JPH09171799A - 放電ランプおよび真空紫外光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可視光を肉眼で観察することにより動作状態
の診断が可能な放電ランプ及び真空紫外光源装置、並び
に放電容器又はランプハウスの窓部材の真空紫外光の透
過率が低下せず使用寿命の長い放電ランプ及び真空紫外
光源装置の提供。 【解決手段】 放電ランプは、真空紫外光を放出する放
電ランプにおいて、放電容器が定格動作状態において波
長６５０ｎｍ付近の蛍光が目視で観測されない石英ガラ
スにより構成されている。真空紫外光源装置は、放電容
器を有し、真空紫外光を放出する放電ランプ１と、放電
ランプ１からの真空紫外光を取り出す窓部材33を有する
ランプハウス30とを具え、ランプハウス30内が不活性ガ
スで充満された状態で作動される真空紫外光源装置にお
いて、放電容器および窓部材33の少なくとも一方は、放
電ランプ１の定格動作状態において、波長６５０ｎｍ付
近の蛍光が目視で観測されない石英ガラスで構成されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空紫外光を放出
する放電ランプおよび真空紫外光源装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】例えば、光洗浄、光エッチング等におい
ては、波長２００ｎｍ以下の真空紫外光を放出する放電
ランプを具えた真空紫外光源装置が使用されている。真
空紫外光を放出する放電ランプとしては、真空紫外光に
対して透過性を有する材料例えば合成石英ガラスよりな
る放電容器内に水銀および希ガスが封入された、水銀の
共鳴線である波長１８５ｎｍの真空紫外光を放出する低
圧水銀ランプが知られている。

【０００３】また、最近においては、真空紫外光を放出
する放電ランプとして、少なくとも一部が誘電体により
構成された放電容器内に、適宜の放電用ガスが充填さ
れ、当該放電容器内において誘電体バリア放電（別名
「オゾナイザ放電」あるいは「無声放電」。電気学会発
行改定新版「放電ハンドブック」平成１年６月再版７刷
発行第２６３頁参照）を発生させることにより、エキシ
マが生成されてエキシマ光が放出される誘電体バリア放
電ランプが知られている。例えば、特開平１−１４４５
６０号公報には、少なくとも一部が誘電体である石英ガ
ラスにより構成された中空円筒状の放電容器内に放電用
ガスが充填されてなる誘電体バリア放電ランプが記載さ
れている。このような誘電体バリア放電ランプにおいて
は、放電用ガスとして、キセノンガスを用いることによ
り、キセノンエキシマによるエキシマ光である波長１７
２ｎｍにピークを有する真空紫外光が放出され、放電用
ガスとして、アルゴンと塩素との混合ガス（以下、「ア
ルゴン−塩素混合ガス」ともいう。）を用いることによ
り、アルゴン−塩素エキシマによるエキシマ光である波
長１７５ｎｍにピークを有する真空紫外光が放出される
ことが知られている。

【０００４】また、誘電体バリア放電ランプを具えた真
空紫外光源装置としては、特開平５−１７４７９３号公
報に、エキシマ光を取り出すための窓部材を有するラン
プハウス内に円筒型の誘電体バリア放電ランプが収納さ
れてなる真空紫外光源装置が記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
真空紫外光を放出する放電ランプおよび真空紫外光源装
置においては、以下のような問題点があった。

【０００６】（１）第一の問題点は、放電ランプを点灯
させると、放電ランプの放電容器およびランプハウスの
窓部材を構成する石英ガラスが赤色に発光することであ
る。この赤色光は、真空紫外光によって励起された石英
ガラス中の物質による蛍光であり、その中心波長は６５
０ｎｍ付近である。

【０００７】一般に、放電ランプが正常に動作している
かどうかの判断は、先ず、放電ランプから放出される可
視光、特に、この可視光の色の変化状態を肉眼で観察す
ることにより行われる。この方法は、簡便であり、信頼
性があるので、定性的ではあるが広く利用されている。
然るに、低圧水銀ランプや、放電用ガスとしてキセノン
ガスまたはアルゴン−塩素混合ガスを使用した誘電体バ
リア放電ランプにおいては、放電空間から直接放出され
る可視光の強度が非常に小さいため、肉眼で観察される
可視光の大部分は、放電容器および窓部材の蛍光による
赤色光である。

【０００８】本発明者等は、放電ランプを、その真空紫
外光の出力がほぼ一定となるようランプ電力を制御した
状態で点灯させた場合においても、放電容器および窓部
材の蛍光による赤色光の強度は、点灯時間によって大き
く変化することを発見した。具体的には、放電ランプの
点灯を開始してから数時間程度までは、この赤色光の強
度が上昇し、約１００時間点灯した後においては、徐々
に低下することが判明した。

【０００９】従って、従来の放電ランプおよび真空紫外
光源装置においては、真空紫外線の出力が一定であるに
もかかわらず、放電容器および窓部材の蛍光による赤色
光の強度が著しく変化するため、可視光を肉眼で観察す
る方法では、ランプの動作状態を診断することができな
い。

【００１０】更に、放電用ガスとしてキセノンガスまた
はアルゴン−塩素混合ガスを使用した誘電体バリア放電
ランプにおいては、放電容器および窓部材から生ずる赤
色光によって、次のような問題が生ずる。真空紫外光お
よびこれによって発生させたオゾンを、シリコンウエハ
やホトマスク等の被処理物に作用させて精密洗浄、灰化
等を行う場合には、シリコンホトダイオードを具えた光
検出器により放電ランプからの可視光を検出することに
より、真空紫外光の出力を疑似的に測定し、真空紫外光
の出力が一定の値に保持されるよう、放電ランプへの電
気入力を自動的にまたは手動により調整することが行わ
れている。

【００１１】シリコンホトダイオードは、小型で、信頼
性が高く、電気信号の処理が簡便な光センサであり、可
視領域における感度が、真空紫外領域における感度より
も一桁以上大きいものである。従って、可視光の強度が
小さい放電ランプの光検出器として、シリコンホトダイ
オードは好適である。しかし、従来の放電ランプおよび
真空紫外光源装置においては、上述したように、真空紫
外光が照射されることにより放電容器および窓部材が赤
色に発光し、しかも、この赤色光の強度は、真空紫外線
の出力が一定であっても変化するため、光検出器により
可視光を検出することによっては、真空紫外線の出力を
測定することは困難である。また、放電ランプから放射
される真空紫外光を蛍光体により可視光に変換し、当該
可視光の強度を光検出器により測定する手段も考えられ
るが、放電容器および窓部材から生ずる赤色光の強度が
大きいため、真空紫外線の出力を高い精度で測定するこ
とはできない。

【００１２】（２）第二の問題点は、放電ランプの点灯
時間の経過に伴って、真空紫外光の強度が低下し、長い
使用寿命が得られないことである。これは、放電空間か
ら放出される真空紫外光によって、放電ランプの放電容
器およびランプハウスの窓部材を構成する石英ガラスが
劣化し、当該石英ガラスの真空紫外光の透過率が低下す
るためである。

【００１３】例えば、１９９５年４月発行の学術雑誌
「光技術コンタクト」第３３巻４号の２２６頁に記載さ
れているように、クリプトン−フッ素（ＫｒＦ）エキシ
マレーザによる波長２４８ｎｍの光あるいはアルゴン−
フッ素（ＡｒＦ）エキシマレーザによる波長１９３ｎｍ
の光を合成石英ガラスに照射すると、当該石英ガラスの
波長２４８ｎｍおよび波長１９３ｎｍにおける透過率が
低下すること、また、このような石英ガラスの透過率の
低下は、２１０ｎｍ〜２２０ｎｍに中心波長を有する光
吸収欠陥、および２６０ｎｍ付近に中心波長を有する光
吸収欠陥の生成が原因であることが知られている。前者
の光吸収欠陥は、Ｒ．Ａ．ＷｅｅｋｓらによってＪ．Ａ
ｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ３５（１９６４）の１９３２
頁で報告されているように、Ｓｉ常磁性欠陥（Ｅ´セン
タと記される）に帰属され、後者の光吸収欠陥は、Ｌ．
Ｎ．ＳｋｕｊａらによってＰｈｙｓ．Ｓｔａｔ．Ｓｏ
ｌ．ＶｏｌＡ５６（１９７９）のＫ１１で報告されてい
るように、非架橋酸素正孔中心（ＮＢＯＨＣと記され
る）に帰属される。両者はいずれも石英ガラス中の化学
結合が切断されて生成することが知られている。

