JP2005129733A - 表面改質方法及び表面改質装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストを低く抑えることができる表面改質装置などを提供する。
【解決手段】表面改質装置１は、処理対象物Ｋを支持して所定の方向に搬送する搬送ローラ１３と、紫外線を照射する水銀ランプ２５及びこれを収納する収納体２１からなり、収納体２１は、下面に開口し、内部に水銀ランプ２５が収納される半円柱状の収納室２２と、下部に配設されて収納室２２の開口部を閉塞し、水銀ランプ２５から照射された紫外線を透過する透明なガラス板２４とを備え、ガラス板２４が処理対象物Ｋ表面から所定の間隔を隔てて対峙するように配設された紫外線照射装置２０と、ガラス板２４の下面に水銀ランプ２５からの紫外線を透過可能に薄膜に成膜された光触媒４０と、処理対象物Ｋ周辺の雰囲気ガスよりも高い湿度を有するガスを生成して、光触媒４０と処理対象物Ｋとの間に供給するガス供給装置５０とから構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、光触媒に紫外線を照射して当該光触媒の作用により、基板などといった処理対象物の表面を浄化して改質する表面改質方法及び表面改質装置に関する。

例えば、液晶基板などの製造工程では、基板表面から有機物を除去することにより、当該基板表面を浄化して改質し、濡れ性を改善するといった処理工程が設けられている。これは、濡れ性を改善しておくことで、洗浄液を用いた洗浄処理時や、エッチング液を用いたエッチング処理時に、基板を効率的に処理することができるからである。

具体的には、当該表面改質処理は、空気雰囲気下で、エキシマランプから中心波長が１７２ｎｍの紫外線を、基板に向けて照射することにより行われる（特開平１１−３２３５７６号公報参照）。

エキシマランプからの紫外線は、基板周辺の雰囲気中に存在する酸素（Ｏ_２）に吸収され、当該酸素の一部は酸素ラジカル（Ｏ^＊）に分解されるとともに、残りは酸素原子（Ｏ）に分解される。また、このとき、酸素（Ｏ_２）と酸素原子（Ｏ）とが反応してオゾン（Ｏ_３）が生成されるとともに、当該オゾン（Ｏ_３）は紫外線を吸収して、酸素（Ｏ_２）と酸素ラジカル（Ｏ^＊）とに分解される。

そして、このようにして生じた酸素ラジカルと、基板表面上のレジストなどの有機物との化学反応によって当該基板表面から有機物が除去され、これにより、基板表面が浄化されて改質され、濡れ性が改善される。尚、濡れ性とは、図８に示すように、基板Ｋ表面と液体Ｅとの接触角θで表され、濡れ性が改善されたとは、この接触角θが小さくなったことを言う。

特開平１１−３２３５７６号公報

ところで、前記表面改質処理を行う際には、エキシマランプの代わりに、中心波長が１８５ｎｍ及び２５４ｎｍの紫外線を照射する水銀ランプを用いることもできる。この場合、中心波長が１８５ｎｍの紫外線が酸素（Ｏ_２）に吸収され、当該酸素は酸素原子（Ｏ）に分解されるとともに、酸素（Ｏ_２）と酸素原子（Ｏ）とが反応してオゾン（Ｏ_３）が生成される。一方、中心波長が２５４ｎｍの紫外線はオゾン（Ｏ_３）に吸収され、当該オゾン（Ｏ_３）が酸素（Ｏ_２）と酸素ラジカル（Ｏ^＊）とに分解される。そして、この酸素ラジカルが、基板表面上の有機物と化学反応して当該基板表面から有機物が除去される。

したがって、このように水銀ランプを用いるよりもエキシマランプを用いた方が、酸素からも直接的に酸素ラジカルを発生させることができる分だけ、多量に酸素ラジカルを発生させることができるので、より効率的に基板を処理することができる。

しかしながら、エキシマランプを用いた表面改質処理には、エキシマランプが、水銀ランプに比べてその寿命が短く、高価であることから、非常にコストがかかるという問題があった。

本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、コストを低く抑えることができる表面改質方法及び表面改質装置の提供をその目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、処理対象物の表面を浄化して改質する方法であって、
光触媒を、前記処理対象物から所定間隔を隔てて対峙する位置に配置した後、
前記処理対象物周辺の雰囲気ガスの湿度よりも高い湿度を有するガスを、前記光触媒と処理対象物との間に供給するとともに、前記光触媒に向けて紫外線を照射するようにしたことを特徴とする表面改質方法に係る。

そして、この表面改質方法は、以下の表面改質装置によってこれを好適に実施することができる。
即ち、この表面改質装置は、処理対象物を支持する支持手段と、
前記支持手段によって支持された処理対象物から所定間隔を隔てて対峙する位置に配置された光触媒と、
前記光触媒に向けて紫外線を照射する紫外線照射手段と、
前記処理対象物周辺の雰囲気ガスの湿度よりも高い湿度を有するガスを生成して、前記光触媒と処理対象物との間に供給するガス供給手段とを備えて構成される。

