JP2010210365A - エキシマランプ用照度測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 基本的に大気中において簡便に真空紫外光の強度を測定することができ、さらに、局所的な放電や、網状電極などの外部電極の影による測定バラツキを低減させることができるエキシマランプ用照度測定装置の提供。
【解決手段】 真空紫外光を検知する受光センサーとハウジングとからなり、ハウジングには、受光センサーの受光面に対向する位置にその一面が外部に開口した状態に導光路空間と、不活性ガスが導入されるガス導入口、およびこれから導光路空間に伸びるガス流路とが設けられ、さらに、不活性ガスが、導光路空間において受光センサーの受光面を含む面に沿って流通された後、導光路空間の開口から外部に排出されるガス流通機構が備えられ、受光センサーの受光面を含む面の垂直方向からの平面視において、導光路空間の開口の面積が、受光センサーの受光面の面積よりも大きいことを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、エキシマランプから放射される真空紫外光を測定するエキシマランプ用照度測定装置に関する。特に、ガラス板などで隔離されておらず、エキシマランプと被照射物との間の空間に大気などの酸素を含む気体が介在するエキシマランプ装置における、エキシマランプから放射される真空紫外光を正確に測定するエキシマランプ用照度測定装置に関する。

エキシマランプを用いた光照射装置は、液晶用ガラス基板の光洗浄工程や半導体の製造工程において広く利用されている。中でも、キセノンエキシマランプを利用した波長１７２ｎｍの真空紫外光を放射する光照射装置は、近年広く利用されるようになってきた。この真空紫外光の測定には、大気中の酸素による吸収を避ける必要があり、大気中で簡便に真空紫外光の強度を測定する技術の開発が望まれていた。

このような背景のもとに、大気中で簡便に真空紫外光の強度を測定する照度測定装置が実用化されている。
例えば、特許文献１には、真空紫外光の強度を検知する受光センサーの受光面と、真空紫外光が導入される光導入口との間の空間に不活性ガスを流し、酸素による吸収を抑制させて真空紫外光の減衰を低減させた真空紫外光の照度測定装置が開示されている。
具体的には、図６に示されるように、この照度測定装置３０は、真空紫外光の強度を検知する受光センサー３２と、これを内包するハウジング３１とよりなる。当該ハウジング３１には、受光センサー３２の受光面３２Ａに対向する状態に光導入口３３が設けられ、不活性ガスを導入するガス導入口３５が設けられると共に、この光導入口３３からガス導入口３５まで伸びる状態にガス流路３６が設けられている。なお、図６において、３７は、光導入口３３から、ガス導入口３５とは反対方向に設けられたガス排出小口３８に伸びる排ガス流路である。

このような照度測定装置３０においては、ガス流路３６に不活性ガスを流しながら、光導入口３３に真空紫外光を測定すべき被測定ランプＰを接触させる。不活性ガスは、ガス導入口３５からガス流路３６に流され、光導入口３３を介して照度測定装置３０と被測定ランプＰとの僅かな隙間から外部へ排出される。このとき、受光センサー３２の受光面３２Ａと光導入口３３との間の空間、および照度測定装置３０と被測定ランプＰとの間の空間にある酸素を含む大気が同時に外部に排出される。
これにより、受光センサー３２の受光面３２Ａと被測定ランプＰとの間の空間にある酸素が不活性ガスに置換されて除去され、真空紫外光が酸素に吸収されることなく、その結果、正確な真空紫外光の強度が測定される。特に、排ガス流路３７およびガス排出小口３８が設けられていることによって、受光センサー３２の受光面３２Ａと被測定ランプＰとの間の空間の大気が一層確実に不活性ガスに置換される。

