JP4271724B1

JP4271724B1 - Excimer lamp

Info

Publication number: JP4271724B1
Application number: JP2008258432A
Authority: JP
Inventors: 亘佐々木
Original assignee: 株式会社Ｎｔｐ
Priority date: 2008-10-03
Filing date: 2008-10-03
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2028-10-03
Also published as: JP2010092605A

Abstract

【課題】無声放電式の放電管において、光の均一性を向上させること。
【解決手段】外表面に第１の電極（１１）が設けられる筒状の外筒壁（４）と、外筒壁（４）よりも小径の筒状に形成され且つ外筒壁（４）の軸方向端部よりも外方に突出する被支持部（６ａ）を有し、内表面に第２の電極（１２）が設けられる内筒壁（６）と、外筒壁（４）、内筒壁（６）および端壁（７）により囲まれ、無声放電時に光を発生する光発生用ガスが封入される放電空間（８）と、を備え、第１の電極（１１）と第２の電極（１２）との間に前記放電空間（８）内で無声放電を発生させる電圧が印加されるエキシマランプ（１）。
【選択図】図１An object of the present invention is to improve the uniformity of light in a silent discharge type discharge tube.
A cylindrical outer cylindrical wall (4) provided with a first electrode (11) on the outer surface, and a cylindrical tube having a smaller diameter than the outer cylindrical wall (4) and the outer cylindrical wall (4). An inner cylindrical wall (6) having a supported portion (6a) projecting outward from the axial end of the second electrode (12) on the inner surface, an outer cylindrical wall (4), A discharge space (8) surrounded by an inner cylindrical wall (6) and an end wall (7) and filled with a light generating gas for generating light during silent discharge, and comprising a first electrode (11) and a first electrode An excimer lamp (1) to which a voltage for generating a silent discharge is applied between the two electrodes (12) in the discharge space (8).
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、無声放電により発生するエキシマ光を照射するエキシマランプに関する。
本発明のエキシマランプは、試料表面を洗浄したり、試料表面の改質、成膜（スパッタリング）、削る（エッチング）等の真空紫外プロセスに好適に使用可能である。 The present invention relates to an excimer lamp that emits excimer light generated by silent discharge.
The excimer lamp of the present invention can be suitably used for vacuum ultraviolet processes such as cleaning the sample surface, modifying the sample surface, forming a film (sputtering), and cutting (etching).

試料表面の洗浄や改質に使用される光源装置として、紫外光を照射するエキシマランプが知られている。エキシマランプでは、光発生室に流入させた光発生用ガスを、無声放電：silent discharge（「誘電体バリア放電:dielectric barrier discharge」や「オゾナイザ放電」とも呼ばれることがある）によりプラズマ化し、励起状態から基底状態に戻る時の発光（ルミネセンス、蛍光や燐光）により光を得ている。このような光源装置は、キセノンガス等のエキシマガスを光発生用ガスとして使用して真空紫外光を発生させ、真空紫外光を試料に照射して試料の汚染物質（水蒸気や炭酸ガス等）を分解、放出させて除去、洗浄する場合や、試料表面を化学変化させたり、脱離させたりして表面を改質する場合に使用されることもある。 An excimer lamp that irradiates ultraviolet light is known as a light source device used for cleaning or modifying a sample surface. In an excimer lamp, the gas for light generation that has flowed into the light generation chamber is turned into plasma by silent discharge (sometimes called "dielectric barrier discharge" or "ozonizer discharge") and is excited. Light is obtained by light emission (luminescence, fluorescence or phosphorescence) when returning from the ground state to the ground state. Such a light source device uses an excimer gas such as xenon gas as a light generating gas to generate vacuum ultraviolet light, and irradiates the sample with vacuum ultraviolet light to remove contaminants (water vapor, carbon dioxide gas, etc.) of the sample. It may be used when it is removed and washed by decomposing and releasing, or when the surface of the sample is modified by chemical change or desorption.

前記エキシマランプのような無声放電式の光源装置は、誘電体で絶縁された２つの電極間に、数ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度の交流電圧を印加し、電極間での無声放電により誘電体間の放電空間内のガスをプラズマ化して、発生した光を使用している。このような無声放電式の光源装置として、例えば、二重管構造の放電管を有する特許文献１（特開平８−８７９８９号公報）や、複数の電極が所定のパターンで配置された特許文献２（特開２０００−２３１９０４号公報）記載の技術が知られている。 The silent discharge type light source device such as the excimer lamp applies an alternating voltage of about several kHz to 100 kHz between two electrodes insulated by a dielectric, and discharges between the dielectrics by silent discharge between the electrodes. The gas generated in the space is turned into plasma and the generated light is used. As such a silent discharge type light source device, for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 8-87789) having a discharge tube having a double tube structure, or Patent Document 2 in which a plurality of electrodes are arranged in a predetermined pattern. A technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-231904 is known.

特開平８−８７９８９号公報（「０００６」〜「０００７」、第１図）JP-A-8-87989 (“0006” to “0007”, FIG. 1) 特開２０００−２３１９０４号公報（「０００３」、「０００８」〜「００１０」、第１図〜第９図）JP 2000-231904 ("0003", "0008" to "0010", FIGS. 1 to 9) 特開平１１−３６８６号公報（「０００２」、「００８１」、「００９５」〜「０１０７」、第３図〜第５図）Japanese Patent Laid-Open No. 11-3686 (“0002”, “0081”, “0095” to “0107”, FIGS. 3 to 5)

