JP3292016B2 - Discharge lamp and vacuum ultraviolet light source device - Google Patents
Discharge lamp and vacuum ultraviolet light source deviceInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、真空紫外光を放出
する放電ランプおよび真空紫外光源装置に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a discharge lamp for emitting vacuum ultraviolet light and a vacuum ultraviolet light source device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えば、光洗浄、光エッチング等におい
ては、波長２００ｎｍ以下の真空紫外光を放出する放電
ランプを具えた真空紫外光源装置が使用されている。真
空紫外光を放出する放電ランプとしては、真空紫外光に
対して透過性を有する材料例えば合成石英ガラスよりな
る放電容器内に水銀および希ガスが封入された、水銀の
共鳴線である波長１８５ｎｍの真空紫外光を放出する低
圧水銀ランプが知られている。2. Description of the Related Art For example, a vacuum ultraviolet light source device provided with a discharge lamp for emitting vacuum ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less is used in light cleaning, light etching and the like. A discharge lamp that emits vacuum ultraviolet light has a wavelength of 185 nm, which is a resonance line of mercury, in which mercury and a rare gas are sealed in a discharge vessel made of a material having transparency to vacuum ultraviolet light, for example, a synthetic quartz glass. Low-pressure mercury lamps that emit vacuum ultraviolet light are known.
【０００３】また、最近においては、真空紫外光を放出
する放電ランプとして、少なくとも一部が誘電体により
構成された放電容器内に、適宜の放電用ガスが充填さ
れ、当該放電容器内において誘電体バリア放電（別名
「オゾナイザ放電」あるいは「無声放電」。電気学会発
行改定新版「放電ハンドブック」平成１年６月再版７刷
発行第２６３頁参照）を発生させることにより、エキシ
マが生成されてエキシマ光が放出される誘電体バリア放
電ランプが知られている。例えば、特開平１−１４４５
６０号公報には、少なくとも一部が誘電体である石英ガ
ラスにより構成された中空円筒状の放電容器内に放電用
ガスが充填されてなる誘電体バリア放電ランプが記載さ
れている。このような誘電体バリア放電ランプにおいて
は、放電用ガスとして、キセノンガスを用いることによ
り、キセノンエキシマによるエキシマ光である波長１７
２ｎｍにピークを有する真空紫外光が放出され、放電用
ガスとして、アルゴンと塩素との混合ガス（以下、「ア
ルゴン−塩素混合ガス」ともいう。）を用いることによ
り、アルゴン−塩素エキシマによるエキシマ光である波
長１７５ｎｍにピークを有する真空紫外光が放出される
ことが知られている。Further, recently, as a discharge lamp for emitting vacuum ultraviolet light, a discharge vessel at least partly made of a dielectric is filled with an appropriate discharge gas, and the discharge vessel is filled with a dielectric material. An excimer is generated by generating a barrier discharge (also called “ozonizer discharge” or “silent discharge”; see the revised edition of the “Discharge Handbook” published by the Institute of Electrical Engineers of Japan, reprinted 7th edition, page 263), excimer light. Dielectric-barrier discharge lamps that emit light are known. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 1-1445
No. 60 describes a dielectric barrier discharge lamp in which a discharge gas is filled in a hollow cylindrical discharge vessel at least partially made of quartz glass which is a dielectric. In such a dielectric barrier discharge lamp, by using xenon gas as a discharge gas, a wavelength of 17 excimer light by xenon excimer can be obtained.
Vacuum ultraviolet light having a peak at 2 nm is emitted, and by using a mixed gas of argon and chlorine (hereinafter also referred to as “argon-chlorine mixed gas”) as a discharge gas, excimer light generated by argon-chlorine excimer is used. It is known that vacuum ultraviolet light having a peak at a wavelength of 175 nm is emitted.
【０００４】また、誘電体バリア放電ランプを具えた真
空紫外光源装置としては、特開平５−１７４７９３号公
報に、エキシマ光を取り出すための窓部材を有するラン
プハウス内に円筒型の誘電体バリア放電ランプが収納さ
れてなる真空紫外光源装置が記載されている。A vacuum ultraviolet light source device provided with a dielectric barrier discharge lamp is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-174793, which discloses a cylindrical dielectric barrier discharge lamp in a lamp house having a window member for extracting excimer light. A vacuum ultraviolet light source device containing a lamp is described.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
真空紫外光を放出する放電ランプおよび真空紫外光源装
置においては、以下のような問題点があった。However, conventional discharge lamps and vacuum ultraviolet light sources that emit vacuum ultraviolet light have the following problems.
【０００６】（１）第一の問題点は、放電ランプを点灯
させると、放電ランプの放電容器およびランプハウスの
窓部材を構成する石英ガラスが赤色に発光することであ
る。この赤色光は、真空紫外光によって励起された石英
ガラス中の物質による蛍光であり、その中心波長は６５
０ｎｍ付近である。(1) The first problem is that when the discharge lamp is turned on, the quartz glass constituting the discharge vessel of the discharge lamp and the window member of the lamp house emits red light. This red light is fluorescence by a substance in quartz glass excited by vacuum ultraviolet light, and its central wavelength is 65%.
It is around 0 nm.
【０００７】一般に、放電ランプが正常に動作している
かどうかの判断は、先ず、放電ランプから放出される可
視光、特に、この可視光の色の変化状態を肉眼で観察す
ることにより行われる。この方法は、簡便であり、信頼
性があるので、定性的ではあるが広く利用されている。
然るに、低圧水銀ランプや、放電用ガスとしてキセノン
ガスまたはアルゴン−塩素混合ガスを使用した誘電体バ
リア放電ランプにおいては、放電空間から直接放出され
る可視光の強度が非常に小さいため、肉眼で観察される
可視光の大部分は、放電容器および窓部材の蛍光による
赤色光である。In general, whether or not the discharge lamp is operating normally is determined by first observing the visible light emitted from the discharge lamp, in particular, the color change state of the visible light with the naked eye. This method is qualitative but widely used because it is simple and reliable.
However, in a low-pressure mercury lamp or a dielectric barrier discharge lamp using xenon gas or an argon-chlorine mixed gas as a discharge gas, the intensity of visible light directly emitted from the discharge space is extremely small, so that observation with the naked eye is performed. Most of the visible light is red light due to the fluorescence of the discharge vessel and the window member.
【０００８】本発明者等は、放電ランプを、その真空紫
外光の出力がほぼ一定となるようランプ電力を制御した
状態で点灯させた場合においても、放電容器および窓部
材の蛍光による赤色光の強度は、点灯時間によって大き
く変化することを発見した。具体的には、放電ランプの
点灯を開始してから数時間程度までは、この赤色光の強
度が上昇し、約１００時間点灯した後においては、徐々
に低下することが判明した。The present inventors have found that even when the discharge lamp is lit while controlling the lamp power so that the output of the vacuum ultraviolet light becomes substantially constant, the red light due to the fluorescence of the discharge vessel and the window member is obtained. The intensity was found to vary significantly with lighting time. Specifically, it has been found that the intensity of this red light increases until about several hours after the discharge lamp starts lighting, and gradually decreases after lighting for about 100 hours.
【０００９】従って、従来の放電ランプおよび真空紫外
光源装置においては、真空紫外線の出力が一定であるに
もかかわらず、放電容器および窓部材の蛍光による赤色
光の強度が著しく変化するため、可視光を肉眼で観察す
る方法では、ランプの動作状態を診断することができな
い。Therefore, in the conventional discharge lamp and the vacuum ultraviolet light source device, the intensity of the red light due to the fluorescence of the discharge vessel and the window member is remarkably changed even though the output of the vacuum ultraviolet light is constant, so that the visible light is not changed. With the method of observing the light with the naked eye, the operating state of the lamp cannot be diagnosed.
【００１０】更に、放電用ガスとしてキセノンガスまた
はアルゴン−塩素混合ガスを使用した誘電体バリア放電
ランプにおいては、放電容器および窓部材から生ずる赤
色光によって、次のような問題が生ずる。真空紫外光お
よびこれによって発生させたオゾンを、シリコンウエハ
やホトマスク等の被処理物に作用させて精密洗浄、灰化
等を行う場合には、シリコンホトダイオードを具えた光
検出器により放電ランプからの可視光を検出することに
より、真空紫外光の出力を疑似的に測定し、真空紫外光
の出力が一定の値に保持されるよう、放電ランプへの電
気入力を自動的にまたは手動により調整することが行わ
れている。Further, in a dielectric barrier discharge lamp using a xenon gas or an argon-chlorine mixed gas as a discharge gas, the following problem is caused by red light generated from a discharge vessel and a window member. In the case where vacuum ultraviolet light and ozone generated thereby are applied to an object to be processed such as a silicon wafer or a photomask to perform precision cleaning, incineration, etc., the light from the discharge lamp is detected by a photodetector having a silicon photodiode. By detecting visible light, pseudo-measure the output of vacuum ultraviolet light, and automatically or manually adjust the electrical input to the discharge lamp so that the output of vacuum ultraviolet light is maintained at a constant value. That is being done.
【００１１】シリコンホトダイオードは、小型で、信頼
性が高く、電気信号の処理が簡便な光センサであり、可
視領域における感度が、真空紫外領域における感度より
も一桁以上大きいものである。従って、可視光の強度が
小さい放電ランプの光検出器として、シリコンホトダイ
オードは好適である。しかし、従来の放電ランプおよび
真空紫外光源装置においては、上述したように、真空紫
外光が照射されることにより放電容器および窓部材が赤
色に発光し、しかも、この赤色光の強度は、真空紫外線
の出力が一定であっても変化するため、光検出器により
可視光を検出することによっては、真空紫外線の出力を
測定することは困難である。また、放電ランプから放射
される真空紫外光を蛍光体により可視光に変換し、当該
可視光の強度を光検出器により測定する手段も考えられ
るが、放電容器および窓部材から生ずる赤色光の強度が
大きいため、真空紫外線の出力を高い精度で測定するこ
とはできない。A silicon photodiode is a small, highly reliable optical sensor that is easy to process an electric signal, and has a sensitivity in the visible region that is at least one order of magnitude higher than that in the vacuum ultraviolet region. Therefore, a silicon photodiode is suitable as a photodetector of a discharge lamp having a small visible light intensity. However, in the conventional discharge lamp and the vacuum ultraviolet light source device, as described above, the discharge vessel and the window member emit red light when irradiated with the vacuum ultraviolet light, and the intensity of the red light is the vacuum ultraviolet light. However, it is difficult to measure the output of vacuum ultraviolet rays by detecting visible light with a photodetector, since the output of the laser beam varies even if the output is constant. Means for converting the vacuum ultraviolet light emitted from the discharge lamp into visible light by a phosphor and measuring the intensity of the visible light by a photodetector may be considered, but the intensity of the red light generated from the discharge vessel and the window member may be considered. Therefore, the output of the vacuum ultraviolet ray cannot be measured with high accuracy.
【００１２】（２）第二の問題点は、放電ランプの点灯
時間の経過に伴って、真空紫外光の強度が低下し、長い
使用寿命が得られないことである。これは、放電空間か
ら放出される真空紫外光によって、放電ランプの放電容
器およびランプハウスの窓部材を構成する石英ガラスが
劣化し、当該石英ガラスの真空紫外光の透過率が低下す
るためである。(2) The second problem is that the intensity of vacuum ultraviolet light decreases with the elapse of the lighting time of the discharge lamp, and a long service life cannot be obtained. This is because the quartz glass constituting the discharge vessel of the discharge lamp and the window member of the lamp house is deteriorated by the vacuum ultraviolet light emitted from the discharge space, and the transmittance of the quartz glass for vacuum ultraviolet light is reduced. .
【００１３】例えば、１９９５年４月発行の学術雑誌
「光技術コンタクト」第３３巻４号の２２６頁に記載さ
れているように、クリプトン−フッ素（ＫｒＦ）エキシ
マレーザによる波長２４８ｎｍの光あるいはアルゴン−
フッ素（ＡｒＦ）エキシマレーザによる波長１９３ｎｍ
の光を合成石英ガラスに照射すると、当該石英ガラスの
波長２４８ｎｍおよび波長１９３ｎｍにおける透過率が
低下すること、また、このような石英ガラスの透過率の
低下は、２１０ｎｍ〜２２０ｎｍに中心波長を有する光
吸収欠陥、および２６０ｎｍ付近に中心波長を有する光
吸収欠陥の生成が原因であることが知られている。前者
の光吸収欠陥は、Ｒ．Ａ．ＷｅｅｋｓらによってＪ．Ａ
ｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ３５（１９６４）の１９３２
頁で報告されているように、Ｓｉ常磁性欠陥（Ｅ´セン
タと記される）に帰属され、後者の光吸収欠陥は、Ｌ．
Ｎ．ＳｋｕｊａらによってＰｈｙｓ．Ｓｔａｔ．Ｓｏ
ｌ．ＶｏｌＡ５６（１９７９）のＫ１１で報告されてい
るように、非架橋酸素正孔中心（ＮＢＯＨＣと記され
る）に帰属される。両者はいずれも石英ガラス中の化学
結合が切断されて生成することが知られている。[0013] For example, as described on page 226 of Vol.33, No.4, Academic Journal "Optical Technology Contact" published in April 1995, light of 248 nm wavelength by krypton-fluorine (KrF) excimer laser or argon-
193 nm wavelength by fluorine (ArF) excimer laser
When the synthetic quartz glass is irradiated with the light of the above, the transmittance of the quartz glass at a wavelength of 248 nm and a wavelength of 193 nm decreases, and the decrease of the transmittance of the quartz glass is caused by light having a center wavelength of 210 nm to 220 nm. It is known that this is caused by absorption defects and generation of light absorption defects having a center wavelength near 260 nm. The former light absorption defect is described by R.S. A. Weeks et al. A
ppl. Phys. Vol 35 (1964) 1932
As reported on the page, it is attributed to the Si paramagnetic defect (denoted as E 'center), the latter light absorption defect being described in L. et al.
N. Phys. Stat. So
l. It is assigned to a non-bridging oxygen hole center (denoted NBOHC), as reported in K11 of VolA56 (1979). It is known that both are formed by breaking a chemical bond in quartz glass.
