JP4998827B2

JP4998827B2 - エキシマランプ

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Publication number: JP4998827B2
Application number: JP2008020037A
Authority: JP
Inventors: 繁樹藤澤; 隆之平石
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2008-01-31
Filing date: 2008-01-31
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2028-01-31
Also published as: JP2009181818A

Description

本発明は、シリカガラスよりなる放電容器を備え、当該放電容器を形成するシリカガラスが介在する状態で一対の電極が設けられてなり、前記放電容器の内部にエキシマ放電を発生させるエキシマランプに関する。

近年、金属、ガラス、その他の材料よりなる被処理体に波長２００ｎｍ以下の真空紫外光を照射することにより、当該真空紫外光及びこれにより生成されるオゾンの作用によって被処理体を処理する技術、例えば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や、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が開発され、実用化されている。

真空紫外光を照射する装置としては、例えば、エキシマ放電によってエキシマ分子を形成し、当該エキシマ分子から放射される、例えば波長１７０ｎｍ付近の光を利用するエキシマランプを光源として具えてなるものが用いられている。このようなエキシマランプは、より高強度の紫外線を効率よく放射するために多くの試みがなされている。

図６は、特開２００４−１２７７１０公報に記載の従来のエキシマランプの構成を示す説明用斜視図である。
エキシマランプ６０は、紫外線を透過するシリカガラスよりなる断面矩形状で中空長尺状の放電容器６１を備え、この放電容器６１の外表面に一対の電極６５、６６が形成される。放電容器６１の内部には、放電用ガスとして、キセノンガスが封入されている。エキシマランプ６０は、一方の電極６５に点灯電力が供給されると、エキシマ分子が形成されると共にこのエキシマ分子から真空紫外光が放射されるエキシマ放電が生じる。

真空紫外光は極めてエネルギーが高いために、シリカガラスに強い真空紫外光を長時間にわたって照射し続けると、劣化により微細なひびやクラックが発生する。特に、放電空間に面する最表面に照射される真空紫外光が強いために、表面が縮小する。一方、放電容器６１の外表面は、照射される真空紫外光の強度がそれほど強くないため、縮もうとする力は働かない。逆に、放電空間に面する最表面が縮むために、放電容器６１の外表面がのびる。

図７は、従来のエキシマランプの放電容器６１の変形を説明するための説明用断面図である。
放電容器６１は、長尺状の板ガラスよりなる長辺面６２ａ、６２ｂが互いに向かい合うように配置され、長辺面６２ａと長辺面６２ｂとをつなぐ短辺面６３ａ、６３ｂにより断面矩形状の管が形成される。矢印は、放電容器の内部に働く応力の方向を示す。

長辺面６２ａ、６２ｂや短辺面６３ａ、６３ｂの放電空間に面する最表面は、真空紫外光が強く照射されるため、矢印のように縮む方向に力が働く。一方、放電容器６１の外表面は、矢印のようにのびる方向に力が働く。断面矩形状の放電容器６１においては、形状的な特徴から、長辺面６２ａ、６２ｂと短辺面６３ａ、６３ｂをつなぐエッジ部６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄに、長辺面６２ａ、６２ｂ方向に伸び縮みする応力と、短辺面６３ａ、６３ｂ方向に伸び縮みする応力が働き、エッジ部６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄに応力が集中する。したがって、応力集中により蓄積された歪によって、エッジ部６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄが破損の起点となって、放電容器６１が破裂するという問題が生じる。
特開２００４―１２７７１０公報

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、断面矩形状の管が形成された放電容器を備えたエキシマランプにおいて、エッジ部が破損の起点となって放電容器が破裂することを防止できるエキシマランプを提供することを目的とする。

