JP5017975B2 - 表面改質方法及び表面改質装置 - Google Patents

Description

本発明は、表面改質方法及び表面改質装置に関するものである。

インクジェットヘッドのノズルプレートの様に、金属等からなる被加工物の表面に撥液性をもたせる為に、被加工物の表面に撥液性の膜を製膜する技術が広く活用されている。例えば、特許文献１に開示されている方法では、まず、被加工物の表面にシリコンを用いてプラズマ重合し、重合膜を成膜する。続いてアニールして架橋反応を促進する。次に、紫外線（以下ＵＶ光（ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）とも称す）を照射し、重合膜の終端のメチル基を切断する。そして、酸化及び水素を含む気体に曝して、ＯＨ基（水酸基）を結合させる。続いて、被加工物を、長鎖ＲＦ基（パーフルオロアルキル基）を有するアルコキシシランを含む溶液に浸し、脱水縮合させて、被加工物の表面に長鎖ＲＦ基を有する分子膜を成膜する。以上の方法により撥液性の膜が形成される。

上記の工程において、紫外線を照射する方法としてキセノンガスを用いてエキシマＵＶ光を照射する方法が、例えば、特許文献２に開示されている。これによれば、キセノンガスを封入した誘電体バリアランプを用いて、波長１７２ｎｍの紫外線を照射することが可能となっている。エキシマＵＶ光は、波長が短いことから、光子エネルギーが高く、重合膜の終端のメチル基を切断するのに適している。

特開２００４−３５１９２３号公報 特開平８−１２４５４０号公報

被加工物にエキシマＵＶ光を照射するとき、被加工物の表面に存在する酸素にもエキシマＵＶ光が照射される。このとき、酸素はエキシマＵＶ光を吸収し、酸素同士が結合してオゾンガスを形成する。オゾンガスは、酸化する力が強く、被加工物を過度に酸化して劣化してしまう場合がある。従って、被加工物を酸化するとき、酸化の程度を制御しにくいという問題があった。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、その目的は、被加工物を酸化する程度の制御が可能となる表面改質方法及び表面改質装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の表面改質方法は、被加工物の表面に紫外線を照射して、表面を改質する表面改質方法であって、被加工物に酸素を含有する気体を吹付ける吹付け工程と、発光装置が発光する紫外線を被加工物の表面に照射する照射工程とを有し、吹付け工程と照射工程とを同時に行うことを特徴とする。

この表面改質方法によれば、被加工物に酸素を含有する気体を吹付ける吹付け工程と、被加工物に紫外線を照射する照射工程が同時に行われる。酸素雰囲気中にて、紫外線を照射することで、被加工物の表面を活性化し、酸素と接触させることにより、酸化することができる。このとき、酸素も紫外線の照射を受け活性化し、オゾンガスに変化する。オゾンガスは酸化作用が強いことから、被加工物を酸化し過ぎてしまう場合がある。

吹付け工程において、酸素を含有する気体が供給されるとき、供給される気体と共にオゾンガスが排出される。従って、被加工物の周囲には、オゾンガスに代わって、酸素を含有する気体が存在するようになる為、気体中の酸素含有量と紫外線強度により被加工物の改質の進行を制御することができる。その結果、この表面改質方法は、被加工物の酸化の進行を制御し易い表面改質方法とすることができる。

本発明の表面改質方法は、吹付け工程において、気体を吹付けるとき、被加工物に向けて気体を吹付けることを特徴とする。

この表面改質方法によれば、気体は被加工物に向けて吹付けられる。このとき、気体は被加工物の表面に沿って流れることから、被加工物の表面にて、停滞するオゾンガスを流動して排出することができる。

本発明の表面改質方法は、吹付け工程において、気体を吹付けるとき、紫外線の発光装置に向けて気体を吹付けることを特徴とする。

この表面改質方法によれば、気体は紫外線の発光装置に向けて吹付けられる。このとき、気体は紫外線の発光装置に沿って流れることから、紫外線の発光装置の表面にて、停滞するオゾンガスを流動して排出することができる。

本発明の表面改質方法は、照射工程では、発光装置と被加工物とを相対移動して、被加工物に紫外線を照射することを特徴とする。

この表面改質方法によれば、紫外線の発光装置と被加工物とを相対移動して、紫外線を照射している。つまり、発光装置において紫外線発光部が円柱状のとき、紫外線発光部の長さと、紫外線発光部と被加工物とが相対移動する長さとの積に相当する面積に紫外線を照射することができる。従って、被加工物を覆う面積に相当する紫外線の発光装置は必要なく、少ない本数の紫外線発光部で、広い面積を照射することができる。つまり、少ない紫外線発光部で、広い被加工物を照射することができる為、紫外線発光部に供給する電力を少なくすることができる。その結果、省エネルギーな表面改質方法とすることができる。

