專利名稱：介質阻擋放電燈以及紫外線照射裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及介質阻擋放電燈以及使用了它的紫外線照射裝置。
背景技術：
使氙等稀有氣體或稀有氣體的鹵化物等進行無聲放電即介質阻擋放電，從而產生接近固有的單色的放射的準分子放電燈即介質阻擋放電燈，被大量的文獻記載，從而一直以來為世人所知。在介質阻擋放電中，流過脈沖狀的電流。該脈沖狀的電流，由于具有高速的分子流，并且休止期間較多，因此使氙等放出紫外線的物質暫時結合成分子狀態(受激準分子狀態)，并在其恢復到基態時有效地放出再吸收較少的短波紫外線。再者，使用氙的時候，進行以172nm為中心波長的半輻值較大的分子發光。波長172nm的紫外線，其能量比由低壓水銀燈得到的波長185nm和254nm的紫外線大，同時比要分解的有機化合物的結合(鍵)能量大。因此，通過照射波長172nm的紫外線，可以切斷上述有機化合物的結合鍵，將其分解除去。進而，通過在大氣中進行波長172nm的紫外線照射，大氣中的氧分解從而生成活性氧，被切斷結合鍵的有機化合物和活性氧反應，生成二氧化碳(CO2)和水(H2O)等，因此有機化合物的除去變得容易。因而，介質阻擋放電燈，作為紫外線光源是非常有效的。
作為介質阻擋放電燈，已知有使用細長管狀的氣密容器進行介質阻擋放電的介質阻擋放電燈(參照專利文獻1)。專利文獻1所記載的介質阻擋放電燈，以如下的方式構成，即形成具備細長氣密容器、沿著該氣密容器內的軸方向延伸的內部電極以及封入氣密容器內的受激準分子生成氣體的發光管，將具有冷卻功能同時以將氣密容器的外面的一部分嵌合的方式形成凹陷的鋁制的燈體，作為外部電極觸接在氣密容器的外面，從而使其沿著氣密容器的管軸方向產生一樣的介質阻擋放電，同時使從發光管產生的熱迅速擴散，從而將發光效率維持在較高的狀態。另外，為了使外部電極和氣密容器彼此緊密接觸，以將兩者按壓接觸的方式構成。
在用上述以往的這種介質阻擋放電燈進行紫外線照射時，隨著被照射物的大面積化，進而研發出長條的介質阻擋放電燈，開始使用有效長度超過1m的介質阻擋放電燈。如果使用這樣長條的介質阻擋放電燈，便可以實現例如大面積液晶基板的灰化、感光樹脂的硬化以及殺菌等多種工業的應用。
專利文獻1特開2003-197152號公報可是，當用介質阻擋放電燈這樣的燈對被照射物照射紫外線進行例如干式清洗時，附著在被照射物上因紫外線照射而飛散的不純物，以及在空氣中產生或在空氣中浮游的不純物等就會附著在介質阻擋放電燈的表面上。其結果，存在從介質阻擋放電燈向外部放射的紫外線量減少，相對于被照射物的紫外線照度隨著點燈時間的經過而降低的問題。這樣一來，當紫外線照度降低時，便很難得到規定的洗凈效果等紫外線照射效果。
發明內容
本發明的目的在于提供防止從被照射物飛散的不純物附著在介質阻擋放電燈的表面上的介質阻擋放電燈以及使用了它的紫外線照射裝置。
本發明的介質阻擋放電燈，其特征在于，具備由紫外線透過性的材料制成的、呈細長的管狀的氣密容器；被封入氣密容器內的受激準分子生成氣體；以在氣密容器內在其管軸方向的大致全長上產生介質阻擋放電的方式配設的較長的內部電極；沿著其管軸方向配設在氣密容器的外面，以通過與內部電極的協作在氣密容器內產生介質阻擋放電的方式發揮作用的外部電極；沿著氣密容器的管軸方向的橫貫前面部地形成氣流的氣流發生裝置。
