(57)【要約】【課題】  硬化適用例用の光射出供給源が開示される。【解決手段】  該光射出供給源は、上部壁と１個又はそれ以上の側壁とを具備している第１ハウジングを有している。該上部壁及び該１個又はそれ以上の側壁は第１開放端部を具備している第１包囲体を画定している。該光射出供給源は、更に、該第１ハウジングの該第１包囲体内に配設されている複数個の光射出装置を有している。該複数個の光射出装置の各々の片側は該第１包囲体の該第１開放端部から外側へ面している。該複数個の光射出装置は、ターゲットの表面の対面する部分上に実質的に一様な照射区域を発生させるために、該第１開放端部から光を射出させる形態とされている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部壁と１個又はそれ以上の側壁とを具備しており、該上部壁と該１個又はそれ以上の側壁とが第１開放端部を具備している第１包囲体を画定している第１ハウジング、
該第１ハウジングの該第１包囲体内に配設されている複数個の光射出装置であって、該複数個の光射出装置の各々の片側が該第１包囲体の該第１開放端部から外側へ向いており、該複数個の光射出装置がターゲットの表面の対面する部分上に実質的に一様な照射区域を発生させるために該第１開放端部から光を射出させる形態とされている複数個の光射出装置、
を有している機器。
【請求項２】
該複数個の光射出装置の内の他の光射出装置と相対的に個々の光射出装置の位置が可変である請求項１記載の機器。
【請求項３】
個々の光射出装置の位置は、該複数個の光射出装置の内の他の光射出装置の位置とは独立的である請求項１記載の機器。
【請求項４】
該第１ハウジングの中心と相対的に該第１ハウジングの該１個又はそれ以上の側壁に近接して、該複数個の光射出装置が一層高い密度で該第１ハウジング内に配設されている請求項１記載の機器。
【請求項５】
該複数個の光射出装置が一つ又はそれ以上の波長の紫外線を射出させる形態とされている請求項１記載の機器。
【請求項６】
該複数個の光射出装置の各光射出装置が、無線周波数又はマイクロ波エネルギによる励起に応答して紫外線を射出するための１個又はそれ以上の物質で充填されているフィラメント無しバルブを有している請求項１記載の機器。
【請求項７】
少なくとも１個のフィラメント無しバルブを充填している物質が該複数個の光射出装置の内の別のフィラメント無しバルブを充填している物質とは異なるものである請求項１記載の機器。
【請求項８】
該複数個の光射出装置の内の各光射出装置が、
上部壁と１個又はそれ以上の側壁とを具備している第２ハウジングを、
有しており、該上部壁と該１個又はそれ以上の側壁とが第２開放端部を具備している第２包囲体を画定しており、該フィラメント無しバルブの遠位側が該第２包囲体の該第２開放端部から外側へ面しており該第２開放端部から光を射出させる形態とされている、
請求項１記載の機器。
【請求項９】
各光射出装置が、更に、
該第２ハウジングと該フィラメント無しバルブの近位側との間に熱的に結合されている誘電体パッキング物質と、
該フィラメント無しバルブの背面上に形成されている誘電体コーティングと、
該フィラメント無しバルブの後ろ側から延在している一対の無線周波数又はマイクロ波電極と、
該一対の無線周波数又はマイクロ波電極へ電気的に結合されており且つそれから延在している無線周波数又はマイクロ波ケーブルと、
を有している請求項８記載の機器。
【請求項１０】
該第２ハウジングが空気又は水冷却型の外部ヒートシンクを受納する形態とされている請求項８記載の機器。
【請求項１１】
更に、該第１ハウジングの該開放端部に近接して該１個又はそれ以上の側壁から延在している第１反射器を有している請求項１記載の機器。
【請求項１２】
該第１反射器が金属又は石英を基礎とした物質の内の一つから構成されている請求項１１記載の機器。
【請求項１３】
該石英を基礎とした物質が高鏡面反射性誘電体コーティング又は溶融石英反射性コーティングの内の少なくとも一つを有している請求項１２記載の機器。
【請求項１４】
更に、該第１反射器と形状が同一であり且つ該第１反射器から延在している第２反射器を有している請求項１１記載の機器。
【請求項１５】
該第２反射器が、金属又は石英を基礎とした物質の内の一つから構成されている請求項１４記載の機器。
【請求項１６】
