JP2006171472A - Resist pattern forming method - Google Patents

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Riyouko Kitano
亮子 北野
Kazuhiko Sano
一彦 佐野
Hitoshi Miyakita
衡 宮北
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Kitano
KITANO KK
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Kitano
KITANO KK
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resist pattern forming method by which the density of pits formed in an optical disk substrate can be increased in a simple way suitable for mass production. <P>SOLUTION: In a positive resist pattern forming method, a baking temperature and a baking time are set in a baking step so that a decomposition reaction takes place in an area smaller than an area in which an acid is generated. In a negative resist pattern forming method, a baking temperature and a baking time are set in a baking step so that a crosslinking reaction takes place in an area smaller than an area in which an acid is generated. In particular, a baking temperature and a baking time are preferably set so that the decomposition reaction or crosslinking reaction takes place in the presence of not less than the amount of an acid generated under exposure energy corresponding to 40-80% of the maximum exposure energy. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、レジストパターンの形成方法に関し、特に、光ディスク基板を成形するのに用いるスタンパーに適用されるレジストパターンの形成方法に関する。   The present invention relates to a resist pattern forming method, and more particularly, to a resist pattern forming method applied to a stamper used to mold an optical disk substrate.

従来、光ディスク基板はスタンパーを用いて射出成形によって作製される。
このスタンパーを作製する工程はマスタリングと呼ばれている。
このマスタリング工程は、ガラス基板上のフォトレジストに微細なパターンを形成するガラス原盤作製工程と、そのレジストパターンを金属製の原盤に転写する金属原盤作製工程とに分けられる。
ところで、光ディスク基板にはピットと呼ばれる微細な窪みが螺旋状に形成されており、そのピット列が記録信号に対応している。
信号再生時はレーザーによりピット列が走査され、ピットにより変調された反射光を受光することで信号の読み取りが行われる。
Conventionally, an optical disk substrate is manufactured by injection molding using a stamper.
The process of manufacturing this stamper is called mastering.
This mastering process is divided into a glass master production process for forming a fine pattern on a photoresist on a glass substrate and a metal master production process for transferring the resist pattern to a metal master.
By the way, fine depressions called pits are spirally formed on the optical disk substrate, and the pit rows correspond to recording signals.
At the time of signal reproduction, a pit row is scanned by a laser, and a signal is read by receiving reflected light modulated by the pit.

例えば、640MBの容量があるCDでは、ピット列の間隔すなわちトラックピッチは1.6μmであり、最短ピット長はおよそ0.8μmである。
CDより容量が7倍以上大きいDVDでは、トラックピッチは0.74μmであり、最短ピット長は0.4μmである。
ピットを形成するためのレジストパターンは、ガラス基板上に塗布されたフォトレジストに、記録レンズでサブミクロンの径に絞ったレーザーを露光し、その後現像することによって形成される。
For example, in a CD having a capacity of 640 MB, the interval between pit rows, that is, the track pitch is 1.6 μm, and the shortest pit length is about 0.8 μm.
In a DVD having a capacity 7 times larger than that of a CD, the track pitch is 0.74 μm and the shortest pit length is 0.4 μm.
The resist pattern for forming the pits is formed by exposing a photoresist coated on a glass substrate with a laser focused to a submicron diameter with a recording lens, and then developing.

通常は、ポジ型のフォトレジストが使用されるが、この場合は、露光された部分がアルカリなどの現像液に可溶となり、現像後にホールが形成される(例えば、特許文献1参照)。
一方、ネガ型のフォトレジストの場合は、露光されなかった部分がアルカリなどの現像液に可溶となり、現像後に突起が形成される。
Usually, a positive type photoresist is used, but in this case, the exposed portion becomes soluble in a developer such as alkali, and holes are formed after development (see, for example, Patent Document 1).
On the other hand, in the case of a negative type photoresist, the unexposed part becomes soluble in a developer such as alkali, and protrusions are formed after development.

ここで、図9にピットを形成する場合の一般的な露光量分布の3次元グラフを示す。
図に示すように、長円状の窪みであるピット形状に合わせて露光量分布の形状は縦長になっている。
この露光量分布はレーザーをピット長手方向に走査することで形成される。
Here, FIG. 9 shows a three-dimensional graph of a general exposure amount distribution when pits are formed.
As shown in the figure, the shape of the exposure distribution is vertically long in accordance with the pit shape which is an oval depression.
This exposure amount distribution is formed by scanning the laser in the pit longitudinal direction.

図10にピット幅方向に沿った断面のグラフを示す。
また、このグラフの下方に、この露光によって事後的に形成されるホールの形状を示す。
このホール101aは基板100上のフォトレジスト層101に形成されている。
このフォトレジスト層101は、露光された部分がホールとなるため、ポジ型のフォトレジストである。
なお、この図に示す露光量分布はガウス分布(正規分布)に近似した分布となっている。
同図に示す縦軸のE0は、現像によってフォトレジスト層101が溶解を始める露光量を示しており、E1は、塗布されたフォトレジスト層101を厚さ方向全体に渡り溶解させることができる露光量を示している。
FIG. 10 shows a cross-sectional graph along the pit width direction.
In addition, below the graph, the shape of holes formed after the exposure is shown.
The hole 101 a is formed in the photoresist layer 101 on the substrate 100.
This photoresist layer 101 is a positive photoresist because the exposed portion becomes a hole.
It should be noted that the exposure dose distribution shown in this figure is a distribution that approximates a Gaussian distribution (normal distribution).
E0 on the vertical axis shown in the figure indicates an exposure amount at which the photoresist layer 101 starts to be dissolved by development, and E1 is an exposure that can dissolve the applied photoresist layer 101 over the entire thickness direction. Indicates the amount.

この露光量のグラフと露光量=E0との交点が、フォトレジスト層101のホール101a周囲上端のエッジ位置に相当し、露光量のグラフと露光量=E1との交点が、ホール101aの底の外周位置に相当する。
このホール101aは、露光後にエッチングを施すことで形成される。
なお、ネガ型の化学増幅型レジストを用いた場合は、ホール101aの部分が突起として残存し、他の部分が除去される。
なお、上述したエッチングによって形成される突起やホールは射出成形によって光ディスク基板にピットを形成するためのものであり、ピットの微細化を図り記録データの高密度化を図るために、突起又はホールの側面はエッチング方向に沿うように形成されるのが好ましい。
The intersection of the exposure amount graph and the exposure amount = E0 corresponds to the edge position of the upper periphery around the hole 101a of the photoresist layer 101, and the intersection point of the exposure amount graph and the exposure amount = E1 is the bottom of the hole 101a. It corresponds to the outer peripheral position.
The hole 101a is formed by etching after exposure.
When a negative type chemically amplified resist is used, the hole 101a remains as a protrusion and the other part is removed.
The protrusions and holes formed by the etching described above are for forming pits on the optical disk substrate by injection molding. In order to reduce the pits and increase the density of recorded data, The side surface is preferably formed along the etching direction.

上述したようにして形成される突起又はホールの幅は絞られたレーザーのスポットサイズに対応する。
一般により小さいスポットを得るにはレーザーの波長を短くしたり、記録レンズの開口数を大きくする必要がある。
光ディスクの容量の大きさはピットサイズだけでなく、変調方式にも依存する。
The width of the protrusion or hole formed as described above corresponds to the spot size of the narrowed laser.
In general, in order to obtain a smaller spot, it is necessary to shorten the wavelength of the laser or increase the numerical aperture of the recording lens.
The capacity of the optical disk depends not only on the pit size but also on the modulation method.

