JP2006525540A - フォトリソグラフィプロセス方法、スタンパ、該スタンパの使用及び光データ記憶媒体 - Google Patents

Abstract

フォトリソグラフィプロセスが説明される。このプロセスは、フォトレジスト層（２）を基板（１）に塗付するステップと、フォトレジスト層（２）を適切な波長をもつ放射線源に局所的に露光させるステップと、適切な液性現像剤組成物を基板（１）に供給するステップと、フォトレジスト層（２）の露光領域又は非露光領域を現像剤組成物で溶解させるステップと、フォトレジスト層（２）をリンスし乾燥させ、それにより上記の溶解ステップを中断させるステップと、を含む。基板（１）はフォトレジスト層（２）と接触する金属表面（１ｃ）をもち、フォトレジスト層（２）は厚さｄｒ＜１００ｎｍをもつ。７０度以上の比較的高いフォトレジスト壁のスティープネスが達成される。このプロセスは、該プロセスで製作されたスタンパ（３）を用いることによって、高密度光データ記憶媒体を製作するために使用され得る。

Description

本発明は、
−実質的に均一な厚さをもつフォトレジスト層を、基板に塗付するステップと、
−このフォトレジスト層を、適切な波長をもつ放射線源に局所的に露光させるステップと、
−適切な液性現像剤組成物を基板に供給するステップと、
−フォトレジスト層の露光領域又は非露光領域を、この現像剤組成物で溶解するステップと、
−フォトレジスト層をリンスし乾燥させ、それにより上記の溶解ステップを中断させるステップと、
を含むフォトリソグラフィプロセス（photolithographic process）に関する。

本発明は、更に、上記のプロセスを使用して製作されるスタンパに関する。

本発明は、更に、光データ記憶媒体を製造するために上記のスタンパを使用することに関する。

本発明は、更に、上記のスタンパを使用して製造される光データ記憶媒体に関する。

通常のフォトレジスト層、例えば、ポジ型ノボラック樹脂ベースのフォトレジストは、フォトリソグラフィプロセスに広く使用されている。スピンコーティングは、フォトレジスト層を基板に塗付するために一般に使用される技法である。例えば、１００ｎｍの厚さを下回る非常に薄いフォトレジスト層が必要とされる場合、許容可能な範囲内にスピンコーティング時の回転速度を保つために、フォトレジストラッカーが溶媒で希釈されることが多い。

薄いフォトレジスト層が直面する欠点は、コントラスト及びこれにより製作されるべき構造体の壁のスティープネス（steepness，急峻さ）が、フォトレジスト層の厚さの減少とともに明らかに低下することである。この影響の正確な原因は分かっていないけれども、フォトレジスト層と基板との化学的相互作用、又はフォトレジスト層と基板との間の接着力を改善するために使用されるプライマ層とフォトレジスト層との化学的相互作用が、コントラストの劣化に対する最も確からしい説明である。この傾向は、とりわけ、高解像度フォトリトグラフィが、通常、フォトレジスト層の厚さの減少を必要とするので好ましくない。

この一例は、高密度光記憶媒体、例えば、ディスクの遠紫外線（deep-ＵＶ）マスタリングに見られる。製作されるべき光ディスクの密度が高くなるのにつれて、フォトレジスト層はより薄くなる。この薄いフォトレジスト層、即ち、厚さ＜１００ｎｍ（ナノメートル）のフォトレジスト層が、高解像度の光リソグラフィ技法のフォーカスの浅い深さだけでなく、その技法自体を適用することによっても要求される。製作されるべきスタンパは、高い壁のスティープネスを備えた深くない構造体を必要とする。

ブルーレイディスク（ＢＤ）生成（１２ｃｍディスク上の２５ＧＢ（ギガバイト））のリードオンリー（ＲＯＭ）バージョンの光ディスクマスタリングのために、８０ｎｍ以下の厚さをもつフォトレジスト層が使用される。本出願における標準の基板は、薄いフォトレジスト層でコーティングされたガラスディスクである。これらの薄いノボラックフォトレジスト層に製作された構造体の壁のスティープネスは、実際には６０度を下回ることが分かっている。結果として、光ディスクに必要とされる最も高い空間周波数は、十分な振幅及び正確さで複製されることも実現されることもできない。光ディスクの読み出し段階では、このことは、最も高い周波数において不十分な振幅をもつ信号につながり、許容できないジッタにもつながる。それゆえ、本出願においては、十分なプロセスマージンをもつ高密度光ディスクのマスタリングを実現するために、より高い壁のスティープネスが重要である。

