JP2021150057A - 紫外線照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光管が割れても、エキシマランプが下方に落下することを防止でき、ワークや装置の下方に位置する搬送機構であるローラを傷付けることがない紫外線照射装置を提供する。【解決手段】紫外線照射装置は、紫外線に対して透過性を有する長尺状の発光管と、前記発光管の外壁面に上下方向に対向するように設けられた一対の電極と、前記発光管の上側の内壁面に形成された反射膜とを備えるエキシマランプと、前記エキシマランプの上側に配置され、前記エキシマランプの長手方向両端を保持する筐体と、前記筐体の下面から前記エキシマランプに向かって突出する移動制限体と、前記エキシマランプの下側に配置される落下防止体と、を備え、前記落下防止体の少なくとも一部は、上下方向から見たときに、前記移動制限体を基準として前記エキシマランプの長手方向両側の第１領域及び第２領域において、前記発光管と重なる。【選択図】図１

Description

本発明は、紫外線照射装置に関する。

従来、半導体基板や液晶基板の製造工程においては、基板の洗浄を目的として真空紫外線を照射するエキシマランプを光源とした紫外線照射装置が知られている。

紫外線照射装置で利用されているエキシマランプは、石英ガラスの発光管内にキセノンガスを封入し、１７２ｎｍの紫外線を放射するものである。

エキシマランプは、発光管の断面形状が矩形であり、対向する外面に一対の電極を有し、一方の内面に紫外線反射膜を形成し、他方から紫外線を放射するものである。エキシマランプは、管軸方向両端をランプ保持体で保持されて筐体の内部に支持されており、ランプの中央部分は、発光管の下面を支持部で支持し、発光管を下から支える構造になっている（特許文献１参照）。

ところで、このようなエキシマランプは、ランプ点灯時間の経過に伴って発光管が光出射面と反対側（紫外線反射膜が形成された側）に湾曲する。湾曲する理由は、ランプ点灯時間の経過に伴い、光出射面の発光管には、紫外線歪みが蓄積される一方、光出射面を除いた発光管の内面には紫外線反射膜が形成されているため、発光管に紫外線歪みが蓄積されにくい。その結果、光出射面の発光管が主として長手方向（管軸方向）に収縮し、紫外線反射膜が形成された方向に向かって凸状に湾曲してしまう。

この湾曲を防止するため、紫外線照射装置の筐体に回転コロを有する移動制限体を設けて、発光管の湾曲を機械的に抑えた技術が知られている（特許文献２参照）。

特開２０１１−１３９９８８号公報 特開２０１０−８０３５１号公報

しかしながら、更なるランプ点灯時間の経過に伴い発光管がさらに湾曲しようとして移動制限体に強く押しつけられ、ついには、発光管が移動制限体と接触している接触点を起点として割れる場合があった。

発光管の中央部付近には、発光管を下から支える支持部が設けられているが、支持部を設ける位置は、特に考慮されておらず、発光管が割れると、エキシマランプは、その両端は筐体に保持されているが、割れた箇所によっては、発光管の割れた側の先端部が装置の下方に落ち、ワークや搬送機構であるローラを傷付けてしまうという問題があった。

本発明は、上記の課題に鑑み、発光管が割れても、エキシマランプが下方に落下することを防止でき、ワークや装置の下方に位置する搬送機構であるローラを傷付けることがない紫外線照射装置を提供することを目的とする。

本発明に係る紫外線照射装置は、紫外線に対して透過性を有する長尺状の発光管と、前記発光管の外壁面に上下方向に対向するように設けられた一対の電極と、前記発光管の上側の内壁面に形成された反射膜とを備えるエキシマランプと、
前記エキシマランプの上側に配置され、前記エキシマランプの長手方向両端を保持する筐体と、
前記筐体の下面から前記エキシマランプに向かって突出する移動制限体と、
前記エキシマランプの下側に配置される落下防止体と、を備え、
前記落下防止体の少なくとも一部は、上下方向から見たときに、前記移動制限体を基準として前記エキシマランプの長手方向両側の第１領域及び第２領域において、前記発光管と重なる。

