KR20090037291A

KR20090037291A - 엑시머 램프

Info

Publication number: KR20090037291A
Application number: KR1020080080879A
Authority: KR
Inventors: 사토시 마츠자와; 시게키 후지사와; 유키히로 모리모토
Original assignee: 우시오덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2007-10-11
Filing date: 2008-08-19
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2028-08-19
Also published as: CN101409203A; JP4946772B2; TWI428954B; TW200917323A; JP2009093985A; US7859191B2; US20090096376A1; EP2056336A1; EP2056336B1; KR101143712B1; CN101409203B

Abstract

진공 자외광을 효율적으로 반사할 수 있는 자외선 반사막이 얻어져 진공 자외광을 효율적으로 출사할 수 있고, 또한, 자외선 반사막이 벗겨지는 것을 확실하게 방지할 수 있는 엑시머 램프를 제공하는 것으로서, 방전 공간을 가지는 실리카 유리로 이루어지는 방전 용기를 구비하고, 당해 방전 용기를 형성하는 실리카 유리가 개재된 상태에서 한 쌍의 전극이 설치됨과 더불어, 방전 공간 내에 크세논 가스가 봉입되어 이루어지는 엑시머 램프에 있어서, 방전 용기의 방전 공간에 노출되는 표면에는, 실리카 입자와 알루미나 입자로 이루어지는 자외선 산란 입자에 의해 구성된 자외선 반사막이 형성되어 있고, 자외선 반사막의 막 두께 Y(㎛)는, 자외선 산란 입자의 중심 입경을 X(㎛)로 할 때, Y＞4X＋5의 관계를 만족하도록 구성되어 있다. 자외선 반사막은 실리카 입자의 함유 비율이 30wt% 이상인 것이 바람직하다.

Description

엑시머 램프{EXCIMER LAMP}

본 발명은, 실리카 유리로 이루어지는 방전 용기를 구비하고, 당해 방전 용기의 방전 공간에 노출되는 표면에, 자외선 반사막이 형성되어 이루어지는 엑시머 램프에 관한 것이다.

최근, 예를 들면 금속, 유리 및 그 외의 재료로 이루어지는 피처리체에, 파장 200nm 이하의 진공 자외광을 조사함으로써, 당해 진공 자외광 및 이에 의해 생성되는 오존의 작용에 의해서 피처리체의 표면 처리, 예를 들면 세정 처리, 성막 처리, 에싱(ashing) 처리를 행하는 기술이 개발되어 실용화되어 있다.

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

구체적으로는, 예를 들면, 도 6을 참조하여 설명하면, 자외선을 투과하는 실리카 유리로 이루어지는 방전 용기(51)를 구비하고, 이 방전 용기(51)의 내측과 외 측에 각각 전극(55, 56)이 설치되어서 이루어지는 엑시머 램프(50)에 있어서, 방전 용기(51)의 방전 공간(S)에 노출되는 표면에, 자외선 반사막(20)을 형성하는 것이 행해지고, 예를 들면, 자외선 반사막을, 자외선 반사율이 높은 자외선 산란 입자, 예를 들면 실리카, 산화알루미늄(알루미나), 플루오르화마그네슘, 플루오르화칼슘, 플루오르화리튬, 산화마그네슘 등에 의해 형성하는 기술이 개시되어 있다(특허 문헌 1 참조).

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

이러한 구성의 엑시머 램프(50)에 있어서는, 자외선 반사막에 입사되는 방전 공간(S) 내에서 발생한 자외선이 확산 반사되어, 즉, 복수의 자외선 산란 입자의 표면에서의 굴절, 반사가 반복하여 행해져, 광 출사부(58)로부터 출사된다.

<특허 문헌 1> 특허 제 3580233호 공보

또한, 상기 구성의 자외선 반사막을 구비한 엑시머 램프에 있어서는, 자외선 반사막에 입사하는 자외선이 당해 자외선 반사막을 투과해 버려, 자외선의 반사율이 저하된다고 하는 문제가 생기는 것을 방지하기 위해서, 자외선 반사막을 적정한 막 두께로 형성하는 것이 필요하다.

