JP5077173B2

JP5077173B2 - 紫外線照射処理装置

Info

Publication number: JP5077173B2
Application number: JP2008249360A
Authority: JP
Inventors: 和則広井
Original assignee: GS Yuasa International Ltd
Current assignee: GS Yuasa International Ltd
Priority date: 2008-09-27
Filing date: 2008-09-27
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2028-09-27
Also published as: JP2010075888A

Description

本発明は、設定搬送経路に沿って搬送される処理対象物に向けて紫外線を照射する放電ランプと、前記設定搬送経路における前記放電ランプと前記処理対象物との間の空間にガスを供給するガス供給手段とが設けられ、前記ガス供給手段は、前記ガスの流路における前記放電ランプ及び前記設定搬送経路の下流側に前記ガスを排出する排出部が備えられて構成された紫外線照射処理装置に関する。

かかる紫外線照射処理装置は、処理対象物に対して例えば１７２ｎｍ等の真空紫外線と称される短波長の紫外線を照射して処理対象物の洗浄等の処理を行う装置である。
このような紫外線は、雰囲気中に過剰な酸素が存在すると、その酸素に吸収されて著しく減衰する。
このため、下記特許文献１にも記載のように、紫外線を放射する放電ランプと処理対象物との間の空間に窒素ガス等の不活性ガスを供給して紫外線の減衰を抑制することが従来から行われている。又、不活性ガスに空気等を設定量混入して、紫外線による処理に積極的に関与させてプロセスガスとして機能させる場合もある。

放電ランプと処理対象物との間の空間への不活性ガス等（以下、単に「ガス」と称する）の供給手法としては、従来、図２に例示して示すように、放電ランプ１００とその放電ランプ１００の下方に位置する板状の処理対象物ＴＴに対して、放電ランプの上方側から不活性ガスをダウンフローで供給する手法が考えられている。下記特許文献１では、そのダウンフローの気流を均一にするために不活性ガスの吹き出し口と放電ランプとの間に不活性ガスを拡散させる拡散板を配置しているが、基本的には同様の考え方のものである。

図２の紫外線照射処理装置では、装置の筐体１０１内を複数の搬送ローラ１０２にて搬送駆動し、その搬送ローラ１０２による処理対象物ＴＴの搬送経路中程に複数の放電ランプ１００を搬送経路に沿って並べて配置している。
ダウンフローで供給されるガスは、搬送ローラ１０２の下方位置に備えられている３つの排出口１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃのうち、主として中央に位置する排出口１０３ｂにて排出される。
このように装置の筐体１０１内にガスの流れを形成することで、放電ランプ１００と処理対象物ＴＴとの間の空間がガスに満たされ、放電ランプ１００から出射した紫外線が効率良く処理対象物ＴＴに到達すること等の効果が得られる。
特開２００５−１９７２９１号

しかしながら、本発明の発明者が各放電ランプの能力を詳細に調べた結果、図３に測定結果を示すように、処理対象物の設定搬送経路に沿って並べて配置されている放電ランプが照射する紫外線強度にばらつきが存在し、処理対象物への紫外線の到達効率が低い放電ランプが存在することがわかった。
ちなみに、図３においては、縦軸は処理対象物の搬送高さで測定した紫外線強度を示し、各ピークが各放電ランプに対応している。又、横軸は搬送上流端の基準位置からの距離を示しており、距離が大となる程、すなわち、図３のグラフで右側へ行くほど搬送方向の下流側であることを意味している。
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、放電ランプから出射される紫外線の処理対象物への到達効率を可及的に向上させる点にある。

本出願の第１の発明は、設定搬送経路に沿って搬送される処理対象物に向けて紫外線を照射する放電ランプと、前記設定搬送経路における前記放電ランプと前記処理対象物との間の空間にガスを供給するガス供給手段とが設けられ、前記ガス供給手段は、前記ガスの流路における前記放電ランプ及び前記設定搬送経路の下流側に前記ガスを排出する排出部が備えられて構成された紫外線照射処理装置において、前記紫外線を前記処理対象物に照射する処理室と、前記設定搬送経路における前記処理室の搬送上流側に位置する前室とが備えられ、前記処理室と前記前室とが隔壁にて区分され、前記設定搬送経路の入口又は出口から入った外部からの空気流が前記放電ランプの前記処理対象物に対する紫外線照射領域へ侵入するのを妨げる部材が前記処理室内に備えられている。

