TW200407936A

TW200407936A - Excimer lamp

Info

Publication number: TW200407936A
Application number: TW092125328A
Authority: TW
Inventors: Koji Hosotani; Shingo Ezaki; Tomoya Yoshikawa
Original assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2003-09-15
Publication date: 2004-05-16
Also published as: CN1682349A; CN100336163C; KR20050057224A; WO2004027819A1; JP2004111326A; TWI261288B

Description

200407936 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】本發明是有關於一種激發式氣體分子放電燈。【先前技術】激發式氣體分子放電燈’例如在使用氙作為激發式氣體分子發光用氣體的情況下’放射出中心波長為1 72nm的高能ϊ真空紫外線。因此其主要用來取代放射185nm和 254nm波長紫外線的低壓水銀燈’而大多是將激發式氣體分子放電燈應用於精密洗淨（用光洗淨）液晶表示裝置的玻璃基板和半導體單結晶板等的紫外線照射裝置的光源。真空紫外線，是指波長在5Onm以上20 Onm以下的範圍的紫外線。此真空紫外線，被空氣中的氧吸收使之發生臭氧。因此，在空氣中液晶表示裝置的玻璃基板等的被處理物表面藉由被真空紫外線照射而發生的臭氧，其又與透過的真空紫外線產生相乘的效果，從而可分解去除處理物表面的有機物等並將其洗淨。作激發子放電的放電質臨界採用封〇記載的雙重圓例子，真空紫外線透射率優良的合成石英玻璃，被用式氣體分子放電燈的放電容器。對於激發式氣體分燈’其放電容器内封入了用於激發式氣體分子發光用氣體。藉由對此氣體加以高頻電壓使之產生介電放電而放射真空紫外線。以前，作為放電容器，多入放電氣體的雙重結構的圓筒管或直徑小的圓筒管如’像日本專利公報特開2〇〇ι—24 3 92〇號案的第4圖那樣。開發了-種採用方形箱的放電容器取代這個筒狀的放電容器的激發式氣體分子放電燈。這樣的

200407936 五、發明說明（2) 言如丄ί載於日本專利公開公報特開2000-260396號案- ”从二工激發式氣體分子發光用#氙和氪等的放電用氣體的谷器中，在其相對的外表面上設置有一對電 Ξ。错ii!極間施加於高頻電壓，可高效率地放射出氣的放電容器中，在被雙ί圓重結構的圓筒管構成 # β ^ & v 0疴吕隔開的放電空間内填充放管的内表面的電極間施外和緊貼内側圓筒真空紫外線，由於被大氣；皮“20°…的 ^ t Μ、士 π二吸收，到達的距離短。因犬々辦八子放電，即在裝有具有雙重圓筒管的激發二度在其内…惰性氣體，以維持照射物表面的紫外線而且’為了從周圍的影響中保護電極保護層的方法加以保護。例如像在日太電極错由覆盍平η 74792號案中記載的=像在日本專利公開公報特開最近開發一種如第丨圖所表示的那英製的放電容器"皮做成極長之形狀的電燈。在這個放電容器丨中，橫截面的上子放 mm，左右的幅度為數十_的薄的扁方、门又：、、、十數 …。放電容器W是藉由把這樣的長的管的兩端堵基住，在内部充填氙氣而被製 *央玻^ 電容器1巾，藉由在平坦的上面和下面各自开的。在這個放金屬薄膜，而形成電極。放電容器丨的 ^ ^ 一化、 j上面的電極，幾乎

