JP2010029784A - 誘電体バリア放電ランプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の誘電体バリア放電ランプからの紫外光を被照射体に高い均斉度で照射させることを実現する。
【解決手段】誘電体バリア放電ランプ１０は、紫外線透過性の材料からなる細長い管状をなす気密容器１１内に、エキシマ生成ガスを封入させ、気密容器１１内部の管軸方向の全域に内部電極１２を配置し、気密容器１１外部の半円周形状に外部電極１３を密着して配置して構成する。この誘電体バリア放電ランプ１０を、不活性ガスの吸気口を設け、気密性のよいランプハウス２４に４本を並列的に配置して収容する。ランプハウス２４に形成され、誘電体バリア放電ランプから放射されるエキシマ光を照射する側の面に窓材２６を配置する。４本の誘電体バリア放電ランプ１０の外側に位置するランプを窓材２６に他のランプよりも近づけて取り付ける。これにより、被照射体に対する均斉度の向上を図ることができる。
【選択図】図５

Description

この発明は、液晶基板等をドライ洗浄する際に用いられる誘電体バリア放電ランプ装置に関する。

従来の誘電体バリア放電ランプ装置は、エキシマ生成ガスが封入された石英ガラス管からなるエキシマランプに高周波電圧を印加して同管内を放電させ、波長１７２ｎｍの単位波長の発光させている。波長１７２ｎｍの紫外線照射は、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、炭酸ガスや水などを生成させ、有機化合物の除去が容易となり光洗浄装置として活用されている。

光洗浄装置で使用される誘電体バリア放電ランプの１７２ｎｍの紫外光は、大気中の酸素による減衰の影響を大きく受けるため、光洗浄装置においては、照射窓材を用いて、ランプハウスと被照射物の空間を個別化し、ランプハウス内では、窒素パージまたは窒素フローを行い、紫外光の減衰を抑制している。また、大気中である照射窓と被照射物間では、酸素減衰を低減するため、複数本の誘電体バリア放電ランプを３ｍｍ程度の近い位置での光照射が行われている。（例えば、特許文献１）
特開２００１−１３５２７９公報

上記した従来の誘電体バリア放電ランプ装置は、ランプハウス内に複数灯のランプを配置して照射する構造であることから、照射窓での面均斉度が得られず、被照射体に対してバッチ処理を行った場合には外側のランプに位置する被照射体を洗浄しきれない、という問題がある。

この発明の目的は、複数本の誘電体バリア放電ランプをバッチ処理あるいは搬送処理での確実な照射が可能な誘電体バリア放電ランプ装置を提供することにある。

上記した課題を解決するために、この発明の誘電体バリア放電ランプ装置は、紫外線透過性の材料からなる細長い管状をなす気密容器内に、エキシマ生成ガスを封入させ、前記気密容器内部の管軸方向の全域に内部電極を配置し、前記気密容器外部の半円周形状に外部電極を密着して配置した誘電体バリア放電ランプと、前記誘電体バリア放電ランプを収納することができ、かつ不活性ガスの吸気口を設けている気密性のよいランプハウスと、前記ランプハウスに形成され、前記誘電体バリア放電ランプから放射されるエキシマ光を照射する側の面に配置される窓材と、前記外部電極と一体形成した冷却用のフィンを覆い、該フィンに送風を当てる吸入口および排気口を設けたカバーと、を具備し、前記誘電体バリア放電ランプは少なくとも３本を並列的に配置し、外側に位置する前記誘電体バリア放電ランプは被照射体に近い位置に設置したことを特徴とする。

この発明によれば、ランプ個別での照射距離を調整することで照射窓面での均斉度が向上することから、バッチ処理あるいは搬送処理での照射が可能なる。

以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１〜図４は、この発明の誘電体バリア放電ランプ装置に関する一実施形態の概略的な構成について説明するための、図１は分解斜視図、図２は誘電体バリア放電ランプの構成図、図３は図１を組み立てた状態の斜視図、図４は図３の側断面図である。

図１において、１０は、紫外線を放電発光する誘電体バリア放電ランプであり、ここでは長手方向に４本のランプが平行に配置されている。誘電体バリア放電ランプ１０は、図２に示すように紫外線透過性の材料から成る気密容器１１の内部に、キセノン、クリプトンのような希ガスから成るエキシマ生成ガスを封入し、気密容器１１の中心軸部に管軸方向の全域に渡って内部電極１２を設置し、気密容器１１の外面に半円周でかつほぼ全長に渡り密着させて配置した図４に示す外部電極１３で構成される。

ここで、図２を用い誘電体バリア放電ランプ１０についてさらに説明する。気密容器１１は、例えば外径が１８ｍｍ、内径１６ｍｍ、長さ１３００ｍｍの細長い円管状をし、その両端には封止部１４ａ，１４ｂを備えている。封止部１４ａ，１４ｂは、それぞれ内部にモリブデン箔１５ａ，１５ｂが埋設されたピンチシール構造である。

