KR101213350B1

KR101213350B1 - 엑시머 램프

Info

Publication number: KR101213350B1
Application number: KR1020090067422A
Authority: KR
Inventors: 시게키 후지사와; 다카유키 히라이시
Original assignee: 우시오덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2008-08-29
Filing date: 2009-07-23
Publication date: 2012-12-17
Anticipated expiration: 2029-07-23
Also published as: CN101661866A; TW201009887A; TWI431658B; KR20100026972A; JP2010055971A; JP5266972B2; CN101661866B

Abstract

단면 직사각형 형상의 관이 형성된 방전 용기를 구비한 엑시머 램프에서, 에지부가 파손의 기점이 되어 방전 용기가 파열하는 것을 방지할 수 있는 엑시머 램프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

방전 용기(11)의 방전 공간 S 내에서 엑시머 방전을 발생시키는 엑시머 램프(10)이고, 단면(14a, 14b)에 평행하게 절단한 단면에서, 방전 용기(11)의 장변면(12a, 12b)은, 장변면(12a, 12b)과 단변면(13a, 13b)을 연결하는 에지부(16a, 16b, 16c, 16d)에 대해, 장변면(12a, 12b)의 중앙부(18a, 18b)가 방전 공간 S의 내측을 향하는 만곡 형상으로 형성되고, 방전 용기(11)의 방전 공간 S로 노출되는 표면에 자외선 반사막(20)이 형성되고, 당해 자외선 반사막(20)은, 상기 중앙부측보다 상기 에지부측의 막 두께가 두꺼워지고 있다.

Description

엑시머 램프{EXCIMER LAMP}

본 발명은, 실리카 유리로 이루어지는 방전 용기와, 대향하는 한 쌍의 전극과, 상기 한 쌍의 전극간에 상기 방전 용기를 형성하는 실리카 유리를 통해, 방전용 가스를 여기(勵起)하여, 상기 방전 용기 내부에 엑시머 방전을 발생시키는 엑시머 램프에 관한 것이다.

근년, 금속, 유리, 그 외의 재료로 이루어지는 피처리체에 파장 200nm 이하의 진공 자외광을 조사함으로써, 당해 진공 자외광 및 이에 의해 생성되는 오존의 작용에 의해 피처리체를 처리하는 기술, 예를 들면 피처리체의 표면에 부착한 유기 오염물질을 제거하는 세정 처리 기술이나, 피처리체의 표면에 산화막을 형성하는 산화막 형성 처리 기술이 개발되어 실용화되고 있다.

이들 장치에서, 진공 자외광을 조사하는 광원으로서는, 예를 들면, 엑시머 방전에 의해 엑시머 분자를 형성해, 당해 엑시머 분자의 붕괴에 수반하여 발생하는 광, 예를 들면 파장 172nm 부근의 광을 이용하는 엑시머 램프가 알려져 있다. 이러한 엑시머 램프는, 보다 고강도의 자외선을 효율적으로 방사하기 위해 많은 시도가 이루어지고 있다.

도 5는, 일본국 특허 공개 2004－127710호 공보에 기재된 종래의 엑시머 램프의 구성을 나타내는 설명용 사시도이다. 종래의 엑시머 램프(60)는, 자외선을 투과하는 실리카 유리로 이루어지는 단면 직사각형 형상으로 중공 장척(長尺)인 방전 용기(61)를 구비하고, 이 방전 용기(61)의 외표면에 한 쌍의 전극(65, 66)이 형성되어 있다. 상기 방전 용기(61)의 내부에는, 방전용 가스로서 크세논 가스가 봉입되어 있다. 또, 상기 엑시머 램프(60)는, 한쪽의 상기 전극(65)에 점등 전력이 공급되면, 엑시머 분자가 형성되고, 이 엑시머 분자의 붕괴에 수반하여 진공 자외광이 방사되는, 이른바 엑시머 방전이 생긴다.

