JP2004087270A

JP2004087270A - エキシマランプおよびエキシマランプ装置

Info

Publication number: JP2004087270A
Application number: JP2002245922A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Mishiro; 見代　修一; Norio Ishibashi; 石橋　紀雄
Original assignee: Orc Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Orc Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-08-26
Filing date: 2002-08-26
Publication date: 2004-03-18
Also published as: CN1479347A; CN1296964C

Abstract

【課題】放電管の中空部を通過する冷却水の漏水を迅速に検出し、漏水がワークに侵入し、またはクリーンルームを汚染することを防止するエキシマランプ装置を提供すること。
【解決手段】エキシマランプ装置１０は、放電管２０の外側を保護管３０により包囲し、密閉する。この放電管２０と保護管３０との間の空間３１には窒素ガスなどの冷却用気体を通過させ強制冷却する。この空間３１に漏水が生じると、この漏水を漏水検出器５２で検知したり、冷却用気体中に混入する水蒸気を湿度センサ５５で検知して警報を発する。また、放電管２０および保護管３０の端部に設けられたホルダ４０には漏水を排水するドレイン４４を設ける。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエキシマランプおよびエキシマランプ装置に関し、放電管を冷却する冷却水などの冷却用流体の漏洩を防止または検知するエキシマランプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高輝度で発光するランプとしてエキシマランプ（または誘電体バリア放電ランプ）が実用化され、半導体集積回路、プリント配線基板および液晶表示パネルなどの露光処理用光源などに使用されている。従来のエキシマランプは、例えば特開２０００―２２３０７８号公報の「高輝度光照射装置」および特開２００１―２３５７７号公報の「誘電体バリア放電ランプ」などに開示されている。
【０００３】
特開２００１―２３５７７号公報に開示された従来の誘電体バリア放電ランプは、図６の縦断面図に示すように、内側管２１および外側管２２を含む同軸円筒状の放電管（放電容器）２０、内側管２１の内面に設けられた内側電極２５Ａ、外側管２２の外面に設けられた網状電極２６、内側管２１および外側管２２との間の空間２３に封入された希ガス（放電ガス）およびバリウムゲッター７、およびこれら電極２５Ａ、２６間に印加される交流電圧源９により構成される。
【０００４】
この交流電圧源９の交流電圧により、空間２３内の希ガスがエキシマ放電をして発光する。この発光に伴う発熱は、放電管２０の中空部２４に冷却水などの冷却用液体を通過させることにより強制冷却している。
【０００５】
また、特開２０００―２２３０７８号公報に開示された従来の高輝度光照射装置は、放電管の中空部２４に金属棒を挿通し、この金属棒を内側電極とする。また、この金属棒は、放電管との間に冷却水などの冷却用液体を通過させて冷却または放熱手段の一部として利用している。
【０００６】
このように、これらのエキシマランプは、発光に伴って発生する熱を冷却用液体（以下、単に冷却水という）により強制冷却している。この冷却水を使用するエキシマランプ装置においては、冷却水の漏洩、すなわち漏水が最も不安な要素である。
【０００７】
特に、クリーンルーム内に設置された装置（例えば、露光装置）に使用されるエキシマランプ装置からの漏水は、この装置で加工または製造される基板のみならず装置全体の故障原因となる。また、クリーンルーム内の雰囲気を不純物で汚染してしまう恐れがある。クリーンルーム内を汚染したままで基板などの製造を継続すると製品の品質または歩留まりが低下する。また、一度汚染されたクリーンルームの汚染を除去するには、長時間および労力を要し、その間には製造を中断するので、生産性の低下を招くこととなる。
【０００８】
このようなトラブルを防止するために、従来よりランプハウスを光透過性の窓材で密閉し、漏水をランプハウス内に留めるか、ランプを包囲する保護管を使用し、ランプ保持部材にＯリングを備え、保護管の両側に圧力を加える、いわゆる押圧シール構造を採用している。これにより、ランプからの冷却水の漏れを漏水検知体などで検知した後に、インターロックなどの安全装置を作動させて異常を報知している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来技法では、次のような課題を有する。すなわち、ランプハウスを光透過性の窓材で覆う技法では、ランプハウスが大きくなり、高価になるとともに、漏水した場合に漏水がランプハウス全体に広がることを食い止められず、例えば並べて配置されている他のランプにも影響を及ぼす恐れがある。また、電源端子をショートさせてしまうと、１本のランプの破損でランプハウス全体を交換しなければならないという事態も発生する。
