受激准分子灯的制作方法

专利名称：受激准分子灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种受激准分子灯，其具有由二氧化硅玻璃形成的放 电容器，并设有一对电极，这对电极之间介有形成该放电容器的二氧 化硅玻璃，在所述放电容器内部发生受激准分子放电。
背景技术：
近些年，对金属、玻璃或其他材料形成的被处理体用波长200mn 以下的真空紫外线进行照射，通过该真空紫外线以及由此产生的臭氧 的作用对被处理体进行处理的技术被开发出来并且进行实际应用，例 如除去附着在被处理体表面的有机污染物的洗净处理技术，或者在被 处理体表面形成氧化膜的氧化膜形成处理技术。真空紫外线放射装置可以采用如下的装置其具有例如通过受激 准分子放电形成受激准分子，利用从该受激准分子放射出的例如波长 为170nm左右的光的受激准分子灯作为光源。为了使这样的受激准分 子灯高效地放射更高强度的紫外线，进行了许多尝试。图9为表示日本专利3580233号公报记载的现有的受激准分子灯 的结构的说明用剖面图，(a)是表示沿放电容器51的长边方向的横剖 面图，(b)是沿(a)的A-A线剖面图。受激准分子灯50具有由透过紫外线的二氧化硅玻璃形成的放电 容器51，在该放电容器51的内侧和外侧分别设置电极55、 56，其中， 放电容器51的暴露于放电空间S的表面上形成有紫外线反射膜20。实 施例中示出了紫外线反射膜20仅由二氧化硅粒子形成，以及仅由氧化 铝粒子形成的情况(参照专利文献l)。该受激准分子灯50的放电容器51的一部分上形成有光射出部58， 该光射出部58由于没有形成紫外线反射膜20因而有从放电空间S产 生的紫外线射出。根据如此构成的受激准分子灯50，通过在放电容器51的露出在 放电空间S中的表面上设置紫外线反射膜20，在设有紫外线反射膜20 的区域中，放电空间S内产生的紫外线由紫外线反射膜20反射，因此 不会入射到二氧化硅玻璃中。另外，由于仅构成光射出部58的区域有 紫外线透过二氧化硅玻璃向外部射出，因此能够有效地利用放电空间S 内产生的紫外线。而且，能够将构成光射出部58以外的区域的二氧化 硅玻璃的紫外线偏斜产生的损害抑制得较小，能够防止产生裂纹。并且，受激准分子灯的放电容器还可以如专利文献2所示采用剖 面为矩形形状的中空长条状构造。图10为日本特开2004-127710公报 所记载的表示现有的受激准分子灯的结构的说明用立体图。受激准分子灯60具有由透过紫外线的二氧化硅玻璃形成的剖面 为矩形形状的中空长条状的放电容器61，该放电容器61的外表面形成 有一对电极65、 66。在该种受激准分子灯60中，放电容器61的暴露 在放电空间中的表面上也能够形成紫外线反射膜。专利文献l:日本专利第3580233号公报 专利文献2:日本特开2004-127710号公报然而，在如图10所示的受激准分子灯60上形成紫外线反射膜后， 经过长时间点亮时，出现了受激准分子光的均匀性降低的问题。具体 来说，受激准分子灯60的中央部比点亮初期照度下降，端部大致维持 点亮初期的照度。发明内容本发明目的在于提供一种受激准分子灯，其在放电容器的暴露在 放电空间中的表面上形成紫外线反射膜，能够防止长时间点亮时的受 激准分子光的均匀性下降。本申请的第一发明的受激准分子灯，其具有放电容器，该放电容 器由相互面对设置的长边面、以及连接该长边面的短边面形成有剖面 为矩形形状的管，在该放电容器的所述长边面的外表面上设有一对电 极，并且在放电空间内封入有氙气，在所述放电容器的放电空间内产 生受激准分子放电，其特征在于，在一侧的长边面的内表面区域上形成有紫外线反射膜，在短边面 的内表面区域上形成有膜厚比所述一侧的长边面的与电极对应的内表 面区域上形成的紫外线反射膜薄的紫外线反射膜，在另一侧的长边面 上通过不形成所述紫外线反射膜而形成光射出窗。并且，在本申请的 第一发明的基础上，本申请的第二发明的特征在于，形成于所述短边面的内表面区域上的紫外线反射膜的膜厚在5ym以上。并且，在本申请的第一发明或者第二发明的基础上，本申请的第 三发明的特征在于形成于所述长边面的内表面区域上的紫外线反射膜 的膜厚在100ym以下。