JP2011243913A

JP2011243913A - 紫外線処理装置及び紫外線照射装置

Info

Publication number: JP2011243913A
Application number: JP2010117158A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sugawara; 寛菅原
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 2010-05-21
Filing date: 2010-05-21
Publication date: 2011-12-01

Abstract

【課題】紫外線処理装置の周囲で大きな気流が発生しても、その影響を受けることなく、被処理物表面に紫外線を均一に照射することができ、被処理物の表面を均一に処理することができる紫外線処理装置、及び、紫外線照射装置を提供することにある。
【解決手段】本願発明の紫外線処理装置は、鉛直方向の下方に開口を有するランプハウス１と、ランプハウス１内に収容された紫外線ランプ２及びガス噴出孔３０を有する不活性ガス供給管３と、被処理物Ｗを搬送する搬送機構４と、被処理物Ｗを処理するためのチャンバー５とを備え、被処理物Ｗを搬送しながら紫外線を照射する紫外線処理装置において、ランプハウス１より搬送方向の上流側に被処理物Ｗが搬入される前方緩和室６が連結され、ランプハウス１より搬送方向の下流側に被処理物Ｗが搬出される後方緩和室７が連結され、チャンバー５には、搬送されてくる被処理物Ｗに対して鉛直方向の下方の位置に、排気管８が接続されていることを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、紫外線処理装置及び紫外線照射装置に関する。特に、半導体基板や液晶基板などの製造工程において半導体基板や液晶基板の洗浄等を行う紫外線処理装置、及び、紫外線処理装置に利用される紫外線照射装置に関する。

半導体基板や液晶基板の製造工程において、シリコンウエハやガラス基板の表面に付着した有機化合物等の汚れを除去する方法として、紫外線を用いたドライ洗浄方法が広く利用されている。
特に、紫外線ランプであるエキシマランプから放射される真空紫外線を用いたオゾン等の活性酸素による洗浄方法において、より効率良く短時間で洗浄する洗浄装置が種々提案されている。従来のこのような技術としては、例えば、特開２００８−４３９２５号公報などが知られている。

図６には、同文献に開示される従来の紫外線処理装置と同様の構成を示す。
従来の紫外線処理装置では、鉛直方向の下方に開口１０を有するランプハウス１内には、紫外線ランプであるエキシマランプ２が配置されており、さらに、ランプハウス１内には、ガス噴出孔３０を有する不活性ガス供給管３が配置されている。図面では開口１０を破線で示している。
ランプハウス１の開口１０の下方には、搬送機構であるローラコンベア４によってワークＷがチャンバー５内に搬送され、ワークＷによって、開放されたランプハウス１内を擬似的に閉鎖空間とすると同時にエキシマランプ２より照射される紫外線によってワークＷの表面を処理するものである。

ワークＷの表面を処理する際には、ワークＷの表面近傍には、酸素が必要であり、酸素に紫外線が照射されてオゾン等の活性酸素を生成し、ワークＷの表面近傍に活性酸素が存在し、この状態でワークＷの表面に紫外線が照射されることにより、ワークＷの表面を最適に処理するものである。

しかしながら、ワークＷの表面近傍の酸素濃度が高すぎると、酸素によって紫外線が吸収され、ワークＷの表面に紫外線が到達せず、ワークＷの表面を最適に処理することができず、ランプハウス１内のガス噴出孔３０から不活性ガスを噴出することにより、ランプハウス１の開口１０とワークＷとの間の空間を最適な酸素濃度にして、ワークＷの表面に紫外線を到達させるものである。

ランプハウス１の開口１０とワークＷとの間の空間を最適な酸素濃度に保つために、従来の紫外線処理装置では、ランプハウス１は、ランプハウス１よりワークＷの搬送方向の上流側と下流側に板状の張り出し部１１，１２が形成されており、それぞれの張り出し部１１，１２とチャンバー５との間に隙間Ｋを作り、この隙間Ｋを利用して、ワークＷをチャンバー５内に搬入し、チャンバー５外に搬出する構造であり、この隙間Ｋとランプハウス１内に噴出される不活性ガスの噴出量によって、ランプハウス１の開口１０の下方にワークＷが搬送されてきたときに、ランプハウス１の開口１０とワークＷとの間の空間の酸素濃度を最適範囲に制御するものである。
なお、チャンバー５は、搬送されてくる基板Ｗに対して鉛直方向の下方の位置に排気管８が接続されており、チャンバー５内のガスを装置外に排気するものである。

