KR100931764B1

KR100931764B1 - 자외선 조사 장치

Info

Publication number: KR100931764B1
Application number: KR1020050110701A
Authority: KR
Inventors: 겐이치 히로세
Original assignee: 우시오덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2005-01-20
Filing date: 2005-11-18
Publication date: 2009-12-14
Also published as: CN1808686A; TW200627505A; JP2006202614A; CN1808686B; KR20060084782A; JP4595556B2; TWI377594B

Abstract

엑시머 램프를 구비한 자외선 조사 장치에 있어서, 엑시머 램프의 점등 또는 부점등(不点燈)을 확실하게 검지하는 것이 가능한 자외선 조사 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것으로서, 본 발명의 자외선 조사 장치는, 적어도 일부에 자외선을 투과시키는 유전체 재료로 구성되고, 그 내부의 방전 공간에 방전용 가스가 충전된 방전 용기와, 상기 방전 용기를 구성하는 유전체 재료를 개재하여 대향하는 한 쌍의 전극을 가지는 엑시머 램프와, 상기 한 쌍의 전극의 각각에 전기적으로 접속되어 상기 엑시머 램프에 급전하는 급전 장치를 구비한 자외선 조사 장치로서, 상기 급전 장치는, 적어도 어느 한쪽의 전극에 대해서는, 그 일단측에 전기적으로 접속되고, 유효 발광 영역 중, 상기 급전 장치가 접속된 전극의 일단보다도, 그 전극의 타단에 가까운 영역에 대응하여 배치된, 일단으로부터 입사한 상기 엑시머 램프로부터 방사된 광을 타단으로 출사하는 도광부와, 상기 도광부로부터 출사된 광을 수광하는 수광부와, 상기 수광부의 측정 결과에 의거하여 상기 엑시머 램프의 점등 상태를 검지하는 점등 검지 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

자외선 조사 장치{Ultraviolet illuminating apparatus}

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제1 자외선 조사 장치의 단면도를 도시한다.

도 2는 본 발명의 제1 자외선 조사 장치에 관한 다른 형태의 단면도를 도시한다.

도 3은 본 발명의 제1 자외선 조사 장치에 관한 다른 형태의 단면도를 도시한다.

도 4는 본 발명의 제1 자외선 조사 장치에 관한 다른 형태의 단면도를 도시한다.

도 5는 본 발명의 제2 자외선 조사 장치의 단면도를 도시한다.

도 6은 본 발명의 제3 자외선 조사 장치의 단면도를 도시한다.

도 7은 본 발명의 제3 자외선 조사 장치의 작용 효과를 설명하기 위한 단면도를 도시한다.

도 8은 종래의 자외선 조사 장치의 단면도를 도시한다.

도 9는 종래의 단층 원통형 구조의 엑시머 램프의 관축을 포함하는 단면도를 도시한다.

도 10은 종래의 자외선 조사 장치에 있어서의 문제점을 설명하기 위한 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 엑시머 램프 2 : 방전 용기

3 : 내측 전극 4 : 외측 전극

5 : 금속박 6 : 외부 리드

7 : 내측관 8 : 지지 부재

11 : 본체 12 : 개구

13 : 윈도우 부재 14 : 관통공

15 : 유입공 16 : 배출공

17 : 급전 장치 18 : 급전선

20 : 냉각 블록 21 : 직관부

22 : 밀봉부 25 : 수광부

26 : 연산부 27 : 표시부

28 : 급전 제어 기구 29 : 반송 제어 기구

31 : 코일부 32 : 직선부

35 : 반송 기구 36 : 기판

50 : 엑시머 램프 51 : 외측관

52 : 내측관 53 : 측벽부

54 : 측벽부 55 : 방전 용기

56 : 외측 전극 57 : 내측 전극

100 : 자외선 조사 장치 201 : 홈부

202 : 도광부

본 발명은, 엑시머 램프를 구비한 자외선 조사 장치에 관한 것이다. 특히, 엑시머 램프로부터의 방사광 강도를 측정하고, 그 측정 결과에 의거해 엑시머 램프의 점등 상태의 확인을 행하는 자외선 조사 장치에 관한 것이다.

액정 기판 등의 제조 공정에 있어서는, 반송(搬送)되는 기판에 대해, 산소에 파장 200㎚ 이하의 자외선을 조사함으로써 생성된 오존이 해리되어 발생하는 활성 산소를 작용시켜, 피처리물의 처리가 행해진다. 예를 들면 기판의 표면에 부착한 유기물을 제거하는 세정 기술이 실용화되어 있다.

이러한 처리를 행하기 위한 램프로는, 종래, 파장 185㎚의 진공 자외선을 방사하는 저압 수은 램프가 사용되고 있다.

최근, 저압 수은 램프에 대신해, 원통 형상 내측관의 외측에 동일하게 원통형상 외측관이 동축적으로 배치된 2중 원통형의 구조를 하고 있고, 외측관의 외면에 외측 전극이 배치되고, 내측관의 내부에 내측 전극이 배치되어, 외측관과 내측관의 사이에 형성되는 공간을 방전 공간으로 하는 구조의 엑시머 램프가 상기의 처리에 사용되고 있다(특허문헌 1 참조). 이 엑시머 램프에 있어서는, 엑시머 방전을 생성하기 위한 방전용 가스로서, 예를 들면 크세논 가스를 이용함으로써, 파장 172㎚으로 피크를 가지는 진공 자외선을 방출하는 것이 알려져 있다.

그 한편으로, 이중 원통형이 아니라 방전 용기가 1개의 원통체로 이루어지고, 이 원통체의 외면에 외측 전극이 설치되고, 내측 전극이 방전 공간 내에 노출되어 존재하는 구조(단층 원통형이라고도 한다)를 가진 엑시머 램프가 개시되어 있다(특허문헌 2 참조). 이 구조는, 이중 원통형의 엑시머 램프에 있어서의 내측관에 상당하는 것이 존재하지 않으므로, 제조가 용이하여 비용면에서 유리하다는 이점을 가진다.

