JP4281701B2 - Excimer light irradiation equipment - Google Patents

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Description

本発明は、エキシマ放電により真空紫外域に発光ピークを有するエキシマ光を照射するエキシマ光照射装置に係わり、特に、大面積を均一に高出力照射することのできるエキシマ光照射装置に関する。   The present invention relates to an excimer light irradiation apparatus that irradiates excimer light having an emission peak in a vacuum ultraviolet region by excimer discharge, and more particularly to an excimer light irradiation apparatus that can perform high-power irradiation uniformly over a large area.

従来から、殺菌装置、洗浄装置、樹脂硬化装置、化学気相成長法(CVD法)による成膜装置等において被照射物に対して紫外線照射が行われてきた。このような紫外線照射処理のためにエキシマ光照射装置が利用されている。このような装置を用いることによって、処理速度を速め処理の低コスト化を達成することができる。処理速度を向上するためには、エキシマ光照射装置の大面積化と高出力化が必要である。又、成膜装置等に用いられるエキシマ光照射装置では、均一な膜厚の成膜を行うために、エキシマ光照度分布の均一度が特に厳しく要求される。   Conventionally, ultraviolet irradiation has been performed on an object to be irradiated in a sterilization apparatus, a cleaning apparatus, a resin curing apparatus, a film forming apparatus using a chemical vapor deposition method (CVD method), or the like. An excimer light irradiation apparatus is used for such ultraviolet irradiation treatment. By using such an apparatus, the processing speed can be increased and the cost of processing can be reduced. In order to improve the processing speed, it is necessary to increase the area and output of the excimer light irradiation apparatus. In addition, in an excimer light irradiation apparatus used for a film forming apparatus or the like, the uniformity of excimer light illuminance distribution is particularly strictly required in order to form a film with a uniform film thickness.

従来のエキシマ光照射装置は、エキシマ放電によりエキシマ光を放射するエキシマランプを筐体内に配設する構造が採用されていた。しかし、このような装置では、エキシマランプが、発光管を同軸上に配置してなる二重管構造の放電容器で構成されるため、放電容器を構成する材料が石英ガラスであることに起因して放電容器が破損したり、又このような装置では、コストが高くなるため、被処理物の大面積化に対応するように構成することが困難であった。   A conventional excimer light irradiation apparatus employs a structure in which an excimer lamp that emits excimer light by excimer discharge is disposed in a casing. However, in such an apparatus, the excimer lamp is composed of a discharge vessel having a double tube structure in which an arc tube is arranged coaxially, and therefore the material constituting the discharge vessel is quartz glass. As a result, the discharge vessel is damaged, and the cost of such an apparatus is high, so that it is difficult to configure the apparatus so as to cope with an increase in the area of the object to be processed.

このような問題を解決するために、特許3125191号公報には、被処理物の大面積化、高出力化に対応することが可能であり、さらに、均一な平面発光が得られるエキシマ光照射装置が提案されている。   In order to solve such a problem, Japanese Patent No. 3125191 discloses an excimer light irradiation apparatus that can cope with an increase in area and output of an object to be processed and that can obtain uniform planar light emission. Has been proposed.

図7は、上記公報に開示されたエキシマ光照射装置の正面断面図である。
このエキシマ光照射装置は、筐体1の内部に筒状金属電極(外側電極2)と、その中心軸上に設置された棒状金属電極(内側電極3)と、内側電極3の周側に設けられた誘電体4からなる電極ユニット5が複数配置するように構成されている。筐体1内には放電ガスが充填され、外側電極2と内側電極3との間に高周波電源8による高周波電圧を印加することにより、両電極2,3間に放電を発生させ、電極ユニット5の鉛直方向の筐体1に取り付けられた光出射窓6を通してエキシマ光が照射されるものである。
FIG. 7 is a front sectional view of the excimer light irradiation device disclosed in the above publication.
This excimer light irradiation device is provided inside the casing 1 on the circumferential side of the cylindrical metal electrode (outer electrode 2), the rod-shaped metal electrode (inner electrode 3) installed on the central axis thereof, and the inner electrode 3. A plurality of electrode units 5 made of the dielectric 4 formed are arranged. The housing 1 is filled with a discharge gas, and a high-frequency voltage is applied between the outer electrode 2 and the inner electrode 3 by a high-frequency power source 8 to generate a discharge between the electrodes 2 and 3. Excimer light is irradiated through a light exit window 6 attached to the vertical casing 1.