本願第１の発明は、互いに向かい合うように配置された長辺面と、当該長辺面をつなぐ短辺面により断面矩形状の管が形成され、長手方向の両端が端面により閉じられた放電容器を備え、当該放電容器の外表面に一対の電極が設けられると共に、放電空間内にキセノンガスが封入されてなり、前記放電容器の放電空間内においてエキシマ放電を発生させるエキシマランプであって、前記端面に平行に切断した断面において、前記放電容器の前記長辺面は、前記長辺面と前記短辺面とをつなぐエッジ部に対して、前記長辺面の中央部が放電空間の内側に向かう湾曲状に形成され、前記放電容器の放電空間に曝される表面に紫外線反射膜が形成されており、当該紫外線反射膜の放電空間に曝される表面が水平となっていることを特徴とする。
また、本願第２の発明は、本願第１の発明において、記端面に平行に切断した断面において、前記放電容器の前記短辺面は、前記短辺面の中央部が前記エッジ部に対して放電空間の内側に向かう湾曲状に形成されていることを特徴とする。
また、本願第３の発明は、本願第１の発明または第２の発明において、前記紫外線反射膜は、前記エッジ部の内表面領域に形成された膜厚が、前記放電容器の他の内表面領域に形成された膜厚に比べて、大きくなっていることを特徴とする。
また、本願第４の発明は、本願第１の発明乃至第３の発明のいずれかの発明において、前記紫外線反射膜が、シリカ粒子とアルミナ粒子とを含むことを特徴とする。

本願第１の発明に係るエキシマランプによれば、紫外線反射膜は、放電空間に面する表面がほぼ水平に形成されるが、放電容器に面する表面は湾曲状の長辺面に沿って形成される。長辺面においてエッジ部が放電空間の外方に位置して窪んでいるため、長辺面の内表面領域に形成されている紫外線反射膜は、エッジ部近傍に形成されている膜厚が、その他の部分に形成されている膜厚に比べて、自然と大きくなる。そのため、破損の起点となりやすいエッジ部において、紫外線反射膜によって真空紫外光を遮断し、放電容器のエッジ部に真空紫外光が照射されないようにして、真空紫外光によるダメージによる放電容器の破裂を防止することができる。

また、本願第２の発明に係るエキシマランプによれば、短辺面の内表面領域に形成される紫外線反射膜も、短辺面においてエッジ部が放電空間の外方に位置して窪んでいるため、短辺面の内表面領域に形成されている紫外線反射膜は、エッジ部近傍の内表面領域に形成されている膜厚が、その他の部分の内表面領域に形成されている膜厚に比べて、自然と大きくなる。すなわち、短辺面の中央部の内表面領域に形成される紫外線反射膜の膜厚を薄くしても、エッジ部の近傍の内表面領域に形成されている膜厚を真空紫外光が遮断できる程度まで大きくすることができる。

また、本願第３の発明に係るエキシマランプによれば、エッジ部の内表面領域に形成された紫外線反射膜の膜厚が、放電容器の他の内表面領域に形成された膜厚に比べて、大きくなっている。そのため、破損の起点となりやすいエッジ部において、紫外線反射膜によって真空紫外光を遮断し、放電容器のエッジ部に真空紫外光が照射されないようにして、真空紫外光によるダメージによる放電容器の破裂を防止することができる。

また、本願第４の発明に係るエキシマランプによれば、紫外線反射膜にシリカ粒子を含むことにより、放電容器との接着力を高めることができるとともに、紫外線反射膜にアルミナ粒子を含むことにより、互いに隣接するシリカ粒子とアルミナ粒子とが粒子同士で結合されることが防止されて粒界が維持される。

図１は、本発明のエキシマランプ１０の一例における構成の概略を示す説明用断面図であって、（ａ）放電容器１１の長手方向に沿った断面を示す横断面図、（ｂ）（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。
このエキシマランプ１０は、両端が気密に封止されて内部に放電空間Ｓが形成された、断面矩形状で中空長尺状の放電容器１１を備えており、この放電容器１１の内部には、放電用ガスとして、キセノンガスが封入されている。ここに、キセノンガスは、圧力が例えば１０〜６０ｋＰａ（１００〜６００ｍｂａｒ）の範囲内となる封入量とされる。
放電容器１１は、真空紫外光を良好に透過するシリカガラス、例えば合成石英ガラスよりなり、誘電体としての機能を有する。

放電容器１１は、長尺状の板ガラスよりなる長辺面１２ａ、１２ｂが互いに向かい合うように配置され、長辺面１２ａと長辺面１２ｂとをつなぐ短辺面１３ａ、１３ｂにより断面矩形状の管が形成される。長手方向の両端は、端面１４ａ、１４ｂにより閉じられ、放電空間Ｓの内部を気密空間としている。放電容器１１は、例えば、長手方向の長さが８００〜１６００ｍｍであり、３２０〜６４０ｃｍ^３の放電空間Ｓを有している。

