KR20060049169A - 엑시머 램프 기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 한 쌍의 전극을 방전 용기의 전체 길이를 따라 배열함으로써, 트리거 전극 없이, 전압 변동이 있는 경우에, 점등 시간 및 점등 안정성 면에서 개선된 점등 특성을 갖는 엑시머 램프 기구를 제공한다. 자외선 방사체가 포함되어 상기 방전 용기 내의 방전 가스를 자외선으로 조사하며, 상기 엑시머 램프는 상기 자외선 방사 유니트로부터의 자외선광에 노출시킴으로써 점등된다.

Description

엑시머 램프 기구{EXCIMER LAMP APPARATUS}

도 1 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 엑시머 램프 기구의 단면도이다.

도 2 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 엑시머 램프 기구에 사용되는 엑시머 램프의 종단면도이다.

도 3 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 엑시머 램프 기구에서 인가 전압에 대한 엑시머 램프의 점등 확률을 보여주는 특성 그래프이다.

도 4 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 엑시머 램프의 단면도이다.

도 5 는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 엑시머 램프 기구의 길이방향 축선 방향의 단면도이다.

도 6 은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 엑시머 램프 기구의 점등제어기의 블록 다이어그램이다.

도 7 은 상기 점등제어기 내부의 기능적 상태의 시간 차트이다.

도 8 은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 엑시머 램프 기구의 단면도이다.

도 9 는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 엑시머 램프 기구의 단면도이다.

도 10 은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 엑시머 램프 기구의 단면도이다.

도 11 은 본 발명의 제 7 실시예에 따른 엑시머 램프 기구의 단면도이다.

도 12 은 본 발명의 제 8 실시예에 따른 엑시머 램프 기구의 단면도이다.

도 13 은 본 발명의 제 9 실시예에 따른 엑시머 램프 기구의 단면도이다.

도 14 는 본 발명에 따른 실린더 형상을 갖는 엑시머 램프의 단면도이다.

도 15 는 본 발명에 따른 실질적으로 평면 형상인 엑시머 램프의 단면도이다.

도 16 은 본 발명의 제 10 실시예에 따른 엑시머 램프 기구의 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 엑시머 램프 2 내부 튜브

3 외부 튜브 4 방전 공간

5 방전 용기 6 내부 전극

7 외부 전극 8 고주파 전원

9 상부 커버 10 좌측벽

11 우측벽 12 엑시머광 투과창

13 전방벽 14 후방벽

15, 16 반사 거울 17 자외선 투과홀

18 자외선 투과창 19 박막

20 저압 수은 증기 램프 21 고주파 조명 회로

23 할로겐 램프 24 램프 홀더

25 반사 거울

27 전원 28 개폐 스위치

29 광섬유 번들 30 적외선 투과 필터

31 광검출홀 40 실리콘 광다이오드

41 광검출 신호

50 점등 제어기 51 조명 제어 회로

52 할로겐 램프 점등 신호 53 엑시머 램프 점등 신호

54 개폐 회로 55 비교회로

56 기준 전압 57 기준 전압 발생 회로

58 점등 확인 신호 59 전원

60 램프 점등 신호 발생 회로

61 램프 점등 신호

65a, 65b, 66c, 66d, 66e, 66f, 66g, 69a, 69b 전극

67 유전체 필름 80 고주파 전원

100, 101 처리 챔버 102 개구부

105 운반 롤러 120a, 120b 램프 하우징

122 엑시머광 투과창 150 자외선 투과홀

200, 210 자외선광

본 발명은, 예를 들어 수지의 경화, 또는 반도체 웨이퍼, 유리 기판 등의 표면 세척 및/또는 표면 처리를 위해서 자외선을 방사하는 엑시머 램프 기구에 관한 것이다.

엑시머 램프 기구에 포함되어 있는 엑시머 램프가 일본 특허 출원 공개 제 2000 311658 호에 기재되어 있다.

이러한 엑시머 램프는 방전 용기 (discharge container) 를 포함하는 무전극 장 방전 엑시머 램프 (electrodeless field discharge excimer lamp) 이며, 상기 방전 용기는 내부에 방전 가스를 포함하며 외부 둘레에 감겨진 외부 전극을 갖는다. 외부 둘레에 감겨진 내부 전극을 가지는 전기적 고절연 튜브가 상기 방전 용기 내의 실질적인 중앙에 삽입된다. 엑시머 램프 조명은 1 MHz 내지 100 MHz 영역의 고주파수를 상기 내부 전극에 가하는 전기장 방전에 의해 수행된다. 상기 고절연 튜브는 트리거 전극 및 상기 내부 전극을 가지며, 상기 고절연 튜브는 상기 튜브의 축선의 전체 길이를 따라 신장된 두 개의 슬릿부를 갖는다.

일본 특허 출원 공개 제 2000 311658 호의 [0013] 단락은 앞서 설명한 형상을 갖는 엑시머 램프가 두 개의 방전에 의해 발생되는 중첩 효과의 결과로서 신속히 점등 (start up) 할 수 있다는 것을 기재하고 있으며, 상기 두 개의 방전은, 하나는 상기 트리거 전극과 상기 외부 전극 사이에 형성된 방전이며, 다른 하나는 상기 외부 전극과 상기 내부 전극 사이에서 형성된 방전이다.

따라서, 방전을 발생함으로써 신속히 점등하기 위해서는 이러한 엑시머 램프는 내부 전극과 별도의 트리거 전극을 가져야 한다.

따라서, 상기 트리거 전극은 외부 전극과 대면하며, 그 사이에 상기 용기의 방전 공간을 갖도록 놓여진다. 상기 트리거 전극이 차지하는 공간과, 인접한 슬릿 내에 있는 상기 내부 전극과 상기 트리거 전극사이의 의도하지 않은 방전 및 상기 방전 용기 내부에 충분히 커다란 방전 영역을 확보하는 것을 어렵게 만드는 것을 방지하기 위하여 필요한 공간 때문에 상기 내부 전극은 방전 용기의 전체 공간을 따라 배치될 수는 없으며 크기는 제한된다.

본 발명의 간단한 요약

본 발명의 제 1 목적은 앞서 설명한 트리거 전극을 제공하지 않고 개선된 점등 특성을 갖는 엑시머 램프 기구를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 2 목적은, 예를 들어 상기 전극에 공급되는 전압이 변동하는 (fluctuate), 특히 공급 전압이 낮아지는 것과 같은 다양한 조건 하에서 안정적인 점등 (start up) 특성을 갖는 엑시머 램프 기구를 제공하는 것이다.

집중적인 연구 후, 본 발명의 발명자는 상기 방전 용기 내부에 포함된 방전 가스에 자외선광을 방사하는 자외선 방사체 (ultra violet emitter) 을 갖는 엑시머 램프 기구를 제공함으로써, 그리고 이들 자외선 방사가 자외선광으로 상기 방전 가스를 조사하는 동안 전원으로부터 상기 전극에 전압을 인가가함으로써 상기 문제가 해결될 수 있음을 알았다.

상기 목적을 실현하기 위해서 본 발명에 따른 발명은 다음과 같다.

