JP2014146395A - Irradiation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、円環形状の発光管を備えた照射装置に関する。 The present invention relates to an irradiation apparatus provided with an annular arc tube.
従来、紫外線硬化性樹脂を硬化処理する為に、紫外線を瞬時にしかも非常に高い照度で照射することができる照射装置が知られている。このような照射装置は、紫外線を含む光を放射する円環形状の発光管を有するランプと、当該ランプからの光を被照射物に向かって反射する反射板と、を備えて構成されている(例えば、特許文献1参照)。照射装置は、例えば、DVDやCD等の光ディスクの製造における円板ディスクピースの張り合わせや、ICチップが形成された半導体ウエハを所定サイズに切断するダイシング工程で用いられる。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an irradiation apparatus that can irradiate ultraviolet rays instantaneously with very high illuminance in order to cure an ultraviolet curable resin. Such an irradiation apparatus includes a lamp having an annular arc tube that emits light including ultraviolet rays, and a reflector that reflects light from the lamp toward an irradiation object. (For example, refer to Patent Document 1). The irradiation apparatus is used, for example, in a dicing process of cutting a disc wafer piece in manufacturing an optical disc such as a DVD or a CD, or cutting a semiconductor wafer on which an IC chip is formed into a predetermined size.
ところで、紫外線硬化性樹脂に硬化ムラが生じないように、紫外線の照射面における高い均斉度を維持する必要がある。そのため、照射装置では、照射面で高い均斉度が維持できるように反射板とランプとを高精度に位置合わせする必要がある。しかしながら、ランプは、製造誤差により円環状の発光管の曲げ半径にずれが生じる場合がある。発光管の曲げ半径にずれが生じた場合、ランプの中心と、反射板の中心とが合わなくなるため、照射面で高い均斉度を維持するのが困難になるという問題があった。
本発明は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、ランプの円環の中心と、反射板の中心とを簡単に合わせることができる照射装置を提供することを目的とする。
By the way, it is necessary to maintain a high degree of uniformity on the ultraviolet irradiation surface so that curing unevenness does not occur in the ultraviolet curable resin. Therefore, in the irradiation apparatus, it is necessary to align the reflector and the lamp with high accuracy so that high uniformity can be maintained on the irradiation surface. However, the lamp may have a deviation in the bending radius of the annular arc tube due to manufacturing errors. When there is a deviation in the bending radius of the arc tube, the center of the lamp and the center of the reflector are not aligned, which makes it difficult to maintain high uniformity on the irradiated surface.
An object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art and to provide an irradiation apparatus that can easily align the center of the lamp ring with the center of the reflector.
上記目的を達成するために、本発明は、平面視円形の平面部と、前記平面部の縁部に沿って設けられた側面部とを有する反射板と、断面円形状の発光管を円環状に曲げたランプと、前記平面部に設けられ、前記ランプの発光管が載置される複数の載置台と、前記載置台に載置された前記ランプの発光管を前記平面部側に与圧する押さえ機構と、を備え、前記載置台の載置面は、前記ランプの発光管の正規位置を規定する規定部と、この規定部を挟んだ両側に設けられた傾斜面とを有し、前記傾斜面は、前記ランプの発光管が前記規定部からずれた状態で、前記押さえ機構によって与圧が与えられたときに、前記規定部への発光管の移動を促す側圧を与えることを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a reflector having a circular plane part in plan view, a side part provided along an edge of the plane part, and an arc tube having a circular cross section. And a plurality of mounting tables provided on the flat surface, on which the arc tube of the lamp is mounted, and the arc tubes of the lamp mounted on the mounting table are pressurized to the flat surface side. A mounting surface of the mounting table, including a defining portion that defines a normal position of the arc tube of the lamp, and inclined surfaces provided on both sides sandwiching the defining portion, The inclined surface is configured to apply a lateral pressure for urging the arc tube to move to the defining portion when a pressure is applied by the pressing mechanism in a state where the arc tube of the lamp is displaced from the defining portion. To do.
また本発明は、上記照射装置において、前記平面部には、前記載置台が、前記ランプの周方向に少なくとも3つ設けられ、前記押さえ機構の前記発光管への与圧によって発生する前記載置台の各々からの側圧の合成力が前記ランプの円環の中心でつり合うことを特徴とする。 Further, in the irradiation apparatus according to the present invention, the flat table includes at least three mounting tables in the circumferential direction of the lamp, and the mounting table is generated by pressurizing the arc tube with the pressing mechanism. The combined force of the side pressures from each of the lamps is balanced at the center of the ring of the lamp.
また本発明は、上記照射装置において、前記ランプは、パルス光を放射し、自発光時に振動するフラッシュランプであることを特徴とする。 According to the present invention, in the irradiation apparatus, the lamp is a flash lamp that emits pulsed light and vibrates during self-emission.
また本発明は、上記照射装置において、前記押さえ機構は、線形バネにより前記発光管に与圧し、前記線形バネは、前記ランプの自重を支え、与圧により前記載置台の傾斜面との間で側圧を発生させることを特徴とする。 Further, the present invention provides the irradiation apparatus, wherein the pressing mechanism pressurizes the arc tube with a linear spring, and the linear spring supports the weight of the lamp, and the pressure between the inclined surface of the mounting table described above is applied. A side pressure is generated.
本発明によれば、ランプの発光管が載置される載置台の載置面は、ランプの発光管の正規位置を規定する規定部と、この規定部を挟んだ両側に設けられた傾斜面とを有し、傾斜面は、ランプの発光管が規定部からずれた状態で、押さえ機構によって与圧が与えられたときに、規定部への発光管の移動を促す側圧を与えるため、発光管が載置台の規定部からずれた位置に載置されても、押さえ機構の与圧に発光管に規定部への移動を促す側圧が与えられ、ランプを、ランプの中心が、反射板の中心と合う、規定の位置に配置することができ、ランプの中心と、反射板との中心を簡単に合わせることができる。 According to the present invention, the mounting surface of the mounting table on which the arc tube of the lamp is mounted includes a defining portion that defines a normal position of the arc tube of the lamp, and inclined surfaces that are provided on both sides of the defining portion. And the inclined surface gives a lateral pressure for urging the arc tube to move to the defining portion when a pressure is applied by the pressing mechanism with the arc tube of the lamp displaced from the defining portion. Even if the tube is placed at a position shifted from the defining portion of the mounting table, the pressure applied by the pressing mechanism is applied with a lateral pressure that urges the arc tube to move to the defining portion. The center of the lamp can be easily aligned with the center of the reflector.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、以下では、本発明に係る照射装置の一態様として、ICチップが形成された半導体ウエハを所定サイズに切断するダイシング工程において用いられる照射装置について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Hereinafter, as an aspect of the irradiation apparatus according to the present invention, an irradiation apparatus used in a dicing process of cutting a semiconductor wafer on which an IC chip is formed into a predetermined size will be described.
