JP5051160B2 - 紫外線照射装置 - Google Patents
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Description
0.8≦Y2×P2/Y1×P1≦1.2
第2の発明に係る紫外線照射装置は、第1の発明において、前記装置は、前記エキシマランプと前記光取込部との距離Y1を調整する調整手段を有することを特徴とする。
第3の発明に係る紫外線照射装置は、第1又は2の発明において、光取込部に真空紫外光の波長を変換する波長変換手段が設けられたことを特徴とする。
第4の発明に係る紫外線照射装置は、第3の発明において、前記波長変換手段と前記光取込部との間には、不活性ガスが導入されたことを特徴とする。
第2の発明に係る紫外線照射装置は、上記特徴により、0.8≦Y2×P2/Y1×P1≦1.2を満たすように、調整手段によって距離Y1を調整することができる。
第3の発明に係る紫外線照射装置は、上記特徴により、光取込部に設けた波長変換手段によって真空紫外光の波長を変換することができ、その波長が200nmより長い場合、酸素に吸収されることがないので、変換された光が受光部に到達するときまでに酸素に吸収されることを抑制できる。
第4の発明に係る紫外線照射装置は、上記特徴により、波長変換手段と光取込部との間での酸素量が抑制でき、この間での真空紫外光の強度が低下することを抑制できる。
図1は、装置1に具備されるエキシマランプ5の長手方向に対して直交する断面図である。
この筐体2は、その内部でオゾンが生じるため、このオゾンへの耐性を有する部材が採用され、例えばアルミニウムからなる金属部材により構成される。
基台35の載置部352には、内部の貫通孔355に連通する流路353が設けられ、この流路353に不活性ガスN2を導入する導入管354が設けられる。
基台35の挿通部351の一端(エキシマランプ5側の端部)には、貫通孔355側に突出する保持部356が設けられる。
光取込体36には、その内部を貫通する中空部364が設けられており、この中空部364は、基台35の貫通孔355に連通する。光取込体36の一端には、内部の中空部364に向かって突出する突出部362が設けられ、この突出部362の中心には、中空部364に連通する光取込部363が設けられる。
箱体34の下面(図1における箱体34の紙面下側の面)には、基台35の貫通孔355と箱体34の内部とを連通するように、開口部341が設けられる。この開口部341には、箱体34の内部から蓋をするように波長変換手段33が設けられ、この波長変換手段33の上面(図1における波長変換手段33の紙面上側の面)には、例えば色ガラスからなるフィルタ32が設けられる。
このように箱体34の内部には、開口部341に蓋をする波長変換手段33と、波長変換手段33の上面に設けられたフィルタ32とが、例えばかしめられるなどして設けられる。
さらに箱体34の内部には、フィルタ32の上側(図1におけるフィルタ32の紙面上側)に、例えばフォトダイオードからなる受光部31が、フィルタ32と波長変換手段33とを介して開口部341に対向するように配置される。
フォトダイオードでは、例えば300nm〜1000nmの受光領域を有しているのに対し、波長変換手段33で得られる波長領域は、400nm〜700nmであるとき、両者の波長領域は不一致である。概してフォトダイオードの受光領域は、波長変換手段33で変換される波長領域よりも大きい。エキシマランプ5から出射される光は、真空紫外光以外に可視光も出射されているため、フィルタ32を設けていない場合、フォトダイオードでは、波長変換手段33で変換された波長領域の強度と、エキシマランプ5からの可視光の波長領域の強度とを受光してしまい、波長変換手段33で変換された光の強度(すなわち、真空紫外光の強度)が正確にはわからなくなってしまう。
このため、フィルタ32では、真空紫外光の強度を検知するための波長領域(波長変換手段33で変換された波長領域の一部又は全て)を透過するが、波長変換手段33で変換されていない波長領域を遮光する。このようなフィルタ32としては、例えば400nm〜550nmの波長を透過する場合、例えば酸化クロム(Cr2O3)が添加された色ガラスや、透明ガラスの外面に例えば二酸化ケイ素(SiO2)からなるペーストを塗布したものが用いられる。
なお、この酸素濃度P1,P2は、エキシマランプ5の点灯を開始したときの酸素濃度のことであり、距離Y1,Y2の任意の一点で測定したときの値である。
距離Y1,Y2及び酸素濃度P1,P2の数値の一例を示すと、Y1=5mm,Y2=4mm,P1=0.8酸素濃度%,P2=1酸素濃度%である。
放電容器51の放電空間511には、例えばキセノンガスのような発光ガスが封入されている。