特開２００８−４３９２５号

このような紫外線処理装置は、その周囲に別の処理を行う装置が配置されることがある。
例えば、ウエットエッチング装置では、化学薬品を用いてワークをエッチングするものであるが、エッチングの際に、化学薬品とワークが反応して反応ガスが発生し、この反応ガスを確実に排気するために、ウエットエッチング装置では排気能力が高くなっており、ウエットエッチング装置の周辺では、大きな気流が発生するものである。

つまり、紫外線処理装置の周囲にウエットエッチング装置が配置された場合、紫外線処理装置の周囲にも気流が発生し、ランプハウス１の周辺に気流が発生することになる。

ランプハウス１の周辺に所定以上の大きな気流が発生すると、隙間Ｋから外気がランプハウス１方向に流れ込み、ランプハウス１の開口１０とワークＷとの間の空間に酸素が流れ込むものである。

この結果、ランプハウス１の開口１０とワークＷとの間の空間に外気が流れ込み、その外気が流れ込む方向によって、その空間の酸素濃度が均一にならず、酸素濃度が高い部分では紫外線の吸収が大きくなり、反対に酸素濃度が低い部分では紫外線の吸収が小さく、酸素濃度の不均一によってワークＷ表面に紫外線が均一に照射されず、ワークＷ表面を均一に処理することができないという問題があった。

本発明は、以上のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、紫外線処理装置の周囲で大きな気流が発生しても、その影響を受けることなく、被処理物表面に紫外線を均一に照射することができ、被処理物の表面を均一に処理することができる紫外線処理装置、及び、紫外線照射装置を提供するものである。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の紫外線処理装置は、鉛直方向の下方に開口を有するランプハウスと、該ランプハウス内に収容された紫外線ランプ及びガス噴出孔を有する不活性ガス供給管と、被処理物を搬送する搬送機構と、チャンバーとを備え、被処理物を搬送しながら紫外線を照射する紫外線処理装置において、前記ランプハウスより搬送方向の上流側に被処理物が搬入される前方緩和室が連結され、前記ランプハウスより搬送方向の下流側に被処理物が搬出される後方緩和室が連結され、前記前方緩和室と前記後方緩和室は、鉛直方向の下方に開口が形成されており、前記チャンバーには、排気管が接続されていることを特徴とする。

請求項２に記載の紫外線照射装置は、鉛直方向の下方に開口を有するランプハウスと、該ランプハウス内に収容された紫外線ランプ及びガス噴出孔を有する不活性ガス供給管と、被処理物を搬送する搬送機構とを備え、被処理物を搬送しながら紫外線を照射する紫外線照射装置において、前記ランプハウスより搬送方向の上流側に被処理物が搬入される前方緩和室が連結され、前記ランプハウスより搬送方向の下流側に被処理物が搬出される後方緩和室が連結され、前記前方緩和室と前記後方緩和室は、鉛直方向の下方に開口が形成されており、前記前方緩和室と前記後方緩和室には、それぞれ排気管が接続されていることを特徴とする。

本発明の紫外線処理装置によれば、ランプハウスより搬送方向の上流側に被処理物が搬入される前方緩和室が連結され、ランプハウスより搬送方向の下流側に被処理物が搬出される後方緩和室が連結され、前方緩和室と後方緩和室は鉛直方向の下方に開口が形成されており、チャンバーには排気管が接続されている構造であるので、紫外線処理装置の周辺に所定以上の大きな気流が発生し、ランプハウス方向に外気が流入しようとしても、前方緩和室と後方緩和室に流入した外気の圧力は、前方緩和室と後方緩和室という部屋に拡散することで緩和されて弱まり、さらに、前方緩和室と後方緩和室内でランプハウスの開口から噴出された不活性ガスと衝突して滞留することになり、また、チャンバー内に流入した外気はチャンバーに接続された排気管で外部に排気されるので、ランプハウスの開口と被処理物との間の空間に外気が侵入することを防止でき、紫外線ランプと被処理物との間の酸素濃度を均一に保つことができ、被処理物表面に紫外線が均一に照射され、被処理物の表面を均一に処理することができるものである。

