JP2018040915A - Light irradiator - Google Patents
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Abstract
【課題】加熱状態にある被処理物の輻射熱（放射熱）によって紫外線ランプが加熱されることを抑制することができ、よって加熱状態にある被処理物に対して効率よく真空紫外線を照射することのできる光照射器を提供すること。【解決手段】本発明の光照射器は、加熱状態にある被処理物に対して真空紫外線を照射する紫外線ランプと、前記被処理物と前記紫外線ランプとの間に位置される光透過窓部材とを有する光照射器において、前記光透過窓部材は、前記被処理物の側の表面および前記紫外線ランプの側の表面の一方または両方にフォトニック構造を有しており、前記フォトニック構造は、前記真空紫外線のピーク波長の透過率が、前記加熱状態にある被処理物からの放射光のピーク波長の透過率よりも高いものであることを特徴とする。【選択図】図１An object of the present invention is to suppress heating of an ultraviolet lamp by radiant heat (radiant heat) of an object to be processed in a heated state, thereby efficiently irradiating vacuum ultraviolet rays to the object to be processed in a heated state. To provide a light irradiator capable of A light irradiator according to the present invention comprises an ultraviolet lamp for irradiating a heated object with vacuum ultraviolet rays, and a light transmission window member positioned between the object to be treated and the ultraviolet lamp. , wherein the light-transmitting window member has a photonic structure on one or both of the surface on the side of the object to be processed and the surface on the side of the ultraviolet lamp, and the photonic structure is A transmittance of the peak wavelength of the vacuum ultraviolet rays is higher than a transmittance of the peak wavelength of the radiated light from the object to be processed in the heated state. [Selection drawing] Fig. 1
Description
本発明は、真空紫外線を利用した光照射器に関する。さらに詳しくは、半導体素子や液晶パネル等の製造工程におけるレジストの光アッシング処理、ナノインプリント法におけるテンプレートのパターン面に付着したレジストの除去処理、液晶用ガラス基板やシリコンウエハ等のドライ洗浄処理、プリント基板製造工程におけるデスミア処理などに好適に適用することができる光照射器に関する。 The present invention relates to a light irradiator using vacuum ultraviolet rays. More specifically, resist photo-ashing processing in the manufacturing process of semiconductor elements and liquid crystal panels, removal processing of resist adhered to the pattern surface of the template in the nanoimprint method, dry cleaning processing of glass substrates for liquid crystals and silicon wafers, printed circuit boards The present invention relates to a light irradiator that can be suitably applied to desmear processing in a manufacturing process.
従来、半導体素子や液晶パネル等の製造工程においては、レジストの光アッシング処理や、ガラス基板およびシリコンウエハなどに対するドライ洗浄処理が行われる。これらの処理を実行するための手法としては、真空紫外線を利用する光洗浄処理が知られている。 Conventionally, in a manufacturing process of a semiconductor element, a liquid crystal panel, etc., a resist photo ashing process and a dry cleaning process for a glass substrate, a silicon wafer, and the like are performed. As a technique for executing these processes, an optical cleaning process using vacuum ultraviolet rays is known.
真空紫外線を利用する光洗浄処理においては、真空紫外線を含む光を放射する紫外線ランプを備えた光照射器が光洗浄装置として用いられている。そして、光照射器の或る種のものは、図３に示すように、被処理物Ｄを載置する載置台６１と、紫外線ランプ３０を有する光源ユニット５１とを備えている（例えば、特許文献１参照。）。
この光照射器において、光源ユニット５１は、下面に開口部を有する略直方体の箱型形状のケーシング５２を備えており、当該開口部に平板状の光透過窓部材５３が気密に配設されたものである。ここに、光透過窓部材５３としては、例えば合成石英ガラスなどの真空紫外線透過性材料よりなるものが用いられる。また、ケーシング５２の内部には、複数（図３の例においては５本）の紫外線ランプ３０が平行に並ぶよう配置され、不活性ガスが充填されている。
また、載置台６１は、光源ユニット５１の下方において、当該載置台６１の被処理物載置面６１Ａが、間隙を介して光透過窓部材５３に対向するよう配置されている。この載置台６１には、ガス供給用孔６２Ａとガス排出用孔６２Ｂとが形成されており、当該ガス供給用孔６２Ａは、ガス供給手段６５に接続されている。このガス供給手段６５は、真空紫外線を受けることによって活性種が生成される活性種源を含有する処理用ガスを、載置台６１に載置された被処理物Ｄと光透過窓部材５３との間に形成される間隙に供給するものである。
このような構成の光照射器においては、光洗浄処理中には、複数の紫外線ランプ３０が一斉に点灯され、当該複数の紫外線ランプ３０からの真空紫外線が、光透過窓部材５３を介して、載置台６１に載置された被処理物Ｄに照射されると共に、当該被処理物Ｄと当該光透過窓部材５３との間の間隙を流通する処理用ガスにも照射される。そして、処理用ガスに真空紫外線が照射されることにより、当該処理用ガスに含まれる活性種源が分解されて活性種が生成される。その結果、被処理物Ｄの被処理面Ｄａに到達する真空紫外線、および、真空紫外線により生成される活性種によって、被処理面Ｄａの光洗浄処理が行われる。
In a light cleaning process using vacuum ultraviolet rays, a light irradiator including an ultraviolet lamp that emits light including vacuum ultraviolet rays is used as a light cleaning device. As shown in FIG. 3, a certain type of light irradiator includes a mounting table 61 on which the workpiece D is mounted and a
In this light irradiator, the
In addition, the mounting table 61 is disposed below the
In the light irradiator having such a configuration, during the light cleaning process, the plurality of
真空紫外線を利用する光洗浄処理においては、被処理物の被処理面の温度が上昇するに従って活性種による作用（光洗浄作用）が大きくなり、光洗浄処理を効率よく行うことができる。そのため、光照射器としては、載置台に、被処理物を８０〜４００℃程度に加熱する加熱手段が設けられたものがある。 In the light cleaning process using vacuum ultraviolet rays, as the temperature of the surface to be processed of the object to be processed increases, the action by the active species (light cleaning action) increases, and the light cleaning process can be performed efficiently. For this reason, some light irradiators include a mounting table provided with heating means for heating an object to be processed to about 80 to 400 ° C.
