JP5088595B2 - 外部電極型放電灯及びこれを用いた紫外線照射装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば外部の電極により放電管内に放電を発生させて紫外線を照射するエキシマランプ等の外部電極型放電灯及びこれを用いた紫外線照射装置に関するものである。

誘電体バリア放電を利用したエキシマランプは、放電用ガスとしてキセノンガスを用いると、中心波長が１７２ｎｍの高エネルギーの真空紫外線を放射するので、液晶ディスプレイのガラス基板や半導体ウエハ等の光洗浄を行う紫外線照射装置の光源ランプとして用いることができる。ただし、真空紫外線は、空気中では酸素等に吸収されて直ちに減衰するため、円筒形のエキシマランプを不活性ガスが充填されたランプハウス内に収納し、このランプハウスの下端の平坦な窓材を通してその直下のガラス基板等の被照射物に真空紫外線を照射するのが一般的であった（例えば、特許文献１参照。）。

また、放電管を方形にしたエキシマランプも従来からあった（例えば、特許文献２参照。）。このような方形の放電管は広い平坦面を有するので、ランプハウスの窓材を介することなく、エキシマランプの下方に２〜３ｍｍの僅かな隙間を介して直接被照射物に真空紫外線を照射することができるので、真空紫外線の空気中での減衰も少なく、さらに照射効率も高くすることができる。

上記エキシマランプの従来例を図７及び図８に示す。エキシマランプの放電管１は、合成石英からなる左右に長尺な方形の密閉容器であり、内部にキセノンガス等の放電用ガスが封入されている。この放電管１の上平坦面には、図７に示すように、ほぼ全面にわたって第１の電極２が内側に隙間のないべた一面の電極パターンで形成されている。また、この放電管１の下平坦面には、図８に示すように、ほぼ全面にわたって第２の電極３が網状の電極パターンで形成されている。これらの第１の電極２や第２の電極３は、アルミニウム等の金属を蒸着等により表面に成膜した金属薄膜からなる。このエキシマランプは、第１の電極２と第２の電極３との間に高圧の高周波電圧を印加することにより、放電管１の内部にプラズマを発生させ、第２の電極３の網状の電極パターンの隙間を通して真空紫外線を下方に放出することができる。

また、上記エキシマランプは、使用に伴う劣化によって放出する真空紫外線の強度が徐々に低下し被照射物の洗浄効果も減少するので、この真空紫外線の強度を適時チェックする必要がある。ただし、エキシマランプの下方には被照射物の搬送路が設けられ、放電管１の下平坦面とこの被照射物との間の隙間も極めて狭いために、エキシマランプの下方に紫外線強度センサを配置して、この下方に放出される真空紫外線を直接測定することは容易ではない。このため、従来は、図７に示すように、放電管１の上平坦面に形成された第１の電極２の適宜位置に、電極パターンが網状となった窓部２ａを形成し、この窓部２ａから上方に向けて放出される真空紫外線を、エキシマランプの上方に配置した図示しない紫外線強度センサで測定するようにしていた。なお、図７と図８では、図面を分かりやすくするために、窓部２ａや第２の電極３の網状の網目を拡大して表示している。

ところが、第１の電極２は、放電管１の内部で上向きに放射される真空紫外線を反射して下向きに変える反射板の役割も果たすにもかかわらず、ここに窓部２ａが形成されると網状の電極パターンの隙間から真空紫外線が上方に抜け出すので、図９に示すように、エキシマランプから下方に放出される真空紫外線の左右方向の強度分布がこの窓部２ａの付近（Ａ部付近）で低下し、被照射物に均一な強さの真空紫外線を照射することができないという問題があった。また、窓部２ａを大きくするほど上方に配置した紫外線強度センサによる測定が正確に行えるが、逆に、下方への真空紫外線の照射均斉度が悪くなるという問題があった。

さらに、第２の電極３の網状の電極パターンの隙間を通してエキシマランプの下方に放出される真空紫外線には、上方の第１の電極２によって反射された真空紫外線も加わることになるが、窓部２ａの網状の電極パターンの隙間を通して上方に放出される真空紫外線には、下方の第２の電極３によって反射された真空紫外線がほとんど加わらないので、この窓部２ａから上方に放出される真空紫外線は、エキシマランプの下方に放出される真空紫外線よりも強度が若干弱くなり、実際に被照射物に照射する真空紫外線の強度を正確にモニタすることが難しいという問題があった。
特開平０９−１７１７９９号公報 特開２０００−２６０３９６号公報

本発明は、第１の電極に窓部を形成すると共に第２の電極の対向する領域に遮蔽部を形成することにより、紫外線を被照射物に均一に照射して窓部からも正確にモニタすることができる外部電極型放電灯及びこれを用いた紫外線照射装置を提供しようとするものである。