并且，在本申请的第一发明至第三发明中的任一项发明的基础上， 本申请的第四发明的特征在于，所述紫外线反射膜由含有二氧化硅粒 子的紫外线散乱粒子构成。并且，在本申请的第四发明的基础上，本申请的第五发明的特征 在于所述紫外线散乱粒子中包括氧化铝粒子。根据本申请的第一发明的受激准分子灯，考虑到形成于长边面的 内表面区域的紫外线反射膜因升华而变薄，预先将膜厚形成得很厚，并且考虑到形成于短边面的内表面区域的紫外线反射膜由于升华物堆 积而变厚，预先将膜厚形成得很薄。通过如此形成紫外线反射膜，能 够将膜厚始终保持在一定值以上的范围内，并且使紫外线反射膜整体 的反射性能保持一定。并且，根据本申请的第二发明的受激准分子灯，即使由于紫外线 反射膜的升华和堆积使整体的膜厚不均匀，只要作为紫外线反射膜的膜厚较薄的区域的短边面的内表面区域的膜厚在5um以上，就能够使 紫外线反射膜20的反射性能在整体上均匀。并且，根据本申请的第三发明的受激准分子灯，虽然由于紫外线 反射膜的升华或堆积使膜厚变薄或者变厚，但是只要作为紫外线反射 膜的膜厚较厚的区域的一边的长边面的内表面区域的膜厚在iooum以下，就能够通过由紫外线反射膜20与等离子体产生的离子和光子的 作用而抑制放出的游离氧的产生，能够在防止短时间内放射照度降低 的现象。并且，根据本申请的第四发明的受激准分子灯，由于紫外线反射 膜由含有二氧化硅粒子的紫外线散乱粒子构成，因此相对由合成石英 玻璃构成的放电容器得到较高的亲和性。并且，根据本申请的第五发明的受激准分子灯，由于紫外线反射 膜含有氧化铝粒子，因而能够防止相邻的二氧化硅粒子和氧化铝粒子 在粒子之间结合而维持晶界，能够抑制紫外线反射膜的反射率的降低。


图1是表示本发明的受激准分子灯的一个例子的结构概要的说明 用剖面图。图2是本发明的受激准分子灯的局部剖面图。图3是用于说明本发明的受激准分子灯的放电空间的对流的透视图。
图4是表示紫外线反射膜的膜厚和其反射特性的关系的图表。
图5是表示紫外线反射膜的膜厚和其积算光量的变化比率的关系
的图表。
图6是用于说明本发明的受激准分子灯的紫外线反射膜的形成方 法的剖面图。
图7是表示实验结果的图表。 图8是表示实验结果的图表。
图9是表示现有的受激准分子灯的结构概要的说明用剖面图。 图IO是表示现有的受激准分子灯的结构概要的透视图。
标号说明
10受激准分子灯
11放电容器
12a、 12b长边面
13a、 13b短边面
14a、 14b端面
15电极
16电极
17光射出部
20紫外线反射膜
21升华物
具体实施例方式
图1是表示本发明的受激准分子灯10的一个例子的结构概要的说 明用剖面图，(a)是表示沿放电容器ll的长边方向的横剖面图，(b) 是(a)的A-A线剖面图。
受激准分子灯IO具有两端被气密地封闭且内部形成有放电空间S 的剖面为矩形形状的中空长条状的放电容器11，在该放电容器11的内
7部封入有作为放电用气体的氙气。其中，氙气的封入量为常温下压力
在例如10kPa 60kPa (100mbar 600mbar)范围内。
放电容器11由良好地透过真空紫外光的二氧化硅玻璃，例如合成 石英玻璃形成，具有电介质的功能。
放电容器11相互面对地配置有由长条状的板玻璃形成的长边面 12a、 12b，通过连接长边面12a和长边面12b的短边面13a、 13b形成 剖面为矩形形状的管。长边方向的两端通过端面14a、 14b封闭，放电 空间S的内部形成为气密空间。放电容器11例如其长边方向长度为 800 1600mm，具有320 640cm3的放电空间S。
在放电容器11的长边面12a、 12b的外表面对置地形成有沿长边 方向延伸的一对格子状的电极15、 16。在长边面12a的外表面配置有 作为高电压供电电极作用的一方的电极15，在长边面12b的外表面配 置有作为接地电极起作用的另一方的电极16。由此，形成为一对电极 15、 16之间介有作为电介质起作用的放电容器11的状态。这样的电极 15、 16能够通过以下方式形成例如，向金属粉末中混合纤维系的粘 合剂，并加入溶剂搅拌成糊状的电极材料，将该电极材料呈格子状描 画涂布在放电容器11上，或者能够通过网版印刷的方式形成。
