JP2001079387A

JP2001079387A - 紫外光照射装置及び方法

Info

Publication number: JP2001079387A
Application number: JP26331499A
Authority: JP
Inventors: Satoru Amano; 覺天野
Original assignee: Hoya Schott Corp
Current assignee: Hoya Candeo Optronics Corp
Priority date: 1999-09-17
Filing date: 1999-09-17
Publication date: 2001-03-27
Also published as: TW500630B

Abstract

(57)【要約】【課題】少ない数の誘電体エキシマランプにより、大
型の被加工物の洗浄又は改質を高効率に実現する紫外光
照射装置又は方法を提供する。【解決手段】本発明の紫外光照射装置は、紫外光照射
光源１１と、被加工物Ｗを、紫外光照射光源に対しその
幅方向において紫外光の照射範囲を横切るように直線的
に相対移動させる移動手段１４と、紫外光の照射範囲に
おける被加工物Ｗの相対移動速度がａＰ／Ｊ（ａは紫外
光照射光源の幅、Ｐはその単位面積当りの平均光量、Ｊ
は被加工物の洗浄又は改質に必要な単位面積当りの積算
光量）以下で、前記被加工物が前記紫外光照射光源に対
し一方向に相対移動するよう、前記移動手段を制御する
制御手段１５とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体、ガラス、
金属又は高分子化合物等の基板表面を洗浄又は改質する
誘電体エキシマランプなどを用いた紫外光照射装置に関
し、特に、液晶ディスプレイ、ＰＤＰ(Plasma Display
Panel)又はＦＥＤ(Field Emission Display)等で用いら
れる矩形の基板表面を洗浄又は改質するに適した紫外線
照射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ディスプレイ用のガラス基板やシ
リコンウェハの表面洗浄又は改質のために、誘電体エキ
シマランプなどを用いた紫外光の照射装置が注目を浴び
ている。誘電体エキシマランプは、放電容器内にエキシ
マ分子を形成するキセノンや臭化クリプトンなどの放電
用ガスを充満し、無声放電によってエキシマ分子を形成
せしめ、該エキシマ分子から放射される光を取り出すも
のである。誘電体には合成石英ガラス等が使われる。誘
電体エキシマランプは、１７５ｎｍ以下の短波長の紫外
線を放射し、しかも線スペクトルに近い単一波長の光を
選択的に高効率に発生するので、従来の低圧水銀ランプ
や高圧アーク放電ランプには無い種々の特徴を有してい
る。

【０００３】例えば、誘電体エキシマランプにキセノン
を有するガスを用いた場合、キセノン原子が励起されて
エキシマ状態になり、このエキシマ状態から再びキセノ
ン原子に乖離するときに、波長約１７２ｎｍの光が発生
する。この１７２ｎｍの波長の光を大気中に照射する
と、大気中の酸素がこの光を吸収し、酸素からオゾンを
生成する。生成したオゾンは分解して活性酸素種を生成
し、有機物を酸化する。さらに１７２ｎｍの光はフォト
ンエネルギが７．２ｅＶと高く、多くの有機化合物の結
合エネルギを上回り、その結合を切断する。この作用か
ら、洗浄或いは改質といった効果が得られる。誘電体エ
キシマランプについては、例えば特開平2-7353号公報、
米国特許4,837,484号公報等に開示されている。

【０００４】図９に、誘電体エキシマランプの概略構成
を示す。誘電体エキシマランプ９０は、合成石英からな
る二重管９１の内部に、キセノン等のエキシマガス９２
を１気圧以下に封入して構成される。二重管９１の外周
には、外部電極９３が配置され、内周には内部電極９４
が配置される。外部電極９３は、誘電体エキシマランプ
からの光を透過させるために、網目状電極が利用され
る。二重管９１の内部電極９４の内側には、窒素やアル
ゴンガス等の不活性ガス９５が流入され、これによって
該誘電体エキシマランプの発熱が押さえられる。

【０００５】図１０（Ａ）は、前記誘電体エキシマラン
プ９０を含んで構成されたランプ装置の概略構成図であ
る。ランプ装置１００の筐体は密閉容器で、その内部に
は光を吸収しにくい窒素やアルゴンなどの不活性ガスが
充填されている。これによって、誘電体エキシマランプ
９０からの紫外光がランプ装置１００内で減衰する程度
を抑える。ランプ装置１００の下面には、光取り出し窓
としての合成石英ガラス等からなる光透過部材１０１が
設けられ、誘電体エキシマランプ９０から発光される紫
外光は、該光透過部材１０１を透過して、被加工物へ照
射される。ランプ装置１００は、またその内部に反射鏡
１０２を備えており、これは誘電体エキシマランプ９０
の上部及び側部を覆い、上方及び側方へ照射された光を
下方、すなわち被加工物へ向けて集光させる。同図
（Ｂ）は、前記ランプ装置１００による、その幅方向に
おける発光光量分布を示している。このグラフで明らか
なように、光量は誘電体エキシマランプ直下で最大とな
り、周辺部に行くに従って減衰する。

