(57)【要約】【課題】短辺部と長辺部とからなる断面偏平状のエキシマランプを複数本並べたエキシマ光照射装置において、装置全体の幅員を小さくして小型化を図り、エキシマランプの短辺部を光出射領域として配列しても、隣接ランプの電極間で短絡することがなく、かつ、隣接ランプからの熱的影響を受けることがないような構造を提供することにある。【解決手段】各エキシマランプは、長辺部の外表面に電極が形成され、短辺部を光出射領域として配置されるとともに、隣り合うランプの対向する電極同士は同電位であって、かつ、各ランプ間に放熱板が介在していることを特徴とする。【選択図】  図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
短辺部と長辺部とからなる断面偏平状のエキシマランプを複数本並べたエキシマ光照射装置において、
各エキシマランプは、長辺部の外表面に電極が形成され、短辺部を光出射領域として配置されるとともに、
隣り合うランプの対向する電極同士は同電位であって、かつ、各ランプ間に放熱板が介在していることを特徴とするエキシマ光照射装置。
【請求項２】
前記ランプと前記放熱板との間には熱伝導性クッション材が配置されていることを特徴とする請求項１のエキシマ光照射装置。
【請求項３】
前記放熱板のうち、前記ランプの高圧側電極が形成された表面間に挟まれている放熱板は絶縁性部材からなることを特徴とする請求項１のエキシマ光照射装置。
【請求項４】
前記放熱板のうち、前記ランプの接地側電極が形成された表面間に挟まれている放熱板は、ランプを取り囲む筐体に当接していることを特徴とする請求項１のエキシマ光照射装置。
【請求項５】
前記ランプの内表面には、光出射領域を除いて紫外線反射膜が形成されていることを特徴とする請求項１のエキシマ光照射装置。
【請求項６】
前記筐体におけるエキシマランプの光出射領域とは反対の背面側に、冷却風が流されることを特徴とする請求項１に記載のエキシマ光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はエキシマランプを搭載したエキシマ光照射装置に関し、特に、半導体や液晶基板の製造工程において基板の光洗浄等に使用されるエキシマ光照射装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体や液晶基板の製造工程において、シリコンウエーハやガラス基板の表面に付着した有機化合物等の汚れを除去する方法として、紫外線を用いたドライ洗浄方法が広く利用されている。
特に、エキシマランプから放射される真空紫外線を用いたオゾン等の活性酸素による洗浄方法において、より効率良く短時間で洗浄する洗浄装置が種々提案されている。従来のこのような技術としては、例えば、特開２００５−１９３０８８号公報などが知られている。
【０００３】
図６にその構造が示されていて、エキシマ光照射装置２０は、筐体２１内に複数本のエキシマランプ２２が配設されている。該エキシマランプ２２は、長尺な発光管２３を有していて、その断面形状は扁平であり、長辺部２４と短辺部２５を有していて、その長辺部２４、２４には外部電極２６、２６が形成されている。そして、この長辺部２４がワークＷに対向配置されている。
【０００４】
このような構造を有するエキシマ光照射装置２０は、複数本のエキシマランプ２２を、その長辺部２４がワークＷに対向するように配置されるので、装置全体の幅員が大きくなってしまうという問題があった。
そこで、このような問題を解消して、装置全体の幅員を小さなものにしようとすると、扁平状のエキシマランプの短辺部を光出射領域として、該短辺部をワークに対向させて配列して、隣接するエキシマランプを近接して配置することが考えられる。
【０００５】
図７にこのような配列としたエキシマ光照射装置が示されている。
図において、エキシマランプ２２は長辺部２４に電極が形成され、短辺部２５を光照射領域として下方のワークＷに対向して配置される。このような配置とすることによって、装置全体の幅員は小さなものとすることができる。
ところで、エキシマランプ２２の電極２６、２６は接地（低圧）側と高圧側とに分かれており、その電位差によって発光管２３の放電空間内でエキシマ放電を生じさせている。ところが、図７のようにエキシマランプ２２が隣接すると、それぞれのランプの電極２６同士も隣接することになり、その隣接した電極が接地側電極と高圧側電極であった場合、両電極間で短絡・放電してしまい、放電空間内でエキシマ放電を生じさせることができなくなる。