진공 자외광은 지극히 에너지가 높은 광이기 때문에, 실리카 유리에, 이 강한 진공 자외광을 장시간에 걸쳐 계속 조사하면, 상기 실리카 유리 중에 자외선에 기인하는 결함이 생성되고, 이것이 자외선 왜곡(紫外線歪)을 형성하여, 경우에 따라서는, 미세한 균열이나 크랙이 발생한다. 특히, 방전 공간에 면하는 최표면(最表面)에서는, 방전 공간에서 발생한 진공 자외광 중, 단파장측의 에너지가 높은 파장 영역의 광의 대부분이 직접, 상기 표면에 조사되고 상기 표면이 수축하는 방향으로 강한 자외선 왜곡이 형성된다. 한편, 방전 용기(61)의 외표면에, 조사되는 진공 자외광은, 상기 방전 용기(61)를 형성하는 유리의 두께만큼 감쇠하고, 자외선 왜곡에 의해 수축하는 방향으로 형성되는 자외선 왜곡의 양은, 내표면에 비해 각별히 적게 된다. 이 자외선 왜곡이 생성되는 양의 차이에 의해, 방전 공간에 면하는 최표면에 인장 응력이 가해지고, 상기 외표면은 늘어나는 방향으로 변형한다.

도 6은, 종래의 엑시머 램프의 방전 용기(61)의 변형을 설명하기 위한 설명 용 단면도이다.

방전 용기(61)는, 장척 형상의 판유리로 이루어지는 장변면(62a, 62b)이 서로 마주보도록 배치되고, 장변면(62a)과 장변면(62b)을 연결하는 단변면(63a, 63b)에 의해 단면 직사각형 형상의 관이 형성된다. 화살표는, 방전 용기의 내부에 작용하는 응력의 방향을 나타낸 것이다.

장변면(62a, 62b)이나 단변면(63a, 63b)의 방전 공간에 면하는 최표면에서는, 진공 자외광 중, 에너지가 높은 단파장 영역의 광이, 많이 흡수되기 때문에, 자외선 왜곡을 형성하고, 화살표와 같이 줄어드는 방향으로 힘이 작용한다. 한편, 방전 용기(61)의 외표면은, 화살표와 같이 늘어나는 방향으로 힘이 작용한다. 단면 직사각형 형상의 방전 용기(61)에서는, 형상적인 특징으로부터, 장변면(62a, 62b)과 단변면(63a, 63b)을 연결하는 에지부(64a, 64b, 64c, 64d)에, 장변면(62a, 62b) 방향으로 신축하는 응력과, 단변면(63a, 63b) 방향으로 신축하는 응력이 작용하고, 에지부(64a, 64b, 64c, 64d)에 응력이 집중한다. 따라서, 응력 집중에 의해 축적된 왜곡에 의해, 에지부(64a, 64b, 64c, 64d)가 파손의 기점이 되고, 방전 용기(61)가 파괴된다는 문제가 생긴다.

[특허 문헌 1: 일본국 특허 공개 2004－127710 공보]

본 발명은, 상기 문제를 해결하기 위해 이루어지게 된 것으로서, 단면 직사각형 형상의 관형 방전 용기를 구비한 엑시머 램프에 있어서, 에지부가 파손의 기점이 되어 방전 용기가 파괴되는 것을 방지할 수 있는 엑시머 램프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 청구항 1에 기재된 엑시머 램프는, 양단이 단면에 의해 닫혀져 서로 대향하는 장변면과 상기 장변면을 연결하는 단변면에 의해 둘러싸인 단면 직사각형 형상의 방전 용기를 구비하고, 상기 방전 용기의 서로 대항하는 상기 장변면 또는 상기 단변면에는 한 쌍의 전극이 배치되고, 상기 방전 용기의 내부에 크세논 가스를 봉입해, 방전 공간 내에 엑시머 방전을 발생시키는 엑시머 램프에서, 상기 장변면은, 상기 장변면과 상기 단변면을 연결하는 에지부에 대해, 상기 장변면의 중앙부가 상기 방전 공간의 내측을 향하는 방향으로 만곡하고 있고, 상기 방전 용기의 내표면에는 자외선 반사막이 형성되고 상기 자외선 반사막은, 상기 에지부에 형성된 막 두께가, 상기 방전 용기의 다른 내표면에 형성된 막 두께에 비해, 두꺼워져 있는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 청구항 2에 기재된 엑시머 램프는, 상기 구성에 더해, 상기 단변면은, 상기 장변면과 상기 단변면을 연결하는 에지부에 대해, 상기 단변면의 중앙부가 상기 방전 공간의 내측을 향하는 방향으로 만곡하고 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 청구항 3에 기재된 엑시머 램프는, 상기 구성에 더해, 상기 자외선 반사막은, 실리카 입자와 알루미나 입자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 1에 기재된 엑시머 램프에 의하면, 상기 방전 용기는, 상기 장변면과 단변면을 연결하는 에지부에 대해, 상기 장변면의 중앙부가 방전 공간의 내측을 향하는 방향으로 만곡하고 있고, 상기 방전 용기의 내표면에 형성된 자외선 반사막의 막 두께는, 에지부에 형성된 막 두께가, 그 외의 부분에서 형성된 막 두께에 비해, 두꺼워져 있다. 그 때문에, 파손의 기점이 되기 쉬운 에지부는, 막 두께가 두꺼운 자외선 반사막에 의해 진공 자외광이 충분히 차단되고, 상기 에지부에 발생되는 자외선 왜곡 등의 데미지를 경감할 수 있으므로, 결과적으로, 상기 방전 용기의 파괴 등의 불편을 방지할 수 있다는 이점이 있다.

