JP3158911B2 - 誘電体バリア放電ランプ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、光化学反応用
の紫外線光源装置の一種で、誘電体バリア放電によって
エキシマ分子を形成し、該エキシマ分子から放射される
光を利用するいわゆる誘電体バリア放電ランプを使用し
た誘電体バリア放電ランプ装置、例えばシリコンウエハ
の乾式洗浄装置等の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明に関連した技術としては、例え
ば、日本国公開特許公報平１−１４４５６０号があり、
そこには、放電容器にエキシマ分子を形成する放電用ガ
スを充填し、誘電体バリア放電（別名オゾナイザ放電あ
るいは無声放電。電気学会発行改定新版「放電ハンドブ
ック」平成１年６月再版７刷発行第２６３ページ参照）
によってエキシマ分子を形成せしめ、該エキシマ分子か
ら放射される光を利用するランプ、すなわち誘電体バリ
ア放電ランプについて記載されており、該放電容器は円
筒状であり、該放電容器の少なくとも一部は該誘電体バ
リア放電の誘電体を兼ねており、該誘電体は光透過性で
あり、該誘電体の少なくとも一部に導電性網状電極が設
けられた円筒状誘電体バリア放電ランプが記載されてい
る。また、放電用ガスとしては、希ガス、希ガスとハロ
ゲンの混合ガスが使用されうる事が記載されている。

【０００３】以下、円筒状誘電体バリア放電ランプの概
略図である図７を使用して、一般的な誘電体バリア放電
の概要について説明する。外径Ｚの放電容器１は誘電体
であるガラス製で、内側管２、外側管３を同軸に配置し
て中空円筒状にしたものである。外側管３の外面には光
通過性の誘電体バリア放電用の外側電極４が、内側管２
の外面にはアルミニウムの蒸着によって形成した光反射
膜を兼ねた誘電体バリア放電用の内側電極５がそれぞれ
設けられている。また放電容器１の一端には、ゲッタ７
を収納するゲッタ室６が設けられている。電極４に対面
した外側管３の内表面と電極５に対面した内側管２の内
表面の間には放電空間８が形成される。放電空間８に誘
電体バリア放電によってエキシマ分子を形成する放電用
ガスを充填し、交流電源１０によって電極４，５に電圧
を印加すると放電空間８に誘電体バリア放電が安定に発
生しエキシマ光が放出される。なお、ゲッタ７は放電空
間８における不純ガス（例えばＨ₂ Ｏ等）を除去し放電
を安定にする機能を持つ。

【０００４】数十トール以上の中気圧または高気圧のア
ーク放電ランプなどで発生する通常のアーク放電におい
ては放電空間に放電プラズマが一条だけ存在し、電極面
上には一個の小さな電極輝点が生じている。すなわち、
電極の面積を大きくしても実質的に電極としての役割を
している部分は非常に小さい部分であり、放電プラズマ
は一条だけ存在する。一方、前記放電ハンドブックに記
載されているように、誘電体バリア放電においては、そ
の放電路に誘電体が挿入されている。この誘電体は放電
プラズマが一条に収斂するのを阻止するので、プラズマ
の直径が非常に小さく、かつ、放電の持続時間が非常に
短い微小な放電プラズマ（以後これをマイクロプラズマ
と記す）が放電空間に均一に、多数存在することにな
る。したがって、円筒状誘電体バリア放電ランプには多
条のマイクロプラズマが均一に、多数存在するという特
長があるので、複数個の円筒状誘電体バリア放電ランプ
を並列に接続し、一個の電源で点灯することが可能にな
る。これは従来の放電ランプでは不可能な事である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような円筒状誘
電体バリア放電ランプは、従来のグロー放電ランプやア
ーク放電ランプには無い種々の特長を有しているため有
用である。特に、放電容器を概略円筒状にし、該放電容
器の内部に該放電容器と概略同軸に内部電極を設けた構
造にすると、市販のガラス管、セラミックス管等を流用
する事が出来、かつ、構造も簡単になるので製作が容易
になり、従って安価に円筒状誘電体バリア放電ランプを
提供できるという利点が生じる。

【０００６】しかし、本発明者等は、従来の円筒状誘電
体バリア放電ランプには、以下のような欠点があること
を実験的に発見した。第１の欠点を以下に記す。円筒状
誘電体バリア放電ランプにおいては、その端部において
放電が不安定になり、その結果、光出力が不安定になる
ことがある事、さらに、個々のランプによる光出力のば
らつきも中央部に比較して端部において著しく大きい事
を発見した。その結果、端部付近においては、放射照度
が時間的にゆらいだり、あるいはランプを取り替えた場
合における放射照度のばらつきが大きくなり、均一な照
射面を得ることが不可能になり、被処理物を精度良く、
均一に処理することが困難になるという欠点が生じる。

【０００７】上記の原因は必ずしも明確ではないが、以
下のようであると思われる。すなわち、円筒状誘電体バ
リア放電ランプの端部においては、軸方向位置および半
径方向位置によって電界強度が著しく変化しており、そ
の結果、放電が不安定になり光出力の揺らぎが生じる。
また、円筒状誘電体バリア放電ランプの端部において
は、外側電極４および内側電極５の端部の僅かな形状の
違いによって電界強度が大きく変わり、その結果、放電
状態が変化して光出力のばらつきが発生するものと考え
られる。