放電容器１１における長辺面１２ａ、１２ｂの外表面には、一対の格子状の電極１５ａ、１５ｂが長尺な方向に伸びるよう対向して形成される。長辺面１２ａの外表面には高電圧給電電極として機能する一方の電極１５ａが配置され、長辺面１２ｂの外表面には接地電極として機能する他方の電極１５ｂが配置される。これにより、一対の電極１５ａ、１５ｂ間に誘電体として機能する放電容器１１が介在された状態とされている。このような電極１５ａ、１５ｂは、例えば、金属よりなる電極材料を放電容器１１にペースト塗布することにより、あるいは、プリント印刷することによって形成することができる。

このエキシマランプ１０は、一方の電極１５ａに点灯電力が供給されると、誘電体として機能する放電容器１１の壁を介して両電極１５ａ、１５ｂ間に放電が生成され、これにより、エキシマ分子が形成されると共にこのエキシマ分子から真空紫外光が放射されるエキシマ放電が生じる。

上記エキシマランプ１０は、エキシマ放電によって発生する真空紫外光を効率良く利用するために、放電容器１１の放電空間Ｓに曝される表面に、紫外線散乱粒子よりなる紫外線反射膜２０が設けられている。
紫外線反射膜２０は、放電容器１１における長辺面１２ａの高電圧給電電極として機能する一方の電極１５ａに対応する内表面領域と、この領域に連続する短辺面１３ａ、１３ｂの内表面領域とにわたって形成されている。また、端面１４ａ、１４ｂの内表面領域にも紫外線反射膜２０が形成される。一方、放電容器１１における長辺面１２ｂの、接地電極として機能する他方の電極１５ｂに対応する内表面領域において紫外線反射膜２０が形成されていないことによって光出射部１７が構成されている。なお、長辺面１２ｂの電極１５ｂが形成されていない端部の内表面領域にも紫外線反射膜２０を形成することによって、反射効率を高めることができる。

図２は、本発明のエキシマランプ１０の詳細を説明するために端面１４ａ、１４ｂに平行に切断した一部断面図である。
長辺面１２ａの両端において短辺面１３ａまたは短辺面１３ｂの一端が接合され、長辺面１２ａと短辺面１３ａを接合するエッジ部１６ａ、および、長辺面１２ａと短辺面１３ｂを接合するエッジ部１６ｂが形成される。同様にして、長辺面１２ｂの両端において短辺面１３ｂまたは短辺面１３ａの一端が接合され、長辺面１２ｂと短辺面１３ｂを接合するエッジ部１６ｃ、および、長辺面１２ｂと短辺面１３ａを接合するエッジ部１６ｄが形成される。

端面１４ａ、１４ｂに平行に切断した断面において、長辺面１２ａの中央部１８ａが、当該平面上における中央部１８ａの延長上に存在するエッジ部１６ａ、１６ｂに対して、放電空間Ｓの内方に位置する。長辺面１２ａは、中央部１８ａが放電空間Ｓの内側に向かう湾曲状に形成されている。長辺面１２ａの中央部１８ａとエッジ部１６ｂとの間の、長辺面１２ａに垂直な方向の位置の変位量Ｄは０．２ｍｍ程度である。

また、長辺面１２ｂの中央部１８ｂも、当該平面上における中央部１８ｂの延長上に存在するエッジ部１６ｃ、１６ｄに対して、放電空間Ｓの内方に位置する。長辺面１２ｂは、中央部１８ｂが放電空間Ｓの内側に向かう湾曲状に形成されている。長辺面１２ｂは、向かい合うようにして配置される長辺面１２ａと同様に形成されることで、放電容器１１の対称性が維持される。長辺面１２ｂの中央部１８ｂとエッジ部１６ｃとの間の変位量は０．２ｍｍ程度である。

また、短辺面１３ａも、端面１４ａ、１４ｂに平行に切断した断面において、中央部１９ａが、当該平面上における中央部１９ａの延長上に存在するエッジ部１６ａ、１６ｄに対して、放電空間Ｓの内方に位置する。短辺面１３ａは、中央部１９ａが放電空間Ｓの内側に向かう湾曲状に形成されている。また、短辺面１３ｂも、端面１４ａ、１４ｂに平行に切断した断面において、中央部１９ｂが、当該平面上における中央部１９ｂの延長上に存在するエッジ部１６ｂ、１６ｃに対して、放電空間Ｓの内方に位置する。短辺面１３ｂは、中央部１９ｂが放電空間Ｓの内側に向かう湾曲状に形成されている。