对该受激准分子灯10的一方的电极15供给点亮电力后，经由作 为电介质发挥作用的放电容器11的壁在两电极15、 16之间产生放电， 由此，形成受激准分子并且产生由这些受激准分子放射真空紫外光的 受激准分子放电。
在上述受激准分子灯10中，为了高效地利用通过受激准分子放电 产生的真空紫外光，放电容器11的暴露在放电空间S中的表面上设有 由紫外线散乱粒子形成的紫外线反射膜20。紫外线反射膜20跨越放电容器11的长边面12a的与作为高电压 供电电极发挥作用的一方的电极15对应的内表面区域、以及与该区域 连续的短边面13a、 13b的内表面区域而形成。并且，端面14a、 14b 的内表面区域也形成有紫外线反射膜20。另一方面，通过不在放电容 器11的长边面12b的与作为接地电极发挥作用的另一方电极16对应 的内表面区域形成紫外线反射膜20，构成光射出部17。另外，由于长 边面12b的没有形成电极16的端部的内表面区域也形成有紫外线反射 膜20，所以能够提高反射效率。
紫外线反射膜20由作为自身具有高折射率的具有真空紫外光透 过性的微小粒子的紫外线散乱粒子，例如二氧化硅粒子和氧化铝粒子 构成，到达该紫外线散乱粒子的真空紫外光的一部分在粒子表面被反 射并且其他的一部分折射从而入射到粒子内部，进而，入射到粒子内 部的光的大部分透过(一部分被吸收)，再次在出射时被折射。具有 产生这样重复进行反射、折射的"扩散反射(散乱反射)"功能。
构成紫外线反射膜20的紫外线散乱粒子可以采用例如将二氧化 硅玻璃做成粉末状的细小粒子的二氧化硅粒子等。优选二氧化硅粒子 的粒径在例如0.01 2nm范围内，中心粒径(多个平均粒径的峰值) 优选为例如0.1 2um，更为优选的是为0.3 1.0um。并且，优选紫 外线反射膜20中含有的二氧化硅粒子的粒径的分布不会广泛扩展，优 选采用筛选出来的粒径为中心粒径的值的二氧化硅粒子占半数以上的 二氧化硅粒子。
通过将二氧化硅粒子的一部分熔融等，将紫外线反射膜20附着在 放电容器ll上。 一般地，与线膨胀系数的值相等或者近似的材料具有 容易粘接的性质。二氧化硅粒子与由二氧化硅玻璃形成的放电容器11 的线膨胀系数的值相等，因此具有提高与放电容器11的粘接力的功能。
然而，二氧化硅粒子通过受激准分子灯10中发生的等离子体的热量熔融，晶界消失，变得不能扩散反射真空紫外光，使得反射率降低。 紫外线散乱粒子不仅含有二氧化硅粒子还含有氧化铝粒子，因此即使 在暴露于等离子体的热量的情况下，由于具有比二氧化硅粒子更高的 熔点的氧化铝粒子不会熔融，因此防止相邻的二氧化硅粒子和氧化铝 粒子在粒子之间结合而维持晶界。
氧化铝粒子的粒径优选在例如0.1 5um范围内，中心粒径(多 个平均粒径的峰值)为例如0.1 3.0um，更为优选其为0.3 1.0y m。 并且，优选紫外线反射膜20中含有的氧化铝粒子的粒径的分布不会广 泛扩展，优选采用筛选出来的粒径为中心粒径的值的氧化铝粒子占半 数以上的氧化铝粒子。
图2是用于说明本发明的受激准分子灯10的紫外线反射膜20的 亮灯工作时的状态的局部剖面图。通过本发明所述的实验等，使紫外 线反射膜20自身升华并堆积，以至看到膜厚发生变动。紫外线反射膜 20的膜厚的变动被认为是受激准分子光的均匀性下降的原因。
一般地，在受激准分子灯10的亮灯工作中，已知通过等离子体会 发热，但是特别是在外表面形成有电极15或者电极16的放电容器11 的暴露于放电空间S的表面上，由于产生很多称作流光(streamer)的 针状的放电的起点的部位，因此热负荷较大。认为在放电容器ll的外 表面形成电极15、 16的部分，由于供给电力产生受激准分子放电，因 此成为容易升温的状态。因此，认为放电容器11的长边面12a的与电 极15对应的内表面区域上形成的紫外线反射膜20在受激准分子灯10 点亮时受到等离子体产生的热量，并且，通过放电容器ll自身的加热 而使温度上升。
另一方面，认为在放电容器11的外表面没有形成电极15、 16的 短边面13a、 13b上，难以产生等离子体，并且由于也没有电极15、 16， 因而也不供给电力，可以温度维持在较低的状态。认为形成于放电容器11中的短边面13a、 13b的内表面区域的紫外线反射膜20在受激准 分子灯10的点亮中也维持比与电极15对应的内表面区域上形成的紫 外线反射膜20的温度低的状态不变。
