KR20060102467A

KR20060102467A - 장형 엑시머 램프 유닛

Info

Publication number: KR20060102467A
Application number: KR1020050061536A
Authority: KR
Inventors: 요시오 미나토다니; 겐사쿠 미나토다니; 쯔네아키 우에마
Original assignee: 가부시키가이샤 엠.디.콤
Priority date: 2005-03-23
Filing date: 2005-07-08
Publication date: 2006-09-27
Also published as: JP2006269189A

Abstract

본 발명은 이중 엑시머 램프의 대형화에 따라 진공 자외광의 발광 효율이 저하되는 것을 억제하고, 따라서 필요한 고주파 전력의 증대로 억제하는 대형화 엑시머 램프 유닛을 제공한다.

본 발명에 따른 엑시머 램프 유닛은 접지된 외측 전극(1)과, 각각 개별 고주파 전력이 공급되는 내측 전극(2,2') 사이에 설치되어, 이들 2개의 전극을 전기적으로 절연 상태를 유지하도록 봉 절연체(3), 엑시머 가스가 봉입된 외측관 (4) 및 내측관(5)을 포함하는 이중 구조의 엑시머 램프 본체와, 내측 전극(2) 및 내측 전극(2')에 대하여, 각각 개별적으로 고주파 전력을 공급하는 전원(6,6')과 해당 엑시머 램프 본체를 유지하는 램프 홀더(7,7')를 포함하여 구성된다.

엑시머, 램프, 고주파

Description

장형 엑시머 램프 유닛{Longditudinal Excimer Lamp Unit}

도 1은 관축을 포함하는 면의 단면도이고, 본 발명의 실시 형태를 나타낸 도면이다.

도 2a는 도 1과 같은 면에서 도시한 본 발명 실시 형태의 부분단면도이고, 도 2b는 도 2a에 있어서 AB선에 따른 면을 화살표 방향에서 도시한 단면도이다.

도 3은 관축을 포함하는 면에 있어서 도 1의 실시 형태를 방사창 측에서 도시한 단면도이다.

도 4는 도 1의 실시 형태에 있어서 구분 절연체와 내측 전극과의 배치 관계를 나타낸 부분단면도이다.

도 5a는 도 1과 같은 면에서 도시한 본 발명의 제 2 실시 형태의 부분단면도이다.

도 5b는 도 5a에서 CD 선에 따른 면을 화살표 방향에서 도시한 단면도이다.

도 6은 종래 기술의 예를 도시한 단면도이다.

도 7은 기타 종래 기술의 예에 따른 램프 배치도를 도시한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 설명>

1: 외측전극 2,2': 내측전극

3: 구분 절연체 4,4': 외측관

5,5': 내측관 6,6': 전원

7,7',8: 램프홀더 9,9': 엑시머 램프 유닛

일본 특허 출원 공개 번호 특개2002-2745807호.

본 발명은 장형 엑시머 램프 유닛에 관한 것으로, 특히 방전관의 램프 길이를 길게 하여 대형화를 도모한 장형 엑시머 램프 유닛에 관한 것이다.

최근 희가스 엑시머 램프를 이용하여, 램프 내의 봉지된 희가스에 의한 엑시머 방전을 일으켜, 자외광으로부터 가시광에 이르는 많은 종류의 단색 방사광을 얻는 것이 실용적으로 가능하게 되었고, 특히 희가스로서 제논 가스를 봉입하여 제조된 엑시머 램프의 경우에는 파장이 172nm인 진공 자외광이 높은 효율로 방사된다. 이러한 파장 172nm의 진공 자외광은 거의 모든 물질의 원자결합을 광량자 프로세스를 통하여 직접 절단할 수 있는 고에너지를 가지고 있고, 이러한 진공 자외광의 조사에 따라 대응하는 작업물(work) 표면에 부착된 유기물의 분자 결합이 절단되고, 게다가 진공 자외광이 개재되는 산소에 대해 조사되면, 그 산소로부터 오존과 활성산소가 발생된다.

진공 자외광에 의해 절단된 유기물은 오존과 활성산소가 반응하여 CO₂와 H₂O 기체가 되고, 작업물 상으로부터 비산되어 제거된다.

