JP3175410B2 - 紫外線光源 - Google Patents
紫外線光源Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えばマイクロ波無
電極発光装置に使用される紫外線光源に関するものであ
る。
電極発光装置に使用される紫外線光源に関するものであ
る。
【０００２】
【従来技術】紫外線は近年では紫外線硬化型接着剤やイ
ンキ類の硬化、乾燥、特殊塗料の硬化、その他塗面処理
プロセス、および化学物質の光化学反応等に広く利用さ
れている。紫外線発生装置として、従来より水銀等の発
光材料が封入された発光管にマイクロ波を照射して、発
光材料を励起させるマイクロ波無電極発光装置が利用さ
れている（例えば、特開昭５０−５４１７２号公報）。
また同様な励起方法による光源として提案されている小
原實氏発明のエキシマ放電ランプ（特開平３−１４３６
号公報），具体的には熊谷、小原等によって詳細に検証
されているＫｒＦランプ、ＡｒＦランプ（雑誌「レーザ
ー研究」ｖｏｌ．１８，ｎｏ．７，ｐ４５６−４７３
（１９９０）に記載）を応用することも検討され始めて
いる。
ンキ類の硬化、乾燥、特殊塗料の硬化、その他塗面処理
プロセス、および化学物質の光化学反応等に広く利用さ
れている。紫外線発生装置として、従来より水銀等の発
光材料が封入された発光管にマイクロ波を照射して、発
光材料を励起させるマイクロ波無電極発光装置が利用さ
れている（例えば、特開昭５０−５４１７２号公報）。
また同様な励起方法による光源として提案されている小
原實氏発明のエキシマ放電ランプ（特開平３−１４３６
号公報），具体的には熊谷、小原等によって詳細に検証
されているＫｒＦランプ、ＡｒＦランプ（雑誌「レーザ
ー研究」ｖｏｌ．１８，ｎｏ．７，ｐ４５６−４７３
（１９９０）に記載）を応用することも検討され始めて
いる。
【０００３】図９、図１０にはこの種のマイクロ波無電
極発光装置の概略を示す。図９は長手方向に切断した横
断面図であり、図１０は図９のＩ−Ｉ線に沿った断面図
である。１は無電極発光管であって、棒状のガラスバル
ブとその内部に封入した水銀等からなる。２はマイクロ
波空胴、３は金属材料で形成されたマイクロ波空胴壁と
して働く反射壁であり、無電極発光管１の放射光を照射
方向（矢印Ａ方向）に集光させるよう内面が楕円又は放
物線の凹面形状となっている。４はマイクロ波空胴２に
マイクロ波を結合するためのスロットで、マイクロ波発
生手段としてのマグネトロン５で発生され導波管６で供
給されたマイクロ波電力を通過させるものである。
極発光装置の概略を示す。図９は長手方向に切断した横
断面図であり、図１０は図９のＩ−Ｉ線に沿った断面図
である。１は無電極発光管であって、棒状のガラスバル
ブとその内部に封入した水銀等からなる。２はマイクロ
波空胴、３は金属材料で形成されたマイクロ波空胴壁と
して働く反射壁であり、無電極発光管１の放射光を照射
方向（矢印Ａ方向）に集光させるよう内面が楕円又は放
物線の凹面形状となっている。４はマイクロ波空胴２に
マイクロ波を結合するためのスロットで、マイクロ波発
生手段としてのマグネトロン５で発生され導波管６で供
給されたマイクロ波電力を通過させるものである。
【０００４】７は、マイクロ波空胴２の壁の一部分を形
成すると共に発生した紫外線を通過させるメッシュであ
る。すなわち、このメッシュ７は紫外線は通過させるが
マイクロ波に対しては短絡板として働く。８は無電極発
光管１の発光により発生する熱を冷却するための送風装
置であり、反射壁３に設けた複数の通風孔９を通してエ
アーを送り、無電極発光管１および反射壁３を冷却す
る。
成すると共に発生した紫外線を通過させるメッシュであ
る。すなわち、このメッシュ７は紫外線は通過させるが
マイクロ波に対しては短絡板として働く。８は無電極発
光管１の発光により発生する熱を冷却するための送風装
置であり、反射壁３に設けた複数の通風孔９を通してエ
アーを送り、無電極発光管１および反射壁３を冷却す
る。
【０００５】この装置では、マグネトロン５を動作させ
て、マイクロ波電力をマイクロ波空胴２にスロット４を
介して結合させると、そのマイクロ波電力が無電極発光
管１に封入した水銀等の蒸気を励起し、そこで放電が開