このようなエキシマ光照射装置によれば、電極ユニット5を大量に配置することにより大面積化が可能である。また、電極ユニット5における電極2,3の全長を大きくすることにより、放電体積を増やすことができるため、高出力化が可能である。特に、筐体1内にガスを放流させ、各電極ユニット5の電極2,3間にガスを流すことにより、ガス温度の上昇を抑制することができるため、さらなる高出力化が期待できる。さらに、電極ユニット5を密接に隣接配置することで均一な平面発光が得られる。   According to such an excimer light irradiation apparatus, the area can be increased by arranging a large number of electrode units 5. Moreover, since the discharge volume can be increased by increasing the total length of the electrodes 2 and 3 in the electrode unit 5, high output can be achieved. In particular, by allowing gas to flow into the housing 1 and flowing gas between the electrodes 2 and 3 of each electrode unit 5, it is possible to suppress an increase in gas temperature, and thus further increase in output can be expected. Furthermore, uniform planar light emission can be obtained by closely arranging the electrode units 5 adjacent to each other.

特許3125191号公報Japanese Patent No. 3125191

上記公報に示すエキシマ光照射装置において、複数の電極ユニット5で放電を発生させる場合、電極ユニット5に対して同じ数の高周波電源を接続するのではなく、コストを下げるためにも1つの高周波電源8に対し複数の電極ユニット5を並列に接続して点灯させている。この場合、複数の電極ユニット5に同じ電圧を印加して放電を開始させることになる。   In the excimer light irradiation apparatus shown in the above publication, when a plurality of electrode units 5 generate a discharge, the same number of high frequency power supplies are not connected to the electrode units 5, but one high frequency power supply is also used to reduce the cost. A plurality of electrode units 5 are connected to 8 in parallel and lit. In this case, the same voltage is applied to the plurality of electrode units 5 to start discharging.

しかし、電極2,3間に同じ電圧を印加しても、各電極ユニット5の電極2,3の間隔の微小な相違や誘電体4の厚みの微小な相違等に起因して、放電空間中に印加される電圧がそれぞれ異なってしまう。すなわち、複数の各電極ユニット5に同じ電圧を印加しても、放電が開始する電極ユニット5と放電が開始しない電極ユニット5が生じてしまう。
放電により効率よくエキシマ分子を生成するためには、数10kPaのガス圧力であることが好ましいが、このようなガス圧力では、ある電極ユニット5で放電が開始すると、放電が開始する電圧(放電開始電圧)よりも放電しているときの電圧(放電維持電圧)の方が低くなる。その結果、複数の電極ユニット5を高周波電源8に対して並列に接続していると、ある電極ユニット5で放電が開始すると、まだ放電が開始していない電極ユニット5に印加される電圧が低下してしまうことになる。そのため、電極ユニット5の全てについて放電を開始させることができないという問題が生じる。
However, even if the same voltage is applied between the electrodes 2 and 3, due to a minute difference in the distance between the electrodes 2 and 3 of each electrode unit 5, a minute difference in the thickness of the dielectric 4, and the like, The voltage applied to each will be different. That is, even if the same voltage is applied to each of the plurality of electrode units 5, an electrode unit 5 that starts discharging and an electrode unit 5 that does not start discharging are generated.
In order to efficiently generate excimer molecules by discharge, a gas pressure of several tens of kPa is preferable. However, at such a gas pressure, when discharge starts at a certain electrode unit 5, a voltage at which discharge starts (discharge start) The voltage during discharge (discharge sustaining voltage) is lower than the voltage). As a result, when a plurality of electrode units 5 are connected in parallel to the high-frequency power source 8, when a discharge starts in a certain electrode unit 5, the voltage applied to the electrode unit 5 that has not yet started discharging decreases. Will end up. Therefore, the problem that discharge cannot be started about all the electrode units 5 arises.

このような問題に対処するために、各電極ユニット5に印加する電圧を大きくすることにより上記のような問題の発生を抑制することが可能であるが、高電圧を印加することは高周波電源の大型化を伴うため、コスト面で不利となり好ましくない。
また、放電開始電圧を低下させるため電極間に金属製の補助電極を設置したとしても、放電開始電圧低減の効果はあるが、補助電極近傍に放電が集中して発生するため、均一な照度分布を得ることができなくなる。
In order to cope with such a problem, it is possible to suppress the occurrence of the above-described problem by increasing the voltage applied to each electrode unit 5, but applying a high voltage is not possible for a high-frequency power supply. This is accompanied by an increase in size, which is disadvantageous in terms of cost.
Even if a metal auxiliary electrode is installed between the electrodes to reduce the discharge start voltage, there is an effect of reducing the discharge start voltage, but since the discharge is concentrated near the auxiliary electrode, a uniform illuminance distribution You will not be able to get.