該石英を基礎とした物質が、高鏡面反射誘電体コーティング又は溶融石英反射性コーティングの内の少なくとも一つを有している請求項１５記載の機器。
【請求項１７】
該第２反射器が真空インターフェースウィンドウによって該第１反射器から離隔されている請求項１４記載の機器。
【請求項１８】
該真空インターフェースウィンドウが石英を有している請求項１７記載の機器。
【請求項１９】
該真空インターフェースウィンドウが少なくとも一つの面上に反射防止コーティングを有している請求項１７記載の機器。
【請求項２０】
該真空インターフェースウィンドウ、該第１反射器、及び該ハウジングが第２包囲体を形成しており、該第２包囲体は空気が排気されて真空包囲体を形成している請求項１７記載の機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＵＶ硬化用の紫外線射出供給源に関するものであって、更に詳細には、大面積にわたりほぼ一定の光照射を与える小型のＵＶエミッタからなるアレイに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
膜の半導体製造、フラットパネルディスプレイ製造、及びワールドウエブ適用例などの或る硬化適用例においては、かなり大きな（例えば、１０インチ長さ）長尺状のＵＶ射出用ランプが大きな面積の基板（例えば、半導体ウエハ）の表面を照射するために使用されている。照射される基板にわたっての結果的に得られる照射パターンは、通常、一様なものではない。関連技術の照射用光学システムは、一様ではない照射を矯正するために複雑な光学デザインを使用している。その一様ではない照射を改善するために、付加的な光学部品がシステムに付加されるので、照射光学系の効率（即ち、エタンデュ）を低下させていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
硬化適用例用の光照射供給源を提供することにより本技術における上述した問題点に対処し且つ技術的解決を達成する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本光照射供給源は、上部壁と１個又はそれ以上の側壁とを具備する第１ハウジングを有している。該上部壁及び該１個又はそれ以上の側部壁は第１開放端部を具備する第１包囲体を画定する。本光照射供給源は、更に、該第１ハウジングの該第１包囲体内に配設されている複数個の光照射装置を有している。該複数個の光射出装置の各々の一方の側部は、該第１包囲体の該第１開放端部から外側へ面している。該複数個の光射出装置は、ターゲットの表面の対面する部分上に実質的に一様な照度区域を発生させるために該第１開放端部から光を射出する形態とされている。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本開示の大面積照射装置の１例の側面図。
【図２】（Ａ）は本装置内での光射出装置からなるアレイの位置を強調して示した図１の装置の透過側面図、（Ｂ）は図１及び２（Ａ）の装置内の該光射出装置のレイアウトパターンの１例の底部から見上げた図。
【図３】図１，２（Ａ）及び（Ｂ）の装置の光学出力の１例のシミュレーションモデルを例示する三次元グラフ。
【図４】（Ａ）は図１の装置内に組み込まれている個別的な光射出装置の正面図、（Ｂ）は（Ａ）の光射出装置の側面図、（Ｃ）は（Ｂ）光射出装置の底面図。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は、該光射出装置の（溶接ガラスを介しての）プラズマの射出を夫々示している付属画像を有する夫々図４（Ｂ）及び（Ｃ）の光射出装置と同一の図。
【図６】図４（Ａ）乃至（Ｃ）の光射出装置の１例のモデル化した照度分布に対しての測定した照度分布を示した２次元プロット。
【０００６】