在本發明中，由于具備以上的構成，因此即便附著在被照射物上的不純物或在空氣介質中浮游的不純物等不純物要附著在介質阻擋放電燈上，也會被沿著氣密容器的管軸方向的橫貫前面部地形成的氣流遮擋，因此便不會附著在介質阻擋放電燈的表面上。其結果，防止了介質阻擋放電燈的表面上的不純物的附著，因此可以有效地防止由不純物附著導致的紫外線放射量的減少，并可以在長時間內將相對于被照射物的紫外線照度維持在需要的程度。
根據本發明，可以提供有效地防止不純物附著在介質阻擋放電燈的表面上，并在長時間內將相對于被照射物的紫外線照度維持在需要的程度的介質阻擋放電燈以及使用了它的紫外線照射裝置。
圖1是用于實施本發明的介質阻擋放電燈的第1形態的一部分剖面正視圖。
圖2是其發光管的一部分缺口正視圖。
圖3是展示其發光管的支撐部以及供電部的一部分缺口·剖面正視圖。
圖4是其側面剖面圖。
圖5是將相對于本發明的第1形態的介質阻擋放電燈的點燈時間的紫外線照度的變化和比較例的一起展示的圖表。
圖6是展示用于實施本發明的介質阻擋放電燈的第2形態的側面剖面圖。
圖7是展示作為用于實施本發明的紫外線照射裝置一個形態的紫外線洗凈裝置的正面剖面圖。
圖8是其仰視圖。
圖9是沿著該圖8的IX-IX’線的剖面圖。
標號說明1 氣密容器 2 內部電極4 供電線 5 保持部8 找位臂 AB 氣流形成裝置EXL 介質阻擋放電燈 HFI 高頻點燈電路
LT發光管 OE外部電極具體實施方式
以下，參照
用于實施本發明的形態。
第1形態圖1至圖4，展示了用于實施本發明的介質阻擋放電燈的第1形態，圖1是介質阻擋放電燈的局部剖面正視圖，圖2是發光管的局部破斷正視圖，圖3是展示發光管的支撐部以及供電部的局部破斷·剖面正視圖，圖4是側面剖面圖。在本形態中，介質阻擋放電燈EXL，具備氣密容器1、受激準分子形成氣體、內部電極2、外部電極OE以及氣流形成裝置AB，被高頻點燈電路HFI加載而點燈。再者，氣密容器1、受激準分子形成氣體以及內部電極2，預先被組裝在一起而構成一體化的發光管LT。
<關于發光管LT>在本形態中，發光管LT，除了上述的構成之外，在其兩端還具有一對供電部3A、3B以及一對支撐部5、5。
(關于氣密容器1)氣密容器1，由紫外線透過性的材料制成，在內部形成有細長的放電空間1a。例如，可以設為將細長的管的兩端封閉而在內部形成圓柱狀的放電空間1a的結構。另外，如后述第2形態那樣，也可以設為通過將雙重的細長的管的兩端封閉而在內部形成圓筒狀的細長的放電空間1a’的結構。作為紫外線透過性的材料，一般用合成石英玻璃制作。但是，在本發明中，只要相對于要利用的波長的紫外線具有透過性，用任何材料構成都可以。
另外，氣密容器1，為了容許將用于確保所要的紫外線量的多個介質阻擋放電燈EXL以比較狹小的間隔并聯地配置來使用，最好是直線性良好的直管，但稍微彎曲一點也沒關系。實際上，在形成細長的管時很容易產生稍微的彎曲，例如相對于全長約1200mm，可以形成最大1mm左右或其以下的彎曲。但是，這種程度的彎曲，由于基本是直管，故被容許。
(關于受激準分子生成氣體)作為受激準分子生成氣體，可以使用氙(Xe)、氪(Kr)、氬(Ar)或氦(He)等稀有氣體的一種或多種的混合，或者稀有氣體鹵化物，例如XeCl、KrCl等。再者，在封入稀有氣體鹵化物的情況下，也可以封入稀有氣體和氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)或碘(I)等鹵素，然后在氣密容器1的內部生成鹵化物。另外，根據情況，除了受激準分子生成氣體之外還容許混合不生成受激準分子的氣體，例如氖(Ne)等。
