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JP5223741B2 - Excimer lamp - Google Patents
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JP5223741B2 - Excimer lamp - Google Patents

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JP5223741B2 JP2009063144A JP2009063144A JP5223741B2 JP 5223741 B2 JP5223741 B2 JP 5223741B2 JP 2009063144 A JP2009063144 A JP 2009063144A JP 2009063144 A JP2009063144 A JP 2009063144A JP 5223741 B2 JP5223741 B2 JP 5223741B2
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Description

本発明は、真空紫外光を照射するエキシマランプに関するものである。   The present invention relates to an excimer lamp that irradiates vacuum ultraviolet light.

図4に示す構造のエキシマランプが知られている。
このエキシマランプは、放電容器が、外側管と内側管とを備え、これらがほぼ同軸に配置されて端部において接合された、いわゆる二重管構造を備えるものであり、円筒状の放電空間を有している。
An excimer lamp having the structure shown in FIG. 4 is known.
This excimer lamp has a so-called double tube structure in which a discharge vessel includes an outer tube and an inner tube, which are arranged substantially coaxially and joined at an end, and a cylindrical discharge space is formed. Have.

この外側管の外周面側(放電空間の外側)に一方の電極が、内側管の内周面側(放電空間の外側)に他方の電極が配置され、放電容器の内部にはエキシマ放電ガスとしてキセノンガスが例えば10〜80kPa封入されて構成されている。
前記一方と他方の電極に、高周波高電圧を印加することにより、放電容器(管)を構成している石英ガラスの壁を介在させて放電が形成される。
上記のように放電空間を円筒状に形成した放電空間を形成する理由は、放電ギャップをなるべく一定にして、安定した照度分布を確保するためである。
One electrode is disposed on the outer peripheral surface side (outside of the discharge space) of the outer tube, and the other electrode is disposed on the inner peripheral surface side (outside of the discharge space) of the inner tube, and an excimer discharge gas is disposed inside the discharge vessel. For example, xenon gas is sealed with 10 to 80 kPa.
By applying a high-frequency high voltage to the one and the other electrodes, a discharge is formed through the quartz glass wall constituting the discharge vessel (tube).
The reason why the discharge space is formed in a cylindrical shape as described above is to secure a stable illuminance distribution by making the discharge gap as constant as possible.

このようなエキシマランプは、基板の洗浄、改質などの表面処理に使用されるが、近時、ワークのスループットを上げると共に、ランプの交換頻度を少なくし、稼働率を上げてライン全体においてコストを下げることが望まれている。   Such excimer lamps are used for surface treatments such as substrate cleaning and modification. Recently, while increasing the throughput of workpieces, reducing the frequency of lamp replacement and increasing the operating rate, the cost of the entire line is increased. It is hoped that

しかしながら、上記エキシマランプにおいては、放電容器を構成する石英ガラスが紫外光によって劣化し、主要な波長172nmの光の透過率が低下する。
そして更に紫外光による劣化が進行した場合には、放電容器にクラックが入ってランプが不点灯になるとともにクラックが放電容器の全体に広がり、容器の破片が落下するという事態に至る。
However, in the excimer lamp, the quartz glass constituting the discharge vessel is deteriorated by ultraviolet light, and the transmittance of light having a main wavelength of 172 nm is lowered.
If the deterioration due to ultraviolet light further progresses, a crack occurs in the discharge vessel, the lamp is turned off, the crack spreads throughout the discharge vessel, and a piece of the vessel falls.

このような、紫外線歪に由来する問題について過去にも検討されており、例えば特許文献1には、放電容器の冷却部に特に紫外線歪が入りやすいことから、放電容器における冷却手段により冷却される部位に対応して、放電空間側表面上に、紫外線反射膜及び/又は紫外線吸収膜を形成したエキシマランプが開示されている。   Such a problem caused by ultraviolet distortion has been studied in the past. For example, in Patent Document 1, since ultraviolet distortion is particularly likely to enter the cooling portion of the discharge vessel, it is cooled by the cooling means in the discharge vessel. An excimer lamp is disclosed in which an ultraviolet reflecting film and / or an ultraviolet absorbing film is formed on the discharge space side surface corresponding to the region.