이러한 진공 자외관의 광량자 프로세스로부터 직접 절단 원리를 이용한 건식 세정 장치(dry cleaning device)는, 액정, PDP, 유기 EL 등의 제조 공정에 있어서 모재 글래스(mother glass) 세정 또는 반도체 웨이퍼 세정, 혹은 건식 애싱(dry ashing) 등에 이용되고 있다. 특히 최근에는 상기 액정, PDP, 유기 EL 등의 디스플레이 패널이 대형화됨에 따라, 세정 대상인 글래스 기판도 730×920, 1,300×1,500, 1,900×2,200, 2,200×2,600과 같이 점차 대형화되고 있으며, 이들 글래스 기판에 대응하는 세정 장치도 대형화가 강력하게 요구되어고 있다. 다른 한편으로는, 세정 장치에 있어서 엑시머 램프 유닛 자체가 차지하는 비용의 절감도 요구되고 있다.

상기 대형화 요구에 부응하기 위한 종래의 수단에서는 방사면의 대형화에 맞추어, 엑시머 램프 유닛 자체의 램프 길이를 그대로 연장하여 장형화하는 방법이 채택되었다. 또한 다른 종래 기술의 예로서, 도 6과 도 7에 나타낸 램프 배치를 이용하는 방법도 있다. 도 7은 일본 특허 출원 공개 번호 특개 제 2002-245807호에 개시된 광조사 처리 장치를 나타낸 도면이다. 도 6과 도 7의 단면도에는 전원 부품의 표시를 모식화하여 도시하는 수단이 이용되고 있다. 도 6의 종래 기술의 예에서는, 엑시머 램프 유닛(9)과 엑시머 램프 유닛(9')을 램프 홀더(8)를 개입하여 동일한 관축 방향에 따라 배치함으로써, 실질적으로 램프의 장형화를 도모할 수 있다. 램프 홀더(7)는 외측 전극(1), 내측 전극(2), 외측관(4) 및 내측관(5)을 포함하고 있고, 램프 홀더(7)와 램프 홀더(8)에 의해 지지된다. 엑시머 램프 유닛(9')은 외 측 전극(1'), 내측 전극(2'), 외측관(4') 및 내측관(5')을 포함하고, 램프 홀더(7')와 램프 홀더(8)에 의해 지지된다. 엑시머 램프 유닛(9')과 램프 홀더(8)를 개입시켜 관축 방향을 따라 배치함으로써, 실질적으로 장형화를 도모한 도 6의 장형화 엑시머 램프 유닛에 대해, 전원(6) 및 전원(6')으로부터 각각 개별 고주파 전압이 인가되어 진공 자외광이 발광된다.

또한 도 7에 나타낸 다른 종래 기술의 예에서는, 장형화를 도모하기 위하여 엑시머 램프 유닛(9)과 엑시머 램프 유닛(9')이 관축의 축선 방향으로 평행하게 유지된 채로, 양 엑시머 램프 유닛 자체의 물리적 크기의 제약을 받아 축선간 거리가 F만큼 떨어진 상태로 배치되어 있다. 도 7의 광조사 처리 장치에서는 도 6의 예와 마찬가지로 각 엑시머 램프 유닛에 대하여 전원(6) 및 전원(6')으로부터 개별적으로 고주파 전압이 인가되고 있다.

일반적으로 엑시머 램프 유닛에 있어서 램프 자체의 길이를 길게 하려는 경우에는, 램프 길이를 길게 함과 동시에 관 길이에 비례하여 램프 전극 간의 정전용량이 증가하기 때문에, 이러한 정전용량의 증가에 따라, 엑시머 램프 유닛으로부터 방사되는 파장 172nm의 진공 자외광의 발광 효율이 저하되는 현상이 발생하였다. 또한 엑시머 램프에 있어서는, 램프 내의 정전용량이 증가하면 동시에 해당 엑시머 램프에 대응하는 공급 전원의 소요 전력도 증가하고, 더 나아가 소요 전원의 대형화가 요구되기 때문에 엑시머 램프 유닛의 제조 비용이 증가한다. 따라서, 엑시머 램프 유닛에 있어서, 단순히 엑시머 램프 자체의 관 길이를 장형화하고, 그 엑시머 램프 유닛을 건식 세정 장치에 이용하면, 작업물의 표면에 조사되는 파장 172nm의 진공 자외광의 발광 효율이 저하됨에 따라 작업물에 대한 조도가 저하되고, 해당 작어물에 대한 세정 작용이 열화되어, 발광 효율의 저하를 장치의 대형화, 특히 고주파 전원의 출력 증가로 보충하려고 하면, 고주파 전원의 제조 비용이 증가하고, 나아가 건식 세정 장치의 제조 비용도 증가한다.

