JP2007088116A - 紫外光照射装置および光洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
大気中においてワークに真空紫外光を照射する際に、真空紫外光の減衰を抑制するとともに、オゾンおよび活性酸素の濃度を適切に管理することのできる紫外光照射装置およびこれを用いた光洗浄装置を提供する。
【解決手段】
紫外光照射装置ＵＶＥは、真空紫外光を発生するエキシマ放電ランプＥＸＬと、エキシマ放電ランプを点灯する高周波点灯回路ＨＦＩと、エキシマ放電ランプの真空紫外光照射方向に向かってワークＷの周囲に不活性ガスリッチ雰囲気を形成する不活性ガス雰囲気形成手段ＩＧＢと、ワークの移動方向に沿って不活性ガス雰囲気形成位置と離間した位置においてエキシマ放電ランプの真空紫外光照射方向に向かってワークの周囲に酸素ガスリッチ雰囲気を形成する酸素ガス雰囲気形成手段Ｏ_２Ｂとを具備している。
【選択図】
図１

Description

本発明は、紫外光照射装置およびこれを用いた光洗浄装置に関する。

キセノンなどの希ガスまたは希ガスのハロゲン化物などを無声放電すなわち誘電体バリア放電を行わせて、固有の単色に近い放射を発生させるエキシマ放電ランプすなわち誘電体バリア放電ランプは、数多くの文献に記載されて従来から知られている。誘電体バリア放電においては、パルス状の電流が流れる。このパルス状の電流は、高速の電子流を持ち、かつ、休止期間が多いため、キセノンなどの紫外光を出す物質を一時的に分子状態（エキシマ状態）に結合させ、それが基底状態に戻るときに再吸収の少ない短波長紫外光を効率よく放出する。なお、キセノンの場合、１７２ｎｍを中心波長とする半値幅の広い分子発光を行う。波長１７２ｎｍの紫外線は、そのエネルギーが低圧水銀ランプから得られる波長１８５ｎｍや２５４ｎｍの紫外線より大きいとともに、分解したい有機化合物の結合エネルギーより大きい。このため、波長１７２ｎｍの紫外線を照射することによって、上記有機化合物の結合を切断し、分解して除去することができる。さらに、波長１７２ｎｍの紫外光照射を大気雰囲気中で行うことにより、大気中の酸素が分解して活性酸素を生成し、結合が切断された有機化合物が活性酸素と反応して、炭酸ガス（ＣＯ_２）や水（Ｈ_２Ｏ）などを生成させるので、有機化合物の除去が容易になる。したがって、誘電体バリア放電ランプは、真空紫外光照射装置およびこれを用いる光洗浄装置用の光源としてとして甚だ効果的である。

誘電体バリア放電ランプとして、細長い管状の気密容器を用いて誘電体バリア放電を行う誘電体バリア放電ランプが知られている（特許文献１参照。）。特許文献１に記載されている誘電体バリア放電ランプは、細長い気密容器、この気密容器内の軸方向に延在する内部電極および気密容器内に封入されたエキシマ生成ガスを備えた発光管を形成し、冷却機能を有するとともに気密容器の外面の一部が嵌合するように凹窪させたアルミニウム製の灯体を外部電極として気密容器の外面に当接して、気密容器の管軸方向に沿って一様な誘電体バリア放電を生起させるとともに、発光管から発生する熱を速やかに放散させて発光効率を高い状態に維持するように構成されている。また、外部電極と気密容器とを互いに密接させるために、両者を圧接するように構成している。

上述した従来のこの種の誘電体バリア放電ランプを用いて紫外線照射を行う場合、被照射物の大面積化に伴ってさらに長尺な誘電体バリア放電ランプが開発され、その有効長が１ｍを超えるものが用いられるようになった。このような長尺の誘電体バリア放電ランプを用いると、例えば大面積液晶基板のアッシング、感光性樹脂の硬化および殺菌など多様な工業的応用が可能になる。

細長い誘電体バリア放電ランプを用いた光照射装置すなわち紫外光照射装置も知られている（例えば、特許文献２参照。）。この紫外光照射装置は、本体ケースの下面開口部に光取出窓を配設し、内部に誘電体バリア放電ランプを金属ブロックと組み合わせて収納して、本体ケースの内部に窒素などの不活性ガスを流通させながら誘電体バリア放電ランプを点灯させて真空紫外光の減衰を抑制するように構成されている。そして、紫外光照射装置を大気中において光洗浄装置などの光源として使用する。

