JP2004190120A - Method of producing sputtering target, and sputtering target - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属の非飽和酸化物からなるスパッタターゲットの製造方法及びスパッタターゲットに関するもので、特に、無機レジスト薄膜形成用スパッタターゲットの製造方法及びスパッタターゲットに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、DVD(Degital Versatile Disc)などの光ディスクは記録媒体として幅広い分野で使用されるようになった。
この光ディスクは、ポリカーボネート等の光学的に透明な基板の一主面上に情報信号を示すピットやグルーブ等の微細な凹凸パターンが形成され、その上にアルミニウム等の金属薄膜からなる反射膜が形成され、さらにその反射膜上に保護膜が形成された構造を有しており、有機レジストを用いた従来公知のリソグラフィ技術によって製造される(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
このような構造の光ディスクとして、直径12cmの読み取り専用光ディスク(DVD−ROM)の片面に4.7GBの情報容量を有するものが登場してきているが、近年ではさらにその数倍の記録容量が要求されている。
【0004】
上記構造の記録媒体では、上記凹凸パターンをより微細化させることによって記録密度を増大させ、ひいては記録容量の増大を図ることが可能であるが、この微細凹凸パターンは、微細凹凸パターンが高精度に形成されたスタンパを用いて、基板上に忠実に且つ即座に当該パターンを複製するプロセスを経ることにより作製されるものであり、さらにさかのぼれば、レジスト層にレーザ光による露光を行って潜像を形成する、いわゆるカッティングにより如何に微細な凹凸パターンを形成できるかによって決定される。
【0005】
例えば、先に述べた情報容量4.7GBの読み取り専用DVD(DVD−ROM)においては、スタンパ上に最短ピット長0.4μm、トラックピッチ0.74μmのピット列がスパイラル状に形成されるようにカッティングが施されている。そのカッティングには、波長413nmのレーザと、開口数NAとして0.90前後(例えば0.95)の対物レンズとが用いられている。
【0006】
ところで、光源の波長をλ(μm)とし、対物レンズの開口数をNAとすると、露光される最短ピット長P(μm)は、以下の式(1)で表される。なお、Kは比例定数である。
P=K・λ/NA …(1)
ここで、光源の波長λ、対物レンズの開口数NAは光源となるレーザ装置の仕様によって決まる項目であり、比例定数Kはレーザ装置とレジスト原盤との組み合せで決まる項目である。
【0007】
前記情報容量4.7GBの光ディスクを作製する場合には、波長0.413μm、開口数NAを0.90、最短ピット長が0.40μmであるため、上記式(1)より比例定数K=0.87となる。
【0008】
これに対して、上記25GBの光ディスクの要求に応えるためには、最短ピット長を0.17μm、トラックピッチを0.32μm程度にまで微細化する必要がある。
【0009】
一般的には、先に述べた凹凸パターンの微細化(極微細ピットの形成)は、レーザ波長の短波長化によって達成することが有効とされる。すなわち、片面25GBの高密度光ディスクに要求される最短ピット長0.17μm程度を得るためには、比例定数はK=0.87とし、開口数NA=0.95とした場合、レーザ波長としてλ=0.18μmの光源が必要となる。
【0010】
ここで必要となる波長0.18μmは、次世代半導体リソグラフィ用の光源として開発されている波長193nmのArFレーザよりも短波長である。このような短波長を実現する露光装置は、光源となるレーザのみならずレンズ等の光学部品についても特殊なものが必要となり、非常に高価なものとなる。すなわち、露光波長λの短波長化と対物レンズの開口数NAの大口径化とによって光学的な解像度を上げて極微細加工に対応する手法は、微細化の進展に伴って既存の露光装置が使用できなくなる代わりに高価な露光装置を導入せざるを得ないために、安価なデバイス供給達成には極めて不向きである。したがって、露光装置におけるレーザ装置の高機能化による光ディスクの記憶容量の増大には限界があった。
【0011】
また、現在では、例えばノボラック系レジスト、化学増幅レジスト等の有機レジストと、露光源として紫外線とを組み合せた露光方法が一般的に広く行われている。有機レジストは、汎用性がありフォトリソグラフィの分野で広く用いられているものであるが、分子量が高いことに起因して露光部と未露光部との境界部のパターンが不明瞭となり、25GBレベルの高容量の光ディスクに対応する微細加工には精度面で問題があった。
【0012】
これに対して、無機レジスト、特にアモルファス無機レジストは、最小構造単位が原子レベルのサイズであるため、露光部と未露光部との境界部で明瞭なパターンが得られ、有機レジストに比較して高精度の微細加工が可能であり、高容量の光ディスクへの適用が有望と考えられている。これには、MoO3やWO3等をレジスト材料として用い、露光源としてイオンビームを用いた微細加工例がある(例えば、非特許文献1参照。)。また、SiO2をレジスト材料として用い、露光源として電子ビームを用いる加工例がある(例えば、非特許文献2参照。
)。さらに、カルコゲナイドガラスをレジスト材料として用い、露光源として波長476nm及び波長532nmのレーザ並びに水銀キセノンランプからの紫外光を用いる方法も検討されている(例えば、非特許文献3参照。)。
【0013】
【特許文献1】
特開2001−195791号公報(段落[0002]〜[0006])
【非特許文献1】
Nobuyoshi Koshida, Kazuyoshi Yoshida, Shinichi Watanuki, Masanori Komuro and Nobufumi Atoda : “50-nm Metal Line Fabrication by Focused Ion Beam and Oxide Resists “, Jpn.J.Appl.Phys.Vol.30 (1991) pp3246
【非特許文献2】
Sucheta M. Gorwadkar, Toshimi Wada, Satoshi Hiraichi, Hiroshi Hiroshima, Kenichi Ishii and Masanori Komuro : “ SiO2/c-Si Bilayer Electron-Beam Resist Process for Nano-Fabrication”, Jpn.J.Appl.Phys.Vol.35 (1996 )pp6673
【非特許文献3】
S. A. Kostyukevych : “Investifations and modelling of physical processes in inorganic resists for the use in UV and laser lithography“, SPIE Vol.3424 (1998) pp20
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、露光源としてイオンビームや電子ビームを用いる場合には上述のように多種類の無機レジスト材料を組み合せることができ、電子線又はイオンビームを細く収束することによって凹凸パターンの微細化も可能であるが、電子線及びイオンビーム照射源を搭載する装置は構造として複雑で、かつ極めて高価であるため、安価な光ディスク供給には不向きである。
【0015】
その点では既存の露光装置に搭載されているレーザ装置などの光、すなわち紫外線又は可視光が利用できることが望ましいが、無機レジスト材料の中で紫外線又は可視光でカッティング可能な材料は限られており、これまで報告がある中ではカルコゲナイド材料のみである。これは、カルコゲナイド材料以外の無機レジスト材料においては紫外線又は可視光は透過してしまい、光エネルギーの吸収が著しく少なく実用的でないためである。
【0016】
既存の露光装置とカルコゲナイド材料との組み合せは経済的な面では実用的な組み合せではあるが、カルコゲナイド材料はAg2S3、Ag−As2S3、Ag2Se−GeSe等の人体に有害な材料を含むという問題点があり、工業生産の観点からその使用は困難である。
以上のように、これまでのところ既存の露光装置による高記録容量の光ディスクの製造は実現されていない。
【0017】
本発明は、このような従来の問題点を解決するために提案されたものであり、電子ビームやイオンビーム等の高価な照射装置を用いることなく、高精度の微細加工を実現する安全なレジスト材料を用い、既存の露光装置を利用して光ディスクのさらなる高記憶容量化を実現することが可能な光ディスク用原盤の製造に供されるスパッタターゲットの製造方法及びスパッタターゲットを提供することを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために提供する請求項1の発明に係るスパッタターゲットの製造方法は、金属粉末を少なくとも1種と金属酸化物粉末を少なくとも1種とを混合し、あるいは価数の異なる複数種の金属の酸化物粉末を混合し、該混合物を加圧焼結して金属の非飽和酸化物からなるスパッタターゲットとすることを特徴とする。
【0019】
発明者らは、無機レジスト材料のうち、遷移金属酸化物の化学量論組成から僅かでも酸素含有量がずれるとこの酸化物の紫外線又は可視光に対する吸収が突然大きくなるとともに、紫外線又は可視光を吸収することによりその化学的性質が変化することに着想を得て、現行の露光装置のままで高記録容量化の要求に対応可能な新しいレジスト材料及び光ディスク用原盤の製造方法を開発した。
【0020】
この製造方法のうち、レジスト層形成工程では遷移金属の単体からなるスパッタターゲットを用いて、アルゴン及び酸素雰囲気中でスパッタリング法により成膜を行う反応性スパッタリング方法によってレジスト層を形成する。この場合には、真空雰囲気中の酸素ガス濃度を変えることにより、遷移金属の非飽和酸化物の酸化度合いを制御する。また、2種類以上の遷移金属を含む遷移金属の非飽和酸化物を含むレジスト層とする場合もあるが、異なる種類のスパッタターゲット上で基板を常に回転させながらスパッタリングすることにより複数種類の遷移金属を成膜時に混合させる方法が一般的である。なお、その混合割合は、それぞれのスパッタ投入パワーを変えることにより制御する。
【0021】
このように形成された遷移金属の非飽和酸化物からなるレジスト層を用いた光ディスク用原盤の製造方法によって、これまでと同じ信号処理方式により直径12cmの光ディスクの片面への25GBの情報容量の確保が達成されている。
【0022】
ここで、レジスト層形成に関し、上記反応性スパッタリング法では酸化度合いを一定に保つために成膜装置の酸素ガス導入量の変化や排気性能の経時変化に対する高精度な制御を行っている。特に、2種類以上の遷移金属からなる合金ターゲットを用いた反応性スパッタリングでは、金属の種類によって酸素との反応速度が異なるため、その調整が必要であった。
【0023】
そこで、本発明は導入ガスや投入パワーなどのスパッタ成膜条件の制御を容易にすることによって、レジスト層の厚さ方向で非飽和酸化物の状態をより安定化させ、これによってレジスト層の露光感度もより安定となり、ひいては現像後のピットサイズをより安定させることを目的として開発されたものである。
【0024】
請求項1に係る方法の発明により、スパッタ成膜時に酸素ガスの導入を必要とせずに金属の非飽和酸化物層を形成することができるスパッタターゲットを製造することができる。
なお、ここでいう金属とは、原子番号21(Sc)から30(Zn)まで、原子番号39(Y)から48(Cd)まで、原子番号57(La)から80(Hg)まで、及びSiをいう。
また、ここでは光ディスクを例に説明したが、発明者らが開発したレジスト層形成から現像までのフォトリソグラフィ技術に供されるスパッタターゲットの製造方法及びスパッタターゲットは、DRAM(Dynamic Random Access Memory)、Flashメモリ、CPU(Central Processing Unit)、ASIC(Application Specific IC)等の半導体デバイス、磁気ヘッド等の磁気デバイス、液晶、EL(Electro Luminescence)、PDP(Plasma Display Panel)等の表示デバイス、光記録媒体、光変調素子等の光デバイス、等の各種デバイスの作製に応用することもできる。