(1) 엑시머광 (excimer light) 을 발생하기 위한 방전 가스로 가득 찬 방전 공간을 가지며, 일부분이 상기 방전 공간으로부터 방사되는 엑시머광에 대해 투과성인 방전 용기, 전극을 가지며 상기 방전 가스 내에서 방전을 일으키는 엑시머 램프, 상기 전극에 전압을 인가하기 위한 전원, 그리고 상기 용기 내에 위치하며 상기 유전체 용기 (dielectric container) 에 채워져 있는 상기 방전 가스에 자외선광을 방사하는 자외선 방사체를 포함하는 엑시머 램프 기구에 있어서, 상기 엑시머 램프는 상기 자외선 방사체가 상기 방전 가스에 자외선광을 방사할 때 상기 전극에 전압을 인가함으로써 점등된다.

(2) 본 발명은 상기 방전 용기의 각각의 외부 표면에 대면하는 한 쌍의 전극을 갖는 엑시머 램프를 포함한다.

(3) 본 발명은 상기 엑시머 램프를 수용하는 램프 하우징을 포함하며, 상기 램프 하우징의 벽의 일부에 자외선 투과창이 위치하며, 상기 램프 하우징의 외부에 자외선 방사체가 위치하며, 상기 자외선 방사체가 방사하는 자외선이 상기 자외선 투과창을 통과해서 방전 가스를 조사한다.

(4) 본 발명은 상기 엑시머 램프의 벽의 일부분에 위치하는 자외선 투과창을 가지며, 자외선 방사체가 방사하는 자외선광은 상기 자외선 투과창을 통과하여 방전 가스를 조사한다.

(5) 바람직하게는, 본 발명에서, 박막층이 상기 자외선 투과창의 표면에 형성될 수 있으며, 상기 층은 파장이 200 nm 미만인 진공 자외선광 (vacuum ultra violet light) 은 차단하며 파장이 200 nm 보다 긴 자외선은 투과시킨다.

(6) 본 발명은 바람직하게는, 상기 엑시머 렘프가 방사하는 엑시머광에 포함 되는 파장을 갖는 빛을 감지하는 광검출 수단, 및 상기 광검출 수단의 감지 결과에 따라 상기 자외선 방사체에 인가된 전압을 자동적으로 차단하기 위한 전압 차단 수단을 포함한다.

(7) 본 발명에서, 자외선 방사체의 수는 엑시머 램프의 수보다 작을 수 있다.

상기 (1) 또는 (2) 에 따른 엑시머 램프를 이용하여, 자외선 방사체가 방전 가스를 조사할 때, 엑시머 램프의 전극에 전압을 인가함으로써 상기 엑시머 램프가 점등된다. 따라서, 엑시머 램프를 점등시키기 위해서 종래의 엑시머 램프의 전극에 전압을 인가하는 경우와 비교하여 점등 시간을 개선하는 것이 가능하다. 안정적인 점등 전압의 측면에서 20% 의 개선도 달성될 수 있다.

본 발명에서 "안정적인 점등 전압 (stable start up voltage)"이란 용어는, 본 발명에 따른 자외선 방사체로부터의 자외선에 방전 가스를 노출시키지 않고 상기 엑시머 램프가 100% 의 확률로 엑시머광을 방사하기 시작할 수 있을 때 인가 전압을 의미한다.

상기 (3) 에 설명된 본 발명의 실시예에 따르면, 실시예 (1) 또는 (2) 에 따른 상기 엑시머 램프 기구가 제공하는 이점들 이외에, 본 발명은 램프 하우징의 부피를 감소시키며 상기 자외선 방사체의 배치를 보다 유연하게 할 수 있도록 해주는데, 이는 상기 자외선 방사체가 상기 하우징의 외부에 위치하며, 상기 하우징은 자외선 투과창을 가지며 상기 창을 통해 방전 가스가 수용되어 있는 상기 방전 용기의 방전 공간에 자외선광이 전달된다.

상기 (4) 에 설명된 본 발명의 실시예에 따르면, 실시예 (1) 또는 (2) 의 엑시머 램프 기구의 이점뿐만 아니라, 본 발명은 엑시머 램프를 수용하는 램프 하우징의 크기를 감소시키며 자외선 방사체의 위치의 설계에 보다 큰 유연함을 가능케하는데, 이는 상기 엑시머 램프의 벽의 일부에서, 엑시머 램프가 자외선 투과창을 가지며 상기 창을 통해서 방전 가스가 수용되어 있는 방전 용기의 방전 공간으로 자외선광이 전달된다.

상기 (5) 에 설명되어 있는 본 발명에 따르면, (2), (3), 또는 (4) 실시예에 기술된 엑시머 램프 기구에서 자외선 투과창에 박막 필름을 형성함으로써 본 발명은 투과 파장을 조절하며, 파장이 200 nm 를 초과하는 빛은 전달하고 파장이 200 nm 미만인 빛은 차단함으로써 진공 자외선광광이 상기 자외선 투과창을 통과하는 것을 방지한다.

예를 들어, 크세논 (xenon) 가스계 엑시머 램프는 중심 파장 (central wavelength) 이 172 nm 인 자외선광을 방사한다. 상기 자외선 투과창에 있는 상기 박막이 200 nm 미만의 파장을 갖는 자외선광 (이하에서 이를 "진공 자외선광" 이라 한다) 을 차단하기 때문에 처리 챔버만이 이러한 자외선으로 조사된다. 그리고, 상기 자외선 투과창을 통해 외부 공기에 있는 산소가 진공 자외선광을 흡수할 경우 우발적인 오존 발생을 방지할 수 있다.

상기 (6) 에 기술된 본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명은 (1), (2), (3), (4) 또는 (5) 의 실시에에 기재된 엑시머 램프 기구에 있는 자외선 방사체가 엑시머 기구에 있는 자외선 방사체가 끊임없이 방사하는 엑시머 기구에 비해서 보다 긴 수명을 갖도록 하는데 이는 광검출 수단에 의해 감지되는 데이터를 사용하는 자동 전압 차단 수단을 제공함으로써 상기 기구가 점등될 때에만 상기 자외선 방사체가 방사하기 때문이다. 상기 감지 수단에 의해 감지되는 빛은 상기 엑시머 램프로부터 방사되는 엑시머광의 일부이다.

상기 (7) 에 기재된 본 발명에 따르면, 본 발명은 엑시머 램프의 수보다 작은 수의 자외선 방사체를 갖는 기구를 제공하므로, 자외선 방사체 빛 이 자외선 방사체를 점등시키는 전원의 수가 감소될 수 있다.

바람직한 실시예

본 발명에 따른 엑시머 램프 기구는 방전 공간을 갖는 방전 용기, 엑시머 램프, 전원, 자외선 방사체를 포함하며, 상기 방전 공간 내에는 엑시머를 발생하기 위한 방전 가스가 수용되어 있으며, 상기 방전 용기의 일부는 상기 방전 공간으로부터 방사되는 엑시머광을 투과시키고, 상기 엑시머 램프는 상기 방전 가스 내에서 방전을 일으키는 전극을 가지며, 상기 전원는 상기 전극에 전압을 인가하며, 상기 자외선 방사체는 상기 방전 공간에 채워져 있는 방전 가스에 자외선광을 방사한다. 상기 자외선 방사체가 상기 방전 가스에 자외선광을 방사할 때 전원으로부터 상기 전극에 전압을 인가함으로써 상기 엑시머 램프가 점등된다.

