JP2003135953A

JP2003135953A - 真空紫外光照射装置

Info

Publication number: JP2003135953A
Application number: JP2001334535A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Ito; 茂樹伊藤; Atsushi Miyamoto; 篤宮本; Wataru Sasaki; 亘佐々木; Shoichi Kubodera; 昌一窪寺
Original assignee: Air Water Inc
Current assignee: Air Water Inc
Priority date: 2001-10-31
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2003-05-13

Abstract

(57)【要約】【課題】真空紫外光の被処理物への照射効率を高くする
ことができる真空紫外光照射装置を提供する。【解決手段】電圧の印加により真空紫外光を放つガスが
充填される容器１内に、２枚一組の平板状の電極部Ａ，
Ｂが放電空間をあけて対峙して配置されている。そのう
ちの一方の電極部Ａは、平板状の電極２の表面に平板状
の誘電体３が装着されている。また、他方の電極部Ｂ
は、平板状の電極２の表面に真空紫外光の照射対象とな
る被処理物４が配置され、この被処理物４の表面を覆う
ようにして誘電体６が配置されており、この誘電体６
は、放たれる真空紫外光を透過するものとなっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体バリア放電
を利用したエキシマランプ等の真空紫外光照射装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、真空紫外光は、被処理物に照
射され、その被処理物の殺菌，洗浄，および塗料や樹脂
の硬化等の処理に用いられている。そして、その真空紫
外光を照射する真空紫外光照射装置は、一般に、図６に
示すように、誘電体バリア放電Ｘを利用したエキシマラ
ンプ６０が容器６１内に収容されている。

【０００３】上記エキシマランプ６０は、外側管部と内
側管部とが同軸に隙間をあけて２重管状に形成された誘
電体６３と、上記外側管部の外周面と内側管部の内周面
とにそれぞれ周設された電極６２ａ，６２ｂと、上記２
重管状の誘電体６３の一端部に気密に設けられた真空紫
外光取出窓６６とを備えている。また、上記誘電体６３
の他端部は気密に閉口され、上記隙間には希ガスが充填
されている。

【０００４】そして、高周波電源６８により上記電極６
２ａ，６２ｂ間に高周波高電圧を印加することにより、
上記隙間に誘電体バリア放電Ｘを起こして真空紫外光を
発生させ、その真空紫外光を上記真空紫外光取出窓６６
から被処理物６４に照射し、上記殺菌等の処理を施す。

【０００５】また、上記真空紫外光照射装置と異なり、
図７に示すように、真空紫外光取出窓７６が容器７１内
に配設され、被処理物７４も容器７１内に配置できるよ
うになっているものが提案されている（特開平１１−３
１７２０２号公報参照）。すなわち、このものは、希ガ
スが充填されている容器７１内に、円柱状の電極７２
ａ，７２ｂが隙間をあけて一平面に並設され、１本おき
の電極７２ａの外周面に誘電体７３が周設され、上記電
極７２ａ，７２ｂの並びと平行に真空紫外光取出窓７６
が設けられており、この真空紫外光取出窓７６と距離を
おいて被処理物７４が載置できるようになっている。

【０００６】そして、上記と同様に、高周波電源７８に
より上記電極７２ａ，７２ｂ間に高周波高電圧を印加し
て真空紫外光を被処理物７４に照射し、上記殺菌等の処
理を施す。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の真空紫外光照射装置では、電極と被処理物との間に
距離があるため、真空紫外光の被処理物への照射効率が
低い。

【０００８】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、真空紫外光の被処理物への照射効率を高くする
ことができる真空紫外光照射装置の提供をその目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、電圧の印加により真空紫外光を放つガス
が充填される容器と、この容器内に配設され空間をあけ
て対向する少なくとも２個一組の電極とを備えた真空紫
外光照射装置であって、上記電極の対向する面の少なく
とも一部に被処理物が配置され、この被処理物の表面に
面対向するように上記真空紫外光を透過する誘電体が配
置されている真空紫外光照射装置を第１の要旨とし、対
向する上記電極の少なくとも一方が導体からなる被処理
物であり、この被処理物導体の表面に上記真空紫外光を
透過する誘電体が配置されている真空紫外光照射装置を
第２の要旨とする。

