JP2008251913A - 耐紫外線材料、ならびにこれを用いたシール部材、緩衝部材、遮光部材、光源装置、及び処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】紫外線が照射される環境下で使用可能な耐紫外線材料、ならびにこの耐紫外線材料を用いたシール部材、緩衝部材、遮光部材、光源装置、及び処理装置を提供する。
【解決手段】エキシマ放電用ガスとしてキセノンガスを封入し、放電空間（４５）を形成したエキシマランプ（４１）の気密容器（４４）に、粘土薄膜からなる耐紫外線材料により形成されたシール部材（４８）、および緩衝部材（４９）を介して光透過窓（４３）が装着される。
【選択図】図４

Description

本発明は、紫外線が放射される環境下で使用される耐紫外線材料、ならびにこれを用いたシール部材、緩衝部材、遮光部材、光源装置及び処理装置に関する。

一般に、紫外線を用いた装置として、気密容器に充填された希ガスを励起し紫外線を放射する光源装置、あるいは気密容器内に配置された被処理物に処理ガスとともに紫外線を照射し、この処理ガスと紫外線との反応を利用して被処理物表面を加工する処理装置等が知られている。これらの装置では、上記した気密容器に加えて、紫外線を透過することができる多成分ガラス、石英ガラスあるいは結晶材料等からなる光透過窓を備えている。

このような光透過窓を気密容器に装着する場合、気密容器との接合部には、気密性を確保するためのシール部材を配置した上で取り付けを行うが、一般に、上記した光透過窓は靭性が低いため、金属材料からなるメタルシールの使用が困難であることから、より柔軟なＯリング等のシール部材が用いられることが多い。

通常、このようなＯリング等のシール部材は、シリコーンゴム、フッ素樹脂等の有機物質が素材として用いられている。このため、紫外線が照射される状態では、照射された紫外線と有機物質とが反応し分解物が発生することがあり、気密容器内のガス純度の低下、有機物質自体の劣化や損耗、或いは、気密容器の気密性低下等の虞があった。

上記の問題を回避するための一手段として、Ｏリングが直接紫外線に曝されることのないように、Ｏリングを光透過窓の紫外線が透過する領域とは一定の距離を置いた位置に装着する等の方法が知られている。
しかしながら、光透過窓を透過する紫外線の一部が、光透過窓の表面と裏面とを多重反射し、Ｏリングへ到達することがあり、このような場合には、上述した気密容器内のガス純度の低下、有機物質自体の劣化や損耗、或いは、気密容器の気密性低下等の現象を回避することができなかった。

さらに、このような問題を解決する技術として、上記の多重反射した紫外線がＯリングへ到達することを防ぐために、光透過窓とＯリングとの間に、遮光部材を設ける方法が知られている。このような遮光部材を用いたＯリングの保護構造としては、特許文献１に示すエキシマレーザ用ウインドウが開示されている。

図９は、特許文献１で開示されたＫｒＦエキシマレーザを放射するレーザ発振器のレーザ光取り出し部の構造を示す断面図である。
図９において、レーザ発振器１０１は、レーザ光の光透過窓としてウインドウ１０２を装着している。

このウインドウ１０２は、ゴム製のＯリング１０６を介してレーザチャンバ１０４に固定されており、ウインドウ１０２のＯリング１０６と接する面には、紫外線を遮断するアルミニウム膜１１０が蒸着されている。
さらに、アルミニウム膜１１０の表面上には、フッ化マグネシウムからなるアルミニウム膜の酸化防止膜１１１が蒸着されている。

特許文献１で開示されたレーザ発振器は、レーザ光取り出し部の構造を、上記の構成としたため、ウインドウ１０２の表面および裏面を多重反射した紫外線１２０が、アルミニウム膜１１０により遮断され、Ｏリング１０６へ照射することがない。
この結果、Ｏリング１０６が劣化することがなく、レーザ媒質ガスへの不純物の混入や、Ｏリング１０６自体の劣化あるいは損耗によるガス漏れが防止できるため、レーザ出力の低下を防止することができる。

実開平６−２９１６０号公報

しかしながら、上記した光透過窓に蒸着膜を形成して遮光部材とする方法は、平面状の光透過窓の周縁部に、均一なアルミニウム膜やフッ化マグネシウム膜を形成する必要があるため、広い面積を有する光透過窓への適用は困難であり、また、遮光と酸化防止のために蒸着を２度行う必要があるため、光透過窓のコスト高に繋がる等の問題があった。

そこで、本発明の目的は、上記した蒸着膜による遮光部材を用いることなく、紫外線が照射される環境下で使用可能な耐紫外線材料、ならびにこの耐紫外線材料を用いたシール部材、緩衝部材、遮光部材、光源装置、及び処理装置を提供することにある。

