KR100730818B1 - 유전체 배리어 방전램프 및 자외선조사장치 - Google Patents

Abstract

열팽창차에 의한 파티클의 발생을 억제한 유전체 배리어 방전램프 및 이것을 사용한 자외선조사장치를 제공한다.

유전체 배리어 방전램프(EXL)는, 자외선투과성의 재료로 이루어지는 가늘고 긴 관형상을 하는 기밀용기(1)와, 기밀용기(1)내에 봉입된 엑시머생성가스와, 유전체 배리어방전이 기밀용기(1)내에 그 관축방향의 거의 전체길이에 걸쳐 일어나도록 배치된 내부전극(2)과, 내부전극(2)과의 협동에 의해서 기밀용기(1)내에 유전체 배리어방전을 발생하도록 작용하는 외부전극(OE)과, 기밀용기(1)의 관축방향에 따라 기밀용기(1) 및 외부전극(OE)의 사이에 수식 0 < G ≤1.0 (단위 mm)의 조건을 만족하는 간극(G)을 형성하는 간극형성수단(S)을 구비하고 있다.

Description

유전체 배리어 방전램프 및 자외선조사장치{DIELECTRIC-BARRIER DISCHARGE LAMP AND ULTRAVIOLET IRRADIATION APPARATUS}

도 1은 본 발명의 유전체 배리어 방전램프를 실시하기 위한 제 1 형태의 일부단면정면도.

도 2는 동 발광관의 일부절결정면도.

도 3은 동 발광관의 지지부 및 급전부의 부분을 나타내는 일부절결·단면정면도.

도 4는 동 스페이서 및 흡기수단의 부분을 나타내는 주요부 정면단면도.

도 5는 동 측면단면도.

도 6은 본 발명의 유전체 배리어 방전램프를 실시하기 위한 제 2 형태를 나타내는 측면단면도.

도 7은 본 발명의 유전체 배리어 방전램프를 실시하기 위한 제 3 형태를 나타내는 정면도.

도 8은 동 양 끝단부의 부분정면.

도 9는 동 관축방향의 중간부에 있어서의 관축에 대하여 직교하는 방향의 단면도.

도 10은 동 램프지지기구를 도 8의 화살표방향에서 본 부분측면도.

도 11은 본 발명의 유전체 배리어 방전램프를 실시하기 위한 제 4 형태에 있어서 간극(G)을 변화시켰을 때의 관면조도를 나타내는 측정데이터를 기입한 표.

도 12는 동 간극(G)을 변화시켰을 때의 관면조도를 나타내는 그래프.

도 13은 본 발명의 유전체 배리어 방전램프를 실시하기 위한 제 4 형태를 나타내는 주요부 측면단면도.

도 14는 동 기밀용기의 관축방향의 주요부부분단면도.

도 15는 본 발명의 자외선조사장치를 실시하기 위한 한형태로서의 자외선세정장치를 나타내는 정면단면도.

도 16은 동 저면도

도 17은 동 도 6의 XⅦ-XⅦ선에 따른 단면도.

도 18은 동 고주파점등회로의 회로도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 기밀용기 2 : 내부전극

4 : 급전선 5 : 유지부

7 : 흡기구멍 8 : 위치내기아암

AA : 흡기수단 EXL : 유전체 배리어 방전램프

G : 간극 HFI : 고주파점등회로

LT : 발광관 OE : 외부전극

S : 간극형성수단 S1 : 스페이서

S2 : 발광관지지기구

본 발명은, 유전체 배리어 방전램프 및 이것을 사용한 자외선조사장치에 관한 것이다.

크세논 등의 희가스 또는 희가스의 할로겐화물 등을 무성방전 즉 유전체 배리어방전을 하여, 고유의 단색에 가까운 방사를 발생시키는 엑시머방전램프 즉 유전체 배리어 방전램프는, 수많은 문헌에 기재되어 종래로부터 알려져 있다. 유전체 배리어방전에 있어서는, 펄스상태의 전류가 흐른다. 이 펄스상태의 전류는, 고속의 전자류를 가지며, 또한, 휴지기간이 많기 때문에, 크세논 등의 자외선을 내는 물질을 일시적으로 분자상태(엑시머상태)로 결합시켜, 그것이 기저상태로 되돌아갈 때에 재흡수가 적은 단파장자외선을 효율적으로 방출한다. 또한, 크세논의 경우, 172nm를 중심파장으로 하는 반값폭의 넓은 분자발광을 한다. 파장 172nm의 자외선은, 그 에너지가 저압수은램프로부터 얻어지는 파장 185nm나 254nm의 자외선보다 큰 동시에, 분해하고자 하는 유기화합물의 결합에너지보다 크다. 이 때문에, 파장 172nm의 자외선을 조사함으로써, 상기 유기화합물의 결합을 절단하여 분해하여 제거할 수 있다. 또한, 파장 172nm의 자외선조사를 대기분위기내에서 행함으로써, 대기중의 산소가 분해되어 활성산소를 생성하고, 결합이 절단된 유기화합물이 활성산소와 반응하여, 탄산가스(CO₂)나 물(H₂O) 등을 생성시키기 때문에, 유기화합물의 제거가 용이해진다. 따라서, 유전체 배리어 방전램프는, 자외선광원으로서 매우 효과적이다.

유전체 배리어 방전램프로서, 가늘고 긴 관형상의 기밀용기를 사용하여 유전체 배리어방전을 행하는 유전체 배리어 방전램프가 알려져 있다(특허문헌 1 참조). 특허문헌 1에 기재되어 있는 유전체 배리어 방전램프는, 가늘고 긴 기밀용기, 기밀용기내의 축방향으로 뻗어있는 내부전극 및 기밀용기내에 봉입된 엑시머생성가스를 구비한 발광관을 형성하고, 냉각기능을 구비한 동시에 기밀용기의 바깥면의 일부가 끼워맞춤되도록 오목하게 함몰시킨 알루미늄제의 등체(燈體)를 외부전극으로서 기밀용기의 바깥면에 접촉하고, 기밀용기의 관축방향을 따라 똑같은 유전체 배리어방전을 일으킴과 동시에, 발광관으로부터 발생하는 열을 신속히 발산시켜 발광효율을 높은 상태로 유지하도록 구성되어 있다. 또한, 외부전극과 기밀용기를 서로 밀접시키기 위해서, 양자를 눌러 붙이도록 구성하고 있다.

상술한 종래의 이러한 유전체 배리어 방전램프를 사용하여 자외선을 조사할 경우, 피조사물의 대면적화에 따라 더욱 기다란 형상의 유전체 배리어 방전램프가 개발되어, 그 유효길이가 1m를 넘는 것이 사용되게 되었다. 이러한 기다란 형상의 유전체 배리어 방전램프를 사용하면, 예를 들면 대면적 액정기판의 애싱, 감광성수지의 경화 및 살균 등의 다양한 공업적 응용이 가능하게 된다.

[특허문헌 1]

일본 특허공개공보 2003-197152호

그런데, 유전체 배리어 방전램프의 램프길이가 500mm 이하의 경우와 같이 짧은 경우에는, 상술한 알루미늄제의 외부전극을 기밀용기에 밀접하는 구조라도 문제가 없지만, 램프의 유효길이가 예를 들면 1m을 넘는 것과 같은 긴 것이 되면, 이하에 나타내는 문제가 있는 것을 알 수 있었다. 즉, 유전체 배리어 방전램프의 점멸에 따라 각부에 팽창, 수축의 영향이 생긴다. 유전체 배리어 방전램프의 기밀용기는, 점등시에 약 30∼수백십도℃가 된다. 한편, 외부전극은, 냉매에 의한 냉각이기 때문에 온도상승이 억제되고 있다. 그러나, 기밀용기의 외면에 밀접하고 있는 상기 외부전극은, 금속재료를 사용하여 형성되어 있는 것부터 열팽창율이 크기 때문에, 유전체 배리어 방전램프의 점등시에는 기밀용기의 온도상승에 따라 온도가 상승하여 팽창하여, 소등시에는 등의 온도에 따라 냉각되어 수축한다. 이에 대하여, 기밀용기는, 석영유리 등 비교적 열팽창율이 작은 재료로 이루어지기 때문에, 점멸에 따르는 팽창, 수축이 적다.

