KR100404383B1 - 유전체 배리어 방전 램프 - Google Patents

유전체 배리어 방전 램프 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방전관의 먼지나 변색으로 인한 발광 특성의 열화 또는 방전관의 상태 불량 등에 따른 방전관의 클리닝 또는 교환 작업을 간단하고 신속하게 할 수 있는 유전체 배리어 방전 램프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
내부 공간에 방전 가스가 봉입된 2중 구조의 방전관의 중심홀에 도전성 막대 형상체인 내측 전극을 삽입한다. 이 내측 전극의 양단에 홀더를 고정 비스로 착탈 가능하게 고정한다. 방전관 외측의 외측 전극을 포위하는 보호관을 실링 부재, 가압 블록 및 가압 링을 통해 홀더에 고정한다. 내측 전극과 방전관 및 홀더 사이에 형성되는 도통 공간에는 냉각수 등을 흐르게 한다.

Description

유전체 배리어 방전 램프{ Dielectric barrier discharge lamp }
본 발명은 방전 램프에 관한 것으로, 특히 보호관내에 봉입된 질소 등의 불활성 가스를 고주파로 여기, 방전하여 발광시키는 유전체 배리어 방전 램프에 관한것이다.
반도체 집적 회로(IC), 액정 표시 디바이스 및 프린트 기판 등 각종 전자 디바이스의 제조공정에서 사용되는 노광 장치 등에는 강력한 자외선을 발광하는 방전 램프를 필요로 한다. 이와 같은 방전 램프의 일 예로서, 유전체 배리어 방전 엑시머 램프가 있다. 종래의 유전체 배리어 방전 엑시머 램프(excimer lamp)는 예를 들면, 일본 특개평 7-14553호 공보, 일본 특개평 7-14554호 공보 및 특개평 6-310104호 공보 등의 '유전체 배리어 방전 램프'에 개시되어 있다. 이와 같은 종래의 유전체 배리어 방전 램프는 도 2에 나타낸 바와 같이, 내측관(2) 및 외측관(3)으로 이루어진 방전 용기(1)와, 내부 전극(4) 및 외부 전극(5)과, 게터(getter)(6)와, 방전 공간(7) 및 돌기물(9)에 의해 구성된다.
방전 용기(1)는 거의 원통 형상이며, 그 중심축 주위에 동축형상(coaxially)으로 배치된 내측관(2) 및 외측관(3)에 의해 구성되며, 그 링 형상의 방전 공간(7)내에는 유전체 배리어 방전에 의해 엑시머 분자를 형성하는 방전 가스가 채워져 있다. 이 방전 용기(1) 중 적어도 일부는 유전체 배리어 방전의 유전체를 겸하고 있다. 또한, 방전용 가스 중 적어도 일부는 엑시머 분자로부터 방전되는 광에 대해 투과성이며, 이 방사광을 광투과성 유리 등으로 제조된 방전 용기(1)의 외부로 빼낼 수 있도록 구성되어 있다. 이 방전 용기(1)를 구성하는 내측관(2)의 내면 및 외측관(3)의 바깥 표면에는 예를 들면, 망 모양 등의 전극(4),(5)이 형성되어 있다. 또한, 도시하지 않았지만, 이들 전극(4),(5) 사이에는 도선을 통해 외부로부터 고주파이면서 고전압인 여기 전원(8)에 의해 여기됨으로써 방전용 가스가 방전 발광한다.
또한, 이와 같은 유전체 배리어 방전 램프는 방전에 의해 발열하므로, 예를 들면 내측관(2)의 내부에 냉각수 등을 흐르게 하여, 방전 용기(1)가 과도하게 과열되는 것을 방지하도록 구성되어 있다.
이와 같은 유전체 배리어 방전 램프는 장시간에 걸쳐 발광 효율이 안정되어 있으며, 또한 수명이 긴 것이 바람직하다. 예를 들면, 이와 같은 유전체 배리어 방전 램프의 발광 효율 저하는 노광 시간이 길어지고, 상술한 바와 같은 전자 디바이스의 제조 효율이 저하되어, 제조 코스트를 상승시키게 된다. 또, 수명이 짧은 경우에도 제조 설비비가 상승하여, 동일한 결과를 초래한다.
