JP4479466B2 - エキシマ光照射装置 - Google Patents

Description

この発明は、エキシマランプから放射される紫外線と、この紫外線によって同時に発生するオゾンによって乾式洗浄するためのエキシマ光照射装置、紫外線によって処理物の表面を改質するエキシマ光照射装置に関するものである。

従来のエキシマ光照射装置を図４を用いて説明する。
図４のエキシマ光照射装置は、矩形の箱型のケーシング１が設けられており、このケーシング１は、上板１１と、側板１２と、開口を有する下板１３とにより構成されており、下板１３は、ケーシング１外にエキシマ光を透過する石英ガラス製の窓３を有し、密閉されたケーシング１内にエキシマランプ２が配置されている。

エキシマランプ２は、図５に示すように、中空円筒状の放電容器２１が設けられている。具体的に説明すると、放電容器２１は、誘電体よりなる円筒状の一方の壁材２２と、この一方の壁材２２内にその筒軸に沿って配置された、当該一方の壁材２２の内径より小さい外径を有する誘電体よりなる他方の壁材２３とを有し、一方の壁材２２および他方の壁材２３の各々の両端部が封止壁部２４によって接合され、一方の壁材２２と他方の壁材２３との間に円筒状の放電空間Ｓが形成されている。この放電容器２１内には、放電用ガスが封入されている。

放電容器２１における一方の壁材２２には、その外面２５に密接して、例えば金網などの導電性材料よりなる網状の一方の電極２６が設けられ、放電容器２１における他方の壁材２３には、その内周面である外面２７を覆うようアルミニウムよりなる膜状の他方の電極２８が設けられている。

放電容器２１における一方の壁材２２および他方の壁材２３を構成する誘電体材料としては、放電容器２１内において放出されるエキシマ光に対して透過性を有するもの、例えば合成石英ガラスを用いることができる。放電容器２１内に封入される放電用ガスとして、例えばキセノンガス、アルゴンと塩素との混合ガスなどを用いることができる。

そして、ケーシング１内に、例えば窒素ガスなどの不活性ガスが充満され、この状態で、エキシマランプ２が作動される。
エキシマランプ２においては、一方の電極２６と他方の電極２８との間に電圧が印加されることによって、放電容器２１内の放電空間Ｓにおいて誘電体バリアエキシマ放電が発生し、これにより、封入用ガスを構成する元素によるエキシマが生成され、このエキシマによる紫外線が一方の壁材２２を介して一方の電極２６の網目から放射される。この紫外線は、ケーシング１の窓３から外部に取り出され、窓３の下方において、例えば連続搬送装置（図示省略）によって窓３の面方向に沿って搬送される被処理物Ｗに照射される。

そして、ケーシング１の側板１２には、エキシマランプの長手方向に沿って、内部に空間を有する矩形の箱形の不活性ガス流通部４が設けられている。
この不活性ガス流通部４には、長手方向に沿って連続或いは所定の間隔を持って不活性ガスを噴出する噴出孔４１が形成され、この噴出孔４１から不活性ガスを窓３と被処理物Ｗとの間の処理空間に噴出するものである。

処理空間では、洗浄処理を例に説明すると、エキシマ光である紫外線が酸素に照射され光化学反応を生じ、オゾンや励起酸素などを発生すると共に、紫外線である１７２ｎｍの光により、被処理物の有機物であるＣ−Ｏ結合、Ｃ−Ｈ結合などの化学結合を切断して、前述したオゾンや励起酸素の酸化力によって有機物を飛散除去して洗浄するものである。

この場合、処理空間の酸素濃度が過大であると、紫外線の酸素による吸収が大きすぎ、被処理物上にエキシマ光が照射されなくなり、有機物の化学結合を切断することができなくなり、被処理物Ｗの洗浄効率が低下してしまうので、不活性ガスを窓３と被処理物Ｗとの間の処理空間に噴出するものである。

図６は、従来の他のエキシマ光照射装置の説明図であり、このエキシマ光照射装置は、矩形の箱型のケーシング１が設けられており、このケーシング１は、上板１１と側板１２とからなり、ケーシング１の下方は窓を有しない開口した構成である。この装置は、装置全体の小型化、低価格化の観点から窓を設けないタイプである。
そして、ケーシング１内の図５に示す中空円筒状のエキシマランプ２が配置されており、エキシマランプ２と被処理物Ｗが配置される空間は物理的に仕切られておらず、エキシマランプ２の近傍には、エキシマランプの長手方向に沿って、内部に空間を有する矩形の箱形の不活性ガス流通部４が設けられている。

