JPH07185489A

JPH07185489A - 紫外線照射式改質装置

Info

Publication number: JPH07185489A
Application number: JP34907593A
Authority: JP
Inventors: Satoru Tanaka; 悟田中; Kazuhiro Miyagawa; 和弘宮川
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 1995-07-25

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】処理室に収容された低圧水銀灯の最冷部温度を
一定に保ち、紫外線強度の変動を少なくした紫外線照射
式改質装置を提供する。【構成】処理室５に収容されたワークＷに、この処理室
に設けた低圧水銀灯７１から紫外線を照射し、この紫外
線によってワ−クの表面を改質する装置において、上記
低圧水銀灯は、発光管の最冷部が下側となるような傾斜
姿勢で上記処理室に設置したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回路基板の表面処理な
どのように、ワークとしての基板に紫外線を照射するこ
とによってワーク表面の洗浄、分解などの改質処理を行
う紫外線照射式改質装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高出力低圧水銀灯から照射される水銀共
鳴線である１８５nmおよび２４５nmの短波長紫外線は、
それ単独で、またはオゾンや酸素原子と組み合わせて使
用することにより、ガラス、シリコン、金属、樹脂など
からなる基板表面に付着する有機化合物を分解し、これ
らの除去あるいはこれらを含む物質の性質を変える作用
があることは知られている。すなわち、ワークとしての
上記基板に１８５nmおよび２４５nmの短波長紫外線を照
射すると、強力な酸化作用を奏するオゾンＯ₃と励起酸
素原子を連続して発生させることができ、このオゾンと
酸素原子が基板表面の有機化合物に作用し、有機化合物
を揮発性のＣＯ₂、Ｈ₂Ｏなどに変化させることから、
有機化合物の化学的結合を切断し、酸化分解および気化
作用を生じさせる。これにより基板表面の改質、光洗
浄、露光、光アッシング処理などが行える。

【０００３】このような性質を利用した紫外線照射式改
質技術は種々の分野で使用されており、例えばカラーフ
ィルタ用ガラス基板の光洗浄装置などに適用されてい
る。ガラス基板用の光洗浄装置は、処理室に紫外線光源
としての低圧水銀灯を設置し、この低圧水銀灯から放射
される紫外線をこの処理室に収容したワーク、すなわち
ガラス基板に照射するようになっている。

【０００４】ところで、この種の紫外線照射式改質装置
において、装置の性能を左右する最も重要な要因は紫外
線の照射強度である。紫外線照射強度は、紫外線光源と
しての低圧水銀灯から放射される紫外線の量により決ま
り、この紫外線放射量は点灯中の発光管内の水銀蒸気圧
に左右される。低圧水銀灯の水銀蒸気圧を制御するには
発光管の最冷部の温度を制御すればよいことは知られて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
紫外線照射式改質装置の場合、紫外線光源としての低圧
水銀灯を点灯すると、この放電灯から紫外線ばかりでな
く大量の熱が放出されるため、点灯時間の経過に伴って
処理室内の温度が上昇する。低圧水銀灯の最冷部はこの
ような温度の影響を受けて温度変化し、このため発光管
内の水銀蒸気圧が変動して紫外線強度が変化し、よって
時間毎にワークの処理性能にばらつきが発生する不具合
があった。このことから、処理されたガラス基板の品質
にばらつきが生じることがある。

【０００６】処理室内の温度を一定に保つため、紫外線
照射式改質装置の使用中に、排気ダクトなどを用いて処
理室の換気を行う手段も採用しているが、この手段のみ
では低圧水銀灯の最冷部温度を一定に保つことは不十分
であった。

【０００７】したがって、本発明の目的とするのは、処
理室に収容された低圧水銀灯の最冷部温度を一定に保
ち、紫外線強度の変動を少なくすることができる紫外線
照射式改質装置を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、処理
室に収容されたワークに、この処理室に設けた低圧水銀
灯から紫外線を照射し、この紫外線によってワ−クの表
面を改質する装置において、上記低圧水銀灯は、発光管
の最冷部が下側となるような傾斜姿勢で上記処理室に設
置されていることを特徴とする。請求項２の発明は、上
記低圧水銀灯は、バルブの形状がＵ字形またはＷ字形の
屈曲形状をなしており、この屈曲形バルブの端部に最冷
部が形成され、この最冷部が傾斜方向の下側に位置され
ることを特徴とする。請求項３の発明は、上記低圧水銀
灯の最冷部を水または空気により強制冷却する手段を備
えたことを特徴とする。請求項４の発明は、処理室に収
容されたワークを支持する手段は、上記ワークの被照射
面が上記低圧水銀灯と対向するようにこのワ−クを傾斜
して支持することを特徴とする。請求項５の発明は、処
理室に隣接して、一方にワーク供給室および他方にワー
ク取り出し室を設け、上記ワーク供給室から処理室およ
びワーク取り出し室に亘ってワークを送る搬送手段を有
していることを特徴とする

