紫外線照射処理方法および紫外線照射処理装置
【課題】エキシマランプの放電容器が不意に破損しないように、エキシマランプの点灯の可否を判断する方法を提供する。
【解決手段】放電容器１０内に形成された密閉空間に放電ガスが封入されると共に、当該密閉空間１０を挟んで一対の電極１７，１８が前記放電容器１０の外表面に形成され、前記放電容器１０の内面に前記密閉空間内に発生した紫外線を光出射方向に向けて反射する紫外線反射膜が形成されたエキシマランプ１において、前記放電容器１０が被処理体Ｗから遠ざかる方向に変形することを規制することにより生じる負荷を圧電素子３で電気信号に変換し、該負荷に対応する実測値と前記放電容器に割れが生じる危険性を有する水準の負荷に対応する基準限界値とを対比して、前記エキシマランプ１の点灯の可否を判断する。
【解決手段】放電容器１０内に形成された密閉空間に放電ガスが封入されると共に、当該密閉空間１０を挟んで一対の電極１７，１８が前記放電容器１０の外表面に形成され、前記放電容器１０の内面に前記密閉空間内に発生した紫外線を光出射方向に向けて反射する紫外線反射膜が形成されたエキシマランプ１において、前記放電容器１０が被処理体Ｗから遠ざかる方向に変形することを規制することにより生じる負荷を圧電素子３で電気信号に変換し、該負荷に対応する実測値と前記放電容器に割れが生じる危険性を有する水準の負荷に対応する基準限界値とを対比して、前記エキシマランプ１の点灯の可否を判断する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線照射処理方法及び紫外線照射処理装置に関する。特に、半導体基板や液晶基板などの製造工程において半導体基板や液晶基板の洗浄等に利用されるエキシマランプを用いた紫外線照射処理方法及び紫外線照射処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の半導体基板や液晶基板などの製造工程においては、半導体基板であるシリコンウェハや液晶基板である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光を用いたオゾンや活性酸素による洗浄方法においては、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おり、例えば、特許文献１（特開２０００−２６０３９６号）が知られている。
【０００３】
従来の紫外線照射処理装置としては、エキシマランプが被処理体の搬送方向に複数連設され、エキシマ照射面が被処理体に対して一定距離となるように構成されており、被処理体を所定の方向に搬送しながら各々のエキシマランプを点灯駆動させ、各々のエキシマランプから放射されるエキシマ光を被処理体の表面に照射することによって、被処理体の表面をドライ洗浄するものが知られている。
【０００４】
また、従来のエキシマランプは、例えば特許文献２（特許第３５８０２３３号公報）に示すように、紫外線を透過するシリカガラスよりなる放電容器を備え、この放電容器の内部に形成された密閉空間に放電ガスが封入されていると共に、一対の電極が密閉空間を挟んで放電容器の内側と外側にそれぞれ設けられ、放電容器の密閉空間に曝される表面には紫外線反射膜が形成されているものが知られている。このエキシマランプにおいては、放電容器の一部に、紫外線反射膜が形成されていないことにより、密閉空間内で発生した紫外線を出射する光出射部が形成されている。
【０００５】
このような構成のエキシマランプによれば、光出射部と反対方向へ向かう紫外線が紫外線反射膜によって光出射部に向かう方向へ反射されるので、密閉空間内で発生した紫外線を有効に利用することができ、しかも、光出射部以外の領域を構成するシリカガラスへの紫外線歪みによるダメージを小さく抑制することができるので放電容器にクラックが生じることを防止することができる、とされている。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２６０３９６号公報
【特許文献２】特許第３５８０２３３号公報
【特許文献３】特許第２８３６０５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上記のエキシマランプを所定の定格電力で点灯駆動させたところ、被処理体から遠ざかる方向への放電容器の反りが発生し、点灯時間が長くなるにつれて次第に放電容器の反りによる変形が大きくなることが判明した。例えば、全長１６００ｍｍ、長辺４５ｍｍ、短辺１５ｍｍ、肉厚２．５ｍｍで内面に紫外線反射膜を有するエキシマランプに６００Ｗの電力を投入した場合には、図９に示すように、点灯開始から１０００時間、３０００時間が経過した放電容器は、点灯初期と比較して紙面の上方側に向けてそれぞれ２ｍｍ、６ｍｍ変形することが確認された。
また、放電容器の変形は、点灯時における放電容器の温度にも影響を受けて変化し、点灯時の放電容器の温度が低い方が大きくなることが判明した。例えば、点灯時の放電容器の温度が１５０℃、６００℃となるようにそれぞれのエキシマランプを１０００時間点灯させると、放電容器の変形はそれぞれ４ｍｍ、１ｍｍであることが確認された。
【０００８】
このように、点灯時間の経過とともに放電容器に反りによる変形が生じる原因は、定かではないが以下のように考えられる。
図９に示すエキシマランプにおいては、密閉空間で発生した紫外線が紙面の下方に位置する光出射部に照射されることにより、光出射部を構成するシリカガラスは、紫外線誘起歪みが発生することによって収縮が生じる。一方、放電容器の密閉空間に曝される内面には紫外線反射膜が形成されていることから、紙面の上方に位置する紫外線反射膜によって覆われているシリカガラスは、紫外線が照射されることがないので紫外線誘起歪みが発生することはなく収縮が生じない。そのため、内面に紫外線反射膜が形成された放電容器は、放電容器の管軸方向において、上方に位置する紫外線反射膜に覆われたシリカガラスの全長と下方に位置する光出射部を構成するシリカガラスの全長とが互いに相違することになる。これに起因して放電容器に応力が生じることによって、放電容器が被処理体から遠ざかる方向に凸となるように反ることで変形するものと考えられる。
【０００９】
上記のように放電容器が反ることによって変形すると、光出射面と被処理体との間の距離が不均一になることに伴って、被処理体の表面における照度分布が不均一になって、被処理体の表面において処理ムラが生じるという不具合がある。さらに、シリカガラスへの紫外線誘起歪みの蓄積量が多くなると、シリカガラスに亀裂が生じることになり、この発生した亀裂に放電容器の応力が集中することによって放電容器が破損するという問題が生じる。
【００１０】
従来の紫外線照射処理装置では、例えば特許文献３（特許第２８３６０５８号公報）に示されるように、エキシマランプの点灯時において、エキシマランプから放射される紫外線の強度を測定すると共に測定した紫外線の強度と予め設定した基準強度とを対比して、測定した強度が予め設定した基準強度を下回る場合には、エキシマランプの寿命が末期状態であると判断してエキシマランプに対する給電を停止する手段を備えるものが知られている。
【００１１】
ところが、このような紫外線照射処理装置によれば、エキシマランプを点灯させない限りはエキシマランプの寿命が末期状態にあるか否かの判断をすることができないため、エキシマランプを点灯させて被処理体に対して紫外線を照射している最中に不意に放電容器が破損する虞があり、飛散した破片によって被処理体が傷つけられるという問題があった。
【００１２】
また、エキシマランプから放射される紫外線の強度と放電容器に蓄積された紫外線誘起歪みとは一定の相関関係を有しないので、測定した紫外線の強度に基いて紫外線誘起歪みを定量化することは実用上は困難であった。従って、従来の紫外線照射処理装置を使用するにあたっては、エキシマランプの点灯時に放電容器が破損することを嫌って、新品のエキシマランプへの交換を必要以上に短時間で行っており極めて不経済であった。
【００１３】
以上から、本発明は、放電容器の密閉空間に曝される内面に紫外線反射膜が形成されたエキシマランプを用いて被処理体の表面処理を行う紫外線照射処理方法並びに当該エキシマランプを備える紫外線照射処理装置において、放電容器が点灯時間の経過とともに被処理体から遠ざかる方向へ変形しないようにすることを目的とする。また、本発明は、放電容器の密閉空間に曝される内面に紫外線反射膜が形成されたエキシマランプを用いて被処理体の表面処理を行う紫外線照射処理方法並びに当該エキシマランプを備える紫外線照射処理装置において、エキシマランプを点灯させる前にエキシマランプの点灯の可否を判断することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の紫外線照射処理方法は、上記した課題を以下のような手段によって解決する。
放電容器内に形成された密閉空間に放電ガスが封入されると共に、当該密閉空間を挟んで一対の電極が前記放電容器の外表面に形成され、前記放電容器の内面に前記密閉空間内に発生した紫外線を光出射方向に向けて反射する紫外線反射膜が形成されたエキシマランプを用いて、前記放電容器が被処理体から遠ざかる方向に変形することを規制された状態で被処理体に対して紫外線を照射することにより被処理体の表面処理を行う紫外線照射処理方法であって、以下のステップを備えることを特徴とする。
＜第１のステップ＞
前記放電容器に生じる負荷に対応する実測値を求める。
＜第２のステップ＞
前記実測値と前記放電容器に割れが生じる危険性を有する水準の負荷に対応する基準限界値とを対比して、前記エキシマランプの点灯の可否を判断する。
【００１５】
本発明の紫外線照射処理装置は、上記した課題を以下のような手段によって解決する。
放電容器内に形成された密閉空間に放電ガスが封入されると共に、当該密閉空間を挟んで一対の電極が前記放電容器の外表面に形成され、前記放電容器の内面に前記密閉空間内に発生した紫外線を光出射方向に向けて反射する紫外線反射膜が形成されたエキシマランプを備えてなり、当該エキシマランプから放射される紫外線を被処理体に照射する紫外線照射処理装置であって、前記放電容器が前記被処理体から遠ざかる方向へ変形することを規制する規制手段を備えていることを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明の紫外線照射処理装置は、前記放電容器が変形しようとすることにより前記規制手段を介して伝えられる負荷を電気信号に変換する変換素子と、前記変換素子から送信される実測値が入力される制御手段と、前記放電容器に割れが生じる危険性を有する水準にある負荷に対応する基準限界値が入力された記憶手段とを備え、前記制御手段は、前記実測値と前記記憶手段から読み出した基準限界値とを対比して前記エキシマランプの点灯の可否を判断することを特徴とすることを特徴とする。
【００１７】
さらに、前記制御手段は、警告手段に接続されており、前記実測値が前記基準限界値を超えたときに警告を発するように制御することを特徴とする。
【００１８】
さらに、前記制御手段は、前記実測値が前記基準限界値を超えたときに前記エキシマランプへの給電を停止するように制御することを特徴とする。
