紫外線照射装置
【課題】
本発明の目的は、センサで受光される真空紫外線の強度と、被照射物へ照射される真空紫外線の強度とを近似させる紫外線照射装置を提供することにある。
【解決手段】
第１の発明に係る紫外線照射装置は、被照射物に対して真空紫外光を出射するエキシマランプと、この真空紫外光を受光すると共に光取込部を備えた光センサと、エキシマランプを取り囲む筐体と、からなる紫外線照射装置において、前記光取込部と前記エキシマランプとの間に、不活性ガスと酸素との混合ガスを吹き出すブロー管を有し、前記光取込部と前記エキシマランプとの距離をＹ１、その間の酸素濃度をＰ１とし、前記エキシマランプと前記被照射物との距離をＹ２、その間の酸素濃度をＰ２とするとき、以下の関係を満たすことを特徴とする。
０．８≦Ｙ２×Ｐ２／Ｙ１×Ｐ１≦１．２
本発明の目的は、センサで受光される真空紫外線の強度と、被照射物へ照射される真空紫外線の強度とを近似させる紫外線照射装置を提供することにある。
【解決手段】
第１の発明に係る紫外線照射装置は、被照射物に対して真空紫外光を出射するエキシマランプと、この真空紫外光を受光すると共に光取込部を備えた光センサと、エキシマランプを取り囲む筐体と、からなる紫外線照射装置において、前記光取込部と前記エキシマランプとの間に、不活性ガスと酸素との混合ガスを吹き出すブロー管を有し、前記光取込部と前記エキシマランプとの距離をＹ１、その間の酸素濃度をＰ１とし、前記エキシマランプと前記被照射物との距離をＹ２、その間の酸素濃度をＰ２とするとき、以下の関係を満たすことを特徴とする。
０．８≦Ｙ２×Ｐ２／Ｙ１×Ｐ１≦１．２
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空紫外光を出射するエキシマランプを備え、この真空紫外光を受光する光センサを備えた紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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においては、波長２００ｎｍ以下の真空紫外光を放射するエキシマランプを備えた紫外線照射装置が使用されている。このような紫外線照射装置には、エキシマランプからの真空紫外光の強度を検査するため、紫外線強度センサが設けられる。このことが、例えば特開２００４−０９７９８６公報（特許文献１）に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−０９７９８６公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、紫外線強度センサが、搬送された被照射物とエキシマランプとが対向されたとき、真空紫外光の強度を測定しようとすると、搬送された被照射物によって対流が生じ、この対流によってエキシマランプと紫外線強度センサのフォトダイオードとの間に、酸素が流入してしまう。しかも、この酸素の流入量は一定ではないので、エキシマランプとフォトダイオードとの間における酸素量は変動してしまい、エキシマランプと被処理物との間における酸素量と殆んど一致しない。すなわち、エキシマランプとフォトダイオードとの間で酸素に吸収される真空紫外光の変動量と、エキシマランプと被処理物との間で吸収される真空紫外光の量とが殆んど一致しないので、紫外線センサのフォトダイオードで受光される真空紫外光の量と、被処理物へ照射される真空紫外光の量とが殆んど一致しない。このため、従来に係る紫外線照射装置では、紫外線強度センサでの受強度によって電力を制御しても、被処理物への真空紫外光の強度を所期のものにすることができなかった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、センサで受光される真空紫外光の強度と、被照射物へ照射される真空紫外光の強度とを近似させる紫外線照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明に係る紫外線照射装置は、被照射物に対して真空紫外光を出射するエキシマランプと、この真空紫外光を受光すると共に光取込部を備えた光センサと、エキシマランプを取り囲む筐体と、からなる紫外線照射装置において、前記光取込部と前記エキシマランプとの間に、不活性ガスと酸素との混合ガスを吹き出すブロー管を有し、前記光取込部と前記エキシマランプとの距離をＹ１、その間の酸素濃度をＰ１とし、前記エキシマランプと前記被照射物との距離をＹ２、その間の酸素濃度をＰ２とするとき、以下の関係を満たすことを特徴とする。
０．８≦Ｙ２×Ｐ２／Ｙ１×Ｐ１≦１．２
第２の発明に係る紫外線照射装置は、第１の発明において、前記装置は、前記エキシマランプと前記光取込部との距離Ｙ１を調整する調整手段を有することを特徴とする。
第３の発明に係る紫外線照射装置は、第１又は２の発明において、光取込部に真空紫外光の波長を変換する波長変換手段が設けられたことを特徴とする。
第４の発明に係る紫外線照射装置は、第３の発明において、前記波長変換手段と前記光取込部との間には、不活性ガスが導入されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
第１の発明に係る紫外線照射装置は、上記特徴により、光センサとエキシマランプとの間の酸素量と、被照射物とエキシマランプとの間の酸素量とを、近似させることができるので、それぞれの間での真空紫外光の酸素吸収量を近似させることができ、光センサで受光される真空紫外光の強度と、被照射物へ照射される真空紫外光の強度とを近似させることができる。
第２の発明に係る紫外線照射装置は、上記特徴により、０．８≦Ｙ２×Ｐ２／Ｙ１×Ｐ１≦１．２を満たすように、調整手段によって距離Ｙ１を調整することができる。
第３の発明に係る紫外線照射装置は、上記特徴により、光取込部に設けた波長変換手段によって真空紫外光の波長を変換することができ、その波長が２００ｎｍより長い場合、酸素に吸収されることがないので、変換された光が受光部に到達するときまでに酸素に吸収されることを抑制できる。
第４の発明に係る紫外線照射装置は、上記特徴により、波長変換手段と光取込部との間での酸素量が抑制でき、この間での真空紫外光の強度が低下することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る紫外線照射装置の説明図である。
【図２】本発明に係る紫外線照射装置に具備されるエキシマランプの説明図である。
【図３】本発明に係る紫外線照射装置の説明図である。
【図４】本発明に係る紫外線照射装置の説明図である。
【図５】本発明に係る紫外線照射装置の説明図である。
【図６】本発明に係る紫外線照射装置の説明図である。
【図７】本発明に係る紫外線照射装置の説明図である。
【図８】実験の説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１及び２は、本発明に係る紫外線照射装置１の説明図である。
図１は、装置１に具備されるエキシマランプ５の長手方向に対して直交する断面図である。
【００１０】
紫外線照射装置１は、真空紫外光を出射するエキシマランプ５と、エキシマランプ５を保持する筐体２と、エキシマランプ５からの真空紫外光を受光する光センサ３と、を備える。
【００１１】
筐体２は、搬入口２３１と搬出口２３２とが設けられており、この搬入口２３１に搬入された被照射物Ｗは、図示しない搬送手段によって、エキシマランプ５に直接対向するように搬送され、エキシマランプ５からの真空紫外光が照射された後、搬出口２３２から筐体２の外部に搬出される。
この筐体２は、その内部でオゾンが生じるため、このオゾンへの耐性を有する部材が採用され、例えばアルミニウムからなる金属部材により構成される。
【００１２】
筐体２の上壁（エキシマランプ５の上面（被照射物Ｗに対向する面と反対側の面）に対向する壁）には、取付口２４が設けられ、この取付口２４に光センサ３が設けられる。
【００１３】
光センサ３は、受光部３１を取り囲む箱体３４と、箱体３４を載置すると共に筐体２に取り付けられる基台３５と、基台３５に保持される光取込体３６と、を備える。
【００１４】
光センサ３の基台３５は、内部に貫通孔３５５を有する筒状であり、この筒状は、筐体２の取付口２４に挿通される挿通部３５１と、挿通部３５１の外径より大きな外径を有し、筐体２の上面に載置される載置部３５２と、により構成される。
基台３５の載置部３５２には、内部の貫通孔３５５に連通する流路３５３が設けられ、この流路３５３に不活性ガスＮ２を導入する導入管３５４が設けられる。
基台３５の挿通部３５１の一端（エキシマランプ５側の端部）には、貫通孔３５５側に突出する保持部３５６が設けられる。
【００１５】
この保持部３５６には、筒状の光取込体３６の他端に設けたつば部３６１が当接することで架かり、保持される。
光取込体３６には、その内部を貫通する中空部３６４が設けられており、この中空部３６４は、基台３５の貫通孔３５５に連通する。光取込体３６の一端には、内部の中空部３６４に向かって突出する突出部３６２が設けられ、この突出部３６２の中心には、中空部３６４に連通する光取込部３６３が設けられる。
【００１６】