本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、高周波電源に対して複数の電極ユニットが並列に接続されても、電極ユニットの全てについて同時に放電を開始させることのできるエキシマ光照射装置を提供することにある。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an excimer light irradiation apparatus capable of starting discharge simultaneously for all of the electrode units even when a plurality of electrode units are connected in parallel to a high-frequency power source. There is.

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、内側電極と、該内側電極の周囲に設けられた外側電極と、これら両電極の少なくともいずれか一方の対向面に設けられた誘電体とからなる電極ユニットが、エキシマ光発生ガスが充填された筐体内に複数隣接配置されたエキシマ光照射装置において、前記隣接する電極ユニットの外側電極に、放電空間を連通する開口部を形成したことを特徴とするエキシマ光照射装置である。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
The first means is that an electrode unit comprising an inner electrode, an outer electrode provided around the inner electrode, and a dielectric provided on at least one of the two electrodes is an excimer light generator. In an excimer light irradiation apparatus arranged adjacent to each other in a gas-filled casing, an excimer light irradiation apparatus is characterized in that an opening communicating with a discharge space is formed in an outer electrode of the adjacent electrode unit. .

第2の手段は、第1の手段において、前記内側電極が棒状体からなり、前記外側電極が筒状体からなることを特徴とするエキシマ光照射装置である。   A second means is an excimer light irradiation apparatus according to the first means, wherein the inner electrode is made of a rod-like body and the outer electrode is made of a cylindrical body.

第3の手段は、第1の手段乃至第2の手段のいずれか1つの手段において、前記筐体内部に充填されたエキシマ光発生ガスの圧力が10kPa以上であり、前記隣接する電極ユニットの外側電極の開口部間の離間距離が10mm以下であることを特徴とするエキシマ光照射装置である。   According to a third means, in any one of the first means and the second means, the pressure of the excimer light generating gas filled in the casing is 10 kPa or more, and the outside of the adjacent electrode unit The excimer light irradiation apparatus is characterized in that the distance between the openings of the electrodes is 10 mm or less.

本発明のエキシマ光照射装置によれば、複数の電極ユニットを高周波電源に並列に接続し、各電極ユニットに同じ大きさの電圧を印加した場合においても、全ての電極ユニットの放電空間にエキシマ放電を生成させることができる。また、過剰に高い電圧を印加する必要がないことから高周波電源を大型化する必要もない。そして、従来のエキシマ光照射装置において問題となっていた、エキシマ放電が形成される電極ユニットとエキシマ放電が形成されない電極ユニットが混在する、という不具合を良好に解決することができる。   According to the excimer light irradiation apparatus of the present invention, even when a plurality of electrode units are connected in parallel to a high-frequency power source and the same voltage is applied to each electrode unit, excimer discharge is generated in the discharge spaces of all the electrode units. Can be generated. Further, since it is not necessary to apply an excessively high voltage, it is not necessary to increase the size of the high-frequency power source. And the problem that the electrode unit in which excimer discharge is formed and the electrode unit in which excimer discharge is not formed, which has been a problem in the conventional excimer light irradiation apparatus, can be solved well.

本発明の第1の実施形態を図1乃至図4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光照射装置の正面断面図、図2は、図1に示したエキシマ光照射装置のA−A’から見た要部断面図である。
このエキシマ光照射装置100は、筐体1と、外側電極2、内側電極3及び誘電体4からなる電極ユニット5と、筐体1の開口部に嵌め込まれて固定された光出射窓6と、ガスの流れを制御するための金属部材7と、電極ユニット5に電気的に接続される高周波電源8とから構成される。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a front cross-sectional view of an excimer light irradiation apparatus according to the invention of the present embodiment, and FIG. 2 is a main part cross-sectional view as seen from AA ′ of the excimer light irradiation apparatus shown in FIG.
The excimer light irradiation apparatus 100 includes a housing 1, an electrode unit 5 including an outer electrode 2, an inner electrode 3, and a dielectric 4, a light emission window 6 fitted and fixed in an opening of the housing 1, It comprises a metal member 7 for controlling the gas flow and a high frequency power source 8 electrically connected to the electrode unit 5.

筐体1は、ステンレスからなり、内部にエキシマ光発生ガスとしてアルゴンガスが充填されている。アルゴンガスの充填圧力は、10kPa〜1000kPaであって、例えば50kPaである。アルゴンガスは、筐体1に設けられたガス導入口10から1リットル(L)/分の流量で筐体1の内部に導入され、ガス排気口11から排出される。すなわち、エキシマ光発生ガスが筐体1の内部を還流するようにしてエキシマ光発生ガスが過剰に昇温することを防止することにより、エキシマ光発生ガスの高温化に伴うエキシマ光の生成効率の低下を防止している。   The housing 1 is made of stainless steel and filled with argon gas as an excimer light generating gas. The filling pressure of argon gas is 10 kPa to 1000 kPa, for example, 50 kPa. Argon gas is introduced into the housing 1 from the gas inlet 10 provided in the housing 1 at a flow rate of 1 liter (L) / min and discharged from the gas exhaust port 11. That is, by preventing the excimer light generating gas from excessively raising the temperature by causing the excimer light generating gas to recirculate inside the housing 1, the excimer light generation efficiency associated with the high temperature of the excimer light generating gas can be improved. The decline is prevented.