尚、添付の図面は本開示の概念を例示するためのものであって、縮尺通りではない場合があることを理解すべきである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図１は、本開示の大面積放射装置１００の１例の側面図である。図２（Ａ）は、装置１００内の複数の光射出装置１０２ａ−１０２ｎからなるアレイの位置を強調させて示した図１の装置１００の透過側面図である。図２（Ｂ）は、図１及び２（Ａ）の装置１００内の光射出装置１０２ａ−１０２ｎのレイアウトパターンの１例の底部から見上げた図である。１例において、装置１００は小型（例えば、１インチ長）の紫外線射出装置１０２ａ−１０２ｎからなるアレイと、上部壁１０６及び１個又はそれ以上の側壁１０８を具備しているハウジング１０４を包含している。１つの非制限的な例においては、ハウジング１０４は円筒形状を有することが可能である。その例においては、上部壁１０６は円形形状を有することが可能であり、且つ該１個又はそれ以上の側壁１０８は開放円筒を形成する一つの側壁（以後、「側壁１０８」と呼称）とすることが可能である。
【０００８】
上部壁１０６及び側壁１０８は、開放端部１１２を具備している包囲体１１０を画定している。複数個の光射出装置１０２ａ−１０２ｎがハウジング１０４の包囲体１１０内に配設されている。該複数個の光射出装置１０２ａ−１０２ｎの各々の片側１１６ａ−１１６ｎは、包囲体１１０の開放端部１１２から外部へ面している（例えば、図２の紙面から出てくる）。該複数個の光射出装置１０２ａ−１０２ｎは、ターゲット（不図示）の表面の対面する部分上に実質的に一様な照射区域を発生させるために、方向１１３において開放端部１１２から光を射出させる形態とされている。
【０００９】
図３は、図１，２（Ａ），２（Ｂ）の装置の光出力の１例のシミュレーションしたモデルを例示している三次元グラフを示している。放射照度出力のモデルグラフは、４５０ｍｍ直径にわたっての１Ｗ／ｃｍ２の強度での高度に一様なパターンを示している。個々のエミッタの照射出力は、このシミュレーションで使用した１９個のエミッタの各々に対して１２０Ｗ（鏡面反射依存性無し）に設定した。ターゲット表面区域（不図示）の対面部分上の照度の一様性における変動は５％以下であり、且つ光学効率は９０％を越えている。照射パターンの観察された非一様性に対する主要な寄与部分は、モデルにおいて使用したフォトンの制限された数に起因している場合がある。実際のシステムにおいては、優れた一様性が期待される。
【００１０】
図１，２（Ａ），２（Ｂ）を参照すると、個々の光射出装置（例えば、１０２ａ）の位置が、該複数個の光射出用装置１０２ａ−１０２ｎの内の他の光射出装置（１０２ｂ−１０２ｎ）との相対的に変動している場合がある。１例においては、個々の光射出装置（１０２ａ）の位置は、装置１００内の該複数個の光射出装置の内の他の光射出装置（例えば、１０２ａ−１０２ｎ）の位置とは独立的（例えば、ランダムに配置）である場合がある。別の例においては、該複数個の光射出装置（１０２ａ−１０２ｎ）が、ハウジング１０４の中心と相対的にハウジング１０４の側壁１０８に近接して該光射出装置１０２ａ−１０２ｎの密度が一層高くなるように、ハウジング１０４内において配設されている場合がある。別の例においては、該複数個の光射出装置１０２ａ−１０２ｎが、ハウジング１０４の上部壁１０６と実質的に平行な面内に配設されている場合がある。
【００１１】
１例において、本装置は、更に、ハウジング１０４の開放端部１１２に近接して側壁１０８から延在する第１反射器１１８を有することが可能である。１例においては、第１反射器１１８は、内側表面１２０に入射する光に対しての内側表面１２０上の反射性コーティングを有する場合がある。１例においては、第１反射器１１８は、金属又は石英を基礎とした物質から作ることが可能である。１例において、第１反射器１１８は、光射出装置１０２ａ−１０２ｎの全てのエミッションを捕獲し且つ基板上へ再指向付けさせるために円筒形状に形成した反射性アルミニウムを基礎とした物質（例えば、Alanod Miro）のシートから形成することが可能である。該石英を基礎とする物質は、高い鏡面反射誘電体コーティング又は溶融石英反射コーティング、又は両方を有することが可能である。
【００１２】
