JP5601551B2 - 光照射装置 - Google Patents

Description

この発明は外部電極を有するエキシマランプを備えた光照射装置に関するものであり、特に、表面に微細な配線パターンが形成されたガラス基板などの被処理体に紫外光を照射して処理するための光照射装置に係わるものである。

半導体基板や液晶基板などの製造工程においては、半導体基板であるウェハや、液晶基板であるガラス基板などの被処理体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、真空紫外光を用いたオゾンや活性酸素による洗浄方法においては、より効率よく短時間で洗浄する光照射装置が用いられており、例えば、特開２０１０−１２５３６８号公報（特許文献１）が知られている。

図３、４は、特許文献１に開示される光照射装置の概略構成図である。
光照射装置２１は、鉛直方向の下方側に光取出し開口を有する金属製のランプハウス２２の内部に、光源として、キセノンなどの発光ガスが封入されたエキシマランプ２３が配置されている。ランプハウス２２の天井近傍には不活性ガスを供給するための不活性ガス供給管２４、２４が設けられている。
前記エキシマランプ２３は、このガス供給管２４、２４に挟まれた空間の鉛直下方に配置され、その更に下方を被処理体（ワーク）であるガラス基板Ｗが通過する。

前記エキシマランプ２３は、放電容器２５の上下外面上に一対の外部電極２６、２７を備えていて、放電容器２５内の放電空間を介在させて対向配置されており、上方の外部電極２６には高電圧が印加されて高圧電極として機能し、被処理体Ｗと対向する下方の外部電極２７には低電圧が印加されて低圧電極として機能する。そして、少なくとも下方の外部電極２７は網目構造などにより光透過性とされている。
これら外部電極２６、２７に高周波高電圧が印加されると、放電容器２５内でキセノンガスのエキシマ発光が生起されて、波長１７２ｎｍの紫外線が発生し、放電容器２５の下方からハウジング２１の下方に位置される被処理体Ｗに照射されるものである。

被処理体Ｗは、例えば液晶パネル用のガラス基板であり、搬送ローラなどで搬送された被処理体Ｗがエキシマランプ２３の直下に達すると、該エキシマランプ２３からの真空紫外光が照射される。被処理体Ｗの表面は、紫外線及び周囲に生成した活性酸素などが作用することで、有機物が分解除去され、洗浄後の被処理体Ｗはハウジング２２の外部に搬出される。
なお、エキシマランプ２３を収容するハウジング２２の内部は、ランプから放射される紫外線の減衰を極力抑える目的で、ガス供給管２４、２４を介して窒素ガスなどの不活性ガスが導入され、充填されている。

ところで、前記被処理体Ｗとして液晶パネル用ガラス基板などの場合、光照射処理は、液晶パネル用に加工される前の状態で行なわれ、このため、基板（被処理体）Ｗには、図４で示されるように、表面上に導電性物質で形成された配線パターン３０が露出されていることがある。このような場合、上記光照射装置２１で基板Ｗを光照射により処理する際に、この導電性物質が破損するという事故が発生することがある。
このような損傷について本発明者らが鋭意調査したところ、エキシマランプ２３の外部電極２６、２７に印加される高電圧によって、ランプの周囲に電界が形成され、これが被処理体Ｗにまで及ぶことが原因であることを突き止めた。

この現象について図５、図６を参照して説明する。
図５は、ハウジング２２内にエキシマランプ２３を配設した光照射装置２１の作用を表す模式図であって、ハウジング２２は、ＳＵＳ板やアルミニウム板で構成されており、その内部の下方にエキシマランプ２３が収容される。
エキシマランプ２３の上下外面上に設けた一対の外部電極２６、２７間には高周波高電圧が印加されるが、通常、エキシマランプ２３の上方外部電極２６には高電圧が、被処理体Ｗに対向する下方外部電極２７には低電圧が印加される。このため、エキシマランプ２３の上面側には強い電界Ｘが形成される。
エキシマランプ２３と被処理体Ｗとは近接した位置に配置されることもあって、この電界Ｘの一部は、図５で示されるように、その等電位線がエキシマランプ２３の下方の被処理体Ｗの位置にまで至るように形成される。

図６は、図５で示した光照射装置のエキシマランプ２３およびワークＷをワークＷの搬送方向に沿って切断した部分拡大断面図である。
ガラス基板などの被処理体Ｗ上に形成される導電性物質の配線パターン３０は様々であって、近時では微細な配線パターンが形成されることが多々あり、基板上の導電性物質の配置状態によっては、図に示すように、エキシマランプ２３に印加される高電圧による電界を受けて、配線パターン３０によっては隣接する導電性物質の間で電位差が生じ、この間に異常放電Ｙが生じることがある。
その結果、導電性物質がスパークして飛散し、破損する、と推察される。

