視光に変換することができる。
請求項３に記載の発明によれば、流路管の内部には真空紫外線をほとんど吸収しない不活性ガスが流通させるので、流路管に設けた蛍光ガラスは、放電空間から十分な真空紫外線を受光でき、好適に可視光に変換することができる。
請求項４に記載の発明によれば、放電容器が管状に形成されていても、放電空間で発生したエキシマ発光による真空紫外線は、端壁部以外における内面の単位面積の光強度と比べて、端壁部における内面の単位面積の光強度の方が大きいので、端壁部に設けた蛍光ガラスは、放電空間から十分な真空紫外線を受光でき、好適に可視光に変換することができる。
請求項５に記載の発明によれば、放電容器の内面に蛍光ガラスを設けても、蛍光ガラスは放電空間から十分な真空紫外線を受光でき、好適に可視光に変換することができる。
請求項６に記載の発明によれば、放電容器の壁面の一部を蛍光ガラスとなるように構成しても、蛍光ガラスは放電空間から十分な真空紫外線を受光でき、好適に可視光に変換することができる。
請求項７に記載の発明によれば、放電容器から照射される紫外線が蛍光ガラスに好適に入射させることができ、紫外線を蛍光ガラスにより好適に可視光に変換することができる。
請求項８に記載の発明によれば、光照射窓を設けない場合、ランプユニットの下方面の開口部から内部に大気が流入しても、蛍光ガラスにより、真空紫外線を速やかに可視光に変換しているので、真空紫外線の大気への吸収を防止することができる。さらに、ランプユニットの下方開口面には被照射物が搬送されることにより、ランプユニット内部に大気が流入され、酸素濃度が変動しても、酸素濃度の変動の影響を受けることなく、蛍光ガラスにより変換された可視光を光センサにより好適に検知することができる。また、光照射窓を設けまたは設けない場合、エキシマランプを点灯していない状態においては、ランプユニット内に窒素等の不活性ガスが導入されず、大気状態になっても、蛍光ガラス内の蛍光体は残留する水分や酸素等により劣化されることがない。さらに、蛍光ガラスは、光センサと別体に設けられているので、蛍光ガラスを交換するために、劣化していない光センサ内の光検知素子をも交換しなければならない問題もなくなる。
請求項９に記載の発明によれば、蛍光ガラスにより変換された可視光に指向性を持たせることができ、光センサにおいて蛍光ガラスからの可視光を好適に検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の第１の実施形態を図１ないし図３を用いて説明する。
図１は、本実施形態の発明に係るランプユニット２を具備し、エキシマランプ５の長手方向に対して直交する切断面から見た紫外線照射装置１の構成を示す断面図である。
同図に示すように、紫外線照射装置１は、箱状に構成された筐体４内に紫外線用放電ランプとしてのエキシマランプ５と光センサ６とを備えるランプユニット２（図上方）と、ランプユニット２を載置すると共に被照射物Ｗを搬送する搬送機構３（図下方）とから構成されている。
【００１８】
より詳細には、ランプユニット２は、エキシマランプ５と、エキシマランプ５に設けられた蛍光ガラス５６から放射される可視光Ａ１を受光する光センサ６と、エキシマランプ５と光センサ６とを収納すると共に支持する筐体４とから構成されている。また、搬送機構３は、ランプユニット２の筐体４を載置すると共に、内部に並列配置された複数のローラ３１と各ローラ３１を回転駆動させる駆動体３２とを備えている。搬送機構３の搬入口３３から搬入された被照射物Ｗは、ローラ３１上に載置され、ローラ３１が回転駆動されることにより、エキシマランプ５の直下に搬入される。エキシマランプ５から放射された真空紫外線Ａ２は、光照射窓４２を介して、被照射物Ｗに照射される。被照射物Ｗは、光照射窓４２に近接されるので、真空紫外線が酸素に全て吸収されることなく、被照射物Ｗを十分に照射することができる。真空紫外線が照射された被照射物Ｗは搬出口３４から搬出される。
【００１９】
図２（ａ）は、図１に示したエキシマランプ５の拡大斜視図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ切断面から見たエキシマランプ５の断面図、図２（ｃ）は、図１に示した光センサの拡大断面図である。
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、エキシマランプ５は、管状の、例えば、直方体状の、例えば、石英ガラス体からなる放電容器５１を有し、放電容器５１は真空紫外線を放射する石英ガラスから構成され、その長手方向に対して垂直方向の断面が長方形である。放電容器５１の内部には、例えば、キセノンガスが封入される。放電容器５１の上下両面には、放電容器５１の長手方向に亘って高周波電源に接続された一対の外部電極５２，５３が設けられている。外部電極５２，５３は、例えば、銅と低融点ガラスとを混合した導電性ペーストを放電容器５１の外面に網状に塗布して焼成することによって形成される。蛍光ガラス５６は、エキシマランプ５の一方の外部電極５２の網目からなる開口部５７に対向する位置に封着材５７によって固定される。ここで、外部電極５２，５３は、放電容器５１上にスクリーン印刷で形成される。そのため、外部電極５２，５３の厚さは極めて薄く、開口部５７の高さも非常に低いものとなり、真空紫外線がエキシマランプ５の周辺のガス雰囲気の変動を受けない任意の領域とすることができる。
なお、図示されていないが、蛍光ガラス５６は、エキシマランプ５の一方の外部電極５２の網目からなる開口部５７に対向する位置に封着材５７によって固定する以外に、放電容器５１上の一方の網状の外部電極５２の一部に外部電極５２が除去された無電極部を形成し、この無電極部に対向する位置に封着材５７によって固定するようにしてもよい。
図２（ｃ）に示すように、光センサ６は、エキシマランプ５に取り付けられた蛍光ガラス５６からの放射された可視光Ａ１を取り込む開口部６１１を有す箱体６１と、開口部６１１から箱体６１の内部に取り込まれた可視光Ａ１を検知する光検知素子６２とから構成されている。
【００２０】
