KR20050105000A - An optical properties restoration apparatus, the restoration method, and an optical system used in the apparatus - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 광 투과, 회절, 반사, 스펙트럼 생성 및 간섭 및 이들의 조합과 같은 효과를 전달하는 광학장치의 수명을 결정하는 광학시스템의 열화를 방지하거나 억제하며, 이에 의해 윈도우 교체와 같은 유지보수 동작의 빈도를 감소시키고 이러한 동작에 대한 비용을 감소시키는 것이다. 본 발명은 탄소의 산화반응을 여기시키는 활성 에너지의 존재로 근진공영역을 형성하는 단계로서, 이 근진공영역은 광학시스템의 라이팅 표면에 대향하는 단계, OH 라디컬, OH- 이온들, 오존, O2 _ 이온, O 라디컬과 같은 산소원자들을 포함하는 불안정 화학시드와 같은, 근진공영역의 음이온 또는 라디컬들을 생성하는 단계, 및 음 이온 또는 라디컬들과 성막된 탄소를 반응시켜, 라이팅 표면 상에 성막시키는, 축적된 탄소를 제거 또는 감소시키는 단계들에 의해 특징화된다. 더욱 자세하게는, 본 발명에 따른 방법은 활성 에너지를 공급하면서 수성가스 또는 산화가스 (예를 들면, 수증기, 산소, 수소, 과산화수소, 오존, 또는 (공기를 포함하는) 비활성 가스와 상기 가스의 혼합물) 와 같은 산소원자 함유가스의 플로우를 근진공 영역으로 공급하여, 공급된 활성 에너지와 축적된 탄소의 산화반응을 여기시켜 라이팅 표면 상에 성막시키는, 축적된 탄소를 제거 또는 감소시키는 단계에 의해 특징화된다.It is an object of the present invention to prevent or inhibit degradation of an optical system that determines the lifetime of an optical device that delivers effects such as light transmission, diffraction, reflection, spectral generation and interference, and combinations thereof, thereby maintaining maintenance such as window replacement. It is to reduce the frequency of repair operations and to reduce the cost for such operations. The present invention provides a method for forming a near vacuum region in the presence of an active energy that excites oxidation of carbon, the near vacuum region facing a lighting surface of an optical system, OH radicals, OH - ions, ozone, O 2 _ ion, O radicals and the step of generating negative ions or radicals of, near-vacuum area, such as unstable chemical seed containing the same oxygen atom, and a negative ion, or by reacting the deposited carbon with a radical, lighting Characterized by the steps of removing or reducing the accumulated carbon, which is deposited on the surface. In more detail, the process according to the invention provides an aqueous gas or an oxidizing gas (e.g. water vapor, oxygen, hydrogen, hydrogen peroxide, ozone, or a mixture of inert gas (including air) with said gas) while supplying active energy. Supplying a flow of an oxygen atom-containing gas such as to the near vacuum region to remove or reduce the accumulated carbon, which excites the oxidation of the supplied active energy and the accumulated carbon to form a film on the lighting surface. do.

Description

광학특성 회복장치, 회복방법, 및 이 장치에 이용되는 광학시스템{AN OPTICAL PROPERTIES RESTORATION APPARATUS, THE RESTORATION METHOD, AND AN OPTICAL SYSTEM USED IN THE APPARATUS}Optical property recovery device, recovery method, and optical system used in the device {AN OPTICAL PROPERTIES RESTORATION APPARATUS, THE RESTORATION METHOD, AND AN OPTICAL SYSTEM USED IN THE APPARATUS}

본 발명은 출력광에서 또는 출력광의 광 경로에 따른 광학시스템의 광학특성의 열화를 방지하고, 억제하고, 또는 개선함으로써, 광학시스템의 광학특성의 신뢰성 및 수명을 개선하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 상기 광학시스템은 유기 성분을 분해할 수 있는 근 진공 영역에 제공되고, 상기 광학시스템의 광 방사 표면, 광 반사 표면, 발광 표면 (이를 모두 "라이팅 표면" 이라 함) 상에 증착 또는 응집된 탄소에 의해 열화가 유발되며, 상기 표면은 상기 진공 영역에 대향한다. 보다 상세하게는, 광학특성 회복장치 및 이를 이용하는 방법에 관한 것으로, 통상의 자외선광 또는 진공 자외선광과 같은 높은 포톤 에너지 광을 이용하여, 투광, 굴절, 반사, 스펙트럼 생성 및 간섭 등의 결합 효과를 생성하는, 다양한 광학 장치의 광 투과 윈도우 외부에 제공되는 다양한 광학시스템의 광학특성을 개선하기 위하여, 이 광학특성 회복장치를 이용한다.The present invention relates to an apparatus and method for improving reliability and lifespan of optical characteristics of an optical system by preventing, suppressing or improving the degradation of the optical characteristics of the optical system in the output light or along the optical path of the output light. The optical system is provided in a near vacuum region capable of decomposing organic components, and deposited or agglomerated on the light emitting surface, the light reflecting surface, the light emitting surface (all of which are referred to as " lighting surfaces ") of the optical system. Deterioration is caused and the surface faces the vacuum region. More particularly, the present invention relates to an optical property recovery apparatus and a method of using the same, and by using high photon energy light such as ordinary ultraviolet light or vacuum ultraviolet light, combining effects such as light transmission, refraction, reflection, spectral generation, and interference can be obtained. This optical characteristic recovery apparatus is used to improve the optical characteristics of various optical systems provided outside the light transmitting windows of various optical apparatuses.

또한, 본 발명은 다양한 광학 장치 및 이를 이용하는 방법에 관련된다. 광학시스템은 투광, 굴절, 반사, 스펙트럼 생성 및 간섭 등의 결합 효과를 생성하는 다양한 광학 장치의 광 투과 윈도우 내부의 광학특성을 개선하고, 이 광학시스템은 통상의 자외선광 또는 진공 자외선광과 같은 높은 포톤 에너지 광의 광 경로에 제공된다. 보다 상세하게는, 본 발명은 렌즈, 윈도우, 에탈론즈 (etalons), 프리즘, 레티클, 및 반사 거울 등으로 구비되는 광학시스템 및 이러한 광학시스템으로 구비되는 높은 포톤 에너지 램프에 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은 분광기, 형광계, 간섭계, 회절계와 같은 광학 측정 장치 뿐 아니라, 진공 자외선에 대한 표준 광원, 화학적 반응을 여기하기 위한 광원, 프린트 플레이트 및 포토그래픽 애플리케이션을 포함하는 다양한 광학 장치, 및 실험용 애플리케이션을 위한 다양한 광원에도 적용될 수 있다.The invention also relates to various optical devices and methods of using the same. The optical system improves the optical properties inside the light transmitting windows of various optical devices that produce combined effects such as light transmission, refraction, reflection, spectral generation, and interference, which can be applied to high optical light such as conventional ultraviolet light or vacuum ultraviolet light. Photon energy is provided in the optical path of light. More specifically, the present invention is applicable to optical systems provided with lenses, windows, etalons, prisms, reticles, reflective mirrors, and the like, and high photon energy lamps provided with such optical systems. In addition, the present invention provides optical measuring devices such as spectrometers, fluorometers, interferometers, diffractometers, as well as a variety of optical devices, including standard light sources for vacuum ultraviolet light, light sources for exciting chemical reactions, print plates and photographic applications, And various light sources for experimental applications.

[관련 기술의 설명][Description of Related Technology]

본 발명을 적용할 수 있는 통상의 광학 출력 장치의 예로서, 도 14 을 이용하여, 마이크로파 여기된 하이드로겐 자외선 램프의 구성 부품 및 동작을 설명한다. 이 장치는 비특허 문헌 1 인 "1967년, Nobraska, Lincoln, Pied Publication, James A, R. Samson 저, Technique of vacuum Ultraviolet Spectroscopy, P159, Figure 5.56" 에 개시되어 있다. 마이크로파 오실레이터 (4) 는 동일한 도전성 재료로 이루어진 양 단부가 제공되는 밀봉된 튜브 형상의 구성요소를 갖는다. 기존의 마이크로파 주파수에서 내부 다이아모터 및 튜브의 길이와 마이크로파 오실레이터에 여기되는 전자기 분포를 측정한다.As an example of a conventional optical output device to which the present invention can be applied, the components and operation of a microwave excited hydrogen ultraviolet lamp will be described using FIG. 14. This device is disclosed in Non-Patent Document 1, 1967, Nobraska, Lincoln, Pied Publication, James A, R. Samson, Technique of vacuum Ultraviolet Spectroscopy, P159, Figure 5.56. The microwave oscillator 4 has a sealed tubular component provided with both ends made of the same conductive material. At conventional microwave frequencies, the lengths of the internal diaphragms and tubes and the electromagnetic distribution excited by the microwave oscillator are measured.

마이크로파 오실레이터 튜너 (18) 는, 마이크로파 오실레이터의 마이크로파 전자기장 분포를 조절하는 마이크로파 오실레이터의 필수 구성요소인 튜브 형상의 구성요소이며, 그 내부 직경은 방전 튜브 (1) 를 봉합하도록 되어 있다. 또한, 이는 이들의 구멍 (bore) 축을 따라 마이크로파 오실레이터 (4) 의 단부 표면에 집중적으로 삽입되어 있고, 이 구성은 마이크로파 오실레이터 (4) 에 대한 전기적 가이드로서의 역할을 유지하도록 축 방향으로 슬라이드할 수 있도록 이루어진다. 마이크로파 오실레이터 (4) 와 같이, 튜너 (18) 를 형성하기 위하여 이용되는 재료는 구리 또는 황동이다. 상기 튜너 (18) 에 의하여 마이크로파 전자기장 분포를 조절하기 위한 기능은 방전 플라즈마 (7) 를 생성하는 동안 생성하면서 삽입 깊이를 조절함으로써, 마이크로파 중심 (6) 을 원하는 생성 위치에 두도록 한다.The microwave oscillator tuner 18 is a tubular component which is an essential component of the microwave oscillator for adjusting the microwave electromagnetic field distribution of the microwave oscillator, and its inner diameter is to seal the discharge tube 1. It is also intensively inserted into the end surface of the microwave oscillator 4 along their bore axis, and this configuration allows it to slide in the axial direction to maintain its role as an electrical guide for the microwave oscillator 4. Is done. Like the microwave oscillator 4, the material used to form the tuner 18 is copper or brass. The function for adjusting the microwave electromagnetic field distribution by the tuner 18 allows the microwave center 6 to be placed at the desired production position by adjusting the insertion depth while generating during the generation of the discharge plasma 7.

또한, 마이크로파 오실레이터 (4) 의 양 단부 표면을 방전 튜브 (1) 가 통과하도록 하는 방식으로 설치한다. 마이크로파 오실레이터 (4) 의 구멍축을 따라 위치되는, 방전 튜브 (1) 의 구멍축을 따라 가장 높은 전기장이 생성되는 것이 일반적인 사실이지만, 항상 그런 것은 아니다. 방전 튜브 (1) 의 단면 형상이 원형이지만 사각형 등의 형상도 동등하게 될 수 있다.In addition, the surface of both ends of the microwave oscillator 4 is installed in such a manner that the discharge tube 1 passes. It is a general fact that the highest electric field is produced along the hole axis of the discharge tube 1, which is located along the hole axis of the microwave oscillator 4, but this is not always the case. Although the cross-sectional shape of the discharge tube 1 is circular, shapes, such as square, can also become equal.

방전 튜브 (1) 는 진공 경계, 방전 가스에 대한 플로우 경로, 및 방전 플라즈마가 생성되는 공간으로 기능한다. 도 14 에 도시된 예에서, 방전 플라즈마가 생성되는 공간을 한정하기 위하여, 도전체의 내부 튜브는, 마이크로파 오실레이터 (4) 로부터 마이크로파 오실레이터의 내부를 향하여 방전 튜브 (1) 를 따라 연장되었다. 따라서, 마이크로파 오실레이터 튜너 (18) 의 단부와 앞서 말한 내부 튜브의 단부 사이의 공간에 방전 플라즈마 (7) 가 생성된다.The discharge tube 1 functions as a vacuum boundary, a flow path for the discharge gas, and a space in which the discharge plasma is generated. In the example shown in FIG. 14, the inner tube of the conductor extends along the discharge tube 1 from the microwave oscillator 4 toward the inside of the microwave oscillator in order to define the space in which the discharge plasma is generated. Thus, the discharge plasma 7 is generated in the space between the end of the microwave oscillator tuner 18 and the end of the inner tube mentioned above.

마이크로파 오실레이터 (4) 는 마이크로파를 전달하는 마이크로파 공급 커넥터 (5) 와 연결된다. 여기서, 커넥터의 형상은 동축이지만, 마이크로가이드 타입이 될 수 있다. 동축 커넥터로의 전달 공급 경로로서 동축 테이블 또는 공축 관을 이용할 수 있다.The microwave oscillator 4 is connected with a microwave supply connector 5 for transmitting microwaves. Here, the shape of the connector is coaxial, but may be a microguide type. A coaxial table or coaxial tube can be used as the delivery feed path to the coaxial connector.

플랜지 (17) 는, 마이크로파 오실레이터 튜너 (18) 측에 방전 튜브 (1) 의 단부 상에, O-링 (13) 을 통해 접착되어 램프를 고정시킨다. 앞서 말한 플랜지 (17) 의 중심에 개구부가 있으며, 이는 방전 튜브 (1) 의 직경에 대응하는 내부 직경을 가짐으로써, 방전 플라즈마 (7) 로부터 방전 튜브 (1) 의 축방향으로 광 여기가 방출되도록 한다.The flange 17 is bonded on the end of the discharge tube 1 to the microwave oscillator tuner 18 side via an O-ring 13 to fix the lamp. There is an opening in the center of the aforementioned flange 17, which has an inner diameter corresponding to the diameter of the discharge tube 1, so that light excitation can be emitted from the discharge plasma 7 in the axial direction of the discharge tube 1. do.

앞서 말한 플랜지 (17) 의 개구부에 탑재되는 광 투과 윈도우 (8) 은 2 가지 기능을 제공한다. 첫번째는 분위기에 대하여 방전 튜브 (1) 내부의 진공 경계로서의 기능이다. 두번째는 진공 외부에 대하여 방전 플라즈마 (7) 로부터 추출광을 방출하는 기능이다. 앞서 말한 마이크로파 오실레이터는 비특허 문헌 2 인 "1957 년, New York, MecGraw-Hill, E.L.Ginzton의 Microwave Measurement" 에 자세하게 설명되어 있다.The light transmitting window 8 mounted in the opening of the aforementioned flange 17 provides two functions. The first is the function as the vacuum boundary inside the discharge tube 1 with respect to the atmosphere. The second is a function of emitting extraction light from the discharge plasma 7 to the outside of the vacuum. The aforementioned microwave oscillator is described in detail in Non-Patent Document 2, "Microwave Measurement of New York, MecGraw-Hill, E.L.Ginzton, 1957".

상술한 구성을 갖는 방전 램프는 다음과 같은 문제를 나타내지만, 이를 설명하기에 앞서, 이용되는 개념을 정의한다. The discharge lamp having the above-described configuration presents the following problems, but before explaining this, the concept used is defined.

진공 자외선 범위는 0.2 내지 200 nm 의 파장 범위이다. 이 범위 이내의 광을 자외선광 또는 진공 자외선이라 한다. 자외선광의 통상의 파장은 200 내지 380 nm 이다 (Baifukan 저, Dictionary of Physics, 및 National Observatory of Japan 편찬 Rita Nenpyo).The vacuum ultraviolet range is in the wavelength range of 0.2 to 200 nm. Light within this range is called ultraviolet light or vacuum ultraviolet light. Typical wavelengths of ultraviolet light are 200-380 nm (Baifukan et al., Dictionary of Physics, and National Observatory of Japan, Rita Nenpyo).

도 14 에서, 광 투과 윈도우의 표면을 구별하기 위하여, 방전 플라즈마 (7) 와 마주보는 표면을 내부 표면 (10) 이라 하며, 다른 측의 표면을 외측의 외부 표면 (11) 이라 한다.In FIG. 14, in order to distinguish the surface of the light transmitting window, the surface facing the discharge plasma 7 is called the inner surface 10, and the surface on the other side is called the outer outer surface 11.

광 투과 윈도우 외부의 광학특성 열화 문제Problem of deterioration of optical properties outside the light transmission window

도 14 에서, 방전 플라즈마 (7) 에 의해 광이 생성될 때, 특히, 자외선광 및 진공 자외선광이 생성될 때, 이 광은 광 투과 윈도우 (8) 의 내부 표면 (10) 을 통해 조사되고, 광 투과 윈도우 (8) 을 통과하며, 광 투과 윈도우 (8) 외부의 외부 표면을 통과한다.In FIG. 14, when light is generated by the discharge plasma 7, in particular when ultraviolet light and vacuum ultraviolet light are generated, this light is irradiated through the inner surface 10 of the light transmitting window 8, It passes through the light transmitting window 8 and passes through an outer surface outside the light transmitting window 8.

여기서, 도 14 에 나타낸 바와 같이, 통상, 자외선 또는 진공 자외선광이 대기로 방출되어, 이들 광이 산소, 탄소 디옥사이드, 수증기 등의 현저한 흡수를 유발할 때, 진공을 유지하는 것을 돕는 기구가 플랜지 (17) 의 좌측 상에 (즉, 광 투과 윈도우 (8) 의 외측에) 있다. 이하에서는 진공이 유지되는 영역을 "진공 영역" 이라 한다.Here, as shown in FIG. 14, normally, when ultraviolet or vacuum ultraviolet light is emitted into the atmosphere, and these lights cause significant absorption of oxygen, carbon dioxide, water vapor, and the like, a mechanism to help maintain the vacuum is provided with a flange (17). ) (I.e., outside of the light transmitting window 8). Hereinafter, the region where the vacuum is maintained is referred to as the "vacuum region".

일반적으로, 진공을 유지하기 위한 기구로서 다양한 진공 펌프 중 어느 하나를 이용할 수 있다. 비록, 사용하기에 적합한 (유기 가스를 거의 방출하지 않는) 오일 프리의 다양한 건조 펌프가 있지만, 로터리 터보 펌프가 가장 일반적이다. 따라서, 진공 영역 (14) 은 펌프에 이용되는 오일의 증기압으로부터의 유기 가스를 포함한다.In general, any one of various vacuum pumps can be used as a mechanism for maintaining the vacuum. Although there are a variety of oil-free drying pumps (which emit little organic gas) suitable for use, rotary turbo pumps are the most common. Thus, the vacuum region 14 contains organic gas from the vapor pressure of the oil used in the pump.

또한, 스테인레스 스틸 또는 알루미늄 금속 부품, 또는 O-링과 같은 고무 부품이 진공 영역 (14) 에 포함되며, 애플리케이션에 따라, 진공 영역 (14) 은 시료, 렌즈, 회절 소자, 거울, 필터, 투과 거울, 스테이지, 또는 다른 포지셔닝 소자 등과 같은 광학 소자를 포함할 수 있다. 상술한 진공 영역 (14) 에 접착되는 재료 모두는, 즉, 스테인레스 스틸 저장기, 알루미늄 저장기, O-링 및 다른 봉합재, 광학 소자, 작업 샘플, 위치 조정 기구 등은 오일 프리가 되어야 한다 (이들 자체가 대부분 유기 가스를 거의 방출하지 않아야 하는 것을 의미한다).In addition, stainless steel or aluminum metal parts, or rubber parts such as O-rings are included in the vacuum area 14, and depending on the application, the vacuum area 14 may be a sample, a lens, a diffraction element, a mirror, a filter, a transmission mirror. Optical elements such as, stages, or other positioning elements. All of the materials adhered to the vacuum region 14 described above, i.e., stainless steel reservoirs, aluminum reservoirs, O-rings and other encapsulants, optical elements, work samples, positioning mechanisms, etc., should be oil free ( Most of them themselves should emit almost no organic gases).

특히, 반도체 산업의 경우, 프로세싱 크기 (회로선폭) 가 미세하게 될수록, 회로에 대한 노광 패턴을 제조하기 위하여 이용되는 광파장은 진공 자외선 광 범위에 이르렀다. 예를 들면, 이러한 애플리케이션에서 광원으로 이용되는 불소가 첨가된 엑시머 레이저의 파장은 193 nm (에너지로 변환하면 6.4 eV 임) 이지만, 최근에는, 157 nm 의 파장을 생성하는 레이저 스테퍼 장치가 개발되었다.In particular, in the semiconductor industry, the finer the processing size (circuit line width), the more the light wavelength used to manufacture an exposure pattern for a circuit has reached the vacuum ultraviolet light range. For example, the wavelength of a fluorinated excimer laser used as a light source in such applications is 193 nm (6.4 eV when converted into energy), but recently, a laser stepper device has been developed that produces a wavelength of 157 nm.

그러나, 실제로, 기계적 구동 구성에 이용되는 윤활유, 작업 샘플의 오염, O 링으로부터의 가스 방출, 플라스틱 부품으로부터의 가스 방출, 부품의 부적절한 그리스 제거 또는 세정, 또는, 작업자 실수에 의한 오염과 같은 다양한 요인으로부터 발생되는 진공 영역 (14) 내부의 유기 가스 방출을 회피하는 것은 어렵다. 따라서, 실제의 애플리케이션에서는, 상술한 진공 영역 내부의 유기 가스의 출현을 고려해야 한다. In practice, however, various factors such as lubricating oil used in mechanical drive configurations, contamination of work samples, gas release from O-rings, gas release from plastic parts, improper grease removal or cleaning of parts, or contamination by operator error. It is difficult to avoid the emission of organic gas inside the vacuum region 14 generated from. Therefore, in practical applications, the appearance of the organic gas inside the vacuum region described above should be taken into account.

진공 영역 (14) 내부의 유기 가스는 광 투과 윈도우 (8) 외부의 외부 표면 (11) 상에 흡착되는 소정의 확률을 갖는다. 흡착 확률은 광 투과 윈도우 (8) 을 이루는 재료와 유기 가스 타입에 따라 변화하지만, 자체적인 흡착 현상의 발생은 회피할 수 없다.The organic gas inside the vacuum region 14 has a certain probability of being adsorbed on the outer surface 11 outside the light transmitting window 8. The adsorption probability varies depending on the material constituting the light transmitting window 8 and the organic gas type, but the occurrence of self-adsorption phenomenon cannot be avoided.

유기 가스가 외부 표면 (11) 상에 흡착될 때, 동시에, 플라즈마에 의해 생성되는 자외선광, 특히, 진공 자와선광은 이러한 유기 가스를 조사하여, 유기 가스 분자가 직접적으로 여기하여 활성 상태에 있도록 한다. 이는 수소 제거 반응 시 유기 가스의 구성 성분인 수소를 끌어당기는 반응을 생성하며, 마지막으로, 흡착된 유기 가스를 탄소 (그라파이트) 으로 변환한다. 이 상태에 도달할 때, 이는 더이상 가스가 아니고, 광 투과 윈도우 (8) 의 외부 표면 (11) 상에 그 자체가 증착 및 부착되는 고체이다. 다음으로, 탄소 축적물은 새로운 유기 가스를 흡착하고, 자외선광, 특히 진공 자외선광에 의한 이들의 조사가 이들을 탄소로 변환시켜 지속적으로 적층을 생성한다. 프로세스를 지속함에 따라, 광 투과 윈도우 (8) 의 외부 표면 (11) 은 탄소막으로 피복된다. 탄소가 흑색이기 때문에, 다양한 파장의 광을 흡수하고, 외부 표면 (11) 상의 탄소 축적이 계속됨에 따라, 광 투과 윈도우 (8) 를 통한 투과율이 점진적으로 감소된다.When the organic gas is adsorbed on the outer surface 11, at the same time, ultraviolet light, in particular vacuum gyrobeam, generated by the plasma irradiates such organic gas so that the organic gas molecules are directly excited and in an active state. do. This produces a reaction that attracts hydrogen, which is a constituent of the organic gas, during the hydrogen removal reaction, and finally converts the adsorbed organic gas into carbon (graphite). When this state is reached, it is no longer a gas, but a solid which itself deposits and adheres on the outer surface 11 of the light transmitting window 8. Next, the carbon deposits adsorb new organic gases, and their irradiation with ultraviolet light, in particular vacuum ultraviolet light, converts them to carbon, creating a continuous buildup. As the process continues, the outer surface 11 of the light transmitting window 8 is covered with a carbon film. Since the carbon is black, as it absorbs light of various wavelengths and carbon accumulation on the outer surface 11 continues, the transmittance through the light transmission window 8 gradually decreases.

여기서, 간단하게 설명하면, 유기 가스는 하이드로카본 가스이고 수소 제거 반응은 이들을 그라파이트로 변환시킬 것으로 예측되지만, 실제로는, 유기 가스가 하이드로카본 원소가 아닌 산소, 질소, 이오딘, 플르오린, 클로라인 등과 같은 것을 포함할 수 있고, 이러한 유기 가스가 하이드로카본가스와 같이 광 투과 윈도우 (8) 의 외부 표면 (11) 에 흡착될 수 있고, 그 후, 자외선광의 반응을 통하여, 특히, 진공 자외선광의 반응을 통하여, 변환되어, 비가스 성분이 잔류하게 된다. 즉, 적층물은 흑연이 아니지만, 본래의 구성 요소로서 탄소를 갖는 비정질 고체이다. 본 발명을 설명하기 위한 목적으로, 주로 탄소를 포함하는 고체를 "탄소" 이라 한다.Here, in short, the organic gas is a hydrocarbon gas and the hydrogen removal reaction is expected to convert them to graphite, but in practice, the organic gas is not a hydrocarbon element, but oxygen, nitrogen, iodine, fluorine, chlorine And the like, and such organic gas may be adsorbed to the outer surface 11 of the light transmitting window 8 like hydrocarbon gas, and then through the reaction of ultraviolet light, in particular, the reaction of vacuum ultraviolet light. Through the conversion, non-gas components remain. That is, the laminate is not graphite but is an amorphous solid with carbon as its original component. For the purpose of illustrating the invention, a solid comprising primarily carbon is referred to as "carbon".

탄소 적층 현상은 유기 가스의 흡착 및 자외선광, 특히 진공 자외선광을 필요로 한다. 탄소의 축적이 진행됨에 따라, 자외선광의 세기, 특히, 탄소가 축적되었던 외부 표면 (11) 으로부터 방출되는 진공 자외선광의 세기는 현저하게 감소된다. 광 세기를 모두 소진할 때까지 탄소 적층은 지속될 것이다. 이 때에는, 수소 제거 반응이 발생될 수 없으며, 탄소막의 축적이 정지된다. 따라서, 이 프로세스는 탄소막을 무제한 성장시킬 수 있는 것은 아니지만, 이 현상은 한계 막 두께에 도달되었을 때 정지한다.The carbon lamination phenomenon requires adsorption of organic gases and ultraviolet light, in particular vacuum ultraviolet light. As the accumulation of carbon proceeds, the intensity of the ultraviolet light, in particular the intensity of the vacuum ultraviolet light emitted from the outer surface 11 on which carbon has accumulated, is significantly reduced. The carbon stack will continue until the light intensity is exhausted. At this time, the hydrogen removal reaction cannot occur, and the accumulation of the carbon film is stopped. Thus, this process is not able to grow the carbon film indefinitely, but this phenomenon stops when the limit film thickness is reached.

일반적으로, 앞서 말한 광 투과 윈도우 (8) 외부 표면 (11) 상의 탄소 적층 현상은 빠르게 진행하지 않는다. 문제는, 장기간에 걸쳐, 광 투과 윈도우 (8) 을 통한 투과를 감소시키는 것이다. 스펙트로그래픽 애플리케이션에서, 광원으로부터 광량이 감소될 때, 이는 측정의 정확성에 영향을 미치는 드리프트를 생성하고, 자외선광 조사에 의한 표면 처리와 관련된 애플리케이션에서, 감소된 조사 세기에 의해 발생되는 부적절한 프로세싱으로 인한 문제를 발생시킨다.In general, the above-mentioned carbon lamination phenomenon on the outer surface 11 of the light transmitting window 8 does not proceed rapidly. The problem is to reduce the transmission through the light transmission window 8 over a long period of time. In spectrographic applications, when the amount of light from the light source is reduced, this creates a drift that affects the accuracy of the measurement, and in applications involving surface treatment by ultraviolet light irradiation, due to inadequate processing caused by the reduced irradiation intensity Cause problems.

탄소 적층 현상의 문제를 해결하기 위한 수단은 오일 프리 진공 영역 (14) 에 대한 것이지만, 유기물이 진공 영역 (14) 을 일단 오염시키면 세정 프로세스가 매우 어렵게 된다. 따라서, 광 투과 윈도우 (8) 의 외부 표면 (11) 상의 탄소 축적으로 인한 감소된 투과율에 대한 통상의 대응책으로는, 클리너 또는 폴리싱을 이용하여 탄소를 제거하여 광 투과 윈도우 (8) 를 본래의 상태로 회복하는 방법 또는 광 투과 윈도우 (8) 전체를 교체하는 방법이 있다.Means for solving the problem of the carbon deposition phenomenon are for the oil free vacuum region 14, but once the organics contaminate the vacuum region 14, the cleaning process becomes very difficult. Thus, as a general countermeasure against the reduced transmittance due to the carbon accumulation on the outer surface 11 of the light transmitting window 8, the light transmitting window 8 is intact by removing carbon using a cleaner or polishing. There is a way to recover or to replace the entire light transmitting window (8).

종래 기술에서, 광 투과 윈도우 (8) 의 투광율의 감소, 다시 말해, 열화는 램프 수명을 결정하는 요인이였다. 이들의 수명이 다한 램프는 광 투과 윈도우 (8) 의 세척 및 교체시 진공 영역 (14) 또는 램프의 진공을 깨뜨리는 것이 필요하였다. 이 작업은 램프를 이용할 수 없는 몇 시간을 필요로 하였다.In the prior art, the decrease in the light transmittance of the light transmitting window 8, that is, the deterioration, was a factor in determining the lamp life. At the end of their life, the lamps needed to break the vacuum of the vacuum region 14 or the lamps during cleaning and replacement of the light transmitting window 8. This operation required several hours of unavailability of the lamp.

