JP2020042281A - Heat-reactive resist material, method for manufacturing mold using the same, and mold - Google Patents

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Abstract

To provide a heat-reactive resist material capable of maintaining excellent pattern roughness even when a fine pattern is formed, a method for manufacturing a mold using the above material, and a mold.SOLUTION: The heat-reactive resist material of the present invention is a resist material comprising an amorphous oxide and characterized in that: a pattern is formed by using a phase change mode in which the material changes from an amorphous phase to a crystalline phase; and the material comprises, as the amorphous oxide, a composition of formula (1): CuOA, in which a part of or all of oxygen in copper (I) oxide is replaced by an element A. In formula (1), A represents at least one element selected from N, S and Se; x and y satisfy 0.35≤x+y≤0.65, 0≤x and 0<y and represent atomic ratios; and in formula (1), an atomic ratio of Cu:O:A is specified to 1:x:y.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、熱反応型レジスト材料、及びそれを用いたモールドの製造方法、並びにモールドに関する。   The present invention relates to a heat-reactive resist material, a method for manufacturing a mold using the same, and a mold.

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。   2. Description of the Related Art In recent years, as the demand for higher density and higher integration in the fields of semiconductors, optical / magnetic recording, and the like has increased, a fine pattern processing technique of several hundred nm to several tens nm or less has become essential.

微細パターン加工に用いる熱反応型レジスト材料として、ドライエッチング耐性が高く、かつ、均一な凹凸やライン形状等のパターンサイズの制御が可能な無機材料が、本発明者らによって開示されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。   As a heat-reactive resist material used for fine pattern processing, an inorganic material having high dry etching resistance and capable of controlling the pattern size such as uniform unevenness and line shape has been disclosed by the present inventors (for example, , Patent Documents 1 and 2).

国際公開第2010/044400号パンフレットInternational Publication No. 2010/044400 pamphlet 国際公開第2013/077266号パンフレットWO 2013/077266 pamphlet 特開2012−093678号公報JP 2012-093678 A

無機材料を用いた場合をレジストとして用い超微細パターン(例えばピッチ100nm以下)を形成する場合、無機材料の結晶粒子の影響によるパターンラフネスの改良についてはさらに検討できる。   When an ultrafine pattern (for example, a pitch of 100 nm or less) is formed using an inorganic material as a resist, improvement in pattern roughness due to the influence of crystal grains of the inorganic material can be further studied.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、超微細パターンを形成した時でも優れたパターンラフネスを維持可能な熱反応型レジスト材料、及びそれを用いたモールドの製造方法、並びにモールドを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a point, a heat-reactive resist material capable of maintaining excellent pattern roughness even when an ultrafine pattern is formed, a method of manufacturing a mold using the same, and a mold. The purpose is to provide.

本発明の熱反応型レジスト材料は、アモルファス酸化物からなるレジスト材料であり、アモルファスから結晶に変化する相変化モードを用いてパターンを形成し、前記アモルファス酸化物として酸化銅(I)の酸素の一部あるいは全部が元素Aに置換された式(1)の組成物を含むことを特徴とする。
CuO (1)
ただし、Aは、N、S及び、Seから選択される1種以上であり、
0.35≦x+y≦0.65、0≦x、0<yである。また、x、yは、原子比率を示し、式(1)では、Cu:O:Aの原子比率が1:x:yとされている。
The heat-reactive resist material of the present invention is a resist material made of an amorphous oxide, and forms a pattern using a phase change mode in which an amorphous oxide changes to a crystal. It is characterized by including a composition of the formula (1) in which a part or the whole is substituted by the element A.
CuO x A y (1)
However, A is at least one selected from N, S and Se,
0.35 ≦ x + y ≦ 0.65, 0 ≦ x, 0 <y. Further, x and y indicate the atomic ratio, and in the formula (1), the atomic ratio of Cu: O: A is set to 1: x: y.

また本発明は、上記の熱反応型レジスト材料を用いて、基材表面に凹凸形状を有するモールドを製造する製造方法であって、前記基材上に、前記熱反応型レジスト材料を用いて熱反応型レジスト層を形成する工程(1)と、前記熱反応型レジスト層を、露光した後、現像液で現像する工程(2)と、前記熱反応型レジスト層をマスクとして用いて、フロン系ガスで前記基材をドライエッチングする工程(3)と、前記熱反応型レジスト層を除去する工程(4)と、を含むことを特徴とする。   Further, the present invention is a manufacturing method for manufacturing a mold having an uneven shape on the surface of a substrate using the above-mentioned heat-reactive resist material, wherein the heat-reactive resist material is used on the base material. A step (1) of forming a reactive resist layer, a step (2) of exposing the heat-reactive resist layer to light, and developing with a developer; A step (3) of dry-etching the substrate with a gas; and a step (4) of removing the heat-reactive resist layer.

また本発明のモールドは、上記のモールドの製造方法によって製造されたことを特徴とする。   Further, a mold of the present invention is characterized by being manufactured by the above-described method for manufacturing a mold.

本発明によれば、超微細パターンを形成した時でも優れたパターンラフネスを維持可能な熱反応型レジスト材料を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a heat-reactive resist material that can maintain excellent pattern roughness even when an ultrafine pattern is formed.

本発明の実施の形態に係る熱反応型レジストを用いてなる積層体の一例を示した断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of a laminate using a heat-reactive resist according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る熱反応型レジストを用いてなる積層体の他の例を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the other example of the laminated body formed using the thermal reaction type resist concerning embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る熱反応型レジストを用いてなる積層体のその他の例を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the other example of the laminated body using the thermal reaction type resist concerning embodiment of this invention. 熱反応型レジスト材料にレーザー光を照射した場合におけるレーザー光のスポット径(照射領域)とスポット径内の温度分布との関係を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a relationship between a spot diameter (irradiation area) of a laser beam and a temperature distribution within the spot diameter when a laser beam is irradiated on a heat-reactive resist material. 微細パターンの製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of a fine pattern.

本実施の形態の熱反応型レジスト材料は、アモルファス酸化物からなるレジスト材料であり、アモルファスから結晶に変化する相変化モードを用いてパターンを形成することを特徴とする。ここで、「相変化」とは、アモルファスから結晶に変化する、すなわち同一の化学組成を維持したまま、形状や状態が変化する物理変化である。一方、酸化や分解は、化学的な組成の変化を伴い異なる物質になる化学変化である。従って、熱反応型レジスト材料を用いてパターンを形成する場合、相変化によりパターンを形成する材料と、酸化や分解などによるパターンを形成する材料とでは、全く異なるコンセプトで材料を選択する必要がある。その中で、相変化は、酸化や分解に比べ、比較的低温で生じるという特徴があるため、レジスト材料の粒子成長が抑制でき、微細パターンの形成に好適である。なお、本実施の形態の熱反応型レジスト材料における、アモルファス、又は結晶の状態は、示差走査熱量測定(DSC)やX線回折測定(XRD)などから解析することが可能である。   The heat-reactive resist material of the present embodiment is a resist material made of an amorphous oxide, and is characterized in that a pattern is formed by using a phase change mode that changes from amorphous to crystalline. Here, the “phase change” is a physical change that changes from amorphous to crystalline, that is, changes in shape and state while maintaining the same chemical composition. On the other hand, oxidation and decomposition are chemical changes that result in different substances with a change in chemical composition. Therefore, when a pattern is formed using a heat-reactive resist material, it is necessary to select a material having a completely different concept between a material for forming a pattern by phase change and a material for forming a pattern by oxidation or decomposition. . Among them, the phase change is characterized in that it occurs at a relatively low temperature as compared with oxidation or decomposition, so that the particle growth of the resist material can be suppressed, which is suitable for forming a fine pattern. The amorphous or crystalline state of the heat-reactive resist material of the present embodiment can be analyzed by differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction measurement (XRD), or the like.

本実施の形態の熱反応型レジスト材料は、主要フッ化物の沸点が200℃以上である元素を少なくとも1種類含むアモルファス酸化物材料であることが好ましい。   The heat-reactive resist material of the present embodiment is preferably an amorphous oxide material containing at least one element in which the main fluoride has a boiling point of 200 ° C. or higher.

熱反応型レジスト材料を用いて微細パターンを形成する場合、微細パターンの形成とともに、溝の深さも所望の深さに深くする要望がある。この際、熱反応型レジスト材料を単独で使用するだけでは困難であり、熱反応型レジスト材料の下層にエッチング層を形成した積層構造が必要になる(基材がエッチング層を兼ねることも可能)。この場合、下層のエッチング層がドライエッチング処理されている間、マスクとして機能している熱反応型レジスト材料には、高いドライエッチング耐性が求められることになる。換言すれば、本実施の形態に係る熱反応型レジスト材料においては、フロン系ガスによるドライエッチング処理において、熱反応型レジスト材料のエッチング速度が遅いか又はエッチングされないということが、重要になる。   When a fine pattern is formed using a heat-reactive resist material, there is a demand that the depth of the groove be increased to a desired depth along with the formation of the fine pattern. In this case, it is difficult to use the heat-reactive resist material alone, and a laminated structure in which an etching layer is formed below the heat-reactive resist material is required (the base material can also serve as the etching layer). . In this case, while the lower etching layer is being dry-etched, the heat-reactive resist material functioning as a mask is required to have high dry etching resistance. In other words, in the heat-reactive resist material according to the present embodiment, it is important that the etching rate of the heat-reactive resist material is low or not etched in the dry etching process using a chlorofluorocarbon-based gas.

ここで、フロン系ガスによるドライエッチングのメカニズムを考えた場合、ドライエッチング装置の真空チェンバー内で活性化したフッ素は、レジストに用いられている元素と結合して、フッ化物を形成する。そのフッ化物の蒸気圧が比較的高い場合(すなわち、そのフッ化物の沸点が比較的低い場合)には、そのフッ化物は気化してレジスト材料中から消失するため、結果としてエッチングされたことになる。一方、フッ化物の蒸気圧が比較的低い場合(すなわち、そのフッ化物の沸点が比較的高い場合)には、気化し難いためエッチング速度が遅くなるか又はエッチングされない。この蒸気圧の高低は、そのフッ化物の沸点と関係が深い。   Here, when considering the mechanism of the dry etching by the chlorofluorocarbon-based gas, the fluorine activated in the vacuum chamber of the dry etching apparatus combines with the element used for the resist to form a fluoride. If the vapor pressure of the fluoride is relatively high (i.e., the boiling point of the fluoride is relatively low), the fluoride is vaporized and disappears from the resist material, resulting in etching. Become. On the other hand, when the vapor pressure of the fluoride is relatively low (that is, when the boiling point of the fluoride is relatively high), it is difficult to vaporize, so that the etching rate is reduced or the etching is not performed. The level of the vapor pressure is closely related to the boiling point of the fluoride.

本発明者は、熱反応型レジスト材料に選択する元素の中で、その元素のフッ化物の沸点が200℃以上となる元素を熱反応性レジスト材料として選択することで、該レジスト材料が、フロン系ガスを用いたドライエッチング処理に対し高い耐性を示すことを発見し、その効果を確認した。なおフッ化物の沸点とは、元素が多価のフッ化物を形成する場合は、金属の主たる価数のフッ化物の沸点(=主要フッ化物の沸点)のことをいう。例えば、クロムを例にとると、クロムは0価、2価、3価、6価の価数をとり得る。このため、クロムのフッ化物は、CrF、CrF、CrFが形成可能であるが、クロムの主たる価数は3価であることから、クロムの主要フッ化物とは、CrFを指し、主要フッ化物の沸点とは、CrFの沸点のことを指す。 The inventor of the present invention selects, from among the elements to be selected for the heat-reactive resist material, an element having a boiling point of 200 ° C. or higher as a heat-reactive resist material, whereby the resist material is made of fluorocarbon. It has been found that it exhibits high resistance to dry etching treatment using a system gas, and its effect has been confirmed. When the element forms a polyvalent fluoride, the boiling point of the fluoride means the boiling point of the main valence fluoride of the metal (= the boiling point of the main fluoride). For example, taking chromium as an example, chromium can have a valence of 0, 2, 3, or 6. For this reason, chromium fluoride can form CrF 2 , CrF 3 , and CrF 6. However, since the main valence of chromium is trivalent, the main fluoride of chromium refers to CrF 3 , The boiling point of the main fluoride refers to the boiling point of CrF 3 .

本実施の形態に係る熱反応型レジスト材料を構成する元素のフッ化物の沸点は、200℃以上であり、好ましくは250℃以上、より好ましくは700℃以上、さらに好ましくは800℃以上、最も好ましくは950℃以上である。フッ化物の沸点が高くなるにつれフロン系ガスを用いたドライエッチング耐性がより高くなる。なお、本実施の形態に係る熱反応型レジスト材料を構成する元素のフッ化物の沸点は、以下の表1を参照に選択することができる。   The boiling point of the fluoride of the element constituting the heat-reactive resist material according to the present embodiment is 200 ° C. or higher, preferably 250 ° C. or higher, more preferably 700 ° C. or higher, still more preferably 800 ° C. or higher, and most preferably. Is 950 ° C. or higher. As the boiling point of the fluoride increases, the resistance to dry etching using a chlorofluorocarbon-based gas increases. The boiling points of the fluorides of the elements constituting the heat-reactive resist material according to the present embodiment can be selected with reference to Table 1 below.

