JP2007098357A - Apparatus and method for photochemistry treatment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は光化学処理装置及び光化学処理方法に関するものであり、特に、半導体ウェハやカーボンナノチューブ等の表面の改質や表面に付着した有機化合物の除去を光化学的に行なうための反応ガスを効率的に活性化するための構成に特徴のある光化学処理装置及び光化学処理方法に関するものである。 The present invention relates to a photochemical treatment apparatus and a photochemical treatment method, and in particular, a reaction gas for photochemically performing surface modification and removal of an organic compound adhering to the surface of a semiconductor wafer, carbon nanotube, etc. is efficiently produced. The present invention relates to a photochemical processing apparatus and a photochemical processing method characterized by a configuration for activation.
カーボンナノチューブをはじめとするカーボン系新材料の平面状形成物は、センサー、燃料電池等の高機能エレクトロニクスデバイス用部材として、最近、用途開発および部材としての機能向上に期待がかけられている。 Recently, a planar formed product of carbon-based new materials such as carbon nanotubes is expected to develop applications and improve functions as a member for high-performance electronic devices such as sensors and fuel cells.
これらのカーボン系材料の表面改質、表面への化学官能基の導入や、半導体装置や液晶表示装置或いはプラズマ表示装置等の平面基板の製造プロセスにおける表面に付着した有機化合物の除去する基板洗浄を効率的に行うために、紫外線処理、オゾン等の反応性ガス処理によるドライ法が環境負荷が少ないため多く用いられている。 Surface cleaning of these carbon-based materials, introduction of chemical functional groups to the surface, and substrate cleaning to remove organic compounds adhering to the surface in the manufacturing process of planar substrates such as semiconductor devices, liquid crystal display devices, and plasma display devices In order to carry out efficiently, the dry method by treatment with reactive gases such as ultraviolet treatment and ozone is often used because of its low environmental load.
中でも、真空紫外線(VUV)照射によるカーボン系材料の化学処理は、表面の化学修飾、濡れ性等の向上等、物性の改質に用いられているが、このようなVUV反応装置は、低圧水銀ランプ等のUV反応装置に対し、照射波長が短波長なため或いは高エネルギーであるため高反応性で高スループットであることが知られている。 In particular, chemical treatment of carbon materials by irradiation with vacuum ultraviolet rays (VUV) is used to modify physical properties such as chemical modification of the surface and improvement of wettability. Such a VUV reactor is low-pressure mercury. It is known that the UV reaction device such as a lamp has high reactivity and high throughput because the irradiation wavelength is short or high energy.
他方、高出力であるためにランプの発熱が無視できず、ランプの発熱高温化により、ランプ照度の低下、ランプ装置の低寿命化という問題が発生するため積極的な冷却機構が必要であるという課題もあった(例えば、特許文献1或いは特許文献2参照)。
On the other hand, because of the high output, the heat generation of the lamp cannot be ignored, and the high heat generation of the lamp causes problems such as a decrease in lamp illuminance and a shortened life of the lamp device, so an active cooling mechanism is necessary. There was also a problem (see, for example,
このような、従来の冷却機構付光化学処理装置においては、エキシマUVランプを格納する本体ケースの天井部に複数の並列配置されたエキシマUVランプを冷却するための水冷機構を備えた金属ブロックを設けるとともに、本体ケースの下底部に石英等からなるVUV透過窓を設けている。 In such a conventional photochemical processing apparatus with a cooling mechanism, a metal block provided with a water cooling mechanism for cooling a plurality of excimer UV lamps arranged in parallel is provided on the ceiling of the main body case for storing the excimer UV lamp. In addition, a VUV transmission window made of quartz or the like is provided at the bottom of the main body case.
このVUV透過窓の外側に数mm程度の近接した位置に配置された被処理基板との間にO2 ガス等の反応ガスを流し、光化学反応によってO3 等の活性酸化を発生させ、発生した活性酸素を利用して基板洗浄等を行なっている。
この場合、本体ケース内でVUV光が吸収されないように、本体ケース内にN2 ガス等を流すように構成しており、N2 ガス等によっても空冷がなされることになる。
A reactive gas such as O 2 gas was allowed to flow between the VUV transmission window and a substrate to be processed which was disposed at a position close to several millimeters outside the VUV transmission window, and an active oxidation such as O 3 was generated by a photochemical reaction. Substrate cleaning is performed using active oxygen.
In this case, N 2 gas or the like is made to flow in the main body case so that VUV light is not absorbed in the main body case, and air cooling is also performed by N 2 gas or the like.
一方、大型の被処理基板を処理するために、上述の本体ケースを用いることなくエキシマUVランプを一本づつ保護管内に収容するとともに、保護管を複数本並列配置するとともに、各保護管の近傍に反応ガス吹出口を設けて活性化した反応ガスを被処理基板に対して均一に且つ高濃度に供給することも提案されている(例えば、特許文献3参照)。
しかしながら、従来の機構では装置構成が大がかりになってしまい、装置の複雑化、低信頼性化、および高コスト化を招くという欠点がある。 However, in the conventional mechanism, the apparatus configuration becomes large, and there is a disadvantage that the apparatus becomes complicated, low in reliability, and high in cost.
また、VUV光は空気中での光吸収係数が大きく、1cmから高々数cm以内で吸収されてしまうため、上述の特許文献1,2においては、被処理基板と本体ケースとの間隔を被処理基板全面に渡って数mm或いは高々数cmかまたはそれに近い距離以内に配置しなければならないが、被処理基板或いは本体ケースの一方が傾くとその間を流れるガス層の厚さが漸近的に変化して活性化種の濃度も変化するため、被処理基板が大型化するほど均一な処理が困難になるという問題がある。
In addition, since VUV light has a large light absorption coefficient in the air and is absorbed within 1 cm to a few cm at most, in
一方、上述の特許文献3のように活性化種の濃度の均一化を図ったとしても、ガス吹出口や吹出量を数mm単位で被処理基板に対して精度良く調整する必要があるため依然として発生した活性化種の濃度の均一化は困難であり、光化学処理が不均一に行なわれるという虞がある。
On the other hand, even if the concentration of the activated species is made uniform as in the above-mentioned
さらに、エキシマUVランプで発生したVUV光の内、有効に利用されるのは直下に放出したVUV光のみであり、反射板を設けても側面方向に放射されたVUV光は反応ガスの活性化に有効に作用しないため、非効率であるという問題もある。 Furthermore, of the VUV light generated by the excimer UV lamp, only the VUV light emitted immediately below is used effectively. Even if a reflector is provided, the VUV light emitted in the lateral direction activates the reaction gas. Since it does not act effectively, there is a problem that it is inefficient.
その結果、せっかく高出力のエキシマUVランプを使用しているにも拘わらず、高効率にはならないため、従来の低圧水銀ランプに対する優位性を十分に活かせないという問題がある。 As a result, there is a problem in that the advantage over the conventional low-pressure mercury lamp cannot be fully utilized because the efficiency is not high despite the high-output excimer UV lamp being used.
また、上記の特許文献3の場合には、VUV光の波長が172nmよりさらに短波長化した場合には、加工が容易な石英ガラスはその光吸収特性によって使用できなくなるので、VUVランプを囲む保護管を用意できなくなり、172nm以下の短波長のVUV光には適用できないという問題がある。
Further, in the case of the above-mentioned
したがって、本発明は、簡単な装置構成によりVUV光による活性化効率を高めて高スループットで光化学処理を行なうことを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to perform photochemical treatment with high throughput by increasing activation efficiency by VUV light with a simple apparatus configuration.
