JPH01243303A - 光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光源装置に係り、特に広い平面を強い照度で照
射するのに適したマイクロ波で点灯するランプに係る。

〔従来の技術〕

マイクロ波の空胴中で無電極ランプを点灯する装置は特
公昭５５−３５８２５号に記載されている。この装置は
マイクロ波の発振源と円筒状の空胴と直管形のランプか
ら成る。マイクロ波の電磁界がランプ中にプラズマを誘
起して、ランプが発生する。

この装置の利点は、ランプに電極が無いので（１）製作
が容易、（２）ランプ封入物の自由度が大きい。

（３）大電力化が容易、などである。

また、この文献には空胴内面を曲面の光反射板とし、曲
面の形を変えることにより、空胴から出ていくランプ光
の方向などを制御する方法が述べられている・ 〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来技術では、ランプで広い平面を照射する場合、
光反射板を利用する。すると面内の照度の均一性は良く
なる。しかし、照度の大きさは、ランプと被照射面の距
離が長くなるために、あまり大きくすることができない
。

一方、現在は半導体製造プロセスなどで、光源を利用す
ることが多くなっている。このような特殊利用では、し
ばしば、光照度の面内の均一性よりも、照度の大きさが
重要になる。

本発明の目的は、広い平面を強い照度で照射できる、光
源装置を得ることである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、マイクｄ波空胴の厚さをマイクロ波波長の
２分の１以下の扁平形にして、かつ、ランプの形状をう
す巻き形あるいは多重折れ形など広い平面を被う形にす
ることで達成できる。ランプの光は、扁平形空胴の広い
方の面を金網などにして、そこから取り出す。

〔作用〕

空胴の厚さをマイクロ波の波長の２分の１以下にすると
、空胴の厚さ方向には電磁界の定在波のできる可能性が
なくなる。すると、ランプを空胴の広い方の而、つまり
、光を取り出す金網面に接近させても、光強度が落ちる
ことがなくなる。つまり、ランプと被照面との距離を短
かくすることで、照度を上げることができる。さらに、
ランプを広い面積を被う形にすることで、照射面積を広
くすることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図により説明する。

第１図は本発明の全体構成図である。扁平形の空胴１の
中に多重折れのランプ２が配置されている。空胴１のＩ
’Ｘさｄはマイクロ波の波長の２分の１以下にする。第
３図はランプ２の上面図である。

ランプ２の中には、たとえば希ガス、希ガスとＨｇ　ｇ
　Ｃｄ　ＨＺ　ｎ　ｙ　Ａ　ｓなどの各種金属あるいは
これらのハロゲン化物、ヨウ素９重水素などが封入され
ている。紫外線を利用する場合は、ランプ２は石英など
の紫外線透過物質でつくる。ランプ２は高周波の誘導放
電で点灯するので電極をつける必要がない。マイクロ波
電力は、マイクロ波発振源６から導波管５と電力供給口
４を通して、空胴１に入る。マイクロ波発振源６は、た
とえば周波数２　、４５　ＧＨｚ　、波長１２．２４ｍ
のマグネトロンである。空胴１の広い方の而は光を取り
出すため、金網３になっている。本構成により、多重折
れのランプ２が点灯し、広い平面を照射することができ
る。

この装置は、半導体ウェハを照射するのに使われること
が多いので、照射面積は１５ｍＸ１５■以上にするのが
適当である。またランプ２を金網３の上に固定して、金
ｗ４３を着脱可能な構造にすると、保守が楽になる。

第２図は第１図のＡ−Ａ断面図である。

ランプ２には枝管８が設けられている。枝管８は空ＪＩ
ｌｉ！１の外に出て、その部分は温度制御部７により温
度制御される。温度制御の目的はランプ２の効率を上げ
ることである。一般にランプ２の効率は発光物質の蒸気
圧に影響される。発光物質が飽和蒸気圧にあるときは、
その値はランプ２の最も冷たい部分の温度で決まる。た
とえばランプ２に水銀と数Ｔｏｒｒの希ガスを封入し、
水銀輝線２５４ｎｍを利用するとき、ランプ２の温度が
４０〜６０°Ｃで輝線強度は最大となる。通常マイクロ
波の電力は数百〜数千Ｗで、ランプ２の温度は数百℃に
上がる。しかし、枝管８の温度を４０〜６０℃に保って
おけば、水銀輝線２５４ｎｍは最大に保てる。温度制御
部７は、たとえば水冷パイプのついた金属を枝管８に接
触させたものである。接触部の温度を検知して冷却用の
水流をＯＮ、ＯＦＦし、温度が４０〜６０℃になるよう
にする。接触部は網状、糸状１発泡体状の金属にすると
、柔軟性があるので、枝管８に無理な力がかからなくな
る。冷却方法は水に限らずペルチェ素子などを用いても
よい。また、枝管８を適温に制御した液体に浸しても良
い。制御する温度は発物質により異なり、たとえばカド
ミニウムでは２００〜３００℃、亜鉛では３００℃〜４
００℃にする。

