CN102847691A - 紫外线照射装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种紫外线照射装置，其通过提高收容紫外线灯的壳体内的气体的置换效率，从而缩短气体的置换时间且降低该置换的气体使用量。所述紫外线照射装置具备：对工件(W)照射紫外线的紫外线灯(2)；收容紫外线灯(2)且具有与工件(W)对置开口的开口部(31)的壳体(3)；向壳体(3)内供给气体的气体供给机构(4)，在壳体(3)的内表面或内部空间设有循环引导面(3x)，该循环引导面(3x)用于使由气体供给机构(4)供给的气体在紫外线灯(2)的周围单向循环。

Description

紫外线照射装置
技术领域
本发明涉及一种紫外线照射装置。
背景技术
以往，为了使基板等工件表面清洁化，使用对工件的表面照射紫外线而使表面上的有机物氧化分解的紫外线照射装置。
其中，从紫外线灯射出的例如波长172nm的紫外线被气氛中的氧分子吸收。具体而言，波长172nm的紫外线在大气中仅行进2mm即衰减为30％～40％程度。因此，如专利文献1或专利文献2等所示，在收容紫外线灯的壳体(灯室)内充满例如氮(N2)气等惰性气体，且在紫外线灯与工件之间充满惰性气体。通过如此将紫外线灯的周围气氛由惰性气体充满，从而通过防止从紫外线灯射出的紫外线发生衰减，提高向工件照射的紫外线的照射效率，从而实现工件清洗效率的提高。
然而，如上述专利文献1和专利文献2所示，由于从成为大致长方体形状的壳体的上表面朝向下方供给惰性气体、或从灯室的侧面朝向横向供给惰性气体，因此，存在灯室内的惰性气体置换耗费时间的问题。另外，不仅滞留在灯室内的角部的气体不易置换，而且在紫外线灯的惰性气体导入口相反侧的空间也不易实现气体置换，造成存在直至置换结束为止所使用的惰性气体的供给量增加的问题。
另外，为了使壳体内成为惰性气体气氛，需要将设于壳体的紫外线照射侧的开口部用光透过窗密封，为了使光透过窗与工件之间的空间成为惰性气体气氛，需要设置第二气体供给机构，或者设置在光透过窗与壳体之间设置间隙而将壳体内的气体向工件侧导入的机构，然而这样存在部件件数变多的问题。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2009-268974号公报
【专利文献2】日本特开2010-125368号公报
发明内容
因此，本发明为了一举解决上述问题点而完成，其主要课题在于，通过提高收容紫外线灯的壳体内的气体的置换效率，从而缩短气体的置换时间且降低该置换的气体使用量。
即，本发明的紫外线照射装置的特征在于，具备：紫外线灯，其向工件照射紫外线；壳体，其收容所述紫外线灯且具有与所述工件对置开口的开口部；气体供给机构，其向所述壳体内供给气体且在所述壳体的内表面或内部空间设有循环引导面，该循环引导面用于使由所述气体供给机构供给的气体在所述紫外线灯的周围单向循环。
根据这种紫外线照射装置，由于由气体供给机构供给的气体沿设于壳体的内表面或内部空间的循环引导面在紫外线灯的周围单向循环，因此，能够提高壳体内的气体的置换效率。由此，能够缩短壳体内气体的置换时间且能够降低气体的使用量。由于能够降低气体的使用量，因此能够削减紫外线照射装置的运转费中占三分之一至二分之一的气体成本。
另外，本发明的紫外线照射装置通过使气体在紫外线灯的周围循环，从而能够提高紫外线灯与工件之间的空间(紫外线灯的紫外线照射侧的空间)的气体的置换效率。由此，能够增大紫外线灯与工件的距离，能够尽可能地增大一个紫外线灯的工件照射范围。
进而，本发明的紫外线照射装置通过使气体在紫外线灯的周围循环，从而能够防止白粉附着在紫外线灯上。需要说明的是，该白粉以如下方式生成，即，在有机溶剂、酸、碱等各种药品在紫外线灯的气氛中气化雾化而浮游的情况下，受到紫外线照射而生成硫酸铵等反应生成物，除附着于紫外线灯上而生成之外，还存在从照射中的工件产生的飞散物与灯接触而再结晶化生成的情况。因该白粉的存在，使得紫外线的透过受到阻碍而使紫外线强度降低，另外，白粉从紫外线灯剥落而产生污染工件的问题。