Figure 2020042281
Figure 2020042281

本実施の形態の熱反応型レジスト材料に用いられるアモルファス酸化物材料は、IV族元素である酸化チタン(IV)、酸化ジルコニウム(IV)、酸化ハフニウム(IV)及び、XIII族元素である酸化アルミニウム(III)、酸化ガリウム(III)、酸化インジウム(III)及び、酸化鉄(III)、酸化コバルト(III)、酸化ニッケル(II)、酸化銅(I)、酸化亜鉛(II)、酸化スズ(IV)、酸化アンチモン(III)の中から少なくとも1つ以上選択されることが好ましく、酸化チタン(IV)、酸化ジルコニウム(IV)、酸化ハフニウム(IV)、酸化ニッケル(II)、酸化銅(I)、酸化亜鉛(II)の中から少なくとも1つ以上選択されることがより好ましく、酸化チタン(IV)、酸化ジルコニウム(IV)、酸化ハフニウム(IV)、酸化ニッケル(II)、酸化銅(I)、酸化亜鉛(II)の中から少なくとも1つ以上選択されてなることがさらに好ましい。特に、酸化チタン(IV)、酸化ニッケル(II)、酸化銅(I)、及び、酸化亜鉛(II)の中から少なくとも1つ以上選択されてなることがよりさらに好ましく、酸化銅(I)が選択されることが最も好ましい。上記好ましい範囲の限定に際しては、アモルファスから結晶への変化がより速く生じる、現像の特性がよいなどから選定することができる。なお、酸化チタン(IV)、酸化ニッケル(II)、酸化銅(I)、及び、酸化亜鉛(II)はアモルファスから結晶への変化が非常に速く、その中でも酸化銅(I)は最も速い。アモルファスから結晶への変化が速い方が、パターンラフネスを維持した超微細パターンの形成に好適である。ここで、アモルファスから結晶に変化する速度は、アモルファスから結晶に変化する際のエネルギー障壁の大きさに依存する。このエネルギー障壁の大小に大きく影響を与える因子として、アモルファス状態と結晶状態で形成される構造の差が挙げられる。すなわちアモルファス状態と結晶状態の構造が類似しているほど、エネルギー障壁が小さく、アモルファスから結晶に変化するときの速度を速くすることができる。加えてエネルギー障壁が少ないため、アモルファスから結晶に変化するときに必要な温度も低く抑えることができる。本発明者は、アモルファス状態においても、原子配列が完全なランダム状態ではなく、ある確率の範囲で周期構造を有することに着眼し、アモルファス状態で最も確率の高い周期構造と、結晶状態の周期構造とが同じになる材料が、アモルファスから結晶に変化するときの速度が速く、温度が低くなることを見出し、実際にパターンラフネスを維持した超微細パターンが形成できることを実験にて証明した。従って、本実施の形態の相変化モードを用いた熱反応型レジスト材料において、アモルファス状態と結晶状態の原子配列が近いことが好ましい。   The amorphous oxide material used for the heat-reactive resist material of the present embodiment is a group IV element such as titanium oxide (IV), zirconium oxide (IV), hafnium oxide (IV), and an aluminum oxide group XIII. (III), gallium (III) oxide, indium (III) oxide and iron (III) oxide, cobalt (III) oxide, nickel (II) oxide, copper (I) oxide, zinc (II) oxide, tin oxide ( IV) and at least one selected from antimony (III) oxide, and titanium (IV) oxide, zirconium (IV) oxide, hafnium (IV) oxide, nickel (II) oxide, and copper (I) ) And zinc oxide (II), more preferably at least one selected from titanium (IV) oxide and zirconium oxide (IV), hafnium oxide (IV), nickel oxide (II), copper oxide (I), it is more preferably made of selected at least one or more of the zinc oxide (II). In particular, it is still more preferable that at least one selected from titanium oxide (IV), nickel oxide (II), copper oxide (I), and zinc oxide (II) is selected. Most preferably, it is selected. In limiting the above-mentioned preferable range, it can be selected from the viewpoint that a change from an amorphous state to a crystalline state occurs more quickly and that the developing characteristics are good. Note that titanium (IV), nickel (II) oxide, copper (I) oxide, and zinc (II) oxide change very rapidly from amorphous to crystalline, and among them, copper (I) oxide is the fastest. A faster change from amorphous to crystalline is more suitable for forming an ultrafine pattern while maintaining pattern roughness. Here, the speed of changing from amorphous to crystalline depends on the size of the energy barrier when changing from amorphous to crystalline. As a factor that greatly affects the size of the energy barrier, there is a difference between a structure formed in an amorphous state and a structure formed in a crystalline state. In other words, the more similar the structures in the amorphous state and the crystalline state are, the smaller the energy barrier is, and the speed of changing from amorphous to crystalline can be increased. In addition, since the energy barrier is small, the temperature required when changing from amorphous to crystalline can be kept low. The present inventor has focused on the fact that even in the amorphous state, the atomic arrangement is not completely random, but has a periodic structure within a certain probability range. It was found that a material having the same value as described above had a high rate of change from an amorphous state to a crystalline state and had a low temperature, and it was proved by an experiment that an ultrafine pattern which actually maintained the pattern roughness could be formed. Therefore, in the heat-reactive resist material using the phase change mode according to the present embodiment, it is preferable that the atomic arrangement in the amorphous state is close to that in the crystalline state.

本実施の形態について、以下、詳細に説明する。本実施の形態に係る熱反応型レジスト材料は、密度が4.00g/cmより大きく、6.07g/cmより小さい酸化銅(I)を含有することが好ましい。 This embodiment will be described in detail below. Thermal reaction type resist material according to this embodiment, the density is greater than 4.00 g / cm 3, preferably contains 6.07 g / cm 3 less than copper oxide (I).

一般的な酸化銅(I)のバルクの物性は、融点が1232〜1235℃、沸点(分解)が1800℃、密度が6.04g/cmである。一方、熱反応型レジスト材料として酸化銅(I)を用いる場合、バルクでは用いることが困難なため、例えば、薄膜として用いることができる。薄膜は、塗布や物理蒸着等の方法を用いて作製されるが、これらの方法を用いると、密度が変化する。酸化銅(I)の場合においても、化学両論組成から銅や酸素が抜けることにより密度が低下し、逆に過剰に入ることで密度が増加し、条件によってはバルク密度を超える。また、蒸着時に用いるキャリアガスが薄膜中に取り込まれることでも密度が変化する。加えて、薄膜に単純に疎な空隙があり、薄膜の密度が低下する。本発明者は、この薄膜の密度が、熱反応型レジスト材料を用いて超微細パーンを形成する際に大きな影響を与えることを見出した。 The general physical properties of copper (I) oxide are such that the melting point is 1232 to 1235 ° C., the boiling point (decomposition) is 1800 ° C., and the density is 6.04 g / cm 3 . On the other hand, when copper (I) oxide is used as the heat-reactive resist material, it is difficult to use it in bulk, so that it can be used, for example, as a thin film. The thin film is manufactured by using a method such as coating or physical vapor deposition, and when these methods are used, the density changes. Also in the case of copper (I) oxide, the density decreases when copper or oxygen escapes from the stoichiometric composition, and conversely, the density increases when it enters excessively, and exceeds the bulk density depending on conditions. In addition, the density also changes when a carrier gas used at the time of vapor deposition is taken into the thin film. In addition, there are simply sparse voids in the thin film, reducing the density of the thin film. The present inventor has found that the density of the thin film has a significant effect when forming an ultrafine pattern using a heat-reactive resist material.

ここで、熱反応型レジスト材料を用いた微細パターンの形成は、熱により熱反応型レジスト材料が変質した箇所と変質していない箇所との差に現像液を作用させ微細パターンを顕在化させることで達成する。この際、熱は、隣接する変質させたくない箇所にも伝熱するため、微細パターンの解像度、即ちラフネス等を低下させる。特に、超微細パターン形成時には熱で変質させたい箇所と変質させたくない箇所が近接してくることで、伝熱の影響が顕著になり、微細パターンの解像度に大きく影響を与えることが判明した。   Here, the formation of the fine pattern using the heat-reactive resist material involves developing a fine pattern by applying a developing solution to a difference between a portion where the heat-reactive resist material is deteriorated by heat and a portion where the heat-reactive resist material is not deteriorated. To achieve. At this time, the heat also transfers heat to an adjacent portion that is not desired to be deteriorated, so that the resolution of the fine pattern, that is, the roughness is reduced. In particular, it has been found that when forming an ultrafine pattern, a portion that is desired to be deteriorated by heat and a portion that is not desired to be deteriorated come close to each other, so that the influence of heat transfer becomes remarkable, which greatly affects the resolution of the fine pattern.

本発明者は、かかる課題を解決すべく鋭意検討し実験を重ねた結果、酸化銅(I)を含有する熱反応型レジスト材料において、酸化銅(I)の密度を4.00g/cmより大きく、6.07g/cmより小さくすることで、ピッチ100nm以下の超微細パターンの形成が可能であることを見出した。本実施の形態に係る酸化銅(I)の密度は、4.20g/cm以上、5.95g/cm以下がより好ましく、4.40g/cm以上、5.95g/cm以下がさらに好ましく、4.60g/cm以上、5.95g/cm以下がよりさらに好ましく、4.85g/cm以上、5.95g/cm以下がいっそう好ましく、5.05g/cm以上、5.95g/cm以下がよりいっそう好ましく、5.20g/cm以上、5.90g/cm以下がさらにいっそう好ましく、5.20g/cm以上、5.75g/cm以下が最も好ましい。なお、後述の添加剤を添加した熱反応型レジスト材料を使用する場合は、添加剤を含めた酸化銅(I)の密度が上記範囲であることが好ましい。 The present inventor has conducted intensive studies and repeated experiments to solve such a problem. As a result, in the thermally reactive resist material containing copper oxide (I), the density of copper oxide (I) was increased from 4.00 g / cm 3 . It has been found that an ultra-fine pattern with a pitch of 100 nm or less can be formed by making it large and smaller than 6.07 g / cm 3 . The density of copper (I) oxide according to the present embodiment, 4.20 g / cm 3 or more, more preferably 5.95 g / cm 3 or less, 4.40 g / cm 3 or more, 5.95 g / cm 3 or less more preferably, 4.60 g / cm 3 or more, more preferably more that 5.95 g / cm 3 or less, 4.85 g / cm 3 or more, more preferably 5.95 g / cm 3 or less, 5.05 g / cm 3 or more, 5.95 g / cm 3 is more preferable less, 5.20 g / cm 3 or more, even more preferably from 5.90 g / cm 3 or less, 5.20 g / cm 3 or more, and most preferably 5.75 g / cm 3 or less . When a heat-reactive resist material to which an additive described later is added is used, the density of copper (I) oxide including the additive is preferably within the above range.

密度が高すぎると伝熱の影響が大きくパターンラフネスを悪化させる、又は、超微細パターン形成の妨げになる。一方、密度が低すぎると、超微細パターンは形成できるものの、パターン部に空隙が多く、鬆の入った状態となりパターンラフネスを悪化させる、又は空隙が多いことにより粒子成長できる空間が確保され粒子成長がし易い状態になり、パターンラフネスを悪化させる。本実施の形態に係る酸化銅(I)の密度は、目的の条件に応じて選択することができる。一方、広範に使用されているフォトレジスト材料では、反応メカニズムが熱ではなく光であるため、レジスト密度によるパターンラフネスへの影響は発生しない。そのためこのようなレジストの密度に関する検討はこれまでなされてこなかった。   If the density is too high, the influence of heat transfer is large and the pattern roughness is deteriorated, or the formation of an ultrafine pattern is hindered. On the other hand, if the density is too low, an ultrafine pattern can be formed, but there are many voids in the pattern portion, resulting in a state of voids, which deteriorates the pattern roughness, or a space for growing particles is secured due to the large number of voids. And the pattern roughness deteriorates. The density of copper (I) oxide according to the present embodiment can be selected according to desired conditions. On the other hand, in a widely used photoresist material, since the reaction mechanism is light rather than heat, the influence of the resist density on the pattern roughness does not occur. Therefore, no study on such resist density has been made so far.

なお、熱反応型レジスト材料において、酸化銅(I)の密度は、ラザフォード後方散乱分析(RBS:Rutherford Backscattering Spectrometry)やX線反射率測定法(XRR:X−Ray Reflection)や偏光解析法(エリプソメトリー)を用いて求めることができる。   In the heat-reactive resist material, the density of copper (I) is determined by Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS), X-ray Reflectometry (XRR), or Ellipsometry. (Measurement).

この密度の範囲の材料を熱反応型レジスト材料として用いることで、ピッチ100nm以下の超微細パターンにおいても良好なパターンラフネスを発現することができる。「パターンラフネス」とは、パターン形状のラフネスであり、パターン側壁に引いた基準線(ラインアンドスペースの場合は、基準線が直線になる)からのずれの程度を指し、パターン側壁が基準線に近いほど凹凸が小さく、表面が滑らかであることを意味する。   By using a material in this density range as a heat-reactive resist material, good pattern roughness can be exhibited even in an ultrafine pattern with a pitch of 100 nm or less. “Pattern roughness” refers to the roughness of the pattern shape, and refers to the degree of deviation from a reference line drawn on the pattern side wall (in the case of line and space, the reference line is a straight line), and the pattern side wall is The closer it means, the smaller the unevenness and the smoother the surface.

特許文献3には、酸化銅(I)に再酸化防止剤を加えることで酸化銅の再酸化が抑制できることが公開されている。酸化銅(I)に再酸化防止剤を混合することで酸化防止の効果が非常に高くなる。しかしながら、酸化銅(I)の密度を適切な範囲に制御することで良好なパターンラフネスを維持したまま超微細パターン形成できることについての言及はない。加えて、特許文献1にて開示されているフロン系ガスを用いたドライエッチング耐性の高い材料に酸化銅(I)が該当するため、本実施の形態に係る熱反応型レジスト材料はフロン系ガスを用いたドライエッチング耐性が高い。   Patent Document 3 discloses that reoxidation of copper oxide can be suppressed by adding a reoxidation inhibitor to copper (I) oxide. By mixing the antioxidant with copper (I) oxide, the antioxidant effect becomes very high. However, there is no mention of controlling the density of copper (I) oxide in an appropriate range to form an ultrafine pattern while maintaining good pattern roughness. In addition, since copper (I) oxide corresponds to a material having high dry etching resistance using a chlorofluorocarbon-based gas disclosed in Patent Document 1, the thermally reactive resist material according to the present embodiment is a chlorofluorocarbon-based gas. With high dry etching resistance.

以上のことから、本実施の形態に係る酸化銅(I)を含み、酸化銅(I)の密度が4.00g/cmより大きく、6.07g/cmより小さい条件を満たす熱反応型レジスト材料は超微細パターン用のマスクとして非常に利用価値が高い材料である。 From the above, the thermal reaction type including the copper (I) oxide according to the present embodiment and having the density of the copper (I) oxide larger than 4.00 g / cm 3 and smaller than 6.07 g / cm 3 is satisfied. The resist material is a material having a very high value as a mask for an ultrafine pattern.

本実施の形態の酸化銅(I)の粒子サイズは、平均10nm以下であることが好ましい。これは、超微細パターンを形成する上で、粒子サイズがパターンラフネスへ与える影響を最小限にできるためである。   The average particle size of the copper (I) oxide of the present embodiment is preferably 10 nm or less. This is because the influence of the particle size on pattern roughness can be minimized in forming an ultrafine pattern.

ここで、平均20nmの粒子サイズを用いた場合を例に説明する。比較的大きいパターンピッチ800nm、Duty50のパターンを形成する場合、凸部の幅は400nmになる。その凸部は酸化銅(I)の粒子で形成されており、その粒子サイズが20nmの場合、最大5%程度のパターンラフネスを与え、影響としては少ない。一方、超微細パターンであるピッチ100nm、Duty50のパターンを形成する場合、凸部の幅は50nmになり、最大40%程度のパターンラフネスを与え、影響として非常に大きくなる。   Here, a case where the average particle size of 20 nm is used will be described. When a pattern having a relatively large pattern pitch of 800 nm and a duty of 50 is formed, the width of the projection is 400 nm. The projections are formed of copper (I) oxide particles. When the particle size is 20 nm, a pattern roughness of about 5% is provided at the maximum, and the influence is small. On the other hand, when a pattern with a pitch of 100 nm and a duty of 50 is formed as an ultrafine pattern, the width of the convex portion becomes 50 nm, giving a pattern roughness of about 40% at the maximum, which is extremely large.

以上のことから、本実施の形態の超微細パターン用の酸化銅(I)の粒子サイズは、平均10nm以下であり、好ましくは平均8nm以下であり、より好ましくは平均5nm以下であり、最も好ましくは平均4nm以下である。酸化銅(I)の粒子サイズが小さい方がパターンラフネスに与える影響が小さく、優れたパターンラフネスを達成することができる。なお、酸化銅(I)の粒子は、アモルファスであり、結晶状態より粒子サイズの影響を小さくできる。   From the above, the particle size of the copper oxide (I) for the ultrafine pattern of the present embodiment is 10 nm or less on average, preferably 8 nm or less on average, more preferably 5 nm or less on average, and most preferably. Is 4 nm or less on average. The smaller the particle size of the copper (I) oxide, the smaller the effect on the pattern roughness, and an excellent pattern roughness can be achieved. Note that the copper (I) oxide particles are amorphous and can be less affected by the particle size than in the crystalline state.

