JP2015120129A - 光照射装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】被処理物の被処理面の全面にわたって均一に処理を行うことができる光照射装置を提供する。【解決手段】被処理物が内部に配置される処理室と、前記被処理物に対して真空紫外線を出射する紫外線出射ランプと、前記処理室内に活性種源を含む処理用ガスを供給するガス供給手段とを備えた光照射装置であって、前記処理室における被処理物配置領域の両側に、当該処理室に処理用ガスを供給するためのガス供給口および当該処理室内のガスを排出するガス排出口が設けられることによって、当該処理室内に当該ガス供給口から当該ガス排出口に向かって処理用ガスが流通するガス流路が形成されており、前記ガス供給口におけるガス量の、前記ガス排出口における到達度が、６０〜９５％に制御されることを特徴とする。【選択図】図１
Description
本発明は、紫外線を照射する光照射装置に関する。更に詳しくは、本発明は、半導体や液晶等の製造工程におけるレジストの光アッシング処理、ナノインプリント法におけるテンプレートのパターン面に付着したレジストの除去処理、液晶用のガラス基板やシリコンウエハなどのドライ洗浄処理、プリント基板製造工程におけるデスミア処理に好適に適用することができる光照射装置に関する。
例えば半導体素子や液晶パネル等の製造工程においては、レジストのアッシング処理や、ガラス基板またはシリコンウエハに対するドライ洗浄処理が行われる。また、ナノインプリント法においては、テンプレートのパターン面に付着したレジストの除去処理が行われる。更に、プリント基板製造工程においては、配線基板材料に対して、デスミア処理や絶縁層の表面の粗面化処理が行われる。そして、これらの処理を実行する手段としては、酸素ガスなどの活性種源を含む処理用ガスの雰囲気下において、被照射物に対して紫外線を照射する光照射装置が知られている（例えば特許文献１参照。）。
この光照射装置においては、被処理物の周囲の処理用ガスに真空紫外線が照射されることにより、処理用ガス中の酸素ガスが分解して酸素ラジカルが生成される。そして、この酸素ラジカルが被処理物に接触することにより、被処理物に対するアッシング、具体的には被処理物の被処理面や被処理物に付着した異物のアッシングが行われる。
このような光照射装置においては、被処理物に対するアッシングが進行するに伴って、活性種源である酸素ガスが消費されると共に、ＣＯ2 等の分解ガスが生成する。このため、被処理物の周囲の処理用ガス中の活性種源の濃度が低下すると共に、ＣＯ2 等の分解ガスが紫外線を吸収することにより、酸素ラジカルの生成量が低下する。このような理由から、通常、被処理物の一端側から他端側に向かって新鮮な処理用ガスを供給しながら、当該被処理物に対する紫外線の照射が行われる。
しかしながら、上記の光照射装置においては、以下のような問題があることが判明した。
被処理物に対するアッシングによって生成したＣＯ2 等の分解ガスは、処理用ガスと共に流れる。このため、処理用ガスの流れの下流側領域における酸素ガスの濃度は、新鮮な処理用ガスが供給される上流側領域における酸素ガスの濃度より低くなる。また、下流側領域におけるＣＯ2 等の分解ガスの濃度は上流側領域の分解ガスの濃度より高くなる。これにより、下流側領域における酸素ラジカルの生成量が上流側領域における酸素ラジカルの生成量より低くなるため、被処理物の被処理面の全面にわたって均一に処理を行うことが困難である。
被処理物に対するアッシングによって生成したＣＯ2 等の分解ガスは、処理用ガスと共に流れる。このため、処理用ガスの流れの下流側領域における酸素ガスの濃度は、新鮮な処理用ガスが供給される上流側領域における酸素ガスの濃度より低くなる。また、下流側領域におけるＣＯ2 等の分解ガスの濃度は上流側領域の分解ガスの濃度より高くなる。これにより、下流側領域における酸素ラジカルの生成量が上流側領域における酸素ラジカルの生成量より低くなるため、被処理物の被処理面の全面にわたって均一に処理を行うことが困難である。
本発明の目的は、被処理物の被処理面の全面にわたって均一に処理を行うことができる光照射装置を提供することにある。
本発明の光照射装置は、被処理物が内部に配置される処理室と、前記被処理物に対して真空紫外線を出射する紫外線出射ランプと、前記処理室内に活性種源を含む処理用ガスを供給するガス供給手段とを備えた光照射装置であって、
前記処理室における被処理物配置領域の両側に、当該処理室に処理用ガスを供給するためのガス供給口および当該処理室内のガスを排出するガス排出口が設けられることによって、当該処理室内に当該ガス供給口から当該ガス排出口に向かって処理用ガスが流通するガス流路が形成されており、
