CN1797697A - 介质阻挡放电灯以及紫外线照射装置 - Google Patents

Abstract

提供防止从被照射物飞散的不纯物附着在介质阻挡放电灯的表面上的介质阻挡放电灯以及使用了它的紫外线照射装置。介质阻挡放电灯EXL，具备由紫外线透过性的材料制成的、呈细长的管状的气密容器1，被封入气密容器内的受激准分子生成气体，以在气密容器内在其管轴方向的大致全长上产生介质阻挡放电的方式配设的较长的内部电极2，配设在气密容器的外面，以通过与内部电极的协作在气密容器内产生介质阻挡放电的方式起作用的外部电极OE，沿着气密容器的管轴方向的横贯前面部地形成气流的气流发生装置AB。

Description

介质阻挡放电灯以及紫外线照射装置

技术领域

本发明涉及介质阻挡放电灯以及使用了它的紫外线照射装置。

背景技术

使氙等稀有气体或稀有气体的卤化物等进行无声放电即介质阻挡放电，从而产生接近固有的单色的放射的准分子放电灯即介质阻挡放电灯，被大量的文献记载，从而一直以来为世人所知。在介质阻挡放电中，流过脉冲状的电流。该脉冲状的电流，由于具有高速的分子流，并且休止期间较多，因此使氙等放出紫外线的物质暂时结合成分子状态(受激准分子状态)，并在其恢复到基态时有效地放出再吸收较少的短波紫外线。再者，使用氙的时候，进行以172nm为中心波长的半辐值较大的分子发光。波长172nm的紫外线，其能量比由低压水银灯得到的波长185nm和254nm的紫外线大，同时比要分解的有机化合物的结合(键)能量大。因此，通过照射波长172nm的紫外线，可以切断上述有机化合物的结合键，将其分解除去。进而，通过在大气中进行波长172nm的紫外线照射，大气中的氧分解从而生成活性氧，被切断结合键的有机化合物和活性氧反应，生成二氧化碳(CO₂)和水(H₂O)等，因此有机化合物的除去变得容易。因而，介质阻挡放电灯，作为紫外线光源是非常有效的。

作为介质阻挡放电灯，已知有使用细长管状的气密容器进行介质阻挡放电的介质阻挡放电灯(参照专利文献1)。专利文献1所记载的介质阻挡放电灯，以如下的方式构成，即形成具备细长气密容器、沿着该气密容器内的轴方向延伸的内部电极以及封入气密容器内的受激准分子生成气体的发光管，将具有冷却功能同时以将气密容器的外面的一部分嵌合的方式形成凹陷的铝制的灯体，作为外部电极触接在气密容器的外面，从而使其沿着气密容器的管轴方向产生一样的介质阻挡放电，同时使从发光管产生的热迅速扩散，从而将发光效率维持在较高的状态。另外，为了使外部电极和气密容器彼此紧密接触，以将两者按压接触的方式构成。

在用上述以往的这种介质阻挡放电灯进行紫外线照射时，随着被照射物的大面积化，进而研发出长条的介质阻挡放电灯，开始使用有效长度超过1m的介质阻挡放电灯。如果使用这样长条的介质阻挡放电灯，便可以实现例如大面积液晶基板的灰化、感光树脂的硬化以及杀菌等多种工业的应用。

专利文献1：特开2003-197152号公报

可是，当用介质阻挡放电灯这样的灯对被照射物照射紫外线进行例如干式清洗时，附着在被照射物上因紫外线照射而飞散的不纯物，以及在空气中产生或在空气中浮游的不纯物等就会附着在介质阻挡放电灯的表面上。其结果，存在从介质阻挡放电灯向外部放射的紫外线量减少，相对于被照射物的紫外线照度随着点灯时间的经过而降低的问题。这样一来，当紫外线照度降低时，便很难得到规定的洗净效果等紫外线照射效果。