本発明は、本発明者が鋭意検討を重ねたところ、粘土粒子を配向させて積層した粘土薄膜が、自立可能な機械的強度を有し、紫外線に対して非反応性であることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至ったものである。
すなわち、本発明の第１の観点は、耐紫外線材料として、粘土粒子を配向させて積層した自立可能な機械的強度を有する紫外線に対して非反応性である粘土薄膜を用いることである。
このような粘土薄膜は、紫外線を照射した場合であっても、分解する虞が無いため、耐紫外線材料として有効に用いることができる。

次に、本発明の第２の観点は、前記した耐紫外線材料をシール部材として用いることである。
上記した耐紫外線材料は、紫外線に対して非反応性であるとともに、液体および気体に対しての気密性に優れており、紫外線が照射される領域でのシール部材として用いた場合であっても気密性が低下する虞が無く、シール部材としての機能を長期間維持することができる。

次に、本発明の第３の観点は、前記した耐紫外線材料を緩衝部材として用いることである。
上記した耐紫外線材料は、紫外線に対して非反応性であるとともに、柔軟性を有しているため、紫外線が照射される領域において、靭性の低い光学部材を固定する際に加えられる力を分散する緩衝部材として有効に用いることができる。

次に、本発明の第４の観点は、前記した耐紫外線材料を遮光部材として用いることである。
上記した耐紫外線材料は、紫外線に対して非反応性であるとともに、紫外領域の光を遮断する性能を備えているため、紫外線が照射される領域において、有機物質など紫外線の照射により分解される虞のある材料の遮光部材として有効に用いることができる。
特に波長３００ｎｍ以下の紫外領域における遮断性能が優れており、水銀のスペクトルである波長２５４ｎｍの光や、キセノンエキシマランプから放射される波長１７２ｎｍの真空紫外線を、略１００％遮断することができる。

次に、本発明の第５の観点は、紫外線を放射する発光部を有する光源装置において、発光部から放射する紫外線が照射される箇所に、前記した耐紫外線材料を配置した光源装置である。
このような光源装置は、前記した耐紫外線材料を、紫外線が照射される箇所に配置しているため、照射された紫外線により分解される虞が無く、長期間、光源装置としての性能を維持することができる。

次に、本発明の第６の観点は、前記した発光部に、希ガス、或いは前記希ガスを含む混合ガスを電界又は磁界により励起するエキシマランプを備えた光源装置である。
このような光源装置は、このエキシマ光が照射される箇所に、前記した耐紫外線材料を配置しているため、エキシマ光に含まれる真空紫外線によって耐紫外線材料が分解される虞がなく、放電ガスの純度が低下することがないため、光源装置としての性能を長期間維持することができる。
なお、上記希ガスとしてはフッ素、アルゴン、クリプトン、又はキセノンを用いることができる。

次に、本発明の第７の観点は、前記した発光部に、気体、液体又は固体を励起した誘導放出によるレーザ光を放射するレーザ発振器を備えた光源装置である。
このような光源装置は、発光部より放射される高強度のエネルギーを有するレーザ光が照射される箇所に、前記した耐紫外線材料を配置しているため、照射されたレーザ光によって分解される虞が無く、光源装置としての性能を長期間維持することができる。

次に、本発明の第８の観点は、気密容器と該気密容器の一部に紫外線を透過する光透過窓とを備えた処理装置であって、前記気密容器の前記紫外線が照射される箇所に、前記した耐紫外線材料が配置されている処理装置である。
このような処理装置は、紫外線が照射される箇所に、前記した耐紫外線材料を配置しているため、紫外線によって分解される虞が無く、処理装置としての気密性を確保することができる。

ここで、本発明において、粘土を主成分とする薄膜（以下、粘土薄膜）とは、粘土を、水を主成分とする液体に分散した希薄で均一な粘土分散水溶液を調製した後、該分散液を水平に静置した状態で、粘土粒子をゆっくりと沈積させるとともに、分散媒である液体を種々の固液分離方法、例えば、遠心分離、ろ過、真空乾燥、凍結真空乾燥、又は加熱蒸発法で分離し、膜状に成形した後、これを支持体から剥離することにより得られた、自立可能な機械的強度を備えたシート状の部材である。
なお、本発明において、自立可能な機械的強度を備えるとは、剥離後の薄膜が支持体を用いることなく取り扱いが可能な状態であることを意味する。

このような粘土薄膜としては、特開２００５−１０４１３３号公報に、雲母、バーミキュライト、モンモリロナイト、鉄モンモリロナイト、バイデライト、サポナイト、ヘクトライト、スチーブンサイト、又はノントロナイトを主要構成成分とした粘土薄膜がその製造方法とともに記載されており、柔軟性、耐熱性、気体・液体に対する遮断性能、が高いことが知られている。

