(57)【要約】【課題】この発明は、活性酸素による処理、例えば乾式洗浄、レジストの灰化・除去、Ｓｉ表面の酸化などの処理を行う場合に紫外線、または真空紫外線を用い、従来より処理速度の早い処理装置を提供することにある。【解決手段】この発明は、真空紫外線を放射する光源と、該光源を具備した放電容器及び／または処理空間を備え、光を照射することにより活性化されるガスを導入する導入口を配置した処理装置であって、該活性化されるガスが分圧を１０．１３ｋＰａ以下にした亜酸化窒素Ｎ２Ｏであり、該亜酸化窒素Ｎ２Ｏに波長１２６ｎｍに最大値を有するＡｒ２エキシマ光を照射する手段を具備したことを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空紫外線を放射する光源と、該光源を具備した放電容器及び／または処理空間を備え、光を照射することにより活性化されるガスを導入する導入口を配置した処理装置であって、該活性化されるガスが分圧を５０Ｐａ以上、１０００Ｐａ以下にした亜酸化窒素であり、該亜酸化窒素に、波長１２６ｎｍに最大値を有するＡｒ２エキシマ光を照射する手段を具備したことを特徴とする処理装置。
【請求項２】
前記亜酸化窒素に、波長１２６ｎｍに最大値を有するＡｒ２エキシマ光を照射した後、該亜酸化窒素を被処理物に噴射することを特徴とする請求項１に記載の照射装置。
【請求項３】
前記のＡｒ２エキシマ光は、放電用ガスをＡｒとし、誘電体バリア放電を用いて発生させ、該誘電体バリア放電の放電空間内には亜酸化窒素が含まれていることを特徴とする請求項１乃至請求項２に記載の処理装置。
【請求項４】
前記のＡｒ２エキシマ光を被照射物に直接照射しない為の遮光手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、真空紫外線を利用する処理装置に関する。更には、処理用ガスに真空紫外線を照射することにより該処理用ガスを活性化させ被処理物に作用させる処理装置であって、例えば乾式洗浄、レジストの灰化・除去、Ｓｉ表面の酸化、更には表面殺菌などに利用できる処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、真空紫外線を利用する処理装置としては、該真空紫外線を被照射物に照射することで該被照射物が光化学反応等を起こすことにより処理される場合と、該真空紫外線を酸素分子等に照射して活性酸素原子等を生成し該被照射物を処理する場合とがある。特に後者の方法は、乾式洗浄、レジストの灰化・除去、Ｓｉ表面の酸化、更には表面殺菌などの分野で広く利用されている。例えば低圧水銀ランプを利用した処理装置としては、特公平４−９３７３号等が知られている。
【０００３】
該公報によれば、光源としての低圧水銀ランプから放射される波長１８４ｎｍの真空紫外線が酸素と反応してオゾンを生成し、波長２４５ｎｍの紫外線が生成された該オゾンを分解することにより活性酸素原子を生成し、被照射物表明に付着した有機汚染物を酸化分解し飛散させることが記載されている。この場合、該低圧水銀ランプから放射される光は該低圧水銀ランプ内に封入された水銀の共鳴線であり、真空紫外線領域の光（１８５ｎｍ）と紫外線領域の光（２５４ｎｍ）との両方を利用したものである。
【０００４】
ここで、真空紫外線及び紫外線によるオゾンの生成機構とその洗浄作用とは次のように考えられている。
Ｏ２＋１８５ｎｍ光→Ｏ（３Ｐ）＋Ｏ（３Ｐ）
Ｏ２＋Ｏ（３Ｐ）→Ｏ３
Ｏ３＋２５４ｎｍ光→Ｏ２＋Ｏ（１Ｄ）
