KR101169114B1 - 자외선 및/또는 진공 자외선 복사 에너지를 방출하는무전극 램프 - Google Patents

자외선 및/또는 진공 자외선 복사 에너지를 방출하는무전극 램프 Download PDF

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Abstract

무전극 램프 및 자외선 및/또는 진공 자외선 복사 에너지를 방출하는 프로세스는 초고순도 및/또는 저결함 석영 물질 및 인벨롭의 내부 영역에 배치된 자외선 및/또는 진공 자외선 방출 물질로 형성된 인벨롭을 포함한다. 초고순도 및/또는 저결함 석영 물질로 형성된 무전극 램프는 사용 동안의 열화를 최소화시킨다.
Figure R1020077008132
무전극 전구, 석영 물질, 인벨롭

Description

자외선 및/또는 진공 자외선 복사 에너지를 방출하는 무전극 램프 {ELECTRODELESS LAMP FOR EMITTING ULTRAVIOLET AND/OR VACUUM ULTRAVIOLET RADIATION}
본 발명은 일반적으로 광원에 관한 것이고, 특히, 자외선(UV) 및 진공 자외선(VUV) 스펙트럼으로 빛을 방출하는 무전극 램프에 관한 것이다.
방전 램프(즉, 전구) 및 특히 방사성 물질을 포함하는 무전극 방전 램프가 공지되어 있다. 예를 들어, 수은 무전극 램프가 여러 해 동안 사용되었다. 1971년 MIT Press, Dr.John Waymouth에 의한 전기 방전 램프를 일반적으로 참조한다. 사용되는 방사성 물질은 일반적으로 희망하는 방사 광 스펙트럼에 따른다. 예를 들어, 무전극 램프의 할로겐 도핑(halogen doping)과 결합하는 할로겐 금속은 1960' 이래로 공지되었고, 광 스펙트럼을 포함하는 적외선, 가시광선 및 자외선을 제공하는데 사용될 수 있다. Ba, Na, Ti, In 및 Cd 요오드화물의 사용이 미국 특허 제 3,234,431호에 개시되고 있다. 란탄계 원소 및 희토류 금속은 또한 무전극 전극 내의 도펀트로 사용되어 선택된 스펙트럼 방사를 일으킨다. 미국 특허 제 3,333,261호는 가시광선을 일으키는 무전극 전구용 도펀트로써 Y, La, Ce, Nd, Lu, Ho, Th, Pr, Gd, Tb, Dy 및 Er가 열거된다. 미국 특허 제 3,947,714호는 무전극 전구의 부가적인 구성물로써 FeI2를 사용하는 것을 개시한다. 미국 특허 제 6,157,141호는 무전극 전구 내의 도펀트로써 Ga를 사용하는 것을 개시한다. 미국 특허 제 5,837,484호 및 미국 특허 제 4,945,290호는 값비싼 가스 및 가스 혼합물을 사용하는 액시머 무전극 전구(excimer electrodeless bulbs)를 개시한다. 미국 특허 제 5,504,391호 및 미국 특허 제 5,686,793호는 액시머 무전극 램프를 개시하는데, 이는 고압에서 동작한다.
자외선 및 진공 자외선의 사용에 특정한 일반적인 애플리케이션은 특히 살균 처리; 독성 화학 처리, 잉크, 코팅 및 접착제의 경화; 스크린 프린팅; CD 및 DVD 복제; 라벨 프린팅; 그래픽 아트; 포장; 회로 기판; 광섬유 제작; 및 반도체 제작을 포함한다. 그러나 이 짧은 파장으로 동작하는 무전극 전구의 사용에 있어서의 문제점은 인벨롭 열화(envelope degradation)이다. 광화학 및 열 열화는 사용 동안에 발생할 수 있는데, 이는 램프의 스펙트럼 출력 및/또는 원래의 모습을 바꾼다. 결과적으로, 유용한 동작 수명은 여러 최종 사용 애플리케이션이 예컨대, 전하 소거, 경화, 광안정(photostabilizing), 표면 세척, 표면 수정, 산화 등과 같은, 자외선 및/또는 진공 자외선 복사 에너지에 대한 노출을 포함하는 반도체 제조 프로세스와 같은 스펙트럼 출력 변화에 민감하기 때문에 유해하게 영향을 받는다. 스펙트럼 출력에서의 변화는 웨이퍼 작업 처리량에 영향을 미칠 수 있는데, 이는 반도체 기술에 상당히 중요하다.
