KR20070029058A - High luminance discharge lamp and irradiation device using the high luminance discharge lamp - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 실시예1에 따른 동축형 복합 고휘도 방전램프의 장축방향과 반경방향을 따르는 단면도;1 is a cross-sectional view along the major axis and the radial direction of the coaxial composite high brightness discharge lamp according to the first embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 실시예2에 따른 편평형 복합 고휘도 방전램프의 장축방향과 단축방향을 따르는 단면도;2 is a cross-sectional view along the major axis direction and minor axis direction of the flat composite high brightness discharge lamp according to the second embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 실시예3에 따른 평행원통형 복합 고휘도 방전램프의 장축방향과 단축방향의 단면도;3 is a cross-sectional view in the long axis direction and short axis direction of the parallel cylindrical composite high brightness discharge lamp according to the third embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 실시예4에 따른 조사장치의 개념도;4 is a conceptual diagram of an irradiation apparatus according to a fourth embodiment of the present invention;
도 5는 종래 복합형 방전램프의 축방향 단면도;5 is an axial sectional view of a conventional composite discharge lamp;
도 6은 종래 복합형 방전램프의 반경방향 단면도;6 is a radial cross-sectional view of a conventional composite discharge lamp;
도 7은 종래 다른 복합형 방전램프의 축방향 단면도.7 is an axial cross-sectional view of another conventional composite discharge lamp.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
1 : 제1투명 유전체관1: first transparent dielectric tube
2 : 공통전극2: common electrode
3 : 투명 유전체관3: transparent dielectric tube
4 : 제2투명 유전체관4: second transparent dielectric tube
5 : 전극5: electrode
6 : 전극6: electrode
7 : 램프7: lamp
8 : 피조사물8: subject
9 : 챔버9: chamber
10 : 램프10: lamp
11 : 램프11: lamp
[특허문헌 1] 일본국 특허 제2812736호[Patent Document 1] Japanese Patent No. 2812736
[특허문헌 2] 일본국 특허 제3291809호[Patent Document 2] Japanese Patent No. 3291809
본 발명은 고휘도 방전램프에 관한 것이고, 특히 다른 파장의 광을 독립하여 방사하는 2종류의 발광관을 일체로 복합한 고휘도 방전램프에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
종래, 파장이 다른 자외선을 방사하는 목적의 광원으로서는 특허문헌 1에 개 시된 것이 공지되어 있다. 또한, 파장이 다른 자외선을 피처리물에 조사하여 처리하는 광원으로서 특허문헌 2에 개시된 것이 공지되어 있다.Conventionally, what was disclosed by
특허문헌 1에 개시된 '고출력 빔 발생장치'는 대단히 큰 평면형 빔의 자외선을 발생하는 고효율이고 경제적인 장치이다. 특허문헌 1에 개시된 고휘도 방전램프를 도 5와 도 6에 도시한다. 방전실은 자외선을 방사하는 가스가 충진되어 있다. 전극의 사이에는 고전압원이 접속되어 있다. 방전실에 접해서 유전체 플레이트가 있다. 전극은 유전체 플레이트의 표면에 대해서만 방전이 일어나도록 유전체 플레이트에 매립되어 있다. 전극 사이에 전압을 인가하면, 유전체 플레이트의 표면을 따라서 다수의 연면방전(沿面放電)이 일어난다. 이 방전에 의해 자외선광을 방사한다. 자외선 빔을 발생하기 위해서 방전채널의 전체 길이가 이용된다.The 'high power beam generator' disclosed in
2개의 방전실에는 상이한 가스가 충진되어 있다. 이들 가스는 유전체 플레이트에서 분리되어 있다. 이 전극의 구조는 플라즈마텔레비의 방전발광용 전극의 구조와 동일하다. 유전체 플레이트의 2개의 표면에서 발생한 각각 상이한 자외선은 유전체 플레이트와 전극을 투과하지 않고, 각각 상이한 방향으로 방사된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 전극 사이에 방전채널이 형성된다. 상부 방전실의 연면방전에 의한 자외선은 상부 자외선 투과 플레이트를 통해서 방사된다. 동시에, 하부 방전실의 연면방전에 의한 자외선은 하부 자외선 투과 플레이트를 통해서 방사된다. 도 6에 도시한 원통형 빔 발생장치에 있어서, 빛의 진행방향은 명확하게는 도시되어 있지 않는다. 외측관과 내측관은 자외선 투과성의 관이다. 전극이 매립된 중간관은 유전체의 관이지만 광투과성이라고는 명시되어 있지 않는다. 전극을 매 립한 중간관은 빛을 투과하지 않는 관으로 생각된다. 즉, 도 6에 도시한 원통형 빔 발생장치는 빛이 각각 상이한 하나의 방향으로만 방사되지 않는 고휘도 방전램프이다.Two discharge chambers are filled with different gases. These gases are separated from the dielectric plate. The structure of this electrode is the same as that of the discharge light emitting electrode of a plasma television. Different ultraviolet rays generated at the two surfaces of the dielectric plate do not transmit through the dielectric plate and the electrode, but are radiated in different directions, respectively. As shown in FIG. 5, a discharge channel is formed between the electrodes. Ultraviolet rays due to creeping discharges of the upper discharge chamber are emitted through the upper ultraviolet transmission plate. At the same time, ultraviolet rays by the surface discharge of the lower discharge chamber are emitted through the lower ultraviolet transmission plate. In the cylindrical beam generator shown in Fig. 6, the traveling direction of light is not clearly shown. The outer tube and the inner tube are ultraviolet ray transmitting tubes. The intermediate tube in which the electrode is embedded is a tube of dielectric but is not stated to be light transmissive. The intermediate tube in which the electrode is embedded is considered to be a tube that does not transmit light. That is, the cylindrical beam generator shown in Fig. 6 is a high brightness discharge lamp in which light is not emitted only in one direction different from each other.
