JP2016062799A - エキシマ光照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】下方に光出射口が形成されたランプハウス内に、平坦壁面と側壁面とからなる断面扁平４角形状の放電容器の上下平坦壁面の外面に一対の外部電極が設けられたエキシマランプを複数本並列配置してなるエキシマ光照射装置において、隣接するエキシマランプの高電圧電極間での異常放電を防止して、照度均一度を高めることのできる構造を提供する。
【解決手段】隣り合う前記エキシマランプ４、４の高電圧電極１１、１１の間には、当該隣接する高電圧電極１１、１１を含む平面に垂直であり、かつ、当該平面の上下に延在する絶縁板１５、１５が配設されていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

この発明はエキシマランプを搭載したエキシマ光照射装置に関し、特に、半導体や液晶基板の製造工程において基板の光洗浄等に使用されるエキシマ光照射装置に係るものである。

半導体や液晶基板の製造工程において、シリコンウエー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、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２００５−１９３０８８号公報（特許文献１）や特開２０１０−８０３５１号公報（特許文献２）などが知られている。

図５、６にかかる従来のエキシマ光照射装置を示す。
エキシマ光照射装置１のランプハウス２内に、複数本のエキシマランプ４が並列配置されている。図６に示すように、このエキシマランプ４は、平坦壁面６、７とこれらを繋ぐ側壁面８、９とからなる断面扁平４角形状の放電容器５を有し、その上下の平坦壁面６、７の外面には一対の外部電極１１、１２が設けられている
前記一対の外部電極１１、１２間には、例えば、１０ｋＶ程度の高周波高電圧が印加されるが、図５の例では、これら外部電極１１、１２のうち、高電圧電極１１が設けられた平坦壁面６が、ランプハウス２の光出射口３側に、即ち、ワーク側に向けて配置され、低電圧電極１２側の平坦壁面７は、冷却ブロック１４に当接されて支持されている。

ところで、例えば液晶用の大型のガラス基板を洗浄処理において、ガラス基板全体に一括してエキシマ光を照射する装置の場合、基板の全域にわたって均一に処理を行うためには、エキシマ光の照度分布について、高い均一度が要求される。そのため、例えば、光照射装置の光出射口に設けた窓部での均一度について±１５％以下が要求されている。
しかしながら、従来の装置では、ランプ直下における照度は高いものの、ランプとランプの間の照度が低くなる。そのため、ランプの長手方向に直交する方向（図５の左右方向）の照度分布は、照度の高い領域と低い領域が交互に表れ、窓部での均一度について±１５％が達成できない。

照度の均一度を良くするためには、ランプハウス内に並べた複数のエキシマランプの間隔を狭くすることが考えられる。こうすれば、ランプとランプの間の照度の低下を抑えることができるので、均一度は良くなる。しかし、これには次のような問題がある。
複数本配置した各エキシマランプに対しては、電力供給は個別に行われることが一般的である。その理由は、共通する一つのインバーター、一つの昇圧トランスで複数本のランプを点灯すると、各ランプへの投入電力にバラツキが生じるため、出力照度が一定せずバラツキが生じる。そのため、出力照度を一定にするためには、ランプに個別に電力を供給して、個別のシステムで制御することが必要であるためである。

そのため、図６に示すように、例えば、各ランプに交流の１０ｋＶの電圧が供給されるとすると、隣り合うランプの高電圧側の電極間では、最大で２０ｋＶｐｐといった大きな電位差が生じることがある。そのため隣接するランプ同士の間隔を狭めすぎると、高電圧電極同士が近接することになり、ランプ点灯時に、隣り合うランプの高電圧電極間で異常放電Ｘが生じることがある。したがって、ランプは放電の生じない絶縁距離を維持して配置しなければならず、照度の均一度を改善するには限界がある。
経験的見地に基づくその一例を図６で示すと、各ランプへの供給交流電圧が１０ｋＶの場合、隣接するエキシマランプ４、４間の配列ピッチが９８ｍｍ、電極幅が５８ｍｍの高電圧電極１１、１１間の離間距離は４０ｍｍが必要になっている。

