TWI394198B - Excimer lamp device - Google Patents

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TWI394198B
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Yuichi Otsuka
Kenji Yamamori
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Ushio Electric Inc
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Description

準分子燈裝置
本發明是關於被使用於紫外線照射處理的準分子燈裝置，尤其是關於具備測定從準分子燈所放射的紫外線的光感測器的準分子燈裝置。
近年來，例如在液晶顯示面板的玻璃基板依紫外線照射所致的洗淨工序等，使用具備放射波長200nm以下的真空紫外光，例如172nm的真空紫外光的準分子燈的準分子燈裝置。在此些準分子燈裝置中，真空紫外光在空氣中會衰減之故，因而在成為筐體的開口部的半導體基板或液晶基板等的工件所成的被照射物與準分子燈之間，設置石英玻璃所成的窗材，經窗材而將真空紫外光照射在被照射物。然而，石英玻璃所成的窗材是高價格之故，因而如專利文獻1所示地，拆除石英玻璃所成的窗材，而採用接近被照射物與準分子燈的構造。
一方面，準分子燈是藉由隨著經過其使用時間的劣化，所照射的真空紫外光的強度會徐徐地降低。當所照射的真空紫外光的強度降低，則洗淨被照射物的表面的能力也會降低。所以，隨時測定來自準分子燈的真空紫外光的強度，使得強度不會降低成所定值以下的方式，進行提昇燈輸入的反饋控制，或是強度無法輸出至所定值以上時，則必須更換準分子燈。
在專利文獻1所述的準分子燈裝置，記載著設置檢測出來自準分子燈的真空紫外光的強度的光感測器。該光感測器是例如將172nm的紫外線以螢光體變換成可視光，並以光電二極體檢測出可視光而變換電性訊號俾得到輸出。
第7圖是表示對於專利文獻1所述的準分子燈101的長邊方向沿著垂直方向的準分子燈裝置100的概略構成的斷面圖，第8圖是表示圖示於第7圖的準分子燈101的構成的立體圖。
如第8圖所示地，具備長方體的放電容器102的準分子燈101，是對於燈的長邊方向垂直方向的斷面為長方形，而在放電容器102的上下兩面沿著放電容器102的長邊方向延伸的方式設有外部電極103，104。在該例子中，設於上面的一方的外部電極103是被構成板狀，而設於下面的另一方的外部電極104是被構成網狀。又，在放電容器102的上面，設有相對於光感測器105的板狀地所構成的外部電極103的一部分被削除的開口部106。
如第7圖所示地，準分子燈101是網狀地所構成的外部電極104相對於被照射物W的方式，設置複數支，例如圖示地設置3支於準分子燈裝置100的筐體107的內部。筐體107是被構成一面被開口的箱狀，而被照射物W被搬運至與其開口面平行的方向。在相對於筐體107的上述開口面的一面，設有測定來自準分子燈101的真空紫外光的光感測器105所導出入的貫通孔108，該貫通孔108是光感測器105被導入出之故，因而設於相對於準分子燈 101的開口部106的位置。