すなわち、図３のグラフで示すような紫外線強度の放電ランプ間のばらつきは、常に発生する訳ではなく、発生したりしなかったりすることから、本発明の発明者はどのような条件下で紫外線強度のばらつきが発生するのかを調べた。
その結果、紫外線照射処理装置単独では発生せず、処理対象物の搬送経路が一連に連なる状態に紫外線照射処理装置を他の処理装置に接続した際に特徴的に発生すること、更に、前記他の処理装置がどのような種類の処理装置であっても発生するという訳ではなく、装置の種類等によって発生したりしなかったりすることを特定した。
そして、前記他の処理装置が装置内部に強力な排気装置を有する装置である場合に発生することを見出した。

このことから、紫外線照射処理装置に接続された他の処理装置の排気装置が強力に空気を吸引すると、紫外線照射処理装置における処理対象物の搬送経路を通して空気を引込んでしまうことがわかった。
紫外線照射処理装置の下流側に前記他の処理装置を接続した場合を例示している図２によって説明すると、前記他の処理装置１１０の排気装置が排出口１１１を経て強力に吸引するとき、紫外線照射処理装置ＣＬにおける処理対象物の搬送系路の入口から更に上流側の処理装置１２０の搬送経路の空気を引込み、処理対象物の搬送経路を通して、図２において矢印Ｂにて示すような空気流を生じさせる。
この空気流は、紫外線照射処理装置の排出口１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃからも装置の内部空間から排出されるのであるが、搬送上流側では残存する酸素の量が大きく、その酸素による紫外線の吸収が搬送上流側ほど大となって図３のような特性となるのである。
以上は、紫外線照射処理装置の下流側に強力な排気装置を有する他の処理装置を接続した場合を例示して説明したが、上流側にそのような処理装置を接続する場合でも同様である。

処理対象物の搬送経路を確保する関係で上記のような空気流をなくすことは困難であるため、処理対象物の搬送経路（設定搬送経路）の入口又は出口から入った外部からの空気流が放電ランプの処理対象物に対する紫外線照射領域へ侵入するのを妨げる部材を備えて、放電ランプから処理対処物に至る空間に極力上記の空気流が侵入しないようにして、紫外線の損失を抑えたのである。
前記侵入阻止部材に流れを制限された外部からの空気流は、ガスの排出部へ至るガスの流路を形成する空間を通って、その排出部あるいは強力な排気装置を有する他の処理装置側へと流れていく。

又、本出願の第２の発明は、上記第１の発明の構成に加えて、前記部材は、前記放電ランプの前記処理対象物への紫外線照射領域近傍を覆うように形成されている。
すなわち、処理対象物の搬送経路を確保した状態で、放電ランプの処理対象物への紫外線照射領域近傍を覆って小さな部屋を形成することで、上記の空気流の侵入を抑制する。

上記第１の発明によれば、放電ランプから処理対処物に至る空間に極力空気流が侵入しないようにして、紫外線の損失を抑えるので、放電ランプから出射される紫外線の処理対象物への到達効率を可及的に向上できるものとなった。
又、上記第２の発明によれば、放電ランプの処理対象物への紫外線照射領域近傍を覆って小さな部屋を形成するだけの構成で上記の空気流の侵入を抑制するので、装置コストの増大を抑制しながら、放電ランプから出射される紫外線の処理対象物への到達効率を可及的に向上できるものとなった。

以下、本発明の紫外線照射処理装置をガラス基板用の洗浄装置に適用した場合の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
紫外線照射処理装置ＣＬは、洗浄処理の処理対象物ＴＴであるガラス基板１に対して１７２ｎｍの波長の真空紫外線を照射して、その紫外線及びその紫外線によって発生した活性酸素の洗浄作用によってガラス基板１表面の汚染物を除去する装置である。
紫外線照射処理装置ＣＬの筐体２内には、図１の概略断面図に示すように、ガラス基板１の入口ＧＩから出口ＧＯまでガラス基板１を載置搬送する搬送ローラ３が並べて配置され、この搬送ローラ３上にガラス基板１の搬送経路が設定されている。
搬送ローラ３の並びの中央部寄りの位置には、いわゆるエキシマランプと称される複数本の放電ランプ４がガラス基板１の搬送方向（図１中において矢印ＴＤにて示す方向）に並べて配置されている。
放電ランプ４の下面とガラス基板１の前記設定搬送経路とは数ｍｍ程度の間隔を空けて近接配置されており、前記設定搬送経路に紫外線照射領域を形成している。

筐体２の内部空間は、搬送上流側と搬送下流側との２箇所に備えられた隔壁５によって前室６，処理室７及び後室８の３部屋に大きく区分されている。これらの各部屋はガラス基板１が通過する開口部分を除いて外気の通気が遮断されており、各部屋には後述の不活性ガスを排出する排出口２ａ，２ｂ，２ｃが備えられている。
上述の放電ランプ４は、処理室７内に配置されている。