반도체 기술에서의 프로세스에 의해 공지된 바와 같이, 새로운 프로세스는 새로운 기술 노드가 발달 됨에 따라 짧은 파장을 필요로 할 것이다. 소정의 파장의 빛은 형태가 작고, 금속 라인 및 라인 공간이 작으며 일반적으로 부가적인 금속 라인 층이 있기 때문에 새로운 기술 노드에 침투하는 부가적인 어려움을 가질 것이다. 따라서, 기술 노드 진보에 따라, 빛이 집적 회로 구조에 침투할 수 있는 짧은 파장(UV 및 VUV) 광원에 대한 요구가 있을 것이다. 유사한 방식으로, 저유전율 유전체와 같은 새로운 물질이 발달되고, 이들 몇몇은 유전체를 적절하게 처리하고/하거나 경화시키기 위해서 VUV 내의 파장을 필요로 한다. 게다가, 반도체 프로세스의 반복성 및 재생산성은 가장 중요한 것이다. 한 웨이퍼로부터 다음 웨이퍼로 일정할 뿐만 아니라 매일 일정하게 프로세스를 유지하는 것이 중요하다. UV 및 VUV 프로세스에 대해서, 일정한 스펙트럼 및 강도를 제공하는 광원을 갖는 것이 바람직하다.
그러나 종래 기술에서 무전극 전구가 갖는 열화는 특히 약 200nm 내지 약 280nm의 자외선 스펙트럼에서 심각하고 진공 자외선 스펙트럼에서는 약 122nm 내지 약 200nm에서 심각하다. 빛 강도의 열화는 실질적으로 연속적인 동작의 1달 동안, 즉, 몇백 시간 동안의 동작과 동일한 의무적인 사이클을 포함하는 기간에 걸쳐 약 25% 또는 그 이상일 수 있다. 열화는 점진적으로 높은 파장을 따르는 가장 짧은 파장의 손실에 의해 나타나게 되는 것이 전형적이다. 게다가, 무전극 전구는 매우 높은 강도에서 자주 동작할 수 있지만, 열화 정도는 종종 강도(광자 흐름, 또는 전구 인벨롭을 통과하는 광자의 수)에 직접 비례하기 때문에, 높은 강도의 이점(예컨대, 짧은 프로세스 시간)이 상호 균형을 이룬다.
따라서, 자외선 및/또는 진공 자외선 영역 내에 복사 에너지를 방출하는 동시에 장기간에 걸쳐서 스펙트럼 및 강도가 일정한 개선된 무전극 램프에 대한 요구가 있다.
자외선 및/또는 진공 자외선 복사 에너지를 방출하는 무전극 램프가 본원에서 개시된다.
한 실시예에서, 무전극 전구는 초고순도 석영 물질 및/또는 저결함 석영 물질로 형성된 인벨롭을 포함하는데, 상기 인벨롭은 밀봉된 내부 영역을 한정하고; 그리고 내부 영역 내에 위치된 자외선 및/또는 진공 자외선 방사성 물질을 포함하는데, 상기 자외선 및/또는 진공 자외선 방사성 물질은 에너지원에 대한 노출에 반응하여 자외선 및/또는 진공 자외선 빛을 방출한다.
다른 실시예에서, 무전극 전구는 초고순도 석영 물질 및/또는 저결함 석영 물질로 형성된 인벨롭을 포함하는데, 상기 인벨롭은 밀봉된 내부 영역을 한정하고; 그리고 내부 영역 내에 위치된 자외선 및/또는 진공 자외선 방사성 물질을 포함하는데, 상기 자외선 및/또는 진공 자외선 방사성 물질은 에너지원에 대한 노출에 반응하여 자외선 및/또는 진공 자외선 빛을 방출하고, 초고순도 석영 물질 및/또는 저결함 석영 물질은 중량으로 0.1ppm보다 작은 총 금속 함유량, 중량으로 1000ppm보다 작은 OH 함유량, 중량으로 10ppm보다 작은 Cl 함유량을 갖는다.