始して紫外線が発生する。
て、マイクロ波電力をマイクロ波空胴２にスロット４を
介して結合させると、そのマイクロ波電力が無電極発光
管１に封入した水銀等の蒸気を励起し、そこで放電が開
始して紫外線が発生する。
【０００６】このとき、発生した紫外線は四方に放射さ
れるが、無電極発光管１を楕円の凹面形状の反射壁３の
焦点に予め位置させておけば、反射壁３の方向に放射し
た紫外線はそこで反射されて、メッシュ７の方向に集光
される。当然ながら、メッシュ７方向に放射した紫外線
はそのまま進行する。この結果、メッシュ７の前方に被
処理物を配置しておけば、乾燥、硬化等の処理が即座に
行われる。特にメッシュ７の前面において被処理物をベ
ルトコンベア等で順次移動させれば、連続的に大量の処
理が可能となる。
れるが、無電極発光管１を楕円の凹面形状の反射壁３の
焦点に予め位置させておけば、反射壁３の方向に放射し
た紫外線はそこで反射されて、メッシュ７の方向に集光
される。当然ながら、メッシュ７方向に放射した紫外線
はそのまま進行する。この結果、メッシュ７の前方に被
処理物を配置しておけば、乾燥、硬化等の処理が即座に
行われる。特にメッシュ７の前面において被処理物をベ
ルトコンベア等で順次移動させれば、連続的に大量の処
理が可能となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した無
電極発光管１からは、紫外線のみならず他の可視光線や
赤外線も発生する。このため被処理物が樹脂等のように
耐熱性の低いものにコートされている場合には、無電極
発光管１から放射される光の内の長波長側の可視光線や
赤外線が、反射壁３で反射して被処理物を照射するの
で、その被処理物に変形等の損傷を与えてしまう。そこ
で、紫外線は反射するが赤外線や長波長側の可視光線は
透過させる誘電体ミラー（コールドミラー）を反射壁３
に採用する必要があった。しかし一般的に誘電体ミラー
は通常の表面が鏡面状のアルミニウム板を使用したアル
ミニウムミラーと比較すると製造コストが高くなるとい
う問題があった。
電極発光管１からは、紫外線のみならず他の可視光線や
赤外線も発生する。このため被処理物が樹脂等のように
耐熱性の低いものにコートされている場合には、無電極
発光管１から放射される光の内の長波長側の可視光線や
赤外線が、反射壁３で反射して被処理物を照射するの
で、その被処理物に変形等の損傷を与えてしまう。そこ
で、紫外線は反射するが赤外線や長波長側の可視光線は
透過させる誘電体ミラー（コールドミラー）を反射壁３
に採用する必要があった。しかし一般的に誘電体ミラー
は通常の表面が鏡面状のアルミニウム板を使用したアル
ミニウムミラーと比較すると製造コストが高くなるとい
う問題があった。
【０００８】前述したＫｒＦランプ、ＡｒＦランプを使
用する場合においても、紫外線のみならず他の可視光線
が発光するので同様な問題を有するが、それに加え以下
のような問題を有する。発光材料ガスにフッ素ガスを含
むＫｒＦランプ、ＡｒＦランプ等のランプは、発光材料
ガスを封入する例えば合成石英製のバルブとフッ素が反
応し、バルブ内壁に反応生成物を生成する。この反応生
成物は紫外線フィルターとして機能し、紫外線の取り出
し効率を減少させる。さらには発光材料ガスをマイクロ
波励起手段により励起する際に、励起手段から入力され
るエネルギーが発光材料ガスの励起反応にほとんど使用
されず、石英とフッ素の反応に主として使用されると推
定され、所望の紫外線の発光効率が減少するといった問
題を有する。紫外線を透過し、フッ素との反応性に乏し
いバルブ材料としてはサファイヤが挙げられるが、サフ
ァイヤは高価であり、また加工性に乏しいという欠点を
持つ。フッ素以外のガスを使用する発光材料ガスの組合
せについては一部、前記先行文献に開示されている。通
常、各ガスの組合せ毎に反応過程が異なるため、最適発
光動作を実現する全圧力、分圧比等の封入条件も異な
る。しかし前記先行文献においてはその点については開
示されていない。
用する場合においても、紫外線のみならず他の可視光線
が発光するので同様な問題を有するが、それに加え以下
のような問題を有する。発光材料ガスにフッ素ガスを含
