JP5233551B2 - エキシマランプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、エキシマランプ装置に係わり、特に、紫外線照射処理に使用されるエキシマランプ装置に関する。

現在、例えば、液晶表示パネルのガラス基板を紫外線照射によって洗浄する工程等においては、波長２００ｎｍ以下の真空紫外線を放射するエキシマランプを備えたエキシマランプ装置が使用されている。このようなエキシマランプ装置に使用されるエキシマランプは、特許文献１にも記載されているように、紫外線を効率よく放射するために、シリカ粒子を主体とした紫外線反射膜が、被照射物に対して水平配置された放電容器の被照射物に対して紫外線を放射する面、つまり、光出射方向側の面を除いた放電容器内面に形成されている。

しかしながら、紫外線反射膜を放電容器内上面に備えたエキシマランプでは、生成された紫外線は上方の放電容器壁には紫外線反射膜に隔絶されて到達しないが、下方の放電容器壁には上方の紫外線反射膜からの反射光を加えた強力な紫外線が照射される。通常、エキシマランプはその長手方向の両端において支持されており、その中央部においては支持されていない。

そのため、点灯時間が経過するに従って、下方の放電容器壁、つまり放電容器の光出射方向側の壁を構成するガラスに、真空紫外線が照射されることに起因して生ずる紫外線歪みが経時的に蓄積される。その結果、この紫外線歪みの影響によって、光出射方向側のガラスが主として長手方向に収縮し、放電容器全体が、紫外線反射膜が形成された方向に向かって凸状に反ってしまうことが確認されている。図５の模式図で示すと、破線が凸状に反る前のエキシマランプ１０２であり、実線が矢印方向に凸状に反ったエキシマランプ１０２である。

エキシマランプ１０２が上方に反ってしまうと、エキシマランプ１０２の両端側と中央部とでは被照射物である液晶ガラス基板等のワーク面とエキシマランプ１０２間の距離が異なってくる。ワーク面とエキシマランプ１０２間の距離が異なると、光照射強度がワーク面上の部位によって相違してしまい、均一な紫外線処理ができなくなり、当然のことながら処理後のワークに不具合を生じる。そこでエキシマランプ１０２の中央部にエキシマランプが上方へ反らないように機械的に移動を制限する移動制限部材を設ける必要があった。

図６は、エキシマランプ装置１００の筐体１０１からエキシマランプ１０２の方向に角材状の移動制限部材１０３を突設した状態を示す図であり、図６（ａ）はエキシマランプ装置１００の全体を示す概略構成を示す図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
これらの図に示すように、この移動制限部材１０３は、一端が筐体１０１に固定され、他端がエキシマランプ１０２の放電容器１０５上の電極部１０４に当接して、エキシマランプ１０２の上方への反りを抑制している。しかし、エキシマランプ１０２を支持している筐体１０１は、金属製であるため、ランプ点灯時には、エキシマランプ１０２からの放射熱等によって昇温し、ランプ消灯後には温度低下するため、膨張収縮する。移動制限部材１０３は、エキシマランプ１０２の金属製の網状電極１０４に接するため、絶縁性部材、典型的にはセラミック材で構成されるため、筐体１０１の膨張収縮によって網状電極１０４に当接している箇所が網状電極１０４を押し付けながら左右に擦れる。その結果、金属粉が生じ、この金属粉が被処理物１０５であるワーク面に落下したり、または導電性ペーストからなる印刷後に焼成された印刷電極のような場合には、印刷電極が擦れて剥がれてワーク面に落下する等の問題が生じるおそれがある。
特開２００８−６６０９５号公報