마이크로파 무전극 램프로 자외선 빛 및/또는 진공 자외선 빛을 발생시키는 프로세스는 자외선 방사성 물질 및/또는 진공 자외선 방사성 물질을 포함하는 인벨롭을 갖는 무전극 램프를 제공하는 것을 포함하는데, 상기 인벨롭은 초고순도 석영 물질 및 저결함 물질로 형성되고; 자외선 및/또는 진공 자외선 방출을 여기시키는 에너지원과 무전극 전구를 커플링하는 것을 포함하는데, 자외선 방출은 200nm 내지 400nm 사이의 하나 이상의 파장을 포함하고, 진공 자외선 방출은 122nm 내지 200nm 사이의 하나 이상의 파장을 포함한다.
상술된 것과 다른 특징은 다음 도면 및 상세한 설명으로 예시된다.
이제 도면을 참조하는데, 동일한 요소에는 동일하게 번호를 사용한다.
도1은 무전극 램프 시스템의 블록도;
도2는 종래 기술에서 석영 물질로 형성된 인벨롭에 비해 초고순도 석영 물질 및 저결함 석영 물질로 형성된 인벨롭을 포함하는 무전극 램프에 대한 시간 함수로서의 강도를 나타내는 그래프;
도3은 수백 시간 동안 사용되기 전 후에 GE 214로 형성된 무전극 램프의 출력 스펙트럼을 나타내는 그래프; 및
도4는 수백 시간 동안 사용되기 전 후에 Suprasil 300으로 형성된 무전극 램프의 출력 스펨트럼을 나타내는 그래프.
자외선 및/또는 진공 자외선 복사 에너지를 방출하는 개선된 무전극 램프가 본원에 제공된다. 무전극 전구는 일반적으로 초고순도 석영 물질 및/또는 저결함 석영 물질로 형성되고 자외선 및/또는 진공 자외선 방사성 물질을 포함된 인벨롭을 포함한다. 출원인은 초고순도 석영 물질 및/또는 저결함 석영 물질의 사용하여 전 구 인벨롭 내의 석영 망 구조의 불순물 및/또는 결함의 양을 최소화시킴으로써, 열화가 최소화될 수 있다는 것을 쉽게 인식한다.
무전극 전구의 강도 열화는 일차적으로 석영 인벨롭에 의한 흡수에 의해 야기된다. 이런 흡수는 컬러 센터 형성(color center formation)에 의해 야기될 수 있다. 차례로, 컬러 센터 형성은 일반적으로 석영 내의 결함에 의해 야기된다. 결함은 두 개의 일반적인 유형: 1) 금속 오염물과 같은 외적 불순물 및 2) 산소 원자 대신 다른 Si 원자에 직접 결합하는 Si 원자와 같은 일반적인 Si-O2 망 구조 내의 결함으로 카테고리 지어질 수 있다. 결함이 없는 SiO2 석영 구조에서, 각각의 Si는 격자 구조로 다른 네 개의 산소 원자에 결합한다. 전구 인벨롭 내의 많은 불순물 및/또는 네트워크 결함은 컬러 센터 형성을 야기할 수 있는데, 이는 방출된 자외선 및 진공 자외선을 흡수하는 결과를 가져오며, 또한 부분적인 가열 및/또는 과열의 결과를 가져올 수 있다. 부분적인 가열 및/또는 과열은 증가된 열 응력을 초래할 수 있고, 이런 전구들은 일반적으로 상승된 압력에서 동작하기 때문에 양호하지 않은 전구 장애의 결과를 초래한다. 초고순도 및/또는 저결함 석영 물질을 사용함으로써, 자외선(UV) 및/또는 진공 자외선(VUV)의 전송이 최소화되고, 컬러 센터의 형성이 최소화되어, 종래 전구에 비해 동작 수명이 긴 일정한 강도의 무전극 전구를 제공할 수 있다.
여러 금속 라인 레벨들 사이에서 내층 유전체에 상응하는 유전체 층의 경화; 마스킹(masking)하기 위한 포토레지스트를 광안정; 희망하지 않는 삭제 및 잠재적 으로 장치상의 전하 손상; 증착 표면의 접착성을 개선하기 위한 준비; 비휘발성 메모리를 리셋; 낮은 유전율(low-k)을 갖는 유전체 물질의 특성 개선; 표면의 오염물 세척; 습식 세척 이후의 플라즈마 프로세스에 노출된 후에 부식 방지; 산화물 및 실리콘 또는 폴리실리콘 사이의 인터페이스에서 및 산화물의 벌크 내에서 전하 및 전하 트랩 밀도의 감소 등과 같은, 그러나 이에 국한되지 않는 반도체 제조 프로세스에 사용하기 위해서 무전극 전구가 통합될 수 있다.
