KR100730451B1

KR100730451B1 - 자외광원 점등장치 및 자외선 조사장치

Info

Publication number: KR100730451B1
Application number: KR1020060003955A
Authority: KR
Inventors: 이치로우 요코제키; 가즈히코 요시카와; 다카유키 오가사와라; 도시야 스즈키
Original assignee: 하리슨 도시바 라이팅 가부시키가이샤
Priority date: 2005-01-14
Filing date: 2006-01-13
Publication date: 2007-06-19
Also published as: TWI303840B; JP4580246B2; CN1805639A; TW200641959A; KR20060083163A; CN1805639B; JP2006196370A

Abstract

가늘고 긴 복수등의 자외광원을 인접배치하는 구성에 있어서, 가늘고 긴 자외광원의 일부가 점등중에 어떠한 원인으로 비점등이 되었을 경우에 적절한 백업을 실시하는 자외광원 점등장치 및 이것을 이용한 자외선 조사장치를 제공한다.

자외광원 점등장치(UVO)는, 각각이 방사한 자외광을 합성하여 피조사면을 조사하도록 인접배치된 가늘고 긴 복수등의 자외광원(UVL)과, 복수등의 자외광원을 각각 점등하는 점등회로(OC)와, 복수등의 자외광원의 비점등을 검출하는 비점등검출수단(D)과, 비점등검출수단에 연동하여 비점등이 된 자외광원에 인접한 자외광원의 점등회로를 제어하여 자외광 출력을 증가시키는 비점등시 백업수단(BA)을 구비하고 있다.

Description

자외광원 점등장치 및 자외선 조사장치{ULTRAVIOLET RADIATION SOURCE OPERATING APPARATUS AND ULTRAVIOLET IRRADIATION APPARATUS}

도 1은 본 발명의 자외광원 점등장치를 실시하기 위한 제1 형태의 회로 블록도.

도 2는 본 발명의 자외광원 점등장치를 실시하기 위한 제2 형태를 나타내는 주요부 개념도.

도 3은 마찬가지로 자외광원의 일부 절흠(切欠)단면의 정면도.

도 4는 마찬가지로 발광관의 일부 절흠(切欠) 정면도.

도 5는 본 발명의 자외광원 점등장치를 실시하기 위한 제3 형태의 회로 블록도.

도 6은 본 발명의 자외광원 점등장치를 실시하기 위한 제4 형태의 회로 블록도.

도 7은 본 발명의 자외선 조사장치를 실시하기 위한 한가지 형태의 개념도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

ACS : 저주파 교류전원 BA : 비점등시 백업수단

cc : 제어회로 ID : 표시수단

mc : 점등주회로 OC : 점등회로

S_UV : 자외선 센서 UVL : 가늘고 긴 자외광원

UVO : 자외광원 점등회로

본 발명은, 가늘고 긴 복수개의 등(燈)의 자외광원(紫外光源)을 점등하는 자외광원 점등장치 및 이것을 이용한 자외선 조사장치에 관한 것이다.

가늘고 긴 자외광원으로서는, 살균램프, 메탈 하라이드 램프 및 엑시머 램프 등이 알려져 있다. 자외광원으로부터 방사되는 자외광의 응용은 다방면에 걸쳐 다양하다.

상기의 자외광원 중에서도 엑시머 램프는, 다양한 형상 및 사이즈로 제작하기 쉽기 때문에, 조사면적의 크기에 제한을 받기 어려운 동시에, 효과적인 파장의 방사를 발생할 수 있다고 하는 특징이 있다. 즉, 엑시머 램프는, 크세논 등의 희(希)가스 또는 희가스의 할로겐화물 등을 무성방전, 즉 유전체 배리어 방전을 실시하게 하여, 고유의 단색에 가까운 방사를 발생시키는 램프이며, 수많은 문헌에 기재되어 종래로부터 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 유전체 배리어 방전에 있어서는, 펄스 형상의 전류가 흐른다. 이 펄스 형상의 전류는, 고속의 전자류를 가지며, 또한, 휴지기간이 길기 때문에, 크세논 등의 자외선을 내는 물질을 일시적으로 분자 상태(엑시머 상태)로 결합시켜, 그것이 기저상태로 돌아올 때 재 흡수가 적은 단파장 자외선을 효율적으로 방출한다. 한편, 크세논의 경우, 172nm를 중심 파장으로 하는 반값폭(半値幅)이 넓은 분자 발광을 행한다. 파장 172nm의 자외선은, 그 에너지가 저압 수은 램프로부터 얻어지는 파장 185nm나 254nm의 자외선보다 큰 동시에, 분해하려고 하는 유기 화합물의 결합 에너지보다 크다. 이 때문에, 파장 172nm의 자외선을 조사함으로써, 상기 유기 화합물의 결합을 절단하고, 분해하여 제거할 수 있다. 또한, 파장 172nm의 자외선 조사를 대기 분위기내에서 실시함으로써, 대기 중의 산소가 분해되어 활성산소를 생성하고, 결합이 절단된 유기 화합물이 활성산소와 반응하여, 탄산가스(CO₂)나 물(H₂O) 등을 생성시키므로, 유기 화합물의 제거가 용이해진다. 따라서, 엑시머 램프는, 가늘고 긴 자외선 광원으로서 매우 효과적이다. 특허문헌 1에서는, 가늘고 긴 관형상의 기밀 용기를 이용하고 있다. 그렇게 해서, 유효길이가 1m를 넘는 것이 이용되게 되었다. 이러한 기다란 형상의 가늘고 긴 엑시머 램프를 이용하면, 예를 들면 큰 면적의 액정기판의 애싱(ashing), 감광성 수지의 경화 및 살균 등 다양한 공업적 응용이 가능하게 된다.