특허문헌 2에 도시된 '유전체 배리어 방전램프를 사용한 처리방법'은 유전체 배리어 방전램프에 의해 광화학반응을 이용한 고효율 처리방법이다. 도 7에, 특허문헌 2에 개시된 광원의 횡단면도를 나타낸다. 제1유전체 배리어 방전램프와 제2유전체 배리어 방전램프에 의해 파장이 상이한 자외선을 방사한다. 피처리물과 처리용 유체를 접촉시켜서 처리한다. 처리용 유체에, 제1유전체 배리어 방전램프로부터의 자외선을 조사하여 오존을 생성시킨다. 제2유전체 배리어 방전램프로부터의 자외선을 조사해서, 활성산소를 생성시킨다.The "treatment method using a dielectric barrier discharge lamp" shown in
특허문헌 2의 유전체 배리어 방전램프는 상이한 파장의 자외선을 발생하는 광원이다. 이 광원은 피처리물과 처리용 유체를 접촉시켜서 처리하기 위해 사용된다. 이 광원도 동일축의 유전체로 구성된 광원이다. 가장 내측의 유전체의 내면에, 투명전극이 설치되어 있다. 외측 유전체의 외부면에, 투명전극이 설치되어 있다. 처리용 유체인 산소가스가 환상의 내측 유전체의 일단으로부터 흘러들어온다. 파장 120nm~180nm의 빛에 의해서, 오존을 생성한다. 오존은 외측 발광관의 표면에 에워싸고 다른 파장 240nm~255nm의 자외선에 의해 분해되어, 활성산소로 된다. 광원을 살균방법에 이용한 예가 기재되어 있다. 외측전극으로부터의 파장 240nm~255nm의 빛은 살균작용에 최적이라고 명확하게 개시되어 있다. 이 광원은 특허문헌 1과 마찬가지로, 방사된 자외선은 각각이 상이한 일방향으로만 방사되는 것이다.The dielectric barrier discharge lamp of
한편, 예를 들어, 자외선을 이용해서 피처리물을 처리하는 경우에는 그 특성개선이 강하게 요구된다. 예를 들어, 그 일예로서, 근래 반도체의 층간 절연막에 사용된 저유전율막(Low-K막)인 SiOCH막은 빛에 의해 기계적 강도를 강화시키도록 하는 프로세스 기술이고, 이 프로세스 기술인 UV 강화반응에는 172nm를 중심파장으로 하는 크세논 엑시머 광이 이용되고 있다. 그러나, 예를 들어, 유전율이 2.4인 Low-K막에, 파장 172nm으로 조도 14mW/㎠의 UV 광을 2분 조사하면, 기계적 강도를 나타낸 영모듈(young's module)은 8Gpa로 되고, 소망의 값이 얻어진다. 그러나, 유전율이 2.6 이상으로 되어 본래의 유전율보다 대폭으로 증가한다는 문제가 있다. 이 문제를 해결하기 위해서는 목적의 화학결합을 효율종게 절단하고, 또한 응력이나 경도나 유전율을 임의로 제어할 필요가 있다. 또한, 단일파장에 의해 막중에 정재파(standing wave)가 발생하는 것을 방지하는 것도 필요하다. 이 때문에, 목적마다 상이한 최적의 파장의 빛을 조사하는 것이 유효하다.On the other hand, when the object to be processed is treated with ultraviolet rays, for example, the improvement of its characteristics is strongly required. For example, as an example, the SiOCH film, which is a low dielectric constant film (Low-K film) used in the interlayer insulating film of semiconductors in recent years, is a process technology for enhancing mechanical strength by light. Xenon excimer light having the center wavelength is used. However, for example, when a low-K film having a dielectric constant of 2.4 is irradiated with UV light having an illuminance of 14 mW /
그러나, 상기 종래의 복합형 방전램프에서는 다음과 같은 문제가 있다. 상이한 광원을 하나의 장치에 조립하면, 장치가 커서 고가로 된다. 또한, 한정된 공간에 다수(약 2배)의 광원을 조립하는 것은 실제로는 곤란하다. 종래 구조의 램프에서는 피조사물에 동일방향으로부터 각각 상이한 파장의 빛을 조사할 수 없다. 2종류의 상이한 광원을 각각 독립한 챔버에 조립할 필요가 있다. 2개 챔버 사이를 로봇아암 등에 의해서 피조사물을 이송하지 않으면 안된다.However, the conventional composite discharge lamp has the following problems. When different light sources are assembled into one device, the device is large and expensive. In addition, it is practically difficult to assemble a large number (about twice) of light sources in a limited space. In the lamp of the conventional structure, light of different wavelengths cannot be irradiated to the irradiated object from the same direction. It is necessary to assemble two different light sources in separate chambers. The irradiated object must be transferred between the two chambers by a robot arm or the like.
