CN109414849B

CN109414849B - 光清洗处理装置

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Publication number: CN109414849B
Application number: CN201780041541.0A
Authority: CN
Inventors: 吉原启太; 广濑贤一
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2016-07-08
Filing date: 2017-06-16
Publication date: 2022-05-10
Anticipated expiration: 2037-06-16
Also published as: WO2018008365A1; KR102162392B1; KR20190009339A; CN109414849A; JP6888624B2; JPWO2018008365A1; TWI712480B; TW201811530A

Abstract

本发明目的在于提供能够在短时间内执行由石英玻璃构成的模板的表面的清洗处理的光清洗处理装置。本发明的光清洗处理装置是通过紫外线对纳米压印中所使用的由石英玻璃构成的模板的表面进行清洗处理的光清洗处理装置，其特征在于，具备：处理室形成件，配置作为处理对象的模板，并形成被供给处理用气体的处理室；壳体，具有窗部件，该窗部件隔着间隙而与配置于上述处理室的上述模板相向设置并使紫外线透过；紫外线光源，配置于上述壳体内，经由上述窗部件而向上述模板照射紫外线；及加热单元，对上述模板进行加热。

Description

光清洗处理装置

技术领域

本发明涉及用于通过紫外线对纳米压印中所使用的由石英玻璃构成的模板的表面进行清洗处理的光清洗处理装置。

背景技术

近年来，在半导体芯片、生物芯片的制造中，作为相较于以往的利用光刻及蚀刻的图案形成方法而能够以低成本制造的方法，光纳米压印技术受到关注。

在利用了该光纳米压印技术的图案形成方法中，若在所使用的由石英玻璃构成的模板的表面存在抗蚀剂残渣等异物，则所获得的图案产生缺陷，因此需要对模板的表面进行清洗处理。

以往，作为对模板的表面进行清洗处理的方法，提出有通过向模板的表面照射紫外线而将附着于该模板的表面的异物分解除去的光清洗处理装置(参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-155160号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在上述的光清洗处理装置中，为了对模板的表面充分地进行清洗处理需要相当长的时间，作为其结果，存在在半导体芯片等的制造中生产率降低这样的问题。

因此，本发明的目的在于提供能够在短时间内执行由石英玻璃构成的模板的表面的清洗处理的光清洗处理装置。

用于解决课题的技术方案

本发明的光清洗处理装置是通过紫外线对纳米压印中所使用的由石英玻璃构成的模板的表面进行清洗处理的光清洗处理装置，其特征在于，具备：处理室形成件，配置作为处理对象的模板，并形成被供给处理用气体的处理室；壳体，具有窗部件，该窗部件隔着间隙而与配置于所述处理室的所述模板相向设置并使紫外线透过；紫外线光源，配置于所述壳体内，经由所述窗部件而向所述模板照射紫外线；及加热单元，对所述模板进行加热。

在本发明的光清洗处理装置中，优选所述加热单元配置于所述处理室内。

另外，也可以是，所述处理室形成件具有与所述窗部件相向设置的红外线透过窗部件，所述加热单元与所述红外线透过窗部件的外表面相向配置。

另外，优选所述加热单元由照射红外线的碳素加热器或卤素加热器构成。

另外，在本发明的光清洗处理装置中，也可以是，所述加热单元由设置于所述窗部件并通过电阻加热而发热的发热体构成。

发明效果

根据本发明的光清洗处理装置，能够通过加热单元对模板进行加热，因此附着于模板的表面的抗蚀剂残渣等异物经由模板而被加热。因此，促进附着于模板的表面的异物的分解反应，作为其结果，能够在短时间内执行模板的表面的清洗处理。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的光清洗处理装置的结构的说明用剖视图。

图2是图1所示的光清洗处理装置的准分子灯的立体图。

图3是图2所示的准分子灯的说明用剖视图。

图4是表示本发明的第二实施方式的光清洗处理装置的结构的说明用剖视图。

图5是表示本发明的第三实施方式的光清洗处理装置的结构的说明用剖视图。

图6是表示本发明的第四实施方式的光清洗处理装置的结构的说明用剖视图。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式详细地进行说明。