这样，认为即使是一个放电容器11的暴露于放电空间S的表面上 形成的紫外线反射膜20，也会形成温度高的部位和温度低的部位。在 温度高的部位，构成紫外线反射膜20的紫外线散乱粒子升华而产生微 粒子状的升华物21。由于紫外线散乱粒子是中心粒径为0.1 2nm程 度的小粒子，因此认为各自的热容量小，较低的温度也容易升华。由 于紫外线反射膜20的一部分作为升华物21而升华，因此认为持续高 温状态的长边面12a的与电极15对应的内表面区域上形成的紫外线反 射膜20的膜厚随着受激准分子灯10的亮灯而变薄。
升华物21在放电空间S内被冷却，再次堆积在放电容器11的内 表面。由于升华物21具有冷却堆积的特性，因此容易在温度更低的部 位堆积。在外表面形成有电极15、 16的放电容器11中，维持在温度 低的状态的短边面13a、 13b的内表面区域堆积升华物21。由于升华物 21由长边面12a的与电极15对应的内表面区域产生，堆积在短边面 13a、 13b的内表面区域，因此认为受激准分子灯IO长时间点亮后，长 边面12a的与电极15对应的内表面区域上形成的紫外线反射膜20的膜 厚逐渐变薄，短边面13a、 13b的内表面区域上形成的紫外线反射膜20 的膜厚逐渐变厚。
另外，在成为光射出部17的长边面12b的与电极16对应的内表 面区域的外表面形成有电极16，由于成为放电容器11的温度高的部位， 因此难以堆积升华物21。因此，可以看出不会由于升华物21的堆积而 遮蔽光射出部17。
图3是用于说明本发明的受激准分子灯10的放电空间S的对流的 透视图。
11在放电容器11内部的放电空间S中产生有沿图3箭头所示方向的
对流。从长边面12a的中央部朝向短边面13a、 13b或端面14a、 14b， 产生沿着放电容器11的内表面环绕的流动。长边面12a通过等离子体 发热或向电极15的供电，变成温度比其他部位高的状态，因此长边面 12a的周边存在的发光气体温度也升高。由于温度高的发光气体向温度 低的方向流动，因此发生如箭头所示的对流。
从紫外线反射膜20升华的升华物21沿如箭头所示的对流的流动 传播。由于即使在短边面13a、 13b中，与端面14a、 14b接近的两端部 18的温度也低，因此长边面12a的中央部向两端部18的对流的流动强。 比起向短边面13a、 13b的中央部19的流动，对流向两端部18的流动 更强，因此升华物21堆积在两端部18的也比在中央部19的多很多。
由于升华物21为微粒子状，因此再次堆积在紫外线反射膜20上 时具有反射特性。因此，升华物21堆积的短边面13a、 13b的内表面区 域上形成的紫外线反射膜20的反射特性可能会提高。特别是可知升华 物21更为大量堆积的两端部18的反射特性提高。
另一方面，在膜厚薄的范围内，紫外线反射膜20的反射性能根据 膜厚而变动，因此形成于长边面12a的与电极15对应的内表面区域上 的紫外线反射膜20，由于升华物21的升华使膜厚变薄，因而反射性能 降低。
由于形成于长边面12a的与电极15对应的内表面区域的紫外线反 射膜20的反射性能降低，并且短边面13a、 13b上因升华物21堆积而 使紫外线反射膜20的反射性能提高，因此受激准分子灯10长时间点 亮后，在沿放电容器11的短边方向的剖面上，紫外线反射膜20的反 射性能的特性有可能变化。
12并且，在短边面13a、 13b中，由于升华物21在两端部18比在中 央部19堆积得多很多，因此受激准分子灯10长时间点亮后，在沿放 电容器11的长边方向的剖面上，紫外线反射膜20的反射性能的特性 发生变化。
图4- (a)是表示紫外线反射膜的膜厚和其反射率的关系的图表。
设纵轴为波长172mn的光的反射率(％)，设横轴为紫外线反射 膜的膜厚(nm)，表示其关系。在由合成石英形成的实验片的表面形 成紫外线反射膜，对该形成有紫外线反射膜的表面照射真空紫外光。 其中，对于波长172nm的真空紫外光，将相对于照射到形成紫外线反 射膜的表面上的放射照度的反射出来的光的放射照度的比率作为反射 率表示。反射率使用分光光度计(ACTON RESEARCH制VM-502) 求得。另外，已知在波长为150nm 200nm范围内的真空紫外线区域 中，反射率表示出大致相同的倾向。