また、本発明において、耐紫外線材料とは、波長３８０ｎｍ以下の紫外線を照射した場合であっても、該紫外線のエネルギーにより分解されることのない材料を意味する。

また、本発明において、シール部材とは、内部が大気より遮断され、真空あるいは所定のガスが充填された空間を備えた気密容器の気密性を維持するために使用される部材であり、気密容器を構成する部材間に配置される。

また、本発明において、緩衝部材とは、多成分ガラス、石英ガラスあるいは結晶材料等の靭性の低い光学部材を上記気密容器に装着する際に、これらの光学部材に加えられる力を吸収あるいは分散させることを目的として用いられる部材である。

また、本発明において、遮光部材とは、上記気密容器内に配置された紫外線により分解される虞のある有機物質を、該紫外線から保護するために配置される部材である。

また、本発明において、気密容器とは、上述のように内部が大気より遮断され、真空あるいは所定のガスが充填された空間を備えた容器を意味し、ステンレススチールやアルミニウム等の金属材料、あるいはガラス、セラミック等の無機物質により構成される。

また、この気密容器には、ガスを流通又は循環するためのガス供給口およびガス排気口を備えることができる。

また、本発明において、光透過窓とは、紫外線を透過する機能を有する略平板状に加工した光学部材であり、多成分ガラス、石英ガラス、あるいはフッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、サファイア等に代表される結晶体を用いることができる。

なお、この光透過窓の外形形状は、必ずしも二つの平行平面を有している必要はなく、必要に応じて、球面あるいは非球面の曲面形状を備えることができる。

さらに、この光透過窓は、透過する光に対する波長選択性や、入射した光の一部を反射する機能を供えることができ、また、光の偏向方向を制御する偏向板や異方性媒質を用いることができる。

また、本発明において、処理装置とは、気密容器と該気密容器の一部に紫外線を透過する光透過窓とを備えた処理装置であって、気密容器内部に被処理物を配置し、光透過窓より照射した紫外線により被処理物の処理を行う装置である。

本発明は、上述した粘土薄膜が、柔軟性、耐熱性、気体・液体に対する遮断性を備えるとともに、無機物質の粘土結晶を主成分としているために、紫外線を照射した場合であっても分解されることがないという特徴と、上記紫外線を遮断する性能を備えていることを見出し、これらの知見に基づいて成されたものである。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
（実施形態１）
はじめに、本発明の実施形態１として、粘土薄膜からなる耐紫外線材料の制作手順および特性について説明する。
１．粘土薄膜の形成
粘土として８．０ｇの天然モンモリロナイトであるクニミネ工業株式会社製「クニピアＰ」（登録商標）を、２４０ｃｍ^３の蒸留水に加える。
自転公転方式ミキサー（株式会社シンキー製ＡＲＥ−２５０）を用いて、均一な粘土分散液を得た後、この粘土分散液をステンレススチールからなる一辺が２０ｃｍの平坦な底面を有するトレイに注ぎ、水平に静置した状態で、粘土粒子をゆっくりと沈積させるとともに、強制送風式のオーブン中で１５０℃の温度条件下で５時間乾燥して、厚さ約８０マイクロメートルの自立可能な機械的強度と柔軟性を備えた一辺が２０ｃｍのシート状の粘土薄膜を得た。

２．紫外線照射による発ガスの測定
次に、上記の方法で得られた粘土薄膜に、耐光性の評価として紫外線照射を行い、紫外線照射により発生するガス量の測定を行った。
発ガス量の測定は、粘土薄膜へ一定時間紫外線を照射し、この間に発生したガスの一部を採取し、加熱脱着導入装置付ガスクロマトグラフ質量分析計（ＧＣ−ＭＳ）を用いて行った。

図１（ａ）は、粘土薄膜に紫外線を照射した際に発生するガスの採取方法を説明するための模式図である。
図１（ａ）において、ステンレス製の気密容器１２は、粘土薄膜を３０ｍｍ角に整形した試験片１０を、収容している。

気密容器１２は、合成石英ガラス製の光透過窓１２ａを介して、紫外線照射装置１１と連結されており、試験片１０へ、キセノンエキシマランプ１１ａから放射される中心波長１７２ｎｍの真空紫外線が照射可能な構成としている。
上記キセノンエキシマランプ１１ａからの真空紫外線の強度は、光透過窓１２ａの気密容器側の表面で、約２０ｍＷ／ｃｍ^２である。

また、気密容器１２は、有機物質を吸着除去するための活性炭フィルター１７を経て、純度９９．９９９％の窒素ガスを充填したボンベ１３へ接続されており、毎分１Ｌの窒素ガスが供給される。
なお、各ユニット間は、フッ素樹脂からなるチューブにより接続されており、チューブ自身からの有機物質の発生を最小限に抑えられている。

気密容器１２へ流入した窒素ガスは、チューブ１６ｂを経て、排気口１６ｃより排気されるが、その一部はチューブ１６ｂの途中に設けられた分岐手段１６ｄにて分岐され、捕集管１５に導かれる。