特開２００３−１９７１５２号公報 特開２００２−１６８９９９号公報

従来の紫外光照射装置は、本体ケース内における真空紫外光の減衰を抑制することができる。しかしながら、紫外光照射装置と真空紫外光が照射されることにより処理されるワークとの間には大気が存在するため、真空紫外光がワークに照射されるまでの間に大気による減衰を伴う。この減衰は、真空紫外光照射の効果を低減させるため、無視できないという問題がある。

また、光洗浄装置は、ワークに真空紫外光を照射して有機物の分解を行うために使用されるが、その光洗浄効果を高めるためには、オゾンおよび活性酸素の濃度を適切に管理するのが望ましい。

ところが、従来の光洗浄装置では、上記の管理が困難であるためにワークの光洗浄を効率よく行うことができないという問題もある。

本発明は、大気中においてワークに真空紫外光を照射する際に、真空紫外光の減衰を抑制するとともに、オゾンおよび活性酸素の濃度を適切に管理することのできる紫外光照射装置およびこれを用いた光洗浄装置を提供することを目的とする。

本発明の紫外光照射装置は、真空紫外光を発生するエキシマ放電ランプと；エキシマ放電ランプを点灯する高周波点灯回路と；エキシマ放電ランプの真空紫外光照射方向に向かってワークの周囲に不活性ガスリッチ雰囲気を形成する不活性ガス雰囲気形成手段と；
ワークの移動方向に沿って不活性ガス雰囲気形成位置と離間した位置においてエキシマ放電ランプの真空紫外光照射方向に向かってワークの周囲に酸素ガスリッチ雰囲気を形成する酸素ガス雰囲気形成手段と；を具備していることを特徴としている。

本発明の光洗浄装置は、光洗浄装置本体と；光洗浄装置本体に配設された請求項１記載の紫外線照射装置と；を具備していることを特徴としている。

本発明においては、不活性ガス雰囲気形成手段および酸素ガス雰囲気形成手段を具備しているので、不活性ガス雰囲気形成手段によってワークの周囲に形成された不活性ガスリッチ雰囲気中で減衰の少ない強い真空紫外光が照射され、また酸素ガス雰囲気形成手段によってワークの周囲に形成されたオゾンおよび活性酸素の濃度が適切に管理された酸素ガスリッチ雰囲気中で真空紫外光が照射されるので、光洗浄効果が高くなる。

したがって、本発明によれば、真空紫外光の減衰を抑制するとともに、オゾンおよび活性酸素の濃度を適切に管理するのが容易な紫外光照射装置およびこれを用いた光洗浄装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための第１の形態を説明する。

図１ないし図４は、本発明の紫外光照射装置および光洗浄装置を実施するための第１の形態を示し、図１は概念図、図２は紫外光照射装置の一部断面正面図、図３は発光管の一部切欠正面図、図４は発光管ならびにその支持部および給電部を示す正面図および左右側面図である。

本形態において、紫外光照射装置ＵＶＥは、誘電体バリア放電ランプＥＸＬ、高周波点灯回路ＨＦＩ、不活性ガス雰囲気形成手段ＩＧＢおよび酸素ガス雰囲気形成手段Ｏ_２Ｂを具備している。また、光洗浄装置ＬＷは、光洗浄装置本体ＭＢおよび紫外光照射装置ＵＶＥからなる。

＜紫外光照射装置ＵＶＥ＞
（誘電体バリア放電ランプＥＸＬについて） 紫外光照射装置ＵＶＥは、所要光量の真空紫外光を発生させるために、所望数の誘電体バリア放電ランプＥＸＬを備えることができる。複数の誘電体バリア放電ランプＥＸＬを備える場合、それらを所望の態様で配列させることができ、例えば管軸が隣接するように並列した態様にすれば、最小限の面積の中に多数の誘電体バリア放電ランプＥＸＬを配置することができる。

誘電体バリア放電ランプＥＸＬは、気密容器１、エキシマ形成ガス、内部電極２および外部電極ＯＥを具備している。なお、気密容器１、エキシマ形成ガスおよび内部電極２は、予め組み立てられて一体化された発光管ＬＴを構成している。発光管ＬＴには、図３に示すように、その両端に一対の給電部３Ａ、３Ｂおよび一対の支持部５、５が装着されている。

