JP6888624B2 - 光洗浄処理装置 - Google Patents
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Description
この光ナノインプリント技術を利用したパターン形成方法においては、用いられる石英ガラスよりなるテンプレートの表面に、レジスト残渣などの異物が存在すると、得られるパターンに欠陥が生じるため、テンプレートの表面を洗浄処理することが必要である。
従来、テンプレートの表面を洗浄処理する手段として、テンプレートの表面に紫外線を照射することによって、当該テンプレートの表面に付着した異物を分解除去する光洗浄処理装置が提案されている(特許文献1参照。)。
処理対象であるテンプレートが配置され、処理用ガスが供給される処理室を形成する処理室形成材と、
前記処理室に配置された前記テンプレートに間隙を介して対向して設けられた、紫外線を透過する窓部材を有する筐体と、
前記筐体内に配置された、前記テンプレートに前記窓部材を介して紫外線を照射する紫外線光源と、
前記テンプレートを加熱する加熱手段と
を備えてなり、
前記処理室形成材は、前記窓部材に対向して設けられた赤外線透過窓部材を有し、
前記加熱手段は、ランプヒータであって、前記赤外線透過窓部材の内面に対向して配置され、
前記赤外線透過窓部材は、前記紫外線光源から放射された真空紫外線を透過しないものであることを特徴とする。
処理対象であるテンプレートが配置され、処理用ガスが供給される処理室を形成する処理室形成材と、
前記処理室に配置された前記テンプレートに間隙を介して対向して設けられた、紫外線を透過する窓部材を有する筐体と、
前記筐体内に配置された、前記テンプレートに前記窓部材を介して紫外線を照射する紫外線光源と、
前記テンプレートを加熱する加熱手段と
を備えてなり、
前記加熱手段は、ランプヒータであって、前記処理室内に配置されており、
前記処理室形成材は、前記紫外線光源から放射された真空紫外線を透過しないものであり、
前記処理室内は大気雰囲気であることを特徴とする。
処理対象であるテンプレートが配置され、処理用ガスが供給される処理室を形成する処理室形成材と、
前記処理室に配置された前記テンプレートに間隙を介して対向して設けられた、紫外線を透過する窓部材を有する筐体と、
前記筐体内に配置された、前記テンプレートに前記窓部材を介して紫外線を照射する紫外線光源と、
前記テンプレートを加熱する加熱手段と
を備えてなり、
前記加熱手段は、前記窓部材に設けられた、抵抗加熱により発熱する発熱体よりなり、
前記処理室形成材は、前記紫外線光源から放射された真空紫外線を透過しないものあり、
前記処理室内は大気雰囲気であることを特徴とする。
本発明の光洗浄処理装置においては、前記ランプヒータは、赤外線を照射するカーボンヒータまたはハロゲンヒータよりなることが好ましい。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る光洗浄処理装置の構成を示す説明用断面図である。図1に示す光洗浄処理装置は、ナノインプリントに用いられるテンプレートの表面を光洗浄処理するためのものである。処理対象であるテンプレートは、例えば石英ガラスにより構成されている。
この光洗浄処理装置は、処理対象であるテンプレート1が配置される処理室11を形成する直方体状の箱型の処理室形成材10を有する。テンプレート1の光洗浄処理中においては、処理室11内にオゾンが発生するため、処理室形成材10を構成する材料としては、耐紫外線性を有すると共に耐オゾン性を有するものを用いることが好ましい。処理室形成材10を構成する材料の具体例としては,ステンレス、硬質アルマイト処理されたアルミニウムなどが挙げられる。
処理室形成材10の底壁部には開口12が形成され、この開口12を塞ぐよう光源ユニット20が配置されている。また、処理室形成材10における底壁部または上壁部の内面には、テンプレート1の四隅を保持する保持部材(図示省略)が固定されている。また、処理室形成材10には、処理室11に処理用ガスを供給するためのガス供給口(図示省略)および処理室11内のガスを排出するガス排出口(図示省略)が形成されている。