이러한 엑시머 램프는 공기 중에서 점등되면, 엑시머 램프로부터 방사되는 진공 자외선에 의해, 엑시머 램프의 주변에서의 공기 중의 산소가 반응하여 오존이 생성되므로, 장시간 사용한 경우에는, 생성된 오존에 의해서 전극이 부식한다는 문제가 있다. 또한, 엑시머 램프로부터의 진공 자외선은, 공기 중의 산소에 의해서 흡수되기 때문에, 피처리체인 기판에 고효율로 진공 자외선을 조사할 수 없다는 문제가 있다. 이러한 이유에서, 엑시머 램프를 사용할 때는, 엑시머 램프를, 진공 자외선을 빼내기 위한 윈도우부를 가지는 본체 내에 배치하여 자외선 조사 장치를 구성하고, 본체 내에 질소 가스 등의 불활성 가스를 도입함으로써, 불활성 분위기 중에서 엑시머 램프를 점등하는 것이 행해진다.

그리고, 이러한 자외선 조사 장치에 있어서는, 본체 내에 배치된 엑시머 램프가 점등하는지 여부를 눈으로 확인할 수 없으므로, 엑시머 램프의 점등을 확인하기 위한 점등 확인 수단을 설치하는 것이 일반적이다.

여기서, 엑시머 램프의 점등을 확인하기 위해서, 도 8에 도시하는 바와 같이, 램프로부터 방사되는 자외선을 형광체에 의해서 가시광으로 변환하고, 이 가시 광을 포토 다이오드 등의 검출 수단에 의해서 검출함으로써, 엑시머 램프의 점등 상태를 확인하는 수단을 사용하는 것이 개시되어 있다(특허문헌 3 참조).

도 8은 종래의 자외선 조사 장치를 설명하기 위한 단면도이다.

자외선 조사 장치(700)는, 상자형의 본체(71) 내에 복수의 엑시머 램프(80)가 수납되어 있다. 본체(71)의 개구(72)에는, 엑시머 램프(80)로부터 진공 자외광을 외부로 빼내기 위한 광 취출용 윈도우 부재(73)가 설치되어 있다. 본체(71)의 상면에는, 엑시머 램프(80) 위쪽의 위치에 관통공(74)이 형성되고, 이 관통공(74)에는, 가시 광선을 투과하는 광 검출용 윈도우 부재(75)가 배치되어 있다.

본체(71)의 내부 위쪽에는 엑시머 램프(80)를 냉각시키기 위한 냉각 블록(90)이 설치되어 있다. 냉각 블록(90)의 하면에는 엑시머 램프를 배치하기 위한 복수의 홈부(91)가 서로 이간(離間)되어 형성되고, 각각의 홈부(91)에 대해 엑시머 램프(80)가 배치되어 있다. 또한, 냉각 블록(90)에는 광 검출용 윈도우 부재(75)의 바로 아래 위치에, 냉각 블록(90)을 상하 방향으로 관통하여 홈부(91)로 통하는 광 도입공(92)이 형성되어 있다.

윈도우 부재(75)의 상면에는 실리콘 포토 다이오드 등으로 이루어지는 수광부(76)를 구비한 광 검출기(77)가 설치되어 있다.

엑시머 램프(80)의 외표면에는 광 검출용 윈도우 부재(75)의 바로 아래 위치에, 형광체층(78)이 설치되어 있다.

이러한 자외선 조사 장치(700)에 있어서는, 엑시머 램프(80)로부터 방사된 진공 자외광이 형광체층(78)에 의해 가시광으로 변환되고, 광 검출용 윈도우 부재 (75)를 투과한 가시광을 광 검출기(77)로 검출함으로써 엑시머 램프(80)의 점등을 확인할 수 있다.

<특허문헌 1> 일본국 특허 제 2854255호

<특허문헌 2> 일본국 특개 2001-84966호

<특허문헌 3> 일본국 특개 2000-193799호

그러나, 도 8에 도시하는 자외선 조사 장치에 의해서도, 엑시머 램프가 점등되지 않은 것을 검출하는 것은 불가능한 경우가 있는 것이 판명되었다. 이 이유에 대해, 이하에 도 9 및 도 10을 이용해 설명한다.

도 9는 단층 원통형 구조를 가지는 엑시머 램프의 길이 방향에 있어서의 단면도를 도시한다. 엑시머 램프(80)는 1개의 원통체로 이루어지는 방전 용기(81)를 가진다. 방전 용기(81)는 양단에 몰리브덴으로 이루어지는 금속박(82)(82a, 82b)이 매설된 밀봉부(83)(83a, 83b)가 형성되어 있다. 내측 전극(84)은 방전 용기(81)의 길이 방향에 따라 연장되는 코일부(85)와, 상기 코일부(85)의 양단에 연결되는 직선부(86)(86a, 86b)를 가지고, 금속박(82)의 일단에는 상기 직선부(86)가 접속되어 있다. 금속박(82)의 타단에는 밀봉부(83)로부터 바깥쪽으로 돌출하는 외부 리드(87)(87a, 87b)가 접속되어 있다. 외부 리드(87a)에는 급전 장치에 연결되는 급전선(89)이 접속되고, 이에 따라, 내측 전극(84)과 외측 전극(88)에 급전되고, 양 전극 사이에서 절연 파괴되어 엑시머 방전이 형성되어, 진공 자외선이 조사된다.

그런데, 도 9에 도시하는 엑시머 램프는 장시간 점등시킨 경우, 이온이나 전자 충돌에 의해 내측 전극을 구성하는 물질이 스퍼터되어 방전 공간 내에 비산됨으로써 내측 전극의 일부가 가늘어지고, 가늘어진 부분이 전류 밀도의 상승에 따라 온도가 상승하는데 기인하여 단선되는 경우가 있다. 이 경우, 급전선과 전기적으로 분리된 위치에 있어서는, 급전이 끊어지기 때문에 점등되지 않는다. 특히, 급전측의 내측 전극은 비급전측에 비해 전류 밀도가 높아 온도가 상승하기 쉬우므로 스퍼터되기 쉽고, 또한, 가늘어진 경우에는 온도가 상승하기 쉬우므로, 급전측의 내측 전극이 너무 가늘어져 단선될 확률이 높다.