図1は本発明の原理的構成図であり、ここで図1を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図1参照
上記課題を解決するために、本発明は、光化学処理装置において、真空紫外線発生光源1、真空紫外線発生光源1を収容する収容部3を備えるとともに、ガス導入口4及びガス噴出口5を備えた活性化反応室2を備え、ガス導入口4から導入した反応ガス7を真空紫外線発生光源1からの真空紫外線によって活性化し、活性化した反応ガス8をガス噴出口5から被処理基板9に吹き付けることを特徴とする。
FIG. 1 is a diagram illustrating the basic configuration of the present invention. Means for solving the problems in the present invention will be described with reference to FIG.
See FIG. 1 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is a photochemical treatment apparatus, which includes a vacuum ultraviolet ray generating
このように、活性化反応室2を設け、この活性化反応室2において予め活性化した反応ガス8をガス噴出口5から被処理基板9に吹き付けることによって、真空紫外線発生光源1と被処理基板9との間隔を基板全面に渡って数mm以下の精度で対向させることを要することなく均一な処理が可能になり、それによって、装置構成を簡素化することができる。
In this way, the
また、活性化反応室2において反応ガス7を活性化することによって活性化効率を高めることができ、それによって、光化学処理を高スループットで行なうことが可能になる。
In addition, activation efficiency can be increased by activating the reaction gas 7 in the
この場合、ガス噴出口5は、真空紫外線発生光源1の長軸方向に沿った長方形状にして、被処理基板9をガス噴出口5の長軸方向に対して直交する方向に走査させる走査機構10を設けることが望ましく、それによって、被処理基板9全面を均一に処理することができる。
In this case, the
また、真空紫外線発生光源1を複数本並列に配置するとともに、ガス噴出口5を複数本の真空紫外線発生光源1に対応するように複数設けても良く、それによって、大型の被処理基板9を高スループットで且つ均一に光化学処理することができる。
Further, a plurality of vacuum ultraviolet ray generating
また、真空紫外線発生光源1に冷却機構6を設けることが望ましく、それによって、加熱による出力低下を招くことなく高出力の真空紫外線を発生させることはでき、反応ガス7の活性化を高効率に行なうことができる。
Moreover, it is desirable to provide the
この場合の冷却機構6としては、真空紫外線発生光源1の収容部3と対向する冷媒ダクトを備えたヒートシンクを設けても良いし、或いは、収容部3を冷媒ガス導入口4及び冷媒ガス排出口を備えた空冷用閉空間からなるように構成してこの空冷用閉空間に真空紫外線を吸収しないN2 ガス等の不活性ガスを冷媒として流せば良い。
In this case, the
また、活性化反応室2の少なくとも収容部3を真空紫外線に対する透過率が高い、例えば、透過率が40%以上、より望ましくは60%以上の透明部材、例えば、石英ガラス、CaF2 、或いはMgF2 等の透明部材で構成する必要がある。
Further, at least the
また、上述の光化学処理装置を用いて光化学処理を行なう場合、反応ガス7としては、酸素やアンモニア等反応用ガス種をN2 等の真空紫外線に不活性なガス種で希釈された混合ガス、例えば、0.0001〜10%、より好適には0.005〜5%に希釈された混合ガスを用いることが望ましく、それによって、真空紫外線発生光源1から少なくとも1cm程度か、さらに離れた位置においても活性化することができるので、活性化反応室2の形状設計の自由度が高まるとともに活性化効率を高めることができる。
When performing the photochemical treatment using the above-described photochemical treatment apparatus, the reaction gas 7 is a mixed gas obtained by diluting a reaction gas species such as oxygen or ammonia with a gas species inert to vacuum ultraviolet rays such as N 2 , For example, it is desirable to use a mixed gas diluted to 0.0001 to 10%, more preferably 0.005 to 5%, so that it is at least about 1 cm from the vacuum
この場合、反応ガス種として、酸素やアンモニア等の主反応ガス種に対して微量のH2 Oを含ませても良いものであり、それによって、ヒドロキシラジカル(・OH* )を発生させて、ヒドロキシラジカル(・OH* )との混合作用による表面改質処理が可能になる。 In this case, the reaction gas species may contain a small amount of H 2 O with respect to the main reaction gas species such as oxygen and ammonia, thereby generating a hydroxy radical (.OH * ), Surface modification treatment by mixing action with hydroxy radical (.OH * ) becomes possible.
また、被処理基板9は特に限定されるものではなく、半導体ウェハや液晶パネル等の平面表示パネル等も対象とするものであるが、特に、被処理対象となる表面が化学的に安定であるため反応速度の遅いカーボンナノチューブが設けられた基板等の部材に適用することにより、高効率でカーボンナノチューブの表面改質が可能になる。
Further, the
本発明では、活性化反応室を設けて予め反応ガスを活性化しているので、大気中で1cm未満の距離で吸収されてしまうVUV光を効率良く利用することができるので高スループットの処理が可能になるとともに、被処理基板に対する光源位置の設置自由度が高まるため装置構成を簡素化することが可能になる。 In the present invention, since the reaction gas is activated in advance by providing an activation reaction chamber, it is possible to efficiently use VUV light absorbed in a distance of less than 1 cm in the atmosphere, thus enabling high-throughput processing. In addition, since the degree of freedom in setting the light source position with respect to the substrate to be processed is increased, the apparatus configuration can be simplified.
本発明は、Xeエキシマランプ等の真空紫外線発生光源と、真空紫外線発生光源を収容する収容部を備えるとともに、ガス導入口及びガス噴出口を備え、少なくとも収容部が真空紫外線に対する透過率が60%以上の石英ガラス、CaF2 、或いはMgF2 等の透明部材からなる活性化反応室とからなり、ガス導入口から主反応ガス種となるO2 或いはNH3 をN2 等の真空紫外線に不活性なガスまたはガス状物質で0.0001%〜10%、より好適には0.005%〜5%に希釈された混合ガス導入して、この反応ガスを真空紫外線発生光源からの真空紫外線によって活性化し、 1Δg O2 * (singlet)〔一重項酸素ラジカル〕等の活性化した反応ガスを真空紫外線発生光源の形状に沿った形状のガス噴出口から被処理基板に吹き付けるとともに被処理基板をガス噴出口の長軸方向と直交する方向へ走査する走査機構を設けたものである。 The present invention includes a vacuum ultraviolet ray generating light source such as a Xe excimer lamp, and a housing portion that houses the vacuum ultraviolet light generating light source, and also includes a gas introduction port and a gas jet port, and at least the housing portion has a transmittance of 60% for vacuum ultraviolet light. It consists of the above-mentioned activation reaction chamber made of a transparent member such as quartz glass, CaF 2 , or MgF 2, and O 2 or NH 3 as the main reaction gas species is inactivated to vacuum ultraviolet rays such as N 2 from the gas inlet. A mixed gas diluted to 0.0001% to 10%, more preferably 0.005% to 5% with a simple gas or gaseous substance, and the reaction gas is activated by vacuum ultraviolet rays from a vacuum ultraviolet ray generating light source. It turned into, 1 Δ g O 2 * ( singlet) with blowing activated reactive gas such as [singlet oxygen radicals] from the gas ejection port conforming to the configuration of the vacuum ultraviolet ray generating light source substrate to be processed The Rutotomoni target substrate is provided with a scanning mechanism for scanning in a direction perpendicular to the axial direction of the gas ports.
