JP6595281B2 - テンプレート用のプラズマ処理装置、およびテンプレートのプラズマ処理方法 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、テンプレート用のプラズマ処理装置、およびテンプレートのプラズマ処理方法に関する。
微細なパターンを形成する方法として、インプリント法が提案されている。
インプリント法では、レジストなどの被転写物の表面に、パターンが形成された型を押し付け、パターンが形成されている部分とは反対側の面から紫外線などの光を照射して、レジストなどの被転写物を硬化させる。そして被転写物から型を離型することで、パターンを被転写物に転写する。
このようなインプリント法においては、レジストなどの被転写物の表面にパターンを転写するためにテンプレート（モールド、インプリント型、スタンパなどとも称される）が用いられている。
テンプレートは、板状を呈し、石英などから形成されている。
テンプレートの一方の面には、転写に用いられるパターンが設けられている。テンプレートの他方の面には、転写に用いられるパターンと対峙させて凹部（コアアウトなどとも称される）が設けられている。そのため、テンプレートは、転写に用いられるパターンが設けられている部分の厚みが薄くなっている。
この様に、テンプレートは、熱伝導率の低い材料から形成され、また、転写に用いられるパターンが設けられている部分の厚みが薄くなっている。
厚みが薄くなっている部分を有することにより、インプリント工程時に、薄くなっている部分の表面を変形させやすくすることができる。例えば、パターンが形成されている薄い部分を、パターンが広がる方向に変形させ、パターンを被転写物から剥離し易くすることができる。
インプリント法では、レジストなどの被転写物の表面に、パターンが形成された型を押し付け、パターンが形成されている部分とは反対側の面から紫外線などの光を照射して、レジストなどの被転写物を硬化させる。そして被転写物から型を離型することで、パターンを被転写物に転写する。
このようなインプリント法においては、レジストなどの被転写物の表面にパターンを転写するためにテンプレート（モールド、インプリント型、スタンパなどとも称される）が用いられている。
テンプレートは、板状を呈し、石英などから形成されている。
テンプレートの一方の面には、転写に用いられるパターンが設けられている。テンプレートの他方の面には、転写に用いられるパターンと対峙させて凹部（コアアウトなどとも称される）が設けられている。そのため、テンプレートは、転写に用いられるパターンが設けられている部分の厚みが薄くなっている。
この様に、テンプレートは、熱伝導率の低い材料から形成され、また、転写に用いられるパターンが設けられている部分の厚みが薄くなっている。
厚みが薄くなっている部分を有することにより、インプリント工程時に、薄くなっている部分の表面を変形させやすくすることができる。例えば、パターンが形成されている薄い部分を、パターンが広がる方向に変形させ、パターンを被転写物から剥離し易くすることができる。
ここで、インプリント用のテンプレートにおいては、被転写物からの離型性を良くするためにパターンの側壁角度（パターン底部と側壁との角度）は重要な要素である。離型性が良い角度とは、例えば、垂直（９０度）以下の角度とされる。そのため、テンプレートにパターンを形成するためのドライエッチング工程では、側壁角度を制御しやすい、異方性の高いエッチングを行うことが求められる。
この側壁角度を決める要素の一つとして、エッチング時の基板温度がある。プラズマを使用するドライエッチングは、炭素原子とフッ素原子を含むガスから生成されるフロロカーボン系の物質である側壁保護膜をパターンの側壁に付着させながら、イオンエネルギーをテンプレートの母材（石英基板）に衝突させることで行われる。側壁保護膜の厚さが厚い部分ほどエッチングされやすくなり、側壁保護膜の厚さが薄いほどエッチングされにくくなる。一方で、基板温度が低いほど側壁保護膜は生成されやすくなり、基板温度が高いほど側壁保護膜は生成されにくくなる。このように、基板温度によって側壁保護膜の厚さが変化し、側壁保護膜の厚さによってパターンの側壁のエッチングレートが変化するため、側壁角度を制御するためには、基板の温度制御が大きな要因になる。
ここで、テンプレートをプラズマ処理すると、プラズマからの輻射熱によりテンプレートが加熱される。
プラズマからの輻射熱によりテンプレートが加熱されると、厚みの薄い部分の温度が厚みの厚い部分の温度よりも高くなる。この場合、テンプレートは、熱伝導率の低い材料から形成されているので、テンプレート面内で熱が伝導しにくく、厚みの薄い部分の温度と、厚みの厚い部分の温度の差が大きくなる。
従来、プラズマを使用するドライエッチングにおいての温度制御として、例えば、半導体ウェーハのドライエッチングにおいての温度制御では、静電チャックと伝熱ガスが併用される。これは、冷媒循環により冷却した電極に、半導体ウェーハを静電チャックで吸着しながら、かつ半導体ウェーハの裏面から伝熱ガスで圧力を高めることで熱伝導率を高めて冷却などの温度制御を行うものである。
しかしながら、冷却した電極に載置してテンプレートの裏面から冷却を行う場合、プラズマからの輻射熱により加熱されるテンプレートの厚い部分と薄い部分の温度の変化率が異なるため、効率よく薄い部分の冷却を行うことができない。
また、石英基板（テンプレート）のドライエッチングにおける温度制御は、例えば間欠エッチングを用いるものがある。間欠エッチングは、プラズマの輻射熱によって基板温度が上がったらプラズマを停止させて、基板温度が下がったらプラズマを再着火させ、処理を再開させることを繰り返す技術である（例えば、特許文献１を参照）。また、予め基板をマイナス数十℃まで事前冷却してからプラズマを着火し、ドライエッチングを行うものがある。
しかしながら、間欠エッチングや事前冷却を行う場合、処理中の石英基板の温度は制御しないため、処理中の石英基板の温度変化を制御することはできない。
このように、事前冷却や間欠エッチングなど、プラズマを着火していない時に冷却を行った場合、プラズマを着火している処理中の石英基板の温度変化には対応できない。また、プラズマを着火しているプラズマ処理中に、冷却した電極に載置して石英基板を冷却した場合でも、石英基板の厚みの厚い部分と厚みの薄い部分を一様に冷却するため、プラズマ処理中の厚みの薄い部分の温度変化に対応することができない。このため、処理中の温度の変化により、側壁保護膜の付着量が変化し、側壁の角度が精度よく制御できなくなる。
このように、プラズマ処理中におけるテンプレートの厚みの薄い部分の温度制御における課題は従来の冷却技術では解決できないものであった。
そこで、プラズマ処理中に、テンプレートの厚みの薄い部分を効率的に冷却することができる技術の開発が望まれていた。
この側壁角度を決める要素の一つとして、エッチング時の基板温度がある。プラズマを使用するドライエッチングは、炭素原子とフッ素原子を含むガスから生成されるフロロカーボン系の物質である側壁保護膜をパターンの側壁に付着させながら、イオンエネルギーをテンプレートの母材（石英基板）に衝突させることで行われる。側壁保護膜の厚さが厚い部分ほどエッチングされやすくなり、側壁保護膜の厚さが薄いほどエッチングされにくくなる。一方で、基板温度が低いほど側壁保護膜は生成されやすくなり、基板温度が高いほど側壁保護膜は生成されにくくなる。このように、基板温度によって側壁保護膜の厚さが変化し、側壁保護膜の厚さによってパターンの側壁のエッチングレートが変化するため、側壁角度を制御するためには、基板の温度制御が大きな要因になる。
ここで、テンプレートをプラズマ処理すると、プラズマからの輻射熱によりテンプレートが加熱される。
プラズマからの輻射熱によりテンプレートが加熱されると、厚みの薄い部分の温度が厚みの厚い部分の温度よりも高くなる。この場合、テンプレートは、熱伝導率の低い材料から形成されているので、テンプレート面内で熱が伝導しにくく、厚みの薄い部分の温度と、厚みの厚い部分の温度の差が大きくなる。