特開２００５−１９３０８８号公報 特開２０１０−８０３５１号公報

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、下方に光出射口が形成されたランプハウス内に、平坦壁面と側壁面とからなる断面扁平４角形状の放電容器の上下平坦壁面の外面に一対の外部電極が設けられたエキシマランプを複数本並列配置してなるエキシマ光照射装置において、隣接するエキシマランプの高電圧電極間で異常放電を発生させることなく、エキシマランプの配列間隔を小さくして、光出射口からの照度の均一性を高めることができるようにした構造を提供するものである。

上記課題を解決するために、この発明に係るエキシマ光照射装置は、隣り合う前記エキシマランプの高電圧電極の間には、当該隣接する高電圧電極を含む平面に垂直であり、かつ、当該平面の上下に延在する絶縁板が配設されていることを特徴とする。
また、前記エキシマランプは、高電圧電極が設けられた平坦壁面が、前記光出射口に向けて配置されるとともに、前記絶縁板は、前記エキシマランプから放射される紫外光を透過する透光性であることを特徴とする。
また、前記エキシマランプは、低電圧電極が設けられた平坦壁面が、前記ランプハウス内に設けられた水冷ブロックに当接されるとともに、前記絶縁板も前記水冷ブロックに当接されていることを特徴とする。

この発明によれば、隣接するエキシマランプの高電圧電極間に絶縁板を設けたことにより、高電圧電極間の絶縁距離を、従来の直線的距離に比べて、絶縁板を迂回する長い距離としたので、各エキシマランプの隣接間隔を小さくでき、ランプ間での照度落ち込みの影響を減少させることができるので、照度の均一度を向上することができるものである。
また、ランプの配列間隔を小さくすることで、ランプハウスの小型化にも寄与するものである。
また、前記絶縁板を透光性とすることで、エキシマランプからの出射光を効率的に光出射口から取出してワークに均一性の高い光を照射することができる。
また、前記透光性絶縁板を、ランプを冷却する冷却ブロックに当接させることにより、効率的に冷却でき、該絶縁板からエキシマランプへの輻射熱を抑制できる。

本発明に係るエキシマ光照射装置の断面図。 本発明の部分拡大断面図。 本発明の他の実施例の部分拡大図。 本発明の更に他の実施例の部分拡大図。 従来エキシマ光照射装置の断面図。 図５の部分拡大断面説明図。

図１は、この発明のエキシマ光照射装置１の説明図であって、その全体的な構造は、図５に示す従来技術と同様である。
図１において、並列配置された複数本のエキシマランプ４、４において、隣り合うエキシマランプ４、４の高電圧電極１１、１１の間には、当該隣接する高電圧電極１１、１１を含む平面に垂直であり、かつ、当該平面の上下に延在する絶縁板１５、１５が配設されている。
この実施例においては、高電圧電極１１が設けられた平坦壁面６がランプハウス２の下方に設けられた光出射口３に向けて配置され、低電圧電極１２が設けられた平坦壁面７が、冷却ブロック１４に当接されて支持されていて、低電圧電極１２は、冷却ブロック１４−ランプハウス２を介して接地されている。

このような構成とすることで、図２に示すように、隣接するエキシマランプ４、４の高電圧電極１１、１１間における絶縁距離Ｌが、絶縁板１５の上下端部を迂回する経路となり、図５に示す従来例の直線距離よりも大きくなる。
その結果、同じ絶縁距離Ｌを得るためのエキシマランプ４の配置においては、本発明のほうが従来例よりも近づけて配置することができる。
その具体的な一数値例を示すと以下のようである。
絶縁板１５の垂直方向の長さ３０ｍｍ、高電圧電極１１を含む平面の上下への突出量１５ｍｍの場合、絶縁距離Ｌ＝４０ｍｍを得るためには、エキシマランプ４、４間のピッチは８４ｍｍとなる。
この値は、図６の従来例におけるピッチ９８ｍｍよりも小さい。