紫外线反射膜的规格
二氧化硅粒子合成石英玻璃制，粒径0.1um lum，中心粒径 0.3 U m
氧化铝粒子高纯度a氧化铝制，粒径O.ly m liim，中心粒径 0.3 u m
混合比二氧化硅粒子氧化铝粒子=90 {%: 10wt%
测定了紫外线反射膜的膜厚在l"m 33ym范围内的情况下的 紫外线反射膜的波长172nm的光的反射率。根据图表，紫外线反射膜 的膜厚在5 " m以下时反射率停留在较低的状态，紫外线反射膜的膜厚 在5um以上时波长172nm的光的反射率大致恒定为80%。进而，确 认了作为紫外线反射膜的膜厚为33nm以上的范围，在膜厚40um 500nm的范围内，波长172nm的光的反射率也为80%。其结果总结在 图4- (b)所示表中。
13考虑到一方的形成于长边面12a的内表面区域的紫外线反射膜20 通过升华变薄而预先将膜厚形成得较厚，考虑到在短边面13a、 13b的 内表面区域形成的紫外线反射膜20由于升华物的堆积而变厚而预先将 膜厚形成得较薄。即，在短边面13a、 13b的内表面区域形成有比形成 于一方的长边面12a的与电极15对应的内表面区域的紫外线反射膜20 的膜厚薄的紫外线反射膜20。通过这样形成紫外线反射膜20，能够使 膜厚保持在5um以上，使反射性能保持一定。
因而，即使由于紫外线反射膜20的升华或堆积使得整体的膜厚不 均匀，只要在紫外线反射膜20的膜厚较薄的区域、即短边面的内表面 区域，其膜厚也维持在5um以上，无论膜厚为多少，都能够使紫外线 反射膜20的反射性能在整体上均匀。
具体来说，只要对维持温度较低状态且容易堆积升华物21的短边 面13a、 13b的内表面区域上所形成的紫外线反射膜20，在制造时使膜 厚形成为5um以上，由于在点亮初期膜厚为5um，由于升华物21堆 积且在点亮末期膜厚变成5um以上，因此紫外线反射膜20的反射性 能始终是一定的。因此，短边面13a、 13b的内表面区域上形成的紫外 线反射膜20的膜厚形成为5 ii m以上。
并且，如果将温度持续为较高的状态的长边面12a的与电极15对 应的内表面区域上形成的紫外线反射膜20在制造期间形成为足够厚， 则即使由于升华物21的升华使膜厚变薄，在点亮末期也能够使膜厚保 持在5um以上。通过这样保持紫外线反射膜20的膜厚始终在5um 以上，能够保持反射性能一定。
通过保持紫外线反射膜20的反射性能一定，即使受激准分子灯 IO长时间点亮时，也能够维持由光射出部17射出的受激准分子光的均 匀性。另一方面，紫外线反射膜20的膜厚过厚的话，由于由紫外线反射 膜20和等离子体产生的离子和光子的作用而放出的游离氧增加，因此 在短时间内放射照度降低。
图5为表示紫外线反射膜的膜厚和其积算光量的变化比率的关系 的图表。
设纵轴为积算光量的变化比率(％)，设横轴为紫外线反射膜的 膜厚("m)，表示其关系。测定所使用的受激准分子灯，在由合成石 英玻璃形成的放电容器的内表面区域中将紫外线反射膜的膜厚形成在 lum 1000nm范围内，在放电空间内封入氙气，并且在放电容器的 外表面形成一对电极。另外，紫外线反射膜的规格与图4中表示的求 取紫外线反射膜的膜厚和其反射率的关系的情况相同。
此处求得的积算光量的变化比率表示放电容器的管轴方向的均匀 性的变化。具体来说，积算光量的变化比率表示为100-{(管轴方向的 积算光量的最大值-管轴方向的积算光量的最小值)/管轴方向的积算光 量的中央值)XIOO (%)。从放电容器放射出来的光保持管轴方向的均 匀性时，积算光量的变化比率变为接近100%的值，从放电容器放射出 来的光在管轴方向的均匀性被破坏时，积算光量的变化比率为较低的 值。
积算光量的变化比率将积算光量的管轴方向的差作为相对值来评 价，因此能够不受到构成放电容器的合成石英玻璃的劣化的影响而评 价管轴方向的光的均匀性。
各曲线表示经过预定点亮时间后的受激准分子灯的积算光量的变 化比率。a表示点亮IO小时后的积算光量的变化比率，b表示点亮100 小时后的积算光量的变化比率，c表示点亮1000小时后的积算光量的变化比率，d表示点亮5000小时后的积算光量的变化比率。
