JP2010082589A - エキシマランプ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡便な構造で酸素濃度の変動した大気の対流による紫外線の測定値変動を抑制した光センサを備えたエキシマランプ装置を提供する。
【解決手段】エキシマランプ２から放射される紫外エキシマ光を測定する光センサ３とエキシマランプ２とを収納する筐体４を有するエキシマランプ装置において、光センサ３は、光モニター部３３と、筒状部３１と、基台部３２とを有し、筒状部３１は、基台部３２側からエキシマランプ２側に向けて形成された漸次小径化部３１３と、漸次小径化部３１３よりエキシマランプ２寄りに形成された最小内径部３１４と、最小内径部３１４よりエキシマランプ２側に向けて形成された漸次大径化部３１５とを有し、紫外エキシマ光の測定時、ガス導入口３２１から導入された不活性ガスを筒状部３１内を通し、３１筒状部の開口３１２から放出させることを特徴とするエキシマランプ装置である。
【選択図】図３
【解決手段】エキシマランプ２から放射される紫外エキシマ光を測定する光センサ３とエキシマランプ２とを収納する筐体４を有するエキシマランプ装置において、光センサ３は、光モニター部３３と、筒状部３１と、基台部３２とを有し、筒状部３１は、基台部３２側からエキシマランプ２側に向けて形成された漸次小径化部３１３と、漸次小径化部３１３よりエキシマランプ２寄りに形成された最小内径部３１４と、最小内径部３１４よりエキシマランプ２側に向けて形成された漸次大径化部３１５とを有し、紫外エキシマ光の測定時、ガス導入口３２１から導入された不活性ガスを筒状部３１内を通し、３１筒状部の開口３１２から放出させることを特徴とするエキシマランプ装置である。
【選択図】図３
Description
本発明は、紫外線照射処理に使用されるエキシマランプ装置に係わり、特に、エキシマランプから放射される紫外線を測定する光センサを備えたエキシマランプ装置に関する。
近年、例えば、液晶表示パネルのガラス基板の紫外線照射による洗浄工程等においては、波長２００ｎｍ以下の真空紫外光、例えば、１７２ｎｍの真空紫外光を放射するエキシマランプを備えたエキシマランプ装置が使用されている。このようなエキシマランプ装置においては、真空紫外光が空気中で減衰するため、筐体の開口部となる、半導体基板や液晶基板等のワークからなる被照射物とエキシマランプとの間には、石英ガラスからなる窓材を設け、窓材を通して真空紫外光を被照射物に照射している。しかしながら、石英ガラスからなる窓材は高価であるため、特許文献１に示すように、石英ガラスからなる窓材を取り除き、被照射物とエキシマランプとを近接させた構造が採用されている。
一方、エキシマランプは、その使用時間の経過に伴う劣化によって、照射する真空紫外光の強度が徐々に低下する。照射する真空紫外光の強度が低下すると、被照射物の表面を洗浄する能力も低下する。そのため、エキシマランプからの真空紫外光の強度を随時測定して、強度が所定値以下に低下しないように、ランプ入力を上げるべくフィードバック制御したり、強度が所定値以上に出力できなくなった場合は、エキシマランプを交換する必要があった。
特許文献１に記載のエキシマランプ装置には、エキシマランプからの真空紫外光の強度を検知する光センサを設けることが記載されている。この光センサは、例えば、１７２ｎｍの紫外線を蛍光体で可視光に変換し、可視光をフォトダイオードで検知して電気信号に変換して出力を得ている。
図７は、特許文献１に記載されている、エキシマランプ１０１の長手方向に対して垂直方向に沿ったエキシマランプ装置１００の概略構成を示す断面図、図８は、図７に示したエキシマランプ１０１の構成を示す斜視図である。
図８に示すように、直方体の放電容器１０２を備えるエキシマランプ１０１は、ランプの長手方向に対して垂直方向の断面が長方形であり、放電容器１０２の上下両面には放電容器１０２の長手方向に沿って延びるように外部電極１０３，１０４が設けられている。この例では、上面に設けた一方の外部電極１０３は板状に構成され、下面に設けた他方の外部電極１０４は網状に構成されている。さらに、放電容器１０２の上面には、光センサ１０５に対向する板状に構成された外部電極１０３の一部が削除された開口部１０６が設けられている。