この電極521,522は、例えば銅と低融点ガラスとを混合した導電性ペーストを放電容器51の外面に網状に塗布して焼成することで形成したものである。
この光取出口531には、図1で示す光センサ3の光取込部363が位置するように配置される。
エキシマランプ5は、給電されることで、放電容器51の内部で発光ガスが励起され、エキシマ放電を生じ、このエキシマ放電によって200nm以下の真空紫外光を放射する。
放電容器51の内部に封入された発光ガスが、例えばキセノンガスの場合、172nmにピーク波長を有する真空紫外光が放射される。この真空紫外光は、図2(b)に示すように、放電容器51の上面に反射膜53に反射され、放電容器51の下面を透過して放電容器51の外方に放射される。図2(b)でいう放電容器51の下面は、図1においては、被照射物Wに直接対向する面であるので、放射された真空紫外光が被照射物Wに向かって照射される。
被照射物Wの搬送によって、酸素の対流が起こってエキシマランプ5と光センサ3との間に酸素が流入しようとするが、ブロー管212からの混合ガスの吹き込みによって、エキシマランプ5と光センサ3との間では気圧が高まるので、搬送による酸素流入が抑制される。このため、エキシマランプ5と光センサ3との間の酸素濃度P2は、ブロー管212の吹出しにより制御できる。
光センサ3の光取込部363は、エキシマランプ5の反射膜53の光取出口531に、エキシマランプ5の放電容器51を介して対向配置される。このとき、光取込部363とエキシマランプ5との距離は、例えば4mmである。
エキシマランプ5の内部で生じた真空紫外光は、エキシマランプ5の一端(図2においては、紙面奥側の端部)においては、反射膜53に光取出口531が設けられていることから、光取出口531を通った真空紫外光が放電容器51を通り、図1に示す、光センサ3の光取込部363に向かって放射される。このとき、光取込部363とエキシマランプ5との間には、不活性ガスと酸素との混合ガスNOが吹き込まれているので、放電容器51を通った真空紫外光は、その一部が酸素に吸収されることでオゾンを形成し、残った真空紫外光が光取込部363に取り込まれる。このとき、光取込部363とエキシマランプ5との間では、オゾンを生じた状態で、その酸素濃度P1が例えば0.8酸素濃度%となる。
0.8≦Y2×P2/Y1×P1≦1.2 (1)
これにより、エキシマランプ5と被照射物Wとの間に存在する酸素量と、エキシマランプ5と光取込部363との間に存在する酸素量とを近似(本発明の数値例では一致)させることができるので、エキシマランプ5からの真空紫外光が酸素に吸収される量を被照射物W側と光取込部363側とで近似(本発明の数値例では一致)させることができる。このため、光取込部363から取り込み、受光部31で検知した真空紫外光の強度は、エキシマランプ5に照射された真空紫外光の強度に近似(本発明の数値例では一致)させることができる。
また、光センサ3で検知した真空紫外光の強度によって、エキシマランプ5の交換時期を従来の技術に比して正しく知ることができるので、不所望に早いランプ交換を抑制することができる。
また、光センサ3内に充填される不活性ガスN2も同じく、真空紫外光を吸収しないものであれば用いることができ、例えば、窒素ガスやアルゴンガスなどを用いることができる。
上記式(1)は、これらの点を考慮して、その波打った外面による距離変動を許容するために、上下限値を設けた。なお、この上下限値の根拠は、後述の実験で示す。
図3は、装置1に具備されるエキシマランプ5の長手方向に対して直交する断面図である。
なお、図3には、図1及び2に示したものと同じものに同一の符号が付されている。
図3の説明として、図1及び2と共通する部分は省略し、相違する部分について述べる。
図4は、装置に具備されるエキシマランプ5の長手方向に対して直交する断面図である。
なお、図4には、図1及び2に示したものと同じものに同一の符号が付されている。
図4の説明として、図1及び2と共通する部分は省略し、相違する部分について述べる。
光取込体36は、図示しない樹脂接着剤によって基台35に接着・固定される。
図5は、装置に具備されるエキシマランプ5の長手方向に対して直交する断面図である。
なお、図5には、図1及び2に示したものと同じものに同一の符号が付されている。
図5の説明として、図1及び2と共通する部分は省略し、相違する部分について述べる。
なお、フィルタ32は、図5においては、波長変換手段33の上面に配置したが、必ずしもこの位置ではなくてもかまわなく、波長変換手段33と受光部31の間であって、波長変換手段33で変換された可視光を受光部31に到達するまでに所望の光を透過できる位置に配置されれば良い。
図6は、装置に具備されるエキシマランプ5の長手方向に対して直交する断面図である。