200407936 五、發明說明（3) 被製成為全面覆蓋在的電極，被做成網眼的間隙照射到下方。中迅速衰減，而僅能的真空紫外線，只能激發式氣體分子放電積’則需要使之從放照射。因而，底部的這些電極的間隙向下需要像記載於日本專樣’向燈室内填充不璃板。在上述的背景燈’採用了網狀、線特別是，在放電或線狀的電極，紫外在使用網狀、線是在電極和形成放電火花放電。由於這個導致光透過窗的汙損出效率下降的問題。總之，如果在放的情況下，則不能長解決這樣的火花放電或離子鍍等手段直接這個平坦的表面上。另一方面，底部狀的圖案，真空紫外線就從這個網眼因為真空紫外線被氧氣吸收，在空氣到達很短的距離。譬如，波長1 7 2 n m 照到1 Omm以下的距離。因此，為使從燈放射的真空紫外線照射到寬闊的面電谷器1具有最大面積的平坦的表面電極被做成網眼狀，真空紫外線就從方照射。根據這樣的照射方式，則不利公開公報特開200 1 -243920號案那活性氣體，或在燈室前面使用石英玻技術中所記載的激發式氣體分子放電狀、板狀或管狀等的金屬作為電極。容器1一的紫外線照射面±，採用網狀線從這個網或線的間隙照射出。狀、板狀或管狀等的電極時，盆問顳容f 1的介電質間的微小間隙内產生火花放電’電極物質將飛散（濺射）而，從而吸收光。因此，產生紫外線輸電容器1的紫外線透過面上形成電極期保持紫外、線輸出效率不下降。的問題的方法，可考岸乍為在放雷笟涔1 u 慮用蒸錢、濺鍍在電裔1上面形成薄膜電極。用

200407936 五、發明說明（4) ΐ述：ί ?成的電極，因為放電容器1和電極間不產生間直办發=:制火花的發生。由於合成石英玻璃具有出色的由=^線的透射率而被作為放電容器1的材料，然而，弱，、备ί和濺鍍法形成的金屬與此石英玻璃的粘著力極【發m『上述手法形成的薄膜電極，#常容易剝落。供是針對上述的問題而進行的，其目的在於提體分子放從放電容器上剝落的薄膜電極的激發式氣上述i’r”！—發明’具備由介電質構成的放電容器，電氣體ίΣΓ/被封入了用於激發式氣體分子發光的放 2層導電膜:二是在上述放電容器的外器-側的Λ Λ’上述2層的導電膜之中，在位於放電容為側的層中含有鉻。 ^ ^ -側因為2層導電膜之中的位於放電容器側的層中所含有的鉻與放電容器的貼極很強地結合在放電容器上。、丨生強而使付電本發明的第二發明，與上述第一發 # 4. θ 上述電極被形成有間隙的圖案的膜：了間隙。糸外線可透過那個根據第二發明，可以藉由蒸鍍和濺鍍器的紫外線照射面上形成盥放電;^方法在放電谷落的電極…士要μ:1 間沒有間隙的難以剝電及伴隨於此的紫外線透過窗 ^間的火化放 ?貝可長期維持高的紫

