JP4329629B2 - Excimer lamp - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、半導体ウエハおよび液晶基板などの紫外光洗浄処理において、光源ランプとして好適に用いることができるエキシマランプに関する。 The present invention relates to an excimer lamp that can be suitably used as a light source lamp, for example, in an ultraviolet light cleaning process for semiconductor wafers and liquid crystal substrates.
近年、波長200nm以下の真空紫外光を利用することにより、金属、ガラスなどよりなる被処理体の表面に付着した有機汚染物質を除去する洗浄処理技術、または、被処理体の表面に酸化膜を形成する酸化膜形成処理技術などの被処理体の表面処理技術が開発され、実用に供されている。 In recent years, by using vacuum ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less, a cleaning treatment technique for removing organic contaminants attached to the surface of the object to be processed made of metal, glass, or the like, or an oxide film on the surface of the object to be processed Surface treatment technology for an object to be processed such as an oxide film formation treatment technology to be formed has been developed and put into practical use.
このような真空紫外光を利用した被処理体の表面処理においては、例えば合成石英ガラスよりなる放電容器により形成された放電空間に、適宜の放電用ガスが充填されてなるエキシマランプが用いられており、放電用ガスとしてキセノンガスを用いることにより、主に、波長172nmにピークを有し、半値幅が20nm程度である真空紫外光が得られることが知られている(例えば特許文献1参照)。 In the surface treatment of the object to be processed using such vacuum ultraviolet light, an excimer lamp in which an appropriate discharge gas is filled in a discharge space formed by a discharge vessel made of, for example, synthetic quartz glass is used. It is known that by using xenon gas as the discharge gas, vacuum ultraviolet light having a peak at a wavelength of 172 nm and a half width of about 20 nm can be obtained (see, for example, Patent Document 1). .
真空紫外光が大気中の酸素分子により吸収されると、波長133.2nm以下の真空紫外光により1S軌道の酸素ラジカルO(1S)が生成され、波長175.0nm以下の真空紫外光により1D軌道の酸素ラジカルO(1D)が生成され、波長242.4nm以下の真空紫外光により3P軌道の酸素ラジカルO(3P)が生成される。そして、1D軌道の酸素ラジカルO(1D)は、1S軌道の酸素ラジカルO(1S)および3P軌道の酸素ラジカルO(3P)に比してきわめて大きい化学反応性を有するものであるため、既述のような被処理体の表面処理においては、当該1D軌道の酸素ラジカルO(1D)を主に生成する波長域の真空紫外光を放射するエキシマランプを用いることが、実用上非常に有効である。 When vacuum ultraviolet light is absorbed by oxygen molecules in the atmosphere, 1S orbital oxygen radical O (1S) is generated by vacuum ultraviolet light having a wavelength of 133.2 nm or less, and 1D orbit is generated by vacuum ultraviolet light having a wavelength of 175.0 nm or less. Oxygen radical O (1D) is generated, and 3P orbital oxygen radical O (3P) is generated by vacuum ultraviolet light having a wavelength of 242.4 nm or less. The 1D orbital oxygen radical O (1D) has extremely high chemical reactivity compared to the 1S orbital oxygen radical O (1S) and the 3P orbital oxygen radical O (3P). In the surface treatment of the object to be treated as described above, it is practically very effective to use an excimer lamp that emits vacuum ultraviolet light in a wavelength range that mainly generates the oxygen radical O (1D) of the 1D orbit. .
しかしながら、従来のエキシマランプにおいては、175.0nmより長い波長を有する真空紫外光も多く放射されるため、1D軌道の酸素ラジカルO(1D)を高い効率で生成させることができない、という問題がある。 However, in the conventional excimer lamp, a lot of vacuum ultraviolet light having a wavelength longer than 175.0 nm is also emitted, and thus there is a problem that oxygen radical O (1D) in 1D orbit cannot be generated with high efficiency. .
また、放電容器が合成石英ガラスにより形成されている場合には、当該放電容器が、例えば350℃以上の高温状態となった場合には、波長175nm以下の真空紫外光の透過率が大幅に低下するため、放電空間からの当該波長175nm以下の真空紫外光を高い効率で利用することができない、という問題がある。 In addition, when the discharge vessel is formed of synthetic quartz glass, the transmittance of vacuum ultraviolet light having a wavelength of 175 nm or less is greatly reduced when the discharge vessel is in a high temperature state of, for example, 350 ° C. or higher. Therefore, there is a problem that vacuum ultraviolet light having a wavelength of 175 nm or less from the discharge space cannot be used with high efficiency.