【００１０】
他方、保護管を使用する場合にも、保護管の両側から押圧によりシールする構造は、保護管両端面の平行度が極めて重要になる。比較的大きい保護管では、管自体の曲がりがあるので、両端の平行度を正確に保つことは困難である。また、漏水が発生した際には、保護管（ランプ）内に冷却水が溜まり、装置上に漏水してしまう可能性が高まって危険である。
【００１１】
そこで、本発明は、このような従来技術の課題を解決するために考えられたものであり、冷却水の漏水によるトラブルを一層確実に防止またはその影響を最小限に抑えることが可能なエキシマランプ装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のエキシマランプは、相互に同軸状に配置された略円筒状の内管および外管を有し、内管および外管の両端面を封止して内部に放電ガスを封入した放電管の外表面の外側電極および放電管の内側の内側電極を有し、放電管の中空部に冷却用液体を通過させるランプ装置であって、放電管の外側にこの放電管と同軸状に保護管を配置し、この保護管および放電管の空間を密閉して冷却用気体を通過させて強制冷却するものである。
【００１３】
本発明のエキシマランプ装置は、相互に同軸状に配置された略円筒状の内管および外管を有し、内管および外管の両端面を封止して内部に放電ガスを封入した放電管の外表面の外側電極および前記放電管の内側の内側電極を有し、放電管の内側に冷却用液体を通過させるとともに、放電管の外側に放電管と略同軸状に保護管を配置し、この保護管および放電管の空間を密閉して冷却用気体を通過させて強制冷却するエキシマランプを備え、放電管と保護管との間に、ドレイン口を設け、保護管内に漏洩した冷却用液体を排除可能にするものである。ドレイン口の近傍に漏洩検出手段を設け、冷却用液体の漏洩を検出する。この漏洩検出手段は、冷却用気体中の組成を検知する組成検知器である。ドレイン口の近傍に冷却用液体を流す溝または貯留する貯留槽を設ける。この溝または貯留槽に冷却用液体の検出器を設ける。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるエキシマランプおよびエキシマランプ装置の実施形態の構成および動作を添付図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、本発明によるエキシマランプ装置の実施形態の一端部の側面図であり、ランプ部分は断面で示している。このエキシマランプ装置１０は、基本的に放電管（またはバルブ）２０、この放電管２０の外側に同軸状に配置した保護管（またはジャケット管）３０およびこれら放電管２０および保護管３０両端に設けられた１対のホルダ（またはベース部）４０により構成される。
【００１６】
放電管２０は、例えば透明な石英により二重円筒状に形成された内管２１および外管２２を含み、内管２１の内面または内側に設けられた内側電極（図示せず）および外管２２の外面に形成された外側電極（図示せず）を有する。
【００１７】
内管２１および外管２２の両端部を封止された放電空間２３には、放電ガスであるアルゴン、キセノン、クリプトンなどの希ガスが封入されている。また、放電管２０の中空部２４には、放電管２０の両端部に設けられた冷却用液体入出口（以下、冷却水導入口という）４１から冷却水が流入され、発光により発熱する放電管２０を強制冷却する。図１中は、矢印Ａ_１により冷却水の流れを示している。
【００１８】
次に、放電管２０と保護管３０との間には、予め決められた空間３１が設けられている。この空間３１には、両端のホルダ４０に設けられた冷却用気体導入口４２から、例えば高圧の窒素ガスが流通し、放電管２０を強制冷却するように構成されている。なお、これら冷却水および冷却用気体の流れる方向は、適宜選択が可能である。
【００１９】
放電管２０と保護管３０との間の空間３１は、完全に密閉されている。この密閉は、後述する保護管３０の外周面または内周面をシールにより行う。従って、通常の状態においては、放電管２０の中空部２４を流通する冷却水が空間３１に漏洩することはない。しかし、このシールの劣化またはその他の原因で漏水３２が生じた場合のために、ホルダ４０に設けられたドレイン（または漏水用強制排水路）４４を通して外部へ強制的に排水する。図１中には、この漏水の流れを矢印Ａ_２で示している。これにより、漏洩した冷却水が空間３１内に留まることを阻止する。
【００２０】
図２の断面図に保護管３０の一端部および一方のホルダ４０の断面に示すように、この保護管３０の一端の外面にスクリュー３３を嵌め込む。このスクリュー３３には、外面に適当なピッチの雄ねじが形成されている。一方、ホルダ４０には、内面の先端部に雌ねじが形成されている。この雌ねじをスクリュー３３の雄ねじに螺合させことにより、ホルダ４０のテーパ部４５により、例えばゴムなどの弾性材料で形成されたＯ−リング４３が圧縮され、漏水３２が保護管３０より外部へ漏れることを防止する。
