(57)【要約】【課題】弱い光強度の紫外線で表面改質が可能となる表面改質方法及び表面改質装置を提供する。【解決手段】基板７，８の表面に紫外線４４を照射して、表面を改質する方法に関する。基板７，８に加湿されている加湿気体４２を吹付ける第１吹付け工程と、基板７，８に乾燥している乾燥気体４３を吹付ける第２吹付け工程と、発光装置１４が発光する紫外線４４を基板７，８の表面に照射する照射工程とを有し、第２吹付け工程と照射工程とを同時に行う。発光装置１４と、基板７，８との間に乾燥気体４３が存在する中で、発光装置１４が発光する紫外線４４を、基板７，８に照射する。【選択図】図４
2008068178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物の表面に紫外線を照射して、前記表面を改質する表面改質方法であって、
前記被加工物に加湿されている加湿気体を吹付ける第１吹付け工程と、
前記被加工物に乾燥している乾燥気体を吹付ける第２吹付け工程と、
発光装置が発光する紫外線を前記被加工物の前記表面に照射する照射工程とを有し、
前記第２吹付け工程と前記照射工程とを同時に行うことを特徴とする表面改質方法。
【請求項２】
請求項１に記載の表面改質方法であって、
前記第１吹付け工程において、前記加湿気体を吹付けるとき、前記被加工物に向けて前記気体を吹付けることを特徴とする表面改質方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の表面改質方法であって、
前記第２吹付け工程において、前記乾燥気体は窒素ガス又は、窒素ガスを主成分とすることを特徴とする表面改質方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の表面改質方法であって、
前記照射工程では、前記発光装置と前記被加工物とを相対移動して、前記被加工物に紫外線を照射することを特徴とする表面改質方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の表面改質方法であって、
前記発光装置は、エキシマを形成するキセノン、もしくはキセノンを主成分とする放電用ガスを充たした誘電体バリア放電エキシマランプを放電して、前記紫外線を発光することを特徴とする表面改質方法。
【請求項６】
被加工物の表面に紫外線を照射して、前記表面を改質する表面改質装置であって、
第１の気体を加湿して加湿気体を生成する加湿装置と、
第２の気体を乾燥して乾燥気体を生成する乾燥装置と、
前記加湿気体を前記被加工物に吹付ける第１吹付け装置と、
前記紫外線を発光する発光装置と、
前記乾燥気体を前記被加工物と発光装置との間に吹付ける第２吹付け装置とを有し、
前記第１吹付け装置により前記加湿気体が吹付けられた前記被加工物に、前記第２吹付け装置から前記乾燥気体を吹付けながら、前記発光装置から前記紫外線を照射することを特徴とする表面改質装置。
【請求項７】
請求項６に記載の表面改質装置であって、
前記第１吹付け装置は、前記加湿気体を吹付けるとき、前記被加工物に向けて前記気体を吹付けることを特徴とする表面改質装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の表面改質装置であって、
前記第２の気体は、窒素ガス又は、窒素ガスを主成分とすることを特徴とする表面改質装置。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか一項に記載の表面改質装置であって、
移動テーブルを備え、前記移動テーブルは、前記発光装置と前記被加工物とを相対移動して、前記被加工物に紫外線を照射することを特徴とする表面改質装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の表面改質装置であって、
前記移動テーブルは、排気孔を有し、
前記被加工物は、前記移動テーブルにおける前記第２吹付け装置と前記排気孔との間に載置され、前記第２吹付け装置が吹付ける前記乾燥気体は、前記被加工物を通過して、前記排気孔から排気されることを特徴とする表面改質装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の表面改質装置であって、
前記第２吹付け装置は、前記第１吹付け装置と前記発光装置との間に配置され、
前記第２吹付け装置は、前記加湿気体が、前記発光装置が紫外線を照射する場所に流入しない様に、前記乾燥気体を吹付けることを特徴とする表面改質装置。
【請求項１２】
請求項６〜１１のいずれか一項に記載の表面改質装置であって、
前記第１の気体は、空気又は空気を主成分とした気体であることを特徴とする表面改質装置。
【請求項１３】
請求項６〜１２のいずれか一項に記載の表面改質装置であって、
前記発光装置は、ランプと反射鏡とを備え、不活性ガスが充填されたランプハウス内に配置されていることを特徴とする表面改質装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面改質方法及び表面改質装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッドのノズルプレートの様に、金属等からなる被加工物の表面に撥液性をもたせる為に、被加工物の表面に撥液性の膜を製膜する技術が広く活用されている。例えば、特許文献１に開示されている方法では、まず、被加工物の表面にシリコンを用いてプラズマ重合し、重合膜を成膜する。続いてアニールして架橋反応を促進する。次に、紫外線（以下ＵＶ光（ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）とも称す）を照射し、重合膜の終端のメチル基を切断する。そして、酸素及び水素を含む気体に曝して、ＯＨ基（水酸基）を結合させる。続いて、被加工物を、長鎖ＲＦ基（パーフルオロアルキル基）を有するアルコキシシランを含む溶液に浸し、脱水縮合させて、被加工物の表面に長鎖ＲＦ基を有する分子膜を成膜する。以上の方法により撥液性の膜が形成される。