优选沿着所述气体供给机构的气体供给方向的假想线与该假想线和所述壳体的内表面或所述循环引导面的交点处的切线所成的角度为锐角。由此可知，由气体供给机构供给的气体与壳体的内表面或循环引导面碰触后，沿该内表面或循环引导面流动，从而可容易地沿着紫外线灯的周围单向循环。从而，能够提高壳体内的气体的置换效率、气体的置换时间的缩短效果以及气体的使用量的降低效果。
优选所述气体供给机构向与形成于所述壳体内的气体的循环方向相同的方向供给所述气体。如此一来，由气体供给机构供给的气体更容易沿循环引导面在紫外线灯的周围单向循环，能够进一步提高壳体内的气体的置换效率、气体的置换时间的缩短效果以及气体的使用量的降低效果。
优选所述循环引导面的与所述壳体的长度方向垂直的剖面为大体部分圆形状、大体部分长圆形状、大体部分椭圆形状、角部成圆弧状的大体部分矩形状中的一种形状。如此一来，能够使气体在紫外线灯的周围循环，提高壳体内的气体的置换效率，能够缩短气体的置换时间且降低该置换的气体使用量。在壳体的内表面形成为大体部分圆形状或大体部分椭圆形状的情况下，其内表面整体为循环引导面，在形成为大体部分长圆形状(大体部分跑道形状)的情况下，其两侧的圆弧部为循环引导面，在形成为角部为呈圆弧状的大体部分矩形状的情况下，其角部的圆弧部为循环引导面。
优选所述紫外线灯成为长圆筒形状，所述壳体成为收容所述紫外线灯的长筒形状并且具有沿所述紫外线灯的长度方向的开口部。如此一来，由于紫外线灯为圆筒形状，因此能够使气体在绕其轴向的周围循环，进而能够提高壳体内的气体的置换效率。
优选所述气体供给机构在所述壳体的大致整个长度方向上朝向所述壳体内供给气体。如此一来，在将成为长圆筒形状的紫外线灯收容的壳体中，能够在该紫外线灯的周围有效地填充气体。
优选所述气体供给机构具有：第一供给部，其在所述壳体的上部朝向与形成于所述壳体内的气体的循环方向相同的方向供给气体；第二供给部，其在所述壳体的开口部朝向与由所述第一供给部供给的气体的循环方向相同的方向供给气体。特别是，优选第二供给部朝向紫外线灯与工件之间的空间向与由第一供给部供给的气体的循环方向相同的方向供给气体。如此一来，由于从紫外线灯的上侧和下侧两方供给气体，因此能够有效进行紫外线灯周围的气体的循环，从而能够提高气体的置换效率。
优选由所述气体供给机构供给的气体的循环方向为沿着所述工件的输送方向的方向。于是，通过使循环方向与输送方向一致，不会因工件的输送而使气体的循环紊乱，能够进一步促进气体的循环。
在尽可能加大紫外线灯的工件照射区域的情况下，可以想到的是加大紫外线灯与工件的距离。在这种情况下，可以想到的是，壳体的开口部以不遮挡紫外线灯的紫外线照射范围的方式形成，且同时加大紫外线灯及壳体与工件的距离。此时，壳体与工件之间的空间的气体置换变难。因此，优选具有罩部，该罩部从壳体的开口部向所述工件侧延伸设置且以不遮挡所述紫外线灯的紫外线照射范围的方式覆盖所述工件。
另外，可以想到是，气体供给机构供给到壳体内的气体为惰性气体或工艺过程气体。在此，工艺过程气体是指抑制紫外线的吸收且有效进行工件处理的气体，例如为氮气等惰性气体与氧气等的混合气体。
【发明效果】
根据如此构成的本发明，能够通过提高收容紫外线灯的壳体内的气体的置换效率而缩短气体的置换时间且降低该置换的气体使用量。
附图说明
图1是表示本实施方式的紫外线照射装置的立体图。
图2是表示该实施方式的紫外线照射装置的剖视图。
图3是表示置换开始后的10秒后的模拟结果的图。
图4是表示基板输送后的模拟结果的图。
图5是变形实施方式涉及的紫外线照射装置的剖视图。
图6是表示壳体的第一变形例的剖视图。
图7是表示壳体的第二变形例的剖视图。
图8是表示壳体的第三变形例的剖视图。
图9是表示壳体的第四变形例的剖视图。
图10是表示变形实施方式的紫外线照射装置的剖视图。
符号说明
100-紫外线照射装置
W-工件
S-工件的输送方向
2-紫外线灯
A-紫外线照射范围
3-壳体
3x-循环引导面
31-开口部
32a-罩部
32b-罩部
4-气体供给机构
R-循环方向
41-第一供给部
42-第二供给部
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的紫外线照射装置的一实施方式进行说明。
本实施方式的紫外线照射装置100用于对液晶显示器用的玻璃基板和半导体装置用的半导体基板等工件W照射紫外线而清洗工件W的表面的基板清洗装置。
