JP5223443B2 - ＡｒＦエキシマランプ - Google Patents

Description

本発明は、アルゴン（Ａｒ）とフッ素（Ｆ）で形成されたエキシマ分子から放射するエキシマ光を発生するＡｒＦエキシマランプに関する。更に詳しくは、ＡｒＦエキシマランプから放射されるエキシマ光のスペクトル幅を狭くし、放射される光の純度を改善する技術に関する。

近年、半導体集積回路において、高集積回路部分を作製する露光用光源として、アルゴンフッ素（ＡｒＦ）エキシマレーザが広く利用されている。特に、最近では、このＡｒＦエキシマレーザの放射スペクトルを狭帯域化することによって、更に集積度を上げた半導体集積回路の製造が行なわれている。該狭帯域化の具体例としては、中心発振波長が１９３．３ｎｍに対して、スペクトル幅の半値全幅が０．３５ｐｍ以下のＡｒＦエキシマレーザが開発されている。このような技術としては、例えば、特開２００１−２６７６６６号公報などが知られている。しかし、ＡｒＦエキシマレーザを用いて半導体ウエハの露光を行なう場合、該ＡｒＦエキシマレーザのビーム径は小さく、照射面積が非常に狭くなり、１枚の半導体ウエハを露光する露光時間が長くなるといった問題があった。また、該ＡｒＦエキシマレーザの発振装置自身は、非常に大型の設備であり、価格が高価であるといった問題があった。

一方、最近では、ＡｒＦエキシマレーザと同様にＡｒＦエキシマ分子からのエキシマ光を放射するエキシマランプの開発が進められている。このような従来の技術としては、例えば、特開平０６−２０９１３１号公報等が知られている。該公報によれば、放電容器の内部に種々の放電ガスを封入することにより、所望の波長の光が得られることが記載されており、Ａｒとフッ素を封入することにより、発光波長１８０ｎｍ〜２００ｎｍの光が放射されることが記載されている。該エキシマランプでは、広い面積に対して一括照射が可能であり、照射装置自身も小型の設備にできるといった利点がある。

図５に、従来のエキシマランプの概略を示す。図５は、エキシマランプ１００の概略断面図であって、同軸に配置された外管１０１ａと内管１０１ｂとで形成された放電容器１０１と、該外管１０１ａの外表面に形成された網状部材等から成る光透過性電極１０２と、該内管１０１ｂの内表面に接触する螺旋状電極１０３と、から構成されている。また、該放電容器１０１の内部には、放電用ガス１０４として、例えばＡｒとＦ_２とが封入されている。また、該内管１０１ｂの内側には、冷却媒体導入口１０５ａ、冷却媒体導出口１０５ｂが設けられ、図中に示した矢印のように該内管１０１ｂ内に冷却媒体を流すことにより該内管１０１ｂ側から放電用ガス１０４を冷却している。更に、該光透過性電極１０２と、該螺旋状電極１０３との間に高周波高電圧を印加する高周波高電圧電源１０６が接続されている。該放電用ガス１０４としてＡｒとＦ_２を封入した場合、該高周波高電圧源１０６から供給された高周波高電圧によって該放電容器１０２内にＡｒの放電プラズマが形成される。この放電プラズマ中でＦ_２が分解され、活性なＦ原子と活性なＡｒ原子とが結びつき、活性なＡｒＦエキシマ分子を生成する。その後、該ＡｒＦエキシマ分子が崩壊することにより、波長１９３ｎｍに中心発光波長を持つＡｒＦエキシマ光が発生し、該放電容器１０１の側面にある網状部材等から成る該光透過性電極１０２の開口部分からＡｒＦエキシマ光が放射される。

しかし、上述のＡｒＦエキシマ光を放射する従来のエキシマランプでは、該エキシマランプから放射される光のスペクトル幅が半値全幅で約２．５ｎｍ〜３．０ｎｍであり、ＡｒＦエキシマレーザの場合に比べて、非常に広くなっている。このように、広い波長域の光を照射すると、本来必要とされる波長１９３ｎｍの光以外の不要な光も同時に照射されることとなり、被照射物にダメージを与えるといった問題があった。