본 발명의 목적은 상기 종래 문제를 해결해서 복합형의 방전램프의 상이한 파장의 빛을 피조사물에 대해서 동일 방향에서 조사할 수 있도록 하여, 조사장치를 소형화하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problem so that light of different wavelengths of a composite discharge lamp can be irradiated to the irradiated object in the same direction, thereby miniaturizing the irradiation apparatus.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 독립한 복수의 방전공간을 구성한 복수의 투명 유전체벽과, 상이한 플라즈마 상태를 형성해서 상이한 파장의 빛이 발생하도록 각 방전공간에 충진된 방전발광매체와, 투명 유전체벽에 형성한 전극과, 전극에 독립하여 고주파 전력을 인가하는 전원과, 각 방전발광매체를 개별적으로 발광시키는 제어수단을 구비한 고휘도 방전램프의 투명 유전체벽을 상이한 파장의 빛이 동일방향으로 방사되도록 하는 구성한다.In order to solve the above problems, in the present invention, a plurality of transparent dielectric walls constituting a plurality of independent discharge spaces, a discharge light emitting medium filled in each discharge space so as to generate light of different wavelengths by forming different plasma states, and transparent Light having different wavelengths in the same direction is formed in a transparent dielectric wall of a high brightness discharge lamp having an electrode formed on the dielectric wall, a power source for applying high frequency power independently to the electrode, and a control means for individually emitting each discharge light emitting medium. Configure to be radiated.
이하, 본 발명의 실시하기 위한 최선의 형태에 대해서 도 1 내지 도 4를 참조하면서 상세히 설명한다.Best Mode for Carrying Out the Invention The best mode for carrying out the present invention will now be described in detail with reference to Figs.
본 발명의 실시예1은 동심원통상의 투명 유전체벽에서 독립한 복수의 방전공간을 구성하고, 각 방전공간에 상이한 플라즈마 상태를 형성해서 상이한 파장의 빛을 발생하는 방전발광매체를 충진하고, 유전체벽에 형성한 전극에 독립하여 고주파 전력을 인가해서, 각 방전발광매체를 개별적으로 발광시켜, 상이한 파장의 빛을 투명 유전체벽을 투과시켜서 동일 방향으로 방사하는 동축형 복합 고휘도 방전램프이 다.
도 1은 본 발명의 실시예1에 있어서, 동축형 복합 고휘도 방전램프의 단면도이다. 도 1(a)는 축에 평행한 단면도이다. 도 1(b)는 축에 수직인 단면도이다. 도 1에 있어서, 제1투명 유전체관(1)은 방전발광매체(A)를 충진한 관이다. 공통전극(2)은 방전발광매체(A, B)에 공통인 전극이다. 투명 유전체관(3)은 공통전극(2)을 압압봉착하는 관이다. 제2투명 유전체관(4)은 방전발광매체(B)를 충진한 관이다. 전극(5)은 공통전극(2)과 한 세트를 이루는 방전발광매체(A)용 전극이다. 전극(6)은 공통전극(2)과 한 세트를 이루는 방전발광매체(B)용 전극이다. 1 is a cross-sectional view of a coaxial composite high brightness discharge lamp in
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예1에 있어서의, 동축형 복합 고휘도 방전램프의 제조방법과 동작을 설명한다. 제1투명 유전체관(1)은 방전발광매체(A)을 봉입시킨 제1유전체벽이다. 구체적으로는, 석영 글래스가 바람직하다. 제1투명 유전체관(1)과 동일 재료의 투명 유전체관(3)은 제2유전체벽이다. 투명 유전체관(3)의 내경은 제1투명 유전체관(1)의 외경보다 약간 크다. 제1투명 유전체관(1)과 투명 유전체관(3)의 사이에는 하나 이상의 극히 얇은 몰리브덴 등의 박형상 금속의 공통전극(2)을 산소를 제거한 질소분위기 중에서 끼워 넣는다. 산수소 버너나 플라즈마 토치 등의 널리 공지된 가열수단에 의해 투명 유전체관(3)을 구워 단단하게 하면서 박형상 금속의 공통전극(2)을 밀봉한다. 동시에, 투명 유전체관(3)을 제1투명 유전체관(1)의 외주부분으로 하여 용융고착한다. 제1투명 유전체관(1)은 투명한 제1유전구조 방전체이고, 제1방전발광매체(A)를 봉입하는 제1방전공 간(D1)을 형성한다. 스파터 방법에 의해 SiO2를 소망하는 전극형상으로 형성하고, 그 위에 고융점의 텅스텐, 몰리브텐, 탄탈 등의 금속을 증착하는 것으로도 박형상 금속을 대체하는 전극을 형성할 수 있다. The manufacturing method and operation of the coaxial composite high brightness discharge lamp in the first embodiment of the present invention configured as described above will be described. The first
이러한 고착된 부분에, 새로이 방전발광매체(B)를 봉입시키기 위한 제3유전체벽인 제2투명 유전체관(4)을 산수소 버너나 플라즈마 토치 등의 가열원으로 투명 유전체관(3) 상에 용융고착한다. 그리고, 투명 유전체관(3)과 제2투명 유전체관(4)에 의해 제2방전발광매체(B)를 봉입하는 제2방전공간(D2)이 형성되게 된다. 방전공간(D1)과 방전공간(D2)은 서로 독립하여 있다. 제1투명 유전체관(1)의 내주벽에는 전극(5)이 설치된다. 제2투명 유전체관(4)의 외주벽에는 독립한 전극(6)이 설치되어 있다. 전극(5)은 그물상 또는 판상이어도 좋다. 전극(6)은 자외선 방사를 위해, 소정의 개구율을 갖는 그물상 도전체 또는 투명전극이 바람직하다. 전극(6)과 공통전극(2)의 사이와 전극(5)과 공통전극(2)의 사이에 전원장치로부터 고압의 교류전력이 독립해서 인가된다.In this fixed portion, the second