筐体21内には、紫外線光源としてエキシマランプ25が配置されている。筐体21の上面には、エキシマランプ25からの紫外線を透過する窓部材22が、枠状の固定板23によって固定されて設けられている。窓部材22を構成する材料としては、例えば合成石英ガラスを用いることができる。また、筐体21には、当該筐体21内に、例えば窒素ガスなどのパージ用ガスを供給するためのパージ用ガス供給管(図示省略)が設けられている。
そして、光源ユニット20は、窓部材22が処理室11に配置されたテンプレート1に間隙を介して対向するよう配置されている。窓部材22の外面とテンプレート1のパターン面との間の離間距離は、例えば0.3〜10.0mmである。
図2は、エキシマランプ25の斜視図であり、図3は、図2に示すエキシマランプ25の説明用断面図である。このエキシマランプ25は、内部に放電空間Sが形成された全体が扁平な板状の放電容器26を有する。この放電容器26の両端には口金29が設けられている。また、放電容器26の放電空間S内には、エキシマ用ガスが気密に封入されている。放電容器26の一面には、網状の高電圧側電極27が配置され、当該放電容器26の他面には、網状のアース側電極28が配置されている。高電圧側電極27およびアース側電極28の各々は、高周波電源(図示省略)に電気的に接続されている。そして、エキシマランプ25は、放電容器26における高電圧側電極27が配置された一面が、筐体21における窓部材22と対向するよう配置されている。
高電圧側電極27およびアース側電極28を構成する材料としては、アルミニウム、ニッケル、金などの金属材料を用いることができる。また、高電圧側電極27およびアース側電極28は、上記の金属材料を含む導電性ペーストをスクリーン印刷することにより、或いは上記の金属材料を真空蒸着することにより、形成することもできる。
放電容器26の放電空間S内に封入されるエキシマ用ガスとしては、真空紫外線を放射するエキシマを生成し得るもの、具体的には、キセノン、アルゴン、クリプトン等の希ガス、または、希ガスと、臭素、塩素、ヨウ素、フッ素等のハロゲンガスとを混合した混合ガスなどを用いることができ、これらの中では、キセノンが好適である。エキシマ用ガスの具体的な例を、放射される紫外線の波長と共に示すと、キセノンガスでは172nm、アルゴンとヨウ素との混合ガスでは191nm、アルゴンとフッ素との混合ガスでは193nmである。
また、エキシマ用ガスの封入圧は、例えば10〜100kPaである。
赤外線透過窓部材13を構成する材料としては、耐熱性を有し、かつ真空紫外線を透過しないものを用いることが好ましい。赤外線透過窓部材13が真空紫外線を透過するものである場合には、エキシマランプ25からの真空紫外線が赤外線透過窓部材13を透過することにより、処理室形成材10の外部にオゾンが発生するため、好ましくない。赤外線透過窓部材13を構成する材料の具体例としては、パイレックス(登録商標)ガラス、テンパックスガラス(登録商標)等の耐熱ガラス、溶融石英ガラス、ゲルマニウム、シリコンなどが挙げられる。
なお、窓部材22と赤外線透過窓部材13との距離が十分に離れている場合には、真空紫外線が処理室11内の大気雰囲気に吸収され、赤外線透過窓部材13まで到達しないため、赤外線透過窓部材13は真空紫外線を透過するものであってもよい。この場合には、赤外線透過窓部材13を構成する材料の具体例としては、真空紫外線を透過する材料、例えばサファイア、フッ化カルシウム、フッ化バリウムなどを使用することができる。
ランプヒータ30としては、例えば波長が0.8〜1000μmの赤外線を放射するものを用いることができる。ランプヒータ30の具体例としては、ハロゲンヒータ、カーボンヒータなどが挙げられる。これらの中では、ハロゲンヒータが好ましい。
ハロゲンヒータとしては、反射鏡付シングルエンドタイプのもの、ダブルエンドタイプものなどを用いることができる。
また、ランプヒータ30には、赤外線をテンプレート1に集光するための反射ミラーが設けられていてもよい。
