JP2010048690A - 紫外光検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】光センサ自体に大気を利用して不活性ガスを生成する機構を設け、生成された不活性ガスによって紫外光検出器と紫外線光源との間の空間を不活性ガス雰囲気にして、正確に紫外光を測定できる光センサを提供する。
【解決手段】ケーシング２０内に配置された紫外光検出器２３によって紫外光を検出し、ケーシングは内部空間Ｋを有し先端部には内部空間を外部に開放する開口２１が形成されており、内部空間の開口と対向する位置に紫外光検出器が配置されており、ケーシングは、外気を吸気する外気吸気口２４と、内部空間に向けてガスを噴出する噴出口２５を有し、外気吸気口と噴出口との間にガス流通路２６が設けられ、ガス流通路に外気吸気口からガスを吸気し噴出口からガスを噴出するためのポンプ２７、および、ガス流通路内を流れるガスから酸素を取り除き不活性ガスを発生させる不活性ガス発生手段２９が設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、エキシマランプ等の紫外線光源から放射される紫外光を検知する光センサに関するものである。

現在、例えば液晶表示パネルのガラス基板の紫外線照射による洗浄工程などにおいては、波長２００ｎｍ以下の真空紫外光を放射するエキシマランプを具えてなる紫外線照射装置が用いられている。

図１を用いて、このような紫外線照射装置を説明する。
紫外線照射装置１０は、光取出窓１１と本体ケース１２と金属ブロック１３を有し、本体ケース１２の内部にエキシマランプ１が配置されている。
光取出窓１１は光透過部材でありエキシマランプ１から放射される紫外光を透過するもので、例えば合成石英ガラスから構成される。本体ケース１２は、ステンレスからなるもので一方の側壁にはガス導入口１２ａが、他方の側壁にはガス排出口１２ｂが形成される。
このガス導入口１２ａからは窒素ガス等の不活性ガスが導入され、ガス排出口１２ｂから本体ケース内の残存していたガスとともに一部の不活性ガスが排出され、光取出窓１１と金属ブロック１３で囲まれた本体ケース１２内が不活性ガス雰囲気となっている。
１４は、金属ブロック１３を冷却する水冷パイプである。

金属ブロック１３は、溝部が形成され、各溝部はエキシマランプ１の半分の部分が嵌まるようになっている。また、金属ブロック１３には、各々のエキシマランプ１を臨むように凹部１５が形成されており、この凹部１５に光センサ１６が組み込まれおり、この光センサ１６によってエキシマランプ１からの放射光を検知するものである。（特許文献１参照）

例えば、このような紫外線照射装置を用いた液晶表示パネルのガラス基板のドライ洗浄工程は、通常、被処理物である液晶用ガラス基板をベルトコンベアーなどの適宜の搬送手段によって搬送して紫外線照射装置による光照射領域に導入し、紫外光を連続照射することにより行われている。

このような紫外線照射装置においては、信頼性の高い紫外光照射処理を行うためには、エキシマランプの点灯状態が適正な状態、例えば十分な強度で紫外光が照射されている状態であるか否かを確認することが必要となるが、主として放射される光が紫外光であることから、当該エキシマランプの点灯状態は目視にて確認することができない。
このため、エキシマランプの点灯状態を確認するために、エキシマランプから放射される紫外光を直接検出する光センサを用いて、エキシマランプの点灯状態を測定するものである。

紫外光は、酸素によって吸収されるものであり、この酸素による吸収を防ぐために、図１に示す紫外線照射装置では、光センサ１６も光取出窓１１と金属ブロック１３で囲まれた本体ケース１２内の不活性ガス雰囲気内に配置された構造になっている。

さらに、近年においては、図１に示す紫外線照射装置において、光取出窓１１が取り除かれ、不活性ガスを本体ケース１２の内部空間内に導入しながらエキシマランプ１を点灯させて所要の処理を行う紫外線照射装置が開発されている。このような構成の紫外線照射装置によれば、光出射窓１１による光の減衰がなくなり、高い処理効率が得られるという利点がある。
特開２００５−３０２５５１号公報

