KR20170101860A - 광조사 장치 - Google Patents

Abstract

[과제] 발광관의 상하 외면상에 한쌍의 외부 전극을 배치하여 이루어지는 엑시머 램프와, 상기 엑시머 램프를 수용함과 더불어 하방에 광취출 개구가 설치된 하우징을 구비하고, 상기 한쌍의 외부 전극 중 피처리체와 대향하는 하방의 외부 전극에는 저전압이 인가되고, 상방의 외부 전극에는 고전압이 인가되어 이루어지는 광조사 장치에 있어서, 한쌍의 외부 전극간에 형성되는 전계의 영향으로, 피처리체상의 배선 패턴에 이상 방전이 발생하여 손상되는 것을 방지한 구조를 제공하는 것이다.
[해결 수단] 상기 하우징의 광취출 개구에, 상기 고압측의 외부 전극과 피처리체의 사이이며, 상기 엑시머 램프의 길이 방향을 따르는 위치에, 상기 고압측의 외부 전극과 상기 저압측의 외부 전극의 사이에 형성되는 전계를 차폐하는 전계 차폐 부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

Description

광조사 장치 {LIGHT IRRADIATION APPARATUS}

이 발명은 외부 전극을 가지는 엑시머 램프를 구비한 광조사 장치에 관한 것이며, 특히, 표면에 미세한 배선 패턴이 형성된 유리 기판 등의 피처리체에 자외광을 조사하여 처리하기 위한 광조사 장치에 관한 것이다.

반도체 기판이나 액정 기판 등의 제조 공정에 있어서는, 반도체 기판인 웨이퍼나, 액정 기판인 유리 기판 등의 피처리체의 표면에 부착한 유기 화합물 등의 오염을 제거하는 방법으로서, 자외선을 이용한 드라이 세정 방법이 널리 이용되고 있다. 특히, 진공 자외광을 이용한 오존이나 활성 산소에 의한 세정 방법에 있어서는, 보다 효율적으로 단시간에 세정하는 광조사 장치가 이용되고 있고, 예를 들어, 일본국 특허 공개 2010－125368호 공보(특허 문헌 1)가 알려져 있다.

도 3, 4는, 특허 문헌 1에 개시되는 광조사 장치의 개략 구성도이다.

광조사 장치(21)는, 연직 방향의 하방측에 광취출 개구를 가지는 금속제의 램프 하우스(22)의 내부에, 광원으로서, 크세논 등의 발광 가스가 봉입된 엑시머 램프(23)가 배치되어 있다. 램프 하우스(22)의 천정 근방에는 불활성 가스를 공급하기 위한 불활성 가스 공급관(24, 24)이 설치되어 있다.

상기 엑시머 램프(23)는, 이 가스 공급관(24, 24) 사이에 끼인 공간의 연직 하방에 배치되고, 더욱 하방에 피처리체(워크)인 유리 기판(W)이 통과한다.

상기 엑시머 램프(23)는, 방전 용기(25)의 상하 외면상에 한쌍의 외부 전극(26, 27)을 구비하고 있고, 방전 용기(25) 내의 방전 공간을 개재시켜 대향 배치되어 있으며, 상방의 외부 전극(26)에는 고압측 전압이 인가되어 고압측 전극으로서 기능하고, 피처리체(W)와 대향하는 하방의 외부 전극(27)에는 상기 고압측 전압보다 낮은 저압측 전압이 인가되어 저압측 전극으로서 기능한다. 그리고, 적어도 하방의 외부 전극(27)은 그물코 구조 등에 의해 광투과성으로 되어 있다.

이들 외부 전극(26, 27)에 고주파 고전압이 인가되면, 방전 용기(25) 내에서 크세논 가스의 엑시머 발광이 발생되고, 파장 172nm의 자외선이 발생되며, 방전 용기(25)의 하방으로부터 하우징(21)의 하방에 위치되는 피처리체(W)에 조사되는 것이다.

피처리체(W)는, 예를 들어 액정 패널용의 유리 기판이며, 반송 롤러 등으로 반송된 피처리체(W)가 엑시머 램프(23)의 바로 아래에 이르면, 상기 엑시머 램프(23)로부터의 진공 자외광이 조사된다. 피처리체(W)의 표면은, 자외선 및 주위에 생성된 활성 산소 등이 작용함으로써, 유기물이 분해 제거되고, 세정 후의 피처리체(W)는 하우징(22)의 외부로 반출된다.

또한, 엑시머 램프(23)를 수용하는 하우징(22)의 내부는, 램프로부터 방사되는 자외선의 감쇠를 극력 억제하는 목적으로, 가스 공급관(24, 24)을 개재하여 질소 가스 등의 불활성 가스가 도입되어, 충전되어 있다.