從筐體107的貫通孔108所導出入的光感測器105，設有：從準分子燈101照射著真空紫外光的螢光體109，及檢測出藉由螢光體109被變換的可視光的光電二極體110。光感測器105是欲檢測出來自準分子燈101的真空紫外光時，則藉由氣缸111從筐體107的貫通孔108被導入至筐體107的內部，朝準分子燈101的開口部106移動一定量而被近接。近接於開口部106的光感測器105是將真空紫外光藉由螢光體109變換成可視光，而藉由光電二極體110檢測出可視光。光感測器105是藉由氣缸111，再經貫通孔108而被導出至筐體107的外部。該光感測器105的導出入，是藉由被連接於光感測器105的氣缸111所進行。
專利文獻1：日本特開2004-97986號公報
但是，該準分子燈裝置100是筐體107的一面被開放之故，因而筐體107的內部成為大氣狀態。所以，點燈準分子燈101時，藉由準分子燈101所照射的真空紫外光與大氣中的氧氣進行反應之故，因而大氣中的氧氣濃度會變動。一方面，隨著利用未予圖示的搬運機構的被照射物W的搬運，筐體107的內部是發生氧氣濃度有變動的大氣的對流C。所以，藉由該對流C，使得光感測器105與準分子燈101之間的氧氣濃度會變動，而從準分子燈101所放 射的真空紫外光的氧氣所致的吸收量會變動，藉由光感測器105所檢測出的真空紫外光的氧氣所致的吸收量會變動。
如此地，在筐體107下方所開口的準分子燈裝置100中，藉由被照射物W被搬運，無法將筐體107內部的氧氣濃度作成均勻，而準分子燈101與近接於此的光感測器105之間的氧氣濃度，及準分子燈101與被照射物W之間的氧氣濃度不會相同。所以，依據藉由光感測器105所檢測出的真空紫外光的強度，進行控制準分子燈101的輸入時，則有所定值以上的真空紫外光被照射於被照射物W，或是所定值以下的真空紫外光被照射，而對於被照射物W無法均勻地照射真空紫外光。
本發明的目的是鑑於上述的問題，提供一種具備以簡便構造抑制依氧氣濃度變動的大氣對流所致的紫外線的測定值變動的光感測器的準分子燈裝置。
本發明是為了解決上述的課題，採用如下的手段。
第1手段是一種準分子燈裝置，具有：準分子燈，及測定從該準分子燈所放射的紫外準分子光的光感測器，及至少收納上述準分子燈與上述光感測器的筐體，其特徵為：上述光感測器是具有：具備光電二極體與螢光體的光監測器部，及具有開放於該光監測器部側與上述準分子燈側的開口，而上述準分子燈側的開口被近接配置於上述準分子燈的筒狀部，及連結上述光監測器部與上述筒狀部的基台部，以前述光監視器部之光射入側的開口周緣與前述筒狀部的最小內徑部內緣所規定之前述光監視器部的光攝取 角度，是比上述筒狀部之上述準分子燈側的上述開口端領域的漸次大徑化部之內周面的開口角度還要小，上述筒狀部是具有：內徑從上述基台部側朝上述準分子燈側被漸次小徑化部的漸次小徑化部，及形成於比該漸次小徑化部還要接近於上述準分子燈的最小內徑部，及內徑從該最小內徑部朝上述準分子燈側被漸次大徑化的漸次大徑化部，上述基台部是具有將被導入於上述筒狀部的惰性氣體予以導入的氣體導入口，測定上述紫外準分子光時，將從上述氣體導入口所導入的惰性氣體經上述筒狀部內，從上述筒狀部的上述準分子燈側的上述開口放出。
第2手段是在第1手段中，特徵為上述筒狀部是陶瓷構件的準分子燈裝置。
第3手段是在第1手段或第2手段中，特徵為在上述基台部的上述氣體導入口與上述筒狀部之間，形成有氣體壓調整空間的準分子燈裝置。
依據如申請專利範圍第1項所述的發明，從氣體導入口導入惰性氣體時，則氣體的流動經筒狀部內的最小內徑部，增加流速，而從筒狀部開口朝準分子燈放出成擴展至開口周圍之故，因而可提供一種具備抑制依氧氣濃度變動的大氣對流所致的紫外線的測定值變動的光感測器的準分子燈裝置，又，因為可將以光感測器之光監視器部的開口周緣與筒狀部的最小內徑部內緣所規定之光監視器部的光攝取角度，設為比筒狀部的開口端領域之內周面的開口角度還要小，所以，可不受存在於筒狀部的開口附近之氧濃 度變動之大氣亂流的影響，測定出從燈放射出之紫外線。