本発明の表面改質方法は、発光装置は、エキシマを形成するキセノン、もしくはキセノンを主成分とする放電用ガスを充たした誘電体バリア放電エキシマランプを放電して、紫外線を発光することを特徴とする。

この表面改質方法によれば、発光装置は、エキシマを形成するキセノン、もしくはキセノンを主成分とする放電用ガスを充たした誘電体バリア放電エキシマランプを用いている。これにより、紫外線の波長が１８０ｎｍより短い光を照射することができる。従って、紫外線は、光子のエネルギーが強く、被加工物の表面にある物質の分子結合を切断し、被加工物の表面を活性化することができる。

上記課題を解決するために、本発明の表面改質装置は、被加工物の表面に紫外線を照射して、表面を改質する表面改質装置であって、紫外線を発光する発光装置と、酸素を含む気体を供給する気体供給装置と、気体を被加工物と発光装置との間に吹付ける吹付け装置とを有し、吹付け装置が吹付ける気体が、気体に紫外線を照射されて形成されるオゾンガスを、発光装置と被加工物との間から排気させることを特徴とする。

この表面改質装置によれば、表面改質装置は、紫外線の発光装置と、気体供給装置と、気体の吹き付け装置とを有している。気体供給装置が気体を供給し、その気体を、吹き付け装置が、被加工物と発光装置との間に吹付ける。発光装置が発光する紫外線が被加工物の表面を活性化し、気体に含まれる酸素が被加工物の表面と結合して、被加工物が酸化される。

気体に含まれる酸素が、紫外線の照射を受け、オゾンガスが形成される。このオゾンガスは、吹付け装置が吹付ける気体により、発光装置と被加工物との間から排気させられる。

オゾンガスは酸化作用が強いことから、被加工物を酸化し過ぎてしまう場合がある。しかし、吹付け装置により、酸素が供給されると共に、オゾンガスが排出される。従って、被加工物の周囲には、オゾンガスに代わって、酸素を含む気体が存在するようになる為、気体中の酸素含有量と紫外線強度により被加工物の改質の進行を制御することができる。その結果、この表面改質装置は、被加工物の酸化の進行を制御し易い表面改質装置とすることができる。

本発明の表面改質装置では、吹付け装置は、気体を吹付けるとき、被加工物に向けて気体を吹付けることを特徴とする。

この表面改質装置によれば、気体は被加工物に向けて吹付けられる。このとき、気体は被加工物の表面に沿って流れることから、被加工物の表面にて、停滞するオゾンガスを移動して排出することができる。

本発明の表面改質装置は、吹付け装置は、気体を吹付けるとき、発光装置に向けて気体を吹付けることを特徴とする。

この表面改質装置によれば、気体は紫外線の発光装置に向けて吹付けられる。このとき、気体は紫外線の発光装置に沿って流れることから、紫外線の発光装置の表面にて、停滞するオゾンガスを移動して排出することができる。

本発明の表面改質装置は、移動テーブルを備え、移動テーブルは、発光装置と被加工物とを相対移動して、被加工物に紫外線を照射することを特徴とする。

この表面改質装置によれば、紫外線の発光装置と被加工物とを相対移動して、紫外線を照射している。つまり、紫外線発光部が円柱状のとき、紫外線発光部における長さと、紫外線発光部と被加工物とが相対移動する長さとの積に相当する面積に紫外線を照射することができる。従って、被加工物を覆う面積に相当する紫外線発光部は必要なく、少ない紫外線発光部で、広い被加工物を照射することができる為、紫外線発光部に供給する電力を少なくすることができる。その結果、省エネルギーな表面改質装置とすることができる。

本発明の表面改質装置では、移動テーブルは、排気孔を有し、被加工物は、移動テーブルにおける吹付け装置と排気孔との間に載置され、吹付け装置が吹付ける気体は、被加工物を通過して、排気孔から排気されることを特徴とする。

この表面改質装置によれば、移動テーブルは排気孔を有している。吹付け装置が吹付ける気体は、排気孔から排気される。移動テーブルには、被加工物が載置されていることから、吹付け装置が吹付ける気体は、被加工物を通過して排気される。従って、被加工物の場所に形成されるオゾンガスは、気体が通過するとき、気体と一緒に排気される。従って、被加工物がオゾンガスにより酸化され過ぎない表面改質装置とすることができる。

本発明の表面改質装置では、吹付け装置は、移動テーブルの周囲から気体を吹付けることを特徴とする。

この表面改質装置によれば、気体は、移動テーブルの周囲から吹付けられる。吹付けられた気体は、排気孔以外に流動する先が無いことから、確実に排気孔に流入する。従って、気体の流れは制御され、テーブルの周囲から被加工物を通過して排気孔に流れる。その結果、オゾンガスは確実に排気することができる。