ここで、図2及び図3を参照して、本発明の実施例1の光化学処理装置を説明する。
図2参照
図2は、本発明の実施例1の光化学処理装置の概念的斜視図であり、例えば、ステンレス製のチャンバー11の内部に石英ガラス製の活性化反応容器12を収納するとともに、この活性化反応容器12の天井部に設けた収容部13にXeエキシマUVランプ16を収容する。
なお、図においては、内部の構成が理解しやすいように活性化反応容器12の両端部が開放されているように図示しているが、実際には両端部は閉鎖されており、以下同様である。
Here, with reference to FIG.2 and FIG.3, the photochemical processing apparatus of Example 1 of this invention is demonstrated.
See Figure 2
FIG. 2 is a conceptual perspective view of the photochemical processing apparatus according to the first embodiment of the present invention. For example, an activation reaction vessel 12 made of quartz glass is housed in a stainless steel chamber 11 and this activation reaction is performed. The Xe
In the figure, the both ends of the activation reaction vessel 12 are shown open so that the internal configuration can be easily understood, but both ends are actually closed, and so on. is there.
この場合のXeエキシマUVランプ16としては、例えば、長軸方向の発光長が400mmで発生中心波長λがλ=172nmの真空紫外線を発生し、光出力が30mW/cm2 のXeエキシマUVランプを用いる。
As the Xe
また、活性化反応容器12にはXeエキシマUVランプ16の長さに応じて複数本に分岐したガス導入管14を有するとともに、下側に、XeエキシマUVランプ16の形状に応じた長方形のガス噴出口15が設けられている。
なお、ここでは、ガス導入管14を左右に3本づつ設けている。
Further, the activation reaction vessel 12 has a plurality of gas introduction pipes 14 branched according to the length of the Xe
Here, three gas introduction pipes 14 are provided on the left and right.
また、XeエキシマUVランプ16は、冷媒ダクト19を備えた金属ブロック18からなる冷却機構17が設けられており、この金属ブロック18を介して収容部13に固定・保持される。
Further, the Xe
また、チャンバー11内にはX−Y方向に移動可能な基板載置ステージ20が設けられており、この基板載置ステージ20には被処理基板23の温度を制御するための温度調節機21が内蔵されているとともに、X−Y方向に移動するための移動機構22を備えている。
The chamber 11 is provided with a
図3参照
図3は、本発明の実施例1の光化学処理装置を用いた光化学処理工程の説明図であり、ガス導入管14からO2 やNH3 をN2 等の真空紫外線に不活性なガスまたはガス状物質で希釈した混合ガス24を導入するとともに、XeエキシマUVランプ16と点灯して172nmのVUV光25を発生させ、VUV光25によってO2 やNH3 を活性化し、発生した 1Δg O2 * やNH2 * 等の活性化種26をガス噴出口15から被処理基板23に噴射するとともに、基板載置ステージ20をガス噴出口15の長軸方向と直交する方向(X方向)へ走査しながら光化学処理を行なう。
なお、被処理基板23のY方向の長さが、XeエキシマUVランプ16の発光長より長い場合には、Y方向にも走査しながら光化学処理を行なう。
See Figure 3
FIG. 3 is an explanatory view of a photochemical treatment process using the photochemical treatment apparatus of Example 1 of the present invention. O 2 or NH 3 is gas or gas inert to vacuum ultraviolet rays such as N 2 from the gas introduction pipe 14. The
If the length in the Y direction of the
このように、本発明の実施例1においては、活性化反応容器12を設けて、この活性化反応容器12内で予め活性化種26を発生させ、この発生した活性化種26を被処理基板23に吹き付けているので、VUV光25の吸収距離を気にすることなく被処理基板23を設置することができるので、装置構成の設計自由度が大幅に高まるとともに装置構成が簡素化される。 As described above, in the first embodiment of the present invention, the activation reaction vessel 12 is provided, the activated species 26 is generated in advance in the activation reaction vessel 12, and the generated activated species 26 is converted into the substrate to be processed. 23, since the substrate to be processed 23 can be installed without worrying about the absorption distance of the VUV light 25, the design freedom of the device configuration is greatly increased and the device configuration is simplified.
また、反応ガスとしてO2 やNH3 等の反応ガス種をN2 等の真空紫外線に不活性なガスまたはガス状物質で希釈した混合ガス24を用いているので、光吸収距離を長くすることができ、それによって、光吸収による活性化効率を高めることができるとともに、活性化反応容器12の形状を大きくすることができるので設計自由度が高まる。
また、光化学処理を被処理基板を走査しながら行なっているので、処理の均一性が高まる。
Further, since the reaction gas is a
Further, since the photochemical process is performed while scanning the substrate to be processed, the uniformity of the process is improved.
次に、図4を参照して、本発明の実施例2の光化学処理装置を説明するが、実施例1における活性化反応容器を大型化して複数本のXeエキシマレーザを配列したものである。 図4参照
図4は、本発明の実施例2の光化学処理装置の概念的斜視図であり、例えば、ステンレス製のチャンバー11の内部に石英ガラス製の活性化反応容器30を収納するとともに、この活性化反応容器30の天井部に設けた収容部31に冷媒ダクト35を備えた金属ブロック34を介して複数本のXeエキシマUVランプ16を収容する。
Next, with reference to FIG. 4, the photochemical processing apparatus of Example 2 of the present invention will be described. The activation reaction vessel in Example 1 is enlarged and a plurality of Xe excimer lasers are arranged. See Figure 4
FIG. 4 is a conceptual perspective view of a photochemical processing apparatus according to
この場合のXeエキシマUVランプ16としても、例えば、長軸方向の発光長が400mmで発生中心波長λがλ=172nmの真空紫外線を発生し、光出力が30mW/cm2 のXeエキシマUVランプを用いる。
なお、ここでは、3本のXeエキシマUVランプ16を用いる。
As the Xe
Here, three Xe
また、活性化反応容器30にはXeエキシマUVランプ16の長さに応じて複数本に分岐したガス導入管32を設けるとともに、下側の各XeエキシマUVランプ16に対応する位置に、XeエキシマUVランプ16の形状に応じた長方形のガス噴出口33を設ける。
なお、ここでは、ガス導入管32を左右に3本づつ設けている。
In addition, the
Here, three gas introduction pipes 32 are provided on the left and right.
また、チャンバー11内にはX−Y方向に移動可能な基板載置ステージ20が設けられており、この基板載置ステージ20には被処理基板23の温度を制御するための温度調節機21が内蔵されているとともに、X−Y方向に移動するための移動機構22を備えている。
The chamber 11 is provided with a
このように、本発明の実施例2においては、複数本のXeエキシマUVランプ16を設けているので、X方向の走査領域を狭くすることができ、それによって、大型の被処理基板23の場合にも短時間での光化学処理が可能になり、スループットが向上する。
As described above, in the second embodiment of the present invention, since a plurality of Xe
次に、図5を参照して、本発明の実施例3の光化学処理装置を説明する。
図5参照
図5は、本発明の実施例3の光化学処理装置の概念的斜視図であり、例えば、ステンレス製のチャンバー11の内部に石英ガラス製の活性化反応容器40を収納するとともに、この活性化反応容器40の天井部に設けた凹部41上に上蓋部材43を設けて擬似的な閉空間42を構成し、この閉空間42にガス導入口44及びガス導出口45を設けるとともにXeエキシマUVランプ16を収容する。
Next, with reference to FIG. 5, the photochemical processing apparatus of Example 3 of this invention is demonstrated.
