KR101646862B1 - 엑시머 램프 및 엑시머 램프의 발광관의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는, 횡단면 형상이 편평한 대략 사각형상이며, 한 쌍의 평탄벽부와, 상기 평탄벽부를 연결하는 측벽부로 이루어지는 발광관을 갖고, 상기 평탄벽부의 외표면에는 한 쌍의 전극이 배치되어 이루어지는 엑시머 램프에 있어서, 방전 기둥에 노출되는 평탄벽부에 크랙이 발생하여 파손에 이르지 않는 엑시머 램프의 구조를 제공하는 것이며, 또한, 상기 발광관의 간략화된 제조 방법을 제공하는 것이다. 본 발명은, 상기 발광관의 평탄벽부의 두께가 측벽부의 두께보다도 두꺼운 것을 특징으로 한다. 또, 본 발명은, 원통형 유리관에 대해 제1의 방향에서부터 버너에 의해 가열하여 제1의 평탄벽부를 성형하는 공정과, 상기 제1의 방향과 대향하는 제2의 방향에서부터 버너에 의해 가열하여 제2의 평탄벽부를 성형하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

엑시머 램프 및 엑시머 램프의 발광관의 제조 방법{EXCIMER LAMP, AND METHOD FOR PRODUCTION OF ARC TUBE FOR EXCIMER LAMP}

이 발명은 엑시머 램프 및 엑시머 램프의 발광관의 제조 방법에 관한 것이며, 특히, 횡단면 형상이 편평 사각형인 발광관을 갖는 엑시머 램프 및 상기 발광관의 제조 방법에 관한 것이다.

종래부터, 금속, 유리, 그 외의 재료로 이루어지는 피처리체에 진공 자외광을 조사하고, 상기 진공 자외광 및 이에 의해 생성되는 오존의 작용에 의해서 피처리체의 표면에 부착된 유기 오염물질을 제거하는 드라이 세정 처리 기술이 개발되고 있다.

특히, 엑시머 램프로부터 방사되는 파장 200nm 이하의 진공 자외선을 이용한 오존 등의 활성 산소에 의한 세정 방법이 다용되고 있다.

또, 다른 분야로서, 수 처리나 배기 가스, 배유 등의 처리 용도로서의 활용도 실시되고 있으며, 예를 들면 일본국 특허 공개 평 7-169443호 공보(특허 문헌 1)에 개시되어 있는 바와 같은, 엑시머 램프에 보호 외관을 구비한 엑시머 램프 유닛도 개발되고 있다.

이와 같이 피처리체에 진공 자외광을 조사하는 램프로서, 피조사면에서의 조도 균일성을 요구하는 관점으로부터, 횡단면 형상이 편평 사각형인 발광관을 갖는 엑시머 램프가 이용되고 있다. 이 엑시머 램프에 있어서는, 상기 편평 사각형인 발광관의 상하 외면 상에 외부 전극을 형성한 것이며, 전극은 적어도 광취출측은, 망형상 등의 광투과성 전극으로 되어 있다.

그런데, 엑시머 램프에 있어서는 발광관 재료로는 석영 유리가 이용되며, 이 편평 사각형인 발광관은 원통형의 석영 유리관으로 제조된다.

일본국 특허 공개 2009-181818호 공보(특허 문헌 2)에는 이러한 편평 사각형인 발광관의 제조 방법이 개시되어 있다.

도 6에 그 제조 방법이 나타나 있으며, 원통형의 석영 유리관(10)을 버너(11)에 의해 가열하여 연화시키고, 석영 유리관(10) 내에 편평 직사각형상의 성형틀(12)을 통과시킴으로써, 원통형 관으로부터 편평 사각형상의 발광관(13)으로 성형해 나가는 것이다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 이렇게 하여 성형된 횡단면 형상이 편평 사각형인 발광관(13)은, 그 전체 둘레에 걸쳐 균일한 두께를 갖게 되고, 그 상하 외면에 전극(14, 15)이 설치되고, 내부에 크세논 등의 방전용 광가스가 충전되어 엑시머 램프가 된다.