여기서, 본 발명자 들은, 자외선 반사막을 구성하는 자외선 산란 입자의 중심 입경의 크기와의 관계에 있어서, 자외선 반사막의 막 두께를 설정함으로써, 자외선을 효율적으로 이용할 수 있는 것을 찾아내, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.

본 발명은, 이상과 같은 사정에 의거하여 이루어진 것으로서, 방전 공간 내에서 발생한 진공 자외선을 효율적으로 반사할 수 있는 자외선 반사막을 얻을 수 있어 진공 자외광을 효율적으로 출사할 수 있고, 또한, 자외선 반사막이 방전 용기로부터 벗겨지는 것을 확실히 방지할 수 있는 엑시머 램프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 엑시머 램프는, 방전 공간을 가지는 실리카 유리로 이루어지는 방전 용기를 구비하고, 당해 방전 용기를 형성하는 실리카 유리가 개재된 상태에서 한 쌍의 전극이 형성됨과 더불어, 방전 공간 내에 크세논 가스가 봉입되어 이루어지는 엑시머 램프에 있어서, 상기 방전 용기의 방전 공간에 노출되는 표면에는, 실 리카 입자와 알루미나 입자로 이루어지는 자외선 산란 입자에 의해 구성된 자외선 반사막이 형성되어 있고, 당해 자외선 반사막의 막 두께 Y(㎛)는, 자외선 반사막을 구성하는 자외선 산란 입자의 중심 입경을 X(㎛)로 할 때, Y＞4X＋5의 관계를 만족하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 엑시머 램프에 있어서는, 상기 자외선 반사막이, 실리카 입자의 함유 비율이 30wt％ 이상인 구성인 것이 바람직하다.

본 발명의 엑시머 램프에 의하면, 실리카 입자와 알루미나 입자로 이루어지는 자외선 산란 입자에 의해 구성된 자외선 반사막이, 자외선 산란 입자의 중심 입경의 크기와의 관계에 있어서 설정된 적정한 크기의 막 두께로 형성됨으로써, 진공 자외광을 자외선 반사막에 의해서 확실하게 확산 반사시킬 수 있으므로, 진공 자외광을 효율적으로 출사할 수 있고, 또한, 자외선 반사막에 함유되는 실리카 입자가 방전 용기를 형성하는 실리카 유리에 대한 높은 접착성을 가지므로, 자외선 반사막이 방전 용기로부터 벗겨지는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 엑시머 램프의 일례에 있어서의 구성의 개략을 나타내는 설명용 단면도로서, (a)는 방전 용기의 길이 방향에 따른 단면을 나타내는 단면도이고, (b)는 (a)에 있어서의 A-A선 단면도이다.

이 엑시머 램프(10)는, 양단이 기밀하게 실링되어 내부에 방전 공간(S)이 형성된, 단면 직사각형상의 속이 비고 긴 방전 용기(11)를 구비하고 있고, 이 방전 용기(11)의 내부에는, 방전용 가스로서, 크세논 가스가 봉입되어 있다.

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

방전 용기(11)에 있어서의 장변면의 외표면에는, 한 쌍의 격자형상의 전극, 즉, 고전압 급전 전극으로서 기능하는 한쪽 전극(15) 및 접지 전극으로서 기능하는 다른쪽 전극(16)이 길이가 긴 방향으로 연장하도록 대향하여 배치되어 있고, 이에 따라, 한 쌍의 전극(15, 16) 사이에 유전체로서 기능하는 방전 용기(11)가 개재된 상태로 되어 있다.

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

이 엑시머 램프(10)에 있어서는, 한쪽의 전극(15)에 점등 전력이 공급되면, 유전체로서 기능하는 방전 용기(11)의 벽을 통해 양 전극(15, 16)간에 방전이 생성되고, 이에 따라, 엑시머 분자가 형성됨과 더불어 이 엑시머 분자로부터 예를 들면 파장 170nm 부근에 피크값을 가지는 진공 자외광이 방사되는 엑시머 방전이 발생하는데, 이 엑시머 방전에 의해서 발생하는 진공 자외광을 효율적으로 이용하기 위해서, 방전 용기(11)의 방전 공간(S)에 노출되는 내표면에, 자외선 반사막(20)이 설치되어 있다.

