WO2010032852A1 - Ultraviolet light irradiation device - Google Patents
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Abstract
Description
このような紫外線は、雰囲気中に酸素が存在すると、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。 Such an ultraviolet irradiation apparatus is an apparatus that performs processing such as cleaning of an object to be processed by irradiating the object to be processed with ultraviolet light having a short wavelength such as 172 nm.
When ultraviolet rays exist in the atmosphere, such ultraviolet rays are absorbed by the oxygen and significantly attenuated.
For this reason, as described in Patent Document 1 below, it is conventional to suppress the attenuation of ultraviolet rays by supplying an inert gas such as nitrogen gas to the space between the discharge lamp that emits ultraviolet rays and the object to be processed. It is made from.
この白粉は、紫外線照射装置を設置した部屋の雰囲気中に存在するSi系の浮遊物質が紫外線照射装置内に侵入し、放電ランプから放射された紫外線と反応して酸化物となったものと考えられている。
放電ランプの表面にこの白粉が付着すると、その白粉が紫外線を吸収することによって放電ランプからの紫外線放射光量が低下する他、処理対象物不良の一因であるパーティクルになる等の問題があった。
このため、紫外線照射装置の使用者は、放電ランプに付着した白粉を定期的に清掃する作業の実行を要求され、装置の管理負担の増大を招いていた。 However, in the former method of simply supplying an inert gas by downflow, a powdery substance called white powder may adhere to the surface of the discharge lamp.
This white powder is thought to be an oxide that reacts with the ultraviolet rays emitted from the discharge lamp when Si-based floating substances in the atmosphere of the room where the ultraviolet irradiation device is installed enter the ultraviolet irradiation device. It has been.
When this white powder adheres to the surface of the discharge lamp, the white powder absorbs ultraviolet rays, so that the amount of ultraviolet radiation emitted from the discharge lamp is reduced, and there are other problems such as particles that contribute to defective processing objects. .
For this reason, the user of the ultraviolet irradiation device is required to perform an operation for periodically cleaning the white powder adhering to the discharge lamp, which increases the management burden of the device.
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、紫外線照射装置の管理負担を可及的に低減しながら、効率良く処理対象物へ紫外線を照射できるようにする点にある。 Further, in the latter method of disposing an inert gas diffusion plate between the inert gas outlet and the discharge lamp, the above-mentioned white powder adhesion is suppressed, but the same amount of inert gas as the former is supplied. In terms of amount, the amount of inert gas blown to the discharge lamp is small, and the cooling effect on the discharge lamp may be reduced. When the cooling effect on the discharge lamp is reduced, the temperature of the discharge lamp rises and the intensity of the emitted ultraviolet light is reduced.
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to efficiently irradiate a processing object with ultraviolet rays while reducing the management burden of the ultraviolet irradiation device as much as possible. is there.
外部から侵入した不純物がこの渦状の乱流によって放電ランプ上方まで巻き上げられ、その巻き上げられた不純物が更にガスのダウンフローに乗って放電ランプに吹き付けられることで、放電ランプに上述の白粉が付着していたのである。 The inventor of the present invention has performed a gas flow analysis in a configuration in which gas is simply ejected from the outlet toward the discharge lamp in a down flow. As a result, the flow of gas ejected from the outlet is spiral, particularly a discharge lamp. It was confirmed that vertical vortex turbulent flow was generated.
Impurities that have entered from the outside are wound up to the upper part of the discharge lamp by this vortex-like turbulent flow, and the above-mentioned white powder adheres to the discharge lamp by being further blown onto the discharge lamp along the gas downflow. It was.
このようにガスを直接に放電ランプに吹き付けることで、比較的少ないガスの流量で放電ランプは的確に冷却されて、放電ランプの温度上昇に伴う紫外線の放射強度の低下が抑制される。
更に、放電ランプ表面に沿った層状のガスの清浄な流れによって放電ランプへの白粉の付着が抑制される。
前記ガスを放電ランプに向けて噴射とは、前記ガスが放電ランプ表面に沿った層状の流れを形成するように前記放電ランプ表面に前記ガスを吹き付けること、であると好ましい。放電ランプ表面への白粉の付着を十分に抑制できるからである。 Therefore, the gas sprayed toward the discharge lamp from the outlet arranged on the side of the discharge lamp, preferably the outlet arranged below the upper surface of the lamp on the side of the discharge lamp, thereby hitting the discharge lamp. The gas formed a laminar flow along the discharge lamp surface. In particular, when an external electrode type discharge lamp in which a ground side electrode is provided on the lower surface of the discharge lamp and a high voltage side electrode is provided on the upper surface of the lamp is used, it is difficult to bring the air outlet close to the upper side of the discharge lamp because of the high voltage. For this reason, it is preferable to provide an outlet on the upper surface of the discharge lamp, particularly below the upper external electrode.