エキシマ光発生ガスとしてアルゴンガスを使用した場合、中心波長126nmのアルゴンエキシマ光が発生する。その他にも、キセノンガス、クリプトンガスを使用することができる。又これらの混合ガスを使用することもできる。すなわち、ガスの種類を選択したり、ガスの混合比率を調整することにより、用途に応じた波長のエキシマ光を発生させることができる。   When argon gas is used as the excimer light generating gas, argon excimer light having a center wavelength of 126 nm is generated. In addition, xenon gas and krypton gas can be used. These mixed gases can also be used. That is, excimer light having a wavelength corresponding to the application can be generated by selecting the type of gas or adjusting the mixing ratio of the gas.

電極ユニット5は、金属製の棒状体からなる内側電極3の周囲が管状の誘電体4で被覆され、筒状体からなる外側電極2が、その略中心軸上に内側電極3が配置されるよう誘電体4から離間して配設されて構成される。外側電極2と誘電体4との間の空間が放電空間Sa、Sb・・・である。
外側電極2は、例えば銅から構成され、内側電極3も、例えば銅から構成される。誘電体4は、例えばアルミナから構成される。
In the electrode unit 5, the inner electrode 3 made of a metal rod is covered with a tubular dielectric body 4, and the outer electrode 2 made of a tubular body is arranged on the substantially central axis thereof. The dielectric 4 is arranged so as to be separated from the dielectric 4. The spaces between the outer electrode 2 and the dielectric 4 are discharge spaces Sa, Sb.
The outer electrode 2 is made of, for example, copper, and the inner electrode 3 is also made of, for example, copper. The dielectric 4 is made of alumina, for example.

各電極ユニット5における各外側電極2には開口部22が形成されており、これにより、隣接する電極ユニット5a、5bの放電空間Sa、Sbが連通するように構成される。開口部22は、筒状体からなる外側電極2の胴部21に貫通穴を設けることにより形成し、その形状は、丸型、四角形型等、種々の形状を採用することができる。なお、開口部22は、外側電極2の胴部21のいかなる箇所に設けても良いし、複数設けてもよい。すなわち、外側電極2をメッシュ状の筒状体で構成したり、さらには外側電極2にスリットを設ける等の手段によって開口部を形成しても良い。
筐体1の内部には、このような電極ユニット5を複数隣接配置する。ここで「隣接」とは、各電極ユニット5が当接した状態、又は対向する電極ユニット5間に僅かな空間を介在して離間した状態を意味する。
Each outer electrode 2 in each electrode unit 5 is formed with an opening 22 so that the discharge spaces Sa and Sb of the adjacent electrode units 5a and 5b communicate with each other. The opening 22 is formed by providing a through hole in the body 21 of the outer electrode 2 made of a cylindrical body, and various shapes such as a round shape and a square shape can be adopted. The opening 22 may be provided at any location on the body 21 of the outer electrode 2 or a plurality of openings 22 may be provided. That is, the outer electrode 2 may be formed of a mesh-like cylindrical body, or the opening may be formed by means such as providing a slit in the outer electrode 2.
A plurality of such electrode units 5 are arranged adjacent to each other inside the housing 1. Here, “adjacent” means a state in which the electrode units 5 are in contact with each other, or a state in which the electrode units 5 are separated with a small space interposed therebetween.

なお、離間している形態において、筐体1内のエキシマ光発生ガスの充填圧力が10kPa以上である場合には、後述するように、放電が開始されてない電極ユニット5へ確実に電子や光などが到達することを考慮して、隣接する電極ユニット5の対向する外側電極2における開口部22間の離間距離は、10mm以下であることが好ましく、特に好ましくは3mm以下である。ここで「離間距離」とは、隣接する開口部22間の最短距離のことをいう。   In addition, in the separated form, when the filling pressure of the excimer light generating gas in the housing 1 is 10 kPa or more, as will be described later, it is ensured that the electrode unit 5 that has not started the discharge is reliably charged with electrons or light. The distance between the openings 22 in the opposing outer electrode 2 of the adjacent electrode unit 5 is preferably 10 mm or less, particularly preferably 3 mm or less. Here, the “separation distance” refers to the shortest distance between the adjacent openings 22.

