KR101165127B1

KR101165127B1 - 엑시머 램프 및 엑시머 램프의 제조 방법

Info

Publication number: KR101165127B1
Application number: KR1020080072088A
Authority: KR
Inventors: 노리타카 다케조에; 시니치 엔도; 마사타카 가와구치
Original assignee: 우시오덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2007-09-20
Filing date: 2008-07-24
Publication date: 2012-07-12
Also published as: JP2009076296A; CN101393839B; JP4952472B2; TW200915379A; CN101393839A; KR20090031207A; TWI417933B

Abstract

본 발명은, 발광관의 내면에 발광관 구성 재료가 부착됨으로써 발광관의 자외광 투과율이 저하할 우려가 없도록 엑시머 램프를 제조할 수 있는 방법, 및, 발광관의 자외광 투과율을 높은 수준으로 유지할 수 있는 엑시머 램프를 제공하는 것을 목적으로 하는 것으로서, 본 발명의 엑시머 램프는, 유전체로 이루어지고 방전용 가스가 충전된 발광관의 바깥 표면에, 발광관의 관벽을 사이에 두고 대향하여 한쌍의 외부 전극이 설치된 것에 있어서, 상기 발광관의 내부에는, 일단이 실링되고 타단이 개구된 가스 도입부와 가스 도입부에 연속하여 가스 도입부의 직경 방향으로 확대되는 플랜지부로 이루어지는 실링 부재가, 가스 도입부의 일단이 발광관의 관축 방향의 바깥단을 향해서 신장되도록, 플랜지부의 외주 가장자리가 둘레 방향에 걸쳐서 발광관의 관벽에 용착되어 고정되고, 실링 부재와 발광관의 관벽에 의해 칸막이된 기밀 공간이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

엑시머 램프 및 엑시머 램프의 제조 방법{EXCIMER LAMP AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은, 피처리체의 표면에 자외선을 조사함으로써, 피처리체의 표면에 부착된 유기 화합물을 산화 제거하여 피처리체를 세정하고, 또, 피처리체의 표면에 자외선을 조사함으로써, 피처리체의 표면을 개질하기 위해서 이용되는 엑시머 램프 및 엑시머 램프의 제조 방법에 관한 것이다.

현재, 반도체 집적회로의 제조 혹은 액정 디스플레이의 제조 등에 있어서의 세정 공정의 일부에, 자외선 조사를 이용한 세정 방법이 이용되고 있다. 이 방법은, 종래에는, 주로 파장 186nm와 254nm으로 스펙트럼을 가지는 저압 수은 램프를 광원으로 하는 것이 주류로 되어 있었다.

최근에는, 보다 효율적인 방법으로서 저압 수은 램프에 대신하여, 보다 단파장의 광을 방사하는 것이 가능한 크세논 등을 봉입한 엑시머 램프를 이용한 세정 또는 개질 방법이 이용되고 있다. 엑시머 램프는, 예를 들면 크세논 가스를 봉입한 발광관에 수kV의 고전압을 인가하여 배리어 방전을 일으키고, 발광관 내에 생성된 플라즈마에 의해서 크세논 가스 분자를 엑시머로 하고, 그 상태에서 기저 상태 로 되돌리는 과정에서 방출되는 광을 이용하는 것이다. 크세논 가스를 방전 가스에 이용한 엑시머 램프에서는, 파장 172nm의 진공 자외선이 방사된다.

이러한 엑시머 램프에 있어서는, 유전체 재료로 이루어지는 발광관의 내부에 충전된 방전용 가스가 발광관 외로 누출되지 않도록 발광관의 내부에 기밀 공간이 형성되어 있다. 예를 들면, 특허 문헌 1에는, 가스 도입공을 가지는 유리 블록을 방전관의 양 단면에 용융 접합함과 더불어, 방전관 내로 방전용 가스를 충전한 후에 유리 블록에 형성된 가스 도입공을 실링함으로써, 내부에 기밀 공간이 형성된 방전관을 구비하는 엑시머 램프가 개시되어 있다. 이하, 도 9에 의거하여, 동 문헌에 개시된 엑시머 램프 구성의 개략을 설명한다.

방전관(9)은, 합성 석영제의 편평한 긴 각통의 방전관 본체(91)의 양단부에, 유리 블록(93)을 용융 접합한 것이다. 방전관 본체(91)의 하측 외면에는, 격자상의 제1 전극(92A)이 증착 형성되고, 상측 외면에는, 전체에 제2 전극(92B)이 형성되어 있다. 유리 블록(93)은, 용융 석영을 절삭 가공한 것으로, 전체적으로 전후 방향으로 긴 속이 찬 직방체 형상으로 되어 있고, 전후 방향의 두께가 방전관 본체(91)의 측벽(91D)의 두께의 적어도 2배 이상으로 되어 있다. 유리 블록(93)에는, 이를 전후로 관통하여, 방전관(9)의 내부와 방전관(9)의 외부를 연통하는 가스 도입공(93A)이 형성되어 있다.

이러한 엑시머 램프에 있어서는, 가스 도입공(93A)을 통해서 방전관(91)의 내부에 방전용 가스를 충전한 후에, 가스 도입공(93A)의 입구가 용융된 실링 유리(93B)에 의해서 실링됨으로써, 방전관(9)의 내부에 기밀 공간이 형성되어 있다.