그런데, 상기 피처리체(W)로서 액정 패널용 유리 기판 등의 경우, 광조사 처리는, 액정 패널용으로 가공되기 전의 상태에서 행해지고, 이로 인해, 기판(피처리체)(W)에는, 도 4에서 도시되는 바와 같이, 표면상에 도전성 물질로 형성된 배선 패턴(30)이 노출되어 있는 것이 있다. 이러한 경우, 상기 광조사 장치(21)에서 기판(W)을 광조사에 의해 처리할 때에, 이 도전성 물질이 파손된다고 하는 사고가 발생하는 경우가 있다.

이러한 손상에 대해 본 발명자들이 열심히 조사한 결과, 엑시머 램프(23)의 외부 전극(26, 27)에 인가되는 고전압에 의해, 램프의 주위에 전계가 형성되고, 이것이 피처리체(W)에까지 미치는 것이 원인인 것을 밝혀냈다.

이 현상에 대해 도 5, 도 6을 참조하여 설명한다.

도 5는, 하우징(22) 내에 엑시머 램프(23)를 설치한 광조사 장치(21)의 작용을 도시하는 모식도이며, 하우징(22)은, SUS판이나 알루미늄판으로 구성되어 있고, 그 내부의 하방에 엑시머 램프(23)가 수용된다.

엑시머 램프(23)의 상하 외면상에 설치한 한쌍의 외부 전극(26, 27)간에는 고주파 고전압이 인가되지만, 통상, 엑시머 램프(23)의 상방 외부 전극(26)에는 고압측 전압이, 피처리체(W)에 대향하는 하방 외부 전극(27)에는 저압측 전압이 인가된다. 이로 인해, 엑시머 램프(23)의 상면측에는 강한 전계(X)가 형성된다.

엑시머 램프(23)와 피처리체(W)는 근접한 위치에 배치되는 경우도 있어서, 이 전계(X)의 일부는, 도 5에서 도시되는 바와 같이, 그 등전위선이 엑시머 램프(23)의 하방의 피처리체(W)의 위치까지 도달하도록 형성된다.

도 6은, 도 5에서 도시한 광조사 장치의 엑시머 램프(23) 및 워크(W)를 워크(W)의 반송 방향을 따라 절단한 부분 확대 단면도이다.

유리 기판 등의 피처리체(W)상에 형성되는 도전성 물질의 배선 패턴(30)은 다양하고, 최근에는 미세한 배선 패턴이 형성되는 것이 많이 있으며, 기판상의 도전성 물질의 배치 상태에 의해서는, 도에 도시하는 바와 같이, 엑시머 램프(23)에 인가되는 고전압에 의한 전계를 받고, 배선 패턴(30)에 의해서는 인접하는 도전성 물질의 사이에 전위차가 발생해, 이 사이에 이상 방전(Y)이 발생하는 경우가 있다.

그 결과, 도전성 물질이 스파크하여 비산해, 파손된다고 추찰된다.

일본국 특허 공개 2010-125368호 공보

이 발명은, 상기 종래 기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 하방에 광취출 개구가 설치된 하우징 내에, 방전 용기의 상하 외면상에 한쌍의 외부 전극을 구비한 엑시머 램프를 수용하여 이루어지는 광조사 장치에 있어서, 상하 외부 전극간에 발생하는 전계의 영향이 피처리체에 미치는 일 없이, 피처리체상의 배선 패턴에 이상 방전이 발생하는 것을 방지하고, 그 파손을 방지할 수 있는, 신뢰성이 높은 광조사 장치의 구조를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 이 발명에 따른 광조사 장치는, 상기 하우징의 광취출 개구에, 고압측의 외부 전극과 피처리체의 사이이며, 상기 엑시머 램프의 길이 방향을 따르는 위치에, 고압측의 외부 전극과 저압측의 외부 전극의 사이에 형성되는 전계를 차폐하는 전계 차폐 부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 전계 차폐 부재는, 상기 하우징에 전기적으로 접속되고, 상기 하우징을 개재하여 접지되어 있는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 하우징 내에는, 불활성 가스를 공급하는 가스 공급 수단을 구비하고 있고, 상기 전계 차폐 부재는, 상기 불활성 가스를 상기 피처리체를 향해 유출시키는 통풍공을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

이 발명의 광조사 장치에 의하면, 엑시머 램프에 인가되는 고주파 고전압에 의해, 한쌍의 외부 전극간에 형성되는 전계의 영향이 피처리체에 미치는 경우가 없으므로, 표면상에 도전성 물질로 이루어지는 배선 패턴이 형성된 피처리체를 처리하는 경우에도, 배선 패턴 사이에서 원하지 않은 이상 방전이 발생하는 일 없이, 배선 패턴을 구성하는 도전성 물질의 손상을 미연에 방지할 수 있게 된다고 하는 효과를 이루고 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 광조사 장치의 단면도.
도 2는 본 발명의 작용을 설명하는 단면도.
도 3은 종래의 광조사 장치의 단면도.
도 4는 그 일부의 확대 사시도.
도 5는 종래의 광조사 장치의 작용을 설명하는 단면도.
도 6은 그 일부의 확대 단면도.

