JPWO2010032849A1 - Excimer lamp, excimer lamp unit and ultraviolet irradiation device - Google Patents
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Abstract
本発明は、リード線を用いることなく、エキシマランプ(1)の外部電極(3,4)に電源を接続することができるエキシマランプとエキシマランプユニットを提供しようとするものである。エキシマランプは、内部の放電空間(2a)に放電用ガスを封入した放電管(2)の上下平坦面に一対の外部電極を配置すると共に、これらの外部電極にそれぞれ接続された一対のコネクタ端子(8,8)をこの放電管の端部に設けられたコネクタ部(2b)の上下平坦面に配置した構成とする。また、エキシマランプユニットは、このエキシマランプのコネクタ部を着脱可能に挿入支持するソケット部(7a)を設けると共に、このソケット部の内側であって、挿入したコネクタ部における一対のコネクタ端子に接触する位置に、エキシマランプの電源に接続された一対の多点コンタクト材(13,13)をそれぞれ配置したランプソケット(7)を含む構成とする。An object of the present invention is to provide an excimer lamp and an excimer lamp unit that can connect a power source to the external electrodes (3, 4) of the excimer lamp (1) without using a lead wire. The excimer lamp has a pair of external electrodes arranged on the upper and lower flat surfaces of a discharge tube (2) in which a discharge gas is sealed in an internal discharge space (2a), and a pair of connector terminals connected to these external electrodes, respectively. (8, 8) is arranged on the upper and lower flat surfaces of the connector (2b) provided at the end of the discharge tube. The excimer lamp unit is provided with a socket portion (7a) for detachably inserting and supporting the connector portion of the excimer lamp, and is in contact with a pair of connector terminals in the inserted connector portion inside the socket portion. The position includes a lamp socket (7) in which a pair of multi-point contact members (13, 13) connected to the power source of the excimer lamp are respectively disposed.
Description
本発明は、放電用ガスを封入した放電管内の放電空間に外部電極により放電を発生させて紫外線を放射するエキシマランプと、このエキシマランプをランプソケットで支持すると共に外部電極と電源との接続を行うエキシマランプユニットと、これらを用いてなる紫外線照射装置にするものである。 The present invention provides an excimer lamp that emits ultraviolet rays by generating discharge with an external electrode in a discharge space in a discharge tube enclosing a discharge gas, and supports the excimer lamp with a lamp socket and connects the external electrode and a power source. An excimer lamp unit to be performed, and an ultraviolet irradiation device using them are provided.
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た場合に、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被照射物に光洗浄等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。このエキシマランプには、放電用ガスを封入する放電管として円筒管を用いたもの(例えば、特許文献1参照。)や、方形の密閉容器を用いたもの(例えば、特許文献2参照。)等がある。 The excimer lamp emits high-energy vacuum ultraviolet rays having a center wavelength of 172 nm when xenon gas is used as a discharge gas, so that the object to be irradiated such as a glass substrate of a liquid crystal display or a semiconductor wafer is subjected to light cleaning or the like. It can be used as a light source lamp of an ultraviolet irradiation device. This excimer lamp uses a cylindrical tube as a discharge tube that encloses a discharge gas (see, for example, Patent Document 1), uses a rectangular sealed container (see, for example, Patent Document 2), and the like. There is.
真空紫外線は、酸素に吸収されてオゾンを発生させるので、空気中に放出されるとすぐに減衰する。このため、円筒管の放電管を用いたエキシマランプを使用する場合には、下端にガラス板を配置した紫外線照射装置の内部にエキシマランプを配置して酸素等をパージした雰囲気とし、この下端のガラス板を通して僅かな間隔を開けて下方に配置した平坦な被照射物に真空紫外線を照射することにより、この真空紫外線が無駄に空気中で減衰することがないようにする必要がある。しかし、方形の放電管を用いたエキシマランプを使用する場合には、広い下平坦面の下方に僅かな間隔を開けて配置した平坦な被照射物に真空紫外線を直接照射することができるので、紫外線照射装置の構造を簡単にすることができる。 Since vacuum ultraviolet rays are absorbed by oxygen and generate ozone, they are attenuated as soon as they are released into the air. For this reason, when using an excimer lamp using a discharge tube of a cylindrical tube, an excimer lamp is disposed inside an ultraviolet irradiation device having a glass plate disposed at the lower end to create an atmosphere purged of oxygen or the like. It is necessary to prevent the vacuum ultraviolet rays from being attenuated in the air unnecessarily by irradiating the flat irradiation object disposed below with a slight gap through the glass plate. However, when using an excimer lamp using a square discharge tube, it is possible to directly irradiate a flat irradiated object arranged with a slight gap below a wide lower flat surface with vacuum ultraviolet rays. The structure of the ultraviolet irradiation device can be simplified.