【０００６】従来、前記誘電体エキシマランプを用い
て、液晶やＰＤＰ等の大型ガラス基板を洗浄又は改質す
る場合、誘電体エキシマランプを複数本並列に配置し、
被加工面に一括照射する、いわゆる多灯一括面照射方式
が行われている。図１１に、多灯一括面照射方式の概略
構成図を示す。ランプ装置１１０は、その内部に複数の
誘電体エキシマランプ１１１を並列に配置して備えてい
る。各誘電体エキシマランプ１１１間のピッチは、各反
射鏡１１２による誘電体エキシマランプからの発光光量
が可能な限り均一になるように、誘電体エキシマランプ
１１１の直径のおよそ２〜３倍にされている。ランプ装
置１１０の下面側には、前記誘電体エキシマランプ１１
１からの光を透過して被加工物に照射するために、合成
石英等からなる光透過部材１１３が全域に渡って設けら
れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の多灯一括面照射方式により洗浄又は改質を行う場
合、以下のようないくつかの問題があった。（１）図１０（Ｂ）で示したように、各誘電体エキシマ
ランプは、その幅方向において発光光量が不均一であ
り、隣り合う誘電体エキシマランプの配置を最適化した
としても、依然として各誘電体エキシマランプ間におけ
る光量は、誘電体エキシマランプ直下の光量に比して小
さくなる。その結果、この方式によって被加工物に紫外
光を一定時間照射した場合、その積算光量には大きな差
が生じ、これが被加工物の洗浄又は改質のばらつきを生
じさせる。（２）大型のガラス基板等に紫外光を照射する必要のあ
る装置では、前記一括面照射を行うために、相当数の誘
電体エキシマランプ（及び各ランプの駆動回路）を設置
する必要がある。例えば、ガラス基板の寸法が６８０ｍ
ｍ×８８０ｍｍである場合、多灯一括面照射方式では通
常、１３本の誘電体エキシマランプを用意する必要があ
る。また、比較的高価な合成石英ガラスを大型のものに
しなければならない。この結果、装置の製造コスト、ラ
ンニングコストが掛かり、また装置が大型化するという
問題があった。更に、誘電体エキシマランプの数が多く
なることで、故障の可能性が高くなり、装置の信頼性が
低下する。

【０００８】従って本発明の目的は、前記従来の問題を
解決し、大型の被加工物の全域に渡って均一に紫外光を
照射することができる紫外光照射装置及び方法を提供す
ることにある。

【０００９】また、本発明の別の目的は、できるだけ少
ない数の誘電体エキシマランプを用いて、大型の被加工
物の洗浄又は改質を可能とする紫外光照射装置及び方法
を提供することにある。

【００１０】更に、本発明の別の目的は、大型の被加工
物の洗浄又は改質を可能とする使用占有面積の小さい紫
外光照射装置及び方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、被加工物の被
加工面に対して紫外光を照射してその洗浄又は改質を行
うための紫外光照射装置に関する。本発明の装置は、紫
外光照射光源と、前記被加工物を、前記紫外光照射光源
に対しその幅方向において前記紫外光の照射範囲を横切
るように直線的に相対移動させる移動手段と、前記紫外
光の照射範囲における前記被加工物の相対移動速度がａ
Ｐ／Ｊ（ａは紫外光照射光源の幅、Ｐはその単位面積当
りの平均光量、Ｊは被加工物の洗浄又は改質に必要な単
位面積当りの積算光量）以下で、前記被加工物が前記紫
外光照射光源に対し一方向に相対移動するよう、前記移
動手段を制御する制御手段とを備えて構成される。

【００１２】この場合において、前記制御手段は、前記
紫外光の照射範囲における前記被加工物の相対移動速度
が２ａＰ／Ｊ以下で、前記被加工物が前記紫外光照射光
源に対し往復方向に相対移動するよう、前記移動手段を
制御する構成とすることができる。

【００１３】また本発明の紫外光照射装置は、並行に近
接配置されたＮ個の紫外光照射光源と、前記被加工物
を、前記紫外光照射光源に対しその並び方向において前
記紫外光の照射範囲を横切るように直線的に相対移動さ
せる移動手段と、前記紫外光の照射範囲における前記被
加工物の相対移動速度がａＰＮ／Ｊ（ａは紫外光照射光
源の幅、Ｐはその単位面積当りの平均光量、Ｊは被加工
物の洗浄又は改質に必要な単位面積当りの積算光量）以
下で、前記被加工物が前記紫外光照射光源に対し一方向
に相対移動するよう、前記移動手段を制御する制御手段
とを備えて構成することができる。

【００１４】この場合において、前記制御手段は、前記
紫外光の照射範囲における前記被加工物の相対移動速度
が２ａＰＮ／Ｊ以下で、前記被加工物が前記紫外光照射
光源に対し往復方向に相対移動するよう、前記移動手段
を制御する構成とすることができる。

【００１５】更に本発明の紫外光照射装置は、並行に配
置されたＮ個の紫外光照射光源であって、該各紫外光照
射光源間のピッチが（Ｌ＋ａ）／Ｎ（Ｌは被加工物の長
さ、ａは紫外光照射光源の幅）であるものと、前記被加
工物をその長さ方向から、前記紫外光照射光源に対しそ
の並び方向において前記紫外光の照射範囲を横切るよう
に直線的に相対移動させる移動手段と、前記紫外光の照
射範囲における前記被加工物の相対移動距離が（Ｌ＋
ａ）／Ｎとなるように、前記移動手段を制御する制御手
段とを備えて構成することができる。

【００１６】この場合において、前記制御手段は、前記
紫外光の照射範囲における前記被加工物の相対移動速度
がａＰ／Ｊ（Ｐはその単位面積当りの平均光量、Ｊは被
加工物の洗浄又は改質に必要な単位面積当りの積算光
量）以下で、前記被加工物が前記紫外光照射光源に対し
一方向に相対移動するよう、前記移動手段を制御する構
成とすることができる。

【００１７】また、前記制御手段は、前記紫外光の照射
範囲における前記被加工物の相対移動速度が２ａＰ／Ｊ
（Ｐはその単位面積当りの平均光量、Ｊは被加工物の洗
浄又は改質に必要な単位面積当りの積算光量）以下で、
前記被加工物が前記紫外光照射光源に対し往復方向に相
対移動するよう、前記移動手段を制御する構成とするこ
とができる。