【００１０】すなわち、本発明の第１の真空紫外光照射
装置は、電極の対向する面の少なくとも一部に被処理物
が配置され、この被処理物の表面に面対向するように真
空紫外光を透過する誘電体が配置されているため、上記
電極に所定の電圧を印加し、上記電極間の空間に真空紫
外光を発生させた際に、その真空紫外光を効率よく被処
理物の表面に照射することができるとともに、被処理物
の表面を保護することができる。

【００１１】また、本発明の第２の真空紫外光照射装置
は、対向する上記電極の少なくとも一方が導体からなる
被処理物であり、この被処理物導体の表面に真空紫外光
を透過する誘電体が配置されているため、上記電極に所
定の電圧を印加し、上記電極間の空間に真空紫外光を発
生させた際に、その真空紫外光を効率よく被処理物の表
面に照射することができるとともに、被処理物の表面を
保護することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態を図
面にもとづいて詳しく説明する。

【００１３】図１は、本発明の真空紫外光照射装置の第
１の実施の形態を示している。この実施の形態におい
て、真空紫外光照射装置は、電圧の印加により真空紫外
光を放つガスが充填される容器１内に、２枚一組の平板
状の電極部Ａ，Ｂが放電空間をあけて対向して配置され
ている。そのうちの一方（図１の上側）の電極部Ａは、
容器１内で固定されており、平板状の電極２の表面に平
板状の誘電体３が配置されている。また、他方（図１の
下側）の電極部Ｂは、容器１内で固定されている平板状
の電極２の表面に真空紫外光の照射対象となる被処理物
４が配置され、この被処理物４の表面を覆うようにして
誘電体６が配置されており、この誘電体６は、放たれる
真空紫外光を透過するものとなっている。そして、上記
２つの電極部Ａ，Ｂは、それぞれの誘電体３，６を内側
にして対向している。また、上記真空紫外光照射装置に
は、上記電極部Ａ，Ｂに電圧を印加できる電源ケーブル
７が備えられている。

【００１４】上記容器１は、ステンレス鋼や合成樹脂等
の耐蝕材からなっている。また、上記容器１は、上記誘
電体６付き被処理物４を出し入れできる構造になってお
り、その誘電体６付き被処理物４を出し入れしたのち
は、気密状態を保持できるようになっている。さらに、
上記容器１は、上記ガスを充填，放出，還流できる構造
になっている。

【００１５】そして、上記真空紫外光照射装置を用いた
被処理物４への真空紫外光の照射は、つぎのようにして
行うことができる。すなわち、まず、被処理物４の表面
を覆うようにして誘電体６を配置し、その誘電体６付き
被処理物４を上記容器１に入れて電極２の表面に配置す
る。ついで、上記容器１を気密状態にしたのち、上記容
器１内に所定のガスを充填して所定の圧力にする。つぎ
に、上記電源ケーブル７を高周波交流電源８に接続し、
真空紫外光を放つように所定の電圧を上記電極部Ａ，Ｂ
に印加する。このようにすることにより、上記２つの電
極部Ａ，Ｂの間に誘電体バリア放電Ｘが起こって真空紫
外光が発生し、その真空紫外光が誘電体６を透して上記
被処理物４に照射される。そして、その照射を終える
と、上記誘電体６付き被処理物４を上記容器１から取り
出し、その誘電体６付き被処理物４から上記誘電体６を
取り除いて上記被処理物４を得る。

