TWI480681B - Light processing device and light processing method - Google Patents

Description

光處理裝置及光處理方法

本發明係關於光處理裝置及光處理方法，更詳細來說是關於適合用以將奈米壓印裝置之模板的表面進行乾式洗淨處理的光處理裝置及光處理方法。

近來，於半導體晶片及生物晶片的製造中，作為相較於利用先前之光微影(photolithography)及蝕刻(etching)的圖案形成方法，可低成本製造的方法，著目於光奈米壓印(nanoimprint)技術。

利用此光奈米壓印技術的圖案形成方法中，於應形成圖案的基板(例如晶圓)上，藉由塗佈液狀的光硬化性樹脂(photocurable resin)來形成圖案形成用材料層，對於此圖案形成用材料層，使身為應形成之圖案之底片的圖案被形成之模板(模組)接觸，在此狀態下，對圖案形成用材料層照射紫外線而使其硬化，之後，進行從取得之硬化樹脂層剝離模板的工程(參照專利文獻1及專利文獻2)。

於此種圖案形成方法中，在模板的表面存在有異物等時，取得之圖案會產生缺陷，故必須對模板的表面進行洗淨處理。

於是，作為對模板進行洗淨處理的方法，公知有使用有機溶劑及鹼或酸等之藥品的濕式洗淨法(參照專利文獻3)。

然而，於此種濕式洗淨法中，有因為有機溶劑及藥品等，模板的一部份溶解而圖案形狀變形之虞。又，從硬化樹脂層剝離模板時，該當模板附著有光硬化性樹脂等的殘留之狀況中，必須每於圖案形成結束，進行模板的洗淨處理，而洗淨處理需要相當長的時間，故有生產性明顯降低的問題。

另一方面，例如於液晶顯示元件的製造中，作為玻璃基板的洗淨處理之手段，使用光洗淨處理裝置(參照專利文獻4)。

〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕

[專利文獻1]日本特開2000-194142號公報

[專利文獻2]日本特開2008-91782號公報

[專利文獻3]日本特開2009-266841號公報

[專利文獻4]日本特開平8-236492號公報

然而，藉由先前的光洗淨處理裝置，將模板進行洗淨處理時，有以下的問題。

作為光奈米壓印之模板，例如使用由石英玻璃所成者，從尺寸安定性及圖案形狀維持性的觀點來看，該當模板的溫度管理非常重要。

然而，在藉由先前的光洗淨處理裝置將模板進行光洗 淨處理時，於光洗淨處理中，有因為模板被照射紫外線或接受來自光洗淨處理裝置之紫外線透過窗的輻射熱，模板的溫度會上升之問題。

本發明係有鑒於以上狀況所發明者，其目的是提供可一邊抑制被處理物的溫度上升，一邊進行紫外線照射處理的光處理裝置及光處理方法。

本發明的光處理裝置，係具備具有紫外線透過窗之框體，與配置於此框體內之準分子燈所成的光處理裝置，其特徵為：於前述紫外線透過窗的周圍，具有連接於冷卻用氣體供給機構或冷卻用氣體吸氣機構的氣體流通口。

又，本發明的光處理裝置，係具備具有紫外線透過窗之框體，與配置於此框體內之準分子燈所成，以前述紫外線透過窗間隔間隙而對向於奈米壓印裝置之模板的圖案面之方式配置的光處理裝置，其特徵為： 於前述紫外線透過窗的周圍，具有連接於冷卻用氣體供給機構或冷卻用氣體吸氣機構的氣體流通口；經由此氣體流通口，在前述紫外線透過窗與前述模板之間的間隙，使冷卻用氣體流通。

於本發明的光處理裝置中，前述準分子燈，係具有整體為扁平板狀的放電容器、配置於此放電容器之一面的高電壓側電極及配置於該當放電容器之另一面的接地側電極 ，並以前述放電容器之前述高電壓側電極被配置的一面與前述紫外線透過窗對向之方式配置為佳。

本發明的光處理方法，其特徵為：將具備具有紫外線透過窗之框體，與配置於此框體內之準分子燈所成的光處理裝置，以使前述紫外線透過窗間隔間隙而對向於奈米壓印裝置之模板的圖案面之方式配置；一邊經由設置於前述紫外線透過窗的周圍之連接於冷卻用氣體供給機構或冷卻用氣體吸氣機構的氣體流通口，在前述紫外線透過窗與前述模板之間的間隙，使冷卻用氣體流通，一邊對該當模板照射紫外線。