本実施の形態に係る酸化銅(I)の粒子サイズは、TEM等の形態分析装置を用いて測定することができる。なお本実施の形態の平均粒子サイズの求め方は、TEM分析を用いて、得られた画像から酸化銅(I)の粒子を20個選択し、それぞれ粒子の最大長と最少長の平均し、さらに20個分の平均とした値である。   The particle size of copper (I) oxide according to the present embodiment can be measured using a morphological analyzer such as a TEM. The average particle size of this embodiment is determined by using TEM analysis, selecting 20 copper oxide (I) particles from the obtained image, averaging the maximum length and the minimum length of each particle, Further, it is a value obtained by averaging 20 pieces.

本実施の形態に係る熱反応型レジスト材料に用いられる酸化銅(I)は、添加剤として、ナトリウム、リチウム、カリウム、並びにそれらのハロゲン化物及び酸化物からなる群(A)から少なくとも1つ以上、且つV族、VI属、XIV族、並びにそれらの酸化物及び窒化物からなる群(B)から少なくとも1つ以上が添加されていることが好ましい。添加剤を加えることで、酸化銅(I)の粒子サイズを微細に制御し、且つ、超微細パターン形成時の現像特性を向上させることができる。添加剤は、群(A)からはナトリウム及びその酸化物がさらに好ましい。また、群(B)からはV族からニオブ、タンタル、VI属からモリブデン、XIV族からシリコン、ゲルマニウム、並びにそれらの酸化物及び窒化物から少なくとも1つ以上が添加されていることが好ましい。また、V族からニオブ、XIV族からシリコン、ゲルマニウム、及びそれらの酸化物から少なくとも1つ以上が添加されていることがより好ましい。また、V族からニオブ、及びXIV族からシリコンの酸化物から少なくとも1つ以上が添加されていることがさらに好ましい。また、XIV族からシリコンの酸化物が添加されていることが最も好ましい。添加剤として、酸化物は、金属元素や窒化物に比べ、熱反応型レジスト材料を成膜する上で、制御しやすいため好ましい。群(A)から前記材料を選択することで、超微細パターン形成時の現像特性が向上し、群(B)から前記材料を選択することで、粒子サイズを低減することができる。   Copper (I) oxide used in the heat-reactive resist material according to the present embodiment is, as an additive, at least one or more from the group (A) consisting of sodium, lithium, potassium, and their halides and oxides. In addition, it is preferable that at least one or more from the group (B) consisting of Group V, Group VI, Group XIV, and oxides and nitrides thereof are added. By adding the additive, it is possible to finely control the particle size of copper (I) oxide and improve the developing characteristics when forming an ultrafine pattern. From the group (A), the additive is more preferably sodium and its oxide. In addition, from the group (B), it is preferable to add at least one of niobium and tantalum from the group V, molybdenum from the group VI, silicon and germanium from the group XIV, and oxides and nitrides thereof. Further, it is more preferable that at least one or more of niobium from group V and silicon, germanium, and oxides thereof from group XIV are added. More preferably, at least one or more of oxides of niobium from group V and silicon from group XIV are added. Most preferably, a silicon oxide is added from Group XIV. As an additive, an oxide is preferable because it is easier to control when forming a heat-reactive resist material than a metal element or a nitride. By selecting the material from the group (A), the developing characteristics at the time of forming an ultrafine pattern are improved, and by selecting the material from the group (B), the particle size can be reduced.

本実施の形態に係る酸化銅(I)への群(A)の添加剤において、ナトリウム、及びその酸化物が好ましい理由について以下に詳説する。酸化銅(I)は、一般的に合成の途中過程でナトリウムを含む材料を用いるため、ナトリウム及びその酸化物が残留する傾向にある。したがって、添加剤としてナトリウム、及びその酸化物を選択することで、添加剤を加えなくても原料に含まれるナトリウム、及びその酸化物が本実施の形態の効果を奏することができるため好ましい。以上のことから、本実施の形態に係る添加とは、原料にもともと含まれる不純物も添加の範囲であり、原料に含まれる割合に応じてさらに添加することも可能である。   The reason why sodium and its oxide are preferable in the additive of the group (A) to the copper (I) oxide according to the present embodiment will be described in detail below. Copper (I) oxide generally uses a material containing sodium during the course of synthesis, so that sodium and its oxide tend to remain. Therefore, by selecting sodium and its oxide as an additive, sodium and its oxide contained in the raw material can exert the effects of the present embodiment without adding an additive, which is preferable. From the above, the addition according to the present embodiment refers to the range of addition of the impurity originally contained in the raw material, and can be further added in accordance with the ratio contained in the raw material.

一方、特殊な合成方法を使用することで、ナトリウムが含有されない酸化銅(I)を合成することは可能であり、市販品としても存在する。この酸化銅(I)を用いて、添加剤を加えることが可能になる。ただ、特殊な合成方法を用いた酸化銅(I)はコストが高いため、必要に応じてナトリウム及びその酸化物を含有する酸化銅(I)とナトリウム及びその酸化物を含有しない酸化銅(I)を使い分ければよい。また、ナトリウム及びその酸化物を含有しない酸化銅(I)を合成する方法として、熱反応型レジスト材料からなるレジスト層を成膜する際、出発物質として酸化銅(I)を使用しないで、金属銅を使用し、成膜過程で銅を酸化させ酸化銅(I)を得る方法もある。この場合、コスト面では問題ない。一方、成膜の酸素量の制御という観点で、出発物質に酸化銅(I)を用いる方法に比べ微調整が必要になる。必要に応じて、出発物質に酸化銅(I)を用いる方法と、出発物質に金属銅を用いる方法を使い分ければよい。一般的な合成方法を用いて作製された酸化銅(I)を用いて本実施の形態に係る熱反応型レジスト材料として使用するのが好ましい。   On the other hand, it is possible to synthesize copper (I) oxide containing no sodium by using a special synthesis method, and there is a commercially available product. Using this copper (I) oxide, an additive can be added. However, copper oxide (I) using a special synthesis method is expensive, so that copper oxide (I) containing sodium and its oxide and copper oxide (I) containing no sodium and its oxide as necessary. ). Further, as a method of synthesizing copper (I) containing no sodium and its oxide, when forming a resist layer made of a heat-reactive resist material, copper (I) is not used as a starting material and metal is used. There is also a method of using copper and oxidizing the copper during the film formation process to obtain copper (I) oxide. In this case, there is no problem in cost. On the other hand, from the viewpoint of controlling the amount of oxygen in film formation, fine adjustment is required as compared with the method using copper (I) oxide as a starting material. If necessary, a method using copper oxide (I) as a starting material and a method using metallic copper as a starting material may be used properly. It is preferable to use copper (I) oxide produced by a general synthesis method as the heat-reactive resist material according to the present embodiment.

本実施の形態に係る添加剤の添加量は、酸化銅(I)の密度が4.00g/cmより大きく、6.07g/cmより小さい範囲にある場合、特に制限はないが、添加量が少なすぎると前記効果が少なく、添加量が多すぎると前記効果が発揮できない。従って、酸化銅(I)に対して、群(A)の添加剤の割合は0.0002mol%以上5.8mol%以下、群(B)の添加剤の割合は5.8mol%以上26.1mol%以下であることが好ましい。群(A)の添加剤の割合は0.0002mol%以上4.0mol%以下、群(B)の添加剤の割合は9.5mol%以上21.5mol%以下であることがより好ましく、群(A)の添加剤の割合は0.0002mol%以上2.0mol%以下、群(B)の添加剤の割合は9.5mol%以上18.2mol%以下であることが最も好ましい。 The amount of the additive according to the present embodiment is not particularly limited when the density of copper (I) is in a range of greater than 4.00 g / cm 3 and less than 6.07 g / cm 3. If the amount is too small, the effect is small, and if the amount is too large, the effect cannot be exhibited. Therefore, the proportion of the additive in group (A) is 0.0002 mol% or more and 5.8 mol% or less, and the proportion of the additive in group (B) is 5.8 mol% or more and 26.1 mol with respect to copper (I) oxide. % Is preferable. More preferably, the ratio of the additive in the group (A) is 0.0002 mol% or more and 4.0 mol% or less, and the ratio of the additive in the group (B) is 9.5 mol% or more and 21.5 mol% or less. Most preferably, the proportion of the additive of A) is from 0.0002 mol% to 2.0 mol%, and the proportion of the additive of group (B) is from 9.5 mol% to 18.2 mol%.

また、Cuに対しては、群(A)の添加剤の割合は0.0001mol%以上3.0mol%以下、群(B)の添加剤の割合は3.0mol%以上15.0mol%以下であることが好ましい。群(A)の添加剤の割合は0.0001mol%以上2.0mol%以下、群(B)の添加剤の割合は5.0mol%以上12.0mol%以下であることがより好ましく、群(A)の添加剤の割合は0.0001mol%以上1.0mol%以下、群(B)の添加剤の割合は5.0mol%以上10.0mol%以下であることが最も好ましい。   Further, with respect to Cu, the ratio of the additive in the group (A) is 0.0001 mol% or more and 3.0 mol% or less, and the ratio of the additive in the group (B) is 3.0 mol% or more and 15.0 mol% or less. Preferably, there is. More preferably, the ratio of the additive in the group (A) is 0.0001 mol% or more and 2.0 mol% or less, and the ratio of the additive in the group (B) is 5.0 mol% or more and 12.0 mol% or less. Most preferably, the proportion of the additive in A) is from 0.0001 mol% to 1.0 mol%, and the proportion of the additive in group (B) is from 5.0 mol% to 10.0 mol%.

本実施の形態に係る酸化銅(I)への添加剤において、複数選択した場合は、複数添加剤の合計の割合が前記添加剤の範囲にあることが好ましい。なお、本実施の形態に係る酸化銅(I)への添加剤は、目的の条件に応じて選択することができ、粒子サイズを抑制する効果としてはニオブやシリコンの酸化物が好ましく、基材にSiOや石英を用いる場合は、親和性の観点からシリコンの酸化物が好ましく、レジストのドライエッチング耐性を高くする効果としてはクロム(Cr)並びにその酸化物及び窒化物が好ましい。 In the case where a plurality of additives are selected in the additive to copper (I) oxide according to the present embodiment, the total ratio of the plurality of additives is preferably within the range of the additives. Note that the additive to the copper (I) oxide according to the present embodiment can be selected according to desired conditions, and niobium or silicon oxide is preferable as the effect of suppressing the particle size. When SiO 2 or quartz is used as the material, silicon oxide is preferable from the viewpoint of affinity, and chromium (Cr) and its oxide and nitride are preferable as the effect of increasing the dry etching resistance of the resist.

本実施の形態に係る酸化銅(I)を用いた微細パターンの形成においては、上記したように、露光による熱変質が非結晶(アモルファス)から結晶に変化する相変化モードとされている。これにより、酸化銅(I)の相変化は、比較的低温で生じるため、粗大粒子の成長が抑制でき、微細パターンの形成に好適である。   In the formation of a fine pattern using copper (I) oxide according to the present embodiment, as described above, the phase change mode in which thermal deterioration due to exposure changes from non-crystalline (amorphous) to crystalline. Thereby, since the phase change of copper (I) oxide occurs at a relatively low temperature, the growth of coarse particles can be suppressed, which is suitable for forming a fine pattern.

本実施の形態に係る酸化銅(I)を含む熱反応型レジスト材料は、前述のとおり、フロン系ガスを用いたドライエッチング処理に対し、高い耐性を有する。微細パターン形状とともに溝の深さも所望の深さに深くしたパターンを形成したい場合は、熱反応型レジスト材料を単独で使用するだけでは困難であり、熱反応型レジスト材料の下層にエッチング層を形成した積層構造が必要になる。この場合、下層のエッチング層がドライエッチング処理されている間、マスクとして機能している熱反応型レジスト材料には、高いドライエッチング耐性が求められることになる。   As described above, the heat-reactive resist material containing copper (I) oxide according to the present embodiment has high resistance to dry etching using a chlorofluorocarbon-based gas. When it is desired to form a pattern in which the depth of the groove is increased to a desired depth together with the fine pattern shape, it is difficult to use only the heat-reactive resist material alone, and an etching layer is formed below the heat-reactive resist material. A laminated structure is required. In this case, while the lower etching layer is being dry-etched, the heat-reactive resist material functioning as a mask is required to have high dry etching resistance.

また本実施の形態に係る熱反応型レジスト材料は、酸化銅(I)の酸素の一部あるいは全部が元素Aに置換された式(1)の組成物を含むことが好ましい。
CuO (1)
ただし、Aは、N、S及びSeから選択される1種以上であり、0.35≦x+y≦0.65、0≦x、0<yである。またx、yは、原子比率を示し、式(1)では、Cu:O:Aの原子比率が1:x:yとされている。
Further, the heat-reactive resist material according to the present embodiment preferably contains a composition of the formula (1) in which part or all of oxygen of copper (I) oxide is replaced by element A.
CuO x A y (1)
Here, A is at least one selected from N, S, and Se, and 0.35 ≦ x + y ≦ 0.65, 0 ≦ x, and 0 <y. Further, x and y indicate the atomic ratio, and in the formula (1), the atomic ratio of Cu: O: A is set to 1: x: y.

銅の酸化物には、化学両論組成の酸化物として酸化銅(I)と酸化銅(II)があり、その他に銅の不完全酸化物として化学両論組成以外の酸化数をとるものがある。   Copper oxides include copper (I) oxide and copper (II) oxide as oxides having a stoichiometric composition, and other oxides having an oxidation number other than the stoichiometric composition as incomplete copper oxides.

中でも化学両論組成の酸化物は、その材料自身が安定に存在することができる状態のため、経時変化が生じ難く製造安定性に優れる。その製造安定性に優れる化学両論組成の酸化銅(I)は、酸素の一部あるいは全部をN、S及びSeから選択される1種以上の元素Aに置き換えることができる。置き換えられた酸化銅(I)は、化学両論組成近傍においても経時変化が生じ難い状態になり、製造安定性に優れることを見出した。即ち、上記した式(1)の範囲とすることで、非常に優れた製造安定性を得ることができる。   Above all, an oxide having a stoichiometric composition is in a state where the material itself can be stably present, so that it does not easily change over time and is excellent in production stability. In the stoichiometric copper (I) oxide having excellent production stability, part or all of oxygen can be replaced by one or more elements A selected from N, S, and Se. It has been found that the replaced copper (I) hardly changes with time even in the vicinity of the stoichiometric composition, and has been found to be excellent in production stability. That is, when the content is in the range of the above-described formula (1), extremely excellent production stability can be obtained.

ここで、元素Aとして、N、S、及びSeから選択される1種以上を選択することで、微細パターンの形成時に、酸化銅(I)の熱の吸収量を制御することができるため効率よく熱によるレジストの変質が可能になる。   Here, by selecting at least one element selected from N, S, and Se as the element A, the amount of heat absorbed by the copper (I) oxide can be controlled during the formation of the fine pattern, so that the efficiency is improved. The resist can often be altered by heat.

