CN1199169C - 模子生产过程中所用基片的一种制造方法及利用该方法得到的一种基片 - Google Patents

模子生产过程中所用基片的一种制造方法及利用该方法得到的一种基片 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种在模子制造工艺中所用基片的生产方法。本发明还涉及一种在模子制造工艺中所用的基片及在生产光盘中所用模子的一种制造方法，该方法包括对已涂覆到基片上的感光材料膜进行曝光、显影和加热。

Description

模子生产过程中所用基片的一种制造方法 及利用该方法得到的一种基片
本发明涉及一种基片的制造方法。本发明还涉及一种基片及在光盘制造过程中所用模子的制造方法，包括对对已涂覆到基片上的一个感光膜进行曝光、显影和加热。
从日本专利JP-58-077044可了解一种用于提高光致抗蚀剂膜接触强度的方法，该方法是在将薄光致抗蚀剂层施加到一个玻璃基片上或施加到在基片上已存在的反射膜上之后，通过交联反应来提高光致抗蚀剂膜的接触强度。这样，首先在一个玻璃基片上形成一个反射膜，此后，在反射膜上涂覆厚度约为100的一个光致抗蚀剂膜。通过提高温度而在所述的两种膜之间产生交联反应，然后，在交联后的膜上覆盖一个厚度约为1000的光致抗蚀剂膜，之后对该光致抗蚀剂膜进行曝光和显影。所述文献对最后被曝光和显影的光致抗蚀剂膜上的交联后的下涂层的影响未提供任何信息。
光盘含有被记录在几何结构中的信息。更具体地说，所述几何结构凹坑和平台构成，凹坑布置在同心的圆中或布置在各个光盘表面中的螺旋内。另外，槽也被用作为光盘的结构。但是，在生产大量的这种光盘时，将模子放置在注模机的模中，之后，将光盘最后金属化且布置一个保护性的蜡克漆和一个标签或印记。
参考以本申请人的名义申请的、编号为No.9400225和No.1007216的荷兰现有专利申请可了解所介绍的模子制造工艺。根据该工艺而制备了一种非结构化的模压盘，该制备过程包括对将被涂覆的光致抗蚀剂材料所用的一个粘合层进行清洁及进行可能的涂覆。然后，将一种负性的光致抗蚀剂材料涂覆到一个已制备的非结构化的模压盘上，将光致抗蚀剂材料选择性地暴露于激光照射下，然后，对选择曝光的光致抗蚀剂膜进行加热，之后进行整体曝光。最后，对整体曝光的光致抗蚀剂膜进行显影以提供结构化的光致抗蚀剂膜，然后对其进行加热。在当前应用的直接式模压记录(DSR)工艺中，对于该工艺来说，本申请人以前已被授予专利号为No.1009106的荷兰专利，其中，利用流电工艺在一个镍基片上直接形成一个模子。所用的基片实际上由一个直径约为200μm且厚度约为300μm的圆形镍盘构成，在该镍光盘上已通过一个粘合层而覆盖了一种酚醛清漆基光致抗蚀剂材料。由于其厚度的原因，该粘合层的作用只能被认为是一个“单层”，该粘合层形成为一个适当的表面，酚醛清漆基光致抗蚀剂材料可被涂覆到该表面上。在随后的DSR处理步骤中，利用激光对涂覆到基片上的光致抗蚀剂膜进行选择曝光，然后对其进行加热和整体曝光。在显影步骤之后，将除存留在镍基片后的光阻柱(photoresist posts(光致抗蚀剂位置))之外的光致抗蚀剂材料除去，然后在一个强烈UV(紫外线)区中利用具有一定波长的曝光步骤对所述光阻柱进行硬化处理，之后执行一个高温加热步骤(硬焙烤)，从而通过聚合物链的进一步交联对已曝光的交联区域进行加强。这样，通过这样一种方法得到的模子包括具有光阻柱的一个镍壳。对光阻柱的进一步硬化就可利用这种模子制造至少5000个复制品，在注模机的模中利用这种模子以大量生产CD复制品。
经研究已发现了一些缺陷：如在流电(galvanic)处理过程中，在镍基片表面上可能会产生条纹和凹坑。在一些情况下，通过卤素光线可在未处理的镍基片上检测到所述的缺陷。但是，在DSR工艺中进行上述的处理步骤之后，可显示出这些缺陷。这种现象被假定是由衍射图案中的局部差别引起的，这种图案是由光阻柱的结构形成的。不仅人眼对衍射图案中的差别很敏感，而且来自模子的电信号也受到基片质量的影响。
