KR101308780B1 - 엑시머 램프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 장시간 점등된 경우라도, 자외선 반사막의 반사율의 저하의 정도가 작게 억제되고, 자외선 반사막의 박리를 일으키는 일이 없으며, 따라서, 진공 자외광을 효율적으로 출사할 수 있는 엑시머 램프를 제공하는 것이다.

방전 공간을 갖는 실리카 유리로 이루어지는 방전 용기를 구비하고, 당해 방전 용기를 형성하는 실리카 유리가 개재된 상태로 한 쌍의 전극이 설치되어 이루어지고, 상기 방전 용기의 방전 공간 내에 있어서 엑시머 방전을 발생시키는 엑시머 램프로서, 상기 방전 용기의, 방전 공간에 노출되는 표면에, 실리카 입자와 알루미나 입자로 이루어지는 자외선 반사막이 형성되어 있고, 당해 자외선 반사막은, 상기 방전 용기의 관벽 부하를 b〔W／㎠〕로 할 때, 방전 공간에 노출되는 표면층 부분에 있어서, 알루미나 입자가 (10b－4)wt％ 이상, 70wt％ 이하의 비율로 함유되어 이루어지는 것이다.

Description

엑시머 램프{EXCIMER LAMP}

본 발명은 실리카 유리로 이루어지는 방전 용기를 구비하고, 당해 방전 용기를 형성하는 실리카 유리가 개재된 상태로 한 쌍의 전극이 설치되어 이루어지고, 상기 방전 용기의 내부에 엑시머 방전을 발생시키는 엑시머 램프에 관한 것이다.

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

진공 자외광을 조사하는 장치로서는, 예를 들어, 엑시머 방전에 의해서 엑시머 분자를 형성하고, 당해 엑시머 분자로부터 방사되는 광을 이용하는 엑시머 램프를 광원으로서 구비하여 이루어지는 것이 이용되고 있고, 이러한 엑시머 램프에 있어서는, 보다 고강도의 자외선을 효율적으로 방사하기 위해서 많은 시도가 이루어지고 있다.

구체적으로는, 예를 들어, 도 6을 참조하여 설명하면, 자외선을 투과하는 실 리카 유리로 이루어지는 방전 용기(51)를 구비하고, 이 방전 용기(51)의 내측과 외측에 각각 전극(55, 56)이 설치되어 이루어지는 엑시머 램프(50)에 있어서, 방전 용기(51)의 방전 공간(S)에 노출되는 표면에, 자외선 반사막(20)을 형성하는 것이 기재되어 있고, 자외선 반사막으로서는, 실리카 입자만으로 이루어지는 것 및 알루미나 입자만으로 이루어지는 것이 실시예에 예시되어 있다(특허 문헌 1 참조).

이 엑시머 램프(50)에 있어서는, 방전 용기(51)의 일부에, 자외선 반사막(20)이 형성되어 있지 않음으로써 방전 공간(S) 내에서 발생한 자외선을 출사하는 광출사부(58)가 형성되어 있다.

이러한 구성의 엑시머 램프(50)에 의하면, 방전 용기(51)의, 방전 공간(S)에 노출되는 표면에, 자외선 반사막이 설치되어 있음으로써, 자외선 반사막이 설치된 영역에 있어서는, 방전 공간(S) 내에서 발생한 자외선이 자외선 반사막에 의해서 반사되므로, 실리카 유리에 입사하지 않고, 광출사부(58)를 구성하는 영역에 있어서 자외선이 실리카 유리를 투과하여 외부에 방사되므로, 기본적으로는, 방전 공간(S) 내에서 발생한 자외선을 유효적으로 이용할 수 있고, 또한 광출사부(58) 이외의 영역을 구성하는 실리카 유리의 자외선 변형에 의한 데미지를 작게 억제할 수 있으며, 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있게 되어 있다.