図1は本実施形態に係る照射装置1の構成を示す上方斜視図、図2は照射装置1の内部構成を示す断面斜視図、図3は照射装置1の分解図、図4は照射装置1の使用態様図である。
照射装置1は、これらの図に示すように、照射器本体2と、この照射器本体2に内蔵され紫外光を放射する光源ユニット3と、光源ユニット3の放射光を反射する補助反射ユニット4と、を備えている。
補助反射ユニット4は、照射器本体2側の基端4Aから先端4Bに向かって次第に拡径する略円錐状を成し、ダイシング工程で要求される所定の均斉度が先端開口4C、及び近傍で得られるように光源ユニット3の放射光を反射する。
1 is an upper perspective view showing the configuration of the
As shown in these drawings, the
The
ダイシング工程では、図4に示すように、切断対象の半導体ウエハ70が粘着シートであるバックシート71の表面に載置され、バックシート71の裏面から照射装置1によって紫外光が照射される。バックシート71の表面には紫外線硬化性樹脂の層が設けられており裏面から紫外光が照射されることで、紫外線硬化性樹脂の層が硬化によって収縮し半導体ウエハ70の裏面に接着してバックシート71に保持される。またダイシング工程後には、半導体ウエハ70からバックシート71の剥離を容易にするために、当該半導体ウエハ70の裏面から照射装置1によって紫外光を再照射することで粘着力を低下させる。
上述の通り、照射装置1は、補助反射ユニット4の先端開口4Cでダイシング工程に必要な所定の均斉度が得られるように構成されているため、この先端開口4Cに近接してバックシート71が配置される。なお、より正確には、本実施形態では、1cm程度の厚みの紫外光に対して透明な石英ガラス板(不図示)が補助反射ユニット4の先端開口4Cに半導体ウエハ70の載置ステージとして重ねて配置されており、この石英ガラス板にバックシート71が載置され、石英ガラス板を通じて紫外光が照射される。
In the dicing process, as shown in FIG. 4, a
As described above, the
次いで照射装置1の各部を詳細に説明する。
照射器本体2は、底面開放の上箱5と、当該上箱5の底面開口に係合して閉じる背面カバーとして機能する下箱6とを有する略箱型に構成され、光源ユニット3、及び光源ユニット3を点灯する点灯回路47(図10)を収納する。すなわち、上箱5の天面8には、紫外光に対して透明な石英ガラス10で覆われた照射開口9が設けられ、この照射開口9に面して上記光源ユニット3が取り付けられており、照射器本体2の残余のスペースに、点灯回路47が収められている。上箱5、及び下箱6のそれぞれには、図2に示すように、送排気ダクト7が設けられており、一方の送排気ダクト7から冷却空気が送り込まれて内蔵の光源ユニット3、及び点灯回路が冷却され、他方の送排気ダクト7から排気される。
Next, each part of the
The
図5は光源ユニット3の分解図であり、図6はフラッシュランプ11について、便宜上、実際の装着状態とは上下を逆転させて全体構成を示す斜視図である。また、図7は、図6に示すフラッシュランプ11の上下を逆転させ(実際の装着状態にし)、これを側面から見た状態を示す模式的外観側面図であり、図8は図7の側面図の陰極近傍を拡大して示す模式的断面図である。
光源ユニット3は、パルス光を放射するフラッシュランプ(ランプ)11と、反射板12とを備えている。
フラッシュランプ11は、内部に数10kPaのキセノンガス(希ガス)を封入した概略二重円環形状の発光管20を備えている。発光管20は、より具体的には、二重円環形状の内側の円環を構成する開環状の内管部21と、外側の円環を構成する開環状の外管部22と、それぞれの開いた一端を相互に繋ぐ連結部23と、それぞれの他端に垂直下方に一体に立設された端部26、27と、を有し、これらが断面円形状のオゾンレス石英管を曲げて形成されている。本実施形態の発光管20には、図8に示すように、内径Iが8mm、外径Ioが10mm(すなわち、厚みが1mm)のものが用いられている。
FIG. 5 is an exploded view of the
The
The
発光管20の内管部21と外管部22は、若干の寸法的歪みはあるものの、管の断面中心が同一平面S上に位置し(図7、図8参照)、ほぼ精確な二重円環を形成している。発光管20の端部26側には陽極13とこれを同軸上で支持する電極芯棒28が、端部27側には陰極14とこれを同軸上で支持する電極芯棒29が設けられている。
Although the
また発光管20の端部26、27の外端には、電極芯棒28、29と端部26、27の発光管外端を封止する図示せぬ封止部が設けられており、この封止部の外周にこれを囲繞するようにベース30、31がそれぞれ配置されている。電極芯棒28、29の外端は、図7に示すように、それぞれ端子32、33に電気的に接続されている。なお、図6ではベース30、31の外端部から先の構造の図示を省略している。
Further, the outer ends of the
反射板12は、フラッシュランプ11が発する紫外光を反射し、なおかつ導電性を有する例えば金属材から形成され、図5に示すように、フラッシュランプ11を収める概略皿状を成している。すなわち、反射板12は、底部に設けられた平面視円形の平面部40と、この平面部40の縁部に沿って設けられてフラッシュランプ11を包囲する側面部41とを有し、これら平面部40、及び側面部41の両方で、フラッシュランプ11の紫外光を照射開口9に向けて反射する。このとき、フラッシュランプ11から照射開口9と反対側の平面部40側に向けて放射される光が当該平面部40で反射されるので、フラッシュランプ11の放射光が照射光として効率良く利用される。
The reflecting
この平面部40の面内には、表裏に貫通する多数の通気孔45が設けられており、これらの通気孔45を通じて上述の送排気ダクト7から送り込まれた冷却風が反射板12の中に入り込みフラッシュランプ11を冷却する。これらの通気孔45は、フラッシュランプ11の発光管20の直下に対応して設けられており、発光管20に冷却風が直接吹き付けられることで効率良く冷却される。
A large number of ventilation holes 45 penetrating the front and back surfaces are provided in the plane of the
反射板12へのフラッシュランプ11の収納構造について説明すると、反射板12の平面部40の面内には、フラッシュランプ11の発光管20の内管部21が載置される複数の載置台42と、載置台42に載置された発光管20の内管部21を平面部40側に与圧する複数の抑え機構43とが設けられている。載置台42は、フラッシュランプ11の発光管20が載置されることで、図8に示すように、発光管20が平面部40に対して平行に、なおかつ、後述する所定距離Tだけ離間して配置される。抑え機構43は、載置台42に載置された発光管20の上側にバネ棒44を横断配置し、当該バネ棒44で発光管20に与圧を与えるものであり、かかる抑え機構43によって発光管20が平面部40内の所定の位置に位置決めされ、浮き上がりが防止される。反射板12へのフラッシュランプ11の収納構造について後に更に詳述する。
The storage structure of the