しかしながら、被処理物が加熱されることによれば、黒体輻射（黒体放射）により当該被処理物から赤外線（熱線）が放射され、その赤外線が光透過窓部材を透過して紫外線ランプに吸収されることから、当該紫外線ランプが加熱されることとなる。また、紫外線ランプは、加熱手段が設けられた載置台からの直接の熱輻射（熱放射）によっても加熱される。そして、紫外線ランプが加熱されることによれば、当該紫外線ランプのランプ温度が上昇し、発光管（発光管を構成するガラス）の紫外線透過率の低下を招き、また特に紫外線ランプとしてキセノンエキシマランプを用いた場合には、キセノンエキシマ分子の発光効率の低下を招く。そのため、被処理物および処理用ガスに対して効率的に真空紫外線を照射することができなくなり、結果として、光洗浄処理の効率を低下させることになる。
この光照射器における、紫外線ランプが加熱されることに起因する光洗浄処理の効率低下の問題は、載置台に加熱手段が設けられている場合に顕著であるが、加熱手段が設けられていない場合においても生じるものである。具体的に説明すると、光照射器においては、載置台に加熱手段が設けられていない場合においても、紫外線を吸収した被処理物の輻射熱（放射熱）が光透過窓部材を透過して紫外線ランプに吸収され、その結果、紫外線ランプが加熱される。
However, when the object to be processed is heated, infrared rays (heat rays) are emitted from the object to be processed by black body radiation (black body radiation), and the infrared rays are transmitted through the light transmission window member to the ultraviolet lamp. Since it is absorbed, the ultraviolet lamp is heated. The ultraviolet lamp is also heated by direct heat radiation (heat radiation) from a mounting table provided with heating means. When the ultraviolet lamp is heated, the lamp temperature of the ultraviolet lamp rises, leading to a decrease in the ultraviolet transmittance of the arc tube (glass constituting the arc tube). In particular, a xenon excimer lamp is used as the ultraviolet lamp. When is used, the luminous efficiency of the xenon excimer molecule is lowered. For this reason, it becomes impossible to efficiently irradiate the object to be processed and the processing gas with the vacuum ultraviolet rays, and as a result, the efficiency of the light cleaning process is lowered.
In this light irradiator, the problem of a decrease in the efficiency of the light cleaning process due to the heating of the ultraviolet lamp is remarkable when the heating means is provided on the mounting table, but the heating means is not provided. It also occurs in some cases. More specifically, in the light irradiator, even when the heating means is not provided on the mounting table, the radiant heat (radiant heat) of the object to be processed that has absorbed the ultraviolet rays is transmitted through the light transmitting window member and the ultraviolet lamp. As a result, the ultraviolet lamp is heated.
光照射器において、熱輻射（熱放射）から紫外線ランプを遮蔽するために、光透過窓部材の表面に、赤外線カットフィルタを配設することが考えられる。
しかしながら、光透過窓部材において、赤外線カットフィルタを、紫外線ランプ側の表面に配設した場合には、当該赤外線カットフィルタの構成物質が真空紫外線によって分解され、その分解生成物が紫外線ランプに付着することに起因して、当該紫外線ランプに係る照度が低下する、という問題がある。また、載置台側の表面に配設した場合においても、赤外線カットフィルタに真空紫外線が照射されることによって生じる分解生成物（赤外線カットフィルタの構成物質由来の分解生成物）が、被処理物の表面に付着して、当該被処理物が汚染する、という問題がある。
このように、光照射器において、光透過窓部材の表面に赤外線カットフィルタを配設することは、現実的ではない。
In the light irradiator, in order to shield the ultraviolet lamp from thermal radiation (thermal radiation), it is conceivable to provide an infrared cut filter on the surface of the light transmission window member.
However, in the light transmitting window member, when the infrared cut filter is disposed on the surface on the ultraviolet lamp side, the constituent material of the infrared cut filter is decomposed by vacuum ultraviolet rays, and the decomposition products adhere to the ultraviolet lamp. As a result, there is a problem that the illuminance associated with the ultraviolet lamp decreases. In addition, even when disposed on the surface of the mounting table, decomposition products (decomposition products derived from constituent materials of the infrared cut filter) generated by irradiating the infrared cut filter with vacuum ultraviolet rays are There is a problem that the object to be processed is contaminated by adhering to the surface.