【００１９】
さらにまた、前記記憶手段には、前記基準限界値を下回る水準の基準中間値が入力されており、前記制御手段は、警告手段に接続されており、前記実測値と前記記憶手段から読み出した基準中間値とを対比して、前記実測値が前記基準中間値を超えたときに警告を発するように制御することを特徴とする。
【００２０】
さらにまた、前記放電容器を構成するシリカガラスは、シリカガラス中のＮａ濃度が０．２ｐｐｍ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の紫外線照射処理方法によれば、放電容器が被処理体から遠ざかる方向に変形することを規制することによって生じる負荷に対応する実測値と、前記放電容器に割れが生じる危険性を有する水準の負荷に対応する基準限界値とを対比して、エキシマランプの点灯の可否を判断することができる。従って、エキシマランプの点灯を開始する前段階において、エキシマランプが点灯することができる状態にあるのか否かを判断することができる。そのため、エキシマランプが破損する危険性を有すると判断した場合には、エキシマランプを新品のものと交換することによって、被処理体に対して紫外線を照射している最中に不意に放電容器が破損するという事態を未然に防止することができ、しかも、必要以上に短期間でエキシマランプを交換しなくても良く、エキシマランプを寿命末期まで使用することができるので経済的である。
【００２２】
本発明の紫外線照射処理装置によれば、放電容器が被処理体から遠ざかる方向へ変形することを規制する規制手段を備えているので、放電容器と被処理体との間隔を一定にすることができるため、被処理体の表面における照度分布にバラツキを生じることがなく、被処理体の表面に処理ムラが生じることを確実に防止することができる。
【００２３】
さらに、本発明の紫外線照射処理装置によれば、前記規制手段を介して伝えられる負荷を電気信号に変換する変換素子と、前記放電容器に割れが生じる危険性を有する水準にある負荷に対応する基準限界値が入力された記憶手段と、前記変換素子から送信される実測値と前記記憶手段から読み出した基準限界値とを対比する制御手段とを備えて構成されているので、前記実測値を手掛かりとしてエキシマランプを点灯しなくてもエキシマランプの点灯の可否を判断することができる。
【００２４】
さらに、本発明の紫外線照射処理装置によれば、前記制御手段により前記実測値が前記基準限界値を超えたときに警告を発するように制御されるので、警告を受けた作業者が紫外線照射処理装置を停止することにより、被処理体に対して紫外線を照射して被処理体の表面処理を行っている最中に不意に放電容器が破損して放電容器の破片が被処理体に向けて飛散することを確実に防止することができる。
【００２５】
さらに、本発明の紫外線照射処理装置によれば、前記制御手段により前記実測値が前記基準限界値を超えたときに前記エキシマランプへの給電を停止するように制御されるので、被処理体に対して紫外線を照射して被処理体の表面処理を行っている最中に不意に放電容器が破損して放電容器の破片が被処理体に向けて飛散することを確実に防止することができる。
【００２６】
さらにまた、本発明の紫外線照射処理装置によれば、前記記憶手段に前記基準限界値を下回る水準の基準中間値が入力されており、前記制御手段により前記実測値が基準中間値を超えたときに警告を発するように制御されるので、放電容器が破損する危険性を有する状態に近付きつつあることを作業者が認識することができる。従って、放電容器が破損する危険性を有する状態になる前に予め新品のエキシマランプを用意しておくことが可能になるので、エキシマランプを速やかに交換することができ、ラインのダウンタイムをなくし、稼働率を高く維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は、本発明の紫外線照射処理装置の構成の概略を示す断面図である。図２は、図１に示す紫外線照射処理装置が備えるエキシマランプの構成の概略並びにエキシマランプと規制体との配置を示す断面図である。図３は、本発明の紫外線照射処理装置に係るブロック図を示す。
紫外線照射処理装置は、下方が開口した筐体２内に配置されたエキシマランプ１から放射される紫外線を、複数のローラー２０によって筐体２の下方を水平方向に搬送される被処理体Ｗに対して照射して、被処理体の表面の洗浄などの処理を行うものである。被処理体Ｗは、シリコンウェハ基板、液晶ディスプレイ製造用、プラズマディスプレイ製造用などのフラットパネルディスプレイ製造用のガラス基板等である。筐体２は、筐体２の下方を被処理体Ｗが通過したときにその内部が不活性ガスによって置換された状態になる。規制手段３は、エキシマランプ１が紙面の上方側すなわち被処理体Ｗから遠ざかる方向に反ることを規制するためのもので、その下端がエキシマランプ１の背面に当接した状態で配置されている。４は規制手段３からの負荷信号を電気信号に変換する圧電素子、５は筐体２の内部でエキシマランプ１を支持する支持体、６はエキシマランプ１に対して電力を供給するための給電装置、７はエキシマランプを安全に点灯させるためのインターロックである。
【００２８】
エキシマランプ１は、図２に示すように、誘電体材料であるシリカガラスより構成された、四隅に丸みを有する扁平な角筒形状の放電容器１０を有している。放電容器１０の内部に形成された密閉空間Ｓには、例えばキセノンガスなどの希ガスや、希ガスに塩素ガスなどのハロゲンガスを混合したものが放電ガスとして充填されている。放電ガスの種類によって異なる波長のエキシマ光が発生する。放電ガスは、通常は、１０〜１００ＫＰａ程度の圧力で充填されている。
【００２９】
放電容器１０は、図２に示すように、紙面の上方側に位置する平坦壁１１と紙面の下方側に位置する平坦壁１２とが互いに離間して平行に伸びていると共に、紙面の左方に位置する平坦壁１３と紙面の右方に位置する平坦壁１４とが互いに離間して平行に伸びており、これら平坦壁１１ないし１４の各々の端部が湾曲部１５によって連結されている。このような放電容器１０は、紙面の上下に位置する平坦壁１１、１２の何れかが被処理体に向けて紫外線を出射するための光出射面を形成し、例えば放電容器１０の下方に被処理体Ｗを配置する場合には平坦壁１２が光出射面となる。
【００３０】
被処理体Ｗに対して遠い側の平坦壁１１の密閉空間Ｓに曝される内面１１ａには、例えばシリカ粒子とアルミナ粒子とよりなる紫外線反射膜が１６が形成されている。図２に示す例では、紫外線反射膜１６が平坦壁１１の両端に連続する湾曲部１５の内面にまで伸びている。紫外線反射膜１６は、シリカ粒子の含有割合が３０〜９９質量％であり、アルミナ粒子の含有割合が１〜７０質量％であることが好ましい。
【００３１】
平坦壁１１、１２には、それぞれ電極１７、１８が配置されている。電極１７、１８は、例えば金、銀、銅、ニッケル、クロムなどの耐食性金属を平坦壁１１、１２上に印刷又は蒸着することによって、例えば厚みが０．１μｍ〜数十μｍとなるように形成されており、平坦壁１１、１２の幅方向のほぼ全域を覆っている。例えば、平坦壁１２が光出射面となる場合には、下方に位置する電極１８は上記の金属を格子状に印刷又は蒸着することにより光透過性を有するように形成される。図３に示すように、電極１７はインバータ回路６１の高圧側のリード線６１ａに接続され、電極１８はインバータ回路６１の接地側のリード線６１ｂに接続される。
【００３２】
このようなエキシマランプ１の数値例を示すと、平坦壁１１、１２の長手方向（図１の紙面の左右方向）の全長が９０４ｍｍ、発光長（平坦壁１１、１２の長手方向において電極１７、１８が配設されている領域の全長）が７９０ｍｍ、平坦壁１１、１２の幅方向（図２の紙面の左右方向）の全長が４３ｍｍ、平坦壁１３、１４の幅方向（図２の紙面の上下方向）の全長が１５ｍｍである。
【００３３】
なお、上記したエキシマランプ１の放電容器１０の形状はあくまで一例に過ぎない。放電容器１０の形状は、光出射面を除く領域に紫外線反射膜が形成されていれば、上記したものに限られず、例えば円筒状のものであっても良く、また、互いに外径の異なる２つの直管を同軸に配置すると共に各々の直管の端部を気密に封止することによって内部に気密空間が形成された二重円筒管構造のものであっても良い。
【００３４】
規制手段３は、被処理体に対して概ね垂直方向へ伸びる直方体状の金属であって、平坦壁１１に設けられた電極１７の幅と同程度の幅を有する一端部３ａが電極１７に当接している。一端部３ａの表面は、放電容器１０の変形を規制するため、平坦壁１１に対して平行に伸びる形状とされていることが好ましい。規制手段３の他端部３ｂは、筐体２の上方に設けられた開口２ａに挿入されて圧電素子４の下方側の端面に連結されている。規制手段３は、放電容器１０が被処理体Ｗから遠ざかる方向へ変形することを規制することによって平坦壁１１および１２が被処理体Ｗに対して平行になるよう維持するため、平坦壁１１の長手方向の中央に当接していることが好ましい。
【００３５】
圧電素子４は、例えば、共和電業製小型圧縮型ロードセルＬＣＸ−Ａ−１ＫＮ−ＩＤによって構成されており、給電装置６に電気的に接続されている。圧電素子４は、放電容器１０の被処理体Ｗから遠ざかる方向への変形が規制手段３に規制されることによって生じる負荷が規制手段３を介して伝えられ、当該負荷を例えば電圧値のような電気信号に変換して給電装置６に送信する。
【００３６】
インターロック７は、筐体２に設けられた扉（不図示）を安全に開閉するためのものであり、例えば、給電装置６が作動していてエキシマランプ１に対して高周波高電圧が印加されている最中に筐体２の扉が開放されることを防止するためのものである。すなわち、給電装置６が作動しているときは筐体２の扉がロックされた状態となっており、給電装置６が作動していないときには扉のロックが解除されて、エキシマランプ１の交換等を行うことができる。
【００３７】
給電装置６は、図３に示すように、エキシマランプ１のリード線６１ａ、６１ｂを介して一対の電極１７、１８に電圧を印加するインバータ回路６１と、圧電素子４から送信される電気信号を受信してエキシマランプ１の点灯の可否を判断する制御手段６２と、エキシマランプ１の点灯の可否を判断するために必要な情報が記憶された記憶手段６３とによって構成されている。制御手段６２は、インバータ回路６１、記憶手段６３、圧電素子４、インターロック７及び紫外線照射処理装置のメイン制御部８に対して電気的に接続されている。
【００３８】
インバータ回路６１は、直流電力を交流電力に変換してエキシマランプ１に対して高周波電圧を印加するものであり周知のものが使用される。記憶手段６３は、エキシマランプ１の点灯の可否を判断する情報、すなわち、エキシマランプ１の放電容器１０に割れが生じる危険性を有する水準にある負荷に対応する基準限界値を予め設定することができるようになっている。基準限界値は、実際に図１に示す紫外線照射処理装置を用いて放電容器１０が変形することを規制体３によって規制された状態でエキシマランプ１を点灯させ、放電容器１０が破損したときに圧電素子４から送信された電圧値に基いて決定される。すなわち、基準限界値は、エキシマランプそれぞれにおける放電容器の全長、肉厚、放電ガスの封入量などの種々の条件によって異なるので、使用するエキシマランプの種類毎に予め求めておく必要がある。