この反応式では、酸素分子Ｏ２に１８５ｎｍの真空紫外線が照射されると、低エネルギーの酸素原子Ｏ（３Ｐ）が２個生成される。この低エネルギーの酸素原子Ｏ（３Ｐ）と酸素分子Ｏ２とが衝突することによりオゾンＯ３が生成される。更に、生成されたオゾンＯ３に２５４ｎｍの紫外線が照射されることによりオゾンＯ３が分解し酸素分子と活性酸素Ｏ（１Ｄ）が生成される、ことを示している。
【０００５】
しかし、該低圧水銀ランプによる処理では以下のような問題がある。低圧水銀ランプから照射される光で生成される活性酸素はＯ（１Ｄ）であり、安定な酸素分子との間の運動エネルギーの差（以下、Ｅ（ａｃｔ）と表記する）は１．９７ｅＶと比較的低い値である。このようにＥ（ａｃｔ）が低いと処理対象物に該活性酸素が衝突しても、例えば有機汚染物質の内の結合エネルギーが高い物質等の分解速度が遅く、結果として充分な洗浄速度が得られない。また、処理空間で生成された活性酸素Ｏ（１Ｄ）が被照射物に衝突するまでに他の物質、例えば窒素分子や酸素分子等に衝突するとエネルギーを失い低エネルギーの酸素原子Ｏ（３Ｐ）に変化してしまい、洗浄等に利用できる活性酸素自身が少なくなり、結果として充分な洗浄速度が得られない。更には、酸素分子自身の波長１８５ｎｍの吸収係数は小さいので、例えば大気圧程度の酸素分圧下では生成されるオゾンの密度を高くすることができず、結果として活性酸素原子Ｏ（１Ｄ）自身の密度が高くならないため充分な洗浄速度が得られない。同様の原因により低圧水銀ランプを用いた処理装置では乾式洗浄、レジストの灰化・除去、Ｓｉ表面の酸化、更には表面殺菌などにおいても充分な速度が得られないといった問題があった。
【０００６】
また、従来の真空紫外線を利用した処理における他の例としては、エキシマランプから照射される真空紫外線を酸素分子に照射する技術がある。図８に従来の処理装置として誘電体バリア放電を利用したエキシマランプを具備した表面洗浄装置を示す。該表面洗浄装置８０は、ランプハウス８１と処理室８２との間に光取り出し窓８７を配置したものである。該ランプハウス８１内には円筒形の外側管８４ａと円筒形の内側管８４ｂとを同軸に配置し該内側管８４ｂの内面と該外側管８４ａの外面に電極８３ａ、８３ｂを設け、該外側管８４ａと該内側管８４ｂとの間に放電用ガスを封入したエキシマランプ８４が配置されている。該エキシマランプ８４には放電用電源８５から高周波高電圧が印加されている。また、処理室８２側には、酸化性流体導入口８６ａと酸化性流体排出口８６ｂとが設けられている。また、該処理室８２内には試料台８８の上に被処理物８９が配置され、ランプ８４側から放射される真空紫外線が該被処理物８９表面と酸化性流体に照射されるものである。
【０００７】
上述した従来例として例えば、特許第２９４８１１０号公報がある。該公報によれば、キセノンが主成分であるガスを封入した誘電体バリア放電ランプから照射される真空紫外線を利用してオゾンと活性酸素を生成し処理物表面を酸化、洗浄する方法が開示されている。該公報にあるように、キセノンエキシマＸｅ２を利用するＸｅ２エキシマランプから放射されるエキシマ光である波長１７２ｎｍの真空紫外線を酸素分子に照射すると、直接活性酸素が生成される。この場合、該真空紫外線による活性酸素の生成機構は次のように考えられている。
Ｏ２＋１７２ｎｍ光→Ｏ（３Ｐ）＋Ｏ（１Ｄ）
この反応は、酸素分子Ｏ２にＸｅ２エキシマランプから放射されるエキシマ光である波長１７２ｎｍの真空紫外線が照射されると該酸素分子Ｏ２は低エネルギーの酸素原子Ｏ（３Ｐ）と活性酸素Ｏ（１Ｄ）とに分解する、ことを示している。
【０００８】