この表面改質装置によれば、ガス供給手段により、支持手段によって支持された処理対象物周辺の雰囲気ガスの湿度よりも高い湿度を有するガス、即ち、当該雰囲気ガスよりも多くの水分を含んだガスが生成され、生成されたガスが当該ガス供給手段から光触媒と処理対象物との間に供給されるとともに、当該光触媒に向けて紫外線照射手段から紫外線が照射される。

光触媒は、紫外線を吸収して励起状態となり、この励起状態の光触媒の作用によって、前記供給ガス中に含まれる水が分解されてヒドロキシラジカル（ＯＨ^＊）が生成される。そして、このヒドロキシラジカルと、処理対象物表面上のレジストなどの有機物との化学反応によって当該処理対象物表面から有機物が除去され、これにより、処理対象物表面が浄化されて改質され、濡れ性が改善される。

尚、前記紫外線照射手段は、紫外線ランプと、当該紫外線ランプを収納する収納体とから構成され、前記収納体は、前記支持手段によって支持された前記処理対象物から所定間隔を隔てて当該処理対象物と対峙するように配設されるとともに、前記処理対象物と対峙する部分が透明な部材から構成されて、前記紫外線ランプから照射された紫外線が当該透明部材を透過して外部に照射されるように構成され、前記光触媒は、前記透明部材の外面に係着されて構成されていても良い。

このようにすれば、紫外線ランプから照射された紫外線は、収納体の透明部材を透過した後、当該透明部材の外面に係着された光触媒によって吸収される。そして、上記と同様に、紫外線を吸収して励起状態となった光触媒の作用により、前記供給ガス中の水からヒドロキシラジカルが生成され、このヒドロキシラジカルが、処理対象物表面上の有機物と化学反応して、当該処理対象物表面から有機物が除去される。

また、前記表面改質装置は、前記ガス供給手段から供給され、前記光触媒と処理対象物との間を通過して当該光触媒と処理対象物との間から排出されたガスを吸引して排気する排気手段を更に備えて構成されていても良く、このようにすれば、ガス供給手段から供給され、光触媒と処理対象物との間を流動するガスの流れが良好になるとともに、有機物との化学反応によって生じた物質が、当該光触媒と処理対象物との間から効果的に除去される。

また、前記ガスは、霧化（微粒子化）された水を含んで構成されていても良く、このようにしても、光触媒の作用によって、当該水が分解されてヒドロキシラジカルが生成される。

また、前記光触媒は、これを保持する金属を介して前記透明部材の外面に係着されて構成されていても良い。尚、この金属としては、例えば、アルミニウムや酸化インジウムスズなどを挙げることができる。

また、更に、前記光触媒は、前記透明部材の外面に、前記紫外線ランプから照射された紫外線を透過可能に薄膜に成膜されたり、前記透明部材の外面に島状若しくは筋状に係着されたり、前記透明部材の外面に島状若しくは筋状に係着された金属の周囲に保持されたり、或いは、前記紫外線ランプから照射された紫外線を透過可能となった、前記透明部材の外面に係着された透明な金属に島状若しくは筋状に保持されて構成されていても良い。尚、この場合、前記金属には、前記アルミニウムなどを用いると良く、前記透明な金属には、前記酸化インジウムスズなどを用いると良い。

このようにすれば、紫外線ランプから照射され、収納体の透明部材を透過した紫外線は、光触媒を透過したり、光触媒間の隙間を通ったり、透明な金属を透過した後、光触媒間の隙間を通ったりして、処理対象物表面まで達するので、例えば、後述のように、前記ガスにオゾンが含まれている場合には、このオゾンにも紫外線が照射されて、当該オゾンが効果的に分解されることになる。

また、前記光触媒は、半導体である、二酸化チタンなどの酸化チタンから構成されていても良く、このようにすれば、酸化チタンは、紫外線を吸収して正孔が生じるとともに、その表面に前記供給ガス中に含まれる水を吸着するため、この水が前記正孔の作用により分解されてヒドロキシラジカルが生成される。そして、上記と同様に、このヒドロキシラジカルと、処理対象物表面上の有機物との化学反応によって当該処理対象物表面から有機物が除去される。

また、前記ガスは、オゾンを含んで構成されていても良く、このようにすれば、オゾン（Ｏ_３）が分解して、酸素（Ｏ_２）と酸素ラジカル（Ｏ^＊）とが生成される一方、当該オゾンは、その一部がガス中に含まれる水に溶解してオゾン水となった後、更にその一部がヒドロキシラジカル（ＯＨ^＊）に分解される。そして、この酸素ラジカル及びヒドロキシラジカルと、処理対象物表面上の有機物との化学反応によっても当該処理対象物表面から有機物が除去される。

