JP2018036482A - 光学フィルタの製造方法および光照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光放射ランプから放射された光の、被処理物の被処理面における光強度分布の均一性を向上させることのできる光学フィルタの製造方法および光照射装置の提供。
【解決手段】 光学フィルタの製造方法は、光放射ランプよりなる光源と、当該光源から放射される光を照射する被処理物との間に介在させる光学フィルタの製造方法であって、光源の放射強度分布を取得する工程と、ソラリゼーションを生ずる光透過性材料に、前記光源の放射強度分布に対応する透過率分布の遮光パターンをソラリゼーションにより付与して光学フィルタを得る工程とを有することを特徴とする。前記光学フィルタを得る工程におけるソラリゼーションは、前記光源の放射強度分布に対応するＸ線遮蔽マスクを介して前記光透過性材料にＸ線を照射することにより行われる構成とすることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光放射ランプから放射された光を被処理物に照射する光照射装置、および、当該光照射装置に備えられる光学フィルタの製造方法に関するものである。

或る種の光照射装置として、例えば紫外線ランプなどの光放射ランプからの光（例えば紫外線）を、光透過窓を介して被処理物に照射する光照射装置が知られている（特許文献１参照。）。この光照射装置においては、光放射ランプを挟んで光透過窓の反対側に反射板が設けられており、当該光放射ランプから放射された光を効率良く利用することができる。
このような光照射装置は、例えば半導体や液晶の製造工程における光の照射による洗浄処理や光処理などに用いられている。

特許第４３７５００７号公報

しかしながら、光放射ランプから被処理物の被処理面に照射された光の強度分布の均一性は例えば±１５〜２０％の幅があるなどと低く、このため、被処理物の被処理面を高い均一性で処理することができない、という問題がある。

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、光放射ランプから放射された光の、被処理物の被処理面における光強度分布の均一性を向上させることのできる光学フィルタの製造方法および当該光学フィルタを備えた光照射装置を提供することにある。

本発明の光学フィルタの製造方法は、光放射ランプよりなる光源と、当該光源から放射される光を照射する被処理物との間に介在させる光学フィルタの製造方法であって、
光源の放射強度分布を取得する工程と、
ソラリゼーションを生ずる光透過性材料に、前記光源の放射強度分布に対応する透過率分布の遮光パターンをソラリゼーションにより付与して光学フィルタを得る工程と
を有することを特徴とする。

本発明の光学フィルタの製造方法においては、前記光学フィルタを得る工程におけるソラリゼーションが、前記光源の放射強度分布に対応するＸ線遮蔽マスクを介して前記光透過性材料にＸ線を照射することにより行われる構成とすることができる。

本発明の光学フィルタの製造方法においては、前記光学フィルタを得る工程におけるソラリゼーションが、前記光源の放射強度分布に対応する照射量分布の紫外線レーザを、レーザ走査により、前記光透過性材料に照射することにより行われる構成とすることができる。

本発明の光学フィルタの製造方法においては、前記光透過性材料が、ソラリゼーションリフレッシュ処理を経たものであることが好ましい。

本発明の光照射装置は、光放射ランプよりなる光源から放射される光を、光学フィルタを介して被処理物に照射する光照射装置であって、
前記光学フィルタが、上記の光学フィルタの製造方法によって製造されたものであることを特徴とする。

本発明の光学フィルタの製造方法においては、光透過性材料に、光源の放射強度分布に対応する透過率分布の遮光パターンをソラリゼーションにより付与することにより光学フィルタを製造する。従って、得られる光学フィルタが、光源から放射される光の放射強度に応じて減衰される透過率分布を有するものとなり、その結果、光放射ランプから放射された光の、被処理物の被処理面における光強度分布の均一性を向上させることができる。

本発明の光照射装置の構成の一例を示す模式図である。 本発明の光学フィルタの製造方法の一例を説明する模式図である。 本発明の光学フィルタの製造方法の別の一例を説明する模式図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明の光学フィルタの製造方法は、光放射ランプよりなる光源から放射される光を、光学フィルタを介して被処理物に照射する光照射装置において用いられる当該光学フィルタを製造する方法である。

