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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024043380
(43)【公開日】2024-03-29
(54)【発明の名称】対象物処理装置、対象物処理方法、および原版の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/205 20060101AFI20240322BHJP
H01L 21/3065 20060101ALI20240322BHJP
C23C 16/26 20060101ALI20240322BHJP
【ＦＩ】
H01L21/205
H01L21/302 105Z
H01L21/302 101B
C23C16/26
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022148547
(22)【出願日】2022-09-16
(71)【出願人】
【識別番号】318010018
【氏名又は名称】キオクシア株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001092
【氏名又は名称】弁理士法人サクラ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】本川 剛治
(72)【発明者】
【氏名】櫻井 典子
(72)【発明者】
【氏名】桜井 秀昭
【テーマコード（参考）】
4K030
5F004
5F045
【Ｆターム（参考）】
4K030AA09
4K030AA10
4K030BA27
4K030BA28
4K030DA08
4K030FA03
4K030HA01
4K030JA17
5F004AA16
5F004BA04
5F004BB13
5F004BB18
5F004BB29
5F004BC03
5F004BC06
5F004BD04
5F004DA00
5F004DA01
5F004DA16
5F004DA25
5F004DA26
5F004DB00
5F004EA27
5F004EA28
5F004EA37
5F004FA08
5F045AA08
5F045AB06
5F045AB07
5F045AC00
5F045AC11
5F045AC15
5F045AE13
5F045AE15
5F045AF03
5F045AF07
5F045AF11
5F045DA67
5F045DP03
5F045DQ10
5F045EB08
5F045EE04
5F045EE14
5F045EH09
5F045EH10
5F045EH18
5F045EH20
5F045EM02
5F045EM09
5F045EN04
5F045GB09
5F045GB15
5F045HA03
5F045HA13
5F045HA23
(57)【要約】
【課題】対象物の表面のラフネスを低減する。
【解決手段】対象物処理方法は、対象物を処理室に搬入する第１のステップと、炭素を含む第１のイオンおよび炭素を含む第１のプラズマの少なくとも一つを生成し、第１のイオンおよび第１のプラズマの少なくとも一つを用い、対象物の上に炭素を含む膜を形成する第２のステップと、酸素、窒素、および希ガスからなる群より選ばれる少なくとも一つを含む第２のガスから第２のプラズマを生成し、第２のプラズマと膜との反応により膜を除去する第３のステップと、を有し、処理室内において第２のステップと第３のステップをシームレスに交互に切り替える。
【選択図】図１
【解決手段】対象物処理方法は、対象物を処理室に搬入する第１のステップと、炭素を含む第１のイオンおよび炭素を含む第１のプラズマの少なくとも一つを生成し、第１のイオンおよび第１のプラズマの少なくとも一つを用い、対象物の上に炭素を含む膜を形成する第２のステップと、酸素、窒素、および希ガスからなる群より選ばれる少なくとも一つを含む第２のガスから第２のプラズマを生成し、第２のプラズマと膜との反応により膜を除去する第３のステップと、を有し、処理室内において第２のステップと第３のステップをシームレスに交互に切り替える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
対象物を処理室に搬入する第１のステップと、
炭素を含む第１のイオンおよび炭素を含む第１のプラズマの少なくとも一つを生成し、前記第１のイオンおよび第１のプラズマの少なくとも一つを用い、前記対象物の上に炭素を含む膜を形成する第２のステップと、
酸素、窒素、および希ガスからなる群より選ばれる少なくとも一つを含む第２のガスから第２のプラズマを生成し、前記第２のプラズマと前記膜との反応により前記膜を除去する第３のステップと、を有し、
前記処理室内において前記第２のステップと前記第３のステップとをシームレスに交互に切り替える、対象物処理方法。
炭素を含む第１のイオンおよび炭素を含む第１のプラズマの少なくとも一つを生成し、前記第１のイオンおよび第１のプラズマの少なくとも一つを用い、前記対象物の上に炭素を含む膜を形成する第２のステップと、
酸素、窒素、および希ガスからなる群より選ばれる少なくとも一つを含む第２のガスから第２のプラズマを生成し、前記第２のプラズマと前記膜との反応により前記膜を除去する第３のステップと、を有し、
前記処理室内において前記第２のステップと前記第３のステップとをシームレスに交互に切り替える、対象物処理方法。
【請求項2】
前記第１のステップは、前記処理室に炭素を含む第１のガスを導入し、第１の電圧を前記処理室に供給することにより、前記第１のガスから前記第１のプラズマを生成し、前記第１のプラズマを用いて前記対象物の上に前記膜を形成し、その後前記第１の電圧の供給および前記第１のガスの導入を停止する、ことを有する請求項１に記載の対象物処理方法。
【請求項3】
前記第１のステップは、アーク放電により炭素ソースから前記第１のイオンを生成し、前記第１のイオンを前記処理室に導入し、前記第１のイオンを用いて前記対象物の上に前記膜を形成し、その後前記第１のイオンの導入を停止する、ことを有する請求項１に記載の対象物処理方法。
【請求項4】
前記第２のステップは、前記第２のガスを前記処理室に導入し、第２の電圧を前記処理室に供給することにより、前記第２のガスから前記第２のプラズマを生成し、前記第２のプラズマと前記膜との化学反応により前記膜を除去し、その後前記第２の電圧の供給および前記第２のガスの導入を停止する、ことを有する請求項１に記載の対象物処理方法。
【請求項5】
前記第２のステップは、リモートプラズマ源において前記第２のガスから生成された前記第２のプラズマを前記処理室に導入し、前記第２のプラズマと前記膜との化学反応により前記膜を除去し、その後前記第２のプラズマの導入を停止する、ことを有する請求項１に記載の対象物処理方法。