一方、エキシマランプに、直接照度測定装置を近接させて真空紫外光の強度を測定する場合に、当該エキシマランプの放電空間に局所的な放電がランダムに発生するなどのために、真空紫外光の安定した強度を測定することができない、という問題がある。
また、当該エキシマランプの放電管の外表面に設けられた例えば網状電極などの外部電極の影のために、エキシマランプにおける測定箇所により、同じエキシマランプであっても測定される強度がバラツキの大きなものとなるという問題がある。さらに、経時変化による真空紫外光の強度の測定においては正確に同じ場所および同じ取り込み角で測定する必要が生じてしまうところ、それは困難であり、その結果、正確な真空紫外光の強度を測定できない、という問題が生じる。

これらの問題を解決するために、照度測定装置の光導入口の径を大きくし、局所的な放電や外部電極の影による測定バラツキの低減化を図ると、逆に、大気中の酸素の影響が大きくなり、やはり正確な真空紫外光の強度を測定できない、という問題が発生する。

特開平８−２３３６５０号公報

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、基本的に大気中において簡便に真空紫外光の強度を測定することができ、さらに、局所的な放電や、網状電極などの外部電極の影による測定バラツキを低減させることができるエキシマランプ用照度測定装置を提供することにある。

本発明のエキシマランプ用照度測定装置は、真空紫外光を検知する受光センサーと、当該受光センサーを内包するハウジングとからなるエキシマランプ用照度測定装置であって、
前記ハウジングには、
前記受光センサーの受光面に対向する位置に、その一面が外部に開口した状態に導光路空間が設けられると共に、
不活性ガスが導入されるガス導入口、および当該ガス導入口から前記導光路空間に伸びるガス流路が設けられ、
さらに、前記ガス導入口から導入された前記不活性ガスが、前記導光路空間において前記受光センサーの受光面を含む面に沿って流通された後、当該導光路空間の開口から外部に排出されるガス流通機構が備えられ、
前記受光センサーの受光面を含む面の垂直方向からの平面視において、前記導光路空間の開口の面積が、前記受光センサーの受光面の面積よりも大きいことを特徴とする。

本発明のエキシマランプ用照度測定装置においては、前記ガス流路が複数設けられており、複数のガス流路の不活性ガスの噴射方向の出口が、受光センサーの受光面を含む面の垂直方向からの平面視において、当該受光センサーの受光面の中心を向いた状態に配向されていることが好ましい。

本発明のエキシマランプ用照度測定装置によれば、不活性ガスが受光センサーの受光面に沿って流通された後、導光路空間の開口から外部に排出されるために、基本的に大気中において簡便に真空紫外光の強度を測定することができる。しかも、受光センサーの受光面の垂直方向からの平面視において、光導入口となる導光路空間の開口の面積が受光センサーの受光面の面積よりも大きい構成とされているために、当該受光面に均質な真空紫外光を十分量入射させることができる。このため、局所的な放電や、網状電極などの外部電極の影による測定バラツキを低減させることができる。

また、複数のガス流路が、不活性ガスの噴射方向の出口が受光センサーの受光面の中心を向いた状態に配向されているエキシマランプ用照度測定装置によれば、導光路空間の酸素を不活性ガスに確実に置換することができる。これにより、酸素による真空紫外光の吸収が抑制されてその減衰が確実に低減された真空紫外光の強度を測定することができる。

本発明のエキシマランプ用照度測定装置の構成の一例の概略を示す説明用分解斜視図である。 図１のエキシマランプ用照度測定装置の説明用断面図である。 図１のエキシマランプ用照度測定装置の蓋部材の底面図である。 図１のエキシマランプ用照度測定装置のハウジング本体の平面図である。 本発明のエキシマランプ用照度測定装置の導光路空間の構成の別の一例を示す説明用断面図である。 従来の真空紫外光の照度測定装置の概略を示す説明用断面図である。

以下、本発明について具体的に説明する。

本発明のエキシマランプ用照度測定装置は、図１および図２に示されるように、ハウジング１１を有し、このハウジング１１内に真空紫外光を検知する受光センサー１２が設置されたものである。