그런데, 가늘고 긴 자외광원의 대부분의 용도에서는, 원하는 조사 면적 및 자외선 조사 강도를 얻기 위해서, 그 복수등을 인접배치하도록 구성하고 있다.

[특허문헌 1] 일본 특허공개공보 2003-197152호

그러나, 가늘고 긴 복수등의 자외광원을 인접배치하는 경우, 그 일부가 점등 중에 어떠한 원인으로 비점등이 되었을 때에, 자외광 조사를 속행하면, 필요한 조사 강도를 얻을 수 없기 때문에, 자외광 조사공정에 품질 불량을 일으킨다. 따라서, 이러한 비상시에 적절한 백업이 요구되는데, 종래기술에서는 이것에 대응할 수 없었다.

본 발명은, 가늘고 긴 복수등의 자외광원을 인접배치하는 구성에 있어서, 자외광원의 일부가 점등중에 어떠한 원인으로 비점등이 되었을 경우에 적절한 백업을 실시하는 자외광원 점등장치 및 이것을 이용한 자외선 조사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 자외광원 점등장치는, 각각이 방사한 자외광을 합성하여 피조사면을 조사하도록 인접배치된 가늘고 긴 복수등의 자외광원과, 복수등의 자외광원을 각각 점등하는 점등회로와, 복수등의 자외광원의 비점등을 검출하는 비점등검출수단과, 비점등검출수단에 연동하여 비점등이 된 자외광원에 인접하는 자외광원의 점등회로를 제어하여 비점등이 된 자외광원에 인접하는 자외광원의 자외광 출력을 증가시키는 비점등시 백업수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

[발명의 실시형태]

이하에 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 형태를 설명한다.

[제 1 형태]

도 1은, 본 발명의 자외광원 점등장치를 실시하기 위한 제1 형태의 회로 블록도이다. 본 형태에 있어서, 자외광원 점등장치(UVO)는, 가늘고 긴 자외광원 (UVL), 점등회로(OC), 비점등검출수단(D) 및 비점등시 백업수단(BA)을 구비하고 있다. 또한, 상기 중에서 자외광원(UVL), 점등회로(OC) 및 비점등검출수단(D)은, 각각 복수 조(set)가 이용되며, 도면 내에서 각각의 요소를 나타내는 부호의 말미에 1, 2, 3, …n의 수치가 부기되어 있다.

〔가늘고 긴 자외광원(UVL)에 대하여〕

가늘고 긴 자외광원(UVL)은, 점등에 의해 주로 자외광을 발생하는 가늘고 긴 발광부를 가진 광원으로서, 예를 들면 수은증기방전 램프, 메탈 하라이드 램프 및 엑시머 램프 등을 적절히 선택하여 이용할 수 있다. 한편, 수은증기방전 램프는, 자외선 투과성 벌브의 내부에 수은 및 희가스를 봉입하여, 수은증기방전에 의해 주로 수은의 특성 스펙트럼인 파장 254nm 또는 360nm의 자외선을 방사하도록 구성된 램프이다. 또한, 메탈 하라이드 램프는, 철(Fe) 등의 방전시에 주로 자외선을 방사하는 금속의 할로겐화물, 희가스 및 수은 등의 램프전압 형성금속 또는 금속할로겐화물을 봉입한 램프이다. 상기 수은증기방전 램프 및 메탈 하라이드 램프는, 한 쌍의 전극을 방전 용기 내에 봉입해 넣은 유전극형 및 방전용기의 외부에 여기 코일을 감아 장착한 무전극형 중의 어느 것이라도 좋다. 또한, 엑시머 램프는, 이미 설명한 바와 같다.

도 1에 나타낸 형태에서는, 가늘고 긴 복수등의 자외광원(UVL1, UVL2, UVL3, …UVLn)가 인접하여 배치되고, 또한, 병렬 접속되어, 각각 후술하는 점등회로(OC1, OC2, OC3, …OCn)에 의해 점등된다.

〔점등회로(OC)에 대하여〕

점등회로(OC)는, 가늘고 긴 자외광원(UVL)을 점등시키는 회로수단으로서, 가늘고 긴 자외광원(UVL)의 종류에 따라 기존의 각종 점등회로를 이용할 수 있는 가늘고 긴 자외광원(UVL)이 수은증기방전 램프 및 메탈 하라이드 램프로서, 유전극형의 경우에는, 밸러스트라고 하는 한류(限流) 임피던스를 자외광원(UVL)에 대해서 직렬 접속하여 포함하고 있을 필요가 있다. 그러나, 무전극형의 경우에는, 밸러스트가 불필요하다. 또한, 엑시머 램프의 경우, 그 기밀용기의 벽면을 유전체로 하는 유전체 배리어 방전을 이용하므로, 마찬가지로 밸러스트가 불필요하다.