気密容器１は、紫外線透過性の材料からなり、細長い放電空間１ａが内部に形成されている。例えば、細長い管の両端が封止されて内部に円柱状の放電空間１ａが形成された構造とすることができる。また、後述する第２の形態におけるように、２重の細長い管の両端を封止することによって内部に円筒状の細長い放電空間１ａ´が形成された構造とすることもできる。紫外線透過性の材料としては、一般的に合成石英ガラスを用いて製作される。しかし、本発明においては、利用しようとする波長の紫外線に対して透過性を有していればどのような材料で構成してもよい。

また、気密容器１は、所要の紫外線量を確保するべく多数の誘電体バリア放電ランプＥＸＬを比較的狭い間隔で並列に配置して使用するのを許容するために、直線性に優れた直管であるのが好ましいが、多少湾曲していても差し支えない。実際上、細長い管を形成する際に多少の湾曲が生じやすく、例えば全長約１２００ｍｍに対して最大１ｍｍ程度以下の湾曲が形成され得る。しかし、この程度の湾曲は、ほぼ直管であるとして許容される。

エキシマ生成ガスとしては、キセノン（Ｘｅ）、クリプトン（Ｋｒ）、アルゴン（Ａｒ）またはヘリウム（Ｈｅ）などの希ガスの一種または複数種の混合あるいは希ガスハロゲン化物、例えばＸｅＣｌ、ＫｒＣｌなどを用いることができる。なお、希ガスハロゲン化物を封入する場合、希ガスとフッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）またはヨウ素（Ｉ）などのハロゲンを封入して、気密容器１の内部でハロゲン化物が生成さしれるようにてもよい。また、エキシマ生成ガスに加えてエキシマを生成しないガス、例えばネオン（Ｎｅ）などを混合することも場合によっては許容される。

内部電極２は、気密容器１の壁面を挟んで外部電極ＯＥと対向するように配設される。しかし、内部電極２は、気密容器１の放電空間１ａ内に露出するように封入されている態様および例えば気密容器１の内側において放電空間１ａの外部に配設された態様のいずれでもよい。後者の態様の場合、例えば気密容器１が２重管構造であり、内部電極２は、気密容器１の中心軸側に形成された筒状の壁面に沿って配設される。したがって、本発明において、内部電極２とは、気密容器１を外部から見た場合に相対的に気密容器１の内側に配設される電極であることを意味すると理解すべきである。

以上の説明から理解できるように、本発明において、内部電極２は、気密容器１の内部に、その管軸方向のほぼ全長すなわちランプの有効長の全体にわたって誘電体バリア放電を生起するように配設された電極、好ましくは管軸方向に長い電極であれば、その余はどのような構成であってもよい。なお、図２および図４において、内部電極２は図示を省略している。

図３に示す内部電極２の好適な構成例について説明する。すなわち、この内部電極２は、多数の独立したメッシュ状部分２ｂが気密容器１の軸方向に分散配置され、かつ、周囲にそれぞれ空隙を介して配設された構成のメッシュ状をなしているとともに、連結部分２ａを介して接続して一体化された構造となっていて、気密容器１の内部に挿入された状態で配設される構成を備えている。このような内部電極２を用いることにより、紫外線発生量を相対的に多くすることができる。なお、メッシュ状部分２ｂは、周方向に対して連続していてもよいし、分断していてもよい。

したがって、本発明において、内部電極２がメッシュ状をなしている場合、そのメッシュ状部分２ｂは、具体的には例えばリング状、スパイラル状またはコイル状あるいは網目状などをなしていることが許容される。

次に、内部電極２が石英ガラスからなる気密容器１の内部に配設される場合の支持構造および給電構造について説明する。内部電極２を気密容器１内に封着するには、図３に示すように、封着金属箔１ｂ１を用いた封着構造を採用することができる。すなわち、内部電極２の連結部分２ａの両端を引き延ばして形成された直線状の端部２ｃを封着金属箔１ｂ１に溶接などにより接続して、内部電極２を気密容器１内に挿入してから、端部の石英ガラスを加熱して軟化状態にして封着金属箔１ｂ１の上からピンチシールする。そうすれば、気密容器１の端部に封止部１ｂが形成されて内部電極２が所定の位置に支持される。

給電部３Ａ、３Ｂは、内部電極２に対して誘電体バリア放電に必要な電流を供給するための給電端を構成するものである。そして、給電部３Ａ、３Ｂは、それぞれ棒状をなしていて、内端が気密容器１の両端に形成された封止部１ｂに埋設されたモリブデン箔１ｂ１に溶接され、基端が気密容器１の両端に形成された封止部１ｂから外部の管軸方向へ突出している。また、給電部３Ｂは、後述する支持部５の内部において、それぞれ給電線４に加締め接続されている。しかし、給電部３Ａは、後述するキャップ体５ａ´内において露出するが、給電を受けないようになっている。なお、給電線４は、後述する高周波点灯回路ＨＦＩの出力端に接続している。

