CN101136307A - 准分子灯 - Google Patents

Abstract

提供一种准分子灯的结构，即使液晶面板基板、半导体晶片、磁盘基板、以及光盘基板等逐渐大型化，也适于应对照射紫外光而进行清洁、刻蚀等的基板处理，并且可以实现灯的长寿命化。上述准分子灯在由电介质构成的放电容器中封入准分子生成气体，具有一对电极，两个电介质部件介于该一对电极之间，在该一对电极上施加高电压，进行放电，其特征在于：在一个电介质部件上具有向另一电介质部件延伸的支撑部件，在该支撑部件或该另一电介质部件的、该支撑部件与该另一电介质部件接触的部位上具有缓冲材料。

Description

准分子灯

技术领域

本发明涉及一种准分子灯，用于在液晶面板基板、半导体晶片、磁盘基板、以及光盘基板等在玻璃、半导体、树脂、陶瓷、金属等以及它们的复合基板表面上照射紫外光，行清洁、刻蚀等的基板处理。

背景技术

利用由准分子灯照射的准分子光，主要对液晶基板、半导体表面进行清洁。现有的灯结构一般为具有双重管型的放电容器的结构，具有由电介质构成的外管及由电介质构成的内管。图8(a)表示双重管型结构的准分子灯的剖视图。在外管61的外表面侧和内管62的内表面侧分别具有外部电极71、内部电极72，准分子生成气体被封入放电容器内，从放电容器的外侧施加高电压，从而在放电空间产生受激放电。外部电极71例如为由金属网等导电性材料构成的网状的电极，内部电极72例如由铝板构成。外管61和内管62这两个电介质部件介于一对电极之间。

液晶基板等工件逐渐大型化，该处理装置从小型的批量处理方式逐渐变成扫描方式、即，使工件穿过棒状准分子灯下方的方式。随着基板的大型化，准分子灯及准分子灯装置也逐渐长尺寸化，最近提出了全长超过2000mm的要求。

在上述准分子灯逐渐长尺寸化的情况下，封入准分子生成气体、并维持电极间的空隙的电介质容器因白重而变形(弯曲)，电极间的距离不均匀，从而产生照度分布特性恶化的问题。为解决该问题，公知的有在放电容器内部设有支撑部件的准分子灯。

图8(b)是在内部设有多个圆板的凸缘状的支撑部件80的准分子灯的一例。这些支撑部件80由与放电容器60相同的成分构成。一般准分子灯的放电容器60由作为透过紫外线的电介质材料的二氧化硅玻璃构成。利用与放电容器60相同的成分构成支撑部件80的理由如下：容易通过使构成内管62的二氧化硅玻璃变形、或将支撑部件80熔融接合在内管62上来进行制作。

通过该支撑部件，即使准分子灯长尺寸化，内管62也不会垂下来，可以得到稳定的放电，使照度分布均匀。

专利文献1：日本专利特开2005-100934号公报

专利文献2：日本专利特开2006-12554号公报

然而，随着准分子灯的长尺寸化，内管62的弯曲变大，为此如图8(b)所示，设有一处以上的支撑部件80，但是由于灯制造工序的情况，在支撑部件80与放电容器60之间产生间隙。例如若以制造工序进行说明，则在内管62上形成支撑部件80，在外管61中插入内管62，将端部熔敷，从而制造放电容器60，但此时若支撑部件80的最大径不小于外管6l的内径，则支撑部件80与外管61的内表面抵接，无法使外管61和内管62组合。因此在外管61与支撑部件80之间存在适当的间隙，但由于在运输准分子灯时内管62产生振动，因此由支撑部件80与外管61的相互接触而产生摩擦，在外管61的内表面上产生伤痕。

另一方面，准分子灯随着点亮而在放电容器内表面上积聚紫外线扭曲(紫外線歪)。应力集中在由于该紫外线扭曲的积聚及灯的点亮引起的热膨胀而在准分子灯的外管61的内表面上生成的的受损部位上，若不久后超过破坏强度，则存在灯破裂的问题。

发明内容

因此本发明要解决的课题在于提供一种准分子灯的结构，即使液晶面板基板、半导体晶片、磁盘基板、以及光盘基板等大型化，也可以适当地应对照射紫外光而进行清洁、刻蚀等的基板处理，并且可以实现灯的长寿命化。