尚、この場合、光触媒のみならず、オゾンにも紫外線が照射されるように構成されていることが好ましく、このようにすると、オゾンは、紫外線を吸収して、酸素と酸素ラジカルとに効果的に分解される。

また、前記紫外線ランプは、中心波長が１７２ｎｍ〜４００ｎｍの範囲の紫外線を照射するものであるのが好ましい。酸化チタンは、上記のように半導体であって、光のエネルギーをもらうことで光触媒として働き、そのエネルギー（Ｅ）は、３．２ｅＶ（５．１２×１０^−１９Ｊ）であるため、ｃ（光の速度）＝３×１０^８ｍ／ｓ、ｈ（プランク定数）＝６．６３×１０^−３４Ｊ・ｓ、Ｅ＝ｈｃ／λから、約４００ｎｍ以下の波長（λ）の光が必要となるからであり、４００ｎｍ以下の紫外線を受けることで、酸化チタンに多くの正孔が生じ、より多くのヒドロキシラジカルが生成される。

一方、前記オゾンは、１７２ｎｍ以上の紫外線によって効率的に分解され、より多くの酸素ラジカルが生成される。したがって、前記紫外線ランプは、上記のように、中心波長が１７２ｎｍ〜４００ｎｍの範囲の紫外線を照射するものであるのが好ましい。

また、前記支持手段は、支持した処理対象物を、その表面に沿った方向に搬送可能に構成されていても良く、このようにすれば、処理対象物を所定方向に搬送しつつ連続的に処理することができて好ましい。

尚、前記処理対象物としては、例えば、半導体基板や液晶基板といった各種基板などを挙げることができ、また、前記紫外線照射手段としては、例えば、水銀ランプなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。

斯くして、本発明に係る表面改質方法及び表面改質装置によれば、紫外線照射手段から照射された紫外線を吸収した光触媒の作用によって、当該光触媒と処理対象物との間のガス中に含まれる水からヒドロキシラジカルを生成させ、このヒドロキシラジカルにより処理対象物表面上から有機物を除去して当該処理対象物表面を浄化するようにしており、紫外線照射手段には、エキシマランプに比べて寿命が長く、安価である水銀ランプなどを効果的に用いることができるので、当該表面改質処理にかかるコストを大幅に低減することができる。

また、排気手段を設けて、光触媒と処理対象物との間から排出されたガスを吸引して排気するようにすれば、光触媒と処理対象物との間を流動するガスの流れを良好にするとともに、有機物との化学反応によって生じた物質を、当該光触媒と処理対象物との間から効果的に除去することができるので、ガス供給手段からの、未分解の水を多量に含んだ新たなガスを、光触媒と処理対象物とが対峙する全範囲に渡って継続的に供給することができ、当該処理対象物を効率的に処理することができる。

また、光触媒を保持する金属を介して、これを透明部材の外面に係着すると、透明部材の外面に直接係着させ難い場合であっても、光触媒を効果的に当該透明部材外面に係着させることができる。また、光触媒の表面積が広くなるように、これを透明部材外面に係着させるといったことも可能となり、このようにすれば、光触媒がより多くの紫外線を吸収して、より多くのヒドロキシラジカルが生成されるので、処理対象物を効率的に処理することができる。

また、ガスにオゾンを含ませるようにすると、当該オゾンから生じた酸素ラジカル及びヒドロキシラジカルによっても、処理対象物表面上から有機物を除去して当該処理対象物表面を浄化することができるので、より効率的に処理対象物を処理することができる。尚、この場合、当該オゾンにも紫外線を照射するようにすれば、オゾンを分解して酸素ラジカルを効率的に生成することができるので、更に効率的に処理対象物を処理することができる。

また、光触媒を酸化チタンから構成し、当該酸化チタンやオゾンに向けて、中心波長が１７２ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内にある紫外線を照射すると、酸化チタンに多くの正孔が生じて、より多くのヒドロキシラジカルを水から生成することができ、また、多くのオゾンを分解して、より多くの酸素ラジカルを生成することができるので、処理対象物を効率的に処理することができる。

また、処理対象物を所定方向に搬送しつつ連続的に処理するようにすれば、当該処理対象物をより効率的に処理することができる。

以下、本発明の具体的な実施形態について、添付図面に基づき説明する。尚、図１は、本発明の一実施形態に係る表面改質装置の概略構成を示した断面図であり、図２は、図１における矢示Ａ−Ａ方向の断面図である。

図１及び図２に示すように、本例の表面改質装置１は、上部が開口し、所定の内容積を有する処理チャンバ１１と、処理チャンバ１１の上部を閉塞する蓋体１２と、処理チャンバ１１内に配設され、基板（ガラス基板）Ｋの下面を支持して当該基板Ｋを所定の方向（図１における矢示方向）に搬送する複数の搬送ローラ１３と、搬送ローラ１３の上方に配設された紫外線照射装置２０と、搬送ローラ１３の下方に配設され、紫外線照射装置２０から照射された紫外線を反射する反射体３０と、紫外線照射装置２０の基板Ｋとの対向面側及び反射体３０の基板Ｋとの対向面側にそれぞれ係着された二酸化チタン４０，４１と、基板Ｋ上面と二酸化チタン４０との間、及び基板Ｋ下面と二酸化チタン４１との間に所定のガスを供給するガス供給装置５０と、前記供給されたガスを吸引して排気する排気装置６０などを備えて構成される。