다음으로, 탄소 적층으로 인한 광 투과 윈도우의 열화에 대한 일반적인 대응방안을 설명한다.Next, a general countermeasure against deterioration of the light transmitting window due to the carbon lamination will be described.

일본 특허 출원 공개 제 2001-319618 호 (특허 문헌 1) 에 개시되는 기술을 아래에 설명한다.The technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-319618 (Patent Document 1) is described below.

이 예에서, 문제의 광원은 수소 램프였다. 수소를 방전 튜브로 주입하면, 할로겐 또한 램프의 수명을 증가시키기 위한 수단으로 내부에 봉합된다. 내부에 봉합되는 할로겐은 유기 할로겐 화합물의 형상이다. 이는 유기 할로겐 물질이 방전 영역으로 투입되었다는 것을 의미한다. 다음으로, 이 램프를 동작시키면, 유기재가 분해되고 원시적으로 탄소로 이루어지는 유기재의 막이 생성되어, 방전 튜브의 내부벽으로 들러붙게 된다. 내부 벽은 광 투과 윈도우으로서 기능하고, 이 벽 상으로의 단자의 접착은 생성되는 광량을 감소시킨다. 대응방안으로서, 상술한 특허 문헌 1 은, 램프 동작 시 탄소가 적층될 것으로 계획되는 광 투과 윈도우으로서 기능하는 영역에 탄소막이 강제적으로 들러붙도록 할 수 있고, 그 후, 램프의 일반적인 동작 동안에 추가적인 탄소 적층이 발생되지 않도록 하는, 미리 포함된 램프의 처리를 제안한다. 이 기술은, 유기재의 생성에 따라 제한되지 않고 이 대응 방안은 램프 동작 시 새로운 적층이 발생되지 않는 환경을 효과적으로 생성하는 것을 고려하였다.In this example, the light source in question was a hydrogen lamp. When hydrogen is injected into the discharge tube, the halogen is also sealed inside as a means to increase the life of the lamp. The halogen sealed inside is in the form of an organic halogen compound. This means that the organic halogen material was introduced into the discharge region. Next, when the lamp is operated, the organic material is decomposed and a film of organic material composed of carbon is formed so as to stick to the inner wall of the discharge tube. The inner wall functions as a light transmitting window, and the adhesion of the terminals onto this wall reduces the amount of light produced. As a countermeasure, the above-mentioned Patent Document 1 allows the carbon film to be forcibly adhered to a region functioning as a light transmitting window where carbon is planned to be laminated during lamp operation, and thereafter, additional carbon during normal operation of the lamp. We propose a treatment of a pre- included lamp so that no lamination occurs. This technique is not limited by the generation of organic materials and this countermeasure considers effectively creating an environment where no new stacking occurs during lamp operation.

그러나, 진공 영역 (14) 에 대하여 상술한 바와 같이, (샘플이 교체되어야 하는 스펙트로그래픽 애플리케이션, 광학 소자가 조절되어야 하는 애플리케이션, 또는 표면 처리 동안 배기될 필요가 있는 워크피스에서와 같이) 포함된 장치가 대기 또는 진공을 깨뜨리기 위하여 반복적으로 개방되는 것이 필요한 경우, 심지어, 실제로 이러한 불순물이 거의 투입되지 않는 어셈블리 또는 조정 프로세스 동안 유기 불순물이 투입되는 스펙이 필요로 하지 않는 경우에도, 광 투과 윈도우 (8) 의 열화를 회피하는 것은 불가능하다.However, as described above with respect to the vacuum region 14, the apparatus involved (such as in spectrographic applications in which samples must be replaced, in applications in which optical elements must be adjusted, or in workpieces that need to be evacuated during surface treatment). If it is necessary to open repeatedly in order to break the atmosphere or vacuum, even if the specification in which organic impurities are introduced during the assembly or adjustment process in which such impurities are rarely added is not required, the light transmitting window 8 It is impossible to avoid deterioration.

또한, 일본 특허 출원 제 2001-293448 (특허 문헌 2) 은, 적어도, (1) 유기 용매로 광학 소자를 세정하기 위한 프로세스, (2) 산소 출현 시 자외선광으로 광학 소자를 조사하는 프로세스, 및 (3) 상기 광학 소자를 가열 및 세정하는 프로세스와 같은 방법에 의해, 광학 소자의 표면에서 흡착된 유기재를 제거하기 위한 세정 방법에 관한 것이다. 이 개시는 표면으로부터 축적된 탄소막을 제거하는 것과 상이한 목적을 가질 뿐 아니라, 또한 진공이 깨지는 것을 필요로 하는 광 투과 윈도우와 같은 광학 소자를 세정하는 문제를 해결하지 못한다.In addition, Japanese Patent Application No. 2001-293448 (Patent Document 2) discloses, at least, (1) a process for cleaning an optical element with an organic solvent, (2) a process of irradiating the optical element with ultraviolet light upon the appearance of oxygen, and ( 3) The present invention relates to a cleaning method for removing the adsorbed organic material from the surface of the optical element by a method such as heating and cleaning the optical element. This disclosure not only has a different purpose than removing the accumulated carbon film from the surface, but also does not solve the problem of cleaning optical elements such as light transmitting windows that require vacuum to be broken.

또한, 일본 특허 출원 제 2002-219429 호 (특허 문헌 3) 는 본 발명과 유사한 기술을 개시한다. 세정 처리의 정확성 및 효율성을 개선하는 것을 목적으로 하며, 유리 기판, 합성 수지 기판, 세라믹 기판, 금속 기판, 및 복합체 기판 중 하나 이상을 포함하는 기판의 표면을 수증기를 함유하는 가열된 가스 분위기 내부에서 표면에 적시고, 다음으로, 가열된 비할성 가스와 수증기의 혼합된 분위기에서 자외선광으로 기판을 조사하여, 기판의 표면에 들러붙는 유기물질을 분해하고, 또한, 환원 활성 시드 [H-] 와 산화 활성 시드 [-OH] 를 생성시키고, 이러한 활성 시드 [H-] 와 활성 시드 [-OH] 를 유기재의 분해 생성물과 반응시키는 것을 포함한다.In addition, Japanese Patent Application No. 2002-219429 (Patent Document 3) discloses a technique similar to the present invention. It is aimed at improving the accuracy and efficiency of the cleaning process and in the heated gas atmosphere containing water vapor the surface of a substrate comprising at least one of a glass substrate, a synthetic resin substrate, a ceramic substrate, a metal substrate, and a composite substrate. Wet the surface, and then irradiate the substrate with ultraviolet light in a mixed atmosphere of heated non-inert gas and water vapor to decompose the organic substance adhering to the surface of the substrate, and furthermore, reducing the active seed [H-] and oxidation. Generating an active seed [-OH] and reacting this active seed [H-] with the active seed [-OH] with a decomposition product of the organic material.

상기 종래 기술의 목적은 표면에서 탄소막을 제거하는 것이 아니라, 특히, 자외선광을 갖는 기판 표면을 조사하고, 기판 처리 수단으로서 자외선 광 조사를 이용하는 세정 및 에칭 프로세스에 따라, 기판 표면으로 들러붙는 유기물을 보다 작은 분자로 분해한다. 이는 본 발명과 목적이 상이할 뿐 아니라, 기판 표면이 조건을 충족시켜야 하기 때문에 반응 조건 하에서 물에서 액체가 되는 것을 전제로 한다. 그 결과, 이 방법은 일반적인 대기 환경에 이용할 수 없어, 진공 조건 하에서 광 투과 윈도우를 세정하는 광학 소자 등을 수행할 수 없을 뿐 아니라, 진공을 깰 때 발생되는 문제를 전혀 해결하지 못한다.The object of the prior art is not to remove the carbon film from the surface, but in particular to irradiate the substrate surface with ultraviolet light, and to adhere the organic material to the substrate surface in accordance with a cleaning and etching process using ultraviolet light irradiation as the substrate processing means. Decompose into smaller molecules. This not only differs from the object of the present invention, but also presupposes that the substrate surface becomes a liquid in water under the reaction conditions because the conditions must be met. As a result, this method cannot be used in a general atmospheric environment, it is not possible to perform an optical element or the like which cleans the light transmitting window under vacuum conditions, and also does not solve any problems caused when breaking the vacuum.

여기까지의 설명은 광 투과 윈도우 (8) 의 외부 표면 (11) 에서 발생하는 현상으로 제한되었지만, 이러한 타입의 탄소 적층 현상은 광 투과 윈도우 (8) 의 외부 표면 (11) 으로 한정되지 않는다. 통상, 이는 자외선광, 특히, 광 투과 윈도우 (8) 로부터 방출되는 진공 자외선 광에 의해 조사되는 진공 영역 (14) 에 위치되는 대상의 표면 상에 탄소 적층 현상이 발생하는 경우이다. 이 현상은 유기 가스 및 자외선광, 특히, 진공 자외선광 출현 조건이 동시에 존재하는 것과 같이 부적합하다. 상술한 내용에서 "대상" 은 스펙트로스코픽 애플리케이션에서 광 경로를 스위칭하는 거울, 필터, 광을 집중시키는 렌즈, 및 스펙트로스코픽 애플리케이션에 이용되는 회절 소자를 포함하며, 즉, 임의의 다양한 광학 소자를 포함한다. 이하, 이러한 대상을 "광학 소자" 라 총칭한다. 탄소가 광학 소자 상에 축적될 때, 이는 투광성 및 광 반사성을 감소시킴으로써 심각한 문제를 발생시킨다. 실제로, 이는 진공 영역 (14) 에 이용되는 장치의 기능 상실하거나 기능 저하를 유발한다.The description so far has been limited to the phenomenon occurring at the outer surface 11 of the light transmitting window 8, but this type of carbon lamination phenomenon is not limited to the outer surface 11 of the light transmitting window 8. Usually, this is the case where the carbon lamination phenomenon occurs on the surface of the object located in the vacuum region 14 irradiated with ultraviolet light, in particular, vacuum ultraviolet light emitted from the light transmitting window 8. This phenomenon is inadequate, such as the presence of organic gas and ultraviolet light, in particular vacuum ultraviolet light appearance conditions. "Object" in the foregoing description includes mirrors for switching optical paths in spectroscopic applications, filters, lenses for concentrating light, and diffractive elements used in spectroscopic applications, ie, any of a variety of optical elements. . Hereinafter, this object is collectively referred to as an "optical element". When carbon accumulates on the optical element, this causes serious problems by reducing light transmission and light reflectivity. In practice, this causes the malfunction or deterioration of the apparatus used in the vacuum region 14.

이전에는, 투광 및 반사의 감소에 대항하기 위하여, 이러한 광학 소자를 새로운 소자로 교체해야 하지만, 이러한 접근은 높은 보수 비용을 필요로 하고, 보수에 필요한 서비스 시간 동안 장치를 정지시켜야 한다.Previously, in order to counteract the reduction in light transmission and reflection, these optical elements had to be replaced with new ones, but this approach would require high maintenance costs and shut down the device for the service time required for maintenance.

광 투과 윈도우 (8) 의 열화로 인한 램프 수명으로 인한 문제는, He, Ne, Ar, Kr, Xe, O2, N2, D2 (중수소 분자), Hg 등을 이용하는 다양한 램프; 이들의 방전 모드의 높은 주파수 방전, 아크 방전, 글로우 방전, 유도형 배리어 방전, 또는 플래시 방전을 이용하는 램프; 또는 광생성 수단으로서 전류를 이용하여 필라멘트를 가열하는 할로겐 램프 또는 탄소 램프에 존재하는 문제와 유사하게, 앞의 예에서 설명된 마이크로파-여기된 수소 자외선 램프로 제한되는 것은 아니다.Problems due to lamp life due to deterioration of the light transmitting window 8 include various lamps using He, Ne, Ar, Kr, Xe, O 2 , N 2 , D 2 (deuterium molecules), Hg, and the like; Lamps using high frequency discharge, arc discharge, glow discharge, inductive barrier discharge, or flash discharge in these discharge modes; Or similarly to the problem present in halogen lamps or carbon lamps that heat the filaments using current as the light generating means, but are not limited to the microwave-excited hydrogen ultraviolet lamps described in the previous examples.

광학시스템 내부의 광학특성의 열화의 문제Problem of deterioration of optical characteristics in optical system

단파장 자외선광으로부터의 투광 특성 저하의 문제는 광 투과 윈도우 외부의 광학특성의 열화로 제한되는 것이 아니라, 광 투과 윈도우 내부의 광학특성의 열화도 있다.The problem of deterioration of light transmission characteristics from short wavelength ultraviolet light is not limited to deterioration of optical properties outside the light transmission window, but also deterioration of optical properties inside the light transmission window.

최근, 단파장 자외선광으로부터 보다 우수한 투광 특성을 획득하기 위하여, SiO2 를 광 투과 윈도우으로 이용하는 것을 개발하였다.Recently, in order to obtain better light transmission characteristics from short wavelength ultraviolet light, the use of SiO 2 as a light transmission window has been developed.

또한, 이전 보다 이용되는 석영 유리가 투명성을 손실하는 수은 증기 램프에 의한 문제가 보다 심각하다. 수은 증기 램프의 석영 유리는 램프 내부가 외부에 대한 진공 경계로서 기능하고, 또한, 수은의 발광으로부터 생성되는 자외선광을 투과하는 기능을 하지만, 투명성을 손실하는 현상은 투광 특성을 저하시키고, 램프 수명의 열화의 요인이다.Furthermore, the problem with mercury vapor lamps, where quartz glass used more than before, loses transparency, is more serious. The quartz glass of the mercury vapor lamp functions as a vacuum boundary to the outside of the lamp, and also transmits ultraviolet light generated from the light emission of mercury, but the loss of transparency degrades the light transmitting characteristics and lamp life. Is a factor of deterioration.

일본 특허 제 H5-325893 호 (특허 문헌 4) 에서, 예를 들면, 마이크론 이하의 표면 그레인 사이즈를 나타내는 유리 벌브의 표면 내부가 거칠게 된 금속 증기 전기 방전 아크 튜브로 광 방출 튜브를 이용하여 투명성 손실에 대한 대응 방안을 제안하였다. 이와 같이 함으로써, 심지어 장기간 동안 동작시킨 후에도 아크 튜브의 결정성을 방해하므로 (즉, 투명성을 손실하고), 따라서, 광 플럭스 (휘도 유지율) 에 독라인 (docline) 을 방해하여, 프로젝션 타입 디스플레이에 대하여 장기간에 걸쳐 밝은 화면의 고 품질 디스플레이를 유지할 수 있도록 하였다.In Japanese Patent No. H5-325893 (Patent Document 4), for example, the loss of transparency using a light emitting tube with a metal vapor electric discharge arc tube whose surface inside of the glass bulb exhibits a surface grain size of less than micron is roughened. A countermeasure was proposed. By doing so, even after prolonged operation, it interferes with the crystallinity of the arc tube (i.e., loses its transparency), and therefore, disturbs the dockline in the light flux (luminance retention), thus for projection type displays. It is possible to maintain a high quality display with a bright screen over a long period of time.

아크 튜브에 이용되는 고 실리케이트 유리 또는 석영 유리에 이 기술을 적용하였으며, 통상의 자외선광 애플리케이션을 250 내지 360 nm 파장 범위로 적용할 수도 있었지만, 190 nm 파장의 진공 자외선광에 대해서도 석영 유리의 투과율이 충분히 감소한다.This technique has been applied to high silicate glass or quartz glass used in arc tubes, and although conventional ultraviolet light applications could be applied in the 250 to 360 nm wavelength range, the transmittance of quartz glass is not limited to vacuum ultraviolet light of 190 nm wavelength. Decreases enough.

또한, 일본 특허 제 H3-77258 (특허 문헌 6) 은 일정 압력의 수은 증기 램프에서의 254 nm 자외선광에 대한 기술을 개시하고 있으며, 여기서, 합성 석영 유리의 내부 표면은 100 ㎛ 이하의 평균 입자 직경을 갖는 1 내지 3 % 의 금속 산화물 입자 용액으로 코팅되며, 예에서는 20 ㎛ 의 평균 입자 직경을 갖는 금속 산화물로 구성된다.Further, Japanese Patent No. H3-77258 (Patent Document 6) discloses a technique for 254 nm ultraviolet light in a mercury vapor lamp at a constant pressure, wherein the inner surface of the synthetic quartz glass has an average particle diameter of 100 µm or less. It is coated with a solution of metal oxide particles of 1% to 3% having, in the example, composed of a metal oxide having an average particle diameter of 20 μm.

또한, 일본 특허 출원 제 H8-212976 (특허 문헌 7) 은 내부에 수은이 봉합되고 튜브 내부 상에 Al2O3 등이 코팅된 박막이 이용되는 각 단부에 전극이 봉합되는 석영 유리 튜브를 포함하는 아크 튜브를 이용하는 방전 램프에 대한 기술을 개시하고 있으며, 여기서, 박막은 다른 영역에서보다 튜브의 중심 주변의 상술한 아크 튜브 내부 표면 상에서 보다 두꺼우며, 특히, 상술한 아크 튜브의 내부 표면 상의 두꺼운 막 영역은 아크 튜브의 양 단부 상의 전극 사이의 거리인 유효 광 방출 길이의 1/3 내지 1/2 길이이며, 상술한 두꺼운 막의 막 두께는 0.2 ㎛ 내지 0.3 ㎛ 의 범위인 반면, 다른 영역의 막 두께는 0.1 ㎛ 내지 0.15 ㎛ 이다.Further, Japanese Patent Application No. H8-212976 (Patent Document 7) includes a quartz glass tube in which an electrode is sealed at each end where a thin film coated with mercury inside and coated with Al 2 O 3 or the like on the inside of the tube is used. Disclosed is a technique for a discharge lamp using an arc tube, wherein the thin film is thicker on the above-described arc tube inner surface around the center of the tube than in other regions, in particular a thick film on the inner surface of the arc tube described above. The area is 1/3 to 1/2 the length of the effective light emission length, which is the distance between the electrodes on both ends of the arc tube, and the film thickness of the above-mentioned thick film ranges from 0.2 μm to 0.3 μm, while the film thickness of the other area is Is 0.1 μm to 0.15 μm.

그러나, 특히, 저압 수은 방전 램프에 이용되는 석영 유리와 관련되는 종래 기술은, 아크 튜브의 내부 벽 상에 수은이 증착되는 문제를 처리하기 위한 수단으로서 수은 원자가 존재하는 보호막의 두께를 조절함으로써, 석영 유리를 통과하는 투광율을 저하시키고 방전 램프를 어둡게 하여 조사 효율성을 더욱 감소시킨다. However, in particular, the prior art associated with quartz glass used in low pressure mercury discharge lamps, by adjusting the thickness of the protective film in which mercury atoms are present as a means for dealing with the problem of the deposition of mercury on the inner wall of the arc tube. Lowering the light transmittance through the glass and dimming the discharge lamp further reduces irradiation efficiency.

또한, 우수한 투광율을 부여하기 위한 SiO2 에 대한 하한은 약 200 nm 레벨이며, 투광성은 200 nm 보다 낮은 파장에서 나타나는 보다 짧은 파장 진공 자외선광에 따라 현저하게 저하된다. 또한, 높은 에너지 플루오르 레이저로 이용되는 바와 같은 150 nm 정도의 매우 짧은 파장의 진공 자외선광은 상술한 투광율을 감소시키지 않을 뿐 아니라, 재료가 애플리케이션에 대해 영향을 미칠 수 없을 뿐 아니라, 투명성을 손실하지 않는다.In addition, the lower limit for SiO 2 for imparting good light transmittance is about 200 nm level, and the light transmittance is significantly lowered with shorter wavelength vacuum ultraviolet light appearing at a wavelength lower than 200 nm. In addition, very short wavelength vacuum ultraviolet light on the order of 150 nm as used with high energy fluorine lasers does not only reduce the above-mentioned light transmittance, but also that the material cannot affect the application, but also does not lose transparency. Do not.

또한, 합성 실리카 유리에 의해 조사된 램프광이 투과되는 광 투과 윈도우 재료를 통한 자외선 광 범위의 투과율에 현저한 감소가 있다는 사실을 고려하여, 일본 특허 출원 제 H8-315771 (특허 문헌 5) 은 개선된 동작 수명을 목적으로 하는 합성 실리카 유리에 대한 플루오르 도핑 기술을 개시한다.Further, in view of the fact that there is a significant decrease in the transmittance of the ultraviolet light range through the light transmitting window material through which the lamp light irradiated by the synthetic silica glass is transmitted, Japanese Patent Application H8-315771 (Patent Document 5) is improved. Disclosed is a fluorine doping technique for synthetic silica glass for the purpose of operating life.

그러나, 플루오르 화합물을 이용하여 실리카 유리 기반 축적물을 도핑하는 기술만이 160 내지 190 nm 파장 범위에서 50 % 투과 범위를 갖도록 하고, 보다 낮은 진공 자외선광을 이용하는 것은 적용하지 못한다.However, only techniques for doping silica glass based deposits with fluorine compounds have a 50% transmission range in the 160-190 nm wavelength range, and using lower vacuum ultraviolet light is not applicable.

따라서, 진공 자외선 범위 자외선광이 투과되어야 할 때 광 투과 윈도우 적층물로서 CaF2, LiF, MgF2 등과 같은 알칼리 할라이드 재료가 일반적으로 이용되었다.Therefore, alkali halide materials such as CaF 2 , LiF, MgF 2, and the like have been generally used as the light transmitting window laminate when the ultraviolet light in the vacuum ultraviolet range should be transmitted.

종래 기술 중 적절한 예는, 122 nm 의 파장으로 진공 자외선광을 생성한 상술한 마이크로파-여기된 수소 자외선 램프이다. 광 투과 윈도우에 이용될 수 있는 공지된 재료는 CaF2, LiF, MgF2 이고, LiF, MgF2 가 이들의 색중심으로부터 현저하게 낮은 투광율을 나타내기 때문에, MgF2 가 대부분 이용되었다. 그러나, MgF2 의 투명성 손실에 대한 어떠한 대응 방안도 개시되지 않았다.A suitable example of the prior art is the microwave-excited hydrogen ultraviolet lamp described above, which produced vacuum ultraviolet light at a wavelength of 122 nm. Known materials that can be used in the light transmission window are CaF 2 , LiF, MgF 2 , and MgF 2 is mostly used because LiF, MgF 2 exhibits a significantly low light transmittance from their color center. However, no countermeasures against the loss of transparency of MgF 2 have been disclosed.

즉, 플루오르화 망간을 광 투과 윈도우용 재료로서 이용할 때, 이러한 광 투과 윈도우가 다른 광 투과 윈도우보다 불량한 수명을 나타내고, 다른 광 투과 윈도우 재료를 이용한 램프에 비하여 램프 수명 자체가 절반 이하가 된다.That is, when manganese fluoride is used as the material for the light transmission window, such a light transmission window exhibits a poorer life than other light transmission windows, and the lamp life itself is less than half as compared to lamps using other light transmission window materials.

광 투과 윈도우 (8) 에 이용되는 재료에 대한 흡수 파장보다 높은 포톤 에너지에 의한 광을 이용할 때, 특히, 진공 자외선 범위의 광을 이용할 때, 방전 플라즈마로부터의 광을 광 투과 윈도우 (8) 에 조사할 때, 상기 광 투과 윈도우 (8) 는 결함을 생성하고, 소위 색중심이 투광율을 낮추는 색중심을 생성한다. 또한, 이 현상은 CaF2, LiF, MgF2 및 다른 알칼리 할라이드 재료에 공통적이며, 격자 내부의 이들의 정확한 위치로부터 플루오르 원자의 약간의 이동에 의해 발생된다.When using light with photon energy higher than the absorption wavelength for the material used for the light transmitting window 8, particularly when using light in the vacuum ultraviolet range, light from the discharge plasma is irradiated to the light transmitting window 8. In doing so, the light transmitting window 8 generates defects, and a so-called color center produces a color center in which the light transmittance is lowered. This phenomenon is also common to CaF 2 , LiF, MgF 2 and other alkali halide materials, and is caused by the slight movement of fluorine atoms from their exact location inside the lattice.

또한, 상술한 통상의 기술 모두는 합성 석영, 특히, 통상의 파장 자외선광을 광원으로 이용하였던 합성 석영 광학시스템과 관련되는 문제를 부여한다. 마이크로파 여기된 수소 자외선 램프에 의해 생성되는 122 nm 파장 진공 자외선 광에 대한 광 투과 윈도우에 이용되는 재료인 MgF2 를 통한 투광율 감소를 방지하는데 효과적인 실제 기술에 대한 제안이 없었다.In addition, all of the above-described conventional techniques present problems associated with synthetic quartz, in particular, synthetic quartz optical systems that use conventional wavelength ultraviolet light as a light source. There is no proposal for a practical technique that is effective in preventing transmission reduction through MgF 2 , a material used in the light transmission window for 122 nm wavelength vacuum ultraviolet light generated by microwave excited hydrogen ultraviolet lamps.

이러한 상황으로 인하여, 투과율이 감소될 때의 유일한 방법은 광 투과 윈도우를 대체하는 것이였다. 종래 기술에서, 상술한 바와 같은 광 투과 윈도우 (8) 의 열화는 램프 수명의 요인을 결정하였다. 종래 기술에서, 램프의 광 투과 윈도우 (8) 의 수명이 상승되면, 새로운 광 투과 윈도우으로 교체하여, 램프의 광 방출 세기를 회복해야 했다. 광 투과 윈도우 (8) 교체는 램프를 이용할 수 없는 시간 동안 램프 진공을 깨뜨리는 것과 여러 시간 동안의 노동력을 필요로 한다. 또한, 교체 사이클 동안, 광원으로부터의 출력 세기는 일정하게 변경된다. 광 투과 윈도우를 교체하는 시간마다, 광 세기에 대한 캘리브레이션 동작이 필요하다. 따라서, 환경 측정에 이용하는 것과 같이, 이러한 장기간 모니터링을 요구하는 램프를 이용하는 것은 어렵다.Because of this situation, the only way when the transmittance was reduced was to replace the light transmission window. In the prior art, the deterioration of the light transmitting window 8 as described above determined the factor of lamp life. In the prior art, when the life of the light transmitting window 8 of the lamp is increased, it has to be replaced by a new light transmitting window, so as to recover the light emission intensity of the lamp. Replacing the light transmitting window 8 requires breaking the lamp vacuum during times when the lamp is not available and hours of labor. In addition, during the replacement cycle, the output intensity from the light source is constantly changed. Every time the light transmission window is replaced, a calibration operation for the light intensity is required. Therefore, it is difficult to use lamps that require such long-term monitoring, such as those used for environmental measurements.

본 발명은 종래 기술과 관련되는 문제를 반영하여 개발되었으며, 투광성, 회절, 반사, 스펙트럼 생성 및 간섭과 같은 효과를 부여하기 위한 광학시스템을 이용하고, 통상의 자외선광 또는 진공 자외선광과 같은 높은 포톤 에너지광을 이용하는 다양한 장치의 광학특성을 회복하기 위한 장치 및 방법에 관련된다. 특히, 본 발명의 목적은 상술한 장치의 수명을 결정하는 광학시스템의 열화를 방지 또는 회피하는 것으로, 이와 같이 함으로써, 윈도우 교체와 같은 보수 작업의 빈도가 감소되고 이러한 작업에 대한 비용이 감소된다.The present invention was developed to reflect the problems associated with the prior art, and employs an optical system for imparting effects such as light transmission, diffraction, reflection, spectral generation and interference, and high photons such as conventional ultraviolet light or vacuum ultraviolet light. A device and method for recovering the optical properties of various devices utilizing energy light. In particular, it is an object of the present invention to prevent or avoid deterioration of the optical system, which determines the life of the apparatus described above, by doing so, the frequency of maintenance work such as window replacement is reduced and the cost for such work is reduced.

보다 상세하게는, 본 발명의 제 1 바람직한 실시형태에 따르면, 본 발명의 목적은 광 투과 윈도우 (8) 외부 (예를 들면, 도 14 에 도시된 광 투과 윈도우 (8) 의 외부 표면 (11) 상) 에 제공되는 광학시스템과 같은 광학시스템의 표면 상의 탄소 축적을 억제 또는 방지함으로써, 광학시스템의 교체와 같은 보수 작업의 빈도를 감소시킴과 동시에 이러한 작업을 위한 비용을 감소시키는, 장치 및 이를 이용하는 방법을 제공하는데 있다.More specifically, according to the first preferred embodiment of the present invention, the object of the present invention is to provide an external surface 11 of the light transmitting window 8 outside (for example, the light transmitting window 8 shown in FIG. 14). A device and the use thereof, which reduce or reduce the cost for such operations while reducing the frequency of maintenance work such as replacement of the optical system, by inhibiting or preventing carbon accumulation on the surface of the optical system, such as the optical system provided in FIG. To provide a method.

본 발명의 다른 목적은 진공 영역의 광 경로에 광학 소자의 조사 표면 및 발라이팅 표면 상의 탄소 축적을 방지 또는 억제하여, 광학 장치의 수명을 연장하고 이러한 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.Another object of the present invention is to prevent or inhibit carbon accumulation on the irradiation surface and the lighting surface of the optical element in the optical path of the vacuum region, so as to extend the life of the optical device and improve the reliability of such device.