図８に示すように、直方体の放電容器１０２を備えるエキシマランプ１０１は、ランプの長手方向に対して垂直方向の断面が長方形であり、放電容器１０２の上下両面には放電容器１０２の長手方向に沿って延びるように外部電極１０３，１０４が設けられている。この例では、上面に設けた一方の外部電極１０３は板状に構成され、下面に設けた他方の外部電極１０４は網状に構成されている。さらに、放電容器１０２の上面には、光センサ１０５に対向する板状に構成された外部電極１０３の一部が削除された開口部１０６が設けられている。
図７に示すように、エキシマランプ１０１は、網状に構成された外部電極１０４が被照射物Ｗに対向するように、エキシマランプ装置１００の筐体１０７の内部に複数本、例えば、図示するように、３本設置されている。筐体１０７は一面が開口された箱状に構成されており、その開口面と平行な方向に被照射物Ｗが搬送される。筐体１０７の前記開口面に対向する面には、エキシマランプ１０１からの真空紫外光を測定する光センサ１０５が導出入される貫通孔１０８が設けられている。この貫通孔１０８は、光センサ１０５が導出入されるので、エキシマランプ１０１の開口部１０６に対向する位置に設けられる。
筐体１０７の貫通孔１０８から導出入される光センサ１０５には、エキシマランプ１０１から真空紫外光が照射される蛍光体１０９と、蛍光体１０９により変換された可視光を検知するフォトダイオード１１０とが設けられている。光センサ１０５は、エキシマランプ１０１からの真空紫外光を検知するときは、エアシリンダ１１１により筐体１０７の貫通孔１０８から筐体１０７の内部に導入され、エキシマランプ１０１の開口部１０６に向かって一定量移動して近接される。開口部１０６に近接された光センサ１０５は、真空紫外光を、蛍光体１０９により可視光に変換し、可視光をフォトダイオード１１０により検知する。検知が終了すると、光センサ１０５は、エアシリンダ１１１により、再び貫通孔１０８を通って筐体１０７の外部に導出される。この光センサ１０５の導出入は、光センサ１０５に連接されたエアシリンダ１１１により行なわれる。
特開２００４−９７９８６号公報
しかし、このエキシマランプ装置１００は、筐体１０７の一面が開放されているので、筐体１０７の内部が大気状態になっている。このため、エキシマランプ１０１の点灯時、エキシマランプ１０１によって照射された真空紫外光が大気中の酸素と反応するため、大気中の酸素濃度が変動する。一方、図示しない搬送機構による被照射物Ｗの搬送に伴って、筐体１０７の内部は酸素濃度の変動した大気の対流Ｃが発生する。そのため、この対流Ｃによって、光センサ１０５とエキシマランプ１０１との間における酸素濃度が変動し、エキシマランプ１０１から放射される真空紫外光の酸素による吸収量が変動してしまい、光センサ１０５によって検知される真空紫外光の酸素による吸収量が変動してしまう。
このように、筐体１０７の下方が開口されたエキシマランプ装置１００においては、被照射物Ｗが搬送されることによって、筐体１０７の内部における酸素濃度を均一にすることができず、エキシマランプ１０１とこれに近接する光センサ１０５との間における酸素濃度と、エキシマランプ１０１と被照射物Ｗとの間における酸素濃度とは同じにならない。このため、光センサ１０５によって検知された真空紫外光の強度に基づいて、エキシマランプ１０１の入力を制御したとき、被照射物Ｗには所定値以上の真空紫外光が照射されることもあれば、所定値以下の真空紫外光が照射されることもあり、被照射物Ｗに対して均一な真空紫外光を照射することができない。
本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、簡便な構造で酸素濃度の変動した大気の対流による紫外線の測定値変動を抑制した光センサを備えたエキシマランプ装置を提供することにある。
本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
第１の手段は、エキシマランプと、該エキシマランプから放射される紫外エキシマ光を測定する光センサと、少なくとも前記エキシマランプと前記光センサを収納する筐体とを有するエキシマランプ装置において、前記光センサは、フォトダイオードと蛍光体とを具備した光モニター部と、該光モニター部側と前記エキシマランプ側に開放した開口を有し前記エキシマランプ側の開口が前記エキシマランプに近接配置される筒状部と、前記光モニター部と前記筒状部とを連結する基台部とを有し、前記筒状部は、前記基台部側から前記エキシマランプ側に向けて内径が漸次小径化された漸次小径化部と、該漸次小径化部より前記エキシマランプ寄りに形成された最小内径部と、該最小内径部から前記エキシマランプ側に向けて内径が漸次大径化された漸次大径化部とを有し、前記基台部は、前記筒状部に導入される不活性ガスを導入するガス導入口を有し、前記紫外エキシマ光の測定時、前記ガス導入口から導入された不活性ガスを前記筒状部内を通して、前記筒状部の前記エキシマランプ側の前記開口から放出させることを特徴とするエキシマランプ装置である。