また、一般的に、広い波長域の光を狭帯域化する方法としては、誘電体多層膜からなる波長選択フィルタを用いる技術が知られている。しかし、該誘電体多層膜から成るフィルタには、光の入射角による角度依存性があり、該エキシマランプのように広い面積を一括照射するランプでは、照射領域全体に亘って均一なフィルタとして作用できないため、安定した狭帯域化ができないといった問題があった。
特開２００１−２６７６６６号公報 特開平０６−２０９１３１号公報

この発明が解決しようとする課題は、ＡｒＦエキシマランプから放射されるＡｒＦエキシマ光のスペクトルの半値全幅を狭くし、純度の高い光を効率良く放射するＡｒＦエキシマランプを提供することにある。

この発明のＡｒＦエキシマランプは、筒状の放電容器と、該放電容器の外表面に形成された第１の電極と、該第１の電極と対を成す第２の電極と、該放電容器の内部に封入されたアルゴン（Ａｒ）とフッ素（Ｆ）から成るエキシマ分子を形成する放電用ガスと、該放電容器の一部に設けられた光取り出し窓と、から成るＡｒＦエキシマランプにおいて、該放電容器の内部には、電極間に電圧を印加することによって、放電プラズマが形成される放電空間と、放電プラズマの存在しない非放電空間が構成され、また、該放電用ガスに加えてＳＯ_２ガスが含まれており、前記光取り出し窓は、該放電容器の前記第１の電極が配置された領域外に形成され、該放電容器の該非放電空間を介して前記光取り出し窓から外部へ光が放射されること、を特徴とする。

更には、前記筒状の放電容器は、その端部を封止する金属キャップを備え、前記放電容器の外表面には一対の電極が配置されており、前記光取り出し窓は、該電極の配置されていない領域に設けられていることを特徴とする。

また、前記放電容器は、金属酸化物、または、金属フッ化物から構成されており、前記放電容器の内部には、酸素と、硫黄と、アルゴンと、フッ素、または、フッ化物から成るガスと、が封入されていることを特徴とする。

また、前記フッ化物から成るガスは、フッ素と硫黄化合物との混合ガスであることを特徴とする。

更には、前記フッ化物から成るガスは、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）であることを特徴とする。

また、前記放電容器の内部に封入された硫黄は、硫黄原子の個数に換算して、該放電容器内に封入した全封入ガスの分子数に対して、０．００５％以上、１％以下の範囲で封入したことを特徴とする。

本発明のＡｒＦエキシマランプは、放電容器内部にＳＯ_２ガスを含有し、該第１の電極が配置された領域外に光取り出し窓を設けており、該放電容器の内部には、電極間に電圧を印加することによって、放電プラズマが形成される放電空間と、放電プラズマの存在しない非放電空間が構成されているため、ＡｒＦエキシマ分子から放射されるＡｒＦエキシマ光（中心発光波長１９３ｎｍ）を該放電容器内部に存在するＳＯ_２ガスが放電容器内の該第１の電極が配置された領域外（放電プラズマが無い非放電空間）でフィルタとして作用することにより、該エキシマ光を吸収し、該光取り出し窓から外部へ放射されるＡｒＦエキシマ光のスペクトル幅を狭帯域化することができる。

また、前記筒状の放電容器は、その端部を封止する金属キャップを備え、前記放電容器の外表面には一対の電極が配置されており、前記光取り出し窓は、該電極の配置されていない領域に設けられていることにより、ＡｒＦエキシマ分子から放射されるＡｒＦエキシマ光（中心発光波長１９３ｎｍ）を前記光取り出し窓から外部へ放射することができる。

また、該放電容器が、金属酸化物、または、金属フッ化物から構成されているので、該放電容器内に存在するフッ素が該放電容器の管壁に吸収されることが無く、ＡｒＦエキシマ光を安定して長時間放射することができる。
更には、放電容器の内部にアルゴンとフッ素、または、フッ化物から成るガスと、が封入されているので、ＡｒＦエキシマ分子が安定して形成されると共に、酸素と硫黄とが封入されていることで、放電プラズマによって該酸素と該硫黄とが分解され、ＳＯ２を生成し、該ＳＯ２ガスが非放電空間でフィルタとして作用することにより、放電容器の光取出し窓から放射されるＡｒＦエキシマ光のスペクトル幅を狭帯域化できる。

また、前記フッ化物から成るガスは、ＳＦ_６であるので、該放電容器内に純粋のフッ素ガスを直接導入する場合に比べて、取り扱いが容易であり、安全である。更には、フッ素ガスと硫黄化合物を別々に供給する必要がない。また、放電容器やシール部の材料とフッ素が反応して発光効率が低下することを抑制できる。