捕集管１５はガラス製で、その内部にガスに含まれる有機物質を捕集するための吸着剤『ＴＥＮＡＸ−ＴＡ』（登録商標）が充填されている。
なお、捕集管１５には、分岐手段１６ｄと反対側にポンプ１４が接続されており、毎分６０ｍＬのガスが捕集管１５を通過するよう流量が制御されている。

測定の手順としては、先ず、気密容器１２へ試験片１０を配置しない状態で、捕集管１５を接続せずに、３０分間キセノンエキシマランプ１１ａを点灯し、気密容器１２内に残留する有機物質の分解除去を行う。
次に、気密容器１２に試験片１０を配置した状態で、捕集管１５を接続し、５０分間キセノンエキシマランプ１１ａを点灯し、試験片１０より発生したガスに含まれる有機物質を捕集する。
続いて、各試験片１０からの有機物質を捕集した捕集管１５を、加熱脱着導入装置付ガスクロマトグラフ質量分析計に装着し、吸着剤に捕集された有機物質の種類と濃度を分析する。

本測定では、粘土薄膜以外に、シール部材として従来用いられているフッ素ゴムシートに対しても紫外線を照射し、発ガス量の測定を行い、比較を行った。

図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す装置構成により、上記したそれぞれの試験片１０に、キセノンエキシマランプ１１ａから放射される中心波長１７２ｎｍの真空紫外線を照射した際の測定結果を表している。図中、実線は、粘土薄膜から発生した発ガスの分析結果であり、破線は、フッ素ゴムシートから発生した発ガスの分析結果である。

図１（ｂ）より、フッ素ゴムシートからは、キセノンエキシマランプ１１ａから放射される中心波長１７２ｎｍの真空紫外線を含む光を照射することにより、ガスとして大量の有機物質が発生しているのに対して、粘土薄膜からは、紫外線の照射による有機物質が殆ど発生していないことが分る。
なお、それぞれの試験片について、紫外線が照射された面より放散した有機物質の放散速度を比較すると、フッ素ゴムシートが、４．７ｎｇ／（ｍｉｎ・ｃｍ^２）であるのに対して、粘土薄膜は、０．２ｎｇ／（ｍｉｎ・ｃｍ^２）であった。

上記発ガスの測定では、紫外線源として中心波長１７２ｎｍの真空紫外線を放射するキセノンエキシマランプ１１ａを用いて評価を行ったが、本発明の粘土薄膜からなる耐紫外線材料は、水銀ランプから放射される波長３６５ｎｍ、波長２５４ｎｍの紫外線等のより長波長の紫外線に対しても、同様の耐光性を有する。

以上説明したように、粘土粒子を配向させて積層した粘土薄膜を用いることにより、自立可能な機械的強度を有する紫外線に対して非反応性である耐紫外線材料を得ることができる。

３．気密性の評価
次に、上記の方法で得られた粘土薄膜の気密性の評価として、ヘリウムリークディテクターを用いたヘリウムリーク速度の測定を行った。

図２は、上記したヘリウムリーク速度の測定方法を示すための説明図である。
図２において、ヘリウムリークディテクター２１は、キャノンアネルバテクニクス社製Ｍ−２１２ＬＤ−Ｄを使用した。

試験片１０は、上記の方法で得られた一辺が２０ｃｍの粘土薄膜を、一辺が３０ｍｍで中心部に直径１０ｍｍの開口を設けた形状に整形し、板厚３ｍｍで５０ｍｍ角のガラス板２３と、外形寸法は同一で中心に直径８ｍｍの開口を有するガラス板２４との間に配置された状態で、試験ポート２２のフランジ面２２ａ上にＯリング２７を介して載置され、固定用金具２５およびボルト２６により固定される。

ヘリウムリーク速度は、図２に示すように、試験片１０の周囲にノズル２９によりヘリウムガスを吹き付け、ガラス板２３及び２４間の間隙２８に配置された試験片１０を透過するヘリウムガスの量をヘリウムリークディテクター２１により測定した。
測定の結果、上述の手順で得られた試験片１０すなわち粘土薄膜のヘリウムリーク速度は、１．３×１０^−１０Ｐａ・ｍ^３／ｓｅｃであり、気密容器等のシール部材として十分な気密性を備えていることを確認した。

また、上記した粘土薄膜からなる耐紫外線材料は、上述したような気密性を備えているとともに、柔軟性をも有しているため、紫外線が照射される領域で、靭性の低い光学部材を固定する際等の緩衝部材として有効に用いることができる。
なお、上記した耐紫外線材料を緩衝部材として用いる場合は、複数枚の粘土薄膜を重ねて用いることができる。