【０００８】第２の欠点を以下に記す。放電用ガスがキ
セノンの場合には波長１７２ｎｍ、クリプトンの場合に
は波長１４６ｎｍ、アルゴンと塩素の混合ガスの場合に
は波長１７５ｎｍにそれぞれ中心を有するエキシマ光が
放出されることは良く知られている。我々は、希ガスと
ハロゲンの混合ガスからなる放電用ガスを用いた場合に
も、主たる発光である希ガスとハロゲンのエキシマ分子
からのエキシマ光に加えて、希ガスエキシマからの真空
紫外光も放出されることを発見した。例えば、キセノン
と塩素の混合ガスを使用した場合には、主たる発光であ
る波長３０８ｎｍの放出光に加えてキセノンエキシマに
よる波長１７２ｎｍの光も放出されることを発見した。
すなわち、希ガス、あるいは希ガスとハロゲンの混合ガ
スからなる放電用ガスを用いた誘電体バリア放電ランプ
は真空紫外領域の光を放出する。

【０００９】上記した真空紫外領域の光は、従来の低圧
水銀ランプなどから放出される紫外光に比較し、有機物
を直接分解したり、あるいは空気中の酸素からオゾンを
生成し、該オゾンが金属などを腐食する作用が著しく強
く、従って、種々の部品を損傷、破壊することが実験的
に明らかになった。従って、希ガス、あるいは希ガスと
ハロゲンの混合ガスからなる放電用ガスを用いた誘電体
バリア放電ランプを内蔵した光源装置を使用して被処理
物にエキシマ光を照射し処理を行う場合に、目的とする
被処理物以外の物体に光が照射されると上記した不具合
が発生することが明確になった。

【００１０】本発明は、以上のような事情に基づいて成
されたものであって、その課題は、少なくとも外形が概
略円筒状である光透過性の放電容器と、該放電容器の外
面の少なくとも一部の全周に設けた導電性網状電極と、
該導電性網状電極の内側に該放電容器と概略同軸に設け
た内側電極と、該放電容器内に充填された希ガス、ある
いは希ガスとハロゲンの混合ガスからなる放電用ガスと
からなる円筒状誘電体バリア放電ランプと、該誘電体バ
リア放電によって形成されたエキシマ分子から放出され
るエキシマ光を取り出す光取り出し窓を有する、該円筒
状誘電体バリア放電ランプを収納するランプハウスと、
誘電体バリア放電を行うための電源を備えた誘電体バリ
ア放電ランプ装置において、光出力のゆらぎが少なく、
均一な放射照度が得られ、かつ、被処理物以外の物体に
エキシマ光を照射することが少なく、被処理物だけに効
率よくエキシマ光を照射できる高信頼の誘電体バリア放
電ランプ装置を提供することである。

【００１１】

【問題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項１の発明は、少なくとも外形が概略
円筒状である光透過性の放電容器と、該放電容器の外面
の少なくとも一部の全周に設けた導電性網状電極と、該
導電性網状電極の内側に該放電容器と概略同軸に設けた
内側電極と、該放電容器内に充填された希ガス、あるい
は希ガスとハロゲンの混合ガスからなる放電用ガスとか
らなる円筒状誘電体バリア放電ランプと、該誘電体バリ
ア放電によって形成されたエキシマ分子から放出される
エキシマ光を取り出す光取り出し窓を有する、該円筒状
誘電体バリア放電ランプを収納するランプハウスと、誘
電体バリア放電を行うための電源を備えた誘電体バリア
放電ランプ装置において、該光取り出し窓を矩形状に
し、該矩形状窓と同一面に投影した各々のランプの該導
電性網状電極の両端部は該矩形状窓の外に存在し、か
つ、該矩形状窓と同一面に投影した該導電性網状電極の
前記端部と該円筒状誘電体バリア放電ランプの軸に交わ
る該矩形状窓の辺のそれぞれの前記端部に直近した辺
（ＯＰ），（ＱＲ）との最短距離を該円筒状誘電体バリ
ア放電ランプの外径Ｚの０．５倍以上に構成したもので
ある。

【００１２】本発明の請求項２の発明は、少なくとも外
形が概略円筒状である光透過性の放電容器と、該放電容
器の外面の少なくとも一部の全周に設けた導電性網状電
極と、該導電性網状電極の内側に該放電容器と概略同軸
に設けた内側電極と、該放電容器内に充填された希ガ
ス、あるいは希ガスとハロゲンの混合ガスからなる放電
用ガスとからなる円筒状誘電体バリア放電ランプと、該
誘電体バリア放電によって形成されたエキシマ分子から
放出されるエキシマ光を取り出す光取り出し窓を有す
る、該円筒状誘電体バリア放電ランプを収納するランプ
ハウスと、誘電体バリア放電を行うための電源を備えた
誘電体バリア放電ランプ装置において、該光取り出し窓
を概略円状にし、該概略円状の窓と同一面に投影した各
々のランプの該導電性網状電極の両端部は該概略円状の
窓の外側に存在し、かつ、該概略円状の窓と同一面に投
影した該導電性網状電極の前記端部と、該概略円状の窓
と該円筒状誘電体バリア放電ランプの前記端部に直近し
た交差点との最短距離を該円筒状誘電体バリア放電ラン
プの外径Ｚの０．５倍以上に構成したものである。