【０００６】
また、エキシマランプは放電中に、その放電によって加熱されるが、複数のエキシマランプを並列配置すると隣接するランプからも加熱される。そして、エキシマランプを図７のように長辺部を対向するように配置すると、隣接するエキシマランプに対向する部分（長辺部）が、図６の従来装置に場合に比べて大きくなることから、隣接するランプからの加熱の影響が従来装置に比べて増大して、より加熱されることになる。
発光管を構成する石英ガラスは、温度上昇すると光の透過率が低下するため、また放電ガスの温度が上昇すると発光効率が低下するため、図７のように複数のエキシマランプを配置した場合、従来のエキシマランプに比べて照度が低下してしまう。
このように、長辺部を光出射領域としてワークに対応させていた従来装置のものを、装置の小型化を図るべく、単純に、ランプの短辺部を光出射領域として、ワークに対向させる構造にすればよい、というものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１９３０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、以上のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、短辺部と長辺部とからなる断面偏平状のエキシマランプを複数本並べたエキシマ光照射装置において、装置全体の幅員を小さくして小型化を図り、エキシマランプの短辺部を光出射領域として配列しても、隣接ランプの電極間で短絡することがなく、かつ、隣接ランプからの熱的影響を受けることがないような構造を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、この発明に係るエキシマ光照射装置は、筐体内に配列されたエキシマランプの短辺部を光出射領域として配置するとともに、長辺部の外表面に電極が形成され、隣り合うランプの対向する電極同士は同電位であって、かつ、各ランプ間には放熱板が介在していることを特徴とする。
また、前記ランプと前記放熱板との間には熱伝導性クッション材が配置されていることを特徴とする。
また、前記放熱板のうち、前記ランプの高圧側電極が形成された表面間に挟まれている放熱板は絶縁性部材からなることを特徴とする。
また、前記放熱板のうち、前記ランプの接地側電極が形成された表面間に挟まれている放熱板は、ランプを取り囲む筐体に当接していることを特徴とする。
また、前記ランプの内表面には、光出射領域を除いて反射膜が形成されていることを特徴とする。
また、前記筐体におけるエキシマランプの光出射領域とは反対の背面側に、冷却風が流されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、エキシマランプをその短辺部を光照射領域として、該短辺部をワークに対向配置するので、光照射装置全体の幅員が大幅に小さくなってその小型化を図ることができる。更には、光出射領域に対してその上方の長辺部間での放電領域が大きくなり、光出射領域における単位面積当たりの光量を増すことができる。
また、隣接するランプ同士において、対向する電極同士が同電位であることから、ランプ点灯時に隣接ランプの電極間において短絡することを防止でき、放電空間内でのエキシマ放電を良好に生じさせることができるものである。
かつ、長辺部に設けた電極間に放熱板を介在させることにより、エキシマランプで生じた放電熱を放熱板に伝熱し、エキシマランプを有効に冷却することができる。
さらに、電極と放熱板との間に熱伝導性クッション材を介在させることで、電極と放熱板との間に不所望な空隙が生じて熱伝導が悪くなることを抑制できる。
また、前記放熱板のうち、前記ランプの高電圧側電極が形成された表面間に挟まれている放熱板が絶縁性部材からなるので、該放熱板を介して高電圧側電極と筐体の間で短絡することがない。
また、前記放熱板のうち、前記ランプの接地側電極が形成された表面間に挟まれている放熱板が、ランプを取り囲む筐体に当接しているので、ランプの熱が放熱板を介して筐体に逃げるので、ランプの冷却効果が増大する。
また、前記ランプの内表面には、光出射領域を除いて紫外線反射膜が形成されているので、光出射領域を形成する短辺部での光量が一層増大する。
