TWI575559B - Light irradiation device - Google Patents
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Description
本發明係關於半導體裝置及平面面板顯示裝置的製造工程中，適合用於光洗淨晶圓及玻璃基板等之基板的表面之光照射裝置。
於半導體裝置、液晶顯示裝置等的平面面板顯示裝置、太陽電池等之製造工程中，一般來說，為了對於矽晶圓及玻璃基板等的基板，形成高密著性的薄膜，藉由對基板的表面作洗淨處理，進行去除存在於該基板表面之有機物等的污染物，作為對基板的表面作洗淨處理的方法，廣泛利用不使用水及有機溶劑等的乾式洗淨方法。作為此乾式洗淨方法，公知有對被處理物的表面，照射來自準分子燈的準分子光，並且藉由利用準分子光的照射而使自由基氧、臭氧等起作用，洗淨該被處理物之表面的光洗淨法。
此種光洗淨法所使用之光照射裝置，係例如公知有具備具有由合成石英玻璃所成之紫外線透過窗的燈室，與收納於此燈室內，放射紫外線的準分子燈者(參照專利文獻1)。
於此光照射裝置中，為了防止從準分子燈放射之紫外線到達燈室的紫外線透過窗為止，因該燈室內的氣體而被吸收，故進行於燈室內填充氮氣體等的惰性氣體並進行循環。所以，於光照射裝置，必須設置循環惰性氣體的循環機構，為此，光照射裝置的製造成本變高，又，在光照射裝置的使用時，必須使用氮氣體等之惰性氣體，所以，有被照射物之洗淨處理的處理成本變高之問題。
然後，近來，開發出高紫外線放射強度的準分子燈，藉此，即使來自該準分子燈的紫外線因燈室內的氣體而被吸收，也可對於被照射物照射充分強度的紫外線，故提案有一邊將大氣導入至燈室內並從該燈室的排氣口排出，一邊將來自準分子燈的紫外線照射至被照射物的光照射裝置(參照專利文獻2)。
依據此種光照射裝置，因為不需要設置循環惰性氣體的循環機構及高價的紫外線透過窗，故可謀求光照射裝置之製造成本的降低化，又，根據在光照射裝置的使用時不需要使用氮氣體等之惰性氣體，故可謀求被照射物之洗淨處理的處理成本之降低化。
然而，於前述的光照射裝置中，判明有附著於被照射物之有機物等的污染物，與被導入至燈室內的大氣中所包含之AMC(Airborne Molecular Contaminants)等的污染物質，藉由利用來自準分子燈的紫外線而活性化產生反應，其反應產生物堆積於燈室的內壁面之後，從該燈室的內壁面離散而附著於被照射物，故難以確實達成所需要之光洗淨處理的問題。此現象係與粒子污染被照射物不同。
[專利文獻1]日本特開平8-124540號公報
[專利文獻2]日本特開2004-290935號公報
本發明係有鑒於以上狀況所發明者，其目的係提供可防止或抑制附著於被照射物之有機物等的污染物與大氣中所包含之污染物質的反應生成物附著於被照射物，所以，可確實達成所需要之光洗淨處理的光照射裝置。
本發明的光照射裝置，其特徵為具備：單一的準分子燈，係具有扁平之箱型的放電容器，且放射紫外線；燈室，係以包圍該單一的準分子燈之方式設置，於下面具有將來自該準分子燈之光線射出至外部的開口，並且具有排出內部之氣體的氣體排出口；及氣體排出機構，係沿著位於前述準分子燈的下方之被照射物的上面而從該燈室的開口將大氣導入至該燈室的內部，並從該燈室的氣體排出口排出；於前述準分子燈，以其放射光不會照射至形成前述燈室內之流通前述大氣的氣體流通路徑的壁面之方式，於前述放電容器的至少上壁部及4個側壁部以及下壁部的周邊部分，設置有遮蔽該放射光的光遮蔽手段。
於本發明的光照射裝置中，前述光遮蔽手段，係形成
於前述準分子燈之放電容器的內面或外面的光遮蔽膜為佳。
又，前述光遮蔽膜，係具有反射前述準分子燈之放電容器內所產生之光線的光反射功能為佳。
依據本發明的光照射裝置，於準分子燈，設置以其放射光不會照射至形成燈室內之氣體流通路徑的壁面之方式遮蔽該放射光的光遮蔽手段，藉此，防止或抑制來自準分子燈的光線照射至流動於燈室內之氣體流通路徑的大氣，結果，可防止或抑制附著於被照射物之有機物等的污染物，與被導入至燈室內之大氣中所包含之污染物質產生反應之狀況，故可防止或抑制其反應生成物附著於被照射物，所以，可確實達成對於被處理物的所需要之光洗淨處理。