（前記従来技術の問題点）
従来技術に示したような光源装置を試料の洗浄や表面改質に使用する際に、広い面積に光を照射したい場合、特許文献２記載の技術のように放電電極を複数並べたり、特許文献１記載の放電管を複数個並べて配置する必要がある。しかしながら、放電管や電極を並べる場合、放電管や電極の近傍で発光するため、全体として、光の照度にバラツキ、偏り、ムラが発生することがある。したがって、無声放電式の光源装置において、電極を並べる場合には、特許文献２記載の技術のようにすることで光の均一化に対応可能であるが、放電管を並べる場合に、光を均一化するためには、放電管どうしをできるだけ近づけた状態で配置させる必要がある。 (Problems of the prior art)
When a light source device as shown in the prior art is used for sample cleaning or surface modification, when it is desired to irradiate light over a wide area, a plurality of discharge electrodes may be arranged as in the technique described in Patent Document 2, or Patent Document It is necessary to arrange a plurality of discharge tubes described in 1 side by side. However, when the discharge tubes and electrodes are arranged, light is emitted in the vicinity of the discharge tubes and electrodes, and as a whole, the illuminance of the light may vary, be uneven, or uneven. Therefore, in the silent discharge type light source device, when the electrodes are arranged, it is possible to cope with the homogenization of light by using the technique described in Patent Document 2, but when the discharge tubes are arranged, the light is made uniform. In order to achieve this, it is necessary to dispose the discharge tubes as close as possible.

図４は従来の無声放電を利用する光源装置で使用されている放電管の説明図である。
図４において、二重管型の無声放電用の放電管０１は、内筒壁０２と、内筒壁０２と同軸且つ軸方向の長さが同じで大径の外筒壁０３と、内筒壁０２と外筒壁０３の軸方向端部を接続するドーナツ型の端壁０４とを有し、内筒壁０２、外筒壁０３、端壁０４とにより囲まれた空間により放電空間０６が形成されている。前記外筒壁０３の外周面には金属メッシュ状の網状電極０７が被覆された状態で支持され、内筒壁０２の内周面には、金属パイプ状の内側電極０８が支持されている。前記放電管０１は、ガラスやセラミックのような誘電体材料により構成されており、前記放電空間０６内には、光発生用のガスが封入されている。そして、電極０７，０８間に数１００ｋＨｚの交流電圧が印加されると、無声放電が発生し、放電空間０６内のガスがプラズマ化し、光が発生する。 FIG. 4 is an explanatory view of a discharge tube used in a conventional light source device using silent discharge.
In FIG. 4, a double tube type silent discharge tube 01 includes an inner cylindrical wall 02, an outer cylindrical wall 03 having the same axial length and the same axial length as the inner cylindrical wall 02, and an inner cylinder. A discharge space 06 is formed by a space surrounded by the inner cylindrical wall 02, the outer cylindrical wall 03, and the end wall 04, which has a wall 02 and a donut-shaped end wall 04 that connects axial ends of the outer cylindrical wall 03. Is formed. A metal mesh net electrode 07 is supported on the outer peripheral surface of the outer cylindrical wall 03, and a metal pipe inner electrode 08 is supported on the inner peripheral surface of the inner cylindrical wall 02. The discharge tube 01 is made of a dielectric material such as glass or ceramic, and a gas for generating light is sealed in the discharge space 06. When an AC voltage of several hundred kHz is applied between the electrodes 07 and 08, silent discharge is generated, gas in the discharge space 06 is turned into plasma, and light is generated.

図４に示すように、放電管０１は、ハウジング０９の支持孔０９ａに両端部が支持されており、支持孔０９ａと外筒壁０３との間には、気密のためのＯリング０１１が装着されている。また、放電管０１の外端には、絶縁のために誘電体材料性のキャップ０１２が装着されている。
したがって、図４に示すように、無声放電方式の光源装置では、放電管０１を複数並べようとしても、各放電管０１の端部に装着されるＯリング０１１のために、隣りあう放電管０１の外筒壁０３どうしを接触する位まで接近させることができない問題があった。 As shown in FIG. 4, both ends of the discharge tube 01 are supported by the support holes 09a of the housing 09, and an O-ring 011 for airtightness is mounted between the support holes 09a and the outer cylinder wall 03. Has been. A dielectric material cap 012 is attached to the outer end of the discharge tube 01 for insulation.
Therefore, as shown in FIG. 4, in the silent discharge type light source device, even if a plurality of discharge tubes 01 are arranged, the adjacent discharge tubes 01 are arranged for the O-rings 011 attached to the ends of the discharge tubes 01. There was a problem that the outer cylinder walls 03 could not be brought close to each other.

したがって、図４に示すような従来の無声放電式の放電管では、複数の放電管を並べた場合に、間隔がある程度までしか狭めることができず、光のムラ等が残り、光の均一性を向上させにくいという問題がある。
また、放電空間０６は軸方向端部までつながっているため、端部でも無声放電に伴う光が到達し、Ｏリング０１１やキャップ０１２が光劣化しやすく、寿命が短くなるという問題もある。
さらに、放電空間０６が軸方向端部までつながっているため、無声放電時の発熱の影響が端部に及び、Ｏリング０１１やキャップ０１２に耐熱処理を施したり、耐熱素材を使用する必要があり、コストが上昇する問題もある。 Therefore, in the conventional silent discharge type discharge tube as shown in FIG. 4, when a plurality of discharge tubes are arranged, the interval can be narrowed only to a certain extent, unevenness of light remains and the uniformity of light remains. There is a problem that it is difficult to improve.
Further, since the discharge space 06 is connected to the end portion in the axial direction, the light accompanying the silent discharge reaches the end portion, so that the O-ring 011 and the cap 012 are liable to be lightly deteriorated, resulting in a short life.
In addition, since the discharge space 06 is connected to the end in the axial direction, the influence of heat generation during silent discharge reaches the end, and it is necessary to heat-treat the O-ring 011 and the cap 012 or use a heat-resistant material. There is also a problem that costs increase.

