JPH05226262A

JPH05226262A - 表面処理装置

Info

Publication number: JPH05226262A
Application number: JP2821092A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Tokuda; 光雄徳田; Kenichi Kawasumi; 建一川澄; Toshiaki Fujito; 利昭藤戸; Motohiro Hashizaki; 元裕橋崎; Masao Kako; 雅郎加来
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-02-14
Filing date: 1992-02-14
Publication date: 1993-09-03

Abstract

(57)【要約】【目的】光化学反応を利用した表面処理において、瞬
時的な紫外線強度の変更制御を、全波長域のみならず、
選択的波長域においても、発塵やアウトガス等による反
応への悪影響を与えずに実現する。【構成】紫外線ランプ４と被処理物３の中間に２枚の
紫外線を透過する板６をすき間を設けて略平行に配置
し、このすき間に紫外線を吸収できる物質と吸収できな
い流体を混合した流体を、流速、流量を制御しながら流
す。【効果】紫外線の透過率を短時間かつ発塵なしに変更
制御できる。又、紫外線の透過量を制御する部分の構成
が極めて簡単となり、装置の低コスト化を実現し実用化
の有効な手段となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面処理装置、更に詳
しくいえば、光のエネルギを用いる光化学反応により、
固体表面の薄膜形成、エッチング、洗浄、改質等の表面
処理を行う表面処理方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光化学反応を利用した表面処理は、プラ
ズマ処理方式などに比較して低損傷であり装置も簡単な
ため利用範囲が広がっている。光化学反応を利用した表
面処理の光としては紫外線が多く用いられている。光化
学反応は、紫外線強度及び光量に左右されるので、紫外
線強度の制御は必要不可欠である。紫外線の全波長領域
での強度制御方法としては、次の方法が考えられる。（１）紫外線ランプの出力の変更、（２）紫外線ランプ
の最冷点温度の変更、である。

【０００３】（１）の紫外線ランプの出力変更は、ラン
プの設計時点で決める値であり、ランプが完成されてか
らの変更、即ち表面処理に使用中の変更は、ランプの性
能や寿命を悪化させるなどの問題がある。（２）の紫外
線ランプの冷点温度の変更は、紫外線強度変更に数分以
上の時間を要するため、反応の開始や中断等の場合の瞬
間的な反応の制御が困難である。そのため、瞬時的な制
御には、減光もしくは遮光手段として、可動式の遮光板
を利用するものも提案されている（特開平３−３２９４
１号）。一方、光の波長を選択的に制御する方法として
は、恒常的な波長制御には、光学的フィルタ等が利用さ
れている。しかし処理条件を反応の途中で速やかに変更
するような、瞬時可変的な波長選択制御は実現されてい
ない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】光化学反応を利用した
表面処理装置としては、光強度、光量の瞬時的制御がで
きると同時に、表面処理部の反応に悪影響を生じないこ
と、装置の寿命が長いこと、装置のコストが経済的であ
ることが重要となる。上記可動式の遮光板あるいは光学
的フィルタを利用する装置は、動作時の発塵やアウトガ
ス等による化学反応への悪影響が問題になる場合には、
採用できない。本発明者等は、ランプ従って表面処理装
置の寿命を伸ばすと共に光強度、光量の瞬時的制御可能
とするため、細長い紫外線ランプを鞘に挿入し、鞘と紫
外線ランプとの間の間隙に紫外線の通過特性を制御する
流体を流す方法及び装置を発明した（特願平２−１５５
１５２号「表面処理方法および装置」）。しかし上記発
明では、鞘の構成、装着、被表面処理物体と紫外線ラン
プとの間の流体の量の均一性の保持に困難性が生じ、経
済的に実現することが困難であることが分かった。

【０００５】本発明の主な目的は、光、特に紫外線強度
又は量の瞬時的な変更制御を、全波長域のみならず、選
択的波長域においても、発塵やアウトガス等による反応
への悪影響を与えることなし行う表面処理装置を構成が
簡単で経済的に実現することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の表面処理装置は、被処理物である固体表面
に照射する光の強度あるいは光量を制御する手段とし
て、光源と上記固体表面の間に配置され、上記光を透過
する略平行な複数枚の板もしくは膜をもつ空間に容器
と、上記容器に入れる流体の流体の組成、流体の流量の
少なくとも１つを制御する制御手段とを有して構成され
る。