【００３９】
制御手段６２は、圧電素子４から送信される電圧値等の実測値と、記憶手段６３から読み出した基準限界値とを対比することにより、エキシマランプ１の点灯の可否を判断する。具体的には、制御手段６２は、実測値が基準限界値を下回る場合にはインバータ回路６１に対して点灯開始信号を送信し、一方、実測値が基準限界値を上回る場合にはインバータ回路６１に対して点灯開始信号を送信することなく紫外線照射処理装置のメイン制御部８にランプ交換信号を送信するようになっている。
【００４０】
図４は、本発明の紫外線照射処理方法のフローチャートを示す図であり、以下にこのフローチャートを用いて紫外線照射処理装置における紫外線照射処理手順を説明する。
（ステップ１）
紫外線照射処理装置のメイン制御部８は、制御手段６２に対して、圧電素子４、給電装置６及びインターロック７を動作するよう動作開始信号を送信する。
（ステップ２）
給電装置６の制御手段６２は、インターロック７から安全確認信号を受信する。
（ステップ３）
制御手段６２は、圧電素子４から送信される実測値と記憶手段６３から読み出した基準限界値とを対比し、実測値が基準限界値未満である場合はインバータ回路６１に対して点灯開始信号を送信し、実測値が基準限界値を超える場合は紫外線照射処理装置のメイン制御部８に対して動作停止信号を送信する。
（ステップ３´）
動作停止信号を受信したメイン制御部８は、紫外線照射処理装置の動作を停止する。
（ステップ４）
点灯開始信号を受信したインバータ回路６１は、給電線６１ａ、６１ｂを介して一対の電極１７、１８に対して高周波電圧を印加してエキシマランプ１を点灯駆動する。
（ステップ５）
制御手段６２は、紫外線照射処理装置のメイン制御部８から点灯停止信号を受信したときに、インバータ回路６１に対して点灯停止信号を送信してエキシマランプ１を消灯する。
【００４１】
メイン制御部８は、予め紫外線照射処理の回数に関する情報が入力されており、例えば実施した紫外線照射処理の回数が入力された所定の回数に達したときに、制御手段６２に対して点灯停止信号を送信する。従って、制御手段６２が点灯停止信号を受信するまでの間は、制御手段６２がエキシマランプの点灯の可否を判断すると共にインバータ回路６１がエキシマランプ１を点灯駆動するというステップ３〜ステップ４の動作を繰り返し行う。
【００４２】
このように、放電容器１０の密閉空間に曝された内面に紫外線反射膜１６が設けられたエキシマランプ１を使用し、放電容器１０が被処理体Ｗから遠ざかる方向に変位することを規制手段３によって規制した状態で、被処理体Ｗに対して紫外線を照射する本発明の紫外線照射処理方法によれば、以下のような効果を期待することができる。
【００４３】
すなわち、エキシマランプ１を点灯駆動するステップ４の前に、ステップ３においてスエキシマランプ１の点灯の可否を判断することができる。そのため、ステップ３においてエキシマランプ１を点灯することが可能であると判断されたときのみにエキシマランプ１を点灯駆動し、その一方で、ステップ３においてエキシマランプ１を点灯することが不可能であると判断されたときには、紫外線照射処理装置の動作を停止してエキシマランプを新品のものと交換することができる。
従って、従来のようにエキシマランプを点灯させなくてもエキシマランプの点灯の可否を判断することができるので、エキシマランプ１を点灯駆動して被処理体Ｗに対して紫外線を照射して被処理体Ｗの表面処理を行っている最中に不意にエキシマランプ１の放電容器１０が破損することがない。よって、被処理体Ｗの表面を傷つけることを確実に防止することができ、また、新品のエキシマランプへの交換を必要以上に短時間で行う必要がないので経済的である。
【００４４】
しかも、本発明の紫外線照射処理装置においては、エキシマランプ１の放電容器１０の、紫外線反射膜１６が設けられた領域に対応する外表面に対して規制手段３が当接して設けられているので、放電容器１０が被処理体Ｗから遠ざかる方向に向けて変位することを確実に防止することができる。従って、放電容器１０の平坦壁１１、１２が被処理体Ｗに対して平行になるようエキシマランプ１を配置することにより、放電容器１０の光出射面と被処理体Ｗとの離間距離が放電容器１０の管軸方向において均等になるので、被処理体Ｗの表面をムラなく処理することができる。
【００４５】
ここで、本発明に係る放電容器１０を構成するシリカガラスは、紫外線透過率の向上と紫外線誘起歪の緩和という理由により、シリカガラス中のＮａ（ナトリウム）濃度が０．２ｐｐｍ以下とされており、シリカガラス中に含有されるＮａ濃度が低いことから、紫外線により変形し易い状態になっている。そのため、上記のように規制手段３を設けることにより、放電容器１０が被処理体Ｗから遠ざかる方向に向けて変位することを防止することが必要になる。これに関して、以下に詳細に説明する。
【００４６】
シリカガラス中に含有されるＮａは、紫外線領域において吸収作用をもつので、シリカガラスの紫外線透過率が低下する特性がある。特に真空紫外線とよばれる２００ｎｍ以下の波長領域においては、Ｎａの含有量に応じて紫外線透過率の低下の割合が大きくなる。例えば厚さが１ｍｍのシリカガラスにおいて、Ｎａの含有量をそれぞれ０．０１ｐｐｍ、０．１ｐｐｍ、０．２ｐｐｍ、１ｐｐｍ、３ｐｐｍと変化させると、各シリカガラスにおける真空紫外線の透過率は、それぞれ８８％、８８％、８４％、７０％、２５％となる。すなわち、真空紫外線を放射するエキシマランプにおいては、シリカガラス中に含有されるＮａの濃度が高くなるにつれて真空紫外線の透過率が低下することから、Ｎａ濃度が低い（具体的には、０．２ｐｐｍ以下であって、好ましくは０．０１ｐｐｍ〜０．１ｐｐｍの範囲）の合成石英を利用することが多い。放電容器を構成するシリカガラスにおける真空紫外線の透過率は、８０％以上であれば実用上の問題が無いと考えられる。
【００４７】
ところで、シリカガラスは、以下に説明するように、シリカガラス中に含有されるＮａ濃度に依存して、紫外線による変形量が変化するものと考えられる。
シリカガラスにおいては、紫外線が照射されることによってＳｉＯ２のネットワークが分断される（欠陥が生じる）ことにより紫外線誘起歪みが生じるが、この紫外線誘起歪みは、シリカガラス中にＮａを含有させることによって補修される。Ｎａにこの作用がある理由は、Ｎａはシリカガラス中の移動度が大きいためで他の不純物にない作用が現れると考えられる。
Ｎａ以外にもシリカガラスの紫外線歪みを補修する作用を有する不純物として水分（ＯＨ基）が知られている。しかし、ＯＨ基は、シリカガラスの吸収端にきわめて近いところ１６０ｎｍ付近に吸収があるため、真空紫外線を利用するランプを構成するシリカガラスに高濃度で含有させることは適切ではない。しかも、水分の移動度はＮａよりも小さく石英ガラス中を移動して補修する役割は小さい。また、水素はＮａより移動度が高いが、放電空間に容易に放出されやすく、放出された水素は安定な放電を阻害するので好ましくない。
シリカガラス中に含有されるＮａが多い場合は、分断されたＳｉＯ２のネットワークをＮａによって補修することができるので、シリカガラスに蓄積される紫外線誘起歪みを低減することができる。その一方で、シリカガラス中に含有されるＮａが少ない場合は、不純物によって補修されるＳｉＯ２のネットワークの分断の割合が少なくなるので、シリカガラスに蓄積される紫外線誘起歪みが多くなる。
【００４８】
以上のように、エキシマランプにおいては、真空紫外線の透過率を高くするために、シリカガラスに含有されるＮａの濃度を低くすることが必要であるが、その反面、シリカガラス中に含有されるＮａの濃度が低くなるにつれて、シリカガラスに蓄積される紫外線誘起歪みが多くなることに伴い、シリカガラスの紫外線による変形が大きくなるものと考えられる。これについては、以下の図５に示す実験データからも明らかである。
【００４９】
以下に、シリカガラス中に含有されるＮａの濃度とシリカガラスの変形量との関係を調べるために行った実験について説明する。
〔実験の説明〕
任意のＮａ濃度を有する合成シリカガラスを作製するための手順を以下に説明する。
まず、発光長１６００ｍｍのエキシマランプ構成材料（合成シリカガラス）を漬けるための、内寸２０００ｍｍ×５００ｍｍ×３００ｍｍの樹脂製の水槽を準備する。この水槽に対し、１００リットルの純水をいれ、０．０５ｍｏｌ／Ｌの炭酸水素ナトリウム溶液を９０リットル、０．１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム溶液を１９．３リットル入れ、最後に純水を加えて全量が１８０リットルになるように希釈する。この水槽に満たされた溶液中に合成シリカガラスを沈めておく。
次に１００ｍｌのベンゼンに５ｇのステアリン酸を溶解させた溶液を準備し、先に説明した水槽の表面に滴下する。水面に滴下されたベンゼンは蒸発してステアリン酸が水面にのこる。ステアリン酸は一部にカルボキシル基を有しており、このカルボキシル基は水中のＮａと結合してステアリン酸ナトリウムになる。この状態で合成シリカガラスを水面から引き上げると、ステアリン酸ナトリウムがシリカガラスの表面に満遍なく付着する。この合成シリカガラスを熱処理炉に入れ、１０００℃で１８時間加熱する。この加熱処理によって合成シリカガラス表面の有機成分が燃焼され、表面に残ったＮａが合成シリカガラスの内部に拡散する。合成シリカガラスに含有されるＮａの濃度は、上記の水槽に滴下する溶液に含有されるステアリン酸の濃度を適宜調整することによって、調整することができる。
本実験においては、上記のようにして、それぞれのＮａ濃度が０．００５ｐｐｍ〜１ｐｐｍの範囲内で互いに異なる１０種類の合成シリカガラスによって構成される１０種類のエキシマランプを作製した。そして、それぞれのエキシマランプについて、３０００時間連続して点灯させた後、合成シリカガラスの変形（反り）量を測定した。また、それぞれのエキシマランプを構成する合成シリカガラスの濃度を、ＩＣＰ−ＭＡＳＳ分析法によって求めた。
【００５０】
図５は、エキシマランプを構成する合成シリカガラスのＮａ濃度と、エキシマランプを構成する合成シリカガラスにおける反り量との関係を示すグラフである。縦軸は、合成シリカガラスの反り量（ｍｍ）を示し、横軸は合成シリカガラス中のＮａ濃度（ｐｐｍ）を示す。図５に示すように、合成シリカガラスは、合成シリカガラス中に含有されているＮａ濃度が低くなるにつれて反り量が大きくなることが判明した。
【００５１】
以上のように、本発明においては、真空紫外線の取り出し効率を高くするために、Ｎａ濃度の低いシリカガラスよりなる放電容器を使用しており、シリカガラス中に含有されるＮａ濃度が低いことに起因して、放電容器が紫外線の照射を受けることにより変形し易い状態になっている。従って、前述したように、規制手段３が、エキシマランプ１の放電容器１０における紫外線反射膜１６が設けられた領域に対応する外表面に対して当接して設けられていることが必要となる。
【００５２】
図６は、本発明の他の実施形態に係る紫外線照射処理装置のブロック図を示す。図６においては、図３と共通する箇所には図３で使用している符号と同一の符号を付すことにより当該箇所の説明は省略している。