なお、エキシマランプとは異なり、照明装置等として使用される無電極放電ランプでは、無声放電とは異なる放電方式である誘導結合形の放電方式の光源装置が知られている。誘導結合形の光源装置は、円筒状の放電管の外表面に導線をコイル状に巻き付け、導線に１３．５６ＭＨｚ等の比較的高周波の交流電圧を印加して、電磁誘導で放電管内のガスにエネルギーを与えてプラズマ化し、発光した光を使用している。このような誘導結合型の光源装置としては、例えば、二重管構造の放電管を有する特許文献３（特開平１１−３６８６号公報）記載の技術が知られている。
しかしながら、誘導結合方式の放電方法は、無声放電とは放電の原理が異なり、また、仮に、誘導結合方式でエキシマランプを作成しようとしても、放電効率が非常に悪いため、エキシマランプに特許文献３のような誘導結合方式を適用することは通常考えられない。また、仮に、エキシマランプに誘導結合方式を適用したとして、大面積を照射しようとして誘導結合方式の放電管を並べようとしても、隣り合う放電管での電磁誘導の電界、磁界が互いに乱されるため、並べて配置するには十分な間隔を空ける必要があり、光のムラ等の問題は解決できない。 Unlike an excimer lamp, an inductively coupled discharge type light source device, which is a discharge method different from silent discharge, is known for an electrodeless discharge lamp used as an illumination device or the like. The inductively coupled light source device has a conductive wire wound around the outer surface of a cylindrical discharge tube, a relatively high frequency alternating voltage such as 13.56 MHz is applied to the conductive wire, and electromagnetic induction induces gas in the discharge tube. It uses light that has been converted into plasma by applying energy and emitted light. As such an inductively coupled light source device, for example, a technique described in Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 11-3686) having a double tube structure discharge tube is known.
However, the inductively coupled discharge method is different from the silent discharge in that the discharge principle is different, and even if an excimer lamp is made by the inductively coupled method, the discharge efficiency is very low. It is usually not possible to apply such an inductive coupling method. In addition, if an inductive coupling method is applied to an excimer lamp, even if an inductive coupling type discharge tube is arranged to irradiate a large area, the electric field and magnetic field of electromagnetic induction in adjacent discharge tubes are disturbed. For this reason, it is necessary to provide a sufficient space for arranging them side by side, and problems such as light unevenness cannot be solved.

本発明は、無声放電式の放電管において、光の均一性を向上させることを第１の技術的課題とする。
また、本発明は、無声放電式の放電管において、支持する端部における部材の光劣化や熱の影響を低減することを第２の技術的課題とする。 The first technical problem of the present invention is to improve the uniformity of light in a silent discharge type discharge tube.
Moreover, this invention makes it a 2nd technical subject to reduce the light deterioration of the member in the edge part to support in a silent discharge type discharge tube, and the influence of a heat | fever.

前記技術的課題を解決するために請求項１に記載の発明のエキシマランプは、
外表面に第１電極を有する誘電体からなる外筒と、内表面に第２電極を有する誘電体からなる内筒とを同軸上同心円的に備え、両端面が閉じた該外筒と、該外筒を貫通する該内筒の外表面とにより構成され、該第１電極と該第２電極間で無声放電するエキシマガスを封じた無声放電空間を有する複数の放電管と、
該複数の各放電管を支持する複数の支持部を有するハウジングと、
該第１電極と該第２電極とからなる一対の電極間又は複数対の電極グループ間毎に設けられた複数の電源とを備え、
該各第２電極が、該各第１電極と対応する部分領域に設けられ、該各内筒の各被支持部まで設けられてなく、
該各内筒が、該外筒の両端面から突出した該各外筒より小径の誘電体のみからなる被支持部を有し、該各被支持部の外端部を該ハウジングの各支持部により、隣り合った該各外筒の該各第１電極どうしが近接又は密着するように気密的に支持してなるエキシマランプ。 In order to solve the technical problem, an excimer lamp according to claim 1 is provided.
An outer cylinder made of a dielectric having a first electrode on the outer surface and an inner cylinder made of a dielectric having a second electrode on the inner surface are coaxially and concentrically provided, the outer cylinder having both end faces closed, A plurality of discharge tubes each having a silent discharge space configured by an outer surface of the inner cylinder penetrating the outer cylinder, and containing an excimer gas that silently discharges between the first electrode and the second electrode;
A housing having a plurality of support portions for supporting each of the plurality of discharge tubes;
A plurality of power supplies provided between a pair of electrodes composed of the first electrode and the second electrode or between a plurality of pairs of electrode groups;
Each second electrode is provided in a partial region corresponding to each first electrode, and is not provided up to each supported portion of each inner cylinder,
Each inner cylinder has a supported portion made of only a dielectric having a smaller diameter than each outer cylinder protruding from both end faces of the outer cylinder, and the outer end portion of each supported portion is a supporting portion of the housing. Thus, an excimer lamp that is hermetically supported so that the first electrodes of the adjacent outer cylinders are close to or in close contact with each other.

請求項１に記載の発明によれば、放電空間よりも軸方向外側に形成された被支持部で支持されるため、端部のシール部材の光劣化および熱劣化を低減でき、長寿命化することができる。また、無声放電時の熱が発生する放電空間の外側にシール部材を設けるため、熱の影響を低減することができる。さらに、小径の内筒壁の端部の被支持部で支持されているため、隣り合う放電管の被支持部との間に十分な距離を確保しつつ放電管どうしを近接して並べて配置することが可能となり、放電管を近接させて複数並べた場合、光の均一性を向上させることができる。 According to the first aspect of the present invention, since it is supported by the supported portion that is formed on the outer side in the axial direction than the discharge space, it is possible to reduce the light deterioration and thermal deterioration of the seal member at the end portion, thereby extending the life. be able to. Further, since the seal member is provided outside the discharge space where heat is generated during silent discharge, the influence of heat can be reduced. In addition, since it is supported by the supported portion at the end of the inner cylinder wall having a small diameter, the discharge tubes are arranged close to each other while ensuring a sufficient distance between the supported portions of the adjacent discharge tubes. When a plurality of discharge tubes are arranged close to each other, the light uniformity can be improved.