依據本發明，藉由經由設置於紫外線透過窗之周圍的氣體流通口而使冷卻用氣體流通，來冷卻紫外線透過窗，故可一邊抑制因為來自該當紫外線透過窗的輻射熱而被處理物的溫度上升，一邊進行該當被處理物的紫外線照射處理。

又，依據經由氣體流通口而在紫外線透過窗與身為被處理物的模板之間的間隙，使冷卻用氣體流通的構造，除了紫外線透過窗的冷卻之外，進行模板的冷卻，故可一邊抑制模板的溫度上升，一邊進行該當模板的紫外線照射處理。

又，依據以放電容器之高電壓側電極被配置之一面與紫外線透過窗對向之方式配置準分子燈的構造，即使放電 容器之接地側電極被配置之另一面與框體的內面之間的離間距離較小，在準分子燈與框體之間也不會產生外部放電，所以，可減低框體的厚度之同時，可拉長放射紫外線的放電容器之一面與紫外線透過窗之間的離間距離，故可進而抑制紫外線透過窗的溫度上升。

以下，針對本發明的實施形態詳細說明。

圖1係揭示關於本發明之光處理裝置的一例之構造的說明圖，圖2係圖1所示之光處理裝置的說明用剖面圖。

此光處理裝置30係使用於用以將奈米壓印裝置之模板的表面進行光洗淨處理者，以後述之紫外線透過窗11間隔間隙而對向於藉由模板保持機構2保持之模板1的圖案面之方式配置且被使用。

此光處理裝置30之框體10係外形是略長方體狀者，於此框體10內，燈收容室S1及電路室S2以隔著隔壁12而並排之方式形成，於框體10之形成燈收容室S1的部份之上面，例如由石英玻璃所成的紫外線透過窗11藉由框狀的固定板13固定而被設置。

如圖3所示，於框體10係沿著其兩側面個別之上緣部，設置有流通冷卻用氣體之矩形的筒狀之氣體流路構件15。具體說明的話，氣體流路構件15個別具有以沿著其一側面之上緣部15a而並排之方式形成之複數氣體流通口16，該當氣體流路構件15個別一側面以除了其上緣部15a之外 ，連接框體10的側面之方式配置且被固定，藉此，氣體流通口16位於框體10之紫外線透過窗11的周圍。又，氣體流路構件15係經由冷卻用氣體流通管17，連接於冷卻用氣體供給機構(省略圖示)。

於框體10之燈收容室S1內，配置有準分子燈20，於電路室S2內配置有升壓變壓器25等。又，於圖1中，18係用以對燈收容室S1內供給例如氮氣體等之清除用氣體的清除用氣體流通管。

圖4係準分子燈20的立體圖，圖5係圖4所示之準分子燈20的說明用剖面圖。此準分子燈20係具有於內部形成放電空間S之整體為扁平板狀的放電容器21，於此放電容器21的兩端係設置有套件24，於該當放電容器21的放電空間S內係氣密封入有準分子用氣體。於放電容器21之一面係配置有網狀的高電壓側電極22，於該當放電容器21之另一面係配置有網狀的接地側電極23，高電壓側電極22及接地側電極23個別連接於高頻電壓(省略圖示)。然後，準分子燈20係以放電容器21之高電壓側電極22被配置之一面與框體10之紫外線透過窗11對向之方式配置。

作為構成放電容器21的材料，可使用可良好地透過真空紫外線者，具體來說，可使用合成石英玻璃等之矽石玻璃、藍寶石玻璃等。

作為構成高電壓側電極22及接地側電極23的材料，可使用鋁、鎳、金等的金屬材料。又，高電壓側電極22及接地側電極23也可藉由將包含前述金屬材料的導電性糊( paste)進行網板印刷(screen printing)，或將前述僅屬材料進行真空蒸鍍(vacuum deposition)來形成。

作為封入至放電容器21的放電空間S內之準分子用氣體，可使用可產生放射真空紫外線的準分子者，具體來說，可使用氙、氬、氪等之稀有氣體或混合稀有氣體與溴、氯、碘、氟等之鹵素氣體的混合氣體等。如將準分子用氣體的具體範例與被放射之紫外線的波長一起揭示的話，在氙氣中為172nm，在氬與碘的混合氣體中為191nm，在氬與氟的混合氣體中為193nm。

