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JP5257480B2 - 光処理装置 - Google Patents

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Description

この発明は光処理装置に関する。特に、ナノインプリント装置におけるテンプレートの表面をドライ洗浄するための光処理装置に関する。
近年、半導体チップやバイオチップの製造において、光ナノインプリントが注目されている。従来のフォトリソグラフィーおよびエッチングを利用したパターン形成方法に比較して低コストで製造できるからである。光ナノインプリントについては、例えば、特開２０００−１９４１４２号に記載されている。
光ナノインプリントは、処理物にパターンを形成するに際しテンプレートを使用するが、このテンプレートは高頻度で洗浄しなければならない。なぜなら、ナノインプリントはテンプレートをレジストに直接接触させるものであるため、パターン形成のたびに、テンプレートにレジストの残骸が付着するからである。
テンプレートの洗浄方法として、従来から、有機溶剤やアルカリなどの薬品を用いたウェット法が採用されてきた。しかし、ウェット法は、有機溶剤や薬品などによってテンプレートの一部が溶解してしまい、結果として、パターン形状が変形するという問題があった。
特開２０００−１９４１４２号公報
この発明が解決しようとする課題は、ナノインプリントのテンプレートの洗浄について、テンプレートを損傷させることのない新規な装置を提供することにある。
ここで、本発明の課題をもう少し具体的に説明する。図８は本発明の前提となる装置（未公開）を示すものであって、（ａ）は装置を上面から見た構造を示し、（ｂ）は装置内部の構造を示す。
ケーシング１０の内部には紫外線放射ランプ１１（以下、「ランプ」ともいう）が配置されている。ケーシング１０の一面には、例えば石英ガラスなどの光透過性部材が装着されて窓部材１２となっている。窓部材１２の直上には、例えば、ナノインプリントのテンプレートなどのワークＷが図示略の保持部材で保持されている。ワークＷは例えば正方形であって、窓部材１２も同様に正方形で構成される。図８（ａ）に示すように、ワークＷと窓部材１２を重ねて眺めると、両者は一辺同士が交差することなく、すなわち、両者の対角線は互いに重なるような位置関係になっている。
窓部材１２からワークＷに向けて放射される紫外線は、窓部材１２およびワークＷの中心ほど高く、周囲に向かうにつれて放射状に低くなる。図９は窓部材１２における紫外線の放射照度を示し、照度の高いエリアがＨ、照度を中程度のエリアがＭ、照度が低いエリアがＬで表現されている。なお、図においては、便宜上、窓部材を９個のエリアに分割して３段階でレベル分けしているが、実際にはアナログ的に低下している。中心ほど照度が高く、周辺ほど照度が低い理由について、図８（ｂ）を使って説明すると、窓部材１２の中心点のほぼ直下にあるランプ表面上の位置Ｐ１からの放射光Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３は図示のように窓部材１２を照射する。一方、窓部材１２の周囲のほぼ直下にあるランプ表面上の位置Ｐ２や位置Ｐ３からの放射光Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ３１、Ｌ３２もそれぞれ図示のように窓部材１２を照射する。このため窓部材１２の周囲ほど、ランプ１１から受ける放射光が少ないことがわかる。
もちろん、ケーシング１０がワークＷに対して十分に大きく、すなわち、ワークＷの大きさに比べて、光源ランプ１１あるいは窓部材１２を大きく設計すれば、このような問題は解消するかもしれない。しかし、この種の装置は小型化が常に求められるため、必要以上の大きさに設計することは現実的ではない。同様に、ケーシング１０の高さも抑えなければならず、すなわち、ランプ１１の放射面と窓部材１２は、例えば３０ｍｍと小さいのが現実である。
従って、本発明に係る光処理装置は、このような事情に鑑みて、ワークＷの寸法に対して可能な限り小さな光源ランプ１１と窓部材１２を使いつつ、窓部材１２の放射光を効果的に利用することを目的とするものである。
上記課題を解決するために、この発明に係る光処理装置は、光照射ユニットからの放射光を略矩形状のパターン形成部を有するワークに照射させる装置であり、前記光照射ユニットは、ケーシングと、このケーシングの内部に配置された紫外線放射ランプと、ケーシングの一面に設けられた矩形状の光透過性窓部材とよりなり、前記光透過性窓部材と前記パターン形成部の一辺同士が平行ではないことを特徴とする。
さらに、光処理装置は、前記光透過性窓部材と前記パターン形成部はともに正方形であって、お互いの対角線同士は４５°にて交差していることを特徴とする。
さらに、光処理装置は、前記ランプの長手方向に伸びる中心線と、前記パターン形成部の一辺が交差していることを特徴とする。
さらに、光処理装置は、前記ワークはナノインプリント用テンプレートであることを特徴とする。
さらに、光処理装置は、前記紫外線放射 ランプが外部に一対の電極を有するエキシマランプであることを特徴とする。
従って、本発明に係る光処理装置は、このような事情に鑑みて、ワークＷの寸法に対して可能な限り小さな光源ランプ１１と窓部材１２を使いつつ、窓部材１２の放射光を効果的に利用することを目的とするものである。
本発明に係る光処理装置を示す。 本発明に係る光処理装置を示す。 本発明に係る紫外線放射ランプを示す。 本発明における窓部材とワークの配置関係を具体的に示す。 本発明における窓部材とワークの配置関係を具体的に示す。 本発明における窓部材とワークの配置関係を具体的に示す。 本発明における窓部材とワークの配置関係を具体的に示す。 本発明の前提となる装置構成を示す。 本発明の前提となる装置構成における窓部材における放射放射の分布を示す。