特許文献1に記載されるように、エキシマランプの放電空間内には、波長172nm以外にも140〜190nmの範囲の紫外線が放射しており、放電容器を構成する石英ガラスの放電空間側表面は、絶えずこのような紫外光が照射されている。紫外光が石英ガラスに与えるダメージは波長が短いほど大きく、放電容器形状、使用状態、ガラスに残留する熱歪などを考慮し、特に破損しやすい部分をこのような紫外光から保護することで、放電容器の破損を防ぐことができ、ランプを長寿命化することができる。   As described in Patent Document 1, ultraviolet light in the range of 140 to 190 nm is emitted in the discharge space of the excimer lamp in addition to the wavelength of 172 nm, and the surface on the discharge space side of the quartz glass constituting the discharge vessel is Such ultraviolet light is constantly radiated. The damage that ultraviolet light gives to quartz glass is greater as the wavelength is shorter, considering the shape of the discharge vessel, the state of use, thermal strain remaining on the glass, etc., and protecting particularly fragile parts from such ultraviolet light, The discharge vessel can be prevented from being damaged, and the life of the lamp can be extended.

特開2002−093377号公報JP 2002-093377 A

しかしながら、特許文献1記載の技術では冷却部を保護し、この部分において破損を遅らせて寿命を延ばすことができたとしても、その他の部位においては保護されないため、紫外線歪が入ることによって主要な波長172nmの紫外光の透過率が悪くなり、照度低下が引き起こされる。
そこで、本発明は、放電容器の劣化を抑制して長寿命を実現できると共に、光を取り出す効率が良く照度低下が少ないエキシマランプを提供することを目的とする。
However, in the technique described in Patent Document 1, even if the cooling part is protected and the life can be extended by delaying the damage in this part, it is not protected in other parts. The transmittance of ultraviolet light at 172 nm deteriorates, causing a decrease in illuminance.
Accordingly, an object of the present invention is to provide an excimer lamp that can realize a long life by suppressing deterioration of a discharge vessel, and that has high efficiency of extracting light and low decrease in illuminance.

上記エキシマランプを実現するため、本発明は、
石英ガラスからなり、同軸上に配置された外側管と内側管を具備し、エキシマ分子を形成する放電用ガスが封入されて円筒状の放電空間を形成する放電容器と、
前記外側管の外周面上に配置された一方の電極と、前記内側管の内周面上に配置された他方の電極とを具備してなるエキシマランプにおいて、
前記一方の電極は、前記エキシマランプの管軸に垂直な断面において前記外側管の外周面上の半分以上を覆いかつ一定領域非形成部分を備え、
前記外側管の内周面上に、前記一方の電極形成領域を超えて覆うように、波長150nm以下の紫外光に対して吸収または反射特性を有する保護膜が形成されている
ことを特徴とする。
また、内側管の外周面上に、前記他方の電極配置領域を超えて覆うように波長150nm以下の紫外光に対して吸収又は反射特性を有する膜が形成されている
ことを特徴とする。
また、上記膜は、シリカ、アルミナ、酸化チタンおよび酸化イットリウムからなる群から選ばれた少なくとも一種であるのがよい。
In order to realize the excimer lamp, the present invention provides:
A discharge vessel made of quartz glass , comprising an outer tube and an inner tube arranged on the same axis, filled with a discharge gas forming excimer molecules, and forming a cylindrical discharge space;
In an excimer lamp comprising one electrode disposed on the outer peripheral surface of the outer tube and the other electrode disposed on the inner peripheral surface of the inner tube,
The one electrode covers a half or more on the outer peripheral surface of the outer tube in a cross section perpendicular to the tube axis of the excimer lamp, and includes a non-constant region forming part,
A protective film having absorption or reflection characteristics with respect to ultraviolet light having a wavelength of 150 nm or less is formed on the inner peripheral surface of the outer tube so as to cover the formation region of the one electrode. To do.
In addition, a film having absorption or reflection characteristics with respect to ultraviolet light having a wavelength of 150 nm or less is formed on the outer peripheral surface of the inner tube so as to cover beyond the arrangement region of the other electrode.
The film may be at least one selected from the group consisting of silica, alumina, titanium oxide, and yttrium oxide.

本発明に係るエキシマランプによれば、放電容器の外側管において放電に曝される部分については波長150nm以下の紫外光に対して吸収または反射特性を有する保護膜を形成したことにより、キセノン共鳴線である波長147nmの紫外光が照射されずに済み、紫外線に歪の発生に由来して放電容器が劣化することを抑制することができ、長期間に亘り放電容器の破損を抑制することができ、長寿命のエキシマランプとすることができるようになる。
また、更に、内側管の放電空間側表面である、当該管の外周面上にも前記保護膜を設けることにより、内側管に紫外線歪が入ることが抑制され、いっそうの長寿命化を実現できる。
また、保護膜としてシリカ、アルミナ、酸化チタンおよび酸化イットリウムからなる群から選ばれた少なくとも一種を用いて構成することにより放電容器に波長150nm以下の紫外光が入射することを確実に防止することができる。
According to the excimer lamp according to the present invention, the portion exposed to the discharge in the outer tube of the discharge vessel is formed with a protective film having absorption or reflection characteristics with respect to ultraviolet light having a wavelength of 150 nm or less. It is not necessary to irradiate ultraviolet light having a wavelength of 147 nm, it is possible to suppress the deterioration of the discharge vessel due to the generation of distortion in the ultraviolet ray, and to suppress the breakage of the discharge vessel over a long period of time. It becomes possible to make a long-life excimer lamp.
Furthermore, by providing the protective film also on the outer peripheral surface of the tube, which is the discharge space side surface of the inner tube, it is possible to suppress the occurrence of ultraviolet distortion in the inner tube and to achieve a longer life. .
Further, it is possible to reliably prevent ultraviolet light having a wavelength of 150 nm or less from entering the discharge vessel by using at least one selected from the group consisting of silica, alumina, titanium oxide and yttrium oxide as the protective film. it can.

