JP5504896B2

JP5504896B2 - ランプユニット

Info

Publication number: JP5504896B2
Application number: JP2010001807A
Authority: JP
Inventors: 賢治山森
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2010-01-07
Filing date: 2010-01-07
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2030-01-07
Also published as: CN102184837A; JP2011139988A; CN102184837B

Description

本発明は、半導体や液晶基板の製造工程において基板の洗浄等に利用されるエキシマ光照射装置であって、エキシマランプの保持構造に特徴をもつランプユニットに関する。

近年、半導体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、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。

図６は、特開２００９−２５２６６２号公報で開示される紫外線照射装置１００を示す断面図である。
紫外線照射装置１００は、箱状に構成された筐体内１２１にエキシマランプ１４０を備えたランプユニット１２０と、ランプユニット１２０を載置すると共に被照射体Ｗを搬送する搬送機構１３０とから構成されている。
エキシマランプ１４０の両端に対応する位置には、ランプ保持体１２６がのびている。エキシマランプ１４０は、ランプ保持体１２６によって筐体１２１に支持されている。搬送機構１３０は、両端に設けられた駆動部１３２によってローラ１３１を回転駆動させ、被照射体Ｗをエキシマランプ１４０の直下に順次搬送している。

特開２００９−２５２６６２号公報

しかしながら、被照射体Ｗである液晶基板が大型化するに伴ってエキシマランプ１４０を長尺化することが要求されている。また、液晶基板の生産を高速化するために紫外線照射装置１００の処理能力を高めることが求められ、エキシマランプを幅広にすることも提案されている。
このような理由によりエキシマランプ１４０を大型化する傾向にあるが、各部材が大きくなって重量が増加したエキシマランプ１４０は自重による撓み量が大きくなる。エキシマランプ１４０は、両端でのみランプ保持体１２６によって支持されているため、特に中間部のたわみ量が大きくなり、エキシマランプ１４０の中間部と端部とでは被照射体Ｗとの距離が異なり、紫外線強度の違いで処理効果にバラツキが発生するという問題がある。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであって、全長が１８００ｍｍ以上ある大型のエキシマランプを光源に備えていても、中間部と端部とで一定の水準の処理効果を保つことができるランプユニットを提供することを目的とする。

本願第１の発明は、互いに向かい合うように配置された上壁面および下壁面と、当該上壁面および下壁面をつなぐ側壁面により断面矩形状の管が形成された放電容器を備え、当該放電容器における上壁面と下壁面との外表面に電極が設けられると共に放電容器内にキセノンガスが封入されてなり、当該放電容器内にエキシマ放電を発生させるエキシマランプと、エキシマランプの両端をランプ保持体によって支持して筐体内にエキシマランプを配置したランプユニットにおいて、前記エキシマランプの長手方向の中間部下方に、前記筐体に取り付けられる保持部とエキシマランプを支持する薄肉に形成された支持部とを有する中間支持体を配置し、当該支持部によってエキシマランプを下側から支持したことを特徴とする。

本願第１の発明に係るランプユニットによれば、中間支持体がエキシマランプの長手方向の中間部を下側から支持しているので、長尺なエキシマランプでも中間部のたわみを抑えることができ、またエキシマランプが点灯時の熱によって伸びたり縮んだりしても、中間支持体がランプの動きを制約せず不要な応力が発生しない。その上、支持部が薄肉に形成されていることによって、各エキシマランプの中間部のたわみを抑えつつ、エキシマランプと被照射体との距離をできるだけ近接させて、エキシマランプから放射される真空紫外光が酸素に吸収されないようにして、効率よく被照射体に照射することができる。

紫外線照射装置を示す断面図ランプユニットを説明するための斜視図ランプユニットの中間部を切断した断面図エキシマランプが並列に並べられたランプユニットを説明するための図ランプユニットの中間部を下から見た図紫外線照射装置を示す断面図

図１は、紫外線照射装置１０を示す断面図である。
紫外線照射装置１０は、箱状に構成された筐体２１内にエキシマランプ４０を備えるランプユニット２０と、ランプユニット２０を載置すると共に被照射体Ｗを搬送する搬送機構３０とから構成されている。

搬送機構３０は、ランプユニット２０の筐体２１を載置すると共に、内部に紙面と平行な方向に並列配置された複数のローラ３１と各ローラ３１の両端に設けられると共にローラ３１を回転駆動する駆動部３２とを備えている。搬送機構３０内に搬入された被照射体Ｗは、ローラ３１に載置され、ローラ３１が回転駆動されることにより、エキシマランプ４０の直下に搬入される。搬入された被照射体Ｗは、エキシマランプ４０と近接し、エキシマランプ４０から真空紫外線が照射される。真空紫外線により照射された被照射体Ｗは搬送機構３０外に搬出される。

