JP2002148396A - 紫外線照射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 紫外線照射ランプ１は、ケース２の内部
に収納され、その直下に、ワーク３が配置されている。
ワーク３はクリーニング処理の対象物である。紫外線照
射ランプ１とワーク３との間には、紫外線導入セル４を
配置し、内部には窒素が封入されている。その入射壁５
は、紫外線照射ランプ１の形状にほぼ一致する凹凸面を
形成し、出射壁６は、対象物であるワーク３の紫外線被
照射面に沿う凹凸面を有する。 【効果】 紫外線が、紫外線導入セル４を出射してワー
ク３の被照射面に達するまでの距離がどの部分でもほぼ
等しく、照射される紫外線のエネルギーがほぼ均一にな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はエキシマランプなど
の紫外線照射ランプを使用して対象物に紫外線を照射
し、対象物表面のクリーニング処理や表面改質処理をす
る紫外線照射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の基板、液晶表示板あるいは
レンズなどの表面に不純物が付着している場合に、エキ
シマランプを用いた紫外線照射装置が利用される。この
装置は、対象物を大気中あるいはクリーンエア中に配置
し、エキシマランプを用いて紫外線を照射する。対象物
の表面の不純物はこの紫外線によって分解される。また
紫外線は対象物周辺の酸素をオゾンに変える。このオゾ
ンの作用によって、対象物表面で紫外線により劣化した
不純物が酸化される。対象物周辺のエアは強制排気され
る。酸化した不純物は気体となって排気とともに除去さ
れる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来の技術には、次のような解決すべき課題があっ
た。紫外線を照射するランプが大気中にあると、紫外線
の減衰が激しくて効率が悪い。また、ランプの周辺でオ
ゾンが発生して、ランプの付属部品を酸化劣化させる恐
れがある。従って、ランプを窒素雰囲気中に配置すると
共に、対象物側に透明な窓を設けて、この窓から紫外線
を対象物に照射するといった方法が開発されている（特
許２７０５０２３号）。

【０００４】対象物は窓の下に配置され、紫外線の照射
を受ける。対象物は大気中あるいはクリーンエア中に配
置される。窓から出射した紫外線がエア中の酸素分子に
衝突すると、酸素分子を活性化させる。すなわち酸素を
オゾンに変える。紫外線のエネルギーはエア中の酸素に
衝突するたびに減少する。対象物の表面の不純物を分解
するのも紫外線のエネルギーによる。従って、紫外線が
対象物の表面に達するまでの距離を短くするほど、クリ
ーニング処理あるいは表面改質処理の能力が高まる。し
かしながら、対象物の表面に複雑な曲面や凹凸がある
と、従来の紫外線照射装置ではこの条件を満たすことは
困難である。すなわち対象物の表面に照射される紫外線
のエネルギーが、場所によってばらつくという問題があ
った。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は以上の点を解決
するため次の構成を採用する。 〈構成１〉紫外線照射ランプと、上記紫外線照射ランプ
の発する紫外線の照射を受けて処理される対象物を配置
する照射部と、上記紫外線照射ランプの発光面に沿う凹
凸面を有する入射壁を紫外線照射ランプに対向配置し、
上記対象物の被照射面側に出射壁を対向配置して、上記
入射壁と出射壁とに包囲された空間に不活性ガスを封入
して、上記紫外線照射ランプと照射部との間に配置し
た、紫外線導入セルを備えたことを特徴とする紫外線照
射装置。

【０００６】〈構成２〉紫外線照射ランプと、上記紫外
線照射ランプの発する紫外線の照射を受けて処理される
対象物を配置する照射部と、上記紫外線照射ランプの発
光面に沿う凹凸面を有する入射壁を紫外線照射ランプに
対向配置し、上記対象物の被照射面に沿う凹凸面を有す
る出射壁を対象物に対向配置して、上記入射壁と出射壁
とに包囲された空間に不活性ガスを封入して、上記紫外
線照射ランプと照射部との間に配置した、紫外線導入セ
ルを備えたことを特徴とする紫外線照射装置。