【００１３】本発明の請求項３の発明は、請求項１また
は請求項２のいずれかの発明において、３本以上の該円
筒状誘電体バリア放電ランプを並列に並べて円筒状誘電
体バリア放電ランプ群を構成し、かつ、該電源は２個以
上であり、かつ、該円筒状誘電体バリア放電ランプ群の
中で互いに最も離れた該円筒状誘電体バリア放電ランプ
を該電源の一つに並列に接続した構成したものである。

【００１４】本発明の請求項４の発明は、請求項２の発
明において、長さの異なる３本以上の該円筒状誘電体バ
リア放電ランプで円筒状誘電体バリア放電ランプ群を構
成し、かつ、１個の該電源に全ての該円筒状誘電体バリ
ア放電ランプを並列に接続した構成したものである。

【００１５】本発明の請求項５の発明は、請求項１また
は請求項３のいずれかの発明のおいて、矩形状光取り出
し窓の周辺に、誘電体バリア放電ランプの中心軸と交差
する方向に伸びる光反射板を設けたことを特徴とする。

【００１６】本発明の請求項６の発明は、請求項２また
は請求項４のいずれかの発明において、概略円状の窓の
周辺に、誘電体バリア放電ランプの中心軸と交差する方
向に伸びる光反射板を設けたことを特徴とする。

【００１７】

【作用】本発明の請求項１の発明においては、少なくと
も外形が概略円筒状である光透過性の放電容器と、該放
電容器の外面の少なくとも一部の全周に設けた導電性網
状電極と、該導電性網状電極の内側に該放電容器と概略
同軸に設けた内側電極と、該放電容器内に充填された希
ガス、あるいは希ガスとハロゲンの混合ガスからなる放
電用ガスとからなる円筒状誘電体バリア放電ランプと、
該誘電体バリア放電によって形成されたエキシマ分子か
ら放出されるエキシマ光を取り出す光取り出し窓を有す
る、該円筒状誘電体バリア放電ランプを収納するランプ
ハウスと、誘電体バリア放電を行うための電源を備えた
誘電体バリア放電ランプ装置において、該光取り出し窓
を矩形状にしたので、液晶表示デバイス用ガラス板のよ
うな矩形状の該被処理物を、被処理物以外の物体にエキ
シマ光を照射することなく、被処理物だけにエキシマ光
を照射することが出来る。

【００１８】図１および図２の実施例に示したように、
該矩形状光取り出し窓２０と同一面に投影した各々のラ
ンプ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄについて、該導電性網状電
極１１０の両端部１００，１０１は該矩形状光取り出し
窓２０の外に存在し、かつ、該矩形状光取り出し窓２０
と同一面に投影した該導電性網状電極１１０の前記端部
１００，１０１と該円筒状誘電体バリア放電ランプ１
ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの軸に交わる該矩形状窓２０の辺
（ＯＰ），（ＱＲ）のそれぞれの端部１００，１０１に
直近した位置１０２，１０３との最短距離Ｌ₁ ，Ｌ₂ を
該円筒状誘電体バリア放電ランプの外径Ｚの０．５倍以
上に構成したので、該矩形状光取り出し窓２０によって
該円筒状誘電体バリア放電ランプの端部１１１，１１２
が遮蔽され、その結果、該円筒状誘電体バリア放電ラン
プの端部１１１，１１２において放射強度が時間的にゆ
らいだり、放射強度がばらついたとしても、照射面にお
いては放射照度のゆらぎが少なく、かつ、均一な照射面
を得ることが可能になる。

【００１９】各ランプ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄについ
て、外側電極の端部１００，１０１に直近した辺（Ｏ
Ｐ），（ＱＲ）との最短距離Ｌ₁ ，Ｌ₂ を該円筒状誘電
体バリア放電ランプの外径Ｚの１．０倍以上に構成する
と、光の利用率はやや減少するが上記した効果はさらに
著しくなる。

【００２０】本発明の請求項２の発明においては、少な
くとも外形が概略円筒状である光透過性の放電容器と、
該放電容器の外面の少なくとも一部の全周に設けた導電
性網状電極と、該導電性網状電極の内側に該放電容器と
概略同軸に設けた内側電極と、該放電容器内に充填され
た希ガス、あるいは希ガスとハロゲンの混合ガスからな
る放電用ガスとからなる円筒状誘電体バリア放電ランプ
と、該誘電体バリア放電によって形成されたエキシマ分
子から放出されるエキシマ光を取り出す光取り出し窓を
有する、該円筒状誘電体バリア放電ランプを収納するラ
ンプハウスと、誘電体バリア放電を行うための電源を備
えた誘電体バリア放電ランプ装置において、該光取り出
し窓を概略円状にしたので、シリコンウエハ等のような
円板状の被処理物や回転している試料ホルダに乗ってい
る被処理物を、被処理物以外の物体にエキシマ光を照射
することなく被処理物だけにエキシマ光を照射すること
が出来る。