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、外部に放射される放射光において波長175.0nm以下の真空紫外光を高い効率で得られるエキシマランプを提供することにある。 The present invention has been made based on the above circumstances, and an object thereof is to provide an excimer lamp that can obtain vacuum ultraviolet light having a wavelength of 175.0 nm or less with high efficiency in radiated light radiated to the outside. There is to do.
本発明のエキシマランプは、概略円筒状の外側管およびこの外側管と同軸状になるよう配設された概略円筒状の内側管よりなる放電容器と、外側管の外周壁面に沿って設けられた第1の電極と、内側管の内周壁面に沿って設けられた第2の電極とを有してなり、放電容器の円筒状の内部空間にキセノンガスが充填されてなるエキシマランプであって、
放電容器は合成石英ガラスにより形成されてなり、
放電容器における内側管の内周壁面を当該放電容器の外部から加熱するための加熱機構が設けられており、
放電容器における外側管における光透過部分を冷却するための冷却手段が設けられていることを特徴とする。
The excimer lamp of the present invention is provided along a discharge vessel including a substantially cylindrical outer tube, a substantially cylindrical inner tube arranged coaxially with the outer tube, and an outer peripheral wall surface of the outer tube. An excimer lamp comprising a first electrode and a second electrode provided along the inner peripheral wall surface of the inner tube, wherein the cylindrical inner space of the discharge vessel is filled with xenon gas. ,
The discharge vessel is made of synthetic quartz glass,
A heating mechanism for heating the inner peripheral wall surface of the inner tube in the discharge vessel from the outside of the discharge vessel is provided ,
The cooling means for cooling the light transmission part in the outer tube | pipe in a discharge vessel is provided, It is characterized by the above-mentioned.
ここで、加熱機構が、内側管の管軸に沿って伸びるよう配設された、その内部に加熱用熱交換媒体が流通される筒状体により構成されてなることが好ましく、筒状体により第2の電極が形成されていることが好ましい。 Here, it is preferable that the heating mechanism is configured by a cylindrical body that is disposed so as to extend along the tube axis of the inner pipe and in which the heat exchange medium for heating is circulated. A second electrode is preferably formed.
本発明のエキシマランプによれば、二重管構造の放電容器における内側管の内周壁面をその外部から加熱するための加熱機構が備えられた構成とされているため、放電空間に充填された放電用ガスを有効に加熱することができるため、加熱機構を備えない構成に比して、当該エキシマランプからの放射光に係るピーク波長を短波長側にシフトさせることができることが判明した。従って、当該放射光における175nm以下の波長の真空紫外光(以下、単に「特定波長の真空紫外光」ともいう。)を高い効率で得ることができ、1D軌道の酸素ラジカルO(1D)をエキシマランプからの放射光により高い効率で生成させることができる。
その結果、高いエネルギー効率をもって、目的とする種々の処理を実行することが可能となる。
また、以上の構成を有するエキシマランプによれば、加熱機構による放電用ガスの温度制御を、高い精度で達成することができる。
According to the excimer lamp of the present invention, because it is the inner peripheral wall surface of the inner tube in the discharge vessel of the double pipe structure and the heating mechanism provided structure for heating from the outside, it is filled in discharge space Since the discharge gas can be effectively heated, it has been found that the peak wavelength of the emitted light from the excimer lamp can be shifted to the short wavelength side as compared with the configuration without the heating mechanism. Accordingly, vacuum ultraviolet light having a wavelength of 175 nm or less (hereinafter also simply referred to as “vacuum ultraviolet light having a specific wavelength”) in the emitted light can be obtained with high efficiency, and oxygen radical O (1D) in 1D orbit can be obtained by excimer. It can be generated with high efficiency by the emitted light from the lamp.
As a result, various target processes can be executed with high energy efficiency.
Further, according to the excimer lamp having the above configuration, the temperature control of the discharge gas by the heating mechanism can be achieved with high accuracy.
そして、加熱機構として、加熱用熱交換媒体を利用するものとすることにより、ランプ温度の制御を、高い精度で達成することができる。 Further, by using a heating heat exchange medium as the heating mechanism, the lamp temperature can be controlled with high accuracy.
更に、放電容器の外側管における光透過部分を冷却手段によって冷却することにより、既述のような加熱機構が設けられた構成であって、当該放電容器が石英ガラスにより形成されている場合においても、当該光透過部分において、高い特定波長の真空紫外光の透過率を得ることができる。 Further, even when the light transmitting portion in the outer tube of the discharge vessel is cooled by the cooling means, the heating mechanism as described above is provided, and the discharge vessel is made of quartz glass. In the light transmission part, the transmittance of vacuum ultraviolet light having a high specific wavelength can be obtained.
