JP6900545B2 - エキシマランプ - Google Patents

Description

本発明は、エキシマランプに関し、特に半導体又は液晶表示素子のプロセスに応用されるエキシマランプに関する。

プロセスの変更と需要の増加に伴い、現在、エキシマランプの使用は、プロセスの要求（例えば、大きな照射面積）を満たすために多くのランプが必要である。但し、ランプの数の増加は、プロセスコストの増加を招く。従って、照射面積を増やすと同時にランプの必要な数を減らすことは、研究開発者が解決しようとする課題の１つとなっている。

本発明は、照射面積を増やすと同時に、ランプの必要な数を減らすことができるエキシマランプを提供する。

本発明の実施例は、放電容器、第１電極及び第２電極を含むエキシマランプを提供する。放電容器は、光透過体、放電用ガス、反射層及び２つの部分透過部分吸収層を含む。光透過体は第１外表面、第２外表面、２つの外側面、第１内表面、第２内表面及び２つの内側面を有する。２つの外側面は、それぞれ第１外表面と第２外表面との間に接続される。２つの内側面は、それぞれ第１内表面と第２内表面との間に接続される。第１内表面、第２内表面及び２つの内側面は、密封空間を形成する。放電用ガスは、密封空間内に位置する。反射層は、第１内表面に設置される。２つの部分透過部分吸収層は、それぞれ２つの内側面に設置される。第１電極は、第１外表面に設置される。第２電極は、第２外表面に設置される。

本発明の実施例では、２つの内側面及び２つの外側面が何れも曲面である。

本発明の実施例では、２つの外側面間の距離が４０ｍｍよりも大きい。

本発明の実施例では、反射層の材料が二酸化ケイ素を含む。

本発明の実施例では、２つの部分透過部分吸収層の材料が酸化イットリウムを含む。

本発明の実施例では、２つの部分透過部分吸収層の透過率が３０％〜７０％の範囲内にある。

本発明の実施例では、第２電極がグリッド電極である。

本発明の実施例では、グリッド電極が複数の光透過開口を有する。複数の光透過開口の形状が長方形である。

本発明の実施例では、長方形の長辺が第２外表面の長辺に平行である。

本発明の実施例では、長方形の長辺の長さが２．８ｍｍより大きい。

上記に基づき、本発明の実施例では、２つの部分透過部分吸収層がそれぞれ光透過体の２つの内側面に設置される。2つの部分透過部分吸収層は、光透過体の両側の応力を減少することができる以外に、更に、一部の光を透過させることができる。従って、放電用ガスで発生した光は、光透過体の第２内表面から射出することができる以外に、更に、光透過体の２つの内側面からも射出することができ、照射面積を増大させる効果を達成する。そのため、エキシマランプは、照明面積を増やすと同時に、ランプの必要な数を減らすことができる。

本発明の実施例のエキシマランプの断面説明図である。 図１の第２電極の部分正面図である。 実験例及び比較例の照射幅と相対ＵＶ強度との関係図である。

本発明の上記特徴及び利点を分かり易くするために、実施例を挙げ、図面を合わせて以下のとおり詳細を説明する。

本文に提示される方向の用語、例えば、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」等は、図面の方向を参考とするのみである。従って、使用する方向の用語は、説明するために用いられるものであり、本発明を制限するものではない。

図面において、各図は、特定の実施例で使用される方法、構造、及び／又は材料の典型的な特徴を示している。但し、これらの図面は、これらの実施例によってカバーされる範囲又は性質を定義又は制限するものとして解釈されるべきではない。例えば、分かり易くするために、各膜層、領域又は構造の相対的な寸法、厚さ及び位置を縮小又は拡大している可能性がある。

下記の実施例において、同一又は類似の部材は同一又は類似の符号を採用し、且つその説明を省略する。また、異なる実施例における特徴が衝突していない場合、互いに組み合わせることができ、且つ本明細書又は特許請求の範囲によって行われる簡単な均等の変更及び修飾は、何れも依然として本特許の範囲内に属するものである。