이상의 구성의 결과, 유전체 배리어 방전램프의 점멸에 따라 기밀용기와 외부전극과의 사이에 마찰이 생긴다. 램프길이가 1m를 넘으면, 양자사이의 위치 어긋남은 1mm 이상으로도 된다. 그리고, 이 마찰에 의하여 외부전극이 깎여서 입자지름 0.1mm 정도의 파티클이 발생하기 쉬워진다. 이러한 파티클이 발생하면, 이것이 기밀용기의 표면에 부착하여 흑색부착물을 형성하기 때문에 자외선조도나 그 분포에 악영향이 생기거나, 파티클이 피조사물에 낙하하여 피조사물이 오염이나 손상되기도 한다.

본 발명은, 외부전극과 기밀용기와의 사이의 마찰에 의하여 생기는 파티클의 발생을 방지한 유전체 배리어 방전램프 및 이것을 사용한 자외선조사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 기밀용기와 외부전극과의 사이에 소정범위내의 간극을 형성하는 간극형성수단을 구비하여 파티클의 발생을 방지함과 함께, 양호한 유전체 배리어방전을 형성하도록 구성된 유전체 배리어 방전램프 및 이것을 사용한 자외선조사장치를 제공하는 것을 구체적인 목적으로 한다.

본 발명의 유전체 배리어 방전램프는, 자외선투과성의 재료로 이루어지는 가늘고 긴 관형상을 하는 기밀용기와, 기밀용기내에 봉입된 엑시머생성가스와, 유전체 배리어방전이 기밀용기내에 그 관축방향의 거의 전체길이에 걸쳐 발생하도록 배치된 내부전극과, 기밀용기의 외면에 그 관축방향에 따라 배치되어 내부전극과의 협동에 의해서 기밀용기내에 유전체 배리어방전을 발생하도록 작용하는 외부전극과, 기밀용기의 관축방향에 따라서 기밀용기 및 외부전극의 사이에 수식 0 < G ≤1.0 (단위 mm)의 조건을 만족하는 간극(G)을 형성하는 간극형성수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서는, 이상의 구성을 구비하고 있는 것에 의해, 램프의 점멸에 따라 기밀용기와 외부전극과의 사이에 팽창, 수축이 생겼다고 해도, 적어도 램프의 유효길이의 부분에 있어서 양자 사이에 마찰이 발생하지않게 됨과 동시에, 양호한 유전체 배리어방전을 형성할 수가 있다. 이 때문에, 램프의 유효길이가 1m를 넘고 있었다고 해도, 외부전극이 스쳤을 때에 깎여서 미립자의 파티클이 되어 기밀 용기의 외면에 부착하거나, 낙하하여 자외선조사장치의 투광창이나 투광창이 없는 경우에 피조사물에 흑색부착물을 생기기도 하는 것과 같은 문제의 발생이 회피된다.

[발명의 실시형태]

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 형태를 설명한다.

[제 1 형태]

도 1 내지 도 5는, 본 발명의 유전체 배리어 방전램프를 실시하기 위한 제 1 형태를 나타내고, 도 1은 유전체 배리어 방전램프의 일부단면정면도, 도 2는 발광관의 일부절결정면도, 도 3은 발광관의 지지부 및 급전부의 부분을 나타내는 일부절결·단면정면도, 도 4는 스페이서 및 흡기수단의 부분을 나타내는 주요부정면단면도, 도 5는 동 측면단면도이다. 본 형태에 있어서, 유전체 배리어 방전램프(EXL)는, 기밀용기(1), 엑시머형성가스, 내부전극(2), 외부전극(OE) 및 간극형성수단(S)으로 이루어지고, 고주파점등회로(HFI)로부터 힘이 가해져서 점등한다. 또, 기밀용기(1), 엑시머형성가스 및 내부전극(2)은, 미리 일체화되어 발광관(LT)을 구성하고 있다. 또한, 본 형태에서는, 상기 구성에 덧붙여 흡기수단(AA)를 구비하고 있다.

<발광관(LT)에 대해서>

발광관(LT)은, 상기의 구성에 덧붙여 그 양 끝단에 한 쌍의 급전부(3A, 3B) 및 한 쌍의 지지부(5, 5)를 갖고 있다.

<기밀용기(1)에 대해서>

기밀용기(1)는, 자외선투과성의 재료로 이루어지고, 가늘고 긴 방전공간(1a)이 내부에 형성되어 있다. 예를 들면, 가늘고 긴 관의 양 끝단이 밀봉막음되어 내부에 원기둥형상의 방전공간(1a)이 형성된 구조로 할 수 있다. 또한, 후술하는 제 2 형태에서와 같이, 동축이고, 게다가 2중의 가늘고 긴 관의 양 끝단을 밀봉막음함으로써 내부에 단면이 도너츠형상이고, 또한, 관축방향으로 원통형상을 한 가늘고 긴 방전공간(1a')이 형성된 구조로 할 수도 있다. 자외선투과성의 재료로서는, 일반적으로 합성석영유리를 사용하여 제작된다. 그러나, 본 발명에 있어서는, 이용하고자 하는 파장의 자외선에 대하여 투과성을 갖고 있으면 어떠한 재료로 기밀용기를 형성하더라도 좋다.

또한, 기밀용기(1)는, 그 지름이 특별히 한정되는 것이 아니지만, 자외선출력을 많게 하기 위해서는, 그 바깥지름을 12mm 이상으로 하면 좋다. 또한, 두께를 2mm 이하, 바람직하게는 0.3∼1mm 정도로 할 수 있다. 이에 대하여, 기밀용기(1)의 길이는, 유전체 배리어방전을 행하게 하는 경우에는 전혀 제한되지 않는다. 따라서, 본 발명에 있어서, 기밀용기는, 필요한 자외선조사길이 즉 램프의 유효길이에 따라서 임의로 원하는 길이로 설정할 수가 있다. 덧붙여, 본 발명은, 램프의 유효길이가 1m 이상인 것에 대하여 특히 효과적이고, 예를 들면 2m 정도의 기다란 형상으로 하는 것도 가능하다.

또한, 필요한 자외선량을 확보하기 위해 다수의 유전체 배리어 방전램프(EXL)를 비교적 좁은 간격으로 병렬로 배치하여 사용하는 것을 허용하는 경우에는, 기밀용기(1)는, 똑바른 직관인 것이 바람직하지만, 다소 만곡하고 있더라도 지장이 없다. 실제상, 가늘고 긴 관을 형성할 때에 다소의 만곡이 생기기 쉽고, 예를 들면 전체길이 약 1200mm에 대하여 최대 1mm 정도 이하의 만곡이 형성될 수 있다. 그러나, 이 정도의 만곡은, 거의 직관으로 허용된다. 또, 후술하는 바와 같이 스페이서(S1)로 이루어지는 간극형성수단(S)을 배치하는 경우, 기밀용기(1)가 상기한 바와 같이 만곡하고 있을 때에, 만곡의 등부분이 스페이서(S1)에 접촉하도록 배치함에 의해, 기밀용기(1)와 후술하는 외부전극(OE)와의 사이의 간극(G)을 소정범위내에 규제하기 쉬워진다. 또, 관의 단면형상은, 원형이면 제조비용이 상대적으로 낮아지기 때문에 바람직하지만, 필요하면 타원형, 사각형 등 원하는 단면형상을 채용할 수도 있다.

또한, 기밀용기(1)를 밀봉하기 전의 단계에서, 기밀용기(1)의 내부의 방전공간(1a)을 배기하고 나서 엑시머생성가스를 봉입하기 위한 수단으로서, 배기관(도시하지 않음)을 기밀용기(1)에 접속할 수가 있다. 이 경우, 배기관은, 기밀용기(1)의 한쪽의 끝단부 근방으로서, 또한, 후술하는 외부전극(OE)으로부터 외부로 노출하는 부위의 측면에 접속할 수가 있다. 또, 배기관을 통해 배기하면, 엑시머생성가스를 배기관으로부터 기밀용기(1)내에 봉입하고, 배기관을 칩오프함에 의해, 배기칩오프부가 형성되어, 기밀용기(1)가 기밀하게 밀봉된다. 배기를 기밀용기(1)의 일끝단측에 형성한 배기관을 경유하여 배기하면, 특히 기밀용기(1)가 1m 이상과 같이 긴 경우, 충분한 배기를 하는 데 다소 시간이 길어지는 경향이 있다. 그래서, 필요하면, 기밀용기(1)의 양끝단 근방에 한 쌍의 배기관을 형성하여, 동시에 배기를 하도록 구성하더라도 좋다. 따라서, 이 경우에는, 한 쌍의 칩오프부가 형성된다.