[특허 문헌 1] 일본특허 제3580233호 공보

그러나, 상기 구성의 엑시머 램프에 있어서는, 장시간 점등되면, 자외선 반사막의 반사율이 저하된다는 문제나, 자외선 반사막의 박리가 생긴다는 문제가 발생하는 것이 판명되었다.

본 발명은, 이상과 같은 사정에 의거하여 이루어진 것으로, 장시간 점등된 경우라도, 자외선 반사막의 반사율의 저하의 정도가 작게 억제되고, 자외선 반사막의 박리를 일으키게 하는 일이 없으며, 따라서, 진공 자외광을 효율적으로 출사할 수 있는 엑시머 램프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 엑시머 램프는, 방전 공간을 갖는 실리카 유리로 이루어지는 방전 용기를 구비하고, 당해 방전 용기를 형성하는 실리카 유리가 개재된 상태로 한 쌍의 전극이 설치되어 이루어지고, 상기 방전 용기의 방전 공간 내에 있어서 엑시머 방전을 발생시키는 엑시머 램프로서,

상기 방전 용기의, 방전 공간에 노출되는 표면에, 실리카 입자와 알루미나 입자로 이루어지는 자외선 반사막이 형성되어 있고, 당해 자외선 반사막은, 상기 방전 용기의 관벽 부하를 b〔W／㎠〕로 할 때, 방전 공간에 노출되는 표면층 부분에 있어서, 알루미나 입자가 (10b－4)wt％ 이상, 70wt％ 이하의 비율로 함유되어 이루어지는 것을 특징으로 한다

본 발명의 엑시머 램프에 의하면, 자외선 반사막이 실리카 입자와 알루미나 입자로 이루어지고, 알루미나 입자가 적정한 비율로 함유되어 이루어지는 것임으로써, 장시간 점등된 경우라도, 입계가 소실되지 않고 유지되므로, 진공 자외광을 효율적으로 확산 반사시킬 수 있어 반사율의 정도를 작게 억제할 수 있고, 게다가 알루미나 입자가 혼입되는 것에 의한 자외선 반사막의 방전 용기에 대한 결착성이 대폭 저하되는 일이 없고, 자외선 반사막이 방전 용기로부터 벗겨지는 것을 확실히 억제할 수 있으며, 따라서, 진공 자외광을 효율적으로 출사할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 엑시머 램프의 일례에서의 구성의 개략을 나타내는 설명용 단면도로서, (a) 방전 용기의 길이 방향을 따른 단면을 나타내는 횡단면도, (b)(a)에서의 A-A선 단면도이다.

이 엑시머 램프(10)는, 양단이 기밀하게 밀봉되어 내부에 방전 공간(S)이 형성된, 단면 직사각형 형상의 중공 장척형상의 방전 용기(11)를 구비하고 있고, 이 방전 용기(11)의 내부에는, 방전용 가스로서 예를 들어 크세논 가스나, 아르곤과 염소를 혼합한 가스가 봉입되어 있다.

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

방전 용기(11)에서의 장변면의 외표면에는, 한 쌍의 격자형상의 전극, 즉, 고전압 급전 전극으로서 기능하는 한 쪽의 전극(15) 및 접지 전극으로서 기능하는 다른 쪽의 전극(16)이 장척 방향으로 신장하도록 대향하여 배치되어 있고, 이것에 의해, 한 쌍의 전극(15, 16) 사이에 유전체로서 기능하는 방전 용기(11)가 개재된 상태로 되어 있다.

이러한 전극은, 예를 들어, 금속으로 이루어지는 전극 재료를 방전 용기(11)에 페이스트 도포함으로써 혹은 프린트 인쇄함으로써 형성할 수 있다.

