DE102009022823A1

DE102009022823A1 - Excimer-Lampe

Info

Publication number: DE102009022823A1
Application number: DE102009022823A
Authority: DE
Inventors: Akira Himeji Aiba; Yukihiro Himeji Morimoto; Satoshi Himeji Matsuzawa
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2008-06-06
Filing date: 2009-05-27
Publication date: 2009-12-10
Also published as: JP2009295468A; JP5528683B2; TWI435369B; CN101599414B; CN101599414A; TW200952031A; KR20090127217A; KR101246431B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Excimerlampe, welche ein Entladungsgefäß aus Silicaglas mit einem Entladungsraum aufweist, bei welcher ein Paar Elektroden so angeordnet ist, dass das Silicaglas des Entladungsgefäßes sich zwischen diesen befindet, bei welcher in den Entladungsraum Entladungsgas eingefüllt ist und auf der Innenoberfläche des Entladungsgefäßes eine UV-Reflexionsschicht gebildet ist, die aus Siliciumdioxid-Teilchen, welche OH-Radikale enthalten, und aus Feinteilchen mit einem höheren Schmelzpunkt als Siliciumdioxid besteht. Die Konzentration der OH-Radikale in den Siliciumdioxid-Teilchen liegt bei mindestens 10 Gew.-ppm.