See Figure 5
FIG. 5 is a conceptual perspective view of a photochemical treatment apparatus according to
この場合のXeエキシマUVランプ16としても、例えば、長軸方向の発光長が400mmで発生中心波長λがλ=172nmの真空紫外線を発生し、光出力が30mW/cm2 のXeエキシマUVランプを用いる。
As the Xe
また、活性化反応容器40にはXeエキシマUVランプ16の長さに応じて複数本に分岐したガス導入管46を両側に設けるとともに、下側に、XeエキシマUVランプ16の形状に応じた長方形のガス噴出口47を設ける。
なお、ここでは、ガス導入管46を左右に3本づつ設けている。
In addition, the
Here, three gas introduction pipes 46 are provided on the left and right.
また閉空間42には、ガス導入口44からVUV光に吸収されない不活性なガス、例えば、N2 ガス等の真空紫外線に不活性なガスまたはガス状物質を流すことによってXeエキシマUVランプ16を空冷して温度上昇による出力低下を防止する。
The Xe
また、チャンバー11内にはX−Y方向に移動可能な基板載置ステージ20が設けられており、この基板載置ステージ20には被処理基板23の温度を制御するための温度調節機21が内蔵されているとともに、X−Y方向に移動するための移動機構22を備えている。
The chamber 11 is provided with a
このように、本発明の実施例3においては、冷却機構を実施例1の間接冷却から直接冷却に変更しただけで、その他の作用効果は実施例1と同様である。 As described above, in the third embodiment of the present invention, only the cooling mechanism is changed from the indirect cooling of the first embodiment to the direct cooling, and other functions and effects are the same as those of the first embodiment.
次に、図6及び図7を参照して、本発明の実施例4の光化学処理装置を説明する。
図6参照
図6は、本発明の実施例4の光化学処理装置の概念的斜視図であり、例えば、ステンレス製のチャンバー11の内部に活性化反応容器50を収納するとともに、この活性化反応容器50の天井部に設けた収容部51にXeエキシマUVランプ16を収容する。
この場合のXeエキシマUVランプ16としても、例えば、長軸方向の発光長が400mmで発生中心波長λがλ=172nmの真空紫外線を発生し、光出力が30mW/cm2 のXeエキシマUVランプを用いる。
Next, with reference to FIG.6 and FIG.7, the photochemical processing apparatus of Example 4 of this invention is demonstrated.
See FIG.
FIG. 6 is a conceptual perspective view of a photochemical treatment apparatus according to
As the Xe
図7参照
図7は、実施例4の光化学処理装置の活性化反応容器の要部拡大図であり、活性化反応容器50の主要部はステンレス製で、収容部51がステンレス製の枠状部材52と、枠状部材52に張り付けられたCaF2 からなる窓部材53からなり、また、XeエキシマUVランプ16の長さに応じて複数本に分岐したガス導入管54を有するとともに、下側に、XeエキシマUVランプ16の形状に応じた長方形のガス噴出口55が設けられている。
なお、ここでは、ガス導入管54を左右に3本づつ設けている。
See FIG.
FIG. 7 is an enlarged view of the main part of the activation reaction container of the photochemical treatment apparatus of Example 4, wherein the main part of the
Here, three gas introduction pipes 54 are provided on the left and right.
この場合、CaF2 は石英ガラスのように形状加工することは困難であるが、基本的骨格をステンレスで構成し、枠状部材に薄板状に加工したCaF2 を窓部材として張り付けることによって、CaF2 の使用が可能になる。 In this case, although it is difficult to process the shape of CaF 2 like quartz glass, the basic skeleton is made of stainless steel, and a thin plate-like CaF 2 processed into a frame member is pasted as a window member. CaF 2 can be used.
また、XeエキシマUVランプ16は、冷媒ダクト19を備えた金属ブロック18からなる冷却機構17が設けられており、この金属ブロック18を介して収容部13に固定・保持される。
Further, the Xe
また、チャンバー11内にはX−Y方向に移動可能な基板載置ステージ20が設けられており、この基板載置ステージ20には被処理基板23の温度を制御するための温度調節機21が内蔵されているとともに、X−Y方向に移動するための移動機構22を備えている。
The chamber 11 is provided with a
このように、本発明の実施例4においては、XeエキシマUVランプ16の収容部51に石英ガラスより短波長のVUV光の光吸収率の小さなCaF2 からなる窓部材53を設けているので、VUV光の透過率がより高まる。
Thus, in Example 4 of the present invention, the
また、将来、エキシマUVランプの発光波長がより短波長化して石英ガラスによるVUV光の吸収が問題になっても、エキシマUVランプを代えるだけでそのまま光化学処理を行なうことが可能になる。
さらには、窓部材53をMgF2 製の薄板に置き換えることによって、さらに、短波長のVUV光の使用が可能になる。
In the future, even if the emission wavelength of the excimer UV lamp becomes shorter and absorption of VUV light by quartz glass becomes a problem, it is possible to perform photochemical treatment as it is simply by replacing the excimer UV lamp.
Furthermore, by replacing the
例えば、石英ガラスの光学バンドギャップは8−9eVであるので、XeエキシマUVランプの172nmのVUV光を透過するものの、140−150nmのKr2 エキシマUVランプや120−135nmのAr2 エキシマUVランプに対しては使用できないが、CaF2 の光学バンドギャップは10eVであるので140−150nmのVUV光は透過し、さらに、MgF2 の光学バンドギャップは11.8eVであるので120−135nmのVUV光は透過する。 For example, quartz glass has an optical band gap of 8-9 eV, so it can transmit 172 nm VUV light from a Xe excimer UV lamp, but it can be used as a 140-150 nm Kr 2 excimer UV lamp or 120-135 nm Ar 2 excimer UV lamp. However, since the optical band gap of CaF 2 is 10 eV, 140-150 nm VUV light is transmitted. Furthermore, since the optical band gap of MgF 2 is 11.8 eV, VUV light of 120-135 nm is To Penetrate.
次に、光化学処理方法に関する本発明の実施例5を説明するが、ここでは、図2に示した光化学処理装置を用いて行なうので図示は省略する。
ここでは、試料として、(100)面を主面とするp型シリコンウェハ上に、スパッタリング法によって厚さが、例えば、25nmのNiを形成したのち、フィラメントCVD法によりアセチレンガス(C2 H2 )を原料として650℃にて触媒となるNi上にマルチウォールカーボンナノチューブを長さ約1.5μmまで成長させたものを用いた。
Next, a fifth embodiment of the present invention relating to the photochemical treatment method will be described. However, since it is performed using the photochemical treatment apparatus shown in FIG.
Here, as a sample, Ni having a thickness of, for example, 25 nm is formed on a p-type silicon wafer having a (100) plane as a main surface by a sputtering method, and then acetylene gas (C 2 H 2) is formed by a filament CVD method. ) Was used as a raw material and multiwall carbon nanotubes were grown to a length of about 1.5 μm on Ni serving as a catalyst at 650 ° C.