By blowing the gas directly onto the discharge lamp in this manner, the discharge lamp is accurately cooled with a relatively small gas flow rate, and a decrease in the ultraviolet radiation intensity accompanying a rise in the temperature of the discharge lamp is suppressed.
Furthermore, the adhesion of white powder to the discharge lamp is suppressed by the clean flow of the layered gas along the surface of the discharge lamp.
The injection of the gas toward the discharge lamp preferably means that the gas is blown onto the surface of the discharge lamp so that the gas forms a laminar flow along the surface of the discharge lamp. This is because adhesion of white powder to the surface of the discharge lamp can be sufficiently suppressed.
従って、放電ランプ表面に沿って形成された層状のガスの清浄な流れを排出口から排出させることで、渦状特に放電ランプ上方に向かう巻き上げを伴った垂直方向の渦状の流れの発生を抑制することができる。
これによって、ガスの流れに不純物が混入するのを抑制して放電ランプへの白粉の付着を抑制できる。
より好ましくは、前記吹き出し口が、放電ランプの両側側方に配置されてなる紫外線照射装置である。放電ランプの長手方向両側面領域を概ね均一に冷却効果および白粉の付着抑制効果を高めることができるからである。吹き出し口が対抗している場合など、噴出したガスが放電ランプの下側で衝突することがあっても、放電ランプ全体で見た場合には、冷却効果および白粉の付着抑制効果は十分に得られている。さらに、つぎのような場合には、ガスの抜け流路が形成されるので、好ましい。すなわち、ランプの長手方向に対して垂直な一方向にガラス基板などの被照射物を搬送する搬送手段を有している場合には、被照射物の流れで一方向にガスが抜けることになる。 According to a second invention of the present application, in addition to the configuration of the first invention, a discharge port for discharging the gas is formed in the shield.
Therefore, by generating a clean flow of laminar gas formed along the surface of the discharge lamp from the discharge port, it is possible to suppress the generation of a vortex, particularly a vertical vortex flow accompanied by winding up upward of the discharge lamp. Can do.
Thereby, it is possible to suppress impurities from being mixed into the gas flow and suppress the adhesion of white powder to the discharge lamp.
More preferably, it is an ultraviolet irradiation device in which the outlet is disposed on both sides of the discharge lamp. This is because the cooling effect and the white powder adhesion suppressing effect can be enhanced substantially uniformly in both longitudinal regions of the discharge lamp. Even if the blown gas collides under the discharge lamp, such as when the outlet is facing, the cooling effect and white powder adhesion suppression effect are sufficiently obtained when viewed from the entire discharge lamp. It has been. Further, the following cases are preferable because a gas escape passage is formed. That is, in the case of having a transport means for transporting an object to be irradiated such as a glass substrate in one direction perpendicular to the longitudinal direction of the lamp, the gas escapes in one direction by the flow of the object to be irradiated. .
すなわち、放電ランプの短辺方向の端部に向けて吹き出し口から噴出したガスは、その端部の滑らかな湾曲形状に沿って流れて扁平面に緩やかに拡がり、層状の流れを形成する。
このように、ガスの流れが放電ランプの扁平面で緩やかに拡がるので、ガスの流れによる渦の発生が更に抑制される。 According to a third invention of the present application, in addition to the configuration of the first or second invention, the discharge lamp has a flat shape that is long in one direction and a smooth curved shape at an end in the short side direction. A plurality of the outlets are arranged side by side on both sides of the discharge lamp so as to eject the gas toward the end portion in the short side direction of the discharge lamp.
That is, the gas ejected from the outlet toward the end portion in the short side direction of the discharge lamp flows along the smooth curved shape of the end portion and spreads gently on the flat surface to form a laminar flow.
In this way, the gas flow gently spreads on the flat surface of the discharge lamp, so that the generation of vortices due to the gas flow is further suppressed.
すなわち、吹き出し口から噴出した前記ガスの流れは、放電ランプの扁平面で緩やかに拡がって渦状の流れの発生を抑制するものであるが、放電ランプの両側から噴出したガスが扁平面上で衝突する構成では、ガスの流速によっては渦状の流れが発生してしまう可能性もあり得る。
そこで、ガスの吹き出し口の並びを放電ランプの両側で位置ずれさせておくことで、放電ランプの扁平面上でのガスの衝突を抑制して、渦状、特に放電ランプ上方に向かって巻き上げられる垂直方向の渦状の流れの発生をより的確に排除しているのである。 According to a fourth invention of the present application, in addition to the configuration of the third invention, the air outlets arranged on both sides of the discharge lamp include the air outlet on one side and the air outlet on the other side. The mouths are arranged side by side in a state of being displaced from each other in the longitudinal direction of the discharge lamp.