【００２１】図３および図４の実施例に示したように、
該光取り出し窓２０を概略円状にし、該概略円状の窓２
０と同一面に投影した各ランプ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ
について、該導電性網状電極１１０の両端部１００，１
０１は該概略円状の窓２０の外側に存在し、かつ、該概
略円状の窓２０と同一面に投影した該導電性網状電極１
１０の前記端部１００，１０１と、該概略円状の窓２０
と該円筒状誘電体バリア放電ランプの前記端部１００，
１０１に直近した交差点１０２，１０３との最短距離Ｌ
₁ ，Ｌ₂ を該円筒状誘電体バリア放電ランプの外径Ｚの
０．５倍以上に構成したので、該概略円状窓２０によっ
て該円筒状誘電体バリア放電ランプの端部１１１，１１
２が遮蔽され、その結果、該円筒状誘電体バリア放電ラ
ンプの端部１１１，１１２において放射強度が時間的に
ゆらいだり、放射強度がばらついたとしても、照射面に
おいては放射照度のゆらぎが少なく、かつ、均一な照射
面を得ることが可能になる。

【００２２】各ランプ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄについ
て、外側電極の端部１００，１０１と、該概略円状の窓
２０と該円筒状誘電体バリア放電ランプの前記端部１０
０，１０１に直近した交差点１０２，１０３との最短距
離Ｌ₁ ，Ｌ₂ を該円筒状誘電体バリア放電ランプの外径
Ｚの１．０倍以上に構成すると、光の利用率はやや減少
するが上記した効果はさらに著しくなる。

【００２３】本発明の請求項３の発明においては、請求
項１または請求項２のいずれかの発明において、３本以
上の該円筒状誘電体バリア放電ランプを並列に並べて円
筒状誘電体バリア放電ランプ群を構成し、かつ、該電源
は２個以上であり、かつ、該円筒状誘電体バリア放電ラ
ンプ群の中で互いに最も離れた該円筒状誘電体バリア放
電ランプ、すなわち、該矩形状窓あるいは概略円状窓の
端部に位置する２本の該円筒状誘電体バリア放電ランプ
を該電源の一つに並列に接続した構成にしたので、被照
射面において、該光取り出し窓の端部は一般的に放射照
度が低い場合が多いが、該一つの電源の出力を調整する
だけで該両端の円筒状誘電体バリア放電ランプの光出力
を可変できるので、請求項１の発明または請求項２のい
ずれかの発明の利点に加えて、より均一な放射照度が得
られる円筒状誘電体バリア放電ランプ装置が得られる。

【００２４】本発明の請求項４の発明においては、請求
項２の発明において、長さの異なる３本以上の該円筒状
誘電体バリア放電ランプで円筒状誘電体バリア放電ラン
プ群を構成し、かつ、１個の該電源に全ての該円筒状誘
電体バリア放電ランプを並列に接続した構成にしたの
で、例えば、円形状の光取り出し窓の直径部分にもっと
も長い円筒状誘電体バリア放電ランプを配置し、その両
側により短い円筒状誘電体バリア放電ランプを配置する
ことにより、請求項２の発明の利点に加えて、より少な
い電気入力で請求項２の発明と同等の放射照度が得ら
れ、さらに小型の円筒状誘電体バリア放電ランプ装置が
得られる。

【００２５】本発明の請求項５の発明の作用を説明する
前に、本発明者等が発見した該円筒状誘電体バリア放電
ランプの独特の配光分布に付いて説明する。本発明者等
は、少なくとも外形が概略円筒状である光透過性の放電
容器と、該放電容器の外面の少なくとも一部の全周に設
けた導電性網状電極と、該導電性網状電極の内側に該放
電容器と概略同軸に設けた内側電極と、該放電容器内に
充填された希ガス、あるいは希ガスとハロゲンの混合ガ
スからなる放電用ガスとからなる円筒状誘電体バリア放
電ランプと、該誘電体バリア放電によって形成されたエ
キシマ分子から放出されるエキシマ光を取り出す光取り
出し窓を有する、該円筒状誘電体バリア放電ランプを収
納するランプハウスと、誘電体バリア放電を行うための
電源を備えた誘電体バリア放電ランプ装置において、上
記ランプの配光分布について詳細な検討を行ったとこ
ろ、円筒状の誘電体バリア放電ランプ独特の配光分布が
存在することも発見した。図８は、配光分布の説明図で
あって、直管状の蛍光ランプやハロゲンランプの配光分
布が、ランプの管軸に直角な方向の、すなわちθがπ／
２の方向の光出力を直径とした円状曲線８１になるのに
対して、誘電体バリヤ放電ランプの配光分布は、θが０
およびπ付近において円状の分布よりも光出力が大きく
なった分布８２をしている。すなわち、誘電体バリヤ放
電ランプにおいては、その管軸に近接した方向に放射さ
れる光の割合が蛍光ランプなどに比較して大きい。従っ
て、誘電体バリア放電ランプにおいては、蛍光ランプな
どに比較して、管端部方向からの光の逃げの割合が大き
くなる。これは、円筒状誘電体バリア放電ランプに特有
の現象である。

【００２６】本発明の請求項５の発明においては、請求
項１または請求項３のいずれかの発明において、矩形状
光取り出し窓の周辺に、誘電体バリア放電ランプの中心
軸と交差する方向に伸びる光反射板を設けた構成にした
ので、請求項１または請求項３のいずれかの発明の利点
に加えて、管端部からの光の漏れが減少するので余分な
部分への真空紫外光の照射が少なくなり、さらに、管端
部方向から逃げる光が光取り出し窓２０に向けて反射さ
れるので真空紫外光の取り出し効率が大きくなるという
利点が得られる。