为了解决上述课题，技术方案1所述的准分子灯在由电介质构成的放电容器中封入准分子生成气体，具有一对电极，两个电介质部件介于该一对电极之间，在该一对电极上施加高电压，进行放电，其特征在于：在一个电介质部件上具有向另一电介质部件延伸的由电介质构成的支撑部件，在该支撑部件或该另一电介质部件的、该支撑部件与该另一电介质部件接触的部位上具有缓冲材料。

此外，根据技术方案1所述的技术方案2的准分子灯的其特征在于：具有：在上述放电容器的端部气密地封固的内部电极；和设置在该放电容器的外表面上的外部电极，该内部电极至少在与该外部电极之间进行放电的部位的周围被由电介质构成的内管覆盖，并且具有从该内管向该放电容器延伸的、由电介质构成的支撑部件。

根据技术方案1或2所述的技术方案3的准分子灯的特征在于：上述缓冲材料为氮化硼或以氮化硼为主要成分。

根据技术方案3所述的技术方案4的准分子灯的其特征在于：上述氮化硼的至少一部分由六方晶系晶体构成。

发明效果

根据本发明的技术方案1所述的发明，在由电介质构成的放电容器中封入准分子生成气体，具有一对电极，两个电介质部件介于该一对电极之间，在该一对电极上施加高电压，进行放电，其中，在一个电介质部件上具有向另一电介质部件延伸的由电介质构成的支撑部件，在该支撑部件或该另一电介质部件的、该支撑部件与该另一电介质部件接触的部位上具有缓冲材料，因此构成准分子灯的电介质部件之间不会相互接触，因此不会在电介质部件上产生伤痕，一直到寿命末期为止灯不会破损。

此外，根据技术方案1所述的本发明的技术方案2的发明，具有：在放电容器的端部气密地封固的内部电极；和设置在该放电容器的外表面上的外部电极，该内部电极至少在与该外部电极之间进行放电的部位的周围被由电介质构成的内管覆盖，并且具有从该内管向该放电容器延伸的、由电介质构成的支撑部件，此时由电介质构成的支撑部件与放电容器不会相互接触，因此不会在放电容器内表面上产生伤痕，一直到寿命末期为止灯不会破损。

根据技术方案3的发明，可以实现一种准分子灯，缓冲材料为氮化硼或以氮化硼为主要成分，因此即使缓冲材料与电介质部件发生接触，也不会在电介质部件上产生伤痕，一直到寿命末期为止灯不会破损。

而且，根据技术方案4所述的发明，氮化硼的至少一部分由六方晶系晶体构成，从而成为特别是润滑性、耐磨损性优异的缓冲材料。

附图说明

图1是表示本发明涉及的准分子灯的实施方式的一例的结构图。

图2是本发明的准分子灯的支撑部件附近的放大图，图2(a)是包括支撑部件的区域的放电容器的部分剖视图，图2(b)表示图2(a)的A-A′剖视图。

图3是表示本发明和现有产品的点亮时间和破坏强度的推移的图。

图4是本发明的准分子灯的支撑部件附近的放大图，图4(a)是包括支撑部件的区域的放电容器的部分剖视图，图4(b)表示图4(a)的B-B′剖视图。

图5是本发明的准分子灯的支撑部件附近的放大图，图5(a)是包括支撑部件的区域的放电容器的部分剖视图，图5(b)表示图5(a)的C-C′剖视图。

图6是作为本发明的准分子灯在放电容器上利用二氧化硅玻璃制的方形管构成准分子灯的例子，图6(a)是包括支撑部件的区域的方形的放电容器的部分剖视图，图6(b)表示图6(a)的D-D’剖视图。

图7是表示在图6的实施方式中将支撑部件放入放电容器中进行组合的顺序的图。

图8表示现有的准分子灯的剖视图。

具体实施方式

首先，利用附图对在准分子灯的支撑部件上将氮化硼或以氮化硼为主要成分的膜用作缓冲材料的实施方式进行说明。图1是表示本发明涉及的准分子灯的实施方式的一例的结构图。

该准分子灯10具有：在放电容器1的端部气密地封固的内部电极5；和设置在放电容器1的外表面上的外部电极6，在放电容器1内封入准分子生成气体7。内部电极5在与外部电极6之间进行放电的部位周围被由电介质构成的内管2覆盖。放电容器1和内管2这两个电介质部件介于一对电极内部电极5与外部电极6之间。