本発明の紫外線照射装置によれば、ランプハウスより搬送方向の上流側に被処理物が搬入される前方緩和室が連結され、ランプハウスより搬送方向の下流側に被処理物が搬出される後方緩和室が連結され、前方緩和室と後方緩和室は鉛直方向の下方に開口が形成されて、それぞれの緩和室には、それぞれ排気管が接続されているので、紫外線照射装置の周辺に所定以上の大きな気流が発生し、ランプハウス方向に外気が流入しようとしても、前方緩和室と後方緩和室に流入した外気の圧力は、前方緩和室と後方緩和室という部屋に拡散することで緩和されて弱まり、さらに、前方緩和室と後方緩和室内でランプハウスの開口から噴出された不活性ガスと衝突して滞留し、この滞留した外気は排気管から強制的に排気されるので、ランプハウスの開口と被処理物との間の空間に外気が侵入することを防止でき、紫外線ランプと被処理物との間の酸素濃度を均一に保つことができ、被処理物表面に紫外線が均一に照射され、被処理物の表面を均一に処理することができるものである。

本発明の紫外線処理装置のランプの管軸と直交する方向の断面図である。図１に示す紫外線処理装置の斜視図である。本発明の紫外線照射装置のランプの管軸と直交する方向の断面図である。図２に示す紫外線処理装置の斜視図である。紫外線処理装置における酸素濃度を測定した実験結果データ説明図である。従来の紫外線処理装置の概略構成図である。

図１は、本願発明の紫外線処理装置のランプの管軸と直交する方向の断面図である。
図２は、図１における紫外線処理装置の斜視図である。
図２では、ランプハウス内の構造物として、エキシマランプ２と側壁１１，１２を破線で示し、不活性ガス供給管３とローラコンベア４は省略している。
図１において、Ｗは洗浄が行われる被処理物としての基板である。基板Ｗは、例えばガラス、半導体、合成樹脂、セラミックス、金属等で形成した薄板からなり、平面形状としては、四角形あるいは円形等である。
この基板Ｗは、搬送手段として、例えばローラコンベア４により同図に矢印で示した方向に搬送され、チャンバー５内に搬入され、チャンバー５内で基板Ｗの表面がドライ洗浄される。このために、ローラコンベア４による搬送経路の所定の位置にランプハウス１が設けられている。

ランプハウス１は、鉛直方向の下方に開口１０を有しており、内部に紫外線ランプであるエキシマランプと２と、ガス噴出孔３０を有する不活性ガス供給管３が配置されている。

図面ではエキシマランプ２が１つ描かれているが、複数設けられていてもよい。
また、ランプハウス１の開口１０を形成する下端部は基板Ｗに対して非接触状態で対面しており、ローラコンベア４による基板Ｗの搬送高さを調整することによって、基板Ｗの表面とランプハウス１との間に微小隙間を持たせている。
図面では開口１０を破線で示している。

ランプハウス１には、その上部に不活性ガスとしての窒素ガス（Ｎ₂ ガス）を乾燥状態で供給する不活性ガス供給管３が配置されており、ガス噴出孔３０からランプハウス１内には所定の圧力でドライ窒素ガスが供給され、内部は酸素を含まない雰囲気下に置かれる。これによって、基板Ｗの表面近傍に至るまでの間でエキシマランプ２から照射される紫外線が減衰するのを抑制している。

ランプハウス１より搬送方向の上流側に基板Ｗが搬入される前方緩和室６が連結され、ランプハウス１より搬送方向の下流側に基板Ｗが搬出される後方緩和室７が連結されている。
前方緩和室６は、基板Ｗに対向する方向であって、鉛直方向の下方に開口６０を有するものであって、前方緩和室６の上壁６１はエキシマランプ２より上方側に位置している。図面では開口６０を破線で示している。
後方緩和室７は、基板Ｗに対向する方向であって、鉛直方向の下方に開口７０を有するものであって、後方緩和室７の上壁７１はエキシマランプ２より上方側に位置している。図面では開口７０を破線で示している。
また、前方緩和室６と後方緩和室７の内部は、構造物が全く存在しない、単なる直方体空間となっており、前方緩和室６と後方緩和室７の内部空間の大きさは、それぞれ０．１５〜０．２ｍ^３である。

図１に示すように、ランプハウス１の鉛直方向に伸びる側壁１１によって、前方緩和室６の開口６０とランプハウス１の開口１０が形成されるものであり、ランプハウス１の鉛直方向に伸びる側壁１２によって、ランプハウス１の開口１０と後方緩和室７の開口７０が形成されるものである。

