KR100734127B1 - Excimer lamp - Google Patents
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Abstract
구조가 간단하고 방전 용기에 열 팽창에 의한 파손이 없고, 방전이 안정하게 생성되는 신규의 구조를 갖는 엑시머 램프를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an excimer lamp having a novel structure in which the structure is simple and there is no breakage caused by thermal expansion in the discharge vessel, and the discharge is stably generated.
자외선을 투과시키는 재료로 구성되어 내부에 방전용 가스가 봉입된 방전 용기와, 이 방전 용기의 내부를 길이 방향으로 연장하는 동시에 방전 용기의 단부에서 기밀하게 밀봉된 내측 전극과, 방전 용기의 외면에 배치된 외측 전극으로 이루어지는 엑시머 램프에 있어서, 상기 내측 전극은, 적어도 외측 전극과의 사이에서 방전을 행하는 부위의 외표면이, 적어도 일단이 방전 공간 내에서 개방된 유전체 재료로 이루어지는 내측관에 의해서 덮여 있는 것을 특징으로 한다.A discharge container made of a material which transmits ultraviolet rays and in which a gas for discharge is sealed, an inner electrode which extends the inside of the discharge container in the longitudinal direction and is hermetically sealed at the end of the discharge container, and on the outer surface of the discharge container. In the excimer lamp which consists of the outer electrode arrange | positioned, the said inner electrode is covered with the inner surface which consists of a dielectric material whose at least one outer surface of the site | part which discharges between at least an outer electrode is opened in discharge space. It is characterized by being.
Description
도 1은 본 발명의 엑시머 램프의 실시 형태 1을 도시하는 도면,1 is a
도 2는 본 발명의 엑시머 램프의 실시 형태 2를 도시하는 도면,2 is a
도 3은 도 1의 요부 확대도,3 is an enlarged view illustrating main parts of FIG. 1;
도 4는 도 2의 요부 확대도,4 is an enlarged view illustrating main parts of FIG. 2;
도 5는 본 발명의 엑시머 램프의 실시 형태 3을 도시하는 도면,5 is a
도 6은 본 발명의 엑시머 램프의 실시 형태 4를 도시하는 도면,6 is a diagram showing a fourth embodiment of an excimer lamp of the present invention;
도 7은 본 발명의 엑시머 램프의 실시 형태 5를 도시하는 도면,7 is a diagram showing a fifth embodiment of an excimer lamp of the present invention;
도 8은 본 발명의 엑시머 램프의 실시 형태 6을 도시하는 도면,8 shows a sixth embodiment of an excimer lamp of the present invention;
도 9는 본 발명의 엑시머 램프의 실시 형태 7을 도시하는 도면,9 is a diagram showing a seventh embodiment of an excimer lamp of the present invention;
도 10은 본 발명의 엑시머 램프를 사용한 조사 장치를 도시하는 도면,10 is a diagram showing an irradiation device using an excimer lamp of the present invention;
도 11은 종래의 엑시머 램프를 도시하는 도면,11 is a view showing a conventional excimer lamp,
도 12는 다른 종래예를 도시하는 도면이다.It is a figure which shows another conventional example.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
1 : 엑시머 램프 2 : 내측 전극1: excimer lamp 2: inner electrode
3 : 외측 전극 10 방전 용기3:
11 : 발광부 12 : 밀봉부
11
21 : 탄성부 22 : 내측관21: elastic portion 22: inner tube
30 : 지지 부재 100 : 오목부(고정 수단)30
본 발명은, 유전체 재료를 개재시켜 방전하여 엑시머 발광하는 엑시머 램프에 관한 것으로, 특히, 방전 공간 내에 내부전극을 갖는 엑시머 램프에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
본 발명에 관련된 기술로는, 예컨대, 일본국 특개평 2-7353호가 있고, 여기에는, 방전 용기에 엑시머 분자를 형성하는 방전용 가스를 충전하여, 유전체 배리어 방전(별명, 오조나이저 방전 또는 무성 방전. 전기학회 발행 개정 신판 「방전 핸드북」1989년 6월 재판 7쇄 발행 263 페이지 참조)에 의해서 엑시머 분자를 형성시켜, 이 엑시머 분자로부터 방사되는 광을 취출하는 방사기, 즉 엑시머 램프에 관하여 기재된다. 또, 독일 특허 공개공보 DE4022279A1에는 ㎒라는 단위로 점등시키는 엑시머 램프가 개시되어 있고, 또한, 「Silent discharge for the generation of ultraviolet and vacuum ultraviolet excimer radiation」(Pure&Appl.Chem., Vol.62, No.9, pp.1667-1674, 1990)에는, 50㎐에서 수 ㎒로 점등되는 엑시머 램프(별명, 유전체 배리어 방전 램프)가 개시되어 있다.As a technique related to the present invention, there is, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2-7353, in which a discharge vessel is filled with a discharge gas for forming excimer molecules, and a dielectric barrier discharge (aka, ozoneizer discharge, or silent discharge) is provided. An excimer molecule is formed by the Electrical Society published revised edition "Discharge Handbook", June 1989, 7th Printing, page 263), and the emitter which extracts light emitted from this excimer molecule, ie, an excimer lamp, is described. German Patent Laid-Open Publication DE4022279A1 discloses an excimer lamp for lighting in units of MHz, and also describes "Silent discharge for the generation of ultraviolet and vacuum ultraviolet excimer radiation" (Pure & Appl. Chem., Vol. 62, No. 9). , pp. 1667-1674, 1990, discloses an excimer lamp (also called a dielectric barrier discharge lamp) which is lit at 50 MHz at several MHz.
이들 엑시머 램프는, 방전 용기의 형상이 전체 원통 형상이고, 방전 용기의 적어도 일부는 유전체 재료를 개재시키는 방전(유전체 배리어 방전)을 행하는 유전 체를 겸하고 있고, 이 유전체의 적어도 일부는 엑시머 분자로부터 방사되는 진공 자외광(파장 200㎚ 이하의 광)에 대하여 투광성이고, 또한 방전 용기의 외면에는 한 쪽의 전극으로서 망 형상 전극이 설치된 것이다.These excimer lamps have an entire cylindrical shape in a discharge vessel, and at least a portion of the discharge vessel also serves as a dielectric for performing discharge (dielectric barrier discharge) interposed through a dielectric material, and at least a portion of the dielectric radiates from excimer molecules. It is transmissive to the vacuum ultraviolet light (light having a wavelength of 200 nm or less), and a mesh electrode is provided on the outer surface of the discharge vessel as one electrode.
이와 같은 엑시머 램프는, 종래의 저압 수은 방전 램프나 고압 방전 램프에는 없는 여러 가지의 특징, 예컨대 단일 파장의 자외광을 강하게 방사하는 등을 갖고 있으며, 해당 엑시머 램프를 사용한 발광장치는, 예컨대, 일본국 특허 제2854255호, 일본국 특개 2002-168999 등에 개시된다.Such excimer lamps have various features that are not found in conventional low-pressure mercury discharge lamps and high-pressure discharge lamps, for example, strongly radiate ultraviolet light of a single wavelength. The light emitting device using the excimer lamp is, for example, Japan. Japanese Patent No. 2854255, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-168999, and the like.
