JP2009099263A - エキシマランプ - Google Patents

Abstract

【課題】 波長１５０ｎｍ付近の短波長の光を有効に利用することができ、高い処理能力を有するものとして構成することのできるエキシマランプを提供すること。
【解決手段】 放電空間を有するシリカガラスよりなる放電容器を備え、当該放電容器を形成するシリカガラスが介在する状態で一対の電極が設けられると共に、放電空間内にキセノンガスが封入されてなり、放電容器の放電空間内においてエキシマ放電を発生させるエキシマランプであって、放電空間に曝される表面に、シリカ粒子とアルミナ粒子とからなる紫外線反射膜が形成されており、当該紫外線反射膜に含まれる、ケイ素およびアルミニウム以外の不純物金属の濃度が７００ｗｔｐｐｍ以下とされている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、シリカガラスよりなる放電容器を備え、当該放電容器を形成するシリカガラスが介在する状態で一対の電極が設けられてなり、前記放電容器の内部にエキシマ放電を発生させるエキシマランプに関する。

近年、例えば金属、ガラスおよびその他の材料よりなる被処理体に、波長２００ｎｍ以下の真空紫外光を照射することにより、当該真空紫外光およびこれにより生成されるオゾンの作用によって被処理体を処理する技術、例えば被処理体の表面に付着した有機汚染物質を除去する洗浄処理技術や、被処理体の表面に酸化膜を形成する酸化膜形成処理技術が開発され、実用化されている。

真空紫外光を照射する装置としては、例えば、エキシマ放電によってエキシマ分子を形成し、当該エキシマ分子から放射される、例えば波長１７０ｎｍ付近の光を利用するエキシマランプを光源として具えてなるものが用いられており、このようなエキシマランプにおいては、より高強度の紫外線を効率よく放射するために多くの試みがなされている。
具体的には、例えば、図６を参照して説明すると、紫外線を透過するシリカガラスよりなる放電容器（５１）を備え、この放電容器（５１）の内側と外側にそれぞれ電極（５５，５６）が設けられてなるエキシマランプ（５０）において、放電容器（５１）の放電空間（Ｓ）に曝される表面に、紫外線反射膜（２０）を形成することが記載されており、紫外線反射膜としては、シリカ粒子のみからなるもの、およびアルミナ粒子のみからなるものが実施例に例示されている（特許文献１参照）。
このエキシマランプ（５０）においては、放電容器（５１）の一部に、紫外線反射膜（２０）が形成されていないことにより放電空間（Ｓ）内で発生した紫外線を出射する光出射部（５８）が形成されている。

このような構成のエキシマランプ（５０）によれば、放電容器（５１）の、放電空間（Ｓ）に曝される表面に、紫外線反射膜が設けられていることにより、紫外線反射膜が設けられた領域においては、放電空間（Ｓ）内で発生した紫外線が紫外線反射膜によって反射されるので、シリカガラスに入射せずに、光出射部（５８）を構成する領域において紫外線がシリカガラスを透過して外部に放射されるので、基本的には、放電空間（Ｓ）内で発生した紫外線を有効的に利用することができ、しかも、光出射部（５８）の以外の領域を構成するシリカガラスの紫外線歪みによるダメージを小さく抑制することができ、クラックが発生することを防止することができる、とされている。

特許第３５８０２３３号公報

近年においては、エキシマランプを備えた真空紫外光を照射する装置に対する要望の一として、一層の処理効率の向上が求められており、このような要望に対する措置として、エキシマランプから放射される、より短い波長の光を有効に使用することが考えられる。この理由は、波長の短い光はエネルギーが大きいため、少ない光量であっても大きな作用が得られるからである。
しかしながら、従来におけるエキシマランプの紫外線反射膜は、例えば波長１５０ｎｍ付近の光についての反射特性を有さないものであるため、上記要望を達成することができないのが実情であった。