【請求項6】
前記第１の電圧の電位は、正電位、ゼロ電位、および負電位の順に切り替えられる、請求項２に記載の対象物処理方法。
【請求項7】
前記膜は、非晶質炭素膜である、請求項１に記載の対象物処理方法。
【請求項8】
前記第１のステップは、前記対象物の下方に強磁性体を前記対象物と略平行な方向において単一の極性を有するように配置して行われる、請求項１または請求項２に記載の対象物処理方法。
【請求項9】
処理室と、
炭素を含む第１のイオンおよび炭素を含む第１のプラズマの少なくとも一つを生成する第１の供給源と、
酸素、窒素、および希ガスからなる群より選ばれる少なくとも一つを含む第２のガスから第２のプラズマを生成する第２の供給源と、
前記処理室内に対象物を搬送する搬送部と、
前記第１の供給源および前記第２の供給源を制御することにより、前記第１のイオンおよび第１のプラズマの少なくとも一つを用いて前記処理室内に配置される対象物の上に炭素を含む膜を形成する第１の動作と、前記第２のプラズマと前記膜との化学反応により前記膜を除去する第２の動作と、を前記処理室内においてシームレスに交互に切り替える制御装置と、
を具備する、対象物処理装置。
炭素を含む第１のイオンおよび炭素を含む第１のプラズマの少なくとも一つを生成する第１の供給源と、
酸素、窒素、および希ガスからなる群より選ばれる少なくとも一つを含む第２のガスから第２のプラズマを生成する第２の供給源と、
前記処理室内に対象物を搬送する搬送部と、
前記第１の供給源および前記第２の供給源を制御することにより、前記第１のイオンおよび第１のプラズマの少なくとも一つを用いて前記処理室内に配置される対象物の上に炭素を含む膜を形成する第１の動作と、前記第２のプラズマと前記膜との化学反応により前記膜を除去する第２の動作と、を前記処理室内においてシームレスに交互に切り替える制御装置と、
を具備する、対象物処理装置。
【請求項10】
前記第１の供給源に設けられ、前記処理室に第１の電圧を供給するための第１の電源と、
前記第２の供給源に設けられ、前記処理室に第２の電圧を供給するための第２の電源と、
炭素を含む第１のガスと、前記第２のガスと、を選択的に前記処理室に導入するためのガス供給源と、
をさらに具備し、
前記第１の動作は、前記第１のガスを前記ガス供給源から前記処理室に導入し、前記第１の電圧を前記第１の電源から前記処理室に供給することにより、前記第１のガスから前記第１のイオンを生成し、その後前記第１の電圧の供給および前記第１のガスの導入を停止することを含み、
前記第２の動作は、前記第２のガスを前記ガス供給源から前記処理室に導入し、第２の電圧を前記第２の電源から前記処理室に供給することにより、前記第２のガスから前記第２のプラズマを生成し、その後前記第２の電圧の供給および前記第２のガスの導入を停止することを含む、請求項９に記載の対象物処理装置。
前記第２の供給源に設けられ、前記処理室に第２の電圧を供給するための第２の電源と、
炭素を含む第１のガスと、前記第２のガスと、を選択的に前記処理室に導入するためのガス供給源と、
をさらに具備し、
前記第１の動作は、前記第１のガスを前記ガス供給源から前記処理室に導入し、前記第１の電圧を前記第１の電源から前記処理室に供給することにより、前記第１のガスから前記第１のイオンを生成し、その後前記第１の電圧の供給および前記第１のガスの導入を停止することを含み、
前記第２の動作は、前記第２のガスを前記ガス供給源から前記処理室に導入し、第２の電圧を前記第２の電源から前記処理室に供給することにより、前記第２のガスから前記第２のプラズマを生成し、その後前記第２の電圧の供給および前記第２のガスの導入を停止することを含む、請求項９に記載の対象物処理装置。
【請求項11】
前記第１の供給源は、アーク放電により前記第１のイオンを生成して前記第１のイオンを前記処理室に導入するアークイオン源を有する、請求項９に記載の対象物処理装置。
【請求項12】
前記第２の供給源は、前記第２のガスから前記第２のプラズマを生成して前記第２のプラズマを前記処理室に導入するリモートプラズマ源を有する、請求項９に記載の対象物処理装置。
【請求項13】
前記第１の動作は、前記対象物の下方に強磁性体を前記対象物と略平行な方向において単一の極性を有するように配置して行われる、請求項９に記載の対象物処理装置。
【請求項14】
対象物を処理室に搬入する第１のステップと、
炭素を含む第１のイオンおよび炭素を含む第１のプラズマの少なくとも一つを生成し、前記第１のイオンおよび第１のプラズマの少なくとも一つを用い、前記対象物の上に炭素を含む膜を形成する第２のステップと、
酸素、窒素、および希ガスからなる群より選ばれる少なくとも一つを含む第２のガスから第２のプラズマを生成し、前記第２のプラズマと前記膜との反応により前記膜を除去する第３のステップと、を有し、
前記処理室内において前記第２のステップと前記第３のステップをシームレスに交互に切り替える、原版の製造方法。
炭素を含む第１のイオンおよび炭素を含む第１のプラズマの少なくとも一つを生成し、前記第１のイオンおよび第１のプラズマの少なくとも一つを用い、前記対象物の上に炭素を含む膜を形成する第２のステップと、
酸素、窒素、および希ガスからなる群より選ばれる少なくとも一つを含む第２のガスから第２のプラズマを生成し、前記第２のプラズマと前記膜との反応により前記膜を除去する第３のステップと、を有し、
前記処理室内において前記第２のステップと前記第３のステップをシームレスに交互に切り替える、原版の製造方法。
【請求項15】
前記原版は、フォトマスクまたはテンプレートである、請求項１４に記載の原版の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、対象物処理装置、対象物処理方法、および原版の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、対象物基板装置等の対象物処理装置を用いて対象物の表面を処理する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１６－１３１２３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
実施形態の発明が解決しようとする課題は、対象物の表面のラフネスを低減することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