그런데, 도 10에 도시하는 바와 같이, 엑시머 램프(80)는 내측 전극(84)이 A로 표시하는 부분에서 단선된 경우, 내측 전극(84)이 급전 장치에 전기적으로 접속되어 있는 영역(도 10중 Y로 표시하는 영역)에서는 여전히 점등이 계속되지만, 내측 전극(84)이 급전 장치로부터 전기적으로 분리된 영역(도 10중의 X 영역)에서는 점등되지 않는다. 이 경우에 Y 영역에 대응하는 위치에 광 검출기가 배치되어 있으면, X 영역에서는 점등되지 않음에도 불구하고 광 검출기(77)로 Y 영역으로부터 방사되어 형광체층(78)에 의해 변환된 가시광이 검출되므로, 자외선 조사 장치를 취급하는 작업자는 엑시머 램프가 통상대로 점등해 있는 것으로 오인하여, X 영역에 있어서의 부점등(不点燈)을 확실하게 검지할 수 없다는 문제가 발생한다.

이상에서, 본 발명은, 엑시머 램프를 구비한 자외선 조사 장치에 있어서, 엑시머 램프의 점등 또는 부점등을 확실하게 검지하는 것이 가능한 자외선 조사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 자외선 조사 장치는, 적어도 일부에 자외선을 투과시키는 유전체 재료로 구성되고, 그 내부의 방전 공간에 방전용 가스가 충전된 방전 용기와, 상기 방전 용기를 구성하는 유전체 재료를 개재하여 대향하는 한 쌍의 전극을 갖는 엑시머 램프와, 상기 한 쌍의 전극의 각각에 전기적으로 접속되어 상기 엑시머 램프에 급전하는 급전 장치를 구비한 자외선 조사 장치로서, 상기 급전 장치는, 적어도 어느 한쪽의 전극에 대해서는, 그 일단측에 전기적으로 접속되고, 유효 발광 영역 중, 상기 급전 장치가 접속된 전극의 일단보다도 그 전극의 타단에 가까운 영역에 대응하여 배치된, 일단으로부터 입사된 상기 엑시머 램프로부터 방사된 광을 타단으로 출사하는 도광부와, 상기 도광부로부터 출사된 광을 수광하는 수광부와, 상기 수광부의 측정 결과에 의거해 상기 엑시머 램프의 점등 상태를 검지하는 점등 검지 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 자외선 조사 장치는 적어도 일부에 자외선을 투과시키는 유전체 재료로 구성되고, 그 내부의 방전 공간에 방전용 가스가 충전된 방전 용기와, 상기 방전 용기를 구성하는 유전체 재료를 개재하여 대향하는 한 쌍의 전극을 가지는 엑시머 램프와, 상기 한 쌍의 전극의 각각에 전기적으로 접속되어 상기 엑시머 램프에 급전하는 급전 장치를 구비한 자외선 조사 장치로서, 상기 급전 장치는 적어도 어느 한쪽의 전극에 대해서는 그 양단측에 전기적으로 접속되고, 유효 발광 영역의 중심부 근방의 영역에 대응하여 배치된, 일단으로부터 입사된 상기 엑시머 램프로부터 방사된 광을 타단으로 출사하는 도광부와, 상기 도광부로부터 출사된 광을 수광하는 수광부와, 상기 수광부의 측정 결과에 의거해 상기 엑시머 램프의 점등 상태를 검지하는 점등 검지 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 자외선 조사 장치.

또한, 본 발명의 자외선 조사 장치는, 상기 전극중 어느 한쪽은, 상기 방전 용기 내의 방전 공간에 배치되고, 상기 한쪽 전극에 있어서의 적어도 다른쪽 전극과의 사이에서 방전을 행하는 부위의 외표면이, 적어도 일단이 방전 공간 내에서 개방된 유전체 재료로 이루어지는 내측관에 의해서 덮여져 있는 것을 특징으로 한다.

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)

<제1 실시형태>

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제1 자외선 조사 장치의 단면도를 도시한다. 도 1a는 자외선 조사 장치를 엑시머 램프의 관축에 직교하는 평면에서 절단한 단면도이다. 도 1b는 도 1a에 도시하는 자외선 조사 장치를, M-M'선을 포함하는 평면에서 엑시머 램프의 관축 방향으로 절단한 단면도이다.

자외선 조사 장치(100)는, 상자형의 본체(11) 내에, 단층 원통형 구조를 가지는 4개의 엑시머 램프(1)가 수납되고, 반송 기구(35) 상에 배치된 피처리체인 기판(36)과 대향하여 배치되어 있다.

본체(11)의 개구(12)에는 엑시머 램프로부터의 진공 자외광을 외부로 빼내기 위한, 예를 들면 석영 유리로 이루어지는 광 취출용의 윈도우 부재(13)가 배치되어 있다. 본체(11)의 상면에는, 엑시머 램프(1) 위쪽의 위치에 관통공(14)이 형성되 어 있다. 본체(11)는, 한쪽 측면에 본체 내에 불활성 가스를 도입하기 위한 유입공(15)이 형성되고, 다른쪽 측면에 불활성 가스를 배출하기 위한 배출공(16)이 형성된다. 본체(11)의 내부에는, 예를 들면 질소 등의 불활성 가스가 충전되어 있다.

본체(11)의 내부 위쪽에는, 엑시머 램프(1)를 냉각하기 위한 냉각용 유체를 유통하기 위한 유로(도시하지 않음)가 형성된 냉각 블록(20)이 설치되어 있다. 냉각 블록(20)의 하면에는 각각 엑시머 램프(1)의 외 직경보다 큰 직경을 가지는 단면이 반원형인 4개의 홈부(201)가 서로 이간되어 지면(紙面)과 수직 방향으로 형성되고, 이들 홈부(201)의 각각을 따라 엑시머 램프(1)가 배치되어 있다.

엑시머 램프(1)는, 전체가 관형상인 방전 용기(2)로 구성되어 있고, 방전용 가스가 충전된 직관부(21)와, 그 양단에 직관부(21)를 기밀하는 밀봉부(22)(22a, 22b)가 형성된다. 방전 용기(2)는, 진공 자외광을 양호하게 투과하는 재료로서, 예를 들면 합성 석영 유리로 구성된다.