图1是表示本发明的第一实施方式的光清洗处理装置的结构的说明用剖视图。图1所示的光清洗处理装置用于对纳米压印中所使用的模板的表面进行光清洗处理。作为处理对象的模板例如由石英玻璃构成。

该光清洗处理装置具有形成配置作为处理对象的模板1的处理室11的长方体状的箱形的处理室形成件10。在模板1的光清洗处理中，在处理室11内产生臭氧，因此作为构成处理室形成件10的材料，优选使用具有耐紫外线性并且具有耐臭氧性的材料。作为构成处理室形成件10的材料的具体例，可举出不锈钢、进行了硬质防蚀铝处理的铝等。

在处理室形成件10的底壁部形成有开口12，以堵塞该开口12的方式配置有光源单元20。另外，在处理室形成件10的底壁部或上壁部的内表面固定有保持模板1的四角的保持部件(省略图示)。另外，在处理室形成件10形成有用于对处理室11供给处理用气体的气体供给口(省略图示)及用于使处理室11内的气体排出的气体排出口(省略图示)。

光源单元20具有长方体状的箱形的壳体21。作为构成壳体21的材料，优选使用具有耐紫外线性的材料，作为其具体例，可举出进行了硬质防蚀铝处理的铝等。

在壳体21内作为紫外线光源而配置有准分子灯25。使来自准分子灯25的紫外线透过的窗部件22通过框状的固定板23而固定设置于壳体21的上表面。作为构成窗部件22的材料，例如能够使用合成石英玻璃。另外，在壳体21设置有用于向该壳体21内供给例如氮气等清除用气体的清除用气体供给管(省略图示)。

而且，光源单元20配置为窗部件22隔着间隙而与配置于处理室11的模板1相向。窗部件22的外表面与模板1的图案面之间的分离距离例如为0.3～10.0mm。

准分子灯25配置为在壳体21内能够经由窗部件22而对模板1照射紫外线。

图2是准分子灯25的立体图，图3是图2所示的准分子灯25的说明用剖视图。该准分子灯25具有在内部形成有放电空间S的整体扁平的板状的放电容器26。在该放电容器26的两端设置有灯头29。另外，在放电容器26的放电空间S内气密地封入准分子用气体。在放电容器26的一面配置有网状的高电压侧电极27，在该放电容器26的另一面配置有网状的接地侧电极28。高电压侧电极27及接地侧电极28分别与高频电源(省略图示)电连接。而且，准分子灯25配置为放电容器26的配置有高电压侧电极27的一面与壳体21的窗部件22相向。

作为构成放电容器26的材料，能够使用使真空紫外线良好地透过的材料，具体而言合成石英玻璃等二氧化硅玻璃、蓝宝石玻璃等。

作为构成高电压侧电极27及接地侧电极28的材料，能够使用铝、镍、金等金属材料。另外，高电压侧电极27及接地侧电极28也能够通过对包含上述金属材料的导电性糊料进行丝网印刷、或对上述金属材料进行真空蒸镀而形成。

作为被封入到放电容器26的放电空间S内的准分子用气体，能够使用可生成放射真空紫外线的准分子的气体，具体而言能够使用氙、氩、氪等稀有气体或混合有稀有气体与溴、氯、碘、氟等卤素气体的混合气体等，在这些中，优选氙气。若将准分子用气体的具体例子与放射的紫外线的波长一起表示的话，则在氙气的情况下为172nm，在氩与碘的混合气体的情况下为191nm，在氩与氟的混合气体的情况下为193nm。

另外，准分子用气体的封入压例如为10～100kPa。

在第一实施方式的光清洗处理装置中，在处理室形成件10的上壁部设置有使红外线透过的红外线透过窗部件13。在处理室形成件10的外部，作为对模板1进行加热的加热单元，经由红外线透过窗部件13而向模板1照射红外线的灯加热器30配置为与该红外线透过窗部件13相向。