そこで、本発明者らは、わずかな量ではあっても、波長１５０ｎｍ辺りの光を反射することのできる紫外線反射膜を形成し、当該波長の光を効率よく利用することができれば、例えば、当該エキシマランプを備えた真空紫外光を照射する装置の処理能力の向上を図ることができるものと考え、本発明を完成させるに至った。
本発明の目的は、波長１５０ｎｍ付近の短波長の光を有効に利用することができ、高い処理能力を有するものとして構成することのできるエキシマランプを提供することを目的とする。

本発明のエキシマランプは、放電空間を有するシリカガラスよりなる放電容器を備え、当該放電容器を形成するシリカガラスが介在する状態で一対の電極が設けられると共に、放電空間内にキセノンガスが封入されてなり、前記放電容器の放電空間内においてエキシマ放電を発生させるエキシマランプであって、
前記放電容器の放電空間に曝される表面に、シリカ粒子とアルミナ粒子とからなる紫外線反射膜が形成されており、当該紫外線反射膜に含まれる、ケイ素およびアルミニウム以外の不純物金属の濃度が７００ｗｔｐｐｍ以下であることを特徴とする。

本発明のエキシマランプによれば、紫外線反射膜が、シリカ粒子とアルミナ粒子とからなり、ケイ素およびアルミニウム以外の不純物金属の濃度が７００ｗｔｐｐｍ以下であることにより、当該紫外線反射膜を、波長１７０ｎｍ付近の光だけでなく、波長１５０ｎｍ付近の、より短波長の光についても反射する機能を有するものとして構成することができると共に、放電容器を形成するシリカガラスが波長１４０〜１５０ｎｍ以上の光を透過する特性を有することから、エキシマ放電により発生する真空紫外光を効率よく出射することができ、従って、エネルギー量の大きい１５０ｎｍ付近の短波長の光を含む真空紫外光を有効に利用することができ、高い処理能力を有するものとして構成することができる。

図１は、本発明のエキシマランプの一例における構成の概略を示す説明用断面図であって、（ａ）放電容器の長手方向に沿った断面を示す横断面図、（ｂ）（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。
このエキシマランプ１０は、両端が気密に封止されて内部に放電空間Ｓが形成された、断面矩形状の中空長尺状の放電容器１１を備えており、この放電容器１１の内部には、放電用ガスとして、キセノンガスが封入されている。ここに、キセノンガスは、圧力が例えば１０〜６０ｋＰａ（１００〜６００ｍｂａｒ）の範囲内となる封入量とされる。
放電容器１１は、真空紫外光を良好に透過するシリカガラス、例えば合成石英ガラスよりなり、誘電体としての機能を有する。

放電容器１１における長辺面の外表面には、一対の格子状の電極、すなわち、高電圧給電電極として機能する一方の電極１５および接地電極として機能する他方の電極１６が長尺な方向に伸びるよう対向して配置されており、これにより、一対の電極１５，１６間に誘電体として機能する放電容器１１が介在された状態とされている。
このような電極は、例えば、金属よりなる電極材料を放電容器１１にペースト塗布することにより、あるいは、プリント印刷することによって形成することができる。

このエキシマランプ１０においては、一方の電極１５に点灯電力が供給されると、誘電体として機能する放電容器１１の壁を介して両電極１５，１６間に放電が生成され、これにより、エキシマ分子が形成されると共にこのエキシマ分子から真空紫外光が放射されるエキシマ放電が生じ、キセノンガスの封入圧力が例えば１０〜６０ｋＰａ（１００〜６００ｍｂａｒ）の範囲内とされていることにより、波長１５０ｎｍ付近にピーク値を有する真空紫外光が放射される。
具体的には、例えば、図２（イ）に示すように、キセノンガスの封入圧力が５０ｍｂａｒである場合には、波長１５０ｎｍ付近にピーク値Ｐ１を有する、波長１４５ｎｍあたりから波長１９０ｎｍまでの波長域の光が発光している。また、図２（ロ）に示すように、キセノンガスの封入圧力が１００ｍｂａｒである場合には、波長１５０ｎｍ付近および波長１７０ｎｍ付近にピーク値Ｐ２，Ｐ３を有する、波長１４５ｎｍあたりから波長１９０ｎｍまでの波長域の光が発光している。なお、図２（ハ）は、キセノンガスの封入圧力が６８０ｍｂａｒである場合のエキシマ放電発光スペクトルである。
上述したように、放電容器１１がシリカガラス、特に不純物の少ない合成石英ガラスにより構成されることにより、合成石英ガラスは波長１４０〜１５０ｎｍ以上の波長の光を透過する特性を有することから、キセノンガスの封入圧力が例えば１０〜６０ｋＰａ（１００〜６００ｍｂａｒ）の範囲内とされている上記構成のエキシマランプ１０においては、波長１４０〜１５０ｎｍ以上であって、波長１５０ｎｍ付近および波長１７０ｎｍ付近にピーク値を有する真空紫外光が放射される。