さらに、上記した組成の範囲内にて調整することで、ピッチが100nm以下の微細パターンにおいても良好なパターンラフネスを発現することができることを見出した。「パターンラフネス」とは、パターン側壁に引いた基準線(ラインアンドスペースの場合は、基準線が直線になる)からのずれの程度を指し、パターン側壁が基準線に近いほど凹凸が小さく、表面が滑らかであることを意味する。   Furthermore, it has been found that by adjusting the composition within the above-described composition range, good pattern roughness can be exhibited even in a fine pattern having a pitch of 100 nm or less. "Pattern roughness" refers to the degree of deviation from a reference line drawn on the pattern side wall (in the case of line and space, the reference line is a straight line). Is smooth.

ところで、特許文献3においては、酸化銅(I)に添加剤を加えることで酸化銅の再酸化を抑制できることが公開されている。酸化銅(I)に添加剤を混合することで酸化防止の効果が非常に高くなる。   By the way, Patent Document 3 discloses that reoxidation of copper oxide can be suppressed by adding an additive to copper (I) oxide. By mixing the additive with copper (I) oxide, the effect of preventing oxidation is extremely enhanced.

これに対して本実施の形態は、酸化銅(I)の酸素の一部あるいは全部をN、S及びSeから選択される1種以上の元素Aに置換することを特徴的な構成要件としている。これにより従来に比べて、良好なパターンラフネスを維持したまま微細パターンを高精度に形成できる。加えて、酸化銅(I)は、フロン系ガスを用いたドライエッチング耐性の高い材料に該当し、本実施の形態の熱反応型レジスト材料は、フロン系ガスを用いたドライエッチング耐性が高い。   On the other hand, the present embodiment is characterized in that part or all of oxygen of copper (I) oxide is replaced with one or more elements A selected from N, S and Se. . As a result, a fine pattern can be formed with higher precision while maintaining good pattern roughness as compared with the related art. In addition, copper (I) oxide corresponds to a material having high dry etching resistance using a chlorofluorocarbon-based gas, and the heat-reactive resist material of the present embodiment has high dry etching resistance using a chlorofluorocarbon-based gas.

以上により、酸化銅(I)の酸素の一部あるいは全部が元素Aに置換された、CuO(ただし、Aは、N、S、及びSeから選択される1種以上であり、0.35≦x+y≦0.65、0≦x、0<yである。)からなる組成物を含む熱反応型レジスト材料は微細パターン用のマスクとして非常に利用価値が高い材料である。 As described above, CuO x A y (where A is one or more selected from N, S, and Se, in which a part or all of oxygen of copper oxide (I) is substituted by element A, (35 ≦ x + y ≦ 0.65, 0 ≦ x, 0 <y)) is a highly useful material as a mask for a fine pattern.

ここで、x+yが0.35よりも小さく、x+yが0.65より大きいと、酸化銅(I)の結合構造をとり難くなるためレジスト特性が低下する。具体的には、x+yが0.35より小さいと、銅比率が多くなることで金属銅の結合構造の占める割合が多くなる。一方、x+yが0.65より大きいと、酸素、及び/又は、元素Aの比率が多くなることで酸化銅(II)の結合構造の占める割合が多くなる。結合構造が変わることで、原子レベルでの結合状態が変わり、レジスト特性に大きく影響を与える。   Here, when x + y is smaller than 0.35 and x + y is larger than 0.65, it becomes difficult to form a copper (I) oxide bonding structure, so that the resist characteristics are deteriorated. Specifically, when x + y is smaller than 0.35, the proportion of the copper-copper bonding structure increases due to an increase in the copper ratio. On the other hand, when x + y is larger than 0.65, the proportion of the bond structure of copper (II) increases due to an increase in the proportion of oxygen and / or element A. When the bonding structure changes, the bonding state at the atomic level changes, which greatly affects resist characteristics.

本実施の形態では、良好なパターンラフネスを維持したままさらに微細パターンを形成するために、組成物は、CuO(Aは、N、S及びSeから選択される1種以上であり、0.35≦x+y≦0.65、0≦x、0<y)であることがより好ましく、組成物は、CuO(AはNであり、0.35≦x+y≦0.65、0≦x、0<y)であることがさらに好ましく、組成物は、CuO(AはNであり、0.45≦x+y≦0.55、0≦x、0<y)であることが最も好ましい。 In the present embodiment, in order to form a finer pattern while maintaining good pattern roughness, the composition is CuO x A y (A is at least one selected from N, S and Se; More preferably, 0.35 ≦ x + y ≦ 0.65, 0 ≦ x, 0 <y), and the composition comprises CuO x A y (A is N, and 0.35 ≦ x + y ≦ 0.65, More preferably, 0 ≦ x, 0 <y), and the composition is CuO x A y (A is N, and 0.45 ≦ x + y ≦ 0.55, 0 ≦ x, 0 <y). Is most preferred.

酸化銅(I)の酸素の一部あるいは全部を元素Aに置換する方法は特に限定されるものでないが、例えば、スパッタリング法を用いて熱反応型レジスト材料を作製する場合、元素Aを添加又は元素Aの雰囲気で焼成した材料をターゲットに用いる方法又は、元素Aに置換されていない酸化銅(I)をターゲットに用いて、スパッタ中のプロセスガスに元素Aを含むガスを用いる方法等を使用することができる。また、塗布法を用いて熱反応型レジスト材料を作製する場合、元素Aを含有する塗布溶液を用いる方法又は、元素Aを含有しない塗布溶液を用いて、その後の薄膜焼成時に元素Aを含む雰囲気で焼成する方法等を使用することができる。   The method for substituting a part or all of the oxygen of the copper (I) oxide with the element A is not particularly limited. For example, when a heat-reactive resist material is prepared by a sputtering method, the element A may be added or added. A method in which a material fired in an atmosphere of the element A is used as a target, or a method in which copper (I) oxide not substituted with the element A is used as a target and a gas containing the element A is used as a process gas during sputtering is used. can do. When a heat-reactive resist material is prepared by using a coating method, a method using a coating solution containing element A, or a coating solution containing no element A, and an atmosphere containing element A at the time of subsequent thin film baking And the like.

上記のように、CuO(AはNであり、0.45≦x+y≦0.55、0≦x、0<y)の組成物を含む熱反応型レジスト材料とすることで、光の吸収量を最適にでき、熱反応型レジスト材料の露光特性を効果的に向上させることができる。なお、本実施の形態における組成物の構成元素や組成比は、目的の条件に応じて選択することができる。 As described above, by using a heat-reactive resist material containing a composition of CuO x A y (A is N and 0.45 ≦ x + y ≦ 0.55, 0 ≦ x, 0 <y), light Can be optimized, and the exposure characteristics of the heat-reactive resist material can be effectively improved. Note that the constituent elements and the composition ratio of the composition in this embodiment can be selected depending on desired conditions.

また、CuOからなる組成物の状態は、上記した式(1)を満たしていれば、特に指定はなく、例えば組成物の薄膜を例にとって示すと、膜厚方向に均一な組成であってもよく、膜厚方向に向けて徐々に元素Aの量が増減している状態でもよく、元素Aを含まない酸化銅(I)の層と、CuOからなる組成物層とが交互に積層されていてもよい。かかる積層構造では、各層を総合した平均組成物が、上記の式(1)を示す組成物を構成していればよい。 The state of the composition composed of CuO x A y is not particularly specified as long as it satisfies the above formula (1). For example, when a thin film of the composition is taken as an example, the composition has a uniform composition in the film thickness direction. Or a state in which the amount of the element A gradually increases and decreases in the film thickness direction. The copper (I) oxide layer containing no element A and the composition layer made of CuO x A y May be alternately stacked. In such a laminated structure, it is sufficient that the average composition of the respective layers constitutes the composition represented by the above formula (1).

なお、CuOの組成であるか否かは、XRD(X−ray Diffraction)分析やXPS(X−ray Photoelectron Spectroscopy)分析などで確認することができる。 Whether or not the composition is CuO x A y can be confirmed by XRD (X-ray Diffraction) analysis, XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) analysis, or the like.

本実施の形態に係る熱反応型レジスト材料は、密度が4.00g/cmより大きく、6.07g/cmより小さい酸化銅(I)の酸素の一部あるいは全部が元素Aに置換された式(1)を満たすCuOの組成物を含有することが好ましい。 Thermal reaction type resist material according to this embodiment, the density is greater than 4.00 g / cm 3, a part or all of oxygen of 6.07 g / cm 3 less than copper (I) oxide is replaced with the element A It is preferable to contain a composition of CuO x A y satisfying the formula (1).

一般的な酸化銅(I)のバルクの物性は、融点が1232〜1235℃、沸点(分解)が1800℃、密度が6.04g/cmである。一方、熱反応型レジスト材料として酸化銅(I)を用いる場合、バルクでは用いることが困難なため、例えば、薄膜として用いることができる。薄膜は、塗布や物理蒸着等の方法を用いて作製されるが、これらの方法を用いると、密度が変化する。酸化銅(I)の場合においても、化学両論組成から銅や酸素が抜けることにより密度が低下し、逆に過剰に入ることで密度が増加し、条件によってはバルク密度を超える。また、蒸着時に用いるキャリアガスが薄膜中に取り込まれることでも密度が変化する。加えて、薄膜に単純に疎な空隙があり、薄膜の密度が低下する。本発明者は、この薄膜の密度が、熱反応型レジスト材料を用いて超微細パーンを形成する際に大きな影響を与えることを見出した。 The general physical properties of copper (I) oxide are such that the melting point is 1232 to 1235 ° C., the boiling point (decomposition) is 1800 ° C., and the density is 6.04 g / cm 3 . On the other hand, when copper (I) oxide is used as the heat-reactive resist material, it is difficult to use it in bulk, so that it can be used, for example, as a thin film. The thin film is manufactured by using a method such as coating or physical vapor deposition, and when these methods are used, the density changes. Also in the case of copper (I) oxide, the density decreases when copper or oxygen escapes from the stoichiometric composition, and conversely, the density increases when it enters excessively, and exceeds the bulk density depending on conditions. In addition, the density also changes when a carrier gas used at the time of vapor deposition is taken into the thin film. In addition, there are simply sparse voids in the thin film, reducing the density of the thin film. The present inventor has found that the density of the thin film has a significant effect when forming an ultrafine pattern using a heat-reactive resist material.

ここで、熱反応型レジスト材料を用いた微細パターンの形成は、熱により熱反応型レジスト材料が変質した箇所と変質していない箇所との差に現像液を作用させ微細パターンを顕在化させることで達成する。この際、熱は、隣接する変質させたくない箇所にも伝熱するため、微細パターンの解像度、即ちラフネス等を低下させる。特に、超微細パターン形成時には熱で変質させたい箇所と変質させたくない箇所が近接してくることで、伝熱の影響が顕著になり、微細パターンの解像度に大きく影響を与えることが判明した。   Here, the formation of the fine pattern using the heat-reactive resist material involves developing a fine pattern by applying a developing solution to a difference between a portion where the heat-reactive resist material is deteriorated by heat and a portion where the heat-reactive resist material is not deteriorated. To achieve. At this time, the heat also transfers heat to an adjacent portion that is not desired to be deteriorated, so that the resolution of the fine pattern, that is, the roughness is reduced. In particular, it has been found that when forming an ultrafine pattern, a portion that is desired to be deteriorated by heat and a portion that is not desired to be deteriorated come close to each other, so that the influence of heat transfer becomes remarkable, which greatly affects the resolution of the fine pattern.

本発明者は、かかる課題を解決すべく鋭意検討し実験を重ねた結果、上記した式(1)を満たすCuOの組成物を含む熱反応型レジスト材料において、CuOの密度を4.00g/cmより大きく、6.07g/cmより小さくすることで、ピッチ100nm以下の超微細パターンの形成が可能であることを見出した。本実施の形態に係るCuOの密度は、4.20g/cm以上、5.95g/cm以下がより好ましく、4.40g/cm以上、5.95g/cm以下がさらに好ましく、4.60g/cm以上、5.95g/cm以下がよりさらに好ましく、4.85g/cm以上、5.95g/cm以下がいっそう好ましく、5.05g/cm以上、5.95g/cm以下がよりいっそう好ましく、5.20g/cm以上、5.90g/cm以下がさらにいっそう好ましく、5.20g/cm以上、5.75g/cm以下が最も好ましい。なお、添加剤を添加した熱反応型レジスト材料を使用する場合は、添加剤を含めたCuOの密度が上記範囲であることが好ましい。 The inventor of the present invention has conducted intensive studies and repeated experiments to solve such a problem. As a result, the density of CuO x A y in the heat-reactive resist material containing the composition of CuO x A y satisfying the above-mentioned formula (1) was determined. the greater than 4.00 g / cm 3, to be smaller than 6.07 g / cm 3, it was found that it is possible to form the following ultrafine pattern pitch 100 nm. Density of CuO x A y in accordance with the present embodiment, 4.20 g / cm 3 or more, more preferably 5.95 g / cm 3 or less, 4.40 g / cm 3 or more, 5.95 g / cm 3 or less is more preferably, 4.60 g / cm 3 or more, more preferably more that 5.95 g / cm 3 or less, 4.85 g / cm 3 or more, more preferably 5.95 g / cm 3 or less, 5.05 g / cm 3 or more, 5 .95g / cm 3 is more preferable less, 5.20 g / cm 3 or more, 5.90 g / cm 3 is even more preferable less, 5.20 g / cm 3 or more, 5.75 g / cm 3 or less is most preferred. When using the thermal reaction type resist material obtained by adding an additive, it is preferable density of CuO x A y, including additives within the above range.

密度が高すぎると伝熱の影響が大きくパターンラフネスを悪化させる、又は、超微細パターン形成の妨げになる。一方、密度が低すぎると、超微細パターンは形成できるものの、パターン部に空隙が多く、鬆の入った状態となりパターンラフネスを悪化させる、又は空隙が多いことにより粒子成長できる空間が確保され粒子成長がし易い状態になり、パターンラフネスを悪化させる。本実施の形態に係るCuOの密度は、目的の条件に応じて選択することができる。一方、広範に使用されているフォトレジスト材料では、反応メカニズムが熱ではなく光であるため、レジスト密度によるパターンラフネスへの影響は発生しない。そのためこのようなレジストの密度に関する検討はこれまでなされてこなかった。 If the density is too high, the influence of heat transfer is large and the pattern roughness is deteriorated, or the formation of an ultrafine pattern is hindered. On the other hand, if the density is too low, an ultrafine pattern can be formed, but there are many voids in the pattern portion, resulting in a state of voids, which deteriorates the pattern roughness, or a space for growing particles is secured due to the large number of voids. And the pattern roughness deteriorates. The density of CuO x A y according to the present embodiment can be selected according to desired conditions. On the other hand, in a widely used photoresist material, since the reaction mechanism is light rather than heat, the influence of the resist density on the pattern roughness does not occur. Therefore, no study on such resist density has been made so far.

なお、熱反応型レジスト材料において、CuOの密度は、ラザフォード後方散乱分析(RBS:Rutherford Backscattering Spectrometry)やX線反射率測定法(XRR:X−Ray Reflection)や偏光解析法(エリプソメトリー)を用いて求めることができる。 In the heat-reactive resist material, the density of CuO x A y can be determined by Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS), X-ray reflectometry (XRR: X-Ray Reflection), or ellipsometry (Ellipsometry). ).

この密度の範囲の材料を熱反応型レジスト材料として用いることで、ピッチ100nm以下の超微細パターンにおいても良好なパターンラフネスを発現することができる。   By using a material in this density range as a heat-reactive resist material, good pattern roughness can be exhibited even in an ultrafine pattern with a pitch of 100 nm or less.