例えば近赤外線領域の赤外線をテンプレート1に照射する場合には、赤外線透過窓部材13の材質の具体例としては、パイレックス(登録商標)ガラス、テンパックスガラス(登録商標)等の耐熱ガラス、溶融石英ガラスが挙げられる。
また、近赤外線領域から中赤外線領域の赤外線をテンプレート1に照射する場合には、赤外線透過窓部材13の材質の具体例としては、サファイアが挙げられる。
また、近赤外線領域から遠赤外線領域の赤外線をテンプレート1に照射する場合には、赤外線透過窓部材13の材質の具体例としては、ゲルマニウム、シリコン、フッ化カルシウム、フッ化バリウムが挙げられる。
また、テンプレート1自体を高温に加熱しても問題ない場合には、テンプレート1自体が加熱されると共に、テンプレート1の表面に付着したレジスト残渣などの異物も加熱されるため、より効率的となる。テンプレート1自体を加熱するか否かによって赤外線透過窓部材13を遠赤外線を透過する部材にするか、遠赤外線を吸収する部材にするかを選択することが好ましい。
ここで、赤外線透過窓部材13の材質として遠赤外線を吸収する材料を選択した場合には、ランプヒータ30から放射された赤外線のうち、波長が0.8〜2μmの近赤外線は、赤外線透過窓部材13およびテンプレート1の各々を透過し、テンプレート1の表面に付着した異物に照射されて吸収される結果、異物が加熱される。一方、波長が4〜1000μmの遠赤外線は、赤外線透過窓部材13に吸収される。
また、赤外線透過窓部材13の材質として遠赤外線を透過する材料を選択した場合には、遠赤外線は、テンプレート1およびテンプレート1の表面に付着した異物に照射されて吸収される結果、異物と共にテンプレート1自体を加熱することができる。
その後、エキシマランプ25およびランプヒータ30が消灯され、この状態で、処理用ガスの供給が継続されることにより、テンプレート1が風冷されると共に、処理室11内に生じたオゾンなどがガス排出口(図示省略)から排出される。
以上のようにして、テンプレート1の光洗浄処理が達成され、その後、テンプレート1が処理室11から取り出される。
処理室11に供給される処理用ガスの流量は、例えば0〜100L/minである。
ランプヒータ30を点灯してから光洗浄処理の開始(エキシマランプ25の点灯)までの予熱時間は、例えば5〜60秒間である。
光洗浄処理中において、テンプレート1の表面に付着した異物の温度は、例えば50〜200℃である。
また、光洗浄処理の処理時間、すなわち紫外線の照射時間は、例えば3〜600秒間である。
第2の実施の形態に係る光洗浄処理装置においては、ランプヒータ30は、光源ユニット20の筐体21内におけるエキシマランプ25の背後に配置されている。また、窓部材22は、赤外線を透過する材料により構成されている。また、エキシマランプ25における高電圧側電極27およびアース側電極28はそれぞれ網状であり(図2および図3参照)、そのため、放電容器26における高電圧側電極27およびアース側電極28が形成されていない部分が、ランプヒータ30からの赤外線を透過する赤外線透過部となる。
第2の実施の形態に係る光洗浄処理装置におけるその他の構成は、処理室形成材11に赤外線透過窓部材が設けられていないことを除き、第1の実施の形態に係る光洗浄処理装置と同様である。
ここで、ランプヒータ30から放射された赤外線のうち、近赤外線は、エキシマランプ25における赤外線透過部、すなわち放電容器26における高電圧側電極27およびアース側電極28が形成されていない部分、並びに窓部材22の各々を透過し、テンプレート1の表面に付着した異物に照射されて吸収される結果、異物が加熱される。一方、遠赤外線は、放電容器26または窓部材22に吸収される。
そして、第1の実施の形態に係る光洗浄処理装置と同様にして、テンプレート1の光洗浄処理が達成され、テンプレート1が処理室11から取り出される。
以上において、ランプヒータ30による予熱時間やその他の光洗浄処理条件については、第1の実施の形態に係る光洗浄処理装置と同様である。
第3の実施の形態に係る光洗浄処理装置においては、光源ユニット20における窓部材22の内面に、加熱手段として、抵抗加熱により発熱する帯状の膜よりなる発熱体35が設けられている。このような発熱体35は、窓部材22に導電性ペーストを印刷し焼成することによって形成することができる。発熱体35の発熱量は、例えば0.5〜10kWである。