本発明の目的は、上記の問題点に鑑みて、金属製の筐体と、筐体の下方側に筐体と離間して保持された、放電容器の外面に電極部を配設し、放電容器の内面の一部に紫外線反射膜を備えたエキシマランプを有するエキシマランプ装置において、エキシマランプの反りを抑制する移動制限体を備え、被照射物に対して均一な紫外線照射を維持しつつ、放電容器の外面に形成された電極部からのパーティクルの落下を防止するエキシマランプ装置を提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
第１の手段は、金属製の筐体と、該筐体の下方側に該筐体と離間して保持された、短手方向と長手方向に伸びる放電容器の外面に電極部が配設され、前記放電容器の前記筐体側内面に紫外線反射膜を備えたエキシマランプとを有し、該エキシマランプから放射される紫外線を被処理物に照射するエキシマランプ装置において、前記放電容器の一方の端部は前記筐体に固定保持され、他方の端部は長手方向へ移動自在に前記筐体に保持され、前記筐体と該筐体と下方に位置する前記エキシマランプとの間に、前記筐体に対する前記エキシマランプの上方への移動を制限する移動制限体を備え、該移動制限体は前記エキシマランプの長手方向に回転可能に設けられた回転コロを備えることを特徴とするエキシマランプ装置である。
第２の手段は、第１の手段において、前記移動制限体は、断面が前記エキシマランプ側に開放した略コ字状の基体と、該基体の略コ字状の開口部に設けられ、前記回転コロの脱落を防止する脱落防止部材と、該脱落防止部材に遊嵌した状態で保持され、前記基体の略コ字状の開口部底面と前記エキシマランプとにおいてのみ当接するも回転可能に設けられた前記回転コロとを有することを特徴とするエキシマランプ装置である。
第３の手段は、第１の手段又は第２の手段において、前記回転コロの周面は、釉薬が被覆され焼成されてなることを特徴とするエキシマランプ装置である。
第４の手段は、第１の手段ないし第３の手段のいずれか１つの手段において、前記放電容器は、上壁と下壁と４つの側壁で区画された断面が偏平な矩形管状に形成され、該放電容器にはエキシマ発光ガスが封入され、前記紫外線反射膜はシリカを主成分とし、前記放電容器の上壁外面および下壁外面には対向する前記電極部が形成されていることを特徴とするエキシマランプ装置である。

請求項１に記載の発明によれば、エキシマランプの反りを抑制し、被照射物に対して均一な紫外線照射を維持できるとともに、エキシマランプの電極部からのパーティクルの落下を防止することができる。
請求項２に記載の発明によれば、回転コロが基体とエキシマランプとの間で当接するも回転可能に設けられているので、回転コロが電極部に当接したときには、筐体とエキシマランプとの間に生じる相対的なエキシマランプの長手方向の変位に対して、回転コロが回転するために、エキシマランプの反りが抑制され、被照射物に対して均一な紫外線照射を維持しつつ、エキシマランプの電極部からのパーティクルの落下を確実に防止することができる。
請求項３に記載の発明によれば、回転コロの周面には釉薬が被覆され焼成されているので、回転コロの回転に際して、開口部底面と回転コロとの摩擦を少なくすることができ、より一層、エキシマランプの電極部からのパーティクルの落下を防止することができる。
請求項４に記載の発明によれば、断面が偏平な矩形管状で、放電容器の内面にシリカを主成分とする紫外線反射膜が形成され、放電容器の上壁外面および下壁外面には対向する電極部が形成されてなるエキシマランプにおいて、エキシマランプの反りを抑制し、被照射物に対して均一な紫外線照射を維持しつつ、エキシマランプの電極部からのパーティクルの落下を防止することができる。

本発明の一実施形態を図１ないし４図を用いて説明する。
図１は、本実施形態の発明に係るエキシマランプ装置１の概略構成を示す正面図、図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
同図に示すように、エキシマランプ３は、金属製の筐体２の下方側に筐体２と離間してランプホルダー４により、一方の端部が固定保持され、他方の端部が長手方向への移動自在のためにランプ支持バネ４１等で保持されている。また、筐体２とエキシマランプ３間には、エキシマランプ３の略中央部にエキシマランプ３が上方へ反らないように、絶縁性部材からなり、エキシマランプ３の長手方向に回転する回転コロ５１を備える移動制限体５が設けられる。