另外，所谓"积算光量(mJ/cm2)"是指，在距离受激准分子灯 的紫外线放射面预定距离(具体来说为3mm)的位置，使紫外线照度 计以预定的速度通过时的紫外线照度的积分值。在使受激准分子灯点 亮1分钟/熄灭1分钟的亮灭点亮，总点亮时间经过预定时间后的状态 下，测定将受激准分子灯的电极宽度在管轴方向上20等分后的部位各 自的积算光量。
根据图表，在紫外线反射膜的膜厚为100nm以下，积算光量的 变化比率接近100%,在点亮10小时至5000小时后的积算光量都仅会 降低到2%左右。然而，紫外线反射膜的膜厚在100um以上时，积算 光量的变化比率随膜厚的增加逐渐增大，并且随着点亮时间增长，积 算光量大幅降低。这是因为受到由等离子体产生的离子和光子的作用 的粒子变多，通过该作用产生的游离氧与封入放电空间中的氙气(Xe) 发生反应生成氧化氙(XeO)，作为放电气体的氤气不足因而发光效率 降低。
紫外线反射膜的升华或堆积使得膜厚变薄或者变厚，但是只要作 为紫外线反射膜的膜厚较厚的区域的一侧的长边面的内表面区域的膜 厚也在100U m以下，就能够不产生由紫外线反射膜与等离子体产生的 离子和光子的作用而放出的游离氧地、防止放射照度在短时间内降低 的现象。
具体来说，通过升华物21的升华，随着点亮，膜厚逐渐变薄的长 边面12a的内表面区域上形成的紫外线反射膜20优选在制造期间膜厚 形成的较厚的，但是为了抑制由于游离氧使得照度降低，其膜厚必须 形成在100um以下。换言之，形成于长边面12a的内表面区域的紫外 线反射膜20随着受激准分子灯10的点亮，因升华物21的升华而膜厚 变薄，但是相反地不会变厚，因此只要在点亮初期将膜厚形成在lOOiim以下就能够抑制由于游离氧使得照度降低。
形成于短边面13a、 13b的内表面区域的紫外线反射膜20随着受 激准分子灯10的点亮因升华物21的堆积而膜厚变厚，因此优选在制 造期间使膜厚尽量薄，具体来说形成为5um左右。点亮初期时紫外线 反射膜20的膜厚足够薄的话，即使因升华物21的堆积膜厚逐渐变厚， 也能够在点亮后期使膜厚保持在lOOnm以下，能够抑制由于膜厚变厚 而产生的放射照度的降低。
接着，对在放电容器11的内表面区域形成紫外线反射膜20的形 成方法进行说明。
紫外线反射膜20能够通过例如称作"流下法"的方法形成。首先， 调和流入放电容器形成材料内侧的涂液。涂液由紫外线散乱粒子、粘 接剂、分散剂、以及溶剂构成。紫外线散乱粒子为二氧化硅粒子和氧 化铝粒子，粘接材料包括原硅酸四乙脂，分散剂为硅烷偶联剂，溶剂 为乙醇。
由于涂液中含有分散剂，因此使涂液凝胶化并且容易附着到放电 容器形成材料上，而且能够使均匀地分散在涂液中的紫外线散乱粒子 固定。
由于涂液中含有溶剂，因此能够调整涂液的紫外线散乱粒子的含 有浓度。
使涂液流入放电容器形成材料的内部，附着在内表面的预定区域。 在该状态下使涂液自然干燥而使溶剂蒸发。
接着，当在氧环境中以100(TC加热1小时烧结时，分散剂加热消 失，仅留下紫外线散乱粒子和粘接剂。粘接剂变成二氧化硅而熔融附着在紫外线散乱粒子上，提高粒子之间、与放电容器形成材料之间的 粘接力。
通过向短边面13a或者短边面13b的内表面区域涂布的情况和向 长边面12a的内表面区域涂布的情况这三次重复上述工序，能够在短边 面13a、 13b的内表面区域和长边面12a的内表面区域形成膜厚不同的 紫外线反射膜20。
并且，如图6所示，通过在倾斜放电容器形成材料的状态下使涂 液流入内侧，仅重复上述工序两次，就能够在短边面13a、 13b的内表 面区域和长边面12a的内表面区域形成膜厚不同的紫外线反射膜20。 首先，如图6 (a)所示，在放电容器形成材料的短边面13b和长边面 12a的内表面区域形成紫外线反射膜20。接着，如图6 (b)所示，在 放电容器形成材料的短边面13a和长边面12a的内表面区域形成紫外线 反射膜20。由于短边面13a、 13b的内表面区域上仅流过一次涂液，因 此形成一层紫外线反射膜20，但长边面12a的内表面区域上流过两次 涂液，因此形成两层的紫外线反射膜20。因此，能够使形成于长边面 12a的内表面区域的紫外线反射膜20的膜厚比短边面13a、 13b的内表 面区域上形成的紫外线反射膜20的膜厚更厚。