본 형태의 하나의 실시예로서, 바깥지름 18mm, 안지름 16mm, 길이1300mm, 양 끝단부의 밀봉부(1b)에 몰리브덴박을 매설한 핀치시일부를 구비한 기밀용기(1)를 작성하였다.

(엑시머생성가스에 대해서)

엑시머생성가스로서는, 크세논(Xe), 크립톤(Kr), 아르곤(Ar) 및 헬륨(He) 등의 희가스의 1종류 또는 복수종류의 혼합 혹은 희가스할로겐화물, 예를 들면 할로겐화크세논(XeCl, KrCl) 등을 사용할 수 있다. 또, 희가스할로겐화물을 봉입하는 경우, 희가스와 불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br) 또는 요오드(I) 등의 할로겐을 봉입하여, 기밀용기(1)의 내부에서 할로겐화물이 생성되도록 하더라도 좋다. 또한, 엑시머생성가스에 덧붙여 엑시머를 생성하지 않는 가스, 예를 들면 네온(Ne) 등을 혼합하는 것도 경우에 따라서는 허용된다.

또한, 엑시머생성가스는, 13.3kPa 내지 40kPa 범위내의 압력으로 봉입할 수가 있다. 압력이 커짐에 따라서 램프효율이 향상하여 자외선출력은 증대한다. 다만, 램프효율은 압력의 증가에 대하여 포화경향을 나타내고 있다.

본 형태의 하나의 실시예로서, 크세논으로 이루어지는 엑시머생성가스를 20kPa의 압력으로 봉입하였다.

<내부전극(2)에 대해서>

내부전극(2)은, 기밀용기(1)의 벽면을 사이에 두고 외부전극(OE)와 대향하도록 배치된다. 그러나, 내부전극(2)은, 방전공간(1a)에 노출하도록 기밀용기내에 밀봉장착되어 있는 형태 및 예를 들면 기밀용기(1)의 안쪽에서 방전공간(1a)의 외 부에 배치되어 있는 형태 중 어느 하나이더라도 좋다. 후자의 형태인 경우, 예를 들면 기밀용기(1)가 2중관구조이고, 내부전극(2)은, 기밀용기(1)의 중심축측에 형성된 통형상의 벽면의 외면에 따라 배치된다. 따라서, 본 발명에 있어서, 내부전극(2)이라 함은, 기밀용기(1)를 외부에서 본 경우에 상대적으로 기밀용기(1)의 안쪽에 배치되는 전극인 것을 의미한다. 또, 도 1, 도 3, 도 4 및 도 5에 대해서는, 내부전극(2)의 도시를 생략하고 있다.

이상의 설명으로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 있어서, 내부전극(2)은, 기밀용기(1)의 내부에, 그 관축방향의 거의 전체길이 즉 램프의 유효길이의 전체에 걸쳐서 유전체 배리어방전을 발생하도록 배치된 전극, 바람직하게는 관축방향에 긴 전극이면, 그 나머지는 어떠한 구성이더라도 좋다. 예를 들면, 막대형상, 판형상, 메쉬 형상 등 기지의 여러가지의 구성을 임의로 원함에 의해 선택하여 사용하는 것이 허용된다. 또한, 내부전극(2)을 구성하는 재료는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 텅스텐, 몰리브덴 및 니켈 등의 내화성의 금속을 사용할 수 있다. 텅스텐이나 니켈은, 일 함수가 상대적으로 작고, 전자방출하기 쉽기 때문에, 시동전압을 저하시키는 데에 효과적이다.

다음에, 도 2에 나타내는 내부전극(2)의 바람직한 구성예에 대해서 설명한다. 즉, 이 내부전극(2)은, 기밀용기(1)내에 밀봉장착되어 있고, 다수의 독립한 메쉬형상부분(2b)이 기밀용기(1)의 축방향에 분산배치되고, 또한, 주위에 각각 빈간극을 통해 배치된 구성의 메쉬형상을 하고 있다. 또한, 다수의 메쉬형상부분(2b)은, 각각이 연결부분(2a)을 통해 접속하여 일체화된 구조로 되고 있고, 기밀용 기(1)의 내부에 삽입된 상태로 배치되어 있다. 이러한 내부전극(2)을 사용하는 것에 의해, 자외선발생량을 상대적으로 많게 할 수가 있다. 또, 메쉬형상부분(2b)은, 둘레방향에 대하여 연속하고 있더라도 좋고, 나뉘어 있더라도 좋다.

따라서, 본 발명에 있어서, 내부전극(2)이 메쉬형상을 하고 있는 경우, 그 메쉬형상부분(2b)은, 구체적으로는 예를 들면 각각이 독립한 링형상이나 각각이 서로 연속한 스파이어럴형 또는 코일형상 혹은 그물코형상 등을 하고 있는 것이 허용된다.

도 2에 나타내는 바람직한 구성예를 더욱 상술하면, 다수의 메쉬형상부분(2b)은, 소정의 일정피치로 배치되도록 다수의 연결부분(2a)에 의해서 연결되어, 도전적으로 접속되고, 또한, 연결부분(2a)이 기밀용기(1)의 중심축을 따라 뻗어있도록 구성되어 있다. 이를 위하여, 내부전극(2)의 전체가 다수의 링앵커(메쉬부분에 해당한다.)를 구비한 복사용 할로겐전구의 필라멘트와 같은 형태를 나타내기 때문에, 내부전극(2)을 제조하는 데 복사용 할로겐전구의 제조설비를 유용할 수가 있어, 내부전극(2)의 제조가 용이하게 된다. 그러나, 필요하면, 기밀용기(1)의 중심축을 벗어나 메쉬형상부분(2b)의 링부분에 연결부분(2a)을 직접 접속한 구성을 채용하더라도 좋다. 또한, 연결부분(2a)은, 단선의 직선형상이더라도 좋고, 또한 바깥지름이 기밀용기(1)의 안지름에 대하여 20% 이하의 코일형상을 하고 있더라도 좋다. 또한, 연결부분(2a)을 적당한 값의 장력, 바람직하게는 2kg 이상의 장력이 중심축방향으로 작용하고 있는 상태로 밀봉장착하는 것이 바람직하다. 장력을 작용시키기 위해서는, 내부전극(2)을 코일형상으로 형성하면 적합하다. 그러나, 코일 형상이 아니더라도, 연결부분(2a)에 중심축방향의 장력을 작용시킬 수 있다. 연결부분(2a)이 어떠한 형상이더라도, 그 양 끝단측에서 기밀용기(1)의 양 끝단부에 형성한 편평한 밀봉부(1b)에 봉착함에 의해, 연결부분(2a)에 장력을 작용시키기 쉬워진다. 그러나, 필요하면, 연결부분(2a)을 기밀용기(1)의 한 쪽에만 그 일끝단에서 밀봉장착하고, 다른 끝단을 기밀용기(1)의 다른 끝단측에 적당한 수단, 예를 들면 앵커와이어에 의해서 밀봉부(1b)에 고정함에 의해, 연결부분(2a)에 장력을 작용시킬 수 있다.

이에 대하여, 메쉬형상부분(2b)이 스파이럴형이나 그물코형상을 하고 있는 경우에는, 그 스파이럴이나 그물코의 부분이 연결부분(2a)으로서도 기능하여, 다수의 메쉬형상부분(2b)이 서로 기계적 및 도전적으로 연결한다. 그러나, 스파이럴형이나 그물코형상의 메쉬형상부분(2b)에 단일 또는 복수의 막대형상체로 이루어지는 연결부분(2a)을 용접하는 등에 의해서, 내부전극(2)에 의해 한층 양호한 보형성을 부여할 수가 있다. 혹은 막대형상체의 연결부분(2a) 대신에 감는 틀을 장착하고, 이 감는 틀을 이용하여 스파이럴형이나 그물코형상의 메쉬형상부분(2b)을 형성하면, 보형성이 양호해진다. 또, 감는 틀은, 절연성 및 도전성 중의 어느 하나이더라도 좋다. 메쉬형상부분(2b)에 대하여, 상술한 어느 하나의 구성을 채용하면, 내부전극(2)의 전체에 형상의 안정성을 부여하여, 그 취급을 용이하게 할 수가 있다. 또한, 내부전극(2)은, 그 메쉬형상부분(2b)의 축방향에 대한 피치 P(m)가 후술하는 엑시머생성가스의 압력 p(Pa)와의 곱 p·P가 소정의 범위에 들어가 있도록 구성된다. 또한, 후술하는 바와 같이, 엑시머생성가스의 봉입압력을 높여 램프효율을 향 상시키는 경우이더라도, 메쉬형상부분(2b)과 기밀용기(1)의 내벽면과의 사이의 거리를 3mm 이하로 하는 것이 바람직하다. 상기 거리가 3mm 이하이면, 어떤 조건하에서 방전유지전압을 1000V 이하로 억제할 수 있다.