以上説明したように、本実施形態に記載の耐紫外線材料は、気密容器のシール部材あるいは緩衝部材として用いた場合であっても、紫外線により分解されることがないため、発ガスや、劣化あるいは損耗がなく、良好に機能することができる。

４．粘土薄膜の分光透過率測定
次に、粘土薄膜の紫外・可視領域の分光透過率特性を測定し、紫外線に対する遮光性の評価を行った。
図３に、上記の方法で得られた粘土薄膜の分光透過率特性の測定結果を示す。
図３より、本発明に用いた粘土薄膜は、波長４００ｎｍ以上の可視光領域において約３０％から８０％の透過特性を有するものの、波長４００ｎｍ未満の波長領域での透過特性は、波長が短波長となるに従って透過率が減少し、波長３００ｎｍより短い波長領域では透過率が略０％となることが確認できる。
なお、上記の分光透過率特性の測定は、日立製作所製Ｕ−４０００用いて行った。

このように本実施形態に記載の粘土薄膜からなる耐紫外線材料は、上記した柔軟性、気密性、紫外線に対する耐光性に加えて、波長３００ｎｍ以下の紫外線を１００％近く遮断する性能を有しているため、従来、紫外線が照射される気密容器内での使用が困難であった有機物質を保護するための、遮光部材としても有効に用いることができる。

また、本実施形態に記載の粘土薄膜からなる耐紫外線材料は、上記したシール部材、緩衝部材、遮光部材等、その用途や使用条件によって、分散媒体である蒸留水と粘土の比率や、粘土分散液を注ぎ込むトレイの底面の面積を選択することで、厚さを制御することができる。

また、本実施形態に記載の粘土薄膜からなる耐紫外線材料は、粘土として天然モンモリロナイトを用いたが、必要に応じて上記分散液にナイロンモノマー等の高分子物質を少量添加することができる。これにより、得られた粘土薄膜に柔軟性を付加することができる。

粘土薄膜に高分子物質を添加した場合は、これらの高分子物質が紫外線により分解される虞があるが、後述するように、紫外線に対する遮光性の高い粘土を選択したり、少なくとも紫外線が照射される面の最外層を高分子物質を含まない構成にするなどにより、添加した高分子物質の分解や発ガスを抑えることができる。

また、柔軟性を付加するための添加物として、上記したナイロンモノマー等の高分子物質以外に、ホウ酸アルミニウムや、炭化ケイ素等の無機繊維（例えば、ウィスカ）を加えることができる。
これらの、無機繊維を添加した粘土薄膜は、上述のナイロンモノマー等の高分子物質を添加した粘土薄膜と比較した場合、添加したウィスカ自体が無機物質であるため、本質的に紫外線の照射により分解されることが少なく、発ガスの虞がない。

また、本実施形態に記載の粘土薄膜からなる耐紫外線材料は、粘土として天然モンモリロナイトを用いたが、鉄、銅、コバルト、ニッケル等の金属イオンを加えることにより粘土薄膜を着色することができる。この結果、上記した波長３００ｎｍ以上の紫外線に対しても遮光性を発揮することができる。

（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２として、粘土薄膜からなる耐紫外線材料を備えた光源装置の構成を説明する。
図４は、本実施形態による光源装置として、エキシマランプ４１の断面図を示している。

図４において、エキシマランプ４１は、光出射方向に設けられた光透過窓４３と、それぞれ対向して配置された複数のエキシマ放電用電極４２とを有する気密容器４４を含んでいる。
なお、エキシマ放電用電極４２は、その表面が合成石英ガラスからなる誘電体により覆われている。

上記複数の対向する電極４２、４２間には、放電空間４５が形成されており、高周波電源４６から電圧を印加することにより、上記気密容器４４内の放電空間４５に存在するエキシマ放電用ガスに放電が生じ、中心波長１７２ｎｍのエキシマ光を光透過窓４３より放射する。

光透過窓４３の形状は、直径１５０ｍｍの丸形であり、板厚１０ｍｍの合成石英ガラスが用いられている。

気密容器４４の形状としては、外形２００ｍｍ、高さ１５０ｍｍの円筒形であり、肉厚８ｍｍのステンレススチールを用いている。

図４において、エキシマランプの放電空間４５には、上述のエキシマ放電用ガスが存在している。エキシマ放電用ガスは、ガス圧が約１気圧の高純度キセノンガスである。

光透過窓４３と気密容器４４との接合部には、上記実施形態１と同様の手順で制作した粘土薄膜からなる耐紫外線材料を所定の寸法に裁断したシール部材４８を設け、気密性を確保している。

図４において、放電空間４５より光透過窓４３に入射したエキシマ光は、光透過窓４３を透過して外部の被照射物Ｗに照射するとともに、光透過窓４３の内面４３ａと外面４３ｂを多重反射して、シール部材４８を照射するが、シール部材４８は、上記実施形態１と同様の手順で制作した粘土薄膜からなる耐紫外線材料を用いているため、照射されたエキシマ光により分解されることなく、気密容器４４の気密性を良好に維持する。
この結果、気密容器４４に充填したキセノンガスの純度は低下することがなく、長期間にわたり、中心波長１７２ｎｍのエキシマ光を放射することができる。

