JP2004097986A

JP2004097986A - 紫外線照射装置

Info

Publication number: JP2004097986A
Application number: JP2002265318A
Authority: JP
Inventors: Koji Hosoya; 細谷　浩二; Shingo Ezaki; 江崎　真伍
Original assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Current assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Priority date: 2002-09-11
Filing date: 2002-09-11
Publication date: 2004-04-02

Abstract

【課題】検査時以外は紫外線強度センサ３をエキシマランプ１から離反させることにより、この紫外線強度センサ３の真空紫外線による劣化を防止すると共に熱の影響も受けないようにすることができる紫外線照射装置を提供する。
【解決手段】空気中に配置した真空紫外線を放射するエキシマランプ１の上方に、このエキシマランプ１から放射された真空紫外線の強度を測定する紫外線強度センサ３が配置されると共に、この紫外線強度センサ３をエキシマランプ１の上方３ｍｍ程度（ｄ_１）に接近した位置と上方１０ｍｍ以上（ｄ_２）に離反した位置に移動可能とするエアシリンダ４が設けられた構成とする。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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真空紫外線を被処理物に照射する紫外線照射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のエキシマランプ１は、図２に示すように、合成石英ガラス製の内管と外管を同心状に配置し、これら内外管の間隙にキセノン等の放電用ガスを充填して両端を密閉した二重円筒状の放電容器１ａを用いたものが多かった（例えば、特許文献１参照。）。このエキシマランプ１は、放電容器１ａの内管の内周と外管の外周に電極１ｂ，１ｃを配置し、これらの電極１ｂ，１ｃ間に高周波の高電圧を印加することにより、放電用ガスにエキシマ発光を行わせるようにしたものであり、外管の外周の電極１ｃの網目の隙間から紫外線を円筒状の周囲に放射するようになっている。このようにしてエキシマランプ１から放射される紫外線は、中心波長が１７２ｎｍ（放電用ガスがキセノンの場合であり、以下同じ）の高エネルギーの真空紫外線となるので、主に１８５ｎｍと２５４ｎｍの波長の紫外線を放射する低圧水銀灯を用いた紫外線照射装置よりも効率のよい精密洗浄等を行うことができる。
【０００３】
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や半導体ウエハ等の被処理物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被処理物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。
【０００４】
上記のように、波長が１７２ｎｍの高エネルギーの真空紫外線を放射するエキシマランプ１を用いる精密洗浄用の紫外線照射装置は、空気中で搬送される被処理物の上方１０ｍｍ以内の極めて短い距離から真空紫外線を照射しなければ、この真空紫外線が被処理物の表面に到達しないことになる。そこで、従来は、図３に示すように、内部を窒素ガスで満たしたランプハウス２内にエキシマランプ１を収納した紫外線照射装置を用いていた。このランプハウス２は、アルミニウム製の筐体の下面に合成石英ガラス製のガラス板２ａを嵌め込んだものであり、この筐体の内部には、複数本のエキシマランプ１が並べて取り付けられると共に、各エキシマランプ１の両側上方に反射板２ｂが配置されている。また、このランプハウス２には、側面に貫通して取り付けられたガスポート２ｃを通して窒素ガス（Ｎ_２）が供給され、この筐体内部を窒素ガスパージするようになっている。被処理物Ａは、この紫外線照射装置の下方を搬送され、この被処理物Ａの表面とランプハウス２のガラス板２ａとの間隙ｄ_０が３ｍｍ程度となるようにしている。従って、エキシマランプ１から放射された真空紫外線は、筐体内部を通ってガラス板２ａを透過し、空気中を通って被処理物の表面に照射される。この際、二重円筒状の放電容器１ａから周囲に放射状に放射された真空紫外線は、直接又は反射板２ｂで反射されてガラス板２ａに到達することになり、その放射角度に応じてガラス板２ａに至るまでの距離がそれぞれ異なるようになるが、いずれの場合も窒素ガスパージされた筐体内部を通るので、この間に酸素に吸収されることがなく、距離が長い場合にも大幅に減衰するようなことがなくなる。そして、これにより、ガラス板２ａを透過した真空紫外線は、空気中の３ｍｍ程度の間隙を通って被処理物Ａの表面にほぼ均等に照射することができるようになる。
