JP2010240786A - Workpiece machining method - Google Patents

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Yoshihisa Usami
由久 宇佐美
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a workpiece machining method capable of simply forming high-precision fine holes, being excellent in machinability in the depth direction and having a high aspect ratio, in a workpiece formed with a heat-mode resist layer. <P>SOLUTION: The workpiece machining method includes at least: a heating step for heating a heat-mode resist layer formed on a substrate; and a fine-hole forming step for forming fine holes by irradiating the heat-mode resist layer in a heated state with a laser beam. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、ヒートモードレジスト材料が形成された被加工物に対し、アスペクト比の高い微細穴を形成する被加工物の加工方法に関する。   The present invention relates to a processing method for a workpiece in which fine holes having a high aspect ratio are formed in a workpiece on which a heat mode resist material is formed.

従来より、ヒートモードレジスト材料が形成された被加工物にレーザ光を照射して、微細加工を行う技術が知られている。
例えば、熱反応型基材からなる加工対象物にレーザ光を照射し、該加工対象物の表面に所定の超微細パターンを形成するレーザ加工方法において、前記加工対象物を回転手段により回転させる回転ステップと、前記回転手段により回転される前記加工対象物の回転面に向けて照射される前記レーザ光を、前記加工対象物の前記レーザ光が照射される位置における回転方向と前記レーザ光の照射方向に対して略垂直な方向に相対的に直線移動させる移動ステップと、前記加工対象物に向けて照射手段により前記レーザ光を出射する照射ステップと、前記照射手段からの前記レーザ光を、対物レンズを含む光学手段により前記加工対照物の表面に集光してビームスポットを形成する形成ステップと、前記加工対象物に照射された前記ビームスポットの表面からの反射光を光検出手段により検出する光検出ステップと、前記レーザ光の光強度をレーザ駆動手段により直接変調するレーザ駆動ステップと、前記光学手段により集光された前記ビームスポットの光強度分布を、調整手段により調整する調整ステップとを有し、前記調整手段により調整された光強度分布のビームスポットにより、前記加工対象物に前記ビームスポットの径以下の所定の超微細パターンを有するナノ構造物を作製するレーザ加工方法が提案されている(特許文献1参照)。
しかしながら、この場合、材料深部へ熱が届きにくく、浅い形状の穴や溝となってしまい、結果、高いアスペクト比が得られにくいという問題がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for performing fine processing by irradiating a workpiece on which a heat mode resist material is formed with laser light is known.
For example, in a laser processing method for irradiating a processing target made of a heat-reactive substrate with a laser beam and forming a predetermined ultrafine pattern on the surface of the processing target, rotation by rotating the processing target by a rotating means Step, and the laser beam irradiated toward the rotation surface of the workpiece to be rotated by the rotating means, the rotation direction of the workpiece to be irradiated with the laser beam and the irradiation of the laser beam. A moving step for linearly moving in a direction substantially perpendicular to the direction, an irradiating step for emitting the laser light by the irradiating means toward the workpiece, and the laser light from the irradiating means for the objective Forming a beam spot by condensing on the surface of the object to be processed by optical means including a lens, and the beam spot irradiated on the object to be processed. A light detection step of detecting reflected light from the surface of the laser beam by a light detection means, a laser drive step of directly modulating the light intensity of the laser light by a laser drive means, and the light of the beam spot condensed by the optical means An adjustment step of adjusting the intensity distribution by the adjusting means, and the processing object has a predetermined ultrafine pattern not more than the diameter of the beam spot by the beam spot of the light intensity distribution adjusted by the adjusting means. A laser processing method for producing a nanostructure has been proposed (see Patent Document 1).
However, in this case, heat hardly reaches the deep part of the material, resulting in a shallow hole or groove, resulting in a problem that a high aspect ratio is difficult to obtain.

また、発光体を有する発光素子の製造方法として、発光面にヒートモードの形状変化が可能な記録材料層を形成し、前記記録材料層に、集光した光を照射することで、前記発光体が発する光の中心波長の0.01〜100倍のピッチで複数の凹部を形成する方法が提案されている(特許文献2参照)。
この方法によると、現像することなく、レジスト描画のみで凹凸形成可能な加工方法において、高い解像度で微細加工が可能となる。
Further, as a method for manufacturing a light emitting element having a light emitter, a recording material layer capable of changing the shape of a heat mode is formed on a light emitting surface, and the recording material layer is irradiated with condensed light, whereby the light emitter Has proposed a method of forming a plurality of recesses at a pitch of 0.01 to 100 times the center wavelength of the light emitted from (see Patent Document 2).
According to this method, fine processing can be performed with high resolution in a processing method capable of forming irregularities by only resist drawing without development.

ところで、近年、ナノ構造物の実用化及び様々な技術分野における応用化に向けて、微細加工技術の開発が求められており、特に、高精細な微細加工技術としては、レジスト層において幅方向の加工性ばかりでなく、深さ方向の加工性が良好で、高アスペクト比の微細穴が得られることが重要とされている。
しかしながら、前記従来の方法においては、微細穴の幅を狭く形成することができるものの、深さが充分でなく、高アスペクト比の微細穴を形成することは、困難であった。
By the way, in recent years, development of microfabrication technology has been demanded for practical application of nanostructures and application in various technical fields. Particularly, as a high-definition microfabrication technology, in the resist layer, It is important that not only the workability but also the workability in the depth direction is good and a fine hole with a high aspect ratio is obtained.
However, in the conventional method, although the width of the fine hole can be narrowed, the depth is not sufficient, and it is difficult to form the fine hole with a high aspect ratio.

特開2007−216263号公報JP 2007-216263 A 特開2008−252056号公報JP 2008-252056 A

本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、簡便で、ヒートモードレジスト層が形成された被加工物に対して、深さ方向の加工性が良好で、アスペクト比が高く、高精細な微細穴を形成可能な被加工物の加工方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve the above-described problems and achieve the following objects. That is, the present invention is simple and has a good workability in the depth direction, a high aspect ratio, and a high-definition fine hole can be formed on a workpiece on which a heat mode resist layer is formed. It aims at providing the processing method of a thing.