本発明の実施形態を説明するエキシマランプを管軸に対して垂直方向に切断した断面図である。It is sectional drawing which cut | disconnected the excimer lamp explaining embodiment of this invention in the orthogonal | vertical direction with respect to the tube axis. 本発明の実施形態を説明するエキシマランプを管軸方向に切断した断面図である。It is sectional drawing which cut | disconnected the excimer lamp explaining embodiment of this invention to the pipe-axis direction. 図1において円で囲んだ部分を拡大して示す要部説明図である。It is principal part explanatory drawing which expands and shows the part enclosed with the circle | round | yen in FIG. 本発明の他の実施形態を説明するエキシマランプを管軸に対して垂直方向に切断した断面図である。It is sectional drawing which cut | disconnected the excimer lamp explaining other embodiment of this invention in the orthogonal | vertical direction with respect to the tube axis. 従来技術を説明するエキシマランプを管軸に対して垂直方向に切断した断面図である。It is sectional drawing which cut | disconnected the excimer lamp explaining a prior art in the orthogonal | vertical direction with respect to a tube axis.

以下、本発明について図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明のエキシマランプの一実施形態における構成の概略を示す説明用断面図である。
このエキシマランプ10は、例えば石英ガラスよりなり、円筒状の外側管12と、この外側管12内においてその管軸に沿って配置された、当該外側管12の内径より小さい外径を有する例えば石英ガラスよりなる円筒状の内側管13とを有し、外側管12と内側管13とが両端部において溶融接合されてなる二重管構造の放電容器11を備えている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory sectional view showing an outline of a configuration in an embodiment of an excimer lamp of the present invention.
The excimer lamp 10 is made of, for example, quartz glass, and has a cylindrical outer tube 12 and an outer diameter smaller than the inner diameter of the outer tube 12 disposed along the tube axis in the outer tube 12, for example, quartz. A discharge vessel 11 having a double tube structure having a cylindrical inner tube 13 made of glass and having an outer tube 12 and an inner tube 13 melt-bonded at both ends.

放電容器11を構成する内側管13は、例えば両端部が径方向外方に拡がって伸びるよう湾曲されて形成された屈曲部分を有するものであり、当該内側管13の屈曲部分が外側管12と接合されることにより当該屈曲部分13Aにより端壁が構成され、これにより、外側管12の内周面と内側管13の外周面との間に、気密に閉塞された環状の放電空間Sが形成されている。   The inner tube 13 constituting the discharge vessel 11 has, for example, a bent portion that is bent so that both end portions expand outward in the radial direction, and the bent portion of the inner tube 13 is connected to the outer tube 12. By joining, an end wall is formed by the bent portion 13 </ b> A, thereby forming an airtightly closed annular discharge space S between the inner peripheral surface of the outer tube 12 and the outer peripheral surface of the inner tube 13. Has been.

放電容器11を構成する外側管12には、その外周面に密接してアルミニウム板などプレス加工して構成した断面が概略C状の金属板がはめ込まれることにより、一方の電極(以下、「外側電極」という。)14が設けられている。そして、内側管13には、その内周面に密接して、例えばアルミニウムよりなる、パイプ状あるいは断面において一部に切り欠きを有する概略C字状(樋状)の金属板よりなる他方の電極(以下、「内側電極」という。)15が設けられている。これら外側電極14および内側電極15は、例えば高周波電源よりなる電源装置19に接続されている。   The outer tube 12 constituting the discharge vessel 11 is fitted with a metal plate having a substantially C-shaped cross section formed by pressing an aluminum plate or the like in close contact with the outer peripheral surface thereof, whereby one electrode (hereinafter referred to as “outer side”). Electrode)) 14 is provided. The inner tube 13 is in close contact with the inner peripheral surface thereof, and is the other electrode made of, for example, aluminum, made of a pipe-like or substantially C-shaped (saddle-like) metal plate having a notch in part in the cross section. (Hereinafter referred to as “inner electrode”) 15 is provided. The outer electrode 14 and the inner electrode 15 are connected to a power supply device 19 made of, for example, a high frequency power source.