【0025】
前記課題を解決するために提供する請求項2の発明に係るスパッタターゲットの製造方法は、請求項1の発明において、上記金属粉末と金属酸化物粉末との混合比、あるいは上記価数の異なる複数種の金属の酸化物粉末の混合比により上記加圧焼結後の酸素の含有量を調整することを特徴とする。
【0026】
この方法において、混合物の混合比を調整して所定の酸素含有量のスパッタターゲットとすることにより、スパッタ成膜時に形成されるレジスト層の酸化度合いを精度よく決定することができ、従来の反応性スパッタリング法によるものよりも容易で安定して目標の酸化度合いとすることができる。
なお、ここでいう加圧焼結後の酸素の含有量はレジスト層の目標酸素含有量とするのが一般的である。
【0027】
前記課題を解決するために提供する請求項3の発明に係るスパッタターゲットの製造方法は、請求項1または請求項2の発明において、上記金属が遷移金属であることを特徴とする。
【0028】
この方法により、スパッタ成膜時に酸素ガスの導入を必要とせずに遷移金属の非飽和酸化物であるレジスト層を形成することが可能なスパッタターゲットを製造することができる。
【0029】
前記課題を解決するために提供する請求項4の発明に係るスパッタターゲットの製造方法は、請求項3の発明において、上記遷移金属は、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Nb、Cu、Ni、Co、Mo、Ta、W、Zr、Ru、Agのうち少なくとも1つであることを特徴とする。
【0030】
この方法により、各種デバイスの高記録容量化を可能とするフォトリソグラフィ技術に対応したレジスト層(遷移金属の非飽和酸化物)をスパッタ成膜時に酸素ガスの導入を必要とせずに形成することができるスパッタターゲットが製造可能となる。
【0031】
前記課題を解決するために提供する請求項5の発明に係るスパッタターゲットの製造方法は、請求項3の発明において、上記遷移金属はMo、Wのいずれか一方または両方であることを特徴とする。
【0032】
この方法により、各種デバイスの高記録容量化を可能とするフォトリソグラフィ技術に対応したレジスト層(遷移金属の非飽和酸化物)をスパッタ成膜時に酸素ガスの導入を必要とせずに形成することができるスパッタターゲットが製造可能となる。
【0033】
前記課題を解決するために提供する請求項6の発明に係るスパッタターゲットの製造方法は、請求項4の発明において、上記遷移金属のうち、酸化物状態の融点が金属状態の融点よりも低い遷移金属の金属粉末と酸化物粉末とを混合し、該混合物を加圧焼結する際に、該遷移金属の酸化物粉末を加圧焼結して飽和酸化物のスパッタターゲットとする際の焼成温度よりも高い温度で焼成することを特徴とする。
【0034】
この方法により、同一元素の遷移金属の金属粉末と酸化物粉末との混合物を原材料とする場合に、その遷移金属の金属状態の融点と酸化物状態の融点との関係を考慮して焼成温度を設定することによって、密度や強度の十分なスパッタターゲットを得ることが可能となる。
【0035】
前記課題を解決するために提供する請求項7の発明に係るスパッタターゲットの製造方法は、請求項3〜6のうちいずれか一の発明において、上記混合物にさらに遷移金属以外の他の元素の粉末が添加されていることを特徴とする。
【0036】
この方法により、スパッタ成膜時に形成されるレジスト層を構成する遷移金属の非飽和酸化物の結晶粒を小さくし、該レジスト層の表面租度を小さくすることにより分解能が大幅に向上し、さらに露光感度が改善されるスパッタターゲットの製造が可能となる。
なお、ここで遷移金属以外の他の元素とは、Al、C、B、Si、Ge等のうち少なくとも1種である。
【0037】
前記課題を解決するために提供する請求項8の発明に係るスパッタターゲットは、金属粉末を少なくとも1種と金属酸化物粉末を少なくとも1種とを混合し、あるいは価数の異なる複数種の金属の酸化物粉末を混合し、該混合物を加圧焼結して得られる金属の非飽和酸化物からなることを特徴とする。
【0038】
これによって、スパッタ成膜時に酸素ガスの導入を必要とせずに金属の非飽和酸化物層を形成することができる。
なお、ここでいう金属とは、原子番号21(Sc)から30(Zn)まで、原子番号39(Y)から48(Cd)まで、原子番号57(La)から80(Hg)まで、及びSiをいう。
【0039】
前記課題を解決するために提供する請求項9の発明に係るスパッタターゲットは、請求項8の発明において、加圧焼結後の相対密度が80%以上であることを特徴とする。
【0040】
これにより、安定した金属の非飽和酸化物のスパッタレートを確保することができ、安定した品質のレジスト層を形成することができる。
【0041】
前記課題を解決するために提供する請求項10の発明に係るスパッタターゲットの製造方法は、請求項8または請求項9の発明において、上記金属が遷移金属であることを特徴とする。
【0042】
これにより、スパッタ成膜時に酸素ガスの導入を必要とせずに遷移金属の非飽和酸化物であるレジスト層を形成することができる。
【0043】
前記課題を解決するために提供する請求項11の発明に係るスパッタターゲットは、請求項10の発明において、上記遷移金属は、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Nb、Cu、Ni、Co、Mo、Ta、W、Zr、Ru、Agのうち少なくとも1つであることを特徴とする。
【0044】
これにより、スパッタ成膜時に酸素ガスの導入を必要とせずに遷移金属の非飽和酸化物からなるレジスト層を形成することができ、各種デバイスの高記録容量化を可能とするフォトリソグラフィ技術に適用することができる。
【0045】
前記課題を解決するために提供する請求項12の発明に係るスパッタターゲットは、請求項10の発明において、上記遷移金属はMo、Wのいずれか一方または両方であることを特徴とする。
【0046】
これにより、スパッタ成膜時に酸素ガスの導入を必要とせずに遷移金属の非飽和酸化物からなるレジスト層を形成することができ、各種デバイスの高記録容量化を可能とするフォトリソグラフィ技術に適用することができる。
【0047】
前記課題を解決するために提供する請求項13の発明に係るスパッタターゲットは、請求項10〜12のうちいずれか一つの発明において、上記混合物にさらに遷移金属以外の他の元素の粉末が添加されていることを特徴とする。
【0048】
これにより、このターゲットを用いて形成されたレジスト層は遷移金属の非飽和酸化物の結晶粒が小さくなり、膜の表面租度が小さくなるため、露光部と未露光部との境界部がさらに明瞭となり、分解能の大幅な向上が図られる。また、露光感度を改善することもできる。
なお、ここで遷移金属以外の他の元素とは、Al、C、B、Si、Ge等のうち少なくとも1種である。
【0049】
前記課題を解決するために提供する請求項14の発明に係るスパッタターゲットは、金属の非飽和酸化物からなり、相対密度が80%以上であることを特徴とする。
【0050】
これによって、スパッタ成膜時に酸素ガスの導入を必要とせずに安定した金属の非飽和酸化物のスパッタレートを確保することができ、安定した品質の金属の非飽和酸化物層を形成することができる。
なお、ここでいう金属とは、原子番号21(Sc)から30(Zn)まで、原子番号39(Y)から48(Cd)まで、原子番号57(La)から80(Hg)まで、及びSiをいう。
【0051】
【発明の実施の形態】
まず、この本発明の前提となる無機レジスト材料を用いた光ディスクの製造方法を説明する。この製造方法は、遷移金属の非飽和酸化物を含み、該非飽和酸化物は、酸素の含有量が前記遷移金属のとりうる価数に応じた化学量論組成の酸素含有量より小さいものであるようなレジスト材料よりなるレジスト層を基板上に成膜した後、該レジスト層を記録用信号パターンに対応させて選択的に露光し、現像して所定の凹凸パターンを形成する方法である。
【0052】
その製造工程の概要を図1に基いて以下に説明する。
先ず、基板100の上に所定の無機系のレジスト材料からなるレジスト層102を均一に成膜する(レジスト層形成工程、図1(a))。また、レジスト層102の記録感度の改善のために基板100とレジスト層102との間に所定の中間層101を形成してもよい。図1(a)ではその状態を示している。なお、レジスト層102の膜厚は任意に設定可能であるが、10nm〜80nmの範囲内が好ましい。
【0053】
ついで、既存のレーザ装置を備えた露光装置を利用してレジスト層102に信号パターンに対応した選択的な露光を施し感光させる(レジスト層露光工程、図1(b))。このとき、レジスト層102である遷移金属の非飽和酸化物は、紫外線又は可視光に対して吸収を示し、紫外線又は可視光を照射されることでその化学的性質が変化している。
さらに、レジスト層102を現像することによって所定の凹凸パターンが形成された原盤103を得る(レジスト層現像工程、図1(c))。ここでは、無機レジストでありながら酸またはアルカリ水溶液に対して露光部と未露光部とでエッチング速度に差が生じる、いわゆる選択比が得られることを利用して現像を行う。
【0054】
つぎに、電鋳法によって原盤103の凹凸パターン面上に金属ニッケル膜を析出させ(図1(d))、これを原盤103から剥離させた後に所定の加工を施し、原盤103の凹凸パターンが転写された成型用スタンパ104を得る(図1(e))。
【0055】
その成型用スタンパ104を用いて射出成型法によって熱可塑性樹脂であるポリカーボネートからなる樹脂製ディスク105を複製する(図1(f))。ついで、その樹脂製ディスク105の凹凸面にAl合金の反射膜106(図1(h))と保護膜107とを成膜することにより光ディスクを得る(図1(i))。
【0056】
以下、本発明を適用したレジスト材料形成に用いるスパッタターゲットについて詳細に説明する。
(スパッタターゲット)
本発明のスパッタターゲットは、遷移金属粉末と遷移金属酸化物粉末との混合物、あるいは、価数の異なる遷移金属酸化物粉末の混合物を加圧焼成することにより形成されるものであり、通常、所定の直径と厚みをもった円盤形状をとる。
ここで、遷移金属の非飽和酸化物は、遷移金属のとりうる最大の価数に対応した化学量論組成より酸素含有量が少ない方向にずれた化合物のこと、すなわち遷移金属の非飽和酸化物における酸素の含有量が、上記遷移金属のとりうる最大価数に対応した化学量論組成の酸素含有量より小さい化合物のことと定義する。
【0057】
例えば、遷移金属の酸化物として化学式MoO3を例に挙げて説明する。化学式MoO3の酸化状態を組成割合Mo1-xOxに換算すると、x=0.75の場合が飽和酸化物であるのに対して、0<x<0.75で表される場合に化学量論組成より酸素含有量が不足した非飽和酸化物であるといえる。
【0058】
また、遷移金属では1つの元素が価数の異なる酸化物を形成可能なものがあり、例えばMoは、先に述べた6価が最大価数であり、その他に2価の酸化物(MoO)も存在する。この場合には組成割合Mo1-xOxに換算すると、x=0.5であり、先ほどの、x=0.75未満に該当するため非飽和酸化物であるといえる。なお、遷移金属酸化物の価数は、市販の分析装置で分析可能である。
【0059】
スパッタターゲットを構成する具体的な遷移金属としては、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Nb、Cu、Ni、Co、Mo、Ta、W、Zr、Ru、Ag等が挙げられる。この中でも、Mo、W、Cr、Fe、Nbを用いることが好ましく、紫外線又は可視光により大きな化学的変化を得られるといった見地から特にMo、Wを用いることが好ましい。
【0060】
遷移金属の非飽和酸化物としては、1種の遷移金属の非飽和酸化物の他に、第2の遷移金属を添加したもの、さらに複数種類の遷移金属を添加したもの、遷移金属以外の他の元素が添加されたもの等のいずれも、本発明の範囲に含めることにする。