(關于內部電極2)內部電極2，夾著氣密容器1的壁面而與外部電極OE相對地配設。但是，內部電極2，還可以是以下兩種樣態中的任意一個，即以露出到氣密容器1的放電空間1a內的方式被封入的樣態，以及例如在氣密容器1的內側被配設在放電空間1a的外部的樣態。在后者的樣態的情況下，例如氣密容器1是雙重管結構，內部電極2，沿著形成在氣密容器1的中心軸側的筒狀的壁面被配設。因而，在本發明中，所謂的內部電極2，應該理解為當從外部看氣密容器1時，相對地被配設在氣密容器1的內側的電極。
正如從以上的說明能夠理解的那樣，在本發明中，內部電極2，是以在氣密容器1的內部在其管軸方向的大致全長上、即燈的整個有效長度上產生介質阻擋放電的方式配設的電極，最好只要是沿著管軸方向較長的電極，其余是什么樣的構成都可以。再者，在圖1、圖3以及圖4中，內部電極2省略了圖示。
對圖2所示的內部電極2的合適的構成例進行說明。即，該內部電極2是如下的結構，即，將多個獨立的篩網狀部分2b沿著氣密容器1的軸方向分散配置，并形成在周圍分別留有空隙地配設的結構的篩網狀，同時經由連結部分2a連接而形成一體化的構造，且以被插入氣密容器1的內部的狀態被配設。通過使用這樣的內部電極2，可以相對地增大紫外線產生量。再者，篩網狀部分2b，相對于周方向可以是連續的，也可以是分開的。
因而，在本發明中，在內部電極2是篩網狀的情況下，其篩網狀部分2b，具體地說例如可以是環狀、螺旋狀或線圈狀，或者網眼狀等。
其次，對將內部電極2配設在由石英玻璃制成的氣密容器1的內部時的支撐結構以及供電結構進行說明。為了將內部電極2密封在氣密容器1內，如圖2所示，可以采用使用了密封金屬箔1b1的密封結構。即，利用焊接等將把內部電極2的連結部分2a的兩端拉伸而形成的直線狀的端部2c連接在密封金屬箔1b1上，然后在將內部電極2插入氣密容器1內之后，加熱端部的石英玻璃使其成為軟化狀態，然后從密封金屬箔1b1的上面夾緊密封。這樣一來，在氣密容器1的端部形成封閉部1b，從而將內部電極2支撐在規定的位置上。
(供電部3A、3B)供電部3A、3B，是構成用于相對于內部電極2提供介質阻擋放電所必需的電流的供電端的部分。并且，供電部3A、3B，分別是棒狀，內端被焊接在埋設在形成于氣密容器1的兩端的封閉部1b內的鉬箔1b1上，基端從形成在氣密容器1的兩端的封閉部1b向外部的管軸方向突出。另外，供電部3A、3B，在后述支撐部5的內部，分別被鉚接連接在供電線4上。再者，供電線4，從后述的高頻點燈電路HFI的輸出端延伸出來。
(支撐部5)支撐部5，如圖3所示，具備有底圓筒狀的罩體5a、緊固環5b以及安裝臂5c。罩體5a，包圍發光管LT的端部。并且，在底部具有供電線4的插通孔5a1。緊固環5b，被配設在罩體5a的開口端，從而固定氣密容器1的端部。另外，罩體5a，可以用金屬以及絕緣體中的任意一種形成，另外根據要求還可以設為用絕緣體覆蓋內面的金屬制。安裝臂5c，從罩體5a的側面向圖中上方突出，在罩體5a的上面觸接在圖1所示的找位臂8上的狀態下用安裝臂5c將發光管LT安裝在圖未示的固定部分上。再者，找位臂8，從外部電極OE的管軸方向兩端向氣密容器1的端部方向延伸，從而規定發光管LT、以及氣密容器1的安裝位置。另外，安裝臂5c，可以用金屬以及絕緣體中的任意一種形成，另外根據要求可以作為在中間填充有絕緣物的結構而形成在其與安裝位置之間絕緣的結構。這樣一來，通過罩體5a是絕緣體制或用絕緣體覆蓋的金屬制，或者將安裝臂5c設為與安裝位置之間被絕緣的結構，或者將找位臂8自身或將該找位臂8和支撐部5之間絕緣，能夠抑制因為在與供電部3A、3B之間產生電暈放電，而使來自于介質阻擋放電燈的紫外線放射降低的情況。