또한, 이와 같은 유전체 배리어 램프에서는 방전 용기의 표면에 먼지 기타 불순물이 부착되어 광 투과율이 저하되거나, 방전 용기내에 봉입한 방전용 가스중의 불순물로 인한 열화(劣化)도 생길 수 있다. 따라서, 방전 용기의 클리닝 또는 교환을 할 필요성이 발생하는데, 종래의 유전체 배리어 방전 램프에서는 이와 같은 작업이 용이하지 않았다. 게다가, 이 유전체 배리어 방전 램프는 견고성이 불충분하다는 등의 여러 가지 과제를 가지고 있었다.
따라서, 본 발명은 구성이 간단하고 또한 장치의 분해나 방전관의 교환 작업이 용이한 유전체 배리어 방전 램프를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유전체 배리어 방전 램프의 바람직한 실시 형태의 구성을 나타내는, 일부 생략한 길이 방향의 단면도.
도 2는 종래의 유전체 배리어 방전 램프의 구성을 나타낸 단면도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
8 : 여기 전원 20 : 방전관
21 : 방전 공간 22 : 내측 전극
23 : 외측 전극 30 : 보호관
31 : 실링 부재 32 : 가압 블록
33 : 가압 링 34, 42 : 0 링
35 : 불활성 가스의 냉매 40 : 홀더
41 : 고정 비스 45 : 도통 공간
본 발명의 유전체 배리어 방전 램프는 내부에 방전용 불활성 가스가 봉입되어 있는 방전 공간을 갖는 2중 구조의 방전관 내측 및 외측에 각 각 배치된 내측 전극 및 외측 전극에 여기 전압이 인가되는 램프로서, 내측 전극은 방전관의 중심홀에 삽입되는 도전성 막대형상체이며 동시에 방전관보다 길고, 방전관은 내측 전극의 양단에 설치된 한 쌍의 홀더에 의해 일체적으로 굳게 고정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유전체 배리어 방전 램프의 바람직한 실시 형태에 따르면, 한 쌍의 홀더는 내측 전극의 양단에 고정 비스 등에 의해 떼어낼 수 있게 설치되는 것을 특징으로 한다. 또한, 방전관 및 홀더의 외측에, 광 투과성 보호관을 가압 링에 의해 고정하는 것을 특징으로 한다. 게다가, 보호관은 홀더에 대해 실링되며, 내부 공간에 불활성 가스 등의 냉매를 채우는 것을 특징으로 한다. 그리고, 홀더의 내부 직경 및 외부 직경은 방전관의 내부 직경 및 외부 직경과 실질적으로 같게 선정되는 것을 특징으로 한다. 또한, 내측 전극의 외면과 홀더 및 방전관의 내면 사이에는 냉각수 등을 흘리는 도통공간이 형성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 유전체 배리어 방전 램프의 바람직한 실시 형태의 구성 및 동작을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 유전체 배리어 방전 램프의 바람직한 실시 형태의 구성을 나타내는, 일부 생략한 관축을 따르는 길이 방향의 단면도이다. 이 유전체 배리어 방전 램프는 2중 구조의 방전관(발광관)(20)을 구비하고 있다. 이 방전관(20)의 내부 공간(21)에는 크세논(Xe), 헬륨(He) 또는 이들 혼합 가스(Xe-He) 등의 불활성 가스가 봉입되어 있다. 이 방전관(20)의 중심홀에는 도전성 금속제의 막대형상체인 내측 전극(22)이 삽입 관통되어 있다. 또한, 이 방전관(20)의 외주(外周)에는 외측 전극(23)이 배치되어 있다.
