CN102473585A - 照射装置 - Google Patents

Abstract

提供一种照射装置，得到高清洁处理能力并且对于具有键能量高的化学键的有机化合物也能够可靠地除去。具备：准分子灯(110)，具有放电容器(111)以及一对电极(112、113)；和等离子放电用电极(125)，经由电介质与一个电极(112)对置配置，经由一个电极(112)以及等离子放电用电极(125)形成等离子产生电路，通过对准分子灯(110)的一对电极之间(112、113)施加的高频电场在放电容器(111)内产生准分子放电，并且在准分子灯(110)和等离子放电用电极(125)之间流过等离子产生用反应气体的状态下，通过对一个电极(112)和等离子放电用电极(125)之间施加的高频电场产生等离子放电。

Description

照射装置

技术领域

本发明涉及一种照射装置，在半导体元件及液晶基板的制造工序中，适合用于晶片及玻璃基板等基板的干式清洁。

背景技术

在半导体元件及液晶基板的制造工序中，进行硅晶片及玻璃基板等基板的表面上附着的有机化合物等的除去处理，作为该有机化合物等的除去处理方法，不使用水及有机溶剂等的干式清洁法被广泛利用。

作为这种干式清洁法，已知：光清洁法，通过对被处理体的表面照射波长200nm以下的真空紫外线，由此将该被处理体的表面上附着的有机化合物分解，并且通过臭氧等活性氧进行氧化除去(参照专利文献1)；以及等离子清洁法，在大气压附近的压力下，通过流过氮气等等离子产生用反应气体并且施加高频电场，由此产生等离子，通过该等离子将被处理体的表面附着的有机化合物进行分解、氧化而除去(参照专利文献2)。

作为光清洁法为，使用具备在放电容器内例如封入氙的准分子灯的照射装置，使被处理体通过来自该照射装置的紫外线所照射的照射区域，由此进行该被处理体的清洁处理。

此外，在等离子清洁法中，等离子在大气压下一瞬地从辉光放电转移为电弧放电，容易产生火花放电。因此，对电极施加短脉冲的电场，在从辉光放电向电弧放电转移之前，强制地切换电场，而使其不向电弧放电转移，使辉光放电保持原样地维持。

然而，在以往的照射装置中，存在以下的问题。

在液晶基板中，正开发尺寸较大的大型的液晶基板，随着这种液晶基板等被处理体的大型化，为了高效率地进行被处理体的有机化合物等的除去处理，而要求通过提高被处理体的移动速度来提高处理速度。然而，在以往的照射装置中，在被处理体的处理速度较高的情况下，真空紫外线对该被处理体的照射时间变短，因此存在难以得到较高的清洁处理能力的问题。

此外，在具有键能量较高的化学键的有机化合物中，由于不能够通过真空紫外线的能量切断该化学键，因此存在通过对这种有机化合物仅进行基于真空紫外线的光清洁处理难以进行除去的问题。

此外，在等离子清洁法中使用的生成短脉冲电场的脉冲电源为高价，因此存在装置整体的价格上升的问题。此外，在施加短脉冲电场的情况下，需要实现作为处理物的玻璃基板的移动位置的定时的复杂控制，并产生陡峭的电场，因此还产生噪声的问题。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-134983号公报

专利文献2：日本特开2002-151480号公报

发明内容

发明要解决的课题

本发明的目的为，鉴于以上情况，提供一种照射装置，能够得到较高的清洁处理能力，并且对于具有键能量较高的化学键的有机化合物，也能够可靠地进行除去。

此外，本发明的其他目的在于，提供一种新的大气压等离子产生装置，能够防止从辉光放电向电弧放电的转移，并且能够解决使用脉冲电源时的各种问题。

用于解决课题的手段

本申请第一发明为一种照射装置，其特征在于，具备：准分子灯，具有放电容器以及一对电极；和等离子放电用电极，经由电介质与该准分子灯的一个电极对置配置，经由上述准分子灯的上述一个电极以及上述等离子放电用电极形成等离子产生电路，通过对上述准分子灯的一对电极之间施加的高频电场，在上述放电容器内产生准分子放电，并且在上述准分子灯和上述等离子放电用电极之间流过等离子产生用反应气体的状态下，通过在上述准分子灯的上述一个电极和上述等离子放电用电极之间施加的高频电场，产生等离子放电。

本申请第二发明的照射装置的特征在于，在第一发明中，在上述电介质的表面形成有电场集中用凸部。

本申请第三发明的照射装置的特征在于，在第一或者第二发明中，在上述等离子放电用电极的表面形成有电场集中用凸部。

本申请第四发明的照射装置的特征在于，在第一发明至第三发明的任一个发明中，具备配置上述准分子灯的灯罩，在该灯罩中一体地设置有上述等离子放电用电极。

本申请第五发明的照射装置的特征在于，在第一发明至第四发明的任一个发明中，通过用于准分子放电的高频电源产生上述等离子放电。

本申请第六发明为一种照射装置，其特征在于，在提供交流电场的一对电极所夹的空间中，相对于上述电极并联且连续地配置有在大气压下有反应气体流过的反应气体层和在放电容器的内部封入有惰性气体的惰性气体层，在上述电极之间产生的放电经由反应气体层的等离子放电和惰性气体层的准分子放电而产生。