具体而言，如图1及图2所示，该紫外线照射装置100具备：对设于下方的工件W照射紫外线的紫外线灯2；收容该紫外线灯2且具有与工件W对置而向下方开口的开口部31的壳体3；沿该壳体3的内表面向壳体3内供给氮(N2)气等惰性气体的气体供给机构4。需要说明的是，工件W通过未图示的输送机构在紫外线照射装置100的下方沿图1的箭头S(与紫外线照射装置100的长度方向正交的方向、图2中从纸面左侧朝向右侧的方向)输送。
紫外线灯2为例如射出波长172nm的真空紫外线的准分子灯。具体而言，如图1所示，该紫外线灯2构成长圆筒形状，如图2所示，在合成石英玻璃制的与轴向正交的剖面为圆形状的密闭容器内填充有例如氙(Xe)气等放电用气体，从轴向观察时，在左右一对对置面上设有由金属薄膜构成的带状电极21、22。另外，紫外线灯2的两端部嵌入设于壳体3内部的保持体5的贯通孔(未图示)内而被保持，且该紫外线灯2经由该保持体5被施加电压而点灯，从而从成对的带状电极21、22之间沿上下射出紫外线。需要说明的是，从成对的带状电极21、22之间向下方射出的紫外线照射在工件W上。另外，为了有效使用从紫外线灯2照射的紫外线，可以在紫外线灯2的内表面上侧或外表面上侧设置反射紫外线的层。
壳体3构成长筒形状，在壳体3内部以壳体3的轴向(长度方向)与紫外线灯2的轴向(长度方向)平行的方式收容紫外线灯2。另外，形成于壳体3下方的开口部31沿紫外线灯2的轴向形成，以从轴向观察时不遮挡紫外线灯2的紫外线照射范围A的方式形成。需要说明的是，如图2所示，紫外线灯2的紫外线照射范围A是以连结成对的带状电极21、22的下端和紫外线灯2中心的角为中心角的范围。
并且，壳体3的内表面具有循环引导面3x，该循环引导面3x用于使由气体供给机构4供给的惰性气体在紫外线灯2的周围沿单向循环。更详细而言，如图2所示，与壳体3的内表面的长度方向垂直的剖面构成在左右两端具有部分圆弧部3a、3b的大体部分长圆形状(大体部分跑道形状)，该左右两端的部分圆弧部3a、3b作为循环引导面3x发挥作用。如此，就壳体3的与长度方向垂直的剖面而言，壳体3的内表面构成为没有惰性气体滞留的角部的圆滑构造。
另外，具有从该壳体3的开口部31向工件W侧延伸设置且以不遮挡紫外线灯2的紫外线照射范围A的方式覆盖工件W的罩部32a、32b。该罩部32a、32b形成为从开口部31向左右分别朝向外侧扩展，且通过覆盖在加大紫外线灯2与工件W的距离的情况下产生的工件W上方的开放空间，从而将紫外线照射范围A整体置换为惰性气体。需要说明的是，工件W的处理所需的少量氧伴随着工件W的输送而从该罩部32a、32b与工件W之间的间隙流入壳体3内。
在壳体3的上部，气体供给机构4在壳体3的长度方向整体上沿着壳体3的内表面供给惰性气体。即，在与壳体3的长度方向垂直的剖面上，沿气体供给机构4供给气体的气体供给方向的假想线L1与该假想线L1和壳体3的内表面的交点X处的切线L2所成的角度θ为锐角，气体供给机构4朝向与在壳体3内形成的惰性气体的循环方向R(后述)相同的方向供给惰性气体。具体而言，气体供给机构4设置于壳体3的一方(图2中右侧)的部分圆弧部3b，且沿部分圆弧部3b的内表面的切线方向将惰性气体供给到壳体3内，并且所述气体供给机构4具有与部分圆弧部3b连接且在部分圆弧部3b的内表面开口的气体导入部411、向该气体导入部411供给惰性气体的气体供给配管412。
该气体导入部411在壳体3的部分圆弧部3b沿长度方向设置。另外，气体导入部411通过上下两片平板而具有在部分圆弧部3b的内表面沿长度方向延伸的一个开口。此外，气体导入部411也可以通过将多根管沿部分圆弧部3b的长度方向等间隔地连接而形成为具有多个开口。另外，气体供给配管412与气体导入部411连接，且从未图示的惰性气体源向气体导入部411供给惰性气体。