本発明の表面改質装置は、気体から水分を除去する乾燥装置を備え、吹付け装置から乾燥した気体を吹付けることを特徴とする。

この表面改質装置によれば、発光装置と被加工物との間に吹付ける気体は、水分が除去されている。被加工物に照射される紫外線は、水分に吸収され易い性質がある。しかし、発光装置と被加工物との間に吹付ける気体は、水分が除去されている為、紫外線は気体に吸収されにくくなっている。従って、紫外線は、吹付ける気体により殆ど減衰せずに照射される為、効率良く表面が改質する表面改質装置とすることができる。

本発明の表面改質装置では、発光装置は、ランプと反射鏡とを備え、不活性ガスが充填されたランプハウス内に配置されていることを特徴とする。

この表面改質装置によれば、発光装置は、不活性ガスが充填されたランプハウスを備え、ランプハウス内には、ランプと反射鏡が配置されている。従って、発光装置は、外気の影響を受け難く、外気の成分が変わることがあっても、安定した出力の紫外線を発光することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した実施例について図面に従って説明する。
尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。
本実施形態では、本発明の特徴的な表面改質装置と、この表面改質装置を用いて表面改質する場合の例について図１〜図９に従って説明する。

（表面改質装置）
最初に表面改質装置について説明する。図１は、表面改質装置の構成を示す模式斜視図である。表面改質装置１により、紫外線が照射され、ワークの表面が改質される。
図１に示すように、表面改質装置１には、直方体形状に形成される基台２が備えられている。本実施形態では、この基台２の長手方向をＹ方向とし、同Ｙ方向と直交する方向をＸ方向とする。

基台２の上面２ａには、Ｙ方向に延びる一対の案内レール３ａ，３ｂが同Ｙ方向全幅にわたり凸設されている。その基台２の上側には、一対の案内レール３ａ，３ｂに対応する直動機構を備えた移動テーブルとしてのテーブル４が取付けられている。そのテーブル４の直動機構は、例えば案内レール３ａ，３ｂに沿ってＹ方向に延びるネジ軸（駆動軸）と、同ネジ軸と螺合するボールナットを備えたネジ式直動機構であって、その駆動軸が、所定のパルス信号を受けてステップ単位で正逆転するＹ軸モータ（図示しない）に連結されている。そして、所定のステップ数に相対する駆動信号がＹ軸モータに入力されると、Ｙ軸モータが正転又は逆転して、テーブル４が同ステップ数に相当する分だけ、Ｙ軸方向に沿って所定の速度で往動又は、復動するようになっている。

さらに、基台２の上面２ａには、案内レール３ａ，３ｂと平行にテーブル位置検出器５が配置され、テーブル４の位置が計測できるようになっている。

そのテーブル４の上面には、載置面６が形成され、その載置面６には、図示しない吸引式の基板チャック機構が設けられている。そして、載置面６に被加工物としての基板７，８を載置すると、基板チャック機構によって、その基板７，８が載置面６の所定位置に位置決め固定されるようになっている。

テーブル４のＸ方向両側には、吹付け装置９，１０が配置されている。吹付け装置９，１０は、載置面６に向けて吹出し口９ａ、１０ａが形成されており、吹出し口９ａ、１０ａから載置面６に酸素を含む気体を吹出すようになっている。

載置面６において、基板７，８の間には、排気孔１１が形成され、吹出し口９ａ、１０ａから吹出される気体が排気孔１１を通って、載置面６から排出されるようになっている。

基台２のＸ方向両側には、一対の支持台１２ａ，１２ｂが立設され、その一対の支持台１２ａ，１２ｂには、Ｘ方向に延びる支持部材１３が架設されている。支持部材１３のテーブル４側には、発光装置１４が配置されている。

発光装置１４は、密閉された矩形のランプハウスが形成され、そのランプハウスの内部にキセノンガスを封入した誘電体バリアランプ、冷却装置及び反射板を備えている。誘導体バリアランプは、波長１７２ｎｍの紫外線を、テーブル４に向けて照射可能となっている。発光装置１４は、ランプハウスの内部に、不活性ガスが充填され、紫外線が吸収されにくくなっている。又、冷却装置は、冷却液が流動する配管が誘電体バリアランプ及び反射板に配置された構成となっている。冷却装置は、誘電体バリアランプの温度が上昇し過ぎて、寿命が短くなることを防止している。さらに、冷却装置は、反射板を冷却し、冷却装置全体の温度上昇を抑えて、操作者が火傷しないようになっている。