紫外線照射処理装置ＣＬでは、上流側（図１において右側）の入口からガラス基板１が搬入されてくると搬送ローラ３にてガラス基板１を下流側へ設定速度で搬送駆動し、放電ランプ４がガラス基板１に対して紫外線を照射する。
本実施の形態で例示する放電ランプ４は、ガラス基板１の搬送横幅方向に長い扁平形状を有しており、放電ランプ４の扁平面がガラス基板１の搬送経路と平行となる姿勢で取り付けられている。

放電ランプ４の材質は合成石英ガラスであり、放電ランプ４内には、例えばキセノン，アルゴン，クリプトン等の希ガス、必要に応じてフッ素，塩素等のハロゲンガス等が封入されている。
図示を省略するが、放電ランプ４の扁平面には上面側と下面側（ガラス基板１の存在側）とで一対の電極が形成されている。
上面側の電極は金属膜の電極が一様に形成されたベタ電極であり、下面側の電極は金属膜がメッシュ状に形成されたメッシュ電極である。
この上下一対の電極に交流高電圧が印加されると、放電ランプ４の内部空間でいわゆる誘電体バリア放電が発生して放電ランプ４内の封入ガス等に作用し、上記の１７２ｎｍ帯の紫外線を発生する。発生した紫外線は下面側のメッシュ電極の隙間を通過して外部に放射される。

放電ランプ４が照射する１７２ｎｍ帯の紫外線は空気中の酸素による吸収が大であるため、特に放電ランプ４と前記設定搬送経路を搬送されるガラス基板１との間の空間に洗浄に必要な量以上の過剰な酸素を排除するべく、その空間にガスを供給するガス供給手段ＧＳが備えられている。
本実施の形態では、このガスとして不活性ガス、より具体的には窒素ガスを使用しているが、他の不活性ガスを使用しても良い。又、目的に応じて少量の空気等を不活性ガスに混入して積極的に処理に利用するプロセスガスであっても良い。

ガス供給手段ＧＳは、ガスの流路の上流側にガス供給ダクト９が備えられ、前記排出口２ｂが、ガスを排出する排出部ＧＥとして放電ランプ４及び前記設定搬送経路の下流側に備えられている。
ガス供給ダクト９は、放電ランプ４側の面に多数の窒素ガスの噴出孔（ガス供給口）を備えており、図１において矢印Ａで模式的に示すように、隣合う放電ランプ４間に向けて窒素ガスを噴出する。
このガス供給手段ＧＳによって、筐体２内におけるガラス基板１の搬送経路付近の雰囲気は外部から供給される清浄なガスにて置換されており、前記設定搬送経路を通過したガスは主として処理室７下部の排出口２ｂから排出される。

放電ランプ４の設置箇所付近には、放電ランプ４等の支持部材も兼ねた縦壁１０がガラス基板１の搬送方向上流端の放電ランプ４と下流端の放電ランプ４とに近接して夫々設置され、ガラス基板１の搬送経路を挟んで反対側の搬送ローラ３側には仕切り板１１が設置されている。
この仕切り板１１は、前記設定搬送経路の入口ＧＩ又は出口ＧＯから入った外部からの空気流が放電ランプ４のガラス基板１に対する紫外線照射領域へ侵入するのを妨げる部材ＳＥとして備えられているものである。本実施の形態では、下流側に強力な排気装置を有する他の処理装置１１０が存在するものとして説明しているので、入口ＧＩからの空気流が前記紫外線照射領域へ侵入するのを妨げることになる。

仕切り板１１は、ガラス基板１の搬送方向での両端部を上方側に屈曲させて縦壁１１ａを形成しており、ガラス基板１の搬送横幅方向では処理室７の内部空間の全幅に延びて、ガラス基板１の全搬送幅をカバーしている。すなわち、放電ランプ４のガラス基板１への紫外線照射領域近傍を覆うように形成されている。より具体的には、仕切り板１１は、上下方向では、搬送ローラ３の下端近傍からガラス基板１の搬送経路手前位置までの範囲で存在し、ガラス基板１の搬送方向では、放電ランプ４が配置されている前記紫外線照射領域の全長に亘って存在し、ガラス基板１の搬送横幅方向では、上記のように搬送経路横幅の全幅に亘って存在している。
図１に示すように、仕切り板１１の縦壁１１ａは、搬送方向上流側及び下流側の双方において、搬送経路上方側の縦壁１０の直下に位置しており、縦壁１０と仕切り板１１とで処理室７内に、更に小さな部屋を形成している。