도시되어 있지 않은 각각의 배기관으로부터 방전공간(D1)에 방전발광매체(A)를 충진한다. 방전발광매체(A)로서 예를 들어 크세논클로라이드(XeCl2)를 400Torr의 압력으로 충진한다. 방전공간(D2)에는 방전발광매체(B)로서 예를 들어 크세논(X2)을 400Torr의 압력으로 충진한다. 그러면, 제1방전공간과 제2방전공간의 방전발광매체로부터 각각 상이한 파장의 빛이 방사되게 된다. 본 실시예에서는 방전공간을 2개 형성하지만, 3개 이상으로 하는 것도 마찬가지로 가능하다.The discharge light-emitting medium A is filled in the discharge space D1 from each exhaust pipe not shown. As the discharge light-emitting medium (A), for example, xenon chloride (XeCl 2 ) is filled at a pressure of 400 Torr. The discharge space D2 is filled with, for example, xenon (X2) at a pressure of 400 Torr as the discharge light-emitting medium (B). Then, light of different wavelengths is emitted from the discharge light emitting medium of the first discharge space and the second discharge space. In the present embodiment, two discharge spaces are formed, but three or more discharge spaces are similarly possible.
이상과 같이 구성된 동축형 복합 고휘도 방전램프에 있어서, 도시하지 않은 전원장치로부터 전극(5)과 공통전극(2)의 사이에 고압의 교류전력을 인가한다. 방전발광매체(A)를 봉입한 제1투명 유전체관(1)을 통해서 교번전계가 방전발광매체(A)를 여기한다. 방전 플라즈마에 의해 소위 엑시머를 생성하고, XeCl2로부터는 파장 308nm의 자외선이 방사된다. 이 방사광은 투명 유전체관(3)과 제2방전공간(D2)과 제2투명 유전체관(4)을 통해서 램프 외측으로 방사된다. 이때, 공통전극(2)과 전극(6) 사이에는 전력이 공급되고 있지 않으므로, 방전발광매체(B)는 전혀 여기되지 않는다. 제1방전공간(D1)으로부터의 빛은 방전발광매체(B)에 전혀 간섭되지 않고 램프 외측으로 방사된다.In the coaxial composite high brightness discharge lamp configured as described above, high-voltage AC power is applied between the electrode 5 and the
이 후에, 전극(5)과 공통전극(2)에 대한 전력공급을 중단한다. 전극(6)과 공통전극(2) 사이에는 도시하지 않은 전원장치로부터 고압의 교류전력을 인가한다. 방전발광매체(B)를 봉입한 투명 유전체관(3)과 제2투명 유전체관(4)을 통해서 교번전계가 방전발광매체(B)를 여기한다. 방전 플라즈마에 의해 즉 엑시머 상태를 생성하고, Xe로부터는 파장 172nm의 자외선이 방사된다. 이 방사광은 제2투명 유전체관(4)을 통해서 램프 외측으로 방사된다. 또한, 투명 유전체관(3)을 경유해서 제1방전공간(D1) 측으로도 방사된다.Thereafter, power supply to the electrode 5 and the
즉, 전원장치로부터 시간차를 두고서, 개별적으로 각각의 방전발광매체에 전력을 인가한다. 내측의 발광관으로부터의 파장 308nm의 빛은 발광을 휴지하고 있는 외측의 희가스 상태의 Xe를 통과해서 방사된다. 또한, 외측의 Xe로부터의 파장 172nm의 빛은 파장 308nm의 빛이 통과한 경로와 동일 경로를 통해 직접 방사된다. 이와 같이, 각각의 유전체관을 통해서 내외측 쌍방으로 빛이 방사된다. 상이한 파장의 빛이 제2투명 유전체관(4)의 외측으로 시간차를 두고서 방사된다. 상이한 파장의 빛으로 피처리물을 조사해서 소정의 처리가 행해진다. 또한, 희가스 발광매체로서는 XeB1과 Xe, Xe1과 Xe, KrBr과 XeF의 조합이 바람직하지만, 그 이외의 조합도 가능하다.That is, power is applied to each of the discharge light emitting media separately from the power supply device at a time difference. Light having a wavelength of 308 nm from the inner light emitting tube is emitted through the Xe in the outside rare gas state where light emission is stopped. Further, light of wavelength 172nm from the outer Xe is emitted directly through the same path as the path through which light of wavelength 308nm passes. In this way, light is radiated to both inside and outside through each dielectric tube. Light of different wavelengths is emitted out of time on the second
또한, 한 쪽의 방전공간에 수 Torr의 아르곤과 소량의 수은을 봉입하고, 고압의 교번전력을 인가함으로써, 전계에 의한 무전극 저압수은 램프로부터의 파장 185nm와 파장 254nm의 방사광을 얻을 수 있다. 다른 쪽의 방전공간에 피조사물에 대해서 최적인 광을 방사하는 방전발광매체를 선택해서 충진할 수도 있다.Further, by emitting several Torr of argon and a small amount of mercury in one discharge space and applying a high-voltage alternating power, it is possible to obtain radiated light having a wavelength of 185 nm and a wavelength of 254 nm from an electrodeless low pressure mercury lamp by an electric field. The other discharge space may be selected and filled with a discharge light emitting medium that emits optimal light for the irradiated object.