여기서 사용되는 바와 같이, "초고순도 석영"이라는 어휘는 일반적으로 석영 물질 내의 불순물을 칭하는 것인 반면, "저결함 석영"이라는 어휘는 Si(실리콘) 및 O(산소)로 된 기본적인 석영 물질 및 이런 원소의 구조 또는 망(network) 내의 결함에 관한 것이다. 종래 전구 물질에 비해 열화를 최소화시키기 위해서, 본원에 관련된 전구는 초고순도 석영 또는 저결함 석영, 또는 초고순도 및 저결함 석영의 결합물로 제조될 수 있다.
한 실시예에서, 불순물은 금속이고, 초고순도 석영 내의 각각의 금속은 0.1ppm보다 적은 양, 바람직하게는 0.01ppm보다 적은 양, 더 바람직하게는 0.001ppm보다 적은 양으로 존재한다.
다른 실시예에서, 석영 재료 내의 금속의 총량은 중량으로 100b보다 적고 추가적으로 1,000ppm보다 적은 OH 함량을 가지며, 이때 100ppm이 바람직하고, 10ppm 미만의 OH 함량이 훨씬 더 바람직하다.
또 다른 실시예에서, "초고순도 석영"이라는 어휘는 0.01ppm보다 적은 티타늄 금속을 칭한다.
여기서 사용되는 바와 같이, "저결함 석영"이라는 어휘는 Si(실리콘) 및 O(산소)로 된 기본 석영 물질 및 이런 원소의 구조 또는 망 내의 결함에 관한 것이다. 한 실시예에서, 결함은 산소가 없는 것이어서, Si가 다른 Si에 직접 결합한다. (바람직한 경우에, 각각의 Si 원자는 네 개의 다른 O 원자에 결합한다.) 이런 Si-Si 결합 또는 산소 결핍 중심(oxygen deficiency center: ODC)이 예컨대, 163mm에 상응하는 흡수 컬러 센터에 이를 수 있다. 다른 실시예에서, 결함은 불포화 결합(dangling bond)이고, 이는 Si 원자(E' 중심) 상에 존재할 수 있어서, 215nm에서 흡수에 이르게 한다. 다른 실시예가 존재할 수 있다.
이런 컬러 센터 결함은 불순물에 직접 상응하지는 않지만, H나 Cl과 같은 불순물이 원래 존재하기 때문에 있을 수 있다. 이런 격자 원소(H 또는 Cl)는 종종 석영의 제조 프로세스에 사용된다. 그 자체로, 그들은 직접적으로 빛 강도의 흡수 열화를 야기하는 석영 매트릭스 결함의 전구체라 칭해진다. 이런 전구체는 낮은 파장 UV에 의해서 석영의 일루미네이션(illumination)에 의해 활성화된다.
한 실시예에서, 결함 전구체는 Cl이고, 저결함 석영 내의 Cl은 10ppm 보다 적고, 바람직하게는 1ppm 보다 적으며, 더 바람직하게는 0.1ppm보다 적은 양으로 존재한다.
다른 실시예에서, 결함 전구체는 H이고, 저결함 석영 내의 H는 OH 함유량보다 적은 양으로 존재하는데, OH는 H를 제거하는데 도움이 되는 반면에 ODC 결함을 발생시키지 않기 때문이다.
OH 함유량에 의해 소정 범위로 저파장 컷오프(cutoff)가 결정되는 반면, H 함유량보다 더 높은 OH 함유량은 ODC를 막는 도움이 될 것이다. OH를 제거하기 위해서 사용되는 Cl은 컬러 센터를 생성할 때 실제로 H와 유사하게 작용한다. 그러므로 컷오프가 특정한 희망하는 스펙트럼에 대해 필요로 되는 것보다 낮은 한, 일부 실시예에서 낮은 OH 레벨보다 낮은 Cl 레벨을 유지하는 것이 바람직할 수 있다.
적합한 초고순도 및 저결함 석영은 상업적으로 상표명 Suprasil 300 또는 Suprasil 310 하의 Heraeus에서 사용 가능하다. Suprasil 300의 OH 함유량은 1ppm보다 작다고 보고된다. Suprasil 300에 대한 금속 및 OH 함유량은 표1에 도시된다. 또한, GE 214에 대한 금속 및 OH 함유량이 도시되는데, 이는 상업적으로 General Electric Company로부터 석영 물질에 사용 가능하고 플라즈마 튜브의 제작 동안에 종래 기술에서 공통으로 사용된다.