【００１４】一方、１７２ｎｍ、１７５ｎｍおよび１８
５ｎｍ、特に１７２ｎｍ、１７５ｎｍの波長域の真空紫
外光が照射されることによって、石英ガラスの当該波長
域における透過率が低下する現象は、上述のＫｒＦエキ
シマレーザあるいはＡｒＦエキシマレーザによる場合と
は全く異なり、本発明者等が新たに発見したものであ
り、真空紫外光を放出する放電ランプおよび真空紫外光
源装置固有の問題である。すなわち、波長１７２ｎｍ、
１７５ｎｍおよび１８５ｎｍは、上述のＥ´センタおよ
びＮＢＯＨＣの生成による光吸収ピークの中心波長であ
る２１０ｎｍ〜２２０ｎｍおよび２６０ｎｍ付近から離
れており、このような波長域における透過率の低下は、
Ｅ´センタやＮＢＯＨＣの生成などの従来から提唱され
ている種々の欠陥では説明することができない現象であ
る。従って、従来の理論による対策を行っても、このよ
うな現象を防止または抑制することはできない。On the other hand, 172 nm, 175 nm and 18
The phenomenon in which the transmittance of quartz glass in the wavelength region of 5 nm, particularly 172 nm and 175 nm is reduced by irradiation with vacuum ultraviolet light is completely different from the case of the above-described KrF excimer laser or ArF excimer laser. The present inventors have newly discovered such a problem, which is inherent to a discharge lamp emitting vacuum ultraviolet light and a vacuum ultraviolet light source device. That is, a wavelength of 172 nm,
175 nm and 185 nm are separated from the vicinity of 210 nm to 220 nm and 260 nm, which are the center wavelengths of the light absorption peak due to the generation of the E ′ center and NBOHC, and the decrease in the transmittance in such a wavelength range is as follows.
This is a phenomenon that cannot be explained by various types of defects that have been conventionally proposed, such as generation of an E ′ center and NBOHC. Therefore, even if measures based on the conventional theory are taken, such a phenomenon cannot be prevented or suppressed.
【００１５】本発明は、以上のような事情に基づいてな
されたものであって、その目的は、放出される可視光を
肉眼で観察することによって、ランプの動作状態を診断
することができる放電ランプおよび真空紫外光源装置を
提供することにある。本発明の他の目的は、放電ランプ
の放電容器またはランプハウスの窓部材の真空紫外光の
透過率が低下することがなくて、使用寿命の長い放電ラ
ンプおよび真空紫外光源装置を提供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to observe the emitted visible light with the naked eye to diagnose the operating state of a lamp. It is to provide a lamp and a vacuum ultraviolet light source device. Another object of the present invention is to provide a discharge lamp and a vacuum ultraviolet light source device having a long service life without a decrease in the transmittance of vacuum ultraviolet light of a discharge vessel of a discharge lamp or a window member of a lamp house. is there.
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】本発明の放電ランプは、
放電空間を形成する放電容器を有し、真空紫外光を放出
する放電ランプにおいて、当該放電ランプは、放電容器
内に、キセノンガスよりなる放電用ガスまたはアルゴン
ガスと塩素ガスとの混合ガスよりなる放電用ガスが充填
され、誘電体バリア放電によりエキシマが生成されて真
空紫外光が放出される誘電体バリア放電ランプであり、
放電容器を構成する石英ガラスは、当該放電ランプの定
格動作状態において生ずる波長６５０ｎｍ付近における
蛍光の放射強度が、当該放電ランプからの真空紫外光の
放射強度の５％以下のものであることを特徴とする。DISCLOSURE OF THE INVENTION The discharge lamp of the present invention comprises:
A discharge lamp having a discharge vessel forming a discharge space and emitting vacuum ultraviolet light, wherein the discharge lamp is a discharge vessel
Discharge gas consisting of xenon gas or argon
Filled with discharge gas consisting of mixed gas of gas and chlorine gas
Excimer is generated by the dielectric barrier discharge,
A dielectric barrier discharge lamp that emits sky ultraviolet light,
The quartz glass that constitutes the discharge vessel is
Around the wavelength of 650 nm generated in the rated operating state
The emission intensity of the fluorescent light is
The radiation intensity is 5% or less .
【００１７】[0017]
【００１８】また、本発明の放電ランプは、放電空間を
形成する放電容器を有し、真空紫外光を放出する放電ラ
ンプにおいて、 当該放電ランプは低圧水銀ランプであ
り、 放電容器を構成する石英ガラスは、当該放電ランプ
の定格動作状態において生ずる波長６５０ｎｍ付近にお
ける蛍光の放射強度が、当該放電ランプからの真空紫外
光の放射強度の１０％以下のものであることを特徴とす
る。Further, the discharge lamp of the present invention has a discharge space.
A discharge lamp having a discharge vessel for forming and emitting vacuum ultraviolet light
The discharge lamp is a low-pressure mercury lamp.
The quartz glass that constitutes the discharge vessel is
Near the wavelength of 650 nm generated in the rated operating condition of
The intensity of the emitted fluorescent light is
Characterized by being less than 10% of the radiation intensity of light
You .
【００１９】また、本発明の放電ランプにおいては、放
電容器を構成する特定の石英ガラスは、酸素欠乏度が−
０．０１〜０．０２の範囲にあり、水酸基の含有割合が
重量比で１０〜５００ｐｐｍの範囲にあり、かつ、塩素
基の含有割合が重量比で５ｐｐｍ以下のものであること
が好ましい。In the discharge lamp of the present invention, the specific quartz glass constituting the discharge vessel has an oxygen deficiency of-.
It is preferable that the content is in the range of 0.01 to 0.02, the content of the hydroxyl group is in the range of 10 to 500 ppm by weight, and the content of the chlorine group is 5 ppm or less by weight.
【００２０】また、本発明の放電ランプにおいては、放
電容器を構成する特定の石英ガラスは、・Ｓｉ−Ｓｉ・
結合の含有割合が５×１０16個／ｃｍ3 以下であり、当
該非蛍光性石英ガラス中に溶存する分子状水素の含有割
合が１０15個／ｃｍ3 以上であって溶解度以下であり、
シリコン原子と結合した水素（・Ｓｉ−Ｈ）の含有割合
が６×１０16個／ｃｍ3 以下のものであることが好まし
い。In the discharge lamp of the present invention, the specific quartz glass constituting the discharge vessel is:
The content ratio of bonds is 5 × 10 16 / cm 3 or less, and the content ratio of molecular hydrogen dissolved in the non-fluorescent quartz glass is 10 15 / cm 3 or more and the solubility or less,
It is preferable that the content ratio of hydrogen (· Si—H) bonded to silicon atoms be 6 × 10 16 atoms / cm 3 or less.
【００２１】本発明の真空紫外光源装置は、放電空間を
形成する放電容器を有し、真空紫外光を放出する放電ラ
ンプと、この放電ランプを収納し、当該放電ランプから
の真空紫外光を取り出す窓部材を有するランプハウスと
を具えてなり、前記ランプハウス内が不活性ガスで充満
された状態で作動される真空紫外光源装置において、前
記放電ランプは、放電容器内に、放電用ガスとしてキセ
ノンガスまたはアルゴンガスと塩素ガスとの混合ガスが
充填され、誘電体バリア放電によりエキシマが生成され
て真空紫外光が放出される誘電体バリア放電ランプであ
り、 前記放電ランプの放電容器およびランプハウスの窓
部材の少なくとも一方を構成する石英ガラスは、当該放
電ランプの定格動作状態において生ずる波長６５０ｎｍ
付近における蛍光の放射強度が、当該放電ランプからの
真空紫外光の放射強度の５％以下のものであることを特
徴とする。The vacuum ultraviolet light source device of the present invention has a discharge vessel forming a discharge space, discharges a vacuum ultraviolet light, houses the discharge lamp, and extracts the vacuum ultraviolet light from the discharge lamp. it comprises a lamp house having a window member, in the vacuum ultraviolet light source device which is operated in a state where in said lamp house is filled with inert gas, before
The discharge lamp is provided with a discharge gas as a discharge gas in the discharge vessel.
Non-gas or mixed gas of argon gas and chlorine gas
Filled, excimer is generated by dielectric barrier discharge
Is a dielectric barrier discharge lamp that emits vacuum ultraviolet light.
Ri, the discharge vessel and the lamp house of the window of the discharge lamp
Quartz glass constituting at least one of the members is
Wavelength 650 nm generated in the rated operating state of the electric lamp
The emission intensity of the fluorescent light in the vicinity is
It is characterized by having a radiation intensity of 5% or less of vacuum ultraviolet light .
【００２２】[0022]
【００２３】また、本発明の真空紫外光源装置は、放電
空間を形成する放電容器を有し、真空紫外光を放出する
放電ランプと、 この放電ランプを収納し、当該放電ラン
プからの真空紫外光を取り出す窓部材を有するランプハ
ウスとを具えてなり、 前記ランプハウス内が不活性ガス
で充満された状態で作動される真空紫外光源装置におい
て、 前記放電ランプは低圧水銀ランプであり、 前記放電
ランプの放電容器およびランプハウスの窓部材の少なく
とも一方を構成する石英ガラスは、当該放電ランプの定
格動作状態において生ずる波長６５０ｎｍ付近における
蛍光の放射強度が、当該放電ランプからの真空紫外光の
放射強度の１０％以下のものであることを特徴とする。Further, the vacuum ultraviolet light source device of the present invention
Has a discharge vessel that forms a space and emits vacuum ultraviolet light
A discharge lamp, and the discharge lamp.
Lamp with window member for extracting vacuum ultraviolet light from the lamp
And an inert gas inside the lamp house.
Vacuum ultraviolet light source device operated in a state filled with
Te, the discharge lamp is a low pressure mercury lamp, the discharge
Less window material for lamp discharge vessel and lamp house
The quartz glass that constitutes one of them is the
Around the wavelength of 650 nm generated in the rated operating state
The emission intensity of the fluorescent light is
The radiation intensity is 10% or less .
【００２４】また、本発明の真空紫外光源装置において
は、放電ランプの放電容器およびランプハウスの窓部材
の少なくとも一方を構成する特定の石英ガラスは、酸素
欠乏度が−０．０１〜０．０２の範囲にあり、水酸基の
含有割合が重量比で１０〜５００ｐｐｍの範囲にあり、
かつ、塩素基の含有割合が重量比で５ｐｐｍ以下のもの
であることが好ましい。In the vacuum ultraviolet light source device of the present invention, the specific quartz glass constituting at least one of the discharge vessel of the discharge lamp and the window member of the lamp house has an oxygen deficiency of -0.01 to 0.02. In the range, the hydroxyl group content is in the range of 10 to 500 ppm by weight,
Further, it is preferable that the content ratio of chlorine group is 5 ppm or less by weight.
【００２５】また、本発明の真空紫外光源装置において
は、放電ランプの放電容器およびランプハウスの窓部材
の少なくとも一方を構成する特定の石英ガラスは、・Ｓ
ｉ−Ｓｉ・結合の含有割合が、５×１０16個／ｃｍ3 以
下であり、当該石英ガラス中に溶存する分子状水素の含
有割合が１０15個／ｃｍ3 以上であって溶解度以下であ
り、シリコン原子と結合した水素（・Ｓｉ−Ｈ）の含有
割合が６×１０16個／ｃｍ3 以下のものであることが好
ましい。In the vacuum ultraviolet light source device of the present invention, the specific quartz glass constituting at least one of the discharge vessel of the discharge lamp and the window member of the lamp house is:
The content ratio of i-Si.bond is not more than 5 × 10 16 / cm 3 , and the content ratio of molecular hydrogen dissolved in the quartz glass is not less than 10 15 / cm 3 and not more than the solubility. It is preferable that the content ratio of hydrogen (.Si—H) bonded to silicon atoms is 6 × 10 16 atoms / cm 3 or less.
【００２６】[0026]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。図１は、本発明の放電ランプを誘電
体バリア放電ランプとして構成した場合の一例を示す説
明用断面図である。この誘電体バリア放電ランプにおい
ては、誘電体よりなる円筒状の一方の壁材１１と、この
一方の壁材１１内にその筒軸に沿って配置された、当該
一方の壁材１１の内径より小さい外径を有する誘電体よ
りなる円筒状の他方の壁材１２とを有する密閉型の放電
容器１０が設けられている。この放電容器１０において
は、一方の壁材１１および他方の壁材１２の各々の両端
部が封止壁部１３，１４によって接合され、一方の壁材
１１と他方の壁材１２との間に円筒状の放電空間Ｓが形
成されている。Embodiments of the present invention will be described below in detail. FIG. 1 is an explanatory sectional view showing an example of a case where the discharge lamp of the present invention is configured as a dielectric barrier discharge lamp. In this dielectric barrier discharge lamp, a cylindrical wall material 11 made of a dielectric material and an inner diameter of the one wall material 11 arranged in the one wall material 11 along the cylinder axis thereof. A closed discharge vessel 10 having the other cylindrical wall member 12 made of a dielectric material having a small outer diameter is provided. In this discharge vessel 10, both ends of one wall member 11 and the other wall member 12 are joined by sealing walls 13, 14, and between one wall member 11 and the other wall member 12. A cylindrical discharge space S is formed.
【００２７】放電容器１０における一方の壁材１１に
は、その外周面１５に密接して、例えは金網などの導電
性材料よりなる網状の一方の電極１６が設けられ、放電
容器１０における他方の壁材１２には、その外面１７を
覆うようアルミニウムよりなる膜状の他方の電極１８が
設けられており、一方の電極１６および他方の電極１８
は、それぞれ高周波電源Ｅに接続されている。One wall member 11 of the discharge vessel 10 is provided with one mesh-like electrode 16 made of a conductive material such as a wire mesh, for example, in close contact with the outer peripheral surface 15 thereof. The wall material 12 is provided with another electrode 18 in the form of a film made of aluminum so as to cover the outer surface 17 thereof.
Are connected to a high frequency power supply E.
【００２８】また、図示の例では、放電容器１０を構成
する一方の壁材１１の一端側には、周方向に沿って内方
に突出する変形部１９が形成されており、これにより、
この変形部１９と封止壁部１３との間に、放電空間Ｓに
連通するゲッタ収容室Ｋが形成され、このゲッタ収容室
Ｋ内にバリウム合金よりなるよりなるゲッタＧが収納さ
れている。このゲッタＧは例えば高周波加熱され、これ
により、ゲッタ収納室Ｋ内の壁面にバリウムよりなる薄
膜が形成される。Further, in the illustrated example, a deformed portion 19 projecting inward along the circumferential direction is formed on one end side of one wall member 11 constituting the discharge vessel 10, whereby
A getter accommodating chamber K communicating with the discharge space S is formed between the deformed portion 19 and the sealing wall 13, and a getter G made of a barium alloy is accommodated in the getter accommodating chamber K. The getter G is heated by, for example, high frequency, whereby a thin film made of barium is formed on the wall surface in the getter storage chamber K.