그런데 이러한 특허 문헌 1에 나타나는 엑시머 램프를 제조하기 위해서는, 이하에 나타내는 곤란성이 있는 것으로 생각된다. 동 문헌에 나타나는 엑시머 램프에 있어서는, 도 10(A)에 나타내는 바와 같이, 방전관 본체(91)와 유리 블록(93)은, 방전관 본체(91)의 단면에 유리 블록(93)의 전(前) 단면을 맞댄 상태에서, 양자의 경계 부분을 버너 등의 가열 수단으로 용융시킴으로써, 방전관 본체(91)와 유리 블록(93)을 용착하고 있는 것으로 예상된다.

그러나, 방전관 본체(91)는, 상대적으로 유리 블록(93)보다 열 용량이 작고, 유리 블록(93)에 비해 용융되기 쉽기 때문에, 도 10(B)에 나타내는 바와 같이, 그 단면과 유리 블록(93)의 전 단면의 사이에 간극이 생기는 경우가 있다. 그리고 방전관 본체(91)와 유리 블록(93)의 사이에 간극이 생기면, 방전관 본체(91)의 단면과 유리 블록(93)의 전단면의 사이의 간극으로 버너의 불꽃이 침입함으로써, 방전관 본체(91)의 내면에, 방전관 본체(91)의 구성 재료인 실리카(SiO₂)의 입자가 부착될 우려가 있다.

이와 같이, 방전관(9)의 내면에 실리카 입자가 부착되면, 실리카 입자는 백탁(白濁)하여 방전관(9) 내에 생성된 플라즈마로부터 방사되는 자외광을 흡수하므로, 방전관(9)의 자외광 투과율이 저하하여, 피처리체에 충분한 강도의 자외광을 조사할 수 없다는 문제가 있다.

또한, 방전관(9)의 내면에 부착된 실리카 입자를 사후에 세정하는 것도 불가능하지 않지만, 유리 블록(93)에 설치된 가는 직경의 가스 도입공(93A)으로부터 방 전관(9) 내로 세정용 액을 도입하는 작업이 매우 번잡하므로, 사후에 방전관(9)의 내면을 세정하는 것은 현실적이지 않다.

<특허 문헌 1> 일본국 특허공개 2005－322510호

이상에서, 본 발명은, 발광관의 내면에 발광관 구성 재료가 부착됨으로써 발광관의 자외광 투과율이 저하할 우려가 없는 엑시머 램프를 제조할 수 있는 방법 및 발광관의 자외광 투과율을 높은 수준으로 유지할 수 있는 엑시머 램프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 엑시머 램프의 제조 방법은, 적어도 이하의 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.

(1) 방전용 가스를 도입하기 위한 가스 도입부와, 가스 도입부에 연속해 가스 도입부의 직경 방향으로 확장되는 플랜지부로 이루어지는 실링 부재를 형성하는 공정

(2) 발광관의 내부에 상기 실링 부재를 배치함과 더불어, 실링 부재의 외주 가장자리를 발광관의 관벽에 용착하는 공정

(3) 상기 가스 도입부를 통해서 상기 발광관의 내부에 방전 가스를 도입함과 더불어, 가스 도입관의 일단을 실링해 발광관의 내부에 기밀 공간을 형성하는 공정

또한, 본 발명의 엑시머 램프는, 유전체로 이루어지고 방전용 가스가 충전된 발광관의 바깥 표면에, 발광관의 관벽을 사이에 두고 대향하여 한쌍의 외부 전극이 설치된 것에 있어서, 상기 발광관의 내부에는, 일단이 실링되고 타단이 개구된 가스 도입부와 가스 도입부에 연속해 가스 도입부의 직경 방향으로 확대되는 플랜지 부로 이루어지는 실링 부재가, 플랜지부의 외주 가장자리의 둘레 방향에 걸쳐서 발광관의 관벽에 용착되어 고정되고, 실링 부재와 발광관의 관벽에 의해 칸막이된 기밀 공간이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 발광관의 내면에는, 적어도 실리카 입자를 포함하는 자외선 산란 입자로 이루어지는 자외선 산란 반사막이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가스 도입부의 내면에는 상기 자외선 반사막과 동일한 조성을 가지는 재료로 이루어지는 보호막이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가스 도입부의 내부에는 상기 발광관 내에 잔존하는 산소를 포착하기 위한 게터(getter)가 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 플랜지부는, 상기 기밀 공간에 접하는 면이, 발광관의 관벽으로부터 발광관의 관축에 근접함에 따라 발광관의 관축 방향의 두께가 점차 작아지도록 경사지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 엑시머 램프의 제조 방법에 의하면, 가스 도입부를 가지는 실링 부재를 발광관의 내부에 배치함과 더불어, 플랜지부의 외주 가장자리를 발광관의 관벽에 용착시키므로, 실링 부재와 발광관을 용착하는 작업 시에, 발광관의 관축 방향의 바깥 단면에 버너의 불꽃이 직접 닿는 일이 없으므로, 발광관의 관축 방향의 바깥 단면에서 증발한 발광관 구성 물질이 발광관의 내면에 부착되는 일이 없다. 따라서, 발광관 내에 생성된 플라즈마로부터 방사되는 자외광이, 발광관 구성 물질에 흡수되지 않아, 피처리체에 대해서 조사되는 자외광의 강도가 저하할 우려 가 없다.