【００１４】一方、１７２ｎｍ、１７５ｎｍおよび１８
５ｎｍ、特に１７２ｎｍ、１７５ｎｍの波長域の真空紫
外光が照射されることによって、石英ガラスの当該波長
域における透過率が低下する現象は、上述のＫｒＦエキ
シマレーザあるいはＡｒＦエキシマレーザによる場合と
は全く異なり、本発明者等が新たに発見したものであ
り、真空紫外光を放出する放電ランプおよび真空紫外光
源装置固有の問題である。すなわち、波長１７２ｎｍ、
１７５ｎｍおよび１８５ｎｍは、上述のＥ´センタおよ
びＮＢＯＨＣの生成による光吸収ピークの中心波長であ
る２１０ｎｍ〜２２０ｎｍおよび２６０ｎｍ付近から離
れており、このような波長域における透過率の低下は、
Ｅ´センタやＮＢＯＨＣの生成などの従来から提唱され
ている種々の欠陥では説明することができない現象であ
る。従って、従来の理論による対策を行っても、このよ
うな現象を防止または抑制することはできない。

【００１５】本発明は、以上のような事情に基づいてな
されたものであって、その目的は、放出される可視光を
肉眼で観察することによって、ランプの動作状態を診断
することができる放電ランプおよび真空紫外光源装置を
提供することにある。本発明の他の目的は、放電ランプ
の放電容器またはランプハウスの窓部材の真空紫外光の
透過率が低下することがなくて、使用寿命の長い放電ラ
ンプおよび真空紫外光源装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の放電ランプは、
放電空間を形成する放電容器を有し、真空紫外光を放出
する放電ランプにおいて、前記放電容器は、当該放電ラ
ンプの定格動作状態において、波長６５０ｎｍ付近にお
ける蛍光が目視で観測されない特定の石英ガラスにより
構成されていることを特徴とする。

【００１７】本発明の放電ランプは、放電容器内に、放
電用ガスとしてキセノンガスまたはアルゴンガスと塩素
ガスとの混合ガスが充填され、誘電体バリア放電により
エキシマが生成されて真空紫外光が放出される誘電体バ
リア放電ランプであることが好ましい。このような放電
ランプにおいては、放電容器を構成する特定の石英ガラ
スは、当該放電ランプの定格動作状態において生ずる波
長６５０ｎｍ付近における蛍光の放射強度が、当該放電
ランプからの真空紫外光の放射強度の５％以下のもので
あることが好ましい。

【００１８】また、本発明の放電ランプは、低圧水銀ラ
ンプであってもよい。このような放電ランプにおいて
は、放電容器を構成する特定の石英ガラスは、当該放電
ランプの定格動作状態において生ずる波長６５０ｎｍ付
近における蛍光の放射強度が、当該放電ランプからの真
空紫外光の放射強度の１０％以下のものであることが好
ましい。

【００１９】また、本発明の放電ランプにおいては、放
電容器を構成する特定の石英ガラスは、酸素欠乏度が−
０．０１〜０．０２の範囲にあり、水酸基の含有割合が
重量比で１０〜５００ｐｐｍの範囲にあり、かつ、塩素
基の含有割合が重量比で５ｐｐｍ以下のものであること
が好ましい。

【００２０】また、本発明の放電ランプにおいては、放
電容器を構成する特定の石英ガラスは、・Ｓｉ−Ｓｉ・
結合の含有割合が５×１０¹⁶個／ｃｍ³ 以下であり、当
該非蛍光性石英ガラス中に溶存する分子状水素の含有割
合が１０¹⁵個／ｃｍ³ 以上であって溶解度以下であり、
シリコン原子と結合した水素（・Ｓｉ−Ｈ）の含有割合
が６×１０¹⁶個／ｃｍ³ 以下のものであることが好まし
い。

【００２１】本発明の真空紫外光源装置は、放電空間を
形成する放電容器を有し、真空紫外光を放出する放電ラ
ンプと、この放電ランプを収納し、当該放電ランプから
の真空紫外光を取り出す窓部材を有するランプハウスと
を具えてなり、前記ランプハウス内が不活性ガスで充満
された状態で作動される真空紫外光源装置において、前
記放電ランプの放電容器およびランプハウスの窓部材の
少なくとも一方は、当該放電ランプの定格動作状態にお
いて、波長６５０ｎｍ付近における蛍光が目視で観測さ
れない非蛍光性石英ガラスで構成されていることを特徴
とする。

【００２２】本発明の真空紫外光源装置において、放電
ランプは、放電容器内に、放電用ガスとしてキセノンガ
スまたはアルゴンガスと塩素ガスとの混合ガスが充填さ
れ、誘電体バリア放電によりエキシマが生成されてエキ
シマ光が放出される誘電体バリア放電ランプであること
が好ましい。このような真空紫外光源装置においては、
放電ランプの放電容器およびランプハウスの窓部材の少
なくとも一方を構成する特定の石英ガラスは、当該放電
ランプの定格動作状態において生ずる波長６５０ｎｍ付
近における蛍光の放射強度が、当該放電ランプからの真
空紫外光の放射強度の５％以下のものであることが好ま
しい。

【００２３】また、本発明の真空紫外光源装置におい
て、放電ランプは低圧水銀ランプであってもよい。この
ような真空紫外光源装置においては、放電ランプの放電
容器およびランプハウスの窓部材の少なくとも一方を構
成する特定の石英ガラスは、当該放電ランプの定格動作
状態において生ずる波長６５０ｎｍ付近における蛍光の
放射強度が、当該放電ランプからの真空紫外光の放射強
度の１０％以下のものであることが好ましい。

【００２４】また、本発明の真空紫外光源装置において
は、放電ランプの放電容器およびランプハウスの窓部材
の少なくとも一方を構成する特定の石英ガラスは、酸素
欠乏度が−０．０１〜０．０２の範囲にあり、水酸基の
含有割合が重量比で１０〜５００ｐｐｍの範囲にあり、
かつ、塩素基の含有割合が重量比で５ｐｐｍ以下のもの
であることが好ましい。

【００２５】また、本発明の真空紫外光源装置において
は、放電ランプの放電容器およびランプハウスの窓部材
の少なくとも一方を構成する特定の石英ガラスは、・Ｓ
ｉ−Ｓｉ・結合の含有割合が、５×１０¹⁶個／ｃｍ³ 以
下であり、当該石英ガラス中に溶存する分子状水素の含
有割合が１０¹⁵個／ｃｍ³ 以上であって溶解度以下であ
り、シリコン原子と結合した水素（・Ｓｉ−Ｈ）の含有
割合が６×１０¹⁶個／ｃｍ³ 以下のものであることが好
ましい。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。図１は、本発明の放電ランプを誘電
体バリア放電ランプとして構成した場合の一例を示す説
明用断面図である。この誘電体バリア放電ランプにおい
ては、誘電体よりなる円筒状の一方の壁材１１と、この
一方の壁材１１内にその筒軸に沿って配置された、当該
一方の壁材１１の内径より小さい外径を有する誘電体よ
りなる円筒状の他方の壁材１２とを有する密閉型の放電
容器１０が設けられている。この放電容器１０において
は、一方の壁材１１および他方の壁材１２の各々の両端
部が封止壁部１３，１４によって接合され、一方の壁材
１１と他方の壁材１２との間に円筒状の放電空間Ｓが形
成されている。

