JPH0568062B2 - - Google Patents
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- JPH0568062B2 JPH0568062B2 JP17844489A JP17844489A JPH0568062B2 JP H0568062 B2 JPH0568062 B2 JP H0568062B2 JP 17844489 A JP17844489 A JP 17844489A JP 17844489 A JP17844489 A JP 17844489A JP H0568062 B2 JPH0568062 B2 JP H0568062B2
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- JP
- Japan
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- gas
- discharge
- light
- section
- gas discharge
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- Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
- Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は短波長紫外光発生装置に係り、特に波
長が120nｍから190nｍまでの光エネルギーによ
るSiH4ガスを用いた高品質なα−Si：Ｈ薄膜の
生成や、光デバイスへの応用、超高真空容器内の
H2O分子の分解・離脱による超高真空技術、更
に物質とその相互作用による材料や、ライフサイ
エンス等の基盤技術の開発分野に関する。
長が120nｍから190nｍまでの光エネルギーによ
るSiH4ガスを用いた高品質なα−Si：Ｈ薄膜の
生成や、光デバイスへの応用、超高真空容器内の
H2O分子の分解・離脱による超高真空技術、更
に物質とその相互作用による材料や、ライフサイ
エンス等の基盤技術の開発分野に関する。
マイクロ波放電は放電の一形態として種々研究
されている。この放電は無電極放電で、エネルギ
ーが放電管の周囲から注入されるといつた有電極
放電には無い特性を持ち、次の点が特徴づけられ
る。
されている。この放電は無電極放電で、エネルギ
ーが放電管の周囲から注入されるといつた有電極
放電には無い特性を持ち、次の点が特徴づけられ
る。
(1) 媒体自由度：電極との反応を考慮せずにプラ
ズマ生成媒体を自由に選択でき、プラズマの汚
染もない。
ズマ生成媒体を自由に選択でき、プラズマの汚
染もない。
(2) 長寿命：電極物質の飛散による放電管の劣化
がない。
がない。
(3) 放電の拡り：放電が一部に集中せず拡り易
く、放電管壁付近での発光が強い。
く、放電管壁付近での発光が強い。
(4) 構成が単純：放電管には電極がなく、しかも
電源に放電安定化の素子が不要。
電源に放電安定化の素子が不要。
これらの特徴を生かしたマイクロ波放電による
真空紫外光源が各種提案されている。
真空紫外光源が各種提案されている。
例えば、特公昭55−35825号公報（米国特許
USP 390659号公報）等に開示されているよう
に、マイクロ波を一定の空間中に閉じ込め、高融
点ガラスである石英バルブ中に所望のガス、金属
を封じ込めて発光させる技術がある（第６図参
照）。
USP 390659号公報）等に開示されているよう
に、マイクロ波を一定の空間中に閉じ込め、高融
点ガラスである石英バルブ中に所望のガス、金属
を封じ込めて発光させる技術がある（第６図参
照）。
また、IEEE、1987 MATUNAMI、FUYUKI
の論文に発表されている真空紫外光源のように、
方型導波管４１（第７図参照）中のＨ面に石英製
のガス放電管４２を置き、その放電管４２の軸方
向に希ガスGASを流しながら放電させ、放電管
４２の一端にフツ化マグネシウム（MgF2）等の
短波長透過窓材４５を設けて、波長が140nｍ前
後の光エネルギーを取り出す技術もある。
の論文に発表されている真空紫外光源のように、
方型導波管４１（第７図参照）中のＨ面に石英製
のガス放電管４２を置き、その放電管４２の軸方
向に希ガスGASを流しながら放電させ、放電管
４２の一端にフツ化マグネシウム（MgF2）等の
短波長透過窓材４５を設けて、波長が140nｍ前
後の光エネルギーを取り出す技術もある。
更に、照明学会研究会LS−87−１のP11〜P17
