CN102132173A - 用于制造图案形成体的方法和使用电磁束的加工装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种用于图案形成体的制造方法，采用该方法可以在不使凹坑的形状变形的情况下容易地形成点状图案。提供了用于制造其上形成了点状图案的图案形成体的方法。此制造方法包括：制备步骤，其中制备具有光致抗蚀剂层的基板，所述光致抗蚀剂层在用电磁束照射并因此被加热时发生形状变化；和曝光步骤，其中用电磁束照射和扫描所述光致抗蚀剂层以去除光致抗蚀剂层的一部分，其中在所述曝光步骤中，将所述电磁束的发射时间调整为与形成于所述光致抗蚀剂层上的多个凹坑(21)在扫描方向上的间距相对应的扫描时间的10-40％。
Description
技术领域
本发明涉及用于制造具有微细凹凸图案的图案形成体的方法，以及用于此制造方法的使用电磁束的加工装置。
背景技术
在发光元件如LED、荧光灯、EL(电致发光)元件和等离子体显示器中，由透明的透镜、保护膜或玻璃管等形成发光体的外壳构件，并且从该外壳构件的表面向外部放出光。
通常，这种透明外壳构件的折射率远大于空气的折射率。因此，当光从该外壳构件向外部射出时，在外壳构件和空气之间的界面处发生反射。在一些情况下，根据光的反射角，在界面处反射的光没有从外壳构件的内部向外部射出，并且光最后被转化为热。包含半导体的LED元件的发光面也是如此。
作为防止归因于此界面反射的光损失的技术，已知用于在表面如发光面上设置微细凹凸结构的方法(例如，见专利文件1)。优选的是，当在发光面上设置这样的微细凹凸结构以防止在界面处的光反射时，以密集并且陡峭的方式形成微细凹凸。
此外，作为简单且准确地形成以上微细凹凸结构的方法，如专利文件2中所公开，已知通过使用激光束照射热反应型材料(即，当用电磁束照射并因此被加热时形状经历变化的材料)形成凹坑的方法。
专利文件1：日本公开专利申请，公布号2003-174191
专利文件2：日本公开专利申请，公布号2007-216263
发明概述
技术问题
然而，当通过使用激光束扫描包含热反应型材料的光致抗蚀剂层对其进行加工时，光致抗蚀剂层中激光束照射开始的部分与光致抗蚀剂层中激光束照射结束的部分的热传递不同。因此，通过去除光致抗蚀剂材料形成凹坑，所形成的凹坑形状可能发生扭曲。更具体而言，如图7中所见，因为热没有积存在激光束照射起点附近，所以凹坑121在扫描方向的上游端具有狭窄的形状。然而，因为热积存在激光束照射终点附近，所以与起点附近区域相比，在终点附近区域更大程度地去除了光致抗蚀剂层。作为结果，所得凹坑朝向扫描方向的下游变得更宽。
鉴于以上，本发明设法提供用于图案形成体的制造方法和使用电磁束的加工装置，由此可以容易地形成点状图案而没有凹坑扭曲。
问题的解决方案
根据解决上述问题的本发明，提供了用于制造其上形成点状图案的图案形成体的方法，所述方法包括：制备步骤，其中制备具有光致抗蚀剂层的基板，所述光致抗蚀剂层在用电磁束照射并因此被加热时发生形状变化；和曝光步骤，其中用电磁束照射和扫描所述光致抗蚀剂层以去除光致抗蚀剂层的一部分，其中在所述曝光步骤中，将所述电磁束的发射时间调整为落入与将要形成于所述光致抗蚀剂层上的多个凹坑在扫描方向上的间距相对应的扫描时间的10-40％以内。
以此方式，使电磁束发射这样的一段时间：所述时间被调整为落入与将要形成于所述光致抗蚀剂层上的多个凹坑在扫描方向上的间距相对应的扫描时间的10-40％范围以内。这使得可以防止热积存在光致抗蚀剂层中，并从而去除光致抗蚀剂材料以便形成点状凹坑。为了获得对于光致抗蚀剂材料的去除所必需的热量，在必要时根据发射时间调整电磁束的输出。在本文中，术语“发射(to emit)”或“发射(emission)”表示将电磁束的输出增加到使光致抗蚀剂层根据增加的热量而发生形状变化的程度。即，以下两种情况包括在术语“发射(to emit)”或“发射(emission)”中；即，将电磁束的输出从电磁束的发射不导致光致抗蚀剂层形状变化的低输出状态变为光致抗蚀剂层通过电磁束的发射而发生形状变化的高输出状态，以及将电磁束的输出从没有发射电磁束的非发射状态变为发射电磁束的发射状态。
