KR20120110001A - 광처리 장치 - Google Patents

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마사토시 시모나카
게이타 요시하라
아키노부 나카시마
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우시오덴키 가부시키가이샤
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Abstract

워크 W의 치수에 대해 가능한 한 작은 광원 램프(11)와 창부재(12)를 사용하면서, 창부재(12)의 방사광을 효과적으로 이용하는 것을 과제로 한다.
본 발명에 관련된 광처리 장치는, 광조사 유닛(20)으로부터의 방사광을 대략 직사각형 형상의 패턴 형성부를 가지는 워크 W에 조사시키는 장치이며, 상기 광조사 유닛(20)은, 케이싱(10)과, 이 케이싱(10)의 내부에 배치된 자외선 방사 램프(11)와, 케이싱(10)의 일면에 설치된 직사각형 형상의 광투과성 창부재(12)로 이루어지며, 광투과성 창부재(12)와 패턴 형성부의 일변들이 평행이 아닌 것을 특징으로 한다.

Description

광처리 장치{LIGHT PROCESSING APPARATUS}
이 발명은 광처리 장치에 관한 것이다. 특히, 나노 임프린트 장치에서의 템플릿의 표면을 드라이 세정하기 위한 광처리 장치에 관한 것이다.
최근, 반도체 칩이나 바이오 칩의 제조에 있어서, 광 나노 임프린트가 주목받고 있다. 종래의 포토리소그래피 및 에칭을 이용한 패턴 형성 방법과 비교하여 저비용으로 제조할 수 있기 때문이다. 광 나노 임프린트에 대해서는, 예를 들면, 일본국 공개특허 2000-194142호에 기재되어 있다.
광 나노 임프린트는, 처리물에 패턴을 형성할 때에 템플릿을 사용하지만, 이 템플릿은 고빈도로 세정해야 한다. 왜냐하면, 나노 임프린트는 템플릿을 레지스트에 직접 접촉시키는 것이기 때문에, 패턴 형성마다, 템플릿에 레지스트의 잔해가 부착되기 때문이다.
템플릿의 세정 방법으로서, 종래부터 유기 용제나 알칼리 등의 약품을 이용한 웨트법이 채용되어 왔다. 그러나, 웨트법은, 유기 용제나 약품 등에 따라 템플릿의 일부가 용해되어 버려, 결과적으로, 패턴 형상이 변형된다는 문제가 있었다.
일본국 공개특허 2000-194142호 공보
이 발명이 해결하려고 하는 과제는, 나노 임프린트의 템플릿의 세정에 대해서, 템플릿을 손상시키지 않는 신규 장치를 제공하는 것에 있다.
여기서, 본 발명의 과제를 좀 더 구체적으로 설명한다. 도 8은 본 발명의 전제가 되는 장치(미공개)를 나타내는 것이며, (a)는 장치를 상면에서 본 구조를 나타내고, (b)는 장치 내부의 구조를 나타낸다.
케이싱(10)의 내부에는 자외선 방사 램프(11)(이하, 「램프」라고도 한다)가 배치되어 있다. 케이싱(10)의 일면에는, 예를 들면 석영 유리 등의 광투과성 부재가 장착되어 창부재(12)로 되어 있다. 창부재(12)의 바로 위에는, 예를 들면, 나노 임프린트의 템플릿 등의 워크 W가 도시를 생략한 유지 부재로 유지되어 있다. 워크 W는 예를 들면 정방형이며, 창부재(12)도 마찬가지로 정방형으로 구성된다. 도 8(a)에 나타낸 바와 같이, 워크 W와 창부재(12)를 겹쳐서 보면, 양자는 일변들이 교차하지 않으며, 즉, 양자의 대각선은 서로 겹치는 위치 관계가 되어 있다.