給電装置６は、エキシマランプ１のリード線６１ａ、６１ｂを介して一対の電極１７、１８に電圧を印加するインバータ回路６１と、圧電素子４から送信される電気信号を受信してエキシマランプ１の点灯の可否を判断する制御手段６２と、エキシマランプ１の点灯の可否を判断するために必要な情報が記憶された記憶手段６３とによって構成されている。さらに、制御手段６２には、エキシマランプ１の放電容器１０が破損する危険性を有する状態にあることを作業者に知らせるための警告手段９が接続されている。
【００５３】
警告手段９は、例えば液晶パネルなどを備える画像表示素子であり、表示画面に蛍光色の注意表示を点灯させるなどして、放電容器１０が破損する危険性を有する状態に近付きつつあることを視覚を通じて作業者に通知する。なお、警告手段９として周知の警報器などを用いることもできる。
【００５４】
図７は、本発明の他の紫外線照射処理方法のフローチャートを示す図であり、以下にこのフローチャートを用いて図６に示す紫外線照射処理装置における紫外線照射処理手順を説明する。
（ステップ１）
紫外線照射処理装置のメイン制御部８は、制御手段６２に対し、圧電素子４、給電装置６及びインターロック７を動作するよう動作開始信号を送信する。
（ステップ２）
給電装置６の制御手段６２は、インターロック７から安全確認信号を受信する。
（ステップ３）
制御手段６２は、圧電素子４から送信される実測値と記憶手段６３から読み出した基準限界値とを対比し、実測値が基準限界値未満である場合はインバータ回路６１に対して点灯開始信号を送信し、実測値が基準限界値を超える場合は警告手段９に対して警告発生信号を送信する。
（ステップ３´）
警告発生信号を受信した警告手段９は、表示画面上に注意表示を点灯させる。
（ステップ４）
点灯開始信号を受信したインバータ回路６１は、給電線６１ａ、６１ｂを介して一対の電極１７、１８に対して高周波電圧を印加してエキシマランプ１を点灯駆動する。
（ステップ５）
制御手段６２は、紫外線照射処理装置のメイン制御部８から点灯停止信号を受信したときに、インバータ回路６１に対して点灯停止信号を送信してエキシマランプ１を消灯する。
【００５５】
メイン制御部８は、予め紫外線照射処理の回数に関する情報が入力されるようになっており、例えば実施した紫外線照射処理の回数が入力された所定の回数に達したときに制御手段６２に対して点灯停止信号を送信する。制御手段６２が点灯停止信号を受信するまでの間は、ステップ３〜ステップ４の動作を繰り返し行う。
【００５６】
なお、図６に示す紫外線照射処理装置においては、以下に説明するように、基準限界値を下回る水準の基準中間値と実測値とを対比して、実測値が基準中間値を超えたときに警報を発するように制御することが好ましい。作業者が警報を確認することによりエキシマランプを新品のものに交換する時期が迫っていることを認識できるからである。
【００５７】
すなわち、記憶手段６３は、エキシマランプ１の点灯の可否を判断するために必要な情報として、エキシマランプ１の放電容器１０が破損する危険性を有する水準の負荷に相当する基準限界値と、当該基準限界値を下回る水準の基準中間値とを入力することができるようになっている。基準中間値は、放電容器１０の変形が規制手段３によって規制されることによって放電容器１０に生じている負荷が、放電容器１０が破損する危険性を有する水準にはないものの当該水準に近付きつつあることを示し、例えば基準限界値の８０〜９５％の範囲内に設定されることが望ましい。
【００５８】
図８は、本発明の他の紫外線照射処理方法のフローチャートを示す図であり、以下にこのフローチャートを用いて図６に示す紫外線照射処理装置における紫外線照射処理手順を説明する。
（ステップ１）
紫外線照射処理装置のメイン制御部８は、制御手段６２に対し、圧電素子４、給電装置６及びインターロック７を動作するよう動作開始信号を送信する。
（ステップ２）
給電装置６の制御手段６２は、インターロック７から安全確認信号を受信する。
（ステップ３）
制御手段６２は、圧電素子４から送信される実測値と記憶手段６３から読み出した基準中間値とを対比し、実測値が基準中間値未満である場合はインバータ回路６１に対して点灯開始信号を送信し、実測値が基準中間値を超える場合は警告手段９に対して警告発生信号を送信する。
（ステップ３´）
警告発生信号を受信した警告手段９は、表示画面上に注意表示を点灯させる。
（ステップ３´´）
制御手段６２は、ステップ３で得られた実測値と記憶手段６３から読み出した基準限界値とを対比し、実測値が基準限界値未満である場合はインバータ回路６１に対して点灯開始信号を送信し、実測値が基準限界値を超える場合は紫外線照射処理装置のメイン制御部８に対して動作停止信号を送信する。
（ステップ３´´´）
動作停止信号を受信したメイン制御部８は、紫外線照射処理装置の動作を停止する。
（ステップ４）
ステップ３またはステップ３´´において点灯開始信号を受信したインバータ回路６１は、一対の電極１７、１８に対して高周波電圧を印加してエキシマランプ１を点灯駆動する。
（ステップ５）
制御手段６２は、紫外線照射処理装置のメイン制御部８から点灯停止信号を受信したときに、インバータ回路６１に対して点灯停止信号を送信してエキシマランプ１に対する電圧の印加を停止する。
【００５９】
メイン制御部８は、予め紫外線照射処理の回数に関する情報が入力されるようになっており、例えば実施した紫外線照射処理の回数が入力された所定の回数に達したときに制御手段６２に対して点灯停止信号を送信する。制御手段６２が点灯停止信号を受信するまでの間は、ステップ３〜ステップ４の動作を繰り返し行う。
【００６０】
このような図６に示す紫外線照射処理装置においては、図８に示すフローチャートに従って紫外線照射処理を行うことにより、図１、３に示す紫外線照射処理装置と同様に、エキシマランプ１を点灯駆動するステップ４の前に、ステップ３においてエキシマランプ１の点灯の可否を判断することができる。従って、従来のようにエキシマランプを点灯させなくてもエキシマランプの点灯の可否を判断することができるので、エキシマランプ１を点灯駆動して被処理体Ｗに対して紫外線を照射して被処理体Ｗの表面処理を行っている最中に不意にエキシマランプ１の放電容器１０が破損することがない。しかも、新品のエキシマランプへの交換を必要以上に短時間で行う必要がないので経済的である。
【００６１】
しかも、ステップ３においてエキシマランプ１の放電容器１０が破損する危険性を有する状態に近付きつつあると判断された場合には、警告手段９に表示される注意表示などにより作業者に対してエキシマランプ１に異常があることを通知することができる。警告手段９から発せられた警告を確認した作業者は、エキシマランプ１を新品のものに交換する時期が迫っていることを認識することができるので、制御手段６２において放電容器１０が破損する危険性を有する状態にあると判断されて紫外線照射処理装置の動作が停止してしまう前に新品のエキシマランプを速やかに準備することができる。従って、エキシマランプを新品のものに交換する時間を短縮することができるので、被処理体の表面処理におけるスループットを高いものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の紫外線照射処理装置の構成の概略を示す断面図である。
【図２】図１に示す紫外線照射処理装置が備えるエキシマランプの構成の概略並びにエキシマランプと規制体との配置を示す断面図である。
【図３】本発明の紫外線照射処理装置に係るブロック図を示す。
【図４】本発明の紫外線照射処理方法のフローチャートを示す図である。
【図５】エキシマランプを構成する合成シリカガラスのＮａ濃度と、エキシマランプを構成する合成シリカガラスにおける反り量との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の他の実施形態に係る紫外線照射処理装置のブロック図を示す。
【図７】本発明の他の紫外線照射処理方法のフローチャートを示す図である。
【図８】本発明の他の紫外線照射処理方法のフローチャートを示す図である。
【図９】点灯開始から所定時間が経過した後の放電容器の変形を示す概念図である。
【符号の説明】
【００６３】
１ エキシマランプ
１０ 放電容器
１１ 平坦壁
１２ 平坦壁
１３ 平坦壁
１４ 平坦壁
１５ 湾曲部
１６ 紫外線反射膜
１７ 電極
１８ 電極
２ 筐体
２０ ローラー
３ 規制手段
４ 圧電素子
５ 支持体
６ 給電装置
６１ インバータ回路
６１ａ リード線
６１ｂ リード線
６２ 制御手段
６３ 記憶手段
７ インターロック
８ メイン制御部
９ 警告手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線照射処理方法及び紫外線照射処理装置に関する。特に、半導体基板や液晶基板などの製造工程において半導体基板や液晶基板の洗浄等に利用されるエキシマランプを用いた紫外線照射処理方法及び紫外線照射処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の半導体基板や液晶基板などの製造工程においては、半導体基板であるシリコンウェハや液晶基板である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光を用いたオゾンや活性酸素による洗浄方法においては、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おり、例えば、特許文献１（特開２０００−２６０３９６号）が知られている。
【０００３】
従来の紫外線照射処理装置としては、エキシマランプが被処理体の搬送方向に複数連設され、エキシマ照射面が被処理体に対して一定距離となるように構成されており、被処理体を所定の方向に搬送しながら各々のエキシマランプを点灯駆動させ、各々のエキシマランプから放射されるエキシマ光を被処理体の表面に照射することによって、被処理体の表面をドライ洗浄するものが知られている。
【０００４】
また、従来のエキシマランプは、例えば特許文献２（特許第３５８０２３３号公報）に示すように、紫外線を透過するシリカガラスよりなる放電容器を備え、この放電容器の内部に形成された密閉空間に放電ガスが封入されていると共に、一対の電極が密閉空間を挟んで放電容器の内側と外側にそれぞれ設けられ、放電容器の密閉空間に曝される表面には紫外線反射膜が形成されているものが知られている。このエキシマランプにおいては、放電容器の一部に、紫外線反射膜が形成されていないことにより、密閉空間内で発生した紫外線を出射する光出射部が形成されている。
【０００５】
このような構成のエキシマランプによれば、光出射部と反対方向へ向かう紫外線が紫外線反射膜によって光出射部に向かう方向へ反射されるので、密閉空間内で発生した紫外線を有効に利用することができ、しかも、光出射部以外の領域を構成するシリカガラスへの紫外線歪みによるダメージを小さく抑制することができるので放電容器にクラックが生じることを防止することができる、とされている。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２６０３９６号公報
【特許文献２】特許第３５８０２３３号公報
