DE102023120356A1

DE102023120356A1 - EXCIMER LAMP

Info

Publication number: DE102023120356A1
Application number: DE102023120356.8A
Authority: DE
Inventors: Hiroki HORIBE
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2022-08-04
Filing date: 2023-08-01
Publication date: 2024-02-15
Also published as: JP2024021634A; TW202414509A; CN117524842A; KR20240019741A

Abstract

Bereitstellung einer Excimer-Lampe, bei der sowohl die UV-Verzerrung für das Entladungsgefäß als auch die Streuung in der Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate in Abhängigkeit vom Ort des Entladungsgefäßes unterdrückt werden.Mittel zu Lösen Excimer-Lampe mit einem langen Entladungsgefäß, das fluordotiertes Quarzglas enthält und in dem ein leuchtendes Gas eingeschlossen ist, und mit einem Paar von Elektroden, die eine Entladungsspannung im Inneren des Entladungsgefäßes anlegen. Wenn in einem effektiven Leuchtbereich als virtuelle Temperatur T[°C] an jedem Messpunkt, der aus einem Paar von Endpunkten in der Längsrichtung und mehreren Zwischenpunkten besteht, die erhalten werden, indem der Bereich zwischen dem Paar von Endpunkten in der Längsrichtung substantiell gleichmäßig durch eine vorgegebene Anzahl geteilt wird, der Zwischenwert der virtuellen Temperatur T[°C] an jedem Messpunkt als Ta[°C] gilt, das Entladungsgefäß die folgenden Gleichungen (1) und (2) erfüllt:900≤Ta≤1000−924,7+1,9×Ta≤T≤924,7+0,1×TaProviding an excimer lamp in which both the UV distortion for the discharge vessel and the spread in the illuminance maintenance rate are suppressed depending on the location of the discharge vessel. Means to solve Excimer lamp with a long discharge vessel containing fluorine-doped quartz glass and in which a luminous gas is enclosed, and with a pair of electrodes that apply a discharge voltage inside the discharge vessel. If in an effective luminous area as a virtual temperature T[°C] at each measurement point consisting of a pair of end points in the longitudinal direction and a plurality of intermediate points, which are obtained by dividing the area between the pair of end points in the longitudinal direction substantially uniformly by a predetermined number is divided, the intermediate value of the virtual temperature T[°C] at each measuring point is considered Ta[°C], the discharge vessel satisfies the following equations (1) and (2):900≤Ta≤1000−924.7+ 1.9×Ta≤T≤924.7+0.1×Ta

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Excimer-Lampe, insbesondere eine Excimer-Lampe mit einem fluordotierten Entladungsgefäß.The present invention relates to an excimer lamp, in particular an excimer lamp with a fluorine-doped discharge vessel.

HINTERGRUNDTECHNIKBACKGROUND TECHNOLOGY

Excimer-Lampen, die ultraviolette Strahlen emittieren, weisen ein Entladungsgefäß aus Quarzglas auf, in dem ein vorgegebenes leuchtende Gas eingeschlossen ist.Excimer lamps that emit ultraviolet rays have a discharge vessel made of quartz glass in which a predetermined luminous gas is enclosed.

Wenn sich die Einschaltung der Excimer-Lampe fortsetzt, können die im Entladungsraum erzeugten ultravioletten Strahlen beim Durchgang durch das Quarzglas, das das Entladungsgefäß bildet, Verzerrungen im Quarzglas verursachen, die zu Glasbruch führen. Solche Probleme treten insbesondere bei Excimer-Lampen deutlich auf, die ultraviolette Strahlen im kurzen Wellenlängenbereich mit Spitzenwellenlängen von 200 nm oder weniger (auch als Vakuum-Ultraviolettstrahlen bezeichnet) emittieren.As the switching on of the excimer lamp continues, the ultraviolet rays generated in the discharge space, when passing through the quartz glass forming the discharge vessel, may cause distortions in the quartz glass, resulting in glass breakage. Such problems are particularly evident in excimer lamps that emit short wavelength ultraviolet rays with peak wavelengths of 200 nm or less (also referred to as vacuum ultraviolet rays).

Selbst wenn das Glas selbst nicht beschädigt ist, verursacht die Absorption von ultravioletten Strahlen durch Quarzglas strukturelle Defekte in den Molekülen selbst, aus denen das Quarzglas ausgebildet ist, und diese Defekte erhöhen die Menge an absorbierten ultravioletten Strahlen. Als Folge kann sich die Durchlässigkeit des Entladungsgefäßes selbst reduzieren, was zu einer Verringerung der Beleuchtungsstärke führt.Even if the glass itself is not damaged, the absorption of ultraviolet rays by quartz glass causes structural defects in the molecules themselves from which the quartz glass is formed, and these defects increase the amount of ultraviolet rays absorbed. As a result, the permeability of the discharge vessel itself may reduce, leading to a reduction in illuminance.

Angesichts solcher Umstände ist es wichtig, die UV-Verzerrung im Entladungsgefäß einer Excimer-Lampe so weit wie möglich zu unterdrücken, und es wurden bereits einige Techniken vorgeschlagen.Given such circumstances, it is important to suppress UV distortion in the discharge vessel of an excimer lamp as much as possible, and some techniques have been proposed.

Eine der Ursachen für UV-Absorptionsbanden im Quarzglas sind instabile Strukturen in Quarzglas, im Detail drei- oder viergliedrige Ringstrukturen. Diese instabilen Strukturen weisen eine schwache Bindungsenergie im Vergleich zu normalen Strukturen auf, so dass, je mehr instabile Strukturen vorhanden sind, desto geringer die Durchlässigkeit für ultravioletten Strahlen ist.One of the causes of UV absorption bands in quartz glass are unstable structures in quartz glass, in detail three- or four-membered ring structures. These unstable structures have weak binding energy compared to normal structures, so the more unstable structures there are, the lower the transmittance to ultraviolet rays.

Es ist bekannt, dass diese instabilen Strukturen von der virtuellen Temperatur des Quarzglases abhängen, und je niedriger die virtuelle Temperatur ist, desto weniger treten die instabilen Strukturen auf. Als Mittel zur Änderung der virtuellen Temperatur des Quarzglases ist ein Verfahren zur Wärmebehandlung in einem Ofen bekannt. Die Reduzierung der virtuellen Temperatur von Quarzglas kann durch eine Wärmebehandlung bei einer niedrigeren Temperatur realisiert werden. Wenn die angestrebte virtuelle Temperatur jedoch niedrig ist, ist häufig eine Wärmebehandlung über eine lange Zeit erforderlich. Extrem lange Wärmebehandlungszeiten sind unter dem Gesichtspunkt der industriellen Produktion von Excimer-Lampen nicht bevorzugt. Wenn die virtuelle Temperatur bspw. bei ca. 500°C liegen soll, kann die Wärmebehandlungszeit mehr als einen Monat betragen.It is known that these unstable structures depend on the virtual temperature of the quartz glass, and the lower the virtual temperature, the less the unstable structures appear. As a means of changing the virtual temperature of the quartz glass, a method of heat treatment in a furnace is known. Reducing the virtual temperature of quartz glass can be realized by heat treatment at a lower temperature. However, when the target virtual temperature is low, heat treatment for a long time is often required. Extremely long heat treatment times are not preferred from the perspective of industrial production of excimer lamps. For example, if the virtual temperature is to be around 500°C, the heat treatment time can be more than a month.

Es ist auch bekannt, dass das Enthalten von Fluor (F) in Quarzglas dazu führt, dass Si-F-Bindungen erzeugt werden und die obigen instabilen Strukturen gemildert werden. D. h., das Einbringen von Fluor ins Quarzglas ermöglicht es, die Menge an erzeugten instabilen Strukturen zu reduzieren, während die Wärmebehandlungszeit relativ verkürzt wird.It is also known that containing fluorine (F) in fused silica causes Si-F bonds to be created and alleviates the above unstable structures. That is, introducing fluorine into quartz glass makes it possible to reduce the amount of unstable structures produced while relatively shortening the heat treatment time.

In der Vergangenheit hat die Anmelderin eine Excimer-Lampe vorgeschlagen, die synthetisches Quarzglas als Entladungsgefäß mit einem Fluorgehalt von 7000 Gew.-ppm bis 30000 Gew.-ppm und einer virtuellen Temperatur von 750°C bis 1000°C verwendet (siehe Patentdokument 1).In the past, the applicant has proposed an excimer lamp using synthetic quartz glass as a discharge vessel with a fluorine content of 7000 wtppm to 30000 wtppm and a virtual temperature of 750°C to 1000°C (see Patent Document 1) .

Ermittelte SchriftDetected font

PatentdokumentPatent document

Patentdokument 1 JP-A-2008-192351 Patent document 1 JP-A-2008-192351

ÜBERSICHT DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Zu lösende Aufgabe der ErfindungTask to be solved by the invention

Als Ergebnis intensiver Studien hat der Erfinder neu herausgefunden, dass, wenn Excimer-Lampen mit fluorhaltigem Quarzglas als Entladungsgefäß über eine lange Zeit eingeschaltet sind, die Streuung in der Beleuchtungsstärke in Abhängigkeit vom Ort des Entladungsgefäßes auftritt. Mit anderen Worten, der Erfinder hat neu herausgefunden, dass bei Excimer-Lampen mit fluorhaltigem Quarzglas als Entladungsgefäß in Abhängigkeit vom Ort des Entladungsgefäßes die Streuung in der Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate auftritt.As a result of intensive studies, the inventor has newly discovered that when excimer lamps with fluorine-containing quartz glass as a discharge vessel are switched on for a long time, the dispersion in the illuminance occurs depending on the location of the discharge vessel. In other words, the inventor has newly discovered that in excimer lamps with fluorine-containing quartz glass as a discharge vessel, the dispersion in the illuminance maintenance rate occurs depending on the location of the discharge vessel.

In Anbetracht der obigen Aufgabe bezweckt die vorliegende Erfindung die Bereitstellung einer Excimer-Lampe, bei der sowohl die UV-Verzerrung für das Entladungsgefäß als auch die Streuung in der Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate in Abhängigkeit vom Ort des Entladungsgefäßes unterdrückt werden.In view of the above object, the present invention aims to provide an excimer lamp in which both the UV distortion for the discharge vessel and the dispersion in the illuminance maintenance rate depending on the location of the discharge vessel are suppressed.