この構成によれば、発光管が移動制限体に当接する箇所で割れても、割れた発光管の先端部を落下防止体によって保持することができるため、発光管が割れても、エキシマランプが下方に落下することを防止でき、ワークや装置の下方に位置する搬送機構であるローラを傷付けることがない。

前記落下防止体の少なくとも一部は、前記第１領域及び前記第２領域において、それぞれ独立して前記発光管と重なってもよい。また、前記落下防止体の少なくとも一部は、前記第１領域及び前記第２領域において、前記移動制限体を跨ぐように連続して前記発光管と重なってもよい。

これらの構成によれば、落下防止体は、移動制限体を基準としてエキシマランプの長手方向両側の第１領域及び第２領域において、発光管と少なくとも一部が重なるように配置されることで、発光管が割れても、エキシマランプが下方に落下することを防止できる。

前記落下防止体は、上下方向から見たときに、前記発光管の下側の外壁面に設けられた前記電極と重ならないのが好ましい。

この構成によれば、落下防止体に遮られる光が少なくなる。

前記紫外線照射装置は、
前記筐体の内側壁から前記発光管に向かって突出し、先端部が前記発光管と近接するように配置された遮蔽板を備え、
前記落下防止体は、前記遮蔽板の先端部から前記発光管に向かってさらに突出するようにしてもよい。

落下防止体を遮蔽板の先端部から発光管に向かってさらに突出するように設けることで、落下防止体と発光管との間の距離を近付けることができるため、落下防止体の強度を確保しやすい。

前記遮蔽板の基端部は、前記遮蔽板の先端部が前記発光管から離間する方向へ回動可能となるように、前記筐体に支持されていることが好ましい。

この構成によれば、エキシマランプを交換する際などには、先端部が発光管から離間するように遮蔽板を回動させることで、遮蔽板、落下防止体が発光管から遠ざかるため、エキシマランプの交換を容易に行い得る。

本実施形態に係る紫外線照射装置の構成を模式的に示す正面図 図１の紫外線照射装置のＡ−Ａ断面図 エキシマランプの断面図 エキシマランプと遮蔽板の斜視図 遮蔽板の斜視図 エキシマランプと遮蔽板の平面図 エキシマランプと遮蔽板を管軸方向から見た図 エキシマランプと遮蔽板を下から見た図 別実施形態に係るエキシマランプと遮蔽板の平面図 別実施形態に係るエキシマランプと遮蔽板の平面図 別実施形態に係るエキシマランプと遮蔽板の平面図 別実施形態に係るエキシマランプと遮蔽板の平面図

本発明に係る紫外線照射装置の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の各図面は模式的に図示されたものであり、図面上の寸法比は必ずしも実際の寸法比と一致しておらず、各図面間においても寸法比は必ずしも一致していない。

図１は、紫外線照射装置の一実施形態の構成を模式的に示す正面図、図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図１に示すように、紫外線照射装置１は、筐体２と、エキシマランプ３とを備える。紫外線照射装置１は、エキシマランプ３の光出射面３ａ側に配置されたワークＷ１に対して紫外線を照射する。

以下の説明においては、図１に示すように、エキシマランプ３が延伸する方向（管軸方向）をＸ方向、エキシマランプ３の電極３４，３５が対向する方向をＹ方向、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向をＺ方向とする。そして、方向を表現する際に、正負の向きを区別する場合には、「＋Ｘ方向」、「−Ｘ方向」のように、正負の符号を付して記載され、正負の向きを区別せずに方向を表現する場合には、単に「Ｘ方向」と記載される。本実施形態に係る紫外線照射装置１は、Ｙ方向を上下方向として配置される。

紫外線照射装置１の下方（−Ｙ側）には、ワークＷ１を搬送する搬送機構４が配置される。搬送機構４は、複数のローラ４１と、各ローラ４１の両端に設けられてローラ４１を回転駆動する駆動部４２とを備える。搬送機構４内に搬入されたワークＷ１は、ローラ４１に載置され、ローラ４１が回転駆動されることにより、エキシマランプ３の直下に搬送される。搬送されたワークＷ１は、エキシマランプ３と近接し、エキシマランプ３から真空紫外線が照射される。真空紫外線が照射されたワークＷ１は、搬送機構４外に搬出される。