発光装置１４のＹ方向両側には、吹付け装置１５，１６が配置されている。吹付け装置１５，１６は、発光装置１４のテーブル４側の面１４ａに向けて吹出し口１５ａ，１６ａが形成されており、吹出し口１５ａ，１６ａから面１４ａに気体を吹出すようになっている。発光装置１４と対向する場所にテーブル４が移動するとき、吹出し口１５ａ，１６ａから吹出される気体は、排気孔１１を通って排気されるようになっている。

表面改質装置１は、基台２のＸ方向と反対方向の側にＵＶ光源制御装置１７、気体供給装置としての吹付け制御装置１８、乾燥装置１９を備え、基台２のＸ方向の側に、表面改質装置１を制御する制御装置２０を備えている。
ＵＶ光源制御装置１７は、発光装置１４に電力を供給すると共に、誘導体バリアランプを冷却して、温度管理を行う装置である。

吹付け制御装置１８は、圧縮ポンプとタンクとを備え、吹付け装置９，１０，１５，１６が吹出す気体の供給と、吹出しの開始と停止及び吹出し量等を制御する装置である。乾燥装置１９は、吹出す気体を除湿する装置である。つまり、乾燥装置１９が除湿して、気体中の水分を除去し、除湿された気体を吹付け制御装置１８が吹付け装置９，１０，１５，１６に供給する。吹付け装置９，１０，１５，１６は、除湿された気体を基板７，８に吹付けるようになっている。

表面改質装置１は、全体がカバー２１に囲われており、カバー２１内の気体は図示しない排気ダクトを通じて排気される。カバー２１の図中Ｙ方向の反対方向には、開閉カバー２２が配置されている。開閉カバー２２は、図示しない蝶番を備え、開閉可能となっている。そして、表面改質装置１から基板７，８を取り出すときと、表面改質装置１から基板７，８を設置するときには、開閉カバー２２を開き、基板７，８の取り出し、及び設置を行う。その後、開閉カバー２２を閉じることにより、カバー２１内は、密閉可能となる。

制御装置２０は、表面改質装置１を制御する装置であり、図２を用いて説明する。図２は、表面改質装置１の電気制御ブロック図である。図２において、表面改質装置１はプロセッサとして各種の演算処理を行うＣＰＵ（演算処理装置）２４と、各種情報を記憶するメモリ２５とを有する。

モニタ２６、入力装置２７、テーブル制御装置２８、チャック制御装置２９、吹付け制御装置１８、ＵＶ光源制御装置１７は、入出力インターフェース３０およびデータバス３１を介してＣＰＵ２４に接続されている。

メモリ２５は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等といった半導体メモリや、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭといった外部記憶装置を含む概念である。機能的には、表面改質装置１の動作の制御手順が記述されたプログラム３２を記憶する記憶領域や、紫外線を発光するときの電力の供給する条件を記憶するための記憶領域や、テーブル４の移動量を記憶するための記憶領域や、ＣＰＵ２４のためのワークエリアやテンポラリファイル等として機能する記憶領域やその他各種の記憶領域が設定される。

ＣＰＵ２４は、メモリ２５内に記憶されたプログラム３２に従って、基板７，８の表面に紫外線を照射するための制御を行うものである。プログラム３２を詳しく分割すれば、テーブル４を初期位置に移動して、紫外線を照射するときにテーブル４を走査するためのテーブル演算部と、吹付け装置９，１０，１５，１６の作動タイミングを制御する吹付け演算部と、紫外線を照射するタイミングを制御するＵＶ光演算部等といった各種の機能演算部を有する。

入力装置２７は、紫外線照射の際に用いられる紫外線照射条件のデータを入力する装置であり、モニタ２６は測定時の各種情報を表示する装置である。ＣＰＵ２４は、入力されるＵＶ照射条件とプログラム３２とに従って、紫外線照射を行い、紫外線照射状況をモニタ２６に表示する。操作者がモニタ２６に表示される各種情報を見て、紫外線照射状況を確認して操作するようになっている。

テーブル制御装置２８は、テーブル４の位置情報の取得と、移動及び停止を制御する装置である。テーブル４には、移動距離を検出可能なテーブル位置検出器５が内蔵されており、テーブル制御装置２８は、図１に示すテーブル位置検出器５の出力により、テーブル４の位置を認識する。テーブル制御装置２８は、テーブル４にパルス信号を送信し、テーブル４を所望の位置に移動することができるようになっている。

基板チャック３３は、電気信号を受けて基板７，８を吸引して固定するチャックであり、チャック制御装置２９と接続され、チャック制御装置２９に制御される。チャック制御装置２９は、入出力インターフェース３０およびデータデータバス３１を介してＣＰＵ２４と接続されている。