前記処理チャンバ１１には、図示しない搬入口及び排出口がそれぞれ形成されており、基板Ｋは、搬入口（図示せず）から当該処理チャンバ１１内に搬入され、搬出口（図示せず）から当該処理チャンバ１１外に搬出される。

前記搬送ローラ１３は、基板Ｋの搬送方向に所定間隔で配置され、その回転軸１３ａの両端部が、処理チャンバ１１の内壁に固設された各支持装置１４によって回転自在に支持されている。また、搬送ローラ１３の両側に位置するローラ１３ｂには、その外周面に鍔部１３ｃが形成されており、この鍔部１３ｃによって、基板Ｋが基板搬送方向と直交する方向（図２における矢示方向）に移動するのが防止されている。

また、搬送ローラ１３の回転軸１３ａの一方端は、適宜図示しない駆動装置に接続されており、この駆動装置によって当該回転軸１３ａがその軸中心に回転せしめられることにより、搬送ローラ１３が回転して基板Ｋが前記搬送方向に搬送される。

前記紫外線照射装置２０は、中心波長が２５４ｎｍの紫外線を少なくとも照射する複数の水銀ランプ２５と、これらを収納する収納体２１とからなり、この収納体２１は、下面に開口して長手方向が基板搬送方向と直交する方向に沿って半円柱状に形成されるとともに、前記水銀ランプ２５がそれぞれ収納される複数の収納室２２と、上部側に形成され、基板搬送方向と直交する方向に貫通した複数の冷却液流路２３と、下部に配設されて前記各収納室２２の開口部を閉塞し、水銀ランプ２５から照射された紫外線を透過可能となった透明なガラス板２４とを備えている。

前記収納体２１は、そのガラス板２４が、基板搬送方向と直交する方向の全幅に渡り且つ基板Ｋの上面から所定間隔を隔てて当該基板Ｋと対峙するように配設されており、その上面が処理チャンバ１１の内壁に固設された支持部材２６によって支持されている。

前記収納室２２の内面は、水銀ランプ２５から照射された紫外線を反射するように構成され、前記ガラス板２４の下面には、前記二酸化チタン４０が紫外線を透過可能に薄膜に成膜されており、水銀ランプ２５から照射された紫外線、及び収納室２２の内面によって反射された紫外線は、ガラス板２４を透過して二酸化チタン４０に照射されるとともに、その一部が更に二酸化チタン４０を透過して収納体２１の外部に照射されるようになっている。

前記各冷却液流路２３には、冷却液循環装置２７に接続された第１配管２８及び第２配管２９がそれぞれ接続されており、この冷却液循環装置２７から第１配管２８を介して各冷却液流路２３内に冷却液が供給され、供給された冷却液は、各冷却液流路２３内を流通した後、第２配管２９を介して冷却液循環装置２７に還流される。これにより、収納体２１が冷却液によって冷却されるので、水銀ランプ２５により昇温せしめられた収納体２１によって基板Ｋが変形せしめられるといったことが防止される。

前記反射体３０は、基板搬送方向と直交する方向に貫通した複数の冷却液流路３２、及び上面に開口する凹部３３を備え、下面が処理チャンバ１１の内壁に固設された支持部材３５によって支持されるブロック状の本体３１と、凹部３３内に配設され、紫外線を透過可能となった透明なガラス板３４とから構成されており、基板Ｋを挟んで紫外線照射装置２０と対向している。

前記ガラス板３４は、基板搬送方向と直交する方向の全幅に渡り且つ基板Ｋの下面から所定間隔を隔てて当該基板Ｋと対峙するように配設され、その上面には、前記二酸化チタン４１が紫外線を透過可能に薄膜に成膜されており、水銀ランプ２５から照射され、ガラス板２４，二酸化チタン４０及び基板Ｋを順次透過した紫外線は、二酸化チタン４１に照射されるとともに、その一部が二酸化チタン４１及びガラス板３４を透過して本体３１の凹部３３底面に到達し、当該本体３１によって反射されるようになっている。

前記各冷却液流路３２には、前記収納体２１の冷却液流路２３と同様に、冷却液循環装置２７に接続された第１配管３６及び第２配管３７がそれぞれ接続されており、この冷却液循環装置２７から第１配管３６を介して各冷却液流路３２内に冷却液が供給され、供給された冷却液は、各冷却液流路３２内を流通した後、第２配管３７を介して冷却液循環装置２７に還流される。これにより、本体３１が冷却液によって冷却されるので、水銀ランプ２５により昇温せしめられた本体３１によって基板Ｋが変形せしめられるといったことが防止される。