That is, the flow of the gas ejected from the outlet is gently spread on the flat surface of the discharge lamp to suppress the generation of a spiral flow, but the gas ejected from both sides of the discharge lamp collides on the flat surface. In such a configuration, a vortex flow may be generated depending on the flow rate of the gas.
Therefore, by aligning the positions of the gas outlets on both sides of the discharge lamp, the collision of the gas on the flat surface of the discharge lamp is suppressed, and a vertical shape that is wound up upward, especially in the upward direction of the discharge lamp. The generation of vortex flow in the direction is more accurately eliminated.
又、上記第2の発明によれば、ガスの流れにおいて渦状、特に放電ランプ上方に向かって巻き上げられる垂直方向の渦状の流れの発生が抑制されるので、放電ランプへの白粉の付着を更に抑制できるものとなった。
又、上記第3の発明によれば、ガスの流れによる渦の発生が更に抑制されるので、放電ランプへの白粉の付着をより一層抑制できるものとなった。
又、上記第4の発明によれば、ガスの渦状の流れの発生をより的確に排除できるので、放電ランプへの白粉の付着を更に抑制できるものとなった。 According to the first aspect of the invention, by appropriately setting the gas flow, the temperature rise of the discharge lamp and the adhesion of white powder to the discharge lamp are suppressed, and the management burden of the ultraviolet irradiation device is reduced as much as possible. However, it became possible to efficiently irradiate the object to be treated with ultraviolet rays.
In addition, according to the second aspect of the invention, since the generation of a vortex in the gas flow, in particular, a vertical vortex flow that is wound up upward of the discharge lamp, is suppressed, the adhesion of white powder to the discharge lamp is further suppressed. It became possible.
In addition, according to the third aspect of the invention, the generation of vortices due to the gas flow is further suppressed, so that the adhesion of white powder to the discharge lamp can be further suppressed.
In addition, according to the fourth aspect of the present invention, since the generation of the vortex flow of gas can be more accurately eliminated, the adhesion of white powder to the discharge lamp can be further suppressed.
洗浄装置CLは、洗浄処理の処理対象物であるガラス基板1に対して200nm以下の真空紫外線(具体的には172nmの波長の紫外線)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表面の有機汚染物を分解除去する装置であり、図4の概略断面図に示すように、筐体2内に、ガラス基板1を搬送する搬送ローラ3が並べて配置され、搬送ローラ3による搬送経路の中央部寄りの位置に、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4中において矢印TDにて示す方向、図1乃至図3においても同様)に並べて配置されている。このように、放電ランプ、特に下方照射面が平面の扁平形放電ランプの下方照射面側とガラス基板などの非搬送物との間にはガラス窓など配されることなく、気体を介するのみの装置構成であり、放電ランプの配置空間が装置外部の空間に開放されている。このような紫外線照射装置を半開放型の紫外線照射装置という。 Hereinafter, an embodiment in which the ultraviolet irradiation device of the present invention is applied to a glass substrate cleaning device using an excimer lamp will be described with reference to the drawings.
The cleaning device CL irradiates the glass substrate 1 that is a processing target of the cleaning process with vacuum ultraviolet rays of 200 nm or less (specifically, ultraviolet rays having a wavelength of 172 nm), and the ultraviolet rays and the active oxygen generated by the ultraviolet rays. 4 is an apparatus for decomposing and removing organic contaminants on the surface of the glass substrate 1. As shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 4, transport rollers 3 for transporting the glass substrate 1 are arranged side by side in the
放電ランプ4が照射する172nm帯等の真空紫外線は空気中の酸素による吸収が大であるため、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不活性ガスにて置換されており、前記搬送経路を通過した不活性ガスは筐体2下部の排気口2aから排出される。
尚、本実施の形態では、上記の不活性ガスとして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、目的に応じて紫外線を照射して実質的に処理を行える程度の少量の空気や酸素等を不活性ガスに混入(「プロセスガス」という)しても良い。さらに、二種類以上のガスを混合したものを使用しても良い。 In the cleaning device CL, when the glass substrate 1 is carried in from the upstream side (right side in FIG. 4), the glass substrate 1 is conveyed and driven downstream at a set speed by the conveying roller 3, and the
Since vacuum ultraviolet rays such as a 172 nm band irradiated by the
In the present embodiment, nitrogen gas is used as the inert gas, but other inert gases may be used. Further, depending on the purpose, a small amount of air, oxygen, or the like that can be substantially processed by irradiating ultraviolet rays may be mixed into the inert gas (referred to as “process gas”). Further, a mixture of two or more kinds of gases may be used.