【００２９】放電容器１０内には、放電用ガスとしてキ
セノンガスまたはアルゴン−塩素混合ガスが充填されて
いる。放電用ガスは、放電容器１０における放電ギャッ
プの距離ｄ（ｍｍ）と放電用ガスの圧力ｐ（ｋＰａ）と
の積ｐｄが８０〜５００となるよう充填されていること
が好ましい。このような条件で放電用ガスが充填される
ことにより、真空紫外領域のエキシマ光が高い効率で得
られ、これは実験的に確認されている。また、この積ｐ
ｄの値が上記の範囲にある場合には、誘電体バリア放電
ランプの放電プラズマから直接放出される可視光は、青
緑色であって、赤色成分はほとんどなく、この青緑色光
の放射強度は、真空紫外領域のエキシマ光の放射強度に
ほぼ比例する。The discharge vessel 10 is filled with xenon gas or argon-chlorine mixed gas as a discharge gas. The discharge gas is preferably filled so that the product pd of the distance d (mm) of the discharge gap in the discharge vessel 10 and the pressure p (kPa) of the discharge gas is 80 to 500. By filling the discharge gas under such conditions, excimer light in the vacuum ultraviolet region can be obtained with high efficiency, and this has been experimentally confirmed. Also, this product p
When the value of d is within the above range, the visible light directly emitted from the discharge plasma of the dielectric barrier discharge lamp is blue-green, has almost no red component, and the emission intensity of this blue-green light is Is approximately proportional to the emission intensity of excimer light in the vacuum ultraviolet region.
【００３０】本発明においては、一方の壁材１１および
他方の壁材１２を構成する誘電体として、放電ランプの
定格動作状態において、波長６５０ｎｍ付近における蛍
光が目視で観測されない特定の石英ガラス（以下、「非
蛍光性石英ガラス」という。）、具体的には、波長６５
０ｎｍ付近における蛍光の放射強度が、当該誘電体バリ
ア放電ランプからの真空紫外光の放射強度の５％以下の
ものが用いられる。 In the present invention, as a dielectric material constituting one wall material 11 and the other wall material 12, a specific quartz glass (hereinafter referred to as a fluorescent glass) in which fluorescent light near a wavelength of 650 nm is not visually observed in a rated operation state of a discharge lamp. , referred to as "non-fluorescent silica glass".) Specifically, a wavelength 65
It is used that the emission intensity of the fluorescence near 0 nm is 5% or less of the emission intensity of the vacuum ultraviolet light from the dielectric barrier discharge lamp .
【００３１】本発明において、光の放射強度とは、通常
のバンドパスフィルターと光検知器とを組み合わせて構
成された放射照度測定装置により、石英ガラスの外表面
において測定される放射照度の値である。バンドパスフ
ィルターとしては、波長１７２ｎｍおよび１７５ｎｍの
エキシマ光の放射強度を測定する場合には、分光透過率
が最大になる波長が１７２±２．５ｎｍであって、分光
透過率の全半値幅が約２７．５ｎｍであるバンドパスフ
ィルタが用いられ、波長１８５ｎｍの真空紫外光の放射
強度を測定する場合は、分光透過率が最大になる波長が
１８５±２．５ｎｍであって、分光透過率の全半値幅が
約２７．５ｎｍであるバンドパスフィルターが用いら
れ、波長６５０ｎｍ付近における石英ガラスの蛍光の放
射強度を測定する場合には、分光透過率が最大になる波
長が６５０±５ｎｍであって、分光透過率の全半値幅が
約４８ｎｍであるバンドパスフィルターが用いられる。In the present invention, the radiant intensity of light is a value of irradiance measured on the outer surface of quartz glass by an irradiance measuring device configured by combining a normal band-pass filter and a photodetector. is there. When measuring the emission intensity of excimer light having a wavelength of 172 nm and 175 nm as a bandpass filter, the wavelength at which the spectral transmittance becomes the maximum is 172 ± 2.5 nm, and the full width at half maximum of the spectral transmittance is about When a band-pass filter having a wavelength of 27.5 nm is used and the radiation intensity of vacuum ultraviolet light having a wavelength of 185 nm is measured, the wavelength at which the spectral transmittance becomes maximum is 185 ± 2.5 nm, and the total spectral transmittance is When a band-pass filter having a half-value width of about 27.5 nm is used and the emission intensity of the fluorescent light of quartz glass near a wavelength of 650 nm is measured, the wavelength at which the spectral transmittance becomes the maximum is 650 ± 5 nm. A band pass filter having a full width at half maximum of about 48 nm of the spectral transmittance is used.
【００３２】上記の誘電体バリア放電ランプによれば、
一方の電極１６と他方の電極１８との間に高周波電圧が
印加されると、放電容器１０内の放電空間Ｓにおいて誘
電体バリア放電が発生し、これにより、キセノン元素に
よるエキシマまたはアルゴン元素と塩素元素とによるエ
キシマが生成され、このエキシマによる真空紫外領域の
エキシマ光と、青緑色の可視光とが、一方の壁材１１を
介して一方の電極１６の網目から外部に放出される。According to the above dielectric barrier discharge lamp,
When a high-frequency voltage is applied between one electrode 16 and the other electrode 18, a dielectric barrier discharge occurs in a discharge space S in the discharge vessel 10, thereby causing excimer by xenon element or argon element and chlorine. An excimer due to the element is generated, and the excimer light in the vacuum ultraviolet region and the blue-green visible light due to the excimer are emitted to the outside from the mesh of one electrode 16 through one wall material 11.
【００３３】そして、放電容器１０が非蛍光性石英ガラ
スによって構成されているため、当該放電容器１０のガ
ラスそれ自体における発光の強度が極めて小さく、これ
により、肉眼では、放電空間Ｓから直接放出される青緑
色の可視光のみが観測され、しかも、当該可視光の強度
は、真空紫外光の強度に比例的であるので、ランプの動
作状態を目視により定性的に診断することができる。Since the discharge vessel 10 is made of non-fluorescent quartz glass, the intensity of the light emitted from the glass itself of the discharge vessel 10 is extremely low. Since only blue-green visible light is observed and the intensity of the visible light is proportional to the intensity of the vacuum ultraviolet light, the operating state of the lamp can be qualitatively diagnosed visually.
【００３４】また、放電容器１０を構成する非蛍光性石
英ガラスとして、定格動作状態において生ずる波長６５
０ｎｍ付近における蛍光の放射強度が真空紫外光の放射
強度の５％以下のものを用いることにより、例えばシリ
コンホトダイオードを具えた光検出器によって可視光を
検出することにより、真空紫外光の出力を擬似的に測定
することができる。従って、検出された可視光の強度の
値に基づいて真空紫外光の出力を高い精度で調整するこ
とができる。The non-fluorescent quartz glass constituting the discharge vessel 10 has a wavelength of 65% which is generated in a rated operation state.
The output of the vacuum ultraviolet light is simulated by detecting the visible light by using, for example, a photodetector having a silicon photodiode by using a fluorescent light having an emission intensity of about 5% or less of the emission intensity of the vacuum ultraviolet light near 0 nm. Can be measured. Therefore, the output of vacuum ultraviolet light can be adjusted with high accuracy based on the detected value of the intensity of visible light.
【００３５】放電容器１０を構成する石英ガラスが、蛍
光の放射強度がエキシマ光の放射強度の５％を超えるも
のである場合には、光検出器により可視光を検出するこ
とによっては、真空紫外光の出力を測定することができ
ないため、誘電体バリア放電ランプからの真空紫外光の
出力を高い精度で調整することが困難となる。If the quartz glass constituting the discharge vessel 10 has an emission intensity of fluorescence exceeding 5% of the emission intensity of the excimer light, vacuum ultraviolet light may be detected by detecting visible light with a photodetector. Since the output of light cannot be measured, it becomes difficult to adjust the output of vacuum ultraviolet light from the dielectric barrier discharge lamp with high accuracy.
【００３６】図２は、本発明の放電ランプを低圧水銀ラ
ンプとして構成した場合の一例を示す説明用断面図であ
る。この低圧水銀ランプにおいては、放電空間を形成す
る放電容器として非蛍光性石英ガラスよりなる管型の封
体２０が設けられている。この封体２０の両端部には、
それぞれ封止部２１，２２が形成され、各封止部２１，
２２には、タングステンよりなるリード線２３，２４
が、２本ずつ封止部２１，２２を貫通して封体２０の軸
方向に沿って伸びるよう設けられている。リード線２３
およびリード線２４の各々の内端部には、表面に電子放
射材が塗布されたタングステンコイルよりなる熱陰極型
の電極２５，２６が、封体２０の封止部２１，２２の各
々における２本のリード線２３，２４の間に接続された
状態で設けられており、封体２０内における電極２５，
２６の間に放電空間Ｓが形成されている。FIG. 2 is an explanatory sectional view showing an example in which the discharge lamp of the present invention is configured as a low-pressure mercury lamp. In this low-pressure mercury lamp, a tubular envelope 20 made of non-fluorescent quartz glass is provided as a discharge vessel forming a discharge space. At both ends of this envelope 20,
Sealing portions 21 and 22 are respectively formed, and each sealing portion 21 and 22 are formed.
22 includes lead wires 23 and 24 made of tungsten.
Are provided so as to extend along the axial direction of the sealing body 20 by penetrating the sealing portions 21 and 22 two by two. Lead wire 23
And at the inner end of each of the lead wires 24, hot cathode type electrodes 25 and 26 made of a tungsten coil having an electron emitting material applied to the surface thereof are provided with two of the sealing portions 21 and 22 of the sealing body 20. It is provided in a state where it is connected between the lead wires 23 and 24, and the electrodes 25 and
26, a discharge space S is formed.
【００３７】封体２０を構成する非蛍光性石英ガラスと
しては、当該低圧水銀ランプの定格動作状態において生
ずる波長６５０ｎｍ付近における蛍光が目視で観測され
ない、波長６５０ｎｍ付近における蛍光の放射強度が、
当該低圧水銀ランプからの真空紫外光の放射強度の１０
％以下のものが用いられる。Examples of the non-fluorescent silica glass constituting the envelope 20, fluorescence at wavelength 650nm nearby occurs at the rated operating conditions of the low-pressure mercury lamp is not observed visually, radiation intensity of fluorescence near a wavelength of 650nm is
The emission intensity of vacuum ultraviolet light from the low-pressure mercury lamp is 10
% Or less is used.
【００３８】上記の低圧水銀ランプによれば、放電空間
Ｓから水銀の共鳴線である波長１８５ｎｍの真空紫外光
と、青緑色の可視光とが、封体２０を介して外部に放出
される。そして、封体２０が非蛍光性石英ガラスによっ
て構成されているため、封体２０自体による発光の強度
が極めて小さく、これにより、肉眼では、放電空間Ｓか
ら直接放出される青緑色の可視光のみが観測されるの
で、ランプの動作状態を目視により定性的に診断するこ
とができる。According to the low-pressure mercury lamp described above, the vacuum ultraviolet light having a wavelength of 185 nm, which is the resonance line of mercury, and the blue-green visible light, which are resonance lines of mercury, are emitted to the outside via the sealing body 20. Since the envelope 20 is made of non-fluorescent quartz glass, the intensity of the light emitted by the envelope 20 itself is extremely low, so that only the blue-green visible light directly emitted from the discharge space S is visible to the naked eye. Is observed, the operating state of the lamp can be visually qualitatively diagnosed.
【００３９】また、封体２０を構成する非蛍光性石英ガ
ラスとして、定格動作状態において生ずる波長６５０ｎ
ｍ付近における蛍光の放射強度が真空紫外光の放射強度
の１０％以下のものを用いることにより、例えばシリコ
ンホトダイオードを具えた光検出器によって可視光を検
出することにより、真空紫外光の出力を擬似的に測定す
ることができる。従って、検出された可視光の強度に基
づいて真空紫外光の出力を高い精度で調整することがで
きる。As the non-fluorescent quartz glass constituting the sealing body 20, a wavelength of 650 n
The output of the vacuum ultraviolet light is simulated by detecting the visible light with a photodetector having a silicon photodiode, for example, by using the one having a fluorescence emission intensity of 10% or less of the vacuum ultraviolet light emission intensity near m. Can be measured. Therefore, the output of the vacuum ultraviolet light can be adjusted with high accuracy based on the detected intensity of the visible light.
【００４０】図３は、本発明の真空紫外光源装置の一例
における構成を示す説明用断面図である。真空紫外光源
装置においては、矩形の箱型のランプハウス３０内に、
図１に示す構成の３つの誘電体バリア放電ランプ１が収
納されている。FIG. 3 is an explanatory sectional view showing the structure of one example of the vacuum ultraviolet light source device of the present invention. In the vacuum ultraviolet light source device, in a rectangular box-shaped lamp house 30,
Three dielectric barrier discharge lamps 1 having the configuration shown in FIG. 1 are housed therein.
【００４１】ランプハウス３０は、４つの側面を形成す
る枠材３１と、この枠材３１の一側を気密に塞ぐよう設
けられたアルミニウムよりなる冷却ブロック３２と、枠
材３２の他側を気密に塞ぐよう設けられた、非蛍光性石
英ガラスよりなる矩形の窓部材３３とにより構成されて
いる。冷却ブロック３２の内面には、それぞれ誘電体バ
リア放電ランプ１より大きい外径を有する断面が半円形
の３つの溝３４が、互いに離間して並ぶよう形成されて
おり、これらの溝３４の各々に沿って誘電体バリア放電
ランプ１が配置されている。３５は、冷却ブロック３２
を貫通するよう形成された、冷却用流体を流通するため
の冷却用流体流通路である。枠材３１の一側面には、ラ
ンプハウス３０内に不活性ガスを導入するためのガス導
入孔３６が形成されており、枠材３１の他側面には、ガ
ス排出孔３７が形成されている。The lamp house 30 has a frame member 31 forming four side surfaces, a cooling block 32 made of aluminum provided so as to seal one side of the frame member 31 in an airtight manner, and an airtight seal between the other side of the frame member 32. And a rectangular window member 33 made of non-fluorescent quartz glass. On the inner surface of the cooling block 32, three grooves 34 each having a semicircular cross section having an outer diameter larger than that of the dielectric barrier discharge lamp 1 are formed so as to be spaced apart from each other. A dielectric barrier discharge lamp 1 is arranged along the line. 35 is a cooling block 32
Is a cooling fluid flow passage formed to penetrate through and through which the cooling fluid flows. A gas introduction hole 36 for introducing an inert gas into the lamp house 30 is formed on one side surface of the frame member 31, and a gas discharge hole 37 is formed on the other side surface of the frame member 31. .