本明細書又は特許出願の範囲で言及されている「第１」及び「第２」等の用語は、分立する（discrete）部材を命名するか、異なる実施例の範囲を区別するために用いられるのみであり、部材の数の上限又は下限を制限するものではなく、部材の製造順序又は設置の順序を限定することに用いるものでもない。また、１つの部材／膜層が他の部材／膜層上（又は上方）に設置されるということは、前記部材／膜層が前記他の部材／膜層上（又は上方）に直接設置され、且つ２つの部材／膜層が直接接触する場合と、前記部材／膜層が前記他の部材／膜層の上（又は上方）に間接的に設置され、且つ２つの部材／膜層の間に１つ又は複数の部材／膜層が存在する場合と、を含むことができる。

図１は、本発明の実施例のエキシマランプ１の断面説明図である。図１を参照し、エキシマランプ１は、放電容器１０、第１電極１１及び第２電極１２を含む。

放電容器１０は、第１電極１１と第２電極１２との間にあり、且つ放電容器１０は、光透過体１００、放電用ガス１０１、反射層１０２、部分透過部分吸収層１０３及び部分透過部分吸収層１０４を含む。

光透過体１００は、光透過性材料で形成される。光透過性材料は、石英ガラスを含むことができるが、これに限定するものではない。本実施例において、光透過体１００は、略扁平状を呈する長方体である。具体的には、光透過体１００の短辺は、例えば、第１方向Ｘに平行であり、光透過体１００の長辺は、例えば、第２方向Ｙに平行であり、光透過体１００の厚さ方向は、第３方向Ｚに平行である。ここで、第１方向Ｘ、第２方向Ｙ及び第３方向Ｚは、互いに垂直である。但し、光透過体１００の外観は、特に限定しない。実施例では、光透過体１００は、円筒体であることもできる。

光透過体１００は、第１外表面ＳＯ１、第２外表面ＳＯ２、２つの外側面ＳＳＯ、第１内表面ＳＩ１、第２内表面ＳＩ２及び２つの内側面ＳＳＩを有する。２つの外側面ＳＳＯは、それぞれ第１外表面ＳＯ１と第２外表面ＳＯ２との間に接続される。２つの内側面ＳＳＩは、それぞれ第１内表面ＳＩ１と第２内表面ＳＩ２との間に接続される。第１外表面ＳＯ１、第２外表面ＳＯ２及び２つの外側面ＳＳＯは、それぞれ第１内表面ＳＩ１、第２内表面ＳＩ２及び２つの内側面ＳＳＩの外側に位置し、且つ第１内表面ＳＩ１、第２内表面ＳＩ２及び２つの内側面ＳＳＩは、密封空間ＳＰを形成する。

放電用ガス１０１は、密封空間ＳＰ内に位置する。異なる放電用ガスは、異なる波長のエキシマ光を発生することができ、異なるプロセスに応用される。例えば、放電用ガス１０１がキセノンガスである時、エキシマランプ１は、波長が１７２ｎｍである紫外線を提供することができ、且つエキシマランプ１は、オゾン洗浄プロセスに応用することができる。一方、放電用ガス１０１が塩化キセノンガスである時、エキシマランプ１は、波長が３０８ｎｍである紫外線を提供することができ、エキシマランプ１は印刷プロセスに応用することができる。但し、放電用ガス１０１は、キセノンガスと塩化キセノンガスに限定するものではなく、且つエキシマランプ１の応用は、上記に限定するものではない。

反射層１０２は、第１内表面ＳＩ１に設置される。反射層１０２は、光（放電用ガス１０１が発生する紫外線等）を反射し、より多くの光を第２内表面ＳＩ２又は２つの内側面ＳＳＩから射出させることに用いられる。反射層１０２は、光反射材料で形成される。光反射材料は、二酸化ケイ素を含むことができるが、これに限定されない。反射層１０２の材料が二酸化ケイ素を含む時、反射層１０２を形成する方法は、例えば、光反射材料を第１内表面ＳＩ１上に塗布し、それから焼結を行うことであるが、これに限定するものではない。

部分透過部分吸収層１０３及び部分透過部分吸収層１０４は、それぞれ２つの内側面ＳＳＩに設置される。部分透過部分吸収層１０３及び部分透過部分吸収層１０４は、一部の光を透過させ且つ一部の光を吸収することに適する。反射層１０２と比較して、部分透過部分吸収層１０３及び部分透過部分吸収層１０４は、より高い透過率を有することができる。例えば、部分透過部分吸収層１０３及び部分透過部分吸収層１０４の透過率は、３０％〜７０％の範囲内にある（即ち、３０％≦透過率≦７０％）。