前記ガス供給口におけるガス量の、前記ガス排出口における到達度が、６０〜９５％に制御されることを特徴とする。
前記処理室における被処理物配置領域の両側に、当該処理室に処理用ガスを供給するためのガス供給口および当該処理室内のガスを排出するガス排出口が設けられることによって、当該処理室内に当該ガス供給口から当該ガス排出口に向かって処理用ガスが流通するガス流路が形成されており、
前記ガス供給口におけるガス量の、前記ガス排出口における到達度が、６０〜９５％に制御されることを特徴とする。
本発明の光照射装置においては、前記ガス供給口におけるガス量を設定する処理用ガス供給量調整手段と、
前記ガス排出口におけるガス量を測定する流量計と
を有することが好ましい。
また、前記ガス供給口におけるガス量を設定する処理用ガス供給量調整手段と、
前記ガス排出口におけるガス圧を測定する圧力計と
を有することが好ましい。
前記ガス供給口におけるガス量を設定する処理用ガス供給量調整手段と、
前記ガス排出口におけるガス中の特定ガス成分の濃度を測定するガス濃度測定手段と
を有することが好ましい。
また、前記ガス流における処理用ガスの流通方向の両側方の位置に、前記処理室からガスを漏洩するガス漏洩部が形成されていることが好ましい。
また、前記処理室から漏洩したガスを回収するガス回収室が、当該処理室を包囲するよう設けられていることが好ましい。
このような光照射装置においては、動作中において、前記ガス回収室の内圧が、前記処理室の内圧よりも低い圧力に保たれていることが好ましい。
また、動作中において、前記ガス回収室の内圧が、大気圧よりも低い圧力に保たれていることが好ましい。
前記ガス排出口におけるガス量を測定する流量計と
を有することが好ましい。
また、前記ガス供給口におけるガス量を設定する処理用ガス供給量調整手段と、
前記ガス排出口におけるガス圧を測定する圧力計と
を有することが好ましい。
前記ガス供給口におけるガス量を設定する処理用ガス供給量調整手段と、
前記ガス排出口におけるガス中の特定ガス成分の濃度を測定するガス濃度測定手段と
を有することが好ましい。
また、前記ガス流における処理用ガスの流通方向の両側方の位置に、前記処理室からガスを漏洩するガス漏洩部が形成されていることが好ましい。
また、前記処理室から漏洩したガスを回収するガス回収室が、当該処理室を包囲するよう設けられていることが好ましい。
このような光照射装置においては、動作中において、前記ガス回収室の内圧が、前記処理室の内圧よりも低い圧力に保たれていることが好ましい。
また、動作中において、前記ガス回収室の内圧が、大気圧よりも低い圧力に保たれていることが好ましい。
本発明の光照射装置によれば、ガス供給口におけるガス量の、ガス排出口における到達度が、６０〜９５％に制御されることにより、処理用ガスの流路の下流側領域において、活性種源の濃度の低下が抑制されると共に分解ガスの濃度の上昇が抑制される。このため、被処理物の被処理面の全面にわたって均一に処理を行うことができる。
以下、本発明の光照射装置の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の光照射装置の一例における内部の構成の概略を示す説明用断面図である。図２は、図１に示す光照射装置において、光源ユニットを取り外した状態を示す平面図である。
この光照射装置においては、例えば略平板状の被処理物Ｗが載置される載置台１０が設けられている。載置台１０上には、当該載置台１０の上面の周縁部に沿って配置された矩形枠状の処理室形成材１５を介して、光源ユニット２０が配置されている。
図１は、本発明の光照射装置の一例における内部の構成の概略を示す説明用断面図である。図２は、図１に示す光照射装置において、光源ユニットを取り外した状態を示す平面図である。
この光照射装置においては、例えば略平板状の被処理物Ｗが載置される載置台１０が設けられている。載置台１０上には、当該載置台１０の上面の周縁部に沿って配置された矩形枠状の処理室形成材１５を介して、光源ユニット２０が配置されている。
光源ユニット２０は、略直方体の箱型形状のケーシング２１を備えている。このケーシング２１の下壁部には、真空紫外線を透過する略平板状の紫外線透過窓２２が設けられている。ケーシング２１の内部には、密閉されたランプ収容室Ｓ１が形成されている。また、紫外線透過窓２２と載置台１０との間には、処理室形成材１５に取り囲まれることによって、被処理物Ｗが処理される処理室Ｓ２が形成されている。
