JP4983829B2 - 紫外線照射装置 - Google Patents

Description

本発明は、エキシマランプ等の紫外線ランプから放射される紫外線を照射する紫外線照射装置に関する。

エキシマランプは、放電用ガスとして例えばキセノンが用いられた場合、中心波長が１７２ｎｍの高エネルギーの真空紫外線を放射する。そこで、主に１８５ｎｍと２５４ｎｍの波長の紫外線を放射する低圧水銀灯に代えて、液晶表示装置のガラス基板や半導体ウエハ等の精密洗浄を行う紫外線照射装置の光源として用いられることが多くなっている。真空紫外線は、波長が２００ｎｍ以下５０ｎｍ以上の範囲の紫外線をいう。この真空紫外線は、空気中の酸素に吸収されてオゾンを発生させるので、この空気中で液晶表示装置のガラス基板等の表面に照射することにより、発生したオゾンと透過した真空紫外線の相乗効果によってガラス基板等の表面の有機物等を分解飛散させて洗浄を行うことができる。ただし、この真空紫外線は、酸素に吸収されるために、空気中では直ぐに減衰して短い距離しか到達することができず、しかも、波長が短くなるほど空気中での吸収率が急激に上昇する。即ち、空気中では、例えば波長が１８５ｎｍの場合には、１０ｍｍ程度の距離を進む間に約１０％の真空紫外線が吸収されることになるが、波長が１７２ｎｍの場合には、さらに短い距離で真空紫外線のほとんどが吸収される。

上記エキシマランプは、合成石英ガラス製の放電容器内に放電用ガスを封入し、これに高周波の高電圧を印加することにより誘電体バリア放電を起こさせて真空紫外線を放射するものである。そして、従来は、二重構造の円筒管や小径の円筒管に放電用ガスを封入した放電容器が使われることが多かった（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、最近では、方形箱形の放電容器１ａを用いたエキシマランプ１も開発されている（例えば、特許文献２参照。）。図４に薄く細長い方形箱形の放電容器１ａを用いたエキシマランプ１の例を示す。この放電容器１ａは、横断面が横長の薄い方形となる長尺な合成石英ガラス製の管の両端を塞ぎ、内部にキセノンガスを充填したものであり、薄く細長い方形箱形となる。また、この放電容器１ａは、平坦な上下面にそれぞれ金属薄膜をパターン形成することにより電極１ｂ，１ｃを形成している。放電容器１ａの上面の電極１ｂは、この平坦な上面のほぼ全面に形成されているが、下面の電極１ｃは、網目状のパターンに形成され、この網目の隙間から下方に紫外線を照射することができるようになっている。

特開２００１−２４３９２０号公報（図４） 特開２０００−２６０３９６号公報

ところが、液晶表示装置のガラス基板は、特に最近では１ｍ角以上の大きさのものが多くなっているため、このガラス基板の精密洗浄を行う紫外線照射装置に用いる図４に示したエキシマランプ１は、幅が数十ｍｍ程度であるにもかかわらず、長さが１ｍを超えるような極めて細長い放電容器１ａを使用しなければならなくなって来ている。また、この紫外線照射装置は、図５に示すように、複数本のエキシマランプ１を取り付けたアルミニウム製のランプハウス２を、ガラス基板３の搬送を行うコンベア４の上方に配置して、ヒンジ２ａ，２ａによりこのコンベア４上で開閉可能に設置される。このため、エキシマランプ１の両端部がランプハウス２に固定されると、１ｍ以上の長さのあるこのランプハウス２が開閉の際の自重によって枠全体にねじれを生じた場合に、エキシマランプ１の両端部の間にもひねり方向の力が加わり、極めて細長く肉厚の薄い合成石英ガラス製の放電容器１ａ自体がねじれたり口金のねじれによって破損するおそれがあるという問題が発生していた。