部分透過部分吸収層１０３及び部分透過部分吸収層１０４の材料は、酸化イットリウムを含むことができるが、これに限定するものではない。部分透過部分吸収層１０３及び部分透過部分吸収層１０４の材料が酸化イットリウムを含む時、部分透過部分吸収層１０３及び部分透過部分吸収層１０４を形成する方法は、例えば、酸化イットリウムを含む材料を２つの内側面ＳＳＩ上に塗布して焼結することであるが、これに限定するものではない。酸化イットリウムの割合を制御することで、部分透過部分吸収層１０３及び部分透過部分吸収層１０４の透過率を制御することができる。酸化イットリウムの割合が高いほど、部分透過部分吸収層１０３と部分透過部分吸収層１０４の透過率が低くなる。反対に、酸化イットリウムの割合が低いほど、部分透過部分吸収層１０３と部分透過部分吸収層１０４の透過率が高くなる。

部分透過部分吸収層１０３と部分透過部分吸収層１０４をそれぞれ２つの内側面ＳＳＩに設置することにより、光透過体の両側（２つの内側面ＳＳＩ）の応力を低減させ、それによってエキシマランプ１の使用寿命を延ばすことができる。また、部分透過部分吸収層１０３と部分透過部分吸収層１０４の一部の光を透過させる特性を利用し、放電用ガス１０１が発生した光が、光透過体１００の第２内表面ＳＩ２から射出されることができる以外に、更に、光透過体１００の２つの内側面ＳＳＩからも射出されることができ、照射面積を増加させる効果を達成する。従って、エキシマランプ１は、照明面積を増やすと同時に、ランプの必要な数（又は放電容器１０）を減らすことができる。

実施例では、エキシマランプ１の第１方向Ｘの幅（即ち、２つの外側面ＳＳＯの間の距離Ｄ）を増加させることでエキシマランプ１の第１方向Ｘ上の照明面積を増やすこともできる。例えば、２つの外側面ＳＳＯの間の距離Ｄは、４０ｍｍより大きいことができ、例えば、７０ｍｍであることができるが、これに限定するものではない。

この実施例では、２つの内側面ＳＳＩと２つの外側面ＳＳＯは、何れも曲面である。曲面の設計を採用することは、部分透過部分吸収層１０３及び部分透過部分吸収層１０４の形成（塗布等）し易くなる以外に、光の射出にも有利である。但し、光透過体１００の各表面の曲率又は形状は、必要に応じて変更することができ、これに限定するものではない。

本実施例では、反射層１０２と部分透過部分吸収層１０３（又は部分透過部分吸収層１０４）の境界は、第１内表面ＳＩ１と内側面ＳＳＩの境界にあり、且つ反射層１０２と部分透過部分吸収層１０３（又は部分透過部分吸収層１０４）とは重なり合わない。但し、反射層１０２、部分透過部分吸収層１０３及び部分透過部分吸収層１０４の相対的な設置関係は、必要に応じて変更することができ、図１に示すものに限定するものではない。実施例では、反射層１０２と部分透過部分吸収層１０３（又は部分透過部分吸収層１０４）の境界箇所で、反射層１０２と部分透過部分吸収層１０３（又は部分透過部分吸収層１０４）が部分的に重なり合うことができる。

なお、部分透過部分吸収層１０３及び部分透過部分吸収層１０４の透過率を３０％〜７０％にすることにより、エキシマランプ１の光強度分布を制御することができる。

第１電極１１は、第１外表面ＳＯ１に設置される。第１電極１１は、光の伝送経路の外に位置する（即ち、第１電極１１は光の伝送経路上に位置しない）ため、第１電極１１の形状又は材料は特に限定するものではない。具体的には、第１電極１１は、光透過性材料（金属酸化物等）又は非光透過材料（金属又は合金等）を用いて形成することができる。また、第１電極１１は、第１外表面ＳＯ１上に設置された連続導電膜又はパターン化電極（グリッド電極等）であってもよい。