其他的研究进一步显示出：在模子制造过程的曝光步骤中，在光致抗蚀剂膜中产生了驻波。由基片的反射产生的所述驻波在光致抗蚀剂膜厚度中产生了交替的高、低曝光能量，这样最终就得到了具有不规则形状和尺寸的光阻柱，这是人们不希望产生的。
本发明的目的是制造一种在模子生产过程中特别是在DSR工艺中所用的基片，其中：最终制造的模子中的基片的质量是次重要的。
本发明的另一个目的是提供一种模子，与现在商业中应用的DSR模子相比，这种模子具有更长的技术寿命。
本发明的另一个目的是提供一种方法，该方法用于制造在模子生产过程中所用的一种基片，其中，该方法可去除当前被用作为一个粘合层的所述单层。
本发明的另一个目的是提供一种方法以制造在模子生产过程中所用的一种基片，该方法是以这样一种方式执行的，即可使在光阻柱上形成的、特别是在干涉曲面位置处的驻波的负面影响降至最低。
本发明的模子生产工艺中所用基片的一种制造方法，该方法包括如下步骤：
a)将一种可交联的化学组合物涂覆到基片上作为下涂层；
b)使在步骤a)中施加的下涂层经受一次交联反应；
c)将感光材料组成的顶涂层施加到在步骤b)中已交联的下涂层上，其特征在于：对在步骤b)中交联的下涂层的厚度进行选择，从而在模子制造工艺的曝光步骤中，在将被显影的顶涂层的所需柱高度处产生最大能量强度。
就如在前面所述的那样，照射到基片上的光线在光致抗蚀剂层和周围大气之间的界面处要经过无数次的反射，且在光致抗蚀剂层和基片之间的界面处也经受无数次的反射。所述进入的光线和出来的光波在光致抗蚀剂层中相互干涉，这样就形成了一个所谓的干涉曲面，这种干涉会导致由光致抗蚀剂层沿膜层的厚度所接收的能量强度产生变化。通过根据本发明而选择所述下涂层的厚度，就可在模子制作的曝光步骤中，在将显影的顶涂层的所需柱高度处产生最大能量强度，干涉曲面的位置是移动的，这样，在所需柱高度的区域中不会产生能造成破坏性干涉的最大值。这样就得到一个顶涂层，从该顶涂层可得到具有所需高度和所需形状的可复制光阻柱。
优选将酚醛清漆基光致抗蚀剂材料用作为所述适当的、可交联的化学组合物。此外，在特殊的实施例中可利用包含有酚醛清漆例如纯净酚醛清漆的一种材料。
特别地，在150-250℃范围内的一个温度下通过加热处理来执行步骤b)。该温度范围可使在步骤a)中提供的化学组合物的聚合链进行三维交联，从而使下涂层遮盖住基片中的任何缺陷。
根据本发明方法的一个具体实施例，利用一个曝光步骤来执行步骤b)，特别是在200-320nm的波长范围内执行步骤b)。
曝光时间特别选择5-180秒，这样在转动和/或加热基片的同时执行曝光步骤。由于可交联的化学组合物已在步骤b)中经历了一次交联反应，这样，已交联的组合物在溶剂中是不可溶解的，或只是少量溶解，所述溶剂用于在步骤c)中提供的感光材料。
根据本发明的方法，在附加的步骤d)中对顶涂层进行一次热处理，步骤d)是在这样一个温度下执行的，即在该温度下，在步骤c)中已施加的感光材料不发生交联。这就意味着在最大为130℃的一个温度下特别执行步骤d)。通过执行步骤d)而将在顶涂层中存在的溶剂除去。
对于本发明来说，在感光材料的顶涂层中不发生交联反应是特别重要的，这是因为在进一步的DSR处理工艺中将对顶涂层进行构造以形成上述的光阻柱。
在一个具体实施例中，希望在执行步骤a)之前使基片经历一个准备步骤，该准备步骤包括对基片进行清洁及对在步骤a)中施加的可交联化学组合物施加一个粘合层。
该准备步骤的目的特别是为增大基片和在步骤a)中提供的下涂层之间的粘合性，从而使下涂层存在于前面已施加到基片上的粘合层上。
优选定情况为，利用金属特别是镍来制作基片。
为得到具有均匀厚度的层，优选通过一种旋涂工艺来执行步骤a)和步骤c)，从而使在步骤a)中涂覆到基片上的可交联化学组合物与在步骤c)中施加的感光材料相同。