実施形態の対象物処理方法は、対象物を処理室に搬入する第１のステップと、炭素を含む第１のイオンおよび炭素を含む第１のプラズマの少なくとも一つを生成し、第１のイオンおよび第１のプラズマの少なくとも一つを用い、対象物の上に炭素を含む膜を形成する第２のステップと、酸素、窒素、および希ガスからなる群より選ばれる少なくとも一つを含む第２のガスから第２のプラズマを生成し、第２のプラズマと膜との反応により膜を除去する第３のステップと、を有し、処理室内において第２のステップと第３のステップをシームレスに交互に切り替える。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】対象物処理方法の例を説明するための模式図である。
【図2】テンプレートの構造例を説明するための斜視模式図である。
【図3】テンプレートの構造例を説明するための断面模式図である。
【図4】表面ＭＳのレイアウト例を説明するための上面模式図である。
【図5】表面ＭＳのレイアウト例を説明するための断面模式図である。
【図6】炭素膜形成工程Ｓ２および炭素膜除去工程Ｓ３を行うことによる対象物の変化を説明するための模式図である。
【図7】炭素膜形成工程Ｓ２および炭素膜除去工程Ｓ３を行うことによる対象物の変化を説明するための模式図である。
【図8】炭素膜形成工程Ｓ２および炭素膜除去工程Ｓ３を行うことによる対象物の変化を説明するための模式図である。
【図9】対象物処理装置１００の構成例を示す模式図である。
【図10】対象物処理方法の例を説明するためのタイミングチャートである。
【図11】搬送部の構成例を示す模式図である。
【図12A】対象物の他の例の処理方法例を説明するための断面模式図である。
【図12B】対象物の他の例の処理方法例を説明するための断面模式図である。
【図13】対象物処理装置１００の他の構成例を示す模式図である。
【図14】対象物処理方法の例を説明するためのタイミングチャートである。
【図15】対象物処理装置１００の他の構成例を示す模式図である。
【図16】対象物処理方法の例を説明するためのタイミングチャートである。
【図17】磁性体を用いた炭素膜形成工程Ｓ２の例を説明するための模式図である。
【図18】磁性体１２２を有する場合の炭素膜形成工程Ｓ２における、陽イオンＰの挙動を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下、実施形態について、図面を参照して説明する。図面に記載された各構成要素の厚さと平面寸法との関係、各構成要素の厚さの比率等は現物と異なる場合がある。また、実施形態において、実質的に同一の構成要素には同一の符号を付し適宜説明を省略する。
【0008】
［第１の実施形態］
本実施形態では、対象物処理方法および対象物処理装置の一例について説明する。
本実施形態では、対象物処理方法および対象物処理装置の一例について説明する。
【0009】
（対象物処理方法）
図１は、対象物処理方法の例を説明するための模式図である。対象物処理方法は、図１に示すように、パターン形成工程Ｓ１と、炭素膜形成工程Ｓ２と、炭素膜除去工程Ｓ３と、洗浄工程Ｓ４と、を有する。
図１は、対象物処理方法の例を説明するための模式図である。対象物処理方法は、図１に示すように、パターン形成工程Ｓ１と、炭素膜形成工程Ｓ２と、炭素膜除去工程Ｓ３と、洗浄工程Ｓ４と、を有する。
【0010】
パターン形成工程Ｓ１は、対象物の表面にパターンを形成する。対象物は、例えば原版である。原版は石英ガラス基板等の透光性基板を有し、ナノインプリントリソグラフィ（ＮＩＬ）を用いたパターン形成方法に用いられるテンプレートまたは光リソグラフィの際に用いられるフォトマスクが挙げられる。フォトマスクは、石英ガラスなどの透光性の基板上にクロムなどの金属を含む遮光膜やハーフトーン膜などによってパターンが形成されたものである。一般的なテンプレートとしては、例えば鋳型となるマスターテンプレートやマスターテンプレートを用いて製造されるレプリカテンプレートが挙げられる。なお、テンプレートなどの原版に限定されず、対象物は、例えばシリコンウエハなどの半導体ウエハ上に回路パターンが形成された半導体基板であってもよい。以下では対象物にレプリカテンプレートを用いる例について説明するが、これに限定されない。
【0011】
ＮＩＬを用いたパターン形成方法では、対象物の上に設けられた紫外線硬化樹脂等のインプリント材料層の上にテンプレートを押しつけて、光を照射してインプリント材料層を硬化させて、パターンをインプリント材料層に転写する。
【0012】
図２は、テンプレートの構造例を説明するための斜視模式図である。テンプレートは、図２に示すように、メサと呼ばれる表面ＭＳと、溝ＣＯと、を含む基材１１１を有する。基材１１１は、例えば石英ガラス基板である。従って、基材１１１は、シリコンと、酸素と、を含む。図３は、テンプレートの構造例を説明するための断面模式図であり、図２に示す線分Ｘ１－Ｘ２における、基材１１１のＸ軸とＸ軸およびＹ軸と直交するＺ軸とを含むＸ－Ｚ断面の一部を示す。
【0013】
図４は、表面ＭＳのレイアウト例を説明するための上面模式図であり、基材１１１のＸ－Ｙ平面の一部を示す。図５は、表面ＭＳのレイアウト例を説明するための断面模式図であり、図４に示す線分Ｙ１－Ｙ２における、基材１１１のＸ－Ｚ断面の一部を示す。
【0014】
表面ＭＳは、インプリントパターン１１２を含む。インプリントパターン１１２は、ＮＩＬを用いたパターン形成方法により転写されるパターンである。インプリントパターン１１２の数、位置、および形状は、特に限定されない。一例として、図４および図５は、上面ＴＳを有する凸部１１２ａと、下面ＢＳを有する凹部１１２ｂと、を含むラインアンドスペースで構成されるインプリントパターン１１２を示す。インプリントパターン１１２は、さらに上面ＴＳと下面ＢＳとの間に凸部１１２ａの側面（ラインエッジともいう）ＬＥを有する。
【0015】
炭素膜形成工程Ｓ２および炭素膜除去工程Ｓ３は、後述する対象物処理装置１００の処理室Ｉ内においてシームレスに交互に繰り返されることにより、対象物の表面のラフネスを低減してパターンの品質を向上させる。炭素膜形成工程Ｓ２および炭素膜除去工程Ｓ３は、一つの対象物処理装置１００を用いて対象物を大気に曝すことなく行われる。
【0016】
【0017】
【0018】
次に、炭素膜形成工程Ｓ２により、図７に示すように、基材１１１の表面に膜１１３を形成する。膜１１３は、図７に示すように基材１１１の表面の凹部により厚く形成される。膜１１３は、例えば炭素（Ｃ）を含む。膜１１３は、炭化ケイ素等の化合物を含んでいてもよい。膜１１３は、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜などの非晶質炭素膜でもよい。膜１１３は、例えば基材１１１の表面に炭素イオン等のイオンを注入および堆積することにより、形成される。
【0019】
