(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
扁平な箱型の放電容器を有し、紫外線を放射する単一のエキシマランプと、
この単一のエキシマランプを取り囲むよう設けられた、当該エキシマランプからの光を外部に出射する開口を下面に有すると共に、内部のガスを排出するガス排出口を有するランプハウスと、
前記エキシマランプの下方に位置される被照射物の上面に沿って当該ランプハウスの開口から当該ランプハウスの内部に大気を導入し、当該ランプハウスのガス排出口から排出するガス排出機構と
を備えてなり、
前記エキシマランプには、その放射光が前記ランプハウス内におけるガス流通路を形成する壁面に照射されないよう、前記放電容器の少なくとも上壁部および４つの側壁部並びに下壁部の周辺部分に当該放射光を遮蔽する光遮蔽手段が設けられていることを特徴とする光照射装置。
【請求項２】
前記光遮蔽手段は、前記エキシマランプにおける放電容器の内面または外面に形成された光遮蔽膜であることを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
【請求項３】
前記光遮蔽膜は、前記エキシマランプにおける放電容器内において発生した光を反射する光反射機能を有するものであることを特徴とする請求項２に記載の光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子やフラットパネルディスプレイの製造工程において、ウエハやガラス基板等の基板の表面を光洗浄するために好適な光照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子、液晶表示装置等のフラットパネルディスプレイ、太陽電池などの製造工程においては、一般に、シリコンウエハやガラス基板等の基板に対して密着性の高い薄膜を形成するために、基板の表面を洗浄処理することによって、当該基板の表面に存在する有機物等の汚染物を除去することが行われており、基板の表面を洗浄処理する方法としては、水や有機溶剤等を使用しないドライ洗浄方法が広く利用されている。このドライ洗浄方法としては、被処理物の表面に、エキシマランプからのエキシマ光を照射すると共に、エキシマ光の照射により生じたラジカル酸素、オゾンなどを作用させることによって、当該被処理物の表面を洗浄する光洗浄法が知られている。
【０００３】
このような光洗浄法に用いられる光照射装置は、例えば合成石英ガラスよりなる紫外線透過窓を有するランプハウスと、このランプハウス内に収納された、紫外線を放射するエキシマランプとを具えてなるものが知られている（特許文献１参照）。
この光照射装置においては、エキシマランプから放射された紫外線が、ランプハウスの紫外線透過窓に到達するまでに当該ランプハウス内のガスによって吸収されることを防止するため、ランプハウス内には窒素ガスなどの不活性ガスを充填して循環することが行われている。従って、光照射装置には、不活性ガスを循環する循環機構を設けることが必要となり、そのため、光照射装置の製造コストが高くなり、また、光照射装置の使用時には窒素ガスなどの不活性ガスを用いることが必要であることから、被照射物の洗浄処理の処理コストが高くなる、という問題がある。
【０００４】
而して、最近においては、紫外線放射強度の高いエキシマランプが開発され、これにより、当該エキシマランプからの紫外線がランプハウス内のガスによって吸収されても、被照射物に対して十分な強度の紫外線を照射することが可能であることから、ランプハウス内に大気を導入して当該ランプハウスの排気口から排出させながら、エキシマランプからの紫外線を被照射物に照射する光照射装置が提案されている（特許文献２参照）。
このような光照射装置によれば、不活性ガスを循環する循環機構や、高価な紫外線透過窓を設けることが不要であるため、光照射装置の製造コストの低減化を図ることができ、また、光照射装置の使用時には窒素ガスなどの不活性ガスを用いることが不要であることから、被照射物の洗浄処理の処理コストの低減化を図ることができる。
【０００５】
しかしながら、上記の光照射装置においては、被照射物に付着した有機物等の汚染物と、ランプハウス内に導入される大気中に含まれるＡＭＣ（Ａｉｒｂｏｒｎｅ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｓ）などの汚染物質とが、エキシマランプからの紫外線により活性化されることによって反応し、その反応生成物がランプハウスの内壁面に堆積した後、当該ランプハウスの内壁面から離散して被照射物に付着するため、所要の光洗浄処理を確実に達成することが困難となる、という問題があることが判明した。この現象はパーティクルが被照射物を汚染するようなものとは異なる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１２４５４０号公報
【特許文献２】特開２００４−２９０９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、被照射物に付着した有機物等の汚染物と大気中に含まれる汚染物質との反応生成物が被照射物に付着することを防止または抑制することができ、従って、所要の光洗浄処理を確実に達成することができる光照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光照射装置は、扁平な箱型の放電容器を有し、紫外線を放射する単一のエキシマランプと、
この単一のエキシマランプを取り囲むよう設けられた、当該エキシマランプからの光を外部に出射する開口を下面に有すると共に、内部のガスを排出するガス排出口を有するランプハウスと、
前記エキシマランプの下方に位置される被照射物の上面に沿って当該ランプハウスの開口から当該ランプハウスの内部に大気を導入し、当該ランプハウスのガス排出口から排出するガス排出機構と
を備えてなり、
前記エキシマランプには、その放射光が前記ランプハウス内におけるガス流通路を形成する壁面に照射されないよう、前記放電容器の少なくとも上壁部および４つの側壁部並びに下壁部の周辺部分に当該放射光を遮蔽する光遮蔽手段が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の光照射装置においては、前記光遮蔽手段は、前記エキシマランプにおける放電容器の内面または外面に形成された光遮蔽膜であることが好ましい。
また、前記光遮蔽膜は、前記エキシマランプにおける放電容器内において発生した光を反射する光反射機能を有するものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の光照射装置によれば、エキシマランプには、その放射光がランプハウス内におけるガス流通路を形成する壁面に照射されないよう当該放射光を遮蔽する光遮蔽手段が設けられていることにより、ランプハウス内のガス流通路を流れる大気にエキシマランプからの光が照射されることが防止または抑制される結果、被照射物に付着した有機物等の汚染物と、ランプハウス内に導入される大気中に含まれる汚染物質とが反応することを防止または抑制することができるので、その反応生成物が被照射物に付着することを防止または抑制することができ、従って、被処理物に対する所要の光洗浄処理を確実に達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の光照射装置の一例における構成の概略を示す説明用断面図である。
【図２】図１に示す光照射装置におけるエキシマランプの構成を示す説明用断面図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の光照射装置の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の光照射装置の一例における構成の概略を示す説明用断面図である。この光照射装置は、半導体素子やフラットパネルディスプレイの製造工程において、ウエハやガラス基板等の基板の表面を光洗浄するためのものであって、例えば波長２００ｎｍ以下の紫外線Ｌを下方に位置される被照射物Ｗに向かって放射するエキシマランプ１０を有し、このエキシマランプ１０からの紫外線Ｌを外部に出射する開口２１を下面に有する金属製のランプハウス２０が、当該エキシマランプ１０を取り囲むよう配置されている。
ランプハウス２０における一側壁には、内部のガスを排出するガス排出口２２が形成されている。ランプハウス２０における一側壁の外面には、ランプハウス２０の開口２１から当該ランプハウス２０の内部に大気Ａを導入し、エキシマランプ１０を介してガス排出口２２から排出するガス排出機構３０が一体的に設けられ、このガス排出機構３０には、ガス排出管３５が接続されている。また、ランプハウス２０内には、ガス排出機構３０によって導入される大気が流れるガス流通路を形成するガス流通路部材２５が設けられている。
また、ランプハウス２０の下方には、被照射物Ｗを搬送する複数の搬送ローラ４１を有する搬送機構４０が設けられている。
【００１３】
図２は、図１に示す光照射装置におけるエキシマランプ１０の構成を示す説明用断面図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。このエキシマランプ１０は、エキシマ用ガスが気密に封入された放電空間Ｓを形成する放電容器１１を有する。この放電容器１１は、互いに対向するそれぞれ矩形の上壁部１１ａおよび下壁部１１ｂと、上壁部１１ａおよび下壁部１１ｂの周縁を連接する４つの側壁部１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆよりなる扁平な箱型のものであって、全体が例えば波長２００ｎｍ以下の紫外線の透過性に優れた材料により構成されている。
放電容器１１における上壁部１１ａの外面（図２において上面）には、網状の一方の電極１２が設けられ、当該放電容器１１における下壁部１１ｂの外面（図２において下面）には、網状の他方の電極１３が設けられており、一方の電極１２および他方の電極１３の各々は、高周波電源（図示省略）に接続されている。
【００１４】
放電容器１１を構成する材料としては、真空紫外線を良好に透過するもの、具体的には、合成石英ガラスなどのシリカガラス、サファイアガラスなどを用いることができる。
放電容器１１の寸法の具体的な一例を示すと、上壁部１１ａ、下壁部１１ｂの幅方向の長さが７０ｍｍ、側壁部１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆの高さ方向の長さが１８ｍｍ、肉厚が３．０ｍｍである。
【００１５】
一方の電極１２および他方の電極１３を構成する材料としては、金、銀、銅、ニッケル、クロムなどの耐腐食性を有する金属材料を用いることができる。また、一方の電極１２および他方の電極１３は、上記の金属材料を含む導電性ペーストをスクリーン印刷することにより、或いは上記の金属材料を真空蒸着することにより、形成することができる。
一方の電極１２および他方の電極１３の各々の厚みは、例えば０．１μｍ〜数十μｍである。
【００１６】
放電容器１１内に封入されるエキシマ用ガスとしては、真空紫外線を放射するエキシマを生成し得るもの、具体的には、キセノン、アルゴン、クリプトン等の希ガス、または、希ガスと、臭素、塩素、ヨウ素、フッ素等のハロゲンガスとを混合した混合ガスなどを用いることができる。エキシマ用ガスの具体的な例を、放射される紫外線の波長と共に示すと、キセノンガスでは１７２ｎｍ、アルゴンとヨウ素との混合ガスでは１９１ｎｍ、アルゴンとフッ素との混合ガスでは１９３ｎｍである。
また、エキシマ用ガスの封入圧は、例えば１０〜１００ｋＰａである。
【００１７】
そして、エキシマランプ１０には、その放射光がランプハウス２０内におけるガス流通路を形成する壁面（図示の例では、ランプハウス２０の内面およびガス流通路部材２５の表面）に照射されないよう当該放射光を遮蔽する光遮蔽手段が設けられている。具体的には、この例の光遮蔽手段は、エキシマランプ１０の放電容器１１における上壁部１１ａおよび４つの側壁部１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆの各々の内面全面並びに下壁部１１ｂの周辺部分の内面を覆うよう形成された光遮蔽膜１５によって構成されている。
【００１８】
光遮光膜１５は、エキシマランプ１０における放電容器１１内の放電空間Ｓにおいて発生した紫外線を反射する光反射機能を有するものであることが好ましく、これにより、高い光の利用率が得られる。
このような光反射機能を有する光遮蔽膜１５としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムなどよりなるものを用いることができ、例えばシリカ粒子とアルミナ粒子とからなるもの、特に、光遮蔽膜１５におけるシリカ粒子の含有割合が３０〜９９質量％で、アルミナ粒子の含有割合が１〜７０質量％であるものが好ましい。
【００１９】
上記の光照射装置においては、エキシマランプ１０における一方の電極１２と他方の電極１３との間に、高周波電源によって高周波電界が印加され、当該高周波電界によって、エキシマランプ１０における放電容器１１内の放電空間Ｓにおいて誘電体バリア放電が発生し、この誘電体バリア放電によってエキシマ用ガスに由来するエキシマ分子が形成され、これにより、例えば波長２００ｎｍ以下の紫外線Ｌが発生し、この紫外線Ｌは、直接または光遮光膜１５に反射されて放電容器１１の下壁部１１ｂから下方に放射される。
一方、ガス排出機構３０が作動されることにより、光照射装置の外部の大気Ａがランプハウス２０の開口２１から当該ランプハウス２０の内部に導入された後、ランプハウス２０内のガス流通路に沿って流れ、当該ランプハウス２０のガス排出口２２から外部に排出される。このとき、エキシマランプ１０は、ランプハウス２０内におけるガス流通路内に配置されているため、ランプハウス２０内のガス流通路を流れる大気Ａによって冷却される。
そして、エキシマランプ１０からの紫外線Ｌは、ランプハウス２０の開口２１から下方に出射されて、搬送機構４０によってランプハウス２０の直下の位置に搬送された被処理物Ｗに照射され、これにより、被処理物Ｗに対する光洗浄処理が達成される。
【００２０】
以上において、エキシマランプ１０と被処理物Ｗとの間の離間距離は、３〜５ｍｍであることが好ましい。この離間距離が過大である場合には、大気中の酸素によって１７２ｎｍの光が吸収されてしまい、被処理物Ｗに到達する光の光量が小さくなるからである。このため、離間距離が５ｍｍを超えても、それなりの効果はあるが実用上不適である。一方、この離間距離が過小である場合には、搬送機構４０の搬送ローラ４１上における被処理物Ｗのたわみ、搬送による被処理物Ｗの上下振動、搬送ローラ４１自体のたわみ、光照射装置自体のたわみなどがあるときには不都合となる。
【００２１】
また、被照射物Ｗに対する紫外線Ｌの照射時間は、例えば０．５〜２．０秒間である。  また、ランプハウス２０の開口２１から導入される大気Ａの流量は、２０００〜５０００Ｌ／ｍｉｎであることが好ましい。大気Ａの流量が過小である場合には、流速が低いために光照射装置内に大気Ａの滞留が生じたり、あるいは逆流が生じたりしてしまう。一方、大気Ａの流量が過大である場合には、化学的作用としては問題ないが、排気装置の大型化、ダクト径の大型化を必要とするため装置全体が大きくなりすぎ、実用的な装置コストという観点から不適である。
【００２２】
上記の光照射装置によれば、エキシマランプ１０における放電容器１１の内表面には、当該エキシマランプ１０の放電容器１１内の放電空間Ｓにおいて発生する紫外線Ｌが、ランプハウス２０内におけるガス流通路を形成する壁面に照射されないよう当該紫外線Ｌを遮蔽する光遮蔽膜１５が形成されていることにより、ランプハウス２０内のガス流通路を流れる大気Ａに紫外線Ｌが照射されることが防止または抑制される結果、被照射物Ｗに付着した有機物等の汚染物と、ランプハウス２０内に導入される大気Ａ中に含まれる汚染物質とが反応することを防止または抑制することができるので、その反応生成物が被照射物Ｗに付着することを防止または抑制することができ、従って、被処理物Ｗに対する所要の光洗浄処理を確実に達成することができる。
【００２３】
本発明の光照射装置においては、上記の実施の形態に限定されず、種々の変更を加えることが可能である。
例えばランプハウス２０内には、複数のエキシマランプ１０が設けられていてもよい。  また、光遮蔽膜１５は、エキシマランプ１０の放電容器１１の外面に形成されていてもよく、また、光遮蔽手段としては、光遮蔽膜１５に限定されず、エキシマランプ１０の放射光がランプハウス２０内におけるガス流通路を形成する壁面に照射されないよう当該放射光を遮蔽する適宜のものを設けることができる。
また、ランプハウス２０のガス排出口２２は、当該ランプハウス２０の上側壁に形成されていてもよい。
また、光遮蔽膜１５は、光反射機能を有さないものであってもよく、その材質としては、酸化マグネシウム、酸化イットリウムなどを用いることができる。
【実施例】
【００２４】
以下、本発明の光照射装置の具体的な実施例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００２５】
＜実施例１＞
図１および図２の構成に従い、幅が１６０ｍｍ、高さが２５０ｍｍ、エキシマランプを収納する部分の高さが１００ｍｍ、全長（奥行）が３０００ｍｍのランプハウスと、全長が２５００ｍｍ、幅が７０ｍｍ、高さが１８ｍｍ、有効発光長が２２００ｍｍのエキシマランプとを有する光照射装置を作製した。この光照射装置におけるエキシマランプは、放電容器の内部にはキセノンガスが封入されており、また、光遮蔽手段として、放電容器における上壁部および４つの側壁部の各々の内面全面並びに下壁部の周辺部分の内面を覆うよう紫外線遮蔽膜が形成されている。そして、被照射物として液晶用のガラス基板を用い、エキシマランプのランプ電力が１．６ｋＷ、放電容器の外表面における紫外線照度が１５０ｍＷ／ｃｍ2 、エキシマランプと被照射物との離間距離が４ｍｍ、ガス排気量が３０００ｌ／ｍｉｎ、搬送機構によるガラス基板の搬送速度が４ｍ／ｍｉｎの条件で、ガラス基板の洗浄処理を行い、洗浄処理前および洗浄処理後におけるガラス基板の表面の接触角を測定した。
その結果、ガラス基板の表面の接触角は、洗浄処理前において４０°であったが、洗浄処理後において２°であった。液晶用のガラス基板の表面の接触角の要求レベルは５°以下とされていることから、高い洗浄処理能力が得られることが確認された。
さらに、この光照射装置を６ヶ月間連続運転してガラス基板の洗浄処理を行ったところ、ガラス基板の洗浄処理に不具合は発生せず、６ヵ月間経過後に洗浄処理を行ったガラス基板の接触角を測定したところ、４°であった。
【００２６】
＜実施例２＞
紫外線遮蔽膜を形成する位置を、放電容器における上壁部および４つの側壁部の各々の外面全面並びに下壁部の周辺部分の外面に変更したこと以外は、実施例１と同様の構成の光照射装置を作製した。そして、被照射物として液晶用のガラス基板を用い、実施例１と同様の条件で、ガラス基板の洗浄処理を行い、洗浄処理前および洗浄処理後におけるガラス基板の表面の接触角を測定した。
その結果、ガラス基板の表面の接触角は、洗浄処理前において４０°であったが、洗浄処理後において２°であり、高い洗浄処理能力が得られることが確認された。
さらに、この光照射装置を６ヶ月間連続運転してガラス基板の洗浄処理を行ったところ、ガラス基板の洗浄処理に不具合は発生せず、６ヵ月間経過後に洗浄処理を行ったガラス基板の接触角を測定したところ、４°であった。
【００２７】
＜比較例１＞
放電容器の内面に紫外線遮蔽膜が形成されていないこと以外は、実施例１と同様の構成の光照射装置を作製した。そして、被照射物として液晶用のガラス基板を用い、エキシマランプのランプ電力が１．６ｋＷ、放電容器の外表面における紫外線照度が１００ｍＷ／ｃｍ2 、エキシマランプと被照射物との離間距離が４ｍｍ、ガス排気量が３０００ｌ／ｍｉｎ、搬送機構によるガラス基板の搬送速度が４ｍ／ｍｉｎの条件で、２ヶ月間連続運転してガラス基板の洗浄処理を行い、２ヵ月間経過後に洗浄処理を行ったガラス基板の接触角を測定したところ、１０°以上であり、また、ガラス基板を観察したところ、その表面に付着物が目視で確認されるようになった。
【００２８】
＜比較例２＞
紫外線遮蔽膜が、放電容器における上壁部のみに形成されていること以外は、実施例１と同様の構成の光照射装置を作製した。そして、被照射物として液晶用のガラス基板を用い、実施例１と同様の条件で、３ヶ月間連続運転してガラス基板の洗浄処理を行い、３ヵ月間経過後に洗浄処理を行ったガラス基板の接触角を測定したところ、５°であったが、更に、３ヶ月間（合計６ヶ月間）連続運転してガラス基板の洗浄処理を行い、３ヵ月間（合計６ヶ月間）経過後に洗浄処理を行ったガラス基板の接触角を測定したところ、１０°以上であり、また、ガラス基板を観察したところ、その表面に付着物が目視で確認されるようになった。
【符号の説明】
【００２９】
１０  エキシマランプ
１１  放電容器
１１ａ  上壁部
１１ｂ  下壁部
１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ  側壁部
１２  一方の電極
１３  他方の電極
１５  光遮蔽膜
２０  ランプハウス
２１  開口
２２  ガス排出口
２５  ガス流通路部材
３０  ガス排出機構
３５  ガス排出管
４０  搬送機構
４１  搬送ローラ
Ｗ  被照射物
【図１】
0005729034.tif 000002
【図２】
0005729034.tif 000003