发明内容

本发明的目的在于提供防止从被照射物飞散的不纯物附着在介质阻挡放电灯的表面上的介质阻挡放电灯以及使用了它的紫外线照射装置。

本发明的介质阻挡放电灯，其特征在于，具备：由紫外线透过性的材料制成的、呈细长的管状的气密容器；被封入气密容器内的受激准分子生成气体；以在气密容器内在其管轴方向的大致全长上产生介质阻挡放电的方式配设的较长的内部电极；沿着其管轴方向配设在气密容器的外面，以通过与内部电极的协作在气密容器内产生介质阻挡放电的方式发挥作用的外部电极；沿着气密容器的管轴方向的横贯前面部地形成气流的气流发生装置。

在本发明中，由于具备以上的构成，因此即便附着在被照射物上的不纯物或在空气介质中浮游的不纯物等不纯物要附着在介质阻挡放电灯上，也会被沿着气密容器的管轴方向的横贯前面部地形成的气流遮挡，因此便不会附着在介质阻挡放电灯的表面上。其结果，防止了介质阻挡放电灯的表面上的不纯物的附着，因此可以有效地防止由不纯物附着导致的紫外线放射量的减少，并可以在长时间内将相对于被照射物的紫外线照度维持在需要的程度。

根据本发明，可以提供有效地防止不纯物附着在介质阻挡放电灯的表面上，并在长时间内将相对于被照射物的紫外线照度维持在需要的程度的介质阻挡放电灯以及使用了它的紫外线照射装置。

附图说明

图1是用于实施本发明的介质阻挡放电灯的第1形态的一部分剖面正视图。

图2是其发光管的一部分缺口正视图。

图3是展示其发光管的支撑部以及供电部的一部分缺口·剖面正视图。

图4是其侧面剖面图。

图5是将相对于本发明的第1形态的介质阻挡放电灯的点灯时间的紫外线照度的变化和比较例的一起展示的图表。

图6是展示用于实施本发明的介质阻挡放电灯的第2形态的侧面剖面图。

图7是展示作为用于实施本发明的紫外线照射装置一个形态的紫外线洗净装置的正面剖面图。

图8是其仰视图。

图9是沿着该图8的IX-IX’线的剖面图。

标号说明

1         气密容器             2               内部电极

4         供电线               5               保持部

8         找位臂               AB              气流形成装置

EXL       介质阻挡放电灯       HFI             高频点灯电路

LT        发光管       OE            外部电极

具体实施方式

以下，参照附图说明用于实施本发明的形态。

第1形态

图1至图4，展示了用于实施本发明的介质阻挡放电灯的第1形态，图1是介质阻挡放电灯的局部剖面正视图，图2是发光管的局部破断正视图，图3是展示发光管的支撑部以及供电部的局部破断·剖面正视图，图4是侧面剖面图。在本形态中，介质阻挡放电灯EXL，具备气密容器1、受激准分子形成气体、内部电极2、外部电极OE以及气流形成装置AB，被高频点灯电路HFI加载而点灯。再者，气密容器1、受激准分子形成气体以及内部电极2，预先被组装在一起而构成一体化的发光管LT。

<关于发光管LT>在本形态中，发光管LT，除了上述的构成之外，在其两端还具有一对供电部3A、3B以及一对支撑部5、5。

(关于气密容器1)气密容器1，由紫外线透过性的材料制成，在内部形成有细长的放电空间1a。例如，可以设为将细长的管的两端封闭而在内部形成圆柱状的放电空间1a的结构。另外，如后述第2形态那样，也可以设为通过将双重的细长的管的两端封闭而在内部形成圆筒状的细长的放电空间1a’的结构。作为紫外线透过性的材料，一般用合成石英玻璃制作。但是，在本发明中，只要相对于要利用的波长的紫外线具有透过性，用任何材料构成都可以。

