JP2012049177A - Fine pattern forming method and exposure apparatus - Google Patents

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一之 古谷
Tetsutoshi Mitamura
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fine pattern forming method and an exposure apparatus, in which reoxidation of a thermally reactive resist after exposure can be suppressed to suppress reduction in development difference, and thus a fine pattern can be accurately formed.SOLUTION: The fine pattern forming method of the present invention forms a pattern on a resist layer provided on a substrate and containing a thermally reactive resist material which reductively reacts by being heated. The fine pattern forming method comprises: a reduction step including a heating period in which a predetermined area of the resist layer is reduced by heating, and a cooling period in which the predetermined area of the resist layer is cooled under an inert atmosphere or a reductive atmosphere; and a development step of developing the resist layer.

Description

本発明は、少なくともレジスト層、基材を含んでなるインプリント原版へのレーザーによる精密露光を可能とする微細パターン形成方法、露光装置、及びナノインプリント用モールドに関する。   The present invention relates to a fine pattern forming method, an exposure apparatus, and a nanoimprint mold that enable precise exposure by laser to an imprint original plate comprising at least a resist layer and a substrate.

近年、半導体、光学・磁気記録等の分野において高密度化、高集積化等の要求が高まるにつれ、数百nm〜数十nm程度以下の微細パターン加工技術が必須となっている。そこで、これら微細パターン加工を実現するためにマスク・ステッパー、露光、レジスト材料等の各工程の要素技術が盛んに研究されている。   In recent years, with increasing demands for higher density and higher integration in the fields of semiconductors, optical / magnetic recording, etc., a fine pattern processing technique of several hundred nm to several tens of nm or less is essential. Therefore, in order to realize such fine pattern processing, elemental technologies of each process such as a mask / stepper, exposure, resist material and the like are actively studied.

例えば、マスク・ステッパーの工程においては、位相シフトマスクと呼ばれる特殊なマスクを用い、光に位相差を与え、干渉の効果により 微細パターン加工精度を高める技術や、ステッパー用レンズとウエハーとの間に液体を充填し、レンズを通過した光を大きく屈折させることにより、微細パターン加工を可能にする液浸技術などが検討されている。しかしながら、前者ではマスク開発に莫大なコストが必要なことや、後者では高価な装置が必要になることなど製造コストの削減は非常に困難である。   For example, in the mask / stepper process, a special mask called a phase shift mask is used to provide a phase difference to the light and improve the precision of fine pattern processing by the effect of interference, or between the stepper lens and the wafer. An immersion technique that enables fine pattern processing by filling a liquid and largely refracting light that has passed through a lens has been studied. However, it is very difficult to reduce the manufacturing cost because the former requires an enormous cost for mask development and the latter requires an expensive apparatus.

一方、レジスト材料においても多くの検討が進められている。現在、最も一般的なレジスト材料は、紫外光、電子線、X線などの露光光源に反応する光反応型有機レジスト(以下、フォトレジストともいう。)である(例えば、特許文献1、非特許文献1参照)。   On the other hand, many studies have been made on resist materials. Currently, the most common resist material is a photoreactive organic resist (hereinafter also referred to as a photoresist) that reacts with an exposure light source such as ultraviolet light, electron beam, and X-ray (for example, Patent Document 1, Non-Patent Document). Reference 1).

露光に用いられるレーザー光において、通常レンズで絞り込まれたレーザー光の強度は、ガウス分布形状を示す。このときスポット径は1/eで定義される。一般的にフォトレジストの反応は、E=hν(E:エネルギー、h:プランク定数、ν:波長)で表されるエネルギーを吸収することによって反応が開始される。したがってその反応は、光の強度には強く依存せず、むしろ光の波長に依存するため、光の照射された部分(露光マーク)は、ほぼ全て反応が生じることになる。したがってフォトレジストを使った場合は、スポット径に対して忠実に露光されることになる。 In the laser light used for exposure, the intensity of the laser light normally focused by a lens shows a Gaussian distribution shape. At this time, the spot diameter is defined as 1 / e 2 . Generally, the reaction of a photoresist is initiated by absorbing energy represented by E = hν (E: energy, h: Planck constant, ν: wavelength). Therefore, the reaction does not strongly depend on the intensity of light, but rather depends on the wavelength of light, so that almost all reaction occurs in the irradiated portion (exposure mark). Therefore, when a photoresist is used, exposure is performed faithfully with respect to the spot diameter.

光反応型有機レジストを用いる方法は、数百nm程度の微細なパターンを形成するには非常に有効な方法ではあるが、光反応を用いたフォトレジストを用いるため、さらに微細なパターンを形成するには、原理的に必要とされるパターンより小さなスポットで露光する必要がある。このため、露光光源として波長が短いKrFやArFレーザー等を使用せざるを得ない。しかしながら、これらの光源装置は非常に大型でかつ高価なため、製造コスト削減の観点からは不向きである。   Although a method using a photoreactive organic resist is a very effective method for forming a fine pattern of about several hundreds of nanometers, a finer pattern is formed because a photoreactive photoresist is used. Therefore, it is necessary to perform exposure with a spot smaller than the pattern required in principle. For this reason, KrF, ArF laser, etc. with a short wavelength must be used as an exposure light source. However, since these light source devices are very large and expensive, they are not suitable from the viewpoint of manufacturing cost reduction.

一方、ガウス分布を持つレーザー光を物体に照射すると、物体の温度もレーザー光の強度分布と同じガウス分布を示す。このときある温度以上で反応するレジスト、すなわち、熱反応型レジストを使うと、所定温度以上になった部分のみ反応が進むため、スポット径より小さな範囲を露光することが可能となる。すなわち、露光光源を短波長化することなく、スポット径よりも微細なパターンを形成することが可能となるので、熱反応型レジストを使うことで、露光光源波長の影響を小さくすることができる。   On the other hand, when an object is irradiated with laser light having a Gaussian distribution, the temperature of the object also exhibits the same Gaussian distribution as the intensity distribution of the laser light. At this time, when a resist that reacts at a certain temperature or more, that is, a heat-reactive resist, is used, the reaction proceeds only at a portion that exceeds a predetermined temperature, and therefore, it is possible to expose a range smaller than the spot diameter. That is, a pattern finer than the spot diameter can be formed without reducing the wavelength of the exposure light source. Therefore, the influence of the exposure light source wavelength can be reduced by using the heat-reactive resist.

このような熱反応型レジストは露光による反応として以下のような幾つかのタイプに分類することができる。
(1)露光によるレーザー光照射により照射部のレジストが昇華、爆発し溝や穴を形成するタイプ
(2)露光によるレーザー光照射により照射部のレジストの酸化を進行させ、酸化度の違いにより酸やアルカリに対する溶解性の違いを利用して溝や穴を形成するタイプ
(3)露光によるレーザー光照射により照射部のレジストの還元を進行させ、酸化度の違いにより酸やアルカリに対する溶解性の違いを利用して溝や穴を形成するタイプ
Such heat-reactive resists can be classified into the following types as reactions by exposure.
(1) A type in which the resist in the irradiated area sublimates and explodes by exposure to laser light irradiation to form grooves and holes. (2) Oxidation of the resist in the irradiated area proceeds by irradiation with laser light by exposure. Grooves and holes are formed using the difference in solubility in water and alkali. (3) The reduction of the resist in the irradiated area is advanced by laser light irradiation by exposure, and the difference in solubility in acid and alkali due to the difference in the degree of oxidation. Type that uses grooves to form grooves and holes

(1)のタイプのレジストの露光方法の1つとしてレジスト層に対して不活性な気体を前記レジスト層上で移動させながらレーザー光を照射する方法が提案されている(特許文献2参照)。不活性な気体を吹きつけることによりレーザー光で吹き飛ばされたレジスト層からなる異物を除去すると同時に、レーザー加熱により除去される周囲のレジスト材料の変質を防止することができる。   As one of the methods for exposing the resist of type (1), a method of irradiating laser light while moving an inert gas on the resist layer on the resist layer has been proposed (see Patent Document 2). By blowing an inert gas, the foreign substance consisting of the resist layer blown off by the laser beam can be removed, and at the same time, alteration of the surrounding resist material removed by laser heating can be prevented.

特開2007−144995号公報JP 2007-144959 A 特開2009−276632号公報JP 2009-276632 A

(株)情報機構発刊 「最新レジスト材料」 P.59−P.76Published by Information Technology Corporation “Latest Resist Materials” 59-P. 76

ところで、金属酸化物を加熱して還元反応により酸化度を変化させるタイプ(3)のレジストには、分解反応が所定の温度で非常に急峻に 発生する材料が存在する。このような材料はレーザー光照射により加熱された際に所定温度以上に昇温された部分のみが急激に還元され所定の温度に到達しなかった部分は全く還元反応が進行しないため、酸やアルカリ等で現像差を大きくすることが可能となり、溝や穴の幅や長さを正確に制御することが可能と考えられる。   By the way, in the type (3) resist in which the metal oxide is heated to change the oxidation degree by a reduction reaction, there is a material in which a decomposition reaction occurs very steeply at a predetermined temperature. In such a material, only the portion that has been heated to a predetermined temperature or more when heated by laser light irradiation is rapidly reduced, and the portion that has not reached the predetermined temperature does not undergo a reduction reaction at all. Thus, it is possible to increase the difference in development, and it is considered possible to accurately control the width and length of the grooves and holes.

しかしながら、レーザー照射後に熱反応型レジストが冷却される過程において、レーザー照射により所定の温度以上にさらされ還元された部分の再酸化が進行し、酸やアルカリ等による現像差が小さくなってしまうため溝や穴の形状が得られない、又は乱れる等が発生する問題があった。   However, in the process of cooling the heat-reactive resist after laser irradiation, the reoxidation of the reduced portion that has been exposed to laser irradiation above the predetermined temperature proceeds, and the development difference due to acid or alkali becomes small. There is a problem in that the shape of the groove or hole cannot be obtained or is disturbed.

本発明は、かかる点に鑑みて為されたものであり、露光後の熱反応型レジストの再酸化を抑制でき、現像差の減少を抑制して微細パターンを正確に形成できる微細パターン形成方法及び露光装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and can provide a fine pattern forming method capable of suppressing reoxidation of a heat-reactive resist after exposure and accurately forming a fine pattern while suppressing a reduction in development difference. An object is to provide an exposure apparatus.

本発明者らは、かかる課題を解決すべく鋭意検討し実験を重ねた結果、レーザー照射によって加熱された熱反応型レジスト材料近傍の酸素濃度を一定値以下とする、あるいは還元性ガスの濃度をある一定値以上にすることにより、所定の温度以上に昇温されて還元された熱反応型レジスト(金属酸化物)の酸化度を冷却後においても維持することが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。本発明は、具体的には、以下のとおりである。   As a result of intensive studies and repeated experiments in order to solve such problems, the present inventors have set the oxygen concentration in the vicinity of the heat-reactive resist material heated by laser irradiation to a certain value or less, or the concentration of the reducing gas. It has been found that the oxidation degree of the heat-reactive resist (metal oxide) reduced by being heated to a predetermined temperature or higher can be maintained even after cooling by setting it above a certain value. The invention has been completed. Specifically, the present invention is as follows.

本発明の微細パターン形成方法は、基材上に設けられ、加熱により還元反応する熱反応型レジスト材料を含んでなるレジスト層にパターンを形成する微細パターン形成方法であって、前記レジスト層の所定の領域を加熱還元する加熱期間と、不活性雰囲気下又は還元性雰囲気下において、前記レジスト層の前記所定の領域を冷却する冷却期間と、を含む還元工程と、前記レジスト層を現像する現像工程と、を具備することを特徴とする。   The fine pattern forming method of the present invention is a fine pattern forming method for forming a pattern on a resist layer that is provided on a substrate and includes a heat-reactive resist material that undergoes a reduction reaction by heating. A reduction process comprising: a heating period for heating and reducing the area; and a cooling period for cooling the predetermined area of the resist layer in an inert atmosphere or a reducing atmosphere; and a development process for developing the resist layer It is characterized by comprising.

本発明の微細パターン形成方法においては、前記冷却期間において、前記不活性雰囲気として前記レジスト層近傍の酸素濃度が、0vol%から5vol%の範囲となるようにすることが好ましい。   In the fine pattern forming method of the present invention, it is preferable that an oxygen concentration in the vicinity of the resist layer as the inert atmosphere is in a range of 0 vol% to 5 vol% in the cooling period.

本発明の微細パターン形成方法においては、前記冷却期間において、前記不活性雰囲気として前記レジスト層近傍の不活性ガス 濃度が、95vol%から100vol%の範囲となるようにすることが好ましい。   In the fine pattern forming method of the present invention, it is preferable that the inert gas concentration in the vicinity of the resist layer as the inert atmosphere is in the range of 95 vol% to 100 vol% in the cooling period.

本発明の微細パターン形成方法においては、前記不活性ガスが、窒素、二酸化炭素、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン、及びフルオロカーボンからなる群から選択された少なくとも1つであることが好ましい。   In the fine pattern forming method of the present invention, the inert gas is preferably at least one selected from the group consisting of nitrogen, carbon dioxide, helium, argon, krypton, xenon, radon, and fluorocarbon.

本発明の微細パターン形成方法においては、前記冷却期間において、前記還元性雰囲気として前記レジスト層近傍の還元性ガス 濃度が10vol%から100vol%の範囲となるようにすることが好ましい。   In the fine pattern forming method of the present invention, it is preferable that the reducing gas concentration in the vicinity of the resist layer as the reducing atmosphere is in the range of 10 vol% to 100 vol% in the cooling period.