상기 일본국 특허 제2854255호, 일본국 특개 2002-168999호에 개시된 엑시머 램프(유전체 배리어 방전 램프)는, 원통 형상 내측관의 외측에 동일하게 원통 형상 외측관이 동축적으로 배치된 2중 원통형의 구조를 하고 있으며, 내측관의 내부에 내측 전극이 배치되고, 외측관의 외면에 외측 전극이 배치되어, 내측관과 외측관의 사이에 형성되는 공간을 방전 공간으로 하는 것이다.The excimer lamp (dielectric barrier discharge lamp) disclosed in Japanese Patent No. 2854255 and Japanese Patent Laid-Open No. 2002-168999 has a double cylindrical shape in which a cylindrical outer tube is coaxially arranged outside the cylindrical inner tube. The inner electrode is arranged inside the inner tube, the outer electrode is disposed on the outer surface of the outer tube, and the space formed between the inner tube and the outer tube is used as the discharge space.
도 11은 2중 원통형 엑시머 램프의 개략 구성을 도시한다. (a)는 전체의 횡단면도를 도시하고, (b)는 (a)의 A-A 단면도를 도시한다.11 shows a schematic configuration of a double cylindrical excimer lamp. (a) shows the whole cross section, and (b) shows the A-A cross section of (a).
엑시머 램프(1)는 전체 형상이 원통 형상이고 합성 석영 유리로 구성된다. 방전 램프(1)는 외측관(51)과 내측관(52)이 동축에 배치하여 2중 원통관을 구성하는 동시에, 양 단을 폐쇄하였기 때문에 외측관(51)과 내측관(52)의 사이에 방전 공간이 형성된다. 방전 공간에는 유전체 배리어 방전에 의해서 엑시머 분자를 형성하는 동시에, 이 엑시머 분자로부터 진공 자외광을 방사하는 방전용 가스, 예컨대 크세논 가스가 봉입된다. 수치 예를 들면, 방전 램프(1)는 전체길이 800㎜, 외경 27㎜, 내측관(52)의 외경은 16㎜, 외측관(51)과 내측관(52)의 두께는 1㎜이고, 400W로 점등시킨다.The
내측관(52)의 내면에 한 쪽의 전극인 내측 전극(2)이 설치되고, 외측관(51)의 외면에는 다른 쪽의 전극인 망 형상 외측 전극(3)이 설치된다. 내측 전극(2)은 파이프 형상의 것이고, 외측 전극(3)은 심리스(seamless)하게 구성되고, 전체로서 신축성을 갖기 때문에 외측관(51)의 밀착성을 좋게 할 수 있다.An
내측 전극(2)과 망 형상 전극(3) 사이에는, 도시 생략한 교류 전원이 접속되고, 이것에 의해 방전 공간에 엑시머 분자가 형성되어 자외광을 발광한다. 방전용 가스로서 크세논 가스를 사용한 경우는 파장 172㎚의 광을 방사한다.An alternating current power source (not shown) is connected between the
그런데, 이 2중 원통형 구조의 엑시머 램프는, 이하의 문제를 갖는다.By the way, this excimer lamp of the double cylindrical structure has the following problem.
첫째로, 내측관, 외측관이라는 2개의 석영 유리관을 2중 원통형으로 하기 때문에 방전 용기 전체가 커진다. 또, 내측관은 단부(端部)에서 용착 지지되어 있기 때문에 중력의 영향을 받아 파손되기 쉽다.First, since the two quartz glass tubes of an inner side pipe | tube and an outer side pipe are made into double cylinders, the whole discharge container becomes large. In addition, since the inner tube is welded and supported at the end, it is likely to be damaged under the influence of gravity.
둘째로, 2개의 석영 유리관을 양 단부에서 접합시키기 위한 제조 공정이 필요해지고, 이 제조 공정은 복잡하며 번잡하다.Secondly, a manufacturing process for joining two quartz glass tubes at both ends is required, which is complicated and complicated.
셋째로, 내측관은 냉각 가능한 외측관에 비하여 고온이 되어, 열 팽창에 의한 큰 부하가 걸리고, 특히, 외측관과의 접합부에 응력이 집중하여 파손되기 쉬우며, 램프가 장척화할수록 그 영향은 심각하다.Third, the inner tube has a higher temperature than the outer tube that can be cooled, and is subjected to a large load due to thermal expansion, and in particular, the stress is concentrated at the junction with the outer tube, and it is easy to break. Serious.
또, 2중 원통형이 아니라, 내측 전극이 방전 공간 내를 연장하도록 형성한 구조를 갖는 엑시머 램프도 존재한다. 예컨대, 일본국 특표평 8-508363호나 일본 국 특개 2003-317670호에 개시되어 있다.Moreover, there exists an excimer lamp which is not a double cylinder but has a structure formed so that an inner electrode may extend in the discharge space. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 8-508363 and Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2003-317670 are disclosed.
도 12에 상기 종래예의 구조를 도시한다. 이 구조는 방전 용기(60)가 하나의 원통체로 이루어지고, 이 방전 용기(60) 내의 방전 공간 내에는, 내측 전극(61)이 축 방향으로 연장하고 있으며, 상기 방전 용기(60)의 외면에는 외측 전극(62)이 설치되어 있다.Fig. 12 shows the structure of the conventional example. In this structure, the
상기 구조에 의하면, 2중 원통형인 것에서의 내측관에 상당하는 것이 존재하지 않기 때문에, 2중 원통형 구조가 갖는 상기 문제점 중 몇 개는 해결할 수 있다.According to the above structure, since there is no equivalent to the inner tube in the double cylindrical one, some of the problems of the double cylindrical structure can be solved.
그러나, 내측 전극이 방전 공간 내에 노출하고 있기 때문에, 내측 전극에 직접 방전이 발생하여, 내측 전극이 열화하기 쉽고, 방전이 불안정해지는 문제가 있다. 또한, 열화한 전극 성분이 방전 공간 내에 방출되어 방전 용기에 스퍼터가 발생하여, 조기에 조도 저하가 일어나는 문제도 있다. 또, 내측 전극에 직접 방전하기 때문에, 내측 전극 및 방전용 가스의 온도가 상승하기 쉽고, 그 결과, 발광 효율도 저하하기 쉽다.However, since the inner electrode is exposed in the discharge space, there is a problem that direct discharge occurs in the inner electrode, the inner electrode tends to deteriorate, and the discharge becomes unstable. In addition, the deteriorated electrode components are discharged into the discharge space, causing sputtering in the discharge vessel, which results in premature illumination degradation. Moreover, since it discharges directly to an inner electrode, the temperature of an inner electrode and a gas for discharge tends to rise, and as a result, luminous efficiency also falls easily.
또, 유전체 재료가 한 쪽의 전극 근방에만 존재하기 때문에, 교류 점등시키면 양 측과 음 측에서 방전의 밸런스가 무너진다.In addition, since the dielectric material exists only in the vicinity of one electrode, when the AC is turned on, the balance of the discharge is broken on both the positive and negative sides.
