2016年01月06日 [Default]
エムディコムのエキシマランプ
現在実用化されているエキシマランプは真空紫外光の用途が主で、そのうちでもキセノンエキシマランプの172nmがほとんどで、その際発生するオゾンと併用される場合が多い。その用途は多岐にわたり、ガラス基板等の表面に付着した有機物等を除去する光洗浄や、リソグラフィーのレジストのアッシング、シリコンゴムやフッ素樹脂の表面改質、光CVDによるSiO２膜の作成などがある。ここでは一例として広く行なわれているガラス板の表面の光洗浄について、接触角による評価結果を図８に示す。ランプとしては172nmのキセノンエキシマランプを用い、185nmを出す低圧水銀ランプの結果と比較して示す。
エキシマランプは約15秒の照射で接触角がほとんどゼロに成るが、低圧水銀ランプでは220秒掛かっている。
現在実用化されているエキシマランプは真空紫外光の用途が主で、そのうちでもキセノンエキシマランプの172nmがほとんどで、その際発生するオゾンと併用される場合が多い。その用途は多岐にわたり、ガラス基板等の表面に付着した有機物等を除去する光洗浄や、リソグラフィーのレジストのアッシング、シリコンゴムやフッ素樹脂の表面改質、光CVDによるSiO２膜の作成などがある。ここでは一例として広く行なわれているガラス板の表面の光洗浄について、接触角による評価結果を図８に示す。ランプとしては172nmのキセノンエキシマランプを用い、185nmを出す低圧水銀ランプの結果と比較して示す。
エキシマランプは約15秒の照射で接触角がほとんどゼロに成るが、低圧水銀ランプでは220秒掛かっている。
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現在実用化されているランプのほとんどは図２に示したような二重円筒型である。大きな管径の石英の外管とその中に同軸に挿入した内管の両端を閉じてドーナツ状の放電空間を形成し、内管の内面と外管の外面に電極を設けて点灯する。
距離が非常に短くなければ、真空紫外光は非照射物まで到達しない。通常は3mm程度以下にする。しかし、ランプの外形は25mm程度あるので、それでも大気中に吸収される光は多い。そこで図4のように石英の窓を付けた灯具にランプを入れ、灯具内を窒素などの真空紫外光を吸収しないガスで満たす方法が広く使用されている。石英窓と非照射面の間は3mm程度で大気中である。
この方法は非照射物に到達する紫外線量は確かに増すが、欠点もある。それは高価な石英の板を使用することである。しかも、石英の板は真空紫外光により劣化するため、石英の真空紫外光の透過率が低下し、一定の使用時間ごとに交換しないと破損する恐れもある。即ちランニングコストにも響いてくる。
そのため最近では石英窓を使用しない方法が増えてきている。
石英窓を使用しないで真空紫外光をより有効に使用する方法として、ランプの周りに窒素を流す方法がある。幸いにして、必要な量のオゾンを作るためには酸素の量は大気中よりかなり少ない量で十分である。わずかな酸素量が維持出来れば良いわけで、この方法なら十分な照度も得られる。
距離が非常に短くなければ、真空紫外光は非照射物まで到達しない。通常は3mm程度以下にする。しかし、ランプの外形は25mm程度あるので、それでも大気中に吸収される光は多い。そこで図4のように石英の窓を付けた灯具にランプを入れ、灯具内を窒素などの真空紫外光を吸収しないガスで満たす方法が広く使用されている。石英窓と非照射面の間は3mm程度で大気中である。
この方法は非照射物に到達する紫外線量は確かに増すが、欠点もある。それは高価な石英の板を使用することである。しかも、石英の板は真空紫外光により劣化するため、石英の真空紫外光の透過率が低下し、一定の使用時間ごとに交換しないと破損する恐れもある。即ちランニングコストにも響いてくる。
そのため最近では石英窓を使用しない方法が増えてきている。
石英窓を使用しないで真空紫外光をより有効に使用する方法として、ランプの周りに窒素を流す方法がある。幸いにして、必要な量のオゾンを作るためには酸素の量は大気中よりかなり少ない量で十分である。わずかな酸素量が維持出来れば良いわけで、この方法なら十分な照度も得られる。
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・エムディコムのエキシマランプ
従来の光源ではレーザなどの高価な装置を除き、真空紫外領域に強い発光が得られるものが無かった。図1に示したようにエキシマランプには200nm以下の真空紫外領域に発光するものが幾つかある。中でもキセノンのエキシマランプは石英を透過する172nm前後の光を強力に発光する為、石英を使
うことによりランプの製造が比較的容易になる。このような理由から、現在最も多く使用されているエキシマランプはキセノンエキシマランプである。
しかし、真空紫外を扱うには幾つかの重要なこと
がある。第一はこの領域はSchumann-Runge帯と呼ばれる非常に強い酸素の吸収があることである。