更に、前記放電容器の内部に封入された硫黄は、該放電容器内に封入した全封入ガスの分子数に対して硫黄原子の個数に換算して、０．００５％から１％の範囲で封入されているので、ＡｒＦエキシマ光のスペクトル幅を効率良く狭帯域化することができる。

本発明のＡｒＦエキシマランプは、放電容器内にＳＯ_２ガスを含有することで、ＡｒＦエキシマランプから放射されるＡｒＦエキシマ光のスペクトル幅を狭帯域化させるものである。具体的には、ＡｒＦエキシマ分子の崩壊によって放射されるＡｒＦエキシマ光（中心発光波長１９３ｎｍ）に対して、波長１９３ｎｍ付近には高い透過率を持ち、該波長１９３ｎｍより短波長側、及び、長波長側のどちらの領域においても１ｎｍ以上の範囲に亘って高い吸収を持つＳＯ_２をフィルタとして作用させることで、波長１９３ｎｍ付近の光のみを狭帯域化して放射することができる、といったものである。また、放電容器内の該第１の電極が配置された領域外（放電プラズマが無い空間）に光取り出し窓を有することにより、該光取り出し窓近傍に該ＳＯ_２ガスが安定して存在でき、該ＡｒＦエキシマ光が、放電プラズマが無い空間を通過することで、該ＳＯ_２ガスが光吸収層として作用し、該ＡｒＦエキシマランプから放射される光の狭帯域化を実現できる、といった利点を有するものである。

本発明におけるＡｒＦエキシマランプの第１の実施例として、図１に該ＡｒＦエキシマランプの概略図を示す。図１−ａ）は、本発明のＡｒＦエキシマランプ１０の管軸方向に沿って切断した概略断面図である。該ＡｒＦエキシマランプ１０は、筒状のサファイア管（Ａｌ_２Ｏ_３）から成る放電容器１と、該放電容器１の外表面に配置された一対の電極２ａ、２ｂと、該放電容器１内であって、該電極２ａ、２ｂの配置されていない領域（放電プラズマ５の存在していない空間：以下、非放電空間と称する）に設けられた光取り出し窓８と、該放電容器１の端部を封止する金属キャップ３とから構成されている。また、一方の該金属キャップ３の端には、該放電容器１にガスを導入、または、導出するための排気用細管部４が形成されている。また、該金属キャップ３は、該放電容器１であるサファイア管の端部に設けたメタライズ層６とロウ材７を介して溶着されている。該ロウ材７としては、例えば、銀銅合金（Ａｇ−Ｃｕ合金）を使用している。更には、該金属キャップ３は、例えば、ニッケル（Ｎｉ）で構成されており、該放電容器１に封入されたフッ素（Ｆ）を含むガスによる影響が無く、Ｆを吸着する率も非常に低い、といった特徴を有している。

図１−ｂ）は、該放電容器１をランプ管軸方向に直交する面で切断した断面であって、図１−ａ）のＡ−Ａ断面図である。本実施例では、断面円形のサファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）から成る該放電容器１と、該放電容器１の外表面に配置された一対の電極２ａ、２ｂ、と、該放電容器１内の放電プラズマ５が形成される放電空間５ａと、非放電空間９と、から構成されている。また、該放電容器１内には、放電用ガスとしてアルゴン（Ａｒ）と六フッ化硫黄（ＳＦ_６）と少量の酸素（Ｏ_２）とが封入されている。

本実施例で示すＡｒＦエキシマランプでは、該放電容器１がサファイアで構成され、該金属キャップ３がＮｉで構成されているので、放電ガスとして封入されたフッ素を含むガスの影響を、該放電容器１や該金属キャップ３が受け、劣化することがない。更には、該放電容器１や該金属キャップ３等にフッ素が吸着され、該放電容器１内のフッ素濃度が低下することが無いので、長時間に渡って安定した光出力を得ることができる。