다음에, 내부전극(2)이 석영유리로 이루어지는 기밀용기(1)의 내부에 배치되는 경우의 지지구조 및 급전구조에 대해서 설명한다. 내부전극(2)을 기밀용기(1)내에 밀봉장착하기 위해서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 밀봉장착금속박(1b1)을 사용한 밀봉장착구조를 채용할 수가 있다. 즉, 내부전극(2)의 연결부분(2a)의 양 끝단을 늘여 형성된 직선형상의 끝단부(2c)를 밀봉장착금속박(1b1)에 용접 등에 의해 접속하여, 내부전극(2)을 기밀용기(1)내에 삽입하고 나서, 끝단부의 석영유리를 가열하여 연화상태로 한 상태로 밀봉장착금속박(1b1)의 위로부터 핀치시일한다. 그렇게 하면, 기밀용기(1)의 끝단부에 밀봉부(1b)가 형성되어 내부전극(2)이 소정의 위치에 지지된다.

본 형태의 하나의 실시예로서, 연결부분(2a)을 선지름 0.26mm의 텅스텐선을 감은 바깥지름 1.2mm의 코일에 의해 형성하고, 메쉬형상부분(2b)을 연결부(2a)에 15mm 간격의 일정피치로 부착한 링형상앵커에 의해 형성한 내부전극(2)을 약 2kg의 장력을 작용시켜서 기밀용기(1)의 방전공간(1a) 내에 걸쳐 두었다.

(급전부(3A), (3B)에 대하여)

급전부(3A, 3B)는, 내부전극(2)에 대하여 유전체 배리어방전에 필요한 램프전류를 공급하기 위한 급전단을 구성하는 것이다. 또, 원하는 바에 따라, 내부전극(2)의 한쪽의 끝단부 또는 양쪽의 끝단부 및/또는 중간부에서 동시병행적으로 급 전할 수 있도록 임의수의 급전부를 배치할 수가 있다. 즉, 내부전극의 일끝단부만으로부터 급전하는 경우에는, 적어도 해당 일끝단부에만 급전부를 배치하면 좋다. 양 끝단로부터 급전하기 위해서는 한 쌍의 급전부(3A, 3B)를 기밀용기(1)의 양 끝단부에 분산하여 배치하면 좋다. 덧붙여, 기밀용기(1)의 중간부로부터도 급전하기 위해서는, 기밀용기(1)의 중간부에도 원하는 수의 급전부를 배치할 수가 있다.

또한, 급전부(3A, 3B)는, 내부전극(2)이 연장함으로써 내부전극(2)과 일체로 형성되어 있더라도 좋고, 별개로 준비된 부재를 내부전극(2)에 용접, 조임등의 수단에 의해서 접속하더라도 좋다. 또한, 급전부(3A, 3B)는, 선형상, 막대형상, 단추형상 및 핀형상 등 다양한 형상을 이루고 있는 것이 허용된다. 또, 급전부(3A, 3B) 중의 어느 한 쪽에만 급전하여, 다른쪽을 전기적으로 뜬 상태로서 두더라도 좋다.

본 형태의 하나의 실시예로서, 급전부(3A, 3B)는, 각각 막대형상을 하고 있고, 그 안끝단이, 기밀용기(1)의 양 끝단의 밀봉부(1b) 내에 매설된 몰리브덴박(1b1)에 용접되고, 그 바깥끝단이, 기밀용기(1)의 양 끝단에 형성된 밀봉부(1b)로부터 외부로 관축상을 따라서 돌출하고 있다. 또한, 급전부(3A, 3B)는, 그 바깥끝단이 후술하는 지지부(5)의 내부에서, 각각 급전선(4)에 조여서 접속되어 있다. 또, 급전선(4)은, 후술하는 고주파점등회로(HFI)의 출력단에 접속한다.

(지지부(5)에 대하여)

지지부(5)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 바닥을 갖는 원통형상의 캡체(5a), 조여붙임링(5b) 및 부착아암(5c)을 구비하고 있다. 캡체(5a)는, 발광관(LT) 의 끝단부를 포위한다. 그리고, 바닥부에 급전선(4)의 끼워넣음구멍(5a1)을 갖고 있다. 조여붙임링(5b)은, 캡체(5a)의 개구단에 배치되어 있고, 기밀용기(1)의 끝단부를 그 바깥쪽으로부터 조여붙이는 것에 따라 발광관(LT)을 지지한다. 부착아암(5c)은, 캡체(5a)의 측면으로부터 도면에 있어서 위쪽으로 돌출하고 있어, 도 1에 나타내는 위치내기아암(8)에 캡체(5a)의 상면이 접촉한 상태로 발광관(LT)을 도시하지 않은 고정부분에 부착한다. 또, 위치내기아암(8)은, 외부전극(OE)의 관축방향 양 끝단로부터 기밀용기(1)의 끝단부방향으로 뻗어서 발광관(LT), 따라서 기밀용기(1)의 부착위치를 규정한다. 따라서, 위치내기아암(8)은, 지지부(5)와 협동하여 발광관지지기구(S2)를 구성하여, 기밀용기(1)의 바깥표면과 외부전극(OE)과의 사이에 소정범위의 간극(G)을 형성한다. 또, 상세하게는 후술한다.

<외부전극(OE)에 대해서>

외부전극(OE)은, 적어도 유전체 배리어 방전램프(EXL)의 유효길이의 부분에 있어서, 기밀용기(1)의 외면에 그 관축방향을 따라서 후술하는 소정의 간극(G)을 유지하여 뻗어있도록 배치되어 있다. 그리고, 외부전극(OE)은, 기밀용기(1)의 적어도 하나의 벽면을 통해 내부전극(2)에 대향하여, 외부전극(OE)과 내부전극(2)과의 협동에 의해서, 기밀용기(1)의 벽면을 유전체로 하는 유전체 배리어방전을 기밀용기(1)의 방전공간(1a) 내에 발생하도록 작용한다.

또한, 본 발명에 있어서, 외부전극(OE)은, 강성을 구비한 구성 및 가요성을 구비한 구성중의 어느 하나이더라도 좋다. 강성의 경우, 도전성금속으로 이루어지는 열용량이 큰 블록형상을 한 도시한 바와 같은 외부전극(OE)인 것을 허용한다. 따라서, 종래, 등체라 칭하고 있는 부재를, 원하는 바에 따라 그대로 외부전극으로서 사용하는 것이 가능하다. 이 경우, 종래 사용하고 있는 알루미늄제의 얇은 판으로 이루어지는 외부전극(OE)을 등체와 기밀용기(1)와의 사이에 끼워 지지하는 것과 같은 구조를 채용할 필요가 없어진다. 그러나, 외부전극(OE)과 기밀용기(1)와의 사이에 소정의 간극(G)이 형성되는 것이면, 원하는 바에 따라 등체와 발광관(LT)과의 사이에 얇은 판의 외부전극(OE)을 개재시키는 것도 허용된다. 또한, 기밀용기(1)의 유전체 배리어방전이 발생하고 있는 영역부분을 냉각하기 위해서, 외부전극(OE)에 냉각수단(9)을 부가적으로 배치할 수가 있다. 이 경우, 냉각수단(9)은, 어떠한 구성이더라도 좋지만, 물 등의 냉매가 내부에 통하여 흐르는 냉각수로를 외부전극(OE)에 부설하는 것이 바람직하다. 도 5에 나타내는 형태에 있어서, 냉각수단(9)은, 관형상의 냉각수로로 이루어져, 외부전극(OE)의 양 측면에 용접되는 것에 의해 구성되어 있다.

또한, 외부전극(OE)은, 연속한 면형상 또는 메쉬형상 중의 어느 한쪽의 상태를 하고 있더라도 좋다. 또, 메쉬형상이란, 그물코형상, 펀치형상, 격자형상을 하고 있는 것을 말한다.

