KR100822489B1 - 유전체 배리어 방전 램프 및 자외선 조사장치 - Google Patents

Abstract

피조사물로부터 비산하거나 한 불순물이 유전체 배리어 방전 램프의 표면에 부착하는 것을 방지한 유전체 배리어 방전 램프 및 이것을 이용한 자외선 조사장치를 제공한다.

유전체 배리어 방전 램프(EXL)는, 자외선 투과성의 재료로 이루어지는 가늘고 긴 관형상을 이루는 기밀 용기(1)와, 기밀 용기내에 봉입된 엑시머 생성가스와, 유전체 배리어 방전을 기밀 용기내에 그 관축방향의 거의 전체 길이에 걸쳐서 발생하도록 배치된 긴 내부 전극(2)과, 기밀 용기의 바깥면에 배치되어 내부 전극과의 협동에 의해서 기밀 용기내에 유전체 배리어 방전을 발생하도록 작용하는 외부 전극(OE)과, 기밀 용기의 관축방향에 따른 전면부를 가로질러 기류를 형성하는 기류발생수단(AB)을 구비하고 있다.

Description

유전체 배리어 방전 램프 및 자외선 조사장치{DIELECTRIC-BARRIER DISCHARGE LAMP AND ULTRAVIOLET IRRADIATION APPARATUS}

도 1은, 본 발명의 유전체 배리어 방전 램프를 실시하기 위한 제 1 형태의 일부 단면정면도

도 2는, 마찬가지로 발광관의 일부 절결 정면도

도 3은, 마찬가지로 발광관의 지지부 및 급전부를 나타내는 일부 절결·단면정면도

도 4는, 마찬가지로 측면단면도

도 5는, 본 발명의 제 1 형태에 있어서의 유전체 배리어 방전 램프의 점등 시간에 대한 자외선 조도의 변화를 비교예의 그것과 함께 나타내는 그래프

도 6은, 본 발명의 유전체 배리어 방전 램프를 실시하기 위한 제 2 형태를 나타내는 측면단면도

도 7은, 본 발명의 자외선 조사장치를 실시하기 위한 한 형태로서의 자외선 세정장치를 나타내는 정면 단면도

도 8은, 마찬가지로 저면도

도 9는, 마찬가지로 도 8의 IX-IX'선에 따른 단면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 기밀 용기 2 : 내부 전극

4 : 급전선 5 : 유지부

8 : 위치 규정 아암 AB : 기류형성수단

EXL : 유전체 배리어 방전 램프 HFI : 고주파 점등회로

LT : 발광관 OE : 외부 전극

본 발명은, 유전체 배리어 방전 램프 및 이것을 이용한 자외선 조사장치에 관한 것이다.

크세논 등의 희가스 또는 희가스의 할로겐화물 등을 무성 방전 즉 유전체 배리어 방전을 실시하게 하여, 고유의 단색에 가까운 방사를 발생시키는 엑시머 방전 램프 즉 유전체 배리어 방전 램프는, 수많은 문헌에 기재되어 종래로부터 알려져 있다. 유전체 배리어 방전에 있어서는, 펄스상(狀)의 전류가 흐른다. 이 펄스상의 전류는, 고속의 전자류를 가지며, 또한, 휴지기간이 많기 때문에, 크세논 등의 자외선을 발생하는 물질을 일시적으로 분자 상태(엑시머 상태)로 결합시켜, 그것이 기저 상태로 돌아올 때 재흡수가 적은 단파장 자외선을 효율적으로 방출한다. 한편, 크세논의 경우, 172nm를 중심 파장으로 하는 반값폭이 넓은 분자 발광을 행한다. 파장 172nm의 자외선은, 그 에너지가 저압 수은 램프로부터 얻어지는 파장 185nm나 254nm의 자외선보다 큰 동시에, 분해하고 싶은 유기 화합물의 결합 에너지 보다 크다. 이 때문에, 파장 172nm의 자외선을 조사함으로써, 상기 유기 화합물의 결합을 절단하고, 분해하여 제거할 수 있다. 또한, 파장 172nm의 자외선 조사를 대기분위기내에서 실시함으로써, 대기내의 산소가 분해하여 활성산소를 생성하고, 결합이 절단된 유기화합물이 활성산소와 반응하여, 탄산가스(CO₂)나 물(H₂O)등을 생성시키므로, 유기화합물의 제거가 용이해진다. 따라서, 유전체 배리어 방전 램프는, 자외선 광원으로서 매우 효과적이다.