又，準分子用氣體的封壓係例如10~100kPa。

圖6係揭示搭載本發明之光處理裝置的奈米壓印裝置之一例之構造概略的說明圖。於此圖中，1是模板，2是保持模板1的模板保持機構，3是處理室。4是可動式的晶圓台，於此晶圓台4上係配置有保持晶圓W的晶圓夾盤4a。5是於晶圓W的表面塗佈身為圖案形成用材料(壓印材料)的液狀之光硬化性樹脂的噴墨方式之塗佈手段，6是加壓機構，7是除震台，8是平台定板，9是對由形成於晶圓W上之光硬化性樹脂所成的圖案形成用材料層照射紫外線的紫外線光源。30是圖1及圖2所示之構造的光處理裝置，此光處理裝置30係固定於將該當光處理裝置30搬送至模板1之下方的搬送機械臂35。

於此種奈米壓印裝置中，使於晶圓夾盤4a保持晶圓W的晶圓台4移動至塗佈手段5的下方位置，利用該當塗佈手段5對晶圓W的表面塗佈液狀之光硬化性樹脂，藉此，於 晶圓W上形成由光硬化性樹脂所成的圖案形成用材料層。接下來，使晶圓台4移動至模板1的下方位置，對於形成於晶圓W上的圖案形成用材料層，藉由加壓機構6使模板1接觸並加壓，在此狀態下，對圖案形成用材料層利用紫外線照射9經由模板1來照射紫外線，藉此，使圖案形成用材料層硬化，之後，藉由從取得之硬化樹脂層剝離模板1，達成對於晶圓W的圖案形成。

此種對於晶圓W的圖案形成1次或複數次結束時，如圖7所示，載置晶圓W的晶圓台4從模板1的下方位置移動至其側方位置而退避，並且光處理裝置30被搬送至模板1的下方位置，以其紫外線透過窗11(參照圖3)間隔間隙而對向於模板1的圖案面之方式配置。

在此，紫外線透過窗11的外面與模板1的圖案面之間的離間距離係例如0.3~10.0mm。

然後，於光處理裝置30中，使冷卻用氣體供給機構動作，藉此，利用將冷卻用氣體經由冷卻用氣體流通管17而供給至氣體流路構件15，如圖8所示，從形成於氣體流路構件15之氣體流通口16排出之冷卻用氣體G1流通於紫外線透過窗11與模板1之間的間隙。然後，在此狀態下，藉由使準分子燈20點燈，來自準分子燈20的紫外線經由紫外線透過窗11，被照射至模板1的圖案面，藉此，達成模板1的光洗淨處理。

之後，搬送光處理裝置30而從模板1的下方位置退避，並且載置晶圓W的晶圓台4移動至模板1的下方位置，執 行對於該當晶圓W的圖案形成。

於以上內容，流通於紫外線透過窗11與模板1之間的間隙之冷卻用氣體的流量係例如100~1000L/min，冷卻用氣體的溫度係例如10~35℃。

又，對於模板1的紫外線之照射時間係例如3~3600秒之間。

依據前述的光處理裝置30，經由位於框體10之紫外線透過窗11的周圍之氣體流通口16而在紫外線透過窗11與身為被處理物的模板1之間的間隙，使冷卻用氣體流通，藉此冷卻紫外線透過窗11及模板1，故可一邊抑制因為紫外線的照射及來自紫外線透過窗11的輻射熱而發生之模板1的溫度上升，一邊進行該當模板1的紫外線照射處理。

又，準分子燈20係因為以放電容器21之高電壓側電極22被配置之一面與紫外線透過窗11對向之方式配置，即使放電容器21之接地側電極23被配置之另一面與框體10的內面之間的離間距離較小，在準分子燈20與框體10之間也不會產生外部放電，所以，可減低框體10的厚度之同時，可拉長放射紫外線的放電容器21之一面與紫外線透過窗11之間的離間距離，故可進而抑制紫外線透過窗11的溫度上升。

以上，已說明本發明的實施形態，但是，本發明係不限定於前述實施形態，可施加各種變更。

(1)於本發明中，氣體流通口16係只要位於紫外線透過窗11的周圍即可，具體之氣體流路構件15的配置位置 及氣體流通口16的形成位置係可因應身為被處理物的模板1及保持其之模板保持機構2的尺寸，適切變更。

例如，圖1~圖3所示之光處理裝置係模板保持機構2的寬度(圖3中左右方向的大小)大於框體10的寬度之範例，但是，在模板保持機構2的寬度與框體10的寬度同等時，如圖9所示，作為氣體流路構件15，使用以於其一側面的中央位置中沿著筒軸方向並排之方式形成有複數氣體流通口16者，該當氣體流路構件15個別的一側面以除了比形成其氣體流通口16的中央位置更上側的區域之外，連接框體10的側面之方式配置亦可。

