KR20060092039A - 엑시머 램프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 게터(getter)를 구비한 엑시머 램프에서, 게터의 기능의 향상을 도모하는 동시에, 조도 유지율의 저하를 방지하여, 램프의 장수명화를 도모할 수 있는 엑시머 램프를 제공하는 것이다.

적어도 일부가 자외선을 투과시키는 유전체 재료로 구성되고, 내부에 방전 가스가 봉입된 방전 용기와, 이 방전 용기의 내부에서 길이 방향으로 신장하는 동시에, 방전 용기의 단부의 밀봉부에서 기밀하게 밀봉된 내측 전극과, 방전 용기의 외면에 배치된 외측 전극을 구비하여 이루어지는 엑시머 램프에서, 상기 방전 용기 내에 유전체로 이루어지는 내측관을 배치하고, 상기 내측 전극을 상기 내측관 내에 삽입하는 동시에, 상기 내측관의 내부에 게터를 배치한 것을 특징으로 한다.

Description

엑시머 램프{Excimer lamp}

도 1은 본 발명의 제1 실시형태를 설명하는 (a) 엑시머 램프의 관축 방향 단면도, (b) 엑시머 램프의 관축에 수직인 방향의 단면도이다.

도 2는 도 1의 엑시머 램프의 게터 근방을 확대하여 도시하는 설명도이다.

도 3은 제2 실시형태를 도시하는 도면으로 엑시머 램프의 관축 방향 단면도이다.

도 4는 제3 실시형태를 도시하는 도면으로 엑시머 램프의 관축 방향 단면도이다.

도 5는 내측 전극 가열 수단을 구비한 회로도의 예를 도시하는 회로 구성도이다.

도 6은 상기와 상이한 내측 전극 가열 수단을 구비한 회로도의 예를 도시하는 회로 구성도이다.

도 7은 본 발명에 관한 엑시머 램프 장치의 관축 방향 단면도이다.

도 8은 실시예 1의 엑시머 램프(A1) 및 비교예 1의 엑시머 램프(B1)를 점등시켰을 때의 조도 분포의 변화를 나타내는 도면이다.

도 9는 실시예 2의 엑시머 램프(A2) 및 비교예 2의 엑시머 램프(B2)를 점등시켰을 때의 조도 분포의 변화를 나타내는 도면이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 방전 용기 11 : 외측관

12a, 12b : 밀봉부 13 : 외측 전극

14 : 내측 전극 14a, 14b : 리드부

15a, 15b : 금속박 16a, 16b : 외부 리드 봉

17 : 내측관 17a : 일단

17b : 타단 18 : 게터

H : 방전 공간 S : 주요한 방전

본 발명은 방전 용기 내에 게터(getter)가 배치되어 이루어지는 엑시머 램프 및 엑시머 램프 장치에 관한 것이다.

종래, 방전 램프로는, 다양한 구성의 것이 알려져 있고, 일부가 유전체에 의해 구성된 방전 용기 내에, 적절한 방전용 가스가 충전되어, 해당 방전 용기 내에서 유전체 배리어 방전에 의해 엑시머를 생성하여, 상기 엑시머광을 방출하는 엑시머 램프가 알려져 있다. 예를 들어, 일본국 특개평 1-144560호 공보에는, 적어도 일부가 유전체인 석영유리에 의해 구성된 중공 원통 형상의 방전 용기 내에 방전용 가스가 충전되어 이루어지는 엑시머 램프가 기재되어 있다.

이러한 엑시머 램프에서는, 방전 용기 내에, 예를 들어, 산소, 수소, 일산화 탄소, 물 등의 불순 가스가 존재하면, 점등 시간이 경과함에 따라서 방사광(放射光)의 강도가 저하하기 쉬워지기 때문에, 필요에 따라서, 이들 불순 가스를 흡착하는 게터가 방전 용기 내에 설치되어 있다. 이러한 게터는, 이것이 주요한 방전 경로 상에 위치되면 안정한 방전 특성이 얻어지지 않기 때문에, 통상, 전극 또는 전극을 유지하기 위한 리드 봉에 고정된 상태로 방전 용기 내에 배치되어 있다.

최근, 엑시머 램프에서는, 피처리물인 액정 기판의 대면적화에 대응하기 위해서 램프의 전체 길이는 장척화(長尺化)하지만, 클린 룸의 점유 면적을 줄이기 때문에, 장치 자체는 소형화한 것이 요구되고, 램프로는 비발광부 영역의 비율이 작은 것이 요구되고 있다.

예를 들어, 특허문헌 1(일본국 특개평 6-338302호 공보) 등에서 알려진 엑시머 램프와 같이, 방전 용기를 연장하여 게터 부재 배치용으로 구획을 마련한 램프에서는, 비발광부의 비율이 크다는 문제가 있다.