Mittel zum Lösen der AufgabeMeans of solving the task

Die Excimer-Lampe gemäß der vorliegenden Erfindung ist mit:

einem langen Entladungsgefäß, das fluordotiertes Quarzglas enthält und in dem ein leuchtendes Gas eingeschlossen ist, und
einem Paar von Elektroden, die eine Entladungsspannung im Inneren des Entladungsgefäßes anlegen, versehen,
dadurch gekennzeichnet, dass, wenn in einem effektiven Leuchtbereich als virtuelle Temperatur T[°C] an jedem Messpunkt, der aus einem Paar von Endpunkten in der Längsrichtung und mehreren Zwischenpunkten besteht, die erhalten werden, indem der Bereich zwischen dem Paar von Endpunkten in der Längsrichtung substantiell gleichmäßig durch eine vorgegebene Anzahl geteilt wird, der Zwischenwert der virtuellen Temperatur T[°C] an jedem Messpunkt als Ta[°C] gilt, das Entladungsgefäß die folgenden Gleichungen (1) und (2) erfüllt: $900 \leq Ta \leq 1000$
$- 924,7 + 1,9 \times Ta \leq T \leq 924,7 + 0,1 \times Ta$

The excimer lamp according to the present invention is with:

a long discharge vessel containing fluorine-doped quartz glass and in which a luminous gas is enclosed, and
a pair of electrodes that apply a discharge voltage inside the discharge vessel,
characterized in that when in an effective luminous area as a virtual temperature T[°C] at each measurement point consisting of a pair of end points in the longitudinal direction and a plurality of intermediate points obtained by taking the area between the pair of end points in the Longitudinal direction is substantially evenly divided by a predetermined number, the intermediate value of the virtual temperature T[°C] at each measuring point is considered Ta[°C], the discharge vessel satisfies the following equations (1) and (2): $900 \leq Ta \leq 1000$
$- 924.7 + 1.9 \times Ta \leq T \leq 924.7 + 0.1 \times Ta$

Die intensiven Studien der Erfinderin haben ergeben, dass der Grund für die Streuung der Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate in Abhängigkeit vom Ort des Entladungsgefäßes darin liegt, dass die Streuung der virtuellen Temperatur des Entladungsgefäßes während des Herstellungsprozesses auftritt.The inventor's intensive studies have revealed that the reason for the dispersion of the illuminance maintenance rate depending on the location of the discharge vessel is that the dispersion of the virtual temperature of the discharge vessel occurs during the manufacturing process.

Wie oben beschrieben, weisen die Excimer-Lampen die Aufgabe auf, dass die im Entladungsraum erzeugten ultravioletten Strahlen beim Durchgang durch das Quarzglas, das das Entladungsgefäß bildet, Verzerrungen im Quarzglas verursachen. Es ist bekannt, dass diese Aufgabe durch Verlangsamung der Abkühlungsgeschwindigkeit und Reduzierung der virtuellen Temperatur des Quarzglases bei der Herstellung von Excimer-Lampen gelöst werden kann.As described above, the excimer lamps have the task that the ultraviolet rays generated in the discharge space cause distortions in the quartz glass when passing through the quartz glass that forms the discharge vessel. It is known that this task can be solved by slowing down the cooling rate and reducing the virtual temperature of quartz glass in the manufacture of excimer lamps.

Das obige Verfahren umfasst jedoch ein anderes Problem bei der Herstellung von Excimer-Lampen für industrielle Anwendungen, nämlich dass die Herstellung zu lange dauert. Um die Reduzierung der virtuellen Temperatur des Quarzglases zu erleichtern und gleichzeitig die Abkühlungsgeschwindigkeit relativ schnell zu halten, wurde daher ein Verfahren entwickelt, bei dem fluordotiertes Quarzglas als Entladungsgefäß verwendet wird, wie im obigen Patentdokument 1 angegeben.However, the above process involves another problem in manufacturing excimer lamps for industrial applications, namely that it takes too long to manufacture. Therefore, in order to facilitate the reduction of the virtual temperature of the quartz glass while keeping the cooling rate relatively fast, a method of using fluorine-doped quartz glass as a discharge vessel has been developed, as stated in the above Patent Document 1.

Die Abkühlung des Quarzglases mit einer schnelleren Abkühlungsgeschwindigkeit kann jedoch leicht zu einer ungleichmäßigen virtuellen Temperatur des Quarzglases führen. D. h., durch die Fluordotierung kann sich die virtuelle Temperatur des Quarzglases bei gleicher Abkühlzeit zwar leichter reduzieren, jedoch wurde auch ein anderes Problem verdeutlicht, dass die virtuelle Temperatur im Entladungsgefäß nach der Herstellung an jedem Ort leicht streut.However, cooling the quartz glass at a faster cooling rate can easily result in uneven virtual temperature of the quartz glass. This means that the fluorine doping makes it easier to reduce the virtual temperature of the quartz glass with the same cooling time, but another problem was also highlighted: the virtual temperature in the discharge vessel scatters easily at any location after production.

Insbesondere wenn die Excimer-Lampe mit einem langen Entladungsgefäß versehen ist, kann die virtuelle Temperatur je nach der Position in Längsrichtung leicht streut. Diese Streuung der virtuellen Temperatur führt zu einer Streuung der Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate an jedem Ort nach der Einschaltung über eine lange Zeit. D. h., durch Einschaltung über eine lange Zeit kommt es leichter zu Streuungen der Helligkeit je nach dem Ort des Entladungsgefäßes. Diese Aufgabe wird besonders bei Excimer-Lampen mit Entladungsgefäßen verdeutlicht, deren Länge in Längsrichtung 1 m überschreitet.In particular, if the excimer lamp is provided with a long discharge vessel, the virtual temperature may vary slightly depending on the position in the longitudinal direction. This spread in virtual temperature leads to a spread in the illuminance maintenance rate at each location after switching on over a long period of time. This means that by switching on for a long time, it is easier for the brightness to scatter depending on the location of the discharge vessel. This task is particularly evident in excimer lamps with discharge vessels, the length of which exceeds 1 m in the longitudinal direction.

Excimer-Lampen werden hauptsächlich für industrielle Anwendungen eingesetzt. Durch die Füllung mit einem leuchtenden Gas, dessen Hauptbestandteil Xe ist, werden Excimer-Lampen bspw. zu einer Vakuum-UV-Lichtquelle mit einer Spitzenwellenlänge von etwa 172 nm. Solche Lichtquellen werden z. B. für die Oberflächenmodifikation von Wafern und für Reinigungsanwendungen eingesetzt. Wenn die Einschaltung über eine lange Zeit zu Helligkeitsschwankungen an jedem Ort des Entladungsgefäßes führt, sind Einflüsse zu erwarten, dass der Grad der Behandlung des zu behandelnden Objekts je nach dem Ort streut usw.Excimer lamps are mainly used for industrial applications. By filling with a luminous gas, the main component of which is Xe, excimer lamps become, for example, a vacuum UV light source with a peak wavelength of around 172 nm. Such light sources are used, for example. B. used for surface modification of wafers and for cleaning applications. If switching on for a long time leads to fluctuations in brightness at each location of the discharge vessel, influences are to be expected that the degree of treatment of the object to be treated varies depending on the location, etc.

Daher gibt es einen Sachverhalt, dass die Streuung der Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate bei Excimer-Lampen, unabhängig vom Ort im Entladungsgefäß, so weit wie möglich unterdrückt werden soll. Wenn jedoch, wie oben beschrieben, die Streuungen der virtuellen Temperatur, die eine der Ursachen für die Streuungen der Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate sind, unterdrückt werden sollen, muss die Abkühlungsgeschwindigkeit übermäßig verlangsamen, und ein solches Verfahren ist im Hinblick auf die industrielle Produktion nur schwer anzuwenden.Therefore, there is a matter that the dispersion of the illuminance maintenance rate in excimer lamps should be suppressed as much as possible regardless of the location in the discharge vessel. However, as described above, if the virtual temperature dispersions, which are one of the causes of the illuminance maintenance rate dispersions, are to be suppressed, the cooling rate must be excessively slowed down, and such a method is difficult to apply in view of industrial production .

Im Gegensatz dazu ist es bei einer Excimer-Lampe, die die obigen Gleichungen (1) und (2) erfüllt, möglich, die Streuung der Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate zu unterdrücken, während ein gewisses Maß an Streuung der virtuellen Temperatur zugelassen wird. Daher kann die Streuung der Helligkeit nach der Einschaltung über eine lange Zeit unterdrückt werden, ohne dass sich die für die Herstellung der Excimer-Lampe erforderliche Zeit wesentlich verlängert. Einzelheiten werden später im Abschnitt „Ausführungsformen der Erfindung“ beschrieben.In contrast, with an excimer lamp satisfying equations (1) and (2) above, it is possible to suppress the dispersion of the illuminance maintenance rate while allowing a certain amount of dispersion of the virtual temperature. Therefore, the dispersion of brightness after switching on can be suppressed for a long time without significantly increasing the time required for manufacturing the excimer lamp. Details will be described later in the “Embodiments of the Invention” section.

Die Excimer-Lampen können auch derart ausgebildet sein, dass der Maximal- und Minimalwert der virtuellen Temperatur T an jedem Messpunkt um 10°C oder mehr voneinander getrennt sind.The excimer lamps can also be designed such that the maximum and minimum values of the virtual temperature T at each measuring point are separated from each other by 10 ° C or more.

Effekte der ErfindungEffects of the invention

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Excimer-Lampe realisiert werden, bei der sowohl die UV-Verzerrung für das Entladungsgefäß als auch die Streuung der Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate in Abhängigkeit vom Ort des Entladungsgefäßes unterdrückt werden, ohne eine wesentliche Erhöhung der Taktzeit herbeizuführen.According to the present invention, an excimer lamp can be realized in which both the UV distortion for the discharge vessel and the dispersion of the illuminance maintenance rate depending on the location of the discharge vessel are suppressed without causing a significant increase in the cycle time.

KURZE ERLÄUTERUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF EXPLANATION OF THE DRAWINGS

Es zeigt:

1 eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform der Excimer-Lampe der vorliegenden Erfindung;
2A eine schematische Schnittansicht der Excimer-Lampe von 1, wenn sie in der X-Z-Ebene geschnitten wird, wobei die Darstellung von Sockeln weggelassen ist;
2B eine weitere schematische Schnittansicht der Excimer-Lampe von 1, wenn sie in der X-Z-Ebene geschnitten wird, wobei die Darstellung von Sockeln weggelassen ist;
3 eine Draufsicht auf die in 1 gezeigte Excimer-Lampe, wobei effektiver Leuchtbereich und Messpunkten hinzugefügt sind;
4 ein Diagramm zur Erläuterung des Inhalts der Gleichungen (1) und (2);
5 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate und der Einschaltzeit für jede Lampenprobe #1 bis #3 zeigt;
6 ein Diagramm, das die Abszisse des Diagramms von 5 logarithmisch ausdrückt;
7 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen jeder virtuellen Temperatur der Lampenproben #1 bis #3 und der Steigung der linearen Näherungsformel;
8 eine schematische Ansicht, die das Verfahren zur Messung der Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate von Excimer-Lampen an jedem Messpunkt zeigt;
9A ein Diagramm, das den Wert der virtuellen Temperatur an jedem Messpunkt in der Excimer-Lampe von Ausführungsbeispiel 1 zeigt;
9B ein Diagramm, das den Wert der Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate an jedem Messpunkt in der Excimer-Lampe von Ausführungsbeispiel 1 zeigt;
10A ein Diagramm, das den Wert der virtuellen Temperatur an jedem Messpunkt in der Excimer-Lampe von Vergleichsbeispiel 1 zeigt;
10B ein Diagramm, das den Wert der Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate an jedem Messpunkt in der Excimer-Lampe von Vergleichsbeispiel 1 zeigt:
11A ein Diagramm, das den Wert der virtuellen Temperatur an jedem Messpunkt in der Excimer-Lampe von Ausführungsbeispiel 2 zeigt;
11B ein Diagramm, das den Wert der Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate an jedem Messpunkt in der Excimer-Lampe von Ausführungsbeispiel 1 zeigt;
12A ein Diagramm, das den Wert der virtuellen Temperatur an jedem Messpunkt in der Excimer-Lampe von Vergleichsbeispiel 2 zeigt; sowie
12B ein Diagramm, das den Wert der Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate an jedem Messpunkt in der Excimer-Lampe von Vergleichsbeispiel 2 zeigt.