상술된 바와 같이, 본 발명의 실시예 1에서는 동축형 복합 고휘도 방전램프를 동심원통상의 투명 유전체벽에서 독립적인 복수의 방전공간을 구성하고, 각 방전공간에 상이한 플라즈마 상태를 형성하여 상이한 파장의 빛을 발생하는 방전발광매체를 충진하고, 유전체벽에 형성한 전극에 독립적으로 고주파 전력을 인가해서 각 방전발광매체를 개별적으로 발광시켜 상이한 파장의 빛을 투명 유전체벽을 투과시켜 동일방향으로 방사하는 구성으로 이루어져 있으므로, 상이한 파장의 빛을 동일방향으로 방사하는 램프를 소형화할 수 있고, 피처리물을 정확하게 조사할 수 있다.As described above, in
[실시예 2]Example 2
본 발명의 실시예 2는 평행한 평면의 투명 유전체벽에서 독립적인 복수의 방 전공간을 구성하고, 각 방전공간에 상이한 플라즈마 상태를 형성해서 상이한 파장의 빛을 발생하는 방전발광매체를 충진하고, 유전체벽에 형성한 전극에 독립적으로 고주파 전력을 인가해서, 각 방전발광매체를 개별적으로 발광시켜, 상이한 파장의 빛을 투명 유전체벽을 투과시켜서 동일방향으로 방사하는 편평형 복합 고휘도 방전램프이다.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 편평형 복합 고휘도 방전램프의 단면도이다. 도 2(a)는 길이방향축에 평행한 단면도이다. 도 2(b)는 길이방향축에 수직인 단면도이다. 도 2에 있어서, 제1투명 유전체관(1)은 방전발광매체(A)를 충진한 편평한 투명 유전체관이다. 공통전극(2)은 방전발광매체(A, B)에 공통인 전극이다. 제2투명 유전체관(4)은 방전발광매체(B)을 충진한 편평한 투명 유전체관이다. 전극(5)은 공통전극(2)과 조를 이루는 방전발광매체(A)용의 전극이다. 전극(6)은 공통전극(2)과 조를 이루는 방전발광매체(B)용의 전극이다.2 is a cross-sectional view of a flat composite high brightness discharge lamp according to a second embodiment of the present invention. 2A is a cross-sectional view parallel to the longitudinal axis. 2B is a cross-sectional view perpendicular to the longitudinal axis. In Fig. 2, the first
상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예 2에 있어서, 편평형 복합 고휘도 방전램프의 제조방법과 동작을 설명한다.In Example 2 of this invention comprised as mentioned above, the manufacturing method and operation | movement of a flat composite high brightness discharge lamp are demonstrated.
얇은 몰리브덴 등의 박형상 금속이나, 증착법 등으로 형성한 고융점 금속을 산소를 제거한 질소분위기에서 편평한 제1투명 유전체관(1)과 제2투명 유전체관(4)의 사이에 길이방향축으로 하나 이상 끼워서 공통전극(2)을 형성한다. 산수소 버너의 가열이나, 플라즈마 토치 등의 잘 알려진 방법으로 제1투명 유전체관(1)과 제2투명 유전체관(4)을 상호 가열용융해서 일체의 관으로서 형성한다. 제1투명 유전체관(1)과 제2투명 유전체관(4)의 외측의 표면에 인쇄나 스파터나 증착이나 전사 등의 방법으로 개구율이 좋은 전극(5)과 전극(6)을 대향시켜 형성한다.At least one thin metal such as thin molybdenum or a high melting point metal formed by vapor deposition or the like in the longitudinal axis between the first
도시하지 않은 배기관으로부터 방전발광매체(A, B)을 충진한다. 방전발광매체(A)로서 예를 들어 ArF를 충진하고, 방전발광매체(B)로서 예를 들어 XeF를 충진한다. 도시하지 않은 전원장치로부터 시간차를 두고서 개별적으로 각각의 방전발광매체(A, B)에 전계를 인가한다. 각각의 방전발광매체(A, B)는 여기된 플라즈마 상태로 되어, 소위 엑시머 상태가 생성된다. 이러한 엑시머 상태에서, 파장 248nm의 광과 파장 351nm의 빛이 도 2의 상하방향 쌍방으로 각각 방사된다.The discharge light emitting mediums A and B are filled from an exhaust pipe not shown. ArF is filled, for example, as the discharge light-emitting medium A, and XeF is filled, for example, as the discharge light-emitting medium B. Electric fields are applied to the respective discharge light-emitting mediums A and B separately with a time difference from a power supply device (not shown). Each discharge light-emitting medium (A, B) is brought into an excited plasma state, so-called excimer state is generated. In this excimer state, light having a wavelength of 248 nm and light having a wavelength of 351 nm are respectively emitted in the vertical direction in FIG. 2.