【特許文献３】特許第２８３６０５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上記のエキシマランプを所定の定格電力で点灯駆動させたところ、被処理体から遠ざかる方向への放電容器の反りが発生し、点灯時間が長くなるにつれて次第に放電容器の反りによる変形が大きくなることが判明した。例えば、全長１６００ｍｍ、長辺４５ｍｍ、短辺１５ｍｍ、肉厚２．５ｍｍで内面に紫外線反射膜を有するエキシマランプに６００Ｗの電力を投入した場合には、図９に示すように、点灯開始から１０００時間、３０００時間が経過した放電容器は、点灯初期と比較して紙面の上方側に向けてそれぞれ２ｍｍ、６ｍｍ変形することが確認された。
また、放電容器の変形は、点灯時における放電容器の温度にも影響を受けて変化し、点灯時の放電容器の温度が低い方が大きくなることが判明した。例えば、点灯時の放電容器の温度が１５０℃、６００℃となるようにそれぞれのエキシマランプを１０００時間点灯させると、放電容器の変形はそれぞれ４ｍｍ、１ｍｍであることが確認された。
【０００８】
このように、点灯時間の経過とともに放電容器に反りによる変形が生じる原因は、定かではないが以下のように考えられる。
図９に示すエキシマランプにおいては、密閉空間で発生した紫外線が紙面の下方に位置する光出射部に照射されることにより、光出射部を構成するシリカガラスは、紫外線誘起歪みが発生することによって収縮が生じる。一方、放電容器の密閉空間に曝される内面には紫外線反射膜が形成されていることから、紙面の上方に位置する紫外線反射膜によって覆われているシリカガラスは、紫外線が照射されることがないので紫外線誘起歪みが発生することはなく収縮が生じない。そのため、内面に紫外線反射膜が形成された放電容器は、放電容器の管軸方向において、上方に位置する紫外線反射膜に覆われたシリカガラスの全長と下方に位置する光出射部を構成するシリカガラスの全長とが互いに相違することになる。これに起因して放電容器に応力が生じることによって、放電容器が被処理体から遠ざかる方向に凸となるように反ることで変形するものと考えられる。
【０００９】
上記のように放電容器が反ることによって変形すると、光出射面と被処理体との間の距離が不均一になることに伴って、被処理体の表面における照度分布が不均一になって、被処理体の表面において処理ムラが生じるという不具合がある。さらに、シリカガラスへの紫外線誘起歪みの蓄積量が多くなると、シリカガラスに亀裂が生じることになり、この発生した亀裂に放電容器の応力が集中することによって放電容器が破損するという問題が生じる。
【００１０】
従来の紫外線照射処理装置では、例えば特許文献３（特許第２８３６０５８号公報）に示されるように、エキシマランプの点灯時において、エキシマランプから放射される紫外線の強度を測定すると共に測定した紫外線の強度と予め設定した基準強度とを対比して、測定した強度が予め設定した基準強度を下回る場合には、エキシマランプの寿命が末期状態であると判断してエキシマランプに対する給電を停止する手段を備えるものが知られている。
【００１１】
ところが、このような紫外線照射処理装置によれば、エキシマランプを点灯させない限りはエキシマランプの寿命が末期状態にあるか否かの判断をすることができないため、エキシマランプを点灯させて被処理体に対して紫外線を照射している最中に不意に放電容器が破損する虞があり、飛散した破片によって被処理体が傷つけられるという問題があった。
【００１２】
また、エキシマランプから放射される紫外線の強度と放電容器に蓄積された紫外線誘起歪みとは一定の相関関係を有しないので、測定した紫外線の強度に基いて紫外線誘起歪みを定量化することは実用上は困難であった。従って、従来の紫外線照射処理装置を使用するにあたっては、エキシマランプの点灯時に放電容器が破損することを嫌って、新品のエキシマランプへの交換を必要以上に短時間で行っており極めて不経済であった。
【００１３】
以上から、本発明は、放電容器の密閉空間に曝される内面に紫外線反射膜が形成されたエキシマランプを用いて被処理体の表面処理を行う紫外線照射処理方法並びに当該エキシマランプを備える紫外線照射処理装置において、放電容器が点灯時間の経過とともに被処理体から遠ざかる方向へ変形しないようにすることを目的とする。また、本発明は、放電容器の密閉空間に曝される内面に紫外線反射膜が形成されたエキシマランプを用いて被処理体の表面処理を行う紫外線照射処理方法並びに当該エキシマランプを備える紫外線照射処理装置において、エキシマランプを点灯させる前にエキシマランプの点灯の可否を判断することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の紫外線照射処理方法は、上記した課題を以下のような手段によって解決する。
放電容器内に形成された密閉空間に放電ガスが封入されると共に、当該密閉空間を挟んで一対の電極が前記放電容器の外表面に形成され、前記放電容器の内面に前記密閉空間内に発生した紫外線を光出射方向に向けて反射する紫外線反射膜が形成されたエキシマランプを用いて、前記放電容器が被処理体から遠ざかる方向に変形することを規制された状態で被処理体に対して紫外線を照射することにより被処理体の表面処理を行う紫外線照射処理方法であって、以下のステップを備えることを特徴とする。
＜第１のステップ＞
前記放電容器に生じる負荷に対応する実測値を求める。
＜第２のステップ＞
前記実測値と前記放電容器に割れが生じる危険性を有する水準の負荷に対応する基準限界値とを対比して、前記エキシマランプの点灯の可否を判断する。
【００１５】
本発明の紫外線照射処理装置は、上記した課題を以下のような手段によって解決する。
放電容器内に形成された密閉空間に放電ガスが封入されると共に、当該密閉空間を挟んで一対の電極が前記放電容器の外表面に形成され、前記放電容器の内面に前記密閉空間内に発生した紫外線を光出射方向に向けて反射する紫外線反射膜が形成されたエキシマランプを備えてなり、当該エキシマランプから放射される紫外線を被処理体に照射する紫外線照射処理装置であって、前記放電容器が前記被処理体から遠ざかる方向へ変形することを規制する規制手段を備えていることを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明の紫外線照射処理装置は、前記放電容器が変形しようとすることにより前記規制手段を介して伝えられる負荷を電気信号に変換する変換素子と、前記変換素子から送信される実測値が入力される制御手段と、前記放電容器に割れが生じる危険性を有する水準にある負荷に対応する基準限界値が入力された記憶手段とを備え、前記制御手段は、前記実測値と前記記憶手段から読み出した基準限界値とを対比して前記エキシマランプの点灯の可否を判断することを特徴とすることを特徴とする。
【００１７】
さらに、前記制御手段は、警告手段に接続されており、前記実測値が前記基準限界値を超えたときに警告を発するように制御することを特徴とする。
【００１８】
さらに、前記制御手段は、前記実測値が前記基準限界値を超えたときに前記エキシマランプへの給電を停止するように制御することを特徴とする。
【００１９】
さらにまた、前記記憶手段には、前記基準限界値を下回る水準の基準中間値が入力されており、前記制御手段は、警告手段に接続されており、前記実測値と前記記憶手段から読み出した基準中間値とを対比して、前記実測値が前記基準中間値を超えたときに警告を発するように制御することを特徴とする。
【００２０】
さらにまた、前記放電容器を構成するシリカガラスは、シリカガラス中のＮａ濃度が０．２ｐｐｍ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の紫外線照射処理方法によれば、放電容器が被処理体から遠ざかる方向に変形することを規制することによって生じる負荷に対応する実測値と、前記放電容器に割れが生じる危険性を有する水準の負荷に対応する基準限界値とを対比して、エキシマランプの点灯の可否を判断することができる。従って、エキシマランプの点灯を開始する前段階において、エキシマランプが点灯することができる状態にあるのか否かを判断することができる。そのため、エキシマランプが破損する危険性を有すると判断した場合には、エキシマランプを新品のものと交換することによって、被処理体に対して紫外線を照射している最中に不意に放電容器が破損するという事態を未然に防止することができ、しかも、必要以上に短期間でエキシマランプを交換しなくても良く、エキシマランプを寿命末期まで使用することができるので経済的である。
【００２２】
本発明の紫外線照射処理装置によれば、放電容器が被処理体から遠ざかる方向へ変形することを規制する規制手段を備えているので、放電容器と被処理体との間隔を一定にすることができるため、被処理体の表面における照度分布にバラツキを生じることがなく、被処理体の表面に処理ムラが生じることを確実に防止することができる。
【００２３】
さらに、本発明の紫外線照射処理装置によれば、前記規制手段を介して伝えられる負荷を電気信号に変換する変換素子と、前記放電容器に割れが生じる危険性を有する水準にある負荷に対応する基準限界値が入力された記憶手段と、前記変換素子から送信される実測値と前記記憶手段から読み出した基準限界値とを対比する制御手段とを備えて構成されているので、前記実測値を手掛かりとしてエキシマランプを点灯しなくてもエキシマランプの点灯の可否を判断することができる。
【００２４】
さらに、本発明の紫外線照射処理装置によれば、前記制御手段により前記実測値が前記基準限界値を超えたときに警告を発するように制御されるので、警告を受けた作業者が紫外線照射処理装置を停止することにより、被処理体に対して紫外線を照射して被処理体の表面処理を行っている最中に不意に放電容器が破損して放電容器の破片が被処理体に向けて飛散することを確実に防止することができる。
【００２５】
さらに、本発明の紫外線照射処理装置によれば、前記制御手段により前記実測値が前記基準限界値を超えたときに前記エキシマランプへの給電を停止するように制御されるので、被処理体に対して紫外線を照射して被処理体の表面処理を行っている最中に不意に放電容器が破損して放電容器の破片が被処理体に向けて飛散することを確実に防止することができる。
【００２６】
さらにまた、本発明の紫外線照射処理装置によれば、前記記憶手段に前記基準限界値を下回る水準の基準中間値が入力されており、前記制御手段により前記実測値が基準中間値を超えたときに警告を発するように制御されるので、放電容器が破損する危険性を有する状態に近付きつつあることを作業者が認識することができる。従って、放電容器が破損する危険性を有する状態になる前に予め新品のエキシマランプを用意しておくことが可能になるので、エキシマランプを速やかに交換することができ、ラインのダウンタイムをなくし、稼働率を高く維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は、本発明の紫外線照射処理装置の構成の概略を示す断面図である。図２は、図１に示す紫外線照射処理装置が備えるエキシマランプの構成の概略並びにエキシマランプと規制体との配置を示す断面図である。図３は、本発明の紫外線照射処理装置に係るブロック図を示す。