第２の手段は、第１の手段において、前記光モニター部の光入射側の開口周縁と前記筒状部の最小内径部内縁で規定される前記光モニター部の光取り込み角度は、前記筒状部の前記エキシマランプ側の前記開口端域の漸次大径化部の内周面の開き角度より小さいことを特徴とするエキシマランプ装置である。
第３の手段は、第１の手段又は第２の手段において、前記筒状部は、セラミック部材であることを特徴とするエキシマランプ装置である。
第４の手段は、第１の手段ないし第３の手段のいずれか１つの手段において、前記基台部の前記ガス導入口と前記筒状部との間に、ガス圧調整空間が形成されていることを特徴とするエキシマランプ装置である。
第１の手段は、エキシマランプと、該エキシマランプから放射される紫外エキシマ光を測定する光センサと、少なくとも前記エキシマランプと前記光センサを収納する筐体とを有するエキシマランプ装置において、前記光センサは、フォトダイオードと蛍光体とを具備した光モニター部と、該光モニター部側と前記エキシマランプ側に開放した開口を有し前記エキシマランプ側の開口が前記エキシマランプに近接配置される筒状部と、前記光モニター部と前記筒状部とを連結する基台部とを有し、前記筒状部は、前記基台部側から前記エキシマランプ側に向けて内径が漸次小径化された漸次小径化部と、該漸次小径化部より前記エキシマランプ寄りに形成された最小内径部と、該最小内径部から前記エキシマランプ側に向けて内径が漸次大径化された漸次大径化部とを有し、前記基台部は、前記筒状部に導入される不活性ガスを導入するガス導入口を有し、前記紫外エキシマ光の測定時、前記ガス導入口から導入された不活性ガスを前記筒状部内を通して、前記筒状部の前記エキシマランプ側の前記開口から放出させることを特徴とするエキシマランプ装置である。
第２の手段は、第１の手段において、前記光モニター部の光入射側の開口周縁と前記筒状部の最小内径部内縁で規定される前記光モニター部の光取り込み角度は、前記筒状部の前記エキシマランプ側の前記開口端域の漸次大径化部の内周面の開き角度より小さいことを特徴とするエキシマランプ装置である。
第３の手段は、第１の手段又は第２の手段において、前記筒状部は、セラミック部材であることを特徴とするエキシマランプ装置である。
第４の手段は、第１の手段ないし第３の手段のいずれか１つの手段において、前記基台部の前記ガス導入口と前記筒状部との間に、ガス圧調整空間が形成されていることを特徴とするエキシマランプ装置である。
請求項１に記載の発明によれば、不活性ガスをガス導入口から導入したときに、ガスの流れが筒状部内の最小内径部を通り、流速を増し、筒状部の開口からエキシマランプに向けて開口周囲に広がるように放出されるので、酸素濃度の変動した大気の対流による紫外線の測定値変動を抑制した光センサを備えたエキシマランプ装置を提供することができる。
請求項２に記載の発明によれば、光センサにおける光モニター部の開口周縁と筒状部の最小内径部内縁で規定される光モニター部の光取り込み角度を、筒状部の開口端域の内周面の開き角度より小さくしたので、筒状部の開口近傍に存在する酸素濃度の変動した大気の乱流による影響を受けることなくランプから放射される紫外線を測定することができる。
請求項３に記載の発明によれば、筒状部はセラミック部材であるため、ランプの電極部に光センサを十分に近づけることができる。
請求項４に記載の発明によれば、ガス圧調整空間が形成されているので、エキシマランプに向けて筒状部開口から放出される不活性ガスの圧力を均一にすることができる。
請求項２に記載の発明によれば、光センサにおける光モニター部の開口周縁と筒状部の最小内径部内縁で規定される光モニター部の光取り込み角度を、筒状部の開口端域の内周面の開き角度より小さくしたので、筒状部の開口近傍に存在する酸素濃度の変動した大気の乱流による影響を受けることなくランプから放射される紫外線を測定することができる。
請求項３に記載の発明によれば、筒状部はセラミック部材であるため、ランプの電極部に光センサを十分に近づけることができる。