冒頭段落に既述されたタイプのプロセスは、米国特許第６２００７３６号明細書から知られている。

米国特許第６２００７３６号明細書は、半導体産業の透過型レチクルを製作するために使用されるＥビームリソグラフィックツールに用いられる特定の現像液と、（中断）現像方法とに関する。この米国特許明細書の目的は、比較的厚いフォトレジストにおいて急峻な構造を製作することにある。これは、特定の中断現像方法によって達成される。

この方法では、クロム（Ｃｒ）金属層がフォトレジストの下に存在し、該フォトレジストはこのレチクル製作プロセスにおいて構築されなければならない。このフォトレジストは、４００ｎｍの比較的厚いフォトレジストである。なぜならば、このフォトレジストは、例えばドライエッチング中、下にある金属層を保護するからである。ＲＯＭディスクの光ディスクマスタリングの場合、いかなる金属層も構築される必要はないので、このフォトレジスト層は「直接的に」基板に塗付される。非常に薄い接着促進層が、フォトレジストと基板との間に存在してもよい。この米国出願で使用される全てのことは、現像後のフォトレジストのトポグラフィ（topography,構造的特徴）であり、これが複製技法によってスタンパに伝えられる。

本発明の目的は、比較的薄いフォトレジストの厚さの場合に、改善されたフォトレジストの壁のスティープネスをもつ、冒頭段落に説明された種類のプロセスを提供することにある。

本発明によれば、この目的は、冒頭段落に記載されたプロセスであって、基板がフォトレジスト層と接触する金属表面を備え、フォトレジスト層が厚さｄｒ＜１００ｎｍをもつことを更に特徴とするプロセスにより達成される。

驚くべきことに、本出願人は、１００ｎｍを下回る比較的薄いフォトレジスト層の下に金属表面を使用することによって、高いフォトレジスト壁のスティープネスが達成されることを発見した。基板全体が金属でできていてもよい。高いフォトレジスト壁のスティープネスは、フォトレジスト部と、非フォトレジスト部との間のコントラストを改善する。熱、光及び化学的な影響の組み合わせによって、改善された壁のスティープネスの効果をもたらすものと思われる。

ある実施形態では、基板が、約１０ｎｍを上回る厚さｄｍをもつ金属表面層と、他の基板材料と、を有する。８０ｎｍ厚さのフォトレジスト層に製作された構造体、例えばピットの壁のスティープネスは、中間層としてこの薄い金属層を加えることによって、５０度を下回る値から６５度を上回る値に増大する。この金属表面が、化学元素のニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）又は金（Ａｕ）を含有することが好ましい。これらの金属は、例えば、スパッタリング技法又は蒸着技法によって比較的容易に堆積される。このフォトレジスト層の厚さは、８０ｎｍを下回ってもよい。フォトレジストは、好ましくは、ノボラック樹脂ベースのフォトレジストである。

ある好ましい実施形態において、基板は、高密度光データ記憶媒体を製作するためのマスタ基板である。本発明のプラス効果は、ノボラック樹脂ベースのフォトレジストを使用する、高密度光データ記憶媒体のマスタリングの場合に適用可能である。新たなＢＤフォーマットについては、ＵＶマスタリングが使用される。マスタ基板上のフォトレジストは、高品質及び高開口数（ＮＡ）回折制限されたＵＶ透明対物レンズを用いて、基板にＵＶレーザビームをフォーカスすることによってＵＶ領域の波長で局所的に露光される。高いＮＡを達成するために、この対物レンズは、液浸対物レンズ（liquid immersion objective）であってもよい。

このようなマスタ基板から、光データ記憶媒体を製造するためのスタンパが製造され得る。これは、通常、例えば、当該分野では知られている電気めっきプロセスで、マスタ基板のパターン形成された表面のネガ型金属（ニッケルスタンパ）コピーを製作することによって行われる。特に、高密度光データ記憶媒体を製造するために、このようなスタンパを使用することは有利である。なぜならば、高密度光データ記憶媒体が、通常、比較的浅いピットを必要とするからである。最適なピットの深さは、上記媒体を読み出すのに使用される放射線の波長に直接関係する。高密度光データ記憶媒体の場合、この波長は、例えば、４０５ｎｍ（ＢＤフォーマット）である。ＢＤについては、ピットの深さは８０ｎｍ以下である。将来のＵＶ光ディスク媒体のためには、より一層浅いピットの深さ、例えば５０ｎｍ以下が必要とされる。