筐体２は、矩形状の上面２１と、上面２１の各辺から下方にそれぞれ延びる側面２２とを備え、下方が開口部２３となった箱型をしている。筐体２は、金属製、例えばアルミニウム製である。

図３は、エキシマランプ３をＸ方向に垂直な面で切断した断面図である。エキシマランプ３は、発光管３０を備える。発光管３０は、紫外線に対して透過性を有する材料（例えば石英ガラス）で形成されている。発光管３０は、上壁３１と下壁３２と側壁３３とを有し、断面が扁平な矩形管状である。発光管３０はＸ方向に長尺な形状である。

発光管３０の内部には、放電によってエキシマ分子を形成する放電用ガスが封入されている。本実施形態において、放電用ガスはキセノン（Ｘｅ）を含んでなる。放電用ガスのより詳細な一例としては、キセノン（Ｘｅ）とネオン（Ｎｅ）を所定の比率で混在させたガスからなり、更に酸素や水素を微量に含むものとしても構わない。

発光管３０における上壁３１の外表面及び下壁３２の外表面には、対向する一対の電極３４，３５が設けられている。上壁３１の外表面に設けられる電極３４は、高電圧供給電極であり、下壁３２の外表面に設けられる電極３５は、接地電極である。電極３４，３５は、網目状となっており、網目の隙間から光が透過するようになっている。

なお、電極３４，３５の形状は、それぞれ異なっていてもよく、電極３４は、光を通過させる必要がないため、ベタ状に形成されていても構わない。また、電極３５は、光を通過させることができる形状であればよく、例えば、スリットが設けられた電極３５等であっても構わない。

また、本実施形態の電極３４，３５は、いずれも同じ材料で、発光管３０の外表面上にスクリーン印刷によって印刷され、焼成されて形成されているが、それぞれ異なる材料で、異なる方法によって形成されていてもよい。また、電極３４，３５を形成する材料は、例えば、金や白金等、又はこれらの含む合金等を採用し得る。

エキシマランプ３は、反射膜３６を備える。反射膜３６は、発光管３０の光出射面３ａとは反対側の上壁３１の内壁面に形成されている。反射膜３６は、発光管３０内で発生し、上側に向かって進行する紫外線を下側に向かうように反射する。なお、本実施形態の反射膜３６は、上壁３１の内壁面のみに形成されているが、側壁３３の内壁面に形成されていてもよい。

反射膜３６を形成する材料は、例えば、粒子状のシリカ（ＳｉＯ₂）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）等が含まれる懸濁液等を塗布し、焼成することで形成されたものを採用し得る。

エキシマランプ３は、筐体２内に配置される。エキシマランプ３は、筐体２の下側に筐体２と離間して一対のランプホルダ２４により保持される。

本実施形態の発光管３０は、ランプの点灯時間の経過に伴い、光出射面３ａ側の下壁３２には紫外線による歪みが蓄積される一方、反射膜３６が形成された上壁３１には紫外線による歪みが蓄積されにくいため、下壁３２が主としてＸ方向に収縮し、その結果、全体として上方（＋Ｙ側）に向かって凸状に湾曲してしまう。そのため、紫外線照射装置１は、筐体２に対するエキシマランプ３の上方への移動を制限する移動制限体５を備える。

移動制限体５は、エキシマランプ３と筐体２との間に配置される。移動制限体５は、筐体２の下面２ａからエキシマランプ３に向かって下方へ突出するように設けられる。移動制限体５は、筐体２の下面２ａに固定される断面Ｕ字状の基体５１と、基体５１に対して回転可能に支持される回転コロ５２とを備える。回転コロ５２は、固定ネジ５３によって基体５１の開口部に回転可能に取り付けられる。回転コロ５２は、Ｘ方向に回転可能となっており、回転コロ５２が発光管３０の上壁３１に当接したときには、発光管３０のＸ方向の変位に対して回転コロ５２が回転する。なお、回転コロ５２は、セラミック等の絶縁性材料で構成される。