前記課題を解決するため、本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、以下の知見を得た。
即ち、加熱した状態のヒートモードレジスト層に対して、微細穴の形成加工を行うと、微細穴の開口径が拡がってしまうことが予想されたが、開口径が拡がることなく、深く加工でき、高アスペクト比の微細穴が得られるとの結果が得られた。この結果は、ヒートモードレジスト層に対する加熱プロセスを加えた簡便な方法のみによって従来困難とされた高アスペクト比の微細穴が得られることを意味する。
このような結果が得られた理由は、定かではないが、穴の底部の温度が高まり、深いところにも加工ができるようになったことと、穴周辺部の温度が高く、ここへガス・微粒子・飛散物などの噴出物が再付着しやすくなったこととが、アスペクト比が高められた理由と推定される。
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor obtained the following knowledge as a result of intensive studies.
In other words, it was expected that when the microhole formation process was performed on the heat mode resist layer in a heated state, the opening diameter of the microhole was expected to expand, but the opening diameter could not be expanded, and it could be processed deeply. The result that a fine hole with a high aspect ratio was obtained was obtained. This result means that a fine hole having a high aspect ratio, which has been conventionally difficult, can be obtained only by a simple method including a heating process for the heat mode resist layer.
The reason why such a result was obtained is not clear, but the temperature at the bottom of the hole has increased and it has become possible to process deeper, and the temperature at the periphery of the hole has increased. It is presumed that the reason why the aspect ratio was increased is that the ejected matter such as fine particles and scattered matter easily reattached.

本発明は、前記知見に基づくものであり、前記課題を解決するための手段としては以下の通りである。即ち、
<1> 少なくとも、基板上に形成されたヒートモードレジスト層を加熱する加熱工程と、前記加熱された状態の前記ヒートモードレジスト層に対してレーザ光を照射して微細穴を形成する微細穴形成工程と、を含むことを特徴とする被加工物の加工方法である。
<2> 加熱が、温度センサで検出される基板の表面温度に基づきフィードバック制御されて行われる前記<1>に記載の被加工物の加工方法である。
<3> ヒートモードレジスト層の最表面からの深さをX(nm)とし、該最表面における幅をY(nm)としたとき、形成される微細穴のアスペクト比、X/Yが、0.28〜10である前記<1>から<2>のいずれかに記載の被加工物の加工方法である。
<4> 照射されるレーザ光のレーザパワーが、1mW〜1Wである前記<1>から<3>のいずれかに記載の被加工物の加工方法である。
<5> レーザ光を照射する際の基板の表面温度が、50℃〜500℃である前記<1>から<4>のいずれかに記載の被加工物の加工方法である。
<6> 加熱が、基板に非接触で加熱する非接触加熱手段を用いて行われる前記<1>から<5>のいずれかに記載の被加工物の加工方法である。
The present invention is based on the above knowledge, and means for solving the above problems are as follows. That is,
<1> At least a heating step for heating the heat mode resist layer formed on the substrate, and microhole formation for irradiating the heated heat mode resist layer with the laser beam to form microholes And a process for processing the workpiece.
<2> The workpiece processing method according to <1>, wherein the heating is performed by feedback control based on a surface temperature of the substrate detected by a temperature sensor.
<3> When the depth from the outermost surface of the heat mode resist layer is X (nm) and the width at the outermost surface is Y (nm), the aspect ratio X / Y of the formed fine hole is 0. The processing method for a workpiece according to any one of <1> to <2>, wherein the workpiece is 28 to 10.
<4> The method for processing a workpiece according to any one of <1> to <3>, wherein the laser power of the irradiated laser light is 1 mW to 1 W.
<5> The method for processing a workpiece according to any one of <1> to <4>, wherein the surface temperature of the substrate when the laser beam is irradiated is 50 ° C to 500 ° C.
<6> The processing method for a workpiece according to any one of <1> to <5>, wherein the heating is performed using a non-contact heating unit that heats the substrate in a non-contact manner.

本発明によれば、従来の前記諸問題を解決することができ、前記目的を達成することができ、本発明は、簡便で、ヒートモードレジスト層が形成された被加工物に対して、深さ方向の加工性が良好で、アスペクト比が高く、高精細な微細穴を形成可能な被加工物の加工方法を提供することができる。   According to the present invention, the conventional problems can be solved, and the object can be achieved. The present invention is simple and can be applied to a workpiece on which a heat mode resist layer is formed. It is possible to provide a method of processing a workpiece that has good workability in the vertical direction, has a high aspect ratio, and can form fine holes with high definition.

図1は、本発明の被加工物の加工方法を簡潔に示す概略図である。FIG. 1 is a schematic view briefly showing the method of processing a workpiece according to the present invention. 図2Aは、微細穴が形成されたヒートモードレジスト層の表面を平面的に見た一例を示す図である。FIG. 2A is a diagram illustrating an example of a planar view of the surface of the heat mode resist layer in which fine holes are formed. 図2Bは、微細穴が形成されたヒートモードレジスト層の表面を平面的に見た他の一例を示す図である。FIG. 2B is a diagram showing another example of a planar view of the surface of the heat mode resist layer in which fine holes are formed. 図3は、実施例の加工方法に用いた光加工ヘッド、温度センサ、及びヒータの被加工物に対する配置を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic view showing the arrangement of the optical machining head, temperature sensor, and heater used for the machining method of the embodiment with respect to the workpiece.

本発明の被加工物の加工方法は、少なくとも、加熱工程と、微細穴形成工程と、を含み、必要に応じて、適宜その他の工程とを含むこととしてなる。   The processing method of the workpiece of the present invention includes at least a heating step and a fine hole forming step, and appropriately includes other steps as necessary.

(加熱工程)
前記加熱工程は、基板上に形成されたヒートモードレジスト層を加熱する工程であり、前記基板上に前記ヒートモードレジスト層が形成された被加工物を前記基板側から加熱する工程である。
(Heating process)
The heating step is a step of heating the heat mode resist layer formed on the substrate, and is a step of heating the workpiece having the heat mode resist layer formed on the substrate from the substrate side.

−基板−
前記基板としては、その材質、形状、構造、大きさ等について特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記材質としては、金属、無機物、有機物などが挙げられ、前記形状としては平板状などが挙げられ、前記構造としては単層構造であってもよいし、積層構造であってもよく、前記大きさとしては用途等に応じて適宜選択することができる。
前記金属としては、遷移金属が好ましい。該遷移金属としては、例えば、Ni、Cu、Al、Mo、Co、Cr、Ta、Pd、Pt、Au等の各種金属、又はこれらの合金、などが挙げられる。
前記無機物としては、例えば、ガラス、シリコン(Si)、石英(SiO)などが挙げられる。
前記有機物としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、低融点フッ素樹脂、ポリメタアクリル酸メチル(PMMA)、トリアセテートセルロース(TAC)、などの樹脂が挙げられる。これらの中でも、前記PET、PC、TACが特に好ましい。
-Board-
The substrate is not particularly limited as to the material, shape, structure, size, etc., and can be appropriately selected according to the purpose. Examples of the material include metals, inorganic substances, organic substances, and the like. Examples of the shape include a flat plate shape, and the structure may be a single-layer structure or a laminated structure, and the size may be appropriately selected depending on the application.
The metal is preferably a transition metal. Examples of the transition metal include various metals such as Ni, Cu, Al, Mo, Co, Cr, Ta, Pd, Pt, and Au, or alloys thereof.
Examples of the inorganic material include glass, silicon (Si), and quartz (SiO 2 ).
Examples of the organic substance include resins such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), low melting point fluororesin, polymethacrylate methyl (PMMA), and triacetate cellulose (TAC). It is done. Among these, the PET, PC, and TAC are particularly preferable.