更に、該放電容器１の外面に配置されたアルミニウムから成る一対の電極２ａ、２ｂ間にパルス電圧を印加すると、Ａｒガスによる放電プラズマが誘起され、フッ素を含むガス分子が分解され、活性なＡｒＦエキシマ分子を形成する。その後、該ＡｒＦエキシマ分子の崩壊に伴い、ＡｒＦエキシマ光として、波長１９３ｎｍに中心発光波長を持つ光が放射される。ここにおいて、本実施例では、該放電用ガスに加えてＳＯ_２ガスを含有させ、且つ、該光取り出し窓８が、該放電容器１の非放電空間９に設けられているので、ＡｒＦエキシマ分子から放射されるＡｒＦエキシマ光は、該非放電空間９に存在するＳＯ_２ガスがフィルタとして作用することにより、該光取り出し窓８から放射される際に、そのスペクトル幅が狭帯域化される、といった効果を持つ。尚、本実施例では、該放電用ガスとして、その組成がＡｒ９９．９９％、ＳＦ_６０．０１％、封入圧力がＡｒとＳＦ_６とを合わせて約１３．３ＫＰａとし、Ｏ_２は放電容器１の表面から脱離した酸素を利用した。尚、ランプ消灯後は、該放電容器１の表面から脱離した酸素に変わってＦ等が置換されており、脱離した酸素は、ＳＯ_２ガスの生成に利用され、放電空間にＳＯ_２として存在する等と成っている。

次に、図２として、本発明のＡｒＦエキシマランプから放射されるエキシマ光の放射スペクトルを示す。図２における横軸は放射される光の波長（ｎｍ）、縦軸は各波長において放射された光の相対強度を示している。また、実線で示した放射スペクトルは、本発明のＡｒＦエキシマランプから放射されるＡｒＦエキシマ光であって、放電空間内にＡｒとＳＦ_６を封入し、放電によりＡｒＦエキシマ分子とＳＯ_２を形成させ、非放電空間を介して光取り出し窓から放射された光である。また、比較例１として破線で示した放射スペクトルは、本発明のＡｒＦエキシマランプと同等の封入ガス、すなわち、ＡｒとＳＦ_６を封入し、放電によりＡｒＦエキシマ分子とＳＯ_２を形成させたものであるが、非放電空間を介さず、網状電極を配置した放電容器側面から取り出した光である。該比較例１の放射スペクトルは、放電空間で生成され、非放電空間を通過することなく該放電容器を構成するガラスを介して放射されるＡｒＦエキシマ光を直接的に測定したものである。更には、比較例２として一点鎖線で示した放射スペクトルは、バッファガスとしてのＮｅを含むＡｒガスに直接Ｆ_２ガスを導入したＡｒＦエキシマランプから放射される光である。

最初に、比較例１（破線）、及び、比較例２（一点鎖線）で示した放射スペクトルは、共にその放射スペクトルの幅が半値全幅で約２．５ｎｍと、広いものであった。これは、ＡｒにＳＦ_６を封入した場合（比較例１）でも、Ａｒガスに直接Ｆ_２ガスを導入した場合（比較例２）でも、ＡｒＦエキシマランプから放射されるＡｒＦエキシマ光のスペクトル幅は、ほぼ同等であり、広い幅の放射スペクトルを持っていることを示している。

一方、本発明のＡｒＦエキシマランプの放射スペクトル（実線）は、比較例１、及び、比較例２に示した放射スペクトルに比べて、スペクトル幅が狭くなっている。該スペクトル幅を半値全幅で比較すると、比較用のスペクトルでは約２．５ｎｍであるのに対して、本発明のＡｒＦエキシマランプでは約０．５ｎｍと１／３以下のスペクトル幅になっている。これは、該ＡｒＦエキシマランプの光取り出し窓部分、すなわち、非放電空間部分に存在するＳＯ₂ガスによるものと考えられる。該ＳＯ₂ガスは、波長１９３ｎｍ付近には高い透過率を持ち、該波長１９３ｎｍより短波長側、及び、長波長側のどちらの領域においても１ｎｍ以上の範囲に亘って高い吸収を持つ、といった特性を有する。この特性により、ＡｒＦエキシマランプにおいて、エキシマ光として放射されるスペクトルの裾野部分は吸収され、中心発光波長である波長１９３ｎｍの光は、放射スペクトルが狭帯域化されてランプ外部へ放射されるものと考えられる。