なお、1種の遷移金属の非飽和酸化物の他に、第2の遷移金属を添加したもの、さらに3種以上の遷移金属を添加したものの場合、結晶構造のある1種の遷移金属原子の一部が他の遷移金属原子で置換されたものと考えられるが、これら複数種類の遷移金属がとりうる化学量論組成に対して酸素含有量が不足しているか否かで非飽和酸化物かどうかを判断することとする。
【0061】
また、遷移金属以外の他の元素としては、Al、C、B、Si、Ge等のうち少なくとも1種を含有してもよい。2種以上の遷移金属を組み合せて焼結されることで、あるいは遷移金属以外の他の元素が添加されることにより、このターゲットを用いて形成されたレジスト層は遷移金属の非飽和酸化物の結晶粒が小さくなり、膜の表面租度が小さくなるため、露光部と未露光部との境界部がさらに明瞭となり、分解能の大幅な向上が図られる。また、露光感度を改善することもできる。
【0062】
(製造方法)
本発明に係るスパッタターゲットを製造する手順を以下に説明する。
(s1)秤量・混合
2種類以上の原材料の粉末についてそれぞれを所定量秤量した後、乾式混合を行なう。ここで用いられる原材料粉末としては、少なくとも同一元素の遷移金属の金属粉末と酸化物粉末との組み合せ、あるいは同一元素で価数の異なる2種の遷移金属の酸化物粉末の組み合せが含まれる。この他に上記遷移金属とは異なる遷移金属の金属粉末や酸化物粉末が含まれてもよいし、遷移金属以外の他の元素の金属粉末が含まれてもよい。
また、秤量されるそれぞれの粉末の所定量とは、混合され加圧焼結後に目標とする非飽和酸化物の酸素の含有量となるように混合比が考慮されて決定される。
【0063】
(s2)加圧焼結
得られた混合粉末をカーボン製の型に投入しホットプレス装置によって加圧焼成を行なう。ここでは、ホットプレス装置は一般的に使用されているものでよく、一定圧力及び一定の焼成温度で、非酸素雰囲気中にて所定時間の焼成が行なわれる。
なお、酸化物状態の融点が金属状態の融点よりも低い遷移金属について、その金属粉末と酸化物粉末とを混合して加圧焼成する場合の焼成温度は、その遷移金属の酸化物粉末だけを加圧焼成してスパッタターゲットを得る際の焼成温度よりも高く設定される。この設定が適用される遷移金属は、Ti、V、Fe、Nb、Mo、Ta、Wなどである。
また、同一元素で価数の異なる2種の遷移金属の酸化物粉末の混合物を加圧焼結する場合には、予め求めておいた遷移金属の種類、その酸化物粉末の混合比、焼成温度と焼結後の酸素含有量との関係から加圧焼結後に目標とする非飽和酸化物の酸素の含有量となるように焼成温度が設定される。
【0064】
(s3)仕上げ加工
加圧焼結が終了した焼成体は所定サイズの円盤形状になるように機械加工が施され、スパッタターゲットとして完成する。
【0065】
以下、本発明の製造方法によって遷移金属WとMoとからなる(WMo)1-xOx酸化物のスパッタターゲットを実際に作製した例、及びそのスパッタターゲットを用いて光ディスクを作製した例を示す。
なお、W、Moそれぞれが飽和酸化物となった場合には、WO3およびMoO3の組成を有する。従って、WMo合金の場合にも飽和酸化物の場合は(WMo)O3という組成になり、(W100-yMoy)100-xOx(x,y:atomic%)という形で記述した場合には、x=75となる。
【0066】
(実施例1)
実施例1に、同一元素の遷移金属の金属粉末と酸化物粉末との混合物を原料として、WMo合金の非飽和酸化物(目標ターゲット組成(W80Mo20)30O70、及び(W80Mo20)35O65)のスパッタターゲットを作製した例を示す。
作製に当たっては前述した本発明の製造工程に従い、各工程の条件は次の通りとした。
(1)原材料:W粉末、WO3粉末、MoO3粉末
(2)目標ターゲット組成:
(W80Mo20)30O70、及び(W80Mo20)35O65の2種類
(3)焼結条件:
・圧力:24.5MPa
・焼成温度:873Kから1263Kまでの間の一定温度
(焼成温度を変化させて作製)
(4)ターゲットサイズ:直径38mm、厚さ5mm
なお、比較例1として、WO3粉末とMoO3粉末との混合物から実施例と同じ条件で飽和酸化物である(W80Mo20)25O75のスパッタターゲットを作成した。
【0067】
作製したスパッタターゲットについて、理論密度に対する相対密度(%)、機械的強度の指標として抗折強度(MPa)の測定、組成の分析を行なった。その結果を図2〜6に示す。
(相対密度)
実施例1に係る非飽和酸化物の場合には、同一焼成温度では酸素の含有量の減少とともに相対密度が低下する傾向を示した。ここで、相対密度とは、作成したターゲットの直径、厚さ、重量から算出した密度の理論密度に対する割合であり、理論密度は、ターゲット組成の各元素について重量を算出し、この重量の総和をターゲット体積で除すことにより求めた。
スパッタターゲットとして、スパッタレートなどを安定に保つために望ましい相対密度80%以上という観点で実施例1の結果を見ると、目標ターゲット組成(W80Mo20)30O70の場合、焼成温度873Kでそれが達成されていた(図2)。目標ターゲット組成(W80Mo20)35O65の場合には、より高い焼成温度が必要となり、1033K以上で達成されていた(図3)。
なお、比較例1である2種の金属元素(W、Mo)を含む飽和酸化物の場合には、焼成温度が873Kと比較的低い温度においても相対密度が100%であった(図4)。
【0068】
(抗折強度)
抗折強度についても、実施例1に係る非飽和酸化物の場合では同様の傾向が認められ(図2、3)、酸素含有量が少なく、かつ焼成温度が低いと十分な強度が得られず、比較例1(飽和酸化物ターゲット)の焼成温度(図4)よりも高い温度での焼成が必要であった。
実施例1における混合物(W+WO3+MoO3)の焼結体が所定の相対密度及び抗折強度を得るために、比較例1における混合物(WO3+MoO3)の焼結体よりも高い焼成温度を必要とするのは、遷移金属Wの酸化物WO3(融点1746K以下で不確定)よりも融点の高い金属W(融点3673K)が含まれるためと推察される。
【0069】
(組成)
実施例1で作製されたターゲットの組成分析結果を図5に示す。実施例1のいずれの組成においても焼成温度によらず、原材料混合比(目標ターゲット組成)と同一の組成が安定して得られていた。しかし、図6に示す比較例1の組成については、焼成温度によって酸素含有量が変化し、原材料混合比(目標ターゲット組成)との相違が認められた。
【0070】
(実施例2)
実施例2に、同一元素で価数の異なる2種の遷移金属の酸化物粉末を原料として、WMo合金の非飽和酸化物(目標ターゲット組成(W80Mo20)30O70)のスパッタターゲットを作製した例を示す。
作製に当たっては前述した本発明の製造工程に従い、各工程の条件は次の通りとした。
(1)原材料:WO2粉末、WO3粉末、MoO3粉末
(2)目標ターゲット組成:(W80Mo20)30O70
(3)焼結条件:
・圧力:24.5MPa
・焼成温度:1193Kから1473Kまでの間の一定温度
(焼成温度を変化させて作製)
(4)ターゲットサイズ:直径38mm、厚さ5mm
【0071】
作製したスパッタターゲットについて、組成の分析を行なった結果を図7に示す。
実施例1の場合と異なり、焼成温度が高くなるに従って酸素含有量が減少し、W及びMo含有量が相対的に増加する傾向が認められた。実施例1のようにW粉末などの金属粉末が添加されている場合には、その金属粉末が離脱酸素と反応し酸化される結果として、焼結体全体としては酸素含有量が変化しないものと思われる。これに対して、実施例2および比較例1のようにW粉末などの金属粉末を用いない場合には、焼成時の環境で酸素の離脱が生じ、焼結体全体としての酸素含有量が減少するものと考えられる。
【0072】
遷移金属の非飽和酸化物のスパッタターゲットを作製する上で、金属の種類や粉末の状態(酸化物粉末、金属粉末)により入手性やコストが大きく異なるため、金属種類の組み合せの仕方や金属粉末、酸化物粉末の添加の仕方などにより原材料としていろいろな種類の粉末混合物を用いる場合が考えられるが、単にそれらを目標組成に合わせた混合物として一般的な焼成温度で焼結しただけでは組成の安定した、あるいは密度や強度の十分なスパッタターゲットを得ることはできない。
【0073】
同一元素の遷移金属の金属粉末と酸化物粉末との混合物を原材料とする場合には、本発明である実施例1に示したように、その遷移金属の金属状態の融点と酸化物状態の融点との関係を考慮して焼成温度を設定することによって、混合物としての酸素含有量と、最終的な焼結体としての目標酸素含有量を同等にした、密度や強度の十分なスパッタターゲットを得ることが可能である。
【0074】
同一元素で価数の異なる2種の遷移金属の酸化物粉末の混合物とする場合には、本発明である実施例2に示したように、その遷移金属の酸化物粉末の混合比によって決まる混合物としての酸素含有量と、最終的な焼結体としての目標酸素含有量とを考慮して焼成温度を設定することによって、組成の安定したスパッタターゲットを得ることが可能である。具体的には、先に原材料の混合比を所望の値に決め、ついでその混合比から変化して目標酸素含有量となる焼成温度にするとよい。あるいは、先に焼成温度を決め、ついで原材料の混合比を焼成により変化する分を加味した混合比にしてもよい。
【0075】
(実施例3)
上述の実施例1で得られたターゲット組成(W80Mo20)30O70のスパッタターゲットを用いて、基板上にレジスト材料を成膜した後、所定の処理を行い、記録容量25GBの光ディスクを作製した。
具体的には、つぎの手順で光ディスク作製を行った。
【0076】
先ず、シリコンウエハを基板とし、その基板上に、スパッタリング法によりアモルファスシリコンからなる中間層を80nmの膜厚で均一に成膜した。ついで、その上にスパッタリング法によりWとMoとの非飽和酸化物からなるレジスト層102を均一に成膜した。このとき、実施例1で得られたターゲット組成(W80Mo20)30O70のスパッタターゲットを用い、アルゴン雰囲気中でスパッタリングを行った。なお、スパッタ成膜中にスパッタリング装置のチャンバー内の真空度の変動が認められたが、アルゴンスパッタによってスパッタターゲットの構成物をその組成のまま析出させる方式であるため、レジスト層の組成は安定していた。
【0077】
また、堆積したレジスト層をEDXにて解析したところ、成膜されたWとMoとの非飽和酸化物におけるWとMoとの比率は80:20であり、酸素の含有率は70at.%であった。また、レジスト層の膜厚は55nmであった。なお、透過型電子線顕微鏡による電子線回折の解析結果より、WMoO非飽和酸化物の露光前の結晶状態はアモルファスであることが確認されている。
【0078】
つぎに、レジスト層が形成された基板を図8に示す露光装置にセットし、ビーム発生源12からレーザ光を照射すると同時にターンテーブル11を回転させて、レジスト層に対して25GBの信号を記録する露光を行った。この露光は、ターンテーブル11を回転させながら、レジスト基板1の半径方向にターンテーブル11を連続的に僅かな距離ずつ移動させることによって、微細凹凸の潜像として情報データ用凹凸ピット及び案内溝の蛇行を形成した。
【0079】
このときの露光条件を以下に示す。
・露光波長:0.405nm
・露光光学系の開口数NA:0.95
・変調:17PP
・ビット長:112nm
・トラックピッチ:320nm
・露光時の線速度:4.92m/s
・露光照射パワー:6.0mW
・書込方式:相変化ディスクと同様な簡易書込み方式
【0080】
つぎに、露光の終了したレジスト基板を、アルカリ現像液によるウェットプロセスにより現像した。この現像工程では、レジスト基板を現像液に浸したまま、エッチングの均一性を向上させるために超音波を加えた状態で現像を行い、現像終了後には純水及びイソプロピルアルコールにより充分に洗浄し、エアブロー等で乾燥させてプロセスを終了した。アルカリ現像液としてはテトラメチルアンモニウム水酸化溶液を用い、現像時間は30分とした。
【0081】
図9に、現像後のレジスト基板表面のピット形状をSEMにて観察した結果を示す。WとMoとの非飽和酸化物からなるレジスト材料はポジティブタイプのレジストとなり、図9ではピット部分が露光部に対応し、未露光部のレジスト層に対して凹となっている。また、形成されたピット長(径)は約130nmであり、片面25GBの高密度光ディスクに要求される最短ピット長170nm(0.17μm)以下を達成していることが確認された。さらに、レジストパターンとして、150nm長のピット、幅130nmの線状のピットなどが実際の信号パターンに対応する状態でピットが形成されている様子が観察された。