【０００３】
上記の工程において、紫外線を照射する方法としてキセノンガスを用いてエキシマＵＶ光を照射する方法が、例えば、特許文献２に開示されている。これによれば、キセノンガスを封入した誘電体バリアランプを用いて、波長１７２ｎｍの紫外線を照射することが可能となっている。エキシマＵＶ光は、波長が短いことから、光子エネルギーが高く、重合膜の終端のメチル基を切断するのに適している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３５１９２３号公報
【特許文献２】特開平８−１２４５４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
被加工物にエキシマＵＶ光を照射するとき、被加工物の表面に存在する気体にもエキシマＵＶ光が照射される。気体に水分が含まれているとき、水分がエキシマＵＶ光を吸収し、被加工物に到達するエキシマＵＶ光が減衰する。一方、被加工物にＯＨ基を形成することから、水素と酸素とが必要であり、水分子が存在し易い気体の雰囲気で、被加工物に紫外線を照射する必要があった。従って、所定の光強度の紫外線を被加工物に照射するためには、水分に吸収される紫外線を配慮し、光強度の強い光を照射しなければならないという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、その目的は、弱い光強度の紫外線で表面改質が可能となる表面改質方法及び表面改質装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の表面改質方法は、被加工物の表面に紫外線を照射して、表面を改質する表面改質方法であって、被加工物に加湿されている加湿気体を吹付ける第１吹付け工程と、被加工物に乾燥している乾燥気体を吹付ける第２吹付け工程と、発光装置が発光する紫外線を被加工物の表面に照射する照射工程とを有し、第２吹付け工程と照射工程とを同時に行うことを特徴とする。
【０００８】
この表面改質方法によれば、第１吹付け工程において、被加工物は、加湿されている加湿気体を吹付けられる。そして、被加工物の表面には、水分が付着する。第２吹付け工程及び照射工程では、被加工物は、乾燥気体を吹付けられながら紫外線が照射される。被加工物の表面と、被加工物の表面に付着する水分とは、紫外線を照射され、活性化する。そして、水分が分解して、生成される水酸基と、酸素とが、被加工物の表面と結合する。
【０００９】
紫外線は、気体中に水分子が含まれるとき、水分子に吸収され、被加工物表面を照射する紫外線の強度が弱くなる。本発明の表面改質方法では、紫外線を被加工物に照射するとき、乾燥している乾燥気体を、吹付けながら紫外線に照射することから、紫外線が気体中の水分子に吸収されることがない。従って、照射される紫外線のエネルギーは、被加工物に水酸基と酸素が結合する反応に、活用される。その結果、弱い光強度の紫外線でも、被加工物を表面改質することができる。
【００１０】
本発明の表面改質方法は、第１吹付け工程において、加湿気体を吹付けるとき、被加工物に向けて気体を吹付けることを特徴とする。
【００１１】
この表面改質方法によれば、加湿気体は被加工物に向けて吹付けられる。このとき、加湿気体は被加工物の表面に沿って流れることから、被加工物の表面に、水分を付着することができる。
【００１２】
本発明の表面改質方法は、第２吹付け工程において、乾燥気体は窒素ガス又は、窒素ガスを主成分とすることを特徴とする。
【００１３】
この表面改質方法によれば、乾燥気体は窒素ガス又は、窒素ガスを主成分としている。窒素ガスは、大気に放出しても、大気を汚染することがないことから、自然環境に無害な表面改質方法とすることができる。
【００１４】
本発明の表面改質方法は、照射工程では、発光装置と被加工物とを相対移動して、被加工物に紫外線を照射することを特徴とする。
【００１５】
この表面改質方法によれば、紫外線の発光装置と被加工物とを相対移動して、紫外線を照射している。つまり、発光装置において紫外線発光部が円柱状のとき、紫外線発光部の長さと、紫外線発光部と被加工物とが相対移動する長さとの積に相当する面積に紫外線を照射することができる。従って、被加工物を覆う面積に相当する紫外線の発光装置は必要なく、少ない本数の紫外線発光部で、広い面積を照射することができる。つまり、少ない紫外線発光部で、広い被加工物を照射することができる為、紫外線発光部に供給する電力を少なくすることができる。その結果、省エネルギーな表面改質方法とすることができる。
【００１６】
本発明の表面改質方法では、発光装置は、エキシマを形成するキセノン、もしくはキセノンを主成分とする放電用ガスを充たした誘電体バリア放電エキシマランプを放電して、紫外線を発光することを特徴とする。
【００１７】
この表面改質方法によれば、発光装置は、エキシマを形成するキセノン、もしくはキセノンを主成分とする放電用ガスを充たした誘電体バリア放電エキシマランプを用いている。これにより、紫外線の波長が１８０ｎｍより短い光を照射することができる。従って、紫外線は、光子のエネルギーが強く、被加工物の表面にある物質の分子結合を切断し、被加工物の表面を活性化することができる。
【００１８】