불순물 Suprasil 300(ppm) GE 214(ppm)
Al < 0.01 14
As < 0.01 <
B < 0.01 <
Ca < 0.01 0.4
Cd < 0.01 <
Cr < 0.01 <
Cu < 0.01 <
Fe < 0.01 0.2
K < 0.01 0.6
Li < 0.01 0.6
Mg < 0.01 0.1
Mn < 0.01 <
Na < 0.01 0.7
Ni < 0.01 <
P < 0.01 <
Sb < 0.01 <
Ti < 0.01(0.050) 1.1
Zr < 0.01 0.8
OH <1 5
이제 도1을 참조하면, 일반적으로 참조번호 10으로 나타내지는, 무전극 램프 시스템의 블록도가 도시된다. 생성기(12)는 마이크로파 및/또는 rf 에너지를 생성하고 에너지를 파장가이드(14)로 전달한다. 파장가이드(14)는 발생된 에너지가 공동(16)을 향하게 하는데, 이는 공동(16) 내에 발생된 파장을 유지시키는 반면 빛 파장이 빠져나가는 것을 허용하는 메시 스크린(mesh screen)(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 공동(16)내의 무전극 전구(20)는 자외선 및/또는 진공 자외선 방사성 물질을 포함하고, 이는 자외선 및/또는 진공 자외선 복사 에너지와 같은 발생된 에너지 파장에 의해 여기될 때, 희망하는 빛 스펙트럼을 제공한다. 특히, 에너지 파장의 방출은 전구(20) 내의 충전 원자를 여기시켜 전자의 방전 및/또는 여기에 영향을 미친다. 방전되고/되거나 여기된 전자는 전자의 부가적인 방전 및/또는 여기를 야기하는 다른 충전 원자들과 충돌함으로써, 전자 및 여기된 원자들/분자들의 총 파퓰레이션(population)을 증가시킨다. 전자들 및 여기된 원자들/분자들의 증가된 파퓰레이션은 빛이 방출하는 결과를 가져온다.
무전극 전구(20)는 일반적으로 스템(stem)(22)에 연결된 밀봉된 내부 영역(28)을 한정하는 방전 인벨롭(26)을 포함하는데, 이는 일부 애플리케이션에서 희망하게 된다면, 또한 전구의 종축을 중심으로 전구(20)를 회전시킬 수 있는 모터(24)에 연결될 수 있다. 방전 인벨롭(26)은 상술된 바와 같이 초고순도 및/또는 저결함 석영으로 만들어지고 내부 영역(28)은 자외선 및/또는 진공 자외선 방사성 물질을 포함함으로써 한정된다. 전구의 형태가 실질적으로 구형으로 도시될지라도, 다른 형태로 고려될 수도 있다. 예를 들어, 전구는 (도1에 도시된 바와 같이) 구형, 튜브형, 장형, 편원형 등일 수 있다. 전구의 형태는 이에 국한되는 것이 아니다.
예시의 방법으로, 마이크로파 여기를 위한 적합한 무전극 전구는 구형일 수 있고, 벽 두께가 0.04인치 내지 0.06인치인 1.2 인치의 지름을 갖는다. 이런 특정한 전구는 특히 집적 회로 제조 동안에 재료의 경화 및/또는 제거를 위한 광안정제 예컨대, 상표명 RapidCure 항의 Axcelis Technologies Inc에서 상업적으로 사용 가능한 광안정제에 사용하기에 적절할 수 있다.
냉각 유체 흐름(도시되지 않음)은 전구(20)에서 방향 지어져 동작 동안에 전구(20)를 냉각시키는 수단에 제공될 수 있다. 예를 들어, 냉각 유체 흐름은 팬, 또는 송풍기(blower), 또는 압축된 공기와 같은 압축된 냉각 흐름원에 의해 제공되어, 전구의 강제 냉각을 위해 냉각 흐름이 전구 옆으로 통과할 수 있다. 몇몇 환경 및 애플리케이션에서, 전구(20)의 회전은 적절한 냉각을 제공하기에 충분할 수 있다.