なお、図6には、図1及び2に示したものと同じものに同一の符号が付されている。
図6の説明として、図1及び2と共通する部分は省略し、相違する部分について述べる。
この調整手段4には、光取込体36のつば部361が載置される。このため、調整手段4は、その固定される位置によって、エキシマランプ5と光取込体36との間の距離が調整できる。
図7は、装置に具備されるエキシマランプ5の長手方向に対して直交する断面図である。図7は、紫外線照射装置1のうち、光センサ3とエキシマランプ5とを示した一部拡大図である。
なお、図7には、図1及び2に示したものと同じものに同一の符号が付されている。
図7の説明として、図6と共通する部分は省略し、相違する部分について述べる。
基台35の長手方向(エキシマランプ5に向かう方向)において、止めネジ43によって挟持される位置を調整することで、光取込部363とエキシマランプ5との距離Y1が調整できることから、止めネジ43と取付口24とが調整手段4となる。
また、図7(a)及び図7(b)で示した調整手段4は、エキシマランプ5と光取込口との距離を調整できれば良いので、図1,図3及び図5においては、必ずしも基台35を挟持しなくても、光取込体36の外周面を挟持して、距離を調整してもかまわない。
前述のように、エキシマランプ5の放電容器51は、例えば石英ガラスのようにその外面形状が波打った状態であり、この波打った外面に起因して対流が生じ、この対流によって酸素濃度が変動する。このエキシマランプ5に起因する酸素濃度の変動量を求めたのが、次の実験である。
このとき、図8(a)に示すように、エキシマランプ5の短手方向の幅は43mmであり、その中央の位置の下方にP2が位置する。実験では、このP2の下方位置を0mmとし、この0mmの位置から被照射物Wの先端の位置までの相対距離を順次測定し、相対距離の変動に伴って位置P2の測定値の変動を計測した。例えば、図8(a)での被照射物の位置は−80mmの位置である。
図8(b)に示すように、0mmの位置から+80mmの範囲では、エキシマランプ5の外面の波打った形状に起因して、酸素濃度が0.8%〜1.2%の変動が生じる。このため、上述した式(1)では、この変動を許容するように、Y2×P2/Y1×P1の酸素濃度の範囲を0.8%〜1.2%とした。
2 筐体
211 ガス導入口
212 ブロー管
213 吹出し口
22 排気口
231 搬入口
232 搬出口
24 取付口
3 光センサ
31 受光部
32 フィルタ
33 波長変換手段
34 箱体
341 開口部
35 基台
351 挿通部
352 載置部
353 流路
354 導入管
355 貫通孔
356 保持部
357 スリット
36 光取込体
361 つば部
362 突出部
363 光取込部
364 中空部
365 蓋部
4 調整手段
41 ボルト
42 ナット
43 止めネジ
5 エキシマランプ
51 放電容器
511 放電空間
521 一方の電極
522 他方の電極
53 反射膜
531 光取出口
N2 不活性ガス
NO 不活性ガス及び酸素ガス
Y1 光取込部からランプ外面までの距離
Y2 ランプ外面から被照射物までの距離
P1 光取込部からランプ外面までの酸素濃度
P2 ランプ外面から被照射物までの酸素濃度
W 被照射物
Claims (4)
- 被照射物に対して真空紫外光を出射するエキシマランプと、この真空紫外光を受光すると共に光取込部を備えた光センサと、エキシマランプを取り囲む筐体と、からなる紫外線照射装置において、
前記光取込部は、前記エキシマランプにおいて、前記被照射面と対向する面と反対側の面に対向し、
前記光取込部と前記エキシマランプとの間に不活性ガスと酸素との混合ガスを吹き出すブロー管を有し、
前記光取込部と前記エキシマランプとの距離をY1、その間の酸素濃度をP1とし、
前記エキシマランプと前記被照射物との距離をY2、その間の酸素濃度をP2とするとき、
以下の関係を満たす
ことを特徴とする紫外線照射装置。
0.8≦Y2×P2/Y1×P1≦1.2 - 前記装置は、前記エキシマランプと前記光取込部との距離Y1を調整する調整手段を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の紫外線照射装置。 - 前記光取込部に真空紫外光の波長を変換する波長変換手段が設けられた
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の紫外線照射装置。 - 前記波長変換手段と前記光取込部との間には、不活性ガスが導入された
ことを特徴とする請求項3に記載の紫外線照射装置。
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