而して、上記エキシマランプ１０においては、エキシマ放電によって発生する真空紫外光を効率良く利用するために、例えば、放電容器１１の放電空間Ｓに曝される表面に、シリカ粒子とアルミナ粒子とからなる紫外線反射膜２０が設けられている。
紫外線反射膜２０は、例えば、放電容器１１における長辺面の、高電圧給電電極として機能する一方の電極１５に対応する内表面領域とこの領域に連続する短辺面の内表面領域の一部にわたって形成されており、放電容器１１における長辺面の、接地電極として機能する他方の電極１６に対応する内表面領域において紫外線反射膜２０が形成されていないことによって光出射部（アパーチャ部）１８が構成されている。
紫外線反射膜２０の膜厚は、例えば１０〜１００μｍであることが好ましい。

紫外線反射膜２０は、少なくとも放電空間Ｓに曝される表面層部分、すなわち、エキシマ放電に伴って生ずるプラズマの影響を受けてシリカ粒子が溶融して粒界が消失しうる、例えば深さ２μｍ程度の範囲内において、アルミナ粒子がシリカ粒子と混在されてなるものであり、例えばシリカ粒子とアルミナ粒子との堆積体により構成することができる。
紫外線反射膜２０は、シリカ粒子およびアルミナ粒子それ自体が高い屈折率を有する真空紫外光透過性を有するものであることから、シリカ粒子またはアルミナ粒子に到達した真空紫外光の一部が粒子の表面で反射されると共に他の一部が屈折して粒子の内部に入射され、さらに、粒子の内部に入射される光の多くが透過され（一部が吸収）、再び、出射される際に屈折される、このような反射、屈折が繰り返し起こる「拡散反射（散乱反射）」をさせる機能を有する。
また、紫外線反射膜２０は、シリカ粒子およびアルミナ粒子、すなわちセラミックスにより構成されていることにより、不純ガスを発生させず、また、放電に耐えられる特性を有する。

紫外線反射膜２０を構成するシリカ粒子は、例えばシリカガラスを粉末状に細かい粒子としたものなどを用いることができる。
シリカ粒子は、以下のように定義される粒子径が例えば０．０１〜２０μｍの範囲内にあるものであって、中心粒径（数平均粒子径のピーク値）が、例えば０．１〜１０μｍであるものが好ましく、より好ましくは０．３〜３μｍであるものである。
また、中心粒径を有するシリカ粒子の割合が５０％以上であるものであることが好ましい。

紫外線反射膜２０を構成するアルミナ粒子は、以下のように定義される粒子径が例えば０．１〜１０μｍの範囲内にあるものであって、中心粒径（数平均粒子径のピーク値）が、例えば０．１〜３μｍであるものが好ましく、より好ましくは０．３〜１μｍであるものである。
また、中心粒径を有するアルミナ粒子の割合が５０％以上であるものであることが好ましい。