또한, 본 발명의 바람직한 제 2 실시형태에 따르면, 상술한 종래 기술에의 문제를 반영한 후, 플라즈마광 및 진공 자외선광과 같은 높은 포톤 에너지 광원의 광 경로에 제공되는, 투광성, 굴절, 반사, 스펙트럼, 간섭을 결합한 효과를 이용하는 다양한 장치들을 이용하는 광학시스템 및 이를 이용하는 방법을 제공하는데 있다. 광학시스템은, 광 투과 윈도우 (8, 예를 들면, 도 14 에 도시된 광 투과 윈도우 (8) 의 내부 표면 (10) 상) 내부에 제공되는 상술한 렌즈, 윈도우, 에찰론, 프리즘, 레티클, 및 반사 거울 등과 같은 광학 장치의 열화를 억제할 수 있고, 다양한 타입의 광학시스템을 이용하여 수명을 연장할 수 있다.Furthermore, according to the second preferred embodiment of the present invention, after reflecting the above-mentioned problems in the prior art, light transmitting, refracting, reflecting, and spectra provided in the light path of a high photon energy light source such as plasma light and vacuum ultraviolet light. In addition, the present invention provides an optical system using a variety of devices using an effect of combining interference, and a method of using the same. The optical system is provided with the above-described lens, window, azelon, prism, reticle, provided inside a light transmitting window 8 (e.g., on the inner surface 10 of the light transmitting window 8 shown in FIG. And deterioration of an optical device such as a reflective mirror and the like, and can extend the life using various types of optical systems.

[바람직한 제 1 실시형태][First Preferred Embodiment]

상술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명자는 다음에 따라 지속적으로 연구하였다.In order to solve the above problem, the present inventors continued to study according to the following.

먼저, 바람직한 제 1 실시형태에서, 진공 영역 (14) 과 마주보는 광 투과 윈도우 (8) 의 (외부 표면 (11) 과 같은) 외부에 발생하는 열화의 상세한 분석을 수행하였다. 광 투과 윈도우 (8) 이 O-링을 통하여 플랜지 (17) 의 플라즈마 노출측에 접착되는, 실험에 이용되는 장치를 도 14 에 도시한다. 광 투과 윈도우 (8) 의 외부 표면 (11), 즉, 자외선광을 방출하는 표면인 진공 영역 (14) 과 마주보는 표면의 분석을 수행하였다. 증착물이 대향측의 내부 표면 (10) 에 발견되지 않았기 때문에, 이 표면을 자세하게 분석하지 않았다.First, in the first preferred embodiment, a detailed analysis of the deterioration occurring outside (such as the outer surface 11) of the light transmitting window 8 facing the vacuum region 14 was performed. The apparatus used for the experiment, in which the light transmitting window 8 is adhered to the plasma exposed side of the flange 17 via an O-ring, is shown in FIG. Analysis of the surface facing the outer surface 11 of the light transmitting window 8, that is, the vacuum region 14 that is the surface emitting ultraviolet light was performed. Since no deposit was found on the inner surface 10 on the opposite side, this surface was not analyzed in detail.

광 투과 윈도우 (8) 재료로서 플루오르화망간 (MgF2) 단결정을 이용하였고, 결정축 (c-축) 을 광 투과 윈도우의 표면에 수직하여 정렬하였다. 결정 크기는 0.5 인치Φ×1 mm 두께였다. 결정은 Ohyo Koken Kogyo Co., Ltd. 에서 제조된 UV 등급 제품이였다. 동일한 로트로부터의 이러한 결정을 제조하였으며, 사용되는 결정은 결정의 품질 및 이들 표면의 조건에 일치하였다. 램프에 이용한 후 결정을 분석하였고, 로트 내부에서의 임의의 변동으로 인한 요인을 부여하는 에러를 제거하였다.Manganese fluoride (MgF 2 ) single crystal was used as the light transmitting window 8 material, and the crystal axis (c-axis) was aligned perpendicular to the surface of the light transmitting window. The crystal size was 0.5 inch Φ × 1 mm thick. The decision was made by Ohyo Koken Kogyo Co., Ltd. It was a UV grade product manufactured by. These crystals from the same lot were prepared and the crystals used matched the quality of the crystals and the conditions of these surfaces. The crystals were analyzed after use in the ramp and the errors that caused the factor due to any variation in the lot were removed.

실험상, 첫번째 단계는, 들러붙었을 수도 있는 임의의 막과 같은 재료를 관찰하기 위하여, 광학현미경을 이용하여 자외선이 투과되는 중심 Φ8 mm 범위의 광 투과 윈도우 (8) 의 외부 표면 (11) 을 보는 것이였다. 외부 표면 (11) 에 약하게 들러붙은 재료가 들러붙는 것을 발견하면 플라스틱 집게를 이용하여 임의의 들러붙은 재료를 긁어내었다.Experimentally, the first step is to use an optical microscope to examine the outer surface 11 of the light transmission window 8 in the center Φ8 mm range through which ultraviolet light is transmitted, in order to observe a material such as any film that may have stuck to it. It was to see. When the weakly adhered material was found to adhere to the outer surface 11, any sticky material was scraped off using plastic tongs.

다음으로, 들러붙은 재료의 원소 분석을 수행하였다. EPMA 를 이용하여 광 투과 윈도우 (8) 의 외부 표면 (11) 의 원소 분석을 수행하였다 (분석 조건 : 가속 전압 15 kV, 조사 전류 5×108 A, 측정 방식 : 정성 분석, 미세 분석, 매핑 분석).Next, elemental analysis of the stuck material was performed. Elemental analysis of the outer surface 11 of the light transmitting window 8 was carried out using EPMA (analysis conditions: acceleration voltage 15 kV, irradiation current 5 × 10 8 A, measuring mode: qualitative analysis, microanalysis, mapping analysis ).

EPMA 분석의 결과로서, 현저한 양의 탄소가 자외선광이 투과되는 중심 Φ8 mm 상에 검출되는 것을 발견하였다. 자외선이 투과되는 원형 중심 Φ8 mm 외부의 도넛 형상의 영역이 플랜지 17 의 쉐도우에 있으며, 자외선광이 통과되지 않은 영역이지만, 탄소의 오염 레벨이 도넛 형상으로 검출되었다. EPMA 분석시 오염물 레벨이 의미하는 것은 전체 세정된 표면을 분석할 때 생성되는 탄소 검출에 대한 약한 신호이다. 즉, 이는 이러한 신호를 생성하는 탄소의 바람직하지 않은 들러붙음이다. 따라서, 분석 장치의 탄소 오염 레벨에 의해, 탄소에 따른 EPMA 분석에 대한 측정 한계를 결정하였다. 중심 Φ8 mm 으로부터의 탄소 신호 레벨을 오염 신호 레벨에 비교할 때, 먼저 현저하게 높은 것을 찾아서, 탄소의 막 형상의 축적이 광 투과 윈도우의 외부 표면 (11) 상에 발생되었다는 사실을 확인하였다.As a result of the EPMA analysis, it was found that a significant amount of carbon is detected on the center Φ 8 mm through which ultraviolet light is transmitted. A donut-shaped region outside the circular center Φ8 mm outside which ultraviolet rays were transmitted was in the shadow of the flange 17, but the region where the ultraviolet light did not pass was detected, but the contamination level of carbon was detected in the donut shape. Contaminant levels in EPMA analysis mean a weak signal for carbon detection produced when analyzing the entire cleaned surface. That is, this is an undesirable sticking of the carbon that produces this signal. Thus, the carbon contamination level of the analytical device determined the measurement limits for EPMA analysis with carbon. When comparing the carbon signal level from the center Φ8 mm to the contamination signal level, it was first found to be significantly higher, confirming that the accumulation of the film shape of carbon occurred on the outer surface 11 of the light transmitting window.

상술한 바와 같이, 도 14 에 도시된 장치를 참조하여, 탄소 적층을 위한 기구는, 진공 영역 (14) 에 존재하는 유기 가스를 포함하고, 유기 가스가 광 투과 윈도우 (8) 의 외부 표면 (11) 상에 흡수되고 난 후, 진공 자외선광이 광 투과 윈도우 (8) 을 통해 투과될 때, 유기 가스는 이들을 탄소로 변환하는 수소 제거 반응을 수행하여 외부 표면 (11) 상에 축적하였다.As described above, with reference to the apparatus shown in FIG. 14, the mechanism for carbon lamination comprises an organic gas present in the vacuum region 14, in which the organic gas is an outer surface 11 of the light transmitting window 8. After being absorbed on), when the vacuum ultraviolet light is transmitted through the light transmitting window 8, the organic gas has accumulated on the outer surface 11 by performing a hydrogen removal reaction that converts them into carbon.

상술한 환경에서 광 투과 윈도우 (8) 을 계속하여 이용함으로써, 시간에 따라 탄소가 축적되어 투광율을 감소시킨다. 따라서, 초기의 상태와 비교하여, 광 투과 윈도우 (8) 에 대한 투광율이 감소되기 때문에, 외부 표면 (11) 으로부터 축적되는 탄소를 제거하기 위한 몇몇 메커니즘을 명백하게 요구한다. 외부 표면 상의 막 형상의 탄소 적층이 광 투과 윈도우의 열화에 대한 우선적인 원인인 것을 발견하였기 때문에, 본 발명자는 지속적으로 카운터 측정을 조사하였으며, 아래에서 설명되는 본 발명의 완성에 이르도록 한다.By continuously using the light transmitting window 8 in the above-described environment, carbon is accumulated over time to reduce the light transmittance. Thus, as compared with the initial state, since the light transmittance to the light transmitting window 8 is reduced, there is a clear need for some mechanism for removing carbon accumulated from the outer surface 11. Since we found that the film-like carbon lamination on the outer surface is the primary cause for deterioration of the light transmission window, the inventors have continually investigated counter measurements, leading to the completion of the invention described below.

본 발명자는 실험을 통해 아래에 설명되는 바와 같은 문제에 대한 접근을 확인하였다. 탄소에 대한 원료는 유기 가스이지만, 이들을 완전하게 제거하는 것은 사실상 불가능하다. 또한, 진공 자외선광으로 조사하지 않은 경우에, 수소 제거 반응이 발생되지 않지만, 장치는 광 방출 장치로서 가능을 수행할 수 없다. 탄소 증착물의 위치는 진공 자외선 광이 조사되는 위치와 일치한다. 진공 자외선 광은 유기 가스를 여기시켜 수소 제거 반응을 하지만, 이러한 높은 포톤 에너지가 유기 가스를 거의 여기하지 않고, 많은 타입의 분자들을 또한 여기되고 활성 상태에 있게 된다.The inventors have confirmed the approach to the problem as described below through experiments. The raw material for carbon is organic gas, but it is virtually impossible to remove them completely. In addition, in the case of not irradiating with vacuum ultraviolet light, the hydrogen removal reaction does not occur, but the device cannot perform the possibility as a light emitting device. The position of the carbon deposit coincides with the position at which the vacuum ultraviolet light is irradiated. Vacuum ultraviolet light excites the organic gas to undergo a hydrogen removal reaction, but this high photon energy rarely excites the organic gas, and many types of molecules are also excited and in an active state.

도 1 을 참조하면, 실시형태의 광 출력 장치는 수소 광 방출을 이용하는 122 nm 파장 진공 자외선광 출력이고, 진공 자외선 광에 대한 포톤 에너지는 10.2 eV 이다. 포톤 에너지 레벨은 산소 가스, H2O 가스 (스팀) 을 여기하고, 강한 산화력을 갖는 라디칼을 생성한다. 진공 영역 (14) 을 유지하는 이유는 산소, 탄소 디옥사이드, 수증기, 및 다른 대기 성분이 진공 자외선광을 흡수하고 그 세기를 약화시키기 때문이다. 따라서, 흡수 매체, 즉, 대기 성분은 진공 펌프 등에 의해 제거되어, 진공 영역 (14) 을 생성한다.Referring to FIG. 1, the light output device of the embodiment is a 122 nm wavelength vacuum ultraviolet light output using hydrogen light emission, and the photon energy for vacuum ultraviolet light is 10.2 eV. Photon energy levels excite oxygen gas, H 2 O gas (steam) and produce radicals with strong oxidizing power. The reason for maintaining the vacuum region 14 is that oxygen, carbon dioxide, water vapor, and other atmospheric components absorb vacuum ultraviolet light and weaken its strength. Thus, the absorbent medium, i.e., the atmospheric component, is removed by a vacuum pump or the like to create the vacuum region 14.

그러나, 대기 성분이 있더라도, 이들은 O2, 수증기 등을 포함하기 때문에, 이들의 농도를 적절하게 감소시킴으로써 진공 자외선광을 크게 약화시키지 않고 산화력을 갖는 라디컬을 생성할 수 있었다. 광 출력 장치가 오염물 조절된 대기 조성이 공존하는 조건 하에서 동작하고, 후속 단계 진공 영역 (14) 이 구현될 때, 이는 광 투과 윈도우 (8) 의 외부 표면 (11) 상의 탄소 들러붙음을 제거할 수 있다. 또한, 진공 영역 (14) 에 위치되는 광학 소자 모두의 표면에 들러붙은 탄소를 제거할 수 있었다. 탄소를 제거할 수 있는 이유는 외부 표면 (11) 으로 들러붙은 탄소가 탄소 분해 및 라디컬에 의한 제거와 동시에 발생되고, 라디컬이 분해되고 탄소를 제거하는 속도가 그 형성 속도를 초과하기 때문이다.However, even if there were atmospheric components, since they contained O 2 , water vapor, and the like, by appropriately reducing their concentration, radicals having oxidative power could be produced without significantly weakening vacuum ultraviolet light. When the light output device is operated under conditions in which contaminant controlled atmospheric composition coexists, and a subsequent stage vacuum region 14 is implemented, this can eliminate carbon sticking on the outer surface 11 of the light transmitting window 8. have. Further, carbon stuck to the surface of all of the optical elements located in the vacuum region 14 could be removed. The reason carbon can be removed is that carbon stuck to the outer surface 11 is generated simultaneously with carbon decomposition and radical removal, and the rate at which radicals decompose and remove carbon exceeds its formation rate. .

라디컬을 이용하는 탄소의 분해 반응은 탄소를 탄소 디옥사이드 및 증기와 같은 휘발성 분자로 변환시키기 때문에, 이들은 진공 펌프를 이용하여 시스템으로부터 급속하게 제거될 수 있었다. 이러한 경우에 생성되는 라디컬은 산소 분자의 여기로 인해 생성되는 원소 산소 및 오존, 수증기의 여기를 통해 생성되는 OH 라디컬이다.Since the decomposition reaction of carbon using radicals converts carbon into volatile molecules such as carbon dioxide and steam, they could be rapidly removed from the system using a vacuum pump. The radicals produced in this case are the OH radicals produced through the excitation of elemental oxygen and ozone, water vapor generated by excitation of oxygen molecules.

또한, 광 출력 장치가 농도 조절된 분위기 조성물이 존재하는 분위기에서 동작하고 광 투과 윈도우 (8) 의 외부 표면 (11) 상에 탄소 증착물이 이미 존재할 때, 탄소의 점진적인 증착 및 제거가 있게 되어, 마지막으로, 탄소 전부가 완전하게 제거되고 본래의 투광율에 대하여 광 투과 윈도우 (8) 이 보존된다. 다음으로, 광 출력 장치는 이미 탄소 축적을 갖는 광학 소자를 이용하는 후속 진공 영역 기능을 동작하지 않고 동작되었고, 진공 영역 (14) 에 위치되어 있었던 이러한 광학 소자의 표면으로부터 탄소를 제거하였다.In addition, when the light output device operates in an atmosphere in which the concentration-controlled atmosphere composition is present and the carbon deposit is already present on the outer surface 11 of the light transmitting window 8, there is a gradual deposition and removal of carbon, so that As a result, all of the carbon is completely removed and the light transmission window 8 is preserved relative to the original light transmittance. Next, the light output device was operated without operating the subsequent vacuum region function using the optical element already having carbon accumulation, and removed carbon from the surface of this optical element which was located in the vacuum region 14.

따라서, 광 출력 장치에 의해 생성되는 광 세기를 감소시키지 않기 위하여, 본 발명으로부터의 발견을 이용하여, 광 출력 장치의 광 투과 윈도우의 열화를 방지할 수 있게됨으로써, 광 투과 윈도우의 교체와 관련되는 보수 비용 및 장치에 대한 보수 소요 시간을 절감할 수 있을 뿐 아니라, 광 출력 장치를 동작시킴으로써 광 투과 윈도우 (8) 또는 광학 소자 상에 이미 형성되는 탄소를 제거하고 이들의 본래 상태를 유지시킬 수 있게 됨으로써, 보수 비용 및 보수 주기가 감소됨으로써 진공 영역의 풀 성능을 회복하고 진공 영역 (14) 을 지속할 수 있게 되었다.Thus, in order not to reduce the light intensity generated by the light output device, it is possible to use the findings of the present invention to prevent deterioration of the light transmitting window of the light output device, thereby contributing to the replacement of the light transmitting window. In addition to reducing maintenance costs and maintenance time for the device, it is also possible to operate the light output device to remove the carbon already formed on the light transmitting window 8 or the optical element and maintain their original state. As a result, the maintenance cost and the maintenance cycle are reduced, so that the full performance of the vacuum region can be restored and the vacuum region 14 can be continued.

다음으로, 진공 영역 (14) 분위기의 대기 조성의 농조를 조절하기 위한 방법을 설명한다. 가스 공급은 산소 실린더로부터 제공되는 순수 산소 가스를 이용할 수 있다. 다른 방법으로, 이는 대기로부터 공급할 수 있거나, 또는, 공장에 이미 설치된 공기 공급선을 이용할 수 있다. 건조 공기로 출진되는 가스 실린더를 또한 이용할 수 있다. 또한, 산소와, 가스 실린더로부터 공급될 수 있는 아르곤, 헬륨 등의 비활성 가스의 혼합물을 이용할 수 있다. 가스 공급 압력은, 다음의 구성 예에서 설명되는 바와 같이, 밸브의 구멍 및 가스 실린더의 용량으로 조절되어, 진공 영역 (14) 을 퍼지하고 가스 분압을 조절할 수 있다.Next, a method for adjusting the concentration of the atmospheric composition in the vacuum region 14 atmosphere will be described. The gas supply may use pure oxygen gas provided from an oxygen cylinder. Alternatively, it can be supplied from the atmosphere, or it can use an air supply line already installed at the factory. It is also possible to use gas cylinders which are driven into dry air. It is also possible to use a mixture of oxygen and an inert gas such as argon, helium, which can be supplied from a gas cylinder. The gas supply pressure can be adjusted by the holes of the valve and the capacity of the gas cylinder, as described in the following configuration example, to purge the vacuum region 14 and adjust the gas partial pressure.

또한, 상술한 가스에 수증기를 추가할 수 있거나, 또는, 수증기만을 이용할 수 있다. 수증기는 내부에 봉합되는 물을 갖는 저장기를 준비하여 준비되고, 다음으로, 상술한 가스 중 어느 하나를 수증기와 혼합하여 추가될 수 있다. 그 자체만을 이용할 때, 진공 영역 (14) 에 주입하기만 하면 된다. 물의 온도는 실온이거나, 냉각 또는 가열될 수 있다. 포화 레벨의 수증기의 온도는 물의 온도에 따라 변화하며, 뒤에 설명되는 구성예에서와 같이, 밸브 구멍 및 펌프 퍼지력을 진공 영역 (14) 의 수증기의 분압을 조절할 수 있도록 설정할 수 있다.In addition, steam can be added to the above-described gas, or only steam can be used. Water vapor may be prepared by preparing a reservoir having water sealed therein, and then, may be added by mixing any of the above-described gases with water vapor. When using only itself, it is only necessary to inject into the vacuum region 14. The temperature of the water can be room temperature, or it can be cooled or heated. The temperature of the steam at the saturation level changes with the temperature of the water, and as in the configuration described later, the valve hole and the pump purge force can be set so that the partial pressure of the steam in the vacuum region 14 can be adjusted.

진공 영역 (14) 의 상술한 가스의 분압은 다음의 조건으로 결정된다. 가스 분압의 상한은 동작을 방해하지 않는 가스 및 분압에 의한 진공 자외선광에 대한 흡수 기능을 위한 목적에 기초하여 결정되어야 한다. 특정 기간에서, 예를 들면, 산소 가스인 경우, 상한은 (20 mtorr 이하의) 10 mtorr 단위이어야 한다. 분압 레벨을 초과되는 경우, 산소에 의한 진공 자외선광의 흡수는 무시할 수 없을 정도의 지점에 이르게 되어, 진공 영역 (14) 에 대한 기능적인 목적을 방해할 것이다. 그러나, 진공 영역 (14) 을 통한 광 경로의 길이가 매우 짧다면, 상한치에서의 산소 농도 영향을 무시할 수 있다. 상한치의 정확한 설정은 진공 영역 (14) 을 특정 가스 분압으로 충진시키고 기능적인 목적이 저하되는지의 여부를 체크함으로써 결정할 수 있다. 특히, 진공 자외선광의 양은 감소 레벨을 조사함으로써 측정될 수 있다.The partial pressure of the above-mentioned gas of the vacuum region 14 is determined under the following conditions. The upper limit of the partial pressure of gas should be determined based on the purpose for the absorption function for the vacuum ultraviolet light by the gas and the partial pressure which does not interfere with the operation. In certain periods, for example oxygen gas, the upper limit should be 10 mtorr units (up to 20 mtorr). If the partial pressure level is exceeded, the absorption of vacuum ultraviolet light by oxygen will reach a point of negligible, which will interfere with the functional purpose for the vacuum region 14. However, if the length of the optical path through the vacuum region 14 is very short, the influence of the oxygen concentration at the upper limit can be ignored. The exact setting of the upper limit can be determined by filling the vacuum region 14 with a specific gas partial pressure and checking whether the functional purpose is deteriorated. In particular, the amount of vacuum ultraviolet light can be measured by examining the reduction level.

가스 분압의 하한은 수동으로 로드에 대한 상술한 프로세싱 용량으로 설정되어야 한다. 여기서, "로드" 는 존재하는 유기 가스의 종류 및 농도, 및 광 투과 윈도우 (8) 을 통해 투과되는 진공 자외선 광 (9) 의 파장 및 세기를 결정함에 따른 탄소가 광 투과 윈도우 (8) 의 외부 표면 (11) 상에 축적되는 비율이다. "프로세싱 용량" 은 진공 자외선광에 의해 가스의 여기를 통해 생성되는 라디칼에 의해 탄소가 분해되고 제거될 수 있는 비율이다.The lower limit of gas partial pressure must be manually set to the above-described processing capacity for the rod. Here, "rod" denotes the outside of the light-transmitting window 8 by determining the type and concentration of organic gas present and the wavelength and intensity of the vacuum ultraviolet light 9 transmitted through the light-transmitting window 8. The rate of accumulation on the surface 11. "Processing capacity" is the rate at which carbon can be decomposed and removed by radicals generated through excitation of a gas by vacuum ultraviolet light.

알려지지 않았으나 예를 들어 통상의 터보 분자 펌프 및 드라이 펌프 배기 시스템에 의해 생성되는 진공 영역 (14) 의 경우 산소 가스의 하한이 예를 들면 0.01 내지 0.1 mtorr 인, 다양한 경우의 진공 영역 (14) 을 관찰한 본 발명자는 실험을 수행하였다. 이와 같은 산소 가스 레벨이 존재한다면, 로드에 대한 적절한 프로세싱 용량을 나타낼 것이다. 수증기는 산소보다 비교적 높은 레벨의 프로세싱 용량을 제공하고, 그 하한은 0.005 내지 0.01 mtorr 의 단위가 될 것이다.In the case of the vacuum region 14 which is unknown but is produced, for example, by conventional turbomolecular pumps and dry pump exhaust systems, the vacuum region 14 in various cases is observed, with a lower limit of oxygen gas being, for example, 0.01 to 0.1 mtorr. One inventor carried out experiments. If such an oxygen gas level is present, it will represent an appropriate processing capacity for the load. Water vapor provides a level of processing capacity that is relatively higher than oxygen, with a lower limit of 0.005 to 0.01 mtorr.

하한을 정확하게 설정하기 위하여, 산소를 이용하여 특정 분압으로 실제 이용되는 진공 영역 (14) 을 충진할 수 있고, 광 투과 윈도우 (8) 의 외부 표면 (11) 에 들러붙은 것에 대한 분석을 수행한 후 광 출력 장치를 동작시킬 수 있다. 적절한 분석 방법은 광학 현미경 또는 EPMA 를 통한 탄소 분석을 통한 관찰을 포함한다. 분석이 현저한 탄소 증착물의 출현을 보여주지 않는다면, 이 때 이용되는 분압은 적절한 증착 및 탄소 제거 프로세싱을 허용하는 것으로 확인할 수 있다.In order to set the lower limit accurately, oxygen can be used to fill the vacuum area 14 actually used at a specific partial pressure, and after analyzing for sticking to the outer surface 11 of the light transmitting window 8, The optical output device can be operated. Suitable analytical methods include observation via carbon microscopy or carbon analysis via EPMA. If the analysis does not show the appearance of significant carbon deposits, the partial pressure used at this time can be found to allow proper deposition and carbon removal processing.

이하의 기술 방법은 다음의 발견에 기초하여 본 발명을 제안한다.The following technical method proposes the present invention based on the following findings.

청구항 제 1 항 및 제 2 항에 따른 본 발명은 본 발명의 효과를 달성할 수 있는 장치에 관한 것이다. 본 발명은 출력광 또는 상기 출력광의 광경로를 따라 배치되는 광학시스템의 광학특성들의 열화를 방지, 억제 또는 향상시켜 광학시스템의 광학특성의 신뢰성과 수명을 향상시키는 광학특성 회복장치로서, 상기 광학시스템은 유기 성분이 분해될 수 있는 근진공영역 내에 제공되며, 상기 열화는 상기 광학시스템의 광 방사표면, 광반사 표면, 발광 표면 (이하, "라이팅 표면"이라 총칭함) 상에 증착 또는 축적된 탄소에 의해 발생되고, 상기 표면은 상기 진공영역에 대향하며, 상기 광학특성 회복장치는, 탄소의 산화반응을 여기시키는 활성에너지의 존재로, 상기 광학시스템의 상기 라이팅 표면에 대향하는 상기 근진공영역을 형성하는 수단; 상기 근진공영역에서 음이온 또는 라디컬들을 생성하는 수단; 및 상기 근진공영역에서 상기 음이온 또는 라디컬들과 상기 탄소 간의 산화반응을 용이하게 하는 수단을 구비하고, 상기 광학특성 회복장치는 상기 산화반응에 의해 상기 라이팅 표면 상에 증착되는 축적된 탄소를 제거 또는 감소시키는, 광학특성 회복장치를 제공한다.The invention according to claims 1 and 2 relates to a device capable of achieving the effect of the invention. The present invention provides an optical characteristic recovery apparatus for improving reliability and lifespan of optical characteristics of an optical system by preventing, suppressing, or improving deterioration of optical characteristics of an optical system disposed along an optical path of the output light or the output light. Silver is provided in the near vacuum region where organic components can decompose, and the degradation is carbon deposited or accumulated on the light emitting surface, the light reflection surface, and the light emitting surface (hereinafter collectively referred to as "lighting surface") of the optical system. And the surface is opposed to the vacuum region, and the optical characteristic recovery device is a presence of active energy that excites an oxidation reaction of carbon, and the near vacuum region is opposed to the lighting surface of the optical system. Means for forming; Means for generating anions or radicals in the near vacuum region; And means for facilitating an oxidation reaction between the anion or radicals and the carbon in the near vacuum region, wherein the optical property recovery apparatus removes accumulated carbon deposited on the lighting surface by the oxidation reaction. Or reducing, optical recovery device.

보다 상세하게는, 본 발명은 상기 광학특성 회복장치는, 탄소의 산화반응을 여기시키기 위해, 상기 광학시스템의 상기 라이팅 표면에 대향하는 상기 근진공영역을 형성하는 수단; 상기 근진공영역에서 수성가스 또는 산화가스와 같은 산소원자 함유가스의 플로우를 생성하는 수단; 및 상기 산소원자 함유가스와 탄소 간의 탄소산화반응을 발생시키기 위하여 상기 근진공영역에 활성에너지를 공급하는 수단을 포함하고, 상기 광학특성 회복장치는 상기 산화반응에 의해 상기 라이팅 표면 상에 증착되는 축적된 탄소를 제거 또는 감소시킨다.More specifically, the optical recovery device includes: means for forming the near vacuum region opposite the lighting surface of the optical system to excite oxidation of carbon; Means for generating a flow of an oxygen atom containing gas such as water gas or oxidizing gas in the near vacuum region; And means for supplying active energy to the near vacuum region to generate a carbon oxidation reaction between the oxygen atom containing gas and carbon, wherein the optical property recovery apparatus is deposited on the lighting surface by the oxidation reaction. Removes or reduces carbon.

"근 진공 영역" 은 고활성 에너지 여기가 탄소 산화 반응을 여기하여, 하이드로카본의 유기 화합물 등으로부터 수소를 제거함으로써 탄소를 분해하는 것으로 정의될 수 있다. 근 진공 영역의 압력은 상술한 바와 같이 활성 에너지의 강도와 산소원자 포함 가스의 산화력에 의해 변동되지만, 수십 mtorr 이하일 것이다."Near vacuum region" can be defined as high active energy excitation that excites a carbon oxidation reaction to decompose carbon by removing hydrogen from organic compounds, such as hydrocarbons. The pressure in the near vacuum region is varied by the intensity of the active energy and the oxidizing power of the oxygen atom-containing gas as described above, but may be several tens of mtorr or less.