依照如申請專利範圍第2項所述的發明，因筒狀部是陶瓷構件之故，因而可將惰性氣體充分接近於燈的電極部。
依照如申請專利範圍第3項所述的發明，形成有氣體壓調整空間之故，可將朝準分子燈而從筒狀部開口所放出的惰性氣體的壓力作成均勻。
使用第1圖至第6圖進行說明本發明的一實施形態。
第1圖是表示本實施形態的發明的準分子燈裝置1的全體構成的斷面圖。
如同圖所示地，該準分子燈裝置1是具有：準分子燈2，及具備測定從準分子燈2所放射的紫外準分子光的筒狀部31，基台部32及光監測器部33的光感測器3，及至少收納準分子燈2與光感測器3的筐體4。又，準分子燈2的詳細構成是與表示於第8圖者大約同樣之故，因而省略說明。又，準分子燈2是並不被限定於斷面短形形狀為四方形式的光感測器，而雙重管型式的準分子燈也可以。又，在斷面矩形形狀的四方形式的準分子燈，電極是相對的電極部是網目狀電極也可以。
第2圖是表示將圖示於第1圖的所導入的惰性氣體的流動的狀況予以表示的光感測器3的詳細的構成的斷面圖，第3圖是表示將圖示於第1圖的光監測器部33的光攝 取角度β與筒狀部31的開口端領域的漸次大徑化部315的內周面之開口角度α之關係予以表示的光感測器3的詳細構成的斷面圖。
如此些圖所示地，光感測器3是具有：具備光電二極體331與螢光體332的光監測器部33，及具有分別開放於基台部32側與準分子燈2側的開口311，312，準分子燈2側的開口312近接配置於準分子燈2的筒狀部31，及連結光監測器部33與筒狀部31的基台部32。又，筒狀部31是具有：內徑從基台部32側朝準分子燈2側被漸次小徑化部的漸次小徑化部313，及形成於比漸次小徑化部313還要接近準分子燈2的最小內徑部314，及內徑從最小內徑部314朝準分子燈2側被漸次大徑化的漸次大徑化部315。又，在基台部32，有將流出至筒狀部32的開口311的惰性氣體予以導入的氣體導入口321，在氣體導入口321與筒狀部31之間形成有氣體壓調整空間322。光感測器3是在光電二極體331與螢光體332之間，具備例如僅透射將氙準分子光172nm的光以螢光體332變換成可視光的如色彩玻璃濾色片333的濾色片地可以。又，筒狀部31是陶瓷製，例舉一例為塊滑石較佳。但是並不限定於塊滑石者，其他也可使用氧化鋁或氮化矽等。紫外準分子光是將從氣體導入口321所導入的惰性氣體經基台部32的氣體壓調整空間322內，一面從筒狀部31的準分子燈2側的開口部312放出一面進行測定。
如第2圖所示地，筒狀部31是具有其內徑從光感測 器3側朝準分子燈2側被漸次小徑化的漸次小徑化部313，又在此漸次小徑化部313還位於接近準分子燈2的位置具有最小內徑部314，又，從最小內徑部314朝準分子燈2側被漸次大徑化的漸次大徑化部315，而筒狀部31與光監測器部33是利用基台部32被連結。從基台部32的氣體導入口321所導入的氮氣體等的惰性氣體，是藉由比氣體導入口321還要大徑的氣體壓調整空間322，氣體壓被均勻地調整。氣體壓被調整的惰性氣體是通過筒狀部31內的漸次小徑化部313之後，為了通過最小內徑部314，其流速會增大，而從筒狀部31的開口312朝準分子燈2放出成擴展至開口312周圍。