또한, 점등회로(OC)는, 점등하는 가늘고 긴 자외광원(UVL)의 특성에 따라 필요한 주파수, 파형 및 전압값을 가진 전압을 상기 자외광원(UVL)에 인가하기 위해서, 전압발생회로를 구비하고 있다. 이 전압발생회로는, 전원을 그대로 이용할 수도 있지만, 원하는 전압을 발생시키기 위해서 전압변환회로를 이용하는 것이 바람직하다. 전압변환회로로서는, DC-DC 변환회로 및 DC-AC 변환회로 등을 단독 또는 조합하여 이용할 수 있다. 비교적 제어가 용이한 구성의 일례를 설명하면, 직류 초퍼 및 인버터를 종속 접속하는 형태이다. 이 형태에서는, 직류 초퍼로 원하는 값의 평활화 직류전압을 얻어, 이 평활화 직류전압을 계속해서 인버터로 원하는 주파수 및 파형의 교류전압 또는 펄스전압으로 변환할 수 있다.

도 1에 도시된 형태에 있어서, 점등회로(OC)는, 점등주회로(mc) 및 제어회로(cc)에 의해 구성되어 있다. 점등주회로(mc)는, 주로 가늘고 긴 자외광원(UVL)에의 인가전압 및 램프전류를 취급하는 파워계 회로이다. 제어회로(cc)는, 점등주회로(mc)의 동작 신호를 발생하여 이것을 점등주회로(mc)에 제어 입력하는 제어계 회 로이다.

복수의 점등회로(OC1, OC2, OC3, …OCn)가 저주파 교류전원(AC)에 병렬접속한다.

〔비점등검출수단(D)에 대하여〕

비점등검출수단(D)은, 가늘고 긴 자외광원(UVL)의 비점등을 검출하는 수단으로서, 가늘고 긴 복수등의 자외광원(UVL)의 비점등을 개별적으로 검출한다. 본 발명에 있어서, 비점등의 검출을 위한 구성은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 가늘고 긴 자외광원(UVL)으로부터 방사되는 자외광이나 점등회로에 있어서의 전류나 전압의 변화에 의해 가늘고 긴 자외광원(UVL)의 점등 상태를 상시 감시하여, 자외광이 끊어졌을 때나 점등회로에 있어서의 전류나 전압이 소등시에 대응하는 변화를 일으켰을 때에, 이들을 비점등현상으로서 검출하는 것으로 비점등을 검출할 수 있다.

또한, 상기와 같이 비점등검출수단(D)이 가늘고 긴 자외광원(UVL)의 점등 상태를 상시(常時) 감시하는 구성의 경우에는, 상기 점등상태를 귀환제어함으로써, 가늘고 긴 자외광원(UVL)을 정조도(定照度) 제어하거나, 원하는 레벨로 조광하거나 할 수도 있다. 또한, 가늘고 긴 자외광원(UVL)의 비점등검출시에 점등회로(OC)를 제어하여 그 출력을 정지시켜서, 안전을 위해서 보호를 도모할 수도 있다.

도 1에 나타내는 형태에서, 비점등검출수단(D)은, 가늘고 긴 복수등의 자외광원(UVL1, UVL2, UVL3, …UVLn)의 각각에 대응하여 그 복수가 D1, D2, D3, …Dn로 서 배치되고, 또한, 각각이 자외선 센서(S_UV1, S_UV2, S_UV3, …S_UVn) 및 판정회로(J1, J2, J3, …Jn)의 조(組,set)에 의해 구성되어 있다. 그리고, 자외선 센서(S_UV)로부터 얻어지는 출력 레벨을 대응하는 판정회로(J)가 감시하여 자외광원(UVL)의 비점등을 개별적으로 판정한다.

〔비점등시 백업수단(BA)에 대하여〕

비점등시 백업수단(BA)은, 가늘고 긴 복수등의 자외광원(UVL)의 일부가 비점등이 되었을 때에, 나머지 자외광원(UVL)중에 비점등이 된 가늘고 긴 자외광원(UVL)에 인접하는 가늘고 긴 자외광원(UVL)의 자외광 출력을 증가시키는 회로수단이다. 가늘고 긴 자외광원(UVL)의 자외광 출력의 증가는, 상기 자외광원(UVL)의 점등회로(OC)를 제어하여 고출력화시킴으로써 이것을 실시할 수 있다.

또한, 비점등시 백업수단(BA)은, 상술한 비점등시 백업을 실시하기 위해서, 비점등검출수단(D)으로부터의 비점등 검출출력에 따라 동작한다. 그리고, 비점등이 된 가늘고 긴 자외광원(UVL)에 인접하는 가늘고 긴 자외광원(UVL)에 대해서 자외광 출력을 증가시키기 위한 제어신호를 송출한다. 한편, 비점등이 된 가늘고 긴 자외광원(UVL)와 거기에 인접하는 가늘고 긴 자외광원(UVL)과의 관계는, 미리 테이블 데이터로서 비점등시 백업수단(BA)내에 기억시켜 두고, 필요시에 해당 테이블 데이터를 읽어내어 비교연산함으로써, 용이하게 이것을 알 수 있다.