청구항 제 3 항 이후에 따른 본 발명은 출력광 또는 상기 출력광의 광경로를 따라 배치되는 광학시스템의 광학특성들의 열화를 방지, 억제 또는 향상시켜 광학시스템의 광학특성의 신뢰성과 수명을 향상시키는 광학특성의 회복방법으로서, 상기 광학시스템은 유기 성분이 분해될 수 있는 근진공영역 내에 제공되며, 상기 열화는 상기 광학시스템의 광 방사표면, 광반사 표면, 발광 표면 (이하, "라이팅 표면"이라 총칭함) 상에 증착 또는 축적된 탄소에 의해 발생되고, 상기 표면은 상기 진공영역에 대향하며, 상기 광학특성의 회복방법은, 탄소의 산화반응을 여기시키는 활성에너지의 존재로, 상기 광학시스템의 상기 라이팅 표면에 대향하는 상기 근진공영역을 형성하는 단계; 상기 근진공영역에서 음이온 또는 라디컬들을 생성하는 단계; 및 음이온 또는 라디컬들과 증착된 탄소를 반응시켜 상기 라이팅 표면 상에 증착되는 축적된 카본을 제거 또는 감소시키는 단계를 포함하는, 광학특성의 회복방법에 관련된다.According to claim 3, the present invention is to prevent, suppress or improve the degradation of the optical characteristics of the optical system disposed in the output light or the optical path of the output light to improve the reliability and life of the optical characteristics of the optical system The optical system is provided in a near vacuum region in which organic components can be decomposed, and the degradation is collectively referred to as the light emitting surface, the light reflecting surface, and the light emitting surface (hereinafter referred to as "lighting surface"). Generated by carbon deposited on or deposited on the surface, and the surface is opposed to the vacuum region, and the method for recovering the optical characteristic is the presence of active energy that excites the oxidation reaction of carbon. Forming the near vacuum region opposite the surface; Generating anions or radicals in the near vacuum region; And reacting anion or radicals with the deposited carbon to remove or reduce accumulated carbon deposited on the lighting surface.

보다 상세하게는, 본 방법은 출력광 또는 상기 출력광의 광경로를 따라 배치되는 광학시스템의 광학특성들의 열화를 방지, 억제 또는 향상시켜 광학시스템의 광학특성의 신뢰성과 수명을 향상시키는 광학특성의 회복방법으로서, 상기 광학시스템은 유기 성분이 분해될 수 있는 근진공영역 내에 제공되며, 상기 열화는 상기 광학시스템의 광 방사표면, 광반사 표면, 발광 표면 (이하, "라이팅 표면"이라 총칭함) 상에 증착 또는 축적된 탄소에 의해 발생되고, 상기 표면은 상기 진공영역에 대향하며, 상기 광학특성의 회복방법은, 탄소의 산화반응을 여기시키기 위해 상기 근진공영역을 형성하는 단계로서, 높은 활성 에너지 여기가 존재하며, 상기 근진공영역은 상기 광학시스템의 상기 라이팅 표면에 대향하는, 단계; 및 수성가스 또는 산화가스와 같은 산소원자 함유가스의 플로우 (예를 들면, 수증기, 산소, 수소 페록사이드, 오존 또는 (공기를 포함하는) 비활성 가스와 이들의 혼합물) 를 상기 근진공영역으로 공급하면서 활성 에너지를 공급하는 단계로서, 이에 의해, 상기 공급된 활성 에너지로 축적된 탄소의 산화반응을 여기시켜 상기 라이팅 표면 상에 증착되는 축적된 탄소를 제거 또는 감소시키는 광학특성의 회복방법의 단계를 특징으로 한다.More specifically, the method recovers an optical characteristic that prevents, suppresses or improves the deterioration of the optical characteristics of the optical system disposed along the optical path of the output light or the output light, thereby improving the reliability and lifetime of the optical characteristic of the optical system. As a method, the optical system is provided in a near vacuum region in which organic components can be decomposed, and the degradation is on the light emitting surface, the light reflecting surface, the light emitting surface (hereinafter collectively referred to as "lighting surface") of the optical system. Generated by carbon deposited or accumulated in the surface, and the surface is opposed to the vacuum region, and the method for recovering the optical characteristic is a step of forming the near vacuum region to excite the oxidation reaction of carbon, the high active energy Excitation is present, wherein the near vacuum region is opposite the lighting surface of the optical system; And supplying a flow of an oxygen atom-containing gas such as water gas or oxidizing gas (for example, water vapor, oxygen, hydrogen peroxide, ozone or an inert gas (including air) and a mixture thereof) to the near vacuum region, Supplying an active energy, thereby stimulating an oxidation reaction of carbon accumulated with the supplied active energy to thereby remove or reduce the accumulated carbon deposited on the lighting surface. It is done.

또한, 상술한 광학시스템은 근진공영역의 경계에 위치되는 광투과 또는 반사부재들을 포함하는 광학소자 뿐만 아니라 진공영역 내부에서 광경로를 따라 위치하는 회절, 굴절, 스펙트럼 생성, 투과 및 회절조정 광학소자, 및 방사광에 의해 표면처리될 광학제품을 포함하는 광학 구성요소를 포함하며, 상기 광학시스템은 위치조정 및 유지기구, 용기 및 상기 광학소자 또는 상기 광학제품의 밀봉부를 더 포함한다.In addition, the above-described optical system includes diffraction, refraction, spectral generation, transmission, and diffraction control optical elements located along the optical path inside the vacuum area, as well as an optical element including light transmitting or reflecting members positioned at the boundary of the near vacuum region. And an optical component comprising an optical article to be surface treated by radiation, the optical system further comprising a positioning and holding mechanism, a container and a seal of the optical element or the optical article.

또한, 본 발명은 상기 광경로를 형성하는 빔은 380nm 이하의 파장을 가진 보통 자외선 광 또는 200nm 이하의 파장을 가진 진공 자외선 광이며, 상기 자외선광을 출력하거나 상기 출력광의 광경로를 따라 배치되는 상기 광학시스템은 플루오르화 마그네슘, 플루오르화 칼슘, 플루오르화 바륨, 플루오르화 알루미늄, 빙정석 (cryolite), 티오라이트 (thiolite) 와 같은 플루오르 화합물 또는 다른 플루오르 화합물, 플루오르화 란타늄, 플루오르화 카드뮴, 플루오르화 네오디뮴, 플루오르화 이트륨과 같은 금속 플루오르화물, 또는 합성석영유리 또는 사파이어와 같은 고순도 산화물 중 하나 또는 조합들을 포함하는 광학 재료들인 경우에도 효과적으로 적용할 수 있다.In addition, the present invention is the beam forming the optical path is a normal ultraviolet light having a wavelength of 380nm or less or a vacuum ultraviolet light having a wavelength of 200nm or less, the outputting the ultraviolet light or disposed along the optical path of the output light Optical systems include fluorine compounds such as magnesium fluoride, calcium fluoride, barium fluoride, aluminum fluoride, cryolite, thiolite or other fluorine compounds, lanthanum fluoride, cadmium fluoride, neodymium fluoride, It can be effectively applied even in the case of optical materials including metal fluoride such as yttrium fluoride or high purity oxides such as synthetic quartz glass or sapphire.

또한, 상기 근진공영역에 공급되는 상기 산소원자 함유가스의 부분압에 대한 하한값은, 상기 근진공영역에서의 유기성분들의 분해로부터의 탄소가 상기 광학시스템의 표면 및 대향 표면 상에 이미 성장된 경우에, 탄소 축적의 속도보다 높은 레벨로 설정된다. 또한, 상기 근진공영역에 공급되는 상기 산소원자 함유가스의 부분압에 대한 상한값은, 상기 진공자외선 광이 상기 광학시스템으로 방사되거나 상기 광학시스템으로부터 방사되는 때 상기 광학시스템의 상기 광학특성이 회복되는 경우 상기 산소원자 함유가스에 의한 진공자외선 광의 흡수가 상기 근진공영역 내부에서 그 기능을 수행하는 점을 무시할 수 없는 레벨 아래로 설정된다.Further, a lower limit on the partial pressure of the oxygen atom-containing gas supplied to the near vacuum region is obtained when carbon from decomposition of organic components in the near vacuum region has already been grown on the surface and the opposing surface of the optical system. , Is set at a level higher than the rate of carbon accumulation. Further, an upper limit on the partial pressure of the oxygen atom-containing gas supplied to the near vacuum region may be obtained when the optical characteristic of the optical system is restored when the vacuum ultraviolet light is emitted to or emitted from the optical system. The absorption of vacuum ultraviolet light by the oxygen atom-containing gas is set below a level that cannot be neglected to perform its function inside the near vacuum region.

산소원자 함유가스의 부분압에 대한 상기 상한값은 산소원자 함유가스의 어떤 부분압으로 상기 근진공영역을 실제적으로 충전시킨 다음, 상기 광경로 상의 진공 자외선 광의 크기를 측정하여 그 감쇠레벨을 검사함으로써 레벨이 설정된다.The upper limit value for the partial pressure of the oxygen atom-containing gas is set to a level by actually filling the near vacuum region with a partial pressure of the oxygen atom-containing gas, and then measuring the magnitude of the vacuum ultraviolet light on the optical path and examining the attenuation level thereof. do.

또한, 바람직한 산소원자 포함 가스는 산소 가소이고, 가스 분압에 대한 하한과 상한 사이의 범위가 0.02 mtorr 내지 20 mtorr (바람직하게는, 0.02 mtorr 내지 10 mtorr) 이며, 가스가 수증기일 때 0.01 mtorr 내지 10 mtorr (바람직하게는, 0.01 mtorr 내지 1 mtorr) 이다.Further, the preferred oxygen atom containing gas is oxygen calcining, and the range between the lower limit and the upper limit for the gas partial pressure is 0.02 mtorr to 20 mtorr (preferably 0.02 mtorr to 10 mtorr), and 0.01 mtorr to 10 when the gas is water vapor. mtorr (preferably between 0.01 mtorr and 1 mtorr).

또한, 본 발명은 상술한 광 경로 상에 형성되는 빔이 높은 포톤 에너지기를 갖고 진공 자외선광 파장의 소정의 파장의 빔일때 효과적이다.In addition, the present invention is effective when the beam formed on the optical path described above has a high photon energy group and is a beam of a predetermined wavelength of vacuum ultraviolet light wavelength.

즉, 상술한 활성 에너지가 고 포톤 에너지를 갖는 진공 자외선광이라면, 별도의 에너지원 (예를 들면, 열 에너지, 플라즈마 에너지, 전기 에너지 등) 을 이용하지 않고 산소원자 포함 가스로부터 음이온 또는 라디컬을 생성할 수 있다. 특허 문헌 3 에서와 같은 OH- 및 O- 와 같은 활성 시드를 이용하더라도, 세정 목적에 대한 이들의 압력 조건은 참고 문헌에서 특정되는 것과 상이하다.That is, if the above-mentioned active energy is a vacuum ultraviolet light having a high photon energy, anion or radicals may be extracted from an oxygen atom-containing gas without using a separate energy source (for example, thermal energy, plasma energy, or electrical energy). Can be generated. Even with active seeds such as OH- and O- as in Patent Document 3, their pressure conditions for cleaning purposes differ from those specified in the reference.

[바람직한 제 2 실시형태][Preferred Second Embodiment]

또한, 바람직한 제 2 실시형태에서, (내부 표면 (10) 에서와 같은) 광 투과 윈도우 (8) 의 내부에서 발생하는 열화를 자세하게 분석하였다.In addition, in the second preferred embodiment, the degradation occurring inside the light transmitting window 8 (as in the inner surface 10) was analyzed in detail.

상술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명자는 플루오르화물 재료로 이루어진 광 투과 윈도우 (8) 의 열화의 자세한 분석을 수행하였다. 이용했던 장치는 도 14 에 나타낸 장치로서, 광 투과 윈도우 (8) 이 O-링을 통해 플랜지 (17) 의 플라즈마 노출측에 접착된다. MgF2 (플루오르화망간) 단결정을 이용하여 광 투과 윈도우 (8) 을 제조하였다.In order to solve the above-mentioned problems, the inventors carried out a detailed analysis of the deterioration of the light transmitting window 8 made of a fluoride material. The device used was the device shown in Fig. 14, in which a light transmitting window 8 was adhered to the plasma exposed side of the flange 17 via an O-ring. The light transmission window 8 was prepared using MgF 2 (manganese fluoride) single crystal.

그 결과, 진공 자외선의 조사 후, 진공 자외선의 조사로부터 광 투과 윈도우 (8) 의 투과율의 열화가 MgF2 결정 (수십 nm 두께) 의 표면 상에 산화물을 형성함으로써 발생되었다. 또한, 결정 표면 상의 영역 내에서 플루오르가 수십 nm 두께로 감소되었다는 것을 확인하였다.As a result, deterioration of the transmittance of the light transmission window 8 was generated by forming an oxide on the surface of the MgF 2 crystal (tens of nm thick) after irradiation with vacuum ultraviolet rays. It was also confirmed that fluorine was reduced to tens of nm thickness in the region on the crystal surface.

또한, 광 투과 윈도우 (8) 의 색중심을 열화와 투광율의 열화 사이에 존재할 수 있는 대응 관계를 연구하기 위하여 스펙트럼 투과율을 측정함으로써, 광 투과 윈도우 (8) 열화의 주요 원인은 색중심의 흡수에 의한 것이 아니라, 결정 표면에서 생성되는 불소 결함 및 산소 존재에 의한 것이다.In addition, by measuring the spectral transmittance to study the corresponding relationship between the color center of the light transmission window 8 and the degradation of the transmittance, the main cause of the light transmission window 8 deterioration is the absorption of the color center. It is not due to fluorine defects and oxygen present on the crystal surface.

이러한 점에서, 상술한 발견에 중심을 둔 본 발명에 대해 다음의 설명되는 기술 수단이 제안되었다.In this respect, the following described technical means have been proposed for the invention centered on the above finding.

본 발명에 대한 제 1 제안은, 2 nm 내지 20 nm 의 막두께를 갖는 보호막이 적어도 상기 광학시스템의 광 방사측 (내부측) 에 형성되어, 상기 광학시스템의 표면으로부터 플루오르 원자의 스트립핑을 방지하는 것을 특징으로 한다.A first proposal for the present invention is that a protective film having a film thickness of 2 nm to 20 nm is formed at least on the light emitting side (inner side) of the optical system, thereby preventing stripping of fluorine atoms from the surface of the optical system. Characterized in that.

본 발명과 특허 문헌 4 의 차이점을 설명한다. 특허 문헌 4 는 도 14 에 나타낸 장치는 아크 튜브내에 밀봉되는 수은을 갖는 수은 방전 램프와 관련된다. 이 기술은 알루미나 등으로 이루어진 0.1 ㎛ 내지 0.14 ㎛ 의 보호막을 이용하여 아크 튜브 내부 벽에 대한 수은의 친화력을 방지하였다.The difference between this invention and patent document 4 is demonstrated. Patent document 4 relates to a mercury discharge lamp having mercury sealed in an arc tube. This technique used a protective film of 0.1 μm to 0.14 μm made of alumina or the like to prevent the affinity of mercury to the inner wall of the arc tube.

반면에, 본 발명은, 2 nm 내지 20 nm 의 박막이 진공 자외선광에 의해 조사되는 표면에 도포되어, 코팅에 의해 유발되는 광학특성의 초기 열화를 교환하는 플루오르의 스트립 오프를 방지하는, 진공 자외선광 범위에 관련된다.On the other hand, the present invention is a vacuum ultraviolet light, in which a thin film of 2 nm to 20 nm is applied to a surface irradiated with vacuum ultraviolet light to prevent stripping off of fluorine to exchange the initial deterioration of optical properties caused by the coating. It is related to the wide range.

막 두께를 20 nm 이하로 제한하는 원인은, 두꺼운 경우에는 광학 소자로서의 기능을 유지할 수 없는 지점까지 진공 자외선 광을 흡수하기 때문이다.The reason for limiting the film thickness to 20 nm or less is because the vacuum ultraviolet light is absorbed to the point where the function as an optical element cannot be maintained when thick.

2 nm 이상의 상한은 결정 표면 상에 보호막을 균일하게 커버하는 것을 필요로 한다. SiO2, Al2O3, MgO, TiO2 또는 ZrO2 분자 직경이 적절하게 1 nm 이기 때문에, 2 분자 두께 이상으로 코팅하지 않는다면, 본 발명이 기능을 달성하기 위한 균일한 보호막을 결정 표면 상에 제공할 수 없게 된다.An upper limit of 2 nm or more requires uniformly covering the protective film on the crystal surface. Since the SiO 2 , Al 2 O 3 , MgO, TiO 2 or ZrO 2 molecular diameters are suitably 1 nm, a uniform protective film for achieving the function of the present invention may be formed on the crystal surface unless the coating is more than 2 molecules thick. It cannot be provided.

막 두께가 적절한 경우, 광학시스템의 표면을 보호하는 것이 목적이더라도, SiO2 또는 Al2O3 와 같은 금속 산화물, MgO, TiO2, ZrO2 가 본래 진공 자외선광이 통과하도록 허용하는 재료가 아니기 때문에, 이러한 보호막의 존재는 막 내부에 진공 자외선강의 흡수를 허용하고, 도 13 에 나타낸 바와 같이, 베이스 재료를 통과하는 자외선광의 양을 감소시킨다. 20 nm 두께 레벨에서, 투과율은 막이 되지 않는 10 % 뿐이다. 10 % 이하의 초기 투과율은 베이스 재료의 광학특성의 큰 열화를 유발하지만, 열화 레벨에서는, 광학시스템으로서 작용할 수 없고, 자외성광의 흡수가 보호막 자체의 품위를 떨어뜨리고 이 열이 광학시스템으로부터 표면 보호막을 박리하거나 다른 손상을 생성시킬 수도 있다. 따라서, 12 nm 이하의 두께, 바람직하게는 10 nm 이하의 두께가 모재의 광학특성을 30 내지 40 % 으로 유지할 것이며, 심지어 최악의 경우에도 10 % 이상의 광학특성을 유지할 수 있게 된다. 따라서, 자외선광의 흡수로 인하여, 20 nm 이상의 막 두께는 소정의 광학시스템의 기능을 부여할 수 없을 것이다.If the film thickness is appropriate, even if the purpose is to protect the surface of the optical system, metal oxides such as SiO 2 or Al 2 O 3 , MgO, TiO 2 , ZrO 2 are not inherently materials that allow vacuum ultraviolet light to pass through. The presence of this protective film allows the absorption of vacuum ultraviolet steel inside the film and reduces the amount of ultraviolet light passing through the base material, as shown in FIG. At the 20 nm thickness level, the transmittance is only 10% without film. An initial transmittance of 10% or less causes a large deterioration of the optical properties of the base material, but at the deterioration level, it cannot act as an optical system, and absorption of ultraviolet light deteriorates the quality of the protective film itself and this heat is a surface protective film from the optical system. May exfoliate or cause other damage. Therefore, a thickness of 12 nm or less, preferably 10 nm or less, will maintain the optical properties of the base material at 30 to 40%, and even in the worst case, it can maintain the optical properties of 10% or more. Therefore, due to absorption of ultraviolet light, a film thickness of 20 nm or more will not be able to impart the function of a given optical system.

또한, Mg 산화는 플루오르 원소의 스트립핑을 따라 발생되므로, 2 nm 내지 20 nm, 바람직하게는 2 내지 12 nm 의 두께를 갖는 SiO2 보호막 또는 금속 산화물을 상기 광학시스템의 광조사측 상에 적어도 형성하여, 상기 광학시스템의 표면으로부터 플루오르 원자의 스트립핑을 방지하는 것이 바람직하다.In addition, since Mg oxidation occurs along with stripping of the fluorine element, at least a SiO 2 protective film or metal oxide having a thickness of 2 nm to 20 nm, preferably 2 to 12 nm is formed on the light irradiation side of the optical system. It is desirable to prevent the stripping of fluorine atoms from the surface of the optical system.

본 발명에 따르면, 상술한 광학시스템의 표면의 산화 및 플루오르 원자의 스트립핑을 모두 억제할 수 있으므로, 광학시스템의 투광율의 열화를 억제할 수 있다.According to the present invention, since both the oxidation of the surface of the optical system and the stripping of fluorine atoms can be suppressed, the degradation of the light transmittance of the optical system can be suppressed.

박막 보호막을 형성하는데 사용될 수 있는 증착, 이온도금, CVD 등과 같은 기상에서의 성막방법이 있지만, 이온빔 스퍼터링 방법 및 플라즈마 CVD가 광학시스템에 대한 폴리싱 공정에 의해 형성되는 함몰부 (depression) 또는 돌출부에 따라 매우 균일한 막 두께를 형성할 수 있기 때문에 이온빔 스퍼터링 방법 및 플라즈마 CVD가 특히 바람직한 막형성 방법이다. There are deposition methods in the gas phase, such as deposition, ion plating, and CVD, which can be used to form a thin film protective film, but depending on the depression or protrusion formed by the ion beam sputtering method and plasma CVD by a polishing process for an optical system. The ion beam sputtering method and the plasma CVD are particularly preferred film forming methods because a very uniform film thickness can be formed.

본 발명의 제 2 제안은 플라즈마가 존재하는 내부영역을 가진 광학장치에 설치되는, 플라즈마에 노출되며 대향하는 면을 가진 플루오르 화합물을 포함하는 광학시스템에 대한 것으로, 플라즈마에 노출되는 상기 플루오르 화합물의 표면 상에서는, 높은 내플라즈마 (plasma resistance) 재료로 된 2nm 내지 20nm의 보호막이 형성되어 있다. A second proposal of the present invention is directed to an optical system comprising a fluorine compound exposed to the plasma and having an opposing face, which is installed in an optical device having an internal region in which the plasma is present, the surface of the fluorine compound exposed to the plasma. In the phase, a protective film of 2 nm to 20 nm made of a high plasma resistance material is formed.

이러한 제안은 플루오르 원자의 스트립핑 또는 그 외의 플라즈마 환경의 산소에 의해 발생되는 상술한 광학시스템의 표면의 산화를 억제함에 의해 광학시스템의 광투과비의 열화를 억제할 수 있다. This proposal can suppress degradation of the light transmission ratio of the optical system by inhibiting oxidation of the surface of the optical system described above generated by stripping of fluorine atoms or other oxygen in the plasma environment.

이 경우, 상술한 보호막은 상술한 보호막으로 인용하였던 SiO2, Al2O3, MgO, TiO2, ZrO2와 같은 어떠한 금속 산화물도 될 수 있다. 광학시스템이 광방사 방향을 따라 결정축 (c축) 을 가진 단결정 플루오르화 재료를 포함하며 상기 보호막의 수직면이 SiO2 또는 금속 산화물에 의해 코팅되어지는 광학시스템 상에 상술한 보호막을 형성함으로써, 진공 자외선광 방사로부터 모재 시간에 걸쳐 열화를 방지할 수 있고 플루오르화 광학시스템의 초기 열화가 코팅에 의해 절충될 수 있다.In this case, the above-mentioned protective film may be any metal oxide such as SiO 2 , Al 2 O 3 , MgO, TiO 2 , ZrO 2 , referred to as the above-mentioned protective film. The optical system comprises a single crystal fluorinated material having a crystal axis (c-axis) along the light emission direction and by forming the above-mentioned protective film on the optical system in which the vertical surface of the protective film is coated with SiO 2 or metal oxide, thereby vacuum vacuum ultraviolet light. Degradation can be prevented over time from the light emission to the base material and the initial degradation of the fluorinated optical system can be compromised by the coating.

또한, SiO2 또는 이외의 상술한 금속 산화물이 플루오르화 화합물보다 높은 플라즈마에 대한 저항성을 갖기 때문에 플루오르화의 스트립핑이나 금속원자의 산화를 방지할 수 있으며, 이들 자체가 산화물이기 때문에, 그 결과, 플루오르화 재료로 이루어진 광학시스템에 대한 보호막으로서 사용되는 경우, 이들의 초기 열화 이후, 진공 자외선광에 의한 조사에 의해 발생되는 시간에 걸친 추가적인 모재의 열화를 방지할 수 있다.In addition, since SiO 2 or the above-described metal oxides have higher resistance to plasma than fluorinated compounds, it is possible to prevent stripping of fluorination and oxidation of metal atoms, and as a result, they are oxides. When used as a protective film for an optical system made of a fluorinated material, it is possible to prevent further degradation of the base metal over time caused by irradiation with vacuum ultraviolet light after their initial deterioration.

본 발명의 제 3 제안은 상술한 광학시스템의 광학부분을 사용하는 장치를 사용하는 방법에 대한 것으로, 광학시스템에 대하여 SiO2, 또는 Al2O3, MgO, TiO2, ZrO2중에서 선택되는 금속 산화물로 된 2nm 내지 20nm의 보호막을 미리 제공하는 것으로서, 여기서, 상기 막은 모재에 대한 플라즈마 노출 또는 시간에 걸친 진공자외선 광의 방사에 의해 모재의 표면의 산화 또는 모재의 표면으로부터 구성소자의 스트립핑을 억제하는 것, 및 상기 광학시스템의 모재의 흡수파장보다 더 높은 포톤 에너지를 가진 플라즈마 광원 또는 진공 자외선 광원을 가진 원하는 장치에 상기 광학시스템을 결합시키는 것을 포함한다.The third proposal of the present invention relates to a method of using a device using the optical portion of the optical system described above, wherein a metal selected from SiO 2 or Al 2 O 3 , MgO, TiO 2 , ZrO 2 for the optical system. Providing a protective film of 2 nm to 20 nm in oxide, wherein the film inhibits oxidation of the surface of the substrate or stripping of the component from the surface of the substrate by plasma exposure to the substrate or radiation of vacuum ultraviolet light over time. And coupling the optical system to a desired device having a plasma light source or vacuum ultraviolet light source having a higher photon energy than the absorption wavelength of the substrate of the optical system.

본 발명에 따르면, 상술한 금속 산화물 보호막에 의한 특성에서의 초기 열화이후, 이 막에 의해, 진공자외선광의 방사 또는 플라즈마에 대한 노출에 의해 발생되는 모재으로부터의 소자들의 스트립핑 또는 모재 표면의 산화에 의한 광학시스템의 모재의 시간에 걸친 열화를 억제할 수 있는데, 이것은 동작이 먼저 개시된 후, 모재으로부터의 광학적 출력이 더 이상의 소멸되지 않음을 의미하는 것으로, 예를 들면, 이에 의해 상술한 광출력장치의 반사 미러의 광투과 윈도우의 수명을 연장할 수 있다. 또한, 이는 광투과 윈도우 또는 반사 미러들에 대한 교체 유지보수 사이의 간격을 연장시킴으로써 광출력장치에 대한 동작속도를 향상시키고 이들의 동작 비용을 감소시킨다. According to the present invention, after the initial deterioration in the characteristics by the above-described metal oxide protective film, the film is subjected to the oxidation of the surface of the substrate or the stripping of elements from the substrate caused by the radiation of vacuum ultraviolet light or exposure to plasma. The deterioration of the base material of the optical system by time can be suppressed, which means that the optical output from the base material is no longer extinguished after the operation is first started, for example, by the above-described optical output device. The reflecting mirror can extend the life of the light transmission window. In addition, this extends the interval between replacement maintenance for light transmitting windows or reflective mirrors, thereby improving the operating speed for the light output device and reducing their operating cost.

이 경우, 장치의 수명을 증가시켜, 이에 따라 전체적인 시스템의 감소된 광투과 (투과율, 감소비) 를 발생시키지 않을 수 있는 수단으로서 상술한 보호막에 의해 광학시스템의 초기 열화를 보상하는데 적합한 광출력을 제공하는 광원을 사용하는 것만이 필요하다. In this case, the protective film described above provides a light output suitable for compensating for the initial deterioration of the optical system as a means of increasing the life of the device and thus not causing reduced light transmission (transmittance, reduction ratio) of the overall system. It is only necessary to use a light source to provide.

즉, 광학시스템이 진공 자외선광에 의한 조사나 플라즈마에 대한 노출에 의한 시간에 걸친 열화, 또는 그 외에 모재으로부터의 소자들이 시간에 걸쳐 스트립핑되거나 산화되는 것을 억제하도록 미리 상술한 보호막으로 코팅되는 경우, 상술한 보호막에 의해 발생되는 초기 열화를 보상하는데 장치에 광출력을 제공하는 것만이 필요하다. 예를 들면, 측정을 위한 광원으로서 사용되는 광출력장치에서, 코팅된 광투과 윈도우 또는 반사 미러와 같은 하나 이상의 면에 코팅된 상술한 광학시스템을 사용하여, 보다 장기간에 걸쳐 안정된 광출력을 얻을 수 있으며, 광출력장치에 유지보수 애플리케이션을 사용할 수 있고, 장치의 제어 동작과 측정 감도를 안정화시키도록 열화되지 않는 안정된 광투과율을 유지시킬 수 있다. That is, when the optical system is coated with the above-described protective film to prevent degradation over time by irradiation with vacuum ultraviolet light or exposure to plasma, or else elements from the base material are stripped or oxidized over time. It is only necessary to provide the light output to the device to compensate for the initial degradation caused by the protective film described above. For example, in an optical output device used as a light source for measurement, using the above-described optical system coated on one or more surfaces such as coated light transmission windows or reflective mirrors, stable light output can be obtained over a longer period of time. Maintenance applications can be used in the light output device and maintain a stable light transmittance that does not degrade to stabilize the control operation and measurement sensitivity of the device.

본 발명의 상세한 설명Detailed description of the invention

[바람직한 제 1 실시형태][First Preferred Embodiment]

이하, 광투과 윈도우 (8) 의 외부표면 (11) 으로부터 탄소 부착을 억제하거나 제거하는, 본 발명의 바람직한 제 1 실시형태의 구현이 도면을 참조하여 실시예로 설명된다. 또한, 진공영역 (14) 에 위치된 광학시스템으로부터 탄소 부착을 억제하거나 제거하는 바람직한 실시형태들이 도면을 참조하여 설명된다. Hereinafter, an embodiment of the first preferred embodiment of the present invention, which suppresses or removes carbon adhesion from the outer surface 11 of the light transmitting window 8, is described by way of example with reference to the drawings. In addition, preferred embodiments for inhibiting or removing carbon adhesion from the optical system located in the vacuum region 14 are described with reference to the drawings.