본 발명의 청구항 2에 기재된 엑시머 램프에 의하면, 상기 단변면의 중앙부가 장변면과 단변면을 연결하는 에지부에 대해, 방전 공간의 내측을 향하는 방향으로 만곡한다. 이 때문에, 단변면의 중앙부의 내표면에 형성되는 상기 자외선 반사막의 막 두께가 얇아도, 상기 에지부 근방의 내표면에서는, 상기 자외선 반사막의 막 두께를 두껍게 할 수 있다. 즉, 방전 공간 내부에서 생성되는 강한 진공 자외광을, 상기 에지부에서 선택적으로 차단할 수 있는 정도까지 크게 할 수 있다. 이 때문에, 상기 에지부에서 발생하는 자외선 왜곡 등의 데미지를 경감할 수 있으므로, 결과적으로, 상기 방전 용기의 파괴 등의 불편을 방지할 수 있다는 이점이 있다.

본 발명의 청구항 3에 기재된 엑시머 램프에 의하면, 상기 자외선 반사막에 실리카 입자를 포함함으로써, 실리카 유리로 이루어지는 방전 용기와의 접착력을 높일 수 있음과 더불어, 상기 자외선 반사막에 알루미나 입자를 포함함으로써, 자외선의 반사 특성을 장시간에 걸쳐 유지할 수 있다는 이점이 있다. 또한, 서로 인접하는 실리카 입자가 방전에 의한 열로 용융 결합되는 것을 상기 알루미나 입자가 저해해, 각 입자간에서의 경계를 유지할 수 있고, 자외선의 반사 특성을 장시간 유지할 수 있다는 이점이 있다.

도 1은, 본 발명의 엑시머 램프(10)의 일례에서의 구성의 개략을 나타내는 설명용 단면도이고, 도 1-(a)는, 방전 용기(11)의 길이 방향에 따른 단면을 나타내는 횡단면도, 도 1-(b)는, (a)에서의 A-A단면도이다.

이 엑시머 램프(10)는, 양단이 기밀하게 봉지되고 내부에 방전 공간 S가 형성된, 단면 직사각형 형상으로 중공 장척 형상의 방전 용기(11)를 구비하고, 이 방전 용기(11)의 내부에는 방전용 가스로서 크세논 가스가 봉입되어 있다. 여기에, 크세논 가스는, 압력이 예를 들면 10~60 ㎪의 범위 내가 되는 봉입량으로 되어 있다.

방전 용기(11)는, 진공 자외광을 양호하게 투과하는 실리카 유리, 예를 들면 합성 석영 유리로 이루어지고, 유전체로서의 기능을 겸한다.

방전 용기(11)는, 장척 형상의 판유리로 이루어지는 장변면(12a, 12b)이 서로 마주보도록 배치되고, 장변면(12a)과 장변면(12b)을 연결하여 단변면(13a, 13b) 에 의해 단면 직사각형 형상의 관이 형성된다. 길이 방향의 양단은, 단면(14a, 14b)에 의해 닫혀져 방전 공간 S의 내부를 기밀 공간으로 하고 있다. 방전 용기(11)는, 예를 들면, 길이 방향의 길이가 800~1600mm이고, 320~640cm³의 방전 공간 S를 가지고 있다.

방전 용기(11)에서의 장변면(12a, 12b)의 외표면에는, 한 쌍의 격자 형상의 전극(15a, 15b)이 장척 방향으로 늘어나도록 대향하여 형성되어 있다. 장변면(12a)의 외표면에는 고전압 급전 전극으로서 기능하는 한쪽의 전극(15a)이 배치되고, 장변면(12b)의 외표면에는 접지 전극으로서 기능하는 다른 쪽의 전극(15b)이 배치된다. 이에 의해, 한 쌍의 전극(15a, 15b) 사이에 유전체로서 기능하는 방전 용기(11)가 개재된 상태로 되어 있다. 이러한 전극(15a, 15b)은, 예를 들면, 금속으로 이루어지는 전극 재료를 방전 용기(11)에 페이스트 도포함으로써, 또는, 프린트 인쇄함으로써 형성할 수 있다.