方形の放電管を用いたエキシマランプの従来の構成例を図10及び図11に示す。エキシマランプ1の放電管2は、合成石英からなる左右に長尺で上下に平坦面が形成された方形の密閉容器であり、内部の放電空間2aにキセノンガスが封入されている。この放電管2は、図10に示すように、上平坦面にほぼ全面にわたって外部電極3が形成されると共に、図11に示すように、下平坦面にほぼ全面にわたって外部電極4が形成されている。これらの外部電極3,4は、金属を蒸着等により放電管2の表面に成膜した金属薄膜からなる。ただし、上平坦面の外部電極3は、成膜領域内に金属薄膜を一様に成膜しているが、下平坦面の外部電極4は、左側の端部を除き、成膜領域内に金属薄膜を網状のパターンで成膜している。
10 and 11 show a conventional configuration example of an excimer lamp using a rectangular discharge tube. The
上記エキシマランプ1は、外部電極3,4の間に高周波高電圧を印加することにより、誘電体からなる放電管2の内部の放電空間2aで誘電体バリア放電を発生させて真空紫外線を放射するので、下平坦面の外部電極4の網目の隙間を通してこの真空紫外線を下方に放出することができる。
The
ここで、従来のエキシマランプ1は、外部電極3,4の間に高周波高電圧を印加するために、図12に示すように、外部電極3,4にリード線5,5を接続していた。即ち、このエキシマランプ1は、リード線5,5の先端をそれぞれ外部電極3,4の左側の端部に半田付けすると共に、これらのリード線5,5の先端部を含めて、放電管2の側の端部を一対のセラミックスブロック6,6で上下から挟持固定していた。そして、図示しない紫外線照射装置にセラミックスブロック6,6を支持固定させると共に、図示しない高周波高電圧電源の高圧端子と接地端子にリード線5,5の基部側を接続することにより、エキシマランプ1の外部電極3,4に高周波高電圧を印加するようにしていた。
Here, in the
ただし、各リード線5は、高周波高電圧の絶縁のために、導線を被覆材5aで被覆する必要がある。そこで、エキシマランプ1は、放電管2が放電によって高温になるために、絶縁性と耐熱性が高く柔軟性を有するシリコーン樹脂で導線を被覆したシリコーン電線をリード線5に用いている。
However, each
しかしながら、放電管2の放電空間2aで放射された真空紫外線は、この放電管2の管壁内で反射を繰り返す等して左右の端部からも外部に漏れ出すことがあり、シリコーン樹脂は真空紫外線によって劣化することがある。このため、各リード線5は、真空紫外線によっても劣化し難く絶縁性と耐熱性も高いPFA(熱可塑性フッ素樹脂)でシリコーン電線のシリコーン樹脂をさらに被覆し、これらシリコーン樹脂とPFAの2層構造の被覆材5aを用いている。
However, the vacuum ultraviolet rays radiated in the
ところが、発明者らが、実験、検討を繰り返した結果、以下のようなことを見いだした。リード線5の被覆材5aの外層として用いられたPFAも、高エネルギーの真空紫外線に長時間曝されるとある程度の劣化は生じる。そして、このPFAが真空紫外線により劣化すると、分解ガスが発生し、この分解ガスによって外部電極3,4が変色したり放電管2の表面が汚れるので、エキシマランプ1が照射する真空紫外線の強度が低下するという問題があった。また、この分解ガスにより被照射物が汚染されるという問題もあった。さらに、被覆材5aの上層のPFAに劣化によるひび割れ等が生じると、下層のシリコーン樹脂に真空紫外線が当たりチョーキング(白亜化)が生じるため、このチョーキングによる粉状物が落下して被照射物が汚染されるという問題もあった。
However, as a result of repeated experiments and examinations by the inventors, the following has been found. The PFA used as the outer layer of the covering
なお、真空紫外線よりも長波長の紫外線であっても樹脂は程度の差はあれ劣化するので、真空紫外線以外の紫外線を放射するエキシマランプの場合にも、これらの問題は同様に発生する。また、エキシマランプの電源は極めて高い高電圧であるため、接続にリード線を用いる場合には、樹脂製の被覆材5aによる絶縁は必須となる。
Even if the ultraviolet light has a longer wavelength than that of vacuum ultraviolet rays, the resin deteriorates to some extent. Therefore, these problems similarly occur in the case of an excimer lamp that emits ultraviolet rays other than vacuum ultraviolet rays. Moreover, since the power supply of an excimer lamp is a very high voltage, when using a lead wire for connection, the insulation by the resin coating | covering
本発明は、上述した問題を解決することができるエキシマランプ及びエキシマランプユニット、さらにこれらを用いてなる紫外線照射装置を提供しようとするものである。 The present invention is intended to provide an excimer lamp and an excimer lamp unit that can solve the above-described problems, and an ultraviolet irradiation device that uses these.
請求項1のエキシマランプは、内部の放電空間に放電用ガスを封入した放電管の外表面の異なる部位に一対の外部電極を配置すると共に、これらの外部電極にそれぞれ接続された一対のコネクタ端子をこの放電管の端部に設けられたコネクタ部の外表面側の異なる部位に配置したことを特徴とする。
The excimer lamp according to
請求項2のエキシマランプは、前記コネクタ部が、放電管の左側又は右側の端部であって、内部に放電空間の存在しない部分であることを特徴とする。
The excimer lamp according to
請求項3のエキシマランプは、前記放電管が、左右に長尺で上下に平坦面が形成された方形の密閉容器であり、一対の外部電極をこの放電管の上下の平坦面にそれぞれ配置したものであることを特徴とする。
The excimer lamp according to
請求項4のエキシマランプは、前記各外部電極が、放電管の外表面に形成された金属薄膜からなることを特徴とする。
The excimer lamp according to
請求項5のエキシマランプは、前記各外部電極が、放電管の外表面に配置された金属板からなることを特徴とする。
The excimer lamp according to
請求項6のエキシマランプは、前記各コネクタ端子が、外部電極における放電管のコネクタ部の外表面に配置された部分からなることを特徴とする。
The excimer lamp according to
請求項7のエキシマランプは、前記各コネクタ端子が、外部電極における放電管のコネクタ部の外表面に形成された部分に多点コンタクト材を介して押圧されたブロック状の端子であることを特徴とする。
The excimer lamp of
請求項8のエキシマランプは、前記各コネクタ端子が、外部電極における放電管のコネクタ部の外表面に形成された部分に半田層を介して接続固着された金属板からなることを特徴とする。
The excimer lamp according to
請求項9のエキシマランプは、前記各コネクタ端子が、外部電極における放電管のコネクタ部の外表面に形成された部分に半田層を介して接続固着された金属シートに多点コンタクト材を介して押圧されたブロック状の端子であることを特徴とする。
The excimer lamp according to
請求項10のエキシマランプは、前記ブロック状の各コネクタ端子が、放電管のコネクタ部を両側から挟持固定した一対のセラミックスブロックによって押圧されたものであることを特徴とする。
The excimer lamp according to
請求項11は、前記エキシマランプが真空紫外線を放射するものであることを特徴とする。 The eleventh aspect is characterized in that the excimer lamp emits vacuum ultraviolet rays.