又，如第3圖所示地，光監測器部33是具有光電二極體331與螢光體332，而在螢光體332的下方設有準分子光攝取用的開口334。此以光監測器部33的開口334周緣(f1，f2)與筒狀部31的最小內徑部314內緣(n1，n2)所規定的光監測器部33的光攝取角度β，筒狀部31的開口312端領域的漸次大徑化部315內周面的開口角度α者作成較大。亦即，在通過光感測器3的筒狀部31中心而垂直於筒狀部31的徑方向的斷面，將光攝取角度β作成連結筒狀部31的最小內徑部314的一方內緣點n1與從內緣點n1觀看的光監測器部33的開口334周緣上的一方最遠點f1的線分，及連結最小內徑部314的另一方內緣點n2與從內緣點n2觀看的光監測器部33的開口334周緣上的另一方最遠點f2的線分的交線所作的90度以下的內角， 而將開口角度α作為筒狀部31的開口312端領域的漸次大徑化部315內周面的開口角度時，則在光攝取角度β<開口角度α的關係。若在該關係下，則不會受到存在於筒狀部31的開口312近旁的氧氣濃度的變動的大氣紊流所致的影響而成為可確實地測定從準分子燈2所放射的紫外線。
第4圖是表示作為習知技術的比較例的筒狀部5與本發明的筒狀部31的對比的圖式。第4(a)圖是本發明的筒狀部5的斷面圖，第4(b)圖是本發明的筒狀部31的斷面圖。
第4(a)圖所示地，在習知技術的直線型式的筒狀部5中，從筒狀部5的內周面52經開口51延長上會捲入含有筒狀部5的周圍的氧氣的氣體。所以，在以光監測器部33開口334周緣與筒狀部5的開口51所規定的光監測器部33的光攝取角度β內會進入含有氧氣的空氣，而無法精度優異地測定來自準分子燈2的紫外準分子光。
對於此，如第4(b)圖所示地，在本發明的筒狀部31，含有筒狀部31周圍的氧氣的氣體，是會捲入從筒狀部31的漸次大徑化部315的內周面經開口312的延長上，亦即捲入於開口角度α內，惟在光攝取角度β<開口角度α的關係之故，因而不會捲入在光攝取角度β內。其結果，精度優異地可測定來自準分子燈2的紫外準分子光。
第5圖是表示圖示於第2圖(第3圖)的筒狀部31與圖示不同的各種形狀例的筒狀部31A~31D的構成的斷面圖。
第5(a)圖至第5(d)圖是與表示於第2圖的筒狀部31同樣地，在光攝取角度β<開口角度α的關係並沒有變化。但是，在第5(a)圖的筒狀部31A中，漸次小徑化部313A與漸次大徑化部315A的斷面分別朝筒狀部31A的中心部平滑地形成成為多少彎曲。藉此，容易地可流通流進筒狀部31A內的惰性氣體。又，在第5(b)圖的筒狀部31B中，漸次小徑化部313B與漸次大徑化部315B的斷面分別朝從筒狀部31B的中心部遠離的方向形成多少彎曲。藉此，可將藉由漸次小徑化部313B所形的氣體壓調整空間作成寬廣。又，在第5(c)圖的筒狀部31C中，漸次小徑化部313C與漸次大徑化部315C的斷面分別形成階段狀。這時候，形成漸次小徑化部313C及漸次大徑化部315C之際，具有不需要製作特別的加工工模就可進行加工的優點。又，在第5(d)圖的筒狀部31D中，將形成於漸次小徑化部313D與漸次大徑化部315D之間的最小內徑部314D的斷面形成同一內徑所成直線狀。這時候，在陶瓷的切削加工中，成形筒狀部31D的內面之際，實現所定的內徑尺寸的切削成為容易，而精度優異地可製造筒狀部31D。
以下，針對於使用本發明的筒狀部的準分子燈裝置與使用習知技術的筒狀部的準分子燈裝置之比較實驗加以說明。
使用於實驗的本發明的準分子燈裝置的光感測器3，是具有具如第4(b)圖所示的形狀的筒狀部31，筒狀部31內面的最小內徑部314(n1與n2之間)是10mm，筒狀部 31的開口312的漸次大徑化部315的開口角度α比準分子燈33的光攝取角度β還要大，準分子燈33側的開口311的開口徑是16mm，準分子燈的開口312的開口徑是13mm，而筒狀部31的長度是35mm。