次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例（実施例）を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とし、矢印Ｘ，−Ｘ，Ｙ，−Ｙ，Ｚ，−Ｚで示す方向または示す側をそれぞれ、前方、後方、右方、左方、上方、下方、または、前側、後側、右側、左側、上側、下側とする。
また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは紙面の裏から表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」が記載されたものは紙面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。
なお、以下の図面を使用した説明において、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。 Next, specific examples (examples) of the embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following examples.
In order to facilitate understanding of the following description, in the drawings, the front-rear direction is the X-axis direction, the left-right direction is the Y-axis direction, the up-down direction is the Z-axis direction, and arrows X, -X, Y, -Y, The direction indicated by Z and -Z or the indicated side is defined as the front side, the rear side, the right side, the left side, the upper side, the lower side, or the front side, the rear side, the right side, the left side, the upper side, and the lower side, respectively.
In the figure, “•” in “○” means an arrow heading from the back of the page to the front, and “×” in “○” is the front of the page. It means an arrow pointing from the back to the back.
In the following description using the drawings, illustrations other than members necessary for the description are omitted as appropriate for easy understanding.

図１は本発明の実施例１の光源装置の説明図である。
図２は実施例１の光源装置の放電管部分の要部拡大説明図である。
図１において、本発明の実施例１の光源装置の一例としてのエキシマランプ１は、ハウジング（ランプハウス）２を有する。図２において、前記ハウジング２は、前壁２ａおよび後壁２ｂを有し、前記前壁２ａには、予め設定された間隔Ｌ１を空けて円孔状の前側支持部２ｃが複数形成されており、後壁２ｂには、前側支持部２ｃと対を成す後側支持部２ｄが形成されている。また、前記ハウジング２の下面には光照射用の窓材２ｅが支持されている。実施例１のハウジング２内は、真空排気されているが、真空排気に限定されず、発生する光（実施例１では後述する１７２ｎｍの真空紫外光）を吸収しないガス、例えば、Ｈｅ（ヘリウム）、Ｎｅ（ネオン）、Ａｒ（アルゴン）、Ｋｒ（クリプトン）等の希ガスや、Ｎ_２（窒素ガス）、Ｈ_２（水素）等のガスでパージすることも可能である。 FIG. 1 is an explanatory diagram of a light source device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged explanatory view of a main part of a discharge tube portion of the light source device of the first embodiment.
In FIG. 1, an excimer lamp 1 as an example of a light source device according to a first embodiment of the present invention includes a housing (lamp house) 2. In FIG. 2, the housing 2 has a front wall 2a and a rear wall 2b, and a plurality of circular front support portions 2c are formed on the front wall 2a with a predetermined interval L1. The rear wall 2b is formed with a rear support portion 2d that forms a pair with the front support portion 2c. Further, a window material 2 e for light irradiation is supported on the lower surface of the housing 2. The inside of the housing 2 of the first embodiment is evacuated, but is not limited to evacuation, and a gas that does not absorb generated light (172 nm vacuum ultraviolet light described later in the first embodiment), for example, He (helium). , Ne (neon), Ar (argon), Kr (krypton) and other rare gases, and N ₂ (nitrogen gas), H ₂ (hydrogen) and other gases can be used for purging.

図３は実施例１の放電管の説明図であり、図３Ａは部分断面図、図３Ｂは図３Ａの矢印IIIＢ方向から見た図、図３Ｃは図３ＡのIIIＣ−IIIＣ線断面図である。
図１、図２において、前記ハウジング２には、前後方向に延びる無声放電用の放電管３が支持されている。図１〜図３において、前記放電管３は、前後方向に延びる円筒状の外筒壁４を有する。前記外筒壁４の内部には、外筒壁４と同軸に配置され且つ外筒壁４よりも小径の円筒筒状の内筒壁６が配置されている。図２、図３において、前記内筒壁６の軸方向両端部には、外筒壁４の軸方向端部よりも外方に突出する被支持部６ａが一体的に形成されている。外筒壁４の軸方向両端部と、外筒壁４の軸方向両端部に対応する内筒壁６との間には、円板状の端壁７が支持されており、前記被支持部６ａは端壁７を貫通した形となっている。 3 is an explanatory view of the discharge tube of Example 1, FIG. 3A is a partial sectional view, FIG. 3B is a view seen from the direction of arrow IIIB in FIG. 3A, and FIG. 3C is a sectional view taken along line IIIC-IIIC in FIG. .
1 and 2, the housing 2 supports a discharge tube 3 for silent discharge extending in the front-rear direction. 1 to 3, the discharge tube 3 has a cylindrical outer cylinder wall 4 extending in the front-rear direction. Inside the outer cylindrical wall 4, a cylindrical cylindrical inner cylindrical wall 6 that is disposed coaxially with the outer cylindrical wall 4 and has a smaller diameter than the outer cylindrical wall 4 is disposed. 2 and 3, supported end portions 6 a that protrude outward from the axial end portion of the outer cylindrical wall 4 are integrally formed at both axial end portions of the inner cylindrical wall 6. A disk-shaped end wall 7 is supported between the axial end portions of the outer cylindrical wall 4 and the inner cylindrical wall 6 corresponding to the axial end portions of the outer cylindrical wall 4, and the supported portion 6 a has a shape penetrating the end wall 7.