As described above, in the light irradiator, it is not realistic to arrange the infrared cut filter on the surface of the light transmission window member.
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、加熱状態にある被処理物の輻射熱（放射熱）によって紫外線ランプが加熱されることを抑制することができ、よって加熱状態にある被処理物に対して効率よく真空紫外線を照射することのできる光照射器を提供することにある。 The present invention has been made based on the above circumstances, and the object thereof is to suppress the ultraviolet lamp from being heated by the radiant heat (radiant heat) of the object to be processed in the heated state. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a light irradiator that can efficiently irradiate vacuum ultraviolet rays onto a workpiece to be heated.
本発明の光照射器は、加熱状態にある被処理物に対して真空紫外線を照射する紫外線ランプと、
前記被処理物と前記紫外線ランプとの間に位置される光透過窓部材と
を有する光照射器において、
前記光透過窓部材は、前記被処理物の側の表面および前記紫外線ランプの側の表面の一方または両方にフォトニック構造を有しており、
前記フォトニック構造は、前記真空紫外線のピーク波長の透過率が、前記加熱状態にある被処理物からの放射光のピーク波長の透過率よりも高いものであることを特徴とする。
The light irradiator of the present invention includes an ultraviolet lamp that irradiates vacuum ultraviolet rays to a workpiece to be heated,
In the light irradiator having a light transmission window member positioned between the workpiece and the ultraviolet lamp,
The light transmission window member has a photonic structure on one or both of the surface on the workpiece side and the surface on the ultraviolet lamp side,
The photonic structure is characterized in that the transmittance of the vacuum ultraviolet light at the peak wavelength is higher than the transmittance of the peak wavelength of the radiated light from the object to be processed in the heated state.
本発明の光照射器においては、前記紫外線ランプは、ピーク波長が１７２ｎｍの光を放射するキセノンエキシマランプであり、
前記フォトニック構造は、複数の凸部が周期的に配列されることによって構成されており、当該凸部のピッチＰ〔μｍ〕と当該凸部の幅Ｗ〔μｍ〕と当該凸部の高さＨ〔μｍ〕とが下記の関係式（１）〜関係式（３）を満たすことが好ましい。
In the light irradiator of the present invention, the ultraviolet lamp is a xenon excimer lamp that emits light having a peak wavelength of 172 nm,
The photonic structure is formed by periodically arranging a plurality of convex portions, and the pitch P [μm] of the convex portions, the width W [μm] of the convex portions, and the height of the convex portions. It is preferable that H [μm] satisfy the following relational expressions (1) to (3).
関係式（１）：
１．５≦Ｐ≦８．０
関係式（２）：
Ｗ＝Ｐ／２
関係式（３）：
（１・Ｗ）≦Ｈ≦（５・Ｗ）
Relational expression (1):
1.5 ≦ P ≦ 8.0
Relational expression (2):
W = P / 2
Relational expression (3):
(1 ・ W) ≦ H ≦ (5 ・ W)
本発明の光照射器においては、光透過窓部材が、被処理物の側の表面および紫外線ランプの側の表面の一方または両方にフォトニック構造を有しており、当該フォトニック構造が、紫外線ランプからの真空紫外線のピーク波長の透過率が、加熱状態にある被処理物からの放射光のピーク波長の透過率よりも高いものとされている。そのため、加熱状態にある被処理物の熱輻射（熱放射）によって紫外線ランプが加熱されることを抑制することができ、よって加熱状態にある被処理物に対して効率よく真空紫外線を照射することができる。 In the light irradiator of the present invention, the light transmissive window member has a photonic structure on one or both of the surface on the side of the object to be processed and the surface on the side of the ultraviolet lamp. The transmittance of the peak wavelength of vacuum ultraviolet light from the lamp is higher than the transmittance of the peak wavelength of radiated light from the object to be processed in the heated state. Therefore, it is possible to suppress the ultraviolet lamp from being heated by heat radiation (heat radiation) of the workpiece to be heated, and thus efficiently irradiate the workpiece to be heated with vacuum ultraviolet rays. Can do.