むＫｒＦランプ、ＡｒＦランプ等のランプは、発光材料
ガスを封入する例えば合成石英製のバルブとフッ素が反
応し、バルブ内壁に反応生成物を生成する。この反応生
成物は紫外線フィルターとして機能し、紫外線の取り出
し効率を減少させる。さらには発光材料ガスをマイクロ
波励起手段により励起する際に、励起手段から入力され
るエネルギーが発光材料ガスの励起反応にほとんど使用
されず、石英とフッ素の反応に主として使用されると推
定され、所望の紫外線の発光効率が減少するといった問
題を有する。紫外線を透過し、フッ素との反応性に乏し
いバルブ材料としてはサファイヤが挙げられるが、サフ
ァイヤは高価であり、また加工性に乏しいという欠点を
持つ。フッ素以外のガスを使用する発光材料ガスの組合
せについては一部、前記先行文献に開示されている。通
常、各ガスの組合せ毎に反応過程が異なるため、最適発
光動作を実現する全圧力、分圧比等の封入条件も異な
る。しかし前記先行文献においてはその点については開
示されていない。
【０００９】そこで本発明はかかる事情に鑑みてなされ
たものであり、コールドミラーを用いることなく、無電
極発光管から出射される光によって耐熱性の低い被処理
物に熱的な変形等の損傷を与えない紫外線光源を提供す
ることにある。
たものであり、コールドミラーを用いることなく、無電
極発光管から出射される光によって耐熱性の低い被処理
物に熱的な変形等の損傷を与えない紫外線光源を提供す
ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明では、紫外線照射装置において無電極発光
管１内に水銀等の発光材料の代わりにＸｅおよびＣｌ2
からなる混合ガス、あるいはＫｒおよびＣｌ2 からなる
混合ガスを最適な封入条件で封入した紫外線光源を使用
する。
めに、本発明では、紫外線照射装置において無電極発光
管１内に水銀等の発光材料の代わりにＸｅおよびＣｌ2
からなる混合ガス、あるいはＫｒおよびＣｌ2 からなる
混合ガスを最適な封入条件で封入した紫外線光源を使用
する。
【００１１】
【作用】図７に無電極発光管１内にＫｒおよびＣｌ2 か
らなる混合ガスを封入して発光させた場合の分光分布
を、図８に無電極発光管１内にＸｅおよびＣｌ2 からな
る混合ガスを封入して発光させた場合の分光分布を示
す。いずれも縦軸はアービタリーユニットで相対発光強
度を示し、横軸は放射波長をｎｍの単位で示してある。
いずれの場合も波長４００ｎｍ以上には放射分布がない
ので、無電極発光管１から放射される光が反射壁３で反
射して被処理物を照射しても、その被処理物に熱などに
よる変形等の損傷を与えない。
らなる混合ガスを封入して発光させた場合の分光分布
を、図８に無電極発光管１内にＸｅおよびＣｌ2 からな
る混合ガスを封入して発光させた場合の分光分布を示
す。いずれも縦軸はアービタリーユニットで相対発光強
度を示し、横軸は放射波長をｎｍの単位で示してある。
いずれの場合も波長４００ｎｍ以上には放射分布がない
ので、無電極発光管１から放射される光が反射壁３で反
射して被処理物を照射しても、その被処理物に熱などに
よる変形等の損傷を与えない。
【００１２】
【実施例】以下に図面に示す実施例に基づいて本発明を
具体的に説明する。通常、発光材料ガスの組合せよっ
て、紫外線発光のための反応過程は異なるので、最適動
作を実現する全圧力、分圧比等の封入条件も異なる。図
１は、発光材料ガスを封有する直径３ｃｍの球状の合成
石英バルブに励起手段としてマイクロ波を使用し、発光
材料ガスとしてＫｒおよびＣｌ2 からなる混合ガスを選
択した紫外線光源において、混合ガスの分圧比と波長２
２２ｎｍを中心とした半値幅±３ｎｍの範囲の放射束と
の関係を示した説明図である。図において、縦軸はＷ、
横軸は分圧比を示し混合ガスの全圧力は１０ｔｏｒｒて
ある。波長２２２ｎｍの発光は、分圧比Ｋｒ／Ｃｌ2 が
３乃至７の範囲内において効率よく取り出せることが分
かる。図２は、図１と同様の紫外線光源において、混合
ガスの全圧力と波長２２２ｎｍを中心とした半値幅±３
ｎｍの範囲の放射束との関係を示した説明図である。図
において、縦軸はＷ、横軸は全圧力（ｔｏｒｒ）であ
る。パラメータは混合ガスの分圧比である。波長２２２