支持部５は、図４に示すように、それぞれ一対の有底円筒状のキャップ体５ａ、５ａ´、締付けリング５ｂ、５ｂ、取付アーム５ｃ、５ｃ´、緩衝ばね５ｄ、端子板兼取付金具５ｅおよび取付ボルト５ｆを備えている。なお、図４において、（ａ）は一部切欠正面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は右側面図である。

一対のキャップ体５ａ、５ａ´は、発光管ＬＴの両端部を包囲する。そして、図４において右側のキャップ体５ａは、その底部に内部電極２に接続する給電線４を、セラミックスブッシュ５ａ１を介して絶縁関係に挿通する挿通孔を有している。キャップ体５ａ´は、発光管ＬＴの図１の左端部を支持するためにのみ発光管ＬＴの端部を包囲している。なお、キャップ体５ａ、５ａ´は、金属および絶縁体のいずれで形成してもよく、また所望により内面を絶縁体でライニングした金属製とすることもできる。

締付けリング５ｂは、キャップ体５ａ、５ａ´のそれぞれの開口端に配設されていて、キャップ体５ａ、５ａ´を気密容器１の端部に固定している。

一対の取付アーム５ｃ、５ｃ´は、キャップ体５ａの側面から図において上方へ突出してねじで支持部に固定されるように構成されていて、発光管ＬＴを図２に示す位置出しアーム８にキャップ体５ａの上面が当接した状態で取付アーム５ｃを用いて図示しない固定部分に取り付けられる。取付アーム５ｃは、キャップ体５ａに絶縁関係に取り付けられる。なお、位置出しアーム８は、図２に示すように、外部電極ＯＥの管軸方向両端から気密容器１の端部方向へ延在して発光管ＬＴ、したがって気密容器１の取付位置を規定する。また、取付アーム５ｃは、金属および絶縁体のいずれで形成してもよく、また所望により中間に絶縁物を介在させた構造として取付位置との間を絶縁した構造とすることもできる。

緩衝ばね５ｄは、取付アーム５ｃと後述する端子板兼取付金具５ｅとの間に介在していて、発光管ＬＴを緩衝的に支持する。

端子板兼取付金具５ｅは、発光管ＬＴを取り付けるとともに、右側端側では給電線４が接続していて、端子板を兼ねている。

取付ボルト５ｆは、端子板兼取付金具５ｅを固定位置に取り付ける。

そうして、キャップ体５ａ、５ａ´が絶縁体製または絶縁体でライニングした金属製であったり、取付アーム５ｃ、５ｃ´を取付位置との間が絶縁される構造としたり、あるいは位置出しアーム８自体または当該アーム８と支持部５との間を絶縁することによって、給電部３Ａ、３Ｂとの間にコロナ放電が発生するために、誘電体バリヤ放電ランプからの紫外線放射が低減するのを抑制できる。

外部電極ＯＥは、少なくともランプの有効長の部分において、気密容器１の外面にその管軸方向に沿って密接するか、または適度の間隙を保持して延在するように配設されているとともに、内部電極２に対向し、外部電極ＯＥおよび内部電極２の協働によって、少なくとも気密容器１の一つの壁面を誘電体とする誘電体バリア放電を気密容器１の放電空間１ａ内に生起するように作用する。

また、外部電極ＯＥは、剛性を備えた構成および可とう性を備えた構成のいずれであってもよい。前者の場合、導電性金属からなる熱容量の大きなブロック状をなした図示のような外部電極ＯＥとなる。したがって、従来、灯体と称していた部材を、所望によりそのまま外部電極として用いることが可能である。この場合、従来用いていたアルミニウム製の薄板Ａｌを外部電極ＯＥと気密容器１との間に挟持するような構造を採用することができる。また、誘電体バリア放電が生起している領域の気密容器１部分を冷却するために、外部電極ＯＥに冷却手段（図示しない。）を配設することができる。この場合、冷却手段は、どのような構成であってもよいが、冷媒が内部に通流する冷却水路を外部電極ＯＥに外付けしたり、または内部に一体に形成したりして付設するのが好ましい。さらに、外部電極ＯＥは、連続した面状またはメッシュ状のいずれの状態をなしていてもよい。なお、メッシュ状とは、網目状、パンチング状、格子状などをなしていることをいう。

