TWI483286B - Excimer lamp and excimer light irradiation device - Google Patents

Description

準分子燈及準分子光照射裝置

本發明係關於準分子燈及裝載其之準分子光照射裝置，特別是關於在發光管的內壁面上形成有紫外線反射膜之準分子燈及準分子光照射裝置。

在半導體及液晶基板之製程中，為了除去附著於矽晶圓或玻璃基板表面之有機化合物等髒污，廣泛利用使用紫外線之乾式洗淨方法。

特別是，使用從準分子燈放射之波長200mm以下之真空紫外線，以臭氧等活性氧來做為洗淨之方法，為實施該方法，係於裝載在準分子光照射裝置的準分子燈上形成紫外線反射膜，如日本特開2010-80351號公報(專利文獻1)等即已揭示。

在該專利文獻1中，為了有效率地放射紫外線，其在發光管內面上，除了相對被處理物呈直線配置之發光管的光射出方向側之面以外，會形成由二氧化矽粒子與三氧化二鋁粒子所構成之紫外線反射膜。

不過，如此形成紫外線反射膜之發光管，隨著點燈時間的累積，供紫外線穿過之光射出方向的壁上，紫外線形變會蓄積，導致長度方向收縮。另一方面，形成紫外線反射膜側的壁上，不受該紫外線形變的影響而不會變形，因此發光管的中央部會朝向紫外線反射膜形成壁側翹曲，而整體會朝向形成紫外線反射膜壁側呈凸狀翹曲，引發問題。

一旦準分子燈向上方翹曲，那麼在準分子燈兩端側與中央部分，玻璃基板等被照射物之工件面與準分子燈之間的距離就會不同，使得工件面上各部位的光照射照度產生落差，引發紫外線處理無法均一之問題。

在上述專利文獻1中，為解決此一問題，其如圖7所示般，在準分子光照射裝置的框體上，設置移動限制體，用以限制準分子燈之中央部因紫外線形變之蓄積而產生翹曲，而令該移動限制體下端與準分子燈之中央部分抵接，企圖完善地解決翹曲問題。

亦即在圖7中，準分子燈光照射裝置1具有由框體2所支撐之準分子燈3，而其發光管31之上下平面上設有外部電極32。準分子燈3之下方，利用搬運滾輪6來搬運被處理物W。

而前述準分子燈3的略中央部上方設有移動限制體5，其先端之旋轉滾子51與準分子燈3之發光管31上方抵接，隨著點燈時間的累積，紫外線之形變會蓄積，準分子燈3的中央部會朝上方突出，而以該移動限制體5予以強制抑止。

然而上述習知技術中，是將使用一定時間後欲彎曲之準分子燈加以強制地限制其翹曲之故，一旦蓄積於發光管玻璃的該翹曲限制應力與紫外線應力合計超過一定值，將會導致破損，而產生新的問題。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2010-80351號公報

本發明有鑑於以上習知技術之問題點，目的在於提供一種準分子燈之構造，該準分子燈係具備：長型之發光管，具有密閉空間，內部封入稀有氣體；及一對對向電極，配置於該發光管之外表面，隔著該發光管彼此相對；及紫外線反射膜，形成於除了前述發光管光射出部以外之內壁面上；當於具備移動限制體之準分子光照射裝置上裝載該準分子燈時，防止因紫外線形變與該翹曲限制形變之蓄積，而導致發光管的早期損傷；其中，該移動限制體係用以限制因紫外線之變形形變而導致準分子燈之翹曲。

為解決上述課題，本發明之準分子燈，其特徵為：前述發光管管軸方向之中央部，朝向該發光管之光射出部方向呈突出的方式彎曲。

又，前述裝載準分子燈之準分子光照射裝置，其特徵為，於框體上設置移動限制體，其與該準分子燈中央部之紫外線反射膜形成部側抵接，同時設置矯正維持構件與光射出部側抵接；前述準分子燈，藉由該矯正維持構件而於管軸方向被矯正成直線狀而予保持。

依據本發明，中央部朝光射出部側呈突出之方式彎曲的準分子燈，裝載於準分子光照射裝置時，藉由矯正維持構件從該光射出部側與燈抵接，於管軸方向矯正成直線狀而予保持，故在點燈初期，該矯正所產生的機械形變，會因紫外線而逐漸緩和，而在經過規定時間後，該機械形變消失，而翹曲限制應力逐漸蓄積；由於翹曲限制應力與紫外線應力之合計應力的蓄積會令發光管損傷，而本發明可大幅延長其導致損傷的累積時間，大幅改善燈破損前的壽命。