또한, 램프 전체 길이가 장척화되었기 때문에 진동 충격이 가해지면 깨지기 쉽다는 문제가 있다.

한편, 특허문헌 2(일본국 특개평 7-272694호 공보)에 기재된 엑시머 램프(동 공보 중, 도 12 참조)에서는, 내측 전극의 외주 상에 게터재가 유지되어 있기 때문에, 게터용의 구획을 설정하지 않는 만큼, 특허문헌 1에 기재된 것에 비하여 비발광부 영역을 작게 할 수 있어 유리하고, 또한, 방전에 노출된 구조이기(방전 경로 상에 배치되기) 때문에, 게터가 가열되어 불순 가스의 흡착을 적절하게 행할 수 있다고 생각된다. 그러나, 이 램프에서는, 게터재가 방전에 노출되기 때문에 스퍼터 를 발생시켜 방전 용기의 내벽을 오염시켜, 광 투과성을 저하시킨다는 문제가 있다.

특허문헌 3(일본국 특개 2001-43832호 공보(도 13 참조))에는, 내측 전극의 중심축 근방에 게터가 배치된 엑시머 램프가 기재되어 있다. 이에 의하면, 게터는 내측 전극과 외측 전극의 사이에서 형성되는 방전 경로 상에는 배치되어 있지 않기 때문에, 게터가 스퍼터를 발생시키기 어려워, 방전 용기의 내벽이 오염되기 어렵다. 그러나, 게터는 방전에 노출되지 않기 때문에 가열 효과가 얻어지지 않아, 충분한 게터 작용이 얻어지지 않는다.

〈특허문헌 1〉

일본국 특개평 6-338302호 공보

〈특허문헌 2〉

일본국 특개평 7-272694호 공보

〈특허문헌 3〉

일본국 특개 2001-43832호 공보

엑시머 램프에서는, 워크의 처리 효율을 높이기 위해서 램프를 한층 더 고출력화하고 장수명화하는 것이 요구되고 있고, 그 하나의 수단으로서 게터에 의한 불순 가스의 흡착 효율을 향상시키는 것이 요망되고 있다.

또한, 장시간 사용하면 램프 점등 중에 석영유리 등으로부터, 산소나 물 등의 불순 가스가 나와 방사 조도가 저하하는 경우가 있다.

그래서, 본 발명의 과제는, 게터를 구비한 엑시머 램프에서, 게터의 기능의 향상을 도모하는 동시에, 조도 유지율의 저하를 방지하여, 램프의 장수명화를 도모할 수 있는 엑시머 램프를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 엑시머 램프는, 적어도 일부가 자외선을 투과시키는 유전체 재료로 구성되고, 내부에 방전 가스가 봉입된 방전 용기와, 이 방전 용기의 내부에서 길이 방향으로 신장하는 동시에, 방전 용기의 단부의 밀봉부에서 기밀하게 밀봉된 내측 전극과, 방전 용기의 외면에 배치된 외측 전극을 구비하여 이루어지는 엑시머 램프에서, 상기 방전 용기 내에 유전체로 이루어지는 내측관을 배치하고, 상기 내측 전극을 상기 내측관 내에 삽입하는 동시에, 상기 내측관의 내부에 게터를 배치한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 게터를 내측 전극의 외주부 상에 설치한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 내측 전극은 티탄, 탄탈, 지르코늄, 바륨을 적어도 1종 이상 포함하여 구성되고, 해당 내측 전극이 게터의 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 내측 전극의 가열 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 엑시머 램프 장치는, 내측관의 양쪽의 단부가 개방되어 있는 상기 엑시머 램프와, 해당 엑시머 램프를 점등하는 점등 전원을 구비하고, 상기 엑시머 램프의 관축(管軸)을 수평면에 대하여 경사지게 한 상태로 유지하여, 상기 엑시머 램프를 점등시키는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 엑시머 램프의 실시형태에 관하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 제1 실시형태를 설명하는 (a) 엑시머 램프의 관축 방향 단면도, (b) 엑시머 램프의 관축에 수직인 방향의 단면도이다. 이 엑시머 램프는, 유전체 재료로 이루어지는 원통 형상의 외측관(11)을 구비하여 이루어지고, 양단에서 밀봉부(12a, 12b)가 형성되어 밀폐되어, 방전 용기(10)가 구성되어 있다. 이러한 방전 가스, 예를 들어 크세논 가스가 봉입되어 있는 방전 용기(10) 내부의 방전 공간(H)에는 방전 가스, 예를 들어 크세논 가스가 봉입되어 있어, 유전체 재료를 개재하는 방전에 의해서 엑시머 분자를 형성하는 동시에, 이 엑시머 분자로부터 진공 자외광을 방사한다. 방전 용기(10)를 구성하는 유전체 재료로는, 방전 용기(10) 내에서 방출되는 엑시머광에 대하여 투과성을 가지는 것, 예를 들어 합성석영유리를 이용할 수 있다.