これを、予め空気中にて400℃で15分ベークしてナノチューブ以外の可燃性不純物を取り除いた後、速やかに、図2に示した光化学処理装置に移して、1気圧酸素濃度0.4%となるよう純窒素で湿度50%程度に調節したクリーンエア(無塵空気)を希釈したガスを反応ガスとして使用し、試料を走査しながら60秒間光化学処理を行なう。
なお、ガス流量は反応ガスは毎分10Lとし、冷却用ガスは毎分60Lとする。
This was previously baked in air at 400 ° C. for 15 minutes to remove flammable impurities other than nanotubes, and then immediately transferred to the photochemical treatment apparatus shown in FIG. A gas obtained by diluting clean air (dust-free air) adjusted to a humidity of about 50% with pure nitrogen is used as a reaction gas, and photochemical treatment is performed for 60 seconds while scanning the sample.
The gas flow rate is 10 L / min for the reaction gas and 60 L / min for the cooling gas.
この場合、反応ガス中には0.1ppm程度の微量のH2 Oが含まれているため、カーボンナノチューブの表面にカルボキシル基(−COOH)、水酸基(−OH)等が導入されて、表面改質或いは表面修飾が行なわれ、親水性が高まると考えられる。 In this case, since the reaction gas contains a trace amount of H 2 O of about 0.1 ppm, a carboxyl group (—COOH), a hydroxyl group (—OH), etc. are introduced to the surface of the carbon nanotube, and the surface modification is performed. It is considered that the hydrophilicity is enhanced by quality or surface modification.
即ち、カーボンナノチューブ(CNT)とO2 が活性化して発生した 1Δg O2 * (Singlet)が反応して、
CNT−C(CNT上の化学的に活性な部位)+ 1Δg O2 * (Singlet)
→CNT−C−OO・*
となり、これがH2 Oと反応して、
CNT−C−OO・* +H2 O→CNT−C−OOH+H・
となって、カーボンナノチューブの表面にカルボキシル基が導入されると考えられる。
That is, the carbon nanotube (CNT) and O 2 is generated by activating 1 Δ g O 2 * (Singlet ) is reacted,
CNT-C (chemically active site on CNT) + 1 Δ g O 2 * (Singlet)
→ CNT-C-OO ・*
Which reacts with H 2 O
CNT-C-OO. * + H 2 O → CNT-C-OOH + H.
Thus, it is considered that a carboxyl group is introduced into the surface of the carbon nanotube.
次に、光化学処理方法に関する本発明の実施例6を説明するが、ここでは、図2に示した光化学処理装置を用いて行なうので図示は省略する。
ここでは、試料として、(100)面を主面とするp型シリコンウェハ上に、アーク放電法で生成したマルチウォールカーボンナノチューブを乳鉢で十分すりつぶし、メタノールに分散させたけん濁試料を厚さ約0.1mmに展開・乾燥させたものを用いた。
Next,
Here, as a sample, a suspension sample in which multiwall carbon nanotubes generated by an arc discharge method are sufficiently ground in a mortar on a p-type silicon wafer having a (100) plane as a main surface and dispersed in methanol is about 0 in thickness. The one developed and dried to 1 mm was used.
これを、予め空気中にて150℃で30分ベークして残留水分・揮発分を取り除いた後、速やかに、図2に示した光化学処理装置に移して、1気圧酸素濃度0.2%となるよう純窒素で酸素ガスを希釈したガスを反応ガスとして使用し、試料を走査しながら90秒間光化学処理を行なう。
なお、ガス流量は反応ガスは毎分10Lとし、冷却用ガスは毎分20Lとする。
This was previously baked in air at 150 ° C. for 30 minutes to remove residual moisture and volatile components, and then immediately transferred to the photochemical treatment apparatus shown in FIG. A gas obtained by diluting oxygen gas with pure nitrogen is used as a reaction gas, and photochemical treatment is performed for 90 seconds while scanning the sample.
The gas flow rate is 10 L / min for the reaction gas and 20 L / min for the cooling gas.
この場合も、反応ガス中には0.01ppm程度またはそれ未満のごく微量のH2 Oが含まれているため、カーボンナノチューブの表面にカルボキシル基(−COOH)等が導入されて、表面改質或いは表面修飾が行なわれる。 In this case as well, since the reaction gas contains a very small amount of H 2 O of about 0.01 ppm or less, a carboxyl group (—COOH) or the like is introduced on the surface of the carbon nanotube, and the surface is modified. Alternatively, surface modification is performed.
次に、光化学処理方法に関する本発明の実施例7を説明するが、ここでは、図2に示した光化学処理装置を用いて行なうので図示は省略する。
ここでは、試料として、厚さが1.5mmで平面サイズが10cm×10cmのPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムを用いた。
Next, Embodiment 7 of the present invention relating to the photochemical treatment method will be described. Here, since it is carried out using the photochemical treatment apparatus shown in FIG.
Here, a PET (polyethylene terephthalate) film having a thickness of 1.5 mm and a planar size of 10 cm × 10 cm was used as a sample.
これを、図2に示した光化学処理装置に移して、1気圧酸素濃度0.5%となるよう純窒素で湿度50%程度に調節したクリーンエア(無塵空気)を希釈したガスを反応ガスとして使用し、試料を走査しながら10秒間光化学処理を行なう。
なお、ガス流量は反応ガスは毎分10Lとし、冷却用ガスは毎分20Lとする。
This is transferred to the photochemical treatment apparatus shown in FIG. 2, and a gas obtained by diluting clean air (dust-free air) adjusted to a humidity of about 50% with pure nitrogen so that the oxygen concentration at 1 atm is 0.5% is a reaction gas. And performing a photochemical treatment for 10 seconds while scanning the sample.
The gas flow rate is 10 L / min for the reaction gas and 20 L / min for the cooling gas.
この場合も、反応ガス中には0.1ppm程度の微量のH2 Oが含まれているため、PETフィルムの表面部のC(CNT上の化学的に活性な部位)にカルボキシル基(−COOH)、水酸基(−OH)等が形成され、表面改質或いは表面修飾が行なわれ、表面の接着性が改善する。 Also in this case, since the reaction gas contains a trace amount of H 2 O of about 0.1 ppm, a carboxyl group (—COOH) is present on C (chemically active site on CNT) on the surface of the PET film. ), A hydroxyl group (—OH) and the like are formed, surface modification or surface modification is performed, and surface adhesion is improved.
次に、光化学処理方法に関する本発明の実施例8を説明するが、ここでは、図2に示した光化学処理装置を用いて行なうので図示は省略する。
ここでは、試料として、(100)面を主面とするp型シリコンウェハ上に、スパッタリング法によって厚さが、例えば、25nmのNiを形成したのち、フィラメントCVD法によりアセチレンガス(C2 H2 )を原料として650℃にて触媒となるNi上にマルチウォールカーボンナノチューブを長さ約1.5μmまで成長させたものを用いた。
Next, an eighth embodiment of the present invention relating to the photochemical treatment method will be described. Here, since it is carried out using the photochemical treatment apparatus shown in FIG.
Here, as a sample, Ni having a thickness of, for example, 25 nm is formed on a p-type silicon wafer having a (100) plane as a main surface by a sputtering method, and then acetylene gas (C 2 H 2) is formed by a filament CVD method. ) Was used as a raw material and multiwall carbon nanotubes were grown to a length of about 1.5 μm on Ni serving as a catalyst at 650 ° C.
