激发式气体分子放电灯的照射装置及其使用方法

摘要

在设置激发式气体分子放电灯在灯室内的激发式气体分子放电灯照射装置中，从激发式气体分子放电灯照射的准分子光，不通过玻璃窗而照射到被照射物上，激发式气体分子放电灯的表面温度在100℃以上。

说明书

技术领域

本发明是关于使用放射可以应用于光化学反应的紫外线的激发式气体分子放电灯的激发式气体分子放电灯照射装置的改良的。

背景技术

一直以来，人们早就知道了通过使用紫外线光源的紫外线照射装置的洗净技术，在液晶及半导体等领域内，光洗净就一直被得到了使用。作为这样的紫外线照射装置，有外形基本上为圆筒形的放电灯，收藏于设置有採光窗口的并充满了氮气的灯室内。例如，在日本国登录的专利第2854255号公报上记载有使用电介质界面放电灯的紫外线照射装置。

图5是表示此专利第2854255号公报中所示的构成的图，圆筒形的电介质界面放电灯41a，41b及41c设置于灯室21内。在上述灯室21上面设置有採光用的窗口20，上述电介质界面放电灯41a，41b及41c与採光窗口20之间的空间26中充满了氮气。在这样的构成下，从上述电介质界面放电灯41a，41b及41c放出的真空紫外线之中，射向相邻接的电介质界面放电灯的部分，在踫到光反射板43，45后被反射，光线的行进方向被转换成向下的方向，从採光窗口20放出。在这个场合，虽然从电介质界面放电灯41a，41b及41c放出的真空紫外线通过位于电介质界面放电灯41a，41b及41c与採光窗口20之间的空间26，由于在这空间26中充满了氮气而没有被吸收。因而，从採光窗口20放出的是从电介质界面放电灯41a，41b及41c放出的真空紫外线的向横向方向光反射板43及45的部分及直接向被照射体的部分的合计。上述採光窗口20实质上成为一个平面状的紫外线光源。

像这样具有採光窗口的现有的照射装置，由于玻璃窗的表面温度比较低(约70℃左右)的原因，从照射中的被照射物产生的飞散物，与玻璃窗接触后付着在上面，或者本装置所设置的大气中含有的有机溶剂，酸，碱等各种药品在气化·雾化后浮游于空中的场合，在受到紫外线照射后生成硫酸銨等反应生成物，从而发生在玻璃窗上付着有白色粉末等问题。这样，当飞散物或者白粉付着在採光窗口上时，由于阻害了准分子光线的透过而使紫外线的强度降低，或者是发生堆积的飞散物，白粉等发生剥落，而污染被照射物等问题。为了解决这样的问题，日本的特开平11-295500号中公开了使採光窗的表面温度保持在100℃以上。这样做的话，因为飞散物或白粉等只要一靠近玻璃窗，就由于辐射热而被分解，从而不会付着在採光窗口。为了保持在100℃以上，根据该特开平11-295500号，在採光窗的内侧，採取了使玻璃窗加热至100℃以上的手段。

发明内容

但是，为了加热而採取这样的手段，因伴随着激发式气体分子放电灯照射装置的高成本，而不是很理想。

而且，激发式气体分子放电灯与玻璃窗(在本申请发明中，把在技术背景项目中的「採光窗」称之为「玻璃窗」)之间，由于设置有为了加热的装置，因此从激发式气体分子放电灯照射的激发式气体分子放电灯的光线的一部分，被这加热装置遮断，使到达被照射物的准分子光线减少。

还有，近年来，为了提高搬送的速度而加长激发式气体分子放电灯的长度或者是增加其数量等原因，使得较大的激发式气体分子放电灯照射装置成为必要。还有，也由于被照射物的大型化，也使得较大的激发式气体分子放电灯照射装置成为必要。这样，就必须制造大的玻璃窗。但是，大的玻璃窗，为了确保其强度而不得不增加其厚度，而花费很高的成本。更有，渐渐的，产生了制造大的玻璃窗自身也变得愈来愈困难的问题。

本申请发明就是考虑了这样的问题而研究的。

也就是说，本申请发明的特征是，把产生高成本的原因的，而且其制造自身也变得困难了的玻璃窗自己从激发式气体分子放电灯照射装置除去了。通过这样，就没有化成本的必要。还有，制造大的玻璃窗的困难性，就与激发式气体分子放电灯照射装置没有关系了。更有，由于缩小激发式气体分子放电灯与被照射物之间的距离，还有被照射物可以得到更精密的洗净的效果。