受光センサー１２は、例えば、蛍光体膜２０を２枚の窓板２１Ａ，２１Ｂによって挟持し、色ガラスフィルタ２３と共に、例えばシリコンフォトダイオードなどよりなる光電変換素子２５と組み立てられたものとすることができる。この受光センサー１２は、蛍光体膜２０と対向する状態にアパーチャ２７Ａが設けられた、例えば円盤状を呈する外筐２７内に収納されている。また、光電変換素子２５には、外部の図示しないセンサ本体に伸びて電気信号を出力するケーブル（図示せず）が接続されている。

蛍光体膜２０は、例えば波長１７２ｎｍの真空紫外光を照射されることにより緑色に発光するＺｎ₂ ＳｉＯ₄ ：Ｍｎからなるものである。また、窓板２１Ａ，２１Ｂは、例えば合成石英ガラスよりなるものとすることができる。さらに、色ガラスフィルタ２３は、緑色の光を選択的に透過するフィルタである。

受光センサー１２の寸法の一例としては、例えば、外筐２７の直径が３５．０ｍｍ、高さが１９ｍｍであり、アパーチャ２７Ａの直径が４ｍｍとされる。

この受光センサー１２においては、アパーチャ２７Ａおよび窓板２１Ａを介して蛍光体膜２０に真空紫外光が入射されると、当該真空紫外光によって蛍光体膜２０を構成するＺｎ₂ ＳｉＯ₄ ：Ｍｎが励起されて可視光が放射される。そして、この可視光のうち緑色の光が色ガラスフィルタ２３を通過して光電変換素子２５に入射し、この光電変換素子２５において電気信号に変換される。これにより真空紫外光の強度が検出される。

一方、ハウジング１１は、ハウジング本体１１Ａおよび蓋部材１１Ｂからなり、全体として直方体の形状を呈するものである。
このハウジング１１には、受光センサー１２の受光面１２Ａに対向する位置に、その一面が外部に開口した状態に導光路空間Ｓが設けられると共に、不活性ガスが導入されるガス導入口１５と、これから導光路空間Ｓに伸びるガス流路１６が設けられている。
具体的には、図３にも示されるように、蓋部材１１Ｂの底面に、ガス導入口１５まで伸びる状態に溝１６Ｂが形成されると共に、ハウジング本体１１Ａの内側面である受光センサー１２の側面と対向する面に溝１６Ａが形成されている。そして、これらの溝１６Ａ，１６Ｂと、受光センサー１２の周面とによって区画された空間により、ガス流路１６が形成されている。

さらに、このエキシマランプ用照度測定装置１０には、ガス導入口１５から導入させた不活性ガスを流通させるガス流通機構が備えられている。
ガス流通機構は、具体的には、不活性ガスを導光路空間Ｓにおいて受光センサー１２の受光面１２Ａを含む面１２Ｂに沿って流通させた後、当該導光路空間Ｓの開口（光導入口）１３から外部に排出させるものである。

不活性ガスとしては、例えば窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどを用いることができる。

また、不活性ガスの流通速度としては、導光路空間Ｓにおける被測定ランプ（図示せず）からの真空紫外光の光路Ｌに存在する酸素を迅速に置換することができる速度であれば特に限定されないが、例えば３〜５リットル／分とすることができる。
不活性ガスによる酸素の置換は、導光路空間Ｓに存在する酸素が例えば０．３秒で置換される速度で行われることが好ましい。

この例のエキシマランプ用照度測定装置１０においては、ガス流路１６が複数、具体的には４本設けられている。各ガス流路１６の不活性ガスの噴射方向の出口（以下、「噴射口」ともいう。）１６Ｃは、受光センサー１２の受光面１２Ａを含む面１２Ｂの垂直方向からの平面視において当該受光センサー１２の受光面１２Ａの中心を向いた状態に配向されている。
このような構成を有することにより、図４に矢印で示されるように、各ガス流路１６の噴射口１６Ｃから噴射される不活性ガスが受光センサー１２の受光面１２Ａの中心付近でぶつかり、当該中心付近から光導入口１３を介して外部に排出される。これにより、導光路空間Ｓにおける被測定ランプからの真空紫外光の光路Ｌに存在する酸素を不活性ガスに効率的に置換することができる。