−ヒートモードレジスト層−
前記ヒートモードレジスト層は、強い光の照射により光が熱に変換され、この熱により材料が形状変化して微細穴(凹部)を形成することが可能な層であり、ヒートモードレジスト材料を含んで形成される。
前記ヒートモードレジスト材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シアニン系、フタロシアニン系、キノン系、スクワリリウム系、アズレニウム系、チオール錯塩系、メロシアニン系などを用いることができる。
好適な例としては、例えば、メチン色素(シアニン色素、ヘミシアニン色素、スチリル色素、オキソノール色素、メロシアニン色素など)、大環状色素(フタロシアニン色素、ナフタロシアニン色素、ポルフィリン色素など)、アゾ色素(アゾ金属キレート色素を含む)、アリリデン色素、錯体色素、クマリン色素、アゾール誘導体、トリアジン誘導体、1−アミノブタジエン誘導体、桂皮酸誘導体、キノフタロン系色素などが挙げられる。これらの中でも、メチン色素、アゾ色素が特に好ましい。
-Heat mode resist layer-
The heat mode resist layer is a layer in which light is converted into heat by irradiation of intense light, and the shape of the material can be changed by the heat to form a fine hole (concave portion), and includes a heat mode resist material. Formed with.
The heat mode resist material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include cyanine-based, phthalocyanine-based, quinone-based, squarylium-based, azurenium-based, thiol complex-based, and merocyanine-based materials. be able to.
Suitable examples include, for example, methine dyes (cyanine dyes, hemicyanine dyes, styryl dyes, oxonol dyes, merocyanine dyes, etc.), macrocyclic dyes (phthalocyanine dyes, naphthalocyanine dyes, porphyrin dyes, etc.), azo dyes (azo metal chelates). Dyes), arylidene dyes, complex dyes, coumarin dyes, azole derivatives, triazine derivatives, 1-aminobutadiene derivatives, cinnamic acid derivatives, quinophthalone dyes, and the like. Among these, methine dyes and azo dyes are particularly preferable.

なお、前記ヒートモードレジスト層は、レーザ光源の波長に応じて適宜色素を選択したり、構造を改変することができる。
例えば、レーザ光源の発振波長が780nm付近であった場合、ペンタメチンシアニン色素、ヘプタメチンオキソノール色素、ペンタメチンオキソノール色素、フタロシアニン色素、ナフタロシアニン色素などから選択することが有利である。
また、レーザ光源の発振波長が660nm付近であった場合は、トリメチンシアニン色素、ペンタメチンオキソノール色素、アゾ色素、アゾ金属錯体色素、ピロメテン錯体色素などから選択することが有利である。
更に、レーザ光源の発振波長が405nm付近であった場合は、モノメチンシアニン色素、モノメチンオキソノール色素、ゼロメチンメロシアニン色素、フタロシアニン色素、アゾ色素、アゾ金属錯体色素、ポルフィリン色素、アリリデン色素、錯体色素、クマリン色素、アゾール誘導体、トリアジン誘導体、ベンゾトリアゾール誘導体、1−アミノブタジエン誘導体、キノフタロン系色素などから選択することが有利である。
Note that the heat mode resist layer can appropriately select a dye or modify the structure according to the wavelength of the laser light source.
For example, when the oscillation wavelength of the laser light source is around 780 nm, it is advantageous to select from pentamethine cyanine dye, heptamethine oxonol dye, pentamethine oxonol dye, phthalocyanine dye, naphthalocyanine dye, and the like.
When the oscillation wavelength of the laser light source is around 660 nm, it is advantageous to select from trimethine cyanine dye, pentamethine oxonol dye, azo dye, azo metal complex dye, pyromethene complex dye, and the like.
Further, when the oscillation wavelength of the laser light source is around 405 nm, monomethine cyanine dye, monomethine oxonol dye, zero methine merocyanine dye, phthalocyanine dye, azo dye, azo metal complex dye, porphyrin dye, arylidene dye, complex It is advantageous to select from dyes, coumarin dyes, azole derivatives, triazine derivatives, benzotriazole derivatives, 1-aminobutadiene derivatives, quinophthalone dyes, and the like.

以下、レーザ光源の発振波長が405nm付近であった場合に対し、ヒートモードレジスト層として好ましい化合物の例を挙げる。下記III−1〜III−14で表される化合物は、405nm付近であった場合の化合物である。また、レーザ光源の発振波長が780nm付近であった場合、660nm付近であった場合、405nm付近であった場合の好ましい化合物は、特開2008−252056号公報の段落〔0024〕〜〔0028〕に記載されている化合物が挙げられる。なお、本発明はこれらの化合物に用いた場合に限定されるものではない。   Hereinafter, examples of a preferable compound as a heat mode resist layer will be given when the oscillation wavelength of the laser light source is around 405 nm. The compounds represented by the following III-1 to III-14 are compounds in the case of around 405 nm. Further, when the oscillation wavelength of the laser light source is around 780 nm, around 660 nm, or preferred around 405 nm, preferable compounds in paragraphs [0024] to [0028] of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-252056 are listed. The compounds described are mentioned. In addition, this invention is not limited to the case where it uses for these compounds.

<レーザ光源の発振波長が405nm付近であった場合の化合物例>
<Example of compound when the oscillation wavelength of the laser light source is around 405 nm>

<レーザ光源の発振波長が405nm付近であった場合の化合物例>
<Example of compound when the oscillation wavelength of the laser light source is around 405 nm>

また、特開平4−74690号公報、特開平8−127174号公報、同11−53758号公報、同11−334204号公報、同11−334205号公報、同11−334206号公報、同11−334207号公報、特開2000−43423号公報、同2000−108513号公報、及び同2000−158818号公報等に記載されている色素も好適に用いられる。   JP-A-4-74690, JP-A-8-127174, 11-53758, 11-334204, 11-334205, 11-334206, 11-334207 The dyes described in JP-A No. 2000-43423, JP-A No. 2000-108513, JP-A No. 2000-158818, and the like are also preferably used.