유전체 배리어 방전 램프로서, 가늘고 긴 관형상의 기밀 용기를 이용하여 유전체 배리어 방전을 행하는 유전체 배리어 방전 램프가 알려져 있다(특허문헌 1 참조). 특허문헌 1에 기재되어 있는 유전체 배리어 방전 램프는, 가늘고 긴 기밀 용기, 이 기밀 용기내의 축방향으로 연이어 존재하는 내부 전극 및 기밀 용기내에 봉입된 엑시머 생성가스를 구비한 발광관을 형성하고, 냉각기능을 가진 동시에 기밀 용기의 바깥면의 일부가 끼워맞춤하도록 오목하게 파인 알루미늄제 등체를 외부 전극으로서 기밀 용기의 바깥면에 접촉시키고, 기밀 용기의 관축방향을 따라 일정한 유전체 배리어 방전을 발생시킴과 동시에, 발광관으로부터 발생하는 열을 신속하게 방산시켜 발광 효율을 높은 상태로 유지하도록 구성되어 있다. 또한, 외부 전극과 기밀 용기를 서로 밀접시키기 위해서, 양자를 압접하도록 구성하고 있다.

상술한 종래의 이러한 종류의 유전체 배리어 방전 램프를 이용하여 자외선 조사를 실시하는 경우, 피조사물의 대면적화에 수반하여 더욱 더 기다란 유전체 배리어 방전 램프가 개발되어, 그 유효 길이가 1m를 넘는 것이 이용되게 되었다. 이 러한 기다란 유전체 배리어 방전 램프를 이용하면, 예를 들면 대면적 액정기판의 애싱, 감광성 수지의 경화 및 살균 등 다양한 공업적 응용이 가능하다.

[특허문헌 1] 일본 특개 2003-197152호 공보

그런데, 유전체 배리어 방전 램프의 램프를 이용해 피조사물에 자외선을 조사하여 예를 들면 드라이 세정을 실시할 때에, 피조사물에 부착하고 있어 자외선 조사에 의해 비산한 불순물이나 분위기내에서 발생하거나, 분위기내에서 부유하거나 하는 불순물이 유전체 배리어 방전 램프의 표면에 부착한다. 그 결과, 유전체 배리어 방전 램프로부터 외부에 방사되는 자외선량이 저감하고, 피조사물에 대한 자외선 조도가 점등 시간의 경과에 수반하여 저하된다고 하는 문제가 있다. 그렇게 해서, 자외선 조도가 저하하면, 소정의 세정효과 등의 자외선 조사 효과를 얻기 어려워진다.