It shows:

1 a schematic top view of an embodiment of the excimer lamp of the present invention;
2A a schematic sectional view of the excimer lamp from 1 , when cut in the XZ plane, with the representation of sockets omitted;
2 B another schematic sectional view of the excimer lamp from 1 , when cut in the XZ plane, with the representation of sockets omitted;
3 a top view of the in 1 Excimer lamp shown, with effective illumination area and measurement points added;
4 a diagram explaining the contents of equations (1) and (2);
5 a graph showing the relationship between the illuminance maintenance rate and the on-time for each lamp sample #1 to #3;
6 a diagram showing the abscissa of the diagram of 5 expressed logarithmically;
7 a graph showing the relationship between each virtual temperature of the lamp samples #1 to #3 and the slope of the linear approximation formula;
8th a schematic view showing the procedure for measuring the illuminance maintenance rate of excimer lamps at each measurement point;
9A a diagram showing the value of the virtual temperature at each measuring point in the excimer lamp of Embodiment 1;
9B a graph showing the value of the illuminance maintenance rate at each measurement point in the excimer lamp of Embodiment 1;
10A a graph showing the value of the virtual temperature at each measuring point in the excimer lamp of Comparative Example 1;
10B a graph showing the value of the illuminance maintenance rate at each measurement point in the excimer lamp of Comparative Example 1:
11A a diagram showing the value of the virtual temperature at each measuring point in the excimer lamp of Embodiment 2;
11B a graph showing the value of the illuminance maintenance rate at each measurement point in the excimer lamp of Embodiment 1;
12A a graph showing the value of the virtual temperature at each measuring point in the excimer lamp of Comparative Example 2; as well as
12B a graph showing the value of the illuminance maintenance rate at each measurement point in the excimer lamp of Comparative Example 2.

AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNGEMBODIMENT OF THE INVENTION

Die Ausführungsform der Excimer-Lampen der vorliegenden Erfindung wird den Umständen entsprechend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Jede der folgenden Zeichnungen ist schematisch dargestellt, und die Maßverhältnisse in den Zeichnungen stimmen nicht unbedingt mit den tatsächlichen Maßverhältnissen überein. Auch stimmen die Maßverhältnisse in den jeweiligen Zeichnungen nicht unbedingt überein.The embodiment of the excimer lamps of the present invention will be explained as appropriate with reference to the drawings. Each of the following drawings is shown schematically and the dimensional proportions in the drawings do not necessarily correspond to the actual dimensional proportions. The dimensions in the respective drawings also do not necessarily match.

1 ist eine Draufsicht, die schematisch den Aufbau der Excimer-Lampe 1 zeigt. Die Excimer-Lampe 1 ist mit einem langen Entladungsgefäß 10, das hauptsächlich aus fluordotiertem Quarzglas besteht, und Sockeln (31, 32) versehen, die an beiden Enden des Entladungsgefäßes 10 vorgesehen sind. Die Sockel (31, 32) dienen zur Fixierung der Enden des Entladungsgefäßes 10, sind jedoch für die vorliegende Erfindung nicht notwendig. In der folgenden Erläuterung wird ggf. auf das in 1 dargestellte X-Y-Z-Koordinatensystem Bezug genommen. Wenn bei der Angabe von Richtungen zwischen einer positiven und einer negativen Richtung unterschieden wird, wird die Richtung mit einem positiven oder negativen Vorzeichen angegeben, wie z. B. „+X-Richtung“ oder „-X-Richtung“, während bei der Angabe von Richtungen ohne Unterscheidung zwischen positiven und negativen Richtungen die Richtung einfach als „X-Richtung“ angegeben wird. 1 is a top view schematically showing the structure of the excimer lamp 1. The excimer lamp 1 is provided with a long discharge vessel 10 mainly made of fluorine-doped quartz glass and bases (31, 32) provided at both ends of the discharge vessel 10. The bases (31, 32) serve to fix the ends of the discharge vessel 10, but are not necessary for the present invention. The following explanation may refer to the in 1 XYZ coordinate system shown is referred to. When specifying directions, if a distinction is made between a positive and a negative direction, the direction is specified with a positive or negative sign, such as: For example, "+X direction" or "-X direction", while when specifying directions without distinguishing between positive and negative directions, the direction is simply specified as "X direction".

Bei der Excimer-Lampe 1 der vorliegenden Erfindung weist das Entladungsgefäß 10 eine Länge in X-Richtung von 1 m oder mehr auf. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch auf Excimer-Lampen 1 angewendet werden, bei denen die Länge des Entladungsgefäßes 10 in X-Richtung weniger als 1 m beträgt.In the excimer lamp 1 of the present invention, the discharge vessel 10 has an X-direction length of 1 m or more. However, the present invention can also be applied to excimer lamps 1 in which the length of the discharge vessel 10 in the X direction is less than 1 m.

Es ist bekannt, dass die Durchlässigkeit von ultravioletten Strahlen in Quarzglas durch die Konzentration von OH-Gruppen im Quarzglas beeinflusst wird. Wenn die Konzentration der OH-Gruppen im Quarzglas hoch ist, ist die Durchlässigkeit für Licht kurzer Wellenlängen niedrig, und umgekehrt ist die Durchlässigkeit für Licht kurzer Wellenlängen hoch, wenn die Konzentration der OH-Gruppen niedrig ist.It is known that the transmittance of ultraviolet rays in quartz glass is influenced by the concentration of OH groups in the quartz glass. When the concentration of OH groups in the quartz glass is high, the transmittance of short wavelength light is low, and conversely, the transmittance of short wavelength light is high when the concentration of OH groups is low.

In der vorliegenden Erfindung ist die Konzentration der OH-Gruppen im Quarzglas, aus dem das Entladungsgefäß 10 ausgebildet ist, beliebig, jedoch unter dem Gesichtspunkt der Erhöhung der Effizienz der Extraktion von ultravioletten Strahlen, die im Entladungsgefäß 10 entstehen, zur Außenseite des Entladungsgefäßes 10, ist eine niedrigere Konzentration der OH-Gruppen bevorzugt.In the present invention, the concentration of the OH groups in the quartz glass from which the discharge vessel 10 is formed is arbitrary, but from the viewpoint of increasing the efficiency of extraction of ultraviolet rays generated in the discharge vessel 10 to the outside of the discharge vessel 10, a lower concentration of OH groups is preferred.

Wenn die Konzentration der OH-Gruppen im Quarzglas hoch ist, wird die Haltbarkeit des Quarzglases verbessert. Durch das Einbringen von Fluor ins Quarzglas wird jedoch auch die strukturelle Instabilität beseitigt und die Haltbarkeit des Quarzglases kann erhöht werden. D. h., wenn das Quarzglas mit Fluor dotiert wird, kann Quarzglas mit hoher Haltbarkeit realisiert werden, selbst wenn die Konzentration der OH-Gruppen im Quarzglas niedrig ist. Unter diesem Gesichtspunkt ist eine Konzentration von 10 Gew.-ppm bis 450 Gew.-ppm an OH-Gruppen im Quarzglas bevorzugt, aus dem das Entladungsgefäß 10 ausgebildet ist.When the concentration of OH groups in the quartz glass is high, the durability of the quartz glass is improved. However, introducing fluorine into quartz glass also eliminates structural instability and can increase the durability of the quartz glass. That is, when the quartz glass is doped with fluorine, quartz glass with high durability can be realized even if the concentration of OH groups in the quartz glass is low. From this point of view, a concentration of 10 ppm by weight to 450 ppm by weight of OH groups in the quartz glass from which the discharge vessel 10 is formed is preferred.

In der vorliegenden Erfindung ist die Konzentration von im Quarzglas dotierten Fluor beliebig, aus dem das Entladungsgefäß 10 ausgebildet ist. Ist die Fluorkonzentration jedoch zu hoch, kann die in der Excimer-Lampe 1 entstehenden ultraviolette Strahlen Sauerstoffmangeldefekte im Quarzglas des Entladungsgefäßes 10 herbeiführen. Ist die Fluorkonzentration hingegen zu niedrig, kann die virtuelle Temperatur des Quarzglases kaum gesenkt werden. Unter diesem Gesichtspunkt ist eine Fluorkonzentration von 10 Gew.-ppm bis 3.000 Gew.-ppm im Quarzglas bevorzugt, aus dem das Entladungsgefäß 10 ausgebildet ist.In the present invention, the concentration of fluorine doped in the quartz glass from which the discharge vessel 10 is formed is arbitrary. However, if the fluorine concentration is too high, the ultraviolet rays generated in the excimer lamp 1 can cause oxygen deficiency defects in the quartz glass of the discharge vessel 10. However, if the fluorine concentration is too low, the virtual temperature of the quartz glass can hardly be reduced. From this point of view, a fluorine concentration of 10 ppm by weight to 3,000 ppm by weight in the quartz glass from which the discharge vessel 10 is formed is preferred.

Die Konzentration der im Quarzglas enthaltenen OH-Gruppen kann z. B. durch Messung eines Infrarot-Absorptionsspektrums und auf der Basis der erhaltenen Absorbanz bei einer Wellenlänge von etwa 3670 cm^-1 berechnet werden. Als Beispiel für ein konkretes Verfahren wird ein Verfahren angeführt, in dem (1) eine IR-Absorptionsmessung des zu messenden Objekts vorgenommen wird, (2) danach der zu messende Teil (Oberflächenschicht) des zu messenden Objekts abgekratzt wird, und die IR-Absorptionsmessung weiter vorgenommen wird, und (3) die Konzentration des abgekratzten Teils (Oberflächenschicht) auf der Basis der Differenz der Messwerte berechnet wird, die vor und nach der Abkratzverarbeitung der Oberflächenschicht erhalten wurden.The concentration of the OH groups contained in the quartz glass can e.g. B. can be calculated by measuring an infrared absorption spectrum and based on the absorbance obtained at a wavelength of approximately 3670 cm ^-1 . As an example of a specific method, a method is given in which (1) an IR absorption measurement of the object to be measured is carried out, (2) then the part to be measured (surface layer) of the object to be measured is scraped, and the IR absorption measurement and (3) the concentration of the scraped part (surface layer) is calculated based on the difference of the measured values obtained before and after the scraping processing of the surface layer.