このような色素型のヒートモードレジスト層は、色素を、結合剤等と共に適当な溶剤に溶解して塗布液を調製し、次いで、この塗布液を、基材上に塗布して塗膜を形成した後、乾燥することにより形成できる。その際、塗布液を塗布する面の温度は、10〜40℃の範囲であることが好ましい。下限値が、15℃以上であることがより好ましく、20℃以上であることが更に好ましく、23℃以上であることが特に好ましい。また、上限値としては、35℃以下であることがより好ましく、30℃以下であることが更に好ましく、27℃以下であることが特に好ましい。このように被塗布面温度が上記範囲にあると、塗布ムラや塗布故障の発生を防止し、塗膜の厚さを均一にすることができる。なお、上記の上限値及び下限値は、それぞれが任意で組み合わせることができる。   In such a dye-type heat mode resist layer, a dye is dissolved in a suitable solvent together with a binder and the like to prepare a coating solution, and then this coating solution is applied onto a substrate to form a coating film. Then, it can be formed by drying. In that case, it is preferable that the temperature of the surface which apply | coats a coating liquid is the range of 10-40 degreeC. The lower limit is more preferably 15 ° C. or higher, further preferably 20 ° C. or higher, and particularly preferably 23 ° C. or higher. Moreover, as an upper limit, it is more preferable that it is 35 degrees C or less, It is still more preferable that it is 30 degrees C or less, It is especially preferable that it is 27 degrees C or less. As described above, when the surface temperature to be applied is within the above range, it is possible to prevent the occurrence of coating unevenness and coating failure and make the thickness of the coating film uniform. Each of the upper limit value and the lower limit value can be arbitrarily combined.

ここで、前記ヒートモードレジスト層は、単層でも重層でもよく、重層構造の場合、塗布工程を複数回行うことによって形成される。
前記塗布液中の色素の濃度は、有機溶媒に対して0.3質量%以上30質量%以下で溶解することが好ましく、1質量%以上20質量%以下で溶解することがより好ましく、テトラフルオロプロパノールに1質量%以上20質量%以下で溶解することが特に好ましい。
Here, the heat mode resist layer may be a single layer or a multilayer. In the case of a multilayer structure, the heat mode resist layer is formed by performing the coating process a plurality of times.
The concentration of the pigment in the coating solution is preferably 0.3% by mass or more and 30% by mass or less, more preferably 1% by mass or more and 20% by mass or less, more preferably tetrafluoro with respect to the organic solvent. It is particularly preferable to dissolve in 1% by mass or more and 20% by mass or less in propanol.

前記塗布液の溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、酢酸ブチル、乳酸エチル、セロソルブアセテート等のエステル;メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン等のケトン;ジクロルメタン、1,2−ジクロルエタン、クロロホルム等の塩素化炭化水素;ジメチルホルムアミド等のアミド;メチルシクロヘキサン等の炭化水素;テトラヒドロフラン、エチルエーテル、ジオキサン等のエーテル;エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノールジアセトンアルコール等のアルコール;2,2,3,3−テトラフルオロプロパノール等のフッ素系溶剤;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル類;などが挙げられる。これらの中でも、前記酢酸ブチル、乳酸エチル、セロソルブアセテート、メチルエチルケトン、イソプロパノール、2,2,3,3−テトラフルオロプロパノールが特に好ましい。
前記溶剤は使用する色素の溶解性を考慮して単独で、或いは二種以上を組み合わせて使用することができる。塗布液中には、更に、酸化防止剤、UV吸収剤、可塑剤、潤滑剤等各種の添加剤を目的に応じて添加してもよい。
The solvent for the coating solution is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include esters such as butyl acetate, ethyl lactate and cellosolve acetate; ketones such as methyl ethyl ketone, cyclohexanone and methyl isobutyl ketone; dichloromethane Chlorinated hydrocarbons such as 1,2-dichloroethane and chloroform; Amides such as dimethylformamide; Hydrocarbons such as methylcyclohexane; Ethers such as tetrahydrofuran, ethyl ether and dioxane; Ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol di Alcohols such as acetone alcohol; fluorine-based solvents such as 2,2,3,3-tetrafluoropropanol; ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol Glycol ethers such as monomethyl ether; and the like. Among these, the butyl acetate, ethyl lactate, cellosolve acetate, methyl ethyl ketone, isopropanol, and 2,2,3,3-tetrafluoropropanol are particularly preferable.
The above solvents can be used alone or in combination of two or more in consideration of the solubility of the dye used. In the coating solution, various additives such as an antioxidant, a UV absorber, a plasticizer, and a lubricant may be added according to the purpose.

前記塗布の方法としては、例えばスプレー法、スピンコート法、ディップ法、ロールコート法、ブレードコート法、ドクターロール法、ドクターブレード法、スクリーン印刷法等を挙げることができる。なお、生産性に優れ膜厚のコントロールが容易であるという点でスピンコート法を採用するのが好ましい。
前記ヒートモードレジスト材料は、スピンコート法による形成に有利であるという点から、前記溶剤に対して0.3質量%以上30質量%以下で溶解することが好ましく、1質量%以上20質量%以下で溶解することがより好ましい。
また、前記色素は、熱分解温度が150℃以上500℃以下であることが好ましく、200℃以上400℃以下であることがより好ましい。
塗布の際、塗布液の温度は、23℃〜50℃であることが好ましく、24℃〜40℃であることがより好ましく、25℃〜30℃であることが更に好ましい。
Examples of the coating method include a spray method, a spin coat method, a dip method, a roll coat method, a blade coat method, a doctor roll method, a doctor blade method, and a screen printing method. In addition, it is preferable to employ the spin coating method in terms of excellent productivity and easy control of the film thickness.
The heat mode resist material is preferably dissolved in an amount of 0.3% by mass or more and 30% by mass or less, preferably 1% by mass or more and 20% by mass or less with respect to the solvent, from the viewpoint that it is advantageous for formation by a spin coating method. It is more preferable to dissolve by.
Further, the pigment preferably has a thermal decomposition temperature of 150 ° C. or higher and 500 ° C. or lower, and more preferably 200 ° C. or higher and 400 ° C. or lower.
During coating, the temperature of the coating solution is preferably 23 ° C to 50 ° C, more preferably 24 ° C to 40 ° C, and further preferably 25 ° C to 30 ° C.