在上述制造方法中，优选的是用电磁束以在6-200m/s范围内的线速度扫描光致抗蚀剂层。这是因为将电磁束的线速度增加至适当的值能够防止热积存在光致抗蚀剂材料中。
上述制造方法在曝光步骤后还可以包括蚀刻步骤，其中使用光致抗蚀剂层作为掩模蚀刻基板。这使得以与光致抗蚀剂层的多个点状凹坑相对应的方式在基板本身上形成多个凹坑成为可能。
上述制造方法还可以包括在曝光步骤后进行的下列步骤：膜形成步骤，其中在通过所述光致抗蚀剂层的多个凹坑而露出所述基板的位置处的基板上形成膜；和去除步骤，其中去除光致抗蚀剂层。通过此制造方法，还可以使用形成于基板上的具有点状图案的膜在基板上形成凹凸图案。
优选的是将光致抗蚀剂层的厚度设定在1-10000nm的范围内。此外，优选的是所述光致抗蚀剂层包含选自由以下染料组成的组中的至少一种染料：单次甲基(monomechine)花青染料、单次甲基氧杂菁(oxonol)染料、酞菁染料、偶氮染料、偶氮-金属配合物染料、卟啉染料、亚芳基染料、香豆素染料、唑衍生物、三嗪衍生物、苯并三唑衍生物、1-氨基丁二烯衍生物和喹酞酮(quinophthalone)染料。
此外，还优选的是将所述电磁束的输出设定在4-200mW的范围内。
根据解决上述问题的本发明，提供了一种使用电磁束制造图案形成体的加工装置，在所述图案形成体上形成的点状图案，所述加工装置包括：支持器，用于支持具有光致抗蚀剂层的基板，所述光致抗蚀剂层在用电磁束照射并因此被加热时发生形状变化；束源，用于发射电磁束；扫描设备，用于使用从所述束源发射的电磁束扫描所述光致抗蚀剂层；和控制装置，用于执行控制，以使从所述束源发射的电磁束的输出产生变化，其中所述控制装置使得所述束的发射时间在与将要形成于所述光致抗蚀剂层上的多个凹坑在扫描方向上的间距相对应的扫描时间的10-40％的范围内，以在所述光致抗蚀剂上形成多个点状凹坑。
以加工装置的这种构造，发射电磁束的发射时间被调整为在与将要形成于光致抗蚀剂层上的多个凹坑在扫描方向上的间距相对应的扫描时间的10-40％的范围内。这使得可以防止热积存在光致抗蚀剂层中并从而在光致抗蚀剂层上容易地形成点状凹坑。
发明的有利效果
根据本发明的用于图案形成体的制造方法和用于此制造方法的本发明的使用电磁束的加工装置，由于以被调整为在与将要形成于光致抗蚀剂层上的多个凹坑在扫描方向上的间距相对应的扫描时间的10-40％的范围内的发射时间来发射电磁束，因而可以防止热积存在光致抗蚀剂层中并从而在光致抗蚀剂层上容易地形成点状凹坑
附图简述
图1是上面形成多个LED芯片的硅基板的顶视图，所述多个LED芯片中的每一个是根据本发明的图案形成体的一个实例。
图2是硅基板的截面图。
图3激光加工装置的原理图。
图4是显示当在光致抗蚀剂层上形成多个凹坑时，(a)各个凹坑的形状和(b)激光束沿扫描方向的曝光输出之间的关系的视图。
图5包括说明根据改良的实施方案用于图案形成体的制造方法的视图，其中(a)显示蚀刻过程，以及(b)显示光致抗蚀剂层去除过程。
图6包括说明根据另一个改良的实施方案用于图案形成体的制造方法的视图，其中(a)显示镀敷过程，以及(b)显示光致抗蚀剂层去除过程。
图7显示通过传统方法形成的各个凹坑的平面形状。
实施方案说明
将对根据本发明用于制造图案形成体的方法和用于此制造方法的使用电磁束的加工装置进行描述。
如从图1中可见，作为图案形成体的一个实例的工件1整体上成形为大致圆盘的形状；工件1具有在制造多个LED芯片2的过程中在硅基板的表面上形成的凹凸。LED芯片2是通过半导体电路的制造技术形成的。
如从图2中最佳可见，工件1包括由硅制成的基板10(省略了电路的图示)，和在所述基板10上设置的光致抗蚀剂层20。
光致抗蚀剂层20由光致抗蚀剂材料如吸光性低分子制成，所述光致抗蚀剂材料当受到电磁束如光和X-射线照射并从而被加热时，由于材料的变形和蒸发而经历形状变化，即是可热致变形的热模式光致抗蚀剂材料。将光致抗蚀剂层20的厚度适当地设定在，例如，1-10000nm的范围内。厚度的下限优选为10nm，并且更优选50nm。厚度的上限优选为1000nm，并且更优选500nm。