従来、プラズマを使用するドライエッチングにおいての温度制御として、例えば、半導体ウェーハのドライエッチングにおいての温度制御では、静電チャックと伝熱ガスが併用される。これは、冷媒循環により冷却した電極に、半導体ウェーハを静電チャックで吸着しながら、かつ半導体ウェーハの裏面から伝熱ガスで圧力を高めることで熱伝導率を高めて冷却などの温度制御を行うものである。
しかしながら、冷却した電極に載置してテンプレートの裏面から冷却を行う場合、プラズマからの輻射熱により加熱されるテンプレートの厚い部分と薄い部分の温度の変化率が異なるため、効率よく薄い部分の冷却を行うことができない。
また、石英基板（テンプレート）のドライエッチングにおける温度制御は、例えば間欠エッチングを用いるものがある。間欠エッチングは、プラズマの輻射熱によって基板温度が上がったらプラズマを停止させて、基板温度が下がったらプラズマを再着火させ、処理を再開させることを繰り返す技術である（例えば、特許文献１を参照）。また、予め基板をマイナス数十℃まで事前冷却してからプラズマを着火し、ドライエッチングを行うものがある。
しかしながら、間欠エッチングや事前冷却を行う場合、処理中の石英基板の温度は制御しないため、処理中の石英基板の温度変化を制御することはできない。
このように、事前冷却や間欠エッチングなど、プラズマを着火していない時に冷却を行った場合、プラズマを着火している処理中の石英基板の温度変化には対応できない。また、プラズマを着火しているプラズマ処理中に、冷却した電極に載置して石英基板を冷却した場合でも、石英基板の厚みの厚い部分と厚みの薄い部分を一様に冷却するため、プラズマ処理中の厚みの薄い部分の温度変化に対応することができない。このため、処理中の温度の変化により、側壁保護膜の付着量が変化し、側壁の角度が精度よく制御できなくなる。
このように、プラズマ処理中におけるテンプレートの厚みの薄い部分の温度制御における課題は従来の冷却技術では解決できないものであった。
そこで、プラズマ処理中に、テンプレートの厚みの薄い部分を効率的に冷却することができる技術の開発が望まれていた。
本発明が解決しようとする課題は、プラズマ処理中に、テンプレートの厚みの薄い部分を効率的に冷却することができるテンプレート用のプラズマ処理装置、およびテンプレートのプラズマ処理方法を提供することである。
実施形態に係るテンプレート用のプラズマ処理装置は、基体と、前記基体の一方の面に設けられたパターンと、前記基体の前記パターンが設けられた側とは反対側の面に開口し、前記パターンと対峙する凹部を有するテンプレートをプラズマ処理するテンプレート用のプラズマ処理装置である。
このテンプレート用のプラズマ処理装置は、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な処理容器と、前記処理容器の内部を所定の圧力まで減圧する減圧部と、前記処理容器の内部のプラズマを発生させる領域に電磁エネルギーを供給するプラズマ発生部と、前記プラズマを発生させる領域にプロセスガスを供給するガス供給部と、前記処理容器の内部において、前記テンプレートを載置する載置部と、を備えている。
前記載置部は、内部にペルチェ素子が設けられ、前記テンプレートの前記凹部の内部に隙間を介して入り込む第１の冷却部と、
前記ペルチェ素子を冷却する第２の冷却部と、
を有し、
前記ペルチェ素子は、前記第１の冷却部において、前記テンプレートの厚みの薄い部分と対峙する面の近傍に前記ペルチェ素子の吸熱側が前記テンプレートの厚みの薄い部分と対峙するように配置され、前記第２の冷却部は、前記ペルチェ素子の放熱側と対峙するように設けられる。
このテンプレート用のプラズマ処理装置は、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な処理容器と、前記処理容器の内部を所定の圧力まで減圧する減圧部と、前記処理容器の内部のプラズマを発生させる領域に電磁エネルギーを供給するプラズマ発生部と、前記プラズマを発生させる領域にプロセスガスを供給するガス供給部と、前記処理容器の内部において、前記テンプレートを載置する載置部と、を備えている。
前記載置部は、内部にペルチェ素子が設けられ、前記テンプレートの前記凹部の内部に隙間を介して入り込む第１の冷却部と、
前記ペルチェ素子を冷却する第２の冷却部と、
を有し、
前記ペルチェ素子は、前記第１の冷却部において、前記テンプレートの厚みの薄い部分と対峙する面の近傍に前記ペルチェ素子の吸熱側が前記テンプレートの厚みの薄い部分と対峙するように配置され、前記第２の冷却部は、前記ペルチェ素子の放熱側と対峙するように設けられる。
本発明の実施形態によれば、プラズマ処理中に、テンプレートの厚みの薄い部分を効率的に冷却することができるテンプレート用のプラズマ処理装置、およびテンプレートのプラズマ処理方法が提供される。
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
まず、インプリント法に用いられるテンプレート１００について説明する。
図１は、テンプレート１００を例示するための模式断面図である。
図１に示すように、テンプレート１００は、基体１０１とパターン部１０２を有する。 基体１０１は、板状を呈している。
パターン部１０２は、基体１０１の一方の面に設けられている。パターン部１０２は、基体１０１の一方の面から突出している。パターン部１０２の基体１０１側とは反対側の面には、転写に用いられるパターン１０２ａが設けられている。
なお、基体１０１の一方の面から突出するパターン部１０２を例示したが、パターン部１０２は、基体１０１の一方の面から突出していなくてもよい。例えば、パターン部１０２は、基体１０１の一方の面に設けられた領域であってもよい。この場合には、パターン１０２ａは、基体１０１の一方の面の所定の領域に設けられる。
すなわち、テンプレート１００は、基体１０１と、基体１０１の一方の面に設けられたパターン１０２ａと、基体１０１のパターン１０２ａが設けられた側とは反対側の面に開口し、パターン１０２ａと対峙する凹部１０１ａを有していればよい。
凹部１０１ａは例えば、平面視したときに正方形、長方形などの多角形形状や、円形、楕円などの円形状を有することができる。
まず、インプリント法に用いられるテンプレート１００について説明する。
図１は、テンプレート１００を例示するための模式断面図である。
図１に示すように、テンプレート１００は、基体１０１とパターン部１０２を有する。 基体１０１は、板状を呈している。
パターン部１０２は、基体１０１の一方の面に設けられている。パターン部１０２は、基体１０１の一方の面から突出している。パターン部１０２の基体１０１側とは反対側の面には、転写に用いられるパターン１０２ａが設けられている。
なお、基体１０１の一方の面から突出するパターン部１０２を例示したが、パターン部１０２は、基体１０１の一方の面から突出していなくてもよい。例えば、パターン部１０２は、基体１０１の一方の面に設けられた領域であってもよい。この場合には、パターン１０２ａは、基体１０１の一方の面の所定の領域に設けられる。
すなわち、テンプレート１００は、基体１０１と、基体１０１の一方の面に設けられたパターン１０２ａと、基体１０１のパターン１０２ａが設けられた側とは反対側の面に開口し、パターン１０２ａと対峙する凹部１０１ａを有していればよい。
凹部１０１ａは例えば、平面視したときに正方形、長方形などの多角形形状や、円形、楕円などの円形状を有することができる。
また、基体１０１のパターン１０２ａが設けられた側とは反対側の面には、凹部１０１ａが開口している。凹部１０１ａは、パターン１０２ａと対峙している。
凹部１０１ａが設けられているので、パターン１０２ａが設けられている領域における基体１０１の厚みは薄くなっている。
厚みが厚い部分の厚さは、６ｍｍ程度、厚みが薄くなっている部分の厚さは、厚みが厚い部分の厚さの半分以下とすることができる。
基体１０１とパターン部１０２は、一体に形成されている。
基体１０１とパターン部１０２は、例えば、石英などから形成することができる。