ここで、反射板12の平面部40の径は、フラッシュランプ11の発光管20の外管部22の径よりも僅かに大きい程度(すなわち、概略二重円環形状のフラッシュランプ11の最大径と同程度)に形成されている。フラッシュランプ11の発光時には、発光管20からの発光と平面部40での反射によって平面部40の全体が光を放射することで、例えばLED等の発光素子を等間隔で配置して構成した平面光源のように機能する。
この平面部40の面内から放射される光は、側面部41によって当該平面部40の径方向への拡がりを抑えながら、照射器本体2の照射開口9を通じて光源ユニット3の放射光として上記補助反射ユニット4に入射される。そして当該補助反射ユニット4による反射によって先端開口4C近傍で高い均斉度が得られるように紫外光が照射される。なお、かかる補助反射ユニット4の具体的な構成については後述する。
Here, the diameter of the
The light emitted from the plane of the
ただし、フラッシュランプ11は、点灯時間の経過に伴って電極近くに黒化現象が発生し、均斉度を低下させる要因となる。そこで、本実施形態では、以下のようにして黒化現象に起因した均斉度低下を防止している。
先ず、フラッシュランプ11の構成について更に詳述する。
フラッシュランプ11の陽極13は、例えば外径φ7.5mmの純タングステン製棒状部材から構成される。陰極14は、陽極13と同径の純タングステン製棒状部材から構成される基部50と、円柱状焼結体から構成される先端部51とを結合させて、全体としては陽極13と同じ長さに構成される。このうち先端部51は、その長さを例えば陰極14の全長の1/5程度とし、その外径を基部50と同径または幾分小さくしてもよい。先端部51の焼結体は、ランプの始動性改善のために設けたものであって、純タングステンを主成分としこれに金属複合酸化物BaO・Al2O3を少量含有させた混合物から構成される。
However, in the
First, the configuration of the
The
陽極13と陰極14との間に点灯回路47から電力が投入されると、陽極13と陰極14との間の放電路全体が発光し発光領域52が形成される。ここで、被照射物である半導体ウエハ70は、発光管20の二重円環が形成する平面Sと実質的に平行に配置される。したがって、発光領域52のうち、陽極13と陰極14近傍を含む端部26、27の放電領域から発せられる光は、端部26、27が平面Sに対して共に垂直下方(図6では便宜上、垂直上方)に屈曲しているため、被照射物表面に直接届かず有効に寄与しない。そこで、発光領域52から端部26、27の放電領域を除いた領域を有効発光部53と呼ぶことにする。
When electric power is supplied from the
有効発光部53は、発光管20の二重円環を形成する内管部21と外管部22、及び連結部23とから構成される連続した部分を指し、その直上に直射光が照射される。有効発光部53を構成する発光管20の内壁のうち垂直下方に屈曲した端部26、27に近い方の内壁、すなわち図8の断面図において発光管20の下面側の内壁を含む平面S1を想定すると、端部26、27の平面S1からの突出長は、いずれも例えば60mmである。陽極13及び陰極14(先端部51)の先端面はいずれも、平面S1に対して幾分引っ込んだ位置にあり(図7参照)、この実施形態では平面S1との距離は5.0mmとしてある。
The effective
なお、本実施形態では、陰極14側の芯棒29の外面には、発光管20内部の不純ガスの吸着のために、ZrAl(ジルコニウムアルミニウム)から成る複合金属を保持したゲッター54が設置されている。
陽極13側、陰極14側共に、端部26、27の発光管20の内径I(図8)は8mmであり、電極中心軸を発光管20の端部26、27の中心軸とほぼ一致させるように配置してあり、陽極13及び陰極14の電極先端面の最大径D(図8)は7.5mmであるから、電極を構成する棒状体(陰極の場合は基部50)の外面と発光管20の内面との距離(隙間)はいずれも、(8.0−7.5)/2=0.25mmとなっている。
In the present embodiment, a
The inner diameter I (FIG. 8) of the
かかる構成の下、フラッシュランプ11の端子32、33との間に直流電圧を印加すると、フラッシュランプ11がフラッシュ放電を起こし、発光管20に封入されたキセノンの発光による紫外光を含む紫外光、可視光及び近赤外光を放射する。
このフラッシュ放電においては、上述の通り、発光領域52のうちの有効発光部53から放射する光が被照射対象の照射に寄与し、残余の部分、すなわち発光管20の端部26、27の発光は被照射対象の照射への寄与が小さい。この端部26、27に陽極13、陰極14が配置されることで、陽極13、陰極14のスパッタ現象が生じて近傍の管体表面に黒化が発生したとしても、均斉度に与える影響を抑えることができる。
Under such a configuration, when a DC voltage is applied between the
In this flash discharge, as described above, the light emitted from the effective
ただし、本実施形態の光源ユニット3では、フラッシュランプ11を反射板12で包囲し、フラッシュランプ11の直射光のみならず、反射板12の反射光を含めて均斉度を高めているため、反射板12に到達する光に黒化現象の影響があると、例え直射光に影響が無くとも均斉度が低下する。
そこで、本実施形態では、図5に示すように、反射板12の平面部40には、フラッシュランプ11の端部26、27に対応する位置に通し孔55を設ける構成としている。この構成により、フラッシュランプ11が反射板12の載置台42に載置されたときには、図9に示すように、通し孔55から端部26、27が平面部40の裏面側に通されて反射板12の外に位置する。
したがって、陽極13、陰極14が配置された端部26、27で黒化現象が生じたとしても、当該黒化現象によって均斉度が低下することがなく、また黒化現象による照射面での照度低下が抑えられるため、寿命末期における照度維持率の向上が図られることとなる。
However, in the
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 5, a through
Therefore, even if the blackening phenomenon occurs at the
ここで、フラッシュランプ11では、発光管20の端部26、27を略垂直に曲げて発光領域52の有効発光部53の外に位置させ、さらに、これらの端部26、27を反射板12の外に位置させる構成としているが、この構成においては、発光管20の端部26、27が反射板12の外まで延長されることから、これらの端部26、27に配置された陽極13、及び陰極14の距離が離れ、始動性能の低下を招くことになる。
そこで、本実施形態では、次のようにして始動性能の低下を補うこととしている。
Here, in the
Therefore, in the present embodiment, the decrease in the starting performance is compensated as follows.