第9頁 200407936 五、發明說明（5) 外線輸出效率。本發明的第三發明盎 _ 述放電容器含有合成石以玻璃。—相關，其特徵是上強地姓二在，2 f乳體分子放電燈用金屬薄膜電極不能很首次“二=英破璃構成的放電容器上。發明者們用全屬=: 層，把激發式氣體分子放電燈容器上。根摅裳-路:口在由口成石央玻璃構成的放電強的粘著力，以Ζ决f，能獲得，放電容器和電極間具有透射率的势认& ^自於合成石央玻璃出色的真空紫外線 &表外線的高輪出效率一舉兩得。在上=2發層Ί四發明是與上述第-發明相關，其特徵是有至少」種 '電膜中’在遠離放電容器-侧的層裡，含春々稷選自鉑、鈀、金或鎳的元素。與周；：ί:式氣體分子放電燈照射出真空紫外線時，其 ^ 、氟中的氧反應而產生臭氧。在以前例子ψ . 專被用做激發式氣體分子放電燈的電，心題，可考；t ^大乳的化學不穩定性而劣化。對於這樣的問極材料。^用對臭氧化學穩定㈣、把、金或錄作為電材料夫处二，以前這些與合成石央玻璃的粘著性不好們發ίΠΐ激發式氣體分子放電燈的薄膜電極。發明者 ^ 大里的材料中，鉻適合於作為與鉑、鈀、金 μ 7及’成石英坡璃的雙方粘著性都良好的材料。3 及雷發明，可使放電容器和電極間的點著力強， ^ 、六氧的良好的化學穩定性兩立。如果能用含鉑、 12094pif.ptd 200407936 五、發明說明（6) 把、金或含有鎳的層完全覆蓋含有鉻的層，則可顯著地抑制鉻的氧化等導致的劣化。本發明的第五發明是與第一、二、三、四發明相關，其特徵是上述2層的導電性膜中的至少一方，是用離子鍍法或賤錄法來形成的。發明者們，藉由非常多的實驗的結果，發現在很多方法中’離子鍍及濺鍵法特別優於把含有鉻的導電膜結合在激發式氣體分子放電燈的放電容器上，以及再把第2導電性膜結合在含鉻的導電性膜上。並且，發明者們發現，如果比較離子鍍法和濺鍍法，採用離子鍍法製成的導電膜的結合強度則更佳。如上所敘，根據第五發明，可把含鉻的導電膜很強地結合在激發式氣體分子放電燈的放電容器上，並且，可把第2導電膜很強地結合在含有鉻的導電膜上。在本發明太薄則會導致激發式氣體分大，有時最終低。由於把電抑制，緊貼性中照射紫外線被照射物的距電極的厚度較中，電極的厚度較佳是2〇00埃以上。電極若電阻變大的問題。特別是對於施加高電壓的子放電燈，若其電極太薄，則電極的發埶變會產生斷線，火花放電等，使得燈的壽命降極的厚度製成為200 0埃以上，電極的發熱的惡化得到抑制，燈的壽命則提高。介5 =型紫外線照射裝i，因為放電容；和離在1〇_以内，並以在3mm左右為佳，佳為1 mm以下。 Λ 當電極是用瘵鍍、濺鍍或離子鍍法形成時，電極

度較佳為1 0 // 費時間多等，方法形成電極度設在1 // m以膜的厚度，較與放電容器的大而產生電極有充分的導電中，在離放電高的材料，而佳。電極厚度在電極表護材料，電極電極保護材料電極的保護材紫外線透射率出色。特別是器和被照射物情況下，藉由效0 m以下。如果電極太厚，造成成本增高。舍用γ ; 、>成化時，電極的厚度= 滅鑛或離子鑛的下，可抑制電極上發生龜了：：由於把厚佳為100埃〜1 000埃/裂。含有鉻的導電結人姓处陳，、如果太薄的話，則其全；的：if* ’太厚的g，由於鉻的電阻率 :低的問題1 了使電極全體容3i連^ 發明所記載的2層導電膜合為退的一側的層較且放電容器遠的一二J使用比鉻的導電率的多半由比鉻導c比含絡層厚為面，以却古Φ 4 好的金屬形成則更佳。的氧化Ϊ的腐料為佳。#由設置保的厚度，以5〇〇埃以,而提高燈的壽命。料的材質，較佳為、200〇埃以下為佳。好，機械強度及對^^和3102 °這些材質’ ’激發式氣體分子臬、氧等的化學穩定性的距離在l〇mm以下的乍燈，被用於其放電容設置電極保護材料對2近的位置的空氣中的 τ抑制電極的劣化很有為讓本發明之上述和其他目易懂，下文特舉一較佳實施例，、特徵和優點能更明顯說明如下。亚配合所附圖式，作詳細【實施方式】