在形成光致抗蚀剂层20时，将可以充当光致抗蚀剂材料的物质溶解或分散在适当的溶剂中以制备涂布液。其后，通过涂布方法如旋涂、浸涂和挤出涂布将涂布液涂布在基板10的表面上，以便能够形成光致抗蚀剂层20。
在光致抗蚀剂层20上形成多个凹坑21。如从图1中最佳可见，这些凹坑21沿轨道T1、T2、…Tn成行排列，其基本上沿多个同心圆排列。轨道T1、T2、…Tn可以是多个具有不同直径的离散圆，或者可以通过连接相邻的轨道而形成单个螺旋轨道。为了有效地形成凹坑21，优选的是轨道T1、T2、…Tn形成单个螺旋轨道，以允许连续的曝光。在以下描述中，光致抗蚀剂层20具有形成单个螺旋轨道的轨道T1、T2、…Tn。
更具体而言，优选的是凹坑21之间的间距P的尺寸在1-10000nm的范围内。如上所述将间距尺寸设定为等于或小于10000nm允许将图案形成体用作在界面处具有提高的透光率的光学元件。将间距尺寸设定为等于或大于1nm可以防止相邻的凹坑彼此连接。就形成离散凹坑用于确保足够的孔间高度(land height)h(见图2)而言，更优选的是间距P的尺寸等于或大于10nm。进一步优选地，间距P的尺寸等于或大于50nm，并且最优选等于或大于100nm。此外，就提高界面处的透光率而言，更优选的是间距P的尺寸等于或小于5μm。进一步优选地，间距P的尺寸等于或小于2μm，，并且最优选等于或小于1μm。
凹坑之间的高度(即，孔间高度)与光致抗蚀剂层20的膜厚度之间的比率优选为等于或大于40％，并且更优选地，等于或大于60％。
如上所述，因为根据此实施方案的工件1在光致抗蚀剂层20的表面上排列有微细凹坑21(即，凹凸)，所以可以使从LED芯片2发射的光成功地并且优异地射出到LED芯片2的外部。接下来，将对作为使用电磁束的加工装置的一个实例的激光加工装置进行描述，所述激光加工装置用于制造作为图案形成体的一个实例的其上形成点状图案的工件1。
在原理上，图3中所示的激光加工装置50与激光曝光装置如CD-R驱动器类似，但是适合于用光将根据此实施方案的光致抗蚀剂层20曝光并且被配置为通过控制装置58控制工件1的旋转速度和激光束源51的输出。
激光加工装置50包括激光束源51、线性致动器(liner actuator)52、导轨53、旋转台55、编码器56和控制装置58。
激光束源51是用于产生电磁束的束源的一个实例。为了在光致抗蚀剂层20上形成凹坑21，可以用波长在构成光致抗蚀剂层20的材料的光吸收波长区域内的电磁束照射光致抗蚀剂层20，并且可以由此选择产生这样的电磁束的激光束源51。当然，可以基于从激光束源51发射的激光束的波长选择构成光致抗蚀剂层20的材料。就精确地形成微细凹坑21而言，优选具有较短波长的激光束，并且优选单波长激光束。为此，例如，优选使用发射波长为405nm的激光束的蓝-紫激光二极管作为激光束源51。
根据本发明，为了防止热积存，以较高的输出在短时间内进行加工。为此，电磁束的输出优选为等于或大于4mW、更优选等于或大于6mW并且进一步优选等于或大于8mW。此外，电磁束的输出等于或小于200mW，并且更优选等于或小于100mW，并且进一步优选等于或小于50mW。
线性致动器52是用于使激光束源51沿工件1的径向直线移动的已知装置。导轨53沿工件1的径向延伸，并且线性致动器52使激光束源51沿导轨53移动。
作为支持器的一个实例的旋转台55是用于在使工件1旋转的同时支持工件1的已知装置。在使圆盘形工件1的中心与旋转台55的旋转中心重合的情况下，将工件1放在旋转台55上。旋转台55和线性致动器52构成扫描设备的一个实例。
编码器56设置在旋转台55上，并且每当旋转台55旋转了预定的角度时产生同步信号。例如，每当旋转台55完成一次旋转时，编码器56输出同步信号。将来自编码器56的输出输入到控制装置58中。