（高周波点灯回路ＨＦＩ） 高周波点灯回路ＨＦＩは、誘電体バリア放電ランプＥＸＬの内部電極２と外部電極ＯＥとの間に高周波電圧を印加して、誘電体バリア放電ランプＥＸＬを付勢して点灯する。また、高周波点灯回路ＨＦＩは、並列インバータを主体として構成されており、その高周波出力は、その高電位側が給電線４、４を介して誘電体バリア放電ランプＥＸＬにおける発光管ＬＴの一対の給電部３Ｂに、また低電位側が外部電極ＯＥに、それぞれ印加される。

また、高周波点灯回路ＨＦＩは、高周波発生手段を含み、高周波電圧を発生して誘電体バリア放電ランプＥＸＬに、その点灯に必要な高周波電力を供給する。なお、高周波は、１０ｋＨｚ以上、好適には１００ｋＨｚ〜２ＭＨｚの繰り返し周波数のパルス電圧である。高周波点灯回路ＨＦＩがパルス電圧を出力する場合、例えば矩形波出力のインバータを用いることにより、矩形波のパルスを得ることができる。

（不活性ガス雰囲気形成手段ＩＧＢについて） 不活性ガス雰囲気形成手段ＩＧＢは、真空紫外光が照射されるワークＷの周囲に不活性ガスリッチの雰囲気領域Ｒ１を形成して高照度の真空紫外光照射を行うことにより、ワークＷの洗浄能力を高める手段である。不活性ガスには、窒素やアルゴンなどの希ガス類などを用いることができる。

なお、ワークが連続的に移送されている過程で真空紫外光の照射を受けるような構成の場合には、予め所定の位置に不活性ガスリッチの雰囲気領域Ｒ１を形成するように構成すればよい。そうすれば、ワークＷが移送されて不活性ガスリッチの雰囲気領域Ｒ１内に入ったときに、ワークＷの周囲に不活性ガスリッチの雰囲気が形成される。

不活性ガスリッチの雰囲気は、大気より不活性ガスの濃度が高くなっている雰囲気であり、適当な手段を用いて当該雰囲気を形成することが許容される。例えば、不活性ガス噴出手段や不活性ガス閉じ込め手段などを用いて不活性ガスリッチの雰囲気を形成することができる。

なお、不活性ガスリッチの雰囲気中における不活性ガスの濃度が高いほど真空紫外光の減衰が少なくなるので、高照度の真空紫外光照射を行うことができるので好ましい。しかしながら、不活性ガス濃度が大気中の不活性ガス濃度より高いのであれば、大気中において真空紫外光照射を行う場合より真空紫外光の減衰が低減し、したがって相対的に高照度の真空紫外光照射を行うことができるので、効果的である。

図１の形態において、不活性ガス雰囲気形成手段ＩＧＢは、不活性ガス噴出手段からなる。この手段によれば、大気空間から特別に隔壁などで仕切ることなしに、例えばワークの上方に配設されたノズルなどから不活性ガスを好ましくはワークＷに向かって噴出するだけで、不活性ガスリッチの雰囲気領域Ｒ１を形成することができる。

また、不活性ガス雰囲気形成手段ＩＧＢは、誘電体バリア放電ランプＥＸＬと一体化されていてもよいし、分離していてもよい。不活性ガス雰囲気形成手段ＩＧＢに不活性ガス吹出口を配設する場合、当該吹出口は単一であってもよいし、複数であってもよい。

さらに、上記照射エリアの一部に不活性ガスリッチの雰囲気領域Ｒ１を形成する。不活性ガスリッチの雰囲気領域Ｒ１の上記照射エリアの全体に対する割合は、特段限定されない。例えば、図１に示すように、ほぼ半分程度にすることができる。しかし、所望により半分以上にしたり、半分以下にしたり、場合によっては、可変にすることもできる。

（酸素ガス雰囲気形成手段Ｏ_２Ｂについて） 酸素ガス雰囲気形成手段Ｏ_２Ｂは、ワークＷの周囲に酸素ガスリッチの雰囲気の領域Ｒ２を形成して、真空紫外光照射において、オゾンおよび活性酸素の濃度を所望の程度に大きくなるように管理する手段である。そして、誘電体バリア放電ランプＥＸＬから照射される真空紫外光が酸素ガス雰囲気形成手段Ｏ_２Ｂにより形成された酸素リッチの雰囲気領域Ｒ２中を通過する際に、酸素分子を解離・結合させてオゾンを発生させたり、活性酸素を生成させたりすることにより、紫外光照射装置ＵＶＥによるワークＷの洗浄能力を高めるように作用する。