【０００７】〈構成３〉紫外線照射ランプと、上記紫外
線照射ランプの発する紫外線の照射を受けて処理される
対象物を配置する照射部と、上記紫外線照射ランプの発
光面を密着させる入射窓を紫外線照射ランプに対向配置
し、上記対象物の被照射面側に出射壁を対向配置して、
上記入射窓と出射壁とに包囲された空間に不活性ガスを
封入して、上記紫外線照射ランプと照射部との間に配置
した、紫外線導入セルを備えたことを特徴とする紫外線
照射装置。

【０００８】〈構成４〉紫外線照射ランプと、上記紫外
線照射ランプの発する紫外線の照射を受けて処理される
対象物を配置する照射部と、上記紫外線照射ランプの発
光面を密着させる入射窓を紫外線照射ランプに対向配置
し、上記対象物の被照射面に沿う凹凸面を有する出射壁
を対象物に対向配置して、上記入射窓と出射壁とに包囲
された空間に不活性ガスを封入して、上記紫外線照射ラ
ンプと照射部との間に配置した、紫外線導入セルを備え
たことを特徴とする紫外線照射装置。

【０００９】〈構成５〉不活性ガス雰囲気中に配置した
紫外線照射ランプと、上記紫外線照射ランプの発する紫
外線の照射を受けて処理される対象物を収納した照射容
器と、当該照射容器の内部を換気する換気装置とから成
り、上記照射容器は、上記対象物の被照射面に沿う凹凸
面を有する透明体から成ることを特徴とする紫外線照射
装置。 〈構成６〉構成５に記載の紫外線照射装置において、上
記照射容器は、上記換気装置を取り外したとき、上記対
象物を照射容器内部に収納したまま密封するバルブ機構
を備えたことを特徴とする紫外線照射装置。

【００１０】〈構成７〉不活性ガス雰囲気中に配置した
紫外線照射ランプと、上記紫外線照射ランプの発する紫
外線の照射を受けて処理される対象物を収納した照射容
器と、当該照射容器の内部を換気する換気装置とから成
り、上記照射容器は、ワークを通過させる筒状部分を有
し、複数のワークを連続的に供給するボックスが接続さ
れ、このボックスとともに密閉した空間を形成し、上記
照射容器の筒状部分にワークを搬送する機構を備えたこ
とを特徴とする紫外線照射装置。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を具体
例を用いて説明する。図１は本発明の紫外線照射装置の
具体例を示し、（ａ）はその横断面図、（ｂ）はその主
要部斜視図である。

【００１２】エキシマランプなどの紫外線照射ランプ１
は、ケース２の内部に収納されている。この紫外線照射
ランプ１の直下に、ワーク３が配置されている。このワ
ーク３は例えばレンズなどのクリーニング処理の対象物
である。また３本の紫外線照射ランプ１とワーク３との
間に、この発明では、紫外線導入セル４を配置してい
る。紫外線導入セル４は、例えば合成石英ガラスのケー
スにより構成される。紫外線導入セル４の内部には窒素
が封入されている。

【００１３】窒素を封入するのは、紫外線による影響が
少なく、この雰囲気中を紫外線が通過しても減衰が非常
に少ないからである。これに対して酸素は、紫外線が衝
突すると活性化する。本発明で窒素を不活性ガスと呼ぶ
のはこの理由からであり、同様の性質を持つ不活性ガス
があれば、それを使用して差し支えない。

【００１４】図の３本の紫外線照射ランプ１の上半分は
それぞれ反射膜７で覆われており、紫外線は紫外線照射
ランプ１の下側に向けて集中的に照射されるよう構成さ
れている。紫外線照射ランプ１は、電源装置８によって
駆動される。上記紫外線導入セル４は、支柱１３により
つり下げられており、紫外線導入セル４はケース２の内
部の所定位置に支持される。ワーク３は図示しない支持
装置に支持される。またこのケース２の内部にクリーン
エアを導入して強制排気するために、排気ポンプ１１が
設けられている。