이 엑시머 램프(10)는, 한쪽의 전극(15a)에 점등 전력이 공급되면, 유전체로서 기능하는 방전 용기(11)의 벽을 통해 양전극(15a, 15b) 사이에 방전이 생성되고 이에 의해, 엑시머 분자가 형성됨과 더불어 이 엑시머 분자가 붕괴하는 과정에서 진공 자외광이 방사되는 엑시머 방전이 생긴다.

상기 엑시머 램프(10)는, 엑시머 방전에 의해 발생하는 진공 자외광을 효율적으로 이용하기 위해, 방전 용기(11)의 방전 공간 S에 노출되는 표면에, 자외선 산란 입자로 이루어지는 자외선 반사막(20)이 설치되어 있다.

자외선 반사막(20)은, 방전 용기(11)에서의 장변면(12a)의 고전압 급전 전극으로서 기능하는 한쪽의 전극(15a)에 대응하는 내표면 영역과, 이 영역에 연속하는 단변면(13a, 13b)의 내표면 영역에 걸쳐 형성되어 있다. 또, 단면(14a, 14b)의 내표면 영역에도 자외선 반사막(20)이 형성된다. 한편, 방전 용기(11)에서의 장변면(12b)의 접지 전극으로서 기능하는 다른쪽의 전극(15b)에 대응하는 내표면 영역에서 자외선 반사막(20)이 형성되어 있지 않음에 의해 광출사부(17)가 구성되어 있다. 또한, 장변면(12b)의 전극(15b)이 형성되어 있지 않은 단부의 내표면 영역에도 자외선 반사막(20)을 형성함으로써, 반사 효율을 높일 수 있다.

도 2는, 본 발명의 엑시머 램프(10)의 상세를 설명하기 위해 단면(14a, 14b)에 대해 평행(램프관축에 대해 직교하는 면)하게 절단한 개략 단면도이다. 특히, 동 도에서는, 각 유리면의 휘어짐 상태나 자외선 반사막의 두께 차이를 강조한 개념도가 되어 있다.

장변면(12a)의 양단에 단변면(13a), 또는 단변면(13b)의 일단이 접합되고, 장변면(12a)과 단변면(13a)을 접합하는 에지부(16a) 및 장변면(12a)과 단변면(13b)을 접합하는 에지부(16b)가 형성된다. 마찬가지로, 장변면(12b)의 양단에서 단변면(13b) 또는 단변면(13a)의 일단이 접합되고, 장변면(12b)과 단변면(13b)을 접합하는 에지부(16c) 및 장변면(12b)과 단변면(13a)을 접합하는 에지부(16d)가 형성되어 있다.

상기 장변면(12a)의 중앙부(18a)는, 상기 장변면(12a) 상에서 중앙부(18a)의 연장상에 존재하는 에지부(16a, 16b)에 대해, 방전 공간 S의 안쪽에 위치하고, 상기 장변면(12a) 자신은, 상기 방전 공간 S의 내측을 향하는 방향으로 만곡한다. 상기 장변면(12a)의 중앙부(18a)와 에지부(16b) 사이의 거리 D는 0.2㎜ 정도이다. 또, 상기 장변면(12a)과 서로 마주보도록 배치되어 있는 장변면(12b)에 대해서도 마찬가지다.

또, 단변면(13a)도, 중앙부(19a)가, 상기 단변면(13a) 상에서의 중앙부(19a)의 연장상에 존재하는 에지부(16a, 16d)에 대해, 방전 공간 S의 안쪽에 위치하고, 상기 단변면(13a) 자신은, 상기 방전 공간 S의 내측을 향하는 방향으로 만곡한다. 또 상기 단변면(13a)과 서로 마주보도록 배치되어 있는 단변면(13b)도 마찬가지다.