【００２７】放電容器１０における一方の壁材１１に
は、その外周面１５に密接して、例えは金網などの導電
性材料よりなる網状の一方の電極１６が設けられ、放電
容器１０における他方の壁材１２には、その外面１７を
覆うようアルミニウムよりなる膜状の他方の電極１８が
設けられており、一方の電極１６および他方の電極１８
は、それぞれ高周波電源Ｅに接続されている。

【００２８】また、図示の例では、放電容器１０を構成
する一方の壁材１１の一端側には、周方向に沿って内方
に突出する変形部１９が形成されており、これにより、
この変形部１９と封止壁部１３との間に、放電空間Ｓに
連通するゲッタ収容室Ｋが形成され、このゲッタ収容室
Ｋ内にバリウム合金よりなるよりなるゲッタＧが収納さ
れている。このゲッタＧは例えば高周波加熱され、これ
により、ゲッタ収納室Ｋ内の壁面にバリウムよりなる薄
膜が形成される。

【００２９】放電容器１０内には、放電用ガスとしてキ
セノンガスまたはアルゴン−塩素混合ガスが充填されて
いる。放電用ガスは、放電容器１０における放電ギャッ
プの距離ｄ（ｍｍ）と放電用ガスの圧力ｐ（ｋＰａ）と
の積ｐｄが８０〜５００となるよう充填されていること
が好ましい。このような条件で放電用ガスが充填される
ことにより、真空紫外領域のエキシマ光が高い効率で得
られ、これは実験的に確認されている。また、この積ｐ
ｄの値が上記の範囲にある場合には、誘電体バリア放電
ランプの放電プラズマから直接放出される可視光は、青
緑色であって、赤色成分はほとんどなく、この青緑色光
の放射強度は、真空紫外領域のエキシマ光の放射強度に
ほぼ比例する。

【００３０】本発明においては、一方の壁材１１および
他方の壁材１２を構成する誘電体として、放電ランプの
定格動作状態において、波長６５０ｎｍ付近における蛍
光が目視で観測されない特定の石英ガラス（以下、「非
蛍光性石英ガラス」という。）が用いられ、特に、前記
波長６５０ｎｍ付近における蛍光の放射強度が、当該誘
電体バリア放電ランプからの真空紫外光の放射強度の５
％以下のものが好ましい。

【００３１】本発明において、光の放射強度とは、通常
のバンドパスフィルターと光検知器とを組み合わせて構
成された放射照度測定装置により、石英ガラスの外表面
において測定される放射照度の値である。バンドパスフ
ィルターとしては、波長１７２ｎｍおよび１７５ｎｍの
エキシマ光の放射強度を測定する場合には、分光透過率
が最大になる波長が１７２±２．５ｎｍであって、分光
透過率の全半値幅が約２７．５ｎｍであるバンドパスフ
ィルタが用いられ、波長１８５ｎｍの真空紫外光の放射
強度を測定する場合は、分光透過率が最大になる波長が
１８５±２．５ｎｍであって、分光透過率の全半値幅が
約２７．５ｎｍであるバンドパスフィルターが用いら
れ、波長６５０ｎｍ付近における石英ガラスの蛍光の放
射強度を測定する場合には、分光透過率が最大になる波
長が６５０±５ｎｍであって、分光透過率の全半値幅が
約４８ｎｍであるバンドパスフィルターが用いられる。

【００３２】上記の誘電体バリア放電ランプによれば、
一方の電極１６と他方の電極１８との間に高周波電圧が
印加されると、放電容器１０内の放電空間Ｓにおいて誘
電体バリア放電が発生し、これにより、キセノン元素に
よるエキシマまたはアルゴン元素と塩素元素とによるエ
キシマが生成され、このエキシマによる真空紫外領域の
エキシマ光と、青緑色の可視光とが、一方の壁材１１を
介して一方の電極１６の網目から外部に放出される。

【００３３】そして、放電容器１０が非蛍光性石英ガラ
スによって構成されているため、当該放電容器１０のガ
ラスそれ自体における発光の強度が極めて小さく、これ
により、肉眼では、放電空間Ｓから直接放出される青緑
色の可視光のみが観測され、しかも、当該可視光の強度
は、真空紫外光の強度に比例的であるので、ランプの動
作状態を目視により定性的に診断することができる。

【００３４】また、放電容器１０を構成する非蛍光性石
英ガラスとして、定格動作状態において生ずる波長６５
０ｎｍ付近における蛍光の放射強度が真空紫外光の放射
強度の５％以下のものを用いることにより、例えばシリ
コンホトダイオードを具えた光検出器によって可視光を
検出することにより、真空紫外光の出力を擬似的に測定
することができる。従って、検出された可視光の強度の
値に基づいて真空紫外光の出力を高い精度で調整するこ
とができる。

【００３５】放電容器１０を構成する石英ガラスが、蛍
光の放射強度がエキシマ光の放射強度の５％を超えるも
のである場合には、光検出器により可視光を検出するこ
とによっては、真空紫外光の出力を測定することができ
ないため、誘電体バリア放電ランプからの真空紫外光の
出力を高い精度で調整することが困難となる。

【００３６】図２は、本発明の放電ランプを低圧水銀ラ
ンプとして構成した場合の一例を示す説明用断面図であ
る。この低圧水銀ランプにおいては、放電空間を形成す
る放電容器として非蛍光性石英ガラスよりなる管型の封
体２０が設けられている。この封体２０の両端部には、
それぞれ封止部２１，２２が形成され、各封止部２１，
２２には、タングステンよりなるリード線２３，２４
が、２本ずつ封止部２１，２２を貫通して封体２０の軸
方向に沿って伸びるよう設けられている。リード線２３
およびリード線２４の各々の内端部には、表面に電子放
射材が塗布されたタングステンコイルよりなる熱陰極型
の電極２５，２６が、封体２０の封止部２１，２２の各
々における２本のリード線２３，２４の間に接続された
状態で設けられており、封体２０内における電極２５，
２６の間に放電空間Ｓが形成されている。

【００３７】封体２０を構成する非蛍光性石英ガラスと
しては、当該低圧水銀ランプの定格動作状態において生
ずる波長６５０ｎｍ付近における蛍光が目視で観測され
ないものであって、好ましくは、前記波長６５０ｎｍ付
近における蛍光の放射強度が、当該低圧水銀ランプから
の真空紫外光の放射強度の１０％以下のものが用いられ
る。

【００３８】上記の低圧水銀ランプによれば、放電空間
Ｓから水銀の共鳴線である波長１８５ｎｍの真空紫外光
と、青緑色の可視光とが、封体２０を介して外部に放出
される。そして、封体２０が非蛍光性石英ガラスによっ
て構成されているため、封体２０自体による発光の強度
が極めて小さく、これにより、肉眼では、放電空間Ｓか
ら直接放出される青緑色の可視光のみが観測されるの
で、ランプの動作状態を目視により定性的に診断するこ
とができる。

【００３９】また、封体２０を構成する非蛍光性石英ガ
ラスとして、定格動作状態において生ずる波長６５０ｎ
ｍ付近における蛍光の放射強度が真空紫外光の放射強度
の１０％以下のものを用いることにより、例えばシリコ
ンホトダイオードを具えた光検出器によって可視光を検
出することにより、真空紫外光の出力を擬似的に測定す
ることができる。従って、検出された可視光の強度に基
づいて真空紫外光の出力を高い精度で調整することがで
きる。