但是，由于激发式气体分子放电灯照射装置上没有玻璃窗，就会发生飞散物或白粉付着在激发式气体分子放电灯自身的表面上的问题。因此，在本申请发明中，是以激发式气体分子放电灯的表面温度在100℃以上为特征的。

通过这样，从被处理物来的飞散物或上述的白粉等就不会付着在激发式气体分子放电灯的表面。因而，可以防止激发式气体分子放电灯的紫外线强度的低下。也就是说，可以防止被照射物接受到的紫外线的强度的低下。还有，因为没有激发式气体分子放电灯表面上的付着物的剥落，所以也没有被处理物的污染。更有，因没有设置加热玻璃窗自身的装置的必要，因此成本也不会很高。

激发式气体分子放电灯的表面温度在180℃以下比较理想。激发式气体分子放电灯的发光管一般是由透明石英玻璃制成的，因为透明石英玻璃的紫外线透过率会发生低下。

还有，激发式气体分子放电灯的表面温度，可以通过设置热电偶来测定。还有，通过对激发式气体分子放电灯照射高周波，在通过热电偶测定时发生噪音的场合，可以测定在激发式气体分子放电灯刚关灯后的温度。即使是激发式气体分子放电灯消灯后的表面温度，如果是激发式气体分子放电灯刚关灯后的话，在这时所测定的温度，基本上等于激发式气体分子放电灯正在使用时的温度的。

还有，本申请发明的激发式气体分子放电灯照射装置是以在灯室内具备有可以捕捉从被照射物来的发生物的部件为特征的。

通过使激发式气体分子放电灯的表面温度保持在100℃以上后，虽然激发式气体分子放电灯的表面，不会付着来自被处理物的飞散物，但是会付着在激发式气体分子放电灯的表面以外别的场所。此所谓的别的场所，较多的场合是指灯室的内部。在灯室的内部受到污染的场合，其后在对装置进行保养时会化较大的工夫。因此，通过在灯室内设置可以捕捉飞散物的部件，只要替换该部件就可以对装置进行保养。因此，可以大幅度的削减装置的保养费用。

图面的简单说明

图1所示的是与本发明有关的激发式气体分子放电灯的实施形态的断面图。

图2所示的是与本发明有关的激发式气体分子放电灯照射装置的第1实施形态的断面图。

图3所示的是与本发明有关的激发式气体分子放电灯照射装置的第2实施形态的断面图。

图4所示的是与本发明有关的激发式气体分子放电灯照射装置的第3实施形态的断面图。

图5所示的是现有的激发式气体分子放电灯照射装置的断面图。

图6所示的是激发式气体分子放电灯的表面温度与紫外线强度的关系图。

在这里，1表示的是激发式气体分子放电灯，2是电极，2’是电极，3是发光管，5是灯室，6是飞散物捕捉板，7是灯固定器。

具体实施方式

以下，就本发明的实施形态，参照图例加以说明。

图1所示的是与本发明有关的激发式气体分子放电灯的实施形态的断面图。在图1中，1表示的是激发式气体分子放电灯，发光管3是由透明石英玻璃制成，断面形状为四角形状，石英的厚度为2mm的基本上为长方体。然后，塞住在长轴方向的两端使之密封，在容器内4里面以适当的压力，封入在激发式气体分子放电灯点灯时生成准分子的气体(例如氙气)。

在发光管3的一面是由镍的金属薄膜制成的电极2通过真空镀敷而形成。作为金属薄膜的材料除镍以外还可以使用铬。还有在与上述形成由金属薄膜而成的电极2的面相对一侧的面上，同样形成有由镍的金属薄膜而成的电极2’。只是，为了取出紫外线，由金属薄膜形成的电极2’的除设置有铅线的端部外均形成网眼状。由这样构成的激发式气体分子放电灯的电极2与电极2’之间，在加以高周波的高电压时，封入在于容器内4中的气体被励起，而发生准分子光。发生的准分子光，从下侧的网眼状电极2’的网眼向外部放射出去。

图2所示的是与本发明有关的激发式气体分子放电灯照射装置的第1实施形态的断面图。在图2中，激发式气体分子放电灯1通过灯固定器7的介在固定在灯室5上。通过有这样构成的激发式气体分子放电灯照射装置，对处理物(没有图示)进行紫外线照射时，把被处理物配置在离开激发式气体分子放电灯1的距离为2～3mm的地方。从上述激发式气体分子放电灯1放射出来的紫外线在照射被处理物时，从上述被处理物上会发生飞散物。这里的被照射物主要通过有机溶剂，酸，或者是碱等各种药品来洗净。由于这个原因，这些各种药品会吸收准分子光发生分解，产生飞散物。作为一例，比如有硫化氢三铵或者是硫酸銨等。