本发明还涉及一种在模子制造工艺中所用的一种基片，该基片连续地包括一个交联的化学组合物下涂层和一个感光材料顶涂层，其特征在于：对交联的下涂层的厚度已进行选择，从而在模子制造工艺的曝光步骤中，在将被显影的顶涂层的所需柱高度处产生最大能量强度。其中优选所述下涂层的厚度在10-100nm范围内，而顶涂层的厚度在150-250nm的范围内，优选在150-200nm的范围内。光阻柱的高度优选在100-150nm范围内，特别优选在120-130nm范围内。
本发明的生产光盘所用模子的制造方法，该方法包括对已涂覆到基片上的感光材料层进行曝光、显影和加热，其特征在于：该基片连续地包括一个交联的化学组合物下涂层和一个感光层的顶涂层，对交联的下涂层的厚度进行选择，从而在模子制造工艺的曝光步骤中，在将被显影的顶涂层的所需柱高度处产生最大能量强度。
本发明的基片特别适用于制造模子的一种方法中，在该方法中将模子放置在注模机的模中以大批量生产CD复制品，该方法包括对在步骤c)中涂覆到基片上的感光材料进行曝光、显影和加热。
在下面的内容中将参考多个附图而对本发明进行更详细的描述，这些附图是非限制性的，它们仅起到显示本发明的作用。
图1所示为通过利用一个未布置下涂层的基片得到的光阻柱的形状。
图2所示为通过利用一个未布置下涂层的基片而得到的另一个光阻柱的形状。
图3所示为通过利用一个布置有下涂层的基片而得到的光阻柱的形状。
图4所示为两个实施例的干涉曲面，其中，一个实施例中的基片包括有下涂层，而另一个实施例中的基片不包括下涂层。
图1显示了光阻柱的一个例子，其中，从图中可清楚地看到通过AFM检测到的驻波效果。镍基片布置有厚度为165nm的光致抗蚀剂层，在曝光和显影之后得到的光阻柱的高度为129nm。由于不具有下涂层，从而得到了形状非常不规则的光阻柱，这在实践中是不希望产生的。
图2示意性地显示了一个光阻柱，从图中可清楚地看到通过AFM检测到的驻波效果。在镍基片上布置有一个厚度为165nm的光致抗蚀剂材料膜，光阻柱的高度为121nm。图2清楚地显示了在不利用下涂层的情况下所得到的一个具有不稳定尺寸的光阻柱。
图3示意性地显示了一个光阻柱，其中，利用了一个镍基片，该镍基片具有一个30nm的下涂层和一个185nm的光致抗蚀剂层。光阻柱的高度为122nm。从该示意性的附图可明确：所需厚度的下涂层的应用改变了干涉曲面的位置，在新位置处产生了一个可复制的平滑光阻柱。
图4显示了由于在基片上应用一个下涂层而使干涉曲面产生的变化情况。在纵轴上标示的是参数z，该参数显示了与基片的垂直距离，其中，z＝0的值与基片区域相对应。在横轴上标示的是能量强度，其中E0为感光表面处的强度，其值为1。如图4所示，利用一个使干涉曲面的位置变化的且厚度为30nm的下涂层，而在光阻柱的所需高度的区域内即在120-130nm的范围内产生最大的能量强度。

Claims (31)

1、模子生产工艺中所用基片的一种制造方法，该方法包括如下步骤：
b)将一种可交联的化学组合物涂覆到基片上作为下涂层；
b)使在步骤a)中施加的下涂层经受一次交联反应；
c)将感光材料组成的顶涂层施加到在步骤b)中已交联的下涂层上，其特征在于：对在步骤b)中交联的下涂层的厚度进行选择，从而在模子制造工艺的曝光步骤中，在将被显影的顶涂层的所需柱高度处产生最大能量强度。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将一种酚醛清漆基光致抗蚀剂材料用作为所述可交联化学组合物。
3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述方法还包括一个附加的步骤d)，即
d)对在步骤c)中施加的顶涂层进行热处理。
4、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：通过加热处理来执行步骤b)。
5、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：利用一个曝光步骤来执行步骤b)。
6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于：在200-320nm的波长范围内执行曝光步骤。
