CN102671891A - 光照射装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种光照射装置，可防止或抑制附着于被照射物的有机物等的污染物与大气中所包含的污染物质的反应生成物附着于被照射物，所以能够可靠完成所需要的光清洗处理。其特征为，具备：准分子灯；灯罩，以包围该准分子灯的方式设置，具有将来自该准分子灯的光向外部射出的开口和将内部的气体排出的气体排出口；以及气体排出机构，将大气从该灯罩的开口向该灯罩的内部导入，并从该灯罩的气体排出口排出；在上述准分子灯上设置有光遮蔽单元，该光遮蔽单元以该准分子灯的放射光不照射到上述灯罩内的形成气体流通路径的壁面的方式遮蔽该放射光。

Description

光照射装置
技术领域
本发明涉及在半导体元件及平面面板显示器的制造工序中、适合用于将晶片及玻璃基板等的基板的表面光清洗的光照射装置。
背景技术
在半导体元件、液晶显示装置等的平面面板显示器、太阳电池等的制造工序中，一般来说，为了对于硅晶片及玻璃基板等的基板形成高紧贴性的薄膜，通过对基板的表面进行清洗处理，进行去除存在该基板表面上存在有机物等的污染物，作为对基板的表面进行清洗处理的方法，广泛利用不使用水及有机溶剂等的干式清洗方法。作为该干式清洗方法，已知有对被处理物的表面照射来自准分子灯的准分子光，并且通过作用利用准分子光的照射而生成的自由基氧、臭氧等，清洗该被处理物的表面的光清洗法。
这种光清洗法所使用的光照射装置，已知例如具备具有由合成石英玻璃构成的紫外线透过窗的灯罩、和收纳于此灯罩内、放射紫外线的准分子灯而成的结构(参照专利文献1)。
在该光照射装置中，为了防止从准分子灯放射的紫外线到达灯罩的紫外线透过窗为止被该灯罩内的气体吸收，进行在灯罩内填充氮气等的惰性气体并循环。所以，在光照射装置中，需要设置使惰性气体循环的循环机构，为此，光照射装置的制造成本变高，而且，在光照射装置的使用时，需要使用氮气等惰性气体，所以存在被照射物的清洗处理的处理成本变高的问题。
于是，最近开发出紫外线放射强度高的准分子灯，由此，即使来自该准分子灯的紫外线被灯罩内的气体吸收，也可对被照射物照射充分强度的紫外线，所以提出有一边将大气导入至灯罩内并从该灯罩的排气口排出，一边将来自准分子灯的紫外线照射至被照射物的光照射装置(参照专利文献2)。
根据这种光照射装置，因为不需要设置使惰性气体循环的循环机构及高价的紫外线透过窗，所以能够实现光照射装置的制造成本的降低化，而且，在光照射装置的使用时不需要使用氮气等惰性气体，所以能够实现被照射物的清洗处理的处理成本的降低化。
然而，在上述光照射装置中，判明存在如下问题：附着于被照射物的有机物等的污染物、与被导入至灯罩内的大气中所包含的AMC(AirborneMolecular Contaminants)等的污染物质，通过利用来自准分子灯的紫外线活性化而产生反应，其反应生成物堆积于灯罩的内壁面之后，从该灯罩的内壁面离散而附着于被照射物，所以难以可靠地完成所需要的光清洗处理。该现象与粒子污染被照射物不同。
专利文献1：日本特开平8-124540号公报
专利文献2：日本特开2004-290935号公报
发明内容
本发明基于以上情况而完成，其目的在于提供能够防止或抑制附着于被照射物的有机物等的污染物与大气中所包含的污染物质的反应生成物附着于被照射物、所以能够可靠完成所需要的光清洗处理的光照射装置。
本发明的光照射装置，其特征为，具备：准分子灯；灯罩，以包围该准分子灯的方式设置，具有将来自该准分子灯的光向外部射出的开口和将内部的气体排出的气体排出口；以及气体排出机构，将大气从该灯罩的开口向该灯罩的内部导入，并从该灯罩的气体排出口排出；在上述准分子灯上设置有光遮蔽单元，该光遮蔽单元以该准分子灯的放射光不照射到上述灯罩内的形成气体流通路径的壁面的方式遮蔽该放射光。
在本发明的光照射装置中，优选为，上述光遮蔽单元是形成在上述准分子灯的放电容器的内面或外面上的光遮蔽膜。
而且，优选为，上述光遮蔽膜是具有将在上述准分子灯的放电容器内产生的光反射的光反射功能的部件。