以下、本発明について図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明に係るエキシマランプの一例における構成を、管軸に沿った断面で示す説明用断面図、図2は、図1に示すエキシマランプを、管軸に垂直な断面で示す説明用断面図である。
このエキシマランプ10は、例えば合成石英ガラスなどの誘電体よりなる概略円筒状の外側管11と、この外側管11内において同軸状となるよう配設された、当該外側管11の内径より小さい外径を有する、例えば合成石英ガラスなどの誘電体よりなる概略円筒状の内側管12と、この外側管11および内側管12により形成された円筒状の空間の両端部を気密に閉塞する封止部材131、132とよりなる二重管構造を有する密閉型の放電容器14を有してなり、この放電容器14の内部空間により、円筒状の放電空間Sが形成され、この放電空間Sにはキセノンガスが充填されている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining the structure of an example of an excimer lamp according to the present invention in a section along the tube axis, and FIG. 2 is a diagram showing the excimer lamp shown in FIG. 1 in a section perpendicular to the tube axis. FIG.
The
放電容器14を形成する外側管11には、その外周壁面に沿って密接した状態で、例えば網状の導電性材料よりなる、光透過性を有する第1の電極15が設けられていると共に、内側管12には、その内周壁面に沿って密接した状態で、例えば導電性材料よりなる円筒状の第2の電極16が設けられた構成とされており、この第1の電極15および第2の電極16は、エキシマランプ10に高周波電力を供給する、例えば30〜7000Wの点灯用電源装置(図示せず)に接続されている。
The
第2の電極16内には、当該第2の電極16を介して内側管12の内周壁面を加熱するための加熱機構であるヒーター17が設けられており、このヒーター17は加熱用電源装置(図示せず)に接続されている。
A
また、このエキシマランプ10には、外側管11の外周壁面の一部に管軸方向全長にわたって接近して対向し、エキシマランプ10が過度に高温となることを防止する、例えばアルミニウムなどの高熱電導性の金属よりなる冷却ブロック18が設けられている。
In addition, the
そして、冷却風通路181が、エキシマランプ10の両脇の近接した領域において管軸方向に並ぶよう適宜の間隔で設けられた複数(例えば14個)の開口部181aに連通するよう冷却ブロック18の内部を貫通して伸びて形成されており、これらの開口部181aにはそれぞれ、冷却用ノズル182が、冷却ブロック18から突出した外側管11の外周壁面における放電空間Sからの放射光を透過する光透過部分に対向するよう設けられており、これにより後述するように光透過部分を冷却する冷却手段が構成されている。
The
以上のエキシマランプ10において、外側管11を形成する誘電体としては、放電容器Sからの放射光を透過するための光透過部分を形成することができるものであれば、合成石英ガラスに制限されるものではなく、例えばフッ化マグネシウム(MgF2 )などの透光性を有するものを用いることができるが、通常、合成石英ガラスが用いられる。
In the
また、ヒーター17としては、エキシマランプ10に係るランプ温度を、例えば100〜200℃に制御することができるものであればよく、適宜のものを利用することができるが、第2の電極16に密接して設けられるものであるため外部との絶縁性に優れているものであることが好ましい。このようなヒーターとしては、例えば入力電力が300〜2000Wのセラミックスヒーター、または、例えばミクスプリン(Mycusprine)様アミノ酸誘導体などの紫外線吸収体による熱変換物質などを利用することができる。
ここで、エキシマランプに係るランプ温度とは、本願の効果を考えればエキシマランプ中のガス温度を示すべきであるが、その測定は困難であるため、ここでは放電容器の外周壁面のもっとも高い温度をいう。
The
Here, the lamp temperature related to the excimer lamp should indicate the gas temperature in the excimer lamp in consideration of the effect of the present application, but since the measurement is difficult, the highest temperature on the outer peripheral wall surface of the discharge vessel is here. Say.