또, 본 발명의 엑시머 램프에 의하면, 발광관의 관축 방향으로 신장됨과 더불어 발광관의 관축 방향의 바깥 단면측의 단부가 실링된 가스 도입부와 일체로 형성된, 가스 도입부의 직경 방향으로 확대되는 플랜지부를 가지는 실링 부재가, 플랜지부의 외주 가장자리의 둘레 방향에 걸쳐서 발광관의 관벽에 용착되어 고정되므로, 발광관의 내부에 발광관의 관벽과 플랜지부에 의해 칸막이된 밀폐 공간을 용이하게 형성할 수 있어, 발광관 내에 방전용 가스를 누설하지 않고 충전할 수 있다.

또, 상기 발광관의 내면에, 적어도 실리카 입자를 포함하는 자외선 산란 입자로 이루어지는 자외선 산란 반사막이 형성됨으로써, 발광관 내에서 발생한 자외선을 당해 자외선 산란 반사막에 의해 확실하게 반사하여 발광관 외로 방사할 수 있음과 더불어, 발광관을 투과함으로써 감쇄되는 정도를 작게 할 수 있으므로, 자외선의 방사 효율이 향상되는 것으로 기대된다.

또한, 상기 가스 도입부의 내면에, 상기 자외선 반사막과 동일한 조성을 가지는 재료로 이루어지는 보호막이 형성됨으로써, 가스 도입부에 대해 직접적으로 자외선이 조사되는 것이 회피되어, 가스 도입부에 축적되는 자외선 변형을 저감할 수 있으므로, 가스 도입부에 과도한 자외선 변형이 축적되는 것에 기인하여 가스 도입부가 손상되는 우려가 없어진다.

또한, 상기 가스 도입부의 내부에는, 상기 발광관 내에 잔존하는 산소를 포착하기 위한 게터가 배치됨으로써, 발광관 내에 잔존하는 산소의 양을 매우 적게 할 수 있다. 이 때문에, 예를 들면, 방전 가스가 Xe(크세논) 가스인 경우에는, 발 광관 내에 Xe의 엑시머 광만이 방사되게 되어, 발광관 내에 XeO의 엑시머 광이 방사되지 않으므로, 파장 172nm의 자외광의 방사 강도가 저하할 우려가 없다.

또한, 상기 플랜지부는 상기 기밀 공간에 접하는 면이, 발광관의 관벽으로부터 발광관의 관축에 근접함에 따라 발광관의 관축 방향의 두께가 점차 작아지도록 경사짐으로써, 플랜지부에 있어서의 기밀 공간에 접하는 면에 형성되는 상기 자외선 산란 반사막의 두께가 과도하게 커지지 않아, 자외선 산란 반사막의 두께를 균일하게 할 수 있다. 따라서, 플랜지부의 기밀 공간에 접하는 면에 있어서, 자외선 산란 반사막이 박리하지 않아 자외선 산란 반사막을 확실하게 형성할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 엑시머 램프의 구성의 개략을 나타내는 사시도이다. 도 2는, 도 1에 도시하는 엑시머 램프를 관축을 포함하는 평면에 의해서 절단한 단면(도 2의 (A))과, 당해 평면에 대해 직교하는 평면에 의해서 절단한 단면(도 2(B))을 나타낸다.

엑시머 램프(10)는 편평한 각통형상의 발광관의 양단부 근방의 안쪽 표면에 실링 부재가 용착됨으로써 발광관의 내부에 기밀 공간(S)이 형성되어 있고, 기밀 공간(S)의 내부에 엑시머 방전을 생성하기 위한 방전 가스가 충전되어 있고, 발광관(1) 내에 엑시머 방전을 일으키기 위한 한쌍의 외부 전극(2A, 2B)이 발광관(1) 내의 기밀 공간을 사이에 두고 대향하도록 배치되어 있는 구성을 가진다.

발광관(1) 내에는, 예를 들면 크세논 가스 등의 희가스나, 희가스에 염소 가스 등의 할로겐 가스를 혼합한 것이 방전 가스로서 충전되어 있고, 가스의 종류에 따라서 다른 파장의 엑시머 광을 발광시킬 수 있다. 방전 가스는 통상은, 10～100KPa 정도의 압력으로 충전되어 있다.

발광관(1)은, 합성 석영 유리로 이루어지는 편평한 형상을 가지는 것으로서, 지면에 있어서 상방측에 위치하는, 외부 전극을 설치하기 위한 상방측 벽면(11)과, 지면에 있어서 하방측에 위치하는, 외부 전극을 설치하기 위한 하방측 벽면(12)이, 소정의 간격을 가지고 평행하게 신장됨과 더불어, 지면에 있어서 좌방측에 위치하는 좌방측 벽면(13)과 지면에 있어서 우방측에 위치하는 우방측 벽면(14)이, 소정의 간격을 가지고 평행하게 신장되어 있는 구성을 가진다.

이러한 발광관(1)의 수치예를 나타내면, 관축 방향의 전체 길이가 904mm, 발광 길이(전극이 배치되어 있는 영역의 관축 방향의 전체 길이)가 790mm, 좌우의 폭방향의 전체 길이가 43mm, 상하의 높이 방향의 전체 길이가 15mm이다.