发明效果
根据本发明的光照射装置，通过在准分子灯上设置以其放射光不照射到灯罩内的形成气体流通路径的壁面的方式遮蔽该放射光的光遮蔽单元，由此防止或抑制来自准分子灯的光线照射至流动于灯罩内的气体流通路径的大气，结果，可防止或抑制附着于被照射物的有机物等的污染物与被导入至灯罩内的大气中所包含的污染物质发生反应的情况，所以可防止或抑制其反应生成物附着于被照射物，所以，能够可靠完成对被处理物的所需要的光清洗处理。
附图说明
图1是表示本发明的光照射装置的一例的构成概况的说明用剖视图。
图2是表示图1示出的光照射装置的准分子灯的构成的说明用剖视图，(a)是纵剖视图，(b)是横剖视图。
标记说明
10：准分子灯
11：放电容器
11a：上壁部
11b：下壁部
11c，11d，11e，11f：侧壁部
12：一方的电极
13：另一方的电极
15：光遮蔽膜
20：灯罩
21：开口
22：气体排出口
25：气体流通路径部件
30：气体排出机构
35：气体排出管
40：输送机构
41：输送辊
W：被照射物
具体实施方式
以下，对本发明的光照射装置的实施方式进行说明。
图1是表示本发明的光照射装置的一例的构成概况的说明用剖视图。该光照射装置是在半导体元件及平面面板显示器的制造工序中、用于光清洗晶片及玻璃基板等基板表面的装置，具有例如将波长200nm以下的紫外线L朝向位于下方的被照射物W放射的准分子灯10，在下面具有将来自该准分子灯10的紫外线L向外部射出的开口21的金属制灯罩20，以包围该准分子灯10的方式配置。
在灯罩20的一侧壁上，形成有排出内部的气体的气体排出口22。在灯罩20的一侧壁的外面上，一体设置有气体排出机构30，该气体排出机构30将大气A从灯罩20的开口21向该灯罩20的内部导入，并经过准分子灯10从气体排出口22排出，在该气体排出机构30上连接有气体排出管35。而且，在灯罩20内，设置有气体流通路径部件25，该气体流通路径部件25形成供由气体排出机构30导入的大气流动的气体流通路径。
而且，在灯罩20的下方，设置有输送机构40，该输送机构40具有输送被照射物W的多个输送辊41。
图2是表示图1示出的光照射装置的准分子灯10的构成的说明用剖视图，(a)是纵剖视图，(b)是横剖视图。该准分子灯10具有放电容器11，该放电容器11形成气密性地封入准分子用气体的放电空间S。该放电容器11是扁平的箱型装置，该扁平的箱型装置包括：相互对置的分别为矩形的上壁部11a及下壁部11b、以及连接上壁部11a及下壁部11b的周缘的4个侧壁部11c、11d、11e、11f，该放电容器11的整体例如通过波长200nm以下的紫外线的透射性优良的材料构成。
在放电容器11的上壁部11a的外面(在图2中为上面)上，设置有网状的一方的电极12，在该放电容器11的下壁部11b的外面(在图2中为下面)上，设置有网状的另一方的电极13，一方的电极12及另一方的电极13分别连接于高频电源(省略图示)。
作为构成放电容器11的材料，可使用可良好地透射真空紫外线的材料，具体来说，可使用合成石英玻璃等的硅玻璃、蓝宝石玻璃等。
若示出放电容器11的尺寸的具体一例的话，上壁部11a、下壁部11b的宽度方向的长度为70mm，侧壁部11c、11d、11e、11f的高度方向的长度为18mm，厚度为3.0mm。
作为构成一方的电极12及另一方的电极13的材料，可使用金、银、铜、镍、铬等的具有耐腐蚀性的金属材料。而且，一方的电极12及另一方的电极13可通过将包含上述金属材料的导电性胶进行网板印刷、或将上述金属材料进行真空蒸镀来形成。
一方的电极12及另一方的电极13的各自的厚度为例如0.1μm～几十μm。
作为封入至放电容器11内的准分子用气体，可使用能够生成放射真空紫外线的准分子的气体，具体来说，可使用氙、氩、氪等的稀有气体、或混合稀有气体与溴、氯、碘、氟等的卤素气体的混合气体等。若将准分子用气体的具体例与被放射的紫外线的波长一起示出的话，在氙气中为172nm，在氩与碘的混合气体中为191nm，在氩与氟的混合气体中为193nm。