冷却手段としては、放電容器14における光透過部分の温度を、適宜の冷却用媒体を当該光透過部分に接触させることにより、当該光透過部分の温度を、例えば0〜200℃に制御することができるものであればよく、冷却用媒体としては、特定波長の真空紫外光に吸収特性を有するものでなければ特に限定されるものではないが、例えば窒素ガスなどの不活性ガスを好ましく用いることができる。冷却用媒体の種類、温度、供給量およびその他の条件は、既述の態様による温度制御が達成されるよう適宜選択される。
As a cooling means, the temperature of the light transmission part in the
上記の構成を有するエキシマランプ10における寸法例を挙げると、例えば放電容器14の外径が10〜50mm、内径が2〜40mm、管軸に沿った長さが120〜3100mmであり、ヒーター17の外径が1.5〜39.5mm、管軸に沿った全長が100〜3000mm、であって、キセノンガスが10〜133kPaで封入されているものである。
When the dimension example in the
以上のエキシマランプ10においては、点灯に際してヒーター17が動作状態とされることにより、放電用ガスであるキセノンガスが放電空間に露出した放電容器の内周壁面に比較的広い面積で有効に接触しているために、内側管12の内周壁面が加熱されると当該内側管12の外周壁面に接触しているキセノンガスが高い効率をもって加熱されて、エキシマランプ10に係るランプ温度が高くなり、その結果、後述する実験例の結果からも明白なように、当該エキシマランプ10より、波長ピークが短波長側にシフトした放射光を得ることができ、従って、特定波長の真空紫外光を高い効率で得ることができる。
In the
また、前記ヒーター17と共に冷却手段が動作状態とされて、冷却用ノズル182からの冷却風が外側管11に係る光透過部分に吹きつけられる。これにより、上記加熱機構によってエキシマランプ10のランプ温度が相当に高くなっても、当該光透過部分を形成する合成石英ガラスの温度が所定の温度範囲に制御されることとなる。その結果、当該光透過部分に係る高い特定波長の真空紫外光の透過率が確実に維持されることとなる。
Further, the cooling means is brought into an operating state together with the
従って、本発明のエキシマランプによれば、高いランプ温度によって放電空間において得られた特定波長の真空紫外光を、確実に放電容器の外部に放射することが可能である。そして、このようなエキシマランプを光源ランプとして種々の被処理体の表面処理工程に利用することにより、当該処理を高い効率で実行することが可能となる。 Therefore, according to the excimer lamp of the present invention, it is possible to reliably radiate the vacuum ultraviolet light having a specific wavelength obtained in the discharge space at a high lamp temperature to the outside of the discharge vessel. Then, by using such an excimer lamp as a light source lamp for the surface treatment process of various objects to be processed, it becomes possible to execute the process with high efficiency.
以上、本発明のエキシマランプの一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、加熱機構は、外側管の外周壁面を加熱するものであってもよく、内側管の内周壁面および外側管の外周壁面の両方を加熱するものであってもよい。
As mentioned above, although one embodiment of the excimer lamp of the present invention has been described, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
For example, the heating mechanism may heat the outer peripheral wall surface of the outer tube, or may heat both the inner peripheral wall surface of the inner tube and the outer peripheral wall surface of the outer tube.
ここで、外側管の外周壁面を加熱する加熱機構が設けられてなるエキシマランプとしては、外側管の外周壁面の一部に管軸方向全長にわたって接近して対向する、例えばアルミニウムなどの高熱電導性の金属よりなる加熱ブロック18が設けられた構成のものを挙げることができる。このような構成においては、冷却手段は、例えば独立した冷却風通路用ダクトなどにより構成されているものとすることができる。
Here, an excimer lamp provided with a heating mechanism for heating the outer peripheral wall surface of the outer tube is close to and opposed to a part of the outer peripheral wall surface of the outer tube over the entire length in the tube axis direction, for example, high thermal conductivity such as aluminum. The thing of the structure provided with the
更に、エキシマランプとしては、光透過部分が封止部材により形成されている構成のものであってもよい。 Further, the excimer lamp may have a configuration in which a light transmission portion is formed by a sealing member.
図3は、本発明に係るエキシマランプの他の構成であって、加熱機構一体型電極を備えてなる構成を、管軸に沿った断面で示す説明用図面である。
図示するエキシマランプ10において、加熱機構一体型電極は、内側管12の管軸に沿って伸び、その一端(図3において左方)が気密に封止されている、例えばステンレスなどの導電性の金属よりなる筒状体171、および、この筒状体171の内部に配設されて、当該筒状体171との間に加熱用熱交換媒体Fが流通する送入用流通路173を形成すると共に、その内部に排出用流通路174を形成する、例えばステンレスなどの導電性の金属よりなる流通路形成管172よりなる構成とされており、この筒状体171が第2の電極16として機能する構成とされている。
FIG. 3 is an explanatory drawing showing another configuration of the excimer lamp according to the present invention and including a heating mechanism-integrated electrode in a cross section along the tube axis.