【０００７】上記制御手段は被処理物の表面へ到達する
光が、上記流体層により吸収される光の強度減衰率、波
長の少なくとも一方を、選択的もしくは統括的に制御す
るものである。また、好ましくは、装置を小型化するた
め、上記容器は被処理物を載置する処理室を形成する壁
の一部を構成する。更に、流体の厚さを粗調整するた
め、容器は複数個用意して、必要に応じて代えられるよ
うに、着脱可能に処理室に装着する構造とする。また、
本発明の表面処理装置の好ましい実施形態は、光源とし
た紫外線を発生するランプを使用し、容器に入れる流体
が窒素、酸素を主体とし、これにオゾンを含む気体でオ
ゾン量を制御するものである。

【０００８】

【作用】上記の構成によれば、複数の光透過平板もしく
は膜の間に、光が透過する流体を流せば光（紫外線）は
透過し、光を吸収もしくは反射する流体を流せば紫外線
は遮光もしくは減光される。また、透過する流体と吸収
もしくは反射する流体を適宜混合することにより、混合
率に応じて光の透過率及び波長を制御できる。流体を注
入する空間に流す流体は、短時間で組成を変えることが
できるので、瞬時に遮光するシャッタ機能が実現できる
のみならず、特定の波長を選択的に吸収遮光することが
できる。また、流体層が複数の平板と上記複数の平板を
所定の間隔で保持し、流体を入れる容器を構成する壁部
材の簡単な構造で構成されるため、設計製造が容易とな
り装置を経済的に実現できる。更に、流体を入れる容器
を被処理物を載置する処理室の壁の一部とすることによ
り、装置の構成が小型、簡易となり、従って、経済的な
装置を得ることができるる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１は、本発明による表面処理装置の一実施例の断
面図である。処理室１内のステージ２には、被処理物３
を載置する。処理室１の上部には、光源である紫外線ラ
ンプ４を収納したランプ室５が搭載されている。処理室
１とランプ室５は、窓６ａ及び６ｂにより仕切られてい
る。窓６ａと６ｂは、共に合成石英製の平板であり、複
数の平板６ａと６ｂを所定の間隔で保持する壁部材１８
と共に流体を入れる容器を構成している。壁部材１８と
して異なった高さのもの多数を用意することによって任
意の間隔、即ち流体の厚さを設定することができる。窓
６ａと６ｂで挟まれた空間７は、周囲と気密が保たれて
おり、この空間には、外部配管としてガスＡ、ガスＢ及
びガスＣが、流量調整手段８ａ、８ｂ、８ｃを介して導
入管９で接続されている。また、これに対向して排気管
１０が接続されている。

【００１０】なお、本実施例では、ガスＡは窒素、ガス
Ｂは酸素、ガスＣはオゾンである。処理室１の内部へ
は、処理ガスＰが流量調整手段１１を経てノズル１２か
ら導入され。処理に使われたガスＰは、排気管１３に接
続された圧力制御弁１４および排気ポンプ１５で外部へ
排出される。ステージ２は温度調節手段１５により、適
切な温度に制御する。ランプ室５には窒素ガス吸入管１
６ａ及び排気管１６ｂが取り付けられている。図面は、
側断面図のみ示されているが、壁部材１８は、矩形、円
形又は楕円形上であり、上導入管９、排気管１０は流体
が速く均一になるように配置されている。