図10は照射装置1の電気的構成を概略的に示す図である。
照射装置1は、図10に示すように、交流の商用電源33を直流に変換する直流電源34と、この直流電源34の出力電圧を所定電圧に昇圧する昇圧インバータ35と、この昇圧インバータ35の出力を整流する整流回路36と、この整流回路36の出力電圧によって点灯する点灯回路47と、これらの各部を制御する制御回路37とを備えている。
FIG. 10 is a diagram schematically showing the electrical configuration of the
As shown in FIG. 10, the
図11は点灯回路47の回路図である。なお、同図では、フラッシュランプ11の発光管20の形状を便宜上、直管で示している。
点灯回路47は、上記整流回路36の出力電圧によって高電位に充電されフラッシュランプ11に印加する充電コンデンサ38と、充電コンデンサ38とフラッシュランプ11の間に介挿されたコイル39(図10では省略)と、始動回路49とを備えている。
始動回路49は、フラッシュランプ11に高電圧パルスPh(約マイナス10〜15kV)を印加してフラッシュランプ11を始動させる回路であり、パルストランス49Aを備えている。始動時にはパルストランス49Aから高電圧パルスPhが印加されることにより充電コンデンサ38を通じて充電電圧Vcがフラッシュランプ11に印加され、これにより、陽極13と陰極14との間に放電路が形成され、当該放電路全体が発光する。
FIG. 11 is a circuit diagram of the
The
The starting
さらに、反射板12と、フラッシュランプ11の陰極部の発光管外面に設けられた外部始動補助電極とが並列に接続されており、始動時には、パルストランス49Aから光源ユニット3の反射板12、及び外部始動補助電極にも高電圧パルスPhが印加されるように構成されている。外部始動補助電極は、陰極部の発光管外面にトリガーバンドと呼ばれる帯状金属板82を設けて構成したものであり、上述の通り、反射板12と同電位の高電圧パルスPhが印加されることで始動補助を行う。
反射板12は、上述の通り、導電性を有する材料から形成され、なおかつ、反射板12の平面部40に対して平行にフラッシュランプ11の発光管20が配置されていることから、始動時に平面部40に高電圧パルスPhが印加されることで、当該平面部40が近接導体として機能して始動が補助され、始動性能の向上が図られる。
Further, the reflecting
As described above, the reflecting
図12は、始動性能の試験結果を示す図である。
この試験では、反射板12とフラッシュランプ11の発光管20の距離T2と、充電電圧Vcとを可変して、100ショットの始動パルスの入力に対して正常に始動した割合を測定している。また反射板12による近接導体効果に基づく始動性能を試験すべく、フラッシュランプ11には、上記帯状金属板82から成る外部始動補助電極に、反射板12と同電位の高電圧パルスPhを印加することにより始動補助を行い、試験を行った。さらに、この試験の比較例の照射装置100には、図13に示すように、発光管20の外面に、両側の端部26、27のそれぞれの陽極13、陰極14の周囲を囲繞するようにトリガーバンドと呼ばれる帯状金属板81、82を設け、これに加えて、発光管20の外面には、金属線83を巻回し、当該金属線83の両端をそれぞれ帯状金属板81、82に接続してトリガー線を形成し、これら一対の帯状金属板81、82と金属線83(トリガー線)とにより外部始動補助電極を構成し、この外部補助電極に高電圧パルスPhを印加してフラッシュランプ11を始動する構成を用いている。なお、図13において、図11と同じ部材については同一の符号を付して、その説明を省略する。
FIG. 12 is a diagram showing a test result of the starting performance.