特開２０１０−１２５３６８号公報

この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて、下方に光取出し開口が設けられたハウジング内に、放電容器の上下外面上に一対の外部電極を備えたエキシマランプを収容してなる光照射装置において、上下外部電極間に発生する電界の影響を被処理体に及ぼすことがなく、被処理体上の配線パターンに異常放電が発生することを防止して、その破損を防止できる、信頼性の高い光照射装置の構造を提供することである。

上記課題を解決するために、この発明に係る光照射装置は、前記ハウジングの光取出し開口に、高圧側の外部電極と被処理体との間であって、前記エキシマランプの長手方向に沿う位置に、高圧側の外部電極と低圧側の外部電極との間に形成される電界を遮蔽する電界遮蔽部材を備えていることを特徴とする。
また、前記電界遮蔽部材は、前記ハウジングに電気的に接続され、当該ハウジングを介して接地されていることを特徴とする。
また、前記ハウジング内には、不活性ガスを供給するガス供給手段を具備してなり、前記電界遮蔽部材は、前記不活性ガスを前記被処理体に向けて流出させる通風孔を備えていることを特徴とする。

この発明の光照射装置によれば、エキシマランプに印加される高周波高電圧によって、一対の外部電極間に形成される電界の影響が被処理体に及ぼされることがないので、表面上に導電性物質からなる配線パターンが形成された被処理体を処理する場合にも、配線パターン間で不所望の異常放電が生起されることが無く、配線パターンを構成する導電性物質の損傷を未然に防止できるようになるという効果を奏するものである。

本発明の光照射装置の断面図。 本発明の作用を説明する断面図。 従来の光照射装置の断面図。 その一部の拡大斜視図。 従来の光照射装置の作用を説明する断面図。 その一部の拡大断面図。

図１は、本発明の光照射装置の構成を示す断面図である。光照射装置１は、ハウジング２の内部にエキシマランプ３が配設されており、その下方を被処理体Ｗが搬送機構によって搬送され、エキシマランプ３の直下を通過すると、該エキシマランプ３から放射された紫外光、例えば波長１７２ｎｍの真空紫外光がこの被処理体Ｗに照射され、表面のドライ洗浄が行われる。
前記ハウジング２内の上方の天井部近辺には不活性ガス供給管４、４が設けられており、窒素ガスなどの不活性ガスがハウジング２内に導入され、充填されて、ランプ２からの真空紫外光の減衰を抑制している。
また、前記ハウジング２の下端はエキシマランプ３からの光取出し開口２ａが形成されている。

エキシマランプ３は、断面が扁平な矩形形状をなす放電容器５を備え、その内部には、発光ガスとして、エキシマ放電用のガスが所定の封入量で封入されている。発光ガスとしてキセノンガスを使用する場合は、通常、１０〜７０ｋＰａ封入される。
このエキシマランプ３の放電容器５の上下外面上には一対の外部電極６、７が設けられていて、少なくとも被処理体Ｗに対向する下方の外部電極７は、網目構造等により透光性とされている。
前記外部電極６、７は外部電源９に接続されて、エキシマランプ３の上側の外部電極６が高圧側、被処理体Ｗと対向する下側の外部電極７が低圧側となるように、高周波高電圧が印加されている。

ハウジング２の下端の光取出し開口２ａには、電界遮蔽部材１０が設けられている。該電界遮蔽部材１０は板状部材からなり、エキシマランプ３の高圧側の外部電極６と被処理体Ｗとの間であって、前記エキシマランプ３の長手方向に沿って設けられていて、前記高圧側の外部電極６と前記低圧側の外部電極７との間に形成される電界を遮蔽するように設けられている。
この実施例においては、前記電界遮蔽部材１０は、エキシマランプ３の放電容器５の下面側であって、放電容器５の側面に近接してその長手方向に沿って設けられている。この電界遮蔽部材１０には、エキシマランプ３に対応して光取出し窓１１が形成されていて、前記エキシマランプ３からの出射光はこの光取出し窓１１から被処理体Ｗに照射される。
この電界遮断部材１０は、ハウジング２と電気的接続がなされ、該ハウジング３を介してアースに接地されていて、常にＧＮＤ電位にある。

また、図１に示すように、ハウジング２に不活性ガス供給管４、４が設けられている場合、前記電界遮蔽部材１０に通風孔１２を設けて被処理体Ｗに向けて不活性ガスを吹き付けるようにしてもよい。このとき、エキシマランプ３の入力電力等に応じて、該エキシマランプ３による電界が通風孔１２を介して漏れ出ない程度にその大きさやピッチを設定することが必要である。