而且，准分子用气体的密封压力是例如10～100kPa。
而且，在准分子灯10中，以其放射光不照射到灯罩20内的形成气体流通路径的壁面(在图示的例子中，为灯罩20的内面及气体流通路径部件25的表面)的方式设置有遮蔽该放射光的光遮蔽单元。具体来说，该例子的光遮蔽单元由光遮蔽膜15所构成，该光遮蔽膜15以覆盖准分子灯10的放电容器11的上壁部11a及4个侧壁部11c、11d、11e、11f的各自的内面整面以及下壁部11b的周边部分的内面的方式形成。
优选为光遮蔽膜15是具有将准分子灯10的放电容器11内的放电空间S中产生的紫外线反射的光反射功能的部件，由此，可获得较高的光利用率。
作为具有此种光反射功能的光遮蔽膜15，可使用由氧化硅、氧化铝、氧化锆等构成的膜，例如优选由二氧化硅粒子与氧化铝粒子构成的膜，尤其优选光遮蔽膜15的二氧化硅粒子的含有比例为30～99质量％、氧化铝粒子的含有比例为1～70质量％。
在上述的光照射装置中，在准分子灯10的一方的电极12与另一方的电极13之间，通过高频电源施加高频电场，通过该高频电场，在准分子灯10的放电容器11内的放电空间S中产生电介质屏障放电，通过此电介质屏障放电，形成由来于准分子用气体的准分子，由此，例如产生波长200nm以下的紫外线L，此紫外线L直接或被光遮光膜15反射，从放电容器11的下壁部11b往下方放射。
另一方面，通过气体排出机构30动作，光照射装置的外部的大气A从灯罩20的开口21被导入至该灯罩20的内部之后，沿着灯罩20内的气体流通路径流动，并从该灯罩20的气体排出口22被排出至外部。此时，准分子灯10配置于灯罩20内的气体流通路径内，所以通过流动于灯罩20内的气体流通路径的大气A冷却。
然后，来自准分子灯10的紫外线L从灯罩20的开口21被射出至下方，照射至通过输送机构40输送至灯罩20正下的位置的被处理物W，由此，完成对于被处理物W的光清洗处理。
以上，优选为准分子灯10与被处理物W之间的离开距离是3～5mm。这是因为，在该离开距离过大的情况下，通过大气中的氧，172nm的光被吸收，到达被处理物W的光的光量变小。为此，即使离开距离超过5mm，也会有那样的效果，但是在实用性上不合适。另一方面，在此离开距离过小的情况下，在有输送机构40的输送辊41上的被处理物W的挠曲、输送所致的被处理物W的上下振动、输送辊41自身的挠曲、光照射装置自身的挠曲等时会不合适。
而且，对被照射物W的紫外线L的照射时间是例如0.5～2.0秒之间。
而且，优选为从灯罩20的开口21导入的大气A的流量是2000～5000L/min。在大气A的流量过小的情况下，因为流速较低，在光照射装置内产生大气A的滞留，或者产生逆流。另一方面，在大气A的流量过大的情况下，在化学作用上并没有问题，但是，由于需要排气装置的大型化、管道径的大型化，所以装置整体变得过大，不适合于实用性的装置成本的观点。
根据上述光照射装置，在准分子灯10的放电容器11的内表面，形成以该准分子灯10的放电容器11内的放电空间S中产生的紫外线L不照射到灯罩20内的形成气体流通路径的壁面的方式遮蔽该紫外线L的光遮蔽膜15，由此，防止或抑制紫外线L照射流动于灯罩20内的气体流通路径的大气A，结果，可防止或抑制附着于被照射物W的有机物等的污染物、与被导入至灯罩20内的大气A中所包含的污染物质发生反应，所以可防止或抑制其反应生成物附着于被照射物W，所以，能够可靠完成对被照射物W的所需要的光清洗处理。
在本发明的光照射装置中，并不限定于上述实施方式，能够施加各种变更。
例如在灯罩20内，也可以设置多个准分子灯10。
而且，光遮蔽膜15也可以形成于准分子灯10的放电容器11的外面上，而且，作为光遮蔽单元，并不限定于光遮蔽膜15，可设置以准分子灯10的放射光不照射至灯罩20内的形成气体流通路径的壁面的方式遮蔽该放射光的适当的部件。
而且，灯罩20的气体排出口22也可以形成于该灯罩20的上侧壁。
而且，光遮蔽膜15也可以是不具有光反射功能的膜，作为其材质，可使用氧化镁、氧化钇等。
[实施例]