Die Fluorkonzentration in Quarzglas kann z. B. durch Ionenchromatographie, EPMA (Electron Probe Micro-Analysis), Röntgenfluoreszenz-Spektroskopie, SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry) und andere Methoden gemessen werden.The fluorine concentration in quartz glass can e.g. B. measured by ion chromatography, EPMA (Electron Probe Micro-Analysis), X-ray fluorescence spectroscopy, SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry) and other methods.

2A ist eine schematische Schnittansicht der Excimer-Lampe 1 von 1, wenn sie in der X-Z-Ebene geschnitten wird. Die Darstellung der Sockel (31, 32) ist in 2A weggelassen. 2A is a schematic sectional view of the excimer lamp 1 of 1 , when cut in the XZ plane. The representation of the bases (31, 32) is in 2A omitted.

Wie in 1 und 2A gezeigt, ist die Excimer-Lampe 1 der vorliegenden Ausführungsform derart ausgebildet, dass sie ultraviolette Strahlen L1 in der Z-Richtung emittiert, wobei die X-Richtung die Längsrichtung ist. Das Innere des Entladungsgefäßes 10 bildet einen Entladungsraum 11, in dem ein leuchtendes Gas eingeschlossen ist.As in 1 and 2A As shown, the excimer lamp 1 of the present embodiment is designed to emit ultraviolet rays L1 in the Z direction, where the X direction is the longitudinal direction. The interior of the discharge vessel 10 forms a discharge space 11 in which a luminous gas is enclosed.

Die Excimer-Lampe 1 ist mit einem Paar von Elektroden (21, 22), die eine Entladungsspannung im Entladungsraum 11 anlegen, versehen. Konkret ist die Excimer-Lampe 1 mit einer Elektrode 21 versehen, die an der Außenwand auf der +Z-Seite des Entladungsgefäßes 10 gebildet ist, und mit einer Elektrode 22, die auf der -Z-Seite gebildet ist. In diesem Beispiel verfügen sowohl die Elektrode 21 als auch die Elektrode 22 über eine Netzform, und ultraviolette Strahlen L1 werden durch die Lücken zwischen den Elektroden 21 und die Lücken zwischen den Elektroden 22 emittiert. Sowohl die Elektrode 21 als auch die Elektrode 22 sind bevorzugt aus einem hochkorrosionsbeständigen Material wie Gold (Au) gebildet. Die Elektrode 21 und die Elektrode 22 können die Form von mehreren Linien annehmen, die in Abständen zueinander angeordnet sind.The excimer lamp 1 is provided with a pair of electrodes (21, 22) that apply a discharge voltage in the discharge space 11. Specifically, the excimer lamp 1 is provided with an electrode 21 formed on the outer wall on the +Z side of the discharge vessel 10 and an electrode 22 formed on the -Z side. In this example, both the electrode 21 and the electrode 22 have a mesh shape, and ultraviolet rays L1 are emitted through the gaps between the electrodes 21 and the gaps between the electrodes 22. Both the electrode 21 and the electrode 22 are preferably formed from a highly corrosion-resistant material such as gold (Au). The electrode 21 and the electrode 22 may take the form of a plurality of lines spaced apart from each other.

Die Elektrode 22 kann auch in Form einer Membran ausgeführt sein, wie in 2B gezeigt. In diesem Fall, wie in 2B gezeigt, wenn die Excimer-Lampe 1 ultraviolette Strahlen L1 in der +Z-Richtung emittieren soll, ist es geeignet, die Elektrode 22 aus einem Material auszubilden, das ein Metall enthält, das ein Reflexionsvermögen für ultraviolette Strahlen L1 aufweist. Gold, das oben als Beispiel für ein hoch korrosionsbeständiges Material beschrieben ist, kann auch als Material der Elektrode 22 in 2B verwendet werden, da es ein hohes Reflexionsvermögen für ultraviolette Strahlen L1 aufweist.The electrode 22 can also be designed in the form of a membrane, as in 2 B shown. In this case, as in 2 B As shown, when the excimer lamp 1 is to emit ultraviolet rays L1 in the +Z direction, it is appropriate to form the electrode 22 from a material containing a metal having a reflectivity for ultraviolet rays L1. Gold, described above as an example of a highly corrosion-resistant material, can also be used as the material of the electrode 22 in 2 B be used because it has a high reflectivity for ultraviolet rays L1.

Wenn ultraviolette Strahlen L1 nicht nur in +Z-Richtung, sondern auch in -Z-Richtung emittiert werden soll, kann die Elektrode 22 auf der -Z-Seite auch netz- oder linienförmig sein.If ultraviolet rays L1 are to be emitted not only in the +Z direction but also in the -Z direction, the electrode 22 on the -Z side can also be net-shaped or line-shaped.

Da 1 einer Draufsicht auf die Excimer-Lampe 1 von der +Z-Seite her entspricht, ist die Darstellung der Elektroden 22 auf der -Z-Seite des Entladungsgefäßes 10 weggelassen.There 1 corresponds to a top view of the excimer lamp 1 from the +Z side, the representation of the electrodes 22 on the -Z side of the discharge vessel 10 is omitted.

Im Inneren des Entladungsgefäßes 10 ist ein leuchtendes Gas eingeschlossen, das durch die Entladung Excimer-Moleküle bildet. Das leuchtende Gas ist optional, es kann jedoch bspw. ein leuchtendes Gas verwendet werden, dessen Hauptbestandteil Xenon (Xe) ist. Wenn zwischen den Elektroden 21 und 22 eine hochfrequente Wechselspannung von etwa 1 KHz bis 5 MHz angelegt wird, wird diese Spannung über das Entladungsgefäß 10 an das leuchtende Gas angelegt und im Entladungsraum 11 ein Plasma erzeugt. Hierdurch werden die Atome des leuchtenden Gases in einen Excimer-Zustand angeregt, und beim Übergang dieser Atome in den Grundzustand wird Excimer-Lumineszenz erzeugt. Wenn das oben beschriebe Xenon (Xe) enthaltendes Gas verwendet wird, werden durch diese Excimer-Emission ultraviolette Strahlen L1 mit einer Spitzenwellenlänge von etwa 172 nm erhalten. Die Wellenlänge der ultravioletten Strahlen L1 kann durch die Verwendung unterschiedlicher Substanzen als leuchtendes Gas geändert werden. Als Kombinationen von leuchtenden Gasen und Spitzenwellenlängen werden ArBr (165 nm), ArF (193 nm), KrBr (207 nm) und KrCl (222 nm) usw. angeführt.A luminous gas is enclosed inside the discharge vessel 10, which forms excimer molecules as a result of the discharge. The luminous gas is optional, but, for example, a luminous gas whose main component is xenon (Xe) can be used. If a high-frequency alternating voltage of approximately 1 KHz to 5 MHz is applied between the electrodes 21 and 22, this voltage is applied to the luminous gas via the discharge vessel 10 and a plasma is generated in the discharge space 11. This excites the atoms of the luminous gas into an excimer state, and when these atoms transition to the ground state, excimer luminescence is generated. When the gas containing xenon (Xe) described above is used, ultraviolet rays L1 with a peak wavelength of about 172 nm are obtained by this excimer emission. The wavelength of ultraviolet rays L1 can can be changed by using different substances as a luminous gas. ArBr (165 nm), ArF (193 nm), KrBr (207 nm) and KrCl (222 nm), etc. are given as combinations of luminous gases and peak wavelengths.

Wie oben beschrieben, emittiert das leuchtende Gas im Entladungsraum 11 Excimer-Licht und strahlt ultraviolette Strahlen L1 aus, wenn eine Spannung zwischen den Elektroden 21 und 22 angelegt wird. Daher emittiert die Excimer-Lampe 1 im Bereich des Entladungsraums 11, in dem sich die Elektroden 21 und 22 gegenüberliegen, starkes Licht. Wenn sowohl die Elektrode 21 als auch die Elektrode 22 eine Netzform annehmen, wie in 2A gezeigt, emittiert die Excimer-Lampe 1 im Bereich des Entladungsraums 11, in dem sich der Anordnungsbereich der Elektrode 21 an der Außenwand auf der +Z-Seite des Entladungsgefäßes 10 und der Anordnungsbereich der Elektrode 22 an der Außenwand auf der -Z-Seite des Entladungsgefäßes 10 gegenüberliegen, starkes Licht.As described above, the luminous gas in the discharge space 11 emits excimer light and radiates ultraviolet rays L1 when a voltage is applied between the electrodes 21 and 22. Therefore, the excimer lamp 1 emits strong light in the area of the discharge space 11 in which the electrodes 21 and 22 face each other. If both the electrode 21 and the electrode 22 assume a net shape, as in 2A shown, the excimer lamp 1 emits in the area of the discharge space 11, in which the arrangement area of the electrode 21 on the outer wall is on the +Z side of the discharge vessel 10 and the arrangement area of the electrode 22 on the outer wall is on the -Z side of the Discharge vessel 10 opposite, strong light.

In der vorliegenden Beschreibung wird der Bereich im Entladungsraum 11, der relativ stark leuchtet, als „effektiver Leuchtbereich“ bezeichnet. Im Detail bezieht sich der effektive Leuchtbereich auf einen Bereich im Entladungsraum 11, in dem Licht von 60% oder mehr des Spitzenwertes in der Intensitätsverteilung des Lichts entlang der Längsrichtung (X-Richtung) des Entladungsgefäßes emittiert wird. In jeder Zeichnung in 2A und unten ist der effektive Leuchtbereich mit dem Zeichen 5 bezeichnet.In the present description, the area in the discharge space 11 that shines relatively brightly is referred to as the “effective lighting area”. In detail, the effective luminous area refers to an area in the discharge space 11 in which light of 60% or more of the peak value in the intensity distribution of the light is emitted along the longitudinal direction (X direction) of the discharge vessel. In every drawing in 2A and below the effective lighting area is marked with the symbol 5.

Die Excimer-Lampe 1 weist die folgenden Eigenschaften in Bezug auf die virtuelle Temperatur an jedem Ort in Längsrichtung (X-Richtung) des Entladungsgefäßes 10 auf. Dieser Punkt wird unter Bezugnahme auf 3 erläutert. 3 entspricht einer Draufsicht auf die Excimer-Lampe 1, die in gleicher Weise wie 1 dargestellt ist, wobei der effektive Leuchtbereich 5 und die Messpunkte (4, 4,...) hinzugefügt sind. Die Messpunkte (4, 4,...) werden später erläutert.The excimer lamp 1 has the following characteristics with respect to the virtual temperature at each location in the longitudinal direction (X direction) of the discharge vessel 10. This point is made with reference to 3 explained. 3 corresponds to a top view of the excimer lamp 1, in the same way as 1 is shown, with the effective lighting area 5 and the measuring points (4, 4,...) being added. The measuring points (4, 4,...) will be explained later.

