JP2005317555A - Excimer lamp and excimer irradiation device - Google Patents

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Masaru Nakamura
勝 中村
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Watanabe Shoko KK
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Watanabe Shoko KK
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flat type excimer lamp and an excimer irradiation device capable of efficiently irradiating excimer light. <P>SOLUTION: This excimer lamp 1 is provided with a discharge vessel 2 in a thin box shape, a discharging filler gas 5 filled in the discharge vessel 2, and two electrodes 4, 6 disposed face to face on the outside of the discharge vessel so as to hold the discharge vessel 2 between them, and when a high frequency voltage is impressed between them, excimer light is irradiated to the outside by permeating an excimer irradiating surface which is either one of the two electrodes. Thereby, if a body to be irradiated is placed apart from the excimer irradiating surface by a fixed distance, excimer light with sufficient strength can be efficiently irradiated to the body to be irradiated. In addition, since the excimer light is irradiated from the excimer irradiating surface, all of the irradiated excimer light can be irradiated to the body to be irradiated, and irradiation efficiency is enhanced. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、RF放電によってエキシマ光を照射するフラット形のエキシマランプ及びエキシマ照射装置に関する。   The present invention relates to a flat excimer lamp and an excimer irradiation apparatus that irradiates excimer light by RF discharge.

エキシマランプは、通常、無声放電ランプといわれ、光化学反応の紫外線光源として使用される放電ランプの一つである。エキシマランプは、封入ガスの種類に応じて172nm、193nm、222nmまたは248nmなどの単波長の紫外線(以下「エキシマ光」という。)を照射する。こうしたエキシマ光は、励起酸素原子やOHラジカル等を生成できることに基づいた有機化合物の分解に利用されたり、強い光子エネルギーに基づいたその他の処理に利用されている。例えば、半導体産業の分野においては、シリコンウエハーやガラス基板を汚染した有機化合物を分解するドライ洗浄に応用されたり、半導体材料の表面活性化処理やソフトアッシングに応用されている。また、プラズマディスプレイパネルの蛍光発光、LCDプロセス、材料関連の分野における樹脂や金属材料の表面活性化処理などの多方面で応用されている。   An excimer lamp is usually called a silent discharge lamp, and is one of discharge lamps used as an ultraviolet light source for photochemical reaction. The excimer lamp emits ultraviolet light having a single wavelength such as 172 nm, 193 nm, 222 nm, or 248 nm (hereinafter referred to as “excimer light”) depending on the type of the enclosed gas. Such excimer light is used for decomposing organic compounds based on the ability to generate excited oxygen atoms, OH radicals, and the like, and for other processes based on strong photon energy. For example, in the field of the semiconductor industry, it is applied to dry cleaning for decomposing organic compounds that contaminate silicon wafers and glass substrates, and is applied to surface activation processing and soft ashing of semiconductor materials. In addition, it is applied in various fields such as surface activation treatment of resin and metal materials in the fields of fluorescent light emission of plasma display panels, LCD processes, and materials.

さらに、紫外線は、環境技術の分野において、オゾンの生成、水中・大気の汚染浄化、超純水製造工程に利用されている。特に、環境汚染が問題となっているトリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、ダイオキシン、PCB等の有機化合物の分解にも応用されている。具体的な分解方法として、空気中に含まれる有機化合物の分解は、先ず、空気中の酸素がエキシマ光(特に200nm以下の真空紫外線領域のエキシマ光が好ましい。)に照射されてオゾンに変化し、そのオゾンがさらにエキシマ光に照射されて酸化力が非常に強い励起酸素原子に変化し、最後に、その励起酸素原子が空気中の有機化合物を分解して揮発性物質のCO2やH2O等を発生する、という過程で行われる。また、水中に含まれる有機化合物の分解は、液体中の水や溶存酸素がエキシマ光(特に200nm以下の真空紫外線領域のエキシマ光が好ましい。)に照射されて極めて反応性の高いOHラジカルやOラジカルに変化し、そのOHラジカルやOラジカルが水中に含まれる有機化合物の結合鎖を切断して有機化合物を分解する、という過程で行われる。 Furthermore, ultraviolet rays are used in the field of environmental technology for ozone generation, purification of water and air pollution, and ultrapure water production processes. In particular, it is also applied to the decomposition of organic compounds such as trichlorethylene, tetrachloroethylene, dioxin, and PCB, which are problematic in environmental pollution. As a specific decomposition method, decomposition of an organic compound contained in air is performed by first irradiating oxygen in the air to excimer light (especially excimer light in a vacuum ultraviolet region of 200 nm or less is preferable) to change to ozone. Then, the ozone is further irradiated with excimer light to change into an excited oxygen atom having a very strong oxidizing power, and finally, the excited oxygen atom decomposes an organic compound in the air to emit volatile substances such as CO 2 and H 2. This is performed in the process of generating O or the like. In addition, decomposition of an organic compound contained in water is performed by irradiating water or dissolved oxygen in a liquid with excimer light (especially excimer light in a vacuum ultraviolet region of 200 nm or less is preferable), and extremely reactive OH radicals or O It is carried out in the process of changing to a radical, and the OH radical or O radical breaks the organic compound contained in water by breaking the bond chain of the organic compound.