膜１１３は、側面ＬＥの上にも形成される。膜１１３を形成することにより、側面ＬＥにおいて基材１１１が部分的に変質して混合層１２０が形成される。混合層１２０は、例えば炭素イオンが基材１１１に注入されることにより形成される。炭素イオンが基材１１１に注入されると、石英ガラスの二酸化ケイ素におけるＳｉ－Ｏ結合が切断され、シリコンと炭素とが結合してＳｉ－Ｃ結合を形成する。もしくは、酸素に炭素がさらに結合してＳｉ－Ｏ－Ｃ結合を形成する。よって、混合層１２０は、炭素と、シリコンと、酸素と、を含む。
【0020】
次に、炭素膜除去工程Ｓ３により、図８に示すように、膜１１３を除去する。膜１１３は、例えば酸素、窒素、および希ガスの少なくとも一つを含むガスから生成されたプラズマを用いて除去可能である。
【0021】
また、炭素膜除去工程Ｓ３により、混合層１２０の少なくとも一部も除去される。これにより、側面ＬＥのラフネスを低減できる。炭素膜形成工程Ｓ２および炭素膜除去工程Ｓ３は、例えば基材１１１の表面のラフネスが所望の値になるまで繰り返し行われる。
【0022】
（対象物処理装置）
次に、対象物処理装置１００の構成例について以下に説明する。図９は、対象物処理装置１００の構成例を示す模式図である。対象物処理装置１００は、制御装置Ａと、ガス供給源Ｂ１と、交流電源Ｃと、直流電源Ｄと、昇降機Ｅと、搬送ポートＧと、真空排気機構Ｈと、処理室Ｉと、ステージＪと、を具備する。
次に、対象物処理装置１００の構成例について以下に説明する。図９は、対象物処理装置１００の構成例を示す模式図である。対象物処理装置１００は、制御装置Ａと、ガス供給源Ｂ１と、交流電源Ｃと、直流電源Ｄと、昇降機Ｅと、搬送ポートＧと、真空排気機構Ｈと、処理室Ｉと、ステージＪと、を具備する。
【0023】
制御装置Ａは、対象物処理装置１００内の各構成要素の動作を制御する。制御装置Ａは、例えばガス供給源Ｂ１からのガスの供給動作、交流電源Ｃから処理室Ｉへの交流電圧の供給動作、直流電源Ｄから処理室Ｉへの直流電圧の供給動作、昇降機Ｅによる対象物Ｆの昇降動作、および搬送ポートＧを介した処理室Ｉと外部との対象物Ｆの搬送動作、および真空排気機構Ｈによる処理室Ｉの排気動作の少なくとも一つを制御可能である。
【0024】
制御装置Ａは、例えばプロセッサやパーソナルコンピュータ等を用いたハードウェアを有していてもよい。ハードウェアは、例えば、制御装置Ａ、ガス供給源Ｂ１、交流電源Ｃ、直流電源Ｄ、昇降機Ｅ、搬送ポートＧ、および真空排気機構Ｈのそれぞれに直接的に、または、コンピュータネットワークを介して間接的に接続され、それぞれとの情報の送受信により各動作を制御できる。なお、各動作を動作プログラムとしてメモリ等のコンピュータ読み取りが可能な記録媒体に保存しておき、ハードウェアにより記録媒体に記憶された動作プログラムを適宜読み出すことで各動作を実行してもよい。
【0025】
ガス供給源Ｂ１は、成膜ガスおよびエッチングガスのそれぞれを処理室Ｉに供給可能である。成膜ガスは、例えばメタン（ＣＨ４）、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）、またはトルエン（Ｃ６Ｈ５ＣＨ３）等の炭素化合物を含む。エッチングガスは、例えば酸素、またはフッ素を含む。フッ素を含むエッチングガスの例は、テトラフルオロメタン（ＣＦ４）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ３）等のフッ化炭素が挙げられる。ガス供給源Ｂ１は、さらにパージガスを処理室Ｉに供給してもよい。パージガスは、例えば窒素を含む。
【0026】
ガス供給源Ｂ１は、処理室Ｉおよび制御装置Ａに接続される。ガス供給源Ｂ１は、シリンダーキャビネットＢ１ａと、マスフローコントローラＢ１ｂと、ガスポートＢ１ｃと、を有する。シリンダーキャビネットＢ１ａ、マスフローコントローラＢ１ｂ、およびガスポートＢ１ｃは、供給するガスの数に対応して複数設けられる。例えば、ガス供給源Ｂ１が成膜ガス、エッチングガス、およびパージガスを供給する場合、シリンダーキャビネットＢ１ａ、マスフローコントローラＢ１ｂ、およびガスポートＢ１ｃは、それぞれ３つ以上設けられる。
【0027】
交流電源Ｃは、処理室Ｉおよび制御装置Ａに接続される。交流電源Ｃは、処理室Ｉ内に設けられた電極Ｃ１を用いて交流電圧を処理室Ｉに供給可能である。交流電圧は、例えば１３．５６ＭＨｚ以上の周波数を有する。交流電源Ｃは、ガス供給源Ｂ１とともに、プラズマ／イオン供給源を形成する。
【0028】
直流電源Ｄは、処理室Ｉおよび制御装置Ａに接続される。直流電源Ｄは、ステージＪに埋め込まれた電極Ｊ２を用いて直流電圧を処理室Ｉに供給可能である。直流電源Ｄは、ガス供給源Ｂ１とともに、プラズマ／イオン供給源を形成する。
【0029】
昇降機Ｅは、リフトＥ１を用いて対象物Ｆを昇降させることができる。昇降機Ｅは、制御装置Ａに接続される。昇降機Ｅの昇降は、制御装置Ａにより制御される。
【0030】
搬送ポートＧは、処理室Ｉを形成する筐体に設けられる。搬送ポートＧは、開閉されることにより処理室Ｉと外部とを接続または遮断する。搬送ポートＧの開閉は、制御装置Ａにより制御される。
【0031】
真空排気機構Ｈは、処理室Ｉに接続される。真空排気機構Ｈは、処理室Ｉからガスを排出可能である。
【0032】
処理室Ｉは、対象物Ｆに対して炭素膜形成、炭素膜除去等の処理が行われる空間である。処理室Ｉの圧力は、真空排気機構Ｈにより処理室Ｉを常時排気することにより所定の圧力に調整できる。
【0033】
ステージＪは、処理室Ｉ内に設けられる。ステージＪは、対象物Ｆが配置される表面Ｊ１を有する。
【0034】
【0035】
対象物処理方法の例は、図１０に示すように、搬入ステップＳ－Ａと、成膜ステップＳ－Ｂと、エッチングステップＳ－Ｃと、搬出ステップＳ－Ｄと、を有する。
【0036】
搬入ステップＳ－Ａは、搬送ポートＧを開け（搬送ポートＧ：ＯＰＥＮ）、処理室Ｉの外部に設けられた搬送部から対象物Ｆを処理室Ｉに搬入し、搬送ポートＧを閉じる（搬送ポートＧ：ＣＬＯＳＥ）。
【0037】
図１１は、搬送部の構成例を示す模式図である。搬送部は、サンプル棚Ｋと、搬送ロボットＬと、真空予備室Ｍと、真空ロボットＮと、を有する。
【0038】
対象物Ｆを処理室Ｉに搬入するために、サンプル棚Ｋに対象物Ｆをセットする。また、制御装置Ａにより対象物Ｆの処理レシピを設定する。この処理レシピは、成膜ステップＳ－ＢおよびエッチングステップＳ－Ｃのそれぞれにおいて、例えば供給ガス種、供給ガス流量、処理室内圧力、電圧印加条件、ステップ時間等のプロセス条件を示すデータを含む。これらのデータは、例えば制御装置Ａに設けられたメモリに記憶されていてもよい。
【0039】
制御装置Ａによりステップ開始を指示すると、対象物Ｆは、サンプル棚Ｋから搬送ロボットＬにより真空予備室Ｍに搬送される。対象物Ｆは、真空予備室Ｍから常時真空雰囲気下で真空ロボットＮにより処理室Ｉに搬送ポートＧを介して搬入される（対象物Ｆ：ＩＮ）。