又，在模板保持機構2的寬度小於框體10的寬度時，如圖10所示，作為氣體流路構件15，使用以其下面沿著筒軸方向並排之方式形成有複數氣體流通口16者，該當氣體流路構件15沿著框體10的上面之兩側緣部，從該當框體10的上面從上方隔開而配置亦可。

進而，在模板保持機構2的寬度大於框體10的寬度時，如圖11所示，作為將氣體流路構件15配置於框體10內的上部內面，從氣體流路構件15的內部經由延伸於框體10的上面之氣體流通路徑14，從形成於該當框體10的上面之紫外線透過窗11的周圍之氣體流通口16放出冷卻用氣體，藉此，在紫外線透過窗11與模板1之間的間隙，使冷卻用氣體流通的構造亦可。

(2)氣體流路構件15係連接於冷卻用氣體吸氣機構來代替冷卻用氣體供給機構亦可。於此種構造中，藉由使 冷卻用氣體吸氣機構動作，如圖12所示，於形成於氣體流路構件15之氣體流通口16，吸收存在於其周圍的冷卻用氣體G2，結果，冷卻用氣體流通於紫外線透過窗11與模板1之間的間隙。

又，一方的氣體流路構件15連接於冷卻用氣體供給機構，另一方的氣體流路構件15連接於冷卻用氣體吸氣機構亦可。

(3)本發明之光處理裝置的處理對象係不限定於奈米壓印裝置之模板，亦可適用於需要紫外線照射裝置的各種物品。

[實施例] <實施例1>

遵從圖1~圖3的構造，製作下述規格的光處理裝置。

[框體]

燈收容室的尺寸是100mm×250mm×80mm，紫外線透過窗係石英玻璃製，其橫縱的尺寸是60mm×60mm，厚度是4mm。

[氣體流路構件]

內部橫縱的尺寸是8mm×17mm，長度是200mm，個別直徑是2mm的圓形之8個氣體流通口以20mm的節距形成。

[準分子燈]

放電容器的材質係石英玻璃，於其內部封入有氙氣，發光長度是50mm，發光寬度是45mm，輸出是15W者。

又，此準分子燈係於框體內，以放電容器之高電壓側電極被配置之一面與紫外線透過窗對向之方式配置，該當準分子燈與該當紫外線透過窗之間的離間距離為30mm。

作為被處理物，製作圖案面之圖案區域的尺寸是53mm×53mm，厚度是5mm的石英玻璃所成的模板。

於此模板的圖案面，以紫外線透過窗間隔1mm的間隙而對向於奈米壓印裝置之模板的圖案面之方式配置前述的光處理裝置，並且於紫外線透過窗及模板個別安裝溫度測定用的K熱電偶。接下來，藉由使連接於氣體流路構件之氣體供給機構動作，一邊經由氣體流通口而在紫外線透過窗與模板之間的間隙，使身為冷卻用氣體的25℃之空氣流通，一邊使準分子燈點燈，藉此，進行模板的紫外線照射處理。在此，流通於紫外線透過窗與模板之間的間隙之冷卻用氣體的流量係200L/min。

然後，調查對於模板之紫外線照射處理時間，與模板及紫外線透過窗之上升溫度的關係。並於圖13揭示結果。

<比較例1>

使用在實施例1製作之光處理裝置，除了在紫外線透過窗與模板之間的間隙不使冷卻用氣體流通之外，其他部份相同，而進行模板的紫外線照射處理，調查對於模板之 紫外線照射處理時間，與模板及紫外線透過窗之上升溫度的關係。並於圖13揭示結果。

於圖13中，A1揭示實施例1之紫外線透過窗的溫度上升曲線，A2揭示實施例1之模板的溫度上升曲線，B1揭示比較例1之紫外線透過窗的溫度上升曲線，B2揭示比較例1之模板的溫度上升曲線。