作为构成红外线透过窗部件13的材料，优选使用具有耐热性并且不使真空紫外线透过的材料。在红外线透过窗部件13为使真空紫外线透过的材料的情况下，来自准分子灯25的真空紫外线透过红外线透过窗部件13，由此在处理室形成件10的外部产生臭氧，因此不优选。作为构成红外线透过窗部件13的材料的具体例，可举出派热克斯(Pyrex)(注册商标)玻璃、Tempax玻璃(注册商标)等耐热玻璃、熔融石英玻璃、锗、硅等。

此外，在窗部件22与红外线透过窗部件13的距离充分远的情况下，真空紫外线被处理室11内的大气气氛吸收，未到达红外线透过窗部件13，因此红外线透过窗部件13也可以是使真空紫外线透过的材料。此时，作为构成红外线透过窗部件13的材料的具体例，能够使用使真空紫外线透过的材料，例如蓝宝石、氟化钙、氟化钡等。

作为灯加热器30，能够使用例如放射波长为0.8～1000μm的红外线的装置。作为灯加热器30的具体例，可举出卤素加热器、碳素加热器等。在这些中，优选卤素加热器。

作为卤素加热器，能够使用带反射镜的单端类型的加热器、双端类型的加热器等。

另外，也可以在灯加热器30设置有用于使红外线在模板1聚光的反射镜。

能够根据红外线透过窗部件13的材质的种类来选择将从卤素加热器等灯加热器30放射的红外线中的哪个波长域的红外线照射到模板。

例如在将近红外线区域的红外线照射到模板1的情况下，作为红外线透过窗部件13的材质的具体例，可举出派热克斯(注册商标)玻璃、Tempax玻璃(注册商标)等耐热玻璃、熔融石英玻璃。

另外，在从近红外线区域将中红外线区域的红外线照射到模板1的情况下，作为红外线透过窗部件13的材质的具体例，可举出蓝宝石。

另外，在从近红外线区域将远红外线区域的红外线照射到模板1的情况下，作为红外线透过窗部件13的材质的具体例，可举出锗、硅、氟化钙、氟化钡。

另外，在将模板1本身加热为高温也无妨的情况下，将模板1本身加热，并且附着于模板1的表面的抗蚀剂残渣等异物也被加热，因此更高效。优选根据是否对模板1本身进行加热来选择使红外线透过窗部件13成为使远红外线透过的部件还是成为吸收远红外线的部件。

在上述的光清洗处理装置中，首先，作为处理对象的模板1被在处理室形成件10内设置的保持部件(省略图示)保持。在该状态下，将灯加热器30点亮，并且从在处理室形成件10形成的气体供给口(省略图示)将处理用气体向处理室11供给。作为其结果，来自灯加热器30的红外线经由红外线透过窗部件13及模板1而向在该模板1的表面附着的抗蚀剂残渣等异物照射，由此将该异物加热。另外，处理室11置换为处理用气体。

这里，在作为红外线透过窗部件13的材质而选择吸收远红外线的材料的情况下，从灯加热器30放射的红外线中的波长为0.8～2μm的近红外线分别透过红外线透过窗部件13及模板1，向附着于模板1的表面的异物照射并被吸收，作为其结果，将异物加热。另一方面，波长为4～1000μm的远红外线被红外线透过窗部件13吸收。

另外，在作为红外线透过窗部件13的材质而选择透过远红外线的材料的情况下，远红外线向模板1及附着于模板1的表面的异物照射并被吸收，作为其结果，能够与异物一起将模板1本身加热。