〔光照射装置〕
以下に、本発明の光学フィルタの製造方法によって製造された光学フィルタを備える光照射装置について説明する。
図１は、本発明の光照射装置の構成の一例を示す模式図である。
本発明の光照射装置は、図１（ａ）に示されるように、被処理物Ｗに対して光を放射する光放射ランプ１１よりなる光源１０と、当該光源１０と被処理物との間に設けられ、当該光放射ランプから放射された光を透過する光学フィルタ１５とを備えて光照射処理を行うものであって、特にバッチ式の光照射処理に好適なものである。

光源１０は、ランプハウス１２の内部に少なくとも１つの光放射ランプ１１を備えてなるものであり、複数の光放射ランプ１１（図１においては例えば４本）を備えてなるものであってもよい。
光放射ランプ１１としては、例えば直管状のものを用いることができ、光源１０が複数の光放射ランプ１１を備えるものである場合は、例えば当該複数の光放射ランプ１１がランプハウス１２内の同一のランプ配置面上に互いに平行に伸びるよう同一間隔で離間して配置される。

光源１０のランプハウス１２は、光学フィルタ１５を底板（図１において下板）としてその上面を覆う筺体からなり、ランプハウス１２内の光放射ランプ１１の光学フィルタ１５と反対側には、当該光放射ランプ１１から放射された光を光学フィルタ１５に向かって反射する反射ミラー（図示せず）が設けられている。
ランプハウス１２内には、窒素ガスなどの不活性ガスが充填されていることが好ましい。不活性ガスが充填されていることにより、光放射ランプ１１が例えばエキシマランプであって当該光放射ランプ１１からＶＵＶ光を放射させる場合にも、当該ＶＵＶ光が被処理物Ｗに到達するまでに減衰しにくい。
また、ランプハウス１２内には、活性種源を含むガスが充填されていてもよい。活性種源を含むガスが充填されていることにより、光放射ランプ１１が例えばエキシマランプであって当該光放射ランプ１１からＶＵＶ光を放射させると、このＶＵＶ光が活性種源に吸収されて活性種を生じるので、被処理物Ｗにこの活性種による各種の処理を行うことができる。
また、本発明の光照射装置は、ランプハウス１２を有さずに光放射ランプ１１が開放空間に設けられた構成のものとされていてもよい。

反射ミラーは、例えば光放射ランプ１１の中心軸に垂直な断面における、隣接する光放射ランプ１１の軸中心同士を結んだ線に対して、例えば３０°〜４５°傾斜する状態に配置することが好ましい。
反射ミラーの角度が上記の範囲とされることにより、被処理物Ｗの被照射面における光の強度分布のうち、光放射ランプ１１の中心軸に直交する方向における均一性を向上させることができる。

光放射ランプ１１としては、例えば、波長３００ｎｍ以下の紫外線を放射するランプを用いることが好ましく、特に、波長２２０ｎｍ以下の真空紫外線（ＶＵＶ光）を放射するエキシマランプを用いることが好ましい。

そして、光学フィルタ１５は、図１（ｂ）に示されるように、互いに異なる光透過率の光透過領域Ａ〜Ｄを有する透過率分布の遮光パターン１６を有するものである。
遮光パターン１６における透過率分布は、光源１０の放射強度分布の逆分布とされる。すなわち、光源１０から放射された光の強度が高い領域ほど、強く光を減衰（具体的には吸収）する領域となる分布とされる。
光学フィルタ１５は、後記に詳述するように、光透過性材料１４（図２参照）に光源１０の放射強度分布２０に対応する透過率分布の遮光パターン１６をソラリゼーションにより付与したものである。

光透過性材料１４としては、例えば合成石英ガラスなどのガラスを用いることができる。
ガラスよりなる光透過性材料１４から得られた光学フィルタ１５によれば、光放射ランプ１１が例えばＶＵＶ光を放射するエキシマランプである場合に、このエキシマランプから放射されたＶＵＶ光の減衰を小さく抑制することができるので、高い強度の光を当該被処理物Ｗに照射することができる。

光学フィルタ１５は、光源１０が複数の光放射ランプ１１よりなる場合には、例えば、各光放射ランプ１１に対応して分割されているものとすることができる。
このような構成を有する光学フィルタ１５を備えることにより、光照射装置が光放射ランプ１１を多数有する大型のものとして構成された場合にも、光学フィルタ１５を容易に交換することができる。また、光放射ランプ１１の個体差による放射強度分布にバラツキがあっても、光放射ランプ１１を１本ずつ交換する際に、交換対象となる光放射ランプ１１に対応する光学フィルタ１５のみを併せて交換すればよく、メンテナンスの容易性を高めることができる。