【００２７】本発明の請求項６の発明においては、請求
項２または請求項４のいずれかの発明において、概略円
状の窓の周辺に、誘電体バリア放電ランプの中心軸を交
差する方向に伸びる光反射板を設けた構成にしたので、
請求項２または請求項４のいずれかの発明の利点に加え
て、管端部からの光の漏れが減少するので余分な部分へ
の真空紫外光の照射が少なくなり、さらに、管端部方向
から逃げる光が光取り出し窓２０に向けて反射されるの
で真空紫外光の取り出し効率が大きくなるという利点が
得られる。

【００２８】

【実施例】本発明の第１の実施例である誘電体バリア放
電ランプ装置の概略図を図１および図２に示す。図１は
円筒状誘電体バリア放電ランプ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ
の管軸方向から見た断面の説明図、図２は光取り出し窓
２０側から見た説明図である。本実施例における円筒状
誘電体バリア放電ランプ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは図７
に示す構成と同一であり、放電容器１は全長約３００ｍ
ｍの合成石英ガラス製で、外径１６ｍｍ、肉厚１ｍｍの
内側管２、外径約２６．５ｍｍ、肉厚１ｍｍの外側管３
を同軸に配置して中空円筒状にしたものである。外側管
３は誘電体バリア放電の誘電体バリアと光取り出し窓部
材を兼用しており、その外面に光を透過する金属網から
なる外側電極４が設けられている。金属網の管軸方向の
長さは２５０ｍｍである。また、内側管２の外面にはア
ルミニウムの蒸着によって形成した光反射膜を兼ねた誘
電体バリア放電用の内側電極５が設けられている。放電
容器１の一端に、放電容器１の管壁を延長し、ゲッタ収
容室６を設ける。ゲッタ収容室６にバリウム合金からな
るバリウムゲッタ７を収納し、バリウムゲッタ７を高周
波加熱してゲッタ収容室内にバリウムの薄膜を形成し
た。放電空間８に放電用ガスとして３０ｋＰａのキセノ
ンガスを充填した。

【００２９】上記した円筒状誘電体バリア放電ランプ１
ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄをランプハウス２１内に収納し
た。ランプの冷却と光反射板を兼ねた冷却ブロック２２
と、開口部の大きさが２２０ｍｍ×２２０ｍｍである合
成石英ガラスからなる矩形状光取り出し窓２０と、側板
２３によって気密なランプハウス２１が形成されてい
る。該円筒状誘電体バリア放電ランプ１ａ，１ｂ，１
ｃ，１ｄと矩形状光取り出し窓２０の間の空間２６は、
不活性ガス導入口２４から注入した窒素ガスで充満され
ている。２５はガス排出口である。この場合、円筒状誘
電体バリア放電ランプ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄについ
て、金属網からなる外側電極の端部１００と矩形状光取
り出し窓２０の辺ＯＰ間の距離Ｌ₁ および端部１０１と
矩形状窓２０の辺ＱＲ間の距離Ｌ₂ は全て等しく１５ｍ
ｍである。該矩形状光取り出し窓２０の周囲には、開口
部の大きさが２３０ｍｍ×２３０ｍｍで、高さが１０ｍ
ｍである中空角柱状のアルミニウム板からなる光反射板
２７を設けた。

【００３０】電源１０ａには該円筒状誘電体バリア放電
ランプ１ａ，１ｂを、電源１０ｂには該円筒状誘電体バ
リア放電ランプ１ｃ，１ｄをそれぞれ並列に接続した。
ここで電源１０ａおよび１０ｂの出力を、周波数は約１
３ｋＨｚ、最大値、最小値間電圧で表したランプへの印
加電圧は約１２ｋＶにしたところ、該誘電体バリア放電
ランプ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、それぞれ約５０Ｗで
点灯し、キセノンのエキシマ分子から放射された波長１
７２ｎｍに最大値を有する波長１６０ｎｍから波長１８
０ｎｍの範囲の真空紫外線が放出された。この場合、該
円筒状誘電体バリア放電ランプ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ
と光取り出し窓２０の間の空間２６が窒素ガスで充満さ
れているので、該真空紫外線は該空間２６で吸収されな
い。従って、矩形状光取り出し窓２０からは、該円筒状
誘電体バリア放電ランプ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄから放
出された該真空紫外線の合計が放出され、従って、該矩
形状光取り出し窓２０は、実質的に矩形状の真空紫外線
光源となる。

【００３１】２２０ｍｍ×２２０ｍｍのガラスを、空気
中において、上記した誘電体バリア放電ランプ装置の光
取り出し窓２０と約３ｍｍ離して設置し、該誘電体バリ
ア放電ランプ装置で真空紫外線を照射したところ、ラン
プの管端部付近における放射照度のゆらぎが少なく、従
って均一な放射照度が得られ、その結果、被処理物であ
るガラス以外の物質への該真空紫外線の照射が少ない状
態で、ガラス上の有機汚染物を均一に酸化除去すること
が出来た。