本実施の形態における熱反応型レジスト材料は、上記した式(1)を満たすCuOの組成物とともにNa、Mg、Si、Sr、V、Cr、Mo、W、Ag、Zn、Ga、Ge、Nb、Ta及びその酸化物、窒化物、並びに酸窒化物のうち、1つ以上が添加剤として含まれることが好ましい。添加剤を加えることで微細パターン形成時の現像特性を向上させることができ、パターンラフネスに優れた微細パターンを得ることが可能になる。 The heat-reactive resist material according to the present embodiment includes Na, Mg, Si, Sr, V, Cr, Mo, W, Ag, Zn, Ga, together with the composition of CuO x A y satisfying the above-described formula (1). It is preferable that one or more of Ge, Nb, Ta and their oxides, nitrides, and oxynitrides be included as an additive. By adding the additive, development characteristics at the time of forming a fine pattern can be improved, and a fine pattern having excellent pattern roughness can be obtained.

添加剤は、Na、Si、V、Cr、Mo、W、Zn、Ge及びその酸化物、窒化物、並びに酸窒化物のうち、少なくとも1つが含まれることがより好ましい。また、Na、Si、Mo、W及びその酸化物、窒化物、並びに酸窒化物のうち、少なくとも1つが含まれることがさらに好ましい。また、Si及びその酸化物、窒化物、並びに酸窒化物のうち、少なくとも1つが含まれることが最も好ましい。Si及びその酸化物、窒化物、並びに酸窒化物のうち少なくとも1つが含まれることで、微細パターン形成時の現像特性をより効果的に向上させることができ、パターンラフネスにより優れた微細パターンを得ることが可能になる。   More preferably, the additive contains at least one of Na, Si, V, Cr, Mo, W, Zn, Ge and its oxides, nitrides, and oxynitrides. Further, it is more preferable that at least one of Na, Si, Mo, W and its oxide, nitride, and oxynitride is contained. Most preferably, at least one of Si and its oxide, nitride, and oxynitride is contained. By including at least one of Si and its oxides, nitrides, and oxynitrides, it is possible to more effectively improve development characteristics at the time of forming a fine pattern, and to obtain a fine pattern with more excellent pattern roughness. It becomes possible.

本実施の形態のCuOの組成物への添加剤の添加量について説明する。添加剤の添加量は、特に指定ないが、少なすぎると現像特性の向上の効果が小さく、多すぎると逆にレジスト特性を悪化させてしまう。従って、添加剤の量は、熱反応型レジスト材料全体を100mol%としたときに、CuOの組成物に対して、即ち、Cuに対して、2.0mol%以上30.0mol%以下である。3.0mol%以上20.0mol%以下が好ましい。また、4.0mol%以上15.0mol%以下がより好ましい。また、5.0mol%以上12.0mol%以下がさらに好ましい。また、6.0mol%以上10.0mol%以下が最も好ましい。 The amount of the additive to be added to the composition of CuO x A y according to the present embodiment will be described. The amount of the additive is not particularly specified, but if the amount is too small, the effect of improving the developing characteristics is small, and if the amount is too large, the resist characteristics deteriorate. Therefore, the amount of the additive is 2.0 mol% or more and 30.0 mol% or less with respect to the composition of CuO x A y , that is, with respect to Cu, when the entire heat-reactive resist material is 100 mol%. It is. 3.0 mol% or more and 20.0 mol% or less are preferable. Further, the content is more preferably 4.0 mol% or more and 15.0 mol% or less. Further, the content is more preferably 5.0 mol% or more and 12.0 mol% or less. Further, the content is most preferably 6.0 mol% or more and 10.0 mol% or less.

また、酸化銅(I)を構造ユニットとして考えた化学式Cu2x2yに対しては、添加剤の割合は3.9mol%以上46.2mol%以下であることが好ましい。添加剤の割合は5.8mol%以上33.3mol%以下であることがより好ましい。また、7.7mol%以上26.1mol%以下であることがさらに好ましい。また、9.5mol%以上21.4mol%以下であることがよりさらに好ましい。また、11.3mol%以上18.2mol%以下であることが最も好ましい。 Further, the proportion of the additive is preferably 3.9 mol% or more and 46.2 mol% or less with respect to the chemical formula Cu 2 O 2x A 2y in which copper (I) oxide is considered as a structural unit. The ratio of the additive is more preferably 5.8 mol% or more and 33.3 mol% or less. Further, the content is more preferably from 7.7 mol% to 26.1 mol%. Further, the content is more preferably 9.5 mol% or more and 21.4 mol% or less. Most preferably, it is 11.3 mol% or more and 18.2 mol% or less.

あるいは、本実施の形態に係る熱反応型レジスト材料に用いられる上記した式(1)を満たすCuOの組成物は、添加剤として、Na、Li、K、並びにそれらのハロゲン化物及び酸化物からなる群(A)から少なくとも1つ以上、且つV族、VI族、XIV族、並びにそれらの酸化物及び窒化物からなる群(B)から少なくとも1つ以上が添加されていることが好ましい。群(A)及び群(B)から添加剤を加えることで、酸化銅(I)の粒子サイズを微細に制御し、且つ、超微細パターン形成時の現像特性を向上させることができる。 Alternatively, the composition of CuO x A y that satisfies the above-described formula (1) used in the heat-reactive resist material according to the present embodiment includes Na, Li, K, and their halides and oxides as additives. It is preferable to add at least one or more from the group (A) consisting of a substance, and at least one or more from the group (B) consisting of a group V, a group of VI, a group of XIV, and oxides and nitrides thereof. . By adding the additives from the groups (A) and (B), the particle size of the copper (I) oxide can be finely controlled and the developing characteristics at the time of forming an ultrafine pattern can be improved.

添加剤は、群(A)からはナトリウム(Na)及びその酸化物がより好ましい。群(B)からはV族からニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、VI属からモリブデン(Mo)、XIV族からシリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、並びにそれらの酸化物及び窒化物から少なくとも1つ以上が添加されていることがより好まし。また、V族からニオブ、XIV族からシリコン、ゲルマニウム、及びそれらの酸化物から少なくとも1つ以上が添加されていることがさらに好ましい。また、V族からニオブ、XIV族からシリコン、及びそれらの酸化物から少なくとも1つ以上が添加されていることがさらにより好ましい。また、XIV族からシリコンの酸化物が添加されていることが最も好ましい。添加剤として、酸化物は、熱反応型レジスト材料を成膜する上で、制御しやすいため好ましい。群(A)から前記材料を選択することで、超微細パターン形成時の現像特性が向上し、群(B)から前記材料を選択することで、粒子サイズを低減することができる。   From the group (A), the additive is more preferably sodium (Na) and its oxide. From group (B), group V to niobium (Nb), tantalum (Ta), group VI to molybdenum (Mo), group XIV to silicon (Si), germanium (Ge), and at least from oxides and nitrides thereof. More preferably, one or more are added. More preferably, at least one or more of niobium from group V and silicon, germanium, and oxides thereof from group XIV are added. Further, it is even more preferable that at least one of niobium from group V, silicon from group XIV, and oxides thereof is added. Most preferably, a silicon oxide is added from Group XIV. An oxide is preferred as an additive because it is easy to control when forming a heat-reactive resist material. By selecting the material from the group (A), the developing characteristics at the time of forming an ultrafine pattern are improved, and by selecting the material from the group (B), the particle size can be reduced.

本実施の形態に係る上記した式(1)を満たすCuOの組成物への群(A)の添加剤において、ナトリウム及びその酸化物が好ましい理由について以下に詳説する。酸素が元素Aに置換されていない酸化銅(I)は、一般的に合成の途中過程でナトリウムを含む材料を用いるため、ナトリウム及びその酸化物が残留する傾向にある。したがって、添加剤としてナトリウム及びその酸化物を選択することで、添加剤を加えなくても原料に含まれるナトリウム及びその酸化物が本実施の形態の効果を奏することができるため好ましい。以上のことから、本実施の形態に係る添加とは、原料にもともと含まれる不純物も添加の範囲であり、原料に含まれる割合に応じてさらに添加することも可能である。 The reason why sodium and its oxide are preferable in the additive of the group (A) to the composition of CuO x A y satisfying the above formula (1) according to the present embodiment will be described in detail below. Copper (I) oxide in which oxygen is not replaced with the element A generally uses a material containing sodium during the course of synthesis, and thus sodium and its oxide tend to remain. Therefore, by selecting sodium and its oxide as an additive, sodium and its oxide contained in the raw material can exhibit the effects of the present embodiment without adding an additive, which is preferable. From the above, the addition according to the present embodiment refers to the range of addition of the impurity originally contained in the raw material, and can be further added in accordance with the ratio contained in the raw material.

一方、特殊な合成方法を使用することで、ナトリウムが含有されない酸化銅(I)を合成することは可能であり、市販品としても存在する。この酸化銅(I)を用いて、添加剤を加えることが可能になる。ただ、特殊な合成方法を用いた酸化銅(I)はコストが高いため、必要に応じて、ナトリウム及びその酸化物を含有する酸化銅(I)と、ナトリウム及びその酸化物を含有しない酸化銅(I)を使い分ければよい。また、ナトリウム及びその酸化物を含有しない酸化銅(I)を合成する方法として、熱反応型レジスト材料からなるレジスト層を成膜する際、出発物質として酸化銅(I)を使用しないで、金属銅を使用し、成膜過程で銅を酸化させ酸化銅(I)を得る方法もある。この場合、コスト面では問題ない。一方、成膜の酸素量の制御という観点で、出発物質に酸化銅(I)を用いる方法に比べ微調整が必要になる。必要に応じて、出発物質に酸化銅(I)を用いる方法と、出発物質に金属銅を用いる方法とを使い分ければよい。一般的な合成方法を用いて作製された酸化銅(I)を本実施の形態に係る熱反応型レジスト材料に用いるのが好ましい。   On the other hand, it is possible to synthesize copper (I) oxide containing no sodium by using a special synthesis method, and there is a commercially available product. Using this copper (I) oxide, an additive can be added. However, copper oxide (I) using a special synthesis method is expensive, so that copper oxide (I) containing sodium and its oxide and copper oxide containing no sodium and its oxide may be used as necessary. (I) may be used properly. Further, as a method of synthesizing copper (I) containing no sodium and its oxide, when forming a resist layer made of a heat-reactive resist material, copper (I) is not used as a starting material and metal is used. There is also a method of using copper and oxidizing the copper during the film formation process to obtain copper (I) oxide. In this case, there is no problem in cost. On the other hand, from the viewpoint of controlling the amount of oxygen in film formation, fine adjustment is required as compared with the method using copper (I) oxide as a starting material. If necessary, a method using copper (I) oxide as a starting material and a method using metallic copper as a starting material may be used properly. It is preferable to use copper (I) oxide produced by a general synthesis method for the heat-reactive resist material according to the present embodiment.

本実施の形態に係る添加剤の添加量は、上記した式(1)を満たすCuOの組成物の密度が4.00g/cmより大きく、6.07g/cmより小さい範囲にある場合、特に制限はないが、添加量が少なすぎると前記効果が少なく、添加量が多すぎると前記効果が発揮できない。従って、上記した式(1)を満たすCuOの組成物に対して、即ち、Cuに対して、群(A)の添加剤の割合は0.0001mol%以上3.0mol%以下、群(B)の添加剤の割合は3.0mol%以上15.0mol%以下であることが好ましい。群(A)の添加剤の割合は0.0001mol%以上2.0mol%以下、群(B)の添加剤の割合は5.0mol%以上12.0mol%以下であることがより好ましく、群(A)の添加剤の割合は0.0001mol%以上1.0mol%以下、群(B)の添加剤の割合は5.0mol%以上10.0mol%以下であることが最も好ましい。 The amount of the additive according to the present embodiment is set so that the density of the composition of CuO x A y satisfying the above-described formula (1) is larger than 4.00 g / cm 3 and smaller than 6.07 g / cm 3. In some cases, there is no particular limitation, but if the amount is too small, the effect is small, and if the amount is too large, the effect cannot be exerted. Therefore, the ratio of the additive of the group (A) to the composition of CuO x A y that satisfies the above formula (1), that is, to Cu, is 0.0001 mol% or more and 3.0 mol% or less. The proportion of the additive (B) is preferably from 3.0 mol% to 15.0 mol%. More preferably, the ratio of the additive in the group (A) is 0.0001 mol% or more and 2.0 mol% or less, and the ratio of the additive in the group (B) is 5.0 mol% or more and 12.0 mol% or less. Most preferably, the proportion of the additive in A) is from 0.0001 mol% to 1.0 mol%, and the proportion of the additive in group (B) is from 5.0 mol% to 10.0 mol%.

また、酸化銅(I)を構造ユニットとして考えた化学式Cu2x2yに対しては、群(A)の添加剤の割合は0.0002mol%以上5.8mol%以下、群(B)の添加剤の割合は5.8mol%以上26.1mol%以下であることが好ましい。群(A)の添加剤の割合は0.0002mol%以上4.0mol%以下、群(B)の添加剤の割合は9.5mol%以上21.5mol%以下であることがより好ましく、群(A)の添加剤の割合は0.0002mol%以上2.0mol%以下、群(B)の添加剤の割合は9.5mol%以上18.2mol%以下であることが最も好ましい。 Further, for the chemical formula Cu 2 O 2x A 2y in which copper (I) oxide is considered as a structural unit, the ratio of the additive in the group (A) is 0.0002 mol% or more and 5.8 mol% or less, and the group (B) Is preferably 5.8 mol% or more and 26.1 mol% or less. More preferably, the ratio of the additive in the group (A) is 0.0002 mol% or more and 4.0 mol% or less, and the ratio of the additive in the group (B) is 9.5 mol% or more and 21.5 mol% or less. Most preferably, the proportion of the additive of A) is from 0.0002 mol% to 2.0 mol%, and the proportion of the additive of group (B) is from 9.5 mol% to 18.2 mol%.

本実施の形態に係る式(1)を満たすCuOの組成物への添加剤において、複数選択した場合は、複数添加剤の合計の割合が前記添加剤の範囲にあることが好ましい。なお、本実施の形態に係る式(1)を満たすCuOの組成物への添加剤は、目的の条件に応じて選択することができ、粒子サイズを抑制する効果としてはニオブ又はシリコンの酸化物が好ましく、基材にSiOや石英を用いる場合は、親和性の観点からシリコンの酸化物が好ましく、レジストのドライエッチング耐性を高くする効果としてはクロム(Cr)並びにその酸化物及び窒化物から少なくとも1つ以上が添加されることが好ましい。 In the additive in the composition of CuO x A y satisfying the equation (1) according to this embodiment, if you select multiple, it is preferred that the total proportion of multiple additives is in the range of the additive. The additive to the composition of CuO x A y that satisfies the formula (1) according to the present embodiment can be selected according to desired conditions, and the effect of suppressing the particle size is niobium or silicon. When SiO 2 or quartz is used for the base material, silicon oxide is preferable from the viewpoint of affinity. The effect of increasing the dry etching resistance of the resist is chromium (Cr) and its oxides and Preferably, at least one or more are added from nitride.