또한, 외부전극(OE)은, 기밀용기(1)의 바깥둘레의 해당부분을 포위하도록 오목하게 구부러진 곡면을 구비하는 것이 바람직하다. 외부전극(OE)의 곡면은, 기밀용기(1)의 바깥둘레의 60∼300°정도, 바람직하게는 90∼240°, 가장 바람직하게는 120∼180°의 범위내에서 포위하는 각도범위를 선택할 수가 있다. 따라서, 외부전극(OE)이 배치되지 않고 기밀용기(1)가 외부에 노출되는 부분은, 360°에서 포위각 도를 뺀 각도범위로 형성되는 것이 되고, 기밀용기(1)의 벽면을 투과한 자외선을 상기 노출부분으로부터 외부로, 또한, 발광관(LT)의 관축방향에 따른 비교적 긴 거리에 걸쳐서, 조사하여 여러가지의 목적을 위해서 이용할 수가 있다. 그렇게 해서, 외부전극(OE)이 기밀용기(1)의 일부의 각도범위를 포위하면, 외부전극(OE)이 대향하는 영역에만 유전체 배리어방전이 발생하고, 기밀용기(1)의 나머지의 영역은 자외선의 투과창으로서 작용한다. 외부전극(OE)이 기밀용기(1)를 포위하는 각도범위가 90∼240°정도의 범위내이면, 유전체 배리어방전에 의해, 비교적 다량의 자외선이 방사됨과 함께, 방사된 자외선을 바람직한 각도로 조사할 수가 있다. 또한, 외부전극(OE)의 포위범위가 120∼180°의 범위내이면, 상기에 덧붙여 외부전극(OE)과 기밀용기(1)와의 사이의 조립 및 분해와 외부전극의 제작이 용이하게 된다. 또, 외부전극(OE)의 상기 곡면은, 자외선반사성이더라도 좋고, 비반사성이더라도 좋다.

또한, 외부전극(OE)은, 기밀용기(1)에 대하여 착탈 가능한 형태 및 착탈 불가능한 형태 중의 어느 하나이더라도 좋다. 그리고, 외부전극(OE)은, 내부전극(2)에 거의 대칭하는 것과 같은 관축방향의 길이를 갖고 있다. 그렇게 하면, 기밀용기(1)의 관축방향에 따라 유전체 배리어방전을 생기시킬 수 있다.

또한, 외부전극(OE)의 관축방향의 중간부, 예를 들면 중앙부에는, 후술하는 스페이서(S1)를 수납하는 끼워맞춤홈(6) 및 흡기구멍(7)을 형성할 수가 있다. 끼워맞춤홈(6)은, 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 관축에 대하여 직교하도록 형성되어, 외부전극(OE)의 하면에 개구하고 있다. 흡기구멍(7)은, 끼워맞춤홈(6)에 걸쳐 형성됨과 함께, 외부전극(OE)의 상하를 관통하고 있다.

본 형태의 하나의 실시예로서, 외부전극(OE)은, 하면이 볼록형의 원호형상곡면으로 형성되어 통형상을 한 알루미늄블록을 사용하여 작성되어 있다.

<간극형성수단(S)에 대해서>

간극형성수단(S)은, 기밀용기(1)의 램프의 적어도 유효길이가 되는 관축방향의 영역전체에 걸쳐 기밀용기(1)의 외면과 외부전극(OE)와의 사이에 수식, 0 < G ≤1.0 (단위 mm)의 조건을 만족하는 간극(G)을 형성하는 수단이지만, 본 발명에 있어서 구체적인 구조는 특별히 한정되지 않는다. 또, 본 형태에 있어서는, 스페이서(S1)와 발광관지지기구(S2)에 의해서 간극형성수단(S)이 구성되어 있다.

간극(G)을 수식 0 < G ≤1.0 (단위 mm)의 조건을 만족하도록 한정하는 이유는 다음과 같다. 즉, 간극(G)이 0mm이면, 기밀용기(1)의 외면과 외부전극(OE)의 사이의 마찰이 생겨, 원하지 않은 파티클이 발생하기 때문에 불가능하다. 반대로, 간극(G)이 1.0mm를 넘으면, 외부전극(OE)과 방전공간과의 사이에 형성되는 정전용량이 지나치게 적기 때문에, 합리적인 전압의 인가에서는, 안정한 유전체 배리어방전을 발생시키는 것이 곤란해지기 때문에 불가능하다. 또한, 설령 매우 높은 전압을 인가하여 유전체 배리어방전을 발생시켰다고 해도, 자외선발생량의 저하가 지나치게 커진다. 이 때문에, 점등회로나 자외선조사장치의 비용상승을 초래한다. 이에 대해서, 간극(G)이 상기 수식을 만족하는 범위내이면, 기밀용기(1)의 외면과 외부전극(OE)과의 사이의 마찰에 기인하는 파티클의 발생을 방지함과 함께, 원하는 자외선발생량을 확보할 수가 있다.

또한, 간극(G)은, 바람직하게는 수식 0.05 ≤G ≤0.5 (단위 mm)의 조건을 만족하는 범위이다. 즉, 간극(G)이 0.05mm 이상이면, 기밀용기(1)의 관축방향으로 연속한 일정한 간극을 형성하는 것이 용이하게 된다. 이에 대하여, 간극이 0.05mm 미만이 되면, 회피하여 제작하는 것이 곤란한 기밀용기(1)의 약간의 구부림 때문에, 관축방향을 따라 일정한 간극(G)의 형성이 조금 곤란해지는 경향이 있다. 또한, 간극(G)이 0.5mm 이하이면, 자외선발생량이 충분히 많아지기 때문이다.

또한, 간극(G)은, 공간에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다. 그러나, 원하는 바에 따라 기밀용기(1)의 조사방향의 표면에서의 관축방향에 따른 자외선조도분포에 원하지 않는 영향이 생기지 않음과 함께 파티클이 발생하지않은 범위내에서 절연체가 개재하고 있는 것에 의해서 형성되어 있는 것을 허용한다.

또, 외부전극(OE)과 기밀용기(1)와의 상호간을 고정하기 위해서, 램프의 유효길이의 부분으로부터 벗어난 끝단부측에 위치하고 있는 부분에 있어서, 외부전극(OE)과 기밀용기(1)와의 양 끝단부를 서로 고정할 수가 있다. 이 고정을 위해, 외부전극(OE)의 끝단부의 일부가 기밀용기(1)의 외면에 접촉하는 것이 다음과 같은 이유로 허용된다. 즉, 상기의 접촉에 의해서 유전체 배리어 방전램프의 조사측의 표면에서의 관축방향에 따른 자외선조도분포에 대한 영향이 나왔다고 하더라도, 램프의 유효길이 이외의 부분이기 때문에, 문제는 없기 때문이다.

스페이서(S1)는, 유전체 배리어 방전램프(EXL)의 유효길이의 중간부, 예를 들면 중앙부에 있어서, 기밀용기(1)와 외부전극(OE)과의 사이의 간극(G)을 기밀용기(1)의 관축방향을 따라 상기 소정범위내에 유지하기 위해서, 원하는 바에 따라 부설된다. 그리고, 도전성물질 및 절연물질 중의 어느 하나라도 형성할 수가 있다. 도전성물질로서는 스테인리스강(SUS)이 마모에 강하기 때문에 바람직하다. 또한, 절연성물질로서는, 석영유리, 세라믹 등이 마찬가지로 마모에 강하기 때문에 바람직하다. 외부전극(OE)과 기밀용기(1)와의 사이의 간극(G)의 크기를 필요에 따라 규제하기 위해서, 스페이서(S1)는, 예를 들면 외부전극(OE)의 기밀용기(1)측의 곡면부에 끼워맞춤하여 붙여 고정된다. 그러나, 스페이서(S1)가 SUS 등의 도전성물질로부터 형성되어 있는 경우에는, 스페이서(S1)의 관축방향의 폭 사이즈 즉 두께가 3mm 이하이도록 형성하여야 한다. 그렇게 하면, 스페이서(S1)가 외부전극(OE)에 도전적으로 접속한 상태로 배치되어 있었다고 해도, 스페이서(S1)의 주위에 발생하는 강한 유전체 배리어방전에 의해서 관축방향의 조도분포가 원하지 않은 정도로 변화하지 않게 된다. 또한, 이것은 실험에 의해 확인되었다.