ここで用いられる蛍光ガラスとは、特許庁編「技術動向シリーズ  特許からみたガラス技術」発明協会発行、昭和５３年１１月１日、１４４頁〜１４５頁に記載される蛍光ガラスの中で、真空紫外線を受けて蛍光を発するガラスであり、例えば、シリカ（ＳｉＯ２）を主成分とするガラス中に希土類元素（Ｔｂ、Ｅｕ）等の蛍光物質を１％程度分散させたものである。この蛍光ガラスは、ガラス母体を溶融して、蛍光物質である、例えば、希土類元素を微量添加することによって形成することができる。このように形成された蛍光ガラスは、その希土類元素がガラス母体中で特定のイオン状態を保つようになり、このイオンが真空紫外線をうけて蛍光を発する。この蛍光ガラスは、例えば、１７２ｎｍの領域の真空紫外線が照射されると、主に波長が５４０ｎｍの緑色の蛍光、すなわち、可視光を発する。本発明に用いられる蛍光ガラスは、希土類元素をガラス母体中で特定のイオン状態に保つもの以外にも、希土類元素が固体を維持したままガラス母体中に封入されるものも含み、このときの希土類元素はシリカ（ＳｉＯ２）で覆われる。
【００２１】
蛍光ガラス５６は、蛍光物質をイオンまたは固体として含有することにより、放電容器５１の母材となる、例えば、石英ガラスとは溶融温度が異なる。このため、蛍光ガラス５１を外部電極５２の網目からなる開口部５７に対向するように固定するためには、真空紫外線への耐久性を有する封着材５８が用いられる。
【００２２】
封着材５８の形成方法としては、例えば、サブミクロンに造粒した金粒子を、例えば、ターピネオールを主成分とする溶剤（結着材）と有機溶剤とに混合して作ったペーストを用いる方法がある。このペーストを、外部電極５２の開口部５７に対向するように配置された蛍光ガラス５６と放電容器５１との間に塗布する。このペーストは真空紫外線を透過しないので、図２（ｂ）に示すように、外部電極５２の開口部５７からの真空紫外線を蛍光ガラス５６に照射するため、外部電極５２の開口部５７と蛍光ガラス５６との間にペーストを介しないで対向配置する部分を形成して、ペーストを塗布する。ペースト塗布後、ペーストを乾燥させ、５００℃に加熱することによってペースト中の有機溶剤が酸化されることによって二酸化酸素となって蒸発し、硬化されて封着材５８となる。これにより、封着材５８を介して放電容器５１と蛍光ガラス５６とは固定される。このペーストを構成する金属材料は、金粒子に限定されるものではなく、例えば、銀，白金，銅，鉛，錫，アンチモンからなる金属粒子またはそれらの合金粒子を用いることができる。これらの金属粒子または合金粒子は、真空紫外線への耐久性を有することから、エキシマランプ５のランプ寿命である３０００時間以上であっても、接着機能を失うことがない。
【００２３】
封着材５８は、上記以外にも、例えば、金属アルコキシド溶液を使用する方法もある。金属アルコキシド溶液は、ゾルゲル液ともよばれ、セラミック薄膜の原料でもある。この金属アルコキシド溶液は、例えば、アルミニウムイソプロポキシドに少量の水を加え加水分解し、これをエタノールに溶解することによって得られる。このとき、高濃度で安定に溶解させるため脂肪酸を添加することもある。得られた金属アルコキシド溶液は、金属含有率が３〜５％であり、これを外部電極５２の開口部５７に対向するように配置された蛍光ガラス５６と放電容器５１との間に塗布し、仮乾燥させてゲル化する。金属アルコキシド溶液が、真空紫外線を透過しない場合は、図２（ｂ）に示すように、外部電極５２の開口部５７からの真空紫外線を蛍光ガラス５６に照射するため、外部電極５２の開口部５７と蛍光ガラス５６との間に金属アルコキシド溶液を介しないで対向配置する部分を形成して、金属アルコキシドを塗布して仮乾燥される。仮乾燥されてゲル化した金属アルコキシド溶液は、粘着性を有するので蛍光ガラス５６は放電容器５１に仮固定される。その後、５００℃で数十分加熱することによってゲル化した金属アルコキシド溶液中の有機成分が酸化されることによって二酸化酸素となって蒸発し、硬化された金属酸化物からなる封着材５８が形成される。これにより、封着材５８を介して放電容器５１と蛍光ガラス５６とは固定される。ここで得られた金属酸化物からなる封着材５８は、真空紫外線への耐久性を有することから、エキシマランプ５のランプ寿命である３０００時間以上であっても、接着機能を失うことがない。
【００２４】
ここで封着材５８を形成するための金属アルコキシド溶液としては、アルミニウム，チタン，シリカ，イットリウム等からなるアルコキシド溶液を用いることができる。なお、ゲル化した金属アルコキシド溶液中の有機成分を酸化させる方法として、加熱による酸化反応を採用したが、加熱をせずに常温で紫外線を照射することによって酸化反応させる方法でもかまわない。この紫外線による酸化反応の場合、ゲル化した金属アルコキシド溶液中の有機成分における水素や炭素結合を分解するために、その結合エネルギー以上の紫外線（具体的には３００ｎｍ以下の波長の紫外線）を照射すればよい。
【００２５】
図３は、図１に示した紫外線照射装置１において、エキシマランプ５の長手方向に沿った切断面から見たランプユニット２の断面図である。
同図に示すように、筐体４は、エキシマランプ５側の下面に光照射窓４２が設けられて閉口されると共に、エキシマランプ５の四面（エキシマランプ５の一対の外部電極５２，５３が設けられていない四面）の外方を取り囲むように設けられる。さらに、筐体４には、筐体４に蓋をするように隔壁４１が設けられ、隔壁４１には、エキシマランプ５の両端を支持するランプ保持体４３が設けられると共に、蛍光ガラス５６から放射された可視光Ａ１を通過させる貫通孔４１１が設けられ、貫通孔４１１の上面には、可視光Ａ１を受光するための光センサ６が設置されている。
【００２６】
次に、このランプユニット２の動作を図３を用いて説明する。
ランプ点灯時、外部電極５２，５３間に印加された高周波・高電圧により、放電容器５１と放電空間５４を介して電極５２，５３間で放電が開始される。放電空間５４で発生したエキシマ発光により放電容器５１から真空紫外線が照射される。外部電極５２の開口部５７と対向するように設けられた蛍光ガラス５６には、真空紫外線Ａ２が好適に照射され、蛍光ガラス５６は、イオン化または固体化した蛍光物質により、真空紫外線Ａ２を可視光Ａ１に変換する。可視光Ａ１は、蛍光ガラス５６に対向する光センサ６の光検知素子６２に照射され、光検知素子６２は可視光Ａ１を検知する。このようにして、放電容器５１の放電空間５４から放射された真空紫外線Ａ２は、蛍光ガラス５６により、速やかに可視光Ａ１に変換される。可視光Ａ１は、筐体４の内部に充填された不活性ガスへの吸収がなく、また光センサ６の箱体６１の内部の大気への吸収もない。すなわち、光検知素子６２は、高照度の可視光Ａ１を照射されることから、照度不足による非検知となる問題もない。さらに、真空紫外線を可視光Ａ１に変換する蛍光物質が、蛍光ガラス５６中に存在することからオゾンに曝されることがない。その上、蛍光ガラス５６の寿命はエキシマランプ５のランプ寿命よりも長いので、エキシマランプ５のランプ寿命期間に、光検知素子６２が可視光Ａ１を検知できなくなる問題もない。さらに、放電容器５１の外面に蛍光ガラス５６を設けたことにより、エキシマランプ５の交換と共に、蛍光ガラス５６も交換することができる。またその上、光検知素子６２と蛍光ガラス５６は別体であることから、エキシマランプ５を交換しても、光検知素子６２を交換せずに連続的に使用することができる。また、蛍光ガラス５６における放電容器５１に対向する面が、放電容器５１の平坦な外周面と係合するように平坦面で形成されているので、放電容器５１から照射される真空紫外線が蛍光ガラス５６に好適に入射させることができる。