본 발명은, 피조사물로부터 비산하거나 한 불순물이 유전체 배리어 방전 램프의 표면에 부착하는 것을 방지한 유전체 배리어 방전 램프 및 이것을 이용한 자외선 조사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 유전체 배리어 방전 램프는, 자외선 투과성의 재료로 이루어지는 가늘고 긴 관형상을 이루는 기밀 용기와; 기밀 용기내에 봉입된 엑시머 생성 가스와; 유전체 배리어 방전을 기밀 용기내에 그 관축방향의 거의 전체 길이에 걸쳐서 발생하도록 배치된 긴 내부 전극과; 기밀 용기의 바깥면에 그 관축방향을 따라서 배치되어, 내부 전극과의 협동에 의해서 기밀 용기내에 유전체 배리어 방전을 발생하도록 작용하는 외부 전극과; 기밀 용기의 관축방향에 따른 전면부를 가로질러 기류를 형성하는 기류발생수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에서는, 이상의 구성을 구비함으로써, 피조사물에 부착하고 있던 불순물이나 분위기내에 부유하고 있던 불순물 등의 불순물이 유전체 배리어 방전 램프에 부착하려고 해도, 기밀 용기의 관축방향에 따른 전면부를 가로질러 형성된 기류에 의해 차단되기 때문에, 유전체 배리어 방전 램프의 표면에는 부착하지 않게 된다. 그 결과, 유전체 배리어 방전 램프의 표면에 있어서의 불순물의 부착이 방지되므로, 불순물 부착에 의해서 자외선 방사량이 저감하는 것이 효과적으로 방지되어, 장기간에 걸쳐 피조사물에 대한 자외선 조도를 필요한 정도로 유지할 수 있다.

[실시예]

이하에 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 형태를 설명한다.

[제 1 형태]

도 1 내지 도 4는, 본 발명의 유전체 배리어 방전 램프를 실시하기 위한 제 1 형태를 나타내고, 도 1은 유전체 배리어 방전 램프의 일부 단면 정면도, 도 2는 발광관의 일부 절결 정면도, 도 3은 발광관의 지지부 및 급전부를 나타내는 일부 절결·단면 정면도, 도 4는 측면 단면도이다. 본 형태에 있어서, 유전체 배리어 방전 램프 EXL는, 기밀 용기(1), 엑시머 형성가스, 내부 전극(2), 외부 전극(OE) 및 기류 형성 수단(AB)을 구비하고, 고주파 점등회로(HFI)에 의해 인가되어 점등한 다. 한편, 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)는, 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 이루어지고, 가늘고 긴 방전공간(1a)이 내부에 형성되어 있다. 예를 들면, 가늘고 긴 관의 양 끝단이 밀봉되어 내부에 원주형상의 방전공간(1a)이 형성된 구조로 할 수 있다. 또한, 후술하는 제 2 형태에 있어서와 같이, 2중의 가늘고 긴 관의 양 끝단을 밀봉하는 것에 의해서 내부에 원통형상의 가늘고 긴 방전공간(1a')이 형성된 구조로 할 수도 있다. 자외선 투과성의 재료로서는, 일반적으로 합성석영유리를 이용하여 제작된다. 그러나, 본 발명에서는, 이용하고자 하는 파장의 자외선에 대하여 투과성을 가지고 있으면 어떠한 재료로 구성해도 좋다.

또한, 기밀 용기(1)는, 필요한 자외선량을 확보할 수 있도록 다수의 유전체 배리어 방전 램프(EXL)를 비교적 좁은 간격으로 병렬로 배치하여 사용하는 것을 허용하기 위해서, 직선성이 뛰어난 직관인 것이 바람직하지만, 다소 만곡하고 있어도 지장없다. 실제로, 가늘고 긴 관을 형성할 때에 다소의 만곡이 발생하기 쉽고, 예를 들면 전체 길이 약 1200mm에 대해서 최대 1mm정도 이하의 만곡이 형성될 수 있다. 그러나, 이 정도의 만곡은, 거의 직관인 것으로서 허용된다.

(엑시머 생성가스에 대하여)

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

(내부 전극(2)에 대하여)

내부 전극(2)은, 기밀 용기(1)의 벽면을 사이에 두고 외부 전극(OE)과 대향하도록 배치된다. 그러나, 내부 전극(2)은, 기밀 용기(1)의 방전공간(1a)내에 노출하도록 봉입되고 있는 형태 및 예를 들면 기밀 용기(1)의 안쪽에서 방전공간(1a)의 외부에 배치된 형태중의 어느 것이라도 좋다. 후자의 형태의 경우, 예를 들면 기밀 용기(1)가 2중관 구조이며, 내부 전극(2)은, 기밀 용기(1)의 중심축측에 형성된 통형상의 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 이해되어야 할 것이다.