또한, 비점등시 백업수단(BA)은, 표시수단(ID)을 구비하고 있는 것이 허용된다. 표시수단(ID)을 구비하고 있는 것에 의해, 비점등시에 백업을 실시함과 동시 에 어느 하나의 자외광원(UVL)이 비점등이 된 것을 표시할 수 있다.

〔자외광원 점등장치(UVO)의 동작에 대하여〕

자외광원 점등장치(UVO)의 전원을 투입하면, 가늘고 긴 복수등의 자외광원(UVL)이 점등하여 자외광을 방사한다. 이에 따라, 조사면에 있어서 자외광을 피조사물에 조사하여, 피조사물에 필요한 조사처리를 실시할 수 있다.

점등중에, 가늘고 긴 복수등의 자외광원(UVL)의 일부, 예를 들면 도면중에서 UVL2가 어떠한 원인으로 비점등이 되었다고 가정하면, 비점등이 된 가늘고 긴 자외광원(UVL2)에 대응하는 비점등검출수단(D2)이 해당 자외광원(UVL2)의 비점등을 검출한다. 그리고, 그 검출 출력은, 비점등시 백업수단(BA)에 송출된다. 비점등시 백업수단(BA)이 비점등의 검출 출력을 비점등검출수단(D2)으로부터 수신하면, 비점등이 된 가늘고 긴 자외광원(UVL2)에 인접하는 가늘고 긴 자외광원(UVL1) 및 (UVL3)의 점등회로(OC1 및 OC3)에 대하여 증광제어신호를 송출하여 자외광 출력을 증가시킨다.

그 결과, 가늘고 긴 자외광원(UVL2)이 비점등이 되었음에도 불구하고 피조사면에 있어서의 조도가 인접한 가늘고 긴 자외광원(UVL1 및 UVL3)의 증가된 광에 의해 보충되므로, 중첩원리에 의해 동일 조도 내지 최저한의 허용 조도로 유지된다. 또한, 배광(配光) 특성도 비점등 전의 배광 특성과 크게 변화하지 않는다. 이 때문에, 피조사물에 대한 조사처리 중에 가늘고 긴 자외광원(UVL)의 일부의 비점등이 발생했다고 해도, 조사 공정에 있어서의 품질 불량의 발생이 방지된다.

한편, 비점등시 백업수단(BA)이 표시수단(ID)을 구비하고 있는 경우에는, 어 느 하나의 가늘고 긴 자외광원(UVL)이 비점등이 되었을 때에, 그 비점등이 발생한 것을 표시하므로, 작업자 또는 관리자 등에게 대해서 주의가 환기되어, 민첩하게 램프 교환 등의 대응을 할 수 있다.

이하에 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 자외광원 점등장치를 실시하기 위한 그 밖의 형태에 대하여 설명한다. 한편, 도 1과 동일 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하고 설명은 생략한다.

[제 2 형태]

도 2 내지 도 4는, 본 발명의 자외광원 점등장치를 실시하기 위한 제 2의 형태를 나타내고, 도 2는 주요부 개념도, 도 3은 자외광원의 일부 절흠 단면 정면도, 도 4는 발광관의 일부 절흠 정면도이다. 본 형태에 있어서, 자외광원 점등장치(UVO)는, 가늘고 긴 자외광원(UVL)이 엑시머 램프(EXL)로 이루어지고, 도시하지 않은 점등회로로부터 출력되는 고주파 펄스 전압이 인가되어 점등한다. 그 외의 구성은 도시를 생략하고 있지만, 도 1에 나타내는 제 1 형태와 같다. 또한, 엑시머 램프(EXL)는, 그 복수등 중에서, 도 2에서는, 3개의 등만이 도시되어 있다. 그리고, 상기에 대응하여 비점등검출수단(D)이 3개의 등의 엑시머 램프(EXL)에 각각 배치되어 있다.

엑시머 램프(EXL)는, 기밀 용기(1), 기밀 용기(1)내에 봉입된 엑시머 형성 가스, 내부 전극(2) 및 외부 전극(OE)을 구비하고, 고주파 점등회로(HFI)에 의해 인가되어 점등한다. 한편, 도시한 형태에 있어서, 기밀 용기(1), 엑시머 형성가스 및 내부 전극(2)은, 미리 조립되어 일체화된 발광관(LT)을 구성하고 있다.

<발광관(LT)에 대하여>

본 형태에 있어서, 발광관(LT)은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기의 구성에 더하여 그 양 끝단에 한 쌍의 급전부(3A, 3B) 및 한 쌍의 지지부(5, 5)를 가지고 있다.

(기밀 용기(1)에 대하여)

기밀 용기(1)는, 자외선 투과성의 재료로 이루어지며, 내부에 가늘고 긴 방전 공간(1a)이 형성되어 있다. 예를 들면, 가늘고 긴 관의 양 끝단이 한 쌍의 밀봉부(1b, 1b)에 의해서 밀봉되어 내부에 원기둥 형상의 방전 공간(1a)이 형성된 구조로 할 수 있다.