空胴１内のランプ２の最冷部の温度が適温近くになると
きは、枝管を設けたすせずに、マイクロ波電力を調整し
たり、その部分を保温したりして温度を制御してもよい
。また、発光物質が金属の場合は、その金属と他の金属
との合金をランプ２内に封入して、金属蒸気圧を制御し
てもよい。

広い＼１を面を被う形のランプを１本で作る利点は。

温度制御をする場所が１か所で済むことである。

扁平形空胴に県純な形のランプを複数個人れて装置を作
ると、個々のランプを温度制御する必要があるので、温
度制御部は複雑になる。ランプを１本にすることで、こ
の点は大きく改善される。

もう１つの利点は、ランプを複数個人れるよりも、照度
の面均−性が良くなることである。第１図の装置では、
電磁界の１１１と谷があるためランプ２の明るさは平面
内で、ある程度の強弱がある。

明るさの強弱は、電磁界の強い所で発生したプラズマが
ランプ２内で広がることで緩和される。ランプが複数個
に分かれているとプラズマが広がる範囲が限られてしま
う。ランプが１本で連続していると、プラズマより広が
る。その結果、被照射面内での照度分布均一性は良くな
る。

第４図と第５図は、照度の均一性をさらに改善したラン
プ２である。第１図の装置では、電力供給口４付近の電
磁界が強くなる。従って、中心付近で強く発生したプラ
ズマが辺の方に広がり易い形が、均一性の良い形となる
。その例として、ランプ２の形を第４図のうず巻き形に
したり、第５図のように、中心を１本の管で連結したよ
うな形が良い。以上の現象は、マイクロ波点灯ランプ特
有のもので、電極がついたランプでは生じない。

第６図は第２図の温度制御部の拡大図である。

マイクロ波で発生したプラズマは枝管８を伝わって、空
胴の外にまで出ることがある。このプラズマは、枝管８
の冷却を妨げたり、ｔｖ！を磁波を外へもらしたりする
。これを防ぐには、枝管８の途中に再結合物質９を入れ
れば良い。再結合物質９はたとえばグラスウールで、水
銀原子は通過するが、荷電粒子を止めるものである。

第７図は、空ｊ洞１の側面１０をねじ１１とねじ穴１２
でとりつけ着脱可能な構造にした実施例である。導波管
５が空胴１の上部にくる形では、ランプ２は側面から出
し入れできる構造にすると、保守が楽になる。さらに、
この実施例では、温度制御用の枝管８も側面に出るよう
になっている。

このようにランプ２と枝管８が同一平面上にのる形は、
取り扱い易い。たとえば、枝管８を、ランプ２を製作す
る際の排気管としても利用するには。

この形が有利になる。さらに、枝管８の位置は、実施例
のようにランプ２の中央付近に設けるのがよい。この理
由は、ランプの端まで発光原子が拡散し定常情態になる
までの時間を短かくできるからである。

第８図は、電力供給口４を側面に設けた実施例である。

この場合は図のように上面１３を着脱可能にできる。

以上の実施例で空胴１の内面は少なくとも上面が光の反
射板になるように鏡面仕上げになっていたり、白色塗装
されていると、光の取り出し効率が上がる。また白色セ
ラミック等の光反射板を入れてもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ランプと被照射面の距離を短かくでき
るので、広い面積を大きな照度で照射できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体構成図、第２図は第１図早４図 第５（￥ｌ 早　ム　口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、マイクロ波の発振源とそれに電気的に接続された、
   空胴とその中に置かれるランプとから成る光源装置にお
   いて、空胴を扁平にして、かつ、ランプを１本で広い平
   面を被えるような形にしたことを特徴とする光源装置。