WO2002036259A1 - Photoreacteur a rayonnement uv excimere - Google Patents

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WO2002036259A1
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reaction
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Tadatomo Ohnoda
Ikuo Sakai
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Shin-Etsu Engineering Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to an excimer UV / ozone cleaning device (dry cleaning device) for removing stains of organic compounds adhered to the surface of a glass substrate such as a liquid crystal display, a silicon semiconductor wafer, or the like; (Ashing) device for removing unnecessary photoresist on the silicon wafer in the semiconductor manufacturing process due to photochemical reaction with silicon, or crystal on the silicon wafer surface by photochemical reaction with hydrogen gas.
  • MO organic metal
  • excimer UV ultraviolet
  • excimer UV ultraviolet
  • the present invention relates to an excimer UV photoreactor that causes a photochemical reaction on the surface of an object to be irradiated by irradiating the same.
  • excimer UV photoreactor for example, as disclosed in Japanese Patent No. 2750023, a plurality of excimer UV photoreactors are provided in a container of a lamp device having a light extraction window made of synthetic quartz glass.
  • excimer UV vacuum ultraviolet light
  • emitted from these excimer UV lamps is radiated through the light extraction window toward the surface of the object to be irradiated (object to be processed), and exists between the object and the object by a photochemical reaction.
  • Some ozone and active oxidative decomposition products are generated, and the ozone and active oxidative decomposition products are oxidized by contact with the irradiated object.
  • the present applicant uses the above-described lamp device to irradiate excimer UV from the parallel excimer UV lamps toward the irradiation target, and also within the enclosed space where these lamp devices and the irradiation target are arranged.
  • An experiment was conducted in which a photochemical reaction was performed in a low-temperature atmosphere at or near room temperature, while supplying ozone as a reactive gas to the reactor.
  • the reactive gas often cannot be increased to a required concentration near the surface of the irradiation target, so that a stable photochemical reaction can be rapidly performed in a low-temperature atmosphere (for example, normal temperature). And the ozone layer becomes too thick and absorbs UV light And a sufficient reaction effect cannot be obtained.
  • the size of the synthetic silica glass of the light extraction window must be increased with the increase of the size of the irradiation target.
  • the size of the synthetic silica glass of the light extraction window must be increased with the increase of the size of the irradiation target.
  • the cleaning target has a clear difference in the degree of cleaning between the active area immediately below each excimer UV lamp and the area farther away from the irradiated area. There is a problem that it is impossible to efficiently clean the entire large irradiated object.
  • the area of the enclosed space between the irradiation target and the light extraction window also increases.
  • the reaction gas In order to supply the gas required for the reaction to the space, the reaction gas must be supplied in one direction from one side of the illuminated body to the other side, and it takes time for complete ventilation.
  • the contaminants generated due to the oxidative removal of the organic contaminants continue to float in the enclosed space, and the suspended contaminants tend to adhere to the light extraction window.
  • the invention of claim 1 of the present invention aims at stably performing a photochemical reaction with a simple structure and at a lower temperature atmosphere.
  • the invention described in claim 2 aims at quickly introducing a reactive gas into the reaction region and replacing it, in addition to the object of the invention described in claim 1.
  • An object of the invention described in claim 3 is to improve the cleaning efficiency by effectively using excimer UV that has not contributed to cleaning.
  • the invention described in claim 4 has, in addition to the object of the invention described in claim 3, a method of suppressing activation after the reaction treatment by excimer UV and stabilizing the state so that dirt hardly adheres after the reaction treatment. It is intended for.
  • the invention described in claim 5 has the object of claim 1, 2, 3 or 4, and furthermore, keeps the distance from the electrode to the object to be irradiated properly while protecting the electrode of the excimer UV lamp. It is intended for.
  • the invention described in claim 6 has the object of the invention described in claim 5, and further improves the cleaning efficiency while preventing the dirt substances generated during the cleaning from adhering to the protective tube and the vicinity thereof. It is intended for that purpose.
  • the invention of claim 7 aims at shortening the reaction time while eliminating unevenness in the photochemical reaction, in addition to the object of the invention described in claim 1, 2, 3 or 4. is there. Disclosure of the invention
  • the invention according to claim 1 of the present invention is a method for forcing a reactive gas toward an active region on an object to be irradiated with a large excimer UV irradiation amount from an excimer UV lamp.
  • the method is characterized in that a reaction gas supply means for supplying to the irradiation object is provided near the surface of the irradiation object.
  • the reactive gas to say, excimer UV lamp irradiated 1 7 2 n excimer UV photochemical reactions for example ozone or hydrogen and an organometallic compound of m And the vaporized gas of the object.
  • the operation of the invention according to claim 1 resulting from such a configuration is achieved by supplying the reactive gas from the reactive gas supply means only to the active region on the irradiation target, so that the excimer UV and the reactive gas are supplied.
  • the photochemical reaction is accelerated in a low-temperature atmosphere, and no reactive gas is supplied to a region where the photochemical reaction does not actively occur, and the reactive gas is not wasted. Therefore, it is not a reactive gas supply source having a large gas supply capacity. Is also sufficient.
  • the reaction auxiliary gas is forcibly supplied to the irradiation target at a position distant from the irradiation target by the reaction gas supply unit. And a configuration in which auxiliary gas supply means for reaction is provided.
  • the auxiliary gas for reaction mentioned here is a carrier gas such as nitrogen gas or an inert gas (argon, helium, etc.).
  • the effect of the invention according to claim 2 resulting from such a configuration is that the space other than the active region to which the reactive gas is supplied is filled with the auxiliary gas for reaction and the unreacted unnecessary gas is removed from the reaction region. Discharge quickly.
  • a flow path composed of a pair of light transmitting walls having excellent excimer UV transmittance is formed between the excimer UV lamps, and an appropriate amount of reaction is formed at the inlet of these flow paths.
  • a supply means for forcibly supplying auxiliary gas and oxygen is provided in each channel so that the atmosphere near the excimer UV-irradiated area far from the area directly below the excimer UV lamp becomes ozone-rich. It is characterized in that the ozone is forcibly poured from the outlet toward the irradiation target.
  • the effect of the invention according to claim 3 resulting from such a configuration is that the excimer UV transmitted through the light transmitting wall from each excimer UV lamp and irradiated into the flow path is absorbed by the reaction auxiliary gas in the flow path. Reacts with oxygen to produce ozone The amount of ozone increases while moving to the outlet of the flow path and becomes high concentration, and is forcibly flowed from the outlet toward the irradiation target, and the excimer UV irradiation is separated from the region immediately below the excimer UV lamp. By making the atmosphere near the weak area ozone-rich, the received energy in that area will be sufficient to oxidize and remove organic contamination.
  • the invention according to claim 4 is characterized in that, in addition to the configuration of the invention according to claim 3, a configuration is provided in which humidifying means for supplying water molecules or hydrogen in addition to the auxiliary gas for reaction and oxygen is added. I do.
  • the light transmitting wall is a protective tube provided so as to surround an outer periphery of each excimer UV lamp. It is characterized by adding nitrogen gas between the lamp and the protection tube.
  • the effect of the invention according to claim 5 resulting from such a configuration is that, by covering the outer periphery of each excimer UV lamp with a protective tube, the electrode of the excimer UV lamp directly contacts the activated oxygen to generate an oxide. In addition, the excimer UV absorption from the tube wall of the lamp to the outside of the protection tube is suppressed, so that the light intensity can be prevented from deteriorating.
  • ozone and a reaction auxiliary gas present in an atmosphere near the irradiation target are sucked from the periphery of the irradiation target and forcibly forced.
  • the effect of the invention according to claim 6 resulting from such a configuration is that the ozone after cleaning and the auxiliary gas for reaction, which have contributed to the oxidative removal of organic contamination existing in the atmosphere near the irradiation target, are used to clean the irradiation target.
  • the pollutants generated during the oxidative removal of organic pollutants are also quickly eliminated, and with this exhaustion, fresh ozone is discharged from the outlet of the flow path And an auxiliary gas for reaction are sequentially supplied to further promote the oxidative removal of organic pollutants.
  • one of the excimer UV lamp and the irradiation target is moved with respect to the other while maintaining a distance between the two. It is characterized by adding a structure provided with transfer means.
  • FIG. 1 is a partial longitudinal front view of an excimer UV photoreactor showing one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partial longitudinal front view of an excimer UV photoreactor showing a modification of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional plan view of an excimer UV photoreactor showing a modification of the present invention.
  • FIG. 4 shows an excimer UV photoreactor showing another embodiment of the present invention. It is a partial longitudinal front view.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the humidifying means.
  • FIG. 6 is a simplified cross-sectional plan view.
  • FIG. 7 is a partial longitudinal front view of an excimer UV photoreactor showing a modification of the present invention.
  • FIG. 8 is a partial longitudinal front view of an excimer UV photoreactor showing a modification of the present invention.
  • a plurality of excimer UV lamps B are arranged in parallel in a space S formed inside an excimer UV photoreactor R so as to face an irradiation object A.
  • Each of these excimer UV lamps B has a reticulated cylindrical internal electrode B 1 and a reticulated cylindrical external electrode B 2 disposed outside thereof in a coaxial arrangement.
  • This is a double-cylindrical structure that radiates excimer UV of 17 2 ⁇ m radially, and further shows a case where the outside is covered with a transparent protective tube B3.
  • the protective tube B3 is formed in a hollow cylindrical shape with, for example, synthetic quartz glass having excellent excimer UV transmittance, and the protective tube B3 is provided outside the external electrode B2 of each excimer UV lamp B. Arrange coaxially.
  • a reflector B4 may be provided so as to prevent oxidation of 1 and, if necessary, reflect the excimer light emitted to the back side of each excimer UV lamp B to the irradiation target A.
  • the irradiation target A is, for example, a silicon semiconductor wafer liquid crystal display.
  • the silicon semiconductor substrate has a diameter of about 200 mm or a larger diameter.
  • the reactive gas supply means 1 for forcibly supplying the reactive gas C toward these active regions A 1 is provided near the surface of the irradiation target A, because of its large amount and excellent activity.
  • these reactive gas supply means 1 irradiate a plurality of gas introduction pipes 1 a approximately parallel to each excimer UV lamp B from each excimer UV lamp B to the active area A 1.
  • the nozzles 1b are arranged on the outer peripheral surface of these gas introduction pipes 1a to the active area A1 on the irradiation object A in the axial direction. It is constructed by drilling many at appropriate intervals.
  • a gas introduction pipe 1a is arranged between the excimer UV lamps B in parallel and at both ends thereof, and in particular, the gas introduction pipes arranged between the excimer UV lamps B ... 1 a... is a nozzle hole 1 b... that is directed to the adjacent active area A 1, A 1 immediately below each excimer UV lamp B ⁇ .
