CN1947219A

CN1947219A - 电介质阻挡放电准分子光源

Info

Publication number: CN1947219A
Application number: CN 200580012116
Authority: CN
Inventors: 米克黑尔·I.·洛梅夫; 安德雷·A.·利森戈; 维特·S.·斯卡冈; 德米特里·V.·施特茨; 维特·F.·塔拉森戈; 松本好家
Original assignee: High Current Electron Society; SEN ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: High Current Electron Society; SEN ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2004-04-08
Filing date: 2005-04-06
Publication date: 2007-04-11

Abstract

本发明的电介质阻挡放电准分子光源，能得到高亮度的真空紫外波长领域光，并能使该光效率良好地照射到被照射物体。阳极电极(10)由直长筒体构成，且该筒体的***覆盖了电介质(12)。而阴极部分(20)为直长半圆筒体状。阴极(25)包容阳极，且阳极与阴极在纵方向上互相平行设置。阴极具有阴极线组(16)。使构成阴极线组(16)的数根电线相互平行，将电线的两端沿纵方向固定于构成阴极的半圆筒体的两端(20D)上。此外，在面向阳极侧的阴极部分的表面(20S)上形成能够反射真空紫外领域辐射的反射面。

Description

电介质阻挡放电准分子光源

技术领域

本发明涉及一种高效率产生真空紫外领域波长光的真空紫外光源。

尤其涉及一种高效率作为真空紫外光源(以下也称为VUV光源)的电介质阻挡放电准分子光源，该光源可用于微电子领域中利用紫外光进行材料清洗或者利用紫外光进行材料表面再质(surfacereformation：表面再质)。

背景技术

作为能产生VUV波带波长光的自发辐射光源(spontaneousradiation lamp)，其中利用惰性气体的B-X跃迁而产生VUV波带辐射的气体光源已众所周知。准分子在向基态的能级准位跃迁时能产生的强烈发光，利用了电介质阻挡放电的VUV自发辐射光源，是这种气体光源的代表性光源。

电介质阻挡放电为，利用在电极之间设置玻璃或陶瓷等电介质构成的放电装置而实现的放电。通过在电极之间设置电介质，能够防止电极之间发生电弧放电，从而实现准分子的稳定发光。

这种利用电介质阻挡放电光源的工作原理为，通过气体中流动的电介质阻挡放电产生等离子体化学反应，在放电气体等离子体中生成所谓的准分子，由该准分子自发辐射(spontaneous radiation)产生发光。

准分子的特点为，只在激发态具有稳定的分子结合，而基态为可分离状态。由此决定各种辐射的能带带域。其中B-X跃迁产生最强的发光。即，由非辐射跃迁产生准分子，而该准分子向基态能级辐射跃迁时产生发光。所以集中于B-X跃迁的气体放电辐射电功率到最高可达80％(观测事实)，因此基于B-X跃迁的发光可望得到高效发光。

由于上述B-X跃迁产生的辐射波长对应于会被大多数光学材料强烈吸收的VUV领域，所以该发明的VUV光源不设置输出VUV光的输出窗口。即，将要用VUV波带波长光照射的样品(表面)和光源的电极单元，同时设置于为了得到辐射而使用的同一气体媒体(Ar、Kr、Xe)之中。该发明的VUV光源也可以设置采用不吸收上述B-X跃迁时所产生的辐射的材料而制造的输出VUV光的输出窗口。

作为发出上述VUV波带波长光的自发辐射光源，利用氢(重氢)的VUV自发辐射发光的光源已经阐述(参照非专利文献1)。另外，利用氢与低压惰性气体或者这两种气体与卤素的混合气体的共振跃迁的辐射光源也已经阐述(参照非专利文献2)。为了得到准分子的B-X跃迁时的辐射的高压稀有气体放电管也已经阐述(参照非专利文献3、4及5)。上述非专利文献3、4及5中阐述的光源具有高亮度的特点。

此外，对于各种激发高压气体的方法，也进行了研究。例如，利用电子束的方法(参照专利文献1)、利用电晕放电的方法(参照专利文献2及专利文献6)及利用阻挡放电的方法(参照非专利文献4、5、7及8)等。利用电子束激发时，必须将密闭活性气体i腔与电子束装置的电极隔离的装置。所以装置的结构复杂。

作为较为简易的实施装置，虽然对利用电晕放电的方法进行了研究，但是难以使电晕放电稳定。为了使其稳定必须容忍50％的功率损失。此外，利用了具有数个放电部位的多点放电腔时，用于控制阻抗的功率损失会变得相当的大。此外，为了将准分子密封于电晕放电的领域之内，必须满足一定条件(参照专利文献2)。

首先，通过利用激发Xe原子的单阻挡层放电，可实现准分子的最高辐射效率为60％的情况已有阐述(参照非专利文献7)。以后通过实验得到证实(参照非专利文献8)。

根据非专利文献7，为了实现Xe光源高效发光的必要条件之一为：将大部分Xe原子激发，并且选择能够实现寄生振荡过程的能量损失最小的激发模式。此外，必须使用具有短的电压上升时间的脉冲电源，从而实现均一的放电。非专利文献7中阐述的光源为：Xe气体被密封，具有棒状的金属阴极被熔融石英(Suprasil quartz-type：以Suprasil商品名贩卖的熔融石英)密封。阳极构造为设置于熔融石英管的外表面的网状体。

在该光源的放电管内，放电电流沿相互平行设置的正负电极流动，且由气体的放电等离子体产生辐射。利用Ar气体/Kr气体(由B-X跃迁的发光波长分别为126nm及146nm)的光源的情况下，由于熔融石英吸收160nm波长以下的光，不适合用熔融石英密封Ar气体/Kr气体及电极构成光源。

非专利文献5及8中阐述的光源不具有将辐射输出的窗口。即，光源没用熔融石英密封Ar气体/Kr气体及电极的结构。在正电极与负电极沿纵方向相互平行排列连接而构成的电极与包容这些电极的电介质管之间产生放电。与非专利文献7中阐述的光源相比较，由此构成的光源的缺点为，随着产生发光气体气压的减少放电开始的电压(绝缘击穿电压)增大。

【非专利文献1】A.N.Zaidel，E.Ya.Schreider，VUVspectroscopy，Moscow″Nauka″，1967.

【非专利文献2】L.P.Schischatskaya，S.A.Yakovlev，G.A.Volkova，VUV lamps with a large emitting surface，Optical Journal，Vol.65，No.12，pp.93-95，1998.

【非专利文献3】Y.Tanaka，Continuous emission spectra ofrare gases in the vacuum ultraviolet region，J.Opt.Soc.Am.Vol.45，No.9，pp.710-713，1955.

【非专利文献4】G.A.Volkova，N.N.Kirillova，E.N.Pavlovskaya，I.V.Podmoschenskii，A.V.Yakovleva，VUV irradiationlamp.Bul.of Inventions，1982，No.41 p.179.

【非专利文献5】U.Kogelschatz，Silent-discharge drivenexcimer UV sources and their applications，Appl.Surf Sci，Vol.54，pp.410-423，1992.

【非专利文献6】M.Salvermoser，D.E.Murnick，Efficient，stable，corona discharge 172nm xenon excimer light source，J.Appl.Phys.Vol.94，No.6，pp.3722-3731，2003.

【非专利文献7】F.Vollkommer，L.Hitzschke，DielectricBarrier Discharge，The 8th International.Symposium on Science andTechnology of LIGHT SOURCES LS-8，Greifswald，Germany，pp.51-60，1998.

【非专利文献8】R.P.Mildren，RI J.Carman，Enhancedperformance of a dielectric barrier discharge lamp using short-pulsedexcitation，J.Phys.D：Appl.Phys.Vol.34，pp.L1-L6，2001.

【非专利文献9】H.Esrom and U.Kogelschatz，Appl.Surf.Sci.Vol.54，p.440，1992.