吹付け装置９，１０，１５，１６は、基板７，８に気体を吹付ける装置であり、吹付け制御装置１８と接続される。気体吹付けの開始と停止、気体の流量等が吹付け制御装置１８に制御される。吹付け制御装置１８は、入出力インターフェース３０およびデータデータバス３１を介してＣＰＵ２４と接続されている。

発光装置１４は、基板７，８に紫外線を照射する装置であり、ＵＶ光源制御装置１７と接続される。紫外線照射の開始と停止、紫外線の光強度等がＵＶ光源制御装置１７に制御される。ＵＶ光源制御装置１７は、入出力インターフェース３０およびデータデータバス３１を介してＣＰＵ２４と接続されている。

（表面改質方法）
次に本発明の表面改質方法について図３〜図６にて説明する。図３は、表面改質方法のフローチャートであり、図４〜図６は表面改質方法を説明する図である。

図３のフローチャートにおいて、ステップＳ１は給材工程に相当し、表面改質装置１に基板７，８を搭載する工程である。次にステップＳ２に移行する。ステップＳ２は吹付け工程に相当し、基板７，８に気体を吹付ける工程である。次にステップＳ３に移行する。ステップＳ３は照射工程に相当し、基板７，８に紫外線を照射する工程である。ステップＳ３において、ステップＳ２の吹付け工程は継続して行われる。つまり、基板７，８に気体を吹付けつつ紫外線を照射する。次にステップＳ４に移行する。ステップＳ４は除材工程に相当し、基板７，８を表面改質装置１から取り出す工程である。以上の工程で基板７，８の表面改質の工程を終了する。

次に、図４〜図６を用いて、図３に示したステップと対応させて、表面改質方法を詳細に説明する。

図４（ａ）は、ステップＳ１に対応する図である。図４（ａ）に示すように、テーブル４に基板７，８を搭載する。基板７，８の表面には、シリコンの重合膜がプラズマ重合技術を用いて形成され、シリコンの重合膜の表面には、メチル基が形成されている。基板７，８は、図２に示す基板チャック３３によりテーブル４に固定される。

図４（ｂ）及び図４（ｃ）は、ステップＳ２に対応する図である。図４（ｃ）は、図４（ｂ）において、別の側面（図中Ａ方向）から見た図である。図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示すように、吹付け装置９，１０，１５，１６から気体３６を噴射する。この気体３６は、酸素を含む気体であれば良く、本実施形態では、例えば、空気を採用している。気体３６は、図１に示す乾燥装置１９により、除湿され、水分が除去されている。気体３６に油分や埃等が含まれる可能性がある場合は、気体３６をフィルターに通して清浄化するのが好ましい。

図４（ｄ）〜図６（ａ）は、ステップＳ３に対応する図である。図４（ｄ）に示すように、発光装置１４から紫外線３７を照射する。紫外線３７は、基板７，８の表面に形成されているメチル基を切断できるものであれば良く、本実施形態では、例えば、キセノンガスを封入した誘電体バリアランプを用いて、波長１７２ｎｍのエキシマ紫外線を照射している。ここでは、ステップＳ２における気体３６の吹出しと紫外線３７の照射とを行いつつ、テーブル４を発光装置１４と対向する場所の方向（図中Ｂ方向）に移動する。このとき、テーブル４の移動速度は一定にして、基板７と基板８とが紫外線３７に照射される時間が、等しくなるようにする。

図５（ａ）は、発光装置１４と対向する場所を、テーブル４が通過する図である。図５（ａ）に示すように、基板７，８に紫外線３７が照射される。吹付け装置９，１０，１５，１６から供給される気体３６は、紫外線３７の照射を受け、オゾンガスが形成される。しかし、オゾンガスは気体３６と共に、排気孔１１を通って排気される。従って、基板７，８がオゾンガスにより過剰に酸化されることを防止できる。

図５（ｂ）は、図５（ａ）において、別の側面（図中Ａ方向）から見た図である。図５（ｂ）に示すように、気体３６は、基板７，８に対して４方向から取り囲むように突きつけられて、排気孔１１から排気される。従って、気体３６は淀むこと無く流動して、オゾンガスが停滞しない様になっている。

図５（ｃ）は、テーブル４が方向を換えて進行している図である。テーブル４が、発光装置１４と対向する場所を通過し、方向を換えて、発光装置１４と対向する場所の方向（図中Ｃ方向）へ移動する。このとき、基板７，８に対して、気体３６を吹付け、紫外線３７を照射しつつテーブル４を移動する。