또한, 스페이서(S1)는, 기밀용기(1)의 위치를 외부전극(OE)에 대하여 정해진 바에 따라 고정하기 위해서, 기밀용기(1)의 바깥둘레에 끼워맞춤하고 그것을 유지하는 오목형성부(r)를 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이것을 실현하기 위해서, 스페이서(S1)는, 판재의 일부를 잘라내어 기밀용기(1)가 끼워맞춤하는 오목형성부(r)를 형성하거나, 리본형상의 금속부재를 만곡함으로써 기밀용기(1)가 끼워맞춤하는 오목형성부를 형성한 부재에 의해 구성할 수가 있다. 전자의 구성의 스페이서(S1)를 사용하는 경우, 외부전극(OE)의 오목하게 구부러진 곡면부분에 관축방향에 직교하는 끼워맞춤홈(6)을 형성하여, 해당 끼워맞춤홈(6)에 스페이서(S1)를 끼워맞춤하여 부착할 수 있다. 또한, 스페이서(S1)가 후자의 구성인 경우에는, 외부전극 (OE)의 오목하게 구부러진 곡면에 만곡한 스페이서(S1)를 접착함에 의해, 스페이서(S1)를 부착할 수 있다. 스페이서(S1)의 기밀용기(1)에 대면하는 부위는, 기밀용기(1)의 외면에 접촉하거나, 또는 약간의 빈간극을 형성하여 이간하도록 구성되어 있는 것을 허용한다.

또한, 스페이서(S1)는, 그 배치수가 특별히 한정되는 것이 아니지만, 기밀용기(1)의 위치를 소요에 규제할 수 있는 범위내에서 되도록이면 적은 수로 해야 한다. 예를 들면, 목표로서 500∼800mm 정도의 간격으로 기밀용기(1)가 스페이서(S1)에 의한 유지를 포함하여 외부전극(OE)에 고정 내지 유지되도록 구성하면, 외부전극(OE)과 기밀용기(1)와의 사이의 간극(G)을 소정범위내에 유지하는 것이 확실해진다.

램프지지기구(S2)는, 상기 한 쌍의 지지부(5, 5) 및 위치내기아암(8)에 의해 구성되어 있다. 위치내기아암(8)은, 그 한 쌍이 외부전극(OE)의 관축방향의 양 끝단으로부터 돌출하여 뻗어있고 그 앞 끝단부에서 한 쌍의 지지부(5, 5)를 접촉시키고 있다. 이 결과, 기밀용기(1)의 양 끝단부는, 지지부(5, 5) 및 위치내기아암(8)을 통해 외부전극(OE)의 양 끝단부에 상기 간극(G)을 형성하면서 지지된다.

본 형태의 하나의 실시예로서, 기밀용기(1)의 외면과 외부전극(OE)과의 사이의 간극(G)은, 간극형성수단(S)에 의해 0.35 ±0.15mm로 설정하고 있다.

<흡기수단(AA)에 대해서>

흡기수단(AA)은, 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 흡기구멍(7) 및 도시하지 않는 배기덕트로 이루어진다. 흡기구멍(7)은, 외부전극(OE)의 끼워맞춤홈(6) 에 걸쳐 형성되어 있기 때문에, 하단의 개구단이 간극형성수단(S)의 스페이서(S1)의 양측으로 분리되어 개구하고 있다. 이 때문에, 스페이서(S1)의 양측의 공기는, 흡기구멍(7)에 양호하게 흡기된다. 그렇게 해서, 흡기구멍(7)안을 통하여 외부전극(OE)의 외부로 배출된 공기는, 다시 배기덕트에 의해서 자외선조사장치의 외부로 배출된다. 따라서, 설령 스페이서(S1)와 기밀용기(1)가 스쳐 스페이서(S1)가 깎여서 미립이면서 미량인 파티클이 발생하였다고 하더라도 파티클은, 주위의 공기와 함께 흡기수단(AA)에 의해서 신속히 외부로 배출되는 것으로 된다.

<고주파점등회로(HFI)>

고주파점등회로(HFI)는, 유전체 배리어 방전램프(EXL)의 내부전극(2)과 외부전극(OE)과의 사이에 고주파전압을 인가하여, 유전체 배리어 방전램프(EXL)에 전력을 공급함으로써 점등시킨다. 또한, 고주파점등회로(HFI)는, 병렬인버터를 주체로 하여 구성되어 있고, 그 고주파출력은, 그 고전위측이 급전선(4, 4)을 통해 유전체 배리어 방전램프(EXL)에서의 발광관(LT)의 한 쌍의 급전부(3A, 3B)를 경유하여 내부전극(2)에, 또한 저전위(접지)측이 외부전극(OE)에 각각 인가된다.

<유전체 배리어 방전램프(EXL)의 점등동작>

유전체 배리어 방전램프(EXL)는, 상기한 바와 같이 고주파점등회로(HFI)의 고주파출력단에 접속되어 있기 때문에, 고주파점등회로(HFI)의 도시하지 않는 입력전원이 투입되면, 발생한 고주파의 출력이 내부전극(2)과, 이에 기밀용기(1)의 벽면을 통해 대향하고 있는 외부전극(OE)과의 사이에 인가된다. 그 결과, 유전체 배리어방전이 기밀용기(1)의 내부에 발생한다. 이 유전체 배리어방전에 의해서 크세 논의 엑시머에 의해 172nm를 중심파장으로 하는 진공자외광을 방사한다. 진공자외광은, 기밀용기(1)의 벽면을 투과하여 외부로 도출되기 때문에, 이것을 각각의 목적에 따라서 이용할 수가 있다.

이하, 본 발명의 유전체 배리어 방전램프를 실시하기 위한 제 2 내지 제 4 형태에 대해서 설명한다. 각 형태에 있어서, 도 1 내지 도 6과 동일부분에 대해서는 동일부호를 붙여서 설명한다. 각 형태에 있어서, 도 1 내지 도 6과 동일부분에 대해서는 동일부호를 붙이고 설명은 생략한다.

[제 2 형태]

도 6은, 본 발명의 유전체 배리어 방전램프를 실시하기 위한 제 2 형태를 나타내는 측면단면도이다. 본 형태는, 유전체 배리어 방전램프(EXL)의 발광관(LT)이 다르다.

즉, 발광관(LT)은, 그 기밀용기(1')가 2중관구조이고, 내부에 형성되는 방전공간(1a')가 원통형상을 하고 있다. 이 때문에, 기밀용기(1')는, 그 횡단면이 도너츠형상을 하고, 전체로서 식품의 둥그렇고 길고 텅빈 어묵과 같은 형상을 하고 있는 것으로 이해한다.

또한, 내부전극(2')은, 원통형상을 하고 기밀용기(1')의 안쪽에서 기밀용기(1')의 외면에 밀접하게 배치되어 있다. 그리고, 도전성재료로 이루어지는 판재나 메쉬재를 사용하여 형성되어 있다.

외부전극(OE)은, 제 1 형태에서와 같은 구성 및 기밀용기(1)에 대한 배치가 되어 있다.

[제 3 형태]

도 7 내지 도 10은, 본 발명의 유전체 배리어 방전램프를 실시하기 위한 제 3 형태를 나타내고, 도 7은 전체의 정면도, 도 8은 양 끝단부의 부분정면도, 도 9는 관축방향의 중간부에서의 관축에 대하여 직교하는 방향의 단면도, 도 10은 램프지지기구를 도 8의 화살표방향에서 본 부분측면도이다. 본 형태는, 외부전극(OE)을 아래로 매다는 것에 의해 유전체 배리어 방전램프(EXL) 전체를 지지하도록 구성되어 있는 점에서 주로 제 1 형태와 다르다.

즉, 반대 L자형상으로 굴곡한 도전성의 한 쌍의 아래로 매달기아암(11, 11)에 의해 외부전극(OE)의 양 끝단부가 지지됨과 동시에, 외부전극(OE)이 매달기아암(11, 11)에 도통한다.

외부전극(OE)은, 그 알루미늄블록의 내부에 냉각수로로 이루어지는 냉각수단(9)이 예를 들면 압출성형 등에 의해서 직접 형성되어 있다. 또, 외부전극(OE)은, 매달기아암(11, 11)을 경유하여 어스전위에 접속한다.

매달기아암(11)은, 도면 중의 하단부에서, 외부전극(OE) 및 발광관(LT), 따라서 기밀용기(1)를 지지하여, 도면 중의 상단부에서 자외선조사장치 등의 어스전위부분에 고정된다. 또한, 매달기아암(11)은, 특히 도 8에 나타내는 바와 같이, 내부전극(2)에 접속하는 전원단자(12)가 절연적으로 장착되어 있다.

전원단자(12)는, 도시를 생략하고 있는 절연접속도체를 통해 도시하지 않은 고주파점등회로의 고전위측의 출력단에 접속된다. 또, 고주파점등회로의 저전위측의 출력단은, 어스전위에 접속된다. 또한, 전원단자(12)는, 도전성지지판(13) 및 급전선(4)을 경유하여 내부전극(2)에 접속하고 있다.