【０００５】
上記エキシマランプ１は、使用に伴う劣化によって、放射する真空紫外線の強度が徐々に低下し、被処理物Ａの表面を洗浄する効果も低下するので、この真空紫外線の強度を随時検査して、強度が所定値以下に低下するとエキシマランプ１を交換する必要がある。このため、従来は、各エキシマランプ１の上方のランプハウス２の天井面にそれぞれ開口部２ｄを設け、この開口部２ｄの上に紫外線強度センサ３を取り付けることにより、各エキシマランプ１が放射する真空紫外線の強度を随時測定するようにしていた。紫外線強度センサ３は、洗浄に必要となる短波長の真空紫外線だけを透過するフィルタ３ａと、このフィルタ３ａを透過した真空紫外線の強度を測定するフォトダイオード３ｂとからなる。また、フィルタ３ａに代えて、洗浄に必要となる短波長の真空紫外線を可視光に変換する蛍光体を用い、この可視光の強度をフォトダイオード３ｂで測定する場合もある。ただし、このフォトダイオード３ｂやフィルタ３ａ又は蛍光体は、長期間真空紫外線の照射を受けると劣化するので、紫外線強度センサ３の光路の入り口には、検査時以外はエキシマランプ１からの真空紫外線を遮断することができるシャッタ３ｃが設けられる場合もある。
【０００６】
また、ランプハウス２に上記紫外線強度センサ３を取り付ける代わりに、治具にセットした紫外線強度センサを手作業で被処理物Ａの搬送路に通し、この搬送路に照射される真空紫外線の強度を検査する場合もあった。
【０００７】
上記二重円筒状の放電容器１ａに代えて、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。このエキシマランプ１は、放電容器１ａの下面が平坦であるため、この下面を被処理物Ａの表面の上方に３ｍｍ程度の間隙を開けて配置することにより、周囲を窒素ガス等の不活性ガスでガスパージすることなく直接空気中に配置することができる。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−２４３９２０号公報（図４）
【特許文献２】
特開２０００−２６０３９６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図４に示すように、エキシマランプ１を空気中に配置した場合には、紫外線強度センサ３のフォトダイオード３ｂを放電容器１ａの上方の極めて近い位置に配置しなければならず、このエキシマランプ１とフォトダイオード３ｂとの間にシャッタ３ｃのような機械構造を配置するスペースの余裕がなくなるので、このフォトダイオード３ｂやフィルタ３ａ又は蛍光体が長期間真空紫外線の照射を受けることにより劣化するおそれがあるという問題があった。しかも、エキシマランプ１の発熱によって、極めて近い位置に配置されるこのフォトダイオード３ｂが異常な高温になるのを防止するための熱対策が必要になるという問題も生じていた。
【００１０】
また、紫外線強度センサを手作業で被処理物Ａの搬送路に通す場合には、検査のたびにラインを一旦止めてこの紫外線強度センサを治具にセットし搬送路に載置する必要があるので、検査作業が面倒なものになるという問題があった。
【００１１】
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、検査時以外は紫外線強度センサを紫外線ランプから離反させることにより、この紫外線強度センサの真空紫外線による劣化を防止すると共に熱の影響も受けないように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。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の紫外線照射装置は、真空紫外線を放射する紫外線ランプの近傍の空気中に、放射された真空紫外線の強度を測定する紫外線強度センサが配置されると共に、この紫外線強度センサを紫外線ランプに接近した位置と離反した位置に移動可能とするセンサ移動機構が設けられたことを特徴とする。
【００１３】