に発表された「マイクロ波放電による真空紫外線
光源」のように、円筒空洞共振器５２（第８図参
照）中に、円筒の無電極放電管５４（例えば、外
径10mmのサフアイヤを用いる）を配置し、放射光
全体を取り出す技術もある。
に発表された「マイクロ波放電による真空紫外線
光源」のように、円筒空洞共振器５２（第８図参
照）中に、円筒の無電極放電管５４（例えば、外
径10mmのサフアイヤを用いる）を配置し、放射光
全体を取り出す技術もある。
ところで、特公昭55−35825号公報に開示され
たプラズマ発光光源装置は、発光管３２として石
英材料を用いる為に、石英材料の短波長側透過限
界（合成石英で160nｍ程度）以下の波長の光は
取り出せないという課題があつた。
たプラズマ発光光源装置は、発光管３２として石
英材料を用いる為に、石英材料の短波長側透過限
界（合成石英で160nｍ程度）以下の波長の光は
取り出せないという課題があつた。
また、IEEE、1987 MATUNAMI、FUYUKI
の論文に発表された真空紫外光源ではマイクロ波
電力に応じてプラズマの領域が変化する。この為
に、プラズマ電力密度を上げることが難しく、か
つ、大面積化することが難しく、実用的には直径
30mm程度となつてしまう。また、プラズマ放電を
用いるために窓材の劣化が早くなつてしまうとい
う課題があつた。
の論文に発表された真空紫外光源ではマイクロ波
電力に応じてプラズマの領域が変化する。この為
に、プラズマ電力密度を上げることが難しく、か
つ、大面積化することが難しく、実用的には直径
30mm程度となつてしまう。また、プラズマ放電を
用いるために窓材の劣化が早くなつてしまうとい
う課題があつた。
更に、照明学会研究会LS−87−１のP11〜P17
に発表された「マイクロ波放電による真空紫外線
光源」は、真空中に配置することによつて、発光
による熱の冷却方法が無く、よつて自然冷却では
一定以上の入射パワーを投入する事には限界があ
り、マイクロ波電力で100Wが限界であつた。
に発表された「マイクロ波放電による真空紫外線
光源」は、真空中に配置することによつて、発光
による熱の冷却方法が無く、よつて自然冷却では
一定以上の入射パワーを投入する事には限界があ
り、マイクロ波電力で100Wが限界であつた。
以上から本発明の目的は、直径80mm以上の大面
積の光照射を可能とする窓材を有し、また、窓材
の劣化を防止し、放電ガスを常に一定の圧力と流
量で流すことによつて放電ガスの放電による温度
上昇を防止し、一定の放射強度および波長のスペ
クトル線を取り出し、かつ、大電力のマイクロ波
パワーの投入を可能とさせる短波長紫外光発生装
置を提供することである。
積の光照射を可能とする窓材を有し、また、窓材
の劣化を防止し、放電ガスを常に一定の圧力と流
量で流すことによつて放電ガスの放電による温度
上昇を防止し、一定の放射強度および波長のスペ
クトル線を取り出し、かつ、大電力のマイクロ波
パワーの投入を可能とさせる短波長紫外光発生装
置を提供することである。
前記課題を解決するために本発明の短波長紫外
光発生装置は、第１図を参照すると、導波管部１
と、この導波管部１側の大気とは分離密封され、
かつ高抵抗な真空層を有する高真空部２と、この
高真空部２内にあつて、前記導波管部１側よりマ
イクロ波８を放射するアンテナ部３と、前記高真
空部２と隣接し、マイクロ波８に対して発光する
放電ガスをガス放出ノズル４より封入してなるガ
ス放電空間部５と、このガス放電空間部５と前記
高真空部２との境界にあつて、マイクロ波８に対
しては透明で、かつ放電ガスに対しては不透過な
ガラス材によるガラス隔壁６と、このガラス隔壁
６と前記ガス放電空間部５を挾む反対側にあつ
て、短波長光９を放出する短波長光透過窓材７を
有してなり、前記ガラス隔壁６を透過したマイク
ロ波８が放電ガスとガス放電空間部５内のガラス
隔壁６側近傍において放電発光する位置に前記ガ
ス放出ノズル４を配設した。
光発生装置は、第１図を参照すると、導波管部１
と、この導波管部１側の大気とは分離密封され、
かつ高抵抗な真空層を有する高真空部２と、この
高真空部２内にあつて、前記導波管部１側よりマ
イクロ波８を放射するアンテナ部３と、前記高真
空部２と隣接し、マイクロ波８に対して発光する
放電ガスをガス放出ノズル４より封入してなるガ
ス放電空間部５と、このガス放電空間部５と前記
高真空部２との境界にあつて、マイクロ波８に対
しては透明で、かつ放電ガスに対しては不透過な
ガラス材によるガラス隔壁６と、このガラス隔壁