図５（ｄ）は、発光装置１４と対向する場所を、テーブル４が通過する図である。図５（ｄ）に示すように、基板７，８に紫外線３７が照射され、気体３６が吹付けられる。
図６（ａ）は、発光装置１４と対向する場所を、テーブル４が通過し終えた図である。テーブル４は、基板７，８に紫外線３７が照射される場所から移動して、紫外線３７が照射されない場所に移動するまで、気体３６が吹付けられる。

図６（ｂ）はステップＳ４に対応する図である。図６（ｂ）に示すように、紫外線３７の照射は停止され、気体３６の吹付けも停止される。テーブル４は、基板７，８が取り出し易い場所まで移動して、基板７，８は、表面改質装置１から除去される。基板７，８の表面は、メチル基が切断され、酸素、又は水酸基が結合し、表面改質が終了する。

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、基板７，８に酸素を含有する気体３６を吹付ける吹付け工程と、基板７，８に紫外線３７を照射する照射工程とが同時に行われる。気体３６中にて、紫外線３７を照射することで、基板７，８の表面を活性化し、酸素と接触させることにより、酸化することができる。このとき、酸素も紫外線３７の照射を受け活性化し、オゾンガスに変化する。オゾンガスは酸化作用が強いことから、基板７，８を酸化し過ぎてしまう場合がある。

吹付け工程において、酸素を含有する気体３６が供給されるとき、供給される気体と共にオゾンガスが排出される。従って、基板７，８の周囲には、オゾンガスに代わって、酸素を含む気体が存在するようになる為、気体３６中の酸素含有量と紫外線強度により基板７，８表面の改質の進行を制御することができる。その結果、この表面改質方法は、基板７，８表面の酸化の進行を制御し易い表面改質方法とすることができる。

（２）本実施形態によれば、吹付け装置９，１０が吹付ける気体３６は、基板７，８に向けて吹付けられる。このとき、気体３６は基板７，８の表面に沿って流れることから、被加工物の表面にて、停滞するオゾンガスを流動して排出することができる。

（３）本実施形態によれば、吹付け装置１５，１６が吹付ける気体３６は、発光装置１４に向けて吹付けられる。このとき、気体３６は発光装置１４に沿って流れることから、発光装置１４におけるテーブル４側の面１４ａにて、停滞するオゾンガスを流動して排出することができる。

（４）本実施形態によれば、発光装置１４と基板７，８とを相対移動して、紫外線３７を照射している。つまり、発光装置１４において紫外線を発光するランプが円柱状のとき、ランプの長さと、ランプと基板７，８とが相対移動する長さとの積に相当する面積に紫外線３７を照射することができる。従って、基板７，８を覆う面積に相当する発光装置１４は必要なく、少ない本数のランプで、広い面積を照射することができる為、紫外線発光部に供給する電力を少なくすることができる。その結果、本実施形態の方法及び装置は、省エネルギーな表面改質方法及び表面改質装置とすることができる。

（５）本実施形態によれば、発光装置１４は、エキシマを形成するキセノン、もしくはキセノンを主成分とする放電用ガスを充たした誘電体バリア放電エキシマランプを用いている。これにより、紫外線３７の波長が１８０ｎｍより短い光を照射することができる。従って、光子のエネルギーが強く、基板７，８の表面にある物質の分子結合を切断し、基板７，８の表面を活性化することができる。

（６）本実施形態によれば、テーブル４は排気孔１１を有している。吹付け装置９，１０，１５，１６が吹付ける気体は、排気孔１１から排気される。テーブル４には、基板７，８が載置され、吹付け装置９，１０，１５，１６が吹付ける気体３６は、基板７，８を通過して排気される。従って、基板７，８上に形成されるオゾンガスは、気体３６が通過するとき、気体３６と一緒に排気される。従って、この装置は、基板７，８がオゾンガスにより酸化され過ぎない表面改質装置１とすることができる。

（７）本実施形態によれば、発光装置１４とテーブル４とが対向する場所にあるとき、テーブル４の周囲に吹付け装置９，１０，１５，１６が配置され、気体３６が、テーブル４の周囲から吹付けられる。吹付けられる気体３６は、排気孔１１以外に流動する先が無いことから、確実に排気孔１１に流入する。従って、気体３６の流れは制御され、テーブル４の周囲から基板７，８上を通過して排気孔１１に流れる。その結果、オゾンガスは確実に排気することができる。

（８）本実施形態によれば、発光装置１４と基板７，８との間に吹付ける気体３６は、乾燥装置１９により水分が除去されている。基板７，８に照射される紫外線３７は、水分に吸収され易い性質がある。しかし、発光装置１４と基板７，８との間に吹付ける気体３６は、水分が除去されている為、紫外線３７は気体３６に吸収されにくくなっている。従って、この装置は、紫外線３７が吹付ける気体３６により殆ど減衰せずに照射される為、効率良く表面が改質する表面改質装置１とすることができる。