【００４０】図３は、本発明の真空紫外光源装置の一例
における構成を示す説明用断面図である。真空紫外光源
装置においては、矩形の箱型のランプハウス３０内に、
図１に示す構成の３つの誘電体バリア放電ランプ１が収
納されている。

【００４１】ランプハウス３０は、４つの側面を形成す
る枠材３１と、この枠材３１の一側を気密に塞ぐよう設
けられたアルミニウムよりなる冷却ブロック３２と、枠
材３２の他側を気密に塞ぐよう設けられた、非蛍光性石
英ガラスよりなる矩形の窓部材３３とにより構成されて
いる。冷却ブロック３２の内面には、それぞれ誘電体バ
リア放電ランプ１より大きい外径を有する断面が半円形
の３つの溝３４が、互いに離間して並ぶよう形成されて
おり、これらの溝３４の各々に沿って誘電体バリア放電
ランプ１が配置されている。３５は、冷却ブロック３２
を貫通するよう形成された、冷却用流体を流通するため
の冷却用流体流通路である。枠材３１の一側面には、ラ
ンプハウス３０内に不活性ガスを導入するためのガス導
入孔３６が形成されており、枠材３１の他側面には、ガ
ス排出孔３７が形成されている。

【００４２】また、図示の例では、冷却ブロック３２に
おける互いに隣接する溝３４の間の位置に、アルミニウ
ムよりなる断面がＶ字形の光反射板３８が設けられ、更
に、枠材３１には、窓部材３３の周囲を囲むよう、内方
に突出する枠形の光反射板３９が設けられており、これ
により、高い光の利用率が得られる。

【００４３】また、窓部材３３の外面には、真空紫外光
を可視光に変換する蛍光体とシリコンホトダイオードと
を具えてなる光検出器４０が設けられている。蛍光体と
しては、真空紫外光を５４４ｎｍ付近の可視光に変換す
るＬａＰＯ₄ ：Ｃｅ，Ｔｂを用いることができる。

【００４４】ランプハウス３０の窓部材３３を構成する
非蛍光性石英ガラスとしては、誘電体バリア放電ランプ
１の定格動作状態において生ずる波長６５０ｎｍ付近に
おける蛍光の放射強度が、誘電体バリア放電ランプ１か
らの真空紫外光の放射強度の５％以下のものが好まし
い。

【００４５】上記の真空紫外光源装置によれば、ガス導
入孔３７から不活性ガスが導入されることにより、ラン
プハウス３０内が不活性ガスで充満され、この状態で誘
電体バリア放電ランプ１が点灯されると、当該誘電体バ
リア放電ランプ１からの真空紫外光が、窓部材３３によ
り矩形状に整形された状態で外部に放出され、その一部
が光検出器４０により検出される。ここで、ランプハウ
ス３０内は不活性ガスで充満されているため、誘電体バ
リア放電ランプ１からの真空紫外光は当該ランプハウス
３０内において吸収されることがない。ランプハウス３
０内の雰囲気が空気である場合には、誘電体バリア放電
ランプ１からの真空紫外光の大部分は当該空気に吸収さ
れて、大きい出力の真空紫外光が得られない。

【００４６】そして、窓部材３３が非蛍光性石英ガラス
によって構成されているため、当該窓部材３３自体によ
る発光の強度が極めて小さく、これにより、肉眼では、
誘電体バリア放電ランプ１から直接放出される可視光の
みが観測され、しかも、可視光の強度は真空紫外光の強
度に比例的であるので、窓部材３３を介してランプの動
作状態を目視により定性的に診断することができる。

【００４７】また、窓部材３３を構成する非蛍光性石英
ガラスとして、誘電体バリア放電ランプ１の定格動作状
態において生ずる波長６５０ｎｍ付近における蛍光の放
射強度が真空紫外光の放射強度の５％以下のものを用い
ることにより、光検出器４０によって真空紫外光の出力
が高い精度で測定されるので、真空紫外光の出力を高い
精度で調整することができる。

【００４８】図４は、本発明の真空紫外光源装置の他の
例における構成を示す説明用断面図である。この真空紫
外光源装置においては、一面に開口が形成された枠材５
１と、この枠材５１の開口に気密に設けられた非蛍光性
石英ガラスよりなる窓部材５２とよりなる矩形の箱型の
ランプハウス５０が設けられ、このランプハウス５０内
に、図２に示す構成の４つの低圧水銀ランプ２が互いに
離間して並ぶよう配置されている。ランプハウス５０の
枠材５１の一側面には、ランプハウス５０内に不活性ガ
スを導入するためのガス導入孔５３が形成されており、
枠材５１の他側面には、ガス排出孔５４が形成されてい
る。また、ランプハウス５０内には、低圧水銀ランプ２
の各々の後背部を取り囲むよう、樋状の光反射板５５が
設けられている。

【００４９】ランプハウス５０の窓部材５２を構成する
非蛍光性石英ガラスとしては、低圧水銀ランプ２の定格
動作状態において生ずる波長６５０ｎｍ付近における蛍
光の放射強度が、低圧水銀ランプ１からの真空紫外光の
放射強度の１０％以下のものを用いることが好ましい。

【００５０】上記の真空紫外光源装置によれば、ガス導
入孔５３から不活性ガスが導入されることにより、ラン
プハウス５０内が不活性ガスで充満され、この状態で低
圧水銀ランプ２が点灯されると、当該低圧水銀ランプ２
からの真空紫外光が、窓部材５２により矩形状に整形さ
れた状態で外部に放出される。ここで、ランプハウス５
０内は不活性ガスで充満されているため、低圧水銀ラン
プ２からの真空紫外光は当該ランプハウス５０内におい
て吸収されることがない。

【００５１】そして、窓部材５２が非蛍光性石英ガラス
によって構成されているため、当該窓部材５２自体によ
る発光の強度が極めて小さく、これにより、肉眼では、
低圧水銀ランプ２から直接放出される可視光のみが観測
されるので、窓部材５２を介してランプの動作状態を目
視により定性的に診断することができる。

【００５２】また、窓部材５２を構成する非蛍光性石英
ガラスとして、低圧水銀ランプ２の定格動作状態におい
て生ずる波長６５０ｎｍ付近における蛍光の放射強度が
真空紫外光の放射強度の１０％以下のものを用いること
により、例えばシリコンホトダイオードを具えた光検出
器によって可視光を検出することにより、真空紫外光の
出力を疑似的に測定することができる。従って、検出さ
れた可視光の強度に基づいて真空紫外光の出力を高い精
度で調整することができる。

【００５３】本発明の真空紫外光源装置においては、放
電ランプの放電容器およびランプハウスの窓部材の両方
を非蛍光性石英ガラスにより構成することが好ましい
が、いずれか一方が非蛍光性石英ガラスにより構成され
ていればよい。すなわち、ランプハウスの窓部材を非蛍
光性石英ガラスにより構成する場合には、放電ランプと
しては、真空紫外光を放出するものであれば種々のもの
を用いることができ、一方、放電ランプの放電容器を非
蛍光性石英ガラスにより構成する場合には、ランプハウ
スの窓部材を構成する材料としては、真空紫外光に対し
て透過性を有する種々のものを用いることができる。こ
のような構成によれば、真空紫外光源装置全体の低コス
ト化を図ることができる。

【００５４】以上、本発明に係る放電ランプおよび真空
紫外光源装置の実施の形態を説明したが、本発明におい
ては、放電ランプの放電容器またはランプハウスの窓部
材を構成する非蛍光性石英ガラスとして、酸素欠乏度が
−０．０１〜０．０２の範囲にあり、水酸基の含有割合
が重量比で１０〜５００ｐｐｍの範囲にあり、かつ、塩
素基の含有割合が重量比で５ｐｐｍ以下、特に１ｐｐｍ
以下のものを用いることが好ましい。また、石英ガラス
中の・Ｓｉ−Ｃｌ結合の含有割合は、５ｐｐｍ以下、特
に、１ｐｐｍ以下であることが好ましい。