위치내기아암(8)은, 나사(8a)에 의해 외부전극(OE)의 끝단면에 고정되어 있다. 그리고, 도 8 및 도 10에 나타내는 바와 같이, 지지부(5)가 접촉하는 접촉부(8b)를 갖고 있다.

도 8에 있어서, 오른쪽의 지지부(5)는, 캡체(1a), 조여붙임링(5b), 부착아암(5c)에 덧붙여 절연체(5d), 중계판(5e) 및 판스프링(5f)을 구비하고 있다. 절연체(5d)는, 부착아암(5c)에 고정되어 있다. 중계판(5e)은, 부착아암(5c)과 절연관계가 되도록 절연체(5d)에 고정되어 있다. 판스프링(5f)은, 중계판(5e)과 도전성지지판(13)과의 사이에 기계적 지지관계로 개재하고 있다.

도 8의 왼쪽의 지지부(5)는, 부착아암(5c)이 직접 판스프링(5f)에 고정하고 있다. 또, 도 2에 나타나 있는 내부전극(2)에 접속하는 왼쪽의 급전부(3A)는, 고주파전원회로에 접속하지 않고 전기적으로 뜬 상태가 되고 있다.

그렇게 해서, 발광관(LT), 따라서 기밀용기(1)는, 이상 설명한 지지부(5)에 의해 매달기아암(11)에 부착되어 있다. 이 상태에 있어서, 발광관(LT), 따라서 기밀용기(1)는, 판스프링(5f)의 스프링작용에 의해서 외부전극(OE)측으로 탄력적으로 눌러져서 위치내기아암(8)에 접촉하여 지지된다. 그 결과, 기밀용기(1)의 외면과 외부전극(OE)와의 사이의 간극(G)이 상기 소정의 조건을 만족한다. 또, 도 7 및 도 8에 있어서는, 내부전극(2)의 도시를 생략하고 있다.

도 11 및 도 12는, 본 발명의 유전체 배리어 방전램프를 실시하기 위한 제 3 형태에 있어서 간극(G)을 변화시켰을 때의 관면조도를 나타내고, 도 11은 측정데 이터를 기입한 표, 도 12는 그래프이다. 즉, 간극(G)을 0부터 0.6mm까지 0.1mm 마다 변화시켰을 때의 관면조도를, 발광관(LT)의 중앙부 바로 아래에서 측정하여 얻은 데이터에 기초하여 작성한 것이다. 또, 도 12에 있어서, 횡축은 간극(G)(mm)을, 세로축은 간극(G)이 존재하지 않는 상태 즉 간극 0mm일 때의 관면조도를 100%로 하는 상대관면조도(%)를, 각각 나타낸다. 또한, 유전체 배리어 방전램프(EXL)의 점등조건은, 램프전압 173.2V, 램프전류 2.65A, 램프전력 459W로 일정하다.

도 11 및 도 12로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 간극(G)이 커짐에 따라서 관면조도가 저하하고, 간극(G)이 0.5mm 이하이면, 간극 0mm일 때의 관면조도에 대하여 80% 이상이 된다.

[제 4 형태]

도 13 및 도 14는, 본 발명의 유전체 배리어 방전램프를 실시하기 위한 제 4 형태를 나타내고, 도 13은 주요부 측면단면도, 도 14는 기밀용기의 관축방향의 주요부 부분단면도이다. 본 형태는, 제 3 형태에 있어서 스페이서(S1) 및 흡기수단(AA)이 부설되어 있는 점에서 다르다.

즉, 스페이서(S1)는, 하단부가 정지구(15, 15)에 의해 낙하하지 않도록 고정되어 있다.

흡기수단(AA)은, 흡기구멍(7)에 덧붙여 배기집합박스(16), 배기덕트(17)를 구비하고 있다. 배기집합박스(16)는, 외부전극(OE)의 도면에 있어서 상면에 배치되어 흡기구멍(7)으로부터 흡인된 분위기, 예를 들면 공기를 집합시킴과 함께, 그 꼭대기부분에 형성된 배기구(16a)로부터 배출한다. 배기덕트(17)은, 기단이 배기 구(16a)에 커플링(17a)에 의해 접속하여, 앞끝단이, 유전체 배리어 방전램프(EXL)에서 이간된 도시하지 않은 배기위치에 이른다.

도 15 내지 도 18은, 본 발명의 자외선조사장치를 실시하기 위한 한 형태로서의 자외선세정장치를 나타내고, 도 15는 정면단면도, 도 16은 바닥면도, 도 17은 도 16의 XVII-XVI'선에 따르는 단면도, 도 18은 고주파점등회로의 회로도이다. 각 도면에 있어서, 도 1 내지 도 5와 동일부분에 대해서는 동일부호를 붙이고 설명은 생략한다. 자외선조사장치(UVW)는, 자외선조사장치본체(21), 고주파점등회로(22) 및 복수의 유전체 배리어 방전램프(EXL)를 구비하고 있다.

본 발명에 있어서, 자외선조사장치(UVW)는, 유전체 배리어 방전램프(EXL)에서 발생하는 자외선을 이용하는 모든 장치를 의미한다. 예를 들면, 반도체스테퍼, 광세정장치, 광경화장치 및 광건조장치 등이다. 또한, 자외선조사장치본체(22)는, 자외선조사장치(UVW)로부터 유전체 배리어 방전램프(EXL) 및 고주파발생회로(22)를 제외한 나머지의 부분에 의해 구성된다.

유전체 배리어 방전램프(EXL)는, 필요에 따라서 1개 내지 여러개(도 17에 나타내는 형태에 있어서는, 복수 라인이 인접배치되어 있다.)를 사용할 수가 있다.

고주파점등회로(22)는, 발생한 고주파전압을 유전체 배리어 방전램프(EXL)에 인가하여, 이것을 점등시킨다. 이를 위하여, 고주파점등회로(22)는, 고주파발생수단을 포함하고, 고주파전압을 발생하여 유전체 배리어 방전램프에, 그 점등에 필요한 고주파전력을 공급한다. 또, 고주파는, 10kHz 이상, 바람직하게는 100kHz∼2MHz의 주파수를 발생한다. 또한, 고주파점등회로(22)는, 유전체 배리어 방전램프 (EXL)의 안정점등시에 3000V 정도 이하, 바람직하게는 1000∼2500V의 고주파전압을 인가하는 것이 바람직하다. 또한, 유전체 배리어 방전램프(EXL)의 시동전압은, 2∼6.0kVp-p이고, 고주파점등회로(22)의 2차개방전압을 시동전압까지 높이는 것에 의해 용이하게 시동시킬 수 있다. 이 경우, 고주파발생수단으로서 병렬인버터를 주체로서 구성하면, 높은 승압비를 용이하게 얻음과 함께, 예를 들면 외부전극(OE)의 압접상태가 변화함으로써 유전체 배리어 방전램프(EXL)의 외부전극(OE)와 내부전극(2)과의 사이의 정전용량이 변화하더라도 고주파출력에 영향받지 않기 때문, 고주파점등회로(22)의 설계가 용이해지기 때문에 바람직하다. 그리고, 고주파출력파형이 정현파에서는, 유전체 배리어 방전램프(EXL)를 점등할 때에 노이즈발생이 적어진다.

그러나, 필요하면, 고주파점등회로(22)와는 별도로 시동용 펄스전압발생수단을 병용할 수도 있다. 또한, 유전체 배리어 방전램프(EXL)와 고주파점등회로(22)는 근접위치에 배치하는 것이 바람직하지만, 필요하면 서로 이간된 위치에 배치할 수도 있다. 유전체 배리어 방전램프(EXL)는, 일반의 방전램프와 달리 전류제한수단을 직렬로 접속할 필요가 없다. 그러나, 램프전류를 소정치로 조절하기 위해서, 적당한 값의 임피던스를 직렬로 접속하여 점등하는 것은, 필요에 따라서 할 수 있다. 또한, 유전체 배리어 방전램프(EXL)를 고주파점등회로(22)에 접속하는 것에 있어서, 외부전극(OE)을 접지하면, 노이즈발생이 적어진다.

고주파점등회로(22)는, 펄스전압을 출력하는 것이면, 그 나머지의 구성을 상관하지 않지만, 예를 들면 구형파출력의 인버터를 사용하는 것에 의해, 구형파의 펄스를 얻을 수 있다. 그러나, 정현파출력의 인버터를 사용하여 정현파의 펄스를 얻는 구성이더라도 좋다.