請求項12は、前記各コネクタ端子が、外部電極における放電管のコネクタ部の外表面に形成された部分に設けられたブロック状の端子であることを特徴とする。 According to a twelfth aspect of the invention, each of the connector terminals is a block-like terminal provided on a portion of the external electrode formed on the outer surface of the connector portion of the discharge tube.
請求項13の紫外線照射装置は、前記エキシマランプを備えたことを特徴とする。 An ultraviolet irradiation device according to a thirteenth aspect includes the excimer lamp.
請求項14のエキシマランプユニットは、前記エキシマランプと、このエキシマランプのコネクタ部を挿入して支持するソケット部を設けると共に、このソケット部の内側であって、挿入したコネクタ部における一対のコネクタ端子に接触する位置に、エキシマランプの電源に接続された一対の端子接触子をそれぞれ配置したランプソケットとからなることを特徴とする。
The excimer lamp unit according to
請求項15のエキシマランプユニットは、前記各端子接触子が多点コンタクト材からなることを特徴とする。
The excimer lamp unit according to
請求項16のエキシマランプユニットは、前記各端子接触子が金属製の板ばねからなることを特徴とする。
The excimer lamp unit according to
請求項17の紫外線照射装置は、前記エキシマランプユニットを備えたことを特徴とする。
The ultraviolet irradiation device according to
なお、これらの請求項における左右と上下の方向は、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の方向と一致するとは限らない。 Note that the left and right and up and down directions in these claims are merely for indicating directions orthogonal to each other, and do not necessarily match the actual left and right and up and down directions.
請求項1の発明によれば、放電管の端部に外部電極に接続されたコネクタ部が配置されるので、この外部電極にリード線を接続しなくても、端子接触子等を接触させるだけで電源に接続することができるようになり、リード線の樹脂被覆が紫外線による樹脂の劣化により分解ガスが発生したりチョーキングによる粉状物が落下するようなことがなくなる。 According to the first aspect of the present invention, since the connector portion connected to the external electrode is disposed at the end of the discharge tube, only the terminal contact or the like is brought into contact without connecting a lead wire to the external electrode. Thus, the resin coating of the lead wire can be prevented from generating decomposition gas due to deterioration of the resin due to ultraviolet rays, or dropping powdery substances due to choking.
請求項2の発明によれば、放電管のコネクタ部の内部には放電空間が存在しないので、このコネクタ部に圧力を加えても放電管が破損するようなおそれがなくなる。従って、このコネクタ部をコネクタ端子等で押圧したり、エキシマランプをランプソケット等で支持する際に圧迫を加えて確実に支持や接続を行う構造を採用することができるようになる。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、方形の放電管を用いたエキシマランプにおいても、被照射物の汚染のおそれをなくすことができるようになる。即ち、エキシマランプと被照射物との間にガラス板等が配置されていれば、樹脂の劣化により発生した分解ガスやチョーキングによる粉状物がこの被照射物を汚染するおそれはないが、方形の放電管を用いたエキシマランプの場合は、ガラス板等を配置する必要がないので、従来はこの分解ガスやチョーキングによる粉状物が被照射物を汚染するおそれが生じていた。しかし、この発明によれば、樹脂で被覆したリード線を用いる必要がなくなるので、このような汚染の問題も解消することができる。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、放電管の外表面に金属薄膜の外部電極を隙間なく密着させることができるので、放電効率を高めることができるようになる。 According to the fourth aspect of the invention, the external electrode of the metal thin film can be brought into close contact with the outer surface of the discharge tube without any gap, so that the discharge efficiency can be increased.
請求項5の発明によれば、放電管の外表面に金属板を配置するだけで外部電極とすることができるので、この外部電極の組み付けが容易となる。 According to the fifth aspect of the present invention, since the external electrode can be formed simply by disposing the metal plate on the outer surface of the discharge tube, the external electrode can be easily assembled.
請求項6の発明によれば、放電管の外表面に配置された外部電極をコネクタ部においてそのままコネクタ端子として用いることができるので、別途コネクタ端子を組み付ける必要がなくなる。 According to the sixth aspect of the invention, the external electrode arranged on the outer surface of the discharge tube can be used as it is as the connector terminal in the connector portion, so that it is not necessary to separately assemble the connector terminal.
請求項7の発明によれば、コネクタ端子となるブロック状の端子が多点コンタクト材を介して外部電極に押圧されるので、このブロック状のコネクタ端子と外部電極との間の接続が接触抵抗の小さい確実なものになると共に、着脱も容易に可能となる。また、多点コンタクト材は、多数の接点を通じて接続を行うので、特に高周波、高電圧が印可されるエキシマランプの接続に適したものとなる。なお、ブロック状のコネクタ端子は、熱容量が大きいために直接外部電極に半田付け等により接続することは容易ではない。そこで、外部電極に多点コンタクト材を介してブロック状のコネクタ端子を押圧することにより確実に接続を行うようにしている。
According to the invention of
請求項8の発明によれば、例えば外部電極が金属薄膜等のように削れやすく剥がれやすいものであっても、端子接触子等を接触させたり圧力を加えるコネクタ端子は、この外部電極に半田層を介して接続固定された金属板となるので、外部電極の削れや剥がれ等を防止することができる。なお、コネクタ端子である金属板は、比較的熱容量が小さいので、金属薄膜である外部電極に容易に半田付けすることができる。
According to the invention of
請求項9の発明によれば、例えば外部電極が金属薄膜等のように削れやすく剥がれやすいものであっても、端子接触子等を接触させたり圧力を加えるコネクタ端子はブロック状の端子となるので、外部電極の削れや剥がれ等を防止することができる。しかも、このブロック状のコネクタ端子と外部電極との間に介在する多点コンタクト材も、この外部電極に半田層を介して接続固定された金属シートに接触することになるので、この多点コンタクト材によって外部電極が削れたり剥がれるおそれも生じない。なお、ブロック状のコネクタ端子は、熱容量が大きいために直接金属薄膜等の外部電極に半田付けすることは容易ではない。そこで、まず外部電極に熱容量の小さい金属シートを半田付けし、次ぎにこの金属シートに多点コンタクト材を介してブロック状のコネクタ端子を押圧することにより確実に接続している。 According to the ninth aspect of the invention, even if the external electrode is easily scraped or peeled off, such as a metal thin film, the connector terminal that contacts the terminal contact or the like or applies pressure becomes a block-shaped terminal. Further, it is possible to prevent the external electrode from being scraped or peeled off. In addition, the multipoint contact material interposed between the block-shaped connector terminal and the external electrode also comes into contact with the metal sheet connected and fixed to the external electrode via the solder layer. There is no risk of the external electrode being scraped or peeled off by the material. In addition, since the block-shaped connector terminal has a large heat capacity, it is not easy to solder it directly to an external electrode such as a metal thin film. Therefore, first, a metal sheet having a small heat capacity is soldered to the external electrode, and then the block-like connector terminal is pressed to the metal sheet through a multipoint contact material to ensure connection.
