KR100973121B1 - Excimer lamp - Google Patents

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KR100973121B1 KR1020080104672A KR20080104672A KR100973121B1 KR 100973121 B1 KR100973121 B1 KR 100973121B1 KR 1020080104672 A KR1020080104672 A KR 1020080104672A KR 20080104672 A KR20080104672 A KR 20080104672A KR 100973121 B1 KR100973121 B1 KR 100973121B1
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후미히코 오다
유키히로 모리모토
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우시오덴키 가부시키가이샤
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Abstract

화학적으로 안정적인 6불화 유황, 4불화 탄소, 또는 3불화 질소와 같은 가스를 이용해도, 고조도이고, 또한 조도 안정성이 높은 엑시머 램프를 제공하는 것이다.The use of chemically stable gases such as sulfur hexafluoride, carbon tetrafluoride, or nitrogen trifluoride also provides an excimer lamp with high illumination and high illumination stability.

발광관(2) 내에 희가스와 불화물이 봉입(封入)되어 발광관(2)의 외면에 적어도 한쪽의 전극(10, 11)이 배치된 엑시머 램프에 있어서, 발광관(2) 내의 가스압이 전체 압력으로 13.3㎪ 이상이며, 상기 불화물이, 6불화 유황, 4불화 탄소, 또는 3불화 질소 중 어느 하나이고, 상기 불화물의 전체 가스에 대한 몰비가 0.001％ 내지 10％이고, 상기 희가스가, 아르곤, 크립톤, 또는 크세논 중 어느 하나와 헬륨 및/또는 네온으로 이루어지고, 이 헬륨 및/또는 이 네온의 희가스 전체에 대한 몰비가 90％ 내지 99.5％인 것을 특징으로 하는 엑시머 램프이다.In an excimer lamp in which a rare gas and a fluoride are enclosed in the light emitting tube 2 and at least one electrode 10 or 11 is disposed on an outer surface of the light emitting tube 2, the gas pressure in the light emitting tube 2 is total pressure. 13.3 kPa or more, wherein the fluoride is any one of sulfur hexafluoride, carbon tetrafluoride, or nitrogen trifluoride, the molar ratio of the fluoride to the total gas is 0.001% to 10%, and the rare gas is argon, krypton It is an excimer lamp which consists of helium and / or neon with either xenon, and the molar ratio with respect to the whole rare gas of this helium and / or this neon is 90%-99.5%.

Description

엑시머 램프{EXCIMER LAMP}Excimer lamp {EXCIMER LAMP}

본 발명은, 엑시머 램프에 관한 것으로서, 특히 발광관의 외면에 전극을 설치한 엑시머 램프에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an excimer lamp, and more particularly to an excimer lamp provided with an electrode on an outer surface of a light emitting tube.

종래부터, 유전체가 되는 방전 용기 내에, 적절한 발광 가스와 할로겐을 충전하여, 방전 용기 내에서의 유전체 엑시머 방전에 의해 엑시머 분자를 생성하고, 엑시머 분자로부터 엑시머 광을 방사시키는 엑시머 램프가 알려져 있다. 엑시머 램프는, 예를 들면 광화학 반응용의 자외선 광원으로서 이용되고 있다.Background Art Conventionally, excimer lamps are known in which a discharge vessel serving as a dielectric is filled with a suitable luminescent gas and a halogen to generate excimer molecules by dielectric excimer discharge in the discharge vessel, and emit excimer light from the excimer molecules. An excimer lamp is used as an ultraviolet light source for photochemical reactions, for example.

이러한 엑시머 램프는, 방전용 가스로서 얻으려고 하는 엑시머 광의 파장에 따라, 희가스(아르곤, 크립톤, 크세논 등) 또는 희가스와 할로겐(불소, 염소, 브롬, 요오드 등)의 조립이 이용된다. 예를 들면, 아르곤-불소로 이루어진 방전용 가스에서는 193㎚의 광이 방사되고, 크립톤-불소로 이루어진 방전용 가스에서는 248㎚의 광이 방사되며, 크세논-불소로 이루어진 방전용 가스에서는 351㎚의 광이 방사된다. 이들의 광은, 표면 개질, 살균 등의 용도로 이용된다. 특히, 리소그래피에 널리 이용되고 있는 193㎚, 248㎚의 방사가 얻어지는 아르곤-불소, 크립톤-불소의 엑시머 램프에서는, 레지스트의 특성 시험, 주변 노광, 마스크 검사 등의 폭넓은 용도로 이용되고 있다.Such excimer lamps use a rare gas (argon, krypton, xenon, or the like) or a combination of rare gas and halogen (fluorine, chlorine, bromine, iodine, etc.) depending on the wavelength of excimer light to be obtained as a gas for discharge. For example, 193 nm of light is emitted from a discharge gas made of argon-fluorine, 248 nm of light is emitted from a discharge gas made of krypton-fluorine, and 351 nm of light is discharged from a gas of discharge made of xenon-fluorine. Light is emitted. These lights are used for applications such as surface modification and sterilization. In particular, in the argon-fluorine and krypton-fluorine excimer lamps in which 193 nm and 248 nm radiation, which are widely used in lithography, are used, they are used in a wide range of applications such as resist property testing, peripheral exposure, and mask inspection.

엑시머 램프의 발광관에 불소를 봉입하고, 발광관이 석영 유리(SiO2)일 경우, 석영 유리(SiO2)에 포함되는 실리카(Si)와 불소 이온의 반응성이 높기 때문에, 램프 점등 중에, 불소 이온과 접하는 발광관의 재료로서는, 석영 유리(SiO2)를 이용할 수 없다. 이 때문에, 발광관으로서는, 불소 이온의 흡수가 적은 재료로 이루어지는 실리카(Si)를 포함하지 않는 재료가 이용되고, 발광관의 재료로서는, 예를 들면, 산화 알류미늄(Al203)을 주성분으로 하는 사파이어(단결정 알루미나)나 알루미나(다결정 알루미나)와 같은 금속 산화물이 이용된다.When fluorine is enclosed in the light emitting tube of the excimer lamp, and the light emitting tube is quartz glass (SiO 2 ), the fluorine during the lamp lighting is high because the reactivity of silica (Si) and fluorine ions contained in the quartz glass (SiO 2 ) is high. As the material of the light emitting tube in contact with the ions, quartz glass (SiO 2 ) cannot be used. As a result, the arc tube as, a material the absorption of fluoride ion which does not contain the silica (Si) consisting of a less material is used, examples of the arc tube material, for example, as a main component oxide, aluminum (Al 2 0 3) A metal oxide such as sapphire (single crystal alumina) or alumina (polycrystalline alumina) is used.

또, 엑시머 램프에 봉입되는 불소원으로서는, F2는, 발생 혹은 배기에서 불소에 의해 부식되지 않는, 또는 반응하지 않는 특수한 설비가 필요하고, 게다가 취급이 어렵기 때문에 이용할 수 없다. 그 때문에, 화학적으로 안정적인 SF6, CF4, NF3과 같은 가스를 이용하는 것이 제안되고 있다. 특히, SF6을 이용한 자외선 램프가, 특허 문헌 1에 기재되어 있다.Further, as the fluorine source to be introduced in the excimer lamp, F 2 is not corroded by the fluorine generated at or exhaust, or that do not react requires special equipment and, yet can not be used because the handling is difficult. Therefore, it is proposed to use chemically stable gases such as SF 6 , CF 4 , and NF 3 . Especially, the ultraviolet lamp using SF 6 is described in patent document 1. As shown in FIG.

[특허 문헌 1: 일본국 특허 2913294호][Patent Document 1: Japanese Patent No. 2913294]

그러나, SF6, CF4, NF3과 같은 가스는 화학적인 안정성이 높고, 전자 부착성이 높은(환언하면, 전자를 포획하는 성질이 강한) 가스이고, 전리에 의해 생긴 전자를 높은 확률로 포획한다. 그 때문에, 특허 문헌 1에 기재된 자외선 램프에서는, SF6의 농도가 높고, 발광관 내의 가스 전체에 차지하는 SF6의 몰비가 6.6~10％로 되어 있고, 그 결과 조도 안정성이 나쁘다. 또, 이 자외선 램프에서는, 가스 전체의 압력이 0.7~7㎪이고 낮기 때문에, 자외선의 발광량이 적고, 결과적으로, 조사면에서의 조도가 낮고, 실용적인 램프로서는 이용할 수 없었다.However, gases such as SF 6 , CF 4 , and NF 3 are gases with high chemical stability, high electron adhesion (in other words, strong electron trapping properties), and have high probability of trapping electrons generated by ionization. do. Accordingly, the UV lamps described in Patent Document 1, and a high concentration of SF 6, the molar ratio of SF 6 among the whole gas in the arc tube is 6.6 to 10%, is poor reliability resulting roughness. Moreover, in this ultraviolet lamp, since the pressure of the whole gas is 0.7-7 Pa and low, the amount of ultraviolet light emission is small, As a result, the illuminance on the irradiation surface is low, and it was not usable as a practical lamp.