請求項１の外部電極型放電灯は、紫外線を透過する誘電体からなる密閉容器であって、内部に放電用ガスを封入した放電管と、この放電管の上面に形成された紫外線透過率の低い第１の電極と、この放電管の下面に形成された紫外線透過率の高い第２の電極と、を備えた外部電極型放電灯において、前記第１の電極の一部に、紫外線透過率が局所的に高い窓部が形成されると共に、前記第２の電極における前記窓部に対向する領域に、紫外線透過率が局所的に低い遮蔽部が形成されたことを特徴とする。

なお、第１の電極の紫外線透過率が低く、第２の電極の紫外線透過率が高いというのは、これら各電極を全体としてみたときの平均的な紫外線透過率が第１の電極よりも第２の電極の方が高いことを意味する。従って、これらの電極は、全ての部分で均一にそれぞれ一定の紫外線透過率を有するような場合に限らず、例えば網状のように紫外線を透過する部分と透過しない部分とが交互に繰り返す電極パターンからなり、紫外線を透過する部分の開口率の差により紫外線透過率に高低の差が生じるような場合も含む。また、紫外線透過率が低いという場合には、紫外線を全く透過しない場合も含む。この外部電極型放電灯は、紫外線透過率が高い第２の電極を形成した放電管の下面を通して紫外線を被照射物に照射することになる。

また、窓部の紫外線透過率が局所的に高いというのは、この窓部の領域全体の平均的な紫外線透過率が、第１の電極におけるこの窓部を除いた全ての領域全体の平均的な紫外線透過率よりも高いことを意味し、遮蔽部の紫外線透過率が局所的に低いというのは、この遮蔽部の領域全体の平均的な紫外線透過率が、第２の電極におけるこの遮蔽部を除いた全ての領域全体の平均的な紫外線透過率よりも低いことを意味する。

さらに、放電管の上面と下面は、密閉容器の外表面における上面と下面を意味する。

請求項２は、請求項１の外部電極型放電灯において、前記第１電極の窓部の紫外線透過率と、第２電極の紫外線透過率とが同一であることを特徴とする。

請求項３は、請求項１の外部電極型放電灯において、前記第１の電極と第２の電極が、放電管上に形成された金属薄膜からなることを特徴とする。

請求項４は、請求項２の外部電極型放電灯において、前記第１の電極と第２の電極が、放電管上に形成された金属薄膜からなることを特徴とする。

請求項５は、請求項１の外部電極型放電灯において、前記放電管の密閉容器が、上面と下面を平坦面とした左右に長尺な方形のものであり、前記第１の電極が、べた一面の電極パターンに形成することにより紫外線透過率を低くしたものであり、前記第２の電極が、網状の電極パターンに形成することにより紫外線透過率を高くしたものであり、前記窓部が、第１の電極の左右いずれかの端部に形成され、電極パターンを網状とすることにより紫外線透過率を高くしたものであり、前記遮蔽部が、第２の電極における窓部に対向する端部に形成され、電極パターンをべた一面とすることにより紫外線透過率を低くしたものであることを特徴とする。

請求項６は、請求項２の外部電極型放電灯において、前記放電管の密閉容器が、上面と下面を平坦面とした左右に長尺な方形のものであり、前記第１の電極が、べた一面の電極パターンに形成することにより紫外線透過率を低くしたものであり、前記第２の電極が、網状の電極パターンに形成することにより紫外線透過率を高くしたものであり、前記窓部が、第１の電極の左右いずれかの端部に形成され、電極パターンを網状とすることにより紫外線透過率を高くしたものであり、前記遮蔽部が、第２の電極における窓部に対向する端部に形成され、電極パターンをべた一面とすることにより紫外線透過率を低くしたものであることを特徴とする。

請求項７は、請求項３の外部電極型放電灯において、前記放電管の密閉容器が、上面と下面を平坦面とした左右に長尺な方形のものであり、前記第１の電極が、べた一面の電極パターンに形成することにより紫外線透過率を低くしたものであり、前記第２の電極が、網状の電極パターンに形成することにより紫外線透過率を高くしたものであり、前記窓部が、第１の電極の左右いずれかの端部に形成され、電極パターンを網状とすることにより紫外線透過率を高くしたものであり、前記遮蔽部が、第２の電極における窓部に対向する端部に形成され、電極パターンをべた一面とすることにより紫外線透過率を低くしたものであることを特徴とする。

請求項８は、請求項４の外部電極型放電灯において、前記放電管の密閉容器が、上面と下面を平坦面とした左右に長尺な方形のものであり、前記第１の電極が、べた一面の電極パターンに形成することにより紫外線透過率を低くしたものであり、前記第２の電極が、網状の電極パターンに形成することにより紫外線透過率を高くしたものであり、前記窓部が、第１の電極の左右いずれかの端部に形成され、電極パターンを網状とすることにより紫外線透過率を高くしたものであり、前記遮蔽部が、第２の電極における窓部に対向する端部に形成され、電極パターンをべた一面とすることにより紫外線透過率を低くしたものであることを特徴とする。