또한 도 6에 나타낸 두 개의 엑시머 램프 유닛을 동일 관축 방향을 따라 배치하여 실질적으로 장형화한 램프 배치 방식에서는 도 6의 램프 홀더(8) 및 램프 홀더(8)의 간극 E로 나타낸 부분에서는 엑시머 발광이 없기 때문에, 램프 홀더(8)의 전방 영역에서는 그 주변부와 대비하여 진공 자외광의 조도가 저하되며, 그에 대응하는 작업물에 대한 세정 작용에 얼룩이 발생한다.

도 7의 램프 배치 방식에서는, 두 개의 엑시머 램프 유닛(9)과 엑시머 램프 유닛(9')을 관축을 F만큼 이격하여 평행 상태로 함으로써, 엑시머 램프 유닛의 관 길이를 실질적으로 장형화하고 있다. 도 7의 램프 배치 방식에 있어서, 엑시머 램프 유닛(9)과 엑시머 램프 유닛(9')을 관축을 F만큼 이격시켜 평행 상태로 배치함으로써, 한 개의 장형 램프를 병렬로 배치하는 램프 배치 방식에 비해 적어도 관축의 직교하는 방향으로 여분의 스페이스가 필요하게 되고, 엑시머 램프 유닛의 배치라는 면에서는 사각 공간(dead space)을 불필요하게 증가시키게 되고, 엑시머 램프 유닛의 배치 면에 대해 진공 자외광 방사면 효율이 저하되어 엑시머 램프 유닛의 배치 면의 이용 효율이 저하되었다.

본 발명의 목적은 상술한 결점을 배제하고 이중 엑시머 램프의 장형화에 따 른 진공 자외광의 발광 효율 저하를 억제하며, 나아가 소요 고주파 전력의 증가도 억제하는 장형 엑시머 램프 유닛을 제공하기 위한 것이다.

상기 기술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 다음의 수단을 제공한다.

(1) 투명한 외측 원통관 및 내측 원통관 사이의 공간에 제논 가스 등의 방전가스를 봉지한 이중 원통형 방전 용기와, 외측 원통관의 외측에 밀착시켜 설치한 외측 전극과 해당 내측 원통관의 통 내의 동축에 배치한 내측 전극을 설치하고, 해당 외측 전극에는 진공 자외광을 외부에 방사하기 위한 방사창이 설치되어 있는 이중관 엑시머 램프에 있어서, 상기 내측 전극이 상기 내측 원통관의 관축 방향으로 구분(區分) 절연체를 가져 두 개로 분할되는 것을 특징으로 하는 장형 엑시머 램프 유닛.

(2) 두 개로 분할된 상기 내측 전극의 양 끝단에는 상기 외측 전극을 공통전극으로 하고, 서로 독립된 전원으로부터 고주파 전력이 공급되는 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 장형 엑시머 램프 유닛

.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.

도 1은 지면(紙面)을 향해 상방향을 진공 자외광의 방사 방향으로 정하여 나타낸 본 발명의 제 1 실시 형태의 단면도이다. 도 1의 단면도의 단면은 관축을 포함한다. 또한 도 2a는 도 1과 같은 면에서 본 실시 형태의 부분 단면도이고, 도 2b는 도 2a에 있어서 AB 선에 따른 면을 화살표 방향에서 본 단면도이다. 도 3은 본 발명의 실시 형태를 진공 자외광의 방사 방향에서 본 관축을 포함하는 단면도이다. 도 4는 본 발명의 실시 형태에 있어서 절연체 구분의 주변 부분을 추출하여 나타낸 확대 단면도이다. 또한 각 단면도에 있어서 전원 부분은 종래 기술의 예(도 6 및 도 7)의 경우와 같이 모식도로 도시되어 있다. 이하에서는, 도 1, 도2, 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다.