또한, 전극으로의 급전(給電) 극성에 유의하지 않으면 아크상의 방전이 생성되어 엑시머 발광이 효율적으로 생성되지 않고, 일단, 아크상의 방전이 형성되면, 그 부분이 적열(赤熱)하여 전극이 끊어지는 등의 다른 문제가 있다.In addition, when the polarity of the feed to the electrode is not paid attention, arc-like discharge is generated and excimer light emission is not produced efficiently. Once the arc-like discharge is formed, the part is glowing and the electrode is broken. There is another problem.
〈특허문헌 1〉일본국 특개평 2-7353호<
〈특허문헌 2〉일본국 특허 제2854255호
<
〈특허문헌 3〉일본국 특개 2002-168999 등<
〈특허문헌 4〉일본국 특표평 8-508363호<
〈특허문헌 5〉일본국 특개 2003-317670호 <
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 2중 원통형 엑시머 램프가 갖는 구조의 복잡함을 없애는 동시에, 방전 공간 내에 내측 전극이 직접 노출된 구조의 엑시머 램프가 갖는 방전의 문제점 등도 없앤, 방전 공간 내의 내측 전극을, 단부가 개방된 유전체에 의해서 덮은 신규의 구조를 갖는 엑시머 램프를 제공하는 것에 있다.The problem to be solved by the present invention is to eliminate the complexity of the structure of the double-cylindrical excimer lamp, and also to eliminate the problem of the discharge of the excimer lamp having a structure in which the inner electrode is directly exposed in the discharge space, the inner electrode in the discharge space An excimer lamp having a novel structure covered by a dielectric having an open end is provided.
본 발명의 엑시머 램프는, 자외선을 투과시키는 유전체 재료로 구성되어 내부에 방전용 가스가 봉입된 방전 용기와, 이 방전 용기의 내부를 길이 방향으로 연장하는 동시에 방전 용기의 단부에서 기밀(氣密)하게 밀봉된 내측 전극과, 방전 용기의 외면에 배치된 외측 전극으로 이루어지는 구조에 있어서, 상기 내측 전극은, 적어도 외측 전극과의 사이에서 방전을 행하는 부위의 외표면이, 적어도 일단이 방전 용기 내에서 개방된 유전체 재료로 이루어지는 내측관에 의해서 덮여 있는 것을 특징으로 한다.The excimer lamp of the present invention is composed of a dielectric material that transmits ultraviolet rays and is filled with a gas for discharge therein, and the inside of the discharge vessel extends in the longitudinal direction and is airtight at the end of the discharge vessel. In the structure which consists of the inner electrode sealed so that the outer electrode arrange | positioned on the outer surface of a discharge container, the outer surface of the site | part which discharges between at least one outer electrode is at least one end inside a discharge container at least. It is characterized by being covered by an inner tube made of an open dielectric material.
또, 상기 내측관의 양 단부가 방전 공간 내에서 개방되어 있는 것을 특징으로 한다.Further, both ends of the inner tube are open in the discharge space.
또한, 상기 내측관이 지지 부재에 의해 방전 용기에 지지되어 있는 것을 특징으로 한다. Further, the inner tube is supported by the discharge vessel by the support member.
또한, 상기 지지 수단이 내측관에 장착되어 있고, 방전 용기에는 이 지지 부재의 길이 방향으로의 이동을 규제하는 고정 수단이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.Moreover, the said support means is attached to an inner side pipe | tube, and the discharge container is provided with the fixing means which regulates the movement to the longitudinal direction of this support member, It is characterized by the above-mentioned.
또한, 상기 내측관이 내측 전극에 지지되어 있는 것을 특징으로 한다.The inner tube is supported by the inner electrode.
또는, 상기 내측관의 일단부가 방전 공간 내에서 개방되고, 타단부가 방전 용기와 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.Alternatively, one end of the inner tube is opened in the discharge space, and the other end is connected to the discharge vessel.
또는, 상기 내측 전극은, 방전 용기의 양 단에서 밀봉되고, 적어도 그 일부분에 길이 방향으로 신축(伸縮) 가능한 탄성부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.Alternatively, the inner electrode is sealed at both ends of the discharge vessel, and at least a portion thereof is formed with an elastic portion that is stretchable in the longitudinal direction.
도 1은 본 발명의 엑시머 램프의 제1 실시 형태를 도시한다.1 shows a first embodiment of an excimer lamp of the present invention.
엑시머 램프(1)는, 전체가 관 형상의 방전 용기(10)로 구성되어 있고, 방전용 가스가 충전된 발광부(11)와, 그 양 단에 발광부(11)를 기밀하는 밀봉부(12)가 형성된다. 방전 용기(10)의 재질은 유전체 배리어 방전에 의해서 유전체로서 기능하는 동시에, 진공 자외광을 양호하게 투과하는 재료, 예를 들면 합성 석영 유리로 구성된다.The
방전 용기(10)의 내부에는, 봉 형상의 내측 전극(2)이 방전 용기(10)의 대략 중심을 연장하도록 배치하고, 방전 용기(10)의 외면에는 외측 전극(3)이 밀착하도록 배치한다. 내측 전극(2)의 양 단은, 밀봉부(12)에서, 각각 금속박(13)에 접합되고, 또한 금속박(13)에는 외부 리드(14)가 접합하고 있다.The inside of the
발광부(11)의 내부에 형성되는 방전 공간에는, 유전체 재료를 개재하는 방전 (유전체 배리어 방전)에 의해서 엑시머 분자를 형성하는 동시에, 이 엑시머 분자로부터 진공 자외광을 방사하는 방전용 가스, 예컨대 크세논 가스가 봉입된다.In the discharge space formed inside the
내측 전극(2)은 텅스텐 등의 봉 형상 전극으로서, 단부에 코일 형상의 탄성부(21)가 형성된다. 내측 전극(2)의 주위에는, 이것을 덮도록 유전체 재료로 이루어지는 내측관(22)이 설치되고, 내측 전극(2)이 이 내측관(22)의 속에 삽입되어 있다. 이 내측관(22)은, 예컨대 합성 석영 유리로 구성되어 있고, 내측 전극(2)의 적어도 외측 전극(3)과의 사이에서 방전을 행하는 부위의 외표면에 덮여 있고, 그 단부는 외측 전극(3)의 단부를 넘어서 연장되어 있다.The
상기 내측 전극(2)과 내측관(22)은 미소 간극을 통하여 느슨하게 밀착하고 있어도 되고, 더 큰 간극이 형성되어 있어도 된다. 또, 상기 코일 형상 탄성부(21)는 반드시 내측 전극(2)의 2개소에 설치할 필요는 없고, 적어도 일부에 설치되어 있으면 된다.The
이 실시 형태에서는 상기 내측관(22)은, 방전 공간 내에서 양 단이 개방되어 있어, 내측 전극(2)의 양 단부에는 존재하지 않는다. 따라서, 내측 전극(2)은 양 단부에서 내측관(22)에 덮여지지 않고 방전용 가스에 직접적으로 노출되어 있게 된다.In this embodiment, both ends of the
그리고, 내측관(22)은, 링 형상의 지지 부재(30)에 의해, 방전 용기(10)의 내부에 고정된다. 이 지지 부재(30)는, 내측관(22)에 끼워맞춤되어 그 내측관(22)에 용착이나 접착에 의해 고정되어 있다.The