前記ガス供給装置５０は、収納体２１の基板搬送方向上流側の端部近傍に配設された第１ノズル５１と、本体３１の基板搬送方向上流側の端部近傍に配設された第２ノズル５２と、第１ノズル５１及び第２ノズル５２にガスを供給する供給装置本体５３と、第１ノズル５１と供給装置本体５３とを接続する第１配管５４と、第２ノズル５２と供給装置本体５３とを接続する第２配管５５とからなる。

前記供給装置本体５３は、所定濃度のオゾンを含み、処理チャンバ１１内の雰囲気ガスの湿度よりも高い湿度を有するオゾンガスを生成し、生成したオゾンガスを第１配管５４及び第２配管５５を介して第１ノズル５１及び第２ノズル５２にそれぞれ供給する。尚、前記高湿度のオゾンガスは、例えば、オゾンガスを水の中に通したり、オゾンガス中に霧化（微粒子化）された水を供給したり、加湿されたガスにオゾンを供給することにより生成することができる。

前記第１ノズル５１は、基板Ｋ上面と二酸化チタン４０との間に向けて、且つ基板搬送方向と直交する方向の全幅に渡って開口したスリット状の開口部５１ａを備え、供給装置本体５３から第１配管５４を介して供給されたオゾンガスを、当該開口部５１ａから基板Ｋ上面と二酸化チタン４０との間に吐出するように構成される。

一方、前記第２ノズル５２は、基板Ｋ下面と二酸化チタン４１との間に向けて、且つ基板搬送方向と直交する方向の全幅に渡って開口したスリット状の開口部５２ａを備え、供給装置本体５３から第２配管５５を介して供給されたオゾンガスを、当該開口部５２ａから基板Ｋ下面と二酸化チタン４１との間に吐出するように構成される。

そして、各ノズル５１，５２から吐出されたオゾンガスには、紫外線照射装置２０から照射された紫外線や、当該紫外線照射装置２０から照射された紫外線であって、基板Ｋを透過した紫外線、基板Ｋを透過し、反射体３０によって反射された紫外線、基板Ｋを透過し、反射体３０によって反射され、再度基板Ｋを透過した紫外線が照射される。

尚、第１ノズル５１及び第２ノズル５２は、適宜図示しない支持部材を介して処理チャンバ１１の内壁にそれぞれ取り付けられ、また、オゾンガスの吐出方向が、基板Ｋに対して所定角度だけ傾斜するように設けられている。

前記排気装置６０は、基板搬送方向下流側の収納体２１の側面に付設された第１吸引部材６１と、基板搬送方向下流側の本体３１の側面に付設された第２吸引部材６２と、第１吸引部材６１及び第２吸引部材６２からガスを吸引する吸引ポンプ６３と、第１吸引部材６１と吸引ポンプ６３とを接続する第１配管６４と、第２吸引部材６２と吸引ポンプ６３とを接続する第２配管６５とからなる。

前記第１吸引部材６１は、基板Ｋ上面に向けて、且つ基板搬送方向と直交する方向の全幅に渡って開口したスリット状の開口部６１ａを備えており、第１ノズル５１から吐出され、基板Ｋ上面と二酸化チタン４０との間を通過して当該基板Ｋ上面と二酸化チタン４０との間から排出されたオゾンガスが、吸引ポンプ６３の吸引作用によって、前記開口部６１ａから第１配管６４を介して吸引，排気される。

一方、前記第２吸引部材６２は、基板Ｋ下面に向けて、且つ基板搬送方向と直交する方向の全幅に渡って開口したスリット状の開口部６２ａを備えており、第２ノズル５２から吐出され、基板Ｋ下面と二酸化チタン４１との間を通過して当該基板Ｋ下面と二酸化チタン４１との間から排出されたオゾンガスが、吸引ポンプ６３の吸引作用によって、前記開口部６２ａから第２配管６５を介して吸引，排気される。

以上のように構成された本例の表面改質装置１によれば、まず、基板Ｋが、適宜手段によって処理チャンバ１１の搬入口（図示せず）から当該処理チャンバ１１内に搬入され、搬入された基板Ｋは、搬送ローラ１３により所定方向に搬送されて、紫外線照射装置２０と反射体３０との間を通過せしめられる。

このとき、第１ノズル５１及び第２ノズル５２には、供給装置本体５３によって生成された高湿度のオゾンガスが、当該供給装置本体５３から第１配管５４及び第２配管５５を介し供給されて、これらの各開口部５１ａ，５２ａから基板Ｋ上面と二酸化チタン４０との間及び基板Ｋ下面と二酸化チタン４１との間にそれぞれ吐出され、基板Ｋ上面及び基板Ｋ下面に沿って流動している。