放電空間S内には、外側電極14と内側電極15との間で生ずるエキシマ放電によってエキシマ分子を形成する、例えばキセノンガスなどの放電用ガスが充填されている。
なお図2において符号18は放電容器にガスを封入する際使用した排気管の残部である。
The discharge space S is filled with a discharge gas such as xenon gas that forms excimer molecules by excimer discharge generated between the outer electrode 14 and the inner electrode 15.
In FIG. 2, reference numeral 18 denotes the remainder of the exhaust pipe used when gas is sealed in the discharge vessel.

この放電容器の内部における所定の領域に、波長150nm以下の光に対して吸収特性及び/又は反射特性を有する下記構成の保護膜20が形成されている。
保護膜は誘電体よりなり、材質として好ましくは、シリカ(SiO)、アルミナ(Al)、酸化チタン(TiO)、酸化イットリウム(Y)などの粉末であって、このような誘電体の粉末は外側管の内周面上に堆積した状態で配置されてなるものである。このような誘電体の粉末は、単一で用いても、適宜の組み合わせで混合して用いてもよい。なお、上記物質のうちシリカ粒子は波長150nm以下の光に対して吸収特性による作用により放電容器を保護し、アルミナ粒子は波長150nm以下の光に対して吸収特性を主とするがわずかに反射特性を備えており、吸収と反射の両方の特性によって放電容器を保護する。
A protective film 20 having the following structure having absorption characteristics and / or reflection characteristics for light having a wavelength of 150 nm or less is formed in a predetermined region inside the discharge vessel.
The protective film is made of a dielectric and is preferably made of powder such as silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), Such a dielectric powder is deposited on the inner peripheral surface of the outer tube. Such dielectric powders may be used singly or may be mixed and used in an appropriate combination. Of the above substances, silica particles protect the discharge vessel by the action of absorption characteristics with respect to light with a wavelength of 150 nm or less, and alumina particles mainly have absorption characteristics with respect to light with a wavelength of 150 nm or less, but slightly reflective characteristics. The discharge vessel is protected by both absorption and reflection characteristics.

シリカ粒子とアルミナ粒子の混合して用いる場合は、一例を挙げると、シリカ粒子は粒径0.4μm〜1.5μm、中心径:0.7μmであり、アルミナ粒子は0.2μm〜0.5μm、中心径:0.3μmであり、アルミナ粒子の含有量が10質量%となるよう調製される。
最終的な膜厚は、1μm以上であり、例えば1〜50μmの範囲で適宜選択可能である。なお、保護膜は、1μm以上あれば石英ガラスの保護が可能であるため、波長172nmの紫外線に対して透過性が不要な部分に形成するのであれば、保持可能な範囲で膜厚を厚く構成することができる。
In the case of using a mixture of silica particles and alumina particles, for example, the silica particles have a particle size of 0.4 μm to 1.5 μm, the center diameter: 0.7 μm, and the alumina particles have a particle size of 0.2 μm to 0.5 μm. The center diameter is 0.3 μm, and the alumina particle content is adjusted to 10% by mass.
The final film thickness is 1 μm or more, and can be appropriately selected within a range of 1 to 50 μm, for example. In addition, since the protective film can protect quartz glass if it is 1 μm or more, if it is formed in a portion that does not require transparency to ultraviolet light having a wavelength of 172 nm, the protective film is formed to be thick within the range that can be maintained. can do.

前記保護膜20が形成される領域は、放電容器11において電極14,15が配置された部分に対応した箇所であり、なかでも紫外線歪が入りやすい部分である。本発明にかかるエキシマランプのように、外側管12と内側管13とを備え、外側管12の一部に光透過窓を形成したエキシマランプにおいては、外側管12上において外側電極14が配置された部分及び内側管13の全周部分である。しかしながら、内側管13の内表面においては動作中の温度が高く、外側管12よりも紫外線歪が入りにくいため必須ではない。よって、外側管の内表面(放電空間側表面)において、電極に対応した部分において必須となる。
外側電極14が配置されない部分には、キセノン共鳴線である波長147nmの紫外光は、非励起Xe原子に吸収されることにより到達することができず、プラズマもまた到達することができないため、紫外線歪の形成が緩慢である。よって、上記保護膜20を形成せずとも波長172nmの透過率を高い状態に維持することができる。
The region where the protective film 20 is formed is a portion corresponding to a portion where the electrodes 14 and 15 are disposed in the discharge vessel 11, and particularly a portion where ultraviolet distortion is likely to occur. In an excimer lamp having an outer tube 12 and an inner tube 13 and having a light transmission window formed in a part of the outer tube 12 as in the excimer lamp according to the present invention, an outer electrode 14 is disposed on the outer tube 12. And the entire circumference of the inner tube 13. However, the inner surface of the inner tube 13 is not essential because the temperature during operation is high and ultraviolet distortion is less likely to occur than the outer tube 12. Therefore, it is essential at the portion corresponding to the electrode on the inner surface (discharge space side surface) of the outer tube.
Since the portion where the outer electrode 14 is not disposed, ultraviolet light having a wavelength of 147nm xenon resonance line, which can not be reached by being absorbed by the unexcited Xe atom, plasma also can not be reached, ultraviolet Strain formation is slow. Therefore, the transmittance at a wavelength of 172 nm can be maintained at a high level without forming the protective film 20.