更に詳細には、放電ランプ4は、それの扁平面の法線方向視では上記1方向(ガラス基板1の搬送横幅方向)に細長い長方形をなし、上記扁平面の短辺方向(ガラス基板1の搬送方向)の端部(側端部)は外方に凸に丸めた滑らかな湾曲形状を有している。 The
More specifically, the
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、封入ガスがキセノンの場合、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は、この紫外線を放射する扁平面がガラス基板1の搬送方向に沿って設置されているので、搬送されるガラス基板1に対して均等な強度の紫外線を比較的に長い距離に亘って照射することができる。 The material of the
Although not shown, a pair of electrodes is formed on the flat surface of the
The electrode on the upper surface side is a solid electrode in which the electrodes of the metal film are uniformly formed, and the electrode on the lower surface side is a mesh electrode in which the metal film is formed in a mesh shape.
When an alternating high voltage is applied to the pair of upper and lower electrodes, a so-called dielectric barrier discharge is generated in the inner space of the
Since the
放電ランプ4近傍におけるガス供給手段GSによる窒素ガスの供給流路は、図1及び図2に示すように、丸パイプ11と、その丸パイプ11の下端に接続される角パイプ12と、ガラス基板1の存在側の反対側すなわち上部側において放電ランプ4の周囲空間を覆う遮蔽体13とによって形成されている。 Next, gas supply means GS for supplying nitrogen gas in the vicinity of the
As shown in FIGS. 1 and 2, the nitrogen gas supply flow path in the vicinity of the
角パイプ12は、ガラス基板1の搬送横幅方向において放電ランプ4と略同じ長さを有しており、角パイプ12の両側面には、窒素ガスを噴出する複数個の開口12aが形成されている。この開口12aは、角パイプ12の長手方向に原則として等ピッチに並べて形成されている。
この丸パイプ11と角パイプ12とを接続したものは、ガラス基板1の搬送方向に並ぶ各放電ランプ4の間に配置されており、詳しくは後述するが、夫々の角パイプ12はそれの両脇に位置する放電ランプ4に向けて窒素ガスを噴出している。 A plurality of
The
The
遮蔽体13も、ガラス基板1の搬送横幅方向において放電ランプ4と略同じ長さを有している。
角パイプ12の側面と遮蔽体13の縦壁部13aとはわずかな隙間を開けて近接配置されており、縦壁部13aには、角パイプ12の開口12aよりも若干大径の吹き出し口13bが、各開口12aと対応して、ガラス基板1の搬送方向視で開口12aと同心状となるように形成されている。
この開口12a及び吹き出し口13bの存在高さは、放電ランプ4の高さ方向(すなわち厚さ方向)中央位置と一致させており、角パイプ12の内部空間へ供給された窒素ガスは、開口12a及び吹き出し口13bを通過して、放電ランプ4側端部の頂部に向けて噴出される。
遮蔽体13に上方側を覆われる放電ランプ4は、両側の吹き出し口13bから均等の距離となる中央位置に図示を省略する支持部材にて取り付けられている。
遮蔽体13の上面には、窒素ガスを排出するスリット状の排出口13cが形成されている。
排出口13cは、ガラス基板1の搬送方向(放電ランプ4の短辺側方向)における放電ランプ4の中央位置の直上に位置しており、図3に仮想線で示すように、放電ランプ4の長手方向に複数個が並ぶ状態で形成されている。 The
The
The side surface of the
The height of the
The
On the upper surface of the
The
但し、吹き出し口13bの並びの端部のみは上流側と下流側とが対向する状態で配置されている。 Nitrogen from a
However, only the end portion of the arrangement of the
放電ランプ4の側端部に当たった窒素ガスは、図2において矢印Bにて窒素ガスの流れの方向を示すように、放電ランプ4の側端部の湾曲形状に沿って放電ランプ4の上面側と下面側とに別れて、夫々が更に放電ランプ4の上下の扁平面に沿って流れる。このような放電ランプ4の表面に沿った流れによって、放電ランプ4の表面上に清浄な窒素ガスの層が形成される。
放電ランプ4の上面側の扁平面に沿って流れた窒素ガスは、更に排出口13cへと流れて外部に排出される。 In the arrangement as described above, when clean nitrogen gas taken from the outside is supplied to the internal space of the
The nitrogen gas that has hit the side end of the
The nitrogen gas that has flowed along the flat surface on the upper surface side of the
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、放電ランプ4として扁平形状のものを例示しているが、断面形状が円形の放電ランプ等の各種の形状のものに本発明を適用できる。
(2)上記実施の形態では、放電ランプ4に対して、ガラス基板1の搬送方向上流側の吹き出し口13bと下流側の吹き出し口13bとで、搬送横幅方向での並びが千鳥配置となっている場合を例示しているが、上流側の吹き出し口13bと下流側の吹き出し口13bとが全て対向する位置となるように配置して構成しても良い。
(3)上記実施の形態では、本発明の紫外線照射装置を洗浄装置CL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。