また、図示の例の光照射装置においては、処理室Ｓ２から漏洩したガスを回収するガス回収室Ｓ３が、当該処理室Ｓ２を包囲するよう設けられている。具体的に説明すると、この光照射装置は、上壁部に開口を有する略直方体の箱型形状のガス回収室形成材５０を備えている。このガス回収室形成材５０の内部には、載置台１０および処理室形成材１５が収容されている。光源ユニット２０は、ケーシング２１がガス回収室形成材５０の開口に嵌め込まれた状態で、処理室形成材１５上に配置されている。そして、ガス回収室形成材５０の内面と、載置台１０および処理室形成材１５の外面とによって取り囲まれることにより、ガス回収室Ｓ３が形成されている。
ランプ収容室Ｓ１には、棒状の複数の紫外線出射ランプ２５が、同一水平面内において互いに平行に並ぶよう配置されている。また、ランプ収容室Ｓ１における紫外線出射ランプ２５の上方には、反射ミラー（図示せず）が設けられている。また、ケーシング２１には、例えば窒素ガスなどの不活性ガスによってランプ収容室Ｓ１内をパージするガスパージ手段（図示せず）が設けられている。
紫外線出射ランプ２５としては、真空紫外線を放射するものであれば、公知の種々のランプを用いることができる。具体的には例えば、紫外線出射ランプ２５としては、１８５ｎｍの真空紫外線を放射する低圧水銀ランプ、中心波長が１７２ｎｍの真空紫外線を放射するキセノンエキシマランプ、あるいは、発光管内にキセノンガスが封入されると共に、発光管の内面に例えば１９０ｎｍの真空紫外線を出射する蛍光体が塗布されてなる蛍光エキシマランプなどを例示することができる。
紫外線透過窓２２を構成する材料としては、紫外線出射ランプ２５から放射される真空紫外線について透過性を有し、かつ、真空紫外線および生成される活性種に対する耐性を有するものであればよい。このような材料としては、例えば合成石英ガラスを用いることができる。
載置台１０には、被処理物Ｗが配置される被処理物配置領域の一側（図において右側）に、処理室Ｓ２内に処理用ガスを供給するガス供給口１２が載置台１０の厚み方向に貫通するよう形成されている。また、被処理物Ｗが配置される被処理物配置領域の他側（図において左側）には、処理室Ｓ２内のガスを排出するガス排出口１３が載置台１０の厚み方向に貫通するよう形成されている。これにより、処理室Ｓ２内にガス供給口１２からガス排出口１３に向かって処理用ガスが流通するガス流路が形成されている。ガス供給口１２およびガス排出口１３の各々における開口形状は、紫外線出射ランプ２５のランプ軸方向に沿って延びる帯状とされている。
ガス供給口１２には、ガス管４１が接続されている。このガス管４１には、処理室Ｓ２に処理用ガスを供給する処理用ガス供給手段４０が接続されている。ガス管４１には、ガス供給口１２におけるガス量を測定する流量計４２が設けられている。また、ガス管４１には、処理用ガス供給手段４０と流量計４２との間の位置に、ガス供給口１２におけるガス量を設定する処理用ガス供給量調整手段４５が設けられている。
処理用ガス供給手段４０から供給される処理用ガスとしては、活性種源を含むものが用いられる。処理用ガス中に含まれる活性種源としては、真空紫外線を受けることによって活性種が生成されるものであればよい。このような活性種源の具体例としては、酸素（Ｏ2 ）、オゾン（Ｏ3 ）等の酸素ラジカルを発生させるもの、水蒸気等のＯＨラジカルを発生させるもの、ハロゲンラジカルを発生させるもの（例えば四フッ化炭素（ＣＦ4 ）等のフッ素ラジカルを発生させるもの。塩素（Ｃｌ2 ）等の塩素ラジカルを発生させるもの、臭化水素（ＨＢｒ）等の臭素ラジカルを発生させるもの）などが挙げられる。これらの中では、酸素ラジカルを発生させるものが好ましい。
処理用ガス中の活性種源の濃度は、５０体積％以上であることが好ましく、より好ましくは７０体積％以上である。このような処理用ガスを用いれば、当該処理用ガスが真空紫外線を受けることにより、十分な量の活性種が生成するため、所期の処理を確実に行うことができる。
ガス排出口１３には、ガス管４６が接続されている。このガス管４６には、ガス排出口１３におけるガス中の特定ガス成分例えばオゾンの濃度を測定するオゾン濃度計４７およびガス排出口１３におけるガス量を測定する流量計４８が設けられている。
また、載置台１０には、被処理物Ｗを加熱する加熱手段（図示せず）が設けられていることが好ましい。このような構成によれば、被処理物Ｗの被処理面の温度が上昇されることに伴って活性種による作用を促進させることができる。そのため、被処理物Ｗに対する処理を効率よく行うことができる。また、処理用ガスがガス供給口１２を流通することによって、処理室Ｓ２内に加熱された処理用ガスを供給することができる。そのため、処理用ガスが被処理物Ｗの被処理面に沿って流通されることによっても被処理物Ｗの被処理面の温度を上昇させることができ、その結果、上記効果を一層確実に得ることができる。