【００２７】
次に、本発明の第２の実施形態を図４および図５を用いて説明する。
図４は、本実施形態の発明に係るランプユニット２を具備し、エキシマランプ５の長手方向に対して直交する切断面から見た紫外線照射装置１の構成を示す断面図である。
同図に示すように、紫外線照射装置１は、箱状に構成された筐体４内にエキシマランプ５と光センサ６とを備えるランプユニット２（図上方）と、ランプユニット２を載置すると共に被照射物Ｗを搬送する搬送機構３（図下方）とから構成されている。より詳細には、ランプユニット２は、エキシマランプ５と、エキシマランプ５に設けられた蛍光ガラス５６から放射される可視光Ａ１を受光する光センサ６と、エキシマランプ５と光センサ６とを収納すると共に支持する筐体４とからから構成される。第１の実施形態に係る図１に示した紫外線照射装置１とは異なり、ランプユニット２の筐体４の下面に光照射窓が設けられておらず、筐体４の下方面が開口されている点で相違する。なお、搬送機構３は、図１に示した同符号の構成に対応するので、説明を省略する。また、エキシマランプ５および光センサ６の構成も、図２（ａ）〜図２（ｃ）に示した同符号の構成に対応するので、説明を省略する。
【００２８】
図５は、図４に示した紫外線照射装置１において、エキシマランプ５の長手方向に沿った切断面から見たランプユニット２の断面図である。
同図に示すように、筐体４は、エキシマランプ５側の下方面が開口され、エキシマランプ５の四面（エキシマランプ５の一対の外部電極５２，５３が設けられていない四面）の外方を取り囲むように設けられる。さらに、筐体４には、筐体４に蓋をするように隔壁４１が設けられ、隔壁４１には、エキシマランプ５の両端を支持するランプ保持体４３が設けられると共に、蛍光ガラス５６から放射された可視光Ａ１を通過させる貫通孔４１１が設けられ、貫通孔４１１の上面には可視光Ａ１を受光するための光センサ６が設置されている。
【００２９】
次に、このランプユニット２の動作を図５を用いて説明する。
ランプ点灯時、外部電極５２，５３間に印加された高周波・高電圧により、放電容器５１と放電空間５４を介して電極５２，５３間で放電が開始される。放電空間５４で発生したエキシマ発光により放電空間５４からの真空紫外線が放射される。外部電極５２の開口部５７と対向するように設けられた蛍光ガラス５６には、真空紫外線が好適に照射され、蛍光ガラス５６のイオン化または固体化した蛍光物質により、可視光Ａ１に変換される。可視光Ａ１は、蛍光ガラス５６に対向された光センサ６の光検知素子６２に照射され、光検知素子６２は可視光を検知する。このようにして、放電容器５１の放電空間５４から放射された真空紫外線は、蛍光ガラス５６により、速やかに可視光Ａ１に変換される。可視光Ａ１は、筐体４の内部に導入された不活性ガスによる吸収はなく、光センサ６の箱体６１内部の大気への吸収もない。すなわち、光検知素子６２は、高照度の可視光Ａ１を照射されることから、照度不足による非検知となる問題もない。さらに、真空紫外線を可視光Ａ１に変換する蛍光物質が、蛍光ガラス５６中に存在することからオゾンに曝されることがない。また、筐体４の下面が開口されているので、被照射物Ｗが搬送されると、この搬送によって筐体４内部に大気の対流がおきる。そのため、蛍光ガラス５６と光センサ６との間には、大気の変動や、エキシマランプ５から放射された真空紫外線により発生したオゾンが対流により流入する可能性がある。しかし、本実施形態の発明においては、放電容器５４に接するように設けた蛍光ガラス５６により、速やかに可視光Ａ１に変換され、可視光Ａ１は大気やオゾンに吸収されないので、光検知素子６２には、高照度の可視光を照射することができ、照度不足による非検知となる問題が発生しない。
【００３０】
次に、本発明の第３の実施形態を図６ないし図８を用いて説明する。
図６は、本実施形態の発明に係るランプユニット２を具備し、エキシマランプ５の長手方向に対して直交する切断面から見た紫外線照射装置１の構成を示す断面図である。
同図に示すように、紫外線照射装置１は、箱状に構成された筐体４内にエキシマランプ７と光センサ６とを備えるランプユニット２（図上方）と、ランプユニット２を載置すると共に被照射物Ｗを搬送する搬送機構３（図下方）とから構成されている。より詳細には、ランプユニット２は、エキシマランプ７と、エキシマランプ７に設けられた蛍光ガラス７６から放射される可視光Ａ１を受光する光センサ６と、エキシマランプ７と光センサ６とを収納すると共に支持する筐体４とからから構成される。第２の実施形態に係る図４に示した紫外線照射装置１と比較すると、エキシマランプ７が直管状の３重管から構成されている点で相違する。なお、搬送機構３は、図１に示した同符号の構成に対応しており、また、光センサ６の構成も、図２（ｃ）に示した同符号の構成に対応しているので、説明を省略する。
【００３１】
図７（ａ）は、図６に示したエキシマランプ７の長手方向に沿った拡大断面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＢ−Ｂ切断面から見たエキシマランプ７の断面図である。