そして、この不活性ガス流通部４には、長手方向に沿って連続或いは一定の間隔を持って不活性ガスを噴出する噴出孔４１が形成され、この噴出孔４１から不活性ガスを窓３と被処理物Ｗとの間の処理空間に噴出し、処理空間の酸素濃度を所定の濃度にして、被処理物Ｗの洗浄効率を向上させるものである。

特開２００１−１１３１６３公報 特許第２８２３６３７公報

このようなエキシマ光照射装置は、上述したように被処理物をオゾンや活性酸素で洗浄する際に光反応によって生成された有機物の除去物質である汚染物、或いは、光ＣＶＤの場合は反応雰囲気ガスによる生成物である汚染物が、処理空間に飛散して浮遊し、汚染物はエキシマ光照射装置の低温部に付着することがあった。

このエキシマ光照射装置において、低温部とは、不活性ガス流通部４の噴出孔４１周辺部である。
これは、噴出孔４１から不活性ガスが噴出されるので、不活性ガスによって噴出孔４１の周辺部が冷却されるからである。

そして、長時間エキシマ光照射装置を使用していると温度の低い噴出孔４１の周辺部に汚染物が付着していき、その汚染物の付着量が多くなると、汚染物が剥離落下して被処理物を汚染するという問題があった。

また、汚染物の付着量が少ない場合でも、噴出孔４１から不活性ガスが噴出される際に、ガスの勢いによっても汚染物が吹き飛ばされ被処理物を汚染するという問題があった。

本発明は、上記の事情に基づいてなされたものであって、低温部となる不活性ガス噴出孔の周辺部に汚染物が付着せず、被処理物が汚染物によって汚染されることがないエキシマ光照射装置を提供することにある。

請求項１に記載のエキシマ光照射装置は、エキシマランプから放射されたエキシマ光を被照射物に照射するエキシマ光照射装置において、前記被処理物の処理空間に向けて不活性ガスを噴出する噴出孔を有する不活性ガス流通部が形成され、前記不活性ガス流通部の噴出孔周辺部の近傍には発熱体が設けられ、該発熱体により噴出孔周辺部が加熱されていることを特徴とする。

請求項２に記載のエキシマ光照射装置は、エキシマランプから放射されたエキシマ光を被照射物に照射するエキシマ光照射装置において、前記被処理物の処理空間に向けて不活性ガスを噴出する噴出孔を有する不活性ガス流通部が形成され、前記不活性ガス流通部の噴出孔は、少なくとも隣接するエキシマランプ間に形成されており、前記不活性ガス流通部が、前記エキシマランプの反処理物方向に接触して設けられており、前記エキシマランプによって前記不活性ガス流通部を加熱することを特徴とする。

本発明のエキシマ光照射装置は、不活性ガス流通部の不活性ガス噴出孔の周辺部近傍を発熱体によって直接加熱することにより、噴出孔近傍が高温状態になり、不活性ガス噴出口の周辺部に汚染物が付着せず、被処理物が汚染物によって汚染されることがないものである。
また、不活性ガス流通部をエキシマランプに接触したことにより、他に何等の加熱源を設けることなく、該不活性ガス流通部を加熱することができて、汚染物の付着を防止できるものである。

図面を用いて本発明のエキシマ光照射装置を説明する。
図１のエキシマ光照射装置は、矩形の箱型のケーシング１が設けられており、このケーシング１は、上板１１と側板１２とからなり、ケーシング１の下方は窓を有しない開口した構成であり、ケーシング内に、図５に示す中空円筒状のエキシマランプ２が不図示のランプ保持部材でケーシング内に固定配置されており、エキシマランプ２から放射されたエキシマ光が直接被処理物Ｗに照射される構造である。

そして、ケーシング１の隣り合うエキシマランプ２の間には、エキシマランプの長手方向に沿って、内部に空間を有する矩形の箱形の不活性ガス流通部４が設けられており、この不活性ガス流通部４には、長手方向に沿って連続或いは所定の間隔を持って不活性ガスを噴出する噴出孔４１が形成され、被処理物Ｗとエキシマランプ２との間の処理空間に向けて不活性ガスを噴出するものである。
なお、エキシマランプ２及び不活性ガス流通部４は、図示していないが、適宜の手段によって、ケーシング内に保持固定されている。