이 엑시머 램프(10)에 있어서는, 한 쪽의 전극(15)에 점등 전력이 공급되면, 유전체로서 기능하는 방전 용기(11)의 벽을 통해 양 전극(15, 16) 사이에 방전이 생성되고, 이것에 의해 엑시머 분자가 형성됨과 더불어 이 엑시머 분자로부터 진공 자외광이 방사되는 엑시머 방전이 발생하지만, 이 엑시머 방전에 의해서 발생하는 진공 자외광을 효율적으로 이용하기 위해서, 방전 용기(11)의 내표면에, 실리카 입자와 알루미나 입자로 이루어지는 자외선 반사막(20)이 설치되어 있다. 여기에, 방전용 가스로서 크세논 가스를 이용한 경우는, 파장 172㎚에 피크를 갖는 진공 자외선이 방출되고, 방전용 가스로서 아르곤과 염소를 혼합한 가스를 이용한 경우에는, 파장 175㎚에 피크를 갖는 진공 자외선이 방출된다.

자외선 반사막(20)은, 예를 들어 방전 용기(11)에서의 장변면의, 고전압 급전 전극으로서 기능하는 한 쪽의 전극(15)에 대응하는 내표면 영역과 이 영역에 연속하는 단변면의 내표면 영역의 일부에 걸쳐서 형성되어 있고, 방전 용기(11)에서의 장변면의, 접지 전극으로서 기능하는 다른 쪽의 전극(16)에 대응하는 내표면 영역에 있어서 자외선 반사막(20)이 형성되어 있지 않음에 의해 광출사부(어퍼처부 : 18)가 구성되어 있다.

자외선 반사막(20)의 막두께는, 예를 들어 10~100㎛인 것이 바람직하다.

자외선 반사막(20)은, 적어도 방전 공간(S)에 노출되는 표면층 부분, 즉, 엑시머 방전에 수반하여 발생하는 플라스마의 영향을 받아 실리카 입자가 용융하여 입계의 소실이 발생할 수 있는 부분, 예를 들어 깊이 2㎛ 정도의 범위 내에 있어서, 알루미나 입자가 실리카 입자와 혼재되어 이루어지는 것이고, 예를 들어 실리카 입자와 알루미나 입자의 퇴적체에 의해 구성할 수 있다.

자외선 반사막(20)은, 실리카 입자 및 알루미나 입자 그 자체가 높은 굴절률을 갖는 진공 자외광 투과성을 갖는 것이므로, 실리카 입자 또는 알루미나 입자에 도달한 진공 자외광의 일부가 입자의 표면에서 반사됨과 더불어, 다른 일부가 굴절하여 입자의 내부에 입사되고, 또한 입자의 내부에 입사되는 광의 대부분이 투과되며(일부가 흡수), 다시, 출사될 때에 굴절되는, 이러한 반사, 굴절이 반복하여 일어나는 「확산 반사」시키는 기능을 가진다.

또, 자외선 반사막(20)은, 실리카 입자 및 알루미나 입자, 즉 세라믹스에 의해 구성되어 있음으로써, 불순 가스를 발생시키지 않고, 또 방전에 견딜 수 있는 특성을 가진다.

자외선 반사막(20)을 구성하는 실리카 입자는, 예를 들어 실리카 유리를 분말형상으로 미세한 입자로 한 것 등을 이용할 수 있다.

실리카 입자는, 이하와 같이 정의되는 입자경이 예를 들어 0.01~20㎛의 범위 내에 있는 것으로, 중심 입경(수평균 입자경의 피크값)이, 예를 들어 0.1~10㎛인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.3~3㎛인 것이다.

또, 중심 입경을 갖는 실리카 입자의 비율이 50％ 이상인 것이 바람직하다.

자외선 반사막(20)을 구성하는 알루미나 입자는, 이하와 같이 정의되는 입자경이 예를 들어 0.1~10㎛의 범위 내에 있는 것으로, 중심 입경(수평균 입자경의 피크값)이, 예를 들어 0.1~3㎛인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.3~1㎛인 것이다.

또, 중심 입경을 갖는 알루미나 입자의 비율이 50％ 이상인 것이 바람직하다.