本申请第七发明的照射装置的特征在于，在第六发明中，在上述放电容器上安装有一个电极，在内部配置有该放电容器的灯罩上安装有另一个电极，在灯罩和放电容器之间形成有反应气体层。

本申请第八发明的照射装置的特征在于，在第七发明中，上述一个电极具有向放电容器的侧面延伸的一个侧面电极，在与该一个侧面电极对置的位置上安装有另一个侧面电极，该另一个侧面电极以与上述另一个电极成为相同电位的方式被提供电力，在上述一个侧面电极和上述另一个侧面电极之间具有电介质。

本申请第九发明的照射装置的特征在于，在第六发明中，在与放电容器之间配置具有比上述一个电极大的面积的电介质，上述电介质的与被处理体对置的面上安装有一个电极。

本申请第十发明为一种照射装置，其特征在于，向内部电极和外部电极之间提供交流电场，该内部电极配置在形成封入有惰性气体的惰性气体层的放电容器的内部，该外部电极在上述放电容器的外部夹着在大气压下有反应气体流过的反应气体层而配置，在上述外部电极和上述内部电极之间产生的放电，经由反应气体层的等离子放电和惰性气体层的准分子放电而产生。

本申请第十一发明的照射装置的特征在于，在第十发明中，对上述内部电极提供高电压。

发明的效果

根据本申请第一～五发明的照射装置，对被处理体，能够进行基于来自准分子灯的紫外线的清洁处理以及基于在准分子灯和等离子放电用电极之间产生的等离子的清洁处理双方，因此对于被处理体能够得到较高的清洁处理能力，对于在仅基于紫外线的清洁处理中难以除去的、具有键能量较高的化学键的有机化合物，也能够通过基于等离子的清洁处理氧化，因此能够可靠地除去。

此外，根据本申请第六以及第七发明的照射装置，由一对电极产生的放电经由反应气体层和惰性气体层而产生，因此能够使反应气体层的放电不持续而停止，从而即使提供正弦波交流电压也能够防止等离子放电向电弧放电转移，能够稳定地维持等离子放电。此外，对被处理体，能够进行基于来自准分子灯的紫外线的清洁处理以及基于在准分子灯和电极之间产生的等离子的清洁处理双方，因此对于被处理体能够得到较高的清洁处理能力。

此外，根据本申请第八发明的照射装置，在灯罩和放电容器之间形成有反应气体层，因此在向放电容器的侧面延伸的一个侧面电极和以与电极成为相同电位的方式提供电力的另一个侧面电极之间，产生等离子放电。因此，能够将包含更多等离子的气体向被处理体W照射，能够将被处理体W的表面上附着的有机化合物更高效地分解、氧化。

此外，根据本申请第九发明的照射装置，在与放电容器之间配置具有比电极大的面积的电介质，在电介质的与被处理体对置的面上安装电极，由此电极彼此在准分子灯的放电容器的侧面进行放电，能够防止沿面发生电弧短路。

此外，根据本申请第十发明的照射装置，由一对电极产生的放电经由反应气体层和惰性气体层而产生，因此能够使反应气体层的放电不持续而停止，因此即使提供正弦波交流电压也能够防止等离子放电向电弧放电转移，能够稳定地维持等离子放电。此外，对被处理体，能够进行基于来自准分子灯的紫外线的清洁处理以及基于在准分子灯和电极之间产生的等离子的清洁处理双方，因此对于被处理体能够得到较高的清洁处理能力。

此外，根据本申请第十一发明的照射装置，内侧电极处于放电容器内部的封闭空间内，因此通过使内侧电极成为高压侧，能够容易地实现绝缘。

附图说明

图1是表示第一实施方式的照射装置的构成的截面图。

图2是表示图1的等离子放电用介电膜的变形例的截面图。

图3是表示图1的等离子放电用电极的变形例的截面图。

图4是表示将第一实施方式的照射装置的一部分变更的照射装置的构成的截面图。

图5是表示图4的灯罩的上板的形状的截面图。

图6是表示将第一实施方式的照射装置的一部分变更的其他照射装置的构成的截面图。

图7是表示将第一实施方式的照射装置的一部分变更的其他照射装置的构成的截面图。

图8是表示第二实施方式的照射装置的构成的截面图。

图9是表示将图8的等离子放电用电极的设置位置变更的照射装置的构成的截面图。

图10是表示将图8的准分子放电用电极经由电介质设置的照射装置的构成的截面图。

图11是表示第三实施方式的照射装置的构成的截面图。

图12是表示在图11的放电容器的下半部分安装有外部电极的照射装置的构成的截面图。

图13是表示安装了对图11的放电容器的整周进行覆盖的网状电极的照射装置的构成的截面图。

图14是表示第四实施方式的照射装置的构成的截面图。

图15是表示第五实施方式的照射装置的构成的截面图。

图16是表示第六实施方式的照射装置的构成的截面图。

具体实施方式

使用图1～图7对本发明的第一实施方式进行说明。

图1是表示本实施方式的照射装置的构成的截面图。

如该图所示那样，该照射装置例如用于对液晶基板等被处理体的表面进行干式清洁处理，具有放射波长200nm以下的真空紫外线的准分子灯110，该准分子灯110配置在下表面开口的矩形的箱型的灯罩120内。此外，在准分子灯110下方设置有使被处理体W在水平方向上搬运而移动的搬运机构130。该搬运机构130构成为，多个搬运辊131沿着被处理体的搬运方向排列配置。