【专利文献1】美国专利第6,052,401号说明书

【专利文献2】美国专利第6,400,089号说明书

发明内容

【发明要解决的问题】

本发明的目的是为了提供一种高效率发光的VUV光源，一种能够防止放电管壁的辐射吸收且能够得到高亮度的VUV领域波长光的自发辐射光源。并且提供能使VUV领域波长光高效率照射在照射对象(被照射物体)的阴极及阳极结构。

【解决方法】

该发明的第一种电介质阻挡放电准分子光源具有，由电介质及被该电介质覆盖的中空的直长筒体阳极电极构成的阳极和包容该阳极的长形阴极。阴极具有直半筒体和位于该半筒体内的数根相互平行固定的电线构成的线组。另外，阳极与阴极在纵方向相互平行设置。此外，在面向阳极侧的阴极表面形成能够反射VUV辐射的反射面。

该发明的第二种电介质阻挡放电准分子光源具有，由电介质及被该电介质覆盖的中空的直长筒体阳极电极构成的阳极和包容该阳极的长形阴极。阴极具有垂直于纵方向的剖面图为U形的由三面构成的半直长管体和位于该半管体内的数根相互平行固定的电线构成的线组。另外，阳极与阴极在纵方向相互平行设置。此外，在面向阳极侧的阴极表面形成能够反射VUV辐射的反射面。

该发明的第三种电介质阻挡放电准分子光源的阳极和阴极如下构成，阳极由电介质及该电介质覆盖的垂直于纵方向的剖面图为矩形的由四面构成的中空的直长管体阳极电极构成；阴极垂直于纵方向的剖面图为U形的由三面构成的中空的半直长管体和位于该半管体内的数根相互平行固定的电线构成的线组构成。使阴极位于包容阳极的位置，且将阳极与阴极在纵方向相互平行设置。此外，在面向阳极侧的阴极表面形成能够反射VUV辐射的反射面。

该发明的第四种电介质阻挡放电准分子光源具有如下构成：阳极由电介质及被该电介质覆盖的中空的直长筒体阳极电极构成；数个这样的阳极平行排列设置于直长管体内构成阳极组；阴极垂直于纵方向的剖面图为U形的由三面构成的中空的由位于该半管体内的数根相互平行固定的电线构成的线组构成。使阴极位于包容阳极组的位置，另外，将阳极与阴极在纵方向相互平行设置。此外，在面向阳极组侧的阴极表面形成能够反射VUV辐射的反射面。

该发明的第五种电介质阻挡放电准分子光源具有如下构成：阳极由电介质及该电介质覆盖的垂直于纵方向的剖面图为矩形的由四面构成的中空直长筒体的阳极电极构成；数个这样的阳极平行排列设置于直长管体内构成阳极组；阴极为在纵方向上包容阳极的直体，并具有垂直于纵方向的剖面图为U形的由三面构成的中空的半直长管体内的由数根相互平行固定的电线构成的线组。另外，将阳极与阴极在纵方向相互平行设置。此外，在面向阳极侧的阴极表面形成能够反射VUV辐射的反射面。

该发明的第六种电介质阻挡放电准分子光源的放电电极单元由如下阳极与阴极构成：阳极由电介质及被该电介质覆盖的中空的直长筒体阳极电极构成；阴极为在纵方向上包容阳极的直体，具有半直筒体及位于该半直筒体内的数个相互平行固定的电线组成的阴极线组。该放电电极单元平行于纵方向设置。此外，在面向阳极侧的阴极表面形成能够反射VUV辐射的反射面。

该发明的第七种电介质阻挡放电准分子光源的放电电极单元由如下阳极与阴极构成：阳极由电介质及被该电介质覆盖的中空的直长简体阳极电极构成；阴极为在纵方向上包容阳极的直体，并具有垂直于纵方向的剖面图为U形的由三面构成的中空的半直长管体及位于该半直管体内的数根相互平行固定的电线组成的阴极线组。该放电电极单元平行于纵方向设置。此外，在面向阳极侧的阴极表面形成能够反射VUV辐射的反射面。

该发明的第八种电介质阻挡放电准分子光源的放电电极单元由如下阳极与阴极构成：阳极由电介质及该电介质覆盖的垂直于纵方向的剖面图为矩形的由四面构成的中空的直长管体阳极电极构成；阴极为在纵方向上包容阳极的直体，并具有垂直于纵方向的剖面图为U形的由三面构成的中空的半直长管体及位于该半直管体内的数根相互平行固定的电线组成的阴极线组。该放电电极单元平行于纵方向设置置。此外，在面向阳极侧的阴极表面形成能够反射VUV辐射的反射面。

该发明的第九种电介质阻挡放电准分子光源具有以下特点：阳极具有增加了数根平行于半直管体的纵方向且位于同一平面的棒状导体的形状。即，在阳极组与阴极线组之间，增设与阴极等电位的，平行于半直管体的纵方向的棒状导体。

该发明的第十种电介质阻挡放电准分子光源具有以下特点：阳极取半圆筒形状，且半圆筒体的凸面朝向设置有阴极线组的方向设置，并且该半筒体的沿纵方向的端部形状为朝向该半筒体的内侧方向成弯曲形。

该发明的第十一种电介质阻挡放电准分子光源具有以下特点：阳极取半圆管形状，且半圆管体的底面朝向设置有上述阴极线组的方向设置，并且该半管体的沿纵方向的端部形状为朝向该矩形的内侧方向成弯曲形。

该发明的第十二种电介质阻挡放电准分子光源具有：由电介质及被该电介质覆盖的中空的直长筒体阳极电极构成的阳极，和螺旋状的金属性阴极电线。在该筒体的中心轴与螺旋体的中心轴一致的条件下，将阴极电线配置成包容阳极的设置。

该发明的第十三种电介质阻挡放电准分子光源具有：由电介质及被该电介质覆盖的中空的直长筒体阳极电极构成的阳极，和螺旋状的金属性阴极电线。在该筒体的中心轴与螺旋体的中心轴一致的状态下，将阴极电线配置成包容阳极的设置。阳极与阴极电线设置于反射体的内部。此外，反射体为半直长筒体，且该半直长筒体的纵方向设置为与筒体的中心轴及螺旋体的中心轴互相平行。

该发明的第十四种电介质阻挡放电准分子光源的同轴形放电电极单元如下构成：由电介质及被该电介质覆盖的中空的直长筒体阳极电极构成的阳极，和螺旋状的金属性阴极电线，并在筒体的中心轴与螺旋体的中心轴一致的状态下，将阴极电线配置成包容阳极的设置，从而构成同轴形放电电极单元。数个该同轴形放电电极单元的中心轴相互平行排列设置于同一反射体的内部。该反射体为由垂直于纵方向的剖面为U形的三面构成的半直长管体，且在纵方向上与上述筒体的中心轴互相平行设置。

该发明的第十五种电介质阻挡放电准分子光源的同轴形放电电极单元如下构成：由电介质及被该电介质覆盖的中空的直长筒体的阳极电极构成的阳极；和螺旋状的金属性阴极电线，并在筒体的中心轴与螺旋体的中心轴一致的状态下，将阴极电线配置成包容阳极的设置，从而构成同轴形放电电极单元。该一点与上述该发明的第十二种至第十四种电介质阻挡放电准分子光源相同。不同之处为，阳极为半圆筒形，该半圆筒体的沿纵方向端部形状为朝向该半圆筒体的内侧方向成弯曲形。

该发明的第十六种电介质阻挡放电准分子光源具有：由电介质及被该电介质覆盖的中空的直长筒体阳极电极构成的阳极，和螺旋状的金属性阴极电线。在该筒体的中心轴与螺旋体的中心轴一致的状态下，将阴极电线配置成包容阳极的设置。此外，阳极与阴极设置于利用对发光波长透明的电介质材料制造的管内，利用对发光波长透明的电介质材料制造的管来密封阳极与阴极。

上述该发明中的第一至第十六种电介质阻挡放电准分子光源中，阳极与阴极的间距适于在0-2mm范围内构成。

上述该发明中的第一至第十六种电介质阻挡放电准分子光源中，适于使冷却液/气体在阳极框体内循环构成。

发明的效果

本发明的第一至第三种电介质阻挡放电准分子光源中，因为阴极具有阴极线组，能使构成该线组的电线附近区域的电场强度增大，所以是容易产生电介质阻挡放电的结构。此外，能实现在高压放电气体中的稳定放电，能提高相对于准分子光源的输入电功率的发光效率。即，能提供高亮度的真空紫外领域波长光的真空紫外光源。

因为在面对阳极的阴极表面形成反射真空紫外光的反射面，所以能使真空紫外领域波长光高效地照射于需要照射的被照射物体上。

本发明的第一至第三种电介质阻挡放电准分子光源的构成为，在产生上述真空紫外放射光区域与设置照射该真空紫外放射光的被照射物体区域之间不设置窗口，所以不会产生由于构成窗口材料的真空紫外放射光的吸收。即，光不被窗口吸收，所以能得到更强的真空紫外放射光照射于被照射物体上。

本发明的第四至第八种电介质阻挡放电准分子光源的构成采用阳极组代替单个阳极的结构。这样，因为阳极数目的增加能增大覆盖阳极电极的电介质的总面积，所以能扩大被照射物体的能被照射面积。

