JP2006142186A - 紫外線照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】紫外線を照射する光源として紫外線発光ダイオードを用いる紫外線照射装置を提供する。
【解決手段】 紫外線領域の波長の光を照射する紫外線発光ダイオード７からなる光源２と、伸縮自在の先端部が光源２に当接して光源２と電気的に接続するコンタクトプローブ１４と、光源２を支持する支持台３と、支持台３とで光源２を保持しつつコンタクトプローブ１４を有する保持機構とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、紫外線照射装置に関する。

従来より、紫外線の照射に感応する性質を有する紫外線感応型樹脂が周知となっている。このような紫外線感応型樹脂は、紫外線領域の光に高感度に反応して硬化したり、粘着力が低下したりするため、様々な領域で活用されている。

その一例としては、半導体の製造工程で半導体ウエハを支持する構造において、半導体ウエハの裏面に貼着される粘着テープが挙げられる。半導体ウエハはその裏面に紫外線感応型樹脂からなる粘着テープを貼着してフレームに支持されるようになっている。このようなウエハ支持構造体（以下、「ワーク」とする）を固定して半導体ウエハの切断を行い、切断後の工程においてはワークから切断された半導体ウエハを剥離する。ここで、半導体ウエハは紫外線感応型の粘着テープで支持されているので、ワークに紫外線を照射することにより、粘着テープの粘着力を低下させて、半導体ウエハを粘着テープから剥離させることができる。

このような工程において、ワークなどに紫外線を照射する紫外線照射装置としては、従来より、高圧水銀ランプが光源として用いられていた。しかしながら、高圧水銀ランプによる紫外線照射には高電圧が必要とされるため、回路が複雑になり、消費電力の増大や発熱による照度低下を招くおそれがあった。そこで、特許文献１に記載されているような紫外線照射装置においては、紫外線を照射させる紫外線ランプと、紫外線の照度を検出する照度センサと、照度センサの検出結果に基づいて紫外線照射装置を算出して紫外線ランプの照射時間の制御を行う照射時間制御手段と、を備えている。このような構成にすることにより、光源の照度に応じて紫外線照射時間を制御させることができるので、照度低下の制約を受けずに光量の過不足を防止することができる。
特開平６−１９６５５５号公報

しかしながら、高圧水銀ランプは寿命が短いうえに高価であるため、定期的な光源の点検が必要であるとともに、光源交換のための時間と費用がかかっていた。また、高圧水銀ランプからは紫外線領域以外の光も発生するため、発熱が起こり他の部品を傷めるおそれがあった。さらに、高圧水銀ランプは点灯してから照度が安定するまでに時間がかかるので、点灯直後から所定時間は紫外線を照射させることができないという問題があった。

またさらに、光源として高圧水銀ランプを使用する場合、光源に対向する位置に放物面鏡などを設置して、紫外線を集光させて光ファイバーで照射部に送り、被照射物に紫外線を照射させるという構成をとっていた。そのため、装置全体が大型化されてしまい、高価なものとなっていた。また、放物面鏡は劣化しやすく、装置自体の寿命が短かった。さらに、光ファイバーの太さ及び長さは規定されており、被照射物の位置の制約が大きかった。

そこで、本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、紫外線を照射する光源として紫外線発光ダイオードを用いつつ簡易な構成からなる紫外線照射装置を提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、紫外線照射装置において、
紫外線領域の波長の光を照射する紫外線発光ダイオードを有する光源と、
伸縮自在の先端部が前記光源に当接し、前記光源と電気的に接続するコンタクトプローブと、
を備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の紫外線照射装置において、
前記光源を支持する支持台と、
前記支持台とで前記光源を保持し、前記コンタクトプローブを有する保持機構と、
を備えたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の紫外線照射装置において、
外部から前記保持機構の内部に空気を送り込む送風機構と、前記保持機構内部の空気を排出する排気口と、からなる冷却装置を備えたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の紫外線照射装置において、
前記光源からの光を集光して焦点を調節する非球面レンズを、前記光源の照射経路上に移動自在に備えたことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の紫外線照射装置において、
前記光源は、前記紫外線発光ダイオードを備えるとともに照射位置確認のための可視光発光ダイオードを備えることを特徴とする。