그렇게 해서, 본 발명에 있어서는, 유전체 배리어 방전램프(EXL)로부터의 외부전극(OE)과 기밀용기(1)와의 마찰에 의한 흑색부착물의 발생을 회피할 수 있기 때문에, 피조사물과 유전체 배리어 방전램프(EXL)와의 사이에 합성석영유리로 이루어지는 투광창을 배치할 필요가 없다. 그 때문에, 투광창에 의한 자외선의 손실이 없어지고, 또한, 피조사물에 대한 조사거리를 짧게 할 수 있기 때문에, 자외선조도를 높게 할 수 있음과 함께, 비용저감을 실현할 수가 있다.

그런데, 자외선조사장치본체(21)는, 전체로서 상자형상을 하고, 내부가 상하에 자외선조사실(21a)과 전원실(21b)로 구분되어 있다. 자외선조사실(21a)과 전원실(21b)은, 일끝단이 경첩(21c)에 의해서 개폐 가능하게 구성되어 있다.

자외선조사실(21a)에는, 후술하는 바와 같이 복수의 유전체 배리어 방전램프(EXL)가 병렬배치되어 있다. 복수의 유전체 배리어 방전램프(EXL)는, 그들의 외부전극이 단일블록으로서 형성되어 있다. 따라서, 외부전극(OE)의 오목하게 구부러진 곡면이 인접상태로 복수 병렬배치되어 있다. 또한, 자외선조사실(21a)은, 세정장치에 있어서의 피조사물의 반송수단의 상부에 고정적으로 배치됨과 함께, 하면이 개방되어 있고, 하면의 바로 아래를 통과하는 피조사물(도시하지 않음)에 진공자외광을 매우 가까운 위치에서 조사하도록 구성되어 있다. 또, 도 16에 있어서, 사선을 실시한 부위는, 자외선유효조사영역을 나타내고 있다. 또한, 복수의 유전체 배리어 방전램프(EXL)의 외부전극의 상면에는, 도시를 생략하고 있지만, 각각의 유전 체 배리어 방전램프(EXL)의 흡기구멍에 연이어 통하는 배기집합박스가 배치되어, 이 배기집합박스를 통해 배기관이 접속되어 있다. 그리고, 배기관을 경유하여 흡기구멍으로부터 흡인된 기밀용기(1)의 스페이서(S1)주변의 공기는 외부로 배기되도록 구성되어 있다.

전원실(21b)은, 그 내부에 고주파점등회로(22) 및 도시를 생략하고 있는 제어회로를 수납하고 있어, 경첩(21c)을 회전운동중심으로 하여 도 15에서 위쪽으로 회전운동 가능하게 되어 있다. 또, 21b1은, 전원실(21b)의 회전운동시에 잡기 위한 핸들, 21b2는, 자외선조사장치본체(21) 또는 전원실(21b)을 운반할 때의 핸들, 21b3은 전원배선의 프로텍터이다.

고주파점등회로(22)는, 전원실(21b) 내에 수납되어, 전원배선의 프로텍터(21b3)를 경유하여 전원실(21b) 내에 도입된 전원을 변환하여 고주파전압을 발생하여, 복수의 유전체 배리어 방전램프(EXL)의 각각에 급전한다.

또한, 고주파점등회로(22)는, 도 18에 나타내는 회로구성으로 되어 있다. 즉, 고주파점등회로(22)는, 인덕터(L), 한 쌍의 스위칭소자(Q1,Q2), 출력트랜스(OT), 공진콘덴서(C1) 및 제어회로(CC)를 주체로서 구성되고, 직류입력단자(t1, t2), 고주파출력단자(t3, t4)를 구비한 병렬형 인버터이다. 직류입력단자(t1,t2)는, 승압쵸퍼회로 등에 의해 출력직류전압이 가변의 직류전원(도시하지 않음)에 접속한다. 고주파출력단자(t3, t4)는, 유전체 배리어 방전램프에 접속한다.

또한, 직류입력단자(t1)는, 인덕터(L)를 직렬로 통해 출력트랜스(OT)의 1차코일(pw1)의 중점에 접속하고 있다. 직류입력단자(t2)는, 한 쌍의 스위칭소자(Q1, Q2)의 접속점에 접속하고 있다. 한 쌍의 스위칭소자(Q1, Q2)는, 직렬접속함과 동시에, 출력트랜스(OT)의 1차코일(pw1, pw2, pw3)에 대하여 병렬로 접속하고 있다. 출력트랜스(OT)는, 3조의 1차코일(pw1, pw2, pw3), 3조의 2차코일(sw1, sw2, sw3), 드라이브코일(fw) 및 검출코일 (dw)를 구비하고 있다. 그리고, 1차코일(pw1, pw2, pw3)과 2차코일(sw1, sw2, sw3)이 쌍을 이루고 있다. 또한, 1차코일(pw1, pw2, pw3)은, 서로 병렬접속하고 있다. 이에 대하여, 2차코일(sw1, sw2, sw3)은 서로 직렬접속하여, 그 양 끝단이 고주파출력단자(t3, t4)에 접속하고 있다. 공진콘덴서(C1)는, 1차코일(pw1, pw2, pw3)에 병렬접속하고 있다. 드라이브코일(fw) 및 검출코일(dw)은, 후술하는 제어회로(CC)에 접속한다.

제어회로(CC)는, 드라이브회로(DC) 및 보호회로(PC)로 이루어진다. 드라이브회로(DC)는, 그 입력단이 드라이브코일(fw)에 접속하고, 드라이브신호를 발생하여, 스위칭소자(Q1, Q2)에 공급한다. 이에 따라, 병렬인버터는, 자려발진한다. 보호회로(PC)는, 그 입력단이 검출코일(dw)에 접속하여, 유전체 배리어 방전램프(EXL)의 시동을 검출하면, 예를 들면 직류전원을 제어하는 등에 의해 고주파출력전압을 저하시킨다.

그렇게 해서, 고주파점등회로(22)는, 상술의 회로구성을 구비하고 있는 것에 따라, 유전체 배리어 방전램프(EXL)을 시동하여 점등한다. 그리고, 출력트랜스(OT)의 검출코일(dw)에 나타난 검출전압을 보호회로(PC)에 의해서 감시하여, 시동후에 고주파출력전압이 상승하면, 이것을 저하시켜 스위칭소자(Q1, Q2)에 인가되는 전압이 그 내압을 오버하지 않도록 보호동작시킬 수 있다. 또한, 드라이브회로 (DC)로부터 출력되는 드라이브신호를 고주파출력의 정도에 맞추어 조절할 수가 있다.

그런데, 복수의 유전체 배리어 방전램프장치유니트(EX)는, 자외선조사실(21a)내에 서로 인접한 상태로 배치되어 있다. 그러나, 제조를 용이하게 하기 위해서, 및 메인티넌스를 위해서, 소요의 유전체 배리어 방전램프(EXL)마다 장착 및 분리가능하도록 되어 있다.

또한, 외부전극(OE)의 냉각수로에 냉각수를 흐르게 하기 위해서, 그 유입구에는 냉각수를 공급하기 위한 배관을 결합하여, 유출구에는 배수를 위한 배관을 결합하고 있다.

본 발명에 의하면, 열팽창차에 기인하는 외부전극과 기밀용기와의 사이의 마찰에 의해서 생기는 파티클의 발생을 억제함과 동시에, 양호한 유전체 배리어방전을 형성하는 유전체 배리어 방전램프 및 이것을 사용한 자외선조사장치를 제공할 수가 있다.

Claims (2)

1. 자외선 투과성의 재료로 이루어지는 가늘고 긴 관형상을 이루는 기밀용기와;

   기밀용기내에 봉입된 엑시머생성가스와;

   유전체 배리어방전이 기밀용기내에 그 관축방향의 거의 전체길이에 걸쳐서 발생하도록 배치된 내부전극과;

   기밀용기의 외면에 그 관축방향을 따라 배치되고 내부전극과의 협동에 의해서 기밀용기내에 유전체 배리어방전을 발생하도록 작용하는 외부전극과;

   기밀용기의 관축방향에 따라 기밀용기 및 외부전극의 사이에 수식 0 < G ≤ 1.0 (단위 mm)의 조건을 만족하는 간극(G)을 형성하는 간극형성수단으로서 스페이서를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전램프.
2. 제 1 항에 기재된 유전체 배리어 방전램프와;

   그 유전체 배리어 방전램프를 설치한 자외선조사장치 본체와;

   그 유전체 배리어 방전램프를 점등하는 고주파점등회로를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 자외선조사장치.

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