（９）本実施形態によれば、発光装置１４は、不活性ガスが充填されたランプハウスを備え、ランプハウス内には、ランプと反射鏡が配置されている。従って、発光装置は、外気の影響を受け難く、外気の成分が変わることがあっても、安定した出力の紫外線を発光することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明を具体化した表面改質装置の一実施形態について図７の表面改質装置の模式斜視図を用いて説明する。
この実施形態が第１の実施形態と異なるところは、図１に示した吹付け装置９，１０の配置が異なる点にある。

すなわち、本実施形態では、図７に示すように、表面改質装置４０は、発光装置１４の周囲に備えている吹付け装置１５，１６に加え、図中Ｘ方向両側に吹付け装置４１，４２を備えている。つまり、発光装置１４を取り囲むように吹付け装置１５，１６，４１，４２が配置されている。一方、テーブル４の周囲から図１に示す吹付け装置９，１０が排除されている。

上述したように、本実施形態によれば、第１の実施形態の効果（１）〜（９）に加えて、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、第１の実施形態において図１に示す吹付け装置９，１０が、無くなっていることから、吹付け装置９，１０に気体を供給する配管が不要となる。テーブル４は移動することから、テーブル４に配置される配管は、柔軟性が要求され、痛み易くなる。一方、発光装置１４は固定されている為、発光装置１４に配置される配管は、固定され、痛みにくい配置となる。従って、配管の保守を容易にすることができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明を具体化した表面改質装置の一実施形態について図８の表面改質装置の模式斜視図を用いて説明する。
この実施形態が第１の実施形態と異なるところは、図１に示した吹付け装置１５，１６の配置が異なる点にある。

すなわち、本実施形態では、図８に示すように、表面改質装置４５は、テーブル４の周囲に備えている吹付け装置９，１０に加え、図中Ｙ方向両側に吹付け装置４６，４７を備えている。つまり、テーブル４を取り囲むように吹付け装置９，１０，４６，４７が配置されている。一方、発光装置１４の周囲から図１に示す吹付け装置１５，１６が排除されている。

上述したように、本実施形態によれば、第１の実施形態の効果（１）〜（９）に加えて、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、第１の実施形態において図１に示す吹付け装置１５，１６が、排除されている。発光装置１４の内部には、紫外線を発光するランプが配置されている。このランプが発光する紫外線強度は、経時変化して弱くなり、所定の紫外線強度になったとき、ランプを交換する必要がある。本実施形態では、発光装置１４の周囲に吹付け装置１５，１６がないことから、ランプを交換し易い構造となっている。従って、紫外線を発光するランプ交換をし易い表面改質装置４５とすることができる。

（第４の実施形態）
次に、本発明を具体化した表面改質装置の一実施形態について図９の表面改質装置の模式斜視図を用いて説明する。
この実施形態が第３の実施形態と異なるところは、図８に示したテーブル４が固定され、発光装置１４が移動可能となっている点にある。

すなわち、本実施形態では、図９に示したように、表面改質装置５０は、基台２を備え、基台２の上面２ａには、テーブル５１が配置されている。テーブル５１のＸ方向及びＹ方向の両側には吹付け装置９，１０，４６，４７が配置されている。テーブル５１の上面５１ａには、基板７，８が配置される。また、テーブル５１の上面５１ａには、排気孔１１が形成され、吹付け装置９，１０，４６，４７から吹付けられる気体が、基板７，８の上面を通って、排気孔１１から排気されるようになっている。

基台２の上面２ａには、Ｘ方向両側の端において、Ｙ方向全幅に延在する案内レール３ａ，３ｂが形成されている。案内レール３ａ，３ｂの上には、移動テーブル５２ａ，５２ｂが配置され、移動テーブル５２ａ，５２ｂは、案内レール３ａ，３ｂに沿って移動可能となっている。また、移動テーブル５２ａ，５２ｂは、図示しない直動機構を備え、Ｙ軸方向に沿って所定の速度で往動又は、復動するようになっている。

移動テーブル５２ａ，５２ｂの上には、一対の支持台１２ａ，１２ｂが立設され、その一対の支持台１２ａ，１２ｂには、Ｘ方向に延びる支持部材１３が架設されている。支持部材１３のテーブル５１側には、発光装置１４が配置されている。

表面改質装置５０は、吹付け装置９，１０，４６，４７から気体を基板７，８に吹出して、発光装置１４から紫外線を照射しながら、移動テーブル５２ａ，５２ｂを移動する。紫外線が基板７，８を照射することから、基板７，８の表面は改質される。基板７，８の上において、紫外線を受けて形成されるオゾンガスは、吹付け装置９，１０，４６，４７から吹付けられる気体により排気孔１１に排気される。