上記課題を解決するために、本発明の表面改質装置は、被加工物の表面に紫外線を照射して、表面を改質する表面改質装置であって、第１の気体を加湿して加湿気体を生成する加湿装置と、第２の気体を乾燥して乾燥気体を生成する乾燥装置と、加湿気体を被加工物に吹付ける第１吹付け装置と、紫外線を発光する発光装置と、乾燥気体を被加工物と発光装置との間に吹付ける第２吹付け装置とを有し、第１吹付け装置により加湿気体が吹付けられた被加工物に、第２吹付け装置から乾燥気体を吹付けながら、発光装置から紫外線を照射することを特徴とする。
【００１９】
この表面改質装置によれば、加湿装置が第１の気体を加湿し、加湿気体を生成する。そして、第１吹付け装置が、被加工物に、加湿されている加湿気体を吹付ける。従って、被加工物の表面には、水分が付着する。
【００２０】
乾燥装置が第２の気体を乾燥し、乾燥気体を生成する。そして、第２吹付け装置が、被加工物に乾燥している乾燥気体を吹付けながら、発行装置が紫外線を、被加工物に照射する。被加工物の表面と、被加工物の表面に付着する水分とは、紫外線を照射され、活性化する。そして、水分が分解して、生成される水酸基と、酸素とが、被加工物の表面と結合する。
【００２１】
紫外線は、気体中に水分子が含まれるとき、水分子に吸収され、被加工物表面を照射する紫外線の強度が弱くなる。本発明の表面改質装置では、紫外線を被加工物に照射するとき、乾燥している乾燥気体を、吹付けながら紫外線に照射することから、紫外線が気体中の水分子に吸収されることがない。従って、照射される紫外線のエネルギーは、被加工物に水酸基と酸素が結合する反応に、活用される。その結果、弱い光強度の紫外線でも、被加工物を表面改質することができる。
【００２２】
本発明の表面改質装置では、第１吹付け装置は、加湿気体を吹付けるとき、被加工物に向けて気体を吹付けることを特徴とする。
【００２３】
この表面改質装置によれば、加湿気体は被加工物に向けて吹付けられる。このとき、加湿気体は被加工物の表面に沿って流れることから、被加工物の表面に、水分を付着することができる。
【００２４】
本発明の表面改質装置では、第２の気体は、窒素ガス又は、窒素ガスを主成分とすることを特徴とする。
【００２５】
この表面改質装置によれば、乾燥気体は窒素ガス又は、窒素ガスを主成分としている。窒素ガスは、大気に放出しても、大気を汚染することがないことから、自然環境に無害な表面改質装置とすることができる。
【００２６】
本発明の表面改質装置は、移動テーブルを備え、移動テーブルは、発光装置と被加工物とを相対移動して、被加工物に紫外線を照射することを特徴とする。
【００２７】
この表面改質装置によれば、紫外線の発光装置と被加工物とを相対移動して、紫外線を照射している。つまり、発光装置において紫外線発光部が円柱状のとき、紫外線発光部の長さと、紫外線発光部と被加工物とが相対移動する長さとの積に相当する面積に紫外線を照射することができる。従って、被加工物を覆う面積に相当する紫外線の発光装置は必要なく、少ない本数の紫外線発光部で、広い面積を照射することができる。つまり、少ない紫外線発光部で、広い被加工物を照射することができる為、紫外線発光部に供給する電力を少なくすることができる。その結果、省エネルギーな表面改質装置とすることができる。
【００２８】
本発明の表面改質装置では、移動テーブルは、排気孔を有し、被加工物は、移動テーブルにおける第２吹付け装置と排気孔との間に載置され、第２吹付け装置が吹付ける乾燥気体は、被加工物を通過して、排気孔から排気されることを特徴とする。
【００２９】
この表面改質装置によれば、移動テーブルは排気孔を有している。吹付け装置が吹付ける気体は、排気孔から排気される。移動テーブルには、被加工物が載置されていることから、吹付け装置が吹付ける気体は、被加工物を通過して排気される。従って、被加工物の場所において、水分が分解してオゾンガスが形成されるときにも、オゾンガスは、乾燥気体が通過するとき、乾燥気体と一緒に排気される。従って、被加工物がオゾンガスにより酸化され過ぎない表面改質装置とすることができる。
【００３０】
本発明の表面改質装置では、第２吹付け装置は、第１吹付け装置と発光装置との間に配置され、第２吹付け装置は、加湿気体が、発光装置が紫外線を照射する場所に流入しない様に、乾燥気体を吹付けることを特徴とする。
【００３１】
この表面改質装置によれば、第１吹付け装置と発光装置との間に第２吹付け装置が配置される。第１吹付け装置からは加湿気体が吹付けられる。吹付けられる加湿気体は、周囲に広がるが、第２吹付け装置から吹付けられる乾燥気体の流れにより、発光装置から離れるように流動する。従って、加湿気体は、第２吹付け装置が吹出す乾燥気体により、発光装置に届かない様になる為、発光装置が照射する紫外線が、加湿気体の含む水分に吸収されることが殆どない。その結果、弱い光強度の紫外線でも、被加工物を表面改質することができる。
【００３２】
本発明の表面改質装置では、第１の気体は、空気又は空気を主成分とした気体であることを特徴とする。
【００３３】
この表面改質装置によれば、第１の気体は空気又は空気を主成分としている。空気は、大気に放出しても、大気を汚染することがなく、空気を加湿した加湿気体を大気に放出しても、大気を汚染することがないことから、自然環境に無害な表面改質装置とすることができる。
【００３４】
本発明の表面改質装置では、発光装置は、ランプと反射鏡とを備え、不活性ガスが充填されたランプハウス内に配置されていることを特徴とする。
【００３５】
この表面改質装置によれば、発光装置は、不活性ガスが充填されたランプハウスを備え、ランプハウス内には、ランプと反射鏡が配置されている。従って、発光装置は、外気の影響を受け難く、外気の成分が変わることがあっても、安定した出力の紫外線を発光することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
（第１の実施形態）
本実施形態では、本発明の特徴的な表面改質装置と、この表面改質装置を用いて表面改質する場合の例について図１〜図６に従って説明する。