또한, 2중의 가늘고 긴 관의 양 끝단을 밀봉함으로써 내부에 원통형 즉 횡단면이 도너츠형상인 가늘고 긴 방전 공간이 형성된 구조로 할 수도 있다. 자외선 투과성의 재료로서는, 일반적으로 합성 석영유리를 이용하여 제작된다. 그러나, 이용하고자 하는 파장의 자외선에 대해서 투과성을 가지고 있으면 어떠한 재료로 구성해도 좋다.

또한, 기밀 용기(1)는, 필요한 자외선량을 확보할 수 있도록 복수의 엑시머 램프(EXL)를 비교적 좁은 간격으로 병렬로 배치하여 사용하는 것을 허용하기 때문에, 직선성이 뛰어난 곧은(straight) 관인 것이 바람직하지만, 다소 만곡하고 있어도 지장은 없다. 실제로, 가늘고 긴 관을 형성할 때에 다소의 만곡이 발생하기 쉽고, 예를 들면 전체 길이 약 1200mm에 대하여 최대 1mm정도 이하의 만곡이 형성될 수 있다. 그러나, 이 정도의 만곡은, 거의 곧은 관으로서 허용된다.

(엑시머 생성가스에 대하여)

엑시머 생성가스로서는, 크세논(Xe), 크립톤(Kr), 아르곤(Ar) 또는 헬륨(He) 등의 희가스의 일종 또는 복수종의 혼합 혹은 희가스 할로겐화물, 예를 들면 XeCl, KrCl 등을 이용할 수 있다. 한편, 희가스 할로겐화물을 봉입하는 경우, 희가스와 불소(F), 염소(Cl), 취소(Br) 또는 옥소(I) 등의 할로겐을 봉입하여, 기밀 용기(1)의 내부에서 할로겐화물이 생성되도록 하여도 좋다. 또한, 엑시머 생성가스에 더하여 엑시머를 생성하지 않는 가스, 예를 들면 네온(Ne) 등을 혼합하는 것도 경우에 따라서는 허용된다.

(내부 전극(2)에 대하여)

내부 전극(2)은, 도 4에 나타낸 바와 같이, 기밀 용기(1)의 벽면을 사이에 두고 외부 전극(OE)과 대향하도록 배치된다. 그러나, 내부 전극(2)은, 기밀 용기(1)의 방전 공간(1a)내에 노출하도록 봉입되어 있는 형태 및 예를 들면 기밀 용기(1)의 안쪽에서 방전 공간(1a)의 외부에 배치된 형태 중의 어느 것이라도 좋다. 후자의 형태의 경우, 예를 들면 기밀 용기(1)가 2중관구조이며, 내부 전극(2)은, 기밀 용기(1)의 중심축측에 형성된 통 형상의 벽면을 따라서 배치된다. 따라서, 본 발명에 있어서, 내부 전극(2)이란, 기밀 용기(1)를 외부에서 보았을 경우에 상대적으로 기밀 용기(1)의 안쪽에 배치되는 전극인 것을 의미한다고 이해해야 할 것이다.

이상의 설명으로부터 이해할 수 있듯이, 내부 전극(2)은, 기밀 용기(1)의 내부에, 그 관의 축방향의 거의 전체 길이 즉 램프의 유효길이의 전체에 걸쳐 엑시머 방전, 바꾸어 말하면 유전체 배리어 방전을 발생시키도록 배치된 전극, 바람직하게는 관의 축방향으로 긴 전극이면, 그 나머지는 어떠한 구성이라도 좋다. 한편, 도 3에 있어서, 내부 전극(2)은 도시를 생략하고 있다.

도 4에 나타내는 내부 전극(2)의 바람직한 구성예에 대하여 설명한다. 즉, 이 내부 전극(2)은, 다수의 독립된 메쉬 형상 부분(2b)이 기밀 용기(1)의 축방향으로 분산 배치되고, 또한, 주위에 각각 공극을 개재하여 배치된 구성의 메쉬 형상을 이루고 있는 동시에, 연결 부분(2a)을 개재하여 접속되어 일체화된 구조가 되고 있고, 기밀 용기(1)의 내부에 삽입된 상태로 배치되는 구성을 구비하고 있다. 이러한 내부 전극(2)을 이용함으로써, 자외선 발생량을 상대적으로 많게 할 수 있다. 한편, 메쉬 형상 부분(2b)은, 주위 방향에 대해서 연속되어 있어도 좋고, 분단되어 있어도 좋다.

따라서, 내부 전극(2)이 메쉬 형상을 이루고 있는 경우, 그 메쉬 형상 부분(2b)은, 구체적으로는 예를 들면 링 형상, 나선(spiral) 형상 또는 코일 형상 혹은 그물코 형상 등을 이루고 있는 것이 허용된다.