凹部１０１ａが設けられているので、パターン１０２ａが設けられている領域における基体１０１の厚みは薄くなっている。
厚みが厚い部分の厚さは、６ｍｍ程度、厚みが薄くなっている部分の厚さは、厚みが厚い部分の厚さの半分以下とすることができる。
基体１０１とパターン部１０２は、一体に形成されている。
基体１０１とパターン部１０２は、例えば、石英などから形成することができる。
次に、インプリント法に用いられるテンプレート１００をプラズマ処理するプラズマ処理装置１について説明する。
図２は、本実施の形態に係るテンプレート用のプラズマ処理装置１を例示するための模式断面図である。
図３は、載置部２を例示するための模式断面図である。
図２は、本実施の形態に係るテンプレート用のプラズマ処理装置１を例示するための模式断面図である。
図３は、載置部２を例示するための模式断面図である。
図２に例示をするテンプレート用のプラズマ処理装置１（以降、単にプラズマ処理装置１と称する）は、高周波電力によってプラズマを励起する。すなわち、高周波エネルギーにより発生させたプラズマＰを用いてプロセスガスＧからプラズマ生成物を生成し、テンプレート１００の処理を行うプラズマ処理装置の一例である。
図２に示すように、プラズマ処理装置１には、載置部２、処理容器３、アンテナ４、電源部５、電源部６、ガス供給部７、減圧部８、温度測定部９および制御部１０などが設けられている。
図２に示すように、プラズマ処理装置１には、載置部２、処理容器３、アンテナ４、電源部５、電源部６、ガス供給部７、減圧部８、温度測定部９および制御部１０などが設けられている。
図３に示すように、テンプレート１００を載置する載置部２は、台座２１、冷却部２２、支持部２３、および電源部２４などを有する。
台座２１は、処理容器３の内部に設けられている。
台座２１は、基台２１ａと絶縁部２１ｂを有する。
基台２１ａは、導電性を有し、熱伝導率の高い材料から形成されている。基台２１ａは、金属などから形成することができる。
基台２１ａの内部には、冷媒が流通する流路２１ａ１が設けられている。冷媒は、例えば、フッ素系熱媒体などとすることができる。
絶縁部２１ｂは、絶縁性を有し、基台２１ａの周縁部分を覆うように設けられている。
台座２１は、処理容器３の内部に設けられている。
台座２１は、基台２１ａと絶縁部２１ｂを有する。
基台２１ａは、導電性を有し、熱伝導率の高い材料から形成されている。基台２１ａは、金属などから形成することができる。
基台２１ａの内部には、冷媒が流通する流路２１ａ１が設けられている。冷媒は、例えば、フッ素系熱媒体などとすることができる。
絶縁部２１ｂは、絶縁性を有し、基台２１ａの周縁部分を覆うように設けられている。
絶縁部２１ｂは、基台２１ａと処理容器３の間に設けられ、基台２１ａと処理容器３の間を絶縁する。絶縁部２１ｂは、例えば、石英などから形成することができる。
冷却部２２は、処理容器３の外部に設けられている。
冷却部２２は、配管を介して基台２１ａの内部に設けられた流路２１ａ１と接続されている。
冷却部２２は、所定の温度の冷媒を流路２１ａ１の内部に供給し、流路２１ａ１の内部を流通した冷媒を回収し、回収した冷媒を冷却して冷媒の温度が所定の範囲内となるようにする。
冷却部２２は、基台２１ａおよび基部２３ａを介して、テンプレート１００の厚みの厚い部分を冷却する。またさらに、冷却部２２は、テンプレート１００の厚みの厚い部分を介して、テンプレート１００の厚みの薄い部分を間接的に冷却する。
すなわち、冷却部２２は、主に、テンプレート１００の厚みの厚い部分を冷却する。
また、冷却部２２は、後述するペルチェ素子（Peltier device）２３ｃから放出された熱を除去する。すなわち、冷却部２２は、ペルチェ素子２３ｃを冷却する。
冷却部２２は、例えば、冷媒を収納するタンク、冷媒を流路２１ａ１に供給するポンプ、タンクに収納された冷媒を所定の温度まで冷却する冷却装置などを有するものとすることができる。
冷却部２２は、配管を介して基台２１ａの内部に設けられた流路２１ａ１と接続されている。
冷却部２２は、所定の温度の冷媒を流路２１ａ１の内部に供給し、流路２１ａ１の内部を流通した冷媒を回収し、回収した冷媒を冷却して冷媒の温度が所定の範囲内となるようにする。
冷却部２２は、基台２１ａおよび基部２３ａを介して、テンプレート１００の厚みの厚い部分を冷却する。またさらに、冷却部２２は、テンプレート１００の厚みの厚い部分を介して、テンプレート１００の厚みの薄い部分を間接的に冷却する。
すなわち、冷却部２２は、主に、テンプレート１００の厚みの厚い部分を冷却する。
また、冷却部２２は、後述するペルチェ素子（Peltier device）２３ｃから放出された熱を除去する。すなわち、冷却部２２は、ペルチェ素子２３ｃを冷却する。
冷却部２２は、例えば、冷媒を収納するタンク、冷媒を流路２１ａ１に供給するポンプ、タンクに収納された冷媒を所定の温度まで冷却する冷却装置などを有するものとすることができる。
支持部２３は、テンプレート１００を支持する。
支持部２３は、基台２１ａに対して着脱可能となっている。支持部２３は、基台２１ａのプラズマＰに面する側に載置されている。この場合、図示しない保持装置により支持部２３が基台２１ａの上に保持されるようにすることもできる。
支持部２３は、基部２３ａ、冷却部２３ｂ、ペルチェ素子２３ｃ、端子２３ｄ、および絶縁部２３ｅを有する。
基部２３ａは、板状を呈し、熱伝導率の高い材料から形成されている。基部２３ａは、例えば、金属などから形成することができる。
基部２３ａの一方の面は、基台２１ａと接触している。基部２３ａの他方の面には、冷却部２３ｂが設けられている。
支持部２３は、基台２１ａに対して着脱可能となっている。支持部２３は、基台２１ａのプラズマＰに面する側に載置されている。この場合、図示しない保持装置により支持部２３が基台２１ａの上に保持されるようにすることもできる。
支持部２３は、基部２３ａ、冷却部２３ｂ、ペルチェ素子２３ｃ、端子２３ｄ、および絶縁部２３ｅを有する。
基部２３ａは、板状を呈し、熱伝導率の高い材料から形成されている。基部２３ａは、例えば、金属などから形成することができる。
基部２３ａの一方の面は、基台２１ａと接触している。基部２３ａの他方の面には、冷却部２３ｂが設けられている。
また、図３に示すように、支持部２３（基部２３ａ）の周縁は、テンプレート１００の周縁よりも中心側にあるようにすることができる。
すなわち、平面視における支持部２３の外形寸法は、テンプレート１００の外形寸法よりも短くすることができる。
この様にすれば、プラズマ生成物により、支持部２３の周縁がエッチングされるのを抑制することができる。
そのため、支持部２３の寿命を延ばすことができる。
すなわち、平面視における支持部２３の外形寸法は、テンプレート１００の外形寸法よりも短くすることができる。
この様にすれば、プラズマ生成物により、支持部２３の周縁がエッチングされるのを抑制することができる。
そのため、支持部２３の寿命を延ばすことができる。
冷却部２３ｂは、基部２３ａから突出し、テンプレート１００を支持部２３に載置した際に凹部１０１ａが位置する領域に設けられている。テンプレート１００を支持部２３に載置した際には、冷却部２３ｂが凹部１０１ａの内部に入り込むようになっている。なお、インプリント用のテンプレートは、インプリント工程時に、テンプレート１００の裏面から、パターン領域に対応する部分に光を照射するため、パターン領域に対応する凹部に傷を与えることを防止したり、パーティクルの付着を抑止する必要がある。そのため、冷却部２３ｂの外形寸法は、凹部１０１ａの寸法よりも僅かに短くなっている。すなわち、冷却部２３ｂと凹部１０１ａとの間には、僅かな隙間がある。冷却部２３ｂは、平面視したときに、凹部１０１ａと相似形状を有することができる。
冷却部２３ｂは、熱伝導率の高い材料から形成されている。冷却部２３ｂは、例えば、金属などから形成することができる。
基部２３ａと冷却部２３ｂは、一体に形成することもできるし、別々に形成した後に接合することもできる。
テンプレート１００の厚みの厚い部分は、基部２３ａと接触している。テンプレート１００の厚みの薄い部分は、冷却部２３ｂと対峙している。