そして、矩形の箱形の不活性ガス流通部４の内部であって、その長手方向に延在して噴出孔４１の周辺にはヒータ線５が配置されている。このヒータ線５は、適宜の手段によって、不活性ガス流通部４の内部で支持されている。
そして、このヒータ線５が発熱することによって、その熱によって噴出孔４１の周辺部４１ａを加熱するものである。

このように、ヒータ線５の発熱によって、噴出孔４１の周辺部４１ａを１００℃以上、好ましくは１００℃から１２０℃に加熱することができ、噴出孔４１の周辺部４１ａが高温状態になっているので、被処理物の光反応生成物である汚染物、或いは、光ＣＶＤの場合は反応雰囲気ガスによる生成物である汚染物が、処理空間に浮遊しても、噴出孔４１の周辺部４１ａに汚染物が付着することがない。
従って、従来、低温部となっていた噴出孔４１の周辺部４１ａに汚染物が付着し、その汚染物部が剥離落下したり、不活性ガスの噴出によって吹き飛ばされたりして、被処理物を汚染する問題があったが、本発明のエキシマ光照射装置によれば、噴出孔４１の周辺部４１ａに汚染物が付着しないので、被処理物が汚染されことがないものである。

また、ヒータ線５は、不活性ガス流通部４内に配置されており、処理空間に露出していない構造であるので、被処理物を処理する際に発生する紫外線によって劣化することなく、あるいは、被処理物を処理する際に発生するオゾンによっても劣化することがない。
なお、ヒータ線５は、不活性ガス流通部４内の配置が困難な場合は、不活性ガス流通部４外に設けてもよい。
この場合、ヒータ線５は、噴出孔４１の周辺部４１ａに近傍に設けるものである。
さらに、発熱体としてヒータ線５の代わりに、ハロゲンランプを用いてよく、厚膜ヒータからなる発熱シートを噴出孔４１の周辺部４１ａの内面に貼り付けてもよい。

図２のエキシマ光照射装置は、矩形の箱型のケーシング１が設けられており、このケーシング１は、上板１１と、側板１２と、開口を有する下板１３とにより構成されており、下板１３は、ケーシング１外にエキシマ光を透過する石英ガラス製の窓３を有し、密閉されたケーシング１内に、図５に示す中空円筒状のエキシマランプ２が配置されている。このエキシマランプ２は不図示の適宜の手段によってケーシング１内に固定配置されている。
そして、エキシマランプ２から放射されたエキシマ光が窓３を透過して被処理物Ｗに照射される構造である。

ケーシング１の側板１２には、エキシマランプの長手方向に沿って、内部に空間を有する矩形の箱形の不活性ガス流通部４が設けられている。
この不活性ガス流通部４には、長手方向に沿って連続或いは所定の間隔を持って不活性ガスを噴出する噴出孔４１が形成され、この噴出孔４１から不活性ガスを窓３と被処理物Ｗとの間の処理空間に噴出するものである。

さらに、不活性ガス流通部４は、その途中においてガス加熱装置Ｋ内を通っている。
このガス加熱装置Ｋは内部にヒータが組み込まれたものであり、不活性ガス流通部４を外部から加熱することにより、不活性ガス流通部４の内部を流れる不活性ガスを１００℃以上、好ましくは１００℃から２００℃に加熱するものである。
なお、ガス加熱装置は、不活性ガス流通部４内に、ガスを加熱する加熱源を設けてもよい。

この結果、高温状態となっている不活性ガスが、噴出される際に噴出孔４１の周辺部４１ａに接触することにより、不活性ガスの熱によって、噴出孔４１の周辺部４１ａを加熱することができ、噴出孔４１の周辺部４１ａが高温状態になるので、被処理物の光反応生成物である汚染物、或いは、光ＣＶＤの場合は反応雰囲気ガスによる生成物である汚染物が、処理空間に浮遊しても、噴出孔４１の周辺部４１ａに汚染物が付着することがない。
つまり、噴出孔４１の周辺部４１ａを加熱する加熱手段は、不活性ガスを加熱するガス加熱装置Ｋである。
従って、従来、低温部となっていた噴出孔４１の周辺部４１ａに汚染物が付着し、その汚染物部が剥離落下したり、不活性ガスの噴出によって吹き飛ばされたりして、被処理物を汚染する問題があったが、本発明のエキシマ光照射装置によれば、噴出孔４１の周辺部４１ａに汚染物が付着しないので、被処理物が汚染されことがなくなるものである。