ｎｍの発光は、混合ガスの全圧力が７．５乃至１５ｔｏ
ｒｒの範囲内において、効率よく取り出せることが分か
る。
具体的に説明する。通常、発光材料ガスの組合せよっ
て、紫外線発光のための反応過程は異なるので、最適動
作を実現する全圧力、分圧比等の封入条件も異なる。図
１は、発光材料ガスを封有する直径３ｃｍの球状の合成
石英バルブに励起手段としてマイクロ波を使用し、発光
材料ガスとしてＫｒおよびＣｌ2 からなる混合ガスを選
択した紫外線光源において、混合ガスの分圧比と波長２
２２ｎｍを中心とした半値幅±３ｎｍの範囲の放射束と
の関係を示した説明図である。図において、縦軸はＷ、
横軸は分圧比を示し混合ガスの全圧力は１０ｔｏｒｒて
ある。波長２２２ｎｍの発光は、分圧比Ｋｒ／Ｃｌ2 が
３乃至７の範囲内において効率よく取り出せることが分
かる。図２は、図１と同様の紫外線光源において、混合
ガスの全圧力と波長２２２ｎｍを中心とした半値幅±３
ｎｍの範囲の放射束との関係を示した説明図である。図
において、縦軸はＷ、横軸は全圧力（ｔｏｒｒ）であ
る。パラメータは混合ガスの分圧比である。波長２２２
ｎｍの発光は、混合ガスの全圧力が７．５乃至１５ｔｏ
ｒｒの範囲内において、効率よく取り出せることが分か
る。
【００１３】図３は、発光材料ガスを封有する直径３ｃ
ｍの球状の合成石英バルブに励起手段としてマイクロ波
を使用し、発光材料ガスとしてＸｅおよびＣｌ2 からな
る混合ガスを選択した紫外線光源において、混合ガスの
分圧比と波長３０８ｎｍを中心とした半値幅±３．８ｎ
ｍの範囲の放射束との関係を示した説明図である。図に
おいて、縦軸はＷ、横軸は分圧比を示し混合ガスの全圧
力は１０ｔｏｒｒてある。波長３０８ｎｍの発光は、分
圧比Ｘｅ／Ｃｌ2 が１乃至３の範囲内において効率よく
取り出せることが分かる。図４は、図３と同様の紫外線
光源において、混合ガスの全圧力と波長３０８ｎｍを中
心とした半値幅±３．８ｎｍの範囲の放射束との関係を
示した説明図である。図において、縦軸はＷ、横軸は全
圧力（ｔｏｒｒ）である。パラメータは混合ガスの分圧
比である。波長３０８ｎｍの発光は、混合ガスの全圧力
が５乃至１５ｔｏｒｒの範囲内において、効率よく取り
出せることが分かる。
ｍの球状の合成石英バルブに励起手段としてマイクロ波
を使用し、発光材料ガスとしてＸｅおよびＣｌ2 からな
る混合ガスを選択した紫外線光源において、混合ガスの
分圧比と波長３０８ｎｍを中心とした半値幅±３．８ｎ
ｍの範囲の放射束との関係を示した説明図である。図に
おいて、縦軸はＷ、横軸は分圧比を示し混合ガスの全圧
力は１０ｔｏｒｒてある。波長３０８ｎｍの発光は、分
圧比Ｘｅ／Ｃｌ2 が１乃至３の範囲内において効率よく
取り出せることが分かる。図４は、図３と同様の紫外線
光源において、混合ガスの全圧力と波長３０８ｎｍを中
心とした半値幅±３．８ｎｍの範囲の放射束との関係を
示した説明図である。図において、縦軸はＷ、横軸は全
圧力（ｔｏｒｒ）である。パラメータは混合ガスの分圧
比である。波長３０８ｎｍの発光は、混合ガスの全圧力
が５乃至１５ｔｏｒｒの範囲内において、効率よく取り
出せることが分かる。
【００１４】図５、図６には、本発明の紫外線光源を用
いた紫外線照射装置、例えばマイクロ波無電極発光装置
の概略を示す。図５は該装置を長手方向に切断した横断
面図であり、図６は図５のＶ−Ｖ線に沿った断面図であ
る。１は紫外線光源例えば無電極発光管であり、棒状の
合成石英バルブからなりその内部には２５℃基準で例え
ばＫｒおよびＣｌ2 の混合ガスが全圧力で５Ｔｏｒｒ、
分圧比Ｋｒ／Ｃｌ2 ＝５の条件で封入されている。２は
マイクロ波空胴、１０は鏡面状のアルミニウム板製の反
射ミラーであり、無電極発光管１の放射光を照射方向
（矢印Ａ方向）に集光させるよう内面が楕円又は放物線
の凹面形状となっている。またマイクロ波空胴２を形成
するための空洞壁１１が設けられている。
いた紫外線照射装置、例えばマイクロ波無電極発光装置
の概略を示す。図５は該装置を長手方向に切断した横断
面図であり、図６は図５のＶ−Ｖ線に沿った断面図であ
る。１は紫外線光源例えば無電極発光管であり、棒状の
合成石英バルブからなりその内部には２５℃基準で例え
ばＫｒおよびＣｌ2 の混合ガスが全圧力で５Ｔｏｒｒ、