방전 용기(2)의 내부에는 내측 전극(3)이 방전 용기(2)의 대략 중심을 뻗어 배치되고, 방전 용기(2)의 외면에는 외측 전극(4)이 밀착하도록 배치한다. 내측 전극(3)은, 예를 들면 텅스텐의 선재로 구성되고, 코일 형상으로 형성된 코일부(31)와, 이 코일부(31)의 양단에 연결되는 직선부(32)(32a, 32b)를 가진다. 내측 전극(3)은, 밀봉부(22a, 22b)에 있어서, 각각 금속박(5)(5a, 5b)에 접합되고, 또한, 금속박(5)에는 외부 리드(6)(6a, 6b)가 접합되어 있다.

내측 전극(3)의 주위에는, 이를 덮도록 유전체 재료로 이루어지는 내측관(7) 이 설치되고, 내측 전극(3)이 이 내측관(7) 속에 삽입되어 있다. 내측관(7)은 예를 들면 합성 석영 유리로 구성되어 있고, 내측 전극(3)의 적어도 외측 전극(4)과의 사이에서 방전을 행하는 부위의 외측에 덮여져 있고, 그 단부는 외측 전극(4)의 단부를 넘어 뻗어 있다. 내측관(7)은 방전 공간 내에서 양단이 개방되어 있고, 코일부(31)의 양 단부에는 존재하지 않는다. 따라서, 내측 전극(3)은, 코일부(31)의 양단부와 직선부(32)의 일부분에 있어서 내측관(7)에 덮여지지 않아 방전용 가스에 직접적으로 노출되게 된다. 또한, 내측관(7)은, 내측관(7)에 끼워져 그 내측관(7)에 용착(溶着)이나 접착에 의해 고정된 링 형상의 지지 부재(8)(8a, 8b)에 의해, 방전 용기(2)의 내부에 고정된다.

외측 전극(4)은, 금속선을 망 상태로 구성한 메시(mesh) 구조체를 통 형상으로 형성한 것으로, 방전 용기(2)의 외표면을 덮도록 배치되어 있다. 이 때문에, 방전 용기(2)로부터의 진공 자외광은, 외측 전극(4)의 그물눈을 투과하여 방사되게 된다. 또한, 외측 전극(4)에 대해서, 1개의 금속선을 이음새 없게 짜 넣은 구조로 하면, 방전 용기와의 밀착성이 증가해 유리하다.

직관부(21)의 내부에 형성되는 방전 공간에는, 유전체 재료를 개재하는 방전에 의해 엑시머 분자를 형성하는 동시에, 이 엑시머 분자로부터 진공 자외광을 방사하는 방전용 가스로서, 예를 들면 크세논 가스나, 아르곤과 염소를 혼합한 가스 등이 봉입된다.

외부 리드(6a)와 외측 전극(4)에는, 급전선(18)에 의해서 급전 장치(17)가 접속되어 있다. 이에 따라, 내측 전극(3)에 대해서는, 일단(321a)에만 금속박(5a) 및 외부 리드(6a)를 통해 급전 장치(17)에 전기적으로 접속되어 있다. 내측 전극(3) 및 외측 전극(4)에 급전 장치(17)로부터 점등 전력이 공급되고, 유전체 재료인 방전 용기(2) 및 내측관(7)을 개재시켜 양 전극간에 방전이 생성되어, 방전용 가스에 엑시머 발광이 발생한다.

도 1a 및 도 1b에 도시하는 형태의 자외선 조사 장치(100)에 의하면, 냉각 블록(20)에는, 본체(11)의 관통공(14)의 바로 아래 위치에 대응하는 동시에, 엑시머 램프(1)에 대해, 유효 발광 영역(내측 전극(3)과 외측 전극(4)이 대향함으로써 엑시머 방전이 형성되는 영역을 말하고, 도 1b에서 시점(41)과 종점(42)을 연결하는 Z선으로 표시하는 영역) 중, 내측 전극(3)의 일단(321a)보다 내측 전극(3)의 타단(321b)에 가까운 측의 영역(도 1b에 있어서 종점(42)과 중간점(43)을 연결하는 X선으로 표시하는 영역)에 대응하여, 냉각 블록(20)을 상하 방향으로 관통하여 홈부(201)로 통하는, 일단으로부터 입사된 엑시머 램프로부터 방사된 광을 타단으로 출사하는 도광부(202)가 형성되어 있다. 본체(11)의 위쪽에는, 도광부(202)의 타단으로부터 출사한 광을 수광하기 위해서, 엑시머 램프(1)와 동일한 수의 수광부(25)가, 각각의 광 입사면(251)을 도광부(202)의 타단에 대향시켜 재치(載置)되어 있다.

이렇게 함으로써, 유효 발광 영역 중, 시점(41)으로부터 도광부(202)의 바로 아래에 대응하는 위치에 이르는 영역 중 어느 부분에서 내측 전극(3)이 단선되어도, 엑시머 램프의 부점등을 확실하게 검지할 수 있다. 특히, 도광부(202)를, X선으로 표시하는 영역에서 종점(42)의 부근에 설치한 경우에는, 내측 전극(3)이 Z선 으로 표시하는 영역의 어떠한 위치에서 단선되어도 엑시머 램프의 부점등을 확실하게 검출할 수 있어 바람직하다.

수광부(25)는, 엑시머 램프로부터의 방사광에 광 감도를 가지고, 수광된 광에 의거해 광전 변환에 의해 전압 신호를 출력하는 기능을 가진다. 구체적으로는, 형광체와 형광체의 광을 전압 신호로 바꾸는 광전 소자가 있다. 광전 소자로는, 예를 들면 실리콘 포토 다이오드, 갈륨, 인 포토 다이오드 등으로 구성된다.

수광부(25)에는, 수광부(25)의 측정 결과에 의거해 연산 처리를 행하는 연산부(26)와, 상기 연산부(26)에 접속되어, 램프의 점등 또는 소등을 표시하는 표시부(27)로 이루어지는 점등 검지 수단(30)이 접속되어 있다.