【００５５】以上において、塩素基の含有割合が重量比
で５ｐｐｍ以下、特に１ｐｐｍ以下の非蛍光性石英ガラ
スを用いることが好ましい理由は、以下のとおりであ
る。合成石英ガラス中に含有された塩素基の代表的な形
態である・Ｓｉ−Ｃｌ結合は、約７．８ｅＶ（波長約１
６０ｎｍ）に吸収帯を有するため、遠紫外線または真空
紫外線を放出するランプまたは光源装置の部材の材料と
して、合成石英ガラスを使用する場合には、合成石英ガ
ラスにおける塩素基による光吸収の影響を考慮する必要
がある。特に、キセノンガス若しくはアルゴン−塩素混
合ガスを使用した誘電体バリア放電ランプまたは当該ラ
ンプを具えた光源装置の部材として、合成石英ガラスを
使用する場合には、その発光波長が・Ｓｉ−Ｃｌ結合の
吸収帯に近いため、塩素基による光吸収の影響が大き
い。しかしながら、従来の合成石英ガラスには、塩素基
が２０〜１００ｐｐｍ程度含有されており、塩素基によ
る光吸収が大きいため、キセノンガス若しくはアルゴン
−塩素混合ガスなどを使用した誘電体バリア放電用ラン
プまたは低圧水銀ランプ或いはこれらのランプを具えた
光源装置の部材の材料として、従来の合成石英ガラスを
用いると、当該部材の光劣化が著しく、急激な光透過率
の低下を招くという問題が発生する。そこで、本発明者
らは、後述するように、合成石英ガラスの製造プロセス
中における多孔体（スート）の焼結条件を種々改善する
ことにより、合成石英ガラスに含有される塩素基の濃度
を極めて小さい量に抑制する方法を確立し、検討を行っ
たところ、塩素基による光吸収の影響が低減され、遠紫
外線または真空紫外線を放出するランプまたは光源装置
の部材の材料として実用上問題の生じない塩素基の含有
割合は、重量比で５ｐｐｍ以下であり、この割合が小さ
いほど当該石英ガラスにおける前述の光吸収は減少する
が、１ｐｐ以下では、その減少の程度がゆるやかになる
ことを見いだし、本発明を完成するに到った。

【００５６】本発明において、酸素欠乏度とは、下記の
ようにして測定されるものをいう。石英ガラスにエキシ
マレーザ等によって光をを照射することにより、当該石
英ガラスにＥ´センタ（中心波長２１０ｎｍ〜２２０ｎ
ｍ）およびＮＢＯＨＣ（中心波長２６０ｎｍ付近）を生
成させると共に、Ｅ´センタおよびＮＢＯＨＣの生成に
よる波長２２０ｎｍおよび波長２６０ｎｍにおける吸光
度を経時的に測定する。この測定された吸光度の値を、
横軸が波長２２０ｎｍにおける吸光度、縦軸が波長２６
０ｎｍにおける吸光度であるグラフ上にプロットする。
そして、図５に示すように、波長２２０ｎｍにおける吸
光度と波長２６０ｎｍにおける吸光度とは比例するた
め、グラフ上には直線が描かれ、当該直線と横軸との交
点における横軸の値を酸素欠乏度と定義する。

【００５７】更に、放電ランプの放電容器またはランプ
ハウスの窓部材を構成する非蛍光性石英ガラスとして
は、・Ｓｉ−Ｓｉ・結合の含有割合が５×１０¹⁶個／ｃ
ｍ³ 以下であり、当該石英ガラス中に溶存する分子状水
素の含有割合が１０¹⁵個／ｃｍ ³ 以上であって溶解度以
下であり、シリコン原子と結合した水素（・Ｓｉ−Ｈ）
の含有割合が６×１０¹⁶個／ｃｍ³ 以下のものを用いる
ことが好ましい。ここに、「・Ｓｉ」は、Ｓｉラジカル
を意味する。

【００５８】石英ガラス中の・Ｓｉ−Ｓｉ・結合は、波
長１６３ｎｍ付近の真空紫外光を吸収する特性を有し、
今井らがＰｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｂ Ｖｏｌ．３８（１９８
８）の１２７７２頁で報告しているように、６×１０
^-17 ｃｍ² ／個の吸収断面積を有するため、真空紫外吸
収スペクトルを測定すれば、・Ｓｉ−Ｓｉ・結合の含有
割合を求めることができる。

【００５９】石英ガラス中に溶存する分子状水素の含有
量は、レーザラマンスペクトルの４１３５ｃｍ^-1のピー
クより検出することができ、Ｖ．Ｓ．Ｋｈｏｔｉｍｃｈ
ｅｎｋｏ等によってＺｈｕｒｎａｌ Ｐｒｉｋｌａｄｎ
ｏｉ Ｓｐｅｋｒｏｓｋｏｐｉｉ Ｖｏｌ．４６（１９
８７）の９８７頁に記されている係数を用いて定量化す
ることができる。

【００６０】シリコン原子に結合した水素（・Ｓｉ−
Ｈ）の含有量は、レーザラマンスペクトルの２２５０ｃ
ｍ^-1のピークより検出することができる。また、この定
量化係数を求めたところ、シリコン原子に結合した水素
（・Ｓｉ−Ｈ）の含有量の検出限界は６×１０¹⁶個／ｃ
ｍ³ であることが確認された。従って、シリコン原子に
結合した水素（・Ｓｉ−Ｈ）は、いかなる方法によって
も検出されないことが好ましい。

【００６１】以上の条件を満足する非蛍光性石英ガラス
は、波長６５０ｎｍ付近の蛍光が極めて小さく、しか
も、波長１７２ｎｍ、１７５ｎｍまたは１８５ｎｍの真
空紫外光が長時間照射されても、当該波長域における真
空紫外光の透過率の低下が極めて小さいものであること
が実験的に確認された。以下に、その実験例を示す。

【００６２】下記の（イ）、（ロ）および（ハ）の石英
ガラスを製造し、これらの石英ガラスに、照射照度が１
２ｍＷ／ｃｍ² の条件で、波長１７２ｎｍの真空紫外光
を照射し、当該石英ガラスの波長１７２ｎｍにおける吸
収係数の変化を測定した。結果を図６に示す。

【００６３】石英ガラス（イ）：酸素欠乏度；０．０
１，水酸基の含有割合；９０ｐｐｍ、塩素基の含有割
合；０．５ｐｐｍ，・Ｓｉ−Ｓｉ・結合の含有割合；５
×１０¹⁵個／ｃｍ³ ，分子状水素の含有割合；１×１０
¹⁷個／ｃｍ³ 、シリコン原子に結合した水素（・Ｓｉ−
Ｈ）の含有割合；６×１０¹⁶個／ｃｍ³ 未満， 石英ガラス（ロ）：酸素欠乏度；０．００５，水酸基の
含有割合；５０ｐｐｍ、塩素基の含有割合；０．５ｐｐ
ｍ，・Ｓｉ−Ｓｉ・結合の含有割合；５×１０ ¹⁵個／ｃ
ｍ³ ，分子状水素の含有割合；３×１０¹⁷個／ｃｍ³ ，
シリコン原子に結合した水素（・Ｓｉ−Ｈ）の含有割
合；６×１０¹⁶個／ｃｍ³ 未満， 石英ガラス（ハ）：酸素欠乏度；−０．０３，水酸基の
含有割合；９００ｐｐｍ，塩素基の含有割合；３０ｐｐ
ｍ，・Ｓｉ−Ｓｉ・結合の含有割合；７×１０ ¹⁶個／ｃ
ｍ³ ，分子状水素の含有割合；１×１０¹⁵個／ｃｍ³ 、
シリコン原子に結合した水素（・Ｓｉ−Ｈ）の含有割
合；７×１０¹⁶個／ｃｍ³