In the
図3において、エキシマランプ10は、上記の構成以外は、基本的に図1に示すエキシマランプと同様の構成を有するものである。
In FIG. 3, an
この例の加熱機構においては、供給された加熱用熱交換媒体Fが、筒状体171と流通路形成管172との間に形成された送入用流通路173を流通することにより筒状体171を加熱し、その後、流通路形成管172の内部に形成された排出用流通路174を通じて外部に排出されることとなる。
In the heating mechanism of this example, the supplied heating heat exchange medium F flows through the
ここで、加熱用熱交換媒体Fとしては、筒状体171が第2の電極16を形成するものであることから高い絶縁性を有するものであることが必要であり、例えばフッ素系不活性液体(フロリナート)を好ましく用いることができる。加熱用熱交換媒体Fとしてフロリナートが用いられた場合においては、その温度は例えば100〜200℃、流通量は、例えば500〜2000ml/分とされる。
Here, as the heat exchange medium F for heating, since the
以上の構成において、筒状体171は外径が、例えば1.5〜39.5mmであり、流通路形成管は外径が、例えば1.0〜30mmである。
In the above configuration, the
以上の構成を有するエキシマランプによれば、例えば筒状体に送入する加熱用熱交換媒体の温度を変更することにより、エキシマランプに係るランプ温度を、高い温度で確実に制御することが可能である。従って、後述する実験例の結果からも明白なように、当該エキシマランプ10より、波長ピークが所期の態様で短波長側にシフトした放射光を得ることができ、従って、特定波長の真空紫外光を高い効率で得ることができる。
According to the excimer lamp having the above configuration, for example, the temperature of the excimer lamp can be reliably controlled at a high temperature by changing the temperature of the heat exchange medium for heating fed into the cylindrical body. It is. Therefore, as is clear from the results of the experimental examples described later, the
図4は、本発明に係るエキシマランプの他の例における構成を、管軸に沿った断面で示す説明用断面図、図5は、図4に示すエキシマランプを、管軸に垂直な断面で示す説明用断面図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the structure of another example of the excimer lamp according to the present invention in a cross section along the tube axis, and FIG. 5 is a cross section perpendicular to the tube axis of the excimer lamp shown in FIG. FIG.
具体的には、エキシマランプ30は、例えば合成石英ガラスなどの誘電体よりなる概略円筒状の管31と、この管31により形成された円筒状の空間の両端部を気密に閉塞する封止部材321、322とよりなる密閉型の放電容器33を有する構成とされ、この放電容器33の内部空間により放電空間Sが形成され、この放電空間Sにはキセノンガスが充填されている。
Specifically, the
放電容器33には、その外周壁面に沿って密接した状態で、例えば網状の導電性材料よりなる、光透過性を有する外部電極34が設けられていると共に、放電容器33の管軸に沿って、内部加熱機構である、後述する構成を有する加熱機構一体型電極よりなる円筒状の内部電極35が設けられた構成とされており、この外部電極34および内部電極35は、エキシマランプ30に高周波電力を供給する点灯用電源装置(図示せず)に接続されている。
The
ここで、内部電極35を形成する加熱機構一体型電極は、放電容器33の管軸に沿って伸び、その一端(図3において左方)が気密に封止されている、例えばステンレスなどの導電性の金属よりなる筒状体361、および、この筒状体361の内部に配設されて、当該筒状体361との間に加熱用熱交換媒体Fが流通する送入用流通路363を形成すると共に、その内部に排出用流通路364を形成する、例えばステンレスなどの導電性の金属よりなる流通路形成管362よりなる構成とされており、この筒状体361によって当該内部電極35が形成されている。
Here, the heating mechanism integrated electrode forming the
エキシマランプ30には、放電容器33の一部に管軸方向全長にわたって接近して対向し、エキシマランプ30が過度に高温となることを防止する、例えばアルミニウムなどの高熱電導性の金属よりなる冷却ブロック37が設けられている。
The
そして、冷却風通路371が、エキシマランプ30の両脇の近接した領域において管軸方向に並ぶよう適宜の間隔で設けられた複数(例えば14個)の開口部371aに連通するよう冷却ブロック37の内部を貫通して伸びて形成されており、これらの開口部371aにはそれぞれ、冷却用ノズル372が、冷却ブロック37から突出した放電容器33の外周壁面における放電空間Sからの放射光を透過する光透過部分に対向するよう設けられており、これにより光透過部分を冷却する冷却手段が構成されている。