これらの図に示すように、このエキシマランプ７は、例えば、石英ガラスからなる直管状２重管で構成されている。外管７１１内には、放電ガスとして、例えば、キセノシガスが充填され、外管７１１の管軸方向の両端は気密に封止する封止部が形成されている。内電極７３は、コイル状の、例えば、タングステンからなる内電極７３の長手方向の両端に、棒状の、例えば、タングステンからなる内部リード７７１，７７２を、コイル状の内電極７３と棒状の内部リード７７１，７７２の長手方向への中心軸が一致するように配置し、溶接等により接合させて形成されている。内管７１２内には、内電極７３が管軸方向に延在するように配置され、内管７１２は、管状の誘電体材料から構成され、管軸方向の両端が外管７１１に接しないように離隔されると共に、内電極７３の外周を包囲するように配置される。外管７１１の封止部の両端には突出する、例えば、タングステンからなる外部リード７９１，７９２が配置され、外管７１１の封止部は管軸方向の両端のパイプ体を溶融状態にして圧潰するピンチシール法により形成され、外管７１１の封止部内には内部リード７７１，７７２と外部リード７９１，７９２とを電気的に接続する、例えば、モリブデンからなる箔７８１，７８２が埋設される。また、外管７１１の封止部はパイプ体を溶融状態にして内部を減圧することにより形成するシュリンクシール法により形成しても良い。外管７１１の径方向の外周面には、網状の、例えば、銅・ニッケル合金からなる外電極７２が密着して配置されていると共に、外電極７２は外管７１１の管軸方向において内管７１２の管軸方向の両端より短くなるように配置されている。外管７１１の外方には、例えば、石英ガラスからなる円筒状の流路管７４が外管７１１と同軸上に設けられ、その両端に、例えば、セラミックからなるベース７４１，７４２が設けられている。ベース７４１，７４２には外電極７２が大気に曝されることによる悪影響を防止するために、例えば、窒素ガスのような不活性ガスを流路管７４に導入するためのガス導入管８が設けられている。ベース７４１，７４２には、外管７１１と流路管７４とを同軸上に保持する保持部が設けられる。流路管７４の外周面には封着材７６１によって固定された蛍光ガラス７６が設けられる。
【００３２】
図８は、図６に示した紫外線照射装置１において、エキシマランプ７の長手方向に沿った切断面から見たランプユニット２の断面図である。
同図に示すように、筐体４は、下方面が開口され、エキシマランプ７の四面を取り囲むように設けられる。さらに、筐体４には、筐体４に蓋をするように隔壁４１が設けられ、隔壁４１には、エキシマランプ５の両端を支持するランプ保持体４３が設けられると共に、蛍光ガラス７６から放射された可視光Ａ１を通過させる貫通孔４１１が設けられ、貫通孔４１１の上面には可視光Ａ１を受光するための光センサ６が設置されている。
【００３３】
次に、このランプユニット２の動作を図８を用いて説明する。
ランプ点灯時、外電極７２と内電極７３間に高周波・高電圧を印加することにより、外管７１１と内管７１２間の放電空間７５を介して電極７２，７３間で放電が開始される。放電空間７５で発生したエキシマ発光により外管７１１から真空紫外線が照射される。流路管７４上に設けられた蛍光ガラス７６には、真空紫外線が好適に照射され、蛍光ガラス７６により可視光Ａ１に変換される。可視光Ａ１は、蛍光ガラス７６に対向して設けられた光センサ６の光検知素子６２に照射され、光検知素子６２は可視光を検知する。このようにして、放電空間７５から放射された真空紫外線は、蛍光ガラス７６により、速やかに可視光Ａ１に変換される。可視光Ａ１は、筐体４の内部に導入された不活性ガスによる吸収はなく、光センサ６の箱体６１内部の大気への吸収もない。すなわち、光検知素子６２は、高照度の可視光Ａ１を照射されることから、照度不足による非検知となる問題もない。さらに、真空紫外線を可視光Ａ１に変換する蛍光物質が、蛍光ガラス７６中に存在することからオゾンに曝されることがない。また、筐体４の下方面が開口されているので、被照射物Ｗが搬送されると、この搬送によって筐体４内部に大気の対流がおきる。そのため、蛍光ガラス７６と光センサ６との間には、大気の変動や、エキシマランプ７から放射された真空紫外線により発生したオゾンが対流により流入する可能性がある。しかし、本実施形態の発明においても、流路管７４上に設けた蛍光ガラス７６により、速やかに可視光に変換され、可視光は大気やオゾンに吸収されないので、光検知素子６２には、高照度の可視光を照射することができ、照度不足による非検知となる問題が発生しない。
【００３４】
なお、第１および第２の実施形態のランプユニット２においては、放電容器５１が直管状１重管のエキシマランプ５を使用する場合について説明し、第３の実施形態のランプユニット２においては、直管状３重管のエキシマランプ７を用いる場合について説明したが、使用するエキシマランプとしては、これの形状を有するエキシマランプに限定されるものではなく、例えば、直管状の２重管からなるエキシマランプを用いてもよい。以下に、直管状の２重管からなるエキシマランプの構成について簡単に説明する。
図９（ａ）は、直管状のエキシマランプ９の管軸方向に沿った断面図、図９（ｂ）は、エキシマランプ９の管軸方向に対して直交する切断面から見た断面図、図９（ｃ）は、図９（ａ）、（ｂ）に示された蛍光ガラス９６の拡大斜視図である。
同図において、エキシマランプ９の放電容器９１は、円筒状の外側管９１２の内方に、円筒状の内側管９１１を配置し、互いの管軸が一致するように設け、その長手方向の両端にリング状の端壁部９５を設けて封止される。放電容器９１は、誘電性を有すると共に真空紫外線を透過する、例えば、石英ガラスからなる。放電容器９１の封止された放電空間９４には、例えば、キセノン（Ｘｅ）ガスのような希ガスが発光ガスとして封入される。放電容器９１の外側管９１２の外周面には、その外周面に密着するように網状の、例えば、銅・ニッケル合金からなる外電極９２が設けられる。放電容器９１の内側管９１１の内周面には、その内周面に密着するように円筒状の、例えば、銅・ニッケル合金からなる内電極９３が設けられる。外電極９２と内電極９３とは、このように設けられることにより、誘電体からなる放電容器９１の外側管９１２と内側管９１１と放電空間９４とを介して対向される。この直管状の２重管からなるエキシマランプ９の放電容器９１上に蛍光ガラス９６が設けられ、蛍光ガラス９６には、真空紫外線が好適に照射され、可視光Ａ１を放射する。可視光Ａ１は、蛍光ガラス９６に対向して設けられた光センサ６に向けて放射される。なお、図９（ｂ）、（ｃ）に示すように、蛍光ガラス９６のエキシマランプ９に対向する面の形状が、エキシマランプ９の外面形状と合うように形成されているので、放電容器９１から照射される紫外線が蛍光ガラス９６に好適に入射させることができ、真空紫外線を蛍光ガラス９６により好適に可視光に変換することができる。
【００３５】
次に、本発明の第４の実施形態を図１０および図１１を用いて説明する。
図１０は、本実施形態の発明に係り、エキシマランプ５の長手方向に沿う切断面から見たランプユニット２の構成を示す断面図、図１１（ａ）は、図１０に示したエキシマランプ５の斜視図、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＤ−Ｄ切断面から見たエキシマランプ５一部拡大図である。