請求項４に記載の発明によれば、ガス圧調整空間が形成されているので、エキシマランプに向けて筒状部開口から放出される不活性ガスの圧力を均一にすることができる。
本発明の一実施形態を図１ないし図６を用いて説明する。
図１は、本実施形態の発明に係るエキシマランプ装置１の全体構成を示す断面図である。
同図に示すように、このエキシマランプ装置１は、エキシマランプ２と、エキシマランプ２から放射される紫外エキシマ光を測定する筒状部３１、基台部３２及び光モニター部３３を備える光センサ３と、少なくともエキシマランプ２と光センサ３を収納する筐体４とを有する。なお、エキシマランプ２の詳細な構成は図８に示したものとほぼ同様であるので、説明を省略する。また、エキシマランプ１は、断面矩形形状が角型のエキシマランプに限定されず、２重管タイプのエキシマランプであってもかまわない。また、断面矩形形状の角型のエキシマランプにおいて、電極は対向する電極ともメッシュ状電極であっても構わない。
図１は、本実施形態の発明に係るエキシマランプ装置１の全体構成を示す断面図である。
同図に示すように、このエキシマランプ装置１は、エキシマランプ２と、エキシマランプ２から放射される紫外エキシマ光を測定する筒状部３１、基台部３２及び光モニター部３３を備える光センサ３と、少なくともエキシマランプ２と光センサ３を収納する筐体４とを有する。なお、エキシマランプ２の詳細な構成は図８に示したものとほぼ同様であるので、説明を省略する。また、エキシマランプ１は、断面矩形形状が角型のエキシマランプに限定されず、２重管タイプのエキシマランプであってもかまわない。また、断面矩形形状の角型のエキシマランプにおいて、電極は対向する電極ともメッシュ状電極であっても構わない。
図２は、図１に示した、導入された不活性ガスの流れの状況を示した光センサ３の詳細な構成を示す断面図であり、図３は、図１に示した、光モニター部３３の光取り込み角度βと筒状部３１の開口端域の漸次大径化部３１５の内周面の開き角度αとの関係を示した光センサ３の詳細な構成を示す断面図である。
これらの図に示すように、光センサ３は、フォトダイオード３３１と蛍光体３３２とを具備した光モニター部３３と、基台部３２側とエキシマランプ２側にそれぞれ開放した開口３１１，３１２を有し、エキシマランプ２側の開口３１２がエキシマランプ２に近接配置される筒状部３１と、光モニター部３３と筒状部３１とを連結する基台部３２とを有する。また、筒状部３１は、基台部３２側からエキシマランプ１側に向けて内径が漸次小径化された漸次小径化部３１３と、漸次小径化部３１３よりエキシマランプ２寄りに形成された最小内径部３１４と、最小内径部３１４からエキシマランプ１側に向けて内径が漸次大径化された漸次大径化部３１５とを有する。さらに、基台部３２には、筒状部３２の開口３１１に流出する不活性ガスを導入するガス導入口３２１と、ガス導入口３２１と筒状部３１との間に、ガス圧調整空間３２２とが形成されている。なお、光センサ３は、フォトダイオード３３１と蛍光体３３２との間に、例えば、キセノンエキシマ光１７２ｎｍの光を蛍光体３３２で可視光に変換された光だけを透過する色ガラスフィルター３３３のようなフィルターを備えるようにしてもよい。また、筒状部３１はセラミック製であり、一例を挙げればステアタイトが好適である。但しステアタイトに限定されるものではなく、他にもアルミナや窒化珪素等も使用可能である。紫外エキシマ光は、ガス導入口３２１から導入された不活性ガスを基台部３２のガス圧調整空間３２２内を通して、筒状部３１のエキシマランプ２側の開口３１２から放出しながら測定する。
これらの図に示すように、光センサ３は、フォトダイオード３３１と蛍光体３３２とを具備した光モニター部３３と、基台部３２側とエキシマランプ２側にそれぞれ開放した開口３１１，３１２を有し、エキシマランプ２側の開口３１２がエキシマランプ２に近接配置される筒状部３１と、光モニター部３３と筒状部３１とを連結する基台部３２とを有する。また、筒状部３１は、基台部３２側からエキシマランプ１側に向けて内径が漸次小径化された漸次小径化部３１３と、漸次小径化部３１３よりエキシマランプ２寄りに形成された最小内径部３１４と、最小内径部３１４からエキシマランプ１側に向けて内径が漸次大径化された漸次大径化部３１５とを有する。さらに、基台部３２には、筒状部３２の開口３１１に流出する不活性ガスを導入するガス導入口３２１と、ガス導入口３２１と筒状部３１との間に、ガス圧調整空間３２２とが形成されている。なお、光センサ３は、フォトダイオード３３１と蛍光体３３２との間に、例えば、キセノンエキシマ光１７２ｎｍの光を蛍光体３３２で可視光に変換された光だけを透過する色ガラスフィルター３３３のようなフィルターを備えるようにしてもよい。また、筒状部３１はセラミック製であり、一例を挙げればステアタイトが好適である。但しステアタイトに限定されるものではなく、他にもアルミナや窒化珪素等も使用可能である。紫外エキシマ光は、ガス導入口３２１から導入された不活性ガスを基台部３２のガス圧調整空間３２２内を通して、筒状部３１のエキシマランプ２側の開口３１２から放出しながら測定する。