光出射窓6は、例えばフッ化カルシウム(CaF)からなるが、アルゴンエキシマ光(110nm〜150nmの波長域)を透過させるものであれば良い。金属部材7は、環状の金属板(アルミニウム、厚さ5mm)であり、外側に配置された電極ユニット5の外周部と筐体1の内壁の間を塞ぐ形状である。 The light exit window 6 is made of, for example, calcium fluoride (CaF 2 ), but may be any one that transmits argon excimer light (wavelength range of 110 nm to 150 nm). The metal member 7 is an annular metal plate (aluminum, thickness 5 mm), and has a shape that closes between the outer peripheral portion of the electrode unit 5 disposed on the outside and the inner wall of the housing 1.

ここで、第1の実施形態の発明に係るエキシマ光照射装置に関する数値例を示す。但し、本発明は以下の数値例に限定されるものではない。
筐体1は、直方体形状を有し、縦100mm、横100mm、高さ120mmである。外側電極2は、円筒形状を有し、外径14.5mm、肉厚0.5mm、全長30mmである。開口部22は、円形であり、直径が1mm〜3mmであって、例えば2mmである。内側電極3は、円柱形状を有し、外径2mm、全長65mmである。誘電体4は、円筒形状を有し、外径4mm、肉厚1mm、全長60mmである。外側電極2と誘電体4の間の放電距離Lは、4.8mmである。
高周波電源8によって両電極2,3に印加される電圧は1kV〜10kVの範囲であって、例えば4kVである。
Here, numerical examples relating to the excimer light irradiation apparatus according to the invention of the first embodiment will be shown. However, the present invention is not limited to the following numerical examples.
The housing 1 has a rectangular parallelepiped shape, and is 100 mm long, 100 mm wide, and 120 mm high. The outer electrode 2 has a cylindrical shape, and has an outer diameter of 14.5 mm, a wall thickness of 0.5 mm, and a total length of 30 mm. The opening 22 is circular and has a diameter of 1 mm to 3 mm, for example, 2 mm. The inner electrode 3 has a cylindrical shape and has an outer diameter of 2 mm and a total length of 65 mm. The dielectric 4 has a cylindrical shape and has an outer diameter of 4 mm, a wall thickness of 1 mm, and a total length of 60 mm. The discharge distance L between the outer electrode 2 and the dielectric 4 is 4.8 mm.
The voltage applied to both electrodes 2 and 3 by the high frequency power supply 8 is in the range of 1 kV to 10 kV, for example, 4 kV.

本実施形態の発明に係るエキシマ光照射装置100において、複数の電極ユニット5を高周波電源8に並列に接続し、各電極ユニット5に同じ大きさの電圧を印加した場合において、全ての電極ユニット5の放電空間にエキシマ放電が形成されるという効果を奏する。そして、過剰に高い電圧を印加する必要がないことから電源が大型化することもない。すなわち、従来のエキシマ光照射装置において問題となっていた、エキシマ放電が形成される電極ユニットとエキシマ放電が形成されない電極ユニットが混在する、という不具合を良好に解決することができる。   In the excimer light irradiation apparatus 100 according to the invention of the present embodiment, when a plurality of electrode units 5 are connected in parallel to the high-frequency power source 8 and the same voltage is applied to each electrode unit 5, all the electrode units 5 There is an effect that excimer discharge is formed in the discharge space. And since it is not necessary to apply an excessively high voltage, a power supply does not enlarge. That is, it is possible to satisfactorily solve the problem that an electrode unit in which excimer discharge is formed and an electrode unit in which no excimer discharge is mixed, which has been a problem in the conventional excimer light irradiation apparatus.

その理由を図3及び図4を用いて説明する。
図3は、高周波電圧が印加されたときの放電空間内の電子や原子等の挙動を示す図である。
同図に示すように、放電空間に高周波電圧を印加すると、印加電圧からエネルギーを得た電子が放電ガスの原子に衝突することにより、電子の衝突を受けた原子が電子とイオンとに分かれる。このようにして発生した電子が印加電圧からエネルギーを得て、上記の挙動が繰り返されることにより、電子とイオンの数が増加して放電が発生する。すなわち、本実施形態の発明に係るエキシマ光照射装置は、電極ユニットの放電空間に存在する電子やイオンの総数を増やすことにより、放電開始電圧が低下することに起因して容易に放電が発生することに着目したものである。
The reason will be described with reference to FIGS.
FIG. 3 is a diagram showing the behavior of electrons, atoms, etc. in the discharge space when a high frequency voltage is applied.
As shown in the figure, when a high-frequency voltage is applied to the discharge space, electrons that have gained energy from the applied voltage collide with the atoms of the discharge gas, so that the atoms subjected to the electron collision are divided into electrons and ions. The electrons generated in this manner obtain energy from the applied voltage, and the above behavior is repeated, whereby the number of electrons and ions is increased and discharge is generated. That is, the excimer light irradiation apparatus according to the invention of the present embodiment easily generates a discharge due to a decrease in the discharge start voltage by increasing the total number of electrons and ions present in the discharge space of the electrode unit. It pays attention to.