【００３２】本発明の第２の実施例である誘電体バリア
放電ランプ装置の概略図を図３および図４に示す。図３
は円筒状誘電体バリア放電ランプ１ａ，１ｂ，１ｃ，１
ｄの管軸方向から見た断面の説明図、図４は光取り出し
窓２０側から見た説明図である。この実施例における円
筒状誘電体バリア放電ランプ装置の構成は、光取り出し
窓２０が円状であること、中空角柱状の光反射板２７の
代わりに内径が該円状光取り出し窓２０の直径と等しい
中空円筒状の光反射板３１を設けた以外は、第１の実施
例と同じである。この場合も、該円筒状誘電体バリア放
電ランプ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄと光取り出し窓２０の
間の空間２６が窒素ガスで充満されているので、該真空
紫外線は該空間２６で吸収されない。従って、光取り出
し窓２０からは、該円筒状誘電体バリア放電ランプ１
ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄから放出された該真空紫外線の合
計が放出され、従って、該光取り出し窓２０は実質的に
円板状の真空紫外線光源となる。

【００３３】直径２２０ｍｍの資料ホルダーに載せた８
インチの、すなわち直径約２００ｍｍのシリコンウエハ
を、空気中において、上記した円筒状誘電体バリア放電
ランプ装置の光取り出し窓２０と約３ｍｍ離して設置
し、該円筒状誘電体バリア放電ランプ装置で真空紫外線
を照射したところ、ランプの管端部付近における放射照
度のゆらぎが少なく、従って均一な放射照度が得られ、
その結果、被処理物であるシリコンウエハ以外の物質へ
の該真空紫外線の照射が少ない状態で、シリコンウエハ
上の有機汚染物を均一に酸化除去することが出来た。

【００３４】本発明の第３の実施例を図５に示す。この
実施例における円筒状誘電体バリア放電ランプ装置の構
成は、該円筒状誘電体バリア放電ランプ１ａ，１ｂ，１
ｃが３本であること、円状光取り出し窓２０の直径が１
６０ｍｍであること、光反射板が無いこと以外は、第２
の実施例の構成と同類である。また、円筒状誘電体バリ
ア放電ランプの構造は実施例１の同軸円筒型円筒状誘電
体バリア放電ランプと類似であるが、円筒状誘電体バリ
ア放電ランプ１ｂは、全長は２５０ｍｍ、金属網電極の
長さは２００ｍｍ、円筒状誘電体バリア放電ランプ１
ａ，１ｃの全長は２１０ｍｍ、金属網電極の長さは２０
０ｍｍである。また、該円状の光取り出し窓と同一面に
投影した該導電性網状電極の端部１００，１０１と、該
円状の窓２０と該円筒状誘電体バリア放電ランプの交差
点１０２，１０３との最短距離を１５ｍｍから３０ｍｍ
の間に構成した。中央の円筒状誘電体バリア放電ランプ
１ｂは電源１０ａに接続されており、両端の円筒状誘電
体バリア放電ランプ１ａ，１ｃは、電源１０ｂに並列接
続されている。

【００３５】この実施例においては、両端の該円筒状誘
電体バリア放電ランプ１ａ，１ｃの長さを、該円筒状誘
電体バリア放電ランプ１ａ，１ｃが対接している該光取
り出し窓２０の有効長さに対応させて短くしたので、少
ない電気入力で十分な放射照度を得ることが出来、か
つ、装置が小型になる。さらに、両端の円筒状誘電体バ
リア放電ランプ１ａ，１ｃが一つの電源１０ｂに並列接
続されているので、電源１０ｂの出力を調整することに
よって光取り出し窓２０の中央部の放射照度と左右の放
射照度の割合を調整することが可能で、従って、均一な
放射照度の円板光源が得られる。なお、円筒状誘電体バ
リア放電ランプ１ｂと円筒状誘電体バリア放電ランプ１
ａ，１ｃは、全長が異なるだけで、その他の構造は全く
同一である。従って、ランプの種類が多くなっても、製
造の煩雑化が生じないという利点がある。

【００３６】本発明の第４の実施例は、図６に示すよう
に、第３の実施例において、中空円筒状の光反射板３１
を設けた構成である。光反射板３１の上端部は冷却ブロ
ック２２にほぼ接触しており、冷却ブロック２２の有効
面積が大きくなり、光の利用率がより大きくなるという
利点が生じる。

【００３７】本発明の第５の実施例は、第４の実施例に
おいて、電源１０ｂを取り除き、電源１０ａに円筒状誘
電体バリア放電ランプ１ａ，１ｂ，１ｃの合計３本のラ
ンプを並列に接続した構成である。電源が１個なので、
装置が小型になるという利点が生じる。なお、放電ラン
プを、特に長さの異なる放電ランプを一個の電源で並列
点灯することは、従来の放電ランプでは全く考えられな
いことであり、円筒状誘電体バリア放電ランプで初めて
可能になったものである。すなわち、段落番号（０００
４）に記載したのと同様な理由で円筒状誘電体バリア放
電ランプ装置で、初めて、小型の平板状真空紫外光源が
可能になった。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
次の効果を得ることが出来る。本発明の請求項１の発明
においては、少なくとも外形が概略円筒状である光透過
性の放電容器と、該放電容器の外面の少なくとも一部の
全周に設けた導電性網状電極と、該導電性網状電極の内
側に該放電容器と概略同軸に設けた内側電極と、該放電
容器内に充填された希ガス、あるいは希ガスとハロゲン
の混合ガスからなる放電用ガスとからなる円筒状誘電体
バリア放電ランプと、該誘電体バリア放電によって形成
されたエキシマ分子から放出されるエキシマ光を取り出
す光取り出し窓を有する、該円筒状誘電体バリア放電ラ
ンプを収納するランプハウスと、誘電体バリア放電を行
うための電源を備えた誘電体バリア放電ランプ装置にお
いて、該光取り出し窓を矩形状にし、さらに、図１およ
び図２の実施例に示したように、該矩形状光取り出し窓
２０と同一面に投影した各々のランプの該導電性網状電
極１１０の両端部１００，１０１は該矩形状光取り出し
窓２０の外に存在し、かつ、該矩形状光取り出し窓２０
と同一面に投影した該導電性網状電極１１０の前記端部
１００，１０１と該円筒状誘電体バリア放電ランプの軸
に交わる該矩形状窓の辺のそれぞれの前記端部１００，
１０１に直近した辺（ＯＰ），（ＱＲ）との最短距離Ｌ
₁ ，Ｌ₂ を該円筒状誘電体バリア放電ランプの外径Ｚの
０．５倍以上に構成したので、放射照度のゆらぎが少な
く、かつ、均一な被照射面を得ることが可能になり、さ
らに、液晶表示デバイス用ガラス板のような矩形状の該
被処理物を、被処理物以外の物体にエキシマ光を照射す
ることなく、被処理物だけにエキシマ光を照射すること
が出来る。