６と前記ガス放電空間部５を挾む反対側にあつ
て、短波長光９を放出する短波長光透過窓材７を
有してなり、前記ガラス隔壁６を透過したマイク
ロ波８が放電ガスとガス放電空間部５内のガラス
隔壁６側近傍において放電発光する位置に前記ガ
ス放出ノズル４を配設した。
このことにより、マイクロ波の分布による放電
発光９の不均一性が防止でき、被照射面に対する
照射光分布がより大きな面積において均一にな
る。また、適切な位置にガス放出ノズル４を設置
したから、放電は高真空部２側でなく、ガスを放
出させた空間部５側で、しかもガス放電エネルギ
ーに十分耐性のあるガラス隔壁６側に近い空間で
放電発光させることができ、放電による短波長透
過窓材７の劣化を防止することができる。
発光９の不均一性が防止でき、被照射面に対する
照射光分布がより大きな面積において均一にな
る。また、適切な位置にガス放出ノズル４を設置
したから、放電は高真空部２側でなく、ガスを放
出させた空間部５側で、しかもガス放電エネルギ
ーに十分耐性のあるガラス隔壁６側に近い空間で
放電発光させることができ、放電による短波長透
過窓材７の劣化を防止することができる。
以下、図面に基づいて本発明の短波長紫外光発
生装置を説明する。
生装置を説明する。
第２図は本発明の一実施例である短波長紫外光
発生装置の概略説明図である。
発生装置の概略説明図である。
１１はマイクロ波発生器（マグネトロン）、１
２はサーキーユレータ、１３はパワーモニタ、１
４はスリースタブチユーナ、１５は方型導波管か
ら円型導波管に変換する導波管交換器、１６は
Xe，An，D2，He等の放電管部（ガス放電空間
部）用のガスを供給するガスボンベ、１７ａ，１
７ｂは排気ポート、１８はガス流量コントローラ
（MFC）である。
２はサーキーユレータ、１３はパワーモニタ、１
４はスリースタブチユーナ、１５は方型導波管か
ら円型導波管に変換する導波管交換器、１６は
Xe，An，D2，He等の放電管部（ガス放電空間
部）用のガスを供給するガスボンベ、１７ａ，１
７ｂは排気ポート、１８はガス流量コントローラ
（MFC）である。
マグネトロン１１において、例えば、2450MHz
のマイクロ波が発生され、方型導波管を通して導
波管交換器１５に給電される。マグネトロン１１
は全波整流電源により動作されるため、発生され
るマイクロ波は100Hzまたは120Hzの脈流状であ
る。
のマイクロ波が発生され、方型導波管を通して導
波管交換器１５に給電される。マグネトロン１１
は全波整流電源により動作されるため、発生され
るマイクロ波は100Hzまたは120Hzの脈流状であ
る。
第３図はこの短波長紫外光発生装置の要部説明
図である。なお、第３図において高真空部２、マ
イクロ波放射アンテナ３、ガス放出ノズル４、ガ
ス放電空間部５、石英ガラス隔壁６、短波長光透
過窓材７、放射電磁界（マイクロ波）８、真空紫
外光９、セラミツクウインド１０は第１図と同符
号を用いている。また、排気ポート１７ａ，１７
ｂは第２図と同符号を用いている。
図である。なお、第３図において高真空部２、マ
イクロ波放射アンテナ３、ガス放出ノズル４、ガ
ス放電空間部５、石英ガラス隔壁６、短波長光透
過窓材７、放射電磁界（マイクロ波）８、真空紫
外光９、セラミツクウインド１０は第１図と同符
号を用いている。また、排気ポート１７ａ，１７
ｂは第２図と同符号を用いている。
２１ａ，２１ｂは冷却水ポートであり、発光に
よる熱を冷却する。２３は放電ガス供給口、２４
はステンレス発光管ホルダである。
よる熱を冷却する。２３は放電ガス供給口、２４
はステンレス発光管ホルダである。
なお、マイクロ波放電を光源に応用する場合
は、放電から光を取り出す部分に短波長光透過窓
材７を使う必要がある。本実施例では、例えば、
フツ化マグネシウム（MgF2）窓材７を用いて無
電極放電管を形成している。このフツ化マグネシ
ウムを用いると、短波長光透過窓材７の光透過特
性は120nｍ付近まで透過できる。
は、放電から光を取り出す部分に短波長光透過窓
材７を使う必要がある。本実施例では、例えば、
フツ化マグネシウム（MgF2）窓材７を用いて無
電極放電管を形成している。このフツ化マグネシ
ウムを用いると、短波長光透過窓材７の光透過特
性は120nｍ付近まで透過できる。
高真空部２の高真空側は10-4Torr以上が望ま
しい。10-1〜10-2Torr台では残留大気による放
電が発生し、放電電磁界８が吸収され、有効な放
電電磁界８がガス放電空間部５側に供給されな
い。
しい。10-1〜10-2Torr台では残留大気による放