본 발명의 목적은, 상기의 문제점을 감안하여, 화학적으로 안정적인 6불화 유황, 4불화 탄소, 또는 3불화 질소와 같은 가스를 이용해도, 고조도이고, 또한 조도 안정성이 높은 엑시머 램프를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an excimer lamp having a high illuminance and a high illuminance stability even when chemically stable gases such as sulfur hexafluoride, carbon tetrafluoride, or nitrogen trifluoride are used. .

본 발명은, 상기의 과제를 해결하기 위해, 다음의 수단을 채용했다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM This invention employ | adopted the following means in order to solve said subject.

제1 수단은, 발광관 내에 희가스와 불화물이 봉입되고, 그 발광관의 외면에 적어도 하나의 전극(10, 11)이 배치된 엑시머 램프에 있어서, 상기 발광관 내의 가스압이 전체 압력으로 13.3㎪ 이상이고, 상기 불화물이, 6불화 유황, 4불화 탄소, 또는 3불화 질소의 어느 것이고, 상기 불화물의 전체 가스에 대한 몰비가 0.001％ 내지 1O％이고, 상기 희가스가, 아르곤, 크립톤, 또는 크세논의 어느 하나와 헬륨, 네온, 또는 헬륨과 네온의 어느 하나로 이루어지고, 이 헬륨, 네온, 또는 헬륨과 네온의 어느 하나의 희가스 전체에 대한 몰비가 90％ 내지 99.5％인 것을 특징으로 하는 엑시머 램프이다.The first means is an excimer lamp in which a rare gas and a fluoride are enclosed in a light emitting tube, and at least one electrode 10, 11 is disposed on an outer surface of the light emitting tube, wherein the gas pressure in the light emitting tube is 13.3 kPa or more at a total pressure. The fluoride is any one of sulfur hexafluoride, carbon tetrafluoride, or nitrogen trifluoride, the molar ratio of the fluoride to the total gas is 0.001% to 10%, and the rare gas is any of argon, krypton, or xenon. It is an excimer lamp which consists of one and helium, neon, or any one of helium and neon, and the molar ratio with respect to the whole rare gas of helium, neon, or any one of helium and neon is 90%-99.5%.

제2 수단은, 제1 수단에 있어서, 상기 발광관의 재료가, 산화 알류미늄(Al203)을 주성분으로 하는 사파이어(단결정 알루미나) 혹은 알루미나(다결정 알루미나), 2불화 마그네슘(MgF2), 불화 리튬(LiF), 2불화 칼슘(CaF2), 2불화 바륨(BaF2), 또는 YAG(이트륨·알루미늄·가닛)인 것을 특징으로 하는 엑시머 램프이다.In the second means, in the first means, the material of the light emitting tube includes sapphire (single crystal alumina) or alumina (polycrystalline alumina), magnesium difluoride (MgF 2 ), mainly composed of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), It is an excimer lamp characterized by lithium fluoride (LiF), calcium difluoride (CaF 2 ), barium difluoride (BaF 2 ), or YAG (yttrium aluminum garnet).

청구항 1에 기재된 발명에 의하면, 조도가 1mW/㎠ 이상의 조도를 얻을 수 있고, 조사면에서의 조도의 변동 범위가 ±10％ 이내가 되는 조도 안정성을 얻을 수 있고, 여러 가지의 응용면에서의 실용화가 가능한 엑시머 램프를 제공할 수 있다.According to the invention of claim 1, roughness of 1 mW / cm 2 or more can be obtained, and roughness stability in which the fluctuation range of the illuminance on the irradiated surface is within ± 10% can be obtained. Can provide excimer lamps.

또, 청구항 2에 기재의 발명에 의하면, 발광관은, 150~400㎚의 광에 대하여 광투과성을 가짐과 더불어, 불소 이온의 흡수가 적은 재료로부터 구성되므로, 봉입된 불화물의 감소를 방지할 수 있다.In addition, according to the invention of claim 2, the light emitting tube is made of a material having light transmittance with respect to light of 150 to 400 nm and a low absorption of fluorine ions, so that the reduction of encapsulated fluoride can be prevented. have.

본 발명의 일실시 형태를 도 1 내지 도 19를 이용하여 설명한다.An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 19.

도 1은, 본 실시 형태의 발명에 관련되는 엑시머 램프의 사시도, 도 2a는 도 1에 나타낸 엑시머 램프의 관축을 통과하는 절단면으로부터 본 단면도, 도 2b는 도 2a의 A-A의 절단면으로부터 본 단면도이다.1: is a perspective view of the excimer lamp which concerns on this invention of this embodiment, FIG. 2A is sectional drawing seen from the cutting surface which passes the tube axis of the excimer lamp shown in FIG. 1, and FIG. 2B is sectional drawing seen from the cutting surface of A-A of FIG. 2A.

이들 도면에 나타낸 바와 같이, 엑시머 램프(1)의 발광관(2)은, 직관 형상으로 이루어지고, 150~400㎚의 광에 대하여 광투과성을 가짐과 더불어, 불소 이온의 흡수가 적은 재료로부터 구성된다. 발광관(2)의 재료로서는, 예를 들면, 산화 알루미늄(Al203)을 주성분으로 하는 사파이어(단결정 알루미나)나 알루미나(다결정 알루미나)와 같은 금속 산화물을 이용한다. 또 그 외에 발광관(2)에 이용하는 재료로서는, 2불화 마그네슘(MgF2), 불화 리튬(LiF), 2불화 칼슘(CaF2), 2불화 바륨(BaF2), YAG(이트륨·알루미늄·가닛)와 같은 불화물을 이용할 수도 있다.As shown in these figures, the light emitting tube 2 of the excimer lamp 1 has a straight tube shape, is made of a material having a light transmittance with respect to light of 150 to 400 nm and a low absorption of fluorine ions. do. As the material of the light emitting tube 2, for example, a metal oxide such as sapphire (single crystal alumina) or alumina (polycrystalline alumina) mainly composed of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is used. In addition, as a material used for the light emitting tube 2, magnesium difluoride (MgF 2 ), lithium fluoride (LiF), calcium difluoride (CaF 2 ), barium difluoride (BaF 2 ), YAG (yttrium aluminum garnet) Fluoride, such as) may be used.

또한, 발광관(2)의 광투과성 재료로서 석영 유리(SiO2)를 이용하는 것도 생각할 수 있지만, 상술한 바와 같이, 석영 유리(SiO2)에 포함되는 실리카(Si)는, 불소 이온과의 반응성이 높기 때문에, 램프 점등 중에, 불소 이온과 접하게 되므로, 석영 유리(SiO2)는 이용할 수 없다. 이 때문에, 불소 이온의 흡수가 적은 재료로 이루어지는, 실리카(Si)를 포함하지 않는 재료가 이용되게 된다.It is also conceivable to use quartz glass (SiO 2 ) as the light transmitting material of the light emitting tube 2, but as described above, silica (Si) contained in the quartz glass (SiO 2 ) is reactive with fluorine ions. Since this is high, quartz glass (SiO 2 ) cannot be used because it comes into contact with fluorine ions during lamp lighting. For this reason, the material which does not contain silica (Si) which consists of a material with little absorption of a fluorine ion is used.

발광관(2)의 길이 방향에서의 양단은 개방되어 있고, 그 양단에는 컵 형상의 뚜껑 부재(3, 4)가 설치된다. 뚜껑 부재(3, 4)는, 예를 들면, 철(Fe)에 니켈(Ni) 및 코발트(Co)를 배합한 합금, 이른바 코바르에 의해 형성된다. 또한, 뚜껑 부재(3, 4)는 금속으로 한정되는 것이 아니라, 내자외선성을 가지면 되기 때문에, 발광관(2)과 동일한 재료로 이루어지는, 예를 들면, 산화 알루미늄(Al203)을 주성분으로 하는 사파이어(단결정 알루미나) 등을 이용해도 된다.Both ends in the longitudinal direction of the light emitting tube 2 are open, and cup-shaped lid members 3 and 4 are provided at both ends thereof. The lid members 3 and 4 are formed of, for example, an alloy in which nickel (Ni) and cobalt (Co) are mixed with iron (Fe), so-called cobar. In addition, since the lid members 3 and 4 are not limited to metal but only have ultraviolet resistance, for example, aluminum oxide (Al 2 O 3 ) made of the same material as that of the light emitting tube 2 is a main component. You may use sapphire (single-crystal alumina) etc. which are used.