このような膜はランプを製作する段階で形成する。
ここで、その製法について説明する。
1.まず、膜構成用の粉末を調製する。所定の平均粒径および中心粒径を有するシリカ粉末とアルミナ粉末を調製した混合粉末に、ニトロセルロース、酢酸ブチル液と重量比1:4の割合で混合したバインダ液を合わせ、十分攪拌してアルミナ粉末−シリカ粉末が分散されたスラリーを製作する。
2.このスラリーを発光管構成用のガラス管の内表面に塗布する。
塗付方法は特に限定されないが、流下法、吸い上げ法、デッピング法など採用できる。なお、流下法以外の方法による場合は、膜が不要な個所にマスキングしておくのが好ましい。
3.スラリーを乾燥させた後、保護膜が安定して固着するよう電気炉を用いて焼成する。
焼成温度は1100℃で、約1時間保持する。この焼成工程によって粒子同士が結合するとともにガラス管に融着し、ガラス層が基材に強力に結着することになる。
Such a film is formed at the stage of manufacturing the lamp.
Here, the manufacturing method will be described.
1. First, the powder for film | membrane structure is prepared. A mixed powder prepared from silica powder and alumina powder having a predetermined average particle diameter and center particle diameter is combined with a binder liquid mixed with nitrocellulose and butyl acetate liquid at a weight ratio of 1: 4, and sufficiently stirred to obtain alumina. A slurry in which powder-silica powder is dispersed is prepared.
2. This slurry is applied to the inner surface of a glass tube for arc tube construction.
Although the application method is not particularly limited, a flow-down method, a suction method, a dipping method, or the like can be employed. In the case of using a method other than the flow-down method, it is preferable to mask a portion where a film is unnecessary.
3. After drying the slurry, the slurry is fired using an electric furnace so that the protective film is stably fixed.
The firing temperature is 1100 ° C. and is maintained for about 1 hour. In this firing step, the particles are bonded together and fused to the glass tube, and the glass layer is strongly bonded to the substrate.

このような保護層は、少なくとも放電プラズマが形成される(外側管内周面)部分に形成する必要があり、外側電極(一方の電極)が配置されている部分と電極の側端部を越えて非電極形成側まで形成されているのが望ましい態様である。
図1および図3の断面図を参照し、その好ましい態様について具体的に説明する。内側管13の放電空間S側表面と外側電極14の端を結ぶ仮想線dが外管管12の放電空間S側表面と交差する点をA、保護膜20の端部B、放電容器11内に封入されたXe封入圧(室温)をP(kPa)としたとき、断面図上のABの距離ABが、以下の(式1)で求まるL以上であるのが望ましい。
(式1) L=542/P [mm]
なお、エキシマランプのキセノンガスの封入圧は10〜80kPaであり、実用には0.5〜5.5mmの範囲において適宜に設定すればよい。
Such a protective layer needs to be formed at least on the portion where the discharge plasma is formed (outer tube inner peripheral surface), beyond the portion where the outer electrode (one electrode) is disposed and the side end portion of the electrode. It is a desirable mode that it is formed up to the non-electrode forming side.
With reference to the cross-sectional views of FIGS. 1 and 3, a preferred embodiment thereof will be specifically described. A point where an imaginary line d connecting the discharge space S side surface of the inner tube 13 and the end of the outer electrode 14 intersects the discharge space S side surface of the outer tube 12 is A, the end B of the protective film 20, and the inside of the discharge vessel 11. When the Xe enclosure pressure (room temperature) enclosed in P is kPa (kPa), it is desirable that the distance AB of AB on the cross-sectional view is not less than L obtained by the following (Equation 1).
(Formula 1) L = 542 / P 2 [mm]
The sealed pressure of xenon gas in the excimer lamp is 10 to 80 kPa, and may be appropriately set in a range of 0.5 to 5.5 mm for practical use.