チャンバー５は、搬送されてくる基板Ｗに対して鉛直方向の下方の位置に排気管８が接続されており、チャンバー５内のガスを装置外に排気するものである。

前方緩和室６の開口６０を形成する下端部は基板Ｗに対して非接触状態で対面しており、後方緩和室７の開口７０を形成する下端部も基板Ｗに対して非接触状態で対面している。
前方緩和室６の開口６０を形成する下端部とチャンバー５の上端部との間には、隙間Ｋが形成されており、後方緩和室７の開口７０を形成する下端部とチャンバー５の上端部との間には、隙間Ｋが形成されており、これらの隙間Ｋを利用して、基板Ｗをチャンバー５内に搬入・搬出するものである。

このような紫外線処理装置では、隙間Ｋが形成されているために、紫外線処理装置の周辺に所定以上の大きな気流が発生すると、この隙間Ｋから外気がランプハウス１内に向かって流入してくる。
その際、流入してきた外気は、前方緩和室６の開口６０と後方緩和室７の開口７０を通り前方緩和室６と後方緩和室７流入し、さらに、ランプハウス１の開口１０からはランプハウス１外に向けて不活性ガスが流出しているので、前方緩和室６と後方緩和室７に流入した外気の圧力は、前方緩和室６と後方緩和室７という部屋に拡散することで緩和されて弱まり、さらに、前方緩和室６と後方緩和室７内で不活性ガスと衝突して滞留することになり、ランプハウス１の開口１０と基板Ｗとの間の空間に流入することを防止できるものである。

さらには、紫外線処理装置の周辺に所定以上の大きな気流が発生すると、隙間Ｋから外気がチャンバー５内に流入してくる。
その際、チャンバー５には、排気管８が接続されており、この排気管８は搬送されてくる基板Ｗに対して鉛直方向の下方の位置に設けられているので、チャンバー５内では、排気されるガスの流れが、ランプハウス１から遠ざかる方向に向かって流れるものであり、チャンバー５内に流入してきた外気は、ランプハウス１内には流れ込むことがなく、外部に排気される。

つまり、前方緩和室６と後方緩和室７とチャンバーに５流入した外気は、ランプハウス１の開口１０と基板Ｗとの間の空間には侵入することがなく、エキシマランプと基板Ｗとの間の酸素濃度を均一に保つことができ、基板Ｗの表面に紫外線が均一に照射され、基板Ｗの表面を均一に処理することができるものである。

次に、チャンバーを有しないランプハウスのみからなる紫外線照射装置の例を示す。
図３は、本願発明の紫外線照射装置のランプの管軸と直交する方向の断面図である。
図４は、図３における紫外線処理装置の斜視図である。
図４では、ランプハウス内の構造物として、エキシマランプ２と側壁１１，１２を破線で示し、不活性ガス供給管３とローラコンベア４は省略している。
図３、図４に示す紫外線照射装置は、図１、図２に示す紫外線処理装置からチャンバーを取り除き、ランプハウスに連結された前方緩和室と後方緩和室に排気管が接続された構造であり、ランプハウスと、そのランプハウス内に収容された紫外線ランプ及び不活性ガス供給間の構造は同じである。
Ｗは洗浄が行われる被処理物としての基板であり、図１に示す基板と同様のものである。
この基板Ｗは、搬送手段として、例えばローラコンベア４により同図に矢印で示した方向に搬送され、ランプハウス１と対向する位置で基板Ｗの表面がドライ洗浄される。

図３、図４に示す紫外線照射装置は、上述した紫外線処理装置と同様の構造部分の説明は省略し、構造上の違いがある部分を以下に説明する。

前方緩和室６には排気管８１が接続されており、後方緩和室７には排気管８２が接続されている。

このような紫外線照射装置では、周辺に所定以上の大きな気流が発生すると、この隙間Ｋから外気がランプハウス１内に向かって流入してくる。
その際、流入してきた外気は、前方緩和室６の開口６０と後方緩和室７の開口７０を通り前方緩和室６と後方緩和室７流入し、さらに、ランプハウス１の開口１０からはランプハウス１外に向けて不活性ガスが流出しているので、前方緩和室６と後方緩和室７に流入した外気の圧力は、前方緩和室６と後方緩和室７という部屋に拡散することで緩和されて弱まり、さらに、前方緩和室６と後方緩和室７内で不活性ガスと衝突して滞留することになる。