加熱手段による加熱条件は、被処理物Ｗの被処理面の温度が、例えば８０℃以上、３４０℃以下となる条件であることが好ましく、より好ましくは、８０℃以上、２００℃以下となる条件である。
加熱手段による加熱条件は、被処理物Ｗの被処理面の温度が、例えば８０℃以上、３４０℃以下となる条件であることが好ましく、より好ましくは、８０℃以上、２００℃以下となる条件である。
処理室Ｓ２におけるガス供給口１２からガス排出口１３までのガス流路における処理用ガスの流通方向の両側方の位置には、処理室Ｓ２内のガスを当該処理室Ｓ２からガス回収室Ｓ３に漏洩するガス漏洩部が形成されている。具体的に説明すると、処理室形成材１５におけるガス流路の両側（図２において上側および下側）の側壁部の上端と、光源ユニット２０のケーシンク２１の下面との間には、図３に示すように、間隙Ｇが形成されており、この間隙Ｇによってガス漏洩部が形成されている。
尚、本実施形態においては、図３における隙間Ｇを形成したと記載したが、当該隙間Ｇはガスが漏洩することができるものであれば良く、種々の形態を取ることができる。例えば、光源ユニット２０のケーシング２１の下面と処理室形成材１５との間や、紫外線透過窓２２と処理室形成材１５との間にわずかな隙間が形成されていても良い。
尚、本実施形態においては、図３における隙間Ｇを形成したと記載したが、当該隙間Ｇはガスが漏洩することができるものであれば良く、種々の形態を取ることができる。例えば、光源ユニット２０のケーシング２１の下面と処理室形成材１５との間や、紫外線透過窓２２と処理室形成材１５との間にわずかな隙間が形成されていても良い。
ガス回収室形成材５０における一側壁部５１には、ガス回収室Ｓ３内に空気を導入する空気導入口５５が形成されている。また、ガス回収室形成材５０における他側壁部５２には、ガス回収室Ｓ３内のガスを吸引するガス吸引口５６が形成されている。このガス吸引口５６は、ガス回収室Ｓ３を減圧する減圧手段（図示省略）に接続されている。例えばブロアーなどの減圧手段によってガス回収室Ｓ３内のガスを排気することにより、ガス回収室Ｓ３内を減圧状態に保つことができる。
また、この光照射装置には、処理室Ｓ２の内圧とガス回収室Ｓ３の内圧との差を測定する差圧計５７が設けられている。
また、この光照射装置には、処理室Ｓ２の内圧とガス回収室Ｓ３の内圧との差を測定する差圧計５７が設けられている。
本発明の光照射装置においては、以下のようにして被処理物Ｗに対する紫外線の照射が行われる。
先ず、載置台１０上における被処理物配置領域に被処理物Ｗが載置される。この被処理物Ｗは、必要に応じて、載置台１０に設けられた加熱手段によって加熱される。
次いで、ガスパージ手段によって、ランプ収容室Ｓ１に不活性ガスが供給される。これにより、不活性ガスによってランプ収容室Ｓ１内がパージされる。
また、処理用ガス供給手段によって、処理用ガスがガス供給口１２を介して処理室Ｓ２に供給される。処理室Ｓ２内に供給された処理用ガスは、ガス排出口１３を介して当該処理室Ｓ２から排出される。これにより、処理室Ｓ２内においては、ガス供給口１２からガス排出口１３に向うガス流路に沿って、処理用ガスが流通する。このとき、ガス供給口１２から処理室Ｓ２内に供給された処理用ガスの一部は、ガス漏洩部からガス回収室Ｓ３に漏洩する。
先ず、載置台１０上における被処理物配置領域に被処理物Ｗが載置される。この被処理物Ｗは、必要に応じて、載置台１０に設けられた加熱手段によって加熱される。
次いで、ガスパージ手段によって、ランプ収容室Ｓ１に不活性ガスが供給される。これにより、不活性ガスによってランプ収容室Ｓ１内がパージされる。
また、処理用ガス供給手段によって、処理用ガスがガス供給口１２を介して処理室Ｓ２に供給される。処理室Ｓ２内に供給された処理用ガスは、ガス排出口１３を介して当該処理室Ｓ２から排出される。これにより、処理室Ｓ２内においては、ガス供給口１２からガス排出口１３に向うガス流路に沿って、処理用ガスが流通する。このとき、ガス供給口１２から処理室Ｓ２内に供給された処理用ガスの一部は、ガス漏洩部からガス回収室Ｓ３に漏洩する。
その後、光源ユニット２０における紫外線出射ランプ２５が点灯される。そして、紫外線出射ランプ２５からの真空紫外線は、紫外線透過窓２２を介して、被処理物Ｗに照射されると共に、紫外線透過窓２２と被処理物Ｗと間隙を流通する処理用ガスに照射される。これにより、処理用ガスに含まれる活性種源が分解されることにより、活性種が生成される。その結果、被処理物Ｗの被処理面に到達する真空紫外線、および、真空紫外線により生成される活性種によって、被処理物Ｗの所要の処理が行われる。