放电容器1由全长2000mm、外径18.5mm、壁厚1mm的电介质的合成二氧化硅玻璃构成，从其结构上又称为外管。内管2由全长1900mm、外径4mm、壁厚0.8mm的电介质的合成二氧化硅玻璃构成，并被支撑部件3支撑。在支撑部件3的外周面上形成有缓冲材料4。在内管2的内部设有钨制的线圈状内部电极5，在端部由钼制的金属箔体5A、5B保持，并且保持气密的同时与外部进行电导通。在放电容器1的外周面上设有金属制的网状电极6。在放电容器1的内部封入有约60kPa作为准分子生成气体的氙气。PS为电源，向内部电极5、外部电极6施加高压。

接下来，对具有氮化硼或以氮化硼为主要成分的膜的支撑部件3进行详细说明。图2是本发明的准分子灯的支撑部件3附近的放大图。图2(a)是包括支撑部件3的区域的放电容器1的部分剖视图，图2(b)表示图2(a)的A-A暗0视图。内管2被外径为16mm、壁厚为1mm的圆盘状支撑部件3支撑，以减少在放电容器1内的变形。支撑部件3由与放电容器1相同的合成二氧化硅玻璃构成，熔敷在内管2的表面上，机械地牢固接合。支撑部件3在多处进行设置，以减少内管2的变形，并使在电、光学上大致设置于中心轴上的状态保持不变。在支撑部件3的外周面上形成有1～10/μm厚度的缓冲材料4、即氮化硼或以氮化硼为主要成分的膜。

接下来，对设置作为缓冲材料4的氮化硼或以氮化硼为主要成分的膜的顺序进行说明。周知氮化硼具有金刚石结构的立方晶系结构和石墨结构的六方晶系结构。都是硬的耐热性高的材料，但具有石墨结构的六方晶系的氮化硼的润滑性、耐磨损性优异。

在本发明中，使至少含有六方晶系晶体的氮化硼的粉末悬浮在水或适当的溶剂中。将该悬浮液涂敷在支撑部件3的外周面附近、即与作为放电容器1的外管接触的支撑部件的部位上，并使溶剂干燥。接着，将涂敷部位加热到500℃，固定成膜状。

在上述说明中，氮化硼的粉末使用了纯的六方晶系晶体，但氮化硼晶体有时根据其制造条件含有立方晶系晶体。此时，只要是在能得到氮化硼的润滑性、耐磨损性的范围内，混有立方晶系晶体也没有问题。进而，若在氮化硼中添加氮化硅或氮化铝，可以在保持氮化硼的润滑性、耐磨损性、耐热性的特性的同时，可以增加成型体的机械强度。

此外，在氮化硼的悬浮液中，若添加钙、镁、锆等碱土类金属的氧化物，则与二氧化硅玻璃的粘接性提高，膜难以剥离。

接下来，对图1的结构的本发明的准分子灯、和虽然有支撑部件但没有缓冲材料的现有的准分子灯的破坏强度的比较数据进行说明。

对生成在二氧化硅玻璃制管的内表面上的伤痕进行测量，与灯的破裂特性直接联系起来是很困难的。虽然在玻璃的表面上有无数个细小伤痕，但很难判断其中的哪一个是破裂的起点。因此利用表面粗糙度计对二氧化硅玻璃表面的伤痕进行如下详细调查。首先，对二氧化硅玻璃制的原管表面的伤痕的深度进行调查。二氧化硅玻璃制的原管是指，用于灯的放电容器的二氧化硅玻璃制的原材料管。在二氧化硅玻璃制的原管上存在多个深度为0.01μm左右的伤痕。

接下来，制造现有的准分子灯，进行运输振动试验，通过放电容器与支撑部件的直接接触、摩擦产生伤痕。产生了伤痕的该放电容器称为放电容器内表面损伤管。在放电容器内表面损伤管上产生的伤痕的深度约在1μm以上，宽度约在100μm以上，在二氧化硅玻璃制的原管上原有的伤痕的深度约为0.01μm左右，由此判断出存在很大的差异。另外，在本调查中进行的运输振动试验指如下试验。

