WO2005101456A1

WO2005101456A1 - エキシマｕｖランプ用合成石英ガラス管およびその製造方法

Info

Publication number: WO2005101456A1
Application number: PCT/JP2004/005208
Authority: WO
Inventors: Takayuki Oshima; Akira Fujinoki; Shigeru Yamagata
Original assignee: Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd.
Priority date: 2004-04-12
Filing date: 2004-04-12
Publication date: 2005-10-27
Also published as: JPWO2005101456A1

Abstract

本発明のエキシマUVランプ用合成石英ガラス管は、高純度の合成石英ガラスからなり、波長150～250nmの真空紫外光を放出するエキシマUVランプ用合成石英ガラス管において、該合成石英ガラス管の寸法が長さ1000mm以上、外径10mm以上50mm以下、肉厚0.8mm以上2.8mm以下で表面に幅0.5mm以上または長さ150mm以上のキズがなく、外径の最大値と最小値の差が1.4mm以下好ましくは0.7mm以下、肉厚の最大値と最小値の差が0.5mm以下好ましくは0.3mm以下、長さ1000mmあたりの曲がりが1.5mm以下好ましくは0.7mm以下であることを特徴とするものである。本発明のエキシマUVランプ用合成石英ガラス管を用いれば、高性能で均一に発光することのできるエキシマUVランプを得ることができる。

Description

明細書エキシマ UVランプ用合成石英ガラス管およびその製造方法技術分野

本発明は、波長 1 50~ 250nmの真空紫外光を放出するエキシマ UVランプの光透過性部分を構成する合成石英ガラス管に関する。背景技術

LCD 基板の大型化に伴って基板の洗浄装置も大型化し、これに搭載されるェキシマ UVランプの寸法においても長尺化が進められている。エキシマ UVランプを構成する合成石英ガラス管には放電特性や発光効率の面から寸法精度の高さが求められるが、かかる長尺の石英ガラス管においては、長尺 ( ランプ全長にわたつて放電特性や発光効率が均一となることが必要であるために、寸法精度に対する要求がさらに厳しくなつてきている。

特開平 7- Π 5731 には紫外線ランプ用高純度シリカガラスおよびその製造方法が開示されているが、今日のエキシマ UVランプに求められているような長尺で寸法精度の高い石英ガラス管を製造するために必要な条件が日月らかではなく、直径 30匪、肉厚 2mm、長さ 200匪の合成石英ガラス管を作製したに留まっている。発明の開示

そこで、本発明は、今日のエキシマ UVランプに求められているような長尺で寸法精度の高い石英ガラス管、およびその製造方法を提供することを目的とするものである。

また、本発明の発明者らは、 UVランプの向上を図るべく、石英ガラス管内の不純物について鋭意研究していたところ、不純物としての Vを発見し、またこの V の濃度が所定値を超えると、紫外線を吸収し紫外線吸収端を長波長側にシフトさせ透過率の低下を招くため好ましくないことを知見した。

本発明の他の目的は、エキシマ UVランプ装置の性能を向上させるため不純物濃度を極力 ί甲さえたエキシマ UV ランプ装置用合成石英ガラス管を提供することにある。

以上の目的は、下記 1. 〜 8. のいずれかの構成により達成される。

1. 高純度の合成石英ガラスからなり、波長 150〜 250nmの真空紫外光を放出するエキシマ UVランプ用合成石英ガラス管において、該合成石英ガラス管の寸法が長さ lOOOmm 以上、外径 10mm以上 50mm以下、肉厚 0.8mm以上 .8mm以下で表面に幅 0.5讓以上または長さ 150匪以上のキズがなく、外径の最大値と最小値の差が 1. 4誦以下好ましくは 0. 7匪以下、肉厚の最大値と最小値の差が 0. 5mm以下好ましく 0. 3 mm以下、長さ 1000mmあたりの曲がりが 1.5mm以下好ましくは 0.7mm以下であることを特徵とするエキシマ UVランプ用合成石英ガラス管。

2. Li、 Na、 K、 Ca、 Mg、 Ti、 Fe、 Ni、 Cu、 Cr、 Mo、 W、 Vの各元素濃度が 5wtppb 未満、好ましくは上記の全ての元素の各濃度が 3wtppb未満、より好ましくは上記の全ての元素の各濃度が lwtppb未満であることを特徴とする上記 1.記載のェキシマ UVランプ用合成石英ガラス管。

3. 肉厚 0.8mm以上 2.8誦以下の合成石英ガラス管の内表面から外表面への波長 172nmにおける分光透過率が 80%以上好ましくは 83%以上であることを特徵とする上記 1. または 2. 記載のエキシマ UVランプ用合成石英ガラス管。