본 발명은 이들 실시형태의 예들로 한정되지 않으며, 전기방전이나 가열에 의해 광을 생성하는 램프 또는 레이저 장치에 효과적으로 적용할 수도 있다. The present invention is not limited to the examples of these embodiments, and may be effectively applied to lamps or laser devices that generate light by electric discharge or heating.

실시예 1Example 1

도 1 은 본 발명에 따른 바람직한 제 1 실시형태의 실시예 1 에서 사용되는 마이크로파 여기 수소 자외선 램프의 구성을 설명하는데 이용되는 도면이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure used for demonstrating the structure of the microwave excited hydrogen ultraviolet lamp used by Example 1 of 1st Embodiment which concerns on this invention.

광투과윈도우 (8) 가 부착되는 지지부재 (플랜지 (17)) 는 디스크형상이며 그 중앙이 방전관 (1) 의 구멍 (bore) 과 정렬되어 있으며 방전관의 내경보다 큰 직경을 가진 개구부를 포함한다. 윈도우 플랜지 (17) 는 O링 홈을 포함하며 광투과 윈도우 (8) 에 대한 개구부에 대한 밀봉을 형성하며, 또한 중공 리드형 지그 (20), 여기에 고정된 볼트구멍, 및 윈도우 플랜지 (17) 와 진공을 유지하도록 방전관 (1) 에 연결되는 O링 홈이 있다. The support member (flange 17) to which the light transmitting window 8 is attached has a disc shape, the center of which is aligned with the bore of the discharge tube 1, and includes an opening having a diameter larger than the inner diameter of the discharge tube. The window flange 17 includes an O-ring groove and forms a seal for the opening for the light transmitting window 8, and also has a hollow leaded jig 20, a bolt hole fixed thereto, and a window flange 17. And an O-ring groove connected to the discharge tube 1 to maintain the vacuum.

지그 (20) 의 내부구성은 2 스테이지 동심원을 채용하며 광투과 윈도우 (8) 를 하우징하는 공간과 방전관 (1) 에 의해 둘러싸인 공간을 제한한다. 방전관 (1) 을 둘러싸는 일단부 상에는, O링 (13) 이 압력에 의해 적절하게 유지되는 각도로 절단되어졌다. 또한, 도면에 도시되지 않은 스레드 (thread) 가 그 단부의 외부 둘레면으로 절단되어 있으며 방전관 (1) 의 진공 바운더리는 O링 (13) 에 의한 밀봉으로 원통형 개구부을 통하여 기밀캡 (21) 에 의해 형성된다. 윈도우 부착 플랜지 (17), 지그 (20) 및 캡 (21) 은 모두 금속으로 되어 있으며 일반적으로 낮은 오염도의 스테인레스 스틸 또는 알루미늄이 이용되지만, 재료가 이들 금속으로 제한되지 않는다. The internal configuration of the jig 20 employs two stage concentric circles and limits the space housing the light transmitting window 8 and the space surrounded by the discharge tube 1. On one end surrounding the discharge tube 1, the O-ring 13 was cut at an angle that is properly maintained by the pressure. In addition, a thread, not shown in the figure, is cut into the outer peripheral surface of the end thereof, and the vacuum boundary of the discharge tube 1 is formed by the hermetic cap 21 through the cylindrical opening in a seal by the O-ring 13. do. The window attachment flange 17, the jig 20 and the cap 21 are all made of metal and generally low degree of stainless steel or aluminum are used, but the material is not limited to these metals.

이하, 상술한 구성의 마이크로파 여기 수소 자외선 램프의 동작을 설명한다. 먼저, 방전관 (1) 에서 방전가스 공급구 (2) 로부터 1/100 의 헬륨으로 희석된 수소방전가스가 20sccm으로 공급된다. 이 방전가스는 진공펌프 (도시생략) 에 의해 배출구 (3) 를 통하여 배출된다. 방전가스 배출구 (3) 와 진공펌프 간에 설치된 밸브 (도시생략) 의 구경을 조정함으로써, 배출 컨덕턴스를 조정하여 방전관 (1) 의 내부를 약 5 Torr (665 Pa) 로 유지하는 것도 가능하다. 광투과 윈도우측으로부터 방전관 (1) 을 향하는 방향으로 방전가스의 플로우를 생성하는 이유는 방전 플라즈마에 의해 방전관 (1) 내부에서 발생되는 재료들로 인한 상기 윈도우 (8) 의 오염원을 모두 감소시킬 수 있기 때문이다. The operation of the microwave excited hydrogen ultraviolet lamp having the above-described configuration will be described below. First, the hydrogen discharge gas diluted with 1/100 helium from the discharge gas supply port 2 in the discharge tube 1 is supplied at 20 sccm. This discharge gas is discharged | emitted through the discharge port 3 by the vacuum pump (not shown). By adjusting the diameter of a valve (not shown) provided between the discharge gas discharge port 3 and the vacuum pump, it is also possible to adjust the discharge conductance to maintain the inside of the discharge tube 1 at about 5 Torr (665 Pa). The reason for generating the flow of the discharge gas in the direction from the light transmitting window side toward the discharge tube 1 can reduce all the pollution sources of the window 8 due to the materials generated inside the discharge tube 1 by the discharge plasma. Because there is.

이후, 2.45 GHz, 50W 마이크로파가 마이크로파 공급 커넥터로부터 마이크로파 오실레이터 (4) 로 공급된다. 이 마이크로파는 연속적 또는 간헐적일 수 있다. 마이크로파 전력원과 마이크로파 오실레이터에 접속된 전력선에 배치된 레귤레이터 (도시생략) 는 방전관 (1) 에서의 방전 플라즈마 (7) 발생시 전력원과 로드 (방전 플라즈마) 간의 마이크로파 전력출력을 조정하는데 이용될 수 있다. 방전플라즈마 (7) 에 의해 여기되는 수소원자들은 103nm 내지 122nm의 진공 자외선 광 파장으로 광을 방사한다. 후술할 바와 같이, MgF2 가 광투과 윈도우 (8) 의 재료로서 이용되기 때문에, 103nm 광은 MgF2 에 의해 흡수되며 122nm 파장 진공 자외선광이 출력 램프 광 (진공 자외선 광 (9)) 으로서 진공영역 (14) 으로 전달된다.Thereafter, 2.45 GHz, 50 W microwaves are supplied from the microwave supply connector to the microwave oscillator 4. This microwave can be continuous or intermittent. A regulator (not shown) disposed on a power line connected to the microwave power source and the microwave oscillator can be used to adjust the microwave power output between the power source and the load (discharge plasma) upon generation of the discharge plasma 7 in the discharge tube 1. . The hydrogen atoms excited by the discharge plasma 7 emit light at a vacuum ultraviolet light wavelength of 103 nm to 122 nm. As will be described later, since MgF 2 is used as the material of the light transmission window 8, 103 nm light is absorbed by MgF 2 and 122 nm wavelength vacuum ultraviolet light is used as the output lamp light (vacuum ultraviolet light 9) in the vacuum region. Is passed to (14).

광투과 윈도우 (8) 에 대한 부착 플랜지 (17) 의 개구부가 Φ8mm 인 경우, 진공영역 (14) 으로의 출력은 Φ8mm 의 광플럭스이다. When the opening of the attachment flange 17 to the light transmitting window 8 is 8 mm, the output to the vacuum region 14 is a light flux of 8 mm.

MgF2 (플루오르화 마그네슘) 단결정은 광투과 윈도우의 표면과 직교하도록 정렬된 결정축 (c축) 을 가진 광투과 윈도우 (8) 에 이용된다. 결정크기는 0.5인치 Φ(12.7mmΦ) ×1mm 두께이다. 이용된 결정은 Ohyo Koken Kogyo Co., Ltd. 사 제품의 UV 그레이드였다. 동일한 로트로부터 복수의 결정이 얻어졌으며, 이 복수의 결정은 보호막의 효과를 입증할 수 있기 위하여 그 결정품질과 표면 상태를 매칭하도록 분류되어 가능한 로트 내의 어떠한 편차도 제거하였다.MgF 2 (magnesium fluoride) single crystal is used in the light transmission window 8 having the crystal axis (c-axis) aligned to be orthogonal to the surface of the light transmission window. The crystal size is 0.5 inch (12.7 mm) x 1 mm thick. The decision used was Ohyo Koken Kogyo Co., Ltd. It was UV grade of the product. Plural crystals were obtained from the same lot, and the plural crystals were sorted to match the crystal quality and the surface condition in order to prove the effect of the protective film, eliminating any possible deviation in the lot.

또한, 포토다이오드 (12) 는 상기 램프로부터 출력되는 광의 양을 모니터링하는 수단으로서 램프출력광 (9) 을 수용하도록 위치되었다. In addition, the photodiode 12 has been positioned to receive the lamp output light 9 as a means of monitoring the amount of light output from the lamp.

소정의 부분압으로 가스를 조정하면서, 산소가스가 후술할 방법을 이용하여 진공영역 (14) 에 공급되었다. While adjusting the gas to a predetermined partial pressure, oxygen gas was supplied to the vacuum region 14 using the method described later.

산소가스 실린더 (23; Nippon Sanso Corporation사 제품) 가 순수 산소 (순도 4N) 으로 충전되며 레귤레이터 (22) 에 연결되었다. 가스압을 0.1kg/cm2 으로 조정하며 관 (16c) 을 통하여 연결되는 가변리크 밸브 (19) 의 구경을 조정한 후, 대기측의 관 (16b) 을 통과한 다음 밀봉기구 (도시생략) 를 통과한 가스가 진공영역 (14) 의 내부의 관 (16a) 으로부터 진공영역 (14) 으로 공급되었다. 공급양은 대략 1sccm이였다. 진공영역 (14) 은 터보분자 펌프 (Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.사에서 제조된 model TP-50, 50L/min의 배출속도) 에 의해 배출되며 드라이펌프 (도시생략) 에 하류방향으로 연결되었다. 이 경우, 진공영역 (14) 의 산소가스 부분압은 1mTorr로 유지되었다. 따라서, 이러한 상태는 진공영역 (14) 내부의 산소가스의 부분압이 1mTorr 이상 (및 10 mTorr 이하) 의 정도로 되도록 한 것이었다.An oxygen gas cylinder 23 (manufactured by Nippon Sanso Corporation) was charged with pure oxygen (purity 4N) and connected to the regulator 22. After adjusting the gas pressure to 0.1kg / cm 2 and adjusting the diameter of the variable leak valve 19 connected through the pipe 16c, the air flows through the air pipe 16b and then through a sealing mechanism (not shown). One gas was supplied from the tube 16a inside the vacuum region 14 to the vacuum region 14. The supply amount was approximately 1 sccm. The vacuum region 14 was discharged by a turbomolecular pump (model TP-50 manufactured by Mitsubishi Heavy Industries, Ltd., discharge rate of 50 L / min) and connected downstream to the dry pump (not shown). In this case, the oxygen gas partial pressure in the vacuum region 14 was maintained at 1 mTorr. Therefore, this condition was such that the partial pressure of the oxygen gas inside the vacuum region 14 was about 1 mTorr or more (and 10 mTorr or less).

또한, 밸브 구경이 5 mTorr, 2 mTorr 및 0.1 mTorr 를 제공하도록 조정되어 실험이 수행되었지만, 후술할 바와 같이, 탄소 제거에 대하여 동일한 효과를 얻었다. In addition, although the experiment was performed with the valve aperture adjusted to provide 5 mTorr, 2 mTorr and 0.1 mTorr, the same effect was obtained for carbon removal as will be described later.

상세한 설명부에서 설명한 가변 리크 밸브는 고유 사양을 가진 품목은 아니며, 미세구경조정을 하는 기구에 불과하며 어떠한 명칭의 기구도 이용될 수 있다. The variable leak valve described in the detailed description is not an item having a unique specification, it is only a device for fine diameter adjustment, and any name can be used.

다음, 포토다이오드 (12) 는 상술한 구성의 마이크로파 여기 수소 자외선 램프로부터 출력되는 광량의 시간에 걸친 변화량을 측정하는데 이용되었다. Next, the photodiode 12 was used to measure the amount of change over time of the amount of light output from the microwave excited hydrogen ultraviolet lamp of the above-described configuration.

먼저, 방전 플라즈마 (7) 가 수소 원자들을 여기하는데 이용되어 90 시간 (약 4일) 동안 진공자외선광을 생성하였다. 다음, 제어로서, 산소가스 공급이 없이 테스트가 반복, 즉, 상술한 터브분자 펌프가 동일한 환경 (0.001 mTorr) 을 유지하도록 동작된 다음, 그 결과가 비교되었다. First, discharge plasma 7 was used to excite hydrogen atoms to generate vacuum ultraviolet light for 90 hours (about 4 days). Next, as a control, the test was repeated without oxygen gas supply, that is, the tub molecular pump described above was operated to maintain the same environment (0.001 mTorr), and the results were compared.

그 결과는, 산소가스가 램프 동작 동안에 충전되는 경우 탄소 축적에 의한 광투과 윈도우 (8) 의 투과율의 열화가 관찰되지 않음을 나타내었다. 반면, 제어에서, 원래 광투과율이 100%라 한 경우, 테스트의 과정에 걸친 투과율은 광투과 윈도우 (8) 상의 탄소의 축적에 의해 35%로 저하되었다. The results showed that no degradation of the transmittance of the light transmission window 8 due to carbon accumulation was observed when oxygen gas was charged during lamp operation. On the other hand, in the control, when the original light transmittance was 100%, the transmittance over the course of the test was lowered to 35% by the accumulation of carbon on the light transmission window 8.

도 1 은 제어 실험에서 관찰되었던 탄소가 막형태로 부착하고 축적하는 것을 나타낸 것이다. 램프가 산소가스의 플로우를 갖고 동작하는 경우, 도 1 에 나타낸 탄소 (15) 은 광 투과 윈도우 (8) 에 부착하지 않는다. Figure 1 shows that the carbon observed in the control experiments adhered and accumulated in the form of a film. When the lamp operates with a flow of oxygen gas, the carbon 15 shown in FIG. 1 does not adhere to the light transmitting window 8.

산소 가스가 사용된 후, 광투과 윈도우 (8) 가 광학 현미경으로 관찰되는 경우, 산소가스 공급이 이용된 것에는 어떠한 부착을 발견할 수 없었지만, 제어 샘플에는, 진공 자외선광이 투과되는 중심 Φ8mm 범위에 걸쳐 막형태로 부착되었다. 외부 표면 (11) 을 따라 플라스틱 핀셋으로 긁어내어 부착한 재료를 스트립핑하는 것이 가능하였으며 이 재료가 약한 접착력으로 외부 표면 (11) 에 부착하는 막형태의 재료임을 알아내었다. After the use of the oxygen gas, when the light transmission window 8 was observed under an optical microscope, no adhesion was found on the use of the oxygen gas supply, but in the control sample, the center Φ8 mm range through which the vacuum ultraviolet light was transmitted. Attached in the form of a film over. It was possible to strip the attached material scraped off with plastic tweezers along the outer surface 11 and found that the material was a film-like material that adhered to the outer surface 11 with weak adhesion.

다음, 접착 재료에 대하여 기본 분석이 수행되었다. 기본 분석은 EPMA (전자 프로브 X-레이 마이크로 분석기; Nippon Denshi 사에서 제조된 JXA-8200) 를 이용하고, 가속전압 15kV, 조사전류 (5E-8A) 의 분석 조건에서 측정방법; 정성 (qualitative) 분석, 라인 분석 및 매핑 분석을 이용하여 제어 샘플에 대한 광투과 윈도우 (8) 의 외부 표면 (11) 에 대하여 수행되었다. 그 결과는 자외선이 투과되는 광투과 윈도우의 외부 표면 (11) 의 중심 Φ8mm 영역에서 상당한 양의 탄소가 검출되었음을 나타낸다. 중심 Φ8mm 영역 외부의 링 형상 영역이 플랜지 (17) 의 쉐도우부에 있기 때문에 자외선 광이 투과되지 않는 영역이 있으며, 이 영역에서 오염레벨 탄소를 EPMA 분석하였지만, 상당한 탄소 부착이 없었다. EPMA 분석에서의 '오염레벨'은 완전히 깨끗한 표면을 분석하는 경우 얻어지는 것과 같은 탄소에 대한 약한 신호 레벨을 의미한다. 전자빔을 이용하여 깨끗한 표면을 방사하는 작용에 의해 탄소의 부착이 발생할 수 있고 신호 레벨은 이 탄소의 부착에 기초한다. 따라서, 분석장치 자체의 오염레벨은 EPMA 분석에 대한 측정 하한값을 결정한다. 자외선광이 투과되는 중심 Φ8mm 범위로부터의 신호레벨은 오염에 대한 신호레벨과 비교할 경우 상당히 높고, 이러한 결과는 탄소가 광 투과 윈도우의 외부 표면 (11) 상에서 막 형태로 축적되었음을 확인시킨다. Next, a basic analysis was performed on the adhesive material. Basic analysis was performed using EPMA (Electronic Probe X-Ray Micro Analyzer; JXA-8200 manufactured by Nippon Denshi) and measuring under analytical conditions of acceleration voltage of 15 kV and irradiation current (5E-8A); Qualitative analysis, line analysis and mapping analysis were performed on the outer surface 11 of the light transmission window 8 for the control sample. The result indicates that a significant amount of carbon has been detected in the region of 8 mm center of the outer surface 11 of the light transmission window through which ultraviolet light is transmitted. Since the ring-shaped region outside the central Φ8 mm region is in the shadow portion of the flange 17, there is an region where ultraviolet light is not transmitted. In this region, pollution level carbon was analyzed by EPMA, but there was no significant carbon adhesion. 'Pollution level' in EPMA analysis means a weak signal level for carbon, such as that obtained when analyzing a completely clean surface. The action of radiating a clean surface using an electron beam can result in the deposition of carbon and the signal level is based on the adhesion of this carbon. Thus, the contamination level of the analyzer itself determines the lower limit of measurement for EPMA analysis. The signal level from the center Φ8 mm range through which ultraviolet light is transmitted is significantly higher compared to the signal level for contamination, and this result confirms that carbon has accumulated in film form on the outer surface 11 of the light transmitting window.

도 7 은 EPMA 를 이용한 제어 실험의 라인분석의 결과를 나타낸다. 도 7 에서의 횡축의 단위는 밀리미터로, MgF2 결정의 직경에 대한 분석위치를 나타낸 것이며 상기 결정에 대한 선분석은 에지로부터 에지로 수행되었다.7 shows the results of the line analysis of the control experiment using EPMA. The unit of the abscissa in FIG. 7 is the millimeter, which shows the analysis position with respect to the diameter of the MgF 2 crystal, and the line analysis of the crystal was performed from edge to edge.

종축은 스펙트럼 생성 결정 LDE2에서 검출된 탄소 신호의 강도를 나타낸다. 주요 분석 조건은 도 7 의 그래프의 외부에 나타낸다. The vertical axis represents the intensity of the carbon signal detected in the spectral production crystal LDE2. Main analysis conditions are shown outside of the graph of FIG. 7.

도 7 로부터, 자외선광이 투과되는 Φ8mm 영역에는, 탄소로부터의 매우 높은 신호강도가 있음을 알 수 있으며, 이는 중심 Φ8mm 영역에서 막형태 부착이 있음을 명확하게 나타내는 것이다. From Fig. 7, it can be seen that there is a very high signal intensity from carbon in the Φ 8 mm region through which ultraviolet light is transmitted, which clearly indicates that there is a film form adhesion in the central Φ 8 mm region.

반면, 산소의 플로우 하에서 램프가 동작한 후에는, 광투과 윈도우의 표면으로부터, 오염 레벨을 초과하는 상당한 탄소 신호가 검출되지 않았다. On the other hand, after the lamp was operated under the flow of oxygen, no significant carbon signal was detected from the surface of the light transmission window above the contamination level.

상술한 바와 같이, 산소 가스가 공급된 상태에서 램프를 동작시킴으로써, 광 투과 윈도우 (8) 상에 탄소가 축적되는 것을 방지하거나 억제하는 것이 가능하였다. As described above, by operating the lamp in a state where oxygen gas was supplied, it was possible to prevent or suppress the accumulation of carbon on the light transmitting window 8.

이러한 대책방법을 실시하여, 광 투과 윈도우의 투과율 감소를 억제할 수 있음에 따라 윈도우를 교체하는 유지보수 동작의 비용을 감소시킬 뿐만 아니라 램프에 대한 동작중지 시간을 감소시킬 수 있다. By implementing such a countermeasure, it is possible to suppress the decrease in the transmittance of the light transmitting window, thereby reducing the cost of the maintenance operation of replacing the window as well as reducing the downtime for the lamp.

이 실시형태는 광투과 윈도우를 실시예로서 조사한 것이지만, 본 실시형태는 광반사 미러 (윈도우) 를 이용한 장치에도 동일하게 적용될 수 있다. 이러한 광반사 미러의 예들로는, 레이저 오실레이터와 램프 포커싱 미러에 이용되는 반사미러가 있다. 또한, 후술할 실시형태들은 광반사 미러들의 경우에도 동일하게 적용될 수 있다. Although this embodiment irradiates a light transmission window as an example, this embodiment can be similarly applied to an apparatus using a light reflection mirror (window). Examples of such light reflecting mirrors are reflecting mirrors used in laser oscillators and lamp focusing mirrors. Further, the embodiments to be described later can be equally applied to the case of the light reflection mirrors.

실시예 2Example 2

도 2 는 본 발명에 따른 바람직한 제 1 실시형태의 실시예 2 를 설명하는데 이용되는 마이크로파 여기 수소 자외선 램프를 나타낸 도면이다. 실시예 1 과 동일한 소자의 구성 및 동작의 추가 설명은 생략한다. 광 투과 윈도우 (8) 의 사양은 실시예 1 에서 설명한 것과 동일하였다. 또한, 포토다이오드 (12) 는 상기 램프로부터 출력되는 광량을 모니터링하는 수단으로서 램프방출광의 광출력 (9) 을 수용하도록 위치되었다. Fig. 2 is a diagram showing a microwave excited hydrogen ultraviolet lamp used to describe Example 2 of the first preferred embodiment according to the present invention. Further description of the configuration and operation of the same device as in Embodiment 1 is omitted. The specification of the light transmitting window 8 was the same as that described in Example 1. In addition, the photodiode 12 is positioned to receive the light output 9 of the lamp emission light as a means for monitoring the amount of light output from the lamp.

수증기가 진공영역 (14) 으로 다음 방법을 이용하여 공급되며, 특정가스 부분압으로 조정된다. 1mL의 물 (25; 증류되고 이온교환처리되고 필터링된 순수) 로 채워진 유리관 (24; 관 직경 Φ6mm) 은 플랜지 (17) 를 통하여 관 (16d) 과 연결되어 있다. 플랜지 (17) 의 구성은 O링이 형성되어 대기상태로부터 유리관을 밀봉시키며, 모든 대기성분들을 미리 관에서 배출시켰다. 물 (25) 은 실온 (25℃) 으로 유지되었고 내부 증기압은 24 torr (계산값) 였다. 이 증기압이 관 (16d) 을 통하여 1 차 증기압으로 공급되며, 가변 리크 밸브 (19) 의 구경을 조정한 후 이 증기압이 밀봉기구 (도시생략) 를 통하여 대기측으로 관 (16b) 을 통과하고 관 (16a) 을 통하여 진공영역 (14) 으로 통과한다. 공급량은 대략 0.1 sccm 이였다. 진공영역 (14) 은 터보분자 펌프 (Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.사에서 제조된 model TP-50, 50L/min의 배출속도; 도면에는 나타내지 않음) 에 의해 배출되며 드라이펌프 (도시생략) 에 하류방향으로 연결되었다. 이 경우, 진공영역 내부에서의 수증기 부분압은 0.1 mTorr로 유지되었다. 따라서, 이러한 상태는 진공영역 (14) 내부의 산소가스의 부분압이 1mTorr 이상 (및 10 mTorr 이하) 의 정도로 되도록 한 것이었다. Water vapor is supplied to the vacuum region 14 using the following method, and adjusted to a specific gas partial pressure. A glass tube 24 (tube diameter Φ 6 mm) filled with 1 mL of water (25; distilled, ion exchanged and filtered pure water) is connected to the tube 16d via the flange 17. The configuration of the flange 17 formed an O-ring to seal the glass tube from the atmospheric state, and all the atmospheric components were discharged from the tube beforehand. Water (25) was maintained at room temperature (25 ° C.) and internal vapor pressure was 24 torr (calculated value). This steam pressure is supplied to the primary steam pressure through the tube 16d, and after adjusting the diameter of the variable leak valve 19, the steam pressure passes through the tube 16b to the atmosphere through a sealing mechanism (not shown), and the tube ( It passes through the vacuum area 14 through 16a). The feed amount was approximately 0.1 sccm. The vacuum region 14 is discharged by a turbomolecular pump (model TP-50 manufactured by Mitsubishi Heavy Industries, Ltd., discharge rate of 50 L / min; not shown in the figure) and downstream of the dry pump (not shown). Was connected. In this case, the steam partial pressure inside the vacuum region was maintained at 0.1 mTorr. Therefore, this condition was such that the partial pressure of the oxygen gas inside the vacuum region 14 was about 1 mTorr or more (and 10 mTorr or less).

또한, 1 mTorr 및 0.01 mTorr 를 이용하여 실험을 수행하였으며, 이를 밸브 개구를 조정하여 달성하였지만, 후술할 바와 같이, 탄소 제거에 대하여 동일한 효과를 얻었다. In addition, experiments were performed using 1 mTorr and 0.01 mTorr, which was achieved by adjusting the valve opening, but as described below, the same effect was obtained on carbon removal.

다음, 포토다이오드 (12) 를 이용하여, 상술한 마이크로파 여기 수소 자외선 램프로부터 출력되는 광량의 시간에 걸친 변화량을 측정하였다. Next, using the photodiode 12, the amount of change over time of the amount of light output from the above-mentioned microwave excited hydrogen ultraviolet lamp was measured.

먼저, 수소 원자들이 방전 플라즈마 (7) 에 의해 여기되어 90 시간 (약 4일) 동안 진공자외선광을 생성하였다. 다음, 램프가 수증기를 공급하지 않고 동작, 즉, 실험이 상술한 터보 분자 펌프를 이용하여 0.001 mTorr의 압력환경을 유지하도록 실시된 다음 2 개의 테스트 결과가 비교되었다. First, hydrogen atoms were excited by the discharge plasma 7 to generate vacuum ultraviolet light for 90 hours (about 4 days). Next, the lamp was operated without supplying water vapor, that is, the experiment was conducted to maintain a pressure environment of 0.001 mTorr using the turbomolecular pump described above, and then the two test results were compared.

그 결과는, 램프가 수증기 공급상태에서 동작하는 경우 탄소 축적에 의한 광투과 윈도우 (8) 의 투과율의 열화가 관찰되지 않음을 나타내었다. 반면, 제어 실험에서, 광투과율의 초기 레벨이 100%라 한 경우, 탄소의 부착에 의해 측정기간에 걸쳐 투과율이 35%로 저하되었다. The results showed that no degradation of the transmittance of the light transmission window 8 due to carbon accumulation was observed when the lamp was operated in the water vapor supply state. On the other hand, in the control experiment, when the initial level of the light transmittance was 100%, the transmittance decreased to 35% over the measurement period due to the deposition of carbon.

도 2 에 나타낸 탄소 (15) 은 제어 측정에서 관측되었던 탄소의 막형태 부착을 보여주고 있지만, 램프 동작동안 수증기가 공급되는 경우, 도 2 에 나타낸 바와 같이, 광 투과 윈도우 (8) 에는 탄소 (15) 의 부착이 없었다. The carbon 15 shown in FIG. 2 shows the film-like adhesion of the carbon observed in the control measurement, but when water vapor is supplied during lamp operation, as shown in FIG. ) Was not attached.

수증기가 사용된 후, 광학 현미경을 이용하여 광투과 윈도우 (8) 의 외부표면 (11) 이 관찰되는 경우, 수증기가 램프에 공급되면서 이용된 윈도우에 대해서는 부착이 관찰되지 않았지만, 제어 윈도우에 대해서는, 진공 자외선광이 투과되는 중심 Φ8mm 영역에 막형태로 부착된 물질이 존재하였다. 플라스틱 핀셋을 이용하여 외부 표면 (11) 을 긁어내는 경우, 부착 재료를 스크랩하는 것이 가능한 것으로 보아, 약한 접착력의 막형태 물질이 외부 표면 (11) 에 부착되었음을 알 수 있었다. After the steam was used, when the outer surface 11 of the light transmission window 8 was observed using an optical microscope, no adhesion was observed for the window used while steam was supplied to the lamp, but for the control window, There was a material attached in the form of a film in the center Φ8mm region through which the vacuum ultraviolet light is transmitted. When scraping the outer surface 11 using plastic tweezers, it was found that it was possible to scrape the attachment material, indicating that a weak adhesive film-like substance was attached to the outer surface 11.

이후, 접착 재료에 대하여 기본 분석이 수행되었다. EPMA에 의한 기본 분석의 결과는 실시예 1 에서 설명된 것과 동일하였다. Thereafter, basic analysis was performed on the adhesive material. The results of the basic analysis by EPMA were the same as described in Example 1.

상술한 바와 같이, 수증기의 공급과 함께 램프가 동작하는 경우, 광투과 윈도우 상에 탄소의 부착이 방지되거나 억제되는 것을 확인하였다. As described above, when the lamp was operated with the supply of water vapor, it was confirmed that the adhesion of carbon on the light transmission window was prevented or suppressed.

이러한 대책방법을 실시하여, 광 투과 윈도우의 투과율 감소를 억제할 수 있음에 따라 윈도우를 교체하는 유지보수 동작의 비용을 감소시킬 뿐만 아니라 램프에 대한 동작중지 시간을 감소시킬 수 있다. By implementing such a countermeasure, it is possible to suppress the decrease in the transmittance of the light transmitting window, thereby reducing the cost of the maintenance operation of replacing the window as well as reducing the downtime for the lamp.