자외선 반사막(20)은, 예를 들면, 방전 용기(11)에 있어서의 장변면의, 고전압 급전 전극으로서 기능하는 한쪽 전극(15)에 대응하는 내표면 영역과 이 영역에 연속하는 단변면의 내표면 영역의 일부에 걸쳐서 형성되어 있고, 방전 용기(11)에 있어서의 장변면의, 접지 전극으로서 기능하는 다른쪽 전극(16)에 대응하는 내표면 영역에 있어서 자외선 반사막(20)이 형성되지 않음으로써 광 출사부(애퍼쳐부)(18)가 구성되어 있다.

자외선 반사막(20)은, 실리카 입자와 알루미나 입자로 이루어지는 자외선 산란 입자에 의해 구성되어 있고, 알루미나 입자가 실리카 입자와 혼재되어서 이루어지는 것, 예를 들면 실리카 입자와 알루미나 입자의 퇴적체에 의해 구성할 수 있다.

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

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

자외선 반사막(20)을 구성하는 실리카 입자는, 유리 상태의 것이거나, 결정 상태의 것이거나, 어떠한 상태의 것이어도 되지만, 유리 상태인 것을 이용하는 것이 바람직하고, 예를 들면 실리카 유리를 분말상태로 고운 입자로 한 것 등을 이용할 수 있다.

실리카 입자는, 이하와 같이 정의되는 입자 직경이 예를 들면 0.01∼20㎛의 범위 내에 있는 것이며, 중심 입경(수평균 입자 직경의 피크값)이, 예를 들면 0.1∼10㎛인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.3∼3㎛인 것이다.

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

자외선 반사막(20)을 구성하는 알루미나 입자는, 이하와 같이 정의되는 입자 직경이 예를 들면 0.1∼10㎛의 범위 내에 있는 것이며, 중심 입경(수평균 입자 직경의 피크값)이, 예를 들면 0.1∼3㎛인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.3∼1㎛인 것이다.

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

자외선 반사막(20)을 구성하는 실리카 입자 및 알루미나 입자의 「입자 직경」은, 자외선 반사막(20)을 그 표면에 대해서 수직 방향으로 파단했을 때의 파단면에 있어서의, 두께 방향의 대략 중간의 위치를 관찰 범위로 하여, 주사형 전자 현미경(SEM)에 의해서 확대 투영상을 취득하고, 이 확대 투영상에 있어서의 임의의 입자를 일정한 방향의 2개의 평행선의 사이에 두었을 때의 당해 평행선의 간격인 페레이(Feret) 직경을 말한다.

구체적으로는, 도 2의 (a)에 도시하는 바와 같이, 대략 구형상의 입자(A) 및 분쇄 입자 형상을 가지는 입자(B) 등의 입자가 단독으로 존재하는 경우에는, 당해 입자를 일정 방향(예를 들면 자외선 반사막(20)의 두께 방향)으로 신장하는 2개의 평행선의 사이에 두었을 때의 당해 평행선의 간격을 입경(DA, DB)으로 한다.

또, 출발 재료의 입자가 용융되어 접합한 형상을 가지는 입자(C)에 대해서는, 도 2의 (b)에 도시하는 바와같이, 출발 재료인 입자(C1, C2)와 판별되는 부분에 있어서의 구형상 부분의 각각에 대해서, 일정 방향(예를 들면 자외선 반사막(20)의 두께 방향)으로 연장하는 2개의 평행선의 사이에 두었을 때의 당해 평행선의 간격을 측정하고, 이를 당해 입자의 입경(DC1, DC2)으로 한다.