しかしながら、容量が大きくなればそれに応じて小さなピットを形成しなければならない。
CDの場合は波長が458nmなどのg線クラスのレーザーで信号を記録したが、DVDでは400nm以下の紫外線レーザーが用いられている。
記録レンズの開口数はほぼ限界に近いNA0.9のものが多く用いられている。
特開2003−6947号公報
However, as capacity increases, smaller pits must be formed accordingly.
In the case of CD, a signal is recorded by a laser of g-line class having a wavelength of 458 nm or the like, but in the case of DVD, an ultraviolet laser of 400 nm or less is used.
A recording lens having a numerical aperture of NA of 0.9 is almost used.
JP 2003-6947 A

現在DVDより更に容量の大きい規格が色々提案されている。
容量がDVDの5倍程度になる次世代DVDでは、例えばトラックピッチが0.32μm、最短ピット長が0.16μmとなる。
小さいピットを形成するのはレーザーをより小さく絞る必要がある。
しかし、波長が266nmなどのDeepUVレーザーでも上記のサイズのピットを安定的に工場レベルで形成するのは難しい。
そのためにNAの値を1以上にするSIL(Solid Immersion Lens)方式や電子ビームによる露光が検討されている。
しかし、いずれも現時点では安定性に乏しく、量産レベルには成熟していない。
また電子ビーム露光は設備が高額になるなどの欠点を有している。
At present, various standards having a larger capacity than DVD have been proposed.
In a next-generation DVD whose capacity is about five times that of DVD, for example, the track pitch is 0.32 μm and the shortest pit length is 0.16 μm.
To form small pits, the laser needs to be squeezed smaller.
However, it is difficult to stably form pits of the above size at the factory level even with a Deep UV laser having a wavelength of 266 nm or the like.
For this purpose, an SIL (Solid Immersion Lens) method in which the NA value is 1 or more and exposure by an electron beam are being studied.
However, none of them are stable at present and are not mature to mass production level.
Also, electron beam exposure has drawbacks such as expensive equipment.

本発明は、かかる背景技術をもとになされたもので、上記の背景技術の問題点を克服するためになされたものである。
すなわち、本発明は、量産性に富む簡易な方法で、光ディスク基板に形成されるピットの高密度化を図ることができるレジストパターンの形成方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made on the basis of such background technology, and has been made to overcome the above-described problems of the background technology.
That is, an object of the present invention is to provide a resist pattern forming method capable of increasing the density of pits formed on an optical disk substrate by a simple method with high productivity.

かくして、本発明者は、このような課題背景に対して鋭意研究を重ねた結果、化学増幅型レジスト層をレーザーで露光して発生した酸の存在する領域より小さい領域で架橋反応又は分解反応が起こるように、ベーキング工程におけるベーキング温度及びベーキング時間を設定することで、上記の問題点を解決することができることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成させたものである。   Thus, as a result of earnest research on the background of such problems, the present inventor has found that the cross-linking reaction or decomposition reaction occurs in a region smaller than the region where the acid is generated by exposing the chemically amplified resist layer with a laser. As will occur, the inventors have found that the above problems can be solved by setting the baking temperature and baking time in the baking process, and the present invention has been completed based on this finding.

すなわち、本発明は、(1)、ベース樹脂中に光酸発生剤と溶解抑止剤とを含むか、或いは溶解抑止基が導入されたベース樹脂中に光酸発生剤を含む化学増幅型レジスト層をレーザーで露光し、該化学増幅型レジスト層に光酸発生剤の化学反応により酸を発生させるレーザー露光工程と、該レーザー露光工程で発生した酸を触媒として、レーザーの露光部分を化学的に分解するベーキング工程と、溶解抑止剤の作用により露光部と未露光部の溶解速度の差を大きくしながら前記ベーキング工程で分解した前記露光部分を除去しホールを形成するエッチング工程と、を有するポジ型のレジストパターンの形成方法であって、前記酸の発生した領域より小さい領域で分解反応が起こるように前記ベーキング工程においてベーキング温度及びベーキング時間を設定するレジストパターンの形成方法に存する。   That is, the present invention relates to (1) a chemically amplified resist layer containing a photoacid generator and a dissolution inhibitor in the base resin, or containing a photoacid generator in the base resin into which a dissolution inhibitor group has been introduced. A laser exposure step in which an acid is generated by a chemical reaction of a photoacid generator in the chemically amplified resist layer, and the exposed portion of the laser is chemically treated using the acid generated in the laser exposure step as a catalyst. A positive baking process, and a positive etching process that removes the exposed part decomposed in the baking process while increasing the difference in dissolution rate between the exposed part and the unexposed part by the action of a dissolution inhibitor. A method for forming a resist pattern of a mold, wherein a baking temperature and baking are performed in the baking step so that a decomposition reaction occurs in a region smaller than the region where the acid is generated. Resides in method of forming a resist pattern for setting a grayed time.

そして、(2)、前記レーザーの露光量分布がガウス分布又はガウス分布に近似した分布とされ、前記露光量分布の中間値(最大露光量より小さい値)の露光量によって発生する酸の量以上で前記化学増幅型レジスト層の分解反応が起こるようにベーキング温度及びベーキング時間を設定する上記(1)に記載のレジストパターンの形成方法に存する。   (2) The exposure amount distribution of the laser is a Gaussian distribution or a distribution approximate to a Gaussian distribution, and is greater than or equal to the amount of acid generated by an exposure amount that is an intermediate value (a value smaller than the maximum exposure amount) of the exposure amount distribution. In the method for forming a resist pattern according to the above (1), the baking temperature and baking time are set so that the decomposition reaction of the chemically amplified resist layer occurs.

そしてまた、(3)、ベース樹脂中に光酸発生剤と架橋剤とを含むか、或いは架橋基が導入されたベース樹脂中に光酸発生剤を含む化学増幅型レジスト層をレーザーで露光し、該化学増幅型レジスト層に光酸発生剤の化学反応により酸を発生させるレーザー露光工程と、該レーザー露光工程で発生した酸を触媒として、レーザーの露光部分を化学的に前記架橋剤の作用により架橋するベーキング工程と、該ベーキング工程で架橋した前記露光部分以外を除去し突起を形成するエッチング工程と、を有するネガ型のレジストパターンの形成方法であって、前記酸の発生した領域より小さい領域で架橋反応が起こるように前記ベーキング工程においてベーキング温度及びベーキング時間を設定することを特徴とするレジストパターンの形成方法に存する。   In addition, (3) a chemically amplified resist layer containing a photoacid generator and a crosslinking agent in the base resin or containing a photoacid generator in the base resin into which a crosslinking group has been introduced is exposed with a laser. A laser exposure step for generating an acid in the chemically amplified resist layer by a chemical reaction of a photoacid generator, and using the acid generated in the laser exposure step as a catalyst, the exposed portion of the laser is chemically treated by the crosslinking agent. A negative resist pattern forming method comprising: a baking step of crosslinking by the step of: and an etching step of forming protrusions by removing portions other than the exposed portion crosslinked in the baking step, wherein the method is smaller than the acid-generated region. In a resist pattern forming method, a baking temperature and a baking time are set in the baking step so that a crosslinking reaction occurs in a region. To.

そしてまた、(4)、前記レーザーの露光量分布がガウス分布又はガウス分布に近似した分布とされ、前記露光量分布の中間値(最大露光量より小さい値)の露光量によって発生する酸の量以上で前記化学増幅型レジスト層の架橋反応が起こるようにベーキング温度及びベーキング時間を設定する上記(3)に記載のレジストパターンの形成方法に存する。   (4) The amount of acid generated by the exposure amount distribution of the laser, which is a Gaussian distribution or a distribution approximate to a Gaussian distribution, and an intermediate exposure value (a value smaller than the maximum exposure amount) of the exposure amount distribution. The resist pattern forming method according to (3) above, wherein the baking temperature and the baking time are set so that the cross-linking reaction of the chemically amplified resist layer occurs.

そしてまた、(5)、前記中間値は、最大露光量の40%以上80%以下の値である上記(2)又は(4)に記載のレジストパターンの形成方法に存する。   And (5), the said intermediate value exists in the formation method of the resist pattern as described in said (2) or (4) which is the value of 40 to 80% of the maximum exposure amount.

なお、本発明の目的に添ったものであれば、上記請求項を適宜組み合わせた構成も採用可能である。   In addition, as long as the objective of this invention is met, the structure which combined the said claim suitably is also employable.