例えば、第１電極１１の材料は、金、銀、銅又はニッケルを含むことができるが、これに限定するものではない。導電性と耐久性の観点から、第１電極１１の材料は金であることが好ましい。第１電極１１を形成する方法は、スクリーン印刷及び焼結を含むことができるが、これに限定するものではない。第１電極１１の材料が金である時、金をスクリーン印刷によって第１外表面ＳＯ１上に形成することができ、且つ８００°Ｃ〜９００°Ｃの温度範囲内で金が印刷された放電容器１０に対して１０分間〜２０分間焼結を行って形成することができる。

第１電極１１は、リード線（図示せず）又は他の部材を介して電源（図示せず）に電気的に接続することができる。

第２電極１２は、第２外表面ＳＯ２に設置される。第２電極１２は、エキシマランプ１の光出射側に位置する（即ち、第２電極１２はエキシマランプ１と図示しない被照射体との間に位置する）ため、第２電極１２は、光透過電極を用いて、第２外表面ＳＯ２の開口率を８０％以上（即ち、開口率≧８０％）に維持する。光透過電極は、グリッド電極とすることができるが、これに限定するものではない。

例えば、第２電極１２の材料は、金、銀、銅又はニッケルを含むことができるが、これらに限定するものではない。導電性と耐久性の観点から、第２電極１２の材料は金であることが好ましい。第２電極１２を形成する方法は、スクリーン印刷及び焼結を含むことができるが、これに限定するものではない。第２電極１２の材料が金である時、上記の第１電極１１の形成方法を参照することにより、第２電極１２を形成することができる。

第２電極１２は、リード線（図示せず）又は他の部材を介して電源（図示せず）に電気的に接続することができる。

図２は、図１の第２電極１２の部分正面図である。第２電極１２はグリッド電極である。グリッド電極は、複数の光透過開口Ｏを有する。光透過開口Ｏが大きいほど、第２外表面ＳＯ２の開口率は大きくなり、蓄積光量（紫外線強度に照射秒数を掛けた値に等しい）は大きくなるが、放電現象（ｆｉｌａｍｅｎｔ）は減少する。一方、光透過開口Ｏが小さいほど、第２外表面ＳＯ２の開口率は小さくなり、蓄積光量は少なくなるが、放電現象（ｆｉｌａｍｅｎｔ）は増大する。第２外表面ＳＯ２の開口率と放電現象（ｆｉｌａｍｅｎｔ）を考慮して、複数の光透過開口Ｏの形状は長方形に設計される。さらに、長方形の長辺ＬＳは、第２外表面ＳＯ２の長辺（図示せず）に平行であり、例えば、長方形の長辺ＬＳ及び第２外表面ＳＯ２の長辺は、何れも第２方向Ｙに平行である。本実施例では、長方形の長辺ＬＳの長さＬは、２．８ｍｍより大きいことができ、例えば５．６ｍｍであることができるが、これに限定するものではない。また、長方形短辺ＳＳの長さＷは２．４ｍｍであってもよいが、これに限定されない。

図３は、実験例及び比較例の照射幅と相対ＵＶ強度の関係図である。図３の上半部は、実験例のエキシマランプ（図１のエキシマランプ１）を模式的に示しているが、図１の第１電極１１及び第２電極１２を省略している。図３の下半部は、エキシマランプから出力される紫外線の照射幅と相対ＵＶ強度の関係図であり、曲線Ｃ１と曲線Ｃ２はそれぞれ実験例と比較例の関係曲線である。

比較例と実験例の主な違いは、比較例では、２つの内側面ＳＳＩに部分透過部分吸収層１０３と部分透過部分吸収層１０４が設置されておらず、且つ反射層１０２が第１内表面ＳＩ１と２つの内側面ＳＳＩに設置されていることにある。なお、実験例の２つの部分透過部分吸収層の透過率は４０％〜５０％である。

曲線Ｃ１と曲線Ｃ２から分かるように、部分透過部分吸収層１０３と部分透過部分吸収層１０４を２つの内側面ＳＳＩに設定することにより、照射面積（又は紫外線の照射幅）を有効に向上することができることに加えて、同じ照明条件下で更に蓄積光量を有効に増やすことができる。