高密度光データ記憶媒体は、上記のスタンパを使用することによって、射出成形プロセスで製作されてもよい。このような射出成形プロセスは、当該分野でよく知られている。

本発明は、添付の図面を参照して更に詳細に説明される。

図１では、フォトリソグラフィプロセスに用いられる基板の概略的な断面図が示される。このプロセスは、以下のステップを含む。実質的に均一の厚さをもつポジ型ノボラック樹脂ベースのフォトレジスト層（Shipley Ultra i123）２が、基板１に塗付されている。フォトレジスト層２は、適切な波長をもつ放射線源に局所的に露光される。適切な液性現像剤組成物が基板１に供給され、フォトレジスト層２の露光領域を溶解する。このフォトレジスト層は、リンスされ乾燥され、それにより、この溶解ステップを中断させる。この基板１は、厚さｄｍ＝１０ｎｍをもつニッケル（Ｎｉ）の金属表面層１ｂと、ガラス製の他の基板材料１ａと、を有している。フォトレジスト層２は、厚さｄｒ＝８０ｎｍをもつ。

この基板１は、高密度光媒体を製作するためのマスタ基板である。スタンパ３は、当該分野でよく知られている電気めっきプロセスでマスタ基板を使用することによって製造されてもよい。他のスタンパ製作プロセスは、２つの複製（２Ｐ replication）と、当該分野で知られる他の樹脂ベースの技法と、を含んでもよい。スタンパ３の表面は、パターン形成されたマスタ基板のネガ型コピーである。スタンパ３は、射出成形プロセスの光データ記憶媒体の製作用に使用される。

図２及び図３は、それぞれ、フォトリソグラフィプロセスの完了後のフォトレジスト表面と、フォトレジストの下の金属表面がない場合の、即ち本発明によらない場合の、同じ８０ｎｍの厚さをもつノボラックフォトレジストを用いて得られるスタンパ３の表面との、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により行われた走査を示す。これらのピットの壁のスティープネスαは、両方の場合において５０度を下回る。即ち、フォトレジストについては、α_ｒ＝４１°〜４５°であり、スタンパについては、α_ｓ＝４４°〜４７°である。α_ｒ及びα_ｓの定義については図１を参照されたい。

図４は、同じフォトレジスト層が、厚さｄｍ＝１０ｎｍをもつニッケルでできている金属表面層１ｂと、ガラス製の他の基板材料と、を有する基板の上部に塗付される場合の、フォトリソグラフィプロセス完了後のフォトレジスト表面のＡＦＭ走査を示す。

図５は、スタンパの表面のＡＦＭ走査を示す。このスタンパは、同じタイプの現像されたフォトレジストの下に厚さｄｍ＝１０ｎｍをもつクロムでできている金属表面層１ｂを有するマスタ基板の表面から製作された。他の基板材料１ａはガラス製である。

図４及び図５の両方において、各ピットの壁のスティープネスは、両方の場合とも、７０度に近いか７０度を上回る。即ち、フォトレジストについては、α_ｒ＝７０°〜７４°であり、スタンパについては、α_ｓ＝６５°〜６８°である。これらの測定された壁のスティープネスは、ＡＦＭチップ（tip，先端部）のスティープネスに等しい。従って、実際の壁のスティープネスは、より一層高くなり得る。

図４及び図５では、本発明のプラス効果が、ポジ型ノボラック樹脂ベースのフォトレジストを使用する高密度光データ記憶媒体のマスタリングの場合に対して実証されている。このやり方で実現されるピットの一層高い壁のスティープネスにより、更に、著しく改善されたジッタ値と共に、最も高い周波数（最も短いピット）に対して改善された信号振幅がもたらされる。

上記に説明された複数の効果が、種々の金属層について確認された。１０〜１００ｎｍの厚さをもつスパッタリングされたニッケル（Ｎｉ）層と、約１０ｎｍの厚さをもつ真空蒸着されたクロム（Ｃｒ）及び金（Ａｕ）層と、が検査された。壁のスティープネスに関しても同様の改善が、全ての場合において見出された。

ほとんどの実験は、Shipley：Ultra il123のi-lineフォトレジストにより実施された。テストされた第２のノボラックフォトレジストについても、全く同じ振る舞いが見出された。

それゆえ、ノボラック樹脂ベースのフォトレジストを使用する本発明の適用範囲の有望な分野は、高密度光ディスク、例えば、ブルーレイディスク（ＢＤ）及びスモールフォームファクタ光ディスク（ＳＦＦＯ：Small Form Factor Optical disk）の光マスタリングである。このタイプのフォトレジストは、他のフォトリソグラフィ用途にも使用され、その適用分野は、単に光ディスクマスタリングのみに限らず、比較的薄いフォトレジスト層の厚さにおいて急なスティープネスをもつフォトレジストの壁が必要とされるいかなる分野にも当てはまる。