通过该气体供给机构4向壳体3内供给的惰性气体沿壳体3的内表面流动。即，从一方的部分圆弧部3b供给的惰性气体沿壳体3的平板部3c的内表面朝向另一方的部分圆弧部3a流动，并沿该部分圆弧部3a的内表面朝向紫外线灯2的紫外线射出侧(下侧)流动。并且，向紫外线灯2的紫外线射出侧流动的惰性气体(在具有工件W的情况下沿着工件W的表面)向一方的部分圆弧部3b流动，沿该一方的部分圆弧部3b的内表面从下侧向上侧流动。如此一来，在紫外线灯2的周围形成单向循环的惰性气体流R。该惰性气体的循环方向R是沿着由输送机构在壳体3的开口部31下侧输送工件W的输送方向S的方向。即，在开口部31，惰性气体从左向右流动，在开口部31的下侧，工件W从左向右流动。
以下表示使用如此构成的紫外线照射装置100的惰性气体的置换效率的模拟结果。需要说明的是，作为比较例，示出在成为长方体形状的壳体中，以淋浴状从上部供给惰性气体的现有的紫外线照射装置的置换效率的模拟结果。需要说明的是，在本实施方式及比较例中，惰性气体(N2气)的供给流速为1m/s，在开始壳体内的N2气置换后，在10秒后开始工件的输送。图3表示N2气置换开始后10秒(工件输送之前)时的壳体内的氮浓度，图4表示工件输送开始后的壳体内的氮浓度。
如图3所示，可知对于本实施方式的紫外线照射装置100而言，与现有的紫外线照射装置相比，在比紫外线灯靠下侧(紫外线照射侧)，氮浓度变高的时间早。即可知，本实施方式的紫外线照射装置100与现有的紫外线照射装置相比，N2气的置换效率得以改善。
如图4所示，在本实施方式的紫外线照射装置100中，伴随工件的输送，由于工件的输送方向与N2气的循环方向一致，因此，可知通过促进N2气的循环从而提高紫外线灯下侧的N2气的置换效率。
根据如此构成的本实施方式的紫外线照射装置100，由于沿壳体3内表面供给的惰性气体沿设于壳体3内表面的循环引导面3x在紫外线灯2的周围单向循环，因此能够提高壳体3内的惰性气体的置换效率。由此，能够缩短壳体3内的惰性气体的置换时间，并且同时降低惰性气体的使用量。由于能够降低惰性气体的使用量，因此能够削减紫外线照射装置100的运转费中占三分之一～二分之一的惰性气体的成本。另外，由于使惰性气体在紫外线灯2的周围循环，因此能够提高紫外线灯2与工件W之间的空间(紫外线灯2的紫外线照射侧的空间)的惰性气体的置换效率。由此，能够加大紫外线灯2与工件W的距离，从而能够尽可能地增大一个紫外线灯2的工件照射范围。进而，通过使惰性气体在紫外线灯2的周围循环，从而能够防止白粉向紫外线灯2附着。此外，通过使惰性气体在紫外线灯2的周围循环，还能够对紫外线灯2进行冷却。
需要说明的是，本发明并没有限定于所述实施方式。
例如，如图5所示，气体供给机构4可以具有：在壳体3的上部朝向与在壳体3内形成的惰性气体的循环方向R相同的方向供给气体的第一供给部41；在壳体3的开口部31沿着壳体3的整个长度方向朝向与由所述第一供给部41供给的惰性气体的循环方向R相同的方向供给惰性气体的第二供给部42。需要说明的是，第一供给部41为与所述实施方式的气体供给机构4相同的结构。
该第二供给部42设于壳体3的另一方的罩部32a且从罩部32a朝向开口部31供给惰性气体，该第二供给部42具有设于另一方的罩部32a且在罩部32a开口的气体导入部421和朝向该气体导入部421供给惰性气体的气体供给配管422。
该气体导入部421在壳体3的罩部32a沿长度方向设置。需要说明的是，在图5中，与第一供给部41同样，也是通过上下两片平板形成气体导入部421，但也可以通过将多根管例如等间隔地与罩部32a连接而形成气体导入部421。另外，气体供给配管422与气体导入部421连接且从未图示的惰性气体源朝向气体导入部421供给惰性气体。
通过该第二供给部42朝向开口部31流动的惰性气体与通过第一供给部41供给的惰性气体一起向紫外线灯2的紫外线射出侧(下侧)流动。并且，由第二供给部42供给的惰性气体与由第一供给部供给的惰性气体一起沿一方的部分圆弧部3a的内表面从下侧向上侧流动，而在紫外线灯2的周围形成单向循环的惰性气体流R。
另外，作为壳体的剖面形状，不限于所述实施方式，如图6所示，可以为大体部分圆形状，如图7所示，也可以为大体部分椭圆形状。在这种情况下，壳体3的内表面整体作为循环引导面3x发挥作用，气体供给机构4沿壳体3的成为剖面圆形的内表面的切线方向供给惰性气体。另外，如图8所示，也可以构成为角部呈圆弧状的大体部分矩形状。在这种情况下，壳体3的内表面中的形成于角部的圆弧部作为循环引导面3x发挥作用。