자외선 반사막(20)을 구성하는 실리카 입자 및 알루미나 입자의 「입자경」이란, 자외선 반사막(20)을 그 표면에 대해서 수직 방향으로 파단했을 때의 파단면에서의, 두께 방향에서의 대략 중간의 위치를 관찰 범위로 하여, 주사형 전자현미경(SEM)에 의해서 확대 투영상을 취득하고, 이 확대 투영상에서의 임의의 입자를 일정 방향의 2개의 평행선 사이에 끼웠을 때의 당해 평행선의 간격인 페렛(Feret) 직경을 말한다.

구체적으로는, 도 2의 (a)에 나타내는 바와 같이, 대략 구형상의 입자 A 및 분쇄 입자 형상을 갖는 입자 B 등의 입자가 단독으로 존재하고 있는 경우에는, 당해 입자를 일정 방향(예를 들어 자외선 반사막(20)의 두께 방향(Y축 방향))으로 신장하는 2개의 평행선 사이에 끼웠을 때의 당해 평행선의 간격을 입경 DA, DB로 한다.

또, 출발 재료의 입자가 용융하여 접합한 형상을 갖는 입자 C에 대해서는, 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같이, 출발 재료인 입자 C1, C2와 판별되는 부분에서의 구형상 부분의 각각에 대해서, 일정 방향(예를 들어 자외선 반사막(20)의 두께 방향(Y축 방향))으로 신장하는 2개의 평행선 사이에 끼웠을 때의 당해 평행선의 간격을 측정하고, 이것을 당해 입자의 입경 DC1, DC2로 한다.

자외선 반사막(20)을 구성하는 실리카 입자 및 알루미나 입자의 「중심 입경」이란, 상기와 같이 하여 얻어지는 각 입자의 입자경에 대한 최대값과 최소값의 입자경의 범위를, 예를 들어 0.1㎛의 범위에서 복수의 구분, 예를 들어 15구분 정도로 나누고, 각각의 구분에 속하는 입자의 개수(도수)가 최대가 되는 구분의 중심값을 말한다.

실리카 입자 및 알루미나 입자가, 진공 자외광의 파장과 동일한 정도인 상기 범위의 입자경을 갖는 것임으로써, 진공 자외광을 효율적으로 확산 반사시킬 수 있다.

이상에 있어서, 상기 엑시머 램프(10)에서의 자외선 반사막(20)에 함유되는 알루미나 입자의 비율은, 방전 용기(11)의 관벽 부하를 b〔W／㎠〕로 할 때, (10b－4)wt％ 이상, 70wt％ 이하로 된다.

엑시머 램프에 있어서는, 전극간의 전위차가 커짐에 따라 플라스마의 발생 빈도가 높아지므로, 입력 전력이 큰, 즉 관벽 부하가 클수록 자외선 반사막이 플라스마에 노출되는 빈도가 높아지고, 보다 엄격한 조건으로 사용되게 된다. 그런데도, 후술하는 실험예의 결과에도 나타내는 바와 같이, 알루미나 입자의 함유 비율의 하한값이 방전 용기(11)의 관벽 부하와의 관계에 있어서 설정됨으로써, 자외선 반사막(20)의 반사율의 저하의 정도를 작게 억제할 수 있다.

이러한 자외선 반사막(20)은, 예를 들어 「유하법」이라고 불리는 방법에 의 해 형성할 수 있다. 즉, 물과 PEO 수지(폴리에틸렌 옥사이드)를 조합한 점성을 갖는 용제에, 실리카 입자 및 알루미나 입자를 혼합하여 분산액을 조제하고, 이 분산액을 방전 용기 형성 재료 내에 흘려 넣음으로써, 방전 용기 형성 재료의 내표면에서의 소정의 영역에 부착시킨 후, 건조, 소성함으로써 물과 PEO 수지를 증발시킴으로써, 자외선 반사막(20)을 형성할 수 있다.

자외선 반사막(20)을 형성할 때에 있어서 이용되는 실리카 입자 및 알루미나 입자의 제조는, 고상법, 액상법, 기상법의 모든 방법을 이용할 수 있지만, 이들 중에서도 서브 마이크론, 마이크론 사이즈의 입자를 확실히 얻을 수 있기 때문에, 기상법, 특히 화학 증착법(CVD)이 바람직하다.