而且，在该状态下，在光源单元20中，准分子灯25点亮，由此来自该准分子灯25的紫外线经由窗部件22而向模板1的表面照射，执行模板1的光清洗处理。

其后，准分子灯25及灯加热器30熄灭，在该状态下，持续供给处理用气体，由此将模板1风冷，并且将处理室11内所产生的臭氧等从气体排出口(省略图示)排出。

如以上那样，实现模板1的光清洗处理，其后将模板1从处理室11取出。

以上，作为处理用气体，能够使用清洁干燥的空气等包含氧的气体、氮气、或清洁干燥的空气与氮气气体的混合气体。

向处理室11供给的处理用气体的流量例如为0～100L/min。

从将灯加热器30点亮起直至光清洗处理开始(准分子灯25的点亮)为止的预热时间例如为5～60秒钟。

在光清洗处理中，附着于模板1的表面的异物的温度例如为50～200℃。

另外，光清洗处理的处理时间即紫外线的照射时间例如为3～600秒钟。

根据上述的光清洗处理装置，能够通过灯加热器30对模板1进行加热，因此附着于模板1的表面的抗蚀剂残渣等异物经由模板1而被加热。因此，促进附着于模板1的表面的异物的分解反应，作为其结果，能够在短时间内执行模板1的表面的清洗处理。

图4是表示本发明的第二实施方式的光清洗处理装置的结构的说明用剖视图。图4所示的光清洗处理装置用于对纳米压印中所使用的模板的表面进行光清洗处理。

在第二实施方式的光清洗处理装置中，灯加热器30配置于光源单元20的壳体21内的准分子灯25的背后。另外，窗部件22由使红外线透过的材料构成。另外，准分子灯25的高电压侧电极27及接地侧电极28分别为网状(参照图2及图3)，因此，放电容器26的未形成高电压侧电极27及接地侧电极28的部分成为使来自灯加热器30的红外线透过的红外线透过部。

第二实施方式的光清洗处理装置的其他结构除了在处理室形成件11未设置红外线透过窗部件之外，其他与第一实施方式的光清洗处理装置相同。

在上述的光清洗处理装置中，在模板1被在处理室形成件10内设置的保持部件(省略图示)保持的状态下，将灯加热器30点亮，并且从在处理室形成件10形成的气体供给口(省略图示)将处理用气体向处理室11供给。作为其结果，来自灯加热器30的红外线经由准分子灯25的放电容器26及窗部件22而向附着于该模板1的表面的抗蚀剂残渣等异物照射，由此将该异物加热。另外，处理室11置换为处理用气体。

这里，从灯加热器30放射的红外线中的近红外线分别透过准分子灯25的红外线透过部即放电容器26的未形成高电压侧电极27及接地侧电极28的部分、及窗部件22，并向附着于模板1的表面的异物照射而被吸收，作为其结果，将异物加热。另一方面，远红外线被放电容器26或窗部件22吸收。

而且，与第一实施方式的光清洗处理装置同样，实现模板1的光清洗处理，将模板1从处理室11取出。

以上，针对灯加热器30的预热时间、其他的光清洗处理条件，与第一实施方式的光清洗处理装置相同。

图5是表示本发明的第三实施方式的光清洗处理装置的结构的说明用剖视图。图5所示的光清洗处理装置用于对纳米压印中所使用的模板的表面进行光清洗处理。

在第三实施方式的光清洗处理装置中，在光源单元20的窗部件22的内表面，作为加热单元而设置有由通过电阻加热而发热的带状的膜构成的发热体35。这样的发热体35能够通过在窗部件22印刷并烧制导电性糊料而形成。发热体35的发热量例如为0.5～10kW。

第三实施方式的光清洗处理装置的其他结构除了未设置灯加热器30之外，其他与第二实施方式的光清洗处理装置相同。

在上述的光清洗处理装置中，在模板1被在处理室形成件10内设置的保持部件(省略图示)保持的状态下，使发热体35通电，并且从在处理室形成件10形成的气体供给口(省略图示)将处理用气体向处理室11供给。作为其结果，发热体35通过电阻加热而发热，通过其辐射热，将附着于模板1的表面的抗蚀剂残渣等异物加热。另外，处理室11置换为处理用气体。

而且，与第一实施方式的光清洗处理装置同样，实现模板1的光清洗处理，并将模板1从处理室11取出。

以上，从在发热体35通电起直至光清洗处理开始(准分子灯25的点亮)为止的预热时间例如为5～60秒钟。针对其他的光清洗处理条件，与第一实施方式的光清洗处理装置同样。