【００３７】
（表面改質装置）
最初に表面改質装置について説明する。図１は、表面改質装置の構成を示す模式斜視図である。表面改質装置１により、紫外線が照射され、ワークの表面が改質される。
図１に示すように、表面改質装置１には、直方体形状に形成される基台２が備えられている。本実施形態では、この基台２の長手方向をＹ方向とし、同Ｙ方向と直交する方向をＸ方向とする。
【００３８】
基台２の上面２ａには、Ｙ方向に延びる一対の案内レール３ａ，３ｂが同Ｙ方向全幅にわたり凸設されている。その基台２の上側には、一対の案内レール３ａ，３ｂに対応する直動機構を備えた移動テーブルとしてのテーブル４が取付けられている。そのテーブル４の直動機構は、例えば案内レール３ａ，３ｂに沿ってＹ方向に延びるネジ軸（駆動軸）と、同ネジ軸と螺合するボールナットを備えたネジ式直動機構であって、その駆動軸が、所定のパルス信号を受けてステップ単位で正逆転するＹ軸モータ（図示しない）に連結されている。そして、所定のステップ数に相対する駆動信号がＹ軸モータに入力されると、Ｙ軸モータが正転又は逆転して、テーブル４が同ステップ数に相当する分だけ、Ｙ軸方向に沿って所定の速度で往動又は、復動するようになっている。
【００３９】
さらに、基台２の上面２ａには、案内レール３ａ，３ｂと平行にテーブル位置検出器５が配置され、テーブル４の位置が計測できるようになっている。
【００４０】
そのテーブル４の上面には、載置面６が形成され、その載置面６には、図示しない吸引式の基板チャック機構が設けられている。そして、載置面６に被加工物としての基板７，８を載置すると、基板チャック機構によって、その基板７，８が載置面６の所定位置に位置決め固定されるようになっている。
【００４１】
テーブル４のＸ方向両側には、第２吹付け装置９，１０が配置されている。第２吹付け装置９，１０は、載置面６に向けて吹出し口９ａ、１０ａが形成されており、吹出し口９ａ、１０ａから載置面６に乾燥気体を吹出すようになっている。
【００４２】
載置面６において、基板７，８の間には、排気孔１１が形成され、吹出し口９ａ、１０ａから吹出される気体が排気孔１１を通って、載置面６から排出されるようになっている。
【００４３】
基台２のＸ方向両側には、一対の支持台１２ａ，１２ｂが立設され、その一対の支持台１２ａ，１２ｂには、Ｘ方向に延びる支持部材１３が架設されている。支持部材１３のテーブル４側には、発光装置１４が配置されている。
【００４４】
発光装置１４は、密閉された矩形の、図４（ａ）に示すランプハウス１４ｈが形成され、そのランプハウスの内部にキセノンガスを封入した図４（ａ）に示す誘電体バリアランプ１４ａ、冷却装置及び反射板１４ｂを備えている。誘導体バリアランプ１４ａ及び反射板１４ｂは、波長１７２ｎｍの紫外線を、テーブル４に向けて照射可能となっている。発光装置１４は、ランプハウス１４ｈの内部に、図４（ａ）に示す不活性ガス１４ｃが充填され、紫外線が吸収されにくくなっている。又、冷却装置は、冷却液が流動する配管が誘電体バリアランプ１４ａ及び反射板１４ｂに配置された構成となっている。冷却装置は、誘電体バリアランプ１４ａの温度が上昇し過ぎて、寿命が短くなることを防止している。さらに、冷却装置は、反射板１４ｂを冷却し、冷却装置全体の温度上昇を抑えて、操作者が火傷しないようになっている。
【００４５】
図１に戻り、発光装置１４のＹ方向両側には、第２吹付け装置１５，１６が配置されている。第２吹付け装置１５，１６は、発光装置１４のテーブル４側の面１４ｄに向けて吹出し口１５ａ，１６ａが形成されており、吹出し口１５ａ，１６ａから面１４ｄに乾燥気体を吹出すようになっている。発光装置１４と対向する場所にテーブル４が移動するとき、吹出し口１５ａ，１６ａから吹出される乾燥気体は、排気孔１１を通って排気されるようになっている。
【００４６】
第２吹付け装置１５，１６のＹ方向両側には、第２吹付け装置１５，１６を挟むように、第１吹付け装置１７，１８が配置されている。第１吹付け装置１７，１８は、テーブル４の載置面６に向けて吹出し口１７ａ，１８ａが形成されており、吹出し口１７ａ，１８ａから載置面６に加湿気体を吹出すようになっている。
【００４７】
表面改質装置１は、基台２のＸ方向と反対方向の側にＵＶ光源制御装置１９、吹付け制御装置２０、乾燥装置２１、加湿装置２２を備え、基台２のＸ方向の側に、表面改質装置１を制御する制御装置２３を備えている。
ＵＶ光源制御装置１９は、発光装置１４に電力を供給して、紫外線の発光と停止を制御すると共に、誘導体バリアランプ１４ａを冷却して、温度管理を行う装置である。
【００４８】
吹付け制御装置２０は、圧縮ポンプとタンクとを備え、第１吹付け装置１７，１８及び第２吹付け装置９，１０，１５，１６が吹出す気体の供給と、吹出しの開始と停止及び吹出し量等を制御する装置である。乾燥装置２１は、吹出す気体を除湿する装置である。つまり、乾燥装置２１が第２の気体２１ａを除湿して、第２の気体２１ａ中の水分を除去し、除湿された乾燥気体を吹付け制御装置２０が第２吹付け装置９，１０，１５，１６に供給する。第２吹付け装置９，１０，１５，１６は、除湿された乾燥気体を基板７，８に吹付けるようになっている。第２吹付け装置９，１０，１５，１６が吹付ける乾燥気体は、紫外線により活性化しない気体が好ましく、本実施形態では、例えば、第２の気体２１ａに窒素ガスを採用している。
【００４９】
加湿装置２２は、第１の気体２２ａに水分子を分散させて加湿する装置である。加湿装置２２が第１の気体２２ａを加湿し加湿気体を吹付け制御装置２０が第１吹付け装置１７，１８に供給する。第１吹付け装置１７，１８は、加湿気体を基板７，８に吹付けるようになっている。第１吹付け装置１７，１８が吹付ける第１の気体２２ａは、水分子を基板７，８まで輸送できる気体であれば良く、本実施形態では、例えば、第１の気体２２ａに空気を採用している。