請求項10の発明によれば、絶縁性を有し紫外線による劣化のおそれもない一対のセラミックスブロックによってブロック状のコネクタ端子を押圧することができるので、コネクタ端子の外部電極への接続を確実なものにすることができる。
According to the invention of
請求項11の発明によれば、高エネルギーの真空紫外線を放射して樹脂を劣化させやすいエキシマランプに特に適した発明を提供することができる。
請求項12の発明によれば、リード線を取り付ける必要がなく、製造および取扱いに簡便な構成とすることができる。
請求項13の発明によれば、放電管の端部に外部電極に接続されたコネクタ部が配置されるので、この外部電極にリード線を接続しなくても、端子接触子等を接触させるだけで電源に接続することができるようになり、リード線の樹脂被覆が紫外線による樹脂の劣化により分解ガスが発生したりチョーキングによる粉状物が落下するようなことがない紫外線照射装置とすることができる。さらに、放電管のコネクタ部の内部には放電空間が存在しないので、このコネクタ部に圧力を加えても放電管が破損するようなおそれがなくなる。従って、このコネクタ部をコネクタ端子等で押圧したり、エキシマランプをランプソケット等で支持する際に圧迫を加えて確実に支持や接続を行う構造を採用することができるようになる。According to the eleventh aspect of the present invention, it is possible to provide an invention particularly suitable for an excimer lamp that easily emits high-energy vacuum ultraviolet rays and easily deteriorates the resin.
According to invention of
According to the invention of
請求項14の発明によれば、ランプソケットがソケット部でエキシマランプのコネクタ部を支持すると共に、このソケット部の内側の一対の端子接触子をエキシマランプのコネクタ端子に接触させて電源に接続するので、このエキシマランプを装着して放電させることができる。しかも、樹脂で被覆したリード線を用いる必要がないので、紫外線による樹脂の劣化により分解ガスが発生したりチョーキングによる粉状物が落下するようなことがなくなる。なお、エキシマランプは、ランプソケットだけで支持する必要はなく、例えばランプソケットによる支持と別の支持材による支持との組み合わせによって装着されるようになっていてもよい。
According to the invention of
請求項15の発明によれば、エキシマランプのコネクタ端子に接触するランプソケットの端子接触子が多点コンタクト材からなるので、エキシマランプと高周波高電圧の電源との接続が接触抵抗の小さい確実なものになると共に、着脱も容易に可能となる。また、多点コンタクト材は、多数の接点を通じて接続を行うので、特に高周波、高電圧が印可されるエキシマランプの接続に適したものとなる。 According to the fifteenth aspect of the present invention, since the terminal contact of the lamp socket that contacts the connector terminal of the excimer lamp is made of a multipoint contact material, the connection between the excimer lamp and the high-frequency, high-voltage power source is reliable with low contact resistance. At the same time, it can be easily attached and detached. In addition, since the multipoint contact material is connected through a large number of contact points, it is particularly suitable for the connection of an excimer lamp to which a high frequency and a high voltage are applied.
請求項16の発明によれば、エキシマランプのコネクタ端子に接触するランプソケットの端子接触子が金属製の板ばねからなるので、エキシマランプと高周波高電圧の電源との接続が確実になると共に、着脱も容易に可能となる。
請求項17の発明によれば、ランプソケットがソケット部でエキシマランプのコネクタ部を支持すると共に、このソケット部の内側の一対の端子接触子をエキシマランプのコネクタ端子に接触させて電源に接続するので、このエキシマランプを装着して放電させる紫外線照射装置とすることができる。しかも、樹脂で被覆したリード線を用いる必要がないので、紫外線による樹脂の劣化により分解ガスが発生したりチョーキングによる粉状物が落下するようなことがなくなる。さらに、エキシマランプのコネクタ端子に接触するランプソケットの端子接触子が多点コンタクト材からなるので、エキシマランプと高周波高電圧の電源との接続が接触抵抗の小さい確実なものになると共に、着脱も容易に可能となる。また、多点コンタクト材は、多数の接点を通じて接続を行うので、特に高周波、高電圧が印可されるエキシマランプの接続に適したものとなる。また、エキシマランプのコネクタ端子に接触するランプソケットの端子接触子が金属製の板ばねからなるので、エキシマランプと高周波高電圧の電源との接続が確実になると共に、着脱も容易に可能となる。According to the invention of
According to the invention of
以下、本発明の最良の実施形態について図1〜図9を参照して説明する。なお、これらの図においても、図10〜図12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。 Hereinafter, the best embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In these drawings, the same reference numerals are given to constituent members having the same functions as those of the conventional example shown in FIGS.