구체적으로는, 예를 들어, 실리카 입자는, 염화 규소와 산소를 900~1000℃에서 반응시킴으로써, 알루미나 입자는, 원료의 염화 알루미늄과 산소를 1000~1200℃에서 가열 반응시킴으로써 합성할 수 있고, 입자경은, 원료 농도, 반응장에서의 압력, 반응 온도를 제어함으로써 조정할 수 있다.

일반적으로, 엑시머 램프에 있어서는, 엑시머 방전에 수반하여 플라스마가 발생하는 것이 알려져 있지만, 상기와 같은 구성의 엑시머 램프에 있어서는, 플라스마가 자외선 반사막에 대해서 대략 직각으로 입사하여 작용하게 되기 때문에, 자외선 반사막의 온도가 국소적으로 급격하게 상승되고, 자외선 반사막이 예를 들어 실리카 입자만으로 이루어지는 것이면, 플라스마의 열에 의해서, 실리카 입자가 용융되어 입계가 소실되기 때문에, 진공 자외광을 확산 반사시킬 수 없게 되어 반사율이 저하된다.

그런데도, 자외선 반사막(20)이, 실리카 입자와 알루미나 입자로 이루어지고, 알루미나 입자가 적정한 비율로 함유되어 이루어지는 것임으로써, 상기 구성의 엑시머 램프(10)에 의하면, 플라스마에 의한 열에 노출된 경우라도, 실리카 입자보다 높은 융점을 갖는 알루미나 입자는 용융하지 않기 때문에, 서로 인접하는 실리카 입자와 알루미나 입자가 입자끼리 결합되는 것이 방지되어 입계가 유지되므로, 장시간 점등된 경우라도, 진공 자외광을 효율적으로 확산 반사시킬 수 있어, 초기의 반사율을 유지할 수 있다. 게다가, 알루미나 입자가 혼입되는 것에 의한 자외선 반사막(20)의 방전 용기(11)에 대한 결착성이 대폭 저하되는 일이 없기 때문에, 자외선 반사막(20)이 방전 용기(11)로부터 박리되는 것을 확실히 억제할 수 있고, 따라서, 진공 자외광을 효율적으로 출사할 수 있다.

또한, 알루미나 입자는 실리카 입자보다도 높은 굴절률을 갖기 때문에, 실리카 입자만으로 이루어지는 자외선 반사막에 비교하여 높은 반사율을 얻을 수 있다.

또, 엑시머 발광이 생기는 방전 공간(S)에 노출되는 방전 용기(11)의 내표면에 자외선 반사막(20)이 형성되어 있음으로써, 방전 공간(S) 내의 진공 자외선이 광출사부(18) 이외의 영역에서의 실리카 유리에 입사되는 것에 수반한 자외선 변형에 의한 데미지를 작게 할 수 있고 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

이하, 본 발명의 효과를 확인하기 위해서 행한 실험예를 설명한다.

＜실험예 1＞

도 1에 나타내는 구성에 따라서, 자외선 반사막의 표면에서 2㎛의 막두께 중에 포함되는 알루미나 입자의 함유량이 0~50wt％의 범위에서 변경된 것 외에는 동 일한 구성을 갖는 4종류의 엑시머 램프를 제작함과 더불어, 자외선 반사막을 갖지 않는 것 외에는 동일한 구성을 갖는 엑시머 램프를 제작하였다. 여기에, 자외선 반사막의 표면에서 2㎛의 막두께 중에 포함되는 알루미나 입자의 함유량 및 실리카 입자의 함유 비율은, 자외선 반사막을 방전 공간측으로부터, 전자현미경에 의해 수 100~1000배의 배율로 관측하면서, 에너지 분산형 X선 분석 장치를 이용한 정량 분석을 행함으로써 얻어진 것이고, 알루미나 입자의 함유량을, 알루미나 입자 질량／(실리카 입자 질량＋알루미나 입자 질량)×100「wt％」로 나타내고, 실리카 입자의 함유량을, 실리카 입자 질량／(실리카 입자 질량＋알루미나 입자 질량)×100「wt％」로 나타낸다.