【００１６】このように、上記実施の形態によれば、被
処理物４を電極２の表面に配置させた状態で、誘電体バ
リア放電Ｘを起こして真空紫外光を発生させ、その真空
紫外光を上記被処理物４に照射しているため、その照射
効率が高い。したがって、被処理物４に所定の効果が現
れるまでに要する照射時間を短くしたり、その照射に要
する電気的エネルギーを少なくしたりすることができ
る。また、被処理物４は、真空紫外光の照射効率をより
高めることができる点で、電極２の表面に接触している
ことが好ましい。

【００１７】また、被処理物４を電極２の表面に配置さ
せるため、被処理物４の周縁形状や面積に対応して電極
２および誘電体３，６の周縁形状や面積を簡単に設定す
ることができる。したがって、被処理物４の面積が広く
なっても、簡単に対応することができる。

【００１８】さらに、誘電体６が被処理物４の表面を覆
うように配置されているため、誘電体６が被処理物４の
表面を保護し、誘電体バリア放電Ｘによる被処理物４の
表面への損傷を防止することができる。また、誘電体６
は、被処理物４の表面の保護を確実にする点で、被処理
物４の表面に接触していることが好ましい。

【００１９】なお、上記実施の形態では、誘電体６付き
被処理物４を出し入れしたが、電極部Ｂを出し入れする
ようにしてもよい。すなわち、この場合には、電極２を
容器１内で固定しないようにする。そして、真空紫外光
を照射する際には、まず、電極２の表面に被処理物４を
配置し、この被処理物４の表面を覆うようにして誘電体
６を配置することにより上記電極部Ｂを作製する。そし
て、その電極部Ｂを容器１内の所定の位置に配置する。
そののち、上記実施の形態と同様にして真空紫外光を照
射し、その照射を終えると、上記電極部Ｂを上記容器１
から取り出し、その電極部Ｂから上記電極２および誘電
体６を取り除いて上記被処理物４を得るようにする。

【００２０】図２は、本発明の真空紫外光照射装置の第
２の実施の形態を示している。この実施の形態におい
て、真空紫外光照射装置は、凹凸状または波形状に形成
された被処理物１４に対応させたものである。すなわ
ち、上記被処理物１４が配置されている側（図２の下
側）の電極部Ｄにおける電極１２の表面および誘電体１
６が、その被処理物１４の形状に対応した凹凸状または
波形状に形成されている。また、その凹凸状または波形
状に対応するように、上記電極部Ｄに対向する電極部Ｃ
の誘電体５および電極１２の表面も凹凸状または波形状
に形成されている。それ以外の部分は、上記第１の実施
の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付して
いる。このように、被処理物１４の形状に対応して電極
１２の表面および誘電体１６の形状を簡単に設定するこ
とができるため、被処理物１４の形状が平板状でなくて
も、簡単に対応することができる。そして、上記第１の
実施の形態と同様の作用・効果を奏する。また、電極部
Ｄの被処理物１４の凹凸状または波形状に対応して各電
極部Ｃ，Ｄの電極１２の表面および誘電体５，１６が形
成されているため、真空紫外光を被処理物１４の凹凸状
または波形状表面に満遍なく照射することができる。そ
の結果、被処理物１４の形状が平板状でなくても、被処
理物１４への処理を均一にすることができる。

【００２１】図３は、本発明の真空紫外光照射装置の第
３の実施の形態を示している。この実施の形態におい
て、真空紫外光照射装置は、被処理物２４が導体からな
る場合に対応させたものである。すなわち、被処理物２
４が導体からなる場合には、被処理物２４が電極の役割
をすることができるため、上記第１の実施の形態におけ
る被処理物４が配置される側（図１の下側）の電極部Ｂ
の電極２を省略することができる。このため、この実施
の形態では、図３に示すように、被処理物２４が配置さ
れている側（図３の下側）の電極部Ｅでは、上記電極２
（図１参照）が設けられていない。それ以外の部分は、
上記第１の実施の形態と同様であり、同様の部分には同
じ符号を付している。