이상의 설명으로부터 이해할 수 있듯이, 본 발명에 있어서, 내부 전극(2)은, 기밀 용기(1)의 내부에 그 관축방향의 거의 전체 길이 즉 램프의 유효길이의 전체에 걸쳐서 유전체 배리어 방전을 발생하도록 배치된 전극, 바람직하게는 관축방향으로 긴 전극이면, 그 나머지는 어떠한 구성이라도 좋다. 여기서, '유효길이'란 내부 전극(2)과 외부 전극(OE)이 대향하여 유전체 배리어 방전을 발생시키는 부분을 지칭한다. 한편, 도 1, 도 3 및 도 4에 있어서, 내부 전극(2)은 도시를 생략하고 있다.

도 2에 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 접속하여 일체화된 구조로 되어 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, 둘레방향에 대해서 연속하고 있어도 좋고, 분단하고 있어도 좋다.

따라서 본 발명에 있어서, 내부 전극(2)이 메쉬 형상을 이루고 있는 경우, 그 메쉬 형상 부분(2b)는, 구체적으로는 예를 들면 링형상, 스파이럴형상 또는 코일형상 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 봉착하려면, 도 2에 나타낸 바와 같이, 봉착금속박(1b1)을 이용한 봉착구조를 채용할 수 있다. 즉, 내부 전극(2)의 연결 부분(2a)의 양 끝단을 연장시켜 형성된 직선 모양의 끝단부(2c)를 봉착금속박(1b1)에 용접 등에 의해 접속하고, 내부 전극(2)을 기밀 용기(1)내에 삽입하고 나서, 끝단부의 석영유리를 가열하여 연화 상태로 하여 봉착 금속박(1b1) 위에서부터 핀치 시일한다. 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 대하여 유전체 배리어 방전에 필요한 전류를 공급하기 위한 급전단을 구성하는 것이다. 그리고, 급전부(3A, 3B)는, 각각 막대 형상을 이루고 있고, 내단이 기밀 용기(1)의 양 끝단에 형성된 밀봉부(1b)에 매설된 몰리브덴박(1b1)에 용접되고, 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 접속되고 있다. 한편, 급전선(4)은, 후술하는 고주파 점등회로(HFI)의 출력단으로부터 연이어지고 있다.

(지지부(5))

지지부(5)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 바닥이 있는 원통형상의 캡체(5a), 체결 링(5b) 및 부착 아암(5c)을 구비하고 있다. 캡체(5a)는, 발광관(LT)의 끝단부를 포위한다. 그리고, 바닥부에 급전선(4)의 삽통구멍(5a1)을 가지고 있다. 체결 링(5b)은, 캡체(5a)의 개구단에 배치되고 있고, 기밀 용기(1)의 끝단부에 고정된다. 또한, 캡체(5a)는, 금속 및 절연체중의 어느 하나로 형성해도 좋고, 또한 원하는 바에 따라 내면을 절연체로 라이닝한 금속제로 할 수도 있다. 부착 아암(5c)은, 캡체(5a)의 측면으로부터 도면에서 위쪽으로 돌출하고 있고, 발광관(LT)을 도 1에 나타내는 위치 규정 아암(8)에 캡체(5a)의 윗면이 접촉한 상태로 부착 아암 (5c)을 이용하여 도시하지 않는 고정 부분에 부착된다. 한편, 위치 규정 아암(8)은, 외부 전극(OE)의 관축방향 양 끝단으로부터 기밀 용기(1)의 끝단부 방향으로 연이어 존재하여 발광관(LT), 따라서 기밀 용기(1)의 부착 위치를 규정한다. 또한, 부착 아암(5c)은, 금속 및 절연체중의 어느 하나로 형성해도 좋고, 또 원하는 바에 따라 중간에 절연물을 개재시킨 구조로 하여 부착 위치의 사이를 절연한 구조로 할 수도 있다. 그렇게 해서 캡체(5a)가 절연체제 또는 절연체로 라이닝 한 금속제이거나, 부착 아암(5c)을 부착 위치와의 사이가 절연되는 구조로 하거나, 혹은 위치 규정 아암(8) 자체 또는 상기 아암(8)과 지지부(5)의 사이를 절연하는 것에 의해서, 급전부(3A, 3B)의 사이에 코로나 방전이 발생하기 때문에, 유전체 배리어 방전 램프로부터의 자외선 방사가 저감하는 것을 억제할 수 있다.