상방측 벽면(11)의 폭방향(관축에 대해 직교하는 방향)의 각 단부는, 각각, 만곡면을 통해 좌방측 벽면(13) 및 우방측 벽면(14)에 연속하고 있고, 하방측 벽면(12)의 폭방향의 각 단부는, 각각 만곡면을 통해 좌방측 벽면(13) 및 우방측 벽면(14)에 연속하고 있다. 즉, 발광관은, 네귀퉁이가 둥근 각통 형상을 가지고 있다. 그리고 본 발명의 발광관에 있어서는, 상방측 벽면(11) 및 하방측 벽면(12)쪽이 좌방측 벽면(13) 및 우방측 벽면(14)에 대해서 폭이 넓게 되어 있고, 상방측 벽면(11) 혹은 하방측 벽면(12) 중 어느 한쪽이, 발광관(1) 내에 발생한 자외선을 방출하는 광 출사면이 된다.

발광관(1)을 실링하는 실링 부재(3)는, 발광관에 용착되기 전의 단계에 있어 서는, 도 3의 (B)에 나타내는 바와 같이, 선단측에 가스 도입용의 개구를 가지고 통형상으로 신장되는 가스 도입부(31)와, 가스 도입부(31)의 기단측에 연속해 가스 도입부의 직경 방향으로 확대되는 플랜지부(32)가 일체형으로 형성되어 있고, 가스 도입부(31)의 기단측의 개구(33)가 플랜지부(32)의 중앙에 위치한 구성을 가진다. 이러한 실링 부재(3)는, 발광관(1)에 대해서 확실하게 용착하기 위해서 발광관(1)을 구성하는 재료와 동일한 재료로 이루어지는 것으로, 예를 들면 합성 석영 유리에 의해서 형성되어 있다.

실링 부재(3)는, 예를 들면 도 3의 (A)에 나타내는 바와 같이, 플랜지부가 되는, 발광관의 내주면의 형상에 적합한 외주 가장자리의 형상을 가지는 유리판(32′)의 중앙에 형성된 개구(33′)의 주변에 대해, 가스 도입부가 되는 원통형상의 유리관(31′)의 기단부를 용착함으로써 형성되어 있다. 또, 도시하지 않지만, 가스 도입부가 되는 원통형상의 유리관의 기단부를 버너 등의 가열 수단에 의해서 용융시켜, 유리관의 기단측을 직경 방향으로 확대함으로써 플랜지부가 형성된 구성으로 해도 된다.

이러한 실링 부재와 발광관의 내주면의 용착, 및 발광관 내로의 방전 가스의 도입은, 도 4에 나타내는 순서에 의거해 행해진다.

(가)

발광관이 되는 발광관 구성 부재(1′)의 내부에, 각 실링 부재(3)의 가스 도입부(31)의 선단이 발광관 구성 부재(1′)의 각 바깥 단면을 넘어 발광관 구성 부재의 바깥쪽으로 신장해 나옴과 더불어, 가스 도입부(31)의 중심축이 발광관 구성 부재(1′)의 관축에 일치하도록 각 실링 부재(3)를 배치한다.

(나)

각 실링 부재(3)의 플랜지부(32)의 외주 가장자리에 대응하는 발광관 구성 부재(1′)의 각 바깥 표면 영역을 버너 등의 가열 수단에 의해서 가열하고, 발광관 구성 부재(1′)의 내벽면에 대해 각 플랜지부(32)의 외주 가장자리를 용착함으로써, 용착부(W)를 형성한다.

(다)

어느 하나의 실링 부재(3)의 가스 도입부(31)의 선단측의 개구(34)에서, 크세논 가스를 발광관 구성 부재(1′)의 내부에 도입한다.

(라)

각 실링 부재(3)의 가스 도입부(31)의 선단부를 버너 등의 가열 수단에 의해서 가열 용융함으로써, 각 가스 도입부의 선단측의 개구를 폐색함으로써 폐색부(35)를 형성한다.

이러한 제조 방법에 의하면, 상기 (나)의 작업 시에, 발광관(1)과 실링 부재(3)의 플랜지부(32)의 사이에 간극이 발생하지 않고, 플랜지부(32)의 외주 가장자리를 가열 수단의 불꽃이 불태울 염려도 없다. 따라서, 종래와 같이, 발광관의 바깥 단면과 유리 블록의 사이에 생긴 간극에 불꽃이 들어가, 불꽃이 발광관의 바깥 단면을 불태우는 것에 기인해 발광관의 바깥 단면으로부터 증발함과 더불어 비산된 실리카가 발광관의 내면에 부착하는 문제를 해소할 수 있다.

상기의 순서에 의거해 제작된 발광관의 내부에는, 도 2의 (A)에 도시하는 것 처럼, 발광관(1)의 각 벽면(11～14)과, 발광관의 각 벽면(11～14)에 대해 수직 방향으로 신장하는 플랜지부(32)와, 발광관(1)의 관축에 대해 동 축 상에 배치되고, 선단측에 폐색부(35)를 가지는 가스 도입부(31)에 의해 기밀하게 칸막이된 기밀 공간(S)이 형성되어 있다.

또한, 상기의 설명에 의하면, 발광관의 양단 근방의 내주면에 각 실링 부재의 플랜지부를 용착하고 있는데, 일단이 실링된 구성의 발광관을 사용하는 경우에는, 개구를 가지는 발광관의 타단측의 내주면에만 실링 부재의 플랜지부를 용착하면 된다.

또한, 발광관과 실링 부재를 용착함으로써 형성되는 용착부(W)는, 플랜지부가 발광관의 관축 방향의 바깥 단면에서 30mm정도 떨어진 위치, 바람직하게는, 발광관의 바깥단면에서 20mm 이상 떨어진 위치에 형성되는 것이 바람직하다.

