JP2009020962A - 微細パターンの形成方法及びスタンパ - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、簡便な方法で微細パターンを形成する技術を提供するものである。
【解決手段】本発明は、基板上にヒート型のレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜の微細パターンを形成する領域にエネルギーを印加する工程と、その後、前記レジスト膜を現像する工程と、を有する微細パターン形成方法であって、前記レジスト膜を構成する材料が、化学量論組成から微量に酸素が欠損した組成の金属酸化物であり、前記レジスト膜に印加されるエネルギーが圧力であり、前記レジスト膜をアルカリ性の現像液を用いて現像することを特徴とする微細パターンの形成方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、微細パターンの形成方法及びスタンパに関する。
基板上にパターンを形成する、あるいは基板上に形成されたパターンを他の基板に転写することで、同一パターンが形成された基板を複数形成することが、半導体や光記録媒体の製造で行われている。
基板上にパターンを形成する方法として、フォトリソグラフィー法と称される、光と反応するフォトレジストを用い、マスクに形成されたパターンを基板に転写する方法が半導体の製造等で一般的に行われている。
これに対し、光記録媒体の製造では、フォトリソグラフィー法を用い第１の型を形成した後、第１の型に鍍金を行い、射出成形する際の金型となるスタンパを形成することが一般的に行われている。
光記録媒体の製造では、近年のパターンの微細化に伴い、フォトレジストに変えて、ヒート型のレジストと呼ばれる、化学量論組成から微量に酸素が欠損した組成の金属酸化物をレジストとして用いることが特許文献１に開示されている。
これに対し、フォトレジストを用い、形成された基板を金型として用い、基板上に形成したフォトレジスト上に、金型のパターンを転写するナノインプラント法が特許文献２に開示されている。
特開２００５−２０３０５２号公報 特開２００７−７２３７４号公報
従来のパターンの製造方法では、フォトリソグラフィー法を用いる場合、
１．マスク、露光装置、及び、ドライエッチング装置等が必要となる。
２．ヒート型のレジストを用いる場合でも、露光装置が必要である。
ナノプリント法を用いる場合でも、金型となるパターンが形成された基板は、フォトリソグラフィー法を用いて製造する必要がある。ナノインプリント法では、基板に転写されるパターンは、フォトレジストに転写され、パターンが転写されたフォトレジストをマスクとしてドライエッチング法を用いてパターンを基板上に転写する必要があった。
微細パターンをより簡便な方法で形成する技術が望まれている。
本発明は、上記課題を解決するための微細パターンの製造方法で、基板上にヒート型のレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜の微細パターンを形成する領域にエネルギーを印加する工程と、その後、前記レジスト膜を現像する工程と、を有する微細パターン形成方法であって、前記レジスト膜に印加されるエネルギーが圧力であり、前記レジスト膜をアルカリ性の現像液を用いて現像することを特徴とする微細パターンの形成方法であり、更に、該微細パターンの形成方法を用いて形成された、微細パターンを有することを特徴とするスタンパである。
本発明の微細パターンの製造方法は、レジストに圧力を印加し、現像を行うことでパターンが形成できるので、ドライエッチング工程を採用することなく、簡便な装置を用いて製造することができる。
本発明者は、化学量論組成から微量に酸素が欠損した組成の金属酸化物（以下、不完全金属酸化物と略す）が、表面に加えられた圧力によりアルカリ性の溶液に対するエッチング速度が変化することを知見し本発明に至った。
本発明は、基板上に不完全酸化物膜の所望のパターンを形成する領域にエネルギーを印加する工程と、その後、レジスト膜を現像する工程と、を有する微細パターン形成方法であって、レジスト膜に印加されるエネルギーが圧力であり、レジスト膜をアルカリ性の現像液を用いて現像することを特徴とする微細パターンの形成方法である。
不完全酸化物層を構成する金属は、タングステンあるいはモリブデンであることが好ましい。
レジストへの圧力の印加は、型に形成された微細パターンをレジスト膜の表面に押圧する、あるいは、レジスト膜の表面を探針で走査することで行うことができる。
更に、上述の方法を用いて、形成された、微細パターンを有する基板をスタンパとして用いることができる。
圧力は、基板上の信号パターンが形成される予定の位置に対して印加される。
エッチング速度は、圧力が印加された領域のエッチング速度が、圧力が印加されていない領域のエッチング速度よりも速い。
印加される圧力は、エッチング時間、形成される深さの程度により決定される。上限は特に限定されるものではないが、圧力を大きくすると、加圧装置規模が大きくなる。又、型あるいはレジスト膜等に損傷が起こる。
以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、実施例に限定されるものではなく、発明の技術思想内で種々のバリエーションを有するものであることは言うまでもない。
（実施例１）
本発明における微細パターンの形成方法の実施例１について、図１を用いて説明する。
図１（１）に示すように、スパッタリング法を用い不完全金属酸化物からなるパターン形成層０２が形成された基板０１を準備した。次に、所望のパターンが形成された型（モールド）０３を、パターンとパターン形成層０２とが対向するように配置した。基板０１はガラスを用い、型０３は、ガラス基板を用い、パターンは、フォトリソグラフィー法を用い、ガラス面にドライエッチング法を用いて形成した。