図２に大気中の172nmの直線透過率を示す。7mm程度で1/10になる。第二は光を吸収した酸素は分解し、オゾンを形成する。大気中でランプを使用する場合はこのことを十分考慮する必要がある。オゾンは人体に有害である。従って、居所排気等が必要になる。しかし、光洗浄の場合は有機物を分解するには真空紫外光とオゾンの両方が必要と考えられている。従って、酸素を完全に除去するわけにはいかない。
従来の光源ではレーザなどの高価な装置を除き、真空紫外領域に強い発光が得られるものが無かった。図1に示したようにエキシマランプには200nm以下の真空紫外領域に発光するものが幾つかある。中でもキセノンのエキシマランプは石英を透過する172nm前後の光を強力に発光する為、石英を使
うことによりランプの製造が比較的容易になる。このような理由から、現在最も多く使用されているエキシマランプはキセノンエキシマランプである。
しかし、真空紫外を扱うには幾つかの重要なこと
がある。第一はこの領域はSchumann-Runge帯と呼ばれる非常に強い酸素の吸収があることである。
図２に大気中の172nmの直線透過率を示す。7mm程度で1/10になる。第二は光を吸収した酸素は分解し、オゾンを形成する。大気中でランプを使用する場合はこのことを十分考慮する必要がある。オゾンは人体に有害である。従って、居所排気等が必要になる。しかし、光洗浄の場合は有機物を分解するには真空紫外光とオゾンの両方が必要と考えられている。従って、酸素を完全に除去するわけにはいかない。
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エムディコムのエキシマランプとは
エキシマ発光を得るには誘電体バリア放電を用る方法が知られている。
誘電体バリア放電とは
両電極間に誘電体（エキシマランプの場合は透明石英）を介してガス空間を配し、電極に数10kHzの高周波高電圧を印加することによりガス空間に生じる、雷に似た非常に細いmicro dischargeと呼ばれる放電で、micro dischargeのストリーマが管壁（誘電体）に達すると誘電体表面に電荷が溜まるため、micro dischargeは消滅する。このmicro dischargeが管壁全体に広がり、生成・消滅を繰り返している放電である。このため肉眼でも分る光のチラツキを生じる。また、非常に温度の高いストリーマが局所的に直接管壁に達するため、管壁の劣化を早める可能性もある。効率よくエキシマ発光を得る方法としては、誘電体バリア放電以外に無電極電界放電でも可能
なことが最近判って来た。
容量性結合による無電極電界放電で、別名RF放電とも呼ばれる。ランプと電極およびその配置は基本的には誘電体バリア放電と同じで良いが、両極間に印加される高周波は数MHzで点灯される。放電は周波数を調整することにより、micro dischargeでは無く、管全体に一様に広がるグロー放電になる。明らかに両者は異なる放電で、そのことは電流波形からも確認できる。
無電極電界放電はこのように空間的にまた時間的に一様な放電が得られるため、チラツキが無い長寿命のランプが得られる。
エキシマ発光を得るには誘電体バリア放電を用る方法が知られている。
誘電体バリア放電とは
両電極間に誘電体（エキシマランプの場合は透明石英）を介してガス空間を配し、電極に数10kHzの高周波高電圧を印加することによりガス空間に生じる、雷に似た非常に細いmicro dischargeと呼ばれる放電で、micro dischargeのストリーマが管壁（誘電体）に達すると誘電体表面に電荷が溜まるため、micro dischargeは消滅する。このmicro dischargeが管壁全体に広がり、生成・消滅を繰り返している放電である。このため肉眼でも分る光のチラツキを生じる。また、非常に温度の高いストリーマが局所的に直接管壁に達するため、管壁の劣化を早める可能性もある。効率よくエキシマ発光を得る方法としては、誘電体バリア放電以外に無電極電界放電でも可能
なことが最近判って来た。
容量性結合による無電極電界放電で、別名RF放電とも呼ばれる。ランプと電極およびその配置は基本的には誘電体バリア放電と同じで良いが、両極間に印加される高周波は数MHzで点灯される。放電は周波数を調整することにより、micro dischargeでは無く、管全体に一様に広がるグロー放電になる。明らかに両者は異なる放電で、そのことは電流波形からも確認できる。
無電極電界放電はこのように空間的にまた時間的に一様な放電が得られるため、チラツキが無い長寿命のランプが得られる。
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エムディコムのエキシマランプの特徴
エキシマランプの主な特徴を上げると下記のようなことが考えられる。
a)ランプの効率が高い
放射が一つの波長に集中し、必要な
光以外がほとんど放射されないので、効率が高い。
b)低温で処理が出来る
余分な光が放射されないので、ワーク
の温度を低く保つことが出来る。
c)瞬時の点灯・点滅が可能
始動・再始動に時間を要さないので、瞬時の点灯点滅が可能である。