【００１８】前記本発明に係る紫外光照射装置におい
て、前記紫外光照射光源は好ましくは、誘電体エキシマ
ランプである。

【００１９】本発明はまた、被加工物の被加工面に対し
て紫外光を照射してその洗浄又は改質を行うための紫外
光照射方法に関する。本発明の紫外光照射方法は、紫外
光照射光源による紫外光の照射を開始する工程と、前記
被加工物を、前記紫外光照射光源に対しその幅方向にお
いて前記紫外光の照射範囲を横切るように直線的に相対
移動させる工程であって、前記紫外光の照射範囲におけ
る前記被加工物の相対移動速度がａＰ／Ｊ（ａは紫外光
照射光源の幅、Ｐはその単位面積当りの平均光量、Ｊは
被加工物の洗浄又は改質に必要な単位面積当りの積算光
量）以下で、前記被加工物が前記紫外光照射光源に対し
一方向に相対移動するよう制御されたものとを備えて構
成される。

【００２０】また本発明の紫外光照射方法は、紫外光照
射光源による紫外光の照射を開始する工程と、前記被加
工物を、前記紫外光照射光源に対しその幅方向において
前記紫外光の照射範囲を横切るように直線的に相対移動
させる工程であって、前記紫外光の照射範囲における前
記被加工物の相対移動速度が２ａＰ／Ｊ（ａは紫外光照
射光源の幅、Ｐはその単位面積当りの平均光量、Ｊは被
加工物の洗浄又は改質に必要な単位面積当りの積算光
量）以下で、前記被加工物が前記紫外光照射光源に対し
往復方向に相対移動するよう制御されたものとを備えて
構成することもできる。

【００２１】更に本発明の紫外光照射方法は、並行に近
接配置されたＮ個の紫外光照射光源による紫外光の照射
を開始する工程と、前記被加工物を、前記紫外光照射光
源に対しその並び方向において前記紫外光の照射範囲を
横切るように直線的に相対移動させる工程であって、前
記紫外光の照射範囲における前記被加工物の相対移動速
度がａＰＮ／Ｊ（ａは紫外光照射光源の幅、Ｐはその単
位面積当りの平均光量、Ｊは被加工物の洗浄又は改質に
必要な単位面積当りの積算光量）以下で、前記被加工物
が前記紫外光照射光源に対し一方向に相対移動するよう
制御されたものとを備えて構成することができる。

【００２２】また、本発明の紫外光照射方法は、並行に
近接配置されたＮ個の紫外光照射光源による紫外光の照
射を開始する工程と、前記被加工物を、前記紫外光照射
光源に対しその並び方向において前記紫外光の照射範囲
を横切るように直線的に相対移動させる工程であって、
前記紫外光の照射範囲における前記被加工物の相対移動
速度が２ａＰＮ／Ｊ（ａは紫外光照射光源の幅、Ｐはそ
の単位面積当りの平均光量、Ｊは被加工物の洗浄又は改
質に必要な単位面積当りの積算光量）以下で、前記被加
工物が前記紫外光照射光源に対し往復方向に相対移動す
るよう制御されたものとを備えて構成することもでき
る。

【００２３】また、本発明の紫外光照射方法は、並行に
配置されたＮ個の紫外光照射光源であって、該各紫外光
照射光源間のピッチが（Ｌ＋ａ）／Ｎ（Ｌは被加工物の
長さ、ａは紫外光照射光源の幅）であるものを用意する
工程と、前記被加工物を、その長さ方向を前記紫外光照
射光源の並び方向と一致させて該紫外光照射光源下に配
置する工程と、前記Ｎ個の紫外光照射光源による紫外光
の照射を開始する工程と、前記被加工物を、前記紫外光
照射光源に対しその並び方向において前記紫外光の照射
範囲を横切るように直線的に相対移動させる工程であっ
て、前記紫外光の照射範囲における前記被加工物の相対
移動距離が（Ｌ＋ａ）／Ｎとなるように制御されたもの
とを備えて構成することができる。

【００２４】この場合において、前記被加工物を配置す
る工程は、前記被加工物の移動方向における先端を、該
移動方向における最も奥に位置する前記紫外光照射光源
の手前に位置させることが好ましい。

【００２５】また、前記被加工物を相対移動させる工程
は、前記紫外光の照射範囲における前記被加工物の相対
移動速度がａＰ／Ｊ（Ｐはその単位面積当りの平均光
量、Ｊは被加工物の洗浄又は改質に必要な単位面積当り
の積算光量）以下で、前記被加工物が前記紫外光照射光
源に対し一方向に相対移動するよう制御することができ
る。

【００２６】更に、前記被加工物を相対移動させる工程
は、前記紫外光の照射範囲における前記被加工物の相対
移動速度が２ａＰ／Ｊ（Ｐはその単位面積当りの平均光
量、Ｊは被加工物の洗浄又は改質に必要な単位面積当り
の積算光量）以下で、前記被加工物が前記紫外光照射光
源に対し往復方向に相対移動するよう制御することがで
きる。

【００２７】前記本発明に係る紫外光照射方法におい
て、前記紫外光照射光源は好ましくは、誘電体エキシマ
ランプである。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、図示した一実施形態に基い
て本発明を詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態
に係る紫外光照射装置の構成ブロック図である。図に示
すように、紫外光照射装置１０は、誘電体エキシマラン
プを内蔵したランプ装置１１、ランプ装置１１の電源制
御部１２及び冷却部１３、被加工物Ｗを搬送する搬送部
１４、及び搬送部１４の搬送制御部１５を備えている。

