JP2012150443A - レジスト現像剤、レジストパターンの形成方法及びモールドの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】α−クロロアクリル酸エステルとα−メチルスチレンとの重合体を含むレジスト層にエネルギービームを照射して露光して、現像を行う際に用いられるレジスト現像剤であって、フルオロカーボンを含む溶媒Aと、前記溶媒Aよりも前記レジスト層に対する溶解度が高いアルコール溶媒Bと、酢酸−n−アミル又は酢酸エチル又はそれらの混合物からなる溶媒Cとを含む。
【選択図】図3
Description
なお、レジスト溶解部とレジスト非溶解部で形成されたレジスト層の構造をレジストパターンと言う。
本発明者らは、以上の知見を元にして、上述の課題が解決可能となる手段を想到した。
本発明の第1の態様は、
α−クロロアクリル酸エステルとα−メチルスチレンとの重合体を含むレジスト層にエネルギービームを照射して露光して、現像を行う際に用いられるレジスト現像剤であって、
フルオロカーボンを含む溶媒Aと、前記溶媒Aよりも前記レジスト層に対する溶解度が高いアルコール溶媒Bと、酢酸−n−アミル又は酢酸エチル又はそれらの混合物からなる溶媒Cとを含むことを特徴とするレジスト現像剤である。
本発明の第2の態様は、第1の態様に記載の発明において、
前記溶媒Aは、末端の一つあるいは両端にCF3基を、その他に(CFX)基(XはF又はH)を有することを特徴とする。
本発明の第3の態様は、第1又は第2の態様に記載の発明において、
前記溶媒Aは、CF3−(CFX)n−CF3(XはF又はH、かつnは自然数)であることを特徴とする。
本発明の第4の態様は、第1ないし第3のいずれかの態様に記載の発明において、
前記溶媒Bは、イソプロパノールであることを特徴とする。
本発明の第5の態様は、
α−クロロアクリル酸エステルとα−メチルスチレンとの重合体を含むレジスト層に対して電子線露光を行った後に現像を行う際に用いられるレジスト現像剤であって、
CF3−(CFX)n−CF3(XはF又はH、かつnは自然数)である溶媒Aと、イソプロピルアルコールからなる溶媒Bと、酢酸−n−アミル又は酢酸エチル又はそれらの混合物からなる溶媒Cとを含むことを特徴とするレジスト現像剤である。
本発明の第6の態様は、
基板上に、α−クロロアクリル酸エステルとα−メチルスチレンとの重合体を含むレジスト層を形成する工程と、
前記レジスト層にエネルギービームを照射することにより、所定のパターンの露光を行う工程と、
フルオロカーボンを含む溶媒Aと、前記溶媒Aよりも前記レジスト層に対する溶解度が高いアルコール溶媒Bと、酢酸−n−アミル又は酢酸エチル又はそれらの混合物からなる溶媒Cとを含む現像剤によって、前記露光されたレジスト層を現像する工程と、
を含むことを特徴とするレジストパターンの形成方法である。
本発明の第7の態様は、第6の態様に記載の発明において、
前記露光工程は電子線描画を行う工程であり、
前記レジスト層は電子線に感度をもつレジストであることを特徴とする。
本発明の第8の態様は、第6又は第7の態様に記載の発明において、
前記現像工程後に、レジスト層に対して前記溶媒Aによるリンス処理工程を設けることを特徴とする。
本発明の第9の態様は、
基板上に、α−クロロアクリル酸エステルとα−メチルスチレンとの重合体を含むレジスト層を形成する工程と、
前記レジスト層にエネルギービームを照射することにより、所定のパターン形状の露光を行う工程と、
フルオロカーボンを含む溶媒Aと前記溶媒Aよりも前記レジスト層に対する溶解度が高いアルコール溶媒Bと、酢酸−n−アミル又は酢酸エチル又はそれらの混合物からなる溶媒Cとを含む現像剤によって、前記露光されたレジスト層を現像する工程と、
を含むことを特徴とするモールドの製造方法である。