図２に基づいて本発明による作用を説明する。エキシマランプ３の外部電極６、７間に高電圧が印加されると、これら電極間６、７には電界Ｘが形成されるが、前記電界遮蔽部材１０によってその一部が遮蔽されてハウジング２内にとどまり、被処理体Ｗ側に及ぶことがない。そのため、当該被処理体Ｗの表面上に配線パターンなどの導電性物質が形成されていても、配線パターン間に電位差が生じることがなく、異常な放電が生起されることがないので、配線パターンを構成する導電性物質の損傷を未然に防止することができ、被処理体Ｗに所定の紫外光を照射して、安全に所期の処理を行うことができる。
なお、エキシマランプ３によっては、用途との関係でランプからの出射光の波長を選択するために、放電容器５の内面に蛍光体を塗布した構造としてもよい。

以下、本発明にかかる光照射装置１に関して、具体的数値を例示する。
エキシマランプ３は、放電容器５の全長が２１００ｍｍ、幅方向の長さが４２ｍｍ、高さ方向の長さが１５ｍｍであり、放電容器５を構成する石英ガラスの肉厚は、２．５ｍｍである。
ここで、放電容器５の四隅の湾曲部は、１．５ｍｍ以上の曲率半径Ｒを有する。
エキシマランプ３への入力負荷は、２〜３Ｗ／ｃｍである。
ハウジング２は、全長が２３００ｍｍ、高さが５０ｍｍ、幅が１５０ｍｍである。
不活性ガスの流量は３００Ｌ／分である。この流量であると、ハウジング２内の酸素濃度は約０．５〜３％となる。
電界遮蔽板１０は、材質がＳＵＳよりなる板状体であり、板の厚みは、０．５〜２ｍｍである。また、中央の開口（光取出し窓１１）の寸法は、例えば、２１００ｍｍ×４５ｍｍである。
更には、電界遮蔽部材１０と高圧側の外部電極６との距離は約１５ｍｍであり、低圧側の外部電極７との距離は約０〜５ｍｍである。
この電界遮蔽部材１０は、例えば、パンチングメタルで形成され、千鳥状に形成された丸孔からなる通風孔１２を備えている。通風孔１２は、一例を挙げると、孔の直径が６ｍｍ、センターピッチが８ｍｍ、開口率が５１％であり、他の例を挙げると、孔の直径が１．５ｍｍ、センターピッチが２ｍｍで、開口率が同じく５１％である。

以上説明したように、本発明においては、エキシマランプを収容したハウジングの光取出し開口に、前記エキシマランプの高圧側の外部電極と被処理体との間に、該高圧側の外部電極と低圧側の外部電極との間に形成される電界を遮蔽する電界遮蔽部材を備えたことにより、一対の外部電極間に高周波高電圧を印加した際に形成される電界の一部が前記電界遮蔽部材によって遮蔽されて被処理体側に及ぶことがなく、被処理体上の配線パターン間で異常放電を起こすことがなく、その損傷を防止できるものである。

１ 光照射装置
２ ハウジング
２ａ 光取出し開口
３ エキシマランプ
４ 不活性ガス供給管
５ 放電容器
６ 高圧側外部電極
７ 低圧側外部電極
９ 外部電源
１０ 電界遮蔽部材
１１ 光取出し窓
１２ 通風孔
Ｗ ワーク
Ｘ 電界
Ｙ 異常放電

Claims (3)

1. 発光ガスを封入した発光管の上下外面上に一対の外部電極を配置してなるエキシマランプと、該エキシマランプを収容すると共に下方に光取出し開口が設けられたハウジングとを備え、前記一対の外部電極のうち被処理体と対向する下方の外部電極には低電圧が印加され、上方の外部電極には高電圧が印加されてなる光照射装置において、
   前記ハウジングの光取出し開口に、前記高電圧側の外部電極と被処理体との間であって、前記エキシマランプの長手方向に沿う位置に、前記高電圧側の外部電極と前記低電圧側の外部電極との間に形成される電界を遮蔽する電界遮蔽部材を備え、
   該電界遮蔽部材には、エキシマランプに対応した開口が形成されている
   ていることを特徴とする光照射装置。
   
2. 前記電界遮蔽部材は、前記ハウジングに電気的に接続され、当該ハウジングを介して接地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。
3. 前記ハウジング内には、不活性ガスを供給するガス供給手段を具備してなり、
   前記電界遮蔽部材は、前記不活性ガスを前記被処理体に向けて流出させる通風孔を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光照射装置。
   
   
   

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