JPH0461741A - マイクロ波放電光源装置 - 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］ この発明はマイクロ波放電光源装置、とくに光ＣＶＤ等
の光励起プロセスに用いる紫外光を得るマイクロ波放電
光源装置に関するものである。

［従来の技術］ 第７図は例えは特開昭６４−６３２６２号公報に示され
た従来のマイクロ波放電光ｆ９装置を示す一部切り欠き
斜視図であり、図において（１）は空胴てあり、その内
部に希ガスと水銀を封入した無電極の直管型ランプ（２
）が複数本設置されている。（３）は空胴（＋）の一部
を構成し光を取り出す金網、（４）は電力供給口、（５
）は導波管、（６）はマイクロ波電源である。

次に動作について説明する。周波数２．４５ＧＨｚのマ
イクロ波電力を、マイクロ波型Ｒ（６）から導波管（５
）と電力供給口（４）を通して空胴（１）に給電すると
、マイクロ波電界により複数本のランプが同時に点灯す
る。紫外光は空胴（１）の一部を構成する金網（３）か
ら平面に照射され、たとえば光ＣＶＤや光エッチング等
の光励起プロセスに用いられる。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のマイクロ波放電光ｒｉ装置は以りのように構成さ
れているので、広い平面を照射する場合、空胴（１）の
容積を大きくしてランプ（２）を数多く配置する方法が
取られていた。ところが空胴（１）を大きくすると空胴
（１）内に定在波が発生し、マイクロ波電界に強弱がで
きる。一方、ランプ単体の発光輝度は一般に電界に比例
するため、空胴内の電界に強弱があるとそれに対応して
発光するようになる。従って空胴内に配置された複数の
ランプの各々の輝度は同一にならず、さらには一部発光
しないものもてきるため、金網（３）を通して照射され
る紫外光の平面内照度分布が不均一になるという問題点
があった。

また、発光が不均一になる上記の現象はマイクロ波放電
電力を増加するにしたがって顕著になるため、電力密度
を上げて高輝度発光をてきないという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、大面積を均一に照射でき、また放電電力密度
も大きくでき、しかも放電管内で発生される光をほぼす
べて放電管外に取り出せる、高効率で高輝度発光が可能
なマイクロ波放電光源装置を得ようとするものである。

［課題を解決するための手段］ この発明のマイクロ波放電光源装置は、−面が平板状の
誘電体で取り囲まれた放電空間にプラズマ発光媒体を封
入味　上記放電空間に相対する位置に平板状誘電体に隣
接して透光マイクロ波反射部材を設け、上記平板状誘電
体の厚み方向の電界成分を有するマイクロ波を上記平板
状誘電体の端面からこの平板状誘電体中に結合させ、」
１記放電空間にマイクロ波電界を形成して上記プラズマ
発光媒体を放電させ、上記透光マイクロ波反射部材から
光を取り出すように構成したものである。

［作用］ 平板状誘電体の厚み方向の電界成分を有するマイクロ波
は、誘電体中に効率良くマイクロ波電界を形成するとと
もに、平板状誘電体から放電空間にマイクロ波を徐々に
結合する。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例によるマイクロ波放電光源装置
を示す断面構成図、第２図は第１図の装置の外観を示す
概略斜視図である。図において、（＋０１）は方形導波
管、（１０２）はＥ面の一面をテーバにしたテーパ導波
管、（１０３）は薄型導波管、（＋０４）は薄型導波管
（１０３）の終端で移動可能になっている。（２０１）
は薄型導波管（１０３）とほぼ等しい厚みを有し、真空
紫外光を透過する合成石英ガラスの平板状誘電体、（２
０２）は平板状誘電体（２０＋）と対向配置して設けら
れる対向誘電体、（２０３）は誘電体側板、（２０５）
は平板状誘電体（２０１）。

対向誘電体（２０２）、誘電体側板（２０３）で形成さ
れる面発光ランプである。誘電体側板（２０３）と対向
誘電体（２０２）は合成石英ガラス又は石英ガラスで構
成される。面発光ランプ（２０５）は接合部を溶着又は
フリットガラスによる封着によって形成される。

（２０６）は放電空間であり、面発光ランプ（２０５）
内を真空排気後、水銀と希ガスとしてＡｒガスのプラズ
マ発光媒体が封入され、放電により水銀の発光線を放射
する。（２０４）は対向誘電体（２０２）の一部を変形
して形成した突起で、水銀溜である。（３０１）は薄形
導波管（１０３）の片面に設けられ、内部に面発光ラン
プ（２０５）と冷却槽（３０２）を有する円形の放電チ
ャンバである。（３０３）は冷却液供給口で水銀溜（２
０４）に対向して設けられている。（３０５）は放電チ
ャンバ（３０１）の壁であり、金属でてきている。（５
０２）は放電チャンバ壁（３０５）に設けられた冷却水
をシールするＯリング、（３０４）は冷却液排出口であ
る。（１０５）は薄型導波管（＋０３）の放電チャンバ
（３０１）に対する面に設けられた、マイクロ波は反射
し光を透過する透光マイクロ波反射部材で、この場合は
金属メツシュ板、（５０１）は反応室（４０＋）と導波
管内を真空的に隔離するＯリングである。（４０２）は
基板ホルダであり、基板（４０３）が配置されている。