这些发生的飞散物向上移动，当这时激发式气体分子放电灯1的表面温度在100℃以下时，上述飞散物会付着在上述激发式气体分子放电灯1的表面。激发式气体分子放电灯1的表面上有飞散物付着时，因为阻害了紫外线的透过，所以降低了紫外线的强度。还有，当激发式气体分子放电灯表面上飞散物的付着连续发生时，激发式气体分子放电灯表面上飞散物的堆积层会渐渐变厚，就会从激发式气体分子放电灯表面剥落。激发式气体分子放电灯表面上飞散物的堆积层剥落后，会落下到被处理物上而使其表面发生污染。

这里，通过试验确认了当在用172nm的波长的紫外线在照射被处理物的场合的用于干洗等的处理时间，在此紫外线的强度低下85％时基本上没有影响，但在低下70％时的处理时间延长30％左右。因此，为了得到基本上不对处理时间产生影响的紫外线强度，至少有必要保持紫外线强度的低下率在百分之85以上。

因此，在本发明的发明者们等对从被处理物发生的飞散物付着在激发式气体分子放电灯的表面而使紫外线强度低下的防止方法进行了各种研究后的结果，是只要使激发式气体分子放电灯的表面温度保持在100℃以上即可。也就是说，在激发式气体分子放电灯的表面温度设定在100℃以上时，紫外线强度的低下率在约3000小时点灯后也不会低下到百分之85以下。还有，激发式气体分子放电灯的表面温度，可以通过调整激发式气体分子放电灯的输出而使之发生变化。

通过上述方法，本申请发明的激发式气体分子放电灯照射装置，不但没有玻璃窗的必要，还有，对玻璃窗加热用的装置也没有必要。因此，可以提供不需要什么成本的激发式气体分子放电灯照射装置。

还有，在激发式气体分子放电灯的表面温度在100℃以上时，飞散物不会付着的理由，可以考虑如下。在激发式气体分子放电灯的表面温度在100℃以上时，飞散物不会付着激发式气体分子放电灯的表面，而移动到像灯室5的内表面一样的，比灯表面温度更低的场所。因此，由于飞散物没有付着在灯的表面，就不会使紫外线的强度低下到百分之85以下。

还有，在发光管3上的准分子光的透过率与温度有关，当超过180℃时透过率会急激的低下，但如果在180℃以下的话，就可以防止透过率低下至百分之85以下。

图3所示的是与本发明有关的激发式气体分子放电灯照射装置的第2实施形态的断面图。在图3中，1是激发式气体分子放电灯，该激发式气体分子放电灯是通过灯固定器7的介在固定在灯室5上。然后，在激发式气体分子放电灯1与灯室5之间设置有飞散物捕捉装置6。还有，飞散物捕捉装置6，是如图3所示，设置成可以覆盖包括灯室5的上面及侧面的内面全体的形状而构成的。

形成这样的构成后，在被处理物的表面发生的飞散物付着在飞散物捕捉装置6而被捕捉。付着在飞散物捕捉装置6上的飞散物的除去，可以是把飞散物捕捉装置6从灯室上取下来进行清扫，也可以是把飞散物捕捉装置6交换一个新的。因此，激发式气体分子放电灯照射装置的保养就变得容易。更有，在灯的表面温度设定在100℃以上时，紫外线强度的低下率在约3000小时点灯后也不会低下到百分之85以下的优点。

图4所示的是与本发明有关的激发式气体分子放电灯照射装置的第3实施形态的断面图。在图4中，在灯室5内，激发式气体分子放电灯1是通过灯固定器的介在被固定的。上述激发式气体分子放电灯1与上述灯室5之间，设置有对于气体具有透过性的飞散物捕捉装置6。上述飞散物捕捉装置6，比如，可以是抗震金属或者是玻璃纤维制成的耐热布一样的东西。还有，上述飞散物捕捉装置6是与第2的实施形态不同的，因为对于气体具有透过性，所以是形成与灯室5的侧面相连结的形状。形成这样的构成，可以完全防止飞散物从飞散物捕捉装置6的上面的侵入。