乾燥気体及び加湿気体に油分や埃等が含まれる可能性がある場合は、加湿及び除湿する前に気体をフィルターに通して清浄化するのが好ましい。
【００５０】
表面改質装置１は、全体がカバー２４に囲われており、カバー２４内の気体は図示しない排気ダクトを通じて排気される。カバー２４の図中Ｙ方向の反対方向には、開閉カバー２５が配置されている。開閉カバー２５は、図示しない蝶番を備え、開閉可能となっている。そして、表面改質装置１から基板７，８を取り出すときと、表面改質装置１から基板７，８を設置するときには、開閉カバー２５を開き、基板７，８の取り出し、及び設置を行う。その後、開閉カバー２５を閉じることにより、カバー２４内は、密閉可能となる。
【００５１】
制御装置２３は、表面改質装置１を制御する装置であり、図２を用いて説明する。図２は、表面改質装置の電気制御ブロック図である。図２において、表面改質装置１はプロセッサとして各種の演算処理を行うＣＰＵ（演算処理装置）３０と、各種情報を記憶するメモリ３１とを有する。
【００５２】
モニタ３２、入力装置３３、テーブル制御装置３４、チャック制御装置３５、吹付け制御装置２０、ＵＶ光源制御装置１９は、入出力インターフェース３６およびデータバス３７を介してＣＰＵ３０に接続されている。
【００５３】
メモリ３１は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等といった半導体メモリや、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭといった外部記憶装置を含む概念である。機能的には、表面改質装置１の動作の制御手順が記述されたプログラム３８を記憶する記憶領域や、紫外線を発光するときに電力を供給する条件を記憶するための記憶領域や、テーブル４の移動量を記憶するための記憶領域や、ＣＰＵ３０のためのワークエリアやテンポラリファイル等として機能する記憶領域やその他各種の記憶領域が設定される。
【００５４】
ＣＰＵ３０は、メモリ３１内に記憶されたプログラム３８に従って、基板７，８の表面に紫外線を照射するための制御を行うものである。プログラム３８を詳しく分割すれば、テーブル４を初期位置に移動して、紫外線を照射するときにテーブル４を走査するためのテーブル演算部を有する。他に、プログラム３８は、第１吹付け装置１７，１８及び第２吹付け装置９，１０，１５，１６の作動タイミングを制御する吹付け演算部と、紫外線を照射するタイミングを制御するＵＶ光演算部等といった各種の機能演算部を有する。
【００５５】
入力装置３３は、紫外線照射の際に用いられる紫外線照射条件のデータを入力する装置であり、モニタ３２は測定時の各種情報を表示する装置である。ＣＰＵ３０は、入力されるＵＶ照射条件とプログラム３８とに従って、紫外線照射を行い、紫外線照射状況をモニタ３２に表示する。操作者がモニタ３２に表示される各種情報を見て、紫外線照射状況を確認して操作するようになっている。
【００５６】
テーブル制御装置３４は、テーブル４の位置情報の取得と、移動及び停止を制御する装置である。テーブル４には、移動距離を検出可能な、図１に示すテーブル位置検出器５が内蔵されており、テーブル制御装置３４は、テーブル位置検出器５の出力により、テーブル４の位置を認識する。テーブル制御装置３４は、テーブル４にパルス信号を送信し、テーブル４を所望の位置に移動することができるようになっている。
【００５７】
基板チャック３９は、電気信号を受けて基板７，８を吸引して固定するチャックであり、チャック制御装置３５と接続され、チャック制御装置３５に制御される。チャック制御装置３５は、入出力インターフェース３６およびデータデータバス３７を介してＣＰＵ３０と接続されている。
【００５８】
第１吹付け装置１７，１８は、基板７，８に加湿気体を吹付ける装置であり、第２吹付け装置９，１０，１５，１６は、基板７，８に乾燥気体を吹付ける装置である。第１吹付け装置１７，１８及び、第２吹付け装置９，１０，１５，１６は、吹付け制御装置２０と接続され、気体吹付けの開始と停止、気体の流量等が吹付け制御装置２０に制御される。吹付け制御装置２０は、入出力インターフェース３６およびデータデータバス３７を介してＣＰＵ３０と接続されている。
【００５９】
発光装置１４は、基板７，８に紫外線を照射する装置であり、ＵＶ光源制御装置１９と接続される。紫外線照射の開始と停止、紫外線の光強度等がＵＶ光源制御装置１９に制御される。ＵＶ光源制御装置１９は、入出力インターフェース３６およびデータデータバス３７を介してＣＰＵ３０と接続されている。
【００６０】
（表面改質方法）
次に本発明の表面改質方法について図３〜図６にて説明する。図３は、表面改質方法のフローチャートであり、図４〜図６は表面改質方法を説明する図である。
【００６１】
図３のフローチャートにおいて、ステップＳ１は給材工程に相当し、表面改質装置１に基板７，８を搭載する工程である。次にステップＳ２に移行する。ステップＳ２は第１吹付け工程に相当し、基板７，８に加湿気体を吹付ける工程である。次にステップＳ３に移行する。ステップＳ３は第２吹付け工程に相当し、基板７，８に乾燥気体を吹付ける工程である。ステップＳ２とステップＳ３とは、同時に行なわれ、基板７，８に加湿気体と乾燥気体が同時に吹付けられる。次にステップＳ４に移行する。ステップＳ４は照射工程に相当し、基板７，８に紫外線を照射する工程である。ステップＳ４において、ステップＳ２とステップＳ３とは継続して行われる。つまり、基板７，８に加湿気体と乾燥気体とを吹付けつつ紫外線を照射する。次にステップＳ５に移行する。ステップＳ５は除材工程に相当し、基板７，８を表面改質装置１から取り出す工程である。以上の工程で基板７，８の表面改質の工程を終了する。