本実施の形態に係る式(1)を満たすCuOの組成物を用いた微細パターンの形成において、露光による熱変質が非結晶(アモルファス)から結晶に変化する相変化モードとされている。これにより、式(1)を満たすCuOの組成物の相変化は、比較的低温で生じるため、粗大粒子の成長が抑制でき、微細パターンの形成に好適である。 In the formation of a fine pattern using the composition of CuO x A y that satisfies the formula (1) according to the present embodiment, a phase change mode in which thermal deterioration due to exposure changes from non-crystalline (amorphous) to crystalline. . Thereby, since the phase change of the composition of CuO x A y satisfying the formula (1) occurs at a relatively low temperature, the growth of coarse particles can be suppressed, which is suitable for forming a fine pattern.

本実施の形態のCuOからなる組成物を含む熱反応型レジスト材料は、前述のとおり、フロン系ガスを用いたドライエッチング処理に対し、高い耐性を有する。微細パターン形状とともに溝の深さも所望の深さに深くしたパターンを形成したい場合は、熱反応型レジスト材料を単独で使用するだけでは困難であり、熱反応型レジスト材料の下層にエッチング層を形成した積層構造が必要になる。この場合、下層のエッチング層がドライエッチング処理されている間、マスクとして機能している熱反応型レジスト材料には、高いドライエッチング耐性が求められることになる。 As described above, the heat-reactive resist material containing the composition made of CuO x A y of the present embodiment has high resistance to dry etching using a chlorofluorocarbon-based gas. When it is desired to form a pattern in which the depth of the groove is increased to a desired depth together with the fine pattern shape, it is difficult to use only the heat-reactive resist material alone, and an etching layer is formed below the heat-reactive resist material. A laminated structure is required. In this case, while the lower etching layer is being dry-etched, the heat-reactive resist material functioning as a mask is required to have high dry etching resistance.

本実施の形態に係る熱反応型レジスト材料は、前述のとおり、フロン系ガスを用いたドライエッチング処理に対し、高い耐性を有するため、アスペクト比(溝の深さをパターン幅で除した値)を自由に選択できることで、設計の自由度が広がる。このことからも、本実施の形態に係る熱反応型のレジスト材料は、ドライエッチングの耐性が高いことが重要になる。さらにドライエッチング層は、レジスト層に対してドライエッチングレートが速い材料が好ましい。   As described above, since the heat-reactive resist material according to the present embodiment has high resistance to dry etching using a chlorofluorocarbon-based gas, the aspect ratio (the value obtained by dividing the groove depth by the pattern width) is used. Can be freely selected, which increases the degree of freedom in design. Therefore, it is important that the heat-reactive resist material according to the present embodiment has high dry etching resistance. Further, the dry etching layer is preferably made of a material having a higher dry etching rate than the resist layer.

エッチング層を構成するエッチング材料は、選択する元素の主たるフッ化物の沸点が低い材料を選択することが好ましい。具体的には、フッ化物の沸点が250℃未満の元素から選ばれる1つ以上の材料の酸化物、窒化物、硫化物、炭化物、及びシリサイドのうちすくなくともいずれか1つより選択されることが好ましい。これは、特許文献1で開示されているドライエッチング層のエッチング材料の選択の指標を参考にできる。   As an etching material forming the etching layer, it is preferable to select a material having a low boiling point of a main fluoride of the selected element. Specifically, at least one of oxides, nitrides, sulfides, carbides, and silicides of one or more materials selected from elements in which the boiling point of the fluoride is less than 250 ° C. preferable. This can be referred to the index of selection of the etching material of the dry etching layer disclosed in Patent Document 1.

本実施の形態に係るエッチング材料は具体的には、Ta、Mo、W、C、Si、Ge、Te、及び、P並びにそれら2種類以上の複合物、並びにそれらの酸化物、窒化物、及び炭酸化物からなる群より選ぶことができる材料であり、好ましくは、Ta、Si、Ge、及び、P並びにそれらの酸化物、窒化物、硫化物、及び炭酸化物、並びにMo、Wのシリサイドからなる群より選ばれた材料であり、さらに好ましくは、Ta、Si、Ge、及びP並びにそれらの酸化物、及び窒化物からなる群より選ばれた材料である。特に好ましくは、特に成膜の容易性、経時安定性、強度、コスト、密着性等の観点から、SiO、Si、Siであり、最も好ましくはSiOである。 Specifically, the etching material according to this embodiment includes Ta, Mo, W, C, Si, Ge, Te, and P, and a composite of two or more of them, and an oxide, a nitride, and a composite thereof. A material that can be selected from the group consisting of carbonates, and preferably consists of Ta, Si, Ge, and P and their oxides, nitrides, sulfides, and carbonates, and Mo, W silicides. It is a material selected from the group, more preferably a material selected from the group consisting of Ta, Si, Ge, and P, and oxides and nitrides thereof. Particularly preferred are SiO 2 , Si, and Si 3 N 4 , and most preferred is SiO 2 , particularly from the viewpoint of ease of film formation, stability over time, strength, cost, adhesion, and the like.

これまでに、アスペクト比を所望の値にするために、エッチング層の重要性は記載してきたが、基材をエッチング層と一体化させることで均一なパターンを形成することも可能である。   So far, the importance of the etching layer has been described in order to make the aspect ratio a desired value. However, it is also possible to form a uniform pattern by integrating the base material with the etching layer.

続いて、本実施の形態に係る熱反応型レジスト材料を用いたモールドの製造方法を説明する。   Subsequently, a method for manufacturing a mold using the heat-reactive resist material according to the present embodiment will be described.

まず、第1の工程として、基材上に、熱反応型レジスト層を成膜する。続いて、第2の工程として熱反応型レジスト層を露光した後、現像液で現像する。続いて第3の工程として、現像後の熱反応型レジストをマスクとして、フロン系ガスを用いて基材をドライエッチング処理して微細パターンを形成する。続いて、第4の工程として、熱反応型レジストを除去して、モールドを製造する。   First, as a first step, a heat-reactive resist layer is formed on a substrate. Subsequently, as a second step, the heat-reactive resist layer is exposed and then developed with a developer. Subsequently, as a third step, a fine pattern is formed by dry-etching the base material using a CFC-based gas with the developed heat-reactive resist as a mask. Subsequently, as a fourth step, the heat-reactive resist is removed to manufacture a mold.

第1の工程において、熱反応型レジスト層を成膜する場合は、スパッタリング法や蒸着法やCVD法を用いた成膜が好ましい。熱反応型レジスト材料は、数十nmレベルの微細パターン加工が可能であるため、微細パターンサイズによっては、成膜時の熱反応型レジスト材料の膜厚分布や表面の凹凸が非常に大きく影響することが考えられる。そこで、これらの影響をできる限り少なくするために、膜厚の均一性等の制御がやや困難な塗布法やスプレー法等による成膜方法より、スパッタリング法や蒸着法やCVD法等の成膜方法で熱反応型レジスト材料を形成することが好ましい。特に薄膜の密度を制御する上でスパッタリング法が最も好ましい。スパッタリング法において、スパッタ条件即ち、スパッタ圧力、成膜時の投入電力、基板とターゲットとの距離や角度、基板温度、ターゲットの焼結密度等を制御することで薄膜の密度を制御することができる。   In the case where a heat-reactive resist layer is formed in the first step, film formation using a sputtering method, an evaporation method, or a CVD method is preferable. Since the heat-reactive resist material is capable of processing a fine pattern on the order of several tens of nanometers, the film thickness distribution and surface irregularities of the heat-reactive resist material at the time of film formation greatly affect the fine pattern size. It is possible. Therefore, in order to reduce these effects as much as possible, a film forming method such as a sputtering method, a vapor deposition method, a CVD method, or the like is used instead of a film forming method such as a coating method or a spray method in which it is somewhat difficult to control the uniformity of the film thickness. It is preferable to form a heat-reactive resist material by the above method. In particular, the sputtering method is most preferable for controlling the density of the thin film. In the sputtering method, the density of the thin film can be controlled by controlling the sputtering conditions, that is, the sputtering pressure, the input power during film formation, the distance and angle between the substrate and the target, the substrate temperature, the sintering density of the target, and the like. .

図1は、本発明の実施の形態に係る熱反応型レジストを用いてなる積層体の一例を示した断面図である。本実施の形態では、熱反応型レジスト材料で構成されたレジスト層は、単層であっても良く、図1に示すように、複数のレジスト層を組み合わせた多層構造(基材1上にエッチング層2が形成され、エッチング層2の上に第1レジスト層3a及び第2レジスト層3bが順次形成された構造)であっても良い。なお、どのようなレジストを選択するかは、工程や要求加工精度等によって適宜変更することができる。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a laminate using the heat-reactive resist according to the embodiment of the present invention. In the present embodiment, the resist layer composed of the heat-reactive resist material may be a single layer, and as shown in FIG. (A structure in which a layer 2 is formed and a first resist layer 3a and a second resist layer 3b are sequentially formed on the etching layer 2). Note that what kind of resist is selected can be appropriately changed depending on the process, required processing accuracy, and the like.

また熱反応型レジスト層は、必要に応じて、放熱設計を設けることができる。放熱設計は、熱反応型レジスト材料から、できるだけ早く熱を逃がす必要があるときに設計する。例えば、放熱設計は、熱が篭ることで、露光による熱反応のスポット形状より、広い領域で熱による反応が進行してしまう場合に行う。   The heat-reactive resist layer may be provided with a heat dissipation design as needed. The heat radiation design is designed when it is necessary to release heat from the heat-reactive resist material as soon as possible. For example, the heat dissipation design is performed when the heat reaction progresses in a wider area than the spot shape of the heat reaction due to the exposure due to the accumulation of heat.

図2は、本発明の実施の形態に係る熱反応型レジストを用いてなる積層体の他の例を示した断面図である。図3は、本発明の実施の形態に係る熱反応型レジストを用いてなる積層体のその他の例を示した断面図である。放熱設計は、熱反応型レジスト材料で構成されたレジスト層3の上方に空気より熱伝導率の高い材料層5(図2参照、図2において図1と同じ符号は図1と同じ層を示す)を成膜した積層構造をとることや、熱反応型レジスト材料で構成されたレジスト層3の下方に基材1より熱伝導率の高い材料層5(図3参照、図3において図1、図2と同じ符号は、図1、図2と同じ層を示す)を成膜した積層構造をとることで可能である。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing another example of the laminate using the heat-reactive resist according to the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view showing another example of the laminate using the heat-reactive resist according to the embodiment of the present invention. The heat dissipation design is such that a material layer 5 having a higher thermal conductivity than air is formed above the resist layer 3 made of a heat-reactive resist material (see FIG. 2; ), Or a material layer 5 having a higher thermal conductivity than the base material 1 below the resist layer 3 made of a heat-reactive resist material (see FIG. 3, FIG. 2 indicate the same layer as in FIGS. 1 and 2).

本実施の形態に係る熱反応型レジスト材料からなるレジスト層の膜厚は、10nm以上100nm以下であることが好ましい。熱反応型レジスト材料の加熱は、露光等の光を熱反応型レジスト材料が吸収して熱に変化することで達成される。したがって、加熱を達成するためには、熱反応型レジスト材料が光を吸収する必要があり、この光の吸収量は膜厚に大きく依存する。熱反応型レジスト材料からなるレジスト層の膜厚が10nm以上だと、光の吸収量が多くなるため、効率よく加熱しやすくなる。したがって、本実施の形態に係る熱反応型レジスト材料からなるレジスト層の膜厚は10nm以上が好ましい。なお、膜厚が薄い場合でも、熱反応型レジスト材料からなるレジスト層の上方と下方の両方、又はいずれか一方に光吸収層等を配置することで、光の吸収量を補うことができる。   The thickness of the resist layer made of the heat-reactive resist material according to the present embodiment is preferably 10 nm or more and 100 nm or less. Heating of the heat-reactive resist material is achieved by absorption of light such as exposure by the heat-reactive resist material to change into heat. Therefore, in order to achieve heating, the heat-reactive resist material needs to absorb light, and the amount of light absorbed greatly depends on the film thickness. When the thickness of the resist layer made of a heat-reactive resist material is 10 nm or more, the amount of light absorption increases, and thus heating becomes easy and efficient. Therefore, the thickness of the resist layer made of the heat-reactive resist material according to the present embodiment is preferably 10 nm or more. Even when the film thickness is small, the amount of light absorbed can be compensated for by disposing a light absorbing layer or the like above and / or below the resist layer made of the heat-reactive resist material.

一方、熱反応型レジスト材料からなるレジスト層の膜厚を100nm以下とすることで、露光による膜厚方向への均一性を適切に確保することができる。即ち、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好ましいものとなる。以上のことから、熱反応型レジスト材料からなるレジスト層の膜厚は、10nm以上100nm以下であり、好ましくは10nm以上80nm以下であり、より好ましくは10nm以上50nm以下であり、さらに好ましくは10nm以上35nm以下であり、最も好ましくは15nm以上25nm以下である。熱反応型レジスト材料からなるレジスト層の膜厚を、最も好ましい15nm以上25nm以下の範囲にすることで、露光等による光の吸収量が適度にあり、膜厚方向と膜面方向の熱の均一性を保てるという利点がある。加えて、膜厚変化に対する光吸収量の変化率が小さいため、膜厚斑が生じた場合でも加熱斑になりにくく、均一なパターン形成が可能であるという利点がある。   On the other hand, by setting the thickness of the resist layer made of the heat-reactive resist material to 100 nm or less, uniformity in the thickness direction by exposure can be appropriately secured. That is, not only the depth direction but also the processing accuracy of the fine pattern in the film surface direction becomes preferable. From the above, the thickness of the resist layer made of a heat-reactive resist material is 10 nm or more and 100 nm or less, preferably 10 nm or more and 80 nm or less, more preferably 10 nm or more and 50 nm or less, and still more preferably 10 nm or more. It is 35 nm or less, most preferably 15 nm or more and 25 nm or less. By setting the thickness of the resist layer made of a heat-reactive resist material to the most preferable range of 15 nm or more and 25 nm or less, the amount of light absorbed by exposure or the like is moderate, and the heat in the film thickness direction and the film surface direction is uniform. There is an advantage of maintaining the nature. In addition, since the rate of change in the amount of light absorption with respect to the change in film thickness is small, even when film thickness unevenness occurs, heating unevenness is less likely to occur, and there is an advantage that a uniform pattern can be formed.

本実施の形態に係る基材の形状は、平板形状又はスリーブ(ロール、ドラム)形状とすることができる。光ディスクの原盤やナノインプリント等で用いられるモールドの多くは小型で平板形状であるため、簡単な装置により転写することが可能である。一方、スリーブ形状は、大面積にパターンを転写できる特徴がある。近年、大面積に微細パターンを形成する要望が多くなっているため、基材の形状は、スリーブ形状が好ましい。   The shape of the substrate according to the present embodiment can be a flat plate shape or a sleeve (roll, drum) shape. Many of the molds used for the master disk of an optical disc, nanoimprints, and the like are small and flat, and can be transferred by a simple device. On the other hand, the sleeve shape has a feature that a pattern can be transferred to a large area. In recent years, since there has been an increasing demand for forming a fine pattern in a large area, the shape of the substrate is preferably a sleeve shape.