分圧比Ｋｒ／Ｃｌ2 ＝５の条件で封入されている。２は
マイクロ波空胴、１０は鏡面状のアルミニウム板製の反
射ミラーであり、無電極発光管１の放射光を照射方向
（矢印Ａ方向）に集光させるよう内面が楕円又は放物線
の凹面形状となっている。またマイクロ波空胴２を形成
するための空洞壁１１が設けられている。
【００１５】５は、マイクロ波発生手段としてのマグネ
トロンである。マグネトロン５で発生したマイクロ波電
力は、導波管６により伝播され、マイクロ波結合手段で
あるアンテナ１５によりマイクロ波空胴２に導かれる。
アンテナ１５は、無電極発光管１にマイクロ波電力を効
率よく結合するためのものであり、マイクロ波空胴２内
の無電極発光管１の長手方向に近接して波状に沿うよう
に伸びており、空洞壁１１に接続され、空洞壁１１、反
射ミラー１０に形成した通孔１６、１７を貫通して配置
される。
トロンである。マグネトロン５で発生したマイクロ波電
力は、導波管６により伝播され、マイクロ波結合手段で
あるアンテナ１５によりマイクロ波空胴２に導かれる。
アンテナ１５は、無電極発光管１にマイクロ波電力を効
率よく結合するためのものであり、マイクロ波空胴２内
の無電極発光管１の長手方向に近接して波状に沿うよう
に伸びており、空洞壁１１に接続され、空洞壁１１、反
射ミラー１０に形成した通孔１６、１７を貫通して配置
される。
【００１６】７はマイクロ波空胴２の壁の一部分を形成
すると共に発生した紫外線を通過させるメッシュであ
る。すなわち、このメッシュ７は紫外線は通過させるが
マイクロ波に対しては短絡板として働く。８は無電極発
光管１の発光により発生する熱を冷却するための送風装
置である。そして、送風装置８からのエアーを通過させ
るために、導波管６、空洞壁１１に通風孔１２，１３を
形成すると共に、反射ミラー１０にも同様な通風孔１４
を形成している。
すると共に発生した紫外線を通過させるメッシュであ
る。すなわち、このメッシュ７は紫外線は通過させるが
マイクロ波に対しては短絡板として働く。８は無電極発
光管１の発光により発生する熱を冷却するための送風装
置である。そして、送風装置８からのエアーを通過させ
るために、導波管６、空洞壁１１に通風孔１２，１３を
形成すると共に、反射ミラー１０にも同様な通風孔１４
を形成している。
【００１７】この装置では、マグネトロン５を動作させ
て、マイクロ波電力を無電極発光管１にアンテナ１５を
介して結合させると、そのマイクロ波電力が無電極発光
管１に封入したＫｒおよびＣｌ2 の混合ガスを励起し、
励起された混合ガスの基底状態へのエネルギー遷移によ
って紫外線を発生する。
て、マイクロ波電力を無電極発光管１にアンテナ１５を
介して結合させると、そのマイクロ波電力が無電極発光
管１に封入したＫｒおよびＣｌ2 の混合ガスを励起し、
励起された混合ガスの基底状態へのエネルギー遷移によ
って紫外線を発生する。
【００１８】このとき、発生した紫外線は四方に放射さ
れるが、無電極発光管１を楕円の凹面形状の反射ミラー
１０の焦点に予め位置させておけば、反射ミラー１０の
方向に放射した紫外線はそこで反射されて、メッシュ７
の方向に集光される。当然ながら、メッシュ７方向に放
射した紫外線はそのまま進行する。
れるが、無電極発光管１を楕円の凹面形状の反射ミラー
１０の焦点に予め位置させておけば、反射ミラー１０の
方向に放射した紫外線はそこで反射されて、メッシュ７
の方向に集光される。当然ながら、メッシュ７方向に放
射した紫外線はそのまま進行する。
【００１９】この結果、メッシュ７の前方に被処理物を
配置しておけば、乾燥、硬化等の処理が即座に行われ
る。特にメッシュ７の前面において被処理物をベルトコ
ンベア等で順次移動させれば、連続的に大量の処理が可
能となる。
配置しておけば、乾燥、硬化等の処理が即座に行われ
る。特にメッシュ７の前面において被処理物をベルトコ
ンベア等で順次移動させれば、連続的に大量の処理が可
能となる。
【００２０】ところで、物質の表面改質の一例として、
ウエハ上の不要レジスト膜を除去する酸素プラズマによ
るアッシング方法が実用化されている。しかし、酸素プ
ラズマによるアッシング方法においては、電界によって
加速された電子やイオンなどプラズマ中の荷電粒子がウ