"엑시머 램프"라는 용어는 여기서 고강도 (high intensity) 엑시머광을 방사하는 방전 램프를 의미한다. 고출력 (high power) 엑시머광을 방사하는 것이 특징인 "고출력 방사기", 유전체 장벽 방전 (dielectric barrier discharge) 특징을 갖는 "유전체 장벽 방전 램프", "무전극 장방전 엑시머 램프(electrodless field discharge excimer lamp)" 와 같은 많은 다른 이름들이 이러한 엑시머 램프를 지칭하기위해 사용된다. 무전극 장방전 엑시머 램프는 "무전극"이란 용어가 가리키듯이 방전 용기에 전극이 없으며 또한 "장방전"이라는 용어가 의미하듯이 방전 용기의 각 외부 측면에 위치하는 전극에 고주파 전압이 가해진다 본 명세서에서는 일반적으로 이러한 램프를 "엑시머 램프"라고 부른다.

엑시머 램프의 전극에 전압을 인가하는 전원는 방전 조건에 따라 적합하게 구성된다. 전형적인 구성에서, 수십 킬로헤르츠 내지 수십 메가헤르츠의 주파수를 갖는 수 킬로볼트 내지 수십 킬로볼트 범위의 출력 전압이 선택된다.

방전 가스는 크세논, 아르곤 및 크립톤과 같은 희귀가스 (rare gas), 또는 이러한 희귀 가스와 염소 가스의 혼합가스 중 하나가 선택된다. 엑시머광의 중심 파장은 방전 가스 물질에 의존한다. 방전 가스가 크세논은 포함하는 경우 중심 파장은 172 nm, 방전 가스가 아르곤을 포함하는 경우 중심 파장은 126 nm, 방전 가스가 크립톤을 포함하는 경우 중심 파장은 146 nm, 방전 가스가 아르곤과 염소를 포함하는 경우 중심 파장은 175 nm, 방전 가스가 크세논과 염소를 포함하는 경우 중심 파장은 308 nm, 방전 가스가 크립톤과 염소를 포함하는 경우 중심 파장은 222 nm 인 것이 알려져 있다.

본 발명에 따른 방전 용기는, 형상이 기밀성(airtight)인 한 다양한 형상일 수 있다. 그러한 형상은 예를 들어, 실린더 형상, 이중 실린더 형상, 실질적으로 평면인 형상, 상자형 등일 수 있다.

상기 방전 용기를 형성하는 유전체 물질은 반드시 엑시머광을 효과적으로 외 부로 전달해야 한다. 그러한 물질의 예로는 수정 유리, 사파이어, 또는 불화 마그네슘이 있다.

본 발명에서 사용되는 전극 중에서, 광투과 영역의 위치에 있는 전극을 고려할 때, 예를 들어 그물형 또는 나선형 전극과 같이 엑시머광이 상기 전극을 통과하도록 하는 형상을 갖는 전극이 사용된다.

본 발명에서 사용되는 자외선 방사체는 자외선광을 방사하는 광원 (light source) 이다. 이러한 방사체는 예를 들어 저압 수은 증기 램프 또는 블랙 라이트 램프 (black light lamp) 과 같이 주로 자외선광을 방사하는 램프, 주로 자외선광을 방사하는 발광 다이오드, 또는 예를 들어 할로겐 램프와 같이 주로 가시광선을 방사하며 적은 양의 부수적인 자외선광을 방사하는 램프와 같은 광원이 본 발명에서 사용되는 자외선 방사체일 수 있다.

제 1 실시예

도 1 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 엑시머 램프 기구의 단면을 나타낸다. 도 2 는 상기 엑시머 램프 기구에 사용되는 엑시머 램프 (1) 의 종단면을 나타낸다.

엑시머 램프 (1) 은 수정 유리로 만들어 지며 길이가 850 mm 인 용기 (5) 를 포함한다. 외경이 23 mm 이고 두께가 1.2 mm 인 내부 튜브 (2), 외경이 35 mm 이고 두께가 1.2 mm 인 외부 튜브 및 상기 내부 튜브 (2) 및 외부 튜브 (3) 에 의해 형성되는 기밀 이중 실린더형 방전 공간 (4) 이 상기 용기 (5) 의 내부에 동심으로 배치되어 있다.

방전 가스로 사용되는 크세논 가스는, 상기 방전 공간 (4) 에 수용되며, 압력은 500 토르 (torr) 가 되도록 설정된다. 상기 방전 용기 (5) 내의 방전 공간 외부에 있는 상기 내부 튜브 (2) 의 표면에는 스트립 형상의 스테인리스강 내부 전극 (6) 이 상기 표면을 따라 원형으로 배치되어 있다. 니켈계 합금으로 형성된 그물형 외부 전극 (7) 은 상기 방전 용기 (5) 내의 외부 튜브 (3) 의 외부 표면을 덮는다.

고주파 전원 (8) 이 상기 내부 전극 (6) 및 외부 전극 (7) 으로 형성된 전극쌍에 연결되며, 상기 고주파 전원 (8) 는 안정적인 점등 전압으로 사용되며 주파수는 2 MHz, 전압은 7.5 kV p p 인 고주파 전압을 상기 내부 전극 (6) 및 외부 전극 (7) 에 공급하며, 엑시머 램프 (1) 가 중심 파장이 172 nm 인 진공 자외선광을 방사하기 시작하도록 한다.

상기 엑시머 램프 (1) 는 램프 하우징 내에 위치하며, 상기 램프 하우징은 상부 커버 (9), 좌측벽 (10), 우측벽 (11), 엑시머광 투과창 (12), 전방벽, 그리고 후방벽으로 기밀하게 형성된다. 상기 전방벽 및 후방벽은 도면에 나타나지 않았다.

엑시머광 투과창 (12) 를 제외한 상기 램프 하우징을 구성하는 요소들, 즉, 상부 커버 (9), 좌측벽 (10), 우측벽 (11), 전방벽, 후방벽은 스테인리스강으로 만들어질 수 있으며, 엑시머광 투과창 (12) 은 수정 유리로 만들어질 수 있다. 처리 챔버 내에서 상기 엑시머광 투과창 (12) 을 통해서 진공 자외선광이 작업물 (도시되지 않음) 에 조사된다. 반사 거울 (15, 16) 은 상기 램프 하우징 내부에 서 상기 엑시머 램프 (1) 의 길이방향을 따라 엑시머 램프 (1) 를 둘러싸면서 배열되고, 상기 엑시머 램프 (1) 에서 엑시머광 투과창 (12) 로 방사된 엑시머광을 안내한다.

자외선 투과홀 (직경 : 20 mm) (17) 이 상기 외부 전극 (7) 과 대면하는 임의의 위치에서 상기 상부 커버 (9) 에 형성되며, 상기 상부 커버 (9) 의 길이 방향으로 배치된다. 수정 유리로 만들어질 수 있는 자외선 투과창 (18) 은 상기 자외선 투과홀 (17) 내에 기밀하게 설치된다.

하프늄 산화물 (hafnium oxide) 층과 규소 산화물 (silicon oxide) 층이 번갈아가며 구성되어 있는 다층 박막 (multi layered thin film, 19) 이 상기 자외선 투과창 (18) 의 엑시머 램프측 표면에 형성되어 있다. 상기 박막 (19) 은 파장이 200 nm 초과인 빛은 투과시키며 파장이 200 nm 이하인 빛은 차단한다.

자외선광 방사체로 사용되는 저압 수은 증기 램프 (20) 는 도면에 나타난 바와 같이 자외선 투과창 (18) 위에 배열되어 있다. 고주파 전압이 고주파 조명 회로 (21) 로부터 저압 수은 증기 램프 (20) 에 가해지며, 상기 저압 수은 증기 램프 (20) 는 피크 파장이 254 nm 인 빛을 방사하기 시작한다.