【００１５】図の（ｂ）に示すように、紫外線導入セル
４は、その上面を紫外線照射ランプ１の側に向けてい
る。この上面は紫外線を導入する入射壁５と呼ぶ。この
入射壁５は、紫外線照射ランプ１の形状にほぼ一致する
凹凸面を形成している。従って、紫外線照射ランプ１を
ぴったりと入射壁５に接触させた状態で、紫外線導入セ
ル４を支持することが可能である。このように、紫外線
照射ランプ１を隙間なく紫外線導入セル４に密着させた
のは、紫外線照射ランプ１から発射された紫外線が紫外
線照射ランプ１の周辺の酸素を分解して、照射エネルギ
を減衰させたり、発生したオゾンにより紫外線照射ラン
プ１の付属品を劣化させることがないようにするためで
ある。

【００１６】なお、紫外線照射ランプ１の発光部は、図
の（ｂ）のｗの部分だけであって、その両端は発光しな
い。そこで、紫外線導入セル４の幅は、図のように紫外
線照射ランプ１の長さより若干狭く、ほぼｗになるよう
に設計するとよい。

【００１７】一方、紫外線導入セル４の下側の面は、紫
外線がワーク３に向けて出射される壁である。これを出
射壁６と呼ぶ。この出射壁６は、対象物であるワーク３
の紫外線被照射面に沿う凹凸面を有する。すなわち、ワ
ーク３の上面とほぼ同一の曲率の曲面になるように構成
されている。ワーク３は、紫外線導入セル４の出射壁６
より若干離れた場所に配置され、出射壁６との間にわず
かな隙間が生じるように配置される。この隙間に酸素が
存在すれば、酸素がオゾンに分解されてワーク３の表面
の不純物を酸化してクリーニング等の処理をする。

【００１８】この隙間はワーク３のどの被照射面に着目
してもほぼ同程度の寸法になるように設定する。窒素ガ
スを封入した紫外線導入セル４の内部では、紫外線照射
ランプ１から照射された紫外線の減衰量は小さく、紫外
線導入セル４の出射面６から出射される紫外線のエネル
ギーはどの部分でもほぼ均一である。そして，この紫外
線が、紫外線導入セル４を出射してワーク３被照射面に
達するまでの距離が、どの部分でもほぼ等しいから、ワ
ーク３のどの被照射面に照射される紫外線のエネルギー
もほぼ均一になる。これによってクリーニング処理がむ
らなくできる。

【００１９】なおワーク３の上面が平坦なものであれ
ば、紫外線導入セル４の出射面６の形状は平坦で構わな
い。この場合においても、上記のような構造にすれば、
紫外線照射ランプ１が窒素を封入した紫外線導入セル４
の外部に配置されているため、例えば紫外線照射ランプ
１が耐用期間を過ぎた場合にこれを交換する作業が容易
になる。すなわち紫外線導入セルをそのままにして、紫
外線照射ランプ１だけを取り出して取り替えることが可
能になる。従って紫外線照射ランプ１を紫外線照射セル
の内部に配置した場合に比べて、保守点検が容易になる
という効果がある。

【００２０】図２は本発明の別の実施例を示す紫外線照
射装置の断面図である。図のケース２０の中には、上部
と下部にそれぞれ３本ずつ紫外線照射ランプ１を配置し
ている。これらのランプは、ケース２０の内部に収納さ
れて支持される。ケース２０の内部には窒素ガスが封入
されている。一方、ケース２０の中央部には、透明の照
射容器２１が配置されている。この照射容器２１には、
入力パイプ２２と出力パイプ２３とが接続されている。

【００２１】入力パイプ２２からクリーンエアが照射容
器２１の内部に導入される。出力パイプ２３には排気ポ
ンプ２４が接続され、ここから汚れたエアが排出され
る。この図に示す照射容器２１は、紫外線照射の対象物
であるワーク３を収納し、このワーク３の被照射面に沿
う凹凸面を有している。そして、図１の例と同様に、被
照射面とほぼ一定の距離が保てるような凹凸面を持つ。
照射容器２１は石英ガラスなどにより形成される。従っ
て、この実施例においても、紫外線照射ランプ１から出
力されてワーク３に照射される紫外線は、エア中に出射
された時ほぼ同じ程度の距離を経てワーク３の被照射面
に衝突する。