キセノンガスを封入ガスとして充填したエキシマランプは、真空紫外線である172nmの波長のエキシマ光を発生させることができる。この172nmの波長のエキシマ光は、多くの励起酸素原子やOHラジカル等を生成させることができるので、空気中や水中に含まれる有機化合物の分解を効率的に行うことができる。また、172nmの波長のエキシマ光は、光子エネルギーが強いので、この光子エネルギーによっても有機化合物の結合鎖を直接切断して分解することができる。   An excimer lamp filled with xenon gas as an enclosed gas can generate excimer light having a wavelength of 172 nm, which is vacuum ultraviolet light. Since this excimer light having a wavelength of 172 nm can generate many excited oxygen atoms, OH radicals, and the like, it is possible to efficiently decompose an organic compound contained in air or water. In addition, since excimer light having a wavelength of 172 nm has strong photon energy, the bond chain of the organic compound can be directly broken and decomposed by this photon energy.

図5は、従来型のチューブ形のエキシマランプ61の一例を示している。エキシマランプ61は、チューブ形の放電容器62と、その外側に配置された外部電極63と、その外部電極63を保護するための石英管64とで構成されている。さらに、放電容器63と石英管64との間に存在する空気を排除するために、窒素ガス65がパージされている。   FIG. 5 shows an example of a conventional tube-type excimer lamp 61. The excimer lamp 61 includes a tube-shaped discharge vessel 62, an external electrode 63 disposed on the outside thereof, and a quartz tube 64 for protecting the external electrode 63. Further, nitrogen gas 65 is purged in order to exclude air existing between the discharge vessel 63 and the quartz tube 64.

上述のエキシマランプ61は、チューブ形の放電容器62の外周部がエキシマランプ61の照射面(以下「エキシマ照射面」という。)となるので、被照射体がシリコンウエハーのような物品である場合には、エキシマ照射面から四方に放射したエキシマ光の一部のみが、被照射体に照射されるだけであった。   In the above-described excimer lamp 61, the outer peripheral portion of the tube-shaped discharge vessel 62 serves as an irradiation surface of the excimer lamp 61 (hereinafter referred to as “excimer irradiation surface”), and thus the irradiated object is an article such as a silicon wafer. In this case, only a part of the excimer light radiated in all directions from the excimer irradiation surface was irradiated to the irradiated object.

また、エキシマ光は、空気中や水中での透過性が悪く、エキシマ照射面から約8mm以上離れた空気中の酸素または水中の溶存酸素を、オゾンや励起酸素原子またはOHラジカルやOラジカルにそれぞれ十分に変化させることができなかったり、表面改質処理すべき被照射体に光子エネルギーを十分に照射できないという問題があった。   In addition, excimer light has poor permeability in air and water, and oxygen in the air or dissolved oxygen in water at a distance of about 8 mm or more from the excimer irradiation surface is converted into ozone, excited oxygen atoms, OH radicals or O radicals, respectively There is a problem that it cannot be changed sufficiently or that the irradiated object to be surface-modified cannot be irradiated with photon energy sufficiently.

具体的には、被照射体が有機化合物を含んだ水である場合に、エキシマ照射面の近傍上を通過した水中の有機化合物が分解されるのみであり、その照射面から離れて通過した水中の有機化合物を十分に分解することはできなかった。   Specifically, when the irradiated object is water containing an organic compound, only the organic compound in the water that has passed over the vicinity of the excimer irradiation surface is decomposed, and the water that has passed away from the irradiation surface The organic compound could not be decomposed sufficiently.

従って、従来のチューブ形のエキシマランプにおいては、発光したエキシマ光のほとんどを有効に利用することができず、有機化合物の分解や表面改質処理等を十分に行うことができないといった問題があった。こうした問題に対しては、従来、反射板を設けるなどして照射効率の改善を図っていたが、未だ十分ではなかった。   Therefore, in the conventional tube-type excimer lamp, there is a problem that most of the emitted excimer light cannot be used effectively, and the organic compound cannot be sufficiently decomposed or surface-modified. . Conventionally, with respect to such a problem, a reflection plate has been provided to improve the irradiation efficiency, but it has not been sufficient.

上記の課題を解決するため、本発明は、効率的にエキシマ光の照射を行うことができるフラット形のエキシマランプ及びエキシマ照射装置を提供する。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a flat excimer lamp and an excimer irradiation apparatus capable of efficiently performing excimer light irradiation.

請求項1に記載のフラット形のエキシマランプは、薄箱形状の放電容器と、前記放電容器内に充填された放電用の封入ガスと、前記放電容器を挟む形で当該放電容器の外側に対向配置された2つの電極と、を備え、高周波電圧が印加されるとき、前記2つの電極のいずれか一方の前記電極を透過してエキシマ光を外部に照射することを特徴とする。   The flat excimer lamp according to claim 1 is opposed to the outside of the discharge vessel in a shape sandwiching the discharge vessel, a discharge vessel having a thin box shape, a discharge gas filled in the discharge vessel, and the discharge vessel. Two electrodes arranged, and when a high frequency voltage is applied, excimer light is irradiated to the outside through either one of the two electrodes.