도 1은, 본 발명의 광조사 장치의 구성을 도시하는 단면도이다. 광조사 장치(1)는, 하우징(2)의 내부에 엑시머 램프(3)가 설치되어 있고, 그 하방에 피처리체(W)가 반송 기구에 의해 반송되어, 엑시머 램프(3)의 바로 아래를 통과하면, 상기 엑시머 램프(3)로부터 방사된 자외광, 예를 들어 파장 172nm의 진공 자외광이 이 피처리체(W)에 조사되고, 표면의 드라이 세정이 행해진다.

상기 하우징(2) 내의 상방의 천정부 부근에는 불활성 가스 공급관(4, 4)이 설치되어 있고, 질소 가스 등의 불활성 가스가 하우징(2) 내에 도입되어, 충전되며, 램프(2)로부터의 진공 자외광의 감쇠를 억제하고 있다.

또, 상기 하우징(2)의 하단은 엑시머 램프(3)로부터의 광취출 개구(2a)가 형성되어 있다.

엑시머 램프(3)는, 단면이 편평한 직사각형 형상을 이루는 방전 용기(5)를 구비하고, 그 내부에는, 발광 가스로서, 엑시머 방전용의 가스가 소정의 봉입량으로 봉입되어 있다. 발광 가스로서 크세논 가스를 사용하는 경우는, 통상, 10~70kPa 봉입된다.

이 엑시머 램프(3)의 방전 용기(5)의 상하 외면상에는 한쌍의 외부 전극(6, 7)이 설치되어 있고, 적어도 피처리체(W)에 대향하는 하방의 외부 전극(7)은, 그물코 구조 등에 의해 투광성으로 되어 있다.

상기 외부 전극(6, 7)은 외부 전원(9)에 접속되고, 엑시머 램프(3)의 상측의 외부 전극(6)이 고압측, 피처리체(W)와 대향하는 하측의 외부 전극(7)이 저압측이 되도록, 고주파 고전압이 인가되어 있다.

하우징(2)의 하단의 광취출 개구(2a)에는, 전계 차폐 부재(10)가 설치되어 있다. 상기 전계 차폐 부재(10)는 판형상 부재로 이루어지고, 엑시머 램프(3)의 고압측의 외부 전극(6)과 피처리체(W)의 사이이며, 상기 엑시머 램프(3)의 길이 방향을 따라 설치되어 있고, 상기 고압측의 외부 전극(6)과 상기 저압측의 외부 전극(7)의 사이에 형성되는 전계를 차폐하도록 설치되어 있다.

이 실시예에 있어서는, 상기 전계 차폐 부재(10)는, 엑시머 램프(3)의 방전 용기(5)의 하면측이며, 방전 용기(5)의 측면에 근접하여 그 길이 방향을 따라 설치되어 있다. 이 전계 차폐 부재(10)에는, 엑시머 램프(3)에 대응하여 광취출창(11)이 형성되어 있고, 상기 엑시머 램프(3)로부터의 출사광은 이 광취출창(11)으로부터 피처리체(W)에 조사된다.

이 전계 차단 부재(10)는, 하우징(2)과 전기적 접속이 이루어지고, 상기 하우징(3)을 개재하여 어스에 접지되어 있고, 항상 GND 전위에 있다.

또, 도 1에 도시하는 바와 같이, 하우징(2)에 불활성 가스 공급관(4, 4)이 설치되어 있는 경우, 상기 전계 차폐 부재(10)에 통풍공(12)을 설치하여 피처리체(W)를 향해 불활성 가스를 내뿜도록 해도 된다. 이때, 엑시머 램프(3)의 입력 전력 등에 따라, 상기 엑시머 램프(3)에 의한 전계가 통풍공(12)을 개재하여 빠져나오지 못할 정도로 그 크기나 피치를 설정하는 것이 필요하다.