다음에, 내부 전극(2)이 석영 유리로 이루어지는 기밀 용기(1)의 내부에 배치되는 경우의 지지구조 및 급전구조에 대하여 설명한다. 내부 전극(2)을 기밀 용기(1) 내에 봉입장착하는 데에는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 봉입장착 금속박(1b1)을 이용한 봉입장착 구조를 채용할 수 있다. 즉, 내부 전극(2)의 연결 부분(2a)의 양 끝단을 잡아 늘여 형성된 직선형상의 끝단부(2c)를 봉입장착 금속박(1b1)에 용접 등에 의해 접속하고, 내부 전극(2)을 기밀 용기(1)내에 삽입하고 나서, 끝단부 의 석영유리를 가열하여 연화 상태로 하여 봉입장착 금속박(1b1) 위로부터 핀치밀봉(pinch seal)한다. 그렇게 하면, 기밀 용기(1)의 끝단부에 밀봉부(1b)가 형성되어 내부 전극(2)이 소정의 위치에 지지된다.

(급전부(3A, 3B))

급전부(3A, 3B)는, 내부 전극(2)에 대해서 엑시머 방전에 필요한 전류를 공급하기 위한 급전단을 구성하는 것이다. 그리고, 급전부(3A, 3B)는, 각각 막대형상을 이루고 있고, 안끝단이 기밀 용기(1)의 양 끝단에 형성된 밀봉부(1b)에 매설된 봉입장착금속박 장착금속박(1b1)에 용접되어, 기단이 기밀 용기(1)의 양 끝단에 형성된 밀봉부(1b)로부터 외부의 관축방향으로 돌출하고 있다. 또한, 급전부(3A, 3B)는, 후술하는 지지부(5)의 내부에 있어서, 각각 급전선(4)에 체결이 가해져 접속되어 있다. 한편, 급전선(4)은, 후술하는 고주파 점등회로(HFI)의 출력단으로부터 연재하고 있다.

(지지부(5))

지지부(5)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 바닥이 있는 원통형상의 캡(cap) 체(5a), 체결 링(5b) 및 부착 아암(5c)을 구비하고 있다. 캡 체(5a)는, 발광관(LT)의 끝단부를 포위한다. 그리고, 바닥부에 급전선(4)의 삽통(揷通)구멍(5a1)을 가지고 있다. 체결 링(5b)은, 캡체(5a)의 통로단에 배치되어 있고, 기밀 용기(1)의 끝단부에 고정된다. 부착 아암(5c)은, 캡체(5a)의 측면으로부터 도면에서 위쪽으로 돌출하고 있고, 발광관(LT)을 도시하지 않은 위치 규정 아암에 캡체(5a)의 윗면이 접촉한 상태로 부착 아암(5c)을 이용하여 도시하지 않은 고정 부분에 부착된다.

<외부 전극(OE)에 대하여>

외부 전극(OE)은, 적어도 엑시머 램프(EXL)의 유효길이 부분에 있어서, 기밀 용기(1)의 바깥면에 그 관의 축방향을 따라서 밀접하거나, 또는 적절한 틈새를 유지하여 연재하도록 배치되어 있는 동시에, 내부 전극(2)에 대향하고 있다. 그리고, 외부 전극(OE) 및 내부 전극(2)의 협동에 의해서, 적어도 기밀 용기(1)의 하나의 벽면을 유전체로 하는 유전체 배리어 방전을 기밀 용기(1)의 방전 공간(1a)내에 발생하도록 작용한다.

또한, 외부 전극(OE)은, 강성(剛性)을 구비한 구성 및 내굴곡성을 구비한 구성중의 어느 것이라도 좋다. 강성의 경우, 도전성 금속으로 이루어지는 열용량이 큰 블록형상을 이룬 도시한 바와 같은 외부 전극(OE)이 된다. 따라서, 종래, 등체(燈體)라고 하는 부재를, 원하는 바에 따라 그대로 외부 전극으로서 이용하는 것이 가능하다. 이 경우, 종래 이용하고 있던 알루미늄 제의 박판으로 이루어지는 외부 전극(OE)을 등체와 기밀 용기(1)의 사이에 끼워 지지하는 구조를 채용할 필요가 없어진다. 또한, 엑시머 방전이 발생하고 있는 영역의 기밀 용기(1) 부분을 냉각하기 위해서, 외부 전극(OE)에 냉각수단(9)을 배치할 수 있다. 이 경우, 냉각수단(9)은, 어떠한 구성이어도 좋지만, 냉매가 내부에 통류하는 냉각수로를 외부 전극(OE)에 외부부착하거나, 또는 내부에 일체로 형성하거나 하여 부설하는 것이 바람직하다. 또한, 외부 전극(OE)은, 연속한 면형상 또는 메쉬 형상의 어느 상태를 이루고 있어도 좋다. 한편, 메쉬 형상이란, 그물코형상, 펀칭 형상, 격자 형상 등을 이루고 있는 것을 말한다.

도시한 형태에 있어서, 알루미늄으로 이루어진 블록형상을 한 외부 전극(OE)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 그 발광관(LT)의 관축방향의 중간부에 발광관(LT)으로부터 방사된 자외광을 비점등검출수단(D)의 자외선 센서(S_UV)로 유도하기 위한 투과구멍(TH)을 가지고 있다.