외측 전극(3)은 금속선이 망 형상으로 형성된 전극으로서, 방전 용기(10)의 외표면을 덮도록 배치된다. 이 때문에, 방전 용기(10)로부터의 방사 광은 외측 전극(3)의 그물코를 투과하여 방사되게 된다. 또한, 외측 전극(3)에 대해서, 1개의 금속선을 심리스하게 엮은 구조로 하면, 방전 용기와의 밀착성이 증가하여 유리하다.The
도시 생략한 급전 장치에 의해서, 내측 전극(2)과 외측 전극(3)에 급전하면, 유전체 재료인 방전 용기(10) 및 내측관(22)을 개재시켜 양 전극 사이에 방전이 생성되어, 방전용 가스에 엑시머 발광이 발생한다.When the electric power feeding device (not shown) feeds the
또한, 내측관(22)은 지지 부재(30)에 의해 방전 용기(10)에 지지되는 것으로 하였지만, 내측 전극(2)이 충분한 자기 유지 강성을 갖는 경우에는 반드시 지지 부재(30)를 필요로 하는 것이 아니라, 이 내측 전극(2)에 지지되는 것이어도 된다.Although the
이 경우, 내측관(22)이 길이 방향으로 이동하는 것을 방지하기 위해서, 내측 전극(2)에 형성한 코일 형상의 탄성부(21)를 내측관(22)의 길이 방향으로의 이동 규제 부재로 하여 기능시킬 수도 있다. 이 경우에는 탄성부(21)를 내측관(22)의 단부에 인접시켜서 배치하고, 또한, 적어도 그 내경보다도 큰 직경으로 하는 것이다.In this case, in order to prevent the
이 실시 형태의 엑시머 램프의 구조는, 방전 공간 내의 내측 전극에도 유전체가 덮여져 있으므로, 외측 전극과의 사이에서의 방전이 안정한 것이 되어, 균일한 상태를 지속할 수 있고, 또, 원하지 않는 아크 방전의 발생이 방지되어 엑시머 광의 생성 효율이 높으며, 전극이 불에 달구어져 끊어지는 문제점을 발생시키지 않는다. In the structure of the excimer lamp of this embodiment, since the dielectric is also covered by the inner electrode in the discharge space, the discharge between the outer electrode becomes stable, and a uniform state can be maintained, and unwanted arc discharge Generation of the excimer light is prevented, and the electrode is not burned and broken.
또한, 내측관은 그 단부가 방전 공간 내에서 개방되는 구조이므로, 길이 방향으로의 열팽창이 전혀 구속되지 않고 자유롭게 신축되기 때문에, 방전 용기와 양 단부에서 접합한 종래 구조에 근거하는 손상 ·파손의 문제가 해소된다. 또, 내측관 내의 방전용 가스가 그 개방단을 통하여 방전 공간 내에 유통하여 내측 전극의 온도 상승을 억제하고, 그 손모(損耗)를 방지할 수 있는 동시에, 방전용 가스의 온도가 평균화되어 그 온도 상승이 억제되어, 광 출력의 저하를 방지할 수 있다.In addition, since the inner tube has a structure in which the end thereof is opened in the discharge space, thermal expansion in the longitudinal direction is not constrained at all, and thus is freely stretched. Therefore, a problem of damage and breakage based on the conventional structure joined at both ends of the discharge vessel is caused. Is resolved. In addition, the gas for discharge in the inner tube flows through the open end into the discharge space to suppress the temperature rise of the inner electrode and prevent its wear and tear, and at the same time, the temperature of the gas for discharge is averaged and the temperature. The increase can be suppressed and the fall of light output can be prevented.
또한, 내측 전극에는 탄성부를 가지고 있으므로, 이 내측 전극이 열팽창하여도, 그 열팽창분을 탄성부에서 흡수하기 때문에, 열팽창 계수가 상이한 석영 유리로 이루어지는 방전 용기의 밀봉부에 영향을 미치지 않아, 방전 용기의 파손을 방지할 수 있다.In addition, since the inner electrode has an elastic portion, even if the inner electrode is thermally expanded, the thermal expansion component is absorbed by the elastic portion, and thus does not affect the sealing portion of the discharge vessel made of quartz glass having a different thermal expansion coefficient. Can be damaged.
도 2는, 본 발명에 관한 엑시머 램프의 제2 실시 형태를 도시한다.2 shows a second embodiment of an excimer lamp according to the present invention.
도 1에 도시하는 엑시머 램프와 상이한 점은, 내측 전극(2)이 봉 형상 전극이 아니라 전체가 코일 형상의 전극인 것, 및, 외측 전극(3)이 망 형상 전극이 아니라 반원통체 형상의 금속판으로 구성하는 것이다.The difference from the excimer lamp shown in FIG. 1 is that the
내측 전극이 코일 형상인 것의 이점은, 가는 지름의 금속 와이어로 구성되기 때문에, 봉 형상 전극에 비하여, 중량을 가볍게 할 수 있는 것이다. 중량이 가벼워지면, 내진동성, 내충격성의 면에서 유리해진다. 또 전극 자체가 탄성체이기 때문에, 봉 형상 전극의 경우와 같이, 탄성부를 별도로 설치할 필요가 없어, 염가로 제조할 수 있는 이점도 있다.The advantage that the inner electrode is coiled is that the weight is lighter than that of the rod-shaped electrode because it is made of a thin diameter metal wire. If the weight is light, it is advantageous in terms of vibration resistance and impact resistance. Moreover, since the electrode itself is an elastic body, there is no need to provide an elastic part separately as in the case of a rod-shaped electrode, and there is also an advantage that it can be manufactured at low cost.
외측 전극이 반원통체 형상 금속판인 것의 이점은, 망 형상 전극에 비해 조 립 작업성이 좋은 것이다. 즉, 망 형상 전극의 경우는, 방전 용기에 통과시키거나, 또는 감는 등의 작업이 필요하지만, 반원통체 형상 전극의 경우는, 미리 방전 용기의 외경에 맞추어 성형된 부품을 끼워 넣는 것만으로, 조립 작업이 완료한다. 또, 금속판이 자외선에 대하여 반사성을 가지는 경우는, 일 방향의 광 출력을 향상시킬 수도 있다.The advantage that the outer electrode is a semi-cylindrical metal plate is that assembly workability is better than that of the mesh electrode. That is, in the case of the mesh-shaped electrode, work such as passing or winding through the discharge vessel is necessary, but in the case of the semi-cylindrical electrode, only the components molded in accordance with the outer diameter of the discharge vessel are inserted in advance. The task is complete. Moreover, when a metal plate has reflectivity with respect to an ultraviolet-ray, the light output of one direction can also be improved.
도 3은, 도 1에 도시한 엑시머 램프의 방전 용기 단부의 확대 구조를 도시한다.FIG. 3 shows an enlarged structure of the discharge vessel end portion of the excimer lamp shown in FIG. 1.