エハと衝突して、またそのときの反応熱によって、ウエ
ハの表面が傷ついて半導体素子の電気的特性が損なわれ
るという、いわゆるプラズマダメージの問題を有してい
る。特に、半導体素子の高集積化の要請に伴って、プラ
ズマダメージによる電気的特性への影響を無視すること
はできない。
ウエハ上の不要レジスト膜を除去する酸素プラズマによ
るアッシング方法が実用化されている。しかし、酸素プ
ラズマによるアッシング方法においては、電界によって
加速された電子やイオンなどプラズマ中の荷電粒子がウ
エハと衝突して、またそのときの反応熱によって、ウエ
ハの表面が傷ついて半導体素子の電気的特性が損なわれ
るという、いわゆるプラズマダメージの問題を有してい
る。特に、半導体素子の高集積化の要請に伴って、プラ
ズマダメージによる電気的特性への影響を無視すること
はできない。
【００２１】最近において、半導体素子を傷つけないで
レジスト膜を除去するアッシング方法として、紫外線ラ
ンプから放射される紫外線を利用した光アッシング方法
が提案されている（例えば、日立評論、ｖｏｌ．７１，
ｎｏ．５，ｐ３９−４５，１９８９．５）。この光アッ
シング方法は、レジスト膜が形成されたウエハを処理室
内に配置し、この処理室内にオゾンを導入し、ウエハ上
のレジスト膜に、紫外線ランプからの紫外線を照射する
ことにより行われる。
レジスト膜を除去するアッシング方法として、紫外線ラ
ンプから放射される紫外線を利用した光アッシング方法
が提案されている（例えば、日立評論、ｖｏｌ．７１，
ｎｏ．５，ｐ３９−４５，１９８９．５）。この光アッ
シング方法は、レジスト膜が形成されたウエハを処理室
内に配置し、この処理室内にオゾンを導入し、ウエハ上
のレジスト膜に、紫外線ランプからの紫外線を照射する
ことにより行われる。
【００２２】アッシングは、オゾンが紫外線によって分
解して生成した活性化酸素が、レジスト膜と接触して反
応することにより進行する。従ってアッシングの速さ
は、ウエハ表面の活性化酸素の数に依存すると考えられ
ている。紫外線ランプに従来の低圧水銀ランプを使用し
た場合と、本発明による紫外線光源（２５℃基準でＫｒ
およびＣｌ2 の混合ガスを全圧力で５Ｔｏｒｒ、分圧比
Ｋｒ／Ｃｌ2 ＝５の条件で直径３ｃｍの合成石英バルブ
に封入しマイクロ波で励起）を使用した場合において、
ウエハ表面近傍の活性化酸素の数を比較してみた。低圧
水銀ランプと、本発明の光強度比を１０／１、処理室内
のオゾンの存在する空間の厚みを５ｍｍ、オゾンの濃度
を７体積％として、各光源の波長に応じたオゾンの光吸
収係数を考慮して計算すると、低圧水銀ランプを使用し
た場合と、本発明による紫外線光源を使用した場合に生
成するウエハ表面近傍の活性化酸素の数の比は、１／１
０となった。すなわち、本発明の光源は、低圧水銀ラン
プの１／１０の光強度で、１０倍の活性化酸素を得るこ
とが可能であり、アッシング処理時間の短縮が期待でき
る。
解して生成した活性化酸素が、レジスト膜と接触して反
応することにより進行する。従ってアッシングの速さ
は、ウエハ表面の活性化酸素の数に依存すると考えられ
ている。紫外線ランプに従来の低圧水銀ランプを使用し
た場合と、本発明による紫外線光源（２５℃基準でＫｒ
およびＣｌ2 の混合ガスを全圧力で５Ｔｏｒｒ、分圧比
Ｋｒ／Ｃｌ2 ＝５の条件で直径３ｃｍの合成石英バルブ
に封入しマイクロ波で励起）を使用した場合において、
ウエハ表面近傍の活性化酸素の数を比較してみた。低圧
水銀ランプと、本発明の光強度比を１０／１、処理室内
のオゾンの存在する空間の厚みを５ｍｍ、オゾンの濃度
を７体積％として、各光源の波長に応じたオゾンの光吸
収係数を考慮して計算すると、低圧水銀ランプを使用し
た場合と、本発明による紫外線光源を使用した場合に生
成するウエハ表面近傍の活性化酸素の数の比は、１／１
０となった。すなわち、本発明の光源は、低圧水銀ラン
プの１／１０の光強度で、１０倍の活性化酸素を得るこ
とが可能であり、アッシング処理時間の短縮が期待でき
る。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による紫外
線光源では、無電極発光管に、発光させた場合の分光分