基台３５の載置部３５２の上面（図１における基台３５の紙面上側の面）には、受光部３１を取り囲む箱体３４が設けられる。
箱体３４の下面（図１における箱体３４の紙面下側の面）には、基台３５の貫通孔３５５と箱体３４の内部とを連通するように、開口部３４１が設けられる。この開口部３４１には、箱体３４の内部から蓋をするように波長変換手段３３が設けられ、この波長変換手段３３の上面（図１における波長変換手段３３の紙面上側の面）には、例えば色ガラスからなるフィルタ３２が設けられる。
このように箱体３４の内部には、開口部３４１に蓋をする波長変換手段３３と、波長変換手段３３の上面に設けられたフィルタ３２とが、例えばかしめられるなどして設けられる。
さらに箱体３４の内部には、フィルタ３２の上側（図１におけるフィルタ３２の紙面上側）に、例えばフォトダイオードからなる受光部３１が、フィルタ３２と波長変換手段３３とを介して開口部３４１に対向するように配置される。
【００１７】
光センサ３を構成する部材について、例示すると、基台３５は、例えばアルミニウムのような金属部材からなり、耐オゾン性を有する部材が用いられる。さらに、光取込体３６は、例えばステアタイトのようなセラミック部材からなり、オゾンに曝されることから、耐オゾン性を有すると共に、エキシマランプ５の電極５２１，５２２に例えば５ｍｍに近接されることから、電気絶縁性を有する部材が用いられる。箱体３４を構成する部材としては、ステンレスのような金属部材が用いられる。受光部３１は、例えば可視光を受光するフォトダイオードやフォトレジスタが用いられる。波長変換手段３３は、真空紫外光を受光部３１で受光できる波長（例えば可視光）に変換するため、例えば４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長領域に変換する蛍光体や、例えば４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長領域に変換する蛍光ガラスが用いられる。この蛍光体の例としては、ＬａＰＯ４：Ｃｅ，Ｔｂや（ＳｒＣａＢａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕのような燐酸塩蛍光体が挙げられる。
【００１８】
次に、光センサ３に具備されるフィルタ３２の機能と部材について説明する。
フォトダイオードでは、例えば３００ｎｍ〜１０００ｎｍの受光領域を有しているのに対し、波長変換手段３３で得られる波長領域は、４００ｎｍ〜７００ｎｍであるとき、両者の波長領域は不一致である。概してフォトダイオードの受光領域は、波長変換手段３３で変換される波長領域よりも大きい。エキシマランプ５から出射される光は、真空紫外光以外に可視光も出射されているため、フィルタ３２を設けていない場合、フォトダイオードでは、波長変換手段３３で変換された波長領域の強度と、エキシマランプ５からの可視光の波長領域の強度とを受光してしまい、波長変換手段３３で変換された光の強度（すなわち、真空紫外光の強度）が正確にはわからなくなってしまう。
このため、フィルタ３２では、真空紫外光の強度を検知するための波長領域（波長変換手段３３で変換された波長領域の一部又は全て）を透過するが、波長変換手段３３で変換されていない波長領域を遮光する。このようなフィルタ３２としては、例えば４００ｎｍ〜５５０ｎｍの波長を透過する場合、例えば酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）が添加された色ガラスや、透明ガラスの外面に例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなるペーストを塗布したものが用いられる。
【００１９】
筐体２には、光センサ３の光取込部３６３とエキシマランプ５の外面（図１におけるエキシマランプ５の紙面上側の面）との間に、酸素と不活性ガスとの混合ガスＮＯを吹き付けるため、ガス導入口２１１が設けられ、このガス導入口２１１に連通するブロー管２１２が設けられる。ブロー管２１２の吹出し口２１３は、エキシマランプ５と光センサ３の光取込部３６３との間にガスを吹き付けられる位置に設けられる。
【００２０】
また、筐体２の外面（図１においては、紙面下側）には、筐体２の内部に導入されたガスや、被照射物Ｗを処理したときに生じたガスを排気するため、排気口２２が設けられる。
【００２１】
第１の実施例においては、図１に示すように、エキシマランプ５の外面と光センサ３の光取込部３６３との距離（最も近い距離）をＹ１とし、エキシマランプ５の外面とこの外面の近接されたときの被照射物Ｗとの距離をＹ２とする。また、距離Ｙ１での酸素濃度をＰ１とし、距離Ｙ２での酸素濃度をＰ２とする。
なお、この酸素濃度Ｐ１，Ｐ２は、エキシマランプ５の点灯を開始したときの酸素濃度のことであり、距離Ｙ１，Ｙ２の任意の一点で測定したときの値である。
距離Ｙ１，Ｙ２及び酸素濃度Ｐ１，Ｐ２の数値の一例を示すと、Ｙ１＝５ｍｍ，Ｙ２＝４ｍｍ，Ｐ１＝０．８酸素濃度％，Ｐ２＝１酸素濃度％である。
【００２２】
図２は、図１の紫外線照射装置１に具備されるエキシマランプ５の説明図であり、（ａ）がエキシマランプ５の斜視図であり、（ｂ）が（ａ）のＢ−Ｂ断面図であり、（ｃ）が（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【００２３】
エキシマランプ５は、内部に密閉された放電空間５１１を有する放電容器５１と、この放電容器５１の外面に離隔して設けた一対の電極５２１，５２２と、を備える。
【００２４】
放電容器５１は、真空紫外光を透過する部材である例えば石英ガラスで構成され、内部に密閉された放電空間５１１を有する長い管状である。放電容器５１の横断面は、横長の方形であり、放電容器５１の長手方向の外面は、直方体状である。
放電容器５１の放電空間５１１には、例えばキセノンガスのような発光ガスが封入されている。
【００２５】
放電容器５１の放電空間５１１を介した平坦な外面には、それぞれ網状に形成した電極５２１，５２２が設けられる。
この電極５２１，５２２は、例えば銅と低融点ガラスとを混合した導電性ペーストを放電容器５１の外面に網状に塗布して焼成することで形成したものである。
【００２６】
放電容器５１の内面には、真空紫外光を反射する例えばシリカ膜からなる反射膜５３が設けられる。この反射膜５３は、一方の電極５２１側の内面に設けられ、放電容器５１の長手方向に亘って設けられる。放電容器５１の長手方向における一端（図２（ａ）における紙面奥側の端部）では、反射膜５３の中央を削除した光取出口５３１が設けられる。
この光取出口５３１には、図１で示す光センサ３の光取込部３６３が位置するように配置される。
【００２７】
エキシマランプ５の一対の電極５２１，５２２には、高周波電源が接続され、高周波・高電圧が入力される。
エキシマランプ５は、給電されることで、放電容器５１の内部で発光ガスが励起され、エキシマ放電を生じ、このエキシマ放電によって２００ｎｍ以下の真空紫外光を放射する。
放電容器５１の内部に封入された発光ガスが、例えばキセノンガスの場合、１７２ｎｍにピーク波長を有する真空紫外光が放射される。この真空紫外光は、図２（ｂ）に示すように、放電容器５１の上面に反射膜５３に反射され、放電容器５１の下面を透過して放電容器５１の外方に放射される。図２（ｂ）でいう放電容器５１の下面は、図１においては、被照射物Ｗに直接対向する面であるので、放射された真空紫外光が被照射物Ｗに向かって照射される。
【００２８】
筐体２の内部は、被照射物Ｗを搬送する際に、酸素が流入するため、エキシマランプ５と被照射物Ｗとの間には、酸素が存在する。被照射物Ｗは、エキシマランプ５の直下に搬送されると、エキシマランプ５と被照射物Ｗとの間を例えば４ｍｍのように近接配置されることなり、エキシマランプ５から放射された真空紫外光は、その一部が酸素に吸収されることでオゾンを形成し、このオゾンと残った真空紫外光が相俟って被照射物Ｗの照射面上の不純物を分解して洗浄することができる。このとき、エキシマランプ５と被照射物Ｗとの間では、オゾンを生じた状態で、その酸素濃度Ｐ２が例えば１酸素濃度％となる。
【００２９】
エキシマランプ５と光センサ３との間には、ブロー管２１２の吹出し口２１３から、例えば窒素ガスのような不活性ガスと酸素とかなる混合ガスＮＯが吹き込まれている。
被照射物Ｗの搬送によって、酸素の対流が起こってエキシマランプ５と光センサ３との間に酸素が流入しようとするが、ブロー管２１２からの混合ガスの吹き込みによって、エキシマランプ５と光センサ３との間では気圧が高まるので、搬送による酸素流入が抑制される。このため、エキシマランプ５と光センサ３との間の酸素濃度Ｐ２は、ブロー管２１２の吹出しにより制御できる。
光センサ３の光取込部３６３は、エキシマランプ５の反射膜５３の光取出口５３１に、エキシマランプ５の放電容器５１を介して対向配置される。このとき、光取込部３６３とエキシマランプ５との距離は、例えば４ｍｍである。