本実施形態は、図1に示すように、キセノンガスを封入した方形の放電管2を用いたエキシマランプ1と、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にこのエキシマランプ1を装着するためのランプソケット7について説明する。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, an
〔エキシマランプの放電管〕
このエキシマランプ1の放電管2は、図2(a)〜(c)に示すように、合成石英からなる左右に長尺な方形の筒体の左右の開口端を方形の合成石英ブロックで塞ぐことにより内部に放電空間2aを形成した密閉容器であり、この放電空間2a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2は、筒体の左側の開口端を塞ぐ合成石英ブロックの方が右側のものより左右の長さが長いため、放電管2の左側の端部には、左右にある程度の長さにわたって放電空間2aが存在しない部分、即ち合成石英のみからなる部分が存在し、この部分がコネクタ部2bとなる。また、この放電管2は、上下の表面がほぼ平坦な上平坦面と下平坦面からなり、上平坦面には外部電極3が形成されると共に、下平坦面には外部電極4が形成されている。[Excimer lamp discharge tube]
As shown in FIGS. 2A to 2C, the
上平坦面の外部電極3は、図2(a)に示すように、放電管2の上平坦面のほぼ全面に一様に成膜されたアルミ蒸着膜とこの表面に保護するニッケル蒸着膜からなる2層の金属薄膜である。そして、この外部電極3は、下方に放電空間2aのないコネクタ部2bの上平坦面にも連続して形成されている。下平坦面の外部電極4は、図2(c)に示すように、放電管2の下平坦面のほぼ全面に網状のパターンで成膜されたアルミ蒸着膜とこの網状の表面に保護するニッケル蒸着膜からなる2層の金属薄膜である。また、この外部電極4は、上方に放電空間2aのないコネクタ部2bの下平坦面にも連続して形成され、この部分については網状ではなく一様なパターンで成膜されている。
As shown in FIG. 2 (a), the upper flat
上記構成のエキシマランプ1の放電管2は、図示しない高周波高電圧電源からの高周波高電圧を外部電極3,4間に印加すると、誘電体からなる放電管2の内部の放電空間2aで誘電体バリア放電が発生するので、この放電空間2aで放電用ガスであるキセノン原子が励起され、このキセノン原子が基底状態に戻る際に中心波長が172nmの真空紫外線を放射する(エキシマ発光)。そして、この真空紫外線は、放電管2の下平坦面の外部電極4の網目の隙間を通って下方に放出される。従って、この放電管2の下方に放出された真空紫外線を僅かな隙間を介して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。なお、本実施形態のエキシマランプ1の高周波高電圧電源は、周波数が70kHzであり、電圧が始動時に14kV、放電開始後は5kVの高周波高電圧を供給するようになっている。
The
〔エキシマランプのコネクタ端子〕
上記エキシマランプ1は、図1に示すように、放電管2の左側の端部のコネクタ部2bの上下に取り付けた一対のコネクタ端子8,8を外部電極3,4にそれぞれ接続している。コネクタ端子8,8は、ランプソケット7を介してエキシマランプ1の高周波高電圧電源と接続するためのブロック状の端子であり、いずれも銅合金にニッケルメッキを施したものからなる。そして、コネクタ部2bの上方に取り付けるコネクタ端子8には、方形ブロック状の上面の中央部にさらに上方に方形に突出した突出部8aが形成され、コネクタ部2bの下方に取り付けるコネクタ端子8には、方形ブロック状の下面の中央部にさらに下方に方形に突出した突出部8aが形成されている。[Connector terminal of excimer lamp]
As shown in FIG. 1, the
以下に、上記コネクタ端子8,8の取り付け構造を詳細に説明する。コネクタ部2bの外部電極3,4の表面には、それぞれインジウム半田層9,9を介してニッケルシート10,10が接続固着されている。そして、ニッケルシート10,10の表面には、それぞれ多点コンタクト材11,11を介してコネクタ端子8,8が配置されている。
Below, the attachment structure of the said
各多点コンタクト材11は、コネクタ端子8をニッケルシート10側に押圧したときに、多数の金属製のばね材が上下でコネクタ端子8とニッケルシート10に接触した状態で付勢されるようになったコンタクト材であり、これによってコネクタ端子8とニッケルシート10が多数の点でばね材を押圧した状態で接続されるので、高電圧を印加しても小さい接触抵抗で確実に接続することができる。
Each
上記多点コンタクト材11に用いる金属製のばね材としては、大きな弾性を有し、導電性が高く接触抵抗が小さい接点用の金属材料を用いることが好ましく、接触抵抗を低減するためにメッキ等の表面処理を行ったものであってもよい。また、多点コンタクト材11が多数のばね材を枠体等で支持している場合には、この枠体も金属製のものを用いる。このような多点コンタクト材11としては、例えば多数の短い板ばねがコネクタ端子8とニッケルシート10との間で傾斜して配置されるようにしたものや、多数の短いコイルばねがコネクタ端子8とニッケルシート10との間に多数縦向きに並べて配置されるようにしたものや、1本〜数本のコイルばねのコイルを傾斜させたものがコネクタ端子8とニッケルシート10との間に横向きに配置されるようにしたもの等が用いられる。
As the metal spring material used for the
上記放電管2のコネクタ部2bは、一対のセラミックスブロック6,6が上下から挟持固定している。図3に示すように、上方のセラミックスブロック6は、前後に長い方形のセラミックスからなり、下面中央部が上方に方形に窪み、この窪みの中央部に上面に貫通する方形の孔が開口すると共に、下面の前後端部が下方に突出している。また、下方のセラミックスブロック6は、前後に長い方形のセラミックスからなり、上面中央部が下方に方形に窪み、この窪みの中央部に下面に貫通する方形の孔が開口すると共に、上面の前後端部が上方に突出している。そして、これらのセラミックスブロック6,6は、放電管2のコネクタ部2bを前後に跨ぐようにして上下から挟持し、前後端部の突出端同士を重ね合わせてボルト12,12で固着することにより挟持固定している。
In the
ここで、上記各セラミックスブロック6は、放電管2のコネクタ部2bを上下から挟持固定する際に、内側の窪みにコネクタ端子8が嵌まり込むようにする。このとき、各コネクタ端子8は、突出部8aがセラミックスブロック6の内側の窪みの孔に嵌入して先端部が突出するようになっている。また、各コネクタ端子8は、この突出部8aの周囲をセラミックスブロック6によって放電管2側に押されることにより、多点コンタクト材11を介しニッケルシート10を押圧するようになっている。
Here, when each
上記取り付け構造により、コネクタ端子8,8は、それぞれ多点コンタクト材11,11とニッケルシート10,10とインジウム半田層9,9を介して外部電極3,4に確実に接続される。ここで、コネクタ端子8は、熱容量が大きいために、これを加熱しインジウム半田層9を溶融させて外部電極3,4に直接接続することは困難である。また、外部電極3,4に多点コンタクト材11を介してコネクタ端子8を押圧したのでは、多点コンタクト材11のばね材が外部電極3,4の薄い金属薄膜を削ったり剥がすおそれがある。そこで、熱容量の小さいニッケルシート10を加熱しインジウム半田層9を溶融させて外部電極3,4に半田付けすることにより外部電極3,4の金属薄膜を保護している。また、このニッケルシート10は、多点コンタクト材11のばね材によって削られたり剥がれることがないので、この多点コンタクト材11を介してコネクタ端子8を押圧することにより確実な接続を行っている。なお、コネクタ端子8,8を金属薄膜からなる外部電極3,4にインジウム半田層9,9等を介し、又は、コネクタ端子8,8自身を溶融させて直接接続固着することが可能であれば、ニッケルシート10,10や多点コンタクト材11,11は不要となる。