本発明によれば、紫外線を照射する光源として紫外線発光ダイオードを用いる紫外線照射装置において、簡易な構成で光源の保持及び電力供給が可能であるので、光源の取り付け・交換を容易にかつ正確に行うことができる。

以下に、本発明の紫外線照射装置に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。ただし、発明の範囲を図示例に限定するものではない。

図１は本実施形態の紫外線照射装置１の斜視図であり、図２は紫外線照射装置１の正面図である。本実施形態の紫外線照射装置１は、紫外線を照射する光源２と、光源２を下方から支持する支持台３と、光源２の上方から光源２を支持台３に押圧する保持機構と、これらを収納するとともに光源２を冷却する冷却装置を備えた筒状の筐体４と、からなる。筐体４の下方には、紫外線の被照射物であるワーク（図示せず）が対向するようになっている。以下、各構成について説明する。

図３に示すように、光源２は略直方体形状に形成されている。図３（ａ）は光源２の下方からの斜視図であり、図３（ｂ）は光源２の上方からの斜視図である。光源２には下方に向けて紫外線領域の波長の光を照射する紫外線発光ダイオード（以下、「ＵＶ−ＬＥＤ」とする）２ａが備えられている。また、光源２の上面にはＵＶ−ＬＥＤ２ａの電極部２ｃが設けられている。ここで、ＵＶ−ＬＥＤ２ａは、従来用いられていた高圧水銀ランプに比べて、安価で寿命が長いので、装置全体としてのコストを抑えることができる。また、ＵＶ−ＬＥＤ２ａからは紫外線以外の光の発生量が少ないので、熱線による被照射物の発熱を抑えることができ、装置の劣化を防止することができる。さらに、ＵＶ−ＬＥＤ２ａは点灯直後から紫外線を照射することができるので、光源２は紫外線照射の際のみ点灯させればよく、点灯と消灯とを繰り返すようになっている。

図４は支持台３の斜視図である。支持台３には、光源２からの光が通過する貫通孔３ａが上下方向に形成されている。また、支持台３の上面には光源２の形状に係合する係合凸部３ｂが設けられている。さらに、支持台３の両側面には凹部３ｃが二つずつ配設されており、筐体４の下端に固定させるための固定ピン５が挿通されるようになっている。

図５は支持台３の縦断面図である。支持台３の貫通孔３ａには、光源２からの光を集光して焦点を調節する非球面レンズとして凸型の集光レンズ６が備えられている。貫通孔３ａの内面には雌ねじ部が設けられており、集光レンズ６は雌ねじ部に螺合する雄ねじ部を有する円筒状のレンズホルダ７に保持されている。従って、レンズホルダ７と貫通孔３ａとの螺合部を上下に移動させることによって、集光レンズ６の位置を調整するようになっている。この際、集光レンズ６の移動に伴って、焦点位置が移動されるようになっている。具体的には、図５（ａ）においては、集光レンズ６は光源２に近づけられており、紫外線照射装置１から焦点までの距離は大きくなる。図５（ｂ）においては、集光レンズ６は光源２から遠ざけられており、紫外線照射装置１から焦点までの距離は小さくなる。

保持機構には、筐体４の上端で固定されるキャップ８が備えられている。また、キャップ８の下部には弾性素材からなる押圧バネ９が備えられている。さらに、押圧バネ９の下端には光源２を押圧する金属製のプッシャ１０（図６参照）が備えられている。保持機構はこれらの構成を備えており、プッシャ１０は押圧バネ９により支持されているので筐体４の内部で上下方向に移動自在となっている。