【００２９】ランプ装置１１は、好ましくは複数本の誘
電体エキシマランプを含んで構成される。各誘電体エキ
シマランプは、並列に近接配置され、それらの直下にあ
る被加工物Ｗへの紫外光の面照射を実現する。本発明に
おいてランプ装置１１は、単一の誘電体エキシマランプ
を備える複数のランプ装置を並列配置して実現すること
ができ、また、単一のランプ装置内に複数本の誘電体エ
キシマランプを備えたものを用いてもよい。もっとも、
ランプ装置１１を単一の誘電体エキシマランプのみを含
むものとして構成してもよい。後に示す実施形態では、
単一の誘電体エキシマランプを備えるランプ装置を３基
並列配置することによって、ランプ装置１１を構成して
いる。ランプ装置１１に含まれる誘電体エキシマランプ
は、好ましくは水冷式のものである。水冷式の誘電体エ
キシマランプは、図９で示した空冷式のものに比して高
効率で紫外光を照射することが可能である。空冷式の誘
電体エキシマランプについては後述する。

【００３０】電源制御部１２は、前記誘電体エキシマラ
ンプのオン・オフを制御する。電源制御部１２は、誘電
体エキシマランプに与える電力を２０％以下に下げるこ
とにより、その洗浄又は改質の機能を実質オフにするよ
うその電力を制御するよう構成することもできる。電源
制御部１２の回路構成については後述する。冷却部１３
は、前記水冷式の各誘電体エキシマランプを冷却し、そ
の照射光量を向上させるための構造を提供する。すなわ
ち、各誘電体エキシマランプの管内で、導電率が２マイ
クロ・ジーメンス以下の純度を持った冷却水を循環させ
る。

【００３１】搬送部１４は、ガラス基板などの矩形状の
被加工物Ｗを水平方向に搬送し、前記ランプ装置１１に
よる紫外光の照射範囲を通過させる機構である。搬送部
１４は、被加工物を安定して載置し、これと共に移動さ
れる図示しない載置台を備える。載置台の高さ位置は、
これに載置される被加工物の上面、すなわち被加工面と
ランプ装置１１の底部との距離が、１０ｍｍ以下、好ま
しくは５〜２ｍｍの範囲になるように設定される。ラン
プ装置と被加工面との距離を短くすることによって、洗
浄又は改質の効率が向上することは当業者であれば明ら
かであろう。

【００３２】搬送制御部１５は、前記搬送部１４による
被加工物の搬送速度、搬送距離（すなわち搬送開始点及
び終了点）、搬送動作（すなわち一方向移動であるか往
復移動であるか）を制御する。利用者はこれらの値に関
して所望の設定値を該搬送制御部１５に与えることがで
き、搬送制御部１５は該与えられた設定値に従って、搬
送部１４を制御する。

【００３３】前記各構成を備える紫外光照射装置１０
は、安定した雰囲気が維持された図示しない密閉筐体を
備え、その内部において被加工物Ｗを搬送しつつ、前記
ランプ装置１１による紫外光の照射を実現する。

【００３４】図２に、前記ランプ装置で用いられる誘電
体エキシマランプを示す。本実施形態において用いられ
る誘電体エキシマランプは、冷却水によりその冷却を実
現する水冷式のものである。水冷式誘電体エキシマラン
プ２０は、合成石英ガラスからなる放電容器としての二
重管２１の内部に、キセノンガス等の放電用ガス２２を
充満したものを備える。二重管２１の外周には、網目状
の外部電極２３が配置され、内周には、コイル状の内部
電極２４が配置される。前記冷却部１３による循環機構
によって、二重管２１の内側に、導電率が２マイクロジ
ーメンス以下の純度をもった冷却水２５が流される。該
冷却水は、誘電体エキシマランプ２０から発生する熱を
吸収する。

【００３５】図９に示した空冷式の誘電体エキシマラン
プでは、その長さ当り２Ｗ／ｃｍ以上の電力を印加する
と、その発熱量を吸収することが困難となり、エキシマ
ガスの発光効率が低下し、充分な光量の真空紫外光を得
ることができなかった。図２に示すような水冷式の誘電
体エキシマランプにおいては、二重管内部に前記冷却水
２５が流されるので、大きな駆動電力を投入しても一定
以上の発熱を防ぐことができ、発光光量を向上させるこ
とができる。一つの実施例において、誘電体エキシマラ
ンプの単位長さ当りに投入できる電力は１５Ｗ／ｃｍで
あり、前記空冷方式の５倍強の照射光量を得た。

【００３６】図３は、図１の電源制御部１２の具体的な
構成ブロック図である。図において、発振器３１は、駆
動周波数２００〜３００ＫＨｚを発振し、これは前段増
幅器２３により利得を得る。ミキサー３３には、前記増
幅された駆動周波数と外部矩形信号３４が入力され、こ
こで合波される。合波された信号は、主増幅器３５を通
過して多くの利得を得、高周波高圧トランス３６により
電力を増幅され、誘電体エキシマランプ３７に投入され
る。外部矩形信号３４は、１〜数１０ＫＨｚのデジタル
信号であり、ミキサー３３においてＦＭ変調される。誘
電体エキシマランプ３７の出力可変は、この外部矩形信
号のパルス幅を可変する（パルスのデューティ比を変え
る）ことによって得られる。前記高出力の水冷式誘電体
エキシマランプを用いることによって、このような出力
可変が容易に行える。