<외부 전극(OE)에 대하여>

외부 전극(OE)은, 적어도 램프의 유효길이의 부분(내부 전극(2)과 외부 전극(OE)이 대향하여 유전체 배리어 방전을 발생시키는 부분)에 있어서, 기밀 용기(1)의 바깥면에 그 관축방향을 따라서 밀접하거나, 또는 과도한 틈새를 유지하여 연이어지도록 배치되고 있는 동시에, 내부 전극(2)에 대향하여, 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 방전공간(1a)내에 발생하도록 작용한다.

또한, 외부 전극(OE)은, 강성을 구비한 구성 및 구부림성을 구비한 구성중의 어느 하나라도 좋다. 강성의 경우, 도전성 금속으로 이루어지는 열용량이 큰 블록형상을 이룬 도시한 바와 같은 외부 전극(OE)이 된다. 따라서, 종래, 등체라고 칭하고 있던 부재를, 원하는 바에 따라 그대로 외부 전극으로서 이용하는 것이 가능 하다. 이 경우, 종래 이용하고 있던 알루미늄제의 박판으로 이루어지는 외부 전극(OE)을 등체와 기밀 용기(1)의 사이에 끼워 지지하는 구조를 채용할 필요가 없어진다. 또한, 유전체 배리어 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 내부로 통류하는 냉각수로를 외부 전극(OE)에 외부부착 하거나, 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, 펀칭형상, 격자형상 등을 이루고 있는 것을 말한다.

<기류발생수단(AB)>

기류발생수단(AB)은, 기밀 용기(1)의 관축방향에 따른 전면부를 가로질러 기류를 형성하는 수단이다. 형성되는 기류는, 분위기, 예를 들면 대기를 이용한 기류 및 분위기의 여하에 관계없이 불활성 가스를 이용한 기류 등 청정한 기체라면 어떤 기류라도 좋다. 그러나, 형성하는 기류는, 불순물이 기밀 용기(1)의 특히 피조사물에 대면하는 부위의 표면에 부착하는 것을 저지할 수 있는 정도의 속도 및 유량이 아니면 안된다.

또한, 기류발생수단(AB)은, 단일의 발광관(LT)에 대해서 1대 1의 관계로 배치할 수 있다. 그러나, 원하는 바에 따라, 인접하여 병렬 배치한 복수의 발광관(LT)에 대해서 단일의 기류발생수단(AB)을 각 유전체 배리어 방전 램프에 대해서 공통되는 수단으로서 배치하는 것도 허용된다.

또한, 기류발생수단(AB)은, 유전체 배리어 방전 램프(EXL)의 발광관(LT) 또는 외부 전극(OE)에 결합한 구성이어도 좋고, 분리한 구성이어도 좋다. 후자는, 상술한 복수의 발광관(LT)에 대해서 단일의 기류발생수단(AB)을 배치하는 구성의 경우에 적합하다.

그리고 또한, 기류발생수단(AB)은, 기체 취출 구조, 기체 취입 구조 또는 기체 취출 및 기체 취입 구조를 구비한 구성중의 하나여도 좋다. 또한, 기밀 용기(1)의 관축을 따라 긴 단일의 기체 취출 또는 기체 취입 구조체를 배치한 구조, 혹은 기체 취출 또는 기체 취입 구조체의 복수를 기밀 용기(1)의 관축을 따라 배치한 구조 등인 것을 허용한다.