この発明によれば、エキシマ光は、薄箱形の放電容器の一面をなす大面積のエキシマ照射面から被照射体に照射される。そのため、被照射体をエキシマ照射面から一定距離にすることによって、十分な強度のエキシマ光を、効率よく被照射体に照射することが可能となる。また、エキシマ光が、エキシマ照射面から照射されるので、放射したエキシマ光の全てを被照射体に照射することができ、照射効率が向上する。特に、被照射体が、エキシマ照射面の近傍で照射されるように配置することによって、エキシマ光を、あまり減衰させることなく被照射体に照射することができる。その結果、被照射体は、所望の処理、例えばシリコンウエハーのドライ洗浄や表面改質処理、または、空気中や水中の有機化合物の分解処理などを効率的に行うことができる。本発明のエキシマランプは、1〜20MHzの高周波電圧が据付電極と外部電極との間に印加されることによって、大面積のエキシマ照射面の各部から均一強度のエキシマ光が照射される。その結果、大きな照射面積で被照射体に照射することができる。   According to the present invention, the excimer light is irradiated to the irradiated object from the large-area excimer irradiation surface forming one surface of the thin box-shaped discharge vessel. Therefore, by setting the object to be irradiated at a certain distance from the excimer irradiation surface, it is possible to efficiently irradiate the object with excimer light having sufficient intensity. Moreover, since the excimer light is irradiated from the excimer irradiation surface, the irradiated object can be irradiated with all of the emitted excimer light, and the irradiation efficiency is improved. In particular, by arranging the irradiated object so as to be irradiated in the vicinity of the excimer irradiation surface, the irradiated object can be irradiated with less excimer light. As a result, the irradiated object can be efficiently subjected to desired processing such as dry cleaning or surface modification processing of a silicon wafer, or decomposition processing of an organic compound in air or water. In the excimer lamp of the present invention, a high-frequency voltage of 1 to 20 MHz is applied between the installation electrode and the external electrode, so that excimer light of uniform intensity is irradiated from each part of the large-area excimer irradiation surface. As a result, the irradiated object can be irradiated with a large irradiation area.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のフラット形のエキシマランプにおいて、前記エキシマ光を透過させる前記電極は網状電極であることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the flat excimer lamp according to the first aspect, the electrode that transmits the excimer light is a mesh electrode.

この発明によれば、流体自体が外部電極として作用するように、据付電極との間に高周波電圧を印加する。エキシマ照射面から照射されたエキシマ光は、エキシマ照射面上を流れる流体に、直接的に照射される。その結果、流体中に有機化合物が含まれている場合に、有機化合物は、十分に分解される。   According to this invention, the high frequency voltage is applied between the installation electrode so that the fluid itself acts as an external electrode. The excimer light irradiated from the excimer irradiation surface is directly irradiated to the fluid flowing on the excimer irradiation surface. As a result, when the organic compound is contained in the fluid, the organic compound is sufficiently decomposed.

網状電極は、エキシマ光の照射の妨げにならない。よって、エキシマ光を効率よく被照射体に照射することが可能となる。   The mesh electrode does not hinder excimer light irradiation. Therefore, it is possible to efficiently irradiate the irradiated object with excimer light.

請求項3に記載のエキシマ照射装置は、薄箱形状の放電容器と、前記放電容器内に充填された放電用の封入ガスと、前記放電容器を挟む形で当該放電容器の外側に対向配置された2つの電極とを備えるエキシマランプが、一定方向に複数連設され、前記エキシマ照射面が、被照射体に対して一定の間隔で配置されるエキシマ照射装置であって、高周波電圧が印加されるとき、前記2つの電極のいずれか一方の前記電極を透過してエキシマ光を外部に照射することを特徴とする。   The excimer irradiation apparatus according to claim 3 is disposed oppositely to the outside of the discharge vessel in a shape of sandwiching the discharge vessel with a thin box-shaped discharge vessel, a discharge gas filled in the discharge vessel, and the discharge vessel. A plurality of excimer lamps each having two electrodes arranged in a fixed direction, and the excimer irradiation surface is arranged at a fixed interval with respect to the irradiated object. In this case, the excimer light is irradiated to the outside through one of the two electrodes.

この発明によれば、フラット形のエキシマランプが、一定方向に複数連設されているので、被照射体に連続的にエキシマ光を照射することができる。また、エキシマ照射面が、被照射体に対して一定距離で配置されているので、エキシマ光をあまり減衰させることなく被照射体に照射することができる。その結果、被照射体は、連続して配置されたエキシマ照射面から十分にエキシマ光が照射されるので、効率的な表面改質処理や有機化合物の分解処理が行われる。   According to the present invention, since a plurality of flat excimer lamps are continuously provided in a certain direction, it is possible to continuously irradiate the irradiated object with excimer light. In addition, since the excimer irradiation surface is arranged at a constant distance from the irradiated object, the irradiated object can be irradiated without much attenuation of the excimer light. As a result, the object to be irradiated is sufficiently irradiated with excimer light from the continuously disposed excimer irradiation surface, so that efficient surface modification processing and organic compound decomposition processing are performed.