接着，对与在放电容器的内表面区域形成紫外线反射膜的受激准 分子灯进行长时间点亮时的受激准分子光的积算光量相关的实验例进 行说明。
实验例1
在放电容器的内表面区域形成紫外线反射膜，沿受激准分子灯的 管轴方向，测定点亮初期的积算光量和点亮末期的积算光量。使用受 激准分子灯的玻璃基板的UV/臭氧清洗中，在该受激准分子灯下使玻 璃基板通过，通过UV/臭氧的作用使有机物分解并清洗。由于清洗作 用依赖于积算光量，因此能够将积算光量(mJ/cm2)作为受激准分子灯的清洗性能的尺度利用。
实验中采用的受激准分子灯的放电容器为合成石英玻璃制，外径
尺寸为15mmX42mmX 1200mm，壁厚2.0mm。放电容器内部封入30kPa 的氙气。放电容器的长边面的外表面配置有尺寸为30mmX 1000mm的电极。
并且，放电容器的内表面区域形成有由二氧化硅粒子和氧化铝粒 子构成的紫外线反射膜。由二氧化硅粒子和氧化铝粒子形成的紫外线 散乱粒子的中心粒径为0.3 um， 二氧化硅粒子和氧化铝粒子的构成比 按照重量比9: l构成。在制造时，构成为使形成在放电容器的一侧的 长边面的内表面区域的紫外线反射膜的膜厚为40um，使形成在放电 容器的两个短边面的内表面区域的紫外线反射膜的膜厚为5nm。
积算光量使用USHIO电机株式会社制造的紫外线照度计 UIT-150/VUV-172S测定。将上述受激准分子灯配置于滚轮运送机的上 部，使紫外线照度计在该受激准分子灯下3mm的位置处按照一定速度 (5m/min)运送。将受激准分子灯的电极宽度沿管轴方向20等分，测 定各个部位的积算光量。
图7是表示实验例1的实验结果的图表。
设纵轴为积算光量(mJ/cm2)，设横轴为受激准分子灯的管轴方 向的位置，将实验结果曲线化。横轴以受激准分子灯的长边方向的一 方的端部为Omm，表示离开该位置的距离。并且，区间H表示在放电 容器的长边面上形成电极的位置。A表示点亮初期的状态，B表示点亮 末期的状态。
点亮初期的受激准分子灯，是指在经过制造过程中的蚀刻等后作 为制品而完成的受激准分子灯中，受激准分子放电稳定点亮一个小时后的状态。点亮末期的受激准分子灯，是指在使点亮初期的受激准分 子灯点亮1分钟/熄灭1分钟的明灭点亮下，总点亮时间经过1000个小 时后的状态。
不论是点亮初期A的状态，还是点亮末期B的状态，受激准分子 灯的积算光量除端部外都是均匀的。受激准分子灯的端部由于发光部 位和紫外线照度计的角度特性的原因， 一般积算光量降低。并且，在
点亮末期B，由于长时间点亮造成合成石英玻璃的透过率降低，因此积
算光量降低，但是可知能够保持受激准分子光的均匀性。
实验例2
测定改变紫外线反射膜配置于放电容器的内表面区域的位置的情 况、以及改变了其膜厚的情况下的受激准分子灯在点亮末期的积算光
对于与实验例1采用的同样的受激准分子灯，以改变了紫外线反 射膜的形成方法的四种受激准分子灯作为实验对象。测定在点亮1分
钟/熄灭1分钟的明灭点亮下，总点亮时间经过1000个小时后的点亮末 期的积算光量(mJ/cm2)。
图8是表示实验例2的实验结果的图表。
设纵轴为积算光量(mJ/cm2)，设横轴为受激准分子灯的管轴方 向的位置，将实验结果曲线化。横轴以受激准分子灯的长边方向的一 方的端部为0mm，表示离开该位置的距离。并且，区间H表示在放电 容器的长边面上形成电极的位置。C表示仅在放电容器的长边面(12a) 内表面设有紫外线反射膜的受激准分子灯的初期积算光量分布，D表 示C的寿命末期的积算光量分布，E表示在长边面(12a)和短边面(13a、 13b)上分别设有5um膜厚的紫外线反射膜的受激准分子灯的初期积 算光量分布，F表示E的寿命末期的积算光量分布。由实验结果C、 D，仅在长边面(12a)内表面设有紫外线反射膜 的受激准分子灯到寿命末期时，紫外线反射膜受到等离子体热被加热 升华，产生微粒子状的升华物。并且，升华物堆积在维持较低温度的 状态的内表面区域。然而，升华物随放电空间内的封入气体的对流的 流动而传播，因此升华物的堆积不会在放电容器的管轴方向上均匀产 生。