방전 용기(10)에서의 외측관(11)에는 철망 등의 도전성 재료로 이루어지는 그물 형상의 외측 전극(13)이 외주면에 밀접하게 설치되어 있다.

방전 공간(H) 내에는 내측 전극(14)이 배치되어 있다. 내측 전극(14)은, 동 도면에서는 코일 형상이지만, 그 외에도, 선 형상, 봉(rod) 형상, 파이프 형상 등의 적절한 형상을 채용할 수 있다. 내측 전극(14)은, 축이 외측관(11)의 축과 대략 동일 축에 위치되고, 상기 내측 전극(14)의 양단에 직선 형상의 리드부(14a, 14b)가 형성되어 있고, 이러한 리드부(14a, 14b)의 외단부에 금속박(15a, 15b)이 접속되어 있다. 그리고 이 금속박(15a, 15b)에 외부 리드 봉(16a, 16b)이 접속되고, 해당 금속박(15a, 15b)이 방전 용기(10)에서의 밀봉부(12a, 12b)에 매설되고, 내측 전극(14)이 방전 용기(10) 중에 현가(懸架)된 상태로 설치되어 있다.

내측 전극(14)은, 관 형상의 유전체 재료로 구성되는 내측관(17) 내에 삽입되어 있다. 이러한 내측관(17)은 일단(17a) 및 타단(17b)이 개방된 것이고, 내측 전극(14)의 전체 길이를 덮도록, 바람직하게는 외측 전극(13)의 양단보다도 길이 방향 바깥쪽으로 연재(延在)하여 리드부(14a, 14b)의 일부를 덮도록 설치된다. 또한, 내측관(17)의 내경은, 내측 전극(14)의 외경보다도 약간 큰 정도의 것으로, 내측관(17) 내부에서 내측 전극(14)은 자유롭게 이동 가능하도록 되어 있다.

상기 외측 전극(13) 및 내측 전극(14)은, 고주파 전원으로 이루어지는 전원 장치(도시 생략)에 접속되어 있고, 전극(13, 14) 사이에 전압이 인가되면, 외측 전극(13)과 내측 전극(14)이 대향 배치한 부분에 걸쳐, 내측관(17)의 외주면과 외측관(11) 내주면의 사이에 방전이 형성된다.

동 도면에 도시하는 것과 같이, 내측관(17)의 내부에는 게터(18)가 배치되어 있다. 이러한 게터(18)는, 선 형상의 게터재를 내측 전극(14)의 외주 상에 권취하여 고정함으로써, 내측관(17)과 내측 전극(14)의 사이에 배치한 것이다.

게터(18)를 구성하는 재질은, 예컨대, 지르코늄, 탄탈, 티탄, 알루미늄-지르코늄합금, 바륨, 바륨합금 등의 금속을 이용할 수 있다.

이러한 게터(18)재는 일반적으로 그 형태에 따라서 (1) 비증발 게터와 (2) 증발형 게터로 크게 구분된다. 본 발명은 어디에나 적용할 수 있으나, 이하에 게터의 종류와 작용에 관해서 간단히 설명한다.

(1) 비증발 게터는, 지르코늄, 탄탈, 티탄 등의 금속이나, 지르코늄-알루미늄합금, 지르코늄-바나듐-철합금 등으로 이루어지고, 판 형상, 선 형상 등 적절한 형상을 가지는 개체이다. 이 비증발 게터는, 온도를 높여 표면에 흡착하고 있는 불순 가스를 게터 내부에 확산시켜, 표면에 깨끗한 면을 형성하고(활성화하고), 이 면에 불순 가스를 흡착시키는 것이다. 활성화 후의 사용 중에도, 게터재의 온도가 높으면 불순물이 게터 내부에 확산되기 때문에, 표면이 깨끗한 상태가 되어, 흡착 능력이 저하하지 않는다는 특징을 가지고 있다.

(2) 증발형 게터로는, 바륨, 티탄 등을 들 수 있고, 이러한 물질이 적절한 부재에 증착에 의해 막 형상으로 설치된 것이다. 증착에 의해서 깨끗한 면(흡착하기 쉬운 활성면)이 형성되고, 이러한 깨끗한 면을 형성할 때에 불순 가스를 흡착하여, 방전 용기 안을 청정하게 한다. 이 증발형 게터는 표면적이 커서, 게터 작용의 효율이 양호하다는 특징을 갖는다. 이러한 증발형 게터를 본 발명에 채용하는 경우에는, 내측관의 내면 위나 내전극 표면 위에 설치하면 된다.