그런데, 상기 특허 문헌 2에 의거하는 발광관의 제조 방법은, 원통형 유리관(10)을 버너(11)로 가열하면서 성형틀에 의해서 서서히 편평 사각형으로 변형시켜가는 것이므로, 제조 프로세스가 많고, 특히, 성형틀(12)을 유리관 내에 통과시키는 작업에 다대한 시간과 노력, 숙련을 필요로 하며, 그로 인해 제조 비용이 높아진다고 하는 문제가 있었다.

또, 도 7에 나타낸 바와 같이, 이렇게 하여 성형된 발광관(13)을 갖는 엑시머 램프에 있어서는, 상하 외부 전극(14, 14) 사이에서의 배리어 방전에 의해서 엑시머 발광시키지만, 전극 사이에는 다수의 방전 기둥(H)이 생성되고, 이것이 대향하는 발광관의 내면에 직접 충돌하므로, 이 방전 기둥이 직접 닿는 벽면에는 미소한 크랙이 다수 발생하기 쉬워, 이윽고 발광관의 파손에 이르는 경우가 있다.

이 현상은, 특히, 최근 그 용도가 증대해 온, 파장 200~400nm의 영역의 광을 출사하는 엑시머 램프에 있어서 현저하며, 이것은, 그 파장을 출사하기 위해서, 발광관 내에 희가스와 할로겐이 봉입되므로, 유리를 구성하는 원소와 할로겐이 화학반응하여 유리를 파손시키기 때문이다.

일본국 특허 공개 평 7-169443호 공보 일본국 특허 공개 2009-181818호 공보

본 발명은, 이상과 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 횡단면 형상이 편평한 대략 사각형상이며, 한 쌍의 평탄벽부와, 상기 평탄벽부를 연결하는 측벽부로 이루어지는 발광관을 갖고, 상기 평탄벽부의 외표면에는 한 쌍의 전극이 배치됨과 더불어, 상기 발광관 내에는 방전용 가스가 봉입되어 이루어지는 엑시머 램프에 있어서, 발광관의 평탄벽부의 외표면에 설치되고 전극 사이에서 생성되는 다수의 방전 기둥이 대향하는 발광관의 평탄벽부의 내면에 직접 충돌해도, 파손에 이르지 않는 구조를 제공하고자 하는 것이다.

또, 원통형 유리관으로부터 단면 편평한 대략 사각형상의 발광관을 제조할 때에, 다대한 노력과 숙련, 그리고 작업 시간을 필요로 하지 않고, 제조 비용을 억제한 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 이 발명에 따른 엑시머 램프는, 상기 발광관의 상기 평탄벽부의 두께가 상기 측벽부의 두께보다도 두꺼운 것을 특징으로 한다.

또, 상기 측벽부의 단면 형상이 원호형인 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 엑시머 램프의 발광관의 제조 방법으로서, 원통형 유리관에 대해 제1의 방향에서부터 버너에 의해 가열하여 제1의 평탄벽부를 성형하는 공정과, 상기 유리관에 대해, 상기 제1의 방향과 대향하는 제2의 방향에서부터 버너에 의해 가열하여 제2의 평탄벽부를 성형하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이 발명에 의하면, 횡단면 형상이 편평한 대략 사각형상의 발광관의, 측벽부보다 두꺼운 평탄벽부의 외표면에 한 쌍의 전극이 배치됨으로써, 외부 전극 사이에서의 방전에 의해서 생성되는 방전 기둥이 대향하는 평탄벽부의 내면에 직접 닿아도, 그 두께가 충분히 확보되어 기계적 강도가 크게 되어 있으므로, 크랙에 대한 내성이 커서 파손에 이르는 것을 방지할 수 있다.

또, 상기 측벽부가 원호형이므로, 상기 엑시머 램프를 이용한 램프 유닛에 있어서, 이것을 원통형의 보호 외관에 장착할 때, 상기 외관과의 정합성이 매우 좋다.

그리고, 상기 발광관의 제조에 있어서는, 원통형 유리관에 제1의 방향과, 이것과 대향하는 제2의 방향에서부터 버너에 의해 가열하여, 상기 평탄벽부를 성형하므로, 성형 작업이 매우 간단하고, 제조 비용이 낮은 발광관의 성형이 가능해진다.