방전 용기(11) 전체로 보면, 단면(14a, 14b)에 평행하게 절단한 단면에서, 에지부(16a, 16b, 16c, 16d)가, 장변면(12a)과 장변면(12b)이 서로 마주보는 방향에도, 단변면(13a)과 단변면(13b)이 서로 마주보는 방향에도, 방전 공간 S의 바깥쪽을 향해 부풀고 있다. 환언하면, 방전 용기(11)는, 장변면(12a, 12b)의 중앙부(18a, 18b)와 단변면(13a, 13b)의 중앙부(19a, 19b)가, 방전 공간 S의 안쪽을 향해 약간 돌출된 방향으로 만곡한 형상으로 되어 있다. 또, 상기 방전 용기(11)의 내표면에 형성된 자외선 반사막(20)은, 상기 에지부(16a, 16b, 16c, 16d)에서, 중앙부(18a, 18b) 또는 중앙부(19a, 19b)보다 막 두께가 두껍게 형성되어 있다.

장변면(12a)의 내표면 영역에 형성되어 있는 자외선 반사막(20)은, 방전 공간 S에서 발생한 진공 자외광을 반사시키는 것을 목적으로 하므로, 그 막 두께를 충분히 두껍고, 예를 들면, 중앙부(18a)에서 30㎛ 정도 형성하는 것이 바람직하다. 자외선 반사막(20)의 막 두께를 충분히 설정함으로써, 자외선 반사막(20)으로 입사한 광을 방전 용기(11)에까지 투과시키지 않을 뿐만 아니라, 진공 자외광을 반사하여 다시 방전 공간 S로 되돌릴 수 있다.

한편, 단변면(13a)의 내표면 영역에 형성되어 있는 자외선 반사막(20)은, 진공 자외광에 노출되는 방전 용기(11)의 보호를 목적으로 하므로, 진공 자외광을 반사시키는 기능은 필요로 하지 않고, 진공 자외광을 거의 투과하지 않는 최저한의 두께로 형성되어 있으면 충분하다. 예를 들면, 중앙부(19a)의 내표면 영역에서 2~3㎛ 형성하면, 자외선 반사막(20)에서 진공 자외광을 90% 정도 차단할 수 있다.

또, 상기 자외선 반사막(20)을 구성하는 자외선 산란 입자로서는, 예를 들면 실리카 유리를 분말 형상으로 미세한 입자로 한 실리카 입자 등이 이용된다. 실리카 입자는, 입자경이 예를 들면 0.01~20㎛의 범위 내로 있는 것이고, 중심 입경(수평균 입자경의 피크값)이, 예를 들면 0.1~10㎛인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 0.3~3㎛인 것이다. 또, 자외선 반사막(20)에 포함되는 실리카 입자의 입경 분포는 광범위하게 퍼지지 않는 것이 바람직하고, 입경이 중심 입경의 값이 되는 실리카 입자가 반수 이상이 되도록 선별된 실리카 입자를 이용하는 것이 바람직하다.

상기 실리카 입자는, 일부 용융 등 함으로써, 자외선 반사막(20)을 방전 용기(11)에 부착시키고 있다. 일반적으로, 선팽창 계수의 값이 동일하거나 또는 근사하는 것은, 접착하기 쉽다는 성질이 있다. 실리카 입자는, 실리카 유리로 이루어지는 방전 용기(11)와 선팽창 계수의 값이 동일하기 때문에, 방전 용기(11)와의 접착력을 높이는 기능을 가진다.

그러나, 실리카 입자는 엑시머 램프(10)에서 발생하는 플라스마의 열에 의해 용융하고, 입계가 소실되고, 진공 자외광을 확산 반사시킬 수 없게 되고, 반사율이 저하할 때가 있다. 자외선 산란 입자로서 실리카 입자뿐만 아니라 알루미나 입자도 포함함으로써, 플라스마에 의한 열에 노출되었을 경우에도, 실리카 입자보다 높은 융점을 가지는 알루미나 입자는 용융하지 않기 때문에, 서로 인접하는 실리카 입자와 알루미나 입자가 입자끼리 결합되는 것이 방지되어 입계가 유지된다.

알루미나 입자는, 입자경이 예를 들면 0.1~10㎛의 범위 내에 있는 것이고, 중심 입경(수평균 입자경의 피크값)이, 예를 들면 0.1~3㎛인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 0.3~1㎛인 것이다. 또, 자외선 반사막(20)에 포함되는 알루미나 입자의 입경의 분포는 광범위하게 퍼지지 않는 것이 바람직하고, 입경이 중심 입경의 값이 되는 알루미나 입자가 반수 이상이 되도록 선별된 알루미나 입자를 이용하는 것이 바람직하다.

도 3은, 이러한 방전 용기(11)의 형성 방법을 나타내기 위한 제조 도중의 방전 용기(11)를 나타내는 사시도이다.