本発明によれば、化学増幅型レジスト層をレーザーで露光して発生した酸の存在する領域より小さい領域で架橋反応又は分解反応が起こるようにしたので、微細な突起又はホールを有するレジスト成形を行うことが可能となる。
そのため、露光量を小さくして微細化する従来の方法に比べて安定した状態でレーザーによる露光を行うことができる。
また、電子ビームを用いなくてもピットの微細化を図ることができ、現行のレーザー発振器を流用して次世代DVDに対応することが可能である。
According to the present invention, since the cross-linking reaction or the decomposition reaction occurs in a region smaller than the region where the acid is generated by exposing the chemically amplified resist layer with a laser, the resist molding having fine protrusions or holes is performed. Can be done.
Therefore, it is possible to perform exposure with a laser in a stable state as compared with the conventional method in which the exposure amount is reduced and miniaturized.
In addition, the pit can be miniaturized without using an electron beam, and it is possible to use the current laser oscillator to support the next generation DVD.

更に、レーザーの露光量分布をガウス分布又はガウス分布に近似した分布とし、露光量分布の中間値(最大露光量より小さい値)の露光量によって発生する酸の量以上で化学増幅型レジスト層の分解反応又は架橋反応が起こるようにレーザーの露光量も考慮してベーキング温度及びベーキング時間を設定すれば、当然にピットの微細化を図ることができる。
なお、レーザーの露光量分布の半値の所でグラフの傾斜が最大になるので、中間値を半値とすれば形成される突起やホールの傾斜が最も垂直に近くなり、それ以上の値になると多少傾斜が緩やかになるが、トラックピッチの幅を狭めることに対しては然程影響を与えない。
また、ガウス分布に近似した分布まで含めたのは、レーザーが記録レンズを通った後は、レンズ開口でけられるためサイドロープが生じ、正しいガウス分布にならないからである。
また、ベーキングとあるが、露光後のベーキングのことは一般にポストエクスポージャーベーキング(PEB)と呼ばれている。
Furthermore, the exposure dose distribution of the laser is a Gaussian distribution or a distribution approximating a Gaussian distribution, and the chemical amplification resist layer has a value that is greater than or equal to the amount of acid generated by the exposure dose that is an intermediate value of the exposure dose distribution (a value smaller than the maximum exposure dose). If the baking temperature and baking time are set in consideration of the exposure amount of the laser so that the decomposition reaction or the crosslinking reaction occurs, the pits can naturally be made finer.
Note that the slope of the graph is maximized at the half value of the laser exposure dose distribution, so if the intermediate value is half value, the slope of the formed protrusions and holes will be closest to the vertical, and if it exceeds this value, it will be somewhat Although the inclination becomes gentle, it does not affect the narrowing of the track pitch width.
Further, the reason why the distribution approximated to the Gaussian distribution is included is that, after the laser passes through the recording lens, a side rope is generated because the lens is opened at the lens aperture, and the Gaussian distribution is not correct.
In addition, although baking is described, baking after exposure is generally called post-exposure baking (PEB).

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明のレジストパターンの形成方法に用いるレーザー照射システムを示している。
このレーザー照射システムは、レーザー発振器1を有している。
このレーザー発振器1から放射されたレーザーは、パワーコントロールユニット2で出力の制御を受けてから、光変調器3によって、記録する信号に対応したオン/オフの変調を受ける。
その後ビームエキスパンダ4でビーム径を広げられて記録レンズ5に入射する。
この記録レンズ5で絞られたビームはその焦点位置付近に設けられた、レジストが塗布されたガラス製の基板6を露光する。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a laser irradiation system used in the resist pattern forming method of the present invention.
This laser irradiation system has a laser oscillator 1.
The laser emitted from the laser oscillator 1 is subjected to output control by the power control unit 2 and then subjected to on / off modulation corresponding to a signal to be recorded by the optical modulator 3.
Thereafter, the beam expander 4 widens the beam diameter and enters the recording lens 5.
The beam focused by the recording lens 5 exposes a glass substrate 6 coated with a resist provided near the focal position.

けられのないガウスビームをレンズで絞ったときのビームウェストの径Φは、相対強度比1/e2の所では、以下の数式で表される。
Φ(1/e2)=0.64λ/NA
ここでλはレーザ波長、NAはレンズ開口数である。
The diameter Φ of the beam waist when a gaussian beam that is not lost is narrowed by a lens is expressed by the following formula at a relative intensity ratio of 1 / e2.
Φ (1 / e2) = 0.64λ / NA
Here, λ is the laser wavelength, and NA is the lens numerical aperture.

実際のレンズは開口制限があるのでビーム周辺部がけられる。
レンズ開口半径をa、入射ビームの1/e2の半径をwaとしたとき、m=a/waをけられの係数(Truncation factor)という。
rを光軸からの距離、レンズの像面における振幅分布をu(r,m)とすると、中心強度で正規化された焦点面上での強度分布は以下の数式で表される。
I(r,m)/I(0,m)=|u(r,m)|2 /|u(0,m)|2
I(r,m)は強度分布、I(0,m)は中心での強度を表す。
Since the actual lens has an aperture limit, the periphery of the beam is set.
When the radius of the lens aperture is a and the radius of 1 / e2 of the incident beam is wa, m = a / wa is referred to as a Truncation factor.
If r is the distance from the optical axis, and the amplitude distribution on the image plane of the lens is u (r, m), the intensity distribution on the focal plane normalized by the center intensity is expressed by the following equation.
I (r, m) / I (0, m) = | u (r, m) | 2 / | u (0, m) | 2
I (r, m) represents the intensity distribution, and I (0, m) represents the intensity at the center.

m=1のときのレーザーの強度分布を図2に示す。
この強度分布は、レーザーのエネルギー分布でもあるし、一定時間露光した場合の露光量の分布でもある。
縦軸はビーム強度であり、横軸は光軸からの距離である。
同図は、DVD用の光学系の場合のレーザーの強度分布、より具体的には、レーザー波長を351nm、レンズNAを0.9とした場合のレーザーの強度分布を示している。
半値全幅はおよそ0.2μmとなっている。
なお、半値全幅とはレーザー強度が0.5の場合のビーム径である。
FIG. 2 shows the intensity distribution of the laser when m = 1.
This intensity distribution is the energy distribution of the laser, and is also the distribution of the exposure amount when exposed for a certain period of time.
The vertical axis is the beam intensity, and the horizontal axis is the distance from the optical axis.
This figure shows the laser intensity distribution in the case of an optical system for DVD, more specifically, the laser intensity distribution when the laser wavelength is 351 nm and the lens NA is 0.9.
The full width at half maximum is about 0.2 μm.
The full width at half maximum is the beam diameter when the laser intensity is 0.5.

図3は、図2に示したレーザーが基板6を露光した場合の露光量を示している。
また、グラフの下方には、基板6が示されている。
この基板6には、化学増幅型レジスト層7が形成されている。
背景技術で説明したように、同図に示す縦軸のE0は、従来のフォトレジストが現像によって溶解を始める露光量を示しており、E1は、塗布された従来のフォトレジストを厚さ方向全体に渡り溶解させることができる露光量を示している。
また、化学増幅型レジスト層7に形成されたホール7aは実線で示されており、従来のフォトレジストを用いた場合のホール101aは点線で示してある。
FIG. 3 shows an exposure amount when the laser shown in FIG. 2 exposes the substrate 6.
A substrate 6 is shown below the graph.
A chemically amplified resist layer 7 is formed on the substrate 6.
As described in the background art, E0 on the vertical axis shown in the figure indicates an exposure amount at which the conventional photoresist starts to be dissolved by development, and E1 indicates the entire thickness direction of the applied conventional photoresist. The exposure amount that can be dissolved over the range is shown.
The hole 7a formed in the chemically amplified resist layer 7 is indicated by a solid line, and the hole 101a in the case of using a conventional photoresist is indicated by a dotted line.