図２に示すように、筒状部３１は、光センサ３側からエキシマランプ２側に向けてその内径が漸次小径化された漸次小径化部３１３を有し、さらに漸次小径化部３１３よりエキシマランプ２寄りの位置に最小内径部３１４を有し、さらに最小内径部３１４からエキシマランプ２側に漸次大径化された漸次大径化部３１５を有し、筒状部３１と光モニター部３３は基台部３２により連結されている。基台部３２のガス導入口３２１から導入された窒素ガス等の不活性ガスは、ガス導入口３２１より大径したガス圧調整空間３２２によってガス圧が均一に調整される。ガス圧が調整された不活性ガスは、筒状部３１内の漸次小径化部３１３を通過後、最小内径部３１４を通るために、その流速が増大し、筒状部３１の開口３１２からエキシマランプ２に向けて開口３１２周囲に広がるように放出される。
また、図３に示すように、光モニター部３３は、フォトダイオード３３１と蛍光体３３２とを有し、蛍光体３３２の下方にはエキシマ光取り込み用の開口３３４が設けられている。光モニター部３３の開口３３４周縁（ｆ１、ｆ２）と筒状部３１の最小内径部３１４内縁（ｎ１、ｎ２）で規定される光モニター部３３の光取り込み角度βよりも、筒状部３１の開口３１２端域の漸次大径化部３１５内周面の開き角度αの方が大きく作りこまれている。つまり、光センサ３の筒状部３１の中心を通り筒状部３１の径方向に垂直な断面において、光取り込み角度βを、筒状部３１の最小内径部３１４の一方の内縁点ｎ１と内縁点ｎ１からみた光モニター部３３の開口３３４周縁上の一方の最遠点ｆ１を結ぶ線分と、最小内径部３１４の他方の内縁点ｎ２と内縁点ｎ２からみた光モニター部３３の開口３３４周縁上の他方の最遠点ｆ２を結ぶ線分との交線が作る９０度以下の内角とし、開き角度αを、筒状部３１の開口３１２端域の漸次大径化部３１５の内周面の開き角度とするとき、光取り込み角度β＜開き角度αの関係にある。この関係にあると、筒状部３１の開口３１２近傍に存在する酸素濃度の変動した大気の乱流による影響を受けることなくエキシマランプ２から放射される紫外線を確実に測定することが可能になる。
図４は従来技術に係る比較例としての筒状部５と本発明に係る筒状部３１との対比を示す図であり、図４（ａ）は従来技術に係る筒状部５の断面図、図４（ｂ）は本発明に係る筒状部３１の断面図である。
図４（ａ）に示すように、従来技術に係るストレートタイプの筒状部５では、筒状部５の周囲の酸素を含んだガスを筒状部５の内周面５２から開口５１を通る延長上で巻き込んでしまう。そのため、光モニター部３３の開口３３４周縁と筒状部５の開口５１で規定される光モニター部３３の光取り込み角度β内に酸素を含んだ空気が入り込んでしまい、エキシマランプ２からの紫外エキシマ光を精度良く測定することができない。
それに対して、図４（ｂ）に示すように、本発明に係る筒状部３１では、筒状部３１の周囲の酸素を含んだガスは、筒状部３１の漸次大径化部３１５の内周面から開口３１２を通る延長上、つまり開き角度α内に巻き込むが、光取り込み角度β＜開き角度αの関係にあるので、光取り込み角度β内には巻き込まない。その結果、エキシマランプ１からの紫外エキシマ光を精度良く測定することができる。
図４（ａ）に示すように、従来技術に係るストレートタイプの筒状部５では、筒状部５の周囲の酸素を含んだガスを筒状部５の内周面５２から開口５１を通る延長上で巻き込んでしまう。そのため、光モニター部３３の開口３３４周縁と筒状部５の開口５１で規定される光モニター部３３の光取り込み角度β内に酸素を含んだ空気が入り込んでしまい、エキシマランプ２からの紫外エキシマ光を精度良く測定することができない。
それに対して、図４（ｂ）に示すように、本発明に係る筒状部３１では、筒状部３１の周囲の酸素を含んだガスは、筒状部３１の漸次大径化部３１５の内周面から開口３１２を通る延長上、つまり開き角度α内に巻き込むが、光取り込み角度β＜開き角度αの関係にあるので、光取り込み角度β内には巻き込まない。その結果、エキシマランプ１からの紫外エキシマ光を精度良く測定することができる。