しかし、該Ｘｅ２エキシマランプによる処理においても以下のような問題がある。該Ｘｅ２エキシマランプから照射される光で生成された活性酸素は低圧水銀ランプの場合と同様にＯ（１Ｄ）であり、安定な酸素分子との間の運動エネルギーの差Ｅ（ａｃｔ）は１．９７ｅＶと比較的低い値である。このようにＥ（ａｃｔ）が低いと処理対象物に該活性酸素が衝突しても、充分な洗浄速度が得られない。また、処理空間で生成された活性酸素Ｏ（１Ｄ）が被照射物に衝突するまでに他の物質、例えば窒素分子や酸素分子等に衝突するとエネルギーを失い低エネルギーの酸素原子Ｏ（３Ｐ）に変化してしまい、洗浄等に利用できる活性酸素自身が少なくなり、結果として充分な洗浄速度が得られない。また、乾式洗浄、レジストの灰化・除去、Ｓｉ表面の酸化、更には表面殺菌などにおいても充分な速度が得られないといった問題があった。
【０００９】
ところで、真空紫外線を用いた光反応に関しては種々の研究が続けられている。例えば、「Ｔｈｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉａｃａｌ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｖｏｌ．６１，Ｎｏ７，１  Ｏｃｔｏｂｅｒ  １９７４」には、亜酸化窒素Ｎ２Ｏに真空紫外線を照射した場合の光分解反応について記載されている。該文献によれば、亜酸化窒素Ｎ２Ｏの光吸収特性としては、波長１３０ｎｍにピークが有り、該波長１３０ｎｍの照射により非常に高い量子効率で活性酸素Ｏ（１Ｓ）が生成されることが記載されている。
【００１０】
また、光を利用した膜の形成技術の分野では、光源にエキシマ光を用いるものとして、例えば特開２００１−２１０６３８号公報が有る。該公報では、半導体ウエーハ等の表面に酸化膜を堆積させ形成する場合に、該半導体ウエーハ表面を有機系酸化膜形成ガスにさらしながらエキシマ光を照射する技術が開示されている。具体的には、テトラエチルオルソシリケイト（Ｓｉ（Ｃ２Ｈ５Ｏ）４）（以下「ＴＥＯＳ」という）にエキシマ光を照射して、常温で分解し、半導体素子上に酸化膜を堆積させ形成する。また、該公報には、該酸化膜中に有機系不純物として含まれる炭素を減少させる目的で酸素や亜酸化窒素Ｎ２Ｏを添加して光分解したＴＥＯＳの炭素とオゾンまたは活性酸素を反応させることが記載されている。
【特許文献１】特公平４−９３７３号
【特許文献２】特許第２９４８１１０号
【特許文献３】特開２００１−２１０６３８号
【非特許文献１】Ｔｈｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉａｃａｌ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｖｏｌ．６１，Ｎｏ７，１  Ｏｃｔｏｂｅｒ  １９７４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
この発明が解決しようとする課題は、活性酸素による処理、例えば乾式洗浄、レジストの灰化・除去、Ｓｉ表面の酸化、更には表面殺菌などの処理を行う場合に真空紫外線を用い、従来より処理速度の早い処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明は、有機物の洗浄等に従来から使用されていた活性酸素Ｏ（１Ｄ）よりも運動エネルギーの高い活性酸素Ｏ（１Ｓ）を用いることにより洗浄等の処理速度を向上させるものである。また、本発明における処理とは、表面に付着した有機汚染物質の乾式洗浄、レジストの灰化・除去、更には表面殺菌等といった処理物表面に該活性酸素Ｏ（１Ｓ）を直接作用させ被対象物の表面を変化させるものである。また、Ｓｉ表面の酸化などの処理においては、既に形成されたＳｉ表面を酸化することによりＳｉＯを形成等といったものであって、酸化物質を堆積させる、いわゆる光ＣＶＤとは異なる技術である。