외측 전극(23)의 외주에는 광(자외선을 포함) 투과성 재료로 만든 보호관(30)이, 방전관(20)과 동축형상으로 배치되어 있다. 이 보호관(30)은 실링 부재(31a),(31b)및 가압 블록(32a),(32b)을 통해 가압 링(33a),(33b)에 의해 홀더(40a),(40b)의 외측에 고정된다. 가압 링(33a),(33b)은 나사 구멍을 가지며, 홀더(40a),(40b)의 외주에는 나사가 형성되어 있으므로, 가압 링(33a),(33b)을 홀더(40a),(40b)에 비틀어 넣음으로써 보호관(30)을 사이에 끼워 지지할 수 있다. 방전관(20)과 내측 전극(22)의 고정은 한 쌍의 홀더(40a) 및 (40b)에 의해 이루어진다. 즉, 통형상의 홀더(40a),(40b)를 고정 비스(41a),(41b)에 의해 내측 전극(22)의 양단에 형성된 나사 구멍에 비틀에 넣어, 방전관(20)의 양단 사이에 끼워 고정한다. 또한, 이 홀더(40)의 내부 직경 및 외부 직경은 각 각 방전관(20)의 내부 직경 및 외부 직경과 실질적으로 같게 하는 것이 바람직하다.
도시한 특정 실시 형태에서는 내측 전극(22)과 고정 비스(41a) 사이에는 칼라(collar)(43)가 개재되며, 홀더(40a)와 내측 전극(22) 사이에는 O 링(42)이 설치되어, 실링(기밀) 구조로 만든다. 보호관(30)은 홀더(40a) 및 (40b)에, 한 쌍의 실링 부재(31a),(31b), 한 쌍의 가압 블록(32a),(32b) 및 한 쌍의 가압 링(33a),(33b)에 의해 고정된다. 또한, 가압 블록(32a),(32b)과 홀더(40a),(40b) 사이에는 O 링(34a),(34b)이 배치되어 실링되어 있다.
상술한 구성에 의해, 내측 전극(22)과 홀더(40)의 내면 사이에는 도통공간(45)이 형성되며, 내부에 냉각수가 흐르도록 구성되어 있다. 또한, 내측 전극(22)과 외측 전극(23) 사이에는 칼라(43)를 통해 고주파이면서 고전압인 여기 전원(8)으로부터의 여기 전압이 인가된다. 또, 상술한 바와 같이, 보호관(30)의 내부 공간(35)은 실링 부재(31), 가압 블록(32) 및 O 링(34)에 의해 실링(기밀)되며, 질소 등 불활성 가스의 냉매가 채워져 있다.
이상과 같이 구성된 본 발명의 유전체 배리어 방전 램프에 따르면, 내측 전극(22)에 방전관(20) 및 홀더(40)뿐만 아니라 전체 구성이 일체화된다. 이와 같이 조립한 상태에서, 내측 전극(22) 및 외측 전극(23) 사이에 여기 전압이 전원(8)으로부터 인가되면, 방전관(20) 내부의 방전 공간(21)에 봉입된 Xe, Xe-He 가스 등이 여기되어 방전 발광한다. 이 방전관(20)으로부터 나오는 방전광은 광투과성 보호관(30)을 통해 외부로 빠져나오게 되며, 예를 들면 IC 등 노광 장치의 노광광원으로서 사용된다.
이 유전체 배리어 방전 램프는 방전에 의해 발열하는데, 도통 공간(45)내의 냉각수 및 보호관(30)내 불활성 가스 냉매 등에 의해 효과적으로 냉각된다. 여기서, 상술한 바와 같이 홀더(40)의 내부 직경 및 외부 직경을 각 각 방전관(20)의 내부 직경 및 외부 직경과 실질적으로 같게 선정함으로써, 도통 공간(45)내의 냉각수는 원활하게 흐르게 된다. 또한, 보호관(30) 내부 공간의 실링(30)도 확실하게 하는 것이 가능하다.