図５は、図２（図３）に示した筒状部３１と異なる種々の形状例を示す筒状部３１Ａ〜３１Ｄの構成を示す断面図である。
図５（ａ）〜図５（ｄ）は、図２に示した筒状部３１と同様に、光取り込み角度β＜開き角度αの関係にあることには変わりはない。しかし、図５（ａ）の筒状部３１Ａにおいては、漸次小径化部３１３Ａと漸次大径化部３１５Ａの断面がそれぞれ筒状部３１Ａの中心部に向かって多少湾曲するように滑らかに形成されている。これによって、筒状部３１Ａ内に流入した不活性ガスを容易に流通させることができる。また、図５（ｂ）の筒状部３１Ｂにおいては、漸次小径化部３１３Ｂと漸次大径化部３１５Ｂの断面がそれぞれ筒状部３１Ｂの中心部から遠ざかる方向に多少湾曲するように形成されている。これによって、漸次小径化部３１３Ｂによって形成されるガス圧調整空間を広くすることができる。また、図５（ｃ）の筒状部３１Ｃにおいては、漸次小径化部３１３Ｃと漸次大径化部３１５Ｃの断面がそれぞれ段階状に形成されている。この場合、漸次小径化部３１３Ｃ及び漸次大径化部３１５Ｃを形成する際、特別な加工治具を製作せずに加工することができる利点がある。また、図５（ｄ）の筒状部３１Ｄにおいては、漸次小径化部３１３Ｄと漸次大径化部３１５Ｄとの間に形成される最小内径部３１４Ｄの断面を同一内径からなる直線状に形成する。この場合、セラミックの切削加工において筒状部３１Ｄの内面を成形する際に、所定の内径寸法を実現する切削が容易となり、筒状部３１Ｄを精度良く製造することができる。
図５（ａ）〜図５（ｄ）は、図２に示した筒状部３１と同様に、光取り込み角度β＜開き角度αの関係にあることには変わりはない。しかし、図５（ａ）の筒状部３１Ａにおいては、漸次小径化部３１３Ａと漸次大径化部３１５Ａの断面がそれぞれ筒状部３１Ａの中心部に向かって多少湾曲するように滑らかに形成されている。これによって、筒状部３１Ａ内に流入した不活性ガスを容易に流通させることができる。また、図５（ｂ）の筒状部３１Ｂにおいては、漸次小径化部３１３Ｂと漸次大径化部３１５Ｂの断面がそれぞれ筒状部３１Ｂの中心部から遠ざかる方向に多少湾曲するように形成されている。これによって、漸次小径化部３１３Ｂによって形成されるガス圧調整空間を広くすることができる。また、図５（ｃ）の筒状部３１Ｃにおいては、漸次小径化部３１３Ｃと漸次大径化部３１５Ｃの断面がそれぞれ段階状に形成されている。この場合、漸次小径化部３１３Ｃ及び漸次大径化部３１５Ｃを形成する際、特別な加工治具を製作せずに加工することができる利点がある。また、図５（ｄ）の筒状部３１Ｄにおいては、漸次小径化部３１３Ｄと漸次大径化部３１５Ｄとの間に形成される最小内径部３１４Ｄの断面を同一内径からなる直線状に形成する。この場合、セラミックの切削加工において筒状部３１Ｄの内面を成形する際に、所定の内径寸法を実現する切削が容易となり、筒状部３１Ｄを精度良く製造することができる。
次に、本発明に係る筒状部を使用したエキシマランプ装置と従来技術に係る筒状部を使用したエキシマランプ装置との比較実験について説明する。
実験に使用した本発明に係るエキシマランプ装置における光センサ３は、図４（ｂ）に示すような形状を有する筒状部３１を有し、筒状部３１内面の最小内径部３１４（ｎ１とｎ２の間）はφ１０ｍｍであり、光モニター部３３の光取り込み角度βよりも筒状部３１の開口３１２端域の漸次大径化部３１５の開き角度αが大きく、光モニター部３３側の開口３１１の開口径はφ１６ｍｍ、エキシマランプ側の開口３１２の開口径はφ１３ｍｍであり、筒状部３１の長さは３５ｍｍである。
それに対して、実験に使用した従来技術に係るエキシマランプ装置における光センサは、本発明の光センサ３とは筒状部の形状のみが異なり、図４（ａ）に示すような形状を有する筒状部５を有し、筒状部５の内周面５２は１０ｍｍの均一内径を有しており、従って、光モニター部３３側の開口５１の開口径及びエキシマランプ２側の開口５３の開口径もφ１０ｍｍであり、筒状部５の長さは３５ｍｍである。
実験に使用した本発明に係るエキシマランプ装置における光センサ３は、図４（ｂ）に示すような形状を有する筒状部３１を有し、筒状部３１内面の最小内径部３１４（ｎ１とｎ２の間）はφ１０ｍｍであり、光モニター部３３の光取り込み角度βよりも筒状部３１の開口３１２端域の漸次大径化部３１５の開き角度αが大きく、光モニター部３３側の開口３１１の開口径はφ１６ｍｍ、エキシマランプ側の開口３１２の開口径はφ１３ｍｍであり、筒状部３１の長さは３５ｍｍである。