【００４２】また、図示の例では、冷却ブロック３２に
おける互いに隣接する溝３４の間の位置に、アルミニウ
ムよりなる断面がＶ字形の光反射板３８が設けられ、更
に、枠材３１には、窓部材３３の周囲を囲むよう、内方
に突出する枠形の光反射板３９が設けられており、これ
により、高い光の利用率が得られる。In the illustrated example, a light reflecting plate 38 made of aluminum and having a V-shaped cross section is provided at a position between adjacent grooves 34 in the cooling block 32. A frame-shaped light reflecting plate 39 protruding inward is provided so as to surround the periphery of the member 33, and thereby a high light utilization rate is obtained.
【００４３】また、窓部材３３の外面には、真空紫外光
を可視光に変換する蛍光体とシリコンホトダイオードと
を具えてなる光検出器４０が設けられている。蛍光体と
しては、真空紫外光を５４４ｎｍ付近の可視光に変換す
るＬａＰＯ4 ：Ｃｅ，Ｔｂを用いることができる。On the outer surface of the window member 33, there is provided a photodetector 40 comprising a phosphor for converting vacuum ultraviolet light into visible light and a silicon photodiode. As the phosphor, LaPO 4 : Ce, Tb that converts vacuum ultraviolet light into visible light near 544 nm can be used.
【００４４】ランプハウス３０の窓部材３３を構成する
非蛍光性石英ガラスとしては、誘電体バリア放電ランプ
１の定格動作状態において生ずる波長６５０ｎｍ付近に
おける蛍光の放射強度が、誘電体バリア放電ランプ１か
らの真空紫外光の放射強度の５％以下のものが用いられ
る。 As the non-fluorescent quartz glass constituting the window member 33 of the lamp house 30, the emission intensity of the fluorescent light near the wavelength of 650 nm generated in the rated operation state of the dielectric barrier discharge lamp 1 is different from that of the dielectric barrier discharge lamp 1. It is used as a 5% or less of the radiation intensity of vacuum ultraviolet light
You.
【００４５】上記の真空紫外光源装置によれば、ガス導
入孔３７から不活性ガスが導入されることにより、ラン
プハウス３０内が不活性ガスで充満され、この状態で誘
電体バリア放電ランプ１が点灯されると、当該誘電体バ
リア放電ランプ１からの真空紫外光が、窓部材３３によ
り矩形状に整形された状態で外部に放出され、その一部
が光検出器４０により検出される。ここで、ランプハウ
ス３０内は不活性ガスで充満されているため、誘電体バ
リア放電ランプ１からの真空紫外光は当該ランプハウス
３０内において吸収されることがない。ランプハウス３
０内の雰囲気が空気である場合には、誘電体バリア放電
ランプ１からの真空紫外光の大部分は当該空気に吸収さ
れて、大きい出力の真空紫外光が得られない。According to the above-mentioned vacuum ultraviolet light source device, the interior of the lamp house 30 is filled with the inert gas by introducing the inert gas from the gas introduction hole 37, and the dielectric barrier discharge lamp 1 is in this state. When turned on, the vacuum ultraviolet light from the dielectric barrier discharge lamp 1 is emitted to the outside while being shaped into a rectangular shape by the window member 33, and a part thereof is detected by the photodetector 40. Here, since the inside of the lamp house 30 is filled with the inert gas, the vacuum ultraviolet light from the dielectric barrier discharge lamp 1 is not absorbed in the lamp house 30. Lamp House 3
When the atmosphere in 0 is air, most of the vacuum ultraviolet light from the dielectric barrier discharge lamp 1 is absorbed by the air, and a large output vacuum ultraviolet light cannot be obtained.
【００４６】そして、窓部材３３が非蛍光性石英ガラス
によって構成されているため、当該窓部材３３自体によ
る発光の強度が極めて小さく、これにより、肉眼では、
誘電体バリア放電ランプ１から直接放出される可視光の
みが観測され、しかも、可視光の強度は真空紫外光の強
度に比例的であるので、窓部材３３を介してランプの動
作状態を目視により定性的に診断することができる。Since the window member 33 is made of non-fluorescent quartz glass, the intensity of light emitted by the window member 33 itself is extremely small.
Only visible light directly emitted from the dielectric barrier discharge lamp 1 is observed, and the intensity of the visible light is proportional to the intensity of the vacuum ultraviolet light. Diagnosis can be qualitative.
【００４７】また、窓部材３３を構成する非蛍光性石英
ガラスとして、誘電体バリア放電ランプ１の定格動作状
態において生ずる波長６５０ｎｍ付近における蛍光の放
射強度が真空紫外光の放射強度の５％以下のものを用い
ることにより、光検出器４０によって真空紫外光の出力
が高い精度で測定されるので、真空紫外光の出力を高い
精度で調整することができる。Further, as the non-fluorescent quartz glass constituting the window member 33, the emission intensity of the fluorescence around the wavelength of 650 nm generated in the rated operation state of the dielectric barrier discharge lamp 1 is less than 5% of the emission intensity of the vacuum ultraviolet light. By using such a device, the output of vacuum ultraviolet light is measured with high accuracy by the photodetector 40, so that the output of vacuum ultraviolet light can be adjusted with high accuracy.
【００４８】図４は、本発明の真空紫外光源装置の他の
例における構成を示す説明用断面図である。この真空紫
外光源装置においては、一面に開口が形成された枠材５
１と、この枠材５１の開口に気密に設けられた非蛍光性
石英ガラスよりなる窓部材５２とよりなる矩形の箱型の
ランプハウス５０が設けられ、このランプハウス５０内
に、図２に示す構成の４つの低圧水銀ランプ２が互いに
離間して並ぶよう配置されている。ランプハウス５０の
枠材５１の一側面には、ランプハウス５０内に不活性ガ
スを導入するためのガス導入孔５３が形成されており、
枠材５１の他側面には、ガス排出孔５４が形成されてい
る。また、ランプハウス５０内には、低圧水銀ランプ２
の各々の後背部を取り囲むよう、樋状の光反射板５５が
設けられている。FIG. 4 is an explanatory sectional view showing the structure of another example of the vacuum ultraviolet light source device of the present invention. In this vacuum ultraviolet light source device, a frame member 5 having an opening formed on one surface is provided.
2 and a rectangular box-shaped lamp house 50 composed of a window member 52 made of non-fluorescent quartz glass and provided in the opening of the frame member 51 in an airtight manner. Four low-pressure mercury lamps 2 having the configuration shown are arranged so as to be spaced apart from each other. On one side surface of the frame member 51 of the lamp house 50, a gas introduction hole 53 for introducing an inert gas into the lamp house 50 is formed.
On the other side surface of the frame member 51, a gas discharge hole 54 is formed. The lamp house 50 contains a low-pressure mercury lamp 2.
A gutter-shaped light reflection plate 55 is provided so as to surround the back portion of each of the.
【００４９】ランプハウス５０の窓部材５２を構成する
非蛍光性石英ガラスとしては、低圧水銀ランプ２の定格
動作状態において生ずる波長６５０ｎｍ付近における蛍
光の放射強度が、低圧水銀ランプ２からの真空紫外光の
放射強度の１０％以下のものが用いられる。 As the non-fluorescent quartz glass constituting the window member 52 of the lamp house 50, the emission intensity of the fluorescent light near the wavelength of 650 nm generated in the rated operation state of the low-pressure mercury lamp 2 is the vacuum ultraviolet light from the low-pressure mercury lamp 2. 10% or less of the radiation intensity is used.
【００５０】上記の真空紫外光源装置によれば、ガス導
入孔５３から不活性ガスが導入されることにより、ラン
プハウス５０内が不活性ガスで充満され、この状態で低
圧水銀ランプ２が点灯されると、当該低圧水銀ランプ２
からの真空紫外光が、窓部材５２により矩形状に整形さ
れた状態で外部に放出される。ここで、ランプハウス５
０内は不活性ガスで充満されているため、低圧水銀ラン
プ２からの真空紫外光は当該ランプハウス５０内におい
て吸収されることがない。According to the vacuum ultraviolet light source device described above, the interior of the lamp house 50 is filled with the inert gas by introducing the inert gas from the gas introduction hole 53, and the low-pressure mercury lamp 2 is turned on in this state. Then, the low-pressure mercury lamp 2
Is emitted to the outside while being shaped into a rectangular shape by the window member 52. Here, lamp house 5
Since the inside of 0 is filled with the inert gas, the vacuum ultraviolet light from the low-pressure mercury lamp 2 is not absorbed in the lamp house 50.
【００５１】そして、窓部材５２が非蛍光性石英ガラス
によって構成されているため、当該窓部材５２自体によ
る発光の強度が極めて小さく、これにより、肉眼では、
低圧水銀ランプ２から直接放出される可視光のみが観測
されるので、窓部材５２を介してランプの動作状態を目
視により定性的に診断することができる。Since the window member 52 is made of non-fluorescent quartz glass, the intensity of light emitted by the window member 52 itself is extremely low.
Since only visible light directly emitted from the low-pressure mercury lamp 2 is observed, the operating state of the lamp can be visually and qualitatively diagnosed through the window member 52.
【００５２】また、窓部材５２を構成する非蛍光性石英
ガラスとして、低圧水銀ランプ２の定格動作状態におい
て生ずる波長６５０ｎｍ付近における蛍光の放射強度が
真空紫外光の放射強度の１０％以下のものを用いること
により、例えばシリコンホトダイオードを具えた光検出
器によって可視光を検出することにより、真空紫外光の
出力を疑似的に測定することができる。従って、検出さ
れた可視光の強度に基づいて真空紫外光の出力を高い精
度で調整することができる。As the non-fluorescent quartz glass constituting the window member 52, a non-fluorescent quartz glass having a fluorescence emission intensity at a wavelength of about 650 nm generated in the rated operation state of the low-pressure mercury lamp 2 at 10% or less of the emission intensity of the vacuum ultraviolet light is used. By using, for example, the output of vacuum ultraviolet light can be measured in a pseudo manner by detecting visible light with a photodetector having a silicon photodiode. Therefore, the output of the vacuum ultraviolet light can be adjusted with high accuracy based on the detected intensity of the visible light.
【００５３】本発明の真空紫外光源装置においては、放
電ランプの放電容器およびランプハウスの窓部材の両方
を非蛍光性石英ガラスにより構成することが好ましい
が、いずれか一方が非蛍光性石英ガラスにより構成され
ていればよい。すなわち、ランプハウスの窓部材を非蛍
光性石英ガラスにより構成する場合には、放電ランプと
しては、真空紫外光を放出するものであれば種々のもの
を用いることができ、一方、放電ランプの放電容器を非
蛍光性石英ガラスにより構成する場合には、ランプハウ
スの窓部材を構成する材料としては、真空紫外光に対し
て透過性を有する種々のものを用いることができる。こ
のような構成によれば、真空紫外光源装置全体の低コス
ト化を図ることができる。In the vacuum ultraviolet light source device of the present invention, it is preferable that both the discharge vessel of the discharge lamp and the window member of the lamp house are made of non-fluorescent quartz glass, but one of them is made of non-fluorescent quartz glass. What is necessary is just to be comprised. That is, when the window member of the lamp house is made of non-fluorescent quartz glass, various discharge lamps can be used as long as they emit vacuum ultraviolet light. When the container is made of non-fluorescent quartz glass, various materials having transparency to vacuum ultraviolet light can be used as a material for forming the window member of the lamp house. According to such a configuration, the cost of the entire vacuum ultraviolet light source device can be reduced.
【００５４】以上、本発明に係る放電ランプおよび真空
紫外光源装置の実施の形態を説明したが、本発明におい
ては、放電ランプの放電容器またはランプハウスの窓部
材を構成する非蛍光性石英ガラスとして、酸素欠乏度が
−０．０１〜０．０２の範囲にあり、水酸基の含有割合
が重量比で１０〜５００ｐｐｍの範囲にあり、かつ、塩
素基の含有割合が重量比で５ｐｐｍ以下、特に１ｐｐｍ
以下のものを用いることが好ましい。また、石英ガラス
中の・Ｓｉ−Ｃｌ結合の含有割合は、５ｐｐｍ以下、特
に、１ｐｐｍ以下であることが好ましい。The embodiments of the discharge lamp and the vacuum ultraviolet light source device according to the present invention have been described above. However, in the present invention, the non-fluorescent quartz glass constituting the discharge vessel of the discharge lamp or the window member of the lamp house is used. The oxygen deficiency is in the range of -0.01 to 0.02, the content of hydroxyl groups is in the range of 10 to 500 ppm by weight, and the content of chlorine groups is 5 ppm or less by weight, particularly 1 ppm.
It is preferable to use the following. Further, the content ratio of the -Si-Cl bond in the quartz glass is preferably 5 ppm or less, particularly preferably 1 ppm or less.