エキシマランプ５の内部で生じた真空紫外光は、エキシマランプ５の一端（図２においては、紙面奥側の端部）においては、反射膜５３に光取出口５３１が設けられていることから、光取出口５３１を通った真空紫外光が放電容器５１を通り、図１に示す、光センサ３の光取込部３６３に向かって放射される。このとき、光取込部３６３とエキシマランプ５との間には、不活性ガスと酸素との混合ガスＮＯが吹き込まれているので、放電容器５１を通った真空紫外光は、その一部が酸素に吸収されることでオゾンを形成し、残った真空紫外光が光取込部３６３に取り込まれる。このとき、光取込部３６３とエキシマランプ５との間では、オゾンを生じた状態で、その酸素濃度Ｐ１が例えば０．８酸素濃度％となる。
【００３０】
基台３５に設けた導入管３５４からは、真空紫外光を吸収しない不活性ガスＮ２として例えば窒素ガスが導入され、基台３５の流路３５３を介して、基台３５の貫通孔３５５から光取込体３６の中空部３６４に窒素ガスが充填される。このため、光取込体３６の光取込部３６３から取り込まれた後、真空紫外光は、光センサ３の内部で殆んど吸収されることがないので、その強度低下を抑制しつつ、箱体３４の開口部３４１に到達する。箱体３４の開口部３４１を通過した真空紫外光は、開口部３４１に蓋をする波長変換手段３３を照射する。波長変換手段３３は、真空紫外光を受けて励起され、例えば４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光に変換し、フィルタ３２に放射される。前述のようにエキシマランプ５からは、真空紫外光以外に可視光も放射されていることから、フィルタ３２で必要な波長である例えば４００ｎｍ〜５５０ｎｍの波長を透過し、この波長領域の強度をフォトダイオードで検知することができる。
【００３１】
上述の第１の実施例においては、ランプ点灯時において、エキシマランプ５と被照射物Ｗとの距離Ｙ２＝４ｍｍ、その間での酸素濃度Ｐ２＝１酸素濃度％とし、エキシマランプ５と光取込部３６３との距離Ｙ１＝５ｍｍと、その間の酸素濃度をＰ１＝０．８酸素濃度％とするとき、これらの関係が次式を満たしている。
０．８≦Ｙ２×Ｐ２／Ｙ１×Ｐ１≦１．２ （１）
これにより、エキシマランプ５と被照射物Ｗとの間に存在する酸素量と、エキシマランプ５と光取込部３６３との間に存在する酸素量とを近似（本発明の数値例では一致）させることができるので、エキシマランプ５からの真空紫外光が酸素に吸収される量を被照射物Ｗ側と光取込部３６３側とで近似（本発明の数値例では一致）させることができる。このため、光取込部３６３から取り込み、受光部３１で検知した真空紫外光の強度は、エキシマランプ５に照射された真空紫外光の強度に近似（本発明の数値例では一致）させることができる。
【００３２】
このため、光センサ３で検知した真空紫外光の強度に基づいてエキシマランプ５を制御することにより、被照射物Ｗへの真空紫外光の強度を所期のものに維持することができる。
また、光センサ３で検知した真空紫外光の強度によって、エキシマランプ５の交換時期を従来の技術に比して正しく知ることができるので、不所望に早いランプ交換を抑制することができる。
【００３３】
なお、ブロー管２１２から導入される不活性ガスと酸素ガスの混合ガスＮＯにおいて、この不活性ガスは、真空紫外光を吸収しないものであれば用いることができ、例えば、窒素ガスやアルゴンガスなどを用いることができる。
また、光センサ３内に充填される不活性ガスＮ２も同じく、真空紫外光を吸収しないものであれば用いることができ、例えば、窒素ガスやアルゴンガスなどを用いることができる。
【００３４】
上記式（１）の上下限値について説明すると、エキシマランプ５を構成する放電容器５１は、石英ガラスで形成されており、この外面形状は、平坦な面を形成しても完全なものは形成できず、微細な波打った形状を有している。この波打った外面と被照射物Ｗとを対向させたとき、波打った外面と被照射物Ｗとの距離が変動してしまい、この変動に比例して真空紫外線の酸素吸収量が変動してしまう。
上記式（１）は、これらの点を考慮して、その波打った外面による距離変動を許容するために、上下限値を設けた。なお、この上下限値の根拠は、後述の実験で示す。
【００３５】
上述の本発明は、光センサ３の内部に真空紫外光を取り込むために、光取込体３６の中空部３６４に連通する光取込部３６３を設けたが、次に、中空部３６４に連通しない光取込部３６３の例を示す。
【００３６】
図３は、本発明に係る紫外線照射装置１の説明図である。
図３は、装置１に具備されるエキシマランプ５の長手方向に対して直交する断面図である。
なお、図３には、図１及び２に示したものと同じものに同一の符号が付されている。
【００３７】
図３は、光取込体３６の中空部３６４に連通しない光取込部３６３を設けた点で、図１及び２の例と相違する。
図３の説明として、図１及び２と共通する部分は省略し、相違する部分について述べる。
【００３８】
光取込体３６には、その内部に中空部３６４が設けられており、この中空部３６４は、基台３５の貫通孔３５５に連通する。光取込体３６の一端は、閉じられるように、板状の光取込部３６３が設けられる。この光取込体３６は、真空紫外光を透過させる例えば石英ガラスで構成される。
【００３９】
この例の場合、板状の光取込部３６３から真空紫外光が透過されて、光センサ３の内部に取り込まれる。取り込まれた真空紫外光は、上述の第１の実施例で説明したように、受光部３１で検知される。
【００４０】
図３で示した紫外線照射装置１は、光センサ３の内部に真空紫外光を取り込めるため、図１で示した紫外線照射装置１と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
図１及び図３においては、光センサ３の内部に不活性ガスＮ２を充填させるため、導入管３５４から不活性ガスＮ２を導入し続ける構成を示したが、次に、不活性ガスＮ２を導入し続けなくてかまわない例を示す。
【００４２】
図４は、本発明に係る紫外線照射装置１の説明図である。
図４は、装置に具備されるエキシマランプ５の長手方向に対して直交する断面図である。
なお、図４には、図１及び２に示したものと同じものに同一の符号が付されている。
【００４３】
図４は、不活性ガスＮ２を連続的に導入しない点で、図１及び２と相違する。
図４の説明として、図１及び２と共通する部分は省略し、相違する部分について述べる。
【００４４】
光取込体３６は、その一端に板状の光取込部３６３が設けられ、その他端に板状の蓋部３６５が設けられることで、その内部に密閉された中空部３６４が設けられる。この中空部３６４には、真空紫外光を吸収しない不活性ガスとして例えば窒素ガスが封入されている。光取込体３６を構成する部材としては、真空紫外光を透過させる例えば石英ガラスで構成される。
光取込体３６は、図示しない樹脂接着剤によって基台３５に接着・固定される。
【００４５】
この第３の実施例の場合、板状の光取込部３６３から真空紫外光が透過されて、光センサ３の内部に取り込まれる。取り込まれた真空紫外光は、中空部３６４で吸収されず蓋部３６５を透過し、箱体３４の開口部３４１から取り込まれた後、上述の図１の例で説明したように、受光部３１で検知される。
【００４６】
図４に示した紫外線照射装置１は、光取込体３６の内部に取り込むことができ、その上で中空部３６４に封入した不活性ガスで吸収されず、光取込体３６から受光部３１に向かって出射できるので、図１で示した紫外線照射装置１と同様の効果を得ることができる。
【００４７】
なお、光取込体３６は、図４で示す中空部３６４を石英ガラスで埋めた、すなわち石英ガラス棒であっても、不活性ガスＮ２を連続的に導入する必要が無く、図１で示した紫外線照射装置１と同様の効果を得ることができる。また、この場合、真空紫外光を吸収しない不活性ガスを用いる必要が無い。
【００４８】
光取込体３６を石英ガラス棒で構成する以外で、真空紫外光を吸収しない不活性ガスを用いない例を示す。
【００４９】
図５は、本発明に係る紫外線照射装置１の説明図である。
図５は、装置に具備されるエキシマランプ５の長手方向に対して直交する断面図である。
なお、図５には、図１及び２に示したものと同じものに同一の符号が付されている。
【００５０】
図５は、不活性ガスを用いない点で、図１及び２の第２の実施例と相違する。
図５の説明として、図１及び２と共通する部分は省略し、相違する部分について述べる。
【００５１】
光取込体３６の突出部３６２には、光取込部３６３に蓋をするように波長変換手段３３が設けられ、その上面（図５における紙面上側の面）には、例えば色ガラスからなるフィルタ３２が設けられる。
【００５２】
この例の場合、光取込部３６３を通過した真空紫外光が、すぐに波長変換手段３３で可視光に変換される。可視光は、酸素へ吸収されないことから、波長変換手段３３と受光部３１までの間に窒素を設けなくても、その強度を低下させることなく、受光部３１に到達することができる。このため、第４の実施例においては、光センサ３の内部に不活性ガスを導入しなくてもかまわない。
なお、フィルタ３２は、図５においては、波長変換手段３３の上面に配置したが、必ずしもこの位置ではなくてもかまわなく、波長変換手段３３と受光部３１の間であって、波長変換手段３３で変換された可視光を受光部３１に到達するまでに所望の光を透過できる位置に配置されれば良い。
【００５３】