以下、本発明の光照射器の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の光照射器の構成の一例を、被処理物と共に示す説明用断面図である。
この光照射器１０は、加熱状態にある被処理物Ｄに対して真空紫外線（具体的には、波長２２２ｎｍ以下の紫外線）を照射することにより、当該被処理物Ｄを処理するものであり、例えば略平板状の被処理物Ｄが載置される載置台１５と、当該載置台１５の平坦な被処理物載置面１５Ａの上方に配設された、真空紫外線を含む光を放射する紫外線ランプ３０を具備する光源ユニット２０とを備えている。ここに、本明細書中において、「加熱状態にある被処理物」とは、被処理物に対して真空紫外線を照射する紫外線ランプとは別個に設けられた専用の加熱手段によって加熱されること、および、紫外線ランプからの光が照射されることに伴って加熱されることなどにより、被処理面の温度が２５０℃以上とされた被処理物を示す。
光照射器１０において、載置台１５は、上方（図１における上方）に開口を有する略直方体の箱型形状のケーシング１１の内部に配置されている。このケーシング１１の開口は、光源ユニット２０によって閉塞されている。このように、内部に載置台１５が配置されたケーシング１１の開口が光源ユニット２０によって閉塞されることにより、光源ユニット２０の下方（図１における下方）に処理室Ｓ１が形成されている。
この図の例において、載置台１５は、直方体状の形状を有しており、ケーシング１１の内部において、当該ケーシング１１の各側面部の内面に接触しない状態で当該ケーシング１１の底面部１１Ａの中央部分に配置されている。また、載置台１５においては、被処理物載置面１５Ａの中央部分に、光源ユニット２０からの光（複数の紫外線ランプ３０からの光）の照度の面内均一性の高い領域、すなわち有効照射領域が形成されている。この有効照射領域には被処理物Ｄが載置される。また、ケーシング１１においては、互いに対向する側面部１１Ｂ，１１Ｃに、載置台１５を介して対向するように、側面部１１Ｂにはガス供給用孔１２Ａが形成され、側面部１１Ｃにはガス排出用孔１２Ｂが形成されている。ガス供給用孔１２Ａには、ガス供給手段（図示省略）が接続されている。
Hereinafter, embodiments of the light irradiator of the present invention will be described.
FIG. 1 is an explanatory sectional view showing an example of the configuration of the light irradiator of the present invention together with an object to be processed.
The
In the
In the example of this figure, the mounting table 15 has a rectangular parallelepiped shape, and in the
また、載置台１５には、被処理物Ｄを加熱する加熱手段（図示省略）が設けられていることが好ましい。
載置台１５に加熱手段が設けられていることによれば、被処理物Ｄを、被処理面Ｄａが均一に加熱された状態とすることができる。そのため、被処理面Ｄａを、高い均一性で効率的に処理することができる。
この図の例において、載置台１５には、ヒータよりなる加熱手段が設けられており、当該加熱手段は、被処理物Ｄを、被処理面Ｄａの温度が４００〜５００℃程度となるように加熱することのできるものである。
The mounting table 15 is preferably provided with heating means (not shown) for heating the workpiece D.
If the mounting table 15 is provided with heating means, the object to be processed D can be brought into a state where the surface Da to be processed is uniformly heated. Therefore, the processing surface Da can be processed efficiently with high uniformity.
In the example of this figure, the mounting table 15 is provided with a heating means including a heater, and the heating means allows the object D to be processed so that the temperature of the surface Da to be processed is about 400 to 500 ° C. It can be heated.
光源ユニット２０は、下面部２１Ａに開口部を有する直方体の箱型形状のランプハウス２１を備えている。このランプハウス２１の開口部には、光透過窓部材４０が気密に設けられている。このようにして、ランプハウス２１の内部には、密閉されたランプ室Ｓ２が形成されている。このランプ室Ｓ２は、ランプハウス２１の下面部２１Ａおよび光透過窓部材４０によって処理室Ｓ１と分離されている。
そして、ランプハウス２１の内部、すなわちランプ室Ｓ２には、複数（図１の例においては５本）の棒状の紫外線ランプ３０が、光透過窓部材４０に対向して配設されている。これらの複数の紫外線ランプ３０は、中心軸が光透過窓部材４０に平行な同一水平面内において互いに平行に伸びるよう一定の間隔（図１においては等間隔）で並列している。これらの複数の紫外線ランプ３０には、冷却手段（図示省略）が設けられている。ここに、冷却手段は、空冷ブロックまたは水冷ブロックよりなり、紫外線ランプ３０を２５０℃以下に冷却することのできるものである。紫外線ランプ３０を冷却する冷却手段が設けられていることにより、紫外線ランプ３０が過熱されることに起因して生じる弊害の発生をより一層抑制することができる。具体的には、発光管（具体的には、発光管を構成するガラス）の紫外線透過率（具体的には、真紫外線透過率）の低下を抑制することができ、また、特に紫外線ランプ３０としてエキシマランプを用いた場合には、エキシマ分子が乖離することに起因する発光効率の低下を抑制することができる。また、ランプ室Ｓ２には、載置台１５に載置された被処理物Ｄの被処理面Ｄａに対して、複数の紫外線ランプ３０からの光（真空紫外線）を有効に利用して均一照射することができるよう、当該複数の紫外線ランプ３０の上方に、共通の反射ミラー３１が配設されている。また、ランプハウス２１には、ランプ室Ｓ２において複数の紫外線ランプ３０からの真空紫外線が大気（酸素）に吸収されることのないように、例えば窒素ガスなどの不活性ガスによって当該ランプ室Ｓ２の内部をパージするパージ手段（図示省略）が設けられている。