上述したように、本実施形態によれば、第１の実施形態の効果（１）〜（９）、及び第３の実施形態の効果（１）に加えて、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、吹付け装置９，１０，４６，４７は、基台２に対して固定している。つまり、吹付け装置９，１０，４６，４７に気体を供給する配管も基台２に対して、固定されることとなる。第３の実施形態の様に、配管が移動することなく、固定されることから配管の劣化が少なくなり、保守し易い装置とすることができる。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。

（変形例１）
前記第１の実施形態において、発光装置１４は、キセノンガスを封入した誘電体バリアランプを採用し、波長１７２ｎｍの紫外線を照射したが、クリプトンガス、アルゴンガスを封入した誘電体バリアランプを用いても良い。同様な効果が得られる。

（変形例２）
前記第１の実施形態では、制御装置２０のメモリ２５内に動作手順に沿ったプログラム３２を記憶し、プログラム３２により表面改質装置１の制御を行ったが、これに限らず、電気回路にて構成される制御装置にて制御しても良い。周辺機器が手順通りに制御されれば良い。

第１の実施形態に係る表面改質装置の構成を示す模式斜視図。 表面改質装置の電気制御ブロック図。 表面改質方法のフローチャート。 表面改質方法を説明する図。 表面改質方法を説明する図。 表面改質方法を説明する図。 第２の実施形態に係る表面改質装置の構成を示す模式斜視図。 第３の実施形態に係る表面改質装置の構成を示す模式斜視図。 第４の実施形態に係る表面改質装置の構成を示す模式斜視図。

符号の説明

４…移動テーブルとしてのテーブル、７，８…被加工物としての基板、９，１０，１５，１６，４１，４２，４６，４７…吹付け装置、１１…排気孔、１４…発光装置、１８…気体供給装置としての吹付け制御装置、１９…乾燥装置、３６…気体、３７…紫外線。

Claims (10)

1. 被加工物の表面に紫外線を照射して、前記表面を改質する表面改質方法であって、
   酸素を含有する気体から水分を除去する乾燥工程と、
   前記被加工物に乾燥した前記気体を吹付ける吹付け工程と、
   発光装置が発光する紫外線を前記被加工物の前記表面に照射する照射工程と、
   前記吹付け工程で吹付ける気体を排気する排気工程と
   を有し、
   前記排気工程では、前記被加工物の間に形成された排気孔を通って排気することを特徴とする表面改質方法。
2. 請求項１に記載の表面改質方法であって、
   前記吹付け工程において、前記気体を吹付けるとき、前記被加工物に向けて前記気体を吹付けることを特徴とする表面改質方法。
3. 請求項１又は２に記載の表面改質方法であって、
   前記吹付け工程において、前記気体を吹付けるとき、前記被加工物に対して周囲から取り囲むように行うことを特徴とする表面改質方法。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の表面改質方法であって、
   前記照射工程では、前記発光装置と前記被加工物とを相対移動して、前記被加工物に紫外線を照射することを特徴とする表面改質方法。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の表面改質方法であって、
   前記発光装置は、エキシマを形成するキセノン、もしくはキセノンを主成分とする放電用ガスを充たした誘電体バリア放電エキシマランプを放電して、前記紫外線を発光することを特徴とする表面改質方法。
6. 被加工物の表面に紫外線を照射して、前記表面を改質する表面改質装置であって、
   前記紫外線を発光する発光装置と、
   酸素を含む気体を供給する気体供給装置と、
   前記気体から水分を除去する乾燥装置と、
   乾燥した前記気体を前記被加工物と前記発光装置との間に吹付ける吹付け装置と、
   前記吹付け装置で吹付ける気体を排気する排気孔と
   を有し、
   前記排気孔は、前記被加工物の載置面に形成されていることを特徴とする表面改質装置。
7. 請求項６に記載の表面改質装置であって、
   前記吹付け装置は、前記気体を吹付けるとき、前記被加工物に向けて前記気体を吹付けることを特徴とする表面改質装置。
8. 請求項６又は７に記載の表面改質装置であって、
   前記吹付け装置は、前記気体を吹付けるとき、前記被加工物に対して周囲から取り囲むように行うことを特徴とする表面改質装置。
9. 請求項６〜８のいずれか一項に記載の表面改質装置であって、
   移動テーブルを備え、前記移動テーブルは、前記発光装置と前記被加工物とを相対移動して、前記被加工物に紫外線を照射することを特徴とする表面改質装置。
10. 請求項６〜９のいずれか一項に記載の表面改質装置であって、
    前記発光装置は、ランプと反射鏡とを備え、不活性ガスが充填されたランプハウス内に配置されていることを特徴とする表面改質装置。

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