１例において、本装置は、更に、第１反射器１１８から延在する第２反射器１２２を有することが可能であり、且つ、１例においては、該第１反射器１１８と同一の形状（例えば、円筒状）及び／又は第１反射器１１８と同じ物質とすることが可能である（必然的というわけではない）。１例においては、該第２反射器１２２は、内側表面１２４上に入射する光に対しての内側表面１２４上の反射性コーティングを具備することが可能である。１例においては、第２反射器１２２は、金属又は石英を基礎とした物質から作ることが可能である。１例においては、真空親和性及び低汚染が要求される場合には、第２反射器１２２は、ヘレウス反射性コーティング（ＨＲＣ）のような高鏡面反射誘電体コーティング又は溶融石英反射性コーティングを有する石英物質から作ることが可能である。ＨＲＣは石英の表面内に融解させた新規な石英物質である。ＨＲＣはジョージア州、バフォードのヘレウスクオーツアメリカ有限責任会社（Heraeus Quartz America, LLC）によって製造されている。ターゲット上に入射する照射分布を最適化させ且つ製造処理適合性を最適化させるために、第１反射器１１８及び第２反射器１２２の長さ、直径、及び物質は独立的に変えることが可能である。
【００１３】
１例において、第２反射器１２２は、真空インターフェースウィンドウ１２６によって第１反射器１１８から分離させることが可能である。１例において、真空インターフェースウィンドウ１２６は石英を有することが可能である。真空インタフェースウィンドウ１２６は、更に、少なくとも片側上に反射防止コーティングを有することが可能である。センシティブな基板の近傍において存在する場合のある電磁界を減少させるために、ターゲットにおいての電磁干渉減少用の金属スクリーン（不図示）を真空インターフェースウインドウ１２６に近接して位置させることが可能である。１例において、第１反射器１１８及び第２反射器１２４は、ターゲットの表面上での照射分布を最適化させるために、独立的に変える形態とされている長さ、直径、及び物質を有することが可能である。１例において、真空インターフェースウィンドウ１２６、第１反射器１１８、及びハウジング１０４は、第２包囲体１２８を形成することが可能である。１例において、第２包囲体１２８は、真空包囲体を形成するために空気を排気させることが可能である。
【００１４】
図１，２（Ａ）及び２（Ｂ）の装置１００の例の底面図においては、１例において、第１反射器１１８及び第２反射器１２２は同じ５０ｃｍの直径を有することが可能であり且つ同一の高度に鏡面反射性の物質から作ることが可能である。１例において、第１反射器１１８は約１０８ｍｍの高さを有することが可能であり、且つ第２反射器１２２は約４５ｍｍの高さを有することが可能である。図示例においては、真空インターフェースウィンドウ１２６の厚さは１ｃｍを越えるものとすることが可能である。
【００１５】
図４（Ａ）は図１の装置１００内に組み込まれている個別的な光射出装置１０２ａの正面図である。図４（Ｂ）は図４（Ａ）の光射出装置１０２ａの側面図である。図４（Ｃ）は図４（Ｂ）の光射出装置１０２ａの底面図である。図５（Ａ）及び（Ｂ）は、夫々、図４（Ｂ）及び（Ｃ）の光射出装置１０２ａの同一の状態を示しているが、付属画像５０２ａ，５０２ｂは、夫々、光射出装置１０２ａのプラズマエミッション（溶接ガラスを介して）を示している。１例において、該複数個の光射出装置１０２ａ−１０２ｎは、紫外線の１つ又はそれ以上の波長を射出する形態とさせることが可能である。光射出装置１０２ａ−１０２ｎの適切な例は、カリフォルニア州、サンタクララ、のルキシム（Luxim）コーポレーションによって製造されているライトエミッティングプラズマ（Light Emitting Plasma（商標））（ＬＥＰ）無線周波数駆動型装置のＳＴＡシリーズ（ＳＴＡ−２５，ＳＴＡ−４１，ＳＴＡ−７５）を包含する。１例において、該複数個の光射出装置１０２ａ−１０２ｎの各光射出装置（例えば、１０２ａ）は、無線周波数又はマイクロ波エネルギによる励起に応答して紫外線を射出するために１つ又はそれ以上の物質で充填されているフィラメント無しのバルブ４０２を有することが可能である。１例において、少なくとも一つのフィラメント無しバルブ４０２を充填する物質は、該複数個の光射出装置１０２ａ−１０２ｎの別のフィラメント無しバルブ（不図示）を充填している物質から異なるものとすることが可能である。
【００１６】
光射出装置４００は、上部壁４０６と１個又はそれ以上の側壁４０８（例えば、単一の円筒側壁４０６）とを具備しているハウジング４０４を有することが可能である。上部壁４０６及び１個又はそれ以上の側壁４０８は、開放端部４１２を具備している包囲体４１０を画定することが可能である。フィラメント無しバルブ４０２の遠位側は、包囲体４１０の開放端部４１２から外側へ向けることが可能であり且つ開放端部４１２から光を射出させる形態とさせることが可能である。開放端部４１２は、ターゲット（不図示）の表面上へ図１，２（Ａ），２（Ｂ）の反射器１１８，１２２によってフォーカスされる方向１１３，４１３にハウジング１０４から外側へ光を射出させるために、開放端部１１２と整合させることが可能である。