이상의 게터재는, O₂, N₂, CO 등의 가스에 대해서는, 표면의 깨끗한 면(활성면)에 산화물, 질화물, 탄화물 등을 형성하여, 흡착한다. 물 등은 게터 표면에서 분해하여 흡착한다. 모두 온도가 높은 편이 화학 반응이나 분해 반응을 촉진하므로, 흡착 능력은 높아진다.

여기서, 도면을 참조하여 본원 발명에서의 게터의 작용에 관해서 설명한다. 또, 여기에서의 설명은 비증발형 게터를 이용한 예이다.

도 2는, 도 1의 엑시머 램프의 게터 근방을 확대하여 도시하는 설명도이다.

램프를 점등하면, 내측관(17)의 내부에서 내측 전극(14)의 주위에 방전(s1) 이 형성된다. 이 방전의 원인은 정확하지는 않지만, 다음과 같이 추측된다.

내측 전극(14)은, 내측관(17) 내부에 삽입 통과되어 있을 뿐 양자는 고정되어 있지 않기 때문에, 내측관(17)의 자체 무게에 의한 수하(垂下) 등으로 내측 전극(14)의 일부에 접촉한다. 내측 전극(14)이 내측관(17)에 접촉하고 있는 부분의 근방에서 전계가 강해지기 때문에 방전(s1)이 발생한다. 내측관(17)과 내측 전극(14)의 사이에 공간을 가지는 부분에서는, 방전(s1)으로 방출된 전자나 광전 효과에 의해서 유발되어, 방전(s2)이 발생한다.

이러한 방전은, 내측 전극(14)이 코일 형상이든 선이나 봉 형상이든 형상에 상관없이 동일하게 발생한다는 것이 본 발명자 등에 의해 확인되고 있다.

그리고, 내측관(17)의 방전과 동시에 내측관(17)의 외주면과 외측관(11)의 사이에서, 주요한 방전(S)이 형성되고, 엑시머가 생성되어 엑시머광이 방출된다.

상기 제1 실시형태에 관한 엑시머 램프에 의하면, 외측 전극(13)과 대향하는 내측 전극(14)이 방전 용기(10) 내에서 관 형상의 유전체로 이루어지는 내측관(17)의 내부에 배치되어 있기 때문에, 해당 내측관(17)에 의해 열을 가둠으로써, 게터(18)를 높은 온도로 유지할 수 있어, 불순물의 흡착 작용을 고효율로 행할 수 있게 된다.

그리고, 게터(18)가 스퍼터한 경우라도, 내측관(17)의 내부이기 때문에, 방전 용기(10) 내벽이 스퍼터로 오염되는 일이 없어, 광 출력의 저하를 방지할 수 있다.

그리고, 불순 가스에서는, 램프 점등 시에 내측관(17) 내부에 발생하는 방전 플라즈마에 노출되고, 분해되어 게터(18)와 결합하기 쉬워지므로, 게터(18) 자체가 고온으로 유지되는 것과 함께 작용하여 게터(18)의 내부에 확산, 침입하기 쉬워져, 게터(18) 표면을 활성인 상태로 유지할 수 있게 된다.

그 결과, 불순물의 흡착 작용을 적절하게 얻을 수 있어, 장시간 점등 사용한 경우라도 조도를 높은 상태로 유지할 수 있다.

이러한 효과는, 게터(18)가 내측 전극(14)의 외주부 위 이외의, 예를 들어 코일 형상 전극에서의 내주부 위에 배치된 경우에도 동일하게 얻어진다.

그리고 또한, 상술한 제1 실시형태에서는, 게터(18)가 내측 전극(14)의 외주부 상에 설치되어 있으므로, 상술한 기본적인 작용 효과에 더하여, 램프 점등 시에 내측관(17) 내부에 발생하는 방전 플라즈마에 해당 게터(18)가 노출되어, 이에 의해 가열되기 때문에, 불순물의 흡착 작용이 한층 더 높은 효율로 행하여져, 방전 용기(10) 내의 불순물을 효과적으로 제거할 수 있게 된다.

도 3은, 제2 실시형태를 도시하는 도면으로, 기본적인 구조는 도 1의 것과 동일하다. 즉, 유전체 재료로 이루어지는 원통 형상의 외측관(11)의 양 단부에 밀봉부(12a, 12b)가 형성되어 방전 용기(10)가 구성되고, 외측관(11)의 외주 그물 형상의 외측 전극(13)이 외주면에 밀접하게 설치되고, 방전 공간(H) 안에는 내측 전극(14)이 배치되어 있다. 내측 전극(14)은, 여기에서는 간략화하여 기재하고 있으나, 예를 들어 도 1과 동일한 코일 형상인 것이다. 물론 그 외에도 선 형상, 봉 형상, 파이프 형상인 것 등 적절한 것을 사용할 수 있다.