또, 이 방법에 의해, 성형되는 발광관의 평탄벽부는 자연히 측벽부보다 두께가 두꺼워져, 상기 평탄벽부의 두께가 두꺼운 발광관이 간단하게 얻어진다.

도 1은 본 발명에 따른 엑시머 램프의 설명도.
도 2는 도 1의 발광관의 제조 방법의 원리 설명도.
도 3은 도 1의 발광관의 제조 방법의 설명도.
도 4는 다른 제조 방법의 설명도.
도 5는 도 1의 엑시머 램프를 사용한 엑시머 램프 유닛의 사시도.
도 6은 종래의 엑시머 램프의 제조 방법의 설명도.
도 7은 종래의 엑시머 램프의 단면도.

도 1은, 이 발명의 엑시머 램프(1)를 나타내며, 도 1(A)는 사시도, 도 1(B)는 그 X-X 횡단면도이다. 엑시머 램프(1)의 발광관(2)은, 한 쌍의 평탄벽부(3, 3)와 이들을 연결하는 측벽부(4, 4)로 이루어지는 횡단면 형상이 편평한 대략 사각형상을 이루고, 길이 방향으로 장척 형상이며, 상기 평탄벽부(3, 3)의 외면에는 외부 전극(5, 5)이 설치되어 있다.

그리고, 전극(5)이 설치된 평탄벽부(3)의 두께(D1)는, 측벽부(4)의 두께(D2)보다도 두껍게 형성되어 있다.

또, 한쪽의 평탄벽부(3)의 내면에는 자외선 반사막(6)이 형성되어 있고, 발광관(2) 내에서 생성된 자외광은, 도 1(B)의 하방, 즉, 반사막(6)이 설치되어 있지 않은 쪽의 평탄벽부(3)로부터 출사된다. 이 경우, 적어도 자외광 출사측의 전극(5)은 광 투과성이다.

또한, 자외선 반사막(6)은 필요에 따라서 설치되어 있는 것으로, 필수인 것은 아니다.

상기 구성에 있어서, 외부 전극(5) 사이에서 방전이 일어나면, 방전 기둥(H)은 평탄벽부(3)에 직접 닿는데, 상기 평탄벽부(3)는 측벽부(4)보다도 두께가 두껍게 형성되어 있어 큰 강도가 확보되고 있으므로, 크랙의 발생에 의한 파손을 방지할 수 있다. 또, 측벽부(4)는 두께가 얇게 형성되어 있지만, 방전 기둥이 직접 닿지 않으므로, 크랙이 발생할 일은 없다.

이러한 구조의 발광관을 형성하는 제조 방법의 원리적인 설명이 도 2에 나타나 있다.

원통형 유리관(8)에 대해 한쪽의 측방으로부터 산수소버너 등의 버너(11)로부터의 열풍을 쐬게 하여 가열한다. 유리관(8)의 가열된 원호형 부위(9)는 연화하여, 열풍에 의한 가압력을 받아 변형된다. 이 때, 버너(11)의 중앙부에서의 불꽃(11a)은 주위의 불꽃(11b)의 영향도 있어 가장 화력이 크고, 또한, 원통형 유리관(8)의 원호형 부위(9)의 중앙부(9a)에 가장 가깝기 때문에, 상기 중앙부(9a)가 가장 고온이 되어, 버너의 열풍에 의한 변형량이 가장 크고, 서서히 평탄 형상이 되어가면서 평탄벽부(3)가 성형된다.

이 때, 원호형 부위(9)가 직선형의 평탄벽부(3)로 변형되므로, 상기 평탄벽부(3)의 두께는 유리관(8)(원호형 부위(9))의 원래의 두께보다도 두꺼워진다.

이하, 원통형 유리관(8)으로부터 발광관(3)을 성형하는 제조 방법을 도 3에 의거하여 설명한다.

도 3은, 그 제조 방법을 나타내는 측면도와 그 X-X 단면도이다. 도 3(A)에 있어서, 유리관(8)의 일측면에서부터 버너(11)를 쐬게 하여 가열한다. 이에 의해, 원호형 부분(9)이 평탄벽부(3)로 변형된다.