圖1所示者為本發明之準分子燈3，圖1(A)為從下面側觀察之立體圖、圖1(B)為其橫切面圖。準分子燈3之發光管31，剖面呈扁平四角形狀，長度方向呈長尺形狀，其上下面設有外部電極32、32。

如圖1(B)所示，此發光管31之內面中，上面側及側面側被覆有紫外線反射膜33而形成紫外線反射膜形成部35，下面側並未形成紫外線反射膜，該部分形成光射出部34。

又如圖2所示，該發光管31於其長度軸方向，中央部朝向前述光射出部34側，呈突出若干量L的方式彎曲。

又，上述發光管31的形狀不限於剖面角型之扁平形狀，亦可為圓型，或2重管構造。

此外，圖示中紫外線反射膜33形成於發光管31的3個面，但並不限於此，僅形成於上面亦可。

以下說明此類發光管31之製造方法之一例。

首先，製作出具規定剖面形狀之發光管。此時，發光管於長度方向並無彎曲。

接下來，在發光管除光射出部以外之內面上，形成紫外線反射膜。

其後，密封發光管。

接下來，將發光管長度方向之兩端以光射出部側朝下方的方式予以支撐，並對中央部往下壓相當於欲彎曲的量L，在該狀態下加熱發光管全體。此時，持續升高加熱溫度，直到發光管變形並在彎曲規定量狀態下定形。藉此，下方便形成突出之光射出部。

其後，於彎曲的發光管上下面形成電極。

接下來，於發光管內封入氙氣等規定之放電氣體後，燈便完成。

裝載上述彎曲之準分子燈3的準分子光照射裝置1，如圖3以後各圖所示。

圖3為其全體圖，圖4為圖3為重要部分放大圖，圖5為圖3之A-A剖面圖。

如圖3所示，長度軸方向的中央部下方，亦即向光射出部34側突出彎曲之準分子燈3，其兩端安裝於燈支架4上。

而如圖4及圖5所示，準分子燈3的中央部，於下方的光射出部34側與矯正維持構件8抵接，令該構件上昇以強制矯正準分子燈3之彎曲，使其於長度軸方向維持直線狀。

像這樣受矯正而於軸方向成為直線狀之準分子燈3，於其中央部，設置於上方的移動限制體5先端之旋轉滾子51，便會與紫外線反射膜形成部35側抵接。

又，此情形下，準分子燈3與移動限制體5的旋轉滾子51之間，例如亦可具有0.5mm左右的間隙。

此外，要矯正彎曲之準分子燈3，亦可不依靠上述矯正維持構件8，而以未圖示之其他推壓手段，將中央部自下方往上頂而成直線狀，其後再令其與該矯正維持構件8抵接，維持直線狀態。

又，上述矯正維持構件8，如圖5所示，是從準分子燈3長邊側的兩側抵接的方式，而由一對物體構成，藉由避開電極32予以抵接，便不會遮擋射出光，達到充份利用，不會使被照射物W面產生照度不均。

圖6揭示本發明之實驗結果。

圖6為點燈持續時間與應力(MPa)之間的關係圖，針對未彎曲(習知例■)、L=3mm彎曲(本發明1△)、L=5mm彎曲(本發明2○)、L=10mm彎曲(本發明3□)之燈，揭示其全體承受之應力、及僅來自紫外線形變之應力(◆)。

實驗所用之燈，具有長2380mm、高18mm、寬71mm之石英玻璃製扁平角型發光管，且於發光管內封入氙氣之準分子燈。

紫外線形變應力(◆)，是在不以物理方式推壓或矯正燈的情形下，純粹測量紫外線形變之應力值。該紫外線形變，會與點燈時間成比例而蓄積，2000小時為10.6MPa、4000小時達23.9MPa。

習知例(■)，是不對燈施以彎曲處理之情形下，燈所承受之合計應力值。隨著點燈時間累積，加上紫外線形變，上方亦即光射出部側會縮短，並朝向紫外線反射膜形成部側突出翹曲，而會受到來自移動限制體的矯正應力。2000小時為22.8MPa，5000小時達49.8MPa。