용착부(W)는, 다른 부분에 비해 안쪽측이 패여져 있으므로, 당해 용착부(W)를 엑시머 램프를 지지하기 위한 고정 기구에 고정하면, 엑시머 램프를 정밀도 좋게 배치할 수 없다. 이 때문에, 엑시머 램프를 고정 기구에 고정하기 위해서는, 고정 기구에 대해서, 가스 도입부(31)와 대향하는 상방측 벽면(11A, 11B) 및 하방측 벽면(12A, 12B)을 고정하는 것이 필요한데, 11A, 11B 및 12A, 12B의 전체 길이가 너무 짧으면, 엑시머 램프를 정밀도 좋게 지지할 수 없을 뿐만 아니라, 11A, 11B 및 12A, 12B에서 발광관이 파손될 우려가 있다.

또한, 용착부(W)를 발광관의 바깥단면에서 20mm이상 떨어진 위치에 형성함으로써, 엑시머 램프의 발광관이 파손되지 않고, 엑시머 램프를 정밀도 좋게 배치할 수 있다.

도 1, 2에 도시하는 엑시머 램프에 있어서는, 광 출사면이 되는 상방측 벽면(11)에는 발광관(1)내에서 발생한 자외선이 투과할 수 있도록 망형상의 외부 전극(2A)이 설치됨과 더불어, 하방측 벽면(12)에는 망형상의 외부 전극(2B)이 설치되어 있고, 즉, 한쌍의 외부 전극(2A, 2B)이, 기밀 공간(S), 상방측 벽면(11) 및 하방측 벽면(12)을 사이에 두고 대향하고 있다.

외부 전극(2A)과 외부 전극(2B)은 각각, 발광관(1)의 관축 방향 및 폭 방향의 전체 길이가 동일한데, 실링 부재(3)의 플랜지부(32)와 발광관(1)의 내주면의 용착부(W)를 넘지않도록 형성되어 있다.

외부 전극(2A)은, 상방측 벽면(11)의 바깥 표면에, 예를 들면 Au(금) 등의 금속을 증착함으로써 형성되고, 외부 전극(2B)은, 하방측 벽면(12)의 바깥 표면에, 예를 들면 Au(금) 등의 금속을 증착함으로써 형성되어 있다.

광 출사면에 대향하는 하방측 벽면(12)의 기밀 공간(S)에 접하는 표면에는, 그 전역에 걸쳐서 적어도 실리카 입자를 포함하는 자외선 산란 입자로 이루어지는 자외선 산란 반사막(4)이 형성되어 있다. 자외선 산란 반사막(4)은, 요철이 있는 광 산란면을 가짐으로써, 자외선 산란 반사막에 입사된 자외선을 광 출사면인 상방측 벽면(11)의 방향으로 반사한다.

자외선 산란 반사막(4)은 도 2의 (B)에 도시하는 바와 같이, 광 출사면인 상방측 벽면(11)의 기밀 공간(S)에 접하는 표면을 제외한, 하부측 벽면(12), 좌방측 벽면(13) 및 우방측 벽면(14)의 기밀 공간(S)에 접하는 표면에 걸쳐 형성되는 것이 바람직하다. 발광관(1)의 안쪽 표면에 있어서, 박막 상태의 외부 전극(2B)의 폭방향의 양단부에 대응하는 영역을 넘어, 좌방측 벽면(13) 및 우방측 벽면(14)에도 자외선 산란 반사막(4)을 형성함으로써, 자외선 산란 반사막(4)의 단부에 전계가 집중하는 것에 기인해 발광관(1)의 내부에 이상 방전이 발생할 염려가 없다.

자외선 산란 반사막(4)은, 실리카 입자만에 의해 요철이 있는 산란면이 형성되어 있는 구성이거나, 실리카 입자와 다른 자외선 산란 입자에 의해 요철이 있는 산란면이 형성된 구성이어도 된다. 실리카 입자 이외의 다른 자외선 산란 입자로는, 예를 들면 산화알루미늄, 플루오르화마그네슘, 플루오르화칼슘, 플루오르화리튬, 산화마그네슘 등이 이용된다. 실리카 입자와 다른 산란 입자에 의해 자외선 산란 반사막이 형성되는 경우에는, 실리카 입자의 함유 비율이 30중량％ 이상인 것이 바람직하다.

이러한 자외선 산란 반사막(4)은 상기한 것처럼, 발광관 구성 부재(1′)의 내면에 실링 부재(3)의 플랜지부(32)를 용착하는 전(前) 단계에 있어서, 발광관 구성 부재의 내면에 형성되어 있다. 이하에, 유하법(流下法)으로 불리는 방법에 대해서 설명한다.

아세트산부틸에 자외선 산란 입자를 용해시켜 얻은 용액을, 발광관 구성 부재의 하방측 벽면과, 좌방측 벽면 및 우방측 벽면의 일부를 채우도록 발광관 구성 부재에 흘려 넣음으로써, 발광관 구성 부재의 안쪽 표면에 부착시킨다. 이 상태에서, 발광관 구성 부재의 내표면에 부착된 자외선 산란 입자를 포함한 용액을 건조, 소성한다.