本実施形態においては、初めに図1を用い、次の順序で説明を行う。
1.マスターモールドの製造方法
a)基板の準備
b)基板へのハードマスクの形成
c)レジスト層の形成
d)パターン描画
e)現像
f)リンス・乾燥
g)レジスト層における残膜層の除去
h)ハードマスクへのエッチング(第1のエッチング)
i)基板へのエッチング(第2のエッチング)
j)レジストパターンの除去
k)ハードマスクの除去
l)洗浄・乾燥
2.実施の形態による効果
3.変形例
a)基板の準備
本実施形態において、図1(a)の基板1は、複数のトラックを有する磁気記録媒体を製造するため、又は複数のトラックを有する磁気記録媒体の製造に用いられるワーキングモールドをインプリントにより製造する際に用いられるマスターモールド20となる基板である。つまり、DTRメディアやBPMをインプリント法で作成するためのインプリント用モールドとなる基板である。
本実施形態においては、ウエハ形状の石英からなる基板1を用いて説明する。以降、このウエハ形状の石英からなる基板を単に基板1という。
まず、必要に応じて適宜研磨し洗浄した基板1(図1(a))をスパッタリング装置に導入する。そして本実施形態においては、クロム(Cr)からなるターゲットをアルゴンガスと窒素ガスでスパッタリングし、窒化クロムからなるハードマスク2を形成する(図1(b))。
上記「複数の層」の一例を挙げるとすると、このハードマスクは導電層や酸化防止層、そして密着補助層等を含んでいても良い。なお、ハードマスクにおける酸化防止層は、導電層を兼ねても良い。その場合、導電層は省略可能である。
上記ハードマスク2を形成した基板1に対して、適宜洗浄し、密着性向上のために必要に応じてレジスト塗布前の脱水ベーク処理あるいは上記密着補助層等の形成を行う。
その後、本実施形態においては、図1(c)に示すように、ハードマスク2を形成した基板1に対して、α−クロロアクリル酸エステルとα−メチルスチレンとの重合体を含むレジストを塗布し、レジスト層3を形成する。
なお、このα−クロロアクリル酸エステルとしては、一般的なアクリル酸エステル構造(α−クロロアクリル酸メチルやα−クロロアクリル酸エチル等)を有するものを用いて良い。具体例として、ZEP520A−7(日本ゼオン株式会社製)に用いられているα−クロロアクリル酸メチルが挙げられる。本実施形態においては、α−クロロアクリル酸メチルを用いた例について挙げる。
次に、電子線描画装置を用いて、レジスト層3に所望のパターンを描画する。
前記塗布工程の後、電子線露光(描画)装置を用いて、レジスト層3に所望のパターンを描画する。そして、後述のe)現像を行うことにより、所望のレジストパターンを形成することができる。
なお、本実施形態においては電子線描画による露光の場合について説明するが、本実施形態はそれ以外の露光についても適用可能である。以降、電子線描画による露光を単に「露光」とも言う。
所望の微細パターンを電子線描画した後、図1(d)に示すように、レジスト層3を所定の現像剤で現像し、レジスト層3において電子線描画された部分(レジスト溶解部)を除去し、所望の微細パターンに対応するレジストパターン4を形成する。
即ち、ハードマスク2とレジスト層3が設けられ、所望のパターンを電子線描画された基板1を所定の回転数で回転させる。そして、この基板1の上方から、前記溶媒Aと前記溶媒Bと前記溶媒Cとの混合液からなる現像剤を滴下供給する。この際、この現像剤は室温であっても良いし、所定の温度に維持されていても良い。この現像剤の滴下が行われている最中に現像剤によるレジスト溶解部の溶解が起こる。
また、このレジスト溶解部の溶解が終了した後も、基板1を回転させながら現像液を過剰に滴下し続けることで、レジスト溶解物を含んだ現像剤は、基板1の回転による遠心力により、基板外縁部から流れ落ちる。また、基板1を回転させながら、さらに現像液を過剰に滴下し続けることで、レジスト溶解物を含んだ現像剤はレジスト溶解物を含まない現像剤に置換され、清浄なレジストパターンが形成される。