對於此，使用於實驗的習知技術的準分子燈裝置的光感測器，是僅筒狀部的形狀與本發明的光感測器3不相同，具有具如第4(a)圖所示的形狀的筒狀部5，筒狀部5的內周面52是具有10mm的均勻內徑，因此，光監測器部33側的開口51的開口徑及準分子燈2側的開口53的開口徑如是10mm，而筒狀部5的長度是35mm。
又，使用於實驗的本發明及習知技術的準分子燈2都是氙氣準分子放電燈，燈構成是與表示於第8圖者同樣。
又，使用於實驗的本發明的光監測器部33及習知技術的光監測器部33都是如第2圖(第3圖)所示地，具備紫外可視變換的螢光體332與色彩玻璃濾色片333與光電二極體331者。
測定紫外準分子光，是將來自準分子燈2的172nm的波長的紫外光以光監測器部33的螢光體332變換成可視光而以光電二極體331受光，藉由輸出的電流值檢測出作為波長172nm的光強度的換算值者。
在測定之際，流在本發明的筒狀部31及習知技術的筒狀部5內的氮氣體量，是在0 l/min至5 l/min的範圍內分別階段地變化，且將本發明的準分子燈表面與筒狀部31的開口312間的距離(稱為間隙)及習知技術的準分子燈表 面與筒狀部5的開口53間的距離(稱為間隙)變更為1.5mm及5.5mm的兩種類進行測定。
第6圖是表示測定結果的圖表，橫軸是流在筒狀部內的每一單位時間的氮氣體量(l/min)，縱軸是表示藉由光電二極體所檢測出的檢測量(mA)。
如同圖所示地，在本發明的準分子燈裝置中，將筒狀部31的最小內徑部(縮小)314作為10mm，將間隙變更為1.5mm及5.5mm的兩種，在任何情形，即使將氮氣體量變更為0 l/min至5 l/min進行測定，也可知紫外線檢測量是幾乎不變地可得到。
一方面，在習知技術的準分子燈裝置中，將筒狀部5的內周面52作為10mm的均勻內徑，將間隙變更成1.5mm及5.5mm的兩種，任何情形都將氮氣體量變更為0 l/min至5 l/min進行測定，則可知紫外線檢測量是間隙大的情形比間隙小的情形還要小。此為，可能為存在燈近旁的大氣(氧氣)與從筒狀部5所放出的氮氣體無法避免在筒狀部5的開口53附近產生渦流的情形，該渦流會給予到達至光監測器部33的紫外線量有所影響。
亦即，在本發明的準分子燈裝置的筒狀部31的開口312附近，即使產生依渦流所致的真空紫外光的吸收，筒狀部31的開口312端領域的內周面的開口角度α者比以光監測器部33的開口334周緣(f1，f2)與筒狀部31的最小內徑部314內緣(n1，n2)所規定的光監測器部33的光攝取角度β還要大之故，因而可能對到達至光監測器部33 的線量不會受到影響，而與從習知技術的筒狀部5的開口53所攝取的紫外線量會產生相差者。
又，在本發明的準分子燈裝置中，與習知技術的準分子燈裝置相比較，可知即使減少流動的氮氣流量也可良好地檢測出紫外線。又，依照本發明的準分子燈裝置，即使從準分子燈2隔離光感測器3，也在抑制依氧氣濃度的變動的大氣對流所致的紫外線的測定值變動的狀態下也可測定紫外準分子光。
1‧‧‧準分子燈裝置
2‧‧‧準分子燈
3‧‧‧光感測器
31‧‧‧筒狀部
311，312‧‧‧開口
313‧‧‧漸次小徑化部
314‧‧‧最小內徑部
315‧‧‧漸次大徑化部
32‧‧‧基台部
321‧‧‧氣體導入口
322‧‧‧氣體壓調整空間
33‧‧‧光監測器部
331‧‧‧光電二極體