상기 고주파 조명 회로 (21) 는 직류를 거쳐 교류로부터 고주파를 얻으며, 직류로부터 고주파 교류를 발생하는 인버터 회로를 포함한다. 램프 커버 (22) 는 상기 저압 수은 증기 램프 (20) 를 둘러싸고 보호한다.

상기 저압 수은 증기 램프 (20) 는 자외선 투과창 (18) 을 통해서 상기 램프 하우징 내에 있는 엑시머 램프 (1) 의 방전 공간 (4) 안에 수용된 크세논 가스에 자외선광 (중심 파장이 254 nm) 을 조사하며, 상기 자외선 투과창 (18) 에는 상기 박막 (19) 이 형성되어 있다.

제 1 실시예에 따른 엑시머 램프 (1) 의 점등 시간은, 상기 저압 수은 증기 램프 (20) 가 켜진 상태와 꺼진 상태 모두에서, 안정적인 점등 전압 (주파수 2 MHz, 전압 7.5 kV p p) 을 인가하여 측정되었다. 이러한 측정에 의하면 점등 시간이 저압 수은 증기 램프 (20) 를 밝힌 때에는 약 100 마이크로초이며 밝히지 않은 때에는 약 30,000 마이크로초인 것으로 나타났다. 점등 시간은 저압 수은 램프 (20) 를 켰을 때 비약적으로 개선된다.

도 3 은 인가 전압에 대한 점등 확률의 그래프를 보여주며, 상기 그래프의 데이터는 인가 전압을 안정적인 점등 전압 (7.5 kV p p) 보다 낮은 5.0 kV p p 에서부터 안정적인 점등 전압까지 변화시키면서 점등 확률을 측정함으로써 얻어진 것이다. 도 3 에서, 엑시머 램프 (1) 의 점등 확률이 도시되어 있다. 각각의 점등 확률은 10회 측정의 평균값이다. 곡선 A 는 저압 수은 증기 램프 (20) 를 밝히지 않은 상태에서 측정한 점등 확률 특성이다. 곡선 B 는 저압 수은 증기 램프 (20) 를 밝힌 상태에서 측정한 점등 확률 특성이다.

도 3 의 곡선 A 에 의하면, 저압 수은 증기 램프 (20) 를 켜지 않은 경우, 엑시머 램프 (1) 은 5.4 kV p p 이하에서 점등되지 않으며, 엑시머 램프 (1) 에 가해진 전압이 5.4 kV p p 보다 클 때 점등을 시작하며, 인가 전압이 상승할수록 점등 확률이 점진적으로 증가하고 인가 전압이 7.5 kV p p 일 때 점등 확률이 100 % 에 달한다.

도 3 의 곡선 B 에 의하면, 저압 수은 증기 램프 (20) 를 켰을 때, 엑시머 램프 (1) 는 5.4 kV p p 이하에서는 점등하지 않으며 이는 저압 수은 증기 램프 (20) 을 켜지 않은 것과 동일하지만, 저압 수은 증기 램프 (20) 를 켜지 않은 경우보다 점등 확률의 증가가 보다 급격하다. 또한, 인가 전압이 5.8 kV p p 일 때 엑시머 램프 (1) 의 점등 확률은 100 % 이며, 이는 7.5 kV p p 에 비해 약 23 % 작은 것이다.

따라서, 제 1 실시예에 따른 엑시머 램프 기구에 있어서, 저압 수은 증기 램프 (20) 를 켰을 때, 엑시머 램프 (1) 는 종래의 엑시머 램프의 안정적인 점등 전압보다 20 % 낮은 전압에서 항상 점등될 수 있음을 확인할 수 있다.

종래의 엑시머 램프 구성에서, 안정적인 점등 전압은 인가 전압이 변동하는 경우 비교적 높게 설정되는 경향이 있다. 상기 엑시머 램프 (1) 에서의 안정적인 점등 전압은 인가 전압에 변화가 있는 경우에도 비교적 낮은 값을 갖도록 구성될 수 있다. 따라서, 일반적으로 사용되는 바와 같이 안정적인 점등 전압이 비교적 높게 설정되기 때문에 종래의 기구에서 종종 나타나는 의도하지 않은 방전을 방지할 수 있다.

저압 수은 증기 램프 (20) 는 제 1 실시예에 따른 엑시머 램프 기구에서 상기 하우징의 외부에 위치한다. 이는 상기 기구에 저압 수은 증기 램프 (20) 을 배치하는 데 있어서 유연한 설계 선택을 가능하게 해 주며, 또한 상기 램프 하우징내에 상기 저압 수은 증기 램프 (20) 가 배치되는 경우에 비해 상기 하우징을 작게 만든다.

제 1 실시예에 따르면, 상기 박막 (19) 은 파장이 200 nm 미만인 빛은 차단하며, 파장이 200 nm 를 초과하는 빛은 투과시킨다. 따라서, 상기 자외선 투과창 (17) 은 상기 엑시머 램프 (1) 에서 나온 진공 자외선광의 투과를 차단하기 때문에 그러한 진공 자외선광은 오존을 발생시키지 않는다.

제 2 실시예

도 4 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 엑시머 램프 기구의 엑시머 램프의 단면을 보여준다.

제 1 실시예와 비교하여, 제 2 실시예에 따른 엑시머 램프 기구의 중요한 차이점은 다음의 두 가지이다. 첫째는, 엑시머 램프의 안정적인 점등 전압이 2 MHz 의 주파수와 8.1 kV p p 의 전압을 갖도록 변화한다는 것이며, 둘째는 할로겐 램프와 이 할로겐 램프를 점등 시키기위한 전원 회로가 자외선 방사체로서 사용된다는 것이다. 나머지 구성은 본질적으로 제 1 실시예에서와 동일하므로, 이들 요소를 나타내기 위하여 제 1 실시예에서와 동일한 도면 부호가 사용된다.

자외선 방사체로서 사용되는 할로겐 램프 (23) (전력 소비 100 W, 정격 전압 12 V) 는 파장 영역이 가시 광선 및 적외선인 빛을 주로 방사하지만, 빛의 작은 일부는 자외선 영역인 파장 250 nm 내지 380 nm 범위에 있다. 예를 들어서, 380 nm 의 자외선의 강도 (intensity) 는 900 nm 인 적외선의 강도에 비해 약 5 % 이다.

할로겐 램프 (23) 는 저압 수은 증기 램프와 같은 자외선 램프와 비교하여 자외선의 강도가 낮다는 단점을 갖는다. 그러나 이후 설명하는 바와 같이, 엑 시머 램프 (1) 가 방사를 시작하기 이전에 상기 할로겐 램프 (23) 를 켜고 상기 엑시머 램프 (1) 가 작동한 이후 상기 할로겐 램프 (23) 을 끈다. 따라서, 상기 램프가 반복적으로 켜지고 꺼지면, 상기 할로겐 램프 (23) 는 켜지는 시간이 자외선 램프에 비해 빠르다는 이점을 같는다.

상기 할로겐 램프 (23) 는 램프 홀더 (24) 에 고정되어 지지되며, 상기 램프 홀더 (24) 는 상부 커버 (9) 에 고정되므로, 자외선 투과홀 (17) 및 자외선 투과창 (18) 은 실질적으로 동일한 축상에 배열되며, 상기 할로겐 램프 (23) 는 내부 구면이 알루미늄으로 코팅된 반사 거울 (25) 을 갖는다.