발광관(2)과 뚜껑 부재(3, 4) 사이에는, 봉입재(5, 6)가 충전됨으로써, 발광관(2)과 뚜껑 부재(3, 4)가 결합되어 발광관(2)과 뚜껑 부재(3, 4)와 봉입재(5, 6)로 이루어지는 방전 용기가 형성된다. 봉입재(5, 6)의 재료로서는, 예를 들면, 은과 구리의 합금(Ag-Cu 합금)으로 이루어진 납재가 이용된다. 엑시머 램프(1)의 점등시, 봉입재(5, 6)에는, 자외선이 조사됨과 더불어, 엑시머 램프(1)로부터의 점등열에 의하여 가열되기 때문에, 내자외선성 및 내열성을 가지는 것이 필요하다. 특히, 은과 구리의 합금(Ag-Cu 합금)과 같은 불소 이온의 흡수가 적은 것이라면, 적합하게 이용할 수 있다.Between the light emitting tube 2 and the lid members 3 and 4, the encapsulant 5 and 6 are filled, so that the light emitting tube 2 and the lid members 3 and 4 are coupled to the light emitting tube 2 and the lid. The discharge container which consists of the members 3 and 4 and the sealing materials 5 and 6 is formed. As a material of the encapsulation materials 5 and 6, for example, a brazing material made of an alloy of silver and copper (Ag-Cu alloy) is used. When the excimer lamp 1 is turned on, the encapsulants 5 and 6 are irradiated with ultraviolet rays and heated by the heat of illumination from the excimer lamp 1, so that it is necessary to have ultraviolet resistance and heat resistance. In particular, as long as the absorption of fluorine ions such as an alloy of silver and copper (Ag-Cu alloy) is low, it can be suitably used.

제2의 뚜껑 부재(4)에는 가스관(7)이 설치되어 있고, 방전 용기의 내부(8)가 가스관(7)에 의해 배기되어 감압된 후, 방전용 가스로서 희가스와 화학적인 안정성이 높은 불화물이 봉입된다. 방전용 가스의 봉입 후, 가스관(7)은 압접 등으로 봉입부(9)가 형성됨으로써, 방전 용기는 밀폐 구조가 된다.The gas pipe 7 is provided in the 2nd cover member 4, The inside 8 of the discharge container is exhausted by the gas pipe 7, and pressure-reduced, and the fluoride which is high in gas and chemical stability as discharge gas is high. This is sealed. After the gas for discharge is sealed, the gas pipe 7 is formed with the sealing portion 9 by pressure welding or the like, whereby the discharge container has a sealed structure.

방전 용기의 내부(8)에 봉입되는 방전용 가스로서 아르곤(Ar), 크립톤(Kr) 또는 크세논(Xe)의 어느 것과 헬륨(He) 및/또는 네온(Ne)으로 이루어진 희가스와 6불화 유황(SF6), 4불화 탄소(CF4) 또는 3불화 질소(NF3)로 이루어진 불화물이 이용된다.A rare gas composed of argon (Ar), krypton (Kr) or xenon (Xe), helium (He) and / or neon (Ne), and sulfur hexafluoride as a discharge gas enclosed in the interior 8 of the discharge vessel. SF 6 ), fluoride consisting of carbon tetrafluorocarbon (CF 4 ) or nitrogen trifluoride (NF 3 ) is used.

발광관(2)의 외면에는, 도 2b에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 외부 전극(10, 11)이 서로 전기적으로 대향하도록 배치됨과 더불어, 도 2a에 나타낸 바와 같이, 발광관(2)의 관축 방향을 따라 연장되도록 설치된다. 또한, 외부 전극(10, 11)은 봉입재(5, 6) 및 뚜껑 부재(3, 4)로부터 떨어지게 설치된다. 외부 전극(10, 11)은, 예를 들면, 구리를 페이스트 형상으로 한 것을 발광관(2)의 외면에 도포하여 형성하거나 또는 판 형상의, 예를 들면, 알루미늄을 접착제 등에 의해 발광관(2)의 외면에 접착하여 형성된다. 외부 전극(10, 11)의 길이 방향의 각각의 일단에는 리드(12, 13)가 땜납(14, 15) 등에 의해 전기적으로 접속되고 리드(12, 13)에는 도시하지 않는 전원이 접속되어 엑시머 램프(1)의 점등시에 급전된다.On the outer surface of the light emitting tube 2, as shown in FIG. 2B, the pair of external electrodes 10 and 11 are arranged to face each other electrically, and as shown in FIG. 2A, the tube axis of the light emitting tube 2 is provided. It is installed to extend along the direction. In addition, the external electrodes 10, 11 are provided away from the encapsulant 5, 6 and the lid members 3, 4. The external electrodes 10, 11 are formed by, for example, coating copper on the outer surface of the light emitting tube 2 to form a paste, or by forming a plate-shaped, for example, aluminum with an adhesive or the like. It is formed by adhering to the outer surface of the). Leads 12 and 13 are electrically connected to each end of the external electrodes 10 and 11 in the longitudinal direction by solders 14 and 15, and a power source (not shown) is connected to the leads 12 and 13 to excimer lamps. Power is supplied at the time of lighting of (1).

엑시머 램프(1)의 점등시, 한 쌍의 외부 전극(10, 11) 사이에 전체 압력이 인가됨으로써, 발광관(2)을 통하여 외부 전극(10, 11) 사이에 방전이 발생한다. 방전용 가스의 희가스가, 예를 들면 아르곤(Ar)과 불화물이, 예를 들면 6불화 유황(SF6)일 경우, 이들의 가스가 전리되고, 아르곤 이온이나 불소 이온이 형성되어 아르곤-불소로 이루어진 엑시머 분자가 형성되어 193㎚의 파장 근방의 광을 발광해, 발광관(2)의 외부에 방사된다.When the excimer lamp 1 is turned on, a total pressure is applied between the pair of external electrodes 10, 11, so that discharge occurs between the external electrodes 10, 11 through the light emitting tube 2. When the rare gas of the discharge gas is, for example, argon (Ar) and fluoride, for example sulfur hexafluoride (SF 6 ), these gases are ionized and argon ions or fluorine ions are formed to form argon-fluorine. The excimer molecule thus formed is formed to emit light in the vicinity of the wavelength of 193 nm, and is emitted outside the light emitting tube 2.

엑시머 렘프(1)의 점등시에는, 발광관(2)의 관축 방향으로 거리 L1의 범위에서 연장하는 외부 전극(11, 12) 사이에, 발광관(2)을 통해 엑시머 방전이 행해진다. 발광관(2)이 불소 이온의 흡수가 적은 재료로서 실리카(Si)를 포함하지 않는 재료로 구성되어 있으므로, 전리된 불소 이온이 발광관(2)에 흡수되지 않는다.When the excimer lamp 1 is turned on, excimer discharge is performed through the light emitting tube 2 between the external electrodes 11 and 12 extending in the range of the distance L1 in the tube axis direction of the light emitting tube 2. Since the light emitting tube 2 is made of a material which does not contain silica (Si) as a material having little absorption of fluorine ions, the ionized fluorine ions are not absorbed into the light emitting tube 2.

발광관(2) 내에 봉입된 방전용 가스는, 희가스로서의 아르곤, 크립톤, 또는 크세논의 어느 쪽 헬륨 및/또는 네온 중, 발광 가스로서의 아르곤, 크립톤, 또는 크세논의 어느 쪽과 불화물로서의 6불화 유황, 4불화 탄소, 또는 3불화 질소의 불 소 이온이 반응하고, 엑시머 분자가 되어 광을 방사하는 가스이다. 또한, 희가스 중, 헬륨 및/또는 네온은, 발광에 기여하지 않는 버퍼 가스이다.The discharge gas enclosed in the light emitting tube 2 includes either argon, krypton, or xenon as a rare gas, either argon, krypton, or xenon as sulfur, and hexafluoride as fluoride. Fluorine ions of carbon tetrafluoride or nitrogen trifluoride react to form excimer molecules to emit light. In the rare gas, helium and / or neon are buffer gases that do not contribute to light emission.