〔엑시머 램프의 구성〕

방전 용기의 치수는, 10×42×150㎜, 두께가 2.5㎜이며, 방전용 가스로서 크세논 가스를 40kPa의 봉입량으로 방전 용기 내에 봉입하였다.

고전압 공급 전극 및 접지 전극의 치수는, 30×100㎜이다.

자외선 반사막을 구성하는 실리카 입자는, 입자경이 0.3~1.0㎛의 범위 내에 있고, 중심 입경이 0.5㎛, 중심 입경을 갖는 입자의 비율이 50％인 것이다.

자외선 반사막을 구성하는 알루미나 입자는, 입자경이 0.2~0.7㎛의 범위 내에 있고, 중심 입경이 0.4㎛, 중심 입경을 갖는 입자의 비율이 50％인 것이다.

실리카 입자 및 알루미나 입자의 입자경의 측정은, 히타치제 전계 방사형 주사 전자현미경 「S4100」를 이용하여, 가속 전압을 20kV로 하고, 확대 투영상에서의 관찰 배율을, 입자경이 0.1~1㎛인 입자에 대해서는 20000배, 입자경이 1~10㎛인 입자에 대해서는 2000배로 하였다.

자외선 반사막은, 유하법에 의해서, 소성 온도를 1100℃로 하여 얻어진 것이고, 그 막두께는 30㎛이다.

각 엑시머 램프에 대해서, 방전 용기의 관벽 부하 b가 0.5W／㎠, 0.7W／㎠, 1.0W／㎠, 1.4W／㎠가 되는 조건으로 점등시키고, 점등 직후와, 일정한 관벽 부하로 500시간 연속 점등시킨 후에서의, 파장 172㎚의 크세논 엑시머 광의 조도를 측정하고, 반사율 감소에 의한 조도 변화(초기 조도와의 상대값), 즉,〔(500시간 점등 후의 발광 강도)／(점등 직후의 발광 강도)〕를 산출하였다. 결과를 하기 표 1에 나타낸다.

조도 측정은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 알루미늄제 용기(30)의 내부에 배치된 세라믹스제의 지지대(31) 상에, 엑시머 램프(10)를 고정함과 더불어 엑시머 램프(10)의 표면으로부터 1㎜ 떨어진 위치에 있어서, 엑시머 램프(10)에 대향하도록 자외선 조도계(35)를 고정하고, 알루미늄제 용기(30)의 내부 분위기를 질소로 치환한 상태에 있어서, 엑시머 램프(10)의 전극(15, 16) 사이에 교류 고전압을 인가함으로써 방전 용기(11)의 내부에 방전을 발생시키고, 다른 쪽의 전극(접지 전극)(16)의 메시를 통해 방사되는 크세논 엑시머 광의 조도를 측정하였다.

이상의 결과에서, 자외선 반사막을 갖지 않는 엑시머 램프에 있어서는, 시간 경과적인 조도 변화가 실질적으로 생기지 않기 때문에, 조도의 저하는 자외선 반사막의 반사율이 저하되는 것이 원인으로 생기고 있는 것을 알 수 있다.

그리고, 제품의 규격으로서 예를 들어 80％ 이상의 유지율이 요구되는 일이 있기 때문에 조도 변화가 0.8 이상이 되는 것을 판정 기준으로 하면, 조도 변화가 0.8 이상으로 유지되는 알루미나 입자의 함유 비율은, 관벽 부하가 0.5W／㎠일 때에는 1wt％ 이상, 관벽 부하가 0.7W／㎠일 때에는 3wt％ 이상, 관벽 부하가 1.0W／㎠일 때에는 6wt％ 이상, 관벽 부하가 1.4W／㎠일 때에는 10wt％ 이상인 것이 필요하다는 것이 확인되고, 도 4에 나타내는 바와 같이 조도 변화가 0.8 이상으로 유지될 때의 알루미나 함유량 y는, 관벽 부하 b와의 관계에 있어서, y=10b－4로 나타나는 근사 직선 L보다 위의 영역에서의 양이면, 자외선 반사막을 소기의 반사 특성을 갖는 것으로서 구성할 수 있어 조도의 저하의 정도를 작게 억제할 수 있는 것이 확인되었다.

