TWI724418B - 準分子燈 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種準分子燈，其包括放電容器、金膜、以及第二電極，其中金膜及第二電極分別設置於放電容器的上側及下側，並且金膜同時作為第一電極及反射膜。

Description

準分子燈
本發明是有關於一種準分子燈，且特別是有關於一種應用於半導體或液晶顯示元件的製程的準分子燈。
在半導體或液晶顯示元件的製程中，利用紫外線的乾式洗淨方法被廣泛地應用於分解並去除附著於半導體基板的矽晶圓或液晶顯示元件的玻璃基板的表面的有機化合物。特別是，使用準分子燈來進行的紫外線的乾式洗淨方法能夠有效率地在短時間加以洗淨。
然而，在習知技術的準分子燈中，作為電極的鎳（Ni）的導電性仍不足，並且作為反射膜的鋁（Al）的耐腐蝕性及耐熱性均低，且會隨著使用時間及環境而氧化，導致反射效果降低，準分子燈的照度（光強度），處理能力（例如洗淨能力）也隨之大幅衰減。另外，二氧化矽的反射膜的反射效果也會隨著使用時間而降低，導致準分子燈的照度及處理能力大幅衰減。
有鑒於此，本發明以金來取代鎳及鋁作為電極及反射膜，藉此提供一種可長時間維持照度及處理能力的準分子燈。
本發明提供一種準分子燈，包括：放電容器、金膜以及第二電極。放電容器是由透光介質所構成。放電容器的內部存在密封空間，其中密封空間存在放電用氣體。金膜設置於放電容器的上側，並且金膜同時作為準分子燈的第一電極及反射膜。第二電極設置於放電容器的下側。
在本發明的一實施例中，上述的第二電極的材料為金。
在本發明的一實施例中，上述的金膜作為電性連接至電源的第一電極以及反射膜，其中反射膜用於反射來自於放電用氣體的放光。
在本發明的一實施例中，上述的金膜的厚度為1.0μm~3.5μm。
在本發明的一實施例中，上述的準分子燈在放出波長為172nm的紫外線3000小時的照度衰減率小於5%。
基於上述，本發明提供一種可長時間維持照度及處理能力的準分子燈。具體而言，本發明以金膜同時作為準分子燈的電極及反射膜，在此，由於金具有耐腐蝕性、耐熱性、高抗氧化性及導電性的優點，因此在長時間的使用下，仍可維持照度及處理能力（例如洗淨能力），藉此增加準分子燈的使用壽命。另一方面，本發明以金膜同時作為準分子燈的電極及反射膜，因此在製造準分子燈的製程中可以減少形成反射膜的步驟，達到簡化製程的效果。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
＜第一實施例＞
圖1（a）~圖1（c）分別是依照本發明的第一實施例的一種準分子燈100的上視圖、側視圖以及下視圖。圖2是沿著圖1（b）中的A-A'剖面的示意圖。特別說明的是，為求清楚表示與便於說明，對圖1（a）~圖1（c）及圖2中的各元件的厚度或比例被適度地放大或縮小，並不代表各元件的實際厚度或比例。請同時參照圖1（a）~圖1（c）及圖2，準分子燈100包括放電容器120、金膜130、以及第二電極140。具體來說，放電容器120具有相對的上側S1及下側S2。金膜130設置於放電容器120的上側S1。第二電極140設置於放電容器120的下側S2。
放電容器120是由透光介質所構成。透光介質可列舉合成石英玻璃。放電容器120大致上為呈現扁平狀的長方體。需注意的是，放電容器120的外觀沒有特別的限制，除了可以是呈現扁平狀的長方體，也可以是圓筒體。放電容器120的內部存在密封空間122。密封空間122存在放電用氣體。放電用氣體例如是氙氣或者氯化氙氣體。不同的放電用氣體可以產生不同波長的準分子光，並且應用在不同的製程。具體來說，若選用氙氣作為放電用氣體，則可放出波長為172nm的紫外線，藉此可將準分子燈應用於臭氧洗淨製程。另外，若選用氯化氙氣體作為放電用氣體，則可放出波長為308nm的紫外線，藉此可將準分子燈應用於印刷製程。