本発明の微細パターン形成方法においては、前記冷却期間において、前記還元性雰囲気として前記レジスト層近傍の還元性ガス 濃度が10vol%から100vol%の範囲であり、かつ酸素濃度が0vol%から8vol%の範囲とすることが好ましい。   In the fine pattern forming method of the present invention, the reducing gas concentration in the vicinity of the resist layer as the reducing atmosphere is in the range of 10 vol% to 100 vol% and the oxygen concentration is 0 vol% to 8 vol% in the cooling period. It is preferable to be in the range.

本発明の微細パターン形成方法においては、前記還元性ガスが、水素、一酸化炭素、二酸化硫黄、アンモニア、ホルムアルデヒド、炭素数1〜炭素数5の飽和炭化水素ガス、及び炭素数1〜炭素数5の不飽和炭化水素ガスからなる群から選択された少なくとも1つであることが好ましい。   In the fine pattern forming method of the present invention, the reducing gas is hydrogen, carbon monoxide, sulfur dioxide, ammonia, formaldehyde, a saturated hydrocarbon gas having 1 to 5 carbon atoms, and 1 to 5 carbon atoms. It is preferable that it is at least one selected from the group consisting of the following unsaturated hydrocarbon gases.

本発明の微細パターン形成方法においては、前記熱反応型レジスト材料が無機レジスト材料であることが好ましい。   In the fine pattern forming method of the present invention, the thermal reaction type resist material is preferably an inorganic resist material.

本発明の微細パターン形成方法においては、前記基材がロール状又は平板状であることが好ましい。   In the fine pattern forming method of the present invention, it is preferable that the substrate has a roll shape or a flat plate shape.

本発明の露光装置は、基材と、前記基材上に設けられ、加熱により還元反応する熱反応型レジスト材料を含んでなるレジスト層と、を有する被加工材料に微細パターンを形成する露光装置であって、前記被加工材料を収容する露光室と、前記露光室内の前記被加工材料の前記レジスト層の所定の領域にレーザー光を照射する照射部と、前記露光室内の酸素を排出する排気手段と、前記排気手段により前記露光室内の酸素濃度を制御する制御部とを具備し、前記被加工材料の前記レジスト層の所定の領域にレーザー光を照射してから、所定の冷却期間、前記露光室内を減圧して酸素濃度を0vol%から5vol%の範囲とすることを特徴とする。   The exposure apparatus of the present invention is an exposure apparatus that forms a fine pattern on a work material having a base material and a resist layer that is provided on the base material and includes a heat-reactive resist material that undergoes a reduction reaction by heating. An exposure chamber that accommodates the processing material, an irradiation unit that irradiates a predetermined region of the resist layer of the processing material in the exposure chamber with laser light, and an exhaust that exhausts oxygen in the exposure chamber And a control unit for controlling the oxygen concentration in the exposure chamber by the exhaust means, and after irradiating a predetermined region of the resist layer of the processing material with a laser beam, a predetermined cooling period, The exposure chamber is decompressed so that the oxygen concentration is in the range of 0 vol% to 5 vol%.

本発明の露光装置は、基材と、前記基材上に設けられ、加熱により還元反応する熱反応型レジスト材料を含んでなるレジスト層と、を有する被加工材料に微細パターンを形成する露光装置であって、前記被加工材料を収容する露光室と、前記露光室内の前記被加工材料の前記レジスト層の所定の領域にレーザー光を照射する照射部と、前記露光室内の酸素を排出する排気手段と、前記露光室内に不活性ガス又は還元性ガスを供給するガス供給部と、前記排気手段及び前記ガス供給部により前記露光室内の酸素濃度を制御する制御部とを具備し、前記被加工材料の前記レジスト層の所定の領域にレーザー光を照射してから、所定の冷却期間、 前記露光室内を不活性雰囲気又は還元性雰囲気にすることを特徴とする。   The exposure apparatus of the present invention is an exposure apparatus that forms a fine pattern on a work material having a base material and a resist layer that is provided on the base material and includes a heat-reactive resist material that undergoes a reduction reaction by heating. An exposure chamber that accommodates the processing material, an irradiation unit that irradiates a predetermined region of the resist layer of the processing material in the exposure chamber with laser light, and an exhaust that exhausts oxygen in the exposure chamber Means, a gas supply part for supplying an inert gas or a reducing gas into the exposure chamber, and a control part for controlling the oxygen concentration in the exposure chamber by the exhaust means and the gas supply part. A predetermined region of the resist layer of the material is irradiated with laser light, and then the exposure chamber is made an inert atmosphere or a reducing atmosphere for a predetermined cooling period.

本発明の露光装置においては、酸素吸着剤を用いて前記露光室内の酸素濃度を低減することすることが好ましい。   In the exposure apparatus of the present invention, it is preferable to reduce the oxygen concentration in the exposure chamber using an oxygen adsorbent.

本発明のナノインプリント用モールドは、上記微細パターン形成方法を用いて得られたことを特徴とする。   The mold for nanoimprinting of the present invention is obtained by using the fine pattern forming method.

本発明によれば、露光後の熱反応型レジストの再酸化を抑制でき、現像差の減少を抑制して微細パターンを正確に形成できる 微細パターン形成方法及び露光装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a fine pattern forming method and an exposure apparatus that can suppress reoxidation of a heat-reactive resist after exposure and can accurately form a fine pattern by suppressing a decrease in development difference.

本発明の実施の形態に係る露光装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the exposure apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る露光装置の他の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the exposure apparatus which concerns on embodiment of this invention.

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
本実施の形態に係る微細パターン形成方法においては、基材上に設けられ、加熱により還元反応する熱反応型レジスト材料を含んでなるレジスト層にパターンを形成する。この微細パターン形成方法は、レジスト層の所定の領域の熱反応型レジスト材料を加熱により還元反応して酸化度を減少させる 還元工程と、還元工程を経たレジスト層を現像する現像工程とを具備する。還元工程は、上記レジスト層の所定の領域を加熱して還元反応させる加熱期間t1と、不活性雰囲気下、又は還元性雰囲気下において、還元されたレジスト層の所定の領域を冷却する冷却期間t2とを含む。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
In the fine pattern formation method according to the present embodiment, a pattern is formed on a resist layer that is provided on a substrate and includes a heat-reactive resist material that undergoes a reduction reaction by heating. This fine pattern forming method includes a reduction process in which a heat-reactive resist material in a predetermined region of a resist layer is subjected to a reduction reaction by heating to reduce the degree of oxidation, and a development process to develop the resist layer that has undergone the reduction process. . The reduction step includes a heating period t1 in which a predetermined region of the resist layer is heated to perform a reduction reaction, and a cooling period t2 in which the predetermined region of the reduced resist layer is cooled in an inert atmosphere or a reducing atmosphere. Including.

本実施の形態に係る微細パターン形成方法においては、還元工程において、不活性雰囲気下、又は還元性雰囲気下において、加熱により還元されたレジスト層を冷却することにより、還元後のレジスト層が再酸化されることが抑制される。したがって、加熱によって還元された熱反応型レジスト材料と、未反応の熱反応型レジスト材料と、の間において、酸化度の差に由来する現像工程における現像差の減少を抑制することができ、微細パターンを正確に形成することが可能となる。   In the fine pattern forming method according to the present embodiment, the reduced resist layer is reoxidized by cooling the resist layer reduced by heating in an inert atmosphere or a reducing atmosphere in the reduction step. Is suppressed. Therefore, it is possible to suppress a decrease in development difference in the development process due to the difference in the degree of oxidation between the heat-reactive resist material reduced by heating and the unreacted heat-reactive resist material. A pattern can be formed accurately.

以下、上記微細パターン形成方法に用いられる露光装置及び微細パターン形成方法の一実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の実施の形態においては、本発明に係る微細パターン形成方法を露光装置に適用した例について説明するが、本発明に係る微細パターン形成方法は、少なくとも 加熱によってレジスト層の所定の領域の熱反応型レジスト材料を還元するものであれば露光装置に限定されず、各種装置において適用可能である。   Hereinafter, an embodiment of an exposure apparatus and a fine pattern forming method used in the fine pattern forming method will be described in detail. In the following embodiments, an example in which the fine pattern forming method according to the present invention is applied to an exposure apparatus will be described. However, the fine pattern forming method according to the present invention is applied to at least a predetermined region of a resist layer by heating. The present invention is not limited to the exposure apparatus as long as it can reduce the heat-reactive resist material, and can be applied to various apparatuses.

図1は、本発明の実施の形態に係る露光装置の一例を示す図である。
図1に示すように、本実施の形態に係る露光装置1は、内部に空間を有するチャンバー11(露光室)と、チャンバー11内に 配置され、被加工部材としての平板基材12にレーザー光を照射するレーザーピックアップユニット13(レーザー光照射部)とを備える。平板基材12は、基材(不図示)と、この基材上に設けられ、熱反応型レジスト材料を含んでなるレジスト層(不図示)とを有し、このレジスト層にレーザーピックアップユニット13からレーザー光が照射される。また、平板基材12は、真空吸着などによりスピンドルモーター14と接続されており、これにより露光時における平板基材12の回転数、線速度を精度良く制御できるように構成されている。
FIG. 1 is a diagram showing an example of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, an exposure apparatus 1 according to the present embodiment includes a chamber 11 (exposure chamber) having a space inside, and a laser beam applied to a flat substrate 12 as a workpiece to be processed. And a laser pickup unit 13 (laser light irradiation unit). The flat plate substrate 12 includes a substrate (not shown) and a resist layer (not shown) provided on the substrate and including a heat-reactive resist material. The laser pickup unit 13 is provided on the resist layer. Is irradiated with laser light. The flat plate base 12 is connected to the spindle motor 14 by vacuum suction or the like, so that the rotational speed and linear velocity of the flat plate base 12 at the time of exposure can be accurately controlled.

レーザーピックアップユニット13は、反射光をモニターして平板基材12のレジスト層(不図示)の所定の領域にオートフォーカスをかけてレーザー光を照射し、平板基材12のレジスト層(不図示)の所定の領域を露光する。また、レーザーピックアップユニット13は1軸制御ステージ15に搭載されている。1軸制御ステージ15は、レーザーピックアップユニット13を平板基材12の回転中心を通る直線上で往復動させる機能を有する。   The laser pickup unit 13 monitors the reflected light and irradiates a predetermined region of the resist layer (not shown) of the flat plate base material 12 with autofocus to irradiate the laser beam, and the resist layer (not shown) of the flat plate base material 12. A predetermined area is exposed. The laser pickup unit 13 is mounted on the single-axis control stage 15. The uniaxial control stage 15 has a function of reciprocating the laser pickup unit 13 on a straight line passing through the center of rotation of the flat plate base material 12.

チャンバー11には、バルブ16を介して不活性ガス又は還元性ガスを供給するガス供給源17が接続され、チャンバー11内に不 活性ガス又は還元性ガスを供給可能に構成されている。また、チャンバー11には、バルブ18を介してチャンバー11内の酸素を排出する真空ポンプ19が接続され、この真空ポンプ19によりチャンバー11内の酸素を排出可能に構成されている。   A gas supply source 17 for supplying an inert gas or a reducing gas is connected to the chamber 11 via a valve 16 so that the inert gas or the reducing gas can be supplied into the chamber 11. Further, a vacuum pump 19 for discharging oxygen in the chamber 11 is connected to the chamber 11 via a valve 18, and the oxygen in the chamber 11 can be discharged by the vacuum pump 19.

また、露光装置1は、チャンバー11内の各種ガス濃度及び減圧度を制御する制御部20を備える。この制御部20は、バルブ16及びガス供給源17とそれぞれ接続され、バルブ16のバルブ開度及びガス供給源17から供給される不活性ガス又は還元性ガスの種類及び供給量を制御する。また、制御部20は、バルブ18及び真空ポンプ19とそれぞれ接続され、バルブ18のバルブ開度及び真空ポンプ19によるチャンバー11内からの酸素排出量を制御する。   Further, the exposure apparatus 1 includes a control unit 20 that controls various gas concentrations in the chamber 11 and the degree of pressure reduction. The control unit 20 is connected to the valve 16 and the gas supply source 17, and controls the valve opening degree of the valve 16 and the type and supply amount of the inert gas or reducing gas supplied from the gas supply source 17. The control unit 20 is connected to the valve 18 and the vacuum pump 19, respectively, and controls the valve opening degree of the valve 18 and the amount of oxygen discharged from the chamber 11 by the vacuum pump 19.

このように、露光装置1においては、少なくともレーザー光が平板基材12上に照射される位置はチャンバー11で覆われている。チャンバー11内(以下、露光室内ともいう)の酸素濃度は、制御部20により、バルブ16、バルブ18、真空ポンプ19を適宜動作させることで調整することができる。露光装置1においては、制御部20により、これらのバルブ16、ガス供給源17、バルブ18、真空ポンプ19を制御してチャンバー11内の平板基材12のレジスト層の周囲の酸素を低減した状態、若しくは不活性ガスを所定の濃度とした状態(不活性雰囲気)、又は還元性ガスを所定の濃度とした状態(還元性雰囲気)で露光を行う。   As described above, in the exposure apparatus 1, at least a position where the laser beam is irradiated onto the flat substrate 12 is covered with the chamber 11. The oxygen concentration in the chamber 11 (hereinafter also referred to as exposure chamber) can be adjusted by the controller 20 by appropriately operating the valve 16, the valve 18, and the vacuum pump 19. In the exposure apparatus 1, the control unit 20 controls the valve 16, the gas supply source 17, the valve 18, and the vacuum pump 19 to reduce oxygen around the resist layer of the flat plate substrate 12 in the chamber 11. Alternatively, exposure is performed in a state where an inert gas is set to a predetermined concentration (inert atmosphere) or a state where the reducing gas is set to a predetermined concentration (reducing atmosphere).