Description

Die Erfindung betrifft eine Excimerlampe, welche zur Durchführung einer Oberflächenbehandlung eines zu behandelnden Gegenstandes, wie einer Reinigung, einer Veraschung, einer Schichtbildung und dergleichen, mittels Bestrahlung mit UV-Strahlung verwendet wird.
In der Praxis wird ein zu behandelnder Gegenstand wie ein Glassubstrat einer Flüssigkristallanzeige, ein Halbleiterwafer oder dergleichen mit Vakuum-UV-Strahlung – also UV-Strahlung mit einer Wellenlänge von höchstens 200 nm – bestrahlt, um ihn durch die Wirkung der Vakuum-UV-Strahlung oder des von dieser gebildeten Ozons zu reinigen, an der Oberfläche des zu behandelnden Gegenstandes anhaftende organische Verunreinigungen zu beseitigen oder auf der Oberfläche des zu behandelnden Gegenstandes eine Oxidschicht zu bilden.
Als Vorrichtung zur Bestrahlung mit Vakuum-UV-Strahlung wird beispielsweise eine mit einer Excimerlampe versehene Vorrichtung verwendet, bei welcher in ein aus einem Dielektrikum bestehendes Entladungsgefäß Entladungsgas eingefüllt ist, bei welcher durch Anlegen einer Wechselhochspannung über das Entladungsgefäß eine Excimer-Entladung erzeugt wird und bei welcher eine Excimer-Emission als Vakuum-UV-Strahlung ausgestrahlt wird. Mit derartigen Excimerlampen wird für eine effektive Ausstrahlung noch intensiverer UV-Strahlung eine Vielzahl von Untersuchungen durchgeführt.
Konkret wird auf der Innenoberfläche des Entladungsgefäßes der Excimerlampe eine UV-Reflexionsschicht gebildet. In der JP-A-2007-335350 wird Technik offenbart, bei welcher eine UV-Reflexionsschicht durch Laminieren von Feinteilchen, welche UV-Strahlung durchlassen, wie beispielsweise Feinteilchen nur aus Siliciumdioxid oder Mischungen, die neben Feinteilchen aus Siliciumdioxid auch beispielsweise Aluminiumoxid, Magnesiumfluorid, Calciumfluorid, Lithiumfluorid, Magnesiumoxid oder dergleichen enthalten, gebildet wird.
Bei einer Excimerlampe mit einer derartigen Anordnung fällt von der im Entladungsgefäß erzeugten UV-Strahlung diejenige UV-Strahlung, welche nicht unmittelbar in Richtung auf einen Lichtaustrittsteil ausgestrahlt wird, in die UV-Reflexionsschicht ein. Durch wiederholte Brechungen und Reflexionen auf den Oberflächen mehrerer Feinteilchen, aus welchen die UV-Reflexionsschicht besteht, erfolgt eine Diffusionsreflexion, und die UV-Strahlung wird durch den Lichtaustrittsteil ausgestrahlt. Hierdurch kann die UV-Strahlung effektiv ausgestrahlt werden.
Für eine Lampe, welche UV-Strahlung ausstrahlt, wird als Material des Entladungsgefäßes häufig beispielsweise Silicaglas verwendet. Die Feinteilchen, aus welchen die UV-Reflexionsschicht besteht, enthalten deshalb vorteilhafterweise Teilchen aus Siliciumdioxid, also dem selben Material wie das Entladungsgefäß, um eine Differenz des Wärmeausdehnungskoeffizienten zum Silicaglas, aus dem das Entladungsgefäß besteht, zu verhindern oder möglichst zu verkleinern und die Adhäsionseigenschaft der UV-Reflexionsschicht gegenüber dem Silicaglas zu erhöhen.
Der einer Oberflächenbehandlung zu unterziehende Gegenstand weist häufig eine flache Form wie beispielsweise bei einem Glassubstrat eines Flüssigkristall-Paneels auf. Bei einer Excimerlampe, deren Lichtaustrittsteil aus einem Entladungsgefäß besteht, welches wie der zu behandelnde Gegenstand eine flache Form aufweist, kann man deshalb durch eine Verkleinerung des Spaltes zwischen dem Lichtaustrittsteil und dem zu behandelnden Gegenstand die Absorption der UV-Strahlung durch Sauerstoff unterdrücken und somit effektiv eine Oberflächenbehandlung durchführen. Als Excimerlampe mit einem Entladungsgefäß mit einer derartigen Form ist beispielsweise in der JP-A-2004-113984 eine Excimerlampe mit einem eckigen Entladungsgefäß offenbart.
Für eine Excimerlampe mit einem Entladungsgefäß, dessen Lichtaustrittsteil flach ist, gibt es eine in 7 gezeigte Anordnung. Die Excimerlampe 10 besteht aus einem platten, eckigen Entladungsgefäß 20 aus Silicaglas. Dieses Entladungsgefäß 20 weist eine Anordnung auf, bei welcher eine obere Wandplatte 21, eine untere Wandplatte 22, eine Seitenwandplatte 23 sowie eine Endwandplatte 24 miteinander verbunden sind, und in das Entladungsgefäß 20 ist Entladungsgas eingefüllt. Ferner ist die Außenoberfläche der oberen Wandplatte 21 mit einer Elektrode 11 für eine Zufuhr einer Hochspannung und die Außenoberfläche der unteren Wandplatte 22 mit einer Masse-Elektrode 12 versehen. Diese Elektroden 11, 12 sind gegenüberliegend angeordnet. Die in einem Entladungsraum S entstehende Excimer-Emission tritt durch die untere Wandplatte 22, welche auch als Lichtaustrittsteil fungiert, hindurch nach außen aus.
Bei einer Excimerlampe mit einer UV-Reflexionsschicht verringert sich jedoch bei einem Betrieb über eine lange Zeit der Aufrechterhaltungsgrad der Beleuchtungsintensität mit der Zeit allmählich. Im Fall einer Oberflächenbehandlung, wie beispielsweise einer Reinigung oder der gleichen, tritt deshalb der Nachteil auf, dass die Behandlungskapazität der Excimerlampe sich im Lauf der Betriebszeit verändert, auch wenn man versucht, bei einer konstanten Beleuchtungsintensität zu behandeln.
Die Erfindung wurde gemacht, um den vorstehend beschriebenen Nachteil beim Stand der Technik zu beseitigen. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Excimerlampe anzugeben, welche eine UV-Reflexionsschicht aufweist, bei welcher auch bei einem Betrieb über eine lange Zeit das Maß einer Verringerung der Beleuchtungsintensität klein gehalten wird und bei welcher Vakuum-UV-Strahlung effektiv austreten kann.
Die Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung dadurch gelöst, dass die Excimerlampe, welche ein Entladungsgefäß aus Silicaglas mit einem Entladungsraum aufweist, bei welcher ein Paar Elektroden so angeordnet ist, dass das Silicaglas des Entladungsgefäßes sich zwischen diesen befindet, bei welcher in den Entladungsraum Entladungsgas eingefüllt ist und auf der Innenoberfläche des Entladungsgefäßes eine UV-Reflexionsschicht aufweist aus Siliciumdioxid-Teilchen, welche OH-Radikale enthalten, und aus Feinteilchen mit einem höheren Schmelzpunkt als Siliciumdioxid, wobei die Konzentration der OH-Radikale in den Siliciumdioxid Teilchen, welche die UV-Reflexionsschicht enthält, bei mindestens 10 Gew.-ppm liegt.
Die Aufgabe wird ferner gemäß einer Weiterbildung der Erfindung dadurch gelöst, dass die Konzentration der OH-Radikale in den Siliciumdioxid Teilchen der UV-Reflexionsschicht bei höchstens 502 Gew.-ppm liegt.
Durch das Mischen von Feinteilchen mit einem höheren Schmelzpunkt als Siliciumdioxid in die UV-Reflexionsschicht wird ein Verschwinden der Korngrenze infolge einer Verbindung zueinander benachbarten Feinteilchen untereinander verhindert, und man kann eine Verringerung des Reflexionsfaktors der UV-Reflexionsschicht verhindern.
Ferner werden dadurch, dass die Siliciumdioxid Teilchen der UV-Reflexionsschicht OH-Radikalte enthalten, die Entstehung von internen Fehlern in den Siliciumdioxid Teilchen, welche in der UV-Reflexionsschicht enthalten sind, unterdrückt, eine Absorption von Licht mit Wellenlängen im UV-Bereich durch die UV-Reflexionsschicht verhindert, der Reflexionsfaktor der UV-Reflexionsschicht aufrechterhalten und das Maß der Verringerung der Beleuchtungsintensität der Excimerlampe klein gehalten, sodass Vakuum-UV-Strahlung effektiv austreten kann.
Ferner kann man durch die Maßnahme, dass die Konzentration der OH-Radikale in den Siliciumdioxid Teilchen, aus welchen die UV-Reflexionsschicht besteht, bei mindestens 10 Gew.-ppm liegt, sowohl den Aufrechterhaltungsgrad der Reflexion als auch den Aufrechterhaltungsgrad der Beleuchtungsintensität weiter hoch halten. Somit wird eine beachtliche Wirkung hinsichtlich der Aufrechterhaltung der Beleuchtungsintensität bei einem Betrieb über eine lange Zeit erzielt.
Ferner wird dadurch, dass die Konzentration der OH-Radikale in den Siliciumdioxid Teilchen der UV-Reflexionsschicht bei höchstens 502 Gew.-ppm liegt, ein Übermaß an Sauerstoff-Atomen, welche aus den OH-Radikalen entstehen, im Entladungsraum verhindert und vermieden, dass die Bildung von Excimer-Molekülen dadurch herabgesetzt wird, dass Sauerstoff-Atome mit Edelgas-Atomen reagieren. Man kann den Aufrechterhaltungsgrad der Beleuchtungsintensität der Excimerlampe weiter hoch halten, und Vakuum-UV-Strahlung kann effektiv austreten.
Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Excimerlampe anhand von Zeichnung weiter beschrieben. Es zeigen:
1(a) und (b) jeweils eine schematische Querschnittsdarstellung der Anordnung eines Beispiels einer erfindungsgemäßen Excimerlampe, wobei 1(a) eine Querschnittsdarstellung entlang der Längsrichtung des Entladungsgefäßes und 1(b) eine Querschnittsdarstellung entsprechend der Linie A-A' gemäß 1(a) ist;
2 eine Querschnittsdarstellung zur Erläuterung des Messverfahrens der Beleuchtungsintensität der Excimerlampe bei einem Versuchsbeispiel;
3 eine graphische Darstellung des Messergebnisses des Versuchsbeispiels;
4 eine weitere graphische Darstellung des Messergebnisses des Versuchsbeispiels;
5 eine schematische Querschnittsdarstellung der Anordnung eines Beispiels einer erfindungsgemäßen Excimerlampe;
6 eine schematische Querschnittsdarstellung der Anordnung eines weiteren Beispiels einer erfindungsgemäßen Excimerlampe und
7 eine schematische Querschnittsdarstellung der Anordnung einer herkömmlichen Excimerlampe.
1(a) und (b) zeigen jeweils in einer schematischen Darstellung die Anordnung eines Beispiels einer erfindungsgemäßen Excimerlampe 10. 1(a) ist eine Darstellung des Querschnittes entlang der Längsrichtung eines Entladungsgefäßes 20. 1(b) ist eine Querschnittsdarstellung entsprechend der Linie A-A' gemäß 1(a).
Die Excimerlampe 10 weist ein längliches und hohles Entladungsgefäß 20 auf, dessen Querschnitt rechteckig ist, dessen beide Enden hermetisch abgeschlossen sind und in welchem ein Entladungsraum S gebildet ist. Das Entladungsgefäß 20 besteht aus einer oberen Wandplatte 21, einer der oberen Wandplatte 21 gegenüberliegenden unteren Wandplatte 22, einem Paar Seitenwandplatten 23, welche mit der oberen Wandplatte 21 sowie der unteren Wandplatte 22 verbunden sind, sowie einem Paar Endwandplatten 24, welche die beiden Enden eines Viereck-Zylinderkörpers hermetisch abschließen, welcher aus oberer Wandplatte 21, unterer Wandplatte 22 sowie dem Paar Seitenwandplatten 23 besteht. Das Entladungsgefäß 20 besteht aus Silicaglas, welches Vakuum-UV-Strahlung gut durchlässt, wie beispielsweise aus synthetischem Quarzglas.
In das Entladungsgefäß 20 ist Entladungsgas mit einem Druck beispielsweise von 10 kPa bis 80 kPa eingefüllt. Auf die mit der Zeit auftretende Veränderung der Strahlungsintensität wird zwar, abhängig davon, was man für Gas als Entladungsgas auswählt, kein Einfluss ausgeübt. Die Haupt-Wellenlänge der ausgestrahlten Excimer-Emission unterscheidet sich aber nach der Art des Entladungsgases. Beispielsweise entsteht bei einer Excimerlampe, in welche Xenon (Xe) eingefüllt ist, eine Excimer-Emission, deren Haupt-Wellenlänge bei 172 nm liegt. Bei einer Excimerlampe, in welche ein Gasgemisch aus Argon (Ar) und Chlor (Cl) eingefüllt ist, entsteht eine Excimer-Emission, deren Haupt-Wellenlänge bei 175 nm liegt. Bei einer Excimerlampe, in welche ein Gasgemisch aus Krypton (Kr) und Iod (I) eingefüllt ist, entsteht eine Excimer-Emission, deren Haupt-Wellenlänge bei 191 nm liegt. Bei einer Excimerlampe, in welche ein Gasgemisch aus Argon (Ar) und Fluor (F) eingefüllt ist, entsteht eine Excimer-Emission, deren Haupt-Wellenlänge bei einer Wellenlänge von 193 nm liegt. Bei einer Excimerlampe, in welche ein Gasgemisch aus Krypton (Kr) und Brom (Br) eingefüllt ist, entsteht eine Excimer-Emission, deren Haupt-Wellenlänge bei 207 nm liegt, und bei einer Excimerlampe, in welche ein Gasgemisch aus Krypton (Kr) und Chlor (Cl) eingefüllt ist, entsteht eine Excimer-Emission, deren Haupt-Wellenlänge bei 222 nm liegt.
Beim Entladungsgefäß 20 ist die Außenoberfläche der oberen Wandplatte 21 mit einer Elektrode 11 für eine Zufuhr einer Hochspannung und die Außenoberfläche der unteren Wandplatte 22 mit einer Masse-Elektrode 12 versehen. Diese Elektroden 11, 12 sind gegenüberliegend angeordnet. Derartige Elektroden 11, 12 weisen jeweils eine netzartige Anordnung auf und sind in der Weise ausgebildet, dass Licht durch die Maschen des Netzes durchgelassen wird. Als Material wird beispielsweise Aluminium, Nickel, Gold oder dergleichen verwendet. Sie werden beispielsweise durch Mittel wie Siebdruck oder Vakuumaufdampfung gebildet. Ferner sind die Elektroden 11, 12 jeweils an eine geeignete Hochfrequenz-Stromquelle (nicht in der Zeichnung dargestellt) angeschlossen.
Bei der vorstehend beschriebenen Excimerlampe 10 ist die dem Entladungsraum S zugewandte Innenoberfläche des Entladungsgefäßes 20 mit einer UV-Reflexionsschicht 30 aus einer Veilzahl von Teilchen versehen, um Vakuum-UV-Strahlung, welche durch eine Excimer-Entladung entsteht, effektiv auszunutzen. Konkret sind ein der Elektrode 11 für die Zufuhr einer Hochspannung entsprechender Bereich der Innenoberfläche der oberen Wandplatte 21, die Innenoberflächen der oberen Wandplatte 21 und der unteren Wandplatte 22, wobei diese Innenoberflächen außerhalb der den Elektroden 11, 12 entsprechenden Bereiche liegen, sowie Bereiche der Innenoberflächen der Seitenwandplatte 23 und der Endwandplatte 24 mit einer UV-Reflexionsschicht 30 versehen.
Andererseits ist dadurch, dass die der Masse-Elektrode 12 entsprechende Innenoberfläche der unteren Wandplatte 22 des Entladungsgefäßes 20 nicht mit einer UV-Reflexionsschicht 30 versehen ist, ein Lichtaustrittsteil gebildet.
Die UV-Reflexionsschicht 30 weist eine Dicke beispielsweise von 5 μm bis 1000 μm auf und besteht aus Siliciumdioxid Teilchen sowie aus Feinteilchen, welche einen höheren Schmelzpunkt aufweisen als Siliciumdioxid und UV-Strahlung durchlassen. Unter den Feinteilchen, welche einen höheren Schmelzpunkt aufweisen als Siliciumdioxid und UV-Strahlung durchlassen, sind beispielsweise Aluminiumoxid, Lithiumfluorid, Magnesiumfluorid, Calciumfluorid, Bariumfluorid und dergleichen zu nennen. Es wird kein Material verwendet, welches UV-Strahlung absorbiert, wie beispielsweise Titan, Zirkonium sowie Verbindungen derselben, für die Feinteilchen, es sei denn, dass Titan oder Zirkonium als Verunreinigungen in der UV-Reflexionsschicht 30 vorhanden sind.
Wenn in die UV-Reflexionsschicht 30 aus derartigen Feinteilchen, welche UV-Strahlung durchlassen, Vakuum-UV-Strahlung einfällt, wird ein Teil hiervon von den Oberflächen der Feinteilchen reflektiert, während ein anderer Teil abgelenkt, durch die Teilchen hindurchgelassen und wieder von einer weiteren Oberfläche reflektiert oder abgelenkt wird. Durch derartig wiederholte Reflexionen und Refraktionen an mehreren Feinteilchen wird die Vakuum-UV-Strahlung einer Diffusionsreflexion unterzogen.
Es gibt jedoch Fälle, in welchen Siliciumdioxid Teilchen durch die Hitze eines in der Excimerlampe 10 entstehenden Plasmas schmelzen und dadurch die Korngrenzen verschwinden, sodass die Vakuum-UV-Strahlung keiner Diffusionsreflexion mehr unterliegt und sich somit der Re flexionsfaktor verringert. Andererseits schmelzen Feinteilchen mit einem höheren Schmelzpunkt als Siliciumdioxid auch dann nicht, wenn sie der Hitze des Plasmas ausgesetzt sind. Man kann deshalb durch Einmischen der Feinteilchen mit einem höheren Schmelzpunkt als Siliciumdioxid in die UV-Reflexionsschicht 30 verhindern, dass die Korngrenzen infolge einer Verbindung benachbarter Feinteilchen miteinander verschwindet, und man kann eine Verringerung des Reflexionsfaktors der UV-Reflexionsschicht 30 verhindern.
Es ist vorteilhaft, wenn bei den Feinteilchen, welche in der UV-Reflexionsschicht 30 enthalten sind, die auf die nachstehend beschriebene Weise definierte Korngröße beispielsweise in einem Bereich von 0.01 μm bis 20 μm liegt, und dass ihre mittlere Korngröße (maximaler Wert der Korngrößenverteilung entsprechend der Auszählung der Teilchen) bei der UV-Reflexionsschicht 30 beispielsweise bei 0.1 μm bis 10 μm, bevorzugt bei 0.1 μm bis 3 μm, liegt.
Hierbei soll unter dem Begriff ”Korngröße” der Feret-Durchmesser verstanden werden, welcher den Abstand zwischen Parallelen darstellt, wenn man durch ein Rasterelektronenmikroskop (REM) ein vergrößertes Projektionsbild erfasst und beliebige Teilchen auf diesem vergrößerten Projektionsbild zwischen zwei Parallelen in einer bestimmten Richtung eingespannt werden, wobei eine im Wesentlichen mittlere Position in der Dickenrichtung auf einer gebrochenen Fläche bei Brechen in der zur Oberfläche der UV-Reflexionsschicht 30 senkrechten Richtung als Beobachtungsbereich betrachtet wird.