将很长的准分子灯容纳在包装箱内，将其搭载在大型振动试验装置上，在以下条件下进行振动。

频率范围：10～150Hz

振动加速度：7.4m/s²

摆动：20分钟对数扫描方式

方向：三个方向

振动时间：1小时

另外，振动试验是对实际运输状态的模拟，也可以进行实际运输。在本调查中，对实际进行运输的试样(陆地运输约600km)和在振动试验装置上进行的试样进行比较的结果是，实际进行运输的试样和进行振动试验的试样在伤痕的产生及防止效果方面得到了相同的结果。

接下来，将二氧化硅玻璃原管和放电容器内表面损伤管搭载在压缩试验机上，对其机械强度进行调查。首先，将二氧化硅玻璃制管切断为全长300mm，两端用V型座进行支撑，中央部用V型压缩元件施加载荷。此时很大的拉伸应力施加在与V型压缩元件抵接处的内表面上。在放电容器内表面损伤管的情况下，将V型压缩元件定位成使其设置在内表面受损处的外表面侧，对各二氧化硅玻璃破坏的载荷进行测量。

从其结果可知，二氧化硅玻璃原管在约25～35kgf的载荷下破坏，放电容器内表面损伤管在约10kgf的载荷下破坏。进一步，对在本发明涉及的实施方式中说明的将氮化硼的膜用作缓冲材料的准分子灯实施与现有的准分子灯相同的运输振动试验，此时未产生伤痕。进一步利用与上述相同的方法对破坏载荷进行比较调查的结果是，可知约为25～35kgf，维持了与二氧化硅玻璃原管基本相同的机械强度。从以上可知，本发明涉及的缓冲材料对防止伤痕产生具有突出的效果。

接下来，利用图3对本发明具有缓冲材料的准分子灯和现有的没有缓冲材料的准分子灯的点亮时间和破坏强度进行说明。图3的横轴为准分子灯的点亮时间，纵轴为上述说明的破坏强度。曲线A画出本发明涉及的准分子灯的每个点亮时间对应的破坏强度测量结果(o标记)，并描绘近似曲线。曲线B画出现有的准分子灯的每个点亮时间对应的破坏强度测量结果(Δ标记)，并描绘近似曲线。随着准分子灯的点亮动作，构成放电容器的二氧化硅玻璃由于短波长的放射光而在内表面上积聚扭曲。在用压缩试验机检测时，该扭曲具有助长内表面的拉伸应力的作用，因此点亮时间累积时，二氧化硅玻璃的破坏强度下降。

在现有的准分子灯的情况下，从初始破坏强度开始逐渐下降，曲线B的延长线在越过约2000小时附近，与0kgf交叉。这意味着灯被微弱的力破坏。本发明涉及的准分子灯，对于随着准分子灯的点亮而产生的内表面扭曲的量，与现有的准分子灯相比没有变化。因此曲线A的斜率接近曲线B的斜率。然而，即使超过3000小时，也显示出高于现有的准分子灯的破坏强度。从以上的分析结果可知，本发明涉及的准分子灯可以实现难以破裂的长寿命。

接下来，利用附图对支撑部件的一部分为由氮化硼构成的环的实施方式进行说明。图4是本发明的准分子灯的支撑部件附近的放大图。图4(a)是包括支撑部件31的区域的放电容器1的部分剖视图，图4(b)表示图4(a)的B-B2′剖视图。放电容器1、内管2与图2的实施方式相同。支撑内管的支撑部件31的外周面由实施了阶梯加工处理的两个部件构成。首先，将支撑部件3la与内管熔接后，作为缓冲材料41的氮化硼环配合外周面安装。接下来将支撑部件31b重叠熔接在内管上。这种结构可以方便地将缓冲材料41设置在支撑部件31与放电容器1相互接触的部位上。此外，确认了氮化硼环的作用效果与图2的实施方式相同。

接下来，利用附图对在外管的内表面上形成氮化硼膜的实施方式进行说明。图5是本发明的准分子灯的支撑部件附近的放大图。图5(a)是包括支撑部件3的区域的放电容器1的部分剖视图，图5(b)表示图5(a)的C-C′剖视图。在放电容器1的内表面的与支撑部件3相互接触的位置预先涂敷氮化硼的膜42。此时确认了氮化硼膜的作用效果与图2的实施方式相同。