尚、本発明における具体的な放電過程としては、次のように考えられる。該ＡｒＦエキシマランプの該放電空間の外表面に密着配置した電極間に高周波高電圧（例えば２０ｋＨｚ、ｐ−ｐ６ｋＶ）を印加することによって、内部に封入されたＡｒガスの放電が発生する。該放電により、放電容器の内部に封入されたＳＦ_６は、放電プラズマ中で活性なＳとＦとに分解される。その後、更にＦはＡｒと結合し活性な状態のＡｒＦエキシマ分子を形成し、該ＡｒＦエキシマ分子の崩壊に合わせて波長１９３ｎｍを中心発光波長とするＡｒＦエキシマ光が放射される。また、Ｓは、微量の酸素と結びつき、ＳＯ_２を生成し、放電プラズマ外の空間に浮遊する。この放電プラズマ外の空間、すなわち、非放電空間に存在する該ＳＯ_２ガスがフィルタとして作用することにより、該光取り出し窓から放射される中心発光波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマ光が狭帯域化される。

次に、該ＡｒＦエキシマ光を狭帯域化するためのフィルタとして作用したＳＯ_２を放電容器内部に存在させる方法を示す。該ＳＯ_２ガスを直接、該放電容器に封入することが一般的である。しかし、該ＳＯ_２ガスを直接、該放電容器に封入する以外にも、該放電容器中で該ＳＯ_２ガスを生成することもできる。具体的には、放電容器内部に硫黄化合物と酸素化合物を封入し、放電プラズマにより該硫黄化合物と該酸素化合物をＳとＯに分解し、分解された硫黄原子（Ｓ）と酸素原子（Ｏ）が反応することでＳＯ_２を生成することができる。ここで、Ｓの供給源である該硫黄化合物としては、例えば、Ｓ、ＳＯ_２、ＳＯ_３、ＳＦ_６等を用いることが出来る。また、Ｏの供給源である該酸素化合物としては、例えば、Ｏ_２、Ｈ_２Ｏ、ＣＯ_２等を用いることが出来る。これらの該硫黄化合物、該酸素化合物は気体状態で該放電容器の内部に容易に封入することが可能である。尚、Ｏの供給源としては、酸素化合物をガスとして封入する以外に、金属酸化物から成る放電容器から放電により離脱するＯを利用できる場合もあり、必ずしも酸素化合物をガスとして封入しなくとも良い場合がある。

また、ＡｒＦエキシマランプとして該放電容器の材質をサファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）で構成し、該放電容器内部にＡｒ、ＳＦ_６、Ｏ_２を全封入圧で１３．３ＫＰａ封入したランプにおいて、ＳＦ_６の濃度を変化させ、放射されるスペクトル幅へのＳＯ_２の濃度の影響を調べた。その結果、該ＡｒＦエキシマランプから放射される放射スペクトルのスペクトル幅は、ＳＯ_２の濃度に大きく影響を受けていた。具体的には、Ｓ原子の個数に換算して、放電容器内に封入した全封入ガスの分子数に対するＳ原子の封入率で、１％以上封入した場合、放射スペクトルのスペクトル幅はあまり狭帯域化できなかった。同様に全封入ガスの分子数に対する該Ｓ原子の封入率が１％以下の場合、放射スペクトルのスペクトル幅の狭帯域化に極めて有効であることが確認できた。しかし、該Ｓ原子の封入率が極端に少なくなると、ＳＯ_２の生成量がごく微量となり、狭帯域化の効果を得られない。具体的には、Ｓ原子の封入率が０．００５％以下の場合、スペクトル幅の狭帯域化は確認できなくなった。結果として、ＡｒＦエキシマランプから放射されるＡｒＦエキシマ光に対してフィルタとして作用するＳＯ_２を生成するために封入される硫黄の濃度は、Ｓ原子の個数に換算して、放電容器内に封入した全封入ガスの分子数に対して０．００５％以上、１％以下の範囲であることが望ましい。

次に、該ＡｒＦエキシマランプに使用する放電容器について述べる。図１に示した本発明の第１の実施例では、円筒状のサファイアを用いている。このように、サファイアを採用したのは、該放電容器内に封入されるガスの中でも、特に、Ｆに対する耐性が強い材料が求められるためである。また、ＡｒＦエキシマ分子の解離により放射される光は、波長１９３ｎｍに中心発光波長を持つ光であり、該放電容器が光取出し窓を兼ねる場合には、該波長の光に対する透過率の高い材料であることが必要である。これらの条件を満たす材料としては、上記のサファイア等の金属酸化物や、ＭｇＦ_２等の金属フッ化物が適した材料である。このように、該放電容器を金属酸化物、または、金属フッ化物から構成することで、該放電容器内に封入されたフッ素に対する耐性が確保でき、長寿命のＡｒＦエキシマランプを提供することができる。また、このような材料を用いることで、該放電容器中のフッ素が該放電容器を構成する材料と反応する等により、フッ素の濃度が点灯時間と共に低下するといった不具合を回避することが出来る。