상기 반사 거울 (25) 의 곡면은, 한 초점이 상기 할로겐 램프 (23) 의 빛 방사부 (23a) 에 위치하며, 또한 상기 할로겐 램프 (23) 측에 가장 근접하게 엑시머 램프 (1) 의 방전 공간 (4) 의 내부에 있는 중심부 (4a) 에 제 2 초점을 갖도록 설계된다. 따라서, 상기 할로겐 램프 (23) 로부터 방사되는 자외선은 상기 반사 거울 (25) 에 의해 반사되며 엑시머 램프 (1) 의 방전 공간 (4) 의 할로겐 램프 (23) 측에 집중된다.

상기 할로겐 램프 (23) 를 켜기 위한 전원 회로는 전원 (27) (DC 전압 12V) 및 개폐 스위치 (28) 을 포함하며, 할로겐 램프 (23) 가 점등될 때에만 닫히며 (켜짐) 다른 때에는 개폐 스위치 (28) 가 열리도록 (꺼짐) 구성된다.

상기 할로겐 램프 (23) 의 점등시 방사되는 자외선의 양이 적다 하더라도, 앞서 언급한 바와 같이, 이는 박막 (19) 이 형성되어 있는 자외선 투과창 (18) 을 통과하며, 엑시머 램프 (1) 의 방전 공간 (4) 내의 중심부 (4a) (여기서 자외선이 한 초점으로 수렴된다) 주위의 크세논 가스를 조사하게된다.

제 2 실시예에 따른 엑시머 램프 기구에서, 엑시머 램프 (1) 의 점등 시간은 할로겐 램프 (23) 를 켠 상태와 끈 상태 모두에서 안정적인 점등 전압 (주파수 2 MHz, 전압 8.1 kV p p) 을 가함으로써 측정된다. 이러한 측정에 의하면, 할로겐 램프 (23) 을 켰을 때 상기 점등 시간은 약 30 마이크로초이며, 할로겐 램프 (23) 을 켜지 않았을 때는 약 6,960 마이크로초라는 것이 나타났다. 할로겐 램프 (23) 를 켰을 때, 크세논 가스가 적은 양의 자외선광에 노출됨으로써 점등시간은 극적으로 개선된다.

인가 전압에 대한 점등 확률은 할로겐 램프 (23) 을 켠 상태와 끈 상태 모두에서 안정적인 점등 전압 (8.1 kV p p) 보다 낮은 5.0 kV p p 에서부터 안정적인 점등 전압까지 인가 전압을 변화시켜서 측정한다. 각 점등 확률은 10회 측정의 평균값이다. 상기 측정의 특성은, 상기 할로겐 램프 (23) 을 켜고 크세논 가스에 적은 양의 자외선을 방사할 때 제 1 실시예에서의 도 3 에 나타난 것과 동일하다.

따라서, 제 2 실시예에 따른 엑시머 램프 기구에서, 상기 할로겐 램프 (23) 가 켜졌을 때 상기 엑시머 램프 (1) 는 종래의 엑시머 램프의 안정적인 점등 전압보다 20 % 낮은 전압에서 항상 점등될 수 있음을 확인할 수 있다.

제 2 실시에에 따른 엑시머 램프 기구에서, 할로겐 램프 (23) 는 엑시머 램프 (1) 가 점등될 때에만 켜지므로 상기 할로겐 램프 (23) 의 수명은 더 길어진다.

제 3 실시예

도 5 는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 엑시머 램프 기구의 엑시머 램프의, 종방향에서 중심축을 따라 취한 수직 종단면을 보여준다. 상기 도 5 에서, 도 1 또는 도 4 에 도시되지 않은 램프 하우징을 형성하는 전방벽 (13) 및 후방벽 (14) 이 도시되어 있다.

제 2 실시예와 비교하여, 제 3 실시예에 따른 엑시머 램프 기구의 주된 차이점은, 엑시머 램프 (1) 로부터 방사되는 빛 중에서 적외선을 투과시키는 적외선 투과 필터 (30), 상기 적외선을 감지하기 위한 적외선 감지기로 사용되는 실리콘 광다이오드 (40), 및 엑시머 램프 (1) 및 할로겐 램프 (23) 의 켜짐을 제어하는 점등 제어기 (50) 가 제공된다는 것이다. 나머지 구성은 본질적으로 제 1 및 제 2 실시예와 동일하므로 이들 요소에 대해서는 제 1 및 제 2 실시예에서 동일한 도면부호를 사용한다.

도 6 은 점등 제어기 (50) 의 블록다이어그램을 나타낸다. 점등 제어기 (50) 내의 조명 제어회로 (51) 는, 램프 점등 신호 (61) 가 램프 점등 신호 발생 회로 (60) 로부터 입력되어 엑시머 램프 (1) 및 할로겐 램프 (23) 를 켤 때 할로렌 램프 점등 신호 (52) 를 발생하며, 이 신호 (52) 를 개폐 회로 (54) 로 내보낸다. 상기 할로겐 램프 점등 신호 (52) 를 받자마자, 상기 개폐 회로 (54) 는 닫히며 (연결한다) 상기 회로 (54) 내에 포함되어 있는 전원 (59) 로부터 12 V 의 전압을 상기 할로겐 램프 (23) 에 가하며 따라서 상기 할로겐 램프 (23) 를 켜게 된다.

또한, 동시에, 상기 조명 제어 회로 (51) 는 상기 램프 점등 신호 (61) 가 입력된 후, 내부에 포함된 신호 지연 라인을 통하여 1초 경과시에 엑시머 램프 점 등 신호 (53) 를 고주파 전원 (80) 에 보내어, 엑시머 램프 (1) 를 켠다. 여기서 "1 초 경과시" 라는 말은 할로겐 램프 (23) 가 켜진 후 1 초의 시점을 의미하지만, 반드시 1 초 이어야만 하는 것은 아니며, 상기 할로겐 램프 (23) 가 켜진 것을 확인하는 데 필요한 시간간격을 뜻한다.

적외선 투과 필터 (30) 및 실리콘 광다이오드 (40) 의 구성과 관련하여, 광검출 홀 (31) 은 램프 하우징의 상부 커버 (9) 에서 램프 커버 (22) 가 상기 할로겐 램프 (23) 을 덮는 곳을 제외한 임의의 지점에 형성되며, 적외선 투과 필터 (30) 의 광수용부는 홀 (31) 에 결합되어, 램프 하우징의 기밀성을 보장하며, 상기 실리콘 광다이오드 (40) 의 광수용부는 상기 적외선 투과 필터 (30) 위에 위치한다.

제 1 실시예에서 기술한 바와 같이, 엑시머 램프 (1) 는 중심 파장이 172 nm 인 진공 자외선광을 주로 방사하지만, 이러한 진공 자외선광 이외에, 상기 엑시머 램프 (1) 는 파장이 800 nm 내지 1000 nm 인 적은 양의 적외선도 방사한다.

상기 적외선 투과 필터 (30) 는 모델명이 IR 76 (HOYA CORPORATION 제조) 광학 필터이며, 엑시머 램프 (1) 로부터 나온 엑시머광을 수용하고, 파장이 760 nm 이하인 빛은 차단하며, 파장이 800 nm 내지 1000 nm 사이인 빛은 투과시킨다. 실리콘 광다이오드 (40) 은 S1336 44BQ (Hamaatsu Photonics K.K. 제조) 라는 모델명으로 판매된다.