【0040】
処理室Ｉに搬入された対象物Ｆは、図９に示す昇降機Ｅにより真空ロボットＮのロボットアーム上から持ち上げられる。その後、ロボットアームは、元の位置に戻され、搬送ポートＧは閉じられ、昇降機Ｅにより対象物ＦをステージＪの表面Ｊ１に下ろして対象物Ｆを載置する。
【0041】
次に、制御装置Ａにより設定された処理レシピに基づき、成膜ステップＳ－Ｂと、エッチングステップＳ－Ｃと、を処理室Ｉ内においてシームレスに交互に切り替えて繰り返し行う。繰り返し回数は、処理レシピに応じて適宜設定される。
【0042】
成膜ステップＳ－Ｂは、まず、ガス供給源Ｂ１からパージガスの処理室Ｉへの導入を開始する（パージガス：ＯＮ）。これにより、処理室Ｉ内の雰囲気が調整される。この間、成膜ガスおよびエッチングガスの導入は停止される（成膜ガス、エッチングガス：ＯＦＦ）。次に、パージガスの処理室Ｉへの導入を停止し（パージガス：ＯＦＦ）、成膜ガスの処理室Ｉへの導入を開始する（成膜ガス：ＯＮ）。この間、エッチングガスの導入は停止される（エッチングガス：ＯＦＦ）。
【0043】
成膜ガスが処理室Ｉに導入されている間、直流電源Ｄから直流電圧の供給を開始する。これにより、成膜ガスから炭素プラズマ等の第１のプラズマを生成する。直流電圧の電位は、時間経過とともに、正電位（直流電源Ｄ：＋）、ゼロ電位（直流電源Ｄ：０）、負電位（（直流電源Ｄ：－））に順に切り替えられる。第１のプラズマは、例えば正電位のときに生成され、負電位のときに対象物Ｆの表面に堆積され、図７に示す膜１１３を形成する。なお、正電位、ゼロ電位（無電位）、および負電位の切り替えは、繰り返し行われる。この繰り返し回数は、例えば形成する膜１１３の厚さ等のパラメータに応じて適宜設定される。直流電圧の電位は、例えば±５ｋＶの範囲で且つ３～５ｋＨｚの周波数で変化する。１回あたりの直流電圧の供給時間は、例えば６０秒以下である。成膜ガスの流量は、例えば１０ｓｃｃｍ以上である。処理室Ｉの圧力は、例えば０．４Ｐａ以下である。成膜ステップＳ－Ｂにより例えば厚さ５ｎｍ以下の薄い膜１１３を形成する場合もあるため、成膜速度を制御するために成膜ガスの流量や直流電圧の印加シーケンスを制御することが重要である。
【0044】
所望の厚さを有する膜１１３の形成後、直流電圧の供給を停止し、成膜ガスの供給を停止する（成膜ガス：ＯＦＦ）。次に、ガス供給源Ｂ１からパージガスの処理室Ｉへの導入を開始する（パージガス：ＯＮ）。パージガスにより処理室Ｉ内の雰囲気が調整される。このとき、成膜ガス、エッチングガスの供給は、停止されたままである（成膜ガス、エッチングガス：ＯＦＦ）。その後、ガス供給源Ｂ１からのパージガスの導入を停止する（パージガス：ＯＦＦ）。
【0045】
エッチングステップＳ－Ｃは、成膜ガスおよびパージガスの導入を停止したまま（成膜ガス、パージガス：ＯＦＦ）、ガス供給源Ｂ１からのエッチングガスの処理室Ｉへの導入を開始する（エッチングガス：ＯＮ）。
【0046】
エッチングガスが処理室Ｉに導入されている間、交流電源Ｃから交流電圧の供給を開始する（交流電源Ｃ：ＯＮ）。これにより、エッチングガスから酸素プラズマ等の第２のプラズマを生成する。第２のプラズマにより、図８に示すように、対象物Ｆの表面の膜１１３および混合層１２０が除去される。１回あたり交流電圧の供給時間は、１回あたりの直流電圧の供給時間よりも長く、例えば除去される膜１１３の厚さ等のパラメータに応じて適宜設定される。１回あたり交流電圧の供給時間は、例えば１２０秒以上である。エッチングガスの流量は、例えば３０ｓｃｃｍ以上である。処理室Ｉの圧力は、例えば２．７Ｐａ以下である。膜１１３の除去後、交流電圧の供給を停止し（交流電源Ｃ：ＯＦＦ）、エッチングガスの導入を停止する（エッチングガス：ＯＦＦ）。
【0047】
第２のプラズマは、酸素プラズマが好ましい。酸素プラズマにより基材１１１の除去を抑制しつつ膜１１３および混合層１２０を除去することができる。
【0048】
成膜ステップＳ－ＢおよびエッチングステップＳ－Ｃは、処理室Ｉ内においてシームレスに交互に切り替えて行われる。成膜ステップＳ－ＢおよびエッチングステップＳ－Ｃの切り替えは、繰り返し行われる。繰り返し回数は、例えば対象物Ｆの表面のラフネス等のパラメータに応じて適宜設定される。
【0049】
搬出ステップＳ－Ｄは、搬送ポートＧを開け（搬送ポートＧ：ＯＰＥＮ）、図１１に示す搬送部において、真空ロボットＮにより搬送ポートＧから対象物Ｆを搬出（対象物Ｆ：ＯＵＴ）して搬送ポートＧを閉じる（搬送ポートＧ：ＣＬＯＳＥ）。対象物Ｆは、真空予備室Ｍを経て搬送ロボットＬによりサンプル棚Ｋに戻されて対象物処理装置１００の外に搬出される。
【0050】
成膜ステップＳ－Ｂと、エッチングステップＳ－Ｃと、を行うことにより、対象物Ｆの表面のラフネスを低減できる。例えば、成膜ステップＳ－ＢおよびエッチングステップＳ－Ｃを１回ずつ行う場合、対象物Ｆの表面のラフネスは、例えば初期状態の８５％程度まで低減できる。また、成膜ステップＳ－ＢおよびエッチングステップＳ－Ｃを３回以上繰り返す場合、対象物Ｆの表面のラフネスは、例えば初期状態の７４％程度まで低減できる。また、このときのパターン寸法の変動を１ｎｍ以下にすることができる。
【0051】
その後、洗浄工程Ｓ４により、対象物Ｆの表面を洗浄する。以上が対象物処理方法の説明である。
【0052】
以上のように、第１の実施形態の対象物処理方法では、一つの対象物処理装置１００を用いて処理室Ｉ内においてシームレスに炭素膜生成と炭素膜除去とを交互に切り替えて行うことができる。これにより、対象物Ｆを大気に曝すことなく対象物を処理することができ、対象物Ｆの表面の酸化および吸湿に応じた膜１１３の成膜量および除去量の変化を抑制できる。よって、加工寸法を大きく変更することなく、対象物の表面のラフネスを低減することができる。
【0053】
【0054】
図１２Ａは、処理室Ｉに搬入された状態の対象物２００の一部を示す。対象物２００は、例えばフォトマスクであり、図１２Ａに示すように、基板２０１と、位相シフト膜２０２と、金属膜２１１と、酸化膜２１２と、を有する。
【0055】
基板２０１は、例えば、石英ガラスであり、シリコンと、酸素と、を含む。
【0056】
位相シフト膜２０２は、例えば、窒化シリコン膜であり、シリコンと、窒素と、を含む。位相シフト膜２０２は、基板２０１の上に設けられる。位相シフト膜２０２は、基板２０１を構成する石英ガラスよりも露光光の透過率が低い膜であり、透過光の位相を反転させる性質を有する。また、位相シフト膜２０２を有するフォトマスクは位相シフトマスクと呼ばれる。
【0057】