Die Messpunkte (4, 4,...) sind die Punkte, an denen die virtuelle Temperatur des Entladungsgefäßes 10 zu messen ist. Im Detail sind die Messpunkte (4, 4,...) die Punkte, die erhalten werden, indem der Bereich innerhalb des effektiven Leuchtbereichs 5 des Entladungsgefäßes 10 in der Längsrichtung (X-Richtung) substantiell gleichmäßig durch eine vorgegebene Anzahl geteilt wird. Im Beispiel von 3 ist der Bereich innerhalb des effektiven Leuchtbereichs 5 des Entladungsgefäßes 10 in X-Richtung substantiell in vier gleiche Teile geteilt, so dass insgesamt fünf Messpunkte (4, 4,...) dargestellt sind. Die X-Koordinatenpositionjedes Messpunktes (4, 4,...) entspricht X1, X2, X3, X4, X5. Im Beispiel von 3 entsprechen die Messpunkte 4, die den Positionen X1 und X5 entsprechen, dem „Paar von Endpunkten“ und die Messpunkte 4, die den Positionen X2, X3 und X4 entsprechen, entsprechen dem „Zwischenpunkt“.The measuring points (4, 4,...) are the points at which the virtual temperature of the discharge vessel 10 is to be measured. In detail, the measurement points (4, 4,...) are the points obtained by substantially uniformly dividing the area within the effective luminous area 5 of the discharge vessel 10 in the longitudinal direction (X direction) by a predetermined number. In the example of 3 the area within the effective illumination area 5 of the discharge vessel 10 is substantially divided into four equal parts in the X direction, so that a total of five measuring points (4, 4,...) are shown. The X coordinate position of each measuring point (4, 4,...) corresponds to X1, X2, X3, X4, X5. In the example of 3 The measuring points 4 corresponding to the positions X1 and X5 correspond to the “pair of end points” and the measuring points 4 corresponding to the positions X2, X3 and X4 correspond to the “intermediate point”.

Die Messpunkte (4, 4,...) sind vorgesehen, um den Grad der Streuung (Gleichmäßigkeit) der virtuellen Temperatur des Entladungsgefäßes 10 in Bezug auf die Längsrichtung (X-Richtung) zu messen. Wenn die mehreren Messpunkte (4, 4,...) zum Ende auf der -X-Seite, zum Ende auf der +X-Seite oder in der Nähe der Mitte unausgeglichen sind, ist die Feststellung der Streuung der virtuellen Temperatur des Entladungsgefäßes 10 in Bezug auf die X-Richtung daher nicht wirksam.The measuring points (4, 4,...) are provided to measure the degree of dispersion (uniformity) of the virtual temperature of the discharge vessel 10 with respect to the longitudinal direction (X direction). If the multiple measuring points (4, 4,...) are unbalanced towards the end on the -X side, towards the end on the +X side or near the center, the determination of the dispersion of the virtual temperature of the discharge vessel 10 therefore not effective with respect to the X direction.

D. h., der Begriff „substantiell gleichmäßig teilen“ in der vorliegenden Beschreibung bedeutet, dass der Bereich in der X-Richtung so weit verteilt ist, dass die Streuung der virtuellen Temperatur des Entladungsgefäßes 10 in Bezug auf die X-Richtung festgestellt werden kann, und in dem Maße, in dem dieses Ziel erreicht wird, ist es zulässig, dass die Trennungsabstände zwischen den Messpunkten (4, 4,...) variieren. Als Beispiel sollte der Maximalwert des Trennungsabstands zwischen den Messpunkten (4, 4,...) weniger als das Doppelte des Durchschnittswerts des Trennungsabstands betragen.That is, the term "divide substantially evenly" in the present description means that the area in the X direction is distributed so widely that the dispersion of the virtual temperature of the discharge vessel 10 with respect to the X direction can be determined , and to the extent that this objective is achieved, it is permissible for the separation distances between the measuring points (4, 4,...) to vary. As an example, the maximum value of the separation distance between the measuring points (4, 4,...) should be less than twice the average value of the separation distance.

Das Entladungsgefäß 10, mit dem die Excimer-Lampe 1 versehen ist, weisen die virtuelle Temperatur T[°C] an jedem Messpunkt (4, 4,...), die in obiger Weise festgelegt sind, und den Zwischenwert Ta[°C] aller virtuellen Temperaturen T auf, die die folgenden Gleichungen (1) und (2) erfüllen: $900 \leq Ta \leq 1000$

- 924,7 + 1,9 \times Ta \leq T \leq 924,7 + 0,1 \times Ta

The discharge vessel 10 with which the excimer lamp 1 is provided has the virtual temperature T[°C] at each measuring point (4, 4,...), which are determined in the above manner, and the intermediate value Ta[°C ] of all virtual temperatures T that satisfy the following equations (1) and (2):

900 \leq Ta \leq 1000

- 924.7 + 1.9 \times Ta \leq T \leq 924.7 + 0.1 \times Ta

Mit anderen Worten, die Beziehung zwischen jeder virtuellen Temperatur T[°C] und dem Zwischenwert Ta[°C] aller virtuellen Temperaturen T liegt im schraffierten Bereich des Diagramms in 4.In other words, the relationship between each virtual temperature T[°C] and the intermediate value Ta[°C] of all virtual temperatures T lies in the shaded area of the diagram in 4 .

Die virtuelle Temperatur T an jedem Messpunkt (4, 4,...) kann mit der Methode des Infrarot-Absorptionsspektrums oder des Ramanspektrums erhalten werden.The virtual temperature T at each measuring point (4, 4,...) can be obtained using the infrared absorption spectrum or Raman spectrum method.

Die Methode des Infrarot-Absorptionsspektrums ist ein Verfahren zur Berechnung der virtuellen Temperatur von Quarzglas anhand des Betrags der Verschiebung der Spitze (um 2260 cm^-1), die die Streckschwingung der Si-O-Bindung in Quarzglas zeigt. Konkret ist ein Verfahren zur Ermittlung der virtuellen Temperatur T_f aus der Spitzenwellenzahl v2[cm^-1] durch eine einfache Berechnung auf der Basis der folgenden Gleichung (3) bekannt: $T_{f} = 43809,21 / (ν 2 - 2228,64)$

The infrared absorption spectrum method is a method for calculating the virtual temperature of quartz glass based on the amount of displacement of the peak (around 2260 cm ^-1 ), which shows the stretching vibration of the Si-O bond in quartz glass. Specifically, a method for determining the virtual temperature T _f from the peak wave number v2[cm ^-1 ] by a simple calculation based on the following equation (3) is known:

T_{f} = 43809.21 / (ν 2 - 2228.64)

Die Raman-Spektrum-Methode ist ein Verfahren, das den Betrag der Verschiebung der ω1-Linie (Spitze um 440 cm-1) verwendet, der durch die Deformationsschwingung der Si-O-Si-Bindung in Quarzglas verursacht wird. Konkret ist ein Verfahren zur Ermittlung der virtuellen Temperatur Tf aus der Spitzenposition von ω1 im Ramansignal von Quarzglas durch eine einfache Berechnung auf der Basis der folgenden Gleichung (4) bekannt: $T_{f} = (ω_{1} - 418) / 18 \times 10^{- 3}$

The Raman spectrum method is a method that uses the amount of displacement of the ω1 line (peak around 440 cm-1) caused by the deformation vibration of the Si-O-Si bond in fused silica. Specifically, a method for determining the virtual temperature Tf from the peak position of ω1 in the Raman signal of quartz glass by a simple calculation based on the following equation (4) is known:

T_{f} = (ω_{1} - 418) / 18 \times 10^{- 3}

Unter Verwendung der obigen Infrarot-Absorptionsspektrum-Methode, der Raman-Spektrum-Methode und anderer Methoden wird die virtuelle Temperatur T an jedem Messpunkt (4, 4,...) gemessen. Im Folgenden wird die virtuelle Temperatur an jeder Position Xi (i = 1, 2,...) jedes Messpunktes (4, 4,...) als Ti bezeichnet.Using the above infrared absorption spectrum method, Raman spectrum method and other methods, the virtual temperature T is measured at each measurement point (4, 4,...). In the following, the virtual temperature at each position Xi (i = 1, 2,...) of each measuring point (4, 4,...) is referred to as Ti.

Der Zwischenwert Ta ist ein Wert, der genau in der Mitte zwischen dem Maximal- und dem Minimalwert der virtuellen Temperatur Ti an jeder Position Xi liegt.The intermediate value Ta is a value that is exactly midway between the maximum and minimum values of the virtual temperature Ti at each position Xi.

Wie oben beschrieben, kommt es bei der Herstellung von Excimer-Lampen für die industriellen Anwendungen unweigerlich zu Streuungen der virtuellen Temperatur des Entladungsgefäßes. Demgegenüber werden bei der Herstellung des Entladungsgefäßes die Heiz- und Kühlprofile derart vorgegeben, dass die virtuelle Temperatur auf einen bestimmten Sollwert festgelegt wird. D. h., wenn die virtuelle Temperatur an jedem Messpunkt für einen auf die übliche Weise hergestellten Entladungsgefäß gemessen wird, stimmt der Wert der virtuellen Temperatur, der bei der Herstellung als Ziel betrachtet wurde, mit dem Zwischenwert der virtuellen Temperatur an jedem Messpunkt im Wesentlichen überein, und der Wert neigt dazu, je nach dem Messpunkt in Bezug auf den Zwischenwert nach oben oder unten zu schwanken.As described above, the production of excimer lamps for industrial applications inevitably leads to variations in the virtual temperature of the discharge vessel. In contrast, when manufacturing the discharge vessel, the heating and cooling profiles are specified in such a way that the virtual temperature is set to a specific target value. That is, when the virtual temperature at each measuring point is measured for a discharge vessel manufactured in the usual way, the value of the virtual temperature that was considered as a target during manufacture is substantially consistent with the intermediate value of the virtual temperature at each measuring point and the value tends to fluctuate up or down with respect to the intermediate value depending on the measurement point.

Das Diagramm in 4 bedeutet, dass sich die zulässige Variationsbreite der virtuellen Temperatur an jedem Messpunkt (4, 4,...) in Abhängigkeit vom Zwischenwert Ta der virtuellen Temperatur, also in Abhängigkeit vom Wert (Sollwert) der virtuellen Temperatur ändert, der bei der Herstellung angestrebt wird. Konkrete nummerische Beispiele sehen wie folgt aus. Wenn der Zwischenwert Ta (d. h. der Sollwert) der virtuellen Temperatur 920°C beträgt, liegen alle virtuellen Temperaturen Ti an jeder Position Xi im Bereich von 823,3°C bis 1016,7°C, und die zulässige Variationsbreite beträgt 193,4°C. Als weiteres Beispiel: Wenn der Zwischenwert Ta (d. h. der Sollwert) der virtuellen Temperatur 960°C beträgt, liegen alle virtuellen Temperaturen Ti an jeder Position Xi im Bereich von 899,3°C bis 1020,7°C, und die zulässige Variationsbreite beträgt 121,4°C. Als noch weiteres Beispiel: Wenn der Zwischenwert Ta (d. h. der Sollwert) der virtuellen Temperatur 980°C beträgt, liegen alle virtuellen Temperaturen Ti an jeder Position Xi im Bereich von 937,3°C bis 1022,7°C, und die zulässige Variationsbreite beträgt 85,4°C.The diagram in 4 means that the permissible range of variation of the virtual temperature at each measuring point (4, 4,...) changes depending on the intermediate value Ta of the virtual temperature, i.e. depending on the value (setpoint) of the virtual temperature that is aimed for during production . Concrete numerical examples are as follows. When the intermediate value Ta (ie, the set point) of the virtual temperature is 920°C, all the virtual temperatures Ti at each position Xi are in the range of 823.3°C to 1016.7°C, and the allowable variation range is 193.4° C As another example, if the intermediate value Ta (ie, the set point) of the virtual temperature is 960°C, all virtual temperatures Ti at each position Xi are in the range of 899.3°C to 1020.7°C, and the allowable variation range is 121.4°C. As yet another example, if the intermediate value Ta (ie, the set point) of the virtual temperature is 980°C, all virtual temperatures Ti at each position Xi are in the range of 937.3°C to 1022.7°C, and the allowable variation range is 85.4°C.