紫外線照射処理装置は、下方が開口した筐体２内に配置されたエキシマランプ１から放射される紫外線を、複数のローラー２０によって筐体２の下方を水平方向に搬送される被処理体Ｗに対して照射して、被処理体の表面の洗浄などの処理を行うものである。被処理体Ｗは、シリコンウェハ基板、液晶ディスプレイ製造用、プラズマディスプレイ製造用などのフラットパネルディスプレイ製造用のガラス基板等である。筐体２は、筐体２の下方を被処理体Ｗが通過したときにその内部が不活性ガスによって置換された状態になる。規制手段３は、エキシマランプ１が紙面の上方側すなわち被処理体Ｗから遠ざかる方向に反ることを規制するためのもので、その下端がエキシマランプ１の背面に当接した状態で配置されている。４は規制手段３からの負荷信号を電気信号に変換する圧電素子、５は筐体２の内部でエキシマランプ１を支持する支持体、６はエキシマランプ１に対して電力を供給するための給電装置、７はエキシマランプを安全に点灯させるためのインターロックである。
【００２８】
エキシマランプ１は、図２に示すように、誘電体材料であるシリカガラスより構成された、四隅に丸みを有する扁平な角筒形状の放電容器１０を有している。放電容器１０の内部に形成された密閉空間Ｓには、例えばキセノンガスなどの希ガスや、希ガスに塩素ガスなどのハロゲンガスを混合したものが放電ガスとして充填されている。放電ガスの種類によって異なる波長のエキシマ光が発生する。放電ガスは、通常は、１０〜１００ＫＰａ程度の圧力で充填されている。
【００２９】
放電容器１０は、図２に示すように、紙面の上方側に位置する平坦壁１１と紙面の下方側に位置する平坦壁１２とが互いに離間して平行に伸びていると共に、紙面の左方に位置する平坦壁１３と紙面の右方に位置する平坦壁１４とが互いに離間して平行に伸びており、これら平坦壁１１ないし１４の各々の端部が湾曲部１５によって連結されている。このような放電容器１０は、紙面の上下に位置する平坦壁１１、１２の何れかが被処理体に向けて紫外線を出射するための光出射面を形成し、例えば放電容器１０の下方に被処理体Ｗを配置する場合には平坦壁１２が光出射面となる。
【００３０】
被処理体Ｗに対して遠い側の平坦壁１１の密閉空間Ｓに曝される内面１１ａには、例えばシリカ粒子とアルミナ粒子とよりなる紫外線反射膜が１６が形成されている。図２に示す例では、紫外線反射膜１６が平坦壁１１の両端に連続する湾曲部１５の内面にまで伸びている。紫外線反射膜１６は、シリカ粒子の含有割合が３０〜９９質量％であり、アルミナ粒子の含有割合が１〜７０質量％であることが好ましい。
【００３１】
平坦壁１１、１２には、それぞれ電極１７、１８が配置されている。電極１７、１８は、例えば金、銀、銅、ニッケル、クロムなどの耐食性金属を平坦壁１１、１２上に印刷又は蒸着することによって、例えば厚みが０．１μｍ〜数十μｍとなるように形成されており、平坦壁１１、１２の幅方向のほぼ全域を覆っている。例えば、平坦壁１２が光出射面となる場合には、下方に位置する電極１８は上記の金属を格子状に印刷又は蒸着することにより光透過性を有するように形成される。図３に示すように、電極１７はインバータ回路６１の高圧側のリード線６１ａに接続され、電極１８はインバータ回路６１の接地側のリード線６１ｂに接続される。
【００３２】
このようなエキシマランプ１の数値例を示すと、平坦壁１１、１２の長手方向（図１の紙面の左右方向）の全長が９０４ｍｍ、発光長（平坦壁１１、１２の長手方向において電極１７、１８が配設されている領域の全長）が７９０ｍｍ、平坦壁１１、１２の幅方向（図２の紙面の左右方向）の全長が４３ｍｍ、平坦壁１３、１４の幅方向（図２の紙面の上下方向）の全長が１５ｍｍである。
【００３３】
なお、上記したエキシマランプ１の放電容器１０の形状はあくまで一例に過ぎない。放電容器１０の形状は、光出射面を除く領域に紫外線反射膜が形成されていれば、上記したものに限られず、例えば円筒状のものであっても良く、また、互いに外径の異なる２つの直管を同軸に配置すると共に各々の直管の端部を気密に封止することによって内部に気密空間が形成された二重円筒管構造のものであっても良い。
【００３４】
規制手段３は、被処理体に対して概ね垂直方向へ伸びる直方体状の金属であって、平坦壁１１に設けられた電極１７の幅と同程度の幅を有する一端部３ａが電極１７に当接している。一端部３ａの表面は、放電容器１０の変形を規制するため、平坦壁１１に対して平行に伸びる形状とされていることが好ましい。規制手段３の他端部３ｂは、筐体２の上方に設けられた開口２ａに挿入されて圧電素子４の下方側の端面に連結されている。規制手段３は、放電容器１０が被処理体Ｗから遠ざかる方向へ変形することを規制することによって平坦壁１１および１２が被処理体Ｗに対して平行になるよう維持するため、平坦壁１１の長手方向の中央に当接していることが好ましい。
【００３５】
圧電素子４は、例えば、共和電業製小型圧縮型ロードセルＬＣＸ−Ａ−１ＫＮ−ＩＤによって構成されており、給電装置６に電気的に接続されている。圧電素子４は、放電容器１０の被処理体Ｗから遠ざかる方向への変形が規制手段３に規制されることによって生じる負荷が規制手段３を介して伝えられ、当該負荷を例えば電圧値のような電気信号に変換して給電装置６に送信する。
【００３６】
インターロック７は、筐体２に設けられた扉（不図示）を安全に開閉するためのものであり、例えば、給電装置６が作動していてエキシマランプ１に対して高周波高電圧が印加されている最中に筐体２の扉が開放されることを防止するためのものである。すなわち、給電装置６が作動しているときは筐体２の扉がロックされた状態となっており、給電装置６が作動していないときには扉のロックが解除されて、エキシマランプ１の交換等を行うことができる。
【００３７】
給電装置６は、図３に示すように、エキシマランプ１のリード線６１ａ、６１ｂを介して一対の電極１７、１８に電圧を印加するインバータ回路６１と、圧電素子４から送信される電気信号を受信してエキシマランプ１の点灯の可否を判断する制御手段６２と、エキシマランプ１の点灯の可否を判断するために必要な情報が記憶された記憶手段６３とによって構成されている。制御手段６２は、インバータ回路６１、記憶手段６３、圧電素子４、インターロック７及び紫外線照射処理装置のメイン制御部８に対して電気的に接続されている。
【００３８】
インバータ回路６１は、直流電力を交流電力に変換してエキシマランプ１に対して高周波電圧を印加するものであり周知のものが使用される。記憶手段６３は、エキシマランプ１の点灯の可否を判断する情報、すなわち、エキシマランプ１の放電容器１０に割れが生じる危険性を有する水準にある負荷に対応する基準限界値を予め設定することができるようになっている。基準限界値は、実際に図１に示す紫外線照射処理装置を用いて放電容器１０が変形することを規制体３によって規制された状態でエキシマランプ１を点灯させ、放電容器１０が破損したときに圧電素子４から送信された電圧値に基いて決定される。すなわち、基準限界値は、エキシマランプそれぞれにおける放電容器の全長、肉厚、放電ガスの封入量などの種々の条件によって異なるので、使用するエキシマランプの種類毎に予め求めておく必要がある。
【００３９】
制御手段６２は、圧電素子４から送信される電圧値等の実測値と、記憶手段６３から読み出した基準限界値とを対比することにより、エキシマランプ１の点灯の可否を判断する。具体的には、制御手段６２は、実測値が基準限界値を下回る場合にはインバータ回路６１に対して点灯開始信号を送信し、一方、実測値が基準限界値を上回る場合にはインバータ回路６１に対して点灯開始信号を送信することなく紫外線照射処理装置のメイン制御部８にランプ交換信号を送信するようになっている。
【００４０】
図４は、本発明の紫外線照射処理方法のフローチャートを示す図であり、以下にこのフローチャートを用いて紫外線照射処理装置における紫外線照射処理手順を説明する。
（ステップ１）
紫外線照射処理装置のメイン制御部８は、制御手段６２に対して、圧電素子４、給電装置６及びインターロック７を動作するよう動作開始信号を送信する。
（ステップ２）
給電装置６の制御手段６２は、インターロック７から安全確認信号を受信する。
（ステップ３）
制御手段６２は、圧電素子４から送信される実測値と記憶手段６３から読み出した基準限界値とを対比し、実測値が基準限界値未満である場合はインバータ回路６１に対して点灯開始信号を送信し、実測値が基準限界値を超える場合は紫外線照射処理装置のメイン制御部８に対して動作停止信号を送信する。
（ステップ３´）
動作停止信号を受信したメイン制御部８は、紫外線照射処理装置の動作を停止する。
（ステップ４）
点灯開始信号を受信したインバータ回路６１は、給電線６１ａ、６１ｂを介して一対の電極１７、１８に対して高周波電圧を印加してエキシマランプ１を点灯駆動する。
（ステップ５）
制御手段６２は、紫外線照射処理装置のメイン制御部８から点灯停止信号を受信したときに、インバータ回路６１に対して点灯停止信号を送信してエキシマランプ１を消灯する。
【００４１】
メイン制御部８は、予め紫外線照射処理の回数に関する情報が入力されており、例えば実施した紫外線照射処理の回数が入力された所定の回数に達したときに、制御手段６２に対して点灯停止信号を送信する。従って、制御手段６２が点灯停止信号を受信するまでの間は、制御手段６２がエキシマランプの点灯の可否を判断すると共にインバータ回路６１がエキシマランプ１を点灯駆動するというステップ３〜ステップ４の動作を繰り返し行う。
【００４２】
このように、放電容器１０の密閉空間に曝された内面に紫外線反射膜１６が設けられたエキシマランプ１を使用し、放電容器１０が被処理体Ｗから遠ざかる方向に変位することを規制手段３によって規制した状態で、被処理体Ｗに対して紫外線を照射する本発明の紫外線照射処理方法によれば、以下のような効果を期待することができる。
【００４３】
すなわち、エキシマランプ１を点灯駆動するステップ４の前に、ステップ３においてスエキシマランプ１の点灯の可否を判断することができる。そのため、ステップ３においてエキシマランプ１を点灯することが可能であると判断されたときのみにエキシマランプ１を点灯駆動し、その一方で、ステップ３においてエキシマランプ１を点灯することが不可能であると判断されたときには、紫外線照射処理装置の動作を停止してエキシマランプを新品のものと交換することができる。
従って、従来のようにエキシマランプを点灯させなくてもエキシマランプの点灯の可否を判断することができるので、エキシマランプ１を点灯駆動して被処理体Ｗに対して紫外線を照射して被処理体Ｗの表面処理を行っている最中に不意にエキシマランプ１の放電容器１０が破損することがない。よって、被処理体Ｗの表面を傷つけることを確実に防止することができ、また、新品のエキシマランプへの交換を必要以上に短時間で行う必要がないので経済的である。
【００４４】
しかも、本発明の紫外線照射処理装置においては、エキシマランプ１の放電容器１０の、紫外線反射膜１６が設けられた領域に対応する外表面に対して規制手段３が当接して設けられているので、放電容器１０が被処理体Ｗから遠ざかる方向に向けて変位することを確実に防止することができる。従って、放電容器１０の平坦壁１１、１２が被処理体Ｗに対して平行になるようエキシマランプ１を配置することにより、放電容器１０の光出射面と被処理体Ｗとの離間距離が放電容器１０の管軸方向において均等になるので、被処理体Ｗの表面をムラなく処理することができる。