由圖13可知，依據關於實施例1的光處理裝置，已確認可一邊抑制被處理物的溫度上升，一邊進行紫外線照射裝置。

1‧‧‧模板

2‧‧‧模板保持機構

3‧‧‧處理室

4‧‧‧晶圓台

4a‧‧‧晶圓夾盤

5‧‧‧塗佈手段

6‧‧‧加壓機構

7‧‧‧除震台

8‧‧‧平台定板

9‧‧‧紫外線光源

10‧‧‧框體

11‧‧‧紫外線透過窗

12‧‧‧隔壁

13‧‧‧固定板

14‧‧‧氣體流通路徑

15‧‧‧氣體流路構件

15a‧‧‧上緣部

16‧‧‧氣體流通口

17‧‧‧冷卻用氣體流通管

18‧‧‧清除用氣體流通管

20‧‧‧準分子燈

21‧‧‧放電容器

22‧‧‧高電壓側電極

23‧‧‧接地側電極

24‧‧‧套件

25‧‧‧升壓變壓器

30‧‧‧光處理裝置

35‧‧‧搬送機械臂

G1，G2‧‧‧冷卻用氣體

S‧‧‧放電空間

S1‧‧‧燈收容室

S2‧‧‧電路室

W‧‧‧晶圓

[圖1]揭示關於本發明之光處理裝置的一例之構造的說明圖。

[圖2]圖1所示之光處理裝置的說明用剖面圖。

[圖3]揭示切斷圖1所示之光處理裝置之一部份的說明用剖面圖。

[圖4]圖1所示之光處理裝置之準分子燈的立體圖。

[圖5]圖4所示之準分子燈的說明用剖面圖。

[圖6]揭示搭載本發明之光處理裝置的奈米壓印裝置之一例之構造概略的說明圖。

[圖7]揭示於圖6所示之奈米壓印裝置中，光處理裝置以其紫外線透過窗間隔間隙而對向於模板的圖案面之方式配置之狀態的說明圖。

[圖8]揭示藉由冷卻用氣體供給機構，冷卻用氣體流通 於模板與紫外線透過窗之間的間隙之狀態的說明用剖面圖。

[圖9]揭示關於本發明的光處理裝置之變形例的說明用剖面圖。

[圖10]揭示關於本發明的光處理裝置之其他變形例的說明用剖面圖。

[圖11]揭示關於本發明的光處理裝置之另其他變形例的說明用剖面圖。

[圖12]揭示藉由冷卻用氣體吸氣機構，冷卻用氣體流通於模板與紫外線透過窗之間的間隙之狀態的說明用剖面圖。

[圖13]於實施例1及比較例1中被測定之紫外線透過窗及模板的溫度上升曲線圖。

1‧‧‧模板

2‧‧‧模板保持機構

10‧‧‧框體

11‧‧‧紫外線透過窗

13‧‧‧固定板

15‧‧‧氣體流路構件

16‧‧‧氣體流通口

Claims (4)

1. 一種光處理裝置，係具備具有紫外線透過窗之框體，與配置於此框體內之準分子燈所成，且前述框體設置用以供給清除用氣體之清除用氣體流通管的光處理裝置，其特徵為：於前述紫外線透過窗的周圍，具有連接於冷卻用氣體供給機構或冷卻用氣體吸氣機構，且於前述框體外對前述紫外線透過窗供給冷卻用氣體的氣體流通口。
2. 一種光處理裝置，係具備具有紫外線透過窗之框體，與配置於此框體內之準分子燈所成，以前述紫外線透過窗間隔間隙而對向於奈米壓印裝置之模板的圖案面之方式配置，且前述框體設置用以將清除用氣體供給至框體內之清除用氣體流通管的光處理裝置，其特徵為：於前述紫外線透過窗的周圍，具有連接於冷卻用氣體供給機構或冷卻用氣體吸氣機構，且於前述框體外對前述紫外線透過窗供給冷卻用氣體的氣體流通口；經由此氣體流通口，在前述紫外線透過窗與前述模板之間的間隙，使冷卻用氣體流通。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之光處理裝置，其中，前述準分子燈，係具有整體為扁平板狀的放電容器、配置於此放電容器之一面的高電壓側電極及配置於該當放電容器之另一面的接地側電極，並以前述放電容器之前述高電壓側電極被配置的一面與前述紫外線透過窗對向之方 式配置。
4. 一種光處理方法，其特徵為：將具備具有紫外線透過窗之框體，與配置於此框體內之準分子燈所成的光處理裝置，以使前述紫外線透過窗間隔間隙而對向於奈米壓印裝置之模板的圖案面之方式配置，且前述光處理裝置的前述框體設置用以將清除用氣體供給至框體內的清除用氣體流通管；一邊經由設置於前述紫外線透過窗的周圍之連接於冷卻用氣體供給機構或冷卻用氣體吸氣機構，且於前述框體外對前述紫外線透過窗供給冷卻用氣體的氣體流通口，在前述紫外線透過窗與前述模板之間的間隙，使冷卻用氣體流通，一邊對該當模板照射紫外線。