基部２３ａと冷却部２３ｂは、一体に形成することもできるし、別々に形成した後に接合することもできる。
テンプレート１００の厚みの厚い部分は、基部２３ａと接触している。テンプレート１００の厚みの薄い部分は、冷却部２３ｂと対峙している。
ペルチェ素子２３ｃは、冷却部２３ｂの内部に設けられている。ペルチェ素子２３ｃは、冷却部２３ｂの基部２３ａ側とは反対側の面（頂面）の近傍に設けられている。ペルチェ素子２３ｃは、テンプレート１００の厚みの薄い部分と対峙するように設けられている。ペルチェ素子２３ｃの吸熱側は、テンプレート１００の厚みの薄い部分と対峙するようになっている。ペルチェ素子２３ｃの放熱側は、冷媒が流通する基台２１ａと対峙するようになっている。
ペルチェ素子２３ｃは、主に、テンプレート１００の厚みの薄い部分を冷却する。
ペルチェ素子２３ｃは、主に、テンプレート１００の厚みの薄い部分を冷却する。
端子２３ｄは、ペルチェ素子２３ｃと後述する接続部２４ａとを電気的に接続する。
端子２３ｄは、導電性材料から形成され、２つ設けられている。
端子２３ｄは、ペルチェ素子２３ｃと、基部２３ａの冷却部２３ｂ側とは反対側の面との間に設けられている。
端子２３ｄの一方の端部は、ペルチェ素子２３ｃの電極に電気的に接続されている。
端子２３ｄの他方の端部は、基部２３ａから露出している。そのため、外部から端子２３ｄを介してペルチェ素子２３ｃに電力を印加することができる。
端子２３ｄは、導電性材料から形成され、２つ設けられている。
端子２３ｄは、ペルチェ素子２３ｃと、基部２３ａの冷却部２３ｂ側とは反対側の面との間に設けられている。
端子２３ｄの一方の端部は、ペルチェ素子２３ｃの電極に電気的に接続されている。
端子２３ｄの他方の端部は、基部２３ａから露出している。そのため、外部から端子２３ｄを介してペルチェ素子２３ｃに電力を印加することができる。
絶縁部２３ｅは、端子２３ｄと基部２３ａの間、および端子２３ｄと冷却部２３ｂの間に設けられている。
絶縁部２３ｅは、絶縁性材料から形成され、端子２３ｄと基部２３ａの間、および端子２３ｄと冷却部２３ｂの間を絶縁している。
絶縁部２３ｅは、絶縁性材料から形成され、端子２３ｄと基部２３ａの間、および端子２３ｄと冷却部２３ｂの間を絶縁している。
なお、支持部２３が基台２１ａに対して着脱可能な場合を例示したが、支持部２３と基台２１ａが一体となっていてもよい。その様にすれば、基部２３ａや、接続部２４ａなどが不要となるので、構成の簡略化を図ることができる。
ただし、支持部２３が基台２１ａに対して着脱可能となっていれば、種々のテンプレート１００に対する対応が容易となる。
冷却部２３ｂは、テンプレート１００の凹部１０１ａよりも僅かに小さいものとすることが好ましい。この場合、支持部２３と基台２１ａが一体となっていれば、設けられている冷却部２３ｂが凹部１０１ａに適さない場合も生じ得る。
これに対して、支持部２３が基台２１ａに対して着脱可能となっていれば、適切な大きさの冷却部２３ｂを有する支持部２３に取り替えることで、種々のテンプレート１００に対応することができる。
また、テンプレート１００を支持部２３に支持させた状態で搬送することができるので、テンプレート１００の取り扱いが容易となり、また、テンプレート１００の破損も抑制することができる。
ただし、支持部２３が基台２１ａに対して着脱可能となっていれば、種々のテンプレート１００に対する対応が容易となる。
冷却部２３ｂは、テンプレート１００の凹部１０１ａよりも僅かに小さいものとすることが好ましい。この場合、支持部２３と基台２１ａが一体となっていれば、設けられている冷却部２３ｂが凹部１０１ａに適さない場合も生じ得る。
これに対して、支持部２３が基台２１ａに対して着脱可能となっていれば、適切な大きさの冷却部２３ｂを有する支持部２３に取り替えることで、種々のテンプレート１００に対応することができる。
また、テンプレート１００を支持部２３に支持させた状態で搬送することができるので、テンプレート１００の取り扱いが容易となり、また、テンプレート１００の破損も抑制することができる。
電源部２４は、接続部２４ａ、絶縁部２４ｂ、フィルタ２４ｃ、フィルタ２４ｄ、および直流電源２４ｅを有する。
接続部２４ａは、導電性を有し、２つ設けられている。
接続部２４ａは、基台２１ａの内部に設けられている。
接続部２４ａの一方の端部は、基台２１ａの支持部２３が載置される側の面に露出している。接続部２４ａの一方の端部は、端子２３ｄと接触するようになっている。
この場合、接続部２４ａの一方の端部は、弾性力により端子２３ｄに押し付けられるようにすることが好ましい。接続部２４ａは、例えば、コンタクトプローブなどとすることができる。
接続部２４ａの他方の端部は、フィルタ２４ｃ（フィルタ２４ｄ）を介して直流電源２４ｅと電気的に接続されている。
接続部２４ａは、導電性を有し、２つ設けられている。
接続部２４ａは、基台２１ａの内部に設けられている。
接続部２４ａの一方の端部は、基台２１ａの支持部２３が載置される側の面に露出している。接続部２４ａの一方の端部は、端子２３ｄと接触するようになっている。
この場合、接続部２４ａの一方の端部は、弾性力により端子２３ｄに押し付けられるようにすることが好ましい。接続部２４ａは、例えば、コンタクトプローブなどとすることができる。
接続部２４ａの他方の端部は、フィルタ２４ｃ（フィルタ２４ｄ）を介して直流電源２４ｅと電気的に接続されている。
絶縁部２４ｂは、接続部２４ａと基台２１ａの間に設けられている。
絶縁部２４ｂは、絶縁性材料から形成され、接続部２４ａと基台２１ａの間を絶縁している。
絶縁部２４ｂは、絶縁性材料から形成され、接続部２４ａと基台２１ａの間を絶縁している。
フィルタ２４ｃは、直流電源２４ｅの正極と接続部２４ａの間に設けられている。
フィルタ２４ｄは、直流電源２４ｅの負極と接続部２４ａの間に設けられている。
フィルタ２４ｃおよびフィルタ２４ｄは、電源部６により基台２１ａに印加された高周波電力が直流電源２４ｅに伝わるのを防止する。
直流電源２４ｅは、フィルタ２４ｃ、フィルタ２４ｄ、接続部２４ａ、および端子２３ｄを介して、ペルチェ素子２３ｃに直流電力を印加する。
フィルタ２４ｄは、直流電源２４ｅの負極と接続部２４ａの間に設けられている。
フィルタ２４ｃおよびフィルタ２４ｄは、電源部６により基台２１ａに印加された高周波電力が直流電源２４ｅに伝わるのを防止する。
直流電源２４ｅは、フィルタ２４ｃ、フィルタ２４ｄ、接続部２４ａ、および端子２３ｄを介して、ペルチェ素子２３ｃに直流電力を印加する。
処理容器３は、円筒形状を呈する側壁と、側壁の一方の端部を塞ぐ底面と、側壁の他方の端部に設けられた透過窓３ａを有する。
側壁と底面は、例えば、アルミニウム合金などから形成することができる。
透過窓３ａは、平板状を呈し、高周波エネルギーに対する透過率が高く、プラズマ処理時にエッチングされにくい材料から形成されている。透過窓３ａは、例えば、石英などから形成することができる。
処理容器３は、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能となっている。
側壁と底面は、例えば、アルミニウム合金などから形成することができる。
透過窓３ａは、平板状を呈し、高周波エネルギーに対する透過率が高く、プラズマ処理時にエッチングされにくい材料から形成されている。透過窓３ａは、例えば、石英などから形成することができる。
処理容器３は、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能となっている。
アンテナ４は、透過窓３ａを介してプラズマＰを発生させる領域に高周波エネルギー（電磁エネルギー）を供給する。供給された高周波エネルギーにより、プラズマＰが発生する。
電源部５は、アンテナ４と電気的に接続されている。電源部５は、１００ＫＨｚ〜１００ＭＨｚ程度の高周波電力をアンテナ４に印加する。
本実施の形態においては、アンテナ４、および電源部５がプラズマＰを発生させる領域に電磁エネルギーを供給するプラズマ発生部となる。