【００２２】そして、真空紫外光を照射する際には、ま
ず、被処理物２４の表面を覆うようにして誘電体６を配
置することにより上記電極部Ｅを作製する。そして、そ
の電極部Ｅを容器１内の所定の位置に配置する。そのの
ち、上記第１の実施の形態と同様にして真空紫外光を照
射し、その照射を終えると、上記電極部Ｅを上記容器１
から取り出し、その電極部Ｅから上記誘電体６を取り除
いて上記被処理物２４を得るようにする。

【００２３】このように、この実施の形態の場合には、
被処理物２４が電極の役割をすることができるため、真
空紫外光照射装置の構造を簡素化することができる。そ
して、上記第１の実施の形態と同様の作用・効果を奏す
る。

【００２４】図４は、本発明の真空紫外光照射装置の第
４の実施の形態を示している。この実施の形態におい
て、真空紫外光照射装置は、上記第１の実施の形態にお
ける上側の電極部Ａ（図１参照）をその下側の電極部Ｂ
と同じものにしたものである。それ以外の部分は、上記
第１の実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符
号を付している。この実施の形態の場合には、真空紫外
光を２枚の被処理物４に同時に照射できるため、被処理
物４を効率よく処理することができる。そして、上記第
１の実施の形態と同様の作用・効果を奏する。

【００２５】図５は、本発明の真空紫外光照射装置の第
５の実施の形態を示している。この実施の形態におい
て、真空紫外光照射装置は、上記第１の実施の形態にお
ける電極部Ａ（図１の上側）の誘電体３を省略したもの
である。すなわち、この真空紫外光照射装置は、２つの
電極部Ｂ，Ｆの間で誘電体バリア放電Ｘが起こり、その
誘電体バリア放電Ｘにより被処理物４の表面を損傷させ
ないように誘電体６が被処理物４の表面を覆うように配
置されていればよいため、上側の電極部Ｆは、誘電体３
（図１参照）を省略した構成にすることができる。それ
以外の部分は、上記第１の実施の形態と同様であり、同
様の部分には同じ符号を付している。そして、上記第１
の実施の形態と同様の作用・効果を奏する。

【００２６】上記各実施の形態では、誘電体３，５，
６，１６は、板状でも膜状でもよく、膜状の場合には、
電極２．１２や被処理物４，１４，２４の表面にスパッ
タリング等により誘電体３，５，６，１６を膜状に形成
する。そして、上記被処理物４，１４，２４について
は、照射を終えて誘電体６，１６付き被処理物４，１
４，２４を容器１から取り出したのちに、酸により上記
膜状の誘電体６，１６を溶解したり、その膜状の誘電体
６，１６が厚い（５０μｍ以上）場合には剥離等の物理
的手段を施したりする等して、上記膜状の誘電体６，１
６を取り除く。そして、誘電体３，５，６，１６が膜状
である場合にも、上記第１の実施の形態と同様の作用・
効果を奏する。さらに、この場合には、図２に示す被処
理物１４のように表面形状が複雑な凹凸状等であった
り、被処理物４，１４，２４が大面積であったりして
も、上記被処理物４，１４，２４の形状に合わせて、膜
状の誘電体６，１６を簡単に造膜することができる。

【００２７】また、上記真空紫外光を透過する誘電体
６，１６は、厚みが薄いほど、被処理物４，１４，２４
の処理効率がよくなり、その厚みは、特に限定されるも
のではないが、通常、誘電体６，１６が板状の場合で２
〜１０ｍｍの範囲，膜状の場合で１〜３０μｍの範囲で
ある。そして、上記各実施の形態では、誘電体６，１６
の広さを被処理物４，１４，２４と同等のものとして図
示したが、誘電体バリア放電Ｘをより均一にする点で、
誘電体６，１６の広さを被処理物４，１４，２４よりも
大きくすることが好ましく、より好ましくは、被処理物
４，１４，２４の周側部も誘電体６，１６で覆うことで
ある。