【０００１１】以上の図１の構成において、各部の作用
を説明する。処理室１内のステージ２に被処理物３を載
置し、被処理物３すなわちステージ２を温度調節手段１
７により、適切な温度に設定制御する。表面処理ガスＰ
が流量調整手段１１を経てノズル１２から導入され、圧
力制御弁１４の開度を調整して処理室1の内圧を設定制
御する。予め紫外線ランプ４を点灯しておく。ランプ室
５のガス吸入管１６ａから一定流量の窒素をランプ室５
内へ供給し、排気管１６ｂから排出する。これによりラ
ンプ室５内部を常時完全に窒素雰囲気とし、雰囲気によ
る紫外線の吸収を防止するのみならず、ランプの過熱を
も防止する。

【００１２】空間７にガスＢすなわち酸素とガスＣすな
わちオゾンを混合して導入すると、紫外線ランプ４から
放射された紫外線は、紫外線に対して良好な透過特性を
持つ合成石英の窓６ａを透過するが、空間７のオゾンや
酸素に吸収されるため、その下へ透過する紫外線の強度
は大幅に減衰し、被処理物３の表面での光化学反応を起
こさせることが困難となる。つまり、空間７は、紫外線
の遮蔽体として機能する。なお、空間７の紫外線吸収率
は、空間７の高さ即ち壁部材１８の厚み、ガス組成等に
より制御される。

【００１３】次に、空間７へ導入するガスとして、前記
酸素とオゾンの代わりに、ガスＡつまり窒素を導入する
と、窒素は紫外線を吸収しないので、紫外線は空間７を
透過し、窓６ｂをも透過して処理室１の被処理物３へ照
射される。これにより、被処理物３の表面では光化学反
応が進行し、目的とする表面処理が行われる。表面処理
を停止させる場合には、再度空間７へ供給するガスをガ
スＢ及びガスＣに切替えることにより紫外線が空間７で
遮蔽されるため、光化学反応が抑止される。このよう
に、処理室１内には異物の発生源となる可動物や雰囲気
の純度を悪化させる物体がない、非常にクリーンな環境
下で表面処理ができるので、被処理物３の仕上り特性が
改善され、また歩留りや信頼性の向上も実現できる。

【００１４】更には、本実施例でガスＡつまり窒素とガ
スＢつまり酸素、ガスＣつまりオゾンを適宜混合するこ
とにより、被処理物３へ照射する紫外線の強度を自由に
制御できる。被処理物３に照射される紫外線の強度は光
化学反応の反応速度や反応過程を制御できるので、表面
処理速度の適正化、薄膜形成における膜質の制御、表面
処理の長期的プロセス安定化等が実現できる効果も有す
る。

【００１５】図２は、本発明による表面処理装置の他の
実施例の断面図である。なお、図１の実施例と同じ機
能、作用の構成部分には同一番号を付し、詳細な説明を
省略する。本実施例は、被処理物３を大気圧雰囲気中で
処理する場合の装置構成を示している。排気管１３は、
図示を省略した排気ダクトへ接続されている。処理室１
の気密性は、実施例１ほどは必要としない。また、窓６
ｂの両側の差圧はほとんど無いので、窓６ｂの厚みは実
施例１の場合に比べて数分の一程度まで薄くできる。こ
れにより、窓６ｂを透過する紫外線の透過率が増すた
め、表面処理効率が増大するのみならず、装置構造が簡
単にできるため信頼性向上や低コスト化が実現できる効
果を有する。

【００１６】図３は、本発明による表面処理装置の更に
他の実施例の断面図である。本実施例は、前記実施例の
ランプ室５に入れるガスと空間７のガスを区別する必要
が無い場合の、最も簡易な構成の表面処理装置である。
なお、図１の実施例と同じ機能、作用の構成部分には同
一番号を付し、詳細な説明を省略する。流体層を構成す
る容器７とランプ室５が一体となって新しいランプ室
５’を構成し、ランプ室５’と処理室１が１枚の光を透
過する平板６ｂで仕切られた構成となっている。一体化
された室内５’には、酸素ガスＡと窒素ガスＢのそれぞ
れが流量調整手段８ａ及び８ｂで割合が制御されながら
導入管９によって室５’に吸入される。酸素ガスの割合
によって紫外線の透過率が制御される。室５’に入れる
ガスの容量が増大するため、切り替え速度は若干前記実
施例に劣るが装置はガス源、ガス導入管、透明平板６ａ
等が省け、極めて簡単な構造となる。