4. 合成石英ガラス管中の 0H基濃度が lOwtppm以上 400wtppm以下、 C1元素濃度が 30wtppm以下好ましくは 5wtppm以下であることを特徴とする上記 1. 〜 3. のいずれかに記載のエキシマ UVランプ用合成石英ガラス管。

5. 波長 150〜250nmの真空紫外光を放出するエキシマ UVランプ用であって、寸法が長さ 1000mm以上、外径 10mm以上 50mm以下、肉厚 0.8mm以上 2.8mm以下で表面に幅 0. 5議以上または長さ 150mm以上のキズがなく、外径の最大値と最小値の差が 1. 4mm以下好ましくは 0. 7 mm以下、肉厚の最大値と最小値の差が 0. 5 mm以下好ましくは 0. 3 mm以下、長さ lOOOmraあたりの曲がりが 1.5mm以下好ましくは 0.7mm以下であるエキシマ UVランプ用合成石英ガラス管を製造するエキシマ UVランプ用合成石英ガラス管の製造方法であって、肉厚の変動率が 1. 8 %以下、表面粗さが 1 8 以下の石英ガラスシリンダーを、円筒型電気加熱炉を使つた無接触加熱延伸方法により、所定の径と肉厚になるように、管の中の内圧および管引き速度を、設定値からの変動が各々土 5 %以内になるように維持しつつ管引きを行って、エキシマ UVランプ用合成石英ガラス管を製造することを特徴とするエキシマ UVランプ用合成石英ガラス管の製造方法。

6. Li、 Na、 K、 Ca、 Mg、 Ti、 Fe、 Ni、 Cu、 Cr、 Mo、 W、 Vの各元素濃度が 5wtppb 未満、好ましくは上記の全ての元素の各濃度が 3wtppb未満であるのがよく、より好ましくは上記の全ての元素の各濃度が lwtppb 未満であることを特徴とする上記 5. 記載のエキシマ UVランプ用合成石英ガラス管の製造方法。

7. 合成石英ガラス管の内表面から外表面への波長 172nraにおける分光透過率が 80%以上好ましくは 83%以上であることを特徴とする上記 5. または 6. 記載のェキシマ UVランプ用合成石英ガラス管の製造方法。

8. 合成石英ガラス管中の 0H基濃度が lOwtppm以上 400wtppm以下、 C1元素濃度が 30wtppm以下好ましくは 5wtppm以下であることを特徴とする上記 5. 〜 7. のいずれかに記載のエキシマ UVランプ用合成石英ガラス管の製造方法。

なお、特開平 0 7 — 1 0 9 1 3 6号においては、石英ガラス管およびその製造方法が開示されているが、該石英ガラス管は光ファイバの線引き用のものであつて、外径が 5 0〜 3 0 0 mm 、厚さ 1 0 mm以上と大型のものであり、本発明のエキシマ UV ランプ装置用合成石英ガラス管とは技術分野がまったく異なるものである。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の実施例により得られたエキシマ UVランプの概略及びそれに用いられる合成石英ガラス管の性能試験を説明するための図である。

図 2は、本発明の実施例によるエキシマ UVランプ用合成石英ガラス管の製造方法を説明するための図である。発明を実施するための最良の形態

本発明の実施の形態によるエキシマ UVランプ用合成石英ガラス管は、波長 150 〜250nmの真空紫外光を放出するエキシマ UVランプ用のものであって、高純度の合成石英ガラスからなり、該合成石英ガラス管の寸法が長さ 1000I 1 以上、外径 10mm以上 50MI以下、肉厚 0.8mm以上 2.8mm以下である。

本合成石英ガラス管の寸法長さが上記未満であると、洗浄装置の大型化に対応できないからである。なお、現在のところその長さの上限値は、 5000mm程度である。

肉厚が上記未満であると、ランプ管としての強度が不足するおそれがあり、それをこえると、十分な光透過性が得られなくなる。

エキシマ UV ランプ用の合成石英ガラス管には、表面に幅 0.5匪以上または長さ 150誦以上のキズがなく、外径の最大値と最小値の差が 1. 4匪以下好ましくは 0. 7 mni 以下、肉厚の最大値と最小値の差が 0. 5 mm 以下好ましくは 0. 3 mm 以下、長さ lOOOmmあたりの曲がりが 1.5iM以下好ましくは 0. 7誦以下である合成石英ガラス管が好適である。幅 0.5mm以上あるいは長さ 150mm以上のキズがあると、エキシマ UV光が散乱したり、あるいはランプそのものが破損するおそれがある。また外径の最大値と最小値の差が 1. 4mmよりも大きくなるとエキシマ UV ランプを構成したときに内部電極間の距離にばらつきが出ることから放電が均等に行われなくなる。 0.001mm よりも小さくするには歩留まりが低下し、コストの面から望まれない。同様に、肉厚の最大値と最小値の差が 0. 5匪よりも大きくなったり、長さ 1000mmあたりの曲がりが 1.5ramを超えたりするようなものについても、二重管構造を有するエキシマ UVランプを構成したときに外管の外側と内管の内側各々につけられた電極間の放電特性の悪化のおそれがある。いずれも 0.001mm よりも小さくするには歩留まりが低下するためコス卜の面から好ましくない。