D. h., bei Annäherung des Zwischenwerts der virtuellen Temperatur Ta an 1000°C wird die zulässige Variationsbreite der virtuellen Temperatur Ti an jedem Messpunkt (4, 4,...) kleiner. Wenn die virtuelle Temperatur Ti an jedem Messpunkt (4, 4,...) in einem Maße streut, dass diese die zulässige Variationsbreite überschreitet, kommt es nach der Einschaltung der Excimer-Lampe über eine lange Zeit zu einer großen Streuung der Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate. Wenn dagegen, wie bei der Excimer-Lampe 1 der vorliegenden Ausführungsform, die zulässige Variationsbreite der virtuellen Temperatur Ti an jedem Messpunkt (4, 4,...) auf den schraffierten Bereich im Diagramm von 4 gehalten wird, kann die Differenz der Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate für jeden Ort nach 3000 Stunden unter 15% gehalten werden. Dieser Punkt wird zusätzlich näher erläutert.That is, as the intermediate value of the virtual temperature Ta approaches 1000°C, the permissible range of variation of the virtual temperature Ti at each measuring point (4, 4,...) becomes smaller. If the virtual temperature Ti at each measuring point (4, 4,...) disperses to such an extent that it exceeds the permissible range of variation, there will be a large dispersion in the illuminance maintenance rate over a long period of time after the excimer lamp is switched on . On the other hand, as in the excimer lamp 1 of the present embodiment, the allowable variation range of the virtual temperature Ti at each measuring point (4, 4,...) is limited to the hatched area in the diagram of 4 is maintained, the difference in illuminance maintenance rate for each location can be kept below 15% after 3000 hours. This point will also be explained in more detail.

Die Proben #1 bis #3 idealer Excimer-Lampen wurden vorbereitet, bei denen die Streuung der virtuellen Temperatur Ti für jeden Ort in X-Richtung unterdrückt wurde. Bei diesen Proben #1 bis #3 handelt es sich um Excimer-Lampen mit einer Spitzenwellenlänge von 172 nm, bei denen Xe-Gas als leuchtendes Gas im Entladungsgefäß jeweils eingeschlossen ist.Samples #1 to #3 of ideal excimer lamps were prepared in which the scattering of the virtual temperature Ti for each location in the X direction was suppressed. These are samples #1 to #3 These are excimer lamps with a peak wavelength of 172 nm, in which Xe gas is enclosed as a luminous gas in the discharge vessel.

Die Proben Nr. 1 bis Nr. 3 wurden hergestellt, indem sie unter hochpräziser Kontrolle nach einem bei der Herstellung fein eingestellten Temperaturprofil aufgeheizt und gleichzeitig extrem langsam über einen Zeitraum abgekühlt wurden, der bei der Herstellung von Excimer-Lampen 1 für die industriellen Anwendungen nicht effizient ist. Bei den Proben 1 bis 3 handelt es sich um Lampen, die mit unterschiedlichen gezielten virtuellen Temperaturen (Sollwerten) hergestellt wurden. Die virtuellen Solltemperaturen für jede Probe #1 bis #3 sind in der folgenden Tabelle 1 dargestellt: [Tabelle 1] Proben Nr. virtuelle Soll-Temperatur [°C] #1 949 #2 987 #3 997 Samples No. 1 to No. 3 were manufactured by heating them under highly precise control according to a temperature profile finely adjusted during manufacture and at the same time cooling them extremely slowly over a period of time not required in the manufacture of excimer lamps 1 for industrial applications is efficient. Samples 1 to 3 are lamps that were manufactured with different targeted virtual temperatures (setpoints). The virtual target temperatures for each sample #1 to #3 are shown in Table 1 below: [Table 1] Sample no. virtual target temperature [°C] #1 949 #2 987 #3 997

Vorsichtshalber wurde die virtuelle Temperatur Ti jedes Messpunktes (4, 4,...) für diese Proben #1 bis #3 gemessen, und es wurde festgestellt, dass die virtuelle Temperatur Ti bei allen Proben #1 bis #3 im Bereich von ±5°C des Sollwertes (d. h. des Zwischenwertes Ta) lag.As a precaution, the virtual temperature Ti of each measuring point (4, 4,...) was measured for these samples #1 to #3, and it was found that the virtual temperature Ti for all samples #1 to #3 was in the range of ±5 °C of the setpoint (i.e. the intermediate value Ta).

Für diese Proben #1 bis #3 wurde die zeitliche Änderung der Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate gemessen. Konkret wurde die Beleuchtungsstärke der ultravioletten Strahlen jeder Probe #1-#3 mit einem Illuminometer gemessen, nachdem sie für eine vorbestimmte Zeit eingeschaltet wurden, und der relative Wert zur Beleuchtungsstärke zum Anfangszeitpunkt wurde berechnet. Für die Messung der Beleuchtungsstärke wurden ein kumulierter UV-Meter (UIT-250) und ein separater Fotodetektor (VUV-S 172), hergestellt von Ushio Inc., verwendet. Die Beziehung zwischen der Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate und der Einschaltzeit für jede Probe #1 bis #3 wurde erhalten, wie in 5 dargestellt. Außerdem wurden die in 5 erhaltenen Ergebnisse in ein Diagramm umgewandelt, dessen Abszisse in logarithmischer Form ausgedrückt ist. Dieses Diagramm ist in 6 dargestellt.For these samples #1 to #3, the change in illuminance maintenance rate over time was measured. Specifically, the illuminance of the ultraviolet rays of each sample #1-#3 was measured with an illuminometer after they were turned on for a predetermined time, and the relative value to the illuminance at the initial time was calculated. A cumulative UV meter (UIT-250) and a separate photodetector (VUV-S 172) manufactured by Ushio Inc. were used to measure illuminance. The relationship between the illuminance maintenance rate and the on time for each sample #1 to #3 was obtained as in 5 shown. In addition, the in 5 The results obtained are converted into a diagram whose abscissa is expressed in logarithmic form. This diagram is in 6 shown.

Durch lineare Näherung aller in 6 erhaltenen Daten mit einem linearen Regressionsmodell wurde ein relationaler Ausdruck zwischen der Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate y und der Einschaltzeit [Log(h)]x für jede Probe #1 bis #3 abgeleitet. Die jeweiligen linearen Näherungsformeln und Bestimmungskoeffizienten R² sehen wie folgt aus:

Probe #1: $\begin{array}{l} lineare Näherungsformel y = - 4,2999 \times x + 100, \\ {Bestimmungskoeffizient R}^{2} = 0,8931 \end{array}$
Probe #2: $\begin{array}{l} lineare Näherungsformel y = - 4,9565 \times x + 100, \\ {Bestimmungskoeffizient R}^{2} = 0,8998 \end{array}$
Probe #3: $\begin{array}{l} lineare Näherungsformel y = - 7,6343 \times x + 100, \\ {Bestimmungskoeffizient R}^{2} = 0,9541 \end{array}$

By linear approximation of all in 6 From the data obtained using a linear regression model, a relational expression was derived between the illuminance maintenance rate y and the on time [Log(h)]x for each sample #1 to #3. The respective linear approximation formulas and determination coefficients R ² look as follows:

Sample #1: $\begin{array}{l} linear approximation formula y = - 4.2999 \times x + 100, \\ {Determination coefficient R}^{2} = 0.8931 \end{array}$
Sample #2: $\begin{array}{l} linear approximation formula y = - 4.9565 \times x + 100, \\ {Determination coefficient R}^{2} = 0.8998 \end{array}$
Sample #3: $\begin{array}{l} linear approximation formula y = - 7.6343 \times x + 100, \\ {Determination coefficient R}^{2} = 0.9541 \end{array}$

In allen Proben #1 bis #3 liegt der Wert des Bestimmungskoeffizienten der Näherungsformel nahe bei 1, so dass davon ausgegangen ist, dass die Näherungsformel stark mit den erhaltenen Daten korreliert ist.In all samples #1 to #3, the value of the determination coefficient of the approximate formula is close to 1, so the approximate formula is considered to be highly correlated with the obtained data.

Als nächstes wurden die jeweiligen virtuellen Temperaturen der Proben #1 bis #3 (d. h. der Sollwert und auch der Zwischenwert Ta) und die Steigung der vorgenannten linearen Näherungsformel grafisch dargestellt. Dieses Diagramm ist in 7 dargestellt. Im Folgenden wird die Steigung der linearen Näherungsformel als „Reduktionskoeffizient der Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate“ bezeichnet und entspricht dem „Koeffizienten“, der auf der Ordinate des Diagramms in 7 angegeben ist.Next, the respective virtual temperatures of samples #1 to #3 (ie, the set point and also the intermediate value Ta) and the slope of the aforementioned linear approximation formula were graphed. This diagram is in 7 shown. The following is the slope of the linear approximation formula called the “reduction coefficient of the illuminance maintenance rate” and corresponds to the “coefficient” shown on the ordinate of the diagram in 7 is specified.