請求項９は、請求項５の外部電極型放電灯において、前記第１電極の窓部の電極パターンと、第２電極の電極パターンとが、同一のパターンの網状であることを特徴とする。

請求項１０は、請求項６の外部電極型放電灯において、前記第１電極の窓部の電極パターンと、第２電極の電極パターンとが、同一のパターンの網状であることを特徴とする。

請求項１１は、請求項７の外部電極型放電灯において、前記第１電極の窓部の電極パターンと、第２電極の電極パターンとが、同一のパターンの網状であることを特徴とする。

請求項１２は、請求項８の外部電極型放電灯において、前記第１電極の窓部の電極パターンと、第２電極の電極パターンとが、同一のパターンの網状であることを特徴とする。

請求項１３の紫外線照射装置は、請求項５乃至請求項１２の外部電極型放電灯を２本前後にずらして配置したものであって、一方の外部電極型放電灯は第２電極の遮蔽部が右側となるように配置すると共に、他方の外部電極型放電灯は第２電極の遮蔽部が左側となるように配置し、かつ、一方の外部電極型放電灯の第２電極における遮蔽部の左端の位置を他方の外部電極型放電灯の第２電極における遮蔽部の右端の位置と一致させたものを１組とし、これら２本１組の外部電極型放電灯を１組以上前後に並べて配置したことを特徴とする。

請求項１４の外部電極型放電灯は、紫外線を透過する誘電体からなる密閉容器であって、内部に放電用ガスを封入した放電管と、この放電管の上面に形成された紫外線透過率の低い第１の電極と、この放電管の内部の下部に形成された紫外線透過率の高い第２の電極と、を備えた外部電極型放電灯において、前記第１の電極の一部に、紫外線透過率が局所的に高い窓部が形成されると共に、前記第２の電極における前記窓部に対向する領域に、紫外線透過率が局所的に低い遮蔽部が形成されたことを特徴とする。

なお、これらの請求項における左右と上下と前後の方向は、単に互いに直交する方向を示すためのものにすぎず、必ずしも現実の左右や上下や前後の方向と一致するとは限らない。例えば、この外部電極型放電灯は、放電管の下面を上向きに配置して、上方の被照射物に紫外線を照射することもできる。

請求項１の発明によれば、第１の電極の窓部に対向する領域に第２の電極の遮蔽部が形成されるので、第１の電極の窓部から上方に放出される紫外線には、この下方の第２の電極の遮蔽部で反射された紫外線も含まれる。従って、第１の電極の窓部から上方に放出される紫外線を、第２の電極から下方に放出される紫外線に近い条件で放出させることができるので、実際に被照射物に照射する紫外線の強度と可及的近い条件でモニタすることができる。

請求項２の発明によれば、窓部と第２の電極の紫外線透過率が同一であるため、第２の電極から放出される紫外線とより近い条件で窓部から紫外線を放出せることができる。

請求項３及び請求項４の発明によれば、第１の電極や第２の電極が蒸着膜等のような金属薄膜からなるので、誘電体である放電管の表面に隙間なく密着し、放電効率を高めることができる。

請求項５乃至請求項８の発明によれば、第１の電極の端部の窓部に対向する第２の電極の端部に遮蔽部が形成されるので、第２の電極の網状の電極パターンから下方に放出される紫外線が窓部の存在によって不均一になることがなく、この第２の電極の遮蔽部を除いた部分から被照射物に均一な強さの紫外線を照射することができる。また、第１の電極の窓部から上方に放出される紫外線には、この下方の第２の電極の遮蔽部におけるべた一面の電極パターンで反射された紫外線も多く含まれるので、第２の電極から下方に放出される紫外線に近づけた条件で放出させることができる。従って、実際に被照射物に照射する紫外線の強度と可及的近い条件でモニタすることができる。

請求項９乃至請求項１２の発明によれば、窓部の網状の電極パターンと第２の電極の網状の電極パターンのパターンが同一であるため、第２の電極から放出される紫外線とより近い条件で窓部から紫外線を放出させることができる。

請求項１３の発明によれば、複数本の外部電極型放電灯を２本で１組とし、第２の電極における遮蔽部を除いた部分を左右に連続するようにずらして千鳥状に配置するので、各外部電極型放電灯の左右の長さの２倍近くの広い範囲にわたって均一に紫外線を照射することができる。

請求項１４の発明によれば、第１の電極の窓部に対向する領域に第２の電極の遮蔽部が形成されるので、第１の電極の窓部から上方に放出される紫外線には、この下方の第２の電極の遮蔽部で反射された紫外線も含まれる。従って、第１の電極の窓部から上方に放出される紫外線を、第２の電極から下方に放出される紫外線に近い条件で放出させることができるので、実際に被照射物に照射する紫外線の強度と可及的近い条件でモニタすることができる。

なお、前記外部電極型放電灯の放電管は、合成石英からなるものであることが好ましい。放電管が合成石英からなるものであれば、真空紫外線を含む短波長の紫外線の透過率が高い放電管を提供することができる。

また、前記外部電極型放電灯の放電用ガスは、キセノンガスであることが好ましい。放電用ガスとしてキセノンガスを用いると、中心波長が１７２ｎｍの高エネルギーの真空紫外線を放射することができる。