以下，針對本發明之光照射裝置的實施形態進行說明。
圖1係揭示關於本發明光照射裝置的一例之構造概略的說明用剖面圖。此光照射裝置係於半導體裝置及平面面板顯示裝置的製造工程中，用以光洗淨晶圓及玻璃基板等之基板表面者，具有例如將波長200nm以下的紫外線L朝向位於下方之被照射物W放射的準分子燈10，於下面具有將來自此準分子燈10的紫外線L射出至外部之開口21的金屬製燈室20，以包圍該準分子燈10之方式配置。
於燈室20之一側壁，形成有排出內部之氣體的氣體排出口22。於燈室20之一側壁的外面，一體設置有從燈室20的開口21將大氣A導入至該燈室20的內部，並經過準分子燈10從氣體排出口22排出的氣體排出機構30，於此氣體排出機構30，連接氣體排出管35。又，於燈室20內，設置有形成藉由氣體排出機構30導入之大氣流動之氣體流通路徑的氣體流通路徑構件25。
又，於燈室20的下方，設置具有搬送被照射物W之複數搬送滾筒41的搬送機構40。
圖2係揭示圖1所示之光照射裝置之準分子燈10的構造的說明用剖面圖，(a)係縱剖面圖，(b)係橫剖面圖。此準分子燈10係具有形成氣密封入準分子用氣體之放電空間S的放電容器11。此放電容器11係由相互對向之分別為矩形的上壁部11a及下壁部11b，與連接上壁部11a及下壁部11b之周緣的4個側壁部11c、11d、11e、11f所構成的扁平箱型者，整體例如藉由具有波長200nm以下之紫外線的優良透射性之材料所構成。
於放電容器11之上壁部11a的外面(於圖2中為上面)，設置有網狀之一方的電極12，於該放電容器11之下壁部11b的外面(於圖2中為下面)，設置有網狀之另一方的電極13，一方的電極12及另一方的電極13分別連接於高頻電源(省略圖示)。
作為構成放電容器11的材料，可使用可良好地透射真空紫外線者，具體來說，可使用合成石英玻璃等的矽玻璃、藍寶石玻璃等。
揭示放電容器11的尺寸之具體一例的話，上壁部11a、下壁部11b之寬度方向的長度為70mm，側壁部11c、11d、11e、11f之高度方向的長度為18mm，厚度為3.0mm。
作為構成一方的電極12及另一方的電極13的材料，可使用金、銀、銅、鎳、鉻等之具有耐腐蝕性的金屬材料。又，一方的電極12及另一方的電極13係可藉由將包含前述之金屬材料的導電性膠進行網板印刷，或真空蒸著前述之金屬材料來形成。
一方的電極12及另一方的電極13個別的厚度係例如0.1μm～數十μm。
作為封入至放電容器11內的準分子用氣體，可使用可產生放射真空紫外線之準分子者，具體來說，可使用氙、氬、氪等之稀有氣體，或混合稀有氣體與溴、氯、碘、氟等之鹵素氣體的混合氣體等。將準分子用氣體的具體例，與被放射之紫外線的波長一起揭示的話，在氙氣中為172nm，在氬與碘的混合氣體中為191nm，在氬與氟的混合氣體中為193nm。
又，準分子用氣體的封壓係例如10～100kPa。
然後，於準分子燈10，設置有以其放射光不會照射至形成燈室20內之氣體流通路徑的壁面(在圖示的範例中，燈室20的內面及氣體流通路徑構件25的表面)之方式遮蔽該放射光的光遮蔽手段。具體來說，此範例的光遮蔽手段係藉由以覆蓋準分子燈10的放電容器11之上壁部11a及4個側壁部11c、11d、11e、11f各內面整面以及下壁部11b的內面之方式形成的光遮蔽膜15所構成。
光遮蔽膜15係具有反射準分子燈10之放電容器11內的放電空間S中產生之紫外線的光反射功能者為佳，藉此，可獲得較高之光利用率。
作為具有此種光反射功能的光遮蔽膜15，可使用由氧化矽、氧化鋁、氧化鋯等所成者，例如由氧化矽粒子與氧化鋁粒子所成者，尤其，光遮蔽膜15之氧化矽粒子的含有比例為30~99質量%，氧化鋁粒子的含有比例為1~70質量%者為佳。