구체적으로, 연산부(26)는, 설정된 기준 전압과 상기 수광부(25)로부터의 전압 신호를 비교 연산 처리하여, 표시부(27)에 램프의 점등 또는 부점등을 표시하는 신호를 출력한다. 즉, 연산부(26)는, 전압 신호가 기준 전압보다도 낮은 경우에는 엑시머 램프(1)가 부점등인 것을 표시하는 신호(이하, 「부점등 신호」라고도 한다)를 출력하고, 전압 신호가 기준 전압보다도 높은 경우에는 엑시머 램프(1)가 점등해 있는 것을 표시하는 신호(이하, 「점등 신호」라고도 한다)를 출력한다.

연산부(26)로부터 출력된 점등 신호 또는 부점등 신호는, 표시부(27)에 입력된다. 표시부(27)는, 예를 들면 액정 등의 표시 소자에 의해 구성되고, 연산부(26)로부터 출력된 점등 신호 또는 부점등 신호에 따라, 엑시머 램프(1)의 점등 상태를 사용자에게 통지한다.

연산부(26)에는, 연산부(26)로부터 출력되는 부점등 신호에 의거하여, 엑시 머 램프(1)에 공급하는 전력을 제어하는 급전 제어 기구(28)와 반송 기구(35)의 동작을 제어하는 반송 제어 기구(29)가 접속되어 있다.

급전 제어 기구(28)는, 연산부(26)로부터의 부점등 신호에 따라, 엑시머 램프(1)로의 점등 전력의 급전을 정지하는 신호를 급전 장치(17)에 대해 출력한다. 이에 따라 급전 장치(17)가 엑시머 램프(1)로의 점등 전력의 급전을 정지한다. 반송 제어 기구(29)는, 연산부(26)로부터 입력된 부점등 신호에 따라, 기판(36)의 반송을 정지하는 신호를 반송 기구(35)에 대해 출력한다. 이에 따라, 반송 기구(35)는 기판(36)의 반송을 정지한다.

이하에, 본 발명의 자외선 조사 장치의 사양의 일례를 들면, 이하와 같다.

기판의 폭이 2000㎜인 경우, 본체(11)는, 세로가 600㎜, 가로가 3000㎜, 높이가 300㎜이다.

도광부(202)는, 유효 발광 영역(Z)에 있어서, 그 일단이 종점(42)으로부터의 거리가 약 150㎜인 위치에 대응하여 배치되어 있다.

방전 용기(2)는, 합성 석영 유리로 이루어지고, 전체 길이(밀봉부를 포함한다)가 2100㎜이고, 외 직경 26㎜이다. 내측 전극(3)은, 선 직경 0.5㎜인 텅스텐으로 이루어지는 선재를 감아 구성되고, 코일부(31)의 길이가 2050㎜이다. 코일부(31)는 외 직경이 13.5㎜이고, 피치가 5㎜이다. 내측관(7)은, 합성 석영 유리로 이루어지고, 전체 길이는 2030㎜, 외 직경 16㎜, 내 직경이 14㎜이다. 방전 용기(2)의 내부에는, 크세논 가스가 20kPa의 압력으로 봉입된다. 정격 전력은 800W 이다.

이상과 같은 본 발명의 제1 자외선 조사 장치(100)에 의하면, 엑시머 램프(1)에 있어서의 유효 발광 영역(Z) 중, 급전 장치(17)에 접속된 내측 전극(3)의 일단(321a)보다도, 내측 전극(3)의 타단(321b)에 가까운 영역(X)에 대응하여 설치된, 일단으로부터 입사된 엑시머 램프로부터 방사된 광을 타단으로 출사하는 도광부(202)과 도광부(202)의 타단으로부터 출사된 광을 수광하는 수광부(25)와, 수광부(25)에 접속된 점등 검지 수단(30)을 구비함으로써, 유효 발광 영역 중, 시점(41)으로부터 도광부(202)의 바로 아래에 대응하는 위치에 이르는 영역의 어느 부분에서 내측 전극(3)이 단선되어도, 엑시머 램프의 부점등을 확실하게 검지할 수 있다.

상세하게는, 엑시머 램프로부터 방사된 광이, 도광부(202)의 타단으로부터 수광부(25)에 대해 출사되어, 수광부(25)에 의해 광 강도에 따른 전압 신호가 연산부(26)에 대해 출력되고, 연산부(26)에 의해서, 기준 전압치와 전압 신호를 비교 연산함으로써 표시부(27)에 대해 점등 신호 또는 부점등 신호가 출력되고, 작업자는 표시부(27)를 보는 것에 의해 엑시머 램프의 점등 상태를 확인할 수 있다.

또한, 본 발명의 제1 자외선 조사 장치(100)에 의하면, 엑시머 램프(1)로의 점등 전력의 급전을 제어하는 급전 제어 기구(28)와, 반송 기구(35)의 동작을 제어하는 반송 제어 기구(29)를 구비함으로써, 내측 전극(3)이 단선되었을 때에, 신속하게, 엑시머 램프(1)로의 점등 전력의 급전을 정지하는 동시에 기판(36)의 반송을 정지할 수 있다. 이에 따라, 엑시머 램프로의 불필요한 점등 전력의 급전이 계속되지 않고, 기판의 세정 처리가 불완전하게 될 염려도 없다.

또한, 도 1에 도시하는 형태의 엑시머 램프(1)는, 이하와 같은 이점을 가진 다.

(1) 방전 공간 내의 내측 전극(3)에도 유전체 재료로 이루어지는 내측관(7)이 덮여져 있으므로, 외측 전극(4)과의 사이에서의 방전이 안정되게 되어, 균일한 상태를 지속할 수 있고, 또한, 원하지 않는 아크 방전의 발생이 방지되어 엑시머 광의 생성 효율이 높은데다, 내측 전극(3)이 소성되어 끊긴다는 문제를 발생시키지 않는다.

(2) 내측관(7)은 그 단부가 방전 공간 내에서 개방되는 구조이므로, 길이 방향으로의 열 팽창이 전혀 구속되지 않고 자유롭게 신축되므로, 방전 용기와 양단부에서 접합한 구조에 비해, 방전 용기의 손상·파손이라는 문제가 경감된다.

(3) 내측관(7)내의 방전용 가스가 그 개방단을 통해 방전 공간 내에 유통하여 내측 전극(3)의 온도 상승을 억제하여, 그 소모를 방지할 수 있는 동시에, 방전용 가스의 온도가 평균화되어 그 온도 상승이 억제되어, 광 출력의 저하를 방지할 수 있다.