図３は、本発明に係るエキシマランプ装置１に使われるエキシマランプ３の構成を示す図であり、図３（ａ）はエキシマランプ３の全体構成を示す斜視図、図３（ｂ）はエキシマランプ３のＢ−Ｂ断面図である。
これらの図に示すように、エキシマランプ３は、上壁３１１と下壁３１２と４つの側壁３１３で区画され、断面が偏平な矩形管状で長手方向と短手方向を有する放電容器３１を有している。放電容器３１内にはエキシマ発光ガスが封入され、放電容器３１の光放射面を除いた少なくとも筐体２側内面にはシリカを主成分とする紫外線反射膜３３が形成されている。放電容器３１の上壁３１１外面及び下壁３１２外面には、対向するメッシュ状の電極部３２が導電性ペーストを焼成してなる電極として形成されている。

なお、電極部３２は、メッシュ状の電極に限らず、一様に電極が形成されたものでも良い。また、エキシマランプの形状は、図３に示したような断面矩形形状の角型のエキシマランプ以外にも二重管タイプのエキシマランプであってもかまわない。

図４（ａ）は、筐体２とエキシマランプ３間に設けられる移動制限体５の組立時の構成を示す斜視図、図４（ｂ）は移動制限体５を構成する回転コロ５１と基体５３から回転コロ５１の脱落を防止するために設けられる脱落防止部材５２を取り出して示した斜視図、図４（ｃ）は移動制限体５の組立完成時の構成を示す斜視図である。

これらの図に示すように、移動制限体５は、その断面がエキシマランプ３側に向けた略コ字状に形成された基体５３と、基体５３の開口部５４に固定ネジ５５に固定された脱落防止部材５２が貫通して遊嵌した状態で、所定の幅を持った周面を備え、ランプ長手方向に回転する回転コロ５１とを有しており、筐体２の下面からエキシマランプ３の方向に突出するように配設されている。より詳細には、脱落防止部材５２は中空円環状の回転コロ５１の中空部分に配置され、回転コロ５１は基体５３の略コ字状の開口部底面５６とエキシマランプ３とにおいてのみ当接するも回転可能に設けられている。回転コロ５１が、エキシマランプ３の放電容器３１上に配設された電極部３２に当接したときには、放電容器３１と筐体２との間に生じる相対的なランプ長手方向の変位に対して回転コロ５１が回転する。

さらに、移動制限体５の少なくとも回転コロ５１の周面には、釉薬が塗布され焼成されている。釉薬を塗布焼成することによって、回転コロ５１の表面がガラス質成分に覆われて滑らかとなる。そのため、回転コロ５１の周面に釉薬が塗布焼成されていない場合に比べて、回転コロ５１が移動制限体５の他の構成部材に接触したり、エキシマランプ３の電極部３２に当接した場合に、回転コロ５１を構成するセラミックの粉体がパーティクルとして発生する可能性が一層少なくなる。なお、釉薬の成分は、例を挙げれば、シリカ、アルミナを主成分とし、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属の酸化物を含み、微量の遷移金属を含む。なお、回転コロの材質としてはステアタイトに限らず、アルミナや窒化珪素や窒化硼素等の機械的強度の強いセラミックであればよい。

移動制限体５を１つ設ける場合は、ランプ長手方向においてエキシマランプ３の略中央付近に位置させるのが好ましいが、移動制限体５を複数設ける場合は、各移動制限体５間で適宜の間隔を設けて配置される。

次に、本発明に係る回転コロを有する移動制限体を備えるエキシマランプ装置と従来技術に係る回転コロを有しない移動制限体を備えるエキシマランプ装置とにおいて、エキシマランプ表面の電極部からのパーティクルや剥離の発生の有無についての比較実験について説明する。