本发明的第九种电介质阻挡放电准分子光源中，因为阳极增设了数根平行于半直管体的纵方向且在同一平面的棒状导体，所以能减少由输入导线及构成阴极线组的电线引起的自感应。因此，能够提高输入电介质阻挡放电准分子光源电功率的效率，结果能实现高效发光的真空紫外光源。

本发明的第十种或第十一种电介质阻挡放电准分子光源中，将阳极的构成设定为，使半圆筒体的端部形状或矩形半管体的端部形状，沿纵方向成朝向该半圆筒体或该矩形半管体的内侧方向的弯曲形。因此，即能减少电极间的静电容量，又能确保产生等离子体的区域只局限于半圆筒体的凸面侧或矩形半管体的底面侧的电介质表面，结果能得到使辐射的真空紫外光以更好的效率照射于被照射物体上的光源。

该发明的第十二种电介质阻挡放电准分子光源具有，电介质覆盖的直长筒体构成的阳极电极和螺旋状的金属性阴极电线。在该筒体的中心轴与螺旋体的中心轴一致的状态下，使阴极螺旋线包容阳极。这样，能增大放电等离子体存在区域的容积，由此产生的真空紫外的辐射强度也会提高。

该发明的第十三种电介质阻挡放电准分子光源中，因为设有反射体，所以能将由于放电而辐射的真空紫外光，基本上聚集到平行方向射出。因此，能将真空紫外光以更好的效率照射到被照射物体上。

本发明的第十四种电介质阻挡放电准分子光源采用具有数个同轴形放电电极单元的结构。这样，因为阳极数目的增加覆盖阳极电极电介质的总面积也增大。这样，作为发光部分的放电气体等离子体的存在区域增大，结果能扩大被照射物体的能被照射面积。

本发明的第十五种电介质阻挡放电准分子光源中，因为采用具有与第十种电介质阻挡放电准分子光源相同结构的阳极电极及覆盖该电极的电介质的电极，并具有第十二种电介质阻挡放电准分子光源的螺旋状的金属阴极电线，所以该发明与第十一种或第十二种电介质阻挡放电准分子光源相同，能减少电极之间的静电容量，并能确保产生等离子体的区域只稳定于半圆筒体的凸面侧或半圆管体的底面侧的电介质表面，结果能得到使辐射的真空紫外光以更好的效率照射于被照射物体上的光源。

本发明的第一至第十六种电介质阻挡放电准分子光源中，如果使阳极与阴极的间隔狭到0-2mm之间，就能降低为这些电介质阻挡放电准分子光源供电的高压脉冲电源的电压。结果能够降低驱动电源所必须的电压，从而高压脉冲电源的制作能够廉价化。并且，如果使阳极与阴极的间隔狭到0-2mm之间，就能使等离子体只局限于电介质的表面附近，所以能最有效地防止由于等离子体的温度上升造成的发光效率低下。

附图说明

【图1】第一种电介质阻挡放电准分子光源的结构说明图(1)

【图2】第一种电介质阻挡放电准分子光源的结构说明图(2)

【图3】第二种电介质阻挡放电准分子光源的结构说明图

【图4】第三种电介质阻挡放电准分子光源的结构说明图

【图5】第四种电介质阻挡放电准分子光源的结构说明图

【图6】第五种电介质阻挡放电准分子光源的结构说明图

【图7】第六种电介质阻挡放电准分子光源的结构说明图

【图8】第七种电介质阻挡放电准分子光源的结构说明图

【图9】第八种电介质阻挡放电准分子光源的结构说明图

【图10】第九种电介质阻挡放电准分子光源的结构说明图

【图11】本发明的第十种及第十一种利用电介质阻挡放电的等离子光源的阳极及其电介质覆盖部的概略性剖面图

【图12】第十二种电介质阻挡放电准分子光源的结构说明图

【图13】第十三种电介质阻挡放电准分子光源的结构说明图

【图14】第十四种电介质阻挡放电准分子光源的结构说明图

【图15】第十五种电介质阻挡放电准分子光源的结构说明图

【图16】第十六种电介质阻挡放电准分子光源的结构说明图

【图17】阳极与阴极间隔的说明图

【图18】具有高压脉冲输出电源和电介质阻挡放电等离子体光源的等价电路图

【图19】击穿电压与阳极和阴极间隔的依存关系示意图

【符号说明】

10，40，60，66，110，140，150，190，310：阳极电极

12，42，62，68，112，142，152，192，312：电介质

15，45，115，145，155，195，315：阳极

14，22：输入导线

16，316：阴极线组

18，300，330：高压脉冲电源

20，30，50：阴极部份

24：被照射物体

25，35，55：阴极

64，70：阳极组

80，82，84，86，88，90，92，94，96：放电电极单元

102，104：棒状导体

160，194：阴极电线

170：反射体

182，184，186：同轴形放电电极单元

200：由电介质材料制造的管

320：电介质阻挡放电准分子光源

322：静电容量为Cd的电容器

324：电阻值为Rgap的可变电阻

326：静电容量为Cg的电容器

具体实施方式

以下，参照附图阐述本发明的实施例。这些图仅在能帮助理解本发明程度上概括阐述部件的形状、大小和配置关系，本发明并不只局限于这些实施例的形式。此外，以下说明中使用了特殊材料以及其条件等，这些材料以及其条件仅仅是适当的例子，并非只局限于这些例子。此外，在各图中以相同的编号表示相同的构成要素，省略对其功能的重复说明。

【第一实施例】

参照图1及图2说明本发明的第一种电介质阻挡放电准分子光源的构造及工作原理。图1为第一种电介质阻挡放电准分子光源的沿垂直于该阳极的纵方向剖切而得到的概略性横剖面图。图2为第一种电介质阻挡放电准分子光源的沿平行于该阳极的纵方向剖切而得到的概略性纵剖面图。

阳极电极10由直长筒体构成，并在该筒体的***覆盖电介质12。阳极15具有阳极电极10和电介质12。在以下的说明中，将由阳极电极和电介质构成的结构体也称为阳极结构体。

阴极25具有直长半圆筒体状的阴极部分20和阴极线组16。另外，该阴极部分20取直长半圆筒体形状，阴极25包容阳极电极10，且阳极电极10与阴极部分20在纵方向上互相平行设置。阴极线组16构成为，使多根短线(wire stubs：短线)相互平行，将短线的两端沿纵方向固定于构成阴极部分20的半筒体的延长部的两端20D上。此外，在面向阳极电极10侧的阴极部分20的表面20S形成能够反射VUV辐射的反射面。在以下的说明中，将由阴极电极和阴极线组构成的结构体也称为阴极结构体。

阳极电极10通过输入导线14与高压脉冲电源18相连接，阴极25通过输入导线22接地。另外，阳极电极10、阴极25及被照射物体24均设置于充满Ar、Kr及Xe等惰性气体(放电气体)的腔室(省略图示)内。并且，高压脉冲电源18输出的脉冲电压使阳极电极10的电位相对于阴极25为正电位。即，在阳极电极10上施加正极性的高压脉冲电压。

在阳极电极10与阴极25之间施加高压脉冲电压时，在两电极之间发生电介质阻挡放电，产生放电等离子体。该放电等离子体使放电气体原子激发，形成瞬时准分子。该准分子向原来的原子状态即基态跃迁(B-X跃迁)时产生辐射(VUV波带的发光)。即，产生自发辐射的发光(spontaneous emission)，从而实现自发辐射光源。

图1中说明的本发明的第一种电介质阻挡放电准分子光源包括阳极15与阴极线组16接触设置的情况。这种情况下，该光源能够在给该光源供电的高压脉冲电源18的电压最低的状态下工作，结果能降低光源需要的供电压。因此，可降低光源的驱动电源所需要的输出电压，从而电源的设计相应会容易。

在以下的说明中，各个实施例具有不同形状的阳极结构体和阴极结构体，在这些电极之间施加高压脉冲电压时，在接触或分离设置的两电极之间产生电介质阻挡放电，从而瞬时产生准分子。该准分子的自发辐射产生的发光的工作原理，在第二至第十六种电介质阻挡放电准分子光源中也通用。

由该辐射而产生的发射光以下也称为VUV发射光。该准分子向原来的原子状态即基态跃迁时产生的辐射也可被称为准分子发光。该辐射的波长根据放电气体的种类而定。由于该辐射在覆盖阳极电极10的电介质12与阴极25之间的区域即电介质12的周围产生发光。通过用电介质12覆盖阳极电极10，能防止已经产生的放电转化为电弧放电，从而能维持持续的准分子发光。