しかしながら、図１に示す紫外線照射装置では、光センサ１６によってエキシマランプ１から放射される紫外光を直接検出するために、光取出窓１１と金属ブロック１３で囲まれた本体ケース１２内を不活性ガス雰囲気にして、光センサ１６とエキシマランプ１との間の空間が不活性ガス雰囲気となるようにしていた。
この結果、本来、紫外光を検出するためには、光センサ１６とエキシマランプ１との間の空間のみ不活性ガス雰囲気にすればよいものであるが、本体ケース１２内全体を不活性ガス雰囲気にする必要があり、本体ケース１２と光出射窓１１との密閉構造や、本体ケース１２と金属ブロック１３との密閉構造が複雑になる問題があった。また、本体ケース１２内全体を不活性ガス雰囲気にしなければならず、使用される不活性ガスの量が多くなるものであった。

さらに、光取出窓がない紫外線照射装置の場合、光センサ１６とエキシマランプ１との間の空間を不活性ガス雰囲気とするためには、本体ケース１２の内部空間内に不活性ガスを導入し続けなければならず、不活性ガスを供給し続けるための不活性ガスが充填されたガスボンベが必要になり、装置全体の構造が複雑になる問題や、不活性ガスの使用量が増大するという問題があった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、光センサ自体に大気を利用して不活性ガスを生成する機構を設け、生成された不活性ガスによって紫外光検出器と紫外線光源との間の空間を不活性ガス雰囲気にして、正確に紫外光を測定できる光センサを提供することにある。

請求項１に記載の光センサは、ケーシング内に配置された紫外光検出器によって紫外光を検出する光センサにおいて、前記ケーシングは内部空間を有し、前記ケーシングの先端部には前記内部空間を外部に開放する開口が形成されており、前記ケーシングの内部空間に前記開口と対向する位置に前記紫外光検出器が配置されており、前記ケーシングは、当該ケーシング外の外気を吸気する外気吸気口と、前記内部空間に向けてガスを噴出する噴出口を有し、前記外気吸気口と前記噴出口との間にガス流通路が設けられ、当該ガス流通路に前記外気吸気口からガスを吸気し前記噴出口からガスを噴出するためのポンプが設けられており、前記噴出口と前記ポンプとの間の前記ガス流通路に、当該ガス流通路内を流れるガスから酸素を取り除き不活性ガスを発生させる不活性ガス発生手段が設けられていることを特徴とする。

請求項２に記載の光センサは、請求項１に記載の光センサであって、特に、前記ケーシングの内部空間を区画している内壁が、前記ケーシングの開口側において、当該ケーシングの中心側に突出していることを特徴とする。

請求項３に記載の光センサは、請求項１に記載の光センサであって、特に、前記ケーシングの先端部には、前記開口の外周に前記内部空間を外部に開放する第２の開口が形成されており、前記第２の開口の開口径が、前記開口の開口径より小さいことを特徴とする。

請求項４に記載の光センサは、請求項１から請求項３に記載の光センサであって、特に、前記ケーシングには、前記内部空間に存在するガスを吸気する吸気口が形成され、前記吸気口に繋がるガス流通路が、前記外気吸気口と前記ポンプとの間のガス流通路に接続されていることを特徴とする。

本発明の光センサは、ケーシングにケーシング外の外気を吸気する外気吸気口と、内部空間に向けてガスを噴出する噴出口が形成されており、ポンプによって、外気吸気口からガスを吸気し噴出口からガスを噴出し、噴出口とポンプとの間に酸素を取り除き不活性ガスである窒素を発生させる不活性ガス発生手段が設けられているので、外気吸気口から外気を吸引し、不活性ガス発生手段によって、酸素を取り除き窒素ガスを生成し、この窒素ガスを噴出口からケーシングの内部空間に噴出する構造であるので、光センサと紫外線光源との間の空間を窒素で置換するこができ、紫外光検出器によって、正確に紫外光を測定できるものである。

以下、本願発明の光センサを説明する。
図２は、本願発明の光センサの断面図である。
本願発明の光センサ２はケーシング２０を有し、このケーシング２０は内部空間Ｋを有し、ケーシング２０の先端部には内部空間Ｋを外部に開放する開口２１が形成されている。そして、内部空間Ｋに開口２１と対向する位置であって、ケーシング２０の内部空間Ｋを構成している底部２２に紫外光検出器２３が配置されている。
底部２２は、ケーシング２０の一部からなるものであるが、ケーシング２０とは別体の金属板であって、ケーシング２０にＯリングを介して押し圧して密着するように設けられていてもよい。
この紫外光検出器２３は、紫外線を感知するフォトダイオードである。