상기 적외선 투과 필터 (30) 을 통과하는 적외선은 실리콘 광다이오드 (40) 에 의해 감지되며, 이어서 엑시머 램프 (1) 가 켜졌는지를 나타내는 광검출 신호 (41) 이 출력된다.

점등 제어기 (50) 은 비교회로 (comparator, 55) 및 기준 전압 발생 회로 (reference voltage generator, 57) 를 포함하며, 상기 기준 전압 발생 회로는 기준 전압 (56) 을 발생한다. 상기 비교회로 (55) 는 광검출 신호 (41) 및 기준 접압 (56) 을 위한 입력 포트와 점등 확인 신호 (58) 용 출력 포트를 포함하며, 상기 점등 확인 신호 (58) 는 기준 전압 (56) 보다 광검출 신호 (41) 가 높은 경우에 나타난다.

상기 기준 전압 (56) 은 엑시머 램프 (1) 의 켜짐 상태를 판단하는 문턱 전압으로서 3 V 로 설정된다. 상기 점등 확인 신호 (58) 은 광검출 신호 (41) 이 실재는 3 V 인 기준 전압보다 높은 조건에서 나타난다.

점등 확인 신호 (58) 를 이용하여, 상기 조명 제어 회로 (51) 는 개폐 회로 (54) 가 열리도록 (끄도록) 지시하며, 그때까지 인가된 전원 (59) 의 12 V 전압이 꺼져서 할로겐 램프 (23) 를 끈다.

도 7 은 점등 제어기 (50) 의 작동에 관한 타이밍 차트를 보여준다. 이 차트에서, 상기 램프 점등 신호 (61) , 할로겐 램프 점등 신호 (52), 엑시머 램프 점등 신호 (53), 광검출 신호 (41), 그리고 점등 확인 신호 (58) 이 활성 (5 V) 및 비활성 (0 V) 의 두 상태를 갖는 논리 신호로서 사용된다.

상기 점등 제어 회로 (51) 에 포함되어 있는 신호 지연 라인은 도 7 에서 할로겐 램프 점등 신호 (52) 및 엑시머 램프 점등 신호 (53) 의 선단 사이에 약 1 초의 지연을 발생하지만, 상기 램프 점등 신호 (61) 의 후단과 관련된 어떠한 지연 시간도 만들지 않는다.

도 7 에서 보는 바와 같이, 램프 점등 신호 (61) 의 출력 신호가 "0" 상태인 경우, 상기 점등 제어 회로 (51) 는 고주파 전원 (80) 을 위한 엑시머 램프 점등 신호 (53) 또한 "0" 상태로 만들며, 그리고 엑시머 램프 (1) 가 꺼진다.

상기 설명한 바와 같이, 제 3 실시예에 따른 엑시머 램프 기구에 있어서, 엑시머 램프 (1) 가 켜져 있는 때 할로겐 램프 (23) 의 수명은 할로겐 램프가 항상 켜있는 경우에 비해 길어진다. 제 3 실시예에 따른 엑시머 램프 기구는 점등 제어기 (50) 내에, 엑시머 램프 (1) 가 켜진 때 상기 엑시머 램프 (1) 에 의해 방사되는 빛에 포함되어 있는 적외선을 감지하는 실리콘 광다이오드 (40) 으로부터 나오는 광검출 신호 (41) 에 따라 할로겐 램프 (23) 에 인가된 전압을 자동으로 차단하는 메커니즘을 가지고 있기 때문에, 상기 할로겐 램프 (23) 은 상기 엑시머 램프 (1) 의 점등 단계에서 켜질 필요가 있다.

제 4 실시예

도 8 은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 엑시머 램프 기구의 단면을 보여준다. 저압 수은 증기 램프 (20) 가 램프 하우징의 엑시머광 투과창 (12) 의 외부에서 상기 투과창 (12) 의 일면을 향하여 위치하며, 따라서, 제 1 실시예에서의 상부 커버 (9) 에 제공된 자외선 투과창 (18) 및 자외선 투과 홀 (17) 가 필요하다는 점에서, 제 4 실시예에 따른 엑시머 램프 기구는 도 1 에 나타난 제 1 실시예와 비교하여 다르다. 상기 저압 수은 증기 램프 (20) 으로부터의 자외선광은, 상기 램프 하우징 내의 엑시머광 투과창 (12) 을 통해서, 상기 엑시머 램프 (1) 의 방전 공간 (4) 을 채우고 있는 크세논 가스를 조사한다.

따라서, 저압 수은 증기 램프 (20) 를 켜놓은 동안 측정한 제 4 실시예에 따른 엑시머 램프 (1) 의 점등 확률 및 점등 시간은 제 1 실시예에서와 동일한 이점을 나타낸다.

제 4 실시예의 다른 이점은 이미 생산 라인에서 장착된 엑시머 램프 기구에 저압 수은 증기 램프를 부착하는 것이 용이하다는 점이다.

제 5 실시예

도 9 는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 엑시머 램프 기구의 단면을 보여준다. 도 1 의 제 1 실시예와 비교하여, 제 5 실시예에 따른 엑시머 램프 기구는 다음의 점에서 차이가 있다.

1) 저압 수은 증기 램프 (20) 가 하우징의 내부에 위치하며, 2) 따라서 제 1 실시예의 상부 커버 (9) 에 있는 자외선 투과홀 (17) 및 자외선 투과창 (18) 이 없다. 상기 저압 수은 램프 (20) 는 상기 램프 하우징 내부로 자외선을 방사하며, 엑시머 램프 (1) 의 방전 공간 (4) 내에 있는 크세논 가스를 조사한다.

실험에 의하면, 상기 저압 수은 증기 램프 (20) 를 켰을 때의 점등 확률 및 점등 시간에 있어서, 상기 엑시머 램프 (1) 는 제 1 실시예의 엑시머 램프 (1) 와 동일한 이점을 갖는다는 것이 밝혀졌다.

도 10 은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 엑시머 램프 기구의 단면을 보여준다. 도 4 의 제 2 실시예와 비교하여 제 6 실시예의 엑시머 램프 기구의 주된 차이점은, 할로겐 램프 (23) 으로부터 방사되는 자외선은 광섬유의 입사측에서 광 섬유 다발 (29) 에 집중되어 입사되며, 상기 광섬유 다발은 다수의 다발진 광섬유를 포함한다. 그리고, 상기 섬유에서 전달된 자외선광은 상기 섬유 다발의 출사측을 통해 램프 하우징의 내부를 조명한다. 할로겐 램프 (23) 로부터 방사되는 자외선광은 또한 상기 엑시머 램프 (1) 의 방전 공간 (4) 에 채워져 있는 크세논 가스를 조사한다.

실험에 의하면, 할로겐 램프 (23) 을 켰을 때 엑시머 램프 (1) 의 점등 확률 및 점등 시간에 있어서 시예에 따른 엑시머 램프 기구는 제 2 실시예에서 관찰된 것과 동일한 이점을 갖는다는 것이 밝혀졌다.

제 7 실시예

도 11 은 본 발명의 제 7 실시예에 따른 엑시머 램프 기구의 단면을 보여준다. 도 1 에 나타난 본 발명의 제 1 실시예와 비교하여 주된 차이점은, 제 7 실시예에 따른 엑시머 램프 기구는 램프 하우징 내에 다수의 엑시머 램프 (1a, 1b, 1c) 및 다수의 반사 거울 (15a, 15b, 15c) 을 포함한다는 것이다.