Unter dem Begriff ”mittlere Korngröße” soll ein Mittelwert desjenigen Bereiches mit der maximalen Anzahl (Auszählung) an Teilchen, welche dem entsprechenden Bereich zugehören, verstanden werden, wobei man einen Gesamtbereich der Korngrößen zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert aus den für alle Teilchen ermittelten Korngrößen, welche auf die vorstehend beschriebene Weise erhalten werden, wie beispielsweise einen Bereich von 0.1 μm, in mehrere Bereiche, beispielsweise in ca. 15 Bereiche, unterteilt und für jeden der Bereiche die zugehörigen Teilchen auszählt.
Wenn bei der Excimerlampe 10 der Elektrode 11 Für eine Zufuhr einer Hochspannung eine Betriebsleistung zugeführt wird, entsteht über das Entladungsgefäß 20 im Entladungsraum S zwischen den beiden Elektroden 11 und 12 eine Excimer-Entladung. Hierdurch werden Excimer-Moleküle gebildet, und zugleich wird von diesen Excimer-Molekülen Vakuum-UV-Strahlung ausgestrahlt. Ein Teil der im Entladungsraum S entstehenden Vakuum-UV-Strahlung tritt unmittelbar durch die untere Wandplatte 22, welche auch als Lichtaustrittsteil fungiert, nach außen aus. Fer ner wird ein weiterer Teil der Vakuum-UV-Strahlung zwar in Richtung auf die obere Wandplatte 21 ausgestrahlt. Sie wird jedoch an der UV-Reflexionsschicht 30 einer Diffusionsreflexion unterzogen und tritt durch den Lichtaustrittsteil nach außen aus.
Dadurch, dass die Siliciumdioxid-Teilchen sowie andere Feinteilchen der UV-Reflexionsschicht 30 eine Korngröße aufweisen, welche ungefähr gleich der Wellenlänge der Vakuum-UV-Strahlung ist, kann man Vakuum-UV-Strahlung effektiv einer Diffusionsreflexion unterziehen.
Wenn man jedoch die Excimerlampe 10 mit der UV-Reflexionsschicht 30 über eine lange Zeit betreibt, stellt man fest, dass man die Anfangs-Beleuchtungsintensität nicht aufrechterhalten kann und die Beleuchtungsintensität sich im Lauf der Betriebszeit allmählich verringert. Die Erfinder haben die Ursache der Verringerung der Beleuchtungsintensität von verschiedenen Seiten her überprüft und angenommen, dass sich der Reflexionsfaktor der UV-Reflexionsschicht 30 als ein möglicher Faktor verringerte.
Daher wurden Spektren der Reflexionsintensität der UV-Reflexionsschicht 30 der Excimerlampe 10 zu Betriebsanfang sowie Spektren der Reflexionsintensität der UV-Reflexionsschicht 30 der Excimerlampe 10 nach einem Betrieb über eine lange Zeit gemessen und miteinander verglichen. Anahand dieses Ergebnisses wurde nachgewiesen, dass bei der UV-Reflexionsschicht 30 der Excimerlampe 10 nach einem Betrieb über eine lange Zeit im UV-Bereich ein Absorptionsband entsteht und durch Absorption eines Teils der UV-Strahlung durch die UV-Strahlungs-Reflexionsschicht 30 eine Verringerung der Beleuchtungsintensität entsteht.
Man kann sich vorstellen, dass der Grund für das Absorptionsband im UV-Bereich, welcher in der UV-Reflexionsschicht 30 entsteht, in Folgendem liegt:
Die Siliciumdioxid Teilchen der UV-Reflexionsschicht 30 werden dadurch, dass sie während der Entladung der UV-Strahlung sowie dem Plasma ausgesetzt sind, durch die Strahlung beschädigt, wodurch in ihnen der Fehler auftritt, dass Licht mit Wellenlängen im UV-Bereich absorbiert wird. Dadurch, dass die UV-Strahlung aufgrund des internen Fehlers absorbiert wird, wird die Diffusionsreflexion unterdrückt.
Unter dem Begriff ”Interner Fehler” soll ein Si-Si-Fehler mit einer Absorptionslinie bei einer Wellenlänge von ca. 163 nm oder ein E'-Zentrums-Fehler (Si•) mit einer Absorptionslinie bei einer Wellenlänge von ca. 215 nm verstanden werden, welche dadurch auftreten, dass eine Si-O-Si-Bindung der Siliciumdioxid Teilchen UV-Strahlung oder Plasma ausgesetzt wird.
Aus dem vorstehend beschriebenen Grund kann man sich vorstellen, dass der interne Fehler, Licht mit Wellenlängen im UV-Bereich zu absorbieren, bei den Siliciumdioxid Teilchen auftritt und die Absorption des Lichtes mit Wellenlängen im UV-Bereich, welche eine Verringerung der Beleuchtungsintensität verursacht, von internen Fehlern der Siliciumdioxid Teilchen abhängt. Ferner tritt bei den Feinteilchen, welche UV-Strahlung durchlassen, worunter Feinteilchen außer Siliciumdioxid Teilchen gemeint sind, wie Feinteilchen aus Aluminiumoxid, Lithiumfluorid, Magnesiumfluorid, Calciumfluorid, Bariumfluorid und dergleichen, kein Strahlungsschaden auf, auch wenn sie der UV-Strahlung sowie dem Plasma ausgesetzt werden. Man kann sich deshalb vorstellen, dass man dadurch, dass man das Entstehen des internen Fehlers in den Siliciumdioxid-Teilchen der UV-Reflexionsschicht 30 verhindert, eine Verringerung der Beleuchtungsintensität verhindert und selbst bei einem Betrieb über eine lange Zeit einen hohen Aufrechterhaltungsgrad der Beleuchtungsintensität beibehalten kann.
Um zu verhindern, dass in den Siliciumdioxid Teilchen interne Fehler auftreten, ist es effektiv, dass die Siliciumdioxid Teilchen OH-Radikale enthalten. Dadurch, dass OH-Radikale enthalten sind, wird verhindert, dass in den Siliciumdioxid Teilchen, welche in der UV-Reflexionsschicht 30 enthalten sind, interne Fehler erzeugt werden. Man kann somit eine Verringerung des Reflexionsfaktors der UV-Reflexionsschicht 30 verhindern.
Nachfolgend wird das Verfahren zur Bildung der UV-Reflexionsschicht 30 aus Feinteilchen beschrieben, welche OH-Radikal-haltige Siliciumdioxid Teilchen enthalten. Bei der UV-Reflexionsschicht 30 werden beispielsweise durch ein Benetzungsverfahren in einem vorgegebenen Bereich auf der Innenoberfläche des Materials des Entladungsgefäßes Teilchenablagerungsschichten gebildet, welche Siliciumdioxid Teilchen enthalten. Beispielsweise mischt man Feinteilchen in ein viskoses Lösungsmittel, in dem Wasser mit PEO-Harz (Polyethylenoxid) vermischt ist, wodurch man eine Dispersionsflüssigkeit erhält. Man gießt diese Dispersionsflüssigkeit in das Entladungsgefäß. Man lässt die Dispersionsflüssigkeit in einem vorgegebenen Bereich auf der Innenoberfläche des Materials des Entladungsgefäßes anhaften und danach durch Trocknung und Brennen Wasser und PEO-Harz verdampfen. Hierdurch kann man Teilchenablagerungsschichten ausbilden. Die Brenntemperatur liegt beispielsweise bei 500°C bis 1100°C.
Ein Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung von Siliciumdioxid-Teilchen, die OH-Radikale enthalten, ist das Erwärmen in einem Elektroofen (beispielsweise 1000°C) von Siliciumdioxid-Teilchen, die keine OH-Radikale enthalten, unter gleichzeitiger Zufuhr von Wasserdampf. Dadurch werden Siliciumdioxid Teilchen erhalten, welche eine große Menge OH-Radikale enthal ten. Durch Verwendung von derartig behandelten Siliciumdioxid Teilchen kann man eine UV-Reflexionsschicht 30 aus Feinteilchen bilden, welche OH-Radikal-haltige Siliciumdioxid Teilchen enthalten.
Weiter kann man Siliciumdioxid Teilchen, die keine OH-Radikale enthalten, in einem vorgegebenen Bereich auf der Innenoberfläche des Materials des Entladungsgefäßes anhaften lassen und sie danach unter gleichzeitiger Zufuhr von Wasserdampf brennen und so Siliciumdioxid Teilchen erhalten, die OH-Radikale enthalten. Ferner kann man Siliciumdioxid Teilchen, die keine OH-Radikale enthalten, brennen, auf diese Weise eine UV-Reflexionsschicht 30 bilden und sie danach unter gleichzeitiger Zufuhr von Wasserdampf in einem Elektroofen erwärmen und so Siliciumdioxid-Teilchen erhalten, die OH-Radikale enthalten.
Unter den käuflich erhältlichen Siliciumdioxid-Teilchen gibt es zwar je nach dem Herstellungsverfahren auch Produkte, welche OH-Radikale enthalten. Es gibt jedoch darunter auch Produkte mit einer geringen Konzentration von OH-Radikalen. Es ist deshalb bevorzugt, durch die vorstehend beschriebenen Verfahren OH-Radikale in einer hohen Konzentration zu erzeugen.
Man kann die Konzentration der in den Siliciumdioxid-Teilchen enthaltenen OH-Radikale durch Verändern der Bedingungen der Heißluftabfuhr regulieren. Die Excimerlampe 10 wird unter Verwendung eines Prozesses des Ausglühens, bei welchem man durch eine Wiedererwärmung sowie eine langsame Abkühlung Verzerrungen im Entladungsgefäß 20 beseitigt, sowie eines Prozesses der Heißluftabfuhr zur Beseitigung von Gasverunreinigungen, welche im Entladungsraum S enthalten sind, hergestellt. Durch geeignete Auswahl der Bedingung der Heißluftabfuhr kann man die Konzentration der OH-Radikale, welche in den Siliciumdioxid Teilchen der UV-Reflexionsschicht 30 enthalten sind, auf gewünschte Werte regulieren. Hierbei soll man unter dem Begriff ”Heißluftabfuhr” folgendes verstehen:

– Man schließt das Entladungsgefäß mit einem Abzweigrohr für eine Evakuierung an eine Luftabfuhrvorrichtung an, und
– man hält das Innere des Entladungsgefäßes bei gleichzeitiger Evakuierung durch das Abzweigrohr mittels Elektroofen auf einer hohen Temperatur.

Man kann beispielsweise bei einer Haltetemperatur von 800°C umso mehr OH-Radikale beseitigen, je mehr die Haltezeit verlängert wird, beispielsweise von 1 Stunde auf 5 Stunden, 10 Stunden oder 20 Stunden. Man kann dadurch, dass man unter Berücksichtigung der Menge der OH-Radikale, welche in den Siliciumdioxid-Teilchen von Anfang an enthalten sind, die Menge der OH-Radikale reguliert, die durch die Heißluftabfuhr beseitigt werden, eine UV-Reflexionsschicht 30 aus Feinteilchen bilden, welche Siliciumdioxid Teilchen mit einer beliebigen OH-Radikal-Konzentration enthalten.
Nachfolgend werden Versuchsbeispiele bezüglich der erfindungsgemäßen Excimerlampe gezeigt.
Versuchsbeispiel 1
Nach der in 1(a) und (b) gezeigten Anordnung wird eine Excimerlampe mit einer UV-Reflexionsschicht hergestellt.
(Grundanordnung der Excimerlampe)
Das Material des Entladungsgefäßes ist Silicaglas. Die Abmessung betragen 15 mm × 43 mm × 350 mm und die Dicke 2.5 mm.
Die Abmessung der Elektrode für die Zufuhr einer Hochspannung sowie der Masse-Elektrode liegt bei 30 mm × 300 mm.
Die UV-Reflexionsschicht besteht aus einer Mischung von Siliciumdioxid Teilchen mit einer mittleren Korngröße von 1.5 μm mit einem Anteil von 90 Gewichtsprozent und Aluminiumoxid-Teilchen mit einer mittleren Korngröße von 1.5 μm mit einem Anteil von 10 Gewichtsprozent und wird jeweils durch die Benetzungsmethode gebildet, wobei die Brenntemperatur bei 1000°C liegt. Als Entladungsgas ist Xenon mit 40 kPa ins Entladungsgefäß eingefüllt.
Von der Excimerlampe mit der vorstehend beschriebenen Anordnung wurden 100 Arten von Lampen 1 bis 100 mit unterschiedlichen Bedingungen der Heißluftabfuhr bereitgestellt. Für jede Bedingung wurden zwei Excimerlampen hergestellt, wobei eine der beiden zerbrochen und der Anfangs-Reflexionsfaktor der UV-Reflexionsschicht sowie die Konzentration der OH-Radikale in den Siliciumdioxid Teilchen gemessen wurde. Die andere Lampe wurde mit einer Röhrenwandlast von 0.8 W/cm² 500 Stunden lang ununterbrochen betrieben. Nach einer Messung ihrer Beleuchtungsintensität wurde der Reflexionsfaktor der UV-Reflexionsschicht gemessen.
Für den Reflexionsfaktor der UV-Reflexionsschicht wurden unter den Bruchstücken des Entladungsgefäßes drei beliebige Stücke aus einem Bereich der Innenoberfläche ausgewählt, in welchem die UV-Reflexionsschicht gebildet ist. Diese Stücke wurden als Probenstücke verwendet. Unter Verwendung einer spektroskopischen Vorrichtung für Vakuum-UV-Strahlung wurden die drei Probenstücke jeweils mit Vakuum-UV-Strahlung mit einer Wellenlänge von 172 ± 5 nm bestrahlt, und aufgrund des Verhältnisses der Intensität des Reflexionslichtes zur Intensität des Bestrahlungslichtes wurde der Reflexionsfaktor ermittelt. Der Durchschnittswert der Reflexionsfaktoren der drei Probenstücke wird als Reflexionsfaktor der UV-Reflexionsschicht bezeichnet.
Für die OH-Radikal-Konzentration in den Siliciumdioxid-Teilchen wurden von den Excimerlampen, deren Reflexionsfaktoren gemessen wurden, die UV-Reflexionsschicht vom Entladungsgefäß abgekratzt und die abgekratzte UV-Reflexionsschicht in drei Teile aufgeteilt. Die drei Teile der abgeschälten UV-Reflexionsschichten wurden jeweils mittels thermischen Desorptions-Gasanalyseverfahrens vermessen, und der Durchschnittswert der drei Messergebnisse wird als OH-Radikal-Konzentration in den Siliciumdioxid Teilchen bezeichnet.
Nachfolgend wird das Prinzip der Messung der OH-Radikal-Konzentration beim thermischen Desorptions-Gasanalyseverfahren vereinfacht beschrieben. Wenn man Siliciumdioxid Teilchen, welche OH-Radikale enthalten, im Hochvakuum erwärmt, erfolgt eine anhand der nachfolgenden chemischen Formel gezeigte Reaktion.
(chemische Formel 1)