なお、実施例１の放電管３では、３００ｍｍのシリコンウェハ表面の製膜、洗浄、表面改質が実行できるように、外筒壁４は外径（直径）が２０ｍｍ、厚さ１ｍｍ、軸方向の長さが３８２ｍｍ、内筒壁６は外径が１０ｍｍ、厚さ１ｍｍ、軸方向の長さが４６２ｍｍ、被支持部６ａの長さが前後それぞれ４０ｍｍずつに設定されている。なお、これらの寸法については、設計や用途、仕様等に応じて任意に変更可能である。また、実施例１の外筒壁４、内筒壁６および端壁７は、誘電体材料（絶縁材）の一例としての石英ガラスにより構成されているが、これ以外の誘電体材料を使用可能であり、石英ガラス以外のガラスやセラミックスを使用することが可能である。 In the discharge tube 3 of Example 1, the outer cylinder wall 4 has an outer diameter (diameter) of 20 mm, a thickness of 1 mm, and an axial direction so that film formation, cleaning, and surface modification of a 300 mm silicon wafer surface can be performed. The inner cylinder wall 6 is set to have an outer diameter of 10 mm, a thickness of 1 mm, an axial length of 462 mm, and a length of the supported portion 6a of 40 mm in the front and rear. In addition, about these dimensions, it can change arbitrarily according to a design, a use, a specification, etc. Moreover, although the outer cylinder wall 4, the inner cylinder wall 6, and the end wall 7 of Example 1 are comprised with the quartz glass as an example of dielectric material (insulating material), dielectric materials other than this can be used. It is possible to use glass or ceramics other than quartz glass.

前記放電管３では、外筒壁４の内周面、内筒壁６の外周面、端壁７の内面により囲まれた軸方向に垂直な断面がドーナツ状の空間が密閉されており、この空間により放電空間８が構成されている。前記放電空間８には、光発生用のガスの一例としてのエキシマガスであるＸｅ（キセノン）が収容、封入された状態で密閉されている。前記エキシマガスとしては、１４６ｎｍの真空紫外光が発生するＫｒのような希ガスや、２４８ｎｍの紫外光が発生するＫｒＦのような希ガスハライド、窒素ガス等の放電により発光する任意のガスを使用可能である。なお、光発生用ガスとしてＫｒを使用する場合、発生する真空紫外光は、石英ガラスを透過しにくいため、使用する光発生用ガスに応じて、誘電体材料の材質を発生する光が透過可能な材料（例えば、ＣａＦ_２）を使用する必要がある。 In the discharge tube 3, a donut-shaped space having a cross section perpendicular to the axial direction surrounded by the inner peripheral surface of the outer cylindrical wall 4, the outer peripheral surface of the inner cylindrical wall 6, and the inner surface of the end wall 7 is sealed. A discharge space 8 is constituted by the space. The discharge space 8 is sealed in a state where Xe (xenon), which is an excimer gas as an example of a gas for generating light, is contained and sealed. As the excimer gas, a rare gas such as Kr that generates vacuum ultraviolet light of 146 nm, a rare gas halide such as KrF that generates ultraviolet light of 248 nm, or any gas that emits light by discharge such as nitrogen gas is used. Is possible. When Kr is used as the light generating gas, the generated vacuum ultraviolet light is difficult to transmit through the quartz glass, so that the light generating the material of the dielectric material can be transmitted according to the light generating gas used. Material (eg, CaF ₂ ) must be used.

図１、図２において、前記外筒壁４の外周面には、第１の電極の一例として、メッシュ状の網状電極１１が被覆されている。また、前記内筒壁６の内周面には、第２の電極の一例として、金属パイプ状の内側電極１２が支持されている。なお、実施例１の内側電極１２は、被支持部６ａの部分には設けられておらず、網状電極１１に対応する領域に設けられている。
また、実施例１の各放電管３は、隣接する放電管３どうしが近接、密着した状態で配置されている。したがって、実施例１では、前側支持部２ｃどうしの間隔Ｌ１は、放電管３の中心軸から外筒壁４の外表面の網状電極１１の外面までの距離である第１電極半径Ｌ２の２倍の長さに対応して形成されている。具体的には、放電管３の外筒壁４の半径１０ｍｍに網状電極１１の厚みを考慮して、２１ｍｍに設定されている。なお、実施例１では、各放電管３の網状電極１１には、同様の電圧が印加されるため、網状電極１１どうしが接触しても問題はない。 1 and 2, the outer peripheral surface of the outer cylindrical wall 4 is covered with a mesh-like mesh electrode 11 as an example of the first electrode. Further, a metal pipe-like inner electrode 12 is supported on the inner peripheral surface of the inner cylindrical wall 6 as an example of the second electrode. In addition, the inner electrode 12 of Example 1 is not provided in the part of the supported part 6a, but is provided in the area | region corresponding to the mesh electrode 11. FIG.
Moreover, each discharge tube 3 of Example 1 is arrange | positioned in the state which the adjacent discharge tubes 3 adjoined and closely_contact | adhered. Therefore, in Example 1, the distance L1 between the front support portions 2c is twice the first electrode radius L2 that is the distance from the central axis of the discharge tube 3 to the outer surface of the mesh electrode 11 on the outer surface of the outer cylindrical wall 4. It is formed corresponding to the length of. Specifically, the radius of the outer cylinder wall 4 of the discharge tube 3 is set to 21 mm in consideration of the thickness of the mesh electrode 11. In Example 1, since the same voltage is applied to the mesh electrode 11 of each discharge tube 3, there is no problem even if the mesh electrodes 11 are in contact with each other.