チャンバー11内の酸素濃度の制御の一例としてはバルブ16を閉じ、バルブ18を開けて真空ポンプ19によりチャンバー11内の気体(酸素)の排出を行い、チャンバー11内の圧力を低下させることで実現できる。また一度真空ポンプ19でチャンバー11内を真空に引いた後、バルブ16を開いてガス供給源17から窒素などの不活性ガス充填することでも酸素濃度を調整することができる。また、バルブ16を開いて窒素などの不活性ガスを流入させながら真空ポンプ19で排気を行っても酸素濃度を調整してもよい。さらに、真空ポンプ19を取り外し、バルブ16を開けて不活性ガスを流入させてバルブ18を開いてチャンバー11内の酸素をチャンバー11外へ排出することでもチャンバー11内の酸素濃度を調整することができる。この場合、チャンバー11内に圧力がかかることがないため非常に簡素な構造にすることができ装置の小型化等の観点から好ましい。   As an example of control of the oxygen concentration in the chamber 11, the valve 16 is closed, the valve 18 is opened, the gas (oxygen) in the chamber 11 is discharged by the vacuum pump 19, and the pressure in the chamber 11 is reduced. it can. The oxygen concentration can also be adjusted by evacuating the chamber 11 with the vacuum pump 19 and then opening the valve 16 and filling with an inert gas such as nitrogen from the gas supply source 17. Alternatively, the oxygen concentration may be adjusted by opening the valve 16 and exhausting with the vacuum pump 19 while flowing an inert gas such as nitrogen. Further, the oxygen concentration in the chamber 11 can be adjusted by removing the vacuum pump 19, opening the valve 16, allowing an inert gas to flow in, opening the valve 18, and discharging oxygen in the chamber 11 out of the chamber 11. it can. In this case, since no pressure is applied to the chamber 11, a very simple structure can be obtained, which is preferable from the viewpoint of miniaturization of the apparatus.

本発明の実施の形態の他の1例に係る露光装置2を図2に示す。
図2に示すように、露光装置2は、内部に空間を有するチャンバー21と、チャンバー21内に配置され、被加工部材としてのスリーブ基材22にレーザー光を照射するレーザーピックアップユニット23とを備える。スリーブ基材22は、円柱形の基材(不図示)とこの基材の外周面に設けられ、熱反応型レジスト材料を含んでなるレジスト層(不図示)とを有し、このレジスト層にレーザーピックアップユニット23からレーザー光が照射される。スリーブ基材22は、3つ爪チャッキングなどの方法によりスピンドルモーター24と接続されている。これにより、露光時のスリーブ基材22の回転数、線速度を精度良く制御して回転することができる。レーザーピックアップユニット23は、反射光をモニターしてスリーブ基材22のレジスト層(不図示)にオートフォーカスをかけてレーザー光を照射し、スリーブ基材22のレジスト層(不図示)を露光する。レーザーピックアップユニット23は、1軸制御ステージ25に搭載されている。1軸制御ステージ25は、レーザーピックアップユニット23をスリーブ基材22の回転中心を通る直線上で往復動させる機能を有する。
FIG. 2 shows an exposure apparatus 2 according to another example of the embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 2, the exposure apparatus 2 includes a chamber 21 having a space inside, and a laser pickup unit 23 that is disposed in the chamber 21 and irradiates a sleeve base material 22 as a workpiece to be irradiated with laser light. . The sleeve base material 22 has a cylindrical base material (not shown) and a resist layer (not shown) provided on the outer peripheral surface of the base material and containing a heat-reactive resist material. Laser light is emitted from the laser pickup unit 23. The sleeve base material 22 is connected to the spindle motor 24 by a method such as three-claw chucking. Thereby, the rotation speed and linear velocity of the sleeve base material 22 at the time of exposure can be accurately controlled and rotated. The laser pickup unit 23 monitors the reflected light and auto-focuses the resist layer (not shown) of the sleeve base material 22 to irradiate the laser beam, thereby exposing the resist layer (not shown) of the sleeve base material 22. The laser pickup unit 23 is mounted on the uniaxial control stage 25. The uniaxial control stage 25 has a function of reciprocating the laser pickup unit 23 on a straight line passing through the rotation center of the sleeve base material 22.

チャンバー21には、バルブ26を介して不活性ガス又は還元性ガスを供給するガス供給源27が接続され、チャンバー21内に不 活性ガス又は還元性ガスを供給可能に構成されている。また、チャンバー21には、バルブ28を介してチャンバー21内の酸素を排出する真空ポンプ29が接続されており、この真空ポンプ29によりチャンバー21内の酸素を排出可能に構成されている。   A gas supply source 27 for supplying an inert gas or a reducing gas is connected to the chamber 21 via a valve 26 so that the inert gas or the reducing gas can be supplied into the chamber 21. Further, a vacuum pump 29 for discharging oxygen in the chamber 21 is connected to the chamber 21 through a valve 28, and the oxygen in the chamber 21 can be discharged by the vacuum pump 29.

また、露光装置2は、チャンバー21内の各種ガス濃度及び減圧度を制御する制御部30を備える。この制御部30は、バルブ26及びガス供給源27とそれぞれ接続され、バルブ26のバルブ開度及びガス供給源27から供給される不活性ガス又は還元性ガスの種類及び供給量を制御する。また、制御部30は、バルブ28及び真空ポンプ29とそれぞれ接続され、バルブ28のバルブ開度及び真空ポンプ29によるチャンバー21内からの酸素排出量を制御する。   Further, the exposure apparatus 2 includes a control unit 30 that controls various gas concentrations in the chamber 21 and the degree of pressure reduction. The control unit 30 is connected to the valve 26 and the gas supply source 27, and controls the valve opening degree of the valve 26 and the type and supply amount of the inert gas or reducing gas supplied from the gas supply source 27. The control unit 30 is connected to the valve 28 and the vacuum pump 29, respectively, and controls the valve opening degree of the valve 28 and the amount of oxygen discharged from the chamber 21 by the vacuum pump 29.

このように、露光装置2においては、少なくともレーザー光がスリーブ基材22上に照射される位置はチャンバー21で覆われている。チャンバー21内(以下、露光室内ともいう)の酸素濃度は、制御部30により、バルブ26、ガス供給源27、バルブ28、真空ポンプ29を適宜動作させることで調整することができる。露光装置2においては、制御部20により、これらのバルブ26、ガス供給源27、バルブ28、真空ポンプ29を制御してチャンバー21内のスリーブ基材22のレジスト層の周囲の酸素を低減した状態、若しくは不活性ガスを所定の濃度とした状態(不活性雰囲気)、又は還元性ガスを所定の濃度とした状態(還元性雰囲気)で露光を行う。   Thus, in the exposure apparatus 2, at least a position where the laser beam is irradiated onto the sleeve base material 22 is covered with the chamber 21. The oxygen concentration in the chamber 21 (hereinafter also referred to as exposure chamber) can be adjusted by the controller 30 by appropriately operating the valve 26, the gas supply source 27, the valve 28, and the vacuum pump 29. In the exposure apparatus 2, the control unit 20 controls the valve 26, the gas supply source 27, the valve 28, and the vacuum pump 29 to reduce oxygen around the resist layer of the sleeve base material 22 in the chamber 21. Alternatively, exposure is performed in a state where an inert gas is set to a predetermined concentration (inert atmosphere) or a state where the reducing gas is set to a predetermined concentration (reducing atmosphere).

チャンバー21内の酸素濃度を調整の一例としてはバルブ26を閉じ、バルブ28を開けて真空ポンプ29によりチャンバー21内の気体(酸素)の排気を行い、チャンバー21内の圧力を低下させることで実現できる。また一度チャンバー21内を真空に引いた後、バルブ26を開いて窒素などの不活性な気体を充填することでも酸素濃度を調整することができる。また、真空ポンプ29を取り外し、バルブ26を開けて不活性気体を流入させてバルブ28を開いてチャンバー21内の酸素をチャンバー21外へ排出することでもチャンバー21内の酸素濃度を調整することができる。この場合、チャンバー21に圧力がかかることがないため非常に簡素な構造にすることができ装置の小型化等の観点から好ましい。   As an example of adjusting the oxygen concentration in the chamber 21, the valve 26 is closed, the valve 28 is opened, the gas (oxygen) in the chamber 21 is exhausted by the vacuum pump 29, and the pressure in the chamber 21 is reduced. it can. The oxygen concentration can also be adjusted by once evacuating the chamber 21 and then opening the valve 26 and filling with an inert gas such as nitrogen. Also, the oxygen concentration in the chamber 21 can be adjusted by removing the vacuum pump 29, opening the valve 26, allowing an inert gas to flow in, opening the valve 28, and discharging the oxygen in the chamber 21 out of the chamber 21. it can. In this case, since no pressure is applied to the chamber 21, a very simple structure can be obtained, which is preferable from the viewpoint of downsizing the apparatus.

本発明において、チャンバー11、21内(露光室内)の酸素濃度を下げるために用いる不活性ガスとしては、化学反応性を持たない不活性な気体であれば特に限定されず、例えば、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン等の希ガス類や窒素、二酸化炭素の無機ガスあるいは、フルオロカーボン等が挙げられる。これらのガスを単独で用いても良いし、2種以上 混合しても良い。これらの不活性ガスの中でも、窒素、二酸化炭素、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン、及びフルオロカーボンからなる群から選ばれた少なくとも1つの不活性ガスが好ましく、価格や安全性、入手容易性を考えると、アルゴン、窒素、二酸化炭素からなる群から選ばれた少なくとも1つの不活性ガスがより好ましい。なお、不活性ガスの濃度範囲は、95vol%以上100vol%以下であればよく、99vol%以上100vol%以下であることが好ましく、99.5vol%以上100vol%以下であることがより好ましい。不活性ガスの濃度が高くなるにつれ酸素の濃度が低下することで、再酸化抑制効果が高くなる。   In the present invention, the inert gas used for reducing the oxygen concentration in the chambers 11 and 21 (exposure chamber) is not particularly limited as long as it is an inert gas having no chemical reactivity, and examples thereof include helium and neon. And rare gases such as argon, krypton, xenon and radon, inorganic gases such as nitrogen and carbon dioxide, and fluorocarbons. These gases may be used alone or in combination of two or more. Among these inert gases, at least one inert gas selected from the group consisting of nitrogen, carbon dioxide, helium, argon, krypton, xenon, radon, and fluorocarbon is preferable, and the price, safety, and availability are improved. In consideration, at least one inert gas selected from the group consisting of argon, nitrogen, and carbon dioxide is more preferable. The concentration range of the inert gas may be 95 vol% or more and 100 vol% or less, preferably 99 vol% or more and 100 vol% or less, and more preferably 99.5 vol% or more and 100 vol% or less. As the concentration of the inert gas increases, the oxygen concentration decreases, thereby increasing the reoxidation suppressing effect.

本実施の形態に係る露光装置1、2では、平板基材12及びスリーブ基材22の回りがチャンバー11、21で覆われているので、酸素濃度を下げるため、酸素吸着 剤を用いてチャンバー11、21内(露光室内)の酸素濃度を下げてもよい。酸素吸着剤として、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルミニウム、チタン、鉄などの 金属を室温で又は加熱することで酸素吸着剤(酸素ゲッター)として吸着させても良いし、アルデヒド基を有する化合物や不飽和基を有する鎖状炭化水素系重合物などの有機系化合物でもよい。アルデヒド基を有する化合物として、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブタナール、ペンタナール、ヘキサナール等が挙げられる。また、アロース、タロース、グロース、グルコース、アルトロース、マンノース、ガラクトース、イドース、リボース、リキソース、アラビノース、アピオースなどの糖類を用いてもよい。不飽和基を有する鎖状炭化水素系重合物としては、液状ブタジエンオリゴマー、液状イソプレンオリゴマー、スクアレン、液状アセチレンオリゴマー、液状ペンタジエンオリゴマー、液状オリゴエステルアクリレート、液状ブテンオリゴマー、液状スチレンブタジエンゴム、液状ニトリルゴム、液状クロロプレンオリゴマー等の各種分子量のポリマーを挙げることができる。   In the exposure apparatuses 1 and 2 according to the present embodiment, the flat substrate 12 and the sleeve substrate 22 are covered with the chambers 11 and 21, so that the oxygen adsorbent is used to reduce the oxygen concentration. , 21 (the exposure chamber) may be reduced in oxygen concentration. As an oxygen adsorbent, a metal such as an alkali metal, alkaline earth metal, aluminum, titanium, or iron may be adsorbed as an oxygen adsorbent (oxygen getter) at room temperature or by heating, or a compound having an aldehyde group, An organic compound such as a chain hydrocarbon polymer having an unsaturated group may also be used. Examples of the compound having an aldehyde group include formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, butanal, pentanal, hexanal and the like. Further, saccharides such as allose, talose, growth, glucose, altrose, mannose, galactose, idose, ribose, lyxose, arabinose, apiose may be used. As the chain hydrocarbon polymer having an unsaturated group, liquid butadiene oligomer, liquid isoprene oligomer, squalene, liquid acetylene oligomer, liquid pentadiene oligomer, liquid oligoester acrylate, liquid butene oligomer, liquid styrene butadiene rubber, liquid nitrile rubber And polymers having various molecular weights such as liquid chloroprene oligomers.