(4) 내측 전극(3)은 탄성을 가지고 있으므로, 상기 내측 전극(3)이 열 팽창해도, 그 열 팽창분을 흡수함으로써, 열 팽창 계수가 상이한 석영 유리로 이루어지는 방전 용기(2)의 밀봉부(22a, 22b)에 영향을 미치지 않고, 방전 용기(2)의 파손을 방지할 수 있다.

본 발명의 제1 자외선 조사 장치는, 도 1에 도시하는 실시 형태에 한정되지 않고, 다양한 변경을 가할 수 있다. 이하, 본 발명의 제1 자외선 조사 장치에 관한 다른 형태에 대해서, 도 2 내지 도 4를 이용해 설명한다. 도 2 내지 도 4는, 자외선 조사 장치를 엑시머 램프의 관축을 포함하는 평면으로 절단한 단면도이고, 도 1과 동일한 부호는 동일 부분 혹은 상당하는 부분을 나타낸다.

도 2에 도시하는 자외선 조사 장치(200)는, 냉각 블록(20)을 경사 방향으로 관통하는 도광부(202)가 설치되고, 수광부(25)가, 도광부(202)의 타단에 그 광 입사면(251)이 대향한 상태에서 본체(11) 상에 재치되는 점을 제외하는 다른 구성은, 도 1에 도시하는 자외선 조사 장치와 동일하다.

도광부(202)는, 엑시머 램프(1)에 있어서의 유효 발광 영역(Z) 중, 내측 전극(3)의 일단(321a)보다도 내측 전극(3)의 타단(321b)에 가까운 영역(X)에 대응하여 설치된 한쪽 개구단으로부터 입사한 엑시머 램프로부터 방사된 광을, 엑시머 램프(1)에 있어서의 유효 발광 영역 중, 내측 전극(3)의 일단(321a)에 가까운 측의 영역(Y)에 대응하여 설치된 다른쪽 개구단으로 출사한다.

이러한 자외선 조사 장치(200)에 의하면, 도광부(202)의 타단으로부터 출사한 광을 수광부(25)가 수광함으로써 얻어진 측정 결과에 의거해, 도 1에 도시하는 자외선 조사 장치와 동일한 연산 처리를 행함으로써, 엑시머 램프(1)의 점등 상태를 검지할 수 있는 동시에, 엑시머 램프로의 급전 및 기판의 반송을 제어할 수 있다.

도 3에 도시하는 자외선 조사 장치(300)는, 냉각 블록을 가지지 않고, 통 형상의 라이트 가이드로 이루어지는 도광부(202)가 설치되고, 수광부(25)가, 도광부(202)의 타단에 그 광 입사면(251)이 대향한 상태에서 본체(11) 상에 재치되는 점을 제외하는 다른 구성은, 도 1에 도시하는 자외선 조사 장치와 동일하다.

도광부(202)는, 엑시머 램프(1)에 있어서의 유효 발광 영역(Z) 중, 내측 전극(3)의 일단(321a)보다도 내측 전극(3)의 타단(321b)에 가까운 영역(X)에 대응하여 배치된 일단으로부터 입사된 엑시머 램프로부터 방사된 광을, 엑시머 램프(1)에 있어서의 유효 발광 영역 외에 배치된 타단으로 출사한다.

이러한 자외선 조사 장치(300)에 의하면, 도광부(202)의 타단으로부터 출사된 광을 수광부(25)가 수광함으로써 얻어진 측정 결과에 의거하여, 도 1에 도시하는 자외선 조사 장치와 동일한 연산 처리를 행함으로써, 엑시머 램프(1)의 점등 상태를 검지할 수 있는 동시에, 엑시머 램프로의 급전 및 기판의 반송을 제어할 수 있다. 또한, 수광부(25)를 유효 발광 영역(Z) 외에 배치함으로써, 수광부의 온도 상승이 억제되어, 정밀도 좋게 검지할 수 있거나, 수광부의 수명이 연장된다.

도 4에 도시하는 자외선 조사 장치(400)는, 예를 들면 석영 섬유로 이루어지고, 냉각 블록(20)을 상하 방향으로 관통하여 형성된 관통공(45)에 일단이 끼워지는 동시에, 타단이 수광부(25)의 광 입사면(251)에 접속되어 이루어지는 도광부(202)와, 본체(11)의 위쪽에 재치된 수광부(25)를 구비하고 있는 점을 제외하는 다른 구성은 도 1에 도시하는 자외선 조사 장치와 동일하다.

도광부(202)는, 엑시머 램프(1)에 있어서의 유효 발광 영역 중, 내측 전극(3)의 일단(321a)보다도 내측 전극(3)의 타단(321b)에 가까운 영역(X)에 대응하여 배치된 일단으로부터 입사된 엑시머 램프로부터 방사된 광을, 타단으로 출사한다.

이러한 자외선 조사 장치(400)에 의하면, 도광부(202)의 타단으로부터 출사된 광을, 수광부(25)가 수광함으로써 얻어진 측정 결과에 의거해, 도 1에 도시하는 자외선 조사 장치와 동일한 연산 처리를 행함으로써, 엑시머 램프(1)의 점등 상태를 검지할 수 있는 동시에, 엑시머 램프로의 급전 및 기판의 반송을 제어할 수 있다. 또한, 수광부(25)를 유효 발광 영역(Z) 외에 배치함으로써, 수광부의 온도 상승이 억제되어, 정밀도 좋게 검지할 수 있거나, 수광부의 수명이 연장된다.

<제2 실시형태>

도 5는, 본 발명의 제2 자외선 조사 장치를 엑시머 램프의 관축을 포함하는 평면으로 절단한 단면도를 도시한다. 도 1과 동일한 부호는 동일 부분 혹은 이에 상당하는 부분을 나타낸다. 자외선 조사 장치(500)는 2중관 구조를 가지는 엑시머 램프(50)를 사용한 점을 제외하는 다른 구성은 도 1에 도시하는 자외선 조사 장치와 동일하다.