도 1, 도2 및 도3에 있어서, 본 발명의 실시 형태는 접지된 외측 전극(1)과 각각 개별적으로 고주파 전력이 공급되는 내측 전극(2) 및 (2'); 내측 전극(2)과 내측전극(2') 사이에 설치되며, 양 전극을 전기적으로 절연 상태로 유지하는 구분 절연체(3); (상술한 외측 원통관에 대응하는) 엑시머 가스가 봉입된 외측관(4) 및 (상술한 내측 원통관에 해당하는) 내측관(5)를 포함하는 (상술한 이중 엑시머 램프에 상당하는) 이중 구조의 엑시머 램프 본체; 및 해당 엑시머 램프 본체를 지지하는 램프 홀더(7,7')와 내측 전극(2) 및 내측 전극(2')에 대해 각각 개별적으로 고주파 전력을 공급하는 전원(6,6')을 포함하여 구성된다.

본 발명의 최대 특징은 구분 절연체(3)에서 내측 전극을 두 개로 분할하여, 내측 전극을 내측 전극(2) 및 내측 전극(2')으로 구성한다는 점이다. 도 4의 단면도에 나타나 있듯이, 구분 절연체(3)는 외측 전극(1), 내측 전극(2,2'), 외측관(4,5) 등의 배치 관계에 대응하여, 내측 전극(2)과 내측 전극(2')을 분할하고, 또한 양자의 전극 사이를 전기적으로 절연하도록 배치되어 있다. 또한, 도 4는 작도 상의 편의를 위하여, 외측 전극(1)과 외측관(4)과의 사이가 극히 좁은 간격으로 도시되어 있는데, 외측 전극(1)은 외측관(4)의 외부 표면에 밀착하여 설치하였다. 도 4에서 내부 전극을 분할하는 점선 d-d'와 점선 e-e'의 사이에 대응하는 관내 공간 에는 공통 엑시머 가스가 존재하고 있고, 내측 전극이 내측 전극(2)과 내측 전극(2')으로 분할되어 있어도 전원(6,6')으로부터 고주파 전압이 공급되는 한 엑시머 발광이 정상적으로 유지된다. 즉, 구분 절연체(3)가 개재하는 상태에서도, 내측 전극(2)과 내측 전극(2')이 접속되어 있는 상태와 같이, 관 내에 제논 가스의 방전은 끊어짐이 없이 일어나고, 엑시머 발광이 정상적으로 유지된다.

외측 전극(1)은 전원(6) 및 전원(6')의 공통의 접지 전극으로서 사용된다. 외측 전극(1)을 접지 전극으로, 내측 전극(2) 및 내측 전극(2')에 대하여 각각의 전원(6) 및 전원(6')으로부터 고주파 전력을 각각 인가할 때는 내측 전극(2,2')이 되는 복합 내측 전극과 외측 전극(1)과의 사이에 관 내에서 발생하는 엑시머 방전은 외측 전극(1)과 내측 전극(2) 사이에 발생하는 방전과, 외측 전극(1)과 내측 전극(2') 사이에 발생하는 방전을 포함하는 2개의 방전이 동시에 발생하는 현상으로 볼 수 있다. 따라서 본 발명의 실시 형태는 외측 전극(1)과 내측 전극(2)을 포함하는 엑시머 램프와 외측 전극(1)과 내측 전극(2')을 포함하는 엑시머 램프를 관 축에 부합하는 상태로 연결하여 형성된 장형 엑시머 램프 유닛과 등가인 것을 알 수 있다. 구조적으로 보아, 외측 전극(1)과 내측 전극(2)을 포함하는 엑시머 램프에 있어서의 정전용량(이하 정전용량은 "A"로 지칭하기로 한다) 및 외측 전극(1)과 내측 전극(2')을 포함하는 엑시머 램프에 있어서의 정전용량(이하 정전용량 "B"로 지칭하기로 한다)은 동일하다. 게다가 정전용량 A 및 B는 구분 절연체(3)를 설치하지 않고, 그대로 관 축을 연장하여 대형화한 종래의 장형 엑시머 램프 유닛의 정전용량과 비교하여, 대략 1/2로 유지되고 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에서는, 대형화에 대응하여 관 축을 연장하는 경우에도 구분 절연체(3)의 존재에 따라, 각 해당 전원의 정전용량의 증가가 억제되고, 파장 172nm인 진공 자외광의 발광 효율의 저하를 방지하는 것이 가능하다. 또한, 이러한 실시 형태를 건식 세정 장치에 적용할 때, 작업물에 대한 세정 작용은 장형화하지 않은 종래의 엑시머 램프 유닛을 장착한 건식 세정 장치와 동일하게 유지된다. 게다가 본 발명의 실시 형태에서는, 램프 내 정전용량의 증가가 억제되기 때문에, 엑시머 램프 유닛이 장형화됨에도 불구하고, 각 전원의 소요 전력 증가도 억제된다.