控制装置58是用于控制激光束源51、线性致动器52和旋转台55的装置。控制装置58基于来自编码器56的输出来控制旋转台55的旋转速度，并且使激光束源51在适当的时机闪烁。此外，为了将工件1的整个表面暴露于激光束以及为了保持轨道之间的适当间距，将控制装置58配置为控制线性致动器52，使激光束源51以适当的速度沿径向(即，沿朝向或远离基板10的旋转中心的方向)移动。
尽管将省略详细的描述，然而使从激光束源51发射的激光束聚焦于光致抗蚀剂层20。为了在曝光过程中进行聚焦伺服(focus servo)，即使在光致抗蚀剂层中不引起形状改变的部分也以较低的输出照射激光束。因此应注意的是激光束的闪烁表示激光束的输出变高或变低，未必表示为了闪烁而将激光束关闭。
如下详述，控制装置58配置为对激光束源51输出脉冲信号，以便在相对于与凹坑21在扫描方向上的间距相对应的扫描时间更短的时间内增加激光束的输出。
将对通过使用如上所述的激光加工装置50在工件1上形成多个凹坑21制造图案形成体的方法进行描述。
首先，准备在其上形成多个LED芯片2的基板10。将光致抗蚀剂材料溶解在适当的溶剂中制备涂布液，随后通过旋涂等将所述涂布液涂覆在基板10的表面上。于是，在基板10上形成光致抗蚀剂层20。随后将涂覆有光致抗蚀剂层20的基板10支持在旋转台55上。这时，使基板10的中心的位置与旋转台55的旋转中心重合。
接下来，控制装置58使旋转台55以预定的旋转速度旋转。在旋转台55的旋转速度变得稳定后，控制装置58使激光束源51开始激光束的闪烁以用于曝光。如上所述，基于从编码器56输入的同步信号确定曝光时机。
通过此曝光过程，光致抗蚀剂材料仅从光致抗蚀剂层20中以较高激光输出发射的激光束到达的位置处蒸发，并且在光致抗蚀剂层20上形成凹坑21。
如从图4中最佳可见，在曝光过程中，如果假定与凹坑的间距对应的扫描时间为100％，则将控制装置58使激光束源51发射激光束(即，严格地说，在此实施方案中，将激光束的输出从低输出状态变为可以在光致抗蚀剂层20上引起形状变化的高输出状态；在下文中将此作用简称为“发射”)的时间调节为约15％。在此说明书中将此比率称为″占空比(duty cycle)″。更具体而言，如果激光束沿如图4中所示的扫描路径S1扫描并且激光束从一个凹坑21的上游端移动到下一个凹坑21的上游端所需的时间是WP，则与时间WP相应的发射时间用100％占空比表示。根据此实施方案，激光束源51实际发射激光束时间为W1，相当于约15％占空比。
与所要形成的凹坑21的尺寸相关的发射的占空比优选在10-40％的范围内。就防止热在光致抗蚀剂层20中积存并从而形成点状凹坑21而言，更优选占空比等于或小于35％，并且进一步优选占空比等于或小于25％。
应注意的是激光束的输出增加至预定值需要非常短的时间。为此，就使用足够高的激光功率加工凹坑21而言，更优选占空比等于或大于15％，并且进一步优选占空比等于或大于20％。
用于使光致抗蚀剂层20相对于激光束移动而使用激光束扫描光致抗蚀剂层20的线速度优选在6-200m/s的范围内。就相对于光致抗蚀剂层的移动而快速地提高激光束的输出以形成具有陡峭边缘的凹坑21而言，较慢的线速度是更好的，并且线速度等于或小于150m/s是更优选的，而且线速度等于或小于100m/s是进一步优选的。反之，就防止热在光致抗蚀剂层20中的积存并从而形成点状凹坑21而言，较高的线速度是更好的并且线速度等于或大于9m/s是更有选的，而且线速度等于或大于12m/s是进一步优选的。
如果线速度太高，则为了供应足够的热量以加工光致抗蚀剂材料而可能增加占空比或增加激光功率。
就减小激光束的光点尺寸(spot size)以形成微细凹坑21而言，优选的是激光束源51发射具有较短波长的激光束。为此，激光束的波长优选等于或小于800nm，并且更优选等于或小于700nm，而且进一步优选等于或小于600nm。反之，就防止光由空气吸收或散射以进行成功且优异的激光加工而言，较长波长的激光束是更好的。为此，激光束的波长优选等于或大于10nm，并且更优选等于或大于100nm，而且进一步优选等于或大于150nm。例如，如上所述，可以使用具有405nm的波长的激光束。