With the mounting structure, the
〔ランプソケット〕
ランプソケット7は、上記エキシマランプ1を支持すると共に高周波高電圧電源に接続する装着具であり、図示しない紫外線照射装置等に取り付けられる。このランプソケット7は、図1に示すように、右に開口する凹状のソケット部7aが形成されている。ソケット部7aは、エキシマランプ1のコネクタ部2bをセラミックスブロック6,6等と共に挿入して支持することができるようにした凹部であり、この凹部の内側の上下面にはそれぞれ多点コンタクト材13,13(端子接触子)が配置されている。(Lamp socket)
The
これらの多点コンタクト材13,13は、上記多点コンタクト材11,11と同様に、上下の面に挟まれて押圧されることにより、多数の金属製のばね材がこれら上下の面に接触した状態で付勢されるようになったコンタクト材である。ソケット部7aの内側の上面に配置された多点コンタクト材13は、この上面より少し窪んだ位置に配置された端子接続板14の下面に多数のばね材の上端を接触させることにより、これらのばね材の下端をソケット部7aの内側の上面よりも少し下方に突出させて配置されている。また、ソケット部7aの内側の下面に配置された多点コンタクト材13は、この下面より少し窪んだ位置に配置された端子接続板14の上面に多数のばね材の下端を接触させることにより、これらのばね材の上端をソケット部7aの内側の下面よりも少し上方に突出させて配置されている。そして、これらの端子接続板14,14は、高周波高電圧電源の高圧端子と接地端子にそれぞれ接続されている。
Similar to the
上記構成のランプソケット7のソケット部7aにエキシマランプ1の左側の端部のコネクタ部2bをセラミックスブロック6,6等と共に挿入すると、図4に示すように、このエキシマランプ1がランプソケット7に支持される。なお、エキシマランプ1は、必ずしもこのランプソケット7だけで支持する必要はない。本実施形態のエキシマランプ1の場合、例えば前後の幅は70mm程度でも、左右の長さは1000mmを超える場合もある極めて長尺なものであるため、例えばこのエキシマランプ1の右側の端部も図示しない別の支持材で支持するようにしてもよい。
When the
上記ソケット部7aへの挿入の際には、セラミックスブロック6,6の孔から上下に突出するコネクタ端子8,8の突出部8a,8aが、このソケット部7aの内側の上下面に配置された多点コンタクト材13,13の多数のばね材を上方と下方にそれぞれ押し広げながら入り込み、ソケット部7aに完全に挿入されると、これらの多点コンタクト材13,13の多数のばね材を圧接した位置で停止する。
When inserted into the
従って、エキシマランプ1がランプソケット7に接続されると、このエキシマランプ1の外部電極3は、放電管2の上側のインジウム半田層9とニッケルシート10と多点コンタクト材11とコネクタ端子8を介すると共に、ソケット部7aの内側の上面側の多点コンタクト材13と端子接続板14を介して高周波高電圧電源の高圧端子に接続される。また、エキシマランプ1の外部電極4は、放電管2の下側のインジウム半田層9とニッケルシート10と多点コンタクト材11とコネクタ端子8を介すると共に、ソケット部7aの内側の下面側の多点コンタクト材13と端子接続板14を介して高周波高電圧電源の接地端子に接続される。
Therefore, when the
〔本実施形態の効果〕
上記構成によれば、ランプソケット7がソケット部7aでエキシマランプ1のコネクタ部2bを支持することができる。また、このソケット部7aの内側の一対の多点コンタクト材13,13がエキシマランプ1のコネクタ端子8,8に圧接されることにより、エキシマランプ1の外部電極3,4に高周波高電圧電源が接続されるので、このエキシマランプ1を放電させることができる。[Effect of this embodiment]
According to the above configuration, the
しかも、エキシマランプ1の外部電極3,4に樹脂で被覆したリード線を接続する必要がないので、真空紫外線による樹脂の劣化により分解ガスが発生したりチョーキングによる粉状物が被照射物に落下するようなことがなくなる。即ち、本実施形態のエキシマランプ1は、外部電極3,4にインジウム半田層9,9を介してニッケルシート10,10を接続固定し、これらのニッケルシート10,10に多点コンタクト材11,11を介してコネクタ端子8,8を接続し、これらのコネクタ端子8,8をセラミックスブロック6,6で押圧しているので、これら金属製やセラミックス製の部材に真空紫外線が照射されても劣化するおそれはない。また、本実施形態のランプソケット7も、ソケット部7aの内側の多点コンタクト材13,13や端子接続板14,14は金属製であるため、真空紫外線が照射されても劣化するおそれはない。
In addition, since it is not necessary to connect the lead wires coated with resin to the
特に、本実施形態の場合には、エキシマランプ1が高エネルギーの真空紫外線を放射するものであるため、樹脂を用いると劣化が激しくなるので、このような金属製とセラミックス製のみからなる構成は極めて有効なものとなる。
In particular, in the case of the present embodiment, since the
また、本実施形態の場合には、エキシマランプ1が方形の放電管2を用いたものであるため、この放電管2の下方にガラス板等を介することなく被照射物に直接真空紫外線を照射することができるので、樹脂の劣化による分解ガスやチョーキングによる粉状物が発生しない構成は極めて有効なものとなる。
In the case of this embodiment, the
また、本実施形態の場合、セラミックスブロック6,6によって挟持する放電管2のコネクタ部2bには内部に放電空間2aの存在しないため、これらのセラミックスブロック6,6をボルト12,12で上下から挟持固定したり、コネクタ端子8,8が多点コンタクト材11,11を介して上下から押圧しても、放電管2がこれらの圧力によって破損するようなことがなくなる。
In the case of the present embodiment, since the
〔他の実施形態〕
なお、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化物、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。[Other Embodiments]
In the above embodiment, the case where the xenon gas is used as the discharge gas is shown, but other rare gas capable of excimer light emission, its halide, and other substances can also be used. Furthermore, in the above embodiment, the case of emitting vacuum ultraviolet light having a wavelength of 172 nm is shown. However, since the wavelength of ultraviolet light is determined by the substance used as the discharge gas, it is not limited to the wavelength of 172 nm. Not exclusively.