それに対して、実験に使用した従来技術に係るエキシマランプ装置における光センサは、本発明の光センサ３とは筒状部の形状のみが異なり、図４（ａ）に示すような形状を有する筒状部５を有し、筒状部５の内周面５２は１０ｍｍの均一内径を有しており、従って、光モニター部３３側の開口５１の開口径及びエキシマランプ２側の開口５３の開口径もφ１０ｍｍであり、筒状部５の長さは３５ｍｍである。
また、実験に使用した本発明及び従来技術のエキシマランプ２は共に、キセノンエキシマ放電ランプであり、ランプ構成は図８に示したものと同様である。
また、実験に使用した本発明の光モニター部３３及び従来技術の光モニター部３３は共に、図２（図３）に示したように、紫外可視変換の蛍光体３３２と色ガラスフィルター３３３とフォトダイオード３３１を備えたものである。
紫外エキシマ光の測定は、エキシマランプ２からの１７２ｎｍの波長の紫外光を光モニター部３３の蛍光体３３２で可視光に変換してフォトダイオード３３１で受光し、出力の電流値によって波長１７２ｎｍの光の強度の換算値として検出するものである。
測定に際しては、本発明の筒状部３１及び従来技術の筒状部５内に流す窒素ガス量は、それぞれ０リットル／ｍｉｎ〜５リットル／ｍｉｎの範囲で段階的に変え、かつ本発明のエキシマランプ表面と筒状部３１の開口３１２間の距離（ギャップという）及び従来技術のエキシマランプ表面の筒状部５の開口５３間の距離（ギャップという）を１．５ｍｍ及び５．５ｍｍの２種類変えて測定した。
また、実験に使用した本発明の光モニター部３３及び従来技術の光モニター部３３は共に、図２（図３）に示したように、紫外可視変換の蛍光体３３２と色ガラスフィルター３３３とフォトダイオード３３１を備えたものである。
紫外エキシマ光の測定は、エキシマランプ２からの１７２ｎｍの波長の紫外光を光モニター部３３の蛍光体３３２で可視光に変換してフォトダイオード３３１で受光し、出力の電流値によって波長１７２ｎｍの光の強度の換算値として検出するものである。
測定に際しては、本発明の筒状部３１及び従来技術の筒状部５内に流す窒素ガス量は、それぞれ０リットル／ｍｉｎ〜５リットル／ｍｉｎの範囲で段階的に変え、かつ本発明のエキシマランプ表面と筒状部３１の開口３１２間の距離（ギャップという）及び従来技術のエキシマランプ表面の筒状部５の開口５３間の距離（ギャップという）を１．５ｍｍ及び５．５ｍｍの２種類変えて測定した。
図６は、測定結果を示すグラフであり、横軸は筒状部内に流した単位時間当たりの窒素ガス量（リットル／ｍｉｎ）、縦軸はフォトダイオードによって検出された検出量（ｍＡ）である。
同図に示すように、本発明のエキシマランプ装置においては、筒状部３１の最小内径部（絞り）３１４をφ１０ｍｍとし、ギャップを１．５ｍｍ及び５．５ｍｍの２種類変え、いずれの場合も窒素ガス量を０リットル／ｍｉｎ〜５リットル／ｍｉｎと変えて測定しても、紫外線検出量はほとんど変わらず得られることが分かった。
一方、従来技術のエキシマランプ装置においては、筒状部５の内周面５２をφ１０ｍｍの均一内径とし、ギャップを１．５ｍｍ及び５．５ｍｍの２種類変え、いずれの場合も窒素ガス量を０リットル／ｍｉｎ〜５リットル／ｍｉｎと変えて測定すると、紫外線検出量はギャップの大きい場合はギャップの少ない場合に比べて小さくなることが分かった。これは、ランプ近傍に存在する大気（酸素）と筒状部５から放出される窒素ガスが筒状部５の開口５３付近で渦流を生じることが避けられず、この渦流が光モニター部３３に到達する紫外線量に影響を与えたと考えられる。
同図に示すように、本発明のエキシマランプ装置においては、筒状部３１の最小内径部（絞り）３１４をφ１０ｍｍとし、ギャップを１．５ｍｍ及び５．５ｍｍの２種類変え、いずれの場合も窒素ガス量を０リットル／ｍｉｎ〜５リットル／ｍｉｎと変えて測定しても、紫外線検出量はほとんど変わらず得られることが分かった。
一方、従来技術のエキシマランプ装置においては、筒状部５の内周面５２をφ１０ｍｍの均一内径とし、ギャップを１．５ｍｍ及び５．５ｍｍの２種類変え、いずれの場合も窒素ガス量を０リットル／ｍｉｎ〜５リットル／ｍｉｎと変えて測定すると、紫外線検出量はギャップの大きい場合はギャップの少ない場合に比べて小さくなることが分かった。これは、ランプ近傍に存在する大気（酸素）と筒状部５から放出される窒素ガスが筒状部５の開口５３付近で渦流を生じることが避けられず、この渦流が光モニター部３３に到達する紫外線量に影響を与えたと考えられる。