准分子灯110具有气密地封入准分子用气体的矩形的箱型的放电容器111。在该放电容器111的上部侧部分111a的外表面(图1中的上表面)设置有膜状的一个电极112，在放电容器111的下部侧部分111b的外表面(图1中的下表面)设置有网状的另一个电极113，一个电极112以及另一个电极113分别与高频电源P连接。在图示的例子中，一个电极112成为高压侧电极，另一个电极113成为接地侧电极。

作为构成放电容器111的材料，能够使用使真空紫外线良好透过的材料，具体地说能够使用合成石英玻璃等二氧化硅玻璃、蓝宝石玻璃等。作为构成一个电极112以及另一个电极113的材料，能够使用铝、镍、金等金属材料。此外，能够通过对包含上述金属材料的导电性膏进行丝网印刷、或者通过对上述金属材料进行真空蒸镀，来形成一个电极112以及另一个电极113。作为封入放电容器111内的准分子用气体，能够使用生成放射真空紫外线的准分子的气体，具体地说能够使用氙、氩、氪等稀有气体或者将稀有气体和溴、氯、碘、氟等卤素气体混合的混合气体等。此外，准分子用气体的封入压力例如为10～80kPa。

在准分子灯110的一个电极112上，以覆盖一个电极112的方式形成有等离子放电用介电膜115。作为构成等离子放电用介电膜115的材料，能够使用氧化铝(Al₂O₃)、二氧化硅(SiO₂)等电介质材料。此外，能够通过在一个电极112的表面上热喷涂或者熔敷上述电介质材料来形成等离子放电用介电膜115。

放电容器111的上部侧部分111a以及下部侧部分111b各自的厚度优选为0.5～5mm。此外，放电容器111内的放电容器111的上部侧部分111a以及下部侧部分111b的距离(放电间隙)优选为0.05～5mm。此外，等离子放电用介电膜115的厚度优选为0.01～4mm。在该厚度过小的情况下，在等离子放电用介电膜115和等离子放电用电极125之间容易产生电弧放电。另一方面，在该厚度过大的情况下，在等离子放电用介电膜115和等离子放电用电极125之间难以产生等离子放电。

灯罩120由形成侧壁的矩形的筒状侧壁部件121和将侧壁部件121上部的开口堵塞的上板122构成。在上板122的内表面，例如由铝形成的长方体状的等离子放电用电极125一体设置在上板122上。在该等离子放电用电极125上，设置有分别在水平方向(图1中与纸面垂直的方向)贯通延伸的多个冷却水管126。准分子灯110为，以等离子放电用电极125经由等离子放电用介电膜115与一个电极112对置的方式，通过固定板123固定配置在灯罩120内，并且等离子放电用电极125接地，由此经由准分子灯110的一个电极112以及等离子放电用电极125形成等离子产生电路。在图示的例子中构成为，通过用于准分子灯110的准分子放电的高频电源P产生等离子体放电，即、通过共用的高频电源P来进行准分子放电以及等离子放电双方。此外，在上板122内表面的与等离子放电用电极125相邻的位置上设置有总管(manifold)127，该总管127用于向准分子灯110的一个电极112和等离子放电用电极125之间提供等离子产生用反应气体，在准分子灯110的侧面位置上设置有引导部件128，该引导部件128将在一个电极112和等离子放电用电极125之间流过的气体向下方引导。

等离子放电用介电膜115和等离子放电用电极125之间的分离距离优选为1～10mm。在该分离距离过小的情况下，有时在等离子放电用介电膜115和等离子放电用电极125之间难以流过等离子产生用反应气体。另一方面，在该分离距离过大的情况下，在准分子灯110的一个电极112和等离子放电用电极125之间，有时难以产生等离子放电。

在该照射装置中，在等离子放电用介电膜115和等离子放电用电极125之间，在大气压或者其附近的压力下，从总管127提供流过等离子产生用反应气体。作为等离子产生用反应气体，优选使用以氮气(N₂)、氩气(Ar)、二氧化碳气体(CO₂)、氦气(He)等为主要成分、含有氧气1～2体积％的气体。此外，等离子产生用反应气体的每单位长度的流量优选为每1m为0.5～4m³/s。

在准分子灯110的一个电极112和另一个电极113之间，将一个电极112作为高压侧电极、将另一个电极113作为接地侧电极，通过高频电源P施加高频电场，通过该高频电场在准分子灯110的放电容器111内产生准分子放电，通过该准分子放电形成由准分子用气体产生的准分子，由此放射真空紫外线。另一方面，在准分子灯110的一个电极112和等离子放电用电极125之间，将一个电极112作为高压侧电极、将等离子放电用电极125作为接地侧电极，在大气压或者其附近的压力下，通过高频电源P施加高频电场，通过该高频电场在等离子放电用介电膜115和等离子放电用电极125之间产生等离子放电(辉光放电)，通过该等离子放电使等离子产生用反应气体电离或者激励而生成等离子。

以上，从高频电源P提供的电力，其频率优选为10～100kHz的高频，其电压优选为1kVrms～数10kVrms的高电压。由此，等离子放电用介电膜115和等离子放电用电极125之间的放电状态，不会从辉光放电向电弧放电转移，能够稳定地维持等离子放电。此外，准分子放电以及等离子放电的开始电压，根据放电空间的压力、放电间隙的大小以及气体种类等来决定，但优选设定为，等离子放电的开始电压比准分子放电的开始电压高，等离子放电比准分子放电例如延迟数微秒期间而产生。通过满足这种条件，放射基于准分子放电的真空紫外线而产生光电子，因此能够容易并且稳定地产生等离子放电。