図4は、高周波電源8から各電極ユニット5に高周波電圧を印加したとき、隣接する外側電極2の開口部22付近の構成を拡大して示した図である。
同図に示すように、隣接する電極ユニット5a、5bの放電空間Sa、Sbを外側電極2に設けた開口部22によって連通させることにより、放電が開始している電極ユニット5aで放出される紫外光、可視光、電子、イオン、励起原子および準安定励起原子が、外側電極2の開口部22を通って、放電が開始している電極ユニット5aに隣接する放電が開始していない電極ユニット5bの放電空間Sbに導入される。
紫外光や可視光が外側電極2、又は誘電体4に照射されることにより、これらの表面から電子が放出される。特に、エキシマ光等の紫外光はエネルギーが高いため、紫外光が外側電極2等に照射されると電子が放出されやすい。また、イオン、励起原子、準安定励起原子等のエネルギーを持った粒子が、外側電極2、又は誘電体4の表面に衝突することによっても電子が放出される。
上記の放電が開始していない電極ユニット5bに導入された電子やイオンに加え、新たに放出された電子が加わることによって、放電が開始していない電極ユニット5bの放電開始電圧が低下し、容易に放電を開始させることができる。
FIG. 4 is an enlarged view showing a configuration in the vicinity of the opening 22 of the adjacent outer electrode 2 when a high frequency voltage is applied from the high frequency power supply 8 to each electrode unit 5.
As shown in the figure, by connecting the discharge spaces Sa and Sb of the adjacent electrode units 5a and 5b through the opening 22 provided in the outer electrode 2, the ultraviolet light emitted from the electrode unit 5a in which discharge has started. Electrode unit 5b where light, visible light, electrons, ions, excited atoms and metastable excited atoms pass through opening 22 of outer electrode 2 and electrode unit 5a adjacent to electrode unit 5a where discharge has started has not started Is introduced into the discharge space Sb.
When the outer electrode 2 or the dielectric 4 is irradiated with ultraviolet light or visible light, electrons are emitted from these surfaces. In particular, since ultraviolet light such as excimer light has high energy, electrons are easily emitted when the ultraviolet light is applied to the outer electrode 2 or the like. Electrons are also emitted when particles having energies such as ions, excited atoms, and metastable excited atoms collide with the outer electrode 2 or the surface of the dielectric 4.
In addition to the electrons and ions introduced into the electrode unit 5b where the discharge has not started, the newly released electrons are added, so that the discharge start voltage of the electrode unit 5b where the discharge has not started is easily reduced. The discharge can be started.

その結果、本実施形態の発明に係るエキシマ光照射装置100によれば、複数の電極ユニット5を1つの高周波電源8に並列に接続し、各電極ユニット5に同じ大きさの電圧を印加した場合においても、全ての電極ユニット5の放電空間Sにエキシマ放電を生成させることができる。   As a result, according to the excimer light irradiation apparatus 100 according to the invention of the present embodiment, when a plurality of electrode units 5 are connected in parallel to one high-frequency power supply 8 and the same voltage is applied to each electrode unit 5 In this case, excimer discharge can be generated in the discharge spaces S of all the electrode units 5.

なお、外側電極2は両端に開口を有する筒状体であり、両端の開口を通じて隣接する電極ユニット5a、5bの放電空間Sa、Sbが繋がっている。しかし、上記の放電が開始している電極ユニット5aにおいて発生した紫外光や可視光が、両端の開口を通って、電極ユニット5aに隣接する放電が開始していない電極ユニット5bの放電空間Sbへ到達することはない。さらに、電極ユニット5a、5bの放電空間Sa、Sbにエキシマ光発生ガスを流しているため、上記の励起原子等の粒子は、このようなガスの流れに逆らってまで、外側電極2の両端の開口を通って放電が開始していない電極ユニット5bの放電空間Sbに導入されることはない。このような事情があるため、筒状体からなる外側電極2の胴部21に対し開口部22を意図的に設けることに本発明の技術的意義があるのである。   The outer electrode 2 is a cylindrical body having openings at both ends, and the discharge spaces Sa and Sb of the adjacent electrode units 5a and 5b are connected through the openings at both ends. However, the ultraviolet light or visible light generated in the electrode unit 5a where the above discharge has started passes through the openings at both ends and enters the discharge space Sb of the electrode unit 5b adjacent to the electrode unit 5a where the discharge has not started. Never reach. Further, since the excimer light generating gas flows in the discharge spaces Sa and Sb of the electrode units 5a and 5b, the particles such as the above-described excited atoms stay at both ends of the outer electrode 2 until the gas flows. It is not introduced into the discharge space Sb of the electrode unit 5b where discharge has not started through the opening. Because of such circumstances, the technical significance of the present invention is that the opening 22 is intentionally provided in the body 21 of the outer electrode 2 made of a cylindrical body.