もちろん、縦壁１０の下端と縦壁１１ａの上端との間には、ガラス基板１の通過を許容する空隙を確保しており、この空隙がガス供給ダクト９から噴出された窒素ガスの通風経路となている。
従って、窒素ガスの流路を形成する縦壁１０，仕切り板１１及び処理室７もガス供給手段ＧＳの一部を構成している。
すなわち、開口部がガラス基板１の入口とガラス基板１の出口と窒素ガスの排出口２ｂとガス供給口とからなる処理室７内に、放電ランプ４と、ガス供給手段ＧＳとが設けられている。

図１に示す構成においても、紫外線照射処理装置ＣＬの下流側に位置する他の処理装置１１０の排気装置の強力で排出口１１１からの排気が強力であるとき、上流側の処理装置１２０と連通している入口ＧＩを経て外部の空気が引込まれることになる。
但し、図１に示す構成では、引込まれた空気の流れは図１において矢印Ｃで示すものとなり、縦壁１０と仕切り板１１とで構成される小さな空間には入り込まず、仕切り板１１の下方の広い空間を経て排出口２ｂから排出されるか、あるいは、更に下流側の出口ＧＯ等へと流れていく。

これは、縦壁１０と仕切り板１１とで構成される空間への入口部分がガラス基板１の通過が許容される程度の小さなものであること、及び、その入口部分から窒素ガスの排気圧力が作用していることによるものである。
従って、放電ランプ４による紫外線照射領域には外部から引込まれた空気流の侵入が十分に抑制され、紫外線の損失を抑制できる。

〔別実施形態〕
以下、本発明の別実施形態を列記する。
（１）上記実施の形態では、外部からの空気流が前記紫外線照射領域へ侵入するのを妨げる部材ＳＥとして、前記紫外線照射領域を覆う仕切り板１１を備える場合を例示しているが、この侵入阻止用部材ＳＥの具体構成は種々に変更可能である。
例えば、図４に示すように、処理室７内における各搬送ローラ３間に、前記設定搬送経路の入口ＧＩからの空気流の向きを排出部ＧＥ側へと案内する案内板２１を設置することで、前記紫外線照射領域への侵入を妨げるように構成しても良い。
尚、図４中において図１と同一の符号を付して示しているものは、図１について説明しているものと同一の機能を有するものである。

（２）上記実施の形態では、紫外線照射処理装置ＣＬの下流側に強力な排気装置を有する他の処理装置１１０が存在している場合を例示して説明したが、紫外線照射処理装置ＣＬの上流側にそのような処理装置が存在している場合でも同様である。
（３）上記実施の形態では、侵入阻止用部材ＳＥである仕切り板１１は、ガラス基板１の搬送経路を確保するための開口部分から窒素ガスを排出するように形成されているものとして説明したが、それ以外にも適宜に窒素ガスの排出のための開口を備えても良い。
（４）上記実施の形態では、本発明の紫外線照射処理装置ＣＬを洗浄装置に適用する場合を例示しているが、紫外線を使用する各種の処理装置に適用できる。

本発明の実施の形態にかかる紫外線照射処理装置の概略断面図従来の紫外線照射処理装置の概略断面図従来の紫外線照射処理装置における紫外線強度分布を示す図本発明の別実施形態にかかる紫外線照射処理装置の概略断面図

符号の説明

４放電ランプ
ＧＥ排出部
ＧＳガス供給手段
ＳＥ（空気流の侵入を妨げる）部材
ＴＴ処理対象物

Claims

設定搬送経路に沿って搬送される処理対象物に向けて紫外線を照射する放電ランプと、前記設定搬送経路における前記放電ランプと前記処理対象物との間の空間にガスを供給するガス供給手段とが設けられ、
前記ガス供給手段は、前記ガスの流路における前記放電ランプ及び前記設定搬送経路の下流側に前記ガスを排出する排出部が備えられて構成された紫外線照射処理装置であって、
前記紫外線を前記処理対象物に照射する処理室と、前記設定搬送経路における前記処理室の搬送上流側に位置する前室とが備えられ、
前記処理室と前記前室とが隔壁にて区分され、
前記設定搬送経路の入口又は出口から入った外部からの空気流が前記放電ランプの前記処理対象物に対する紫外線照射領域へ侵入するのを妨げる部材が前記処理室内に備えられている紫外線照射処理装置。
前記部材は、前記放電ランプの前記処理対象物への紫外線照射領域近傍を覆うように形成されている請求項１記載の紫外線照射処理装置。