また、光透過窓４３と、光透過窓４３を装着するための固定枠４７との間には、上記実施形態１と同様の手順で制作した粘土薄膜からなる耐紫外線材料を５枚積層した緩衝部材４９を設けて、固定枠４７から光透過窓４３にかかる力を分散している。

前記緩衝部材４９に対しても、シール部材４８への照射と同様のメカニズムでエキシマ光が照射するが、前記緩衝部材４９もシール部材４８と同様に上記実施形態１と同様の手順で制作した粘土薄膜からなる耐紫外線材料を用いているため、照射されたエキシマ光により分解することなく、固定枠４７からの力を分散する機能を維持することができる。

以上のように、本実施形態の光源装置によれば、光透過窓の周縁部にアルミニウムおよびフッ化マグネシウムからなる蒸着膜を設けることなく、容易に、中心波長１７２ｎｍのエキシマ光を放射する光透過窓の気密性を確保することができる。

なお、本実施形態では、光透過窓４３、気密容器４４、固定枠４９等の互いに接合する面の面精度により、必要に応じて積層する粘土薄膜の枚数を加減することができる。

（実施形態３）
次に、本発明の実施形態３として、実施形態２に示した光源装置と類似する他の光源装置の構成を説明する。
本実施形態の光源装置と、実施形態２に示した光源装置とは、光透過窓の装着方法が相違する。
図５は、本実施形態の光源装置として、エキシマランプ５１における気密容器５４への光透過窓５３の装着状態を説明するための断面図である。

前述の実施形態２では、光透過窓を装着する際のシール部材および緩衝部材を上述の粘土薄膜からなる耐紫外線材料のみを用いて構成したが、本実施形態では、図５に示すように、粘土薄膜からなる耐紫外線材料と、有機物質からなる他の部材とを併用している。

図５において、遮光部材５７ａ、５７ｂは、上記実施形態１と同様の手順で制作した粘土薄膜からなる耐紫外線材料を所定の形状に裁断したものであり、フッ素樹脂製のＯリング５８及びゴアテックス（登録商標）製の緩衝部材５９を紫外線から保護するために用いられる。

このように、従来用いられている有機物質からなるシール部材や緩衝部材と、上述の耐紫外線材料からなる遮光部材とを併用することにより、有機物質へのエキシマ光の照射を遮断できるため、有機物質が分解されることがなく、有機物質が従来備える気密性や柔軟性を維持することができる。

なお、本実施形態では、従来用いられている有機物質からなるシール部材や緩衝部材と、粘土薄膜からなる遮光部材とを組み合わせて配置したが、有機物質からなるシール部材や緩衝部材の少なくとも紫外線が照射される面に粘土薄膜をコーティング、あるいは積層することで紫外線を遮断する機能を付加することが可能であり、このような形態においても上記した有機物質が備える気密性や柔軟性を発揮することができる。

（実施形態４）
次に、本発明の実施形態４として、粘土薄膜からなる耐紫外線材料を、エキシマランプを収容するランプハウスに適用した光源装置の構成を説明する。
図６（ａ）は、本発明の実施形態４を説明するためのエキシマ光を放射する光源装置６１の概略断面図である。

図６（ａ）において、光源装置６１は、光出射方向に設けられた光透過窓６３と、光透過窓６３に平行して配置された複数のエキシマランプ６２とを有するランプハウス６４を含んでいる。

エキシマランプ６２は、図６（ｂ）に示すように、筒状の中空放電容器６２１と、その内周面と外周面に設けられた、放電用電極６２２、６２３から構成される。

中空放電容器６２１は、直径の異なる２本の合成石英ガラスからなる外側管６２４、内側管６２５を同軸上に配置し、両端を封じ切った構造であり、外側管６２４と内側管６２５との間には放電ガスとしてキセノンガスが封入され、放電空間６２６を形成している。

この放電ガスに対して、放電用電極６２２、６２３より高圧高周波電圧を印加することで、波長１７２ｎｍにピークを有するエキシマ光が放射される。

図６（ａ）において、エキシマランプ６２を収容するランプハウス６４は、放射されたエキシマ光が酸素によって吸収されることのないよう不活性ガス（窒素ガス）により充填されており、この不活性ガスを流通又は循環するための図示しないガス供給口およびガス排気口を備えている。

光透過窓６３とランプハウス６４との接合部には、上記実施形態１と同様の手順で制作した粘土薄膜からなる耐紫外線材料を所定の形状に裁断したシール部材６８を設けて気密性を確保している。