電が発生し、放電電磁界８が吸収され、有効な放
電電磁界８がガス放電空間部５側に供給されな
い。
石英ガラス隔壁６は本実施例では短波長光透過
窓材７と略一体となつて放電管部５を兼ねる。
窓材７と略一体となつて放電管部５を兼ねる。
ガス放出ノズル４は石英ガラスにて放電ガス供
給口２３にさしこまれる。そして、さしこまれる
ことによつて、ステンレス発光管ホルダ２４の金
属武運でのマイクロ波放電の発生を防止する。
給口２３にさしこまれる。そして、さしこまれる
ことによつて、ステンレス発光管ホルダ２４の金
属武運でのマイクロ波放電の発生を防止する。
また、ガス放出ノズル４より放出されたガスは
短波長光透過窓材７側に一旦吹きつけられて短波
長光透過窓材７を冷却した後に、排気ポート１７
ｂより排気される。このガスの循環により、放電
はガスを放出させた空間部５側で、しかもガス放
電エネルギーに十分耐性のあるガラス隔壁６側に
近い空間で放電発光されることができ、放電によ
る短波長光透過窓材７の劣化を防止することがで
きる。
短波長光透過窓材７側に一旦吹きつけられて短波
長光透過窓材７を冷却した後に、排気ポート１７
ｂより排気される。このガスの循環により、放電
はガスを放出させた空間部５側で、しかもガス放
電エネルギーに十分耐性のあるガラス隔壁６側に
近い空間で放電発光されることができ、放電によ
る短波長光透過窓材７の劣化を防止することがで
きる。
次に、本実施例にて用いたキセノン（Xe）ガ
スによる真空紫外発光特性について説明する。
スによる真空紫外発光特性について説明する。
キセノンガスは共鳴線が147nｍであり、真空
紫外の光源によく使用される。本実施例の放電管
部５を用いた場合における147nｍ線のスペクト
ルを説明する。第４図は放電ガスとしてキセノン
（99.995％）を放電圧力0.1Torrから10Torrまで
変化させた時の147nｍ共鳴線のプロフアイルを
示すものである。なお、ガス流量は20c.c.／min、
Pi＝0.5Kw、Pr＝0.05Kwにて放電実験を行つた。
紫外の光源によく使用される。本実施例の放電管
部５を用いた場合における147nｍ線のスペクト
ルを説明する。第４図は放電ガスとしてキセノン
（99.995％）を放電圧力0.1Torrから10Torrまで
変化させた時の147nｍ共鳴線のプロフアイルを
示すものである。なお、ガス流量は20c.c.／min、
Pi＝0.5Kw、Pr＝0.05Kwにて放電実験を行つた。
また、測定用分光器としてはACTON VM−
502にACTON DA−780−VUVを用いた。更に、
この時のスリツト幅は0.25mm、スリツト長は４
mm、測定距離は69cmである。
502にACTON DA−780−VUVを用いた。更に、
この時のスリツト幅は0.25mm、スリツト長は４
mm、測定距離は69cmである。
第４図に示すように、圧力が高いほどスペクト
ルのピークが低い。10Torrで反転吸収が起こつ
ているところからこの原因は、自己吸収による影
響が大きいものと考えられる。
ルのピークが低い。10Torrで反転吸収が起こつ
ているところからこの原因は、自己吸収による影
響が大きいものと考えられる。
第５図はキセノンガス0.85Torrの時の照度分
布図である。なお、この発光の照度分布を測定す
る為に、キセノンガスが0.85Torrの時の250nｍ
前後の発光強度を、出願人製作の紫外線照度計
UV−M02を用いた。この照度分布により直径80
mmにおける強度比として Imin／Imax＝９／12＝0.75 を得ることができた。
布図である。なお、この発光の照度分布を測定す
る為に、キセノンガスが0.85Torrの時の250nｍ
前後の発光強度を、出願人製作の紫外線照度計
UV−M02を用いた。この照度分布により直径80
mmにおける強度比として Imin／Imax＝９／12＝0.75 を得ることができた。
これにより、本発明の短波長紫外光発生装置を
用いれば、実用上十分な強度比が得られる。
用いれば、実用上十分な強度比が得られる。
以上本発明によれば、電磁波を放射するアンテ
ナ部を導波管部の大気部とは分離密封された型
で、直径80mm以上の大面積の光照射を可能とする
窓材を有し、また、窓材の劣化を防止し、放電ガ
スを常に一定の圧力と流量で流すように構成した
から、放電ガスの放電による温度上昇を防止し、
一定の所望のスペクトル線を取り出すことができ
る。即ち、ガスの種類や圧力を変えることによ
り、発光波長を選択することができる。また、大
電力のマイクロ波パワーの投入が可能となる。