於前述的光照射裝置中，於準分子燈10之一方的電極12與另一方的電極13之間，藉由高頻電源施加高頻電場，藉由該高頻電場，於準分子燈10之放電容器11內的放電空間S中產生介電質屏障放電，藉由此介電質屏障放電，形成由來於準分子用氣體的準分子，藉此，例如產生波長200nm以下的紫外線L，此紫外線L係直接或被光遮光膜15反射，從放電容器11的下壁部11b往下方放射。
另一方面，藉由氣體排出機構30作動，光照射裝置之外部的大氣A從燈室20的開口21被導入至該燈室20的內部之後，沿著燈室20內的氣體流通路徑流動，並從該燈室20的氣體排出口22被排出至外部。此時，準分子燈10係配置於燈室20內之氣體流通路徑內，故藉由流動於燈室20內之氣體流通路徑的大氣A冷卻。
然後，來自準分子燈10的紫外線L係從燈室20的開
口21被射出至下方，照射至藉由搬送機構40搬送至燈室20正下的位置的被處理物W，藉此，達成對於被處理物W的光洗淨處理。
以上所述中，準分子燈10與被處理物W之間的離開距離係3~5mm為佳。此因在此離開距離過大之狀況中，因大氣中的氧，172nm的光線會被吸收，到達被處理物W之光線的光量會變小之故。為此，即使離開距離超過5mm，也會有些許效果，但是並無實用性。另一方面，在此離開距離過小之狀況中，在有搬送機構40的搬送滾筒41上之被處理物W的翹曲、搬送所致之被處理物W的上下震動、搬送滾筒41本身的翹曲、光照射裝置本身的翹曲等時會有所問題。
又，對於被照射物W的紫外線L之照射時間係例如0.5~2.0秒之間。又，從燈室20的開口21導入之大氣A的流量係2000~5000L/min為佳。在大氣A的流量過小之狀況中，因為流速較低，於光照射裝置內產生大氣A的滯留，或者產生逆流。另一方面，在大氣A的流量過大之狀況中，在化學作用上並沒有問題，但是，需要排氣裝置的大型化、導管徑的大型化，故裝置整體變得過大，根據實用裝置成本之觀點來說並不適合。
依據前述的光照射裝置，於準分子燈10之放電容器11的內表面，形成以該準分子燈10的放電容器11內之放電空間S中產生之紫外線L，不會照射至形成燈室20內之氣體流通路徑的壁面之方式遮蔽該紫外線L的光遮蔽膜15，藉此，防止或抑制紫外線L照射流動於燈室20內之氣體流通路徑的大氣A，結果，可防止或抑制附著於被照射物W之有機物等的污染物，與被導入至燈室20內之大氣A中所包含之污染物質產生反應，故可防止或抑制其反應生成物附著於被照射物W，所以，可確實達成對於被照射物W的所需要之光洗淨處理。
於本發明的光照射裝置中，並不限定於前述實施形態，可施加各種變更。
例如於燈室20內，設置複數準分子燈10亦可。又，光遮蔽膜15係形成於準分子燈10之放電容器11的外面亦可，又，作為光遮蔽手段，並不限定於光遮蔽膜15，可設置適合以準分子燈10的放射光不照射至形成燈室20內之氣體流通路徑的壁面之方式遮蔽該放射光者。
又，燈室20的氣體排出口22係形成於該燈室20的上側壁亦可。
又，光遮蔽膜15係不具有光反射功能者亦可，作為其材質，可使用氧化鎂、氧化釔等。
[實施例]
以下，針對本發明之光照射裝置的具體實施例進行說明，但是，本發明並不限定於以下實施例。
＜實施例1＞
遵從圖1及圖2的構造，製作具有寬度為160mm，高度為250mm，收納準分子燈之部分的高度為100mm，全長(深度)為3000mm的燈室，與全長為2500mm，寬度為70mm，高度為18mm，有效發光長度為2200mm的準分子燈之光照射裝置。此光照射裝置之準分子燈係於放電容器的內部封入氙氣，又，作為光遮蔽手段，以覆蓋放電容器之上壁部及4個側壁部各內面整面以及下壁部之周邊部分的內面之方式形成紫外線遮蔽膜。然後，作為被照射物使用液晶用的玻璃基板，以準分子燈的燈電力為1.6kW，放電容器的外表面之紫外線照射為150mW/cm2，準分子燈與被照射物的離開距離為4mm，氣體排氣量為3000l/min，搬送機構所致之玻璃基板的搬送速度為4m/min的條件，進行玻璃基板的洗淨處理，測定洗淨處理前及洗淨處理後之玻璃基板的表面之接觸角。
結果，玻璃基板的表面之接觸角係於洗淨處理前為40°，但是，洗淨處理後為2°。根據液晶用的玻璃基板之表面的接觸角之要求位準為5°以下，可確認獲得高洗淨處理能力。