창부재(12)로부터 워크 W를 향해 방사되는 자외선은, 창부재(12) 및 워크 W의 중심일 수록 높고, 주위로 향함에 따라 방사형상으로 낮아진다. 도 9는 창부재(12)에서의 자외선의 방사 조도를 나타내고, 조도가 높은 에리어가 H, 조도가 중간 정도인 에리어가 M, 조도가 낮은 에리어가 L로 표현되어 있다. 또한, 도에 있어서는, 편의상, 창부재를 9개의 에리어로 분할하여 3단계로 레벨 구분을 하고 있지만, 실제로는 아날로그적으로 저하하고 있다. 중심일 수록 조도가 높고, 주변일 수록 조도가 낮은 이유에 대해서, 도 8(b)를 사용하여 설명하면, 창부재(12)의 중심점의 거의 바로 아래에 있는 램프 표면 상의 위치 P1로부터의 방사광 L11, L12, L13은 도시한 바와 같이 창부재(12)를 조사한다. 한편, 창부재(12)의 주위의 거의 바로 아래에 있는 램프 표면 상의 위치 P2나 위치 P3으로부터의 방사광 L21, L22, L31, L32도 각각 도시한 바와 같이 창부재(12)를 조사한다. 이 때문에 창부재(12)의 주위일 수록, 램프(11)로부터 받는 방사광이 적은 것을 알 수 있다.
물론, 케이싱(10)이 워크 W에 대해 충분히 크고, 즉, 워크 W의 크기에 비해, 광원 램프(11) 혹은 창부재(12)를 크게 설계하면, 이러한 문제는 해소될지도 모른다. 그러나, 이런 종류의 장치는 소형화가 항상 요구되기 때문에, 필요 이상의 크기로 설계하는 것은 현실적이지 않다. 마찬가지로, 케이싱(10)의 높이도 억제하지 않으면 안되어, 즉, 램프(11)의 방사면과 창부재(12)는, 예를 들면 30mm로 작은 것이 현실이다.
따라서, 본 발명에 관련된 광처리 장치는, 이러한 사정을 감안하여, 워크 W의 치수에 대해 가능한 한 작은 광원 램프(11)와 창부재(12)를 사용하면서, 창부재(12)의 방사광을 효과적으로 이용하는 것을 목적으로 하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 이 발명에 관련된 광처리 장치는, 광조사 유닛으로부터의 방사광을 대략 직사각형 형상의 패턴 형성부를 가지는 워크에 조사시키는 장치이며, 상기 광조사 유닛은, 케이싱과, 이 케이싱의 내부에 배치된 자외선 방사 램프와, 케이싱의 일면에 설치된 직사각형 형상의 광투과성 창부재로 이루어지며, 상기 광투과성 창부재와 상기 패턴 형성부의 일변들이 평행이 아닌 것을 특징으로 한다.
또한, 광처리 장치는, 상기 광투과성 창부재와 상기 패턴 형성부는 모두 정방형이며, 서로의 대각선들은 45°로 교차하고 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 광처리 장치는, 상기 램프의 길이 방향으로 신장하는 중심선과, 상기 패턴 형성부의 한 변이 교차하고 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 광처리 장치는, 상기 워크는 나노 임프린트용 템플릿인 것을 특징으로 한다.
또한, 광처리 장치는, 상기 자외선 방사 램프가 외부에 한 쌍의 전극을 가지는 엑시머 램프인 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 관련된 광처리 장치는, 이러한 사정을 감안하여, 워크 W의 치수에 대해 가능한 한 작은 광원 램프(11)와 창부재(12)를 사용하면서, 창부재(12)의 방사광을 효과적으로 이용하는 것을 목적으로 하는 것이다.
도 1은 본 발명에 관련된 광처리 장치를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 관련된 광처리 장치를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 관련된 자외선 방사 램프를 나타낸다.
도 4는 본 발명에서의 창부재와 워크의 배치 관계를 구체적으로 나타낸다.
도 5는 본 발명에서의 창부재와 워크의 배치 관계를 구체적으로 나타낸다.