如果使用激光加工装置50在这些曝光条件下去除光致抗蚀剂材料，则在曝光过程中不必要的热不积存在光致抗蚀剂层20中，以便热可以集中在极小的点上而使光致抗蚀剂层飞出。于是，可以形成点状凹坑21。因为此加工在不需要显影过程的情况下通过曝光容易地进行，所以可以以简单的方式进行精细且精确的加工。
虽然以上参考本发明的一个示例性实施方案对本发明进行了描述，但是本发明不限于以上具体的实施方案，并且可以适当地进行多种改变和改良。
例如，根据以上实施方案，在设置于基板10上的光致抗蚀剂层20上形成凹凸，以使工件1(即，作为根据本发明制造的物体的图案形成体)在界面处具有提高的透光率。然而，光致抗蚀剂层20可以用作掩模，并且可以通过薄膜形成处理如蚀刻或镀敷形成凹凸，以使基板10本身上的凹凸或由膜构成的凹凸可以提高界面处的透光率。
例如，如在图5(a)中最佳可见，可以使用其上形成了多个凹坑21的光致抗蚀剂层20作为掩模蚀刻基板10，并且在基板10的表面上形成多个凹坑24。其后，如图5(b)中可见，通过溶剂等去除光致抗蚀剂层20，以便多个凹坑24可以直接地形成于基板10的表面上。
此外，基板10的表面可以预先具有导电性(未显示)，并且如图6(a)中可见，对通过凹坑21暴露的导电层部分施加镀敷。其后，如图6(b)中可见，通过溶剂去除光致抗蚀剂层20，从而可以通过镀敷在基板10的表面上设置凹凸。
如上所述，可以使用除光致抗蚀剂材料以外的材料在图案形成体上形成凹凸图案。
此外，在以上示例性实施方案中，通过在旋转工件1的同时用激光束曝光光致抗蚀剂层20而在基本上同心圆的轨道上形成多个凹坑21。然而，凹坑21可以沿正交x-y的方向排列。在此实例中，可以使用二轴检流计镜(galvanometer mirror)沿x-y方向用激光束扫描光致抗蚀剂层20。
如以上实施方案中所公开的热模式型光致抗蚀剂材料的具体实例，以及用于加工光致抗蚀剂层的条件如下。
可以采用的热模式型的光致抗蚀剂材料包括如迄今通常用于光盘等的记录层中的记录材料；例如，记录材料如花青-基，酞菁-基，醌-基，方
(squarylium)-基，薁
(azulenium)-基，硫醇配盐-基，和部花青-基的记录材料可以用于本发明的目的。
根据本发明的光致抗蚀剂层可以优选为染料类型的光致抗蚀剂层，其含有作为光致抗蚀剂材料的染料。
因此，光致抗蚀剂层中含有的光致抗蚀剂材料可以选自染料或其它有机化合物。应当理解，光致抗蚀剂材料不限于有机材料；即，也可以使用无机材料或有机与无机材料的复合材料。但是，在有机材料的情况下，用于成膜的涂布工艺可以通过旋涂或喷涂容易地进行，并且易于得到转变温度较低的材料；因此，有机材料可以是优选的。另外，在各种有机材料中，其光吸收可以通过改变它们的分子设计来控制的染料可以是优选的。
用于光致抗蚀剂层中的材料的优选实例可包括：次甲基染料(花青染料、半菁染料、苯乙烯基染料、氧杂菁染料、部花青染料等)、大环染料(酞菁染料、萘酞菁(naphthalocyaninine)染料、卟啉染料等)、偶氮染料(包括偶氮-金属螯合物染料)、亚芳基染料、配合物染料、香豆素染料、唑衍生物、三嗪衍生物、1-氨基丁二烯衍生物、肉桂酸衍生物、喹酞酮染料等。其中，次甲基染料、氧杂菁染料、大环染料和偶氮染料可以是优选的。
此染料型光致抗蚀剂层可以优选含有在曝光波长范围内有吸收的染料。尤其是，表示光吸收量的消光系数k的上限值可以优选为10，更优选5，还更优选3，最优选1。另一方面，消光系数k的下限值可以优选为0.0001，更优选0.001，并且还更优选0.1。设置消光系数k在以上范围内优选使得凹坑的形状均匀。
应理解，如上所述，光致抗蚀剂层需要在曝光波长范围内具有光吸收；考虑到这点，可根据激光源产生的激光束的波长来进行适合的染料的选择和/或其结构的改变。
例如，在从激光源发射的激光束的振荡波长为780nm左右(近红外区)的情况下，有利的是选择染料如五次甲基花青染料、七次甲基氧杂菁染料、五次甲基氧杂菁染料、酞菁染料和萘酞菁染料。其中，可以特别优选使用酞菁染料或五次甲基花青染料。