進而，連續運轉此光照射裝置6個月，並進行玻璃基板的洗淨處理，於玻璃基板的洗淨處理並未產生問題，測定經過6個月後進行洗淨處理之玻璃基板的接觸角，測定出為4°。
＜實施例2＞
除了將形成紫外線遮蔽膜的位置，變更為放電容器之上壁部及4個側壁部各外面整面以及下壁部之周邊部分的外面之外，製作與實施例1相同構造的光照射裝置。然後，作為被照射物，使用液晶用的玻璃基板，以與實施例1相同的條件，進行玻璃基板的洗淨處理，測定洗淨處理前及洗淨處理後之玻璃基板的表面之接觸角。
結果，玻璃基板的表面之接觸角係於洗淨處理前為40°，但是，洗淨處理後為2°，可確認獲得高洗淨處理能力。
進而，連續運轉此光照射裝置6個月，並進行玻璃基板的洗淨處理，於玻璃基板的洗淨處理並未產生問題，測定經過6個月後進行洗淨處理之玻璃基板的接觸角，測定出為4°。
＜比較例1＞
除了於放電容器的內面未形成紫外線遮蔽膜以外，製作與實施例1相同構造的光照射裝置。然後，作為被照射物使用液晶用的玻璃基板，以準分子燈的燈電力為1.6kW，放電容器的外表面之紫外線照射為100mW/cm2，準分子燈與被照射物的離開距離為4mm，氣體排氣量為3000l/min，搬送機構所致之玻璃基板的搬送速度為4m/min的條件，連續運轉兩個月，進行玻璃基板的洗淨處理，經過兩個月後，測定進行洗淨處理之玻璃基板的接觸角，測定出為10°以上，又，觀察玻璃基板，於其表面可目視確認附著物。
＜比較例2＞
除了紫外線遮蔽膜僅形成於放電容器之上壁部以外，製作與實施例1相同構造的光照射裝置。然後，作為被照射物使用液晶用的玻璃基板，以與實施例1相同的條件，連續運轉3個月，進行玻璃基板的洗淨處理，經過3個月後，測定進行洗淨處理的玻璃基板之接觸角，測定出為5°，但是，進而連續運轉3個月(合計6個月)，進行玻璃基板的洗淨處理，經過3個月(合計6個月)後，測定進行洗淨處理的玻璃基板之接觸角，測定出為10°以上，又，觀察玻璃基板，於其表面可目視確認附著物。
10．．．準分子燈
11．．．放電容器
11a．．．上壁部
11b．．．下壁部
11c，11d，11e，11f．．．側壁部
12．．．一方的電極
13．．．另一方的電極
15．．．光遮蔽膜
20．．．燈室
21．．．開口
22．．．氣體排出口
25．．．氣體流通路徑構件
30．．．氣體排出機構
35．．．氣體排出管
40．．．搬送機構
41．．．搬送滾筒
W．．．被照射物
[圖1]揭示關於本發明光照射裝置的一例之構造概略的說明用剖面圖。
[圖2]揭示圖1所示之光照射裝置之準分子燈的構造的說明用剖面圖，(a)係縱剖面圖，(b)係橫剖面圖。
10．．．準分子燈
20．．．燈室
21．．．開口
22．．．氣體排出口
25．．．氣體流通路徑構件
30．．．氣體排出機構
35．．．氣體排出管
40．．．搬送機構
41．．．搬送滾筒
A．．．大氣
L．．．紫外線
W．．．被照射物
Claims (3)
- 一種光照射裝置，其特徵為：具備：單一的準分子燈，係具有扁平之箱型的放電容器，且放射紫外線；燈室，係以包圍該單一的準分子燈之方式設置，於下面具有將來自該準分子燈之光線射出至外部的開口，並且具有排出內部之氣體的氣體排出口；及氣體排出機構，係沿著位於前述準分子燈的下方之被照射物的上面而從該燈室的開口將大氣導入至該燈室的內部，並從該燈室的氣體排出口排出；於前述準分子燈，以其放射光不會照射至形成前述燈室內之流通前述大氣的氣體流通路徑的壁面之方式，於前述放電容器的至少上壁部及4個側壁部以及下壁部的周邊部分，設置有遮蔽該放射光的光遮蔽手段。
- 如申請專利範圍第1項所記載之光照射裝置，其中，前述光遮蔽手段，係形成於前述準分子燈之放電容器的內面或外面的光遮蔽膜。
- 如申請專利範圍第2項所記載之光照射裝置，其中，前述光遮蔽膜，係具有反射前述準分子燈之放電容器內所產生之光線的光反射功能。
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