  • the reactive gas C is branched and supplied.
  • a pipe is connected to a supply source (not shown) of the reactive gas C, and the reactive gas C introduced from the reactive gas supply source is supplied to each nozzle hole. Spray from 1 b... to the active area A 1... on the irradiation object A, respectively.
  • the reactive gas C a different gas is used depending on the purpose of use of the excimer UV photoreactor R.
  • this excimer UV photoreactor R Pulsing equipment for removing unnecessary photoresist on C and excimer UV / ozone cleaning equipment (dry cleaning equipment) for removing dirt from organic compounds adhering to the surface of the glass substrate of liquid crystal display
  • the reactive gas C is ozone
  • the reactive gas supply source is an ozone generator.
  • the excimer UV photoreactor R when used as a hydrogen annealing device for enhancing the crystal integrity of the silicon wafer surface by, for example, a photochemical reaction with hydrogen, the reactive gas C is hydrogen.
  • the source of the reaction gas is a hydrogen cylinder.
  • reaction auxiliary gas (carrying gas) D for forcibly supplying the irradiation target A to the irradiation target A at a position farther from the irradiation target A than the reaction gas supply means 1.
  • Supply means 2 are provided.
  • the reaction auxiliary gas supply means 2 forms a plurality of introduction chambers 2 a... Alternately at appropriate intervals above the parallel excimer UV lamps B. At the lower end of a, nozzles 2 b are opened at passages S 1 ... formed between adjacent protection tubes B 3 ... and passages S 2, S 2 formed at both ends thereof. .
  • auxiliary gas D for reaction for example, a nitrogen gas or an inert gas (argon, helium, etc.) is introduced into the introduction chamber 2a ..., and this is carried as a carrier gas from the nozzle 2b ... , S 2, S 2, and are supplied downward to the reaction gas supply means 1.
  • a nitrogen gas or an inert gas argon, helium, etc.
  • the irradiation object A is supported so that the interval between the parallel excimer UV lamps B is a predetermined distance, and either one of the excimer UV lamps B and the irradiation object A is used with respect to the other.
  • a transfer means 3 for moving while maintaining the distance between them is provided.
  • the transfer means 3 is rotated by, for example, a rotating tape.
  • the transport mechanism 3a in which the irradiation target A is immovably mounted on the upper surface thereof, is rotated in an arc at an appropriate speed in conjunction with the irradiation time of the excimer UV lamps B.
  • the concentration of the reactive gas C in these active regions A 1 ... was measured by experiments. As a result, it was possible to increase the concentration to, for example, about 1,000 ppm or more, which is required for stable photochemical reactions.
  • the photochemical reaction between the excimer UV and the reactive gas C is promoted in a low-temperature atmosphere lower than the temperature in the prior art, and the reactive gas C is generated in the region A2 where this photochemical reaction does not actively occur. It does not need to be a large reactive gas supply source because it is not supplied and is not wasted.
  • the photochemical reaction was able to be performed stably with a simple structure and in a lower temperature atmosphere.
  • the unnecessary object on the silicon substrate is used as the irradiation target A. Complete resist It was completely removed.
  • the resist asher system using UV light in the semiconductor manufacturing equipment that has been announced in the past has a thick ozone layer, and the light energy due to the UV light is greatly absorbed by passing through the ozone layer, and the reaction efficiency is significantly reduced.
  • the apparatus of the present invention by providing an ozone blowing nozzle (nozzle hole) lb... And controlling the flow rate, a photoreactor with extremely excellent reaction efficiency was realized.
  • a surface heater (not shown) is provided on the mounting surface of the irradiation target A, or a heating light (not shown) is irradiated toward the irradiation target A.
  • a heating light (not shown) is irradiated toward the irradiation target A.
  • reaction auxiliary gas D is directed from the nozzles 2 b of the reaction auxiliary gas supply means 2 to the irradiation target A through the passages S ⁇ , S 2, S 2, and the reaction auxiliary gas D is used as carrier gas such as nitrogen gas or inert gas. Since the gas (argon, helium, etc.) is supplied downward, the auxiliary gas for reaction is contained in the area A 2... other than the active area A 1... where the reactive gas C is supplied and the enclosed space S other than these. While being filled with D, the unreacted unnecessary gas is quickly discharged from the reaction zone. As a result, the reactive gas C can be quickly introduced into the active region (reaction region) A 1 and replaced.
  • the entire surface of the irradiation target A passes directly below the excimer UV lamps B due to the relative movement between the excimer UV lamps B and the irradiation target A.
  • the reaction time can be reduced while eliminating unevenness in the photochemical reaction.
  • the irradiation object A is rotated relative to the excimer UV lamps B by operating the rotary transport mechanism 3a. Even if the size of the irradiation target A spreads over a plurality of adjacent excimer UV lamps B ..., the excimer UV is uniformly irradiated over the entire surface thereof.
  • the advantage is that the photochemical reaction of the irradiated object A can be performed uniformly.
  • FIGS. 2 and 3 are a modification of the present invention.
  • a pair of gas introduction pipes 1 a ′ of the reaction gas supply means 1 are arranged for each of the excimer UV lamps B.
  • FIG. 1 shows a configuration in which the nozzle holes 1 b ′ are opened in only one direction toward the regions A 1, and the reactive gas C in each of the gas introduction pipes la ′ is supplied without branching.
  • the other configuration is the same as the embodiment shown in FIG.
  • FIG. 3 what is shown in FIG. 3 is, for example, a central sun gear 3 c 1 instead of the rotary transport mechanism 3 a shown in FIG. 1 or the continuous transport mechanism 3 b shown in FIG.
  • a planetary motion mechanism 3c comprising an internal gear 3c2 arranged coaxially around the planetary gear 3c and a planetary carrier 3c3 that meshes with the internal gear 3c2 is provided, and inside this planetary carrier 3c3.
  • the planetary carrier 3c3 and the illuminated object A are moved around the sun gear 3c1 by operating the illuminated object A such as a semiconductor wafer or the like in a detachable manner by holding one or more of them.
  • 1 and 2 is different from the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 above, and the other configuration is the same as the embodiment shown in FIGS. 1 and 2.
  • the excimer UV photoreactor-R As a usage example of the excimer UV photoreactor-R, a case of an asshing device, an excimer UV / ozone cleaning device (dry cleaning device), and a hydrogen annealing device has been described.
  • the present invention is not limited thereto. It can also be used as an organometallic (MO) CVD device to form a metal film on silicon wafers by photochemical reaction of organometallic compounds with vaporized gas.
  • MO organometallic
  • FIGS. 4 to 6 what is shown in FIGS. 4 to 6 is another embodiment of the present invention, in which an excimer UV photoreactor R is used for a surface of an irradiation object A such as a large glass substrate used for a liquid crystal display. It shows the case of an excimer UV / ozone cleaning device (dry cleaning device) that oxidizes and removes organic contaminants attached to the surface.
  • an excimer UV / ozone cleaning device dry cleaning device
  • a pair of light-transmitting walls disposed between the excimer UV lamps B are provided with a cylindrical protective tube B 3, which is provided so as to surround the outer periphery of the adjacent excimer UV lamps B, B, respectively.
  • B3 and between these adjacent protective tubes B3, the flow paths S3, each having the narrowest interval between the upper and lower intermediate portions, are respectively defined.
  • an upper portion remote from the irradiation target A is defined as an entrance S 31, and a lower portion facing the irradiation target A is defined as an exit S 32, and conversely, an entrance S 31. 31 ... is provided with a supply means 2 'for forcibly supplying an appropriate amount of a reaction auxiliary gas and oxygen.
  • a reaction auxiliary gas for example, nitrogen gas ⁇ inert gas (argon, helium, other ) And other carrier gas.
  • the supply means 2 ′ supplies the auxiliary gas for reaction and fresh air into the mixing chamber 2 c and mixes them at a predetermined ratio.
  • Nozzles 2 d are protruded from the chamber 2 c toward the inlet S 31 ′ ′′ of the flow channel S 3... at appropriate intervals, and the nozzles 2 d... enter the flow channel S 3...
  • By blowing out the mixed reaction auxiliary gas and air appropriate amounts of the reaction auxiliary gas and oxygen are supplied into the flow paths S 3.
  • each flow path S3 By supplying an appropriate amount of the auxiliary gas for reaction and oxygen to the inlet S31 of each flow path S3, the gas in each flow path S3 is forcibly directed from the outlet S32 to the irradiation target A. It is flushed and flows into the atmosphere 4 near the excimer UV-irradiated area A2, which is separated from the area A1 directly below each excimer UV lamp B.
  • water molecules or hydrogen are supplied in addition to the above-mentioned auxiliary gas for reaction and oxygen.
  • water molecules are contained in the nitrogen gas supplied as the auxiliary gas for reaction (carrier gas) by the humidifying means E shown in FIG.
  • the humidifying means E is configured such that a tip end of an air supply pipe E2 leading to a nitrogen gas supply source E1 such as a nitrogen cylinder is immersed in pure water stored in a closed vessel E3, and the humidifying means is opened.
  • the nitrogen gas foams and floats from the hole E4, and the humidified nitrogen gas is recovered by the conduit E5 and guided to the mixing chamber 3a of the supply means 3.
  • a water level control valve E 8 was provided in the middle of the water supply pipe E 7 that communicates the closed container E 3 with the pure water supply tank E 6, and was installed near the closed container E 3.
  • the water level adjusting valve E8 is controlled based on signals from the two high and low water level sensors E9 and E9 so that the level of pure water in the sealed container E3 is always constant.
  • the crossing means 3 intersects at right angles to the axial direction of the excimer UV lamps B ...
  • the excimer UV A transport mechanism 3d that moves the same length as or longer than the pitch P between the ramps B ... is provided.
  • the irradiation target A is vacuum-adsorbed away from the substrate surface 5a by a plurality of pillars 6 projecting from the horizontal substrate 5, and the means for transporting the irradiation target A 3d.
  • a drive source such as a linear motor is connected to the substrate 5, and the actuation of the drive source 3 d causes the irradiation target A to move in the horizontal direction together with the substrate 5 by the same length as the pitch P. It is linearly moved at an appropriate speed in conjunction with the irradiation time of excimer UV lamp B ...
  • suction means 7 and 7 are provided around the irradiation target A for sucking ozone and a reaction auxiliary gas present in an atmosphere near the irradiation target A and forcibly exhausting them.
  • these intake means 7 are arranged around the entire circumference of the irradiation target A. For example, as shown in FIG. 6, they are opposed to each other in a direction perpendicular to the axial direction of the excimer UV lamps B. May be arranged in parallel only on both sides A 3 and A 3.