방전발광매체(A)가 여기된 상태에서는 방사광은 방전공간(D1)으로부터 제1투명 유전체관(1)을 통해서 외부로 방사된다. 동시에 제2투명 유전체관(4)과 방전공간(D2)를 통해서 외부로 방사된다. 마찬가지로, 방전발광매체(B)가 여기된 상태에서는 방사광은 방전공간(D2)로부터 제2투명 유전체관(4)을 통해서 외부로 방사된다. 동시에, 제1투명 유전체관(1)과 방전공간(D1)을 통해서 외부로 방사된다. 이러한 예에서는, 방전공간을 2개로 형성하지만, 3개 이상으로 하여도 마찬가지로 가능하다.In the state where the discharge light-emitting medium A is excited, the emitted light is emitted from the discharge space D1 to the outside through the first
상술된 바와 같이, 본 발명의 실시예 2에서는 편평형 복합 고휘도 방전램프를 평행한 평면의 투명 유전체벽으로 독립적인 복수의 방전공간을 형성하고, 각 방전공간에 상이한 플라즈마 상태를 형성해서 상이한 파장의 빛을 발생하는 방전발광매체를 충진하고, 유전체벽에 형성한 전극에 독립적으로 고주파 전력을 인가해서, 각 방전발광매체를 개별적으로 발광시켜 상이한 파장의 빛을 투명 유전체벽을 투과시켜서 동일방향으로 방사하는 구성으로 하므로, 상이한 파장의 빛을 동일방향으로 방사하는 램프를 소형화할 수 있고 피처리물을 정확하게 조사할 수 있다.As described above, in the second embodiment of the present invention, a flat composite high brightness discharge lamp is formed of a plurality of independent discharge spaces by parallel transparent transparent dielectric walls, and different plasma states are formed in each discharge space so that light of different wavelengths is formed. Filling the discharge light emitting medium, and applying high frequency power independently to the electrode formed on the dielectric wall to emit each discharge light emitting medium individually to transmit light of different wavelengths through the transparent dielectric wall to radiate in the same direction. Because of the configuration, it is possible to miniaturize a lamp that emits light of different wavelengths in the same direction and to accurately irradiate the workpiece.
[실시예 3]Example 3
본 발명의 실시예 3은 평행한 원통상의 투명 유전체벽에서 독립적인 복수의 방전공간을 구성하고, 각 방전공간에 상이한 플라즈마 상태를 형성해서 상이한 파장의 빛을 발생하는 방전발광매체를 충진하고, 유전체벽에 형성한 전극에 독립적으로 고주파 전력을 인가해서, 각 방전발광매체를 개별적으로 발광시켜, 상이한 파장의 빛을 투명 유전체벽을 투과시켜서 동일방향으로 방사하는 평행원통형 복합 고휘도 방전램프이다.
도 3은 본 발명의 실시예 3에 따른 평행원통형 복합 고휘도 방전램프의 단면도이다. 도 3(a)는 길이방향축에 평행한 단면도이다. 도 3(b)는 길이방향축에 수직인 단면도이다. 도 3에 있어서, 제1투명 유전체관(1)은 방전발광매체(A)를 충진한 원통형상의 투명 유전체관이다. 제2투명 유전체관(4)은 방전발광매체(B)를 충진한 원통형상의 투명 유전체관이다. 전극(5)은 방전발광매체(A)용의 전극이다. 전극(6)은 방전발광매체(B)용의 전극이다.3 is a cross-sectional view of a parallel cylindrical composite high brightness discharge lamp according to a third embodiment of the present invention. 3A is a cross-sectional view parallel to the longitudinal axis. 3B is a cross-sectional view perpendicular to the longitudinal axis. In Fig. 3, the first
상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예 3에 있어서, 평행원통형 복합 고휘도 방전램프의 제조방법과 동작을 설명한다.In Example 3 of this invention comprised as mentioned above, the manufacturing method and operation | movement of a parallel cylindrical composite high brightness discharge lamp are demonstrated.