The
In the
紫外線ランプ３０としては、真空紫外線を含む光を放射するものであれば、公知の種々のランプを用いることができる。
紫外線ランプ３０の具体例としては、ピーク波長（中心波長）が１７２ｎｍの光（真空紫外線）を放射するキセノンエキシマランプ（Ｘｅ2 エキシマランプ）、および、ピーク波長（中心波長）が１４６ｎｍの光（真空紫外線）を放射するクリプトンエキシマランプ（Ｋｒ2 エキシマランプ）、および、ピーク波長（中心波長）が２２２ｎｍの光（真空紫外線）を放射するクリプトンクロライドエキシマランプ（ＫｒＣｌエキシマランプ）などが挙げられる。そして、これらのうちでは、発光効率および高照度照射の観点から、ピーク波長が１７２ｎｍの光を放射するキセノンエキシマランプが好適に用いられる。
この図の例においては、紫外線ランプ３０として、ピーク波長が１７２ｎｍの光を放射する、円棒状のキセノンエキシマランプが用いられている。
As the
Specific examples of the
In the example of this figure, a rod-shaped xenon excimer lamp that emits light having a peak wavelength of 172 nm is used as the
光透過窓部材４０は、略平板状であって、上面４１Ａが複数の紫外線ランプ３０と対向し、かつ、下面４１Ｂが載置台１５の被処理物載置面１５Ａと対向するように配設される。すなわち、光源ユニット２０を構成する複数の紫外線ランプ３０は、光透過窓部材４０を介して被処理物載置面１５Ａと対向するように配設されている。このようにして、光透過窓部材４０は、載置台１５の被処理物載置面１５Ａに載置された被処理物Ｄと複数の紫外線ランプ３０との間に位置するように配置される。
この図の例において、光透過窓部材４０は、載置台１５に載置された被処理物Ｄの被処理面Ｄａに僅かな間隙を介して対向するように配置されている。この光透過窓部材４０と被処理物Ｄとの間隙の厚みは、処理効率の観点から、３ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下とされる。
The light
In the example of this figure, the light
そして、光透過窓部材４０は、両面（具体的には、上面４１Ａおよび下面４１Ｂ）または片面に、フォトニック構造４５を有している。ここに、本明細書中において、「フォトニック構造」とは、屈折率が周期的に変化する２次元または３次元の凹凸構造を示す。具体的には、表面において複数の凸部が設けられ、それらの複数の凸部が周期的に配列されることによって構成されてなる凹凸構造（図２参照）、および、表面に複数の凹部が設けられ、それらの複数の凹部が周期的に配列されることによって構成されてなる凹凸構造などを示す。
このフォトニック構造４５は、紫外線ランプ３０からの光における真空紫外線のピーク波長の透過率（以下、「ランプ真空紫外線透過率」ともいう。）が、加熱状態にある被処理物Ｄからの放射光のピーク波長の透過率（以下、「被処理物赤外線透過率」ともいう。）よりも高いものである。ここに、本明細書中において、「被処理物からの放射光のピーク波長」とは、加熱状態にある被処理物において黒体輻射（黒体放射）により放射される放射光（具体的には、赤外線を含む光）のピーク波長、すなわち黒体放射スペクトルにおけるピーク波長を示す。
具体的に説明すると、フォトニック構造４５は、屈折率が周期的に変化する凹凸構造の光学特性を利用して、紫外線ランプ３０からの光（真空紫外線）および加熱状態にある被処理物Ｄからの放射光（赤外線）の反射および透過を、波長選択的に制御することにより、ランプ真空紫外線透過率を、被処理物赤外線透過率よりも高くしたものである。ここに、「屈折率が周期的に変化する凹凸構造の光学特性」とは、屈折率が周期的に変化する凹凸構造（フォトニック構造）において、「フォトニックバンドギャップ」と称される光の禁止帯が形成され、その禁止帯にて、或る特定の波長域の光が進行することができなくなる、という特性を示す。
この図の例において、光透過窓部材４０は、両面（上面４１Ａおよび下面４１Ｂ）にフォトニック構造４５を有しており、当該両面の各々に形成されたフォトニック構造４５は、いずれも、複数の凸部４６が２次元周期的に配列されることによって構成されてなる凹凸構造（２次元凹凸構造）よりなるものである。また、光透過窓部材４０の両面において、フォトニック構造４５は、中央部分に形成されており、上面４１Ａにおけるフォトニック構造４５の形成領域と、下面４１Ｂにおけるフォトニック構造４５の形成領域とは、互いに対向している。
The light
The
More specifically, the
In the example of this figure, the light
光透過窓部材４０が両面または片面にフォトニック構造４５を有しており、当該フォトニック構造４５が、ランプ真空紫外線透過率が被処理物赤外線透過率よりも高いものであることにより、当該光透過窓部材４０が赤外線（具体的には、加熱状態にある被被処理物Ｄからの放射光に含まれる赤外線）を選択的に遮蔽する機能（具体的には、反射する機能）を有するものとなる。すなわち、光透過窓部材４０が、真空紫外線透過性を損なうことなく、赤外線に対する遮蔽機能（反射機能）を有するものとなる。
The light transmitting
光透過窓部材４０のフォトニック構造４５は、図２に示されているように、複数の凸部４６が周期的に配列されることによって構成されてなる凹凸構造（以下、「凸部配列凹凸構造」ともいう。）であることが好ましい。その凸部配列凹凸構造を構成する複数の凸部４６の形状は、柱状のものであることが好ましく、その柱状形状の具体例としては、例えば、円柱状および角柱状（具体的には、直四角柱状等）などが挙げられる。
As shown in FIG. 2, the
そして、凸部配列凹凸構造の形状は、紫外線ランプ３０の種類などに応じ、被処理物Ｄの加熱状態（被処理面Ｄａの温度）などを考慮して適宜に定められる。
The shape of the convex array structure is appropriately determined in consideration of the heating state of the workpiece D (temperature of the processing surface Da) according to the type of the