The cooling
エキシマランプ30は、上述したように、単管構造の放電容器33を有し、加熱機構一体型電極よりなる内部電極35がキセノンガスに露出した態様でこの放電容器33内に同軸状となるよう配設されている他は、図1に示すエキシマランプと同様の構成とされており、当該エキシマランプと基本的に同様の動作条件において点灯される。
As described above, the
以上のように放電空間に露出した内部電極を有するエキシマランプにおいては、当該内部電極が加熱機構一体型電極により形成されてなるものであるため、放電用ガスに直接的に接触する当該内部電極の外周壁面を介して、高い効率で当該放電用ガスを加熱することができると共に、当該温度の制御を確実に実行することができる。従って、後述する実験例の結果からも明白なように、当該エキシマランプ30より、波長ピークが所期の態様で短波長側にシフトした放射光を得ることができ、従って、特定波長の真空紫外光を高い効率で得ることができる。
In the excimer lamp having the internal electrode exposed to the discharge space as described above, since the internal electrode is formed by the heating mechanism integrated electrode, the internal electrode that directly contacts the discharge gas is used. The discharge gas can be heated with high efficiency via the outer peripheral wall surface, and the temperature can be reliably controlled. Therefore, as will be apparent from the results of the experimental examples described later, the
図6は、本発明に係るエキシマランプの他の例における構成を、管軸に沿った断面で示す説明用断面図である。
図示の構成を有するエキシマランプ30は、下記の点を除いて、上記図4および図5に示すエキシマランプと基本的に同様の構成を有し、同様の動作条件において点灯されるものである。
すなわち、図6に示すエキシマランプ30においては、放電容器33の管軸に沿って、例えばタングステンなどの導電性材料よりなるコイル状の内部電極35が配設されてなり、また、放電容器33の外周壁面の一部に管軸方向全長にわたって接近して対向する、例えばアルミニウムなどの高熱電導性の金属よりなる、外部加熱機構として機能する加熱ブロック38が設けられてなるものであり、光透過部分に係る冷却手段は設けられていない。
ここで、加熱ブロック38は、例えばその内部に、図示しないセラミックヒーター、または加熱用熱交換媒体が流通するための流通路などが形成されてなるものである。
FIG. 6 is an explanatory cross-sectional view showing a configuration of another example of the excimer lamp according to the present invention in a cross section along the tube axis.
That is, in the
Here, the
以上のエキシマランプによれば、点灯に際して加熱ブロックが動作状態とされることにより、放電用ガスであるキセノンガスが放電空間に露出した放電容器の内周壁面に比較的広い面積で有効に接触しているために、放電容器の外周壁面が加熱されると当該放電容器332の内周壁面に接触しているキセノンガスが高い効率をもって加熱されて、エキシマランプ10に係るランプ温度が高くなり、その結果、後述する実験例の結果からも明白なように、当該エキシマランプ10より、波長ピークが短波長側にシフトした放射光を得ることができ、従って、特定波長の真空紫外光を高い効率で得ることができる。
According to the excimer lamp described above, when the heating block is in an operating state at the time of lighting, the xenon gas as the discharge gas effectively contacts the inner peripheral wall surface of the discharge vessel exposed to the discharge space in a relatively large area. Therefore, when the outer peripheral wall surface of the discharge vessel is heated, the xenon gas in contact with the inner peripheral wall surface of the discharge vessel 332 is heated with high efficiency, and the lamp temperature related to the
以下、本発明の効果を確認するために行った実験例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 Hereinafter, although the experiment example performed in order to confirm the effect of this invention is demonstrated, this invention is not limited to this.