이 실시형태와 제1 실시형태의 차이점은, 게터(18)를 내측 전극(14)이나 내 측관(17)에 코트하는 형태로 배치한 점이다. 이 실시형태에서는, 게터(18)는 상술한 증발 게터로 구성된다. 구체적인 코트 방법으로는, 증발원인 게터재를 내측 전극(14)과 내측관(17)의 간극 또는 내측 전극(14)의 코일의 내부에 삽입하고, 고주파 유도 가열이나 광 가열 등의 수단으로 가열, 증발시켜 내측 전극(14)이나 내측관(17) 표면에 코트한다.

이 실시형태에서는, 내측 전극(14)으로부터 내측관(17)의 사이에서 발생한 방전은, 게터(18)의 막을 통과하므로, 게터(18)는 방전 플라즈마에 노출되어 가열되는 동시에, 내측관(17)의 내부에 배치되어 있기 때문에, 해당 내측관(17)에 의해 열을 가둠으로써 게터(18)를 높은 온도로 유지할 수 있다. 그 결과, 게터에 의한 불순물의 흡착 작용을 보다 높은 효율로 행할 수 있어, 상술과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

도 4는, 제3 실시형태이고, 기본적인 구조는 도 1과 같다. 이 실시형태에서는 내측 전극(14)이 게터(18)를 겸하도록 구성한 것이다. 이 내측 전극은 티탄, 탄탈, 지르코늄, 바륨을 적어도 1종 이상 포함하여 구성된다. 내측 전극(14)의 형태는, 상술한 실시형태와 마찬가지로, 코일 형상, 선 형상, 봉 형상, 파이프 형상 등이 적합하다. 또한 이 실시형태에서는, 티탄, 탄탈 등의 고융점 금속으로 이루어지는 비증발 게터가 특히 적합하다.

이 실시형태에 의하면, 내측 전극(14)과 내측관(17)의 사이에서 방전이 발생하여, 내측 전극(14) 자체가 가열되어, 게터로서의 작용이 향상한다. 또한, 내측관(17)에 의해서 열이 가두어지기 때문에, 내측 전극(14)은 온도가 높아져, 불순물 의 흡착 작용을 높은 효율로 행할 수 있다. 따라서, 상기와 동일한 효과가 얻어져, 부품 점수(点數)를 줄일 수 있어, 구성을 더 간소화할 수 있다.

본 발명에서는, 내측 전극의 가열 수단을 설치하고, 내측 전극을 통하여 게터의 가열 수단을 설치하는 것도 가능하다.

도 5, 도 6에, 내측 전극의 가열 수단을 구성하기 위한 회로 구성도의 예를 도시한다.

이와 같은 가열 수단을 설치하는 경우에는, 내측 전극(14)의 형태가 코일 형상인 것이 바람직하지만, 그 이외의 박육의 파이프 형태여도 좋다. 또한, 게터는 상기 제3 실시형태와 같이, 내측 전극(14) 본체를 형성하도록 구성되면, 게터가 효율적으로 가열되므로 바람직하지만, 내측 전극(14)에 밀착하여 설치되어 있으면 충분하다.

여기에, 도 5는, 램프 점등 전원(20)과 전극 가열용 전원(21)을 전환하여 통전하는 스위치(23)를 설치한 회로 구성도이다. 트랜스(c)에 의해서 램프 점등 전원(20)과 전극 가열용 전원(21)을 절연하고 있다. 동 도면에서는 내측관 및 게터의 도시를 생략하고 있다.

램프 점등 시에는, 스위치(23)를 개방 상태로 해 두고, 램프 점등 전원(20)을 동작시킨다. 게터를 활성화시키는 경우에는, 램프 점등 전원(20)의 비 동작 시에, 스위치(23)를 단락시키면 전극 가열용 전원(21)으로부터 전류가 흘러, 내측 전극(14)이 가열된다. 그리고, 게터가 활성화하는 정도의 온도, 예를 들어 900℃로 가열한다.

또한, 도 6은, 도 5와는 상이한 회로 구성도이다.

램프 점등 전원(20)만으로 램프 점등과 전극 가열을 행할 수 있는 회로 구성이다. 램프 점등을 행하는 경우, 단락 스위치(24)를 개방 상태로 하여 램프 점등 전원(20)을 동작시킨다. 게터를 활성화시킬 때에는, 램프 점등 전원(20)의 출력 전압을 램프가 점등하지 않는 전압까지 낮추고, 단락 스위치(24)를 단락시킨다. 내부 전극(14)의 임피던스가 낮은 경우, 콘덴서(25)에 의해서 단락 시의 전류값을 제한한다. 내부 전극(14)의 전류값은, 전압, 주파수, 콘덴서 용량에 따라서 결정할 수 있고, 목표 온도까지 가열한다. 또한, 여기서 말하는 목표 온도란 게터가 활성화하는 정도의 온도이다.