図６にはプッシャ１０の斜視図を示し、図７（ａ）には側面図、図７（ｂ）には正面図を示した。プッシャ１０の側面には左右方向に貫通する第一孔部１０ａが形成されている。第一孔部１０ａには、棒状の支持軸１１が貫通するようになっている。同様にプッシャ１０の側面であって第一孔部１０ａの上方には、第二孔部１０ｂが形成されている。第二孔部１０ｂには、プッシャ１０が引き上げられた際に、棒状の固定軸１２が貫通するようになっている。

図６に示すように、プッシャ１０の前面及び後面には、絶縁素材からなるプローブホルダ１３が貼着されている。プローブホルダ１３には、光源２に電力を供給する棒状のコンタクトプローブ１４（図８参照）が貫通されている。コンタクトプローブ１４にはバネが内蔵されているため伸縮自在となっており、その下端を光源２の上面の電極部２ｃに当接させるようになっている。なお、コンタクトプローブ１４の下端はＵＶ−ＬＥＤ２ａの電極の形状に対応させるようになっている。図８に示すのはコンタクトプローブ１４の例であり、電極がリード線状の場合には図８（ａ）に示すような先端が凹型形状のものを、電極が平板形状の場合には図８（ｂ）に示すような先端が凸型形状のものを用いるようになっている。

キャップ８の上部には、筐体４の内部に外部の空気を圧縮して送り込む送風機構としてのエアーコネクタ１５が備えられている。ここで、図９に示すように、筐体４の側面の上下方向の長さ寸法は、前面及び後面の長さ寸法よりも長くなるように形成されている。そのため、筐体４の前面及び後面の下端は開放されており排気口４ａが形成されている。つまり、冷却装置はエアーコネクタ１５により空気を筐体４の内部に取り込み、排気口４ａから空気を排出させるようになっている。

筐体４の側面の四隅には、固定ピン５を貫通させる孔部４ｂが配設されている。従って、筐体４の側方から固定ピン５を挿通して、筐体４の下端に支持台３及び上端にキャップ８を固定するようになっている。
また、筐体４の側面であってプッシャ１０の第一孔部１０ａに対向する位置には、移動孔部４ｃがその径が第一孔部１０ａの径より大きくなるように形成されている。よって、筐体４の移動孔部４ｃ及びプッシャ１０の第一孔部１０ａに支持軸１１が貫されたまま上下方向に移動することができるようになっている。また、移動孔部４ｃの上方であってプッシャ１０を引き上げた際に第二孔部１０ｂが対向する位置には、固定軸１２が貫通される固定孔部４ｄが形成されている。

次に、本実施形態の紫外線照射装置１の作用について説明する。
まず、紫外線照射装置１に光源２を設置する方法について述べる。ここで、光源２が設置されていない際、筐体４の内部であって支持台３の上面には、プッシャ１０及びコンタクトプローブ１４が当接している。

はじめに、支持軸１１を筐体４の移動孔部４ｃ及びプッシャ１０の第一孔部１０ａに貫通させる。そして、支持軸１１を移動孔部４ｃ内で上に引き上げると、筐体４の内部で押圧バネ９が圧縮されながらプッシャ１０が上に引き上げられる。すると、プッシャ１０の下面は支持台３の上面から離れる。さらに支持軸１１を引き上げると、コンタクトプローブ１４の下端が最長の長さ寸法まで伸張し、支持台３から離れる。すると、固定孔部４ｄに第二孔部１０ｂが対向する。その状態で固定孔部４ｄ及び第二孔部１０ｂに、固定軸１２を貫通させ、プッシャ１０を係止させる。つまり、支持軸１１はプッシャ１０を引き上げた状態で係止されるので、支持台３の上方には間隙が生じる。

次に、支持台３の上方の間隙に光源２を設置する。ここで、筐体４の下端には排気口４ａが形成されているので、光源２は排気口４ａから挿入させて支持台３の上面に搭載することができる。この際、光源２を支持台３の係合凸部３ｂに係合させることにより、光源２を正確な位置に設置することができる。