以下、この発明の光処理装置を具体的に説明する。
図１は本発明に係る光処理装置の光源ユニットを模式的に示したものであり、図２は光源ユニットの説明用断面図を示す。光源ユニット２０は、例えば、ナノインプリント装置におけるテンプレート（ワークＷ）の表面を光洗浄処理するために用いられるものである。光源ユニット２０は略直方体のケーシング１０によって全体形状が形成されている。ケーシング１０の内部はランプ収容室２１および電源収容室２２が隔壁２３を介して並ぶように形成されている。
ケーシング１０のランプ収容室２１の壁部の一部には、例えば石英ガラスよりなる窓部材１２が枠部材１３によって固定されている。ランプ収容室２１には紫外線放射ランプ１１（以下、単に「ランプ」ともいう）が配置されている。電源収容室２２にはランプ１１に電力を供給するための昇圧トランス２４が配置されている。なお、ランプ１１は紫外線、特に真空紫外線を放射するものが望ましく、キセノンガスを封入したエキシマランプが好適である。そして、エキシマランプの場合は高電圧を必要とすることから、通常はトランス２４のみをランプの近傍に設置するとともに、インバータ回路などはランプから離隔することが望ましい。本実施例ではインバータ回路はケーシング１０の外部に配置している。
図３は紫外線放射ランプ１１の一例であるエキシマランプを示す。エキシマランプ１１は内部に放電空間が形成された全体が扁平な放電容器３０を有する。放電容器３０の両端には口金３１が設けられている。放電容器３０の外面には一対の網状電極３２が例えばスクリーン印刷により形成される。放電容器３０は紫外線を好適に透過する材料、例えば石英ガラスにより構成され、その内部には、誘電体バリア放電により紫外線を発光する物質、例えば、キセノン、アルゴン、クリプトン等の希ガス、または、これら希ガスに加えて臭素、塩素、ヨウ素などのハロゲンガスが封入される。代表的な放射波長は、封入ガスとしてキセノンを使った場合は１７２ｎｍ、アルゴンとヨウ素を使った場合は１９１ｎｍ、アルゴンとフッ素を使った場合は１９３ｎｍとなる。これらガスの封入圧力は例えば１０〜１００ｋＰａである。
なお、光源ユニット１０は、ナノインプリント装置のテンプレートの洗浄に使うものであるが、その装置構成については、本出願人の先願２０１０−１６１２７号が参照される。
次に、本発明における窓部材１２とワークＷの配置関係について説明する。図４、図５、図６、図７はいずれも窓部材１２とワークＷ（パターン形成部）の配置関係を示す。いずれも左図は本発明の前提となる従来の配置構成を表し、右図は本発明の配置構成を示している。
図４は窓部材１２が正方形であり、ワークＷも正方形の場合を示し、ワークＷのいずれか一辺が窓部材１２のいずれか一辺と平行ではなく交差する関係にある。このように配置することにより、ワークＷは、窓部材１２における紫外線照射量の少ない領域（Ｌ領域）が全体として少なくなっていることがわかる。特に、両部材がともに正方形である場合は、ワークＷのいずれか一辺が、窓部材１２のいずれか一辺と４５°にて交差する関係にあることで最も簡易な構成として放射量の利用効率を高めることができる。
図５は窓部材１２が長方形でありワークＷが正方形の場合を示し、図６は窓部材１２が正方形でありワークＷは長方形の場合を示し、図７は窓部材１２が長方形でありワークＷも長方形の場合を示す。
いずれも場合であっても、図４の場合と同様であって、ワークＷのいずれか一辺を窓部材１２のいずれか一辺と平行ではなく交差する関係に配置させることで、ワークＷのＬ領域に配置される面積が小さくなり、放射量の利用効率が高まっていることがわかる。ただ、窓部材１２あるいはワークＷのいずれか一方が長方形の場合は４５°が最適ということにはならず、長方形の縦横比に応じて最適角度が決まる。
なお、本発明では、ワークＷのパターン形成部が矩形状（正方形、長方形）という意味であり、パターン形成部の周囲に枠がある場合などは枠も含めた形状を意味するものではない。そしてまた、本発明においては窓部材１２とワークＷは中心同士が重なっていることが前提となる。
本発明では種々の変形例が可能である。例えば、紫外線放射ランプは１つに限定されるものではなく、複数のランプを光源ユニットの中に並べることでもよい。また、紫外線放射ランプはエキシマランプに限定されるものではなく、低圧水銀ランプや紫外線放射ＬＥＤなどを使うこともできる。
１０ ケーシング
１１ 紫外線放射ランプ
１２ 窓部材
１３ 枠部材
２０ 光源ユニット
２１ ランプ収容室
２２ 電源収容室
２３ 隔壁
２４ 昇圧トランス
３０ 放電容器
３１ 口金
３２ 電極
Ｗ ワーク

Claims (5)

  1. 光照射ユニットからの放射光を略矩形状のパターン形成部を有するワークに照射させる光処理装置において、
    前記光照射ユニットは、ケーシングと、このケーシングの内部に配置された紫外線放射ランプと、ケーシングの一面に設けられた矩形状の光透過性窓部材とよりなり、
    前記光透過性窓部材と前記パターン形成部の一辺同士が平行ではないことを特徴とする光処理装置。
  2. 前記光透過性窓部材と前記パターン形成部はともに正方形であって、
    お互いの対角線同士は４５°にて交差していることを特徴とする請求項１の光処理装置。
  3. 前記ランプの長手方向に伸びる中心線と、前記パターン形成部の一辺が交差していることを特徴とする請求項１の光処理装置。
  4. 前記ワークはナノインプリント用テンプレートであることを特徴とする請求項１又は請求項２の光処理装置。
  5. 前記紫外線放射ランプは、外部に一対の電極を有するエキシマランプであることを特徴とする請求項１又は請求項２の光処理装置。
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