【００２８】なお、上記容器１内に充填されるガスとし
ては、誘電体バリア放電Ｘにより真空紫外光を放つガス
等があげられ、例えば、アルゴン，クリプトン，キセノ
ン，またはこれらの組み合わせとなるアルゴンとクリプ
トンとの混合気体，クリプトンとキセノンとの混合気体
等があげられる。また、上記容器１内における上記ガス
の圧力は、特に限定されるものではないが、０．０１〜
１ＭＰａの範囲であることが好ましく、通常、０．１Ｍ
Ｐａ程度である。

【００２９】また、上記真空紫外光を透過する誘電体
６，１６は、石英，マグネシウムフロライド，リチウム
フロライド，カルシウムフロライド，バリウムフロライ
ド，またはサファイア等からなり、放たれる真空紫外光
の波長に応じて、適宜選択して用いられる。すなわち、
上記石英等の誘電体６，１６の材質には、真空紫外光の
波長によって、透すものと透さないものとがある。ま
た、その真空紫外光の波長は、上記容器１内に充填され
るアルゴン等のガスの種類によって決定される。したが
って、誘電体６，１６の材質は、上記容器１内に充填さ
れるガスの種類によって、適宜選択される。例えば、誘
電体６，１６の材質が石英である場合には、上記ガスが
キセノンである場合に放たれる真空紫外光（波長：１７
２ｎｍ）を良好に透すが、上記ガスがアルゴンである場
合に放たれる真空紫外光（波長：１２６ｎｍ）を殆ど透
さない。

【００３０】さらに、上記誘電体バリア放電Ｘを起こす
際の電圧は、電極２，１２、誘電体３，５，６，１６お
よび被処理物４，１４，２４によって異なり、特に限定
されるものではなく、誘電体バリア放電Ｘを起こすよう
に適宜設定すればよい。また、上記高周波交流電源８の
周波数は、通常、１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲である
が、特に限定されるものではなく、誘電体バリア放電Ｘ
を起こせば、一般的な高周波交流電源８として使用され
ている１３．５６ＭＨｚでもよい。

【００３１】そして、上記各真空紫外光照射装置におけ
る２つの電極部Ａ〜Ｆの間の距離は、通常、数ｍｍ〜数
十ｍｍの範囲が好ましい。

【００３２】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００３３】

【実施例１】図１に示す真空紫外光照射装置を用い、被
処理物４として３０ｍｍ×３０ｍｍのポリイミドフィル
ムを用いた。また、容器１内に充填するガスとしてキセ
ノンを用い、それに対応させて、誘電体３として５０ｍ
ｍ×５０ｍｍ×３ｍｍ（厚み）の合成石英板を用いた。
そして、上記ポリイミドフィルムに真空紫外光を１分間
照射した。そして、真空紫外光を照射していないポリイ
ミドフィルムと照射したポリイミドフィルムのそれぞれ
の表面と純水との接触角を、エルマ社製Ｇ−１−１００
０型接触角測定器で測定した。その結果、照射していな
いものの接触角が６０°であったのに対して、照射した
ものの接触角は１５°になっており、表面が改質されて
いた。また、真空紫外光を照射したポリイミドフィルム
の表面には、ほとんど損傷がなかった。

【００３４】

【比較例１】図６に示す真空紫外光照射装置を用いた。
被処理物６４，充填するガスは、上記実施例１と同様の
ものとした。そして、上記ポリイミドフィルムに真空紫
外光を照射し、その表面と純水との接触角が１５°にな
るまでの時間を測定した。その結果、その時間は２分で
あった。

【００３５】これら実施例１と比較例１とを比較する
と、ポリイミドフィルムの表面の改質は、実施例１の方
が短時間ででき、照射効率が高いことがわかる。

【００３６】

【発明の効果】以上のように、本発明の第１の真空紫外
光照射装置によれば、電極の対向する面の少なくとも一
部に被処理物が配置され、この被処理物の表面に面対向
するように真空紫外光を透過する誘電体が配置されてい
るため、上記電極に所定の電圧を印加し、上記電極間の
空間に真空紫外光を発生させた際に、その真空紫外光を
効率よく被処理物の表面に照射することができるととも
に、被処理物の表面を保護することができる。