자외선 반사막(20)을 구성하는 실리카 입자 및 알루미나 입자의 「중심 입경」은, 상기와 같이 하여 얻어지는 각 입자의 입자 직경에 대한 최대치와 최소치의 입자 직경의 범위를, 예를 들면 0.1㎛의 범위에서, 복수의 구분 예를 들면 15구분 정도로 나누고, 각각의 구분에 속하는 입자의 개수(도수)가 최대가 되는 구분의 중심값을 말한다.

실리카 입자 및 알루미나 입자가, 진공 자외광의 파장과 동 정도인 상기 범위의 입자 직경을 가짐으로써, 진공 자외광을 효율적으로 확산 반사시킬 수 있다.

상기 엑시머 램프(10)에 있어서의 자외선 반사막(20)에 함유되는 실리카 입자의 비율은, 예를 들면 30wt％ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 40wt％ 이상이다. 이에 따라, 자외선 반사막(20)의 방전 용기(11)에 대한 충분한 접착성을 얻을 수 있어, 자외선 반사막(20)이 방전 용기로부터 벗겨지는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

또, 자외선 반사막(20)에 있어서의 알루미나 입자의 비율은, 실리카 입자와 알루미나 입자의 합계의, 예를 들면 1wt％ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하 게는 5wt％이며, 더욱 바람직하게는 10wt％ 이상이며, 70wt％이하인 것이 바람직하다. 알루미나 입자는, 실리카 입자보다 높은 굴절률을 가지므로, 알루미나 입자가 함유되어 있음으로써, 실리카 입자만으로 이루어지는 자외선 반사막(20)에 비하여, 높은 반사율을 얻을 수 있다.

이상에 있어서, 상기 엑시머 램프(10)에 있어서의 자외선 반사막(20)의 막 두께 Y(㎛)는, 자외선 반사막(20)을 구성하는 자외선 산란 입자의 중심 입경을 X(㎛)로 할 때, Y＞4X＋5의 관계를 만족하는 상태이다.

자외선 산란 입자의 입자 직경이 자외선 반사막(20)의 막 두께의 크기에 대해서 너무 큰 경우에는, 자외선 반사막(20)에 있어서의 자외선 산란 입자의 밀도가 작아지므로, 당해 자외선 반사막(20)에 입사되는 진공 자외광이 자외선 반사막(20)을 투과할 개연성이 높아져 반사율이 저하할 우려가 있다. 또, 자외선 산란 입자의 입자 직경이 작은 경우에는, 자외선 반사막(20)의 막 두께를 작게 한 경우라도, 자외선 반사막(20)에 입사되는 진공 자외광을 충분히 확산 반사시킬 수 있어 높은 조도를 얻을 수 있으므로, 자외선 반사막(20)의 막 두께의 하한치(필요 막 두께)는, 절대치가 아니라, 자외선 산란 입자의 중심 입경과의 관계에서 설정된다.

또, 자외선 반사막(20)의 막 두께를 크게 하면, 반사율이 높아지는 경향이 있지만, 어느 일정한 두께 이상이 되면 그 이상 반사율은 높아지지 않고, 반대로, 방전 용기(11) 내의 방전 가스가 충전되어 있는 방전 공간(S)에 인가되는 전압이 막 두께가 커짐에 따라서 저하하므로 램프의 방전 개시 전압이 높아져, 엑시머 램프를 점등시킬 수 없게 된다는 문제가 발생하는 것, 및, 막 두께를 너무 크게 하 면, 자외선 반사막(20)이 벗겨지기 쉬워져, 예를 들면 램프 수송 중의 진동 등에 의해 벗겨지는 경우가 있다는 문제가 발생하므로, 자외선 반사막(20)의 막 두께의 상한치는, 이러한 문제가 발생하는 것이 확실히 방지되면서, 충분한 반사율이 얻어지도록 설정되는 것이며, 예를 들면 1000㎛이다.