【００１７】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではない。実
施例では光源を紫外線源としたが、他の光源を使用でき
ることは明らかであり、それに応じて、容器に入れるガ
スの種類も異なってくる。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、処理室内には異物の発
生源となる可動物や雰囲気の純度を悪化させる物体がな
い、非常にクリーンな環境下で表面処理ができるので、
被処理物の仕上り特性が改善され、また歩留りや信頼性
の向上も実現できる。また、紫外線の透過率を瞬間的短
時間で変更制御できるので、反応プロセスを精度良く制
御できる効果を有する。小型で信頼性の高いシャッタ機
能も実現できる。特に、光の透過量を制御する流体層の
構成が、平板状で、ランプ室と処理室の壁の１部を構成
し、しかも着脱可能に装着されるので、装置が極めて簡
素な構造となり、装置の低コストかを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による表面処理装置の一実施例の断面図
である。

【図２】本発明による表面処理装置の他の実施例の断面
図である。

【図３】本発明による表面処理装置の更に他の実施例の
断面図である。

【符号の説明】

１１…流量調整手段１…処理室、１２…ノズル３…被処理物、１３…排気管４…紫外線ランプ、１４…圧力制御
弁５、５’…ランプ室１５…排気ポン
プ６ａ，６ｂ…窓（平板）、１６…管７…空間、１７…温度調節
手段８ａ，８ｂ，８ｃ…流量調整手段、１８…壁９…導入管、１０…排気管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｈ０１Ｌ 21/31 Ｂ 8518−4Ｍ (72)発明者橋崎元裕東京都青梅市藤橋888番地株式会社日立製作所青梅工場内 (72)発明者加来雅郎東京都青梅市藤橋888番地株式会社日立製作所青梅工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理物である固体の表面に光源から光
を照射して表面処理を行う装置であって、上記光源と上
記固体とのに配置され、上記光を透過する略平行な複数
枚の板もしくは膜と上記板もしくは膜を一定間隔に保持
する壁とからなる容器と、上記容器に入れる流体の流体
の組成、流体の流量の少なくとも１つを制御する制御手
段とを有して構成されたとを特徴とする表面処理装置。
【請求項２】被処理物である固体を内部に配置する処
理室と、光源としてのランプを収納したランプ室と、上
記処理室と上記ランプ室に挾まれ上記ランプからの光を
透過する略平行な複数枚の板もしくは膜と上記板もしく
は膜を一定間隔に保持する壁とからなる容器と、上記容
器に入れる流体の組成、流体の流量の少なくとも１つを
制御する制御手段とを有して構成されたとを特徴とする
表面処理装置。
【請求項３】請求項１又は２記載の表面処理装置にお
いて、上記複数枚の板は、合成石英であることを特徴と
する表面処理装置。
【請求項４】請求項１又は２記載の表面処理装置にお
いて、上記光源が紫外線を発生するランプであり、上記
容器に入れられる流体が窒素、酸素を主体とし、これに
オゾンを含む気体であることを特徴とする表面処理装
置。
【請求項５】請求項２記載の表面処理装置において、
上記容器の板は上記処理室の壁の一部を構成することを
特徴とする表面処理装置。
【請求項６】請求項２記載の表面処理装置において、
上記容器は上記処理室及び、ランプ室と着脱可能に装着
されたことを特徴とする表面処理装置。
【請求項７】被処理物である固体の表面に光源から光
を照射して表面処理を行う装置であって、上記光源とな
るランプを内部に持つランプ室と、上記固体を内部に載
置する処理室と、上記ランプ室と処理室の境界壁の１部
を構成し、上記光を透過する１枚の平板と、上記ランプ
室に入れる流体の組成、流体の流量の少なくとも１つを
制御する制御手段とを有して構成されたとを特徴とする
表面処理装置。
【請求項８】請求項７記載の表面処理装置において、
上記光が紫外線であり、上記流体が窒素ガスと酸素ガス
の混合体であることを特徴とする表面処理装置。