进而，如图9所示，可以不在壳体3设置罩部，而在左右的部分圆弧部3a、3b设置第一供给部41及第二供给部42。
另外，在所述实施方式中，示出在壳体3的内表面上设置循环引导面3x的情况，除此之外，如图10所示，也可以在壳体3的内部空间3K设置循环引导面3x。具体而言，可以想到是，在壳体3的内部空间3K，在紫外线灯2的周围设置在内表面形成有循环引导面3x的引导面形成构件300。如此一来，能够在壳体3形成为现有结构的同时，发挥壳体内的气体的置换效率提高效果、气体的置换时间的缩短效果以及气体的使用量的降低效果。需要说明的是，在图10中示出气体供给机构4朝向循环引导面3x供给气体的情况。
此外，在所述实施方式中虽然在壳体内置换惰性气体，但也可以使用在惰性气体中混合了对工件的表面处理有效的处理用气体(例如氧气)的气体(工艺过程气体)，从而利用该工艺过程气体在壳体内进行置换。如此一来，通过利用惰性气体进行完全置换，从而能够将工件的表面处理效率降低的情况防患于未然。
此外，在所述实施方式中，虽然在壳体内收容一个紫外线灯，但也可以相互平行地配置多个紫外线灯。另外，紫外线灯的外观形状不限于长圆筒形状，也可以为其他形状。另外，紫外线灯不限于剖面圆形状，除此之外，也可以是成为剖面矩形状的扁平的方筒形，也可以在其上下一对平坦面上设置电极(下侧的电极为网眼状)。
此外，本发明并没有限于所述实施方式，当然可以在不脱离其主旨的范围内进行各种变形。

Claims (10)

1.一种紫外线照射装置，其特征在于，具备：
紫外线灯，其向工件照射紫外线；
壳体，其收容所述紫外线灯且具有与所述工件对置开口的开口部；
气体供给机构，其向所述壳体内供给气体，
在所述壳体的内表面或内部空间设有循环引导面，该循环引导面用于使由所述气体供给机构供给的气体在所述紫外线灯的周围单向循环。
2.根据权利要求1所述的紫外线照射装置，其特征在于，
沿着所述气体供给机构的气体供给方向的假想线与如下交点处的切线所成的角度为锐角，该交点是所述假想线和所述壳体的内表面或所述循环引导面的交点。
3.根据权利要求1或2所述的紫外线照射装置，其特征在于，
所述气体供给机构向与形成于所述壳体内的气体的循环方向相同的方向供给所述气体。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的紫外线照射装置，其特征在于，
所述循环引导面的与所述壳体的长度方向垂直的剖面为大体部分圆形状、大体部分长圆形状、大体部分椭圆形状、角部呈圆弧状的大体部分矩形状中的一种形状。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的紫外线照射装置，其特征在于，
所述紫外线灯成为长圆筒形状，
所述壳体成为收容所述紫外线灯的长筒形状，并且具有沿着所述紫外线灯的长度方向的开口部。
6.根据权利要求5所述的紫外线照射装置，其特征在于，
所述气体供给机构在所述壳体的大致整个长度方向上朝向所述壳体内供给气体。
7.根据权利要求1～5中任一项所述的紫外线照射装置，其特征在于，
所述气体供给机构具有：第一供给部，其在所述壳体的上部朝向与形成于所述壳体内的气体的循环方向相同的方向供给气体；第二供给部，其在所述壳体的开口部朝向与由所述第一供给部供给的气体的循环方向相同的方向供给气体。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的紫外线照射装置，其特征在于，
由所述气体供给机构供给的气体的循环方向为沿着所述工件的输送方向的方向。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的紫外线照射装置，其特征在于，
所述壳体的开口部以不遮挡所述紫外线灯的紫外线照射范围的方式形成，所述紫外线照射装置具有罩部，该罩部从所述开口部向所述工件侧延伸设置且以不遮挡所述紫外线灯的紫外线照射范围的方式覆盖所述工件。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的紫外线照射装置，其特征在于，
所述气体为惰性气体或工艺过程气体。
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