以上において、ガス供給口１２におけるガス量の、ガス排出口１３における到達度（以下、「ガス量到達度」という。）が、６０〜９５％、好ましくは６３〜９３％に制御される。このガス量到達度は、ガス供給口１２におけるガス量に対するガス排出口１３におけるガス量の割合を意味する。図示の例の光照射装置においては、流量計４２によって測定されるガス量と、流量計４８によって測定されるガス量とから、ガス量到達度を確認することができる。また、ガス量到達度が変化すると、ガス排出口におけるガス中の特定ガス成分であるオゾンの濃度が変化する。このため、予め、ガス量到達度とガス排出口におけるガス中のオゾンの濃度とに関する検量線などを作成することにより、オゾン濃度計４７によって測定されるオゾンの濃度から、ガス量到達度を確認することもできる。
ガス量到達度が６０％未満である場合には、処理用ガスがガス流路における上流側領域から下流側領域に流れにくく、当該下流側領域において生成した分解ガスが滞留する。そのため，ガス流路における下流側領域の分解ガスの濃度が高くなる。一方、ガス量到達度が９５％を超える場合には、ガス流路の上流領域において生成した分解ガスの全部または大部分が下流側領域に流れる。そのため、ガス流路における下流側領域の分解ガスの濃度が高くなる。
ガス到達度は、ガス漏洩部の大きさ、具体的には、処理室形成材Ｓ２におけるガス流路の両側の側壁部の上端と、光源ユニット２０のケーシンク２１の下面との間には間隙の大きさを変えることにより、調整することができる。
また、紫外線透過窓２２と被処理物Ｗとの離間距離を０．１〜３ｍｍとしたとき、ガス供給口１２におけるガス量は、被処理物Ｗ上における処理ガス流速が好ましくは１〜１００ｍｍ／ｓｅｃ、より好ましくは２〜５０ｍｍ／ｓｅｃになるように調整される。
ガス量到達度が６０％未満である場合には、処理用ガスがガス流路における上流側領域から下流側領域に流れにくく、当該下流側領域において生成した分解ガスが滞留する。そのため，ガス流路における下流側領域の分解ガスの濃度が高くなる。一方、ガス量到達度が９５％を超える場合には、ガス流路の上流領域において生成した分解ガスの全部または大部分が下流側領域に流れる。そのため、ガス流路における下流側領域の分解ガスの濃度が高くなる。
ガス到達度は、ガス漏洩部の大きさ、具体的には、処理室形成材Ｓ２におけるガス流路の両側の側壁部の上端と、光源ユニット２０のケーシンク２１の下面との間には間隙の大きさを変えることにより、調整することができる。
また、紫外線透過窓２２と被処理物Ｗとの離間距離を０．１〜３ｍｍとしたとき、ガス供給口１２におけるガス量は、被処理物Ｗ上における処理ガス流速が好ましくは１〜１００ｍｍ／ｓｅｃ、より好ましくは２〜５０ｍｍ／ｓｅｃになるように調整される。
被処理物Ｗ上における処理用ガスの流速（紫外線透過窓２２と被処理物Ｗとの間隙を流通する処理用ガスの流速）は、以下のようにして求めることができる。
処理室Ｓ２のガス流通空間における処理用ガスの流通方向に垂直な断面の断面積Ｃは、被処理物Ｗ上における処理用ガスの流通空間（紫外線透過窓２２と被処理物Ｗとの間隙）における処理用ガスの流通方向に垂直な断面の断面積Ｃ１と、被処理物Ｗの周囲の処理用ガスの流通空間における処理用ガスの流通方向に垂直な断面の断面積Ｃ２との和である（Ｃ＝Ｃ１＋Ｃ２）。
そして、上記断面積Ｃ１に対する上記断面積Ｃ２の比率（Ｃ２／Ｃ１×１００）が２％以下である場合、または、ガス量到達度が７０％以上である場合には、上記処理用ガスの流速を下記の式（１）によって算出（近似）することができる。
式（１）：Ｖ＝Ｑ／Ｃ
但し、Ｖは、被処理物Ｗ上における処理用ガスの流速（単位：ｍ／ｓ）、Ｑは、ガス排出口１３に流れる処理用ガスの流量（単位：ｍｍ3 ／ｓｅｃ）、Ｃは、処理室Ｓ２のガス流通空間における処理用ガスの流通方向に垂直な断面の断面積（単位：ｍｍ2 ）である。ここで、ガス排出口１３に流れる処理用ガスの流量は、処理室Ｓ２に供給される処理用ガスの流量にガス量到達度を乗じた値である。
また、上記断面積Ｃ１に対する上記断面積Ｃ２の比率（Ｃ２／Ｃ１×１００）が２％を超える場合、または、ガス量到達度が７０％未満である場合には、例えば汎用熱流体解析ソフトウェア「ＡＮＳＹＳ Ｆｌｕｅｎｔ」（ＡＮＳＹＳ社製) を用い、下記のような条件設定を行って処理室Ｓ２内における処理用ガスの挙動を解析することにより、上記処理用ガスの流速を算出することができる。