また、上記実施形態では、合成石英からなる左右に長尺な方形の筒体の左右の開口端を方形の合成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2を作製する場合を示したが、この放電管2の作製方法は、これには限定されない。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、例えば多少外側に湾曲していてもよい。さらに、放電管2の外形には、ガスの吸引/充填やエキシマランプ1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。
In the above embodiment, when the left and right open ends of a rectangular cylinder made of synthetic quartz are closed with a rectangular synthetic quartz block, the
また、上記実施形態では、左右に長尺な方形の放電管2を用いたエキシマランプ1について説明したが、この放電管2の形状は任意であり、例えば円筒管からなる放電管2を用いたエキシマランプ1にも同様に実施可能である。放電管2が円筒管等からなる場合には、紫外線の放出面(上記実施形態では下平坦面)が平坦面とはならないため、エキシマランプ1の周囲の酸素等をパージするために、下方の被照射物との間にガラス板等を配置してもよい。このようにガラス板等を配置した場合でも、樹脂の劣化により分解ガスやチョーキングによる粉状物が発生すると、外部電極3,4が変色したり放電管2の表面やガラス板が汚れるので、本発明はこのような問題を解消することができる。
In the above-described embodiment, the
また、上記実施形態では、放電管2に合成石英を用いる場合を示したが、放射する紫外線の透過率が高く、この紫外線による劣化の少ない材質であれば、必ずしも合成石英には限定されない。
Moreover, although the case where synthetic quartz was used for the
また、上記実施形態では、コネクタ部2bの外部電極3,4の表面にインジウム半田層9,9を介してニッケルシート10,10を接続固着する場合を示したが、外部電極3,4の金属薄膜やニッケルシート10,10にダメージを与えることなく確実に接続固着することができるものであれば、インジウムを用いた半田材料には限定されず、他の半田材料やロウ付け材料を用いた半田層を介して接続固着することもできる。
Moreover, in the said embodiment, although the nickel sheet | seats 10 and 10 were connected and fixed to the surface of the
また、上記実施形態では、ニッケルシート10を用いる場合を示したが、多点コンタクト材11のばね材によって削られたり剥がれることなく確実に接続を行うことができるものであれば、他の金属シートを用いることもでき、金属シートに限らず金属板等を用いることもできる。
Moreover, although the case where the
また、上記実施形態では、セラミックスブロック6,6を用いる場合を示したが、十分な剛性と絶縁性を有し紫外線の影響を受けないものであれば、材質はセラミックスには限定されず、例えば合成石英を用いることもできる。さらに、コネクタ端子8,8を押圧するためには、このようなセラミックスブロック6,6で放電管2のコネクタ部2bを挟持固定する構造に限らず、例えば図5に示すように、セラミックス製のキャップ状のセラミックスブロック6を放電管2のコネクタ部2bに嵌め込むような構造であってもよい。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態では、コネクタ端子8,8として銅合金にニッケルメッキを施したものを用いる場合を示したが、十分な剛性を有する金属製であれば、コネクタ端子8,8の材質や表面処理は任意であり、形状も上記実施形態のものには限定されない。
Moreover, in the said embodiment, although the case where the thing which nickel-plated copper alloy was used as the
また、上記実施形態では、コネクタ端子8,8が多点コンタクト材11,11とニッケルシート10,10とインジウム半田層9,9を介して金属薄膜からなる外部電極3,4に接続する場合を示したが、コネクタ端子8,8をインジウム半田層9,9等を介して直接外部電極3,4に接続固着してもよい。図6にコネクタ端子8,8を半田層を介して外部電極3,4に接続固定した構成を示す。この場合、コネクタ端子8,8は、インジウム半田層9,9による半田付けが容易になるように、熱容量の小さい金属板を用いている。
Moreover, in the said embodiment, the case where the
さらに、ブロック状のコネクタ端子8,8をインジウム半田層9,9等を介して直接外部電極3,4に接続固着できる場合には、例えば図7に示すように、これらのコネクタ端子8,8を放電管2の左側の端面の一部を覆うような位置まで引き出し、これらのコネクタ端子8,8の左側の端部に接続用の傾斜面を設けることもできる。この場合、ランプソケット7は、図7に示すように、上下の金属製の端子接続ブロック15,15と、絶縁のためにこれらの端子接続ブロック15,15の間に配置したセラミックス材16とで構成すると共に、ソケット部7aを右側に開口するV字状の窪みとし、このV字状の窪みの上下に露出する端子接続ブロック15,15の傾斜した端面に多点コンタクト材13,13を配置することもできる。そして、この場合には、例えばエキシマランプ1の右側の端部に、このエキシマランプ1を左側に押圧する図示しない支持材を配置することにより、この支持材とランプソケット7の双方でエキシマランプ1を支持すればよい。これにより、エキシマランプ1のコネクタ端子8,8の左側の端部の傾斜面が、多点コンタクト材13,13を介してランプソケット7のソケット部7aのV字状の窪みに露出する端子接続ブロック15,15の傾斜した端面に圧接されるので、高周波高電圧電源に確実に接続される。
Further, when the block-