【0082】
つぎに、電鋳法によってレジスト原盤の凹凸パターン面上に金属ニッケル膜を析出させ、これをレジスト原盤から剥離させた後に所定の加工を施し、レジスト原盤の凹凸パターンが転写された成型用スタンパを得た。
最後に、得られた成型用スタンパを用いて射出成型法によって熱可塑性樹脂であるポリカーボネートからなる樹脂製ディスクを複製し、その樹脂製ディスクの凹凸面にAl合金の反射膜と膜厚0.1mmの保護膜とを成膜することにより12cm径の光ディスク(DVD−ROM)を得た。なお、以上のレジスト原盤から光ディスクを得るまでの工程は従来公知の技術で製造した。
【0083】
(比較例2)
上記実施例における光ディスクの製造工程のうち、レジスト層形成工程において本発明のスパッタターゲットを用いず、従来の通り、Wの単体からなるスパッタターゲットとMoの単体からなるスパッタターゲットとを並べて設置し、それらの上で基板を回転させながらアルゴンと酸素との混合雰囲気中でスパッタリングを行い、実施例3と同じ組成を目標としてWMoO非飽和酸化物からなるレジスト層を形成した。
【0084】
このとき、WMoの非飽和酸化物の酸化度合いを一定に保つためにスパッタリング装置のスパッタ投入パワーと、チャンバー内の排気速度と、アルゴン、酸素の混合ガスの導入量とを調整した。原則として、チャンバー内の真空度が一定となるように混合ガス導入量を制御したが、スパッタ成膜中に真空度が1〜10Paの範囲内で変動することがあり、レジスト膜中において酸素含有量が変動している可能性をうかがわせた。また、それ以外の製造条件は実施例3と同じとして光ディスクを製造した。
なお、レジスト層現像工程終了後にレジスト基板表面の状態を観察したところ、SEM観察の視野では実施例3の場合と同様に片面25GBの高密度光ディスク相当のピットが形成されていることが観察された。
【0085】
上記実施例3で得られた記録容量25GBの光ディスクについて、以下の条件で読出し、そのRF信号をアイパターンとして得て、信号評価を行った。その結果を図10に示す。
・トラッキングサーボ:プッシュプル法
・変調:17PP
・ビット長:112nm
・トラックピッチ:320nm
・読出し線速度:4.92m/s
・読出し照射パワー:0.4mW
【0086】
読出したままのアイパターン(図10(a))についてコンベンショナル・イコライゼーション処理を行なったアイパターン(図10(b))におけるジッタ値は8.6%、リミット・イコライゼーション処理を行なったアイパターン(図10(c))におけるジッタ値は4.9%と十分に低い値となっており、記録容量25GBのROMディスクとして実用上問題のない良好な結果が得られた。
なお、比較例2で得られた光ディスクもコンベンショナル・イコライゼーション処理を行なったアイパターンにおけるジッタ値は8.0%、リミット・イコライゼーション処理を行なったアイパターンにおけるジッタ値は4.6%となり、実施例3とほぼ同等のジッタ値を示した。
【0087】
【発明の効果】
請求項1の方法の発明により、スパッタ成膜時に酸素ガスの導入を必要とせずに金属の非飽和酸化物層を形成することができるスパッタターゲットを製造することができる。
また、請求項2の方法の発明において、混合物の混合比を調整して所定の酸素含有量のスパッタターゲットとすることにより、スパッタ成膜時に形成されるレジスト層の酸化度合いを精度よく決定することができ、従来の反応性スパッタリング法によるものよりも容易で安定して目標の酸化度合いとすることができる。
また、請求項3の方法の発明により、スパッタ成膜時に酸素ガスの導入を必要とせずに遷移金属の非飽和酸化物であるレジスト層を形成することが可能なスパッタターゲットを製造することができる。
また、請求項4または請求項5の方法の発明により、各種デバイスの高記録容量化を可能とするフォトリソグラフィ技術に対応したレジスト層(遷移金属の非飽和酸化物)をスパッタ成膜時に酸素ガスの導入を必要とせずに形成することができるスパッタターゲットが製造可能となる。
また、請求項6の方法の発明により、同一元素の遷移金属の金属粉末と酸化物粉末との混合物を原材料とする場合に、その遷移金属の金属状態の融点と酸化物状態の融点との関係を考慮して焼成温度を設定することによって、密度や強度の十分なスパッタターゲットを得ることが可能となる。
また、請求項7の方法の発明により、スパッタ成膜時に形成されるレジスト層を構成する遷移金属の非飽和酸化物の結晶粒を小さくし、該レジスト層の表面租度を小さくすることにより分解能が大幅に向上し、さらに露光感度が改善されるスパッタターゲットの製造が可能となる。
【0088】
請求項8の発明により、スパッタ成膜時に酸素ガスの導入を必要とせずに金属の非飽和酸化物層を形成することができる。
また、請求項9の発明により、安定した金属の非飽和酸化物のスパッタレートを確保することができ、安定した品質のレジスト層を形成することができる。
また、請求項10の発明により、スパッタ成膜時に酸素ガスの導入を必要とせずに遷移金属の非飽和酸化物であるレジスト層を形成することができる。
また、請求項11または請求項12の発明により、スパッタ成膜時に酸素ガスの導入を必要とせずに遷移金属の非飽和酸化物からなるレジスト層を形成することができ、各種デバイスの高記録容量化を可能とするフォトリソグラフィ技術に適用することができる。
また、請求項13の発明により、このターゲットを用いて形成されたレジスト層は遷移金属の非飽和酸化物の結晶粒が小さくなり、膜の表面租度が小さくなるため、露光部と未露光部との境界部がさらに明瞭となり、分解能の大幅な向上が図られる。また、露光感度を改善することもできる。
また、請求項14の発明により、スパッタ成膜時に酸素ガスの導入を必要とせずに安定した金属の非飽和酸化物のスパッタレートを確保することができ、安定した品質の金属の非飽和酸化物層を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】遷移金属の非飽和酸化物をレジスト層とするレジスト基板を用いる光ディスクの製造工程図である。
【図2】本発明に係るスパッタターゲットの製造方法のうち、混合物(W+WO3+MoO3)を焼結して目標組成(W80Mo20)30O70のスパッタターゲットを形成した場合の相対密度、抗折強度の結果を示す図である。
【図3】本発明に係るスパッタターゲットの製造方法のうち、混合物(W+WO3+MoO3)を焼結して目標組成(W80Mo20)35O65のスパッタターゲットを形成した場合の相対密度、抗折強度の結果を示す図である。
【図4】比較例1のスパッタターゲットを形成した場合の相対密度、抗折強度の結果を示す図である。
【図5】本発明に係るスパッタターゲットの製造方法のうち、混合物(W+WO3+MoO3)を焼結して目標組成(W80Mo20)30O70のスパッタターゲットを形成した場合の組成分析結果を示す図である。
【図6】比較例1のスパッタターゲットを形成した場合の組成分析結果を示す図である。
【図7】本発明に係るスパッタターゲットの製造方法のうち、混合物(WO2+WO3+MoO3)を焼結して目標組成(W80Mo20)30O70のスパッタターゲットを形成した場合の組成分析結果を示す図である。
【図8】遷移金属の非飽和酸化物をレジスト層とするレジスト基板を適用した微細加工方法に用いられる露光装置を模式的に表す図である。
【図9】本発明のスパッタターゲットを用いて形成した非飽和酸化物からなるレジスト層に25GBのカッティングを行い現像後、SEMにて表面観察した写真である。
【図10】実施例3において製造された記録容量25GBの光ディスクの信号評価結果を示す図である。
【符号の説明】
1…レジスト基板、11…ターンテーブル、12…ビーム発生源、13…コリメータレンズ、14…ビームスプリッタ、15…対物レンズ、16…集光レンズ、17…分割フォトディテクタ、18…フォーカス誤差信号、19…フォーカスアクチュエータ、20…データ信号、21…反射光量信号、22…トラッキング誤差信号、23…レーザ駆動回路、24…スピンドルモータ制御系[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and a method for manufacturing a sputter target made of a metal unsaturated oxide, and more particularly to a method and a method for manufacturing a sputter target for forming an inorganic resist thin film.
[0002]
[Prior art]
In recent years, optical disks such as DVDs (Digital Versatile Discs) have been used as recording media in a wide range of fields.
In this optical disk, a fine uneven pattern such as pits and grooves indicating information signals is formed on one principal surface of an optically transparent substrate such as polycarbonate, and a reflective film made of a metal thin film such as aluminum is formed thereon. Further, it has a structure in which a protective film is formed on the reflective film, and is manufactured by a conventionally known lithography technique using an organic resist (for example, see Patent Document 1).
[0003]
As an optical disk having such a structure, a read-only optical disk (DVD-ROM) having a diameter of 12 cm and having an information capacity of 4.7 GB on one side has appeared. In recent years, a recording capacity several times larger than that is required. ing.
[0004]
In the recording medium having the above structure, it is possible to increase the recording density by making the concavo-convex pattern finer, thereby increasing the recording capacity. Using the formed stamper, it is manufactured by a process of faithfully and immediately replicating the pattern on the substrate, and if it goes back, the resist layer is exposed to laser light to form a latent image. It is determined by how fine a concavo-convex pattern can be formed by so-called cutting.
[0005]