在准分子灯110的下方，在通过搬运机构130向水平方向移动的被处理体W的表面，照射从准分子灯110放射的真空紫外线，并且通过真空紫外线产生的臭氧等活性氧与被处理体W的表面接触，由此在被处理体W的表面上附着的有机化合物被分解、氧化。并且，包含在等离子放电用介电膜115和等离子放电用电极125之间生成的等离子的气体，通过准分子灯110的侧面和引导部件128而向下方引导，与通过搬运机构130而向水平方向移动的被处理体W的表面接触，由此在被处理体W的表面上附着的有机化合物被分解、氧化。在此，有机化合物中的C-C键、C-H键、C＝C键等化学键，由于键能量比较低，因此能够通过真空紫外线的能量切断，并且，能够通过与由真空紫外线产生的活性氧进行反应而氧化并气化。另一方面，C＝O键等化学键，由于键能量较高，因此不能够通过真空紫外线的能量切断，但是能够通过由等离子放电产生的氧自由基等而氧化并气化。如此，对于被处理体W进行基于真空紫外线的清洁处理以及基于等离子的清洁处理。

根据该照射装置，对于被处理体W，能够进行基于来自准分子灯110的真空紫外线的清洁处理以及基于在准分子灯110的一个电极112和等离子放电用电极125之间产生的等离子的清洁处理双方，因此对于被处理体W得到较高的清洁处理能力。此外，对于具有仅通过基于真空紫外线的清洁处理难以除去的键能量较高的化学键的有机化合物，也能够通过基于等离子的清洁处理来氧化并气化，因此能够可靠地除去。

在本实施方式的照射装置中，不限定于图1所示的构成，能够如下述(1)～(6)说明的那样施加各种变更。

(1)如图2所示那样，在等离子放电用介电膜115的表面上，能够形成多个电场集中用凸部115a。此外，如图3所示那样，在等离子放电用电极125的表面上能够形成多个电场集中用凸部125a。在这种照射装置中，等离子放电用介电膜115的电场集中用凸部115a和等离子放电用电极125、或者等离子放电用介电膜115和等离子放电用电极125的电场集中用凸部125a可以分离也可以接触，其分离距离优选为2mm以下。此外，等离子放电用介电膜115的电场集中用凸部115a或者等离子放电用电极125的电场集中用凸部125a的突出高度，分别优选为3～10mm。

通过这种构成，在等离子放电用介电膜115的电场集中用凸部115a和等离子放电用电极125之间、或者等离子放电用介电膜115和等离子放电用电极125的电场集中用凸部125a之间，集中产生高频电场，得到沿面放电以及均匀电场型放电复合了的放电状态，因此能够使用于等离子放电的启动开始电压降低，此外，即使在工作中由于产生放电容器111的热膨胀而等离子放电用介电膜115和等离子放电用电极125之间的距离变化的情况下，也能够稳定地维持等离子放电。

(2)能够不设置专用的等离子放电用电极，而将灯罩的一部分、例如图4所示那样将灯罩120的上板122利用为等离子放电用电极125，在这种构成中，如图5所示那样，将上板122形成为波纹状，由此能够形成电场集中用凸部125a。

(3)如图6所示那样，等离子放电用介电膜115也可以形成在等离子放电用电极125的表面上。

(4)如图7所示那样，准分子灯110的一个电极112也可以配置在放电容器111的内部。在这种构成中，能够将准分子灯110的放电容器111的上部侧部分111a利用为等离子放电用的电介质。

通过这种构成，在一个电极112和放电容器111的下部侧部分111b之间产生准分子放电，并且在一个电极112和放电容器111的上部侧部分111a之间产生准分子放电。因此，成为在一个电极112和等离子放电用电极125之间产生准分子放电以及等离子放电双方的状态，容易进行放电状态的控制。

(5)在图1所示的照射装置中构成为，准分子放电以及等离子放电双方通过共用的高频电源P来进行，但用于等离子放电的高频电源也可以构成为，与用于准分子灯110的准分子放电的高频电源相独立地设置。

(6)在图1所示的照射装置中，准分子灯110的一个电极112成为高压侧电极、等离子放电用电极125成为接地侧电极，但也可以构成为，等离子放电用电极125成为高压侧电极。

接下来，使用图8～图10对本发明第二实施方式进行说明。

图8是表示第二实施方式的照射装置的构成的截面图。

如该图所示那样，在灯罩220的内部配置准分子灯210，在准分子灯210的下方设置有使被处理体W在水平方向上搬运而移动的搬运机构230。灯罩220被配置为，形成侧壁的侧壁部件221a、221b相面对，以将侧壁部件221a、221b的上部的开口堵塞的方式形成顶板222。通过将灯罩220分为侧壁部件221a、221b和顶板222地构成，由此能够使顶板222为开闭式而对配置在灯罩220内部的准分子灯210进行更换。搬运机构230构成为，多个搬运辊231沿着被处理体W的搬运方向排列配置。

