JPH06111782A - 紫外線照射用放電灯および紫外線照射装置 - Google Patents

紫外線照射用放電灯および紫外線照射装置

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JPH06111782A
JPH06111782A JP26103192A JP26103192A JPH06111782A JP H06111782 A JPH06111782 A JP H06111782A JP 26103192 A JP26103192 A JP 26103192A JP 26103192 A JP26103192 A JP 26103192A JP H06111782 A JPH06111782 A JP H06111782A
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ultraviolet irradiation
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和彦 吉川
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昭弘 米沢
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七生 村瀬
Kazuhiro Miyagawa
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 一様な紫外線の照射が可能な紫外線照射用放
電灯、および平面的に一様な照射が可能な紫外線照射装
置の提供を目的とする。 【構成】 紫外線照射用放電灯は、透明ガラス製発光管
本体と、前記発光管本体内に封入された始動用不活性ガ
スおよび水銀と、前記発光管本体内に対向して封入され
た一対の放電電極とを具備して成る紫外線照射用放電灯
において、前記発光管本体内壁面に、有効照射波長より
も粒径の細かいAl2 O 3 ,MgO , TiO2 ,SiO2 ,Sc2 O
3 および M2 O 3 ( Mは希土類元素)から選ばれた少
なくとも1種から成る有効照射波長(μm)×0.01<粒径
(μm)×塗布量(mg)<有効照射波長(μm)×〜0.10を満
たす拡散膜を塗布・被着して成ることを特徴とし、ま
た、紫外線照射装置は、前記紫外線照射用放電灯の複数
本を平面的に配置し、平面照射型に構成したことを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は紫外線照射用放電灯およ
びこれを用いた紫外線照射装置に係り、特に一様な紫外
線の照射を可能にした紫外線照射用放電灯およびこれを
用いた平面的に一様な照射が可能な紫外線照射装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】たとえば石英製発光管本体内に、キセノ
ン,ネオン,またはアルゴンなどの始動用不活性ガス
と、水銀を主体とする発光用金属類と、一対の放電電極
を封入して成る低圧水銀ランプや高圧水銀ランプなどの
紫外線照射用放電灯は、殺菌処理用などの紫外線光源と
して広く実用に供されている。すなわち、 185μm , 2
54μm , 365μm などの紫外線を利用して、たとえば印
刷後の乾燥・硬化,レジスト塗布前の半導体ウエハー洗
浄(濡れ性向上),レジストの灰化などが、各種の産業
分野で行われている。
【0003】ところで、この種の紫外線照射用放電灯の
応用においては、紫外線の照射を可能な限り均一に行う
ことが重要である。つまり、紫外線の照射に当たって
は、照射時間が最も照射量の低いところを基準に設定さ
れ、また紫外線源としての寿命も照射量の低いところを
基準決められる。したがって、同じ出力の紫外線源(紫
外線照射用放電灯)であれば、被照射面に対する紫外線
照射の均一性が高ければ高いほど、紫外線照射の処理時
間短縮を図り得るし、また紫外線源としての寿命も長く
なる。そして、前記紫外線照射用放電灯として一般的な
低圧水銀ランプや高圧水銀ランプなどによる均一的な紫
外線照射は、放電電極間を被照射面の一辺の長さよりも
長く設定して長さ方向における紫外線照射の均一性を得