さらに該合成石英ガラス管は Li、 Na、 K、 Ca、 Mg、 Ti、 Cr、 Fe、 Ni、 Cu、 Mo、 W、 V の各元素濃度が 5wtppb 未満、好ましくは上記の全ての元素の各濃度が 3wtppb 未満であるのがよく、より好ましくは上記の全ての元素の各濃度が lwtppb未満であるのがよい。 Li、 Na、 K、 Ca などのアルカリ金属元素およびアルカリ土類金属元素は工場の建材等に含まれるが、これらが前記範囲以上であると石英ガラスの再結晶化が促進されクリストノライトを生成しやすくなり白色失透が起こる。また Ti、 Cr、 Fe、 Ni、 Cu、 Mo、 Wなどの遷移金属元素は合成石英ガラスを製造する装置に使用される耐熱合金等に含まれることが多いがこれらの濃度が前記範囲を超えると紫外線を吸収し紫外線吸収端を長波長側にシフトさせ透過率の低下を招くため好ましくなレ^ まためについても、所定の濃度を超えると紫外線を吸収し紫外線吸収端を長波長側にシフ卜させ透過率の低下を招くため好ましくない。しかしいずれの元素も濃度が O. Olwtppb未満になるようにするにはすべての製造ェ程でクリーンルーム並みの清浄な製造環境が必要となりコストが高くなるため望ましくない。なお、不純物である Vは、本発明の際に、本発明の発明者らによつて初めて発見されたものである。

さらに肉厚 0.8mm以上 2.8mm以下の該合成石英ガラス管は内表面から外表面への初期の波長 172nmにおける分光透過率が 8½以上好ましくは 83!¾以上、 0H基濃度が lOwtppm以上 400wtppm以下好ましくは 190wtppm以上 320wtppm以下、 C1元素濃度が 30wtppm以下好ましくは 5wtppm以下であることが望ましい。波長 172nm における内表面から外表面への分光透過率が 80%未満になるとエキシマ UVランプを構成したときに紫外線光量の不足により被洗浄物への洗浄効果が低下する。また 0H基は石英ガラス網目構造において構造の終端部になるが、この 0H基が石英ガラス中に適量含まれていると網目構造内の内部歪みが緩和され、 Si- 0 - Si 結合角が安定値に近づき Si- 0の平均結合エネルギ一が上昇すると言われている。ところが、 0H 基は高濃度に含まれると紫外域の透過率を低下させることになる。そこで本発明の合成石英ガラス管では 0H基濃度を lOwtppm以上 400wtppm以下の範囲とする。

また C1元素により形成する Si-Cl は 210~n0nmの吸収帯、いわゆる E'センタ —の前駆体となるが C1元素濃度が 30wtppm以下好ましくは 5wtppm以下であれば透過率の低下はほとんど問題にならない。 O.Olwtppm未満である必要はない。本発明の実施の形態により、本発明のエキシマ UVランプ用の長尺の合成石英ガラス管を製造するには、円柱状石英ガラスインゴッ卜を切削 ·研磨して得られた原管である円筒状石英ガラスシリンダ一の肉厚の変動幅を 1.8%以下、表面粗さを 18 m 以下程度にし、さらに無接触加熱延伸方法によって、所定の径と肉厚となるように管の内圧と管引き速度を正しく一定に保ちながら製造する。原管である円筒状石英ガラスシリンダ一の肉厚の変動幅が 1.8 以下でなければ、合成石英ガラス管を製造したときに外径の最大値と最小値の差および肉厚の最大値と最小値の差および曲;^'りが本発明の範囲に入らず、表面粗さ 1 8 πι以下でなければたとえ無接触加熱延伸方法で管引きを行ったとしても表面に幅 0. 5ΜΙ以上あるいは長さ 1 50mm以上のキズが残るおそれがある。