なお、放電容器１ａが二重構造の円筒管であったり小径の円筒管である場合には、ランプハウス２に取り付けたときのエキシマランプ１の回転角度位置が任意であることがあり、このエキシマランプ１は、両端部を回転可能に支持することにより、ランプハウス２のねじれを支持部の回転で吸収することもできる。しかしながら、上記方形箱形の放電容器１ａを用いたエキシマランプ１の場合には、周囲に放射される真空紫外線の強度分布が円周方向で均一ではなく、しかも、このエキシマランプ１を空気中に配置したときに、放電容器１ａの平坦面と液晶表示装置のガラス基板等の表面との距離が一定でなければ真空紫外線の減衰量に差が生じるので、回転角度位置が変化すると、精密洗浄の効果にむらが生じることになる。また、二重構造の円筒管や小径の円筒管からなる放電容器１ａを用いたエキシマランプ１であっても、電極の形状や配置等によって、取り付け回転角度位置が定まっているものもある。

本発明は、かかる事情に対処するためになされたものであり、紫外線ランプの取り付け時の回転角度位置を維持しながら、この紫外線ランプにねじれが加わらないように支持して破損を防止することができる紫外線照射装置を提供することを目的としている。

請求項１の紫外線照射装置は、上下方向に開閉可能なランプハウスに紫外線ランプを備えた紫外線照射装置であって、前記紫外線ランプの軸方向の一端部を、少なくとも軸中心の回転を制限して支持し、この紫外線ランプの軸方向の他端部を、軸中心に回転可能に支持することによって、前記ランプハウスが開閉操作の際に撓んでも前記紫外線ランプがねじれないようにしたことを特徴とする。

請求項２の紫外線照射装置は、前記紫外線ランプが軸方向の両端部に口金部材を取り付けたものであり、これらの口金部材を両側から取付部材が挟持し、一端側の口金部材と取付部材は２箇所以上の凹凸が嵌合し合うことにより支持されると共に、他端側の口金部材と取付部材は１箇所の凹凸が嵌合し合うことにより回転可能に支持されたことを特徴とする。

請求項３の紫外線照射装置は、前記紫外線ランプの放電容器が方形箱型であることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、紫外線ランプの一端部が回転を制限されて支持され、他端部が回転可能に支持されるので、ランプハウスの開閉操作の際に両端部間にねじれが生じても、紫外線ランプまでねじれるようなことがなくなる。即ち、このねじれにより紫外線ランプの一端部に微少なひねりが加わっても、他端部が回転可能に支持されるので、紫外線ランプ全体が微少に回転することになり、この紫外線ランプにねじれが生じるようなことがなくなる。また、このねじれにより紫外線ランプの他端部の支持部に微少なひねりが加わっても、この他端部が回転可能に支持されるので、紫外線ランプにひねりは伝わらない。従って、いずれの場合も、紫外線ランプ自体にねじれが加わることがないので、破損のおそれもなくなる。

請求項２の発明によれば、紫外線ランプの両端部の口金部材とこれらの口金部材を挟持する取付部材とが凹凸を嵌合し合うので、この紫外線ランプを簡単な構造で支持することができるようになる。

請求項３の発明によれば、方形箱型の放電容器を用いることにより、この放電容器の平坦な面が大きく傾斜しないように支持しながら、紫外線ランプにねじれが加わらないようにすることができる。このような紫外線ランプとして、放電用ガスを密封した方形箱形の石英ガラス製の放電容器の対向する両ガラス壁表面にそれぞれ電極を設けたエキシマランプを用いることができる。しかも、この紫外線ランプとしてエキシマランプを用いると、真空紫外線を効率よく放射することができるようになる。

本発明の一実施形態を示すものであって、エキシマランプの取り付け構造を示す斜視図である。 本発明の一実施形態を示すものであって、エキシマランプを取り付けた紫外線照射装置の構造を示す縦断面正面図である。 本発明の一実施形態を示すものであって、口金の形状が異なるエキシマランプの他の例を示す斜視図である。 方形箱形の放電容器を用いたエキシマランプの斜視図である。 エキシマランプを用いた紫外線照射装置の構造を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１〜図３は本発明の一実施形態を示すものであって、図１はエキシマランプの取り付け構造を示す斜視図、図２はエキシマランプを取り付けた紫外線照射装置の構造を示す縦断面正面図、図３は口金の形状が異なるエキシマランプの他の例を示す斜視図である。なお、図４〜図５に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。