図１において、前記網状電極１１および内側電極１２には、それぞれ、給電線１３が接続されており、給電線１３は図示しない導出部を通じてハウジング２の外部に導出されている。
前記給電線１３は、無声放電用電源である交流電源１４に接続されており、交流電源１４により数ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの交流電圧が網状電極１１と内側電極１２との間に印加され、放電空間８内で無声放電（誘電体バリア放電）が発生する。なお、実施例１では、交流電圧として、２０ｋHz〜４０ｋHzの交流電圧を印加している。
なお、実施例１では、交流電源１４は、各放電管３毎に１つずつ設けられており、各交流電源２１は互いに位相の同期を取らずに交流電圧の供給を行っている。 In FIG. 1, a feeding line 13 is connected to each of the mesh electrode 11 and the inner electrode 12, and the feeding line 13 is led out of the housing 2 through a lead-out portion (not shown).
The power supply line 13 is connected to an AC power supply 14 that is a silent discharge power supply. An AC voltage of several kHz to 100 kHz is applied between the mesh electrode 11 and the inner electrode 12 by the AC power supply 14, and the discharge space 8. Silent discharge (dielectric barrier discharge) occurs in the interior. In Example 1, an alternating voltage of 20 kHz to 40 kHz is applied as the alternating voltage.
In the first embodiment, one AC power supply 14 is provided for each discharge tube 3, and each AC power supply 21 supplies an AC voltage without synchronizing the phase with each other.

図２において、前記放電管３の両端部は、前記被支持部６ａが、ハウジング２の前側支持部２ｃおよび後側支持部２ｄを貫通した状態で支持されている。前記前側支持部２ｃおよび後側支持部２ｄと被支持部６ａとの間には、ハウジング２内部を気密に保持するためのシール部材としてＯリング１６が装着されている。
前記被支持部６ａの外端は、内側電極１２が外端部まで設けられておらず、被支持部６ａが誘電体材料で絶縁されるため、図４に示す従来のエキシマランプの場合に対してキャップ０１２が省略されている。 In FIG. 2, both ends of the discharge tube 3 are supported in a state where the supported portion 6 a penetrates the front support portion 2 c and the rear support portion 2 d of the housing 2. An O-ring 16 is mounted between the front support portion 2c and the rear support portion 2d and the supported portion 6a as a seal member for keeping the inside of the housing 2 airtight.
The outer end of the supported portion 6a is not provided with the inner electrode 12 up to the outer end portion, and the supported portion 6a is insulated with a dielectric material, so that the case of the conventional excimer lamp shown in FIG. The cap 012 is omitted.

（実施例１の作用）
前記構成を備えた実施例１のエキシマランプ１では、放電管３の網状電極１１と内側電極１２との間に交流電圧が印加されると、誘電体である外筒壁４と内筒壁６との間の放電空間８で無声放電が発生し、放電空間８に封入されたエキシマガスがプラズマ化して、エキシマガスに応じた光（真空紫外光）が発生する。発生した光は、網状電極１１の網の目の隙間から外部に導出され、窓材２ｅを通じて、窓材の下方に配置された照射対象物に照射される。前記真空紫外光を照射対象物に照射することで、洗浄や表面改質、殺菌等を行うことができる。 (Operation of Example 1)
In the excimer lamp 1 of Example 1 having the above-described configuration, when an AC voltage is applied between the mesh electrode 11 and the inner electrode 12 of the discharge tube 3, the outer cylinder wall 4 and the inner cylinder wall 6 that are dielectrics are used. Silent discharge occurs in the discharge space 8 between the two and the excimer gas enclosed in the discharge space 8 is turned into plasma, and light (vacuum ultraviolet light) corresponding to the excimer gas is generated. The generated light is led out to the outside through the mesh gap of the mesh electrode 11, and is irradiated to the irradiation object disposed below the window material through the window material 2e. By irradiating the object to be irradiated with the vacuum ultraviolet light, cleaning, surface modification, sterilization, or the like can be performed.

また、実施例１のエキシマランプ１では、放電管３どうしが外筒壁４よりも小径の内筒壁６の端部に形成された被支持部６ａでハウジング２の支持部２ｃ，２ｄに気密な状態で支持されている。したがって、実施例１のエキシマランプ１では、隣り合う放電管３どうしにおいて、光が発生する領域である放電空間８に対応する外筒壁４どうしを近接した状態で配置することが可能であり、左右方向に渡って光の照度のばらつきを低減することができ、大面積に照射を行う場合に均一な光を照射できる。よって、図４に示すような従来構成のエキシマランプのように、放電管０１どうしを近接、密着させることが技術的に不可能であった場合に比べて、光の均一性を向上させることができる。
また、放電管３どうしの間隔を狭めることができるので、エキシマランプ１全体の大きさを小型化することができる。 Further, in the excimer lamp 1 of the first embodiment, the discharge tubes 3 are hermetically sealed to the support portions 2c and 2d of the housing 2 by the supported portion 6a formed at the end portion of the inner cylinder wall 6 having a smaller diameter than the outer cylinder wall 4. It is supported in the state. Therefore, in the excimer lamp 1 of Example 1, it is possible to arrange the outer cylindrical walls 4 corresponding to the discharge spaces 8 that are regions where light is generated between adjacent discharge tubes 3 in a state where they are close to each other. Variation in the illuminance of light in the left-right direction can be reduced, and uniform light can be irradiated when irradiating a large area. Therefore, the uniformity of light can be improved as compared with the case where it is technically impossible to bring the discharge tubes 01 close and in close contact with each other as in the case of the excimer lamp having the conventional configuration as shown in FIG. it can.
Moreover, since the space | interval of the discharge tubes 3 can be narrowed, the magnitude | size of the excimer lamp 1 whole can be reduced in size.