そして、ランプの背面側に冷却風を流すことにより、放熱板を冷却風によって冷却することになり、放熱板を介してエキシマランプの冷却をさらに良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係るエキシマ光照射装置の断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】本発明の他の実施例の断面図。
【図４】本発明のエキシマ光照射装置のエキシマランプの断面図。
【図５】本発明の効果を示す実験結果表。
【図６】従来のエキシマ光照射装置。
【図７】課題の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、この発明のエキシマ光照射装置１の断面図で、筐体２内には複数本の断面扁平状の長尺なエキシマランプ３が配置されている。
このエキシマ光照射装置１に用いられるエキシマランプ３の一例が図４に示されており、エキシマランプ３を構成する発光管４は、その断面形状において、長辺部５と短辺部６を有し、該長辺部５、５には高圧側電極７と低圧側（接地）電極８が設けられている。そして、前記光出射領域を形成する短辺部６が下方のワークＷに対向するように配置されている。
このように扁平状のエキシマランプ３の短辺部６を光出射領域とすることにより、該光出射領域に対してその上方の長辺部５、５間での放電領域が大きくなり、光出射領域における単位面積当たりの光量を増すことができる。
また、発光管４の内表面には、光出射領域を除いて紫外線反射膜９が形成されていて、該光出射領域以外に紫外光が放射されないので、光出射領域からの光出力が増大する。
【００１３】
再び図１を参照して、前記エキシマランプ３は、その光出射領域を形成する短辺部６を下方にしてワークＷに対向するように並列配置される。
このとき、隣接するランプ３、３は、高圧側電極７、７同士が対向し、また、低圧側電極８、８同士が対向するように配置される。即ち、隣接するランプは、その対向する表面の電極が互いに同電位となるように配置される。
なお、各エキシマランプ３、３にはそれぞれ点灯装置が接続されていて、それぞれの高圧側電極７、７に高電位をかけるが、点灯装置による特性によっては、あるエキシマランプの高圧側電極は１０００Ｖなのに対して、他のエキシマランプの高圧側電極ではが１０２０Ｖになるというように、両者に若干の差が生じることがあるが、本発明における同電位とは、高圧側電極７、７同士と、低圧側（接地）電極８、８同士のことを意味するものであり、ランプ３、３ごとの高圧側電極７、７の印加電位に若干の差が生じた場合でも、同電位の電極が対向したことを意味する。
【００１４】
そして、各ランプ３、３間には放熱板１０、１０が挟まれるように配設され、また、該放熱板１０とランプ３（の電極７、８）間には熱伝導性クッション材１１が配置されている。該クッション材１１を介在させることで、電極と放熱板との間に不所望な空隙が生じて熱伝導が悪くなることを抑制できる。
そして、上記放熱板１０は、ランプ３の高さを越えるように上方にまで延在していて、後述する冷却風による冷却効果が的確に得られる。
また、該放熱板１０のうち、高圧側電極７、７間に挟まれる放熱板１０ａは絶縁性材料からなることが好ましく、絶縁性とすることにより、該放熱板１０ａと、低電圧側電極８、８間の放熱板１０ｂとの間での放電や、筐体２との間での放電を防止できる。
なお、この場合、最も筐体２に近いランプ３は、低圧側電極８が設けられた長辺部５が筐体２に対向するように配置される。そして、このランプ３と筐体２との間にも放熱板１０ｂが設けられたものを示したが、この放熱板１０ｂを省略して、ランプ３が熱伝導性クッション１１を介して筐体２に当接されるようにして、ランプ３の熱が該筐体２を介して逃げるようにしてもよい。
【００１５】
上記放熱板１０の材料としては、絶縁性材料を用いる場合は、例えば、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣのようなセラミック部材や、セラミックなどを添加したエポキシ系、ポリエステル系、ナイロン系の樹脂からなり、導電性材料を用いる場合は、例えば、アルミニウムや銅、ニッケル、ＳＵＳのような金属部材や、金属を添加したエポキシ系、ポリエステル系、ナイロン系の樹脂からなる。
また、クッション材１１は、例えば、アルミニウムや銅のような金属部材、カーボン部材、又は、フッ素樹脂系やシリコーン系のような樹脂部材からなる、変形自在な箔状または繊維状の集合体からなる。
【００１６】