これらの図に示すように、このランプユニット２は、箱状に構成された筐体４内にエキシマランプ５と、エキシマランプ５に設けられた蛍光ガラス５６から放射される可視光Ａ１を受光する光センサ６と、エキシマランプ５と光センサ６とを収納すると共に支持する筐体４とからから構成され、筐体４の下方面が開口されている。なお、エキシマランプ５の構成は、図２（ａ）、（ｂ）に示した同符号の構成に対応し、光センサ６の構成は、図２（ｃ）に示した同符号の構成に対応するので、説明を省略する。
【００３６】
本実施形態に係るランプユニット２と、第２の実施形態に係る図５に示したランプユニット２とを比較すると、本実施形態のランプユニット２は、直方体状の放電容器５１の長手方向における端部にある端壁部５５に蛍光ガラス５６を設けられている点、および筐体４の側面側に光センサ６が設けられている点で、第２の実施形態のランプユニット２と相違する。つまり、本実施形態のランプユニット２は、放電容器５１の端壁部５５に蛍光ガラス５６を設けると共に、蛍光ガラス５６に対向するように、筐体４と蛍光ガラス５６との間に隔壁４１を設け、隔壁４１において蛍光ガラス５６に対向する部分に貫通孔４１１が設けられ、貫通孔４１１の側面に光センサ６が設置されている。
【００３７】
放電容器５１の内部におけるエキシマ発光は、四方八方に向かって照射される。端壁部５５から見ると、放電容器５１の長手方向における放電空間５４は長いため、端壁部５５に向かって照射されるエキシマ発光の単位面積当たりの光強度は、外部電極５２，５３が設けられた放電容器５１の面に向かって放射されるエキシマ発光の単位面積当たりの光強度よりも大きい。このため、端壁部５５に設けた蛍光ガラス５６に、強い光強度を有する真空紫外線を照射することができ、十分に真空紫外線を照射された蛍光ガラス５６からは好適に可視光Ａ１を放射することができる。
【００３８】
次に、本発明の第５の実施形態を図１２を用いて説明する。
図１２は、本実施形態の発明に係り、第１ないし第４の実施形態に係るエキシマランプに代えて適用可能なエキシマランプ５の長手方向に直交する切断面から見たエキシマランプ５の構成を示す断面図である。
同図に示すように、蛍光ガラス５６がエキシマランプ５の放電容器５１に封着材５８１によって固定されている。封着材５８１については、第１の実施形態に係る発明において、封着材５８の形成方法について述べたが、それらの封着材５８は、真空紫外線の光透過性を有していないので、放電容器５１と蛍光ガラス５６との間に封着材５８が介在しない部分を設けなければならなかった。これに対して、封着材５８１は、光透過性を有していることから、放電容器５１と蛍光ガラス５６との間全体に設けることができる。この封着材５８１は、第１の実施形態において述べた方法において、金属アルコキシド溶液にシリカを含有させたものである。この封着材５８１によれば、真空紫外線として、例えば１７２ｎｍの波長に対して光透過性を有することから、放電容器５１から放射される真空紫外線が封着材５８１を透過して蛍光ガラス５６を照射することができる。
【００３９】
第２の実施形態の図５に示すような光照射窓を設けない筐体４のように、筐体４の内部に大気が流入するランプユニット２においては、外部電極５２の厚みによっては、外部電極５２の開口部５７に大気が流入するおそれがある。それに対して、図１２に示すように、外部電極５２の開口部５７にシリカを含む封着材５８１を設け、放電容器５１と蛍光ガラス５６を固定することにより、外部電極５２の開口部５７に大気が流入することを防止できる。そのため、大気が流入することによる真空紫外線の強度への影響を回避することができる。
【００４０】
次に、本発明の第６の実施形態を図１３を用いて説明する。
図１３は、本実施形態の発明に係り、第１ないし第４の実施形態に係るエキシマランプに適用可能なエキシマランプ５の長手方向に直交する切断面から見たエキシマランプ５の構成を示す断面図である。
同図に示すように、エキシマランプ５に設けられる蛍光ガラス５６１の可視光が放射される面を凸状、例えば、半球状に形成する。蛍光ガラス５６１をこのように構成することにより、蛍光ガラス５６１から出射される可視光に指向性を持たせることができるので、光センサ６は好適に可視光を検知することができる。
【００４１】
次に、本発明の第７の実施形態を図１４を用いて説明する。
図１４は、本実施形態の発明に係り、第１ないし第４の実施形態に係るエキシマランプに適用可能なエキシマランプ５の長手方向に直交する切断面から見たエキシマランプ５の構成を示す断面図である。
同図に示すように、エキシマランプ５に設けられる蛍光ガラス５６を放電容器５１の内面に封着材５８によって固定して設けることもできる。
【００４２】
次に、本発明の第８の実施形態を図１５を用いて説明する。
図１５は、本実施形態の発明に係り、第１ないし第４の実施形態に係るエキシマランプに適用可能なエキシマランプ５の長手方向に直交する切断面から見たエキシマランプ５の構成を示す断面図である。
同図に示すように、蛍光ガラス５６２を放電容器５１の一部に設けた開口部に嵌合するように、封着材５８により固定して設けることもできる。
【００４３】
上記の第１ないし第８の実施形態において説明したように、本発明の紫外線を可視光に変換する蛍光ガラスは、紫外線用放電ランプの周辺のガス雰囲気の変動により放電容器からの紫外線の量が変動しない当該紫外線用放電ランプの任意の領域に設けられる。具体的には、紫外線は放電容器の外面や流路管の外面から放射されると、周辺のガス雰囲気の変動を受けてその光量が変動するおそれがあるが、本発明では、紫外線の光量がガス雰囲気の変動を受けない領域、すなわち放電容器の外面を含む領域や流路管の外面を含む領域に、蛍光ガラスを設けたことにより、周辺のガス雰囲気が変動しても、その光量を低下させずに、放電空間からの紫外線を蛍光ガラスに照射することができる。
【００４４】
次に、本発明に係るランプユニットの効果を確認するための実験について説明する。実験１はランプユニットの寿命テストであり、実験２は真空紫外線の酸素吸収による光センサで検知される光強度の変動を見る実験である。
【００４５】
実験１