長い内部電極１２は、気密容器１１の内部に気密容器１１と同軸関係に配設されており、多数のアンカー１６および内部リード１７ａ，１７ｂからなる。内部電極１２は、線径０．２６ｍｍのタングステン線からなる金属細線を巻回してなる例えば外径１．２ｍｍのコイルを主体として構成されている。アンカー１６は、内部電極１２に例えば１５ｍｍ間隔の一定ピッチで多数配設している。内部リード１７ａ，１７ｂは、内部電極１２の両端を引き延ばして形成されている。そして、内部電極１２は、約２ｋｇの張力を作用させた状態で、気密容器１１の両端に形成された封止部１４ａ，１４ｂのモリブデン箔１５ａ，１５ｂの一端に内部リード１７ａ，１７ｂを溶接している。内部電極１２は、気密容器１１内に装架された状態で張力の作用によって引き延ばされている。

さらに、１８は棒状をなした給電部であり、内端が封止部１４ａに埋設されたモリブデン箔１５ａに溶接され、基端が封止部１４ａから外部の管軸方向へ突出している。

図４において、外部電極１３は、例えばアルミニウム製であり、誘電体バリア放電ランプ１０に密着されている部分の反対側には、冷却用の複数のフィン１９が一体形成されている。つまり、外部電極１３は、フィン１９が形成された冷却ブロック２０の一部とを兼用している。

フィン１９は、誘電体バリア放電ランプ１０で発生した熱を逃がし易くすることで、誘電体バリア放電ランプ１０が必要以上に上昇しないような役割を果たしている。フィン１９は、誘電体バリア放電ランプ１０の長手（ランプ軸）方向に沿う格好で複数枚形成される。

誘電体バリア放電ランプ１０は、Ｃ型クリップ２１を用い外部電極１３を密着させた状態に保持している。

ここで、誘電体バリア放電ランプ１０の保持構造について、図５〜図７参照とともに説明する。図５は図１から保持に関連する部分を抜き書きした構成図、図６は誘電体バリア放電ランプ１０を取り付ける前の状態の図５を斜め下から見た状態の一部を切欠した斜視図、図７は図１で用いられる部品の一部分を拡大して示した斜視図である。

図５、図６において、外部電極１３を兼用するアルミニウム製の冷却ブロック２０にて誘電体バリア放電ランプ１０の上部半周面を覆い、図６に示すように、冷却ブロック２０の内部両側に設けた切り溝６１にＣ型クリップ２１を嵌め込んで固定し、このＣ型クリップ２１にて誘電体バリア放電ランプ１０を弾性的に保持している。

図４において、冷却ブロック２０の下側は、誘電体バリア放電ランプ１０を収納することができるとともに、不活性ガスの取入口２２を設けている気密性のよいランプハウス２４が形成される。不活性ガスとしては、例えば窒素を用いる。２３は窒素排出口である。誘電体バリア放電ランプ１０と対向するランプハウス２４には、誘電体バリア放電ランプ１０から放射される紫外線を照射する窓部２５が形成され、この窓部２５には、この窓部２５を覆うとともに、紫外線を透過させる窓材２６が配置されている。

誘電体バリア放電ランプ１０を放電点灯させると、ランプ軸に垂直な方向に被照射物を移送させることにより、窓材２６を透過して放出される紫外線が被照射物に照射され、紫外線による光洗浄を行うことができる。

ランプハウス２４の誘電体バリア放電ランプ１０の両端と対向する位置には、ランプハウス２４内に封入された窒素がランプハウス２４内で満遍なく流れるようにするために、複数の貫通孔２７１が形成された図７に示す形状の板状のパンチングメタル２７が配置される。

すなわち、ランプハウス２４内の窒素の流れは、パンチングメタル２７により拡散されてランプハウス２４内を均一に拡散されながら排出口２３の方向に流れることになり、ランプハウス２４内の酸素濃度分布が不均一になり、誘電体バリア放電ランプ１０から出射した紫外線が窓材２６に到達するまでに減衰する度合がランプ軸方向で不均一になり、この結果として窓材２６から被照射物に出射する紫外線の照度分布が軸方向に不均一になることを防ぐことができる。

冷却ブロック２０の上側は、誘電体バリア放電ランプ１０のランプ軸方向に沿って、冷却構造部を構成するカバー２８が配置される。カバー２８の長手方向の一端は、吸入口２９が形成され、他端は通気孔３０が形成された封止３１が形成される。カバー２８の外側には、ガイドフィン３２と通気孔３０に連通させた状態で、筒状の排気筒３２を取り付ける。吸入口２９や通気孔３０（排気筒３２）には、防塵用の網を配置しても構わない。

誘電体バリア放電ランプ１０は、高周波点灯回路１００の高周波出力端の一方が給電線３３ａ、コネクタ３４、外部リード１８を経由して内部電極１２から接続され、他方が給電線３３ｂ、冷却ブロック２０と一体の外部電極１３に接続される。高周波点灯回路１００の電源が投入されると、高周波を発生して高周波出力が内部電極１２と対向している外部電極１３との間に印加されて、誘電体バリア放電が気密容器１１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を放射する。真空紫外光は、気密容器１１の壁面を透過して外部へ導出されるので、これをそれぞれの目的に応じて利用することができる。