本発明の一実施形態を示すものであって、エキシマランプの構成を示す平面図（ａ）と側面図（ｂ）と背面図（ｃ）である。 本発明の一実施形態（ａ）と従来例（ｂ）における電極の経時劣化による真空紫外線の強度の低下を示すグラフである。 本発明の一実施形態を示すものであって、２本で一対となるエキシマランプを用いた紫外線照射装置の構成を示す平面図である。 従来例を示すものであって、２本で一対となるエキシマランプの真空紫外線の強度分布を示すためのエキシマランプの部分拡大平面図と部分拡大背面図と強度分布のグラフである。 本発明の一実施形態を示すものであって、２本で一対となるエキシマランプの真空紫外線の強度分布を示すためのエキシマランプの部分拡大平面図と部分拡大背面図と強度分布のグラフである。 本発明の他の実施形態を示すものであって、外部電極型放電灯の縦断面正面図である。 従来例を示すものであって、エキシマランプの構成を示すための俯瞰斜視図である。 従来例を示すものであって、エキシマランプの構成を示すための仰瞰斜視図である。 従来例を示すものであって、エキシマランプの真空紫外線の強度分布を示すためのエキシマランプの部分拡大平面図と部分拡大背面図と強度分布のグラフである。

１ 放電管
２ 第１の電極
２ａ 窓部
３ 第２の電極
３ａ 遮蔽部
１０ エキシマランプ
１１ 従来のエキシマランプ

以下、本発明の最良の実施形態について図１〜図５を参照して説明する。なお、これらの図においても、図７〜図９に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。

本実施形態は、従来例と同様に、液晶ディスプレイのガラス基板等の被照射物の光洗浄を行う紫外線照射装置の光源ランプとして用いられるエキシマランプについて説明する。

〔エキシマランプ〕
エキシマランプは、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、長尺方形の放電管１の上平坦面に第１の電極２を形成すると共に、下平坦面に第２の電極３を形成したものである。

放電管１は、合成石英からなる方形の筒体の左右の開口端を方形の石英ブロックで塞いだ密閉容器であり、内部に放電用ガスとしてキセノンガスが封入されている。この放電管１は、被照射物を前後方向に移送する搬送路の上方に左右にわたして配置されるので、左右に長尺であり、被照射物のサイズによっては１０００ｍｍを超える場合もある。また、この放電管１の上下の表面は、幅が３５〜５０ｍｍ（本実施形態では３７ｍｍ）程度のほぼ平坦な上平坦面と下平坦面からなり、左右の表面も、高さが１２〜１６ｍｍ（本実施形態では１２ｍｍ）程度のアールを有する外側に膨らんだ側面からなる（従って、長尺方向に垂直なランプ中央付近の断面形状は長円形状となる。）。

第１の電極２は、図１（ａ）に示すように、放電管１の上平坦面のほぼ全面にほぼ方形に成膜されたアルミ蒸着膜であり、このほぼ方形の領域の内側に隙間のないべた一面の電極パターンで薄膜形成されている。ただし、この第１の電極２の右側の端部には、窓部２ａが形成されている。窓部２ａは、第１の電極２の右端部における右端に少しべた一面の部分を残した方形の領域に形成されたものであり、この領域では、左右と前後に細長いアルミ蒸着膜のパターンを複数等間隔に配置して交差させることにより網状の電極パターンに形成されている。従って、この窓部２ａの網状の多数の隙間（網目）には放電管１の上平坦面が露出し、ここから真空紫外線が上方に放出されることになる。

第２の電極３も、図１（ｃ）に示すように、放電管１の下平坦面のほぼ全面にほぼ方形に成膜されたアルミ蒸着膜であるが、この方形のほぼ全体にわたって、左右と前後に細長いアルミ蒸着膜を複数等間隔に配置して交差させることにより網状の電極パターンに形成されている。従って、この第２の電極３の網状の多数の隙間（網目）には放電管１の下平坦面が露出し、ここから真空紫外線が下方に放出されて被照射物に照射されるようになっている。ただし、この第２の電極３の右側の端部には、遮蔽部３ａが形成されている。遮蔽部３ａは、第２の電極３における、上記第１の電極２の窓部２ａの左端の真下の位置よりも右側の領域に形成されたものであり、この領域内に限って、アルミ蒸着膜が内側に隙間のないべた一面の電極パターンに薄膜形成されている。

上記第１の電極２の窓部２ａの網状の電極パターンと第２の電極３の網状の電極パターンは、それぞれの領域に対する隙間（網目）の面積（開口率）が共に同じ約７０％となるように形成しているので、紫外線透過率も共に同じ約７０％となり、真空紫外線が約３０％カットされることになる。

上記第２の電極３の遮蔽部３ａは、少なくとも窓部２ａの真下の領域に形成されていればよく、第２の電極３の網状の部分から放出される真空紫外線が窓部２ａの影響を受けるのを防止するためと、この遮蔽部３ａで反射した真空紫外線が窓部２ａから放出されるようにするためのものであるから、窓部２ａの真下の領域よりも左右や前後に多少広く形成されていてもよい。図１（ａ）〜（ｃ）の場合、遮蔽部３ａの左端は窓部２ａの左端と一致させているが、遮蔽部３ａの右端は第２の電極３の右端に至るまで形成されているので、窓部２ａの右端よりも広くなっている。ただし、ベタ部３ａの右端と窓部２ａの右端とを一致させると、ランプ長さのコンパクト化という面で好ましい。