紫外線反射膜２０を構成するシリカ粒子およびアルミナ粒子の「粒子径」とは、紫外線反射膜２０をその表面に対して垂直方向に破断したときの破断面における、厚み方向におけるおよそ中間の位置を観察範囲として、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって拡大投影像を取得し、この拡大投影像における任意の粒子を一定方向の２本の平行線で挟んだときの当該平行線の間隔であるフェレー（Ｆｅｒｅｔ）径をいう。
具体的には、図３（ａ）に示すように、略球状の粒子Ａおよび粉砕粒子形状を有する粒子Ｂなどの粒子が単独で存在している場合には、当該粒子を一定方向（例えば紫外線反射膜２０の厚み方向）に伸びる２本の平行線で挟んだときの当該平行線の間隔を粒径ＤＡ，ＤＢとする。
また、出発材料の粒子が溶融して接合した形状を有する粒子Ｃについては、図３（ｂ）に示すように、出発材料である粒子Ｃ１，Ｃ２と判別される部分における球状部分のそれぞれについて、一定方向（例えば紫外線反射膜２０の厚み方向）に伸びる２本の平行線で挟んだときの当該平行線の間隔を測定し、これを当該粒子の粒径ＤＣ１，ＤＣ２とする。

紫外線反射膜２０を構成するシリカ粒子およびアルミナ粒子の「中心粒径」とは、上記のようして得られる各粒子の粒子径についての最大値と最小値との粒子径の範囲を、例えば０．１μｍの範囲で複数の区分、例えば１５区分程度に分け、それぞれの区分に属する粒子の個数（度数）が最大となる区分の中心値をいう。

シリカ粒子およびアルミナ粒子が、真空紫外光の波長と同程度である上記範囲の粒子径を有するものであることにより、真空紫外光を効率よく拡散反射させることができる。

而して、上記エキシマランプ１０においては、紫外線反射膜２０がアルミナ粒子を含むものであることにより、シリカ粒子の主成分となるケイ素およびアルミナ粒子の主成分となるアルミニウムを除いた不純物金属が不可避的に混入されてしまうことになるが、例えば、シリカ粒子の純度およびアルミナ粒子の純度との関係において、紫外線反射膜２０を構成するシリカ粒子とアルミナ粒子との混合比が適正な範囲となるよう調整されることにより、紫外線反射膜２０に含有される不純物金属の濃度（合計）が７００ｗｔｐｐｍ以下となる状態に規制されている。

紫外線反射膜２０に含有されるアルミナ粒子の割合は、シリカ粒子とアルミナ粒子との合計の、例えば１ｗｔ％以上であることが好ましく、より好ましくは５ｗｔ％以上、更に好ましくは１０ｗｔ％である。
また、シリカ粒子とアルミナ粒子との合計の７０ｗｔ％以下であることが好ましく、より好ましくは４０ｗｔ％以下である。
紫外線反射膜２０がシリカ粒子とアルミナ粒子とが上記混合比で構成されていることにより、長時間点灯された場合であっても、シリカ粒子が溶融されて紫外線反射膜２０の反射率が大幅に低下してしまうことを確実に抑制することができると共にアルミナ粒子が混入されることによる紫外線反射膜２０の放電容器１１に対する結着性（接着性）が大幅に低下することがないため、紫外線反射膜２０が剥がれることを確実に防止することができ、しかも、不純物金属の濃度を所定の値以下となる状態とすることができる。

このような紫外線反射膜２０は、例えば「流下法」と呼ばれる方法により、形成することができる。すなわち、水とＰＥＯ樹脂（ポリエチレンオキサイド）を組み合わせた粘性を有する溶剤に、シリカ粒子およびアルミナ粒子を混ぜて分散液を調製し、この分散液を放電容器形成材料内に流し込むことにより、放電容器形成材料の内表面における所定の領域に付着させた後、乾燥、焼成することにより水とＰＥＯ樹脂を蒸発させることにより、紫外線反射膜２０を形成することができる。ここに、焼成温度は、例えば５００〜１１００℃とされる。
紫外線反射膜２０を形成するに際して用いられるシリカ粒子およびアルミナ粒子の製造は、固相法、液相法、気相法のいずれの方法も利用することができるが、これらのうちでも、サブミクロン、ミクロンサイズの粒子を確実に得ることができることから、気相法、特に化学蒸着法（ＣＶＤ）が好ましい。
具体的には、例えば、シリカ粒子は、塩化ケイ素と酸素を９００〜１０００℃で反応させることにより、アルミナ粒子は、原料の塩化アルミニウムと酸素を１０００〜１２００℃で加熱反応させることにより、合成することができ、粒子径は、原料濃度、反応場での圧力、反応温度を制御することにより調整することができる。