布において波長４００ｎｍ以上には放射分布がないＸｅ
およびＣｌ２の混合ガス、あるいはＫｒおよびＣｌ２の
混合ガスを最適なガス条件で封入しているので、コール
ドミラーを用いることなく、無電極発光管から出射され
る光によって耐熱性の低い被処理物に熱的な変形等の損
傷を与えない。また通常封入する各ガスの組合せにおい
て、最適動作を実現する全圧力、分圧比という封入条件
が得られているので、効率よく紫外線を取り出すことが
できる。さらに発光材料ガスにフッ素ガスを含まないの
で、発光材料ガスを封入し紫外線を取りだす例えば合成
石英製のバルブ内壁に反応生成物が生成されない。よっ
てバルブ内壁において紫外線が減光せず、紫外線の取り
出し効率が減少しない。そして励起手段から入力される
エネルギーが材料ガスの励起反応に主として使用され、
所望の紫外線が効率よく発光する。またサファイヤに比
較して安価で加工性に富む合成石英が、放電管材料とし
て使用可能となる。
線光源では、無電極発光管に、発光させた場合の分光分
布において波長４００ｎｍ以上には放射分布がないＸｅ
およびＣｌ２の混合ガス、あるいはＫｒおよびＣｌ２の
混合ガスを最適なガス条件で封入しているので、コール
ドミラーを用いることなく、無電極発光管から出射され
る光によって耐熱性の低い被処理物に熱的な変形等の損
傷を与えない。また通常封入する各ガスの組合せにおい
て、最適動作を実現する全圧力、分圧比という封入条件
が得られているので、効率よく紫外線を取り出すことが
できる。さらに発光材料ガスにフッ素ガスを含まないの
で、発光材料ガスを封入し紫外線を取りだす例えば合成
石英製のバルブ内壁に反応生成物が生成されない。よっ
てバルブ内壁において紫外線が減光せず、紫外線の取り
出し効率が減少しない。そして励起手段から入力される
エネルギーが材料ガスの励起反応に主として使用され、
所望の紫外線が効率よく発光する。またサファイヤに比
較して安価で加工性に富む合成石英が、放電管材料とし
て使用可能となる。
【図１】本発明の紫外線光源で発光材料ガスとしてＫｒ
およびＣｌ2 の混合ガスを選択した場合において、混合
ガスの分圧比と波長２２２ｎｍを中心とした半値幅±３
ｎｍの範囲の光の放射束との関係を示したデータの説明
図である。
およびＣｌ2 の混合ガスを選択した場合において、混合
ガスの分圧比と波長２２２ｎｍを中心とした半値幅±３
ｎｍの範囲の光の放射束との関係を示したデータの説明
図である。
【図２】本発明の紫外線光源で発光材料ガスとしてＫｒ
およびＣｌ2 の混合ガスを選択した場合において、混合
ガスの全圧力と波長２２２ｎｍを中心とした半値幅±３
ｎｍの範囲の光の放射束との関係を示したデータの説明
図である。
およびＣｌ2 の混合ガスを選択した場合において、混合
ガスの全圧力と波長２２２ｎｍを中心とした半値幅±３
ｎｍの範囲の光の放射束との関係を示したデータの説明
図である。
【図３】本発明の紫外線光源で発光材料ガスとしてＸｅ
およびＣｌ2 の混合ガスを選択した場合において、混合
ガスの分圧比と波長３０８ｎｍを中心とした半値幅±
３．８ｎｍの範囲の光の放射束との関係を示したデータ
の説明図である。
およびＣｌ2 の混合ガスを選択した場合において、混合
ガスの分圧比と波長３０８ｎｍを中心とした半値幅±
３．８ｎｍの範囲の光の放射束との関係を示したデータ
の説明図である。
【図４】本発明の紫外線光源で発光材料ガスとしてＸｅ
およびＣｌ2 の混合ガスを選択した場合において、混合
ガスの全圧力と波長３０８ｎｍを中心とした半値幅±
３．８ｎｍの範囲の光の放射束との関係を示したデータ
の説明図である。
およびＣｌ2 の混合ガスを選択した場合において、混合
ガスの全圧力と波長３０８ｎｍを中心とした半値幅±
３．８ｎｍの範囲の光の放射束との関係を示したデータ
の説明図である。
【図５】本発明の紫外線光源を用いたマイクロ波無電極
発光装置の概略を示し、長手方向に切断した横断面図で
ある。
発光装置の概略を示し、長手方向に切断した横断面図で
ある。
【図６】図５のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図７】合成石英バルブにＫｒおよびＣｌ2 の混合ガス
を封入してマイクロ波で励起して発光させた場合の分光