제 7 실시예에서, 저압 수은 증기 램프 (20) 으로부터의 자외선광 (200) 은 상부 커버 (9) 에 있는 자외선 투과홀 (17) 및 반사 거울 (15b) 에 있는 자외선 투과홀 (150) 을 통해서 엑시머 램프 (1b) 의 방전 공간 (4b) 내에 수용되어 있는 크세논 가스만을 조사한다.

상기 엑시머 램프 (1b) 의 방전 가스가 저압 수은 증기 램프 (20) 으로부터의 자외선광 (200) 으로 조사되는 동안 고주파 전원 (8b) 로부터 상기 엑시머 램프 (1b) 에 전압을 인가하면기 엑시머 램프 (1b) 는 제 1 실시예에 따른 엑시머 램프 (1) 와 동일한 확률을 가지고 방사하기 시작한다.

앞서 설명한 바와 같이 제 7 실시예에서, 엑시머 램프 (1a, 1c) 가 아닌 엑시머 램프 (1b) 만이 상기 저압 수은 증기 램프 (20) 으로부터의 자외선광 (200) 으로 사된다. 상기 엑시머 램프 (1b) 로 부터 나온 자외선광을 포함하는 빛 (210) 이 방사되며, 상기 자외선광을 포함하는 상기 빛 (210) 은 램프 하우징에 제공된 다른 엑시머 램프 (1a, 1c) 의 방전 공간 (4a, 4c) 에 포함된 크세논 가스를 직접 또는 간접적으로 조사한다.

이 상태에서, 고주파 전원 (8a, 8c) 가 상기 엑시머 램프 (1a, 1c) 에 전압을 인가할 때, 공급 전압이 변동하는 경우에도 상기 엑시머 램프 (1a, 1c) 의 점등 시간은 개선되며, 상기 엑시머 램프 (1a, 1c) 는 안정적으로 점등하고, 그리고 저압 수은 증기 램프 (20) 가 상기 엑시머 램프 (1b) 에 자외선광 (200) 을 방사할 때 상기 엑시머 램프 (1b) 의 점등 특성이 개선된다.

제 8 실시예

제 8 실시예와 제 7 실시예 사이의 차이점은 램프와 램프 하우징의 조합에 있다. 제 7 실시예에서는, 다수의 램프 (1a, 1b, 1c) 가 하나의 램프 하우징에 제공된다. 제 8 실시예에서는, 도 12 에 나타난 바와 같이 각각의 램프가 각각의 램프 하우징에 수용된다.

도 12 는 대응하는 엑시머광 투과창 (12a, 12b) 과 대면하는 두 개의 램프 하우징 (120a, 120b) 를 갖는 엑시머 램프 기구를 보여준다. 도시되지 않은 처리될 작업물이 상기 엑시머광 투과창 (12a, 12b) 사이에 위치하는 처리 챔버 (101) 에 삽입되면, 상기 작업물의 양쪽 면이 동시에 처리된다.

본 발명의 제 8 실시예에 따른 엑시머 램프 (1b) 의 점등 메커니즘은 제 7 실시예에 따른 램프와 동일하다. 저압 수은 증기 램프 (20) 가 상기 엑시머 램프 (1b) 의 방전 공간 (4b) 에 자외선광 (200) 을 방사하는 동안 고주파 전원 (8b) 로부터 상기 엑시머 램프 (1b) 에 전압을 인가하면 상기 엑시머 램프 (1b) 는 빛 (210) 을 방사한다.

상기 엑시머 램프 (1b) 는 램프 하우징 (120b) 내의 엑시머광 투과창 (12b) 및 처리 챔버 (101) 를 통해서, 그리고 이어서 상기 램프 하우징 (120a) 의 엑시머광 투과창 (12a) (엑시머광 투과창 (12b) 과 대면한다) 을 통해서 방전 공간 (4a) 에 자외선광을 포함하는 빛 (210) 을 방사한다.

이 상태에서, 엑시머 램프 (1b) 가 저압 수은 증기 램프 (20) 로부터의 빛 (200) 으로 조사되는 경우와 유사하게 고주파 전원 (8a) 로부터 엑시머 램프 (1a) 에 전압을 인가하면, 상기 엑시머 램프 (1a) 는 신속히 점등하며, 전극에 인가된 전압이 변동하는 때에도 상기 엑시머 램프 (1a) 는 신뢰성있게 점등한다.

제 9 실시예

제 8 실시예에 따른 엑시머 램프 기구에서, 다수의 엑시머 램프 (1a, 1b) 와 대면하도록 광 투과창이 위치하는 예가 나타나 있다. 그러나, 다수의 엑시머 램프를 갖는 제 9 실시예에 따른 엑시머 램프 기구에서는, 다른 형태로 엑시머광 투과창이 배열된다. 도 13 은 제 9 실시예에 따른 엑시머 램프 기구를 나타내고 있으며, 제 9 실시예에서는 모든 엑시머 램프의 엑시머광 투과창이 동일한 평면 을 따라 동일한 방향을 향하도록 배치되어 있다.

도 13 에 도시된 엑시머 램프 기구는 도시되지 않은 시트 형상의 작업물을 처리하는 엑시머 램프이며, 상기 작업물은 처리 챔버 (100) 내에 형성된 개구부 (102) 로부터 삽입되며, 표면 세정 또는 표면 처리를 위해 시트 형상 작업물의 한쪽면을 처리하기 위하여 운반 롤러 (105) 에 의해 운반되어 엑시머광 투과창 (12a, 12b) 을 지나게 된다. 램프 하우징 (120a, 120b) 의 엑시머광 투과창 (12a, 12b) 모두가 동일한 방향을 향하도록 동일한 평면에 배열된다.

제 9 실시에에 따른 램프 기구에서, 저압 수은 증기 램프 (20) 는 엑시머 램프 (1b) 에 자외선광 (200) 을 방사하고, 이어서, 엑시머 램프 (1b) 는 자외선광을 포함하는 빛 (210) 을 방사한다. 상기 처리 챔버 (100) 내의 내부 벽 (110) 에 의해 반사되어 다른 램프 하우징에 위치한 상기 엑시머 램프 (1a) 에 도달하는 상기 빛 (210) 에 엑시머 램프 (1a) 를 간접적으로 노출시키면, 상기 엑시머 램프 (1a) 또한 신속히 점등할 수 있으며, 인가된 전압이 변동하는 때에도 안정적으로 점등할 수 있다.

제 8 및 제 9 실시예에 따르면, 모든 램프 하우징에 하나의 저압 수은 램프를 제공할 필요없이 제 1 실시예에서 얻어지는 것과 동일한 점등 이점을 얻는 것이 가능하다.

앞서 기술된 엑시머 램프 기구의 이들 실시예는 이중실린더형 이중 튜브 형상인 방전 공간을 가지며, 고주파 전원이 인가되는 한 쌍의 전극을 가지며, 상기 전극은 방전 용기 내 방전 공간의 먼 쪽에서 방전 용기의 각각의 외부 표면에 위치 한다. 본 발명에 따른 상기 방전 용기의 형상은 실린더 형이거나 또는 실질적으로 상자와 같은 평면 형상이며, 상기 전극은 상기 방전 용기의 내부에 있을 쑤 있다.

도 14 는 형상이 방전 용기의 일 형상으로서 단일 실린더이며 이중 실린더 튜브 형상이 아닌 방전 용기를 나타낸다.