なお、上記第２の電極３は、左側の端部にも、べた一面の部分が形成されているが、この部分は、第２の電極３に電源を接続するための引き出し部にすぎない。この他、例えば、電流経路の確保のために、第２の電極３の前後の縁部を広くするような場合もあり得るので、第２の電極３の左右や前後の端部には、遮蔽部３ａ以外にも、べた一面となる部分が形成されていてもよい。ただし、従来は、窓部２ａの真下となる第２の電極３の領域をべた一面の部分とするようなものはなかった。ちなみに、遮蔽部３ａを第２の電極３に電源を接続するための引き出し部として兼用すれば、第２の電極３の左側の端部に、本実施形態のようなべた一面の部分を形成する必要はなくなる。

上記構成のエキシマランプは、第１の電極２と第２の電極３との間に高圧の高周波電圧を印加することにより、誘電体からなる放電管１の内部で誘電体バリア放電が発生するので、この放電管１の内部で放電用ガスであるキセノン原子が励起され形成されるキセノン分子が乖離する際に中心波長１７２ｎｍの真空紫外線が放射される（エキシマ発光）。そして、この真空紫外線は、直接第２の電極３の網状の隙間を通って放電管１の下方に放出されたり、一旦第１の電極２の内面で反射されてから、第２の電極３の網状の隙間を通って放電管１の下方に放出される。従って、この放電管１の下方に放出された真空紫外線を僅かな隙間を介してエキシマランプの下方を搬送される被照射物に照射すれば、この被照射物の光洗浄を行うことができる。

また、上記エキシマランプは、放電管１の内部で発生する放電プラズマから放射された真空紫外線が、直接第１の電極２の窓部２ａの網状の隙間を通り放電管１の上方に放出されたり、一旦第２の電極３の遮蔽部３ａの内面で反射されてから、第１の電極２の窓部２ａの網状の隙間を通り放電管１の上方に放出される。従って、エキシマランプの右側の端部の窓部２ａの上方に図示しない紫外線強度センサを配置すれば、このエキシマランプが放出する真空紫外線の強度を測定することができ、これによって保守管理や真空紫外線の強度制御等を行うことができる。

しかも、真空紫外線の強度の測定を行う窓部２ａは第１の電極２の端部にあり、この窓部２ａの下方の第２の電極３の端部は遮蔽部３ａによって遮蔽されているので、この第２の電極３から下方に放出される真空紫外線の強度が窓部２ａの影響で不均一になることがなくなる。従って、このエキシマランプは、左右方向の強度分布が均一な真空紫外線を被照射物に照射することができる。

さらに、窓部２ａからは、放電管１の内部で放射された真空紫外線が直接放出されるだけでなく、遮蔽部３ａで反射してから放出される真空紫外線も含まれるので、第２の電極３から下方に放出される真空紫外線に近い条件で放出されることになる。従って、このエキシマランプが下方の被照射物に照射する真空紫外線の強度を、これに近い条件で窓部２ａから放出される真空紫外線によって正確に測定することができるので、保守管理や真空紫外線の強度制御等を確実に行うことができる。

さらに、エキシマランプは、一般に点灯時間が長くなるほど第１の電極２や第２の電極３の反射率が劣化により低下する。このため、図２（ｂ）に示すように、従来のエキシマランプは、第２の電極３から下方に照射する真空紫外線の強度が点灯時間の経過に伴い第１の電極２の反射率の低下の影響を受けて大きく低下するが、窓部２ａから上方に放出される真空紫外線の強度は、もともと第２の電極３での反射光に依存する割合が少なく反射率の低下の影響をあまり受けないために、点灯時間の経過に伴う低下の程度が緩やかになる。従って、従来は、この窓部２ａで測定する真空紫外線の強度に、第２の電極３から下方に照射する真空紫外線の強度の経時劣化による低下が正確に反映されないという問題があった。特に、第１の電極２や第２の電極３に本実施形態のような紫外線の反射率が高いアルミ蒸着膜を用いた場合には、反射光が貢献する割合が大きくなるので、経時劣化による反射率の低下の影響がさらに顕著となって、エキシマランプの寿命を正確に判定することができなかった。

しかしながら、図２（ａ）に示すように、本実施形態のエキシマランプは、遮蔽部３ａの反射率が第１の電極２と同様に劣化により低下するので、この窓部２ａから上方に放出される真空紫外線の強度は、第２の電極３から下方に照射する真空紫外線の強度と同様に、点灯時間の経過に伴って大きく低下する。従って、本実施形態のエキシマランプでは、窓部２ａで測定する真空紫外線の強度が、第２の電極３から下方に照射する真空紫外線の強度の経時劣化による低下を正確に反映したものとなるため、エキシマランプの寿命を正確に判定することができるようになる。