엑시머 램프(50)는, 예를 들면 석영 유리 등의 유전체로 이루어지는 원통 형상의 외측관(51)과, 이 외측관(51)의 내 직경보다 작은 외 직경을 가지는, 예를 들면 석영 유리 등의 유전체로 이루어지는 원통 형상의 내측관(52)과, 이 외측관(51) 및 내측관(52)에 의해 형성된 원통 형상 공간의 양 단부를 기밀하게 폐색하는 측벽부(53, 54)로 이루어지는 2중관 구조의 방전 용기(55)를 가지고, 이 방전 용기(55)에 의해 형성되는 원통 형상의 방전 공간(S)에 방전용 가스로서, 예를 들면 크세논 가스가 충전된 것이다.

방전 용기(55)를 형성하는 외측관(51)에는, 그 외주면에 메시 형상으로 개구를 가지도록, 예를 들면 증착 또는 스크린 인쇄 등에 의해 형성된 알루미늄막으로 이루어지는 외측 전극(56)이 밀접하고, 내측관(52)에는, 그 내주면에 밀접한 상태 에서, 예를 들면 알루미늄으로 이루어지는 판 형상의 내측 전극(57)이 구비되어 있고, 이 외측 전극(56) 및 내측 전극(57)에는 급전 장치(17)가 접속되어 있다.

본 발명의 제2 자외선 조사 장치에 의하면, 엑시머 램프(50)에 있어서의 유효 발광 영역(Z) 중, 급전 장치(17)에 접속된 외측 전극(56)의 일단(561a)보다도, 외측 전극(56)의 타단(561b)에 가까운 영역(X)에 대응해 설치된, 일단으로부터 입사된 엑시머 램프로부터 방사된 광을 타단으로 출사하는 도광부(202)와, 도광부(202)의 타단으로부터 출사된 광을 수광하는 수광부(25)와, 수광부(25)에 접속된 점등 검지 수단(30)을 구비함으로써, 예를 들면 외측 전극(56)과 외측관(51)과의 사이의 열 팽창 계수의 상이에 의해서, 엑시머 램프(50)에 있어서의 유효 발광 영역(Z) 중, 시점(41)으로부터 도광부(202)의 바로 아래에 대응하는 위치에 이르는 영역의 어떠한 부분에서 외측 전극(56)의 일부분이 박리되었다고 해도, 엑시머 램프(50)의 부점등을 확실하게 검지할 수 있다. 특히, 급전부측은 전류 밀도가 높아짐으로써, 온도가 상승하기 쉬워지므로 용단이나 박리될 확률이 높으므로, 본 발명의 구성을 채용함으로써 엑시머 램프의 부점등을 확실하게 검지할 수 있다.

또한, 엑시머 램프(50)로의 점등 전력의 급전을 제어하는 급전 제어 기구(28)와, 반송 기구(35)의 동작을 제어하는 반송 제어 기구(29)를 구비함으로써, 외측 전극(56)의 일부분이 박리되었을 시에, 신속하게 엑시머 램프(50)로의 점등 전력의 급전을 정지하는 동시에 기판(36)의 반송을 정지할 수 있다. 이에 따라, 엑시머 램프로의 불필요한 점등 전력의 급전이 계속되지 않고, 기판(36)의 세정 처리가 불완전하게 될 우려도 없다.

<제3 실시 형태>

도 6은 본 발명의 제3 자외선 조사 장치를 엑시머 램프의 관축을 포함하는 평면으로 절단한 단면도를 도시한다. 도 1과 동일한 부호는 동일 부분 혹은 이에 상당하는 부분을 나타낸다.

자외선 조사 장치(600)는, 외부 리드(6a, 6b)의 양쪽과 외측 전극(4)이 급전선(18)에 의해서 급전 장치(17)에 접속되어 있다. 유효 발광 영역(Z)에 있어서의 중앙부 근방의 영역(후술의 도 7중의 V선으로 표시하는 영역)에 대응하여 냉각 블록(20)을 상하 방향으로 관통하는 도광부(202)가 형성되고, 도광부(202)의 타단에 광 입사면(251)이 대향한 상태에서 수광부(25)가 본체(11) 상에 재치되어 있다. 「중앙부 근방의 영역」이란 수광부(25)가 엑시머 램프의 중앙을 관찰할 수 있는 위치이다. 이들 점을 제외하는 다른 구성은 도 1에 도시하는 자외선 조사 장치와 동일하다.

본 발명의 제3 자외선 조사 장치가 가지는 작용 효과에 대해서 이하에 설명한다.

내측 전극(3)이 1위치에서만 절단된 경우, 내측 전극의 양단이 급전 장치에 전기적으로 접속되어 있으므로 단선 위치의 양측에서 여전히 점등이 계속되므로 특별히 문제는 발생하지 않는다. 그러나, 도 7에 도시하는 바와 같이, 내측 전극(3)이 2위치(도 7중의 단선점(44, 45))에서 절단한 경우, 시점(41)과 단선점(44)을 연결하는 U선으로 표시하는 영역 및 단선점(45)과 종점(42)을 연결하는 W선으로 표시하는 영역에서는 여전히 점등이 계속되지만, 단선점(44)과 단선점(45)을 연결하는 V선으로 표시하는 영역에서는 급전 장치와 전기적으로 분리됨으로써 부점등이 된다. 먼저 단선점(44)이 단선되면 내측 전극의 길이는 U ＜ V+W로 되어, a측의 급전부보다 b측의 급전부쪽이 흐르는 전류치가 커지고, 다음에 단선되는 것은 중앙부보다 b측의 단선점(45)에서 단선된다. 제3 자외선 조사 장치에 의하면, 이와 같이 내측 전극(3)이 2위치에서 단선된 경우라도, 유효 발광 영역(Z)에 있어서의 중앙부 근방의 V선으로 표시하는 영역에 대응하여 도광부(202)가 설치되어 있으므로, 도광부(202)를 통해 수광부(25)에 수광된 광에 의거하는 전압 신호에 의해 엑시머 램프의 부점등을 확실하게 검지할 수 있다.

또한, 엑시머 램프(1)로의 점등 전력의 급전을 제어하는 급전 제어 기구와, 반송 기구의 동작을 제어하는 반송 제어 기구를 구비함으로써, 내측 전극(3)이 단선되었을 시에, 신속하게 엑시머 램프(1)로의 점등 전력의 급전을 정지하는 동시에 기판의 반송을 정지하는 것이 가능하다. 이에 따라, 엑시머 램프로의 불필요한 점등 전력의 급전이 계속되지 않고, 기판의 세정 처리가 불완전하게 될 우려도 없다.