【００３９】本発明の請求項２の発明においては、少な
くとも外形が概略円筒状である光透過性の放電容器と、
該放電容器の外面の少なくとも一部の全周に設けた導電
性網状電極と、該導電性網状電極の内側に該放電容器と
概略同軸に設けた内側電極と、該放電容器内に充填され
た希ガス、あるいは希ガスとハロゲンの混合ガスからな
る放電用ガスとからなる円筒状誘電体バリア放電ランプ
と、該誘電体バリア放電によって形成されたエキシマ分
子から放出されるエキシマ光を取り出す光取り出し窓を
有する、該円筒状誘電体バリア放電ランプを収納するラ
ンプハウスと、誘電体バリア放電を行うための電源を備
えた誘電体バリア放電ランプ装置において、該光取り出
し窓を概略円状にし、かつ、図３および図４の実施例に
示したように、該光取り出し窓を概略円状にし、該概略
円状の窓と同一面に投影した各々のランプの該導電性網
状電極１１０の両端部１００，１０１は該概略円状の窓
２０の外側に存在し、かつ、該概略円状の窓と同一面に
投影した該導電性網状電極の前記端部１００，１０１
と、該概略円状の窓と該円筒状誘電体バリア放電ランプ
の前記端部１００，１０１に直近した交差点１０２，１
０３との最短距離Ｌ₁ ，₂ を該円筒状誘電体バリア放電
ランプの外径Ｚの０．５倍以上に構成したので、被照射
面においては放射照度のゆらぎが少なく、かつ、均一な
被照射面の、円状の誘電体バリア放電ランプ装置を得る
ことが可能になる。従って、放電容器として特別な材料
を使用すること無く、市販の材料を使用することが出来
るので、安価に円筒状誘電体バリア放電ランプ装置を得
ることが出来ると言う利点が生じる。

【００４０】本発明の請求項３の発明においては、請求
項１あるいは請求項２の発明において、３本以上の該円
筒状誘電体バリア放電ランプを並列に並べて円筒状誘電
体バリア放電ランプ群を構成し、かつ、該電源は２個以
上であり、かつ、該円筒状誘電体バリア放電ランプ群の
中で互いに最も離れた該円筒状誘電体バリア放電ラン
プ、すなわち、該矩形状窓あるいは概略円状窓の端部に
位置する２本の該円筒状誘電体バリア放電ランプを該電
源の一つに並列に接続した構成にしたので、該一つの電
源の出力を調整するだけで該両端の円筒状誘電体バリア
放電ランプの光出力を可変できるので、請求項１の発明
および請求項２の発明の作用効果に加えて、より均一な
放射照度が得られる円筒状誘電体バリア放電ランプ装置
が得られる。

【００４１】本発明の請求項４の発明においては、長さ
の異なる３本以上の該円筒状誘電体バリア放電ランプで
円筒状誘電体バリア放電ランプ群を構成し、かつ、１個
の該電源に全ての該円筒状誘電体バリア放電ランプを並
列に接続した構成にしたので、請求項２の発明の作用効
果に加えて、より少ない電気入力で請求項２の発明と同
等の放射照度が得られ、さらに小型の状誘電体バリア放
電ランプ装置が得られる。

【００４２】本発明の請求項５の発明においては、請求
項１または請求項３のいずれかの発明において、矩形状
光取り出し窓の周辺に、誘電体バリア放電ランプの中心
軸に交差する方向に伸びる光反射板を設けた構成にした
ので、請求項１または請求項３のいずれかの発明の作用
効果に加えて、真空紫外光の取り出し効率が大きくなる
という効果を有する。

【００４３】本発明の請求項６の発明においては、請求
項２または請求項４のいずれかの発明において、概略円
状の窓の周辺に、誘電体バリア放電ランプの中心軸に交
差する方向に伸びる光反射板を設けた構成にしたので、
請求項２または請求項４のいずれかの発明の作用効果に
加えて、真空紫外光の取り出し効率が大きくなるという
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の誘電体バリア放電ランプ装置の実施例
の説明図である。