本実施の形態に係る露光装置1、2のレジスト層周囲の酸素濃度の範囲として、0vol%以上5vol%以下であればよく、0vol%以上1vol%以下が好ましく、0vol%以上0.5vol%以下であることがより好ましく、0vol%以上0.1vol%以下であることがさらに好ましく、0vol%以上0.01vol%以下であることが最も好ましい。酸素濃度が5vol%を超える場合は、レジスト材料への酸素の接触確率が高くなり再酸化が生じやすくなり、再酸化抑制効果が低い。一方、酸素濃度が下がることで、レジスト材料への酸素の接触確率が低下してより再酸化がより抑制される。しかし、大幅に酸素 濃度を下げるためには装置面でコストアップが避けられないため上記範囲の酸素濃度が好ましい範囲である。   The oxygen concentration range around the resist layer of exposure apparatuses 1 and 2 according to the present embodiment may be 0 vol% or more and 5 vol% or less, preferably 0 vol% or more and 1 vol% or less, and 0 vol% or more and 0.5 vol% or less. More preferably, it is 0 vol% or more and 0.1 vol% or less, Most preferably, it is 0 vol% or more and 0.01 vol% or less. When the oxygen concentration exceeds 5 vol%, the probability of contact of oxygen with the resist material is increased and reoxidation is likely to occur, and the reoxidation suppressing effect is low. On the other hand, when the oxygen concentration is lowered, the probability of contact of oxygen with the resist material is lowered and reoxidation is further suppressed. However, in order to significantly reduce the oxygen concentration, an increase in cost is unavoidable in terms of equipment, so the oxygen concentration in the above range is a preferable range.

本発明においては、レジスト層周囲の還元性ガスを所定の濃度とした還元性雰囲気で露光してもよい。図1に示す露光装置1においては、真空ポンプ19を取り外し、バルブ16を開として還元性ガスを流入させてバルブ18を開いてチャンバー11内の酸素をチャンバー11外へ排出することでもチャンバー11内(露光室内)の還元性ガスの濃度を調整することができる。なお、図2に示す露光装置2においても同様にして還元性ガスの濃度を調整することができる。   In the present invention, exposure may be performed in a reducing atmosphere in which the reducing gas around the resist layer has a predetermined concentration. In the exposure apparatus 1 shown in FIG. 1, the vacuum pump 19 is removed, the valve 16 is opened, a reducing gas is introduced, the valve 18 is opened, and oxygen in the chamber 11 is exhausted out of the chamber 11. The concentration of the reducing gas in the (exposure chamber) can be adjusted. In the exposure apparatus 2 shown in FIG. 2, the concentration of the reducing gas can be adjusted similarly.

本発明に使用し得る還元性ガスとしては、例えば水素、一酸化炭素、二酸化硫黄、アンモニアなどの無機ガスあるいは、ホルムアルデヒド、炭素数1〜炭素数5の飽和炭化水素ガス、炭素数1〜炭素数5の不飽和炭化水素ガスや都市ガスなどでも良く、例えばメタン、エタン、エチレン、アセチレン、プロパン、プロピレン、ブタン、ブテン、ペンタン、ペンチンなどが挙げられる。もちろんこれらのガスを単独で用いても良いし、2種以上混合しても良い。これらの還元性ガスの中でも、水素、一酸化炭素、二酸化硫黄、アンモニア、ホルムアルデヒド、メタン、エタン、プロパン、ブタンといった炭素数1〜炭素数5の飽和炭化水素ガス及び炭素数1〜炭素数5の不飽和炭化水素ガスからなる群から選ばれた少なくとも1つの還元性ガスが好ましく、価格や安全性、入手容易性を考えると、水素、一酸化炭素、二酸化硫黄、メタン、エタン、プロパン、及びブタンからなる群から選ばれた少なくとも1つの還元性ガスなどが好ましい。中でも、一酸化炭素、メタンがより好ましい。   Examples of the reducing gas that can be used in the present invention include inorganic gases such as hydrogen, carbon monoxide, sulfur dioxide, and ammonia, or formaldehyde, saturated hydrocarbon gas having 1 to 5 carbon atoms, and 1 to carbon atoms. 5 unsaturated hydrocarbon gas, city gas, etc., and examples thereof include methane, ethane, ethylene, acetylene, propane, propylene, butane, butene, pentane, and pentyne. Of course, these gases may be used alone or in combination of two or more. Among these reducing gases, saturated hydrocarbon gas having 1 to 5 carbon atoms such as hydrogen, carbon monoxide, sulfur dioxide, ammonia, formaldehyde, methane, ethane, propane, and butane, and 1 to 5 carbon atoms. At least one reducing gas selected from the group consisting of unsaturated hydrocarbon gases is preferred, and in view of price, safety, and availability, hydrogen, carbon monoxide, sulfur dioxide, methane, ethane, propane, and butane At least one reducing gas selected from the group consisting of is preferable. Of these, carbon monoxide and methane are more preferable.

本発明に使用し得る還元性ガスの濃度範囲として、10vol%以上100vol%以下であればよく、30vol%以上100vol%以下であることが好ましく、50vol%以上100vol%以下であることがより好ましく、80vol%以上100vol%以下であることがさらに好ましく、90vol%以上100vol%以下であることが最も好ましい。さらには、還元性ガス雰囲気に含まれる酸素の濃度を低下させることで、再酸化を効果的に抑制することが可能である。したがって、本発明においては、還元性雰囲気であり且つ、酸素の濃度が0vol%以上8vol%以下であり、0vol%以上5vol%以下であることがより好ましく、0vol%以上1vol%以下であることがさらに好ましく、0vol%以上0.1vol%以下であることが最も好ましい。以上、本発明における不活性雰囲気および還元性雰囲気について記載したが、安全上、装置上の観点から不活性雰囲気の方が好ましい。   The concentration range of the reducing gas that can be used in the present invention may be 10 vol% or more and 100 vol% or less, preferably 30 vol% or more and 100 vol% or less, more preferably 50 vol% or more and 100 vol% or less, More preferably, it is 80 vol% or more and 100 vol% or less, and most preferably 90 vol% or more and 100 vol% or less. Furthermore, it is possible to effectively suppress reoxidation by reducing the concentration of oxygen contained in the reducing gas atmosphere. Therefore, in the present invention, it is a reducing atmosphere, and the oxygen concentration is 0 vol% or more and 8 vol% or less, more preferably 0 vol% or more and 5 vol% or less, and preferably 0 vol% or more and 1 vol% or less. More preferably, it is most preferably 0 vol% or more and 0.1 vol% or less. Although the inert atmosphere and reducing atmosphere in the present invention have been described above, the inert atmosphere is preferable from the viewpoint of the apparatus for safety.

なお、レジスト層の周囲が不活性雰囲気及び又は還元性雰囲気であるとは、上記の通り露光装置1、2のチャンバー11、21内(露光室内)の雰囲気(不活性ガス濃度又は還元性ガス濃度)を制御することで達成できるが、レジスト層に不活性気体及び又は還元性ガスを吹き付け、局所的にレジスト層近傍の雰囲気(不活性ガス濃度又は還元性ガス濃度)を制御してもよい。   Note that the periphery of the resist layer is an inert atmosphere or a reducing atmosphere, as described above, the atmosphere (inert gas concentration or reducing gas concentration) in the chambers 11 and 21 of the exposure apparatuses 1 and 2 (exposure chamber). ) May be achieved, but an inert gas and / or reducing gas may be sprayed onto the resist layer to locally control the atmosphere (inert gas concentration or reducing gas concentration) in the vicinity of the resist layer.

以上、不活性雰囲気及び又は還元性雰囲気を達成するための説明を行ったが、装置のガス導入口は、用いるガスの数に応じて、複数個設けることも可能であるし、複数種類を混合したガスボンベ(混合ガスボンベ)を用いて、装置のガス導入口を1個にすることも可能である。   As described above, the description for achieving an inert atmosphere and / or a reducing atmosphere has been described. However, a plurality of gas inlets of the apparatus can be provided according to the number of gases used, or a plurality of types can be mixed. By using the gas cylinder (mixed gas cylinder), the gas inlet of the apparatus can be made one.

レジスト層を露光するレーザーピックアップユニット13、23に用いるレーザー光の波長としては、150nm以上550nm以下が好ましい。また露光装置1、2の小型化および入手の容易さの観点からは半導体レーザーを使用することが好ましい。波長は350nm以上550nm以下であることが好ましい。波長が350nmより短い場合、レーザー光の出力が小さくなりレジスト層を露光することができない。一方、波長が550nmより長い場合、レーザー光のスポット径を500nm以下にすることが出来ず小さな露光部を形成することが出来ない。   The wavelength of the laser beam used for the laser pickup units 13 and 23 for exposing the resist layer is preferably 150 nm or more and 550 nm or less. Further, it is preferable to use a semiconductor laser from the viewpoints of downsizing of the exposure apparatuses 1 and 2 and availability. The wavelength is preferably 350 nm or more and 550 nm or less. When the wavelength is shorter than 350 nm, the output of the laser beam becomes small and the resist layer cannot be exposed. On the other hand, when the wavelength is longer than 550 nm, the spot diameter of the laser beam cannot be made 500 nm or less, and a small exposed portion cannot be formed.

一方スポットサイズを小さくして小さな露光部を形成するためにはガスレーザーを使用することが好ましい。特にXeF、XeCl、KrF、ArF、Fのガスレーザーは波長が351nm、308nm、248nm、193nm、157nmと短く非常に小さなスポットサイズに集光することができるため好ましい。 On the other hand, it is preferable to use a gas laser in order to reduce the spot size and form a small exposed portion. In particular, gas lasers of XeF, XeCl, KrF, ArF, and F 2 are preferable because they have a short wavelength of 351 nm, 308 nm, 248 nm, 193 nm, and 157 nm and can be condensed into a very small spot size.

露光用レーザーとしてNd:YAGレーザーの2倍波、3倍波、4倍波を用いることができる。Nd:YAGレーザーの2倍波、3倍波、4倍波の波長はそれぞれ532nm、355nm、266nmであり、小さなスポットサイズを得ることが出来る。   As the exposure laser, a second harmonic, a third harmonic, and a fourth harmonic of an Nd: YAG laser can be used. The wavelength of the second, third, and fourth harmonics of the Nd: YAG laser is 532 nm, 355 nm, and 266 nm, respectively, and a small spot size can be obtained.

本発明に係る露光装置1、2においては、基材と、この基材上に設けられ、加熱により還元反応する熱反応型レジスト材料を含んでなるレジスト層とを有する被加工部材としての平板基材12、スリーブ基材22にレーザー光で露光する。本発明に係る露光装置1、2に使用する熱反応型レジスト材料としては、加熱により還元反応するものであって、所謂、熱リソグラフィーに使用する熱反応型レジスト材料であればよく、無機レジスト材料が好ましい。   In the exposure apparatuses 1 and 2 according to the present invention, a flat plate base as a member to be processed having a base material and a resist layer provided on the base material and containing a heat-reactive resist material that undergoes a reduction reaction by heating. The material 12 and the sleeve base material 22 are exposed to laser light. The heat-reactive resist material used in the exposure apparatuses 1 and 2 according to the present invention can be any heat-reactive resist material that undergoes a reduction reaction by heating and is used in so-called thermal lithography. Is preferred.

尚、本発明に係る露光装置1、2は、特に、加熱により還元され大気中で冷却した場合に再酸化が発生するような無機レジスト材料、例えばCuO、Co、BaOなどの無機レジスト材料を熱反応型レジスト材料に用いた被加工部材のレーザー露光する場合に有効である。 The exposure apparatuses 1 and 2 according to the present invention are particularly suitable for inorganic resist materials such as CuO, Co 3 O 4 , and BaO 2 that reoxidize when reduced by heating and cooled in the atmosphere. This is effective when a member to be processed using a resist material as a heat-reactive resist material is subjected to laser exposure.

レジスト層の膜厚としては5nm以上1μm以下が好ましい。レジスト層の膜厚が薄すぎる場合、照射されたレーザー光をレジスト層が十分に吸収できないため、還元されるのに必要な温度にまで昇温されなくなってしまう。このため露光によるパターンニングがうまくできない。レジスト層の膜厚が厚すぎる場合、厚み方向に温度分布が形成されレジスト層の上下で還元される領域が異なってしまう。このため、正確なパターンニングができない。以上のことから、レジスト層の膜厚としては5nm以上1μm以下であり、好ましくは5nm以上500nm以下で、より好ましくは5nm以上100nm以下で、最も好ましくは10nm以上100nm以下である。   The thickness of the resist layer is preferably 5 nm or more and 1 μm or less. When the film thickness of the resist layer is too thin, the resist layer cannot sufficiently absorb the irradiated laser beam, so that the temperature is not raised to a temperature necessary for reduction. For this reason, patterning by exposure cannot be performed well. When the film thickness of the resist layer is too thick, a temperature distribution is formed in the thickness direction, and the regions to be reduced above and below the resist layer are different. For this reason, accurate patterning cannot be performed. From the above, the film thickness of the resist layer is 5 nm to 1 μm, preferably 5 nm to 500 nm, more preferably 5 nm to 100 nm, and most preferably 10 nm to 100 nm.

レジスト層(膜)の成膜は蒸着、スパッタリング、CVD等の気相法により行うことが好ましい。レジスト膜の組成の調整、膜厚の均一性、成膜レートの観点等からスパッタリングが特に好ましい。   The resist layer (film) is preferably formed by a vapor phase method such as vapor deposition, sputtering, or CVD. Sputtering is particularly preferred from the standpoints of adjusting the composition of the resist film, film thickness uniformity, film formation rate, and the like.