不完全金属酸化物としては、化学量論組成から微量に酸素が欠損した組成の酸化タングステンを用いた。Ｗを含んだターゲットを、流量１５ｓｃｃｍのＡｒガスと流量１６ｓｃｃｍのＯ2ガスの雰囲気中で、投入電力４００Ｗでスパッタリングすることで酸化タングステンを形成した。ＡｒガスとＯ2ガスの比率を変えることで組成を調整することができる。膜厚はスパッタリング時間で調整することができる。本実施例では、膜厚は２００ｎｍとした。
尚、上述の酸化タングステン及び下記の酸化モリブデンは特に明記しないがアモルファスである。
ここで、型には、５０μｍ／５０μｍのラインとスペースが形成されている。
次に、図１（２）に示すように、型０３のパターンが形成された面と対向する面に対し、１０分間、４ｋＮ／ｃｍ2の圧力を印加し、基板０１上に形成されたパターン形成層０２に圧力を加えた。型には、５０μｍ／５０μｍのラインとスペーが形成されているので、パターン形成層０２の型のパターンが接触する領域に印加される圧力は、８ｋＮ／ｃｍ2となる。
その後、図１（３）に示すように、型０３を取り除いた。
図１（４）に示すように、基板０１およびパターン形成層０２を、アルカリ現像することで、型０３に対応する凹凸パターンを得た。本実施例では、現像液として０．５％のＴｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ（以下、ＴＭＡＨと略す）水溶液を用い、塗布量は０．２５リットル／分とした。この後、純水でリンスを行い（図示しない）、乾燥させた。型に対応する凹凸パターンとして、ピッチ１００μｍのライン＆スペースが形成された。このように、作製した構造体をＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：原子間力顕微鏡）で溝深さを測定したところ、溝深さは正確に２０ｎｍに制御されていることが分かった。
基板０１や型０２の材料としては、石英ガラス、シリコンウェハー等、面精度及び表面性が良いものであれば使用することができる。
（実施例２）
実施例２では、パターン形成層０２の材料と圧力が異なる点を除き実施例１と同様の方法でパターンを形成した。
パターン形成層０２としては化学量論組成から微量に酸素が欠損した組成の酸化モリブデンを形成した。形成方法は、実施例１と同様に、Ｍｏを含んだターゲットを、ＡｒガスとＯ2ガスの雰囲気中でスパッタリングすることで酸化モリブデンを形成することができ、ＡｒガスとＯ2ガスの比率を変えることで組成を調整することができる。膜厚はスパッタリング時間で調整することができる。本実施例では、膜厚は１００ｎｍとし、１０分間、１．５ｋＮ／ｃｍ2の圧力を印加した。現像時間は２０分とした。型には、５０μｍ／５０μｍのラインとスペーが形成されているので、パターン形成層０２の型のパターンが接触する領域に印加される圧力は、１０ｋＮ／ｃｍ2となる。
尚、現像は、実施例と同一条件で行った。
溝深さは正確に１０ｎｍに制御されていることが分かった。
（実施例３）
実施例３の微細パターンの形成方法を、図２を用いて説明する。
実施例１と同様に、パターン形成層としてタングステン酸化物をガラス基板に形成した。図２（１）に示すように、基板０１上のパターン形成層０２とプローブ（探針）０４とを対向させる。
次に、図２（２）に示すように、上記基板０１上に形成されたパターン形成層０２に対し、プローブ０４を押し付けて、５０μｍ／５０μｍのラインとスペーが形成されるように走査した。走査速度は１ｍ／ｓとし、圧力は、８ｋＮ／ｃｍ2とした。
図２（３）に示すように、実施例１と同様に、基板０１およびパターン形成層０２を、アルカリ現像することで、プローブ０４で走査したパターンに対応する凹凸パターンを得た。本実施例では、現像液としてＴＭＡＨ０．５％を用い、塗布量は０．２５リットル／分とした。この後、純水でリンスを行い（図示しない）、乾燥させた。このように、作製した構造体をＡＦＭで溝深さを測定したところ、溝深さは正確に２０ｎｍに制御されていることが分かった。
基板０１やプローブ０４の材料としては、石英ガラス、シリコン等、機械的強度および磨耗耐性のあるものであれば使用することができる。また、基材をガラス等機械的強度の強いものとして、表面に磨耗耐性を持った皮膜を形成しても良い。
（実施例４）
実施例４は、実施例２と同じパターン形成層０２を持った基板に、実施例３で説明した、方法で実施例３と同じパターンを形成した。
尚、プローブ０４の圧力は、１０ｋＮ／ｃｍ2とした。
現像時間は２０分とし、溝深さは正確に１０ｎｍに制御されていることが分かった。
本発明の凹凸パターン形成方法の第１の実施例を説明するための図。 本発明の凹凸パターン形成方法の第２の実施例を説明するための図。
符号の説明
０１ 基板
０２ パターン形成層
０３ 型（モールド）
０４ プローブ（探針）

Claims (5)

  1. 基板上にヒート型のレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜の微細パターンを形成する領域にエネルギーを印加する工程と、その後、前記レジスト膜を現像する工程と、を有する微細パターン形成方法であって、
    前記レジスト膜を構成する材料が、化学量論組成から微量に酸素が欠損した組成の金属酸化物であり、
    前記レジスト膜に印加されるエネルギーが圧力であり、
    前記レジスト膜をアルカリ性の現像液を用いて現像することを特徴とする微細パターンの形成方法。
  2. 前記金属酸化物の金属が、タングステン、あるいは、モリブデンであることを特徴とする請求項１に記載の微細パターンの形成方法。
  3. 前記圧力の印加が、型に形成された微細パターンを前記レジスト膜の表面に押圧することを特徴とする請求項１に記載の微細パターンの形成方法。
  4. 前記圧力の印加が、前記レジスト膜の表面を探針で走査することを特徴とする請求項１に記載の微細パターンの形成方法。
  5. 請求項１に記載の微細パターンの形成方法を用いて形成された、微細パターンを有することを特徴とするスタンパ。
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