つまり、本発明のエキシマランプ装置における筒状部３１の開口３１２付近においては、渦流による真空紫外光の吸収が生じても、光モニター部３３の開口３３４周縁（ｆ１、ｆ２）と筒状部３１の最小内径部３１４内縁（ｎ１、ｎ２）で規定される光モニター部３３の光取り込み角度βよりも、筒状部３１の開口３１２端域の内周面の開き角度αの方が大きいため、光モニター部３３に到達する紫外線量に影響を与えないためと考えられ、従来技術の筒状部５の開口５３から取り込む紫外線量と差が生じたものと考えられる。
さらに、本発明のエキシマランプ装置においては、従来技術のエキシマランプ装置と比べて流す窒素流量を少なくしても紫外線検出を良好にできることが分かった。また、本発明のエキシマランプマランプ装置によれば、光センサ３をエキシマランプ２から離間させても酸素濃度の変動した大気の対流による紫外線の測定値変動を抑制した状態で紫外エキシマ光の測定ができる。
１ エキシマランプ装置
２ エキシマランプ
３ 光センサ
３１ 筒状部
３１１ 開口
３１２ 開口
３１３ 漸次小径化部
３１４ 最小内径部
３１５ 漸次大径化部
３２ 基台部
３２１ ガス導入口
３２２ ガス圧調整空間
３３ 光モニター部
３３１ フォトダイオード
３３２ 蛍光体
３３３ 色ガラスフィルター
３３４ 開口
４ 筐体
５ 筒状部
５１ 開口
５２ 内周面
３１Ａ 筒状部
３１３Ａ 漸次小径化部
３１５Ａ 漸次大径化部
３１Ｂ 筒状部
３１３Ｂ 漸次小径化部
３１５Ｂ 漸次大径化部
３１Ｃ 筒状部
３１３Ｃ 漸次小径化部
３１５Ｃ 漸次大径化部
３１Ｄ 筒状部
３１３Ｄ 漸次小径化部
３１５Ｄ 漸次大径化部
２ エキシマランプ
３ 光センサ
３１ 筒状部
３１１ 開口
３１２ 開口
３１３ 漸次小径化部
３１４ 最小内径部
３１５ 漸次大径化部
３２ 基台部
３２１ ガス導入口
３２２ ガス圧調整空間
３３ 光モニター部
３３１ フォトダイオード
３３２ 蛍光体
３３３ 色ガラスフィルター
３３４ 開口
４ 筐体
５ 筒状部
５１ 開口
５２ 内周面
３１Ａ 筒状部
３１３Ａ 漸次小径化部
３１５Ａ 漸次大径化部
３１Ｂ 筒状部
３１３Ｂ 漸次小径化部
３１５Ｂ 漸次大径化部
３１Ｃ 筒状部
３１３Ｃ 漸次小径化部
３１５Ｃ 漸次大径化部
３１Ｄ 筒状部
３１３Ｄ 漸次小径化部
３１５Ｄ 漸次大径化部
Claims (4)
- エキシマランプと、該エキシマランプから放射される紫外エキシマ光を測定する光センサと、少なくとも前記エキシマランプと前記光センサを収納する筐体とを有するエキシマランプ装置において、
前記光センサは、フォトダイオードと蛍光体とを具備した光モニター部と、該光モニター部側と前記エキシマランプ側に開放した開口を有し前記エキシマランプ側の開口が前記エキシマランプに近接配置される筒状部と、前記光モニター部と前記筒状部とを連結する基台部とを有し、
前記筒状部は、前記基台部側から前記エキシマランプ側に向けて内径が漸次小径化された漸次小径化部と、該漸次小径化部より前記エキシマランプ寄りに形成された最小内径部と、該最小内径部から前記エキシマランプ側に向けて内径が漸次大径化された漸次大径化部とを有し、
前記基台部は、前記筒状部に導入される不活性ガスを導入するガス導入口を有し、
前記紫外エキシマ光の測定時、前記ガス導入口から導入された不活性ガスを前記筒状部内を通して、前記筒状部の前記エキシマランプ側の前記開口から放出させることを特徴とするエキシマランプ装置。 - 前記光モニター部の光入射側の開口周縁と前記筒状部の最小内径部内縁で規定される前記光モニター部の光取り込み角度は、前記筒状部の前記エキシマランプ側の前記開口端域の漸次大径化部の内周面の開き角度より小さいことを特徴とする請求項１に記載のエキシマランプ装置。
- 前記筒状部は、セラミック部材であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエキシマランプ装置。
- 前記基台部の前記ガス導入口と前記筒状部との間に、ガス圧調整空間が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載のエキシマランプ装置。
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