続いて、光源２を固定する。
まず、移動孔部４ｃに貫通された支持軸１１を保持したまま、固定軸１２を固定孔部４ｄから抜き出す。そして、支持軸１１を保持しながらプッシャ１０を移動孔部４ｃ内で引き下ろすと、コンタクトプローブ１４も追従して引き下ろされ、光源２の電極部２ｃにコンタクトプローブ１４の下端が当接する。さらにプッシャ１０を引き下ろすと、プッシャ１０の下端が光源２の上面に当接する。そして、支持軸１１を移動孔部４ｃ及び第一孔部１０ａから抜き出すと、プッシャ１０は押圧バネ９の押圧力及びその自重により光源２を押圧するとともに、コンタクトプローブ１４も光源２を押圧して、光源２を固定する。

プッシャ１０及びコンタクトプローブ１４は、それぞれバネの押圧力により光源２を押圧するので、一定範囲の押圧力を光源２に与える。また、プッシャ１０は筐体４の内部で上下に移動させることができるので、光源２を交換することが容易にできる。さらに、支持台３の上面には、光源２を正確な位置に案内するための係合凸部３ｂが設けられているので、光源２の交換の際に光源２を正確な位置に固定することができる。またさらに、プッシャ１０は金属製なので、光源２を押圧しつつ光源２の熱を吸収・発散させることができる。

光源２が固定されると、光源２の電極部２ｃにコンタクトプローブ１４を介して電力が供給される。ここで、コンタクトプローブ１４は絶縁素材のプローブホルダ１３に保持されているので、光源２のみへの電力供給が可能である。よって、従来のような光源２への電気的接続のためのはんだ付けやネジ締めなどが不要になり、光源２の取り付け不良による緩み、断線及び光源２の破損を防止することができる。

紫外線照射装置１に光源２を取り付けてから、集光レンズ６の位置調整を行い焦点の位置を調整する。集光レンズ６はレンズホルダ７に保持されているので、レンズホルダ７を回転させて貫通孔３ａとの螺合部を上下に移動させることにより、集光レンズ６の位置を移動させることができる。このようにして、集光レンズ６の位置を移動させることにより、光源２からの光の焦点位置が移動する。よって、被照射物の大きさ及び位置の制約を受けずに照射を行うことができる。

また、光源２の中心には、照射位置確認のために可視光領域の光を照射する可視光−ＬＥＤ２ｂを備えることとしてもよい。例えば、光源２の中央には可視光−ＬＥＤ２ｂを備えることにより、可視光−ＬＥＤ２ｂから照射される可視光経路上にＵＶ−ＬＥＤ２ａからの光が集光する。従って、可視光−ＬＥＤ２ｂを用いることにより、紫外線の集光位置を視認することができる。なお、集光位置の確認ができる限り、可視光−ＬＥＤ２ｂの数と設置位置は任意である。

光源２からの光の集光方法としては、図１０に示すように、照射経路に凸型の集光レンズ６に加えて、集光レンズ６からの光を平行光線に変換する凹レンズ１６を備える方法を用いてもよい。この場合、光源２の近傍に集光レンズ６を固定させるとともに、レンズホルダ７には凹レンズ１６を保持させる。すると、凹レンズ１６はレンズホルダ７とともに上下に移動し、集光レンズ６との距離を調整する。このような構成にすることにより、光源２からの光の照射スポットの大きさを調整することができる。具体的には、図１０（ａ）では、凹レンズ１６を集光レンズ６に近づけることにより、照射スポットが大きくなり、一方、図１０（ｂ）では、凹レンズ１６を集光レンズ６から遠ざけることにより、照射スポットが小さくなる。

さらに、光源２からの光を集光する別の構成として、図１１に示すような、個々に集光レンズ６が備えられた複数のＵＶ−ＬＥＤ２ａを、凹面上に配置した構成も挙げられる。このような構成にすることにより、それぞれのＵＶ−ＬＥＤ２ａの照射経路が一点で交差（集光）するので、レンズホルダ７による集光位置の調整が不要となり、より簡易な構成で光源２からの光を集光させることができる。