For example, in the aforementioned read-only DVD (DVD-ROM) having an information capacity of 4.7 GB, a pit row having a shortest pit length of 0.4 μm and a track pitch of 0.74 μm is formed in a spiral shape on a stamper. Cutting has been applied. A laser having a wavelength of 413 nm and an objective lens having a numerical aperture NA of about 0.90 (for example, 0.95) are used for the cutting.
[0006]
Assuming that the wavelength of the light source is λ (μm) and the numerical aperture of the objective lens is NA, the shortest pit length P (μm) to be exposed is represented by the following equation (1). Note that K is a proportional constant.
P = K · λ / NA (1)
Here, the wavelength λ of the light source and the numerical aperture NA of the objective lens are items determined by the specifications of the laser device serving as the light source, and the proportionality constant K is an item determined by the combination of the laser device and the resist master.
[0007]
When an optical disk having the information capacity of 4.7 GB is manufactured, since the wavelength is 0.413 μm, the numerical aperture NA is 0.90, and the shortest pit length is 0.40 μm, the proportional constant K = 0 from the above equation (1). .87.
[0008]
On the other hand, in order to meet the requirements of the above 25 GB optical disk, it is necessary to reduce the minimum pit length to about 0.17 μm and the track pitch to about 0.32 μm.
[0009]
In general, it is effective that the above-described miniaturization of the concavo-convex pattern (formation of extremely fine pits) is achieved by shortening the laser wavelength. That is, in order to obtain the shortest pit length of about 0.17 μm required for a high-density optical disk having 25 GB on one side, the proportionality constant is K = 0.87 and the numerical aperture NA = 0.95. = 0.18 μm light source is required.
[0010]
The required wavelength of 0.18 μm is shorter than the 193 nm wavelength ArF laser developed as a light source for next-generation semiconductor lithography. An exposure apparatus that achieves such a short wavelength requires a special optical component such as a lens as well as a laser as a light source, and is very expensive. In other words, the method of responding to ultra-fine processing by increasing the optical resolution by shortening the exposure wavelength λ and increasing the numerical aperture NA of the objective lens requires the use of an existing exposure apparatus as the miniaturization progresses. Since an expensive exposure apparatus must be introduced instead of being unusable, it is extremely unsuitable for achieving inexpensive device supply. Therefore, there is a limit to the increase in the storage capacity of the optical disk due to the enhancement of the function of the laser device in the exposure apparatus.
[0011]
At present, an exposure method in which an organic resist such as a novolak-based resist or a chemically amplified resist is combined with ultraviolet light as an exposure source is generally widely used. Organic resists are versatile and widely used in the field of photolithography. However, due to their high molecular weight, the pattern at the boundary between exposed and unexposed areas becomes unclear, resulting in a level of 25 GB. There is a problem in terms of precision in the micromachining corresponding to the high capacity optical disk.
[0012]
In contrast, inorganic resists, especially amorphous inorganic resists, have a minimum structural unit of atomic size, so a clear pattern can be obtained at the boundary between exposed and unexposed parts, compared to organic resists. High-precision fine processing is possible, and application to a high-capacity optical disk is considered promising. This includes MoO3And WO3And the like as a resist material, and there is a fine processing example using an ion beam as an exposure source (for example, see Non-Patent Document 1). In addition, SiO2Is used as a resist material, and there is a processing example using an electron beam as an exposure source (for example, see Non-Patent Document 2).
). Further, a method of using chalcogenide glass as a resist material and using lasers having a wavelength of 476 nm and 532 nm as an exposure source and ultraviolet light from a mercury xenon lamp has been studied (for example, see Non-Patent Document 3).
[0013]
[Patent Document 1]
JP 2001195791 A (paragraphs [0002] to [0006])
[Non-patent document 1]
Nobuyoshi Koshida, Kazuyoshi Yoshida, Shinichi Watanuki, Masanori Komuro and Nobufumi Atoda: “50-nm Metal Line Fabrication by Focused Ion Beam and Oxide Resists”, Jpn.J.Appl.Phys.Vol.30 (1991) pp3246
[Non-patent document 2]
Sucheta M. Gorwadkar, Toshimi Wada, Satoshi Hiraichi, Hiroshi Hiroshima, Kenichi Ishii and Masanori Komuro: “SiOTwo/ c-Si Bilayer Electron-Beam Resist Process for Nano-Fabrication ”, Jpn.J.Appl.Phys.Vol.35 (1996) pp6673
[Non-Patent Document 3]
S. A. Kostyukevych: “Investifations and modeling of physical processes in inorganic resists for the use in UV and laser lithography”, SPIE Vol. 3424 (1998) pp20
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
However, when an ion beam or electron beam is used as an exposure source, various types of inorganic resist materials can be combined as described above, and a fine concavo-convex pattern can be obtained by narrowing the electron beam or ion beam. However, an apparatus equipped with an electron beam and ion beam irradiation source is complicated in structure and extremely expensive, and is not suitable for supplying an inexpensive optical disk.