【００３７】図４は、前記紫外光照射装置１０による被
加工物の具体的な洗浄又は改質方法を示す概念図であ
る。本実施形態においては、単一の誘電体エキシマラン
プを備える３基のランプ装置４０Ａ〜４０Ｃを近接配置
することによって、図１に示すランプ装置１１を構成し
た例を示している。前記搬送部１４及び搬送制御部１５
は、本実施形態において、矩形状の被加工物Ｗを一方向
に移動させ（図では左から右）、ランプ装置１１による
紫外光照射範囲を通過させる。

【００３８】図示しないハンドリング装置によって、被
加工物Ｗは搬送部の載置台上に置かれる。被加工物Ｗの
搬送に先立って、各ランプ装置４０Ａ〜４０Ｃの誘電体
エキシマランプが点灯される。搬送制御部１５の制御信
号に従って、搬送部１４が駆動され、被加工物Ｗは、そ
の被加工面が紫外光の照射範囲を横切るように移動され
る。被加工面の全域が紫外光照射領域を越えると、搬送
部１４による移送が停止され、ランプ装置４０Ａ〜４０
Ｃが消灯される。該工程を経ることによって、被加工物
Ｗの洗浄又は改質が終了される。なお、紫外光の照射範
囲に対する前記被加工物Ｗの位置の検出は、マイクロス
イッチ、光センサー等を用いた周知の検出方法を用いる
ことができる。

【００３９】ここで、紫外光照射領域における被加工物
Ｗの移動速度は、搬送制御部１５によって制御される。
搬送制御部１５は、被加工物Ｗの一回の通過によりその
洗浄又は改質を完了するための好適な速度でその移動を
実現する。本実施形態において、被加工物Ｗの紫外光照
射領域における移動速度Ｖは、下式に基づいて算出され
る。

【００４０】Ｖ＝ａＰＮ／Ｊ・・・（１）

【００４１】ここで、ａは各ランプ装置４０Ａ〜４０Ｃ
の幅、Ｐはその単位面積当りの平均光量、Ｎは誘電体エ
キシマランプの本数、Ｊは被加工物の洗浄又は改質に必
要な単位面積当りの積算光量である。

【００４２】今、被加工物Ｗの送り方向の長さをＬ、幅
をｂとした場合、被加工物の被加工面全域を処理するに
必要な積算光量は、Ｊ（Ｌ×ｂ）となり、またＮ本のラ
ンプ装置の光量は、ＰＮ（ａ×ｂ）となる。従って、被
加工物Ｗの全域を処理するに必要な時間ｔは、

【００４３】ｔ＝Ｊ（Ｌ×ｂ）／ＰＮ（ａ×ｂ）＝ＪＬ／ａＰＮとなる。これより、長さＬの被加工物Ｗを処理するため
の移動速度Ｖ、

【００４４】Ｖ＝Ｌ／ｔ＝ａＰＮ／Ｊが求められる。例えば、幅ａ＝７５ｍｍ、平均単位面積
照射光量Ｐ＝２０ｍＷ／ｃｍ²のランプ装置を３本近接
配置した紫外光照射装置において、処理に必要な単位面
積当りの積算光量Ｊを１００ｍＪ／ｃｍ²とし、Ｌ＝８
８０ｍｍの被加工物を処理する場合、移動速度Ｖは、

【００４５】Ｖ＝７５・２０・３／１００＝４５ｍｍ／ｓとなる。被加工物Ｗが紫外光照射領域を通過するとき
に、この定速度以下の速度を保つことにより、被加工面
の全域に渡り必要にして十分な処理が均一に施される。
なお、被加工物Ｗの初期位置は、被加工物Ｗの移動速度
が、前記定速度に至るまでの加速距離を考慮して、実際
にはその先頭位置（図中Ａ）をランプ装置４０Ａより若
干手前の位置にする。

【００４６】図５は、被加工物Ｗを紫外光照射範囲で往
復移動させる場合の実施形態を示す概念図である。本実
施形態において、被加工物Ｗは、その洗浄又は改質を完
了するために、紫外光照射範囲を横切って往復移動され
る。すなわち、ランプ装置１１の手前（図では左側）に
配置された被加工物Ｗは、ランプ装置１１による紫外光
の照射範囲に向けて送られ、その被加工面の全域が完全
に該照射範囲を通過した点で一旦停止される。次いで、
逆方向に送られて、再度紫外線照射範囲を通過し、初期
位置に戻って停止される。

【００４７】本実施形態においては、被加工物Ｗはラン
プ装置１１の下を２回通過することになる。従って、図
４の場合と同じ積算光量を被加工物に与えるためには、
前記速度の倍の速度で被加工物を移動させればよい。す
なわち、本実施形態の場合、紫外光照射範囲における被
加工物Ｗの移動速度は、Ｖ＝２ａＰＮ／Ｊ以下とするこ
とができる。

【００４８】図６は本発明の更に他の実施形態に係る紫
外光の照射方法を示す概念図である。本実施形態による
照射方法は、処理速度よりも装置の必要床面積を小さく
する必要がある環境において有効である。本実施形態に
係る照射方法を実現するに際し、前記実施形態における
３つのランプ装置４０Ａ〜４０Ｃは、等間隔に分割して
配置される。被加工物Ｗの移動方向における長さをＬと
した場合、ランプ装置４０Ａ〜４０Ｃ間のピッチは、
（Ｌ＋ａ）／Ｎを基準に決定される。ここで、ａは各ラ
ンプ装置の幅、Ｎはランプ装置の数である。本実施形態
においては、３本のランプ装置を用いており、従ってそ
のピッチは、（Ｌ＋ａ）／３となる。