该发明的第一种电介质阻挡放电准分子光源的第一个特点为，在上述VUV发射光的产生区域与设置使VUV发射光照射被照射物体的区域之间，不设置由吸收VUV发射光材料制造的窗口。这样，因为VUV发射光不被构成窗口的材料吸收，所以能使VUV发射光以良好的效率照射于被照射物体24上。

为了得到持续的发光，理想的电介质阻挡放电准分子光源需实现持续的放电。因为通常的电弧放电的放电电流密度低，所以产生高密度的准分子的时间只能持续几纳秒，因而基本上得不到准分子发光。这里，采用电介质12覆盖阳极电极10的电极结构，通过产生电介质阻挡放电，尽力确保既能实现模拟的持续放电又有高放电电流密度。

通过采用装载于阴极20的阴极线组16的构成为小直径和多根细线的结构，就能增大该电线附近区域的电场强度。因此，既能实现使电介质阻挡放电容易产生，又能实现在高压放电气体中的稳定放电。通过实现高压放电气体中的稳定性持续放电，能确保高浓度的准分子，因而相对于准分子光源的输入电功率能得到高效率发光。即，能提供高亮度VUV领域波长光的自发辐射光源。

如图1所示，为了使照射光(VUV光谱波带的光)以更高的效率照射到被照射物体上，在面向阳极电极10侧的阴极部分20的表面，形成能够反射VUV光谱领域辐射即反射VUV发射光的反射面20S。因此，能使VUV波长领域的光以更高的效率照射到照射对象(被照射物体)。可利用例如反射VUV光谱领域辐射的铝材料制成阴极，再通过镜面研磨制成反射面20S。在以下说明的实施例中，关于反射VUV发射光的反射面的制成方法等均与该实施例1相同，关于这一点省略说明。

另一方面，阴极线组16及反射面20S，除了使到阳极电极10之间的电场强度保持均一外，还起机械性地保护阳极电极10的功能。

以下所示有关实施例2以后的说明中各实施例具有如下共同点，阳极通过输入导线与高压脉冲电源相连接，而阴极通过输入导线接地；并将阳极、阴极及被照射物体均设置于充满放电气体的腔室内，所以省略有关说明。此外，除了实施例6以外，在产生上述真空紫外放射光的区域与设置使真空紫外放射光照射被照射物体24的区域之间，不设置隔离窗口。

其中，各实施例的共同点还有：高压脉冲电源输出的脉冲电压使阳极的电位相对于阴极为正电位，所以省略有关说明。

【第二实施例】

参照图3说明本发明的第二种电介质阻挡放电准分子光源的构造。图3为第二种电介质阻挡放电准分子光源的沿垂直于该阳极的纵方向剖切而得到的概略性横截面图。因为沿平行于该阳极的纵方向而得的概略性纵剖面图与图2相同，所以省略。在以下的说明中，原则上只示明光源的横截面图，与图2相同的纵截面图，除了有特殊必要的情况一概省略。

第二种电介质阻挡放电准分子光源具有如下与上述第一种电介质阻挡放电准分子光源相同的特点，即，具有由覆盖了电介质12的中空的直长筒体构成的阳极电极10，和包容该阳极电极10的长形阴极部分30。但是，阴极部分30的形状不同。阴极部分30为，由垂直于纵方向的截面形状为U形(也称为U字形)的三面(30S-1，30S-2和30S-3)构成的半直管体。阴极部分30包容阳极电极10，而且阴极部分30与阳极电极10在纵方向上相互平行设置。

此外，阴极部分30具有位于该半直管体内的数根相互平行固定的电线构成的阴极线组16。阳极与阴极在纵方向上相互平行设置。而且，使该阴极线组16的数根电线相互平行，将电线两端固定于构成阴极部分30的半直管体的沿纵方向的两端30D上。此外，在面向阳极10侧的阴极部分30的表面30S-1，30S-2和30S-3上，形成能够反射VUV辐射的反射面。

【第三实施例】

参照图4说明本发明的第三种电介质阻挡放电准分子光源的构造。图4是第三种电介质阻挡放电准分子光源的沿垂直于该阳极的纵方向剖切而得到的概略性横截面图。因为沿平行于该阳极的纵方向而得的概略性纵剖面图与图2相同，所以省略。

第三种电介质阻挡放电准分子光源具有如下与上述第一种电介质阻挡放电准分子光源相同的特点，即，具有由覆盖了电介质的直长筒体构成的阳极电极40，和包容该阳极电极40的长形阴极部分30。但是，阳极电极40与阴极部分30的形状不同。阳极电极40覆盖有电介质42，为垂直于纵方向的截面形状为矩形的由四面(40S-1，40S-2，40S-3和40S-4)构成的直管体。阴极部分30为，垂直于纵方向的截面形状为U形(U字形)的由三面(30S-1，30S-2和30S-3)构成的半直管体。阴极部分35具有阴极部分30和位于该半直管体内的数根相互平行固定的电线组成的阴极线组16。阴极35包容阳极电极40，而且阳极电极40与阴极部分30在纵方向上相互平行设置。此外，在面向阳极40侧的阴极部分30的表面30S-1，30S-2和30S-3上，形成能够反射VUV辐射的反射面。

【第四实施例】

参照图5说明本发明的第四种电介质阻挡放电准分子光源的构造。本发明的第四种电介质阻挡放电准分子光源与上述第一至第三实施例的不同点为，将数个由覆盖了电介质的直长筒体形成的阳极，在直长筒体内相互平行配置而形成的阳极组，代替单个阳极。

该构成例含有第一、第二及第三阳极。第一阳极64a具有，由直长筒体形成的阳极电极60a和覆盖在阳极电极60a外部的电介质62a。第二阳极64b具有，由直长筒体形成的阳极电极60b和覆盖在阳极电极60b外部的电介质62b。第三阳极64c具有，由直长筒体形成的阳极电极60c和覆盖在阳极电极60c外部的电介质62c。这三个阳极64a、64b及64c，在直长管体50内沿该直长管体50的纵方向，数个(此处为3个)并列设置构成。虽然图5中示明了具有三个阳极的情况，并不只局限于三个的情况，采用两个或三个以上的排列构成也同样适用。

垂直于纵方向的截面形状为U形(U字形)的由三面(50S-1，50S-2和50S-3)的半直管体50构成阴极部分。阴极55由半直管体50和位于该半管体内的数根相互平行固定的电线组成的阴极线组16组成。阴极55包容阳极组64。此外，在面向阳极组64侧的阴极表面50S-1，50S-2和50S-3上，形成能够反射VUV辐射的反射面。

【第五实施例】

参照图6说明本发明的第五种电介质阻挡放电准分子光源的构造。图6是本发明的第五种电介质阻挡放电准分子光源的沿垂直于该阳极的纵方向剖切而得到的概略性横截面图。为了避免图面烦琐，省略图1至图5中所示的，高压脉冲电源18、输入导线14及输入导线22和被照射物体24。在以下所述，在为了说明实施例6至实施例8电介质阻挡放电准分子光源的参考图7至图9中，同样省略高压脉冲电源18、输入导线14及输入导线22和被照射物体24的图示。

第五种电介质阻挡放电准分子光源与第四种电介质阻挡放电准分子光源的不同点为，构成阳极组70的阳极截面形状不是圆形而是矩形。

该构成例含有第一、第二及第三阳极。第一阳极70a具有，由直长筒体形成的阳极电极66a和覆盖在阳极电极66a外部的电介质68a。第二阳极70b具有，由直长筒体形成的阳极电极66b和覆盖在阳极电极66b外部的电介质68b。第三阳极70c具有，由直长筒体形成的阳极电极66c和覆盖在阳极电极66c外部的电介质68c。这三个阳极70a、70b及70c，在垂直于纵方向的截面形状为U形(U字形)的三面(50S-1，50S-2和50S-3)构成的阴极部分的半直管体50内沿该半直管体50的纵方向，数个(此处为3个)并列设置。虽然图6中示明了具有三个阳极的情况，并不只局限于三个的情况，采用两个或三个以上的排列构成也同样适用。

而且阳极组70与阴极50在纵方向上相互平行设置。此外，在面向阳极组70侧的阴极部分50的表面50S-1，50S-2和50S-3上，形成能够反射VUV辐射的反射面。

【第六实施例】

参照图7说明本发明的第六种电介质阻挡放电准分子光源的构造。图7是本发明的第六种电介质阻挡放电准分子光源的沿垂直于该阳极的纵方向剖切而得到的概略性横截面图。

第六种电介质阻挡放电准分子光源由数个放电电极单元构成。虽然图7中示明了具有三组放电电极单元80、82及84的电介质阻挡放电准分子光源情况，并不只局限于三组放电电极单元的情况，采用两个或四个以上的构成也同样适用。