이러한 자외선 반사막(20)은, 예를 들면 「류하법」이라고 불리는 방법에 의해, 형성할 수 있다. 즉, 물과 PEO 수지(폴리에틸렌옥사이드)를 조합한 점성을 가지는 용제에, 실리카 입자, 또는, 실리카 입자 및 알루미나 입자를 혼합해 분산액을 조제하고, 이 분산액을 방전 용기 형성 재료 내에 흘려 넣음으로써, 방전 용기 형성 재료의 내표면에 있어서의 소정의 영역에 부착시킨 후, 건조, 소성시켜 물과 PEO 수지를 증발시킴으로써, 자외선 반사막(20)을 형성할 수 있다.

여기에, 형성해야 할 자외선 반사막(20)의 막 두께의 크기는, 분산액의 점도를 조정함으로써 조정할 수 있고, 예를 들면 점도를 낮게 함으로써 자외선 반사막(20)의 막 두께를 얇게 할 수 있고, 점도를 높게 함으로써 자외선 반사막(20)의 막 두께를 두껍게 할 수 있다.

자외선 반사막(20)을 형성하는데 있어서 이용되는 실리카 입자 및 알루미나 입자의 제조는, 고상법, 액상법, 기상법 중 어떠한 방법이나 이용할 수 있지만, 이들 중에서도, 서브 미크론, 미크론 사이즈의 입자를 확실히 얻을 수 있으므로, 기상법, 특히 화학 증착법(CVD)이 바람직하다.

구체적으로는, 예를 들면, 실리카 입자는, 염화 규소와 산소를 900∼1000℃로 반응시킴으로써, 알루미나 입자는, 원료의 염화 알루미늄과 산소를 1000∼1200 ℃로 가열 반응시킴으로써, 합성할 수 있고, 입자 직경은, 원료 농도, 반응장에서의 압력, 반응 온도를 제어함으로써 조정할 수 있다.

또한, 상기 구성의 엑시머 램프(10)에 의하면, 실리카 입자와 알루미나 입자로 이루어지는 자외선 산란 입자에 의해 구성된 자외선 반사막(20)이, 자외선 산란 입자의 중심 입경의 크기와의 관계에 있어서 설정된 적정한 크기의 막 두께로 형성됨으로써, 진공 자외광을 자외선 반사막(20)에 의해서 확실하게 확산 반사시킬 수 있으므로, 진공 자외광을 효율적으로 출사할 수 있고, 또한, 자외선 반사막(20)에 함유되는 실리카 입자가 방전 용기(11)를 형성하는 실리카 유리에 대해서 높은 접착성을 가지므로, 자외선 반사막(20)이 방전 용기(11)로부터 벗겨지는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 일반적으로, 엑시머 램프에 있어서는, 엑시머 방전에 수반하여, 플라즈마가 발생하는 것이 알려져 있는데, 상기와 같은 구성의 엑시머 램프에 있어서는, 플라즈마가 자외선 반사막에 대해서 대략 직각으로 입사하여 작용하게 되므로, 자외선 반사막의 온도가 국소적으로 급격하게 상승되고, 자외선 반사막이 예를 들면 실리카 입자만으로 이루어지는 것이면, 플라즈마의 열에 의해서, 실리카 입자가 용융되어 입자계가 소실되어 버리는 경우가 있어, 진공 자외광을 확실하게 확산 반사시킬 수 없게 되어 반사율이 저하할 우려가 있다.

이 때문에, 자외선 반사막(20)이 실리카 입자와 알루미나 입자로 이루어짐으로써, 상기 구성의 엑시머 램프(10)에 의하면, 플라즈마에 의한 열에 노출된 경우에도, 실리카 입자보다 높은 융점을 가지는 알루미나 입자는 용융되지 않으므로, 서로 인접하는 실리카 입자와 알루미나 입자가 입자끼리 결합되는 것이 방지되어 입자계가 유지되므로, 장시간 점등된 경우에도, 진공 자외광을 효율적으로 확산 반사시킬 수 있어 초기의 반사율을 유지할 수 있는 결과, 진공 자외광을 효율적으로 출사할 수 있고 또한 알루미나 입자가 혼입되는 것에 의한 자외선 반사막(20)의 방전 용기(11)에 대한 접착성(결착성)이 대폭 저하하지 않으므로, 자외선 반사막(20)이 방전 용기(11)로부터 벗겨지는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