紫外線照射装置１は、光取込部３６３に取り込まれた際に、すぐに光取込部３６３に設けた波長変換手段３３によって、真空紫外光の波長を２００ｎｍより長い波長に変換できるので、変換された光が受光部３１に到達するときまでに酸素に吸収されることを抑制できる。このため、図５に示した紫外線照射装置１は、図１に示した紫外線照射装置１と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
図１及び図３〜５に示した真空紫外光装置は、エキシマランプ５と光センサ３とを固定した後に、光取込体３６を移動させて距離Ｙ１を変更することができない。次に、この距離Ｙ１を光取込体３６の位置を調整することで変更可能にした例を示す。
【００５５】
図６は、本発明に係る紫外線照射装置１の説明図である。
図６は、装置に具備されるエキシマランプ５の長手方向に対して直交する断面図である。
なお、図６には、図１及び２に示したものと同じものに同一の符号が付されている。
【００５６】
図６は、エキシマランプ５と光取込体３６との距離Ｙ１を調整する調整手段４を設けた点で、図１及び２と相違する。
図６の説明として、図１及び２と共通する部分は省略し、相違する部分について述べる。
【００５７】
基台３５の挿通部３５１には、少なくとも一対のスリット３５７（図６においては、基台３５の左右のスリット３５７）が、エキシマランプ５の短手方向（図６における紙面上下方向）に沿って伸びるように設けられる。基台３５の外面からこのスリット３５７にボルト４１を挿通し、基台３５の貫通孔３５５側の内面からナット４２を設けられ、ボルト４１とナット４２が基台３５に固定される。このボルト４１とナット４２は、基台３５に固定される位置が、スリット３５７に沿って調整できる調整手段４である。
この調整手段４には、光取込体３６のつば部３６１が載置される。このため、調整手段４は、その固定される位置によって、エキシマランプ５と光取込体３６との間の距離が調整できる。
【００５８】
図６に示した紫外線照射装置１は、調整手段４によって、前述の式（１）を満たすように距離Ｙ１を調整することができるので、図１に示した紫外線照射装置１と同様の効果を得ることができる。
【００５９】
なお、図６で示した調整手段４は、図３や図５のように光取込体３６につば部３６１を有するものに組み合わせて位置を調整することもできる。
【００６０】
図６では、調整手段４を基台３５に固定したが、次に、調整手段４を筐体２に固定した例を示す。
【００６１】
図７は、本発明に係る紫外線照射装置１の説明図である。
図７は、装置に具備されるエキシマランプ５の長手方向に対して直交する断面図である。図７は、紫外線照射装置１のうち、光センサ３とエキシマランプ５とを示した一部拡大図である。
なお、図７には、図１及び２に示したものと同じものに同一の符号が付されている。
【００６２】
図７は、筐体２に調整手段４を固定した点で、図６と相違する。
図７の説明として、図６と共通する部分は省略し、相違する部分について述べる。
【００６３】
まず、図７（ａ）の例から説明する。図７（ａ）の場合、取付口２４を、エキシマランプ５に向かって突出する筒状に構成される。この筒状の取付口２４には、ネジ切りされた貫通孔が設けられ、その貫通孔から取付口２４の内方に向かって突出するように止めネジ４３が設けられる。止めネジ４３は、複数本設けられ、光センサ３の基台３５の挿通部３５１の外周面を挟持する。これにより、光センサ３は、取付口２４に螺合された止めネジ４３を介して筐体２に固定される。
基台３５の長手方向（エキシマランプ５に向かう方向）において、止めネジ４３によって挟持される位置を調整することで、光取込部３６３とエキシマランプ５との距離Ｙ１が調整できることから、止めネジ４３と取付口２４とが調整手段４となる。
【００６４】
次に、図７（ｂ）の例を説明する。図７（ｂ）の場合、図７（ａ）と比較して、光取付口の突出する方向が、エキシマランプ５とは逆の方向（光センサ３の受光部３１に向かう方向）に設けられた点で相違する。図７（ｂ）に示す方向に光取付口を設けても、図７（ａ）の場合と同様に、止めネジ４３と光取付口とが調整手段４として機能する。
【００６５】
図７（ａ）及び図７（ｂ）で示した紫外線照射装置１は、止めネジ４３と取付口２４とを調整手段４として設けることで、前述の式（１）を満たすように距離Ｙ１を調整することができるので、図１で示した紫外線照射装置１と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
なお、図７（ａ）及び図７（ｂ）で示した調整手段４は、図１，図３及び図５に示す基台３５を挟持することで、エキシマランプ５と光取込部３６３との距離Ｙ１を調整することもできる。
また、図７（ａ）及び図７（ｂ）で示した調整手段４は、エキシマランプ５と光取込口との距離を調整できれば良いので、図１，図３及び図５においては、必ずしも基台３５を挟持しなくても、光取込体３６の外周面を挟持して、距離を調整してもかまわない。
【００６７】
最後に、上述した式（１）の上下限値について、説明する。
前述のように、エキシマランプ５の放電容器５１は、例えば石英ガラスのようにその外面形状が波打った状態であり、この波打った外面に起因して対流が生じ、この対流によって酸素濃度が変動する。このエキシマランプ５に起因する酸素濃度の変動量を求めたのが、次の実験である。
【００６８】
実験では、本発明に係る紫外線照射装置１として図１に示す構成のものを用いた。実験に用いたエキシマランプ５では、放電空間５１１に４００Ｔｏｒｒのキセノンガスを封入し、一対の電極５２１，５２２に６０ＫＨｚ・３ＫＶを入力して点灯させた。ランプ点灯中にブロー管２１２からは、窒素が９９．５％と酸素が０．５％の混合ガスを導入し、一方排気口２２からは、２ｍ３／ｍｉｎで筐体２内のガスを排気させた。この状態で、搬送口からステンレスからなる平板状の被照射物Ｗを搬入させた。酸素濃度を測定するために、酸素濃度計の測定部をエキシマランプ５下方のＰ２の位置に配置した。
このとき、図８（ａ）に示すように、エキシマランプ５の短手方向の幅は４３ｍｍであり、その中央の位置の下方にＰ２が位置する。実験では、このＰ２の下方位置を０ｍｍとし、この０ｍｍの位置から被照射物Ｗの先端の位置までの相対距離を順次測定し、相対距離の変動に伴って位置Ｐ２の測定値の変動を計測した。例えば、図８（ａ）での被照射物の位置は−８０ｍｍの位置である。
【００６９】
その実験結果が図８（ｂ）である。Ｐ２の位置が、エキシマランプ５と被照射物５とに対向されるのは、０ｍｍの位置から＋８０ｍｍの範囲である。なお、被照射物Ｗの長さ（図８（ａ）における紙面左右方向の長さ）は１０００ｍｍあり、エキシマランプ５と被照射物Ｗとが対向される範囲は、０ｍｍの位置から＋１０００ｍｍの位置までであるが、図８（ｂ）の実験結果ではその一部である＋８０ｍｍの位置までの結果を示している。
図８（ｂ）に示すように、０ｍｍの位置から＋８０ｍｍの範囲では、エキシマランプ５の外面の波打った形状に起因して、酸素濃度が０．８％〜１．２％の変動が生じる。このため、上述した式（１）では、この変動を許容するように、Ｙ２×Ｐ２／Ｙ１×Ｐ１の酸素濃度の範囲を０．８％〜１．２％とした。
【００７０】
この変動範囲は、エキシマランプ５の形状に起因し、妨げられないものであるが、上述した式（１）を満たせば、光センサ３で検知した真空紫外光の強度に基づいて、エキシマランプ５への入力電力を制御しても、被照射物Ｗを十分に処理することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１ 紫外線照射装置
２ 筐体
２１１ ガス導入口
２１２ ブロー管
２１３ 吹出し口
２２ 排気口
２３１ 搬入口
２３２ 搬出口
２４ 取付口
３ 光センサ
３１ 受光部
３２ フィルタ
３３ 波長変換手段
３４ 箱体
３４１ 開口部
３５ 基台
３５１ 挿通部
３５２ 載置部
３５３ 流路
３５４ 導入管
３５５ 貫通孔
３５６ 保持部
３５７ スリット
３６ 光取込体
３６１ つば部
３６２ 突出部
３６３ 光取込部
３６４ 中空部
３６５ 蓋部
４ 調整手段
４１ ボルト
４２ ナット
４３ 止めネジ
５ エキシマランプ
５１ 放電容器
５１１ 放電空間
５２１ 一方の電極
５２２ 他方の電極
５３ 反射膜
５３１ 光取出口
Ｎ２ 不活性ガス
ＮＯ 不活性ガス及び酸素ガス
Ｙ１ 光取込部からランプ外面までの距離
Ｙ２ ランプ外面から被照射物までの距離
Ｐ１ 光取込部からランプ外面までの酸素濃度
Ｐ２ ランプ外面から被照射物までの酸素濃度