실시예 3Example 3

도 3 은 본 발명에 따른 바람직한 제 1 실시형태의 실시예 3 을 설명하는데 이용되는 마이크로파 여기 수소 자외선 램프를 나타낸 도면이다. 실시예 1 과 동일한 소자의 구성 및 동작의 추가 설명은 생략한다. 광 투과 윈도우 (8) 의 사양은 실시예 1 에서 설명한 것과 동일하였다. 또한, 포토다이오드 (12) 는 상기 램프로부터 출력되는 광량을 모니터링하는 수단으로서 램프방출광의 광출력 (9) 을 수용하도록 위치되었다. Fig. 3 is a diagram showing a microwave excited hydrogen ultraviolet lamp used to describe Example 3 of the first preferred embodiment according to the present invention. Further description of the configuration and operation of the same device as in Embodiment 1 is omitted. The specification of the light transmitting window 8 was the same as that described in Example 1. In addition, the photodiode 12 is positioned to receive the light output 9 of the lamp emission light as a means for monitoring the amount of light output from the lamp.

대기성분이 진공영역 (14) 으로 후술할 방법을 이용하여 공급되며, 이들이 특정가스 부분압으로 조정되었다. Atmospheric components were supplied to the vacuum region 14 using the method described below, and they were adjusted to a specific gas partial pressure.

가변 리크 밸브 (19) 로 구경을 조정한 후 대기성분을 관 (16b) 을 통하여 이동시키고 밀봉기구 (도시생략) 를 통과시킨 다음 관 (16a) 을 통하여 진공영역 (14) 으로 도입시키는, 대기로의 관의 개방에 의해 대기성분이 진공영역 (14) 으로 공급된다. 공급량은 대략 1 sccm 이였다. 진공영역 (14) 은 터보분자 펌프 (Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.사에서 제조된 model TP-50, 50L/min의 배출속도; 도면에는 나타내지 않음) 에 의해 배출되며 드라이펌프 (도시생략) 에 하류방향으로 연결되었다. 이 경우, 진공영역 내부에서의 대기성분은 1 mTorr로 유지되었다. 따라서, 이러한 상태는 진공영역 (14) 내부의 대기성분의 부분압이 (산소 단독으로 0.2 mTorr를 갖는) 1mTorr 이상의 정도로 되도록 한 것이었다. After adjusting the aperture with the variable leak valve 19, the atmospheric component is moved through the tube 16b, passed through a sealing mechanism (not shown), and then introduced into the vacuum region 14 through the tube 16a. Atmospheric components are supplied to the vacuum region 14 by the opening of the tube. The feed amount was approximately 1 sccm. The vacuum region 14 is discharged by a turbomolecular pump (model TP-50 manufactured by Mitsubishi Heavy Industries, Ltd., discharge rate of 50 L / min; not shown in the figure) and downstream of the dry pump (not shown). Was connected. In this case, the atmospheric component inside the vacuum region was maintained at 1 mTorr. Therefore, this condition was such that the partial pressure of the atmospheric components inside the vacuum region 14 was about 1 mTorr or more (having 0.2 mTorr of oxygen alone).

또한, 밸브 구경 조정이 (산소 단독으로 0.02 mTorr를 갖는) 0.1 mTorr 의 부분압을 생성하도록 수행하되었지만, 후술할 바와 같이, 탄소 제거에 대한 효과는 동일하였다. In addition, although valve calibration was performed to produce a partial pressure of 0.1 mTorr (having 0.02 mTorr on oxygen alone), the effect on carbon removal was the same, as described below.

다음, 포토다이오드 (12) 를 이용하여, 상술한 구성을 가진 마이크로파 여기 수소 자외선 램프의 동작 동안에 출력되는 광의 시간에 걸친 변화량을 측정하였다. Next, using the photodiode 12, the amount of change over time of the light output during the operation of the microwave excited hydrogen ultraviolet lamp having the above-described configuration was measured.

먼저, 수소 원자들이 방전 플라즈마 (7) 에 의해 여기되어 90 시간 (약 4일) 동안 진공자외선광을 생성하였다. 다음, 제어 테스트로서, 대기 성분이 동작동안에 공급되지 않고 상술한 터보 분자 펌프를 이용하여 0.001 mTorr의 압력환경을 형성한 다음 2 개의 테스트 결과를 비교하였다. First, hydrogen atoms were excited by the discharge plasma 7 to generate vacuum ultraviolet light for 90 hours (about 4 days). Next, as a control test, air components were not supplied during operation, and a pressure environment of 0.001 mTorr was formed using the turbomolecular pump described above, and then the two test results were compared.

대기성분의 공급과 함께 램프가 동작되는 경우, 탄소 축적에 의한 광투과 윈도우 (8) 의 투과율의 열화가 관찰되지 않았다. 반면, 제어 테스트에서는, 축적된 탄소에 의해, 광투과 윈도우 (8) 를 통한 광투과율이 100% 인 초기값으로부터 35%의 투과율로 감소되었다. When the lamp was operated with the supply of atmospheric components, no deterioration in the transmittance of the light transmission window 8 due to carbon accumulation was observed. On the other hand, in the control test, the accumulated carbon reduced the light transmittance through the light transmission window 8 from the initial value of 100% to 35% transmittance.

도 3 에 나타낸 탄소 (15) 은 제어 테스트에서 관측되었던 탄소의 막형태 부착을 반영하고 있지만, 램프 동작동안 대기성분이 공급되는 경우, 도 3 에 나타낸 광 투과 윈도우 (8) 에는 탄소 (15) 의 부착이 없었다. Although the carbon 15 shown in FIG. 3 reflects the film form adhesion of the carbon observed in the control test, when the atmospheric component is supplied during the lamp operation, the light transmission window 8 shown in FIG. There was no attachment.

대기성분이 사용된 후, 광학 현미경을 이용하여 광투과 윈도우 (8) 의 외부표면 (11) 이 관찰되는 경우, 대기성분이 램프에 공급되면서 이용된 윈도우에 대해서는 부착이 관찰되지 않았지만, 제어 윈도우에 대해서는, 진공 자외선광이 투과되는 중심 Φ8mm 영역에 막형태로 부착된 물질이 존재하였다. 플라스틱 핀셋을 이용하여 외부 표면 (11) 을 긁어내는 경우, 부착 재료를 스크랩하는 것이 가능한 것으로 보아, 약한 접착력의 막형태 물질이 외부 표면 (11) 에 부착되었음을 알 수 있었다. After the atmospheric component is used, when the outer surface 11 of the light transmission window 8 is observed using an optical microscope, no adhesion is observed for the used window while the atmospheric component is supplied to the lamp, As for the substance, a substance adhered in the form of a film was present in the central? 8 mm region through which the vacuum ultraviolet light was transmitted. When scraping the outer surface 11 using plastic tweezers, it was found that it was possible to scrape the attachment material, indicating that a weak adhesive film-like substance was attached to the outer surface 11.

이후, 접착 재료에 대하여 기본 분석이 수행되었다. EPMA에 의한 기본 분석의 결과는 실시예 1 에서 설명된 것과 동일하였다. Thereafter, basic analysis was performed on the adhesive material. The results of the basic analysis by EPMA were the same as described in Example 1.

상술한 바와 같이, 대기성분의 공급과 함께 램프가 동작하는 경우, 광투과 윈도우 상에 탄소의 부착이 방지되거나 억제되는 것을 확인하였다. As described above, it was confirmed that the adhesion of carbon on the light transmission window was prevented or suppressed when the lamp operated with the supply of the atmospheric component.

이러한 대책방법을 실시하여, 광 투과 윈도우의 투과율 감소를 억제할 수 있음에 따라 윈도우를 교체하는 유지보수 동작의 비용을 감소시킬 뿐만 아니라 램프에 대한 동작중지 시간을 감소시킬 수 있다. By implementing such a countermeasure, it is possible to suppress the decrease in the transmittance of the light transmitting window, thereby reducing the cost of the maintenance operation of replacing the window as well as reducing the downtime for the lamp.

실시예 4Example 4

도 4 은 본 발명에 따른 바람직한 제 1 실시형태의 실시예 4 를 설명하는데 이용되는 마이크로파 여기 수소 자외선 램프를 나타낸 도면이며, 여기서, 출력광을 이용하여, 진공영역 (14) 에 배치된 광학시스템에 부착하는 탄소를 제거하는 방법을 설명한다. 실시예 1 과 동일한 소자의 구성 및 동작의 추가 설명은 생략한다. 광 투과 윈도우 (8) 의 사양은 실시예 1 에서 설명한 것과 동일하였다. Fig. 4 is a view showing a microwave excited hydrogen ultraviolet ray lamp used to describe the fourth embodiment of the first preferred embodiment according to the present invention, wherein the output light is used in the optical system disposed in the vacuum region 14. The method for removing the carbon to be attached will be described. Further description of the configuration and operation of the same device as in Embodiment 1 is omitted. The specification of the light transmitting window 8 was the same as that described in Example 1.

도 4 의 광학소자 (27) 는 램프방출광 (9) 의해 조사받도록 위치된다. 탄소 (15) 은 광학소자 (27) 의 양면에 이미 부착되었으며 유기가스가 진공영역 (14) 내에 제공되면서 진공자외선 광 (9) 에 의한 광학 소자 (27) 들의 조사에 의해 발생되었다. 탄소 (15) 이 부착되었기 때문에, 광학소자 (27) 의 광투과율은 열화되었으며, 유지보수동작이 필요하였다. 광학소자 (27) 가 이러한 상태에 도달한 이유는 램프가 진공상태에서 동작하였기 때문이다. The optical element 27 of FIG. 4 is positioned to be irradiated by the lamp emitting light 9. Carbon 15 was already attached to both sides of the optical element 27 and was generated by irradiation of the optical elements 27 by the vacuum ultraviolet light 9 while the organic gas was provided in the vacuum region 14. Since the carbon 15 was attached, the light transmittance of the optical element 27 deteriorated, and a maintenance operation was required. The reason why the optical element 27 has reached this state is because the lamp was operated in a vacuum state.

여기서, 진공 자외선광에 대한 간섭 필터가, 탄소 제거를 설명하는데 이용되는 광학소자 (27) 의 실시예로서 이용된다. 진공 자외선광에 대한 간섭 필터는 그 표면 상에 다층 보호막의 코팅을 가진 MgF2 기판으로 구성된다. 이러한 구성은 간섭 필터와 같은 광학부품의 종래의 구성이다. 이 간섭 필터는 특정 파장 대역의 광만을 통과시키기 때문에 대역통과필터로서 기능하며, 탄소 (15) 이 그 표면에 부착하는 경우, 그 간섭 필터에 대한 투과율은 감소하고 이에 따라 광학 소자로서의 그 기능은 열화된다. 따라서, 감소0된 투과율의 어떤 단계에서, 탄소를 제거하거나 간섭 필터를 교체하는 것이 필요하다. 일반적으로, 광학막 코팅을 가진 간섭 필터와 같은 광학필터의 민감한 특성 때문에, 이들을 클리닝하는 것이 매우 어렵다. 클리닝은 광학막의 특성들을 변경시킬 수 있고 클리닝 동안에 긁힘과 같은 어떠한 결함을 도입시키기 쉽다. 따라서, 본질적으로, 효과적인 클리닝 방법을 이용할 수 없으며, 부품을 교체하는 선택만 해야 한다. 그러나, 일반적으로, 간섭필터는 고가의 부품이기 때문에 그 비용이 문제로 된다. 실시예 4 에서, 본 발명의 효과를 증명하기 위하여, 간섭레벨의 투과율이 (100%인 원래 값으로부터) 50%로 감소되어 투과율이 반으로 강하게 감소될 때까지 가스 공급 없이 램프가 동작된 다음, 광학소자 (27) 가 진공영역 (14) 내에 위치되었다.Here, an interference filter for vacuum ultraviolet light is used as an embodiment of the optical element 27 used to explain carbon removal. The interference filter for vacuum ultraviolet light consists of an MgF 2 substrate having a coating of a multilayer protective film on its surface. This configuration is a conventional configuration of an optical component such as an interference filter. This interference filter functions as a bandpass filter because it only passes light in a specific wavelength band, and when carbon 15 adheres to its surface, the transmittance for the interference filter is reduced and thus its function as an optical element deteriorates. do. Thus, at some stage of reduced transmission, it is necessary to remove carbon or replace the interference filter. In general, due to the sensitive nature of optical filters, such as interference filters with optical film coatings, it is very difficult to clean them. Cleaning can change the properties of the optical film and is easy to introduce any defects such as scratches during cleaning. Thus, in essence, no effective cleaning method is available and only the choice of replacing parts is required. However, in general, the cost of the interference filter is a problem because it is an expensive component. In Example 4, in order to prove the effect of the present invention, the lamp was operated without gas supply until the transmittance of the interference level was reduced to 50% (from the original value of 100%) so that the transmittance was strongly reduced in half, then An optical element 27 is located in the vacuum region 14.

실시예 1 의 방법이 이용되어, 진공영역 (14) 의 산소가스의 부분압이 1mtorr로 유지되는 조건하에서 진공영역 (14) 에 산소가스를 도입시켰다. 또한, 밸브 구경이 10 mTorr, 5 mTorr, 2 mTorr, 0.1 mTorr 및 0.05 mTorr 를 전달하도록 조정되어 실험이 수행되었지만, 후술할 바와 같이, 탄소 제거에 대하여 동일한 효과를 얻었다. The method of Example 1 was used to introduce oxygen gas into the vacuum region 14 under the condition that the partial pressure of the oxygen gas in the vacuum region 14 was maintained at 1 mtorr. In addition, although experiments were performed with the valve aperture adjusted to deliver 10 mTorr, 5 mTorr, 2 mTorr, 0.1 mTorr and 0.05 mTorr, the same effect was obtained for carbon removal as described below.

다음, 방전 플라즈마를 이용하여 수소원자들을 여기하여 90 시간 (약 4일) 동안 진공자외선광을 생성하였다. 산소가스가 램프 동작동안에 공급되는 경우, 탄소 (15) 의 접착이 광학소자 (27) 의 표면으로부터 제거되며, 광학소자 (27) 의 투과율이 실제의 원래 상태로 복귀되었다. 광학소자의 표면을 광학현미경으로 관찰한 경우, 어떠한 부착도 볼 수 없었다. Next, hydrogen atoms were excited using the discharge plasma to generate vacuum ultraviolet light for 90 hours (about 4 days). When oxygen gas was supplied during the lamp operation, the adhesion of carbon 15 was removed from the surface of the optical element 27, and the transmittance of the optical element 27 was returned to its original state. When the surface of the optical element was observed under an optical microscope, no adhesion could be seen.

상술한 바와 같이, 산소 가스의 공급하에서 동작함으로써 광학소자 (27) 에 부착하는 탄소가 제거될 수 있었다. As described above, the carbon adhering to the optical element 27 could be removed by operating under the supply of oxygen gas.

이러한 방법에 의해, 광학소자의 광투과율에 대한 감소를 방지할 수 있고 이에 따라 광학소자 교체와 관련되는 유지보수 비용, 및 유지보수로 인한 램프의 동작 정지시간을 감소시킬 수 있다. By this method, it is possible to prevent the reduction in the light transmittance of the optical element and thus to reduce the maintenance costs associated with the optical element replacement, and the downtime of the lamp due to the maintenance.

실시예 5Example 5

도 5 는 본 발명에 따른 바람직한 제 1 실시형태의 실시예 5 를 설명하는데 이용되는 마이크로파 여기 수소 자외선 램프를 나타낸 도면이며, 여기서, 램프를 이용하여, 진공영역 (14) 에 배치된 광학시스템에 부착하는 탄소를 제거하는 방법을 설명한다. 실시예 1 과 동일한 소자의 구성 및 동작의 추가 설명은 생략한다. 광 투과 윈도우 (8) 의 사양은 실시예 1 에서 설명한 것과 동일하였다. FIG. 5 shows a microwave excited hydrogen ultraviolet lamp used to describe Example 5 of the first preferred embodiment according to the present invention, wherein the lamp is attached to an optical system disposed in the vacuum region 14. It explains how to remove carbon. Further description of the configuration and operation of the same device as in Embodiment 1 is omitted. The specification of the light transmitting window 8 was the same as that described in Example 1.

도 5 에서, 광학소자 (27) 는 램프 (9) 의해 방사되는 광을 수용하도록 위치된다. In FIG. 5, the optical element 27 is positioned to receive the light emitted by the lamp 9.

광학소자는 실시예 4 에서 이용된 것과 동일하기 때문에 그 추가설명은 생략한다. Since the optical element is the same as that used in Example 4, its further description is omitted.

실시예 5 에서, 본 발명의 효과를 증명하기 위하여, 간섭레벨의 투과율이 (100%인 원래 값으로부터) 50%로 감소되어 투과율이 반으로 강하게 감소될 때까지 가스 공급 없이 램프가 동작된 다음, 광학소자 (27) 가 진공영역 (14) 내에 위치되었다. In Example 5, in order to prove the effect of the present invention, the lamp was operated without gas supply until the transmittance of the interference level was reduced to 50% (from the original value of 100%) so that the transmittance was strongly reduced in half, then An optical element 27 is located in the vacuum region 14.

실시예 2 의 방법이 이용되어, 진공영역 (14) 의 수증기의 부분압이 1mtorr로 유지되는 조건하에서 진공영역 (14) 에 수증기를 공급하였다. 또한, 밸브 구경이 5 mTorr, 2 mTorr, 0.01 mTorr 및 0.005 mTorr 의 수증기 부분압을 전달하도록 조정되어 실험이 수행되었지만, 후술할 바와 같이, 탄소 제거에 대하여 동일한 효과를 얻었다. The method of Example 2 was used to supply steam to the vacuum region 14 under the condition that the partial pressure of the steam in the vacuum region 14 was maintained at 1 mtorr. In addition, although experiments were conducted in which the valve aperture was adjusted to deliver 5 mTorr, 2 mTorr, 0.01 mTorr, and 0.005 mTorr of steam partial pressure, the same effect was obtained for carbon removal as will be described later.

다음, 방전 플라즈마를 이용하여 수소원자들을 여기하여 90 시간 (약 4일) 동안 진공자외선광을 생성하였다. 수증기가 램프 동작동안에 공급되는 경우, 탄소 (15) 의 접착이 광학소자 (27) 의 표면으로부터 제거되며, 광학소자 (27) 의 투과율이 실제의 원래 상태로 복귀되었다. 광학소자의 표면을 광학현미경으로 관찰한 경우, 어떠한 부착도 볼 수 없었다. Next, hydrogen atoms were excited using the discharge plasma to generate vacuum ultraviolet light for 90 hours (about 4 days). When water vapor was supplied during lamp operation, the adhesion of carbon 15 was removed from the surface of the optical element 27, and the transmittance of the optical element 27 was returned to its original state. When the surface of the optical element was observed under an optical microscope, no adhesion could be seen.

상술한 바와 같이, 수증기의 공급하에서 동작함으로써 광학소자 (27) 에 부착하는 탄소 (15) 이 제거될 수 있었다. As described above, the carbon 15 adhering to the optical element 27 could be removed by operating under the supply of water vapor.

이러한 방법에 의해, 광학소자의 광투과율에 대한 감소를 방지할 수 있고 이에 따라 광학소자 교체와 관련되는 유지보수 비용, 및 유지보수로 인한 램프의 동작 정지시간을 감소시킬 수 있다. By this method, it is possible to prevent the reduction in the light transmittance of the optical element and thus to reduce the maintenance costs associated with the optical element replacement, and the downtime of the lamp due to the maintenance.

실시예 6Example 6

도 6 는 본 발명에 따른 바람직한 제 1 실시형태의 실시예 6 을 설명하는데 이용되는 마이크로파 여기 수소 자외선 램프를 나타낸 도면이며, 여기서, 램프광 방사를 이용하여 진공영역 (14) 에 배치된 광학소자 (27) 에 부착하는 탄소 (15) 을 제거하는 방법을 설명한다. 실시예 1 과 동일한 소자의 구성 및 동작의 추가 설명은 생략한다. 광 투과 윈도우 (8) 의 사양은 실시예 1 에서 설명한 것과 동일하였다. Fig. 6 is a view showing a microwave excited hydrogen ultraviolet lamp used to describe Example 6 of the first preferred embodiment according to the present invention, wherein an optical element (located in the vacuum region 14 using lamp light emission) 27) A method of removing the carbon 15 adhering to it will be described. Further description of the configuration and operation of the same device as in Embodiment 1 is omitted. The specification of the light transmitting window 8 was the same as that described in Example 1.

도 6 에서, 광학소자 (27) 는 램프 (9) 의해 방사되는 광을 수용하도록 위치된다. 광학소자는 실시예 4 에서 이용된 것과 동일하기 때문에 그 추가설명은 생략한다. In FIG. 6, the optical element 27 is positioned to receive the light emitted by the lamp 9. Since the optical element is the same as that used in Example 4, its further description is omitted.

실시예 6 에서, 본 발명의 효과를 증명하기 위하여, 간섭레벨의 투과율이 (100%인 원래 값으로부터) 50%로 감소되어 투과율이 반으로 강하게 감소될 때까지 가스 공급 없이 램프가 동작된 다음, 광학소자 (27) 가 진공영역 (14) 내에 위치되었다. In Example 6, in order to prove the effect of the present invention, the lamp was operated without gas supply until the transmission of the interference level was reduced to 50% (from the original value of 100%) so that the transmission was strongly reduced in half, then An optical element 27 is located in the vacuum region 14.

실시예 3 의 방법이 이용되어, 진공영역 (14) 의 대기성분의 부분압이 1 mtorr로 유지되는 조건하에서 진공영역 (14) 에 대기성분을 공급하였다. The method of Example 3 was used to supply the atmospheric component to the vacuum region 14 under the condition that the partial pressure of the atmospheric component in the vacuum region 14 was maintained at 1 mtorr.

또한, 밸브 구경이 2 mTorr 및 0.1 mTorr 의 대기성분 부분압을 전달하도록 조정되어 실험이 수행되었지만, 후술할 바와 같이, 탄소 제거에 대하여 동일한 효과를 얻었다. In addition, although experiments were performed with the valve aperture adjusted to deliver atmospheric partial pressures of 2 mTorr and 0.1 mTorr, the same effect was obtained for carbon removal as will be described later.

다음, 방전 플라즈마를 이용하여 수소원자들을 여기하여 90 시간 (약 4일) 동안 진공자외선광을 생성하였다. 대기성분이 램프 동작동안에 공급되는 경우, 탄소 (15) 의 접착이 광학소자 (27) 의 표면으로부터 제거되며, 광학소자 (27) 의 투과율이 실제의 원래 상태로 복귀되었다. 광학소자의 표면을 광학현미경으로 관찰한 경우, 어떠한 부착도 볼 수 없었다. Next, hydrogen atoms were excited using the discharge plasma to generate vacuum ultraviolet light for 90 hours (about 4 days). When the atmospheric component was supplied during the lamp operation, the adhesion of the carbon 15 was removed from the surface of the optical element 27, and the transmittance of the optical element 27 was returned to its original state. When the surface of the optical element was observed under an optical microscope, no adhesion could be seen.

상술한 바와 같이, 대기성분의 공급하에서 동작함으로써 광학소자 (27) 에 부착하는 탄소 (15) 이 제거될 수 있었다. 이러한 방법에 의해, 광학소자의 광투과율에 대한 감소를 방지할 수 있고 이에 따라 광학소자 교체와 관련되는 유지보수 비용, 및 유지보수로 인한 램프의 동작 정지시간을 감소시킬 수 있다. As described above, by operating under the supply of atmospheric components, the carbon 15 adhering to the optical element 27 could be removed. By this method, it is possible to prevent the reduction in the light transmittance of the optical element and thus to reduce the maintenance costs associated with the optical element replacement, and the downtime of the lamp due to the maintenance.

[바람직한 제 2 실시형태][Preferred Second Embodiment]

이하, 본 발명의 바람직한 제 2 실시형태를 설명하며, 여기서, 보호막은 윈도우의 열화를 방지하거나 억제하는 목적으로 광투과 윈도우 상에 코팅된다. 그러나, 본 발명은 이러한 구성으로 제한되지 않으며, 이용가능하다면, 전기방전, 가열 또는 레이저 장치에 의해 생성되는 발광을 방사하는 램프에도 당연히 적용할 수 있다. Hereinafter, a second preferred embodiment of the present invention will be described, wherein the protective film is coated on the light transmitting window for the purpose of preventing or suppressing deterioration of the window. However, the present invention is not limited to this configuration, and if applicable, it can of course also be applied to lamps which emit light emitted by an electric discharge, heating or laser device.

도 8 은 마이크로파 여기 수소 자외선 램프의 도면을 나타낸 것으로, 본 발명의 실시형태 1·3을 설명하는데 이용된다. 광투과윈도우 (8) 에 대한 플랜지 (17) 는 디스크형상이며 그 중앙이 방전관 (1) 의 구멍 라인과 정렬되어 있으며 방전관의 내경보다 큰 직경을 가진 개구부를 포함한다. 윈도우 플랜지 (17) 는 상술한 개구부를 통하여 광투과 윈도우 (8) 를 밀봉하는 수단으로서 O링 홈 (13b) 을 포함하며 부착용 볼트 구멍과 O링 홈 (13a) 을 포함하는 중공 리드형 지그 (20) 는 방전관 (1) 을 부착하도록 이용되며 또한 플랜지 (17) 가 진공을 유지하도록 한다. FIG. 8 shows a diagram of a microwave excited hydrogen ultraviolet lamp and is used to describe Embodiments 1 and 3 of the present invention. The flange 17 to the light transmitting window 8 is disc shaped and includes an opening whose center is aligned with the hole line of the discharge tube 1 and which has a diameter larger than the inner diameter of the discharge tube. The window flange 17 includes an O-ring groove 13b as a means for sealing the light transmitting window 8 through the above-described opening, and a hollow lead-type jig 20 including an attachment bolt hole and an O-ring groove 13a. ) Is used to attach the discharge tube 1 and also allows the flange 17 to maintain a vacuum.

지그 (20) 의 내부 표면 구성은 광투과 윈도우 (8) 와 방전관 (1) 을 하우징하는 공간을 둘러싸는 2단 동심 중공형 실린더로 구성된다. 방전관 (1) 을 둘러싸는 쪽의 단부 표면 상에는, 링직경에 대응하는 대각선으로 절단된 면에 설치된 O링 (13c) 이 있다. 또한, 스레드 (도시생략) 가 그 단부의 외부 둘레면으로 절단되어, 실린더형 개구단 캡 (21) 을 설치할 수 있게 하는데, 이 개구단 캡은 O링 (13c) 을 적절하게 유지시키고 방전관 (1) 의 진공경계를 한정한다. 윈도우 플랜지 (17), 지그 (20) 및 캡 (21) 은 모두 금속으로 되어 있으며 일반적으로 상당한 오염원이 없는 스테인레스 스틸 또는 알루미늄이 이용되지만, 재료가 이들 금속으로 제한되지 않는다. The inner surface configuration of the jig 20 is composed of a two-stage concentric hollow cylinder surrounding a space housing the light transmitting window 8 and the discharge tube 1. On the end surface of the side which surrounds the discharge tube 1, there exists the O-ring 13c provided in the surface cut diagonally corresponding to the ring diameter. In addition, a thread (not shown) is cut to the outer circumferential surface of the end thereof, so that the cylindrical opening end cap 21 can be installed, which opens the O-ring 13c properly and discharges the tube 1. Limit the vacuum boundary. The window flange 17, the jig 20 and the cap 21 are all made of metal and generally stainless steel or aluminum is used which is free of significant contamination, but the material is not limited to these metals.

이하, 상술한 구성의 마이크로파 여기 수소 자외선 램프의 동작을 설명한다. 먼저, 1/100 의 헬륨가스로 희석된 수소가스가 방전가스 공급구 (2) 를 통하여 방전관 (1) 으로 20sccm의 유량으로 공급된다. 이 방전가스는 진공펌프 (도시생략) 에 의해 방전가스배출구 (3) 를 통하여 배출되며, 방전가스 배출구 (3) 와 진공펌프 간에 설치된 밸브 (도시생략) 의 구경의 조정에 의해 방전관 (1) 의 내부를 약 5 Torr (665 Pa) 로 유지하도록 배출 컨덕턴스를 제어한다. 광투과 윈도우측 (8) 으로부터 방전관 (1) 을 향하는 방향으로 방전가스를 흘려보내는 이유는 상기 윈도우 (8) 로의 오염원을 감소시키도록 광투과 윈도우 (8) 로부터 멀어지는 방향으로, 방전 플라즈마 (7) 에 의해 방전관 (1) 내부에서 발생되는 어떠한 재료들도 배기시킬 수 있는 효과가 있기 때문이다. The operation of the microwave excited hydrogen ultraviolet lamp having the above-described configuration will be described below. First, hydrogen gas diluted with 1/100 helium gas is supplied to the discharge tube 1 through a discharge gas supply port 2 at a flow rate of 20 sccm. The discharge gas is discharged through the discharge gas discharge port 3 by the vacuum pump (not shown), and the discharge tube 1 is adjusted by adjusting the diameter of the valve (not shown) provided between the discharge gas discharge port 3 and the vacuum pump. The emission conductance is controlled to maintain the interior at about 5 Torr (665 Pa). The reason why the discharge gas flows in the direction from the light transmitting window side 8 toward the discharge tube 1 is to discharge the plasma 7 in a direction away from the light transmitting window 8 so as to reduce the pollution source to the window 8. This is because any material generated inside the discharge tube 1 can be exhausted.