<점등회로>

점등회로는, 엑시머 램프(EXL)의 내부 전극(2)과 외부 전극(OE)의 사이에 고주파 펄스 전압을 인가하고, 엑시머 램프(EXL)를 인가하여 점등한다. 또한, 점등회로는, 승압 초퍼 및 병렬 인버터를 주체로 하여 구성되어 있으며, 그 고주파 펄스 출력은, 그 고전위측이 급전선(4, 4)을 통하여 엑시머 램프(EXL)에 있어서의 발광관(LT)의 한 쌍의 급전부(3A, 3B)에, 또 저전위측이 외부 전극(OE)에, 각각 인가된다. 한편, 상기 승압 초퍼는, 상기 병렬 인버터에 대해서 직류 전원으로서 기능하며, 출력의 직류 전압을 소요로 제어한다. 또한, 상기 병렬 인버터는, 고주파 펄스 전압을 발생한다.

<엑시머 램프(EXL)의 동작〉

엑시머 램프(EXL)는, 점등회로(OC)의 고주파 출력단의 한쪽, 예를 들면 고압측 출력단이 급전선(4, 4)을 경유하여 내부 전극(2)으로부터 외부로 도출된 한 쌍의 급전부(3A, 3B)에 접속되고, 다른 한쪽, 예를 들면 저압(접지)측 출력단이 외부 전극(OE)의 일끝단에 접속되고 있으므로, 점등회로(OC)의 도시하지 않은 입력 전원이 투입되면, 고주파 펄스 전압을 발생시켜, 내부 전극(2)과, 이것에 기밀 용기(1) 의 벽면을 개재하여 대향하고 있는 외부 전극(OE)과의 사이에 인가된다. 그 결과, 유전체 배리어 방전이 기밀 용기(1)의 내부에 발생한다. 이 엑시머 방전에 의해서 크세논의 엑시머에 의해 172nm를 중심 파장으로 하는 진공자외광을 방사한다. 진공자외광은, 기밀 용기(1)의 벽면을 투과하여 외부로 도출되므로, 이것을 각각의 목적에 따라 이용할 수 있다.

[제 3 형태]

도 5는, 본 발명의 자외광원 점등장치를 실시하기 위한 제 3의 형태의 회로 블록도이다. 본 형태는, 가늘고 긴 자외광원(UVL)이 엑시머 램프(EXL)이며, 점등회로(OC)가 정전압 직류전원(CDC) 및 DC-AC변환 회로 (INV)의 종속 접속회로를 구비하여 구성되어 있는 동시에, 회로동작상태에 기초하여 램프동작상태를 검출하도록 구성한 램프상태 검출수단(LOD)을 구비하고 있다.

자외광원(UVL)은, 제 2 형태에 있어서와 같은 엑시머 램프(EXL)로 이루어진다.

점등회로(OC)는, 그 정전압 직류전원(CDC)이 직류 초퍼 등의 정전압화된 DC-DC 변환회로로 이루어지며, 저주파 교류전원전압을 원하는 값의 직류 전압으로 변환한다. 또한, 정전압 직류전원(CDC)은, 후술하는 램프상태 검출수단(LOD)으로부터의 귀환에 의해서 출력전압을 조정가능으로 할 수 있다. DC-AC 변환회로(INV)는, 인버터에 의해 구성할 수 있고, 직류전압을 고주파 펄스 전압으로 변환한다.

램프상태 검출수단(LOD)은, 정전압 직류전원(CDC)의 전류검출수단(DI) 또는/및 전압검출수단(DV)을 구비하여 이루어지며, 그 검출 출력의 값에 의해 엑시머 램 프(EXL) 상태를 판정하도록 구성되어 있다.

램프상태 검출수단(LOD)이 정전압 직류전원(CDC)의 전류검출수단(DI)에 의해 구성되는 경우, 엑시머 램프(EXL)의 정상 점등동작에 있어서 부하 변동시에는 출력 전류의 검출값이 변동하고, 또 비점등시에는 검출값이 차단된다. 또한, 엑시머 램프(EXL)의 기밀 용기가 파손하여 비정상 방전이 발생했을 때에는, 비정상 방전전류가 정상 점등시의 램프 전류와 거의 다르지 않아도 정전압 직류전원(CDC)의 정전압 특성 때문에, 램프 전압이 극단적으로 저하함에 따라 전류검출값이 작아진다. 따라서, 도시를 생략하고 있는 판정수단에 있어서, 전류검출수단(DI)의 검출 출력과 램프상태와의 관계를 미리 예를 들면 테이블 데이터로서 기억시켜 두고, 검출값과 비교연산을 실시함으로써, 엑시머 램프(EXL)의 램프상태를 정확하게 판정하는 것이 가능하게 된다.

또한, 램프상태 검출수단(LOD)이 정전압 직류전원(CDC)의 전류검출 수단(DI) 및 전압 검출 수단(DV)에 의해 구성되는 경우, 전류검출값 및 전압검출값에 기초하여 출력 전력을 구하여, 그 변화를 검출하면, 엑시머 램프(EXL)의 정상 점등 동작에 있어서 부하 변동시에는 출력 전력이 변동하고, 또한 비점등시에는 출력 전력이 차단된다. 또한, 엑시머 램프(EXL)의 기밀 용기가 파손하여 이상 방전이 발생했을 때에는, 검출 전력이 작아진다. 따라서, 도시를 생략하고 있는 판정수단에 있어서, 정전압 직류전원(CDC)에 의한 검출전력치와 램프 상태와의 관계를 미리 예를 들면 테이블 데이터를 기억시켜 두고, 검출값와 비교 연산을 실시함으로써, 엑시머 램프(EXL)의 램프 상태를 정확하게 판정하는 것이 가능하게 된다.