誘電体バリア放電ランプ１０が長時間点灯により発する熱に対しては、窒素フローによって一部を冷却する。同時に、熱伝導特性の良い外部電極１３を兼ねた冷却ブロック２０の上面側のフィン１９により、誘電体バリア放電ランプ１０からの熱を外気に放熱し冷却する。このときに、カバー２８の吸入口２９から取り込まれた外気は、カバー２８に収容された冷却ブロック２０のフィン１９を冷やしながら排気筒３２から排気される。

ところで、平行に配置されたａ〜ｄの４本の誘電体バリア放電ランプ１０のうち外側に位置するａとｄは窓材２６に近い、換言すれば被照射体に近い位置に来るように外部電極１３が形成される。これは、図５に示すように冷却ブロック２０の外部電極１３を形成するときに段部５１，５２を設けることで実現できる。

図８は、効果について説明するための説明図である。照度の特性を示した破線は従来の状態を実線はこの発明の状態を示す。

すなわち、誘電体バリア放電ランプ１０のａ，ｄの取り付け位置が波線にある場合の誘電体バリア放電ランプ１０の長手方向と直交する方向の４本を合わせた照度は、波線で示す特性となる。これは、外側に位置する誘電体バリア放電ランプ１０は、片方のランプ側からしか照射光がなく合成された照度が弱いためである。

これに対し、誘電体バリア放電ランプ１０のａ，ｄの取り付け位置が実線にある場合の誘電体バリア放電ランプ１０の長手方向と直交する方向の４本を合わせた照度は、実線で示す特性となる。外側に位置する誘電体バリア放電ランプ１０は、片方のランプ側からしか照射光がなく合成された照度が弱いものの、被照射体に対する距離が、ｂ，ｃの位置からのＬ１とａ，ｄの位置からのＬ２に比べて短くなることから、誘電体バリア放電ランプ１０の照度が同じであれば、近づいた分の照度を向上させることができ、結果として均斉度向上に寄与する。

この実施形態では、誘電体バリア放電ランプ１０の長手方向と直交する方向の４本を合わせた照度による被照射体に対する均斉度を向上させたことにより、連続的に光洗浄を行う搬送処理や被照射体を都度止めて光洗浄を行うバッチ処理に対して同じ誘電体バリア放電ランプ装置を使用することが可能となる。

この発明は上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、４本の例を挙げた誘電体バリア放電ランプ１０は、３本以上であればよい。また、外側に位置する誘電体バリア放電ランプ１０は、必ずしも両側を近づける必要はなく、何れか一方を被照射体に近づけることでも効果を奏する。

この発明の誘電体バリア放電ランプ装置に関する一実施形態の概略的な構成について説明するための分解斜視図。 誘電体バリア放電ランプの構成図。 図１を組み立てた状態の斜視図。 図３の側断面図。 図４要部の側断面図。 図５の一部を斜め下から見た状態の一部を切欠して示す斜視図。 図４で使用される部品の斜視図。 この発明の効果について説明するための説明図。

符号の説明

１０ 誘電体バリア放電ランプ
１１ 気密容器
１２ 内部電極
１３ 外部電極
１８ 給電部
１９ フィン
２０ 冷却ブロック
２１ Ｃ型クリップ
２２ 取入口
２３ 排出口
２４ ランプハウス
２５ 窓部
２６ 窓材
２８ カバー
２９ 吸入口
３０ 通気口
３１ 封止
３２ 排気筒
５１，５２ 段部

Claims (2)

1. 紫外線透過性の材料からなる細長い管状をなす気密容器内に、エキシマ生成ガスを封入させ、前記気密容器内部の管軸方向の全域に内部電極を配置し、前記気密容器外部の半円周形状に外部電極を密着して配置した誘電体バリア放電ランプと、
   前記誘電体バリア放電ランプを収納することができ、かつ不活性ガスの吸気口を設けている気密性のよいランプハウスと、
   前記ランプハウスに形成され、前記誘電体バリア放電ランプから放射されるエキシマ光を照射する側の面に配置される窓材と、
   前記外部電極と一体形成した冷却用のフィンを覆い、該フィンに送風を当てる吸入口および排気口を設けたカバーと、を具備し、
   前記誘電体バリア放電ランプは少なくとも３本を並列的に配置し、少なくとも片方の外側に位置する前記誘電体バリア放電ランプは被照射体に近い距離に設置したことを特徴とする誘電体バリア放電ランプ装置。
2. 前記誘電体バリア放電ランプの被照射体との距離は、前記外部電極と一体形成された前記フィンの取り付け位置に段差を設けることで調整したことを特徴とする請求項１記載の誘電体バリア放電ランプ装置。

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