以一个放电电极单元为例对放电电极单元80的构造进行说明。放电电极单元80具有阳极15a和阴极25a。阳极15a具有直长筒体的阳极电极10a和覆盖在该阳极电极外部的电介质12a。阴极25a具有由直长半筒体构成的阴极部分20a，和在半筒体20a内的数根相互平行固定的电线组成的阴极线组16a。该阴极25a包容阳极15a。此外，在面向阳极15a侧的阴极部分20a的表面20S-1，20S-2和20S-3上，形成能够反射VUV辐射的反射面。

图7中，具有同样结构的放电电极单元82和放电电极单元84沿纵方向相互平行设置。

【第七实施例】

参照图8说明本发明的第七种电介质阻挡放电准分子光源的构造。图8是本发明的第七种电介质阻挡放电准分子光源的沿垂直于该阳极的纵方向剖切而得到的概略性横截面图。

第七种电介质阻挡放电准分子光源由数个放电电极单元构成。虽然图8中示明了具有三组放电电极单元86、88及90的电介质阻挡放电准分子光源情况，并不只局限于三组放电电极单元的情况，采用两个或四个以上的构成也同样适用。

以一个放电电极单元为例对放电电极单元86的构造进行说明。放电电极单元86具有阳极15a和阴极35a。阳极15a具有直长筒体的阳极电极10a和覆盖在该阳极电极外部的电介质12a。阴极部分30a为，垂直于纵方向的截面形状为U形(U字形)的由三面(30S-1，30S-2和30S-3)构成的半直管体30a。阴极35a具有，该半直管体和位于该半直管体内的数根相互平行固定的电线组成的阴极线组16a。该阴极35a包容阳极15a。此外，在面向阳极15a侧的阴极部分30a的表面30aS-1，30aS-2和30aS-3上，形成能够反射VUV辐射的反射面。

图8中，具有同样结构的放电电极单元88和放电电极单元90沿纵方向相互平行设置。

【第八实施例】

参照图9说明本发明的第八种电介质阻挡放电准分子光源的构造。图9是本发明的第八种电介质阻挡放电准分子光源的沿垂直于该阳极的纵方向剖切而得到的概略性横截面图。

第八种电介质阻挡放电准分子光源由数个放电电极单元构成。虽然图9中示明了具有三组放电电极单元92、94及96的电介质阻挡放电准分子光源情况，并不只局限于三组放电电极单元的情况，采用两个或四个以上的构成也同样适用。

以一个放电电极单元为例对放电电极单元92的构造进行说明。放电电极单元92具有阳极45a和阴极35a。阳极45a具有垂直于纵方向的截面形状为矩形的直长管体的阳极电极40a和覆盖在该管体外部的电介质42a。阴极部分30a为，垂直于纵方向的截面形状为U形(U字形)的由三面(30S-1，30S-2和30S-3)构成的半直管体。阴极35a具有，该半直管体和位于该半直管体内的由数根相互平行固定的电线组成的阴极线组16a。该阴极35a包容阳极45a。此外，在面向阳极45a侧的阴极部分30a的表面30aS-1，30aS-2和30aS-3上，形成能够反射VUV辐射的反射面。

图9中，具有同样结构的放电电极单元94和放电电极单元96沿纵方向相互平行设置。

如上所述，本发明的第四至第八种电介质阻挡放电准分子光源中，采用阳极组代替单个阳极的结构。这样，增加了阳极个数从而能增大覆盖阳极的电介质的总面积，所以对于被照射物体24能扩大被照射面积。

【第九实施例】

参照图10说明本发明的第九种电介质阻挡放电准分子光源的构造。本发明的第九种电介质阻挡放电准分子光源与上述第四实施例的不同点为，增设平行于半直管体的纵方向的棒状导体102及104，且两棒状导***于平行于阴极线组16的同一平面内。而且，棒状导体102及104与阴极等电位。

该棒状导体102，位于由覆盖了电介质62a的阳极电极60a构成的第一阳极64a和由覆盖了电介质62b的阳极电极60b构成的第二阳极64b之间，且平行于阳极64a和64b配置。而且，配置于平行于阴极线组16所在的平面，且配置于相对于第一阳极64a及第二阳极64b更接近于阴极线组16所在的平面的位置。该棒状导体104，位于由覆盖了电介质62b的阳极电极60b构成的第二阳极64b和由覆盖了电介质62c的阳极电极60c构成的第三阳极64c之间，且平行于阳极64b和64c配置。而且，配置于平行于阴极线组16所在的平面，且与第二阳极64b及第三阳极64c等距离，并且配置于更接近于阴极线组16所在的平面的位置。

本发明的第九种电介质阻挡放电准分子光源的阳极个数，并不只局限于三个的情况，采用两个或四个以上的构成也同样适用。当然随着阳极数目的增加，也须增加***的棒状导体数目。阳极可由直长筒体构成。

通过配置如上所述的棒状导体，能减少由于输入导线14或22和构成阴极线组16的电线而引起的电感应。因此，能减小施加到阳极与阴极之间的电压位相与放电电流位相之差，所以能提高输入电介质阻挡放电准分子光源的电功率效率。即，能实现高效率发光的真空紫外光源。

【第十实施例】

参照图11(A)说明本发明的第十种电介质阻挡放电准分子光源的阳极115的结构。阳极115由阳极电极110和覆盖的电介质112构成。图11(A)为沿垂直于该阳极电极110及其覆盖的电介质112的纵方向剖切而得到的概略性横截面图。阳极电极110具有，半圆筒体110a和该半圆筒体110a的沿纵方向的两端，各自朝向该半圆筒体110a的内侧方向弯曲的弯曲部110b，这两个弯曲部110b具有相互平行而且分离的端部110D-1和110D-2。该半圆筒体110a的凸面110S朝向设置阴极线组的方向设置，且设定为与筒状的电介质112的内面接触。半圆筒体110a的横截面为半圆形，而弯曲部分110b的横截面，只要是离开电介质112的内侧壁面的弯曲形即可。

【第十一实施例】

参照图11(B)说明本发明的第十一种电介质阻挡放电准分子光源的阳极145的构造。阳极145由阳极电极140和覆盖的电介质142构成。图11(B)为沿垂直于该阳极电极140及其覆盖的电介质142的纵方向剖切而得到的概略性横截面图。阳极电极140具有，矩形半管体140a和从该矩形半管体140a的沿纵方向的两端，各自朝向该矩形半管体140a的内侧方向弯曲的弯曲部140b，这两个弯曲部140b具有相互平行而且分离的端部140D-1和140D-2。该矩形半管体140a的凸面(底面)140S朝向设置了阴极线组的方向设置，且使其与矩形管体的电介质142的内面接触。矩形半管体140a的横截面为半筒形，而弯曲部分140b的横截面，只要是离开电介质142的内侧壁面的弯曲形即可。

上述第十种或第十一种电介质阻挡放电准分子光源中设置的阳极，通过将110b及140b的形状构成为朝向该半圆筒体110a的内侧或该矩形半管体140a的内侧方向成弯曲形，就能减少该弯曲部的阳极电极110b与电介质112之间以及阳极电极140b与电介质142之间的静电容量。由此，能确保产生等离子体的区域只局限于半圆筒体的凸面110s或半矩形半管体的底面140s的电介质表面。

即，对于上述阳极电极110及其覆盖的电介质112，通过使阳极电极110朝向半圆筒体的内侧方向弯曲，因为在阳极电极110与电介质112分离部的电介质112的外侧不容易形成等离子体，所以该区域或是不发光或者是即使发光其亮度也会减小。另外，对于上述阳极电极140及其覆盖的电介质142，通过使阳极电极140朝向矩形半管体的内侧方向弯曲，因为在阳极电极140与电介质142分离部的电介质112的外侧不容易形成等离子体，所以该区域或是不发光或者是即使发光其亮度也会减小。即，主要发光侧在上述半圆筒体的凸面110s或矩形半管体的底面140s侧。

因此，如果将上述半圆筒体的凸面110s或矩形半管体的底面140s，设定为朝向设置样品侧，因为真空紫外光主要产生于设置有被照射物体24(省略图示)侧的电介质外侧面区域，所以VUV光能效率良好地照射于被照射物体24上。

【第十二实施例】

参照图12(A)及(B)说明本发明的第十二种电介质阻挡放电准分子光源的构造。图12(A)为沿垂直于阳极155的纵方向剖切表示电介质阻挡放电准分子光源的概略性横截面图。阳极155具有阳极电极150和覆盖该阳极电极150的电介质152。图12(B)为沿平行于阳极155的纵方向剖切而得的概略性纵剖面图，其中特别表示出截面切口。