이 실시형태에 의하면, 하기와 같은 이점도 더 있다.

장시간 사용하면 램프 점등 중에 석영유리 등으로부터, 산소나 수소 등의 불순 가스가 나와서 방사 조도가 저하하는 경우가 있다. 이때, 게터의 불순 가스 흡착 허용 범위를 초과하는 경우에는, 봉입되어 있는 게터를 재차 활성화시켜 불순 가스를 흡착시킴으로써, 방사 조도를 회복시킬 수 있다.

즉, 도 5, 도 6에서 도시한 회로 구성도의 가열 수단에 의하면, 전극에 상용 주파수 등의 전류를 흘려 게터를 소정 온도까지 가열하면, 이러한 게터를 재차 활성화할 수 있어, 불순물의 흡착 능력을 회복시킬 수 있다. 여기에서, 게터가 활성화하는 정도의 온도란, 비증발 게터의 경우, 예를 들어 400∼1000℃이다. 또한, 증발 게터를 이용한 경우, 게터재의 일부가 증발하는 온도(바륨 약 1900℃, 티탄 약 3200℃)까지 가열하면 새로운 증착막이 생기므로, 상기와 마찬가지로 방전 용기 내의 불순 가스를 제거할 수 있어, 방사 조도가 회복된다.

이어서, 도 7은, 본 발명에 관한 엑시머 램프를 구비한 엑시머 램프 장치의 일례이다. 이 엑시머 램프는 내측관(17)의 양단이 개방되어 있고, 도시하지 않는 점등 전원을 구비하고 있다. 동 도면에 도시하는 것과 같이, 엑시머 램프는 램프의 관축(L)을 수평면, 동 도면에서는 X축을 포함하는 평면에 대하여 경사지게 하여 유지된다. 이 실시형태와 같이 램프 관축을 수평면에 대하여 경사지게 하여 점등하면, 방전 용기(10) 내부의 가스가 대류에 실려 게터(18) 근방을 유과(流過) 하기 때문에, 게터(18) 작용의 고효율화를 기대할 수 있다.

본 발명의 실시형태에 관해서 설명하였지만, 본 발명은 상기의 형태에 한정되는 것이 아니다.

또한, 이상에서, 게터의 위치는, 내측관의 내부에 배치되어 있으면 충분하지만, 바람직하게는, 램프의 길이 방향에서는 주요한 방전이 형성되고 있는 범위에 있는 것이 바람직하다고 여겨진다. 특히, 내측관과 내측 전극의 사이에서 발생하는 방전(주요한 방전이 아님)이 형성되는 부분에 배치되는 것이 좋다. 이는, 방전이 형성되고 있는 부분에서는 특히, 내측관의 온도 상승이 현저하기 때문이다. 그리고, 램프의 반지름 방향에서는, 내측관의 내부라면 어느 위치에 있더라도 무방하다. 예를 들어, 내측 전극이 파이프, 코일 등의 형태로 이루어지는 경우, 그 내부에 배치되어 있어도 된다.

또한, 내측관에 대해서는, 적어도 한쪽의 단부가 방전 용기의 내부에서 개구(開口)하고 있으면, 다른 쪽의 개구는 닫힌 것이더라도 무방하다.

또한, 내측 전극은, 예를 들어 특허 문헌 2(일본국 특개평 7-272694호 공보)에 기재된 램프와 같이, 상기 내측 전극의 한쪽의 단부로부터만 도출된 것이어도 된다.

또한, 외측 전극에서도, 그물 형상인 것에 한정되지 않고 적절히 변경이 가능하다는 것은 말할 필요도 없다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예에 관해서 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니다.

〈실시예 1〉

하기의 조건에 따라서, 도 1에 도시하는 구성의 엑시머 램프(A1)를 제작하였다. 방전 용기(10): 전체 길이 약 1500㎜, 내측관(17): 재질; 합성석영유리, 내경; 약 14㎜, 외경; 약 16㎜(두께 1㎜), 외측관(11): 재질; 합성석영유리, 외경; 26㎜, 내경; 24㎜(두께 1㎜), 내측 전극(14): 재질; 텅스텐, 소선(素線) 지름; 0.5㎜, 코일 지름; 13.5㎜, 축 방향에서의 피치; 5㎜, 전체 길이 1300㎜(260턴), 외측 전극(13): 재질; 스테인리스, 방전용 가스: 크세논 가스(봉입압 20㎪).