【００４５】
ここで、本発明に係る放電容器１０を構成するシリカガラスは、紫外線透過率の向上と紫外線誘起歪の緩和という理由により、シリカガラス中のＮａ（ナトリウム）濃度が０．２ｐｐｍ以下とされており、シリカガラス中に含有されるＮａ濃度が低いことから、紫外線により変形し易い状態になっている。そのため、上記のように規制手段３を設けることにより、放電容器１０が被処理体Ｗから遠ざかる方向に向けて変位することを防止することが必要になる。これに関して、以下に詳細に説明する。
【００４６】
シリカガラス中に含有されるＮａは、紫外線領域において吸収作用をもつので、シリカガラスの紫外線透過率が低下する特性がある。特に真空紫外線とよばれる２００ｎｍ以下の波長領域においては、Ｎａの含有量に応じて紫外線透過率の低下の割合が大きくなる。例えば厚さが１ｍｍのシリカガラスにおいて、Ｎａの含有量をそれぞれ０．０１ｐｐｍ、０．１ｐｐｍ、０．２ｐｐｍ、１ｐｐｍ、３ｐｐｍと変化させると、各シリカガラスにおける真空紫外線の透過率は、それぞれ８８％、８８％、８４％、７０％、２５％となる。すなわち、真空紫外線を放射するエキシマランプにおいては、シリカガラス中に含有されるＮａの濃度が高くなるにつれて真空紫外線の透過率が低下することから、Ｎａ濃度が低い（具体的には、０．２ｐｐｍ以下であって、好ましくは０．０１ｐｐｍ〜０．１ｐｐｍの範囲）の合成石英を利用することが多い。放電容器を構成するシリカガラスにおける真空紫外線の透過率は、８０％以上であれば実用上の問題が無いと考えられる。
【００４７】
ところで、シリカガラスは、以下に説明するように、シリカガラス中に含有されるＮａ濃度に依存して、紫外線による変形量が変化するものと考えられる。
シリカガラスにおいては、紫外線が照射されることによってＳｉＯ２のネットワークが分断される（欠陥が生じる）ことにより紫外線誘起歪みが生じるが、この紫外線誘起歪みは、シリカガラス中にＮａを含有させることによって補修される。Ｎａにこの作用がある理由は、Ｎａはシリカガラス中の移動度が大きいためで他の不純物にない作用が現れると考えられる。
Ｎａ以外にもシリカガラスの紫外線歪みを補修する作用を有する不純物として水分（ＯＨ基）が知られている。しかし、ＯＨ基は、シリカガラスの吸収端にきわめて近いところ１６０ｎｍ付近に吸収があるため、真空紫外線を利用するランプを構成するシリカガラスに高濃度で含有させることは適切ではない。しかも、水分の移動度はＮａよりも小さく石英ガラス中を移動して補修する役割は小さい。また、水素はＮａより移動度が高いが、放電空間に容易に放出されやすく、放出された水素は安定な放電を阻害するので好ましくない。
シリカガラス中に含有されるＮａが多い場合は、分断されたＳｉＯ２のネットワークをＮａによって補修することができるので、シリカガラスに蓄積される紫外線誘起歪みを低減することができる。その一方で、シリカガラス中に含有されるＮａが少ない場合は、不純物によって補修されるＳｉＯ２のネットワークの分断の割合が少なくなるので、シリカガラスに蓄積される紫外線誘起歪みが多くなる。
【００４８】
以上のように、エキシマランプにおいては、真空紫外線の透過率を高くするために、シリカガラスに含有されるＮａの濃度を低くすることが必要であるが、その反面、シリカガラス中に含有されるＮａの濃度が低くなるにつれて、シリカガラスに蓄積される紫外線誘起歪みが多くなることに伴い、シリカガラスの紫外線による変形が大きくなるものと考えられる。これについては、以下の図５に示す実験データからも明らかである。
【００４９】
以下に、シリカガラス中に含有されるＮａの濃度とシリカガラスの変形量との関係を調べるために行った実験について説明する。
〔実験の説明〕
任意のＮａ濃度を有する合成シリカガラスを作製するための手順を以下に説明する。
まず、発光長１６００ｍｍのエキシマランプ構成材料（合成シリカガラス）を漬けるための、内寸２０００ｍｍ×５００ｍｍ×３００ｍｍの樹脂製の水槽を準備する。この水槽に対し、１００リットルの純水をいれ、０．０５ｍｏｌ／Ｌの炭酸水素ナトリウム溶液を９０リットル、０．１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム溶液を１９．３リットル入れ、最後に純水を加えて全量が１８０リットルになるように希釈する。この水槽に満たされた溶液中に合成シリカガラスを沈めておく。
次に１００ｍｌのベンゼンに５ｇのステアリン酸を溶解させた溶液を準備し、先に説明した水槽の表面に滴下する。水面に滴下されたベンゼンは蒸発してステアリン酸が水面にのこる。ステアリン酸は一部にカルボキシル基を有しており、このカルボキシル基は水中のＮａと結合してステアリン酸ナトリウムになる。この状態で合成シリカガラスを水面から引き上げると、ステアリン酸ナトリウムがシリカガラスの表面に満遍なく付着する。この合成シリカガラスを熱処理炉に入れ、１０００℃で１８時間加熱する。この加熱処理によって合成シリカガラス表面の有機成分が燃焼され、表面に残ったＮａが合成シリカガラスの内部に拡散する。合成シリカガラスに含有されるＮａの濃度は、上記の水槽に滴下する溶液に含有されるステアリン酸の濃度を適宜調整することによって、調整することができる。
本実験においては、上記のようにして、それぞれのＮａ濃度が０．００５ｐｐｍ〜１ｐｐｍの範囲内で互いに異なる１０種類の合成シリカガラスによって構成される１０種類のエキシマランプを作製した。そして、それぞれのエキシマランプについて、３０００時間連続して点灯させた後、合成シリカガラスの変形（反り）量を測定した。また、それぞれのエキシマランプを構成する合成シリカガラスの濃度を、ＩＣＰ−ＭＡＳＳ分析法によって求めた。
【００５０】
図５は、エキシマランプを構成する合成シリカガラスのＮａ濃度と、エキシマランプを構成する合成シリカガラスにおける反り量との関係を示すグラフである。縦軸は、合成シリカガラスの反り量（ｍｍ）を示し、横軸は合成シリカガラス中のＮａ濃度（ｐｐｍ）を示す。図５に示すように、合成シリカガラスは、合成シリカガラス中に含有されているＮａ濃度が低くなるにつれて反り量が大きくなることが判明した。
【００５１】
以上のように、本発明においては、真空紫外線の取り出し効率を高くするために、Ｎａ濃度の低いシリカガラスよりなる放電容器を使用しており、シリカガラス中に含有されるＮａ濃度が低いことに起因して、放電容器が紫外線の照射を受けることにより変形し易い状態になっている。従って、前述したように、規制手段３が、エキシマランプ１の放電容器１０における紫外線反射膜１６が設けられた領域に対応する外表面に対して当接して設けられていることが必要となる。
【００５２】
図６は、本発明の他の実施形態に係る紫外線照射処理装置のブロック図を示す。図６においては、図３と共通する箇所には図３で使用している符号と同一の符号を付すことにより当該箇所の説明は省略している。
給電装置６は、エキシマランプ１のリード線６１ａ、６１ｂを介して一対の電極１７、１８に電圧を印加するインバータ回路６１と、圧電素子４から送信される電気信号を受信してエキシマランプ１の点灯の可否を判断する制御手段６２と、エキシマランプ１の点灯の可否を判断するために必要な情報が記憶された記憶手段６３とによって構成されている。さらに、制御手段６２には、エキシマランプ１の放電容器１０が破損する危険性を有する状態にあることを作業者に知らせるための警告手段９が接続されている。
【００５３】
警告手段９は、例えば液晶パネルなどを備える画像表示素子であり、表示画面に蛍光色の注意表示を点灯させるなどして、放電容器１０が破損する危険性を有する状態に近付きつつあることを視覚を通じて作業者に通知する。なお、警告手段９として周知の警報器などを用いることもできる。
【００５４】
図７は、本発明の他の紫外線照射処理方法のフローチャートを示す図であり、以下にこのフローチャートを用いて図６に示す紫外線照射処理装置における紫外線照射処理手順を説明する。
（ステップ１）
紫外線照射処理装置のメイン制御部８は、制御手段６２に対し、圧電素子４、給電装置６及びインターロック７を動作するよう動作開始信号を送信する。
（ステップ２）
給電装置６の制御手段６２は、インターロック７から安全確認信号を受信する。
（ステップ３）
制御手段６２は、圧電素子４から送信される実測値と記憶手段６３から読み出した基準限界値とを対比し、実測値が基準限界値未満である場合はインバータ回路６１に対して点灯開始信号を送信し、実測値が基準限界値を超える場合は警告手段９に対して警告発生信号を送信する。
（ステップ３´）
警告発生信号を受信した警告手段９は、表示画面上に注意表示を点灯させる。
（ステップ４）
点灯開始信号を受信したインバータ回路６１は、給電線６１ａ、６１ｂを介して一対の電極１７、１８に対して高周波電圧を印加してエキシマランプ１を点灯駆動する。
（ステップ５）
制御手段６２は、紫外線照射処理装置のメイン制御部８から点灯停止信号を受信したときに、インバータ回路６１に対して点灯停止信号を送信してエキシマランプ１を消灯する。
【００５５】
メイン制御部８は、予め紫外線照射処理の回数に関する情報が入力されるようになっており、例えば実施した紫外線照射処理の回数が入力された所定の回数に達したときに制御手段６２に対して点灯停止信号を送信する。制御手段６２が点灯停止信号を受信するまでの間は、ステップ３〜ステップ４の動作を繰り返し行う。
【００５６】
なお、図６に示す紫外線照射処理装置においては、以下に説明するように、基準限界値を下回る水準の基準中間値と実測値とを対比して、実測値が基準中間値を超えたときに警報を発するように制御することが好ましい。作業者が警報を確認することによりエキシマランプを新品のものに交換する時期が迫っていることを認識できるからである。
【００５７】
すなわち、記憶手段６３は、エキシマランプ１の点灯の可否を判断するために必要な情報として、エキシマランプ１の放電容器１０が破損する危険性を有する水準の負荷に相当する基準限界値と、当該基準限界値を下回る水準の基準中間値とを入力することができるようになっている。基準中間値は、放電容器１０の変形が規制手段３によって規制されることによって放電容器１０に生じている負荷が、放電容器１０が破損する危険性を有する水準にはないものの当該水準に近付きつつあることを示し、例えば基準限界値の８０〜９５％の範囲内に設定されることが望ましい。
【００５８】
図８は、本発明の他の紫外線照射処理方法のフローチャートを示す図であり、以下にこのフローチャートを用いて図６に示す紫外線照射処理装置における紫外線照射処理手順を説明する。
（ステップ１）
紫外線照射処理装置のメイン制御部８は、制御手段６２に対し、圧電素子４、給電装置６及びインターロック７を動作するよう動作開始信号を送信する。
（ステップ２）
給電装置６の制御手段６２は、インターロック７から安全確認信号を受信する。
（ステップ３）