以上説明したように、本発明のエキシマランプによれば、エキシマ光が、薄箱形の放電容器の一面をなす大面積のエキシマ照射面から被照射体に照射される。そのため、被照射体をエキシマ照射面から一定距離にすることによって、十分な強度のエキシマ光を、効率よく被照射体に照射することが可能となる。また、エキシマ光が、エキシマ照射面から照射されるので、放射したエキシマ光の全てを被照射体に照射することができ、照射効率が向上する。その結果、被照射体は、所望の処理、例えばシリコンウエハーのドライ洗浄や表面改質処理、または、空気中や水中の有機化合物の分解処理などを効率的に行うことができる。   As described above, according to the excimer lamp of the present invention, the excimer light is irradiated to the irradiated object from the large-area excimer irradiation surface forming one surface of the thin box discharge vessel. Therefore, by setting the object to be irradiated at a certain distance from the excimer irradiation surface, it is possible to efficiently irradiate the object with excimer light having sufficient intensity. Moreover, since the excimer light is irradiated from the excimer irradiation surface, the irradiated object can be irradiated with all of the emitted excimer light, and the irradiation efficiency is improved. As a result, the irradiated object can be efficiently subjected to desired processing such as dry cleaning or surface modification processing of a silicon wafer, or decomposition processing of an organic compound in air or water.

本発明のエキシマ照射装置によれば、フラット形のエキシマランプが、一定方向に複数連設されているので、被照射体に連続的にエキシマ光を照射することができる。また、エキシマ照射面が、被照射体に対して一定距離で配置されているので、エキシマ光をあまり減衰させることなく被照射体に照射することができる。その結果、被照射体は、連続して配置されたエキシマ照射面から十分にエキシマ光が照射されるので、効率的な表面改質処理や有機化合物の分解処理が可能となる。   According to the excimer irradiation apparatus of the present invention, since a plurality of flat excimer lamps are continuously provided in a fixed direction, it is possible to continuously irradiate the irradiated object with excimer light. In addition, since the excimer irradiation surface is arranged at a constant distance from the irradiated object, the irradiated object can be irradiated without much attenuation of the excimer light. As a result, the object to be irradiated is sufficiently irradiated with excimer light from the continuously disposed excimer irradiation surface, so that efficient surface modification processing and organic compound decomposition processing are possible.

先ず、本発明のエキシマランプを図面を参照しながら説明する。   First, an excimer lamp of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明のエキシマランプの一例を示す斜視図であり、図2は、その断面図を示している。エキシマランプ1は、大面積のエキシマ照射面3を有する薄箱形の放電容器2と、放電容器2内に充填された放電用の封入ガスと、エキシマ照射面3の反対側の放電容器2表面上に配置された据付電極4とを少なくとも備えている。エキシマ光は、1〜20MHzの高周波電圧7を、据付電極4とエキシマ照射面3上に設けられる外部電極6との間に印加することによって、エキシマ照射面3から照射される。   FIG. 1 is a perspective view showing an example of an excimer lamp according to the present invention, and FIG. 2 is a sectional view thereof. The excimer lamp 1 includes a thin box-shaped discharge vessel 2 having a large area excimer irradiation surface 3, a discharge gas filled in the discharge vessel 2, and the surface of the discharge vessel 2 opposite to the excimer irradiation surface 3. And at least an installation electrode 4 disposed on the top. Excimer light is irradiated from the excimer irradiation surface 3 by applying a high frequency voltage 7 of 1 to 20 MHz between the installation electrode 4 and the external electrode 6 provided on the excimer irradiation surface 3.

放電容器2は、大面積のエキシマ照射面3を有する薄箱形であり、発生したエキシマ光が透過しやすい光透過性に優れる誘電体からなっている。通常、光透過性に優れた石英または合成石英を薄箱形にしたものが使用され、薄箱形の放電容器に加工される。石英または合成石英は、厚さが1〜2mm程度のものが使用される。放電容器2の大きさは特に限定されないが、エキシマ照射面が大きく、かつ高さの小さい薄箱形容器とすることが好ましい。例えば、縦と横の寸法は、十数cm〜数十cmで、高さは、数cm程度の放電容器が用いられる。   The discharge vessel 2 has a thin box shape having a large area excimer irradiation surface 3 and is made of a dielectric material having excellent light transmittance through which the generated excimer light is easily transmitted. Usually, quartz or synthetic quartz with excellent light transmittance in a thin box shape is used and processed into a thin box discharge vessel. Quartz or synthetic quartz having a thickness of about 1 to 2 mm is used. Although the magnitude | size of the discharge container 2 is not specifically limited, It is preferable to set it as a thin box-shaped container with a large excimer irradiation surface and small height. For example, a discharge vessel having a vertical and horizontal dimension of several tens of centimeters to several tens of centimeters and a height of about several centimeters is used.