次に、本発明の第2の実施形態を図5乃至図6を用いて説明する。
図5は、本実施形態の発明に係るエキシマ光照射装置の正面断面図、図6は、図5に示したエキシマ光照射装置のB−B’から見た要部断面図である。
なお、図5及び図6に示した各符号の構成は図1及び図2に示した同符号の構成に対応するので詳細な説明は省略する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 5 is a front cross-sectional view of the excimer light irradiation apparatus according to the invention of the present embodiment, and FIG. 6 is a main part cross-sectional view of the excimer light irradiation apparatus shown in FIG.
5 and 6 correspond to the configurations of the same reference numerals shown in FIGS. 1 and 2, and detailed description thereof will be omitted.

図5及び図6に示すエキシマ光照射装置200は、外側電極2の内側電極3と対向する側の面の全体に渡って、例えばアルミナなどの誘電体からなる被覆層9が形成されている。被覆層9の厚みは、0.5mm〜2mmであって、例えば1mmである。なお、隣接する電極ユニット5a、5b間で対向する開口部22a、22bには、筒状体からなる被覆管23が挿入され、被覆層9と被覆管23とがセラミックス接着剤によって接着固定されている。   In the excimer light irradiation apparatus 200 shown in FIGS. 5 and 6, a coating layer 9 made of a dielectric material such as alumina is formed over the entire surface of the outer electrode 2 on the side facing the inner electrode 3. The thickness of the coating layer 9 is 0.5 mm to 2 mm, for example, 1 mm. A covering tube 23 made of a cylindrical body is inserted into the openings 22a and 22b facing each other between the adjacent electrode units 5a and 5b, and the covering layer 9 and the covering tube 23 are bonded and fixed by a ceramic adhesive. Yes.

本実施形態の発明に係るエキシマ光照射装置200によれば、第1の実施形態の発明に係るエキシマ光照射装置に加え、外側電極2の内側電極3と対向する側の面に誘電体からなる被覆層9を設けることにより、被覆層9表面では電界が均一となり放電が均一に発生するため、均一な照度分布を得ることができる。   According to the excimer light irradiation apparatus 200 according to the invention of the present embodiment, in addition to the excimer light irradiation apparatus according to the invention of the first embodiment, the surface of the outer electrode 2 facing the inner electrode 3 is made of a dielectric. By providing the covering layer 9, the electric field is uniform on the surface of the covering layer 9 and the discharge is uniformly generated, so that a uniform illuminance distribution can be obtained.

その理由は以下のように考えられる。すなわち、金属からなる外側電極2の表面は、微視的に見ると平坦ではなく微小な凹凸が存在していることがある。これにより、電極2,3間に高周波電圧を印加した際、外側電極2の表面に発生する電界が上記の凸部に集中して発生することにより、電極2,3間にまばらに放電が発生するため、照度分布を損なうおそれがあるからである。
然るに、本実施形態の発明に係るエキシマ光照射装置200によれば、外側電極2の内側電極3と対向する側の面に誘電体からなる被覆層9を設けたことにより、この被覆層9の表面において電界が均一となるため、放電が均一に発生する。これにより、均一な照度分布を得ることができる。
さらには、放電の集中による局所的な加熱によって起こる電極ユニット5の破損を防ぐことができる。
The reason is considered as follows. That is, the surface of the outer electrode 2 made of metal is not flat when viewed microscopically, and may have minute irregularities. As a result, when a high-frequency voltage is applied between the electrodes 2 and 3, the electric field generated on the surface of the outer electrode 2 is concentrated on the convex portion, so that a sparse discharge is generated between the electrodes 2 and 3. This is because the illuminance distribution may be impaired.
However, according to the excimer light irradiation apparatus 200 according to the invention of the present embodiment, since the coating layer 9 made of a dielectric is provided on the surface of the outer electrode 2 facing the inner electrode 3, Since the electric field is uniform on the surface, the discharge occurs uniformly. Thereby, uniform illumination distribution can be obtained.
Furthermore, it is possible to prevent the electrode unit 5 from being damaged due to local heating due to the concentration of discharge.