根据上述的光清洗处理装置，能够通过发热体35对模板1进行加热，因此附着于模板1的表面的抗蚀剂残渣等异物经由模板1而被加热。因此，促进附着于模板1的表面的异物的分解反应，作为其结果，能够在短时间内执行模板1的表面的清洗处理。

图6是表示本发明的第四实施方式的光清洗处理装置的结构的说明用剖视图。图6所示的光清洗处理装置用于对纳米压印中所使用的模板的表面进行光清洗处理。

在第四实施方式的光清洗处理装置中，在处理室11内，作为加热模板1的加热单元，向模板1照射红外线的灯加热器30配置为与模板1的背面相向。

第四实施方式的光清洗处理装置的其他结构除了在壳体21内的准分子灯25的背后未设置灯加热器30之外，其他与第二实施方式的光清洗处理装置同样。

作为灯加热器30，优选使用碳素加热器。

碳素加热器是在封入了不活泼气体的石英管内配置由碳纤维构成的发热体而成的。从碳素加热器放射的红外线例如在波长为2.0～4.0μm的中红外线的区域具有峰值。该中红外线被构成模板1的石英玻璃吸收，因此能够高效地加热模板1。

在上述的光清洗处理装置中，在模板1被在处理室形成件10内设置的保持部件(省略图示)保持的状态下，将灯加热器30点亮，并且从在处理室形成件10形成的气体供给口(省略图示)将处理用气体向处理室11供给。作为其结果，通过来自灯加热器30的红外线向附着于模板1的表面的抗蚀剂残渣等异物照射，由此将该异物加热。另外，处理室11置换为处理用气体。

这里，从灯加热器30放射的红外线中的近红外线透过模板1，并向附着于模板1的表面的异物照射而被吸收，作为其结果，将异物加热。另一方面，中红外线及远红外线被模板1吸收，作为其结果，将模板1加热，并向异物导热。

以上，针对灯加热器30的预热时间、其他光清洗处理条件，与第一实施方式的光清洗处理装置同样。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述的实施方式，能够施加各种变更。

(1)作为加热单元，能够取代灯加热器30、发热体35，而使用对向处理室供给的处理用气体进行加热的装置。

在具有这样的加热单元的光清洗处理装置中，在被设置于处理室形成件10内的保持部件(省略图示)保持的状态下，将灯加热器30点亮，并且从在处理室形成件10形成的气体供给口(省略图示)，将被加热过的处理用气体向处理室11供给，由此将处理室11置换为加热过的处理用气体。

以上，加热过的处理用气体的温度例如为50～200℃。

根据上述的光清洗处理装置，通过加热单元将处理用气体加热，因此通过该处理用气体将附着于模板1的表面的抗蚀剂残渣等异物加热而促进该异物的分解反应，作为其结果，能够在短时间内执行模板1的表面的清洗处理。

(2)在第三实施方式的光清洗处理装置中，发热体35也可以设置于窗部件22的外表面(与模板1相向的面)。不过，在这样的结构中，发热体22在处理室11露出，可能在处理室11内混入以构成发热体35的材料为起因的尘埃，因此优选发热体35设置于窗部件22的内表面。

实施例

〈实施例1〉

根据图6所示的结构而制成紫外线处理装置。该紫外线处理装置的规格如以下那样。使其成为紫外线处理装置〔1〕。

·灯加热器：碳素加热器

·碳素加热器的电力：3kW

·碳素加热器的大小：100mm×200mm

·碳素加热器的直径：5mm

·从碳素加热器下表面至模板上表面的距离：50mm

使用上述的紫外线处理装置〔1〕，根据下述的光清洗处理条件(处理气体的供给条件及紫外线的照射条件及加热条件)，进行了以特定的厚度涂敷有抗蚀剂的被处理物(模板)的光清洗处理。