金属膜２１１は、位相シフト膜２０２の上に設けられる。金属膜２１１は、例えばクロムを含有する。金属膜２１１は、エッチングにより位相シフト膜２０２を加工するために設けられる。
【0058】
酸化膜２１２は、金属膜２１１の上に設けられる。酸化膜２１２は、例えば、酸化シリコン膜であり、シリコンと、酸素と、を含む。酸化膜２１２は、エッチングにより金属膜２１１を加工するために設けられる。
【0059】
図１２に示す対象物２００における酸化膜２１２は、上面ＴＳを有する凸部２１３ａを有し、金属膜２１１の上面が下面ＢＳとして露出した凹部２１３ｂと、を含むパターンを有する。酸化膜２１２は、さらに上面ＴＳと下面ＢＳとの間に凸部２１３ａの側面ＬＥを有する。
【0060】
図１２Ａに示す対象物２００は、例えば以下のような手順で形成される。まず、基板２０１上に位相シフト膜２０２を形成し、位相シフト膜２０２の上に金属膜２１１を形成し、金属膜２１１の上に酸化膜２１２を形成し、酸化膜２１２の上にレジストを形成する。次に、レジストにパターンを現像し、パターンが現像されたレジストを加工マスクとして酸化膜２１２を部分的にエッチングしてパターンを加工する。この際、レジストのラフネスが酸化膜２１２に転写されてしまう。その後、酸化膜２１２の上に残ったレジストを除去することで対象物２００が形成される。
【0061】
図１２Ａに示す対象物２００に対し、第１の実施形態と同様に対象物処理装置１００を用いて炭素膜形成工程Ｓ２および炭素膜除去工程Ｓ３を処理室Ｉ内においてシームレスに交互に繰り返すことにより、側面ＬＥの表面に存在する凹凸などのラフネスを低減できる。炭素膜形成工程Ｓ２および炭素膜除去工程Ｓ３のその他の説明は、第１の実施形態の炭素膜形成工程Ｓ２および炭素膜除去工程Ｓ３の説明と同じであるため、第１の実施形態の説明を適宜援用できる。
【0062】
上記の第１の実施形態と同様の処理を行った後、図１２Ｂに示すように、ラフネスが低減された酸化膜２１２をマスクとして金属膜２１１をエッチングによって加工し、さらに金属膜２１１をマスクとして位相シフト膜２０２を加工することにより位相シフト膜２０２にパターンを転写する。その後、金属膜２１１を除去することでフォトマスクが製造される。
【0063】
第２の実施形態は、他の実施形態と適宜組み合わせることができる。
【0064】
［第３の実施形態］
対象物処理装置１００の構成は、図９に示す構成に限定されない。図１３は、対象物処理装置１００の他の構成例を示す模式図である。図１３に示す対象物処理装置１００は、図９に示す対象物処理装置１００と同様に、制御装置Ａと、ガス供給源Ｂ１と、交流電源Ｃと、直流電源Ｄと、昇降機Ｅと、搬送ポートＧと、真空排気機構Ｈと、処理室Ｉと、ステージＪと、を具備する。これらの構成要素の説明については、第１の実施形態の説明を適宜援用できる。以下図９に示す対象物処理装置１００と異なる部分について説明し、その他の部分については、第１の実施形態の説明を適宜援用できる。
対象物処理装置１００の構成は、図９に示す構成に限定されない。図１３は、対象物処理装置１００の他の構成例を示す模式図である。図１３に示す対象物処理装置１００は、図９に示す対象物処理装置１００と同様に、制御装置Ａと、ガス供給源Ｂ１と、交流電源Ｃと、直流電源Ｄと、昇降機Ｅと、搬送ポートＧと、真空排気機構Ｈと、処理室Ｉと、ステージＪと、を具備する。これらの構成要素の説明については、第１の実施形態の説明を適宜援用できる。以下図９に示す対象物処理装置１００と異なる部分について説明し、その他の部分については、第１の実施形態の説明を適宜援用できる。
【0065】
図１３に示す対象物処理装置１００は、リモートプラズマ源Ｂ２をさらに具備する。リモートプラズマ源Ｂ２は、ガス供給源Ｂ１に接続され、シリンダーキャビネットＢ１ａからマスフローコントローラＢ１ｂおよびガスポートＢ１ｃを経て供給されるエッチングガスから酸素プラズマ等のリモートプラズマを生成し、供給ゲートＢ２ａを開けることにより、リモートプラズマを処理室Ｉに供給可能である。供給ゲートＢ２ａはバルブであってもよい。リモートプラズマ源Ｂ２は、制御装置Ａに接続される。制御装置Ａは、リモートプラズマ源Ｂ２からのプラズマ供給動作を制御する。リモートプラズマ源Ｂ２は、ガス供給源Ｂ１とともにプラズマ／イオン供給源を形成する。
【0066】
第１の実施形態と同様に、図１３に示す対象物処理装置１００を用いて炭素膜形成工程Ｓ２および炭素膜除去工程Ｓ３を交互に繰り返すことにより、側面ＬＥの表面のラフネスを低減できる。また、炭素膜除去工程Ｓ３において、リモートプラズマ源Ｂ２により生成された酸素プラズマ等のリモートプラズマを用いて膜１１３を除去することができる。
【0067】
図１４は、対象物処理方法の例を説明するためのタイミングチャートである。以下では、第１の実施形態と異なる部分について説明し、その他の部分については、第１の実施形態の説明を適宜援用できる。また、図１４は、便宜のため、昇降機Ｅ、対象物Ｆ、搬送ポートＧのタイミングチャートの図示を省略するが、第１の実施形態と同様の動作を行うものとする。
【0068】
成膜ステップＳ－Ｂは、供給ゲートＢ２ａを閉じ（供給ゲートＢ２ａ：ＣＬＯＳＥ）、リモートプラズマ源Ｂ２の動作を停止する（リモートプラズマ源Ｂ２：ＯＦＦ）。
【0069】
エッチングステップＳ－Ｃは、成膜ガスおよびパージガスの導入を停止したまま（成膜ガス、パージガス：ＯＦＦ）、供給ゲートＢ２ａを開け（供給ゲートＢ２ａ：ＯＰＥＮ）、その後、リモートプラズマ源Ｂ２の動作を開始する（リモートプラズマ源Ｂ２：ＯＮ）。さらに、ガス供給源Ｂ１からのエッチングガスの処理室Ｉへの導入を開始し（エッチングガス：ＯＮ）、交流電圧の供給を開始する（交流電源Ｃ：ＯＮ）。これにより、エッチングガスから第２のプラズマを生成するとともに、リモートプラズマ源Ｂ２から処理室Ｉにリモートプラズマが供給される。第２のプラズマおよびリモートプラズマにより、対象物Ｆの表面の膜１１３および混合層１２０が除去される。膜１１３および混合層１２０の除去後、交流電圧の供給を停止し（交流電源Ｃ：ＯＦＦ）、エッチングガスの導入を停止する（エッチングガス：ＯＦＦ）。その後、リモートプラズマ源Ｂ２の動作を停止し（リモートプラズマ源Ｂ２：ＯＦＦ）、そして供給ゲートＢ２ａを閉じる（供給ゲートＢ２ａ：ＣＬＯＳＥ）。このように、リモートプラズマの供給時間を第２のプラズマの供給時間よりも長くすることにより、膜１１３を除去するとともに、処理室Ｉのクリーニングを行うことができるため、好ましい。
【0070】
なお、交流電源Ｃを設けることなく、リモートプラズマ源Ｂ２により生成されたリモートプラズマだけを用いて膜１１３を除去してもよい。炭素膜形成工程Ｓ２および炭素膜除去工程Ｓ３のその他の説明は、第１の実施形態の炭素膜形成工程Ｓ２および炭素膜除去工程Ｓ３の説明と同じであるため、第１の実施形態の説明を適宜援用できる。