【００１３】
具体的には、真空紫外線を放射する光源と、該光源を具備した放電容器及び／または処理空間を備え、光を照射することにより活性化されるガスを導入する導入口を配置した処理装置であって、該活性化されるガスが分圧を５０Ｐａ以上、１０００Ｐａ以下にした亜酸化窒素Ｎ２Ｏであり、該亜酸化窒素Ｎ２Ｏに波長１２６ｎｍに最大値を有するＡｒ２エキシマ光を照射する手段を具備したことを特徴とする。
【００１４】
更には、前記亜酸化窒素Ｎ２Ｏに波長１２６ｎｍに最大値を有するＡｒ２エキシマ光を照射した後、該亜酸化窒素Ｎ２Ｏを被処理物に噴射することを特徴とする。
【００１５】
また、前記のＡｒ２エキシマ光は、放電用ガスをＡｒとした誘電体バリア放電を用いて発生させ、該誘電体バリア放電の放電空間内には亜酸化窒素Ｎ２Ｏが含まれていることを特徴とする。
【００１６】
更に、前記のＡｒ２エキシマ光を被照射物に直接照射しない為の遮光手段を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の請求項１に記載の処理装置は、亜酸化窒素Ｎ２Ｏに波長１２６ｎｍに最大値を有するＡｒ２エキシマ光を照射することにより生成される高い運動エネルギーＥ（ａｃｔ）を持った活性酸素Ｏ（１Ｓ）により、早い処理速度を実現できるといった処理装置である。この場合、波長１２６ｎｍに最大値を有するＡｒ２エキシマ光である真空紫外線による活性酸素Ｏ（１Ｓ）の生成機構は次のように考えられている。
Ｎ２Ｏ＋１２６ｎｍ光→Ｎ２＋Ｏ（１Ｓ）
この反応は、亜酸化窒素Ｎ２Ｏに波長１２６ｎｍに最大値を有するＡｒ２エキシマ光が照射されることにより、窒素分子Ｎ２と、運動エネルギーＥ（ａｃｔ）の高い活性酸素Ｏ（１Ｓ）が生成されることを示している。
【００１８】
この活性酸素Ｏ（１Ｓ）は運動エネルギーＥ（ａｃｔ）が酸素分子のみから生成される活性酸素Ｏ（１Ｄ）の１．９７ｅＶの場合と比較して４．１９ｅＶと２倍以上も高い。この高い運動エネルギーＥ（ａｃｔ）を持つ活性酸素Ｏ（１Ｓ）は従来では分解しにくかった有機物を容易に灰化・除去できるので、洗浄等の速度が向上するといった効果を生む。
【００１９】
また、該活性酸素Ｏ（１Ｓ）が窒素分子Ｎ２や酸素分子Ｏ２などに衝突することによる消滅速度は、Ｏ（１Ｄ）に比較して約千分の一以下と小さいため、処理空間で生成された活性酸素Ｏ（１Ｓ）は消滅せずに処理物に到達することができる。これにより、乾式洗浄、レジストの灰化・除去、Ｓｉ表面の酸化などの処理速度を向上することができると言った効果がある。更に、該亜酸化窒素Ｎ２Ｏを用いた場合の副生成物である窒素分子Ｎ２は不活性なので被処理物に悪影響を及ぼさないといった利点もある。
【００２０】
更には、照射する光である該Ａｒ２エキシマ光の波長１２６ｎｍは亜酸化窒素Ｎ２Ｏの吸収係数が最大になる付近の波長（１３０ｎｍ）であるので、高い変換効率で高密度の活性酸素Ｏ（１Ｓ）を生成できる。これにより、洗浄等の処理速度が向上するといった効果がある。更に、エキシマ光の一部が被照射物に直接照射される場合は、例えばＸｅ２エキシマ光の光子エネルギーに比べてＡｒ２エキシマ光の光子エネルギーは１．３７倍と高く、分解しにくい有機物の結合子を光学的に分解することができる。これによりレジストの灰化・除去等の速度を向上することができるといった効果もある。
【００２１】
また、亜酸化窒素Ｎ２Ｏの圧力を５０Ｐａ以上、１０００Ｐａ以下にすることにより、該Ａｒ２エキシマ光で生成された活性酸素Ｏ（１Ｓ）が、窒素分子や酸素分子等に衝突してエネルギーを失い低エネルギーの酸素原子Ｏ（３Ｐ）に変化してしまう確立が減少するので、活性酸素Ｏ（１Ｓ）が効率的に利用できる。結果として洗浄等の速度が向上するという効果がある。