次に、上記実施の形態に係る露光装置1を用いた露光工程の概略について説明する。
まず、平板基材12をスピンドルモーター14と接続してチャンバー11内に配置する。次に、制御部20により、ガス供給源17からの不活性ガス及び還元性ガスの供給量、並びに真空ポンプ19によるチャンバー11内からの酸素の排出量を制御して、チャンバー11内を不活性雰囲気又は還元性雰囲気に制御する。次に、スピンドルモーター14により平板基材12を回転させながら、軸制御ステージ15によりレーザーピックアップユニット13を移動させて平板基材12の所定の領域にレーザー光を所定の加熱期間t1に亘って照射する。次に、チャンバー11を不活性雰囲気又は還元性雰囲気とした状態で、平板基材12のレーザー光が照射された領域を所定の冷却期間t2冷却する。最後に、冷却後の平板基材12をチャンバー11内から取り出すことにより露光工程が完了する。なお、露光装置2の動作についても同様にして露光工程を行うことができる。
Next, an outline of an exposure process using the exposure apparatus 1 according to the above embodiment will be described.
First, the flat substrate 12 is connected to the spindle motor 14 and placed in the chamber 11. Next, the control unit 20 controls the supply amount of the inert gas and the reducing gas from the gas supply source 17 and the discharge amount of oxygen from the chamber 11 by the vacuum pump 19, so that the inside of the chamber 11 is inactive. Control to atmosphere or reducing atmosphere. Next, while the flat plate base 12 is rotated by the spindle motor 14, the laser pickup unit 13 is moved by the axis control stage 15 to irradiate a predetermined region of the flat plate base 12 with a laser beam for a predetermined heating period t1. To do. Next, in a state where the chamber 11 is in an inert atmosphere or a reducing atmosphere, the region of the flat substrate 12 irradiated with the laser light is cooled for a predetermined cooling period t2. Finally, the exposure process is completed by taking out the cooled flat substrate 12 from the chamber 11. The exposure process can be performed in the same manner for the operation of the exposure apparatus 2.

なお、上述した露光装置1を用いた露光工程においては、レーザーピックアップユニット13によるレーザー光の照射前にチャンバー11内を不活性雰囲気又は還元性雰囲気としたが、チャンバー11内の雰囲気は、少なくとも加熱によって還元された熱反応型レジスト材料の再酸化を抑制できる範囲でれば、レーザー光照射後、又はレーザー光照射中に制御してもよい。   In the exposure process using the exposure apparatus 1 described above, the inside of the chamber 11 is set to an inert atmosphere or a reducing atmosphere before the laser pickup unit 13 irradiates the laser beam. However, the atmosphere in the chamber 11 is at least heated. As long as the re-oxidation of the heat-reactive resist material reduced by the step can be suppressed, the control may be performed after the laser beam irradiation or during the laser beam irradiation.

このように、本実施の形態に係る露光装置1、2においては、平板基材12又はスリーブ基材22のレジスト層の熱反応型レジスト材料が、レーザー光による加熱によって部分的に還元された後の冷却期間t2においても熱反応型レジスト材料の周囲の酸素濃度が低い状態、若しくは不活性ガスを所定の濃度とした状態(不活性雰囲気)、又は還元性ガスを所定の濃度とした状態(還元性雰囲気)となる。その結果、露光後の熱反応型レジスト材料の再酸化が抑制され、露光後の酸溶液やアルカリ溶液で現像する際の現像差の減少を抑制することが可能となり、微細パターンを形成することが可能となる。   Thus, in the exposure apparatuses 1 and 2 according to the present embodiment, after the heat-reactive resist material of the resist layer of the flat plate base material 12 or the sleeve base material 22 is partially reduced by heating with laser light. Even in the cooling period t2, the oxygen concentration around the heat-reactive resist material is low, the inert gas is in a predetermined concentration (inert atmosphere), or the reducing gas is in a predetermined concentration (reduction) Sex atmosphere). As a result, reoxidation of the heat-reactive resist material after exposure is suppressed, and it becomes possible to suppress a decrease in development difference when developing with an acid solution or an alkali solution after exposure, thereby forming a fine pattern. It becomes possible.

本発明においては、さらに、レジスト層と基材の間にエッチング層を設けることができる。一般に、光学材料やフィルム等では、微細パターンのアスペクト比(溝の深さを溝の開口幅で除した値)が高いものが要求され、時にはアスペクト比が10以上のものが求められることもある。しかしながら、膜厚方向の溝の深さは、レジスト層の厚さがそのまま深さ方向の溝の深さになるため、深く溝を形成するためには、レジスト層の膜厚を厚くする必要がある。しかし、膜厚が厚くなることにより、露光による膜厚方向への均一性が失われてしまい、結果として、深さ方向だけでなく、膜面方向の微細パターンの加工精度も低下してしまう。   In the present invention, an etching layer can be further provided between the resist layer and the substrate. In general, optical materials, films, and the like are required to have a fine pattern with a high aspect ratio (a value obtained by dividing the groove depth by the groove opening width), and sometimes have an aspect ratio of 10 or more. . However, the depth of the groove in the film thickness direction is the same as the depth of the groove in the depth direction as it is. Therefore, in order to form a deep groove, it is necessary to increase the thickness of the resist layer. is there. However, as the film thickness increases, the uniformity in the film thickness direction due to exposure is lost, and as a result, the processing accuracy of the fine pattern not only in the depth direction but also in the film surface direction decreases.

微細パターン形状とともに溝の深さも深くしたパターンを形成したい場合には、これらレジスト層の下に形成したい溝深さ分の厚みの膜、すなわちエッチング層を予め成膜しておき、該エッチング層の上にレジスト層を成膜した積層体を得た後、先ずはレジスト層のみを露光・現像してレジスト層にパターン形状を付与する。引き続きパターン付与されたレジスト層をマスクとして用い、下層のエッチング層に深い溝を形成する方法が考えられる。この方法を用いることで、必要に応じたアスペクト比を作製することができるため、応用面での展開を広げることができる。   When it is desired to form a pattern in which the groove depth is increased along with the fine pattern shape, a film having a thickness corresponding to the groove depth to be formed under these resist layers, that is, an etching layer is formed in advance, and the etching layer After obtaining a laminate having a resist layer formed thereon, first, only the resist layer is exposed and developed to give a pattern shape to the resist layer. A method of forming a deep groove in the underlying etching layer using the patterned resist layer as a mask can be considered. By using this method, it is possible to produce an aspect ratio according to need, so that development in application can be expanded.

また、本発明において、エッチング層としては、レジスト層をマスクとして、フッ素系ガスを用いたドライエッチングによりエッチング処理され、所望パターンを付与される層であるため、フッ素系ガスを用いたドライエッチングで容易にエッチングされる被エッチング材料であることが好ましい。   Further, in the present invention, the etching layer is a layer that is etched by dry etching using a fluorine-based gas with a resist layer as a mask and is given a desired pattern. Therefore, the etching layer is dry-etched using fluorine-based gas. A material to be etched that is easily etched is preferable.

本発明におけるエッチング層に用いられる被エッチング材料は、特に制限はなく、例えばSi、Ta、Ge、Te、及びP並びにそれらの酸化物、窒化物、炭化物、及び硫 化物や、Mo、W、Taのシリサイド等が挙げられ、特に成膜の容易性、経時安定性、強度、コスト等の観点から、Si、Ta及びそれらの酸化物、窒化物、炭化物が好ましく、Si並びにその酸化物、窒化物、及び炭化物がさらに好ましい。エッチング層は、ドライエッチングにより異方性や等方性エッチングが可能で、なおかつ平坦性を有している、また熱反応型レジスト材料や基材との密着性が高いものが好ましい。例えばスパッタリング法を用いてエッチング層を形成した場合、平坦化には、スパッタリング時の圧力を下げることが効果的であり、密着性向上には、基板を逆スパッタ処理することや、膜の応力を低減する処理を施すことや、新たに密着層を導入することなどが効果的な方法として挙げられる。   The material to be etched used for the etching layer in the present invention is not particularly limited. For example, Si, Ta, Ge, Te, and P and oxides, nitrides, carbides, and sulfides thereof, Mo, W, Ta, and the like. In particular, Si, Ta and their oxides, nitrides and carbides are preferable from the viewpoint of film formation, stability over time, strength, cost, etc., and Si and its oxides and nitrides. And carbides are more preferred. The etching layer is preferably one that can be anisotropically or isotropically etched by dry etching, has flatness, and has high adhesion to a heat-reactive resist material or a substrate. For example, when an etching layer is formed using a sputtering method, it is effective to lower the pressure during sputtering for planarization. For improving the adhesion, the substrate is subjected to reverse sputtering treatment or the stress of the film is reduced. Examples of effective methods include performing a reduction process and newly introducing an adhesion layer.

上記のドライエッチング工程に用いられる装置としては、真空中でドライエッチングガスが導入でき、プラズマが形成でき、エッチング処理ができるものであれば特に制限はないが、市販のドライエッチング装置、RIE装置、ICP装置などを用いることができる。ドライエッチング処理を行うガス種、時間、電力などは、熱反応型レジスト材料の種類、エッチング層の種類、エッチング層の厚み、エッチング層のエッチングレートなどによって適宜決定しうる。例えば、CF、CHF、C、C、C、C、C10、C、C10、CH、CCl、NF、SF、CFBr等のフルオロカーボンやそれらの混合ガス、さらにこれらガスにAr、O、H、N、CO等のガスを混合したものなどが挙げられる。また、必要に応じて、F以外のハロゲン系ガスであるHBr、HBr、HCl、HI、BBr、BCI、CI、SiCl等やそれらの混合ガス、さらにこれらのガスにAr、O、H、N、CO等のガスを混合したものなども用いることができる。さらに前述の熱反応型レジスト材料と被エッチング材料は、アモルファス状態または微結晶状態であることが好ましい。 The apparatus used in the dry etching process is not particularly limited as long as it can introduce a dry etching gas in a vacuum, can form plasma, and can perform an etching process. However, a commercially available dry etching apparatus, RIE apparatus, An ICP device or the like can be used. The gas type, time, power, etc. for performing the dry etching treatment can be appropriately determined depending on the type of the heat-reactive resist material, the type of the etching layer, the thickness of the etching layer, the etching rate of the etching layer, and the like. For example, CF 4 , CHF 3 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 6 , C 4 F 8 , C 4 F 10 , C 5 F 8 , C 5 F 10 , CH 2 F 2 , CCl 2 Examples thereof include fluorocarbons such as F 2 , NF 3 , SF 6 , and CF 3 Br and mixed gases thereof, and those obtained by mixing gases such as Ar, O 2 , H 2 , N 2 , and CO with these gases. Further, if necessary, HBr, HBr, HCl, HI, BBr 3 , BCI 3 , CI 2 , SiCl 4 , etc., which are halogen-based gases other than F, and mixed gases thereof, and further, Ar, O 2 A mixture of gases such as H 2 , N 2 , and CO can also be used. Furthermore, it is preferable that the above-mentioned heat-reactive resist material and the material to be etched are in an amorphous state or a microcrystalline state.

レジスト層は、成膜、露光、現像の工程を経て微細パターンを形成できるが、成膜の段階で、アモルファス状態または微結晶状態が好ましい。これは、露光部又は未露光部に粗大な結晶粒子が存在すると、現像によって溶解する部分と溶解しない部分の境界が粗大な結晶粒子に影響されて不明瞭になりやすく、明瞭で均一なパターンが得にくくなるためである。したがって、本発明において、レジスト材料は、アモルファス状態または微結晶状態であることが好ましい。なお、本発明においては、溶解する部分と溶解しない部分の境界を不明瞭で、不均一にしない程度の結晶状態を微結晶と呼ぶ。   The resist layer can be formed into a fine pattern through the steps of film formation, exposure and development, but is preferably in an amorphous state or a microcrystalline state at the stage of film formation. This is because if there are coarse crystal particles in the exposed or unexposed areas, the boundary between the portion that is dissolved by development and the portion that does not dissolve is easily affected by the coarse crystal particles, resulting in a clear and uniform pattern. This is because it becomes difficult to obtain. Therefore, in the present invention, the resist material is preferably in an amorphous state or a microcrystalline state. In the present invention, a crystal state in which the boundary between the dissolved portion and the undissolved portion is unclear and does not become nonuniform is called microcrystal.

さらに、エッチング層においても、上記と同様の理由により、積層時の界面が不明瞭になることを防ぐために、さらにはドライエッチング時にドライエッチングされる部分とされない部分の境界が不明瞭になることを防ぐために、被エッチング材料は、アモルファス状態または微結晶状態が好ましい。この場合も、境界を不明瞭で、不均一にしない程度の結晶状態を微結晶と呼ぶ。   Furthermore, in the etching layer, for the same reason as described above, in order to prevent the interface at the time of stacking from becoming unclear, the boundary between the portion that is not dry-etched and the portion that is not dry-etched at the time of dry etching is also unclear. In order to prevent this, the material to be etched is preferably in an amorphous state or a microcrystalline state. Also in this case, a crystal state in which the boundary is unclear and does not make it non-uniform is called microcrystal.

本発明に係る熱反応型レジスト材料、被エッチング材料において、該アモルファス状態および微結晶状態にするため、選択された熱反応型レジスト材料、被エッチング材料に他の元素を添加してもよい。本発明において添加できる元素は、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Mo、Zr、Zn、Ga、Ru、Pd、Ag、Cd、Hf、Ta、W、Pt、Au、C、Bが好適であるが、その他の元素であっても微細パターンを形成する熱反応型レジスト特性やドライエッチング特性を大幅に低下させない程度の添加の場合は、特に制限はない。さらには、本発明において、レジスト特性やドライエッチング特性を大幅に低下させない程度の添加の場合は、成膜時に窒素や酸素を加えることもアモルファス状態または微結晶状態にするためには有効である。   In the heat-reactive resist material and the material to be etched according to the present invention, other elements may be added to the selected heat-reactive resist material and the material to be etched in order to obtain the amorphous state and the microcrystalline state. Elements that can be added in the present invention are Al, Si, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Zr, Zn, Ga, Ru, Pd, Ag, Cd, Hf, Ta, W, Pt, Au, C, and B are preferable, but there is no particular limitation in the case of addition that does not significantly deteriorate the thermal reaction type resist characteristics and dry etching characteristics that form a fine pattern even with other elements. . Furthermore, in the present invention, in the case where the addition is performed to such an extent that the resist characteristics and the dry etching characteristics are not significantly deteriorated, it is effective to add nitrogen or oxygen at the time of film formation to obtain an amorphous state or a microcrystalline state.