実験１に用いたランプユニットは、第２の実施形態に係る図５に示したランプユニットＡと、図１６に示す比較例としてのランプユニットＢと、従来技術に係る図２２に示したランプユニットＣである。各ランプユニットＡ、Ｂ、Ｃを構成するエキシマランプの放電容器および外部電極は、図２０に示す仕様のものを用いた。放電容器は、直方体状の石英ガラスからなり、その長手方向の長さ（発光長）が８００ｍｍ、その幅（放電容器の横方向の長さ）が４０ｍｍ、その高さ（放電容器の縦方向の長さ）が１５ｍｍ、放電容器の厚みは２．５ｍｍである。放電容器の放電空間には、４００ｔｏｒｒのキセノンガスが封入される。本発明に係る図５に示すランプユニットＡの放電容器の外面には、１０ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍの蛍光ガラスが金ペーストを用いて固定される。また、比較例に係る図１６に示すランプユニットＢの放電容器の外面には蛍光体粉末を塗布し、１０００℃で焼成して固定した。各ランプユニットＡ、Ｂ、Ｃにおける放電容器の外面から光センサまでの距離は７０ｍｍである。
【００４６】
各ランプユニットＡ、Ｂ、Ｃは、３００Ｗの点灯電力が給電され、各ランプユニットの放電容器の外面から照射される１７２ｎｍの真空紫外線の光強度は、点灯初期において６０ｍＷ／ｃｍ２であり、そのときの放電容器の最大温度は２００℃である。このような点灯条件で１分点灯し、１分消灯のサイクルで点滅動作させ、この点滅動作を１時間行なった後、３０分休止させる方法で３０００時間ランプ点灯を行なった。このランプ点灯時間において、各ランプユニットＡ、Ｂ、Ｃの放電容器の外面から照射された真空紫外線の光強度（ｍＷ／ｃｍ２）を測定すると共に、真空紫外線を測定したときにおいて、各ランプユニットの筐体に設けた光センサが検知した可視光の光強度（ｍＡ）を測定した。
【００４７】
図１７は、実験１の結果を示すグラフである。同図において、横軸はランプ点灯時間、縦軸は放電容器の外面における真空紫外線の光強度（ｍＷ／ｃｍ２）に対する、光センサが検知した可視光の光強度（ｍＡ）の相対光強度（％）である。各ランプユニットＡ〜Ｃの測定結果は、各曲線Ａ〜Ｃに対応する。
【００４８】
同図に示すように、本発明に係るランプユニットＡ（図５参照）の場合、ランプ点灯初期には、放電容器５１の外面における真空紫外線の光強度が６０ｍＷ／ｃｍ２であったのに対し、光センサ６から出力された可視光の光強度は６ｍＡであった。このときの相対光強度値は、０．１ｍＡ／ｍＷ／ｃｍ２となる。また、ランプ点灯を３０００時間行なったとき、放電容器５１の外面における真空紫外線の光強度が５０ｍＷ／ｃｍ２であったのに対し、光センサ６から出力された信号が５ｍＡであった。このときも、相対光強度値は、０．１ｍＡ／ｍＷ／ｃｍ２となる。なお、放電容器５１の外面からの真空紫外線の光強度が低下したのは、放電容器５１を構成する石英ガラスの劣化によるものであると考えられる。このように、ランプ点灯時間が経過しても、本発明に係るランプユニットＡでは、放電容器５１から照射される真空紫外線の光強度に対して、光センサ６が検知している可視光の光強度が一致していることが分かる。すなわち、蛍光ガラス５６による真空紫外線を可視光へ変換する効率は、３０００時間経過しても低下することがない。したがって、本発明に係るランプユニットＡのようにエキシマランプ５の放電容器に蛍光ガラス５６を設けることにより、放電容器５１からの真空紫外線の光強度を検知することができる。さらに筐体４の下方面が開口されていて内部に大気が流入しても、放電容器５１に設けた蛍光ガラス５６により、真空紫外線を速やかに可視光に変換していることにより、真空紫外線の大気への吸収が防止されていることが分かる。
【００４９】
それに対して、比較例に係るランプユニットＢ（図１６参照）の場合、ランプ点灯初期には、放電容器５１の外面における真空紫外線の光強度が６０ｍＷ／ｃｍ２であったのに対し、光センサ６から出力された可視光の光強度は６ｍＡであった。このとき、相対光強度値は、０．１ｍＡ／ｍＷ／ｃｍ２となる。ランプ点灯を３０００時間行なったとき、放電容器５１の外面における真空紫外線の光強度が５０ｍＷ／ｃｍ２であったのに対し、光センサ６から出力された信号が２．５ｍＡであった。このとき、相対光強度値は、０．０５０ｍＡ／ｍＷ／ｃｍ２となる。比較例のランプユニットＢは、ランプ点灯初期において、放電容器５１から照射される真空紫外線が大気に吸収される前に蛍光体５９を照射していることから、光センサ６からの出力値はランプユニットＡと同様の結果となっている。しかしながら、筐体４の内部に大気が流入することから、放電容器５１の外面に設けられた蛍光体５９はオゾンに曝されることになり、劣化される。これにより、ランプ点灯経過に伴い、蛍光体５９による真空紫外線の可視光への変換効率が低下する。このように、比較例のランプユニットＢでは、放電容器５１から照射される真空紫外線の光強度に対して、光センサが検知している可視光の光強度が、ランプ点灯時間経過に伴い一致しなくなっている。これは、蛍光体５９の劣化が、従来技術に係るランプユニットＣよりも大きいことに起因すると考えられ、単に蛍光体５９を放電容器５１の外面に設けただけでは、本発明のような優れた効果を得られるものではないことを示している。
【００５０】
また、従来技術に係るランプユニットＣ（図２２参照）の場合、ランプ点灯初期には、放電容器の外面における真空紫外線の光強度が６０ｍＷ／ｃｍ２であったのに対し、光センサ１０８から出力された信号が５ｍＡであった。このとき、相対光強度値は、相対光強度値は、０．０８３ｍＡ／ｍＷ／ｃｍ２となる。ランプ点灯を３０００時間行なったとき、放電容器１０７の外面における真空紫外線の光強度が５０ｍＷ／ｃｍ２であったのに対し、光センサ１０８から出力された光強度が３．３ｍＡであった。このとき、相対光強度値は、０．０６６ｍＡ／ｍＷ／ｃｍ２となる。なお、放電容器１１５の外面からの真空紫外線の光強度が低下したのは、放電容器１１５を構成する石英ガラスの劣化によるものであると考えられる。従来技術に係るランプユニットＣは、ランプ点灯初期において、放電容器１１５から照射される真空紫外線が筐体１０３の内部の大気に吸収され、光センサ１０８の開口部における１７２ｎｍの真空紫外線の光強度は１０ｍＷ／ｃｍ２であったにもかかわらず、光センサ１０８から出力される信号が５ｍＡと大きい。これは、光センサ１０３の箱体の内部に、蛍光体が光検知素子に近接配置されることにより、蛍光体により変換された可視光が四方に拡散される前に光検知素子に検知されるためと考えられる。これに対し、３０００時間経過すると、光センサ１０８の内部に配置された蛍光体は、箱体の内部で発生したオゾンにより劣化され、蛍光体による真空紫外線の可視光への変換効率が低下する。このように、従来技術に係るランプユニットＣでは、放電容器１１５から照射される真空紫外線の光強度に対して、光センサ１０８が検知している可視光の光強度が、ランプ点灯時間経過に伴い一致しなくなっている。特に、２０００時間を境に蛍光体の劣化が著しくなり、３０００時間経過後には、相対光強度は８０％までに低下している。
【００５１】