【００２２】
亜酸化窒素Ｎ２Ｏの分圧による洗浄効果の確認には、例えば光洗浄した石英ガラスに対する水の接触角を測定することにより行える。具体的には、予め精密洗浄を行った石英ガラス（縦３０ｍｍ、横３０ｍｍ、厚み１ｍｍ）を室内で２４時間大気中放置し、図２に示す照射装置の光取り出し窓２７の下面と該石英ガラス表面までの距離を２．６ｍｍ、及び５．１ｍｍとして亜酸化窒素Ｎ２Ｏの分圧を変えて照射処理し、その後水との接触角を測定した。光照射にはＡｒを３５ＫＰａ封入したＡｒエキシマランプを点灯し、光取り出し窓２７の下面における放射輝度を４．５ｍＷ／ｃｍ２と成るようにし、各分圧下で各々５分間の照射処理を行った。亜酸化窒素Ｎ２Ｏの分圧は２０Ｐａから１５００Ｐａまで図７のように変えた場合の測定を行った。
【００２３】
５０Ｐａ未満では、ＣＯ、ＣＯ２などの影響が大きくなり、表面が炭化されるなどの不具合が発生していた。これにより、２０Ｐａでは接触角自身が大きくなったと考えられる。また、逆に亜酸化窒素Ｎ２Ｏの分圧を高くした場合、１０００Ｐａを超えると接触角が大きくなっていた。これは、該亜酸化窒素Ｎ２Ｏは３原始分子であるため、亜酸化窒素Ｎ２Ｏの分圧が高くなると分解されていない亜酸化窒素Ｎ２Ｏとの衝突によりＯ（１Ｓ）が消滅する効果が大きいため、Ｏ（１Ｓ）の実質的な寿命が短くなり、洗浄効果が小さくなると考えられる。これらの確認実験により亜酸化窒素Ｎ２Ｏの分圧は５０Ｐａ以上、１０００Ｐａ以下において効果があると言える。
【００２４】
本発明の請求項２に記載の処理装置は、次のような効果がある。波長１２６ｎｍに最大値を有するＡｒ２エキシマ光を照射することにより生成される活性酸素Ｏ（１Ｓ）は窒素分子Ｎ２，酸素分子Ｏ２などに衝突することによる消滅速度が、従来の洗浄等に利用されている活性酸素Ｏ（１Ｄ）に比較して約千分の一以下と小いさい。一方、亜酸化窒素Ｎ２Ｏの該Ａｒ２エキシマ光に対する吸収係数は非常に高く、例えば光取出し窓近傍で生成される活性酸素Ｏ（１Ｓ）の濃度が最も高くなる。このため、光分解された亜酸化窒素Ｎ２Ｏを被照射物に噴射することにより、該被照射物まで活性酸素原子Ｏ（１Ｓ）効率的に運ぶことが出来るので、乾式洗浄、レジストの灰化・除去、更には表面殺菌などの処理速度を更に向上できる。特に、被処理物を大気中に置いて、波長１２６ｎｍに最大値を有するＡｒ２エキシマ光を照射した亜酸化窒素Ｎ２Ｏを該被処理物に噴射する装置とすれば、被処理物を容易に移動できるので、被処理物の連続処理が可能となるといった効果も生じる。
【００２５】
本発明の請求項３に記載の処理装置は、波長１２６ｎｍに最大値を有するＡｒ２エキシマ光を発生する手段として、放電用ガスをＡｒとした誘電体バリア放電を用い、且つ該誘電体バリア放電の放電空間内に亜酸化窒素Ｎ２Ｏを含むことにより、Ａｒ中での誘電体バリア放電で発生した波長１２６ｎｍに最大値を有するＡｒ２エキシマ光が該亜酸化窒素Ｎ２Ｏに効率よく照射できる。更に、該亜酸化窒素Ｎ２Ｏの一部は放電プラズマによっても活性酸素Ｏ（１Ｓ）に変えられるので高密度の活性酸素（１Ｓ）を生成でき、従って乾式洗浄、レジストの灰化・除去、Ｓｉ表面の酸化、更には表面殺菌などの処理速度を向上できるといった効果がある。
【００２６】