자외선 및/또는 진공 자외선 방사성 물질은 적절한 에너지원에 대한 노출에 반응하여 자외선 및/또는 진공 자외선 복사 에너지를 방출한다. 여기서 사용되는 "자외선(UV)"이라는 어휘는 200 나노미터(nm) 내지 400 nm의 파장 스펙트럼을 칭한다. "진공 자외선(VUV)"이라는 어휘는 122nm 내지 200nm의 파장 스펙트럼을 칭한다. 적절한 UV 및/또는 VUV 방사성 물질은 약 1torr 내지 3,000torr의 가스 압력으로 방사성 물질로서 일반적으로 Hg,Ar,Xe,Kr,Cl2 및 상술된 물질들 중 하나 이상을 포함하는 화합물을 포함한다.
게다가, 방사성 물질은 예컨대, Fe,Co,Ni,Al,Ga,Al 및 Pb 할로겐화물인 하나 이상의 염류와 같은 안정제(stabilizing agents)가 더 포함될 수 있는데, 이는 예컨대, Hg 원자에 의해 방출되는 것과 다른 파장으로 복사 에너지의 강력한 방출을 제공하는데 사용될 수 있다. Hg에 관해서, 인벨롭은 일반적으로 상온 및 약 0.1mg/cm3 내지 약 200mg/cm3의 전구 부피에서 20torr 내지 600torr의 압력으로 충전된다. Xe 및 Kr에 관해서, 인벨롭은 실온에서 10torr 내지 2,500torr의 압력으로 충전되는 것이 일반적이다. Cl2에 관해서, 인벨롭은 실온에서 0.5torr 내지 200torr의 압력으로 충전되는 것이 일반적이다. 전구는 희망하는 스펙트럼 패턴을 형성하기 위해서 부가적인 물질을 함유할 수 있다. 예를 들어, 방사성 물질은 또한 Cd,Sr,Si 및/또는 Pt와 같은 할로겐화 도펀트를 포함하여 부가적인 스펙트럼 라인을 제공할 수 있다. 부가적인 스펙트럼 선을 제공하는데 부가될 수 있는 다른 원소에는 Mg,Mo,Be,Cd,Ge 및 Li가 포함되지만, 이에 국한되지는 않는다. 이와 같이, 방사성 물질은 예컨대, HgCl2 또는 HgI2와 같은 방전 안정제를 포함할 수 있다.
전력 시스템은 다음과 같이 구성될 수 있다. 마이크로파 또는 무선주파수(rf)원은 전력을 발생시키는데, 이는 전구 부피의 cc당 약 200 watts 내지 10,000 watts인 것이 바람직하고, 전구 부피의 cc당 약 200watts 내지 1,000watts인 것이 더 바람직한데, 후자는 마그네트론 파워의 약 4,500watts 내지 약 7,000watts에 상응한다. 주파수는 3GHz보다 높은 주파수로부터 100 kHz보다 낮은 주파수를 범위로 할 수 있다. 예로써, 마이크로파 여기를 위한 마그네트론은 2.45GHz가 가운데인 2.4 GHz 및 2.5GHz 사이의 주파수를 범위로 하는 마이크로파를 제공하는데 선택될 수 있다. 인벨롭 온도는 제어되는 회전 및/또는 강제 공기-냉각에 의해 제어된 온도로 유지될 수 있다. 냉각 공기 흐름은 예컨대, rpm당 적어도 약 20회전의 스피드로 전구를 회전시키는 동안에 얇은 층을 이룰 수 있다. 앞서 동작적인 파라미터의 결과로써, 인벨롭은 열적으로 전기적으로 안정적이다.
예시
예1. 이런 예에서, 스펙트럼 출력 강도는 초고순도 및 저결함 석영, 및 종래 기술에서의 석영으로 만들어지는 개별적인 충전물의 다양한 무전극 전구에 대한 시간 함수로써 측정된다. 초고순도 및 저결함 석영은 Heraeus Company에서 상업적으로 사용 가능한 Suprasil 300이고; 종래 기술에서의 석영은 Genenral Electric Company에서 상업적으로 사용 가능한 GE 214이다. 출력 강도 레벨은 50nm 폭의 전형적인 대역폭에 걸쳐서 수백 밀리와트의 상태이다. 도2는 결과를 그래프로 도시한다. 명백하게, 열화는 제어에 비례하여 상당히 개선된다. 1,000 시간 동안 열화는 초고순도 및 저결함 석영으로 만들어진 전구에 대해서 거의 6%의 열화의 결과를 가져왔다. 대조적으로, 종래 기술에서의 무전극 전구는 동일한 기간 동안에 출력 강도에 25 내지 30 퍼센트 감소를 나타냈다. 게다가, 동작 개시 후 최초의 100 내지 200 시간 이후에 발생되는 종래 기술의 인벨롭의 가장 큰 열화가 발견된다.