図３のエキシマ光照射装置は、図５に示すように、中空円筒状のエキシマランプ２の反被処理物Ｗ方向であってエキシマランプ２の上半分を覆うように、内部に不活性ガスが流れている不活性ガス流通部４が形成されている。

この不活性ガス流通部４には、少なくとも隣り合うエキシマランプ２の間に、被処理物Ｗとエキシマランプ２との間の処理空間に向けて不活性ガスを噴出する噴出孔４１が設けられている。この噴出孔４１は、不活性ガス流通部４の長手方向に沿って連続或いは所定の間隔を持って形成されている。

そして、エキシマランプ２からの熱によって不活性流通部４を構成している部材自体が加熱され、加熱された部材の熱によって内部に流れる不活性ガスが加熱され１００℃以上、好ましくは１００℃から１２０℃になっている。
この結果、高温状態となっている不活性ガスが、噴出される際に噴出孔４１の周辺部４１ａに接触することにより、また同時に、エキシマランプ２の熱が不活性ガス流通部を構成している部材を加熱して、その熱が噴出孔４１の周辺部４１ａに伝達され、噴出孔４１の周辺部４１ａを加熱することができ、噴出孔４１の周辺部４１ａが高温状態になるので、被処理物の光反応生成物である汚染物、或いは、光ＣＶＤの場合は反応雰囲気ガスによる生成物である汚染物が、処理空間に浮遊しても、噴出孔４１の周辺部４１ａに汚染物が付着することがない。
つまり、噴出孔４１の周辺部４１ａを加熱する加熱手段は、エキシマランプである。
従って、従来、低温部となっていた噴出孔４１の周辺部４１ａに汚染物が付着し、その汚染物部が剥離落下したり、不活性ガスの噴出によって吹き飛ばされたりして、被処理物を汚染する問題があったが、本発明のエキシマ光照射装置によれば、噴出孔４１の周辺部４１ａに汚染物が付着しないので、被処理物が汚染されことがなくなるものである。

なお、上述したエキシマ光照射装置では、不活性ガスとして窒素を用いているが、窒素に水蒸気を添加して酸化処理速度を速めるようにしてもよい。
また、ケーシング内のエキシマランプの反被処理物方向に冷却機能と反射機能を備えた冷却ブロックを備えてもよい。
さらには、エキシマランプは、図５に示す中空円筒状の放電容器に限らず、一方の電極が放電容器の外表面にあって、他方の電極が放電容器の内部空間に設けられた構造であってもよい。

本発明のエキシマ光照射装置の説明図である。 本発明のエキシマ光照射装置の説明図である。 本発明のエキシマ光照射装置の説明図である。 従来のエキシマ光照射装置の説明図である。 エキシマランプの説明図である。 従来のエキシマ光照射装置の説明図である。

符号の説明

１ ケーシング
２ エキシマランプ
３ 窓
４ 不活性ガス流通部
４１ 噴出孔
４１ａ 噴出孔の周辺部
６ ガス加熱装置
Ｗ 被処理物
Ｋ ガス加熱装置

Claims (2)

1. エキシマランプから放射されたエキシマ光を被照射物に照射するエキシマ光照射装置において、
   前記被処理物の処理空間に向けて不活性ガスを噴出する噴出孔を有する不活性ガス流通部が形成され、
   前記不活性ガス流通部の噴出孔周辺部の近傍には発熱体が設けられ、該発熱体により噴出孔周辺部が加熱されていることを特徴とするエキシマ光照射装置。
2. エキシマランプから放射されたエキシマ光を被照射物に照射するエキシマ光照射装置において、
   前記被処理物の処理空間に向けて不活性ガスを噴出する噴出孔を有する不活性ガス流通部が形成され、
   前記不活性ガス流通部の噴出孔は、少なくとも隣接するエキシマランプ間に形成されており、
   前記不活性ガス流通部が、前記エキシマランプの反処理物方向に接触して設けられており、前記エキシマランプによって前記不活性ガス流通部を加熱することを特徴とするエキシマ光照射装置。
   

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