1.CF3−(CX)n−CF3(XはF又はHが混在、かつnは自然数 即ちフルオロカーボン)
2.CF3−(CX)n−CF3(XはF、かつnは自然数 即ち、パーフルオロカーボン)
3.CF3−(CX)m−O−(CX)n−CX3(XはF又はHあるいはFとHが混在、かつm、nは整数 即ち、フルオロエーテル)
その後、前記現像剤の滴下供給を止めた直後に、基板1を回転させながら基板1の上方から、前記現像剤を洗い流すためにリンス剤を滴下供給する。
なお、このリンス剤の滴下供給は、現像剤の滴下供給を止める前に行うのが好ましい。こうすることにより、現像剤が瞬時にリンス剤に置換され、基板上に滞留している現像剤中に残存するレジスト溶解物が再度析出して汚れとなることを防止できる。
なお、このリンス剤には現像剤の溶媒Aと同物質を用いるのが好ましい。表面張力の小さな溶媒Aをリンス剤に用いることで、以下にて述べる乾燥工程におけるパターン倒壊を防止あるいは低減できる。
なお、形成されたレジストパターン4の中に残存している現像剤あるいはリンス剤の除去と、レジストパターン4とハードマスク2との密着性を向上させることを目的に、必要に応じて、乾燥工程に次いでベーク処理を行っても良い。
その後、レジストパターン4が形成されたハードマスク2付きの基板1を、ドライエッチング装置に導入する。そして、酸素ガスとアルゴン(Ar)ガスの混合ガスによる処理を行い、レジスト溶解部の残渣(スカム)を除去する。ここで、酸素ガスに代えて、例えばCH4等のフッ素系ガスを用いても良い。また、ヘリウム(He)が添加されても良い。
続いて、レジスト層における残膜層の除去で用いたガスを排気した後、塩素ガスと酸素ガスからなる混合ガスにより、第1のエッチングを行う。これにより、上記の現像処理と上記残膜層の除去により露出した部分のハードマスク2を除去する。
こうして図1(e)に示すように、レジストパターン4に対応するエッチングが基板1上のハードマスク2に施される。
なお、この時のエッチング終点は、例えば反射光学式の終点検出器又はプラズマモニター等を用いることで判別する。
続いて、第1のエッチングで用いたガスを排気した後、フッ素系ガスを用いた第2のエッチングを基板1に対して行う。そして、図1(f)に示すように、レジストパターン4に対応するエッチングが基板1に施され、エッチングされた部分以外が残存したハードマスク2及びレジストパターン4が除去される前のモールド10が作製される。
続いて、硫酸と過酸化水素水の混合液からなるレジスト剥離剤によって、残存したレジストパターン4を除去する。
具体的には、基板1を前記レジスト剥離剤に所定の時間浸漬し、その後、リンス剤(ここでは、常温または加熱された純水)によりレジスト剥離剤を洗い流す。次いで前記乾燥処理と同様な手法で、基板1を乾燥させる。
また、当該レジストパターン4の除去は、前記第1のエッチング処理の後、前記第2のエッチング処理の前に実施しても良い。
引き続いて、残存ハードマスク除去前モールド10上に残存するハードマスク2を、第1のエッチングと同様の手法で剥離除去する工程が行われる。なお、ハードマスク2溶解除去できる薬液が存在する場合、薬液を用いてハードマスク2の除去を行っても良い。
以上の工程を経た後、必要があれば基板1の洗浄・乾燥等を行う。このようにして、図1(g)に示すようなマスターモールド20を完成させる。
以上のような本実施形態においては、以下の効果を得ることができる。
即ち、上記のレジスト層に対する溶解速度が極めて低い貧溶媒(溶媒A)と、レジスト層に対する溶解速度がこの貧溶媒よりも高いけれども必要露光量を相当に低減可能な溶媒(溶媒B、C)を混合させたものを現像剤として使用することにより、解像度を向上させるとともに、必要露光量を相当に低減できる。