도 2에 의거하여 본 발명에 의한 작용을 설명한다. 엑시머 램프(3)의 외부 전극(6, 7)간에 고전압이 인가되면, 이들 전극간(6, 7)에는 전계(X)가 형성되는데, 상기 전계 차폐 부재(10)에 의해 그 일부가 차폐되어 하우징(2) 내에 머물러, 피처리체(W)측에 미치는 경우가 없다. 그로 인해, 상기 피처리체(W)의 표면상에 배선 패턴 등의 도전성 물질이 형성되어 있어도, 배선 패턴간에 전위차가 발생하지 않아, 이상인 방전이 발생되는 일이 없으므로, 배선 패턴을 구성하는 도전성 물질의 손상을 미연에 방지할 수 있고, 피처리체(W)에 소정의 자외광을 조사하여, 안전하게 소기의 처리를 행할 수 있다.

또한, 엑시머 램프(3)에 의해서는, 용도와의 관계에서 램프로부터의 출사광의 파장을 선택하기 때문에, 방전 용기(5)의 내면에 형광체를 도포한 구조로 해도 된다.

이하, 본 발명에 따른 광조사 장치(1)에 관하여, 구체적 수치를 예시한다.

엑시머 램프(3)는, 방전 용기(5)의 전체 길이가 2100mm, 폭 방향의 길이가 42mm, 높이 방향의 길이가 15mm이며, 방전 용기(5)를 구성하는 석영 유리의 두께는, 2.5mm이다.

여기서, 방전 용기(5)의 네 모서리의 만곡부는, 1.5mm 이상의 곡률 반경(R)을 가진다.

엑시머 램프(3)로의 입력 부하는, 2~3W/cm이다.

하우징(2)은, 전체 길이가 2300mm, 높이가 50mm, 폭이 150mm이다.

불활성 가스의 유량은 300L/분이다. 이 유량이면, 하우징(2) 내의 산소 농도는 약 0.5~3%가 된다.

전계 차폐판(10)은, 재질이 SUS로 이루어지는 판형상체이며, 판의 두께는, 0.5~2mm이다. 또, 중앙의 개구(광취출창(11))의 치수는, 예를 들어, 2100mm×45mm이다.

또한, 전계 차폐 부재(10)와 고압측의 외부 전극(6)의 거리는 약 15mm이며, 저압측의 외부 전극(7)과의 거리는 약 0~5mm이다.

이 전계 차폐 부재(10)는, 예를 들어, 펀칭 메탈로 형성되고, 지그재그형상으로 형성된 동그란 구멍으로 이루어지는 통풍공(12)을 구비하고 있다. 통풍공(12)은, 일례를 들면, 구멍의 직경이 6mm, 센터 피치가 8mm, 개구율이 51%이며, 다른 예를 들면, 구멍의 직경이 1.5mm, 센터 피치가 2mm이고, 개구율이 마찬가지로 51%이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 있어서는, 엑시머 램프를 수용한 하우징의 광취출 개구에, 상기 엑시머 램프의 고압측의 외부 전극과 피처리체의 사이에, 상기 고압측의 외부 전극과 저압측의 외부 전극의 사이에 형성되는 전계를 차폐하는 전계 차폐 부재를 구비함으로써, 한쌍의 외부 전극간에 고주파 고전압을 인가했을 때에 형성되는 전계의 일부가 상기 전계 차폐 부재에 의해 차폐되어 피처리체측에 미치는 일 없이, 피처리체상의 배선 패턴 사이에서 이상 방전을 일으키지 않고, 그 손상을 방지할 수 있는 것이다.

1 광조사 장치
2 하우징
2a 광취출 개구
3 엑시머 램프
4 불활성 가스 공급관
5 방전 용기
6 고압측 외부 전극
7 저압측 외부 전극
9 외부 전원
10 전계 차폐 부재
11 광취출창
12 통풍공
W 워크
X 전계
Y 이상 방전

Claims (1)

1. 발광 가스를 봉입한 발광관의 상하 외면상에 한쌍의 외부 전극을 배치하여 이루어지는 엑시머 램프와, 상기 엑시머 램프를 수용함과 더불어 하방에 광취출 개구가 설치된 하우징을 구비하고, 상기 한쌍의 외부 전극 중 피처리체와 대향하는 하방의 외부 전극에는 저전압이 인가되며, 상방의 외부 전극에는 고전압이 인가되어 이루어지는 광조사 장치에 있어서,
   상기 하우징의 광취출 개구에, 상기 고압측의 외부 전극과 피처리체의 사이이며, 상기 엑시머 램프의 길이 방향을 따르는 위치에, 상기 고압측의 외부 전극과 상기 저압측의 외부 전극의 사이에 형성되는 전계를 차폐하는 전계 차폐 부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 광조사 장치.

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