게터로서 재질 탄탈로 이루어지는 지름 0.2㎜의 와이어를, 내측 전극에 피치 100%로 권회하고, 축 방향으로 50㎜ 권취하여 고정하였다.

〈실시예 2〉

하기의 조건에 따라서, 도 4에 도시하는 구성의 엑시머 램프(A2)를 제작하였다. 방전 용기(10): 전체 길이 약 1500㎜, 내측관(17): 재질; 합성석영유리, 내경; 약 14㎜, 외경; 약 16㎜(두께 1㎜), 외측관(11): 재질; 합성석영유리, 외경; 26㎜, 내경; 24㎜(두께 1㎜), 내측 전극(14): 재질; 티탄, 소선(素線) 지름; 0.5㎜, 코일 지름; 13.5㎜, 축 방향에서의 피치; 5㎜, 전체 길이 1300㎜(260턴), 외측 전극(13): 재질; 스테인리스, 방전용 가스: 크세논 가스(봉입압 20㎪).

이 실시예 2에서는 티탄으로 만들어진 내전극이 게터로서 작용한다.

〈비교예 1〉

상기 실시예 1과는, 내측관(17)을 구비하고 있지 않은 점을 제외하고, 동일한 구성이 되도록 종래 기술에 관한 엑시머 램프(B1)를 제작하였다.

게터로서 재질 탄탈로 이루어지는 지름 0.2㎜의 와이어를, 내측 전극에 피치 100%로 권회하고, 축 방향으로 50㎜ 권취하여 고정하였다.

상기 엑시머 램프(A1)를, 전원에 의해 인가 전압이 5㎸, 주파수가 약 50㎑인 고주파로 1000시간 점등시켰다. 또한, 엑시머 램프(B1)를, 전원에 의해 인가 전압이 4.5㎸, 주파수가 약 50㎑인 고주파로 1000시간 점등시켰다.

도 8은, 실시예 1의 엑시머 램프(A1) 및 비교예 1의 엑시머 램프(B1)를 점등시켰을 때의 조도 분포의 변화를 나타내는 도면이다. 동 도면에서 가로축은 방전 용기의 축 방향의 거리를, 세로축은 각 엑시머 램프의 자외선 조도(상대값)이다. 실선은 엑시머 램프(A1)(실시예 1), 파선은 엑시머 램프(B1)(비교예 1)의 조도 분포를 각각 나타내고 있고, 마커(marker)의 형상은 점등 시간을 나타내고 있다. 마커가 삼각인 것은 점등 초기(점등 시간이 0시간), 원 표시는 점등으로부터 1000시간 경과한 후의 자외선 조도이다.

도 8로부터 명백히 나타나듯이, 엑시머 램프(A1) 쪽은 게터의 작용을 효과적 으로 얻을 수 있었던 결과, 점등 초기의 조도분포와 비교하여도 거의 변화하고 있지 않음을 알 수 있다.

한편, 엑시머 램프(B1)는, 게터재가 스퍼터를 발생시켜 방전 용기의 내벽을 오염시켜, 게터의 주변에서 극단적으로 조도 저하가 발생해버렸다.

〈비교예 2〉

상기 실시예 2와는, 내측관(17)을 구비하지 않고 있는 점을 제외하고, 동일한 구성이 되도록 종래 기술에 관한 엑시머 램프(B2)를 제작하였다.

또, 이 비교예 2에서도, 티탄으로 만들어진 내측 전극이 게터로서 작용한다.

상기 엑시머 램프(A1)를, 전원에 의해 인가 전압이 5㎸, 주파수가 약 50㎑인 고주파로 1000시간 점등시켰다. 또한, 엑시머 램프(B1)를, 전원에 의해 인가 전압이 4.5㎸, 주파수가 약 50㎑인 고주파로 1000시간 점등시켰다.

도 9는, 실시예 2의 엑시머 램프(A2) 및 비교예 2의 엑시머 램프(B2)를 점등시켰을 때의 조도 분포의 변화를 도시하는 도면이다. 동 도면에서 가로축은 방전 용기의 축 방향의 거리를, 세로축은 각 엑시머 램프의 자외선 조도(상대값)이다. 실선은 엑시머 램프(A2)(실시예 2), 파선은 엑시머 램프(B2)(비교예 2)의 조도 분포를 각각 나타내고 있고, 마커의 형상은 점등 시간을 나타내고 있다. 마커가 삼각인 것은 점등 초기(점등 시간이 0시간), 원 표시는 점등으로부터 1000시간 경과한 후의 자외선 조도이다.