なお、本発明の技術的範囲は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の構成要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。
以下、上記以外の変形例について列挙する。
以上、本発明の技術的思想については、現在発明者により鋭意研究中である。
本実施例においては、基板1としてウエハ形状の合成石英基板(外径150mm、厚み0.7mm)を用いた(図1(a))。
そしてまず、前記基板1をスパッタリング装置に導入し、クロム(Cr)からなるターゲットをアルゴンガスと窒素ガスでスパッタリングし、厚さ2nmの窒化クロムからなるハードマスク2を形成した(図1(b))。このハードマスクを形成した基板1に対して、ホットプレートにて200℃で10分間ベークを行い、脱水ベーク処理を行った。その後、基板1を室温(22.5℃)に保たれた冷却プレート上に載置して、基板1を冷却した。
なお、実施例の効果が顕著であることを示すものとして、本発明者らが想到した知見を基にした例であって、未だ公知となっていない参考例について、以下のような試料を作製した。即ち、実施例では現像剤がバートレルXF(溶媒A)とイソプロパノール(溶媒B)と酢酸−n−アミル(溶媒C)の混合液であった代わりに、参考例1においては現像剤をバートレルXF(溶媒A)のみとし、参考例2においてはバートレルXF(溶媒A)とイソプロパノール(溶媒B)の混合液とした以外は、実施例1と同様に試料を作製した。
実施例では現像剤がバートレルXFとイソプロパノールとZED−N50であったかわりに、比較例1においては現像剤を酢酸−n−アミルからなるZED−N50(日本ゼオン株式会社製)のみとし、比較例2においては現像剤をメチルイソブチルケトンとイソプロパノールの混合液(体積混合比は56対44)からなるZMD−C(日本ゼオン株式会社製)とし、比較例3においては現像剤をイソプロパノールのみにした以外は、実施例1と同様に試料を作製した。
実施例、参考例及び比較例により得られた試料(レジストパターン付き石英基板(石英基板直上にハードマスクとして窒化クロム膜を形成し、その上に、α−クロロアクリル酸エステルとα−メチルスチレンとの重合体であるZEP520Aからなるレジストパターンを形成したもの))について評価した。その結果を図2〜図3に示す。
図2は、実施例1、参考例1〜2及び比較例1〜3における実用的に使用する上での限界となる解像度とレジスト溶解に必要な露光量との関係を記載した図である。
図3は、実施例1、参考例1〜2及び比較例1〜3における試料(モールド)の作製途中であるレジストパターンを、走査型電子顕微鏡を用いて上面観察した写真である。
そして、必要露光量についてであるが、ZMD−Cのみの場合(比較例2)やイソプロパノールのみの場合(比較例3)に比べると、220μC/cm2という相当に低減された値となっていた。また、必要露光量が低いはずの酢酸−n−アミルのみの場合(比較例1)と比べても、遜色ない値となっていた。
結果、実施例1では、比較例や参考例に対して遜色ない解像度を維持しつつも、比較例1〜3より必要露光量を低減させることができた。
ところが実施例1だと、上述のように、15nmという良好な解像度を維持しつつも、必要露光量を220μC/cm2へと低減することに成功した。
比較例2においては、解像度20nmかつ必要露光量350μC/cm2であり、比較例1と同じく、必要露光量は低く済むものの、実用的に使用する上での限界となる解像度は実施例1に比べて劣っていた(図2(比較例2)、図3(e))。
上述の通り、磁気記録密度「1TeraBit/inch2」を達成するに必要なDTRMでのトラックピッチである50nm程度に対して必要となる解像度17nm(幅比1対2のライン・アンド・スペース・パターン)は、比較例1及び比較例2では得られない。