在从激光源发射的激光束的振荡波长为660nm左右(可见区)的情况下，有利的是选择染料如三次甲基花青染料、五次甲基氧杂菁染料、偶氮染料、偶氮-金属配合物染料和吡咯甲川(pyrromethene)配合物染料。
此外，在从激光源发射的激光束的振荡波长为405nm左右(近紫外区)的情况下，有利的是选择染料如单次甲基花青染料、单次甲基氧杂菁染料、零次甲基部花青染料、酞菁染料、偶氮染料、偶氮-金属配合物染料、卟啉染料、亚芳基染料、配合物染料、香豆素染料、唑衍生物、三嗪衍生物、苯并三唑衍生物、1-氨基丁二烯衍生物和喹酞酮染料。
例如，在三嗪衍生物的情况下，术语“衍生物”表示具有三嗪骨架的化合物。
在从激光源发射的激光束的振荡波长分别为780nm左右、660nm左右以及405nm左右的情况下，用于光致抗蚀剂层中的优选化合物(即，作为光致抗蚀剂材料)的实例如下所示。在激光束的振荡波长为780nm左右的情况下，由下列化学式1、2中的(I-1)至(I-10)所示的化合物是适合的。在激光束的振荡波长为660nm左右的情况下，由化学式3、4中的式(II-1)至(II-8)所示的化合物是适合的，并且在激光束的振荡波长为405nm左右的情况下，由化学式5、6中的(III-1)至(III-14)所示的化合物是适合的。应理解，本发明并不限于将这些化合物用作光致抗蚀剂材料的情况。
在激光振荡波长为780nm左右(近红外区)情况下的光致抗蚀剂材料的实例。
[化学式1]
在激光振荡波长为780nm左右(近红外区)情况下的光致抗蚀剂材料的实例。
[化学式2]
在激光振荡波长为660nm左右(可见区)情况下的光致抗蚀剂材料的实例。
[化学式3]
在激光振荡波长为660nm左右(可见区)情况下的光致抗蚀剂材料的实例。
[化学式4]
在激光振荡波长为405nm左右(近紫外区)情况下的光致抗蚀剂材料的实例。
[化学式5]
在激光振荡波长为405nm左右(近紫外区)情况下的光致抗蚀剂材料的实例。
[化学式6]
还可优选使用日本公开专利申请出版物(JP-A)4-74690、8-127174、11-53758、11-334204、11-334205、11-334206、11-334207、2000-43423、2000-108513和2000-158818中所述的染料。
染料型光致抗蚀剂层可通过如下方式形成：将染料与粘合剂等一起溶解在适当的溶剂中以制备涂布液，然后，将该涂布液涂覆在基板上而形成涂膜，然后将所得涂膜干燥。在该方法中，涂布液涂覆其上的表面的温度可以优选在10-40℃的范围内。更优选地，其下限值可以为15℃，还更优选20℃，并且特别优选23℃。同时，其上限值可以更优选为35℃，还更优选30℃，并且特别优选27℃。当被涂布表面的温度在上述范围内时，可防止涂层的涂覆不均和涂布故障，从而可使涂膜的厚度均匀。
上述上限以及下限的每一个可相互任意组合。
在此，光致抗蚀剂层可为单层或多层。在具有多层构造的光致抗蚀剂层的情况下，多次重复涂布步骤。
涂布液中染料的浓度通常在0.01-15质量％的范围内，优选在0.1-10质量％的范围内，更优选在0.5-5质量％的范围内，最优选在0.5-3质量％的范围内。
用于涂布液的溶剂的实例包括：酯如乙酸丁酯、乳酸乙酯和乙酸溶纤剂；酮如甲基乙基酮、环己酮和甲基异丁基酮；氯化烃如二氯甲烷、1，2-二氯乙烷和氯仿；酰胺如二甲基甲酰胺；烃如甲基环己烷；醚如四氢呋喃、乙醚和二
烷；醇如乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇和双丙酮醇；氟化溶剂如2，2，3，3-四氟丙醇；和二元醇醚如乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚和丙二醇单甲醚。氟化溶剂、二元醇醚和酮是优选的。特别优选的是氟化溶剂和二元醇醚。进一步优选的是2，2，3，3-四氟丙醇和丙二醇单甲醚。
考虑到所使用的染料在溶剂中的溶解性，上述溶剂可单独使用、或者组合使用其两种以上。可根据目的将各种添加剂如抗氧化剂、UV吸收剂、增塑剂和润滑剂添加到涂布液中。