내측 전극(2)이 내측관(22)으로 덮여 있는 영역, 역으로 말하면, 내측 전극(2)이 방전 공간에 노출하는 영역을 규정하기 위한 설명도이다.It is explanatory drawing for defining the area | region in which the
도면에서, 외측 전극(3)의 단부와 내측관(22)의 단부의 거리(D)는, 적어도 방전거리(d)의 2배보다 커야만 한다(도면은 설명의 편의상, 이 수치 관계로 되어 있지 않음).In the drawing, the distance D between the end of the
즉, D>2d의 관계를 충족시키고 있지 않은 경우는, 내측 전극(2)의 노출 부분과 외측 전극(3)에서 방전이 강하게 발생할 가능성이 있고, 이 방전은 상기한 바와 같이 불안정한 방전이 되기 쉽기 때문이다. 특히, 교류 점등의 경우는 극성 변환할 때마다, 유전체의 위치에서 극성의 관계가 변화하기 때문에 방전이 언밸런스해지기 쉽다.That is, when the relationship of D> 2d is not satisfied, there is a possibility that a strong discharge occurs at the exposed portion of the
또한, 바람직하게는 D>4d의 관계를 충족시키는 것이고, 보다 바람직하게는 D>6d의 관계를 충족시키는 것이다.Further, it is preferable to satisfy the relationship of D> 4d, and more preferably to satisfy the relationship of D> 6d.
도 4는 내측 전극(2)의 지지 부재(30)를 도시한다. (a)는 보빈 형상의 지지 부재를 도시하고, (b)는 2매의 원판을 사용한 가운데가 빈 지지 부재를 도시하며, (c)는 판 형상 지지 부재를 도시한다.4 shows the supporting
내측관(22)은, 이 내측관(22)에 용착이나 접착 등에 의해 장착된 지지 부재(30)에 의해 방전 용기(10)에 대하여 지지된다. 이 지지 부재(30)에 의해서, 내측관(22) 자신은 물론, 내측 전극(2)이 중력에 의해서 아래로 늘어뜨려지는 것을 방지할 수 있는 것으로, 이 아래로 늘어뜨려지는 것에 의한 내측관(22)의 파손이나, 방전의 위치적 불균일을 방지하기 위한 것이다. 특히, 방전 용기(10)가 장척이 되면 이 문제는 현저해지고, 일례를 들면, 방전 용기의 길이(방전 공간의 길이)가 500∼600㎜ 이상이 되면 지지 부재의 필요성은 높아진다.The
(a)에 도시하는 지지 부재는 보빈 형상의 지지 부재(30)로서, 내측관(22)에 끼워맞춤되어 있고, 그 내측관(22)과는 용착이나 접착 등에 의해 장착되어 있다. 그리고, 그 원주 상의 오목한 곳에 방전 용기(10)에 형성한 오목부(100)가 끼워맞춰지는 구조로 되어 있고, 이것에 의해, 내측관(22)이 내측 전극(2) 상을 길이 방향으로 이동하는 것을 규제하고 있다.The support member shown in (a) is a bobbin-shaped
또, (b)에 도시하는 2매의 판 형상 지지 부재(30)의 경우에는, 이들 사이에 오목부(100)가 걸어맞춰지고 있다.Moreover, in the case of the two plate-shaped
또한, (c)에 도시하는 판 형상 지지 부재(30)의 경우에는, 이 지지 부재(30)의 양측에 2개의 오목부(100)가 형성되어 있어, 내측관(22)의 길이 방향으로의 이동을 규제하고 있다.In addition, in the case of the plate-shaped
또한, 이들 오목부(100)는, 내측관(22)이 방전 용기(10)에 대하여 길이 방향 으로 이동하는 것을 규제하기 때문에, 지지 부재(30)를 방전 용기(10)에 대하여 느슨하게 고정하는 고정 수단으로서 기능하는 것이고, 따라서, 반드시 방전 용기(10)의 전체 외주에 형성할 필요는 없고, 원주 상의 1개소, 혹은 수 개소에 형성하는 것이어도 된다.Moreover, since these recessed
그리고, 이들 오목부(100)는, 예컨대 딤플 가공에 의해 만들 수 있다.And these recessed
또, 도 4에서는, 방전 용기(10)의 일단의 구조를 도시하고 있지만, 방전 용기의 중앙 부분이나 타단에 다수의 지지 부재(30)를 설치할 수도 있다.In addition, although the structure of one end of the
이 경우, 오목부(100)는 모든 지지 부재(30)에서 설치할 필요는 없고, 적어도 1개소의 지지 부재에 설치함으로써 내측관(22)의 길이 방향으로의 이동을 규제하는 것은 가능하다.In this case, the recessed
도 5는 본 발명의 제3 실시 형태를 도시한다. 이 실시 형태에서는, 도 1에 도시하는 제1 실시 형태에서, 봉 형상의 내측 전극(2)이 관통하는 내측관(22)을 방전 용기(10)에 대하여 지지 부재(30)에 의해 지지하는 구조에 대하여, 내측관(22)이 봉 형상의 내측 전극(2)에 설치한 지지체(2a)에 의해서 지지되는 구조로 되어 있다.5 shows a third embodiment of the present invention. In this embodiment, in the first embodiment shown in FIG. 1, the
도 6은, 또한 제4 실시 형태를 도시하고, 도 2에 도시하는 제2 실시 형태에서는, 코일 형상 내측 전극(2)이, 내측관(22) 내에 맞닿도록 삽입된 구조에 대하여, 코일 형상 전극(2)에 서포터(2b)를 설치하여, 이 코일 형상 전극(2)이 내측관(22) 내에서 지지되는 구조로 되어 있다.FIG. 6 further shows the fourth embodiment, and in the second embodiment shown in FIG. 2, the coil-shaped electrode has a structure in which the coil-shaped
도 7은 제5 실시 형태를 도시한다. 상기 실시 형태 1∼4에서는, 내측 전극 (2)이 방전 용기(10)의 양 단부에서 밀봉된 구조를 나타내었지만, 이것으로 한정되지 않고, 일 단부에서만 밀봉되는 구조이어도 된다.7 shows a fifth embodiment. In the said Embodiments 1-4, although the
도 7에서, 내측 전극(2)은 방전 용기(10)의 일 단부, 도면에서는 우 단부(10a)에서만 핀치 시일 등에 의해 밀봉되어 외부로 돌출하고 있고, 방전 용기(10)의 좌 단부(10b)는 폐쇄된 구조를 하고 있다.In FIG. 7, the
이 실시 형태에 의하면, 내측 전극(2)은 일 단부에서만 방전 용기(10)에 밀봉되므로, 열팽창에 의한 이 방전 용기(10)로의 영향을 더욱 감소시킬 수 있다.According to this embodiment, since the
상기 실시 형태 1~5에서는, 내측관(22)은 방전 공간 내에서 양 단부가 개방되어 있는 것을 나타내었지만, 반드시 양 단부가 개방되어 있는 것이 필수적인 것이 아니라, 일 단부가 방전 용기에 연결되어 있어도 되며, 이러한 실시 형태 6을 도 8에 도시한다.In
도 8에서, 내측관(2)은 좌단(22a)이 방전 공간 내에서 개방되어 있고, 우단(22b)은 방전 용기(10)에 용착 등에 의해 연결되어 있다.In FIG. 8, the
이 실시 형태 6에서도, 내측관(22)은 좌단(22a)이 개방되어 있어 자유롭기 때문에, 이 내측관(22)의 열팽창에 대해서도 다른 부재로부터 구속되지 않고, 방전 용기(10)로의 장착 개소에 뒤틀림이 발생하여 응력이 집중하지 않는다. Also in this Embodiment 6, since the
또한, 이 실시 형태 6에서도, 상기 실시 형태 1에서 서술한 바와 같이, 내측관(22)에 지지 부재(30)가 장착되어 방전 용기(10)에 대하여 내측관(22)을 지지하는 구조를 나타내었지만, 이 실시 형태에서는, 내측관(22)이 일 단부(22b)에서 방전 용기(10)에 연결되므로, 특히 소형 램프의 경우 등에서는, 내측관(22)을 지지하 는 지지 부재(30)가 불필요해지는 경우도 있다.Moreover, also in this Embodiment 6, as described in the said
또한, 상기 각 실시 형태 1∼6에서의 지지 부재(30)에 대해서는, 도 9에 도시하는 바와 같이, 광 취출 방향(도면에서는, 아래쪽)에 절결부(31)를 형성하여도 된다. 이 지지 부재(30)는 내측관(22) 또는 방전 용기(10)에 용착 등에 의해 고정된다.In addition, about the
이렇게 함으로써, 지지 부재(30) 부분에서 방전이 형성되지 않거나, 다른 발광부로부터의 광이 차단되어 외부로 방사되지 않는 문제점이 해소된다. 즉, 지지 부재(30)를 설치하는 구조에서는, 이 지지 부재(30)가 존재하기 때문에 이 부분에서는 내외전극(2, 3) 사이에 방전 공간이 존재하지 않아, 이 부분에 방전이 형성되지 않거나, 다른 발광부로부터의 경사 방향의 광이 이 지지 부재(30)에 차광되어 방전 용기(10) 외부로 방사되지 않는 문제점이 있으나, 절결부(31)에 의해 지지 부재(30)의 아래쪽에도 방전 공간을 형성함으로써, 이들 문제점을 해소할 수 있다.By doing so, the problem that the discharge is not formed in the