放電容器１１全体で見ると、端面１４ａ、１４ｂに平行に切断した断面において、エッジ部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄが、長辺面１２ａと長辺面１２ｂが向かい合う方向にも、短辺面１３ａと短辺面１３ｂが向かい合う方向にも、放電空間Ｓの外方に向かって膨れている。言い換えれば、放電容器１１は、長辺面１２ａ、１２ｂの中央部１８ａ、１８ｂと、短辺面１３ａ、１３ｂの中央部１９ａ、１９ｂとが、放電空間Ｓの内方に向かってわずかに凹んだ形状となっている。

図３は、このような放電容器１１の形成方法を示すための、製造途中の放電容器１１を示す斜視図である。
エッジ部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄが放電空間Ｓの外方に向かって膨れている放電容器１１は、円筒状の石英ガラスよりなる丸型管２５を、取出し棒２４が取り付けられた矩形状の引抜型２３によって引き抜くことによって成形される。エッジ部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄが外方に向かって膨れるように成形するために、引抜型２３の角に膨らみが形成されている。

まず、円筒状の石英ガラスよりなる丸型管２５を容易に変形する程度にまで、バーナーにて加熱する。次に、丸型管２５の外表面をバーナーで加熱した状態で、引抜型２３を内管に挿入して押し込む。引抜型２３は丸型管２５の断面より大きなものが使用されるため、丸型管２５が角型管に押し広げられる。例えば、直径φ３０ｍｍの丸型管２５に対して、長辺面の長さが４０ｍｍとなっている引抜型２３が用いられる。また、引抜型２３は高温にさらされるため、カーボンにより形成されることが好ましい。金属よりなる引抜型２３を用いると、金属が溶けて不純物が放電容器１１の内表面に付着し、放電容器１１の石英ガラスの純度が低下する恐れがあるためである。

丸型管２５の断面より大きい面積を有する引抜型２３を用いて丸型管２５を角型管に焼きのばしているため、成形された放電容器１１の断面は引抜型２３を引き写した形状となる。そのため、引抜型２３の角に予め膨らみを形成することにより、放電容器１１のエッジ部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄを外方に向かって膨れるように成形することができる。

図４は、本発明のエキシマランプ１０のエッジ部１６ａを拡大した一部断面図である。
つづいて、放電容器１１の内表面領域に形成される紫外線反射膜２０について説明する。
紫外線反射膜２０は、液体などの流動性を有する材料を放電容器１１の内部に流入、塗布、吸い上げ等することによって付着させて形成されているので、放電空間Ｓに面する表面２１がほぼ水平に形成される。一方、紫外線反射膜２０の放電容器１１に面する表面２２は、湾曲状の長辺面１２ａに沿って形成される。長辺面１２ａにおいてエッジ部１６ａが放電空間Ｓの外方に位置して窪んでいるため、長辺面１２ａの内表面領域に形成されている紫外線反射膜２０は、放電空間Ｓに面する表面２１がほぼ水平になるように形成するだけで、自然とエッジ部１６ａ近傍に形成されている膜厚が、その他の部分に形成されている膜厚に比べて、大きくなる。

また、短辺面１３ａの内表面領域に形成される紫外線反射膜２０も、短辺面１３ａにおいてエッジ部１６ａが放電空間Ｓの外方に位置して窪んでいるため、短辺面１３ａの内表面領域に形成されている紫外線反射膜２０は、エッジ部１６ａ近傍の内表面領域に形成されている膜厚が、その他の部分の内表面領域に形成されている膜厚に比べて、自然と大きくなる。すなわち、短辺面１３ａの中央部１９ａの内表面領域に形成される紫外線反射膜２０の膜厚を薄くしても、エッジ部１６ａの近傍の内表面領域に形成されている膜厚を真空紫外光が遮断できる程度まで大きくすることができる。

長辺面１２ａの内表面領域に形成されている紫外線反射膜２０は、放電空間Ｓで発生した真空紫外光を反射させることを目的とするので、その膜厚を十分厚く、例えば、中央部１８ａにおいて３０μｍ程度形成することが好ましい。紫外線反射膜２０の膜厚を十分に取ることによって、紫外線反射膜２０に入射した光を放電容器１１にまで透過させないだけでなく、真空紫外光を反射して再び放電空間Ｓに戻すことができる。