本発明に係るナノインプリント用モールドは、上記微細パターン形成方法により製造することができる。このナノインプリント用モールドは、例えば、露光装置1、2を用いて熱反応型レジスト材料を含んでなるレジスト層が形成された被加工部材を露光した後、現像処理をして未露光部のレジストを除去する工程を行うことにより製造することができる。現像処理においては、酸溶液、アルカリ溶液、錯形成剤などを用いることができる。酸溶液としては、塩酸、硫酸、硝酸、燐酸、酢酸、シュウ酸、フッ酸、硝酸アンモニウムなどを用いることができ、アルカリ溶液としては、水酸化ナ トリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、アンモニア、TMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)を用いることができる。錯形成剤としては、シュウ酸、エチレンジアミン4酢酸及びその塩などの溶液などの一般的な溶液を単独又は混合溶液として用いることができる。また、現像液中に過酸化水素や過酸化マンガンなどの電位 調整剤などを加えることも可能である。さらに、現像液中に界面活性剤などを添加して現像性を向上させることも可能である。また、レジスト材料によっては、まず酸現像液で 現像した後に、アルカリ現像液で現像してもよい。   The nanoimprint mold according to the present invention can be manufactured by the above-described fine pattern forming method. For example, the nanoimprint mold exposes a workpiece on which a resist layer containing a heat-reactive resist material is formed using the exposure apparatuses 1 and 2, and then develops the resist in an unexposed portion. It can manufacture by performing the process to remove. In the development processing, an acid solution, an alkaline solution, a complexing agent, or the like can be used. As the acid solution, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, acetic acid, oxalic acid, hydrofluoric acid, ammonium nitrate, etc. can be used. As the alkaline solution, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, ammonia, TMAH ( Tetramethylammonium hydroxide) can be used. As the complexing agent, a general solution such as a solution of oxalic acid, ethylenediaminetetraacetic acid and a salt thereof can be used alone or as a mixed solution. It is also possible to add a potential adjusting agent such as hydrogen peroxide or manganese peroxide to the developer. Furthermore, it is also possible to improve the developability by adding a surfactant or the like to the developer. Depending on the resist material, development may be performed first with an acid developer and then with an alkali developer.

(実施例)
次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例及び比較例によって何ら限定されるものではない。まず、本実施例に用いた評価法について説明する。
(Example)
Next, the present invention will be described in detail based on examples carried out to clarify the effects of the present invention. In addition, this invention is not limited at all by the following examples and comparative examples. First, the evaluation method used in this example will be described.

(LER)
LER(line edge roughness)は、パターンの乱れを表す指標で、パターンの壁面に出来た凹凸の大きさを表す。LERの導出は、現像後のレジストの表面SEM(走査型電子顕微鏡)観察を行い、得られた像をSEMI International Standardsに記載のSEMI P47−0307に従い導出した。LERの値は7nmを超えるとエッジが非常に不明瞭になり、明瞭なパターン形状が得られない。
(LER)
LER (Line Edge Roughness) is an index indicating the disturbance of the pattern, and indicates the size of the unevenness formed on the wall surface of the pattern. The LER was derived by observing the surface of the resist after development with SEM (scanning electron microscope), and the obtained image was derived according to SEMI P47-0307 described in SEMI International Standards. If the value of LER exceeds 7 nm, the edge becomes very unclear and a clear pattern shape cannot be obtained.

[実施例1]
φ2インチのガラス平板基材上にスパッタリング法により熱反応型レジスト材料であるCuOレジストを20nm成膜した。本サンプルをチャンバー内でスピンドルモーターに直結されたステージ上に中心を一致させて吸着チャッキングした。サンプルをセット後、チャンバー内を10Pa以下まで真空引きした。この時チャンバー内のO濃度は0.01vol%であった。露光には波長405nmの半導体レーザー、対物レンズのN.A.は0.85のピックアップを用いた。この時スポットサイズは430nmであった。出射されたレーザー光はサンプル表面で反射され、この反射光強度をモニターして対物レンズの位置を調整しレジスト層上でレーザー光がスポットサイズとなるようオートフォーカスをかけた。スピンドルモーターを回転させ線速度7m/sにてレーザー光をDC照射した。この時レーザー光の出力は8mW、ラジアル方向の送りピッチは250nm、スパイラル露光で幅2mmの露光を行った。
[Example 1]
A CuO resist, which is a heat-reactive resist material, was formed into a 20 nm film on a φ2 inch glass flat substrate by sputtering. The sample was chucked by chucking with the center aligned on a stage directly connected to the spindle motor in the chamber. After setting the sample, the inside of the chamber was evacuated to 10 Pa or less. At this time, the O 2 concentration in the chamber was 0.01 vol%. For the exposure, a semiconductor laser having a wavelength of 405 nm, an N.P. A. Used a 0.85 pickup. At this time, the spot size was 430 nm. The emitted laser light was reflected on the sample surface, and the reflected light intensity was monitored to adjust the position of the objective lens, and autofocusing was performed so that the laser light became spot size on the resist layer. The spindle motor was rotated and the laser beam was irradiated with DC at a linear velocity of 7 m / s. At this time, the laser beam output was 8 mW, the radial feed pitch was 250 nm, and the exposure was performed with a width of 2 mm by spiral exposure.

続いて、上記露光機によって露光された熱反応型レジストの現像を行った。現像にはウエット工程による現像を適用した。現像液は水にシュウ酸アンモニウム0.3wt.%、過酸化水素0.2wt.%、界面活性剤0.1wt.%(商品名アデカトールSO−135)を添加した水溶液を用いた。現像時間は4分とした。   Subsequently, the heat-reactive resist exposed by the exposure machine was developed. For the development, development by a wet process was applied. The developer solution was 0.3 wt. %, Hydrogen peroxide 0.2 wt. %, Surfactant 0.1 wt. % (Trade name Adecatol SO-135) added aqueous solution was used. The development time was 4 minutes.

このように現像された熱反応型レジスト(レジスト層)を、SEM(走査型電子顕微鏡)にて表面形状を観察したところ、下記表1に記載の通りLERが4nmで、非常にエッジが明瞭な溝形状が形成されていることを確認した。   When the surface shape of the heat-reactive resist (resist layer) developed in this way was observed with an SEM (scanning electron microscope), the LER was 4 nm as shown in Table 1 below, and the edges were very clear. It was confirmed that a groove shape was formed.

[実施例2]
φ2インチの平板ガラス基板上にスパッタリング法により熱反応型レジスト材料であるCuOレジストを20nm成膜した。本サンプルをチャンバー内でスピンドルモーターに直結されたステージ上に中心を一致させて吸着チャッキングした。サンプルをセット後、チャンバー内を0.1Paまで真空引きしたのち、純度99.999%のNガスを流入する操作を3回繰り返し、最終的にチャンバー内圧力を10Paとした。この時チャンバー内のO濃度は0.03vol%であった。露光には実施例1と同じピックアップを用いオートフォーカスをかけた。スピンドルモーターを回転させ線速度7m/sにてレーザー光をDC照射した。この時レーザー光の出力は8mW、ラジアル方向の送りピッチは250nm、スパイラル露光で幅2mmの露光を行った。
[Example 2]
A CuO resist, which is a heat-reactive resist material, was formed to a thickness of 20 nm on a flat glass substrate having a diameter of 2 inches by sputtering. The sample was chucked by chucking with the center aligned on a stage directly connected to the spindle motor in the chamber. After loading samples, after evacuating the chamber to 0.1 Pa, repeated three times to flow a 99.999% pure N 2 gas, the final chamber pressure was 10 6 Pa. At this time, the O 2 concentration in the chamber was 0.03 vol%. The same pickup as in Example 1 was used for exposure and autofocus was applied. The spindle motor was rotated and the laser beam was irradiated with DC at a linear velocity of 7 m / s. At this time, the laser beam output was 8 mW, the radial feed pitch was 250 nm, and the exposure was performed with a width of 2 mm by spiral exposure.

続いて、上記露光機によって露光された熱反応型レジストの現像を行った。現像にはウエット工程による現像を適用した。現像は実施例1と同様に行った。   Subsequently, the heat-reactive resist exposed by the exposure machine was developed. For the development, development by a wet process was applied. Development was performed in the same manner as in Example 1.

このように現像された熱反応型レジスト(レジスト層)を、SEM(走査型電子顕微鏡)にて表面形状を観察したところ、下記表1に記載の通りLERが3nmで、非常にエッジが明瞭な溝形状が形成されていることを確認した。   When the surface shape of the heat-reactive resist (resist layer) developed in this way was observed with an SEM (scanning electron microscope), the LER was 3 nm as shown in Table 1 below, and the edges were very clear. It was confirmed that a groove shape was formed.

[実施例3]
φ2インチのガラス平板基材上にスパッタリング法により熱反応型レジスト材料であるCoレジストを20nm成膜した。本サンプルをチャンバー内でスピンドルモーターに直結されたステージ上に中心を一致させて吸着チャッキングした。サンプルをセット後、チャンバーに純度99.999%の窒素ガスを流入させながら真空ポンプで排気を行いチャンバー内圧力を10Paとした。1時間後、チャンバー内のO濃度は0.2vol%であった。 露光には実施例1と同じピックアップを用いオートフォーカスをかけた。スピンドルモーターを回転させ線速度7m/sにてレーザー光をDC照射した。この時レーザー光の出力は8mW、ラジアル方向の送りピッチは350nm、スパイラル露光で幅2mmの露光を行った。
[Example 3]
A Co 3 O 4 resist, which is a heat-reactive resist material, was formed to a thickness of 20 nm on a flat glass substrate having a diameter of 2 inches by sputtering. The sample was chucked by chucking with the center aligned on a stage directly connected to the spindle motor in the chamber. After setting the sample, evacuation was performed with a vacuum pump while flowing 99.999% purity nitrogen gas into the chamber, and the pressure in the chamber was adjusted to 10 6 Pa. After 1 hour, the O 2 concentration in the chamber was 0.2 vol%. The same pickup as in Example 1 was used for exposure and autofocus was applied. The spindle motor was rotated and the laser beam was irradiated with DC at a linear velocity of 7 m / s. At this time, the laser beam output was 8 mW, the radial feed pitch was 350 nm, and exposure was performed with a width of 2 mm by spiral exposure.

続いて、上記露光機によって露光された熱反応型レジストの現像を行った。現像にはウエット工程による現像を適用した。現像 液は3.4wt.%のシュウ酸水溶液に、過酸化水素2wt.%を添加した水溶液を用いた。現像時間は15分とした。   Subsequently, the heat-reactive resist exposed by the exposure machine was developed. For the development, development by a wet process was applied. The developer is a 3.4 wt.% Oxalic acid aqueous solution, hydrogen peroxide 2 wt. % Aqueous solution was used. The development time was 15 minutes.

このように現像された熱反応型レジスト(レジスト層)を、SEM(走査型電子顕微鏡)にて表面形状を観察したところ、下記表1に記載の通りLERが4nmで、非常にエッジが明瞭な溝形状が形成されていることを確認した。   When the surface shape of the heat-reactive resist (resist layer) developed in this way was observed with an SEM (scanning electron microscope), the LER was 4 nm as shown in Table 1 below, and the edges were very clear. It was confirmed that a groove shape was formed.

[実施例4]
φ2インチのガラス平板基材上にスパッタリング法により熱反応型レジスト材料であるBaOレジストを20nm成膜した。本サンプルをチャンバー内でスピンドルモーターに直結されたステージ上に中心を一致させて吸着チャッキングした。サンプルをセット後、排気用の弁を開き、チャンバーに純度99.999%の窒素ガスを 流入させて放置した。2時間後、チャンバー内のO濃度は0.09vol%であった。露光には実施例1と同じピックアップを用いオートフォーカスをかけた。スピンドルモーターを回転させ線速度7m/sにてレーザー光をDC照射した。この時レーザー光の出力は8mW、ラジアル方向の送りピッチは250nm、 スパイラル露光で幅2mmの露光を行った。
[Example 4]
A BaO 2 resist, which is a heat-reactive resist material, was formed to a thickness of 20 nm on a φ2 inch glass flat substrate by sputtering. The sample was chucked by chucking with the center aligned on a stage directly connected to the spindle motor in the chamber. After setting the sample, the exhaust valve was opened and nitrogen gas with a purity of 99.999% was allowed to flow into the chamber. After 2 hours, the O 2 concentration in the chamber was 0.09 vol%. The same pickup as in Example 1 was used for exposure and autofocus was applied. The spindle motor was rotated and the laser beam was irradiated with DC at a linear velocity of 7 m / s. At this time, the laser beam output was 8 mW, the radial feed pitch was 250 nm, and the exposure was performed with a width of 2 mm by spiral exposure.

続いて、上記露光機によって露光された熱反応型レジストの現像を行った。現像にはウエット工程による現像を適用した。現像 液はpH1の塩酸水溶液を用いた。現像時間は1分とした。   Subsequently, the heat-reactive resist exposed by the exposure machine was developed. For the development, development by a wet process was applied. As the developer, a pH 1 aqueous hydrochloric acid solution was used. The development time was 1 minute.