請求項１の発明によれば、センサ移動機構により、紫外線強度センサを紫外線ランプに接近させたり離反させたりすることができる。従って、紫外線ランプが放射する真空紫外線の強度を検査する場合には、センサ移動機構により紫外線強度センサを紫外線ランプに接近させることができるので、この真空紫外線が紫外線強度センサに達する前に空気中で減衰してしまうようなことがなくなる。また、検査時以外は、センサ移動機構により紫外線強度センサを紫外線ランプから離反させておけば、真空紫外線が空気中で減衰して紫外線強度センサに到達することがなくなるので、センサ素子等の劣化を防止することができるようになる。しかも、紫外線ランプが発した熱が紫外線強度センサに直接伝わることもなくなるので、この紫外線強度センサに特別の熱対策を施す必要もなくなる。
【００１４】
請求項２の紫外線照射装置は、前記紫外線ランプが被処理物の上方に配置されたランプハウス内に取り付けられると共に、このランプハウスの上部に設けられた前記センサ移動機構が紫外線強度センサを紫外線ランプの上方で上下移動可能にしたことを特徴とする。
【００１５】
請求項２の発明によれば、被処理物の上方に配置されたランプハウスに、紫外線ランプが取り付けられると共に、この紫外線ランプの上方で紫外線強度センサを上下移動可能にするセンサ移動機構が設けられるので、被処理物の処理装置を容易に構成することができ、この被処理物が下方を搬送中にも、紫外線ランプが放射する真空紫外線の強度を上方で検査することができるようになる。
【００１６】
なお、上記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。本発明によれば、このように平坦な面を有する方形箱形の放電容器を用いた場合に、紫外線ランプの周囲を不活性ガスで覆うことなく、空気中で被処理物の平坦な表面の近くにこの紫外線ランプを配置することができるようになる。しかも、この紫外線ランプとして、真空紫外線を効率よく放射することができるエキシマランプを用いることができるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
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。
【００１８】
図１は本発明の一実施形態を示すものであって、紫外線照射装置の構造を示す縦断面側面図である。なお、図２〜図４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。
【００１９】
本実施形態は、図４に示したものと同様の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の放電容器１ａは、合成石英ガラス製の長い管を横断面が横長の薄い方形となるように成形し、内部にキセノンガスを充填して両端を密閉することにより、薄く細長い方形箱形としたものである。また、この放電容器１ａは、平坦な上下のガラス壁表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、端部に一部だけパターンに切り欠きが設けられ、検査用に紫外線を上方に照射させるための検査窓１ｄとしている。放電容器１ａの下面の電極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。
【００２０】
本実施形態の紫外線照射装置は、図１に示すように、アルミニウム製の筐体からなるランプハウス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、下面が開放された筐体であり、各エキシマランプ１は、放電容器１ａの下面がこの筐体の下面よりもわずかに上方に引っ込んだ高さ位置で水平となるように並べて配置されている。これらのエキシマランプ１は、実際には、それぞれ両端部に取り付けた図示しないホルダにより係止されると共に、図示しない高周波の高電圧の電源回路に電極１ｂ，１ｃが接続されるようになっている。このように、ランプハウス２の筐体の内部は、窒素ガスパージされていないので、各エキシマランプ１も空気中に配置されることになる。
【００２１】