이 유전체 배리어 방전 램프는 소정 시간 점등하면, 방전관(20)의 변색 또는 먼지 부착 등으로 인한 발광 효율의 저하 또는 열화(劣化)를 발생한다. 여기서, 방전관(20)의 클리닝 또는 방전관(20)의 교환을 실시하여, 발광 효율을 일정 범위로 유지하는 것이 바람직한 것은 상술한 대로이다. 그 경우에는 고정 비스(41)(41a 및 41b)를 느슨하게 하여 양 홀더(40a) 및 (40b)를 내측 전극(22)으로부터 상호 바깥쪽으로 떼어낸다. 이로 인해, 유전체 배리어 방전 램프를 간단하고 신속하게 분해하여 방전관(20)을 떼어내는 것이 가능하다. 그리고, 방전관(20) 표면의 먼지나 변색을 클리닝에 의해 제거하여, 저하된 발광 효율을 회복시키고, 유전체 배리어 방전 램프의 수명을 연장시켜, 그 러닝 코스트를 저하시키는 것이 가능하다. 또한, 방전관(20)에 어떠한 원인으로 상태 불량이 발생한 경우에는 이것을 간단하게 다른(새로운) 방전관과 교환한다. 이 경우에도, 새롭게 유전체 배리어 방전 램프의 구성 소자 대부분(방전관(20)은 제외)을 활용하는 것이 가능하므로, 자원 절약화에 기여한다.
이상으로, 본 발명에 따른 유전체 배리어 방전 램프의 바람직한 실시 형태의 구성 및 동작을 상세히 서술하였다. 그러나, 이와 같은 실시 형태는 본 발명의 단순한 예시에 지나지 않으며, 본 발명을 한정하는 것이 아님에 유의해야만 한다. 본 발명의 요지를 벗어나지 않고, 여러가지 변형 변경이 가능한 것이 당업자에게는 용이하게 이해될 것이다. 예를 들면, 양단의 홀더가 동일 형상이든 또 다른 형상이든 상관없다. 또한, 내측 전극의 양단에 수나사를 형성하고 홀더의 폐단(closed end)에 형성된 암나사에 비틀어 넣도록 구성하여도 좋다. 비교적 간단하게 착탈이 가능한 한, 홀더와 내측 전극의 고정은 여러가지 주지의 고정 수단을 채택하여도 좋다. 또한, 보호관의 내부에는 반드시 냉매를 채울 필요는 없다.
이상의 실시 형태에 따른 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 유전체 배리어 방전 램프는 내측 전극으로서 예를 들면 도전성 금속 막대를 사용하고, 이 내측 전극에 일체적으로 조립함으로써 램프 전체가 견고하고 조립이 용이하다. 또, 필요에 따라 램프를 분해하여, 방전관의 클리닝 또는 교환을 신속하게 하는 것이 가능하다. 이로 인해, 이 유전체 배리어 방전 램프를 사용하는, 예를 들면 노광 장치의 러닝 코스트를 저감하는 것이 가능하다. 또한, 홀더는 내측 전극에 착탈 가능하게 설치하고 있으므로, 이 유전체 배리어 방전 램프의 분해 및 조립은 간단하고 신속하게 할 수 있다. 게다가, 방전관만을 교환함으로써 유전체 배리어 방전 램프의 수명을 연장시킬 수 있는 등의 실용상 현저한 효과를 얻을 수 있다.

Claims (6)

  1. 내부에 방전용 불활성 가스가 봉입되어 있는 방전 공간을 갖는 2중 구조의 방전관 내측 및 외측에 각 각 배치된 내측 전극 및 외측 전극에 여기 전압이 인가되어 발광하는 유전체 배리어 방전 램프에 있어서,
    상기 내측 전극은 상기 방전관의 중심홀에 삽입된 도전성 막대형상체이며 동시에 상기 방전관보다 길고, 상기 방전관은 상기 내측 전극의 양단에 설치되는 한 쌍의 홀더에 의해 일체적으로 고정되는 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전 램프.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 한 쌍의 홀더는 각 각 상기 내측 전극의 양단에 고정 비스 등에 의해 떼어낼 수 있게 설치되는 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전 램프.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 방전관 및 상기 한 쌍의 홀더 외측에 광투과성 보호관을 가압 블록에 의해 고정하는 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전 램프.
  4. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 보호관은 상기 홀더에 대해 실링되며, 내부 공간에 불활성 가스 등의 냉매를 채우는 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전 램프.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 각 홀더의 내부 직경 및 외부 직경은 상기 방전관의 내부 직경 및 외부 직경과 실질적으로 같게 선정되는 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전 램프.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 내측 전극의 외면과 상기 홀더 및 상기 방전관의 내면 사이에는 냉각수 등을 흘리는 도통 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전 램프.
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