발광관(2) 내에 방전용 가스로서, 상기의 희가스와 불화물을 봉입하여, 외부 전극(11, 12) 사이에 고전체 압력을 인가하여 방전 용기(8) 내에 방전을 유기시켜, 엑시머 발광을 얻을 경우, 발광에 이르는 메카니즘은 개략 다음과 같다고 추정된다. 예를 들면, 희가스로서 아르곤(Ar) 및 불화물로서 6불화 유황(SF6)을 봉입했을 경우, 방전에 의해 SF6은 F와 SFx 등으로 분해하고, 생긴 F로부터 Ar과 엑시머(엑시머(ArF*)가 생기고 엑시머 발광(ArF*→ArF+hν(193㎚))을 얻을 수 있다. 또한, 다른 희가스로서 크립톤, 또는 크세논, 불화물로서 4불화 탄소, 또는 3불화 질소를 이용해도, 같은 발광에 이르는 메카니즘을 나타내는 것이 추정된다.As the gas for discharge in the light emitting tube 2, the rare gas and the fluoride are encapsulated, a high total pressure is applied between the external electrodes 11 and 12 to induce discharge in the discharge vessel 8, thereby obtaining excimer emission. In this case, the mechanism leading to luminescence is estimated as follows. For example, when argon (Ar) as a rare gas and sulfur hexafluoride (SF 6 ) as a fluoride are encapsulated, SF 6 is decomposed into F and SFx by discharge, and Ar and excimers (Eximer (ArF * ), And excimer emission (ArF * → ArF + hν (193 nm)) can be obtained, and the same emission can be achieved by using krypton, xenon, carbon tetrafluoride, or nitrogen trifluoride as another rare gas. It is assumed that the mechanism is represented.

엑시머 램프의 실제의 여러 가지 응용면에서의 사용을 고려하면, 조도는 1mW/㎠ 이상, 조도 안정성은, 조사면에서의 조도의 변동 범위가 ±10％ 이내인 것이 조건이 된다.Considering the practical use of the excimer lamp in various applications, the illuminance is 1 mW / cm 2 or more, and the illuminance stability is a condition that the fluctuation range of the illuminance on the irradiated surface is within ± 10%.

다음으로, 도 1에 나타낸 엑시머 램프(1)의 구성을 가지는 엑시머 램프에 있어서, 가스 성분비를 여러 가지 변경시켜, 조도와 조도 안정성을 조사하기 위해 행한 실험에 대하여 설명한다.Next, in the excimer lamp which has the structure of the excimer lamp 1 shown in FIG. 1, the experiment performed in order to examine the illuminance and roughness stability by changing various gas component ratios is demonstrated.

도 3은, 4종류의 실험 1~실험 4의 형태를 나타내는 도면으로서, 실험 1은, 발광 가스로서 아르곤(Ar), 버퍼 가스로서 네온(Ne), 불화물로서 6불화 유황(SF6)을 이용하고, 실험 2는, 발광 가스로서 아르곤(Ar), 버퍼 가스로서 헬륨(He), 불화물 로서 6불화 유황(SF6)을 이용하고, 실험 3은, 발광 가스로서 크립톤(Kr), 버퍼 가스로서 네온(Ne), 불화물로서 6불화 유황(SF6)을 이용하고, 실험 4는, 발광 가스로서 크세논(Xe), 버퍼 가스로서 네온(Ne), 불화물로서 6불화 유황(SF6)을 이용하고, 각각 도 1에 나타낸 엑시머 램프(1)를 이용하고, 조도와 조도 안정성을 조사한 실험이다. 또한, 여기에서 조도 안정성이 좋다는 것은, 점등 개시 후 1시간 이내로의 조도의 변동 범위가 ±10％ 이내인 것을 안정성이 있다고 했다.FIG. 3 is a diagram showing four types of Experiments 1 to 4, and Experiment 1 uses argon (Ar) as a light emitting gas, neon (Ne) as a buffer gas, and sulfur hexafluoride (SF 6 ) as a fluoride. In Experiment 2, argon (Ar) as a light emitting gas, helium (He) as a buffer gas, and sulfur hexafluoride (SF 6 ) as a fluoride, and Experiment 3 as krypton (Kr) as a light emitting gas and a buffer gas Neon (Ne), sulfur hexafluoride (SF 6 ) as fluoride, Experiment 4 uses xenon (Xe) as luminescent gas, neon (Ne) as buffer gas, and sulfur hexafluoride (SF 6 ) as fluoride It is an experiment which investigated illuminance and illuminance stability using the excimer lamp 1 shown in FIG. 1, respectively. In addition, good illuminance stability said that the fluctuation | variation range of the illuminance within 1 hour after a lighting start is within 10% of stability.

도 4는, 실험 1(1)에 있어서, SF6/(Ne+Ar+SF6)가 0.001％일 때, 전체 압력을 90~400Torr의 범위, Ne/(Ne+Ar)를 0~99.8％의 범위, Ar/(Ne+Ar)를 100~0.2％의 범위에서 변화시켰을 때의, 초기 조도(mW/㎠)와 조도 안정성(변동 범위±10％), 및 종합 평가를 나타내는 표이다.FIG. 4 shows that in the experiment 1 (1), when SF 6 / (Ne + Ar + SF 6 ) is 0.001%, the total pressure is in the range of 90 to 400 Torr, and Ne / (Ne + Ar) is 0 to 99.9%. It is a table | surface which shows initial stage roughness (mW / cm <2>), roughness stability (variation range +/- 10%), and comprehensive evaluation, when it changes the range and Ar / (Ne + Ar) in 100 to 0.2% of range.

도 5는, 실험 1(2)에 있어서, SF6/(Ne+Ar+SF6)가 0.02％일 때, 전체 압력을 90~400Torr의 범위, Ne/(Ne+Ar)를 0~99.8％의 범위, Ar/(Ne+Ar)를 100~O.2％의 범위에서 변화시켰을 때의, 초기 조도(mW/㎠)와 조도 안정성(변동 범위±10％), 및 종합 평가를 나타내는 표이다.FIG. 5 shows that in experiment 1 (2), when SF 6 / (Ne + Ar + SF 6 ) is 0.02%, the total pressure is in the range of 90 to 400 Torr, and Ne / (Ne + Ar) is 0 to 99.9%. Is a table showing initial roughness (mW / cm 2), roughness stability (variation range ± 10%), and comprehensive evaluation when the range of Ar / (Ne + Ar) is changed within a range of 100 to 0.2%. .

도 6은, 실험 1(3)에 있어서, SF6/(Ne+Ar+SF6)가 0.1％일 때, 전체 압력을 90~400Torr의 범위, Ne/(Ne+Ar)를 0~99.8％의 범위, Ar/(Ne+Ar)를 100~0.2％의 범위에서 변화시켰을 때의, 초기 조도(mW/㎠)와 조도 안정성(변동 범위±10％), 및 종합 평가를 나타내는 표이다.FIG. 6 shows that in the experiment 1 (3), when SF 6 / (Ne + Ar + SF 6 ) is 0.1%, the total pressure is in the range of 90 to 400 Torr, and Ne / (Ne + Ar) is 0 to 99.9%. It is a table | surface which shows initial stage roughness (mW / cm <2>), roughness stability (variation range +/- 10%), and comprehensive evaluation, when it changes the range and Ar / (Ne + Ar) in 100 to 0.2% of range.

도 7은, 실험 1(4)에 있어서, SF6/(Ne+Ar+SF6)가 10％일 때, 전체 압력을 90~400Torr의 범위, Ne/(Ne+Ar)를 0~99.8％의 범위, Ar/(Ne+Ar)를 100~0.2％의 범위에서 변화시켰을 때의, 초기 조도(mW/㎠)와 조도 안정성(변동 범위±10％), 및 종합 평가를 나타내는 표이다.FIG. 7 shows that in experiment 1 (4), when SF 6 / (Ne + Ar + SF 6 ) is 10%, the total pressure is in the range of 90 to 400 Torr, and Ne / (Ne + Ar) is 0 to 99.9%. It is a table | surface which shows initial stage roughness (mW / cm <2>), roughness stability (variation range +/- 10%), and comprehensive evaluation, when it changes the range and Ar / (Ne + Ar) in 100 to 0.2% of range.

도 8은, 실험 2(1)에 있어서, SF6/(He+Ar+SF6)가 0.001％일 때, 전체 압력을 90~400Torr의 범위, He/(He+Ar)를 0~99.8％의 범위, Ar/(He+Ar)를 100~0.2％의 범위에서 변화시켰을 때의, 초기 조도(mW/㎠)와 조도 안정성(변동 범위±10％), 및 종합 평가를 나타내는 표이다.FIG. 8 shows, in Experiment 2 (1), when SF 6 / (He + Ar + SF 6 ) is 0.001%, the total pressure is in the range of 90 to 400 Torr, and He / (He + Ar) is 0 to 99.9%. It is a table | surface which shows initial stage roughness (mW / cm <2>), roughness stability (variation range +/- 10%), and comprehensive evaluation, when it changes the range and Ar / (He + Ar) in 100 to 0.2% of range.