図２は、ランプユニット２０を説明するための斜視図である。
ランプユニット２０は、上面２２と側面２３を覆い、下方が開口部２４となっている矩形の箱型のアルミニウム製の筐体２１内にエキシマランプ４０が配置されている。筐体２１の寸法は、例えば、高さ７０ｍｍ、開口１６０ｍｍ、全長３５００ｍｍであり、エキシマランプ４０の寸法は、例えば、高さ１８ｍｍ、横幅７０ｍｍ、全長３３００ｍｍである。筐体２１の側面２３からそれぞれ４０ｍｍ離間し、放電容器の下壁面４３と筐体２１の開口部２４とのラインが一致するように、筐体２１内にエキシマランプ４０が配置される。

筐体２１とエキシマランプ４０との間には、エキシマランプ４０の長手方向に沿ってガス流通管２７が設けられている。ガス流通管２７には、窒素、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトン、キセノンから選択された少なくとも一種のガスよりなる不活性ガスが、筐体２１の上面２２にあけられた穴から供給される。また、不活性ガスに代えて、窒素に酸素を混ぜたガスや、大気をガス流通管２７に流通させることもある。ガス流通管２７のエキシマランプ４０に面する側面には、長手方向に沿って所定の間隔で噴出口２８が設けられる。ガス流通管２７の噴出口２８から筐体２１内に不活性ガスが噴出されると、筐体２１内は酸素濃度の低い置換空間となる。

筐体２１の上面２２には、エキシマランプ４０の両端に対応する位置に、ランプ保持体２６が筐体２１の上面２２から下に向かって取り付けられ、その先端がエキシマランプ４０の両端に支持している。すなわち、エキシマランプ４０は、一対のランプ保持体２６に両端が保持されることによって、筐体２１の内部に支持されている。

エキシマランプ４０は、合成石英ガラスなどのシリカガラス、サファイアなどの真空紫外線を良好に透過する断面矩形状で中空長尺の放電容器４１の内部に、希ガス、または、希ガスとハロゲンガスとを混合した混合ガスよりなる不活性ガスが、例えば１０〜８０ｋＰａで気密に封入されている。

放電容器４１における上壁面４２の外表面に高電圧供給電極４６、下壁面４３の外表面に接地電極４７が備えられ、これらの電極４６、４７は互いが対向するように配置される。電極４６、４７は、網状構造となっており、網目の隙間から光が透過するようになっており、アルミニウム、ニッケル、金などの金属材料よりなり、これらの金属材料を含む導電性ペーストをスクリーン印刷することや、金属材料を真空蒸着することにより形成される。

電極４６、４７には、例えば、周波数が１０〜１００ｋＨｚであり、電圧が１ｋＶｒｍｓ〜数１０ｋＶｒｍｓである矩形波交流電圧を供給する高周波電源に接続されている。電極４６、４７間に、放電容器４１の内部に不活性ガスが封入された不活性ガス層が配置されているので、放電容器４１の内部でエキシマ放電が発生する。

図３は、中間支持体５０を説明するために、ランプユニット２０の中間部を切断した断面図である。
ランプユニット２０の長手方向の中間部下方には、エキシマランプ４０が自重によりたわんで下に湾曲することを防止するために、中間支持体５０が設けられている。中間支持体５０は、筐体２１の側面２３の下部に取り付けられ、筐体２１から内部のエキシマランプ４０に向かって水平に突出するように設けられている。中間支持体５０は、エキシマランプ４０の両側に配置される側面２３それぞれに、ネジ５６により固定されて取り付けられる。

各々の中間支持体５０は、筐体２１に保持される保持部５１と、エキシマランプ４０を支持する支持部５３と、保持部５１と支持部５３とをつなぐテーパ部５４よりなる。
保持部５１は、放電容器４１の下壁面４３が配置されるラインからはみ出さないようにネジ止めするため、筐体２１の側面２３に下端からのびるネジ受け部５７に保持部５１を突き合わせても、保持部５１と下壁面４３のラインとの間に空間が形成されるように、０．５〜１．０ｍｍの薄肉に形成されている。保持部５１には厚み方向に貫通するネジ孔５２が形成されており、ネジ受け部５７に形成されているネジ孔５８とつながるように合わせて、ネジ５６を通して止めすることにより固定されている。保持部５１のネジ孔５２は、エキシマランプ４０の横方向に長く断面楕円形にすることによって、中間支持体５０の固定位置を横方向に調整することができる。