그리고, 버너(11)를 유리관(8)의 축방향을 따라서 주사하여 유리관(8)의 축방향의 전체에 있어서 평탄벽부(3)를 성형한다.

그 다음에, 도 3(B)에 나타낸 바와 같이, 버너(11)를 끄고, 유리관(8)을 180도 반전시킴과 더불어, 버너(11)를 원위치로 되돌린다.

그리고, 도 3(C)에 나타낸 바와 같이, 다시 버너(11)를 점화하여, 유리관(8)의 반대측을 가열한다. 이에 의해, 유리관(8)의 반대측의 원호형 부위(9)가 변형되어 평탄벽부(3)가 성형된다. 이 버너(11)를 관축방향으로 주사하여 유리관(8)의 전체 길이에 걸처 평탄벽부(3)를 성형한다.

도 3(D)는, 이렇게 하여 양측면에 평탄벽부(3, 3)가 성형된 발광관(2)이 나타나 있다.

이와 같이 성형된 발광관(2)은, 평탄벽부(3, 3)와 이것을 연결하는 측벽부(4, 4)로 이루어지며, 상기 평탄벽부(3)의 두께는 소재인 원통형 유리관(8)의 두께보다 두꺼워지고, 측벽부(4)의 두께는 유리관(8)의 두께와 동일하고, 결과적으로, 평탄벽부(3)의 두께(D1)는, 측벽부(4)의 두께(D2)보다도 두껍게 된다.

상기에 있어서, 평탄벽부(3)를 성형하기 위해서 버너(11)가 주사하는 축방향의 길이 영역은, 당연히 램프를 구성함에 있어서 필요로 하는 발광관(3)의 관축방향 길이에 따라서 결정된다.

또, 유리관(8)과 버너(11)는 상대적으로 주사하면 되므로, 유리관측을 주사하도록 해도 되지만, 장치 구성상에서, 버너측이 주사하는 구성인 것이 적절하다.

또한, 도 3(B)에 나타낸 바와 같이, 일측면측의 성형이 종료된 후에, 유리관(8)을 반전하여, 버너(11)를 원위치로 되돌린다고 했는데, 버너(11)를 유리관(8)의 반대측면으로 회전 위치시켜도 되고, 또, 버너(11)는 원위치로 되돌리지 않고, 일측면을 성형 종료한 위치에서부터 반대 방향으로 주사하도록 해도 된다.

또, 도 3에 있어서는, 버너(11)에 의한 평탄벽부(3)의 성형을 2단계로 성형하는 방법을 설명했는데, 유리관(8)의 양측면에서부터 버너(11)에 의해 가열하여, 양측의 평탄벽부(3, 3)를 동시에 성형해도 된다.

즉, 도 4(A), (B)에 나타낸 바와 같이, 유리관(8)의 양측면에 한 쌍의 버너(11, 11)를 대향 배치하여, 유리관(8)의 양측면을 동시에 가열하고, 상기 버너(11, 11)를 동시에 유리관(8)의 관축방향으로 주사하는 것이다. 이렇게 함으로써, 유리관(8)의 양측면에 동시에 평탄벽부(3, 3)를 성형할 수 있어, 제조 공정의 간략화와 작업 시간의 단축화를 도모할 수 있다.

이렇게 하여 성형된 발광관(2)에는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 평탄벽부(3, 3)의 외면에 외부 전극(5, 5)이 설치되고 엑시머 램프(1)로서 완성된다.

도 5에 이 엑시머 램프(1)를 이용한 엑시머 램프 유닛(20)이 나타나 있으며, 엑시머 램프(1)는 보호 외관(21) 내에 수용되어 있다.

이 때, 엑시머 램프(1)의 발광관(2)의 양측벽부(4, 4)는 원호형을 이루고 있으므로, 원통형의 보호 외관(21) 내로의 수납은 정합성이 좋고 매우 양호하게 행해진다.

또, 측벽부(4)가 보호 외관(21)에 밀착되므로, 램프의 열을 효과적으로 방열할 수 있다.

본 발명에 있어서의 발광관(2)의 일 수치예를 나타내면 이하와 같다.