<關于外部電極OE>外部電極OE，在至少燈的有效長的部分上，在氣密容器1的外面沿著其管軸方向以緊密接觸、或者保持適度的間隙地延伸的方式配設，同時與內部電極2相對，通過外部電極OE以及內部電極2的協作而發揮作用，使得在氣密容器1的放電空間1a內產生至少以氣密容器1的一個壁面為介質的介質阻擋放電。
另外，外部電極OE，可以是具備剛性的構成以及具備撓性的構成中的任意一個。在具備剛性的情況下，是由導電性金屬制成的熱容較大的呈塊狀的圖示那樣的外部電極OE。因而，以往，可以根據需要將稱為燈體的部件直接作為外部電極來使用。這時，必須采用將以往使用的由鋁制的薄板制成的外部電極OE夾持在燈體和氣密容器1之間的結構。另外，為了冷卻產生介質阻擋放電的區域的氣密容器1部分，可以在外部電極OE上配設冷卻裝置9。這時，冷卻裝置9可以是任意的構成，但最好將在內部流通制冷劑的冷卻水路外設在外部電極OE上，或者一體地形成在內部地進行設置。進而，外部電極OE，可以是連續的面狀或篩網狀的任意一種狀態。再者，所謂的篩網狀，說的是網眼狀、沖孔狀、格子狀等。
<氣流發生裝置AB>氣流發生裝置AB，是沿著氣密容器1的管軸方向的橫貫前面部地形成氣流的裝置。形成的氣流，只要是使用了環境氣體如大氣的氣流、以及不考慮環境氣體如何而使用了惰性氣體的氣流等干凈的氣體，任意的氣流都可以。但是，形成的氣流，必須是能夠阻止不純物附著在氣密容器1的特別是與被照射物相對的部位的表面上的程度的速度以及流量。
另外，氣流發生裝置AB，可以相對于單一的發光管LT以1對1的關系配置。但是，根據需要，也容許相對于相鄰地并列配置的多個發光管LT，將單一的氣流發生裝置AB作為對各介質阻擋放電燈共用的裝置配設。
進而，氣流發生裝置AB，既可以是結合在介質阻擋放電燈EXL的發光管LT或外部電極OE上的構成，也可以是分離的構成。后者適合于上述的相對于多個發光管LT配設單一的氣流發生裝置AB的構成的情況。
再進而，氣流發生裝置AB，可以是具備氣體吹出結構、氣體吸入結構或者氣體吹出以及氣體吸入結構的構成中的任意一種。另外，還可以是沿著氣密容器1的管軸配設較長的單一的氣體吹出或氣體吸入結構體的結構，或者沿著氣密容器1的管軸配設多個氣體吹出或氣體吸入結構體的結構等。
圖示的氣流發生裝置AB，是在使氣體吹出管10沿著氣密容器1的縱向延伸的同時，如圖4所示，在氣體吹出管10的與氣密容器1相對的側面上以適當的間隔形成多個氣體吹出孔11。再者，也可以將氣體吹出管和外部電極OE一體地形成。另外，代替氣體吹出孔還可以形成細長的氣體吹出狹縫。進而，代替使氣體吹出管沿著氣密容器1的縱向延伸，還可以將多個氣體吹出管沿著氣密容器1的管軸方向配列。這時，多個氣體吹出管以相對于氣密容器1的管軸大致正交的方式被配置。
<高頻點燈電路HFI>高頻點燈電路HFI，在介質阻擋放電燈EXL的內部電極2和外部電極OE之間附加高頻電壓，將介質阻擋放電燈EXL加載并點燈。另外，高頻點燈電路HFI，以并聯變壓器為主體而構成，其高頻輸出，分別是其高電位側經由供電線4、4被附加在介質阻擋放電燈EXL中的發光管LT的一對供電部3A、3B上，另外低電位側被附加在外部電極OE上。