るようにし、他の辺方向については複数本の並列的(平
面的)な配置によって幅方向における紫外線照射の均一
性を得るようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の紫外線
照射用放電灯の場合は、上記のように利用態様を考慮し
て構成など選択・設定してもなお満足し得る状態といえ
ない。つまり、紫外線照射用放電灯の複数本を平面的に
配置しても、実用面から配置間隔に限度があり、幅方向
の均一性を十分に上げることはできないのが実情であ
る。こうした点から、紫外線照射用放電灯の外壁面をフ
ロスト処理して(凹凸面化)、放射する紫外線を拡散さ
せて紫外線の照射に均一性を持たせることも試みられて
いるが、たとえば短波長の紫外線( 185μm , 254μm
)の均一な照射を実現することはできない。
【0005】本発明者らは、上記紫外線の均一照射性に
ついて鋭意検討を重ねた結果、たとえばAl2 O 3 などの
酸化物粉末を発光管内壁面に塗布・被着して拡散膜を具
備させた場合、その酸化物粉末の粒径および単位面積当
たりの塗布・被着量を所定の関係ないし範囲内に選択・
設定した場合、容易かつ確実に短波長の紫外線( 185μ
m , 254μm )を含む各紫外線の均一な照射が実現され
ることを見出した。
【0006】本発明はこのような知見に基づいてなされ
たもので、一様な紫外線の照射が可能な紫外線照射用放
電灯、および平面的に一様な照射が可能な紫外線照射装
置の提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係る紫外線照射
用放電灯は、透明ガラス製発光管本体と、前記発光管本
体内に封入された始動用不活性ガスおよび水銀と、前記
発光管本体内に対向して封入された一対の放電電極とを
具備して成る紫外線照射用放電灯において、前記発光管
本体内壁面に、有効照射波長よりも粒径の細かいAl2 O
3 ,MgO ,TiO2 , SiO2 ,Sc2 O 3 および M2 O 3
Mは希土類元素)から選ばれた少なくとも1種から成る
有効照射波長(μm)×0.01<粒径(μm)×塗布量(mg)<
有効照射波長(μm)×〜0.10を満たすように拡散膜を塗
布・被着して成ることを特徴とし、さらに本発明に係る
紫外線照射装置は、紫外線照射用放電灯複数本を、被照
射面に対してほぼ平行に配設した構成を成す紫外線照射
装置において、前記紫外線照射用放電灯が透明ガラス製
発光管本体と、前記発光管本体内に封入された始動用不
活性ガスおよび水銀と、前記発光管本体内に対向して封
入された一対の放電電極と、前記発光管本体内壁面に有
効照射波長(μm)×0.01<粒径(μm)×塗布量(mg)<有
効照射波長(μm)×〜0.10を満たすように塗布・被着さ
れた、有効照射波長よりも粒径の細かいAl2 O 3 ,MgO
, TiO2 , SiO2 ,Sc2O 3 および M2 O 3 ( Mは希土
類元素)から選ばれた少なくとも1種から成る拡散膜と
を具備していることを特徴とする。
【0008】本発明に係る紫外線照射用放電灯におい
て、前記拡散膜を成すAl2 O 3 ,MgO, TiO2 , Si
O2 ,Sc2 O 3 および M2 O 3 ( Mは希土類元素)は、
それぞれ単独(1種)で用いてもよいが、2種以上の混
合系であってもよい。ただし、その粒径は有効照射波
長、すなわち所要の放射紫外線波長である 185μm , 2
54μm,もしくは 365μm よりも小さく選択され、また
その塗布・被着量も前記粒径との積として、所要の放射
紫外線波長に対応して一定の関係に選択される。そし
て、このような拡散膜はたとえばニトロセルロースをバ
インダーとしたスラリーを発光管内壁面に塗布・乾燥さ
せることにより形成し得る。
【0009】
【作用】本発明に係る紫外線照射用放電灯、およびこの
紫外線照射用放電灯を用いて成る紫外線照射装置は、放
射される紫外線が発光管内壁面の拡散膜によって効率よ
く拡散され、被紫外線照射面を高い均一度をもって照射
することが可能となる。つまり、放射される紫外線は、
発光管内壁面の拡散膜を形成する所定の紫外線波長より
短い粒径の各粉末間を通過する際の回折により、容易に
均一度の高い照射を呈するし、またこのような紫外線照