第3の実施の形態に係る光洗浄処理装置におけるその他の構成は、ランプヒータ30が設けられていないことを除き、第2の実施の形態に係る光洗浄処理装置と同様である。
そして、第1の実施の形態に係る光洗浄処理装置と同様にして、テンプレート1の光洗浄処理が達成され、テンプレート1が処理室11から取り出される。
以上において、発熱体35に通電してから光洗浄処理の開始(エキシマランプ25の点灯)までの予熱時間は、例えば5〜60秒間である。その他の光洗浄処理条件については、第1の実施の形態に係る光洗浄処理装置と同様である。
第4の実施の形態に係る光洗浄処理装置においては、処理室11内に、テンプレート1を加熱する加熱手段として、テンプレート1に赤外線を照射するランプヒータ30が、テンプレート1の裏面に対向するよう配置されている。
第4の実施の形態に係る光洗浄処理装置におけるその他の構成は、筐体21内におけるエキシマランプ25の背後にランプヒータ30が設けられていないことを除き、第2の実施の形態に係る光洗浄処理装置と同様である。
カーボンヒータは、不活性ガスが封入された石英管内に炭素繊維よりなる発熱体が配置されてなるものである。カーボンヒータから放射される赤外線は、例えば波長が2.0〜4.0μmの中赤外線の領域にピークを有するものである。この中赤外線は、テンプレート1を構成する石英ガラスに吸収されるので、テンプレート1を効率よく加熱することができる。
ここで、ランプヒータ30から放射された赤外線のうち、近赤外線は、テンプレート1を透過し、テンプレート1の表面に付着した異物に照射されて吸収される結果、異物が加熱される。一方、中赤外線および遠赤外線は、テンプレート1に吸収される結果、テンプレート1が加熱され、異物に伝熱される。
そして、第1の実施の形態に係る光洗浄処理装置と同様にして、テンプレート1の光洗浄処理が達成され、テンプレート1が処理室11から取り出される。
以上において、ランプヒータ30による予熱時間やその他の光洗浄処理条件については、第1の実施の形態に係る光洗浄処理装置と同様である。
このような加熱手段を有する光洗浄処理装置においては、処理室形成材10内に設けられた保持部材(図示省略)に保持された状態で、ランプヒータ30が点灯されると共に、処理室形成材10に形成されたガス供給口(図示省略)から、加熱された処理用ガスが処理室11に供給されることにより、処理室11が、加熱された処理用ガスに置換される。
そして、第1の実施の形態に係る光洗浄処理装置と同様にして、テンプレート1の光洗浄処理が達成され、テンプレート1が処理室11から取り出される。
以上において、加熱された処理用ガスの温度は、例えば50〜200℃である。
図6に示す構成に従って紫外線処理装置を作製した。この紫外線処理装置の仕様は以下の通りである。これを紫外線処理装置〔1〕とする。
・ヒータランプ:カーボンヒータ
・カーボンヒータの電力:3kW
・カーボンヒータの大きさ:100mm×200mm
・カーボンヒータの直径:5mm
・カーボンヒータ下面からテンプレート上面までの距離:50mm
・処理ガス種:CDA
・処理ガスの供給量:1L/min
・処理ガスのパージ時間:60秒間
・窓部材における紫外線照度:70mW/cm2
・紫外線の照射時間:35秒間
・カーボンヒータによる加熱時間:50秒間
・テンプレートに塗布されたレジストの温度:100℃
その結果、レジストを除去する速度は2nm/sであった。
なお、カーボンヒータによる加熱時間50秒間は、処理ガスのパージ時間60秒間に含まれるため、カーボンヒータによる加熱時間がテンプレートの洗浄処理においてスループットに追加されることはない。
図1に示す構成に従って紫外線処理装置を作製した。この紫外線処理装置の仕様は以下の通りである。これを紫外線処理装置〔2〕とする。
・赤外線透過窓部材:テンパックスガラス(登録商標)
・赤外線透過窓部材の大きさ:φ50mm
・赤外線透過窓部材の厚み:2mm
・赤外線透過窓部材下面から窓部材上面までの距離:80mm
・ランプヒータ:ハロゲンヒータ
・ハロゲンヒータの電力:500W
・処理ガス種:CDA