도 6은 본 발명에서의 창부재와 워크의 배치 관계를 구체적으로 나타낸다.
도 7은 본 발명에서의 창부재와 워크의 배치 관계를 구체적으로 나타낸다.
도 8은 본 발명의 전제가 되는 장치 구성을 나타낸다.
도 9는 본 발명의 전제가 되는 장치 구성에서의 창부재에서의 방사의 분포를 나타낸다.
이하, 이 발명의 광처리 장치를 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명에 관련된 광처리 장치의 광원 유닛을 모식적으로 나타낸 것이며, 도 2는 광원 유닛의 설명용 단면도를 나타낸다. 광원 유닛(20)은, 예를 들면, 나노 임프린트 장치에서의 템플릿(워크 W)의 표면을 광세정 처리하기 위해서 이용되는 것이다. 광원 유닛(20)은 대략 직육면체의 케이싱(10)에 의해 전체 형상이 형성되어 있다. 케이싱(10)의 내부는 램프 수용실(21) 및 전원 수용실(22)이 격벽(23)을 통하여 나란히 놓아지도록 형성되어 있다.
케이싱(10)의 램프 수용실(21)의 벽부의 일부에는, 예를 들면 석영 유리로 이루어지는 창부재(12)가 틀부재(13)에 의해 고정되어 있다. 램프 수용실(21)에는 자외선 방사 램프(11)(이하, 간단히 「램프」라고도 한다)가 배치되어 있다. 전원 수용실(22)에는 램프(11)에 전력을 공급하기 위한 승압 트랜스(24)가 배치되어 있다. 또한, 램프(11)는 자외선, 특히 진공 자외선을 방사하는 것이 바람직하며, 크세논 가스를 봉입한 엑시머 램프가 적합하다. 그리고, 엑시머 램프의 경우는 고전압을 필요로 하기 때문에, 통상은 트랜스(24) 만을 램프의 근방에 설치함과 함께, 인버터 회로 등은 램프로부터 이격하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 인버터 회로는 케이싱(10)의 외부에 배치하고 있다.
도 3은 자외선 방사 램프(11)의 일례인 엑시머 램프를 나타낸다. 엑시머 램프(11)는 내부에 방전 공간이 형성된 전체가 평평한 방전 용기(30)를 가진다. 방전 용기(30)의 양단에는 꼭지쇠(31)가 설치되어 있다. 방전 용기(30)의 외면에는 한 쌍의 망형상 전극(32)이 예를 들면 스크린 인쇄에 의해 형성된다. 방전 용기(30)는 자외선을 적합하게 투과하는 재료, 예를 들면 석영 유리에 의해 구성되며, 그 내부에는, 유전체 배리어 방전에 의해 자외선을 발광하는 물질, 예를 들면, 크세논, 아르곤, 크립톤 등의 희가스, 또는, 이들 희가스에 더하여 브롬, 염소, 요오드 등의 할로겐 가스가 봉입된다. 대표적인 방사 파장은, 봉입 가스로서 크세논을 사용한 경우는 172nm, 아르곤과 요오드를 사용한 경우는 191nm, 아르곤과 불소를 사용한 경우는 193nm가 된다. 이들 가스의 봉입 압력은 예를 들면 10~100kPa이다.
또한, 광원 유닛(10)은, 나노 임프린트 장치의 템플릿의 세정에 사용하는 것이지만, 그 장치 구성에 대해서는, 본 출원인의 선원 2010-16127호가 참조된다.
다음에, 본 발명에서의 창부재(12)와 워크 W의 배치 관계에 대해서 설명한다. 도 4, 도 5, 도 6, 도 7은 모두 창부재(12)와 워크 W(패턴 형성부)의 배치 관계를 나타낸다. 모두 왼쪽 도면은 본 발명의 전제가 되는 종래의 배치 구성을 나타내고, 오른쪽 도면은 본 발명의 배치 구성을 나타내고 있다.