[0015]
In that regard, it is desirable that light such as a laser device mounted on an existing exposure apparatus, that is, ultraviolet light or visible light can be used, but materials that can be cut with ultraviolet light or visible light among inorganic resist materials are limited. However, only a chalcogenide material has been reported so far. This is because ultraviolet or visible light is transmitted through inorganic resist materials other than chalcogenide materials, and the absorption of light energy is extremely small, which is not practical.
[0016]
Although the combination of an existing exposure apparatus and a chalcogenide material is a practical combination in terms of economy, the chalcogenide material is Ag.2S3, Ag-As2S3, Ag2There is a problem of containing materials harmful to the human body such as Se-GeSe, and its use is difficult from the viewpoint of industrial production.
As described above, the production of an optical disk with a high recording capacity using an existing exposure apparatus has not been realized so far.
[0017]
The present invention has been proposed in order to solve such conventional problems, and is a safe resist that realizes high-precision fine processing without using an expensive irradiation device such as an electron beam or an ion beam. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a sputter target used for manufacturing an optical disk master capable of realizing a higher storage capacity of an optical disk using a material and an existing exposure apparatus, and a sputter target. I do.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
A method for manufacturing a sputter target according to the invention of
[0019]
The present inventors have found that, when the oxygen content deviates even slightly from the stoichiometric composition of the transition metal oxide in the inorganic resist material, the absorption of the oxide for ultraviolet or visible light suddenly increases, and the ultraviolet or visible light is reduced. Based on the idea that the chemical properties change due to absorption, a new resist material and a method for manufacturing an optical disc master that can respond to the demand for higher recording capacity with the current exposure apparatus have been developed.
[0020]
In the resist layer forming step of this manufacturing method, a resist layer is formed by a reactive sputtering method in which a film is formed by a sputtering method in an atmosphere of argon and oxygen using a sputter target composed of a single transition metal. In this case, the degree of oxidation of the transition metal unsaturated oxide is controlled by changing the oxygen gas concentration in the vacuum atmosphere. In some cases, a resist layer containing a transition metal unsaturated oxide containing two or more transition metals may be used. Is generally mixed during film formation. The mixing ratio is controlled by changing the sputter input power.
[0021]
According to the method for manufacturing an optical disk master using the thus formed resist layer made of a transition metal unsaturated oxide, a 25 GB information capacity is secured on one side of an optical disk having a diameter of 12 cm by the same signal processing method as before. Has been achieved.
[0022]
Here, regarding the formation of a resist layer, in the reactive sputtering method, highly accurate control is performed on changes in the amount of introduced oxygen gas and changes over time in the exhaust performance of the film forming apparatus in order to keep the degree of oxidation constant. In particular, in reactive sputtering using an alloy target composed of two or more transition metals, the rate of reaction with oxygen differs depending on the type of metal, and therefore adjustment of the reaction is necessary.
[0023]
Therefore, the present invention makes it easier to control the sputter deposition conditions such as the introduction gas and the input power, thereby more stabilizing the state of the unsaturated oxide in the thickness direction of the resist layer. It has been developed for the purpose of stabilizing the sensitivity and eventually stabilizing the pit size after development.
[0024]
According to the first aspect of the present invention, it is possible to manufacture a sputter target capable of forming a metal unsaturated oxide layer without requiring introduction of an oxygen gas during sputtering film formation.
Note that the metals referred to here include atomic numbers 21 (Sc) to 30 (Zn), atomic numbers 39 (Y) to 48 (Cd), atomic numbers 57 (La) to 80 (Hg), and Si. Say.
Although the optical disk has been described as an example here, a method of manufacturing a sputter target and a sputter target used for photolithography technology from resist layer formation to development developed by the inventors include a DRAM (Dynamic Random Access Memory), Flash memory, semiconductor devices such as CPU (Central Processing Unit), ASIC (Application Specific IC), magnetic devices such as magnetic heads, liquid crystal, display devices such as EL (Electro Luminescence), PDP (Plasma Display Panel), optical recording media And various devices such as optical devices such as light modulation elements.
[0025]
A method for manufacturing a sputter target according to a second aspect of the present invention, which is provided to solve the above-mentioned problem, is characterized in that, in the first aspect of the invention, a mixture ratio of the metal powder and the metal oxide powder or a plurality of different valences are different. It is characterized in that the oxygen content after the above-mentioned pressure sintering is adjusted by the mixing ratio of the kinds of metal oxide powders.
[0026]
In this method, the degree of oxidation of the resist layer formed at the time of sputtering film formation can be accurately determined by adjusting the mixture ratio of the mixture to form a sputter target having a predetermined oxygen content. The target oxidation degree can be easily and stably obtained as compared with the sputtering method.
Note that the oxygen content after the pressure sintering here is generally the target oxygen content of the resist layer.
[0027]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a sputter target according to the third aspect of the present invention, wherein the metal is a transition metal.
[0028]
According to this method, it is possible to manufacture a sputter target capable of forming a resist layer which is an unsaturated oxide of a transition metal without requiring introduction of oxygen gas at the time of film formation by sputtering.
[0029]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a sputter target, wherein the transition metal is Ti, V, Cr, Mn, Fe, Nb, Cu, Ni. , Co, Mo, Ta, W, Zr, Ru, and Ag.
[0030]
According to this method, a resist layer (unsaturated oxide of a transition metal) corresponding to a photolithography technique that enables high recording capacity of various devices can be formed without requiring introduction of oxygen gas at the time of film formation by sputtering. A sputter target that can be manufactured can be manufactured.
[0031]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a sputter target according to the third aspect of the present invention, wherein the transition metal is one or both of Mo and W. .
[0032]
According to this method, a resist layer (unsaturated oxide of a transition metal) corresponding to a photolithography technique that enables high recording capacity of various devices can be formed without requiring introduction of oxygen gas at the time of film formation by sputtering. A sputter target that can be manufactured can be manufactured.
[0033]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a sputter target according to the fourth aspect of the present invention, wherein the transition metal has a melting point in an oxide state lower than that in a metal state. When a metal powder and an oxide powder of a metal are mixed and the mixture is sintered under pressure, the firing temperature at which the transition metal oxide powder is sintered under pressure to form a sputter target of a saturated oxide It is characterized by firing at a higher temperature.
[0034]
According to this method, when a mixture of a metal powder of a transition metal of the same element and an oxide powder is used as a raw material, the firing temperature is determined in consideration of the relationship between the melting point of the metal state of the transition metal and the melting point of the oxide state. By setting, a sputter target with sufficient density and strength can be obtained.
[0035]
The method for producing a sputter target according to the invention of
[0036]
By this method, the crystal grains of the transition metal unsaturated oxide constituting the resist layer formed at the time of sputtering film formation are reduced, and the resolution is greatly improved by reducing the surface roughness of the resist layer. A sputter target with improved exposure sensitivity can be manufactured.
Here, the element other than the transition metal is at least one of Al, C, B, Si, Ge and the like.
[0037]
A sputter target according to the invention of
[0038]
Thus, a metal unsaturated oxide layer can be formed without the need for introducing an oxygen gas during sputtering film formation.
Note that the metals referred to here include atomic numbers 21 (Sc) to 30 (Zn), atomic numbers 39 (Y) to 48 (Cd), atomic numbers 57 (La) to 80 (Hg), and Si. Say.
[0039]
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a sputtering target according to the eighth aspect, wherein a relative density after pressure sintering is 80% or more.
[0040]
As a result, a stable sputter rate of the unsaturated metal oxide can be secured, and a resist layer of stable quality can be formed.
[0041]
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a sputter target according to the tenth aspect, wherein the metal is a transition metal.
[0042]
This makes it possible to form a resist layer that is a transition metal unsaturated oxide without requiring introduction of oxygen gas during sputtering film formation.
[0043]
In order to solve the above-mentioned problem, a sputter target according to the invention of
[0044]
This makes it possible to form a resist layer composed of a transition metal unsaturated oxide without the need of introducing oxygen gas during film formation by sputtering, and it is applied to photolithography technology that can increase the recording capacity of various devices. can do.
[0045]
A sputter target according to a twelfth aspect of the present invention provided to solve the above problem is characterized in that, in the tenth aspect of the present invention, the transition metal is one or both of Mo and W.
[0046]
This makes it possible to form a resist layer composed of a transition metal unsaturated oxide without the need of introducing oxygen gas during film formation by sputtering, and it is applied to photolithography technology that can increase the recording capacity of various devices. can do.
[0047]
According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided a sputter target according to any one of the tenth to twelfth aspects, wherein a powder of an element other than a transition metal is further added to the mixture. It is characterized by having.
[0048]
Thereby, in the resist layer formed using this target, the crystal grains of the transition metal unsaturated oxide are reduced, and the surface roughness of the film is reduced, so that the boundary between the exposed portion and the unexposed portion is further increased. It becomes clear and the resolution is greatly improved. Further, the exposure sensitivity can be improved.
Here, the element other than the transition metal is at least one of Al, C, B, Si, Ge and the like.
[0049]
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a sputter target comprising an unsaturated metal oxide and having a relative density of 80% or more.
[0050]
This makes it possible to secure a stable metal unsaturated oxide sputter rate without the need of introducing oxygen gas during sputtering film formation, and to form a stable quality metal unsaturated oxide layer. it can.
Note that the metals referred to here include atomic numbers 21 (Sc) to 30 (Zn), atomic numbers 39 (Y) to 48 (Cd), atomic numbers 57 (La) to 80 (Hg), and Si. Say.