该发明的第十二种电介质阻挡放电准分子光源具有由直长筒体的阳极电极150及覆盖该阳极电极150的电介质152构成的阳极155，和螺旋状的金属性阴极电线160。该金属阴极电线160的最大直径不超过2mm，即为2mm以下。螺旋体通过将电线卷成螺旋状而构成。金属阴极电线160为包容阳极155构成。通过采用如上所述的结构，能扩大放电等离子体存在区域的容积，由此产生的真空紫外的辐射强度也会提高。

【第十三实施例】

参照图13说明本发明的第十三种电介质阻挡放电准分子光源的构造。本发明的第十三种电介质阻挡放电准分子光源与上述的第十二种电介质阻挡放电准分子光源的不同点在于，阳极155，和螺旋状的阴极电线160设置于反射体170的内部。反射体170为直长筒体，该直长筒体的纵方向与构成阳极155的筒体的中心轴及螺旋状阴极电线160的中心轴相互平行设置。

将反射体170的朝向阳极155及螺旋状金属阴极电线160侧表面170s，加工为具有反射VUV光谱领域的辐射，即反射VUV光的功能的表面。因此，VUV波长领域的光能效率良好地照射于照射对象(被照射物体)上。例如利用能反射VUV光谱领域的辐射(VUV发射光)的铝等材料构成反射体170，再通过镜面研磨制成表面170s。

因为表面170s为半圆筒形的凹面形，通过新设反射体170，所以由于放电而辐射的VUV发射光的一部分在表面170s反射，基本上聚集在平行方向射出。因此，能有更多的真空紫外光照射到被照射物体24上。

【第十四实施例】

参照图14说明本发明的第十四种电介质阻挡放电准分子光源的构造。本发明的第十三种电介质阻挡放电准分子光源中由覆盖了电介质152的阳极155和阴极电线160构成同轴形放电电极单元。本发明的第十四种电介质阻挡放电准分子光源具有数个该同轴形放电电极单元182、184及186的特点。使该同轴形放电电极单元182、184及186的中心轴相互平行排列，设置于同一反射体的内部。

该反射体180为垂直于纵方向的截面形状为U形(U字形)的由三面(180S-1，180S-2和180S-3)构成的矩形半管体，该矩形半管体在纵方向上与上述管体的中心轴相互平行设置。该第十四种电介质阻挡放电准分子光源中，利用数个同轴形放电电极单元构成，由于阳极数目的增加覆盖阳极电极的电介质总面积也增大。因此，作为发光部分的放电气体的等离子体存在区域扩大，结果整体的放射能力增加，而且对被照射物体24的照射面积也增大。

【第十五实施例】、

参照图15(A)及(B)说明本发明的第十五种电介质阻挡放电准分子光源的构造。图15(A)为本发明的第十五种电介质阻挡放电准分子光源的概略性横截面图。图15(B)为概略性纵剖面图，并特别表示出截面切口。本发明的第十五种电介质阻挡放电准分子光源的特点为，除了具有与第十种电介质阻挡放电准分子光源的阳极115和覆盖的电介质112相同的电极结构，还具有第十二种电介质阻挡放电准分子光源的螺旋状金属阴极电线160。在筒体的中心轴与螺旋体的中心轴一致的状态下，将阴极线组16配置成包容阳极115。

通过采用这种结构，与本发明的第十及第十一种电介质阻挡放电准分子光源相同，能确保等离子体只稳定产生于半圆筒体的凸面110S或矩形半管体的底面140S侧的电介质表面，结果能得到使放射的放射光以更好的效率照射于被照射物体上的光源。

【第十六实施例】

参照图16说明本发明的第十六种电介质阻挡放电准分子光源的构造。图16为本发明的第十六种电介质阻挡放电准分子光源的概略性纵截面图，并特别表示出截面切口。由中空的直长筒体构成阳极电极190和覆盖于该阳极电极上的电介质192构成中空的直长筒体的阳极195。本发明的第十六种电介质阻挡放电准分子光源具有该阳极195和螺旋状金属阴极电线194。在筒体的中心轴与螺旋体的中心轴一致的状态下，将阴极电线194配置成包容阳极195的构成。另外，阴极电线194及阳极195设置于，由对发光波长透明的电介质材料制作的管200内。由对发光波长透明的电介质材料制作的管200，封接阴极电线194及阳极195。

即，被照射物体24设置于利用电介质材料制作的管200的外侧，被真空紫外光照射。所以，在管200与被照射物体24之间，为了避免存在氧气等吸收真空紫外光的气体，有必要填充满例如氮气等不吸收真空紫外光的气体。在图16中，被照射物体24设置在管200的上方或管200的下方位置。

另外，如果管200采用熔融石英(例如以Suprasil商品名贩卖的熔融石英)材料构成，对于波长172mm的真空紫外光透明。如果管200密封的放电气体为Xe气体，因为准分子的发光光谱的峰值波长为172mm，所以真空紫外领域的发光能从管200外部提取。可是，作为管200内的密封气体，不能利用Xe气体以外的惰性气体例如Ar气体或Kr气体(基于B-X跃迁的发光波长，分别为126nm和146nm)，因为熔融石英吸收160nm波长以下的光。

并且，上述第十二种至第十六种电介质阻挡放电准分子光源中的阴极电线，直径不超过2mm；如果将该阴极电线的纵方向与上述半直筒体的纵方向或半管体的纵方向所成的角度，设定为垂直或与垂直位置在不超过15°的范围之内，则对光源的制作更适宜。

并且，上述第一种至第十六种电介质阻挡放电准分子光源，适合于使冷却用液体或气体在阳极的框架内部循环的结构。通过使冷却用液体或气体在阳极的框架内部循环，能防止电极的温度升高，从而能防止由于温度升高而引起的放电气体等离子体化效率减少，所以能实现持续的高效率光源。

上述第一种至第十六种电介质阻挡放电准分子光源中，阴极结构体、阴极结构体的电线(阴极线组)、附加的导体和螺旋体状阴极电线适合于采用不锈钢制成。而阳极部分和反射体适合于采用铝制成。覆盖阳极的电介质适合于采用熔融石英制成。

此外，覆盖阳极的电介质厚度适合为1.5mm。阳极电极适于采用直径或垂直横截面的矩形的一边宽为23mm，而纵方向的长为200mm的构成。阳极电极的直径或垂直横截面的矩形的一边宽可在10mm至40mm范围内。而阳极电极的纵方向的长可在50mm至1m范围内。构成阴极线组的电线的直径、阴极电线的直径和附加的导体的直径适合为1mm。

阴极的半圆筒体的直径或U形的宽为80mm，长为200mm。阴极的半圆筒体的直径或U形的宽，可在50mm至100mm范围内。阴极的长，可在50mm至100mm范围内。

阴极与阳极之间的高压脉冲电压适合为4-6kV，频率为20kHz。频率也可设定在10-20kHz的范围内。放电气体的压力适合设定为120Torr(15.96kPa)，也可设定在80-760Torr(10.64-101.08kPa)的范围内。

参照图17-19说明阳极与阴极之间的间隔与击穿电压的关系。详细如后所述，击穿电压为放电开始时的阳极与阴极之间的电位差。

图17是表示阳极与阴极之间的位置关系图。图17为，第一种至第十六种电介质阻挡放电准分子光源中的电极结构、电源及其关系的模式性说明图，对本发明的特定的实施形态的电极结构没有图示。使第一种至第十六种电介质阻挡放电准分子光源的各个特征性电极结构与该图17中表示的电极结构相对应，只考虑阳极与阴极之间的间隔来参考图17。图17中表示了，三个由阳极电极和电介质构成的具有相同构造的阳极，相对于电源300彼此并列排列的构成例子，即使对于只有一个阳极构成的光源，阳极与阴极的间隔也如下定义。

如图17所示，由阳极电极310及电介质312构成的阳极315，与构成阴极的阴极电线316的间隔为间隔d。即，阳极与阴极的间隔表示电介质312表面与阴极电线316之间的最短距离。

图18为包括电源及电介质阻挡放电准分子光源的等价电路图。图18表示电源330如何给电介质阻挡放电准分子光源320提供电。静电电容为C_d的电容322表示包括电介质312而构成的电容的模拟静电容量。以下，电介质312的静电容量也称为静电电容C_d。静电电容为C_g的电容326表示包括阳极与阴极间放电气体而构成的电容的模拟静电容量。以下，该放电气体产生的静电容量也称为静电电容C_g。电阻值为R_gap的可变电阻324表示由阳极与阴极间放电气体而产生的模拟电阻。以下，由于该放电气体而产生的模拟电阻的电阻值简单地以R_gap表示。