具体的には、凸部配列凹凸構造の形状は、紫外線ランプ３０が、ピーク波長が１７２ｎｍの光（真空紫外線）を放射するキセノンエキシマランプよりなる場合には、凸部４６のピッチＰ〔μｍ〕と凸部４６の幅Ｗ〔μｍ〕と凸部４６の高さＨ〔μｍ〕とが下記の関係式（１）〜関係式（３）を満たすことが好ましい。
Specifically, when the
関係式（１）：
１．５≦Ｐ≦８．０
関係式（２）：
Ｗ＝Ｐ／２
関係式（３）：
（１・Ｗ）≦Ｈ≦（５・Ｗ）
Relational expression (1):
1.5 ≦ P ≦ 8.0
Relational expression (2):
W = P / 2
Relational expression (3):
(1 ・ W) ≦ H ≦ (5 ・ W)
光透過窓部材４０のフォトニック構造４５が上記の関係式（１）〜関係式（３）を満たすことにより、当該フォトニック構造４５を、ランプ真空紫外線透過率が被処理物赤外線透過率よりも高いものとすることができる。
When the
具体的には、凸部４６のピッチＰが４μｍであって凸部４６の幅Ｗが２μｍであり、凸部４６の高さＨが８μｍである形状、凸部４６のピッチＰが７μｍであって凸部４６の幅Ｗが３．５μｍであり、凸部４６の高さＨが１７．５μｍである形状、および、凸部４６のピッチＰが８μｍであって凸部４６の幅Ｗが４μｍであり、凸部４６の高さＨが１２μｍである形状などが挙げられる。
Specifically, the pitch P of the
光透過窓部材４０において、フォトニック構造４５は、少なくとも下面４１Ｂに形成されていることが好ましい。すなわち、光透過窓部材４０が片面にフォトニック構造４５を有するものである場合には、当該フォトニック構造４５が下面４１Ｂに形成されていることが好ましい。
また、光透過窓部材４０においては、上面４１Ａおよび下面４１Ｂの両方にフォトニック構造４５が形成されていることがより好ましい。
具体的に説明すると、２次元の凹凸構造よりなるフォトニック構造では、当該フォトニック構造が設けられた面に対して垂直に入射する光、および当該面に対して垂直入射に近い角度（具体的には、例えば２０°程度）で入射する低角度成分の光は、有効に反射することができる。然るに、フォトニック構造が設けられた面に対する入射角度が高角度（具体的には、例えば５０°〜６０°程度以上）の高角度成分の光は、入射角度が高くなるに従い、反射率が低下する。よって、光透過窓部材４０においては、フォトニック構造４５が、少なくとも、より被処理物Ｄの近くに位置する下面４１Ｂに形成されていることが好ましい。
また、光透過窓部材４０において、下面４１Ｂと共に上面４１Ａにもフォトニック構造４５を設けることにより、上面４１Ａにおいても、或る特定の波長域の光が進行することができなくなることから、より有効に特定の波長域をカットすることが可能になる。
In the light
In the light
More specifically, in a photonic structure composed of a two-dimensional concavo-convex structure, light incident perpendicularly to the surface on which the photonic structure is provided and an angle close to normal incidence with respect to the surface (specifically The light having a low angle component incident at, for example, about 20 ° can be effectively reflected. However, the reflectivity of light with a high angle component with a high incident angle (specifically, for example, about 50 ° to 60 ° or more) with respect to the surface provided with the photonic structure decreases as the incident angle increases. To do. Therefore, in the light
Further, in the light
また、光透過窓部材４０が両面にフォトニック構造４５を有するものである場合には、上面４１Ａにおけるフォトニック構造４５と下面４１Ｂにおけるフォトニック構造４５とは、同一の形状を有していてもよく、異なる形状を有していてもよい。
この図の例において、上面４１Ａにおけるフォトニック構造４５と下面４１Ｂにおけるフォトニック構造４５とは、同一の形状を有しており、光透過窓部材４０の厚み方向に垂直な平面に関して面対称とされている。
When the light
In the example of this figure, the
光透過窓部材４０を構成する材料としては、紫外線ランプ３０からの真空紫外線に対して透過性を有し、必要に応じて、処理室Ｓ１に供給される処理用ガスおよび処理室Ｓ１において生じる生成ガス（具体的には、処理用ガスに真空紫外線が照射されることによって生じるガス、および、被処理面Ｄａが処理されることによって生じるガス等）に対する耐性を有するものが用いられる。
光透過窓部材４０を構成する材料の具体例としては、例えば石英ガラスが挙げられる。この石英ガラスは、真空紫外線透過性を有すると共に、加熱状態にある被処理物Ｄからの放射光（赤外線）に対する透過性を有するものである。
また、光透過窓部材４０の厚みは、例えば３〜１０ｍｍである。
The light
A specific example of the material constituting the light
Moreover, the thickness of the light
このように両面または片面にフォトニック構造４５を有する光透過窓部材４０は、例えば、ナノインプリント法により、製造することができる。
Thus, the light
ガス供給手段から供給される処理用ガスとしては、活性種源を含むものが用いられる。
処理用ガスに含まれる活性種源としては、真空紫外線を受けることによって活性種が生成されるものが挙げられる。活性種源の具体例としては、活性種として、酸素（Ｏ2 ）およびオゾン（Ｏ3 ）などの酸素ラジカルを生じさせるものなどが挙げられる。
As the processing gas supplied from the gas supply means, one containing an active species source is used.