また、前記流動するオゾンガス及び二酸化チタン４０，４１には、紫外線照射装置２０から照射された紫外線や、当該紫外線照射装置２０から照射された紫外線であって、基板Ｋを透過した紫外線、基板Ｋを透過し、反射体３０によって反射された紫外線、基板Ｋを透過し、反射体３０によって反射され、更に基板Ｋを透過した紫外線が照射されている。

二酸化チタン４０，４１は、紫外線を吸収して正孔が生じるとともに、その表面に前記オゾンガス中に含まれる水を吸着するため、この水が前記正孔の作用により分解されてヒドロキシラジカル（ＯＨ^＊）が生成される。

一方、前記オゾンガス中のオゾン（Ｏ_３）は、紫外線を吸収して酸素（Ｏ_２）と酸素ラジカル（Ｏ^＊）とに分解されるとともに、その一部が当該オゾンガス中に含まれた水に溶解してオゾン水となった後、更にその一部がヒドロキシラジカル（ＯＨ^＊）に分解される。尚、紫外線照射装置２０からは、中心波長が２５４ｎｍの紫外線を少なくとも含む紫外線が照射されており、当該紫外線がオゾンに効果的に吸収されることから、より多くのオゾンが分解されて、より多くの酸素ラジカルが発生している。

そして、このようにして生じたヒドロキシラジカル及び酸素ラジカルと、基板Ｋ上面及び基板Ｋ下面のレジストなどの有機物との化学反応によって当該基板Ｋから有機物が除去され、これにより、基板Ｋの上面及び下面が浄化されて改質され、濡れ性が改善される。

この後、各ノズル５１，５２から吐出され、基板Ｋと二酸化チタン４０，４１との間を通過して当該基板Ｋと二酸化チタン４０，４１との間から排出されたオゾンガスが、吸引ポンプ６３の吸引作用によって、第１吸引部材６１及び第２吸引部材６２の各開口部６１ａ，６２ａから第１配管６４及び第２配管６５を介して吸引，排気される。

そして、基板Ｋは、その全面が紫外線照射装置２０と反射体３０との間を通過した後、適宜手段によって処理チャンバ１１の搬出口（図示せず）から当該処理チャンバ１１外に搬出される。

尚、収納体２１の各冷却液流路２３には、第１配管２８及び第２配管２９を介して冷却液循環装置２７からの冷却液が循環されるとともに、本体３１の各冷却液流路３２には、第１配管３６及び第２配管３７を介して冷却液循環装置２７からの冷却液が循環されており、当該冷却液によって紫外線照射装置２０及び反射体３０がそれぞれ冷却されている。

斯くして、本例の表面改質装置１によれば、水銀ランプ２５から照射された紫外線を吸収した二酸化チタン４０，４１の作用によって、当該二酸化チタン４０，４１と基板Ｋとの間のオゾンガス中に含まれる水からヒドロキシラジカルを生成させ、このヒドロキシラジカルによって基板Ｋの上面及び下面から有機物を除去して当該基板Ｋの上面及び下面を浄化するようにしており、紫外線ランプとして、エキシマランプに比べて寿命が長く、安価である水銀ランプ２５を効果的に用いることができるので、当該表面改質処理にかかるコストを大幅に低減することができる。

また、二酸化チタン４０，４１と基板Ｋとの間に、オゾンガスを供給するようにしているので、オゾンから生じた酸素ラジカル及びヒドロキシラジカルによっても、基板Ｋの上面及び下面から有機物を除去して当該基板Ｋの上面及び下面を浄化することができ、二酸化チタン４０，４１による有機物除去作用と、オゾンによる有機物除去作用とによって、より効率的に基板Ｋを処理することができる。

また、中心波長が２５４ｎｍの紫外線を少なくとも含む紫外線を照射し、より多くのオゾンを分解させてより多くの酸素ラジカルを発生させるようにしているので、更に効率的に基板Ｋを処理することができる。

また、吸引ポンプ６３の吸引作用によって、基板Ｋと二酸化チタン４０，４１との間を通過して当該基板Ｋと二酸化チタン４０，４１との間から排出されたオゾンガスを吸引，排気するようにしているので、二酸化チタン４０，４１と基板Ｋとの間を流動するガスの流れを良好にするとともに、ヒドロキシラジカルや酸素ラジカルが有機物と化学反応して生じた物質を、二酸化チタン４０，４１と基板Ｋとの間から効果的に除去して、各ノズル５１，５２から吐出された、未分解の水及びオゾンを多量に含んだ新たなオゾンガスを、基板Ｋと二酸化チタン４０，４１とが対峙する全範囲に渡って継続的に供給することができ、当該処理を効率的に実施することができる。

また、搬送ローラ１３により基板Ｋを所定方向に搬送しつつ連続的に処理するようにしているので、効率的である。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。

上例では、処理対象物を基板（ガラス基板）Ｋとして、基板Ｋの上方に紫外線照射装置２０を、基板Ｋの下方に反射体３０を設けるように構成したが、これに限られるものではなく、濡れ性を改善する必要がある各種のものを、処理対象物として処理することができる。