在灯罩220的顶板222的内表面，例如设置有由铝形成的长方体状的等离子放电用电极225。在等离子放电用电极225的内部，设置有沿着准分子灯210的长边方向水平地延伸的多个冷却水管226。在一个侧壁部件221a和等离子放电用电极225之间，设置有用于向准分子灯210和等离子放电用电极225之间提供反应气体的总管227。作为反应气体，优选使用如下气体：以氮气(N₂)、氩气(Ar)、二氧化碳气体(CO₂)、氦气(He)等为主要成分，含有1～2体积％氧气。此外，使每单位长度的流量以每1m成为0.5～4m³/s的方式流过。

反应气体在大气压或者其附近的压力下，从总管227向等离子放电用电极225和准分子灯210之间流动，并从与另一个侧壁部件221b之间的间隙朝向准分子灯210下方的被处理体W流动，由此所产生的等离子向被处理体W照射。以使反应气体不沿着一个侧壁部件221a流出的方式，将固定板223配置为与准分子灯210的侧面接触。此外，在与另一个侧壁部件221b之间，隔着向与准分子灯210的侧面之间流过反应气体的间隙而配置有引导部件228。

准分子灯210为，在合成石英玻璃等二氧化硅玻璃、蓝宝石等能够使真空紫外线良好透过的剖面矩形状、中空长尺的放电容器211的内部，例如以10～80kPa气密地封入有稀有气体、或者由将稀有气体和卤素气体混合的混合气体形成的惰性气体。在放电容器211的与被处理体W对置的下表面211b的外表面，设置有网状的准分子放电用电极213。准分子放电用电极213由铝、镍、金等金属材料形成，通过对含有这些金属材料的导电性膏进行丝网印刷、或者对金属材料进行真空蒸镀来形成。

等离子放电用电极225以及准分子放电用电极213，与提供正弦波交流电压的高频电源P连接。从高频电源P提供的电力，例如频率为10～100kHz、电压为1kVrms～数10kVrms。在等离子放电用电极225和准分子放电用电极213之间，以连续夹持的方式配置有在放电容器211的内部封入有惰性气体的惰性气体层214和在大气压下有反应气体流过的反应气体层224。因此，等离子放电用电极225和准分子放电用电极213的放电，隔着准分子灯210的上表面211a而经由等离子放电和准分子放电。

在惰性气体层214产生准分子放电而形成准分子，并放射真空紫外线。此外，通过对反应气体层224施加的高频电场产生等离子放电，反应气体224被电离或者激励而生成等离子。然后，对通过搬运机构230在水平方向上移动的被处理体W的表面，照射从准分子灯210放射的真空紫外线，并且使由真空紫外线产生的臭氧等活性氧与被处理体W的表面接触，由此在被处理体W的表面上附着的有机化合物被分解、氧化。并且，含有等离子的气体通过准分子灯210的侧面和引导部件228向下方引导，与被处理体W的表面接触，由此在被处理体W的表面上附着的有机化合物被分解、氧化。对被处理体W，能够进行基于来自准分子灯210的真空紫外线的清洁处理以及基于等离子的清洁处理双方，因此对于被处理体W得到较高的清洁处理能力。

准分子放电以及等离子放电的开始电压，根据放电空间的压力、放电间隙的大小、气体种类等来决定，但优选设定为，等离子放电的开始电压比准分子放电的开始电压高，等离子放电比准分子放电例如延迟数微秒期间地产生。以满足这种条件的方式，设定反应气体层224和惰性气体层214的放电间隙大小及惰性气体层214的气压。例如，使反应气体层224的放电间隙的大小即准分子灯210和等离子放电用电极225之间的分离距离为1～10mm，使惰性气体层214的放电间隙即放电容器211的上表面211a和下表面211b之间的距离为0.05～5mm。

对将等离子放电用电极225作为高电压产生侧而提供正弦波交流电压的情况进行说明。通过对准分子放电用电极213施加的高电压，在准分子灯210的下表面211b充电电荷，当基于所蓄积的电荷的电压达到准分子放电的开始电压时，在惰性气体层214中产生准分子放电。并且，通过在惰性气体层214中的准分子放电，在准分子灯210的上表面211a进一步充电电荷，当达到等离子放电的放电开始电压时，在反应气体层224中产生等离子放电。然而，在惰性气体层214中，由于准分子放电而准分子灯210的上表面211a和下表面211b之间的电压降低，因此放电不会维持而停止。并且，由于准分子放电的停止，向反应气体层224的电流被限制而等离子放电也停止。当使所施加的高压电压进一步上升时，上述状态在达到最大电压之前反复产生而进行放电。能够使反应气体层224的放电不持续而停止，因此能够防止向电弧放电转移。通过等离子放电用电极225的极性反转，由此再次产生上述放电。

在等离子放电用电极225和准分子放电用电极213之间所夹的空间中，反应气体层224和惰性气体层214相对于电极213、225排列配置，由此由一对电极225、213产生的放电经由反应气体层224和惰性气体层214产生。通过成为这种构成，能够使反应气体层224的放电不持续而停止，因此即使提供正弦波交流电压也能够防止等离子放电向电弧放电转移，能够稳定地维持等离子放电。

图9是表示第二实施方式的照射装置中将等离子放电用电极225的设置位置变更了的照射装置的构成的截面图。

在图8中，将等离子放电用电极225配置在灯罩220内部，在向等离子放电用电极225提供高电压的情况下，有时难以对与灯罩220及其他部件之间进行绝缘。为了避免这种问题，如图9所示那样，与灯罩220的顶板222相独立，从顶板222悬吊地配置等离子放电用电极225。通过成为这种构成，容易进行等离子放电用电极225的绝缘。