미리, 용융이나 인발 등의 수단에 의해 2개의 평행한 파이프 형상의 제1투명 유전체관(1)과 제2투명 유전체관(4)을 형성한다. 제1투명 유전체관(1)과 제2투명 유전체관(4)의 대향하는 측면에 각각 독립적인 투명전극이나 개구율이 우수한 금속전극을 인쇄나 스퍼터나 전사 등의 잘 알려진 방법으로 형성해서, 전극(5)과 전 극(6)으로 한다. 제1투명 유전체관(1)과 제2투명 유전체관(4)에 방전발광매체(A, B)를 충진한다. 제1투명 유전체관(1)의 외측에 설치된 전극(5-1)과 전극(5-2) 사이에 고주파의 전력을 공급한다. 제2투명 유전체관(4)의 외측에 설치된 전극(6-1)과 전극(6-2) 사이에 고주파의 전력을 공급한다. 양 전극은 반드시 요지일 필요는 없고, 알루미나 등의 광반사성을 갖는 판상의 전기도전체판으로 하여도 좋다.In advance, two parallel pipe-shaped first
방사광은 도 3(b)에 도시한 바와 같이, 제1투명 유전체관(1)과 제2투명 유전체관(4)의 좌우의 투명부분으로부터 방사되므로, 빛을 유효하게 취출할 수 있다. 제1투명 유전체관(1)과 제2투명 유전체관(4)은 일부가 투명하면 좋고, 반드시 관 전체가 광투과성으로 하지 않아도 좋다. 이러한 예에서는 방전공간을 2개로 형성하지만, 3개 이상으로 하여도 마찬가지로 해서 가능하다.As shown in Fig. 3B, the emitted light is emitted from the transparent portions on the left and right sides of the first
상술된 바와 같이, 본 발명의 실시예 3에서는 평행원통형 복합 고휘도 방전램프를 평행한 원통상의 투명 유전체벽으로 독립적인 복수의 방전공간을 형성하고, 각 방전공간에 상이한 플라즈마 상태를 형성해서 상이한 파장의 빛을 발생하는 방전발광매체를 충진하고, 유전체벽에 형성한 전극에 독립적으로 고주파 전력을 인가해서, 각 방전발광매체를 개별적으로 발광시켜 상이한 파장의 빛을 투명 유전체벽을 투과시켜서 동일방향으로 방사하는 구성으로 하므로, 상이한 파장의 빛을 동일방향으로 방사하는 램프를 소형화할 수 있고 피처리물을 정확하게 조사할 수 있다.As described above, in the third embodiment of the present invention, a parallel cylindrical composite high brightness discharge lamp is formed of parallel cylindrical transparent dielectric walls to form a plurality of independent discharge spaces, and different plasma states are formed in each discharge space to form different wavelengths. Filling the discharge light emitting medium generating the light of the light source, and applying high frequency power to the electrodes formed on the dielectric wall independently, and emitting each light emitting medium separately to transmit light of different wavelengths through the transparent dielectric wall in the same direction. Since it is a structure which emits, it can miniaturize the lamp which radiates the light of a different wavelength in the same direction, and can irradiate a to-be-processed object correctly.
[실시예 4]Example 4
본 발명의 실시예 4는 상이한 파장의 빛이 일방향으로 방사되는 동축형 복합 고휘도 방전램프나 편평형 복합 고휘도 방전램프나 평행원통형 복합 고휘도 방전램 프를 복수개 나열하여 광원으로 하는 조사장치이다.
도 4는 본 발명의 실시예 4에 따른 조사장치의 개념도이다. 도 4(a)는 동축형 복합 고휘도 방전램프를 4개 사용하는 조사장치의 개념도이다. 도 4(b)는 편평형 복합 고휘도 방전램프를 4개 사용하는 조사장치의 개념도이다. 도 4(c)는 평행원통형 복합 고휘도 방전램프를 4개 사용하는 조사장치의 개념도이다. 도 4에 있어서, 램프(7)는 동축형 복합 고휘도 방전램프이다. 피조사물(8)은 자외선을 조사해서 가공하는 대상물이다. 챔버(9)는 밀폐가능한 하우징이다. 램프(10)는 편평형 복합 고휘도 방전램프이다. 램프(11)는 평행원통형 복합 고휘도 방전램프이다.4 is a conceptual diagram of a radiation apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. Fig. 4A is a conceptual diagram of an irradiation apparatus using four coaxial composite high brightness discharge lamps. Fig. 4B is a conceptual diagram of an irradiation apparatus using four flat composite high brightness discharge lamps. Fig. 4C is a conceptual diagram of an irradiation apparatus using four parallel cylindrical complex high-brightness discharge lamps. In Fig. 4, the
상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예 4에 있어서, 조사장치의 동작을 설명한다.In Example 4 of this invention comprised as mentioned above, the operation | movement of an irradiation apparatus is demonstrated.