一般に、エキシマランプにおいては、エキシマ放電に伴って、プラズマが発生することが知られているが、上記のような構成のエキシマランプにおいては、プラズマが紫外線反射膜に対して略直角に入射して作用することになるため、紫外線反射膜の温度が局所的に急激に上昇され、紫外線反射膜が例えばシリカ粒子のみからなるものであれば、プラズマの熱によって、シリカ粒子が溶融されて粒界が消失されて、真空紫外光を拡散反射させることができなくなって反射率が低下することがある。
然るに、紫外線反射膜２０が、シリカ粒子とアルミナ粒子とからるものであることにより、上記構成のエキシマランプ１０によれば、基本的には、プラズマによる熱にさらされた場合であっても、シリカ粒子より高い融点を有するアルミナ粒子は溶融しないため、互いに隣接するシリカ粒子とアルミナ粒子とが粒子同士で結合されることが防止されて粒界が維持されるので、長時間点灯された場合であっても、真空紫外光を効率よく拡散反射させることができて初期の反射率を実質的に維持することができる。また、アルミナ粒子はシリカ粒子よりも高い屈折率を有するため、シリカ粒子のみからなる紫外線反射膜に比して、高い反射率を得ることができる。
しかも、上記構成のエキシマランプ１０によれば、紫外線反射膜２０に含有されるシリカ粒子の主成分となるケイ素およびアルミナ粒子の主成分となるアルミニウムを除いた不純物金属の濃度が７００ｗｔｐｐｍ以下とされていることにより、後述する実験例の結果に示されるように、紫外線反射膜２０を、波長１７０ｎｍ付近の光だけでなく、波長１５０ｎｍ付近の光についても反射特性を有するものとして構成することができるので、放電容器を形成するシリカガラスが波長１４０〜１５０ｎｍ以上の光を透過する特性を有することから、エキシマ放電によって発生する、波長１５０ｎｍ付近および波長１７０ｎｍ付近にピークを有する真空紫外光を効率よく利用することができ、高い処理能力を有するものとなる。

また、エキシマ発光が生じる放電空間Ｓに曝される放電容器１１の内表面に紫外線反射膜２０が形成されていることにより、放電空間Ｓ内の真空紫外線が光出射部１８以外の領域におけるシリカガラスに入射されることに伴う紫外線歪みによるダメージを小さくすることができ、クラックが発生することを防止することができる。

以下、本発明の効果を確認するために行った実験例を説明する。
〔実験例１；紫外線反射膜の反射特性〕
純度が９９．９９％、９９．９％および純度が９９．８％である３種類のシリカ粒子と、純度が９９．９９％、９９．９％および純度が９９．８％である３種類のアルミナ粒子とを用意し、シリカ粒子とアルミナ粒子とを組み合わせを適宜に変更すると共に、シリカ粒子とアルミナ粒子との混合比（シリカ粒子：アルミナ粒子）を２０：８０〜８０：２０の範囲内で適宜変更して、合成石英ガラスよりなる厚み１ｍｍの基材上に、紫外線反射膜を流下法によって形成することにより、複数種類の試験片を作製した。ここに、紫外線反射膜を形成するに際しての焼成温度は１１００℃であり、膜厚は３０μｍである。
シリカ粒子は、いずれの純度のものも、粒子径範囲が０．３〜１．０μｍ、中心粒子径が０．３μｍ、中心粒子径を有する粒子の割合が５０％であるものである。
アルミナ粒子は、いずれの純度のものも、粒子径範囲が０．２〜０．７μｍ、中心粒子径が０．４μｍ、中心粒子径を有する粒子の割合が５０％であるものである。
各々の試験片における紫外線反射膜について、当該紫外線反射膜に含有される、ケイ素およびアルミニウム以外の不純物金属の濃度を測定すると共に、波長１５０ｎｍの光の反射光強度および波長１７０ｎｍの光の反射光強度を測定した。結果を図４に示す。