도 9는, 실험 2(2)에 있어서, SF6/(He+Ar+SF6)가 0.02％일 때, 전체 압력을 90~400Torr의 범위, Ne/(He+Ar)를 0~99.8％의 범위, Ar/(He+Ar)를 100~0.2％의 범위에서 변화시켰을 때의, 초기 조도(mW/㎠)와 조도 안정성(변동 범위±10％), 및 종합 평가를 나타내는 표이다.FIG. 9 shows that, in Experiment 2 (2), when SF 6 / (He + Ar + SF 6 ) is 0.02%, the total pressure is in the range of 90 to 400 Torr, and Ne / (He + Ar) is 0 to 99.9%. It is a table | surface which shows initial stage roughness (mW / cm <2>), roughness stability (variation range +/- 10%), and comprehensive evaluation, when it changes the range and Ar / (He + Ar) in 100 to 0.2% of range.

도 10은, 실험 2(3)에 있어서, SF6/(He+Ar+SF6)가 0.1％일 때, 전체 압력을 90~400Torr의 범위, Ne/(He+Ar)를 0~99.8％의 범위, Ar/(He+Ar)를 100~0.2％의 범위에서 변화시켰을 때의, 초기 조도(mW/㎠)와 조도 안정성(변동 범위±10％), 및 종합 평가를 나타내는 표이다.FIG. 10 shows that when SF 6 / (He + Ar + SF 6 ) is 0.1% in Experiment 2 (3), the total pressure is in the range of 90 to 400 Torr, and Ne / (He + Ar) is 0 to 99.9%. It is a table | surface which shows initial stage roughness (mW / cm <2>), roughness stability (variation range +/- 10%), and comprehensive evaluation, when it changes the range and Ar / (He + Ar) in 100 to 0.2% of range.

도 11은, 실험 2(4)에 있어서, SF6/(He+Ar+SF6)가 10％일 때, 전체 압력을 90~400Torr의 범위, Ne/(He+Ar)를 0~99.8％의 범위, Ar/(He+Ar)를 100~0.2％의 범 위에서 변화시켰을 때의, 초기 조도(mW/㎠)와 조도 안정성(변동 범위±10％), 및 종합 평가를 나타내는 표이다.FIG. 11 shows that in experiment 2 (4), when SF 6 / (He + Ar + SF 6 ) is 10%, the total pressure is in the range of 90 to 400 Torr, and Ne / (He + Ar) is 0 to 99.9%. It is a table | surface which shows initial stage roughness (mW / cm <2>), roughness stability (variation range +/- 10%), and comprehensive evaluation, when the range of Ar / (He + Ar) is changed to 100 to 0.2% of range.

도 12는, 실험 3(1)에 있어서, SF6/(He+Ar+SF6)가 0.001％일 때, 전체 압력을 90~400Torr의 범위, Ne/(Ne+Kr)를 0~99.8％의 범위, Kr/(ne+Kr)를 100~0.2％의 범위에서 변화시켰을 때의, 초기 조도(mW/㎠)와 조도 안정성(변동 범위±10％), 및 종합 평가를 나타내는 표이다.FIG. 12 shows that, in Experiment 3 (1), when SF 6 / (He + Ar + SF 6 ) is 0.001%, the total pressure is in the range of 90 to 400 Torr, and Ne / (Ne + Kr) is 0 to 99.9%. It is a table | surface which shows initial stage roughness (mW / cm <2>), roughness stability (variation range +/- 10%), and comprehensive evaluation, when the range and Kr / (ne + Kr) are changed in 100 to 0.2% of range.

도 13은, 실험 3(2)에 있어서, SF6/(Ne+Kr+SF6)가 0.02％일 때, 전체 압력을 90~400Torr의 범위, Ne/(Ne+Ar)를 0~99.8％의 범위, Kr/(Ne+Kr)를 100~0.2％의 범위에서 변화시켰을 때의, 초기 조도(mW/㎠)와 조도 안정성(변동 범위±10％), 및 종합 평가를 나타내는 표이다.FIG. 13 shows that, in Experiment 3 (2), when SF 6 / (Ne + Kr + SF 6 ) is 0.02%, the total pressure is in the range of 90 to 400 Torr, and Ne / (Ne + Ar) is 0 to 99.9%. It is a table | surface which shows initial stage roughness (mW / cm <2>), roughness stability (variation range +/- 10%), and comprehensive evaluation, when the range and Kr / (Ne + Kr) are changed in 100 to 0.2% of range.

도 14는, 실험 3(3)에 있어서, SF6/(Ne+Kr+SF6)가 0.1％일 때, 전체 압력을 90~400Torr의 범위, Ne/(Ne+Ar)를 0~99.8％의 범위, Kr/(ne+Kr)를 100~0.2％의 범위에서 변화시켰을 때의, 초기 조도(mW/㎠)와 조도 안정성(변동 범위±10％), 및 종합 평가를 나타내는 표이다.FIG. 14 shows that, in Experiment 3 (3), when SF 6 / (Ne + Kr + SF 6 ) is 0.1%, the total pressure is in the range of 90 to 400 Torr, and Ne / (Ne + Ar) is 0 to 99.9%. It is a table | surface which shows initial stage roughness (mW / cm <2>), roughness stability (variation range +/- 10%), and comprehensive evaluation, when the range and Kr / (ne + Kr) are changed in 100 to 0.2% of range.

도 15는, 실험 3(4)에 있어서, SF6/(Ne+Kr+SF6)가 10％일 때, 전체 압력을 90~400Torr의 범위, Ne/(Ne+Ar)를 O~99.8％의 범위, Kr/(Ne+Kr)를 100~0.2％의 범위에서 변화시켰을 때의, 초기 조도(mW/㎠)와 조도 안정성(변동 범위±10％), 및 종합 평가를 나타내는 표이다.FIG. 15 shows that, in Experiment 3 (4), when SF 6 / (Ne + Kr + SF 6 ) is 10%, the total pressure is in the range of 90 to 400 Torr, and Ne / (Ne + Ar) is 0 to 99.9%. It is a table | surface which shows initial stage roughness (mW / cm <2>), roughness stability (variation range +/- 10%), and comprehensive evaluation, when the range and Kr / (Ne + Kr) are changed in 100 to 0.2% of range.

도 16은, 실험 4(1)에 있어서, SF6/(Ne+Xe+SF6)가 0.001％일 때, 전체 압력을 90~400Torr의 범위, Ne/(Ne+Xe)를 0~99.8％의 범위, Xe/(Ne+Xe)를 100~0.2％의 범위에서 변화시켰을 때의, 초기 조도(mW/㎠)와 조도 안정성(변동 범위±10％), 및 종합 평가를 나타내는 표이다.FIG. 16 shows that in SF 4 / (Ne + Xe + SF 6 ) in 0.004% in Experiment 4 (1), the total pressure is in the range of 90 to 400 Torr, and Ne / (Ne + Xe) is 0 to 99.9%. It is a table | surface which shows initial stage roughness (mW / cm <2>), roughness stability (variation range +/- 10%), and comprehensive evaluation, when it changes the range and Xe / (Ne + Xe) in 100 to 0.2% of range.

도 17은, 실험 4(2)에 있어서, SF6/(Ne+Xe+SF6)가 0.02％일 때, 전체 압력을 90~400Torr의 범위, Ne/(Ne+Xe)를 0~99.8％의 범위, Xe/(Ne+Xe)를 100~0.2％의 범위에서 변화시켰을 때의, 초기 조도(mW/㎠)와 조도 안정성(변동 범위±10％), 및 종합 평가를 나타내는 표이다.FIG. 17 shows a range of 90 to 400 Torr, and Ne / (Ne + Xe) of 0 to 99.8% when the total pressure is in the range of 90 to 400 Torr when SF 6 / (Ne + Xe + SF 6 ) is 0.02% in Experiment 4 (2). It is a table | surface which shows initial stage roughness (mW / cm <2>), roughness stability (variation range +/- 10%), and comprehensive evaluation, when it changes the range and Xe / (Ne + Xe) in 100 to 0.2% of range.