【００６４】図６に示すように、石英ガラス（イ）にお
いては、真空紫外光が照射された直後では、吸収係数が
急激に増加するが、短時間で飽和してしまい一定になっ
た。すなわち、真空紫外光の透過率は、当該真空紫外光
が照射された直後では急激に低下するが、短時間で飽和
してしまい一定となる。このような特性は、水酸基の含
有割合が３０ｐｐｍから５００ｐｐｍの範囲であって、
かつ、塩素基の含有割合が５ｐｐｍ以下の範囲である石
英ガラスにおいて同様であった。また、石英ガラス
（ロ）においては、真空紫外光の照射時間が経過するに
伴って、吸収係数はゆっくり増加し、その後、飽和して
一定となった。このような特性は、水酸基の含有割合が
１０ｐｐｍから７０ｐｐｍの範囲であって、かつ、塩素
基の含有割合が５ｐｐｍ以下の範囲である石英ガラスに
おいて同様であった。但し、水酸基の含有割合が高いほ
ど、吸収係数が飽和状態に達するまでの時間が短くなっ
た。また、石英ガラス（ハ）においては、真空紫外光の
照射時間が経過するにつれて、吸収係数は増加し続け
た。

【００６５】そして、放電容器または窓部材を構成する
材料として、上記の条件を満足する特定の非蛍光性石英
ガラスを用いることにより、当該放電容器または窓部材
は、真空紫外光の照射による透過率が低下することがな
いため、長い使用寿命が得られる。

【００６６】以上において、酸素欠乏度が−０．０１未
満の場合には、当該石英ガラスは、真空紫外光の照射に
よって生ずる波長６５０ｎｍ付近の発光の強度が大きい
ものとなり、酸素欠乏度が０．０２を超える場合には、
当該石英ガラスは、Ｅ´センタの生成が顕著になり、Ｅ
´センタによる真空紫外光の透過率の低下が大きいもの
となるため、実用に適さない。

【００６７】水酸基の含有割合が１０ｐｐｍ未満の場合
には、塩素等のハロゲン不純物を含有しない石英ガラス
を製造するには、極めて高いコストが必要となり、不経
済である。一方、水酸基の含有割合が５００ｐｐｍを超
える場合には、水酸基の存在に起因する石英ガラスの真
空紫外吸収端が長波長側に移動するので、放電用ガスと
してキセノンガスを使用した誘電体バリア放電ランプま
たはこれを具えた真空紫外光源装置においては、波長１
７２ｎｍに中心を有し、半値全幅が１４ｎｍであるキセ
ノンエキシマ光の短波長側の出力が低下するという欠点
が生じる。

【００６８】・Ｓｉ−Ｓｉ・結合の含有割合が５×１０
¹⁶個／ｃｍ³ を超える場合には、当該石英ガラスの波長
１６３ｎｍ付近における吸収が大きくなり、波長１７２
ｎｍに中心を有し、半値全幅が１４ｎｍであるキセノン
エキシマ光の短波長側の初期出力が低下するという欠点
が生じる。

【００６９】分子状水素の含有割合が１０¹⁵個／ｃｍ³
未満の場合には、当該石英ガラスは、波長６５０ｎｍ付
近に中心波長を有する蛍光の発生が顕著なものとなり、
劣化の進行が速いものとなる。従って、真空紫外光の照
射による石英ガラスの劣化の進行を防止する観点から、
分子状水素の含有割合は１０¹⁵個／ｃｍ³ 以上溶解度以
下であれば大きいほど好ましい。

【００７０】シリコン原子に結合した水素（・Ｓｉ−
Ｈ）の含有割合が６×１０¹⁶個／ｃｍ ³ を超える場合に
は、石英ガラスの真空紫外光の照射による劣化が生じや
すくなり、石英ガラスの真空紫外光の透過率の低下が非
常に促進されるという欠点が生じる。

【００７１】上記の特定の非蛍光性石英ガラスは、例え
ば次のような方法により製造することができる。高純度
珪素化合物である四塩化珪素を原料とし、酸水素火炎中
で気相化学反応により石英ガラス微粒子を合成するとと
もにこれを堆積させ、例えばその直径が３５ｃｍで長さ
が１００ｃｍの多孔体（スート）を合成する。次に、こ
の合成された多孔体を、真空炉内において減圧下で例え
ば１５５０℃の条件で熱処理して焼結させることによ
り、例えば直径が１２０〜１３５ｍｍ、長さが６５０ｍ
ｍの石英ガラスロッド（プリフォーム）を製造する。こ
の石英ガラスロッドを、所望の形状例えば管状または板
状に加工した後、雰囲気炉に入れ、水素雰囲気下で熱処
理を行って分子状水素を十分拡散させることにより、水
酸基の含有割合が重量比で３０ｐｐｍから５００ｐｐｍ
の範囲であって、かつ、塩素基の含有割合が重量比で５
ｐｐｍ以下の範囲である非蛍光性石英ガラスが得られ
る。また、石英ガラスロッドの製造工程において、多孔
体を、例えば１２５０℃の条件で仮焼き処理した後、１
５５０℃の条件で熱処理して焼結させることにより、水
酸基の含有割合が重量比で１０ｐｐｍから７０ｐｐｍの
範囲であって、かつ、塩素基の含有割合が重量比で５ｐ
ｐｍ以下の範囲である非蛍光性石英ガラスが得られる。

【００７２】

〔非蛍光性石英ガラスＡ〕

酸素欠乏度；−０．００５， 水酸基の含有割合；１６０ｐｐｍ， 塩素基の含有割合；３ｐｐｍ， ・Ｓｉ−Ｓｉ・結合の含有割合：１×１０¹⁵個／ｃ
ｍ³ ， 分子状水素の含有割合：８×１０¹⁶個／ｃｍ³ ， シリコン原子と結合した水素（・Ｓｉ−Ｈ）の含有割
合：６×１０¹⁶個／ｃｍ ³ 未満 〔非蛍光性石英ガラスＢ〕 酸素欠乏度；０．００４， 水酸基の含有割合；８０ｐｐｍ， 塩素基の含有割合；１ｐｐｍ， ・Ｓｉ−Ｓｉ・結合の含有割合：２×１０¹⁵個／ｃ
ｍ³ ， 分子状水素の含有割合：４×１０¹⁶個／ｃｍ³ ， シリコン原子と結合した水素（・Ｓｉ−Ｈ）の含有割
合：６×１０¹⁶個／ｃｍ ³ 未満 〔非蛍光性石英ガラスＣ〕 酸素欠乏度；０．００７， 水酸基の含有割合；４０ｐｐｍ， 塩素基の含有割合；０．５ｐｐｍ， ・Ｓｉ−Ｓｉ・結合の含有割合：９×１０¹⁵個／ｃ
ｍ³ ， 分子状水素の含有割合：９×１０¹⁵個／ｃｍ³ ， シリコン原子と結合した水素（・Ｓｉ−Ｈ）の含有割
合：６×１０¹⁶個／ｃｍ ³ 未満

【００７３】〈実施例１〉下記の条件により、図１に示
す構成の誘電体バリア放電ランプを作製した。 一方の壁材（１１）：材質；非蛍光性合成石英ガラス
Ａ，全長約３００ｍｍ，外径約２６ｍｍ，内径約２４ｍ
ｍ（肉厚１ｍｍ）， 他方の壁材（１２）：材質；非蛍光性合成石英ガラス
Ａ，全長約２００ｍｍ，外径１４ｍｍ，内径１２ｍｍ
（肉厚１ｍｍ）， 一方の電極（１６）：ステンレス金網製， 他方の電極（１８）：アルミニウム製， 放電用ガス：キセノン（圧力３０ｋＰａ）