放電用の封入ガス5は、放電容器2内に充填され、封入ガス5の種類によって、波長の異なるエキシマ光を発生させることができる。代表的な例としては、クリプトン(Kr)ガスでは146nm、キセノン(Xe)ガスでは172nm、KrIガスでは191nm、ArFガスでは193nm、KrClガスでは222nm、KrFガスでは248nm等、封入ガス5の種類によって、一定の波長のエキシマ光を発生させることができる。そのため、放電容器2に封入するガスを選定することによって、目的に応じたエキシマ光を発生させることができる。放電容器2中に封入される封入ガス5の圧力は、目的の波長のエキシマ光を得るためのガスの種類および所望するエキシマ発光量に応じて、適宜条件設定して決定することができる。通常、10〜60KPa程度の圧力で封入される。   The discharge sealed gas 5 is filled in the discharge vessel 2, and excimer light having different wavelengths can be generated depending on the type of the sealed gas 5. Representative examples include 146 nm for krypton (Kr) gas, 172 nm for xenon (Xe) gas, 191 nm for KrI gas, 193 nm for ArF gas, 222 nm for KrCl gas, 248 nm for KrF gas, etc. , Excimer light having a certain wavelength can be generated. Therefore, excimer light according to the purpose can be generated by selecting the gas sealed in the discharge vessel 2. The pressure of the sealed gas 5 sealed in the discharge vessel 2 can be determined by appropriately setting conditions according to the type of gas for obtaining excimer light having a target wavelength and the desired amount of excimer emission. Usually, it is sealed at a pressure of about 10 to 60 KPa.

据付電極4は、エキシマ照射面3の反対側の放電容器2表面に配置される。据付電極4の材質としては、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、酸化銅、またはそれらの合金、酸化イットリウム、酸化イットリウムアルミニウム等が好ましく用いられる。据付電極4の選定にあたっては、良好な金属導電性を示して放電率が高くなるものが好ましく選定される。据付電極4の形状は、板状、網目状など特に限定されない。また、据付電極4は、エキシマ光が放電容器2内の各部で均一に放電してエキシマ照射面での照射分布が均一になるように、エキシマ照射面3の反対側の放電容器2表面の全域に亘って設けられることが好ましい。   The installation electrode 4 is disposed on the surface of the discharge vessel 2 opposite to the excimer irradiation surface 3. As the material of the installation electrode 4, stainless steel, aluminum, aluminum alloy, copper, copper oxide, or an alloy thereof, yttrium oxide, yttrium aluminum oxide, or the like is preferably used. In selecting the installation electrode 4, one that exhibits good metal conductivity and has a high discharge rate is preferably selected. The shape of the installation electrode 4 is not particularly limited, such as a plate shape or a mesh shape. In addition, the installation electrode 4 has the entire surface of the discharge vessel 2 opposite to the excimer irradiation surface 3 so that the excimer light is uniformly discharged at each part in the discharge vessel 2 and the irradiation distribution on the excimer irradiation surface becomes uniform. It is preferable that it is provided over.

外部電極6は、エキシマ照射面3上に配置され、据付電極4との間で高周波電圧7が印加される。そのため、エキシマ光の照射の妨げにならないように、通常、網状の電極が用いられているが特にその形状は限定されない。外部電極6の材質およびその選定は、据付電極4の場合と同様である。   The external electrode 6 is disposed on the excimer irradiation surface 3, and a high frequency voltage 7 is applied between the external electrode 6 and the installation electrode 4. Therefore, a net-like electrode is usually used so as not to hinder excimer light irradiation, but the shape is not particularly limited. The material and selection of the external electrode 6 are the same as in the case of the installation electrode 4.

被照射体が有機化合物を含む水である場合は、水自体が外部電極として作用するように、据付電極4と水との間に電場、すなわち高周波電圧を印加することが好ましい。水に電場を印加する方法としては、後述する図3に示すように、特に外部電極を設けることはせず、導電性の流路41に高周波電圧7を印加する。その結果、据付電極4と水との間に電場(高周波電圧)が負荷されてエキシマランプ1が放電し、エキシマ光が照射される。このとき、エキシマ照射面3が流路41の一部として用いられることによって、有機化合物を含む水は、エキシマ照射面3から放射されたエキシマ光の全てが照射される。なお、流路41の構成材料としては、ステンレス鋼等のように、金属導電性を有し、且つ、有機化合物を含む水に対して耐食性に優れた材料を好ましく用いることができる。   When the object to be irradiated is water containing an organic compound, it is preferable to apply an electric field, that is, a high-frequency voltage, between the installation electrode 4 and water so that the water itself acts as an external electrode. As a method for applying an electric field to water, as shown in FIG. 3 described later, a high frequency voltage 7 is applied to the conductive channel 41 without providing an external electrode. As a result, an electric field (high frequency voltage) is loaded between the installation electrode 4 and water, the excimer lamp 1 is discharged, and excimer light is irradiated. At this time, when the excimer irradiation surface 3 is used as a part of the flow path 41, the water containing the organic compound is irradiated with all of the excimer light emitted from the excimer irradiation surface 3. In addition, as a constituent material of the flow path 41, a material having metal conductivity and excellent corrosion resistance against water containing an organic compound, such as stainless steel, can be preferably used.