以下，说明本发明的光照射装置的具体实施例，但是，本发明并不限定于以下实施例。
<实施例1>
按照图1及图2的构成，制作具有宽度为160rnm、高度为250mm、收纳准分子灯的部分的高度为100mm、全长(进深)为3000mm的灯罩、和全长为2500mm、宽度为70mm、高度为18mm、有效发光长度为2200mm的准分子灯的光照射装置。该光照射装置的准分子灯在放电容器的内部封入氙气，而且，作为光遮蔽单元，以覆盖放电容器的上壁部及4个侧壁部的各内面整面以及下壁部的周边部分的内面的方式形成紫外线遮蔽膜。而且，作为被照射物使用液晶用的玻璃基板，以准分子灯的灯功率为1.6kW、放电容器的外表面的紫外线照射为150mW/cm2、准分子灯与被照射物的离开距离为4mm、气体排气量为3000l/min、输送机构进行的玻璃基板的输送速度为4m/min的条件，进行玻璃基板的清洗处理，测定清洗处理前及清洗处理后的玻璃基板的表面的接触角。
结果，玻璃基板的表面的接触角在清洗处理前为40°，但在清洗处理后为2°。因为液晶用的玻璃基板的表面的接触角的要求水准为5°以下，所以可确认获得了高清洗处理能力。
进而，连续运转该光照射装置6个月，并进行玻璃基板的清洗处理，在玻璃基板的清洗处理中并未产生不良情况，测定经过6个月后进行清洗处理的玻璃基板的接触角，测定出为4°。
<实施例2>
除了将形成紫外线遮蔽膜的位置，变更为放电容器的上壁部及4个侧壁部的各外面整面以及下壁部的周边部分的外面之外，制作与实施例1相同构成的光照射装置。而且，作为被照射物，使用液晶用的玻璃基板，以与实施例1相同的条件，进行玻璃基板的清洗处理，测定清洗处理前及清洗处理后的玻璃基板的表面的接触角。
结果，玻璃基板的表面的接触角在清洗处理前为40°，但在清洗处理后为2°，可确认获得了高清洗处理能力。
进而，连续运转该光照射装置6个月，并进行玻璃基板的清洗处理，在玻璃基板的清洗处理中并未产生不良情况，测定经过6个月后进行清洗处理的玻璃基板的接触角，测定出为4°。
<比较例1>
除了在放电容器的内面未形成紫外线遮蔽膜以外，制作与实施例1相同构成的光照射装置。而且，作为被照射物使用液晶用的玻璃基板，以准分子灯的灯功率为1.6kW、放电容器的外表面的紫外线照度为100mW/cm2，准分子灯与被照射物的离开距离为4mm、气体排气量为3000l/min、输送机构进行的玻璃基板的输送速度为4m/min的条件，连续运转两个月，进行玻璃基板的清洗处理，经过两个月后，测定进行清洗处理的玻璃基板的接触角，测定出为10°以上，而且，观察玻璃基板，在其表面可目视确认附着物。
<比较例2>
除了紫外线遮蔽膜仅形成于放电容器的上壁部以外，制作与实施例1相同构成的光照射装置。而且，作为被照射物使用液晶用的玻璃基板，以与实施例1相同的条件，连续运转3个月，进行玻璃基板的清洗处理，经过3个月后，测定进行清洗处理的玻璃基板的接触角，测定出为5°，但是，进一步连续运转3个月(合计6个月)，进行玻璃基板的清洗处理，经过3个月(合计6个月)后，测定进行清洗处理的玻璃基板的接触角，测定出为10°以上，而且，观察玻璃基板，在其表面可目视确认附着物。

Claims (3)

1.一种光照射装置，其特征在于，具备：
准分子灯；
灯罩，以包围该准分子灯的方式设置，具有将来自该准分子灯的光向外部射出的开口和将内部的气体排出的气体排出口；以及
气体排出机构，将大气从该灯罩的开口向该灯罩的内部导入，并从该灯罩的气体排出口排出；
在上述准分子灯上设置有光遮蔽单元，该光遮蔽单元以该准分子灯的放射光不照射到上述灯罩内的形成气体流通路径的壁面的方式遮蔽该放射光。
2.如权利要求1所述的光照射装置，其特征在于，
上述光遮蔽单元是形成在上述准分子灯的放电容器的内面或外面上的光遮蔽膜。
3.如权利要求2所述的光照射装置，其特征在于，
上述光遮蔽膜是具有将在上述准分子灯的放电容器内产生的光反射的光反射功能的部件。
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