これを、予め空気中にて400℃で15分ベークしてナノチューブ以外の可燃性不純物を取り除いた後、速やかに、図2に示した光化学処理装置に移して、1気圧NH3 濃度0.1%となるよう純窒素でNH3 ガスを希釈したガスを反応ガスとして使用し、試料を走査しながら光化学処理を行なう。
なお、ガス流量は反応ガスは毎分1Lとし、冷却用ガスは毎分60Lとする。
After this, remove combustible impurities other than nanotubes and baked 15 minutes at 400 ° C. in advance in air, quickly, and transferred to a photochemical processing apparatus shown in FIG. 2, 1 atm NH 3 concentration of 0.1 A photochemical treatment is performed while scanning a sample using a gas obtained by diluting NH 3 gas with pure nitrogen so as to be%.
The gas flow rate is 1 L / min for the reaction gas and 60 L / min for the cooling gas.
この場合、反応ガス中に0.01〜100ppm、例えば、0.02ppm程度のごく微量のH2 Oが含まれているため、カーボンナノチューブの表面にアミノ基(−NH2 H)が導入されて、表面改質或いは表面修飾が行なわれる。 In this case, since the reaction gas contains a very small amount of H 2 O of about 0.01 to 100 ppm, for example, about 0.02 ppm, an amino group (—NH 2 H) is introduced on the surface of the carbon nanotube. Surface modification or surface modification is performed.
次に、光化学処理方法に関する本発明の実施例9を説明するが、ここでは、図2に示した光化学処理装置を用いて行なうので図示は省略する。
ここでは、試料として、厚さが0.2mmで平面サイズが10cm×10cmのポリイミドフィルムを用いた。
Next, an
Here, a polyimide film having a thickness of 0.2 mm and a planar size of 10 cm × 10 cm was used as a sample.
これを、図2に示した光化学処理装置に移して、O2 濃度が0.5%となるよう純窒素で湿度50%程度に調節したクリーンエア(無塵空気)を希釈したガスを反応ガスとして使用し、試料を走査しながら10秒間光化学処理を行なう。
なお、ガス流量は反応ガスは毎分10Lとし、冷却用ガスは毎分20Lとする。
This is transferred to the photochemical treatment apparatus shown in FIG. 2, and a gas obtained by diluting clean air (dust-free air) adjusted to a humidity of about 50% with pure nitrogen so that the O 2 concentration becomes 0.5% is a reaction gas. And performing a photochemical treatment for 10 seconds while scanning the sample.
The gas flow rate is 10 L / min for the reaction gas and 20 L / min for the cooling gas.
この場合も、反応ガス中に0.01〜10ppm、例えば、0.2ppm程度の微量のH2 Oが含まれているため、ポリイミドフィルムの表面部にカルボキシル基(−COOH)、水酸基(−OH)等が形成されて、表面改質或いは表面修飾が行なわれる。 Also in this case, since the reaction gas contains a trace amount of H 2 O of 0.01 to 10 ppm, for example, about 0.2 ppm, a carboxyl group (—COOH) and a hydroxyl group (—OH) are present on the surface of the polyimide film. ) And the like are formed, and surface modification or surface modification is performed.
次に、光化学処理方法に関する本発明の実施例10を説明するが、ここでは、図6に示した光化学処理装置を用いて行なうので図示は省略する。
ここでは、試料として、(100)面を主面とするp型シリコンウェハ上に、スパッタリング法によって厚さが、例えば、25nmのNiを形成したのち、フィラメントCVD法によりアセチレンガス(C2 H2 )を原料として650℃にて触媒となるNi上にマルチウォールカーボンナノチューブを長さ約1.5μmまで成長させたものを用いた。
また、ここではエキシマUVランプとしてXeエキシマUVランプの代わりに、Kr2 エキシマUVランプを用いる。
Next, an
Here, as a sample, Ni having a thickness of, for example, 25 nm is formed on a p-type silicon wafer having a (100) plane as a main surface by a sputtering method, and then acetylene gas (C 2 H 2) is formed by a filament CVD method. ) Was used as a raw material and multiwall carbon nanotubes were grown to a length of about 1.5 μm on Ni serving as a catalyst at 650 ° C.
Here, a Kr 2 excimer UV lamp is used as the excimer UV lamp instead of the Xe excimer UV lamp.
この試料を予め空気中にて400℃で15分ベークしてナノチューブ以外の可燃性不純物を取り除いた後、速やかに、図2に示した光化学処理装置に移して、1気圧NH3 濃度0.1%となるよう純窒素でNH3 ガスを希釈したガスを反応ガスとして使用し、試料を走査しながら8秒間光化学処理を行なう。
なお、ガス流量は反応ガスは毎分5Lとし、冷却用ガスは毎分60Lとする。
After removal of the combustible impurities other than nanotubes this sample was 15 minutes baking at 400 ° C. in advance in air, quickly, and transferred to a photochemical processing apparatus shown in FIG. 2, 1 atm NH 3 concentration of 0.1 Using a gas obtained by diluting NH 3 gas with pure nitrogen so as to become a reaction gas, a photochemical treatment is performed for 8 seconds while scanning the sample.
The gas flow rate is 5 L / min for the reaction gas and 60 L / min for the cooling gas.
この場合、反応ガス中に0.1ppm未満のごく微量のH2 Oが含まれているため、カーボンナノチューブの表面にアミノ基(−NH2 )が導入されて、表面改質或いは表面修飾が行なわれ、親水性が向上する。 In this case, since a very small amount of H 2 O of less than 0.1 ppm is contained in the reaction gas, an amino group (—NH 2 ) is introduced on the surface of the carbon nanotube to perform surface modification or surface modification. This improves hydrophilicity.
この実施例10においては、より波長の短い、即ち、より高エネルギーのKr2 エキシマUVランプを用いているので、照射エネルギーを同じ条件にして処理を行なう場合には、XeエキシマUVランプを用いた場合より短時間での処理が可能になりうる。 In Example 10, a shorter wavelength, that is, a higher-energy Kr 2 excimer UV lamp is used. Therefore, when processing is performed under the same irradiation energy, an Xe excimer UV lamp is used. Processing in a shorter time than the case may be possible.
次に、光化学処理方法に関する本発明の実施例11を説明するが、ここでは、図6に示した光化学処理装置を用いて行なうので図示は省略する。
ここでは、試料として、厚さが1.0mmで平面サイズが10cm×10cmの4フッ化エチレン〔テフロン(登録商標)〕樹脂板を用いた。
Next, an eleventh embodiment of the present invention relating to the photochemical treatment method will be described. Here, since it is carried out using the photochemical treatment apparatus shown in FIG.
Here, as a sample, a tetrafluoroethylene [Teflon (registered trademark)] resin plate having a thickness of 1.0 mm and a planar size of 10 cm × 10 cm was used.
これを、図6に示した光化学処理装置に移して、1気圧NH3 濃度0.2%となるよう純窒素でNH3 ガスを希釈したガスを反応ガスとして使用し、試料を走査しながら15秒間光化学処理を行なう。
なお、ガス流量は反応ガスは毎分5Lとし、冷却用ガスは毎分30Lとする。
This was transferred to the photochemical processing apparatus shown in FIG. 6, and a gas obtained by diluting NH 3 gas with pure nitrogen so that the 1 atm NH 3 concentration was 0.2% was used as a reaction gas, and the sample was scanned 15 Photochemical treatment for 2 seconds.
The gas flow rate is 5 L / min for the reaction gas and 30 L / min for the cooling gas.