另外，气密容器1，为了容许将用于确保所要的紫外线量的多个介质阻挡放电灯EXL以比较狭小的间隔并联地配置来使用，最好是直线性良好的直管，但稍微弯曲一点也没关系。实际上，在形成细长的管时很容易产生稍微的弯曲，例如相对于全长约1200mm，可以形成最大1mm左右或其以下的弯曲。但是，这种程度的弯曲，由于基本是直管，故被容许。

(关于受激准分子生成气体)作为受激准分子生成气体，可以使用氙(Xe)、氪(Kr)、氩(Ar)或氦(He)等稀有气体的一种或多种的混合，或者稀有气体卤化物，例如XeCl、KrCl等。再者，在封入稀有气体卤化物的情况下，也可以封入稀有气体和氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)或碘(I)等卤素，然后在气密容器1的内部生成卤化物。另外，根据情况，除了受激准分子生成气体之外还容许混合不生成受激准分子的气体，例如氖(Ne)等。

(关于内部电极2)内部电极2，夹着气密容器1的壁面而与外部电极OE相对地配设。但是，内部电极2，还可以是以下两种样态中的任意一个，即以露出到气密容器1的放电空间1a内的方式被封入的样态，以及例如在气密容器1的内侧被配设在放电空间1a的外部的样态。在后者的样态的情况下，例如气密容器1是双重管结构，内部电极2，沿着形成在气密容器1的中心轴侧的筒状的壁面被配设。因而，在本发明中，所谓的内部电极2，应该理解为当从外部看气密容器1时，相对地被配设在气密容器1的内侧的电极。

正如从以上的说明能够理解的那样，在本发明中，内部电极2，是以在气密容器1的内部在其管轴方向的大致全长上、即灯的整个有效长度上产生介质阻挡放电的方式配设的电极，最好只要是沿着管轴方向较长的电极，其余是什么样的构成都可以。再者，在图1、图3以及图4中，内部电极2省略了图示。

对图2所示的内部电极2的合适的构成例进行说明。即，该内部电极2是如下的结构，即，将多个独立的筛网状部分2b沿着气密容器1的轴方向分散配置，并形成在周围分别留有空隙地配设的结构的筛网状，同时经由连结部分2a连接而形成一体化的构造，且以被插入气密容器1的内部的状态被配设。通过使用这样的内部电极2，可以相对地增大紫外线产生量。再者，筛网状部分2b，相对于周方向可以是连续的，也可以是分开的。

因而，在本发明中，在内部电极2是筛网状的情况下，其筛网状部分2b，具体地说例如可以是环状、螺旋状或线圈状，或者网眼状等。

其次，对将内部电极2配设在由石英玻璃制成的气密容器1的内部时的支撑结构以及供电结构进行说明。为了将内部电极2密封在气密容器1内，如图2所示，可以采用使用了密封金属箔1b1的密封结构。即，利用焊接等将把内部电极2的连结部分2a的两端拉伸而形成的直线状的端部2c连接在密封金属箔1b1上，然后在将内部电极2插入气密容器1内之后，加热端部的石英玻璃使其成为软化状态，然后从密封金属箔1b1的上面夹紧密封。这样一来，在气密容器1的端部形成封闭部1b，从而将内部电极2支撑在规定的位置上。

(供电部3A、3B)供电部3A、3B，是构成用于相对于内部电极2提供介质阻挡放电所必需的电流的供电端的部分。并且，供电部3A、3B，分别是棒状，内端被焊接在埋设在形成于气密容器1的两端的封闭部1b内的钼箔1b1上，基端从形成在气密容器1的两端的封闭部1b向外部的管轴方向突出。另外，供电部3A、3B，在后述支撑部5的内部，分别被铆接连接在供电线4上。再者，供电线4，从后述的高频点灯电路HFI的输出端延伸出来。