本発明の請求項４に記載の処理装置は、波長１２６ｎｍに最大値を有するＡｒ２エキシマ光を被照射物に直接照射しない為の遮光手段を設けたので光が照射されることによる被処理物の損傷の確率が小さくなるといった効果を有する。また、該波長１２６ｎｍに最大値を有するＡｒ２エキシマ光で生成される活性酸素Ｏ（１Ｓ）は運動エネルギーＥ（ａｃｔ）が非常に高いので従来の洗浄等で利用していた活性酸素Ｏ（１Ｄ）と比較して分解しにくい有機物の結合子を容易に分解することができ、各種処理の高速化が可能であるといった利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の処理装置は、波長１２６ｎｍに最大値を有するＡｒ２エキシマ光を照射する手段を備え、該Ａｒ２エキシマ光を亜酸化窒素Ｎ２Ｏに照射することにより運動エネルギーの高い非常に活性な活性酸素Ｏ（１Ｓ）を生成し、該活性酸素Ｏ（１Ｓ）を乾式洗浄、レジストの灰化・除去、Ｓｉ表面の酸化、更には表面殺菌などの処理に利用するものである。以下具体的な構成を実施例１から実施例６までで示す。
【実施例１】
【００２８】
本発明の処理装置における第１の実施例を図１に示す。該処理装置１１は放電容器１と処理空間２とから成り、該放電容器１と該処理空間２との間にはＭｇＦ２からなる光取り出し窓７が配置されている。該放電容器１から波長１２６ｎｍに最大値を有するＡｒ２エキシマ光を照射する手段としては、放電容器１内に配置された誘電体バリア放電用の電極３ａ，３ｂ，３ｃが放電用電源５と電気的に接続され高周波高電圧を該電極間に印加する。該放電容器１内には、波長１２６ｎｍに最大値を有するＡｒ２エキシマ光を発生させるためＡｒが放電ガス導入口６ａから導入され、排出口６ｂから排出される。
【００２９】
一方、処理空間２内には被処理物９が設置され、該被処理物９はヒーター８によって加熱が可能と成っている。該処理空間２には亜酸化窒素Ｎ２Ｏを導入するための導入口１０ａ、及び排出口１０ｂが設けられている。
【００３０】
第一の実施例として図１に示した該処理装置１１を用いてＳｉＯ２膜の生成実験を行った。具体的な光の照射条件等を示す。誘電体バリア放電用の電極３ａ，３ｂ，３ｃは外径２０ｍｍ、肉厚１ｍｍ、長さ２５０ｍｍの石英ガラス管の内側にアルミニウムを挿入したもので、電極間の距離は６ｍｍとした。放電用ガスにはＡｒを用い、該放電容器１内のＡｒ圧力は６６．７ｋＰａ、放電電力は２００Ｗでとした。該電極３ａ，３ｂ，３ｃ間には放電プラズマ４ａ，４ｂが発生し、該放電プラズマ４ａ，４ｂから波長１２６ｎｍのＡｒのエキシマ光が放射され、光取り出し窓７から処理空間２へ照射される。該処理空間２内では導入口１０ａから亜酸化窒素Ｎ２Ｏが導入され、該亜酸化窒素Ｎ２ＯにＡｒエキシマ光が照射され活性酸素Ｏ（１Ｓ）を生成すると共に、一部の光は直接被処理物９に照射される。
【００３１】
本実施例では該被処理物９はＳｉウエーハで、被処理物９と光取り出し窓７との距離は３ｍｍ、該被処理物９をヒータ８により４００℃に加熱した。処理空間２内の亜酸化窒素Ｎ２Ｏの圧力を０．２７ｋＰａとし、波長１２６ｎｍのＡｒ２エキシマ光を照射した。その結果、５分間といった短時間の処理で厚さ約１０ｎｍのＳｉＯ２膜を生成できた。
【実施例２】
【００３２】
本発明における第２の実施例を図２に示す。該第２の実施例は、図１における波長１２６ｎｍに最大値を有するＡｒ２エキシマ光を発生させる放電空間１の構成をエキシマランプに置き換えたものである。具体的には、処理装置２０はランプハウス２１と処理空間２２とから成り、該ランプハウス２１と処理空間２２との間に光取り出し窓２７が配置されている。該ランプハウス２１の内部にはエキシマランプ２３が配置されており、該エキシマランプ２３は、外径２６ｍｍ、肉厚１ｍｍの外側管と、外形１６ｍｍ、肉厚１ｍｍの内側管を同軸に配置し、外側管と内側管の間の空間に５３．３ｋＰａのＡｒガスを封入したＡｒエキシマランプ２３である。該エキシマランプ２３は、放電用電源２５と電気的に接続され高周波高電圧を該外側管と該内側管とに各々配置された電極の間に印加する。