Ｗ 被照射物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空紫外光を出射するエキシマランプを備え、この真空紫外光を受光する光センサを備えた紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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においては、波長２００ｎｍ以下の真空紫外光を放射するエキシマランプを備えた紫外線照射装置が使用されている。このような紫外線照射装置には、エキシマランプからの真空紫外光の強度を検査するため、紫外線強度センサが設けられる。このことが、例えば特開２００４−０９７９８６公報（特許文献１）に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−０９７９８６公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、紫外線強度センサが、搬送された被照射物とエキシマランプとが対向されたとき、真空紫外光の強度を測定しようとすると、搬送された被照射物によって対流が生じ、この対流によってエキシマランプと紫外線強度センサのフォトダイオードとの間に、酸素が流入してしまう。しかも、この酸素の流入量は一定ではないので、エキシマランプとフォトダイオードとの間における酸素量は変動してしまい、エキシマランプと被処理物との間における酸素量と殆んど一致しない。すなわち、エキシマランプとフォトダイオードとの間で酸素に吸収される真空紫外光の変動量と、エキシマランプと被処理物との間で吸収される真空紫外光の量とが殆んど一致しないので、紫外線センサのフォトダイオードで受光される真空紫外光の量と、被処理物へ照射される真空紫外光の量とが殆んど一致しない。このため、従来に係る紫外線照射装置では、紫外線強度センサでの受強度によって電力を制御しても、被処理物への真空紫外光の強度を所期のものにすることができなかった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、センサで受光される真空紫外光の強度と、被照射物へ照射される真空紫外光の強度とを近似させる紫外線照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明に係る紫外線照射装置は、被照射物に対して真空紫外光を出射するエキシマランプと、この真空紫外光を受光すると共に光取込部を備えた光センサと、エキシマランプを取り囲む筐体と、からなる紫外線照射装置において、前記光取込部と前記エキシマランプとの間に、不活性ガスと酸素との混合ガスを吹き出すブロー管を有し、前記光取込部と前記エキシマランプとの距離をＹ１、その間の酸素濃度をＰ１とし、前記エキシマランプと前記被照射物との距離をＹ２、その間の酸素濃度をＰ２とするとき、以下の関係を満たすことを特徴とする。
０．８≦Ｙ２×Ｐ２／Ｙ１×Ｐ１≦１．２
第２の発明に係る紫外線照射装置は、第１の発明において、前記装置は、前記エキシマランプと前記光取込部との距離Ｙ１を調整する調整手段を有することを特徴とする。
第３の発明に係る紫外線照射装置は、第１又は２の発明において、光取込部に真空紫外光の波長を変換する波長変換手段が設けられたことを特徴とする。
第４の発明に係る紫外線照射装置は、第３の発明において、前記波長変換手段と前記光取込部との間には、不活性ガスが導入されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
第１の発明に係る紫外線照射装置は、上記特徴により、光センサとエキシマランプとの間の酸素量と、被照射物とエキシマランプとの間の酸素量とを、近似させることができるので、それぞれの間での真空紫外光の酸素吸収量を近似させることができ、光センサで受光される真空紫外光の強度と、被照射物へ照射される真空紫外光の強度とを近似させることができる。
第２の発明に係る紫外線照射装置は、上記特徴により、０．８≦Ｙ２×Ｐ２／Ｙ１×Ｐ１≦１．２を満たすように、調整手段によって距離Ｙ１を調整することができる。
第３の発明に係る紫外線照射装置は、上記特徴により、光取込部に設けた波長変換手段によって真空紫外光の波長を変換することができ、その波長が２００ｎｍより長い場合、酸素に吸収されることがないので、変換された光が受光部に到達するときまでに酸素に吸収されることを抑制できる。
第４の発明に係る紫外線照射装置は、上記特徴により、波長変換手段と光取込部との間での酸素量が抑制でき、この間での真空紫外光の強度が低下することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る紫外線照射装置の説明図である。
【図２】本発明に係る紫外線照射装置に具備されるエキシマランプの説明図である。
【図３】本発明に係る紫外線照射装置の説明図である。
【図４】本発明に係る紫外線照射装置の説明図である。
【図５】本発明に係る紫外線照射装置の説明図である。
【図６】本発明に係る紫外線照射装置の説明図である。
【図７】本発明に係る紫外線照射装置の説明図である。
【図８】実験の説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１及び２は、本発明に係る紫外線照射装置１の説明図である。
図１は、装置１に具備されるエキシマランプ５の長手方向に対して直交する断面図である。
【００１０】
紫外線照射装置１は、真空紫外光を出射するエキシマランプ５と、エキシマランプ５を保持する筐体２と、エキシマランプ５からの真空紫外光を受光する光センサ３と、を備える。
【００１１】
筐体２は、搬入口２３１と搬出口２３２とが設けられており、この搬入口２３１に搬入された被照射物Ｗは、図示しない搬送手段によって、エキシマランプ５に直接対向するように搬送され、エキシマランプ５からの真空紫外光が照射された後、搬出口２３２から筐体２の外部に搬出される。
この筐体２は、その内部でオゾンが生じるため、このオゾンへの耐性を有する部材が採用され、例えばアルミニウムからなる金属部材により構成される。
【００１２】
筐体２の上壁（エキシマランプ５の上面（被照射物Ｗに対向する面と反対側の面）に対向する壁）には、取付口２４が設けられ、この取付口２４に光センサ３が設けられる。
【００１３】
光センサ３は、受光部３１を取り囲む箱体３４と、箱体３４を載置すると共に筐体２に取り付けられる基台３５と、基台３５に保持される光取込体３６と、を備える。
【００１４】
光センサ３の基台３５は、内部に貫通孔３５５を有する筒状であり、この筒状は、筐体２の取付口２４に挿通される挿通部３５１と、挿通部３５１の外径より大きな外径を有し、筐体２の上面に載置される載置部３５２と、により構成される。
基台３５の載置部３５２には、内部の貫通孔３５５に連通する流路３５３が設けられ、この流路３５３に不活性ガスＮ２を導入する導入管３５４が設けられる。
基台３５の挿通部３５１の一端（エキシマランプ５側の端部）には、貫通孔３５５側に突出する保持部３５６が設けられる。
【００１５】
この保持部３５６には、筒状の光取込体３６の他端に設けたつば部３６１が当接することで架かり、保持される。
光取込体３６には、その内部を貫通する中空部３６４が設けられており、この中空部３６４は、基台３５の貫通孔３５５に連通する。光取込体３６の一端には、内部の中空部３６４に向かって突出する突出部３６２が設けられ、この突出部３６２の中心には、中空部３６４に連通する光取込部３６３が設けられる。
【００１６】
基台３５の載置部３５２の上面（図１における基台３５の紙面上側の面）には、受光部３１を取り囲む箱体３４が設けられる。
箱体３４の下面（図１における箱体３４の紙面下側の面）には、基台３５の貫通孔３５５と箱体３４の内部とを連通するように、開口部３４１が設けられる。この開口部３４１には、箱体３４の内部から蓋をするように波長変換手段３３が設けられ、この波長変換手段３３の上面（図１における波長変換手段３３の紙面上側の面）には、例えば色ガラスからなるフィルタ３２が設けられる。
このように箱体３４の内部には、開口部３４１に蓋をする波長変換手段３３と、波長変換手段３３の上面に設けられたフィルタ３２とが、例えばかしめられるなどして設けられる。
さらに箱体３４の内部には、フィルタ３２の上側（図１におけるフィルタ３２の紙面上側）に、例えばフォトダイオードからなる受光部３１が、フィルタ３２と波長変換手段３３とを介して開口部３４１に対向するように配置される。
【００１７】
光センサ３を構成する部材について、例示すると、基台３５は、例えばアルミニウムのような金属部材からなり、耐オゾン性を有する部材が用いられる。さらに、光取込体３６は、例えばステアタイトのようなセラミック部材からなり、オゾンに曝されることから、耐オゾン性を有すると共に、エキシマランプ５の電極５２１，５２２に例えば５ｍｍに近接されることから、電気絶縁性を有する部材が用いられる。箱体３４を構成する部材としては、ステンレスのような金属部材が用いられる。受光部３１は、例えば可視光を受光するフォトダイオードやフォトレジスタが用いられる。波長変換手段３３は、真空紫外光を受光部３１で受光できる波長（例えば可視光）に変換するため、例えば４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長領域に変換する蛍光体や、例えば４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長領域に変換する蛍光ガラスが用いられる。この蛍光体の例としては、ＬａＰＯ４：Ｃｅ，Ｔｂや（ＳｒＣａＢａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕのような燐酸塩蛍光体が挙げられる。
【００１８】
次に、光センサ３に具備されるフィルタ３２の機能と部材について説明する。