電源部５は、アンテナ４と電気的に接続されている。電源部５は、１００ＫＨｚ〜１００ＭＨｚ程度の高周波電力をアンテナ４に印加する。
本実施の形態においては、アンテナ４、および電源部５がプラズマＰを発生させる領域に電磁エネルギーを供給するプラズマ発生部となる。
電源部６は、いわゆるバイアス制御用の高周波電源である。すなわち、電源部６は、支持部２３に支持されたテンプレート１００にイオンを引き込むための電界を形成する。
電源部６は、高周波電源６ａと整合器６ｂを有する。
高周波電源６ａは、整合器６ｂを介して基台２１ａと電気的に接続されている。
高周波電源６ａは、イオンを引き込むのに適した比較的低い周波数（例えば、１３．５６ＭＨｚ以下の周波数）を有する高周波電力を基台２１ａに印加する。
整合器６ｂは、高周波電源６ａ側のインピーダンスと、プラズマＰ側のインピーダンスとの間で整合をとるための整合回路を有する。
電源部６は、高周波電源６ａと整合器６ｂを有する。
高周波電源６ａは、整合器６ｂを介して基台２１ａと電気的に接続されている。
高周波電源６ａは、イオンを引き込むのに適した比較的低い周波数（例えば、１３．５６ＭＨｚ以下の周波数）を有する高周波電力を基台２１ａに印加する。
整合器６ｂは、高周波電源６ａ側のインピーダンスと、プラズマＰ側のインピーダンスとの間で整合をとるための整合回路を有する。
ガス供給部７は、処理容器３内のプラズマＰを発生させる領域にプロセスガスＧを供給する。
ガス供給部７は、例えば、高圧のプロセスガスＧが収納された収納部７ａと、プロセスガスＧの流量を制御する流量制御部７ｂを有する。
収納部７ａは、流量制御部７ｂを介して処理容器３の側壁上部に接続されている。
プラズマ処理を行う際には、収納部７ａから流量制御部７ｂを介して処理容器３内のプラズマＰを発生させる領域に、所定の流量のプロセスガスＧが供給される。
石英から形成されたテンプレート１００をエッチングする場合には、プロセスガスＧは、例えば、フッ素元素を含むガスとすることができる。プロセスガスＧは、例えば、ＣＨＦ３などとすることができる。
流量制御部７ｂは、例えば、マスフローコントローラ（Mass Flow Controller）などとすることができる。
ガス供給部７は、例えば、高圧のプロセスガスＧが収納された収納部７ａと、プロセスガスＧの流量を制御する流量制御部７ｂを有する。
収納部７ａは、流量制御部７ｂを介して処理容器３の側壁上部に接続されている。
プラズマ処理を行う際には、収納部７ａから流量制御部７ｂを介して処理容器３内のプラズマＰを発生させる領域に、所定の流量のプロセスガスＧが供給される。
石英から形成されたテンプレート１００をエッチングする場合には、プロセスガスＧは、例えば、フッ素元素を含むガスとすることができる。プロセスガスＧは、例えば、ＣＨＦ３などとすることができる。
流量制御部７ｂは、例えば、マスフローコントローラ（Mass Flow Controller）などとすることができる。
減圧部８は、ポンプ８ａと、圧力制御部８ｂを有する。
ポンプ８ａは、圧力制御部８ｂを介して、処理容器３の底面に接続されている。
プラズマ処理を行う際には、減圧部８は、処理容器３の内部を所定の圧力にまで減圧する。この場合、ポンプ８ａは、処理容器３の内部のガスを排気する。後述する制御部１０は、処理容器３の内圧を検出する図示しない圧力計の出力に基づいて、圧力制御部８ｂを制御して、処理容器３の内圧が所定の圧力となるようにする。
ポンプ８ａは、例えば、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）などとすることができる。
圧力制御部８ｂは、例えば、ＡＰＣ（Auto Pressure Controller）などとすることができる。
ポンプ８ａは、圧力制御部８ｂを介して、処理容器３の底面に接続されている。
プラズマ処理を行う際には、減圧部８は、処理容器３の内部を所定の圧力にまで減圧する。この場合、ポンプ８ａは、処理容器３の内部のガスを排気する。後述する制御部１０は、処理容器３の内圧を検出する図示しない圧力計の出力に基づいて、圧力制御部８ｂを制御して、処理容器３の内圧が所定の圧力となるようにする。
ポンプ８ａは、例えば、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）などとすることができる。
圧力制御部８ｂは、例えば、ＡＰＣ（Auto Pressure Controller）などとすることができる。
温度測定部９は、テンプレート１００の温度を測定する。
この場合、温度測定部９は、テンプレート１００の厚みの厚い部分の温度と、テンプレート１００の厚みの薄い部分の温度を測定するものとすることができる。
例えば、温度測定部９は、処理容器３の側壁に設けられた検出窓３ｂを介して、テンプレート１００の厚みの厚い部分の温度と、テンプレート１００の厚みの薄い部分の温度を測定するものとすることができる。この場合、温度測定部９は、赤外線放射温度計などとすることができる。
なお、温度測定部９の配置や測定方式は例示をしたものに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。例えば、温度測定部９は、基台２１ａ、基部２３ａ、冷却部２３ｂなどに設けられた熱電対などであってもよい。
この場合、温度測定部９は、テンプレート１００の厚みの厚い部分の温度と、テンプレート１００の厚みの薄い部分の温度を測定するものとすることができる。
例えば、温度測定部９は、処理容器３の側壁に設けられた検出窓３ｂを介して、テンプレート１００の厚みの厚い部分の温度と、テンプレート１００の厚みの薄い部分の温度を測定するものとすることができる。この場合、温度測定部９は、赤外線放射温度計などとすることができる。
なお、温度測定部９の配置や測定方式は例示をしたものに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。例えば、温度測定部９は、基台２１ａ、基部２３ａ、冷却部２３ｂなどに設けられた熱電対などであってもよい。
制御部１０は、プラズマ処理装置１に設けられた各要素の動作を制御する。
制御部１０は、例えば、冷却部２２を制御して、所定の温度の冷媒を流路２１ａ１の内部に供給し、流路２１ａ１の内部を流通した冷媒を回収し、回収した冷媒を冷却して冷媒の温度が所定の範囲内となるようにする。すなわち、制御部１０は、冷却部２２を制御して、主に、テンプレート１００の厚みの厚い部分を冷却する。
なお、制御部１０は、テンプレート１００の厚みの厚い部分の温度を測定する温度測定部９からの出力に基づいて、冷却部２２の制御を行うようにすることができる。
また、予めテンプレート１００の厚みの厚い部分の温度上昇レートを測定し、この情報を用いて冷却部２２の制御を行うようにすることもできる。この場合、上述した温度測定部９は省略することができる。
制御部１０は、例えば、冷却部２２を制御して、所定の温度の冷媒を流路２１ａ１の内部に供給し、流路２１ａ１の内部を流通した冷媒を回収し、回収した冷媒を冷却して冷媒の温度が所定の範囲内となるようにする。すなわち、制御部１０は、冷却部２２を制御して、主に、テンプレート１００の厚みの厚い部分を冷却する。
なお、制御部１０は、テンプレート１００の厚みの厚い部分の温度を測定する温度測定部９からの出力に基づいて、冷却部２２の制御を行うようにすることができる。
また、予めテンプレート１００の厚みの厚い部分の温度上昇レートを測定し、この情報を用いて冷却部２２の制御を行うようにすることもできる。この場合、上述した温度測定部９は省略することができる。
制御部１０は、例えば、直流電源２４ｅを制御して、ペルチェ素子２３ｃに電力を印加する。すなわち、制御部１０は、例えば、直流電源２４ｅを制御して、主に、テンプレート１００の厚みの薄い部分を冷却する。
なお、制御部１０は、テンプレート１００の厚みの薄い部分の温度を測定する温度測定部９からの出力に基づいて、直流電源２４ｅの制御を行うようにすることができる。
なお、予めテンプレート１００の厚みの薄い部分の温度上昇レートを測定し、この情報を用いて直流電源２４ｅの制御を行うようにすることもできる。この場合、上述した温度測定部９は省略することができる。