＜不純物金属濃度の測定方法＞
試験片を純水で洗浄、乾燥させた後、試験片の秤量を行い、試験片の基材が露出した部分（紫外線反射膜が形成されていないシリカガラス部分）をテフロン（登録商標）テープにてマスキングし、この状態で、フッ酸中に浸して加熱することによりエッチング処理を行い、試験片における紫外線反射膜が目視で確認できなくなった時点で試験片を取り出し、当該試験片の秤量を行い、エッチング処理が行われる前後の試験片の秤量値を比較することにより紫外線反射膜の質量を算出する。
次いで、エッチングによりフッ酸にて溶解したシリカ粒子（成分）と、溶解せずに粒状に残ったアルミナ粒子と、不純物金属成分とを含んだフッ酸液を、加温して、先ず、フッ酸と反応したシリカ成分をＳｉＦ₄ として蒸発させ、これにより残渣となって残ったアルミナ成分と不純物成分とを、８５％燐酸６．５ｍｌ、９７％硫酸３．５５ｍｌからなる混酸中に入れ、マイクロウェーブオーブンによってアルミナ成分と不純物成分とを溶解させた後、純水を加えて計３０ｍｌの溶液となるように希釈する。
そして、ＩＣＰ発光分光分析装置により、希釈溶液中の不純物金属の濃度に基づいて不純物金属の質量を測定し、測定対象とした紫外線反射膜の質量０．５ｇに対する不純物金属の質量比に応じて、紫外線反射膜中に含まれる残存不純物金属の濃度が得られる。

一例を示すと、例えば、純度が９９．９９％であるシリカ粒子３０ｗｔ％と、純度が９９．８％であるアルミナ７０ｗｔ％とから構成された紫外線反射膜における、不純物金属成分およびそれらの濃度は下記表１に示す通りである。なお、不純物金属とは、ベリリウム、マグネシウムを含めたアルカリ土類金属、または、遷移金属に属する元素のことをいう。

＜反射光強度の測定方法＞
紫外線反射膜についての、波長１５０ｎｍの光の反射光強度と、波長１７０ｎｍの光の反射光強度との測定は、ＡＣＴＯＮ ＲＥＳＥＡＲＣＨ製「ＶＭ−５０２」を使用した。この装置における測定部は、例えば図５に示すような直入射型光学系により構成されており、波長１２０ｎｍ以下の光から可視光までの連続光が放射される重水素ランプ６０が光源として用いられている。この装置においては、重水素ランプ６０から放射される光を、凹面グレーティング６１に一旦度当てた後、スリット６２を通過させて試験片ＴＳに照射し、当該試験片ＴＳによって反射された反射光（散乱光）を、受光面の角度を０°〜１８０°の範囲内で調整しながら、フォトマル６５に受光させることにより得られる測定値を積分することにより特定の波長の光についての反射光強度が得られる。
反射光強度の測定方法について具体的に説明すると、先ず、紫外線反射膜を有さない基材（合成石英ガラス）について、散乱光における波長１５０ｎｍの光および波長１７０ｎｍの光の各々の反射光強度（基準値）を取得しておき、次に、紫外線反射膜が形成された試験片を設置して、散乱光における波長１５０ｎｍの光および波長１７０ｎｍの光の各々の反射光強度を測定し、これにより得られた各々の測定値を、基準値（紫外線反射膜を有さない基材の測定値）で割り算することにより、波長１５０ｎｍの光の反射光強度および波長１７０ｎｍの光の反射光強度が得られる。