도 9로부터 명백히 나타나듯이, 엑시머 램프(A2) 쪽은 게터의 작용을 효과적으로 얻을 수 있었던 결과, 점등 초기의 조도 분포와 비교하여도 거의 변화하고 있 지 않음을 알 수 있다.

한편, 엑시머 램프(B2)는, 게터재가 스퍼터를 발생시켜 방전 용기의 내벽을 오염시켜, 게터가 배치된 램프의 길이 방향의 거의 모든 영역에 걸쳐 조도 저하가 발생해버렸다.

이상의 결과로부터도 명백히 알 수 있듯이, 본원 발명에 관한 엑시머 램프에 의하면, 게터를 내측관의 내부에 배치함으로써, 열을 가두어 고온화를 촉진할 수 있으므로, 불순 가스의 흡착 효율을 높일 수 있는 동시에, 게터재가 스퍼터하더라도, 방전 용기의 오염을 회피할 수 있다. 따라서, 조도를 장시간에 걸쳐 높게 유지할 수 있게 된다. 또한, 게터용의 구획(비 발광부 영역)을 방전 용기에 설정하지 않아도 된다.

그 결과, 간단한 구성이면서도, 비 발광부의 비율이 작고 또한 수명이 길고 효율이 좋은 엑시머 램프를 제공할 수 있다.

본 발명에 의하면, 게터가 방전 용기 내의 내측관 안에 배치되어 있으므로, 열이 유전체에 의해서 가두어져 게터의 고온화를 보다 촉진할 수 있어, 게터의 효율 향상을 도모할 수 있다. 그리고, 게터재가 스퍼터하더라도, 게터가 유전체 내부에 배치되어 있기 때문에, 방전 용기의 내벽이 오염되는 것도 회피할 수 있어, 장시간에 걸쳐 조도를 높게 유지할 수 있게 된다. 또한, 방전 용기에 게터용의 구획을 설정할 필요가 없기 때문에, 비발광부 영역의 형성을 억제할 수 있다.

따라서, 비발광부 영역의 비율을 작게 억제하면서, 게터의 기능 향상을 도모 할 수 있는 동시에, 조도 유지율의 저하를 방지할 수 있는 장수명의 엑시머 램프를 제공할 수 있다.

또한, 상기 게터를 내측 전극의 외주부 상에 설치함으로써, 내측관의 내부에서 발생한 방전에 노출되게 되어, 상기 게터의 가열이 촉진되어, 작용의 향상을 도모할 수 있다.

또, 내측 전극이 게터 부재를 겸한 구성으로 함으로써, 부품 점수가 적은, 구성이 간단한 엑시머 램프가 된다.

또한, 내측 전극의 가열 수단을 구비하여, 램프 사용 시에도 내전극에 전류를 흘려 전극을 가열함으로써, 게터 표면을 활성인 상태로 유지할 수 있어, 불순물의 흡착 능력을 회복할 수 있다.

그리고 또한, 내측관의 양단을 개방하고, 램프를 수평 방향에 대하여 경사지게 하여 점등함으로써, 방전 용기 내부의 가스가 대류에 실려 게터 근방을 유과하기 때문에, 게터 작용의 고효율화를 도모할 수 있다.

Claims (5)

1. 적어도 일부가 자외선을 투과시키는 유전체 재료로 구성되고, 내부에 방전 가스가 봉입된 방전 용기와, 이 방전 용기의 내부에서 길이 방향으로 신장하는 동시에, 방전 용기의 단부의 밀봉부에서 기밀하게 밀봉된 내측 전극과, 방전 용기의 외면에 배치된 외측 전극을 구비하여 이루어지는 엑시머 램프에 있어서,

   상기 방전 용기 내에 유전체로 이루어지는 내측관을 배치하고,

   상기 내측 전극을 상기 내측관 내에 삽입하는 동시에, 상기 내측관의 내부에 게터를 배치한 것을 특징으로 하는 엑시머 램프.
2. 제1항에 있어서, 상기 게터를 내측 전극의 외주부 상에 설치한 것을 특징으로 하는 엑시머 램프.
3. 제1항에 있어서, 상기 내측 전극은 티탄, 탄탈, 지르코늄, 바륨을 적어도 1종 이상 포함하여 구성되고, 해당 내측 전극이 게터의 기능을 가지는 것을 특징으로 하는 엑시머 램프.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 내측 전극의 가열 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 엑시머 램프.
5. 상기 내측관의 양쪽의 단부가 개방되어 있는 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 엑시머 램프와, 해당 엑시머 램프를 점등하는 점등 전원을 구비하고, 상기 엑시머 램프의 관축을 수평면에 대하여 경사지게 한 상태로 유지하여, 해당 엑시머 램프를 점등시키는 것을 특징으로 하는 엑시머 램프 장치.

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