7、根据权利要求5所述的方法，其特征在于：曝光时间为5-180秒。
8、根据权利要求5所述的方法，其特征在于：在转动所述基片的同时执行所述曝光步骤。
9、根据权利要求5所述方法，其特征在于：在对所述基片进行加热的同时执行所述曝光步骤。
10、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：用于步骤a)中的下涂层的涂层厚度在10-100nm范围内。
11、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：用于步骤c)中的顶涂层的涂层厚度在150-250nm范围内。
12、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤d)是在这样一个温度下执行的，即在该温度下，在步骤c)中已施加的感光材料不发生交联。
13、根据权利要求12所述的方法，其特征在于：在最大为130℃的温度下执行步骤d)。
14、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：在执行步骤a)之前使基片经历一个准备步骤，该准备步骤包括对基片进行清洁。
15、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：利用一种金属来制造基片。
16、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：在步骤a)中涂覆到基片上的可交联化学组合物与在步骤c)中施加的感光材料相同。
17、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：通过一种旋涂工艺来执行步骤a)和步骤c)。
18.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：所述涂层厚度在150-200nm范围内。
19.根据权利要求14所述的方法，其特征在于：该准备步骤还包括为将在步骤a)中施加的可交联化学组合物而在所述基片上施加一个粘合层。
20.根据权利要求15所述的方法，其特征在于：所述金属是镍。
21.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述加热处理是在150-250℃范围内的一个温度下进行的。
22.在模子制造工艺中所用的一种基片，该基片连续地包括一个交联的化学组合物下涂层和一个感光材料顶涂层，其特征在于：对交联的下涂层的厚度已进行选择，从而在模子制造工艺的曝光步骤中，在将被显影的顶涂层的所需柱高度处产生最大能量强度。
23.根据权利要求22所述的基片，其特征在于：将一种酚醛清漆基光致抗蚀剂材料用作为所述可交联的化学组合物。
24.根据权利要求22或23所述的基片，其特征在于：所述基片是一种金属。
25.根据权利要求22或23所述的基片，其特征在于：所述下涂层的厚度在10-100nm范围内。
26.根据权利要求22或23所述的基片，其特征在于：所述顶涂层的厚度在150-250nm的范围内。
27.根据权利要求24所述的基片，其特征在于：所述金属是镍。
28.根据权利要求26所述的基片，其特征在于：所述顶涂层的厚度在150-200nm范围内。
29.生产光盘所用模子的制造方法，该方法包括对已涂覆到基片上的感光材料层进行曝光、显影和加热，其特征在于：该基片连续地包括一个交联的化学组合物下涂层和一个感光层的顶涂层，对交联的下涂层的厚度进行选择，从而在模子制造工艺的曝光步骤中，在将被显影的顶涂层的所需柱高度处产生最大能量强度。
30.根据权利要求29所述的模子的制造方法，其特征在于：使用根据权利要求1-17中所限定的方法而得到的基片。
31.根据权利要求29所述的模子的制造方法，其特征在于：使用根据权利要求22-28中的基片。
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