1〜20MHzの高周波電圧を印加することによって、放電容器2内で無声放電が起こり、エキシマ照射面3から均一且つ十分なエキシマ光が照射される。本発明のエキシマランプ1は、特に1〜20MHzという高周波で電圧が印加されるので、発光効率や熱効率を向上させることができる。そのため、消費電力を小さくすることができ、経済的にも好ましい。より好ましい高周波電圧の周波数は、2〜4MHzである。この時の高周波電圧は、1〜3kVが好ましい。高周波電圧が1kV未満の場合には、外部電極6と据付電極4との間で均一且つ十分な放電が起こらず、エキシマ照射面3から十分なエキシマ光を均一に照射することができない。また、高周波電圧が3kVを超える場合には、エキシマ照射量が飽和し、入力電力に対して十分な発光効率を得ることができないとともに、消費電力が大きくなるので効率が悪くなる。   By applying a high frequency voltage of 1 to 20 MHz, silent discharge occurs in the discharge vessel 2, and uniform and sufficient excimer light is irradiated from the excimer irradiation surface 3. Since the excimer lamp 1 of the present invention is applied with a voltage particularly at a high frequency of 1 to 20 MHz, the light emission efficiency and the thermal efficiency can be improved. Therefore, power consumption can be reduced, which is economically preferable. A more preferable frequency of the high-frequency voltage is 2 to 4 MHz. The high frequency voltage at this time is preferably 1 to 3 kV. When the high-frequency voltage is less than 1 kV, uniform and sufficient discharge does not occur between the external electrode 6 and the installation electrode 4, and sufficient excimer light cannot be uniformly irradiated from the excimer irradiation surface 3. On the other hand, when the high frequency voltage exceeds 3 kV, the excimer irradiation amount is saturated, and sufficient light emission efficiency cannot be obtained with respect to the input power, and the power consumption increases, resulting in poor efficiency.

高周波電圧は、高周波電源から供給され、外部電極6と据付電極4との間に1〜20MHzの周波数で印加される。高周波電源は、直流電源から12〜15V(通常は約12V。)の電力を入力し、1〜20MHzのうちの所定の周波数に周波数変換した所定の電力を出力する。例えば、エキシマ照射面3から、照射照度が10mW/cm2 のエキシマ光が照射されるためには、外部電極6と据付電極4との間に3.7MHzの高周波を50〜70Wの電力で印加すればよい。 The high-frequency voltage is supplied from a high-frequency power source and is applied between the external electrode 6 and the installation electrode 4 at a frequency of 1 to 20 MHz. The high-frequency power supply receives power of 12 to 15 V (usually about 12 V) from a DC power supply, and outputs predetermined power obtained by frequency conversion to a predetermined frequency of 1 to 20 MHz. For example, in order to irradiate excimer light with an illuminance of 10 mW / cm 2 from the excimer irradiation surface 3, a high frequency of 3.7 MHz is applied between the external electrode 6 and the installation electrode 4 with a power of 50 to 70 W. do it.

こうした構成のエキシマランプ1は、大面積のエキシマ照射面上から均一にエキシマ光を照射できる。そのため、一度に多くの被照射体を処理することができる。また、エキシマ光がエキシマ照射面の各部から均一に照射されるので、被照射体をエキシマ照射面から一定距離にすることによって、均一な強度のエキシマ光を効率よく被照射体に照射することができる。   The excimer lamp 1 having such a configuration can uniformly irradiate excimer light from a large area excimer irradiation surface. Therefore, many irradiated objects can be processed at a time. In addition, since excimer light is uniformly irradiated from each part of the excimer irradiation surface, it is possible to efficiently irradiate the irradiation object with uniform intensity of excimer light by setting the irradiation object at a certain distance from the excimer irradiation surface. it can.

次に、本発明のエキシマ照射装置について説明する。図3は、エキシマランプ1が一定方向に複数連設されてなる本発明のエキシマ照射装置40の態様を示す概略図である。本発明のエキシマ照射装置40は、上述したエキシマランプ1が、一定方向に複数連設され、エキシマ照射面3が、被照射体41に対して一定距離となるように構成される。エキシマ照射面3は、図3または図4に示すように、一定方向を向くように連設されることが好ましい。エキシマランプ1の連設の態様としては、図3に示すように、エキシマランプ1を長手方向に連設して、被照射体が各エキシマランプ1のエキシマ照射面3から照射されるように配置したり、図4に示すように、エキシマランプ1を幅方向に連設して、一度に多くの被照射体にエキシマ光を照射するように配置できる。上述したように、本発明のエキシマランプ1は、エキシマ照射面3から均一な強度でエキシマ光が照射されるので、広い面積に亘って被照射体を連続的に処理することができる。   Next, the excimer irradiation apparatus of the present invention will be described. FIG. 3 is a schematic view showing an aspect of an excimer irradiation apparatus 40 according to the present invention in which a plurality of excimer lamps 1 are continuously arranged in a certain direction. The excimer irradiation apparatus 40 of the present invention is configured such that a plurality of the excimer lamps 1 described above are connected in a fixed direction, and the excimer irradiation surface 3 is at a fixed distance from the irradiated object 41. As shown in FIG. 3 or FIG. 4, the excimer irradiation surface 3 is preferably provided so as to face a certain direction. As shown in FIG. 3, the excimer lamps 1 are arranged in such a manner that the excimer lamps 1 are connected in the longitudinal direction so that the irradiated object is irradiated from the excimer irradiation surface 3 of each excimer lamp 1. Alternatively, as shown in FIG. 4, the excimer lamps 1 can be arranged in the width direction so as to irradiate a large number of irradiated objects at once. As described above, the excimer lamp 1 of the present invention is irradiated with excimer light with a uniform intensity from the excimer irradiation surface 3, so that the irradiated object can be continuously processed over a wide area.