射用放電灯を平面的に配置して面照射型にした場合は、
被照射平面を均一度の高い状態で紫外線照射が行われる
ことになる。
【0010】
【実施例】以下図1〜図3を参照して本発明の実施例を
説明する。
【0011】透明ガラス製発光管本体、たとえば石英製
発光管本体内に、所定量の始動用不活性ガスとしてたと
えばアルゴン、および水銀を封入され、さらに発光管本
体内に対向して一対の放電電極を封入・封着した構成の
入力 500Wの低圧水銀ランプにおいて、前記発光管本体
内壁面に粒径が 0.254μm 以下のAl2 O 3 とニトロセル
ロース混合系(アルミススラリー)を塗布・乾燥させ
て、拡散膜を形成させた低圧水銀ランプとした。
【0012】前記拡散膜を内壁面に設けた各低圧水銀ラ
ンプについて、紫外線の照射分布状態を検査し、紫外線
照射の均一性を評価したところ、図1に示すような結果
が得られた。すなわち、低圧水銀ランプの放射波長(μ
m)に対して、その放射波長0.254(μm)以下の粒径(μ
m)を有するAl2 O 3 粉末を用いて拡散膜を形成した場
合、拡散効果を呈することが確認された。そして、この
拡散効果は、いわゆる光の回折によるものと考えられ
る。つまり、図2に模式的に示すごとく、一定のスリッ
トを光が通過するとき回折を生じるが、そのときの回折
はスリット幅に比べて波長が大きいと大きく回折する。
一方、前記Al2 O 3 粉末を被着した場合、図3に模式的
に示すごとく、Al2 O 3 粉末間λがスリット幅に相当す
ることになるが、そのスリット幅は、Al2 O 3 粉末粒径
(μm)の細かいため小さくなり、短い波長(μm)の紫外
線も効果的に回折し、拡散性が大幅に改善・向上される
ことになる。 次に、前記拡散膜を内壁面に設けた低圧
水銀ランプにおいて、単位面積当たりのAl2 O 3 粉末被
着量(mg/cm2 )と紫外線の照射分布状態との関係を検
査し、紫外線照射の均一性を評価したところ、図4に示
すような結果が得られた。すなわち、前記拡散効果を呈
したAl2 O 3 粉末の粒径(μm),単位面積当たりの塗布
・被着量(mg/cm2 ),放射波長(μm)をパラメーター
にして拡散効果を見ると、Al2 O 3 粉末の粒径(μm)×
塗布・被着量(mg/cm2 )を放射波長(μm)×0.001 以
上に選択・設定することにより、放射された紫外線が拡
散し、均一度の高い紫外線照射を行うことが確認され
た。さらに、図5は前記の低圧水銀ランプにおいて、Al
2 O 3 粉末の粒径(μm),単位面積当たりの塗布・被着
量(mg/cm2 ),放射波長(μm)をパラメーターにし
て、紫外線の透過率を評価した結果を示したもので、前
記均一度の高い紫外線照射を行う領域、すなわちAl2O
3 粉末の粒径(μm)×塗布・被着量(mg/cm2 )を放射
波長(μm)×0.1 以下に選択・設定した範囲内では、全
透過率が80%を超えており、実用上紫外線線源として十
分な機能を呈する。このような例示から分かるように、
有効照射波長よりも粒径の細かいAl2 O 3 を、有効照射
波長(μm)×0.01<粒径(μm)×塗布量(mg)<有効照射
波長(μm)×〜0.10を満たす範囲内で選択する必要があ
る。
【0013】また、前記拡散膜を内壁面に設けた低圧水
銀ランプ 2本を、常套の手段に準じて、たとえば 1cmの
一定間隔で配置し、 1cm k照射距離での紫外線照射状態
を検査・評価したところ、均一度の高い紫外線照射を行
えることが確認された。
【0014】なお、上記では発光管内壁面に、有効照射
波長よりも粒径の細かい物質としてAl2 O 3 を用いた例
を示したが、同様に有効照射波長よりも粒径の細かいMg
O ,TiO2 , SiO2 ,Sc2 O 3 および M2 O 3 ( Mは希
土類元素)から選ばれた少なくとも1種を、有効照射波
長(μm)×0.01<粒径(μm)×塗布量(mg)<有効照射波
長(μm)×〜0.10を満たす塗布・被着量で、拡散膜を形
成した場合も同様な作用,効果が認められた。また、こ
のよう作用,効果は入力が異なる他の低圧水銀ランプの
場合、あるいは高圧水銀ランプなどいずれの紫外線照射
用放電灯であっても同様であった。