[0051]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
First, a method for manufacturing an optical disk using an inorganic resist material as a premise of the present invention will be described. This production method includes an unsaturated oxide of a transition metal, wherein the unsaturated oxide has an oxygen content smaller than the oxygen content of a stoichiometric composition corresponding to the possible valence of the transition metal. After a resist layer made of such a resist material is formed on a substrate, the resist layer is selectively exposed to light corresponding to a recording signal pattern and developed to form a predetermined concavo-convex pattern.
[0052]
An outline of the manufacturing process will be described below with reference to FIG.
First, a resist
[0053]
Then, the resist
Further, by developing the resist
[0054]
Next, a metal nickel film is deposited on the concave / convex pattern surface of the
[0055]
Using the
[0056]
Hereinafter, a sputter target used for forming a resist material according to the present invention will be described in detail.
(Sputter target)
The sputter target of the present invention is formed by firing a mixture of a transition metal powder and a transition metal oxide powder, or a mixture of transition metal oxide powders having different valences under pressure. Takes a disk shape with a diameter and thickness.
Here, the unsaturated oxide of the transition metal is a compound shifted in the direction of decreasing the oxygen content from the stoichiometric composition corresponding to the maximum possible valence of the transition metal, that is, the unsaturated oxide of the transition metal. Is defined as a compound in which the oxygen content in is smaller than the oxygen content of the stoichiometric composition corresponding to the maximum possible valence of the transition metal.
[0057]
For example, as a transition metal oxide, the chemical formula MoOThreeWill be described as an example. Chemical formula MoO3The oxidation state of the composition Mo1-xOxWhen x = 0.75, the saturated oxide is a saturated oxide. On the other hand, when 0 <x <0.75, the unsaturated oxide whose oxygen content is less than the stoichiometric composition when x <0.75. You can say that.
[0058]
Some transition metals can form oxides having different valences with one element. For example, Mo has a maximum valence of 6 as described above and also has a divalent oxide (MoO). Also exists. In this case, the composition ratio Mo1-xOxX = 0.5, which corresponds to less than x = 0.75, it can be said that the oxide is a non-saturated oxide. The valence of the transition metal oxide can be analyzed with a commercially available analyzer.
[0059]
Specific transition metals constituting the sputter target include Ti, V, Cr, Mn, Fe, Nb, Cu, Ni, Co, Mo, Ta, W, Zr, Ru, Ag and the like. Among them, it is preferable to use Mo, W, Cr, Fe, and Nb, and particularly preferable to use Mo and W from the viewpoint that a large chemical change can be obtained by ultraviolet light or visible light.
[0060]
Examples of the unsaturated oxide of a transition metal include, in addition to the unsaturated oxide of one type of transition metal, those added with a second transition metal, those added with a plurality of types of transition metals, those other than the transition metal. Any of the elements to which the element (1) is added is included in the scope of the present invention.
In addition, in the case of adding a second transition metal in addition to one kind of unsaturated oxide of a transition metal, and further adding three or more kinds of transition metals, in the case of one kind of transition metal atom having a crystal structure, It is considered that some of these transition metals are substituted with other transition metal atoms. I will decide whether or not.
[0061]
Further, as an element other than the transition metal, at least one of Al, C, B, Si, Ge and the like may be contained. By sintering a combination of two or more transition metals, or by adding other elements other than the transition metal, the resist layer formed using this target is formed of a transition metal unsaturated oxide. Since the crystal grains become smaller and the surface roughness of the film becomes smaller, the boundary between the exposed portion and the unexposed portion becomes clearer, and the resolution is greatly improved. Further, the exposure sensitivity can be improved.
[0062]
(Production method)
The procedure for manufacturing the sputter target according to the present invention will be described below.
(S1) Weighing and mixing
After weighing a predetermined amount of each of the powders of two or more types of raw materials, dry mixing is performed. The raw material powder used here includes at least a combination of a transition metal metal powder and an oxide powder of the same element, or a combination of two transition metal oxide powders of the same element but different valences. In addition, a metal powder or an oxide powder of a transition metal different from the above-mentioned transition metal may be included, and a metal powder of an element other than the transition metal may be included.
The predetermined amount of each powder to be weighed is determined in consideration of the mixing ratio so that the target oxygen content of the unsaturated oxide is obtained after mixing and pressure sintering.
[0063]
(S2) Pressure sintering
The obtained mixed powder is put into a carbon mold and pressed and fired by a hot press device. Here, a hot press apparatus may be generally used, and firing is performed at a constant pressure and a constant firing temperature in a non-oxygen atmosphere for a predetermined time.
For transition metals whose melting point in the oxide state is lower than the melting point in the metal state, the firing temperature in the case where the metal powder and the oxide powder are mixed and fired under pressure is only the oxide powder of the transition metal. The firing temperature is set to be higher than the firing temperature for obtaining a sputter target by firing under pressure. Transition metals to which this setting is applied are Ti, V, Fe, Nb, Mo, Ta, W, and the like.
When a mixture of two kinds of transition metal oxide powders having the same element but different valences is sintered under pressure, the kind of the transition metal, the mixing ratio of the oxide powder, and the firing temperature determined in advance are used. The firing temperature is set such that the target oxygen content of the unsaturated oxide after the pressure sintering is obtained from the relationship between and the oxygen content after sintering.
[0064]
(S3) Finishing
The sintered body after the pressure sintering is machined so as to have a disk shape of a predetermined size, and is completed as a sputter target.
[0065]
Hereinafter, the transition metal W and Mo are formed by the production method of the present invention (WMo).1-xOxAn example in which an oxide sputter target is actually manufactured and an example in which an optical disc is manufactured using the sputter target will be described.
When each of W and Mo becomes a saturated oxide, WOThreeAnd MoOThreeHaving the following composition: Therefore, in the case of a WMo alloy and a case of a saturated oxide, (WMo) OThreeThe composition becomes (W100-yMoy)100-xOxIf it is described in the form of (x, y: atomic%), x = 75.
[0066]
(Example 1)
In Example 1, an unsaturated oxide of a WMo alloy (target target composition (W80Mo20)30O70, And (W80Mo20)35O652) shows an example in which a sputter target was produced.
In the fabrication, the conditions of each step were as follows according to the above-described manufacturing steps of the present invention.
(1) Raw materials: W powder, WOThreePowder, MoOThreePowder
(2) Target target composition:
(W80Mo20)30O70, And (W80Mo20)35O65Two types
(3) Sintering conditions:
-Pressure: 24.5 MPa
-Firing temperature: constant temperature between 873K and 1263K
(Prepared by changing the firing temperature)
(4) Target size: diameter 38 mm,
As Comparative Example 1, WOThreePowder and MoOThreeFrom the mixture with the powder, a saturated oxide was obtained under the same conditions as in the example (W80Mo20)twenty fiveO75Was prepared.
[0067]
The prepared sputter target was measured for relative density (%) with respect to theoretical density, flexural strength (MPa) as an index of mechanical strength, and composition analysis. The results are shown in FIGS.
(Relative density)
In the case of the unsaturated oxide according to Example 1, the relative density tended to decrease with decreasing oxygen content at the same firing temperature. Here, the relative density is the ratio of the density calculated from the diameter, thickness, and weight of the created target to the theoretical density.Theoretical density is calculated by calculating the weight of each element of the target composition, It was determined by dividing by the target volume.
From the viewpoint of the relative density of 80% or more, which is desirable for keeping the sputtering rate and the like stable as a sputter target, the result of Example 1 shows that the target target composition (W80Mo20)30O70In the case of the above, it was achieved at a firing temperature of 873K (FIG. 2). Target target composition (W80Mo20)35O65In the case of (1), a higher firing temperature was required, and this was achieved at 1033 K or higher (FIG. 3).
In addition, in the case of the saturated oxide containing two kinds of metal elements (W, Mo) as Comparative Example 1, the relative density was 100% even at a relatively low firing temperature of 873K (FIG. 4). .
[0068]
(Bending strength)
Regarding the transverse rupture strength, a similar tendency was observed in the case of the unsaturated oxide according to Example 1 (FIGS. 2 and 3). If the oxygen content was low and the firing temperature was low, sufficient strength could not be obtained. It was necessary to fire at a temperature higher than the firing temperature of Comparative Example 1 (saturated oxide target) (FIG. 4).
The mixture in Example 1 (W + WOThree+ MoOThree) In order to obtain a predetermined relative density and flexural strength, the mixture (WOThree+ MoOThree) Requires a higher firing temperature than the sintered body ofThreeIt is presumed that metal W (melting point: 3673K) having a higher melting point than (melting point: undetermined at 1746K or less) is included.
[0069]
(composition)
FIG. 5 shows a composition analysis result of the target manufactured in Example 1. In any of the compositions of Example 1, the same composition as the raw material mixture ratio (target target composition) was stably obtained regardless of the firing temperature. However, for the composition of Comparative Example 1 shown in FIG. 6, the oxygen content varied depending on the firing temperature, and a difference from the raw material mixture ratio (target target composition) was observed.
[0070]
(Example 2)
In Example 2, an unsaturated oxide of a WMo alloy (target target composition (W80Mo20)30O702) shows an example in which a sputter target was produced.
In the fabrication, the conditions of each step were as follows according to the above-described manufacturing steps of the present invention.
(1) Raw material: WOTwoPowder, WOThreePowder, MoOThreePowder
(2) Target target composition: (W80Mo20)30O70
(3) Sintering conditions:
-Pressure: 24.5 MPa
-Firing temperature: constant temperature between 1193K and 1473K
(Prepared by changing the firing temperature)
(4) Target size: diameter 38 mm,
[0071]
FIG. 7 shows the result of analyzing the composition of the produced sputter target.
Unlike the case of Example 1, a tendency was observed that the oxygen content decreased as the firing temperature increased, and the W and Mo contents relatively increased. When a metal powder such as W powder is added as in Example 1, as a result of the metal powder reacting with desorbed oxygen and being oxidized, the oxygen content does not change in the whole sintered body. Seem. On the other hand, when no metal powder such as W powder is used as in Example 2 and Comparative Example 1, oxygen is released in the environment during firing, and the oxygen content of the entire sintered body decreases. It is thought to be.