制御手段６２は、圧電素子４から送信される実測値と記憶手段６３から読み出した基準中間値とを対比し、実測値が基準中間値未満である場合はインバータ回路６１に対して点灯開始信号を送信し、実測値が基準中間値を超える場合は警告手段９に対して警告発生信号を送信する。
（ステップ３´）
警告発生信号を受信した警告手段９は、表示画面上に注意表示を点灯させる。
（ステップ３´´）
制御手段６２は、ステップ３で得られた実測値と記憶手段６３から読み出した基準限界値とを対比し、実測値が基準限界値未満である場合はインバータ回路６１に対して点灯開始信号を送信し、実測値が基準限界値を超える場合は紫外線照射処理装置のメイン制御部８に対して動作停止信号を送信する。
（ステップ３´´´）
動作停止信号を受信したメイン制御部８は、紫外線照射処理装置の動作を停止する。
（ステップ４）
ステップ３またはステップ３´´において点灯開始信号を受信したインバータ回路６１は、一対の電極１７、１８に対して高周波電圧を印加してエキシマランプ１を点灯駆動する。
（ステップ５）
制御手段６２は、紫外線照射処理装置のメイン制御部８から点灯停止信号を受信したときに、インバータ回路６１に対して点灯停止信号を送信してエキシマランプ１に対する電圧の印加を停止する。
【００５９】
メイン制御部８は、予め紫外線照射処理の回数に関する情報が入力されるようになっており、例えば実施した紫外線照射処理の回数が入力された所定の回数に達したときに制御手段６２に対して点灯停止信号を送信する。制御手段６２が点灯停止信号を受信するまでの間は、ステップ３〜ステップ４の動作を繰り返し行う。
【００６０】
このような図６に示す紫外線照射処理装置においては、図８に示すフローチャートに従って紫外線照射処理を行うことにより、図１、３に示す紫外線照射処理装置と同様に、エキシマランプ１を点灯駆動するステップ４の前に、ステップ３においてエキシマランプ１の点灯の可否を判断することができる。従って、従来のようにエキシマランプを点灯させなくてもエキシマランプの点灯の可否を判断することができるので、エキシマランプ１を点灯駆動して被処理体Ｗに対して紫外線を照射して被処理体Ｗの表面処理を行っている最中に不意にエキシマランプ１の放電容器１０が破損することがない。しかも、新品のエキシマランプへの交換を必要以上に短時間で行う必要がないので経済的である。
【００６１】
しかも、ステップ３においてエキシマランプ１の放電容器１０が破損する危険性を有する状態に近付きつつあると判断された場合には、警告手段９に表示される注意表示などにより作業者に対してエキシマランプ１に異常があることを通知することができる。警告手段９から発せられた警告を確認した作業者は、エキシマランプ１を新品のものに交換する時期が迫っていることを認識することができるので、制御手段６２において放電容器１０が破損する危険性を有する状態にあると判断されて紫外線照射処理装置の動作が停止してしまう前に新品のエキシマランプを速やかに準備することができる。従って、エキシマランプを新品のものに交換する時間を短縮することができるので、被処理体の表面処理におけるスループットを高いものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の紫外線照射処理装置の構成の概略を示す断面図である。
【図２】図１に示す紫外線照射処理装置が備えるエキシマランプの構成の概略並びにエキシマランプと規制体との配置を示す断面図である。
【図３】本発明の紫外線照射処理装置に係るブロック図を示す。
【図４】本発明の紫外線照射処理方法のフローチャートを示す図である。
【図５】エキシマランプを構成する合成シリカガラスのＮａ濃度と、エキシマランプを構成する合成シリカガラスにおける反り量との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の他の実施形態に係る紫外線照射処理装置のブロック図を示す。
【図７】本発明の他の紫外線照射処理方法のフローチャートを示す図である。
【図８】本発明の他の紫外線照射処理方法のフローチャートを示す図である。
【図９】点灯開始から所定時間が経過した後の放電容器の変形を示す概念図である。
【符号の説明】
【００６３】
１ エキシマランプ
１０ 放電容器
１１ 平坦壁
１２ 平坦壁
１３ 平坦壁
１４ 平坦壁
１５ 湾曲部
１６ 紫外線反射膜
１７ 電極
１８ 電極
２ 筐体
２０ ローラー
３ 規制手段
４ 圧電素子
５ 支持体
６ 給電装置
６１ インバータ回路
６１ａ リード線
６１ｂ リード線
６２ 制御手段
６３ 記憶手段
７ インターロック
８ メイン制御部
９ 警告手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電容器内に形成された密閉空間に放電ガスが封入されると共に、当該密閉空間を挟んで一対の電極が前記放電容器の外表面に形成され、前記放電容器の内面に前記密閉空間内に発生した紫外線を光出射方向に向けて反射する紫外線反射膜が形成されたエキシマランプを用いて、前記放電容器が被処理体から遠ざかる方向に変形することを規制された状態で被処理体に対して紫外線を照射することにより被処理体の表面処理を行う紫外線照射処理方法であって、以下のステップを備えることを特徴とする。
＜第１のステップ＞
前記放電容器に生じる負荷に対応する実測値を求める。
＜第２のステップ＞
前記実測値と前記放電容器に割れが生じる危険性を有する水準の負荷に対応する基準限界値とを対比して、前記エキシマランプの点灯の可否を判断する。
【請求項２】
放電容器内に形成された密閉空間に放電ガスが封入されると共に、当該密閉空間を挟んで一対の電極が前記放電容器の外表面に形成され、前記放電容器の内面に前記密閉空間内に発生した紫外線を光出射方向に向けて反射する紫外線反射膜が形成されたエキシマランプを備えてなり、当該エキシマランプから放射される紫外線を被処理体に照射する紫外線照射処理装置であって、
前記放電容器が前記被処理体から遠ざかる方向へ変形することを規制する規制手段を備えていることを特徴とする紫外線照射処理装置。
【請求項３】
前記紫外線照射処理装置は、前記放電容器が変形しようとすることにより前記規制手段を介して伝えられる負荷を電気信号に変換する変換素子と、前記変換素子から送信される実測値が入力される制御手段と、前記放電容器に割れが生じる危険性を有する水準にある負荷に対応する基準限界値が入力された記憶手段とを備え、
前記制御手段は、前記実測値と前記記憶手段から読み出した基準限界値とを対比して前記エキシマランプの点灯の可否を判断することを特徴とする請求項２に記載の紫外線照射処理装置。
【請求項４】
前記制御手段は、警告手段に接続されており、前記実測値が前記基準限界値を超えたときに警告を発するように制御することを特徴とする請求項３に記載の紫外線照射処理装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記実測値が前記基準限界値を超えたときに前記エキシマランプへの給電を停止するように制御することを特徴とする請求項３に記載の紫外線照射処理装置。
【請求項６】
前記記憶手段には、前記基準限界値を下回る水準の基準中間値が入力されており、
前記制御手段は、警告手段に接続されており、前記実測値と前記記憶手段から読み出した基準中間値とを対比して、前記実測値が前記基準中間値を超えたときに警告を発するように制御することを特徴とする請求項３に記載の紫外線照射処理装置。
【請求項７】
前記放電容器を構成するシリカガラスは、シリカガラス中のＮａ濃度が０．２ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射処理方法及び請求項２乃至請求項６に記載の紫外線照射処理装置。
【請求項１】
放電容器内に形成された密閉空間に放電ガスが封入されると共に、当該密閉空間を挟んで一対の電極が前記放電容器の外表面に形成され、前記放電容器の内面に前記密閉空間内に発生した紫外線を光出射方向に向けて反射する紫外線反射膜が形成されたエキシマランプを用いて、前記放電容器が被処理体から遠ざかる方向に変形することを規制された状態で被処理体に対して紫外線を照射することにより被処理体の表面処理を行う紫外線照射処理方法であって、以下のステップを備えることを特徴とする。
＜第１のステップ＞
前記放電容器に生じる負荷に対応する実測値を求める。
＜第２のステップ＞
前記実測値と前記放電容器に割れが生じる危険性を有する水準の負荷に対応する基準限界値とを対比して、前記エキシマランプの点灯の可否を判断する。
【請求項２】
放電容器内に形成された密閉空間に放電ガスが封入されると共に、当該密閉空間を挟んで一対の電極が前記放電容器の外表面に形成され、前記放電容器の内面に前記密閉空間内に発生した紫外線を光出射方向に向けて反射する紫外線反射膜が形成されたエキシマランプを備えてなり、当該エキシマランプから放射される紫外線を被処理体に照射する紫外線照射処理装置であって、
前記放電容器が前記被処理体から遠ざかる方向へ変形することを規制する規制手段を備えていることを特徴とする紫外線照射処理装置。
【請求項３】
前記紫外線照射処理装置は、前記放電容器が変形しようとすることにより前記規制手段を介して伝えられる負荷を電気信号に変換する変換素子と、前記変換素子から送信される実測値が入力される制御手段と、前記放電容器に割れが生じる危険性を有する水準にある負荷に対応する基準限界値が入力された記憶手段とを備え、
前記制御手段は、前記実測値と前記記憶手段から読み出した基準限界値とを対比して前記エキシマランプの点灯の可否を判断することを特徴とする請求項２に記載の紫外線照射処理装置。
【請求項４】
前記制御手段は、警告手段に接続されており、前記実測値が前記基準限界値を超えたときに警告を発するように制御することを特徴とする請求項３に記載の紫外線照射処理装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記実測値が前記基準限界値を超えたときに前記エキシマランプへの給電を停止するように制御することを特徴とする請求項３に記載の紫外線照射処理装置。
【請求項６】
前記記憶手段には、前記基準限界値を下回る水準の基準中間値が入力されており、
前記制御手段は、警告手段に接続されており、前記実測値と前記記憶手段から読み出した基準中間値とを対比して、前記実測値が前記基準中間値を超えたときに警告を発するように制御することを特徴とする請求項３に記載の紫外線照射処理装置。
【請求項７】
前記放電容器を構成するシリカガラスは、シリカガラス中のＮａ濃度が０．２ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射処理方法及び請求項２乃至請求項６に記載の紫外線照射処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−２３８８８０（Ｐ２００９−２３８８８０Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８０７１４（Ｐ２００８−８０７１４）
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Ｆターム（参考）】
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