【００５５】以上において、塩素基の含有割合が重量比
で５ｐｐｍ以下、特に１ｐｐｍ以下の非蛍光性石英ガラ
スを用いることが好ましい理由は、以下のとおりであ
る。合成石英ガラス中に含有された塩素基の代表的な形
態である・Ｓｉ−Ｃｌ結合は、約７．８ｅＶ（波長約１
６０ｎｍ）に吸収帯を有するため、遠紫外線または真空
紫外線を放出するランプまたは光源装置の部材の材料と
して、合成石英ガラスを使用する場合には、合成石英ガ
ラスにおける塩素基による光吸収の影響を考慮する必要
がある。特に、キセノンガス若しくはアルゴン−塩素混
合ガスを使用した誘電体バリア放電ランプまたは当該ラ
ンプを具えた光源装置の部材として、合成石英ガラスを
使用する場合には、その発光波長が・Ｓｉ−Ｃｌ結合の
吸収帯に近いため、塩素基による光吸収の影響が大き
い。しかしながら、従来の合成石英ガラスには、塩素基
が２０〜１００ｐｐｍ程度含有されており、塩素基によ
る光吸収が大きいため、キセノンガス若しくはアルゴン
−塩素混合ガスなどを使用した誘電体バリア放電用ラン
プまたは低圧水銀ランプ或いはこれらのランプを具えた
光源装置の部材の材料として、従来の合成石英ガラスを
用いると、当該部材の光劣化が著しく、急激な光透過率
の低下を招くという問題が発生する。そこで、本発明者
らは、後述するように、合成石英ガラスの製造プロセス
中における多孔体（スート）の焼結条件を種々改善する
ことにより、合成石英ガラスに含有される塩素基の濃度
を極めて小さい量に抑制する方法を確立し、検討を行っ
たところ、塩素基による光吸収の影響が低減され、遠紫
外線または真空紫外線を放出するランプまたは光源装置
の部材の材料として実用上問題の生じない塩素基の含有
割合は、重量比で５ｐｐｍ以下であり、この割合が小さ
いほど当該石英ガラスにおける前述の光吸収は減少する
が、１ｐｐ以下では、その減少の程度がゆるやかになる
ことを見いだし、本発明を完成するに到った。In the above, the reason why it is preferable to use a non-fluorescent quartz glass having a chlorine group content of 5 ppm or less by weight, particularly 1 ppm or less, is as follows. A typical form of a chlorine group contained in synthetic quartz glass is Si-Cl bond of about 7.8 eV (wavelength of about 1
60 nm), when synthetic quartz glass is used as a material for a lamp or light source device that emits far ultraviolet light or vacuum ultraviolet light, the effect of light absorption by chlorine groups in the synthetic quartz glass is taken into consideration. There is a need to. In particular, when synthetic quartz glass is used as a member of a dielectric barrier discharge lamp using xenon gas or an argon-chlorine mixed gas or a light source device equipped with the lamp, the emission wavelength of the synthetic silica glass is Because it is close to the absorption band, the effect of light absorption by chlorine groups is large. However, conventional synthetic quartz glass contains about 20 to 100 ppm of chlorine groups and has a large light absorption by chlorine groups. Therefore, a dielectric barrier discharge lamp using xenon gas or an argon-chlorine mixed gas or the like is used. When a conventional synthetic quartz glass is used as a material for a member of a low-pressure mercury lamp or a light source device provided with these lamps, there is a problem that the member is significantly deteriorated in light and causes a sharp decrease in light transmittance. Therefore, the present inventors have improved the sintering conditions of the porous body (soot) during the synthetic quartz glass manufacturing process, as described later, so that the concentration of chlorine groups contained in the synthetic quartz glass can be extremely increased. Established a method to reduce the amount to a small amount, and studied, the effect of light absorption by chlorine groups is reduced, and there is no practical problem as a material for lamps or light source devices that emit far ultraviolet rays or vacuum ultraviolet rays The content ratio of chlorine group is 5 ppm or less by weight, and the smaller the ratio is, the smaller the above-mentioned light absorption in the quartz glass becomes. However, it is found that the reduction becomes less gradual at 1 pp or less. The invention has been completed.
【００５６】本発明において、酸素欠乏度とは、下記の
ようにして測定されるものをいう。石英ガラスにエキシ
マレーザ等によって光をを照射することにより、当該石
英ガラスにＥ´センタ（中心波長２１０ｎｍ〜２２０ｎ
ｍ）およびＮＢＯＨＣ（中心波長２６０ｎｍ付近）を生
成させると共に、Ｅ´センタおよびＮＢＯＨＣの生成に
よる波長２２０ｎｍおよび波長２６０ｎｍにおける吸光
度を経時的に測定する。この測定された吸光度の値を、
横軸が波長２２０ｎｍにおける吸光度、縦軸が波長２６
０ｎｍにおける吸光度であるグラフ上にプロットする。
そして、図５に示すように、波長２２０ｎｍにおける吸
光度と波長２６０ｎｍにおける吸光度とは比例するた
め、グラフ上には直線が描かれ、当該直線と横軸との交
点における横軸の値を酸素欠乏度と定義する。In the present invention, the degree of oxygen deficiency means that measured as follows. By irradiating the quartz glass with light using an excimer laser or the like, the quartz glass is subjected to an E ′ center (center wavelength 210 nm to 220 n).
m) and NBOHC (at a center wavelength of 260 nm), and the absorbance at 220 nm and 260 nm due to the generation of the E ′ center and NBOHC is measured over time. This measured absorbance value is
The horizontal axis represents absorbance at a wavelength of 220 nm, and the vertical axis represents wavelength 26.
Plot on a graph which is the absorbance at 0 nm.
Then, as shown in FIG. 5, since the absorbance at a wavelength of 220 nm and the absorbance at a wavelength of 260 nm are proportional, a straight line is drawn on the graph, and the value of the horizontal axis at the intersection of the straight line and the horizontal axis is defined as the oxygen deficiency level. Is defined.
【００５７】更に、放電ランプの放電容器またはランプ
ハウスの窓部材を構成する非蛍光性石英ガラスとして
は、・Ｓｉ−Ｓｉ・結合の含有割合が５×１０16個／ｃ
ｍ3 以下であり、当該石英ガラス中に溶存する分子状水
素の含有割合が１０15個／ｃｍ 3 以上であって溶解度以
下であり、シリコン原子と結合した水素（・Ｓｉ−Ｈ）
の含有割合が６×１０16個／ｃｍ3 以下のものを用いる
ことが好ましい。ここに、「・Ｓｉ」は、Ｓｉラジカル
を意味する。Further, the discharge vessel or lamp of the discharge lamp
As non-fluorescent quartz glass that composes the window member of the house
Means that the content ratio of the Si—Si bond is 5 × 1016Pcs / c
mThreeThe following is molecular water dissolved in the quartz glass.
Element content of 10FifteenPieces / cm ThreeNot less than solubility
Below, hydrogen bonded to silicon atom (Si-H)
6 × 1016Pieces / cmThreeUse the following
Is preferred. Here, “· Si” is a Si radical
Means
【００５８】石英ガラス中の・Ｓｉ−Ｓｉ・結合は、波
長１６３ｎｍ付近の真空紫外光を吸収する特性を有し、
今井らがＰｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｂ Ｖｏｌ．３８（１９８
８）の１２７７２頁で報告しているように、６×１０
-17 ｃｍ2 ／個の吸収断面積を有するため、真空紫外吸
収スペクトルを測定すれば、・Ｓｉ−Ｓｉ・結合の含有
割合を求めることができる。The Si—Si bond in the quartz glass has a characteristic of absorbing vacuum ultraviolet light having a wavelength of about 163 nm.
Imai et al. In Phys. Rev .. B Vol. 38 (198
8) As reported on page 12772, 6 × 10
Since it has an absorption cross section of -17 cm 2 / piece, the content ratio of Si—Si bond can be determined by measuring the vacuum ultraviolet absorption spectrum.
【００５９】石英ガラス中に溶存する分子状水素の含有
量は、レーザラマンスペクトルの４１３５ｃｍ-1のピー
クより検出することができ、Ｖ．Ｓ．Ｋｈｏｔｉｍｃｈ
ｅｎｋｏ等によってＺｈｕｒｎａｌ Ｐｒｉｋｌａｄｎ
ｏｉ Ｓｐｅｋｒｏｓｋｏｐｉｉ Ｖｏｌ．４６（１９
８７）の９８７頁に記されている係数を用いて定量化す
ることができる。The content of molecular hydrogen dissolved in quartz glass can be detected from the peak of laser Raman spectrum at 4135 cm -1 . S. Khotimch
Zhunal Prikladn by enko et al.
oi Spekroskopii Vol. 46 (19
87), and can be quantified using the coefficient described on page 987.
【００６０】シリコン原子に結合した水素（・Ｓｉ−
Ｈ）の含有量は、レーザラマンスペクトルの２２５０ｃ
ｍ-1のピークより検出することができる。また、この定
量化係数を求めたところ、シリコン原子に結合した水素
（・Ｓｉ−Ｈ）の含有量の検出限界は６×１０16個／ｃ
ｍ3 であることが確認された。従って、シリコン原子に
結合した水素（・Ｓｉ−Ｈ）は、いかなる方法によって
も検出されないことが好ましい。Hydrogen bonded to a silicon atom (.Si-
H) content is 2250c of the laser Raman spectrum.
m- 1 can be detected from the peak. Further, when this quantification coefficient was obtained, the detection limit of the content of hydrogen (.Si—H) bonded to silicon atoms was 6 × 10 16 / c.
it was confirmed that the m 3. Therefore, it is preferable that hydrogen (.Si-H) bonded to a silicon atom is not detected by any method.
【００６１】以上の条件を満足する非蛍光性石英ガラス
は、波長６５０ｎｍ付近の蛍光が極めて小さく、しか
も、波長１７２ｎｍ、１７５ｎｍまたは１８５ｎｍの真
空紫外光が長時間照射されても、当該波長域における真
空紫外光の透過率の低下が極めて小さいものであること
が実験的に確認された。以下に、その実験例を示す。Non-fluorescent quartz glass that satisfies the above conditions has extremely low fluorescence near the wavelength of 650 nm, and even when irradiated with vacuum ultraviolet light of a wavelength of 172 nm, 175 nm, or 185 nm for a long time, the vacuum in that wavelength range is low. It was experimentally confirmed that the decrease in the transmittance of ultraviolet light was extremely small. The following is an experimental example.
【００６２】下記の（イ）、（ロ）および（ハ）の石英
ガラスを製造し、これらの石英ガラスに、照射照度が１
２ｍＷ／ｃｍ2 の条件で、波長１７２ｎｍの真空紫外光
を照射し、当該石英ガラスの波長１７２ｎｍにおける吸
収係数の変化を測定した。結果を図６に示す。The following quartz glass (a), (b) and (c) were produced, and the quartz glass was irradiated with an illuminance of 1%.
Irradiation with vacuum ultraviolet light having a wavelength of 172 nm was performed under the condition of 2 mW / cm 2 , and the change in the absorption coefficient of the quartz glass at a wavelength of 172 nm was measured. FIG. 6 shows the results.
【００６３】石英ガラス（イ）：酸素欠乏度；０．０
１，水酸基の含有割合；９０ｐｐｍ、塩素基の含有割
合；０．５ｐｐｍ，・Ｓｉ−Ｓｉ・結合の含有割合；５
×１０15個／ｃｍ3 ，分子状水素の含有割合；１×１０
17個／ｃｍ3 、シリコン原子に結合した水素（・Ｓｉ−
Ｈ）の含有割合；６×１０16個／ｃｍ3 未満， 石英ガラス（ロ）：酸素欠乏度；０．００５，水酸基の
含有割合；５０ｐｐｍ、塩素基の含有割合；０．５ｐｐ
ｍ，・Ｓｉ−Ｓｉ・結合の含有割合；５×１０ 15個／ｃ
ｍ3 ，分子状水素の含有割合；３×１０17個／ｃｍ3 ，
シリコン原子に結合した水素（・Ｓｉ−Ｈ）の含有割
合；６×１０16個／ｃｍ3 未満， 石英ガラス（ハ）：酸素欠乏度；−０．０３，水酸基の
含有割合；９００ｐｐｍ，塩素基の含有割合；３０ｐｐ
ｍ，・Ｓｉ−Ｓｉ・結合の含有割合；７×１０ 16個／ｃ
ｍ3 ，分子状水素の含有割合；１×１０15個／ｃｍ3 、
シリコン原子に結合した水素（・Ｓｉ−Ｈ）の含有割
合；７×１０16個／ｃｍ3 Quartz glass (a): oxygen deficiency; 0.0
1, hydroxyl content: 90 ppm, chlorine content
0.5 ppm, content ratio of Si—Si bond; 5
× 10FifteenPieces / cmThree, Molecular hydrogen content: 1 × 10
17Pieces / cmThree, Hydrogen bonded to a silicon atom (Si-
H) content: 6 × 1016Pieces / cmThreeLess, quartz glass (b): oxygen deficiency; 0.005, hydroxyl group
Content rate: 50 ppm, content rate of chlorine group: 0.5 pp
m, · Si—Si · bond content ratio; 5 × 10 FifteenPcs / c
mThree, Molecular hydrogen content; 3 × 1017Pieces / cmThree,
Content of hydrogen (Si-H) bonded to silicon atoms
Combination; 6 × 1016Pieces / cmThreeLess, quartz glass (c): oxygen deficiency; -0.03, hydroxyl group
Content ratio: 900 ppm, chlorine group content ratio: 30 pp
m, · Si—Si · bond content ratio: 7 × 10 16Pcs / c
mThree, Molecular hydrogen content: 1 × 10FifteenPieces / cmThree,
Content of hydrogen (Si-H) bonded to silicon atoms
Combined; 7 × 1016Pieces / cmThree
【００６４】図６に示すように、石英ガラス（イ）にお
いては、真空紫外光が照射された直後では、吸収係数が
急激に増加するが、短時間で飽和してしまい一定になっ
た。すなわち、真空紫外光の透過率は、当該真空紫外光
が照射された直後では急激に低下するが、短時間で飽和
してしまい一定となる。このような特性は、水酸基の含
有割合が３０ｐｐｍから５００ｐｐｍの範囲であって、
かつ、塩素基の含有割合が５ｐｐｍ以下の範囲である石
英ガラスにおいて同様であった。また、石英ガラス
（ロ）においては、真空紫外光の照射時間が経過するに
伴って、吸収係数はゆっくり増加し、その後、飽和して
一定となった。このような特性は、水酸基の含有割合が
１０ｐｐｍから７０ｐｐｍの範囲であって、かつ、塩素
基の含有割合が５ｐｐｍ以下の範囲である石英ガラスに
おいて同様であった。但し、水酸基の含有割合が高いほ
ど、吸収係数が飽和状態に達するまでの時間が短くなっ
た。また、石英ガラス（ハ）においては、真空紫外光の
照射時間が経過するにつれて、吸収係数は増加し続け
た。As shown in FIG. 6, in the quartz glass (a), immediately after the irradiation with the vacuum ultraviolet light, the absorption coefficient sharply increased, but became saturated and became constant in a short time. That is, the transmittance of the vacuum ultraviolet light decreases rapidly immediately after the irradiation with the vacuum ultraviolet light, but becomes saturated in a short time and becomes constant. Such a characteristic is that the content ratio of the hydroxyl group is in the range of 30 ppm to 500 ppm,
The same applies to quartz glass having a chlorine group content of 5 ppm or less. Further, in the quartz glass (b), the absorption coefficient slowly increased with the elapse of the irradiation time of the vacuum ultraviolet light, and thereafter became saturated and became constant. Such characteristics were the same in quartz glass having a hydroxyl group content of 10 ppm to 70 ppm and a chlorine group content of 5 ppm or less. However, the higher the hydroxyl group content, the shorter the time required for the absorption coefficient to reach a saturated state. In the quartz glass (c), the absorption coefficient continued to increase as the irradiation time of the vacuum ultraviolet light elapses.