＜실험예 2＞

자외선 반사막을 구성하는 실리카 입자와 알루미나 입자의 함유 비율을 하기 표 2에 따라서 변경된 것 외에는, 실험예 1에서 이용한 것과 동일한 기본 구성을 갖는 6종류의 엑시머 램프를 각각 10개씩 제작하고, 각 엑시머 램프에 대해서, 자외선 반사막이 박리의 유무를 육안으로 관찰하였다. 결과를 하기 표 2에 나타낸다.

이상의 결과에서, 자외선 반사막에서의 알루미나 입자의 함유 비율이 70wt％ 이하임으로써, 자외선 반사막의 박리가 생기지 않는 것이 확인되었다.

따라서, 상기 실험예 1 및 실험예 2에 나타내는 결과에서, 자외선 반사막에서의 알루미나 입자의 함유 비율이, (10b－4) wt％ 이상(b：방전 용기의 관벽 부하〔W／㎠〕), 70wt％ 이하임으로써, 장시간 점등된 경우라도, 자외선 반사막의 초기의 반사율이 유지되고, 자외선 반사막이 박리를 일으키게 하지 않는 엑시머 램프가 얻어지는 것이 확인되었다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기의 실시 형태에 한정되는 것이 아니고, 여러 가지의 변경을 더할 수 있다.

본 발명은, 상기 구성의 엑시머 램프에 한정되는 것이 아니고, 도 5에 나타내는, 이른바「각형」의 엑시머 램프나, 도 6에 나타내는, 이중관 구조의 엑시머 램프에도 적용할 수 있다.

도 5에 나타내는 엑시머 램프(40)는, 예를 들어 합성 실리카 유리로 이루어지는 단면 장방형의 방전 용기(41)를 구비하여 이루어지고, 방전 용기(41)의 서로 대향하는 외표면에 금속으로 이루어지는 한 쌍의 외측 전극(45, 45)이 방전 용기(41)의 관축방향으로 신장하도록 배치됨과 더불어, 방전용 가스인 예를 들어 크세논 가스가 방전 용기(41) 내에 충전되어 있다. 도 5에 있어서, 부호 42는 배기관이며, 부호 43은 예를 들어 바륨으로 이루어지는 게터이다.

이러한 구성의 엑시머 램프(40)에 있어서는, 방전 용기(41)의 내표면에서의, 각각의 외측 전극(45, 45)에 대응하는 영역 및 이러한 영역에 연속하는 한 쪽의 내면 영역에 걸쳐서 상기 자외선 반사막(20)이 설치되고, 자외선 반사막(20)이 설치되어 있지 않은 것에 의해 광출사부(44)가 형성되어 있다.

또, 도 6에 나타내는 엑시머 램프(50)는, 실리카 유리로 이루어지는 원통형의 외측관(52)과, 이 외측관(52) 내에 있어서 그 관축을 따라서 배치된, 당해 외측관(52)의 내경보다 작은 외경을 갖는 예를 들어 실리카 유리로 이루어지는 원통형의 내측관(53)을 갖고, 외측관(52)과 내측관(53)이 양단부에 있어서 용융 접합되어 외측관(52)과 내측관(53)의 사이에 환상의 방전 공간(S)이 형성되어 이루어지는 이중관 구조의 방전 용기(51)를 구비하고 있고, 예를 들어 금속으로 이루어지는 한 쪽의 전극(고전압 공급 전극)(55)이 내측관(53)의 내주면에 밀접하게 설치되어 있음과 더불어, 예를 들어 철망 등의 도전성 재료로 이루어지는 다른 쪽의 전극(56)이 외측관(52)의 외주면에 밀접하게 설치되어 있고, 방전 공간(S) 내에, 예를 들어 크세논 가스 등의 엑시머 방전에 의해서 엑시머 분자를 형성하는 방전용 가스가 충전되어 구성되어 있다.