<介質阻擋放電燈EXL的動作>介質阻擋放電燈EXL，由于高頻點燈電路HFI的高頻輸出端的一方，例如高壓側輸出端經由供電線4、4被連接在從內部電極2向外部導出的一對供電部3A、3B上，另一方，例如低壓(接地)側輸出端被連接在外部電極OE的一端上，因此當打開高頻點燈電路HFI的圖未示的輸入電源時，產生高頻，其高頻輸出被附加在內部電極2，和隔著氣密容器1的壁面與之相對的外部電極OE之間。其結果，在氣密容器1的內部產生介質阻擋放電。利用該介質阻擋放電由氙的受激準分子放射以172nm為中心波長的真空紫外光。真空紫外光由于透過氣密容器1的壁面被向外部導出，因此可以根據各種目的來利用它。
另外，當介質阻擋放電燈EXL點燈時，氣流發生裝置AB動作，從而橫貫氣密容器1的氣流以通過氣密容器1的圖中下面附近位置的方式，在介質阻擋放電燈EXL的至少有效長的整體上產生，從而形成空氣屏。其結果，由于氣密容器1的表面被空氣屏保護，抑制了不純物向氣密容器1的表面附著。
圖5，是將相對于本發明的第1形態的介質阻擋放電燈的點燈時間的紫外線照度的變化和比較例的一起展示的圖表。在圖中，橫軸和縱軸分別表示點燈和紫外線照度。圖中，曲線A是本發明，曲線B是比較例，兩條曲線都是根據點燈約3500小時的取得數據制成的。再者，比較例，除了不具備氣流發生裝置以外是和本發明相同做法的以往技術。圖是根據將本發明以及比較例在同一條件下用于干式清洗處理時的數據制成的。測定條件是從距離介質阻擋放電燈EXL的側面方向300mm的位置吹送風速3m、0.23m3/秒的風量的空氣，測定紫外線照射距離3mm下的紫外線照度的。
正如從圖中可以理解的那樣，根據本發明，由于防止了不純物的附著，因此即便介質阻擋放電燈長時間點燈，紫外線照度的降低也較少。相對于此，比較例由于不純物的附著，紫外線照度的降低是顯著的。
第2形態圖6，是展示用于實施本發明的介質阻擋放電燈的第2形態的側面剖面圖。本形態是介質阻擋放電燈EXL的發光管LT有所不同。
即，發光管LT是氣密容器1為雙重管結構，在內部形成的放電空間1a是圓筒狀，同時內部電極2在氣密容器1’的內側被配置在氣密容器1’的外表面。
內部電極2’，為了能夠配設在氣密容器1’的成為圓筒狀的內側外表面而成為圓筒狀。并且，用由導電性材料制成的板材或篩網材形成。進而，大致緊密接觸地被配設在氣密容器1’的內側的呈圓筒狀的外表面上。外部電極OE，是與第1形態相同的構成以及是與氣密容器1相對的配置。
圖7至圖10，展示了作為用于實施本發明的紫外線照射裝置的一個形態的紫外線洗凈裝置，圖7是正面剖面圖，圖8是仰視圖，圖9是沿著圖8的IX-IX’線的剖面圖。在各圖中，對與圖1至圖4相同的部分標以同一標號而省略說明。紫外線照射裝置UVW，具備紫外線照射裝置本體21、高頻點燈電路22以及多個介質阻擋放電燈EXL。
在本發明中，紫外線照射裝置UVW，意思是利用從介質阻擋放電燈EXL產生的紫外線的所有裝置。例如，半導體步進曝光裝置(半導體ステツパ一)、光洗凈裝置、光硬化裝置以及光干燥裝置等。另外，紫外線照射裝置本體21，由從紫外線照射裝置UVW除去了介質阻擋放電燈EXL以及高頻點燈電路22的剩余的部分構成。
介質阻擋放電燈EXL，根據需要如各圖所示可以使用多根。氣流發生裝置AB，相對于多根介質阻擋放電燈EXL，在紫外線照射裝置本體21的下面配設單一的一個。再者，介質阻擋放電燈EXL，除了氣流發生裝置AB，具有與圖1至圖4所示的形態相同的結構。