In this test, the distance T2 between the
この図に示すように、反射板12を近接導体として機能させることで、例えば充電電圧Vcが2.4kVの場合には、比較例と同等な始動性能が得られることが分かる。
ただし、反射板12の平面部40とフラッシュランプ11の発光管20の距離T2とを大きくするほど、平面部40の近接導体効果が弱まり始動性能が低下することが分かる。そこで、距離T2は、平面部40から近接導体効果が得られる距離として最大でも10mm以下であることが望ましい。
As shown in this figure, by making the
However, it can be seen that as the distance T2 between the
この始動性能の試験により、トリガー線による始動補助方式と比較しても十分な始動性能が得られることが分かる。したがって、照射装置1の用途において、反射板12による近接導体方式で十分な始動性能が維持できるため、少なくとも外部始動補助電極が含むトリガー線による始動補助を用いる必要はない。
さらに、帯状金属板82から成る外部始動補助電極による始動補助を行わなくとも、反射板12の近接導体効果のみで十分な始動性能が得られている場合には、当該外部始動補助電極を省略することもできる。
It can be seen from this start performance test that sufficient start performance can be obtained even when compared with the start assist system using the trigger wire. Therefore, in the application of the
Further, when sufficient starting performance is obtained only by the proximity conductor effect of the reflecting
また反射板12の平面部40が近接導体として機能することで、仮に、有効発光部53の領域に黒化現象が発生したとしても、黒化は、発光管20の外面のうち平面部40に対向する箇所に生じ、照射開口9側での発生が抑えられるため直射光への影響が抑えられる。
Moreover, even if a blackening phenomenon occurs in the area of the effective
さらに、反射板12を近接導体として使用することで、発光管20の黄色化による照射面側への早期照度低下を軽減することができる。
詳述すると、一般的に、高電流を瞬間的に流すフラッシュランプにおいては、例えば特開2001−185088号公報に記載のように、フラッシュランプの閃光回数に応じて発光管の黄色化が発生することが知られており、また、この黄色化の現象は、トリガー線に沿って発生することも実験的に判明している。例えば、発光管の外面に金属線から成るトリガー線を螺旋状に旋廻させた場合、閃光回数を重ねるとともにトリガー線に沿って、螺旋状に石英が黄色に変化してくる。このような変化を起こした部分は紫外線の透過率が悪くなり、照度低下をもたらしてしまう。
Furthermore, by using the reflecting
More specifically, in general, in a flash lamp that allows a high current to flow instantaneously, as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-185088, the arc tube yellows according to the number of flashes of the flash lamp. It is also known experimentally that this yellowing phenomenon occurs along the trigger line. For example, when a trigger wire made of a metal wire is spirally rotated on the outer surface of the arc tube, the number of flashes is increased and the quartz is spirally changed to yellow along the trigger wire. The part where such a change occurs causes a decrease in the transmittance of ultraviolet rays, resulting in a decrease in illuminance.
この黄色化現象の詳しい原因は判明していないが、トリガー線に沿ってこの現象が生じることから考えると、発光時のアーク放電により発光管の基材たる石英が変化を起こしているものだと予想される。発光時のアーク放電について概説すると、ランプ始動させる際、トリガー線と電極の間に高電圧パルス(マイナス10kV〜マイナス20kV)が印加され、発光管を介して絶縁破壊が起こり、発光管内部に封入されたキセノンガスが電離し、コンデンサから放電されるエネルギーにより陰極先端部よりアーク放電が生じ、陽極との間のアーク放電に移行する。そこで、発明者等は、この様子を、高速度カメラを用いて観測した結果、発光管に旋廻されたトリガー線に沿って、アーク放電を起こしていることを確認した。つまり、アーク放電の際の急激な温度上昇に伴って石英が反応し、黄色化を引き起こすものだと考えられる。
このように、トリガー線を螺旋状に発光管に配置していると照射面側に石英の黄色化が発生してしまう。そのため、早期に照度維持率の低下を起こしてしまう可能性がある。
Although the detailed cause of this yellowing phenomenon has not been clarified, considering that this phenomenon occurs along the trigger line, the arc that is the base material of the arc tube is changing due to arc discharge at the time of light emission. is expected. An outline of arc discharge during light emission is as follows. When starting the lamp, a high voltage pulse (minus 10 kV to minus 20 kV) is applied between the trigger wire and the electrode, dielectric breakdown occurs through the arc tube, and it is enclosed inside the arc tube The generated xenon gas is ionized, and arc discharge is generated from the cathode tip due to the energy discharged from the capacitor, and the arc is transferred to and from the anode. Accordingly, the inventors have observed this situation using a high-speed camera, and as a result, have confirmed that arc discharge has occurred along the trigger line rotated around the arc tube. In other words, it is thought that quartz reacts with the rapid temperature rise during arc discharge, causing yellowing.
Thus, when the trigger wire is spirally arranged in the arc tube, yellowing of quartz occurs on the irradiation surface side. For this reason, there is a possibility that the illuminance maintenance rate is lowered early.
これに対して、本実施形態の照射装置1にあっては、反射板12を近接導体として用いてトリガー線の代わりに高電圧パルスPhを印加するため、反射板12に沿ってアーク放電が起きる。このため、黄色化は被照射面側に発生し照射面側には発生しないので、早期照度低下を防止することができるのである。
On the other hand, in the
次いで、補助反射ユニット4について詳述する。
上述の通り、補助反射ユニット4は、照射器本体2の照射開口9に基端4Aが接続された略円錐台形状を成し、照射開口9を通じて光源ユニット3から放射される紫外光を内周面で反射して、先端開口4Cにおいて、ダイシング工程等で要求される所定の均斉度を実現し、当該先端開口4Cを含む近傍に照射面を設定可能にするユニットである。
このように、照射面が補助反射ユニット4の先端開口4Cを含む近傍に配置可能であるため、照射面が先端開口4Cから遠い場合に比べて、光源ユニット3の放射光を高照度で照射面に照射することができる。
Next, the
As described above, the
Thus, since the irradiation surface can be arranged in the vicinity including the tip opening 4C of the
ただし、照射面が先端開口4Cに近いほど、光源ユニット3の直射光が拡がらずに照射面に到達することから、当該光源ユニット3の発光形状に応じた照度ムラが照射面に生じ易くなり、高い均斉度を得ることが困難となる。
そこで本実施形態では、次のようにして、先端開口4Cでの照度ムラを抑え高い均斉度を実現している。
However, the closer the irradiation surface is to the tip opening 4C, the more direct light from the
Therefore, in the present embodiment, high uniformity is realized by suppressing illuminance unevenness at the tip opening 4C as follows.