以上のように、比較例のランプユニットＢおよび従来技術のランプユニットＣは、ランプ点灯時間の経過に伴い蛍光体が劣化し、光センサが検知する光強度が、放電容器から照射されている真空紫外線の光強度に対して一致しないことが明確である。このようなランプユニットの場合、エキシマランプが照度低下していないにも関わらず、光センサが検知している光強度が著しく低下していることから、ランプ寿命前のエキシマランプを交換してしまう問題がある。また、光センサが検知した光強度を基にエキシマランプに入力される電力を変動させるフイードバック機能を有するランプユニットにおいては、エキシマランプが照度が低下していないにも関わらず、光センサが検知している光強度が著しく低下していることから、入力電力を上昇させてエキシマランプの照度を上げるように働いてしまう。この場合、被照射物Ｗへ過剰に真空紫外線が照射されて、被照射物Ｗが破損する問題があり、同時に過剰に電力が入力されたエキシマランプは急激に劣化してランプ寿命を短くしてしまう問題がある。特に、従来技術のランプユニットＣにおいては、真空紫外線を可視光に変換する蛍光体が光センサに設けられていることから、ランプ点灯時間経過に伴う蛍光体の劣化という問題を解決するためには、光センサを交換することになり、劣化していない光検知素子までも交換する問題がある。
【００５２】
これに対し、本発明に係るランプユニットＡでは、ランプ点灯時間が経過しても、放電容器５１から照射される真空紫外線の光強度に対して、光センサ６が検知している可視光の光強度が一致していることから、ランプ寿命前にエキシマランプ５を交換してしまうことを防止できる。また、光センサ６が検知した光強度を基にエキシマランプ５に入力される電力を変動させるフイードバック機能を本発明に係るランプユニットＡに設けたとき、エキシマランプ５から照射される真空紫外線が過剰になることを防止できると共に、エキシマランプ５への入力電力を適切に行なうことができることから、入力電力によるランプ寿命の低下を防止できる。さらに、本発明に係るランプユニットＡにおいては、蛍光ガラス５６をエキシマランプ５に設けていることから、エキシマランプ５のランプ寿命に伴うランプ交換のときには、蛍光ガラス５６も新規のものに交換され、蛍光ガラス５６による劣化は問題とならない。その上、光センサ６に設けた光検知素子は、エキシマランプ５が交換されても、継続して使用することができる。特に、筐体４の内部に大気が流入する本発明に係るランプユニットＡにおいては、放電容器５１の外面に設けた電極の開口部に対向するように蛍光ガラス５６を設けたことにより、放電容器５１から照射される真空紫外線を蛍光ガラス５６により可視光に変換することができ、可視光が大気に吸収されることなく光センサを好適に照射することができる。
【００５３】
実験２
実験２に用いたランプユニットは、図１で示した光照射窓を設けた本発明に係るランプユニットＤと、図４で示した光照射窓を設けない本発明に係るランプユニットＥと、図１９に示した光照射窓を設けた従来技術のランプユニットＦと、図２２で示した光照射窓を設けない従来技術のランプユニットＧである。各ランプユニットＤ〜Ｇのエキシマランプを構成する放電容器および電極は、実験１で用いたものと同一のものを用いた。各ランプユニットの筐体は、その幅が２００ｍｍで、その長さが１０００ｍｍで、その高さが５０ｍｍである。各ランプユニットＤ〜Ｇの実験時における筐体の内部雰囲気は、光照射窓を設けた本発明に係るランプユニットＤと光照射窓を設けた従来技術に係るランプユニットＦとは、窒素ガスが流入されて窒素雰囲気で置換される。光照射窓を設けない本発明に係るランプユニットＥと光照射窓を設けない従来技術に係るランプユニットＧとは、ガス導入管から窒素ガスが毎分３００リットル導入される。各ランプユニットＤ〜Ｇにおける放電容器の外面から光センサまでの距離は７０ｍｍである。各ランプユニットＤ〜Ｇは、エキシマランプへの入力電力を変動させることにより、エキシマランプの放電容器の外面における１７２ｎｍの真空紫外線の光強度（ｍＷ／ｃｍ２）に対する光センサに検知される光強度（ｍＡ）を測定した。
【００５４】
図１８は、実験２の結果を示すグラフである。横軸は放電容器の外面における１７２ｎｍの真空紫外線の光強度（ｍＷ／ｃｍ２）の測定値であり、縦軸が光検知で検知した可視光の光強度（ｍＡ）の測定値である。各ランプユニットＤ〜Ｇの測定結果は、各曲線Ｄ〜Ｇに対応する。
【００５５】
本発明に係るランプユニットＤ（図１参照）およびＥ（図４参照）は略同様の測定結果が得られた。これは、光照射窓を設けなくても、放電容器５１の外面に蛍光ガラス５６を設けたことにより、速やかに可視光に変換できるためである。これに対して、光照射窓を設けた従来技術に係るランプユニットＦ（図１９参照）は、本発明に係るランプユニットＤおよびＥに比べて、光センサ１０８で検知される光強度が低下している。これは、筐体１０３内部が窒素で置換されていることにより、筐体１０３内部での真空紫外線の吸収はないが、光センサ１０８の内部は大気雰囲気であることから、光センサ１０８の内部での真空紫外線による吸収があることに起因すると考えられる。また、光センサ１０８の内部での真空紫外線が酸素に吸収されることによりオゾンが発生し、蛍光体の劣化があることに起因するためと考えられる。光照射窓を設けない従来技術に係るランプユニットＧ（図２２参照）は、光照射窓１０９を設けた従来技術に係るランプユニットＦに比べて、光センサ１０８で検知される光強度が著しく低下している。これは、筐体１０３の下方面が開口していることから、大気が流入し、大気中の酸素に放電容器１１５からの真空紫外線が吸収されることに起因するものと考えられる。また、光センサの内部は大気雰囲気であることから、光センサ１０８の内部での真空紫外線による吸収があることに起因することも考えられる。また、光センサ１０８の内部での真空紫外線が酸素に吸収されることによりオゾンが発生し、蛍光体の劣化があることに起因するものと考えられる。
【００５６】