氣流發生裝置AB，被配設在紫外線照射裝置本體21的下面。
高頻點燈電路22，將介質阻擋放電燈EXL點燈。另外，高頻點燈電路22，包括高頻產生裝置，產生高頻電壓后向介質阻擋放電燈提供其點燈所必需的高頻電力。再者，高頻，是產生10kHz或其以上，最好是100kHz～2MHz的重復頻率的脈沖電壓。
高頻點燈電路22，只要是輸出脈沖電壓的，就不管其余的構成，例如通過使用矩形波輸出的變壓器，可以得到矩形波的脈沖。
這樣一來，在本發明中，由于介質阻擋放電燈EXL具備氣流發生裝置AB，因此可以實現防止相對于氣密容器的表面的不純物的附著，并減少紫外線照度的降低的紫外線照射裝置UVW。
可是，紫外線照射裝置本體21，作為整體是箱狀，內部在上下被區分為紫外線照射室21a和電源室21b。紫外線照射室21a和電源室21b，以一端可以利用鉸鏈21c開合的方式構成。
在紫外線照射室21a內，如后述那樣將多個介質阻擋放電燈EXL并聯配置。多個介質阻擋放電燈EXL，它們的外部電極作為單一部件而形成。因而，外部電極OE的凹曲的曲面在相鄰的狀態下被多個并聯配置。另外，紫外線照射室21a以如下的方式構成，即被固定地配設在洗凈裝置的被照射物的輸送裝置的上部，同時下面被打開，從而在極近的位置上向通過下面的正下方的被照射物(圖未示)照射真空紫外光。
電源室21b，在其內部收納有高頻點燈電路22以及省略了圖示的控制電路，并可以將鉸鏈21c作為旋轉中心而向圖8中上方旋轉。再者，21b1是用于在電源室21b的轉動時把持的把手，21b2是搬運紫外線照射裝置本體21或電源室21b時的把手，21b3是電源配線的保護裝置。
高頻點燈電路22，被收納在電源室21b內，將經由電源配線的保護裝置21b3被導入電源室21b內的電源變換后產生高頻電壓，然后分別向多個介質阻擋放電燈EXL供電。
權利要求
1.一種介質阻擋放電燈，其特征在于，具備由紫外線透過性的材料制成的呈細長的管狀的氣密容器；被封入氣密容器內的受激準分子生成氣體；以在氣密容器內遍及其管軸方向的大體全長地產生介質阻擋放電的方式配設的長的內部電極；在氣密容器的外面沿著其管軸方向配設的，以通過與內部電極的協作而在氣密容器內產生介質阻擋放電的方式發揮作用的外部電極；沿著氣密容器的管軸方向的橫貫前面部地形成氣流的氣流發生裝置。
2.一種紫外線照射裝置，其特征在于，具備權利要求1所述的介質阻擋放電燈；配設了介質阻擋放電燈的紫外線照射裝置本體；將介質阻擋放電燈點燈的高頻點燈電路。
全文摘要
提供防止從被照射物飛散的不純物附著在介質阻擋放電燈的表面上的介質阻擋放電燈以及使用了它的紫外線照射裝置。介質阻擋放電燈EXL，具備由紫外線透過性的材料制成的、呈細長的管狀的氣密容器1，被封入氣密容器內的受激準分子生成氣體，以在氣密容器內在其管軸方向的大致全長上產生介質阻擋放電的方式配設的較長的內部電極2，配設在氣密容器的外面，以通過與內部電極的協作在氣密容器內產生介質阻擋放電的方式起作用的外部電極OE，沿著氣密容器的管軸方向的橫貫前面部地形成氣流的氣流發生裝置AB。
文檔編號H05B41/24GK1797697SQ200510137628
公開日2006年7月5日 申請日期2005年12月26日 優先權日2004年12月27日
發明者八島誠, 鈴木俊也, 秋元寬之, 白石和寬 申請人:哈利盛東芝照明株式會社