可使用涂布方法如喷涂法、旋涂法、浸涂法、辊涂法、刮涂法、刮刀辊法、刮刀法和丝网印刷法。这些方法中，旋涂法根据其优异生产率和膜厚的容易控制性而优选。
为了通过旋涂法更好地形成光致抗蚀剂层，可以将染料优选以在0.3-30质量％的范围、更优选以在1-20质量％的范围溶解在有机溶剂中。特别地，优选将染料以1-20重量％的范围溶解在四氟丙醇中。还优选光致抗蚀剂材料的热分解温度在150℃-500℃的范围内，更优选在200℃-400℃的范围内。
涂布时的涂布液的温度可以优选在23-50℃范围内，更优选在24-40℃范围内，并且尤其优选在25-30℃范围内。
在涂布液含有粘合剂的情况下，粘合剂的实例包括：天然有机聚合物如明胶、纤维素衍生物、葡聚糖、松香和橡胶；和合成有机聚合物，包括烃类树脂，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚异丁烯，乙烯基树脂如聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯和聚氯乙烯-聚乙酸乙烯酯共聚物，丙烯酸类树脂如聚丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸甲酯，和热固性树脂如聚乙烯醇、氯化聚乙烯、环氧树脂、丁醛树脂、橡胶衍生物和酚醛树脂的初始缩合物。在将粘合剂一起用作光致抗蚀剂层的材料的情况下，粘合剂的用量通常在染料量的0.01-50倍(质量比)的范围内，优选在染料量的0.1-5倍(质量比)的范围内。
为了提高光致抗蚀剂层的耐光性，光致抗蚀剂层中可含有各种抗褪色剂。
通常，对于抗褪色剂，使用单重态氧猝灭剂。作为这种单重态氧猝灭剂的实例，可采用迄今在本领域中已知的出版文献如专利说明书中所述的那些。
这样的专利说明书的具体实例包括：日本公开专利申请出版物(JP-A)58-175693、59-81194、60-18387、60-19586、60-19587、60-35054、60-36190、60-36191、60-44554、60-44555、60-44389、60-44390、60-54892、60-47069、63-209995和4-25492；日本已审查专利申请出版物(JP-B)1-38680和6-26028；德国专利350399；以及Nippon Kagaku Kaishi，10月(1992)，第1141页。相对于染料量，抗褪色剂如单重态氧猝灭剂的用量通常在0.1-50质量％的范围内，优选在0.5-45质量％的范围内，更优选在3-40质量％的范围内，尤其优选在5-25质量％的范围内。
光致抗蚀剂层也可通过任何成膜方法如蒸发、溅射和CVD形成，其可以根据要在此使用的材料的物理性质选择。
要使用的染料是这样的染料，其在凹坑图案的加工中使用的激光束的波长处的吸光度高于在其它波长处的吸光度。
染料显示出峰值吸收的波长可能未必落入可见光波长的范围内，而可以在紫外或红外区域的波长范围内。
被发射以形成凹坑图案的激光束的波长λw可以是任何波长，只要获得足够高的激光功率即可。例如，在将染料用于光致抗蚀剂层的情况下，该波长可以优选为1,000nm以下，如193nm、210nm、266nm、365nm、405nm、488nm、532nm、633nm、650nm、680nm、780nm和830nm。
激光束可以为连续光束或脉冲光束。但是，优选采用其发射间隔可自由改变的激光束。例如，优选采用半导体激光器。在激光束不是直接进行开关键控(keyed)的情况下，优选利用外部调制元件调制激光束。
为了提高加工速度，优选更高的激光功率。但是，激光功率越高，需要的扫描速度(使用激光束扫描光致抗蚀剂层的速度；例如，上述实施方案中的旋转台55的旋转速度)越高。由于这个原因，考虑到扫描速度的上限值，激光功率的上限值优选为100W，更优选10W，还更优选5W，并且最优选1W。同时，激光功率的下限值优选为0.1mW，更优选0.5mW，并且还更优选1mW。