上記ランプハウス２の天井面には、各エキシマランプ１の端部の上方にそれぞれ開口部２ｄが設けられている。また、このランプハウス２の天井面上には、エアシリンダ４が取り付けられている。エアシリンダ４は、ピストンロッドの上下動によって、各開口部２ｄに嵌入させた紫外線強度センサ３をそれぞれ下方に突出させたり上方に引き戻すことができるようになっている。各紫外線強度センサ３は、図３に示した従来例と同様に、下方から光路に侵入した紫外線をフィルタ３ａを介しフォトダイオード３ｂで受光するようにしたセンサであるが、光路の入り口には従来のようなシャッタ３ｃは設けられていない。これらの紫外線強度センサ３が図１の１点鎖線に示すように開口部２ｄの下方に突出すると、各紫外線強度センサ３の光路の入り口が、それぞれ対応するエキシマランプ１の上面の検査窓１ｄの直ぐ上に位置するようにしている。また、この際、検査窓１ｄからフォトダイオード３ｂの受光部又はフィルタ３ａまでの距離ｄ_１が５ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以下となるように、エアシリンダ４のピストンロッドの動作を設定している。ここで、フィルタ３ａとフォトダイオード３ｂの受光部との間に空気がある場合には、この受光部と検査窓１ｄとの間が５ｍｍ以下となるようにする。また、フィルタ３ａと受光部との間に隙間がない場合や窒素ガス等の不活性ガスが充填されて密閉されている場合には、フィルタ３ａと検査窓１ｄとの間を５ｍｍ以上とすることもできる。これらの紫外線強度センサ３が図１の実線に示すように開口部２ｄの上方に引き戻された場合には、各紫外線強度センサ３の光路の入り口が検査窓１ｄの上方１０ｍｍ以上の距離ｄ_２に位置するようにエアシリンダ４のピストンロッドの動作を設定している。
【００２２】
上記構成の紫外線照射装置は、被処理物Ａの搬送路の上方に設置することにより、この搬送路を通る被処理物Ａの表面の上方に３ｍｍ程度の間隔ｄ_０を開けて各エキシマランプ１の放電容器１ａの下面が位置するように配置される。この状態で各エキシマランプ１の電極１ｂ，１ｃに高周波の高電圧を印加すると、放電容器１ａの下面から電極１ｃの網目の隙間を抜けて放射された真空紫外線が、空気中の３ｍｍ程度の間隙を通って被処理物Ａの表面に照射されるので、この空気中の酸素に吸収されて発生したオゾンとこの間隙を透過した真空紫外線との相乗効果によって被処理物Ａの表面が精密洗浄される。
【００２３】
また、この紫外線照射装置の各エキシマランプ１は、劣化により真空紫外線の強度が徐々に低下して被処理物Ａの表面を洗浄する効果も低下するので、その前に新しいエキシマランプ１に交換する必要がある。そこで、この紫外線照射装置は、例えば一定期間経過ごとや一定処理時間経過ごとに各エキシマランプ１が放射する真空紫外線の強度を検査する。このエキシマランプ１の検査時には、各紫外線強度センサ３がエアシリンダ４によって開口部２ｄの下方に突出される。すると、これらの紫外線強度センサ３の光路の入り口が、それぞれ対応するエキシマランプ１の検査窓１ｄの直ぐ上に配置されるので、この検査窓１ｄを通して放出された真空紫外線が空気中を３ｍｍ程度の距離ｄ_１だけ通過してフォトダイオード３ｂの受光部に到達する。従って、この真空紫外線は、空気中である程度は減衰するが、エキシマランプ１から放射されたものの一部は一定の割合で確実にフォトダイオード３ｂに受光されるので、このフォトダイオード３ｂでの受光量を測定すればエキシマランプ１が放射する真空紫外線の強度を検査することができる。そして、これにより、真空紫外線の強度が所定値以下に低下したことを検出すると、この検出したエキシマランプ１だけを交換することにより、まだ劣化していないエキシマランプ１を交換する無駄をなくすと共に、この交換が遅れて被処理物Ａの精密洗浄が不十分になるおそれもなくすことができる。
【００２４】
上記各紫外線強度センサ３は、検査時以外は、エアシリンダ４によってランプハウス２の天井面の開口部２ｄの上方に引き戻されている。このため、エキシマランプ１の検査窓１ｄを通して上方に放射された真空紫外線は、空気中で減衰されるために１０ｍｍ以上の距離ｄ_２を離れた紫外線強度センサ３に到達することができないので、この紫外線強度センサ３のフォトダイオード３ｂやフィルタ３ａが真空紫外線の照射により劣化されるのを防ぐことができるようになる。しかも、エキシマランプ１から十分に離れた位置に配置されるので、このエキシマランプ１の発熱により紫外線強度センサ３の温度が異常に上昇するようなこともなくなるので、フォトダイオード３ｂ等を保護するための特別の熱対策も不要となる。
【００２５】
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、このエキシマランプ１を空気中に配置する紫外線照射装置であれば放電容器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、極めて小径の管からなる放電容器１ａを用いたエキシマランプ１をできるだけ近接させて多数並べて配置することによりほぼ面光源状に真空紫外線を放射するようにした紫外線照射装置の場合にも、窒素ガス等による不活性ガスパージが不要となり、これらのエキシマランプ１の真空紫外線の強度を本実施形態と同様の構成の紫外線強度センサ３で検査することができる。