【００７４】上記の誘電体バリア放電ランプを３本使用
して、下記の条件により、図３に示す構成の真空紫外光
源装置を作製した。 窓部材（３３）：材質；非蛍光性合成石英ガラスＡ，寸
法１７０ｍｍ×１７０ｍｍ×３ｍｍ， Ｖ字形反射板（３８）：材質；アルミニウム，全長１７
０ｍｍ， 枠形光反射板（３９）：材質；アルミニウム，寸法１７
０ｍｍ×１７０ｍｍ×２０ｍｍ， ランプハウス（３０）内への導入ガス：窒素ガス

【００７５】上記の真空紫外光源装置において、電源
（Ｅ）により、印加電圧が約１０ｋＶ、周波数が２０ｋ
Ｈｚの条件で、誘電体バリア放電ランプを点灯させたと
ころ、消費電力は約１１０Ｗであり、波長１７２ｎｍ
（キセノンエキシマから放出されるエキシマ光の波長）
に最大値を有する波長１６０〜１８０ｎｍの範囲の真空
紫外光が放出された。

【００７６】また、ランプハウス（３０）の窓部材（３
３）の外表面において、石英ガラスによる波長６５０ｎ
ｍ付近における蛍光の放射強度を測定したところ、誘電
体バリア放電ランプから放出されるエキシマ光の放射強
度の１％であり、石英ガラスによる蛍光である赤色光
は、目視で観測されなかった。また、真空紫外光源装置
を作動させ、誘電体バリア放電ランプの放電容器（１
０）およびランプハウス（３０）の窓部材（３３）の透
過率の変化を測定したところ、１００時間経過後に初期
の約８０％となったが、それ以降は低下せず、１０００
時間経過後においても透過率が初期の７７％であった。

【００７７】〈実施例２〉誘電体バリア放電ランプの一
方の壁材（１１）および他方の壁材（１２）を通常の蛍
光性を有する合成石英ガラスにより構成したこと以外
は、実施例１と同様の条件により真空紫外光源装置を作
製した。この真空紫外光源装置の誘電体バリア放電ラン
プを、実施例１と同様の条件で点灯させたところ、波長
１７２ｎｍに最大値を有する波長１６０〜１８０ｎｍの
範囲の真空紫外光が放出された。

【００７８】また、ランプハウス（３０）の窓部材（３
３）の外表面において、石英ガラスによる波長６５０ｎ
ｍ付近における蛍光の放射強度を測定したところ、誘電
体バリア放電ランプから放出されるエキシマ光の放射強
度の３％であり、石英ガラスによる蛍光である赤色光
は、目視で観測されないものであった。また、真空紫外
光源装置を作動させ、ランプハウス（３０）の窓部材
（３３）の透過率の変化を測定したところ、１００時間
経過後に初期の約７５％となったが、それ以降は低下せ
ず、１０００時間経過後においても透過率が初期の７２
％であった。

【００７９】〈実施例３〉誘電体バリア放電ランプの一
方の壁材（１１）および他方の壁材（１２）並びにラン
プハウス（３０）の窓部材（３３）を非蛍光性石英ガラ
スＢにより構成したこと以外は、実施例１と同様の条件
により誘電体バリア放電ランプを作製し、真空紫外光源
装置を作製した。この真空紫外光源装置の誘電体バリア
放電ランプを、実施例１と同様の条件で点灯させたとこ
ろ、波長１７２ｎｍに最大値を有する波長１６０〜１８
０ｎｍの範囲の真空紫外光が放出された。

【００８０】また、ランプハウス（３０）の窓部材（３
３）の外表面において、石英ガラスによる波長６５０ｎ
ｍ付近における蛍光の放射強度を測定したところ、誘電
体バリア放電ランプから放出されるエキシマ光の放射強
度の０．６％であり、石英ガラスによる蛍光である赤色
光は、目視で観測されなかった。また、真空紫外光源装
置を作動させ、誘電体バリア放電ランプの放電容器（１
０）およびランプハウス（３０）の窓部材（３３）の透
過率の変化を測定したところ、５００時間経過後におい
ても透過率が初期の７５％であった。

【００８１】〈実施例４〉放電用ガスとして、キセノン
ガスの代わりにアルゴンガス（圧力３０ｋＰａ）と塩素
ガスとの混合ガスを用い、ゲッタ収容室およびゲッタを
設けなかったこと以外は、実施例２と同様の条件により
誘電体バリア放電ランプを作製し、真空紫外光源装置を
作製した。

【００８２】上記の真空紫外光源装置において、電源
（Ｅ）により、印加電圧が約１２ｋＶ、周波数が２０ｋ
Ｈｚの条件で、誘電体バリア放電ランプを点灯させたと
ころ、消費電力は約１００Ｗであり、波長１７５ｎｍ
（アルゴン元素と塩素元素とによるエキシマから放出さ
れるエキシマ光の波長）に最大値を有し、半値全幅が約
２ｎｍの真空紫外光が放出された。

【００８３】また、ランプハウス（３０）の窓部材（３
３）の外表面において、石英ガラスによる波長６５０ｎ
ｍ付近における蛍光の放射強度を測定したところ、誘電
体バリア放電ランプから放出されるエキシマ光の放射強
度の０．５％であり、石英ガラスによる蛍光である赤色
光は、目視で観測されないものであった。また、真空紫
外光源装置を作動させ、ランプハウス（３０）の窓部材
（３３）の透過率の変化を測定したところ、１００時間
経過後に初期の約９０％となったが、それ以降は低下せ
ず、５００時間経過後においても透過率が初期の８５％
であった。

【００８４】〈実施例５〉下記の条件により、図１に示
す構成の低圧水銀ランプを作製した。 封体（２０）：材質；非蛍光性合成石英ガラスＣ，全長
６０ｍｍ，外径１６ｍｍ，内径１４ｍｍ（肉厚１ｍ
ｍ）， リード線（２３，２４）：ニッケル製， 電極（２５，２６）：表面に（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｏを
主成分とする電子放射材が塗布されたタングステンコイ
ル

【００８５】上記の低圧水銀ランプを４本使用して、下
記の条件により、図４に示す構成の真空紫外光源装置を
作製した。 窓部材（５２）：材質；非蛍光性合成石英ガラスＣ，寸
法１７０ｍｍ×１７０ｍｍ×３ｍｍ， 光反射板（５５）：材質；アルミニウム， 導入ガス：窒素ガス

【００８６】上記の真空紫外光源装置において、全ラン
プ電力２００Ｗでの条件で、低圧水銀ランプを点灯させ
たところ、消費電力は約４０Ｗであり、水銀の共鳴線で
ある波長１８５ｎｍの真空紫外光と波長２５４ｎｍの紫
外線とが放出された。

【００８７】また、ランプハウス（５０）の窓部材（５
２）の外表面において、石英ガラスによる波長６５０ｎ
ｍ付近における蛍光の放射強度を測定したところ、低圧
水銀ランプから放出される真空紫外光の放射強度の２％
であり、石英ガラスによる蛍光である赤色光は、目視で
観測されないものであった。また、真空紫外光源装置を
作動させ、低圧水銀ランプの封体（２０）およびランプ
ハウス（５０）の窓部材（５２）の透過率の変化を測定
したところ、１０００時間経過後においても透過率が初
期の７８％であり、使用寿命の長いものであった。

【００８８】

【発明の効果】本発明の放電ランプおよび真空紫外光源
装置によれば、放電容器または窓部材が非蛍光性石英ガ
ラスにより構成されているため、肉眼では、放電空間に
おいて発生する放電プラズマから直接放出される可視光
線のみが観測されるので、ランプの動作状態を目視によ
り定性的に診断することができる。