図４に示す結果から明らかなように、波長１５０ｎｍの反射光強度および波長１７０ｎｍの光の反射光強度と、不純物金属の濃度とは線形の関係にあって直線により近似することができることがわかった。
そして、１５０ｎｍの光の反射光強度が０．０００となるときの不純物金属の濃度は７００ｗｔｐｐｍであり、１７０ｎｍの光の反射光強度が０．０００となるときの不純物金属の濃度は１１８１ｗｔｐｐｍであり、従って、紫外線反射膜に含有される不純物金属の濃度を、少なくとも７００ｗｔｐｐｍ以下となる状態にコントロールすることにより、１７０ｎｍの光だけでなく、１５０ｎｍの光を反射する機能を確実に有するものとなることが確認された。
従って、実際のエキシマランプにおいては、紫外線反射膜が不純物金属の濃度が７００ｗｔｐｐｍ以下に規制されたものであることにより、エキシマ放電によって発生する波長１５０ｎｍの光を含む真空紫外光を効率よく利用することができるものとなる。

〔実験例２〕
純度が９９．９％であるシリカ粒子と、純度が９９．８％であるアルミナ粒子とからなり、アルミナ粒子の含有割合を、０ｗｔ％、１０ｗｔ％、３３ｗｔ％、５０ｗｔ％と変更した紫外線反射膜を３０μｍの膜厚で平板状の合成石英ガラスよりなる厚み１ｍｍの基材上に流下法によって形成することにより、４種類の試験片を作製した。
そして、各試験片について、紫外線反射膜を１０００℃に加熱したときと、１３００℃に加熱したときの、それぞれの場合における、波長１７０ｎｍの光の反射光強度を、ＡＣＴＯＮ ＲＥＳＥＡＲＣＨ製「ＶＭ−５０２」を用いて上記の方法により測定したところ、紫外線反射膜におけるアルミナ粒子の含有割合が０ｗｔ％であるとき、すなわち、アルミナ粒子を含まない場合には、紫外線反射膜を形成するに際しての焼成温度に相当する温度である１０００℃に加熱されたときの反射光強度に対して、紫外線反射膜にプラズマが作用したときの加熱温度に相当する温度である１３００℃に加熱された場合には、反射光強度が大幅に低下してしまうことが確認され、このことから、実際のエキシマランプにおいては、紫外線反射膜におけるプラズマが当たった箇所では、局所的に反射光強度が低下して、エキシマランプの照度分布が不均一になり、エキシマランプが長時間点灯されると、紫外線反射膜の全体にプラズマが当たり、反射率が低下するものと想定される。

一方、アルミナ粒子が１０ｗｔ％添加されたものにおいては、１３００℃に加熱された場合であっても、反射光強度がアルミナ粒子が添加されていない場合よりも高く、熱による紫外線反射膜の反射率の低下の程度を７０％程度抑制することができることが確認された。そして、アルミナ粒子の含有割合が増えるに従って、熱による紫外線反射膜の反射率の低下の程度を小さく抑えることができ、例えば、アルミナ粒子が５０ｗｔ％添加されたものにおいては、１０００℃に加熱されたときの反射光強度と、１３００℃に加熱されたときの反射光強度が一致しており、熱による紫外線反射膜の反射率が低下することを抑えることができることが確認された。
従って、実際のエキシマランプにおいては、紫外線反射膜がアルミナ粒子が１０ｗｔ％以上添加されたものであることにより、エキシマランプが長時間点灯されて紫外線反射膜がプラズマの熱にさらされた場合であっても、シリカ粒子が溶融することによる反射率の低下を抑制することができる。
なお、この実験例２において作製した試験片における、アルミナ粒子を含む紫外線反射膜は、いずれのものも、不純物金属の濃度が７００ｗｔｐｐｍ以下であるものである。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
本発明は、上記構成のエキシマランプに限定されるものではなく、図６に示すような、二重管構造のエキシマランプや、図７に示すような、いわゆる「角型」のエキシマランプにも適用することができる。
図６に示すエキシマランプ５０は、シリカガラスよりなる円筒状の外側管５２と、この外側管５２内においてその管軸に沿って配置された、当該外側管５２の内径より小さい外径を有する例えばシリカガラスよりなる円筒状の内側管５３とを有し、外側管５２と内側管５３とが両端部において溶融接合されて外側管５２と内側管５３との間に環状の放電空間Ｓが形成されてなる二重管構造の放電容器５１を備えており、例えば金属よりなる一方の電極（高電圧供給電極）５５が内側管５３の内周面に密接して設けられていると共に、例えば金網などの導電性材料よりなる他方の電極５６が外側管５２の外周面に密接して設けられており、放電空間Ｓ内に、例えばキセノンガスなどのエキシマ放電によってエキシマ分子を形成する放電用ガスが充填されて、構成されている。
このような構成のエキシマランプ５０においては、例えば放電容器５１の内側管５３の内表面における全周にわたって上記紫外線反射膜２０が設けられると共に、外側管５２の内表面に、光出射部５８を形成する一部分の領域を除いて上記紫外線反射膜２０が設けられる。