【0071】
第３の実施形態は、他の実施形態と適宜組み合わせることができる。
【0072】
［第４の実施形態］
対象物処理装置１００の構成は、図９に示す構成に限定されない。図１５は、対象物処理装置１００の他の構成例を示す模式図である。図１５に示す対象物処理装置１００は、図９に示す対象物処理装置１００と同様に、制御装置Ａと、ガス供給源Ｂ１と、交流電源Ｃと、直流電源Ｄと、昇降機Ｅと、搬送ポートＧと、真空排気機構Ｈと、処理室Ｉと、ステージＪと、を具備する。これらの構成要素の説明については、第１の実施形態の説明を適宜援用できる。以下図９に示す対象物処理装置１００と異なる部分について説明し、その他の部分については、第１の実施形態の説明を適宜援用できる。
対象物処理装置１００の構成は、図９に示す構成に限定されない。図１５は、対象物処理装置１００の他の構成例を示す模式図である。図１５に示す対象物処理装置１００は、図９に示す対象物処理装置１００と同様に、制御装置Ａと、ガス供給源Ｂ１と、交流電源Ｃと、直流電源Ｄと、昇降機Ｅと、搬送ポートＧと、真空排気機構Ｈと、処理室Ｉと、ステージＪと、を具備する。これらの構成要素の説明については、第１の実施形態の説明を適宜援用できる。以下図９に示す対象物処理装置１００と異なる部分について説明し、その他の部分については、第１の実施形態の説明を適宜援用できる。
【0073】
図１４に示す対象物処理装置１００は、アークイオン源Ｂ３をさらに具備する。アークイオン源Ｂ３は、アーク放電を起こすことにより炭素棒などの固体の炭素ソースから炭素イオンを生成し、炭素イオンを処理室Ｉに供給可能である。アークイオン源Ｂ３には、ガス供給源Ｂ１に接続され、シリンダーキャビネットＢ１ａからマスフローコントローラＢ１ｂからキャリアガスが導入されてもよい。キャリアガスは例えば、希ガスなどである。供給ゲートＢ３ａを開けることにより、炭素イオンをアークイオン源Ｂ３から処理室Ｉに導入可能である。供給ゲートＢ３ａはバルブであってもよい。アークイオン源Ｂ３は、制御装置Ａに電気的に接続される。制御装置Ａは、アークイオン源Ｂ３からのイオン供給動作を制御する。
【0074】
第１の実施形態と同様に、図１５に示す対象物処理装置１００を用いて炭素膜形成工程Ｓ２および炭素膜除去工程Ｓ３を交互に繰り返すことにより、側面ＬＥの表面のラフネスを低減できる。また、炭素膜形成工程Ｓ２において、アークイオン源Ｂ３により生成された炭素イオンを用いて膜１１３を形成することができる。
【0075】
図１６は、対象物処理方法の例を説明するためのタイミングチャートである。以下では、第１の実施形態と異なる部分について説明し、その他の部分については、第１の実施形態の説明を適宜援用できる。また、図１６は、便宜のため、昇降機Ｅ、対象物Ｆ、搬送ポートＧのタイミングチャートの図示を省略するが、第１の実施形態と同様の動作を行うものとする。
【0076】
成膜ステップＳ－Ｂは、まず、ガス供給源Ｂ１からパージガスの処理室Ｉへの導入を開始する（パージガス：ＯＮ）。これにより、処理室Ｉ内の雰囲気が調整される。この間、成膜ガスおよびエッチングガスの導入は停止される（成膜ガス、エッチングガス：ＯＦＦ）。また、供給ゲートＢ３ａは閉じられている（供給ゲートＢ３ａ：ＣＬＯＳＥ）。次に、パージガスの処理室Ｉへの導入を停止し（パージガス：ＯＦＦ）、成膜ガスの処理室Ｉへの導入を開始する（成膜ガス：ＯＮ）。この間、エッチングガスの導入は停止される（エッチングガス：ＯＦＦ）。
【0077】
成膜ガスが処理室Ｉに導入されている間、直流電源Ｄから直流電圧の供給を開始する。これにより、成膜ガスから第１のプラズマを生成する。第１のプラズマは、例えば正電位のときに生成され、負電位のときに対象物Ｆの表面に堆積され、図７に示す膜１１３を形成する。なお、正電位、ゼロ電位（無電位）、および負電位の切り替えは、繰り返し行われる。
【0078】
成膜ガスが処理室Ｉに導入されている間、アークイオン源Ｂ３の動作を開始し（アークイオン源Ｂ３：ＯＮ）、供給ゲートＢ３ａを開ける（供給ゲートＢ３ａ：ＯＰＥＮ）。これにより、アークイオン源Ｂ３により生成された炭素イオンが処理室Ｉに供給される。炭素イオンは、第１のプラズマとともに対象物Ｆの表面に堆積され、膜１１３を形成する。膜１１３の形成後、供給ゲートＢ３ａを閉じ（供給ゲートＢ３ａ：ＣＬＯＳＥ）、その後、成膜ガスの供給を停止する（成膜ガス：ＯＦＦ）。供給ゲートＢ３ａを閉じた後に成膜ガスの供給を停止することにより、ガス供給源Ｂ１への炭素イオンの逆流を抑制できる。
【0079】
エッチングステップＳ－Ｃは、供給ゲートＢ３ａを閉じ（供給ゲートＢ３ａ：ＣＬＯＳＥ）、アークイオン源Ｂ３の動作を停止する（アークイオン源Ｂ３：ＯＦＦ）。なお、アークイオン源Ｂ３は、動作したままであってもよい。
【0080】
なお、炭素膜形成工程Ｓ２において、直流電源Ｄを設けることなく、アークイオン源Ｂ３により生成された炭素イオンだけを用いて膜１１３を形成してもよい。アークイオン源Ｂ３は、微少量のイオンであっても供給できるため、イオンの堆積量を細かく調整できる。炭素膜形成工程Ｓ２および炭素膜除去工程Ｓ３のその他の説明は、第１の実施形態の炭素膜形成工程Ｓ２および炭素膜除去工程Ｓ３の説明と同じであるため、第１の実施形態の説明を適宜援用できる。
【0081】
第４の実施形態は、他の実施形態と適宜組み合わせることができる。例えば、図９に示す対象物処理装置１００は、第３の実施形態におけるリモートプラズマ源Ｂ２と、第４の実施形態におけるアークイオン源Ｂ３と、を両方具備していてもよい。
【0082】
［第５の実施形態］
図９に示す対象物処理装置１００を用いた対象物処理方法は、炭素膜形成工程Ｓ２および炭素膜除去工程Ｓ３の前に対象物Ｆの表面のクリーニングを行ってもよい。クリーニングは、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）等の希ガス、酸素、または窒素から生成されたプラズマに対象物Ｆの表面を曝露することにより行われる。クリーニングに用いられるプラズマは、例えば、交流電源Ｃにより交流電圧を処理室Ｉに供給し、シリンダーキャビネットＢ１ａからマスフローコントローラＢ１ｂおよびガスポートＢ１ｃを経て供給されるガスから生成可能である。
図９に示す対象物処理装置１００を用いた対象物処理方法は、炭素膜形成工程Ｓ２および炭素膜除去工程Ｓ３の前に対象物Ｆの表面のクリーニングを行ってもよい。クリーニングは、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）等の希ガス、酸素、または窒素から生成されたプラズマに対象物Ｆの表面を曝露することにより行われる。クリーニングに用いられるプラズマは、例えば、交流電源Ｃにより交流電圧を処理室Ｉに供給し、シリンダーキャビネットＢ１ａからマスフローコントローラＢ１ｂおよびガスポートＢ１ｃを経て供給されるガスから生成可能である。