一般說來，石英玻璃之應力值若達50.0MPa以上便有破損的可能，而習知例之燈於經過5000小時後便會處於危險狀態。

本發明1(△)，是向下方施以3mm彎曲處理之燈，所承受之合計應力值。自點燈初期階段開始，中央支持部受到來自下方的矯正，會產生一定量的應力。而隨著點燈時間累積，逐漸朝向上方彎曲變形後，來自下方的前述矯正應力作用便會減少，使得全體合計應力暫時下降。

原本燈朝下方突出之形狀，由於紫外線形變之蓄積而逐漸朝上方突出，暫時會成為直線狀。在此狀態下，來自矯正的應力幾乎可以不計，而僅與來自紫外線應力之應力值相符。此即圖6中「本發明1」與「紫外線應力」的直線相交點。

其後，因朝向上方翹曲，會逐漸受到來自移動限制體的矯正應力。2000小時為18.9MPa、4000小時達49.1MPa，但與習知例相比，在累積相同點燈時間的狀態下，呈現出應力值較少之結果。

本發明2(○)，是向下方施以5mm彎曲處理之燈，所承受之合計應力值。在此情形下，亦與前述本發明1之燈呈現同樣的現象，點燈初期應力值會暫時減少，其後由於紫外線形變之蓄積而逐漸上昇。

而2000小時為16.3MPa、4000小時達40.4MPa，在累積相同點燈時間的狀態下，相較於習知例，甚至相較於本發明1，呈現出應力值較少之結果。

本發明3(□)，是向下方施以10mm彎曲處理之燈，所承受之合計應力值。該燈的測試結果，2000小時為10.6MPa(與紫外線應力相同)、4000小時達33.9MPa，在累積相同點燈時間的狀態下，甚至相較於本發明2，呈現出應力值較少之結果。

如上所述，依據本發明，預先令準分子燈朝未形成紫外線反射膜之光射出部側，呈突出的方式彎曲，該燈裝載於準分子光照射裝置時，將前述彎曲矯正成直線狀而予裝載，是故該矯正所產生的機械應力，是與移動限制體之限制應力呈相反方向而施加，在點燈初期時，該初始應力會發揮緩和減少的作用，而再經過規定時間後，移動限制體的翹曲限制應力便會蓄積。

亦即，一開始時承受負方向的應力，隨著點燈而漸漸成為0，其後再往正方向作用。

因此，習知例中，限制紫外線變形之翹曲限制應力是從一開始即逐漸增加，亦即從一開始的0立刻往正方向作用；與之相比，可將到達相同應力基準所需的時間延長，藉此可達到增加燈壽命化之目的。

1．．．準分子光照射裝置

2．．．框體

3．．．準分子燈

31．．．發光管

32．．．電極

33．．．紫外線反射膜

34．．．光射出部

35．．．紫外線反射膜形成部

4．．．燈支架

5．．．移動限制體

51．．．旋轉滾子

6．．．搬運滾輪

8．．．矯正維持構件

L．．．突出量

W．．．被處理物

[圖1]本發明準分子燈之說明圖。

[圖2]圖1於軸方向之側視圖。

[圖3]本發明準分子光照射裝置之全體圖。

[圖4]圖3之重要部分放大圖。

[圖5]圖3之A-A剖面圖。

[圖6]本發明功效果之示意圖表。

[圖7]習知之準分子燈光照射裝置。

3．．．準分子燈

31．．．發光管

32．．．電極

33．．．紫外線反射膜

34．．．光射出部

35．．．紫外線反射膜形成部

Claims (3)

1. 一種準分子燈，係由透光性玻璃構成，具備：長型之發光管，具有密閉空間，內部封入稀有氣體；及一對對向電極，配置於該發光管之外表面，隔著該發光管彼此相對；及紫外線反射膜，形成於除了前述發光管光射出部以外之內壁面上；該準分子燈，其特徵為：前述發光管管軸方向之中央部，朝該發光管的光射出部方向呈突出的方式彎曲。
2. 如申請專利範圍第1項所述之準分子燈，其中，前述發光管，與管軸正交之剖面為矩形狀。
3. 一種準分子光照射裝置，係具備：框體；及準分子燈，被保持於該框體之下方側，與該框體有間距；該準分子光照射裝置，其特徵為：前述準分子燈為申請專利範圍第1項或第2項所述之準分子燈；於前述框體上設置移動限制體，其與該準分子燈中央部之紫外線反射膜形成部側抵接，同時設置矯正維持構件與光射出部側抵接；前述準分子燈，藉由該矯正維持構件而於管軸方向被矯正成直線狀而予保持。