优选激光束具窄范围的振荡波长并且在相干性方面优异，而且优选激光束能够会聚成与激光束波长一样小的光点大小。
此外，优选光致抗蚀剂层的厚度t和凹坑的直径d具有以下关系。即，光致抗蚀剂层的厚度t的上限值优选为满足以t＜10d表示的关系的值，更优选为满足t＜5d的值，并且还更优选满足t＜3d的值。光致抗蚀剂层的厚度t的下限值优选为满足以t＞d/100表示的关系的值，更优选为满足t＞d/10的值，并且还更优选满足t＞d/5的值。如果光致抗蚀剂层的厚度t的上限和下限值相对于凹坑的直径d具有上述关系，则可以获得与上述的那些优点类似的优点，如适宜的作为蚀刻掩模的效果和提高的加工速度。
实施例
接下来，将对检验本发明的有利效果的一个实施例进行说明。
作为实例，将由下式表示的光致抗蚀剂材料以20mg/ml的浓度溶解在TFP(四氟丙醇)溶剂中以制备涂布液，并且通过旋涂将所得涂布液涂覆在直径为4英寸(约10cm)的硅基板上。形成厚度为100nm的光致抗蚀剂层。
[化学式7]
按照与以上实施方案中描述的制造方法类似的制造方法用激光束将光致抗蚀剂层曝光，以便在光致抗蚀剂层上形成多个凹坑。
使用NEO1000(由Pulstec Industrial Co.，Ltd.制造)作为曝光装置，并且在如下表1中所示的以下条件下形成多个凹坑。表1中，以百分比显示的孔间高度中的每个值表示与光致抗蚀剂层的厚度(100nm)的比率。，
作为结果，实施例1-3显示：在10-40％占空比的范围内可以得到较高的孔间高度。然而，当线速度小至4m/s时，热积存在光致抗蚀剂层中并且孔间高度变低。
[表1]
Claims (8)
1.一种用于制造图案形成体的方法，在所述图案形成体上形成了点状图案，所述方法包括：
制备步骤，其中制备具有光致抗蚀剂层的基板，所述光致抗蚀剂层在用电磁束照射并因此被加热时发生形状变化；和
曝光步骤，其中用所述电磁束照射和扫描所述光致抗蚀剂层以去除所述光致抗蚀剂层的一部分，
其中在所述曝光步骤中，将所述电磁束的发射时间调整为落入与形成于所述光致抗蚀剂层上的多个凹坑在扫描方向上的间距相对应的扫描时间的10-40％以内。
2.根据权利要求1所述的用于制造图案形成体的方法，其中用所述电磁束以6-200m/s范围内的线速度扫描所述光致抗蚀剂层。
3.根据权利要求1或2所述的用于制造图案形成体的方法，所述方法在所述曝光步骤后还包括：使用所述光致抗蚀剂层作为掩模蚀刻所述基板的蚀刻步骤。
4.根据权利要求1或2所述的用于制造图案形成体的方法，所述方法还包括在所述曝光步骤后进行的下列步骤：
膜形成步骤，其中在通过所述光致抗蚀剂层的多个凹坑而露出所述基板的位置处的基板上形成膜；和
去除步骤，其中去除所述光致抗蚀剂层。
5.根据权利要求1所述的用于制造图案形成体的方法，其中将所述光致抗蚀剂层的厚度设定在1-10000nm的范围内。
6.根据权利要求1所述的用于制造图案形成体的方法，其中所述光致抗蚀剂层包含选自由以下染料组成的组中的至少一种染料：单次甲基花青染料、单次甲基氧杂菁染料、酞菁染料、偶氮染料、偶氮-金属配合物染料、卟啉染料、亚芳基染料、香豆素染料、唑衍生物、三嗪衍生物、苯并三唑衍生物、1-氨基丁二烯衍生物和喹酞酮染料。
7.根据权利要求1所述的用于制造图案形成体的方法，其中将所述电磁束的输出设定在4-200mW的范围内。
8.一种使用电磁束制造图案形成体的加工装置，在所述图案形成体上形成点状图案，所述加工装置包括：
支持器，用于支持具有光致抗蚀剂层的基板，所述光致抗蚀剂层在用电磁束照射并因此被加热时发生形状变化；
束源，用于发射电磁束；
扫描设备，用于使用从所述束源发射的电磁束扫描所述光致抗蚀剂层；和
控制装置，用于执行控制，以使从所述束源发射的电磁束的输出产生变化，
其中所述控制装置使得发射所述束的发射时间在与形成于所述光致抗蚀剂层上的多个凹坑在扫描方向上的间距相对应的扫描时间的10-40％的范围内，以在所述光致抗蚀剂层上形成多个点状凹坑。
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