2 ≡ SiOH → H₂O(g) + 2SiO₂

Bei einer thermischen Desorptions-Gasanalyse wird durch Bestimmung des H₂O die Masse der OH-Radikale ermittelt, welche in den Siliciumdioxid Teilchen (gemessene Masse) enthalten sind. Somit kann man die Konzentration der in den Siliciumdioxid Teilchen enthaltenen OH-Radikale ermitteln.
Die Konzentration der OH-Radikale in den Siliciumdioxid-Teilchen entspricht der Konzentration der OH-Radikale bezüglich der in der UV-Reflexionsschicht enthaltenen Siliciumdioxid-Teilchen, welche in der UV-Reflexionsschicht interne Fehler verursachen. Der Anteil der in der abgeschälten UV-Reflexionsschicht enthaltenen Siliciumdioxid Teilchen wurde ermittelt und aus diesem die Masse der OH-Radikale in Bezug auf die Masse der Siliciumdioxid Teilchen berechnet und bestimmt.
Nachfolgend wird das Verfahren zur Berechnung der OH-Radikal-Konzentration in den Siliciumdioxid Teilchen anhand eines Beispiels beschrieben. Wenn die Masse der abgeschälten UV-Reflexionsschicht bei 0.20 g liegt und als Anteil der Siliciumdioxid Teilchen 90 Gewichtspro zent ermittelt wird, liegt die Masse der Siliciumdioxid Teilchen bei 0.18 g. Da bei dem thermischen Desorptions-Gasanalyseverfahren die in der chemischen Formel 1 gezeigte Reaktion erfolgt, wird aus zwei OH-Radikalen ein Molekül H₂O erzeugt. Wenn die Menge an gebildetem H₂O, welche als Messergebnis erhalten wird, bei 1.6 × 10¹⁸ Molekülen liegt, liegt deshalb die Anzahl der OH-Radikale bei 3.2 × 10¹⁸ Molekülen. Da die Molekülmenge von OH bei 17 liegt, wird als Masse von 3.2 × 10¹⁸ Molekülen OH-Radikalen 9.04 × 10^–5 g ermittelt. Da in 0.18 g Siliciumdioxid-Teilchen 9.04 × 10^–5 g OH-Radikale enthalten sind, wird als Konzentration der OH-Radikale in den Siliciumdioxid Teilchen 502 Gew.-ppm errechnet.
Die Messung der Beleuchtungsintensität wurde folgendermaßen durchgeführt:

– Die Excimerlampe 10 wurde, wie in 2 gezeigt, auf einem Stützgestell 41 aus Keramik befestigt, welches innerhalb eines Gefäßes 40 aus Aluminium angeordnet ist;
– Ein Gerät 42 zur Messung der UV-Beleuchtungsintensität wurde an einer Stelle, welche von der Oberfläche der Excimerlampe 10 um 1 mm entfernt ist, in der Weise befestigt, dass es sich der Excimerlampe 10 gegenüber befindet;
– In einem Zustand, in welchem die Innenatmosphäre des Gefäßes 40 aus Aluminium gegen Stickstoff ausgetauscht wurde, wurde zwischen den Elektroden 11 und 12 der Excimerlampe 10 eine Wechselhochspannung von 5.0 kV angelegt und dadurch innerhalb des Entladungsgefäßes eine Entladung erzeugt, und
– die Beleuchtungsintensität der Xenon-Excimer-Strahlung, welche über das Netz der Masse-Elektrode 12 ausgestrahlt wird, wurde in einem Wellenlängenbereich von 150 nm bis 200 nm gemessen.

Die Beleuchtungsintensität nach einem ununterbrochenen Betrieb von 15 Minuten wurde als Anfangs-Beleuchtungsintensität bezeichnet. Die Beleuchtungsintensität wurde bei einem ununterbrochenen Betrieb von 500 Stunden anhand eines relativen Wertes zur Anfangs-Beleuchtungsintensität dargestellt und als Aufrechterhaltungsgrad der Beleuchtungsintensität bezeichnet. Das heißt, der ”Aufrechterhaltungsgrad der Beleuchtungsintensität” wird als [(Beleuchtungsintensität nach einem Betrieb von 500 Stunden)/(Beleuchtungsintensität unmittelbar nach dem Betrieb)] (%) bezeichnet und berechnet.
Die Excimerlampen wurden nach einem Betrieb von 500 Stunden zerbrochen, und wie zuvor wurde der Reflexionsfaktor der UV-Reflexionsschicht gemessen. Der Reflexionsfaktor nach dem Betrieb von 500 Stunden bezüglich des Anfangs-Reflexionsfaktors wird als Reflexions-Auf rechterhaltungsgrad bezeichnet, und der ”Reflexions-Aufrechterhaltungsgrad” wird als [(Reflexionsfaktor nach einem Betrieb von 500 Stunden)/(Anfangs-Reflexionsgrad)] (%) bezeichnet und berechnet.

Das Messergebnis der Lampen 1 bis 10 ist in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1

	Konzentration der OH-Radikale in Siliciumdioxid-Teilchen/Gew.-ppm	Reflexions-Aufrechterhaltungsgrad/%	Aufrechterhaltungsgrad der Beleuchtungsintensität/%
Lampe 1	5	78	72
Lampe 2	7	82	79
Lampe 3	10	98	96
Lampe 4	42	96	92
Lampe 5	132	96	94
Lampe 6	214	95	94
Lampe 7	341	94	93
Lampe 8	406	95	95
Lampe 9	502	97	94
Lampe 10	658	95	81