図３には、本発明のＡｒＦエキシマランプの第２の実施例を示す。図３−ａ）は、本発明の第２の実施例であるＡｒＦエキシマランプ１１の管軸方向に沿って切断した概略断面図である。該ＡｒＦエキシマランプ１１は、筒状のサファイア管（Ａｌ_２Ｏ_３）から成る放電容器１２と、該放電容器１２の外表面に配置された一方の電極１３ａと、放電容器１２の内部に配置された筒状誘電体１５と、該筒状誘電体１５の内部に配置された螺旋状の線状電極１４と、該電極１３ａの配置されていない部分に相当する該放電容器１２の非放電空間１６（放電プラズマ１７の存在していない空間）に設けられた光取り出し窓１８と、該放電容器１２の端部を封止する金属キャップ１９とから構成されている。また、一方の該金属キャップ１９の端には、該放電容器１２にガスを導入、または、導出するための排気用細管部２０が形成されている。また、該金属キャップ１９は、該放電容器１２であるサファイア管の端部に設けたメタライズ層２１とロウ材２２を介して溶着されている。該ロウ材２２としては、例えば、銀銅合金（Ａｇ−Ｃｕ合金）を使用している。更には、該金属キャップ１９は、例えば、ニッケル（Ｎｉ）で構成されており、該放電容器１２に封入されたフッ素（Ｆ）を含むガスによる影響が無く、Ｆを吸着する率も非常に低い、といった特徴を有している。

図３−ｂ）は、該放電容器１２をランプ管軸方向に直交する面で切断した断面であって、図３−ａ）のＡ−Ａ断面図である。本実施例では、断面円形のサファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）から成る該放電容器１２と、該放電容器１２の外表面に配置された一方の電極１３ａと、該放電容器１２の内部に配置された筒状誘電体１５と、該筒状誘電体１５の内部に配置された螺旋状の線状電極１４と、該放電容器１２内の放電プラズマ１７が形成される放電空間１７と、該電極１３ａが形成されていない領域である該非放電空間１６と、から構成されている。また、該放電容器１２内には、放電用ガスとしてアルゴン（Ａｒ）と六フッ化硫黄（ＳＦ_６）と少量の酸素（Ｏ_２）とが封入されている。

図４には、本発明のＡｒＦエキシマランプの第３の実施例を示す。図４−ａ）は、本発明の第３の実施例であるＡｒＦエキシマランプ４１の管軸方向に沿って切断した概略断面図である。該ＡｒＦエキシマランプ４１は、筒状のサファイア管（Ａｌ_２Ｏ_３）から成る放電容器４２と、該放電容器４２の外表面に配置された一方の電極４３ａと、放電容器４２の内部に配置され一方の端が放電容器４２内で開放された筒状誘電体４５と、該筒状誘電体４５の内部に配置された螺旋状の線状電極４４と、該電極４３ａの配置されていない領域である該放電容器４２の非放電空間５４（放電プラズマ４７の存在していない空間）を介し該筒状誘電体４５の開放された一端側に設けられた光取り出し窓４８と、該放電容器４２の端部を封止する金属キャップ４９とから構成されている。一方の該金属キャップ４９の中心には略円形の穴が設けられ、該穴にサファイアから成る円盤状の光取り出し窓４８が、該光取り出し窓の円周上に設けられたメタライズ層６１とロウ材６２とで溶接されている。また、他方の該金属キャップ４９の端には、該放電容器４２にガスを導入、または、導出するための排気用細管部５５が形成されている。また、該金属キャップ４９は、該放電容器４２であるサファイア管の端部に設けたメタライズ層６１とロウ材６２を介して溶着されている。該ロウ材６２としては、例えば、銀銅合金（Ａｇ−Ｃｕ合金）を使用している。更には、該金属キャップ４９は、例えば、ニッケル（Ｎｉ）で構成されており、該放電容器４２に封入されたフッ素（Ｆ）を含むガスによる影響が無く、Ｆを吸着する率も非常に低い、といった特徴を有している。