d)真空紫外の光源として最適
希ガスエキシマランプは100nm台の真空紫外光源として最適である。
e)豊富な種類の波長の光源が可能
希ガス・ハロゲンガス・水銀などを組み合わせると100〜500nmの間で、ほとんど20〜30nmの間隔で単色光に近い光源が得られる。
エキシマランプの主な特徴を上げると下記のようなことが考えられる。
a)ランプの効率が高い
放射が一つの波長に集中し、必要な
光以外がほとんど放射されないので、効率が高い。
b)低温で処理が出来る
余分な光が放射されないので、ワーク
の温度を低く保つことが出来る。
c)瞬時の点灯・点滅が可能
始動・再始動に時間を要さないので、瞬時の点灯点滅が可能である。
d)真空紫外の光源として最適
希ガスエキシマランプは100nm台の真空紫外光源として最適である。
e)豊富な種類の波長の光源が可能
希ガス・ハロゲンガス・水銀などを組み合わせると100〜500nmの間で、ほとんど20〜30nmの間隔で単色光に近い光源が得られる。
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エムディコムのエキシマランプ
Xe，Kr，Ar，Neなどの希ガスの原子は化学的に結合して分子を作らないため、不活性ガスと呼ばれる。しかし、放電などによりエネルギーを得た希ガスの原子（励起原子）は他の原子と結合して分子を作ることが出来る。こうして出来た分子をエキシマ（excited dimmerの略）という。希ガスがキセノンの場合には
ｅ ＋ Xe → ｅ ＋ Xe*
Xe* ＋ Xe ＋ Xe → Xe2* ＋ Xe
となり、励起されたエキシマ分子であるXe2*が基底状態に遷移するときに172nmのエキシマ光を発光する。基底状態に遷移すると励起原子ではなくなるのでXe原子に解離する。即ち、エキシマには基底状態が存在しない。通常基底状態に遷移する時発光する共鳴線は基底状態の原子に吸収されるいわゆる自己吸収を生じ、強い発光が妨げられるがエキシマにはそれがない。そのためエキシマ光は高い発光効率が得られ、キセノンエキシマランプの場合２０％に達するものも報告されている。
Xe，Kr，Ar，Neなどの希ガスの原子は化学的に結合して分子を作らないため、不活性ガスと呼ばれる。しかし、放電などによりエネルギーを得た希ガスの原子（励起原子）は他の原子と結合して分子を作ることが出来る。こうして出来た分子をエキシマ（excited dimmerの略）という。希ガスがキセノンの場合には
ｅ ＋ Xe → ｅ ＋ Xe*
Xe* ＋ Xe ＋ Xe → Xe2* ＋ Xe
となり、励起されたエキシマ分子であるXe2*が基底状態に遷移するときに172nmのエキシマ光を発光する。基底状態に遷移すると励起原子ではなくなるのでXe原子に解離する。即ち、エキシマには基底状態が存在しない。通常基底状態に遷移する時発光する共鳴線は基底状態の原子に吸収されるいわゆる自己吸収を生じ、強い発光が妨げられるがエキシマにはそれがない。そのためエキシマ光は高い発光効率が得られ、キセノンエキシマランプの場合２０％に達するものも報告されている。
2016年01月04日 [Default]
エムディコム製ランプは照射面側に電極を持たない構造の為、光の遮りがなく、透過や反射損失もほとんどなく効率が高い。
個々のランプホルダーよりランプ管壁に沿って窒素・CDAを噴出し、効率よくオゾンを生成し、少量で均一に酸素濃度制御が可能です。
The structure of lamp can irradiate direct VUV light with out quartz window.
The loss of the optical transmission and the reflection is little and efficiency is high.
The structure becomes simple，and it is possible to low-cost miniaturize it.
2016年01月04日 [Default]
エム・ディ・コムのエキシマ装置
主な用途
・ガラス・フィルム・ウエハ・フォトマスクの洗浄・表面改質
液晶基板・ITO・ポリイミド・PET等の洗浄・改質
膜付・塗布・塗装前の密着性の向上
CVD・コータ・スプレー・エッチング前処理
レジスト残渣・有機物のアッシング
・フィルム・ガラス・樹脂等の張り合わせ
表面活性 張り合わせ前処理 密着・接着性向上
樹脂同士のノリ無・接着剤無接合
PET/PET，PMMA/PMMA，シリコーンゴム等ノリ無し接合 μTAS等
主な用途
・ガラス・フィルム・ウエハ・フォトマスクの洗浄・表面改質
液晶基板・ITO・ポリイミド・PET等の洗浄・改質
膜付・塗布・塗装前の密着性の向上
CVD・コータ・スプレー・エッチング前処理
レジスト残渣・有機物のアッシング
・フィルム・ガラス・樹脂等の張り合わせ
表面活性 張り合わせ前処理 密着・接着性向上
樹脂同士のノリ無・接着剤無接合
PET/PET，PMMA/PMMA，シリコーンゴム等ノリ無し接合 μTAS等