接下来，利用附图对在方形灯的支撑部件上形成氮化硼膜用作缓冲材料的实施方式进行说明。

图6是作为本发明的准分子灯在放电容器上利用二氧化硅玻璃制的方形管构成准分子灯的例子。图6(a)是包括支撑部件23的区域的方形的放电容器21的部分剖视图，图6(b)表示图6(a)的D-D′剖视图。在放电容器21的内部设有支撑部件23，在支撑部件23和放电容器21的接触部上涂敷有作为缓冲材料24的氮化硼膜。在放电容器2l的内部封入有准分子生成气体7，在放电容器21的外表面上形成有外部电极25和外部电极26，该电极之间连接有高频电源PS。外部电极25、26示例出加工成网状的电极粘贴在放电容器21上的例子，但例如也可以是一个外部电极为镍金属膜、另一外部电极为ITO膜，或者是采用形成为网孔状的金属蒸镀膜或冲压金属(punching metal)、膨胀金属(expanded metal)等。放电容器21的两个电介质壁介于外部电极25、26之间。

剖面形状为方形的二氧化硅玻璃管具有耐压低于圆筒管的特性。该灯在封入于内部的准分子生成气体随着点亮动作而进行膨胀、压缩时(图6(b)的虚线)，特别是在长边方向上产生扭曲。在制造灯时，在排出放电容器内的气体时由于施加有大气压，因此根据剖面形状在进行排气工作时也会受到破坏。因此，虽然通过形成如24所示的支撑部件，抑制长边方向的变形，从而可以抑制灯的破裂，但是此时支撑部件24和放电容器21的内表面上也产生相互接触，在放电容器21的内表面上产生伤痕。产生了伤痕的放电容器21在点亮灯的同时在内表面上积聚扭曲，在达到破坏载荷时灯产生裂纹的作用与上述例子相同。

在图6的实施方式中，对放入方形灯的支撑部件23的顺序进行说明。图7是方形管21和支撑部件23的透视图。支撑部件23为直径为5mm的合成二氧化硅玻璃制的圆柱体，在下部形成有氮化硼的膜24(图中的(1))。利用镊子等将其放置于方形管的预定位置上，从外部利用火焰燃烧器50使放电容器21的外周部熔融，与支撑部件23的二氧化硅玻璃面接合、熔敷(图中的(2))。

如上所述，本发明的准分子灯通过上述氮化硼膜避免了二氧化硅玻璃之间的相互接触，因此不会在放电容器的内表面上产生伤痕。可以实现一种直到寿命末期为止灯不会破损的准分子灯。

这样，根据本发明，具有支撑部件，从而放电容器与支撑部件摩擦的准分子灯无论其形态如何，可以切实地改善寿命特性。

以上对本发明的实施方式涉及的准分子灯进行了详细说明，但本发明并不限于在这里记载的实施方式，适用于在由电介质构成的放电容器中封入有准分子生成气体、具有一对电极、两个电介质部件介于一对电极之间的准分子灯，并且可以适当变更放电容器形状或电极设置等。

Claims (4)

1.一种准分子灯，在由电介质构成的放电容器中封入准分子生成气体，具有一对电极，两个电介质部件介于该一对电极之间，在该一对电极上施加高电压，进行放电，其特征在于：

在一个电介质部件上具有向另一电介质部件延伸的由电介质构成的支撑部件，

在该支撑部件或该另一电介质部件的、该支撑部件与该另一电介质部件接触的部位上具有缓冲材料。

2.根据权利要求1所述的准分子灯，其特征在于：

具有在上述放电容器的端部气密地封固的内部电极；和设置在该放电容器的外表面上的外部电极，该内部电极至少在与该外部电极之间进行放电的部位的周围被由电介质构成的内管覆盖，并且具有从该内管向该放电容器延伸的、由电介质构成的支撑部件。

3.根据权利要求1或2所述的准分子灯，其特征在于：

上述缓冲材料为氮化硼或以氮化硼为主要成分。

4.根据权利要求3所述的准分子灯，其特征在于：

上述氮化硼的至少一部分由六方晶系晶体构成。

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