3 ist eine graphische Darstellung des in der Tabelle 1 gezeigten Messergebnisses, wobei die Abszissenachse die Konzentration der OH-Radikale in den Siliciumdioxid Teilchen (Gew.-ppm) und die Ordinatenachse den Reflexions-Aufrechterhaltungsgrad (%) darstellt und die Werte der Lampen 1 bis 10 aufgezeichnet wurden. 4 ist eine graphische Darstellung des in der Tabelle 1 gezeigten Messergebnisses, wobei die Abszissenachse die Konzentration der OH-Radikale in den Siliciumdioxid Teilchen (Gew.-ppm) und die Ordinatenachse den Aufrechterhaltungsgrad der Beleuchtungsintensität (%) darstellt und die Werte der Lampen 1 bis 10 aufgezeichnet wurden.
Die in 3 und 4 gezeigten graphischen Darstellungen sind semilogarithmische graphische Darstellungen, wobei die Abszissenachsen jeweils einen logarithmischen Maßstab haben.
Aus dem vorstehend beschriebenen Ergebnis lässt sich ablesen, dass sowohl der Reflexions-Aufrechterhaltungsgrad als auch der Aufrechterhaltungsgrad der Beleuchtungsintensität ca. 80% oder kleiner als ca. 80% betragen, und dass bei einem Betrieb der Excimerlampen über eine lange Zeit die Behandlungskapazität sich verringert, wenn die Konzentration der OH-Radikale in den Siliciumdioxid Teilchen bei kleiner als 10 Gew.-ppm, konkret bei 5 Gew.-ppm, 7 Gew.-ppm liegt. Andererseits kann man ablesen, dass bei einer Konzentration der OH-Radikale in den Siliciumdioxid-Teilchen von mindestens 10 Gew.-ppm sowohl der Reflexions-Aufrechterhaltungsgrad als auch der Aufrechterhaltungsgrad der Beleuchtungsintensität mindestens 90% erreichen und dass die Behandlungskapazität selbst bei einem Betrieb der Excimerlampen über eine lange Zeit aufrechterhalten werden kann. Wie in 3 und 4 gezeigt wird, erhöhen sich sowohl der Reflexions-Aufrechterhaltungsgrad als auch der Aufrechterhaltungsgrad der Beleuchtungsintensität rasch, wenn die OH-Radikal-Konzentration von kleiner als 10 Gew.-ppm auf mindestens 10 Gew.-ppm erhöht wird. Man kann deshalb eine deutliche Differenz erkennen, wenn man die Konzentration der OH-Radikale in den Siliciumdioxid Teilchen auf mindestens 10 Gew.-ppm festlegt. Es hat sich erwiesen, dass dadurch hinsichtlich der Aufrechterhaltung der Beleuchtungsintensität bei einem Betrieb über eine lange Zeit eine beachtliche Wirkung erreicht wird.
Andererseits wurde festgestellt, dass der Aufrechterhaltungsgrad der Beleuchtungsintensität sich im Vergleich zu einer Konzentration der OH-Radikale in den Siliciumdioxid Teilchen von 502 Gew.-ppm der Lampe 9 deutlich mehr verringert, obwohl der Reflexions-Aufrechterhaltungsgrad bei einer Konzentration der OH-Radikale in den Siliciumdioxid Teilchen von 658 Gew.-ppm der Lampe 10 hoch aufrechterhalten wird. Der Aufrechterhaltungsgrad der Beleuchtungsintensität bei einer Konzentration der OH-Radikale in den Siliciumdioxid Teilchen von 658 Gew.-ppm der Lampe 1 bleibt bei 81%, was ungefähr gleich 79% ist, bei welchem der Aufrechterhaltungsgrad der Beleuchtungsintensität bei einer Konzentration der OH-Radikale in den Siliciumdioxid Teilchen von 7 Gew.-ppm der Lampe 2 liegt. Das heißt, die ausgezeichnete Wirkung hinsichtlich der Aufrechterhaltung der Beleuchtungsintensität, welche dadurch erhalten wird, dass die Konzentration der OH-Radikale in den Siliciumdioxid Teilchen auf mindestens 10 Gew.-ppm festgelegt wird, wird bei einer Konzentration der OH-Radikale von 658 Gew.-ppm nicht erreicht.
Man kann sich vorstellen, dass der Grund hierfür darin liegt, dass im Fall einer zu hohen Konzentration der OH-Radikale in den Siliciumdioxid Teilchen durch eine Reaktion der Sauerstoff-Atome, welche aus den OH-Radikalen entstehen, mit Edelgas-Atomen die Bildung von Excimermolekülen behindert wird und dass dadurch der Aufrechterhaltungsgrad der Beleuchtungsintensität sich verringert. Wenn die Konzentration der OH-Radikale in den Siliciumdioxid Teilchen zu hoch ist, werden die OH-Radikale in den Siliciumdioxid Teilchen dadurch, dass sie dem Entla dungsplasma ausgesetzt sind, erwärmt und optisch angeregt und als Wasser (H₂O) in den Entladungsraum abgegeben. Das freigesetzte Wasser (H₂O) wird im Entladungsplasma zersetzt. Bei einer Excimerlampe, in welche als Entladungsgas Xenon (Xe) eingefüllt ist, entstehen Moleküle (XeO), in denen Xenon-Atome mit Sauerstoff-Atomen verbunden sind. Von diesen Molekülen wird nun grüne Strahlung mit einer Haupt-Wellenlänge von ca. 550 nm ausgestrahlt. Durch eine derartige Reaktion von Sauerstoff-Atomen mit Edelgas-Atomen wird die Bildung von Excimermolekülen behindert, und der Aufrechterhaltungsgrad der Beleuchtungsintensität der Excimer-Emission mit einer Haupt-Wellenlänge von 172 nm verringert sich.
Aufgrund des vorstehend beschriebenen Phänomens kann ein Fall auftreten, in welchem der Aufrechterhaltungsgrad der Beleuchtungsintensität sich verringert, auch wenn der Reflexions-Aufrechterhaltungsgrad der UV-Reflexionsschicht hoch aufrechterhalten werden kann. Es hat sich deshalb erwiesen, dass es auch erforderlich ist, die Konzentration der OH-Radikale in den Siliciumdioxid Teilchen, welche in der UV-Reflexionsschicht enthalten sind, auf höchstens 502 Gew.-ppm einzustellen, um ein übermäßiges Vorhandensein von Sauerstoff-Atomen, welche aus den OH-Radikalen entstehen, im Entladungsraum zu verhindern, so eine Behinderung bei der Bildung von Excimer-Molekülen aufgrund einer Reaktion von Sauerstoff-Atomen mit Edelgas-Atomen zu verhindern, eine Verringerung des Aufrechterhaltungsgrades der Beleuchtungsintensität der Excimerlampe zu unterdrücken und gleichzeitig eine ausgezeichnete Wirkung hinsichtlich der Aufrechterhaltung der Beleuchtungsintensität zu erreichen, welche dadurch erhalten wird, dass die Konzentration der OH-Radikale in den Siliciumdioxid Teilchen auf mindestens 10 Gew.-ppm festgelegt wird.
Versuchsbeispiel 2
Mit Lampen, bei welchen die mittleren Korngrößen sowie die Anteile an Siliciumdioxid-Teilchen und Aluminiumoxid Teilchen der UV-Reflexionsschichten verändert wurden, wurden dieselben Messungen wie im Versuchsbeispiel 1 durchgeführt.
(Grundanordnung der Excimerlampe)
Excimerlampen wie im Versuchsbeispiel 1 und unter denselben Bedingungen hergestellt außer, dass mittlere Korngrößen sowie Anteile an Siliciumdioxid Teilchen und Aluminiumoxid-Teilchen der UV-Reflexionsschichten auf verschiedene Weise verändert wurden.
Lampe 11

Aluminiumoxid Teilchen: mittlere Korngröße 1.5 μm
Anteil: 20 Gewichtsprozent
Siliciumdioxid Teilchen: mittlere Korngröße 1.5 μm
Anteil: 80 Gewichtsprozent

Lampe 12

Aluminiumoxid Teilchen: mittlere Korngröße 1.5 μm
Anteil: 30 Gewichtsprozent
Siliciumdioxid Teilchen: mittlere Korngröße 1.5 μm
Anteil: 70 Gewichtsprozent