フォトダイオードでは、例えば３００ｎｍ〜１０００ｎｍの受光領域を有しているのに対し、波長変換手段３３で得られる波長領域は、４００ｎｍ〜７００ｎｍであるとき、両者の波長領域は不一致である。概してフォトダイオードの受光領域は、波長変換手段３３で変換される波長領域よりも大きい。エキシマランプ５から出射される光は、真空紫外光以外に可視光も出射されているため、フィルタ３２を設けていない場合、フォトダイオードでは、波長変換手段３３で変換された波長領域の強度と、エキシマランプ５からの可視光の波長領域の強度とを受光してしまい、波長変換手段３３で変換された光の強度（すなわち、真空紫外光の強度）が正確にはわからなくなってしまう。
このため、フィルタ３２では、真空紫外光の強度を検知するための波長領域（波長変換手段３３で変換された波長領域の一部又は全て）を透過するが、波長変換手段３３で変換されていない波長領域を遮光する。このようなフィルタ３２としては、例えば４００ｎｍ〜５５０ｎｍの波長を透過する場合、例えば酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）が添加された色ガラスや、透明ガラスの外面に例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなるペーストを塗布したものが用いられる。
【００１９】
筐体２には、光センサ３の光取込部３６３とエキシマランプ５の外面（図１におけるエキシマランプ５の紙面上側の面）との間に、酸素と不活性ガスとの混合ガスＮＯを吹き付けるため、ガス導入口２１１が設けられ、このガス導入口２１１に連通するブロー管２１２が設けられる。ブロー管２１２の吹出し口２１３は、エキシマランプ５と光センサ３の光取込部３６３との間にガスを吹き付けられる位置に設けられる。
【００２０】
また、筐体２の外面（図１においては、紙面下側）には、筐体２の内部に導入されたガスや、被照射物Ｗを処理したときに生じたガスを排気するため、排気口２２が設けられる。
【００２１】
第１の実施例においては、図１に示すように、エキシマランプ５の外面と光センサ３の光取込部３６３との距離（最も近い距離）をＹ１とし、エキシマランプ５の外面とこの外面の近接されたときの被照射物Ｗとの距離をＹ２とする。また、距離Ｙ１での酸素濃度をＰ１とし、距離Ｙ２での酸素濃度をＰ２とする。
なお、この酸素濃度Ｐ１，Ｐ２は、エキシマランプ５の点灯を開始したときの酸素濃度のことであり、距離Ｙ１，Ｙ２の任意の一点で測定したときの値である。
距離Ｙ１，Ｙ２及び酸素濃度Ｐ１，Ｐ２の数値の一例を示すと、Ｙ１＝５ｍｍ，Ｙ２＝４ｍｍ，Ｐ１＝０．８酸素濃度％，Ｐ２＝１酸素濃度％である。
【００２２】
図２は、図１の紫外線照射装置１に具備されるエキシマランプ５の説明図であり、（ａ）がエキシマランプ５の斜視図であり、（ｂ）が（ａ）のＢ−Ｂ断面図であり、（ｃ）が（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【００２３】
エキシマランプ５は、内部に密閉された放電空間５１１を有する放電容器５１と、この放電容器５１の外面に離隔して設けた一対の電極５２１，５２２と、を備える。
【００２４】
放電容器５１は、真空紫外光を透過する部材である例えば石英ガラスで構成され、内部に密閉された放電空間５１１を有する長い管状である。放電容器５１の横断面は、横長の方形であり、放電容器５１の長手方向の外面は、直方体状である。
放電容器５１の放電空間５１１には、例えばキセノンガスのような発光ガスが封入されている。
【００２５】
放電容器５１の放電空間５１１を介した平坦な外面には、それぞれ網状に形成した電極５２１，５２２が設けられる。
この電極５２１，５２２は、例えば銅と低融点ガラスとを混合した導電性ペーストを放電容器５１の外面に網状に塗布して焼成することで形成したものである。
【００２６】
放電容器５１の内面には、真空紫外光を反射する例えばシリカ膜からなる反射膜５３が設けられる。この反射膜５３は、一方の電極５２１側の内面に設けられ、放電容器５１の長手方向に亘って設けられる。放電容器５１の長手方向における一端（図２（ａ）における紙面奥側の端部）では、反射膜５３の中央を削除した光取出口５３１が設けられる。
この光取出口５３１には、図１で示す光センサ３の光取込部３６３が位置するように配置される。
【００２７】
エキシマランプ５の一対の電極５２１，５２２には、高周波電源が接続され、高周波・高電圧が入力される。
エキシマランプ５は、給電されることで、放電容器５１の内部で発光ガスが励起され、エキシマ放電を生じ、このエキシマ放電によって２００ｎｍ以下の真空紫外光を放射する。
放電容器５１の内部に封入された発光ガスが、例えばキセノンガスの場合、１７２ｎｍにピーク波長を有する真空紫外光が放射される。この真空紫外光は、図２（ｂ）に示すように、放電容器５１の上面に反射膜５３に反射され、放電容器５１の下面を透過して放電容器５１の外方に放射される。図２（ｂ）でいう放電容器５１の下面は、図１においては、被照射物Ｗに直接対向する面であるので、放射された真空紫外光が被照射物Ｗに向かって照射される。
【００２８】
筐体２の内部は、被照射物Ｗを搬送する際に、酸素が流入するため、エキシマランプ５と被照射物Ｗとの間には、酸素が存在する。被照射物Ｗは、エキシマランプ５の直下に搬送されると、エキシマランプ５と被照射物Ｗとの間を例えば４ｍｍのように近接配置されることなり、エキシマランプ５から放射された真空紫外光は、その一部が酸素に吸収されることでオゾンを形成し、このオゾンと残った真空紫外光が相俟って被照射物Ｗの照射面上の不純物を分解して洗浄することができる。このとき、エキシマランプ５と被照射物Ｗとの間では、オゾンを生じた状態で、その酸素濃度Ｐ２が例えば１酸素濃度％となる。
【００２９】
エキシマランプ５と光センサ３との間には、ブロー管２１２の吹出し口２１３から、例えば窒素ガスのような不活性ガスと酸素とかなる混合ガスＮＯが吹き込まれている。
被照射物Ｗの搬送によって、酸素の対流が起こってエキシマランプ５と光センサ３との間に酸素が流入しようとするが、ブロー管２１２からの混合ガスの吹き込みによって、エキシマランプ５と光センサ３との間では気圧が高まるので、搬送による酸素流入が抑制される。このため、エキシマランプ５と光センサ３との間の酸素濃度Ｐ２は、ブロー管２１２の吹出しにより制御できる。
光センサ３の光取込部３６３は、エキシマランプ５の反射膜５３の光取出口５３１に、エキシマランプ５の放電容器５１を介して対向配置される。このとき、光取込部３６３とエキシマランプ５との距離は、例えば４ｍｍである。
エキシマランプ５の内部で生じた真空紫外光は、エキシマランプ５の一端（図２においては、紙面奥側の端部）においては、反射膜５３に光取出口５３１が設けられていることから、光取出口５３１を通った真空紫外光が放電容器５１を通り、図１に示す、光センサ３の光取込部３６３に向かって放射される。このとき、光取込部３６３とエキシマランプ５との間には、不活性ガスと酸素との混合ガスＮＯが吹き込まれているので、放電容器５１を通った真空紫外光は、その一部が酸素に吸収されることでオゾンを形成し、残った真空紫外光が光取込部３６３に取り込まれる。このとき、光取込部３６３とエキシマランプ５との間では、オゾンを生じた状態で、その酸素濃度Ｐ１が例えば０．８酸素濃度％となる。
【００３０】
基台３５に設けた導入管３５４からは、真空紫外光を吸収しない不活性ガスＮ２として例えば窒素ガスが導入され、基台３５の流路３５３を介して、基台３５の貫通孔３５５から光取込体３６の中空部３６４に窒素ガスが充填される。このため、光取込体３６の光取込部３６３から取り込まれた後、真空紫外光は、光センサ３の内部で殆んど吸収されることがないので、その強度低下を抑制しつつ、箱体３４の開口部３４１に到達する。箱体３４の開口部３４１を通過した真空紫外光は、開口部３４１に蓋をする波長変換手段３３を照射する。波長変換手段３３は、真空紫外光を受けて励起され、例えば４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光に変換し、フィルタ３２に放射される。前述のようにエキシマランプ５からは、真空紫外光以外に可視光も放射されていることから、フィルタ３２で必要な波長である例えば４００ｎｍ〜５５０ｎｍの波長を透過し、この波長領域の強度をフォトダイオードで検知することができる。
【００３１】
上述の第１の実施例においては、ランプ点灯時において、エキシマランプ５と被照射物Ｗとの距離Ｙ２＝４ｍｍ、その間での酸素濃度Ｐ２＝１酸素濃度％とし、エキシマランプ５と光取込部３６３との距離Ｙ１＝５ｍｍと、その間の酸素濃度をＰ１＝０．８酸素濃度％とするとき、これらの関係が次式を満たしている。
０．８≦Ｙ２×Ｐ２／Ｙ１×Ｐ１≦１．２ （１）
これにより、エキシマランプ５と被照射物Ｗとの間に存在する酸素量と、エキシマランプ５と光取込部３６３との間に存在する酸素量とを近似（本発明の数値例では一致）させることができるので、エキシマランプ５からの真空紫外光が酸素に吸収される量を被照射物Ｗ側と光取込部３６３側とで近似（本発明の数値例では一致）させることができる。このため、光取込部３６３から取り込み、受光部３１で検知した真空紫外光の強度は、エキシマランプ５に照射された真空紫外光の強度に近似（本発明の数値例では一致）させることができる。
【００３２】