【0083】
クリーニングは、１回目の炭素膜形成工程Ｓ２の前に行われればよく、２回目以降の炭素膜形成工程Ｓ２の前に行わなくてもよい。
【0084】
第５の実施形態は、他の実施形態と適宜組み合わせることができる。
【0085】
［第６の実施形態］
図９に示す対象物処理装置１００を用いた対象物処理方法は、炭素膜形成工程Ｓ２により形成される膜１１３の厚さを測定し、測定された厚さに応じて炭素膜除去工程Ｓ３におけるエッチングステップＳ－Ｃのステップ時間を決定するように処理レシピを用いて設定してもよい。
図９に示す対象物処理装置１００を用いた対象物処理方法は、炭素膜形成工程Ｓ２により形成される膜１１３の厚さを測定し、測定された厚さに応じて炭素膜除去工程Ｓ３におけるエッチングステップＳ－Ｃのステップ時間を決定するように処理レシピを用いて設定してもよい。
【0086】
膜１１３の厚さを測定する方法としては、処理室Ｉを大気開放することなく測定できる方法が好ましく、例えば処理室Ｉの筐体Ｉ１に設置されたビューポートを形成し、ビューポートから光を対象物Ｆの表面に入射し、光の透過率を測定することにより膜厚を算出する方法がある。対象物Ｆの光の反射率が高い場合、光の干渉を利用して膜１１３の厚さを測定することもできる。算出された厚さを有する膜１１３を除去するために十分なエッチング条件のステップ時間は、例えば、膜１１３の厚さがＴ［ｎｍ］により表され、膜１１３の除去レートがＳ［ｎｍ／ｓ］により表され、オーバーエッチング率がＯｖｅｒ［％］により表されるとき、（Ｔ／Ｓ）（１＋Ｏｖｅｒ／１００）［ｓ］により決定される。
【0087】
第６の実施形態は、他の実施形態と適宜組み合わせることができる。
【0088】
［第７の実施形態］
図９に示す対象物処理装置１００を用いた対象物処理方法は、磁性体を用いて炭素膜形成工程Ｓ２を行ってもよい。
図９に示す対象物処理装置１００を用いた対象物処理方法は、磁性体を用いて炭素膜形成工程Ｓ２を行ってもよい。
【0089】
図１７は、磁性体を用いた炭素膜形成工程Ｓ２の例を説明するための模式図である。図１７は、トレイ１２１と、磁性体１２２と、を有する構造物１０２を示す。構造物１０２は、対象物Ｆとともに搬送部を用いて搬入および搬出される。
【0090】
トレイ１２１は、対象物Ｆを収容可能である。トレイ１２１は、例えばプラスチック等の樹脂材料を用いて形成できる。トレイ１２１は、誘電体であることが好ましい。誘電体は、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の樹脂が挙げられる。トレイ１２１は、耐熱性が高く、耐磨耗性や寸法安定性に優れる材料により構成されることが好ましい。
【0091】
磁性体１２２は、対象物Ｆの下に位置するようにトレイ１２１に埋め込まれるとともにＺ軸方向において対象物Ｆの収容部に重なる。磁性体１２２は、対象物Ｆに面するＳ極領域１２２ａと、対象物Ｆの反対側のＮ極領域１２２ｂと、を有する。磁性体１２２は、凹部１２３の底面１２４に平行な方向において、単一の極性を有する。磁性体１２２は、トレイ１２１上に設けられるとともにトレイ１２１に対して着脱可能であってもよい。磁性体１２２は、例えば強磁性体である。強磁性体の例は、強磁性体の例は、フェライト、サマリウム－コバルト合金、ネオジム、鉄－アルミニウム－シリコン系合金等の材料を用いた永久磁石等の硬磁性体を含む。磁性体１２２は、電極Ｊ２に埋め込まれていてもよい。
【0092】
炭素膜形成工程Ｓ２では、前述のとおり、直流電圧を供給して成膜ガスからプラズマを生成する。このとき、磁性体１２２により対象物Ｆと交差する方向において、Ｓ極領域１２２ａからＮ極領域１２２ｂに向かって磁力線ＭＬが形成される。
【0093】
プラズマを生成する際、電極Ｊ２の温度は、例えば温度制御機構により磁性体１２２がキュリー温度未満の温度になるように調整されることが好ましい。ネオジム等の希土類元素を含有する永久磁石は、熱の影響を受けやすい。成膜処理に用いられるプラズマが熱源となるため、磁性体１２２の温度を制御することにより、磁性体１２２の特性を維持できる。例として、ネオジムのキュリー温度は、約３３０℃である。
【0094】
図１８は、磁性体１２２を有する場合の炭素膜形成工程Ｓ２における、炭素イオン等の陽イオンＰの挙動を説明するための模式図である。磁性体１２２を有する場合、陽イオンＰは、磁力線ＭＬに基づく磁界に応じて加速される。加速された陽イオンＰにはローレンツ力が作用する。このローレンツ力は、フレミングの左手の法則に従って、陽イオンＰの運動をらせん運動に変化させる。すなわち、陽イオンＰは、図１８に示すように、電極Ｊ２の表面と交差する方向に対し、らせん状に移動するらせん運動を行う。この場合、直線運動よりも陽イオンＰの滑走量を増やすことができるため、上面ＴＳに対して側面ＬＥへの陽イオンＰの堆積量を増やすことができる。なお、らせん運動の角速度は、磁性体の磁束密度に比例するため、磁束密度を高くするほどらせん運動が大きくなり、直線運動よりも陽イオンＰの滑走量を増やすことができる。
【0095】
第７の実施形態は、他の実施形態と適宜組み合わせることができる。
【0096】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0097】
１００…対象物処理装置、１０２…構造物、１１１…基材、１１２…インプリントパターン、１１２ａ…凸部、１１２ｂ…凹部、１１３…膜、１２０…混合層、１２１…トレイ、１２２…磁性体、１２２ａ…Ｓ極領域、１２２ｂ…Ｎ極領域、１２３…凹部、１２４…底面、２００…対象物、２０１…基板、２０２…位相シフト膜、２１１…金属膜、２１２…マスク膜、２１３ａ…凸部、２１３ｂ…凹部、Ａ…制御装置、Ｂ１…ガス供給源、Ｂ１ａ…シリンダーキャビネット、Ｂ１ｂ…マスフローコントローラ、Ｂ１ｃ…ガスポート、Ｂ２…リモートプラズマ源、Ｂ２ａ…供給ゲート、Ｂ３…アークイオン源、Ｂ３ａ…供給ゲート、ＢＳ…下面、Ｃ…交流電源、Ｃ１…電極、ＣＯ…溝、Ｄ…直流電源、Ｅ…昇降機、Ｅ１…リフト、Ｆ…対象物、Ｇ…搬送ポート、Ｈ…真空排気機構、Ｉ…処理室、Ｉ１…筐体、Ｊ…ステージ、Ｊ１…表面、Ｊ２…電極、Ｋ…サンプル棚、Ｌ…搬送ロボット、ＬＥ…側面、Ｍ…真空予備室、ＭＬ…磁力線、ＭＳ…表面、Ｎ…真空ロボット、Ｐ…陽イオン、Ｓ－Ａ…搬入ステップ、Ｓ－Ｂ…成膜ステップ、Ｓ－Ｃ…エッチングステップ、Ｓ－Ｄ…搬出ステップ、Ｓ１…パターン形成工程、Ｓ２…炭素膜形成工程、Ｓ３…炭素膜除去工程、Ｓ４…洗浄工程、ＴＳ…上面。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】