본 발명의 엑시머 램프는, 도 1∼도 9에 도시하는 구조로 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 외부전극은, 망 형상 전극이나 반원통체 형상으로 한정되지 않고, 방전 용기 외면에 인쇄 등에 의해 형성하는 것이어도 된다. 한, 이 외측 전극은 물리적으로 일 부재에 의해 구성할 필요는 없고, 방전 용기의 길이 방향으로 다수로 분할시켜서 전기적 접속할 수 있다. 이 구조의 이점은 장척품(長尺品)을 용이하게 제조할 수 있는 것, 배광을 조정할 수 있는 것이다.The excimer lamp of the present invention is not limited to the structure shown in FIGS. 1 to 9. For example, the external electrode is not limited to a mesh electrode or a semi-cylindrical shape, and may be formed on the outer surface of the discharge vessel by printing or the like. As long as this outer electrode does not need to be physically constituted by one member, the outer electrode can be divided into a large number in the longitudinal direction of the discharge vessel and can be electrically connected. The advantage of this structure is that the long product can be easily manufactured and the light distribution can be adjusted.
내측 전극은, 봉 형상 전극, 코일 형상 전극으로 한정되는 것이 아니라, 내측관 중에서 전기적 특성을 가지고, 엑시머 발광을 위한 전극이 될 수 있는 것이면 무엇이든지 된다. 예컨대, 내측관의 내면에 금속 박막을 증착하는 것이다. 이 금속 박막의 이점은, 내측관을 작게 할 수 있는 것이나, 금속 박막을 반사 미러로서 이용할 수 있는 것이다.The inner electrode is not limited to a rod-shaped electrode and a coil-shaped electrode, and may be anything as long as it has electrical characteristics in the inner tube and can be an electrode for excimer light emission. For example, a metal thin film is deposited on the inner surface of the inner tube. The advantage of this metal thin film is that the inner tube can be made small, and the metal thin film can be used as a reflecting mirror.
또, 내측 전극을 관 형상으로 할 수도 있다. 이 경우, 단면에서 일부에 절결을 갖는 단면 C자 형상으로 함으로써 내측관과의 밀착성을 높일 수도 있다.Moreover, an inner electrode can also be made tubular. In this case, adhesiveness with an inner side pipe | tube can also be improved by making C-shaped cross section which has a notch in a part in cross section.
내측 전극을 코일로 구성한 경우는, 1개의 금속선으로부터 코일을 형성하는 것이 아니라, 다수의 코일끼리를 서로 잇는 구조나, 봉 형상 부분과 코일 부분을 번갈아 배치하는 구조, 또는, 코일의 피치를 길이 방향에서 변화시키는 구조를 적용할 수 있다. 특히, 방전 용기의 내경이나 두께에 편차가 있는 경우에, 이 편차에 의한 엑시머 발광의 장소적 불균일을 해소시키기 위해서 유효하게 되는 경우가 있다.When the inner electrode is formed of a coil, the coil is not formed from a single metal wire, but a structure in which a plurality of coils are connected to each other, a structure in which rod-shaped portions and coil portions are alternately arranged, or the pitch of the coil is in the longitudinal direction. It is possible to apply a structure that changes at. In particular, in the case where there is a deviation in the inner diameter and the thickness of the discharge vessel, it may be effective to eliminate the local nonuniformity of excimer light emission due to this deviation.
방전 용기의 밀봉부의 구조는, 핀치 시일로 한정되는 것이 아니라, 그 밖에 박(箔) 시일, 즉 쉬링크(shrink) 시일 구조이어도 되고, 소위 단 이음 시일을 채용할 수도 있다. 단 이음 시일의 이점은 유리와 전극의 접합성이 좋아지는 것이고, 밀봉부에서의 가스 누설이나 크랙의 발생을 보다 확실하게 방지할 수 있는 것이다.The structure of the sealing portion of the discharge vessel is not limited to a pinch seal, but may also be a thin seal, that is, a shrink seal structure, and a so-called single joint seal may be employed. However, the advantage of the joint seal is that the adhesion between the glass and the electrode is improved, and gas leakage and crack generation at the sealing portion can be more reliably prevented.
또, 내측관을 지지하는 지지 부재는, 용착 등에 의해 상기 내측관에 장착되는 것으로서 설명하였지만, 이것으로 한정되지 않고, 방전 용기 측에 장착되는 구조로 하고, 내측관은 이 지지 부재에 느슨하게 끼워맞춰져 지지되는 것이어도 된다. 이 경우에도, 내측관은 그 길이 방향으로의 열팽창을 지지 부재에 의해 구속되지 않고 자유롭게 열팽창 수축이 가능하다. 단, 내측관이 길이 방향으로 불필요 하게 크게 이동하는 것은 바람직하지 않으므로, 별도로, 필요에 따라 내측 전극 측 등에 내측관의 길이 방향으로의 이동을 규제하는 고정 수단이 설치되는 것이다.In addition, although the support member which supports an inner side pipe | tube was demonstrated as being attached to the said inner side pipe | tube by welding etc., it is not limited to this, It is set as the structure attached to the discharge container side, and an inner side pipe is loosely fitted to this support member, It may be supported. Even in this case, the inner tube can be freely thermally expanded and contracted without restraining thermal expansion in the longitudinal direction by the support member. However, since it is not preferable that the inner tube moves unnecessarily large in the longitudinal direction, fixing means for regulating the movement of the inner tube in the longitudinal direction of the inner electrode side or the like is separately provided as necessary.