在图18中，将电介质阻挡放电准分子光源320以等价电路表示时，采用包括静电电容为C_d的电容、静电电容为C_g的电容和电阻值为R_gap的电阻的构成。即，为了讨论驱动电介质阻挡放电准分子光源320所必要的电压，只要讨论由这些电容及电阻构成的电路即可。

随着阳极与阴极间放电气体的绝缘电阻的击穿，电流开始流动，放电开始。随着加在该绝缘电阻上的电压值慢慢升高，到达一定的电压值时会产生该电阻值R_gap突然变小的现象，该现象为绝缘电阻的击穿。虽然放电气体为绝缘性物质，随着所加电压的升高，该绝缘性被破坏其电阻值R_gap会突然变小，从而产生该放电气体中有电流流动的现象，即开始放电。即，在这个时刻电介质阻挡放电准分子光源开始发光。在该电阻值R_gap变小的瞬间，加在该电阻上的电压被称为击穿电压。

由上述说明可知，降低该击穿电压，与降低驱动本发明的电介质阻挡放电准分子光源的高压脉冲电源所须的输出电压有关系。即，因为该高压脉冲电源的输出电压值只要大于击穿电压即可，所以如果击穿电压降低，高压脉冲电源的输出电压值也可相应降低。

采用Ar 为放电气体，且具有图17中所示的电极结构的电介质阻挡放电准分子光源的，击穿电压V的研究结果如图19所示。在图19中，横轴以atm为气压单位表示气体压强，纵轴表示以击穿电压V的最大值为1归一化后的电压值。这里，纵轴上以1表示的击穿电压值约为2.8kV-2.9kV。即，0.6处对应于1.68kV-1.74kV，而0.35处对应于0.98kV-1.02kV。此外，将阳极与阴极的间隔d分别设定为，d＝2mm和d＝5mm，测定各自的击穿电压。

将放电气体的压力分别设定为0.5atm、0.75atm和1.0atm，测定各自的击穿电压。图19中，分别以曲线A表示d＝5mm时的测定结果，以曲线B表示d＝2mm时的测定结果。基于图19，由B表示的曲线位于由A表示的曲线的下方，由此可知阳极与阴极的间隔d越小击穿电压就越低。因此，可得到如果将阳极与阴极的间隔d设定为0mm，则能得到最小击穿电压的结论。

如上述说明可知，通过使电介质阻挡放电准分子光源的阳极与阴极接触，在供给该光源的高压脉冲电源的电压低下的状态下，也能使该光源工作。

此外，通过减小阳极与阴极的间隔d，等离子体局限于电介质312的表面近旁。由于通过阴极水冷可使覆盖阴极的电介质(石英玻璃)保持在低温，所以能效率良好地吸收等离子体发出的热。即，能防止由于温度升高而引起的发光效率的降低，所以能实现高效率发光。

以上示出的电极材料和尺寸，只不过是合适的例子，本发明的技术范围，并不局限于上述的材料以及其条件。

产业化的可能性

基于上述第一种至第十六种电介质阻挡放电准分子光源，能使真空紫外领域的发光效率良好地照射于被照射物体上，可作为微电子领域中利用紫外光进行材料清洗或者表面再质中所需的真空紫外光源。

实施本发明时，可采用以下的适宜构成。

(1)电介质阻挡放电准分子光源具有：阴极包容由电介质覆盖的阳极；具有不设置输出窗口的放射器，所以减低了为了得到VUV放射所需的击穿电压；上述阴极中至少一侧采用最大直径不超过2mm的电线制造，由或者垂直于上述阳极轴或者与上述阳极轴的垂直方向成小角度(15°以下)的互相平行的数个电线组构成；上述阳极电极被加上极性为正的单极高压脉冲，而阴极接地；为了增加被照射物体的照射强度将阴极的表面部作为放射器使用。

(2)上述(1)中记载的电介质阻挡放电准分子光源中具有数个由所述电介质覆盖的上述阳极平行排列构成的阳极组，并且被同一阴极包容。

(3)上述(1)中记载的电介质阻挡放电准分子光源中，数个具有所述阴极和所述电介质覆盖的上述阳极构成的部件，相互平行排列设置。

(4)上述(1)至(3)中记载的任一电介质阻挡放电准分子光源中，所述阴极具有矩形或正方形的截面。

(5)上述(1)或(3)中记载的电介质阻挡放电准分子光源中，采用所述阴极的半侧结构。

(6)上述(1)或(3)中记载的电介质阻挡放电准分子光源中，所述阴极由具有延长边的半筒体构成。

(7)上述(1)、(2)、(3)或(4)中记载的电介质阻挡放电准分子光源中，所述阳极设置在截面为矩形或正方形的电介质管内。

(8)上述(1)、(2)、(3)、(4)、(5)或(6)中记载的电介质阻挡放电准分子光源中，所述阳极设置在截面为圆筒形的电质管内。

(9)上述(1)、(2)或(8)中记载的电介质阻挡放电准分子光源中，在所述阴极与覆盖所述阳极的电介质管之间的平面内增设导体。

(10)上述(1)至(9)中记载的电介质阻挡放电准分子光源中，采用由凸面侧朝向阴极电线且具有圆形边缘的所述阳极的半侧结构。

(11)电介质阻挡放电准分子光源具有：阴极包容由电介质覆盖的阳极；具有不设置输出窗口的放射器构造，所以减低了为了得到VUV放射所需的击穿电压；所述阴极采用直径不可超过2mm的电线制成螺旋状结构；正的单极脉冲电压加在阳极的内部电极上，而阴极接地。

(12)上述(11)中记载的电介质阻挡放电准分子光源中所述阴极及阳极设置于放射器内部。

(13)上述(11)至(12)中记载的任一电介质阻挡放电准分子光源中数个由所述阴极及阳极构成的部件相互平行设置于同一放射器内部。

(14)上述(11)、(12)至(13)中记载的任一电介质阻挡放电准分子光源中，所述阳极由半筒体部分及该半筒体的沿纵方向的两端分别朝向该半筒体的内侧弯曲的弯曲部构成。

(15)上述(11)中记载的任一电介质阻挡放电准分子光源中，将所述阴极***能透过工作波长的电介质管内，作为紫外光、真空紫外光及可见光用的不需要封接的光源。

(16)上述(1)至(15)中记载的任一电介质阻挡放电准分子光源中，为了冷却所述电介质阻挡放电准分子光源，将冷却液或气体注入阳极内侧的空洞。

Claims

1.一种电介质阻挡放电准分子光源，其特征在于：具有由电介质及被该电介质覆盖的中空的直长筒体构成的阳极；阴极为包容该阳极的长形阴极，阴极具有直半筒体和位于该半筒体内的数根相互平行固定的电线构成的线组；上述阳极与上述阴极在纵方向上相互平行设置；在面向上述阳极侧的上述阴极表面形成能够反射真空紫外光谱领域的辐射的反射面。

2.根据权利要求1中所述的电介质阻挡放电准分子光源，其特征在于：构成上述阴极线组的数根上述电线，沿纵方向跨接在直半筒体的两端之间；构成上述阴极线组的数根上述电线的最大直径不超过2mm；该电线的纵方向与上述直半筒体的纵方向所成角度为，或者垂直或者到垂直位置角度在小于15°范围内。

3.一种电介质阻挡放电准分子光源，其特征在于：具有由电介质及被该电介质覆盖的中空的直长筒体构成的阳极；阴极为包容该阳极的长形阴极，阴极具有垂直于纵方向的剖面图为U形的由三面构成的半直长管体和位于该半管体内的数根相互平行固定的电线构成的线组；上述阳极与上述阴极在纵方向上相互平行设置；在面向上述阳极侧的上述阴极表面形成能够反射真空紫外光谱领域的辐射的反射面。

4.根据权利要求3中所述的电介质阻挡放电准分子光源，其特征在于：构成上述阴极线组的数根上述电线，沿纵方向跨接在直半管体的两端之间；构成上述阴极线组的数根上述电线的最大直径不超过2mm；该电线的纵方向与上述直半管体的纵方向所成角度为，或者垂直或者到垂直位置角度在小于15°范围内。

5.一种电介质阻挡放电准分子光源，其特征在于：阳极由电介质及被该电介质覆盖的垂直于纵方向的剖面为矩形的由四面构成的中空的直长管体构成；阴极为包容该阳极的长形阴极，阴极具有垂直于纵方向的剖面图为U形的由三面构成的半直长管体和位于该半管体内的数根相互平行固定的电线构成的线组；上述阳极与上述阴极在纵方向上相互平行设置；在面向上述阳极侧的上述阴极表面形成能够反射真空紫外光谱领域的辐射的反射面。