도3은 수백 시간의 사용 전 후에 즉, 자외선 복사 에너지에 노출된 전 후에 종래 기술의 석영(GE 214)으로 만들어진 전구에 대한 파장의 함수로써 방출 스펙트럼을 그래프로 도시한다. 280nm이상에서, 열화가 최소로 관찰된다. 그러나 더 낮은 파장에서 열화는 더 두드러지게 된다. 도시된 바와 같이, 수백 시간의 사용 이후에, 복사 에너지는 GE 214로 만들어진 인벨롭에 대해서 약 190nm 내지 약 205nm의 파장에서 완벽하게 차단된다. 대조적으로, 도4에 도시된 바와 같이, Suprasil 300으로 형성된 인벨롭이 동일한 시간 주기의 사용 동안에 최소 열화를 도시한다. 205nm보다 작은 파장에서의 방출은 차단되지 않고 최소로 열화된다.
본원이 예시적인 실시예를 참조하여 설명되지만, 당업자는 다양한 변화가 행해질 수 있고, 등가물이 본원의 범위를 벗어나지 않고 그의 엘리멘트에 대해 대신 사용할 수 있다고 인식될 것이다. 게다가, 여러 수정은 그의 주요 범위를 벗어나지 않고 본원의 연구에 특정한 상태 또는 물질이 적응하도록 행해질 수 있다. 그러므로 본원은 본원을 수행하도록 고려된 최상의 모드로써 개시된 특정한 실시예에 국한되는 것이 아니라, 본원이 첨부된 청구항의 범위 내에 존재하는 모든 실시예를 포함할 것이다.

Claims (22)

  1. 무전극 전구에 있어서,
    밀봉된 내부 영역을 한정하고, 석영 물질 내의 H의 함유량이 OH 함유량보다 적은 초고순도 석영 물질 또는 저결함 석영 물질로 형성된 인벨롭; 및
    상기 내부 영역 내에 배치되는 자외선 또는 진공 자외선 방사성 물질을 포함하고, 상기 자외선 또는 진공 자외선 방사성 물질이 에너지원에 대한 노출에 반응하여 자외선 또는 진공 자외선 빛을 방출하는, 무전극 전구.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 에너지원이 마이크로파 에너지 또는 무선 주파수 에너지를 포함하는 것을 특징으로 하는 무전극 전구.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 초고순도 석영 물질 또는 저결함 석영 물질이 중량으로 1,000ppm보다 적은 OH 함유량을 갖는 것을 특징으로 하는 무전극 전구.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 초고순도 석영 물질 또는 저결함 석영 물질이 중량으로 100ppm보다 적은 OH 함유량을 갖는 것을 특징으로 하는 무전극 전구.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 초고순도 석영 물질 또는 저결함 석영 물질이 중량으로 10ppm보다 적은 Cl 함유량을 갖는 것을 특징으로 하는 무전극 전구.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 초고순도 석영 물질 또는 저결함 석영 물질이 중량으로 1ppm보다 작은 Cl 함유량을 갖는 것을 특징으로 하는 무전극 전구.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 초고순도 석영 물질 또는 저결함 석영 물질이 중량으로 0.1ppm보다 작은 총 금속 함유량을 갖는 것을 특징으로 하는 무전극 전구.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 초고순도 석영 물질 또는 저결함 석영 물질이 중량으로 상기 초고순도 석영 물질 또는 저결함 석영 물질 내의 각각의 금속에 대해서 0.01ppm보다 적은 금속 함유량을 갖는 것을 특징으로 하는 무전극 전구.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 초고순도 석영 물질 또는 저결함 석영 물질이 중량으로 0.01ppm보다 적은 티타늄을 갖는 것을 특징으로 하는 무전극 전구.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 초고순도 석영 물질 또는 저결함 석영 물질이 중량으로 0.1ppm보다 낮은 총 금속 함유량을 갖고, 중량으로 10ppm 보다 적은 OH 함유량을 가지며, 중량으로 10ppm보다 적은 Cl 함유량을 갖는 것을 특징으로 하는 무전극 전구.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 자외선 방사성 물질이 200nm 내지 400nm의 파장에서 빛을 방출하고, 상기 진공 자외선 방사성 물질은 122nm 내지 200nm의 파장에서 빛을 방출하는 것을 특징으로 하는 무전극 전구.