【００２２】従って、ワーク３のいずれの面にもほぼ同
じ程度のエネルギーの紫外線が照射され、全体として均
一なクリーニング処理ができる。この例ではワーク３の
上面も下面も同様の条件で一挙にクリーニング処理がで
きるように構成されている。図１に示した装置の場合に
は、ワークの両面を処理するには、ワークを裏返して同
じ処理を繰り返す。図２の装置では裏返しが不要だから
２倍の速度でクリーニングをすることが可能になる。ま
た、後から図３の例で説明するように、照射容器２１に
ワーク３を収納したまま密封して運搬ができるように、
バルブ２５が設けられている。

【００２３】図３は、照射容器の変形例を示し、（ａ）
と（ｂ）とは照射容器の異なる部分の主要部縦断面図、
（ｃ）は照射容器の外観斜視図である。図のように、こ
の例の照射容器は、透明石英等から成る上壁３１と下壁
３２とから成る。その間の空間にワーク３０が支持され
る。これらを支持するために、２組のスペーサ３５とホ
ルダ３３が照射容器の両縁に配置される。スペーサ３５
とホルダ３３は２分割構造であり、その合わせ目に溝状
の気道３７が形成されている。そして、左右のホルダ３
３には、パイプ４１が取り付けられ、パイプ４１にはバ
ルブ４０が取り付けられている。

【００２４】一方のパイプ４１に排気ポンプを接続し
て、内部を図の矢印３６のように強制換気すれば、ワー
クに照射された紫外線により処理されて気化した不純物
は、排気ポンプにより外部へ取り出され、ワークはクリ
ーンエア中に保持し続けられる。また、バルブ４０を利
用すれば、処理の前後にわたり、ワーク３０を照射容器
内部に収納したまま密封することができるという効果も
ある。即ち、照射容器は運搬にも利用できる。もちろん
照射容器の上壁と下壁はワークの形状に合わせた任意の
凹凸にすることができる。

【００２５】図４は、本発明の装置の変形例で、（ａ）
は横断面図、（ｂ）はその斜視図である。この図の紫外
線導入セル４は、その上面に紫外線照射ランプ１の発光
面に沿う凹凸面を有する入射壁を設けている。図の
（ｂ）に示すように、入射壁５の紫外線照射ランプ１と
接する面であって、紫外線を受け入れる面は、開口１４
になっている。紫外線照射ランプ１を、図示しないシー
ル等を介してぴったりと入射壁５に接触させた状態で、
紫外線導入セル４の内部に不活性ガスを封入する。これ
が図３の（ａ）の状態である。こうすれば、紫外線照射
ランプ１から発射された紫外線は、図１の例のように入
射壁を通過することなく、紫外線導入セル４内部に直接
進入するから、紫外線の減衰が少なくなる効果がある。
その他の部分の構造や効果は図１の例と変わらない。

【００２６】なお、図１の例では紫外線導入セル４に封
入した不活性ガスを窒素ガスにしたが、これ以外の不活
性ガスを使用してもかまわない。また装置のケースやそ
の他の部分の形状などは、自由に変更してよい。さらに
エキシマランプ以外の、様々な紫外線照射ランプを使用
して差し支えない。エキシマランプの形状も上記の形状
に限定されるものではない。

【００２７】また、図１や図２に示した実施例の装置で
は、ワーク３を静止させた状態で紫外線を照射した。し
かしながら、例えば、ワーク３の側縁を挟んでワーク３
を搬送する機構を設ければ、長尺のワークを連続的に処
理したり、多数のワークを順番にかわるがわる処理する
ことができる。また、図３を用いて説明をした照射容器
２１のパイプ２２、２３に柔軟なホースを接続して吸排
気を制御するようにすれば、複数の照射容器２１を搬送
しながら処理をすることができる。さらに、いずれの実
施例についても、紫外線照射ランプとの距離を一定に維
持しながらワークを回転させたり揺動させるような機構
を組み込むことが可能である。