图10是表示在第二实施方式的照射装置中经由电介质215设置准分子放电用电极213的照射装置的构成的截面图。

如该图所示那样，不将准分子放电用电极213直接安装到放电容器211上，而在与放电容器211之间配置具有比准分子放电用电极213大的面积的电介质215，在电介质215的与被处理体W对置的面上安装有准分子放电用电极213。通过如此经由电介质215，由此准分子放电用电极213和等离子放电用电极225，能够在准分子灯210的放电容器211的侧面进行放电，在沿面上不会电弧短路(arc short)。

通过在电介质215和准分子灯210之间也流过反应气体，由此在等离子放电用电极225和准分子放电用电极213之间产生的放电中，增加了在电介质和准分子灯210之间产生的等离子放电，由产生等离子放电的反应气体层224所夹而存在产生准分子放电的惰性气体层214。

接下来，使用图11～图13对本发明第三实施方式进行说明。

图11是表示本实施方式的照射装置的构成的截面图。

如该图所示那样，准分子灯240构成为，具有外侧管243和内侧管242配置在同轴上的双重管构造的放电容器241，在外侧管243和内侧管242所包围的空间中封入惰性气体。在准分子灯240上方配置有由铝形成的槽状的反射镜251。在准分子灯240和反射镜251之间，反应气体在大气压下流过，漏出的气体朝向被处理体流出。

在准分子灯240的内侧管242的内周面上形成有由圆筒状的金属部件形成的内侧电极244，将反射镜251作为另一个电极，而与提供正弦波交流电压的高频电源P连接。内侧电极244处于内侧管242内侧的封闭的空间内，因此通过使内侧电极244为高压侧、使反射镜251为低压侧，由此能够容易地实现绝缘。

在内侧电极244的上半部分侧与反射镜251之间，连续夹持地配置有在放电容器241的内部封入了惰性气体的惰性气体层245和在大气压下流过反应气体的反应气体层252。通过成为这种构成，能够使反应气体层252的放电不持续而停止，因此即使提供正弦波交流电压，也能够防止等离子放电向电弧放电转移，能够稳定地维持等离子放电。此外，对于被处理体，能够进行基于来自准分子灯240的真空紫外线的清洁处理以及基于等离子的清洁处理双方，因此对于被处理体得到较高的清洁处理能力。

图12是表示在第三实施方式的照射装置中在放电容器241的下侧一半安装外部电极246的照射装置的构成的截面图。

如该图所示那样，在准分子灯240的放电容器241的外侧管243的下侧一半安装外部电极246，使外部电极246接地。对放电容器241的下侧一半所封入的惰性气体，由内侧电极244和外侧电极246夹着而施加高电压，进行准分子放电。在图11所示的照射装置中，仅内侧电极244的上半部分侧有助于放电，但在图12所示的照射装置中，通过在外侧管243的下侧一半安装外部电极246，由此能够使内侧电极244的下半部分侧也有助于放电，能够对被处理体提高清洁处理能力。

图13是表示在第三实施方式的照射装置中不安装反射镜251、而安装对放电容器241的整周进行覆盖的网状电极247的照射装置的构成的截面图。

如该图所示那样，安装有网状电极247，该网状电极247对放电容器241周围的整周经由反应气体层252进行覆盖。网状电极247形成为，经由惰性气体层245和反应气体层252夹着该内侧电极244的整周。通过构成这种网状电极247，能够在包围内侧电极244的全部区域中产生准分子放电和等离子放电。

接下来，使用图14对本发明第四实施方式进行说明。

图14是表示本实施方式的照射装置的构成的截面图。

如该图所示那样，该照射装置，在将反应气体引导为朝向准分子灯210下方的被处理体W流动的引导部件228上安装有侧面电极229，并以与等离子放电用电极225成为相同电位的方式提供电力。在引导部件228的表面上，形成有由氧化铝(Al₂O₃)、二氧化硅(SiO₂)等电介质材料形成的电介质219。在放电容器211的下表面211b上形成的准分子放电用电极213形成为，延伸到与引导部件228相面对的侧面212。

在准分子灯210和引导部件228之间流过反应气体，因此在延伸到侧面212的准分子放电用电极213和经由电介质219对置的侧面电极229之间，产生等离子放电。反应气体在即将与被处理体W的表面接触之前产生等离子放电，由此将含有更多等离子的气体向被处理体W照射，在被处理体W的表面上附着的有机化合物被更高效地分解、氧化。

接下来，使用图15对本发明第五实施方式进行说明。

图15是表示本实施方式的照射装置的构成的截面图。

如该图所示那样，该照射装置为，在灯罩320内部配置有准分子灯310，在准分子灯310下方设置有使被处理体W在水平方向上搬运而移动的搬运机构330。灯罩320被配置为，与形成侧壁的侧壁部件321a、321b相面对，以将侧壁部件321a、321b上部的开口堵塞的方式形成有顶板322。将灯罩320分为侧壁部件321a、321b和顶板322而构成，由此使顶板322为开闭式，而能够对配置在灯罩320内部的准分子灯310进行更换。搬运机构330构成为，多个搬运辊331沿着被处理体W的搬运方向排列配置。