因此，随着到达寿命末期，形成于长边面(12a)的内表面的紫外 线反射膜变薄，反射率降低。此外，形成放电容器的合成石英玻璃也 劣化使透过率也降低。但是，朝向受激准分子灯的管轴方向的两端， 升华物向短边面的堆积变多，因此通过堆积的升华物反射，抑制了管 轴方向两端的积算光量的降低。因此，寿命末期D变为不仅全体的积 算光量降低，管轴方向的中央部的积算光量也降低的分布。像寿命末 期D这样的积算光量分布中，在受激准分子灯下流过工件进行处理的 清洗装置中会产生清洗斑点。可知如果仅在长边面(12a)的内表面形 成紫外线反射膜，则受激准分子光的均匀性降低。
由实验结果E、 F，在长边面(12a)和短边面(13a、 13b)的两 方设有膜厚为5ym的紫外线反射膜的受激准分子灯中，由于维持短边 面的内表面区域的紫外线反射膜的膜厚在5um以上，因此积算光量的 降低变小。然而，在放电容器的管轴方向的中央部，向内表面区域的 紫外线反射膜的堆积与管轴方向两端相比要少，此外，长边面的内表 面区域的紫外线反射膜变薄，因此受激准分子灯的管轴方向的中央部 的积算光量降低较大。因此，寿命末期F成为管轴方向的中央部的积 算光量特别降低的分布。寿命末期F这样的积算光量分布在受激准分 子灯下流过工件进行处理的清洗装置中成为清洗斑点的原因。可知即 使在长边面(12a)和短边面U3a、 13b)两方形成紫外线反射膜，其 膜厚在制造时为5um的情况下，受激准分子光的均匀性也降低。并且，作为参考实验，制作了分别在长边面(12a)和短边面(13a、 13b)设置100um膜厚的紫外线反射膜的受激准分子灯，测定点亮初 期状态下的积算光量、和点亮200小时后的状态下的积算光量。测定 位置是与其他实验相同的20个部位。
在参考实验中，点亮200小时后的积算光量与点亮初期的积算光 量相比低至62% (降低38%)。认为其原因在于，长边面上形成的紫 外线反射膜的膜厚较厚，因此紫外线反射膜通过等离子体产生的离子 和光子的作用而产生游离氧，使得受激准分子放电气体中的紫外线产 生效率降低，并且由于该原因使得积算光量降低。其中，所述等离子 体是由受激准分子灯的点亮动作而产生的。
权利要求
1.一种受激准分子灯，其具有放电容器，该放电容器由相互面对设置的长边面、以及连接该长边面的短边面形成有剖面为矩形形状的管，在该放电容器的所述长边面的外表面上设有一对电极，并且在放电空间内封入有氙气，在所述放电容器的放电空间内产生受激准分子放电，其特征在于，在一侧的长边面的内表面区域上形成有紫外线反射膜，在短边面的内表面区域上形成有膜厚比所述一侧的长边面的与电极对应的内表面区域上形成的紫外线反射膜薄的紫外线反射膜，在另一侧的长边面上通过不形成所述紫外线反射膜而形成光射出窗。
2. 如权利要求l所述的受激准分子灯，其特征在于，形成于所述短边面的内表面区域上的紫外线反射膜的膜厚在m以上。
3. 如权利要求1或2所述的受激准分子灯，其特征在于，形成于所述一侧的长边面的内表面区域上的紫外线反射膜的膜厚在100ym以下。
4. 如权利要求1至3中的任一项所述的受激准分子灯，其特征在于，所述紫外线反射膜由含有二氧化硅粒子的紫外线散乱粒子构成。
5. 如权利要求4所述的受激准分子灯，其特征在于，在所述紫外线散乱粒子中包括氧化铝粒子。
全文摘要
本发明目的在于提供一种受激准分子灯，在放电容器的暴露在放电空间中的表面上形成紫外线反射膜，能够防止长时间点亮时受激准分子光的均匀性下降。该受激准分子灯的特征在于，在一侧的长边面(12a)的内表面区域形成有紫外线反射膜(20)，在短边面(13a、13b)的内表面区域形成有膜厚比所述一侧的长边面(12a)的与电极(15)对应的内表面区域上形成的紫外线反射膜(20)薄的紫外线反射膜(20)，在另一侧的长边面(12b)上通过不形成所述紫外线反射膜(20)而形成光射出窗(17)。
文档编号H01J65/00GK101651080SQ200810210258
公开日2010年2月17日 申请日期2008年8月11日 优先权日2008年8月11日
发明者藤泽繁树, 远藤真一 申请人:优志旺电机株式会社