〔実験用エキシマランプの作成例1〕
図7に示す構成に従って、実験用エキシマランプを作製した。この実験用エキシマランプ40において、放電容器41は、基本的に二重管構造の領域411を有してなるものである。
具体的には、放電容器41は、概略円筒状の誘電体よりなる外側管42と、この外側管42内において同軸状となるよう配設された、当該外側管42の内径より小さい外径および短い全長を有する、誘電体よりなる概略円筒状の内側管43とよりなり、この外側管42および内側管43は、各々の一端部が揃うよう偏位して配設されることにより、図示するように、その一端側(図7において左方)が単管構造とされると共に、他端側(図7において右方)が二重管構造とされている。
[Example 1 of making an experimental excimer lamp]
An experimental excimer lamp was fabricated according to the configuration shown in FIG. In this
Specifically, the
そして、外側管42の一端が、円盤状の光透過窓部材441により気密に閉塞され、外側管42および内側管43により区画される円筒状の空間が、当該外側管42の他端側において、リング状の封止部材442により気密に封止され、外側管42の内部の空間において内側管43の一端が、封止部材443により気密に閉塞されて、密閉型の放電空間Sが形成されている。ここで、内側管43の内部空間は、放電容器41の外部空間と連通した構成とされている。
Then, one end of the
外側管42の二重管構造の領域411には、その外周壁面に沿って密接した状態で、網状の第1の電極44が設けられていると共に、内側管43には、その内周壁面に密接した状態で、図3に示す構成を有する、第2の電極を形成する加熱機構一体型電極が設けられている。ここで、加熱用熱交換媒体としてフロリナートを用いた。
In the double
外側管42の単管構造の領域には、その外周壁面の一部において、全周方向にわたって密接して実験用エキシマランプ40が過度に高温になることを防止する、例えばアルミニウムよりなる冷却ブロック46が設けられている。
In the region of the single tube structure of the
図7において、451は、内部電極としても機能する筒状体、452は、加熱用熱交換媒体の流通路を形成する流通路形成管、47は、ランプ温度を計測するための熱電対である。 In FIG. 7, 451 is a cylindrical body that also functions as an internal electrode, 452 is a flow path forming tube that forms a flow path of a heat exchange medium for heating, and 47 is a thermocouple for measuring lamp temperature. .
実験用エキシマランプ40の具体的な仕様を以下に示す。
放電容器(41)
外側管(42) :外径;26mm、全長;300mm
内側管(43) :外径;16mm、全長;100mm
光透過窓部材(441):材質;フッ化マグネシウム
加熱機構
筒状体(451) :外径;14mm、材質;ステンレス
流通路形成管(452):外径;6mm、材質;ステンレス
第1の電極(44) :長さ(管軸方向);100mm、材質;ステンレス
第2の電極 :長さ(管軸方向);100mm、材質;ステンレス
入力電力 :電力;30W
放電用ガス :キセノンガス、封入ガス圧;70kPa
Specific specifications of the
Discharge vessel (41)
Outer tube (42): outer diameter: 26 mm, full length: 300 mm
Inner tube (43): outer diameter: 16 mm, full length: 100 mm
Light transmission window member (441): Material: Magnesium fluoride Heating mechanism Tubular body (451): Outer diameter: 14mm, material: Stainless steel Flow path forming tube (452): Outer diameter: 6mm, material: Stainless steel First electrode (44): Length (tube axis direction): 100 mm, material: stainless steel Second electrode: Length (tube axis direction): 100 mm, material: stainless steel Input power: Power: 30 W
Discharge gas: Xenon gas, filled gas pressure; 70 kPa
実験用エキシマランプ40を用いて、点灯条件を一定に維持した状態で加熱機構において加熱用熱交換媒体の温度および流量を変化させることにより当該ランプ温度を変化させることにより、異なる温度状態で得られる光透過窓部材(441)からの透過光の発光スペクトルを観測した。結果を図8に示す。光透過窓部材(441)は、フッ化マグネシウムよりなり、これは、その温度状態によって真空紫外光の透過波長特性が変化しないものである。
Using the
図8に示すとおり、ランプ温度が高い状態においては、ピーク波長の短い真空紫外光を得ることができることが明らかである。 As shown in FIG. 8, it is apparent that vacuum ultraviolet light having a short peak wavelength can be obtained in a state where the lamp temperature is high.
〔実験用エキシマランプの作成例2〕
図1および図2に示す構成に従って、本発明に係るエキシマランプを作成した。
このエキシマランプの具体的な構成および使用は以下に示すとおりである。
放電容器(14)
外側管(11) :外径;26mm、全長;300mm、材質;合成石英ガラス
内側管(12) :外径;16mm、全長;300mm、材質;合成石英ガラス
ヒーター(17) :外径;13mm、全長220mm、入力電力;50W
放電用ガス :キセノンガス、封入ガス圧;70kPa
冷却ブロック(18):材質;アルミニウム
開口部(181a) :数;管軸方向に50mmの間隔で、エキシマランプの左右に7 個づつ
冷却手段
冷却風 :媒体;窒素ガス、温度;室温(25℃)、流量;10L/分
入力電力 :電力;30W
[Example 2 of making an excimer lamp for experiment]
Excimer lamps according to the present invention were produced according to the configuration shown in FIGS.
The specific configuration and use of this excimer lamp are as follows.