また、図２に示されるように、並列配置されたエキシマランプ３の上部、即ち、光出射領域とは反対の背面側には、冷却風通路１２が形成されていて、冷却ファン１３により吸気口１４から排気口１５に冷却風が流されている。
この冷却風により、前記放熱板１０が冷却され、エキシマランプ３からの放熱効果が向上する。
【００１７】
図３に他の実施例が示されていて、この実施例では、各エキシマランプ３、３の接地側電極８、８に挟まれる放熱板１０ｂが、筐体２にまで延在してこれに当接している。
こうすることにより、放熱板１０ｂから筐体２に熱が逃げ、エキシマランプ３の冷却効果が増す。
また、該放熱板１０ｂやクッション材１１を導電性材料から構成すれば、筐体２を接地することによって、放熱板１０ｂを介してランプ３の低圧側電極７が接地されることになり、これらを個別に接地する必要がなくなる。
【００１８】
本発明による効果を実証するための実験を行った。
実験には図１に示す構造のエキシマ光照射装置において、ランプを３本備えたものを準備した。比較例としては、本発明の装置おける放熱板と熱伝導性クッション材を取り除いたものを準備した。
各部材の仕様は以下の通り。
＜共通仕様＞
発光管：石英ガラス製、軸方向長さ３００ｍｍ、矩形断面の長辺部４５ｍｍ、
短辺の長さが１４ｍｍ
封入ガス：キセノンガスを０．５２ａｔｍ（４００Ｔｏｒｒ）封入
電極：金ペーストを焼結させた物（格子状  長さ２５０ｍｍ×幅３２ｍｍ）
反射膜：シリカ膜、膜厚は３０ミクロン
冷却風：２５℃、流量：２５Ｌ/ｍｉｎ
＜本発明の仕様＞
放熱板：低圧（接地）側  アルミニウム板（２５０ｍｍ×９０ｍｍ×３ｍｍ）
高圧側  セラミックを添加したエポキシ系樹脂板（住友大阪セメント
株式会社  ジーマ・イナス  熱伝導率１８Ｗ／ｍ・Ｋタイプ）
（２５０ｍｍ×９０ｍｍ×３ｍｍ）
クッション材：グラファイトを主成分とするシート
（厚み０．１３ｍｍのシートを複数枚重ねて使用）
＜点灯条件＞
ピーク電圧±５ｋＶ、８５ｋＨｚの高周波点灯
＜測定条件＞
ランプ温度：ランプの背面側（光出射領域とは反対側）の温度
照度：光出射領域から３ｍｍ離れた位置における照度
【００１９】
実験結果を図５に示す。
比較例においては、エキシマランプの背面側温度が２７０℃であり、光出射領域下方の照度は２６０ｍＷ／ｃｍ２であった。
これに対して、本発明では、エキシマランプ温度が１９０℃であり、照度は３２０ｍＷ／ｃｍ２であった。
上記のように、本発明においては、エキシマランプの背面側の温度が比較例よりも８０℃低い結果となった。これは、エキシマランプで生じた放電熱を放熱板に伝熱し、これを冷却風によって冷却することができたためである。
このように、本発明ランプは、比較例ランプよりも冷却されることで、石英ガラスの透過率の低下や放電ガスの温度上昇による効率低下が抑制されため、比較例よりも照度が高かったものである。
【００２０】
以上のように、この発明のエキシマ光照射装置では、断面偏平状のエキシマランプの長辺部の外表面に電極が形成され、短辺部を光出射領域として配置されるので、装置の幅員が小さくなり、その小型化が図れると共に、短辺部から光出射するので、その単位面積当りの光量が増大し、処理速度が速くなるという効果がある。
また、隣接するランプ同士において、対向する電極同士が同電位であることから、ランプ点灯時に隣接ランプの電極間において短絡することを防止でき、放電空間内でのエキシマ放電を良好に生じさせることができるものである。
かつ、長辺部に設けた電極間に放熱板を介在させることにより、エキシマランプで生じた放電熱を放熱板に伝熱し、エキシマランプを有効に冷却することができる。
【符号の説明】
【００２１】
１          エキシマ光照射装置
２          筐体
３          エキシマランプ
４          発光管
５          長辺部
６          短辺部
７          高圧側電極
８          低圧側（接地）電極
９          紫外線反射膜
１０        放熱板
１０ａ      高圧側放熱板
１０ｂ      低圧側放熱板
１１        熱伝導性クッション材
１２        冷却風通路
１３        冷却ファン
Ｗ          ワーク
【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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