このような光照射装置においては、光源１０の光放射ランプ１１から放射された光が、直接または反射ミラーに反射されて光学フィルタ１５に入射する。光学フィルタ１５に入射された光は、そのまま、あるいは、光学フィルタ１５に付与された遮光パターン１６に基づいて減衰、すなわち、光源１０から放射される光の放射強度に応じて減衰した状態で、当該光学フィルタ１５から出射される。ここで、光学フィルタ１５から出射された光は高い均一性の光強度分布を有するものとなり、従って、被処理物Ｗの被処理面における光強度分布も高い均一性のものとなる。その結果、光源１０が複数の光放射ランプ１１よりなる場合に、光放射ランプ１１の個体差による放射強度分布のバラツキがあったとしても、光源１０から放射される光が、均一性の高い光強度分布で被処理物Ｗの被処理面に照射される。

〔光学フィルタの製造方法〕
以上のような光学フィルタを製造する方法は、具体的には、図２に示されるように、光源１０の放射強度分布２０を取得する放射強度分布取得工程と、ソラリゼーションを生ずる光透過性材料１４に、この光源１０の放射強度分布２０に対応する透過率分布の遮光パターン１６をソラリゼーションにより付与して光学フィルタ１５を得る遮光パターン付与工程とを有する。

〔放射強度分布取得工程〕
放射強度分布取得工程においては、光源１０の放射強度分布２０を取得する。
光源１０の放射強度分布２０は、具体的には、図２（ａ）に示されるように、照度計１９によって、例えば光源１０から放射された光を、被処理物Ｗが載置されて被処理面となるべき被処理面位置Ｙにおいて測定することによって取得する。
光源１０の放射強度分布２０を測定する位置は、被処理面位置Ｙに限定されず、光学フィルタ１５が配置されて光入射面となるべき面とすることもでき、また、光学フィルタ１５が配置されて光出射面となるべき面とすることもできる。さらに、光学フィルタ１５が配置されるべき領域と光放射ランプ１１との間の位置とすることもできる。

取得される光源１０の放射強度分布２０は、例えば放射強度を段階的に複数に区切った分布とすることができる。図２（ｂ）においては、放射強度を４つに区切った分布とし、それぞれの放射強度領域を等照度線ａ〜ｃによって区切って示した。
光放射ランプ１１に最も近接した領域である、等照度線ａに囲まれた領域が、通常、最も放射強度が高く、等照度線ａと等照度線ｂとに囲まれた領域、等照度線ｂと等照度線ｃとに囲まれた領域、および、等照度線ｃの外側の領域の順で放射強度は弱くなる。
放射強度領域の数は、４つであることに限定されない。

〔遮光パターン付与工程〕
遮光パターン付与工程においては、ソラリゼーションにより光透過性材料１４に遮光パターン１６を付与する。
ソラリゼーションは、光源１０の放射強度分布２０に対応するＸ線遮蔽マスクを介して光透過性材料１４にＸ線を照射することにより行われる。
Ｘ線遮蔽マスクとしては、放射強度領域の数に対応して、図２（ｃ）に示されるように、等照度線ａに囲まれた領域と同じ形状の開口を有するＸ線遮蔽マスク２１ａと、等照度線ｂに囲まれた領域と同じ形状の開口を有するＸ線遮蔽マスク２１ｂと、等照度線ｃに囲まれた領域と同じ形状の開口を有するＸ線遮蔽マスク２１ｃとを用意する。
そして、図２（ｄ）に示されるように、まず、等照度線ｃに囲まれた領域に対応するＸ線遮蔽マスク２１ｃを光透過性材料１４に密着するよう積層し、当該Ｘ線遮蔽マスク２１ｃを介して光透過性材料１４に、光源１０からの光の透過量が等照度線ｃの外側の領域と同等になる量のＸ線をＸ線照射装置３０から照射する。次いで、等照度線ｂに囲まれた領域に対応するＸ線遮蔽マスク２１ｂを光透過性材料１４に密着するよう積層し、当該Ｘ線遮蔽マスク２１ｂを介して光透過性材料１４に、光源１０からの光の透過量が等照度線ｃの外側の領域と同等になる量のＸ線をＸ線照射装置３０から照射する。さらに、等照度線ａに囲まれた領域に対応するＸ線遮蔽マスク２１ａを光透過性材料１４に密着するよう積層し、当該Ｘ線遮蔽マスク２１ａを介して光透過性材料１４に、光源１０からの光の透過量が等照度線ｃの外側の領域と同等になる量のＸ線をＸ線照射装置３０から照射する。なお、Ｘ線照射装置３０からのＸ線の照射量が増えるに従って、光透過性材料１４における光の透過量が減少する。
このようにして、光透過性材料１４に、互いに異なる光透過率の光透過領域Ａ〜Ｄを有して、すべての領域における光源１０からの光の透過量が等照度線ｃの外側の領域と同等になる透過率分布の遮光パターン１６が付与されて光学フィルタ１５が製造される。
図２（ｅ）に示されるように、光源１０から放射された光を、照度計１９によって光学フィルタ１５を介して被処理物Ｗが載置されて被処理面となるべき被処理面位置Ｙにおいて測定すると、すべての領域が等照度線ｃの外側の領域における放射強度と略同等の放射強度とされた、高い均一性の放射強度分布２５（図２（ｆ））が取得される。