에지부(16a, 16b, 16c, 16d)가 방전 공간 S의 바깥쪽을 향해 부풀어 있는 방전 용기(11)는, 원통 형상의 실리카 유리로 이루어지는 환형관(25)을, 취출봉(24)이 장착된 직사각형 형상의 인발형(引拔型)(23)에 의해, 상기 환형관을 가열 연화된 상태에서 상기 인발형을 인발함으로써 성형된다. 에지부(16a, 16b, 16c, 16d)가 바깥쪽을 향해 부풀도록 성형하기 때문에, 인발형(23)의 모퉁이에 부푼 곳이 형성되어 있다.

그 가공 공정으로서는, 우선, 원통형의 실리카 유리로 이루어지는 환형 관(25)을 용이하게 변형하는 정도까지 버너로 가열한다. 다음에, 환형관(25)의 외표면을 버너로 가열한 상태에서, 인발형(23)을 내관에 삽입하여 밀어 넣는다. 인발형(23)은 환형관(25)의 단면보다 큰 것이 사용되기 때문에, 환형관(25)이 각형관으로 밀어 넓어지게 된다. 예를 들면, 직경 φ30mm의 환형관(25)에 대해, 장변면의 길이가 40mm로 되어 있는 인발형(23)이 이용된다. 또, 인발형(23)은 고온으로 노출되기 때문에, 카본에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 금속으로 이루어지는 인발형(23)을 이용하면, 금속이 불순물로서 방전 용기(11)의 내표면에 부착 혼입해, 방전 용기(11)의 실리카 유리의 순도가 저하할 우려가 있기 때문이다.

환형관(25)의 단면보다 큰 면적을 가지는 인발형(23)을 이용해 환형관(25)을 각형관으로 구워 늘이기 때문에, 성형된 방전 용기(11)의 단면은 인발형(23)의 형상을 투사한 형상이 된다. 그러나, 상기 인발형 자신의 열팽창이나, 인발 후의 유리관의 수축 등을 고려해, 실제로는, 인발형(23)의 모퉁이에 미리 부푼 곳을 형성함으로써, 방전 용기(11)의 에지부(16a, 16b, 16c, 16d)를 바깥쪽을 향해 부풀도록 성형한다.

도 4는, 자외선 반사막(20)의 막 두께와 그 광의 투과율의 관계를 나타내는 그래프이다. 세로축을 투과율［%］로 하고, 가로축을 자외선 반사막의 막 두께［㎛］로 하고, 그 관계를 나타낸다. 또한, 세로축에 나타낸 투과율이란, 파장 172nm의 진공 자외광의 투과율을 나타낸다. 또, 파장 150nm~파장 200nm의 범위의 진공 자외선 영역에서는, 거의 같은 경향을 나타내는 것을 알 수 있다. 동 그래프에서, 자외선 반사막(20)의 막 두께를 두껍게 하면, 진공 자외광의 투과율을 저하하는 것을 알 수 있다. 자외선 반사막(20)의 막 두께가 10㎛ 이상의 범위에서는, 진공 자외광을 전혀 투과하지 않는 것을 알 수 있다.

도 4의 결과를 도 2의 방전 용기(11)에 적용시키면, 방전 용기(11)의 내표면 영역에 자외선 반사막(20)을 충분한 막 두께를 가지도록 형성하면, 방전 공간 S 내에서 발생하는 파장 172nm에 피크를 가지는 진공 자외광이 자외선 반사막(20)을 투과할 수 없기 때문에, 방전 공간 S에 대해 자외선 반사막(20)을 통해 형성되는 방전 용기(11), 구체적으로는 장변면(12a), 단변면(13a, 13b)에 조사되는 진공 자외광의 강도를 저감할 수 있다. 따라서, 방전 용기(11)를 구성하는 실리카 유리에 강한 강도의 진공 자외광이 조사되는 것을 방지해, 방전 용기의 열화를 억제할 수 있다.

방전 공간 S의 내부에서 발생한 엑시머광을 대상물에 조사하기 위해서는, 자외선 반사막(20)이 형성되어 있지 않은 광출사부(17)를 구성해야 한다. 광출사부(17)에는 자외선 반사막(20)이 없기 때문에, 방전 용기(11)를 구성하는 실리카 유리에 진공 자외광이 직접 조사된다. 또, 방전 용기(11)는 단면 직사각형 형상의 형상을 하고 있으므로, 에지부(16a, 16b, 16c, 16d)에서는 응력이 집중하기 쉽다는 특징을 가진다. 그 때문에, 광출사부(17)는, 에지부(16a, 16b, 16c, 16d)를 포함하지 않는 장변면(12b)에 형성되고, 파손의 기점이 되기 쉬운 에지부(16a, 16b, 16c, 16d)는 자외선 반사막(20)에 의해 진공 자외광으로부터 보호되어 있다. 이러한 구성을 채택함으로써 직사각형 형상의 방전 용기(11)를 이용한 엑시머 램프에서도, 방전 용기(11)의 파열을 방지할 수 있다.