마이크로파 오실레이터 튜너 (18) 는 실린더 형상이며, 마이크로파 오실레이터 내부의 마이크로파 전자기장 분포의 조정을 가능하게 하며 그 내경이 방전관 (1) 의 용기이다. 또한, 그 구성은 마이크로파 오실레이터 (4) 의 단부 표면으로부터 축방향으로 정렬되면서 삽입될 수 있고 마이크로파 오실레이터 (4) 와 도전성을 유지하면서 축방향으로 슬라이딩할 수 있도록 되어 있다. 튜너 (18) 는 구리 또는 황동으로 형성되며 동일한재료가 마이크로파 오실레이터 (4) 에 이용된다. 상기 튜너 (18) 의 기능은 마이크로파 전자기장 분포를 조정하는 것으로, 이 전자기장은 그 중심 (6) 에서 마이크로파의 발생이 집중되도록 삽입되는 깊이에 기초하여 플라즈마 (7) 를 생성한다. The microwave oscillator tuner 18 is cylindrical in shape and enables adjustment of the microwave electromagnetic field distribution inside the microwave oscillator, the inner diameter of which is a container of the discharge tube 1. In addition, the configuration can be inserted while being axially aligned from the end surface of the microwave oscillator 4 and is capable of sliding in the axial direction while maintaining conductivity with the microwave oscillator 4. The tuner 18 is formed of copper or brass and the same material is used for the microwave oscillator 4. The function of the tuner 18 is to adjust the microwave electromagnetic field distribution, which generates a plasma 7 based on the depth at which the generation of microwaves is concentrated at its center 6.

이후, 2.45 GHz, 50W 마이크로파가 마이크로파 공급 커넥터로부터 마이크로파 오실레이터 (4) 로 공급된다. 이 마이크로파의 공급은 연속적 또는 간헐적일 수 있다. 레귤레이터 (도시생략) 는 마이크로파 전력원과 마이크로파 오실레이터를 접속하는 전력선의 중간에 배치된다. 이 레귤레이터는 방전관 (1) 내부에서 방전 플라즈마 (7) 를 발생시키기 위하여 전력원과 로드 (방전 플라즈마) 간의 마이크로파 전력을 제어하도록 조정될 수 있다. 방전플라즈마 (7) 에 의해 여기되는 수소원자들은 103nm 내지 122nm 파장의 진공 자외선 광 빔들을 발생시키며 이들은 광투과 윈도우 (8) 를 통과하여 방사램프광 (9) 이 외부로 전달되도록 한다. Thereafter, 2.45 GHz, 50 W microwaves are supplied from the microwave supply connector to the microwave oscillator 4. The supply of this microwave can be continuous or intermittent. A regulator (not shown) is arranged in the middle of a power line connecting a microwave power source and a microwave oscillator. This regulator can be adjusted to control the microwave power between the power source and the load (discharge plasma) to generate the discharge plasma 7 inside the discharge tube 1. The hydrogen atoms excited by the discharge plasma 7 generate vacuum ultraviolet light beams having a wavelength of 103 nm to 122 nm, which pass through the light transmission window 8 so that the radiation lamp light 9 is transmitted to the outside.

MgF2 (플루오르화 마그네슘) 단결정이 광투과 윈도우 (8) 를 제조하는데 이용되는데, 그 결정축 (c 축) 은 광투과 윈도우의 표면과 직교하도록 정렬된다.MgF 2 (magnesium fluoride) single crystal is used to make the light transmission window 8, the crystal axis (c axis) of which is aligned to be orthogonal to the surface of the light transmission window.

Al2O3 (알루미나) 의 박막 코팅은 도 8 에 나타낸 위치에 설치되기 전에, 광투과 윈도우 (8) 의 표면 (10) 에 대한 보호막 (10A) 으로서 이전에 제공되었다. 이 코팅은 막형태 방법의 이온 빔 스퍼터링 타입을 이용하여 제공되었다.The thin film coating of Al 2 O 3 (alumina) was previously provided as a protective film 10A for the surface 10 of the light transmitting window 8 before being installed at the position shown in FIG. This coating was provided using an ion beam sputtering type of membrane method.

이하, 이온 빔 막형성 방법을 설명한다. 0.1Pa의 압력으로 유지되는 Ar가스 환경이 막형성 가스로서 이용되며, 3 인치 Φ소결된 Al2O3 타겟 (순도 4N) 이 20kV의 Ar 이온 가속 전압을 이용하여 충격을 받은 다음 타겟으로부터 광투과 윈도우 (8) 의 표면상으로 Al2O3 를 스퍼터링시켜 막을 형성한다. 막 두께 제어는 석영 오실레이터를 이용하여, 석영결정 오실레이션의 수와 막 두께에서의 변화량 간의 관계를 나타내는 교정 곡선을 미리 생성함으로써 수행되었다. 이에 의해, 대응하는 오실레이션 시간을 변경하여 막이 원하는 두께로 형성되었다.The ion beam film forming method is described below. An Ar gas environment maintained at a pressure of 0.1 Pa is used as the film forming gas, and a 3 inch sintered Al 2 O 3 target (purity 4N) is shocked using a 20 kV Ar ion acceleration voltage and then transmitted through the target. Al 2 O 3 is sputtered onto the surface of the window 8 to form a film. Film thickness control was performed by using a quartz oscillator in advance to generate a calibration curve indicating the relationship between the number of quartz crystal oscillations and the amount of change in film thickness. This changed the corresponding oscillation time to form a film with a desired thickness.

보호막 (10A) 을 형성하는데 이용되는 코팅방법은 상술한 이온 빔 스퍼터링 막형성방법으로 한정되지 않는다. 방법 및 장치의 적절한 선택에 의해 원하는 조성물의 막을 형성할 수 있다. 또 다른 가능한 방법은 증착방법, 이온도금, CVD 등과 같은 기상증착 방법을 포함한다. The coating method used to form the protective film 10A is not limited to the ion beam sputtering film forming method described above. Appropriate choice of methods and apparatus can form a film of the desired composition. Still other possible methods include vapor deposition methods such as deposition methods, ion plating, CVD, and the like.

보호막 (10A) 의 적절한 막 두께 범위는 광학시스템에 대한 표면 커버리지 상태와 122nm 의 진공 자외선 광에 필요한 투과에 기초하여 결정된다. The appropriate film thickness range of the protective film 10A is determined based on the surface coverage state for the optical system and the transmission required for 122 nm vacuum ultraviolet light.

도 13 은 코팅이 없는 초기 상태와 비교할 때 Al2O3 가 광투과 윈도우 코팅으로서 제공되는 경우 광투과 대 보호막의 두께에서의 변화를 나타낸다. 도 13 에 나타낸 바와 같이, 광학시스템의 투과율이 초기 상태의 투과율보다 감소되는 정도는 보호막의 두께의 함수로 된다. 초기 열화를 낮추기 위해는 가능한 가장 얇은 막을 이용하는 것이 바람직하다. 반면, 보호막을 효과적으로 하기 위해는, 광학시스템의 모든 표면을 보호막으로 피복해야 한다. 통상적으로, 박막은 그 막형성의 초기 단계시 균일한 막구성으로 되지 않고 광학 표면의 일부분을 노출시키는 상태로 광학 표면에 대하여 섬형상의 구성으로 형성되어, 효과적인 보호막이 달성되지 못한다.FIG. 13 shows the change in the thickness of the light transmission versus protective film when Al 2 O 3 is provided as the light transmission window coating as compared to the initial state without coating. As shown in Fig. 13, the degree to which the transmittance of the optical system is reduced than the transmittance in the initial state becomes a function of the thickness of the protective film. In order to lower the initial deterioration, it is desirable to use the thinnest film possible. On the other hand, in order for the protective film to be effective, all surfaces of the optical system must be covered with the protective film. Typically, the thin film is formed in an island-like configuration with respect to the optical surface in a state in which a portion of the optical surface is exposed without being a uniform film configuration in the initial stage of film formation, so that an effective protective film is not achieved.

보호막 형성 이후의, AFM (원자력 현미경) 을 이용한 표면의 관찰에 의하면, 평편하고 평활한 박막을 형성하기 위하여 2nm 이상의 막두께로 표면을 피복하는 것이 필요함을 알 수 있다. The observation of the surface using AFM (atomic force microscope) after formation of the protective film shows that it is necessary to coat the surface with a film thickness of 2 nm or more in order to form a flat and smooth thin film.

또한, 광학시스템의 표면을 효과적으로 보호하는 목적으로 형성되는 20nm 이상의 충분히 두꺼운 막 두께에 대해서는, 진공 자외선광의 높은 흡수율로 인하여 SiO2, Al2O3, MgO, TiO2, ZrO2 의 보호막과 함께, 이들이 이용되었던 광학시스템의 특성들이 실질적으로 열화되었고 보호막 자체의 의한 흡수에 의해 발생하는 열화와 가열이 스트립핑 또는 광학시스템의 또 다른 표면에 문제를 일으킬 수 있음이 발견된다. 진공 자외선의 이러한 흡수는 광학시스템의 예상되는 기능을 무력화시키기 때문에, 막 두께에 대한 상한값이 20nm 이상으로, 바람직하게는 12nm 이상으로, 더욱 바람직하게는, 10nm 이상으로 설정된다.In addition, for a sufficiently thick film thickness of 20 nm or more formed for the purpose of effectively protecting the surface of the optical system, due to the high absorption rate of vacuum ultraviolet light, together with the protective film of SiO 2 , Al 2 O 3 , MgO, TiO 2 , ZrO 2 , It is found that the properties of the optical system in which they were used have been substantially degraded and that deterioration and heating caused by absorption by the protective film itself can cause problems with stripping or another surface of the optical system. Since such absorption of vacuum ultraviolet light impairs the expected function of the optical system, the upper limit for the film thickness is set to 20 nm or more, preferably 12 nm or more, and more preferably 10 nm or more.

본 발명의 실시예들에서, 보호막의 두께는 6nm으로 선택되었다. 보호막에 대한 이 두께에서, 122nm 파장광에 대한 투과율은 보호막이 이용되지 않은 초기 사태에 대하여 할당되는 100%의 투과율의 50% 였다.  In embodiments of the present invention, the thickness of the protective film was selected to be 6 nm. At this thickness for the protective film, the transmittance for the 122 nm wavelength light was 50% of the 100% transmittance allocated for the initial situation where the protective film was not used.

또한, 포토다이오드 (12) 는 상기 램프의 광출력을 모니터링하는 수단으로서 램프 광방출 (9) 을 수용하도록 위치되었다. In addition, the photodiode 12 was positioned to receive the lamp light emission 9 as a means for monitoring the light output of the lamp.

다음, 포토다이오드 (12) 는 상술한 구성을 가진 마이크로파 여기 수소 자외선 램프에 대한 광출력의 어떤 변화량을 측정하는데 이용되었다. Next, photodiode 12 was used to measure any amount of change in light output for the microwave excited hydrogen ultraviolet lamp having the above-described configuration.

먼저, 수소 원자들이 방전 플라즈마 (7) 에 의해 여기되어, 광이 90 시간 (약 4일) 동안 진공자외선광 파장범위에서 생성되었다. 다음, 제어 실험으로서, 광투과 윈도우 (8) 가 보호막이 없는 윈도우로 교체되었고 테스트를 반복하여 그 결과들이 비교되었다. First, hydrogen atoms were excited by the discharge plasma 7 so that light was generated in the vacuum ultraviolet light wavelength range for 90 hours (about 4 days). Next, as a control experiment, the light transmission window 8 was replaced with a window without a protective film and the test was repeated to compare the results.

다음과 같은 평가방법이 이용되었다. 광투과 윈도우의 초기 투과율은 T1 (제어실험의 경우, T0 = T1) 이고, 사용후, 즉, 90 시간 이후에, 감소된 투과량은 T2 이며, 투과량의 변화량 (ΔT[%]) 은 다음과 같이 계산된다.The following evaluation method was used. The initial transmission of the light transmission window is T 1 (T 0 = T 1 in the control experiment), and after use, that is, after 90 hours, the reduced transmission amount is T 2 , and the amount of change in the transmission amount (ΔT [%]) Is calculated as

ΔT = (T1 - T2)/90 식(1)ΔT = (T 1 -T 2 ) / 90 Equation (1)

또한, 변화율은 아래 식으로 정의되는 바와 같이, 열화율 K[%/hr] 로서 나타낸다. In addition, a change rate is shown as deterioration rate K [% / hr], as defined by the following formula.

K = 100 ·ΔT/T0 식(2)K = 100ΔT / T 0 Equation (2)

열화율 (K) 의 크기를 비교하여 광투과 윈도우 (8) 의 열화를 신속하게 정량화하고 평가할 수 있다. 물론, K 의 값이 낮을수록 광투과 윈도우의 열화정도가 낮아지고 수명이 길어지며 필요한 교체빈도가 적어진다. By comparing the magnitude of the deterioration rate K, it is possible to quickly quantify and evaluate the deterioration of the light transmission window 8. Of course, the lower the value of K, the lower the degree of deterioration of the light transmission window, the longer the lifetime and the less frequent the replacement.

결과는, 보호막 (Al2O3) 이 광투과 윈도우 (8) 에 이용되는 경우 열화율 (K) 이 0.04 K[%/hr] 임을 보여주고 있다. 반면, 제어실험에 대한 열화율 (K) 은 0.46 K[%/hr] 으로, 코팅된 윈도우의 열화율에 비해 11배 높았다. 이러한 평가에 기초하여, 광투과 윈도우 (8) 상의 보호막 (10A) 은 코팅이 이용되지 않은 것에 비하여 수명에서 10배의 정도의 적절한 향상을 가져온다.The results show that the deterioration rate K is 0.04 K [% / hr] when the protective film Al 2 O 3 is used for the light transmission window 8. On the other hand, the degradation rate (K) for the control experiment was 0.46 K [% / hr], which was 11 times higher than that of the coated window. Based on this evaluation, the protective film 10A on the light transmitting window 8 brings about an appropriate improvement of about 10 times in life as compared with no coating being used.

보호막 (10A) 의 효과를 입증하기 위하여, 램프에 이용되기 전에 및 후에 보호막 (10A) 으로서 Al2O3으로 코팅된 광 투과 윈도우 (8) 에 대한 그리고, 제어 실험으로서, 램프에 이용되기 전에 및 후에 보호막을 갖지 않은 광투과 윈도우의 표면에 대한 XPS 표면 분석결과들을 설명한다.To demonstrate the effect of the protective film 10A, before and after the use in the lamp, on the light transmitting window 8 coated with Al 2 O 3 as the protective film 10A, and as a control experiment, before and in the lamp, and The results of XPS surface analysis on the surface of the light transmission window without the protective film will be described later.

도 9 는 사용전의 제어실험에 대한 분석결과를 나타낸다. 횡축은 아르곤 시간으로, 그 크기는 스퍼터링 깊이에 비례한다. 스퍼터링 시간 0 분은 스퍼터링 이전의 초기 상ㅌ를 나타내며, 결정 표면의 분석에 대응한다. 일반적으로, XPS 분석을 이용하여 초기상태에 대해 얻어진 정보는 탄소, 산소 등과 같은 흡수 성분으로서 검출되는 물질의 자연 오염도를 반영한다. 그러나, 이들은 실제로는 없기 때문에, 분석 데이터에서 생략한다. 종축은 XPS 에 의해 여러 성분이 발견되는 존재비를 나타낸다. 9 shows the analysis results for the control experiment before use. The abscissa is argon time, the magnitude of which is proportional to the sputtering depth. Sputtering time 0 minutes represents the initial phase before sputtering and corresponds to the analysis of the crystal surface. In general, the information obtained for the initial state using XPS analysis reflects the degree of natural contamination of the substance detected as an absorbent component, such as carbon, oxygen, and the like. However, these are omitted from the analysis data since they are not practical. The vertical axis represents the abundance in which various components are found by XPS.

도 9 는 사용전에, 제어 실험에 대하여 플루오르화물 손실이 있음을 나타낸다. 산소의 흔적량이 표면에서 발견되었지만, 결정 내부에서는 존재하지 않았다. 표면 상에 자연 흡수되는 오염물질 중의 산소는 이 산소를 결정 내에 도입시키는 아르곤 스퍼터링에 의한 것이다. 따라서, 결정 내의 산소의 존재 여부에 대해서, 도 9 에 나타낸 산소량은 또 다른 분석 결과의 보정에 대한 기준으로서 이용되어지는 매우 미소한 양으로서 해석해야 한다. 9 shows that there is a loss of fluoride for control experiments prior to use. Traces of oxygen were found on the surface but not inside the crystal. Oxygen in the contaminants naturally absorbed on the surface is due to argon sputtering which introduces this oxygen into the crystal. Therefore, with respect to the presence or absence of oxygen in the crystal, the amount of oxygen shown in FIG. 9 should be interpreted as a very small amount to be used as a reference for correction of another analysis result.

도 10 은 사용된 후의 제어 윈도우에 대한 분석 결과를 나타낸다. 도 10 에는 제어 샘플의 표면으로부터 플루오르화물 손실이 명백하게 나타나 있다. 또한, 상당한 산소의 존재가, 플루오르화 결핍층으로서의 결정 내의 깊이와 동일한 깊이로 발견되었다. 따라서, 사용후의 제어 샘플에서는, 층표면이 플루오르의 결핍과 산화 모두를 보여준다. 이러한 표면 상태는 122nm 파장 진공자외선 광에 대한 투과율에서의 감소에 1 차원인으로 작용한다. 10 shows the analysis results for the control window after being used. 10 clearly shows the fluoride loss from the surface of the control sample. In addition, the presence of significant oxygen was found to be the same depth in the crystal as the fluorinated deficient layer. Thus, in a control sample after use, the layer surface shows both fluorine deficiency and oxidation. This surface condition acts as one dimension in the reduction in transmittance for 122 nm wavelength vacuum ultraviolet light.

다음, Al2O3의 보호막 (10A) 이 광투과 윈도우 (8) 상에 적절하게 5nm의 두께로 제공되었으며, 도 5 는 사용전의 분석 결과를 나타낸다. 그래프 축의 설명과 해석은 도 9와 동일하므로, 추가 설명은 생략한다. 보호막 성분의 하나인 Al (알루미늄) 은 도면에 새롭게 추가되었다. 도 11 은 플루오르 및 마그네슘 동시 프로파일이 표면으로부터 그 내부로 확장되고 산소와 알루미늄의 동시 프로파일이 표면층에서 그 내부로 확장됨을 나타낸다. 따라서, 보호막의 코팅에도 불구하고, 표면층으로부터 플루오르와 마그네슘으로부터의 신호가 XPS 분석에서 검출되는 이유는 깊이 방향으로 XPS 분석의 분해능이 수 nm이기 때문이다. 따라서, 이상적인 경계분포를 측정시 시도하는 경우에도, 분해능의 깊이가 그 형태로 넓혀지는 것을 피할 수 없기 때문에, 계단식으로 프로파일에 나타나지 않는다. 또한, 스퍼터링이 약 20 분동안 수행되지 않는 경우, 5nm의 보호막의 두께에 대하여 기판의 MgF2 결정이 노출되어 남아있게 된다. 이는, Al2O와 MgF2 간의 스퍼터링 효율의 차이에 의한 것이다. 이러한 문제에 초점을 맞추면, F, Mg, O 및 Al 프로파일이 동시에 있는 영역을 이해할 수 있을 것이다.Next, a protective film 10A of Al 2 O 3 was appropriately provided on the light transmission window 8 at a thickness of 5 nm, and FIG. 5 shows the analysis result before use. Since description and analysis of a graph axis are the same as FIG. 9, further description is abbreviate | omitted. Al (aluminum), which is one of the protective film components, was newly added to the drawings. FIG. 11 shows that the fluorine and magnesium simultaneous profile extends from the surface to the inside and the simultaneous profile of oxygen and aluminum extends therein in the surface layer. Thus, despite the coating of the protective film, the reason why signals from fluorine and magnesium from the surface layer are detected in the XPS analysis is that the resolution of the XPS analysis in the depth direction is several nm. Therefore, even when attempting to measure the ideal boundary distribution, the depth of resolution cannot be widened in that form, and therefore does not appear in the profile stepwise. In addition, when sputtering is not performed for about 20 minutes, the MgF 2 crystal of the substrate remains exposed to the thickness of the protective film of 5 nm. This is due to the difference in sputtering efficiency between Al 2 O and MgF 2 . Focusing on this problem, one can understand the areas where the F, Mg, O and Al profiles are simultaneously.

마지막으로, 도 12 는 보호막으로서 약 6nm 두께의 Al2O3 으로 코팅된 광 투과 윈도우 (8) 의 사용 후의 분석결과를 나타낸다. 그래프 축의 설명과 해석은 도 9 에 대한 것과 동일하며, 추가 설명은 생략한다. 도 12 는 표면으로부터 그 내부를 향하여 산소와 알루미늄의 프로파일이 동시에 있음을 나타낸다. 또한, 결정 내부의 산소의 존재는 확인되지 않았다. 이에 의해, 결정의 내부로의 산소의 침입이 보호막에 의해 방지되었음을 명확히 알 수 있다.Finally, FIG. 12 shows the analysis results after use of the light transmitting window 8 coated with Al 2 O 3 of about 6 nm thickness as a protective film. The description and interpretation of the graph axes are the same as for FIG. 9, and further description is omitted. 12 shows that there is a simultaneous profile of oxygen and aluminum from the surface towards the inside. In addition, the presence of oxygen in the crystal was not confirmed. This clearly shows that the intrusion of oxygen into the interior of the crystal was prevented by the protective film.

반면, 표면으로부터 및 중심으로의 플루오르와 마그네슘의 프로파일이 동시에 있지 않다. 플루오르가 Al2O3의 보호막 (10A) 으로 침투되었음이 명확히 나타난다. 그러나, Al2O3의 보호막 (10A) 의 존재로 인해, 플루오르가 보호막의 내부에 존재하는 경우에도, 플루오르가 완전히 배출되지 않았기 때문에, 제어 실험의 경우에서와 마찬가지로, 플루오르의 결핍이 발생하며, 이것은 산소가 치환자로서 침입하는 메커니즘에 의해 쉽게 이해할 수 있다. 실제로, 도 10 을 이용하여 상술한 바와 같이 플루오르 결핍층과 산화물층의 형성은 도 12 의 보호막이 없는 경우를 고려하는 경우 쉽게 설명된다.On the other hand, there is no simultaneous profile of fluorine and magnesium from the surface and towards the center. It is clearly shown that fluorine has penetrated the protective film 10A of Al 2 O 3 . However, due to the presence of the protective film 10A of Al 2 O 3 , even when fluorine is present inside the protective film, since fluorine was not completely discharged, a deficiency of fluorine occurs as in the case of the control experiment, This is easily understood by the mechanism by which oxygen intrudes as a substituent. In fact, the formation of the fluorine deficient layer and the oxide layer as described above with reference to FIG. 10 is easily explained when considering the case where there is no protective film of FIG.

상술한 바와 같이, 광투과 윈도우 (8) 상의 코팅으로서 보호막 (10A) 을 이용하여, 플루오르 결핍층의 발생을 억제할 수 있고 결정 내부로의 산소 (산화물층) 의 존재를 방지 또는 억제할 수 있으며, 또한, 제어 실험의 경우에 비해, 보호막 코팅을 가진 광투과 윈도우가 약 10 인 인자만큼 저하된 열화율 (K) 을 달성하였다. As described above, by using the protective film 10A as a coating on the light transmission window 8, it is possible to suppress the generation of a fluorine deficient layer and to prevent or suppress the presence of oxygen (oxide layer) into the crystal. In addition, as compared with the case of the control experiment, the deterioration rate (K) with which the light transmission window with the protective film coating was reduced by about 10 was achieved.

또한, 광투과 윈도우 (8) 에 대한 보호막으로서 SiO2 코팅을 이용하는 경우, 열화율 (K) 은 0.06%/hr이다. 반면, 제어 실험의 열화율 (K) 은 0.46%/hr이다. 이는 보호막으로 SiO2 코팅을 이용하는 경우에도, 열화율 (K) 에서 약 8 배의 향상과 동일한 보호레벨을 달성할 수 있음을 보여준다.In addition, when SiO 2 coating is used as a protective film for the light transmission window 8, the deterioration rate K is 0.06% / hr. On the other hand, the deterioration rate (K) of the control experiment is 0.46% / hr. This shows that even when SiO 2 coating is used as the protective film, the same protection level as that of about 8 times improvement in the deterioration rate (K) can be achieved.

또한, Al2O3,와 함께, 플루오르화 화합물보다 자외선 광 방사 하에서 손실 퇴색이 나타나는 MgO, TiO2, ZrO2 와 같은 금속산화물도 보호막에 대한 재료로서 이용될 수 있다.In addition, along with Al 2 O 3 , metal oxides such as MgO, TiO 2 , and ZrO 2 , in which lossy fading occurs under ultraviolet light radiation than fluorinated compounds, may also be used as the material for the protective film.

상술한 바와 같이, 상부에 보호막이 형성되는 본 발명에 따른 광학시스템은 보호막 없이 사전코팅된 상태에 제공되는 것에 비해 열등한 광학특성 (예를 들면, 광투과 윈도우인 경우, 광투과율일 수 있다) 을 갖는다. 그러나, 광학시스템을 단독으로 평가하는 것은 적절하지 못하고, 이들을 광출력장치를 이용하는 시스템의 일부분으로서 광출력 장치 전체에 통합된 부분으로 평가하는 것이 중요하다. 즉, 광학 출력장치에서의 광학시스템의 상술한 초기 열등성을 보상하고 광출력을 시스템에 필요한 사양으로 매칭시키는 것이 가능하며, 이에 의해 광출력장치의 출력을 지속시키고 그 수명을 증가시킬 수 있기 때문에, 그 광 투과 윈도우에 대한 유지보수의 빈도와 유지보수 비용이 실질적으로 감소되는 광출력장치를 제공하는 목적을 달성할 수 있다. As described above, the optical system according to the present invention, in which a protective film is formed on the top, has an inferior optical characteristic (for example, in the case of a light transmission window, may be light transmittance) compared to that provided in a precoated state without a protective film. Have However, it is not appropriate to evaluate optical systems alone, and it is important to evaluate them as an integral part of the overall optical output device as part of a system using the optical output device. In other words, it is possible to compensate for the above-described initial inferiority of the optical system in the optical output device and to match the light output to the specifications required for the system, thereby continuing the output of the optical output device and increasing its life. In addition, it is possible to achieve the object of providing an optical output device in which the frequency of maintenance and maintenance costs for the light transmitting window are substantially reduced.

또한, 측정 애플리케이션에 이용되는 광원에 대한 본 발명의 이용은 특히 유용하다. 실시예는 환경오염의 발생을 장기간 감시하는 것을 수행한다. 일반적으로, 이러한 종류의 측정을 수행하는 경우, 측정시의 신호나 감도의 레벨이 광출력의 제곱에 비례한다. 상술한 바와 같이, 종래기술에는, 광원의 측정감도는 광원의 출력을 향상시킴으로써 향상되었지만, 광 시스템의 결과적인 열화에 의해 광출력을 감소시키고 측정감도를 감소시키는 광학시스템의 열화를 억제할 필요가 있다. 본 발명에 이용되는 광학시스템은 광출력 장치의 수명을 연장하고 장기간동안 안정성있게 출력특성을 유지시켜, 상술한 문제를 해결하고 장기간 환경감시에 적절하게 유용한 광출력장치를 제공한다. In addition, the use of the present invention for light sources used in measurement applications is particularly useful. The example performs long-term monitoring of the occurrence of environmental pollution. In general, when performing this kind of measurement, the level of signal or sensitivity at the time of measurement is proportional to the square of the light output. As described above, in the prior art, the measurement sensitivity of the light source is improved by improving the output of the light source, but it is necessary to suppress the degradation of the optical system which reduces the light output and reduces the measurement sensitivity by the resultant degradation of the optical system. have. The optical system used in the present invention extends the life of the optical output device and maintains the output characteristics stably for a long time, thereby solving the above-mentioned problems and providing an optical output device that is suitably useful for long-term environmental monitoring.

상술한 실시예들은 광투과 윈도우의 예에 이용되었지만, 광반사 미러 (윈도우) 를 이용하는 장치에도 적용할 수 있다. 이러한 광반사 미러의 예들은 램프에 이용되는 포커싱 미러와 레이저 오실레이터에 이용되는 반사미러가 있다. 따라서, 광반사 미러는 동일한 실시예들에 이용될 수 있다. Although the above-described embodiments have been used in the example of the light transmission window, it is also applicable to an apparatus using a light reflection mirror (window). Examples of such light reflecting mirrors are focusing mirrors used in lamps and reflecting mirrors used in laser oscillators. Thus, the light reflection mirror can be used in the same embodiments.

상술한 바와 같이, 본 발명은 특히, 광학소자들과 상술한 시스템의 수명을 결정하고 투과율을 감소시키는 탄소의 축적에 의한 광학시스템의 열화의 방지 또는 억제를 가능하게 할 수 있고, 이에 따라, 투과, 굴절, 반사, 스펙트럼 생성, 간섭과 같은 광학 효과들의 조합 또는 광학 소자를 이용하는 시스템에 이용되는 경우, 예를 들면, 회절, 굴절, 스펙트럼 생성, 투과, 또는 분석 위치 조정 광학 소자에 대하여 분해가능유기성분이 진공영역의 광경로를 따라 광학소자의 열화를 발생시킬 수 있는 근진공영역의 경계내에 상기 투과 또는 반사 광학 소자들이 위치되거나, 컨테이너, 밀봉 재료 및 광학소자에 대한 위치조정 기구를 포함하는 또 다른 표면이, 반도체 산업에서 진공자외선 광으로 이용되는 노광기구 (스텝퍼) 및 컬러 도금과 같이 조사받는 것이 있는 경우, 광학시스템을 교체하는 유지보수 동작의 빈도를 감소시키며 종래의 자외선 광 또는 진공 자외선 광과 같은 높은 포톤 에너지 광을 이용하는 여러 광학장치에서의 동작비용을 감소시킨다. As described above, the present invention can enable, in particular, the prevention or suppression of deterioration of the optical system by accumulation of carbon which determines the lifetime of the optical elements and the above-mentioned system and reduces the transmittance, and thus, the transmission , When used in a system using optical elements or combinations of optical effects such as refraction, reflection, spectral generation, interference, or the like, for example diffraction, refraction, spectral generation, transmission, or analytical positioning optical elements The transmissive or reflective optical elements are located within the boundary of the near vacuum region where powder can cause degradation of the optical element along the optical path of the vacuum region, or another device comprising a positioning mechanism for the container, sealing material and optical element. The surface is irradiated with an exposure mechanism (stepper) and color plating used as vacuum ultraviolet light in the semiconductor industry. Cases, reduce the frequency of the maintenance operations for replacing the optical system, thereby reducing the operating cost of the various optical apparatus using the high photon energy light such as conventional ultraviolet light or vacuum ultraviolet light.