また、後述するように、制御部１０は、プラズマの着火を条件として、冷却部２３ｂの温度を低下させるように制御する。
なお、制御部１０は、テンプレート１００の厚みの薄い部分の温度を測定する温度測定部９からの出力に基づいて、直流電源２４ｅの制御を行うようにすることができる。
なお、予めテンプレート１００の厚みの薄い部分の温度上昇レートを測定し、この情報を用いて直流電源２４ｅの制御を行うようにすることもできる。この場合、上述した温度測定部９は省略することができる。
また、後述するように、制御部１０は、プラズマの着火を条件として、冷却部２３ｂの温度を低下させるように制御する。
制御部１０は、例えば、電源部５を制御して、所定の周波数を有する高周波電力をアンテナ４に印加する。
制御部１０は、例えば、高周波電源６ａを制御して、所定の周波数を有する高周波電力を基台２１ａに印加する。
制御部１０は、例えば、整合器６ｂを制御して、高周波電源６ａ側のインピーダンスと、プラズマＰ側のインピーダンスとの間の整合をとる。
制御部１０は、例えば、流量制御部７ｂを制御して、処理容器３内のプラズマＰを発生させる領域に、所定の流量のプロセスガスＧを供給する。
制御部１０は、例えば、ポンプ８ａと圧力制御部８ｂを制御して、処理容器３の内圧が所定の圧力となるようにする。
制御部１０は、例えば、高周波電源６ａを制御して、所定の周波数を有する高周波電力を基台２１ａに印加する。
制御部１０は、例えば、整合器６ｂを制御して、高周波電源６ａ側のインピーダンスと、プラズマＰ側のインピーダンスとの間の整合をとる。
制御部１０は、例えば、流量制御部７ｂを制御して、処理容器３内のプラズマＰを発生させる領域に、所定の流量のプロセスガスＧを供給する。
制御部１０は、例えば、ポンプ８ａと圧力制御部８ｂを制御して、処理容器３の内圧が所定の圧力となるようにする。
次に、プラズマ処理装置１の作用とともに、本実施の形態に係るテンプレートのプラズマ処理方法について説明する。
プラズマ処理を行う際には、まず、図示しない搬送装置により、テンプレート１００が支持部２３に支持された状態で、処理容器３の内部に搬入される。
なお、支持部２３と基台２１ａが一体となっている場合には、図示しない搬送装置により、テンプレート１００が、処理容器３の内部に搬入される。
プラズマ処理を行う際には、まず、図示しない搬送装置により、テンプレート１００が支持部２３に支持された状態で、処理容器３の内部に搬入される。
なお、支持部２３と基台２１ａが一体となっている場合には、図示しない搬送装置により、テンプレート１００が、処理容器３の内部に搬入される。
次に、処理容器３内が減圧部８により所定の圧力にまで減圧され、ガス供給部７から所定量のプロセスガスＧ（例えば、ＣＨＦ３など）が処理容器３内のプラズマＰを発生させる領域に供給される。一方、電源部５から所定のパワーの高周波電力がアンテナ４に印加され、透過窓３ａを介して電磁エネルギーが処理容器３内に放射される。また、電源部６から所定のパワーの高周波電力が基台２１ａに印加され、テンプレート１００にイオンを引き込むための電界が形成される。
処理容器３内に放射された電磁エネルギーによりプラズマＰが発生し、発生したプラズマＰ中において、プロセスガスＧが励起、活性化されて中性活性種、イオンなどのプラズマ生成物が生成される。そして、この生成されたプラズマ生成物によりテンプレート１００のパターン部１０２がエッチングされ、転写に用いられるパターン１０２ａが形成される。
パターン１０２ａが形成されたテンプレート１００は、図示しない搬送装置により、支持部２３に支持された状態で処理容器３の外部に搬出される。
なお、支持部２３と基台２１ａが一体となっている場合には、図示しない搬送装置により、テンプレート１００が、処理容器３の外部に搬出される。
処理容器３内に放射された電磁エネルギーによりプラズマＰが発生し、発生したプラズマＰ中において、プロセスガスＧが励起、活性化されて中性活性種、イオンなどのプラズマ生成物が生成される。そして、この生成されたプラズマ生成物によりテンプレート１００のパターン部１０２がエッチングされ、転写に用いられるパターン１０２ａが形成される。
パターン１０２ａが形成されたテンプレート１００は、図示しない搬送装置により、支持部２３に支持された状態で処理容器３の外部に搬出される。
なお、支持部２３と基台２１ａが一体となっている場合には、図示しない搬送装置により、テンプレート１００が、処理容器３の外部に搬出される。
ここで、電源部６により形成された電界により、パターン部１０２の表面に対して垂直な方向から加速したイオンを入射させることができる。
そのため、異方性を有するエッチングを行うことができる。例えば、幅寸法が短く、深さ寸法が長い溝などを形成することができる。
ところが、プラズマ生成物には、等方性を有するエッチングが行われる中性活性種が含まれている。また、パターン部１０２の表面に入射するイオンには、垂直な方向に対して傾いた方向から入射するイオンもある。
そのため、近年の微細化されたパターン１０２ａを形成するためには、異方性をさらに向上させる必要がある。
そのため、異方性を有するエッチングを行うことができる。例えば、幅寸法が短く、深さ寸法が長い溝などを形成することができる。
ところが、プラズマ生成物には、等方性を有するエッチングが行われる中性活性種が含まれている。また、パターン部１０２の表面に入射するイオンには、垂直な方向に対して傾いた方向から入射するイオンもある。
そのため、近年の微細化されたパターン１０２ａを形成するためには、異方性をさらに向上させる必要がある。
そこで、本実施の形態においては、プラズマ処理によりパターン１０２ａを形成する際に、パターン１０２ａの側壁に保護膜２０１を形成して異方性をさらに向上させるようにしている。
図４は、保護膜２０１を例示するための模式断面図である。
なお、図４中の２００は、パターン１０２ａを形成する際に用いるレジストパターンである。
プロセスガスＧを励起、活性化させてプラズマ生成物を生成した際に、プロセスガスＧに含まれる元素からなる副生成物が生成される。例えば、プロセスガスＧがＣＨＦ３などの場合には、副生成物として、炭素とフッ素を含むフロロカーボン系の物質が生成される。
図４に示すように、副生成物からなる保護膜２０１をパターン１０２ａの側壁に形成しつつエッチングを行えば、異方性をさらに向上させることができる。
図４は、保護膜２０１を例示するための模式断面図である。
なお、図４中の２００は、パターン１０２ａを形成する際に用いるレジストパターンである。
プロセスガスＧを励起、活性化させてプラズマ生成物を生成した際に、プロセスガスＧに含まれる元素からなる副生成物が生成される。例えば、プロセスガスＧがＣＨＦ３などの場合には、副生成物として、炭素とフッ素を含むフロロカーボン系の物質が生成される。
図４に示すように、副生成物からなる保護膜２０１をパターン１０２ａの側壁に形成しつつエッチングを行えば、異方性をさらに向上させることができる。
ここで、テンプレート１００をプラズマ処理すると、プラズマＰからの輻射熱によりテンプレート１００が加熱される。
プラズマＰからの輻射熱によりテンプレート１００が加熱されると、厚みの薄いパターン部１０２の温度が高くなる。
本発明者の得た知見によれば、エッチングが行われるパターン部１０２の温度が高くなりすぎると、保護膜２０１の形成が阻害されることが判明した。
プラズマＰからの輻射熱によりテンプレート１００が加熱されると、厚みの薄いパターン部１０２の温度が高くなる。
本発明者の得た知見によれば、エッチングが行われるパターン部１０２の温度が高くなりすぎると、保護膜２０１の形成が阻害されることが判明した。
図５は、冷却部２３ｂが設けられていない比較例の場合の温度変化を例示するためのグラフ図である。
なお、この比較例は、凹部１０１ａの内部に入り込むホルダを設けることで、凹部１０１ａの内部空間を埋め、冷却部２２を有する基台２１ａからの伝熱到達速度を同じにした例である。
また、図５は、冷却部２２のみによりテンプレート１００を冷却する場合である。