(支撑部5)支撑部5，如图3所示，具备有底圆筒状的罩体5a、紧固环5b以及安装臂5c。罩体5a，包围发光管LT的端部。并且，在底部具有供电线4的插通孔5a1。紧固环5b，被配设在罩体5a的开口端，从而固定气密容器1的端部。另外，罩体5a，可以用金属以及绝缘体中的任意一种形成，另外根据要求还可以设为用绝缘体覆盖内面的金属制。安装臂5c，从罩体5a的侧面向图中上方突出，在罩体5a的上面触接在图1所示的找位臂8上的状态下用安装臂5c将发光管LT安装在图未示的固定部分上。再者，找位臂8，从外部电极OE的管轴方向两端向气密容器1的端部方向延伸，从而规定发光管LT、以及气密容器1的安装位置。另外，安装臂5c，可以用金属以及绝缘体中的任意一种形成，另外根据要求可以作为在中间填充有绝缘物的结构而形成在其与安装位置之间绝缘的结构。这样一来，通过罩体5a是绝缘体制或用绝缘体覆盖的金属制，或者将安装臂5c设为与安装位置之间被绝缘的结构，或者将找位臂8自身或将该找位臂8和支撑部5之间绝缘，能够抑制因为在与供电部3A、3B之间产生电晕放电，而使来自于介质阻挡放电灯的紫外线放射降低的情况。

<关于外部电极OE>外部电极OE，在至少灯的有效长的部分上，在气密容器1的外面沿着其管轴方向以紧密接触、或者保持适度的间隙地延伸的方式配设，同时与内部电极2相对，通过外部电极OE以及内部电极2的协作而发挥作用，使得在气密容器1的放电空间1a内产生至少以气密容器1的一个壁面为介质的介质阻挡放电。

另外，外部电极OE，可以是具备刚性的构成以及具备挠性的构成中的任意一个。在具备刚性的情况下，是由导电性金属制成的热容较大的呈块状的图示那样的外部电极OE。因而，以往，可以根据需要将称为灯体的部件直接作为外部电极来使用。这时，必须采用将以往使用的由铝制的薄板制成的外部电极OE夹持在灯体和气密容器1之间的结构。另外，为了冷却产生介质阻挡放电的区域的气密容器1部分，可以在外部电极OE上配设冷却装置9。这时，冷却装置9可以是任意的构成，但最好将在内部流通制冷剂的冷却水路外设在外部电极OE上，或者一体地形成在内部地进行设置。进而，外部电极OE，可以是连续的面状或筛网状的任意一种状态。再者，所谓的筛网状，说的是网眼状、冲孔状、格子状等。

<气流发生装置AB>气流发生装置AB，是沿着气密容器1的管轴方向的横贯前面部地形成气流的装置。形成的气流，只要是使用了环境气体如大气的气流、以及不考虑环境气体如何而使用了惰性气体的气流等干净的气体，任意的气流都可以。但是，形成的气流，必须是能够阻止不纯物附着在气密容器1的特别是与被照射物相对的部位的表面上的程度的速度以及流量。

另外，气流发生装置AB，可以相对于单一的发光管LT以1对1的关系配置。但是，根据需要，也容许相对于相邻地并列配置的多个发光管LT，将单一的气流发生装置AB作为对各介质阻挡放电灯共用的装置配设。

进而，气流发生装置AB，既可以是结合在介质阻挡放电灯EXL的发光管LT或外部电极OE上的构成，也可以是分离的构成。后者适合于上述的相对于多个发光管LT配设单一的气流发生装置AB的构成的情况。

再进而，气流发生装置AB，可以是具备气体吹出结构、气体吸入结构或者气体吹出以及气体吸入结构的构成中的任意一种。另外，还可以是沿着气密容器1的管轴配设较长的单一的气体吹出或气体吸入结构体的结构，或者沿着气密容器1的管轴配设多个气体吹出或气体吸入结构体的结构等。