【０００９】

【作用】請求項１の発明によれば、紫外線を照射する低
圧水銀灯を、発光管の最冷部が下側に位置するように傾
斜した姿勢で処理室に設置したから、発光管の最冷部が
上記処理室の対流による温度変化の少ないしかも常に温
度の低い位置に配置されることになり、最冷部の温度を
一定に保つことができ、よって紫外線強度の変化を少な
くすることができる。請求項２の発明によれば、低圧水
銀灯が屈曲形ランプであるから小さなスペースでありな
がら紫外線の照射密度を高くすることができ、しかもそ
の端部に形成された最冷部が傾斜方向の下側に位置され
るから、高い出力でありながら最冷部の温度を一定に保
つことができる。請求項３の発明によれば、低圧水銀灯
の最冷部を水または空気により強制冷却するから、最冷
部の温度を一層高精度に一定に保つことができる。請求
項４の発明によれば、処理室に収容されたワークの被照
射面が上記低圧水銀灯と対向するから、照射効率が高く
なる。

【００１０】請求項５の発明によれば、ワーク供給室か
ら処理室およびワーク取り出し室に亘ってワークを送る
搬送手段を有しているから、ワークを順次ワーク供給室
側から送ってワーク取り出し室で取り出すことができ、
ワークの供給から取り出しまでの作業を連続して行うこ
とができる。

【００１１】

【実施例】以下本発明について、図面に示す一実施例に
もとづき説明する。この実施例は、本発明をカラーフィ
ルタ用ガラス基板の光洗浄装置に適用した例を説明する
ものであり、図中１は基台である。基台１は支脚２…に
より支えられており、かつキャスタ３…を用いて移動可
能となっている。

【００１２】基台１の上面には、左から順に、ワーク供
給室４、ワーク処理室５およびワーク取り出し室６が形
成されている。これらワーク供給室４、ワーク処理室５
およびワーク取り出し室６はそれぞれ独立した開閉扉４
１、５１および６１により開閉可能になっているととも
に、それぞれの部屋４、５および６が区画されている。
これら開閉扉４１、５１および６１は、手前側に取り付
けた把手４２、５２および６２を把持して引き上げる
と、後方のヒンジ部４３、５３および６３を中心として
回動する。なお、ワーク供給室４およびワーク取り出し
室６の開閉扉４１および６１には、紫外線を遮断し、し
かしながら中を透視可能な窓４４および６４が設けられ
ている。

【００１３】上記ワーク供給室４、ワーク処理室５およ
びワーク取り出し室６の底面は、図１にも示す通り、手
前側が下がった傾斜面をなしている。そして、これらワ
ーク供給室４、ワーク処理室５およびワーク取り出し室
６の底部には、図４に示す通り、それぞれ搬送手段に相
当するローラコンベア４５、５５および６５が設けられ
ている。これらローラコンベア４５、５５および６５
は、ワーク供給室４のローラコンベア４５のみを詳しく
示して説明するが、手前側の複数のローラ４５ａ…と向
う側の複数のローラ４５ｂ…とをそれぞれ互いに向い合
わせ、手前側のローラ４５ａ…はスプロケット４６ａ…
およびチェーン４７ａにより連動させるとともに、向う
側のローラ４５ｂ…は他のスプロケット４６ｂ…および
チェーン４７ｂにより連動させるようになっている。そ
して、これらチェーン４７ａ、４７ｂは、電動機４８に
より駆動シャフト４９を介して同期して回転されるよう
になっている。したがって、電動機４８を作動させると
駆動シャフト４９が回転し、これにより手前側のチェー
ン４７ａと向う側のチェーン４７ｂが等速度で同方向に
走行する。このため、手前側のローラ４５ａ…と、向う
側のローラ４５ｂ…が同期して等速度で同方向に回転
し、これら手前側のローラ４５ａ…と向う側のローラ４
５ｂ…の間に掛け渡されたワーク、すなわちカラーフィ
ルタ用ガラス基板Ｗが矢印Ａ方向に送られるようにな
る。