エキシマランプ６２より光透過窓６３に入射したエキシマ光は、光透過窓６３を透過して外部の被照射物Ｗに照射するとともに、光透過窓６３の内面６３ａと外面６３ｂを多重反射して、シール部材６８を照射する。
ここで、シール部材６８は前述の上記実施形態１と同様の手順で制作した粘土薄膜からなる耐紫外線材料を用いているため、ランプハウス６４の気密性を良好に維持するため、気密容器６４内に空気中に含まれる酸素が侵入することがなく、エキシマランプ６２より放射された中心波長１７２ｎｍの紫外線は、減衰することなく光透過窓６３へ到達することができる。

また、光透過窓６３と、光透過窓６３を装着するための固定枠６７との間には、上記実施形態１と同様の手順で制作した粘土薄膜からなる耐紫外線材料を５枚積層した緩衝部材６９を設けて、固定枠６７から光透過窓６３にかかる力を分散している。

前記緩衝部材６９に対しても、シール部材６８と同様のメカニズムでエキシマ光が照射するが、前記緩衝部材６９は、シール部材６８と同様に粘土薄膜からなる耐紫外線材料を用いているため、照射したエキシマ光により分解されることなく、固定枠６７からの力を分散する機能を維持することができる。

以上のように、本実施形態の光源装置６１によれば、光透過窓６３の周縁部にアルミニウムおよびフッ化マグネシウムからなる蒸着膜を設けることなく、容易に、中心波長１７２ｎｍの紫外線を放射する光透過窓６３の気密性を確保することができる。

（実施形態５）
次に、本発明の実施形態５として、粘土薄膜からなる耐紫外線材料を、レーザ発振器のレーザチャンバに適用した光源装置の構成を説明する。
図７は、本発明の実施形態５を説明するための、レーザチャンバ７１の光出射部７２の構成を示す断面図である。

図７において、レーザチャンバ７１の内部空間には、ＫｒガスとＦガスの混合ガスからなるレーザ媒質ガスが密封されている。

また、レーザチャンバの内部には励起電極（不図示）が配設されており、レーザチャンバ内に密封された上記レーザ媒質ガスを励起し、波長２４８ｎｍのＫｒＦレーザ光を放射する。
なお、光出射部７２には、励起したレーザ光を取り出すための光透過窓７５が装着されている。

光透過窓７５は、上記実施形態１と同様の手順で制作した粘土薄膜からなる耐紫外線材料を所定の形状に裁断したシール部材７６を介して光透過窓固定金具７３で取り付けられている。

励起された波長２４８ｎｍのＫｒＦレーザ光は、矢印の方向に進み、光透過窓７５を透過して外部に照射されるとともに、光透過窓７５の外面７５ａと内面７５ｂを多重反射して、光透過窓７５の周縁部に到達するが、シール部材７６として上記実施形態１と同様の手順で制作した粘土薄膜からなる耐紫外線材料を用いているため、波長２４８ｎｍのＫｒＦレーザ光により分解されることがなく、レーザ媒質ガスの汚染やガス漏れを防止することができる。

なお、上記した実施形態においては、粘土薄膜からなる耐紫外線材料を備えた光源装置として、発光部にエキシマランプまたはエキシマレーザ発振器を備えた装置を例に挙げて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、発光部に他の紫外線を放射するランプ、あるいはレーザ媒質を備えた光源装置に対しても適用することができる。

（実施形態６）
実施形態２乃至５に記載した粘土薄膜からなる耐紫外線材料の適用例は、エキシマ光あるいはエキシマレーザ光を放射する光源装置へ適用した例であったが、本発明の粘土薄膜からなる耐紫外線材料は、このような光源装置に限らず、光ＣＶＤ装置のように、気密容器内に配置された被照射物に紫外線を照射する処理装置へも適用することができる。

図８は、本発明の実施形態６を説明するための光ＣＶＤ装置８１の構成を示す概略断面図である。

光ＣＶＤ装置８１は、処理空間８２ａを有する気密容器８２と、気密容器８２の上部に配置された重水素ランプ８３とを備えており、気密容器８２内部のヒーター８７上に配置されたシリコンウエハーＷの表面上に、重水素ランプ８３から放射される波長１５０ｎｍから３００ｎｍの紫外線を照射し、ガス供給口８２ｃより供給される反応気体との光化学反応によりＳｉＯ_２絶縁膜を堆積させるための処理装置である。

なお、図８において、集光レンズ８４は、重水素ランプ８３より放射された紫外線を、シリコンウエハーＷの表面上に集光するためのフッ化カルシウムからなるレンズであり、重水素ランプ８３と処理空間８２ａとを隔てるための光透過窓としての機能を備えている。
ここで、集光レンズ８４の重水素ランプ８３側の空間８２ｅは、吸気口８２ａから供給される窒素ガスにより充填されることにより、酸素分子が排除されている。