なお、上記の各実施形態においては、1つの高周波電源に対して複数の電極ユニットを電気的に接続し並列点灯させる例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
なぜなら、1つの高周波電源に対して1つの電極ユニットを接続した場合であっても、始動の際に必要以上の過剰な高い電圧を印加することはコスト面で不利となり、始動に必要な電圧に概ね等しい電圧だけ印加する方がコスト面で有利であるからである。すなわち、本発明は、1つの電極ユニットに対して1つの高周波電源を電気的に接続して点灯させた形態においても当然に適用することができる。
In each of the above embodiments, an example in which a plurality of electrode units are electrically connected to one high-frequency power source and are lit in parallel has been described. However, the present invention is not limited to this.
This is because even when one electrode unit is connected to one high-frequency power supply, it is disadvantageous in terms of cost to apply an excessively high voltage more than necessary at the time of starting. This is because it is advantageous in terms of cost to apply only substantially equal voltages. That is, the present invention can naturally be applied to a form in which one high-frequency power source is electrically connected to one electrode unit and is lit.

第1の実施形態の発明に係るエキシマ光照射装置の正面断面図である。It is front sectional drawing of the excimer light irradiation apparatus which concerns on invention of 1st Embodiment. 図1に示したエキシマ光照射装置のA−A’から見た要部断面図である。It is principal part sectional drawing seen from A-A 'of the excimer light irradiation apparatus shown in FIG. 高周波電圧が印加されたときの放電空間内の電子や原子等の挙動を示す図である。It is a figure which shows the behavior of an electron, an atom, etc. in the discharge space when a high frequency voltage is applied. 高周波電源8から各電極ユニット5に高周波電圧を印加したとき、隣接する外側電極2の開口部22付近の構成を拡大して示した図である。FIG. 3 is an enlarged view showing a configuration in the vicinity of an opening 22 of an adjacent outer electrode 2 when a high frequency voltage is applied to each electrode unit 5 from a high frequency power supply 8. 第2の実施形態の発明に係るエキシマ光照射装置の正面断面図である。It is front sectional drawing of the excimer light irradiation apparatus which concerns on invention of 2nd Embodiment. 図5に示したエキシマ光照射装置のB−B’から見た要部断面図である。It is principal part sectional drawing seen from B-B 'of the excimer light irradiation apparatus shown in FIG. 従来技術に係るエキシマ光照射装置の正面断面図である。It is front sectional drawing of the excimer light irradiation apparatus which concerns on a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

1 筐体
2 外側電極
21 胴部
22,22a,22b 開口部
23 被覆管
3 内側電極
4 誘電体
5,5a,5b 電極ユニット
6 光出射窓
7 金属部材
8 高周波電源
9 被覆層
10 ガス導入口
11 ガス排気口
100 エキシマ光照射装置
200 エキシマ光照射装置
Sa,Sb 放電空間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Housing | casing 2 Outer electrode 21 Body part 22,22a, 22b Opening part 23 Clad tube 3 Inner electrode 4 Dielectric 5,5a, 5b Electrode unit 6 Light emission window 7 Metal member 8 High frequency power supply 9 Covering layer 10 Gas inlet 11 Gas exhaust port 100 Excimer light irradiation device 200 Excimer light irradiation device Sa, Sb Discharge space

Claims (3)

内側電極と、該内側電極の周囲に設けられた外側電極と、これら両電極の少なくともいずれか一方の対向面に設けられた誘電体とからなる電極ユニットが、エキシマ光発生ガスが充填された筐体内に複数隣接配置されたエキシマ光照射装置において、
前記隣接する電極ユニットの外側電極に、放電空間を連通する開口部を形成したことを特徴とするエキシマ光照射装置。
An electrode unit comprising an inner electrode, an outer electrode provided around the inner electrode, and a dielectric provided on at least one of the two electrodes has a casing filled with an excimer light generating gas. In the excimer light irradiation device arranged adjacent to the body,
An excimer light irradiation apparatus, wherein an opening that communicates a discharge space is formed in an outer electrode of the adjacent electrode unit.
前記内側電極が棒状体からなり、前記外側電極が筒状体からなることを特徴とする請求項1に記載のエキシマ光照射装置。   The excimer light irradiation apparatus according to claim 1, wherein the inner electrode is made of a rod-like body, and the outer electrode is made of a cylindrical body. 前記筐体内部に充填されたエキシマ光発生ガスの圧力が10kPa以上であり、前記隣接する電極ユニットの外側電極の開口部間の離間距離が10mm以下であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のエキシマ光照射装置。   The pressure of the excimer light generating gas filled in the housing is 10 kPa or more, and the separation distance between the openings of the outer electrodes of the adjacent electrode units is 10 mm or less. Item 3. The excimer light irradiation apparatus according to Item 2.
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