ケーシング２０は、ケーシング２０外の外気を吸気する外気吸気口２４と、内部空間Ｋに向けてガスを噴出する噴出口２５が形成されており、ケーシング２０の内部には、外気吸気口２４に繋がるガス流通路２４１と、噴出口２５に繋がるガス流通路２５１が形成されており、ガス流通路２４１とガス流通路２５１は連結管であるガス流通路２６で連結されている。
つまり、外気吸気口２４と噴出口２５との間にガス流通路２４１，２５１，２６が設けられている。
また、図示はしていないが、外気吸気口２４の開口には不純ガスを取り除くフィルターを設けてもよい。
フィルターを設ける理由は、半導体製造ラインや液晶製造ラインでは、その製造工程中に様々な不純ガスが発生するものであり、この不純ガスを外気吸気口２４から取り込み噴出口２５から噴出すると、光センサの前方に配置された紫外線光源であるエキシマランプ等が白濁する恐れがあり、この白濁を防止するために、外気吸気口２４の開口には不純ガスを取り除くフィルターを配置するものである。

そして、ガス流通路２６に外気吸気口２４からガスを吸気し噴出口２５からガスを噴出するためのポンプ２７が設けられている。
噴出口２５とポンプ２７との間のガス流通路２５１に、ガス流通路２５１内を流れるガスから酸素を取り除き不活性ガスを発生させる不活性ガス発生手段２９が設けられている。

この光センサ２は、ポンプ２７が作動することにより、外気吸気口２４からケーシング２０外の外気を取り込み、不活性ガス発生手段２９に送り込む。
不活性ガス発生手段２９とは、外気吸気口２４から吸引された外気に含まれている酸素が取り除かれ窒素ガスが生成され、この窒素ガスを噴出口２５からケーシング２０の内部空間Ｋに噴出して、内部空間Ｋ内を窒素ガス雰囲気にするものである。

不活性ガス発生手段２９には、窒素以外のガス、具体的には主として酸素をケーシング２０の外部に放出するための排気管２９１が接続されており、排気管２９１の先端開口は底部２２の裏面側に設けられており、排気管２９１から排気された酸素が内部空間Ｋ内に流入しない構造になっており、図１に示す紫外線照射装置では図示していないが、金属ブロック１３に設けられた孔から外部に排気されている。

そして、ポンプ２７が作動後、ある一定時間が過ぎると、内部空間Ｋ内は窒素で確実に置換された状態になる。また、内部空間Ｋへ窒素が噴出され続ける構造であるので、窒素が開口２１よりケーシング２０外に流れ出し、光センサ２とエキシマランプなどの紫外線光源との間の空間も窒素で置換されることになる。
このような状態になると、紫外線光源から光センサまでの間の空間に酸素が存在しなくなり、酸素によって紫外光が吸収されなくなり、紫外光検出器２３によって、正確に紫外光を測定できることになる。

不活性ガス発生手段について説明する。
図３は、不活性ガス発生手段の構造を示す斜視図であり、構造原理を簡素化して説明するものであり、不活性ガス発生手段は、ガス分離膜を用いた構造である。
この不活性ガス発生手段は、外気吸気口２４から吸引されたガスが、シリコンゴムからなら中空系膜２９の一端の開口２９ａに流れ込む。そして、そのガスのうち、酸素は中空系膜２９を透過し膜外に放出されて排気管２９１から排気され、窒素が中空系膜２９の他端の開口２９ｂが排出され、ガス流通路２５１を通り、噴出口２５から内部空間Ｋに噴出される。

図４は、不活性ガス発生手段の構造を示す原理図であり、構造原理を簡素化して説明するものであり、不活性ガス発生手段は、ＰＳＡ式窒素ガス発生装置である。
このＰＳＡ式窒素ガス発生装置２９は、窒素分子と酸素分子の分子径の違いにより、吸着材２９ｃの表面孔に酸素分子を押し込み、残された窒素分子を取り出すものである。
そして、取り出された窒素ガスは、ガス流通路２５１を通り、噴出口２５から内部空間Ｋに噴出される。
このＰＳＡ式窒素ガス発生装置は、図２には記載されていないが、不活性ガス発生手段２９と噴出口２５との間のガス流通路２５１に弁が設けられ、ポンプ２７と不活性ガス発生手段２９との間のガス流通路２５１に弁が設けられ、排気管２９１に弁が設けられ、この３つの弁の開閉を制御することにより、吸着槽２９ｄの圧力を制御して、酸素分子の吸着材２９ｃへの吸着と放出を制御するものである。