도 4(a)에 도시한 바와 같이, 동축형 복합 고휘도 방전램프(7)를 300mm 웨이퍼용 챔버(9)에 4개 배치한다. 램프(7)로부터 약 100mm의 거리에 피조사물(8)을 놓는다. 피조사물(8)의 조사대상은 Cu 배상상에 형성한 두께 20nm의 층간절연막 SiOH로 한다. 1Torr의 감압분위기하에서, 우선 XeCl2의 엑시마 상태에서 발광하는 파장 308nm의 빛을 4분간 조사한다. 막중의 불안정한 C-H 본드와 CH3 본드를 제거하여 유전율을 저하시킨다. 이 후에, Xe의 엑시머 상태에서 발광하는 파장 172nm의 빛으로 2분간 조사한다. 유전율이 2.4이고, 기계적 강도를 나타낸 영률이 8Gpa의 양호한 저유전체막(Low-K 막)이 얻어진다.As shown in Fig. 4A, four coaxial composite high
도 4(b)에 도시한 바와 같이, 편평형 복합 고휘도 방전램프(10)를 300mm 웨 이퍼용 챔버(9)에 4개 배치한다. 램프(7)로부터 약 100mm의 거리에 피조사물(8)을 놓는다. 도 4(c)에 도시한 바와 같이, 평행원통형 복합 고휘도 방전램프(11)를 300mm 웨이퍼용 챔버(9)에 4개 배치한다. 램프(7)로부터 약 100mm의 거리에 피조사물(8)을 놓는다. 상이한 파장의 빛이 투명 유전체벽을 통해서 동일방향으로 방사되어 피조사물(8)을 조사한다.As shown in Fig. 4 (b), four flat composite high-
이러한 조사장치를 사용하므로, 반도체 제조장치에 필요한 바닥면적을 종래의 반으로 할 수 있다. 또한, 1개의 챔버 내에서 상이한 파장의 자외선에 의해 연속해서 처리할 수 있으므로, 피조사물이 챔버 사이를 이송되는 때에 생기는 불순물의 부착이나 오염 등을 제거할 수 있다. 그 결과, 품질이 향상하고, 수율도 향상한다. 램프의 부착장소가 반으로 되므로, 진공누설의 위험이 반감한다.By using such an irradiation apparatus, the floor area required for a semiconductor manufacturing apparatus can be made into half the conventional one. Moreover, since it can process continuously by the ultraviolet-ray of a different wavelength in one chamber, attachment of an impurity, contamination, etc. which generate | occur | produce when an irradiated object transfers between chambers can be removed. As a result, quality improves and yield also improves. Since the place where the lamp is attached is halved, the risk of vacuum leakage is halved.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예 4에서는 조사장치를 상이한 파장의 빛이 일방향으로 조사되는 동축형 복합 고휘도 방전램프나 편평형 복합 고휘도 방전램프나 평행원통형 복합 고휘도 방전램프를 복수개 나열하여 광원으로 하는 구성이므로, 상이한 파장의 빛을 동일방향으로 조사하는 장치를 소형화할 수 있고 피처리물을 정확하게 조사할 수 있다.As described above, according to the fourth embodiment of the present invention, the irradiation apparatus comprises a plurality of coaxial complex high brightness discharge lamps, flat complex high brightness discharge lamps or parallel cylindrical complex high brightness discharge lamps in which light of different wavelengths are irradiated in one direction, as light sources. Since it is a structure, the apparatus which irradiates the light of a different wavelength in the same direction can be miniaturized, and the to-be-processed object can be irradiated correctly.
본 발명의 복합 고휘도 방전램프는 자외선 표면처리나, 광화학반응이나, 반도체 프로세스에 있어서 광CVD나 어닐링이나 막질개선 등을 위한 고효율의 고휘도 방전램프로서 적당하다. 특히, 반도체의 보호막에 사용하는 SiON막이나 SiN막, 비어측벽의 Cu배선의 확산방지용 SiN막, 트랜지스터의 측벽에 사용하는 SiN층간절연막, 저유전율층간절연막(Low-K 막), Cu 베리어절연막인 SiOCH막이나 SiOCHN막이나 SiCH막이나 SiCHN막 등의 막질을 광조사에 의해 개선하는 프로세스에 사용하는 고휘도 방전램프로서 최적이다.The composite high brightness discharge lamp of the present invention is suitable as a high efficiency high brightness discharge lamp for optical CVD, annealing, film quality improvement, etc. in ultraviolet surface treatment, photochemical reaction, semiconductor process. In particular, a SiON film or SiN film used for a protective film of a semiconductor, a SiN film for preventing diffusion of Cu wiring on a via side wall, an SiN interlayer insulating film, a low dielectric constant interlayer insulating film (Low-K film), and a Cu barrier insulating film used for sidewalls of a transistor. It is most suitable as a high-brightness discharge lamp used for the process of improving film quality of SiOCH film | membrane, SiOCHN film | membrane, SiCH film | membrane, SiCHN film | membrane, etc. by light irradiation.
상기와 같이 구성함으로써, 고휘도 방전램프로부터 상이한 파장의 빛을 동일 방향으로 방사하는 것이 가능하고, 램프를 소형화하는 것이 가능하다. 또한, 피처리물의 피처리면을 정확하게 조사하는 것이 가능하고, 램프와 피처리물의 상대적인 위치결정이 용이하다.By the above configuration, it is possible to emit light of different wavelengths from the high-brightness discharge lamp in the same direction, and to miniaturize the lamp. In addition, it is possible to accurately irradiate the surface to be processed to be processed, and relative positioning of the lamp and the workpiece is easy.
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