−加熱−
前記加熱を行う加熱手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ホットプレート、ケーブルヒータ、カートリッジヒータ、マルチセルヒータ、厚膜ヒータ、フレキシブルヒータ、光、RFなどの電磁波により非接触で加熱を行う非接触加熱手段等が挙げられる。
被加工物をスピンドル上に載せ、回転させながら、光を照射する場合において、ホットプレート等の接触加熱手段を用いて、予め基板の加熱を行うと、回転後、回転サーボが安定する前に、基板の温度が常温まで下がることがある。
また、スピンドル自身をラバーヒータで巻いて、基板の加熱を行うと、基板が回転による風で基板の温度が安定しないことがある。
一方、非接触加熱手段によると、基板温度を安定させた状態で加熱することができる。
こうした観点から、前記加熱手段としては、非接触加熱手段が好ましい。
前記非接触加熱手段としては、特に制限はないが、例えば、赤外線ヒータ、ハロゲンランプなどの光学ランプが好ましい。
前記加熱の温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、レーザ光を照射する際の基板の表面温度が、50℃〜500℃となる温度に加熱することが好ましく、60℃〜200℃と、70℃〜130℃なる温度に加熱することがより好ましい。
50℃未満であると、アスペクト比の高い微細穴が得られないことがあり、500℃を超えると、前記ヒートモードレジスト層のレジスト材料が劣化するおそれがある。
-Heating-
There is no restriction | limiting in particular as a heating means to perform the said heating, According to the objective, it can select suitably, For example, a hot plate, a cable heater, a cartridge heater, a multicell heater, a thick film heater, a flexible heater, light, RF etc. Non-contact heating means for heating in a non-contact manner by the electromagnetic wave.
When irradiating light while placing the work piece on the spindle and rotating it, if the substrate is heated in advance using contact heating means such as a hot plate, after the rotation, before the rotation servo becomes stable, The substrate temperature may drop to room temperature.
Further, when the substrate is heated by winding the spindle itself with a rubber heater, the temperature of the substrate may not be stabilized by the wind of the rotation of the substrate.
On the other hand, according to the non-contact heating means, the substrate temperature can be heated in a stable state.
From this point of view, the heating means is preferably a non-contact heating means.
Although there is no restriction | limiting in particular as said non-contact heating means, For example, optical lamps, such as an infrared heater and a halogen lamp, are preferable.
There is no restriction | limiting in particular as the temperature of the said heating, Although it can select suitably according to the objective, The surface temperature of the board | substrate at the time of irradiating a laser beam may be heated to the temperature used as 50 to 500 degreeC. Preferably, it is more preferable to heat to a temperature of 60 ° C to 200 ° C and 70 ° C to 130 ° C.
If the temperature is less than 50 ° C., fine holes having a high aspect ratio may not be obtained. If the temperature exceeds 500 ° C., the resist material of the heat mode resist layer may be deteriorated.

前記加熱の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、温度センサで検出される基板の表面温度に基づき、フィードバック制御を行いながら、加熱する方法が好ましい。
前記フィードバック制御の方法としては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができ、例えば、PID制御、比例制御等が挙げられる。
実際の加熱時には、温度センサが感知した時と、ヒータをONにし、前記基板表面の温度を上昇させるまでにはタイムラグが生ずるが、該タイムラグを見込んで温度制御したり、PID制御を行うことにより、該タイムラグを減少させることができ、タイムラグによる温度制御の不安定性という弊害を防止することができる。
The heating method is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. However, a heating method is preferable while performing feedback control based on the surface temperature of the substrate detected by the temperature sensor.
The feedback control method is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include PID control and proportional control.
During actual heating, there is a time lag between when the temperature sensor senses and when the heater is turned on and the temperature of the substrate surface is raised. By controlling the temperature or performing PID control in anticipation of the time lag, The time lag can be reduced and the adverse effect of instability of temperature control due to the time lag can be prevented.

前記フィードバック制御における温度制御としては、例えば、前記加熱手段における使用温度が50℃〜500℃である場合、基板表面の温度が、80℃±5℃となるように温度制御する(使用温度+8℃〜15℃又は使用温度−2℃など)。
より具体的な温度制御方法としては、前記使用温度が50℃〜500℃の場合で、基板表面の基準温度を80℃とし、該80℃での光照射角度が最適となるようにレーザ照射装置を設定しておく。微細穴の形成加工時に、温度センサで前記光記録媒体の表面近傍の温度70℃と感知されたときは、前記ヒータをONにして、基板表面の温度が80℃になるように加熱する。このように、光記録媒体の表面又は表面近傍の温度を常時測定して、一定温度(80℃)に保たれるよう、フィードバック制御を行うことにより、微細穴形成加工の安定性を向上させることができる。
As temperature control in the feedback control, for example, when the operating temperature in the heating means is 50 ° C. to 500 ° C., the temperature of the substrate surface is controlled to be 80 ° C. ± 5 ° C. (operating temperature + 8 ° C. ˜15 ° C. or use temperature −2 ° C.).
As a more specific temperature control method, in the case where the operating temperature is 50 ° C. to 500 ° C., the reference temperature of the substrate surface is set to 80 ° C., and the laser irradiation apparatus is set so that the light irradiation angle at 80 ° C. is optimized. Is set in advance. If the temperature sensor detects that the temperature near the surface of the optical recording medium is 70 ° C. during the formation of the fine holes, the heater is turned on to heat the substrate surface to 80 ° C. Thus, the stability of the fine hole forming process is improved by constantly measuring the temperature of the surface of the optical recording medium or in the vicinity of the surface and performing feedback control so that the temperature is maintained at a constant temperature (80 ° C.). Can do.

前記温度センサとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、非接触放射温度計、接触式温度計、気温計、などが挙げられるが、基板表面で温度制御を行う場合、前記基板表面そのものの温度を感知することができることから、非接触放射温度計が好ましい。
前記非接触放射温度計としては、特に制限はないが、例えば、赤外線温度計などが好ましい。
The temperature sensor is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose.For example, a non-contact radiation thermometer, a contact thermometer, a thermometer, etc. can be mentioned, but temperature control is performed on the substrate surface. When performed, a non-contact radiation thermometer is preferable because the temperature of the substrate surface itself can be sensed.
Although there is no restriction | limiting in particular as said non-contact radiation thermometer, For example, an infrared thermometer etc. are preferable.

(微細穴形成工程)
前記微細穴形成工程は、前記加熱された状態のヒートモードレジスト層に対してレーザ光を照射して微細穴を形成する工程である。
前記ヒートモードレジスト層に対して、前記ヒートモードレジスト材料の光吸収波長(材料で吸収される波長)を含む波長のレーザ光を照射すると、前記ヒートモードレジスト層においてレーザ光が吸収され、この吸収された光が熱に変換され、光の照射部分の温度が上昇する。これにより、前記ヒートモードレジスト層が、軟化、液化、気化、昇華、分解などの化学または/および物理変化を起こす。そして、このような変化を起こした材料が移動または/および消失することで、微細穴が形成される。
(Micro hole formation process)
The fine hole forming step is a step of forming a fine hole by irradiating the heated heat mode resist layer with a laser beam.
When the heat mode resist layer is irradiated with laser light having a wavelength including the light absorption wavelength of the heat mode resist material (wavelength absorbed by the material), the heat mode resist layer absorbs the laser light and absorbs the laser light. The emitted light is converted into heat, and the temperature of the light irradiated part rises. As a result, the heat mode resist layer undergoes chemical or / and physical changes such as softening, liquefaction, vaporization, sublimation, and decomposition. And the fine hole is formed because the material which caused such a change moves or / and disappears.

−レーザ光−
前記レーザ光の波長としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、193nm、210nm、266nm、365nm、405nm、488nm、532nm、633nm、650nm、680nm、780nm、830nmなど、1,000nm以下が好ましい。
-Laser beam-
There is no restriction | limiting in particular as a wavelength of the said laser beam, Although it can select suitably according to the objective, For example, 193 nm, 210 nm, 266 nm, 365 nm, 405 nm, 488 nm, 532 nm, 633 nm, 650 nm, 680 nm, 780 nm, 830 nm For example, 1,000 nm or less is preferable.