【００２８】図５は本発明の紫外線照射装置の変形例断
面図である。この装置は、図２に示したものを発展させ
たものである。（ａ）において、ケース５０の上下に
は、紫外線照射ランプ５２がそれぞれ３本づつ配置され
ている。そしてその中央には、筒状の照射容器５１が配
置されている。この照射容器５１は、内部にワーク５７
を通過させる筒状の例えば、石英ガラスパイプなどによ
り構成される。照射容器５１の両端には、ワークを連続
的に供給するエレベータ５５を収容したカバー５４がパ
ッキング５３を介して接続されている。照射容器５１と
カバー５４とは、この構成によって密閉した空間を形成
している。その内部には洗浄用ガスが供給されて排出さ
れるように構成されている。図の（ｂ）は、ケース５０
の中央、すなわち照射容器５１の中心軸を通る部分を切
断した断面図で、（ａ）に示すケース５０を上から見た
状態を示す。この図のように照射容器５１の側面
（（ｂ）の上下の縁）には、それぞれ６本づつの枝を持
つパイプ６１が接続されている。このいずれか一方から
洗浄用ガスを供給し、他方から洗浄処理によって汚れた
ガスを排出する。例えば、エレベータ５５を収容したカ
バー５４の内部に、やや加圧したクリーンエアを供給し
て照射容器５１方向に流すようにすれば、カバー５４側
に洗浄処理によって汚れたガスが流れ込むことがない。
これにより、ワークに紫外線を照射して処理をする部分
のエアが清浄化される。

【００２９】この実施例ではワーク５７をホルダ５８に
より支持し、図（ａ）の例えば右から左に向かってワー
ク５７を順に搬送して紫外線照射処理をする。エレベー
タ５５の棚５６には、それぞれホルダ５８に支持された
ワーク５７が収容される。そして、エレベータ５５を図
の矢印方向に上下させることによって、ホルダ５８に支
持されたワーク５７をエレベータ５５の棚５６から照射
容器５１方向に搬送するよう構成されている。この搬送
のための駆動力は、例えばリニアモータのように磁力を
利用する。例えば図の（ｂ）に示すように、ホルダ５８
はそれぞれ永久磁石により構成され、照射容器５１の両
側面には、このホルダ５８を磁力によって例えば図の右
から左に搬送力を与える電磁石６２を多数配置する。各
電磁石に所定のタイミングで順次励磁電力を供給する
と、磁力によってホルダ５８に支持されたワーク５７が
右から左に移動する。ワーク５７は、紫外線照射ランプ
５２の直下まで運ばれた後、所定時間停止し、紫外線の
照射を受ける。そして紫外線の照射が終了すると、今度
は図の（ａ）の左側のカバー５４に収容されたエレベー
タ５５に向かって移動する。この搬送制御自体は、比較
的簡単な励磁制御でよい。もちろん、ワーク５７を一定
の速度で照射容器５１の一方から他方へ連続的に無停止
で搬送するようにしてもよい。複数のワークを同時に搬
送してもよいし、１つづつ順番に搬送してもよい。

【００３０】上記の例においても、これまでの実施例と
同様に、ワーク５７と照射容器５１との間の距離は充分
に短く、かつどの部分をとっても、ほぼ一定の距離に設
定をする。これによって、ワーク５７の全面に渡って均
一な照射処理が可能になる。また、照射容器５１の両端
にカバー５４を配置し、ワーク５７を照射処理前から照
射処理後に至るまで常にクリーンなエアーの中に保管す
ることによって、処理の前後においてワーク５７に不用
意に汚れが付着するといった問題がない。カバー５４に
収納したままワーク５８を輸送することもできる。な
お、この図のカバーの形状や、照射容器５１とカバー５
４との連結部の構造、あるいはワークを供給するための
機構、ワークを搬送するための機構などは、この図の例
の他、同様の機能を持つものに自由に変更して差し支え
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の紫外線照射装置の具体例を示し、
（ａ）はその横断面図、（ｂ）はその主要部斜視図であ
る。