【００６５】そして、放電容器または窓部材を構成する
材料として、上記の条件を満足する特定の非蛍光性石英
ガラスを用いることにより、当該放電容器または窓部材
は、真空紫外光の照射による透過率が低下することがな
いため、長い使用寿命が得られる。By using a specific non-fluorescent quartz glass which satisfies the above conditions as a material constituting the discharge vessel or the window member, the discharge vessel or the window member has a transmittance by irradiation with vacuum ultraviolet light. Does not decrease, so that a long service life can be obtained.
【００６６】以上において、酸素欠乏度が−０．０１未
満の場合には、当該石英ガラスは、真空紫外光の照射に
よって生ずる波長６５０ｎｍ付近の発光の強度が大きい
ものとなり、酸素欠乏度が０．０２を超える場合には、
当該石英ガラスは、Ｅ´センタの生成が顕著になり、Ｅ
´センタによる真空紫外光の透過率の低下が大きいもの
となるため、実用に適さない。In the above description, when the oxygen deficiency is less than -0.01, the quartz glass has a high intensity of light emission at a wavelength of about 650 nm generated by irradiation with vacuum ultraviolet light, and the oxygen deficiency is 0. If it exceeds 02,
In the quartz glass, generation of the E ′ center becomes remarkable,
´Because the center greatly reduces the transmittance of vacuum ultraviolet light, it is not suitable for practical use.
【００６７】水酸基の含有割合が１０ｐｐｍ未満の場合
には、塩素等のハロゲン不純物を含有しない石英ガラス
を製造するには、極めて高いコストが必要となり、不経
済である。一方、水酸基の含有割合が５００ｐｐｍを超
える場合には、水酸基の存在に起因する石英ガラスの真
空紫外吸収端が長波長側に移動するので、放電用ガスと
してキセノンガスを使用した誘電体バリア放電ランプま
たはこれを具えた真空紫外光源装置においては、波長１
７２ｎｍに中心を有し、半値全幅が１４ｎｍであるキセ
ノンエキシマ光の短波長側の出力が低下するという欠点
が生じる。If the hydroxyl group content is less than 10 ppm, the production of quartz glass containing no halogen impurities such as chlorine requires extremely high cost and is uneconomical. On the other hand, when the content ratio of the hydroxyl group exceeds 500 ppm, the vacuum ultraviolet absorption edge of quartz glass due to the presence of the hydroxyl group moves to the longer wavelength side, so that a dielectric barrier discharge lamp using xenon gas as a discharge gas. Alternatively, in a vacuum ultraviolet light source device provided with
There is a disadvantage that the output of the xenon excimer light having a center at 72 nm and having a full width at half maximum of 14 nm on the short wavelength side is reduced.
【００６８】・Ｓｉ−Ｓｉ・結合の含有割合が５×１０
16個／ｃｍ3 を超える場合には、当該石英ガラスの波長
１６３ｎｍ付近における吸収が大きくなり、波長１７２
ｎｍに中心を有し、半値全幅が１４ｎｍであるキセノン
エキシマ光の短波長側の初期出力が低下するという欠点
が生じる。The content ratio of the Si—Si bond is 5 × 10
If the number exceeds 16 / cm 3 , the absorption of the quartz glass in the vicinity of a wavelength of 163 nm increases, and
There is a disadvantage that the initial output on the short wavelength side of xenon excimer light having a center at nm and having a full width at half maximum of 14 nm is reduced.
【００６９】分子状水素の含有割合が１０15個／ｃｍ3
未満の場合には、当該石英ガラスは、波長６５０ｎｍ付
近に中心波長を有する蛍光の発生が顕著なものとなり、
劣化の進行が速いものとなる。従って、真空紫外光の照
射による石英ガラスの劣化の進行を防止する観点から、
分子状水素の含有割合は１０15個／ｃｍ3 以上溶解度以
下であれば大きいほど好ましい。The content ratio of molecular hydrogen is 10 15 / cm 3
In the case of less than, the quartz glass has a remarkable generation of fluorescence having a center wavelength near 650 nm,
Deterioration progresses quickly. Therefore, from the viewpoint of preventing the progress of deterioration of quartz glass due to irradiation with vacuum ultraviolet light,
The content of molecular hydrogen is preferably larger as long as less than the solubility 10 15 / cm 3 or more.
【００７０】シリコン原子に結合した水素（・Ｓｉ−
Ｈ）の含有割合が６×１０16個／ｃｍ 3 を超える場合に
は、石英ガラスの真空紫外光の照射による劣化が生じや
すくなり、石英ガラスの真空紫外光の透過率の低下が非
常に促進されるという欠点が生じる。Hydrogen bonded to a silicon atom (Si—
H) content of 6 × 1016Pieces / cm ThreeIf exceeds
Is likely to deteriorate due to vacuum ultraviolet light irradiation of quartz glass.
And the transmittance of quartz glass for vacuum ultraviolet light does not decrease.
The disadvantage is that it is always accelerated.
【００７１】上記の特定の非蛍光性石英ガラスは、例え
ば次のような方法により製造することができる。高純度
珪素化合物である四塩化珪素を原料とし、酸水素火炎中
で気相化学反応により石英ガラス微粒子を合成するとと
もにこれを堆積させ、例えばその直径が３５ｃｍで長さ
が１００ｃｍの多孔体（スート）を合成する。次に、こ
の合成された多孔体を、真空炉内において減圧下で例え
ば１５５０℃の条件で熱処理して焼結させることによ
り、例えば直径が１２０〜１３５ｍｍ、長さが６５０ｍ
ｍの石英ガラスロッド（プリフォーム）を製造する。こ
の石英ガラスロッドを、所望の形状例えば管状または板
状に加工した後、雰囲気炉に入れ、水素雰囲気下で熱処
理を行って分子状水素を十分拡散させることにより、水
酸基の含有割合が重量比で３０ｐｐｍから５００ｐｐｍ
の範囲であって、かつ、塩素基の含有割合が重量比で５
ｐｐｍ以下の範囲である非蛍光性石英ガラスが得られ
る。また、石英ガラスロッドの製造工程において、多孔
体を、例えば１２５０℃の条件で仮焼き処理した後、１
５５０℃の条件で熱処理して焼結させることにより、水
酸基の含有割合が重量比で１０ｐｐｍから７０ｐｐｍの
範囲であって、かつ、塩素基の含有割合が重量比で５ｐ
ｐｍ以下の範囲である非蛍光性石英ガラスが得られる。The above-mentioned specific non-fluorescent quartz glass can be produced, for example, by the following method. Using a high purity silicon compound, silicon tetrachloride as a raw material, quartz glass fine particles are synthesized and deposited by a gas phase chemical reaction in an oxyhydrogen flame, and for example, a porous body (soot having a diameter of 35 cm and a length of 100 cm) is prepared. ) Is synthesized. Next, the synthesized porous body is subjected to heat treatment under reduced pressure, for example, at 1550 ° C. in a vacuum furnace and sintered, so that, for example, the diameter is 120 to 135 mm and the length is 650 m.
m quartz glass rods (preforms) are manufactured. After processing this quartz glass rod into a desired shape, for example, a tube or a plate, it is placed in an atmosphere furnace and subjected to a heat treatment under a hydrogen atmosphere to sufficiently diffuse molecular hydrogen. 30 ppm to 500 ppm
And the content ratio of chlorine groups is 5% by weight.
A non-fluorescent quartz glass in the range below ppm is obtained. In the process of manufacturing a quartz glass rod, the porous body is calcined at, for example, 1250 ° C.
By sintering by heat treatment at 550 ° C., the content of hydroxyl groups is in the range of 10 ppm to 70 ppm by weight and the content of chlorine groups is 5 p by weight.
A non-fluorescent quartz glass in the range below pm is obtained.
【００７２】[0072]
酸素欠乏度；−０．００５， 水酸基の含有割合；１６０ｐｐｍ， 塩素基の含有割合；３ｐｐｍ， ・Ｓｉ−Ｓｉ・結合の含有割合：１×１０15個／ｃ
ｍ3 ， 分子状水素の含有割合：８×１０16個／ｃｍ3 ， シリコン原子と結合した水素（・Ｓｉ−Ｈ）の含有割
合：６×１０16個／ｃｍ 3 未満 〔非蛍光性石英ガラスＢ〕 酸素欠乏度；０．００４， 水酸基の含有割合；８０ｐｐｍ， 塩素基の含有割合；１ｐｐｍ， ・Ｓｉ−Ｓｉ・結合の含有割合：２×１０15個／ｃ
ｍ3 ， 分子状水素の含有割合：４×１０16個／ｃｍ3 ， シリコン原子と結合した水素（・Ｓｉ−Ｈ）の含有割
合：６×１０16個／ｃｍ 3 未満 〔非蛍光性石英ガラスＣ〕 酸素欠乏度；０．００７， 水酸基の含有割合；４０ｐｐｍ， 塩素基の含有割合；０．５ｐｐｍ， ・Ｓｉ−Ｓｉ・結合の含有割合：９×１０15個／ｃ
ｍ3 ， 分子状水素の含有割合：９×１０15個／ｃｍ3 ， シリコン原子と結合した水素（・Ｓｉ−Ｈ）の含有割
合：６×１０16個／ｃｍ 3 未満 Oxygen deficiency; -0.005, hydroxyl group content: 160 ppm, chlorine group content: 3 ppm, -Si-Si-bond content: 1 × 10FifteenPcs / c
mThree, Content ratio of molecular hydrogen: 8 × 1016Pieces / cmThreeContent ratio of hydrogen (• Si-H) bonded to silicon atom
Combination: 6 × 1016Pieces / cm ThreeLess than [non-fluorescent quartz glass B] Oxygen deficiency; 0.004, hydroxyl group content: 80 ppm, chlorine group content: 1 ppm, -Si-Si-bond content: 2 × 10FifteenPcs / c
mThree, Content ratio of molecular hydrogen: 4 × 1016Pieces / cmThreeContent ratio of hydrogen (• Si-H) bonded to silicon atom
Combination: 6 × 1016Pieces / cm ThreeLess than [non-fluorescent quartz glass C] Oxygen deficiency: 0.007, hydroxyl group content: 40 ppm, chlorine group content: 0.5 ppm, -Si-Si-bond content: 9 × 10FifteenPcs / c
mThree, Content ratio of molecular hydrogen: 9 × 10FifteenPieces / cmThreeContent ratio of hydrogen (• Si-H) bonded to silicon atom
Combination: 6 × 1016Pieces / cm ThreeLess than
【００７３】〈実施例１〉下記の条件により、図１に示
す構成の誘電体バリア放電ランプを作製した。 一方の壁材（１１）：材質；非蛍光性合成石英ガラス
Ａ，全長約３００ｍｍ，外径約２６ｍｍ，内径約２４ｍ
ｍ（肉厚１ｍｍ）， 他方の壁材（１２）：材質；非蛍光性合成石英ガラス
Ａ，全長約２００ｍｍ，外径１４ｍｍ，内径１２ｍｍ
（肉厚１ｍｍ）， 一方の電極（１６）：ステンレス金網製， 他方の電極（１８）：アルミニウム製， 放電用ガス：キセノン（圧力３０ｋＰａ）Example 1 A dielectric barrier discharge lamp having the structure shown in FIG. 1 was manufactured under the following conditions. One wall material (11): Material; non-fluorescent synthetic quartz glass A, total length about 300 mm, outer diameter about 26 mm, inner diameter about 24 m
m (wall thickness 1 mm), the other wall material (12): material; non-fluorescent synthetic quartz glass A, total length of about 200 mm, outer diameter 14 mm, inner diameter 12 mm
(Thickness: 1 mm), one electrode (16): stainless steel wire mesh, the other electrode (18): aluminum, discharge gas: xenon (pressure 30 kPa)
【００７４】上記の誘電体バリア放電ランプを３本使用
して、下記の条件により、図３に示す構成の真空紫外光
源装置を作製した。 窓部材（３３）：材質；非蛍光性合成石英ガラスＡ，寸
法１７０ｍｍ×１７０ｍｍ×３ｍｍ， Ｖ字形反射板（３８）：材質；アルミニウム，全長１７
０ｍｍ， 枠形光反射板（３９）：材質；アルミニウム，寸法１７
０ｍｍ×１７０ｍｍ×２０ｍｍ， ランプハウス（３０）内への導入ガス：窒素ガスUsing the above three dielectric barrier discharge lamps, a vacuum ultraviolet light source device having the configuration shown in FIG. 3 was manufactured under the following conditions. Window member (33): Material; non-fluorescent synthetic quartz glass A, dimensions 170 mm × 170 mm × 3 mm, V-shaped reflector (38): Material: aluminum, total length 17
0mm, frame-shaped light reflection plate (39): material; aluminum, size 17
0 mm x 170 mm x 20 mm, gas introduced into the lamp house (30): nitrogen gas
【００７５】上記の真空紫外光源装置において、電源
（Ｅ）により、印加電圧が約１０ｋＶ、周波数が２０ｋ
Ｈｚの条件で、誘電体バリア放電ランプを点灯させたと
ころ、消費電力は約１１０Ｗであり、波長１７２ｎｍ
（キセノンエキシマから放出されるエキシマ光の波長）
に最大値を有する波長１６０〜１８０ｎｍの範囲の真空
紫外光が放出された。In the vacuum ultraviolet light source device described above, the applied voltage is about 10 kV and the frequency is 20 kV by the power supply (E).