구체적으로, 그 표면 상에 탄소의 축적에 의해 발생되는 광학시스템의 광투과율의 감소를 방지 또는 억제함으로써, 상기 광학시스템의 열화를 방지 및 억제할 수 있고 이에 따라 광학시스템을 교체하는 등의 유지보수 동작의 빈도를 감소시키고 동작 비용을 낮춘다. Specifically, by preventing or suppressing a decrease in the light transmittance of the optical system caused by the accumulation of carbon on the surface thereof, it is possible to prevent and suppress deterioration of the optical system, thereby replacing the optical system and maintaining it. Reduce the frequency of operation and lower operating cost.

또한, 진공영역에서의 광경로를 따라 광학시스템의 조사 표면 및 방사 표면 상에 탄소의 축적을 방지 또는 억제함으로써 하류장치의 수명을 연장하고 장치의 신뢰도를 향상시킬 수 있다. In addition, by preventing or suppressing the accumulation of carbon on the irradiation surface and the radiation surface of the optical system along the optical path in the vacuum region, it is possible to extend the life of the downstream device and improve the reliability of the device.

특히, 본 발명에 의해 광투과 윈도우와 또 다른 광학 소자들 상에 축적되는 탄소에 의한 광 투과율의 감소의 방지 또는 억제가 가능할 수 있으며, 광투과 윈도우 등의 교체나 클리닝에 필요한 유지보수 간격을 연장시킬 수 있어, 장치의 동작속도를 향상시키고 유지보수 비용을 감소시키는데 기여한다. In particular, according to the present invention, it may be possible to prevent or suppress the reduction of light transmittance by carbon accumulated on the light transmitting window and other optical elements, and to extend the maintenance interval required for replacing or cleaning the light transmitting window. Can improve the operating speed of the device and reduce maintenance costs.

광출력 장치가 광을 조사하는 진공영역에 이용되는 광학시스템과 광학 소자들의 조사 표면 및 방사 표면에 대한 탄소의 축적을 방지 또는 억제함으로써, 하류장치의 수명을 연장시키고 장치의 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 방법은 열화된 광학소자를 조사하도록 탄소 축적에 의해 이전에 열화된 광학소자들을 조사하여 원래 상태로 광학소자들을 회복시키는데 적용될 수 있다. By preventing or suppressing the accumulation of carbon on the irradiated and radiated surfaces of the optical system and optical elements used in the vacuum region where the light output device irradiates light, it is possible to extend the life of the downstream device and improve the reliability of the device. . In addition, the method of the present invention can be applied to irradiating optical elements previously deteriorated by carbon accumulation to irradiate the degraded optical elements and to restore the optical elements to their original state.

따라서, 본 발명의 이용에 의해, 상술한 진공영역 내에 이용되는 광학소자들의 클리닝 또는 교체를 위한 유지보수 사이클이 길어질 수 있고, 이에 따라 장치의 동작속도의 향상과 유지보수 비용의 감소에 기여한다. Therefore, by the use of the present invention, a maintenance cycle for cleaning or replacing the optical elements used in the above-mentioned vacuum region can be lengthened, thereby contributing to the improvement of the operating speed of the apparatus and the reduction of the maintenance cost.

상술한 바와 같이, 본 발명은 광학시스템의 열화를 방지 또는 억제하고 이들이 교체되어야 하는 유지보수 사이클을 연장시킬 수 있기 때문에, 장치의 동작속도의 향상과 유지보수 비용의 감소에 기여한다. As described above, the present invention can prevent or suppress deterioration of optical systems and extend the maintenance cycles in which they must be replaced, contributing to the improvement of the operating speed of the apparatus and the reduction of maintenance costs.

또한, 본 발명에 따른 동작 시스템을 광을 이용하는 장치에 결합함으로써, 이러한 장치의 수명을 연장시키고 장기간에 걸쳐 이 장치의 안정된 출력 특성을 보장할 수 있다. In addition, by coupling the operating system according to the invention to a device utilizing light, it is possible to extend the life of such a device and to ensure stable output characteristics of the device over a long period of time.

도 1 은 본 발명에 따른 바람직한 제 1 실시형태의 실시예 1 을 설명하는데 사용되는 마이크로파 여기 수소 자외선램프의 구성을 나타내는 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The figure which shows the structure of the microwave excited hydrogen ultraviolet lamp used for demonstrating Example 1 of 1st Embodiment which concerns on this invention.

도 2 는 본 발명에 따른 바람직한 제 1 실시형태의 실시예 2 를 설명하는데 사용되는 마이크로파 여기 수소 자외선램프의 구성을 나타내는 도면.Fig. 2 is a diagram showing the configuration of a microwave excited hydrogen ultraviolet lamp used to describe Example 2 of the first preferred embodiment according to the present invention.

도 3 은 본 발명에 따른 바람직한 제 1 실시형태의 실시예 3 를 설명하는데 사용되는 마이크로파 여기 수소 자외선램프의 구성을 나타내는 도면.Fig. 3 is a diagram showing the configuration of a microwave excited hydrogen ultraviolet lamp used to describe Example 3 of the first preferred embodiment according to the present invention.

도 4 는 본 발명에 따른 바람직한 제 1 실시형태의 실시예 4 를 설명하는데 사용되는 마이크로파 여기 수소 자외선램프의 구성을 나타내는 도면.Fig. 4 is a diagram showing the configuration of a microwave excited hydrogen ultraviolet lamp used to describe Example 4 of the first preferred embodiment according to the present invention.

도 5 는 본 발명에 따른 바람직한 제 1 실시형태의 실시예 5 를 설명하는데 사용되는 마이크로파 여기 수소 자외선램프의 구성을 나타내는 도면.Fig. 5 is a diagram showing the configuration of a microwave excited hydrogen ultraviolet lamp used to describe Example 5 of the first preferred embodiment according to the present invention.

도 6 은 본 발명에 따른 바람직한 제 1 실시형태의 실시예 6 을 설명하는데 사용되는 마이크로파 여기 수소 자외선램프의 구성을 나타내는 도면.Fig. 6 is a diagram showing the configuration of a microwave excited hydrogen ultraviolet lamp used to describe Example 6 of the first preferred embodiment according to the present invention.

도 7 은 본 발명의 바람직한 제 1 실시형태에 따른 광투과 윈도우로의 탄소 부착에 대한 EPMA 분석결과.7 is an EPMA analysis of carbon adhesion to the light transmission window according to the first preferred embodiment of the present invention.

도 8 은 본 발명에 따른 바람직한 제 2 실시형태를 설명하는데 사용되는 마이크로파 여기 수소 자외선램프의 구성을 나타내는 도면.Fig. 8 is a diagram showing the configuration of a microwave excited hydrogen ultraviolet lamp used to describe a second preferred embodiment according to the present invention.

도 9 는 보호막 코팅을 갖지 않은, 사용전의 광투과 윈도우에 대한 XPS 깊이 분포 측정값을 나타내는 그래프.9 is a graph showing XPS depth distribution measurements for light transmission windows before use, without a protective coating.

도 10 은 보호막 코팅을 갖지 않은, 사용후의 광투과 윈도우에 대한 XPS 깊이 분포 측정값을 나타내는 그래프.FIG. 10 is a graph showing XPS depth distribution measurements for post-use light transmission windows without protective film coatings. FIG.

도 11 은 보호막 코팅을 가진, 사용전의 광투과 윈도우에 대한 XPS 깊이 분포 측정값을 나타내는 그래프.FIG. 11 is a graph showing XPS depth distribution measurements for light transmission windows before use, with a protective coating. FIG.

도 12 는 보호막 코팅을 가진, 사용후의 광투과 윈도우에 대한 XPS 깊이 분포 측정값을 나타내는 그래프.12 is a graph showing XPS depth distribution measurements for post-use light transmission windows with a protective coating.

도 13 은 보호막의 여러 두께를 나타낸 것과, 초기 상태에서의 광학시스템의 광투과율 간의 관계를 나타내는 그래프.Fig. 13 is a graph showing the relationship between the various thicknesses of the protective film and the light transmittance of the optical system in the initial state.

도 14 는 종래기술에 따른 종래의 마이크로파 여기 수소 자외선 램프를 나타내는 도면.14 shows a conventional microwave excited hydrogen ultraviolet lamp according to the prior art.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

1 : 방전 튜브1: discharge tube

2 : 방전가스 공급구2: discharge gas supply port

3 : 방전가스 배출구3: discharge gas outlet

4 : 마이크로파 오실레이터4: microwave oscillator

5 : 마이크로파 공급 커넥터5: microwave supply connector

6 : 마이크로파 중심6: microwave center

7 : 방전 플라즈마7: discharge plasma

8 : 광 투과 윈도우8: light transmission window

9 : 진공 자외선 광9: vacuum ultraviolet light

10 : 내부표면10: inner surface

11 : 외부표면11: outer surface

12 : 포토다이오드12: photodiode

Claims (23)

출력광 또는 상기 출력광의 광경로를 따라 배치되는 광학시스템의 광학특성들의 열화를 방지, 억제 또는 향상시켜 광학시스템의 광학특성의 신뢰성과 수명을 향상시키는 광학특성 회복장치로서, An optical characteristic recovery apparatus for improving reliability and lifespan of optical characteristics of an optical system by preventing, suppressing or improving deterioration of optical characteristics of an optical system disposed along an optical path of the output light or the output light, 상기 광학시스템은 유기 성분이 분해될 수 있는 근진공영역 내에 제공되며,The optical system is provided in the near vacuum region where organic components can be resolved, 상기 열화는 상기 광학시스템의 광 방사표면, 광반사 표면, 발광 표면 (이하, "라이팅 표면"이라 총칭함) 상에 증착 또는 축적된 탄소에 의해 발생되고, The deterioration is caused by carbon deposited or accumulated on the light emitting surface, the light reflecting surface, the light emitting surface (hereinafter collectively referred to as "lighting surface") of the optical system, 상기 표면은 상기 진공영역에 대향하며, The surface is opposite the vacuum region, 상기 광학특성 회복장치는,The optical characteristic recovery device, 탄소의 산화반응을 여기시키는 활성에너지의 존재로, 상기 광학시스템의 상기 라이팅 표면에 대향하는 상기 근진공영역을 형성하는 수단;Means for forming the near vacuum region opposite the lighting surface of the optical system in the presence of active energy that excites oxidation of carbon; 상기 근진공영역에서 음이온 또는 라디컬들을 생성하는 수단; 및Means for generating anions or radicals in the near vacuum region; And 상기 근진공영역에서 상기 음이온 또는 라디컬들과 상기 탄소 간의 산화반응을 용이하게 하는 수단을 구비하고,Means for facilitating an oxidation reaction between the anion or radicals and the carbon in the near vacuum region, 상기 광학특성 회복장치는 상기 산화반응에 의해 상기 라이팅 표면 상에 증착되는 축적된 탄소를 제거 또는 감소시키는, 광학특성 회복장치.And the optical property recovery device removes or reduces accumulated carbon deposited on the lighting surface by the oxidation reaction. 출력광 또는 상기 출력광의 광경로를 따라 배치되는 광학시스템의 광학특성들의 열화를 방지, 억제 또는 향상시켜 광학시스템의 광학특성의 신뢰성과 수명을 향상시키는 광학특성 회복장치로서, An optical characteristic recovery apparatus for improving reliability and lifespan of optical characteristics of an optical system by preventing, suppressing or improving deterioration of optical characteristics of an optical system disposed along an optical path of the output light or the output light, 상기 광학시스템은 유기 성분이 분해될 수 있는 근진공영역 내에 제공되며,The optical system is provided in the near vacuum region where organic components can be resolved, 상기 열화는 상기 광학시스템의 광 방사표면, 광반사 표면, 발광 표면 (이하, "라이팅 표면"이라 총칭함) 상에 증착 또는 축적된 탄소에 의해 발생되고, The deterioration is caused by carbon deposited or accumulated on the light emitting surface, the light reflecting surface, the light emitting surface (hereinafter collectively referred to as "lighting surface") of the optical system, 상기 표면은 상기 진공영역에 대향하며, The surface is opposite the vacuum region, 상기 광학특성 회복장치는,The optical characteristic recovery device, 탄소의 산화반응을 여기시키기 위해, 상기 광학시스템의 상기 라이팅 표면에 대향하는 상기 근진공영역을 형성하는 수단;Means for forming said near vacuum region opposite said lighting surface of said optical system to excite oxidation of carbon; 상기 근진공영역에서 수성가스 또는 산화가스와 같은 산소원자 함유가스의 플로우를 생성하는 수단; 및Means for generating a flow of an oxygen atom containing gas such as water gas or oxidizing gas in the near vacuum region; And 상기 산소원자 함유가스와 탄소 간의 탄소산화반응을 발생시키기 위하여 상기 근진공영역에 활성에너지를 공급하는 수단을 포함하고,Means for supplying active energy to the near vacuum region to generate a carbon oxidation reaction between the oxygen atom containing gas and carbon, 상기 광학특성 회복장치는 상기 산화반응에 의해 상기 라이팅 표면 상에 증착되는 축적된 탄소를 제거 또는 감소시키는, 광학특성 회복장치. And the optical property recovery device removes or reduces accumulated carbon deposited on the lighting surface by the oxidation reaction. 출력광 또는 상기 출력광의 광경로를 따라 배치되는 광학시스템의 광학특성들의 열화를 방지, 억제 또는 향상시켜 광학시스템의 광학특성의 신뢰성과 수명을 향상시키는 광학특성의 회복방법으로서, A method for recovering optical characteristics, which improves reliability and lifetime of optical characteristics of an optical system by preventing, suppressing or improving deterioration of optical characteristics of an optical system disposed along an optical path of the output light or the output light. 상기 광학시스템은 유기 성분이 분해될 수 있는 근진공영역 내에 제공되며,The optical system is provided in the near vacuum region where organic components can be resolved, 상기 열화는 상기 광학시스템의 광 방사표면, 광반사 표면, 발광 표면 (이하, "라이팅 표면"이라 총칭함) 상에 증착 또는 축적된 탄소에 의해 발생되고, The deterioration is caused by carbon deposited or accumulated on the light emitting surface, the light reflecting surface, the light emitting surface (hereinafter collectively referred to as "lighting surface") of the optical system, 상기 표면은 상기 진공영역에 대향하며, The surface is opposite the vacuum region, 상기 광학특성의 회복방법은,The recovery method of the optical characteristics, 탄소의 산화반응을 여기시키는 활성에너지의 존재로, 상기 광학시스템의 상기 라이팅 표면에 대향하는 상기 근진공영역을 형성하는 단계;Forming the near vacuum region opposite the lighting surface of the optical system in the presence of active energy that excites oxidation of carbon; 상기 근진공영역에서 음이온 또는 라디컬들을 생성하는 단계; 및Generating anions or radicals in the near vacuum region; And 음이온 또는 라디컬들과 증착된 탄소를 반응시켜 상기 라이팅표면 상에 증착되는 축적된 카본을 제거 또는 감소시키는 단계를 포함하는, 광학특성의 회복방법.Reacting anion or radicals with the deposited carbon to remove or reduce accumulated carbon deposited on the lighting surface. 출력광 또는 상기 출력광의 광경로를 따라 배치되는 광학시스템의 광학특성들의 열화를 방지, 억제 또는 향상시켜 광학시스템의 광학특성의 신뢰성과 수명을 향상시키는 광학특성의 회복방법으로서, A method for recovering optical characteristics, which improves reliability and lifetime of optical characteristics of an optical system by preventing, suppressing or improving deterioration of optical characteristics of an optical system disposed along an optical path of the output light or the output light. 상기 광학시스템은 유기 성분이 분해될 수 있는 근진공영역 내에 제공되며,The optical system is provided in the near vacuum region where organic components can be resolved, 상기 열화는 상기 광학시스템의 광 방사표면, 광반사 표면, 발광 표면 (이하, "라이팅 표면"이라 총칭함) 상에 증착 또는 축적된 탄소에 의해 발생되고, The deterioration is caused by carbon deposited or accumulated on the light emitting surface, the light reflecting surface, the light emitting surface (hereinafter collectively referred to as "lighting surface") of the optical system, 상기 표면은 상기 진공영역에 대향하며, The surface is opposite the vacuum region, 상기 광학특성의 회복방법은,The recovery method of the optical characteristics, 탄소의 산화반응을 여기시키기 위해 상기 근진공영역을 형성하는 단계로서, 높은 활성 에너지 여기가 존재하며, 상기 근진공영역은 상기 광학시스템의 상기 라이팅 표면에 대향하는, 단계; 및Forming the near vacuum region to excite an oxidation reaction of carbon, wherein high active energy excitation is present, the near vacuum region facing the lighting surface of the optical system; And 수성가스 또는 산화가스와 같은 산소원자 함유가스의 플로우를 상기 근진공영역으로 공급하면서 활성 에너지를 공급하는 단계로서, 이에 의해, 상기 공급된 활성 에너지로 축적된 탄소의 산화반응을 여기시켜 상기 라이팅 표면 상에 증착되는 축적된 탄소를 제거 또는 감소시키는, 단계를 포함하는, 광학특성의 회복방법.Supplying active energy while supplying a flow of an oxygen atom-containing gas such as water gas or oxidizing gas to the near vacuum region, thereby exciting the oxidation reaction of carbon accumulated with the supplied active energy to thereby light up the lighting surface. Removing or reducing the accumulated carbon deposited on the phase. 제 3 항에 있어서, The method of claim 3, wherein 상기 음이온 또는 라디컬들은 OH 라디컬, OH- 이온들, 오존, O2 _ 이온, O 라디컬과 같은 산소원자를 함유하는 불안정 화학시드인, 광학특성의 회복방법.The anion or radicals are unstable chemical seeds containing oxygen atoms such as OH radicals, OH - ions, ozone, O 2 _ ions, O radicals. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 산소원자 함유가스는 수증기, 산소, 과산화수소, 오존, 또는 상기 가스와 (공기를 포함하는) 비활성 가스의 혼합물인, 광학특성의 회복방법.And the oxygen atom-containing gas is water vapor, oxygen, hydrogen peroxide, ozone, or a mixture of the gas and an inert gas (including air). 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, The method according to claim 3 or 4, 상기 광학시스템은 근진공영역의 경계에 위치되는 광투과 또는 반사부재들을 포함하는 광학소자 뿐만 아니라 진공영역 내부에서 광경로를 따라 위치하는 회절, 굴절, 스펙트럼 생성, 투과 및 회절조정 광학소자, 및 방사광에 의해 표면처리될 광학제품을 포함하는 광학 구성요소를 포함하며, The optical system includes diffraction, refraction, spectral generation, transmission and diffraction control optics, and radiated light, located along the optical path within the vacuum region, as well as optical elements comprising light transmission or reflecting members positioned at the boundary of the near vacuum region. An optical component comprising an optical article to be surface treated by 상기 광학시스템은 위치조정부, 유지 기구, 용기 및 상기 광학소자 또는 상기 광학제품의 밀봉부를 더 포함하는, 광학특성의 회복방법.And the optical system further comprises a position adjusting portion, a holding mechanism, a container and a sealing portion of the optical element or the optical product. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,The method according to claim 3 or 4, 상기 광경로를 형성하는 빔은 380nm 이하의 파장을 가진 보통 자외선 광 또는 200nm 이하의 파장을 가진 진공 자외선 광이며, The beam forming the optical path is ordinary ultraviolet light having a wavelength of 380 nm or less or vacuum ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less, 상기 자외선광을 출력하거나 상기 출력광의 광경로를 따라 배치되는 상기 광학시스템은 플루오르화 마그네슘, 플루오르화 칼슘, 플루오르화 바륨, 플루오르화 알루미늄, 빙정석 (cryolite), 티오라이트 (thiolite) 와 같은 플루오르 화합물 또는 다른 플루오르 화합물, 플루오르화 란타늄, 플루오르화 카드뮴, 플루오르화 네오디뮴, 플루오르화 이트륨과 같은 금속 플루오르화물, 또는 합성 석영유리 또는 사파이어와 같은 고순도 산화물 중 하나 또는 조합들을 포함하는 광학 재료들인, 광학특성의 회복방법.The optical system for outputting the ultraviolet light or disposed along the optical path of the output light may be a fluorine compound such as magnesium fluoride, calcium fluoride, barium fluoride, aluminum fluoride, cryolite, thiolite, or A method of restoring optical properties, which is an optical material comprising one or combinations of other fluorine compounds, lanthanum fluoride, cadmium fluoride, neodymium fluoride, yttrium fluoride, or high purity oxides such as synthetic quartz glass or sapphire . 제 4 항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 근진공영역에 공급되는 상기 산소원자 함유가스의 부분압에 대한 하한값은, 상기 근진공영역에서의 유기성분들의 분해로부터의 탄소가 상기 광학시스템의 표면 및 대향 표면 상에 이미 성장된 경우에, 탄소 축적의 속도보다 높은 레벨로 설정되는, 광학특성의 회복방법.The lower limit for the partial pressure of the oxygen atom-containing gas supplied to the near vacuum region is carbon when carbon from decomposition of organic components in the near vacuum region has already been grown on the surface and the opposing surface of the optical system. A method for recovering optical characteristics, which is set at a level higher than the speed of accumulation. 제 4 항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 근진공영역에 공급되는 상기 산소원자 함유가스의 부분압에 대한 상한값은, 상기 진공자외선 광이 상기 광학시스템으로 방사되거나 상기 광학시스템으로부터 방사되는 때 상기 광학시스템의 상기 광학특성이 회복되는 경우에, 상기 산소원자 함유가스에 의한 진공자외선 광의 흡수가 상기 근진공영역 내부에서 그 기능을 수행하는 것을 무시할 수 없는 레벨 아래로 설정되는, 광학특성의 회복방법.An upper limit value for the partial pressure of the oxygen atom-containing gas supplied to the near vacuum region is that the optical characteristic of the optical system is restored when the vacuum ultraviolet light is emitted to or emitted from the optical system. And the absorption of vacuum ultraviolet light by the oxygen atom-containing gas is set below a level that cannot be neglected to perform its function inside the near vacuum region. 제 10 항에 있어서, The method of claim 10, 산소원자 함유가스의 부분압에 대한 상기 상한값은, 산소원자 함유가스의 어떤 부분압으로 상기 근진공영역을 실제적으로 충전시킨 다음 상기 광경로 상의 진공 자외선 광의 크기를 측정하여 그 감쇠레벨을 검사함으로써, 레벨이 설정되는, 광학특성의 회복방법.The upper limit value for the partial pressure of the oxygen atom-containing gas is determined by substantially filling the near vacuum region with a partial pressure of the oxygen atom-containing gas, and then measuring the magnitude of the vacuum ultraviolet light on the optical path to examine the attenuation level. A recovery method of optical characteristics is set. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, The method according to claim 3 or 4, 상기 광경로를 형성하는 빔은 진공자외선 광 파장범위에서의 특정파장 빔인, 광학특성의 회복방법.And a beam forming the optical path is a specific wavelength beam in a vacuum ultraviolet light wavelength range. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, The method according to claim 3 or 4, 상기 광경로를 형성하는 빔은 하이 포톤 에너지를 가진 진공 자외선광인, 광학특성의 회복방법.And the beam forming the optical path is vacuum ultraviolet light having high photon energy. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 산소원자 함유가스는 산소가스이며, The oxygen atom-containing gas is oxygen gas, 산소가스부분압에 대한 하한값과 상한값 간의 범위가 0.02 mtorr 내지 20 mtorr 의 레벨로 설정되는, 광학특성의 회복방법.The range between the lower limit and the upper limit for the oxygen gas partial pressure is set at a level of 0.02 mtorr to 20 mtorr. 제 4 항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 산소원자 함유가스는 수증기이며, The oxygen atom-containing gas is water vapor, 수증기부분압에 대한 하한값과 상한값 간의 범위가 0.005 mtorr 내지 20 mtorr 의 레벨로 설정되는, 광학특성의 회복방법.A method for recovering optical characteristics, wherein a range between a lower limit and an upper limit for steam partial pressure is set at a level of 0.005 mtorr to 20 mtorr. 광학시스템의 모재의 흡수 파장보다 높은 포톤 에너지를 가진 진공 자외선광 또는 플라즈마 광에 의해 노출되는 환경에 제공되는 플루오르 화합물을 포함하는 광학시스템으로서, An optical system comprising a fluorine compound provided to an environment exposed by vacuum ultraviolet light or plasma light having photon energy higher than the absorption wavelength of the base material of the optical system, 2 nm 내지 20 nm 의 막두께를 가진 SiO2 또는 금속 산화물의 보호막이, 상기 광학시스템의 표면으로부터 플루오르 원자의 스트립핑을 방지하기 위하여 상기 광학시스템의 광방사면 (내부면) 에 적어도 형성되는, 광학시스템.A protective film of SiO 2 or metal oxide having a film thickness of 2 nm to 20 nm is formed at least on the light emitting surface (inner surface) of the optical system to prevent stripping of fluorine atoms from the surface of the optical system. system. 광학시스템의 모재의 흡수 파장보다 높은 포톤 에너지를 가진 진공 자외선광 또는 플라즈마 광에 의해 노출되는 환경에 제공되는 플루오르 화합물을 포함하는 광학시스템으로서, An optical system comprising a fluorine compound provided to an environment exposed by vacuum ultraviolet light or plasma light having photon energy higher than the absorption wavelength of the base material of the optical system, 2 nm 내지 20 nm 의 막두께를 가진 SiO2 또는 금속 산화물의 보호막이, 상기 광학시스템의 표면으로부터의 산화를 방지하기 위하여 상기 광학시스템의 광방사면 (내부면) 에 적어도 형성되는, 광학시스템.A protective film of SiO 2 or metal oxide having a film thickness of 2 nm to 20 nm is formed at least on the light emitting surface (inner surface) of the optical system to prevent oxidation from the surface of the optical system. 플라즈마가 존재하는 내부영역을 가진 광학장치에서 발생하는 플라즈마에 대향하고 노출되는 표면을 가진 플루오르 화합물을 포함하는 광학시스템으로서, An optical system comprising a fluorine compound having a surface opposite and exposed to a plasma generated in an optical device having an internal region in which the plasma is present, 높은 내플라즈마 재료의 2 nm 내지 20 nm 보호막이, 플라즈마에 노출되는 상기 플루오르 화합물의 표면 상에 형성되는, 광학시스템.2 nm to 20 nm protective film of high plasma resistant material is formed on the surface of the fluorine compound exposed to the plasma. 제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 16 to 18, 상기 광학시스템은 광방사 방향을 따른 결정축 (c-축) 을 가진 단결정 플루오르화재료로 이루어지며, The optical system consists of a single crystal fluorinated material having a crystal axis (c-axis) along the light emission direction, 상기 보호막의 수직 표면은 SiO2 또는 금속 산화물에 의해 코팅되는, 광학시스템.And the vertical surface of the protective film is coated with SiO 2 or metal oxide. 제 16 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 16 to 19, 상기 금속산화물의 보호막은 Al2O3, MgO, TiO2 또는 ZrO2 중 하나에서 선택되는, 광학시스템.The protective film of the metal oxide is selected from one of Al 2 O 3 , MgO, TiO 2 or ZrO 2 , optical system. 제 16 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 16 to 20, 상기 보호막은 이온 빔 스퍼터링 방법 또는 플라즈마 CVD에 의해 형성되는, 광학시스템.The protective film is formed by an ion beam sputtering method or plasma CVD. SiO2, 또는 Al2O3, MgO, TiO2, ZrO2 중에서 선택되는 2 nm 내지 20 nm 의 금속 산화물의 보호막을 광학시스템에 미리 제공하는 단계로서, 상기 보호막은 시간에 걸쳐 진공 자외선 광의 방사 또는 모재에 대한 플라즈마 노출에 의해 모재의 표면의 산화, 또는 모재의 표면으로부터의 구성성분의 스트립오프를 억제하는, 단계; 및Providing a protective film of a metal oxide of 2 nm to 20 nm selected from SiO 2 , or Al 2 O 3 , MgO, TiO 2 , ZrO 2 to the optical system, wherein the protective film is formed by radiation of vacuum ultraviolet light or Inhibiting oxidation of the surface of the substrate or strip-off of components from the surface of the substrate by plasma exposure to the substrate; And 상기 광학시스템의 모재의 흡수 파장 보다 높은 포톤 에너지를 가진 플라즈마 광원 또는 진공 자외선 광원을 가진 원하는 장치로 상기 광학시스템을 결합시키는 단계를 포함하는, 광학 장치의 이용방법.Coupling the optical system to a desired device having a plasma light source or vacuum ultraviolet light source having a photon energy higher than the absorption wavelength of the base material of the optical system. 제 22 항에 있어서, The method of claim 22, 상기 광원은 상기 보호막에 의해 상기 광학시스템의 내부 열화를 보상하도록 적절한 광출력을 제공하며, The light source provides a suitable light output to compensate for internal degradation of the optical system by the protective film, 상기 광학시스템은 상기 장치의 상기 초기 열화 이후의 광학특성의 열화를 억제하기 위하여, 상기 광원의 광경로 상에 제공되는, 광학 장치의 이용방법.And the optical system is provided on an optical path of the light source to suppress deterioration of optical characteristics after the initial deterioration of the apparatus.
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