【００６２】
次に、図４〜図６を用いて、図３に示したステップと対応させて、表面改質方法を詳細に説明する。
【００６３】
図４（ａ）は、ステップＳ１に対応する図である。図４（ａ）に示すように、テーブル４に基板７，８を搭載する。被加工物としての基板７，８の表面には、シリコンの重合膜がプラズマ重合技術を用いて形成され、シリコンの重合膜の表面には、メチル基が形成されている。基板７，８は、図２に示す基板チャック３９によりテーブル４に固定される。
【００６４】
図４（ｂ）及び図４（ｃ）は、ステップＳ２及びステップＳ３に対応する図である。図４（ｃ）は、図４（ｂ）において、別の側面（図中Ａ方向）から見た図である。図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示すように、第１吹付け装置１８は、加湿された加湿気体４２を基板７，８に吹付ける。同様に、第２吹付け装置９，１０，１５，１６は乾燥気体４３を噴射する。
【００６５】
第１吹付け装置１７，１８と隣接して第２吹付け装置１５，１６とが配置されており、第１吹付け装置１７，１８から吹出す加湿気体４２は、第２吹付け装置１５，１６が吹出す乾燥気体４３の流れの影響を受けて、発光装置１４の方へ流れ込まない様になっている。
第１吹付け装置１８から加湿気体４２を基板７，８に吹付けつつ、テーブル４を発光装置１４と対向する場所の方向（図中Ｂ方向）に移動する。そして、基板７，８の表面に水分子を付着させる。
【００６６】
図４（ｄ）〜図６（ａ）は、ステップＳ４に対応する図である。図４（ｄ）に示すように、発光装置１４から紫外線４４を照射する。紫外線４４は、基板７，８の表面に形成されているメチル基を切断できるものであれば良く、本実施形態では、例えば、キセノンガスを封入した誘電体バリアランプを用いて、波長１７２ｎｍのエキシマ紫外線を照射している。このとき、ステップＳ３とステップＳ４とは継続して行われることから、基板７，８に対して、加湿気体４２と乾燥気体４３との吹出しと紫外線４４の照射とを行いつつ、テーブル４を発光装置１４と対向する場所の方向（図中Ｂ方向）に移動する。このとき、テーブル４の移動速度は一定にして、基板７及び基板８とが紫外線４４に照射される時間が、等しくなるようにする。
【００６７】
図５（ａ）は、発光装置１４と対向する場所を、テーブル４が通過するときの図である。図５（ａ）に示すように、基板７，８に紫外線４４が照射される。第２吹付け装置９，１０，１５，１６から供給される乾燥気体４３は、排気孔１１に流れ込んで排気される。乾燥気体４３は、水分子を含まない為、紫外線４４は、乾燥気体４３に吸収されることなく、基板７，８を照射する。基板７，８の表面には、加湿気体４２を吹付けられたことから、水分子が付着している。紫外線４４は、基板７，８の表面に形成されているシリコン重合膜のメチル基と水分子の結合を切断し、シリコン重合膜とＯＨ基又は酸素との結合を促進する。
【００６８】
図５（ｂ）は、図５（ａ）における発光装置１４とテーブル４とを、別の側面（図中Ａ方向）から見た図である。図５（ｂ）に示すように、乾燥気体４３は、基板７，８に対して４方向から取り囲むように突きつけられて、排気孔１１から排気される。従って、加湿気体４２は、発光装置１４と基板７，８との間に入り込まない様になっている。
【００６９】
図５（ｃ）は、テーブル４が方向を換えて進行している図である。テーブル４が、発光装置１４と対向する場所を通過し、方向を換えて、発光装置１４と対向する場所の方向（図中Ｃ方向）へ移動する。このとき、基板７，８には紫外線４４が照射されず、加湿気体４２が吹付けられる。水分子を基板７，８に付着しつつテーブル４を発光装置１４と対向する場所の方向（図中Ｃ方向）に移動する。
【００７０】
図５（ｄ）は、発光装置１４と対向する場所を、テーブル４が通過するときの図である。図５（ｄ）に示すように、基板７，８に紫外線４４が照射され、基板７，８の表面に形成されたシリコン重合膜にはＯＨ基が形成される。
図６（ａ）は、発光装置１４と対向する場所を、テーブル４が通過し終えたときの図である。テーブル４は、基板７，８に紫外線４４が照射される場所から移動して、紫外線４４が照射されない場所に移動するまで、乾燥気体４３が吹付けられる。
【００７１】
図６（ｂ）はステップＳ５に対応する図である。図６（ｂ）に示すように、紫外線４４の照射は停止され、加湿気体４２及び乾燥気体４３の吹付けも停止される。テーブル４は、基板７，８が取り出し易い場所まで移動して、基板７，８は、表面改質装置１から除去される。基板７，８の表面は、メチル基が切断され、酸素、又は水酸基が結合し、表面改質が終了する。
【００７２】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、第２吹付け工程及び照射工程では、基板７，８は、乾燥気体４３を吹付けられながら、紫外線４４が照射される。紫外線４４は、気体中に水分子が含まれるとき、水分子に吸収され、基板７，８を照射する紫外線４４の光強度が弱くなる。本発明の方法では、紫外線４４を基板７，８に照射するとき、乾燥している乾燥気体４３を、吹付けながら紫外線４４に照射することから、紫外線４４が気体中の水分子に吸収されることがない。従って、照射される紫外線４４のエネルギーは、基板７，８に水酸基と酸素が結合する反応に、活用される。その結果、弱い光強度の紫外線でも、基板７，８を表面改質することができる。
【００７３】
（２）本実施形態によれば、乾燥気体４３は基板７，８に向けて吹付けられる。このとき、加湿気体４２は基板７，８の表面に沿って流れることから、基板７，８の表面に、水分を付着することができる。
【００７４】