자외선 산란 반사막(4)은 발광관(1)의 내부에 발생한 자외선이 발광관의 하방측 벽면(12)을 통과함으로써, 상방측 벽면(11)을 통과하여 발광관의 바깥쪽으로 방출되는 자외선의 출력이 저하하는 것을 회피하기 위해서, 발광관(1)의 내벽면에 형성하는 것이 바람직하다. 발광관(1)의 바깥 표면에 자외선 산란 반사막(4)을 형성한 경우에는, 자외선 산란 반사막(4)을 발광관의 내벽면에 형성한 경우에 비해, 발광관 내에 발생한 자외선이 광 출사면의 반대측에 위치하는 하방측 벽면(12)을 불필요하게 2회 통과하게 되어, 발광관(1)의 벽면에 흡수되는 자외선의 비율이 크기 때문이다.

다만, 발광관(1)의 하방측 벽면(12)에 의해서 흡수되는 자외선을 무시하면, 자외선 산란 반사막(4)을 발광관(1)의 바깥 표면에 형성할 수도 있고, 이 경우에는, 하방측 벽면(12)의 바깥 표면에 형성된 자외선 산란 반사막(4) 상에 박막상태의 외부 전극(2B)을 형성한다.

이상과 같은 본 발명의 엑시머 램프(10)에 의하면, 실링 부재(3)의 플랜지부(32)의 외주 가장자리를 발광관(1)의 내벽면에 용착시킴으로써 발광관(1)의 내부에 기밀 공간(S)을 형성하고 있으므로, 발광관(1)의 내벽면에 발광관의 구성 물질인 실리카가 부착하지 않고, 발광관(1)의 자외선 투과율이 저하할 염려가 없으므로, 발광관(1)의 내부에 발생한 자외선을 발광관(1)의 바깥쪽으로 양호하게 방사할 수 있다.

또한, 본 발명의 엑시머 램프(10)에 있어서는, 플랜지부(32)의 외주 가장자리부를 발광관(1)의 내벽면에 용착시킴으로써 발광관(1)의 내부에 기밀 공간(S)을 형성하고 있어, 가스 도입부(31)의 내경이 발광관(1)의 내경에 비해 작기 때문에 이하와 같은 효과를 기대할 수 있다.

실링 부재(3)의 가스 도입부(31)는, 상기한 것처럼, 선단측의 개구(34)를 통해서 방전 가스를 발광관(1) 내에 봉입한 후에 가열 용융됨으로써 선단측에 폐색부(35)가 형성되어 있는데, 이 폐색부(35)는 자외선에 대해서 약한 상태로 되어 있다. 그리고, 발광관(1)의 내부에 발생하는 자외선의 출력은, 엑시머 발광에 자기 흡수가 없으므로, 상기한 것처럼, 관축 방향의 전체 길이가 1m 가까이 긴 발광관에 있어서는, 상하의 높이 방향으로 방사되는 자외선의 강도보다 관축 방향으로 방사되는 자외선의 강도가 매우 강하게 된다.

이 때문에, 본 발명에 의하면, 가스 도입부(31)의 내경이 발광관(1)의 내경보다 작으므로, 발광관(1)의 내부에 발생한 자외선 중 가스 도입부(31)내에 입사하는 자외선의 비율이 적어지고, 이에 따라, 자외선에 대해서 약한 상태에 있는 폐색부(35)를 향해서 방사되는 자외선의 방사량이 적어지므로, 가스 도입부(31)의 폐색부(35)가 자외선 변형이 축적됨으로써 손상되는 문제를 일으키지 않는다.

이러한 효과를 보다 확실히 기대하기 위해서는, 발광관(1)의 내경을 H로 하고, 가스 도입부의 내경을 G로 했을 때에, 0.1H＜G＜0.8H의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 가스 도입부의 내경(G)을 당해 범위내로 함으로써, 가스 도입부(31)의 폐색부(35)가 자외선 변형이 축적됨으로써 손상되는 것을 회피할 수 있다.

이하에, 본 발명의 엑시머 램프에 관한 다른 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 5 내지 도 8은, 본 발명의 엑시머 램프의 다른 실시 형태에 관한 주요부를 확대 하여 도시하는 단면도이다. 또한, 도 5 내지 도 8에 나타내는 형태의 설명에 관해서는, 도 1 내지 도 4와 공통되는 부분에 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다.

도 5에 도시하는 엑시머 램프(50)는, 발광관(1)의 내벽면에 추가하여, 가스 도입부(31)의 내벽면과, 플랜지부(32)의 기밀 공간(S)에 접하는 면과, 당해면의 주변에 실리카 입자로 이루어지는 자외선 보호막(51)이 형성되어 있다. 자외선 보호막(51)은, 자외선 산란 반사막(4)과 동일한 물질에 의해 구성되어 있다. 이러한 자외선 보호막(51)은, 상기한 (다)의 공정 후에, 자외선 보호막을 형성하기 위한 용액을 가스 도입부(31)의 선단측의 개구(34)를 통해서 흘려 넣음으로써 형성되어 있다. 또한, 자외선 보호막은, 실링 부재(3)를 발광관의 내벽에 용착하기 전에 미리 형성할 수도 있다.

이와 같이, 실링 부재(3)의 가스 도입부(31)의 내면에 자외선 보호막(51)이 형성되어 있고, 가스 도입부(31)를 구성하는 석영 유리의 굴절률보다 자외선 보호막(51)을 구성하는 실리카의 굴절률이 크기 때문에 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다. 즉, 발광관(1)에 있어서의 상방측 벽면(11) 및 하방측 벽면(12)의 내부에 전달된 파이버(fiber) 효과에 의해서 발광관의 관축 방향을 향해서 전파하는 광이, 가스 도입부(31)와 자외선 보호막(51)의 경계면에 있어서 가스 도입부(31)측을 향해 전반사하지 않고 자외선 보호막(51)에 의해서 흡수되므로, 파이버 효과에 의해서 폐색부(35)를 향해 전파하는 광의 양이 적게 된다. 따라서, 폐색부(35)에 축적되는 자외선 변형의 총량이 저감되므로, 폐색부(35)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.