なお、ワークＷが連続的に移送されている過程で真空紫外光の照射を受けるような構成の場合には、予め所定の位置に酸素ガスリッチの雰囲気領域Ｒ２を形成するように構成すればよい。そうすれば、ワークＷが移送されて酸素ガスリッチの雰囲気領域Ｒ２内に入ったときに、ワークＷの周囲に酸素ガスリッチの雰囲気が形成される。

酸素ガス雰囲気形成手段Ｏ_２Ｂにより形成される酸素リッチの雰囲気中の酸素ガスは、ワークＷの表面近傍において酸素１００％だけでなく、不活性ガスが混合していてもよい。しかし、空気より酸素濃度が高いことにより、オゾンおよび活性酸素の所望の濃度管理が容易になる。

酸素ガスリッチの雰囲気領域Ｒ２を形成するために、酸素ガス雰囲気形成手段Ｏ_２Ｂを適当な手段を用いて構成することができる。

また、酸素ガス雰囲気形成手段Ｏ_２Ｂは、誘電体バリア放電ランプＥＸＬと一体化されていてもよいし、分離していてもよい。酸素ガス雰囲気形成手段Ｏ_２Ｂの酸素ガス吹出口は、単一であってもよいし、複数であってもよい。

さらに、酸素ガスリッチの雰囲気領域Ｒ２の上記照射エリアの全体に対する割合は、特段限定されない。例えば、図１に示すように、ほぼ半分程度にすることができる。しかし、所望により半分以下にしたり、半分以上にしたり、場合によっては、可変にすることもできる。

さらにまた、酸素ガス雰囲気形成手段Ｏ_２Ｂは、好ましくはワークＷの真空紫外光照射エリアの相対的に終端部側すなわち不活性ガス吹出手段ＩＧＢの下流側に配置される。しかし、所望により上記の反対の配置であってもよい。また、不活性ガス雰囲気形成手段ＩＧＢおよび酸素ガス雰囲気形成手段Ｏ_２Ｂをそれぞれ複数配設することも許容され、ワークＷの移動方向に沿って交互に配置することもできる。

（紫外光照射装置ＵＶＥのその他の構成について） 紫外光照射装置ＵＶＥのその他の構成として、以上説明した誘電体バリア放電ランプＥＸＬ、不活性ガス雰囲気形成手段ＩＧＢおよび酸素ガス雰囲気形成手段Ｏ_２Ｂを内部に収納して、これらの各要素を所定の位置関係に保持する本体ケースＢＣを具備することができる。なお、高周波点灯回路ＨＦＩは、その他の構成要素とは離間した位置に配置することができる。しかし、本体ケースＢＣ内に収納するなど他の構成要素と一緒の位置に配設できることはいうまでもない。

＜光洗浄装置ＬＷ＞
（光洗浄装置本体ＭＢについて） 光洗浄装置本体ＭＢは、光洗浄装置ＬＷから紫外光照射装置ＵＶＥを除いた残余の部分を意味する。そして、例えば紫外光照射装置ＵＶＥの支持機構ＳＭ、およびワーク搬送機構ＴＭおよび制御盤などを光洗浄装置本体ＭＢが含んでいることが許容される。

支持機構ＳＭは、真空紫外光を搬送されるワークＷに照射するように紫外光照射装置ＵＶＥを所定の位置に支持する手段である。また、支持機構ＳＭは、紫外光照射装置ＵＶＥの誘電体バリア放電ランプＥＸＬの管軸方向をワークＷの移動方向に対して直交する向きに支持するのが好ましい。誘電体バリア放電ランプＥＸＬは、その管軸方向に比較的均一な照度分布を付与させることが容易なので、紫外光照射装置ＵＶＥを上記の向きに支持することにより、ワークＷに真空紫外光を均一に照射しやすくなるからである。

ワーク搬送機構ＴＭは、紫外光照射装置ＵＶＥに対してワークＷを相対的に移動させて、真空紫外光を照射させる移動手段である。図１に示す形態においては、ローラー搬送機構により構成されている。