テーパ部５４は、放電容器４１の下壁面４３のラインとの間に空間が形成されるように上方に配置される保持部５１と、下壁面４３の下側から支えるために下方に配置される支持部５３との段差をつなぐ部位であり、保持部５１との接続面は垂直面となっており、支持部５３との接続面はテーパ面５５となっている。テーパ面５５は、エキシマランプ４０の側壁面４４には当接しておらず、側壁面４４から１０〜１５ｍｍ離間して配置されている。テーパ面５５をエキシマランプ４０の側壁面４４に当接する必要がないので、中間支持体５０の横方向の位置調整の自由度を高めている。

支持部５３は、エキシマランプ４０の下壁面４３に重なる位置まで突出しており、エキシマランプ４０を支持部５３の上に配置することによって、エキシマランプ４０を下側から支持している。エキシマランプ４０から放射される真空紫外線が、酸素にできるだけ吸収されないで効率よく被照射体Ｗに照射されるためには、エキシマランプ４０と被照射体Ｗとの間の距離が３〜５ｍｍになるように、できるだけ近接して配置する必要がある。このようにエキシマランプ４０と被照射体Ｗとの隙間が非常に狭いので、支持部５３がエキシマランプ４０の下壁面４３から厚く突出していると、被照射体Ｗに当たって傷つける恐れがある。また、支持部５３と被照射体Ｗとの距離を維持していても、分厚い支持部５３によってエキシマランプ４０を保持すれば、エキシマランプ４０の位置が筐体２１の内側にずれて、エキシマランプ４０と被照射体Ｗとの間の距離が長くなって、真空紫外線が酸素に吸収されて照射強度が低下する。

上記理由より、支持部５３は１ｍｍ以下の極薄肉に形成されている。支持部５３は、アルミニウムまたはステンレスの金属、もしくは、セラミックにより形成される。セラミックは絶縁体であるため、電極４６、４７が放電容器４１の外表面に取り付けられたエキシマランプ４０でも、沿面放電が発生しない点で優れている。しかし、セラミックは強度が弱いため、支持部５３の厚みを１ｍｍ以上としなければならない。一方、金属は強度があるので支持部５３の厚みを０．５ｍｍまで薄くすることができるが、高電圧供給電極４６との間で発生する沿面放電を防止するため、エキシマランプ４０と中間支持体５０との接点を高電圧供給電極４６から少なくとも２０ｍｍ以上離す必要がある。

エキシマランプ４０は下壁面４３から真空紫外光を放射して被処理物の表面を処理しているので、支持部５３が下壁面４３に大きく突出していると、真空紫外光を遮蔽してしまう。そのため、支持部５３がエキシマランプ４０と接触する長さは、エキシマランプ４０の横方向について５〜１０ｍｍとなっている。また、エキシマランプ４０と接触する支持部５３の先端を細くすることによって、エキシマランプ４０の遮光を防ぐこともできる。

エキシマランプ４０の長手方向について支持部５３の幅は５〜１００ｍｍである。幅が細すぎると強度が保てず、また幅が太すぎるとブロー管から放出される窒素の流れを妨げてしまう。中間支持体５０はエキシマランプ４０の長手方向の全てを保持するものではなく、エキシマランプ４０の長手方向の中間の一部を支持している。
図１に示すように、被照射体Ｗはローラ３１によってエキシマランプ４０の横方向に動かされて処理されるので、支持部５３によって遮光される部分が横方向に並ぶと、被照射体Ｗの処理に影響を及ぼす場合がある。そのため、中間支持体５０は、図３のように横方向断面において向かい合う位置ではなく、エキシマランプ４０の長手方向にずらして配置することが好ましい。

図４は、エキシマランプ４０が並列に並べられたランプユニット２０を説明するための図であり、図４（ａ）がランプユニット２０の中間部を切断した断面図であり、図４（ｂ）がランプユニット２０の中間部を下から見た図である。
開口部２４有する箱型の筐体２１内に、エキシマランプ４０が並列に配置されている。筐体２１の側面２３から４０ｍｍ離れた位置であって、隣り合うエキシマランプ４０との間が８０ｍｍとなるように、エキシマランプ４０が配置されている。筐体２１の側面２３に固定される中間支持体５０は、図３に示すランプユニット２０と同様の構成となっている。隣り合うエキシマランプ４０の間から支持する中間支持体５０は、筐体２１の上面２２からのびる中間側面２５に保持されている。