在灯罩320的顶板322的内表面上，设置有例如由铝形成的长方体状的外侧电极325。在外侧电极325的内部，设置有沿着准分子灯310的长边方向水平地延伸的多个冷却水管326。在一个侧壁部件321a和外侧电极325之间设置有总管327，向准分子灯310和外侧电极325之间提供反应气体。作为反应气体优选使用如下气体：以氮气(N₂)、氩气(Ar)、二氧化碳气体(CO₂)、氦气(He)等为主要成分，含有1～2体积％的氧气。此外，使每单位长度的流量以每1m成为0.5～4m³/s方式流过。

反应气体在大气压或者其附近的压力下，从总管327向外侧电极325和准分子灯310之间流动，从与另一个侧壁部件321b之间的间隙朝向准分子灯310下方的被处理体W流动，由此所产生的等离子向被处理体W照射。为了使反应气体不沿着一个侧壁部件321a流出，以与准分子灯310的侧面接触的方式配置有固定板323。此外，在与另一个侧壁部件321b之间，夹着在与准分子灯310的侧面之间流过反应气体的间隙而配置有引导部件328。

准分子灯310为，在合成石英玻璃等二氧化硅玻璃、蓝宝石等真空紫外线良好透过的剖面矩形状、中空长尺的放电容器311的内部，稀有气体或者由将稀有气体和卤素气体混合的混合气体形成的惰性气体、例如以10～80kPa气密地封入。在放电容器311内部设置有内侧电极313。内侧电极313由铝、镍、金等金属材料形成，通过在放电容器311内部进行支撑、或者在放电容器311的内表面上对导电性膏进行丝网印刷等来形成。

外侧电极325以及内侧电极313与提供正弦波交流电压的高频电源P连接。从高频电源P提供的电力例如频率为10～100kHz、电压为1kVrms～数10kVrms。在外侧电极325和内侧电极313之间，以连续地夹持的方式配置有在放电容器311内部封入了惰性气体的惰性气体层314、以及在大气压下有反应气体流过的反应气体层324。因此，外侧电极325和内侧电极313的放电，隔着准分子灯310的上表面311a而经由等离子放电和准分子放电。

在由内侧电极313和放电容器311的上表面311a所夹着的惰性气体层314中产生准分子放电而形成准分子，并放射真空紫外线。此外，通过对反应气体层324施加的高频电场产生等离子放电，反应气体324被电离或者激励而生成等离子。然后，对通过搬运机构330在水平方向上移动的被处理体W的表面，照射从准分子灯310放射的真空紫外线，并且使由真空紫外线产生的臭氧等活性氧与被处理体W的表面接触，由此在被处理体W的表面上附着的有机化合物被分解、氧化。并且，含有等离子的气体通过准分子灯310的侧面和引导部件328被向下方引导，并与被处理体W的表面接触，由此在被处理体W的表面上附着的有机化合物被分解、氧化。对于被处理体W，能够进行基于来自准分子灯310的真空紫外线的清洁处理以及基于等离子的清洁处理双方，因此对于被处理体W得到较高的清洁处理能力。

准分子放电以及等离子放电的开始电压，根据放电空间的压力、放电间隙的大小、气体种类等来决定，但是优选设定为，等离子放电的开始电压比准分子放电的开始电压高、等离子放电比准分子放电例如延迟数微秒期间地产生。以满足这种条件的方式设定反应气体层324和惰性气体层314的放电间隙的大小以及惰性气体层314的气压。例如，使反应气体层324的放电间隙的大小即准分子灯310和外侧电极325之间的分离距离为1～10mm，使惰性气体层314的放电间隙即放电容器311的上表面311a和内侧电极313之间的距离为0.05～5mm。

对将内侧电极313作为高电压产生侧而提供正弦波交流电压的情况进行说明。通过对内侧电极313施加的高电压而蓄积电荷，当电压达到准分子放电的开始电压时，在惰性气体层314中产生准分子放电。通过惰性气体层314中的准分子放电，在准分子灯310的上表面311a进一步充电电荷，当达到等离子放电的放电开始电压时，在反应气体层324中产生等离子放电。然而，在惰性气体层314中，由于准分子放电而内侧电极313和准分子灯310的下表面311b之间的电压降低，因此放电不维持而停止。并且，由于准分子放电的停止，向反应气体层324的电流被限制而等离子放电也停止。当使所施加的高压电压进一步上升时，上述状态在到达最大电压之前反复产生而进行放电。能够使反应气体层324的放电不持续而停止，因此能够防止向电弧放电的转移。通过等离子放电用电极325的极性进行反转，再次产生上述放电。

在外侧电极325和内侧电极313之间所夹的空间中，反应气体层324和惰性气体层314相对于内侧电极313和外侧电极325排列配置，由此在内侧电极313和外侧电极325之间产生的放电经由反应气体层324和惰性气体层314产生。通过成为这种构成，能够使反应气体层324的放电不持续而停止，因此即使提供正弦波交流电压，也能够防止等离子放电向电弧放电转移，能够稳定地维持等离子放电。