要約すると、本発明の実施例では、２つの部分透過部分吸収層が光透過体の２つの内側面にそれぞれ設置される。2つの部分透過部分吸収層は、光透過体の両側の応力を減少することができる以外に、更に、一部の光を透過させることができる。従って、放電用ガスで発生した光は、光透過体の第２内表面から射出することができる以外に、更に、光透過体の２つの内側面からも射出することができ、照射面積を増大させる効果を達成する。そのため、エキシマランプは、照明面積を増やすと同時に、ランプの必要な数を減らすことができる。

実施例では、エキシマランプの第１方向の幅（即ち、２つの外側面の間の距離）を増やすことで、エキシマランプの第１方向上の照射面積を増やすことができる。実施例では、２つの部分透過部分吸収層の形成と光の射出を行い易くするために、２つの内側面と２つの外側面が何れも曲面の設計を採用することができる。実施例では、導電性と耐久性を考慮し、第１電極又は第２電極の材料は、金とすることができる。実施例では、第２電極は、第２外表面の開口率を８０％以上に維持するために、グリッド電極とすることができる。実施例では、第２外表面の開口率及び放電現象を考慮し、グリッド電極の複数の光透過開口の形状は長方形であることができ、長方形の長辺は、第２外表面の長辺に平行であることができ、長方形の長辺の長さは、２．８ｍｍより大きいものであることができる。

本発明は、上記のように実施例を開示したが、それは本発明を限定するためのものではなく、当業者は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、いくらかの変更及び修飾を行うことができ、故に本発明の保護範囲は、後述の特許請求の範囲が定義するものを基準とする。

１ エキシマランプ
１０ 放電容器
１１ 第１電極
１２ 第２電極
１００ 光透過体
１０１ 放電用ガス
１０２ 反射層
１０３、１０４ 部分透過部分吸収層
Ｃ１、Ｃ２ 曲線
Ｄ 距離
Ｌ、Ｗ 長さ
ＬＳ 長辺
Ｏ 光透過開口
ＳＩ１ 第１内表面
ＳＩ２ 第２内表面
ＳＯ１ 第１外表面
ＳＯ２ 第２外表面
ＳＰ 密封空間
ＳＳ 短辺
ＳＳＩ 内側面
ＳＳＯ 外側面
Ｘ 第１方向
Ｙ 第２方向
Ｚ 第３方向

Claims (10)

1. 第１外表面、第２外表面、２つの外側面、第１内表面、第２内表面及び２つの内側面を有し、前記２つの外側面がそれぞれ前記第１外表面と前記第２外表面との間に接続され、前記２つの内側面がそれぞれ前記第１内表面と前記第２内表面との間に接続され、且つ前記第１内表面、前記第２内表面及び前記２つの内側面が密封空間を形成する光透過体と、
   前記密封空間に位置する放電用ガスと、
   前記第１内表面に設置される反射層と、
   それぞれ前記２つの内側面に設置される２つの部分透過部分吸収層と、
   を含む放電容器と、
   前記第１外表面に設置される第１電極と、
   前記第２外表面に設置される第２電極と、
   を含む、エキシマランプ。
2. 前記２つの内側面及び前記２つの外側面が何れも曲面である請求項１に記載のエキシマランプ。
3. 前記２つの外側面の間の距離が４０ｍｍより大きい請求項１に記載のエキシマランプ。
4. 前記反射層の材料が二酸化ケイ素を含む請求項１に記載のエキシマランプ。
5. 前記２つの部分透過部分吸収層の材料が酸化イットリウムを含む請求項１に記載のエキシマランプ。
6. 前記２つの部分透過部分吸収層の透過率が３０％〜７０％の範囲内にある請求項１に記載のエキシマランプ。
7. 前記第２電極がグリッド電極である請求項１に記載のエキシマランプ。
8. 前記グリッド電極が複数の光透過開口を有し、前記複数の光透過開口の形状が長方形である請求項７に記載のエキシマランプ。
9. 前記長方形の長辺が前記第２外表面の長辺に平行である請求項８に記載のエキシマランプ。
10. 前記長方形の前記長辺の長さが２．８ｍｍより大きい請求項８に記載のエキシマランプ。

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