このように現像された熱反応型レジスト(レジスト層)を、SEM(走査型電子顕微鏡)にて表面形状を観察したところ、下記表1に記載の通りLERが7nmで、非常にエッジが明瞭な溝形状が形成されていることを確認した。   When the surface shape of the heat-reactive resist (resist layer) developed in this way was observed with an SEM (scanning electron microscope), the LER was 7 nm as shown in Table 1 below, and the edges were very clear. It was confirmed that a groove shape was formed.

[実施例5]
φ2インチのガラス平板基材上にスパッタリング法により順にSiOを250nm、CuOレジストを20nm成膜した。本サンプルをチャンバー内でスピンドルモーターに直結されたステージ上に中心を一致させて吸着チャッキングした。サンプルをセット後、排気用の弁を開き、チャンバーに純度99.999%の窒素ガスを 流入させて放置した。2時間後、チャンバー内のO濃度は0.09vol%であった。露光には実施例1と同じピックアップを用いオートフォーカスをかけた。スピンドルモーターを回転させ線速度7m/sにてレーザー光をDC照射した。この時レーザー光の出力は8mW、ラジアル方向の送りピッチは250nm、 スパイラル露光で幅2mmの露光を行った。
[Example 5]
A SiO 2 film having a thickness of 250 nm and a CuO resist film having a thickness of 20 nm were sequentially formed on a φ2 inch glass flat plate substrate by a sputtering method. The sample was chucked by chucking with the center aligned on a stage directly connected to the spindle motor in the chamber. After setting the sample, the exhaust valve was opened and nitrogen gas with a purity of 99.999% was allowed to flow into the chamber. After 2 hours, the O 2 concentration in the chamber was 0.09 vol%. The same pickup as in Example 1 was used for exposure and autofocus was applied. The spindle motor was rotated and the laser beam was irradiated with DC at a linear velocity of 7 m / s. At this time, the laser beam output was 8 mW, the radial feed pitch was 250 nm, and the exposure was performed with a width of 2 mm by spiral exposure.

続いて、上記露光機によって露光された熱反応型レジストの現像を行った。現像にはウエット工程による現像を適用した。現像液は水にシュウ酸アンモニウム0.3wt.%、過酸化水素0.2wt.%、界面活性剤0.1wt.%(商品名アデカトールSO−135)を添加した水溶液を用いた。現像時間は4分とした。現像を行ったサンプルをSFによるドライエッチングを行った。(ドライエッチング条件) Subsequently, the heat-reactive resist exposed by the exposure machine was developed. For the development, development by a wet process was applied. The developer solution was 0.3 wt. %, Hydrogen peroxide 0.2 wt. %, Surfactant 0.1 wt. % (Trade name Adecatol SO-135) added aqueous solution was used. The development time was 4 minutes. Samples were developed the dry etching was performed by SF 6. (Dry etching conditions)

このようにドライエッチングされた熱反応型レジスト(レジスト層)とエッチング層を、SEM(走査型電子顕微鏡)にて表面形状を観察したところ、下記表1に記載の通りLERが5nmで、非常にエッジが明瞭な溝形状が形成されていることを確認した。   When the surface shape of the heat-reactive resist (resist layer) and the etching layer thus dry-etched was observed with an SEM (scanning electron microscope), the LER was 5 nm as shown in Table 1 below. It was confirmed that a groove shape with clear edges was formed.

[実施例6]
φ80mm長さ100mmのガラス円筒基板上にスパッタリング法によりCuOレジストを20nm成膜した。本サンプルをチャンバー内でスピンドルモーターに直結した。サンプルをセット後、排気用の弁を開き、チャンバーに純度99.999%の窒素ガスを流入させて放置した。2時間後、チャンバー内のO濃度は0.06vol%であった。露光には実施例1と同じピックアップを用いオートフォーカスをかけた。スピンドルモーターを回転させ線速度7m/sにてレーザー光をDC照射した。この時レーザー光の出力は8mW、円筒基材長手方向の送りピッチは250nm、スパイラル露光で幅2mmの露光を行った。
[Example 6]
A CuO resist film having a thickness of 20 nm was formed on a glass cylindrical substrate having a diameter of 80 mm and a length of 100 mm by sputtering. This sample was directly connected to the spindle motor in the chamber. After setting the sample, the exhaust valve was opened, and nitrogen gas having a purity of 99.999% was allowed to flow into the chamber and left to stand. After 2 hours, the O 2 concentration in the chamber was 0.06 vol%. The same pickup as in Example 1 was used for exposure and autofocus was applied. The spindle motor was rotated and the laser beam was irradiated with DC at a linear velocity of 7 m / s. At this time, the laser beam output was 8 mW, the feed pitch in the longitudinal direction of the cylindrical substrate was 250 nm, and exposure was performed with a width of 2 mm by spiral exposure.

続いて、上記露光機によって露光された熱反応型レジストの現像を行った。現像にはウエット工程による現像を適用した。現像液は水にシュウ酸アンモニウム0.3wt.%、過酸化水素0.2wt.%、界面活性剤0.1wt.%(商品名アデカトールSO−135)を添加した水溶液を用いた。現像時間は4分とした。   Subsequently, the heat-reactive resist exposed by the exposure machine was developed. For the development, development by a wet process was applied. The developer solution was 0.3 wt. %, Hydrogen peroxide 0.2 wt. %, Surfactant 0.1 wt. % (Trade name Adecatol SO-135) added aqueous solution was used. The development time was 4 minutes.

このように現像された熱反応型レジストが微細構造を形成しているガラス円筒基材からUV樹脂とPETフィルムを用い微細 形状の転写を行った。転写サンプルをSEM(走査型電子顕微鏡)にて表面形状を観察したところ、下記表1に記載の通りLERが5nmで、非常にエッジが明瞭な溝形状が形成されていることを確認した。   A fine shape was transferred from a glass cylindrical base material in which the heat-reactive resist developed in this way forms a fine structure using a UV resin and a PET film. When the surface shape of the transferred sample was observed with an SEM (scanning electron microscope), it was confirmed that a groove shape with a very clear edge was formed with an LER of 5 nm as shown in Table 1 below.

[実施例7]
実施例2で用いた窒素ガスをアルゴンガスに変えた以外は全て同じ条件で検討を行った。チャンバー槽内のO濃度は0.03vol%であった。
[Example 7]
Except for changing the nitrogen gas used in Example 2 to argon gas, all the investigations were performed under the same conditions. The O 2 concentration in the chamber was 0.03 vol%.

この時、熱反応型レジスト(レジスト層)を、SEM(走査型電子顕微鏡)にて表面形状を観察したところ、下記表1に記載の通りLERが3nmで、非常にエッジが明瞭な溝形状が形成されていることを確認した。   At this time, when the surface shape of the heat-reactive resist (resist layer) was observed with an SEM (scanning electron microscope), the groove shape with a very clear edge was 3 nm as shown in Table 1 below. It was confirmed that it was formed.

[実施例8]
実施例2で用いた窒素ガスをメタンに変えた以外は全て同じ条件で検討を行った。チャンバー槽内のメタン濃度は99.9vol%であった。
[Example 8]
Except that the nitrogen gas used in Example 2 was changed to methane, the examination was performed under the same conditions. The methane concentration in the chamber was 99.9 vol%.

この時、熱反応型レジスト(レジスト層)を、SEM(走査型電子顕微鏡)にて表面形状を観察したところ、下記表1に記載の通りLERが5nmで、非常にエッジが明瞭な溝形状が形成されていることを確認した。   At this time, when the surface shape of the heat-reactive resist (resist layer) was observed with an SEM (scanning electron microscope), the groove shape with an extremely clear edge was 5 nm as shown in Table 1 below. It was confirmed that it was formed.

[実施例9]
φ2インチのガラス平板基材上にスパッタリング法により熱反応型レジスト材料であるCuOレジストを20nm成膜した。本サンプルをチャンバー内でスピンドルモーターに直結されたステージ上に中心を一致させて吸着チャッキングした。サンプルをセット後、排気用の弁を開き、チャンバーに還元性ガスとして純度99.9%の一酸化炭素ガスを流入させて放置した。2時間後、チャンバー内の一酸化炭素の濃度は95.5vol%であった。露光には実施例1と同じピックアップを用いオートフォーカスをかけた。スピンドルモーターを回転させ線速度7m/sにてレーザー光をDC照射した。この時レーザー光の出力は8mW、ラジアル方向の送りピッチは250nm、 スパイラル露光で幅2mmの露光を行った。
[Example 9]
A CuO resist, which is a heat-reactive resist material, was formed into a 20 nm film on a φ2 inch glass flat substrate by sputtering. The sample was chucked by chucking with the center aligned on a stage directly connected to the spindle motor in the chamber. After setting the sample, the exhaust valve was opened, and carbon monoxide gas having a purity of 99.9% was allowed to flow into the chamber as a reducing gas. After 2 hours, the concentration of carbon monoxide in the chamber was 95.5 vol%. The same pickup as in Example 1 was used for exposure and autofocus was applied. The spindle motor was rotated and the laser beam was irradiated with DC at a linear velocity of 7 m / s. At this time, the laser beam output was 8 mW, the radial feed pitch was 250 nm, and the exposure was performed with a width of 2 mm by spiral exposure.

続いて、上記露光機によって露光された熱反応型レジストの現像を行った。現像にはウエット工程による現像を適用した。現像液は水にシュウ酸アンモニウム0.3wt.%、過酸化水素0.2wt.%、界面活性剤0.1wt.%(商品名アデカトールSO−135)を添加した水溶液を用いた。現像時間は4分とした。   Subsequently, the heat-reactive resist exposed by the exposure machine was developed. For the development, development by a wet process was applied. The developer solution was 0.3 wt. %, Hydrogen peroxide 0.2 wt. %, Surfactant 0.1 wt. % (Trade name Adecatol SO-135) added aqueous solution was used. The development time was 4 minutes.

このように現像された熱反応型レジスト(レジスト層)を、SEM(走査型電子顕微鏡)にて表面形状を観察したところ、下記表1に記載の通りLERが4nmで、非常にエッジが明瞭な溝形状が形成されていることを確認した。   When the surface shape of the heat-reactive resist (resist layer) developed in this way was observed with an SEM (scanning electron microscope), the LER was 4 nm as shown in Table 1 below, and the edges were very clear. It was confirmed that a groove shape was formed.

[比較例1]
φ2インチのガラス平板基材上にスパッタリング法によりCuOレジストを20nm成膜した。本サンプルをチャンバー内でスピンドルモーターに直結されたステージ上に中心を一致させて吸着チャッキングした。チャッキングの後大気中にて露光を行った。露光には実施例1と同じピックアップを用いオートフォーカスをかけた。スピンドルモーターを回転させ線速度7m/sにてレーザー光をDC照射した。この時レーザー光の出力は8mW、ラジアル方向の送りピッチは250nm、 スパイラル露光で幅2mmの露光を行った。
[Comparative Example 1]
A CuO resist film having a thickness of 20 nm was formed on a flat glass substrate having a diameter of 2 inches by sputtering. The sample was chucked by chucking with the center aligned on a stage directly connected to the spindle motor in the chamber. After chucking, exposure was performed in the atmosphere. The same pickup as in Example 1 was used for exposure and autofocus was applied. The spindle motor was rotated and the laser beam was irradiated with DC at a linear velocity of 7 m / s. At this time, the laser beam output was 8 mW, the radial feed pitch was 250 nm, and the exposure was performed with a width of 2 mm by spiral exposure.

続いて、上記露光機によって露光された熱反応型レジストの現像を行った。現像にはウエット工程による現像を適用した。現像液は水にシュウ酸アンモニウム0.3wt.%、過酸化水素0.2wt.%、界面活性剤0.1wt.%(商品名アデカトールSO−135)を添加した水溶液を用いた。現像時間は4分とした。   Subsequently, the heat-reactive resist exposed by the exposure machine was developed. For the development, development by a wet process was applied. The developer solution was 0.3 wt. %, Hydrogen peroxide 0.2 wt. %, Surfactant 0.1 wt. % (Trade name Adecatol SO-135) added aqueous solution was used. The development time was 4 minutes.

このように現像された熱反応型レジスト(レジスト層)を、SEM(走査型電子顕微鏡)にて表面形状を観察したところ、下記表1に記載の通りLERが9nmで、エッジの凹凸が大きく不明瞭な溝形状が形成されていることを確認した。   When the surface shape of the heat-reactive resist (resist layer) developed in this manner was observed with an SEM (scanning electron microscope), the LER was 9 nm as shown in Table 1 below, and the unevenness of the edges was not large. It was confirmed that a clear groove shape was formed.

[比較例2]
φ2インチのガラス平板基材上にスパッタリング法によりCuOレジストを20nm成膜した。本サンプルをチャンバー内でスピンドルモーターに直結されたステージ上に中心を一致させて吸着チャッキングした。サンプルをセット後、チャンバー内を5×10Paまで真空引きした。この時O濃度はおよそ10vol%であった。露光には波長405nmの半導体レーザー、対物レンズのN.A.は0.85のピックアップを用いた。この時スポットサイズは430nmであった。出射されたレーザー光はサンプル表面で反射され、この反射光強度をモニターして対物レンズの位置を調整しレジスト層上でレーザー光がスポットサイズとなるようオートフォーカスをかけた。スピンドルモーターを回転させ線速度7m/sにてレーザー光をDC照射した。この時レーザー光の出力は8mW、ラジアル方向の送りピッチは250nm、スパイラル露光で幅2mmの露光を行った。
[Comparative Example 2]
A CuO resist film having a thickness of 20 nm was formed on a flat glass substrate having a diameter of 2 inches by sputtering. The sample was chucked by chucking with the center aligned on a stage directly connected to the spindle motor in the chamber. After setting the sample, the inside of the chamber was evacuated to 5 × 10 4 Pa. At this time, the O 2 concentration was approximately 10 vol%. For the exposure, a semiconductor laser having a wavelength of 405 nm, an N.P. A. Used a 0.85 pickup. At this time, the spot size was 430 nm. The emitted laser light was reflected on the sample surface, and the reflected light intensity was monitored to adjust the position of the objective lens, and autofocusing was performed so that the laser light became spot size on the resist layer. The spindle motor was rotated and the laser beam was irradiated with DC at a linear velocity of 7 m / s. At this time, the laser beam output was 8 mW, the radial feed pitch was 250 nm, and the exposure was performed with a width of 2 mm by spiral exposure.