이상과 같은 제1 내지 제3 자외선 조사 장치는 본체의 개구에 윈도우 부재가 끼워진 구조로 되어 있는데, 이에 한정되지 않고, 윈도우 부재를 이용하지 않는 구조를 채용할 수도 있다.

제1 내지 제3 자외선 조사 장치는 본체 내에 냉각 블록을 구비한 구조로 되어 있는데, 이에 한정되지 않고, 냉각 블록을 가지지 않는 구조를 채용할 수도 있고, 이 경우는 본체에 형성된 관통공이 도광부로서 기능한다.

또한, 상기 실시 형태에 있어서는, 내측 전극의 외주를 유전체 재료로 이루 어지는 내측관으로 덮은 구조의 엑시머 램프에 대해 설명하는데, 반드시 이에 한정되지 않고, 내측관을 가지지 않는 단층 원통형 구조의 엑시머 램프를 사용해 자외선 조사 장치를 구성하는 것도 가능하다.

또한, 종래 구조의 자외선 조사 장치와 같이, 엑시머 램프의 외표면에 설치한 형광체층에 의해 엑시머 램프로부터 방사되는 진공 자외광을 가시광으로 변환하고, 상기 가시광의 강도에 따른 전압 신호에 의거해 엑시머 램프의 점등 상태를 검지할 수도 있다. 혹은, 램프 광을 검지하는 수광부는 형광체를 사용하지 않고 진공 자외광을 직접 검지할 수 있는 수광 소자를 이용해도 된다. 또한, 크세논 엑시머 램프에 있어서도 램프로부터 방사되는 자외광, 가시광, 적외광을 검지하는 것도 가능하다.

물론, 자외선 경화에 사용되는, 진공 자외광 이외의 광을 방사하는 크립톤과 염소를 혼합한 222㎚의 광을 방사하는 엑시머 램프나, 크세논과 염소를 혼합한 308㎚의 광을 방사하는 엑시머 램프 등에 있어서도, 확실하게 검지 가능하다.

본 발명의 자외선 조사 장치에 의하면, 엑시머 램프에 있어서의 유효 발광 영역 중, 급전 장치에 접속된 한쪽 전극의 일단보다도, 상기 전극의 타단에 가까운 영역에 대응하여 설치된, 일단으로부터 입사한 엑시머 램프로부터 방사된 광을 타단으로 출사하는 도광부와, 도광부의 타단으로부터 출사된 광을 수광하는 수광부와, 수광부에 접속된 점등 검지 수단을 구비함으로써, 유효 발광 영역 중, 급전 장치측의 시점(始点)에서 도광부의 바로 아래에 대응하는 위치에 이르는 영역 중 어 느 부분에서 내측 전극이 단선되어도, 엑시머 램프의 부점등을 확실하게 검지할 수 있다.

또한, 엑시머 램프로의 점등 전력의 급전을 제어하는 급전 제어 기구와, 반송 기구의 동작을 제어하는 반송 제어 기구를 구비함으로써, 내측 전극이 단선되었을 시에, 신속하게 엑시머 램프로의 점등 전력의 급전을 정지하는 동시에, 기판의 반송을 정지할 수 있다. 이에 따라, 엑시머 램프로의 불필요한 점등 전력의 급전이 계속되지 않고, 기판의 세정 처리가 불완전하게 될 염려도 없다.

Claims

적어도 일부에 자외선을 투과시키는 유전체 재료로 구성되고, 그 내부의 방전 공간에 방전용 가스가 충전된 방전 용기와, 상기 방전 용기를 구성하는 유전체 재료를 개재하여 대향하는 한 쌍의 전극을 갖는 엑시머 램프와, 상기 한 쌍의 전극의 각각에 전기적으로 접속되어 상기 엑시머 램프에 급전하는 급전 장치를 구비한 자외선 조사 장치로서,

상기 급전 장치는, 적어도 어느 한쪽의 전극에 대해서는, 그 일단측에만 전기적으로 접속되고,

일단으로부터 입사된 상기 엑시머 램프로부터 방사된 광을 타단으로부터 출사하는 도광부와, 상기 도광부로부터 출사된 광을 수광하는 수광부와, 상기 수광부의 측정 결과에 의거해 상기 엑시머 램프의 점등 상태를 검지하는 점등 검지 수단을 구비하며,

상기 도광부는, 유효 발광 영역 중, 상기 급전 장치가 접속된 전극의 일단보다도 그 전극의 타단에 가까운 영역에 대응하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 자외선 조사 장치.
적어도 일부에 자외선을 투과시키는 유전체 재료로 구성되고, 그 내부의 방전 공간에 방전용 가스가 충전된 방전 용기와, 상기 방전 용기를 구성하는 유전체 재료를 개재하여 대향하는 한 쌍의 전극을 갖는 엑시머 램프와, 상기 한 쌍의 전극의 각각에 전기적으로 접속되어 상기 엑시머 램프에 급전하는 급전 장치를 구비한 자외선 조사 장치로서,

상기 급전 장치는, 적어도 어느 한쪽의 전극에 대해서는, 그 양단측에 전기적으로 접속되고,

일단으로부터 입사된 상기 엑시머 램프로부터 방사된 광을 타단으로부터 출사하는 도광부와, 상기 도광부로부터 출사된 광을 수광하는 수광부와, 상기 수광부의 측정 결과에 의거해 상기 엑시머 램프의 점등 상태를 검지하는 점등 검지 수단을 구비하며,

상기 도광부는, 유효 발광 영역의 중심부 근방의 영역에 대응하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 자외선 조사 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 전극중 어느 한쪽은, 상기 방전 용기 내의 방전 공간에 배치되고, 상기 한쪽 전극에 있어서의 적어도 다른쪽 전극과의 사이에서 방전을 행하는 부위의 외표면이, 적어도 일단이 방전 공간 내에서 개방된 유전체 재료로 이루어지는 내측관에 의해서 덮여져 있는 것을 특징으로 하는 자외선 조사 장치.