이상과 같이, 내측관의 지지 부재는, 방전 용기 또는 내측관 중 어느 한 쪽에 장착되는 구조로 하면 된다.As described above, the support member of the inner tube may be configured to be attached to either the discharge vessel or the inner tube.
방전 공간에는 게터를 배치하여도 된다. 게터는, 예컨대 바륨, 지르코늄 등으로 이루어지고, 불순 가스를 흡착할 수 있으므로 효과가 있다. 게터의 배치에 관해서는, 전용의 게터 수용실을, 예컨대, 방전 용기의 단부에 설치하는 구조나, 자기(磁氣)적 유지 수단에 의해서 고정시킬 수 있다.You may arrange a getter in the discharge space. The getter is made of, for example, barium, zirconium and the like, and is effective because it can adsorb impurity gas. With regard to the arrangement of the getters, the dedicated getter housing chambers can be fixed by, for example, a structure provided at the end of the discharge vessel or by magnetic holding means.
도 1에 도시하는 구조에서, 수치 예를 나타내면, 방전 용기(10)의 길이(밀봉부를 포함함)는, 400㎜∼1500㎜로서, 예컨대, 1000㎜, 방전 용기(10)의 외경은 φ10㎜∼20㎜로서, 예컨대 15㎜이다. 내측관(22)의 길이는 200㎜∼1300㎜로서, 예컨대, 800㎜, 내측관(22)의 외경은 φ4㎜∼8㎜로서, 예컨대, 5㎜, 내경은 φ2㎜∼6㎜로서, 예컨대, 3㎜이다. 내측 전극(봉 형상 전극)의 길이는 300㎜∼1400㎜로서, 예컨대, 900㎜, 외경은 φ1.5㎜∼5.9㎜로서, 예컨대, 2.8㎜이다. 탄성부(21)의 길이는 10㎜∼30㎜로서, 예컨대, 20㎜, 외경은 φ2㎜∼7㎜로서, 예컨대, 4㎜이다.In the structure shown in FIG. 1, when the numerical example is shown, the length (including the sealing part) of the
지지 부재(30)의 폭은 3㎜∼7㎜로서, 예컨대, 5㎜이다.The width of the supporting
도 2에 도시하는 구조로서, 도 1에 도시하는 구조와 상이한 부분에 대해서, 수치 예를 나타내면, 코일 형상 내측 전극의 외경은 φ1.5㎜∼5.9㎜로서, 예컨대, 2.8㎜이다.As the structure shown in FIG. 2, when the numerical example is shown about the part different from the structure shown in FIG. 1, the outer diameter of a coil-shaped inner electrode is φ1.5 mm-5.9 mm, for example, it is 2.8 mm.
도 3에 도시하는 구조로서, 도 1, 도 2에 도시하는 구조와 상이한 부분에 관 해서, 수치 예를 나타내면, 방전 거리(d)는 2㎜∼7㎜로서, 예컨대 5.0㎜이고, 거리(D)는 2d보다 큰 수치 범위로서, 4㎜∼14㎜이고, 예컨대 10㎜가 된다.As the structure shown in FIG. 3, with respect to the part different from the structure shown in FIGS. 1 and 2, the numerical example is shown. The discharge distance d is 2 mm to 7 mm, for example, 5.0 mm, and the distance D ) Is a numerical range larger than 2d, and is 4 mm to 14 mm, for example, 10 mm.
엑시머 램프는, 외측 전극과 내측 전극 사이에 각각 유전체를 개재시켜 방전 공간이 존재한다. 엑시머 램프는, 유전체 배리어 방전 램프라고도 칭하지만, 단일파장의 진공 자외광을 강하게 방사한다는, 종래의 저압 수은 램프나 고압 방전 램프에는 없는 우수한 특징을 갖고 있다.The excimer lamp has a discharge space through a dielectric between the outer electrode and the inner electrode, respectively. Although an excimer lamp is also called a dielectric barrier discharge lamp, it has the outstanding characteristic which does not exist in the conventional low pressure mercury lamp and the high pressure discharge lamp which strongly radiate the vacuum ultraviolet light of single wavelength.
단일 파장의 광은, 방전 용기 내의 봉입 가스에 의해서 정해지고, 크세논 가스(Xe)의 경우는 파장 172㎚의 광, 아르곤 가스(Ar)와 염소 가스(CL)의 경우는 파장 175㎚의 광, 크립톤(Kr)과 요오드(I)의 경우는 파장 191㎚의 광, 아르곤(Ar)과 불소(F)의 경우는 파장 193㎚의 광, 크립톤(Kr)과 브롬(Br)의 경우는 파장 207㎚의 광, 크립톤(Kr)과 염소(CL)의 경우는 파장 222㎚의 광을 방사한다. 또한, 필요에 따라서 수시(1초 이내)로 점멸 점등할 수 있는 특징도 갖는다.Light of a single wavelength is determined by the encapsulation gas in the discharge vessel, light of wavelength 172nm in case of xenon gas (Xe), light of wavelength 175nm in case of argon gas (Ar) and chlorine gas (CL), Light of wavelength 191 nm for krypton (Kr) and iodine (I), light of wavelength 193 nm for argon (Ar) and fluorine (F); wavelength 207 for krypton (Kr) and bromine (Br) In the case of nm light, krypton (Kr) and chlorine (CL), light of wavelength 222 nm is emitted. Moreover, it also has the characteristic that it can flash and light at any time (within 1 second) as needed.
엑시머 발광을 위해, 급전 장치에서 엑시머 램프로 공급하는 전압 파형은, 정현파로 한정되는 것이 아니라, 펄스 파형이라도 상관없다. 이 경우, 펄스를 연속적으로 공급하는 것이 아니라, 간격(휴지 기간)을 두는 펄스 파형이 발광 효율이라는 점에서 바람직하고, 또한 펄스 파형은 급준한 상승 파형으로 인가하는 것이 바람직하다. 이것은 급준한 상승 파형의 전압을 인가하면, 정현파 전압과 같은 완만한 전압을 인가하는 경우에 비해, 방전 용기 내의 가스 그 자체에 직접 전압을 인가하는 것과 같은 상태에 근접하기 때문이고, 또, 휴지 기간을 두는 것은 한 번 생성한 엑시머 분자를 파괴시키지 않기 위해서이다. 또한, 상승의 수치 예를 들 면, 0.03μ초∼1μ초의 범위로부터 선택되고, 예컨대 0.5μ초이고, 펄스 폭은 0.5μ초∼5μ초의 범위로부터 선택되고, 예컨대 1μ초이고, 휴지 기간은 1μ초∼100μ초의 범위로부터 선택되고, 예컨대 29μ초이다.For excimer light emission, the voltage waveform supplied from the power feeding device to the excimer lamp is not limited to the sine wave, but may be a pulse waveform. In this case, it is preferable that the pulse waveforms at intervals (pause periods), rather than continuously supplying pulses, are light emitting efficiency, and the pulse waveforms are preferably applied as steep rise waveforms. This is because when a voltage of a steep rising waveform is applied, it is closer to a state in which a voltage is applied directly to the gas itself in the discharge vessel as compared with a case where a gentle voltage such as a sine wave voltage is applied. This is to avoid destroying the excimer molecule produced once. Further, for example, the numerical value of the rise is selected from the range of 0.03 μsec to 1 μsec, for example, 0.5 μsec, the pulse width is selected from the range of 0.5 μsec to 5 μsec, for example 1 μsec, and the rest period is 1 μm. It is selected from the range of second-100 microseconds, for example, 29 microseconds.