続いて、上記露光機によって露光された熱反応型レジストの現像を行った。現像にはウエット工程による現像を適用した。現像 液は水にシュウ酸アンモニウム0.3wt.%、過酸化水素0.2wt.%、界面活性剤0.1wt.%(商品名アデカトールSO−135)を添加した水溶液を用いた。現像時間は4分とした。   Subsequently, the heat-reactive resist exposed by the exposure machine was developed. For the development, development by a wet process was applied. Developer is 0.3 wt.% Ammonium oxalate in water. %, Hydrogen peroxide 0.2 wt. %, Surfactant 0.1 wt. % (Trade name Adecatol SO-135) added aqueous solution was used. The development time was 4 minutes.

このように現像された熱反応型レジスト(レジスト層)を、SEM(走査型電子顕微鏡)にて表面形状を観察したところ、下記表1に記載の通りLERが9nmで、エッジの凹凸が大きく不明瞭な溝形状が形成されていることを確認した。   When the surface shape of the heat-reactive resist (resist layer) developed in this manner was observed with an SEM (scanning electron microscope), the LER was 9 nm as shown in Table 1 below, and the unevenness of the edges was not large. It was confirmed that a clear groove shape was formed.

Figure 2012049177
Figure 2012049177

表1に示すように、チャンバー内を減圧して酸素濃度を低減した場合(実施例1)、及びチャンバー内を減圧して窒素置換した場合(実施例2)、窒素を導入しながらチャンバー内の酸素を排出した場合(実施例3)の何れもLERが良好であった。また、窒素気流下で露光した場合(実施例4〜実施例6)、チャンバー内を減圧してアルゴン置換した場合(実施例7)もLERが良好であった。また、還元性ガスとして、メタンを用いた場合には、不活性ガスと同様にLERが良好であり(実施例8)、一酸化炭素気流下で露光した場合には、不活性ガスを用いた実施例1〜実施例7の場合と比較して、相対的に酸素濃度が高かったがLERは良好であった(実施例9)。これは、一酸化炭素により、レジスト材料の酸化が抑制されたためと考えられる。一方、酸素濃度が高い場合には、LERが増大した。これは、露光後の冷却期間において、露光部のレジスト材料が酸化されたため、現像差が 低減したためと考えられる(比較例1及び比較例2)。   As shown in Table 1, when the inside of the chamber was decompressed to reduce the oxygen concentration (Example 1), and when the inside of the chamber was decompressed and replaced with nitrogen (Example 2), the inside of the chamber was introduced while introducing nitrogen. The LER was good in all cases where oxygen was discharged (Example 3). In addition, when exposed under a nitrogen stream (Examples 4 to 6), when the pressure in the chamber was reduced and replaced with argon (Example 7), the LER was also good. Moreover, when methane was used as the reducing gas, the LER was good as in the case of the inert gas (Example 8), and when the exposure was performed under a carbon monoxide stream, the inert gas was used. Compared with the case of Example 1- Example 7, although oxygen concentration was relatively high, LER was favorable (Example 9). This is presumably because the oxidation of the resist material was suppressed by carbon monoxide. On the other hand, when the oxygen concentration was high, LER increased. This is thought to be because the difference in development was reduced because the resist material in the exposed area was oxidized during the cooling period after exposure (Comparative Example 1 and Comparative Example 2).

以上説明したように、上記実施の形態に係る露光装置1、2によれば、被加工部材のレジスト層の近傍の酸素濃度の低減又は還元性ガス濃度を所定範囲とすることにより、レーザー光照射後のレジスト層の再酸化を抑制できるので、露光後においても良好な微細パターンを形成することが可能となる。これにより、1μm以下の周期的な溝や穴を正確に形成できるので、ワイヤグリッド偏光子やモスアイ型反射防止膜等の光学デバイスの形成が可能となる。   As described above, according to the exposure apparatuses 1 and 2 according to the above-described embodiment, laser light irradiation is performed by reducing the oxygen concentration in the vicinity of the resist layer of the workpiece or reducing the reducing gas concentration within a predetermined range. Since subsequent re-oxidation of the resist layer can be suppressed, it is possible to form a good fine pattern even after exposure. As a result, periodic grooves and holes of 1 μm or less can be accurately formed, so that optical devices such as a wire grid polarizer and a moth-eye type antireflection film can be formed.

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can change and implement variously. In the above-described embodiment, the size, shape, and the like illustrated in the accompanying drawings are not limited to this, and can be appropriately changed within a range in which the effect of the present invention is exhibited. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the object of the present invention.

本発明は、露光後の熱反応型レジストの再酸化を抑制でき、現像差の減少を抑制して微細な露光パターンを正確に形成できるという効果を有し、特に、1μm以下の周期的な溝や穴を有するワイヤグリッド偏光子や、モス型反射防止膜等の光学デバイスの形成に好適に用いることができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention has an effect that re-oxidation of a heat-reactive resist after exposure can be suppressed, a reduction in development difference can be suppressed, and a fine exposure pattern can be accurately formed. Can be suitably used for forming optical devices such as wire grid polarizers having holes and holes, and moth type antireflection films.

1、2 露光装置
11、21 チャンバー
12 平板基材
13、23 レーザーピックアップユニット
14、24 スピンドルモーター
15、25 1軸制御ステージ
16、18、26、28 バルブ
17、27 ガス供給源
19、29 真空ポンプ
20、30 制御部
22 スリーブ基材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 Exposure apparatus 11, 21 Chamber 12 Flat base material 13, 23 Laser pick-up unit 14, 24 Spindle motor 15, 25 Uniaxial control stage 16, 18, 26, 28 Valve 17, 27 Gas supply source 19, 29 Vacuum pump 20, 30 Control unit 22 Sleeve base material

Claims (13)

基材上に設けられ、加熱により還元反応する熱反応型レジスト材料を含んでなるレジスト層にパターンを形成する微細パターン 形成方法であって、
前記レジスト層の所定の領域を加熱還元する加熱期間と、不活性雰囲気下又は還元性雰囲気下において、前記レジスト層の前記所定の領域を冷却する冷却期間と、を含む還元工程と、前記レジスト層を現像する現像工程と、を具備することを特徴とする微細パターン形成方法。
A fine pattern forming method for forming a pattern on a resist layer provided on a substrate and comprising a heat-reactive resist material that undergoes a reduction reaction by heating,
A reduction step comprising: a heating period for heating and reducing a predetermined region of the resist layer; and a cooling period for cooling the predetermined region of the resist layer in an inert atmosphere or a reducing atmosphere; and the resist layer And a development step of developing the fine pattern.
前記冷却期間において、前記不活性雰囲気として、前記レジスト層近傍の酸素濃度が、0vol%から5vol%の範囲となるようにすることを特徴とする請求項1記載の微細パターン形成方法。   2. The fine pattern forming method according to claim 1, wherein in the cooling period, the oxygen concentration in the vicinity of the resist layer is in the range of 0 vol% to 5 vol% as the inert atmosphere. 前記冷却期間において、前記不活性雰囲気として、前記レジスト層近傍の不活性ガス濃度が、95vol%から100vol%の範囲となるようにすることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の微細パターン形成方法。   3. The fine pattern according to claim 1, wherein an inert gas concentration in the vicinity of the resist layer is in a range of 95 vol% to 100 vol% as the inert atmosphere in the cooling period. Forming method. 前記不活性ガスが、窒素、二酸化炭素、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン、及びフルオロカーボンからなる群から選択された少なくとも1つであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の微細パターン形成方法。   4. The inert gas according to claim 1, wherein the inert gas is at least one selected from the group consisting of nitrogen, carbon dioxide, helium, argon, krypton, xenon, radon, and fluorocarbon. A method for forming a fine pattern according to 1. 前記冷却期間において、前記還元性雰囲気として前記レジスト層近傍の還元性ガス濃度が10vol%から100vol%の範囲となるようにすることを特徴とする請求項1記載の微細パターン形成方法。   2. The fine pattern forming method according to claim 1, wherein the reducing gas concentration in the vicinity of the resist layer is in the range of 10 vol% to 100 vol% as the reducing atmosphere in the cooling period. 前記冷却期間において、前記還元性雰囲気として前記レジスト層近傍の還元性ガス濃度が10vol%から100vol%の範囲であり、かつ酸素濃度が0vol%から8vol%の範囲とすることを特徴とする請求項1記載の微細パターン形成方法。   The reducing gas concentration in the vicinity of the resist layer in the cooling period is in the range of 10 vol% to 100 vol%, and the oxygen concentration is in the range of 0 vol% to 8 vol%. 2. The fine pattern forming method according to 1. 前記還元性ガスが、水素、一酸化炭素、二酸化硫黄、アンモニア、ホルムアルデヒド、炭素数1〜炭素数5の飽和炭化水素ガス、及び炭素数1〜炭素数5の不飽和炭化水素ガスからなる群から選択された少なくとも1つであることを特徴とする請求項5又は請求項6記載の微細パターン形成方法。   The reducing gas is selected from the group consisting of hydrogen, carbon monoxide, sulfur dioxide, ammonia, formaldehyde, saturated hydrocarbon gas having 1 to 5 carbon atoms, and unsaturated hydrocarbon gas having 1 to 5 carbon atoms. 7. The method for forming a fine pattern according to claim 5, wherein at least one selected is selected. 前記熱反応型レジスト材料が無機レジスト材料であることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の微細パターン形成方法。   8. The method for forming a fine pattern according to claim 1, wherein the heat-reactive resist material is an inorganic resist material. 前記基材がロール状又は平板状であることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれかに記載の微細パターン形成方法。   The method for forming a fine pattern according to any one of claims 1 to 8, wherein the substrate has a roll shape or a plate shape. 基材と、前記基材上に設けられ、加熱により還元反応する熱反応型レジスト材料を含んでなるレジスト層と、を有する被加工材料に微細パターンを形成する露光装置であって、前記被加工材料を収容する露光室と、前記露光室内の前記被加工材料の前記レジスト層の所定の領域にレーザー光を照射する照射部と、前記露光室内の酸素を排出する排気手段と、前記排気手段により前記露光室内の酸素濃度を制御する制御部とを具備し、前記被加工材料の前記レジスト層の所定の領域にレーザー光を照射してから、所定の冷却期間、前記露光室内を減圧して酸素濃度を0vol%から5vol%の範囲とすることを特徴とする露光装置。   An exposure apparatus that forms a fine pattern on a work material having a base material, and a resist layer that is provided on the base material and includes a heat-reactive resist material that undergoes a reduction reaction by heating. An exposure chamber containing a material; an irradiation unit that irradiates a predetermined region of the resist layer of the work material in the exposure chamber with a laser beam; an exhaust unit that exhausts oxygen in the exposure chamber; and the exhaust unit And a controller for controlling the oxygen concentration in the exposure chamber. After irradiating a predetermined region of the resist layer of the material to be processed with laser light, the exposure chamber is depressurized for a predetermined cooling period to reduce oxygen. An exposure apparatus characterized in that the density is in the range of 0 vol% to 5 vol%. 基材と、前記基材上に設けられ、加熱により還元反応する熱反応型レジスト材料を含んでなるレジスト層と、を有する被加工材料に微細パターンを形成する露光装置であって、前記被加工材料を収容する露光室と、前記露光室内の前記被加工材料の前記レジスト層の所定の領域にレーザー光を照射する照射部と、前記露光室内の酸素を排出する排気手段と、前記露光室内に不活性ガス又は還元性ガスを供給するガス供給部と、前記排気手段及び前記ガス供給部により前記露光室内の酸素濃度を制御する制御部とを具備し、前記被加工材料の前記レジスト層の所定の領域にレーザー光を照射してから、所定の冷却期間、前記露光室内を不活性雰囲気又は還元性雰囲気にすることを特徴とする露光装置。   An exposure apparatus that forms a fine pattern on a work material having a base material, and a resist layer that is provided on the base material and includes a heat-reactive resist material that undergoes a reduction reaction by heating. An exposure chamber that contains a material; an irradiation unit that irradiates a predetermined region of the resist layer of the material to be processed in the exposure chamber; an exhaust unit that exhausts oxygen in the exposure chamber; A gas supply unit configured to supply an inert gas or a reducing gas; and a control unit configured to control an oxygen concentration in the exposure chamber by the exhaust unit and the gas supply unit. An exposure apparatus characterized in that, after irradiating the region with laser light, the exposure chamber is made an inert atmosphere or a reducing atmosphere for a predetermined cooling period. 酸素吸着剤を用いて前記露光室内の酸素濃度を低減することすることを特徴とする請求項10又は請求項11記載の露光装置。   12. The exposure apparatus according to claim 10, wherein the oxygen concentration in the exposure chamber is reduced using an oxygen adsorbent. 請求項1から請求項9のいずれかに記載の微細パターン形成方法を用いて得られたことを特徴とするナノインプリント用モールド。   A mold for nanoimprinting, which is obtained by using the method for forming a fine pattern according to any one of claims 1 to 9.
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