【００１４】ワーク処理室５およびワーク取り出し室６
にも上記の構造と同様のローラコンベア５５および６５
が設置されており、したがってワーク供給室４のローラ
コンベア４５に載置されたガラス基板Ｗは、これらロー
ラコンベア４５、５５および６５の連動により順次間欠
的に、ワーク処理室５のローラコンベア５５およびワー
ク取り出し室６のローラコンベア６５へ移し渡されるよ
うになっている。

【００１５】このため、ガラス基板Ｗはワーク供給室４
からワーク処理室５およびワーク取り出し室６へ順次送
られ、ワーク処理室５に送られた場合に紫外線を照射さ
れるようになっている。

【００１６】これらローラコンベア４５、５５および６
５は、ワーク供給室４、ワーク処理室５およびワーク取
り出し室６の底部の傾斜に沿って、それぞれ手前側が下
がった傾斜をなしている。

【００１７】したがって、これらローラコンベア４５、
５５および６５は、ワークＷの支持を兼ねており、本発
明の支持手段に相当する。つまり、ローラコンベア４
５、５５および６５は、ワークＷを手前が下がる姿勢で
傾斜して支持するようになっている。

【００１８】上記ワーク処理室５には紫外線照射装置７
０が設けられている。この紫外線照射装置７０はワーク
処理室５の開閉扉５１に取り付けられており、本実施例
では複数のＵ字形高出力低圧水銀灯７１…により構成さ
れている。複数のＵ字形高出力低圧水銀灯７１…は、図
３にも示す通り、ワークＷの搬送方向に沿って並べられ
ている。

【００１９】各Ｕ字形低圧水銀灯７１は、図５に示す通
り、Ｕ字形をなす石英ガラス製バルブ７２の両端部にそ
れぞれ陽極７３と陰極７４を封装して構成されており、
これら陽極７３と陰極７４は半サイクル毎に交互に放電
するようになっている。つまり、リード線７５…を通じ
て供給される交流電力の一方の半サイクルで、一端の陽
極７３と他端の陰極７４との間で放電を発生させ、次の
半サイクルで、他端の陽極７３と一端の陰極７４との間
で放電を発生させるようになっている。なお、バルブ７
２の内部には水銀と、始動用の希ガスが封入されてい
る。このような高出力低圧水銀灯７１は、放電によって
水銀が電離および励起されることで、水銀共鳴線である
ところの１８５nmおよび２４５nmの短波長紫外線を発
し、この短波長紫外線はバルブ７２を透過してワーク処
理室５内に照射されるようになっている。

【００２０】このような構成のＵ字形低圧水銀灯７１
は、水平点灯した場合は、通常、陰極７４よりも後方で
あるところのバルブ７２の端部に最冷部が形成される。
最冷部の温度はバルブ７２内の水銀蒸気圧を左右するも
のであり、したがって水銀蒸気の濃度に影響を及ぼし、
結果として紫外線の放出量に影響を与える。

【００２１】本実施例では、上記のようなＵ字形低圧水
銀灯７１…が、ワーク処理室５の開閉扉５１に取り付け
られており、この開閉扉５１は手前が下がった姿勢で処
理室５を閉じるようになっている。このような開閉扉５
１に対し、上記Ｕ字形低圧水銀灯７１…はＵ字形バルブ
７２のそれぞれの端部が開閉扉５１の手前側に位置する
ように取り付けられており、したがって開閉扉５１が閉
じられたときにはＵ字形低圧水銀灯７１…は手前が下が
った傾斜姿勢となり、それぞれ端部が下側に位置するよ
うになっている。すなわち、開閉扉５１を閉じてランプ
を点灯した場合、ランプの最冷部は下側に位置するよう
になっている。

【００２２】そしてまた、上記Ｕ字形バルブ７２のそれ
ぞれ端部は、水冷装置８０によって強制的に冷却される
ようになっている。水冷装置８０は、図６に示されてお
り、バルブ７２の両端部が接触される冷却ブロック８１
を備えている。冷却ブロック８１は内部に図示しないウ
オータジャケットを備えており、このウオータジャケッ
トは給水ニップル８２および排水ニップル８３を通じて
常に水が供給および排水されるようになっている。した
がって、ウオータジャケット内の水は常に入れ替えられ
るようになっており、これにより冷却ブロック８１は冷
却され、表面温度が一定に保たれるようになっている。
上記バルブ７２の両端部は、この冷却ブロック８１と、
これにボルト８５…によって固定された押え板８４とで
挾持されている。したがって、バルブ７２の端部に形成
される最冷部は冷却ブロック８１に接触しており、この
ため最冷部の熱が冷却ブロック８１に伝達され、よって
最冷部は強制的に水冷されるようになっている。