前記レーザ光の種類としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ガスレーザ、固体レーザ、半導体レーザなど、どのようなレーザであってもよい。ただし、光学系を簡単にするために、固体レーザや半導体レーザを採用するのが好ましい。
前記レーザ光は、連続光でもパルス光でもよいが、自在に発光間隔が変更可能なレーザ光を採用するのが好ましい。例えば、半導体レーザを採用するのが好ましい。レーザを直接オンオフ変調できない場合は、外部変調素子で変調するのが好ましい。
There is no restriction | limiting in particular as a kind of said laser beam, According to the objective, it can select suitably, For example, what kind of lasers, such as a gas laser, a solid state laser, a semiconductor laser, may be sufficient. However, in order to simplify the optical system, it is preferable to employ a solid-state laser or a semiconductor laser.
The laser beam may be continuous light or pulsed light, but it is preferable to employ laser light whose emission interval can be freely changed. For example, it is preferable to employ a semiconductor laser. When the laser cannot be directly on / off modulated, it is preferable to modulate with an external modulation element.

本発明の前記被加工物の形成方法においては、前記基板を通じた加熱により、前記ヒートモードレジスト層が加熱された状態で、前記レーザ光の照射が行われるため、前記ヒートモードレジスト層の加工に必要なレーザパワーを低く抑えることができる。
そのため、低いレーザパワーでも、高い加工速度で加工を行うことができるとともに、レーザ光の照射に必要なエネルギーコストを低減させることができる。
このような前記レーザパワーの上限値としては、1Wが好ましく、0.5Wがより好ましく、0.1Wが特に好ましい。1Wを超えると、スキャン速度の上限値を超える速度で、ヒートモードレジスト層に対してレーザ光を走査する必要が生じ、現実的でない。
また、一方、エネルギーコストを低減する観点からは、レーザパワーが低いことが好ましく、レーザパワーの下限値は、0.01mWが好ましく、0.1mWがより好ましく、1mWが特に好ましい。0.01mW未満であると、アスペクト比の高い微細穴が得られないことがある。また、走査速度を下げる必要が生じ、加工時間がかかってしまう。
In the method for forming a workpiece according to the present invention, since the laser beam is irradiated while the heat mode resist layer is heated by heating through the substrate, the heat mode resist layer is processed. The required laser power can be kept low.
Therefore, it is possible to perform processing at a high processing speed even with a low laser power, and it is possible to reduce the energy cost necessary for laser light irradiation.
Such an upper limit of the laser power is preferably 1 W, more preferably 0.5 W, and particularly preferably 0.1 W. If it exceeds 1 W, it is necessary to scan the heat mode resist layer with laser light at a speed exceeding the upper limit of the scanning speed, which is not practical.
On the other hand, from the viewpoint of reducing energy costs, the laser power is preferably low, and the lower limit of the laser power is preferably 0.01 mW, more preferably 0.1 mW, and particularly preferably 1 mW. If it is less than 0.01 mW, a fine hole with a high aspect ratio may not be obtained. In addition, it is necessary to reduce the scanning speed, and processing time is required.

更に、レーザ光は、発振波長幅及びコヒーレンシが優れていて、波長並みのスポットサイズに絞ることができるような光であることが好ましい。
また、アスペクト比の高い微細穴を形成するための光パルス照射条件は、光ディスクで使われているようなストラテジを採用するのが好ましい。即ち、光ディスクで使われているような、記録速度や照射するレーザ光の波高値、パルス幅などの条件を採用するのが好ましい。
Further, the laser light is preferably light that has excellent oscillation wavelength width and coherency and can be narrowed down to a spot size equivalent to the wavelength.
In addition, it is preferable to adopt a strategy used in an optical disc as the light pulse irradiation condition for forming a fine hole with a high aspect ratio. That is, it is preferable to employ conditions such as the recording speed, the peak value of the irradiated laser beam, and the pulse width as used in optical disks.

前記ヒートモードレジスト層の厚みとしては、後述する微細穴の深さに対応させるのがよい。
この厚みは、例えば、1nm〜10,000nmの範囲で適宜設定することができ、厚さの下限は、10nm以上が好ましく、30nm以上がより好ましい。前記厚さが薄すぎると、微細穴が浅く形成されるため、アスペクト比の高い微細穴が得られなくなることがある。また、厚さの上限は、1,000nm以下が好ましく、500nm以下がより好ましい。前記厚さが厚すぎると、大きなレーザパワーが必要になるとともに、深い穴を形成することが困難になることがあり、更には、加工速度が低下することがある。
As the thickness of the heat mode resist layer, it is preferable to correspond to the depth of the fine hole described later.
This thickness can be appropriately set within a range of 1 nm to 10,000 nm, for example, and the lower limit of the thickness is preferably 10 nm or more, and more preferably 30 nm or more. If the thickness is too thin, fine holes are formed shallow, and fine holes with a high aspect ratio may not be obtained. Further, the upper limit of the thickness is preferably 1,000 nm or less, and more preferably 500 nm or less. If the thickness is too thick, a large laser power is required, and it may be difficult to form a deep hole, and the processing speed may be reduced.

−微細穴−
前記レーザ光の照射により形成される前記微細穴は、高いアスペクト比で形成することが可能である。
前記微細穴のアスペクト比としては、前記ヒートモードレジスト層の最表面からの深さをX(nm)とし、該最表面における幅をY(nm)としたとき、アスペクト比、X/Yが0.28〜10が好ましく、0.3〜5がより好ましく、0.35〜2が特に好ましい。
このような高いアスペクト比を有する微細穴が形成された被加工物は、製造に微細穴の形成を要する種々の構造物に応用することができる。
なお、前記微細穴の形状としては、溝状であってもよい。この場合の幅Y(nm)は、延在される溝の長手方向と直交する短手方向の長さを示す。
-Fine hole-
The fine holes formed by the laser light irradiation can be formed with a high aspect ratio.
As the aspect ratio of the fine hole, when the depth from the outermost surface of the heat mode resist layer is X (nm) and the width at the outermost surface is Y (nm), the aspect ratio, X / Y is 0. .28 to 10 is preferable, 0.3 to 5 is more preferable, and 0.35 to 2 is particularly preferable.
The workpiece in which such a fine hole having a high aspect ratio is formed can be applied to various structures that require formation of the fine hole for manufacturing.
The fine hole may have a groove shape. The width Y (nm) in this case indicates the length in the short direction perpendicular to the longitudinal direction of the extended groove.