また、上記実施形態では、外部電極3が一様に成膜した金属薄膜であり、外部電極4が網状のパターンで成膜した金属薄膜である場合を示したが、これらの外部電極3,4の金属薄膜はどのようなパターンで成膜していてもよい。例えば双方の外部電極3,4が共に網状のパターンで成膜した金属薄膜であってもよく、放電管2の外部に紫外線の放出が可能であれば、双方の外部電極3,4が共に一様に成膜した金属薄膜であってもよい。さらに、例えば一様に成膜した金属薄膜からなる外部電極の一部に、放出される紫外線の強度を測定するための部分的に網状のパターンで成膜された窓部があってもよく、網状のパターンで成膜した金属薄膜からなる外部電極の一部に一様に成膜した部分があってもよい(上記実施形態の場合も、コネクタ部2bに形成された外部電極4は一様に成膜された金属薄膜からなる。)。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態では、外部電極4の網状のパターンが、細長い複数の金属薄膜を直交させることにより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形状やサイズは任意である。例えば細長い金属薄膜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、例えば細長い複数の金属薄膜を平行に配置した櫛歯状のものであってもよい。
In the above-described embodiment, the case where the mesh pattern of the
また、上記実施形態では、外部電極3,4がアルミ蒸着膜とこの表面に保護するニッケル蒸着膜からなる2層の金属薄膜である場合を示したが、1層だけの金属薄膜や3層以上の金属薄膜であってもよく、各層の金属材料も、アルミニウムやニッケルに限らず、任意に選択することができる。さらに、これらの外部電極3,4は、蒸着以外のスパッタリング等の方法で成膜した金属薄膜でもよく、金属薄膜以外の厚膜等の導電膜として成膜したものでもよい。さらに、これらの外部電極3,4は、成膜によって放電管2の外表面に配置されたものに限らず、放電管2の外表面に金属箔を貼り付けて配置したものや金属板等の導電材を放電管2の外表面に配置したものであってもよい。
Moreover, in the said embodiment, the case where the
図8に外部電極3,4が放電管2の外表面に配置された金属板からなる場合を示す。この場合、コネクタ端子8,8は、これら金属板からなる外部電極3,4における放電管2のコネクタ部2bの外表面に配置された部分によって構成することができる。このように金属板からなる外部電極3,4を用いる場合、例えば外部電極4を網状にするためには、パンチングメタルやエキスパンドメタル等を用いればよい。ただし、このようなパンチングメタルやエキスパンドメタル等を用いる場合であっても、放電管2のコネクタ部2bの外表面に配置される部分は通常の金属板のままとして、この部分をコネクタ端子8とすることが好ましい。さらに、コネクタ端子8のみを金属板として、これに金属網からなる外部電極4を半田付け等によって接続することもできる。
FIG. 8 shows a case where the
さらに、外部電極3,4は、金属薄膜や金属板等のどのようなものの場合であっても、放電管2のコネクタ部2bには配置せず、このコネクタ部2bに配置した金属板等からなるコネクタ端子8,8にそれぞれ金属製のリード材等を介して接続してもよい。
Further, the
また、上記実施形態では、ランプソケット7の端子接触子として多点コンタクト材13,13を用いる場合を示したが、図9に示すように、金属製の板ばね17,17を端子接触子として用いることもできる。この場合も、板ばね17,17が弾性によってコネクタ端子8,8に圧接されるので、確実な接続を行うことができる。さらに、ランプソケット7の端子接触子は、コイルばね等によって付勢された金属板等を用いることもできる。ただし、これらの端子接触子は、エキシマランプ1のコネクタ部2bをランプソケット7のソケット部7aに挿入する際に、この挿入に伴ってコネクタ端子8,8に押され開口部を自動的に広げるような構成とする。
Moreover, in the said embodiment, although the case where the
また、コネクタ端子8,8が上記実施形態のように多点コンタクト材11,11を押圧する構成の場合、ランプソケット7の端子接触子は固定された金属板や金属ブロックであってもよい。この場合、コネクタ端子8,8は、一対の端子接触子の間に挿入される際に、多点コンタクト材11,11をさらに押圧して少し引っ込んで入り込むことになる。
When the
本出願は、2008年9月22日出願の日本特許出願・出願番号2008−242644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。 This application is based on Japanese Patent Application No. 2008-242644 filed on Sep. 22, 2008, the contents of which are incorporated herein by reference.
エキシマランプの外部電極に電源を接続する際にリード線を用いる必要がないので、このリード線の樹脂被覆が劣化するようなことがなくなり、紫外線照射装置の光源ランプとして用いる場合に極めて有用なものである。 Since it is not necessary to use a lead wire when connecting the power supply to the external electrode of the excimer lamp, the resin coating of this lead wire is not deteriorated, and it is extremely useful when used as a light source lamp of an ultraviolet irradiation device It is.
1 エキシマランプ
2 放電管
2a 放電空間
2b コネクタ部
3 外部電極
4 外部電極
5 リード線
5a 被覆材
6 セラミックスブロック
7 ランプソケット
7a ソケット部
8 コネクタ端子
8a 突出部
9 インジウム半田層
10 ニッケルシート
11 多点コンタクト材
12 ボルト
13 多点コンタクト材
14 端子接続板
15 端子接続ブロック
16 セラミックス材
17 板ばねDESCRIPTION OF
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