制御盤（図示しない。）は、光洗浄装置ＬＷ全体を所要に制御する。

＜紫外光照射装置ＵＶＥおよび光洗浄装置ＬＷの動作＞
紫外光照射装置ＵＶＥは、次のように動作する。すなわち、誘電体バリア放電ランプＥＸＬが高周波点灯回路ＨＦＩの高周波出力端の一方、例えば高圧側出力端が給電線４を経由して内部電極２から外部へ導出された給電部３Ｂに接続される。そして、例えば低圧（接地）側出力端が外部電極ＯＥの一端に接続されている。

したがって、図示しない入力電源が投入されると、高周波点灯回路ＨＦＩは、高周波パルス電圧を発生し、その高周波パルス電圧が内部電極２と、これに気密容器１の壁面を介して対向している外部電極ＯＥとの間に印加される。その結果、誘電体バリア放電が気密容器１の内部に生起する。この誘電体バリア放電によって、キセノンのエキシマにより１７２ｎｍを中心波長とする真空紫外光が発生する。真空紫外光は、気密容器１の壁面を透過して外部へ導出される。外部に導出された真空紫外光をワークＷに照射するなどそれぞれの目的に応じて利用することができる。

また、紫外光照射装置ＵＶＥは、真空紫外光の照射に加えて不活性ガス雰囲気形成手段ＩＧＢおよび酸素ガス雰囲気形成手段Ｏ_２Ｂのそれぞれから不活性ガス、例えば酸素ガスが吹き出すことにより、真空紫外光の照射領域の中に不活性ガスリッチの雰囲気領域Ｒ１と酸素ガスリッチの雰囲気領域Ｒ２とが矢印Ｄで示すワークＷの搬送方向に沿って互いに離間した位置に形成される。

不活性ガスリッチの雰囲気領域Ｒ１においては、真空紫外光の減衰が効果的に抑制されるので、高照度の真空紫外光照射によってワークＷの洗浄効果が増進する。

次に、ワークＷは、さらに搬送されて酸素ガスリッチの雰囲気領域Ｒ２に至ると、今度はこの領域Ｒ２内で酸素が真空紫外光照射を受けることで酸素分子の解離、結合によってオゾンが形成されたり、活性酸素が生成されたりするので、酸素濃度を制御することにより、オゾン量および活性酸素量を所望の高い値に管理することによってワークWの洗浄効果を向上させることが可能になる。

以上の作用のために、紫外光照射装置ＵＶＥおよび光洗浄装置ＬＷの真空紫外光の照射効果を高めることができる。また、オゾンと活性酸素による洗浄効果が付加されるので、光洗浄効果を高めることができる。

次に、図５を参照して、本発明における光洗浄効果を比較例のそれと比較しながら説明する。

図５は、本発明における光洗浄効果を比較例のそれと比較して示すグラフである。図において、横軸は光照射時間（秒）を、縦軸は接触角（°）を、それぞれ示す。また、図中の曲線Ａは本発明、曲線Ｂは比較例、をそれぞれ示す。なお、比較例は、大気中で真空紫外光照射を行った場合である。

図から理解できるように、本発明においては、照射時間５秒で接触角が５°まで低下する。これに対して、比較例においては、接触角が５°まで低下するのに８秒間の光照射を行う必要がある。

以下、図６ないし図８を参照して本発明の紫外光照射装置および光洗浄装置の他の形態について説明する。なお、各図において、図１ないし図４と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。

図６は、本発明の紫外光照射装置および光洗浄装置を実施するための第２の形態を示す紫外光照射装置およびこれを備えた光洗浄装置の概念図である。

本形態において、紫外光照射装置ＵＶＥは、活性ガス雰囲気形成手段ＩＧＢが遮蔽構造タイプの不活性ガス閉じ込め手段からなる。不活性ガス閉じ込め手段は、不活性ガス吹出手段に加えて囲い手段Ｅを備えている。囲い手段Ｅは、不活性ガス吹出手段から吹き出した不活性ガスが外部へ漏出しくいように外部との間を遮蔽する隔壁を形成する構造であるが、ワークＷの出入を許容するように構成されている。そして、隔壁は、例えば本体ケースＢＣから垂下したカーテン状ないし垂下壁状をなしていて、不活性ガスリッチの雰囲気領域Ｒ１を包囲している。

また、囲い手段Ｅは、雰囲気の漏出に対してはこれをなるべく阻止しているものの、ワークＷの出入を許容するように構成されている。囲い手段Ｅがカーテン状をなしている場合、ワークＷの出入時に囲い手段Ｅがその柔軟性に基づいて変形する。また、垂下壁状をなしている場合には、ワークＷの出入に連動して囲い手段ＥがワークＷの出入を可能にする程度に上下動したり、予め下部にワークＷが出入用の隙間を形成したりしておくことができる。