そして、この場合、処理対象物が紫外線を透過しない性質を有するときには、図３に示すように、処理対象物Ｋの下方には、反射体３０に代えて、紫外線照射装置２０をそのガラス板２４の上面が処理対象物Ｋ下面から所定間隔を隔てて当該処理対象物Ｋと対峙するように配設し、ガラス板２４上面には、二酸化チタン４０を紫外線を透過可能に薄膜に成膜する。また、処理対象物の上面側のみを処理する場合には、当該処理対象物の下方に前記反射体３０や第２ノズル５２、第２吸引部材６２を設ける必要はない。

また、上例では、ガラス板２４の下面及びガラス板３４の上面には、二酸化チタン４０，４１を紫外線を透過可能に薄膜に成膜したが、これに限られるものではなく、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、二酸化チタンなどの光触媒７０を、ガラス板７１の下面（上面）に、所定間隔を隔てて筋状に係着するようにしても良く、このようにすれば、紫外線は、ガラス板７１の上面（下面）側から下面（上面）側に透過した後、各光触媒７０間の隙間を通ってオゾンガス中のオゾンなどに照射される。

また、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、光触媒７２を、紫外線を透過可能に構成された、ガラス板７３の下面（上面）に係着された酸化インジウムスズなどの透明な金属７４に、所定間隔を隔てて筋状に保持させても良く、このようにすれば、紫外線は、ガラス板７３の上面（下面）側から下面（上面）側に透過した後、更に透明な金属７４を透過し、各光触媒７２間の隙間を通ってオゾンガス中のオゾンなどに照射される。

また、更に、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、光触媒７５を、ガラス板７６の下面（上面）に所定間隔を隔てて筋状に係着されたアルミニウムなどの金属７７の周囲に保持させても良く、このようにすれば、紫外線は、ガラス板７６の上面（下面）側から下面（上面）側に透過した後、各光触媒７５間の隙間を通ってオゾンガス中のオゾンなどに照射される。

また、図４の場合において、光触媒７０は、筋状ではなく、図７に示すように、島状に設けられていてもよく、また、同様に、特に図示はしないが、図５の場合において、光触媒７２は、透明な金属７４に島状に保持され、図６の場合において、光触媒７５は、島状に設けられた金属７７の周囲に保持されていても良い。

そして、これらのように、光触媒７２，７５を保持する金属７４，７７を介して、これをガラス板７３，７６に係着させると、当該ガラス板７３，７６に直接係着させ難い場合であっても、光触媒７２，７５を効果的にガラス板７３，７６に係着させることができる。また、光触媒７２，７５の表面積が広くなるように、これをガラス板７３，７６に係着させるといったことも可能となり、このようにすれば、光触媒７２，７５がより多くの紫外線を吸収して、より多くのヒドロキシラジカルが生成されるので、基板Ｋを効率的に処理することができる。

また、上例では、搬送ローラ１３により基板Ｋを所定方向に搬送しつつ処理するように構成したが、これに限られるものではなく、適宜載置台上に基板Ｋを載置して処理するように構成しても良い。

また、上例では、基板Ｋと二酸化チタン４０，４１との間に、オゾンガスを供給するように構成したが、これに限られるものではなく、オゾンを含まないガスを供給するように構成しても良い。

更に、上例では、中心波長が２５４ｎｍの紫外線を二酸化チタン４０，４１及びオゾンガス中のオゾンに照射するようにしたが、紫外線の中心波長はこれに限られるものではなく、１７２ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内にあれば良い。

前記二酸化チタン４０，４１は半導体であって、光のエネルギーをもらうことで光触媒として働き、そのエネルギー（Ｅ）は、３．２ｅＶ（５．１２×１０^−１９Ｊ）であるため、ｃ（光の速度）＝３×１０^８ｍ／ｓ、ｈ（プランク定数）＝６．６３×１０^−３４Ｊ・ｓ、Ｅ＝ｈｃ／λから、約４００ｎｍ以下の波長（λ）の光が必要となるからであり、４００ｎｍ以下の紫外線を受けることで、二酸化チタンに多くの正孔が生じ、より多くのヒドロキシラジカルが生成される。一方、前記オゾンは、１７２ｎｍ以上の紫外線によって効率的に分解され、より多くの酸素ラジカルが生成される。

したがって、水銀ランプ２５から照射される紫外線の中心波長が１７２ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内であれば、より多くのヒドロキシラジカルや酸素ラジカルを生成することができ、基板Ｋをより効率的に処理することができる。