【００４９】ランプ装置のこのような配置関係におい
て、被加工物Ｗはその移動方向における最も奥に設置さ
れたランプ装置（図ではランプ装置４０Ｃ）の手前にそ
の先端Ａを合わせて置かれる。被加工物Ｗの移動の開始
に合わせて、３つのランプ装置４０Ａ〜４０Ｃが点灯さ
れる。被加工物Ｗの移動に伴って、各ランプ装置４０Ａ
〜４０Ｃは、その被加工面の前方域、中央域、後方域を
それぞれ照射し、処理する。被加工物Ｗの後端Ｂが、最
も手前のランプ装置（図ではランプ装置４０Ａ）の照射
範囲を超えた時点で、被加工面全域に対する紫外光の照
射が完了する。なお、被加工物Ｗの移動距離は前記ラン
プのピッチと同じ、（Ｌ＋ａ）／Ｎとなる。

【００５０】前記実施形態と同様に、被加工面の各領域
に対し十分な処理を与えるために必要な積算光量から、
被加工物Ｗの移動速度が決定される。各領域に対する紫
外光の照射は１本の誘電体エキシマランプによって行わ
れることから、前記式（１）より、移動速度Ｖは、Ｖ＝
ａＰ／Ｊ以下である。例えば、幅ａ＝７５ｍｍ、平均単
位面積照射光量Ｐ＝２０ｍＷ／ｃｍ²のランプ装置を使
用した紫外光照射装置において、処理に必要な単位面積
当りの積算光量Ｊを１００ｍＪ／ｃｍ²とし、Ｌ＝８８
０ｍｍの被加工物を処理する場合、移動速度Ｖは、Ｖ＝
７５・２０／１００＝１５ｍｍ／ｓであり、また、前記
ランプ装置間のピッチ及び被加工物Ｗの移動距離は、
（Ｌ＋ａ）／Ｎ＝（８８０＋７５）／３より、およそ３
１８．３ｍｍである。これより被加工物Ｗの処理時間
（移動の開始から終了までの時間）は、ｔ＝３１８．３
／１５より、およそ２１．２秒である。

【００５１】図７は、前記実施形態における被加工物Ｗ
への積算光量分布の時間変化を示す図である。ここでは
簡略のため１つのランプ装置による照度分布を正三角形
とした。ランプ装置の幅ａの１／４の距離毎に、積算光
量の分布状態を示した。この図より、被加工物Ｗの移動
に伴って、被加工面の各領域へ光量が積算されていく様
子が理解される。各ランプ装置４０Ａ〜４０Ｃからの三
角形状の照度分布によって、最初、被加工面への積算光
量の分布は場所によって不均一であるが、被加工物Ｗの
後端Ｂが最初のランプ装置４０Ａを超えた時点、すなわ
ちその移動距離が（Ｌ＋ａ）／３となった時点で、全領
域の照射光量は均一になる。

【００５２】図８は、前記実施形態と同じランプ装置の
配置構成で、被加工物Ｗを往復移動させる場合の実施形
態を示している。本実施形態においては、先の一方向移
動の場合と同様に、被加工物Ｗを最も奥のランプ装置４
０Ｃの手前に設置する。ランプ装置４０Ａ〜４０Ｃを点
灯した後、被加工物Ｗを図中右方向へ移動し処理を行
う。被加工物Ｗの後端Ｂが手前側のランプ装置４０Ａを
超えた時点、すなわちその移動距離が（Ｌ＋ａ）／３と
なった時点で、一旦その送りを停止し、今度は逆方向に
送る。そして、被加工物Ｗが初期位置に戻った時点でこ
れを停止し、処理を完了する。この場合、被加工面の各
領域は同じランプ装置の照射範囲を２回通過することと
なるので、単位時間当りの照射光量は、前記実施形態の
場合の半分でよい。すなわち、本実施形態においては、
被加工物Ｗの移動速度Ｖは、Ｖ＝２ａＰ／Ｊ以下とする
ことができる。

【００５３】前記図６及び図８に示した実施形態におい
ては、被加工物Ｗの移動範囲を極めて小さくすることが
できる。従って、該照射方法を実現する装置を、被加工
物の大きさに比して極めて小型にすることができる。

【００５４】以上、本発明の一実施形態を図面に沿って
説明した。しかしながら本発明は前記実施形態に示した
事項に限定されず、特許請求の範囲の記載に基いてその
変更、改良等が可能であることは明らかである。本発明
では、誘電体エキシマランプの放電容器に封入する放電
用ガスとして、キセノンを有するガス、臭化クリプトン
(KrBr)を有するガス、フッ化アルゴンを有するガス、塩
化アルゴンを有するガス、臭化アルゴン(ArBr)を有する
ガス、フッ素を有するガス、クリプトンを有するガス、
アルゴンを有するガスなどを用いることができる。

【００５５】また、本発明に用いられる紫外光照射光源
は、前記誘電体エキシマランプに限定されず、マイクロ
波による各種エキシマガスの励起による紫外線発光を利
用したもの、また電子による各種エキシマガスの励起に
よる紫外線発光を利用したものを用いることもできる。

【００５６】更に、前記実施形態においては、３本の誘
電体エキシマランプを含むランプ装置を用いた例を示し
たが、誘電体エキシマランプの本数はこれに限定され
ず、その数は１本であっても良い。また、本発明によっ
て洗浄又は改質される被加工物は、必ずしも矩形のもの
に限定されず、半導体ウェハのような円形のものであっ
ても良い。

【００５７】

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、大型の被加
工物の全域に渡って均一に紫外光を照射することがで
き、洗浄又は改質の質が改善される。