また、実施例１の放電管３では、放電空間８よりも軸方向外側に突出した被支持部６ａで支持されるため、支持される位置が放電により温度が上昇する放電空間８からずれた位置であり、温度上昇が放電空間８に対応する部分よりも低減された部分で支持することが可能となっている。したがって、Ｏリング１６に耐熱処理を施したり、耐熱材料を使用する必要性が低減され、低コスト化できると共に、熱による劣化を低減できるため、長寿命化することができる。
さらに、実施例１では、軸方向端まで延びる被支持部６ａで絶縁されているため、図４に示す従来の構成のように、キャップ０１２が必要なく、部品点数を減らすことができ、低コスト化することができる。
また、実施例１の放電管３では、放電空間８よりも軸方向外側に突出した被支持部６ａで支持されるため、内側の放電空間８で無声放電による発光が発生し、被支持部６ａで発光が発生しない。したがって、図４に示す従来の構成のように、放電空間０８が軸端部まで存在し、発生する光でＯリング０１１やキャップ０１２が劣化する場合に比べて、実施例１では、Ｏリング１６の劣化を低減でき、長寿命化することができる。 Moreover, in the discharge tube 3 of Example 1, since it is supported by the supported portion 6a that protrudes outward in the axial direction from the discharge space 8, the supported position is shifted from the discharge space 8 where the temperature rises due to discharge. Therefore, it is possible to support at a portion where the temperature rise is reduced compared to the portion corresponding to the discharge space 8. Accordingly, it is possible to reduce the necessity of subjecting the O-ring 16 to heat treatment or use a heat-resistant material, to reduce costs, and to reduce deterioration due to heat.
Furthermore, in Example 1, since it is insulated by the supported portion 6a extending to the end in the axial direction, the cap 012 is not required as in the conventional configuration shown in FIG. 4, and the number of parts can be reduced, resulting in low cost. Can be
Moreover, in the discharge tube 3 of Example 1, since it is supported by the supported portion 6a protruding outward in the axial direction from the discharge space 8, light emission due to silent discharge occurs in the inner discharge space 8, and the supported portion 6a. Does not emit light. Therefore, as in the conventional configuration shown in FIG. 4, the discharge space 08 exists up to the end of the shaft, and in the first embodiment, the O-ring 16 is compared with the case where the O-ring 011 and the cap 012 are deteriorated by the generated light. Deterioration can be reduced and the life can be extended.

さらに、実施例１のエキシマランプ１では、放電管３と交流電源１４が組となっているため、放電管３の数を増減させる際に、既設の配線に対して追加、取外し等の配線作業のやり直しをする必要が無く、放電管３と交流電源１４とをセットにして、設置または取外しするだけで容易に増減させることができる。また、１つの交流電源１４で全ての放電管３の全ての電極１１，１２に給電を行う場合には、高価で大容量の交流電源１４が必要になるが、実施例１では、１つの放電管に対応する交流電源１４を準備すればよく、低コストな交流電源１４で実現可能である。さらに、１つの交流電源１４で全ての放電管３に給電を行う構成では、各放電管３の個体差で照度にばらつきが出た場合に、電源１４を制御すると全体が変化するため、照度を揃えるために個別に微調整をすることが困難である。これに対して、実施例１のように個別に交流電源１４を配置した場合には、各交流電源１４の周波数、電圧、電流、エネルギーのいずれかまたは複数を制御することで、個別に照度を微調整することが可能である。 Further, in the excimer lamp 1 of the first embodiment, since the discharge tube 3 and the AC power supply 14 are a set, when the number of the discharge tubes 3 is increased or decreased, wiring work such as addition and removal from the existing wiring is performed. There is no need to redo, and the discharge tube 3 and the AC power supply 14 can be easily increased or decreased simply by installing or removing them as a set. Further, when power is supplied to all the electrodes 11 and 12 of all the discharge tubes 3 with one AC power supply 14, an expensive and large-capacity AC power supply 14 is required. It is only necessary to prepare an AC power supply 14 corresponding to the tube, and this can be realized with a low cost AC power supply 14. Further, in the configuration in which power is supplied to all the discharge tubes 3 with a single AC power source 14, when the illuminance varies due to individual differences among the discharge tubes 3, the whole changes when the power source 14 is controlled. It is difficult to make fine adjustments individually to align them. On the other hand, when the AC power supply 14 is individually arranged as in the first embodiment, the illuminance is individually controlled by controlling one or more of the frequency, voltage, current, and energy of each AC power supply 14. Fine adjustment is possible.

（変更例）
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例（Ｈ01）〜（Ｈ07）を下記に例示する。
（Ｈ01）本発明の光源装置は、試料洗浄装置の光源装置に限定されず、顕微分析や露光用の光源装置等、任意の光源装置として使用可能である。
（Ｈ02）前記実施例において、光発生用のガスとして、エキシマガスを例示したが、これに限定されず、窒素（Ｎ_２）ガス等の放電により発光する任意のガスを使用可能である。すなわち、発生する光も真空紫外光に限定されず、使用する光発生用ガスに応じた波長の光を発生させることができる。 (Example of change)
As mentioned above, although the Example of this invention was explained in full detail, this invention is not limited to the said Example, A various change is performed within the range of the summary of this invention described in the claim. It is possible. Modification examples (H01) to (H07) of the present invention are exemplified below.
(H01) The light source device of the present invention is not limited to the light source device of the sample cleaning device, and can be used as an arbitrary light source device such as a light source device for microscopic analysis or exposure.
(H02) In the above embodiment, the excimer gas is exemplified as the light generating gas. However, the present invention is not limited to this, and any gas that emits light by discharge such as nitrogen (N ₂ ) gas can be used. That is, the generated light is not limited to vacuum ultraviolet light, and light having a wavelength corresponding to the light generating gas to be used can be generated.