図５中の１２０は、パターン部１０２の温度変化である。１２１は、テンプレート１００の厚みの厚い部分の温度変化である。１２２は、冷却部２２により冷却された基台２１ａの温度である。
図５から分かるように、冷却部２２による冷却だけでは、パターン部１０２の温度上昇を抑制することができない。
なお、この比較例は、凹部１０１ａの内部に入り込むホルダを設けることで、凹部１０１ａの内部空間を埋め、冷却部２２を有する基台２１ａからの伝熱到達速度を同じにした例である。
また、図５は、冷却部２２のみによりテンプレート１００を冷却する場合である。
図５中の１２０は、パターン部１０２の温度変化である。１２１は、テンプレート１００の厚みの厚い部分の温度変化である。１２２は、冷却部２２により冷却された基台２１ａの温度である。
図５から分かるように、冷却部２２による冷却だけでは、パターン部１０２の温度上昇を抑制することができない。
このように、冷却部２２のみによる冷却だけでは、厚みの厚い部分と薄い部分の熱容量の差により、プラズマの輻射熱を同等に受けたとしても、両者の温度変化は異なる。比較例のように凹部１０１ａの内部に入り込むホルダを設け、冷却部２２を有する基台２１ａからの伝熱の到達速度は同じようにしたとしても同様である。
すなわち、プラズマ処理が始まってからの厚みの厚い部分と薄い部分の温度の変化率は異なるものであるため、両者に同じ温度制御を行っている場合、プラズマ処理中に、パターン領域に対応する厚みの薄い部分の基板の表面温度の変化を制御することができない。
さらに、上述したように、インプリント用のテンプレートは、インプリント工程時に、テンプレートの裏面から、パターン領域に対応する部分に光を照射するため、パターン領域に対応する凹部に傷を与えることを防止したり、パーティクルの付着を抑止する必要がある。そのため、比較例のように、凹部１０１ａの内部に入り込むホルダを設けた場合でも、テンプレート１００の凹部１０１ａに入り込んだホルダの凸部の表面は、テンプレート１００の凹部１０１ａの載置側の表面に触れないように、両者の間に隙間が形成されている。つまり、パターン部１０２は、厚みの厚い部分からの伝熱やホルダからの熱輻射によってしか冷却されない。しかしながら、テンプレート１００は、熱伝導性が低い材料から形成されているので、冷却部２２の冷却によって厚みの厚い部分から厚みの薄い部分を伝熱によって効果的に冷却するのは困難である。そのため、冷却部２２による冷却だけでは、異方性の向上が図れず加工精度が悪くなるおそれがある。
以上のように、比較例の冷却技術では、熱伝導性が低い材料を含み、厚みが厚い部分を有する基板のエッチングにおいて、プラズマ処理が始まってから基板温度の変化を制御することができないため、保護膜２０１が一定に形成されず、パターンの側壁角度の制御性が悪化する恐れがある。
すなわち、プラズマ処理が始まってからの厚みの厚い部分と薄い部分の温度の変化率は異なるものであるため、両者に同じ温度制御を行っている場合、プラズマ処理中に、パターン領域に対応する厚みの薄い部分の基板の表面温度の変化を制御することができない。
さらに、上述したように、インプリント用のテンプレートは、インプリント工程時に、テンプレートの裏面から、パターン領域に対応する部分に光を照射するため、パターン領域に対応する凹部に傷を与えることを防止したり、パーティクルの付着を抑止する必要がある。そのため、比較例のように、凹部１０１ａの内部に入り込むホルダを設けた場合でも、テンプレート１００の凹部１０１ａに入り込んだホルダの凸部の表面は、テンプレート１００の凹部１０１ａの載置側の表面に触れないように、両者の間に隙間が形成されている。つまり、パターン部１０２は、厚みの厚い部分からの伝熱やホルダからの熱輻射によってしか冷却されない。しかしながら、テンプレート１００は、熱伝導性が低い材料から形成されているので、冷却部２２の冷却によって厚みの厚い部分から厚みの薄い部分を伝熱によって効果的に冷却するのは困難である。そのため、冷却部２２による冷却だけでは、異方性の向上が図れず加工精度が悪くなるおそれがある。
以上のように、比較例の冷却技術では、熱伝導性が低い材料を含み、厚みが厚い部分を有する基板のエッチングにおいて、プラズマ処理が始まってから基板温度の変化を制御することができないため、保護膜２０１が一定に形成されず、パターンの側壁角度の制御性が悪化する恐れがある。
図６は、本発明の実施形態に係る冷却部２３ｂの効果を例示するためのグラフ図である。
図６中の１２０ａは、パターン部１０２の温度変化である。１２３は冷却部２３ｂの温度変化である。
図６から分かるように、冷却部２３ｂを設けるようにすれば、パターン部１０２の温度上昇を効果的に抑制することができる。例えば、プラズマ処理中に、パターン部１０２の温度がほとんど変化しないようにすることも可能となる。
また、本実施の形態に係る冷却部２３ｂは、プラズマの着火を条件として、温度を低下させる。その結果、プラズマが着火した後もプラズマの輻射熱によるパターン部１０２の温度上昇を抑制することができる。
本実施の形態に係るプラズマ処理装置１には、内部にペルチェ素子２３ｃが設けられ、凹部１０１ａの内部に入り込む冷却部２３ｂが設けられているので、パターン部１０２を効果的に冷却することができる。
なお、「プラズマの着火を条件とする」とは、電源部５から所定のパワーの高周波電力がアンテナ４に印加された動作と同時点としてもよいし、高周波電力がアンテナ４に印加されてからプラズマが着火するまでの所定の時間が経過した時点とすることができる。この場合、プラズマが着火するまでの所定の時間は予め実験によって得られたデータによって得ることができる。また、プラズマが着火したことを、光センサなどの検出部により検知した時点と同時点とすることもできる。
また、冷却部２３ｂは、プラズマが着火した後に温度を変化させればよく、プラズマが着火するまでは、一律に温度制御を行っていてもよいし、温度制御を行っていなくてもよい。
本実施の形態によれば、テンプレート１００の厚みの薄い部分を効率的に冷却することができる。そのため、異方性の向上を図ることができるので、高い加工精度を得ることができる。
図６中の１２０ａは、パターン部１０２の温度変化である。１２３は冷却部２３ｂの温度変化である。
図６から分かるように、冷却部２３ｂを設けるようにすれば、パターン部１０２の温度上昇を効果的に抑制することができる。例えば、プラズマ処理中に、パターン部１０２の温度がほとんど変化しないようにすることも可能となる。
また、本実施の形態に係る冷却部２３ｂは、プラズマの着火を条件として、温度を低下させる。その結果、プラズマが着火した後もプラズマの輻射熱によるパターン部１０２の温度上昇を抑制することができる。
本実施の形態に係るプラズマ処理装置１には、内部にペルチェ素子２３ｃが設けられ、凹部１０１ａの内部に入り込む冷却部２３ｂが設けられているので、パターン部１０２を効果的に冷却することができる。
なお、「プラズマの着火を条件とする」とは、電源部５から所定のパワーの高周波電力がアンテナ４に印加された動作と同時点としてもよいし、高周波電力がアンテナ４に印加されてからプラズマが着火するまでの所定の時間が経過した時点とすることができる。この場合、プラズマが着火するまでの所定の時間は予め実験によって得られたデータによって得ることができる。また、プラズマが着火したことを、光センサなどの検出部により検知した時点と同時点とすることもできる。
また、冷却部２３ｂは、プラズマが着火した後に温度を変化させればよく、プラズマが着火するまでは、一律に温度制御を行っていてもよいし、温度制御を行っていなくてもよい。
本実施の形態によれば、テンプレート１００の厚みの薄い部分を効率的に冷却することができる。そのため、異方性の向上を図ることができるので、高い加工精度を得ることができる。
以上に説明したように、本実施の形態に係るテンプレートのプラズマ処理方法では、凹部１０１ａを有するテンプレート１００をプラズマ処理する。
この場合、大気圧よりも減圧した雰囲気においてプラズマＰを発生させ、プラズマＰに向けて供給したプロセスガスＧを励起させてプラズマ生成物を生成し、プラズマ生成物を用いてテンプレート１００をプラズマ処理する。