此外，内侧电极313处于放电容器311内部的封闭的空间内，因此通过使内侧电极313为高压侧，能够容易地实现灯罩320以及被处理体W的绝缘。

接下来，使用图16对本发明的第6实施方式进行说明。

图16是表示本实施方式的照射装置的构成的截面图。

如该图所示那样，该照射装置为，准分子灯340在封入了惰性气体的圆筒状的放电容器341内部，配置有圆筒状的内侧电极342。在准分子灯340上方配置有由铝形成的槽状的反射镜351。在放电容器341和反射镜351之间，反应气体在大气压下流过，漏出的气体朝向被处理体流出。

放电容器341内部所配置的内侧电极342，将反射镜351作为另一个电极而成为一对，与提供正弦波交流电压的高频电源P连接。内侧电极342处于放电容器341内部的封闭的空间内，因此通过使内侧电极342为高压侧、反射镜351为低压侧，能够容易地实现绝缘。

内侧电极342的上半部分侧被配置为，在与反射镜351之间连续地夹着在放电容器341内部封入了惰性气体的惰性气体层343和在大气压下流过反应气体的反应气体层352。通过成为这种构成，能够使反应气体层352的放电不持续而停止，因此即使提供正弦波交流电压，也能够防止等离子放电向电弧放电转移，能够稳定地维持等离子放电。此外，对于被处理体，能够进行基于来自准分子灯340的真空紫外线的清洁处理以及基于等离子的清洁处理双方，因此对于被处理体得到较高的清洁处理能力。

工业上的可利用性

本发明的照射装置，在半导体元件以及液晶基板的制造工序中，能够良好地用于晶片及玻璃基板等基板的干式清洁。

符号的说明：

110准分子灯

111放电容器

111a上部侧部分

111b下部侧部分

112一个电极

113另一个电极

115等离子放电用介电膜

115a电场集中用凸部

120灯罩

121侧壁部件

122上板

123固定板

125等离子放电用电极

125a电场集中用凸部

126冷却水管

127总管

128引导部件

130搬运机构

131搬运辊

210准分子灯

211放电容器

212侧面

213准分子放电用电极

214惰性气体层

215电介质

219电介质

220灯罩

221侧壁部件

222顶板

223固定板

224反应气体层

225等离子放电用电极

226冷却水管

227总管

228引导部件

229侧面电极

230搬运机构

231搬运辊

240准分子灯

241放电容器

242内侧管

243外侧管

244内侧电极

245惰性气体层

246外部电极

247网状电极

251反射镜

252反应气体层

310准分子灯

311放电容器

313内侧电极

314惰性气体层

320灯罩

321侧壁部件

322顶板

323固定板

324反应气体层

325外侧电极

326冷却水管

327总管

328引导部件

330搬运机构

331搬运辊

340准分子灯

341放电容器

342内侧电极

343惰性气体层

351反射镜

352反应气体层

P高频电源

W被处理体

Claims (11)

1.一种照射装置，其特征在于，

具备：准分子灯，具有放电容器以及一对电极；和等离子放电用电极，经由电介质与该准分子灯的一个电极对置配置，

经由上述准分子灯的上述一个电极以及上述等离子放电用电极形成等离子产生电路，通过对上述准分子灯的一对电极之间施加的高频电场，在上述放电容器内产生准分子放电，并且在上述准分子灯和上述等离子放电用电极之间流过等离子产生用反应气体的状态下，通过在上述准分子灯的上述一个电极和上述等离子放电用电极之间施加的高频电场，产生等离子放电。

2.如权利要求1所述的照射装置，其特征在于，

在上述电介质的表面形成有电场集中用凸部。

3.如权利要求1所述的照射装置，其特征在于，

在上述等离子放电用电极的表面形成有电场集中用凸部。

4.如权利要求1所述的照射装置，其特征在于，

具备配置上述准分子灯的灯罩，在该灯罩中一体地设置有上述等离子放电用电极。

5.如权利要求1所述的照射装置，其特征在于，

通过用于准分子放电的高频电源产生上述等离子放电。

6.一种照射装置，其特征在于，

在提供交流电场的一对电极所夹的空间中，相对于上述电极并联且连续地配置有在大气压下有反应气体流过的反应气体层和在放电容器的内部封入有惰性气体的惰性气体层，

在上述电极之间产生的放电经由反应气体层的等离子放电和惰性气体层的准分子放电而产生。

7.如权利要求6所述的照射装置，其特征在于，

在上述放电容器上安装有一个电极，在内部配置有该放电容器的灯罩上安装有另一个电极，在灯罩和放电容器之间形成有反应气体层。

8.如权利要求7所述的照射装置，其特征在于，

上述一个电极具有向放电容器的侧面延伸的一个侧面电极，在与该一个侧面电极对置的位置上安装有另一个侧面电极，该另一个侧面电极以与上述另一个电极成为相同电位的方式被提供电力，在上述一个侧面电极和上述另一个侧面电极之间具有电介质。

9.如权利要求6所述的照射装置，其特征在于，

在与放电容器之间配置具有比上述一个电极大的面积的电介质，上述电介质的与被处理体对置的面上安装有一个电极。

10.一种照射装置，其特征在于，

向内部电极和外部电极之间提供交流电场，该内部电极配置在形成封入有惰性气体的惰性气体层的放电容器的内部，该外部电极在上述放电容器的外部夹着在大气压下有反应气体流过的反应气体层而配置，在上述外部电极和上述内部电极之间产生的放电，经由反应气体层的等离子放电和惰性气体层的准分子放电而产生。

11.如权利要求10所述的照射装置，其特征在于，

对上述内部电极提供高电压。

Images