When the dielectric barrier discharge lamp was turned on under the condition of Hz, the power consumption was about 110 W, and the wavelength was 172 nm.
(Wavelength of excimer light emitted from xenon excimer)
The vacuum ultraviolet light having a maximum value in the wavelength range of 160 to 180 nm was emitted.
【００７６】また、ランプハウス（３０）の窓部材（３
３）の外表面において、石英ガラスによる波長６５０ｎ
ｍ付近における蛍光の放射強度を測定したところ、誘電
体バリア放電ランプから放出されるエキシマ光の放射強
度の１％であり、石英ガラスによる蛍光である赤色光
は、目視で観測されなかった。また、真空紫外光源装置
を作動させ、誘電体バリア放電ランプの放電容器（１
０）およびランプハウス（３０）の窓部材（３３）の透
過率の変化を測定したところ、１００時間経過後に初期
の約８０％となったが、それ以降は低下せず、１０００
時間経過後においても透過率が初期の７７％であった。The window member (3) of the lamp house (30)
On the outer surface of 3), a wavelength of 650 n made of quartz glass
When the emission intensity of the fluorescence near m was measured, it was 1% of the emission intensity of the excimer light emitted from the dielectric barrier discharge lamp, and the red light, which was the fluorescence from quartz glass, was not visually observed. Further, the vacuum ultraviolet light source device is operated, and the discharge vessel (1) of the dielectric barrier discharge lamp is operated.
0) and the change in the transmittance of the window member (33) of the lamp house (30) were measured to be about 80% of the initial value after 100 hours had elapsed, but thereafter did not decrease, and did not decrease.
Even after the passage of time, the transmittance was 77% of the initial value.
【００７７】〈実施例２〉誘電体バリア放電ランプの一
方の壁材（１１）および他方の壁材（１２）を通常の蛍
光性を有する合成石英ガラスにより構成したこと以外
は、実施例１と同様の条件により真空紫外光源装置を作
製した。この真空紫外光源装置の誘電体バリア放電ラン
プを、実施例１と同様の条件で点灯させたところ、波長
１７２ｎｍに最大値を有する波長１６０〜１８０ｎｍの
範囲の真空紫外光が放出された。Example 2 The same procedure as in Example 1 was carried out except that one wall member (11) and the other wall member (12) of the dielectric barrier discharge lamp were made of synthetic quartz glass having ordinary fluorescent properties. A vacuum ultraviolet light source device was manufactured under the same conditions. When the dielectric barrier discharge lamp of this vacuum ultraviolet light source device was turned on under the same conditions as in Example 1, vacuum ultraviolet light having a maximum value at a wavelength of 172 nm in a wavelength range of 160 to 180 nm was emitted.
【００７８】また、ランプハウス（３０）の窓部材（３
３）の外表面において、石英ガラスによる波長６５０ｎ
ｍ付近における蛍光の放射強度を測定したところ、誘電
体バリア放電ランプから放出されるエキシマ光の放射強
度の３％であり、石英ガラスによる蛍光である赤色光
は、目視で観測されないものであった。また、真空紫外
光源装置を作動させ、ランプハウス（３０）の窓部材
（３３）の透過率の変化を測定したところ、１００時間
経過後に初期の約７５％となったが、それ以降は低下せ
ず、１０００時間経過後においても透過率が初期の７２
％であった。The window member (3) of the lamp house (30)
On the outer surface of 3), a wavelength of 650 n made of quartz glass
When the emission intensity of the fluorescence near m was measured, it was 3% of the emission intensity of the excimer light emitted from the dielectric barrier discharge lamp, and the red light, which was the fluorescence from quartz glass, was not visually observed. . Further, when the vacuum ultraviolet light source device was operated and the change in the transmittance of the window member (33) of the lamp house (30) was measured, it became about 75% of the initial value after 100 hours had passed. And the transmittance is still at the initial 72 hours after 1000 hours.
%Met.
【００７９】〈実施例３〉誘電体バリア放電ランプの一
方の壁材（１１）および他方の壁材（１２）並びにラン
プハウス（３０）の窓部材（３３）を非蛍光性石英ガラ
スＢにより構成したこと以外は、実施例１と同様の条件
により誘電体バリア放電ランプを作製し、真空紫外光源
装置を作製した。この真空紫外光源装置の誘電体バリア
放電ランプを、実施例１と同様の条件で点灯させたとこ
ろ、波長１７２ｎｍに最大値を有する波長１６０〜１８
０ｎｍの範囲の真空紫外光が放出された。Embodiment 3 One wall member (11) and the other wall member (12) of the dielectric barrier discharge lamp and the window member (33) of the lamp house (30) are made of non-fluorescent quartz glass B. Except that, a dielectric barrier discharge lamp was manufactured under the same conditions as in Example 1, and a vacuum ultraviolet light source device was manufactured. When the dielectric barrier discharge lamp of this vacuum ultraviolet light source device was turned on under the same conditions as in Example 1, wavelengths 160 to 18 having a maximum value at a wavelength of 172 nm were obtained.
Vacuum ultraviolet light in the range of 0 nm was emitted.
【００８０】また、ランプハウス（３０）の窓部材（３
３）の外表面において、石英ガラスによる波長６５０ｎ
ｍ付近における蛍光の放射強度を測定したところ、誘電
体バリア放電ランプから放出されるエキシマ光の放射強
度の０．６％であり、石英ガラスによる蛍光である赤色
光は、目視で観測されなかった。また、真空紫外光源装
置を作動させ、誘電体バリア放電ランプの放電容器（１
０）およびランプハウス（３０）の窓部材（３３）の透
過率の変化を測定したところ、５００時間経過後におい
ても透過率が初期の７５％であった。The window member (3) of the lamp house (30)
On the outer surface of 3), a wavelength of 650 n made of quartz glass
When the emission intensity of the fluorescence near m was measured, it was 0.6% of the emission intensity of the excimer light emitted from the dielectric barrier discharge lamp, and the red light, which was the fluorescence from quartz glass, was not visually observed. . Further, the vacuum ultraviolet light source device is operated, and the discharge vessel (1) of the dielectric barrier discharge lamp is operated.
When the change in transmittance of the window member (33) of the lamp house (0) and the lamp house (30) was measured, the transmittance was 75% of the initial value even after 500 hours.
【００８１】〈実施例４〉放電用ガスとして、キセノン
ガスの代わりにアルゴンガス（圧力３０ｋＰａ）と塩素
ガスとの混合ガスを用い、ゲッタ収容室およびゲッタを
設けなかったこと以外は、実施例２と同様の条件により
誘電体バリア放電ランプを作製し、真空紫外光源装置を
作製した。<Example 4> Example 2 was repeated except that a mixed gas of argon gas (pressure 30 kPa) and chlorine gas was used as the discharge gas instead of xenon gas, and the getter storage chamber and the getter were not provided. A dielectric barrier discharge lamp was manufactured under the same conditions as in Example 1, and a vacuum ultraviolet light source device was manufactured.
【００８２】上記の真空紫外光源装置において、電源
（Ｅ）により、印加電圧が約１２ｋＶ、周波数が２０ｋ
Ｈｚの条件で、誘電体バリア放電ランプを点灯させたと
ころ、消費電力は約１００Ｗであり、波長１７５ｎｍ
（アルゴン元素と塩素元素とによるエキシマから放出さ
れるエキシマ光の波長）に最大値を有し、半値全幅が約
２ｎｍの真空紫外光が放出された。In the vacuum ultraviolet light source device described above, the applied voltage is about 12 kV and the frequency is 20 kV by the power supply (E).
When the dielectric barrier discharge lamp was turned on under the condition of Hz, the power consumption was about 100 W, and the wavelength was 175 nm.
(Wavelength of excimer light emitted from the excimer by the argon element and the chlorine element), and a vacuum ultraviolet light having a full width at half maximum of about 2 nm was emitted.
【００８３】また、ランプハウス（３０）の窓部材（３
３）の外表面において、石英ガラスによる波長６５０ｎ
ｍ付近における蛍光の放射強度を測定したところ、誘電
体バリア放電ランプから放出されるエキシマ光の放射強
度の０．５％であり、石英ガラスによる蛍光である赤色
光は、目視で観測されないものであった。また、真空紫
外光源装置を作動させ、ランプハウス（３０）の窓部材
（３３）の透過率の変化を測定したところ、１００時間
経過後に初期の約９０％となったが、それ以降は低下せ
ず、５００時間経過後においても透過率が初期の８５％
であった。The window member (3) of the lamp house (30)
On the outer surface of 3), a wavelength of 650 n made of quartz glass
When the emission intensity of the fluorescence near m was measured, it was 0.5% of the emission intensity of the excimer light emitted from the dielectric barrier discharge lamp, and the red light, which was the fluorescence from quartz glass, was not observed visually. there were. Further, when the vacuum ultraviolet light source device was operated and the change in the transmittance of the window member (33) of the lamp house (30) was measured, it was about 90% of the initial value after 100 hours, but thereafter decreased. And the transmittance is 85% of the initial value even after 500 hours.
Met.
【００８４】〈実施例５〉下記の条件により、図１に示
す構成の低圧水銀ランプを作製した。 封体（２０）：材質；非蛍光性合成石英ガラスＣ，全長
６０ｍｍ，外径１６ｍｍ，内径１４ｍｍ（肉厚１ｍ
ｍ）， リード線（２３，２４）：ニッケル製， 電極（２５，２６）：表面に（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｏを
主成分とする電子放射材が塗布されたタングステンコイ
ルExample 5 A low-pressure mercury lamp having the structure shown in FIG. 1 was manufactured under the following conditions. Enclosure (20): Material; non-fluorescent synthetic quartz glass C, total length 60 mm, outer diameter 16 mm, inner diameter 14 mm (wall thickness 1 m
m), Lead wires (23, 24): made of nickel, Electrodes (25, 26): a tungsten coil coated on its surface with an electron-emitting material mainly composed of (Ba, Sr, Ca) O
【００８５】上記の低圧水銀ランプを４本使用して、下
記の条件により、図４に示す構成の真空紫外光源装置を
作製した。 窓部材（５２）：材質；非蛍光性合成石英ガラスＣ，寸
法１７０ｍｍ×１７０ｍｍ×３ｍｍ， 光反射板（５５）：材質；アルミニウム， 導入ガス：窒素ガスUsing four low-pressure mercury lamps described above, a vacuum ultraviolet light source device having the configuration shown in FIG. 4 was manufactured under the following conditions. Window member (52): material; non-fluorescent synthetic quartz glass C, dimensions 170 mm × 170 mm × 3 mm, light reflecting plate (55): material; aluminum, introduced gas: nitrogen gas
【００８６】上記の真空紫外光源装置において、全ラン
プ電力２００Ｗでの条件で、低圧水銀ランプを点灯させ
たところ、消費電力は約４０Ｗであり、水銀の共鳴線で
ある波長１８５ｎｍの真空紫外光と波長２５４ｎｍの紫
外線とが放出された。In the vacuum ultraviolet light source device described above, when the low-pressure mercury lamp was turned on under the condition of a total lamp power of 200 W, the power consumption was about 40 W, and the vacuum ultraviolet light having a wavelength of 185 nm, which is a mercury resonance line, was used. Ultraviolet light having a wavelength of 254 nm was emitted.
【００８７】また、ランプハウス（５０）の窓部材（５
２）の外表面において、石英ガラスによる波長６５０ｎ
ｍ付近における蛍光の放射強度を測定したところ、低圧
水銀ランプから放出される真空紫外光の放射強度の２％
であり、石英ガラスによる蛍光である赤色光は、目視で
観測されないものであった。また、真空紫外光源装置を
作動させ、低圧水銀ランプの封体（２０）およびランプ
ハウス（５０）の窓部材（５２）の透過率の変化を測定
したところ、１０００時間経過後においても透過率が初
期の７８％であり、使用寿命の長いものであった。The window member (5) of the lamp house (50)
On the outer surface of 2), a wavelength of 650 n using quartz glass
When the emission intensity of fluorescence near m was measured, it was 2% of the emission intensity of vacuum ultraviolet light emitted from the low-pressure mercury lamp.
, And the red light which is the fluorescence by the quartz glass was not visually observed. Further, when the vacuum ultraviolet light source device was operated to measure changes in the transmittance of the low pressure mercury lamp envelope (20) and the window member (52) of the lamp house (50), the transmittance was found to remain even after 1000 hours. It was 78% of the initial period and had a long service life.
【００８８】[0088]
【発明の効果】本発明の放電ランプおよび真空紫外光源
装置によれば、放電容器または窓部材が非蛍光性石英ガ
ラスにより構成されているため、肉眼では、放電空間に
おいて発生する放電プラズマから直接放出される可視光
線のみが観測されるので、ランプの動作状態を目視によ
り定性的に診断することができる。According to the discharge lamp and the vacuum ultraviolet light source device of the present invention, since the discharge vessel or the window member is made of non-fluorescent quartz glass, the naked eye emits directly from the discharge plasma generated in the discharge space. Since only the visible light is observed, the operating state of the lamp can be visually qualitatively diagnosed.
【００８９】また、放電容器または窓部材を構成する材
料として、特定の非蛍光性石英ガラスを用いることによ
り、当該放電容器または窓部材は、真空紫外光の照射に
よる透過率が低下することがないため、長い使用寿命が
得られる。Further, by using a specific non-fluorescent quartz glass as a material for forming the discharge vessel or window member, the transmittance of the discharge vessel or window member does not decrease due to the irradiation of vacuum ultraviolet light. Therefore, a long service life can be obtained.
【図１】本発明の放電ランプを誘電体バリア放電ランプ
として構成した場合の一例を示す説明用断面図である。FIG. 1 is an explanatory sectional view showing an example of a case where a discharge lamp of the present invention is configured as a dielectric barrier discharge lamp.
【図２】本発明の放電ランプを低圧水銀ランプとして構
成した場合の一例を示す説明用断面図である。FIG. 2 is an explanatory cross-sectional view showing an example of a case where the discharge lamp of the present invention is configured as a low-pressure mercury lamp.
【図３】本発明の真空紫外光源装置の一例における構成
を示す説明用断面図である。FIG. 3 is an explanatory cross-sectional view showing a configuration of an example of the vacuum ultraviolet light source device of the present invention.
【図４】本発明の真空紫外光源装置の他の例における構
成を示す説明用断面図である。FIG. 4 is an explanatory sectional view showing a configuration of another example of the vacuum ultraviolet light source device of the present invention.