・処理ガスの供給量:1L/min
・処理ガスのパージ時間:60秒間
・窓部材における紫外線照度:70mW/cm2
・紫外線の照射時間:35秒間
・ハロゲンヒータによる加熱時間:600秒間
・テンプレートに塗布されたレジストの温度:100℃
その結果、レジストを除去する速度は2nm/sであった。
なお、本実施例の条件の電力では、ハロゲンヒータによる加熱時間が600秒程度かかるが、レジストを除去する速度は、実施例1の紫外線処理装置と同等であった。
赤外線透過窓部材およびハロゲンヒータを設けなかったこと以外は、紫外線処理装置〔2〕と同様の仕様の紫外線処理装置〔3〕を作製した。
・処理ガス種:CDA
・処理ガスの供給量:1L/min
・処理ガスのパージ時間:60秒間
・窓部材における紫外線照度:70mW/cm2
・紫外線の照射時間:100秒間
その結果、レジストを除去する速度は0.7nm/sであった。
10 処理室形成材
11 処理室
12 開口
13 赤外線透過窓部材
20 光源ユニット
21 筐体
22 窓部材
23 固定板
25 エキシマランプ
26 放電容器
27 高電圧側電極
28 アース側電極
29 口金
30 ランプヒータ
35 発熱体
S 放電空間
Claims (5)
- ナノインプリントに用いられる石英ガラスよりなるテンプレートの表面を紫外線によって洗浄処理する光洗浄処理装置であって、
処理対象であるテンプレートが配置され、処理用ガスが供給される処理室を形成する処理室形成材と、
前記処理室に配置された前記テンプレートに間隙を介して対向して設けられた、紫外線を透過する窓部材を有する筐体と、
前記筐体内に配置された、前記テンプレートに前記窓部材を介して紫外線を照射する紫外線光源と、
前記テンプレートを加熱する加熱手段と
を備えてなり、
前記処理室形成材は、前記窓部材に対向して設けられた赤外線透過窓部材を有し、
前記加熱手段は、ランプヒータであって、前記赤外線透過窓部材の外面に対向して配置され、
前記赤外線透過窓部材は、前記紫外線光源から放射された真空紫外線を透過しないものであることを特徴とする光洗浄処理装置。 - ナノインプリントに用いられる石英ガラスよりなるテンプレートの表面を紫外線によって洗浄処理する光洗浄処理装置であって、
処理対象であるテンプレートが配置され、処理用ガスが供給される処理室を形成する処理室形成材と、
前記処理室に配置された前記テンプレートに間隙を介して対向して設けられた、紫外線を透過する窓部材を有する筐体と、
前記筐体内に配置された、前記テンプレートに前記窓部材を介して紫外線を照射する紫外線光源と、
前記テンプレートを加熱する加熱手段と
を備えてなり、
前記加熱手段は、ランプヒータであって、前記処理室内に配置されており、
前記処理室形成材は、前記紫外線光源から放射された真空紫外線を透過しないものであり、
前記処理室内は大気雰囲気であることを特徴とする光洗浄処理装置。 - ナノインプリントに用いられる石英ガラスよりなるテンプレートの表面を紫外線によって洗浄処理する光洗浄処理装置であって、
処理対象であるテンプレートが配置され、処理用ガスが供給される処理室を形成する処理室形成材と、
前記処理室に配置された前記テンプレートに間隙を介して対向して設けられた、紫外線を透過する窓部材を有する筐体と、
前記筐体内に配置された、前記テンプレートに前記窓部材を介して紫外線を照射する紫外線光源と、
前記テンプレートを加熱する加熱手段と
を備えてなり、
前記加熱手段は、前記窓部材に設けられた、抵抗加熱により発熱する発熱体よりなり、
前記処理室形成材は、前記紫外線光源から放射された真空紫外線を透過しないものであり、
前記処理室内は大気雰囲気であることを特徴とする光洗浄処理装置。 - 前記ヒータランプは、赤外線を照射するカーボンヒータまたはハロゲンヒータであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光洗浄処理装置。
- 前記処理室内は大気雰囲気であることを特徴とする請求項1に記載の光洗浄処理装置。
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