332‧‧‧螢光體
333‧‧‧色彩玻璃濾色片
334‧‧‧開口
4‧‧‧筐體
5‧‧‧筒狀
51‧‧‧開口
52‧‧‧內周面
31A‧‧‧筒狀部
313A‧‧‧漸次小徑化部
315A‧‧‧漸次大徑化部
31B‧‧‧筒狀部
313B‧‧‧漸次小徑化部
315B‧‧‧漸次大徑化部
31C‧‧‧筒狀部
313C‧‧‧漸次小徑化部
315C‧‧‧漸次大徑化部
31D‧‧‧筒狀部
313D‧‧‧漸次小徑化部
315D‧‧‧漸次大徑化部
第1圖是表示本發明的準分子燈裝置1的全體構成的斷面圖。
第2圖是表示將圖示於第1圖的所導入的惰性氣體的流動的狀況予以表示的光感測器3的詳細的構成的斷面圖。
第3圖是表示將圖示於第1圖的光監測器部33的光攝取角度β與筒狀部31的開口端領域的漸次大徑化部315的內周面之開口角度α之關係予以表示的光感測器3的詳細構成的斷面圖。
第4(a)圖與第4(b)圖是表示作為習知技術的比較例的筒狀部5與本發明的筒狀部31的對比的圖式。
第5(a)圖至第5(d)圖是表示將與圖示於第2圖(第3圖)的筒狀部31不相同的各種的形狀例予以表示的筒狀部31A至31D的構成的斷面圖。
第6圖是表示將作為習知技術的比較例的筒狀部與本 發明的筒狀部予以比較實驗時的測定結果的圖表。
第7圖是表示專利文獻1所述的對於準分子燈101的長度方向沿著垂直方向的準分子燈裝置100的概略構成的斷面圖。
第8圖是表示圖示於第7圖的準分子燈101的構成的立體圖。
2‧‧‧準分子燈
3‧‧‧光感測器
31‧‧‧筒狀部
311，312‧‧‧開口
313‧‧‧漸次小徑化部
314‧‧‧最小內徑部
315‧‧‧漸次大徑化部
32‧‧‧基台部
321‧‧‧氣體導入口
322‧‧‧氣體壓調整空間
33‧‧‧光監測器部
331‧‧‧光電二極體
332‧‧‧螢光體
333‧‧‧色彩玻璃濾色片
334‧‧‧開口

Claims (3)

  1. 一種準分子燈裝置，具有：準分子燈，及測定從該準分子燈所放射的紫外準分子光的光感測器，及至少收納上述準分子燈與上述光感測器的筐體，其特徵為：上述光感測器是具有：具備光電二極體與螢光體的光監測器部，及具有開放於該光監測器部側與上述準分子燈側的開口，而上述準分子燈側的開口被近接配置於上述準分子燈的筒狀部，及連結上述光監測器部與上述筒狀部的基台部，以前述光監視器部之光射入側的開口周緣與前述筒狀部的最小內徑部內緣所規定之前述光監視器部的光攝取角度，是比上述筒狀部之上述準分子燈側的上述開口端領域的漸次大徑化部之內周面的開口角度還要小，上述筒狀部是具有：內徑從上述基台部側朝上述準分子燈側被漸次小徑化部的漸次小徑化部，及形成於比該漸次小徑化部還要接近於上述準分子燈的最小內徑部，及內徑從該最小內徑部朝上述準分子燈側被漸次大徑化的漸次大徑化部，上述基台部是具有將被導入於上述筒狀部的惰性氣體予以導入的氣體導入口，測定上述紫外準分子光時，將從上述氣體導入口所導入的惰性氣體經上述筒狀部內，從上述筒狀部的上述準分子燈側的上述開口放出。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的準分子燈裝置，其中， 上述筒狀部是陶瓷構件。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的準分子燈裝置，其中，在上述基台部的上述氣體導入口與上述筒狀部之間，形成有氣體壓調整空間。
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