200407936 五、發明說明（8) 以下，參照圖就本發明的實施形態加以說明。第1圖〜第3圖顯示的是本發明的一實施形態。第1圖是省略了長尺寸中間部的激發式氣體分子放電燈的斜視圖。第2圖是省略了長中間部的激發式氣體分子放電燈的縱切面圖。第3圖是形成於第2圖中的放電容器1 的外表面上的電極3的縱切面放大圖。以採用前後方向長尺寸的方箱形的放電容器1的激發式氣體分子放電燈為例，說明本實施形態。如第1圖及第2 圖所示’在橫截面為橫長方形的合成石英玻璃製的角管la 的兩端開口部，分別焊接有與角管1 a橫截面大體上相同形狀的合成石英玻璃製的前後壁板lb。這樣一來，角管1&的兩端開口部被堵塞，就形成了放電容器1。角管1 a是橫截面的上下方向的高度為1 2mm，左右方向的幅度為3 Omm，前後方向的長度為11 00mm的方形管。總之，這個角管la是由上下相對的平坦的上下壁板和左右方向相對的平坦的左右侧壁板構成。在焊接在這個角管1 a的兩端開口部的前後壁板1 b上事先分別設置有小細尖管1 c、1 c。各個小細尖管 lc疋合成石英玻璃製的管其被向加外突出地焊在前後壁板 lb上。在其管内，與預先形成在前後壁板lb的大體上中央部位的開口孔相通。在角管丨a的上下壁板的外面，形成有作為電極2、3的金屬薄膜。這個金屬薄膜的形成，在把前後壁板1 b焊接在角管丨a兩端開口部之前或其後都可以。電極2，被成膜於幾.乎全面覆蓋在角管la上面壁板表面上。電極3 ’成膜在角管1 a下壁板的下面，其被做成網眼狀圖

第13頁 200407936 五、發明說明（9) 案且大體上全面覆蓋底部。第3圖’顯示了電極3的斷面圖。電極2及3的都是先形成第1層的鉻m3a ’然後繼續形二個 3::這些膜，是藉由把金屬蒸鍍在合成石英玻；= 。這些膜特別較佳為用離子鍍法或濺鍍而右比較離子鍍法和濺鍍法的話，則更佳為離子鍍^，哲 =子體空間裡，被電離的金屬撞擊玻璃表面，心:= :結合在玻璃上形成膜。電極3的網二: 成之後，採用餘刻法把不用部分除去而形成案疋在第2層形電極2中，在角管13的上面壁板成_埃厚的鉻層及350{)埃厚的錄層U3王體表面均管1 a下壁板底部的幾乎全面形成網眼狀電的 J :個角電極：厚度，電極2及電極3的雙方都成。因此，保護材料4。電極保護材料4，孽如，J =層作為電極蔽，再蒸鍍氟化鎂，使里口带& ^ 知用把不要部位掩你炎中H 使形成於必要的位置。作為電極保護材料4的形成法，可以離子鍍法或者濺鍍法等。不 =用/、工蒸鍍、本低廉而為最佳。在本實施、、、二蒸鍍法的製造成都形成有1 0。0埃厚的就化鎂的；：佯:及電極3雙方，保護材料4的材質，除了氣化_外=材料^作為電極 )。為使電極2及電極3不露出，較佳θ |用一虱化矽（Si〇2 覆蓋於電極2及電極3。疋電極保護材料4全面 12094pif.ptd 第14頁 200407936 五、發明說明（ίο) 向放電容器1内部填充放電用氣體，是藉由從一側的小細尖管lc排除空氣的同時’從另一側的小細尖管lc注入放電用氣體而得以完成。此後，把雙方的小細尖管lc的尖端部溶融封住而使得被密閉’而完成放電用氣體的填充。當燈被安裝在設，上時’小細尖管lc也能被用作燈的支持部。、在本實施形悲中，氙被作為放電用氣體充填在放電容器1裡面。其結果’本實施形態的激發式氣體分子放電燈能放射出中心波長為1 72nm的高能真空紫外線。根據上述構成的激發式氣體分子放電燈，由於在放電容器表面上形成的電極是透過跟放電容器的有出色結合力的鉻層而形成的鎳層，此電極與放電容器表面的結合力增強。這是由於鉻與合成石英玻璃和鎳的雙方都有出色的結合力。作為比較例，&了具有不含鉻層而只由鎳層構成的電極(厚度4000埃）以外，其他都與上述的本實施形態相同，而製成了激發式氣體分子放電燈。 ^，實施形態和比較例的雙方的激發式氣體分子放電 :^極膜上’刻入圍棋盤狀的縫隙，在其上貼上之 ,^ + 蜆察電極膜是不是從放電容器上剝落，即為檢切剝離試驗。 Μ = 果知道，隔有鉻層的本實施形態的電極與比較例的電和f :比’可更強地結合在放電容器上。 “ΪΓ二試驗中，本實施形態的激發式氣體分子放電燈