도시한 기류발생수단(AB)은, 기밀 용기(1)의 길이방향에 기체 취입관(10)을 연이어지게 함과 동시에, 도 4에 나타낸 바와 같이, 기체 송풍관(10)의 기밀 용기(1)에 대향하는 측면에 다수의 기체 취출 구멍(11)을 적당한 간격으로 형성하고 있다. 한편, 기체 취출관을 외부 전극(OE)과 일체로 형성해도 좋다. 또한, 기체 취출 구멍에 대신하여 가늘고 긴 기체 취출 슬릿을 형성해도 좋다. 또한, 기밀 용기(1)의 길이방향에 기체 취출관을 연이어지게 하는 대신에, 다수의 기체 취출 파이프를 기밀 용기(1)의 관축방향을 따라서 배열해도 좋다. 이 경우, 다수의 기체 취출 파이프는, 기밀 용기(1)의 관축에 대하여 거의 직교하도록 배치된다.

<고주파 점등회로(HFI)>

고주파 점등회로(HFI)는, 유전체 배리어 방전 램프(EXL)의 내부 전극(2)과 외부 전극(OE)의 사이에 고주파 전압을 인가하고, 유전체 배리어 방전 램프(EXL)를 가하여 점등한다. 또한, 고주파 점등회로(HFI)는, 병렬 인버터를 주체로 하여 구성되어 있으며, 그 고주파 출력은, 그 고전위측이 급전선(4, 4)을 통하여 유전체 배리어 방전 램프(EXL)에 있어서의 발광관(LT)의 한 쌍의 급전부(3A, 3B)에, 또한 저전위측이 외부 전극(OE)에, 각각 인가된다.

<유전체 배리어 방전 램프(EXL)의 동작>

유전체 배리어 방전 램프(EXL)는, 고주파 점등회로(HFI)의 고주파 출력단의 한쪽, 예를 들면 고압측 출력단이 급전선(4, 4)을 경유하여 내부 전극(2)으로부터 외부에 도출된 한 쌍의 급전부(3A, 3B)에 접속되고, 다른 한편, 예를 들면 저압(접지)측 출력단이 외부 전극(OE)의 일끝단에 접속되고 있으므로, 고주파 점등회로(HFI)의 도시하지 않는 입력 전원이 투입되면, 고주파를 발생하고, 그 고주파 출력이 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 유전체 배리어 방전에 의해서 크세논의 엑시머에 의해 172nm를 중심 파장으로 하는 진공 자외광을 방사한다. 진공 자외광은, 기밀 용기(1)의 벽면을 투과하여 외부에 도출되므로, 이것을 각각의 목적에 따라 이용할 수 있다.

또한, 유전체 배리어 방전 램프(EXL)가 점등하면, 기류형성수단(AB)이 작동하여 기밀 용기(1)의 도면에서 아랫면 근방 위치를 통과하도록, 기밀 용기(1)를 가로지르는 기류가 유전체 배리어 방전 램프(EXL)의 적어도 유효 길이의 전체에 걸쳐 발생하여 에어 커튼을 형성한다. 그 결과, 기밀 용기(1)의 표면이 에어 커튼에 의해서 보호되므로, 기밀 용기(1)의 표면에의 불순물의 부착이 억제된다.

도 5는, 본 발명의 제 1 형태에 있어서의 유전체 배리어 방전 램프의 점등 시간에 대한 자외선 조도의 변화를 비교예의 그것과 함께 나타내는 그래프이다. 도면에서, 가로축은 점등을, 세로축은 자외선 조도를, 각각 나타낸다. 도면중에서, 곡선 A는 본 발명, 곡선 B는 비교예이며, 어느 곡선이나 점등 약 3500시간까지의 취득 데이터에 기초하여 작성하고 있다. 한편, 비교예는, 기류형성수단을 구비하지 않은 것 이외에는 본 발명과 같은 사양의 종래 기술이다. 도면은, 본 발명 및 비교예를 동일 조건으로 드라이 세정 처리에 이용했을 경우에 있어서의 데이터에 기초하여 작성한 것이다. 측정 조건은, 유전체 배리어 방전 램프(EXL)의 측면 방향 300mm 이간한 위치로부터 풍속 3m, O.23m³/초의 풍량의 공기를 내뿜어, 자외선 조사 거리 3mm에 있어서의 자외선 조도를 측정한 것이다. 도면으로부터 이해할 수 있듯이, 본 발명에 의하면, 불순물의 부착이 방지되기 때문에, 유전체 배리어 방전 램프의 장시간에 걸친 점등에서도 자외선 조도의 저하가 적다. 이에 비해서, 비교예는, 불순물의 부착 때문에, 자외선 조도의 저하가 현저하다.