【００２６】
また、上記実施形態では、各エキシマランプ１ごとに紫外線強度センサ３を配置した場合を示したが、必ずしもエキシマランプ１の１本ごとに紫外線強度センサ３を配置する必要はなく、複数本のエキシマランプ１の真空紫外線の強度を１個の紫外線強度センサ３で検査するようにしてもよい。
【００２７】
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たエキシマランプ１について示したが、真空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る。ただし、波長が２００〜５０ｎｍの範囲の真空紫外線であっても、例えば波長１８５ｎｍの長波長のものは、空気中を１０ｍｍ程度離れても十分に減衰しないので、検査時以外には紫外線強度センサ３をさらに遠くに離反させる必要がある。この紫外線強度センサ３の接近距離と離反距離は、使用する真空紫外線の波長に応じて適宜定めるようにする。
【００２８】
また、上記実施形態では、所定波長範囲の真空紫外線を透過させるフィルタ３ａと、この真空紫外線の波長範囲まで感度を有するフォトダイオード３ｂとからなる紫外線強度センサ３について説明したが、紫外線ランプが放射する真空紫外線、特に精密洗浄に有効な波長範囲の真空紫外線の強度を測定するものであれば、この紫外線強度センサ３の構成は限定されない。例えば、フォトダイオード３ｂの感度特性が所定波長範囲の真空紫外線に限られる場合には、フィルタ３ａは不要となる。また、従来例でも説明したように、このフィルタ３ａに代えて蛍光体を用いることもできる。さらに、フォトダイオード３ｂ以外のセンサ素子を用いることも可能である。
【００２９】
また、上記実施形態では、紫外線強度センサ３が上下方向に移動することにより、エキシマランプ１から離反したり接近する場合を示したが、この移動方向は任意であり、例えば水平方向に移動することによりエキシマランプ１から離反したり接近するようにしてもよい。さらに、上記実施形態では、この紫外線強度センサ３を移動させるセンサ移動機構としてエアシリンダ４を示したが、紫外線強度センサ３を移動可能にする機構であれば、どのような構成のものであってもよい。例えば油圧シリンダやリンク機構、歯車機構等を用いることもでき、エアーや油圧以外に、モータ駆動等で動作するものであってもよく、レバー等により手動で動作するものであってもよい。
【００３０】
また、上記実施形態では、紫外線ランプが放射する真空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。
【００３１】
【発明の効果】
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、空気中に配置した紫外線ランプの真空紫外線の強度検査時に紫外線強度センサを紫外線ランプに接近させることにより、この真空紫外線の空気中での減衰を防ぐと共に、検査時以外は紫外線強度センサを離反させることにより、紫外線強度センサの劣化を防止し紫外線ランプからの熱の影響も回避させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、紫外線照射装置の構造を示す縦断面側面図である。
【図２】従来例を示すものであって、二重円筒状の放電容器を用いたエキシマランプの斜視図である。
【図３】従来例を示すものであって、紫外線照射装置の構造を示す縦断面側面図である。
【図４】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。
【符号の説明】
１　　エキシマランプ
１ａ　放電容器
１ｂ　電極
１ｃ　電極
１ｄ　検査窓
２　　ランプハウス
２ｄ　開口部
３　　紫外線強度センサ
３ａ　フィルタ
３ｂ　フォトダイオード
４　　エアシリンダ

Claims

真空紫外線を放射する紫外線ランプの近傍の空気中に、放射された真空紫外線の強度を測定する紫外線強度センサが配置されると共に、この紫外線強度センサを紫外線ランプに接近した位置と離反した位置に移動可能とするセンサ移動機構が設けられたことを特徴とする紫外線照射装置。
前記紫外線ランプが被処理物の上方に配置されたランプハウス内に取り付けられると共に、このランプハウスの上部に設けられた前記センサ移動機構が紫外線強度センサを紫外線ランプの上方で上下移動可能にしたことを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射装置。