一方、短辺面１３ａの内表面領域に形成されている紫外線反射膜２０は、真空紫外光にさらされる放電容器１１の保護を目的とするので、真空紫外光を反射させる機能は必要としておらず、真空紫外光をほとんど透過しない最低限の厚さで形成されていれば十分である。例えば、中央部１９ａの内表面領域において２〜３μｍ形成すれば、紫外線反射膜２０において真空紫外光を９０％程度遮断することができる。

長辺面１２ａの中央部１８ａとエッジ部１６ａとの間の、長辺面１２ａに垂直な方向の位置の変位量は０．２ｍｍ程度あるので、エッジ部１６ａの内表面領域に形成される紫外線反射膜２０は、長辺面１２ａの中央部１８ａの内表面領域に形成される紫外線反射膜２０に比べて、その膜厚が少なくとも１０μｍ以上大きくなっている。また、短辺面１３ａも中央部１９ａが放電空間Ｓの内側に向かう湾曲状に形成されているので、エッジ部１６ａの内表面領域に形成される紫外線反射膜２０は、短辺面１３ａの中央部１９ａの内表面領域に形成される紫外線反射膜２０に比べて、その膜厚が少なくとも１０μｍ以上大きくなっている。このようにエッジ部１６ａの内表面領域において紫外線反射膜２０を十分に厚く形成することによって、紫外線反射膜２０によって真空紫外光をほぼ完全に遮断し、放電容器１１に真空紫外光が照射されないようにすることができる。

紫外線反射膜２０は、それ自体が高い屈折率を有する真空紫外光透過性を有する微小粒子、例えば、シリカ粒子やアルミナ粒子等により構成され、この紫外線散乱粒子に到達した真空紫外光の一部が粒子の表面で反射されると共に他の一部が屈折して粒子の内部に入射され、さらに、粒子の内部に入射される光の多くが透過され（一部が吸収）、再び、出射される際に屈折される。このような反射、屈折が繰り返し起こる「拡散反射（散乱反射）」をさせる機能を有する。

紫外線反射膜２０を構成する紫外線散乱粒子として、例えばシリカガラスを粉末状に細かい粒子としたシリカ粒子などが用いられる。シリカ粒子は、粒子径が例えば０．０１〜２０μｍの範囲内にあるものであって、中心粒径（数平均粒子径のピーク値）が、例えば０．１〜１０μｍであるものが好ましく、より好ましくは０．３〜３μｍであるものである。また、紫外線反射膜２０に含まれるシリカ粒子の粒径の分布は広範に広がらない方が好ましく、粒径が中心粒径の値となるシリカ粒子が半数以上となるように選別されたシリカ粒子を用いることが好ましい。

シリカ粒子が一部溶融すること等によって、紫外線反射膜２０を放電容器１１に付着させている。一般に、線膨張係数の値が等しいまたは近似するものは、接着しやすいという性質がある。シリカ粒子は、シリカガラスよりなる放電容器１１と線膨張係数の値が等しいため、放電容器１１との接着力を高める機能を有する。

しかしながら、シリカ粒子はエキシマランプ１０において発生するプラズマの熱によって溶融し、粒界が消失されて、真空紫外光を拡散反射させることができなくなって反射率が低下することがある。紫外線散乱粒子として、シリカ粒子だけでなくアルミナ粒子も含むことにより、プラズマによる熱にさらされた場合であっても、シリカ粒子より高い融点を有するアルミナ粒子は溶融しないため、互いに隣接するシリカ粒子とアルミナ粒子とが粒子同士で結合されることが防止されて粒界が維持される。

アルミナ粒子は、粒子径が例えば０．１〜１０μｍの範囲内にあるものであって、中心粒径（数平均粒子径のピーク値）が、例えば０．１〜３μｍであるものが好ましく、より好ましくは０．３〜１μｍであるものである。また、紫外線反射膜２０に含まれるアルミナ粒子の粒径の分布は広範に広がらない方が好ましく、粒径が中心粒径の値となるアルミナ粒子が半数以上となるように選別されたアルミナ粒子を用いることが好ましい。