도 18은, 실험 4(3)에 있어서, SF6/(Ne+Xe+SF6)가 0.1％일 때, 전체 압력을 90~400Torr의 범위에서 Ne/(Ne+Xe)를 0~99.8％의 범위, Xe/(Ne+Xe)를 100~0.2％의 범위에서 변화시켰을 때의, 초기 조도(mW/ ㎠)와 조도 안정성(변동 범위±10％), 및 종합 평가를 나타내는 표이다.FIG. 18 shows that, in Experiment 4 (3), when SF 6 / (Ne + Xe + SF 6 ) is 0.1%, Ne / (Ne + Xe) is 0 to 99.9% in the total pressure range of 90 to 400 Torr. It is a table | surface which shows initial stage roughness (mW / cm <2>), roughness stability (variation range +/- 10%), and comprehensive evaluation, when it changes the range and Xe / (Ne + Xe) in 100 to 0.2% of range.

도 19는, 실험 4(4)에 있어서, SF6/(Ne+Xe+SF6)가 10％일 때, 전체 압력을 90~400Torr의 범위, Ne/(Ne+Xe)을 0~99.8％의 범위, Xe/(Ne+Xe)를 100~0.2％의 범위에서 변화시켰을 때의, 초기 조도(mW/㎠)와 조도 안정성(변동 범위±10％), 및 종합 평가를 나타내는 표이다.FIG. 19 shows that in Experiment 4 (4), when SF 6 / (Ne + Xe + SF 6 ) is 10%, the total pressure is in the range of 90 to 400 Torr, and Ne / (Ne + Xe) is 0 to 99.9%. It is a table | surface which shows initial stage roughness (mW / cm <2>), roughness stability (variation range +/- 10%), and comprehensive evaluation, when it changes the range and Xe / (Ne + Xe) in 100 to 0.2% of range.

이들의 실험 결과로부터 분명한 것처럼, 조도를 높게 하기 위해 발광 가스의 봉입량을 늘리면 방전이 안정되지 않게 된다. 한편, 버퍼 가스의 봉입량을 늘리면 방전이 안정되어 조도 안정성이 좋아지지만, 너무 봉입하면 조도가 저하한다. 또 한, SF6의 봉입량을 늘리는 것도 생각할 수 있지만, SF6는 절연성 가스 혹은 소호성(消弧性) 가스로서 알려져 있어, 전자를 포획하는 성질(전자 부착성)이 지극히 높기 때문에, 그 분압이 높아질수록 방전에 의해 생긴 전자가 SF6에 포획 되어 방전이 저해되는 확률이 늘어난다. 방전을 유지하기 위해서는 보다 높은 전체 압력을 인가하여 전자를 보다 많이 생기도록 해야 되기 때문에, SF6의 분압이 클수록 방전을 유지하기 위해 필요한 전체 압력이 높아져 실용적이지 않다.As is clear from these experimental results, when the amount of encapsulation of the luminescent gas is increased to increase the illuminance, the discharge becomes unstable. On the other hand, when the amount of encapsulation of the buffer gas is increased, the discharge is stabilized and the illuminance stability is improved, but when encapsulated too much, the illuminance is lowered. In addition, although it is conceivable to increase the amount of SF 6 encapsulated, SF 6 is known as an insulating gas or an arc extinguishing gas, and because of its extremely high trapping property (electron adhesion), its partial pressure The higher the value is, the higher the probability that electrons generated by the discharge are trapped in SF 6 and the discharge is inhibited. In order to maintain the discharge, a higher total pressure must be applied to generate more electrons. Therefore, the larger the partial pressure of SF 6, the higher the total pressure required to maintain the discharge, which is not practical.

상기의 실험으로부터, 조도는 1mW/㎠ 이상의 조도를 얻을 수 있고, 조사면에서의 조도의 변동 범위가 ±10％ 이내가 되는 조도 안정성이 좋은 범위는, 발광관내의 전체 압력이 100Torr(13.3㎪) 이상이고, 발광관 내의 전체 가스에 대한 불화물의 몰비가 0.001％~10％이고, 또한 발광관 내의 희가스 전체에 차지하는 버퍼 가스의 몰비((버퍼 가스)/(버퍼 가스+발광 가스))가 90％~99.5％의 범위인 것을 알 수 있다.From the above experiment, the illuminance can obtain illuminance of 1 mW / cm 2 or more, and the range of good illuminance stability in which the fluctuation range of illuminance on the irradiated surface is within ± 10% is 100 Torr (13.3 kPa). The molar ratio of fluoride to all the gases in the light emitting tube is 0.001% to 10%, and the molar ratio ((buffer gas) / (buffer gas + light emitting gas)) of the buffer gas to the entire rare gas in the light emitting tube is 90%. It turns out that it is the range of -99.5%.

여기에서, 고조도인 조도 안정성의 메카니즘에 대하여 설명한다. 희가스로서 Ne와 Ar를 봉입한 모델로 설명하면, 희가스로서의 방전은 Ne가 Ar보다 훨씬 더 안정적이고, 따라서 실험 1(1)~실험 1(4)에 나타낸 바와 같이, Ne의 가스비가 높은 봉입 가스압이라도 안정적인 방전을 얻을 수 있다. 한편, 버퍼 가스는 발광에는 기여하지 않고, Ne방전에 의한 여기(勵起)로 엑시머가 된 후, Ar과 충돌해 Ar이온을 생성하고, Ar이온은 불소 이온과의 충돌에 의해 아르곤-불소 엑시머를 형성하여 발광에 기여한다고 생각된다. 즉, 예를 들면, 발광 가스 Ar, 버퍼 가스 Ne, 불화물 SF6를 봉입한 엑시머 램프에서의 방전 중의 반응은 다음과 같이 진행된다고 추측된다.Here, the mechanism of the roughness stability which is high illuminance is demonstrated. Explaining a model containing Ne and Ar as rare gases, the discharge as rare gas is more stable than that of Ar, and therefore, as shown in Experiment 1 (1) to Experiment 1 (4), the gas ratio of Ne with a high gas ratio is included. Even stable discharge can be obtained. On the other hand, the buffer gas does not contribute to luminescence and becomes an excimer by excitation due to Ne discharge, and then collides with Ar to generate Ar ions, and the Ar ions are argon-fluorine excimers by collision with fluorine ions. It is thought that it forms and contributes to light emission. That is, for example, it is assumed that the reaction during discharge in the excimer lamp in which the light emitting gas Ar, the buffer gas Ne, and the fluoride SF 6 are encapsulated proceeds as follows.

Ne+e-→Ne*+e-(1) Ne + e - → Ne * + e - (1)

Ne*+Ar→Ne+Ar+(2)Ne * + Ar → Ne + Ar + (2)

SF6+e-→SF5+F-(3) SF 6 + e - → SF 5 + F - (3)

Ar++F-→ArF*(4) Ar + + F - → ArF * (4)

ArF*→ArF+hν(193㎚)(5)ArF * → ArF + hν (193 nm) (5)

또, 버퍼 가스로서 Ne에 대신하고 He를 이용했을 경우도, 같은 결과를 얻을 수 있다. 즉, 예를 들면, 발광 가스 Ar, 버퍼 가스 He, 불화물 SF6을 봉입한 엑시머 램프에 있어서의 방전 중에서의 반응은 다음과 같이 진행된다고 추측된다.The same result can be obtained when He is used instead of Ne as the buffer gas. That is, for example, it is estimated that the reaction in the discharge in the excimer lamp which encloses the light emission gas Ar, the buffer gas He, and the fluoride SF 6 proceeds as follows.

He+e-→He*+e-(6) He + e - → He * + e - (6)

He*+Ar→He+Ar+(7)He * + Ar → He + Ar + (7)

SF6+e- →SF5+F-(8) SF 6 + e - → SF 5 + F - (8)

Ar++F-→ArF*(9) Ar + + F - → ArF * (9)

ArF*→ArF+hν(193㎚)(10)ArF * → ArF + hν (193 nm) (10)

또한, 버퍼 가스로서 Ne와 He를 혼합하여 이용해도, 발광의 메카니즘은 변함없이, 같은 결과를 얻을 수 있다. 또, 불화물로서 SF6 대신, SF4 또는 NF3를 이용해도 발광 메카니즘에 변화가 없기 때문에 같은 결과를 얻을 수 있다.In addition, even if Ne and He are mixed and used as a buffer gas, the same result can be obtained without changing the mechanism of light emission. In addition, even if SF 4 or NF 3 is used instead of SF 6 as the fluoride, the light emitting mechanism does not change, and thus the same result can be obtained.

도 1은 본 발명에 관련되는 엑시머 램프의 사시도이다.1 is a perspective view of an excimer lamp according to the present invention.

도 2는 도 1에 나타낸 엑시머 램프의 관축을 통과하는 절단면으로부터 본 단면도 및 A- A절단면으로부터 본 단면도이다.FIG. 2 is a sectional view seen from a cutting plane passing through the tube axis of the excimer lamp shown in FIG. 1 and a sectional view seen from the A-A cutting plane.