또, 방전 용기(11)는, 장변면(12a, 12b)의 중앙부(18a, 18b)나 단변면(13a, 13b)의 중앙부(19a, 19b)가, 에지부(16a, 16b, 16c, 16d)에 대해 방전 공간 S의 안쪽으로 위치하므로, 에지부(16a, 16b, 16c, 16d)의 내표면 영역에는, 방전 용기(11)의 다른 내표면 영역에 비해 자외선 반사막(20)의 막 두께가 두꺼워지도록 형성할 수 있다. 구체적으로는, 에지부(16a, 16b, 16c, 16d)의 내표면 영역에 형성된 자외선 반사막(20)은, 다른 영역에 형성된 자외선 반사막(20)에 비해, 그 막 두께가 적어도 10㎛ 이상 커지게 된어 있다. 따라서, 에지부(16a, 16b, 16c, 16d)의 내표면 영역에 형성된 자외선 반사막(20)의 막 두께는, 적어도 10㎛ 이상 확보되므로 진공 자외광을 거의 완전하게 차단할 수 있어 방전 용기(11)의 에지부(16a, 16b, 16c, 16d)에는 방전 공간 S에서 발생한 진공 자외광이 조사되지 않는다.

즉, 에지부(16a, 16b, 16c, 16d)의 내표면 영역에 형성된 자외선 반사막(20)의 막 두께가, 방전 용기(11)의 다른 내표면 영역에 형성된 막 두께에 비해, 커진다. 그 때문에, 파손의 기점이 되기 쉬운 에지부(16a, 16b, 16c, 16d)에서, 자외선 반사막(20)에 의해 진공 자외광을 차단하고, 방전 용기(11)의 에지부(16a, 16b, 16c, 16d)에 진공 자외광이 조사되지 않도록 하고, 진공 자외광에 의한 데미지에 의한 방전 용기(11)의 파열을 방지할 수 있다.

이어서, 방전 용기(11)의 내표면 영역으로의 자외선 반사막(20)의 형성 방법의 일례를 설명한다.

자외선 반사막(20)은, 예를 들면 「유하법」이라고 불리는 방법에 의해 실시 할 수 있다. 우선, 방전 용기(11)의 내측에 흘려 넣는 코트액을 조제한다. 코트액은, 자외선 산란 입자, 결착제, 분산제 및 용제로 구성된다. 자외선 산란 입자는 예를 들면 실리카 입자와 알루미나 입자이고, 결착재는 테트라에틸 오소실리케이트를 포함해, 분산제는 시란캅링제이고, 용제는 에탄올이다.

코트액에 분산제를 함유함으로써, 코트액을 겔화하고 방전 용기(11)에 쉽게 부착시킴과 더불어, 코트액 중에서 균등하게 분산된 자외선 산란 입자를 정착시킬 수 있다.

코트액에 용제를 함유함으로써, 코트액의 자외선 산란 입자의 함유 농도를 조정할 수 있다.

코트액을 방전 용기(11)의 내부에 흘려 넣어, 방전 용기(11)의 내표면에서의 소정의 영역에 부착시킨다.

우선, 단변면(13a)의 내표면 영역에 코트액을 흘려 넣어, 단변면(13a)에서의 중앙부(19a)의 막 두께가 2~5㎛가 되도록 코트액을 부착시킨다. 이어서, 단변면(13b)의 내표면 영역에 코트액을 흘려 넣어, 단변면(13b)에서의 중앙부(19b)의 막 두께가 2~5㎛가 되도록 코트액을 부착시킨다. 단변면(13a) 및 단변면(13b)의 내표면 영역에 코트액이 부착된 상태에서, 자연 건조시켜 용제를 증발시킨다. 또한, 산소 분위기 중에서 1시간, 500℃로 가열해 하소(calcinations)를 한다. 하소를 하고 코트액을 단변면(13a, 13b)의 내표면 영역에 정착시킴으로써 에지부(16a, 16b)주변에서, 이어서 장변면(12a)의 내표면 영역에 흘려 넣어지는 코트액과 완충하지 않도록 할 수 있다.