Examples of the active species source contained in the processing gas include those that generate active species upon receiving vacuum ultraviolet rays. Specific examples of the active species source include those that generate oxygen radicals such as oxygen (O 2 ) and ozone (O 3 ) as active species.
このような光照射器１０においては、紫外線ランプ３０からの光（真空紫外線）を、加熱状態にある被処理物Ｄの被処理面Ｄａに対して、光透過窓部材４０を介して照射することにより、被処理物Ｄの表面処理が行われる。
具体的に説明すると、先ず、被処理物Ｄが配置された処理室Ｓ１に、処理用ガスが、ガス供給用孔１２Ａを介して供給されることにより、処理室Ｓ１が処理用ガス雰囲気とされる。また、ランプ室Ｓ２は、不活性ガスが供給されることにより、不活性ガス雰囲気とされる。次いで、被処理物Ｄが、加熱手段によって加熱されることにより、加熱状態とされる。そして、光源ユニット２０を構成する複数の紫外線ランプ３０が一斉に点灯されることにより、当該複数の紫外線ランプ３０からの光（真空紫外線）が光透過窓部材４０を介して被処理面Ｄａに向かって放射される。これにより、被処理面Ｄａに到達する真空紫外線、および真空紫外線により処理用ガスから生成される活性種によって、被処理面Ｄａの処理が行われる。
In such a
More specifically, first, processing gas is supplied to the processing chamber S1 in which the workpiece D is disposed through the
而して、光照射器１０においては、被処理物Ｄが、加熱手段によって加熱されること、および、光源ユニット２０（複数の紫外線ランプ３０）からの光（紫外線）を吸収することによって加熱状態とされ、その加熱状態にある被処理物Ｄからは、黒体輻射（黒体放射）により放射光（赤外線を含む光）が放射される。然るに、光透過窓部材４０が、上面４１Ａおよび下面４１Ｂの両方にフォトニック構造４５を有していることから、加熱状態にある被処理物Ｄからの放射光（赤外線）は、光透過窓部材４０によって遮蔽（反射）され、よって熱輻射（熱放射）によって紫外線ランプ３０が加熱されることを抑制することができる。その結果、加熱状態にある被処理物Ｄからの放射光が照射されることに起因する複数の紫外線ランプ３０のランプ温度上昇が抑制される。しかも、光透過窓部材４０においては、赤外線カットフィルタを用いることなく当該光透過窓部材４０の光透過特性を制御して熱輻射（熱放射）から複数の紫外線ランプ３０を遮蔽していることから、赤外線カットフィルタを利用する場合のように、紫外線ランプ３０や被処理物Ｄが汚染されることがない。このようにして、光源ユニット２０を構成する紫外線ランプ３０のランプ温度が上昇することに起因する発光管（発光管を構成するガラス）の紫外線透過率の低下およびキセノンエキシマ分子の発光効率の低下の発生が抑制され、また、光源ユニット２０を構成する紫外線ランプ３０が汚染されることに起因する当該紫外線ランプ３０に係る照度低下の発生が防止される。
従って、光照射器１０によれば、加熱状態にある被処理物Ｄに対して効率よく真空紫外線を照射することができ、よって被処理物Ｄの被処理面Ｄａを効率的に処理することができる。
また、光照射器１０においては、紫外線ランプ３０の熱輻射によるランプ温度上昇が抑制されることから、平板状（表面にフォトニック構造を有していない形状）の光透過窓部材を備えた従来の光照射器に比して、冷却手段を駆動するために必要とされる電力量を小さくすることが可能となる。
Thus, in the
Therefore, according to the
Further, in the
この光照射器１０は、半導体素子や液晶パネル等の製造工程におけるレジストの光アッシング処理、ナノインプリント法におけるテンプレートのパターン面に付着したレジストの除去処理、液晶用ガラス基板やシリコンウエハ等のドライ洗浄処理、プリント基板製造工程におけるデスミア処理などに好適に適用することができる。 This light irradiator 10 is a process for optically ashing a resist in a manufacturing process of a semiconductor element, a liquid crystal panel, etc., a process for removing a resist adhering to a pattern surface of a template in a nanoimprint method, and a dry cleaning process for a glass substrate for liquid crystal or a silicon wafer It can be suitably applied to desmear processing in a printed circuit board manufacturing process.
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、光照射器全体の構造は、図１に示すものに限定されず、種々の構造を採用することができる。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to said embodiment, A various change can be added.
For example, the structure of the entire light irradiator is not limited to that shown in FIG. 1, and various structures can be employed.
以下、本発明の実験例について説明する。 Hereinafter, experimental examples of the present invention will be described.