도 3은 4종류의 실험 1~실험 4의 형태를 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating the modes of four types of experiments 1 to 4. FIG.

도 4는 실험 1(1)에 있어서, SF6/(Ne+Ar+SF6)가 0.001％일 때, 전체 압력을 90~400Torr4의 범위, Ne/(Ne+Ar)를 0~99.8％의 범위, Ar/(Ne+Ar)를 100~0.2％의 범위에서 변화시켰을 때의, 초기 조도(mW/㎠)와 조도 안정성(변동 범위±10％), 및 종합 평가를 나타내는 표이다.FIG. 4 shows that in Experiment 1 (1), when SF 6 / (Ne + Ar + SF 6 ) is 0.001%, the total pressure is in the range of 90 to 400 Torr4, and Ne / (Ne + Ar) is 0 to 99.9%. It is a table | surface which shows initial stage roughness (mW / cm <2>), roughness stability (variation range +/- 10%), and comprehensive evaluation, when the range and Ar / (Ne + Ar) are changed in 100 to 0.2% of range.

도 5는 실험 1(2)에 있어서, SF6/(Ne+Ar+SF6)가 0.02％일 때, 전체 압력을 90~400Torr의 범위, Ne/(Ne+Ar)를 0~99.8％의 범위, Ar/(Ne+Ar)를 100~0.2％의 범위에서 변화시켰을 때의, 초기 조도(mW/㎠)와 조도 안정성(변동 범위±10％), 및 종합 평가를 나타내는 표이다.FIG. 5 shows that in Experiment 1 (2), when SF 6 / (Ne + Ar + SF 6 ) is 0.02%, the total pressure is in the range of 90 to 400 Torr, and Ne / (Ne + Ar) is 0 to 99.9%. It is a table | surface which shows initial stage roughness (mW / cm <2>), roughness stability (variation range +/- 10%), and comprehensive evaluation, when the range and Ar / (Ne + Ar) are changed in 100 to 0.2% of range.

도 6은 실험 1(3)에 있어서, SF6/(Ne+Ar+SF6)가 0.1％일 때, 전체 압력을 90~400 Torr의 범위, Ne/(Ne+Ar)를 0~99.8％의 범위, Ar/(Ne+Ar)를 100~0.2％의 범위에서 변화시켰을 때의, 초기 조도 (mW/㎠)와 조도 안정성(변동 범위±10％), 및 종합 평가를 나타내는 표이다.FIG. 6 shows that in Experiment 1 (3), when SF 6 / (Ne + Ar + SF 6 ) is 0.1%, the total pressure is in the range of 90 to 400 Torr, and Ne / (Ne + Ar) is 0 to 99.9%. It is a table | surface which shows initial stage roughness (mW / cm <2>), roughness stability (variation range +/- 10%), and comprehensive evaluation, when it changes the range and Ar / (Ne + Ar) in 100 to 0.2% of range.

도 7은 실험 1(4)에 있어서, SF6/(Ne+Ar+SF6)가 10％일 때, 전체 압력을 90~400 Torr의 범위, Ne/(Ne+Ar)를 0~99.8％의 범위, Ar/(Ne+Ar)를 100~0.2％의 범 위에서 변화시켰을 때의, 초기 조도(mW/㎠)와 조도 안정성(변동 범위±10％), 및 종합 평가를 나타내는 표이다.FIG. 7 shows that in Experiment 1 (4), when SF 6 / (Ne + Ar + SF 6 ) is 10%, the total pressure is in the range of 90 to 400 Torr, and Ne / (Ne + Ar) is 0 to 99.9%. It is a table | surface which shows initial stage roughness (mW / cm <2>), roughness stability (variation range +/- 10%), and comprehensive evaluation, when the range of Ar / (Ne + Ar) is changed to 100 to 0.2% of range.

도 8은 실험 2(1)에 있어서, SF6/(He+Ar+SF6)가 0.001％일 때, 전체 압력을 90~400Torr의 범위, He/(He+Ar)를 0~99.8％의 범위, Ar/(He+Ar)를 100~0.2％의 범위에서 변화시켰을 때의, 초기 조도(mW/㎠)와 조도 안정성(변동 범위±10％), 및 종합 평가를 나타내는 표이다.8 shows experiment 2 (1), when SF 6 / (He + Ar + SF 6 ) is 0.001%, the total pressure is in the range of 90 to 400 Torr, and He / (He + Ar) is 0 to 99.9%. It is a table | surface which shows initial stage roughness (mW / cm <2>), roughness stability (variation range +/- 10%), and comprehensive evaluation when the range and Ar / (He + Ar) are changed in 100 to 0.2% of range.

도 9는 실감 2(2)에 있어서, SF6/(He+Ar+SF6)가 0.02％일 때, 전체 압력을 90~400Torr의 범위, Ne/(He+Ar)를 0~99.8％의 범위, Ar/(He+Ar)를 100~0.2％의 범위에서 변화시켰을 때의, 초기 조도(mW/㎠)와 조도 안정성(변동 범위±10％), 및 종합 평가를 나타내는 표이다.9 shows that in SF 2 (2), when SF 6 / (He + Ar + SF 6 ) is 0.02%, the total pressure is in the range of 90 to 400 Torr, and Ne / (He + Ar) is 0 to 99.9%. It is a table | surface which shows initial stage roughness (mW / cm <2>), roughness stability (variation range +/- 10%), and comprehensive evaluation when the range and Ar / (He + Ar) are changed in 100 to 0.2% of range.

도 10은 실험 2(3)에 있어서, SF6/(He+Ar+SF6)가 0.1％일 때, 전체 압력을 90~400Torr의 범위, Ne/(He+Ar)를 0~99.8％의 범위, Ar/(He+Ar)를 100~0.2％의 범위에서 변화시켰을 때의, 초기 조도(mW/㎠)와 조도 안정성(변동 범위±10％), 및 종합 평가를 나타내는 표이다.FIG. 10 shows that in Experiment 2 (3), when SF 6 / (He + Ar + SF 6 ) is 0.1%, the total pressure is in the range of 90 to 400 Torr, and Ne / (He + Ar) is 0 to 99.9%. It is a table | surface which shows initial stage roughness (mW / cm <2>), roughness stability (variation range +/- 10%), and comprehensive evaluation when the range and Ar / (He + Ar) are changed in 100 to 0.2% of range.

도 11은 실험 2(4)에 있어서, SF6/(He+Ar+SF6)가 10％일 때, 전체 압력을 90~ 400Torr의 범위, Ne/(He+Ar)를 0~99.8％의 범위, Ar/(He+Ar)를 100~0.2％의 범위에서 변화시켰을 때의, 초기 조도 (mW/㎠)와 조도 안정성(변동 범위±10％), 및 종합 평가를 나타내는 표이다.FIG. 11 shows that in Experiment 2 (4), when SF 6 / (He + Ar + SF 6 ) is 10%, the total pressure is in the range of 90 to 400 Torr, and Ne / (He + Ar) is 0 to 99.9%. It is a table | surface which shows initial stage roughness (mW / cm <2>), roughness stability (variation range +/- 10%), and comprehensive evaluation, when the range and Ar / (He + Ar) are changed in 100 to 0.2% of range.

도 12는 실험 3(1)에 있어서, SF6/(Ne+Kr+SF6)가 0.001％일 때, 전체 압력을 90~400Torr의 범위, Ne/(Ne+Kr)를 0~99.8％의 범위, Kr/(Ne+Kr)를 100~0.2％의 범위에서 변화시켰을 때의, 초기 조도(mW/㎠)와 조도 안정성(변동 범위±10％), 및 종합 평가를 나타내는 표이다.FIG. 12 shows that, in Experiment 3 (1), when SF 6 / (Ne + Kr + SF 6 ) is 0.001%, the total pressure is in the range of 90 to 400 Torr, and Ne / (Ne + Kr) is 0 to 99.9%. It is a table | surface which shows initial stage roughness (mW / cm <2>), roughness stability (variation range +/- 10%), and comprehensive evaluation, when the range and Kr / (Ne + Kr) are changed in 100 to 0.2% of range.