【００２１】
図３に示すように、放電管２０の中空部２４を通過する冷却水が、空間３１へ漏洩した漏水を検出する冷却水漏洩検出手段を備えている。放電管２０と保護管３０との間の空間３１への漏水３２は、ホルダ４０に形成されたドレイン口４４を通り排水口または貯留槽（または貯水槽）５１へ導く。この排水口または貯留槽５１は、例えば本発明のエキシマランプ装置により加工（例えば露光）される基板などのワーク面が載置されるテーブル面５０に形成される。
【００２２】
この貯留槽５１のドレイン口４４の近傍に、漏水検知器５２が設けられている。冷却水が空間３１へ漏洩すると、ドレイン口４４を通り貯留槽５２へ導かれる。従って、冷却水の漏水３２は、漏水検知器５２により速やかに検知され、必要に応じて作業者に警報を発して、必要な措置を講じることを可能にする。これにより、漏水３２がワーク面に侵入してその品質に悪影響を与えることおよびクリーンルームの汚染を防止することが可能である。
【００２３】
次に、図４のエキシマランプ装置の全体構成を示す側面図を参照して、本発明によるエキシマランプ装置の他の実施形態を説明する。この実施形態は、漏洩した冷却水が水蒸気となって冷却用気体中に混入するものを検出可能にするものである。
【００２４】
図４に示すように、放電管２０と保護管３０との間の空間３１には、一端のホルダ（またはベース）４０Ａに設けられた冷却用気体導入口４２Ａから他端のホルダ４０Ｂに設けられた冷却用気体流出口４２Ｂへ、ポンプ（図示せず）により冷却用気体（例えば、窒素ガス）を循環させている。
【００２５】
空間３１に漏水３２があって、放電管２０の管壁温度が冷却水の気化温度を超えると、漏水３２は気化して水蒸気となる。この水蒸気は、冷却用気体に混入して導管５４を通して循環することになる。この導管５４の途中に冷却用気体の組成検出器である湿度センサ５５を配置すると、微量の漏水による水蒸気でも検出可能である。実験の結果、わずか１滴の水滴でも確実に検出可能であることが確認できた。
【００２６】
図５は、上述した特開２０００―２２３０７８号公報に開示されているエキシマランプ装置に本発明を適用した一端部を示す縦断面図である。このエキシマランプ装置１０Ａにおいては、放電管２０の中空部２４に挿通された金属棒２５が内側電極として作用し、放電管２０の外管２２の外表面に外側電極（図示せず）が設けられている。
【００２７】
この放電管２０の両端部の外周面には、円筒面シールにより内部ホルダ６０が設けられている。この内部ホルダ６０は、金属棒２５の端部に、ワッシャおよびボルトなどの周知の固定手段６１により締め付け固定される。放電管２０と内部ホルダ６０との間は、Ｏ−リング６２によりシールされる。また、ホルダ（外部ホルダ）４０と内部ホルダ６０間は別のＯ−リング６３によりシールされる。図示にように、ホルダ４０には冷却水の漏水用ドレイン口４４が形成されている。
【００２８】
以上、本発明によるエキシマランプ装置の好適な実施形態の構成および動作を説明した。しかし、これらの実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではない。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能である。
【００２９】
【発明の効果】
以上の実施形態に基づく説明から明らかなように、本発明のエキシマランプおよびエキシマランプ装置によると、次のような実用上の顕著な効果を奏することができる。すなわち、放電管の外側に保護管を設け、密閉構造とすることにより、冷却水（冷却用液体）が外部に漏洩してワークに侵入することを防止するとともに、クリーンルームの環境汚染を防止することが可能である。
【００３０】
また、万一、冷却水の漏洩が生じた場合には、検知器（センサ）により迅速に検知し、その警報に基づいて対策を講じ、大きなトラブルとなるのを予防することが可能である。また、ホルダにドレインを設けることにより漏水がワークに侵入するのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるエキシマランプ装置の実施形態の一端部を一部断面で示した側面図、
【図２】図１に示すエキシマランプ装置の保護管とホルダとのシール構造を示す断面図、
【図３】本発明によるエキシマランプ装置の漏水検出機構を示す構成図、
【図４】本発明によるエキシマランプ装置の冷却用気体中に混入した漏水に基づく水蒸気を検出する検出機構を示す説明図、
【図５】本発明によるエキシマランプ装置の他の実施形態の一端部を示す縦断面図、
【図６】従来の誘電体バリア放電ランプの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０、１０Ａ　エキシマランプ装置
２０　放電管（バルブ）
２１　内管
２２　外管
２３　放電空間
２４　中空部
２５　金属棒
３０　保護管（ジャケット管）
３１　空間
３２　漏水
４０、６０　ホルダ（ベース）
４４　ドレイン
５２、５５　漏水検出器（センサ）