流路モデル：載置台１０、被処理物Ｗ、紫外線透過窓２２、紫外線透過窓２２と被処理物Ｗとの間隙、シール部材等の形状や配置などから処理用ガスの流路モデルを設定する。 処理用ガスの物性条件設定：処理用ガスの密度および粘性係数（例えば処理用ガスが酸素ガスであれば、密度が１．２９９９ｋｇ／ｍ3 、粘性係数が１．９２×１０-5Ｐａ・ｓ）を入力する。
境界条件設定：処理用ガスの流入口（ガス供給口１２の開口）は（ｍ／ｓ）で設定される。処理用ガスの流出口（ガス排出口の開口）は大気圧面とされる。
また、処理用ガスの流速の均一性を確認するために、定常計算で行われる。また、処理用ガスの流速は、被処理物Ｗの被処理面の上方空間の平均値として求められる（近似される）。
処理室Ｓ２のガス流通空間における処理用ガスの流通方向に垂直な断面の断面積Ｃは、被処理物Ｗ上における処理用ガスの流通空間（紫外線透過窓２２と被処理物Ｗとの間隙）における処理用ガスの流通方向に垂直な断面の断面積Ｃ１と、被処理物Ｗの周囲の処理用ガスの流通空間における処理用ガスの流通方向に垂直な断面の断面積Ｃ２との和である（Ｃ＝Ｃ１＋Ｃ２）。
そして、上記断面積Ｃ１に対する上記断面積Ｃ２の比率（Ｃ２／Ｃ１×１００）が２％以下である場合、または、ガス量到達度が７０％以上である場合には、上記処理用ガスの流速を下記の式（１）によって算出（近似）することができる。
式（１）：Ｖ＝Ｑ／Ｃ
但し、Ｖは、被処理物Ｗ上における処理用ガスの流速（単位：ｍ／ｓ）、Ｑは、ガス排出口１３に流れる処理用ガスの流量（単位：ｍｍ3 ／ｓｅｃ）、Ｃは、処理室Ｓ２のガス流通空間における処理用ガスの流通方向に垂直な断面の断面積（単位：ｍｍ2 ）である。ここで、ガス排出口１３に流れる処理用ガスの流量は、処理室Ｓ２に供給される処理用ガスの流量にガス量到達度を乗じた値である。
また、上記断面積Ｃ１に対する上記断面積Ｃ２の比率（Ｃ２／Ｃ１×１００）が２％を超える場合、または、ガス量到達度が７０％未満である場合には、例えば汎用熱流体解析ソフトウェア「ＡＮＳＹＳ Ｆｌｕｅｎｔ」（ＡＮＳＹＳ社製) を用い、下記のような条件設定を行って処理室Ｓ２内における処理用ガスの挙動を解析することにより、上記処理用ガスの流速を算出することができる。
流路モデル：載置台１０、被処理物Ｗ、紫外線透過窓２２、紫外線透過窓２２と被処理物Ｗとの間隙、シール部材等の形状や配置などから処理用ガスの流路モデルを設定する。 処理用ガスの物性条件設定：処理用ガスの密度および粘性係数（例えば処理用ガスが酸素ガスであれば、密度が１．２９９９ｋｇ／ｍ3 、粘性係数が１．９２×１０-5Ｐａ・ｓ）を入力する。
境界条件設定：処理用ガスの流入口（ガス供給口１２の開口）は（ｍ／ｓ）で設定される。処理用ガスの流出口（ガス排出口の開口）は大気圧面とされる。
また、処理用ガスの流速の均一性を確認するために、定常計算で行われる。また、処理用ガスの流速は、被処理物Ｗの被処理面の上方空間の平均値として求められる（近似される）。
また、光照射装置の動作中において、ガス回収室Ｓ３の内圧は、処理室Ｓ２の内圧よりも低い圧力に保たれていることが好ましい。これにより、処理室Ｓ２内のガスをガス漏洩部を介してガス回収室Ｓ３に確実に漏洩させることができる。具体的には，処理室Ｓ２の内圧とガス回収室Ｓ３の内圧との差は、５０Ｐａ以上、特に１００〜５００Ｐａであることが好ましい。
また、光照射装置の動作中において、ガス回収室Ｓ３の内圧が、大気圧よりも低い圧力に保たれていることが好ましい。これにより、ガス回収室Ｓ３に回収された処理用ガスが外部に流出することを防止することができる。また、ガス回収室Ｓ３に、空気導入口５５から空気が導入されることにより、回収された処理用ガスが希釈されるため、処理用ガス中の有害ガス等の処理が容易となる。具体的には、ガス回収室Ｓ３の内圧と大気圧との差が３０Ｐａ以上、特に３０〜１０００Ｐａであることが好ましい。
また、光照射装置の動作中において、処理室Ｓ２の内圧が、ランプ収容室Ｓ１の内圧よりも高い圧力に保たれていることが好ましい。これにより、ランプ収容室Ｓ１内のガスが処理室Ｓ２内に流入することを防止することができる。具体的には，処理室Ｓ２の内圧とランプ収容室Ｓ１の内圧との差は、３０Ｐａ以上、特に３０〜１０００Ｐａであることが好ましい。
本発明の光照射装置によれば、ガス供給口１２におけるガス量の、ガス排出口１３における到達度が、６０〜９５％に制御されることにより、処理用ガスの流路の下流側領域において、活性種源の濃度の低下が抑制されると共に分解ガスの濃度の上昇が抑制される。このため、被処理物Ｗの被処理面の全面にわたって均一に処理を行うことができる。