図に示すように、化学増幅型レジスト層7を用いた場合は、この露光量のグラフと露光量=E0との交点が、化学増幅型レジスト層7のホール7a周囲上端のエッジ位置に相当しておらず、露光量のグラフと露光量=E1との交点が、ホール7aの底の外周位置に相当していない。   As shown in the figure, when the chemically amplified resist layer 7 is used, the intersection of the exposure amount graph and the exposure amount = E0 corresponds to the edge position of the upper edge around the hole 7a of the chemically amplified resist layer 7. The intersection of the exposure amount graph and the exposure amount = E1 does not correspond to the outer peripheral position of the bottom of the hole 7a.

なお、ここで、E1の値を例えば光軸からの距離が0の場合の露光量の半分(半値)と決めれば、露光量のグラフと露光量=E1との交点が点線で示すホール101aの底の外周位置に相当するので、露光量分布の半値全幅がホール101aの底の幅に相当する。
露光量分布はガウス分布又はガウス分布に近似した分布をしているので、半値全幅でグラフの傾斜が最大になり、ホール101aの側面が最も垂直に近くなる。
Here, if the value of E1 is determined to be, for example, half (half value) of the exposure amount when the distance from the optical axis is 0, the intersection of the exposure amount graph and the exposure amount = E1 of the hole 101a indicated by a dotted line. Since it corresponds to the outer peripheral position of the bottom, the full width at half maximum of the exposure amount distribution corresponds to the width of the bottom of the hole 101a.
Since the exposure amount distribution is a Gaussian distribution or a distribution approximated to a Gaussian distribution, the slope of the graph is maximum at the full width at half maximum, and the side surface of the hole 101a is closest to the vertical.

しかし、半値以上の値にしても多少傾斜が緩やかになるものの、トラックピッチの幅を狭めることに対しては然程影響を与えない。
そのことも含め、E1は最大露光量の40%以上80%以下の値(中間値)にするのが好ましい。
40%以上の値としたのは、40%未満であると図3のグラフの形状からも分かるようにホール7aの側面の傾斜が緩やかになり過ぎるからである。
また、80%以下としたのは80%までは、図3のグラフの形状からも分かるようにほぼ直線に近い様相を示し、ホール7aの側面角度がダレルことがないからである。
However, even if the value is more than half the value, the slope becomes somewhat gentle, but it does not affect the narrowing of the track pitch width.
Including that, E1 is preferably set to a value (intermediate value) of 40% to 80% of the maximum exposure amount.
The reason why the value is 40% or more is that if it is less than 40%, the inclination of the side surface of the hole 7a becomes too gentle as can be seen from the shape of the graph of FIG.
Further, the reason why it is set to 80% or less is that, up to 80%, as can be seen from the shape of the graph of FIG.

以下、化学増幅型レジストについて説明する。
本発明に使用する化学増幅型レジストは、ベース樹脂中に光酸発生剤が配合されたものである。
また、この化学増幅型レジストには、ポジ型の化学増幅型レジストの場合は、溶解抑止剤が添加されるか、又はベース樹脂に溶解抑止基が導入される。
一方、ネガ型の化学増幅型レジストの場合は、架橋剤が添加されか、又はベース樹脂に架橋基が導入される。
そして、この化学増幅型レジストは、上記成分を有機溶媒に溶解させ濾過することで通常ワニスとして調整される。
Hereinafter, the chemically amplified resist will be described.
The chemically amplified resist used in the present invention is obtained by blending a photoacid generator in a base resin.
In the case of a positive chemically amplified resist, a dissolution inhibitor is added to this chemically amplified resist, or a dissolution inhibitor group is introduced into the base resin.
On the other hand, in the case of a negative chemically amplified resist, a crosslinking agent is added or a crosslinking group is introduced into the base resin.
This chemically amplified resist is usually prepared as a varnish by dissolving the above components in an organic solvent and filtering.

化学増幅型レジストは、溶解抑止剤が添加されるか、又はベース樹脂に溶解抑止基が導入された場合は、露光後のベーキング(PEB)で溶解抑止基の脱離が連鎖反応的に起こり、露光部と未露光部の溶解速度の差が大きくなる。
また、架橋剤が添加されるか、又はベース樹脂に架橋基が導入された場合は、その後のベーキングにより架橋反応が連鎖反応的に起こる。
したがって、化学増幅型レジストでは、光酸発生剤の添加量を少なくしても溶解抑止基の脱離や架橋反応が連鎖的に起こり高い感度が容易に得られる。
なお、ポジ型の化学増幅型レジストにおいて、微量の架橋剤を添加或いはベース樹脂に導入しておけば、解像度向上の効果が得られる(特開2004−4669号公報、段落0005及び段落0010参照)。
In the chemically amplified resist, when a dissolution inhibitor is added or when a dissolution inhibiting group is introduced into the base resin, the elimination of the dissolution inhibiting group occurs in a chain reaction in post-exposure baking (PEB), The difference in dissolution rate between the exposed area and the unexposed area is increased.
Moreover, when a crosslinking agent is added or a crosslinking group is introduced into the base resin, the crosslinking reaction occurs in a chain reaction by subsequent baking.
Therefore, in the chemically amplified resist, even if the amount of the photoacid generator added is reduced, elimination of the dissolution inhibiting group and a crosslinking reaction occur in a chain and high sensitivity can be easily obtained.
In addition, in a positive chemically amplified resist, if a small amount of a crosslinking agent is added or introduced into the base resin, the effect of improving the resolution can be obtained (see JP 2004-4669 A, paragraphs 0005 and 0010). .

以下、化学増幅型レジストの各成分について説明する。
先ず、ベース樹脂について説明する。
ベース樹脂の材料には、それ自体ではアルカリに対して不溶又は難溶であるが、酸の作用により化学変化を起こしてアルカリ可溶性となるものが用いられる。
そのようなベース樹脂の例としては、ポリビニルフェノールやノボラック樹脂等のようなフェノール骨格を有する樹脂、ポリメタクリレートやポリアクリレート等のような(メタ)アクリル酸骨格を有する樹脂が挙げられる。
Hereinafter, each component of the chemically amplified resist will be described.
First, the base resin will be described.
As the material of the base resin, a material that is insoluble or hardly soluble in alkali by itself, but undergoes a chemical change by the action of an acid and becomes alkali-soluble is used.
Examples of such a base resin include resins having a phenol skeleton such as polyvinylphenol and novolac resin, and resins having a (meth) acrylic acid skeleton such as polymethacrylate and polyacrylate.

次いで、光酸発生剤について説明する。
光酸発生剤は、露光されると酸を発生する。
そして、架橋剤が添加されるか、又はベース樹脂に架橋基が導入された場合は、この酸が触媒となってベーキング工程でのベース樹脂の架橋が連鎖的に行われる。
溶解抑止剤が添加されるか、又はベース樹脂に溶解抑止基が導入された場合は、溶解抑止基の脱離が連鎖反応的に起こり露光部と未露光部の溶解速度の差が大きくなり、現像時のベース樹脂の溶解性が促進する。
Next, the photoacid generator will be described.
The photoacid generator generates an acid when exposed to light.
When a crosslinking agent is added or when a crosslinking group is introduced into the base resin, the acid is used as a catalyst to crosslink the base resin in the baking step.
When a dissolution inhibitor is added or when a dissolution inhibitor group is introduced into the base resin, the dissolution inhibitor group is eliminated in a chain reaction, resulting in a large difference in dissolution rate between the exposed and unexposed areas. The solubility of the base resin during development is accelerated.

光酸発生剤としては、例えば、アリールオニウム塩、ナフトキノンジアジド化合物、ジアゾニウム塩、スルフォネート化合物、スルフォニウム化合物、スルファミド化合物、ヨードニウム化合物、スルフォニルジアゾメタン化合物などを用いることができる。
特に、ナフタレン骨格やジベンゾチオフェン骨格を有するアリールオニウム塩、スルフォネート化合物、スルフォニル化合物、スルファミド化合物など共役多環芳香族系化合物は、短波長光に対する透明性、耐熱性の点で有利である。
As the photoacid generator, for example, arylonium salts, naphthoquinonediazide compounds, diazonium salts, sulfonate compounds, sulfonium compounds, sulfamide compounds, iodonium compounds, sulfonyldiazomethane compounds, and the like can be used.
In particular, conjugated polycyclic aromatic compounds such as arylonium salts having a naphthalene skeleton or a dibenzothiophene skeleton, sulfonate compounds, sulfonyl compounds, and sulfamide compounds are advantageous in terms of transparency to short wavelength light and heat resistance.