紫外線照射装置１には冷却装置が備えられているので、少なくともＵＶ−ＬＥＤ２ａの点灯時には、筐体４の内部には継続的にエアーコネクタ１５から空気が取り込まれるとともに、排気口４ａから空気が排出されている。従って、光源２には継続的に冷却用の空気が送風されており、常時冷却されている。そのため、光源２の温度変化を抑えることができるので、照度変動やＵＶ−ＬＥＤ２ａの劣化を防止することができる。

なお、本実施形態の冷却装置は、常に作動されるようになっているが、プッシャ１０の光源２との当接面近傍に、プッシャ１０の熱を検出する温度センサを備えることとしてもよい。プッシャ１０は金属製であり、光源２の熱を伝達させることができるので、温度センサの検出結果により光源２の温度を推定することができる。温度センサには、推定した光源２の温度が所定の範囲内か否かを判断する温度制御部が、電気的に接続されている。さらにこの場合、温度制御部には、冷却装置が電気的に接続されており、温度センサの検出結果により冷却装置を適宜作動させるように制御している。具体的には、温度センサの検出結果が所定温度よりも高い場合には、温度制御部は冷却装置を作動させ、筐体４に冷却空気を送り込み、光源２を冷却させる。

また、筐体４に空気を送り込む送風機構としてはエアーコネクタ１５のような圧縮空気を送り込むものに限られず、図１２に示すような、複数枚の羽を回転させて外部空気を送り込むファンモータ１７など、簡易な構成のものを使用するものとしてもよい。

本実施形態の紫外線照射装置１の斜視図である。 本実施形態の紫外線照射装置１の正面図である。 （ａ）は本実施形態の光源２の下方からの斜視図であり、（ｂ）は本実施形態の光源２の上方からの斜視図である。 本実施形態の支持台３の斜視図である。 本実施形態の支持台３の縦断面図であり、（ａ）は集光レンズ６を光源２に近づけた図であり、（ｂ）は集光レンズ６を光源２から遠ざけた図である。 本実施形態のプッシャ１０の斜視図である。 （ａ）は本実施形態のプッシャ１０の側面図であり、（ｂ）は本実施形態のプッシャ１０の正面図である。 （ａ）は先端が凹型のコンタクトプローブ１４の斜視図であり、（ｂ）は先端が凸型のコンタクトプローブ１４の斜視図である。 本実施形態の筐体４の斜視図である。 他の本実施形態における支持台３の縦断面図であり、（ａ）は凹レンズ１６を光源２に近づけた図であり、（ｂ）は凹レンズ１６を光源２から遠ざけた図である。 他の実施形態における光源２の断面図である。 他の本実施形態における紫外線照射装置１の概略縦断面図である。

符号の説明

１ 紫外線照射装置
２ 光源
２ａ ＵＶ−ＬＥＤ
２ｂ 可視光−ＬＥＤ
３ 支持台
４ 筐体
４ａ 排気口
６ 集光レンズ
７ レンズホルダ
９ 押圧バネ
１０ プッシャ
１４ コンタクトプローブ
１５ エアーコネクタ
１６ 凹レンズ

Claims (5)

1. 紫外線領域の波長の光を照射する紫外線発光ダイオードを有する光源と、
   伸縮自在の先端部が前記光源に当接し、前記光源と電気的に接続するコンタクトプローブと、
   を備えたことを特徴とする紫外線照射装置。
2. 前記光源を支持する支持台と、
   前記支持台とで前記光源を保持し、前記コンタクトプローブを有する保持機構と、
   を備え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. 外部から前記保持機構に空気を送り込む送風機構と、前記保持機構内部の空気を排出する排気口と、からなる冷却装置を備えたことを特徴とする請求項２に記載の紫外線照射装置。
4. 前記光源からの光を集光して焦点を調節する非球面レンズを、前記光源の照射経路上に移動自在に備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の紫外線照射装置。
5. 前記光源は、前記紫外線発光ダイオードを備えるとともに照射位置確認のための可視光発光ダイオードを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の紫外線照射装置。

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