すなわち、補助反射ユニット4は、図1に示すように、多角錘台形状の反射面65を有する第1反射鏡60と、この第1反射鏡60の先端60Aに接続された円筒状の反射面66を有する第2反射鏡61とを備え、第1反射鏡60の基端4Aには、上記光源ユニット3から円環形状(或いは螺旋形状)に発光する光が入射される。
このように円環形状の発光を基端4Aから入射することで、基端4Aから先端開口4Cまでの距離が比較的短い場合であっても、光源ユニット3の直接光が照射面で略円形で、かつ比較的均一な照度分布を形成することとなる。このとき、光源ユニット3を面光源とすることで、照射面での直射光による照度分布をより均一なものにもできる。
That is, as shown in FIG. 1, the
In this way, by entering the annular light emission from the
上記第1反射鏡60は、周方向に拡がる光を内面で反射して照射面に向けることで、当該照射面での照度を高めるものであり、台形板状の反射板62を円周に沿って連接して多角錐台状の反射面65が構成されている。
このとき、例えば第1反射鏡60の内面を円錐台(すなわち曲面)とした場合、光源ユニット3の放射光をロスを少なくして照射面に照射することができるものの、円環形状の発光が照射面に投影されてしまい照度ムラが取り難くなり、また一枚の板材から円錐台状の反射鏡を作るには複雑な装置が必要となる。
これに対して、本実施形態の第1反射鏡60にあっては、反射板62が連接されることで、内周面の反射面65が複数の反射板62による平面の連接によって構成されることから、照射面では各平面から投影される上記光源ユニット3の発光像が幾重にも重なることとなり、照射面での光源像の照度ムラが打ち消されて高い均斉度が得られることとなる。
The said 1st
At this time, for example, when the inner surface of the first reflecting
In contrast, in the first reflecting
ただし、第1反射鏡60の先端60Aでは、中央部よりも縁部で照度の低下が生じ易く、当該第1反射鏡60だけで補助反射ユニット4を構成すると、補助反射ユニット4の先端開口4Cの全面で照度を均一にすることはできない。
そこで、本実施形態では、第1反射鏡60の先端60Aに第2反射鏡61を設けている。第2反射鏡61の反射面66は、先端60Aにかけて拡開する第1反射鏡60の反射面65とは異なり、一定の径の円筒状を成している。すなわち、第1反射鏡60の先端60Aに第2反射鏡61を接続することで、当該第1反射鏡60の先端60Aが第2反射鏡61によって略垂直に立ち上がることとなり、当該第2反射鏡61での反射によって、照射面の縁部での照度の落ち込みが補われる。
However, at the
Therefore, in the present embodiment, the second reflecting
図14は、照射面の照度分布を示す図である。なお、この図において、線Aは本実施形態の補助反射ユニット4を用いた場合を示し、線Bは比較例であって、第1反射鏡60の反射面65が円錐台状(曲面)、なおかつ、第2反射鏡61が無い場合を示す。また線Cは比較例であって、本実施形態の補助反射ユニット4において第2反射鏡61が無い場合を示す。
FIG. 14 is a diagram showing the illuminance distribution on the irradiated surface. In this figure, line A shows the case where the
線Bで示されるように、第1反射鏡60の反射面65が円錐台状(曲面)であり、かつ、第2反射鏡61が無い場合、円環状の発光形状が照射面に強く反映されることで、照射面中央部や照射面縁部での照度の落ち込みが顕著に見られ照射面に照度ムラが生じている。
これに対して、線Cで示されるように、第1反射鏡60の反射面65を多角錘台状にすることで照射面での照度ムラが解消している事が分かる。ただし、第1反射鏡60だけで補助反射ユニット4を構成した場合には、照射面縁部(図中Xで示す)で照度の落ち込みが見られる。
これに対し、線Aで示されるように、第2反射鏡61を第1反射鏡60の先端60Aに設けることで、照射面縁部での照度の落ち込みが補われ、中央部から縁部に亘る照射面の全面で均一な照度分布が得られ高い均斉度が得られていることが分かる。
As indicated by the line B, when the reflecting
On the other hand, as shown by line C, it can be seen that uneven illumination on the irradiated surface is eliminated by making the reflecting
On the other hand, as shown by the line A, by providing the second reflecting
次に、反射板12へのフラッシュランプ11の収納構造について詳述する。
上述したように、フラッシュランプ11は、反射板12の平面部40に設けられた複数の載置台42に発光管20が載置され、発光管20が、抑え機構43により平面部40側に与圧されている。載置台42は、フラッシュランプ11を安定して保持するために、発光管20の周方向に3つ設けられているのが望ましい。なお、これらの3つの載置台42は、必ずしも互いに等間隔で設けられている必要はない。
Next, the storage structure of the
As described above, in the
抑え機構43は、図5に示すように、反射板12の平面部に設けられた支軸48と、支軸48から延び、支軸48を中心に回転可能に取り付けられたバネ棒44と、バネ棒44の先端を、支軸48との間に架け渡した状態で、着脱自在に保持する保持部46と、から構成される。保持部46には、図15に示すように、一方の側方から切り欠いて形成された切欠き部46Aが形成されている。切欠き部46Aは、終端が上方を向く略L字形状に形成され、終端部に、バネ棒44が係入される係入部46Bが形成されている。バネ棒44は、先端部を切欠き部46Aを介して係入部46Bに係入させることで、保持部46に保持される。
載置台42の載置面42Aに発光管20の内管部21を載置し、バネ棒44を支軸48を中心に回転させて先端を保持部46の係入部46Bに係入させると、発光管20の内管部21にバネ棒44の与圧F1が与えられ、発光管20は、載置面42Aに対して抑え付けられる。
As shown in FIG. 5, the restraining
When the
載置台42は、載置面42Aの幅Wが、図16に示すように、内管部21の管直径D1よりも幅広に形成されている。載置面42Aは、フラッシュランプ11の発光管20の正規の載置位置である正規位置P1を規定する規定部90を有する。載置面42Aは、この規定部90を挟んだ両側に設けられた傾斜面91を備える。規定部90は、載置面42Aに傾斜面91により形成された凹みの最低部に備えられる。つまり、載置面42Aは、正規位置P1から、幅W方向の両側に向かって徐々に高くなるように、傾斜している。当該規定部90は、載置台42の幅W方向の中心近傍に設けられ、フラッシュランプ11が基準寸法で製造された場合には、正規位置P1にフラッシュランプ11が載置されるように構成されている。
The mounting table 42 is formed such that the width W of the mounting
載置面42Aは、図16(A)に示すように、断面V字形状に形成され、正規位置P1から、幅W方向の両側に向かって徐々に高くなる構成であっても良い。また、載置面42Aは、図16(B)に示すように、断面円弧状に形成され、正規位置P1から、幅W方向の両側に向かって徐々に高くなる構成であっても良い。そして、正規位置P1は、発光管20の内管部21を載置面42Aに載置し、内管部21をバネ棒44により載置面42Aに抑え付けた際に、内管部21とバネ棒44とが接する位置P2と、内管部21の管中心C1と、正規位置P1とが、垂直方向に一直線上に並んだ位置となるように構成されている。
As shown in FIG. 16A, the mounting