Claims

相互に同軸状に配置された略円筒状の内管および外管を有し、前記内管および前記外管の両端面を封止して内部に放電ガスを封入した放電管の外表面の外側電極および前記放電管の内側の内側電極を有し、前記放電管の内側に冷却用液体を通過させるエキシマランプにおいて、
前記放電管の外側に前記放電管と略同軸状に保護管を配置し、該保護管および前記放電管の空間を密閉して冷却用気体を通過させて強制冷却することを特徴とするエキシマランプ。
前記保護管と前記放電管との密閉は、前記保護管の内周面または外周面を使用する円筒面固定法でシールする構造であることを特徴とする請求項１に記載のエキシマランプ。
相互に同軸状に配置された略円筒状の内管および外管を有し、前記内管および前記外管の両端面を封止して内部に放電ガスを封入した放電管の外表面の外側電極および前記放電管の内側の内側電極を有し、前記放電管の内側に冷却用液体を通過させるとともに、前記放電管の外側に前記放電管と略同軸状に保護管を配置し、該保護管および前記放電管の空間を密閉して冷却用気体を通過させて強制冷却するエキシマランプを備え、前記放電管と前記保護管との間に、ドレイン口を設け、前記保護管内に漏洩した前記冷却用液体を排除可能にすることを特徴とする記載のエキシマランプ装置。
前記ドレイン口の近傍に漏洩検出手段を設け、前記冷却用液体の漏洩を検出することを特徴とする請求項３に記載のエキシマランプ装置。
前記漏洩検出手段は、前記冷却用気体中の組成を検知する組成検知器であることを特徴とする請求項４に記載のエキシマランプ装置。
前記ドレイン口の近傍に前記冷却用液体を流す溝または貯留する貯留槽を設けることを特徴とする請求項３または４に記載のエキシマランプ装置。
前記溝または貯留槽に前記冷却用液体の検知器を設けることを特徴とする請求項６に記載のエキシマランプ装置。