前記微細穴としては、前記ヒートモードレジスト層に対して、複数の微細穴が周期的に形成されることが好ましい。
このような形成方法としては、例えば、ライトワンス光ディスクや追記型光ディスクなどで公知となっているピットの形成方法を適用することができる。具体的には、例えば、ピットサイズによって変化するレーザの反射光の強度を検出し、この反射光の強度が一定となるようにレーザの出力を補正することで、均一なピットを形成するといった、公知のランニングOPC技術(特許第3096239号公報)を適用することができる。
As the fine holes, it is preferable that a plurality of fine holes are periodically formed in the heat mode resist layer.
As such a formation method, for example, a well-known pit formation method for a write-once optical disc or a write-once optical disc can be applied. Specifically, for example, by detecting the intensity of the reflected light of the laser that changes depending on the pit size, and correcting the output of the laser so that the intensity of the reflected light is constant, a uniform pit is formed. A known running OPC technique (Japanese Patent No. 3096239) can be applied.

前記周期的に形成される複数の微細穴のピッチ間隔としては、特に制限はないが、高精細な微細穴が形成された被加工物を提供する観点からは、10nm〜100,000nmが好ましく、50nm〜10,000nmがより好ましく、100nm〜2,000nmが特に好ましい。   The pitch interval between the plurality of periodically formed fine holes is not particularly limited, but is preferably 10 nm to 100,000 nm from the viewpoint of providing a workpiece in which high-definition fine holes are formed. 50 nm to 10,000 nm are more preferable, and 100 nm to 2,000 nm are particularly preferable.

また、前記したようなヒートモードレジスト層の気化、昇華又は分解は、その変化の割合が大きく、急峻であることが好ましい。具体的には、色素の気化、昇華又は分解時の示差熱天秤(TG−DTA)による質量減少率は、5%以上であることが好ましく、10%以上がより好ましく、20%以上が更に好ましい。また、色素の気化、昇華又は分解時の示差熱天秤(TG−DTA)による質量減少の傾き(昇温1℃あたりの質量減少率が0.1%/℃以上であることが好ましく、0.2%/℃以上がより好ましく、0.4%/℃以上が更に好ましい。   Further, the vaporization, sublimation or decomposition of the heat mode resist layer as described above has a large rate of change and is preferably steep. Specifically, the mass reduction rate by differential thermal balance (TG-DTA) at the time of vaporization, sublimation or decomposition of the dye is preferably 5% or more, more preferably 10% or more, and further preferably 20% or more. . Further, the slope of mass decrease by differential thermal balance (TG-DTA) at the time of vaporization, sublimation or decomposition of the pigment (the mass decrease rate per 1 ° C. temperature rise is preferably 0.1% / ° C. or more, and 2% / ° C or more is more preferable, and 0.4% / ° C or more is more preferable.

また、軟化、液化、気化、昇華、分解などの化学又は/及び物理変化の転移温度は、その上限値が、2,000℃以下であることが好ましく、1,000℃以下であることがより好ましく、500℃以下であることが特に好ましい。
前記転移温度が高すぎると、大きなレーザパワーが必要となることがある。また、転移温度の下限値は、50℃以上であることが好ましく、100℃以上であることがより好ましく、150℃以上であることが更に好ましい。前記転移温度が低すぎると、周囲との温度勾配が少ないため、明瞭な穴エッジ形状を形成することができなくなる場合がある。
Further, the transition temperature of chemical or / and physical change such as softening, liquefaction, vaporization, sublimation, and decomposition has an upper limit of preferably 2,000 ° C. or lower, more preferably 1,000 ° C. or lower. It is preferably 500 ° C. or less.
If the transition temperature is too high, a large laser power may be required. Further, the lower limit of the transition temperature is preferably 50 ° C. or higher, more preferably 100 ° C. or higher, and further preferably 150 ° C. or higher. If the transition temperature is too low, the temperature gradient with respect to the surroundings is small, and it may be impossible to form a clear hole edge shape.

(その他の工程)
前記その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、必要に応じて微細穴の形成加工に用いられる公知の微細加工技術のすべてを適用することができる。
(Other processes)
There is no restriction | limiting in particular as said other process, According to the objective, it can select suitably, All the well-known fine processing techniques used for formation processing of a fine hole can be applied as needed.

本発明の前記被加工物の加工方法を図を用いて説明する。図1は、本発明の被加工物の加工方法を簡潔に示す概略図である。先ず、前記被加工物の加工方法では、基板1上にヒートモードレジスト層2が形成された被加工物10に対して、基板1側から加熱を行う(加熱工程)。
この加熱された状態のヒートモードレジスト層2に対して、レンズ3を通じて集光されたレーザ光を照射して、微細穴4を形成する(微細穴形成工程)。
こうして形成される微細穴4は、理由は定かではないものの、深さが方向の加工性が良好で、高いアスペクト比で形成することができる。
The processing method of the said workpiece of this invention is demonstrated using figures. FIG. 1 is a schematic view briefly showing the method of processing a workpiece according to the present invention. First, in the processing method of the workpiece, the workpiece 10 having the heat mode resist layer 2 formed on the substrate 1 is heated from the substrate 1 side (heating step).
The heat mode resist layer 2 in a heated state is irradiated with a laser beam condensed through the lens 3 to form the fine hole 4 (fine hole forming step).
Although the reason is not clear, the fine hole 4 formed in this way has good workability in the direction of depth and can be formed with a high aspect ratio.

図2Aは、ヒートモードレジスト層2を平面的に見た一例の図であり、図2B、ヒートモードレジスト層2を平面的に見た他の一例の図である。図2Aに示すように、微細穴4は、平面視略ドット状に形成され、このドットが格子状に配列されたものを採用することができる。また、図2Bに示すように、微細穴4は、細長い溝状に形成され、これが断続的につながったものでもよい。更に、図示は省略するが、連続した溝形状として形成することもできる。   FIG. 2A is a diagram of an example of the heat mode resist layer 2 viewed in plan, and FIG. 2B is a diagram of another example of the heat mode resist layer 2 viewed in plan. As shown in FIG. 2A, the fine holes 4 are formed in a substantially dot shape in a plan view, and those in which the dots are arranged in a lattice shape can be adopted. Moreover, as shown to FIG. 2B, the fine hole 4 may be formed in the shape of an elongate groove | channel, and this may connect intermittently. Further, although not shown, it can be formed as a continuous groove shape.

以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
4インチのシリコン基板を用い、該シリコン基板上に、下記構造式(1)で表されるオキソノール有機物(ヒートモードレジスト材料)20mgを、2,2,3,3−テトラフルオロ−1−プロパノール1mLに溶解した溶液を、スピンコーターを用いて回転数300rpmで塗布し、その後回転数1,000rpmで乾燥させ、厚さ90nmのヒートモードレジスト層を形成し、円盤状の被加工物を作製した。
Example 1
Using a 4-inch silicon substrate, 20 mg of an oxonol organic substance (heat mode resist material) represented by the following structural formula (1) is added to 1 mL of 2,2,3,3-tetrafluoro-1-propanol on the silicon substrate. The solution dissolved in 1 was applied at a rotation speed of 300 rpm using a spin coater and then dried at a rotation speed of 1,000 rpm to form a heat mode resist layer having a thickness of 90 nm to prepare a disk-shaped workpiece.