【図５】酸素欠乏度を求めるために用いられる波長２２
０ｎｍおよび２６０ｎｍの吸光度の関係を示す図であ
る。FIG. 5: Wavelength 22 used to determine oxygen deficiency
It is a figure which shows the relationship of the light absorbency of 0 nm and 260 nm.
【図６】真空紫外光の照射による石英ガラスの透過率の
変化を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a change in transmittance of quartz glass due to irradiation with vacuum ultraviolet light.
１ 誘電体バリア放電ランプ ２ 低圧水銀ランプ １０ 放電容器 １１ 一方の壁材 １２ 他方の壁材 １３，１４ 封止壁部 １５ 外周面 １６ 一方の電極 １７ 外面 １８ 他方の電極 １９ 変形部 ２０ 封体 ２１，２２ 封止部 ２３，２４ リード線 ２５，２６ 電極 ３０ ランプハウス ３１ 枠材 ３２ 冷却ブロック ３３ 窓部材 ３４ 溝 ３５ 流通路 ３６ ガス導入孔 ３７ ガス排出孔 ３８ Ｖ字形光反射板 ３９ 枠形光反射板 ４０ 光検出器 ５０ ランプハウス ５１ 枠材 ５２ 窓部材 ５３ ガス導入孔 ５４ ガス排出孔 ５５ 樋状光反射板 Ｅ 電源 Ｇ ゲッタ Ｋ ゲッタ収容室 Ｓ 放電空間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Dielectric barrier discharge lamp 2 Low-pressure mercury lamp 10 Discharge container 11 One wall material 12 The other wall material 13, 14 Sealing wall part 15 Outer peripheral surface 16 One electrode 17 Outer surface 18 The other electrode 19 Deformation part 20 Seal 21 , 22 Sealing part 23, 24 Lead wire 25, 26 Electrode 30 Lamp house 31 Frame material 32 Cooling block 33 Window member 34 Groove 35 Flow passage 36 Gas introduction hole 37 Gas exhaust hole 38 V-shaped light reflecting plate 39 Frame shaped light reflection Plate 40 photodetector 50 lamp house 51 frame member 52 window member 53 gas introduction hole 54 gas discharge hole 55 gutter-shaped light reflector E power supply G getter K getter storage chamber S discharge space
フロントページの続き (72)発明者 笠木 邦雄 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシ オ電機株式会社内 (72)発明者 中村 哲之 兵庫県尼崎市東向島東之町１番地 住金 石英株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−231732（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−215731（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 61/30 G21K 5/00 H01J 65/04 Continuing on the front page (72) Kunio Kasagi, 1194 Sado, Bessho-cho, Himeji-shi, Hyogo Ushio Electric Co., Ltd. 56) References JP-A-6-231732 (JP, A) JP-A-7-215731 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01J 61/30 G21K 5/00 H01J 65/04
Claims (12)
空紫外光を放出する放電ランプにおいて、当該放電ランプは、放電容器内に、キセノンガスよりな
る放電用ガスまたはアルゴンガスと塩素ガスとの混合ガ
スよりなる放電用ガスが充填され、誘電体バリア放電に
よりエキシマが生成されて真空紫外光が放出される誘電
体バリア放電ランプであり、 放電容器を構成する石英ガラスは、当該放電ランプの定
格動作状態において生ずる波長６５０ｎｍ付近における
蛍光の放射強度が、当該放電ランプからの真空紫外光の
放射強度の５％以下のものである ことを特徴とする放電
ランプ。1. A discharge lamp having a discharge vessel forming a discharge space and emitting vacuum ultraviolet light, wherein the discharge lamp is made of xenon gas in a discharge vessel.
Discharge gas or mixed gas of argon gas and chlorine gas
Gas for discharging dielectric barrier discharge
Dielectric that produces more excimer and emits vacuum ultraviolet light
Is a body barrier discharge lamp, and the quartz glass constituting the discharge vessel is
Around the wavelength of 650 nm generated in the rated operating state
The emission intensity of the fluorescent light is
A discharge lamp having a radiation intensity of 5% or less .
欠乏度が−０．０１〜０．０２の範囲にあり、水酸基の
含有割合が重量比で１０〜５００ｐｐｍの範囲にあり、
かつ、塩素基の含有割合が重量比で５ｐｐｍ以下のもの
であることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ。2. The quartz glass constituting the discharge vessel contains oxygen.
The deficiency is in the range of -0.01 to 0.02,
The content ratio is in the range of 10 to 500 ppm by weight,
And having a chlorine content of 5 ppm or less by weight
The discharge lamp according to claim 1, wherein
ｉ−Ｓｉ・結合の含有割合が５×１０ 16 個／ｃｍ 3 以下
であり、当該非蛍光性石英ガラス中に溶存する分子状水
素の含有割合が１０ 15 個／ｃｍ 3 以上であって溶解度以
下であり、シリコン原子と結合した水素（・Ｓｉ−Ｈ）
の含有割合が６×１０ 16 個／ｃｍ 3 以下のものであるこ
とを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放電ラ
ンプ。3. The quartz glass constituting the discharge vessel is :
The content ratio of i-Si / bond is 5 × 10 16 / cm 3 or less
Is the molecular water dissolved in the non-fluorescent quartz glass.
Element content rate of 10 15 / cm 3 or more and solubility or less
Below, hydrogen bonded to silicon atom (.Si-H)
Content rate of 6 × 10 16 / cm 3 or less
The discharge lamp according to claim 1 or 2, wherein:
空紫外光を放出する放電ランプにおいて、 当該放電ランプは低圧水銀ランプであり、 放電容器を構成する石英ガラスは、当該放電ランプの定
格動作状態において生ずる波長６５０ｎｍ付近における
蛍光の放射強度が、当該放電ランプからの真空紫外光の
放射強度の１０％以下のものであることを特徴とする 放
電ランプ。4. A discharge vessel having a discharge vessel forming a discharge space.
In a discharge lamp that emits sky-ultraviolet light, the discharge lamp is a low-pressure mercury lamp, and the quartz glass constituting the discharge vessel is defined by the discharge lamp.
Around the wavelength of 650 nm generated in the rated operating state
The emission intensity of the fluorescent light is
A discharge lamp having a radiation intensity of 10% or less .
欠乏度が−０．０１〜０．０２の範囲にあり、水酸基の
含有割合が重量比で１０〜５００ｐｐｍの範囲にあり、
かつ、塩素基の含有割合が重量比で５ｐｐｍ以下のもの
であることを特徴とする請求項４に記載の放電ランプ。5. The quartz glass constituting the discharge vessel is oxygen-free.
The deficiency is in the range of -0.01 to 0.02,
The content ratio is in the range of 10 to 500 ppm by weight,
And having a chlorine content of 5 ppm or less by weight
The discharge lamp according to claim 4, wherein
ｉ−Ｓｉ・結合の含有割合が５×１０ 16 個／ｃｍ 3 以下
であり、当該非蛍光性石英ガラス中に溶存する分子状水
素の含有割合が１０ 15 個／ｃｍ 3 以上であって溶解度以
下であり、シリコン原子と結合した水素（・Ｓｉ−Ｈ）
の含有割合が６×１０ 16 個／ｃｍ 3 以下のものであるこ
とを特徴とする請求項４または請求項５に記載の放電ラ
ンプ。6. The quartz glass constituting the discharge vessel is :
The content ratio of i-Si / bond is 5 × 10 16 / cm 3 or less
Is the molecular water dissolved in the non-fluorescent quartz glass.
Element content rate of 10 15 / cm 3 or more and solubility or less
Below, hydrogen bonded to silicon atom (.Si-H)
Content rate of 6 × 10 16 / cm 3 or less
The discharge lamp according to claim 4 or 5, wherein:
空紫外光を放出する放電ランプと、 この放電ランプを収納し、当該放電ランプからの真空紫
外光を取り出す窓部材を有するランプハウスとを具えて
なり、 前記ランプハウス内が不活性ガスで充満された状態で作
動される真空紫外光源装置において、前記放電ランプは、放電容器内に、放電用ガスとしてキ
セノンガスまたはアルゴンガスと塩素ガスとの混合ガス
が充填され、誘電体バリア放電によりエキシマが生成さ
れて真空紫外光が放出される誘電体バリア放電ランプで
あり、 前記放電ランプの放電容器およびランプハウスの窓部材
の少なくとも一方を構成する石英ガラスは、当該放電ラ
ンプの定格動作状態において生ずる波長６５０ｎｍ付近
における蛍光の放射強度が、当該放電ランプからの真空
紫外光の放射強度の５％以下のものである ことを特徴と
する真空紫外光源装置。7. A lamp house having a discharge vessel forming a discharge space and emitting vacuum ultraviolet light, and a lamp house having a window member accommodating the discharge lamp and taking out vacuum ultraviolet light from the discharge lamp. In a vacuum ultraviolet light source device which is operated in a state where the inside of the lamp house is filled with an inert gas, the discharge lamp is provided in a discharge vessel as a discharge gas.
Senon gas or mixed gas of argon gas and chlorine gas
Are filled and excimer is generated by dielectric barrier discharge.
Is a dielectric barrier discharge lamp that emits vacuum ultraviolet light
There, the window member of the discharge vessel and the lamp house of the discharge lamp
Quartz glass constituting at least one of the discharge lamps
Around 650 nm wavelength generated in the rated operating state of the pump
The emission intensity of the fluorescent light at
A vacuum ultraviolet light source device having an emission intensity of 5% or less of ultraviolet light.
スの窓部材の少なくとも一方を構成する石英ガラスは、
酸素欠乏度が−０．０１〜０．０２の範囲にあり、水酸
基の含有割合が重量比で１０〜５００ｐｐｍの範囲にあ
り、かつ、塩素基の含有割合が重量比で５ｐｐｍ以下の
ものであることを特徴とする請求項７に記載の真空紫外
光源装置。8. A discharge vessel and a lamp how of a discharge lamp.
Quartz glass constituting at least one of the window members of the
Oxygen deficiency in the range of -0.01 to 0.02,
The group content is in the range of 10 to 500 ppm by weight.
And the chlorine group content is 5 ppm or less by weight.
The vacuum ultraviolet light source device according to claim 7, wherein:
スの窓部材の少なくとも一方を構成する石英ガラスは、
・Ｓｉ−Ｓｉ・結合の含有割合が５×１０ 16 個／ｃｍ 3
以下であり、当該石英ガラス中に溶存する分子状水素の
含有割合が１０ 15 個／ｃｍ 3 以上であって溶解度以下で
あり、シリコン原子と結合した水素（・Ｓｉ−Ｈ）の含
有割合が６×１０ 16 個／ｃｍ 3 以下のものであることを
特徴とする請求項７または請求項８に記載の真空紫外光
源装置。9. A discharge vessel and a lamp how of a discharge lamp.
Quartz glass constituting at least one of the window members of the
The content ratio of Si-Si bonds is 5 × 10 16 / cm 3
The following is the molecular hydrogen dissolved in the quartz glass
When the content is 10 15 particles / cm 3 or more and the solubility is
Contains hydrogen (• Si-H) bonded to silicon atoms
That the proportion is less than 6 × 10 16 / cm 3
The vacuum ultraviolet light source device according to claim 7 or 8, wherein:
真空紫外光を放出する放電ランプと、 この放電ランプを収納し、当該放電ランプからの真空紫
外光を取り出す窓部材を有するランプハウスとを具えて
なり、 前記ランプハウス内が不活性ガスで充満された状態で作
動される真空紫外光源装置において、 前記放電ランプは低圧水銀ランプであり、 前記放電ランプの放電容器およびランプハウスの窓部材
の少なくとも一方を構成する石英ガラスは、当該放電ラ
ンプの定格動作状態において生ずる波長６５０ｎｍ付近
における蛍光の放射強度が、当該放電ランプからの真空
紫外光の放射強度の１０％以下のものであることを特徴
とする 真空紫外光源装置。10. A discharge vessel having a discharge space,
A discharge lamp that emits vacuum ultraviolet light, and a vacuum
With a lamp house having a window member for extracting outside light
The lamp house is filled with an inert gas.
In the vacuum ultraviolet light source device to be operated, the discharge lamp is a low-pressure mercury lamp, and a discharge vessel of the discharge lamp and a window member of a lamp house.
Quartz glass constituting at least one of the discharge lamps
Around 650 nm wavelength generated in the rated operating state of the pump
The emission intensity of the fluorescent light at
It is less than 10% of the intensity of UV light
Vacuum ultraviolet light source device according to.
ウスの窓部材の少なくとも一方を構成する石英ガラス
は、酸素欠乏度が−０．０１〜０．０２の範囲にあり、
水酸基の含有割合が重量比で１０〜５００ｐｐｍの範囲
にあり、かつ、塩素基の含有割合が重量比で５ｐｐｍ以
下のものであることを特徴とする請求項１０に記載の真
空紫外光源装置。11. A discharge vessel and a lamp housing for a discharge lamp.
Quartz glass constituting at least one of the window members of the mouse
Has an oxygen deficiency in the range of -0.01 to 0.02,
The content ratio of hydroxyl groups is in the range of 10 to 500 ppm by weight.
And the chlorine group content is 5 ppm or less by weight.
The sky ultraviolet light source device according to claim 10, wherein:
ウスの窓部材の少なくとも一方を構成する石英ガラス
は、・Ｓｉ−Ｓｉ・結合の含有割合が５×１０ 16 個／ｃ
ｍ 3 以下であり、当該石英ガラス中に溶存する分子状水
素の含有割合が１０ 15 個／ｃｍ 3 以上であって溶解度以
下であり、シリコン原子と結合した水素（・Ｓｉ−Ｈ）
の含有割合が６×１０ 16 個／ｃｍ 3 以下のものであるこ
とを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の真
空紫外光源装置。12. A discharge vessel and a lamp housing for a discharge lamp.
Quartz glass constituting at least one of the window members of the mouse
Means that the content ratio of the Si—Si bond is 5 × 10 16 / c
m 3 or less, the molecular water dissolved in the quartz glass
Element content rate of 10 15 / cm 3 or more and solubility or less
Below, hydrogen bonded to silicon atom (.Si-H)
Content rate of 6 × 10 16 / cm 3 or less
The sky ultraviolet light source device according to claim 10 or 11, wherein:
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