移動制限体５は、Ｘ方向に間隔をあけて２つ設けられている。本実施形態の移動制限体５は、エキシマランプ３のＸ方向両端からエキシマランプ３の長さの約２５％内側の位置へそれぞれ配置されている。なお、移動制限体５は、エキシマランプ３のＸ方向における略中央に１つのみ配置されてもよい。また、移動制限体５は、３つ以上配置されてもよい。

紫外線照射装置１は、一対の遮蔽板６を備える。図４Ａは、エキシマランプ３と遮蔽板６の斜視図であり、図４Ｂは、遮蔽板６のみの斜視図である。図５は、エキシマランプ３と遮蔽板６を上方から見た平面図である。図６は、エキシマランプ３と遮蔽板６をＸ方向から見た図である。

遮蔽板６は、発光管３０のＺ方向の両側にそれぞれ配置され、Ｘ方向に沿って延びている。遮蔽板６は、図６に示すように、筐体２の側面２２の内側壁から発光管３０に向かって水平に突出する。遮蔽板６は、発光管３０の下壁３２と略同じ高さに位置する。遮蔽板６を形成する材料は、例えばステンレスである。遮蔽板６の厚みは、例えば１〜１．５ｍｍである。

遮蔽板６は、例えば発光管３０を冷却するために不図示の冷却機構から発光管３０の上部に噴射された冷却ガスが、光出射面３ａ側へ流れ込まないように遮風するためのものである。また、遮蔽板６は、一対の電極３４，３５間に形成される電界を遮蔽する機能を有する。そのため、遮蔽板６の先端部６ａは、発光管３０の側壁３３と近接して配置されている。なお、ここでいう「近接」とは、離間距離が３ｍｍ以下のことをいう。本実施形態の紫外線照射装置１は、具体的には、遮蔽板６と発光管３０との離間距離は３ｍｍである。なお、遮蔽板６の先端部６ａと発光管３０の側壁３３は、接触するように配置されていても構わない。

遮蔽板６の基端部６ｂは、筐体２の側面２２の下部に回動可能に支持されている。遮蔽板６の基端部６ｂは、ヒンジ６１を介して筐体２に固定される。ヒンジ６１は、一つの遮蔽板６に対して４個ずつ設けられている。ヒンジ６１は、遮蔽板６のＸ方向の両端にそれぞれ１個、及びＸ方向の中央に２個設けられている。

遮蔽板６は、ヒンジ６１によって回動し、水平面と略平行となる第１姿勢（図６に実線で示す）と、水平面に対して約４５度傾斜する第２姿勢（図６に２点鎖線で示す）とに姿勢変更可能となっている。第１姿勢において、遮蔽板６の先端部６ａは発光管３０に近接し、第２姿勢において、遮蔽板６の先端部６ａは発光管３０から離間する。紫外線照射装置１が紫外線を照射する際には、遮蔽板６は第１姿勢となり、冷却ガスを遮風する。一方、エキシマランプ３を交換する際などには、遮蔽板６は第２姿勢となり、エキシマランプ３の交換を容易に行い得る。

紫外線照射装置１は、エキシマランプ３の下側（光出射面３ａ側）に複数の落下防止体７を備える。落下防止体７は、遮蔽板６に設けられている。落下防止体７を形成する材料は、例えばステンレスである。

本実施形態では、落下防止体７は、一つの遮蔽板６に対して４個ずつ設けられており、合計で８個設けられている。本実施形態では、遮蔽板６は、複数の板材に分割されており、その間に落下防止体７が溶接されて固定されている。

落下防止体７は、Ｘ方向において、移動制限体５とヒンジ６１の間に配置されている。落下防止体７は、遮蔽板６に固定される矩形状の本体部７１と、本体部７１から発光管３０に向かってＺ方向に突出する突出部７２と、を備える。