このため、光センサ３で検知した真空紫外光の強度に基づいてエキシマランプ５を制御することにより、被照射物Ｗへの真空紫外光の強度を所期のものに維持することができる。
また、光センサ３で検知した真空紫外光の強度によって、エキシマランプ５の交換時期を従来の技術に比して正しく知ることができるので、不所望に早いランプ交換を抑制することができる。
【００３３】
なお、ブロー管２１２から導入される不活性ガスと酸素ガスの混合ガスＮＯにおいて、この不活性ガスは、真空紫外光を吸収しないものであれば用いることができ、例えば、窒素ガスやアルゴンガスなどを用いることができる。
また、光センサ３内に充填される不活性ガスＮ２も同じく、真空紫外光を吸収しないものであれば用いることができ、例えば、窒素ガスやアルゴンガスなどを用いることができる。
【００３４】
上記式（１）の上下限値について説明すると、エキシマランプ５を構成する放電容器５１は、石英ガラスで形成されており、この外面形状は、平坦な面を形成しても完全なものは形成できず、微細な波打った形状を有している。この波打った外面と被照射物Ｗとを対向させたとき、波打った外面と被照射物Ｗとの距離が変動してしまい、この変動に比例して真空紫外線の酸素吸収量が変動してしまう。
上記式（１）は、これらの点を考慮して、その波打った外面による距離変動を許容するために、上下限値を設けた。なお、この上下限値の根拠は、後述の実験で示す。
【００３５】
上述の本発明は、光センサ３の内部に真空紫外光を取り込むために、光取込体３６の中空部３６４に連通する光取込部３６３を設けたが、次に、中空部３６４に連通しない光取込部３６３の例を示す。
【００３６】
図３は、本発明に係る紫外線照射装置１の説明図である。
図３は、装置１に具備されるエキシマランプ５の長手方向に対して直交する断面図である。
なお、図３には、図１及び２に示したものと同じものに同一の符号が付されている。
【００３７】
図３は、光取込体３６の中空部３６４に連通しない光取込部３６３を設けた点で、図１及び２の例と相違する。
図３の説明として、図１及び２と共通する部分は省略し、相違する部分について述べる。
【００３８】
光取込体３６には、その内部に中空部３６４が設けられており、この中空部３６４は、基台３５の貫通孔３５５に連通する。光取込体３６の一端は、閉じられるように、板状の光取込部３６３が設けられる。この光取込体３６は、真空紫外光を透過させる例えば石英ガラスで構成される。
【００３９】
この例の場合、板状の光取込部３６３から真空紫外光が透過されて、光センサ３の内部に取り込まれる。取り込まれた真空紫外光は、上述の第１の実施例で説明したように、受光部３１で検知される。
【００４０】
図３で示した紫外線照射装置１は、光センサ３の内部に真空紫外光を取り込めるため、図１で示した紫外線照射装置１と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
図１及び図３においては、光センサ３の内部に不活性ガスＮ２を充填させるため、導入管３５４から不活性ガスＮ２を導入し続ける構成を示したが、次に、不活性ガスＮ２を導入し続けなくてかまわない例を示す。
【００４２】
図４は、本発明に係る紫外線照射装置１の説明図である。
図４は、装置に具備されるエキシマランプ５の長手方向に対して直交する断面図である。
なお、図４には、図１及び２に示したものと同じものに同一の符号が付されている。
【００４３】
図４は、不活性ガスＮ２を連続的に導入しない点で、図１及び２と相違する。
図４の説明として、図１及び２と共通する部分は省略し、相違する部分について述べる。
【００４４】
光取込体３６は、その一端に板状の光取込部３６３が設けられ、その他端に板状の蓋部３６５が設けられることで、その内部に密閉された中空部３６４が設けられる。この中空部３６４には、真空紫外光を吸収しない不活性ガスとして例えば窒素ガスが封入されている。光取込体３６を構成する部材としては、真空紫外光を透過させる例えば石英ガラスで構成される。
光取込体３６は、図示しない樹脂接着剤によって基台３５に接着・固定される。
【００４５】
この第３の実施例の場合、板状の光取込部３６３から真空紫外光が透過されて、光センサ３の内部に取り込まれる。取り込まれた真空紫外光は、中空部３６４で吸収されず蓋部３６５を透過し、箱体３４の開口部３４１から取り込まれた後、上述の図１の例で説明したように、受光部３１で検知される。
【００４６】
図４に示した紫外線照射装置１は、光取込体３６の内部に取り込むことができ、その上で中空部３６４に封入した不活性ガスで吸収されず、光取込体３６から受光部３１に向かって出射できるので、図１で示した紫外線照射装置１と同様の効果を得ることができる。
【００４７】
なお、光取込体３６は、図４で示す中空部３６４を石英ガラスで埋めた、すなわち石英ガラス棒であっても、不活性ガスＮ２を連続的に導入する必要が無く、図１で示した紫外線照射装置１と同様の効果を得ることができる。また、この場合、真空紫外光を吸収しない不活性ガスを用いる必要が無い。
【００４８】
光取込体３６を石英ガラス棒で構成する以外で、真空紫外光を吸収しない不活性ガスを用いない例を示す。
【００４９】
図５は、本発明に係る紫外線照射装置１の説明図である。
図５は、装置に具備されるエキシマランプ５の長手方向に対して直交する断面図である。
なお、図５には、図１及び２に示したものと同じものに同一の符号が付されている。
【００５０】
図５は、不活性ガスを用いない点で、図１及び２の第２の実施例と相違する。
図５の説明として、図１及び２と共通する部分は省略し、相違する部分について述べる。
【００５１】
光取込体３６の突出部３６２には、光取込部３６３に蓋をするように波長変換手段３３が設けられ、その上面（図５における紙面上側の面）には、例えば色ガラスからなるフィルタ３２が設けられる。
【００５２】
この例の場合、光取込部３６３を通過した真空紫外光が、すぐに波長変換手段３３で可視光に変換される。可視光は、酸素へ吸収されないことから、波長変換手段３３と受光部３１までの間に窒素を設けなくても、その強度を低下させることなく、受光部３１に到達することができる。このため、第４の実施例においては、光センサ３の内部に不活性ガスを導入しなくてもかまわない。
なお、フィルタ３２は、図５においては、波長変換手段３３の上面に配置したが、必ずしもこの位置ではなくてもかまわなく、波長変換手段３３と受光部３１の間であって、波長変換手段３３で変換された可視光を受光部３１に到達するまでに所望の光を透過できる位置に配置されれば良い。
【００５３】
紫外線照射装置１は、光取込部３６３に取り込まれた際に、すぐに光取込部３６３に設けた波長変換手段３３によって、真空紫外光の波長を２００ｎｍより長い波長に変換できるので、変換された光が受光部３１に到達するときまでに酸素に吸収されることを抑制できる。このため、図５に示した紫外線照射装置１は、図１に示した紫外線照射装置１と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
図１及び図３〜５に示した真空紫外光装置は、エキシマランプ５と光センサ３とを固定した後に、光取込体３６を移動させて距離Ｙ１を変更することができない。次に、この距離Ｙ１を光取込体３６の位置を調整することで変更可能にした例を示す。
【００５５】
図６は、本発明に係る紫外線照射装置１の説明図である。
図６は、装置に具備されるエキシマランプ５の長手方向に対して直交する断面図である。
なお、図６には、図１及び２に示したものと同じものに同一の符号が付されている。
【００５６】
図６は、エキシマランプ５と光取込体３６との距離Ｙ１を調整する調整手段４を設けた点で、図１及び２と相違する。
図６の説明として、図１及び２と共通する部分は省略し、相違する部分について述べる。
【００５７】
基台３５の挿通部３５１には、少なくとも一対のスリット３５７（図６においては、基台３５の左右のスリット３５７）が、エキシマランプ５の短手方向（図６における紙面上下方向）に沿って伸びるように設けられる。基台３５の外面からこのスリット３５７にボルト４１を挿通し、基台３５の貫通孔３５５側の内面からナット４２を設けられ、ボルト４１とナット４２が基台３５に固定される。このボルト４１とナット４２は、基台３５に固定される位置が、スリット３５７に沿って調整できる調整手段４である。
この調整手段４には、光取込体３６のつば部３６１が載置される。このため、調整手段４は、その固定される位置によって、エキシマランプ５と光取込体３６との間の距離が調整できる。
【００５８】
図６に示した紫外線照射装置１は、調整手段４によって、前述の式（１）を満たすように距離Ｙ１を調整することができるので、図１に示した紫外線照射装置１と同様の効果を得ることができる。
【００５９】
なお、図６で示した調整手段４は、図３や図５のように光取込体３６につば部３６１を有するものに組み合わせて位置を調整することもできる。
【００６０】
図６では、調整手段４を基台３５に固定したが、次に、調整手段４を筐体２に固定した例を示す。
【００６１】
図７は、本発明に係る紫外線照射装置１の説明図である。
図７は、装置に具備されるエキシマランプ５の長手方向に対して直交する断面図である。図７は、紫外線照射装置１のうち、光センサ３とエキシマランプ５とを示した一部拡大図である。