이러한 구성의 엑시머 램프(50)에 있어서는, 예를 들어 방전 용기(51)의 내측관(53)의 내표면에서의 전체 둘레에 걸쳐서 상기 자외선 반사막(20)이 설치됨과 더불어, 외측관(52)의 내표면에, 광출사부(58)를 형성하는 일부분의 영역을 제외하여 실리카 입자와 알루미나 입자로 이루어지는 자외선 반사막(20)이 설치된다.

도 1은 본 발명의 엑시머 램프의 일례에서의 구성의 개략을 나타내는 설명용 단면도로서, 도 1의 (a)는 방전 용기의 길이 방향을 따른 단면을 나타내는 단면도이고, 도 1의 (b)는 도 1의 (a)에서의 A－A선 단면도이다.

도 2는 실리카 입자 및 알루미나 입자의 입자경의 정의를 설명하기 위한 설명도이다.

도 3은 실험예에서의 엑시머 램프의 조도의 측정 방법을 설명하기 위한 단면도이다.

도 4는 엑시머 램프의 조도 변화가 0.8 이상으로 유지될 때의, 방전 용기의 관벽 부하와 자외선 반사막에서의 알루미나 함유량의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 5는 본 발명의 엑시머 램프의 다른 예에서의 구성의 개략을 나타내는 설명용 단면도로서, 도 5의 (a)는 방전 용기의 길이 방향을 따른 단면을 나타내는 단면도이고, 도 5의 (b)는 도 5의 (a)의 지면에 수직인 평면에 의한 단면을 나타내는 단면도이다.

도 6은 본 발명의 엑시머 램프의 또 다른 예에서의 구성의 개략을 나타내는 설명용 단면도로서, 도 6의 (a)는 방전 용기의 길이 방향을 따른 단면을 나타내는 횡단면 도이고, 도 6의 (b)는 도 6의 (a)에서의 A-A선 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 엑시머 램프 11 : 방전 용기

15 : 한 쪽의 전극(고전압 공급 전극) 16 : 다른 쪽의 전극(접지 전극)

18 : 광출사부(어퍼처부) 20 : 자외선 반사막

30 : 알루미늄제 용기 31 : 지지대

35 : 자외선 조도계 40 : 엑시머 램프

41 : 방전 용기 42 : 배기관

43 : 게터 44 : 광출사부

45 : 외측 전극 50 : 엑시머 램프

51 : 방전 용기 52 : 외측관

53 : 내측관 55 : 한 쪽의 전극(고전압 공급 전극)

56 : 다른 쪽의 전극 58 : 광출사부

S : 방전 공간

Claims (1)

1. 방전 공간을 갖는 실리카 유리로 이루어지는 방전 용기를 구비하고, 당해 방전 용기를 형성하는 실리카 유리가 개재된 상태로 한 쌍의 전극이 설치되고, 상기 방전 공간 내에 크세논 가스가 봉입되어 이루어지고, 방전 용기의 관벽 부하를 b〔W／㎠〕로 할 때, 관벽 부하 b가 0.5 W／㎠ 이상, 1.4 W／㎠ 이하가 되는 조건에서 점등되며, 상기 방전 용기의 방전 공간 내에 있어서 엑시머 방전을 발생시키는 엑시머 램프로서,

   상기 방전 용기의, 방전 공간에 노출되는 표면에, 실리카 입자와 알루미나 입자로 이루어지는 자외선 반사막이 형성되어 있고, 당해 자외선 반사막은, 방전 공간에 노출되는 표면층 부분에 있어서, 알루미나 입자가 (10b－4)wt％ 이상, 70wt％ 이하의 비율로 함유되어 이루어지는 것임을 특징으로 하는 엑시머 램프.

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