次に、比較例3においては解像度14nmかつ必要露光量は1150μC/cm2で、上記所望の解像度17nmは満たすものの、解像度、必要露光量ともに実施例1に劣っていた(図2(比較例3)、図3(f))。
[付記1]
前記溶媒Aは、末端の一つあるいは両端にCF3基を、その他に(CFX)基(XはF又はH)を有することを特徴とするレジストパターンの形成方法。
[付記2]
前記溶媒Aは、CF3−(CFX)n−CF3(XはF又はH、かつnは自然数)であることを特徴とするレジストパターンの形成方法。
[付記3]
前記溶媒Bは、イソプロパノールであることを特徴とするレジストパターンの形成方法。
2 ハードマスク
3 レジスト層
4 レジストパターン
10 残存ハードマスク及びレジスト層除去前モールド
20 モールド(マスターモールド)
Claims (9)
- α−クロロアクリル酸エステルとα−メチルスチレンとの重合体を含むレジスト層にエネルギービームを照射して露光して、現像を行う際に用いられるレジスト現像剤であって、
フルオロカーボンを含む溶媒Aと、前記溶媒Aよりも前記レジスト層に対する溶解度が高いアルコール溶媒Bと、酢酸−n−アミル又は酢酸エチル又はそれらの混合物からなる溶媒Cとを含むことを特徴とするレジスト現像剤。 - 前記溶媒Aは、末端の一つあるいは両端にCF3基を、その他に(CFX)基(XはF又はH)を有することを特徴とする請求項1に記載のレジスト現像剤。
- 前記溶媒Aは、CF3−(CFX)n−CF3(XはF又はH、かつnは自然数)であることを特徴とする請求項1又は2に記載のレジスト現像剤。
- 前記溶媒Bは、イソプロパノールであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のレジスト現像剤。
- α−クロロアクリル酸エステルとα−メチルスチレンとの重合体を含むレジスト層に対して電子線露光を行った後に現像を行う際に用いられるレジスト現像剤であって、
CF3−(CFX)n−CF3(XはF又はH、かつnは自然数)である溶媒Aと、イソプロピルアルコールからなる溶媒Bと、酢酸−n−アミル又は酢酸エチル又はそれらの混合物からなる溶媒Cとを含むことを特徴とするレジスト現像剤。 - 基板上に、α−クロロアクリル酸エステルとα−メチルスチレンとの重合体を含むレジスト層を形成する工程と、
前記レジスト層にエネルギービームを照射することにより、所定のパターンの露光を行う工程と、
フルオロカーボンを含む溶媒Aと、前記溶媒Aよりも前記レジスト層に対する溶解度が高いアルコール溶媒Bと、酢酸−n−アミル又は酢酸エチル又はそれらの混合物からなる溶媒Cとを含む現像剤によって、前記露光されたレジスト層を現像する工程と、
を含むことを特徴とするレジストパターンの形成方法。 - 前記露光工程は電子線描画を行う工程であり、
前記レジスト層は電子線に感度をもつレジストであることを特徴とする請求項6に記載のレジストパターンの形成方法。 - 前記現像工程後に、レジスト層に対して前記溶媒Aによるリンス処理工程を設けることを特徴とする請求項6又は7に記載のレジストパターンの形成方法。
- 基板上に、α−クロロアクリル酸エステルとα−メチルスチレンとの重合体を含むレジスト層を形成する工程と、
前記レジスト層にエネルギービームを照射することにより、所定のパターン形状の露光を行う工程と、
フルオロカーボンを含む溶媒Aと前記溶媒Aよりも前記レジスト層に対する溶解度が高いアルコール溶媒Bと、酢酸−n−アミル又は酢酸エチル又はそれらの混合物からなる溶媒Cとを含む現像剤によって、前記露光されたレジスト層を現像する工程と、
を含むことを特徴とするモールドの製造方法。
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