さらに、本願発明の光センサは、図２で示すように、ケーシング２０の内部空間Ｋを区画している内壁２００が、ケーシング２０の開口２１側においてケーシング２０の中心側に突出し、具体的には、内壁２００は、開口２１側に向かってテーパー状になっており、内部空間Ｋは開口２１側が絞られて狭小空間となっている。

そして、図２に示すように、光センサ２は、窒素ガスを噴出する噴出口２５が内部空間Ｋを区画する内壁２００の底部２２側に設けられており、さらに、内壁２００がケーシング２０の開口２１側においてケーシング２０の中心側に突出し、内部空間Ｋが開口２１側で絞られて狭小空間となっているので、内部空間Ｋが窒素ガスで満たされた状態になると、開口２１を通して、外気が内部空間Ｋに侵入しにくくなり、さらに、開口２１の前方に窒素ガスが噴出され開口２１の前方空間を窒素ガスで満たすことができる構造であるので、光センサと紫外線光源との間の空間を窒素ガスで確実に置換するこができ、紫外光検出器によって、正確に紫外光を測定できるものである。

図５は、本願発明の光センサの他の実施例であり、ケーシングの先端部の形状が異なる実施例を示すものである。
なお、図５では、光センサの先端部分のみ拡大した断面図である。
内部空間Ｋを区画しているケーシング２０の内壁２００は、開口２１側において中心側に突出する内壁２００aを有している。
この内壁２００ａは、断面形状が山形となっており、その頂部Ｔがケーシング２０の中心側に位置し、それぞれの頂部Ｔの間の内部空間Ｋが絞られた状態になっており、狭小空間となっている。
このように、ケーシング２０の開口２１側の内部空間Ｋが絞られた狭小空間を有する構造であれば、内部空間Ｋ内を窒素で置換する際に、窒素の使用量を低減させることができる。
なお、噴出口２５などの他の構造物は、図２と同じであり、説明と図示は省略する。

図６は、本願発明の光センサの他の実施例であり、ケーシングの先端部の形状が異なる実施例を示すものである。
なお、図６では、光センサの先端部分のみ拡大した断面図である。
ケーシング２０の先端部には、内部空間Ｋを外部に開放する開口２１と、内部空間Ｋを外部に開放する第２の開口２１１が形成されており、第２の開口２１１は、開口２１を中心として、その開口２１の外周に複数形成されている。そして、第２の開口の開口径Ｌ２は、開口２１の開口径Ｌ１より小さくなっている。
なお、噴出口２５などの他の構造物は、図２と同じであり、説明と図示は省略する。

このような構造では、第２の開口２１１から噴出される窒素ガスの流速が、開口２１から噴出される窒素ガスの流速より早くなり、紫外光が進入する開口２１の前方空間に噴出された窒素ガスのガス圧を高めることができ、開口２１の前方空間に外気が流入してくることを防止することができ、光センサと紫外線光源との間の空間を窒素ガスで確実に置換するこができ、紫外光検出器によって、正確に紫外光を測定できるものである。

図７は、本願発明の光センサの他の実施例であり、ケーシングの先端部の形状が異なる実施例を示すものである。
なお、図７では、光センサの先端部分のみ拡大した断面図である。
ケーシング２０の先端部には、内部空間Ｋを外部に開放する開口２１が形成されており、この開口２１には、筒状部３０と、この筒状部３０の一端側に径方向に広がる鍔部３１を有するノズル部材３が配置されており、筒状部３０が開口２１を貫通してケーシング２０の外部に突出しており、鍔部３１が開口２１の周辺のケーシング２０に当接している。
そして、筒状部３０の先端開口３０ａが内部空間Ｋを外部に開放する開口となっている。また、鍔部３１には、内部空間Ｋを外部に開放する開口が形成されており、この開口が第２の開口２１１となっている。

つまり、第２の開口２１１は、筒状部３０の先端開口３０ａを中心として、その先端開口３０ａの外周に複数形成されている。そして、第２の開口の開口径Ｌ２は、筒状部３０の先端開口３０ａの開口径Ｌ１より小さくなっている。
なお、噴出口２５などの他の構造物は、図２と同じであり、説明と図示は省略する。