しかし、多くの適用例において、フォトレジストの下の層の選択は自由ではない。このことが、光ディスクマスタリングの場合との違いである。光ディスクマスタリングでは、続いて生じる製品、即ち、スタンパが複製技法によって製作される。これにより、基板材料又はフォトレジストの下の中間層の選択に関してほぼ完全な自由度を与えられる。

上述された実施形態が、本発明を限定するというよりむしろ例証するものであり、当業者であれば、添付された請求項の範囲から逸脱することなく、多くの代替の実施形態を考案することが可能であることに留意されたい。各請求項において、括弧内に置かれたいかなる参照符号も、請求項の範囲を制限するものとして解釈されてはならない。動詞「有する（comprising, comprise又はcomprises）」の使用は、請求項に列記されたもの以外の他の構成要素又はステップの存在を除外するものではない。構成要素に先行する冠詞「a」又は「an」の使用は、このような構成要素が複数存在することを除外するものではない。或る方策が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの方策の組み合わせが有利に使用されることはできないということを示すものではない。

本発明によれば、フォトリソグラフィプロセスが説明される。このプロセスは、フォトレジスト層を基板に塗付するステップと、フォトレジスト層を適切な波長をもつ放射線源に局所的に露光させるステップと、適切な液性現像剤組成物を基板に供給するステップと、フォトレジスト層の露光領域又は非露光領域を現像剤組成物で溶解させるステップと、フォトレジスト層をリンスし乾燥させ、それにより上記の溶解ステップを中断させるステップと、を含む。基板はフォトレジスト層と接触する金属表面をもち、フォトレジスト層は厚さｄｒ＜１００ｎｍをもつ。７０度以上の比較的高いフォトレジスト壁のスティープネスが達成される。このプロセスは、該プロセスで作製されたスタンパを用いることによって、高密度光データ記憶媒体を製作するために使用され得る。

本発明によるプロセスに使用されるポジ型フォトレジスト層を含む基板と、この基板のパターン形成された表面のネガ型コピーであるスタンパと、を示す概略的な断面図である。 現像されたポジ型フォトレジストを含むガラス製の基板、即ち本発明によらない基板の表面にわたって、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により行われた線形走査を示す図である。 図２のフォトレジストを含む基板のパターン形成された表面を用いて製作されたスタンパの表面にわたって、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により行われた線形走査を示す図である。 現像されたポジ型フォトレジストと、このフォトレジストと基板との間にある１０ｎｍのニッケル（Ｎｉ）層と、を含む基板、即ち本発明による基板の表面にわたって、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により行われた線形走査を示す図である。 現像されたポジ型フォトレジストと、このフォトレジストと基板との間にある１０ｎｍのクロム（Ｃｒ）層と、を含む基板、即ち本発明による基板のパターン形成された表面を用いて製作されたスタンパの表面にわたって、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により行われた線形走査を示す図である。

Claims (8)

1. 実質的に均一の厚さをもつフォトレジスト層を、基板に塗付するステップと、
   前記フォトレジスト層を、適切な波長をもつ放射線源に局所的に露光させるステップと、
   適切な液性現像剤組成物を、前記基板に供給するステップと、
   前記フォトレジスト層の露光領域又は非露光領域を、前記現像剤組成物で溶解するステップと、
   前記フォトレジスト層をリンスし乾燥させ、それにより前記溶解ステップを中断するステップと、
   を含むフォトリソグラフィプロセス方法であって、
   前記基板が前記フォトレジスト層と接触する金属表面を備え、前記フォトレジスト層が厚さｄｒ＜１００ｎｍをもつフォトリソグラフィプロセス方法。
2. 前記基板が、約１０ｎｍを上回る厚さをもつ金属表面層と、他の基板材料と、を有する、請求項１に記載のフォトリソグラフィプロセス方法。
3. 前記金属表面が、化学元素のニッケル、クロム又は金を含有する、請求項１又は２に記載のフォトリソグラフィプロセス方法。
4. 前記フォトレジストが、ポジ型ノボラック樹脂ベースのフォトレジストである、請求項１、２又は３の何れか一項に記載のフォトリソグラフィプロセス方法。
5. 前記基板が、高密度光媒体を製作するためのマスタ基板である、請求項１乃至４の何れか一項に記載のフォトリソグラフィプロセス方法。
6. 請求項５に記載の方法において使用される前記マスタ基板を使用することによって製造される、光データ記憶媒体を製作するためのスタンパ。
7. 高密度光データ記憶媒体を製造するための、請求項６に記載のスタンパの使用。
8. 請求項６に記載のスタンパを使用することによって、射出成形プロセスにおいて製作される光データ記憶媒体。

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