Ａｒエキシマランプ２３の放電プラズマ２４からは、波長１２６ｎｍのＡｒエキシマ光が放射され、光取り出し窓２７から処理空間２２へ照射される。また、ランプハウス２１には、ガス導入口２６ａとガス排出口２６ｂとが設けられ窒素を流入しランプハウス２１内をＮ２でパージできるようにしている。一方、処理空間２２内には被処理物２９が設置され、該被処理物２９はヒーター２８によって加熱が可能と成っている。該処理空間２２には亜酸化窒素Ｎ２Ｏを導入するための導入口３０ａ、及び排出口３０ｂが設けられている。
【００３３】
本実施例では、放電電力を第１の実施例の場合と同じ２００Ｗで実験した。被処理物２９は石英ガラスで、被処理物２９と光取り出し窓２７との距離は３ｍｍ、被処理物２９の温度は２５℃で照射実験を行った。処理空間２２内の亜酸化窒素Ｎ２Ｏの圧力は１０．１３ｋＰａとした。この場合、石英ガラス上の有機汚染物が約５秒という短時間で除去できた。また、本実施例ではＡｒエキシマランプ２３はＡｒガスを封入し封止切ったランプなので、長時間に渡って安定した光出力が得られると言う利点もある。
【実施例３】
【００３４】
本発明の第３の実施例を図３に示す。該第３の実施例における処理装置４０は、前記第１の実施例における光取り出し窓を取り去り、放電ガスの供給方向を被照射物９から放電プラズマ４ｂを挟んで上方に設けたものである。放電用ガス導入口３６ａ，３６ｂから光発生用の放電ガスを供給し、被処理物９の表面付近に設けられた亜酸化窒素Ｎ２Ｏの導入口１０ａから亜酸化窒素Ｎ２Ｏを供給する。該処理装置においては、放電用ガス、亜酸化窒素Ｎ２Ｏ、そして被照射物の表面から飛散する有機物等が分解することによって発生したガスは排出口１０ｂから排出される。尚、その他の構成は第１の実施例の場合と同様であるので、ここでの記載は省略する。
このように光取り出し窓を持たない構成によれば、該光取り出し窓による吸収損失が無くなるので、エキシマ光を有効に利用できるといった利点が生じる。
【実施例４】
【００３５】
本発明の第４の実施例を図４に示す。第４の実施例における処理装置５０は、誘電体バリア放電を利用した放電空間５４と光取り出し窓７を介して連接された亜酸化窒素Ｎ２Ｏへの光照射を行う活性酸素生成室５６、及び被照射物９へ亜酸化窒素Ｎ２Ｏから生成された活性酸素Ｏ（１Ｓ）を吹き付ける噴射口５７から成っている。該放電空間５４は、第１の電極５１として、厚さ１ｍｍ、高さ１００ｍｍ、幅１１０００ｍｍのＳＵＳ板に、厚さ０．５ｍｍのアルミナ５２ａを覆ったものであり、第２の電極５３は、放電容器を兼ね、内面は厚さ０．５ｍｍのアルミナ５２ｂで覆われている部材から構成されている。該電極間の距離は３ｍｍで、該放電空間５４には波長１２６ｎｍのＡｒエキシマ光を発生させるためにＡｒが導入口５５ａから導入され、排出口５５ｂから排出している。該Ａｒの放電空間５４における導入圧力は４６．７ｋＰａである。
【００３６】
該処理装置５０によれば、電極５１、５３に高周波電圧を印加することで放電プラズマ３が発生し、Ａｒエキシマ光が発生する。このＡｒエキシマ光が、光取り出し窓７を通して活性酸素原子生成室５６に照射され、導入口１０から導入された亜酸化窒素Ｎ２Ｏから活性酸素Ｏ（１Ｓ）が生成される。生成された活性酸素原子Ｏ（１Ｓ）は、１ｍｍ×１０００ｍｍの活性酸素原子噴射口５７から被処理物９めがけて噴射される。被処理物９あるいは処理装置を動かすことにより、被処理物９前面の処理を行うことができる。
【実施例５】
【００３７】