尚、原管である円筒状石英ガラスシリンダ一の肉厚の変動率とは次式で定義される。

変動率（％) = (最大肉厚一最小肉厚） / { (最大肉厚 +最小肉厚） / 2 } X 1 0 0 すなわち、気相軸付法（VAD法）あるいは外付法（0VD法）等で作られた円柱状石英ガラスインゴットをダイヤモンド砥粒を備えた円筒研削装置で所定の寸法に正確に研削し、次いで酸化セリゥム研磨装置で研磨し非接触レーザー式測定機で寸法合わせを行い、外径の円中心を正確に求めてこの外径の円中心に合わせて超精密ホ一ニング装置で開孔し、フッ酸によるエッチング処理、純水による水洗、及び乾燥を行うと外周円と内周円の中心が一致した円筒状石英ガラスシリンダーを得ることができる。

次に円筒型電気加熱炉を使った無接触加熱延伸方法によって、上記円筒状石英ガラスシリンダーの寸法、厚さ、加熱時のガラス粘度、延伸比などから求まる所定の管内圧と管引き速度を各々設定値の土 5 %正確に保持しながら加熱加工処理を行う。尚、このときの管内圧は 2気圧から 1 0分の 1気圧の範囲で設定され、管引き速度は l m 分〜 60 m/分の範囲で設定される。また、このときの高温加熱処理により機械研削時の研削面の粗さ、キズ等も解消されるため、エキシマ UVランプ用途に好適な寸法精度が高く平滑な表面を持つ長尺石英ガラス管を製造することができる。

管内圧と管引き速度を各々設定値の土 5 %正確に保持するには、管内圧については、精密圧力コントローラを用いて制御を行い、管引き速度については、高精度回転モータを用いた制御を行えばよい。

[寸法の測定]

外径は、所定の長さの石英ガラス管に対し、 50mm間隔毎に非接触レーザー式測定器で測定してその円周上での外径の最大値と最小値との差を求める。肉厚は、所定の長さの石英ガラス管に対し、 50匪間隔毎に非接触レーザ一式測定器で測定してその円周上での肉厚の最大値と最小値との差を求める。また、曲がりとは管の両端からそれぞれ 50mm の箇所を支点として所定の長さの石英ガラス管を回転させ、非接触レーザ一式測定器で管中央部における変位の最大値と最小値を求めてその差を Ϊ分の 1 にした値とする。長さ 1000mmあたりの曲がりとは、支点間の曲がりの値を該合成石英ガラス管の 1000mm あたりの数値に比例換算した数値とする。

[表面のキズ]

散乱光の下で目視観察し、キズが発見された場合にこの大きさを測定する。

[不純物元素分析]

ICP発光分光分析法による。

[透過率測定]

真空紫外分光光度計による測定法。

[0H基濃度]

D. M. DODD and D. B. FRASER, Optical determination of OH in fused silica, Journal of Appl ied Physics, Vol. 37 (1966)p. 3911文献記載の赤外分光光度計による測定法。

[C1元素濃度]

HF水溶液により分解後、 AgN0₃添加による比濁法による測定法。

[実施例 1]

①回転するタ一ゲット上に気化した四塩化珪素を酸水素中で火炎加水分解してシリカス一トを堆積させる外付法（0VD 法）により作製した大型多孔質スート体を真空雰囲気下 160CTCで透明ガラス化して円柱状石英ガラスインゴットを製造した。この円柱状石英ガラスィンゴッ卜の両端を切断し、その外周をダイヤモンド砥粒を備えた円筒研削装置で所定の寸法に正確に研削し、次いで酸化セリウム研磨装置で研磨し非接触レーザー式測定機で寸法合わせを行い、外径の円中心を求めた。この外径の円中、に合わせて超精密ホーニング装置で開孔し、フッ酸によるエツチング処理、純水による水洗、及ぴ乾燥を行って長さ 3000mm、外径 200mm、内径 50mmの石英ガラスシリンダ一を得た。この石英ガラスシリンダ一の肉厚の変動率は 1.6%、表面粗さは 17 mであった。

上記石英ガラスシリンダ一を、図 2 に示す如くカーボン製円筒型発熱体を有する縦型抵抗加熱炉内にセットし、円筒状ヒーターの温度を 2200でに設定し、管の下端部をダミー管によって封止して上端部より管内に窒素ガスを導入し、圧力コン卜ローラによって管内の窒素ガス圧を正確に保持しつつ、延伸ロールにより一定の管引き速度で外径 35mm、肉厚 l mmの合成石英ガラス管に延伸した。この延伸中における管の中の内圧および管引き速度の設定値からの変動は、それぞれ、土 3¾ , ± 2%であった。