この際、内部にペルチェ素子２３ｃが設けられ、テンプレート１００の凹部１０１ａの内部に入り込む冷却部２３ｂを用いて、基体１０１の凹部１０１ａに対峙する部分を冷却する。
また、冷却部２３ｂを有し、テンプレート１００を支持する支持部２３を用いる。そして、支持部２３に支持されたテンプレート１００をプラズマ処理する環境に搬入または搬出する。
この場合、大気圧よりも減圧した雰囲気においてプラズマＰを発生させ、プラズマＰに向けて供給したプロセスガスＧを励起させてプラズマ生成物を生成し、プラズマ生成物を用いてテンプレート１００をプラズマ処理する。
この際、内部にペルチェ素子２３ｃが設けられ、テンプレート１００の凹部１０１ａの内部に入り込む冷却部２３ｂを用いて、基体１０１の凹部１０１ａに対峙する部分を冷却する。
また、冷却部２３ｂを有し、テンプレート１００を支持する支持部２３を用いる。そして、支持部２３に支持されたテンプレート１００をプラズマ処理する環境に搬入または搬出する。
以上、実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
例えば、プラズマ処理装置１に設けられた各要素の形状、寸法、材質、配置、数などは、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
また、高周波エネルギーを用いたプラズマ処理装置１を例示したが、プラズマの発生方式はこれに限定されるわけではない。
例えば、マイクロ波励起型のプラズマ処理装置などであってもよい。
また、例えば、テンプレート１００は、基体１０１とパターン部１０２は、一体に形成されている例を示したが、別体に形成し、お互いに接着されてもよい。
また、例えば、テンプレート１００は支持部２３に支持される例を例示したが、基台２１ａに支持されるようにしてもよい。この場合、支持部２３を省略し、テンプレート１００が基台２１ａに支持されたときに、冷却部２３ｂがテンプレート１００の凹部１０１ａに入り込むように、冷却部２３ｂを基台２１ａに載置または固定してもよい。
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
例えば、プラズマ処理装置１に設けられた各要素の形状、寸法、材質、配置、数などは、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
また、高周波エネルギーを用いたプラズマ処理装置１を例示したが、プラズマの発生方式はこれに限定されるわけではない。
例えば、マイクロ波励起型のプラズマ処理装置などであってもよい。
また、例えば、テンプレート１００は、基体１０１とパターン部１０２は、一体に形成されている例を示したが、別体に形成し、お互いに接着されてもよい。
また、例えば、テンプレート１００は支持部２３に支持される例を例示したが、基台２１ａに支持されるようにしてもよい。この場合、支持部２３を省略し、テンプレート１００が基台２１ａに支持されたときに、冷却部２３ｂがテンプレート１００の凹部１０１ａに入り込むように、冷却部２３ｂを基台２１ａに載置または固定してもよい。
また、処理容器３の外部であって、大気圧よりも減圧された雰囲気中に、ペルチェ素子２３ｃに電力を印加する装置を設けることもできる。
例えば、処理容器３の外部に設けられたロードロック室の内部に、台座２１と電源部２４などを備えた装置を設けることができる。
この様にすれば、プラズマ処理済みのテンプレート１００を処理容器３の外部で結露なく冷却することができる。そのため、生産性の向上を図ることができる。
例えば、処理容器３の外部に設けられたロードロック室の内部に、台座２１と電源部２４などを備えた装置を設けることができる。
この様にすれば、プラズマ処理済みのテンプレート１００を処理容器３の外部で結露なく冷却することができる。そのため、生産性の向上を図ることができる。
１ プラズマ処理装置、２ 載置部、３ 処理容器、４ アンテナ、５ 電源部、６ 電源部、７ ガス供給部、８ 減圧部、９ 温度測定部、１０ 制御部、２１ 台座、２１ａ 基台、２１ａ１ 流路、２２ 冷却部、２３ 支持部、２３ａ 基部、２３ｂ 冷却部、２３ｃ ペルチェ素子、２３ｄ 端子、２３ｅ 絶縁部、２４ 電源部、２４ａ 接続部、２４ｂ 絶縁部、２４ｃ フィルタ、２４ｄ フィルタ、２４ｅ 直流電源、１００ テンプレート、１０１ 基体、１０１ａ 凹部、１０２ パターン部、１０２ａ パターン
Claims (7)
- 基体と、前記基体の一方の面に設けられたパターンと、前記基体の前記パターンが設けられた側とは反対側の面に開口し、前記パターンと対峙する凹部を有するテンプレートをプラズマ処理するテンプレート用のプラズマ処理装置であって、
大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な処理容器と、
前記処理容器の内部を所定の圧力まで減圧する減圧部と、
前記処理容器の内部のプラズマを発生させる領域に電磁エネルギーを供給するプラズマ発生部と、
前記プラズマを発生させる領域にプロセスガスを供給するガス供給部と、
前記処理容器の内部において、前記テンプレートを載置する載置部と、
を備え、
前記載置部は、内部にペルチェ素子が設けられ、前記テンプレートの前記凹部の内部に隙間を介して入り込む第１の冷却部と、
前記ペルチェ素子を冷却する第２の冷却部と、
を有し、
前記ペルチェ素子は、前記第１の冷却部において、前記テンプレートの厚みの薄い部分と対峙する面の近傍に前記ペルチェ素子の吸熱側が前記テンプレートの厚みの薄い部分と対峙するように配置され、
前記第２の冷却部は、前記ペルチェ素子の放熱側と対峙するように設けられたテンプレート用のプラズマ処理装置。 - 前記載置部は、前記テンプレートを支持する支持部と、前記支持部が載置される基台と、前記基台の内部に設けられ、一方の端部が前記基台の前記支持部が載置される側の面に露出し、他方の端部が直流電源と電気的に接続された接続部と、
をさらに備え、
前記支持部は、前記第１の冷却部と、前記第１の冷却部に設けられた前記ペルチェ素子と前記接続部とを電気的に接続する端子と、
を有し、
前記支持部は、前記基台に対して着脱可能となっている請求項１記載のテンプレート用のプラズマ処理装置。 - 前記第１の冷却部は、前記プラズマの着火を条件として温度を低下させる請求項１または２に記載のテンプレート用のプラズマ処理装置。
- 前記基台は、前記第２の冷却部を有し、
前記第２の冷却部は、冷媒が流通する流路を有する請求項２に記載のテンプレート用のプラズマ処理装置。 - 前記支持部の外形寸法は、前記テンプレートの外形寸法よりも短い請求項２または４に記載のテンプレート用のプラズマ処理装置。
- 基体と、前記基体の一方の面に設けられたパターンと、前記基体の前記パターンが設けられた側とは反対側の面に開口し、前記パターンと対峙する凹部を有するテンプレートをプラズマ処理するテンプレートのプラズマ処理方法であって、
大気圧よりも減圧した雰囲気においてプラズマを発生させ、前記プラズマに向けて供給したプロセスガスを励起させてプラズマ生成物を生成し、前記プラズマ生成物を用いて前記テンプレートをプラズマ処理する際に、
内部にペルチェ素子が設けられ、前記テンプレートの前記凹部の内部に隙間を介して入り込む第１の冷却部と、
前記ペルチェ素子を冷却する第２の冷却部と、
を有し、
前記ペルチェ素子は、前記第１の冷却部において、前記テンプレートの厚みの薄い部分と対峙する面の近傍に前記ペルチェ素子の吸熱側が前記テンプレートの厚みの薄い部分と対峙するように配置され、
前記第２の冷却部は、前記ペルチェ素子の放熱側と対峙するように設けられた載置部を用いて、前記テンプレートを冷却するテンプレートのプラズマ処理方法。 - 前記第１の冷却部を有し、前記テンプレートを支持する支持部を用いて、前記支持部に支持された前記テンプレートを前記プラズマ処理する環境に搬入または搬出する請求項６記載のテンプレートのプラズマ処理方法。
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