还有，在灯室5上设置有气体到入口9，使激发式气体分子放电灯1与灯室5之间流动气体。制成这样的构造，因为可以使从被处理物上发生的飞散物顺着向下的气流排出到灯室外，可以解决像上述一样的，飞散物的堆积物发生剥落而污染被处理物的问题。

<实施例>

下面，关于实施例加以说明。

在图1中，1表示的是激发式气体分子放电灯，是由透明的石英玻璃制成的发光管3构成的。发光管3的横断面的形状为长方形，外周尺寸是长边约35mm，短边约12mm，在与纸面相垂直的方向长轴方向上的长度及石英玻璃管的厚度分别是约1350mm及约2mm。上述发光管3的在长轴方向上的两端被塞住密封，在容器内约以4×104Pa的压力，封入在激发式气体分子放电灯点灯中生成准分子的氙气。

在上述发光管3的一面上，由厚度约为0.25mm的镍的金属薄膜制成的电极2是通过真空镀敷形成的。还有与上述形成有由金属薄膜制成的电极2的面相反的一面上，同样形成由厚度约为0.25mm的镍的金属薄膜制成的电极2’。只是，由金属薄膜制成的电极2’为了使紫外线放出，除去附设有铅线的端部外，形成线宽约0.5mm，网眼的大小约为2mm的网眼状构造。

在这样构成的激发式气体分子放电灯的电极2和电极2’之间加以高周波高电压，使封入在容器4内的氙气被励起，从而发生准分子光。在上述容器4内发生的准分子光，通过下方的网眼状的电极2’的网眼放射到外部。

接着，把有这样构成的激发式气体分子放电灯设置成如图2所示的激发式气体分子放电灯照射装置，对加在发光管3的电力负荷进行各种改变，对于TFT基板进行处理试验，约3000小时的处理试验后的结果如表1所示。还有，在表1中，各个灯的紫外线强度是，以在实施例中显示最大强度的实施例第4号的激发式气体分子放电灯的紫外线强度为100时的百分比来表示的。还有，灯的表面温度是以激发式气体分子放电灯下面的基本上中央部位的外表面温度来表示的。

图6是表示在表1中的激发式气体分子放电灯的表面温度与紫外线强度的关系的曲线图。从表1及图6可以知道，在约3000小时点灯后，激发式气体分子放电灯的表面温度在100～180℃的范围内时，激发式气体分子放电灯的外观上没有异常，紫外线的强度也保持在百分之88以上。相对于此，当激发式气体分子放电灯的表面温度不满100℃时，激发式气体分子放电灯的表面就会付着飞散物等，变色发白的同时，紫外线的强度也急激的低下。当激发式气体分子放电灯的表面温度温度超过180℃时的紫外线强度低下的理由，可以认为是由于激发式气体分子放电灯的表面温度过高，构成发光管3的石英玻璃的紫外线透过率低下的原因。

从以上的结果可以知道，本发明的课题，也就是为了防止紫外线的低下和被照射物的污染，把激发式气体分子放电灯的表面温度设定在100～180℃的范围是特别理想的。

表1

  实施例  序号   发光管的 电力负荷(W)   紫外线强度  (％)   激发式气体分子  放电灯的表面外  观  激发式气体分子放电  灯的表面温度(℃)   1  230  30  白色粉末付着  75  2  250  52  白色粉末付着  88  3  300  88  无异常  100  4  350  100  无异常  130  5  400  98  无异常  150  6  450  88  无异常  180  7  500  45  无异常  200  8  550  33  无异常  210

还有，改变封入激发式气体分子放电灯内的气体，或改变激发式气体分子放电灯的大小也进行了试验，结论是不管哪种场合，只要把激发式气体分子放电灯的表面温度设定在100～180℃的范围内的话，就可以防止飞散物的付着。

本专利申请是根据2003年12月26日申请的日本专利申请(特别申请2003-435750)书写的，其内容在此作为参照编入。

工业上利用的可能性

如上所述，在具有为了对被处理物照射准分子光的开口部的灯室内配置有激发式气体分子放电灯的激发式气体分子放电灯照射装置，从激发式气体分子放电灯照射的准分子光，不通过玻璃窗而直接照射到被照射物上，而且，通过使激发式气体分子放电灯的表面温度保持在100℃以上时，从照射中的被照射物上发生的飞散物就不会付着在激发式气体分子放电灯的表面。还有，在现有的激发式气体分子放电灯上所必要的玻璃窗也没有了必要。关于本申请发明的激发式气体分子放电灯照射装置在工业上的利用价值是极大的。