金膜130是由金屬膜所構成，其中金屬膜形成於放電容器120的上側S1的表面的成膜區域內。值得注意的是，金膜130同時作為準分子燈100的第一電極及反射膜。詳言之，金膜130作為電性連接至電源的第一電極以及反射膜，其中反射膜用於反射來自於放電用氣體的放光。雖然金膜130在波長為172nm的紫外線的反射率小於鋁，但金具有耐腐蝕性、耐熱性、高抗氧化性及導電性的優點，因此在長時間的使用下，仍可維持照度及處理能力。相較之下，鋁由於不耐腐蝕，且耐熱性、高抗氧化性均不佳，因此在長時間的使用下，無法維持照度及處理能力。
金膜130的第一厚度D1可為1.0μm~3.5μm。當金膜130的第一厚度D1在上述範圍內，可以在不大幅增加成本的情況下，充分發揮作為第一電極及反射膜的功能。金膜130的第一厚度D1小於1.0μm時，遮蔽性不佳，容易透光，不利於作為反射膜使用，且無法承載電流，有燒毀的可能性，因此不利於作為電極使用。金膜130的第一厚度D1大於3.5μm時，準分子燈的生產成本過高。另外，金膜130可經由引線（圖未示）或其他元件電性連接至電源（圖未示）。
第二電極140是由金屬膜所構成，其中金屬膜是以網狀的圖案（格子狀）形成於放電容器120的下側S2的成膜區域內。第二電極140的材料例如是金、銀、銅、鎳等金屬所構成。就導電性及耐久性而言，第二電極140的材料較佳為金。第二電極140的第二厚度D2可為1.0μm~3.5μm。另外，第二電極140可經由引線（圖未示）或其他元件電性連接至至電源（圖未示）。
金膜130是將金以網版印刷的方式於放電容器120上形成金膜，並且於800℃~900℃下對印刷有金的放電容器120進行燒結10分鐘~20分鐘來形成。
第二電極140是將所需的金屬以網版印刷的方式於放電容器120上形成金屬膜，並且對印刷有金屬的放電容器120進行燒結來形成。例如，當第二電極140的材料為金時，形成第二電極140的燒結溫度及燒結時間可與金膜130相同。
在準分子燈100中，透過對連接電源的金膜130與第二電極140施加高頻高壓，而於由透光介質體構成的放電容器120的內部的密封空間122內產生介電體阻障放電（dielectric barrier discharge）並且放射紫外線，故而可穿過第二電極140的網眼的間隙而向下方放出紫外線。
根據本發明的準分子燈，準分子燈在放出波長為172nm的紫外線3000小時後的照度衰減率小於5%，較佳為小於3%，更佳為2%以下。
圖3（a）及圖3（b）分別是實驗例1與比較例1的紫外線照度隨時間變化的關係圖及照度衰減率隨時間變化的關係圖。其中，實驗例1是以金作為電極及反射膜。實驗例1的準分子燈是在作為放電容器的石英玻璃的上下兩側分別網印金漿，並且於850℃下燒結15分鐘來形成，其中放電容器上下兩側的金膜的厚度為2μm。
比較例1是以鎳作為電極，鋁作為反射膜。比較例1的準分子燈是在石英玻璃的外側濺鍍鋁膜及鎳膜，其中鎳膜位於鋁膜上；並且在石英玻璃的上下兩側分別網印遮蔽膜後進行蝕刻以使鋁膜及鎳膜形成所需的圖案。
接著，以沃克（ORC）製作所公司製造，型號UV-M06的照度計來觀察實驗例1與比較例1的所放出的172nm的紫外線照度隨時間的變化。另外，以下式（1）計算照度衰減率。
Figure 02_image001
式（1） 式（1）中，X為準分子燈放出紫外線的時間。 表1
  實驗例1 比較例1
電極 金 鎳
反射膜 金 鋁
使用第0小時的照度(mW/cm2 ) 68.0 80.0
使用第2000小時的照度(mW/cm2 ) 67.5 67.0
使用第3000小時的照度(mW/cm2 ) 67.0 64.0
照度衰減率(%) (使用第2000小時) 0.74 16.3
照度衰減率(%) (使用第3000小時) 1.47 20.0