[제 2 형태]

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

즉, 발광관(LT)은, 기밀 용기(1)가 2중관 구조이며, 내부에 형성되는 방전공간(1a)이 원통형을 이룸과 동시에, 내부 전극(2)이 기밀 용기(1')의 안쪽에 있어서 기밀 용기(1')의 바깥면에 배치되어 있다.

내부 전극(2')은, 기밀 용기(1')의 원통형을 이루는 안쪽 바깥면에 배치되기 때문에 원통형을 이루고 있다. 그리고, 도전성 재료로 이루어지는 판재나 메쉬재를 이용하여 형성되고 있다. 또한, 기밀 용기(1') 안쪽의 원통형상을 이루는 바깥면에 거의 접하도록 배치되고 있다.

외부 전극(OE)은, 제 1 형태에 있어서와 같은 구성 및 기밀 용기(1)에 대한 배치가 되고 있다.

도 7 내지 도 10은, 본 발명의 자외선 조사장치를 실시하기 위한 한 형태로서의 자외선 세정장치를 나타내고, 도 7은 정면단면도, 도 8은 저면도, 도 9는 도 8의 IX-IX'선에 따른 단면도이다. 각 도면에 있어서, 도 1 내지 도 4와 동일 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하고 설명은 생략한다. 자외선 조사장치(UVW)는, 자외선 조사장치 본체(21), 고주파 점등회로(22) 및 복수의 유전체 배리어 방전 램프(EXL)를 구비하고 있다.

본 발명에 있어서, 자외선 조사장치(UVW)는, 유전체 배리어 방전 램프(EXL)로부터 발생하는 자외선을 이용하는 모든 장치를 의미한다. 예를 들면, 반도체 스테퍼, 광세정장치, 광경화장치 및 광건조장치 등이다. 또한, 자외선 조사장치 본체(21)는, 자외선 조사장치(UVW)로부터 유전체 배리어 방전 램프(EXL) 및 고주파 점등회로(22)를 제외한 잔여의 부분에 의해 구성된다.

유전체 배리어 방전 램프(EXL)는, 필요에 따라서 각 도면에 나타낸 바와 같이 복수개를 사용할 수 있다. 기류형성수단(AB)은, 복수개의 유전체 배리어 방전 램프(EXL)에 대해서 단일의 구성인 것이 자외선 조사장치 본체(21)의 아랫면에 배치되고 있다. 한편, 유전체 배리어 방전 램프(EXL)는, 기류형성수단(AB)을 제외하고 도 1 내지 도 4에 나타내는 제 1 형태와 같은 구조를 가지고 있다.

기류형성수단(AB)은, 자외선 조사장치 본체(21)의 아랫면에 배치되고 있다.

고주파 점등회로(22)는, 유전체 배리어 방전 램프(EXL)를 점등한다. 또한, 고주파 점등회로(22)는, 고주파 발생수단을 포함하고, 고주파 전압을 발생하여 유전체 배리어 방전 램프에, 그 점등에 필요한 고주파 전력을 공급한다. 한편, 고주파는, 10 kHz 이상, 바람직하게는 100kHz∼2MHz의 반복 주파수의 펄스 전압을 발생한다.