このような構造では、第２の開口２１１から噴出される窒素ガスの流速が、先端開口３０ａから噴出される窒素ガスの流速より早くなり、紫外光が進入する先端開口３０ａの前方空間に噴出された窒素ガスのガス圧を高めることができ、先端開口３０ａの前方空間に外気が流入してくることを防止することができ、光センサと紫外線光源との間の空間を窒素ガスで確実に置換するこができ、紫外光検出器によって、正確に紫外光を測定できるものである。

図８は、本願発明の光センサの他の実施例である。
図８に示す光センサは、ケーシング２０には、内部空間Ｋに存在するガスを吸気する吸気口４０が形成され、吸気口４０に繋がるガス流通路４０１が、外気吸気口２４とポンプ２７との間のガス流通路２６に接続されている。

このような構造の光センサでは、吸気口４０から内部空間Ｋ内のガスを吸気して、不活性ガス発生手段２９に送り込み噴出口２５から窒素ガスを内部空間Ｋ内に噴出する構造であるので、内部空間Ｋのガスを強制的に循環させ、しかも、循環するガスは窒素ガスとすることができ、内部空間Ｋ内を確実に窒素雰囲気にすることできる。

さらに、図８に示す光センサでは、吸気口４０は紫外光検出器２３よりケージング２０の開口２１側に設けられており、噴出口２５は紫外光検出器２３よりケージング２０の反開口側に設けられている。
つまり、噴出口２５が紫外光検出器２３よりケーシング２０の底部２２側に設けられており、吸気口４０が紫外光検出器２３よりケージング２０の開口２１側に設けられているので、内部空間Ｋ内では、ケーシング２０の底部２２側から開口２１側に向けて窒素ガスの対流が発生し、紫外光検出器２３の前方は常に窒素ガスが存在し、窒素以外のガス、具体的には酸素が流入してくることがないので、正確に紫外光を測定できる構造となる。

紫外線照射装置の説明図である。 本願発明の光センサの説明図である。 本願発明の光センサに用いられる不活性ガス発生手段の原理図である。 本願発明の光センサに用いられる不活性ガス発生手段の原理図である。 本願発明の光センサの他の実施例の説明図である。 本願発明の光センサの他の実施例の説明図である。 本願発明の光センサの他の実施例の説明図である。 本願発明の光センサの他の実施例の説明図である。

符号の説明

２ 光センサ
２０ ケーシング
２１ 開口
２２ 底部
２３ 紫外光検出器
２４ 外気吸気口
２４１ ガス流通路
２５ 噴出口
２５１ ガス流通路
２６ ガス流通路
２７ ポンプ
２９ 不活性ガス発生手段
３ ノズル部材
４０ 吸気口

Claims (4)

1. ケーシング内に配置された紫外光検出器によって紫外光を検出する光センサにおいて、
   前記ケーシングは内部空間を有し、前記ケーシングの先端部には前記内部空間を外部に開放する開口が形成されており、
   前記ケーシングの内部空間に前記開口と対向する位置に前記紫外光検出器が配置されており、
   前記ケーシングは、当該ケーシング外の外気を吸気する外気吸気口と、前記内部空間に向けてガスを噴出する噴出口を有し、
   前記外気吸気口と前記噴出口との間にガス流通路が設けられ、当該ガス流通路に前記外気吸気口からガスを吸気し前記噴出口からガスを噴出するためのポンプが設けられており、
   前記噴出口と前記ポンプとの間の前記ガス流通路に、当該ガス流通路内を流れるガスから酸素を取り除き不活性ガスを発生させる不活性ガス発生手段が設けられていることを特徴とする光センサ。
2. 前記ケーシングの内部空間を区画している内壁が、前記ケーシングの開口側において、当該ケーシングの中心側に突出していることを特徴とする請求項１に記載の光センサ。
3. 前記ケーシングの先端部には、前記開口の外周に前記内部空間を外部に開放する第２の開口が形成されており、
   前記第２の開口の開口径が、前記開口の開口径より小さいことを特徴とする請求項１に記載の光センサ。
4. 前記ケーシングには、前記内部空間に存在するガスを吸気する吸気口が形成され、
   前記吸気口に繋がるガス流通路が、前記外気吸気口と前記ポンプとの間のガス流通路に接続されていることを特徴とする請求項１〜請求項３に記載の光センサ。

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