(4)上記実施の形態では、1本の放電ランプ4に対してそれの両側脇から窒素ガスを噴出する構成として、ガス供給手段GSが各放電ランプ4毎に窒素ガスを供給する場合を例示しているが、複数本並べた放電ランプに対してまとめてガスを噴出する形態で供給するように構成しても良い。
(5)上記実施の形態では、遮蔽体13における放電ランプ4の上方位置(放電ランプ4に対してガラス基板1の存在側と反対側の位置)に排出口13cを形成する場合を例示しているが、図5に示すように遮蔽体13に排出口13cを備えない構成としても良い。図5は、上記実施の形態における図2に対応するものである。
遮蔽体13に排出口13cを備えない場合、図5において放電ランプ4の上面に沿って流れる窒素ガスは、一旦上昇した後、隣り合う吹き出し口13b間の圧力の低い部分を通過して、放電ランプ4の下方側(放電ランプ4に対してガラス基板1の存在側)へと排出される。
このように構成した場合でも、放電ランプ4の表面に形成される層状の清浄な窒素ガスの流れによって、放電ランプ4への白粉の付着が抑制される。 [Another embodiment]
Hereinafter, other embodiments of the present invention will be listed.
(1) In the above embodiment, the
(2) In the above embodiment, the
(3) Although the case where the ultraviolet irradiation device of the present invention is applied to the cleaning device CL is illustrated in the above embodiment, the present invention can be applied to various processing devices using ultraviolet rays.
(4) In the above embodiment, the case where the gas supply means GS supplies nitrogen gas for each
(5) In the said embodiment, the case where the
In the case where the
Even in such a configuration, the adhesion of white powder to the
4 放電ランプ
13 遮蔽体
13b 吹き出し口
13c 排出口 GS gas supply means 4
Claims (4)
- 処理対象物に向けて紫外線を照射する放電ランプと、その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た紫外線照射装置であって、
前記ガス供給手段は、前記放電ランプの側方に配置された前記ガスの吹き出し口と、前記処理対象物の存在側の反対側において前記放電ランプの周囲空間を覆う遮蔽体とを備えて構成されている紫外線照射装置。 An ultraviolet irradiation apparatus provided with a discharge lamp that irradiates ultraviolet rays toward the object to be treated, and a gas supply means for supplying gas to a space between the discharge lamp and the object to be treated,
The gas supply means includes the gas outlet arranged on the side of the discharge lamp, and a shield that covers the space surrounding the discharge lamp on the opposite side of the processing object. UV irradiation equipment. - 前記遮蔽体に、前記ガスの排出用の排出口が形成されている請求項1記載の紫外線照射装置。 The ultraviolet irradiation device according to claim 1, wherein a discharge port for discharging the gas is formed in the shield.
- 前記放電ランプは、1方向に長い扁平形状で且つ短辺方向の端部が滑らかな湾曲形状を有するように形成され、
前記吹き出し口は、前記放電ランプの短辺方向の端部に向けて前記ガスを噴出するように、前記放電ランプの両側に複数個並べて配置されて構成されている請求項1又は2記載の紫外線照射装置。 The discharge lamp is formed to have a flat shape that is long in one direction and a smooth curved shape at the end in the short side direction,
3. The ultraviolet ray according to claim 1, wherein a plurality of the outlets are arranged side by side on both sides of the discharge lamp so as to eject the gas toward an end portion in a short side direction of the discharge lamp. Irradiation device. - 前記放電ランプの両側に配置されている前記吹き出し口は、一方の側の前記吹き出し口と他方の側の吹き出し口とが前記放電ランプの長手方向で互いに位置ずれした状態で並べて配置されている請求項3記載の紫外線照射装置。 The air outlets arranged on both sides of the discharge lamp are arranged side by side in a state where the air outlet on one side and the air outlet on the other side are displaced from each other in the longitudinal direction of the discharge lamp. Item 4. The ultraviolet irradiation device according to Item 3.
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