도 14 에 따른 방전 용기 (5) 는 수정 유리로 만들어지며 방전 가스로서 크세논 가스가 채워져 있다. 전극 (69a, 69b) 쌍이 상기 방전 용기 (5) 의 외부 표면에 배치된다. 전극 (69a, 69b) 은 알루미늄 스트립이며, 방전용기에 밀접하게 부착되어 있으며, 고주파 전원 (8) 로부터 고주파 전압이 이들 전극에 가해진다. 상기 전극 (69a, 69b) 의 형상은 상기 스트립 형상 이외에 박막 또는 그물 형상일 수 있다. 이들 전극의 재료로는, 스테인리스강, 모넬 (등록 상표), 또는 금과 같은 고내식성 (high corrosion resistance) 금속이 사용될 수 있다.

도 15 는 실질적으로 평면 형상이며, 수정 유리로 만들어진 방전 용기 (5) 를 가지며, 또한 서로 마주보는 두 개의 평면 벽 (5a, 5b) 및 상기 벽 (5a, 5b) 의 내부 표면에 배열된 전극 (65a, 65b) 을 갖는 엑시머 램프 기구의 엑시머 램프 (1) 의 단면을 보여준다. 상기 전극 (65a, 65b) 은 실리콘 산화물로 만들어진 유전체 필름 (67) 으로 덮여 있으며, 상기 방전 용기 (5) 는 방전 가스로서 크세논 가스로 채워져 있다.

제 10 실시예

도 16 은 본 발명의 제 10 실시예에 따른, 상자 형상의 방전 용기를 갖는 엑 시머 램프 기구의 수직 단면을 보여준다. 제 10 실시예에서 사용되는 엑시머 램프 (1) 는 수정 유리로 만들어진 엑시머광 투과창 (122) 및 세라믹 케이스 (121) 를 포함하는 상자 모양의 방전 용기 (5) 를 포함한다. 상기 엑시머 램프 (1) 는 또한 상기 방전 용기 (5) 의 내부에 배열된 다수의 전극 (66c, 66d, 66e, 66f, 66g) 를 포함한다. 상기 방전 용기 (5) 의 내부에 방전 가스로서 크세논 가스가 채워져 있다.

상기 다수의 전극은 실리콘 산화물의 유전체 필름 (68) 으로 코팅되어 있는 금속 스트립으로 만들어지며, 두 개의 극성 그룹으로 분류된다. 상기 두 그룹 중 하나는 전극 (66c, 66e, 66g) 를 포함하고 다른 그룹은 (66d, 66f) 를 포함하며, 양 극 (polarity)이 교대로 배열되고 따라서, 그들이 방전 공간 (4d, 4e, 4f, 4g) 를 형성한다.

제 10 실시예에서, 자외선 방사체 (20) 는, 방전 용기 (5) 를 구성하는 상기 케이스 (121) 내에 형성되어 있는 자외선 투과창 (18) 을 통해서 상기 방전 공간 (4d, 4e, 4f, 4g) 에 자외선광 (200) 을 방사한다. 이 상태에서, 고주파 전원 (8) 는 엑시머 램프 (1) 의 각 전극 그룹에 전압을 인가하고, 상기 엑시머 램프 (1) 는 방사하기 시작한다.

본 발명의 제 10 실시예는 방전 용기 내부에 배열되어 있는 전극의 위치에 있어서 제 1 내지 제 9 실시예와 다르지만, 인가되는 전압이 변동할 때, 특히 인가된 전압이 낮을 때의 안정적 점등 성능과 같이 상기 다른 실시예에서와 같은 개선된 점등 특성이 얻어지며, 또한 트리거 전극이 없기때문에 충분한 방전 공간을 얻 을 수 있다.

커버 (121) 의 재료는 다성분계 유리 (multicompoent glass) 와 같은 무기재료, 또는 알루미늄이나 스테인리스강과 같은 금속일 수 있다.

방전 가스에 있어서, 172 nm 의 진공 자외선광광을 방사하는 크세논 가스를 상기 실시예의 방전 가스로서 사용하지만, 본 발명에서 앞서 언급한 다른 가스들도 원하는 파장에 따라 방전 가스로서 사용될 수 있다.

자외선 방사체에 관하여, 저압 수은 증기 램프 및 할로겐 램프가 상기 실시예에서 사용되지만, 주로 자외선광을 방사하는 반도체 자외선 발광 다이오드 (semiconductor ultra violet light emitting diode) 및 블랙 라이트와 같은 자외선 램프와 같이 다른 광원들도 자외선 방사체로서 사용될 수 있다.

본 발명은 트리거 전극을 구비하지 않고 개선된 점등 특성을 갖는 엑시머 램프 기구를 제공하며, 또한 예를 들어 전극으로의 공급 전압이 변동하는 경우, 특히 공급 전압이 낮아지는 경우와 같은 다양한 조건하에서 안정적인 점등 특성을 갖는 엑시머 램프 기구를 제공한다.

Claims (7)

1. 엑시머 램프 기구로서,

   엑시머광을 발생하는 방전 가스로 채워지는 방전 공간을 가지며, 일부분이 상기 방전 공간에서부터 방사되는 상기 엑시머광에 투과성인 방전 용기,

   전극을 가지며 상기 방전 공간 내의 상기 방전 가스 내에서 방전을 일으키는 엑시머 램프,

   상기 전극에 전압을 공급하기 위한 전원, 및

   상기 엑시머 램프 기구에 설치되어 상기 방전 공간에 채워져 있는 상기 방전 가스로 자외선광을 방사하는 자외선 방사체를 포함하며,

   상기 자외선 방사체가 상기 방전 가스에 자외선광을 방사할 때, 상기 전극에 전압을 인가함으로써 상기 엑시머 램프가 점등하는 엑시머 램프 기구.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 엑시머 램프는 상기 방전 용기의 각각의 외부 표면에 대면하는 한 쌍의 전극을 갖는 것을 특징으로 하는 엑시머 램프 기구.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 엑시머 램프를 수용하는 램프 하우징, 및

   상기 램프 하우징벽의 일부에 위치하는 자외선 투과창을 더 포함하며,

   상기 자외선 방사체는 상기 램프 하우징의 위부에 위치하며 상기 자외선 방 사체가 방사하는 자외선은 상기 자외선 투과창을 통과하여 상기 방전 가스를 조사하는 것을 특징으로 하는 엑시머 램프 기구.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 엑시머 램프의 벽의 일부에 위치하는 자외선 투과창을 더 포함하며,

   상기 자외선 방사체가 방사하는 자외선광은 상기 자외선 투과창을 통과하여 상기 방전 가스를 조사하는 것을 특징으로 하는 엑시머 램프 기구.
5. 제 3 항 또는 4 항에 있어서,

   박막층이 상기 자외선 투과창의 표면에 형성되어 있으며, 상기 박막층은 200 nm 미만의 파장을 갖는 진공 자외선광은 차단하며 200 nm 보다 큰 파장을 갖는 자외선광은 투과시키는 것을 특징으로 하는 엑시머 램프 기구.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 엑시머 램프가 방사하는 엑시머광에 포함되는 파장의 빛을 감지하기 위한 광검출 수단, 및

   상기 광검출 수단의 감지 결과에 따라 상기 자외선 방사체에 인가되는 전압을 자동적으로 차단하기 위한 전압 차단 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엑시머 램프 기구.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   적어도 하나의 자외선 방사체가 제공되며, 적어도 하나의 엑시머 램프가 제공되고, 그리고 자외선 방사체의 수는 엑시머 램프의 수보다 적은 것을 특징으로 하는 엑시머 램프 기구.

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