由圖3（a）及圖3（b）可知，實驗例1的準分子燈放出波長為172nm的紫外線的照度不太會隨著時間衰減，並且隨著時間的照度衰減率較小。相較於此，比較例1的準分子燈放出波長為172nm的紫外線的照度隨著時間大幅衰減，並且隨著時間的照度衰減率遠大於實驗例1。
由表1可知，實驗例1的準分子燈在放出波長為172nm的紫外線2000小時後的照度衰減率幾乎為零。比較例1的準分子燈在放出波長為172nm的紫外線2000小時後的照度衰減率超過16%。又，實驗例1的準分子燈在放出波長為172nm的紫外線3000小時後的照度衰減率小於5%。因此，實驗例1的準分子燈的照度在長時間使用後變化小，因此可長時間維持處理能力。相反地，比較例1的準分子燈在放出波長為172nm的紫外線3000小時後的照度衰減率為20%。因此，比較例1的準分子燈的照度在長時間使用後變化大，因此無法長時間維持處理能力。 ＜第二實施例＞
圖4是依照本發明的第二實施例的一種準分子燈的剖面示意圖。
本實施例的準分子燈200與第一實施例的準分子燈100類似，不同之處在於放電容器220為中間部分為空心的圓筒體。與第一實施例相同，本實施例的金膜130及第二電極140也分別配置於放電容器120的上側S1及下側S2。
值得一提的是，雖然第一實施例及第二實施例分別以放電容器為長方體及圓筒體來進行說明，但設計者亦可視產品需求而改變放電容器的形狀。
綜上所述，本發明提供一種可長時間維持照度及處理能力的準分子燈。具體而言，本發明以金膜同時作為準分子燈的電極及反射膜，在此，由於金具有耐腐蝕性、耐熱性、高抗氧化性及導電性的優點，因此在長時間的使用下，仍可維持照度及處理能力（例如洗淨能力），藉此增加準分子燈的使用壽命。另一方面，本發明以金膜同時作為準分子燈的電極及反射膜，因此在製造準分子燈的製程中可以減少形成反射膜的步驟，達到簡化製程的效果。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100、200:準分子燈 120、220:放電容器 122:密封空間 130:金膜 140:第二電極 D1:第一厚度 D2:第二厚度 S1:上側 S2:下側 X、Y、Z:方向
圖1（a）是依照本發明的第一實施例的一種準分子燈的上視圖。 圖1（b）是依照本發明的第一實施例的一種準分子燈的側視圖。 圖1（c）是依照本發明的第一實施例的一種準分子燈的下視圖。 圖2是沿著圖1（b）中的A-A'剖面的示意圖。 圖3（a）是實驗例1與比較例1的紫外線照度隨時間變化的關係圖。 圖3（b）是實驗例1與比較例1的照度衰減率隨時間變化的關係圖。 圖4是依照本發明的第二實施例的一種準分子燈的剖面示意圖。
100:準分子燈
120:放電容器
122:密封空間
130:金膜
140:第二電極

Claims (4)

  1. 一種準分子燈，包括：放電容器，由透光介質所構成，所述放電容器的內部存在密封空間，所述密封空間存在放電用氣體；金膜，設置於所述放電容器的上側，並且所述金膜同時作為所述準分子燈的第一電極及反射膜；以及第二電極，設置於所述放電容器的下側，所述金膜的厚度為1.0μm~3.5μm。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的準分子燈，其中所述第二電極的材料為金。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的準分子燈，其中所述金膜作為電性連接至電源的所述第一電極以及所述反射膜，其中所述反射膜用於反射來自於所述放電用氣體的放光。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的準分子燈，其中所述準分子燈在放出波長為172nm的紫外線3000小時的照度衰減率小於5%。
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