【００１７】
１例において、光射出装置４００は、フィラメント無しバルブ４０２の近位側４１６とハウジング４０４との間に熱的に結合されている誘電体パッキング物質４１４を有することが可能である。１例において、誘電体パッキング物質４１４はアルミニウム酸化物を有することが可能である。一対の無線周波数又はマイクロ波電極４１８がフィラメント無しバルブ４０２後方から延在することが可能である。無線周波数又はマイクロ波ケーブル４２２を該一対の無線周波数又はマイクロ波電極４１８から延在させ且つそれに電気的に結合させることが可能である。
【００１８】
１例において、電磁スペクトルのＵＶ部分における反射性を向上させるために、誘電体コーティング（例えば、多層積層体又は石英反射性コーティング（ＱＲＣ））をフィラメント無しバルブの後ろ側上に形成させることが可能である。
【００１９】
１例において、ハウジング４０４は、外部ヒートシンク（不図示）を受納する形態とさせることが可能である。１例において、該ヒートシンク（不図示）は空冷型又は液冷型のヒートシンクとすることが可能である。
【００２０】
図６は、光射出装置（例えば，１０２ａ）の１例のモデル化した照射分布６０４に対しての測定した照射分布６０２の２次元プロットである。フォトピア（Photopia）光学的モデリングソフトウエアを使用してシミュレーションを実施し、且つ業界標準のパワーマップ（PowerMap（米国登録商標））ラジオメータ（バージニア州、スターリングのＥＩＴ有限責任会社によって製造）を使用して測定を実施した。光の空間的分布を厳密に比較するために強度尺度を正規化させた。ターゲットへの距離は約７７ｍｍに設定した。点線６０６は、バルブ中心線及びデータとの整合を示している。データにより例示される如く、モデル化した照度分布６０４及び測定した照度分布６０２は空間範囲内において極めて近いものである。
【００２１】
本発明は柔軟性と効率の利点を有している。複数の小型（１インチ長さ）ＵＶ照射装置１０２ａ−１０２ｎからなるアレイが、エミッタ配列と簡単な外部的光学系とを使用することによって大きな面積にわたってほぼ一定の光の照度を与えることが可能である。多数の小型のＵＶ照射装置１０２ａ−１０２ｎを使用することによって、個別的な光照射装置１０２ａ−１０２ｎの位置は互いに柔軟性（独立的）がある。このことは、結果的に得られる（光）照射パターンのより精密な制御を可能とする。又、所望により、個々のバルブの充填物は、照射パターンにおいて一層カスタム化したスペクトルの内容を与えるために、異なるものとさせることが可能である。効率（表面に当たる射出された光の全体的百分率）は、一様性の変動が５％未満で８０％を優に越えることが可能であり、一方、現在のデザインでは５０％の効率で動作するものであり且つ一様性の変動は７％を超えるものである。
【００２２】
本開示の例は、膜の半導体処理、フラットパネルディスプレイ製造、及びワイドウエブ適用例等の多数の分野へ適用させることが可能である。
【００２３】
上の説明は例示的なものであって制限的なものではないことを意図したものであることを理解すべきである。多くのその他の実施例は、上の説明を読み且つ理解した後には、当業者にとって自明なものである。本開示は特定の例示的実施例に関して説明されているが、本開示は記載されているものに制限されるものではなく、特許請求の範囲の精神及び技術的範囲内における修正及び変更と共に実施させることが可能であることが認識される。従って、本明細書及び図面は制限的な意味ではなく例示的な意味としてみなされるべきものである。従って、本開示の範囲は、特許請求の範囲が享有する均等物の完全なる範囲と共に、特許請求の範囲を参照して決定されるべきものである。
【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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【国際調査報告】
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