【図２】本発明の誘電体バリア放電ランプ装置の実施例
の説明図である。

【図３】本発明の誘電体バリア放電ランプ装置の他の実
施例の説明図である。

【図４】本発明の誘電体バリア放電ランプ装置の他の実
施例の説明図である。

【図５】本発明の誘電体バリア放電ランプ装置の他の実
施例の説明図である。

【図６】本発明の誘電体バリア放電ランプ装置の他の実
施例の説明図である。

【図７】円筒型誘電体バリア放電ランプの説明図であ
る。

【図８】円筒型誘電体バリア放電ランプの配光分布の説
明図である。

【符号の説明】

１ 放電容器 １ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ 誘電体バリア放電ランプ ２ 内側管 ３ 外側管 ４ 網状電極 ５ 内側電極 ６ ゲッタ収容室 ７ ゲッタ ２０ 光取り出し窓 ２１ ランプハウス ２２ 冷却ブロック ２７，３１ 光反射板 １００ 金属網電極の一方の端部 １０１ 金属網電極の他方の端部 １０２ ランプと窓との一方の交差点 １０３ ランプと窓との他方の交差点 １１０ 金属網電極 １１１ ランプの一方の端部 １１２ ランプの他方の端部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 小島 寛史 (56)参考文献 特開 平３−201358（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−20833（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 65/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外形が概略円筒状である光透過性の放電
   容器と、該放電容器の外面の少なくとも一部の全周に設
   けた導電性網状電極と、該導電性網状電極の内側に該放
   電容器と概略同軸に設けた内側電極と、該放電容器内に
   充填された希ガス、あるいは希ガスとハロゲンの混合ガ
   スからなる放電用ガスとからなる円筒状誘電体バリア放
   電ランプと、該誘電体バリア放電によって形成されたエ
   キシマ分子から放出されるエキシマ光を取り出す光取り
   出し窓を有する、該円筒状誘電体バリア放電ランプを収
   納するランプハウスと、誘電体バリア放電を行うための
   電源を備えた誘電体バリア放電ランプ装置において、 該光取り出し窓を矩形状にし、該矩形状窓と同一面に投
   影した各々のランプの該導電性網状電極の両端部は該矩
   形状窓の外に存在し、かつ、該矩形状窓と同一面に投影
   した該導電性網状電極の前記端部と該円筒状誘電体バリ
   ア放電ランプの軸に交わる該矩形状窓の辺のそれぞれの
   前記端部に直近した辺（ＯＰ），（ＱＲ）との最短距離
   を該円筒状誘電体バリア放電ランプの外径Ｚの０．５倍
   以上に構成した事を特徴とする誘電体バリア放電ランプ
   装置。
2. 【請求項２】 外形が概略円筒状である光透過性の放電
   容器と、該放電容器の外面の少なくとも一部の全周に設
   けた導電性網状電極と、該導電性網状電極の内側に該放
   電容器と概略同軸に設けた内側電極と、該放電容器内に
   充填された希ガス、あるいは希ガスとハロゲンの混合ガ
   スからなる放電用ガスとからなる円筒状誘電体バリア放
   電ランプと、該誘電体バリア放電によって形成されたエ
   キシマ分子から放出されるエキシマ光を取り出す光取り
   出し窓を有する、該円筒状誘電体バリア放電ランプを収
   納するランプハウスと、誘電体バリア放電を行うための
   電源を備えた誘電体バリア放電ランプ装置において、 該光取り出し窓を概略円状にし、該概略円状の窓と同一
   面に投影した各々のランプの該導電性網状電極の両端部
   は該概略円状の窓の外側に存在し、かつ、該概略円状の
   窓と同一面に投影した該導電性網状電極の前記端部と、
   該概略円状の窓と該円筒状誘電体バリア放電ランプの前
   記端部に直近した交差点との最短距離を該円筒状誘電体
   バリア放電ランプの外径Ｚの０．５倍以上に構成した事
   を特徴とする誘電体バリア放電ランプ装置。
3. 【請求項３】 ３本以上の該円筒状誘電体バリア放電ラ
   ンプを並列に並べて円筒状誘電体バリア放電ランプ群を
   構成し、かつ、該電源は２個以上であり、かつ、該円筒
   状誘電体バリア放電ランプ群の中で互いに最も離れた該
   円筒状誘電体バリア放電ランプを該電源の一つに並列に
   接続した構成を特徴とする請求項１または請求項２のい
   ずれかに記載の誘電体バリア放電ランプ装置。
4. 【請求項４】 長さの異なる３本以上の該円筒状誘電体
   バリア放電ランプで円筒状誘電体バリア放電ランプ群を
   構成し、かつ、１個の該電源に全ての該円筒状誘電体バ
   リア放電ランプを並列に接続した構成を特徴とする請求
   項２に記載の誘電体バリア放電ランプ装置。
5. 【請求項５】前記矩形状光取り出し窓の周辺には、前記
   誘電体バリア放電ランプの中心軸と交差する方向に伸び
   る光反射板を設けたことを特徴とする請求項１または請
   求項３のいずれかに記載の誘電体バリア放電ランプ装
   置。
6. 【請求項６】前記概略円状の窓の周辺には、前記誘電体
   バリア放電ランプの中心軸と交差する方向に伸びる光反
   射板を設けたことを特徴とする請求項２または請求項４
   のいずれかに記載の誘電体バリア放電ランプ装置。