紫外線歪の原因となる波長147nmの光は、Xe共鳴線のため、非励起Xe原子に吸収される。そのため、147nm光の強度はランプ中のXe原子数に依存する。Xe原子数は温度が一定の場合、圧力で表記することも可能であるので、圧力が高いと147nm強度は低く、圧力が低いと147nm強度は高くなる。したがって、波長147nm光が届く距離LはXe封入圧Pによって決定できる。
上記式1において、圧力を2乗したものに542を掛ける理由は、J.C.MOLINO GARCIA,J.Quant.Spectrosc.Radiant.Transfer,Vol.57,No.4 によると、Xe原子の147nmの吸収係数K(m−1)は常温において、
(式2) K=0.085(10P)
で表すことができる。初期の光強度をI、吸収され減衰した後の光強度をIとすると、光の減衰は
(式3) I/I=exp(−KL)
で表されるので、式3に式2を代入し整理すると、光が1/100に減衰する距離Lは、上記式1で表すことができる。
Light having a wavelength of 147 nm that causes ultraviolet distortion is absorbed by non-excited Xe atoms because of the Xe resonance line. Therefore, the intensity of 147 nm light depends on the number of Xe atoms in the lamp. When the temperature is constant, the number of Xe atoms can also be expressed by pressure. Therefore, when the pressure is high, the intensity of 147 nm is low, and when the pressure is low, the intensity of 147 nm is high. Therefore, the distance L over which the light having a wavelength of 147 nm can be reached can be determined by the Xe sealing pressure P.
The reason why 542 is multiplied by the square of the pressure in the above equation 1 is described in J. Org. C. MOLINO GARCIA, J. MoI. Quant. Spectrosc. Radiant. Transfer, Vol. 57, no. 4, the absorption coefficient K (m −1 ) of Xe atoms at 147 nm is
(Formula 2) K = 0.085 (10P) 2
Can be expressed as Assuming that the initial light intensity is I 0 and the light intensity after being absorbed and attenuated is I, the attenuation of light is (Equation 3) I / I 0 = exp (−KL)
Therefore, when formula 2 is substituted into formula 3 and rearranged, the distance L at which light attenuates to 1/100 can be represented by formula 1 above.

以上の、保護膜を有する本願発明に係るエキシマランプによれば、光透過窓部(電極非形成部)においては、電極が形成されていないため、ランプ動作中にプラズマにさらされない構造であると共に、紫外線歪の原因となる波長147nmの光は、Xe共鳴線であるため、非励起Xe原子に吸収されて到達することができないため、透過率の低下や紫外線歪の導入が少なく、長期に亘って172nmの紫外光を高い照度で照射することができると共に、外側管の電極形成部の石英ガラスにおいては、波長150nm以下の紫外光に対して吸収又は反射特性を有する膜が形成されているので、波長147nmの紫外光及びプラズマに、直接的にさらされずに済み、ガラスの劣化の進行を抑制でき、破損に至るまでの時間を格段に長くすることができるようになる。
According to the excimer lamp according to the present invention having the protective film, since the electrode is not formed in the light transmission window portion (electrode non-forming portion), the structure is not exposed to plasma during the lamp operation. Since the light having a wavelength of 147 nm, which causes ultraviolet distortion, is an Xe resonance line, it cannot be absorbed and reached by non-excited Xe atoms. In the quartz glass of the electrode forming part of the outer tube, a film having absorption or reflection characteristics for ultraviolet light with a wavelength of 150 nm or less is formed. , It is not required to be directly exposed to ultraviolet light and plasma having a wavelength of 147 nm, the progress of the deterioration of the glass can be suppressed, and the time until breakage can be greatly increased. They kill as to become.