도 6에 도시하는 엑시머 램프(60)는, 도 5에 도시하는 엑시머 램프를 개량한 것으로서, 가스 도입부(61)는, 관축을 따라 신장함과 더불어 기단측이 플랜지부(62)에 연속해 있는 축방향부(61A)와, 축방향부(61A)로부터 굴곡하여 관축에 대해 직교하는 방향을 향해서 신장하는 수직 방향부(61B)와, 수직 방향부(61B)로부터 굴곡하여 관축 방향을 향해서 신장하는 축 방향부(61C)로 이루어지고, 선단측에 위치하는 축 방향부(61C)의 선단측에 폐색부(61D)가 형성되어 있는 구성이다.

즉, 도 6의 엑시머 램프에 이용되는 실링 부재(6)는, 도 3에 나타내는 구성을 참고로 하여 설명하면, 플랜지부가 되는, 중심부보다 약간 떨어진 위치에 개구를 가지는 유리판과, 가스 도입부가 되는, 수직 방향부의 양단으로부터 굴곡하여 수직 방향부에 대해서 직교하는 방향을 향해서 신장하는 한쌍의 축 방향부를 가지는 통 형상의 유리관으로 이루어지고, 유리판의 개구 가장자리에 대해 유리관의 기단측의 축 방향부를 용착함으로써 구성되어 있다.

도 6에 도시하는 엑시머 램프(60)에 있어서는, 한쌍의 축 방향부(61A, 61C)의 내면과 수직 방향부(61B) 내면의 전역과, 플랜지부(62)의 기밀 공간(S)에 접하는 면과, 당해면의 주변에, 실리카 입자로 이루어지는 자외선 보호막(51)이 형성되어 있다. 동 도면에 나타내는 엑시머 램프(60)에 의하면, 관축 방향을 향하는 강도가 높은 자외선이, 가스 도입부(61) 중에서 선단측에 위치하는 축 방향부(61C)에 입사되는 비율이 더욱 적어지므로, 선단측의 축 방향부(61C)에 형성된 폐색부(61D)에 축적되는 자외선 변형의 총량이 더욱 적어지므로, 가스 도입부(61)가 손상될 염려가 없다.

도 7에 도시하는 엑시머 램프(70)는 실링 부재(7)의 플랜지부(72)의 기밀 공간(S)에 접하는 면(72A)이 테이퍼형상으로 형성되어 있는 구성을 가진다. 즉, 이 도면에 도시하는 엑시머 램프(70)를 관축을 포함하는 평면으로 절단한 단면에 있어서, 플랜지부(72)는, 외주 가장자리부에서 관축을 향함에 따라 관축 방향의 두께가 점차 작아지도록, 방전 공간에 접하는 면(72A)이 테이퍼형상으로 경사져 있는 구성을 가진다.

플랜지부(72)의 기밀 공간(S)에 접하는 면의 주변과 가스 도입부(71)의 내면에는, 발광관 내의 기밀 공간에 있어서 관축 방향을 향해서 방사되는 높은 강도의 자외선을 흡수하기 위한, 실리카 입자로 이루어지는 자외선 보호막(51)이 형성되어 있다. 이와 같이, 플랜지부(72)의 기밀 공간(S)에 접하는 면(72A)을 테이퍼 형상으로 경사지게 함으로써, 전술과 같이 플랜지부의 기밀 공간(S)에 접하는 면이 발광관의 벽면에 대해서 직교하는 구성(예를 들면 도 5에 도시하는 구성)에 비하여, 플랜지부(72)의 기밀 공간(S)에 접하는 면(72A)에 형성되는 자외선 보호막(51)의 두께를 균일하게 할 수 있다. 따라서, 플랜지부(72)의 기밀 공간(S)에 접하는 면에 있어서, 자외선 보호막(51)의 두께가 과도하게 두꺼워지지 않아, 자외선 보호막(51)을 박리하지 않고 확실히 형성할 수 있다.

도 8에 도시하는 엑시머 램프(80)는, 가스 도입부(81)가 산소를 포착하기 위한 게터(83)를 수용하기 위한 게터실(81B)을 가지는 구성이다. 즉, 가스 도입부(81)는 기단측에 위치하여 플랜지부(82)에 연속하는 축방향부(81A)와, 축방향부(81A)의 선단측에 연속하여 축 방향부(81A)보다 내경이 커지도록 형성된 게터 실(81B)과, 게터실(81B)의 선단측에 연속하여 게터실(81B)보다 내경이 작아지도록 형성된 축 방향부(81C)로 이루어지고, 게터실(81B)의 선단측에 위치하는 축 방향부(81C)의 선단측이 폐색됨으로써 폐색부(81D)가 형성되어 있는 구성을 가진다.