反応室（４０１）の壁には反応ガス導入ボー）　（４０
４）と排気ボー）　（４０５）が設けられている。矢印
Ｅは誘電体の厚み方向の電界で、Ｍはマイクロ波の伝播
方向、Ｌは光、Ｇは反応ガスの導出入方向を表わす 次に動作について説明する。方形導波管（１０１）を伝
送されたマイクロ波はテーバ導波管（１０２）で電界（
図中矢印Ｅで示しである）を徐々に強められ、平板状誘
電体（２０１）の端部から平板状誘電体内に結合される
。このように導波管内の電界が平板状誘電体の厚み方向
と平行なため、平板状誘電体へのマイクロ波の結合が容
易に行われ、効率的に結合される。平板状誘電体内を伝
送される間にマイクロ波は放電空間（２０６）に徐々に
結合され、放電空間（２０６）内のプラズマ発光媒体が
放電発光し、主に水銀１８５ｎｍおよび２５４ｎｍの紫
外光が反応室（４０１）に放射され基板（４０３）に照
射される。ここでマイクロ波は平板状誘電体（２０１）
内を伝送しながら放電空間（２０６）に結合されるため
、放電空間（２０６）内に均一にマイクロ波を結合する
のが容易である。その結果放電空間（２０６）内が均一
に放電発光し、紫外光が均一に照射されることになる。

また、冷却槽（３０２）の温度を適当に設定して水銀溜
（２０４）の温度をコントロールすることにより水銀の
蒸気圧を制御できるので、放電電力密度を大きくしても
効率良く紫外光を発光することができる。さらに、放電
空間（２０６）を取り巻く面に対して光透過窓となる平
板状誘電体（２０１）の占める面積が大きいのて、放電
空間（２０６）内で放射される光のうち反応室（４０１
）内へ照射される光の割合を大きくてきる。また対向誘
電体（２０２）に接する放電チャンバの壁面（３０５）
を光反射面に形成しておけは、反応室（４０＋）側へ放
射される光をより多くてきる。

なお、上記実施例では、水銀の蒸気圧をコントロールす
るために対向誘電体（２０２）に突起を形成して水銀溜
（２０４）を設けたが、第：３図の断面構成図に示すよ
うに　放電チャンバの壁（３０５）と面発光ランプ［２
］　（２０７）の対向誘電体（２０２）を熱的に接触さ
せれば、水銀溜（２０４）を設けなくとも水銀の蒸気圧
を制御することができる。

また、導波管のＥ面の幅をしぼるのに、テーバ導波管（
＋０２）を用いたが、第４図の断面構成図のように　階
段状の導波管（１１２）を用いてもよい。

さらに、より大面積を照射できる光源にするため、第５
図の概略斜視図のように薄型導波管のＨ面の幅をテーバ
状に広げてより大口径の放電チャンバ（３１１）を形成
して放電させることもてきる。

そして、面発光ランプ（２０５）を平板状誘電体と誘電
体側板と対向誘電体で構成したが、第６図のの概略断面
図のように平板状誘電体と曲面誘電体（２０８）で構成
した面発光ランプ［３］　（２０９）にすると、接合部
が少なくなり製作が容易となる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、−面が平板状の誘電
体で取り囲まれた放電空間にプラズマ発光媒体を封入し
、上記放電空間に相対する位置に平板状誘電体に隣接し
て透光マイクロ波反射部材を設け、上記平板状誘電体の
厚み方向の電界成分を有するマイクロ波を上記平板状誘
電体の端面からこの平板状誘電体中に結合させ、上記放
電空間にマイクロ波電界を形成して上記プラズマ発光媒
体を放電させ、上記透光マイクロ波反射部材から光を取
り出すように構成したので、大面積を均一に発光させる
ことが容易で、しかも発光の輝度が高く、光の取り出し
効率も高いマイクロ波放電光源装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるマイクロ波放電光源
装置を示す断面構成図、第２図は第１図の装置外観の概
略斜視図、第３図と第４図はこの発明の他の実施例によ
るマイクロ波放電光源装置を示す断面構成図、第５図は
この発明のさらに他の実施例によるマイクロ波放電光源
装置外観を示す概略斜視図、第６図はこの発明の他の実
施例による面発光ランプの断面図である。第７図は従来
のマイクロ波数電光源！装置を示す一部切り欠き斜視図
である。 図中、（２０＋）は平板状誘電体、（２０２）は対向誘
電体、（２０３）は誘電体側板、（２０５）、（２０？
）、（２０９）は面発光ランプ、（２０Ｇ）は放電空間
、（１０５）は透光マイクロ波反射部材の金属メツシュ
板、Ｅは誘電体の厚み方向の電界である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　一面が平板状の誘電体で取り囲まれた放電空間にプラ
   ズマ発光媒体を封入し、上記放電空間に相対する位置に
   平板状誘電体に隣接して透光マイクロ波反射部材を設け
   、上記平板状誘電体の厚み方向の電界成分を有するマイ
   クロ波を上記平板状誘電体の端面からこの平板状誘電体
   中に結合させ、上記放電空間にマイクロ波電界を形成し
   て上記プラズマ発光媒体を放電させ、上記透光マイクロ
   波反射部材から光を取り出すようにしたマイクロ波放電
   光源装置。