なお、紫外線強度センサは、波長１７２ｎｍに良好な感度を持つ受光素子を直接用いてもよいが、通常は、波長１７２ｎｍの真空紫外線を蛍光体で可視光に変換し、フォトダイオードで受光させることが多い。

〔紫外線照射装置〕
上記エキシマランプは、第２の電極３の網状の部分から下方に真空紫外線を放出するので、被照射物の幅がこの第２の電極３の網状の部分の左右の長さより短ければ、この被照射物の搬送路の上方に１本又は複数本のエキシマランプを左右位置を揃えて前後方向に並べて配置するだけで紫外線照射装置を構成することができる。なお、この場合、紫外線強度センサは１個だけを用い、これをロボット等によって各エキシマランプの窓部２ａの上方に順に移動させることにより、各エキシマランプの真空紫外線の強度を順次測定するようにしてもよい。

しかしながら、被照射物の幅が第２の電極３の網状の部分の左右の長さより長い場合には、図３に示すように、２本のエキシマランプ１０を一対として、１対以上（図３では２対）のエキシマランプ１０を被照射物の搬送路の上方に千鳥状に前後方向に並べて配置した紫外線照射装置を用いればよい。ただし、図７〜図８に示した従来のエキシマランプを用いた場合であれば、図９に示したように、窓部２ａを設けた部分で真空紫外線の強度が低下するので、図４に示すように、これらのエキシマランプ１１を２本一対として用いた場合の真空紫外線の左右方向の強度分布も、各エキシマランプ１１の窓部２ａを設けた部分（Ａ部付近）で不均一となる。

これに対して、本実施形態の紫外線照射装置の場合には、図５の背面図に示すように、各対の２本のエキシマランプ１０の第２の電極３における遮蔽部３ａを除いた部分が左右に連続するようにずらして千鳥状に配置することにより、各エキシマランプ１０の左右の長さの２倍近くの広い範囲にわたって均一に真空紫外線を照射することができる。即ち、各対の一方のエキシマランプ１０は、第２の電極の遮蔽部が右側となるように配置し、他方のエキシマランプ１０は、第２の電極の遮蔽部が左側となるように配置する。また、これら２本のエキシマランプ１０は、前後方向にずらして配置すると共に、一方のエキシマランプ１０の遮蔽部３ａの左端の位置と他方のエキシマランプ１０の遮蔽部３ａの右端の位置とを一致させて千鳥状に配置する。この結果、本実施形態の場合には、図３や図５の平面図に示すように、２本一対のエキシマランプ１０は、一方のエキシマランプ１０の右側端部の窓部２ａの左端の位置と他方のエキシマランプ１０の左側端部の窓部２ａの右端の位置とを一致させることができる。

上記紫外線照射装置は、各対の２本のエキシマランプ１０の第２の電極３の網状の部分が、前後にはずれるが、左右方向に連続して繋がるので、図５の強度分布のグラフに示すように、これらの第２の電極３の網状の部分の境界で減衰する真空紫外線の強度を互いに補い合って、左右方向の強度分布が均一に繋がる。しかも、従来のエキシマランプ１１と異なり、本実施形態のエキシマランプ１０は、第１の電極２の網状の部分から放出される真空紫外線が窓部２ａの影響を受けないので、この真空紫外線の左右方向の強度分布に不均一な部分が生じることもない。

〔他の実施形態〕
なお、上記実施形態では、放電管１に合成石英を用いる場合を示したが、放射する紫外線の波長に対する透過率が高ければ、必ずしも合成石英には限定されない。

また、上記実施形態では、方形の筒体の左右の開口端を方形の石英ブロックで塞ぐことにより、左右に長尺な方形の放電管１を作製する場合を示したが、この放電管１の作製方法は、これに限定されない。ここで、左右に長尺な方形とは、前後の幅や上下の高さよりも左右の長さが最も長い方形をいう。しかも、ここで言う方形は、前後方向と上下方向に沿う切断面による縦断面形状がほぼ方形であればよく、角部に面取りやアール等があってもよい。さらに、上面と下面がほぼ平坦面であれば、前後の側面は必ずしも平坦面である必要はなく、例えば上記実施形態のようにアール状に外側に湾曲していてもよい。さらに、放電管１の外形には、ガス充填やエキシマランプの取り付け等のために、多少の凹凸が形成されていてもよい。

また、上記実施形態では、左右に長尺な方形の放電管１を用いる場合を示したが、他の形状の放電管１であっても同様に本発明が実施可能である。さらに、放電管１の上面と下面も平坦面には限定されない。例えば、図６に示すように、下面はほぼ平坦面であっても、上面は半円筒面状となったドーム形状の放電管１を用いることもできる。

また、上記実施形態では、放電用ガスとしてキセノンガスを用いる場合を示したが、エキシマ発光が可能な他の希ガスやそのハロゲン系ガス、その他の物質を用いることもできる。さらに、上記実施形態では、波長１７２ｎｍの真空紫外線を放射する場合を示したが、紫外線の波長は放電用ガスとして用いる物質によって決まるので、波長１７２ｎｍに限定されるものではなく、真空紫外線であるとも限らない。