또, 엑시머 발광이 발생하는 방전 공간(S)에 노출되는 방전 용기(11)의 내표면에 자외선 반사막(20)이 형성되어 있으므로, 방전 공간(S) 내의 진공 자외선이 광 출사부(18) 이외의 영역에 있어서의 실리카 유리에 입사되는 것에 수반되는 자외선 휘어짐에 의한 손상을 작게 할 수 있어, 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

이하, 본 발명의 효과를 확인하기 위해서 행한 실험예를 설명한다.

＜실험예 1＞

도 1에 도시하는 구성에 따라서, 자외선 반사막의 구성이 하기 표 1에 따라서 변경된 것 외는 동일한 구성을 가지는 7종류의 엑시머 램프에 있어서, 각각, 자외선 반사막의 막 두께를 1∼80㎛의 범위 내에서 적절하게 변경한 엑시머 램프를 제작했다. 각 엑시머 램프의 기본 구성은 이하에 나타내는 대로이다.

〔엑시머 램프의 기본 구성〕

방전 용기는, 재질이 합성 석영 유리이며, 치수가 10×42×150mm, 두께가 2.5mm의 것이다.

방전 용기 내에 봉입되는 방전용 가스는, 크세논 가스이며, 그 봉입량은 40kPa이다.

고전압 공급 전극 및 접지 전극의 치수는, 30×100mm이다.

자외선 반사막을 구성하는 실리카 입자는, 중심 입경을 가지는 입자의 비율이 50％인 것이고, 알루미나 입자는, 중심 입경을 가지는 입자의 비율이 50％인 것이다.

자외선 반사막은, 류하법에 의해서, 소성 온도를 1000℃로 하여 얻어진 것이다.

실리카 입자 및 알루미나 입자의 입자 직경은 출발 재료의 입자 직경이 아니라, 자외선 반사막에 있어서의 입자 직경이며, 실리카 입자의 입자 직경 및 알루미나 입자의 입자 직경은, 히타치제 전계 방사형 주사 전자 현미경 「S4100」을 이용해, 가속 전압을 20kV로 하고, 확대 투영상에 있어서의 관찰 배율을, 입자 직경이 0.05∼1㎛인 입자에 대해서는 20000배, 입자 직경이 1∼10㎛인 입자에 대해서는 2000배로 하여 측정했다.

<표 1>

각 엑시머 램프에 대해서, 150∼200nm의 파장역의 진공 자외광의 조도를 측정하고, 자외선 반사막을 가지지 않는 엑시머 램프의 당해 파장역의 광의 조도를 1로 한 경우의 조도 상대치를 조사했다. 결과를 도 3에 표시한다.

조도 측정은, 도 4에 도시하는 바와같이, 알루미늄제 용기(30)의 내부에 배치된 세라믹스 제의 지지대(31) 상에, 엑시머 램프(10)를 고정함과 더불어, 엑시머 램프(10)의 표면으로부터 1mm 떨어진 위치에서, 엑시머 램프(10)에 대향하도록 자외선 조도계(35)를 고정하고, 알루미늄제 용기(30)의 내부 분위기를 질소로 치환한 상태에 있어서, 엑시머 램프(10)의 전극(15, 16) 간에 5kV의 교류 고전압을 인가함으로써, 방전 용기(11)의 내부에 방전을 발생시키고, 다른쪽의 전극(접지 전극)(16)의 메시를 통해 방사되는 150∼200nm의 파장역의 진공 자외광의 조도를 측정했다.

자외선 반사막이 설치된 엑시머 램프에 있어서는, 자외선 반사막을 가지지 않는 엑시머 램프에 비해 2할 이상 높은 조도를 가지는, 즉, 조도 상대치가 1.2이상이면, 실용상 충분한 효과가 얻어지는 것으로 판단 할 수 있고, 따라서, 조도 상대치를 1.2이상으로 하기 위해서 필요한 자외선 반사막의 막 두께(필요 막 두께)를 도 3에 의거해 구한 바, 하기 표 2에 나타나는 결과가 얻어졌다.