【００８９】また、放電容器または窓部材を構成する材
料として、特定の非蛍光性石英ガラスを用いることによ
り、当該放電容器または窓部材は、真空紫外光の照射に
よる透過率が低下することがないため、長い使用寿命が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の放電ランプを誘電体バリア放電ランプ
として構成した場合の一例を示す説明用断面図である。

【図２】本発明の放電ランプを低圧水銀ランプとして構
成した場合の一例を示す説明用断面図である。

【図３】本発明の真空紫外光源装置の一例における構成
を示す説明用断面図である。

【図４】本発明の真空紫外光源装置の他の例における構
成を示す説明用断面図である。

【図５】酸素欠乏度を求めるために用いられる波長２２
０ｎｍおよび２６０ｎｍの吸光度の関係を示す図であ
る。

【図６】真空紫外光の照射による石英ガラスの透過率の
変化を示す図である。

【符号の説明】

１ 誘電体バリア放電ランプ ２ 低圧水銀ランプ １０ 放電容器 １１ 一方の壁材 １２ 他方の壁材 １３，１４ 封止壁部 １５ 外周面 １６ 一方の電極 １７ 外面 １８ 他方の電極 １９ 変形部 ２０ 封体 ２１，２２ 封止部 ２３，２４ リード線 ２５，２６ 電極 ３０ ランプハウス ３１ 枠材 ３２ 冷却ブロック ３３ 窓部材 ３４ 溝 ３５ 流通路 ３６ ガス導入孔 ３７ ガス排出孔 ３８ Ｖ字形光反射板 ３９ 枠形光反射板 ４０ 光検出器 ５０ ランプハウス ５１ 枠材 ５２ 窓部材 ５３ ガス導入孔 ５４ ガス排出孔 ５５ 樋状光反射板 Ｅ 電源 Ｇ ゲッタ Ｋ ゲッタ収容室 Ｓ 放電空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 五十嵐 龍志 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシオ 電機株式会社内 (72)発明者 竹元 史敏 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシオ 電機株式会社内 (72)発明者 笠木 邦雄 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシオ 電機株式会社内 (72)発明者 中村 哲之 兵庫県尼崎市東向島東之町１番地 住金石 英株式会社内

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放電空間を形成する放電容器を有し、真
   空紫外光を放出する放電ランプにおいて、 前記放電容器は、当該放電ランプの定格動作状態におい
   て、波長６５０ｎｍ付近における蛍光が目視で観測され
   ない特定の石英ガラスにより構成されていることを特徴
   とする放電ランプ。
2. 【請求項２】 放電容器内に、キセノンガスよりなる放
   電用ガスまたはアルゴンガスと塩素ガスとの混合ガスよ
   りなる放電用ガスが充填され、誘電体バリア放電により
   エキシマが生成されて真空紫外光が放出される誘電体バ
   リア放電ランプであることを特徴とする請求項１に記載
   の放電ランプ。
3. 【請求項３】 放電容器を構成する非蛍光性石英ガラス
   は、当該放電ランプの定格動作状態において生ずる波長
   ６５０ｎｍ付近における蛍光の放射強度が、当該放電ラ
   ンプからの真空紫外光の放射強度の５％以下のものであ
   ることを特徴とする請求項２に記載の放電ランプ。
4. 【請求項４】 低圧水銀ランプであることを特徴とする
   請求項１に記載の放電ランプ。
5. 【請求項５】 放電容器を構成する特定の石英ガラス
   は、当該放電ランプの定格動作状態において生ずる波長
   ６５０ｎｍ付近における蛍光の放射強度が、当該放電ラ
   ンプからの真空紫外光の放射強度の１０％以下のもので
   あることを特徴とする請求項４に記載の放電ランプ。
6. 【請求項６】 放電容器を構成する特定の石英ガラス
   は、酸素欠乏度が−０．０１〜０．０２の範囲にあり、
   水酸基の含有割合が重量比で１０〜５００ｐｐｍの範囲
   にあり、かつ、塩素基の含有割合が重量比で５ｐｐｍ以
   下のものであることを特徴とする請求項１乃至請求項５
   のいずれかに記載の放電ランプ。
7. 【請求項７】 放電容器を構成する特定の石英ガラス
   は、・Ｓｉ−Ｓｉ・結合の含有割合が５×１０¹⁶個／ｃ
   ｍ³ 以下であり、当該非蛍光性石英ガラス中に溶存する
   分子状水素の含有割合が１０¹⁵個／ｃｍ³ 以上であって
   溶解度以下であり、シリコン原子と結合した水素（・Ｓ
   ｉ−Ｈ）の含有割合が６×１０¹⁶個／ｃｍ³ 以下のもの
   であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれ
   かに記載の放電ランプ。
8. 【請求項８】 放電空間を形成する放電容器を有し、真
   空紫外光を放出する放電ランプと、 この放電ランプを収納し、当該放電ランプからの真空紫
   外光を取り出す窓部材を有するランプハウスとを具えて
   なり、 前記ランプハウス内が不活性ガスで充満された状態で作
   動される真空紫外光源装置において、 前記放電ランプの放電容器およびランプハウスの窓部材
   の少なくとも一方は、当該放電ランプの定格動作状態に
   おいて、波長６５０ｎｍ付近における蛍光が目視で観測
   されない特定の石英ガラスで構成されていることを特徴
   とする真空紫外光源装置。
9. 【請求項９】 放電ランプは、放電容器内に、放電用ガ
   スとしてキセノンガスまたはアルゴンガスと塩素ガスと
   の混合ガスが充填され、誘電体バリア放電によりエキシ
   マが生成されて真空紫外光が放出される誘電体バリア放
   電ランプであることを特徴とする請求項８に記載の真空
   紫外光源装置。
10. 【請求項１０】 放電ランプの放電容器およびランプハ
    ウスの窓部材の少なくとも一方を構成する特定の石英ガ
    ラスは、当該放電ランプの定格動作状態において生ずる
    波長６５０ｎｍ付近における蛍光の放射強度が、当該放
    電ランプからの真空紫外光の放射強度の５％以下のもの
    であることを特徴とする請求項９に記載の真空紫外光源
    装置。
11. 【請求項１１】 放電ランプは、低圧水銀ランプである
    ことを特徴とする請求項８に記載の真空紫外光源装置。
12. 【請求項１２】 放電ランプの放電容器およびランプハ
    ウスの窓部材の少なくとも一方を構成する特定の石英ガ
    ラスは、当該放電ランプの定格動作状態において生ずる
    波長６５０ｎｍ付近における蛍光の放射強度が、当該放
    電ランプからの真空紫外光の放射強度の１０％以下のも
    のであることを特徴とする請求項１１に記載の真空紫外
    光源装置。
13. 【請求項１３】 放電ランプの放電容器およびランプハ
    ウスの窓部材の少なくとも一方を構成する特定の石英ガ
    ラスは、酸素欠乏度が−０．０１〜０．０２の範囲にあ
    り、水酸基の含有割合が重量比で１０〜５００ｐｐｍの
    範囲にあり、かつ、塩素基の含有割合が重量比で５ｐｐ
    ｍ以下のものであることを特徴とする請求項８乃至請求
    項１２のいずれかに記載の真空紫外光源装置装置。
14. 【請求項１４】 放電ランプの放電容器およびランプハ
    ウスの窓部材の少なくとも一方を構成する特定の石英ガ
    ラスは、・Ｓｉ−Ｓｉ・結合の含有割合が、５×１０¹⁶
    個／ｃｍ³ 以下であり、当該石英ガラス中に溶存する分
    子状水素の含有割合が１０¹⁵個／ｃｍ³ 以上であって溶
    解度以下であり、シリコン原子と結合した水素（・Ｓｉ
    −Ｈ）の含有割合が６×１０¹⁶個／ｃｍ³ 以下のもので
    あることを特徴とする請求項８乃至請求項１３のいずれ
    かに記載の真空紫外光源装置。