【００５８】また、大型の被加工物を洗浄又は改質する
ために、必要とされる紫外光照射光源の数を、極めて少
なくすることができ、装置の製造コスト、ランニングコ
ストを下げ、また装置を小型にすることができる。更
に、光源の数を少なくすることによって、故障の可能性
が低くなり、装置の信頼性が向上する。

【００５９】更に、複数の紫外光照射光源を分割配置し
た本発明においては、被加工物の移動距離を極めて小さ
くすることができるので、装置を更に小型に構成するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る紫外光照射装置の構
成ブロック図である。

【図２】図１のランプ装置で用いられる水冷式の誘電体
エキシマランプの正面及び側面の断面図である。

【図３】図１の電源制御部の具体的な構成ブロック図で
ある。

【図４】被加工物を紫外光照射範囲で一方向移動させる
場合の実施形態を示す概念図である。

【図５】被加工物を紫外光照射範囲で往復移動させる場
合の実施形態を示す概念図である。

【図６】ランプ装置を分割配置した本発明の他の実施形
態に係る紫外光の照射方法を示す概念図である。

【図７】図６の実施形態における被加工物への積算光量
分布の時間変化を示す図である。

【図８】図６の実施形態と同じランプ装置の配置構成
で、被加工物を往復移動させる場合の実施形態を示した
概念図である。

【図９】空冷式の誘電体エキシマランプのの正面及び側
面の断面図である。

【図１０】（Ａ）は、誘電体エキシマランプを含んで構
成されたランプ装置の概略構成図、（Ｂ）は、その幅方
向における発光光量分布を示す図である。

【図１１】従来の多灯一括面照射方式の概略構成図であ
る。

【符号の説明】

１０紫外光照射装置１１ランプ装置１２電源制御部１３冷却部１４搬送部１５搬送制御部２０誘電体エキシマランプ２１二重管２２放電用ガス２３外部電極２４内部電極２５冷却水３１発振器３２前段増幅器３３ミキサー３４外部矩形信号３５主増幅器３６高周波高圧トランス３７誘電体エキシマランプ４０Ａ〜４０Ｃランプ装置Ｗ被加工物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被加工物の被加工面に対して紫外光を照
射してその洗浄又は改質を行うための紫外光照射装置に
おいて、紫外光照射光源と、前記被加工物を、前記紫外光照射光源に対しその幅方向
において前記紫外光の照射範囲を横切るように直線的に
相対移動させる移動手段と、前記紫外光の照射範囲における前記被加工物の相対移動
速度がａＰ／Ｊ（ａは紫外光照射光源の幅、Ｐはその単
位面積当りの平均光量、Ｊは被加工物の洗浄又は改質に
必要な単位面積当りの積算光量）以下で、前記被加工物
が前記紫外光照射光源に対し一方向に相対移動するよ
う、前記移動手段を制御する制御手段と、を備える紫外
光照射装置。
【請求項２】前記制御手段は、前記紫外光の照射範囲
における前記被加工物の相対移動速度が２ａＰ／Ｊ以下
で、前記被加工物が前記紫外光照射光源に対し往復方向
に相対移動するよう、前記移動手段を制御する請求項１
記載の紫外光照射装置。
【請求項３】被加工物の被加工面に対して紫外光を照
射してその洗浄又は改質を行うための紫外光照射装置に
おいて、並行に近接配置されたＮ個の紫外光照射光源と、前記被加工物を、前記紫外光照射光源に対しその並び方
向において前記紫外光の照射範囲を横切るように直線的
に相対移動させる移動手段と、前記紫外光の照射範囲における前記被加工物の相対移動
速度がａＰＮ／Ｊ（ａは紫外光照射光源の幅、Ｐはその
単位面積当りの平均光量、Ｊは被加工物の洗浄又は改質
に必要な単位面積当りの積算光量）以下で、前記被加工
物が前記紫外光照射光源に対し一方向に相対移動するよ
う、前記移動手段を制御する制御手段と、を備える紫外
光照射装置。
【請求項４】前記制御手段は、前記紫外光の照射範囲
における前記被加工物の相対移動速度が２ａＰＮ／Ｊ以
下で、前記被加工物が前記紫外光照射光源に対し往復方
向に相対移動するよう、前記移動手段を制御する請求項
３記載の紫外光照射装置。
【請求項５】被加工物の被加工面に対して紫外光を照
射してその洗浄又は改質を行うための紫外光照射装置に
おいて、並行に配置されたＮ個の紫外光照射光源であって、該各
紫外光照射光源間のピッチが（Ｌ＋ａ）／Ｎ（Ｌは被加
工物の長さ、ａは紫外光照射光源の幅）であるものと、前記被加工物をその長さ方向から、前記紫外光照射光源
に対しその並び方向において前記紫外光の照射範囲を横
切るように直線的に相対移動させる移動手段と、前記紫外光の照射範囲における前記被加工物の相対移動
距離が（Ｌ＋ａ）／Ｎとなるように、前記移動手段を制
御する制御手段と、を備える紫外光照射装置。
【請求項６】前記制御手段は、前記紫外光の照射範囲
における前記被加工物の相対移動速度がａＰ／Ｊ（Ｐは
その単位面積当りの平均光量、Ｊは被加工物の洗浄又は
改質に必要な単位面積当りの積算光量）以下で、前記被
加工物が前記紫外光照射光源に対し一方向に相対移動す
るよう、前記移動手段を制御する請求項５記載の紫外光
照射装置。
【請求項７】前記制御手段は、前記紫外光の照射範囲