得られた合成石英ガラス管を長さ 1 500mmに切断し、非接触レーザー式測定器で外径、肉厚および回転軸からの変位をそれぞれ測定したところ、外径の最大値と最小値の差が 0. 3 mm、肉厚の最大値と最小値の差が 0. 1 mm、曲がりが 0. 6mmであつた。すなわち長さ 1 000mmあたりの曲がりは 0. 43ηπηであった。また、表面に幅 0. 5MI以上または長さ 1 5 01M1以上のキズは見られなかった。

得られた合成石英ガラス管の不純物元素濃度、波長 1 72nmの透過率、 0H基濃度、 C 1元素濃度はそれぞれ表 1 に示す通りであった。

② ①と同様の方法によって外径 1 2mm、肉厚 l mmの合成石英ガラス管を製造した。得られた合成石英ガラス管を長さ 1 500mmに切断し、非接触レ一ザ一式測定器で外径、肉厚および回転軸からの変位をそれぞれ測定したところ、外径の最大値と最小値の差が 0. 4 ram, 肉厚の最大値と最小値の差が 0. 1 ιηπκ 曲がりが 0. 6mmであつた。すなわち長さ 1 000mmあたりの曲がりは 0. 43mmであった。また、表面に幅 0. 5ram 以上または長さ 1 50mra以上のキズは見られなかった。

該合成石英ガラス管の不純物元素濃度、波長 1 72nm の透過率、 0H 基濃度、 C 1 元素濃度はそれぞれ表 1 に示す通りであった。

③ 得られた①の合成石英ガラス管を外側管、また②の合成石英ガラス管を内側管として電極部を構成しキセノンガスを封入して図 1に示す全長 1 400匪のエキシマ UVランプを作製した。このランプを図 1記載の高周波電源装置に接続して所定の電圧をかけ、点灯させて 1 00時間後のランプ表面での波長 1 72nmの放射光強度を測定した。一方の発光部端部から他方の端部方向に A) 80mm、 B)ランプ中央、 C) 1 320mmの位置で測定した。それぞれの位置での放射光強度を、 B)の位置における強度を 1 00としたときの相対強度で表すと表 1のように測定位置によってほぼ同一の均一な強度となった。 [実施例 2]

①回転する夕一ゲット上に気化した四塩化珪素を酸水素中で火炎加水分解してシリカスートを堆積させる気相軸付法（VAD 法）により多孔質ス一ト体を作製した以外は実施例 1 と同様の方法によって外径 35mm、肉厚 immの合成石英ガラス管を製造した。なお、製造途中での石英ガラスシリンダーの肉厚の変動率は 1.7%、表面粗さは 17/_tmであった。

得られた合成石英ガラス管を長さ 1500mmに切断し、非接触レーザ一式測定器で外径、肉厚および回転軸からの変位をそれぞれ測定したところ、外径の最大値と最小値の差が 0. 7 iM、肉厚の最大値と最小値の差が 0. 3 mm, 曲がりが 1.1mmであつた。すなわち長さ 1000mmあたりの曲がりは 0.79漏であった。また、表面に幅 0.5ram以上または長さ 150mm以上のキズは見られなかった。

得られた合成石英ガラス管の不純物元素濃度、波長 172nmの透過率、 0H基濃度、 C1元素濃度はそれぞれ表 1 に示す通りであった。

② ①と同様の方法によって外径 12mm、肉厚 1誦の合成石英ガラス管を製造した。得られた合成石英ガラス管を長さ 1500mmに切断し、非接触レーザ一式測定器で外径、肉厚おょぴ回転軸からの変位をそれぞれ測定したところ、外径の最大値と最小値の差が 0. 7 mm, 肉厚の最大値と最小値の差が 0. 2 5 mm, 曲がりが 1.1mmであつた。すなわち長さ 1000mmあたりの曲がりは 0.79i iであった。また、表面に幅 0.5mm以上または長さ 150匪以上のキズは見られなかった。

該合成石英ガラス管の不純物元素濃度、波長 Π2 の透過率、 0Η 基濃度、 C1 元素濃度はそれぞれ表 1 に示す通りであった。

③ 得られた①の合成石英ガラス管を外側管、また②の合成石英ガラス管を内側管として電極部を構成しキセノンガスを封入して図 1に示す全長 1400mmのエキシマ UVランプを作製した。このランプを図 1記載の高周波電源装置に接続して所定の電圧をかけ、点灯させて 100時間後のランプ表面での波長 172nmの放射光強度を測定した。一方の発光部端部から他方の端部方向に A)80mm、 B)ランプ中央、 C) 1320賴の位置で測定した。それぞれの位置での放射光強度を、実施例 1の B) の位置における強度を 100としたときの相対強度で表すと表 1のように実施例 1 と同様に測定位置によってほぼ同一の均一な強度となった。 [比較例 1 ]