光酸発生剤の好ましい配合量は、特開2000−330287号公報の段落0072に記載されているように、他の固形分全体に対して0.001〜50重量%、更に好ましくは0.01〜40重量%の範囲内である。
0.001重量%未満では高い感度でレジストパターンを形成することが困難であり、50重量%を越えるとレジスト膜を形成したときにその機械的強度などが損なわれるおそれがある。
すなわち、光酸発生剤は僅かに含有させておけば良く、また実際に50重量%をも含ませたものが市場に出回ることは想定し難いといえる。
A preferable blending amount of the photoacid generator is 0.001 to 50% by weight, more preferably 0.01%, based on the entire other solid content, as described in paragraph 0072 of JP 2000-330287 A. Within the range of ˜40% by weight.
If it is less than 0.001% by weight, it is difficult to form a resist pattern with high sensitivity. If it exceeds 50% by weight, the mechanical strength and the like may be impaired when a resist film is formed.
That is, it is sufficient that the photoacid generator is contained in a slight amount, and it can hardly be assumed that products containing 50% by weight are actually on the market.

次いで、ポジ型のレジストに用いる溶解抑止剤について説明する。
なお、この溶解抑止剤の説明は、特開2003−6947号公報の一部を引用した。
本発明に係るベース樹脂は配合された光酸発生剤に光を照射することにより発生した酸によってアルカリ不溶の樹脂が分解しアルカリ可溶となる。
そのため、露光部と未露光部の溶解速度の差を大きくするために、溶解抑止基をベース樹脂に導入するかもしくは溶解抑止剤を添加することが好ましい。
Next, a dissolution inhibitor used for a positive resist will be described.
In addition, the description of this dissolution inhibitor quoted a part of Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-6947.
In the base resin according to the present invention, the alkali-insoluble resin is decomposed by the acid generated by irradiating the compounded photoacid generator with light, and becomes alkali-soluble.
Therefore, in order to increase the difference in the dissolution rate between the exposed part and the unexposed part, it is preferable to introduce a dissolution inhibiting group into the base resin or add a dissolution inhibiting agent.

溶解抑止基をベース樹脂に導入した溶解抑止基化合物としては、例えば米国特許第4491628号及び4603101号、特開昭63−27829号公報等に記された化合物のうち、芳香環が、該縮合多環式芳香環のものならば使用できる。
或いは縮合多環芳香環骨格にカルボン酸やフェノール性水酸基を有する化合物のヒドロキシ末端の一部又は全部を酸で分解可能な保護基で置換したものであれば使用できる。
As the dissolution inhibiting group compound in which a dissolution inhibiting group is introduced into the base resin, for example, among the compounds described in U.S. Pat. Nos. 4,491,628 and 4,603,101, JP-A-63-27829, etc. Any cyclic aromatic ring can be used.
Alternatively, any compound in which part or all of the hydroxy terminal of a compound having a carboxylic acid or a phenolic hydroxyl group is substituted on a condensed polycyclic aromatic ring skeleton with a protecting group decomposable with an acid can be used.

一方、溶解抑止剤としては、短波長光に対する透明性が優れる共役多環芳香族系化合物が好ましい。
すなわちこうした化合物は、π電子の共役安定化に起因して光吸収帯が低波長域にシフトしており、本発明では特に共役多環芳香族系化合物を溶解抑止剤として用いることで、短波長光に対し優れた透明性を有するとともに、耐熱性も充分なレジストを得ることができる。
On the other hand, the dissolution inhibitor is preferably a conjugated polycyclic aromatic compound having excellent transparency to short wavelength light.
That is, in these compounds, the light absorption band is shifted to a low wavelength region due to the conjugated stabilization of π electrons, and in the present invention, particularly by using a conjugated polycyclic aromatic compound as a dissolution inhibitor, A resist having excellent transparency to light and sufficient heat resistance can be obtained.

溶解抑止剤のレジスト組成物への添加量は、特開2000−330287号公報の段落0078に記載されているように、重合体に対して3重量%以上40重量%未満が望ましい。
この理由は前記レジスト組成物への添加量が3重量%未満であると効能が得られないかもしくは解像性低下をひきおこし、逆に40重量%以上であると塗膜性能或いは溶解速度が著しく低下するためである。
通常10〜30重量%の間がより望ましい。
The addition amount of the dissolution inhibitor to the resist composition is desirably 3% by weight or more and less than 40% by weight with respect to the polymer as described in paragraph 0078 of JP-A No. 2000-330287.
The reason is that if the amount added to the resist composition is less than 3% by weight, the effect cannot be obtained or the resolution is lowered, and conversely if it is 40% by weight or more, the coating film performance or the dissolution rate is remarkably increased. It is because it falls.
Usually between 10 and 30% by weight is more desirable.

次いで、主にネガ型のレジストに用いる架橋剤について説明する。
架橋剤としては、酸の作用により架橋反応を起こすものが用いられる。
該架橋剤としては、例えばメラミン系、ベンゾグアナミン系、尿素樹脂系化合物のほか、アルコキシアルキル化メラミン樹脂やアルコキシアルキル化尿素樹脂などのアルコキシアルキル化アミノ樹脂などが挙げられる。
Next, the crosslinking agent used mainly for negative resists will be described.
As the crosslinking agent, those that cause a crosslinking reaction by the action of an acid are used.
Examples of the crosslinking agent include melamine-based, benzoguanamine-based, and urea resin-based compounds, as well as alkoxyalkylated amino resins such as alkoxyalkylated melamine resins and alkoxyalkylated urea resins.

これらの架橋剤は、単独で又は2種以上混合して使用することができる。
架橋剤の含有量は、特開平10−186661号公報の段落0035に記載されているように、他の固形分全体に対して3重量%以上70重量%以下で配合するのが良い。
架橋剤が3重量%未満ではレジストパターンの形成が不良となり、また70重量%を超えると現像性が低下するからである。
These crosslinking agents can be used alone or in admixture of two or more.
As described in paragraph 0035 of JP-A-10-186661, the content of the crosslinking agent is preferably 3 to 70% by weight based on the entire other solid content.
This is because when the crosslinking agent is less than 3% by weight, the formation of the resist pattern is poor, and when it exceeds 70% by weight, the developability is lowered.

次に、実際にレジストパターンを形成する場合の工程について図4を用いて説明する。
先ずステップS1において、図3に示すような化学増幅型レジスト層7が形成された基板6を準備し、図1に示したように、レーザーを露光できる位置に配置する[基板準備工程]。
Next, steps for actually forming a resist pattern will be described with reference to FIG.
First, in step S1, a substrate 6 on which a chemically amplified resist layer 7 as shown in FIG. 3 is prepared is prepared and placed at a position where a laser can be exposed as shown in FIG. 1 [substrate preparation step].

次いでステップS2において、基板6にレーザーを露光する[レーザー露光工程]。
具体的には、ポジ型の化学増幅型レジストを用いた場合は、ベース樹脂中に光酸発生剤と溶解抑止剤とを含むか、或いは溶解抑止基が導入されたベース樹脂中に光酸発生剤を含む化学増幅型レジスト層をレーザーで露光し、該化学増幅型レジスト層に光酸発生剤の化学反応により酸を発生させる。
ネガ型の化学増幅型レジストを用いた場合は、ベース樹脂中に光酸発生剤と架橋剤とを含むか、或いは架橋基が導入されたベース樹脂中に光酸発生剤を含む化学増幅型レジスト層をレーザーで露光し、該化学増幅型レジスト層に光酸発生剤の化学反応により酸を発生させる。
Next, in step S2, the substrate 6 is exposed to a laser [laser exposure step].
Specifically, when a positive chemically amplified resist is used, a photoacid generator and a dissolution inhibitor are contained in the base resin, or a photoacid is generated in the base resin into which a dissolution inhibitor group has been introduced. A chemically amplified resist layer containing an agent is exposed with a laser, and an acid is generated in the chemically amplified resist layer by a chemical reaction of a photoacid generator.
When a negative chemically amplified resist is used, a chemically amplified resist containing a photoacid generator and a crosslinking agent in the base resin or containing a photoacid generator in the base resin into which a crosslinking group has been introduced The layer is exposed with a laser, and an acid is generated in the chemically amplified resist layer by a chemical reaction of a photoacid generator.