本実施形態は、図４に示したものと同様の薄く細長い方形箱形の放電容器１ａを用いるエキシマランプ１を使用した紫外線照射装置について説明する。このエキシマランプ１は、図１に示すように、両端部にそれぞれセラミックス製の口金５，６が取り付けられている。口金５，６は、互いに向かい合う側面が開口した方形の容器状であり、これらの開口部にエキシマランプ１の端部が嵌入されるようになっている。また、一方（図１の左下側）の口金５は、開口部とは反対側の側面の両端部に丸穴状の凹部５ａ，５ａが形成されていて、他方（図１の右上側）の口金６は、開口部とは反対側の側面の中央部に丸穴状の凹部６ａが形成されている。さらに、これらの口金５，６は、図示は省略しているが、内部でエキシマランプ１の電極１ｂ，１ｃに接続固定された配線が引き出されるようになっている。

本実施形態の紫外線照射装置は、図２に示すように、アルミニウム製のランプハウス２の下部に、上記エキシマランプ１を複数本並べて取り付けたものである。ランプハウス２は、エキシマランプ１よりも十分に長いランプハウス基板２ｂの下面の周囲を下部側壁２ｃで覆うと共に、このランプハウス基板２ｂの上面の周囲も上部側壁２ｄで覆ったものである。そして、ランプハウス基板２ｂの下方の下部側壁２ｃの内側に、複数本のエキシマランプ１が取り付けられると共に、このランプハウス基板２ｂ上の上部側壁２ｄの内側に、これらのエキシマランプ１の電源部２ｅ等が設置されている。また、このランプハウス２は、ランプハウス基板２ｂの端部に取り付けられた図示しないヒンジを介してコンベア４の上方に取り付けられ、このコンベア４上で開閉可能になっている。

上記各エキシマランプ１は、それぞれ一対の取付板７，８を用いてランプハウス基板２ｂの下方の下部側壁２ｃの内側に取り付けられる。一方（図２の左側）の取付板７は、ランプハウス基板２ｂの下方の左端部に図２の左右方向にスライド可能に配置され、ばね９，９により右方向に付勢されている。他方（図２の右側）の取付板８は、ランプハウス基板２ｂの下方の右端部に固定されている。また、図１に示すように、一方（図１の左下側）の取付板７の内側を向く面には、エキシマランプ１の一方の端部に取り付けられた上記口金５の凹部５ａ，５ａに嵌合する２箇所の凸部７ａ，７ａが突設され、他方（図１の右上側）の取付板８の内側を向く面には、エキシマランプ１の他方の端部に取り付けられた上記口金６の凹部６ａに嵌合する１箇所の凸部８ａが突設されている。

上記構成の紫外線照射装置にエキシマランプ１を取り付けるには、まずこのエキシマランプ１の一方の端部を少し上向きに傾斜させて、この端部の口金５をランプハウス２の一方の取付板７に押し当てると共に凹部５ａ，５ａに凸部７ａ，７ａを嵌合させる。次に、エキシマランプ１を一方の側に押すことにより取付板７をスライドさせてばね９，９を圧迫する。そして、エキシマランプ１の他方の端部を持ち上げて、この端部の口金６を他方の取付板８の手前側に配置させ、ばね９，９の付勢に従ってエキシマランプ１を他方側に移動させることにより、口金６の凹部６ａに取付板８の凸部８ａを嵌合させる。また、これらの口金５，６から引き出された図示しない配線をランプハウス２のランプハウス基板２ｂ上に配置された電源部２ｅに接続することにより取り付けが完了する。