そして、このエキシマランプ用照度測定装置１０は、受光センサー１２の受光面１２Ａを含む面１２Ｂの垂直方向からの平面視において、導光路空間Ｓの開口、すなわち光導入口１３の面積が、受光センサー１２の受光面１２Ａの面積よりも大きいものとされている。
具体的には、導光路空間Ｓにおける被測定ランプからの真空紫外光の光路Ｌが、当該導光路空間Ｓの断面において受光面１２Ａに向かうに従って小径となるテーパー状の形状を有するものとなるよう、導光路空間Ｓが確保されていればよい。
光路Ｌの具体的な形状は、角度αが１５０°以上とされることが好ましい。このような形状の光路Ｌが形成されることにより、受光センサー１２の受光面１２Ａに、均質な真空紫外光を確実に十分量入射させることが達成され、従って、局所的な放電や、網状電極などの外部電極の影による測定バラツキを確実に低減させることができる。

ハウジング１１の寸法の一例としては、例えば、その横幅および奥行きが４２ｍｍ、高さが２７ｎｍであり、光導入口１３の直径が２８ｍｍとされる。ハウジング１１の蓋部材１１Ｂはその厚みが５ｍｍであり、溝１６Ｂの深さは２．５ｍｍである。ハウジング本体１１Ａの厚みは側壁部および底壁部ともに３ｍｍであり、溝１６Ａの深さは１．５ｍｍである。
なお、ハウジング１１と受光センサー１２との隙間は、０．５ｍｍ以下であることが好ましい。

以上説明したようなエキシマランプ用照度測定装置１０においては、以下のように真空紫外光の強度の測定が行われる。
すなわち、まず、ガス流通機構によって不活性ガスを流しながら、光導入口１３に真空紫外光を測定すべき被測定ランプを接触させる。不活性ガスは、ガス導入口１５からガス流路１６に流され、光導入口１３を介してエキシマランプ用照度測定装置１０と被測定ランプとの僅かな隙間から外部へ排出される。このとき、導光路空間Ｓおよびエキシマランプ用照度測定装置１０と被測定ランプとの間の空間にある酸素を含む大気が同時に外部に排出され、これらの空間が不活性ガス雰囲気とされる。
そして、光路Ｌにおける真空紫外光の酸素による吸収が抑制された状態において、被測定ランプから受光センサー１２に真空紫外光が照射され、その強度が受光センサー１２によって測定される。

真空紫外光の強度の測定において、エキシマランプ用照度測定装置１０の光導入口１３と被測定ランプとの距離は、０．１ｍｍ以下とされることが好ましい。
光導入口１３と被測定ランプとの距離が０．１ｍｍより大きい場合は、エキシマランプ用照度測定装置１０と被測定ランプとの間の空間にある酸素を含む大気を十分に置換することができないおそれがある。

以上のようなエキシマランプ用照度測定装置１０によれば、不活性ガスが受光センサー１２の受光面１２Ａに沿って流通された後、光導入口１３から外部に排出されるために、基本的に大気中において簡便に真空紫外光の強度を測定することができる。しかも、受光センサー１２の受光面１２Ａの垂直方向からの平面視において、光導入口１３の面積が受光センサー１２の受光面１２Ａの面積よりも大きい構成とされているために、当該受光面１２Ａに均質な真空紫外光を十分量入射させることができる。このため、局所的な放電や、網状電極などの外部電極の影による測定バラツキを低減させることができる。

また、複数のガス流路１６が、不活性ガスの噴射方向の出口が受光センサー１２の受光面１２Ａの中心を向いた状態に配向されているために、導光路空間Ｓの酸素を不活性ガスに確実に置換することができる。これにより、酸素による真空紫外光の吸収が抑制されてその減衰が確実に低減された真空紫外光の強度を測定することができる。