（３）本実施形態によれば、乾燥気体４３は窒素ガス又は、窒素ガスを主成分としている。窒素ガスは、大気に放出しても、大気を汚染することがないことから、自然環境に無害な表面改質方法とすることができる。
【００７５】
（４）本実施形態によれば、紫外線４４の発光装置１４と基板７，８とを相対移動して、紫外線４４を照射している。つまり、発光装置１４において誘電体バリアランプ１４ａが円柱状のとき、紫外線発光部の長さと、紫外線発光部と被加工物とが相対移動する長さとの積に相当する面積に紫外線を照射することができる。従って、基板７，８を覆う面積に相当する紫外線４４の発光装置１４は必要なく、少ない本数の紫外線発光部で、広い面積を照射することができる。つまり、少ない紫外線発光部で、広い被加工物を照射することができる為、紫外線発光部に供給する電力を少なくすることができる。その結果、省エネルギーな表面改質方法とすることができる。
【００７６】
（５）本実施形態によれば、発光装置１４は、エキシマを形成するキセノン、もしくはキセノンを主成分とする放電用ガスを充たした誘電体バリア放電エキシマランプを用いている。これにより、紫外線４４の波長が１８０ｎｍより短い光を照射することができる。従って、紫外線４４は、光子のエネルギーが強く、基板７，８の表面にある物質の分子結合を切断し、被加工物の表面を活性化することができる。
【００７７】
（６）本実施形態によれば、テーブル４は排気孔１１を有している。第２吹付け装置９，１０，１５，１６が吹付ける乾燥気体４３は、排気孔１１から排気される。テーブル４には、基板７，８が載置されていることから、第２吹付け装置９，１０，１５，１６が吹付ける乾燥気体４３は、基板７，８を通過して排気される。従って、基板７，８の場所において、水分が分解してオゾンガスが形成されるときにも、オゾンガスは、乾燥気体４３が通過するとき、乾燥気体４３と一緒に排気される。従って、基板７，８がオゾンガスにより酸化され過ぎない表面改質装置１とすることができる。
【００７８】
（７）本実施形態によれば、第１吹付け装置１７，１８と発光装置１４との間に第２吹付け装置１５，１６が配置される。第１吹付け装置１７，１８からは加湿気体４２が吹付けられる。吹付けられる加湿気体４２は、周囲に広がるが、第２吹付け装置１５，１６から吹付けられる乾燥気体４３の流れに影響され、加湿気体４２は、発光装置１４に到達しないようになっている。従って、加湿気体４２が、発光装置１４に届かない様になっている為、発光装置１４が照射する紫外線４４が、加湿気体４２の含む水分に吸収されることが殆どない。その結果、弱い光強度の紫外線でも、基板７，８を表面改質することができる。
【００７９】
（８）本実施形態によれば、加湿気体４２は空気を加湿して活用している。空気は、大気に放出しても、大気を汚染することがなく、空気を加湿した加湿気体４２を大気に放出しても、大気を汚染することがないことから、自然環境に無害な表面改質装置１とすることができる。
【００８０】
（９）本実施形態によれば、発光装置１４は、不活性ガスが充填されたランプハウスを備え、ランプハウス内には、ランプと反射鏡が配置されている。従って、発光装置１４は、外気の影響を受け難く、外気の成分が変わることがあっても、安定した出力の紫外線４４を発光することができる。
【００８１】
（第２の実施形態）
次に、本発明を具体化した表面改質装置の一実施形態について図７の表面改質装置の模式斜視図を用いて説明する。
この実施形態が第１の実施形態と異なるところは、図１に示した第２吹付け装置９，１０の配置が異なる点にある。
【００８２】
すなわち、本実施形態では、図７に示すように、表面改質装置５０は、発光装置１４の周囲に備えている第２吹付け装置１５，１６に加え、図中Ｘ方向両側に第２吹付け装置５１，５２を備えている。つまり、発光装置１４を取り囲むように第２吹付け装置１５，１６，５１，５２が配置されている。一方、テーブル４の周囲から図１に示す第２吹付け装置９，１０が排除されている。
【００８３】
上述したように、本実施形態によれば、第１の実施形態の効果（１）〜（９）に加えて、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、第１の実施形態において図１に示す第２吹付け装置９，１０が、無くなっていることから、第２吹付け装置９，１０に気体を供給する配管が不要となる。テーブル４は移動することから、テーブル４に配置される配管は、柔軟性が要求され、痛み易くなる。一方、発光装置１４は固定されている為、発光装置１４に配置される配管は、固定され、痛みにくい配置となる。従って、配管の寿命が長い表面改質装置５０とすることができる。
【００８４】
（第３の実施形態）
次に、本発明を具体化した表面改質装置の一実施形態について図８の表面改質装置の模式斜視図を用いて説明する。
この実施形態が第１の実施形態と異なるところは、図１に示したテーブル４が固定され、発光装置１４が移動可能となっている点にある。
【００８５】
すなわち、本実施形態では、図８に示したように、表面改質装置６０は、基台２を備え、基台２の上面２ａには、テーブル６１が固定されて、配置されている。テーブル６１のＸ方向の両側には第２吹付け装置９，１０が配置されている。テーブル６１の上面６１ａには、基板７，８が配置される。また、テーブル６１の上面６１ａには、排気孔１１が形成され、第２吹付け装置９，１０から吹付けられる気体が、基板７，８の上面を通って、排気孔１１から排気されるようになっている。
【００８６】
基台２の上面２ａには、Ｘ方向両側の端において、Ｙ方向全幅に延在する案内レール３ａ，３ｂが形成されている。案内レール３ａ，３ｂの上には、移動テーブル６２ａ，６２ｂが配置され、移動テーブル６２ａ，６２ｂは、案内レール３ａ，３ｂに沿って移動可能となっている。また、移動テーブル６２ａ，６２ｂは、図示しない直動機構を備え、Ｙ軸方向に沿って所定の速度で往動又は、復動するようになっている。