图示的气流发生装置AB，是在使气体吹出管10沿着气密容器1的纵向延伸的同时，如图4所示，在气体吹出管10的与气密容器1相对的侧面上以适当的间隔形成多个气体吹出孔11。再者，也可以将气体吹出管和外部电极OE一体地形成。另外，代替气体吹出孔还可以形成细长的气体吹出狭缝。进而，代替使气体吹出管沿着气密容器1的纵向延伸，还可以将多个气体吹出管沿着气密容器1的管轴方向配列。这时，多个气体吹出管以相对于气密容器1的管轴大致正交的方式被配置。

<高频点灯电路HFI>高频点灯电路HFI，在介质阻挡放电灯EXL的内部电极2和外部电极OE之间附加高频电压，将介质阻挡放电灯EXL加载并点灯。另外，高频点灯电路HFI，以并联变压器为主体而构成，其高频输出，分别是其高电位侧经由供电线4、4被附加在介质阻挡放电灯EXL中的发光管LT的一对供电部3A、3B上，另外低电位侧被附加在外部电极OE上。

<介质阻挡放电灯EXL的动作>介质阻挡放电灯EXL，由于高频点灯电路HFI的高频输出端的一方，例如高压侧输出端经由供电线4、4被连接在从内部电极2向外部导出的一对供电部3A、3B上，另一方，例如低压(接地)侧输出端被连接在外部电极OE的一端上，因此当打开高频点灯电路HFI的图未示的输入电源时，产生高频，其高频输出被附加在内部电极2，和隔着气密容器1的壁面与之相对的外部电极OE之间。其结果，在气密容器1的内部产生介质阻挡放电。利用该介质阻挡放电由氙的受激准分子放射以172nm为中心波长的真空紫外光。真空紫外光由于透过气密容器1的壁面被向外部导出，因此可以根据各种目的来利用它。

另外，当介质阻挡放电灯EXL点灯时，气流发生装置AB动作，从而横贯气密容器1的气流以通过气密容器1的图中下面附近位置的方式，在介质阻挡放电灯EXL的至少有效长的整体上产生，从而形成空气屏。其结果，由于气密容器1的表面被空气屏保护，抑制了不纯物向气密容器1的表面附着。

图5，是将相对于本发明的第1形态的介质阻挡放电灯的点灯时间的紫外线照度的变化和比较例的一起展示的图表。在图中，横轴和纵轴分别表示点灯和紫外线照度。图中，曲线A是本发明，曲线B是比较例，两条曲线都是根据点灯约3500小时的取得数据制成的。再者，比较例，除了不具备气流发生装置以外是和本发明相同做法的以往技术。图是根据将本发明以及比较例在同一条件下用于干式清洗处理时的数据制成的。测定条件是从距离介质阻挡放电灯EXL的侧面方向300mm的位置吹送风速3m、0.23m³/秒的风量的空气，测定紫外线照射距离3mm下的紫外线照度的。

正如从图中可以理解的那样，根据本发明，由于防止了不纯物的附着，因此即便介质阻挡放电灯长时间点灯，紫外线照度的降低也较少。相对于此，比较例由于不纯物的附着，紫外线照度的降低是显著的。

第2形态

图6，是展示用于实施本发明的介质阻挡放电灯的第2形态的侧面剖面图。本形态是介质阻挡放电灯EXL的发光管LT有所不同。

即，发光管LT是气密容器1为双重管结构，在内部形成的放电空间1a是圆筒状，同时内部电极2在气密容器1’的内侧被配置在气密容器1’的外表面。

内部电极2’，为了能够配设在气密容器1’的成为圆筒状的内侧外表面而成为圆筒状。并且，用由导电性材料制成的板材或筛网材形成。进而，大致紧密接触地被配设在气密容器1’的内侧的呈圆筒状的外表面上。外部电极OE，是与第1形态相同的构成以及是与气密容器1相对的配置。