Lampe 13

Aluminiumoxid Teilchen: mittlere Korngröße 0.3 μm
Anteil: 10 Gewichtsprozent
Siliciumdioxid Teilchen: mittlere Korngröße 0.3 μm
Anteil: 90 Gewichtsprozent

Lampe 14

Aluminiumoxid Teilchen: mittlere Korngröße 3.5 μm
Anteil: 40 Gewichtsprozent
Siliciumdioxid Teilchen: mittlere Korngröße 0.3 μm
Anteil: 60 Gewichtsprozent

Lampe 15

Aluminiumoxid Teilchen: mittlere Korngröße 4.0 μm
Anteil: 10 Gewichtsprozent
Siliciumdioxid Teilchen: mittlere Korngröße 0.5 μm
Anteil: 90 Gewichtsprozent

Für die Excimerlampen mit der vorstehend beschriebenen Anordnung (Lampen 11 bis 15) wurde in derselben Weise wie beim Versuchsbeispiel 1 die Konzentration der OH-Radikale in den Siliciumdioxid Teilchen, der Reflexions-Aufrechterhaltungsgrad sowie der Aufrechterhaltungsgrad der Beleuchtungsintensität gemessen. Die Messergebnisse für die Lampen 11 bis 15 sind in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2

	Bestandteil	Haupt-Korngröße (μm)	Anteil (Gew.-%)	Konzentration der OH-Radikale in den Siliciumdioxid Teilchen (Gew.-ppm)	Reflexions-Aufrechterhaltungsgrad (%)	Aufrechterhaltungsgrad der Beleuchtungsintensität (%)
Lampe 11	Aluminiumoxid Teilchen	1.5	20	153	96	94
	Siliciumdioxid Teilchen	1.5	80
Lampe 12	Aluminiumoxid Teilchen	1.5	30	221	95	94
	Siliciumdioxid Teilchen	1.5	70
Lampe 13	Aluminiumoxid Teilchen	0.3	10	183	92	91
	Siliciumdioxid Teilchen	0.3	90
Lampe 14	Aluminiumoxid Teilchen	3.5	40	304	95	93
	Siliciumdioxid Teilchen	0.3	60
Lampe 15	Aluminiumoxid Teilchen	4.0	10	197	97	95
	Siliciumdioxid Teilchen	0.5	90

Bei den UV-Reflexionsschichten der Lampen 11 bis 15 lag die Konzentration der OH-Radikale in den Siliciumdioxid-Teilchen in einem Bereich von mindestens 10 Gew.-ppm und höchstens 502 Gew.-ppm. Es wurde festgestellt, dass der Reflexions-Aufrechterhaltungsgrad sowie der Aufrechterhaltungsgrad der Beleuchtungsintensität dieser UV-Reflexionsschichten bei mindestens 90% liegen. Aus diesen Ergebnissen hat sich erwiesen, dass selbst bei verschiedenen Änderungen der mittleren Korngrößen sowie der Anteile der Siliciumdioxid Teilchen und Aluminiumoxid-Teilchen der UV-Reflexionsschichten ein ausreichend hoher Reflexions-Aufrechterhaltungsgrad sowie ein ausreichend hoher Aufrechterhaltungsgrad der Beleuchtungsintensität beibehalten werden, wenn die Konzentration der OH-Radikale in den Siliciumdioxid Teilchen der UV- Reflexionsschicht in einem Bereich von mindestens 10 Gew.-ppm und höchstens 502 Gew.-ppm liegt.
Vorstehend wurde zwar eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die vorstehend beschriebenen Excimerlampen beschränkt, sondern kann zum Beispiel auch auf die in 5 gezeigte Excimerlampe 50 vom Doppelröhrentyp angewendet werden. Auf der Innenoberfläche der Außenröhre 52 und auf der Außenoberfläche der Innenröhre 53 des Entladungsgefäßes 51 der in 5 gezeigten Excimerlampe 50 sind UV-Reflexionsschichten 54 gebildet. Der Innendurchmesser der Außenröhre 52 liegt bei 24 mm, der Außendurchmesser der Innenröhre 53 bei 16 mm, die Gesamtlänge bei 350 mm und die Dicke bei 1 mm. Sie bestehen jeweils aus Silicaglas. Auf der Außenoberfläche der Außenröhre 52 ist eine Außenelektrode 55 aus einem netzartigen Metall und auf der Außenoberfläche der Innenröhre 53 eine Innenelektrode 55 aus einem plattenartigen Metall angeordnet.
Die Erfindung kann ferner auch bei einer eckigen Excimerlampe 60 gemäß 6 angewendet werden. Die in 6 gezeigte Excimerlampe 60 weist beispielsweise ein Entladungsgefäß 61 mit einem rechteckigen Querschnitt aus Silicaglas auf. Auf gegenüberliegenden Außenoberflächen dieses Entladungsgefäßes 61 ist ein Paar Außenelektroden 62, 63 aus Metall in der Weise angeordnet, dass sie sich in der Röhrenachsrichtung des Entladungsgefäßes 61 erstrecken. In das Entladungsgefäß 61 ist Xenongas als Entladungsgas eingefüllt. Auf der Innenoberfläche des Entladungsgefäßes 61 ist eine UV-Reflexionsschicht 64 angeordnet. Auf der Außenoberfläche des Entladungsgefäßes 61 ist auf einer beliebigen Seite, welche nicht mit den Außenelektroden 62, 63 versehen ist, ein Lichtaustrittsfenster 65 dadurch gebildet, dass die UV-Reflexionsschicht 64 nicht gebildet ist. Die Abmessung des Entladungsgefäßes 61 liegt bei 14 × 34 × 150 mm. Die Dicke liegt bei 2.5 mm.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2007-335350 A [0004]
- JP 2004-113984 A [0007]

Claims

Excimerlampe, welche ein Entladungsgefäß aus Silicaglas mit einem Entladungsraum aufweist, bei welcher ein Paar Elektroden so angeordnet ist, dass das Silicaglas des Entladungsgefäßes sich zwischen diesen befindet, bei welcher in den Entladungsraum Entladungsgas eingefüllt ist und auf der Innenoberfläche des Entladungsgefäßes eine UV-Reflexionsschicht gebildet ist, die aus Siliciumdioxid Teilchen, welche OH-Radikale enthalten, und aus Feinteilchen mit einem höheren Schmelzpunkt als Siliciumdioxid besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration der OH-Radikale in den Siliciumdioxid Teilchen bei mindestens 10 Gew.-ppm liegt.
Excimer-Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration der OH-Radikale in den Siliciumdioxid Teilchen bei höchstens 502 Gew.-ppm liegt.
Excimer-Lampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Feinteilchen mit einem höheren Schmelzpunkt als Siliciumdioxid ausgewählt sind aus Aluminiumoxid, Lithiumfluorid, Magnesiumfluorid, Calciumfluorid oder Bariumfluorid.
Excimer-Lampe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Korngröße der Feinteilchen mit einem höheren Schmelzpunkt als Siliciumdioxid in einem Bereich von 0.01 μm bis 20 μm liegt.
Excimer-Lampe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass, und dass die mittlere Korngröße der Feinteilchen mit einem höheren Schmelzpunkt als Siliciumdioxid im Bereich von 0.1 μm bis 10 μm, bevorzugt bei 0.1 μm bis 3 μm, liegt.