다음에, 장변면(12a)의 내표면 영역에 코트액을 흘려 넣어 자외선 반사막(20)을 형성한다. 장변면(12a)에서의 중앙부(18a)의 막 두께가 20~30㎛가 되도록 코트액을 부착시켜, 이 상태로 자연 건조시켜 용제를 증발시킨다. 이 때, 코트액의 표면 장력에 의해, 에지부(16a, 16b) 주변에서 단변면(13a, 13b)에 코트액이 빨아 올려지는 현상이 생기기 때문에, 에지부(16a, 16b)의 단변면(13a, 13b)측에도 코트액이 두껍게 부착된다.

장변면(12a)의 내표면 영역에도 코트액이 부착된 방전 용기(11)를, 이 상태에서 자연 건조시켜 용제를 증발시켜, 또한 산소 분위기 중에서 1시간, 1000℃로 가열해 본소(本燒)를 한다. 코트액을 소성하면 분산제가 가열 소실해, 자외선 산란 입자와 결착제만이 남는다. 결착제는, 실리카가 되어 자외선 산란 입자에 용융 부착해, 입자끼리나, 방전 용기(11)와의 결착력을 높인다.

상기 공정에 의해, 장변면(12a)의 내표면 영역에서, 단변면(13a, 13b)의 내표면 영역에 비해 막 두께가 두꺼운 자외선 반사막(20)을 형성할 수 있다. 또한, 방전 용기(11)의 장변면(12a, 12b)이나 단변면(13a, 13b)이 만곡 형상으로 가공되어 있는 것 및 제조 공정에서의 코트액의 표면 장력에 의해, 에지부(16a, 16b, 16c, 16d)의 내표면 영역에는, 다른 영역에 비해, 자외선 반사막(20)의 막 두께가 두꺼워지도록 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 설명에서 사용한 도면은, 자외선 반사막(20)의 박막의 두께나 방전 용기(11)의 형상에 대해, 치수 등을 과장해 나타낸다.

도 1은 본 발명의 엑시머 램프의 구성을 나타내는 설명용 개략 단면도이다.

도 2는 본 발명의 엑시머 램프의 개략 단면도이다.

도 3은 본 발명의 엑시머 램프의 방전 용기의 형성 방법을 나타내기 위한 사시도이다.

도 4는 자외선 반사막의 막 두께와 그 광투과율의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 5는 종래의 엑시머 램프의 구성을 나타내는 설명용 사시도이다.

도 6은 종래의 엑시머 램프의 방전 용기의 변형을 설명하기 위한 설명용 단면도이다.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

10 엑시머 램프 11 방전 용기

12a, 12b 장변면 13a, 13b 단변면

14a, 14b 단면 15a, 15b 전극

16a, 16b, 16 c, 16d 에지부 17 광출사부

20 자외선 반사막

Claims

양단이 단면에 의해 닫혀지고, 서로 대향하는 한 쌍의 장변면과 상기 한 쌍의 장변면을 연결하는 한 쌍의 단변면에 의해 둘러싸인 단면 직사각형 형상의 방전 용기를 구비하고, 상기 방전 용기의 서로 대향하는 상기 한 쌍의 장변면, 또는, 상기 한 쌍의 단변면에는 한 쌍의 전극이 배치되고, 상기 방전 용기의 내부에 크세논 가스를 봉입해, 방전 공간 내에 엑시머 방전을 발생시키는 엑시머 램프에 있어서,

상기 한 쌍의 장변면은, 상기 한 쌍의 장변면과 상기 한 쌍의 단변면을 연결하는 에지부에 대해, 상기 한 쌍의 장변면의 중앙부가 상기 방전 공간의 내측을 향하는 방향으로 만곡하고,

상기 방전 용기의 내표면에는 자외선 반사막이 형성되고,

상기 자외선 반사막은, 상기 에지부에 형성된 막 두께가, 상기 방전 용기의 다른 내표면에 형성된 막 두께에 비해, 두꺼워져 있는 것을 특징으로 하는 엑시머 램프.
청구항 1에 있어서,

상기 단변면은, 상기 장변면과 상기 단변면을 연결하는 에지부에 대해, 상기 단변면의 중앙부가 상기 방전 공간의 내측을 향하는 방향으로 만곡하는 것을 특징으로 하는 엑시머 램프.
청구항 1 또는 2에 있어서,

상기 자외선 반사막은, 실리카 입자와 알루미나 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑시머 램프.