〔実験例１〕
一面（以下、「フォトニック構造面」ともいう。）にフォトニック構造を有する略平板状の板状部材（以下、「実験用板状部材（Ａ）」ともいう。）を用意した。この実験用板状部材（Ａ）において、フォトニック構造は、柱状の凸部のピッチが４μｍであって凸部の幅が２μｍであり、凸部の高さが８μｍである形状の凸部配列凹凸構造である。
実験用板状部材（Ａ）のフォトニック構造面に対して、ピーク波長が１７２ｎｍの光を放射するキセノンエキシマランプからの光（波長１７２ｎｍの光）を照射することによって波長１７２ｎｍの光に対する透過率を測定したところ、９５％であった。また、実験用板状部材（Ａ）のフォトニック構造面に対して、波長４μｍの光を放射するレーザダイオードの光（波長４μｍの光）を照射することによって波長４μｍの光に対する透過率を測定したところ、３７％であった。
以上の結果から、上記の関係式（１）〜関係式（３）を満たすフォトニック構造においては、波長１７２ｎｍの真空紫外線の透過率が、黒体放射スペクトル（具体的には、温度４００℃に係る黒体放射スペクトル）におけるピーク波長の透過率よりも高くなることが確認された。
[Experimental Example 1]
A substantially flat plate-like member (hereinafter, also referred to as “experimental plate-like member (A)”) having a photonic structure on one surface (hereinafter also referred to as “photonic structure surface”) was prepared. In this experimental plate member (A), the photonic structure has a convex arrangement in which the pitch of the columnar convex portions is 4 μm, the width of the convex portions is 2 μm, and the height of the convex portions is 8 μm. An uneven structure.
By irradiating the photonic structure surface of the experimental plate member (A) with light from a xenon excimer lamp that emits light with a peak wavelength of 172 nm (light with a wavelength of 172 nm), the transmittance for light with a wavelength of 172 nm Was measured to be 95%. Also, the transmittance for light with a wavelength of 4 μm is measured by irradiating the photonic structure surface of the experimental plate member (A) with light of a laser diode that emits light with a wavelength of 4 μm (light with a wavelength of 4 μm). As a result, it was 37%.
From the above results, in the photonic structure satisfying the above relational expressions (1) to (3), the transmittance of vacuum ultraviolet light having a wavelength of 172 nm has a black body radiation spectrum (specifically, a temperature of 400 ° C.). It was confirmed that the transmittance was higher than the peak wavelength transmittance in the black body radiation spectrum.
１０ 光照射器
１１ ケーシング
１１Ａ 底面部
１１Ｂ，１１Ｃ 側面部
１２Ａ ガス供給用孔
１２Ｂ ガス排出用孔
１５ 載置台
１５Ａ 被処理物載置面
２０ 光源ユニット
２１ ランプハウス
２１Ａ 下面部
３０ 紫外線ランプ
３１ 反射ミラー
４０ 光透過窓部材
４１Ａ 上面
４１Ｂ 下面
４５ フォトニック構造
４６ 凸部
５１ 光源ユニット
５２ ケーシング
５３ 光透過窓部材
６１ 載置台
６１Ａ 被処理物載置面
６２Ａ ガス供給用孔
６２Ｂ ガス排出用孔
６５ ガス供給手段
Ｓ１ 処理室
Ｓ２ ランプ室
Ｄ 被処理物
Ｄａ 被処理面
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記被処理物と前記紫外線ランプとの間に位置される光透過窓部材と
を有する光照射器において、
前記光透過窓部材は、前記被処理物の側の表面および前記紫外線ランプの側の表面の一方または両方にフォトニック構造を有しており、
前記フォトニック構造は、前記真空紫外線のピーク波長の透過率が、前記加熱状態にある被処理物からの放射光のピーク波長の透過率よりも高いものであることを特徴とする光照射器。 An ultraviolet lamp that irradiates vacuum ultraviolet rays to the workpiece to be heated;
In the light irradiator having a light transmission window member positioned between the workpiece and the ultraviolet lamp,
The light transmission window member has a photonic structure on one or both of the surface on the workpiece side and the surface on the ultraviolet lamp side,
The photonic structure is characterized in that the transmittance of the vacuum ultraviolet light at the peak wavelength is higher than the transmittance of the peak wavelength of the radiated light from the object to be processed in the heated state.
前記フォトニック構造は、複数の凸部が周期的に配列されることによって構成されており、当該凸部のピッチＰ〔μｍ〕と当該凸部の幅Ｗ〔μｍ〕と当該凸部の高さＨ〔μｍ〕とが下記の関係式（１）〜関係式（３）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光照射器。
関係式（１）：
１．５≦Ｐ≦８．０
関係式（２）：
Ｗ＝Ｐ／２
関係式（３）：
（１・Ｗ）≦Ｈ≦（５・Ｗ）
The ultraviolet lamp is a xenon excimer lamp that emits light having a peak wavelength of 172 nm,
The photonic structure is formed by periodically arranging a plurality of convex portions, and the pitch P [μm] of the convex portions, the width W [μm] of the convex portions, and the height of the convex portions. The light irradiator according to claim 1, wherein H [μm] satisfies the following relational expressions (1) to (3).
Relational expression (1):
1.5 ≦ P ≦ 8.0
Relational expression (2):
W = P / 2
Relational expression (3):
(1 ・ W) ≦ H ≦ (5 ・ W)
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