上記のようにして紫外線照射装置に取り付けられた各エキシマランプ１は、電源部２ｅから供給される高周波の高電圧を電極１ｂ，１ｃ間に印加されることにより、放電容器１ａの下面から下方に向けて真空紫外線を放射する。そして、この紫外線照射装置の下方のコンベア４上にガラス基板３を載置して搬送することにより、このガラス基板３の表面に真空紫外線を照射して精密洗浄を行う。この際、エキシマランプ１が放射する波長１７２ｎｍの高エネルギーの真空紫外線は、空気中で直ちに減衰するので、放電容器１ａの下面とガラス基板３の表面との間が３ｍｍ以下の極めて短い一定の間隔となるようにする必要がある。即ち、ガラス基板３が水平に搬送されるのであれば、エキシマランプ１の放電容器１ａの下面も所定高さ位置で水平状態を保つ必要があり、このエキシマランプ１の長手方向の両端部の傾斜やこの長手方向に沿う軸中心の回転が生じることがないようにランプハウス２に支持しなければならない。従って、エキシマランプ１の長手方向の両端部の傾斜については、口金５，６の凹部５ａ，５ａ，６ａに取付板７，８の凸部７ａ，７ａ，８ａを嵌合させることにより上下位置の制限を行い、このエキシマランプ１の長手方向に沿う軸中心の回転については、一方の口金５の２箇所の凹部５ａ，５ａに取付板７の２箇所の凸部７ａ，７ａを嵌合させることにより回転の制限を行う。

上記ランプハウス２は、ヒンジによってコンベア４上で開閉可能となるので、この開閉操作の際に、長尺で比較的薄いランプハウス基板２ｂがランプハウス２の自重により撓んで両端部間にねじれが生じることがある。このため、一方の取付板７にねじれが伝わり、２箇所の凸部７ａ，７ａと凹部５ａ，５ａの嵌合によりエキシマランプ１が一方の端部からひねられたとしても、他方の端部では口金６が取付板８に対して１箇所の凹部６ａと凸部８ａの嵌合により回転可能となるので、このエキシマランプ１自体が少しの角度だけ軸中心に回転し、このエキシマランプ１が両端部間でねじれることはない。また、他方の取付板８にねじれが伝わった場合には、この取付板８が口金６に対して１箇所の凸部８ａと凹部６ａの嵌合により回転可能となるので、エキシマランプ１にはねじれが加わることがない。従って、ランプハウス２の開閉操作によりランプハウス基板２ｂが撓むようなことがあっても、エキシマランプ１がねじれることがなくなり、放電容器１ａの破損のおそれも生じない。

なお、上記実施形態では、方形箱形の放電容器１ａを用いたエキシマランプ１を示したが、この放電容器１ａはどのような形状のものであっても同様に実施可能である。例えば、二重構造の円筒管等のように軸中心の回転体からなる放電容器１ａを用いた場合には、ランプハウス２に取り付けた後に、この軸中心に回転したとしても真空紫外線は円周方向に均一な強度分布で放射される場合があるが、このような回転体の放電容器１ａであっても、例えば半円筒状等の電極を使用した場合等のようにこの電極の形状や配置等によっては軸中心の回転角度位置に応じて真空紫外線が放射分布に変化が生じることもあり、このようなときには放電容器１ａの回転を制限して支持する必要が生じる。また、放電容器１ａは、円筒形や角形のような直線状のものに限らず、例えばＵ字管等のような曲がりのある形状のものであってもよい。ただし、両端部にねじれが加わり易く破損の可能性が高い長尺な形状の放電容器１ａほど、本発明を効果的に実施することができる。

また、上記実施形態では、エキシマランプ１を空気中に配置した開放型の紫外線照射装置を示したが、エキシマランプ１の周囲を窒素ガス等でガスパージした紫外線照射装置の場合でも、ランプハウス２に取り付けた後に、エキシマランプ１が軸中心に回転して真空紫外線の放射分布に変化が生じると、実際にガラス基板３の表面に照射される真空紫外線にもむらが生じる場合がある。そして、このような場合にも、放電容器１ａの回転を制限して支持する必要が生じる。

また、上記実施形態では、エキシマランプ１の両端部の周囲を取り囲むような口金５，６を用いる場合を示したが、図３に示すように、縦断面がコの字形状となり、放電容器１ａよりも幅の狭い口金５，６を用いることもできる。このような口金５，６を用いると、放電容器１ａの幅方向にこれらの口金５，６が余分に突出することがなくなるので、エキシマランプ１をこの幅方向に隙間なく並べて配置することができるようになる。