図５は、紫外線反射膜２０の膜厚と、その光の透過率の関係を示すグラフである。
縦軸を透過率［％］とし、横軸を紫外線反射膜の膜厚［μｍ］とし、その関係を示している。ここでは波長１７２ｎｍの真空紫外光の透過率を示している。なお、波長１５０ｎｍ〜波長２００ｎｍの範囲の真空紫外線領域では、ほぼ同様の傾向を示すことがわかっている。グラフより、紫外線反射膜２０の膜厚を厚くすれば、真空紫外光の透過率が低下することがわかる。紫外線反射膜２０の膜厚が１０μｍ以上の範囲では、真空紫外光を全く透過しないことがわかる。

放電容器１１の内表面領域に紫外線反射膜２０を十分な膜厚を有するように形成すれば、放電空間Ｓ内で発生する波長１７２ｎｍにピークを有する真空紫外光が紫外線反射膜２０を透過できないので、放電空間Ｓに対して紫外線反射膜２０を介して形成される放電容器１１、具体的には長辺面１２ａ、短辺面１３ａ、１３ｂ、に照射される真空紫外光の強度を低減できる。したがって、放電容器１１を構成するシリカガラスに強い強度の真空紫外光が照射されることを防止し、放電容器の劣化を抑制することができる。

放電空間Ｓの内部で発生したエキシマ光を対象物に照射するためには、紫外線反射膜２０が形成されていない光出射部１７を構成しなければならない。光出射部１７には紫外線反射膜２０がないので、放電容器１１を構成するシリカガラスに真空紫外光が直接に照射される。放電容器１１は断面矩形状の形状をしているので、エッジ部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄにおいては応力が集中しやすいという特徴を有する。そのため、光出射部１７は、エッジ部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄを含まない長辺面１２ｂに形成されている。破損の起点となりやすいエッジ部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄは紫外線反射膜２０によって真空紫外光から保護されているので、断面矩形状の放電容器１１を用いたエキシマランプにおいても、放電容器１１の破裂を防止することができる。

また、放電容器１１は、長辺面１２ａ、１２ｂの中央部１８ａ、１８ｂや短辺面１３ａ、１３ｂの中央部１９ａ、１９ｂが、エッジ部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄに対して、放電空間Ｓの内方に位置するので、エッジ部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの内表面領域には、放電容器１１の他の内表面領域に比べて、紫外線反射膜２０の膜厚が厚くなるように形成することができる。具体的には、エッジ部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの内表面領域に形成された紫外線反射膜２０は、他の領域に形成された紫外線反射膜２０比べて、その膜厚が少なくとも１０μｍ以上大きくなっている。したがって、エッジ部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの内表面領域に形成された紫外線反射膜２０の膜厚は、少なくとも１０μｍ以上確保されるので真空紫外光をほぼ完全に遮断することができ、放電容器１１のエッジ部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄには放電空間Ｓで発生した真空紫外光が照射されない。

エッジ部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの内表面領域に形成された紫外線反射膜２０の膜厚が、放電容器１１の他の内表面領域に形成された膜厚に比べて、大きくなっている。そのため、破損の起点となりやすいエッジ部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄにおいて、紫外線反射膜２０によって真空紫外光を遮断し、放電容器１１のエッジ部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄに真空紫外光が照射されないようにして、真空紫外光によるダメージによる放電容器１１の破裂を防止することができる。

続いて、放電容器１１の内表面領域への紫外線反射膜２０の形成方法の一例を説明する。
紫外線反射膜２０は、例えば「流下法」と呼ばれる方法により行うことができる。まず、放電容器１１の内側に流し込むコート液を調合する。コート液は、紫外線散乱粒子、結着剤、分散剤、および、溶剤から構成される。紫外線散乱粒子は例えばシリカ粒子とアルミナ粒子であり、結着材はオルトケイ酸テトラエチルを含み、分散剤はシランカップリング剤であり、溶剤はエタノールである。

コート液に分散剤を含有することにより、コート液をゲル化して放電容器１１に付着させやすくすると共に、コート液中で均等に分散された紫外線散乱粒子を定着させることができる。
コート液に溶剤を含有することにより、コート液の紫外線散乱粒子の含有濃度を調整することができる。
コート液を放電容器１１の内部に流し込み、放電容器１１の内表面における所定の領域に付着させる。