本発明の一実施形態に係る表面改質装置の概略構成を示した断面図である。 図１における矢示Ａ−Ａ方向の断面図である。 本発明の他の実施形態に係る表面改質装置の概略構成を示した断面図である。 ガラス板に対する光触媒の係着状態を説明するための説明図である。 図４（ａ）における矢示Ｂ−Ｂ方向の断面図である。 ガラス板に対する光触媒の係着状態を説明するための説明図である。 図５（ａ）における矢示Ｃ−Ｃ方向の断面図である。 ガラス板に対する光触媒の係着状態を説明するための説明図である。 図６（ａ）における矢示Ｄ−Ｄ方向の断面図である。 ガラス板に対する光触媒の係着状態を説明するための説明図である。 濡れ性を説明するための説明図である。

符号の説明

１ 表面改質装置
１３ 搬送ローラ
２０ 紫外線照射装置
２１ 収納体
２２ 収納室
２４ ガラス板
２５ 水銀ランプ
３０ 反射体
３１ 本体
３３ 凹部
３４ ガラス板
４０ 二酸化チタン
４１ 二酸化チタン
５０ ガス供給装置
５１ 第１ノズル
５２ 第２ノズル
５３ 供給装置本体
６０ 排気装置
６１ 第１吸引部材
６２ 第２吸引部材
６３ 吸引ポンプ
Ｋ 基板

Claims (17)

1. 処理対象物の表面を浄化して改質する方法であって、
   光触媒を、前記処理対象物から所定間隔を隔てて対峙する位置に配置した後、
   前記処理対象物周辺の雰囲気ガスの湿度よりも高い湿度を有するガスを、前記光触媒と処理対象物との間に供給するとともに、前記光触媒に向けて紫外線を照射するようにしたことを特徴とする表面改質方法。
2. 前記ガスは、霧化された水を含んでいることを特徴とする請求項１記載の表面改質方法。
3. 前記光触媒は、酸化チタンからなることを特徴とする請求項１又は２記載の表面改質方法。
4. 前記ガスは、オゾンを含み、該ガス中のオゾンにも紫外線を照射するようにしたことを特徴とする請求項１乃至３記載のいずれかの表面改質方法。
5. 前記紫外線は、その中心波長が１７２ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内にあることを特徴とする請求項３又は４記載の表面改質方法。
6. 処理対象物を支持する支持手段と、
   前記支持手段によって支持された処理対象物から所定間隔を隔てて対峙する位置に配置された光触媒と、
   前記光触媒に向けて紫外線を照射する紫外線照射手段と、
   前記処理対象物周辺の雰囲気ガスの湿度よりも高い湿度を有するガスを生成して、前記光触媒と処理対象物との間に供給するガス供給手段とを備えてなることを特徴とする表面改質装置。
7. 前記紫外線照射手段は、紫外線ランプと、該紫外線ランプを収納する収納体とから構成され、
   前記収納体は、前記支持手段によって支持された前記処理対象物から所定間隔を隔てて該処理対象物と対峙するように配設されるとともに、前記処理対象物と対峙する部分が透明な部材から構成されて、前記紫外線ランプから照射された紫外線が該透明部材を透過して外部に照射されるように構成され、
   前記光触媒は、前記透明部材の外面に係着されてなることを特徴とする請求項６記載の表面改質装置。
8. 前記ガス供給手段から供給され、前記光触媒と処理対象物との間を通過して該光触媒と処理対象物との間から排出されたガスを吸引して排気する排気手段を更に備えてなることを特徴とする請求項６又は７記載の表面改質装置。
9. 前記ガスは、霧化された水を含んでいることを特徴とする請求項６乃至８記載のいずれかの表面改質装置。
10. 前記光触媒は、これを保持する金属を介して前記透明部材の外面に係着されてなることを特徴とする請求項７乃至９記載のいずれかの表面改質装置。
11. 前記光触媒は、前記透明部材の外面に、前記紫外線ランプから照射された紫外線を透過可能に薄膜に成膜されてなることを特徴とする請求項７乃至９記載のいずれかの表面改質装置。
12. 前記光触媒は、前記透明部材の外面に島状若しくは筋状に係着されてなることを特徴とする請求項７乃至９記載のいずれかの表面改質装置。
13. 前記光触媒は、前記透明部材の外面に島状若しくは筋状に係着された金属の周囲に保持され、又は、前記紫外線ランプから照射された紫外線を透過可能となった、前記透明部材の外面に係着された透明な金属に島状若しくは筋状に保持されてなることを特徴とする請求項７乃至９記載のいずれかの表面改質装置。
14. 前記光触媒は、酸化チタンからなることを特徴とする請求項６乃至１３記載のいずれかの表面改質装置。
15. 前記ガスは、オゾンを含んでいることを特徴とする請求項６乃至１４記載のいずれかの表面改質装置。
16. 前記紫外線ランプは、中心波長が１７２ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内にある紫外線を照射するように構成されてなることを特徴とする請求項１４又は１５記載の表面改質装置。
17. 前記支持手段は、支持した処理対象物を、その表面に沿った方向に搬送可能に構成されてなることを特徴とする請求項６乃至１６記載のいずれかの表面改質装置。

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