①円柱状石英ガラスインゴッ卜の外径の円中心を合わせることなくホ一ニング装置で開孔した以外は実施例 1 と同様にして外径 35mm、肉厚 1匪の合成石英ガラス管を製造した。なお、製造途中での石英ガラスシリンダ一の肉厚の変動率は 5. 2 %、表面粗さは 32 mであった。

得られた合成石英ガラス管を長さ 1 500顏に切断し、非接触レーザ一式測定器で外径、肉厚および回転軸からの変位をそれぞれ測定したところ、外径の最大値と最小値の差が 1 . 7 mm、肉厚の最大値と最小値の差が 0. 4 mm、曲がりが 3. 3imnであった。すなわち長さ 1 000mmあたりの曲がりは 2. 29腿であった。また、該合成石英ガラス管の不純物元素濃度、波長 1 72nmの透過率、 0H基濃度、 C 1元素濃度はそれぞれ表 1 に示す通りであった。

② ①と同様の方法によって外径 Π ΙΜΙ、肉厚 I raniの合成石英ガラス管を製造した。得られた合成石英ガラス管を長さ 1 500誦に切断し、非接触レーザー式測定器で外径、肉厚および回転軸からの変位をそれぞれ測定したところ、外径の最大値と最小値の差が 1 . 8 nim、肉厚の最大値と最小値の差が 0. 3 5 ram、曲がりが 3. 2mmであった。すなわち長さ 1 000mmあたりの曲がりは 2. 29mmであった。また、該合成石英ガラス管の不純物元素濃度、波長 1 72nmの透過率、 0H基濃度、 C 1元素濃度はそれぞれ表 1 に示す通りであった。

③ 得られた①の合成石英ガラス管を外側管、また②の合成石英ガラス管を内側管として電極部を構成しキセノンガスを封入して図 1に示すような全長 1400mmのェキシマ UVランプを作製した。このランプを図 1記載の高周波電源装置に接続して所定の電圧をかけ、点灯させて 100時間後のランプ表面での波長 1 72nmの放射光強度を測定した。一方の発光部端部から他方の端部方向に A) 80mm、 B)ランプ中央、 C) 1 320mm の位置で測定した。それぞれの位置での放射光強度を、実施例 1の B) の位置における強度を 1 00としたときの相対強度で表すと表 Iのように測定位置によって値が大きく変化した結果となった。

[比較例 2]

①合成石英ガラスシリンダ一内の窒素ガス圧を制御することなく、また管引き速度を一定に保持することなく管引きした以外は実施例 1 と同様の方法によって外径 35mm、肉厚 lmraの合成石英ガラス管を製造した。この延伸中における管の中の内圧および管引き速度の設定値からの変動はそれぞれ、 ±7%および ±6!¾であった。得られた合成石英ガラス管を長さ 1500ramに切断し、非接触レーザ一式測定器で外径、肉厚および回転軸からの変位をそれぞれ測定したところ、外径の最大値と最小値の差が 1 . 9 mm、肉厚の最大値と最小値の差が 0. 3 5 mm、曲がりが 3.2ηπηであった。すなわち長さ 1000 あたりの曲がりは 2.29讓であった。また、該合成石英ガラス管の不純物元素濃度、波長 172nmの透過率、 0H基濃度、 C1元素濃度はそれぞれ表 1 に示す通りであった。

② ①と同様の方法によって外径 12mm、肉厚 1mmの合成石英ガラス管を製造した。得られた合成石英ガラス管を長さ 1500mmに切断し、非接触レーザー式測定器で外径、肉厚および回転軸からの変位をそれぞれ測定したところ、外径の最大値と最小値の差が 1 . 8 mm、肉厚の最大値と最小値の差が 0. 4nim、曲がりが 3. lmmであつた。すなわち長さ 1000画あたりの曲がりは 2.29mmであった。また、該合成石英ガラス管の不純物元素濃度、波長 172mnの透過率、 0H基濃度、 C1元素濃度はそれぞれ表 1 に示す通りであった。

③ 得られた①の合成石英ガラス管を外側管、また②の合成石英ガラス管を内側管として電極部を構成しキセノンガスを封入して図 1に示すような全長 1400皿のェキシマ UVランプを作製した。このランプを図 1記載の高周波電源装置に接続して所定の電圧をかけ、点灯させて 100時間後のランプ表面での波長 172nmの放射光強度を測定した。一方の発光部端部から他方の端部方向に A)80imn、 B)ランプ中央、 01320mm の位置で測定した。それぞれの位置での放射光強度を、実施例 1の B) の位置における強度を 100としたときの相対強度で表すと表 2のように測定位置によって値が大きく変化し、強度が不均一となった。

[比較例 3]