  • the ozone and the auxiliary gas for reaction supplied from the outlets S32 of the flow paths S3 existing there from the space between the excimer UV lamps B and the irradiation object A Is sucked in directions opposite to each other at right angles to the moving direction of the irradiation target A by the above-mentioned transport means 3d.
  • excimer UV is emitted from excimer UV lamps B through the protective tubes B 3. Irradiated.
  • a part of the radiation excimer UV directed toward the irradiation target A generates ozone between the irradiation target A and the ozone coming into contact with the surface of the irradiation target A.
  • Organic contamination on the surface of body A Is oxidized and removed.
  • the received energy does not reach the required amount and the oxidation removal of organic contamination is insufficient.
  • the cleaning degree is lower than the cleaning degree in the area A 1 immediately below B.
  • the degree of cleaning gradually decreases as the distance from the narrow area A1 immediately below each excimer UV lamp B decreases, and the area corresponding to the area immediately below the boundary between the adjacent excimer UV lamps B and B becomes the worst.
  • the excimer UV directed to the flow path S 3 between the adjacent excimer UV lamps: B and B emits the opposite light.
  • the light passes through the protective tubes, which are the permeable walls B 3 and B 3, and enters the respective flow paths S 3.
  • the excimer UV transmitted through the light transmitting walls B 3 and B 3 and radiated into the flow path S 3 is absorbed by the auxiliary gas for reaction such as nitrogen supplied from the supply means 2 ′ into the flow path S 3. Instead, it reacts with oxygen to generate ozone, and the amount of ozone increases during the movement to the outlet S32 of the flow path S3 to increase the concentration.
  • This high-concentration ozone is forcibly pushed out from the outlet S32 of each flow path S3 toward the irradiation target A, and corresponds to a position immediately below the boundary between the excimer UV lamps B and B located immediately below these outlets S32.
  • the area directly below the excimer UV lamp B A Atmosphere 4 becomes ozone rich.
  • the received energy in the region A2 where the excimer UV irradiation is weak reaches a sufficient amount for oxidative removal of organic contamination.
  • the cleaning efficiency can be improved by effectively utilizing the excimer UV which has not contributed to the cleaning, and even if the irradiation target A has a large area such as a glass substrate of a liquid crystal display, the cleaning can be performed efficiently.
  • water molecules (H 20 ) are supplied in addition to the above-mentioned auxiliary gas for reaction and oxygen, the water molecules (H 20 ) are further decomposed by excimer UV and [H ⁇ ] radicals are produced.
  • group and [ ⁇ OH] radical (group) are generated in large amounts, and these [ ⁇ ⁇ ] radicals (group) bind to the surface of the irradiated object ⁇ activated after the excimer UV reaction treatment.
  • the effect of modifying the surfaces of the reaction regions A 1 and A 2 is further enhanced, and in particular, the wettability is improved.
  • auxiliary gas for reaction nitrogen gas
  • the reaction area was changed as in the method of directly supplying steam. It has the advantage of excellent workability because it does not become water droplets and does not require the trouble of removing it.
  • the excimer UV lamps: B ... and the irradiation target A move relative to each other by the operation of the transport mechanism 3d, and the moving length is determined by the excimer UV irradiation. If the length is equal to or longer than the pitch P between the UV lamps B ..., the entire illuminated object A passes directly below the excimer UV lamps B ....
  • the variation in the irradiation intensity of the excimer UV is improved, and at the same time, the irradiation time of the excimer UV over the entire irradiation target A is shortened. As a result, the cleaning time can be reduced while eliminating cleaning unevenness.
  • the suction means 7, 7, as shown in FIG. 6, the ozone and the reaction auxiliary gas after the cleaning (reacted) that contributed to the oxidative removal of the organic contamination existing in the atmosphere near the irradiation target A are reduced.
  • the air is sucked in the opposite direction from around the irradiated object A or from both sides A 3 and A 3 facing each other, and is forced out immediately (quickly) without stagnation.
  • the cleaning efficiency can be further improved while preventing the contaminants generated during the cleaning from adhering to the protective tubes B3 and the vicinity thereof.
  • each excimer UV lamp B is covered with a protective tube B3, the irradiation target A is prevented from directly contacting the internal electrode B1 and the external electrode B2 of the excimer UV lamp B, and the protective tube :
  • the nitrogen gas supplied into B3 prevents the internal electrode B1 and the external electrode B2 from directly contacting the activated oxygen to form oxides, and at the same time, prevents the lamp wall of the lamp B (external electrode B Excimer UV absorption from 2) to outside of protection tube B 3 is suppressed, preventing deterioration of light intensity
  • the distance from the electrode to the illuminated object can be maintained properly while protecting the electrode of the excimer UV lamp B.
  • the illuminated object A has a large area such as a glass substrate of a liquid crystal display, for example. Even if manufacturing cost Can be reduced.
  • FIG. 7 and 8 each show a modification of the present invention.
  • the supply means 2 ′ is configured such that, instead of the mixing chamber 2 c, the nozzles 2 d 3 b.
  • the configuration in which an appropriate amount of the auxiliary gas for reaction and oxygen are forcibly supplied to the other embodiment is different from the other embodiments shown in FIGS. 4 to 6, and the other configurations are shown in FIGS. 4 to 6. This is the same as the other embodiments.
  • the arrangement shown in FIG. 7 has the advantage that the configuration of the supply means 2 ′ can be simplified and the production cost can be reduced.
  • FIG. 8 shows a square tube-shaped protection tube in which the light transmitting walls B 3, B 3 are provided so as to surround the outer periphery of the adjacent excimer UV lamps B, B, respectively.
  • the configuration in which flow paths S 3 having the same interval are defined by the protective tubes B 3 and B 3 over the entire length of the upper and lower portions, respectively, is different.
  • the configuration is the same as that of the other embodiments shown in FIGS.
  • the one shown in FIG. 8 is similar to the embodiment shown in FIGS. 4 to 6 by supplying nitrogen gas between each excimer UV lamp B and the rectangular protective tube B3.
  • the excimer UV from the internal electrode B 1 and the external electrode B 2 is reliably absorbed and reaches the outside of the protection tube B 3 without being absorbed.
  • the distance is made uniform.
  • the area A 1 ′ of the irradiation target A which faces parallel to the straight bottom surface of the rectangular cylindrical protection tube B 3, is exposed to excimer UV radiation everywhere and the received energy reaches the required amount.
  • the area of the area A 2 ′ where the excimer UV irradiation is weaker than that of the embodiment shown in FIG. 1 is much smaller than the embodiment shown in FIG. The advantage is that the cleaning efficiency can be further improved. You.
  • a continuous transport mechanism 3b such as a roller-conveyor, is provided as the transport means 3 for the irradiation target A, but is not limited thereto.
  • the rotary transport mechanism 3a shown in FIG. 1, the planetary motion mechanism 3c shown in FIG. 3, or the transport mechanism 3d shown in FIG. 4 may be used.
  • each excimer UV lamp B has a double cylindrical structure in which a reticulated cylindrical internal electrode A1 and an external electrode A2 are coaxially arranged.
  • the present invention is not limited to this. Any other structure may be used as long as the excimer UV is radiated radially, and the transparent protective tube B3 that covers the outside of the structure is not limited to the cylindrical shape. Polygonal cylindrical shapes other than the square cylindrical shape shown in FIG.
  • B 3 is a cylindrical or square protective tube provided so as to surround the outer periphery of the adjacent excimer UV lamps B, B is shown, but the present invention is not limited to this. Alternatively, it is only necessary to partition the exposed external electrode A2 with the non-cylindrical light transmitting wall.
  • the invention according to claim 1 of the present invention is characterized in that the reactive gas is supplied from the reactive gas supply means only to the active region on the irradiation target, and the reactive gas and the excimer UV
  • the photochemical reaction of the gas is promoted in a low-temperature atmosphere, and the reactive gas is not supplied to the region where the photochemical reaction does not actively occur, and the reactive gas is not wasted, so that the gas supply capacity is not a large reactive gas supply source.
  • the photochemical reaction can be performed stably with a simple structure and in a low-temperature atmosphere. Therefore, a highly efficient photochemical reaction is possible, which is economical.
  • the space other than the active region to which the reactive gas is supplied is filled with the auxiliary gas for reaction, and the unreacted unnecessary gas is removed from the reaction region. Since the gas is discharged more quickly, the reactive gas can be quickly introduced into the active region (reaction region) and replaced.
  • the excimer UV transmitted through the light transmitting wall from each excimer UV lamp and applied to the flow path reacts with oxygen without being absorbed by the reaction auxiliary gas in the flow path.
  • Ozone is generated, and the amount of ozone increases while moving to the outlet of the flow path, and becomes high in concentration.
  • the ozone is forced to flow from the outlet toward the irradiation target, and excimer UV is separated from the area immediately below the excimer UV lamp.
  • the area to be irradiated has a large area such as a glass substrate of a liquid crystal display as compared to the conventional one in which a clear difference in the degree of cleaning occurs between a region immediately below each excimer UV lamp and a region farther away than the excimer UV lamp. Irradiated bodies can be efficiently cleaned.
  • a fourth aspect of the present invention in addition to the effect of the invention of claim 3, the ozone generated by the excimer UV (0 3), water molecules (H 2 0) or hydrogen (H 2) is further decomposed, These react to generate a large amount of [.OH] radicals (groups), and these [.OH] radicals (groups) bind to the surface of the activated irradiated object after the excimer UV reaction treatment.
  • the effect of modifying the surface of the reaction region is further enhanced, and particularly, the wettability is improved.Therefore, it is possible to suppress the activation after the reaction treatment by excimer UV, and to stabilize the state in which dirt hardly adheres after the reaction treatment. it can.
  • the invention of claim 5 provides, in addition to the effect of the invention of claims 1, 2, 3 or 4, the outer periphery of each excimer UV lamp is covered with a protective tube, so that the electrodes of the excimer UV lamp are directly activated by oxygen. This prevents the formation of oxides by touching, and also suppresses excimer UV absorption from the lamp wall (external electrode B 2) to the outside of the protection tube B 3 to prevent deterioration of light intensity. The distance from the electrode to the irradiated object can be maintained properly while protecting the electrode of the excimer UV lamp.
  • the entire surface of the irradiation object passes directly below the excimer UV lamp by the relative movement of the excimer UV lamp and the irradiation object.
  • the variation in the amount of excimer UV irradiation is improved, and at the same time, the time required for excimer UV irradiation over the entire irradiated object is shortened, thereby shortening the reaction time while eliminating uneven photochemical reactions.

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Description

明 細 書 エキシマ U Vフォトリアク夕一 技術分野
本発明は、 例えば液晶ディスプレイなどのガラス基板ゃシリコン半導 体ゥェ一ハなどの表面に付着した有機化合物の汚れを除去するためのェ キシマ U V · オゾン洗浄装置 (ドライ洗浄装置) や、 オゾンガスとの光 化学反応により半導体製造工程においてシリコンゥェ一ハ上の不要にな つたフォトレジス トを除去するためのァヅシング (ashing :灰化) 装置 、 又は水素ガスとの光化学反応によってシリコンゥェ一ハ表面の結晶完 全性を高めるための水素ァニール装置、 或いは有機金属化合物の気化ガ スとの光化学反応によってシリコンゥェ一ハ上に金属膜を形成すための 有機金属 (M O ) C V D装置等として使用されるエキシマ U Vフォトリ ァク夕一 (photo reactor :光反応装置) に関する。
詳しくは、 複数本のエキシマ (exc imer) U V (紫外線) ランプを被 照射体と対向して並列状に配置し、 これらエキシマ U Vランプから被照 射体に向けエキシマ U Vを反応性ガスの雰囲気中で照射することにより 、 被照射体表面で光化学反応させるエキシマ U Vフォトリアクターに関 する。 背景技術
従来、 この種のエキシマ U Vフォトリアク夕一として、 例えば特許第 2 7 0 5 0 2 3号公報に開示される如く、 合成石英ガラスからなる光取 り出し窓を有するランプ装置の容器内に、 複数本のエキシマ U Vランプ
(誘導体バリァ放電ランプ) が並列状に配置されると共に窒素ガスを流 し、 これらエキシマ U Vランプから放射したエキシマ U V (真空紫外光 ) が光取り出し窓を通して、 被照射体 (被処理物) の表面へ向け照射さ れ、 光化学反応によって被照射体との間に存在するォゾン及び活性酸化 性分解物を生成せしめ、 このオゾン及び活性酸化性分解物を被照射体に 接触させて酸化したものがある。
一方、 本出願人は、 上述したランプ装置を使い、 並列されたエキシマ U Vランプからエキシマ U Vを被照射体に向けて照射させると共に、 こ れらランプ装置及び被照射体が配備される閉鎖空間内に反応性ガスとし てオゾンを供給しながら、 常温又はそれに近い低温雰囲気で光化学反応 させる実験を行った。
その結果、 その実験後の被照射体の表面において各エキシマ U Vラン プの直下に位置する狭い領域は、 ある程度の光化学反応が得られたもの の、 その領域から離れるのに従って反応度が徐々に低下し、 隣り合うェ キシマ U Vランプ間の境目直下に相当する領域が最も劣った。
その理由は、 被照射体の表面においてエキシマ U Vランプ直下の最短 距離でエキシマ U V照射量が多い細長い領域では、 その受光エネルギー が必要量に達するため十分な光化学反応を得られたが、 この活性領域か ら離れるのに従ってエキシマ U Vランプとの距離が徐々に長くなると共 に、 そこに照射されたエキシマ U Vが被照射体の周囲に存在する酸素に 吸収されオゾン化して弱くなるため、 この各エキシマ U Vランプ直下か ら離れた領域では受光エネルギーが必要量まで達せず、 光化学反応が不 足したと考えられる。
しかし乍ら、 このような従来のエキシマ U Vフォトリアクタ一では、 しばしば被照射体の表面近くで反応性ガスを要求の濃度まで上げられな いため、 安定した光化学反応を低温雰囲気 (例えば常温) で速やかに発 生できないという問題や、 オゾン層の厚みが大きくなり、 U V光の吸収 が大きくなって十分な反応効果が得られないという問題がある。
この問題を解決するために、 例えばオゾン発生機などの反応ガス供給 源から大量の反応性ガスを閉鎖空間内に供給し続けることにより、 被照 射体の表面近くを高濃度にすることも考えられるが、 この場合には、 ガ ス供給能力が極端に大きな反応ガス供給源を必要として、 その結果、 製 造コストが著しく高くなるという問題がある。
また、 被照射体の大型化に伴って光取り出し窓を大型化した場合には 、 被照射体の大型化に伴って光取り出し窓の合成石英ガラスも大型化が 必要であるため、 製造コス トが高価になるという問題もある。
更に、 上述した従来のエキシマ U V ·オゾン洗浄装置では、 洗浄後の 被照射体において各エキシマ U Vランプ直下の活性領域とそれより離れ た領域とで洗浄度に明らかな差が生ずるため、 特に面積の大きな被照射 体の全体を効率良く洗浄することは不可能であるという問題がある。
また、 被照射体の大型化に伴って光取り出し窓を大型化した場合には 、 これら被照射体と光取り出し窓との間に挟まれた閉鎖空間の面積も広 くなるが、 この広い閉鎖空間に反応に必要なガスを供給するには、 被照 射体の対向する一辺から他辺へ向けて反応ガスを一方向へ供給しなけれ ばならず、 完全な給換気には時間を要するため、 有機汚染の酸化除去に 伴って発生した汚れ物質が該閉鎖空間内に浮遊し続け、 この浮遊した汚 れ物質が光取り出し窓に付着し易いという問題がある。
一方、 近年、 またエキシマ U Vによる光化学反応領域において、 過度 の光フォ トンエネルギーによる反応ダメージが大きいため、 エキシマ U Vによる光化学反応処理後も活性状態が持続し、 その結果として、 反応 処理後に大気中の汚れが吸い寄せられて付着することが解った。
そこで、 本発明のうち請求項 1記載の発明は、 光化学反応を簡単な構 造でしかもより低温雰囲気で安定して行うことを目的としたものである 請求項 2記載の発明は、 請求項 1に記載の発明の目的に加えて、 反応 性ガスを速やかに反応領域に導入して置換することを目的としたもので ある。
請求項 3記載の発明は、 洗浄に寄与しなかったエキシマ U Vを有効利 用して洗浄効率を向上させることを目的としたものである。
請求項 4記載の発明は、 請求項 3に記載の発明の目的に加えて、 ェキ シマ U Vによる反応処理後の活性化を抑制して反応処理後に汚れが付着 し難い状態に安定化させることを目的としたものである。
請求項 5記載の発明は、 請求項 1、 2、 3または 4に記載の発明の目 的に加えて、 エキシマ U Vランプの電極を保護しながら電極から被照射 体までの距離を適正に保つことを目的としたものである。
請求項 6記載の発明は、 請求項 5に記載の発明の目的に加えて、 洗浄 に伴って発生した汚れ物質が保護管やその近傍へ付着するのを防止しな がら洗浄効率を更に向上することを目的としたものである。
請求項 7記載の発明は、 請求項 1、 2、 3または 4に記載の発明の目 的に加えて、 光化学反応のムラをなく しながら反応時間を短縮化するこ とを目的としたものである。 発明の開示
前述した目的を達成するために、 本発明のうち請求項 1記載の発明は 、 エキシマ U Vランプからのエキシマ U V照射量が多い被照射体上の活 性領域へ向けて、 反応性ガスを強制的に供給するための反応ガス供給手 段を、 被照射体の表面近くに設けことを特徴とするものである。
ここで言う反応性ガスとは、 エキシマ U Vランプ照射された 1 7 2 n mのエキシマ U Vと光化学反応する例えばオゾンや水素や有機金属化合 物の気化ガスなどである。
このような構成から生じる請求項 1記載の発明の作用は、 反応ガス供 給手段から反応性ガスを被照射体上の活性領域のみに集中して供給する ことにより、 エキシマ U Vと反応性ガスの光化学反応が低温雰囲気で促 進されると共に、 この光化学反応が活発に発生しない領域には反応性ガ スが供給されず、 無駄に消費されないから、 ガス供給能力が大きな反応 ガス供給源でなくても足りるものである。
請求項 2記載の発明は、 請求項 1記載の発明の構成に、 前記反応ガス 供給手段より被照射体と離れた位置に、 反応用補助ガスを被照射体へ向 けて強制的に供給するための反応用補助ガス供給手段を設けた構成を加 えたことを特徴とする。
ここで言う反応用補助ガスとは、 例えば窒素ガスや不活性ガス (アル ゴン、 ヘリウム、 その他) などのキヤリヤーガスである。
このような構成から生じる請求項 2記載の発明の作用は、 反応性ガス が供給される活性領域以外の空間は、 反応用補助ガスで満たされると共 に、 既反応の不要ガスを反応領域より速やかに排出する。
請求項 3記載の発明は、 エキシマ U Vランプの間に、 エキシマ U Vの 透過性に優れた一対の光透過壁からなる流路を夫々区画形成し、 これら 流路の入口には、 適正量の反応用補助ガスと酸素を強制的に供給する供 給手段を設けて、 エキシマ U Vランプ直下の領域から離れたエキシマ U V照射の弱い領域近くの雰囲気がオゾンリツチとなるように、 各流路内 で生成されたオゾンをその出口から被照射体へ向け強制的に流し込むこ とを特徴とするものである。
このような構成から生じる請求項 3記載の発明の作用は、 各エキシマ U Vランプから光透過壁を透過して流路内へ照射ざれたエキシマ U Vが 、 該流路中の反応用補助ガスで吸収されずに酸素と反応してオゾンを生 成し、 このオゾン量が流路の出口まで移動する間に増えて高濃度となり 、 この出口から被照射体へ向け強制的に流して、 エキシマ U Vランプ直 下の領域から離れたエキシマ U V照射の弱い領域近くの雰囲気をオゾン リッチにすることにより、 該領域の受光エネルギーが有機汚染の酸化除 去に十分な量に達するものである。
請求項 4記載の発明は、 請求項 3記載の発明の構成に、 前記反応用補 助ガス及び酸素に加えて水の分子又は水素を供給する加湿手段を設けた 構成を加えたことを特徴とする。
このような構成から生じる請求項 4記載の発明の作用は、 エキシマ U Vで生成されたオゾン (03) と、 水の分子 (H 20 ) 又は水素 (H 2) が 更に分解され、 これらが反応して多量の [ · O H ] ラジカル (基) を生 成し、 これらの [ · Ο Η ] ラジカル (基) が、 エキシマ U Vによる反応 処理後の活性化された被照射体の表面に結合して、 反応領域の表面改質 効果が更に高まり、 特に濡れ性が改善される。
請求項 5記載の発明は、 請求項 1、 2、 3または 4記載の発明の構成 に、 前記光透過壁が、 各エキシマ U Vランプの外周を囲むように設けた 保護管であり、 これらエキシマ U Vランプと保護管との間に窒素ガスを 供給した構成を加えたことを特徴とする。
このような構成から生じる請求項 5記載の発明の作用は、 各エキシマ U Vランプの外周を保護管で覆うことにより、 エキシマ U Vランプの電 極が直接活性化した酸素に触れて酸化物を生成するのを防止すると共に 、 該ランプの管壁から保護管外までのエキシマ U V吸収が抑えられて光 強度の劣化を防げる。
請求項 6記載の発明は、 請求項 5記載の発明の構成に、 前記被照射体 近くの雰囲気に存在するオゾン及び反応用補助ガスを、 該被照射体の周 囲から吸引して強制的に排気する吸気手段を設けた構成を加えたことを 特徴とする。
このような構成から生じる請求項 6記載の発明の作用は、 被照射体近 くの雰囲気に存在する有機汚染の酸化除去に寄与した洗浄後のオゾン及 び反応用補助ガスが、 被照射体の周囲から吸引されて停滞することなく 直ちに強制排気されることにより、 有機汚染の酸化除去に伴って発生し た汚れ物質も一緒に素早く排除され、 この排気に伴い、 流路の出口から フレッシュなオゾン及び反応用補助ガスが順次供給されて、 有機汚染の 酸化除去が更に促進される。
請求項 7記載の発明は、 請求項 1、 2、 3または 4記載の発明の構成 に、 前記エキシマ U Vランプ又は被照射体のどちらか一方を他方に対し て両者間の距離を保ちながら移動させる移送手段を設けた構成を加えた ことを特徴とする。
このような構成から生じる請求項 7記載の発明の作用は、 エキシマ U Vランプと被照射体の相対移動で被照射体の全面がエキシマ U Vランプ の直下位置を通過することにより、 エキシマ U Vの照射量のバラヅキが 改善されると同時に、 被照射体の表面全体に亘るエキシマ U Vの照射時 間が短縮化される。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の一実施例を示すエキシマ U Vフォ トリアクターの部 分的な縦断正面図である。
図 2は、 本発明の変形例を示すエキシマ U Vフォトリアクターの部分 的な縦断正面図である。
図 3は、 本発明の変形例を示すエキシマ U Vフォトリアク夕一の横断 平面図である。
図 4は、 本発明の他の実施例を示すエキシマ U Vフォトリアクターの 部分的な縦断正面図である。
図 5は、 加湿手段の概略構成図である。
図 6は、 簡略化して示す横断平面図である。
図 7は、 本発明の変形例を示すエキシマ U Vフォトリアクターの部分 的な縦断正面図である。
図 8は、 本発明の変形例を示すエキシマ U Vフォトリアクターの部分 的な縦断正面図である。 発明を実施するための最良な形態
以下、 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
この実施例は、 図 1に示す如く、 エキシマ U Vフォ ト リアクタ一 Rの 内部に形成された空間 S内に、 被照射体 Aと対向して複数本のエキシマ U Vランプ B…を並列状に配置し、 これらの各エキシマ U Vランプ Bが 、 網状の円筒形に形成された内部電極 B 1 と、 その外側に配置された網 状円筒形の外部電極 B 2とを同軸状に配置することによって、 1 7 2 η mのエキシマ U Vを放射状に照射する二重円筒型構造であり、 更にその 外側を透明な保護管 B 3で覆った場合を示したものである。
上記保護管 B 3は、 エキシマ U Vの透過性に優れた例えば合成石英ガ ラスなどで中空な円筒状に形成され、 各エキシマ U Vランプ Bの外部電 極 B 2の外側に該保護管 B 3を同軸状に配置する。
これら外部電極 B 2と保護管 B 3 との間には、 窒素ガスを供給するこ とにより、 エキシマ U Vの吸収をなく して光エネルギーの減衰が防止さ れ、 外部電極 B 2及び内部電極 B 1の酸化を防止すると共に、 必要に応 じて各エキシマ U Vランプ Bの背面側へ発光したエキシマ光が被照射体 Aへ反射されるように反射体 B 4を配設しても良い。
上記被照射体 Aは、 例えばシリコン半導体ゥェ一ハゃ液晶ディスプレ ィのガラス基板などであり、 図示例の場合には、 約直径 2 0 0舰又はそ れより大口径なシリコン半導体ゥヱ一ハを示している。
この被照射体 Aの表面において、 並列なエキシマ U Vランプ B…の直 下に位置する該エキシマ U Vランプ B…に沿った細長い領域 A 1…は、 その他の領域 A 2…に比べてエキシマ U V照射量が多くて活性に優れ、 これら活性領域 A 1…へ向けて、 反応性ガス Cを強制的に供給するため の反応ガス供給手段 1…が、 被照射体 Aの表面近くに設けられる。
これら反応ガス供給手段 1…は、 本実施例の場合、 各エキシマ U Vラ ンプ B…と略平行な複数のガス導入管 1 a…を、 各エキシマ U Vランプ B…から活性領域 A 1…へ照射されるエキシマ U Vと干渉しないように 配設し、 これらガス導入管 1 a…の外周面に、 被照射体 A上の活性領域 A 1…へ向けノズル孔 1 b…を、 夫々の軸方向へ適宜間隔毎に多数開穿 することにより構成される。
図示例の場合には、 並列なエキシマ U Vランプ B…の間及びそれらの 両端に夫々一本ずつガス導入管 1 aを配設し、 特にエキシマ U Vランプ B…の間に配置されたガス導入管 1 a…は、 各エキシマ U Vランプ B〜 直下の隣り合う活性領域 A 1 , A 1へ向けノズル孔 1 b…を断面ハの字 形に閧穿して、 各ガス導入管 1 a…の反応性ガス Cを分岐させて供給し ている。
更に、 これらガス導入管 1 a…の上流端には、 反応性ガス Cの供給源 (図示せず) に配管接続され、 この反応ガス供給源から導入される反応 性ガス Cを夫々のノズル孔 1 b…から被照射体 A上の活性領域 A 1…へ 夫々吹き付ける。
この反応性ガス Cは、 前記エキシマ U Vフォトリアク夕一 Rの使用目 的に応じて異なるものが使用される。
即ち、 このエキシマ U Vフォトリアク夕一 Rを、 例えばシリコンゥェ —ハ上の不要になったフォトレジス トを除去するためのァヅシング装置 や、 液晶ディスプレイのガラス基板の表面に付着した有機化合物の汚れ を除去するためのエキシマ U V ·オゾン洗浄装置 (ドライ洗浄装置) と して使用する場合には、 上記反応性ガス Cがオゾンであり、 反応ガス供 給源はォゾン発生機となる。
また、 それ以外にエキシマ U Vフォ トリアク夕一 Rを、 例えば水素と の光化学反応によりシリコンゥェ一ハ表面の結晶完全性を高めるための 水素ァニール装置として使用する場合には、 上記反応性ガス Cが水素で あり、 反応ガス供給源は水素ボンベとなる。
更に、 前記反応ガス供給手段 1…より被照射体 Aと離れた位置には、 反応用補助ガス (キヤリャ一ガス) Dを被照射体 Aへ向けて強制的に供 給するための反応用補助供給手段 2…が設けられる。
この反応用補助ガス供給手段 2は、 本実施例の場合、 並列なエキシマ U Vランプ B…の上方にそれらと交互に複数の導入室 2 a…を適宜間隔 毎に区画形成し、 これら導入室 2 aの下端に、 隣り合う保護管 B 3…の 間に区画形成した通路 S 1…と、 それらの両端に形成された通路 S 2 , S 2に夫々向けてノズル 2 b…を開設している。
上記導入室 2 a…には、 反応用補助ガス Dとして、 例えば窒素ガスや 不活性ガス (アルゴン、 ヘリウム、 その他) が導入され、 これがキヤリ ャ一ガスとしてノズル 2 b…から上記通路 S 1 ··· , S 2 , S 2を介して 前記反応ガス供給手段 1…へ向けて下向きに供給される。
そして、 前記被照射体 Aは、 並列なエキシマ U Vランプ B…との間隔 が所定距離となるように支持され、 これらエキシマ U Vランプ B…と被 照射体 Aのどちらか一方を他方に対して両者間の距離を保ちながら移動 させる移送手段 3が設けられる。
図示例の場合には、 この移送手段 3が例えば回転テ一プルなどの回転 搬送機構 3 aであり、 その上面に被照射体 Aを移動不能に載置した状態 で、 エキシマ U Vランプ B…の照射時間と連動して適宜速度で円弧状に 回転移動させている。
次に、 斯かるエキシマ U Vフォトリァク夕一: Rの作動について説明す る。
先ず、 被照射体 Aに向けて並列なエキシマ U Vランプ B…からエキシ マ U Vが夫々放射状に照射されるものの、 その照射量は被照射体 Aの表 面全体に亘つて均等にならず、 各エキシマ U Vランプ B…直下の細長い 領域 A 1…が、 その他の領域 A 2…に比べ格段に強い。
この状態で、 図 1に示す如く、 反応ガス供給手段;!…の反応ガス供給 源 (図示せず) からガス導入管 1 a…へ反応性ガス Cを夫々導入すれば 、 各ガス導入管 1 a…のノズル孔 1 b…から、 被照射体 A上のエキシマ U V照射量が多い活性領域 A 1…のみに集中して供給される。
実験によって、 これら活性領域 A 1…における反応性ガス Cの濃度を 計測したところ、 安定した光化学反応に必要な例えば約 l,000ppm 以上 まで上げることができた。
それにより、 エキシマ U Vと反応性ガス Cの光化学反応が、 従来技術 での温度より低い低温雰囲気で促進されると共に、 この光化学反応が活 発に発生しない領域 A 2…には反応性ガス Cが供給されず、 無駄に消費 されないから、 ガス供給能力が大きな反応ガス供給源でなくても足りる ο
その結果、 光化学反応を簡単な構造でしかもより低温雰囲気で安定し て行うことができた。
具体的には、 エキシマ U Vフォトリアク夕一 Rをァヅシング装置とし て使用するために、 反応性ガス Cとしてオゾンを供給した場合には、 被 照射体 Aとしてシリコンゥ工一ハ上の不要になったフォトレジストを完 全に除去できた。
エキシマ u V ·オゾン洗浄装置 (ドライ洗浄装置) として使用するた めに、 反応性ガス Cとしてオゾンを供給した場合には、 被照射体 Aの表 面に付着した有機化合物の汚れを完全に除去できた。
水素ァニール装置として使用するために、 反応性ガス Cとして水素を 供給した場合には、 被照射体 Aとしてシリコンゥェ一ハ表面の結晶完全 性を高めることが確認できた。
特に、 従来発表されている半導体製造装置での U V光によるレジスト アッシャー装置は、 オゾン層が厚く、 U V光による光エネルギーは、 ォ ゾン層の通過により吸収が大きくなって反応効率が著しく低下してしま うが、 本発明の装置は、 オゾン吹き出しノズル (ノズル孔) l b…を設 け、 またその流量をコントロールすることにより、 反応効率が格段に優 れたフォトリアクターが実現した。
これに加えて、 被照射体 Aの載置面に面状ヒー夕一 (図示せず) を付 設したり、 被照射体 Aに向けて加熱光 (図示せず) を照射するなどして 、 被照射体 Aを加熱させれば、 上述した光化学反応の速度を更に高速化 することもできる。
更に、 前記反応用補助ガス供給手段 2のノズル 2 b…から通路 S 丄… , S 2 , S 2を経て被照射体 Aへ向け、 反応用補助ガス Dがキヤリャ一 ガスとして窒素ガスや不活性ガス (アルゴン、 ヘリウム、 その他) が下 向きに供給されるため、 反応性ガス Cが供給される活性領域 A 1…以外 の領域 A 2…及びこれら以外の閉鎖空間 S内は、 反応用補助ガス Dで満 たされると共に、 既反応の不要ガスを反応領域より速やかに排出する。 その結果、 反応性ガス Cを速やかに活性領域 (反応領域) A 1…に導 入して置換できる。
しかも、 反応性ガス Cが大量に充満するのを防止でき、 反応性ガス C が例えばオゾンや水素などように危険性の高い気体であっても安全性が 確保できる。
また、 移送手段 3の作動によって、 エキシマ U Vランプ B…と被照射 体 Aの相対移動で被照射体 Aの全面がエキシマ U Vランプ B…の直下位 置を通過する。
それにより、 エキシマ U Vの照射量のバラヅキが改善されると同時に 、 被照射体 Aの表面全体に Sるエキシマ U Vの照射時間が短縮化される ο
その結果、 光化学反応のムラをなく しながら反応時間を短縮化できる 特に図示例の場合には、 回転搬送機構 3 aの作動によりエキシマ U V ランプ B…に対して被照射体 Aを相対的に回転移動させるため、 被照射 体 Aの大きさが、 隣り合う複数のェキシマ U Vランプ B…に亘つて広が るものであっても、 その表面全体に亘つてエキシマ U Vが均等に照射さ れるので、 被照射体 Aを全体的にむらなく光化学反応できるという利点 がめる。
そして、 図 2と図 3に示すものは、 夫々が本発明の変形例である。 図 2に示すものは、 前記反応ガス供給手段 1…のガス導入管 1 a ' … を、 各エキシマ U Vランプ B…毎に一対ずっ配設し、 各エキシマ U Vラ ンプ: B…直下の各活性領域 A 1 …へ向けノズル孔 1 b ' …を一方向のみ に開穿して、 各ガス導入管 l a ' …の反応性ガス Cを分岐させずに総て 供給した構成が、 前記図 1に示した実施例とは異なり、 それ以外の構成 は図 1に示した実施例と同じものである。
その結果、 図 2に示すものは、 各活性領域 A 1…に対して前記図 1に 示した実施例よりも多量の反応性ガス Cを供給でき、 その分だけ反応性 ガス Cの濃度を上げることができるという利点がある。 更に前記被照射体 Aが例えば液晶ディスプレイのガラス基板のような 面積の大きなものの場合には、 前記移送手段 3 として、 図 1に示した回 転搬送機構 3 aに代えて例えばローラ一コンペャなどの連続搬送機構 3 bを設け、 その作動で被照射体 Aがエキシマ U Vランプ B…の軸方向と 直角に交差する方向へ該エキシマ U Vランプ B…間のピッチと同じ長さ 又はそれより長く連続搬送されることにより、 エキシマ U Vランプ … の直下位置を順次通過させることが好ましい。
その結果、 エキシマ U Vランプ B…の直下位置を複数の被照射体八… が順次通過するので、 多数の被照射体 A…を連続して光化学反応させる ことができるという利点がある。
また図 3に示すものは、 前記移送手段 3 として、 図 1に示した回転搬 送機構 3 aや図 2に示した連続搬送機構 3 bに代えて、 例えば中心の太 陽歯車 3 c 1と、 それの周囲に同軸状に配置された内歯歯車 3 c 2と、 これらに嚙み合う遊星キヤリャ 3 c 3とからなる遊星運動機構 3 cを設 け、 この遊星キヤリャ 3 c 3内には、 例えば半導体ゥェ一ハなどの被照 射体 Aを単数又は複数夫々着脱自在に保持して作動することにより、 こ の遊星キヤリャ 3 c 3及び被照射体 Aを太陽歯車 3 c 1の周りに沿って 自転しながら公転させる構成が、 前記図 1及び図 2に示した実施例とは 異なり、 それ以外の構成は図 1及び図 2に示した実施例と同じものであ る。
その結果、 被照射体 Aを単に回転移動させただけの場合、 その回転中 心に部分と、 回転中心から離れた部分とでは、 それらの移動量に差が生 じるため、 エキシマ U Vの照射量にも差ができてムラを発生する恐れが あるが、 被照射体 Aを自転しながら公転させれば、 被照射体 Aの各部分 における移動量の差が生じないため、 移動量の差による照射ムラを防止 できる。 従って、 大きな被照射体 Aほど移動量の差が発生し易いため、 特に大 口径な半導体ゥェ一ハをエキシマ洗浄する際に有効であるという利点が める。
尚、 前記実施例では、 エキシマ U Vフォ ト リアクタ一 Rの使用例とし てアツシング装置やエキシマ U V ·オゾン洗浄装置 (ドライ洗浄装置) や水素ァニール装置の場合を記載したが、 これに限定されず、 有機金属 化合物の気化ガスとの光化学反応によってシリコンゥヱ一ハ上に金属膜 を形成すための有機金属 (M O ) C V D装置としても使用できる。
一方、 図 4〜図 6に示すものは、 本発明の他の実施例であり、 エキシ マ U Vフォ トリアクタ一 Rが、 例えば液晶ディスプレイに用いられる大 型なガラス基板などの被照射体 Aの表面に付着した有機汚染を酸化除去 するエキシマ U V ·オゾン洗浄装置 (ドライ洗浄装置) である場合を示 している。
この他の実施例は、 前記エキシマ U Vランプ B…の間に配置する一対 の光透過壁が、 夫々隣り合うエキシマ U Vランプ B, Bの外周を囲むよ うに設けた円筒形の保護管 B 3 , B 3であり、 これら隣り合う保護管 B 3…の間に、 上下中間部分の間隔が最も狭い流路 S 3…を夫々区画形成 している。
これら流路 S 3…は、 被照射体 Aから離れた上側部分を入口 S 31…と すると共に、 これと逆に被照射体 Aと対向する下側部分を出口 S 32…と し、 入口 S 31…には、 適正量の反応用補助ガスと酸素を強制的に供給す る供給手段 2 ' が設けられ、 この反応用補助ガスとして、 例えば窒素ガ スゃ不活性ガス (アルゴン、 ヘリウム、 その他) などのキヤリャ一ガス を供給する。
この供給手段 2 ' は、 他の実施例の場合、 反応用補助ガスとフレツシ ュな空気が混合室 2 cの内部に供給されて所定比率で混合し、 この混合 室 2 cから上記流路 S 3…の入口 S 31 '"に向けてノズル 2 d…を夫々適 宜間隔毎に突設し、 これらノズル 2 d…から流路 S 3…の入口 S 31…へ 混合された反応用補助ガスと空気を吹き出すことにより、 適正量の反応 用補助ガスと酸素が流路 S 3…内に供給される。
これら各流路 S 3の入口 S 31へ適正量の反応用補助ガスと酸素が供給 されることにより、 各流路 S 3内の気体を出口 S 32から被照射体 Aへ向 け強制的に押し流して、 各エキシマ U Vランプ B直下の領域 A 1から離 れたエキシマ U V照射の弱い領域 A 2近くの雰囲気 4に流し込む。
更に、 上記反応用補助ガス及び酸素に加えて、 水の分子又は水素を供 給する。
他の実施例の場合には、 図 2に示す加湿手段 Eにより、 反応用補助ガ ス (キヤリャ一ガス) として供給される窒素ガスに、 水の分子を含ませ ている。
この加湿手段 Eは、 例えば窒素ボンベなどの窒素ガス供給源 E 1に通 じる給気管 E 2の先端部が、 密閉容器 E 3内に貯留した純水中に浸潰さ れ、 それに開設した微小孔 E 4から窒素ガスが発泡して浮上すると共に 、 この加湿された窒素ガスを導管 E 5により回収して前記供給手段 3の 混合室 3 aへ導くものである。
なお、 上記密閉容器 E 3と純水の給水夕ンク E 6とを連絡する給水管 E 7の途中には、 水位調整弁 E 8が配設され、 密閉容器 E 3の近くに配 備された高低 2個の水位センサー E 9 , E 9から信号に基づいて密閉容 器 E 3内の純水の水位が常に一定となるように水位調整弁 E 8を作動制 御している。
また、 前記エキシマ U Vランプ B…と被照射体 Aのどちらか一方を他 方に対して両者間の距離を保ちながら移動させる移送手段 3として、 ェ キシマ U Vランプ B…の軸方向と直角に交差する方向へ該エキシマ U V ランプ B…間のピッチ Pと同じ長さ又はそれより長く移動させる搬送機 構 3 dを設けている。
図示例の場合には、 被照射体 Aが水平な基板 5に突設された複数の支 柱 6…により基板の表面 5 aから離して真空吸着され、 被照射体 Aの搬 送手段 3 dとして、 上記基板 5に例えばリニアモー夕などの駆動源を連 設し、 この駆動源 3 dの作動により、 被照射体 Aを基板 5と共に水平方 向へ上記ピヅチ Pと同じ長さ分だけ、 前記エキシマ U Vランプ B…の照 射時間と連動して適宜速度で直線移動させている。
更に、 上記被照射体 Aの周囲には、 被照射体 A近くの雰囲気に存在す るオゾン及び反応用補助ガスを吸引して強制的に排気する吸気手段 Ί , 7を夫々設ける。
これら吸気手段 7 , 7は、 被照射体 Aの周囲全周に亘つて配置するこ とが好ましいが、 例えば図 6に示す如く、 エキシマ U Vランプ B…の軸 方向と直角に交差する方向へ対向する両辺 A 3, A 3側のみ平行に配置 しても良い。
この場合には、 エキシマ U Vランプ B…と被照射体 Aとの間に挟まれ た空間から、 そこに存在する前記流路 S 3…の出口 S 32…から供給され たオゾン及び反応用補助ガスを、 上記搬送手段 3 dによる被照射体 Aの 移動方向と直角に交差する夫々反対方向へ吸引している。
次に、 斯かるエキシマ U V ·オゾン洗浄装置の作動について説明する 先ず、 図 1に示す如く並列状に配置したエキシマ U Vランプ B…から エキシマ U Vが保護管 B 3…を介して夫々の放射方向へ照射される。
これら放射状のエキシマ U Vのうち被照射体 Aへ向かう一部の照射光 によって、 被照射体 Aとの間にオゾンを生成し、 このオゾンが被照射体 Aの表面に接触することにより、 被照射体 Aの表面に付着した有機汚染 を酸化除去する。
その際、 この被照射体 Aにおいて各エキシマ UVランプ Bまでの距離 が最も短い直下の領域 A 1では、 エキシマ UVの照射が強くて、 その受 光エネルギーが必要量に達するため十分な有機汚染の酸化除去を得られ るが、 その領域から離れるのに従ってエキシマ UVランプとの距離が徐 々に長くなるため、 そこに照射されるエキシマ UVは酸素に吸収されて オゾン化して弱くなる。
その結果、 各エキシマ UVランプ B直下の領域 A 1から離れたエキシ マ UV照射の弱い領域 A 2では、 受光エネルギーが必要量まで達せず、 有機汚染の酸化除去が不足するため、 各エキシマ UVランプ B直下の領 域 A 1における洗浄度に比べて洗浄度が低下することになる。
換言すれば、 各エキシマ UVランプ B直下の狭い領域 A 1から離れる のに従って洗浄度が徐々に低下し、 隣り合うエキシマ UVランプ B, B 間の境目直下に相当する領域が最も劣ることになる。
これに対し、 上述した各エキシマ UVランプ Bから被照射体 Aへ向け 照射されるエキシマ UV以外で、 隣り合うエキシマ UVランプ: B, B間 の流路 S 3へ向かうエキシマ UVは、 対向する光透過壁 B 3, B 3であ る保護管を透過して各流路 S 3内へ夫々入る。
これら光透過壁 B 3 , B 3を透過して流路 S 3内へ照射されたエキシ マ UVは、 供給手段 2' から流路 S 3内に供給された窒素などの反応用 補助ガスで吸収されずに酸素と反応してオゾンを生成し、 このオゾン量 が流路 S 3の出口 S 32まで移動する間に増えて高濃度となる。
この高濃度のオゾンは、 各流路 S 3の出口 S32から被照射体 Aへ向け 強制的に押し出され、 これら出口 S 32の直下に位置したエキシマ UVラ ンプ B, B間の境目直下に相当する領域を中心として、 エキシマ UVラ ンプ B直下の領域 A 1から離れたエキシマ UV照射の弱い領域 A 2近く の雰囲気 4がオゾンリツチになる。
それにより、 エキシマ UV照射の弱い領域 A 2の受光エネルギーが有 機汚染の酸化除去に十分な量に達する。
その結果、 洗浄に寄与しなかったエキシマ UVを有効利用して洗浄効 率を向上でき、 被照射体 Aが例えば液晶ディスプレイのガラス基板のよ うな面積の大きなものであっても効率良く洗浄できる。
更に、 上記反応用補助ガス及び酸素に加えて水の分子 (H20) が供 給された場合には、 エキシマ UVで水の分子 (H20) が更に分解され て [H · ] ラジカル (基) と [ · OH] ラジカル (基) を多量に生成し 、 これらの [ · ΟΗ] ラジカル (基) が、 エキシマ U Vによる反応処理 後の活性化された被照射体 Αの表面に結合して、 反応領域 A 1 , A2の 表面改質効果が更に高まり、 特に濡れ性が改善される。
上記水の分子に代えて水素 (H2) が供給された場合には、 エキシマ UVで生成されたオゾン (03) と水素 (H2) が更に分解され、 これら が反応して多量の [ · OH] ラジカル (基) を生成し、 これらの [ · 0 H] ラジカル (基) が、 エキシマ UVによる反応処理後の活性化された 被照射体 Aの表面に結合して、 反応領域 A 1, A 2の表面改質効果が更 に高まり、 特に濡れ性が改善される。
その結果、 エキシマ UVによる反応処理後の活性化を抑制して反応処 理後に汚れが付着し難い状態に安定化させることができる。
なお、 他の実施例の場合には、 反応用補助ガス (窒素ガス) 自体を加 湿して水の分子が供給されるようにしたので、 水蒸気を直接供給する方 法のように反応領域が水滴化せず、 それを除去する手間も必要なくて、 作業性に優れるという利点がある。
また、 他の実施例の場合には、 搬送機構 3 dの作動によって、 エキシ マ UVランプ: B…と被照射体 Aが相対移動し、 その移動長さを該エキシ マ U Vランプ B…間のピッチ Pと同じ長さ又はそれより長くすれば、 被 照射体 Aの全体がエキシマ U Vランプ B…の直下位置を通過する。
それにより、 エキシマ U Vの照射強度のバラヅキが改善されると同時 に、 被照射体 Aの全体に亘るエキシマ U Vの照射時間が短縮化される。 その結果、 洗浄ムラをなく しながら洗浄時間を短縮化できる。
更に、 吸気手段 7 , 7の作動によって、 図 6に示す如く、 被照射体 A 近くの雰囲気に存在する有機汚染の酸化除去に寄与した洗浄後 (既反応 ) のオゾン及び反応用補助ガスが、 被照射体 Aの周囲か又は対向する両 辺 A 3, A 3側から夫々反対方向へ吸引されて停滞することなく直ち ( 速やか) に強制排気される。
それにより、 有機汚染の酸化除去に伴って発生した汚れ物質も一緒に 素早く排除され、 この排気に伴い、 各流路 S 3の出口 S 32からフレツシ ュなオゾン及び反応用補助ガスが順次供給されて、 有機汚染の酸化除去 が更に促進される。
その結果、 洗浄に伴って発生した汚れ物質が保護管 B 3…やその近傍 へ付着するのを防止しながら洗浄効率を更に向上できる。
更にまた、 各エキシマ U Vランプ Bの外周を保護管 B 3で覆ったので 、 該エキシマ U Vランプ Bの内部電極 B 1及び外部電極 B 2に被照射体 Aが直接触れるのを防止し、 保護管: B 3内に供給した窒素ガスにより、 内部電極 B 1及び外部電極 B 2が直接活性化した酸素に触れて酸化物を 生成するのを防止すると共に、 該ランプ Bの管壁 (外部電極 B 2 ) から 保護管 B 3外までのエキシマ U V吸収が抑えられて光強度の劣化を防げ る
その結果、 エキシマ U Vランプ Bの電極を保護しながら電極から被照 射体までの距離を適正に保つことができ、 被照射体 Aが例えば液晶ディ スプレイのガラス基板のような面積の大きなものであっても製造コスト を低減できる。
そして、 図 7と図 8に示すものは、 夫々が本発明の変形例である。 図 7に示すものは、 前記供給手段 2 ' が混合室 2 cからノズル 2 d 3 b…に代えて、 例えばパンチングメタルなどの多孔板 2 eを介して流路 S 3…の入口 S 31…へ適正量の反応用補助ガスと酸素を強制的に供給し た構成が、 前記図 4〜図 6に示した他の実施例とは異なり、 それ以外の 構成は図 4〜図 6に示した他の実施例と同じものである。
従って、 図 7に示すものは、 供給手段 2 ' の構成が簡素化できて製造 コストの低減が図れるという利点がある。
図 8に示すものは、 前記光透過壁 B 3 , B 3が、 夫々隣り合うエキシ マ U Vランプ B , Bの外周を囲むように設けた四角筒形の保護管であり 、 隣り合う垂直状の保護管 B 3, B 3によって上下方全長に亘つて同じ 間隔の流路 S 3が夫々区画形成される構成が、 前記図 4〜図 6に示した 他の実施例とは異なり、 それ以外の構成は図 4〜図 6に示した他の実施 例と同じものである。
従って、 図 8に示すものは、 図 4〜図 6に示した実施例と同様に各ェ キシマ U Vランプ Bと四角筒形の保護管 B 3との間に窒素ガスを供給す ることにより、 内部電極 B 1及び外部電極 B 2からのエキシマ U Vが吸 収されずに保護管 B 3外まで確実に届くと共に、 この四角筒形の保護管 B 3の直線状底面から被照射体 Aまでの距離が均一化される。
その結果、 被照射体 Aにおいて四角筒形の保護管 B 3の直線状底面と 平行に対向する領域 A 1 ' は、 どこでもエキシマ U Vの照射が強くて、 その受光エネルギーが必要量に達するため十分な有機汚染の酸化除去を 得られ、 これら以外のエキシマ U V照射の弱い領域 A 2 ' の面積が、 前 記図 1に示した実施例よりも遙かに小さく、 しかもこの部分の雰囲気 4 はォゾンリ ヅチになるため、 更に洗浄効率を向上できるという利点があ る。
更に図 7及び図 8に示すものは、 被照射体 Aの移送手段 3として、 例 えばローラ一コンペャなどの連続搬送機構 3 bを設けているが、 これに 限定されず、 連続搬送機構 3 bに代えて、 図 1に示した回転搬送機構 3 aや図 3に示した遊星運動機構 3 cや図 4に示した搬送機構 3 dを使用 しても良い。
尚、 上述した各実施例及び変形例では、 各エキシマ U Vランプ Bが、 網状筒形の内部電極 A 1と外部電極 A 2とを同軸状に配置した二重円筒 型構造である場合を示したが、 これに限定されず、 エキシマ U Vを放射 状に照射するものであれば、 他の構造であっても良く、 更にその外側を 覆った透明な保護管 B 3は、 円筒形以外の図 8に示す四角筒形以外の多 角形の筒形であっても良い。
また、 エキシマ U Vランプ: B…の間に配置した一対の光透過壁 B 3 ,
B 3が、 夫々隣り合うエキシマ U Vランプ B , Bの外周を囲むように設 けた円筒形又は四角筒形の保護管である場合を示したが、 これに限定さ れず、 筒形の保護管に代えて、 露出した外部電極 A 2との間を非筒状の 光透過壁で仕切るだけでも良い。 産業上の利用可能性
以上説明したように、 本発明のうち請求項 1記載の発明は、 反応ガス 供給手段から反応性ガスを被照射体上の活性領域のみに集中して供給す ることにより、 エキシマ U Vと反応性ガスの光化学反応が低温雰囲気で 促進されると共に、 この光化学反応が活発に発生しない領域には反応性 ガスが供給されず、 無駄に消費されないから、 ガス供給能力が大きな反 応ガス供給源でなくても足りるので、 光化学反応を簡単な構造でしかも 低温雰囲気で安定して行える。 従って、 高効率な光化学反応が可能となって経済的である。
請求項 2の発明は、 請求項 1の発明の効果に加えて、 反応性ガスが供 給される活性領域以外の空間は、 反応用補助ガスで満たされると共に、 既反応の不要ガスを反応領域より速やかに排出するので、 反応性ガスを 速やかに活性領域 (反応領域) に導入して置換できる。
請求項 3記載の発明は、 各エキシマ U Vランプから光透過壁を透過し て流路 へ照射されたエキシマ U Vが、 該流路中の反応用補助ガスで吸 収されずに酸素と反応してオゾンを生成し、 このオゾン量が流路の出口 まで移動する間に増えて高濃度となり、 この出口から被照射体へ向け強 制的に流して、 エキシマ U Vランプ直下の領域から離れたエキシマ U V 照射の弱い領域近くの雰囲気をオゾンリッチにすることにより、 該領域 の受光エネルギーが有機汚染の酸化除去に十分な量に達するので、 洗浄 に寄与しなかったエキシマ U Vを有効利用して洗浄効率を向上できる。 従って、 被照射体において各エキシマ U Vランプ直下の領域とそれよ り離れた領域とで洗浄度に明らかな差が生ずる従来のものに比べ、 例え ば液晶ディスプレイのガラス基板のような面積が大きな被照射体であつ ても効率良く洗浄できる。
請求項 4の発明は、 請求項 3の発明の効果に加えて、 エキシマ U Vで 生成されたオゾン (03) と、 水の分子 (H 20 ) 又は水素 (H 2) が更に 分解され、 これらが反応して多量の [ · O H ] ラジカル (基) を生成し 、 これらの [ · O H ] ラジカル (基) が、 エキシマ U Vによる反応処理 後の活性化された被照射体の表面に結合して、 反応領域の表面改質効果 が更に高まり、 特に濡れ性が改善されるので、 エキシマ U Vによる反応 処理後の活性化を抑制して反応処理後に汚れが付着し難い状態に安定化 させることができる。
その結果、 有機汚染の酸化除去を更に促進できる。 請求項 5の発明は、 請求項 1、 2、 3または 4の発明の効果に加えて 、 各エキシマ U Vランプの外周を保護管で覆うことにより、 エキシマ U Vランプの電極が直接活性化した酸素に触れて酸化物を生成するのを防 止すると共に、 該ランプ Bの管壁 (外部電極 B 2 ) から保護管 B 3外ま でのエキシマ U V吸収が抑えられて光強度の劣化を防げるので、 エキシ マ U Vランプの電極を保護しながら電極から被照射体までの距離を適正 に保てる。
従って、 被照射体の大型化に伴って光取り出し窓の合成石英ガラスも 大型化が必要な従来のものに比べ、 例えば液晶ディスプレイのガラス基 板のような面積の大きな被照射体であっても製造コス トを低減できる。 請求項 6の発明は、 請求項 5の発明の効果に加えて、 被照射体近くの 雰囲気に存在する有機汚染の酸化除去に寄与した洗浄後のオゾン及び反 応用補助ガスが、 被照射体の周囲から吸引されて停滞することなく直ち に強制排気されることにより、 有機汚染の酸化除去に伴って発生した汚 れ物質も一緒に素早く排除され、 この排気に伴い、 流路の出口からフレ ッシュなオゾン及び反応用補助ガスが順次供給されて、 有機汚染の酸化 除去が更に促進されるので、 洗浄に伴って発生した汚れ物質が保護管や その近傍へ付着するのを防止しながら洗浄効率を更に向上できる。
請求項 7の発明は、 請求項 1、 2、 3または 4の発明の効果に加えて 、 エキシマ U Vランプと被照射体の相対移動で被照射体の全面がエキシ マ U Vランプの直下位置を通過させることにより、 エキシマ U Vの照射 量のバラツキが改善されると同時に、 被照射体の全体に亘るエキシマ U Vの照射時間が短縮化されるので、 光化学反応のムラをなく しながら反 応時間を短縮化できる。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 被照射体 (A) と対向して複数本のエキシマ UVランプ (B) を 並列状に配置し、 これらエキシマ UVランプ (B) から被照射体 (A) に向けエキシマ UVを反応性ガス (C) の雰囲気中で照射することによ り、 被照射体 (A) 表面で光化学反応させるエキシマ UVフォトリァク 夕一において、
前記エキシマ UVランプ (B) からのエキシマ UV照射量が多い被照 射体 (A) 上の活性領域 (A 1) へ向けて、 反応性ガス (C) を強制的 に供給するための反応ガス供給手段 ( 1) を、 被照射体 (A) の表面近 くに設けことを特徴とするエキシマ U Vフォトリァク夕一。
2. 前記反応ガス供給手段 ( 1) より被照射体 (A) と離れた位置に 、 反応用補助ガス (D) を被照射体 (A) へ向けて強制的に供給するた めの反応用補助ガス供給手段 (2) を設けた請求項 1記載のエキシマ U Vフォ トリアクタ一。
3. 被照射体 (A) と対向して複数本のエキシマ UVランプ (B) を 並列状に配置し、 これらエキシマ UVランプ (B) からエキシマ UVを 被照射体 (A) に向け照射してオゾンが生成されることにより、 被照射 体 (A) の表面に付着した有機汚染を酸化除去するエキシマ UVフォト リァク夕一において、
前記エキシマ UVランプ (B) の間に、 エキシマ UVの透過性に優れ た一対の光透過壁 (B 3 ) からなる流路 (S 3) を夫々区画形成し、 こ れら流路 (S 3) の入口 (S31) には、 適正量の反応用補助ガスと酸素 を強制的に供給する供給手段 (2 ' ) を設けて、 エキシマ UVランプ ( B) 直下の領域 (A 1) から離れたエキシマ UV照射の弱い領域 (A2 ) 近くの雰囲気 (4) がオゾンリヅチとなるように、 各流路 (S 3) 内 で生成されたオゾンをその出口 (S32) から被照射体 (A) へ向け強制 的に流し込むことを特徴とするエキシマ UVフォトリァク夕一。
4. 前記反応用補助ガス及び酸素に加えて水の分子又は水素を供給す る加湿手段 (E) を設けた請求項 3記載のエキシマ UVフォトリアク夕 一。
5. 前記光透過壁 (B 3 ) が、 各エキシマ UVランプ (B) の外周を 囲むように設けた保護管であり、 これらエキシマ UVランプ (B) と保 護管 (B 3) との間に窒素ガスを供給した請求項 1、 2、 3または 4記 載のエキシマ UVフォトリアク夕一。
6. 前記被照射体 (A) 近くの雰囲気に存在するオゾン及び反応用補 助ガスを、 該被照射体 (A) の周囲から吸引して強制的に排気する吸気 手段 ( 7) を設けた請求項 5記載のエキシマ UVフォ ト リアクター。
7. 前記エキシマ UVランプ (B) 又は被照射体 '(A) のどちらか一 方を他方に対して両者間の距離を保ちながら移動させる移送手段 ( 3 ) を設けた請求項 1、 2、 3または 4記載のエキシマ UVフォ トリアク夕
補正書の請求の範囲
[2002年 3月 26日 (26. 03. 02) 国際事務局受理:出願当初の請求の範囲 1,5
は補正された;他の請求の範囲は変更なし。 (2頁) ]
1. 被照射体 (A) と対向して複数本のエキシマ UVランプ (B) を並列 状に配置し、 これらエキシマ UVランプ (B) から被照射体 (A) に向けェ キシマ UVを反応性ガス (C) の雰囲気中で照射することにより、 被照射体 (A) 表面で光化学反応させるエキシマ UVフォトリアクターにおいて、 前記エキシマ UVランプ (B) からのエキシマ UV照射量が多い被照射体 (A) 上の活性領域 (A 1) へ向けて、 反応性ガス (C) を強制的に供給す るための反応ガス供給手段 (1) を、 被照射体 (A) の表面近くに設け、 各 エキシマ UVランプ (B) の外側を透明な保護管 (B 3) で覆い、 これらェ キシマ UVランプ (B) と保護管 (B 3) との間に窒素ガスを供給したこと を特徴とするエキシマ UVフォトリアクター。
2. 前記反応ガス供給手段 (1) より被照射体 (A) と離れた位置に、 反 応用補助ガス (D) を被照射体 (A) へ向けて強制的に供給するための反応 用補助ガス供給手段 (2) を設けた請求項 1記載のエキシマ UVフォトリア クタ一。
3. 被照射体 (A) と対向して複数本のエキシマ UVランプ (B) を並列 状に配置し、 これらエキシマ UVランプ, (B) からエキシマ UVを被照射体 (A) に向け照射してオゾンが生成されることにより、 被照射体 (A) の表 面に付着した有機汚染を酸化除去するエキシマ UVフォトリアクターにおい て、
前記エキシマ UVランプ (B) の間に、 エキシマ UVの透過性に優れた一 対の光透過壁 (B 3) からなる流路 (S 3) を夫々区画形成し、 これら流路 (S 3) の入口 (S31) には、 適正量の反応用補助ガスと酸素を強制的に供 給する供給手段 (2 ) を設けて、 エキシマ UVランプ (B) 直下の領域 ( A 1) から離れたエキシマ UV照射の弱い領域 (A2) 近くの雰囲気 (4)
補正された 紙 (条約第 19条) がオゾンリ ッチとなるように、 各流路 (S 3) 内で生成されたオゾンをその 出口 (S32) から被照射体 (A) へ向け強制的に流し込むことを特徴とする エキシマ UVフォ トリアクター。
4. 前記反応用補助ガス及び酸素に加えて水の分子又は水素を供給する加 湿手段 (E) を設けた請求項 3記載のエキシマ UVフォ トリアクター。
5.. 前記光透過壁 (B 3) 、 各エキシマ UVランプ (B) の外周を囲む ように設けた保護管であり、 これらエキシマ UVランプ (B) と保護管 (B 3) との間に窒素ガスを供給した請求項 3または 4記載のエキシマ UVフォ トリアクター。
6. 前記被照射体 (A) 近くの雰囲気に存在するオゾン及び反応用補助ガ スを、 該被照射体 (A) の周囲から吸引して強制的に排気する吸気手段 (7 ) を設けた請求項 5記載のエキシマ UVフォトリアクター。
■ 7. 前記エキシマ UVランプ (B) 又は被照射体 (A) のどちらか一方を 他方に対して両者間の距離を保ちながら移動させる移送手段 (3) を設けた 請求項 1、 2、 3または 4記載のエキシマ UVフォ トリアクター。
補正された用紙 (条約第 19条) 条約 1 9条に基づく説明書
請求の範囲第 1項は、 「各エキシマ UVランプ (B) の外側を透明な保護 管 (B 3) で覆い、 これらエキシマ UVランプ (B) と保護管 (B 3) との 間に窒素ガスを供給した」 を減縮限定して明確にした。
引用文献には、 エキシマ UVランプの外側を透明な保護管で覆う構成が無 レ、。
請求の範囲第 1項に係る発明は、 請求の範囲第 5項と同じ効果が得られる ものである。
請求の範囲第 5項は、 その引用する請求の範囲として第 1項及び第 2項を 削除した。
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