本発明の第５の実施例を図５に示す。第５の実施例に示した処理装置６０は、図４に示した第４の実施例に対しておいて、活性酸素Ｏ（１Ｓ）の噴射口５７に対抗して活性酸素原子生成室５６内に遮光板６１を儲け、被処理物に活性酸素Ｏ（１Ｓ）を生成するための光が当たらない様にしたものである。尚、その他の構成は図４の場合と同等であるのでここでの説明は省略する。
【実施例６】
【００３８】
本発明の第６の実施例を図６に示す。第６の実施例に示した処理装置７０は、図４で示した処理装置５０において、光取り出し窓７、活性酸素生成室５６を取り除いたものである。また、電極５１、及び電極５３の表面に設けられたアルミナ５２ａ、５２ｂによって形成される放電ギャップ長を１ｍｍとした。また、導入口５５ａからＡｒエキシマ光を発生させるためにＡｒに４％の亜酸化窒素Ｎ２Ｏを混合したガスを放電空間５４に供給している。電極５１、５３に放電用電源５から高周波電圧を印加すると放電プラズマ３が形成され、Ａｒエキシマ光が発生する。本実施例においては、Ａｒに亜酸化窒素Ｎ２Ｏが混合しているので、該亜酸化窒素Ｎ２Ｏ自身に効率よくＡｒエキシマ光が照射され、高濃度の活性酸素Ｏ（１Ｓ）を生成することができる。更には、該亜酸化窒素Ｎ２Ｏの一部は誘電体バリア放電によって形成された放電プラズマ３によって活性酸素Ｏ（１Ｓ）に変えられるので、活性酸素Ｏ（１Ｓ）の密度は更に高密度になる。このようにして生成された活性酸素Ｏ（１Ｓ）は放電用ガスであるＡｒと一緒に排出口５５ｂより被処理物に向けて噴射される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施例を表す概念図。
【図２】本発明の第２の実施例を表す概念図。
【図３】本発明の第３の実施例を表す概念図。
【図４】本発明の第４の実施例を表す概念図。
【図５】本発明の第５の実施例を表す概念図。
【図６】本発明の第６の実施例を表す概念図。
【図７】本発明の洗浄効果を示す図。
【図８】従来の処理装置としての表面洗浄装置の説明図。
【符号の説明】
【００４０】
１      放電容器
２      処理空間
３ａ      電極
３ｂ      電極
３ｃ      電極
４ａ    放電プラズマ
４ｂ    放電プラズマ
５      放電用電源
６ａ    放電ガス導入口
６ｂ    排出口
７      光取り出し窓
８      ヒーター
９      被処理物
１０ａ  導入口
１０ｂ  排出口
１１    処理装置
２０    処理装置
２１    ランプハウス
２２    処理空間
２３    エキシマランプ
２４    放電プラズマ
２５    放電用電源
２６ａ  ガス導入口
２６ｂ  ガス排出口
２７    光取り出し窓
２８    ヒーター
２９    被処理物
３０ａ  導入口
３０ｂ  排出口
３６ａ  放電用ガス導入口
３６ｂ  放電用ガス導入口
４０    処理装置
５０    処理装置
５１    第１の電極
５２ａ  アルミナ
５２ｂ  アルミナ
５３    第２の電極
５４    放電空間
５５ａ  導入口
５５ｂ  排出口
５６    活性酸素生成室
５７    噴射口
６０    処理装置
６１    遮光板
７０    処理装置
８０    表面洗浄装置
８１    ランプハウス
８２    処理室
８３ａ  電極
８３ｂ  電極
８４    エキシマランプ
８４ａ  外側管
８４ｂ  内側管
８５    放電用電源
８６ａ  酸化性流体導入口
８６ｂ  酸化性流体排出口
８７    光取り出し窓
８８    試料台
８９    被処理物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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