도 10은 본 발명에 관한 엑시머 램프를 사용한 조사(照射) 장치의 개략 구성을 도시한다.Fig. 10 shows a schematic configuration of an irradiation apparatus using an excimer lamp according to the present invention.
엑시머 조사 장치(40)는 금속 블록(41)보다 전체가 상자형으로 형성된다.The
금속 블록(41)에는 홈이 형성되고, 엑시머 램프(10)(10a, 10b, 10c)가 홈에 적합하도록 배치된다. 금속 블록(41)에는 냉각수를 흘리는 냉각수용 관통구멍(42)(42a, 42b)과, 엑시머 램프(1)의 방사광을 검지하는 센서(43)(43a, 43b, 43c)가 배치된다. 금속 블록(41)은 높은 전열 특성과 가공의 용이성, 또한 진공 자외광이 높은 반사 특성으로부터, 예컨대 알루미늄이 채용된다. 또한, 도시는 생략하지만, 금속 블록(41)에는 방전 용기에 대한 온도 검지 센서가 배치된다.Grooves are formed in the
조사 장치(40)에는, 불활성 가스를 흘리기 위한 도입구(44a)와 배출구(44b)가 설치되어 있다. 도입구(44a)는, 가스 봄베 등이 밸브를 통하여 접속되어 있고, 배출구(44b)는 동일하게 밸브를 통하여 진공 펌프에 접속된다. 불활성 가스는, 매우 일반적으로는 질소 가스가 채용되지만, 아르곤 가스 등을 채용할 수도 있다. 또, 불활성 가스는, 처리 공정 중, 또는 처리 전후에서, 도입구(44a)로부터 도입하여 배출구(44b)로부터 배출하도록 항상 계속 흘릴 수 있다.The
조사장치(40)의 외부에는 급전 장치(45)가 배치된다.The power feeding device 45 is disposed outside the
조사 장치(40)의 외부에는 엑시머 램프(10)로부터 방사되는 자외선을 받는 처리물(W)이 처리대(46)에 얹어놓여져 있다. 이 처리대(46)는, 예컨대, 스테인리스로 이루어지는 것으로 내부에 니크롬선에 의한 필라멘트 히터를 설치함으로써 처리물(W)을 가열할 수 있다. 또, 처리대(46)에는, 도시 생략되어 있는 승강 기구를 설치함으로써, 처리물(W)을 엑시머 램프(1)에 근접시키는 것이 가능하고, 또, 반송 기구를 설치함으로써 수평 방향으로 반송시키는 것도 가능해진다.On the outside of the
처리물(W)에는, 산소 가스, 실란계 가스, 수소 가스, 아르곤 가스 등의 처리용 가스가 공급되고, 이들 처리용 가스와 엑시머 램프(1)로부터의 방사 광이 반응함으로써 처리를 행할 수 있다.Treatment gases such as oxygen gas, silane-based gas, hydrogen gas, argon gas, and the like are supplied to the treated product W, and the treatment gas and the emission light from the
또한, 상기 조사 장치는 램프와 처리물 사이에 양자를 구분하는 투과 부재가 설치되어 있지 않다. 이 때문에, 장치 전체가 소형화하는 동시에, 고가의 자외선 투과창 부재를 사용할 필요가 없는 점에서 이점은 크다. 이것은, 본 발명의 엑시머 램프가 소형이기 때문에, 엑시머 조사장치(40)와 처리물(W)과의 거리를 근접시키는 것이 가능하기 때문에, 도입구(44a)에서 배출구(44b)로 흐르는 불활성 가스류에서 금속 블록(41)의 산화를 방지할 수 있다.Moreover, the said irradiation apparatus is not provided with the permeable member which distinguishes both between a lamp and a process object. For this reason, the advantage is large in that the whole apparatus is downsized and an expensive ultraviolet transmission window member does not need to be used. Since the excimer lamp of the present invention is compact, it is possible to approximate the distance between the
그러나, 램프와 처리물 사이에 양자를 구분하는 투과 부재를 설치하는 것을 배제하고 있는 것은 아니다. 투과 부재를 설치함으로써 처리물로부터의 부유물이 램프나 그 근방에 부착한다는 문제를 해결할 수 있는 등의 이점을 갖고 있다.However, the provision of a permeable member that distinguishes both between the lamp and the processed object is not excluded. By providing the permeable member, there is an advantage that the problem of floating matter from the processed matter adhering to the lamp or its vicinity can be solved.
본 발명의 엑시머 램프는, 내측 전극의 외주에 유전체 재료로 이루어지는 내측관이 설치되어 있으므로, 내측 전극과 외측 전극 사이에 2개의 유전체가 개재되 고 있게 되기 때문에, 방전 공간에 방전이 안정하여 균일하게 형성된다. 또, 급전 극성에 상관없이 아크상 방전이 생성되지 않으므로, 엑시머 광의 생성 효율이 높으며, 전극이 불에 달구어져 끊어지는 문제점을 발생시키지 않는다.In the excimer lamp of the present invention, since an inner tube made of a dielectric material is provided on the outer periphery of the inner electrode, two dielectrics are interposed between the inner electrode and the outer electrode, so that the discharge is stable and uniform in the discharge space. Is formed. In addition, since arc-like discharge is not generated regardless of the feeding polarity, the generation efficiency of the excimer light is high, and the electrode does not suffer from burning and breaking.
또한, 내측관은 그 단부가 방전 공간 내에서 개방되어 있으므로, 길이 방향으로의 열팽창이 구속되지 않고 자유롭게 신축되기 때문에, 방전 용기와 양 단부에서 접합한 구조에 기초하는 응력 집중이나 열 왜곡에 의한 손상 ·파손의 문제가 해소된다.In addition, since the inner tube is open in the discharge space, the inner tube is freely stretched without restraining thermal expansion in the longitudinal direction, so that damage due to stress concentration or thermal distortion based on the structure bonded at both ends of the discharge vessel is prevented. · The problem of damage is solved.
또, 내측관 내의 방전 가스가 그 개방단을 통하여 방전 공간 내에 유통할 수 있으므로, 내측관에 덮여지는 내측 전극의 온도 상승을 억제하고, 그 손모를 방지할 수 있는 동시에, 방전 용기 내의 온도가 평균화되어 방전용 가스의 온도 상승이 억제되어, 광 출력의 저하를 방지할 수 있다.Moreover, since the discharge gas in an inner side pipe | tube can distribute | circulate in a discharge space through the open end, the temperature rise of the inner side electrode covered by an inner side pipe | tube can be suppressed, the damage can be prevented, and the temperature in a discharge container is averaged. As a result, an increase in temperature of the gas for discharge can be suppressed, and a decrease in light output can be prevented.
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