更に他の実施形態を図4を参照して説明する。図4はエキシマランプを管軸と垂直な断面で切断した図である。なお同図において先に図1〜3で説明した構成については同符号で示し、詳細説明を省略する。
図4に示すように、本実施形態にかかるエキシマランプは、外側管12の内周面上の所定領域に保護膜20を形成したという構成を基本的に備えると共に、内側管13の放電空間S側表面上である管(13)の外周表上に波長150nmの光に対して反射特性又は吸収特性を備えた保護膜21を形成したものである。保護膜21は、上記したように、材質として好ましくは、シリカ(SiO)、アルミナ(Al)、酸化チタン(TiO)、酸化イットリウム(Y)などであり、粉末の状態のものを単一または適宜の組み合わせで混合して、管の放電空間側表面上に堆積させて層状を形成したものである。保護膜21の形成領域は、内側電極15配置部分に対応してほぼ全周に亘って形成されている。
この実施形態のように、放電容器11における放電形成領域の全てに対応して保護膜20,21を形成することで、放電容器11に紫外線歪が入り難くなり、いっそうエキシマランプの寿命を伸ばすことができるようになる。
Still another embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a view in which an excimer lamp is cut along a cross section perpendicular to the tube axis. In addition, in the same figure, the structure demonstrated previously in FIGS. 1-3 is shown with a same sign, and detailed description is abbreviate | omitted.
As shown in FIG. 4, the excimer lamp according to the present embodiment basically includes a configuration in which a protective film 20 is formed in a predetermined region on the inner peripheral surface of the outer tube 12, and the discharge space S of the inner tube 13. A protective film 21 having reflection characteristics or absorption characteristics with respect to light having a wavelength of 150 nm is formed on the outer peripheral surface of the tube (13) on the side surface. As described above, the protective film 21 is preferably made of silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), etc. Those in the state are mixed in a single or appropriate combination and deposited on the discharge space side surface of the tube to form a layer. The formation region of the protective film 21 is formed over substantially the entire circumference corresponding to the portion where the inner electrode 15 is disposed.
By forming the protective films 20 and 21 corresponding to all of the discharge forming regions in the discharge vessel 11 as in this embodiment, ultraviolet distortion is less likely to enter the discharge vessel 11 and the life of the excimer lamp is further extended. Will be able to.

以上、本発明について説明したが本発明の構成に関して置換可能な構成について適宜変更が可能であることは言うまでもない。例えば、膜の種類は150nmの光に対して吸収及び/又は反射特性を有するものであれば、上述したものに限定されるものではない。   Although the present invention has been described above, it goes without saying that the replaceable configuration can be appropriately changed with respect to the configuration of the present invention. For example, the type of film is not limited to the above as long as it has absorption and / or reflection characteristics with respect to light of 150 nm.

以下、本発明の実施例を説明する。
図1〜図3の構成に従いエキシマランプ作製した。
<ランプ1>
放電容器:材質;石英ガラス、 全長;1268mm
外側管;外径40mm、厚さ2mm、
内側管;外径18mm、厚さ1mm
外側電極(断面半円状):アルミニウム、厚さ1mm、長さ;1205mm
内側電極(断面C状):アルミニウム、厚さ1mm、長さ;1205mm
保護膜:組成は以下の通りである。
シリカ粒子:粒径0.4μm〜1.5μm、中心径:0.7μm
アルミナ粒子:0.2μm〜0.5μm、中心径:0.3μm
アルミナ粒子の含有量は10質量%、焼成温度:1100℃。
膜厚:30μm(平均)
上記膜は、流下法と呼ばれる塗布方法を用いて、溶剤に粒子を混ぜて溶液を形成し、その溶液を放電容器の内面に流し込むことにより、溶液を付着させる。その後、乾燥、焼成した。膜厚は1mm以上あれば150nmの光を吸収及び反射し、147nmの光に対して保護が可能である。本実施例では30μmの膜を使用した。この実施例にかかる膜によれば、シリカ粒子が主要成分となるため、波長147nmの共鳴線を吸収し、放電容器に対しての保護が可能となる。
Examples of the present invention will be described below.
Excimer lamps were manufactured according to the configuration shown in FIGS.
<Lamp 1>
Discharge vessel: material: quartz glass, total length: 1268 mm
Outer tube: outer diameter 40 mm, thickness 2 mm,
Inner tube; outer diameter 18mm, thickness 1mm
Outer electrode (cross-sectional semicircular shape): Aluminum, thickness 1 mm, length; 1205 mm
Inner electrode (C-shaped cross section): Aluminum, thickness 1 mm, length; 1205 mm
Protective film: The composition is as follows.
Silica particles: particle size 0.4 μm to 1.5 μm, center diameter: 0.7 μm
Alumina particles: 0.2 μm to 0.5 μm, center diameter: 0.3 μm
The content of alumina particles is 10% by mass, and the firing temperature is 1100 ° C.
Film thickness: 30 μm (average)
The film is deposited by mixing particles in a solvent to form a solution using a coating method called a flow-down method, and pouring the solution onto the inner surface of the discharge vessel. Then, it dried and baked. If the film thickness is 1 mm or more, it absorbs and reflects 150 nm light and can protect against 147 nm light. In this example, a 30 μm film was used. According to the film of this example, silica particles are the main component, so that the resonance line with a wavelength of 147 nm is absorbed and the discharge vessel can be protected.

下記表1に従い、膜の形成領域及びXe封入圧力を変化させてランプ1〜ランプ3を作製した。   According to the following Table 1, lamp 1 to lamp 3 were manufactured by changing the film formation region and the Xe sealing pressure.