<표 2>

그리고, 도 5에 도시하는 결과로부터 명백한 바와같이, 자외선 반사막의 필요 막 두께와, 자외선 반사막을 구성하는 자외선 산란 입자(실리카 입자와 알루미나 입자)의 중심 입경은 선형의 관계에 있어서 직선에 의해 근사할 수 있고, 조도 상대치를 1.2이상으로 하기 위한 자외선 반사막의 막 두께(필요 막 두께) Y(㎛)는, 자외선 산란 입자의 중심 입경 X(㎛)와의 관계에 있어서, Y＝4X＋5로 표시되는 근사 직선(L)보다 위쪽의 영역에 있어서의 크기(Y＞4X＋5)이면, 자외선 반사막을 소기의 반사 특성을 가지는 것으로서 구성할 수 있어 진공 자외광을 효율적으로 출사할 수 있는 것이 확인되었다.

＜실험예 2＞

상기 실험예 1에서 제작한 엑시머 램프(5)에 있어서, 자외선 반사막을 구성 하는 실리커 입자와 알루미나 입자의 함유 비율을 하기 표 3에 따라서 변경한 것 이외는, 상기 실험예 1에서 이용한 엑시머 램프 5와 동일한 기본 구성을 가지는 6종류의 엑시머 램프(5, 8∼12)를 각각 10개씩 제작하고, 각 엑시머 램프에 대해서, 자외선 반사막이 벗겨짐의 유무를 눈으로 관찰했다. 결과를 하기 표 3에 표시한다.

<표 3>

이상의 결과에서, 자외선 반사막에 있어서의 실리카 입자의 함유 비율이 30wt％ 이상이므로, 자외선 반사막의 벗겨짐이 발생하지 않는 것이 확인되었다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명했는데, 본 발명은 상기의 실시 형태에 한정되지 않고, 다양한 변경을 가할 수 있다.

본 발명은, 상기 구성의 엑시머 램프에 한정되지 않고, 도 6에 도시하는 것과 같은, 이중관 구조의 엑시머 램프나, 도 7에 도시하는, 소위 「각형」의 엑시머 램프에도 적용할 수 있다.

도 6에 도시하는 엑시머 램프(50)는, 실리카 유리로 이루어지는 원통형의 외측관(52)과 이 외측관(52) 내에 있어서 그 관축을 따라서 배치된, 당해 외측관(52)의 내경보다 작은 외경을 가지는 예를 들면 실리카 유리로 이루어지는 원통상의 내 측관(53)을 가지고, 외측관(52)과 내측관(53)이 양 단부에 있어서 용융 접합되어 외측관(52)과 내측관(53)의 사이에 환상의 방전 공간(S)이 형성되어 이루어지는 2중관 구조의 방전 용기(51)를 구비하고 있고, 예를 들면 금속으로 이루어지는 한쪽 전극(고전압 공급 전극)(55)이 내측관(53)의 내주면에 밀접하여 설치됨과 더불어, 예를 들면 철망 등의 도전성 재료로 이루어지는 한쪽 전극(56)이 외측관(52)의 외주면에 밀접하여 설치되고, 방전 공간(S) 내에, 예를 들면 크세논 가스 등의 엑시머 방전에 의해서 엑시머 분자를 형성하는 방전용 가스가 충전되어, 구성되어 있다.

이러한 구성의 엑시머 램프(50)에서는, 예를 들면 방전 용기(51)의 내측관(53)의 내표면에 있어서의 전 둘레에 걸쳐서 상기 자외선 반사막(20)이 설치됨과 더불어, 외측관(52)의 내표면에, 광 출사부(58)를 형성하는 일부분의 영역을 제외하고 실리카 입자와 알루미나 입자로 이루어지는 자외선 반사막(20)이 설치된다.