また、この実施例の場合、絶縁板１５が、光出射口３側に配置されることから、エキシマランプ４からの出射光（紫外光）を透過する透光性材料であることが好ましく、具体的には石英ガラス製とすることが好適である。これにより、エキシマランプ４の光出射面となる高電圧電極１１側の平坦壁面６から出射された光が、絶縁板１５によって遮られることなく、ワークに照射され、照度の均一性がもたらされる。

図３には、他の変形実施例が示されていて、透光性絶縁板１５が、低電圧電極１２側の平坦壁面７が当接される冷却ブロック１４に当接されている。
絶縁板１５が高温になるとその輻射熱がエキシマランプ４に照射されてその温度が上昇してしまい、当該エキシマランプ４からのエキシマ光の放射照度などの特性が低下することがある。
絶縁板１５を冷却ブロック１４に当接して冷却することで絶縁板の温度上昇を抑制して、輻射によるエキシマランプの温度上昇を抑えて、出射するエキシマ光の照度特性の低下を防止できる。

上記実施例においては、エキシマランプ４を冷却する構成としたものであり、その場合には、低電圧電極１２側の平坦壁部７を冷却ブロック１４に当接することが求められ、必然的に、高電圧電極１１が設けられた平坦壁部６が光出射口３側に向けて配置されることになり、その構成を説明した。
しかしながら、ランプを冷却する必要がなく、冷却ブロックを設けないケースもあり、この場合には、低電圧電極１２が設けられた平坦壁部７が光出射口３側に向けて配置されてもよい。

そのような例が図４に示されていて、この構成の場合、低電圧電極１２が設けられた平坦壁部７が、下方のワーク（不図示）側に向けて配置されることから、絶縁板１５は上方の高電圧電極１１側に設けられることになる。勿論、この場合も、この絶縁板１５は、隣接するランプ４、４の高電圧電極１１、１１を含む平面に垂直であり、かつ、当該平面の上下に延在して配置されている。
この配置の場合、絶縁板１５はワークへの光照射に影響を及ぼすことがないので、必ずしも透光性である必要はない。

以上のように、この発明のエキシマ光照射装置では、断面扁平４角状のエキシマランプが複数本並列配置され、隣り合うエキシマランプの高電圧電極の間には、当該隣接する高電圧電極を含む平面に垂直であり、かつ、当該平面の上下に延在する絶縁板が配設されていることにより、隣接する高電圧電極間での絶縁距離が長くなり、高電圧電極間での異常放電を防止できるとともに、エキシマランプを配設するピッチを小さくすることができて、ランプ間での照度の落ち込みを少なくして、照度均一性が改善されるという効果を奏するものである。
また、ランプの配設ピッチを小さくできることで、ランプハウスの小型化が図られる。

１ エキシマ光照射装置
２ ランプハウス
３ 光出射口
４ エキシマランプ
５ 放電容器
６ （高電圧側）平坦壁部
７ （低電圧側）平坦壁部
８，９ 側壁面
１１ 高電圧電極
１２ 低電圧電極
１４ 冷却ブロック
１５ 絶縁板
Ｌ 絶縁距離
Ｘ 異常放電

Claims (3)

1. 下方に光出射口が形成されたランプハウス内に、平坦壁面と側壁面とからなる断面扁平４角形状の放電容器の上下平坦壁面の外面に一対の外部電極が設けられたエキシマランプを複数本並列配置してなるエキシマ光照射装置において、
   隣り合う前記エキシマランプの高電圧電極の間には、当該隣接する高電圧電極を含む平面に垂直であり、かつ、当該平面の上下に延在する絶縁板が配設されていることを特徴とするエキシマ光照射装置。
2. 前記エキシマランプは、高電圧電極が設けられた平坦壁面が、前記光出射口に向けて配置されるとともに、前記絶縁板は、前記エキシマランプから放射される紫外光を透過する透光性であることを特徴とする請求項１に記載のエキシマ光照射装置。
3. 前記エキシマランプは、低電圧電極が設けられた平坦壁面が、前記ランプハウス内に設けられた水冷ブロックに当接されるとともに、前記絶縁板も前記水冷ブロックに当接されていることを特徴とする請求項２に記載のエキシマ光照射装置。
   
   
   

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