また、上記実施形態では、エキシマランプ１の口金５，６に丸穴状の凹部５ａ，５ａ，６ａを設け、取付板７，８に凸部７ａ，７ａ，８ａを設ける場合を示したが、これらの凹部と凸部は逆に設けられていてもよい。さらに、一方の口金５と取付板７は、エキシマランプ１の長手方向に沿った軸中心の回転を制限できればよいので、３箇所以上の凹部と凸部を嵌合させたものであってもよく、あるいは角形の凹部と凸部を１箇所だけ嵌合させて回転を制限するものであってもよい。また、この一方の口金５と取付板７は、エキシマランプ１が少なくとも軸中心に回転することを制限すると共に一方側に移動することを制限して支持するのであればよいので、凹部と凸部を嵌合させる以外の任意の係合手段を用いることができ、これらをねじ止めや嵌め込み等によって固定するようにしてもよい。さらに、他方の口金６と取付板８も、エキシマランプ１を軸中心に回転可能にすると共に他方側に移動することを制限して支持するものであればよいので、凹部と凸部を嵌合させる以外の任意の軸支手段を用いることができる。また、一方の口金５と取付板７を軸中心に回転可能にし、他方の口金６と取付板８の軸中心の回転を制限するようにしてもよい。さらに、ばね９，９は、一方の取付板７に取り付ける他に、他方の取付板８に取り付けることもでき、双方の取付板７，８に取り付けるようにしてもよい。

しかも、エキシマランプ１は、必ずしも口金５，６を用いて支持する必要はなく、また、取付板７，８以外の取り付け手段によって支持することもできる。さらに、このエキシマランプ１の両端部とは、必ずしも長手方向の両端部には限らないが、この長手方向の両端部で支持した場合の方が紫外線照射装置のねじれをエキシマランプ１が受け易くなり、本発明が有効に利用できるようになる。ここで、回転や移動を制限するとは、例えば精度誤差等によるガタ等のような一定範囲内の回転や移動は許容するが、この範囲を超えた回転や移動を許容しないことをいう。また、回転や移動を許容しないとは、剛体に衝突してそれ以上の回転や移動を阻止する場合のみならず、上記実施形態の取付板７がばね９，９を用いてエキシマランプ１の一方側への移動を制限する場合のように、弾性体の付勢によって回転や移動を抑制するような場合も含む。

また、上記実施形態では、誘電体バリア放電によるエキシマ発光を利用して真空紫外線を放射するエキシマランプ１について示したが、紫外線を放射する紫外線ランプであれば、他のエキシマ発光によるものやエキシマ発光以外の例えば低圧水銀灯等の紫外線ランプにも同様に実施可能であり、放射する紫外線も真空紫外線には限定されない。さらに、上記実施形態では、紫外線ランプが放射する紫外線を精密洗浄に用いる場合について示したが、他の用途に用いるものであっても同様に実施可能である。

以上の説明から明らかなように、本発明の紫外線照射装置によれば、紫外線ランプの一端部の回転を制限すると共に他端部を回転可能に支持することにより、この紫外線ランプの取り付け時の回転角度位置を維持しながら、ねじれが加わらないように支持することができるので、この紫外線ランプが破損するおそれをなくすことができるようになる。

１ エキシマランプ
１ａ 放電容器
１ｂ 電極
１ｃ 電極
２ ランプハウス
５ 口金
５ａ 凹部
６ 口金
６ａ 凹部
７ 取付板
７ａ 凸部
８ 取付板
８ａ 凸部

Claims (3)

1. 上下方向に開閉可能なランプハウスに紫外線ランプを備えた紫外線照射装置であって、
   前記紫外線ランプの軸方向の一端部を、少なくとも軸中心の回転を制限して支持し、この紫外線ランプの軸方向の他端部を、軸中心に回転可能に支持することによって、前記ランプハウスが開閉操作の際に撓んでも前記紫外線ランプがねじれないようにしたことを特徴とする紫外線照射装置。
2. 前記紫外線ランプが軸方向の両端部に口金部材を取り付けたものであり、これらの口金部材を両側から取付部材が挟持し、一端側の口金部材と取付部材は２箇所以上の凹凸が嵌合し合うことにより支持されると共に、他端側の口金部材と取付部材は１箇所の凹凸が嵌合し合うことにより回転可能に支持されたことを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射装置。
3. 前記紫外線ランプの放電容器が方形箱型であることを特徴とする、請求項１または２に記載の紫外線照射装置。

Images