図17は、発光管20が製造誤差、或いは、温度変化により、内管部21の曲げ半径が、最少許容寸法内で、基準寸法よりも小さくなった場合の内管部21と、載置台42とを示す図である。なお、図17では、説明の便宜上、発光管20は、内管部21のみを図示するものとする。
図17(A)は、図17(B)の矢印A方向から載置台42及び内管部21を視た断面図である。内管部21の曲げ半径が、基準寸法よりも小さく製造された場合、或いは、発光管20の温度変化により曲げ半径が縮小した場合、図17(A)に示すように、内管部21は、載置台42の正規位置P1よりも内側のPt1位置で、傾斜面91と接する。内管部21には、バネ棒44の与圧F1が平面部40側に略垂直方向に加えられる。載置面42Aは、正規位置P1から両側に向かって傾斜しているため、規定部90からずれた、正規位置P1よりも内側のPt1位置に載置された内管部21には、与圧F1の分力により、傾斜面91との間で側圧F2が発生する。この側圧F2により、フラッシュランプ11には、発光管20の規定部90側への移動を促す力が与えられる。
FIG. 17 shows the
FIG. 17A is a cross-sectional view of the mounting table 42 and the
側圧F2は、図17(B)に示すように、各載置台42と、内管部21との間で発生する。そして、これらの側圧F2は、発光管20の円環の中心C2でつり合い、中心C2での合成力は0(ゼロ)となるように構成されている。
これらの構成によれば、載置台42の載置面42Aを規定部90を挟んで両側に傾斜させて傾斜面91を設け、ランプの発光管が規定部90からずれた状態で、押さえ機構43によって与圧が与えられたときに、傾斜面91と発光管20との間に、規定部90への発光管20の移動を促す側圧を与える。これにより、発光管20が製造誤差により、曲げ半径が基準寸法よりも小さく製造された場合、或いは、発光管20の温度変化により曲げ半径が縮小した場合であっても、発光管20に与えられる規定部90への移動を促す側圧により、発光管20の円環の中心C2が所定の位置に保持されるように、フラッシュランプ11を保持することが出来る。
The side pressure F <b> 2 is generated between each mounting table 42 and the
According to these configurations, the holding
また、輸送や運搬時の振動で、発光管20が動き、図19に示すように、発光管20の円環の中心位置が所定の位置、つまり、反射板12の中心から偏心した場合であっても、発光管20には、側圧F2の合成力により、中心位置を所定の位置に戻そうとする調芯力がはたらき、中心C2が所定の位置に合うように移動する。さらに、発光管20は、発光時の振動により、発光管20に製造誤差がある場合や、運搬時に発光管20が位置ずれを起こした場合であっても、発光管20の円環の中心C2が所定の位置に調芯され、発光管20を所定の位置に保持させることが出来る。つまり、載置台42の正規位置P1を、反射板12の中心に対して予め位置決めしておくことで、発光管20に製造誤差がある場合や運搬時の振動による位置ずれがある場合であっても、発光管20の中心と、反射板12の中心とを簡単に合わせることができ、且つ、合わせた状態で保持することが出来る。
In addition, the
図18は、発光管20が製造誤差、或いは、温度変化により、内管部21の曲げ半径が、最大許容寸法内で基準寸法よりも大きくなった場合の内管部21と、載置台42とを示す図である。なお、図18では、説明の便宜上、発光管20は、内管部21のみを図示するものとする。
図18(A)は、図18(B)の矢印A方向から載置台42及び内管部21を視た断面図である。内管部21の曲げ半径が、基準寸法よりも大きく製造された場合、或いは、発光管20の温度変化により曲げ半径が拡大した場合、図18(A)に示すように、内管部21は、載置台42の正規位置P1よりも外側のPt2位置で、傾斜面91と接する。内管部21には、バネ棒44の与圧F1が平面部40側に略垂直方向に加えられる。載置面42Aは、正規位置P1から両側に向かって傾斜しているため、規定部90からずれた、正規位置P1よりも外側のPt2位置に載置された内管部21には、与圧F1の分力により、傾斜面91との間で側圧F2が発生する。この側圧F2により、フラッシュランプ11には、発光管20の規定部90側への移動を促す力が与えられる。
FIG. 18 shows the
18A is a cross-sectional view of the mounting table 42 and the
側圧F2は、図18(B)に示すように、各載置台42と、内管部21との間で発生する。そして、これらの側圧F2は、発光管20の円環の中心C2でつり合い、中心C2での合成力は0(ゼロ)となるように構成されている。
これらの構成によれば、載置台42の載置面42Aを規定部90を挟んで両側に傾斜させて傾斜面91を設け、ランプの発光管が規定部90からずれた状態で、押さえ機構43によって与圧が与えられたときに、傾斜面91と発光管20との間に、規定部90への発光管20の移動を促す側圧を与える。これにより、発光管20が製造誤差により、曲げ半径が基準寸法よりも大きく製造された場合、或いは、発光管20の温度変化により曲げ半径が拡大した場合であっても、発光管20に与えられる規定部90への移動を促す側圧により、発光管20の円環の中心C2が所定の位置に保持されるように、フラッシュランプ11を保持することが出来る。
The side pressure F <b> 2 is generated between each mounting table 42 and the
According to these configurations, the holding
以上説明したように、本発明を適用した実施形態によれば、平面視円形の平面部40と、平面部40の縁部に沿って設けられた側面部41とを有する反射板12と、断面円形状の発光管20を円環状に曲げたフラッシュランプ11と、平面部40に設けられ、フラッシュランプ11の発光管20が載置される複数の載置台42と、載置台42に載置されたフラッシュランプ11の発光管20を平面部40側に与圧する押さえ機構43と、を備え、載置台42の載置面42Aは、フラッシュランプ11の発光管20の正規位置P1を規定する規定部90と、この規定部90を挟んだ両側に設けられた傾斜面91とを有し、傾斜面91は、フラッシュランプ11の発光管20が規定部90からずれた状態で、押さえ機構73によって与圧F1が与えられたときに、規定部90への発光管20の移動を促す側圧F2を与える。これにより、発光管20に製造誤差による曲げ半径のずれがある場合であっても、発光管20の円環の中心と、反射板12の中心とを簡単に合わせることができる。
As described above, according to the embodiment to which the present invention is applied, the reflecting
また、本発明を適用した実施形態によれば、平面部40には、載置台42が、フラッシュランプ11の発光管20の周方向に少なくとも3つ設けられ、押さえ機構43の発光管20への与圧によって発生する載置台42の各々からの側圧F2の合成力が、フラッシュランプ11の発光管20の円環の中心でつり合う。この構成によれば、載置台42を発光管20の周方向に少なくとも3つ設けたため、載置台42により、発光管20を安定して保持することが出来る。また、各載置台42と発光管20との間に発生する側圧F2の合成力が発光管20の円環の中心でつり合うため、発光管20に製造誤差による曲げ半径の基準寸法からのずれがある場でも、発光管20が側圧F2により調芯されるため、発光管20の円環の中心と、反射板12の中心とを簡単に合わせることができる。
Further, according to the embodiment to which the present invention is applied, at least three mounting tables 42 are provided in the circumferential direction of the