【００２３】なお、ワーク処理室５の開閉扉５１には、
背面に排気ダクト５８が連結されており、この排気ダク
ト５８は、処理室５内で高温となった空気や、光分解に
より蒸発した有機物（ＣＯ）、Ｈ₂Ｏなどを排除するよ
うになっている。

【００２４】このような構成による実施例の作用につい
て説明する。ワーク供給室４の開閉扉４１を開けてロー
ラコンベア４５の上にワークＷ、すなわちガラス基板を
置き、この開閉扉４１を閉じて搬送手段の電動機４８…
を作動させる。すると、ワーク供給室４のローラコンベ
ア４５に載せられていたワークＷは、ワーク処理室５の
ローラコンベア５５に載り移り、ワーク処理室５に運ば
れて所定位置に停止する。ワーク処理室５では予め紫外
線照射装置７０の各Ｕ字形高出力低圧水銀灯７１…が点
灯されており、水銀共鳴線である１８５nmおよび２４５
nmの短波長紫外線が発せられている。ローラコンベア５
５によりワーク処理室５に運ばれてきたワークＷは、各
Ｕ字形高出力低圧水銀灯７１…から紫外線を受ける。こ
の場合、紫外線は各Ｕ字形高出力低圧水銀灯７１から直
接ワークＷを照射するものと、開閉扉５１の天井面で反
射されてワークＷを照射するものがある。

【００２５】このような紫外線照射によりワークＷの表
面は紫外線を浴びて改質し、例えば光洗浄がなされる。
ワーク処理室５で処理が終わったワークＷは、搬送装置
の次の作動により、ワーク取り出し室６のローラコンベ
ア６５に移し渡され、ワーク取り出し室６に運ばれる。
このとき、同時にワーク供給室４から次のワークＷがワ
ーク処理室５に送り込まれる。ワーク取り出し室６に送
られてきた処理済のワークＷは、ワーク取り出し室６の
開閉扉６１を開けて取り出すことができる。

【００２６】上記処理室５内では、高出力低圧水銀灯７
１の点灯にともない、ランプから紫外線ばかりでなく熱
が放出される。この熱は処理室５の温度を上昇させ、ま
た開閉扉５１の天井面で反射され、対流を生じる。この
熱は排気ダクト５８を通じて放熱されるが、この放熱の
みでは不十分であり、高出力低圧水銀灯７１の最冷部の
温度を上昇させかねない。

【００２７】しかし、本発明の場合、最冷部が下側に位
置するように高出力低圧水銀灯７１を傾斜した姿勢で設
置してあるから、最冷部が上記ワーク処理室５の底部に
近い位置に設けられるようになり、対流による温度変化
の少ない場所であり、しかも常に温度の低い位置に配置
されることになる。このため水銀灯７１の最冷部の温度
を一定に保つことができ、紫外線強度の変化を少なくす
ることができる。

【００２８】特に、本実施例では、低圧水銀灯７１の最
冷部を、水冷装置８０によって強制的に冷却するように
したから、最冷部の温度を一層一定に保つことができ、
よって紫外線の照射強度の変動を少なくすることができ
る。このことから、ランプの点灯時間の経過に伴い光洗
浄能力が変化するなどの不具合を防止することができ、
処理されたワークＷの品質が安定することになる。

【００２９】なお、水冷装置８０に代わって、ヒートパ
イプとファンを用いた強制空冷装置を使用してもよい。

【００３０】上記のような低圧水銀灯７１の取り付け姿
勢に対向して、搬送装置は手前側のローラ４５ａ…が下
がるようにして傾斜して設置されているから、ワークＷ
の供給および取り出し作業が容易になるばかりでなく、
ワークＷが低圧水銀灯７１とほぼ平行に対面するように
なり、よってワークＷの全面に亘り均等な紫外線強度を
受けるから、光洗浄などの処理が均等になされるように
なる。

【００３１】また、低圧水銀灯７１はＵ字形の屈曲形ラ
ンプとしたから小さな取り付けスペースでありながら発
光部をコンパクトに集中させることができ、照射密度を
高くすることができる。しかも、最冷部はいずれ一方の
端部に形成されるから、両者を一緒の水冷すれば、必ず
や最冷部を強制的に冷却することができ、最冷部の温度
を一定に保つことができる。