図４−ｂ）は、該放電容器４２をランプ管軸方向に直交する面で切断した断面であって、図４−ａ）のＡ−Ａ断面図である。本実施例では、断面円形のサファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）から成る該放電容器４２と、該放電容器４２の外表面に配置された一方の電極４３ａと、該放電容器４２の内部に配置された筒状誘電体４５と、該筒状誘電体の内部に配置された螺旋状の線状電極４４と、該放電容器４２内の放電プラズマ４７が形成される放電空間５３と、から構成されている。また、該放電容器４２内には、放電用ガスとしてアルゴン（Ａｒ）と六フッ化硫黄（ＳＦ_６）と少量の酸素（Ｏ_２）とが封入されている。

この発明のエキシマランプにおける第１の実施例を示す概略断面図。 この発明のエキシマランプから放射される放射スペクトルを示すグラフ。 この発明のエキシマランプにおける第２の実施例を示す概略断面図。 この発明のエキシマランプにおける第３の実施例を示す概略断面図。 従来のエキシマランプを示す概略断面図。

符号の説明

１ 放電容器
２ａ 電極
２ｂ 電極
３ 金属キャップ
４ 細管部
５ 放電プラズマ
５ａ 放電空間
６ メタライズ層
７ ロウ材
８ 光取り出し窓
９ 非放電空間
１０ ＡｒＦエキシマランプ
１１ ＡｒＦエキシマランプ
１２ 放電容器
１３ａ 電極
１４ 電極
１５ 筒状誘電体
１６ 非放電空間
１７ 放電プラズマ
１８ 光取り出し窓
１９ 金属キャップ
２１ メタライズ層
２２ ロウ材
２３ 放電空間
２４ 非放電空間
４１ ＡｒＦエキシマランプ
４２ 放電容器
４３ａ 電極
４４ 電極
４５ 筒状誘電体
４７ 放電プラズマ
４８ 光取り出し窓
４９ 金属キャップ
５３ 放電空間
５４ 非放電空間
５５ 排気用細管部
６１ メタライズ層
６２ ロウ材
１００ エキシマランプ
１０１ 放電容器
１０１ａ 外管
１０１ｂ 内管
１０２ 光透過性電極
１０３ 螺旋状電極
１０４ 放電用ガス
１０５ａ 冷却媒体導入口
１０５ｂ 冷却媒体導出口
１０６ 高周波高電圧源

Claims (6)

1. 筒状の放電容器と、該放電容器の外表面に形成された第１の電極と、該第１の電極と対を成す第２の電極と、該放電容器の内部に封入されたアルゴン（Ａｒ）とフッ素（Ｆ）から成るエキシマ分子を形成する放電用ガスと、該放電容器の一部に設けられた光取り出し窓と、から成るＡｒＦエキシマランプにおいて、
   該放電容器の内部には、電極間に電圧を印加することによって、放電プラズマが形成される放電空間と、放電プラズマの存在しない非放電空間が構成され、また、該放電用ガスに加えてＳＯ_２ガスが含まれており、
   前記光取り出し窓は、該放電容器の前記第１の電極が配置された領域外に形成され、該放電容器の該非放電空間を介して前記光取り出し窓から外部へ光が放射されること、を特徴とするＡｒＦエキシマランプ。
2. 前記筒状の放電容器は、その端部を封止する金属キャップを備え、前記放電容器の外表面には一対の電極が配置されており、前記光取り出し窓は、該電極の配置されていない領域に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のＡｒＦエキシマランプ。
3. 前記放電容器は、金属酸化物、または、金属フッ化物から構成されており、
   前記放電容器の内部には、酸素と、硫黄と、アルゴンと、フッ素、または、フッ化物か
   ら成るガスと、が封入されていることを特徴とする請求項１乃至請求項２に記載のＡｒＦ
   エキシマランプ。
4. 前記フッ化物から成るガスは、フッ素と硫黄化合物との混合ガスであることを特徴とする請求項３に記載のＡｒＦエキシマランプ。
5. 前記フッ化物から成るガスは、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）であることを特徴とする請求項３に記載のＡｒＦエキシマランプ。
6. 前記放電容器の内部に封入された硫黄は、硫黄原子の個数に換算して、該放電容器内に封入した全封入ガスの分子数に対して、０．００５％以上、１％以下の範囲で封入したことを特徴とする請求項３に記載のＡｒＦエキシマランプ。

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