외경 φ18.5mm, 내경 φ16.6mm, 두께 1.0mm인 유리관을 본 발명의 제조 방법에 따라 제조한 발광관으로서, 평탄벽부의 두께 1.4mm, 측벽부의 두께 1.0mm인 발광관이 얻어졌다.

또한, 평탄벽부의 두께는, 측벽부의 두께의 1.2~2.0배가 바람직하다. 두께가 1.1배 이하에서는 편평량이 작아서, 형성되는 평탄벽부 사이의 거리가 커서, 방전 갭이 너무 크다. 한편, 2.0배보다 크면 편평량이 너무 커서, 평탄벽부 사이의 거리가 작아, 방전 갭이 너무 작아 진다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 횡단면 형상이 편평한 대략 사각형상인 발광관을 갖는 엑시머 램프에 있어서, 발광관의 평탄벽부의 두께를, 측벽부의 두께보다 두껍게 한 것에 의해, 평탄벽부의 외면에 설치한 전극 사이에서의 방전에 의한 방전 기둥에 노출되는 평탄벽부에 충분한 기계적 강도가 부여되어, 크랙에 의한 파손을 방지할 수 있다.

또, 측벽부를 원호형으로 한 것에 의해, 상기 엑시머 램프를 이용한 엑시머 램프 유닛에 있어서, 엑시머 램프를 원통형의 보호 외관에 장착할 때, 매우 정합성이 좋고, 또한 양호한 방열성도 얻을 수 있다.

그리고, 발광관을 제조할 때에, 원통형 유리관의 측면에서부터 버너에 의해 가열함으로써 평탄벽부를 성형하므로, 종래와 같이 성형틀을 이용한 번잡한 작업을 필요로 하지 않으며, 발광관의 제조가 간략화되고, 특별한 숙련성도 불필요해져, 제조 시간의 단축화를 도모할 수 있고, 제조 비용이 저렴한 발광관을 얻을 수 있다.

또, 이 제조 방법에 의해, 자연히 평탄벽부의 두께가 측벽부의 두께보다 두꺼워진 발광관을 얻을 수 있어, 방전에 의해 데미지를 받는 평탄벽부에 충분한 기계적 강도가 부여된다.

1:엑시머 램프
2:발광관
3:평탄벽부
4:측벽부
5:외부 전극
6:자외선 반사막
8:원통형 유리관
9:원호형 부위
11:버너
D1:평탄벽부의 두께
D2:측벽부의 두께
H:방전 기둥
20:엑시머 램프 유닛
21:보호 외관

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 횡단면 형상이 편평한 사각형상이며, 한 쌍의 평탄벽부와, 상기 평탄벽부를 길이 방향을 따라 연결하는 측벽부로 이루어지는 발광관을 갖고, 상기 평탄벽부의 외표면에는 한 쌍의 전극이 배치됨과 더불어, 상기 발광관 내에는 방전용 가스가 봉입되어 이루어지는 엑시머 램프로서, 상기 평탄벽부의 두께가 상기 측벽부의 두께보다도 두꺼운 것을 특징으로 하는 엑시머 램프의 발광관의 제조 방법으로서,
   원통형 유리관에 대해 제1의 방향에서부터 버너에 의해 가열하여 제1의 평탄벽부를 성형하는 공정과,
   상기 유리관에 대해, 상기 제1의 방향과 대향하는 제2의 방향에서부터 버너에 의해 가열하여 제2의 평탄벽부를 성형하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광관의 제조 방법.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 제1의 평탄벽부를 성형하는 공정 후에, 상기 버너를 상기 유리관의 상기 제1의 평탄벽부와는 반대측에 위치시켜, 상기 제2의 평탄벽부를 성형하는 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 발광관의 제조 방법.
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 유리관을 사이에 두고 대향하는 위치에 설치된 한 쌍의 버너에 의해서, 상기 제1의 방향에서의 가열과, 상기 제2의 방향에서의 가열을 동시에 행하여, 상기 제1의 평탄벽부를 성형하는 공정과, 상기 제2의 평탄벽부를 성형하는 공정을 동시에 행하는 것을 특징으로 하는 발광관의 제조 방법.
   

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