  12. 무전극 전구에 있어서,
    밀봉된 내부 영역을 한정하는 초고순도 석영 물질 또는 저결함 석영 물질로 형성된 인벨롭; 및
    상기 내부 영역 내에 배치되는 자외선 또는 진공 자외선 방사성 물질을 포함하고, 상기 자외선 또는 진공 자외선 방사성 물질이 에너지원에 대한 노출에 반응하여 자외선 또는 진공 자외선 빛을 방출하고, 상기 초고순도 석영 물질 또는 저결함 석영 물질이 중량으로 0.1ppm보다 낮은 총 금속 함유량, 중량으로 1,000ppm보다 낮은 OH 함유량, 중량으로 10ppm보다 낮은 Cl 함유량을 갖고, 석영 물질 내의 H의 함유량이 OH 함유량보다 적은, 무전극 전구.
  13. 마이크로파 무전극 전구로 자외선 빛 또는 진공 자외선 빛을 발생시키는 방법에 있어서,
    초고순도 석영 물질 또는 저결함 석영 물질로 형성되고, 석영 물질 내의 H의 함유량이 OH 함유량보다 적은 자외선 방사성 물질 또는 진공 자외선 방사성 물질을 포함하는 인벨롭을 구비한 무전극 전구를 제공하는 단계, 및
    자외선 또는 진공 자외선 방출을 여기시키는 에너지원에 상기 무전극 전구를 커플링하는 단계를 포함하는데, 상기 자외선 방출이 200nm 내지 400nm 사이의 하나 이상의 파장을 포함하고, 상기 진공 자외선 방출은 122nm 내지 200nm 사이의 하나 이상의 파장을 포함하는 마이크로파 무전극 전구로 자외선 빛 또는 진공 자외선 빛을 발생시키는 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 에너지원이 마이크로파 에너지 또는 무선 주파수 에너지를 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 빛 또는 진공 자외선 빛을 발생시키는 방법.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 초고순도 석영 물질 또는 저결함 석영 물질이 중량으로 0.1ppm보다 작은 총 금속 함유량을 갖는 것을 특징으로 하는 자외선 빛 또는 진공 자외선 빛을 발생시키는 방법.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 초고순도 석영 물질 또는 저결함 석영 물질이 중량으로 각각의 금속에 대해서 0.01ppm보다 적은 금속 함유량을 갖는 것을 특징으로 하는 자외선 빛 또는 진공 자외선 빛을 발생시키는 방법.
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 초고순도 석영 물질 또는 저결함 석영 물질이 중량으로 1,000ppm보다 적은 OH 함유량을 갖는 것을 특징으로 하는 자외선 빛 또는 진공 자외선 빛을 발생시키는 방법.
  18. 제 13항에 있어서,
    상기 초고순도 석영 물질 또는 저결함 석영 물질이 중량으로 100ppm보다 적은 OH 함유량을 갖는 것을 특징으로 하는 자외선 빛 또는 진공 자외선 빛을 발생시키는 방법.
  19. 제 13항에 있어서,
    상기 초고순도 석영 물질 또는 저결함 석영 물질이 중량으로 10ppm보다 적은 Cl 함유량을 갖는 것을 특징으로 하는 자외선 빛 또는 진공 자외선 빛을 발생시키는 방법.
  20. 제 13항에 있어서,
    상기 초고순도 석영 물질 또는 저결함 석영 물질이 중량으로 1ppm보다 적은 Cl 함유량을 갖는 것을 특징으로 하는 자외선 빛 또는 진공 자외선 빛을 발생시키는 방법.
  21. 제 13항에 있어서,
    상기 초고순도 석영 물질 또는 저결함 석영 물질이 중량으로 0.01ppm보다 적은 티타늄을 갖는 것을 특징으로 하는 자외선 빛 또는 진공 자외선 빛을 발생시키는 방법.
  22. 제 13항에 있어서,
    상기 초고순도 석영 물질 또는 저결함 석영 물질이 중량으로 0.1ppm보다 적은 총 금속 함유량을 갖고, 중량으로 1,000ppm보다 적은 OH 함유량을 가지며, 중량으로 10ppm보다 적은 Cl 함유량을 갖는 것을 특징으로 하는 자외선 빛 또는 진공 자외선 빛을 발생시키는 방법.
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