中間側面２５は、筐体２１の側面２３に隣接して配置されていないエキシマランプ４０の放電容器４１の側壁面４４を支持する中間支持体５０を固定するために設けられた部材である。そのため、中間側面２５はエキシマランプ４０の全長にわたって設けてもよいが、中間支持体５０を配置する箇所に対応する長さだけ設けるほうが効率的である。中間側面２５は、アルミニウムの板材よりなり、筐体２１の上面２２に上端が突き合わされてネジ止めなどにより固定されており、下端にネジ受け部５７が取り付けられて中間支持体５０が固定されている。

エキシマランプ４０を並列に並べたときでも、被照射体Ｗはローラ３１によってエキシマランプ４０の横方向に動かされて処理されるので、支持部５３によって遮光される部分が横方向に並ぶと、被照射体Ｗの処理に影響を及ぼす場合がある。そのため、中間支持体５０は、図４（ｂ）に示すように、横方向断面において向かい合う位置ではなく、エキシマランプ４０の長手方向にずらして配置することが好ましい。

図５は、中間支持体５０をワイヤー形状のものとしたランプユニット２０の中間部を下から見た図である。
中間支持体５０は、図３、４に示すように突出して支持するものに限られず、一方の側面２３から他方の側面２３まで、放電容器４１の下壁面４３に接するように張り渡したワイヤー６０によって形成することもできる。ワイヤー６０が緩んでいるとエキシマランプ４０を支持できないばかりか、被照射体Ｗにあたって傷をつける恐れがあるので、たわんで緩まないように取り付けられている。例えば、固定するボルトにワイヤー６０を巻き付けて止めている。

中間支持体５０をワイヤー形状にした場合は、放電容器４１にワイヤー６０がかかる部分は光が放射されない遮光部分となるので、被照射体Ｗが動く方向と平行にワイヤー６０を張り渡すと、その被照射体の一筋について紫外線による処理ができない。そのため、図５に示すように、ワイヤー６０を固定する保持部５１をエキシマランプ４０の長手方向にずらして配置し、エキシマランプ４０の横方向に平行ではなく、斜めになるようにワイヤー６０を張り渡している。
なお、エキシマランプ４０の横方向に対して、被照射体Ｗが動く方向が斜めになっている場合は、エキシマランプ４０の横方向にワイヤー６０を張り渡すことができる。すなわち、被照射体Ｗが動く方向と平行にならないようにワイヤー６０を張り渡せばよい。

エキシマランプ４０に対して向かい合う保持部５１にワイヤー６０を張り渡しているので、横幅の長さが異なるエキシマランプ４０に取り替えても中間支持体５０で支持することができる。ランプユニット２０に取り付けられるエキシマランプ４０の横幅の長さの自由度を高めることができる。

エキシマランプ４０が並列に並べられたランプユニット２０においても、中間支持体５０をワイヤー形状にすることができる。ワイヤー６０を長く張ると緩む可能性が高くなるので、中間側面２５を隣り合うエキシマランプ４０の間に配置し、１つのエキシマランプ４０に対して一本ずつワイヤー６０が固定されることが好ましい。それぞれのワイヤー６０が、エキシマランプ４０の横方向に均等に並ぶと、被照射体Ｗの一部について紫外線による処理が不十分となる。そのため、各エキシマランプ４０を支持する中間支持体５０の各々のワイヤー６０もエキシマランプ４０の長手方向にずらして配置することが好ましい。

１０紫外線照射装置
２０ランプユニット
２１筐体
３０搬送機構
Ｗ被照射体
４０エキシマランプ
４１放電容器
４６高圧供給電極
４７接地電極
５０中間支持体
５１保持部
５３支持部
５４テーパ部

Claims

互いに向かい合うように配置された上壁面および下壁面と、当該上壁面および下壁面をつなぐ側壁面により断面矩形状の管が形成された放電容器を備え、当該放電容器における上壁面と下壁面との外表面に電極が設けられると共に放電容器内にキセノンガスが封入されてなり、当該放電容器内にエキシマ放電を発生させるエキシマランプと、
エキシマランプの両端をランプ保持体によって支持して筐体内にエキシマランプを配置したランプユニットにおいて、
前記エキシマランプの長手方向の中間部下方に、前記筐体に取り付けられる保持部とエキシマランプを支持する薄肉に形成された支持部とを有する中間支持体を配置し、当該支持部によってエキシマランプを下側から支持したことを特徴とするランプユニット。