まず、短辺面１３ａの内表面領域にコート液を流し込み、短辺面１３ａにおける中央部１９ａの膜厚が２〜５μｍとなるようにコート液を付着させる。続いて、短辺面１３ｂの内表面領域にコート液を流し込み、短辺面１３ｂにおける中央部１９ｂの膜厚が２〜５μｍとなるようにコート液を付着させる。短辺面１３ａおよび短辺面１３ｂの内表面領域にコート液が付着された状態で、自然乾燥させて溶剤を蒸発させる。さらに、酸素雰囲気中で１時間、５００℃に加熱して仮焼きをする。仮焼きをしてコート液を短辺面１３ａ、１３ｂの内表面領域に定着させることにより、エッジ部１６ａ、１６ｂ周辺において、続いて長辺面１２ａの内表面領域に流し込まれるコート液と緩衝しないようにすることができる。

次に、長辺面１２ａの内表面領域にコート液を流し込んで紫外線反射膜２０を形成する。長辺面１２ａにおける中央部１８ａの膜厚が２０〜３０μｍとなるようにコート液を付着させ、この状態で自然乾燥させて溶剤を蒸発させる。このとき、コート液の表面張力により、エッジ部１６ａ、１６ｂ周辺において短辺面１３ａ、１３ｂにコート液が吸い上げられる現象が生じるため、エッジ部１６ａ、１６ｂの短辺面１３ａ、１３ｂ側にもコート液が厚く付着される。

長辺面１２ａの内表面領域にもコート液が付着された放電容器１１を、この状態で自然乾燥させて溶剤を蒸発させ、さらに酸素雰囲気中で１時間、１０００℃に加熱して本焼きをする。コート液を焼成すると、分散剤が加熱消失し、紫外線散乱粒子と結着剤だけが残る。結着剤は、シリカとなって紫外線散乱粒子に溶融付着し、粒子同士や、放電容器１１との結着力を高める。
上記工程により、長辺面１２ａの内表面領域において、短辺面１３ａ、１３ｂの内表面領域に比べて膜厚が厚い紫外線反射膜２０を形成することができる。さらに、放電容器１１の長辺面１２ａ、１２ｂや短辺面１３ａ、１３ｂが湾曲状に加工されていること、および製造工程におけるコート液の表面張力により、エッジ部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの内表面領域には、他の領域に比べて、紫外線反射膜２０の膜厚が厚くなるように形成することができる。

なお、本発明の説明において使用した図面は、紫外線反射膜２０の薄膜の厚さや放電容器１１の形状について、寸法等を誇張して示している。

本発明のエキシマランプの一例における構成の概略を示す説明用断面図本発明のエキシマランプの一部断面図本発明のエキシマランプの放電容器の形成方法を示すための斜視図本発明のエキシマランプの一部断面図紫外線反射膜の膜厚と、その光の透過率の関係を示すグラフ従来のエキシマランプの構成を示す説明用斜視図従来のエキシマランプの放電容器の変形を説明するための説明用断面図

符号の説明

１０エキシマランプ
１１放電容器
１２ａ、１２ｂ長辺面
１３ａ、１３ｂ短辺面
１４ａ、１４ｂ端面
１５ａ、１５ｂ電極
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄエッジ部
１７光出射部
２０紫外線反射膜

Claims

互いに向かい合うように配置された長辺面と、当該長辺面をつなぐ短辺面により断面矩形状の管が形成され、長手方向の両端が端面により閉じられた放電容器を備え、当該放電容器の外表面に一対の電極が設けられると共に、放電空間内にキセノンガスが封入されてなり、前記放電容器の放電空間内においてエキシマ放電を発生させるエキシマランプであって、
前記端面に平行に切断した断面において、前記放電容器の前記長辺面は、前記長辺面と前記短辺面とをつなぐエッジ部に対して、前記長辺面の中央部が放電空間の内側に向かう湾曲状に形成され、
前記放電容器の放電空間に曝される表面に紫外線反射膜が形成されており、当該紫外線反射膜の放電空間に曝される表面が水平となっていることを特徴とするエキシマランプ。
前記端面に平行に切断した断面において、前記放電容器の前記短辺面は、前記短辺面の中央部が前記エッジ部に対して放電空間の内側に向かう湾曲状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のエキシマランプ。
前記紫外線反射膜は、前記エッジ部の内表面領域に形成された膜厚が、前記放電容器の他の内表面領域に形成された膜厚に比べて、大きくなっていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエキシマランプ。
前記紫外線反射膜が、シリカ粒子とアルミナ粒子とを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のエキシマランプ。