도 13은 실험 3(2)에 있어서, SF6/(Ne+Kr+SF6)가 O.O2％일 때, 전체 압력을 90~400Torr의 범위, Ne/(Ne+Ar)를 0~99.8％의 범위, Kr/(Ne+Kr)를 100~0.2％의 범위에서 변화시켰을 때의, 초기 조도 (mW/㎠)와 조도 안정성(변동 범위±10％), 및 종합 평가를 나타내는 표이다.FIG. 13 shows that in the experiment 3 (2), when SF 6 / (Ne + Kr + SF 6 ) is 0.2%, the total pressure is in the range of 90 to 400 Torr, and Ne / (Ne + Ar) is 0 to 99.8. It is a table | surface which shows initial stage roughness (mW / cm <2>), roughness stability (variation range +/- 10%), and comprehensive evaluation at the time of changing the range of% and Kr / (Ne + Kr) in 100 to 0.2% of range.

도 14는 실험 3(3)에 있어서, SF6/(Ne+Kr+SF6)가 0.1％일 때, 전체 압력을 90~400Torr의 범위, Ne/(Ne+Ar)를 0~99.8％의 범위, Kr/(Ne+Kr)를 100~0.2％의 범위에서 변화시켰을 때의, 초기 조도(mW/㎠)와 조도 안정성(변동 범위±10％), 및 종합 평가를 나타내는 표이다.FIG. 14 shows that, in Experiment 3 (3), when SF 6 / (Ne + Kr + SF 6 ) is 0.1%, the total pressure is in the range of 90 to 400 Torr, and Ne / (Ne + Ar) is 0 to 99.9%. It is a table | surface which shows initial stage roughness (mW / cm <2>), roughness stability (variation range +/- 10%), and comprehensive evaluation, when the range and Kr / (Ne + Kr) are changed in 100 to 0.2% of range.

도 15는 실험 3(4)에 있어서, SF6/(Ne+Kr+SF6)가 10％일 때, 전체 압력을 90~400Torr의 범위, Ne/(Ne+Ar)를 0~99.8％의 범위, Kr/(Ne+Kr)를 100~0.2％의 범위에서 변화시켰을 때의, 초기 조도 (mW/㎠)와 조도 안정성(변동 범위±10％), 및 종합 평가를 나타내는 표이다.FIG. 15 shows that in the experiment 3 (4), when SF 6 / (Ne + Kr + SF 6 ) is 10%, the total pressure is in the range of 90 to 400 Torr, and Ne / (Ne + Ar) is 0 to 99.9%. It is a table | surface which shows initial stage roughness (mW / cm <2>), roughness stability (variation range +/- 10%), and comprehensive evaluation, when the range and Kr / (Ne + Kr) are changed in 100 to 0.2% of range.

도 16은 실험 4(1)에 있어서, SF6/(Ne+Xe+SF6)가 0.001％일 때, 전체 압력을 90~400Torr의 범위, Ne/(Ne+Xe)를 0~99.8％ 의 범위, Xe/(Ne+Xe)를 100~0.2％의 범 위에서 변화시켰을 때의, 초기 조도(mW/㎠)와 조도 안정성(변동 범위±10％), 및 종합 평가를 나타내는 표이다.FIG. 16 shows the total pressure in the range of 90 to 400 Torr, and Ne / (Ne + Xe) in the range of 0 to 99.9% when SF 6 / (Ne + Xe + SF 6 ) is 0.001% in Experiment 4 (1). It is a table | surface which shows initial stage roughness (mW / cm <2>), roughness stability (variation range +/- 10%), and comprehensive evaluation, when the range and Xe / (Ne + Xe) are changed in 100 to 0.2% of range.

도 17은 실험 4(2)에 있어서, SF6/(Ne+Xe+SF6)가 0.02％일 때, 전체 압력을 90~400Torr의 범위, Ne/(Ne+Xe)를 0~99.8％의 범위, Xe/(Ne+Xe)를 100~0.2％의 범위에서 변화시켰을 때의, 초기 조도 (mW/㎠)와 조도 안정성(변동 범위±10％) 및 종합 평가를 나타내는 표이다.17 shows experiment 4 (2), in which SF 6 / (Ne + Xe + SF 6 ) is 0.02%, the total pressure is in the range of 90 to 400 Torr, and Ne / (Ne + Xe) is 0 to 99.9%. It is a table | surface which shows initial stage roughness (mW / cm <2>), roughness stability (variation range +/- 10%), and comprehensive evaluation, when the range and Xe / (Ne + Xe) are changed in 100 to 0.2% of range.

도 18은 실험 4(3)에 있어서, SF6/(Ne+Xe+SF6)가 0.1％일 때, 전체 압력을 90~400Torr의 범위 Ne/(Ne+Xe)를 0~99.8％의 범위, Xe/(Ne+Xe)를 100~0.2％의 범위에서 변화시켰을 때의, 초기 조도(mW/㎠)와 조도 안정성(변동 범위 ±10％), 및 종합 평가를 나타내는 표이다.FIG. 18 shows a range of 90 to 400 Torr of Ne / (Ne + Xe) in the range of 0 to 99.8% when the total pressure is 90 to 400 Torr when SF 6 / (Ne + Xe + SF 6 ) is 0.1% in Experiment 4 (3). , A table showing initial roughness (mW / cm 2), roughness stability (variation range ± 10%), and comprehensive evaluation when Xe / (Ne + Xe) is changed in a range of 100 to 0.2%.

도 19는 실험 4(4)에 있어서, SF6/(Ne+Xe+SF6)가 10％일 때, 전체 압력을 90~400Torr의 범위, Ne/(Ne+Xe)를 0~99.8％의 범위, Xe/(Ne+Xe)를 100~0.2％의 범위에서 변화시켰을 때의, 초기 조도 (mW/㎠)와 조도 안정성(변동 범위±10％), 및 종합 평가를 나타내는 표이다.FIG. 19 shows that in Experiment 4 (4), when SF 6 / (Ne + Xe + SF 6 ) is 10%, the total pressure is in the range of 90 to 400 Torr, and Ne / (Ne + Xe) is 0 to 99.9%. It is a table | surface which shows initial stage roughness (mW / cm <2>), roughness stability (variation range +/- 10%), and comprehensive evaluation, when the range and Xe / (Ne + Xe) are changed in 100 to 0.2% of range.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명][Description of Symbols for Main Parts of Drawing]

1 엑시머 램프1 excimer lamp

2 발광관2 light tubes

3, 4 뚜껑 부재3, 4 lid members

5, 6 봉입재5, 6 encapsulation

7 가스관7 gas pipe

8 방전 용기의 내부 8 Inside of discharge vessel

9 봉입부9 encapsulation

10, 11 외부 전극 10, 11 external electrodes

12, 13 리드12, 13 leads

14, 15 땜납14, 15 solder

Claims (2)

발광관 내에 희가스와 불화물이 봉입(封入)되고, 그 발광관의 외면에 적어도 하나의 전극이 배치된 엑시머 램프에 있어서,In an excimer lamp in which a rare gas and a fluoride are enclosed in a light emitting tube, and at least one electrode is arranged on the outer surface of the light emitting tube, 상기 발광관 내의 가스압이 전체 압력으로 13.3㎪ 이상이고,The gas pressure in the light emitting tube is 13.3 kPa or more in total pressure, 상기 불화물이, 6불화 유황, 4불화 탄소, 또는 3불화 질소 중 어느 하나이고, 상기 불화물의 전체 가스에 대한 몰비가 0.001％ 내지 10％이며,The fluoride is any one of sulfur hexafluoride, carbon tetrafluoride, or nitrogen trifluoride, and the molar ratio of the fluoride to the total gas is 0.001% to 10%, 상기 희가스가, 아르곤, 크립톤, 또는 크세논의 어느 하나와 헬륨, 네온, 또는 헬륨과 네온의 어느 하나로 이루어지고, 상기 헬륨, 네온, 또는 헬륨과 네온의 어느 하나의 희가스 전체에 대한 몰비가 90％ 내지 99.5％인 것을 특징으로 하는 엑시머 램프.The rare gas is any one of argon, krypton, or xenon and helium, neon, or any one of helium and neon, and the molar ratio of the helium, neon, or any one rare gas of helium and neon is 90% to An excimer lamp, characterized in that 99.5%. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 발광관의 재료가, 산화 알루미늄(Al203)을 포함하는 사파이어(단결정 알루미나) 혹은 알루미나(다결정 알루미나), 2불화 마그네슘(MgF2), 불화 리튬(LiF), 2불화 칼슘(CaF2), 2불화 바륨(BaF2), 또는 YAG(이트륨·알루미늄·가닛)인 것을 특징으로 하는 엑시머 램프.The material of the light emitting tube includes sapphire (single crystal alumina) or alumina (polycrystalline alumina), magnesium difluoride (MgF 2 ), lithium fluoride (LiF), calcium difluoride (CaF 2 ) containing aluminum oxide (Al 2 O 3 ). ), Barium difluoride (BaF 2 ), or YAG (yttrium aluminum garnet).
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