【図２】本発明の別の実施例を示す紫外線照射装置の断
面図である。

【図３】照射容器の変形例を示し、（ａ）と（ｂ）とは
照射容器の異なる部分の主要部縦断面図、（ｃ）は照射
容器の外観斜視図である。

【図４】本発明の装置の変形例で、（ａ）は横断面図、
（ｂ）はその斜視図である。

【図５】本発明の紫外線照射装置の変形例断面図であ
る。

【符号の説明】 １ 紫外線照射ランプ ２ ケース ３ ワーク（対象物） ４ 紫外線導入セル ５ 入射壁 ６ 出射壁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/26 Ｊ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 紫外線照射ランプと、 上記紫外線照射ランプの発する紫外線の照射を受けて処
   理される対象物を配置する照射部と、 上記紫外線照射ランプの発光面に沿う凹凸面を有する入
   射壁を紫外線照射ランプに対向配置し、上記対象物の被
   照射面側に出射壁を対向配置して、上記入射壁と出射壁
   とに包囲された空間に不活性ガスを封入して、上記紫外
   線照射ランプと照射部との間に配置した、紫外線導入セ
   ルを備えたことを特徴とする紫外線照射装置。
2. 【請求項２】 紫外線照射ランプと、 上記紫外線照射ランプの発する紫外線の照射を受けて処
   理される対象物を配置する照射部と、 上記紫外線照射ランプの発光面に沿う凹凸面を有する入
   射壁を紫外線照射ランプに対向配置し、上記対象物の被
   照射面に沿う凹凸面を有する出射壁を対象物に対向配置
   して、上記入射壁と出射壁とに包囲された空間に不活性
   ガスを封入して、上記紫外線照射ランプと照射部との間
   に配置した、紫外線導入セルを備えたことを特徴とする
   紫外線照射装置。
3. 【請求項３】 紫外線照射ランプと、 上記紫外線照射ランプの発する紫外線の照射を受けて処
   理される対象物を配置する照射部と、 上記紫外線照射ランプの発光面を密着させる入射窓を紫
   外線照射ランプに対向配置し、上記対象物の被照射面側
   に出射壁を対向配置して、上記入射窓と出射壁とに包囲
   された空間に不活性ガスを封入して、上記紫外線照射ラ
   ンプと照射部との間に配置した、紫外線導入セルを備え
   たことを特徴とする紫外線照射装置。
4. 【請求項４】 紫外線照射ランプと、 上記紫外線照射ランプの発する紫外線の照射を受けて処
   理される対象物を配置する照射部と、 上記紫外線照射ランプの発光面を密着させる入射窓を紫
   外線照射ランプに対向配置し、上記対象物の被照射面に
   沿う凹凸面を有する出射壁を対象物に対向配置して、上
   記入射窓と出射壁とに包囲された空間に不活性ガスを封
   入して、上記紫外線照射ランプと照射部との間に配置し
   た、紫外線導入セルを備えたことを特徴とする紫外線照
   射装置。
5. 【請求項５】 不活性ガス雰囲気中に配置した紫外線照
   射ランプと、 上記紫外線照射ランプの発する紫外線の照射を受けて処
   理される対象物を収納した照射容器と、 当該照射容器の内部を換気する換気装置とから成り、 上記照射容器は、 上記対象物の被照射面に沿う凹凸面を有する透明体から
   成ることを特徴とする紫外線照射装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の紫外線照射装置におい
   て、 上記照射容器は、上記換気装置を取り外したとき、上記
   対象物を照射容器内部に収納したまま密封するバルブ機
   構を備えたことを特徴とする紫外線照射装置。
7. 【請求項７】 不活性ガス雰囲気中に配置した紫外線照
   射ランプと、 上記紫外線照射ランプの発する紫外線の照射を受けて処
   理される対象物を収納した照射容器と、 当該照射容器の内部を換気する換気装置とから成り、 上記照射容器は、 ワークを通過させる筒状部分を有し、複数のワークを連
   続的に供給するボックスが接続され、このボックスとと
   もに密閉した空間を形成し、上記照射容器の筒状部分に
   ワークを搬送する機構を備えたことを特徴とする紫外線
   照射装置。