この被加工物に対して、図3に示す構成で、矢印A方向に回転可能な被加工物10に対して、レーザ照射装置(不図示;NEO1000、パルステック工業社製)においてレーザ光を出射する光加工ヘッド13、ヒータ11(ハロゲンヒータ;LCB50、インフリッジ工業社製)、温度センサ12(赤外線温度計;I2−50、キーエンス社製)を配し、以下のように微細加工を行った。なお、図3中のθを、30°の条件とした。また、図3中、被加工物10におけるヒートモードレジスト層側をF、基板側をRとし、ヒートモードレジスト層側(F)の内容については、鎖線で示している。   With respect to this workpiece, a laser beam is emitted from a laser irradiation device (not shown; NEO1000, manufactured by Pulstec Industrial Co., Ltd.) to the workpiece 10 that can rotate in the direction of arrow A in the configuration shown in FIG. The optical processing head 13, the heater 11 (halogen heater; LCB50, manufactured by Infridge Kogyo Co., Ltd.), and the temperature sensor 12 (infrared thermometer; I2-50, manufactured by Keyence Co., Ltd.) were disposed, and fine processing was performed as follows. Note that θ in FIG. 3 was set to 30 °. In FIG. 3, the heat mode resist layer side of the workpiece 10 is F, the substrate side is R, and the content of the heat mode resist layer side (F) is indicated by a chain line.

基板の表面温度を温度センサ12で検出しつつ、その検出値に基づき、PIDフィードバック制御されたヒータ11により、基板の加熱を行った(加熱工程)。
基板側から加熱された状態のヒートモードレジスト層に対し、光加工ヘッド13を有するレーザ照射装置にて、線速5m/s、レーザパワー6mW、周波数16.7MHz、duty比20%の条件で、レーザ照射を行い、円周方向に300nmピッチで微細穴の形成加工を行った(微細穴形成工程)。結果を下記表1に示す。なお、加工を行う半径方向の位置は、中心から30mmの位置とした。
While the surface temperature of the substrate was detected by the temperature sensor 12, the substrate was heated by the heater 11 under PID feedback control based on the detected value (heating process).
With respect to the heat mode resist layer heated from the substrate side, in a laser irradiation apparatus having the optical processing head 13, under conditions of a linear speed of 5 m / s, a laser power of 6 mW, a frequency of 16.7 MHz, and a duty ratio of 20%, Laser irradiation was performed, and fine holes were formed at a pitch of 300 nm in the circumferential direction (a fine hole forming step). The results are shown in Table 1 below. In addition, the radial position for processing was set at a position 30 mm from the center.

(比較例1)
実施例1において、加熱工程を行うことなく、微細穴形成工程を行ったこと以外は、実施例1と同様にして、微細穴の形成加工を行った。結果を下記表1に示す。
(Comparative Example 1)
In Example 1, the fine hole forming process was performed in the same manner as in Example 1 except that the fine hole forming process was performed without performing the heating process. The results are shown in Table 1 below.

前記実施例1と比較例1との比較から理解されるように、実施例1では、比較例1よりも微細穴の幅が10nm広くなったが、それ以上に、20nm深く微細穴を形成することができており、比較例1よりも高いアスペクト比の微細穴を形成加工することができている。
なお、前記微細穴の深さ(nm)及び幅(nm)は、AFM(OLS3500、オリンパス社製)を用いて測定した。
As understood from the comparison between Example 1 and Comparative Example 1, in Example 1, the width of the fine hole was 10 nm wider than that in Comparative Example 1, but the fine hole is formed 20 nm deeper than that. Thus, a fine hole having an aspect ratio higher than that of Comparative Example 1 can be formed and processed.
In addition, the depth (nm) and width (nm) of the fine hole were measured using AFM (OLS3500, manufactured by Olympus).

本発明の被加工物の加工方法は、被加工物に対して、高いアスペクト比で微細穴を形成することができるので、ヒートモードレジスト材料を用いて微細穴の加工を行う、あらゆる技術分野における微細穴の加工方法として応用化が可能である。   Since the processing method of the workpiece of the present invention can form a fine hole with a high aspect ratio in the workpiece, the processing of the fine hole using a heat mode resist material is possible in all technical fields. It can be applied as a processing method for fine holes.

1 基板
2 ヒートモードレジスト層
3 レンズ
4 微細穴
10 被加工物
11 ヒータ
12 温度センサ
13 光加工ヘッド
P ピッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Heat mode resist layer 3 Lens 4 Fine hole 10 Workpiece 11 Heater 12 Temperature sensor 13 Optical processing head P Pitch

Claims (6)

少なくとも、基板上に形成されたヒートモードレジスト層を加熱する加熱工程と、
前記加熱された状態の前記ヒートモードレジスト層に対してレーザ光を照射して微細穴を形成する微細穴形成工程と、を含むことを特徴とする被加工物の加工方法。
At least a heating step for heating the heat mode resist layer formed on the substrate;
And a fine hole forming step of forming a fine hole by irradiating the heat mode resist layer in the heated state with a laser beam.
加熱が、温度センサで検出される基板の表面温度に基づきフィードバック制御されて行われる請求項1に記載の被加工物の加工方法。   The method for processing a workpiece according to claim 1, wherein the heating is performed by feedback control based on a surface temperature of the substrate detected by a temperature sensor. ヒートモードレジスト層の最表面からの深さをX(nm)とし、該最表面における幅をY(nm)としたとき、形成される微細穴のアスペクト比、X/Yが、0.28〜10である請求項1から2のいずれかに記載の被加工物の加工方法。   When the depth from the outermost surface of the heat mode resist layer is X (nm) and the width at the outermost surface is Y (nm), the aspect ratio of the formed fine hole, X / Y is 0.28 to The method for processing a workpiece according to claim 1, wherein the processing method is 10. 照射されるレーザ光のレーザパワーが、1mW〜1Wである請求項1から3のいずれかに記載の被加工物の加工方法。   The method for processing a workpiece according to any one of claims 1 to 3, wherein the laser power of the irradiated laser light is 1 mW to 1 W. レーザ光を照射する際の基板の表面温度が、50℃〜500℃である請求項1から4のいずれかに記載の被加工物の加工方法。   The method for processing a workpiece according to any one of claims 1 to 4, wherein the surface temperature of the substrate when the laser beam is irradiated is 50 ° C to 500 ° C. 加熱が、基板に非接触で加熱する非接触加熱手段を用いて行われる請求項1から5のいずれかに記載の被加工物の加工方法。   The method for processing a workpiece according to claim 1, wherein the heating is performed using a non-contact heating unit that heats the substrate in a non-contact manner.
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