また、本発明を適用した実施形態によれば、フラッシュランプ11は、パルス光を放射し、自発光時に振動するフラッシュランプであるため、自発光時の振動と、押さえ機構43の与圧による載置台42からの側圧F2とにより移動する。よって、輸送や運搬時の振動で、発光管20が動き、発光管20が偏心した場合であっても、発光時の振動により、と、発光管20と載置台42との間に発生する側圧F2により、発光管20の円環の中心C2が所定の位置に調芯される。よって、発光管20の円環の中心と、反射板12の中心とを簡単に合わせることができる。
Further, according to the embodiment to which the present invention is applied, the
また、本発明を適用した実施形態によれば、押さえ機構43は、線形のバネ棒44により発光管20に与圧し、バネ棒44は、フラッシュランプ11の自重を支え、与圧により載置台42の傾斜面91との間で側圧を発生させる。この構成によれば、バネ棒44により発光管20の自重を支えることができるため、照射開口を下方に向けた構成の照射装置にもフラッシュランプ11の収納構造を好適に用いることが出来、発光管20の円環の中心と、反射板12の中心とを簡単に合わせることができる。
In addition, according to the embodiment to which the present invention is applied, the
なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を例示したものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形、及び応用が可能である。 The above-described embodiment is merely an example of one aspect of the present invention, and can be arbitrarily modified and applied without departing from the spirit of the present invention.
また上述した実施形態では、有効発光部53の発光管形状が二重円環を基調とした形状であるフラッシュランプ11について説明したが、本発明のフラッシュランプ11はこれに限定されることはなく、有効発光部53の発光管形状が多くの円環が組み合わされた多重円環であってもよく、また渦巻き型形状や螺旋形状であってもよい。要するに、有効発光部53が、補助反射ユニット4の円形の先端開口4Cに対応するように、螺旋形(渦巻き形)、円環またはそれらの組合せから成る形状に形成されていればよい。但し、有効発光部53が実質的に同一平面上にあり管状材料から連続して形成されていることが条件である。
Further, in the embodiment described above, the
1、100 照射装置
9 照射開口
C2 円環の中心
F1 与圧
F2 側圧
P1 正規位置
11 フラッシュランプ(ランプ)
12 反射板
20 発光管
21 内管部
22 外管部
40 平面部
41 側面部
42 載置台
42A 載置面
43 押さえ機構
44 バネ棒(線形バネ)
90 規定部
91 傾斜面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100
DESCRIPTION OF
90
Claims (4)
断面円形状の発光管を円環状に曲げたランプと、
前記平面部に設けられ、前記ランプの発光管が載置される複数の載置台と、
前記載置台に載置された前記ランプの発光管を前記平面部側に与圧する押さえ機構と、を備え、
前記載置台の載置面は、前記ランプの発光管の正規位置を規定する規定部と、この規定部を挟んだ両側に設けられた傾斜面とを有し、
前記傾斜面は、前記ランプの発光管が前記規定部からずれた状態で、前記押さえ機構によって与圧が与えられたときに、前記規定部への発光管の移動を促す側圧を与える
ことを特徴とする照射装置。 A reflector having a circular plane part in a plan view and a side part provided along an edge of the plane part;
A lamp in which an arc tube having a circular cross section is bent into an annular shape;
A plurality of mounting tables provided on the flat surface, on which the arc tube of the lamp is mounted;
A pressing mechanism that pressurizes the arc tube of the lamp mounted on the mounting table to the plane portion side, and
The mounting surface of the mounting table has a defining part for defining a normal position of the arc tube of the lamp, and inclined surfaces provided on both sides sandwiching the defining part,
The inclined surface applies a lateral pressure that promotes movement of the arc tube to the defining portion when a pressure is applied by the pressing mechanism in a state where the arc tube of the lamp is displaced from the defining portion. Irradiation device.
前記平面部には、前記載置台が、前記ランプの周方向に少なくとも3つ設けられ、前記押さえ機構の前記発光管への与圧によって発生する前記載置台の各々からの側圧の合力が前記ランプの円環の中心でつり合うことを特徴とする。 The irradiation device according to claim 1,
The flat portion is provided with at least three mounting tables in the circumferential direction of the lamp, and the resultant force of the side pressure from each of the mounting tables generated by the pressure applied to the arc tube by the pressing mechanism is the lamp. It is characterized by balancing at the center of the ring.
前記ランプは、パルス光を放射し、自発光時に振動するフラッシュランプであることを特徴とする。 The irradiation device according to claim 2,
The lamp is a flash lamp that emits pulsed light and vibrates during self-emission.
前記押さえ機構は、線形バネにより前記発光管に与圧し、前記線形バネは、前記ランプの自重を支え、与圧により前記載置台の傾斜面との間で側圧を発生させることを特徴とする。 It is an illuminating device in any one of Claims 1 thru | or 3, Comprising:
The pressing mechanism pressurizes the arc tube with a linear spring, and the linear spring supports the weight of the lamp and generates a side pressure with the inclined surface of the mounting table by the pressurization.
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