게터실(81B) 내에는, 발광관(1)의 기밀 공간(S) 내에 잔존하는 산소를 흡수하기 위한 게터(83)가 배치되어 있다. 게터(83)는, 예를 들면, Ba(바륨) 등의 물질로 이루어지는 것이다. 이와 같이, 도 8에 도시하는 엑시머 램프(80)에 있어서는, 가스 도입부(81)에 설치된 게터실(81B) 내에 게터(83)가 배치됨으로써, 점등 시에 발광관(1)의 내벽면(11～14)으로부터 기밀 공간(S)내를 향해 방출되는 산소가 게터(83)에 의해서 확실히 흡수되므로, 발광 효율이 저하하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 가스 도입부(81)에 설치된 게터실(81B)은 엑시머 방전이 형성되는 영역 X, 즉, 발광관(1) 내의 기밀 공간(S)에서 외부 전극(2A)과 외부 전극(2B)에 의해 끼워진 영역에 배치되지 않으므로, 발광관(1) 내에 발생한 엑시머 방전으로부터 방사되는 자외선이 게터실(81B)에 의해서 차단되지 않고, 따라서, 발광관(1)의 바깥쪽을 향해 방사되는 자외선의 강도가 저하할 우려가 없다.

본 발명의 엑시머 램프는, 상기한 것과 같은 실시 형태에 한정되지 않고, 다양한 변경을 가할 수 있다. 예를 들면, 발광관은, 둥글지 않은 각통 형상이나, 원통형상인 것을 사용할 수도 있고, 전극의 형상도 필요에 따라서 적절히 변경할 수 있다.

도 1은 본 발명의 엑시머 램프의 구성의 개략을 나타내는 사시도이다.

도 2는 도 1에 나타내는 엑시머 램프를 관축 방향과 관축에 대해 직교하는 방향으로 절단한 단면도이다.

도 3은 실링 부재의 구성을 나타내는 사시도이다.

도 4는 본 발명의 엑시머 램프의 제조 방법을 나타내는 단면도이다.

도 5는 본 발명의 엑시머 램프의 다른 실시 형태에 관한 주요부를 확대하여 도시하는 단면도이다.

도 6은 본 발명의 엑시머 램프의 다른 실시 형태에 관한 주요부를 확대하여 도시하는 단면도이다.

도 7은 본 발명의 엑시머 램프의 다른 실시 형태에 관한 주요부를 확대하여 도시하는 단면도이다.

도 8은 본 발명의 엑시머 램프의 다른 실시 형태에 관한 주요부를 확대하여 도시하는 단면도이다.

도 9는 종래의 엑시머 램프의 구성의 개략을 나타내는 단면도이다.

도 10은 종래의 엑시머 램프를 제조하는 과정에서 발생하는 것이 예상되는 문제에 대해서 설명하기 위한 개념도이다.

<부호의 설명>

1 : 발광관 11 : 상방측 벽면

12 : 하방측 벽면 13 : 좌방측 벽면

14 : 우방측 벽면 2A : 외부 전극

2B : 외부 전극 3 : 실링 부재

31 : 가스 도입부 32 : 플랜지부

33 : 개구 34 : 개구

35 : 폐색부 4 : 자외선 산란 반사막

W : 용착부

Claims

엑시머 램프의 제조 방법으로서,

적어도 이하의 공정,

(1) 방전용 가스를 도입하기 위한 가스 도입부와, 가스 도입부에 연속해 가스 도입부의 직경 방향으로 확대되는 플랜지부로 이루어지는 실링 부재를 형성하는 공정,

(2) 석영 유리로 이루어진 발광관의 내부이고 바깥단면에서 20mm 이상 떨어진 위치에 상기 실링 부재를 배치함과 더불어, 플랜지부의 외주 가장자리를 발광관의 관벽에 용착하는 공정, 및

(3) 상기 가스 도입부를 통해서 상기 발광관의 내부에 방전 가스를 도입함과 더불어, 가스 도입관의 일단을 실링하여 발광관의 내부에 기밀 공간을 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 엑시머 램프의 제조 방법.
유전체로 이루어지고 방전용 가스가 충전된 석영 유리로 이루어진 발광관의 바깥 표면에, 발광관의 관벽을 사이에 두고 대향하여 한쌍의 외부 전극이 설치된 엑시머 램프에 있어서,

상기 발광관의 내부에는, 발광관의 관축 방향으로 신장함과 더불어 발광관의 관축 방향의 바깥 단면측의 단부가 실링된 가스 도입부와 일체로 형성된, 가스 도입부의 직경 방향으로 확대되는 플랜지부를 가지는 실링 부재가, 발광관의 내부이고 바깥단면에서 20mm 이상 떨어진 위치에, 플랜지부의 외주 가장자리의 둘레 방향에 걸쳐서 발광관의 관벽에 용착되어 고정되고, 실링 부재와 발광관의 관벽에 의해 칸막이된 기밀 공간이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 엑시머 램프.
청구항 2에 있어서,

상기 발광관의 내면에는, 적어도 실리카 입자를 포함하는 자외선 산란 입자에 의해 형성된 자외선 반사막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 엑시머 램프.
청구항 3에 있어서,

상기 가스 도입부의 내면에는, 상기 자외선 반사막과 동일한 조성을 가지는 재료로 이루어지는 보호막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 엑시머 램프.
청구항 2에 있어서,

상기 가스 도입부의 내부에는, 상기 발광관 내에 잔존하는 산소를 포착하기 위한 게터(getter)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 엑시머 램프.
청구항 2에 있어서,

상기 플랜지부는, 상기 기밀 공간에 접하는 면이, 발광관의 관벽으로부터 발광관의 관축에 근접함에 따라 발광관의 관축 방향의 두께가 점차 작아지도록 경사지는 것을 특징으로 하는 엑시머 램프.