この場合も、反応ガス中に0.1ppm未満のごく微量のH2 Oが含まれているため、テフロン(登録商標)樹脂板の表面部にアミノ基(−NH2 )が結合して、表面改質或いは表面修飾が行なわれ、親水性が向上する。 Also in this case, since a very small amount of H 2 O of less than 0.1 ppm is contained in the reaction gas, an amino group (—NH 2 ) is bonded to the surface portion of the Teflon (registered trademark) resin plate, and the surface Modification or surface modification is performed, and hydrophilicity is improved.
次に、光化学処理方法に関する本発明の実施例12を説明するが、ここでは、図6に示した光化学処理装置を用いて行なうので図示は省略する。
ここでは、試料として、(100)面を主面とするp型シリコンウェハ上に、スパッタリング法によって厚さが、例えば、25nmのNiを形成したのち、フィラメントCVD法によりアセチレンガス(C2 H2 )を原料として650℃にて触媒となるNi上にマルチウォールカーボンナノチューブを長さ約1.5μmまで成長させたものを用いた。
また、ここではエキシマUVランプとしてXeエキシマUVランプの代わりに、Ar2 エキシマUVランプを用いるとともに、窓部材としてMgF2 を用いる。
Next, Example 12 of the present invention relating to the photochemical treatment method will be described. Here, since it is carried out using the photochemical treatment apparatus shown in FIG. 6, illustration is omitted.
Here, as a sample, Ni having a thickness of, for example, 25 nm is formed on a p-type silicon wafer having a (100) plane as a main surface by a sputtering method, and then acetylene gas (C 2 H 2) is formed by a filament CVD method. ) Was used as a raw material and multiwall carbon nanotubes were grown to a length of about 1.5 μm on Ni serving as a catalyst at 650 ° C.
Further, here, instead of the Xe excimer UV lamp as the excimer UV lamp, an Ar 2 excimer UV lamp is used, and MgF 2 is used as the window member.
この試料を、予め空気中にて400℃で15分ベークしてナノチューブ以外の可燃性不純物を取り除いた後、速やかに、図2に示した光化学処理装置に移して、1気圧NH3 濃度0.1%となるよう純窒素でNH3 ガスを希釈したガスを反応ガスとして使用し、試料を走査しながら7秒間光化学処理を行なう。
なお、ガス流量は反応ガスは毎分5Lとし、冷却用ガスは毎分30Lとする。
The sample after removing combustible impurities other than nanotubes by 15 minutes baking at 400 ° C. in advance in air, quickly, and transferred to a photochemical processing apparatus shown in FIG. 2, 1 atm NH 3 concentrations 0. A gas obtained by diluting NH 3 gas with pure nitrogen so as to be 1% is used as a reaction gas, and photochemical treatment is performed for 7 seconds while scanning the sample.
The gas flow rate is 5 L / min for the reaction gas and 30 L / min for the cooling gas.
この場合、反応ガス中に0.01〜100ppm、例えば、0.02ppm程度かそれ以下のごく微量のH2 Oが含まれているため、カーボンナノチューブの表面にアミノ基(−NH2 )が導入されて、表面改質或いは表面修飾が行なわれる。 In this case, since the reaction gas contains a very small amount of H 2 O of 0.01 to 100 ppm, for example, about 0.02 ppm or less, an amino group (—NH 2 ) is introduced on the surface of the carbon nanotube. Then, surface modification or surface modification is performed.
この実施例12においては、より波長の短い、即ち、より高エネルギーのAr2 エキシマUVランプを用いているので、照射エネルギーが同じ条件となるように処理を行なう場合には、XeエキシマUVランプやKr2 エキシマUVランプを用いた場合より短時間での処理が可能になりうる。 In Example 12, since a shorter wavelength, that is, a higher energy Ar 2 excimer UV lamp is used, when processing is performed so that the irradiation energy has the same condition, an Xe excimer UV lamp, It may be possible to process in a shorter time than when using a Kr 2 excimer UV lamp.
次に、光化学処理方法に関する本発明の実施例13を説明するが、ここでは、図6に示した光化学処理装置を用いて行なうので図示は省略する。
ここでは、試料として、厚さが0.1mmで平面サイズが10cm×10cmのポリイミドフィルムを用いた。
Next, a thirteenth embodiment of the present invention relating to the photochemical treatment method will be described. Here, since it is carried out using the photochemical treatment apparatus shown in FIG.
Here, a polyimide film having a thickness of 0.1 mm and a planar size of 10 cm × 10 cm was used as a sample.
これを、図6に示した光化学処理装置に移して、1気圧NH3 濃度0.1%となるよう純窒素でNH3 ガスを希釈したガスを反応ガスとして使用し、試料を走査しながら7秒間光化学処理を行なう。
なお、ガス流量は反応ガスは毎分10Lとし、冷却用ガスは毎分30Lとする。
This was transferred to the photochemical treatment apparatus shown in FIG. 6, and a gas obtained by diluting NH 3 gas with pure nitrogen so that the 1 atm NH 3 concentration was 0.1% was used as a reaction gas, and the sample was scanned 7 Photochemical treatment for 2 seconds.
The gas flow rate is 10 L / min for the reaction gas and 30 L / min for the cooling gas.
この場合も、反応ガス中に0.01〜100ppm、例えば、0.02ppm程度のごく微量のH2 Oが含まれているため、ポリイミドフィルムの表面部にアミノ基(−NH2 )等が結合して、表面改質或いは表面修飾が行なわれ、表面の水に対する接触角が低下する。 Also in this case, since a very small amount of H 2 O of 0.01 to 100 ppm, for example, about 0.02 ppm is contained in the reaction gas, an amino group (—NH 2 ) or the like is bonded to the surface portion of the polyimide film. And surface modification or surface modification is performed, and the contact angle with respect to the water of a surface falls.
以上、本発明の各実施例を説明してきたが、本発明は各実施例に記載された構成・条件等に限られるものではなく各種の変更が可能であり、例えば、各実施例においては試料として、基板上に成長させたカーボンナノチューブ、カーボンナノチューブ粉末、或いは、PETフィルムやポリイミドフィルムを用いているがこれらに限られるものではなく、エンジニアリングプラスチックを含む各種の無機或いは有機材料の表面改質・表面修飾に適用されるものである。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the configurations and conditions described in the embodiments, and various modifications can be made. For example, in each embodiment, a sample is used. As carbon nanotubes grown on a substrate, carbon nanotube powder, or PET film or polyimide film, but not limited to these, surface modification of various inorganic or organic materials including engineering plastics It is applied to surface modification.
また、上記の実施例1乃至3においては、活性化反応容器全体を石英で構成しているが、実施例4と同様に主要部をステンレスで構成して窓部材として石英板を用いても良いものである。 In Examples 1 to 3, the entire activation reaction vessel is made of quartz. However, as in Example 4, the main part may be made of stainless steel and a quartz plate may be used as the window member. Is.
また、上記の実施例3及び実施例4においては、エキシマUVランプを一本としているが、上記の実施例2と同様に処理する試料のサイズに応じて複数本のエキシマUVランプを配列しても良いものである。 Further, in the above-described Example 3 and Example 4, only one excimer UV lamp is used, but a plurality of excimer UV lamps are arranged in accordance with the size of the sample to be processed in the same manner as in Example 2 above. Is also good.