本発明の光照射装置においては、上記の実施の形態に限定されず、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、オゾン濃度計４７の代わりに、ガス排出口１３におけるガス圧を測定する圧力計が設けられていてもよい。ガス量到達度が変化すると、ガス排出口におけるガス圧が変化する。このため、予め、ガス量到達度とガス排出口におけるガス圧とに関する検量線などを作成することにより、圧力計によって測定されたガス圧から、ガス量到達度の変化を確認することができる。
例えば、オゾン濃度計４７の代わりに、ガス排出口１３におけるガス圧を測定する圧力計が設けられていてもよい。ガス量到達度が変化すると、ガス排出口におけるガス圧が変化する。このため、予め、ガス量到達度とガス排出口におけるガス圧とに関する検量線などを作成することにより、圧力計によって測定されたガス圧から、ガス量到達度の変化を確認することができる。
＜実験例１＞
以下、本発明の効果を確認するために行った実験例について説明する。
図１〜図３に示す構成に従って、下記の仕様により、実験用の光照射装置を作製した。［載置台（１０）］
寸法：６５０ｍｍ×５６０ｍｍ×２０ｍｍ
材質：アルミニウム
ガス供給口１２の開口寸法：５００ｍｍ×５ｍｍ
ガス排出口１３の開口寸法：５００ｍｍ×１０ｍｍ
［紫外線出射ランプ（２５）］
紫外線出射ランプの直径：４０ｍｍ
紫外線出射ランプの発光長：７００ｍｍ
入力電力：５００Ｗ
紫外線出射ランプの数：５本
［紫外線透過窓２２］
寸法：５５０ｍｍ×５５０ｍｍ×５ｍｍ
材質：合成石英ガラス
［処理室Ｓ２］
寸法：６００ｍｍ×５０４ｍｍ×０．５ｍｍ
［ガス回収室Ｓ３］
寸法：８００ｍｍ×７００ｍｍ×４０ｍｍ
以下、本発明の効果を確認するために行った実験例について説明する。
図１〜図３に示す構成に従って、下記の仕様により、実験用の光照射装置を作製した。［載置台（１０）］
寸法：６５０ｍｍ×５６０ｍｍ×２０ｍｍ
材質：アルミニウム
ガス供給口１２の開口寸法：５００ｍｍ×５ｍｍ
ガス排出口１３の開口寸法：５００ｍｍ×１０ｍｍ
［紫外線出射ランプ（２５）］
紫外線出射ランプの直径：４０ｍｍ
紫外線出射ランプの発光長：７００ｍｍ
入力電力：５００Ｗ
紫外線出射ランプの数：５本
［紫外線透過窓２２］
寸法：５５０ｍｍ×５５０ｍｍ×５ｍｍ
材質：合成石英ガラス
［処理室Ｓ２］
寸法：６００ｍｍ×５０４ｍｍ×０．５ｍｍ
［ガス回収室Ｓ３］
寸法：８００ｍｍ×７００ｍｍ×４０ｍｍ
下記の条件で光照射装置を作動させ、ガス排出口におけるゲージ圧（正圧）およびオゾンの濃度を測定した。結果を表１に示す。
［作動条件］
処理用ガス：酸素濃度１００％
ガス供給口におけるガス量：１Ｌ／ｍｉｎ
ガス排出口におけるガス量：表１の通り。
ガス回収室のゲージ圧（負圧）：７０Ｐａ
［作動条件］
処理用ガス：酸素濃度１００％
ガス供給口におけるガス量：１Ｌ／ｍｉｎ
ガス排出口におけるガス量：表１の通り。
ガス回収室のゲージ圧（負圧）：７０Ｐａ
表１の結果から、ガス量到達度が変化すると、ガス排出口におけるガス圧およびオゾンの濃度が変化することが理解される。従って、ガス排出口におけるガス圧またはオゾンの濃度によって、ガス量到達度の変化を確認することができる。
＜実験例２＞
実験例１で作製した光照射装置を用い、下記のプリント配線基板材料に対して下記の条件でデスミア処理を行った。
［プリント配線基板材料］
構成：銅箔上に絶縁層が積層されてなり、絶縁層にビアホールが形成されてなるもの。 平面の寸法：５００ｍｍ×５００ｍｍ×０．５ｍｍ
銅箔の厚みが３５μｍ
絶縁層の厚み：３０μｍ
ビアホールの直径：５０μｍ
［条件］
処理用ガス：酸素濃度１００％
照射窓とプリント配線基板との距離：０．５ｍｍ
載置台の温度：１２０℃
ガス供給口におけるガス量：０．３Ｌ／ｍｉｎ
ガス排出口におけるガス量：表１の通り。
ガス排出口側におけるゲージ圧（正圧）：表１の通り。
真空紫外線の照射時間：２００秒間
ガス回収室のゲージ圧（負圧）：７０Ｐａ
実験例１で作製した光照射装置を用い、下記のプリント配線基板材料に対して下記の条件でデスミア処理を行った。
［プリント配線基板材料］
構成：銅箔上に絶縁層が積層されてなり、絶縁層にビアホールが形成されてなるもの。 平面の寸法：５００ｍｍ×５００ｍｍ×０．５ｍｍ
銅箔の厚みが３５μｍ
絶縁層の厚み：３０μｍ
ビアホールの直径：５０μｍ
［条件］
処理用ガス：酸素濃度１００％
照射窓とプリント配線基板との距離：０．５ｍｍ
載置台の温度：１２０℃
ガス供給口におけるガス量：０．３Ｌ／ｍｉｎ
ガス排出口におけるガス量：表１の通り。
ガス排出口側におけるゲージ圧（正圧）：表１の通り。
真空紫外線の照射時間：２００秒間
ガス回収室のゲージ圧（負圧）：７０Ｐａ