【0015】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係る紫外
線照射用放電灯によれば、放射される紫外線を、均一度
の高い状態で照射することが可能となる。すなわち、所
定の紫外線波長より短い粒径の酸化物粉末から成る拡散
膜の各粉末間を通過する際、放射紫外線の効果的な回折
により、容易に均一度の高い照射を呈するので、紫外線
による処理時間の短縮および紫外線照射用放電灯の長寿
命化も図られる。そして、この紫外線照射用放電灯を平
面的に配置して面照射型にした場合には、被照射平面を
均一度の高い状態で紫外線照射を行い得るので、前記簡
単な加工ないし手段の付加で足りる点と相俟って、実用
上多くの利点をもたらすものといえる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る紫外線照射用放電灯が具備する拡
散膜を形成する酸化物粉末の粒径,放射する光波長およ
び拡散効果例を示す特性図。
【図2】光が通過するスリットによる光の回折を模式的
に示す模式図。
【図3】本発明に係る紫外線照射用放電灯が具備する拡
散膜による光の回折を模式的に示す模式図。
【図4】本発明に係る紫外線照射用放電灯が具備する拡
散膜について酸化物粉末の粒径,単位面積当たりの塗布
・被着量,放射波長をパラメーターとした拡散効果との
関係を示す特性図。
【図5】本発明に係る紫外線照射用放電灯が具備する拡
散膜について酸化物粉末の粒径,単位面積当たりの塗布
・被着量,放射波長をパラメーターとした光の透過率と
の関係を示す特性図。
【符号の説明】
なし
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮川 和弘 東京都港区三田1丁目4番28号 東芝ライ テック株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明ガラス製発光管本体と、前記発光管
    本体内に封入された始動用不活性ガスおよび水銀と、前
    記発光管本体内に対向して封入された一対の放電電極と
    を具備して成る紫外線照射用放電灯において、 前記発光管本体内壁面に、有効照射波長よりも粒径の細
    かいAl2 O 3 ,MgO ,TiO2 , SiO2 ,Sc2 O 3 および
    M2 O 3 ( Mは希土類元素)から選ばれた少なくとも1
    種から成る有効照射波長(μm)×0.01<粒径(μm)×塗
    布量(mg)<有効照射波長(μm)×〜0.10を満たすように
    拡散膜を塗布・被着して成ることを特徴とする紫外線照
    射用放電灯。
  2. 【請求項2】 紫外線照射用放電灯複数本を、被照射面
    に対してほぼ平行に配設した構成を成す紫外線照射装置
    において、 前記紫外線照射用放電灯が透明ガラス製発光管本体と、
    前記発光管本体内に封入された始動用不活性ガスおよび
    水銀と、前記発光管本体内に対向して封入された一対の
    放電電極と、前記発光管本体内壁面に有効照射波長(μ
    m)×0.01<粒径(μm)×塗布量(mg)<有効照射波長(μ
    m)×〜0.10を満たすように、Al2 O 3 ,MgO , TiO2
    SiO2 ,Sc2 O 3 および M2 O 3 ( Mは希土類元素)か
    ら選ばれた少なくとも1種から成る拡散膜とを具備して
    いることを特徴とする紫外線照射装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002008590A (ja) * 2000-06-27 2002-01-11 Japan Storage Battery Co Ltd 放電灯
WO2002005311A1 (en) * 2000-07-07 2002-01-17 Photoscience Japan Corporation Treating apparatus utilizing ultraviolet ray
JP2009146588A (ja) * 2007-12-11 2009-07-02 Ushio Inc エキシマランプ

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