또, 도 7에 나타내는 엑시머 램프(40)는, 예를 들면 합성 실리카 유리로 이루어지는 단면 장방형의 방전 용기(41)를 구비하여 이루어지고, 방전 용기(41)의 서로 대향하는 외표면에 금속으로 이루어지는 한 쌍의 외측 전극(45, 45)이 방전 용기(41)의 관축 방향으로 신장되도록 설치됨과 더불어, 방전용 가스인 예를 들면 크세논 가스가 방전 용기(41) 내에 충전되어 있다. 도 7에서, 부호 42는 배기관이며, 부호 43은 예를 들면 바륨으로 이루어지는 게터이다.

이러한 구성의 엑시머 램프(40)에 있어서는, 방전 용기(41)의 내표면에 있어서의, 각각의 외측 전극(45, 45)에 대응하는 영역 및 이들 영역에 연속하는 한쪽의 내면 영역에 걸쳐서, 상기 자외선 반사막(20)이 설치되고, 자외선 반사막(20)이 설치되지 않음으로써 광 출사부(44)가 형성되어 있다.

도 1은 본 발명의 엑시머 램프의 일례에 있어서의 구성의 개략을 나타내는 설명용 단면도로서, (a)는 방전 용기의 길이 방향에 따른 단면을 나타내는 단면도이고, (b)는 (a)에 있어서의 A－A선 단면도이다.

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

도 3은 실험예에 있어서의 각 엑시머 램프의 조도 상대치의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.

도 4는 실험예에 있어서의 엑시머 램프 조도의 측정 방법을 설명하기 위한 단면도이다.

도 5는 조도 상대치가 1.2이상일 때의, 자외선 산란 입자의 중심 입경과, 자외선 반사막의 필요 막 두께의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 6은 본 발명의 엑시머 램프의 또 다른 예에 있어서의 구성의 개략을 나타내는 설명용 단면도로서, (a)는 방전 용기의 길이 방향에 따른 단면을 나타내는 횡단면도이고, (b)는 (a)에 있어서의 A－A선 단면도이다.

도 7은 본 발명의 엑시머 램프의 다른 예에 있어서의 구성의 개략을 나타내는 설명용 단면도로서, (a)는 방전 용기의 길이 방향에 따른 단면을 나타내는 단면도이고, (b)는 (a)의 지면에 수직인 평면에 의한 단면을 나타내는 단면도이다.

<부호의 설명>

10 : 엑시머 램프 11 : 방전 용기

15 : 한쪽 전극(고전압 공급 전극)

16 : 다른쪽 전극(접지 전극)

18 : 광 출사부(애퍼춰부) 20 : 자외선 반사막

30 : 알루미늄제 용기 31 : 지지대

35 : 자외선 조도계 40 : 엑시머 램프

41 : 방전 용기 42 : 배기관

43 : 게터 44 : 광 출사부

45 : 외측 전극 50 : 엑시머 램프

51 : 방전 용기 52 : 외측관

53 : 내측관 55 : 한쪽 전극(고전압 공급 전극)

56 : 다른쪽 전극 58 : 광 출사부

S : 방전 공간

Claims

방전 공간을 가지는 실리카 유리로 이루어지는 방전 용기를 구비하고, 당해 방전 용기를 형성하는 실리카 유리가 개재된 상태에서 한 쌍의 전극이 설치됨과 더불어, 방전 공간 내에 크세논 가스가 봉입되어서 이루어지는 엑시머 램프에 있어서,

상기 방전 용기의 방전 공간에 노출되는 표면에는, 실리카 입자와 알루미나 입자로 이루어지는 자외선 산란 입자에 의해 구성된 자외선 반사막이 형성되어 있고, 당해 자외선 반사막의 막 두께 Y(㎛)는, 자외선 반사막을 구성하는 자외선 산란 입자의 중심 입경을 X(㎛)로 할 때, Y＞4X＋5의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 엑시머 램프.
청구항 1에 있어서,

상기 자외선 반사막은, 실리카 입자의 함유 비율이 30wt％이상인 것임을 특징으로 하는 엑시머 램프.