图7至图10，展示了作为用于实施本发明的紫外线照射装置的一个形态的紫外线洗净装置，图7是正面剖面图，图8是仰视图，图9是沿着图8的IX-IX’线的剖面图。在各图中，对与图1至图4相同的部分标以同一标号而省略说明。紫外线照射装置UVW，具备紫外线照射装置本体21、高频点灯电路22以及多个介质阻挡放电灯EXL。

在本发明中，紫外线照射装置UVW，意思是利用从介质阻挡放电灯EXL产生的紫外线的所有装置。例如，半导体步进曝光装置(半導体ステツパ一)、光洗净装置、光硬化装置以及光干燥装置等。另外，紫外线照射装置本体21，由从紫外线照射装置UVW除去了介质阻挡放电灯EXL以及高频点灯电路22的剩余的部分构成。

介质阻挡放电灯EXL，根据需要如各图所示可以使用多根。气流发生装置AB，相对于多根介质阻挡放电灯EXL，在紫外线照射装置本体21的下面配设单一的一个。再者，介质阻挡放电灯EXL，除了气流发生装置AB，具有与图1至图4所示的形态相同的结构。

气流发生装置AB，被配设在紫外线照射装置本体21的下面。

高频点灯电路22，将介质阻挡放电灯EXL点灯。另外，高频点灯电路22，包括高频产生装置，产生高频电压后向介质阻挡放电灯提供其点灯所必需的高频电力。再者，高频，是产生10kHz或其以上，最好是100kHz～2MHz的重复频率的脉冲电压。

高频点灯电路22，只要是输出脉冲电压的，就不管其余的构成，例如通过使用矩形波输出的变压器，可以得到矩形波的脉冲。

这样一来，在本发明中，由于介质阻挡放电灯EXL具备气流发生装置AB，因此可以实现防止相对于气密容器的表面的不纯物的附着，并减少紫外线照度的降低的紫外线照射装置UVW。

可是，紫外线照射装置本体21，作为整体是箱状，内部在上下被区分为紫外线照射室21a和电源室21b。紫外线照射室21a和电源室21b，以一端可以利用铰链21c开合的方式构成。

在紫外线照射室21a内，如后述那样将多个介质阻挡放电灯EXL并联配置。多个介质阻挡放电灯EXL，它们的外部电极作为单一部件而形成。因而，外部电极OE的凹曲的曲面在相邻的状态下被多个并联配置。另外，紫外线照射室21a以如下的方式构成，即被固定地配设在洗净装置的被照射物的输送装置的上部，同时下面被打开，从而在极近的位置上向通过下面的正下方的被照射物(图未示)照射真空紫外光。

电源室21b，在其内部收纳有高频点灯电路22以及省略了图示的控制电路，并可以将铰链21c作为旋转中心而向图8中上方旋转。再者，21b1是用于在电源室21b的转动时把持的把手，21b2是搬运紫外线照射装置本体21或电源室21b时的把手，21b3是电源配线的保护装置。

高频点灯电路22，被收纳在电源室21b内，将经由电源配线的保护装置21b3被导入电源室21b内的电源变换后产生高频电压，然后分别向多个介质阻挡放电灯EXL供电。

Claims (2)

1.一种介质阻挡放电灯，其特征在于，具备：

由紫外线透过性的材料制成的呈细长的管状的气密容器；

被封入气密容器内的受激准分子生成气体；

以在气密容器内遍及其管轴方向的大体全长地产生介质阻挡放电的方式配设的长的内部电极；

在气密容器的外面沿着其管轴方向配设的，以通过与内部电极的协作而在气密容器内产生介质阻挡放电的方式发挥作用的外部电极；

沿着气密容器的管轴方向的横贯前面部地形成气流的气流发生装置。

2.一种紫外线照射装置，其特征在于，具备：

权利要求1所述的介质阻挡放电灯；

配设了介质阻挡放电灯的紫外线照射装置本体；

将介质阻挡放电灯点灯的高频点灯电路。

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