이하에서는, 본 발명의 실시 형태에 있어서 진공 자외광인 방사창에 관해서 설명한다.

도 2b에 도시된 것은 도 2a의 측면도에서 AB 화살표 방향으로 대응하는 단면도이다. 도 2b에 있어서, 관 축을 중심점으로 하여, 지면(紙面)의 상방향, 즉 진공 자외광의 방사 방향을 향한 중심선에 대하여, 그 양측에 θ/2의 각도를 취함으로서 개구각 θ가 설정되고, 이 개구각 θ의 값을 유지한 상태에서 외측 전극(1)의 유효 길이의 범위에 걸쳐서 해당 외측 전극(1)을 제거함으로써 방사창이 설정된다. 개구각 θ의 값은 진공 자외광 방사 범위 등을 고려하여 적절히 설정한다.

이어서, 본 발명의 제 2 실시 형태에 관해서 설명한다. 도 5a는 도 1과 같은 면에서 도시한 본 발명의 제 2 실시 형태의 부분단면도이고, 도 5b는 도 5a에 있어서 CD 선에 따른 면을 화살표 방향에서 도시한 단면도이다. 본 발명의 제 2 실시 형태는 도 2b에 나타낸 실시 형태에 있어서, 진공 자외광의 방사창 개구각 θ 값을 180°로 설정하여 구성한 것에 해당하고, 기타 특정 요소에 대해서는 상기 제 1 실시 형태의 구성과 동일하다.

이상에서 실시 형태를 예시하여 본 발명을 구체적으로 설명한 바, 본 발명이 이들 실시 형태에 한정되는 것이 아님은 물론이다. 예를 들면, 상술한 실시 형태에서는, 방사창에는 외측 전극이 전혀 설치되어 있지 않지만, 방사창을 외측 전극의 보조 전극으로 작용하는 금속망(mesh)으로 덮는 경우에도 본 발명은 실시 가능하다.

상기 본 발명의 구성에 의하면, 장형화된 이중관 엑시머 램프 유닛에 있어서, 상기 내측 전극이 상기 내측 원통관의 관 축방향에 절연체로 구분한 두 개로 분할되어 있다. 본 발명에서는 엑시머 램프 유닛이 장형화되어도 정전용량의 증가를 피할 수 있다. 본 발명에 따른 정전용량은 종래 엑시머 램프 유닛의 이중관의 길이를 그대로 연장하여 장형화를 한 경우와 비교하여, 1/2 정도로 저하된다. 이에따라, 본 발명의 장형 엑시머 램프 유닛에서는 두 개로 분할된 상기 내측 전극의 양끝단에는 상기 외측 전극을 공통 전극으로 하고, 서로 독립된 고주파 전원으로부터 전력을 공급하는 것이 가능하게 되며, 또한 각 고주파 전원의 부하 전원이 1/2 정도로 저하된다. 상술한 바와 같이, 전원의 부하로서 엑시머 램프 유닛의 정전용량이 한 개의 전원 당 종래와 비교하여 감소되었고, 엑시머 램프 유닛의 장형화에 따른 진공 자외광 발광 효율의 저하 억제 및 소요 고주파 전력이 증가되는 것을 억제할 수 있게 되었다.

Claims

장형 엑시머 램프 유닛에 있어서,

투명한 외측 원통관 및 내측 원통관 사이의 공간에 제논 가스 등의 방전가스를 봉지한 이중 원통형 방전 용기; 및

상기 외측 원통관의 외측에 밀착시켜 설치한 외측 전극과 상기 내측 원통관의 안쪽의 동축에 배치한 내측 전극을 구비하며, 상기 외측 전극에는 진공 자외광을 외부에 방사하기 위한 방사창이 설치되어 있는 이중관 엑시머 램프

를 포함하고,

상기 내측 전극은 상기 내측 원통관의 관 축방향으로 구분 절연체를 구비하여 두 개로 분할되는

것을 특징으로 하는 장형 엑시머 램프 유닛.
제 1 항에 있어서,

상기 두 개로 분할된 내측 전극의 한쪽과 반대쪽에는 상기 외측 전극을 공통전극으로 하고, 서로 독립된 전원으로부터 고주파 전력이 공급되는 것을 특징으로 하는 장형 엑시머 램프 유닛.