[0072]
In preparing a sputter target of a transition metal unsaturated oxide, availability and cost vary greatly depending on the type of metal and the state of the powder (oxide powder, metal powder). Various types of powder mixtures may be used as raw materials depending on the method of adding oxide powder, etc., but simply sintering them at a general firing temperature as a mixture that matches the target composition will make the composition stable. However, it is not possible to obtain a sputter target having sufficient density or strength.
[0073]
When a mixture of a metal powder and an oxide powder of a transition metal of the same element is used as a raw material, as shown in Example 1 of the present invention, the melting point of the transition metal in the metal state and the melting point of the oxide state thereof By setting the firing temperature in consideration of the relationship, the oxygen content as a mixture and the target oxygen content as the final sintered body are equalized, and a sputter target with sufficient density and strength is obtained. It is possible.
[0074]
When a mixture of two kinds of transition metal oxide powders having the same element but different valences is used, as shown in Example 2 of the present invention, a mixture determined by the mixing ratio of the transition metal oxide powders By setting the firing temperature in consideration of the oxygen content as a target and the target oxygen content as a final sintered body, a sputter target having a stable composition can be obtained. Specifically, the mixing ratio of the raw materials is determined to a desired value first, and then the firing temperature is changed from the mixing ratio to a target oxygen content. Alternatively, the sintering temperature may be determined first, and then the mixing ratio of the raw materials may be changed to a mixing ratio that takes into account the amount changed by sintering.
[0075]
(Example 3)
The target composition (W80Mo20)30O70After a resist material was formed on the substrate using the above sputtering target, a predetermined process was performed to manufacture an optical disk having a recording capacity of 25 GB.
Specifically, an optical disk was manufactured in the following procedure.
[0076]
First, a silicon wafer was used as a substrate, and an intermediate layer made of amorphous silicon was uniformly formed with a thickness of 80 nm on the substrate by a sputtering method. Next, a resist
[0077]
When the deposited resist layer was analyzed by EDX, the ratio of W to Mo in the formed unsaturated oxide of W and Mo was 80:20, and the oxygen content was 70 at.%. there were. The thickness of the resist layer was 55 nm. From the analysis result of the electron beam diffraction by the transmission electron microscope, it was confirmed that the crystalline state of the WMoO unsaturated oxide before the exposure was amorphous.
[0078]
Next, the substrate on which the resist layer was formed was set in the exposure apparatus shown in FIG. 8, and the
[0079]
The exposure conditions at this time are shown below.
-Exposure wavelength: 0.405 nm
-Numerical aperture NA of exposure optical system: 0.95
・ Modulation: 17PP
-Bit length: 112 nm
・ Track pitch: 320 nm
-Linear velocity at the time of exposure: 4.92 m / s
-Exposure irradiation power: 6.0 mW
・ Write method: Simple write method similar to phase change disk
[0080]
Next, the exposed resist substrate was developed by a wet process using an alkali developing solution. In this development step, while the resist substrate is immersed in the developing solution, development is performed in a state where ultrasonic waves are applied to improve the uniformity of etching, and after the development is completed, the substrate is sufficiently washed with pure water and isopropyl alcohol, The process was completed by drying with air blow or the like. A tetramethylammonium hydroxide solution was used as the alkali developer, and the development time was 30 minutes.
[0081]
FIG. 9 shows the result of observing the pit shape on the surface of the resist substrate after development by SEM. The resist material made of the unsaturated oxide of W and Mo is a positive type resist. In FIG. 9, the pit portions correspond to the exposed portions and are concave with respect to the unexposed portions of the resist layer. The formed pit length (diameter) was about 130 nm, and it was confirmed that the shortest pit length of 170 nm (0.17 μm) or less required for a 25 GB single-sided high-density optical disk was achieved. Further, it was observed that pits were formed in a state where pits having a length of 150 nm, linear pits having a width of 130 nm, and the like corresponded to actual signal patterns as resist patterns.
[0082]
Next, a metal nickel film is deposited on the concave-convex pattern surface of the resist master by electroforming, and is subjected to predetermined processing after being separated from the resist master, and a molding stamper onto which the concave-convex pattern of the resist master has been transferred. Obtained.
Finally, a resin disk made of polycarbonate, which is a thermoplastic resin, was duplicated by injection molding using the obtained molding stamper, and a reflective film of Al alloy and a film thickness of 0.1 mm were formed on the uneven surface of the resin disk. An optical disk (DVD-ROM) having a diameter of 12 cm was obtained by forming the above protective film. The steps up to obtaining the optical disk from the resist master are manufactured by a conventionally known technique.
[0083]
(Comparative Example 2)
In the manufacturing process of the optical disk in the above embodiment, the sputtering target of the present invention is not used in the resist layer forming step, and a sputtering target composed of a single element of W and a sputtering target composed of a single element of Mo are arranged side by side as in the related art, Sputtering was performed in a mixed atmosphere of argon and oxygen while rotating the substrate on them to form a resist layer made of a WMoO unsaturated oxide with the target of the same composition as in Example 3.
[0084]
At this time, in order to keep the degree of oxidation of the WMo unsaturated oxide constant, the sputter input power of the sputtering apparatus, the exhaust speed in the chamber, and the introduced amount of the mixed gas of argon and oxygen were adjusted. In principle, the amount of mixed gas introduced was controlled so that the degree of vacuum in the chamber was constant, but the degree of vacuum could fluctuate within the range of 1 to 10 Pa during sputter deposition, and oxygen content in the resist film was increased. This suggests that the amount may fluctuate. An optical disk was manufactured under the same manufacturing conditions as in Example 3 except for the above.
When the state of the resist substrate surface was observed after the completion of the resist layer developing step, it was observed that pits equivalent to a 25 GB single-sided high-density optical disk were formed on the single-sided surface in the visual field of SEM observation as in Example 3. .
[0085]
The optical disk having a recording capacity of 25 GB obtained in Example 3 was read out under the following conditions, the RF signal was obtained as an eye pattern, and the signal was evaluated. The result is shown in FIG.
・ Tracking servo: Push-pull method
・ Modulation: 17PP
-Bit length: 112 nm
・ Track pitch: 320 nm
・ Reading linear velocity: 4.92m / s
・ Reading irradiation power: 0.4 mW
[0086]
The jitter value of the eye pattern (FIG. 10B) obtained by performing the conventional equalization processing on the eye pattern (FIG. 10A) as read is 8.6%, and the eye pattern obtained by performing the limit equalization processing (FIG. 10B). The jitter value at 10 (c)) was a sufficiently low value of 4.9%, and a good result having no practical problem was obtained as a ROM disk having a recording capacity of 25 GB.
In the optical disk obtained in Comparative Example 2, the jitter value in the eye pattern subjected to the conventional equalization processing was 8.0%, and the jitter value in the eye pattern subjected to the limit equalization processing was 4.6%. A jitter value almost equal to 3 was shown.
[0087]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, it is possible to manufacture a sputter target capable of forming a metal unsaturated oxide layer without requiring introduction of oxygen gas during sputtering film formation.
Further, in the method according to the second aspect of the present invention, the degree of oxidation of the resist layer formed at the time of film formation by sputtering can be accurately determined by adjusting the mixture ratio of the mixture to form a sputter target having a predetermined oxygen content. Thus, the target oxidation degree can be easily and stably obtained as compared with the conventional reactive sputtering method.
Further, according to the method of the third aspect, it is possible to manufacture a sputter target capable of forming a resist layer that is an unsaturated oxide of a transition metal without requiring introduction of an oxygen gas during film formation by sputtering. .
According to the invention of
Further, according to the invention of
According to the invention of
[0088]
According to the invention of
According to the ninth aspect of the present invention, a stable sputtering rate of a metal unsaturated oxide can be secured, and a resist layer of stable quality can be formed.
According to the tenth aspect of the present invention, it is possible to form a resist layer which is a transition metal unsaturated oxide without requiring introduction of an oxygen gas at the time of sputtering film formation.
According to the invention of
According to the invention of
Further, according to the invention of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a manufacturing process diagram of an optical disk using a resist substrate having a transition metal unsaturated oxide as a resist layer.
FIG. 2 shows a mixture (W + WO) in the method for producing a sputter target according to the present invention.Three+ MoOThree) And sintering the target composition (W80Mo20)30O70FIG. 7 is a view showing the results of relative density and bending strength when the sputter target of Example 1 is formed.
FIG. 3 shows a mixture (W + WO) in the method for producing a sputter target according to the present invention.Three+ MoOThree) And sintering the target composition (W80Mo20)35O65FIG. 7 is a view showing the results of relative density and bending strength when the sputter target of Example 1 is formed.
FIG. 4 is a view showing the results of relative density and bending strength when a sputter target of Comparative Example 1 was formed.
FIG. 5 shows a mixture (W + WO) in the method for producing a sputter target according to the present invention.Three+ MoOThree) And sintering the target composition (W80Mo20)30O70FIG. 4 is a diagram showing a composition analysis result when a sputter target was formed.
FIG. 6 is a diagram showing a composition analysis result when a sputter target of Comparative Example 1 was formed.
FIG. 7 shows a mixture (WO) in the method for producing a sputter target according to the present invention.Two+ WOThree+ MoOThree) And sintering the target composition (W80Mo20)30O70FIG. 4 is a diagram showing a composition analysis result when a sputter target was formed.
FIG. 8 is a diagram schematically showing an exposure apparatus used in a fine processing method using a resist substrate having a transition metal unsaturated oxide as a resist layer.
FIG. 9 is a photograph of the surface of a resist layer made of an unsaturated oxide formed using the sputter target of the present invention, which was subjected to 25 GB cutting, developed, and then observed with an SEM.
FIG. 10 is a diagram illustrating a signal evaluation result of an optical disc having a recording capacity of 25 GB manufactured in Example 3.
[Explanation of symbols]
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