更に、上記実施例とランプの基本的構造は同様とし、保護膜の形成領域が比較的小さい或いは保護膜を有さない、参照例に係るランプ4〜ランプ6を作製した。これらランプ4〜ランプ6のXe封入圧及び保護膜の構成について、下記表1にまとめて示す。   Further, the basic structure of the lamp is the same as that of the above embodiment, and the lamps 4 to 6 according to the reference example, in which the protective film formation region is relatively small or has no protective film, were manufactured. Table 1 below collectively shows the Xe sealing pressures of these lamps 4 to 6 and the structure of the protective film.

各ランプの定格電圧、定格周波数で、ランプ1〜ランプ6を点灯して、破損までの時間を比較した。この結果を下記表1に示す。
この結果から明らかなように、外側管の外周面上の半分以上を覆う外側電極の配置領域を超えて覆うように波長150nm以下の紫外光に対して吸収又は反射特性を有する保護膜を有することで、膜を有さないものや、膜が電極配置領域を超えて形成さえれていないものに比較して、長寿命化を達成できる。更に、膜が形成される領域(ABの長さ)が、ランプにおけるキセノンの封入圧Pとの関係で、L=542/Pにより算出される大きさよりも広範囲に形成されることで、1000時間以上も使用寿命を長く伸ばすことができる。
The lamps 1 to 6 were turned on at the rated voltage and rated frequency of each lamp, and the time until breakage was compared. The results are shown in Table 1 below.
As is clear from this result, it has a protective film having absorption or reflection characteristics with respect to ultraviolet light having a wavelength of 150 nm or less so as to cover the outer electrode arrangement region covering more than half of the outer peripheral surface of the outer tube. Thus, a longer life can be achieved as compared with those having no film and those having no film beyond the electrode arrangement region. Further, the region where the film is formed (the length of AB) is formed in a wider range than the size calculated by L = 542 / P 2 in relation to the xenon sealing pressure P in the lamp. The service life can be extended longer than the time.

Figure 0005223741
Figure 0005223741

11 放電容器
12 外側管
13 内側管
13A 屈曲部分
14 一方の電極(外側電極)
15 他方の電極(内側電極)
18 排気管残部
19 電源装置
20 保護膜
S 放電空間
11 Discharge vessel 12 Outer tube 13 Inner tube 13A Bent part 14 One electrode (outer electrode)
15 The other electrode (inner electrode)
18 Exhaust pipe remainder 19 Power supply device 20 Protective film S Discharge space

Claims (3)

石英ガラスからなり、同軸上に配置された外側管と内側管を具備し、キセノンガスが封入されて円筒状の放電空間を形成する放電容器と、
前記外側管の外周面上に配置された一方の電極と、
前記内側管の内周面上に配置された他方の電極と
を具備してなるエキシマランプにおいて、
前記一方の電極は、前記エキシマランプの管軸に垂直な断面において前記外側管の外周面上の半分以上を覆いかつ一定領域非形成部分を備え、
前記外側管の内周面上に、前記一方の電極配置領域を超えて覆うように波長150nm以下の紫外光に対して吸収又は反射特性を有する膜が形成されている
ことを特徴とするエキシマランプ。
A discharge vessel made of quartz glass , comprising an outer tube and an inner tube arranged on the same axis, and filled with xenon gas to form a cylindrical discharge space;
One electrode disposed on the outer peripheral surface of the outer tube;
In an excimer lamp comprising the other electrode disposed on the inner peripheral surface of the inner tube,
The one electrode covers a half or more on the outer peripheral surface of the outer tube in a cross section perpendicular to the tube axis of the excimer lamp, and includes a non-constant region forming part,
An excimer characterized in that a film having absorption or reflection characteristics with respect to ultraviolet light having a wavelength of 150 nm or less is formed on the inner peripheral surface of the outer tube so as to cover the arrangement region of the one electrode. lamp.
前記内側管の外周面上に、前記他方の電極配置領域を超えて覆うように波長150nm以下の紫外光に対して吸収又は反射特性を有する膜が形成されている
ことを特徴とする請求項1記載のエキシマランプ。
The film having absorption or reflection characteristics with respect to ultraviolet light having a wavelength of 150 nm or less is formed on the outer peripheral surface of the inner tube so as to cover beyond the arrangement region of the other electrode. 1. An excimer lamp according to 1.
前記膜は、シリカ、アルミナ、酸化チタンおよび酸化イットリウムからなる群から選ばれた少なくとも一種であることを特徴とする請求項1又は2に記載のエキシマランプ。   The excimer lamp according to claim 1, wherein the film is at least one selected from the group consisting of silica, alumina, titanium oxide, and yttrium oxide.
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