集光レンズ８４は、処理空間８２ａと空間８２ｅを隔てる位置に、上記実施形態１と同様の手順で制作した粘土薄膜からなる耐紫外線材料をリング状に加工したシール部材８６を介して固定枠８８により固定されており、空間８２ｅと処理空間８２ａとの気密性を確保している。

重水素ランプ８３より集光レンズ８４に入射した波長１５０ｎｍから３００ｎｍの紫外線は、集光レンズ８４により処理空間８２ａ内部のシリコンウエハーＷの表面上に集光されるとともに、その一部は、集光レンズ８４内部での反射あるいは屈折により上述のシール部材８６を照射するが、シール部材８６は、上記実施形態１と同様の手順で制作した粘土薄膜からなる耐紫外線材料を用いているため、照射された波長１５０ｎｍから３００ｎｍの紫外線により分解されることなく、処理空間８２ａの雰囲気を良好に維持することができる。

なお、本実施形態においては、粘土薄膜からなる耐紫外線材料を備えた処理装置として重水素ランプによる光ＣＶＤ装置を例に挙げて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、他の紫外線源を用いた処理装置や、光洗浄あるいは光改質等、光ＣＶＤ以外の用途の処理装置に対しても適用することができる。

以上説明したように、本発明によれば、紫外線が照射される環境下で使用可能な耐紫外線材料、ならびにこの耐紫外線材料を用いたシール部材、緩衝部材、遮光部材、光源装置、及び処理装置を提供することができる。

（ａ）は、粘土薄膜に紫外線照射時に発生するガスを捕集するための装置構成を示す図であり、（ｂ）は、測定結果を示すグラフである。 粘土薄膜のヘリウムリーク速度の測定方法を示す図である。 粘土薄膜の分光透過特性を示す図である。 シート部材および緩衝部材を備えたエキシマランプの構成を示す断面図である。 遮光部材を備えたエキシマランプの構成を示す断面図である。 シート部材および緩衝部材を備えた他のエキシマランプの構成を示す断面図である。 シート部材を備えたレーザ発振器の光透過窓装着部の構成を示す断面図である。 シート部材および緩衝部材を備えた光ＣＶＤ装置の構成を示す断面図である。 従来の、レーザ発振器のレーザ光取り出し部の構造を示す断面図である。

符号の説明

１０・・・・・・・・試験片（粘土薄膜）
１１・・・・・・・・紫外線照射装置
１２・・・・・・・・気密容器
１５・・・・・・・・捕集管
２１・・・・・・・・ヘリウムリーク試験機
２２・・・・・・・・ポート
２３、２４・・・・・ガラス板
２９・・・・・・・・ノズル
４１、５１、６２・・エキシマランプ
４２・・・・・・・・エキシマ放電用電極
４３、５３、６３・・光透過窓
４４、５４・・・・・気密容器
４５・・・・・・・・放電空間
４６、５６、６６・・高周波電源
４７、６７・・・・・固定枠
４８、６８・・・・・シール部材
４９、５９、６９・・緩衝部材
５７ａ、５７ｂ・・・遮光部材
５８・・・・・・・・Ｏリング
６１・・・・・・・・光源装置
６４・・・・・・・・ランプハウス
７１・・・・・・・・レーザチャンバ
７２・・・・・・・・光出射部
７３・・・・・・・・光透過窓固定金具
７５・・・・・・・・光透過窓
７６・・・・・・・・シール部材
８１・・・・・・・・光ＣＶＤ装置
８２・・・・・・・・気密容器
８３・・・・・・・・重水素ランプ
８４・・・・・・・・集光レンズ
８６・・・・・・・・シール部材
８７・・・・・・・・ヒーター
Ｗ・・・・・・・・・被照射物

Claims (8)

1. 粘土粒子を配向させて積層した粘土薄膜からなる、自立可能な機械的強度を有する紫外線に対して非反応性である耐紫外線材料。
2. 請求項１に記載の耐紫外線材料を用いたシール部材。
3. 請求項１に記載の耐紫外線材料を用いた緩衝部材。
4. 請求項１に記載の耐紫外線材料を用いた遮光部材。
5. 紫外線を放射する発光部を有する光源装置であって、
   前記発光部から放射する紫外線が照射される箇所に、
   請求項１に記載の耐紫外線材料が配置されている光源装置。
6. 前記発光部は、希ガス或いは前記希ガスを含む混合ガスを、電界又は磁界により励起するエキシマランプである請求項５に記載の光源装置。
7. 前記発光部は、気体、液体又は固体を励起した誘導放出によるレーザ発振器である請求項５に記載の光源装置。
8. 気密容器と該気密容器の一部に紫外線を透過する光透過窓とを備えた処理装置であって、
   前記気密容器の前記紫外線が照射される箇所に、
   請求項１に記載の耐紫外線材料が配置されている処理装置。

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