（Ｈ03）前記実施例において、電源装置２１を放電管３ごとに設ける構成としたが、この構成に限定されず、全ての放電管に１つの電源装置で給電したり、放電管を複数のグループに分け、各グループ毎に１つずつ電源装置を設ける構成とすることも可能である。なお、１つの電源装置で全ての放電管に給電する構成では、電源装置の数が１つで済み、構成や配線をシンプルにできる。
（Ｈ04）前記実施例において、放電管３の軸方向両端部を支持する構成としたが、この構成に限定されず、軸方向一端部のみを支持する構成、いわゆる片持ち支持で支持する構成とすることも可能である。この場合、被支持部６ａは、支持される側のみに形成することが可能である。 (H03) In the above embodiment, the power supply device 21 is provided for each discharge tube 3. However, the present invention is not limited to this configuration, and all the discharge tubes are supplied with power by one power supply device, or the discharge tubes are arranged in a plurality of groups. It is also possible to divide the power supply device into one group for each group. In the configuration in which power is supplied to all the discharge tubes with one power supply device, only one power supply device is required, and the configuration and wiring can be simplified.
(H04) In the above-described embodiment, the configuration is such that both ends in the axial direction of the discharge tube 3 are supported. However, the present invention is not limited to this configuration, and only one end in the axial direction is supported. It is also possible to do. In this case, the supported portion 6a can be formed only on the supported side.

（Ｈ05）前記実施例において、ハウジング２内部は真空排気したが、この構成に限定されず、例えば、ハウジング２の窓材２ｅの部分を開放して、パージ用のガスを流し放しの状態とすることも可能である。
（Ｈ06）前記実施例において、ハウジング２に窓材２ｅが支持され、窓材２ｅを介してハウジング２の外部にある照射対象物に対して光が照射される構成を例示したが、この構成に限定されず、例えば、ハウジング２内部に照射対象物を収容する構成とすることも可能である。この場合、窓材２ｅは不要になり、省略可能である。 (H05) In the above embodiment, the inside of the housing 2 is evacuated. However, the present invention is not limited to this configuration. For example, the portion of the window material 2e of the housing 2 is opened to allow the purge gas to flow away. It is also possible.
(H06) In the above-described embodiment, the window material 2e is supported by the housing 2, and the structure in which light is irradiated to the irradiation object outside the housing 2 through the window material 2e is exemplified. For example, the irradiation object may be accommodated in the housing 2. In this case, the window material 2e becomes unnecessary and can be omitted.

（Ｈ07）前記実施例において、放電空間８内に光発生用のガスを封入する構成を例示したが、この構成に限定されず、例えば、一対の端壁７あるいは外筒壁４や内筒壁６に２つの孔を形成して、一方の孔から光発生用のガスを流入させ、他方の孔から光発生用ガスを流出させる構成として、光発生用のガスを流しながら光を発生させる構成とすることも可能である。 (H07) In the above-described embodiment, the configuration in which the gas for generating light is sealed in the discharge space 8 is illustrated. However, the present invention is not limited to this configuration. For example, the pair of end walls 7 or the outer cylindrical wall 4 and the inner cylindrical wall A structure in which two holes are formed in 6 and light generation gas flows in from one hole and light generation gas flows out from the other hole, and light is generated while flowing the light generation gas. It is also possible.

図１は本発明の実施例１の光源装置の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a light source device according to a first embodiment of the present invention. 図２は実施例１の光源装置の放電管部分の要部拡大説明図である。FIG. 2 is an enlarged explanatory view of a main part of a discharge tube portion of the light source device according to the first embodiment. 図３は実施例１の放電管の説明図であり、図３Ａは部分断面図、図３Ｂは図３Ａの矢印IIIＢ方向から見た図、図３Ｃは図３ＡのIIIＣ−IIIＣ線断面図である。3 is an explanatory view of the discharge tube of Example 1, FIG. 3A is a partial sectional view, FIG. 3B is a view seen from the direction of arrow IIIB in FIG. 3A, and FIG. 3C is a sectional view taken along line IIIC-IIIC in FIG. . 図４は従来の無声放電を利用する光源装置で使用されている放電管の説明図である。FIG. 4 is an explanatory view of a discharge tube used in a conventional light source device using silent discharge.

Explanation of symbols

１…エキシマランプ、
２…ハウジング、
２ｃ，２ｄ…支持部、
３…放電管、
４…外筒壁、
６…内筒壁、
６ａ…被支持部、
７…端壁、
８…放電空間、
１１…第１の電極、
１２…第２の電極、
１４…無声放電用電源、
１６…シール部材、
Ｌ１…間隔、
Ｌ２…第１電極半径。 1 ... Excimer lamp,
2 ... Housing,
2c, 2d ... support part,
3 ... discharge tube,
4 ... outer cylinder wall,
6 ... inner cylinder wall,
6a ... supported part,
7 ... end wall,
8 ... discharge space,
11 ... 1st electrode,
12 ... second electrode,
14 ... Silent discharge power supply,
16 ... Sealing member,
L1 ... interval,
L2 is the radius of the first electrode.

Claims

An outer cylinder made of a dielectric having a first electrode on the outer surface and an inner cylinder made of a dielectric having a second electrode on the inner surface are coaxially and concentrically provided, the outer cylinder having both end faces closed, A plurality of discharge tubes each having a silent discharge space configured by an outer surface of the inner cylinder penetrating the outer cylinder, and containing an excimer gas that silently discharges between the first electrode and the second electrode;
A housing having a plurality of support portions for supporting each of the plurality of discharge tubes;
A plurality of power supplies provided between a pair of electrodes composed of the first electrode and the second electrode or between a plurality of pairs of electrode groups;
Each second electrode is provided in a partial region corresponding to each first electrode, and is not provided up to each supported portion of each inner cylinder,
Each inner cylinder has a supported portion made of only a dielectric having a smaller diameter than each outer cylinder protruding from both end faces of the outer cylinder, and the outer end portion of each supported portion is a supporting portion of the housing. Thus, an excimer lamp that is hermetically supported so that the first electrodes of the adjacent outer cylinders are close to or in close contact with each other.