そうして、本形態によれば、囲い手段Ｅを備えていることにより、不活性ガスの使用量を抑制するとともに、不活性ガス濃度を高くしやすくなる。

図７は、本発明の紫外光照射装置および光洗浄装置を実施するための第３の形態を示す紫外光照射装置およびこれを備えた光洗浄装置の概念図である。

本形態において、紫外光照射装置ＵＶＥは、活性ガス雰囲気形成手段ＩＧＢがチャンバー構造からなる。チャンバー構造は、不活性ガスリッチの雰囲気領域Ｒ１がチャンバーすなわち気密室ＳＣ内に形成される。気密室ＳＣは、その内部が不活性ガスを充満するために、外部との間が比較的高い気密構造になっている。そして、内部に誘電体バリア放電ランプＥＸＬが配設されている。また、ワークＷの出入を許容するような程度に小さな出入口（図示しない。）が配設され、しかも当該出入口はシャッターにより閉鎖されるように構成されている。

なお、不活性ガスは、気密室ＳＣ内に適当な手段により不活性ガス供給源から供給される。図示の形態においては、不活性ガスが不活性ガス噴出手段により供給されるように構成されている。

図８は、本発明の紫外光照射装置ＵＶＥおよび光洗浄装置ＬＷを実施するための第４の形態における誘電体バリア放電ランプＥＸＬを示す要部正面図である。

本形態は、誘電体バリア放電ランプＥＸＬの端子板兼取付金具５ｅと給電線４の接続部の酸化を防止するために、不活性ガス吹き付け手段ＩＧＳを具備している点で第１の形態と異なる。誘電体バリア放電ランプＥＸＬにおいては、その点灯中に端子板兼取付金具５ｅと給電線４の接続部の温度が比較的高温になるため、酸化して導通が悪くなりやすい。そこで、本形態においては、上記部位の酸化を防止するために、不活性ガス吹き付け手段ＩＧＳを配設して、点灯中上記の部位に不活性ガス、例えば窒素を吹き付けるように構成されている。

本発明の紫外光照射装置および光洗浄装置を実施するための第１の形態を示す概念図 同じく紫外光照射装置の一部断面正面図 同じく発光管の一部切欠正面図 同じく発光管ならびにその支持部および給電部を示す正面図および左右側面図 本発明における光洗浄効果を比較例のそれと比較して示すグラフ 本発明の紫外光照射装置および光洗浄装置を実施するための第２の形態を示す紫外光照射装置およびこれを備えた光洗浄装置の概念図 本発明の紫外光照射装置および光洗浄装置を実施するための第３の形態を示す紫外光照射装置およびこれを備えた光洗浄装置の概念図 本発明の紫外光照射装置ＵＶＥおよび光洗浄装置ＬＷを実施するための第４の形態における誘電体バリア放電ランプＥＸＬを示す要部正面図

符号の説明

ＢＣ…本体ケース、Ｄ…ワークＷの搬送方向、ＥＸＬ…誘電体バリア放電ランプ、ＨＦＩ…高周波点灯回路、ＩＧＢ…不活性ガス雰囲気形成手段、ＬＴ…発光管、ＬＷ…光洗浄装置、Ｏ_２Ｂ…酸素ガス雰囲気形成手段、ＭＢ…光洗浄装置本体、ＯＥ…外部電極酸素吹出手段、Ｒ１…不活性ガスリッチの雰囲気領域、Ｒ２…酸素ガスリッチの雰囲気領域、ＳＭ…支持機構、ＴＭ…ワーク搬送機構、ＵＶＥ…紫外光照射装置、Ｗ…ワーク

Claims (2)

1. 真空紫外光を発生するエキシマ放電ランプと；
   エキシマ放電ランプを点灯する高周波点灯回路と；
   エキシマ放電ランプの真空紫外光照射方向に向かってワークの周囲に不活性ガスリッチ雰囲気を形成する不活性ガス雰囲気形成手段と；
   ワークの移動方向に沿って不活性ガス雰囲気形成位置と離間した位置においてエキシマ放電ランプの真空紫外光照射方向に向かってワークの周囲に酸素ガスリッチ雰囲気を形成する酸素ガス雰囲気形成手段と；
   を具備していることを特徴とする紫外光照射装置。
2. 光洗浄装置本体と；
   光洗浄装置本体に配設された請求項１記載の紫外光照射装置と；
   を具備していることを特徴とする光洗浄装置。

Images