また、上記実施形態では、エキシマランプについて説明したが、本発明では必ずしもエキシマ発光を伴う必要もなく、例えば水銀原子の線スペクトルを利用した２５４ｎｍを放射する他の外部電極型放電灯であってもよい。

また、上記実施形態では、第１の電極２の窓部２ａと第２の電極３の網状の部分とが、細長い複数の電極を直交させて網目が正方形や長方形になる場合を示したが、この網状のパターンは任意である。例えば細長い電極が直交せずに網目が菱形や平行四辺形になる場合でもよく、例えば網目が六角形のハニカムメッシュ状となるようなものであってもよい。さらに、例えば細長い線状の電極パターンを間隔をあけて並べて櫛歯状に形成したり、上記ドーム形状の放電管１のような場合には第２の電極３として１本の細長い線状の電極パターンだけを形成することもある。

また、上記実施形態では、第１の電極２の窓部２ａと第２の電極３の網状の部分とのパターンが同一である場合を示したが、必ずしも同一である必要はない。ただし、紫外線を放出する条件を近づけるために、これらの網状の開口率は等しいことが好ましい。

また、第１の電極２や遮蔽部３ａが真空紫外線を完全に遮断するべた一面のものである場合を示したが、これらの第１の電極２や遮蔽部３ａも例えば網状等の電極パターンによってある程度真空紫外線を透過するものであってもよい。ただし、第１の電極２の紫外線透過率は、第２の電極３の紫外線透過率よりも低く、遮蔽部３ａの紫外線透過率は、第２の電極３の紫外線透過率よりも低く、窓部２ａの紫外線透過率は、第１の電極２の紫外線透過率よりも高いものでなければならない。

さらに、第２の電極３や窓部２ａは、紫外線透過率が第１の電極２や遮蔽部３ａよりも高ければよいので、必ずしも網状の電極パターンに形成する必要はない。例えば、第２の電極３や窓部２ａは、第１の電極２や遮蔽部３ａと同じべた一面の電極パターンであるが、膜厚や材質等の相違により、電極膜自体を紫外線がある程度透過するようにしたものであってもよい。

さらに、第２の電極３や窓部２ａだけでなく、第１の電極２や遮蔽部３ａも、電極膜自体を紫外線がある程度透過するものであってもよい。ただし、この場合も、第１の電極２の紫外線透過率は、第２の電極３の紫外線透過率よりも低く、遮蔽部３ａの紫外線透過率は、第２の電極３の紫外線透過率よりも低く、窓部２ａの紫外線透過率は、第１の電極２の紫外線透過率よりも高いものでなければならない。そして、このような場合も、第１の電極２の窓部２ａと第２の電極３の紫外線透過率は、紫外線を放出する条件を近づけるために、同一であることが好ましい。

また、上記実施形態では、第１の電極２の窓部２ａが、さらに端にべた一面の部分を残した方形の領域に形成される場合を示したが、前後の端にこのようなべた一面の部分を残すこともでき、逆に第１の電極２の端部全体に窓部２ａを形成してもよい。つまり、窓部２ａは、第１の電極２の左右の端部に形成されるが、この端部はぎりぎり端っこに限定されるものではなく、ある程度中央寄りの端部であってもよい。さらに、この窓部２ａの領域の形状は、方形に限らず任意であり、例えば円形であってもよい。また、窓部２ａや遮蔽部３ａは、被照射物が小形である場合等、用途に応じて、端部でなく例えば中央に形成しても良い。

また、上記実施形態では、窓部２ａが第１の電極２の端部に形成される場合を示したが、端部以外の領域に窓部２ａが形成されていても本発明は実施可能である。

また、上記実施形態では、第１の電極２や第２の電極３がアルミ蒸着膜である場合を示したが、アルミニウム以外の金属蒸着膜であってもよく、蒸着以外の方法で成膜した金属薄膜でもよい。さらに、これら第１の電極２と第２の電極３は、金属薄膜以外の厚膜等の導電膜でもよく、放電管１の表面に貼り付けた金属箔や放電管１の表面に配置した金属板や電線等の導電材によって形成されたものであってもよい。

また、上記実施形態では、第１の電極２と第２の電極３が共に放電管１の外面である上面と下面に形成された外部電極型放電灯について説明したが、これら第１の電極２と第２の電極３のいずれか一方が放電管１の内部に形成された外部電極型放電灯についても同様に実施可能である。

上記他の実施形態の一例としては、例えば図６に示すような外部電極型放電灯がある。この外部電極型放電灯の放電管１は、方形ではなく、半円形ドーム形状の筒体からなる密閉容器である。そして、第１の電極２は、この放電管１の半円筒面状の上面のほぼ全面に成膜されたアルミ蒸着膜からなり、図示しない端部には網状や細長い線状の電極パターンの窓部２ａが形成されている。また、第２の電極３は、この放電管１の内部の下部である内側下面に配置されたアルミニウム等からなる電線によって形成され、図示しない端部では、この電線を押し潰して平面状に扁平させた遮蔽部３ａが形成されている。