·处理气体种类：CDA

·处理气体的供给量：1L/min

·处理气体的清除时间：60秒钟

·窗部件的紫外线照度：70mW/cm ²

·紫外线的照射时间：35秒钟

·碳素加热器的加热时间：50秒钟

·涂敷于模板的抗蚀剂的温度：100℃

作为其结果，除去抗蚀剂的速度为2nm/s。

此外，碳素加热器的加热时间50秒钟包含于处理气体的清除时间60秒钟中，因此碳素加热器的加热时间在模板的清洗处理中不会在处理量中追加。

〈实施例2〉

根据图1所示的结构而制成紫外线处理装置。该紫外线处理装置的规格如以下那样。使其为紫外线处理装置〔2〕。

·红外线透过窗部件：Tempax玻璃(注册商标)

·红外线透过窗部件的大小：φ50mm

·红外线透过窗部件的厚度：2mm

·从红外线透过窗部件下表面至窗部件上表面的距离：80mm

·灯加热器：卤素加热器

·卤素加热器的电力：500W

使用上述的紫外线处理装置〔2〕，根据下述的光清洗处理条件(处理气体的供给条件及紫外线的照射条件及加热条件)，进行了以特定的厚度涂敷有抗蚀剂的被处理物(模板)的光清洗处理。

·处理气体种类：CDA

·处理气体的供给量：1L/min

·处理气体的清除时间：60秒钟

·窗部件的紫外线照度：70mW/cm²

·紫外线的照射时间：35秒钟

·卤素加热器的加热时间：600秒钟

·涂敷于模板的抗蚀剂的温度：100℃

作为其结果，除去抗蚀剂的速度为2nm/s。

此外，对于本实施例的条件的电力而言，卤素加热器的加热时间为600秒左右，但除去抗蚀剂的速度与实施例1的紫外线处理装置相同。

〈比较例〉

除了未设置红外线透过窗部件及卤素加热器以外，制成与紫外线处理装置〔2〕相同规格的紫外线处理装置〔3〕。

使用上述的紫外线处理装置〔3〕，根据下述的光清洗处理条件(处理气体的供给条件及紫外线的照射条件及加热条件)，进行了以与实施例相同的特定的厚度涂敷有抗蚀剂的被处理物(模板)的光清洗处理。

·处理气体种类：CDA

·处理气体的供给量：1L/min

·处理气体的清除时间：60秒钟

·窗部件的紫外线照度：70mW/cm²

·紫外线的照射时间：100秒钟

作为其结果，除去抗蚀剂的速度为0.7nm/s。

根据上述的结果，根据实施例1的紫外线处理装置〔1〕及实施例2的紫外线处理装置〔2〕，设置有由碳素加热器或卤素加热器构成的加热单元，因此能够大幅提高除去抗蚀剂的速度，因此确认了能够缩短模板的清洗处理时间。

附图标记说明

1 模板

10 处理室形成件

11 处理室

12 开口

13 红外线透过窗部件

20 光源单元

21 壳体

22 窗部件

23 固定板

25 准分子灯

26 放电容器

27 高电压侧电极

28 接地侧电极

29 灯头

30 灯加热器

35 发热体

S 放电空间

Claims

1.一种光清洗处理装置，通过紫外线对纳米压印中所使用的由石英玻璃构成的模板的表面进行清洗处理，所述光清洗处理装置的特征在于，具备：

处理室形成件，配置作为处理对象的模板，并形成被供给处理用气体的处理室；

壳体，具有窗部件，该窗部件隔着间隙而与配置于所述处理室的所述模板相向设置并使紫外线透过；

紫外线光源，配置于所述壳体内，经由所述窗部件而向所述模板照射紫外线；及

加热单元，对所述模板进行加热，

所述处理室形成件具有与所述窗部件相向设置的红外线透过窗部件，

所述加热单元是灯加热器，与所述红外线透过窗部件的外表面相向配置，

所述红外线透过窗部件吸收远红外线，并使从所述加热单元放射的红外线中的波长为0.8～2μm的近红外线透过所述红外线透过窗部件而将附着于所述模板的异物加热，

从所述紫外线光源放射的真空紫外线不透过所述红外线透过窗部件。