における前記被加工物の相対移動速度が２ａＰ／Ｊ（Ｐ
はその単位面積当りの平均光量、Ｊは被加工物の洗浄又
は改質に必要な単位面積当りの積算光量）以下で、前記
被加工物が前記紫外光照射光源に対し往復方向に相対移
動するよう、前記移動手段を制御する請求項５記載の紫
外光照射装置。
【請求項８】前記紫外光照射光源が、誘電体エキシマ
ランプである請求項１〜７のいずれかに記載の紫外光照
射装置。
【請求項９】被加工物の被加工面に対して紫外光を照
射してその洗浄又は改質を行うための紫外光照射方法に
おいて、紫外光照射光源による紫外光の照射を開始する工程と、前記被加工物を、前記紫外光照射光源に対しその幅方向
において前記紫外光の照射範囲を横切るように直線的に
相対移動させる工程であって、前記紫外光の照射範囲に
おける前記被加工物の相対移動速度がａＰ／Ｊ（ａは紫
外光照射光源の幅、Ｐはその単位面積当りの平均光量、
Ｊは被加工物の洗浄又は改質に必要な単位面積当りの積
算光量）以下で、前記被加工物が前記紫外光照射光源に
対し一方向に相対移動するよう制御されたものと、を備
える紫外光照射方法。
【請求項１０】被加工物の被加工面に対して紫外光を
照射してその洗浄又は改質を行うための紫外光照射方法
において、紫外光照射光源による紫外光の照射を開始する工程と、前記被加工物を、前記紫外光照射光源に対しその幅方向
において前記紫外光の照射範囲を横切るように直線的に
相対移動させる工程であって、前記紫外光の照射範囲に
おける前記被加工物の相対移動速度が２ａＰ／Ｊ（ａは
紫外光照射光源の幅、Ｐはその単位面積当りの平均光
量、Ｊは被加工物の洗浄又は改質に必要な単位面積当り
の積算光量）以下で、前記被加工物が前記紫外光照射光
源に対し往復方向に相対移動するよう制御されたもの
と、を備える紫外光照射方法。
【請求項１１】被加工物の被加工面に対して紫外光を
照射してその洗浄又は改質を行うための紫外光照射方法
において、並行に近接配置されたＮ個の紫外光照射光源による紫外
光の照射を開始する工程と、前記被加工物を、前記紫外光照射光源に対しその並び方
向において前記紫外光の照射範囲を横切るように直線的
に相対移動させる工程であって、前記紫外光の照射範囲
における前記被加工物の相対移動速度がａＰＮ／Ｊ（ａ
は紫外光照射光源の幅、Ｐはその単位面積当りの平均光
量、Ｊは被加工物の洗浄又は改質に必要な単位面積当り
の積算光量）以下で、前記被加工物が前記紫外光照射光
源に対し一方向に相対移動するよう制御されたものと、
を備える紫外光照射方法。
【請求項１２】被加工物の被加工面に対して紫外光を
照射してその洗浄又は改質を行うための紫外光照射方法
において、並行に近接配置されたＮ個の紫外光照射光源による紫外
光の照射を開始する工程と、前記被加工物を、前記紫外光照射光源に対しその並び方
向において前記紫外光の照射範囲を横切るように直線的
に相対移動させる工程であって、前記紫外光の照射範囲
における前記被加工物の相対移動速度が２ａＰＮ／Ｊ
（ａは紫外光照射光源の幅、Ｐはその単位面積当りの平
均光量、Ｊは被加工物の洗浄又は改質に必要な単位面積
当りの積算光量）以下で、前記被加工物が前記紫外光照
射光源に対し往復方向に相対移動するよう制御されたも
のと、を備える紫外光照射方法。
【請求項１３】被加工物の被加工面に対して紫外光を
照射してその洗浄又は改質を行うための紫外光照射方法
において、並行に配置されたＮ個の紫外光照射光源であって、該各
紫外光照射光源間のピッチが（Ｌ＋ａ）／Ｎ（Ｌは被加
工物の長さ、ａは紫外光照射光源の幅）であるものを用
意する工程と、前記被加工物を、その長さ方向を前記紫外光照射光源の
並び方向と一致させて該紫外光照射光源下に配置する工
程と、前記Ｎ個の紫外光照射光源による紫外光の照射を開始す
る工程と、前記被加工物を、前記紫外光照射光源に対しその並び方
向において前記紫外光の照射範囲を横切るように直線的
に相対移動させる工程であって、前記紫外光の照射範囲
における前記被加工物の相対移動距離が（Ｌ＋ａ）／Ｎ
となるように制御されたものと、を備える紫外光照射方
法。
【請求項１４】前記被加工物を配置する工程は、前記
被加工物の移動方向における先端を、該移動方向におけ
る最も奥に位置する前記紫外光照射光源の手前に位置さ
せる請求項１３記載の紫外光照射方法。
【請求項１５】前記被加工物を相対移動させる工程
は、前記紫外光の照射範囲における前記被加工物の相対
移動速度がａＰ／Ｊ（Ｐはその単位面積当りの平均光
量、Ｊは被加工物の洗浄又は改質に必要な単位面積当り
の積算光量）以下で、前記被加工物が前記紫外光照射光
源に対し一方向に相対移動するよう制御される請求項１
３又は１４記載の紫外光照射方法。
【請求項１６】前記被加工物を相対移動させる工程
は、前記紫外光の照射範囲における前記被加工物の相対
移動速度が２ａＰ／Ｊ（Ｐはその単位面積当りの平均光
量、Ｊは被加工物の洗浄又は改質に必要な単位面積当り
の積算光量）以下で、前記被加工物が前記紫外光照射光
源に対し往復方向に相対移動するよう制御される請求項
１３又は１４記載の紫外光照射方法。
【請求項１７】前記紫外光照射光源が、誘電体エキシ
マランプである請求項９〜１６のいずれかに記載の紫外
光照射方法。