また、図７に示すエキシマランプ４０は、例えば合成シリカガラスよりなる断面長方形の放電容器４１を備えてなり、放電容器４１の互いに対向する外表面に金属よりなる一対の外側電極４５，４５が放電容器４１の管軸方向に延びるように配設されると共に、放電用ガスである例えばキセノンガスが放電容器４１内に充填されている。図７において、符号４２は排気管であり、符号４３は例えばバリウムよりなるゲッターである。
このような構成のエキシマランプ４０においては、放電容器４１の内表面における、各々の外側電極４５，４５に対応する領域およびこれらの領域に連続する一方の内面領域にわたって、上記紫外線反射膜２０が設けられ、紫外線反射膜２０が設けられていないことにより光出射部４４が形成されている。

本発明のエキシマランプの一例における構成の概略を示す説明用断面図であって、（ａ）放電容器の長手方向に沿った断面を示す断面図、（ｂ）（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。 キセノンガスが封入されたエキシマランプにおけるエキシマ放電発光スペクトルを示すグラフである。 シリカ粒子およびアルミナ粒子の粒子径の定義を説明するための説明図である。 実験例において作製した紫外線反射膜についての、特定の波長の光についての反射光強度と、紫外線反射膜に含有される不純物金属の濃度との関係を示すグラフである。 実験例において作製した紫外線反射膜についての、反射光強度を測定するに用いられる装置の測定原理を説明するための図である。 本発明のエキシマランプの他の例における構成の概略を示す説明用断面図であって、（ａ）放電容器の長手方向に沿った断面を示す横断面図、（ｂ）（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。 本発明のエキシマランプの更に他の例における構成の概略を示す説明用断面図であって、（ａ）放電容器の長手方向に沿った断面を示す断面図、（ｂ）（ａ）の紙面に垂直な平面による断面を示す断面図である。

符号の説明

１０ エキシマランプ
１１ 放電容器
１５ 一方の電極（高電圧供給電極）
１６ 他方の電極（接地電極）
１８ 光出射部（アパーチャ部）
２０ 紫外線反射膜
４０ エキシマランプ
４１ 放電容器
４２ 排気管
４３ ゲッター
４４ 光出射部
４５ 外側電極
５０ エキシマランプ
５１ 放電容器
５２ 外側管
５３ 内側管
５５ 一方の電極（高電圧供給電極）
５６ 他方の電極
５８ 光出射部
６０ 重水素ランプ
６１ 凹型グレーティング
６２ スリット
６５ フォトマル
ＴＳ 試験片
Ｓ 放電空間

Claims (1)

1. 放電空間を有するシリカガラスよりなる放電容器を備え、当該放電容器を形成するシリカガラスが介在する状態で一対の電極が設けられると共に、放電空間内にキセノンガスが封入されてなり、前記放電容器の放電空間内においてエキシマ放電を発生させるエキシマランプであって、
   前記放電容器の放電空間に曝される表面に、シリカ粒子とアルミナ粒子とからなる紫外線反射膜が形成されており、当該紫外線反射膜に含まれる、ケイ素およびアルミニウム以外の不純物金属の濃度が７００ｗｔｐｐｍ以下であることを特徴とするエキシマランプ。

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