突出部７２は、遮蔽板６の先端部６ａを越えて、Ｙ方向（上下方向）から見たときに発光管３０の下壁３２に重なる位置まで延びている。ただし、突出部７２は、図７に示すように、Ｙ方向から見たときに、発光管３０の下壁３２に設けられた電極３５と重ならない位置に配置されるのが好ましい。なお、突出部７２は、通常時、発光管３０の下壁３２に接触してもよいが、接触しなくてもよい。

落下防止体７は、一つの移動制限体５に対し、移動制限体５を取り囲むように４個配置されている。以下、移動制限体５を取り囲む４個の落下防止体７を区別する場合には、落下防止体７ａ〜７ｄと記載する（図５参照）。落下防止体７は、移動制限体５を基準としてＸ方向両側、すなわち＋Ｘ側及び−Ｘ側の領域にそれぞれ配置される。移動制限体５を基準として＋Ｘ側の領域は、本発明の第１領域Ｒ１に相当し、移動制限体５を基準として−Ｘ側の領域は、本発明の第２領域Ｒ２に相当する。本実施形態では、落下防止体７ａ，７ｂは第１領域Ｒ１に配置され、落下防止体７ｃ，７ｄは第２領域Ｒ２に配置されている。このように、上下方向から見たときに、移動制限体５を基準として＋Ｘ側の第１領域Ｒ１及び−Ｘ側の第２領域Ｒ２において、突出部７２が発光管３３と重なるように、落下防止体７を配置することで、発光管３０が移動制限体５に当接する箇所で割れても、割れた発光管３０の先端部が落下しないように、落下防止体７の突出部７２によって発光管３０の先端部を保持することができる。

突出部７２は、Ｘ方向における移動制限体５からの距離７２Ｘが２００ｍｍ以下であるように配置されるのが好ましい。ここで、距離７２Ｘは、回転コロ５２の下端から突出部７２までのＸ方向における最短距離である。距離７２Ｘが２００ｍｍより大きいと、割れた発光管３０が下方へ撓んで先端部がワークＷ１に接触するおそれがある。

突出部７２の幅７２Ｗは、１０〜３０ｍｍであるのが好ましい。幅７２Ｗが１０ｍｍより小さいと、割れた発光管３０を十分に保持することが困難である。一方、幅７２Ｗが３０ｍｍより大きいと、エキシマランプ３からの紫外線を遮蔽する量が大きくなってワークＷ１の処理に悪影響を及ぼすおそれがある。

遮蔽板６の先端部６ａからの突出部７２の突出長さ７２Ｌは、５〜７ｍｍであるのが好ましい。突出長さ７２Ｌが５ｍｍより小さいと、割れた発光管３０を十分に保持することが困難となる。一方、突出長さ７２Ｌが７ｍｍより大きいと、エキシマランプ３からの紫外線を遮蔽する量が大きくなってワークＷ１の処理に悪影響を及ぼすおそれがある。

突出部７２の厚み７２Ｔは、１．５ｍｍ以下であるのが好ましい。厚み７２Ｔが１．５ｍｍより大きいと、突出部７２がワークＷ１に当たらないようにエキシマランプ３とワークＷ１との間の距離を大きくする必要があり、紫外線をワークＷ１に効率よく照射することが困難となる。

落下防止体７は、図５に示すように突出部７２がＸ方向にずれるように配置されるのが好ましい。ワークＷ１は、Ｘ方向に直交するＺ方向に搬送されながら紫外線が照射されるため、仮に突出部７２によって遮蔽される部分がＸ方向に重なると、ワークＷ１の処理に悪影響を及ぼすおそれがある。そのため、突出部７２をＸ方向に重ならないようにずらして配置するのが好ましい。また、突出部７２をＸ方向にずらして配置することで、発光管３０の割れの位置に応じて、割れた発光管３０の先端部を確実に保持することができる。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

上記の各実施形態で採用している構造を他の任意の実施形態に採用することは可能である。各部の具体的な構成は、上記した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