次いでステップS3において、基板6に対して、ベーキングを行う[ベーキング工程]。
ポジ型の化学増幅型レジストを用いた場合は、レーザー露光工程で発生した酸を触媒として、レーザーの露光部分を化学的に分解する。
このとき、酸の発生した領域より小さい領域で分解反応が起こるようにベーキング温度及びベーキング時間を設定する。
ネガ型の化学増幅型レジストを用いた場合は、レーザー露光工程で発生した酸を触媒として、レーザーの露光部分を化学的に架橋剤の作用により架橋する。
このとき、酸の発生した領域より小さい領域で架橋反応が起こるようにベーキング温度及びベーキング時間を設定する。
Next, in step S3, the substrate 6 is baked [baking step].
When a positive chemically amplified resist is used, the exposed portion of the laser is chemically decomposed using the acid generated in the laser exposure step as a catalyst.
At this time, the baking temperature and baking time are set so that the decomposition reaction occurs in a region smaller than the region where the acid is generated.
When a negative chemically amplified resist is used, the exposed portion of the laser is chemically cross-linked by the action of a cross-linking agent using the acid generated in the laser exposure step as a catalyst.
At this time, the baking temperature and baking time are set so that the crosslinking reaction occurs in a region smaller than the region where the acid is generated.

後述する実験で分かるように、ベーキング時間を一定とした場合、あるベーキング温度以下で化学増幅型レジストがアルカリ溶液に急に溶解し難くなり突起やホールが形成されなくなるのである。
また、このある温度以下という制限は、レーザーによる露光強度の変化にも相関する。
そのため、この性質を利用すれば、ベーキング温度やベーキング時間を調整することでホール幅を自由に変更することができる。
すなわち、ホールの幅を小さくしてピットの微細化を図ることができるのである。
As can be seen from the experiment described later, when the baking time is constant, the chemically amplified resist is not easily dissolved in an alkaline solution below a certain baking temperature, and no protrusions or holes are formed.
In addition, this restriction of a certain temperature or less correlates with a change in exposure intensity by the laser.
Therefore, if this property is utilized, the hole width can be freely changed by adjusting the baking temperature and baking time.
In other words, the pits can be miniaturized by reducing the width of the holes.

次いでステップS4において、基板6に対して、エッチングを行う[エッチング工程]。
ポジ型の化学増幅型レジストを用いた場合は、溶解抑止剤の作用により露光部と未露光部の溶解速度の差を大きくしながら前記ベーキング工程で分解した露光部分を除去しホールを形成する。
ネガ型の化学増幅型レジストを用いた場合は、ベーキング工程で架橋した露光部分以外を除去し突起を形成する。
このようにして基板6上にレジストパターンが形成される。
Next, in step S4, the substrate 6 is etched [etching step].
When a positive chemically amplified resist is used, a hole is formed by removing the exposed portion decomposed in the baking step while increasing the difference in dissolution rate between the exposed portion and the unexposed portion by the action of a dissolution inhibitor.
When a negative type chemically amplified resist is used, protrusions are formed by removing portions other than the exposed portion crosslinked in the baking process.
In this way, a resist pattern is formed on the substrate 6.

このレジストパターンはその後、電鋳によって金属盤に転写されスタンパーが作製されることになる。
なお、金属盤の材質としては、主に純ニッケルが用いられる。
This resist pattern is then transferred to a metal disk by electroforming to produce a stamper.
Note that pure nickel is mainly used as the material of the metal plate.

以上、本発明を説明してきたが、本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、その本質を逸脱しない範囲で、他の種々の変形が可能であることはいうまでもない。   Although the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that other various modifications are possible without departing from the essence thereof.

(実験結果)
以下、ネガ型の化学増幅型レジストを用いて突起を形成した場合の実験結果について説明する。
図5は、ベーキング温度と突起幅との関係を示している。
縦軸に突起幅を採っており、横軸にはベーキング温度を採っている。
この実験に用いたレーザーのスポット径は、ガウス分布の1/e2の所で約0.42μm、半値の所で約0.24μmであった。
レーザーの出力は、図1のパワーコントロールユニット2のフルパワー出力に対して30%、40%、50%の出力とした。
また、ベーキング時間は120秒とした。
(Experimental result)
Hereinafter, experimental results in the case where protrusions are formed using a negative chemically amplified resist will be described.
FIG. 5 shows the relationship between the baking temperature and the protrusion width.
The vertical axis represents the protrusion width, and the horizontal axis represents the baking temperature.
The spot diameter of the laser used in this experiment was about 0.42 μm at 1 / e 2 of the Gaussian distribution and about 0.24 μm at the half value.
The laser output was 30%, 40%, and 50% of the full power output of the power control unit 2 in FIG.
The baking time was 120 seconds.

レーザー出力を50%とした場合、ベーキング温度を100℃〜115℃まで5℃刻みで振ると、突起幅は170nm〜450nmの範囲でリニアに変化した。
また、レーザー出力を40%とした場合、ベーキング温度を105℃〜115℃まで5℃刻みで振ると、突起幅は230nm〜430nmの範囲でリニアに変化した。
更に、レーザー出力を30%とした場合、ベーキング温度を105℃〜115℃まで5℃刻みで振ると、突起幅は160nm〜380nmの範囲でリニアに変化した。
ここで、レーザー出力が30%と40%の場合に、ベーキング温度を100℃としたときのデータがないのは、100℃の場合は突起が形成されなかったからである。
すなわち、レーザー出力によって発生する酸の量が少なく、またベーキング温度も低いため、架橋反応が行われなかったと考えられる。
また、レーザー出力が同じ場合、すなわち酸の発生量が同じでもベーキング温度が変化すると、突起幅も変化することが分かった。
When the laser output was 50%, when the baking temperature was shaken in increments of 5 ° C. from 100 ° C. to 115 ° C., the protrusion width changed linearly in the range of 170 nm to 450 nm.
When the laser output was 40%, when the baking temperature was shaken in increments of 5 ° C. from 105 ° C. to 115 ° C., the protrusion width changed linearly in the range of 230 nm to 430 nm.
Furthermore, when the laser output was 30%, when the baking temperature was shaken in increments of 5 ° C. from 105 ° C. to 115 ° C., the protrusion width changed linearly in the range of 160 nm to 380 nm.
Here, when the laser output is 30% and 40%, there is no data when the baking temperature is set to 100 ° C. because no projection is formed at 100 ° C.
That is, it is considered that the crosslinking reaction was not performed because the amount of acid generated by the laser output was small and the baking temperature was low.
Further, it was found that when the laser output is the same, that is, when the baking temperature is changed even if the amount of acid generated is the same, the protrusion width also changes.

図6は、ベーキング時間と突起幅との関係を示している。
縦軸に突起幅を採っており、横軸にはベーキング時間を採っている。
ベーキング温度は110℃とした。
この実験に用いたレーザーのスポット径を、図5のベーキング温度と突起幅の関係の場合と同様にし、レーザーの出力も同様に、パワーコントロールユニットのフルパワー出力に対して30%、40%、50%の出力とした。
FIG. 6 shows the relationship between baking time and protrusion width.
The vertical axis represents the protrusion width, and the horizontal axis represents the baking time.
The baking temperature was 110 ° C.
The laser spot diameter used in this experiment is the same as in the case of the relationship between the baking temperature and the protrusion width in FIG. 5, and the laser output is also 30%, 40% with respect to the full power output of the power control unit. The output was 50%.