なお、図７には、図１及び２に示したものと同じものに同一の符号が付されている。
【００６２】
図７は、筐体２に調整手段４を固定した点で、図６と相違する。
図７の説明として、図６と共通する部分は省略し、相違する部分について述べる。
【００６３】
まず、図７（ａ）の例から説明する。図７（ａ）の場合、取付口２４を、エキシマランプ５に向かって突出する筒状に構成される。この筒状の取付口２４には、ネジ切りされた貫通孔が設けられ、その貫通孔から取付口２４の内方に向かって突出するように止めネジ４３が設けられる。止めネジ４３は、複数本設けられ、光センサ３の基台３５の挿通部３５１の外周面を挟持する。これにより、光センサ３は、取付口２４に螺合された止めネジ４３を介して筐体２に固定される。
基台３５の長手方向（エキシマランプ５に向かう方向）において、止めネジ４３によって挟持される位置を調整することで、光取込部３６３とエキシマランプ５との距離Ｙ１が調整できることから、止めネジ４３と取付口２４とが調整手段４となる。
【００６４】
次に、図７（ｂ）の例を説明する。図７（ｂ）の場合、図７（ａ）と比較して、光取付口の突出する方向が、エキシマランプ５とは逆の方向（光センサ３の受光部３１に向かう方向）に設けられた点で相違する。図７（ｂ）に示す方向に光取付口を設けても、図７（ａ）の場合と同様に、止めネジ４３と光取付口とが調整手段４として機能する。
【００６５】
図７（ａ）及び図７（ｂ）で示した紫外線照射装置１は、止めネジ４３と取付口２４とを調整手段４として設けることで、前述の式（１）を満たすように距離Ｙ１を調整することができるので、図１で示した紫外線照射装置１と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
なお、図７（ａ）及び図７（ｂ）で示した調整手段４は、図１，図３及び図５に示す基台３５を挟持することで、エキシマランプ５と光取込部３６３との距離Ｙ１を調整することもできる。
また、図７（ａ）及び図７（ｂ）で示した調整手段４は、エキシマランプ５と光取込口との距離を調整できれば良いので、図１，図３及び図５においては、必ずしも基台３５を挟持しなくても、光取込体３６の外周面を挟持して、距離を調整してもかまわない。
【００６７】
最後に、上述した式（１）の上下限値について、説明する。
前述のように、エキシマランプ５の放電容器５１は、例えば石英ガラスのようにその外面形状が波打った状態であり、この波打った外面に起因して対流が生じ、この対流によって酸素濃度が変動する。このエキシマランプ５に起因する酸素濃度の変動量を求めたのが、次の実験である。
【００６８】
実験では、本発明に係る紫外線照射装置１として図１に示す構成のものを用いた。実験に用いたエキシマランプ５では、放電空間５１１に４００Ｔｏｒｒのキセノンガスを封入し、一対の電極５２１，５２２に６０ＫＨｚ・３ＫＶを入力して点灯させた。ランプ点灯中にブロー管２１２からは、窒素が９９．５％と酸素が０．５％の混合ガスを導入し、一方排気口２２からは、２ｍ３／ｍｉｎで筐体２内のガスを排気させた。この状態で、搬送口からステンレスからなる平板状の被照射物Ｗを搬入させた。酸素濃度を測定するために、酸素濃度計の測定部をエキシマランプ５下方のＰ２の位置に配置した。
このとき、図８（ａ）に示すように、エキシマランプ５の短手方向の幅は４３ｍｍであり、その中央の位置の下方にＰ２が位置する。実験では、このＰ２の下方位置を０ｍｍとし、この０ｍｍの位置から被照射物Ｗの先端の位置までの相対距離を順次測定し、相対距離の変動に伴って位置Ｐ２の測定値の変動を計測した。例えば、図８（ａ）での被照射物の位置は−８０ｍｍの位置である。
【００６９】
その実験結果が図８（ｂ）である。Ｐ２の位置が、エキシマランプ５と被照射物５とに対向されるのは、０ｍｍの位置から＋８０ｍｍの範囲である。なお、被照射物Ｗの長さ（図８（ａ）における紙面左右方向の長さ）は１０００ｍｍあり、エキシマランプ５と被照射物Ｗとが対向される範囲は、０ｍｍの位置から＋１０００ｍｍの位置までであるが、図８（ｂ）の実験結果ではその一部である＋８０ｍｍの位置までの結果を示している。
図８（ｂ）に示すように、０ｍｍの位置から＋８０ｍｍの範囲では、エキシマランプ５の外面の波打った形状に起因して、酸素濃度が０．８％〜１．２％の変動が生じる。このため、上述した式（１）では、この変動を許容するように、Ｙ２×Ｐ２／Ｙ１×Ｐ１の酸素濃度の範囲を０．８％〜１．２％とした。
【００７０】
この変動範囲は、エキシマランプ５の形状に起因し、妨げられないものであるが、上述した式（１）を満たせば、光センサ３で検知した真空紫外光の強度に基づいて、エキシマランプ５への入力電力を制御しても、被照射物Ｗを十分に処理することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１ 紫外線照射装置
２ 筐体
２１１ ガス導入口
２１２ ブロー管
２１３ 吹出し口
２２ 排気口
２３１ 搬入口
２３２ 搬出口
２４ 取付口
３ 光センサ
３１ 受光部
３２ フィルタ
３３ 波長変換手段
３４ 箱体
３４１ 開口部
３５ 基台
３５１ 挿通部
３５２ 載置部
３５３ 流路
３５４ 導入管
３５５ 貫通孔
３５６ 保持部
３５７ スリット
３６ 光取込体
３６１ つば部
３６２ 突出部
３６３ 光取込部
３６４ 中空部
３６５ 蓋部
４ 調整手段
４１ ボルト
４２ ナット
４３ 止めネジ
５ エキシマランプ
５１ 放電容器
５１１ 放電空間
５２１ 一方の電極
５２２ 他方の電極
５３ 反射膜
５３１ 光取出口
Ｎ２ 不活性ガス
ＮＯ 不活性ガス及び酸素ガス
Ｙ１ 光取込部からランプ外面までの距離
Ｙ２ ランプ外面から被照射物までの距離
Ｐ１ 光取込部からランプ外面までの酸素濃度
Ｐ２ ランプ外面から被照射物までの酸素濃度
Ｗ 被照射物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被照射物に対して真空紫外光を出射するエキシマランプと、この真空紫外光を受光すると共に光取込部を備えた光センサと、エキシマランプを取り囲む筐体と、からなる紫外線照射装置において、
前記光取込部と前記エキシマランプとの間に、不活性ガスと酸素との混合ガスを吹き出すブロー管を有し、
前記光取込部と前記エキシマランプとの距離をＹ１、その間の酸素濃度をＰ１とし、
前記エキシマランプと前記被照射物との距離をＹ２、その間の酸素濃度をＰ２とするとき、
以下の関係を満たす
ことを特徴とする紫外線照射装置。
０．８≦Ｙ２×Ｐ２／Ｙ１×Ｐ１≦１．２
【請求項２】
前記装置は、前記エキシマランプと前記光取込部との距離Ｙ１を調整する調整手段を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射装置。
【請求項３】
前記光取込部に真空紫外光の波長を変換する波長変換手段が設けられた
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の紫外線照射装置。
【請求項４】
前記波長変換手段と前記光取込部との間には、不活性ガスが導入された
ことを特徴とする請求項３に記載の紫外線照射装置。
【請求項１】
被照射物に対して真空紫外光を出射するエキシマランプと、この真空紫外光を受光すると共に光取込部を備えた光センサと、エキシマランプを取り囲む筐体と、からなる紫外線照射装置において、
前記光取込部と前記エキシマランプとの間に、不活性ガスと酸素との混合ガスを吹き出すブロー管を有し、
前記光取込部と前記エキシマランプとの距離をＹ１、その間の酸素濃度をＰ１とし、
前記エキシマランプと前記被照射物との距離をＹ２、その間の酸素濃度をＰ２とするとき、
以下の関係を満たす
ことを特徴とする紫外線照射装置。
０．８≦Ｙ２×Ｐ２／Ｙ１×Ｐ１≦１．２
【請求項２】
前記装置は、前記エキシマランプと前記光取込部との距離Ｙ１を調整する調整手段を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射装置。
【請求項３】
前記光取込部に真空紫外光の波長を変換する波長変換手段が設けられた
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の紫外線照射装置。
【請求項４】
前記波長変換手段と前記光取込部との間には、不活性ガスが導入された
ことを特徴とする請求項３に記載の紫外線照射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２１４２９４（Ｐ２０１０−２１４２９４Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６４２６１（Ｐ２００９−６４２６１）
【出願日】平成２１年３月１７日（２００９．３．１７）
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１７日（２００９．３．１７）
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Ｆターム（参考）】
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