光照射処理を行った後、プリント配線基板材料における処理用ガスの流路の上流側端部から３０ｍｍ離間した位置に形成されたビアホール、中央位置に形成されたビアホールおよび下流側端部から３０ｍｍ離間した位置に形成されたビアホールの各々の底部（銅箔）について、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）によって元素分析を行い、炭素と銅との比率（以下、「Ｃ／Ｃｕ比」という。）を測定した。尚、処理前のプリント配線基板材料における各ビアホールの底部のＣ／Ｃｕ比は、いずれも０．８０である。
そして、得られたＣ／Ｃｕ比から、下記式により、デスミア処理の均一度を求めた。結果を表２および図４に示す。
均一度＝（Ｃ／Ｃｕ比の最大値−Ｃ／Ｃｕ比の最小値）／（Ｃ／Ｃｕ比の最大値＋Ｃ／Ｃｕ比の最小値）×１００［％］
そして、得られたＣ／Ｃｕ比から、下記式により、デスミア処理の均一度を求めた。結果を表２および図４に示す。
均一度＝（Ｃ／Ｃｕ比の最大値−Ｃ／Ｃｕ比の最小値）／（Ｃ／Ｃｕ比の最大値＋Ｃ／Ｃｕ比の最小値）×１００［％］
表２および図４に示すように、ガス量到達度が６０〜９５％であれば、デスミア処理について良好な均一度（均一度が２０％以下）が得られることが確認された。
１０ 載置台
１２ ガス供給口
１３ ガス排出口
１５ 処理室形成材
２０ 光源ユニット
２１ ケーシング
２２ 紫外線透過窓
２５ 紫外線出射ランプ
４０ 処理用ガス供給手段
４１ ガス管
４２ 流量計
４５ 処理用ガス供給量調整手段
４６ ガス管
４７ オゾン濃度計
４８ 流量計
５０ ガス回収室形成材
５１ 一側壁部
５２ 他側壁部
５５ 空気導入口
５６ ガス吸引口
５７ 差圧計
Ｗ 被処理物
Ｓ１ ランプ収容室
Ｓ２ 処理室
Ｓ３ ガス回収室
１２ ガス供給口
１３ ガス排出口
１５ 処理室形成材
２０ 光源ユニット
２１ ケーシング
２２ 紫外線透過窓
２５ 紫外線出射ランプ
４０ 処理用ガス供給手段
４１ ガス管
４２ 流量計
４５ 処理用ガス供給量調整手段
４６ ガス管
４７ オゾン濃度計
４８ 流量計
５０ ガス回収室形成材
５１ 一側壁部
５２ 他側壁部
５５ 空気導入口
５６ ガス吸引口
５７ 差圧計
Ｗ 被処理物
Ｓ１ ランプ収容室
Ｓ２ 処理室
Ｓ３ ガス回収室
Claims (8)
- 被処理物が内部に配置される処理室と、前記被処理物に対して真空紫外線を出射する紫外線出射ランプと、前記処理室内に活性種源を含む処理用ガスを供給するガス供給手段とを備えた光照射装置であって、
前記処理室における被処理物配置領域の両側に、当該処理室に処理用ガスを供給するためのガス供給口および当該処理室内のガスを排出するガス排出口が設けられることによって、当該処理室内に当該ガス供給口から当該ガス排出口に向かって処理用ガスが流通するガス流路が形成されており、
前記ガス供給口におけるガス量の、前記ガス排出口における到達度が、６０〜９５％に制御されることを特徴とする光照射装置。 - 前記ガス供給口におけるガス量を設定する処理用ガス供給量調整手段と、
前記ガス排出口におけるガス量を測定する流量計と
を有することを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。 - 前記ガス供給口におけるガス量を設定する処理用ガス供給量調整手段と、
前記ガス排出口におけるガス圧を測定する圧力計と
を有することを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。 - 前記ガス供給口におけるガス量を設定する処理用ガス供給量調整手段と、
前記ガス排出口におけるガス中の特定ガス成分の濃度を測定するガス濃度測定手段と
を有することを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。 - 前記ガス流路における処理用ガスの流通方向の両側方の位置に、前記処理室からガスを漏洩するガス漏洩部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
- 前記処理室から漏洩したガスを回収するガス回収室が、当該処理室を包囲するよう設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
- 動作中において、前記ガス回収室の内圧が、前記処理室の内圧よりも低い圧力に保たれていることを特徴とする請求項６に記載の光照射装置。
- 動作中において、前記ガス回収室の内圧が、大気圧よりも低い圧力に保たれていることを特徴とする請求項７に記載の光照射装置。
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