도 4는 창부재(12)가 정방형이며, 워크 W도 정방형인 경우를 나타내고, 워크 W의 어느 한 변이 창부재(12)의 어느 한 변과 평행이 아닌 교차하는 관계에 있다. 이와 같이 배치함으로써, 워크 W는, 창부재(12)에서의 자외선 조사량이 적은 영역(L영역)이 전체적으로 적어져 있는 것을 알 수 있다. 특히, 양쪽 부재가 모두 정방형인 경우는, 워크 W의 어느 한 변이, 창부재(12)의 어느 한 변과 45°로 교차하는 관계에 있음으로써 가장 간이한 구성으로 하여 방사량의 이용 효율을 높일 수 있다.
도 5는 창부재(12)가 장방형이며 워크 W가 정방형인 경우를 나타내고, 도 6은 창부재(12)가 정방형이며 워크 W는 장방형인 경우를 나타내며, 도 7은 창부재(12)가 장방형이며 워크 W도 장방형인 경우를 나타낸다.
어느 경우에도, 도 4의 경우와 마찬가지이며, 워크 W의 어느 한 변을 창부재(12)의 어느 한 변과 평행이 아니게 교차하는 관계에 배치시킴으로써, 워크 W의 L영역에 배치되는 면적이 작아져, 방사량의 이용 효율을 높아져 있는 것을 알 수 있다. 단, 창부재(12) 혹은 워크 W의 어느 한 쪽이 장방형인 경우는 45°가 최적이라고는 할 수 없으며, 장방형의 종횡비에 따라 최적 각도가 정해진다.
또한, 본 발명에서는, 워크 W의 패턴 형성부가 사각형 형상(정방형, 장방형)이라는 의미이며, 패턴 형성부의 주위에 틀이 있는 경우 등은 틀도 포함한 형상을 의미하는 것은 아니다. 그리고 또, 본 발명에 있어서는 창부재(12)와 워크 W는 중심들이 겹쳐 있는 것이 전제가 된다.
본 발명에서는 다양한 변형예가 가능하다. 예를 들면, 자외선 방사 램프는 1개에 한정되는 것이 아니며, 복수의 램프를 광원 유닛 중에 나란히 놓는 것이어도 된다. 또, 자외선 방사 램프는 엑시머 램프에 한정되는 것이 아니며, 저압 수은 램프나 자외선 방사 LED등을 사용할 수도 있다.
10 케이싱 11 자외선 방사 램프
12 창부재 13 틀부재
20 광원 유닛 21 램프 수용실
22 전원 수용실 23 격벽
24 승압 트랜스 30 방전 용기
31 꼭지쇠 32 전극
W 워크

Claims (5)

  1. 광조사 유닛으로부터의 방사광을 대략 직사각형 형상의 패턴 형성부를 가지는 워크에 조사시키는 광처리 장치에 있어서,
    상기 광조사 유닛은, 케이싱과, 이 케이싱의 내부에 배치된 자외선 방사 램프와, 케이싱의 일면에 설치된 직사각형 형상의 광투과성 창부재로 이루어지며,
    상기 광투과성 창부재와 상기 패턴 형성부의 일변들이 평행이 아닌 것을 특징으로 하는, 광처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 광투과성 창부재와 상기 패턴 형성부는 모두 정방형이며,
    서로의 대각선들은 45°로 교차하고 있는 것을 특징으로 하는, 광처리 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 램프의 길이 방향으로 신장하는 중심선과, 상기 패턴 형성부의 한 변이 교차하고 있는 것을 특징으로 하는, 광처리 장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 워크는 나노 임프린트용 템플릿인 것을 특징으로 하는, 광처리 장치.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 자외선 방사 램프는, 외부에 한 쌍의 전극을 가지는 엑시머 램프인 것을 특징으로 하는, 광처리 장치.
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