【００８７】
移動テーブル６２ａ，６２ｂの上には、一対の支持台１２ａ，１２ｂが立設され、その一対の支持台１２ａ，１２ｂには、Ｘ方向に延びる支持部材１３が架設されている。支持部材１３の基台２側には、発光装置１４が配置されている。
【００８８】
発光装置１４のＹ方向両側には、第２吹付け装置１５，１６が配置されている。第２吹付け装置１５，１６は、基台２側に向けて吹出し口１５ａ，１６ａが形成されており、吹出し口１５ａ，１６ａから基台２に乾燥気体を吹出すようになっている。移動テーブル６２ａ，６２ｂが移動して、発光装置１４と対向する場所にテーブル６１が位置するとき、吹出し口１５ａ，１６ａから吹出される乾燥気体は、排気孔１１を通って排気されるようになっている。
【００８９】
第２吹付け装置１５，１６のＹ方向両側には、第１吹付け装置１７，１８が、第２吹付け装置１５，１６を挟む様に配置されている。第１吹付け装置１７，１８は、テーブル６１上の基板７，８に向けて吹出し口１７ａ，１８ａが形成されており、吹出し口１７ａ，１８ａから基板７，８に加湿気体を吹出すようになっている。
【００９０】
上述したように、本実施形態によれば、第１の実施形態の効果（１）〜（９）に加えて、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、基板７，８を載置するテーブル６１を固定し、発光装置１４を移動している。基板７，８の重量が大きいとき、テーブル６１を移動するためには、大きなエネルギーを必要とするが、本実施形態では、発光装置１４を移動していることから、基板７，８の重量が大きいときには、テーブル６１を移動する方法に比べて、少ないエネルギーで、表面改質を行うことができる。従って、省エネルギーな表面改質装置６０とすることができる。
【００９１】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
【００９２】
（変形例１）
前記第１の実施形態において、発光装置１４は、キセノンガスを封入した誘電体バリアランプを採用し、波長１７２ｎｍの紫外線を照射したが、クリプトンガス、アルゴンガスを封入した誘電体バリアランプを用いても良い。同様な効果が得られる。
【００９３】
（変形例２）
前記第１の実施形態では、制御装置２３のメモリ３１内に動作手順に沿ったプログラム３８を記憶し、プログラム３８により表面改質装置１の制御を行ったが、これに限らず、電気回路にて構成される制御装置にて制御しても良い。周辺機器が手順通りに制御されれば良い。
【００９４】
（変形例３）
前記第１の実施形態では、加湿気体４２は、空気を加湿して用いたが、不活性ガスを加湿して用いてもよい。水分子を搬送して、基板７，８に付着できれば良い。
【００９５】
（変形例４）
前記第１の実施形態では、表面改質装置１において、基板７，８に水分を付着する第１吹付け工程と、基板７，８に紫外線４４を照射する照射工程とを行ったが、別の装置で行っても良い。加湿した空気を吹付ける装置と、紫外線４４を照射する装置とを用意する。加湿した空気を吹付ける装置を用いて、基板７，８に水分を付着する第１吹付け工程を行う。続いて、紫外線４４を照射する装置を用いて、基板７，８が乾燥する前に、紫外線４４を照射する。第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００９６】
（変形例５）
前記第１の実施形態では、第２吹付け装置９，１０，１５，１６が吹付ける乾燥気体は、紫外線により活性化しない気体が好ましく、窒素ガスを採用したが、他のガスを採用してもよい。例えば、アルゴンガス、ヘリウムガス等を用いても良い。
【００９７】
（変形例６）
前記第１の実施形態では、テーブル４を移動しながら、紫外線４４を照射している。発光装置１４は、基板７，８を１回の紫外線照射可能な大きさにしても良い。基板７，８に加湿気体４２を吹付けた後、基板７，８を発光装置１４と対向する場所に移動し、乾燥気体４３を吹き付けながら紫外線４４を照射してもよい。紫外線４４の照射に掛かる時間が短くできることから、生産性良く表面改質を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】第１の実施形態に係る形状測定装置の構成を示す模式斜視図。
【図２】表面改質装置の電気制御ブロック図。
【図３】表面改質方法のフローチャート。
【図４】表面改質方法を説明する図。
【図５】表面改質方法を説明する図。
【図６】表面改質方法を説明する図。
【図７】第２の実施形態に係る形状測定装置の構成を示す模式斜視図。
【図８】第３の実施形態に係る形状測定装置の構成を示す模式斜視図。
【符号の説明】
【００９９】
１，５０，６０…表面改質装置、４…移動テーブルとしてのテーブル、７，８…被加工物としての基板、９ａ，１０ａ…吹出し口、９，１０，１５，１６，５１，５２…第２吹付け装置、１１…排気孔、１４…発光装置、１４ｂ…反射板、１４ｃ…ランプとしての不活性ガス、１４ｄ…面、１４ｈ…ランプハウス、１７，１８…第１吹付け装置、２１…乾燥装置、２１ａ…第２の気体、２２…加湿装置、２２ａ…第１の気体、４２…加湿気体、４３…乾燥気体、４４…紫外線、６２ａ，６２ｂ…移動テーブル。
【図１】
2008068178.tif 000003
【図２】
2008068178.tif 000004
【図３】
2008068178.tif 000005
【図４】
2008068178.tif 000006
【図５】
2008068178.tif 000007
【図６】
2008068178.tif 000008
【図７】
2008068178.tif 000009
【図８】
2008068178.tif 000010