與比較例的激菸夫备触A 、七式氣體刀子放電燈相比，其壽命較長。同

200407936 五、發明說明（π) "— - 時，在本實施形態中藉由改變鉻層，鎳層及電極的厚产進行壽命試驗’可知電極的厚度在2000埃以上為佳，：的厚度以100埃以上、1 000埃以下為佳。並且，藉由由氟化鎂組成的電極保護材料來覆蓋電極，提高了 t 氣體分子放電燈的壽命。並知道此電極保護材料 L式以5 0 0埃以上、2 0 0 〇埃以下為佳。又’ 在上述實施形態中，鎳被用作第2層，不過，用鉑、鈀、金或銀也得到了同樣的效果。、' 在上述實施形態中，雖然顯示的是放電容器丨由前壁板lb，lb和角形管la的長的方箱形，但不僅限於此。對於日本專利公開公報特開2〇〇1_24392〇號案記載的雙重結構的圓筒管，在有小直徑的圓筒管中裝入放體的放電容器，以及日本專利公開公報特開2〇〇〇_26〇396、號案記載的方箱形的放電容器等，本發明也有效。，在上述實施形態中’顯示的是用小細尖管“形成連接於通彺放電容器1内部的開口，不過，用其他的管材或單純地形成開口孔也可以。開口孔，被用於充填放電用氣體。為不妨礙紫外線的照射，開口孔，以設置在紫外射方向的壁板以外的壁板上為佳。在上述實施形態顯示的是把前後側壁板lb焊接在角管la兩端的開口部，由此而製成放電容器1，不過，放電容器1的製做方法並不限於此。譬如，也可把前後壁板 lb焊接在橫截面為橫寬的方形的合成石英玻璃的長圓筒管的兩端開口部。除此以外’纟可是成型為圓筒管狀的，角

200407936 五、發明說明（12) 〜管la兩端被炫融封止的東西。在放電容器工中，形成電極 2，3的上下壁板在大範圍平坦且大體平行即可。因此，譬如圓筒管狀的容器的左右側壁板彎曲成半圓筒狀也可以了又譬如炼融封閉前後邊壁板因炫融彎曲也可以。除此之外即使在用6塊合成石英玻璃板材分別焊接而製造放電容器情況下，也能得到與本發明同樣的效果。在這種情況下，因各壁板由不同的板材構成，可以任意把壁板變更為紫外線透射率或反射率高^材料。在上述實施形態中，顯示的是放電容器1的全部壁板由合成石英玻璃構成。然而，紫外線透過的照射用的壁板以外的壁板，只要是介電質材料，未必用合成石英玻璃.。上述實施形態是以放射波長為17211[11的真空紫外線的激發式氣體分子放電燈為例而做的說明，不過，本發明並不限定於此。此外，例如用Kr〗和ArF作為放電用氣體，也可顯示出與本發明同樣的效果。如果用ΚΓ I時則放射1 9丨_ 的，用ArF則放射193nm波長的真空紫外線。在上述實施形態中，在放電容器上形成有由第1層和第2層組成的電極，不過，本發明的電極未必限定於2層構造。譬如，在第1層和第2層間，或是第2層的與第1層相反的一側，可設置第3層，也可製成具有3層以上的多層構造的電極。在上述實施形態中，電極2和電極3都是2層結構，不過，未必有必要把雙方都作成2層結構。譬如，可只把紫外線照射方面的電極3做成2層構造。藉由採用含鉻層，雷