ナ部を導波管部の大気部とは分離密封された型
で、直径80mm以上の大面積の光照射を可能とする
窓材を有し、また、窓材の劣化を防止し、放電ガ
スを常に一定の圧力と流量で流すように構成した
から、放電ガスの放電による温度上昇を防止し、
一定の所望のスペクトル線を取り出すことができ
る。即ち、ガスの種類や圧力を変えることによ
り、発光波長を選択することができる。また、大
電力のマイクロ波パワーの投入が可能となる。
第１図は本発明の短波長紫外光発生装置の概略
説明図、第２図は本発明の一実施例である短波長
紫外光発生装置の全体図、第３図はこの短波長紫
外光発生装置の要部説明図、第４図はキセノンガ
スの147nｍ共鳴線のプロフアイル、第５図はキ
セノンガスが0.85Torrの時の照度分布図、第６
図乃至第８図は従来の短波長紫外光発生装置の概
略説明図である。 １……導波管、２……高真空部、３……アンテ
ナ部、４……ガス放出ノズル、５……ガス放電空
間部、６……ガラス隔壁、７……短波長光透過窓
材、８……マイクロ波、９……放電発光、１１…
…マグネトロン、１２……サーキユレーサー、１
４……スリースタブチユーナ、１９……真空チヤ
ンバ。
説明図、第２図は本発明の一実施例である短波長
紫外光発生装置の全体図、第３図はこの短波長紫
外光発生装置の要部説明図、第４図はキセノンガ
スの147nｍ共鳴線のプロフアイル、第５図はキ
セノンガスが0.85Torrの時の照度分布図、第６
図乃至第８図は従来の短波長紫外光発生装置の概
略説明図である。 １……導波管、２……高真空部、３……アンテ
ナ部、４……ガス放出ノズル、５……ガス放電空
間部、６……ガラス隔壁、７……短波長光透過窓
材、８……マイクロ波、９……放電発光、１１…
…マグネトロン、１２……サーキユレーサー、１
４……スリースタブチユーナ、１９……真空チヤ
ンバ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 導波管部と、この導波管部側の大気とは分離
密封され、かつ高抵抗な真空層を有する高真空部
と、この高真空部内にあつて、前記導波管部側よ
りマイクロ波を放射するアンテナ部と、前記高真
空部と隣接し、マイクロ波に対して発光する放電
ガスをガス放出ノズルより封入してなるガス放電
空間部と、このガス放電空間部と前記高真空部と
の境界にあつて、マイクロ波に対しては透明で、
かつ放電ガスに対しては不透過なガラス材による
ガラス隔壁と、このガラス隔壁と前記ガス放電空
間部を挾む反対側にあつて、短波長光を放出する
短波長光透過窓材を有してなり、 前記ガラス隔壁を透過したマイクロ波が前記放
電ガスとガス放電空間部内のガラス隔壁側近傍に
おいて放電発光する位置に前記ガス放出ノズルを
配設したことを特徴とする短波長紫外光発生装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17844489A JPH0343951A (ja) | 1989-07-11 | 1989-07-11 | 短波長紫外光発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17844489A JPH0343951A (ja) | 1989-07-11 | 1989-07-11 | 短波長紫外光発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0343951A JPH0343951A (ja) | 1991-02-25 |
| JPH0568062B2 true JPH0568062B2 (ja) | 1993-09-28 |
Family
ID=16048631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17844489A Granted JPH0343951A (ja) | 1989-07-11 | 1989-07-11 | 短波長紫外光発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0343951A (ja) |
-
1989
- 1989-07-11 JP JP17844489A patent/JPH0343951A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0343951A (ja) | 1991-02-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |