(57)【要約】【課題】本発明は、酸素を含む処理ガス雰囲気下で、被処理物に紫外光を照射して表面処理を行う紫外光照射処理方法において、比較的安価なコスト及び簡便な設備手段によりその処理効率を向上し、処理時間を短縮できる処理方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の紫外光照射による照射方法は、ランプハウス内に真空紫外光を放射するランプを備え、該ランプハウスには真空紫外光照射用の窓が配置されており、該窓から離間した被照射物に該窓を介して光照射する紫外光照射装置を使用した光照射方法において、該窓と該被照射物とで挟まれる空間に空気を流すことを特徴とする。【選択図】        図１
2004152842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプハウス内に真空紫外光を放射するランプを備え、該ランプハウスには真空紫外光照射用の窓が配置されており、該窓から離間した被照射物に該窓を介して光照射する紫外光照射装置を使用した光照射方法において、該窓と該被照射物とで挟まれる空間に空気を流すことを特徴とする紫外光照射による処理方法。
【請求項２】
ランプハウス内に真空紫外光を放射するランプを備え、該ランプハウスには真空紫外光照射用の窓が配置されており、該窓から離間した被照射物に該窓を介して光照射する紫外光照射装置において、
該窓と該被照射物とで挟まれる空間に空気を流すためのノズルを設けたことを特徴とする紫外光照射装置。
【請求項３】
前記窓と前記被照射物とで挟まれる空間の間の距離が５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の紫外光照射装置。
【請求項４】
前記窓と被照射物側面とで挟まれる空間に空気を流すためのノズルが前記照射装置から離間して設けられたことを特徴とする請求項２に記載の紫外光照射装置。
【請求項５】
前記ノズルは、前記窓面近傍へ空気を吹き付けられるように空気流出方向を制御していることを特徴とする請求項２、乃至請求項４に記載の紫外光照射装置。
【請求項６】
前記被照射物をコロ搬送する搬送装置が前期窓面側に配置されていることを特徴とする請求項２、乃至請求項５に記載の紫外光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸素を含む処理ガス雰囲気下で、被処理物に紫外光を照射し表面処理を行う方法及び装置に関する。更に詳しくは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）製造用基板や半導体シリコンウエーハ等の被処理物表面に付着した有機物に対して紫外光を照射する洗浄方法及び装置、並びに紫外光照射により被照射物表面の濡れ性を改善する光照射処理方法及び装置等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に２００ｎｍよりも波長の短い紫外光は特に真空紫外光と呼び２００ｎｍよりも波長の長い紫外光と区別している。これは、波長が２００ｎｍ以下の紫外光は酸素原子及び酸素原子を含む分子によって吸収されてしまうので大気中ではほとんど進行できないといった特徴を持つためである。一方、この真空紫外光は高いエネルギーを持つため有機物の結合子を切ることができる等により光洗浄や表面改質等工業的に有用で、種々の真空紫外光照射装置が利用されている。
【０００３】
特に、紫外光（ＵＶ）オゾン洗浄では従来、オゾン発生器により生成したオゾンを利用して反応槽中で波長２５４ｎｍの紫外光を照射したり、低圧水銀ランプから発生する波長１８５ｎｍと２５４ｎｍの光を用い、波長１８５ｎｍの光でオゾンを生成し、波長２５４ｎｍの光で洗浄を行っていた。
ＵＶオゾン洗浄のメカニズムについて簡単に説明する。波長２４２ｎｍ以下の紫外光は酸素分子Ｏ２を酸素原子Ｏに解離することが可能で、この解離した酸素原子Ｏは酸素分子と結合して活性酸素種の一つであるオゾン（Ｏ３）を生成する。このオゾンは酸化能力が高いが、前記紫外光を吸収し、励起状酸素原子Ｏ（１Ｄ）と酸素分子Ｏ２に解離することにより、オゾンより更に酸化能力が高い活性酸素種、前記励起状酸素原子Ｏ（１Ｄ）を生成することができる。光ドライ洗浄においては、これらの反応で生成された活性酸素の酸化作用と、紫外光による被処理物表面の有機物の分子結合を切断する効果の協働作用により、被処理物表面の有機物を水蒸気Ｈ２Ｏや炭酸ガスＣＯ２などに低分子、揮発化することにより洗浄や表面処理が行われる。
【０００４】
この光洗浄等に用いる光源として、近年エキシマランプが開発され、例えばキセノンガスを封入したキセノンエキシマランプは効率良く波長１７２ｎｍの光を放射でき、波長１７２ｎｍの光により局所領域にオゾン等の活性酸素を高濃度で生成すると共に被処理物の洗浄を高速で行うことが可能となった。
【０００５】
しかし、前述したように波長２００ｎｍ以下の光は通常、大気中ではほとんど進行できないため従来のＵＶ洗浄装置等では該エキシマランプと被照射物までの距離を非常に接近させるとか、被照射物までの距離が必要な場合には該被照射物までの空間に不活性ガス雰囲気を設ける等していた。
【０００６】
このようなエキシマランプを用いた洗浄装置としては、特開２００１−１１３１６３号公報に処理速度の向上を目的として、該エキシマランプを配置した照射装置窓面と被処理物表面との間に不活性ガス流入手段を設けたものが開示されている。具体的には、窒素ガス単独で流入させるか或いは純水中を通したウエットな窒素ガス、即ち、窒素ガス＋水蒸気を流入することにより洗浄速度が向上するということが開示されている。
【０００７】
図４には従来の照射装置の該略図を示す。紫外光照射装置４１には、真空紫外光を放射するエキシマランプ４２がランプハウス４３の内部に具備され、照射窓４４から被照射物４５に向けて真空紫外光を照射している。該被照射物４５と該照射窓４４との間には空間が設けられ、該ランプハウス４３に備えられた不活性ガス流入手段である窒素噴出口４６から窒素が噴射され該空間Ｓ１の雰囲気を窒素雰囲気にしている。
【０００８】
しかし、不活性ガス流入手段を設けて窒素ガスを流入させる該照射装置４１では、窒素ガスの流量によってはコストの大幅な増加になってしまうばかりか、流量の制御や水蒸気との混合比を制御する必要が有り結果として装置自体が大掛かりになるといった問題があった。
【０００９】
また、該エキシマランプ４２から被照射物４５までの空間Ｓ１を完全に窒素雰囲気にしてしまうと、該エキシマランプ４２から放射される真空紫外光は十分に被照射物４５に届くもののオゾンの生成がされず洗浄等の処理ができないといった問題があった。
【００１０】
一方、該照射装置４１において該エキシマランプ４２から被照射物４５までの間の空間Ｓ１が空気で満たされている場合には該エキシマランプ４２から放射される真空紫外光が十分に被照射物４５に届かないといった問題があった。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００１−１１３１６３号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、酸素を含む処理ガス雰囲気下で、被処理物に紫外光を照射して表面処理を行う紫外光照射による処理方法において、比較的安価なコスト及び簡便な設備手段によりその処理効率を向上し、処理時間を短縮できる処理方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の紫外光照射による照射方法は、ランプハウス内に真空紫外光を放射するランプを備え、該ランプハウスには真空紫外光照射用の窓が配置されており、該窓から離間した被照射物に該窓を介して光照射する紫外光照射装置を使用した光照射方法において、該窓と該被照射物とで挟まれる空間に空気を流すことを特徴とする。
【００１４】
これにより、該窓面と該被照射物とで挟まれる空間内に存在する空気に流れが生じ、該空間中の活性酸素濃度が該窓面近傍と該被照射物近傍とで均一化される。つまり、実質的には該被照射物近傍の活性酸素量を高くする効果を持ち、結果として洗浄速度を高めることが可能となるといった利点がある。
【００１５】
また、本発明の紫外線照射装置は、ランプハウス内に真空紫外光を放射するランプを備え、該ランプハウスには真空紫外光照射用の窓が配置されており、該窓から離間した被照射物に該窓を介して光照射する紫外光照射装置において、該窓と該被照射物とで挟まれる空間に空気を流すためのノズルを設けたことを特徴とする。
【００１６】
これにより、該窓と該被照射物の間の空間に空気を流すことができる。また、この空気の流れに伴って、真空紫外光によって生成した該窓面近傍の高濃度のオゾンが拡散され前記空間内で平均化されることによって実質的に被処理物表面のオゾン濃度が空気を流す前と比較して高くなり洗浄速度を向上させる効果がある。
【００１７】
また、前記窓と前記被照射物とで挟まれる空間の間の距離が５ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１８】
これにより、空気中であっても真空紫外光が被照射物に届く範囲であって、且つ活性酸素を十分に生成できるため十分な洗浄効果をえることができるといった利点がある。
【００１９】
更には、前記窓と被照射物側面とで挟まれる空間に空気を流すためのノズルが前記照射装置から離間して設けられたことを特徴とする。
【００２０】
これにより、該照射装置自身を小型化できるといった利点がある。
【００２１】
また、上述の発明に加えて、前記ノズルは、前記窓面近傍へ空気を吹き付けられるように空気流出方向を制御していることを特徴とする。
【００２２】
これにより、該窓面から放射される真空紫外光が該窓面近傍で酸素と反応して活性酸素を生成した後、該活性酸素が効率的に該被照射物側に輸送され、且つ新たに反応する酸素を供給できるといった利点が有る。
【００２３】
また、上述の発明に加えて、前記被照射物をコロ搬送する搬送装置が前期窓面側に配置されていることを特徴とする。
【００２４】
これにより、被照射物の大きさが例えば大型の液晶基板等のように照射装置の真空紫外光照射領域よりも大きくなった場合でも洗浄処理等を円滑に行うことができるといった利点がある。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の紫外線照射による処理に用いる紫外光照射装置の該略図を図１に示す。本発明の紫外光照射装置１０は、ランプハウス１内に波長１７２ｎｍの真空紫外光を発生するキセノンエキシマランプ２を具備し、該エキシマランプ２の一部と接触する冷却ブロック３が設けられ、該ランプハウス１内を不活性ガスでパージするための窒素入口１１ａ及び窒素出口１１ｂを備え、該エキシマランプ２から放射された真空紫外光を取り出す照射窓５が設けられている。また、該ランプハウス１内には、該エキシマランプ２から放射される真空紫外光を効率良く外部へ照射するための反射ミラー４が配置されている。
【００２６】
また、該ランプハウス１から照射される真空紫外光は該照射窓５から照射距離ｄ離れた位置に平行配置された被照射物６に向けて照射される。更に、該被照射物６は例えば搬送装置により一定の搬送速度で移動され処理される。また、該紫外光照射装置１０の該照射窓５と該被照射物６との間の空間Ｓに空気を流すノズル７が配置されている。該ノズル７から噴出される空気８は該照射窓５の面方向に一定量吹き付けられる。
【００２７】
同装置におけるＵＶオゾン洗浄速度を液晶基板製造工程で使用される基板である無アルカリガラス板を用いて測定した。測定結果を図２に示す。図２の縦軸は純水の接触角であり、横軸は被照射物である基板をコロ搬送した場合の搬送速度から基板に照射された紫外光の照射時間に換算した時間である。各測定データの夫々は大気中で空気を流さずに測定した場合、空気を１Ｌ／ｍｉｎ、５Ｌ／ｍｉｎ、７Ｌ／ｍｉｎ流した場合、及び比較測定として窒素を７Ｌ／ｍｉｎ流した場合である。
【００２８】
ＵＶオゾン洗浄では、該基板に付着している有機成分が紫外線により分解洗浄されることによって該基板表面の濡れ性が改善され接触角が低くなる。図２においては、紫外光の照射時間が短いと接触角は高く、照射時間が長いと接触角は低くなっている。また、各処理雰囲気での効果は、例えば照射時間約８秒の時点では大気中照射で空気の流量が５Ｌ／ｍｉｎ、７Ｌ／ｍｉｎ流した場合と窒素を７Ｌ／ｍｉｎ流した場合とが接触角としては同じ程度の効果を持っている。また、例えば照射時間６秒程度の場合では大気を流さない場合に比べて大気を流した場合の方が洗浄速度が速くなっていることが判る。更には、各照射時間における接触角は空気を７Ｌ／ｍｉｎ流した場合と窒素を７／ｍｉｎ流した場合とがほぼ同等の洗浄カーブとなっている。
【００２９】
図３に示したのは、前記した紫外線照射装置１０から波長１７２ｎｍの真空紫外線を大気中に照射した場合の発生したオゾンの濃度分布を示したものである。縦軸はオゾンの濃度、横軸は該真空紫外光照射装置の照射窓からの距離を示している。オゾン濃度の測定には波長２５４ｎｍの光の吸光度を該照射窓５から離れた各点で測定した。ただし、ノズルからの空気は流さずに測定した。
【００３０】
同測定結果からも明らかなように、該照射窓５の面近傍では高濃度のオゾンが存在し、該照射窓５の面から１０ｍｍ以上離れた点ではほとんどオゾンの発生がされていないのが判る。同測定より、該照射窓５の面から５ｍｍの距離内ではオゾンが効率良く生成されており、洗浄等において有用な領域であることが判る。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の洗浄方法によれば、該被照射物近傍の活性酸素量を高くすることができ、結果として洗浄速度を速くすることができるといった効果がある。
【００３２】
また、本発明の紫外光照射装置は、該窓と該被照射物の間の空間に空気を流すことができるので、真空紫外光によって生成した該窓面近傍の高濃度のオゾンが拡散され前記空間内で平均化されることによって実質的に被処理物表面のオゾン濃度が高くなり洗浄速度を向上させる効果がある。
【００３３】
また、該窓面から被照射物までの距離が５ｍｍ以下であるので空気中であっても真空紫外光が被照射物に届く範囲であって、且つ活性酸素を十分に生成できるため十分な洗浄効果をえることができるといった利点がある。
【００３４】
また、ノズルの向きを該窓面方向に向けることにより真空紫外光が該窓面近傍で酸素と反応して活性酸素を生成した後、該活性酸素が効率的に該被照射物側に輸送され、且つ新たに反応する酸素を供給できるといった利点が有る。
【００３５】
更には、被照射物が大きくなっても該照射装置に被照射物を搬送可能であり、且つ照射部を不活性ガス等で置換しなくとも十分な洗浄効果を得ることができるといった利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における紫外光照射装置の概略を示す説明図
【図２】本発明における被処理物への真空紫外光照射時間と純水の接触角との関係を示す図
【図３】本発明における窓面からの距離によるオゾン濃度分布を示す図
【図４】従来における紫外光照射装置の概略図
【符号の説明】
１      ランプハウス
２      キセノンエキシマランプ
３      冷却ブロック
４      反射ミラー
５      照射窓
６      被照射物
７      ノズル
８      噴出される空気
１０    紫外光照射装置
１１ａ  窒素入口
１０ｂ  窒素出口
Ｓ      照射窓と被処理物との間の空間
ｄ      照射距離
４１    紫外光照射装置
４２    エキシマランプ
４３    ランプハウス
４４    照射窓
４５    被照射物
４６    窒素噴出口
Ｓ１    照射窓と被処理物との間の空間
【図１】
2004152842.tif 000003
【図２】
2004152842.tif 000004
【図３】
2004152842.tif 000005
【図４】
2004152842.tif 000006