比較実験に使用したエキシマランプは、（１）放電容器は石英ガラス、発光ガスはキセノンガス、形状は長手方向全長１６０ｃｍ、短手方向４ｃｍ、高さ１．５ｃｍであり、電極は金の焼成電極、電極厚みは１０μｍである。紫外線反射膜は、成分はシリカ９０％＋アルミナ１０％の混合膜、膜厚は３０μｍであり、放電容器内面長手方向上面と側面に形成（特許文献１参照）されている。（２）点灯時の入力は、入力電力４００Ｗである。（３）移動制限体の回転コロの材質はステアタイト製であり、周面に釉薬が塗布焼成されている。

本発明に係る移動制限体をエキシマランプに当接させた構成にて、積算点灯時間３０００時間経過の時点で電極の擦れによる剥離やパーティクルの発生の有無について確認した。その結果、電極の剥離やパーティクルの発生は全く確認されなかった。また、エキシマランプの反りはなく、被処理物面からの高さも当初の高さに維持された。即ち、被処理物面に対して均一な紫外線照射を維持できることが分かった。

一方、比較例として、エキシマランプは本発明のものと同じものを用い、回転コロを有しない単なる移動制限部材を押し当てただけの構成にて、積算点灯時間３０００時間経過の時点で電極の擦れによる剥離やパーティクルの発生の有無について確認をした。その結果、エキシマランプの反りは防止できるものの、電極の剥離によると考えられるパーティクルの発生が見られた。

本発明に係るエキシマランプ装置１の概略構成を示す正面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明に係るエキシマランプ装置１に使われるエキシマランプ３の構成を示す図である。 筐体２とエキシマランプ３間に設けられる移動制限体５の組立時、回転コロ５１と脱落防止部材５２の取り出し時、及び移動制限体５の組立完成時のそれぞれの構成を示す斜視図である。 凸状に反る前の破線で示したエキシマランプ１０２、及び矢印方向に凸状に反った実線で示したエキシマランプを示す図である。 エキシマランプ装置１００の筐体１０１からエキシマランプ１０２の方向に角材状の移動制限部材１０３を突設した状態を示す図である。

符号の説明

１ エキシマランプ装置
２ 筐体
３ エキシマランプ
３１ 放電容器
３１１ 上壁
３１２ 下壁
３１３ 側壁
３２ 電極部
３３ 紫外線反射膜
４ ランプホルダー
４１ ランプ支持バネ
５ 移動制限体
５１ 回転コロ
５２ 脱落防止部材
５３ 基体
５４ 開口部
５５ 固定ネジ
５６ 開口部底部

Claims (4)

1. 金属製の筐体と、該筐体の下方側に該筐体と離間して保持された、短手方向と長手方向に伸びる放電容器の外面に電極部が配設され、前記放電容器の前記筐体側内面に紫外線反射膜を備えたエキシマランプとを有し、該エキシマランプから放射される紫外線を被処理物に照射するエキシマランプ装置において、
   前記放電容器の一方の端部は前記筐体に固定保持され、他方の端部は長手方向へ移動自在に前記筐体に保持され、前記筐体と該筐体の下方に位置する前記エキシマランプとの間に、前記筐体に対する前記エキシマランプの上方への移動を制限する移動制限体を備え、該移動制限体は前記エキシマランプの長手方向に回転可能に設けられた回転コロを備えることを特徴とするエキシマランプ装置。
2. 前記移動制限体は、断面が前記エキシマランプ側に開放した略コ字状の基体と、該基体の略コ字状の開口部に設けられ、前記回転コロの脱落を防止する脱落防止部材と、該脱落防止部材に遊嵌した状態で保持され、前記基体の略コ字状の開口部底面と前記エキシマランプとにおいてのみ当接するも回転可能に設けられた前記回転コロとを有することを特徴とする請求項１に記載のエキシマランプ装置。
3. 前記回転コロの周面は、釉薬が被覆され焼成されてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエキシマランプ装置。
4. 前記放電容器は、上壁と下壁と４つの側壁で区画された断面が偏平な矩形管状に形成され、該放電容器にはエキシマ発光ガスが封入され、前記紫外線反射膜はシリカを主成分とし、前記放電容器の上壁外面および下壁外面には対向する前記電極部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載のエキシマランプ装置。