レーザー出力を50%とした場合、ベーキング温度を60秒〜240秒まで30秒刻みで振ると、突起幅は240nm〜470nmの範囲で全体的に見て単調増加した。
また、レーザー出力を40%とした場合、突起幅は180nm〜420nmの範囲で全体的に見て単調増加した。
更に、レーザー出力を30%とした場合、突起幅は120nm〜380nmの範囲で全体的に見て単調増加した。
また、レーザー出力が同じ場合、すなわち酸の発生量が同じでもベーキング時間が変化すると、突起幅も変化することが分かった。
When the laser output was 50%, when the baking temperature was shaken in increments of 30 seconds from 60 seconds to 240 seconds, the protrusion width monotonically increased as a whole in the range of 240 nm to 470 nm.
Further, when the laser output was 40%, the protrusion width monotonously increased as a whole in the range of 180 nm to 420 nm.
Furthermore, when the laser output was 30%, the protrusion width monotonously increased as a whole in the range of 120 nm to 380 nm.
Further, it was found that when the laser output is the same, that is, the acid generation amount is the same, the protrusion width also changes when the baking time is changed.

図7は、露光量と形成されるホールとの関係を示している。
ここでは、ポジ型の化学増幅型レジストを用いている。
レーザー出力は50%とした。
図に示すE0a,E1aはベーキング温度が105℃の場合のデータを示しており、E0b,E1bはベーキング温度が100℃の場合のデータを示している。
E0a,E0bはそれぞれの温度で分解を始める閾値の露光量、E1a,E1bはそれぞれの温度で塗布された厚さの化学増幅型レジスト層7を分解させ得る露光量を示している。
すなわちE0a,E0bは、それぞれのベーキング温度で化学増幅型レジスト層7の架橋又は分解反応が開始する露光量を表し、パターン形成に必要な露光量の判断基準となる。
FIG. 7 shows the relationship between the exposure amount and the formed holes.
Here, a positive chemically amplified resist is used.
The laser output was 50%.
E0a and E1a shown in the figure indicate data when the baking temperature is 105 ° C., and E0b and E1b indicate data when the baking temperature is 100 ° C.
E0a and E0b represent threshold exposure amounts at which decomposition starts at the respective temperatures, and E1a and E1b represent exposure amounts capable of decomposing the chemically amplified resist layer 7 having a thickness applied at the respective temperatures.
That is, E0a and E0b represent exposure amounts at which crosslinking or decomposition reaction of the chemically amplified resist layer 7 starts at the respective baking temperatures, and serve as criteria for determining the exposure amount necessary for pattern formation.

グラフの下方には基板6が示されているが、基板6上の化学増幅型レジスト層7に形成されるホールを実線と点線とで示している。
実線で示すホール7bはベーキング温度が100℃の場合を示しており、点線で示すホール7cはベーキング温度が105℃の場合を示している。
実線で示すホール7bは、その半分の深さの所の幅がおよそ170nmとなり、底の幅が140nmとなった。
また、点線で示すホール7cは、その半分の深さの所の幅がおよそ270nmとなり、底の幅が240nmとなった。
A substrate 6 is shown below the graph, and holes formed in the chemically amplified resist layer 7 on the substrate 6 are indicated by a solid line and a dotted line.
A hole 7b indicated by a solid line indicates a case where the baking temperature is 100 ° C., and a hole 7c indicated by a dotted line indicates a case where the baking temperature is 105 ° C.
The hole 7b indicated by the solid line has a width of about 170 nm at a half depth, and a bottom width of 140 nm.
Further, the hole 7c indicated by the dotted line has a width of about 270 nm at a half depth, and a bottom width of 240 nm.

図7において、E1aはほぼ露光量の半値に相当しており、半値全幅はおよそ240nmである。
これは105℃でのベーキングが、図3に示す従来のフォトレジストによるホール101aとほぼ同じ大きさのホールを形成することを意味している。
化学増幅型レジストでない通常のレジストでは半値全幅が240nmの露光量分布に対し、形成されるホールの半値幅は270nmであったが、化学増幅型レジスト層7では、ベーキング温度を100℃にすることによって同じ半値全幅が240nmの露光量分布に対し形成されるホールの半値幅はおよそ170nmとなった。
これは、露光により発生した酸の存在する領域より小さい領域で架橋又は分解が起こるように、意図的にベーキング温度及びベーキング時間と、を設定したからである。
In FIG. 7, E1a substantially corresponds to half the exposure amount, and the full width at half maximum is about 240 nm.
This means that baking at 105 ° C. forms a hole having a size almost the same as the hole 101a formed by the conventional photoresist shown in FIG.
In the case of a normal resist which is not a chemically amplified resist, the half width of a hole to be formed is 270 nm with respect to an exposure amount distribution having a full width at half maximum of 240 nm. However, in the chemically amplified resist layer 7, the baking temperature is set to 100 ° C. As a result, the half width of the hole formed for the exposure amount distribution having the same full width at half maximum of 240 nm is about 170 nm.
This is because the baking temperature and baking time are intentionally set so that crosslinking or decomposition occurs in a region smaller than the region where the acid generated by exposure is present.

なお、結果としてホール7bの半値全幅(半分の深さの位置における突起幅)より露光量分布の半値全幅(半分の高さの位置における分布幅、ここではE1aでの分布幅)が大きくなっている。平易に言えば記録するレーザーのスポット径より小さいホールが形成されるということである。
このレーザーのスポット径とベーキング条件および形成されるホールとの関係は、実験データを蓄積することでそれらの相関が見出される。
As a result, the full width at half maximum (distribution width at the half height position, here the distribution width at E1a) of the exposure amount distribution is larger than the full width at half maximum (projection width at the half depth position) of the hole 7b. Yes. Simply put, this means that holes smaller than the spot diameter of the laser to be recorded are formed.
The relationship between the laser spot diameter, the baking conditions, and the formed holes can be found by accumulating experimental data.

次に図8で化学増幅型レジストを使った本発明のホール形成と従来の方法によるホール形成の比較を示す。
図8のグラフは図7と同様の露光量である。
露光量分布Aは図7の分布と同じで、E1bも図7と同様に塗布膜厚を溶解させるのに必要な露光量を示す。
前述の通り露光量分布Aにおいてレジスト層にはホール7bが形成され、その底の幅は140nmであった。
Next, FIG. 8 shows a comparison between hole formation of the present invention using a chemically amplified resist and hole formation by a conventional method.
The graph in FIG. 8 shows the exposure amount similar to that in FIG.
The exposure amount distribution A is the same as the distribution in FIG. 7, and E1b also indicates the exposure amount necessary to dissolve the coating film thickness, as in FIG.
As described above, in the exposure distribution A, the hole 7b was formed in the resist layer, and the bottom width was 140 nm.

ここで、E1cは従来のレジストにおいて塗布膜厚を溶解させるに必要な露光量を示す。
この閾値はレジストに固有で、塗布処理の条件で一義的に決定される。
したがって従来の工法で、ホール7bと同じ底幅を得るには露光量を下げて露光量分布Bの形にしなければならない。
露光量分布Bは露光量分布Aのおよそ半分の強度となっている。
Here, E1c represents an exposure amount necessary for dissolving the coating film thickness in the conventional resist.
This threshold is unique to the resist and is uniquely determined by the conditions of the coating process.
Therefore, in order to obtain the same bottom width as that of the hole 7b by the conventional method, the exposure amount must be lowered to form the exposure amount distribution B.
The exposure dose distribution B is approximately half the intensity of the exposure dose distribution A.

一般に図1のパワーコントロールユニット2におけるレーザー強度制御は強度が小さいと不安定になる。
そのため、従来、パワーコントロールユニット2の所では充分な大きさのレーザー出力とし、その後、フィルターにより強度を落とすことが行われていた。
しかしながら、本発明においてはそのような必要はない。
In general, the laser intensity control in the power control unit 2 of FIG. 1 becomes unstable when the intensity is small.
For this reason, conventionally, a laser output of a sufficient size has been provided at the power control unit 2 and then the strength is reduced by a filter.
However, this is not necessary in the present invention.