（１）上記実施形態に係る紫外線照射装置１においては、落下防止体７の突出部７２は、Ｙ方向から見たときに、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２において、それぞれ独立して発光管３０と重なっているが、これに限定されない。落下防止体７の突出部７２は、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２において、移動制限体５を跨ぐように連続して発光管３０と重なるようにしてもよい。具体的には、図８Ａに示すように、落下防止体７の突出部７２を移動制限体５から＋Ｘ方向及び−Ｘ方向へ延ばした形態としてもよい。また、突出部７２がエキシマランプ３のＸ方向の全体に亘って延びている形態としてもよい。

（２）上記実施形態に係る紫外線照射装置１においては、エキシマランプ３の＋Ｚ側及び−Ｚ側にそれぞれ落下防止体７が設けられているが、これに限定されない。例えば、図８Ｂ及び図８Ｃに示すように、エキシマランプ３の＋Ｚ側のみに落下防止体７を設けてもよい。

（３）上記実施形態に係る紫外線照射装置１においては、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２に２個ずつ落下防止体７が設けられているが、これに限定されない。第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２に少なくとも１個ずつ落下防止体７を設ければよく、例えば、図８Ｄに示すように落下防止体７を配置することもできる。

（４）上記実施形態に係る紫外線照射装置１においては、遮蔽板６と落下防止体７は別々の部材としているが、これに限定されない。遮蔽板６と落下防止体７は一体構造としてもよい。

１ ： 紫外線照射装置
２ ： 筐体
２ａ ： 筐体の下面
３ ： エキシマランプ
３ａ ： 光出射面
５ ： 移動制限体
６ ： 遮蔽板
６ａ ： 先端部
６ｂ ： 基端部
７ ： 落下防止体
７ａ ： 落下防止体
７ｂ ： 落下防止体
７ｃ ： 落下防止体
７ｄ ： 落下防止体
３０ ： 発光管
３１ ： 上壁
３２ ： 下壁
３３ ： 側壁
３４ ： 電極
３５ ： 電極
３６ ： 反射膜
５２ ： 回転コロ
６１ ： ヒンジ
７１ ： 本体部
７２ ： 突出部
Ｗ１ ： ワーク

Claims (6)

1. 紫外線に対して透過性を有する長尺状の発光管と、前記発光管の外壁面に上下方向に対向するように設けられた一対の電極と、前記発光管の上側の内壁面に形成された反射膜とを備えるエキシマランプと、
   前記エキシマランプの上側に配置され、前記エキシマランプの長手方向両端を保持する筐体と、
   前記筐体の下面から前記エキシマランプに向かって突出する移動制限体と、
   前記エキシマランプの下側に配置される落下防止体と、を備え、
   前記落下防止体の少なくとも一部は、上下方向から見たときに、前記移動制限体を基準として前記エキシマランプの長手方向両側の第１領域及び第２領域において、前記発光管と重なる、紫外線照射装置。
2. 前記落下防止体の少なくとも一部は、前記第１領域及び前記第２領域において、それぞれ独立して前記発光管と重なる、請求項１に記載の紫外線照射装置。
3. 前記落下防止体の少なくとも一部は、前記第１領域及び前記第２領域において、前記移動制限体を跨ぐように連続して前記発光管と重なる、請求項１に記載の紫外線照射装置。
4. 前記落下防止体は、上下方向から見たときに、前記発光管の下側の外壁面に設けられた前記電極と重ならない、請求項１〜３の何れか１項に記載の紫外線照射装置。
5. 前記筐体の内側壁から前記発光管に向かって突出し、先端部が前記発光管と近接するように配置された遮蔽板を備え、
   前記落下防止体は、前記遮蔽板の先端部から前記発光管に向かってさらに突出する、請求項１〜４の何れか１項に記載の紫外線照射装置。
6. 前記遮蔽板の基端部は、前記遮蔽板の先端部が前記発光管から離間する方向へ回動可能となるように、前記筐体に支持されている、請求項５に記載の紫外線照射装置。
   
   
   
   
   

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