また、被照射体は、エキシマ照射面3から一定距離内で通過するので、被照射体には、減衰の少ないエキシマ光が大面積で照射され、効率的な表面改質処理や有機化合物の分解処理が行われる。エキシマ光は、空気中や水中では透過性に優れたものとはいえないので、エキシマ照射面3から約8mm以上離れると、エキシマ光が徐々に減衰して十分なエキシマ光の効果を得ることができなくなることがある。従って、被照射体をエキシマ照射面から8mm以内で照射できるようにすることが好ましい。被照射体が空気や水の場合には、その流路が、エキシマ照射面から8mm以内となるようにすることによって、全ての被照射体に、十分な強度のエキシマ光を照射することができる。しかし、こうした距離は、エキシマ光の照射強度、照射時間、被照射体の処理の程度との関係で決まるので、あまり強いエキシマ光を照射したくない場合には、8mmより離して照射してもよい。   In addition, since the irradiated object passes within a certain distance from the excimer irradiation surface 3, the irradiated object is irradiated with a large area of excimer light with little attenuation, and efficient surface modification treatment or decomposition of organic compounds. Processing is performed. Excimer light cannot be said to be excellent in permeability in air or water, so if it is about 8 mm or more away from the excimer irradiation surface 3, the excimer light gradually attenuates to obtain a sufficient excimer light effect. It may not be possible. Therefore, it is preferable that the irradiated object can be irradiated within 8 mm from the excimer irradiation surface. When the object to be irradiated is air or water, by setting the flow path within 8 mm from the excimer irradiation surface, it is possible to irradiate all the objects to be irradiated with excimer light having sufficient intensity. . However, such a distance is determined by the relationship between the excimer light irradiation intensity, the irradiation time, and the degree of treatment of the irradiated object. Good.

最後に、本発明の有機化合物の分解方法について説明する。本発明の有機化合物の分解方法は、上述したエキシマランプ1またはエキシマ照射装置40を使用することによって行われる。図3に示すように有機化合物を含む空気や水は、一定方向に流れるように設けられた流路中を通過する。流路には、エキシマランプが複数連設されているので、エキシマ照射面上を流れる空気や水は、エキシマ光の照射を連続して受ける。その結果、空気中や水中に含まれる有機化合物は、エキシマ照射面上を順次流れる間に、エキシマ光を受けて効率的に分解される。流体が有機化合物を含む空気の場合には、エキシマ光の照射によって空気中に励起酸素原子が発生し、また、流体が有機化合物を含む水の場合には、エキシマ光の照射によって水中にOHラジカルやOラジカルが生成する。こうしたラジカル種の生成は、水分子と溶存酸素との化学反応により過酸化水素水等が生じ、次いで、この過酸化水素水等にエキシマ光やラジカル種が反応することによって、OHラジカルやOラジカルが容易に生成したものである。これらの励起酸素原子や各ラジカル種は、極めて反応性が高いので、そこの含まれる有機化合物の分子間結合が切断され、その切断された部分にさらに励起酸素原子やラジカル種が反応して分解される。特に、真空紫外線領域である200nm以下のエキシマ光を照射することによって、分解反応をより一層効率的に行うことができる。例えば、1,1,1−トリクロロエタンを含有する液体に、172nmの波長のエキシマ光を照射すると、1,1,1−トリクロロエタン中のC−C、C−H、C−Clの結合が切断され、そこにさらにラジカル種が反応して、二酸化炭素、一酸化炭素、水、塩化水素、塩素に分解する。200nm以下の波長の真空紫外線、例えば172nmの波長のエキシマ光は、有機化合物中に、ラジカル種をより多く生成することができるので、有機化合物の分解反応が容易に起こる。   Finally, the decomposition method of the organic compound of the present invention will be described. The organic compound decomposition method of the present invention is performed by using the excimer lamp 1 or the excimer irradiation apparatus 40 described above. As shown in FIG. 3, air or water containing an organic compound passes through a channel provided to flow in a certain direction. Since a plurality of excimer lamps are connected to the flow path, air and water flowing on the excimer irradiation surface are continuously irradiated with excimer light. As a result, the organic compound contained in the air or water is efficiently decomposed by receiving excimer light while sequentially flowing on the excimer irradiation surface. When the fluid is air containing an organic compound, excited oxygen atoms are generated in the air by irradiation with excimer light, and when the fluid is water containing an organic compound, OH radicals are generated in the water by irradiation with excimer light. And O radicals are generated. The generation of such radical species is caused by the chemical reaction between water molecules and dissolved oxygen, resulting in hydrogen peroxide water, etc., and then the reaction of excimer light and radical species with this hydrogen peroxide solution, thereby producing OH radicals and O radicals. Is easily generated. Since these excited oxygen atoms and each radical species are extremely reactive, the intermolecular bond of the organic compound contained therein is broken, and the excited oxygen atoms and radical species react with the broken portion and decompose. Is done. In particular, the decomposition reaction can be performed more efficiently by irradiating excimer light of 200 nm or less in the vacuum ultraviolet region. For example, when excimer light having a wavelength of 172 nm is irradiated to a liquid containing 1,1,1-trichloroethane, the bonds of C—C, C—H, and C—Cl in 1,1,1-trichloroethane are cleaved. Then, radical species react and decompose into carbon dioxide, carbon monoxide, water, hydrogen chloride, and chlorine. Since vacuum ultraviolet rays having a wavelength of 200 nm or less, for example, excimer light having a wavelength of 172 nm, can generate more radical species in the organic compound, the decomposition reaction of the organic compound easily occurs.