Ｘ線遮蔽マスク２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）、鉛などよりなる金属体よりなるものとすることができる。

光透過性材料１４としては、既に遮光パターン１６が付与された光学フィルタに対してソラリゼーションリフレッシュ処理が施されることにより当該遮光パターン１６が消去されて初期状態に戻されたものを用いることができる。
ソラリゼーションリフレッシュ処理は、具体的には、大気雰囲気中において約１０００℃でアニールすることによって行うことができる。
光透過性材料１４としてソラリゼーションリフレッシュ処理を経た再利用品を用いることにより、環境負荷を低減させることができる。

以上のような光学フィルタ１５の製造方法においては、光透過性材料１４に、光源１０の放射強度分布２０に対応する透過率分布の遮光パターン１６をソラリゼーションにより付与することにより光学フィルタ１５を製造する。従って、得られる光学フィルタ１５が、光源１０から放射される光の放射強度に応じて減衰される透過率分布を有するものとなり、その結果、光放射ランプ１１から放射された光の、被処理物Ｗの被処理面における光強度分布の均一性を向上させることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の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、図３に示されるように、遮光パターン付与工程におけるソラリゼーションは、放射強度分布取得工程において取得した光源１０の放射強度分布２０に対応する照射量分布の紫外線レーザを、レーザ発振機４０からポリゴンミラー４１を介してレーザ走査により光透過性材料１４に照射することにより行うこともできる。

１０ 光源
１１ 光放射ランプ
１２ ランプハウス
１４ 光透過性材料
１５ 光学フィルタ
１６ 遮光パターン
１９ 照度計
２０，２５ 放射強度分布
２１ａ〜２１ｃ Ｘ線遮蔽マスク
３０ Ｘ線照射装置
４０ レーザ発振機
４１ ポリゴンミラー
ａ〜ｃ 等照度線
Ａ〜Ｄ 光透過領域
Ｗ 被処理物

Claims (5)

1. 光放射ランプよりなる光源と、当該光源から放射される光を照射する被処理物との間に介在させる光学フィルタの製造方法であって、
   光源の放射強度分布を取得する工程と、
   ソラリゼーションを生ずる光透過性材料に、前記光源の放射強度分布に対応する透過率分布の遮光パターンをソラリゼーションにより付与して光学フィルタを得る工程と
   を有することを特徴とする光学フィルタの製造方法。
2. 前記光学フィルタを得る工程におけるソラリゼーションが、前記光源の放射強度分布に対応するＸ線遮蔽マスクを介して前記光透過性材料にＸ線を照射することにより行われることを特徴とする請求項１に記載の光学フィルタの製造方法。
3. 前記光学フィルタを得る工程におけるソラリゼーションが、前記光源の放射強度分布に対応する照射量分布の紫外線レーザを、レーザ走査により、前記光透過性材料に照射することにより行われることを特徴とする請求項１に記載の光学フィルタの製造方法。
4. 前記光透過性材料が、ソラリゼーションリフレッシュ処理を経たものであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の光学フィルタの製造方法。
5. 光放射ランプよりなる光源から放射される光を、光学フィルタを介して被処理物に照射する光照射装置であって、
   前記光学フィルタが、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の光学フィルタの製造方法によって製造されたものであることを特徴とする光照射装置。
   

Images