고주파 점등회로(22)는, 펄스 전압을 출력하는 것이면, 그 나머지의 구성은 상관없지만, 예를 들면 구형파 출력의 인버터를 이용함으로써, 구형파의 펄스를 얻을 수 있다.

그렇게 해서, 본 발명에서는, 유전체 배리어 방전 램프(EXL)가 기류형성수단(AB)을 구비하고 있기 때문에, 기밀 용기의 표면에 대한 불순물의 부착이 방지되고, 자외선 조도의 저하가 줄어드는 자외선 조사장치(UVW)를 실현할 수 있다.

그런데, 자외선 조사장치 본체(21)는, 전체적으로 상자형상을 이루고, 내부가 상하로 자외선 조사실(21a)과 전원실(21b)로 구분되어 있다. 자외선 조사실(21a)과 전원실(21b)은 일끝단이 경첩(21c)에 의해서 개폐 가능하도록 구성되어 있다.

자외선 조사실(21a)에는, 후술하는 바와 같이 복수의 유전체 배리어 방전 램 프(EXL)가 병렬 배치되어 있다. 복수의 유전체 배리어 방전 램프(EXL)는, 그들 외부 전극이 단일 블록으로서 형성되어 있다. 따라서, 외부 전극(OE)의 오목하게 구부러진 곡면이 인접상태로 복수 병렬 배치되어 있다. 또한, 자외선 조사실(21a)은, 세정장치에 있어서의 피조사물의 반송수단의 상부에 고정적으로 배치됨과 동시에, 아랫면이 개방되어 있고, 아랫면의 바로 아래를 통과하는 피조사물(도시하지 않음)에 진공 자외광을 극히 가까운 위치에서 조사하도록 구성되어 있다.

전원실(21b)은, 그 내부에 고주파 점등회로(22) 및 도시를 생략하고 있는 제어회로를 수납하고 있으며, 경첩(21c)을 회동 중심으로 하여 도 8에서 위쪽으로 회동 가능하게 되어 있다. 한편, 21b1은, 전원실(21b)의 회동시에 파지하기 위한 핸들, 21b2는, 자외선조사장치 본체(21) 또는 전원실(21b)을 운반할 때의 핸들, 21b3은 전원 배선의 프로텍터이다.

고주파 점등회로(22)는, 전원실(21b)내에 수납되고, 전원 배선의 프로텍터(21b3)를 경유하여 전원실(21b)내에 도입된 전원을 변환하여 고주파 전압을 발생시키고, 복수의 유전체 배리어 방전 램프(EXL)의 각각에 급전한다.

본 발명에 의하면, 불순물이 유전체 배리어 방전 램프의 표면에 부착하는 것을 효과적으로 방지하고, 장기간에 걸쳐 피조사물에 대한 자외선 조도를 필요한 정도로 유지하는 유전체 배리어 방전 램프 및 이것을 이용한 자외선 조사장치를 제공할 수 있다.

Claims (2)

1. 자외선 투과성의 재료로 이루어지는 가늘고 긴 관형상을 이루는 기밀 용기와;

   기밀 용기 내에 봉입된 엑시머 생성가스와;

   유전체 배리어 방전을 기밀 용기 내에 그 관축방향의 램프의 유효길이(내부 전극과 외부 전극이 대향하여 유전체 배리어 방전을 발생시키는 부분)의 전체에 걸쳐서 발생하도록 배치된 내부 전극과;

   기밀 용기의 바깥면에 그 관축방향을 따라서 배치되어, 내부 전극과의 협동에 의해서 기밀 용기내에 유전체 배리어 방전을 발생하도록 작용하는 외부 전극과;

   기밀 용기의 관축방향에 따른 전면부를 가로질러 기류를 형성하는 기류발생수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전 램프.
2. 제 1 항에 기재된 유전체 배리어 방전 램프와;

   유전체 배리어 방전 램프를 배치한 자외선 조사장치 본체와;

   유전체 배리어 방전 램프를 점등하는 고주파 점등회로를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 자외선 조사장치.

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