本実施の形態に係る基材は、材質について特に制限を受けない。しかし、表面平滑性、加工性に優れる材質であり、かつ、ドライエッチング処理できる材質であることが好ましい。そのような材質の代表としてガラスを用いることができる。その他、基材として、シリコン、二酸化ケイ素等を用いることもでき、ドライエッチングを実施する場合は、ドライエッチング層を設けることで、基材としてアルミニウム、チタニウム、銅、銀又は金等を用いることもできる。中でも、ドライエッチング処理の観点から、基材としては石英ガラスが好適であり、ドライエッチング処理の時間を制御するだけで、所望のアスペクト比を形成することができる。   The material of the base material according to the present embodiment is not particularly limited. However, it is preferable that the material be excellent in surface smoothness and workability and be a material that can be dry-etched. Glass can be used as a representative of such materials. In addition, as the base material, silicon, silicon dioxide, or the like can also be used, and when performing dry etching, by providing a dry etching layer, aluminum, titanium, copper, silver, gold, or the like may be used as the base material. it can. Above all, from the viewpoint of the dry etching process, quartz glass is preferable as the substrate, and a desired aspect ratio can be formed only by controlling the time of the dry etching process.

次に、本実施の形態に係る露光工程について説明する。露光に用いるレーザーは、KrFやArFレーザー等のエキシマレーザーや、半導体レーザー、電子線、X線等を用いることができる。KrFやArFレーザー等のエキシマレーザーは装置が非常に大型で高価なこと、電子線、X線等は真空チェンバーを使用する必要があることからコストや大型化の観点からかなりの制限がある。したがって、光源装置を非常に小型化でき、安価である半導体レーザーを用いることが好ましい。   Next, the exposure step according to the present embodiment will be described. As a laser used for exposure, an excimer laser such as a KrF or ArF laser, a semiconductor laser, an electron beam, an X-ray, or the like can be used. Excimer lasers such as KrF and ArF lasers are very large and expensive, and electron beams, X-rays and the like require the use of a vacuum chamber, and therefore have considerable limitations in terms of cost and size. Therefore, it is preferable to use a semiconductor laser which can make the light source device very small and inexpensive.

一般的に、電子線やエキシマレーザー等を用いて露光光源を短波長化することで微細パターンの形成を可能にしてきたが、本実施の形態に係る熱反応型レジスト材料は半導体レーザーでも十分に微細パターンを形成することが可能である。   In general, it has been possible to form a fine pattern by shortening the wavelength of an exposure light source using an electron beam, an excimer laser, or the like. However, the heat-reactive resist material according to the present embodiment is sufficient for a semiconductor laser. It is possible to form a fine pattern.

本実施の形態に係る熱反応型レジスト材料は、レーザーのスポット径内(照射範囲内)に熱反応する領域と熱反応しない領域の双方を有することが好ましい。本実施の形態においては、レジスト材料としてフォトレジスト材料ではなく、熱反応型レジスト材料に着眼したことにより、レーザー光の照射範囲内において、レジスト材料が反応する領域、及び反応しない領域の双方を有することを達成している。図4は、熱反応型レジスト材料にレーザー光を照射した場合におけるレーザー光のスポット径(照射領域)とスポット径内の温度分布との関係を示す模式図である。図4に示すように、熱反応型レジスト材料の主面に対し、略垂直にレーザー光を照射した場合、レーザー光のスポット径は、レーザー光の焦点を中心に、レジスト材料の主面に対して略円形状に形成される。ここで、レーザー光のスポット径内における温度分布は、図4の上段に示すように、レーザー光の焦点付近を頂点とし、照射範囲の外周縁に向かうにつれて低くなる。この場合、所定の温度で反応する熱反応型レジスト材料を用いることにより、レーザー光の焦点付近を露光することができる。即ち、熱反応型レジスト材料が、レーザーのスポット径内に生じた温度分布に対して、所定温度以上で反応する領域を持つようにすることで、スポット径より微細な加工を実現することを可能にしている。これにより、本実施の形態では、小型でかつ安価で特殊な付帯設備が不要である半導体レーザーを使って露光を行うことができる。例えば、現状市販されている短波長の半導体レーザーの波長は405nm程度で、そのスポット径は420nm程度(開口数:0.85)である。このため、420nm以下の微細加工は、フォトレジスト材料を使う限り原理的に不可能であるが、熱反応型レジスト材料を使うことでこの限界を超えることができ、半導体レーザーの波長以下の微細加工を行うことができる。   The heat-reactive resist material according to the present embodiment preferably has both a region that thermally reacts and a region that does not thermally react within the laser spot diameter (within the irradiation range). In the present embodiment, not a photoresist material as a resist material, but by focusing on a heat-reactive resist material, the resist material has both a region where the resist material reacts and a region where the resist material does not react within a laser light irradiation range. Have achieved that. FIG. 4 is a schematic diagram showing the relationship between the spot diameter (irradiation area) of laser light and the temperature distribution within the spot diameter when the heat-reactive resist material is irradiated with laser light. As shown in FIG. 4, when the laser light is irradiated substantially perpendicularly to the main surface of the heat-reactive resist material, the spot diameter of the laser light is shifted from the focus of the laser light to the main surface of the resist material. Formed in a substantially circular shape. Here, as shown in the upper part of FIG. 4, the temperature distribution within the spot diameter of the laser light has a peak near the focal point of the laser light and decreases toward the outer peripheral edge of the irradiation range. In this case, by using a heat-reactive resist material that reacts at a predetermined temperature, the vicinity of the focal point of the laser beam can be exposed. That is, by making the heat-reactive resist material have a region that reacts at a predetermined temperature or more to the temperature distribution generated within the laser spot diameter, processing finer than the spot diameter can be realized. I have to. Thus, in the present embodiment, exposure can be performed using a semiconductor laser that is small, inexpensive, and does not require special auxiliary equipment. For example, the wavelength of a short wavelength semiconductor laser currently commercially available is about 405 nm, and its spot diameter is about 420 nm (numerical aperture: 0.85). For this reason, fine processing below 420 nm is impossible in principle as long as a photoresist material is used, but this limit can be exceeded by using a heat-reactive resist material, and fine processing below the wavelength of a semiconductor laser can be achieved. It can be performed.

次に、本実施の形態に係る現像工程について説明する。現像工程では、露光工程で熱変質した部分又は熱変質していない部分を選択的に除去する工程であり、除去には、ウェットエッチング又はドライエッチングを用いることができる。均一性やコスト等の観点で、ウェットエッチングが好ましい。現像工程に用いることのできる現像液は、酸溶液、アルカリ溶液、錯形成剤、及び有機溶剤等を単独又は適時組合せて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、硝酸アンモニウム等を用いることができる。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)等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、グリシン等の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等の電位調整剤等を添加しても良い。さらに、現像液中に界面活性剤等を添加して現像性を向上させても良い。また、現像工程においては、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所望の現像を達成する、あるいはアルカリ現像液で現像した後に、酸現像液で現像して所望の現像を達成する。又は、複数段階にわたる現像を行っても良い。なお、選択する熱反応型レジストの組成によっては、現像が不要な場合がある。   Next, the developing process according to the present embodiment will be described. The developing step is a step of selectively removing a portion that has been thermally transformed or a portion that has not been thermally transformed in the exposure step, and wet etching or dry etching can be used for the removal. From the viewpoint of uniformity and cost, wet etching is preferable. As a developer that can be used in the development step, an acid solution, an alkali solution, a complexing agent, an organic solvent, and the like can be used alone or in appropriate combination. As the acid solution, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, acetic acid, oxalic acid, hydrofluoric acid, ammonium nitrate and the like can be used. As the alkaline solution, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, ammonia, TMAH (tetramethylammonium hydroxide) or the like can be used. As the complexing agent, a solution of oxalic acid, ethylenediaminetetraacetic acid and a salt thereof, glycine and the like can be used alone or as a mixed solution. Further, a potential adjuster such as hydrogen peroxide or manganese peroxide may be added to the developer. Further, a developing agent may be added to the developer to improve the developability. In the development step, first, development with an acid developer and then development with an alkali developer to achieve the desired development, or development with an alkali developer and then development with an acid developer to achieve the desired development To achieve. Alternatively, development over a plurality of stages may be performed. Note that development may not be necessary depending on the composition of the heat-reactive resist selected.

現像液を熱反応型レジスト層に作用させる方法は特に限定されず、現像液に熱反応型レジスト層を浸漬させてもよく、現像液を熱反応型レジスト層に噴射してもよい。現像液に熱反応型レジスト層を浸漬させる際に液を循環させるか、あるいは熱反応型レジスト層を動作させることにより、単位時間当たりに熱反応型レジスト層に触れる液の量を増加させると、現像速度を上げることができる。また、現像液を熱反応型レジスト層に噴射する際に噴射圧を上げることで、現像速度を上げることができる。現像液を熱反応型レジスト層に噴射させる場合は、ノズルを移動させる方法、熱反応型レジスト層を回転させる方法等を単独で用いることもできるが、併用すると現像が均一に進行するため好ましい。噴射に用いるノズルの種類は任意のものが使用可能で、例えばラインスリット、フルコーンノズル、ホローコーンノズル、フラットノズル、均一フラットノズル、ソリッドノズル等を挙げることができ、熱反応型レジスト層や基材の形状に合わせて選択できる。また、一流体ノズルでも二流体ノズルでも構わない。   The method for causing the developer to act on the heat-reactive resist layer is not particularly limited, and the heat-reactive resist layer may be immersed in the developer, or the developer may be sprayed on the heat-reactive resist layer. By circulating the liquid when immersing the heat-reactive resist layer in the developer, or by operating the heat-reactive resist layer, by increasing the amount of liquid that touches the heat-reactive resist layer per unit time, The development speed can be increased. In addition, the developing speed can be increased by increasing the injection pressure when injecting the developer into the heat-reactive resist layer. When the developer is sprayed on the heat-reactive resist layer, a method of moving the nozzle, a method of rotating the heat-reactive resist layer, or the like can be used alone, but it is preferable to use them in combination because development proceeds uniformly. Any type of nozzle can be used for the jetting, and examples thereof include a line slit, a full cone nozzle, a hollow cone nozzle, a flat nozzle, a uniform flat nozzle, and a solid nozzle. It can be selected according to the shape of the material. Further, a one-fluid nozzle or a two-fluid nozzle may be used.

現像液を熱反応型レジスト層に作用させる際に、不溶性の微粉末等の不純物が現像液中に存在すると、特に微細なパターンを現像する際にムラの原因となるおそれがあるので、現像液を事前にろ過しておくことが好ましい。ろ過に用いるフィルターの材質は現像液と反応しないものなら任意に選択でき、例えばPFA、PTFE等を挙げることができる。フィルターの目の粗さはパターンの微細度合いに応じて選択すればよいが、0.2μm以下、より好ましくは0.1μm以下である。また、溶出した成分の析出、再付着を防ぐためには、浸漬より噴射が好ましく、さらに、現像液を熱反応型レジスト層に噴射する場合は現像液を使い捨てにすることが望ましい。現像液を再利用する場合は、溶出成分を除去することが好ましい。   When the developer is allowed to act on the heat-reactive resist layer, impurities such as insoluble fine powder present in the developer may cause unevenness particularly when developing fine patterns. Is preferably filtered in advance. The material of the filter used for filtration can be arbitrarily selected as long as it does not react with the developing solution, and examples thereof include PFA and PTFE. The coarseness of the filter may be selected according to the degree of fineness of the pattern, but is preferably 0.2 μm or less, more preferably 0.1 μm or less. In addition, in order to prevent precipitation and reattachment of the eluted components, it is preferable to spray the solution rather than immersion. Further, when spraying the developer onto the heat-reactive resist layer, it is desirable to dispose of the developer. When the developer is reused, it is preferable to remove the eluted components.

現像方法においては、熱反応型レジスト層を洗浄する工程と、現像後の基材及び熱反応型レジスト層を洗浄する工程と、を含むことが好ましい。   The developing method preferably includes a step of cleaning the heat-reactive resist layer and a step of cleaning the developed substrate and the heat-reactive resist layer.

次に、本実施の形態に係るドライエッチング工程について説明する。ドライエッチング処理する際に用いられる装置としては、真空中でフロン系ガスが導入でき、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く、例えば、市販のドライエッチング装置、RIE装置、ICP装置等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、電力等は、熱反応型レジストの種類、第1熱伝導層(エッチング層)の種類、厚み、エッチングレート等によって適宜決定し得る。ドライエッチング処理に用いるフロン系ガスは、特に制限はないが、CF、CHF、CH、C、C、C、C、C10、C10、SF、CCl等のフルオロカーボン等が挙げられ、単独で用いても、複数のガスを混合して用いても構わない。さらにこれらのガスにO、H、Ar、N、CO等を混合したガス、またHBr、NF、SF、CFBr、HCl、HI、BBr、BCl、Cl、SiClの混合ガスやこれらにAr、O、H、N、CO等のガスを混合したガスもフロン系ガスの範囲とする。 Next, the dry etching process according to the present embodiment will be described. The apparatus used for the dry etching treatment is not particularly limited as long as a fluorocarbon-based gas can be introduced in a vacuum, plasma can be formed, and the etching treatment can be performed. For example, a commercially available dry etching apparatus, RIE apparatus , An ICP device or the like can be used. The gas type, time, power, and the like for performing the dry etching process can be appropriately determined depending on the type of the heat-reactive resist, the type, thickness, etching rate, and the like of the first heat conductive layer (etching layer). The fluorocarbon-based gas used for the dry etching treatment is not particularly limited, but is CF 4 , CHF 3 , CH 2 F 2 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 6 , C 4 F 8 , C 4 F. Fluorocarbons such as 10 , C 5 F 10 , SF 6 , and CCl 2 F 2 may be used, and may be used alone or as a mixture of a plurality of gases. Further, a gas obtained by mixing these gases with O 2 , H 2 , Ar, N 2 , CO, etc., or HBr, NF 3 , SF 6 , CF 3 Br, HCl, HI, BBr 3 , BCl 3 , Cl 2 , SiCl The mixed gas of No. 4 and a gas obtained by mixing them with a gas such as Ar, O 2 , H 2 , N 2 , and CO are also included in the range of the CFC-based gas.

さらに、前述のエッチングガスの種類、組成、エッチング圧力及び温度といった条件を最適化することによってレジストマスクの耐性や、基材やエッチング層のエッチング方向を制御することができる。例えば、フロン系のエッチングガスにAr添加することで、フロン系ガスの解離度を制御して、基材やエッチング層と熱反応型レジスト層のエッチングレートを増減させる方法や、使用するフロンガスのFとCとのモル比の制御や、ドライエッチング処理の圧力の制御で、エッチング方向を垂直から斜めに制御して、所望のモールド形状を製造する方法等がある。   Further, by optimizing the conditions such as the type, composition, etching pressure and temperature of the etching gas, the resistance of the resist mask and the etching direction of the base material and the etching layer can be controlled. For example, by adding Ar to a chlorofluorocarbon-based etching gas, the degree of dissociation of the chlorofluorocarbon-based gas is controlled to increase or decrease the etching rate of the base material, the etching layer, and the heat-reactive resist layer. And a method of manufacturing a desired mold shape by controlling the molar ratio between C and C or controlling the pressure of the dry etching process to control the etching direction from vertical to oblique.