①合成石英ガラスシリンダーを管引きする際に、無接触加熱延伸方法を用いる代わりに縦型抵抗加熱炉内で当該合成石英ガラスシリンダ一にグラフアイ卜製ガイドを直接接触させる接触式加熱加工法を用いて管引きした以外は実施例 1 と同様の方法によって外径 35mm、肉厚 1mmの合成石英ガラス管を製造した。

得られた合成石英ガラス管を長さ 1500mmに切断し、非接触レーザー式測定器で外径、肉厚および回転軸からの変位をそれぞれ測定したところ、外径の最大値と最小値の差が 0. 7 mm、肉厚の最大値と最小値の差が 0. 4 mm, 曲がりが 1 · 7mmであつた。すなわち長さ 1 000mmあたりの曲がりは 1 . 21 mmであった。また、該合成石英ガラス管の不純物元素濃度、波長 1 72nmの透過率、 0H基濃度、 C 1元素濃度はそれぞれ表 1 に示す通りであった。

② ①と同様の方法によって外径 1 2IM、肉厚 1 mmの合成石英ガラス管を製造した。得られた合成石英ガラス管を長さ 1 500画に切断し、非接触レーザ一式測定器で外径、肉厚および回転軸からの変位をそれぞれ測定したところ、外径の最大値と最小値の差が 0. 5 mm、肉厚の最大値と最小値の差が 0. 3 5 mm、曲がりが 1 . 5mmであつた。すなわち長さ 1 000mmあたりの曲がりは 1 . 07mmであった。また、該合成石英ガラス管の不純物元素濃度、波長 1 72 nmの透過率、 0H基濃度、 C 1元素濃度はそれぞれ表 1 に示す通りであった。

この比較例において不純物濃度が増大したのは、合成石英ガラスシリンダーを管引きする際に、無接触加熱延伸方法を用いる代わりに縦型抵抗加熱炉内で当該合成石英ガラスシリンダ一にグラフアイト製ガイドを直接接触させる接触式加熱加工法を用いて管引きした結果であると考えられる。

③ 得られた①の合成石英ガラス管を外側管、また②の合成石英ガラス管を内側管として電極部を構成しキセノンガスを封入して図 1に示すような全長 UO Ommのェキシマ UVランプを作製した。このランプを図 1記載の高周波電源装置に接続して所定の電圧をかけ、点灯させて 100時間後のランプ表面での波長 1 72nmの放射光強度を測定した。一方の発光部端部から他方の端部方向に A) 80mm、 B)ランプ中央、 C) 1 320mm の位置で測定した。それぞれの位置での放射光強度を、実施例 1の B) の位置における強度を 1 00としたときの相対強度で表すと表 2のように実施例 1 に比較して大幅に強度の低い値となった。

以上から本発明の効果が明らかである。産業上の利用可能性

本発明の合成石英ガラス管は長尺でありながら寸法精度も高いため、これを用いて二重管構造を有するエキシマ UVランプを構成した場合には、ランプ全長にわたって均一な発光特性を持つ長尺のエキシマ UVランプを製造することができる。表 1

表 2

実施例 1 実施例 2 比較例 1 比較例 2 比較例 3 測定位置 A) B) C) A) B) C) A) B) C) A) B) C) A)B ) C)

172nm放射

光の相対強 98 100 98 98 99 97 75 90 95 85 95 70 80 75 60 度

Claims

請求の範囲

1. 高純度の合成石英ガラスからなり、波長 150〜 250nmの真空紫外光を放出するエキシマ UVランプ用合成石英ガラス管において、該合成石英ガラス管の寸法が長さ 1000mm以上、外径 10画以上 50mm以下、肉厚 0.8mm以上 1.8mm以下で表面に幅 0.5匪以上または長さ 150■以上のキズがなく、外径の最大値と最小値の差が 1. 4mm以下、肉厚の最大値と最小値の差が 0. 5MI以下、長さ 1 OOOmniあたりの曲がりが 1.5mm以下であることを特徴とするエキシマ UVランプ用合成石英ガラス管。

2.外径の最大値と最小値の差が 0. 7 mm以下、肉厚の最大値と最小値の差が 0. 3 mm以下、長さ 1000mmあたりの曲がりが 0. 7 rara以下であることを特徴とする請求項 1のエキシマ UVランプ用合成石英ガラス管。