有機化合物の中でも特に有機塩素化合物は、大気や水質を汚染するものが多く、本発明の有機化合物の分解方法によって簡単且つ効率的に分解することができる。有機化合物としては、フロン、ダイオキシン、PCB、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、ジクロロメタン、四塩化炭素、1,2−ジクロロエタン、1,1−ジクロロエタン、シス−1,2−ジクロロエタン、1,1,1−トリクロロエタン、1,3−ジクロロプロペン等の何れかまたはそれらの混合物を例示することができる。これらは何れも塩素化合物であるが、他のハロゲン元素を含む有機ハロゲン化物、例えばフッ素、臭素を含む化合物に対しても適用することができる。   Among organic compounds, particularly, organic chlorine compounds often pollute the air and water, and can be easily and efficiently decomposed by the organic compound decomposition method of the present invention. Examples of the organic compound include chlorofluorocarbon, dioxin, PCB, trichloroethylene, tetrachloroethylene, dichloromethane, carbon tetrachloride, 1,2-dichloroethane, 1,1-dichloroethane, cis-1,2-dichloroethane, 1,1,1-trichloroethane, 1, , 3-dichloropropene and the like, or a mixture thereof. These are all chlorine compounds, but can also be applied to organic halides containing other halogen elements, such as compounds containing fluorine and bromine.

なお、流体は、エキシマ照射面上を流れるので、若干汚れた水であっても、エキシマ照射面上に不純物等の堆積が起こらず、比較的きれいなエキシマ照射面を維持することができる。そのため、メンテナンスや照射効率に優れることとなる。   Since the fluid flows on the excimer irradiation surface, even if it is slightly dirty water, accumulation of impurities or the like does not occur on the excimer irradiation surface, and a relatively clean excimer irradiation surface can be maintained. Therefore, it will be excellent in maintenance and irradiation efficiency.

本発明のエキシマランプの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the excimer lamp of this invention. 図1のエキシマランプの横断面図である。It is a cross-sectional view of the excimer lamp of FIG. エキシマランプが一定方向(長手方向)に複数連設されてなる本発明のエキシマ照射装置の態様を示す概略図である。It is the schematic which shows the aspect of the excimer irradiation apparatus of this invention formed by connecting a plurality of excimer lamps in a fixed direction (longitudinal direction). エキシマランプが幅方向に複数連設された態様の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the aspect with which the excimer lamp was continuously arranged in the width direction. 従来のエキシマランプを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional excimer lamp.

符号の説明Explanation of symbols

1:エキシマランプ
2:放電容器
3:エキシマ照射面
4:据付電極
5:封入ガス
6:外部電極
7:高周波電圧
40:エキシマ照射装置
41:流路
1: Excimer lamp 2: Discharge vessel 3: Excimer irradiation surface 4: Installation electrode 5: Filled gas 6: External electrode 7: High-frequency voltage 40: Excimer irradiation device 41: Flow path

Claims (3)

薄箱形状の放電容器と、
前記放電容器内に充填された放電用の封入ガスと、
前記放電容器を挟む形で当該放電容器の外側に対向配置された2つの電極と、を備え、
高周波電圧が印加されるとき、前記2つの電極のいずれか一方の前記電極を透過してエキシマ光を外部に照射することを特徴とするエキシマランプ。
A thin box-shaped discharge vessel;
A discharge gas filled in the discharge vessel;
Two electrodes opposed to the outside of the discharge vessel in a form sandwiching the discharge vessel,
An excimer lamp characterized in that, when a high-frequency voltage is applied, excimer light is irradiated to the outside through one of the two electrodes.
請求項1に記載のエキシマランプにおいて、前記エキシマ光を透過させる前記電極は網状電極であることを特徴とするエキシマランプ。   2. The excimer lamp according to claim 1, wherein the electrode that transmits the excimer light is a mesh electrode. 薄箱形状の放電容器と、前記放電容器内に充填された放電用の封入ガスと、前記放電容器を挟む形で当該放電容器の外側に対向配置された2つの電極とを備えるエキシマランプが、一定方向に複数連設され、前記エキシマ照射面が、被照射体に対して一定の間隔で配置されるエキシマ照射装置であって、
高周波電圧が印加されるとき、前記2つの電極のいずれか一方の前記電極を透過してエキシマ光を外部に照射することを特徴とすることを特徴とするエキシマ照射装置。
An excimer lamp comprising a thin box-shaped discharge vessel, a discharge sealing gas filled in the discharge vessel, and two electrodes disposed opposite to the outside of the discharge vessel so as to sandwich the discharge vessel, A plurality of excimer irradiation devices arranged in a fixed direction, and the excimer irradiation surface is arranged at a fixed interval with respect to the irradiated object,
An excimer irradiation apparatus characterized in that, when a high-frequency voltage is applied, excimer light is irradiated to the outside through one of the two electrodes.
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