さらに、前方緩和室６と後方緩和室７に流入して滞留した外気は、不活性ガスと共に排気管８１、８２によって、装置外に確実に排気される。

つまり、前方緩和室６と後方緩和室７に流入した外気は、ランプハウス１の開口１０と基板Ｗとの間の空間には侵入することがなく、エキシマランプ２と基板Ｗとの間の酸素濃度を均一に保つことができ、基板Ｗの表面に紫外線が均一に照射され、基板Ｗの表面を均一に処理することができるものである。

次に、図１に示す本発明の紫外線処理装置と図６に示す従来の紫外線処理装置を用いて、エキシマランプが消灯している状態で、ランプハウスのエキシマの直下であって、基板が通る位置での酸素濃度を調べる実験を行った。

この実験では、表１に示す構成を満たす紫外線処理装置を用いた。
また、この実験では、それぞれの装置において、基板を搬入・搬出する隙間に向けて外気を強制的に流し、その時の風速と酸素濃度を測定した。実験結果を、図５に示す。

図５では、それぞれの風速において、左側の棒グラフａが従来の紫外線処理装置における酸素濃度を示し、右側の棒グラフｂが本願発明の紫外線処理装置における酸素濃度を示すものである。
図５の実験結果からわかるように、風速が１．８ｍ／ｓ以下では、本願発明の紫外線処理装置と従来の紫外線処理装置では、酸素濃度の違いに差はほとんど見られなかった。
しかしながら、風速が３．６ｍ／ｓとなると、従来の紫外線処理装置では酸素濃度が９．０％となり、急激に酸素濃度が上昇し、ランプハウス１の開口１０と基板Ｗとの間の空間に外気が流れ込んできていることがわかる。一方、本願発明の紫外線処理装置では酸素濃度は１．０％であり、ランプハウス１の開口１０と基板Ｗとの間の空間に外気が流れ込むことを防止できていることがわかる。
紫外線処理装置の周囲にウエットエッチング装置が配置された場合、紫外線処理装置の周囲では、通常、風速２〜３ｍ／ｓの気流が発生するものであり、本願発明の紫外線処理装置では、ランプハウス１の開口１０と基板Ｗとの間の空間に外気が流れ込むことを防止できる効果がある。

さらに、風速が５．５ｍ／ｓとなると、従来の紫外線処理装置では酸素濃度が１４．０％となり、ランプハウス１の開口１０と基板Ｗとの間の空間に外気が大量に流れ込んできていることがわかる。一方、本願発明の紫外線処理装置では酸素濃度は２．５％であり、ランプハウス１の開口１０と基板Ｗとの間の空間に外気が流れ込むことを十分に防止できていることがわかる。

１ランプハウス
１０ランプハウスの開口
２エキシマランプ
３不活性ガス供給管
３０ガス噴出孔
４ローラコンベア
５チャンバー
６前方緩和室
６０前方緩和室の開口
６１前方緩和室の上壁
７後方緩和室
７０後方緩和室の開口
７１後方緩和室の上壁
８排気管
８１排気管
８２排気管

Claims

鉛直方向の下方に開口を有するランプハウスと、該ランプハウス内に収容された紫外線ランプ及びガス噴出孔を有する不活性ガス供給管と、被処理物を搬送する搬送機構と、チャンバーとを備え、被処理物を搬送しながら紫外線を照射する紫外線処理装置において、
前記ランプハウスより搬送方向の上流側に被処理物が搬入される前方緩和室が連結され、前記ランプハウスより搬送方向の下流側に被処理物が搬出される後方緩和室が連結され、
前記前方緩和室と前記後方緩和室は、鉛直方向の下方に開口が形成されており、
前記チャンバーには、排気管が接続されていることを特徴とする紫外線処理装置。
鉛直方向の下方に開口を有するランプハウスと、該ランプハウス内に収容された紫外線ランプ及びガス噴出孔を有する不活性ガス供給管と、被処理物を搬送する搬送機構とを備え、被処理物を搬送しながら紫外線を照射する紫外線照射装置において、
前記ランプハウスより搬送方向の上流側に被処理物が搬入される前方緩和室が連結され、前記ランプハウスより搬送方向の下流側に被処理物が搬出される後方緩和室が連結され、
前記前方緩和室と前記後方緩和室は、鉛直方向の下方に開口が形成されており、
前記前方緩和室と前記後方緩和室には、それぞれ排気管が接続されていることを特徴とする紫外線照射装置。