3. Li、 Na、 K、 Ca、 Mg、 Ti、 Fe、 Ni、 Cu、 Cr、 Mo、 W、 Vの各元素濃度が 5wtppb 未満であることを特徴とする請求項 1または 2のエキシマ UV ランプ用合成石英ガラス管。

4. Li、 Na、 K、 Ca、 Mg、 Ti、 Fe、 Ni、 Cu、 Cr、 Mo、 W、 Vの各元素濃度が 3 wtppb 未満であることを特徴とする請求項 1または 2のエキシマ UV ランプ用合成石英ガラス管。

5. Li、 Na、 K、 Ca、 Mg、 Ti、 Fe、 Ni、 Cu、 Cr、 Mo、 W、 Vの各元素濃度が 1 wtppb 未満であることを特徴とする請求項 1または 2のエキシマ UV ランプ用合成石英ガラス管。

6. 肉厚 0.8mm以上 2.8mm以下の合成石英ガラス管の内表面から外表面への波長 172nmにおける分光透過率が 80%以上であることを特徴とする請求項 1~ 5のいずれかのエキシマ UVランプ用合成石英ガラス管。

7. 前記分光透過率が 8 3 %以上であることを特徴とする請求項 6のエキシマ UV ランプ用合成石英ガラス管。

8. 合成石英ガラス管中の 0H基濃度が lOwtppm以上 400wtppm以下、 C1元素濃度が 30wtppm以下であることを特徴とする請求項 1~ 7のいずれかのエキシマ UVランプ用合成石英ガラス管。

9. 合成石英ガラス管中の C1元素濃度が 5wtppm以下であることを特徴とする請求項 1〜 8のいずれかのエキシマ UVランプ用合成石英ガラス管。

1 0. 波長 150〜250nmの真空紫外光を放出するエキシマ UVランプ用であって、寸法が長さ 1000關以上、外径 10誦以上 50關以下、肉厚 0.8 mi以上 1.8mm以下で表面に幅 0.5匪以上または長さ 150mm以上のキズがなく、外径の最大値と最小値の差が 1. 4nim以下、肉厚の最大値と最小値の差が 0. 5 mm以下、長さ 1000mm あたりの曲がりが 1· 5ΙΜΙ以下であるエキシマ UVランプ用合成石英ガラス管を製造するエキシマ UVランプ用合成石英ガラス管の製造方法であって、肉厚の変動率が

I . 8 %以下、表面粗さが 1 8 m以下の石英ガラス原管である円筒状石英ガラスシリンダ一を、無接触加熱延伸方法により、所定の径と肉厚になるように、管の中の内圧および管引き速度を、設定値からの変動が各々 ± 5 %以内になるように維持しつつ管引きを行って、エキシマ UVランプ用合成石英ガラス管を製造することを特徴とするエキシマ UVランプ用合成石英ガラス管の製造方法。

I I . 外径の最大値と最小値の差が 0. 7mm以下、肉厚の最大値と最小値の差が 0. 3 mm以下、長さ 1000mmあたりの曲がりが 0. 7 mm以下であることを特徴とする請求項 1 0のエキシマ UVランプ用合成石英ガラス管の製造方法。

1 2. Li、 Na、 K、 Ca、 Mg、 Ti、 Fe、 Ni、 Cu、 Cr、 Mo、 W、 Vの各元素濃度が 5wtppb 未満であることを特徴とする請求項 1 0または 1 1のエキシマ UV ランプ用合成石英ガラス管の製造方法。

1 3. Li、 Na、 K、 Ca、 Mg、 Ti、 Fe、 Ni、 Cu、 Cr、 Mo W、 Vの各元素濃度が 3 wtppb 未満であることを特徴とする請求項 1 0または 1 1のエキシマ UV ランプ用合成石英ガラス管の製造方法。

1 4. Li、 Na、 K、 Ca、 Mg、 Ti、 Fe、 Ni、 Cu、 Cr、 Mo W、 Vの各元素濃度が 1 wtppb 未満であることを特徴とする請求項 1 0または 1 1のエキシマ UV ランプ用合成石英ガラス管の製造方法。

1 5. 肉厚 0.8mm以上 2.8mm以下の合成石英ガラス管の内表面から外表面への波長 172nmにおける分光透過率が 80%以上であることを特徴とする請求項 10 ~ 1 4 のいずれかのエキシマ UVランプ用合成石英ガラス管の製造方法。

1 6.前記分光透過率が 8 3 %以上であることを特徴とする請求項 1 5のエキシマ UVランプ用合成石英ガラス管の製造方法。

1 7. 合成石英ガラス管中の 0H基濃度が lOwtppm以上 40( vtppin以下、 C1元素濃度が 30wtppm以下であることを特徴とする請求項 10〜 1 6のいずれかのエキシマ UVランプ用合成石英ガラス管の製造方法。

1 8. 合成石英ガラス管中の C1元素濃度が 5 wtppm以下であることを特徴とする請求項 10〜 1 7のいずれかのエキシマ UVランプ用合成石英ガラス管の製造方法。