6.根据权利要求5中所述的电介质阻挡放电准分子光源，其特征在于：构成上述阴极线组的数根上述电线，沿纵方向跨接在直半管体的两端之间；构成上述阴极线组的数根上述电线的最大直径不超过2mm；该电线的纵方向与上述直半管体的纵方向所成角度为，或者垂直或者到垂直位置角度在小于15°范围内。

7.一种电介质阻挡放电准分子光源，其特征在于：阳极由电介质和被该电介质覆盖的中空的直长筒体阳极电极构成；数个具有该阳极电极的阳极平行排列设置于直长管体内构成阳极组；阴极为包容该阳极组的长形阴极，阴极具有在垂直于纵方向的剖面图为U形的由三面构成的半直长管体内的由数根相互平行固定的电线构成的线组；上述阳极与上述阴极在纵方向上相互平行设置；在面向上述阳极侧的上述阴极表面形成能够反射真空紫外光谱领域的辐射的反射面。

8.根据权利要求7中所述的电介质阻挡放电准分子光源，其特征在于：构成上述阴极线组的数根上述电线，沿纵方向跨接在直半管体的两端之间；构成上述阴极线组的数根上述电线的最大直径不超过2mm；该电线的纵方向与上述直半管体的纵方向所成角度为，或者垂直或者到垂直位置角度在小于15°范围内。

9.一种电介质阻挡放电准分子光源，其特征在于：阳极由电介质和被该电介质覆盖的垂直于纵方向的剖面为矩形的由四面构成的中空的直长管体阳极电极构成；数个具有该阳极电极的阳极平行排列设置于直长管体内构成阳极组；阴极为包容该阳极组的长形阴极，阴极具有在垂直于纵方向的剖面图为U形的由三面构成的半直长管体内的由数根相互平行固定的电线构成的线组；上述阳极与上述阴极在纵方向上相互平行设置；在面向上述阳极侧的上述阴极表面形成能够反射真空紫外光谱领域的辐射的反射面。

10.根据权利要求9中所述的电介质阻挡放电准分子光源，其特征在于：构成上述阴极线组的数根上述电线，沿纵方向跨接在直半管体的两端之间；构成上述阴极线组的数根上述电线的最大直径不超过2mm；该电线的纵方向与上述直半管体的纵方向所成角度为，或者垂直或者到垂直位置角度在小于15°范围内。

11.一种电介质阻挡放电准分子光源，其特征在于：阳极由电介质及被该电介质覆盖的中空的直长筒体阳极电极构成；阴极为包容该阳极的长形阴极，阴极具有直半筒体和位于该半筒体内的数根相互平行固定的电线构成的线组；数个由上述阳极与上述阴极构成的放电电极单元在纵方向相互平行设置构成放电电极单元组；在面向上述阳极侧的上述阴极表面形成能够反射真空紫外光谱领域的辐射的反射面。

12.根据权利要求11中所述的电介质阻挡放电准分子光源，其特征在于：构成上述阴极线组的数根上述电线，沿纵方向跨接在直半筒体的两端之间；构成上述阴极线组的数根上述电线的最大直径不超过2mm；该电线的纵方向与上述直半筒体的纵方向所成角度为，或者垂直或者到垂直位置角度在小于15°范围内。

13.一种电介质阻挡放电准分子光源，其特征在于：阳极由电介质及被该电介质覆盖的中空的直长筒体阳极电极构成；阴极为包容该阳极的长形阴极，阴极具有垂直于纵方向的剖面图为U形的由三面构成的半直管体及位于该半管体内的数根相互平行固定的电线组成的阴极线组；数个由上述阳极与上述阴极构成的放电电极单元在纵方向相互平行设置构成放电电极单元组；在面向上述阳极侧的上述阴极表面形成能够反射真空紫外光谱领域的辐射的反射面。

14.根据权利要求13中所述的电介质阻挡放电准分子光源，其特征在于：构成上述阴极线组的数根上述电线，沿纵方向跨接在直半管体的两端之间；构成上述阴极线组的数根上述电线的最大直径不超过2mm；该电线的纵方向与上述直半管体的纵方向所成角度为，或者垂直或者到垂直位置角度在小于15°范围内。

15.一种电介质阻挡放电准分子光源，其特征在于：阳极由电介质及被该电介质覆盖的垂直于纵方向的剖面图为矩形的由四面构成的中空的直长管体构成；阴极为包容该阳极的长形阴极，阴极具有垂直于纵方向的剖面图为U形的由三面构成的半直管体及位于该半管体内的数根相互平行固定的电线组成的阴极线组；数个由上述阳极与上述阴极构成的放电电极单元在纵方向相互平行设置构成放电电极单元组；在面向上述阳极侧的上述阴极表面形成能够反射真空紫外光谱领域的辐射的反射面。

16.根据权利要求15中所述的电介质阻挡放电准分子光源，其特征在于：构成上述阴极线组的数根上述电线，沿纵方向跨接在直半管体的两端之间；构成上述阴极线组的数根上述电线的最大直径不超过2mm；该电线的纵方向与上述直半管体的纵方向所成角度为，或者垂直或者到垂直位置角度在小于15°范围内。

17.权利要求7-10中所述的电介质阻挡放电准分子光源，其特征在于：在上述阳极组与上述阴极线组之间，上述阳极增设了数个平行于上述半管体的纵方向且位于同一平面的棒状导体。

18.权利要求1-4、7、8、11-14中所述的电介质阻挡放电准分子光源，其特征在于：上述阳极取半圆筒形状，且该半圆筒体的凸面朝向上述阴极线组设置的方向设置，并且该半筒体的沿纵方向的端部形状为朝向该半筒体的内侧方向成弯曲形。

19.权利要求5、6、9、10、15、16中所述的电介质阻挡放电准分子光源，其特征在于：上述阳极取矩形的半管形状，且该矩形的半管体的底面朝向上述阴极线组设置的方向设置，并且该矩形的半管体的沿纵方向的端部形状为朝向该矩形的内侧方向的弯曲形。

20.一种电介质阻挡放电准分子光源，其特征在于：阳极具有电介质及被该电介质覆盖的中空的直长筒体构成的阳极电极；阴极为螺旋状的金属性阴极电线；在上述筒体的中心轴与上述螺旋体的中心轴一致的状态下，使阴极电线配置成包容阳极的设置。

21.一种电介质阻挡放电准分子光源，其特征在于：阳极具有电介质及被该电介质覆盖的中空的直长筒体构成的阳极电极；阴极为螺旋状的金属性阴极电线；在上述筒体的中心轴与上述螺旋体的中心轴一致的状态下，使阴极电线包容阳极从而构成同轴形放电电极单元，并且设置于反射体的内部；反射体为半直长筒体，且该半直长筒体的纵方向设置为与上述筒体的中心轴及上述螺旋体的中心轴互相平行。

22.一种电介质阻挡放电准分子光源，其特征在于：阳极具有电介质及被该电介质覆盖的中空的直长筒体构成的阳极电极；阴极为螺旋状的金属性阴极电线；在上述筒体的中心轴与上述螺旋体的中心轴一致的状态下，使阴极电线包容阳极从而构成同轴形放电电极单元，数个该同轴形放电电极单元的中心轴相互平行排列设置于同一反射体的内部；反射体为垂直于纵方向的剖面图为U形的由三面构成的半直管体。

23.根据权利要求20-22中所述的电介质阻挡放电准分子光源，其特征在于：上述阳极为半圆筒形，该半圆筒体的成纵方向的端部形状为朝该半圆筒体的内侧的弯曲形。

24.一种电介质阻挡放电准分子光源，其特征在于：阳极具有电介质及被该电介质覆盖的中空的直长筒体的阳极电极；阴极为螺旋状的金属性阴极电线；在上述筒体的中心轴与上述螺旋体的中心轴一致的状态下，使该阴极电线配置成包容该阳极；上述阳极与上述阴极电线设置于利用对发光波长透明的电介质材料制造的管内；利用对发光波长透明的电介质材料制造的管来密封阳极与阴极电线。

25.上述权利要求1-24中所述的电介质阻挡放电准分子光源，其特征在于：构成为冷却液/气体在阳极框体内循环的结构。

26.上述权利要求20-25中所述的电介质阻挡放电准分子光源，其特征在于：上述螺旋状的阴极电线的直径不超过2mm。

27.上述权利要求1-26中所述的电介质阻挡放电准分子光源，其特征在于：上述阳极与上述阴极的间距为2mm。

28.上述权利要求1-26中所述的电介质阻挡放电准分子光源，其特征在于：上述阳极与上述阴极接触设置。