上記構成の外部電極型放電灯の場合も、放電管１の下平坦面からは、電線からなる第２の電極３にほとんど遮られることなく、放電管１の内部から直接、又は、図示１点鎖線で示すように第１の電極２で反射されて、真空紫外線が下方の被照射物Ｗに照射される。また、図示しない端部の遮蔽部３ａからは、放電管１の内部から直接、又は、遮蔽部３ａで反射されて、外部電極型放電灯が上方に放出され、これによって上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

本発明を詳細にまた特定の実施形態を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。本出願は２００８年５月３０日出願の日本特許出願（特願２００８−１４２７０６）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

本発明の外部電極型放電灯及びこれを用いた紫外線照射装置は、使用に伴う劣化による放電灯の紫外線の強度の低下を窓部から正確にモニタすることができるので、液晶ディスプレイのガラス基板や半導体ウエハの光洗浄等を行う場合等に極めて有用なものである。

Claims (7)

1. 紫外線を透過する誘電体からなる密閉容器であって、内部に放電用ガスを封入した放電管と、この放電管の上面に形成された紫外線透過率の低い第１の電極と、この放電管の下面に形成された紫外線透過率の高い第２の電極と、を備えた外部電極型放電灯において、
   前記第１の電極の一部に、紫外線透過率が局所的に高い窓部が形成されると共に、前記第２の電極における前記窓部に対向する領域に、紫外線透過率が局所的に低い遮蔽部が形成され、
   前記第１の電極の前記窓部の紫外線透過率と、前記第２の電極のうち前記遮蔽部を除いた部分の紫外線透過率とが同一であることを特徴とする外部電極型放電灯。
2. 前記第１の電極と前記第２の電極が、前記放電管上に形成された金属薄膜からなることを特徴とする請求項１に記載の外部電極型放電灯。
3. 前記放電管の密閉容器が、上面と下面を平坦面とした左右に長尺な方形のものであり、
   前記第１の電極が、べた一面の電極パターンに形成することにより紫外線透過率を低くしたものであり、
   前記第２の電極が、網状の電極パターンに形成することにより紫外線透過率を高くしたものであり、
   前記窓部が、前記第１の電極の左右いずれかの端部に形成され、電極パターンを網状とすることにより紫外線透過率を高くしたものであり、
   前記遮蔽部が、前記第２の電極における前記窓部に対向する端部に形成され、電極パターンをべた一面とすることにより紫外線透過率を低くしたものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の外部電極型放電灯。
4. 前記第１の電極の前記窓部の電極パターンと、前記第２の電極のうち前記遮蔽部を除いた部分の電極パターンとが、同一のパターンの網状であることを特徴とする請求項３に記載の外部電極型放電灯。
5. 請求項３または請求項４に記載の外部電極型放電灯を２本前後にずらして配置したものであって、一方の外部電極型放電灯は前記第２の電極の前記遮蔽部が右側となるように配置すると共に、他方の外部電極型放電灯は前記第２の電極の前記遮蔽部が左側となるように配置し、かつ、前記一方の外部電極型放電灯の前記第２の電極における前記遮蔽部の左端の位置を前記他方の外部電極型放電灯の前記第２の電極における前記遮蔽部の右端の位置と一致させたものを１組とし、これら２本１組の外部電極型放電灯を１組以上前後に並べて配置したことを特徴とする紫外線照射装置。
6. 紫外線を透過する誘電体からなる密閉容器であって、内部に放電用ガスを封入した放電管と、この放電管の上面に形成された紫外線透過率の低い第１の電極と、この放電管の内部の下部に形成された紫外線透過率の高い第２の電極と、を備えた外部電極型放電灯において、
   前記第１の電極の一部に、紫外線透過率が局所的に高い窓部が形成されると共に、前記第２の電極における前記窓部に対向する領域に、紫外線透過率が局所的に低い遮蔽部が形成され、
   前記第１の電極の前記窓部の紫外線透過率と、前記第２の電極のうち前記遮蔽部を除いた部分の紫外線透過率とが同一であることを特徴とする外部電極型放電灯。
7. 紫外線を透過する誘電体からなる半円形ドーム形状の筒体からなる密閉容器であって、内部に放電用ガスを封入した放電管と、この放電管の半円筒形状の上面に形成された紫外線透過率の低い第１の電極と、この放電管の内部の下部に形成された線状の第２の電極と、を備えた外部電極型放電灯において、
   前記第１の電極の一部に、紫外線透過率が局所的に高い窓部が形成されると共に、前記第２の電極における前記窓部に対向する領域に、紫外線透過率が局所的に低い遮蔽部が形成され、
   前記第１の電極の前記窓部の紫外線透過率と、前記線状の第２の電極を含む前記放電管の下部の前記遮蔽部を除いた部分の紫外線透過率とが同一であることを特徴とする外部電極型放電灯。

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