【００３７】また、本発明の第２の真空紫外光照射装置
によれば、対向する上記電極の少なくとも一方が導体か
らなる被処理物であり、この被処理物導体の表面に真空
紫外光を透過する誘電体が配置されているため、上記電
極に所定の電圧を印加し、上記電極間の空間に真空紫外
光を発生させた際に、その真空紫外光を効率よく被処理
物の表面に照射することができるとともに、被処理物の
表面を保護することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空紫外光照射装置の第１の実施の形
態を示す説明図である。

【図２】本発明の真空紫外光照射装置の第２の実施の形
態を示す説明図である。

【図３】本発明の真空紫外光照射装置の第３の実施の形
態を示す説明図である。

【図４】本発明の真空紫外光照射装置の第４の実施の形
態を示す説明図である。

【図５】本発明の真空紫外光照射装置の第５の実施の形
態を示す説明図である。

【図６】従来の真空紫外光照射装置を示す説明図であ
る。

【図７】従来の真空紫外光照射装置を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

Ａ，Ｂ電極部１容器２電極３，６誘電体４被処理物

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｇ２１Ｋ 5/00 Ｇ２１Ｋ 5/00 ＢＷＺＨ０１Ｊ 65/00 Ｈ０１Ｊ 65/00 ＥＨ０１Ｌ 21/304 ６４５Ｈ０１Ｌ 21/304 ６４５Ｄ (72)発明者伊藤茂樹大阪府堺市築港新町２丁６番地40 エア・ウォーター株式会社堺事業所内 (72)発明者宮本篤大阪府堺市築港新町２丁６番地40 エア・ウォーター株式会社堺事業所内 (72)発明者佐々木亘宮崎県宮崎市大字田吉4862番地３ (72)発明者窪寺昌一宮崎県宮崎市学園木花台南２丁目９番地６Ｆターム(参考） 3B116 AA04 AB01 BC01 4C058 AA01 BB06 EE26 KK02 KK12 KK21 KK23 KK50 4F042 AA02 DA01 DB44 4G075 AA30 BA10 BB10 CA25 CA33 CA65 DA02 DA18 EB31 EC21 EE12 FB01 FB06 FC15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電圧の印加により真空紫外光を放つガス
が充填される容器と、この容器内に配設され空間をあけ
て対向する少なくとも２個一組の電極とを備えた真空紫
外光照射装置であって、上記電極の対向する面の少なく
とも一部に被処理物が配置され、この被処理物の表面に
面対向するように上記真空紫外光を透過する誘電体が配
置されていることを特徴とする真空紫外光照射装置。
【請求項２】電圧の印加により真空紫外光を放つガス
が充填される容器と、この容器内に配設され空間をあけ
て対向する少なくとも２個一組の電極とを備えた真空紫
外光照射装置であって、対向する上記電極の少なくとも
一方が導体からなる被処理物であり、この被処理物導体
の表面に上記真空紫外光を透過する誘電体が配置されて
いることを特徴とする真空紫外光照射装置。
【請求項３】誘電体が膜状である請求項１または２記
載の真空紫外光照射装置。
【請求項４】誘電体が、石英，マグネシウムフロライ
ド，リチウムフロライド，カルシウムフロライド，バリ
ウムフロライド，またはサファイアからなる群から、放
たれる真空紫外光の波長に応じて、選ばれるひとつであ
る請求項１〜３のいずれか一項に記載の真空紫外光照射
装置。
【請求項５】容器内のガスの圧力が０．０１〜１ＭＰ
ａの範囲である請求項１〜４のいずれか一項に記載の真
空紫外光照射装置。