また、上記の実施例1,2,4においては、冷媒ダクトに冷媒としてN2 ガスを流しているが、N2 ガスに限られるものではなく、空気を流しても良いし、代替フロンを流しても良く、さらには、水等の液体を流して液体冷却としても良いものである。 In the above-described Examples 1, 2, and 4, N 2 gas is allowed to flow through the refrigerant duct as a refrigerant. However, the present invention is not limited to N 2 gas, and air may be allowed to flow, or alternative CFCs may be allowed to flow. In addition, liquid cooling such as water may be used for liquid cooling.
また、上記の各実施例においてはVUV光源としてエキシマUVランプを用いているが、必ずしもエキシマUVランプである必要はなく、エキシマUVレーザを用いても良いものであり、いずれにして、なるべく高出力で発光効率の良い、或いは、発光量に比して発熱量の少ない光源を用いることが望ましい。 In each of the above embodiments, an excimer UV lamp is used as the VUV light source. However, the excimer UV lamp is not necessarily used, and an excimer UV laser may be used. Therefore, it is desirable to use a light source that has good luminous efficiency or generates less heat than the amount of light emitted.
なお、エキシマ光源に電力を供給する電源部については、RF(高周波)電力を用いているため、RFのリーク率を低く抑えるために、可能な限りランプとの配線距離が短くなるように配置することが望ましい。
また、光源と被処理部材との距離が比較的近距離になるように装置を設計することが望ましいが、本発明の構成により比較的容易に実現することができる。
Since the power supply unit that supplies power to the excimer light source uses RF (high frequency) power, it is arranged so that the wiring distance from the lamp is as short as possible in order to keep the RF leak rate low. It is desirable.
In addition, it is desirable to design the apparatus so that the distance between the light source and the member to be processed is a relatively short distance, but this can be realized relatively easily by the configuration of the present invention.
また、上記の各実施例においては、表面改質方法或いは表面修飾方法として説明しているが、表面改質方法或いは表面修飾方法に限られるものではなく、付着した有機化合物の除去やアッシングにも適用されるものである。 In each of the above embodiments, the surface modification method or the surface modification method is described. However, the present invention is not limited to the surface modification method or the surface modification method. Applicable.
ここで再び図1を参照して、本発明の詳細な特徴を改めて説明する。
再び、図1参照
(付記1) 真空紫外線発生光源1、前記真空紫外線発生光源1を収容する収容部3を備えるとともに、ガス導入口4及びガス噴出口5を備えた活性化反応室2を備え、前記ガス導入口4から導入した反応ガス7を前記真空紫外線発生光源1からの真空紫外線によって活性化し、活性化した反応ガス8を前記ガス噴出口5から被処理基板9に吹き付けることを特徴とする光化学処理装置。
(付記2) 上記ガス噴出口5が上記真空紫外線発生光源1の長軸方向に沿った長方形状であるとともに、上記被処理基板9を前記ガス噴出口5の長軸方向に対して直交する方向に走査させる走査機構10を設けたことを特徴とする付記1記載の光化学処理装置。
(付記3) 上記真空紫外線発生光源1を複数本並列に配置するとともに、上記ガス噴出口5を前記複数本の真空紫外線発生光源1に対応するように複数設けたことを特徴とする付記2記載の光化学処理装置。
(付記4) 上記真空紫外線発生光源1に冷却機構6を設けたことを特徴とする付記1乃至3のいずれか1に記載の光化学処理装置。
(付記5) 上記冷却機構6が、上記真空紫外線発生光源1の上記収容部3に対向する側に設けた冷媒ダクトを備えたヒートシンクからなることを特徴とする付記4記載の光化学処理装置。
(付記6) 上記冷却機構6が、上記収容部3を冷媒ガス導入口4及び冷媒ガス排出口を備えた空冷用閉空間からなることを特徴とする付記4記載の光化学処理装置。
(付記7) 上記活性化反応室2の少なくとも上記収容部3を真空紫外線に対する透過率が40%以上の透明部材で構成したことを特徴とする付記1乃至6のいずれか1に記載の光化学処理装置。
(付記8) 上記透明部材が、石英ガラス、CaF2 、或いはMgF2 のいずれかからなることを特徴とする付記7記載の光化学処理装置。
(付記9) 付記1乃至8のいずれか1に記載の光化学処理装置を用いた光化学処理方法において、上記反応ガス7が、反応用ガス種が真空紫外線に不活性なガス種により希釈された混合ガスであることを特徴とする光化学処理方法。
(付記10) 上記反応用ガス種が、酸素或いはアンモニアのいずれかであることを特徴とする付記9記載の光化学処理方法。
(付記11) 上記反応ガス種が、主反応ガス種に対して微量のH2 Oを含んでいることを特徴とする付記10記載の光化学処理方法。
(付記12) 上記被処理基板9が、被処理対象となるカーボンナノチューブが設けられた基板であることを特徴とする付記9乃至11のいずれか1に記載の光化学処理方法。
The detailed features of the present invention will be described again with reference to FIG. 1 again.
Again see Figure 1
(Additional remark 1) While providing the vacuum ultraviolet light generation
(Additional remark 2) While the said
(Supplementary note 3) A plurality of the vacuum ultraviolet ray generation
(Additional remark 4) The photochemical processing apparatus of any one of
(Additional remark 5) The said
(Additional remark 6) The said
(Supplementary note 7) The photochemical treatment according to any one of
(Supplementary Note 8) The transparent member is quartz glass, CaF 2, or photochemical treatment of Supplementary Note 7, wherein the consisting of either MgF 2.
(Supplementary note 9) In the photochemical treatment method using the photochemical treatment apparatus according to any one of
(Supplementary note 10) The photochemical treatment method according to
(Supplementary note 11) The photochemical treatment method according to
(Additional remark 12) The said to-
本発明の活用例としては、試料の大きさがSiウエハ等の300mm程度かそれ以下の比較的小面積の小型低出力のデバイス材料の光化学処理による表面改質・表面活性化が典型的なものであるが、大型液晶パネルや大型PDP等の大型平面表示装置にも適用されるものであり、さらには、自動車等の大型部品の光化学処理にも適用されるものである。 Typical examples of application of the present invention include surface modification and surface activation by photochemical treatment of a small, low-power device material having a relatively small area of a sample size of about 300 mm or less such as a Si wafer. However, the present invention is also applied to large flat display devices such as large liquid crystal panels and large PDPs, and further to photochemical treatment of large parts such as automobiles.
1 真空紫外線発生光源
2 活性化反応室
3 収容部
4 ガス導入口
5 ガス噴出口
6 冷却機構
7 反応ガス
8 活性化した反応ガス
9 被処理基板
10 走査機構
11 チャンバー
12 活性化反応容器
13 収容部
14 ガス導入管
15 ガス噴出口
16 XeエキシマUVランプ
17 冷却機構
18 金属ブロック
19 冷媒ダクト
20 基板載置ステージ
21 温度調節機
22 移動機構
23 被処理基板
24 混合ガス
25 VUV光
26 活性化種
30 活性化反応容器
31 収容部
32 ガス導入管
33 ガス噴出口
34 金属ブロック
35 冷媒ダクト
40 活性化反応容器
41 凹部
42 閉空間
43 上蓋部材
44 ガス導入口
45 ガス導出口
46 ガス導入管
47 ガス噴出口
50 活性化反応容器
51 収容部
52 枠状部材
53 窓部材
54 ガス導入管
55 ガス噴出口
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