12094pif.ptd 第17頁 200407936 五、發明說明（13) 極被很強地結照射面的電極到。因此，把樣的優點，即外線照射方面非照射紫外線的電極時，即間隙間產生火光透過窗，也此相對，在紫而造成光透過重問題。總之，將光透過窗汗損立。因此，把電極，比用於本申請案而以申請號碼礎。根據這個容，被作為引產業上的利用本發明的導電膜的電極側的層含有絡使在電花放電不存在紫外線外線照射一側窗的汙損，則合在，電容器上的這一效果，不管是紫外線，還疋非紫外線照射面的電極都同樣可被得很薄輕的電極做為放電容器很強地能粘著這使疋紫外線照射方面的電極，即使是不是紫的電極，都可以得到相同的優點。然而，在一侧，如果使用網狀、線狀、板狀或管狀等極與形成放電容器的介電質間的微小 ’產生電極物質的飛散（濺射）而汙損輸出效率下降之類的問題。與 ’如果使用網狀或線狀的電極存在紫外線輸出效率降低的嚴本發明應用於紫外線照射一側，首次使防止和增強薄膜電極對放電容器的結合力得到兩本發明應用於放電容器的紫外線照射一側的不照射紫外線側，在工業上更具重要意義。，於2002年9月20曰在曰本提出專利申請，為特願2002-275489的專利申靖牵作為其記述，特願_-275 489的内用文獻插入本說明書。可能性特徵是在放電容器的外表面上設置具有2層在上述2層的導電膜中，位於放電容器一，根據本發明，能得到薄膜電極很強地結合

200407936 五、發明說明（14) 在放電容器上的激發式氣體分子放電燈。雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

12094pif.ptd 第19頁 200407936 圖式簡單說明第1圖，顯示的是本發明的一實施形態，其為省略了長尺寸中間部的激發式氣體分子放電燈的斜視圖。第2圖，顯示的是本發明的一實施形態，其為省略了長尺寸中間部的激發式氣體分子放電燈的縱切面圖。第3圖，顯示的是本發明的一實施形態，其為形成於激發式氣體分子放電燈的放電容器外表面上的電極的縱切面放大圖。【圖式標示說明】 1 :放電容器 1 a :角管 1 b :前後壁板 1 c :小細尖管 2、3 :電極 3a :鉻膜 3b :鎳膜 4 ·電極保護材料

12094pif.ptd 第20頁

Claims

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六、申請專利範圍 1. 一種激發式氣體分子放成的放電容器，且於卜'+、从 „糸為具有由介電質構氣體分子發光的放ΐΐ放電容15内部封入了用於激發式側的層含有特徵是在上述放電容器的外表面具備至h子放電燈’其電極，上述2層導電膜中，位於放電容器彳2層導電膜的鉻0 严Λ二請Λ利範圍第1項所述之激發式氣體分子放電 k =特欲疋把上述電極製成有間隙的圖案的膜，可透過紫外線。 3·如申請專利範圍第1項所述之激發式氣體分子放電燈’其特徵是上述放電容器含有合成石英玻璃。 4 ·如申請專利範圍第1項所述之激發式氣體分子放電燈’其特徵是在上述2層導電膜中的遠離放電容3| 一侧的層中，含有至少係選自鉑、鈀、金與鎳所組之族之其中之^一種元素。 5.如申請專利範圍第1、2、3、4項其中住〜項所述之激發式氣體分子放電燈，其特徵是上述2層導電膜中，至少一方是用離子鍍法或者濺鍍法形成的。、’