また、露光量分布Aと閾値E1bとの交点における傾斜と、露光量分布Bと閾値E1cとの交点における傾斜とを比較すると、明らかに露光量分布Aの方が急な傾斜である。
この意味する所は、露光量分布Aにおいては、強度分布の変動又はレジストの閾値のばらつきに対して、ホール7bの底幅の値の変動がより小さいということである。
上記のように本発明においては、同じ幅のホールを形成するときの従来工法に比べ、レーザー強度の制御が安定する。
且つレーザー強度の変動やプロセス中に生じるレジストの感度のばらつきなどに対し、形成されるホール幅の変動が小さくなる。
Further, comparing the slope at the intersection of the exposure dose distribution A and the threshold value E1b with the slope at the intersection of the exposure dose distribution B and the threshold value E1c, the exposure dose distribution A is clearly steeper.
This means that in the exposure amount distribution A, the variation in the bottom width value of the hole 7b is smaller than the variation in the intensity distribution or the variation in the threshold value of the resist.
As described above, in the present invention, control of the laser intensity is more stable than in the conventional method for forming holes having the same width.
In addition, fluctuations in the formed hole width are reduced with respect to fluctuations in the laser intensity and variations in resist sensitivity that occur during the process.

図1は、本発明のレジストパターンの形成方法に用いるレーザー照射システムを示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory view showing a laser irradiation system used in the resist pattern forming method of the present invention. 図2は、レーザーの強度分布を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing the intensity distribution of the laser. 図3は、レーザーが基板を露光した場合の露光量の分布を示す説明図である。また、併せて基板も示している。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the distribution of the exposure amount when the laser exposes the substrate. A substrate is also shown. 図4は、レジストパターンを形成する場合の工程の流れを示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing the flow of steps when forming a resist pattern. 図5は、ベーキング温度と突起幅との関係を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the baking temperature and the protrusion width. 図6は、ベーキング時間と突起幅との関係を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing the relationship between baking time and protrusion width. 図7は、露光量と形成されるホールとの関係を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing the relationship between the exposure amount and the formed holes. 図8は、化学増幅型レジストを使った本発明のホール形成と従来の方法によるホール形成との比較を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory view showing a comparison between hole formation of the present invention using a chemically amplified resist and hole formation by a conventional method. 図9は、ピットを形成する場合の一般的な露光量分布の3次元グラフを示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a three-dimensional graph of a general exposure amount distribution when pits are formed. 図10は、従来の露光量の分布と基板に形成されるホールとの関係を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory view showing the relationship between the conventional exposure dose distribution and the holes formed in the substrate.

符号の説明Explanation of symbols

1 レーザー発振器
2 パワーコントロールユニット
3 光変調器
4 ビームエキスパンダ
5 記録レンズ
6 基板
7 化学増幅型レジスト層
7a,7b,7c ホール
A,B 露光量分布
1 Laser oscillator
2 Power control unit
3 Optical modulator
4 Beam expander
5 Recording lens
6 Substrate
7 Chemically amplified resist layer
7a, 7b, 7c holes
A, B Exposure dose distribution

Claims (5)

ベース樹脂中に光酸発生剤と溶解抑止剤とを含むか、或いは溶解抑止基が導入されたベース樹脂中に光酸発生剤を含む化学増幅型レジスト層をレーザーで露光し、該化学増幅型レジスト層に光酸発生剤の化学反応により酸を発生させるレーザー露光工程と、
該レーザー露光工程で発生した酸を触媒として、レーザーの露光部分を化学的に分解するベーキング工程と、
溶解抑止剤の作用により露光部と未露光部の溶解速度の差を大きくしながら前記ベーキング工程で分解した前記露光部分を除去しホールを形成するエッチング工程と、
を有するポジ型のレジストパターンの形成方法であって、
前記酸の発生した領域より小さい領域で分解反応が起こるように前記ベーキング工程においてベーキング温度及びベーキング時間を設定することを特徴とするレジストパターンの形成方法。
A chemically amplified resist layer containing a photoacid generator and a dissolution inhibitor in a base resin or containing a photoacid generator in a base resin into which a dissolution inhibitor group has been introduced is exposed with a laser, and the chemical amplification type A laser exposure process for generating an acid by a chemical reaction of a photoacid generator in the resist layer;
A baking step of chemically decomposing the exposed portion of the laser using the acid generated in the laser exposure step as a catalyst;
An etching step of removing the exposed portion decomposed in the baking step to form a hole while increasing the difference in dissolution rate between the exposed portion and the unexposed portion by the action of the dissolution inhibitor;
A method for forming a positive resist pattern having
A resist pattern forming method, wherein a baking temperature and a baking time are set in the baking step so that a decomposition reaction occurs in a region smaller than the region where the acid is generated.
前記レーザーの露光量分布がガウス分布又はガウス分布に近似した分布とされ、
前記露光量分布の中間値(最大露光量より小さい値)の露光量によって発生する酸の量以上で前記化学増幅型レジスト層の分解反応が起こるようにベーキング温度及びベーキング時間を設定することを特徴とする請求項1に記載のレジストパターンの形成方法。
The exposure dose distribution of the laser is a Gaussian distribution or a distribution approximating a Gaussian distribution,
Baking temperature and baking time are set so that decomposition reaction of the chemically amplified resist layer occurs at an amount of acid generated by an exposure amount of an intermediate value (a value smaller than the maximum exposure amount) of the exposure amount distribution. The method for forming a resist pattern according to claim 1.
ベース樹脂中に光酸発生剤と架橋剤とを含むか、或いは架橋基が導入されたベース樹脂中に光酸発生剤を含む化学増幅型レジスト層をレーザーで露光し、該化学増幅型レジスト層に光酸発生剤の化学反応により酸を発生させるレーザー露光工程と、
該レーザー露光工程で発生した酸を触媒として、レーザーの露光部分を化学的に前記架橋剤の作用により架橋するベーキング工程と、
該ベーキング工程で架橋した前記露光部分以外を除去し突起を形成するエッチング工程と、
を有するネガ型のレジストパターンの形成方法であって、
前記酸の発生した領域より小さい領域で架橋反応が起こるように前記ベーキング工程においてベーキング温度及びベーキング時間を設定することを特徴とするレジストパターンの形成方法。
A chemically amplified resist layer containing a photoacid generator and a crosslinking agent in a base resin, or a chemically amplified resist layer containing a photoacid generator in a base resin into which a crosslinking group has been introduced is exposed with a laser, and the chemically amplified resist layer A laser exposure process for generating an acid by a chemical reaction of a photoacid generator,
A baking step of chemically crosslinking the exposed portion of the laser by the action of the crosslinking agent using the acid generated in the laser exposure step as a catalyst;
Etching process to remove protrusions other than the exposed part crosslinked in the baking process, and to form protrusions;
A negative resist pattern forming method comprising:
A method for forming a resist pattern, wherein a baking temperature and a baking time are set in the baking step so that a crosslinking reaction occurs in a region smaller than the region where the acid is generated.
前記レーザーの露光量分布がガウス分布又はガウス分布に近似した分布とされ、
前記露光量分布の中間値(最大露光量より小さい値)の露光量によって発生する酸の量以上で前記化学増幅型レジスト層の架橋反応が起こるようにベーキング温度及びベーキング時間を設定することを特徴とする請求項3に記載のレジストパターンの形成方法。
The exposure dose distribution of the laser is a Gaussian distribution or a distribution approximating a Gaussian distribution,
Baking temperature and baking time are set so that a cross-linking reaction of the chemically amplified resist layer occurs at an amount of acid generated by an exposure amount that is an intermediate value (a value smaller than the maximum exposure amount) of the exposure amount distribution. The method for forming a resist pattern according to claim 3.
前記中間値は、最大露光量の40%以上80%以下の値であることを特徴とする請求項2又は請求項4に記載のレジストパターンの形成方法。
5. The method for forming a resist pattern according to claim 2, wherein the intermediate value is a value that is not less than 40% and not more than 80% of a maximum exposure amount.
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