以上のことから、本発明に係るランプユニットＤおよびＥは、放電容器５１の外面に設けた開口部に対向するように蛍光ガラス５６を設けたことにより、放電容器５１からの真空紫外線を蛍光ガラス５６により可視光に変換することができ、変換された可視光は大気中の酸素への吸収がないので、光センサ６の内部の光検知素子に好適に検知される。特に、光照射窓を設けないランプユニットＥにおいて、筐体の内部に大気が流入しているが、放電容器５１の外面に設けた開口部に対向するように蛍光ガラス５６を設けたことにより、筐体４の内部で可視光は吸収されることなく、光センサ６の内部の光検知素子に好適に検知される。この効果については従来技術のランプユニットＧと比較して明らかである。光照射窓を設けないランプユニットＥにおいては、筐体４の下方開口面には被照射物Ｗが搬送されることにより、筐体４の内部に大気が流入され、筐体４内部における酸素濃度が変動する。光照射窓を設けない本発明に係るランプユニットＥでは、筐体４内部での酸素濃度の変動を受けることなく、蛍光ガラス５６により変換された可視光が光センサ６に好適に検知される。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】第１の実施形態の発明に係るランプユニット２を具備し、エキシマランプ５の長手方向に対して直交する切断面から見た紫外線照射装置１の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示したエキシマランプ５の拡大斜視図並びに断面図、および光センサの拡大断面図である。
【図３】図１に示した紫外線照射装置１において、エキシマランプ５の長手方向に沿った切断面から見たランプユニット２の断面図である。
【図４】第２の実施形態の発明に係るランプユニット２を具備し、エキシマランプ５の長手方向に対して直交する切断面から見た紫外線照射装置１の構成を示す断面図である。
【図５】図４に示した紫外線照射装置１において、エキシマランプ５の長手方向に沿った切断面から見たランプユニット２の断面図である。
【図６】第３の実施形態の発明に係るランプユニット２を具備し、エキシマランプ５の長手方向に対して直交する切断面から見た紫外線照射装置１の構成を示す断面図である。
【図７】図６に示したエキシマランプ７の長手方向に沿った拡大断面図および長手方向に対して直交する切断面から見た拡大断面図である。
【図８】図６に示した紫外線照射装置１において、エキシマランプ７の長手方向に沿った切断面から見たランプユニット２の断面図である。
【図９】直管状のエキシマランプ９の管軸方向に沿った断面図並びにエキシマランプ９の管軸方向に対して直交する切断面から見た断面図、および蛍光ガラスの拡大斜視図である。
【図１０】第４の実施形態の発明に係り、エキシマランプ５の長手方向に沿う切断面から見たランプユニット２の構成を示す断面図である。
【図１１】図１０に示したエキシマランプ５の斜視図および一部拡大断面図である。
【図１２】第５の実施形態の発明に係り、第１ないし第４の実施形態に係るエキシマランプに代えて適用可能なエキシマランプ５の長手方向に直交する切断面から見たエキシマランプ５の構成を示す断面図である。
【図１３】第６の実施形態の発明に係り、第１ないし第４の実施形態に係るエキシマランプに適用可能なエキシマランプ５の長手方向に直交する切断面から見たエキシマランプ５の構成を示す断面図である。
【図１４】第７の実施形態の発明に係り、第１ないし第４の実施形態に係るエキシマランプに適用可能なエキシマランプ５の長手方向に直交する切断面から見たエキシマランプ５の構成を示す断面図である。
【図１５】第８の実施形態の発明に係り、第１ないし第４の実施形態に係るエキシマランプに適用可能なエキシマランプ５の長手方向に直交する切断面から見たエキシマランプ５の構成を示す断面図である。
【図１６】比較例としてのランプユニットＢの断面図である。
【図１７】実験１の結果を示すグラフである。
【図１８】実験２の結果を示すグラフである。
【図１９】従来技術に係る、エキシマランプの長手方向に対して直交する切断面から見た紫外線照射装置の構成を示す断面図である。
【図２０】図１９に示したランプユニットに具備されたエキシマランプの構成を示す斜視図および断面図である。
【図２１】図１９に示したランプユニットに具備された光センサの構成を示す断面図である。
【図２２】エキシマランプの長手方向に対して直交する切断面から見た、光照射窓が設けられていない紫外線照射装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  紫外線照射装置
２  ランプユニット
３  搬送機構
３１  ローラ
３２  駆動体
３３  搬入口
３４  搬出口
４  筐体
４１  隔壁
４１１  貫通孔
４２  光照射窓
４３  ランプ保持体
５  エキシマランプ
５１  放電容器
５２，５３  外部電極
５４  放電空間
５５  端壁部
５６  蛍光ガラス
５６１  蛍光ガラス
５６２  蛍光ガラス
５７  開口部
５８  封着材
５８１  封着材
５９  蛍光体
６  光センサ
６１  箱体
６１１  開口部
６２  光検知素子
７  エキシマランプ
７１  放電容器
７１１  外管
７１２  内管
７２  外電極
７３  内電極
７４  流路管
７４１，７４２  ベース
７５  放電空間
７６  蛍光ガラス
７６１  封着材
７７１，７７２  内部リード
７８１，７８２  箔
７９１，７９２  外部リード
８  ガス導入管
９  エキシマランプ
９１  放電容器
９１１  内側管
９１２  外側管
９２  外電極
９３  内電極
９４  放電空間
９５  端壁部
９６  蛍光ガラス
９７  封着材
Ｗ  被照射物
Ａ１  可視光
Ａ２  真空紫外線
【図１】
2009252546.tif 000003
【図２】
2009252546.tif 000004
【図３】
2009252546.tif 000005
【図４】
2009252546.tif 000006
【図５】
2009252546.tif 000007
【図６】
2009252546.tif 000008
【図７】
2009252546.tif 000009
【図８】
2009252546.tif 000010
【図９】
2009252546.tif 000011
【図１０】
2009252546.tif 000012
【図１１】
2009252546.tif 000013
【図１２】
2009252546.tif 000014
【図１３】
2009252546.tif 000015
【図１４】
2009252546.tif 000016
【図１５】
2009252546.tif 000017
【図１６】
2009252546.tif 000018
【図１７】
2009252546.tif 000019
【図１８】
2009252546.tif 000020
【図１９】
2009252546.tif 000021
【図２０】
2009252546.tif 000022
【図２１】
2009252546.tif 000023
【図２２】
2009252546.tif 000024