分布を示した説明図である。
を封入してマイクロ波で励起して発光させた場合の分光
分布を示した説明図である。
【図８】合成石英バルブにＸｅおよびＣｌ2 の混合ガス
を封入してマイクロ波で励起して発光させた場合の分光
分布を示した説明図である。
を封入してマイクロ波で励起して発光させた場合の分光
分布を示した説明図である。
【図９】従来のマイクロ波無電極発光装置の概略を示
し、長手方向に切断した横断面図である。
し、長手方向に切断した横断面図である。
【図１０】図９のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
１ 無電極発光管 ２ マイクロ波空胴 ３ 反射壁 ４ スロット ５ マグネトロン ６ 導波管 ７ メッシュ ８ 送風装置 ９ 通風孔 １０ 反射ミラー １１ 空胴壁 １２、１３、１４ エアー通過用の通風孔 １５ アンテナ １６、１７ アンテナ挿通用の通孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 65/04
Claims (2)
- 【請求項１】バルブ内にキセノンおよび塩素からなる混
合ガスを封入し、励起手段を用いて前記混合ガスを発光
させて紫外線を取り出す紫外線光源において、 前記混合ガスの分圧比キセノン／塩素が１乃至３の範囲
内にあり、前記混合ガスの全圧力が５乃至１５ｔｏｒｒ（２５℃基
準）の範囲内にあり、 前記バルブ内には電極を配置せず、前記励起手段がマイ
クロ波で あることを特徴とする紫外線光源。 - 【請求項２】バルブ内にクリプトンおよび塩素からなる
混合ガスを封入し、励起手段を用いて前記混合ガスを発
光させて紫外線を取り出す紫外線光源において、前記混合ガスの分圧比クリプトン／塩素が３乃至７の範
囲内にあり、 前記混合ガスの全圧力が７．５乃至１５ｔｏｒｒ（２５
℃基準）の範囲内にあり、 前記バルブ内には電極を配置せず、前記励起手段がマイ
クロ波であることを特徴とする紫外線光源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17465693A JP3175410B2 (ja) | 1993-06-23 | 1993-06-23 | 紫外線光源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17465693A JP3175410B2 (ja) | 1993-06-23 | 1993-06-23 | 紫外線光源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0714556A JPH0714556A (ja) | 1995-01-17 |
| JP3175410B2 true JP3175410B2 (ja) | 2001-06-11 |
Family
ID=15982407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17465693A Expired - Fee Related JP3175410B2 (ja) | 1993-06-23 | 1993-06-23 | 紫外線光源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3175410B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000162397A (ja) * | 1998-11-30 | 2000-06-16 | Iwasaki Electric Co Ltd | 紫外線硬化装置 |
| JP6948606B1 (ja) | 2020-08-28 | 2021-10-13 | ウシオ電機株式会社 | エキシマランプ及び光照射装置 |
-
1993
- 1993-06-23 JP JP17465693A patent/JP3175410B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0714556A (ja) | 1995-01-17 |
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