Aus den Ergebnissen von 7 ist zu verstehen, dass der Übergang der Veränderung des Reduktionskoeffizienten der Beleuchtungsstärke zwischen Probe #2, deren virtuelle Temperatur 987°C beträgt, und Probe #3, deren virtuelle Temperatur 997°C beträgt, größer ist als die Differenz des Reduktionskoeffizienten der Beleuchtungsstärke zwischen Probe #1, deren virtuelle Temperatur 949°C beträgt, und Probe #2, deren virtuelle Temperatur 987°C beträgt. Angesichts der Ergebnisse von 7 wurde die Beziehung zwischen der virtuellen Temperatur und dem Reduktionskoeffizienten für die Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate durch zwei Geraden m1 und m2 angenähert. D. h., im Bereich der virtuellen Temperaturen unter 987°C kann die Beziehung zwischen der virtuellen Temperatur x und dem Reduktionskoeffizienten y der Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate durch die Gerade m1: y = -0,0159 * x + 10,786 angenähert werden. Es ist auch zu erkennen, dass im Bereich der virtuellen Temperaturen über 987°C die Beziehung zwischen der virtuellen Temperatur x und dem Reduktionskoeffizienten y der Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate durch die Gerade m2: y = -0,2651 * x + 256,69 angenähert werden kann. D. h., die Geraden m1 und m2 sind die relationalen Ausdrücke zwischen der virtuellen Temperatur und dem Reduktionskoeffizienten der Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate. Im Folgenden wird sie einfach als „relationale Ausdrücke α“ abgekürzt.From the results of 7 It is understood that the transition of the change in the illuminance reduction coefficient between sample #2, whose virtual temperature is 987 ° C, and sample # 3, whose virtual temperature is 997 ° C, is larger than the difference in the illuminance reduction coefficient between samples #1, whose virtual temperature is 949°C, and sample #2, whose virtual temperature is 987°C. Given the results of 7 The relationship between the virtual temperature and the reduction coefficient for the illuminance maintenance rate was approximated by two straight lines m1 and m2. That is, in the range of virtual temperatures below 987 ° C, the relationship between the virtual temperature x and the reduction coefficient y of the illuminance maintenance rate can be approximated by the straight line m1: y = -0.0159 * x + 10.786. It can also be seen that in the range of virtual temperatures above 987 ° C, the relationship between the virtual temperature x and the reduction coefficient y of the illuminance maintenance rate can be approximated by the straight line m2: y = -0.2651 * x + 256.69 can. That is, the lines m1 and m2 are the relational expressions between the virtual temperature and the reduction coefficient of the illuminance maintenance rate. In the following it is simply abbreviated as “relational expressions α”.

Bei der Excimer-Lampe 1 wird die Gleichmäßigkeit U[%] der Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate an jedem Messpunkt (4, 4,...) durch die folgende Gleichung (5) definiert, wobei der Maximalwert Imax der Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate und der Minimalwert Imin der virtuellen Temperatur verwendet werden: $U [%] = (Imax - Imin) / (Imax + Imin) \times 100$

In the excimer lamp 1, the uniformity U[%] of the illuminance maintenance rate at each measuring point (4, 4,...) is defined by the following equation (5), where the maximum value Imax of the illuminance maintenance rate and the minimum value Imin the virtual temperature can be used:

U [%] = (Imax - Imin) / (Imax + Imin) \times 100

Aus den Ergebnissen der 5 bis 6 ist zu verstehen, dass der Wert der Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate umso niedriger ist, je höher die virtuelle Temperatur des Entladungsgefäßes ist. D. h., wenn die Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate der Excimer-Lampe an jedem Ort des Entladungsgefäßes gemessen wird, ist die virtuelle Temperatur der Stelle, die den Maximalwert Imax der Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate anzeigt, also die niedrigste virtuelle Temperatur T1, durch T1 = x -a bestimmt, wobei der Zwischenwert (Sollwert) der virtuellen Temperatur als x und die Temperaturdifferenz zwischen dem Zwischenwert und der Stelle als a gilt. Umgekehrt wird die virtuelle Temperatur an der Stelle, an der der Minimalwert Imin der Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate angezeigt wird, also die höchste virtuelle Temperatur T2, durch T2 = x + a bestimmt.From the results of the 5 to 6 It should be understood that the higher the virtual temperature of the discharge vessel, the lower the value of the illuminance maintenance rate. That is, when the illuminance maintenance rate of the excimer lamp is measured at each location of the discharge vessel, the virtual temperature of the location indicating the maximum value Imax of the illuminance maintenance rate, that is, the lowest virtual temperature T1, is by T1 = x -a determines, where the intermediate value (setpoint) of the virtual temperature is considered x and the temperature difference between the intermediate value and the point is considered a. Conversely, the virtual temperature at the point where the minimum value Imin of the illuminance maintenance rate is displayed, i.e. the highest virtual temperature T2, is determined by T2 = x + a.

Wenn der Koeffizient des obigen relationalen Ausdrucks α an der Position der niedrigsten virtuellen Temperatur T1 als k1, der Schnittpunkt als k1' und die Einschaltzeit als τ[h] gilt, wird die Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate Imax an der Stelle, die die virtuelle Temperatur T1 anzeigt, durch die folgende Gleichung (6) bestimmt: $Imax = 100 + {(x - a) \times k1 + k1'} \times log τ$

If the coefficient of the above relational expression α at the lowest virtual temperature position T1 is k1, the intersection point is k1', and the on time is τ[h], the illuminance maintenance rate becomes Imax at the position indicating the virtual temperature T1 , determined by the following equation (6):

Imax = 100 + {(x - a) \times k1 + k1'} \times log τ

Wenn der Koeffizient des obigen relationalen Ausdrucks α an der Position der höchsten virtuellen Temperatur T2 ebenfalls als k2, der Schnittpunkt als k2' und die Einschaltzeit als τ[h] gilt, wird die Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate Imin an der Stelle, die die virtuelle Temperatur T2 anzeigt, durch die folgende Gleichung (7) bestimmt: $Imin = 100 + {(x + a) \times k2 + k2'} \times log τ$

If the coefficient of the above relational expression α at the position of the highest virtual temperature T2 is also k2, the intersection point is k2', and the on time is τ[h], the illuminance maintenance rate Imin at the position representing the virtual temperature T2 indicates, determined by the following equation (7):

Imin = 100 + {(x + a) \times k2 + k2'} \times log τ

Werden die obigen Gleichungen (6) und (7) in die Gleichung (5) eingesetzt und in eine Gleichung zur Ermittlung der Temperaturdifferenz a der virtuellen Temperatur in Bezug auf den Zwischenwert umgewandelt, so wird die folgende Gleichung (8) erhalten:
[Math 1] $a = \frac{{(k_{1} - k_{2}) \times x + (k_{1}^{'} - k_{2}^{'}) \times 100 - U \times {\frac{200}{log τ} + (k_{1} + k_{2}) \times x + (k_{1}^{'} + k_{2}^{'})}}}{(100 - U) \times k_{1} + (100 + U) \times k_{2}}$

Substituting the above equations (6) and (7) into equation (5) and converting them into an equation for determining the temperature difference a of the virtual temperature with respect to the intermediate value, the following equation (8) is obtained:
[Math 1]

a = \frac{{(k_{1} - k_{2}) \times x + (k_{1}^{'} - k_{2}^{'}) \times 100 - U \times {\frac{200}{log τ} + (k_{1} + k_{2}) \times x + (k_{1}^{'} + k_{2}^{'})}}}{(100 - U) \times k_{1} + (100 + U) \times k_{2}}

Die Nutzungsstörung bei Excimer-Lampen gilt als gering, wenn der Unterschied in der Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate an jedem Ort des Entladungsgefäßes 10 nach 3000 Einschaltstunden unter 15% gehalten werden kann. Daher werden τ = 3000 und U = 15 in die obige Gleichung (8) eingesetzt.The disruption in use of excimer lamps is considered low if the difference in the illuminance maintenance rate at each location of the discharge vessel 10 can be kept below 15% after 3000 hours of operation. Therefore, τ = 3000 and U = 15 are substituted into equation (8) above.

Der Koeffizient k1 und der Schnittpunkt k1' des obigen relationalen Ausdrucks α an der Position der niedrigsten virtuellen Temperatur T1 und der Koeffizient k2 und der Schnittpunkt k2' des obigen relationalen Ausdrucks α an der Stelle der höchsten virtuellen Temperatur T2 basieren jeweils auf dem in 7 dargestellten relationalen Ausdruck α, und werden in Abhängigkeit vom Wert der virtuellen Temperatur eindeutig bestimmt.The coefficient k1 and the intersection point k1' of the above relational expression α at the position of the lowest virtual temperature T1 and the coefficient k2 and the intersection point k2' of the above relational expression α at the position of the highest virtual temperature T2 are based on the in 7 shown relational expression α, and are uniquely determined depending on the value of the virtual temperature.

D. h., durch abwechselnde Änderung der angestrebten virtuellen Temperatur (Zwischenwert) x wird die zulässige Temperaturdifferenz a ermittelt und daraus werden ein zulässiger oberer Grenzwert und ein zulässiger unterer Grenzwert rechnerisch ermittelt. Der Berechnungsvorgang ist in Tabelle 2 dargestellt. [Tabelle 2] gezielte virtuelle Temperatur (Zwischenwert) x [°C] zulässige Temperaturdifferenz a [°C] zulässiger unterer Grenzwert x - a [°C] zulässiger oberer Grenzwert x + a [°C] 900 101.9 798.1 1001.9 901 101.0 800.0 1002.0 902 100.1 801.9 1002.1 ... ... ... ... 920 83.6 836.4 1003.6 921 82.7 838.3 1003.7 922 81.8 840.2 1003.8 ... ... ... ... 960 47.0 913.0 1007.0 961 46.1 914.9 1007.1 962 45.1 916.9 1007.1 ... ... ... ... That is, by alternately changing the desired virtual temperature (intermediate value) x, the permissible temperature difference a is determined and from this a permissible upper limit value and a permissible lower limit value are calculated. The calculation process is shown in Table 2. [Table 2] Targeted virtual temperature (intermediate value) x [°C] Permissible temperature difference a [°C] permissible lower limit x - a [°C] permissible upper limit x + a [°C] 900 101.9 798.1 1001.9 901 101.0 800.0 1002.0 902 100.1 801.9 1002.1 ... ... ... ... 920 83.6 836.4 1003.6 921 82.7 838.3 1003.7 922 81.8 840.2 1003.8 ... ... ... ... 960 47.0 913.0 1007.0 961 46.1 914.9 1007.1 962 45.1 916.9 1007.1 ... ... ... ...

Die Beziehung zwischen dem Zwischenwert x und dem zulässigen unteren Grenzwert (x-a) und die Beziehung zwischen dem Zwischenwert x und dem zulässigen oberen Grenzwert (x+a), die auf diese Weise erhalten wurden, werden grafisch dargestellt, und der Bereich, der von den beiden Bereichen umfasst ist, ist im Diagramm in 4 schraffiert. Indem die Excimer-Lampe 1 derart hergestellt wird, dass der Zwischenwert Ta der virtuellen Temperatur und die virtuelle Temperatur Ti an jedem Messpunkt im in 4 dargestellten schraffierten Bereichs vorliegen, kann der Unterschied in der Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate an jedem Ort des Entladungsgefäßes 10 nach 3000 Einschaltstunden unter 15% gehalten werden.The relationship between the intermediate value x and the allowable lower limit (xa) and the relationship between the intermediate value x and the allowable upper limit (x+a) obtained in this way are graphically represented, and the range covered by the both areas is included in the diagram 4 hatched. By making the excimer lamp 1 such that the intermediate value Ta of the virtual temperature and the virtual temperature Ti at each measuring point in the in 4 shown hatched area, the difference in the illuminance maintenance rate at each location of the discharge vessel 10 can be kept below 15% after 3000 switch-on hours.

Im Folgenden werden die Ergebnisse der anhand der Ausführungsbeispiele und Vergleichsbeispiele durchgeführten Feststellung erläutert.The results of the determination carried out using the exemplary embodiments and comparative examples are explained below.