以上、本発明のエキシマランプ用照度測定装置の実施形態について説明したが、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、導光路空間の具体的な形状は特に限定されず、図５に示されるように、円筒形状のエキシマランプに適合する形状を有していてもよい。このような導光路空間Ｓ２を有するエキシマランプ用照度測定装置によれば、被測定ランプＰ２が円筒形状のエキシマランプであっても、大気中において簡便に真空紫外光の強度を測定することができ、かつ、局所的な放電や、網状電極などの外部電極の影による測定バラツキを低減させることができる。
なお、図５において、その他の符号は図２に係る符号と同じものを示す。

以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

＜実施例１＞
図２に示すエキシマランプ用照度測定装置を作製し、これを用いてエキシマランプの照度を測定した。
具体的には、エキシマランプの表面に接触するようにエキシマランプ用照度測定装置を設置し、不活性ガスとして窒素ガスを５Ｌ／ｍｉｎの流速で流しながら真空紫外光の照度を測定した。この測定を繰り返し５回行い、各回の測定値の平均値と、測定バラツキ（±％）とを算出した。結果を表１に示す。
なお、測定バラツキは、５回の最大値、最小値を用いて〔（最大値−最小値）／（最大値＋最小値）〕×１００で算出した。

＜比較例１＞
図６に示す真空紫外光の照度測定装置を作製し、これを用いて実施例１と同様にして真空紫外光の照度を５回測定し、各回の測定値の平均値と、測定バラツキ（±％）とを算出した。結果を表１に示す。

上記の結果から明らかなように、実施例１に係る本発明のエキシマランプ用照度測定装置は、比較例１に係る従来のものに比べて照度の測定バラツキが約１／７に低減されることが確認された。これにより、本発明のエキシマランプ用照度測定装置によればエキシマランプから放射される真空紫外光の照度が正確に測定できるようになったことが示された。

１０ エキシマランプ用照度測定装置
１１ ハウジング
１１Ａ ハウジング本体
１１Ｂ 蓋部材
１２ 受光センサー
１２Ａ 受光面
１２Ｂ 受光面を含む面
１３ 光導入口
１５ ガス導入口
１６ ガス流路
１６Ａ，１６Ｂ 溝
１６Ｃ 噴射口
２０ 蛍光体膜
２１Ａ，２１Ｂ 窓板
２３ 色ガラスフィルタ
２５ 光電変換素子
２７ 外筐
２７Ａ アパーチャ
３０ 照度測定装置
３１ ハウジング
３２ 受光センサー
３２Ａ 受光面
３３ 光導入口
３５ ガス導入口
３６ ガス流路
３７ 排ガス流路
３８ ガス排出小口
Ｓ，Ｓ２ 導光路空間
Ｐ，Ｐ２ 被測定ランプ
Ｌ 光路

Claims (2)

1. 真空紫外光を検知する受光センサーと、当該受光センサーを内包するハウジングとからなるエキシマランプ用照度測定装置であって、
   前記ハウジングには、
   前記受光センサーの受光面に対向する位置に、その一面が外部に開口した状態に導光路空間が設けられると共に、
   不活性ガスが導入されるガス導入口、および当該ガス導入口から前記導光路空間に伸びるガス流路が設けられ、
   さらに、前記ガス導入口から導入された前記不活性ガスが、前記導光路空間において前記受光センサーの受光面を含む面に沿って流通された後、当該導光路空間の開口から外部に排出されるガス流通機構が備えられ、
   前記受光センサーの受光面を含む面の垂直方向からの平面視において、前記導光路空間の開口の面積が、前記受光センサーの受光面の面積よりも大きいことを特徴とするエキシマランプ用照度測定装置。
2. 前記ガス流路が複数設けられており、複数のガス流路の不活性ガスの噴射方向の出口が、受光センサーの受光面を含む面の垂直方向からの平面視において、当該受光センサーの受光面の中心を向いた状態に配向されていることを特徴とする請求項１に記載のエキシマランプ用照度測定装置。