Discharge vessel (14)
Outer tube (11): outer diameter: 26 mm, full length: 300 mm, material: synthetic quartz glass Inner tube (12): outer diameter: 16 mm, full length: 300 mm, material: synthetic quartz glass Heater (17): outer diameter: 13 mm, Total length 220mm, input power: 50W
Discharge gas: Xenon gas, filled gas pressure; 70 kPa
Cooling block (18): Material: Aluminum Openings (181a): Number; 7 each on the left and right sides of the excimer lamp at intervals of 50 mm in the tube axis direction Cooling means Cooling air: Medium; Nitrogen gas, temperature; Room temperature (25 ° C. ), Flow rate: 10 L / min Input power: Power: 30 W
<実験例>
上記のエキシマランプを、条件(a)加熱機構が作動状態で冷却手段が非作動状態、条件(b)加熱機構および冷却手段が作動状態、の2つの異なる条件で点灯して、得られる放射光における波長165nmの真空紫外光の強度を測定した。各条件で得られた当該波長165nmの真空紫外光の強度の値を、条件(c)加熱機構および冷却手段が非作動状態で得られた値と比較した。
その結果、条件(c)で点灯させた際に得られた波長165nmの真空紫外光の強度を1とした場合において、条件(a)で点灯させた際に得られた当該発光強度は1.3であり、(b)で点灯させた際に得られた当該発光強度は1.5であった。
<Experimental example>
Radiation light obtained by lighting the above excimer lamp under two different conditions: condition (a) the heating mechanism is activated and the cooling means is inoperative, and condition (b) the heating mechanism and the cooling means are activated. The intensity of vacuum ultraviolet light having a wavelength of 165 nm was measured. The value of the intensity of the vacuum ultraviolet light having the wavelength of 165 nm obtained under each condition was compared with the value obtained when the condition (c) the heating mechanism and the cooling means were inoperative.
As a result, when the intensity of vacuum ultraviolet light having a wavelength of 165 nm obtained when the light is turned on under the condition (c) is 1, the emission intensity obtained when the light is turned on under the condition (a) is 1. 3 and the emission intensity obtained when turned on in (b) was 1.5.
以上のように、本発明に係るエキシマランプにおいては、加熱機構を利用してランプ温度を制御することにより、特定波長の真空紫外光を高い効率で得ることができると共に、光透過窓を冷却することにより、当該特定波長の真空紫外光を高い効率で、放電容器の外部に透過させることができることが確認された。 As described above, in the excimer lamp according to the present invention, by controlling the lamp temperature using the heating mechanism, vacuum ultraviolet light having a specific wavelength can be obtained with high efficiency, and the light transmission window is cooled. Thus, it was confirmed that the vacuum ultraviolet light of the specific wavelength can be transmitted to the outside of the discharge vessel with high efficiency.
10 エキシマランプ
11 外側管
12 内側管
131、132 封止部材
14 放電容器
15 第1の電極
16 第2の電極
17 ヒーター
171 筒状体
172 流通路形成管
173 送入用流通路
174 排出用流通路
18 冷却ブロック
181 冷却風通路
181a 開口部
182 冷却用ノズル
30 エキシマランプ
31 管
321、322 封止部材
33 放電容器
34 外部電極
35 内部電極
361 筒状体
362 流通路形成管
363 送入用流通路
364 排出用流通路
37 冷却ブロック
371 冷却風通路
371a 開口部
372 冷却用ノズル
38 加熱ブロック
40 実験用エキシマランプ
41 放電容器
411 領域
42 外側管
43 内側管
44 第1の電極
441 光透過窓部材
442 封止部材
443 封止部材
451 筒状体
452 流通路形成管
46 冷却ブロック
47 熱電対
DESCRIPTION OF
Claims (3)
放電容器は合成石英ガラスにより形成されてなり、
放電容器における内側管の内周壁面を当該放電容器の外部から加熱するための加熱機構が設けられており、
放電容器の外側管における光透過部分を冷却するための冷却手段が設けられていることを特徴とするエキシマランプ。 A discharge vessel comprising a substantially cylindrical outer tube and a substantially cylindrical inner tube disposed coaxially with the outer tube; a first electrode provided along the outer peripheral wall surface of the outer tube; An excimer lamp comprising a second electrode provided along the inner peripheral wall surface of the tube, wherein the cylindrical inner space of the discharge vessel is filled with xenon gas,
The discharge vessel is made of synthetic quartz glass,
A heating mechanism for heating the inner peripheral wall surface of the inner tube in the discharge vessel from the outside of the discharge vessel is provided ,
An excimer lamp characterized in that a cooling means is provided for cooling a light transmission portion in the outer tube of the discharge vessel .
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