그렇게 해서, 본 형태에 의하면, 엑시머 램프(EXL) 상태를 상기의 구성에 의해 검출하고, 원하는 바에 따라 엑시머 램프(EXL)의 제어나 보호를 적절히 실시할 수 있다. 또한, 복수등의 엑시머 램프(EXL)의 일부가 비점등이 되었을 경우에 있어서, 비점등에 의한 조사면에 있어서의 조사 조도의 부족을 보충할 때에는, 제 1 형태에 있어서와 같은 구성을 부가함으로써, 비점등시에 인접한 엑시머 램프(EXL)를 증광시켜, 비점등에 의한 조사 조도의 부족을 원하는 정도로 보충할 수 있다.

[제 4 형태]

도 6은, 본 발명의 자외광원 점등장치를 실시하기 위한 제 4 형태의 회로 블록도이다. 본 형태는, 도 5에 나타내는 제 3 형태와의 대비에 있어서, 점등회로(OC)의 정전압 직류전원(CDC)의 전류 검출 수단(DI1) 및 그 판정수단(JC1)에 더하여, DC-AC 변환회로(INV)의 출력 전류를 검출하는 전류검출수단(DI2) 및 그 판정수단(JC2)을 구비함과 동시에, 또한 램프상태 판정수단(JC3)을 구비하고 있다.

전류검출수단(DI1)의 검출 출력은, 엑시머 램프(EXL) 및 DC-AC 변환 회로(INV)가 비정상이 되었을 때에 작아지므로, 판정 수단(JC1)으로 이것을 판정함으로써 상기 비정상을 판정할 수 있다.

전류검출수단(DI2)의 검출 출력은, 엑시머 램프(EXL)가 비정상으로 되었을 때에 작아지므로, 판정 수단(JC2)으로 이것을 판정함으로써 상기 비정상을 판정할 수 있다.

램프상태 판정수단(JC3)은, 판정수단(JC1) 및 (JC2)의 판정 결과를 기본으로 비교 판정을 실시함으로써, 엑시머 램프(EXL) 및 DC-AC 변환회로(INV)중의 어느 것 이 비정상인지를 특정할 수 있다.

도 7은, 본 발명의 자외선 조사장치를 실시하기 위한 한가지 형태의 개념도이다. 도면에서, 도 2와 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명은 생략한다. 본 발명에 있어서, 자외선 조사장치(UVW)는, 유전체 배리어 방전램프(EXL)로부터 발생하는 자외선을 이용하는 모든 장치를 의미한다. 예를 들면, 광세정장치, 광경화장치 및 광건조장치 등이다. 자외선 조사장치(UVW)는, 자외광원 점등장치(UVO) 및 자외선 조사장치 본체(11)를 구비하고 있다.

자외광원 점등장치(UVO)는, 도 1 및 도 2에 나타내는 구성을 구비하고 있다.

자외선 조사장치 본체(11)는, 자외선 조사장치(UVW)로부터 자외광원 점등장치(UVO)를 제외한 나머지 부분이며, 예를 들면 셔터(SY) 및 피조사물 얹어놓음대(12) 등을 구비하고 있다. 피조사물 얹어놓음대(12)는, 피조사물(13)을 조사면에 위치하도록 지지한다. 또한, 도시를 생략하고 있지만, 원하는 바에 따라 피조사물(13)을 냉풍으로 냉각하는 피조사물 냉각수단을 구비할 수 있다.

본 발명에 의하면, 가늘고 긴 복수등의 자외광원의 일부가 점등중에 어떠한 원인으로 비점등이 되었을 경우에 적절한 백업을 실시하므로, 자외광 조사를 속행해도 필요한 조사 강도를 얻을 수 있기 때문에, 자외광 조사 공정에 품질 불량을 일으키지 않게 되어, 신뢰성이 높은 자외광원 점등장치 및 이것을 이용한 자외선 조사장치를 제공할 수 있다.

Claims

각각이 방사한 자외광을 합성하여 피조사면을 조사하도록 인접배치된 가늘고 긴 복수등의 자외광원과;

상기 복수등의 자외광원을 각각 점등하는 점등회로와;

상기 복수등의 자외광원의 비점등을 검출하는 비점등검출수단과;

상기 비점등검출수단에 연동하여 비점등이 된 자외광원에 인접한 자외광원의 점등회로를 제어하여 비점등이 된 자외광원에 인접하는 자외광원의 자외광출력을 증가시키는 비점등시 백업수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 자외광원 점등장치.
유전체 배리어 방전램프를 배치한 자외선 조사장치 본체와;

상기 자외선 조사장치 본체에 배치된 제 1 항에 기재된 상기 자외광원 점등장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 자외선 조사장치.