【００３２】そしてまた、低圧水銀灯７１…および搬送
用ローラコンベア４５、５５および６５を傾斜させて、
ワーク供給室４、ワーク処理室５およびワーク取り出し
室６の底面も傾斜させたので、処理室５の実質面積に比
べて装置全体の投影面積を小さくすることができ、例え
ば前下がりに３０°の角度で傾斜させた場合は、床面積
を１３．３％程度狭くすることができ、処理室５の実質
面積を変えずに装置の小形化が可能になる。

【００３３】また、ワーク処理室５の一端にワーク供給
室４を設けるとともに他端にワーク取り出し室６を設
け、これら各室４、５および６を搬送装置で連結したか
ら、ワーク処理室５でワークＷの処理中に、ワーク供給
室４に次のワークＷを準備することができるとともに、
ワーク取り出し室６では処理済みのワークＷを取り出す
ことができ、しかも、ワークＷを順次送り込むことがで
きるので、作業能率がよい。

【００３４】さらに、ワーク供給室４およびワーク取り
出し室６の各開閉扉４１、６１に透視窓４４、６４を設
けたので内部を覗いて観察することができる。

【００３５】なお、本発明は、低圧水銀灯７１がＵ字形
の屈曲形ランプであることには限らず、Ｗ字形の屈曲ラ
ンプであってもよく、または直管形ランプであってもよ
い。そして、本発明は、ランプの性能を一定に保つこと
を主眼とするから、搬送装置やワーク支持装置が傾斜し
ていることには制約されない。さらに、搬送装置はロー
ラコンベアに限らず、チエーンコンベアなどであっても
よい。

【００３６】そしてまた、本発明は、カラーフィルタ用
ガラス基板の光洗浄装置に適用することに限らず、要す
るに１８５nmおよび２４５nmの短波長紫外線を照射して
ワークを改質処理する場合には適用可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、紫
外線を照射する低圧水銀灯を最冷部が下側に位置するよ
うに傾斜した姿勢で処理室に設置したから、発光管の最
冷部が処理室の対流による温度変化の影響を受け難くな
り、よって最冷部の温度を一定に保つことができる。こ
のため、紫外線強度の変動を少なくすることができ、処
理されるワークの品質のばらつきを少なくすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示し、カラーフィルタ用ガ
ラス基板の光洗浄装置の一部断面した側面図。

【図２】同実施例の光洗浄装置の正面図。

【図３】同実施例の光洗浄装置の平面図。

【図４】同実施例の搬送装置を示す平面図。

【図５】同実施例の高出力低圧水銀灯の断面図。

【図６】同実施例の水冷装置を示す分解した斜視図。

【符号の説明】

１…基台４…ワーク供給室５…ワーク処理室６…
ワーク取り出し室４１、５１、６１…開閉扉４４、６４…窓４５、５５、６５…ローラコンベア４５ａ、４５ｂ…ローラ４６ａ、４６ｂ
…スプロケット４７ａ、４７ｂ…チェーン４８…電動機７０…紫外線照射装置７１…Ｕ字形高出力低圧水銀灯７２…Ｕ字形石
英ガラスバルブ７３…陽極７４…陰極８０…水冷装置８１…冷却ブロック８４…押え板Ｗ…ワーク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理室に収容されたワークに、この処理
室に設けた低圧水銀灯から紫外線を照射し、この紫外線
によってワ−クの表面を改質する装置において、上記低圧水銀灯は、発光管の最冷部が下側となる傾斜姿
勢で上記処理室に設置されていることを特徴とする紫外
線照射式改質装置。
【請求項２】上記低圧水銀灯は、バルブの形状がＵ字
形またはＷ字形の屈曲形状をなしており、この屈曲形バ
ルブの端部に最冷部が形成され、この最冷部が傾斜方向
の下側に位置されていることを特徴とする請求項１に記
載の紫外線照射式改質装置。
【請求項３】上記低圧水銀灯の最冷部を水または空気
により強制冷却する手段を備えたことを特徴とする請求
項１または請求項２に記載の紫外線照射式改質装置。
【請求項４】処理室に収容されたワークを支持する手
段は、上記ワークの被照射面が上記低圧水銀灯と対向す
るようにこのワ−クを傾斜して支持することを特徴とす
る請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の紫外線照
射式改質装置。
【請求項５】処理室に隣接して、一方にワーク供給室
および他方にワーク取り出し室を設け、上記ワーク供給
室から処理室およびワーク取り出し室に亘ってワークを
送る搬送手段を有していることを特徴とする請求項１な
いし請求項４のいずれかに記載の紫外線照射式改質装
置。