(Ausführungsbeispiel 1)(Example 1)

Unter Verwendung von fluordotiertem Quarzglas wurden mehrere Proben der Excimer-Lampe 1 unter einem bestimmten Temperaturprofil hergestellt, wobei der Sollwert der virtuellen Temperatur 983°C betrug, und als Ausführungsbeispiel 1 verwendet wurde. Für eine der mehreren hergestellten Proben wurden die virtuellen Temperaturen an fünf Messpunkten (X1, X2,..., X5) gemessen, wie in 3 schematisch dargestellt. Konkret wurden die Messungen auf die folgende Weise vorgenommen. Zunächst wurden kleine Glasstücke durch Zerkleinern der obigen fünf Stellen erhalten, die im effektiven Leuchtbereich 5 des Entladungsgefäßes 10 positioniert sind. Die Infrarot-Absorptionsspektren der erhaltenen Glasstücke wurden mit dem Transmissionsverfahren gemessen, und dann auf der Basis der obigen Gleichung (3) berechnet. Die durch die Berechnung erhaltenen Werte wurden als virtuelle Temperatur Ti (i = 1, 2,..., 5) der Messpunkte (X1, X2,..., X5) an der jedem Stück entsprechenden Position verwendet.Using fluorine-doped quartz glass, several samples of the excimer lamp 1 were prepared under a certain temperature profile, with the virtual temperature set point being 983 ° C, and used as Embodiment 1. For one of the several samples produced, the virtual temperatures were measured at five measuring points (X1, X2,..., X5) as in 3 shown schematically. Specifically, the measurements were taken in the following manner. First, small pieces of glass were obtained by crushing the above five locations positioned in the effective luminous area 5 of the discharge vessel 10. The infrared absorption spectra of the obtained glass pieces were measured by the transmission method, and then calculated based on the above equation (3). The values obtained through the calculation were used as the virtual temperature Ti (i = 1, 2,..., 5) of the measurement points (X1, X2,..., X5) at the position corresponding to each piece.

Im Ausführungsbeispiel 1 ergab sich die Beziehung der obigen Gleichung (2) zwischen der virtuellen Temperatur T an jedem Messpunkt und dem Zwischenwert Ta der virtuellen Temperatur.In exemplary embodiment 1, the relationship of equation (2) above resulted between the virtual temperature T at each measuring point and the intermediate value Ta of the virtual temperature.

Als nächstes wurde eine Probe der Excimer-Lampe 1 aus Ausführungsbeispiel 1, die nicht zerstört wurde, 3000 Stunden lang kontinuierlich eingeschaltet. Anschließend wurde die Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate an jedem Messpunkt (X1, X2,..., X5) nach 3000 Einschaltstunden gemessen.Next, a sample of the excimer lamp 1 of Embodiment 1, which was not destroyed, was continuously turned on for 3000 hours. The illuminance maintenance rate was then measured at each measuring point (X1, X2,..., X5) after 3000 switch-on hours.

8 ist eine Ansicht, die das Verfahren zur Messung der Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate an jedem Messpunkt schematisch zeigt. Konkret wurde ein Lichtmeter 41 in der Nähe jedes Messpunktes (X1, X2,..., X5) für die Excimer-Lampe 1 nach 3000 Einschaltstunden installiert und derart eingestellt, dass nur ultraviolette Strahlen L1 an den Punkten empfangen wurden. Die Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate an jedem Messpunkt (X1, X2,..., X5) wurde durch Berechnung des Verhältnisses zwischen der an jedem Punkt gemessenen Beleuchtungsstärke und der Ausgangsbeleuchtungsstärke ermittelt. Für die Messungen wurden, wie oben beschrieben, ein kumulierter UV-Meter (UIT-250) und ein separater Fotodetektor (VUV-S172), hergestellt von Ushio Inc., verwendet. 8th is a view schematically showing the procedure for measuring the illuminance maintenance rate at each measuring point. Specifically, a light meter 41 was installed near each measuring point (X1, The illuminance maintenance rate at each measurement point (X1, X2,..., X5) was determined by calculating the ratio between the illuminance measured at each point and the initial illuminance. A cumulative UV meter (UIT-250) and a separate photodetector (VUV-S172) manufactured by Ushio Inc. were used for the measurements as described above.

(Vergleichsbeispiel 1)(Comparative Example 1)

Der Sollwert der virtuellen Temperatur wurde wie in Ausführungsbeispiel 1 auf 983°C festgelegt, und die Feststellung wurde auf die gleiche Weise wie in Ausführungsbeispiel 1 durchgeführt, abgesehen davon, dass das Temperaturprofil bei der Herstellung gegenüber Ausführungsbeispiel 1 geändert wurde. In Vergleichsbeispiel 1 ergab sich nicht die Beziehung in der obigen Gleichung (2) zwischen der virtuellen Temperatur T an jedem Messpunkt und dem Zwischenwert Ta der virtuellen Temperatur.The target value of the virtual temperature was set to 983 ° C as in Embodiment 1, and the detection was carried out in the same manner as in Embodiment 1 except that the temperature profile in manufacturing was changed from that in Embodiment 1. In Comparative Example 1, the relationship in the above equation (2) between the virtual temperature T at each measuring point and the intermediate value Ta of the virtual temperature was not obtained.

(Ausführungsbeispiel 2)(Example 2)

Der Sollwert der virtuellen Temperatur wurde auf 909°C festgelegt, und die Feststellung wurde auf die gleiche Weise wie in Ausführungsbeispiel 1 durchgeführt, abgesehen davon, dass das Temperaturprofil bei der Herstellung gegenüber Ausführungsbeispiel 1 geändert wurde. In Ausführungsbeispiel 2 ergab sich die Beziehung in der obigen Gleichung (2) zwischen der virtuellen Temperatur T an jedem Messpunkt und dem Zwischenwert Ta der virtuellen Temperatur.The target value of the virtual temperature was set at 909° C., and the detection was carried out in the same manner as in Embodiment 1, except that the temperature profile in manufacturing was changed from that in Embodiment 1. In embodiment 2, the relationship in equation (2) above resulted between the virtual temperature T at each measuring point and the intermediate value Ta of the virtual temperature.

(Vergleichsbeispiel 2)(Comparative Example 2)

Der Sollwert der virtuellen Temperatur wurde wie in Ausführungsbeispiel 2 auf 909°C festgelegt, und die Feststellung wurde auf die gleiche Weise wie in Ausführungsbeispiel 2 durchgeführt, abgesehen davon, dass das Temperaturprofil bei der Herstellung gegenüber Ausführungsbeispiel 2 geändert wurde. In Vergleichsbeispiel 2 ergab sich nicht die Beziehung in der obigen Gleichung (2) zwischen der virtuellen Temperatur T an jedem Messpunkt und dem Zwischenwert Ta der virtuellen Temperatur.The target value of the virtual temperature was set to 909 ° C as in Embodiment 2, and the detection was carried out in the same manner as in Embodiment 2 except that the temperature profile in manufacturing was changed from that in Embodiment 2. In Comparative Example 2, the relationship in the above equation (2) between the virtual temperature T at each measuring point and the intermediate value Ta of the virtual temperature was not obtained.

Die Feststellungsergebnisse sind in Tabelle 3 und den 9A bis 12B dargestellt. Die Gleichmäßigkeit in der unteren Tabelle 3 ist der Wert, der auf der Basis der obigen Gleichung (5) ermittelt wurde.

The detection results are in Table 3 and the 9A to 12B shown. The uniformity in Table 3 below is the value determined based on equation (5) above.

Gemäß den obigen Ergebnissen beträgt in Ausführungsbeispielen 1 und 2, in denen die virtuelle Temperatur Ti (i = 1, 2,..., 5) an jedem Messpunkt (X1, X2,..., X5) innerhalb eines zulässigen Bereichs gehalten wird, die Gleichmäßigkeit (Streuungsgrad) der Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate nach 3000 Einschaltstunden 6% oder weniger, was deutlich unter dem zulässigen Bereich von 15% liegt. In Vergleichsbeispielen 1 und 2 hingegen, in denen einige der virtuellen Temperaturen Ti (i = 1, 2,..., 5) an jedem Messpunkt (X1, X2,..., X5) den zulässigen Bereich überschreiten, liegt die Gleichmäßigkeit (Streuungsgrad) der Beleuchtungsstärke-Aufrechterhaltungsrate nach 3000 Einschaltstunden deutlich über 15%.According to the above results, in Embodiments 1 and 2, in which the virtual temperature Ti (i = 1, 2,..., 5) at each measuring point (X1, X2,..., X5) is kept within an allowable range , the uniformity (degree of dispersion) of the illuminance maintenance rate after 3000 On hours 6% or less, which is well below the allowable range of 15%. However, in comparative examples 1 and 2, in which some of the virtual temperatures Ti (i = 1, 2,..., 5) exceed the permissible range at each measuring point (X1, X2,..., X5), the uniformity ( Degree of dispersion) of the illuminance maintenance rate after 3000 hours of switching on is well over 15%.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist die Form des Entladungsgefäßes 10, mit dem die Excimer-Lampe 1 versehen ist, nicht beschränkt. Bspw. kann das Entladungsgefäß 10 über eine Doppelröhrenstruktur verfügen, die eine äußere Röhre und eine innerhalb der äußeren Röhre angeordnete innere Röhre aufweist, wobei die äußere Röhre und die innere Röhre an beiden Enden in Bezug auf die Röhrenachsenrichtung abgedichtet sind. Bei dieser Ausbildung der Excimer-Lampe 1 bildet ein Raum zwischen dem inneren Rohr und dem äußeren Rohr einen Entladungsraum 11, und das leuchtende Gas ist in diesem Entladungsraum 11 eingeschlossen.In the context of the present invention, the shape of the discharge vessel 10 with which the excimer lamp 1 is provided is not limited. For example, the discharge vessel 10 may have a dual tube structure having an outer tube and an inner tube disposed within the outer tube, the outer tube and the inner tube being sealed at both ends with respect to the tube axis direction. In this configuration of the excimer lamp 1, a space between the inner tube and the outer tube forms a discharge space 11, and the luminous gas is enclosed in this discharge space 11.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

JP 2008192351 A [0010]

Claims

Excimer lamp, provided with: a long discharge vessel containing fluorine-doped quartz glass and in which a luminous gas is enclosed, and a pair of electrodes which apply a discharge voltage inside the discharge vessel, characterized in that when in an effective luminous area as virtual temperature T[°C] at each measurement point consisting of a pair of end points in the longitudinal direction and a plurality of intermediate points obtained by dividing the area between the pair of end points in the longitudinal direction substantially equally by a predetermined number, the Intermediate value of the virtual temperature T[°C] at each measuring point is considered Ta[°C], the discharge vessel satisfies the following equations (1) and (2):

900 \leq Ta \leq 1000

- 924.7 + 1.9 \times Ta \leq T \leq 924.7 + 0.1 \times Ta

Excimer lamp Claim 1 , characterized in that the maximum value and the minimum value of the virtual temperature T are separated from each other by 10 ° C or more at each measuring point.

Excimer lamp Claim 1 or 2 , characterized in that the length in the longitudinal direction of the discharge vessel exceeds 1 m.