最後に、モールドの製造過程において、熱反応型レジスト材料を除去する必要がある。熱反応型レジスト材料の除去方法は、基材やエッチング層に影響がなければ特に制限はなく、例えば、ウェットエッチング、ドライエッチング等を用いることができる。   Finally, in the manufacturing process of the mold, it is necessary to remove the heat-reactive resist material. The method for removing the heat-reactive resist material is not particularly limited as long as it does not affect the base material and the etching layer. For example, wet etching, dry etching, or the like can be used.

本実施の形態においては、これらのモールドの製造方法を用いることにより、ピッチが1nm以上1μm以下の微細パターンを有するモールドを製造することが可能となる。本実施の形態に係る微細パターンは、ピッチが1nm以上5μm以下であり、1nm以上3μm以下が好ましく、1nm以上1μm以下がより好ましく、10nm以上950nm以下がさらに好ましく、30nm以上800nm以下が最も好ましい。   In the present embodiment, by using these mold manufacturing methods, a mold having a fine pattern with a pitch of 1 nm or more and 1 μm or less can be manufactured. The fine pattern according to this embodiment has a pitch of 1 nm to 5 μm, preferably 1 nm to 3 μm, more preferably 1 nm to 1 μm, further preferably 10 nm to 950 nm, and most preferably 30 nm to 800 nm.

また本実施の形態では、LERを1.5nm以下にすることができる。LER(Line Edge Roughness)とは、パターンの乱れを表す指標である。具体的には、パターン側壁が基準線に比してどの程度凹凸があるかを表す指標である。本実施の形態では、レジストパターンをマスクとして基材(又は、ドライエッチング層)をドライエッチングしてパターンを基材に転写する。その際、レジストのパターンラフネスがドライエッチングを介して忠実に基材側に転写される。以上のことから、レジストのラフネスが基材のラフネスに影響を与えることになる。したがってモールドを構成する基材に形成された微細パターンのLERが1.5nm以下であるとともに、基材に微細パターンを形成するために用いられるマスクとしての、レジスト層やドライエッチング層の微細パターンのLERも1.5nm以下であることが必要とされる。   In this embodiment, LER can be set to 1.5 nm or less. The LER (Line Edge Roughness) is an index indicating the disorder of the pattern. Specifically, it is an index indicating how much the pattern side wall is uneven compared to the reference line. In this embodiment mode, the base material (or the dry etching layer) is dry-etched using the resist pattern as a mask to transfer the pattern to the base material. At that time, the pattern roughness of the resist is faithfully transferred to the substrate side through dry etching. From the above, the roughness of the resist affects the roughness of the base material. Accordingly, the LER of the fine pattern formed on the base material constituting the mold is 1.5 nm or less, and the fine pattern of the resist layer or the dry etching layer as a mask used for forming the fine pattern on the base material is used. LER is also required to be 1.5 nm or less.

ここで微細パターンについて図5を用いて説明する。図5は微細パターンの製造工程を示す断面図である。図5Aは、基材51とレジスト52からなる微細パターンを示した断面図である。続いて、図5Bは、レジスト52からなる微細パターンをマスクとして、基材51(基材の変わりにドライエッチング層を用いることも可能であるが、ここでは基材をドライエッチングした図を用いて説明する)をドライエッチングして、微細パターンを基材に転写した、レジスト52と基材53からなる微細パターン54を示した断面図である。最後に、図5Cは、レジスト52を除去した基材53からなる微細パターンを示した断面図である。   Here, the fine pattern will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the fine pattern. FIG. 5A is a cross-sectional view showing a fine pattern including a base material 51 and a resist 52. Next, FIG. 5B shows a substrate 51 (a dry etching layer can be used instead of the substrate, using a fine pattern made of the resist 52 as a mask. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a fine pattern 54 composed of a resist 52 and a base material 53, obtained by dry-etching (described) and transferring the fine pattern to the base material. Finally, FIG. 5C is a cross-sectional view showing a fine pattern made of the base material 53 from which the resist 52 has been removed.

本実施の形態のレジスト組成を用いることで上記した全ての微細パターンにおいて、LERが1.5nm以下にすることができる。   By using the resist composition of this embodiment, the LER can be reduced to 1.5 nm or less in all the fine patterns described above.

以下、本発明の効果を明確にするために実施した実施例及び比較例により本発明を詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples implemented to clarify the effects of the present invention. In addition, this invention is not limited at all by the following Examples.

(LER)
LER(Line Edge Roughness)とは、パターンの乱れを表す指標であり、パターンエッジ形状のラフネス、即ち、パターン端部にできた凹凸の大きさを表す。LERの値が小さいほど、パターン形状にバラつきがないことを表す。LER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)
The LER (Line Edge Roughness) is an index indicating the disorder of the pattern, and represents the roughness of the pattern edge shape, that is, the size of the unevenness formed at the pattern end. The smaller the value of LER, the less variation in the pattern shape. The LER was obtained by observing the surface of the developed resist by SEM (scanning electron microscope), and deriving the obtained image according to SEMI P47-0307 described in SEMI International Standards.

(実施例1から実施例6)
2inφ、厚み0.5mmの石英ガラス基材上に、スパッタリング法を用いて表2の通りスパッタ条件を変えることで酸化銅(I)を主成分とする熱反応型レジスト材料の密度を変えた熱反応型レジスト材料を20nm成膜した。なお、酸化銅(I)を主成分とする熱反応型レジスト材料の密度は、XRR分析で求め、表2の値を得た。なお、添加剤の添加量の列における括弧内の数値は、Cuに対しての添加剤の添加量(mol%)を示す。
(Examples 1 to 6)
On a quartz glass substrate having a thickness of 2 inches and a thickness of 0.5 mm, heat was applied by changing sputtering conditions as shown in Table 2 using a sputtering method to change the density of a heat-reactive resist material containing copper (I) oxide as a main component. A reactive resist material was deposited to a thickness of 20 nm. The density of the heat-reactive resist material containing copper (I) oxide as a main component was determined by XRR analysis, and the values shown in Table 2 were obtained. In addition, the numerical value in the parenthesis in the column of the additive amount of the additive indicates the additive amount (mol%) of the additive to Cu.

Figure 2020042281
Figure 2020042281

以上のように成膜した熱反応型レジスト層を、以下の条件で露光した。
露光用半導体レーザー波長:405nm
レンズ開口数:0.85
露光レーザーパワー:1mW〜25mW
送りピッチ:60nm〜800nm
露光速度:0.6m/s〜11.0m/s
The heat-reactive resist layer formed as described above was exposed under the following conditions.
Semiconductor laser wavelength for exposure: 405 nm
Lens numerical aperture: 0.85
Exposure laser power: 1mW to 25mW
Feed pitch: 60 nm to 800 nm
Exposure speed: 0.6 m / s to 11.0 m / s

露光中にレーザーの強度を変調させることで、さまざまな形状やパターンを作製できるが、実験では露光精度を確かめるために、パターンとして連続の溝形を使用した。形成する形状は目的とする用途によっては孤立した円形や楕円形状等でも構わず、本実施例は露光形状によって何ら制限を受けるものではない。また、別途、各熱反応型レジスト材料について、成膜後及び露光後のXRD分析を行った所、成膜後はアモルファス状態で、露光後は結晶状態であった。   By modulating the intensity of the laser during exposure, various shapes and patterns can be produced. In experiments, a continuous groove was used as the pattern to confirm the exposure accuracy. The shape to be formed may be an isolated circular or elliptical shape depending on the intended use, and this embodiment is not limited at all by the exposure shape. Separately, when XRD analysis was performed on each of the heat-reactive resist materials after film formation and after exposure, they were in an amorphous state after the film formation and in a crystalline state after the 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層を現像した。現像液は、表2に示す条件で行った。現像時間は、1分間で実施した。   Subsequently, the heat-reactive resist layer exposed by the exposure machine was developed. The developer was used under the conditions shown in Table 2. The development time was 1 minute.

このように現像された熱反応型レジスト層について、SEM(走査型電子顕微鏡)にて表面形状を観察したところ、表2に示す値の粒子径及び、LERが得られ非常に良好なラフネスを示した。   Observation of the surface shape of the thus-developed heat-reactive resist layer with a scanning electron microscope (SEM) showed that the particle size and LER shown in Table 2 were obtained, and very good roughness was obtained. Was.

次に得られた熱反応型レジストをマスクとして、ドライエッチング処理による石英ガラス基材のエッチングを行った。ドライエッチングは、エッチングガスとしてSFを用い、処理ガス圧を1Pa、処理電力を300W、処理時間2分の条件で行った。これらパターンが付与された基板から熱反応型レジストのみを剥離したものを、SEMにて断面形状を観察したところ、良好なパターンラフネスが観察された。 Next, the quartz glass substrate was etched by dry etching using the obtained heat-reactive resist as a mask. Dry etching was performed using SF 6 as an etching gas, under the conditions of a processing gas pressure of 1 Pa, a processing power of 300 W, and a processing time of 2 minutes. When the cross-sectional shape of a substrate obtained by removing only the heat-reactive resist from the substrate provided with these patterns was observed by SEM, good pattern roughness was observed.

上記で得られたパターン付の基板をモールドとして用いて、厚さ100μmのPETフィルム上にUV硬化樹脂5μmを塗布し、上記モールドに押し当て、PETフィルムにモールドの表面形状を転写させた。そのPETフィルムの断面形状をSEMにて観察したところ、ほぼモールドを反転した形状がフィルム上に転写された。   Using the patterned substrate obtained above as a mold, a UV curable resin of 5 μm was applied on a PET film having a thickness of 100 μm, pressed against the mold, and the surface shape of the mold was transferred to the PET film. When the cross-sectional shape of the PET film was observed with a SEM, a shape almost inverted from the mold was transferred onto the film.

(実施例7から実施例9)
添加剤として表2に記載する材料を選択した以外は、実施例1と同様の条件で、スパッタリング法を用いて表2の通りスパッタ条件を変えることで酸化銅(I)を主成分とする熱反応型レジスト材料の密度を変えた熱反応型レジスト材料を成膜した。なお、酸化銅(I)を主成分とする熱反応型レジスト材料の密度は、XRR分析で求め、表2の値を得た。
(Examples 7 to 9)
Except that the materials listed in Table 2 were selected as the additives, the heat containing copper (I) as a main component was obtained by changing the sputtering conditions as shown in Table 2 using a sputtering method under the same conditions as in Example 1. A heat-reactive resist material was formed by changing the density of the reactive resist material. The density of the heat-reactive resist material containing copper (I) oxide as a main component was determined by XRR analysis, and the values shown in Table 2 were obtained.

以上のように成膜した熱反応型レジスト層を実施例1と同じ条件で露光した。また、別途、各熱反応型レジスト材料について、成膜後及び露光後のXRD分析を行った所、成膜後はアモルファス状態で、露光後は結晶状態であった。続いて、露光された熱反応型レジスト層を現像した。現像液は、表2に示す条件で行った。現像時間は、1分間で実施した。   The heat-reactive resist layer formed as described above was exposed under the same conditions as in Example 1. Separately, when XRD analysis was performed on each of the heat-reactive resist materials after film formation and after exposure, they were in an amorphous state after the film formation and in a crystalline state after the exposure. Subsequently, the exposed heat-reactive resist layer was developed. The developer was used under the conditions shown in Table 2. The development time was 1 minute.

このように現像された熱反応型レジスト層について、SEMにて表面形状を観察したところ、表2に示す値の粒子径とLERが得られ非常に良好なラフネスを示した。   Observation of the surface shape of the thus developed heat-reactive resist layer by SEM showed that the particle diameter and LER shown in Table 2 were obtained, and very good roughness was exhibited.

次に得られた熱反応型レジストをマスクとして、ドライエッチング処理による石英ガラス基材のエッチングを行った。ドライエッチングは、エッチングガスとしてSF/O(比率95%:5%)を用い、処理ガス圧を1Pa、処理電力を300W、処理時間1.5分の条件で行った。これらパターンが付与された基板から熱反応型レジストのみを剥離したものを、SEMにて断面形状を観察したところ、良好なパターンラフネスが観察された。 Next, the quartz glass substrate was etched by dry etching using the obtained heat-reactive resist as a mask. The dry etching was performed using SF 6 / O 2 (ratio 95%: 5%) as an etching gas, a processing gas pressure of 1 Pa, a processing power of 300 W, and a processing time of 1.5 minutes. When the cross-sectional shape of a substrate obtained by removing only the heat-reactive resist from the substrate provided with these patterns was observed by SEM, good pattern roughness was observed.

上記で得られたパターン付の基板をモールドとして用いて、実施例1と同様にUV硬化樹脂を使って表面形状をフィルムに転写させたところ、ほぼモールドを反転した形状がフィルム上に転写された。   Using the substrate with a pattern obtained above as a mold, the surface shape was transferred to a film using a UV curable resin in the same manner as in Example 1. The shape almost inverted from the mold was transferred to the film. .

(実施例10及び実施例11)
φ80mm、長さ400mmの石英ガラスロール基材上に、添加剤として表2に記載する材料を選択し、表2の通り添加剤の種類や添加剤の添加量を変えることで酸化銅(I)を主成分とする熱反応型レジスト材料の密度を変えた熱反応型レジスト材料を15nm成膜した。なお、酸化銅(I)を主成分とする熱反応型レジスト材料の密度は、XRR分析で求め、表2の値を得た。
(Examples 10 and 11)
The material shown in Table 2 is selected as an additive on a quartz glass roll substrate having a diameter of 80 mm and a length of 400 mm, and as shown in Table 2, the type of additive and the amount of additive are changed to obtain copper (I) oxide. A heat-reactive resist material having a thickness of 15 nm was formed by changing the density of the heat-reactive resist material containing as a main component. The density of the heat-reactive resist material containing copper (I) oxide as a main component was determined by XRR analysis, and the values shown in Table 2 were obtained.

以上のように成膜した熱反応型レジスト材料を以下の条件で露光した。
露光用半導体レーザー波長:405nm
レンズ開口数:0.85
露光レーザーパワー:1mW〜25mW
送りピッチ:60nm〜800nm
回転速度:210rpm〜1670rpm
The heat-reactive resist material formed as described above was exposed under the following conditions.
Semiconductor laser wavelength for exposure: 405 nm
Lens numerical aperture: 0.85
Exposure laser power: 1mW to 25mW
Feed pitch: 60 nm to 800 nm
Rotation speed: 210 rpm to 1670 rpm

露光中にレーザーの強度を変調させることで、さまざまな形状やパターンを作製できるが、実験では露光精度を確かめるために、パターンとして溝形状を使用した。また、別途、各熱反応型レジスト材料について、成膜後及び露光後のXRD分析を行った所、成膜後はアモルファス状態で、露光後は結晶状態であった。   By modulating the intensity of the laser during exposure, various shapes and patterns can be produced, but in experiments, the groove shape was used as a pattern to confirm the exposure accuracy. Separately, when XRD analysis was performed on each of the heat-reactive resist materials after film formation and after exposure, they were in an amorphous state after the film formation and in a crystalline state after the 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。現像液は、表2に示す条件で行った。現像時間は、1分で現像を実施した。   Subsequently, the heat-reactive resist exposed by the exposure machine was developed. The developer was used under the conditions shown in Table 2. The development time was 1 minute.

このように現像された熱反応型レジスト層について、実施例1と同様にUV硬化樹脂を使って表面形状をフィルムに転写し、SEMにて表面形状を観察したところ、表2に示す値の粒子径とLERが得られ非常に良好なラフネスを示した。   The surface shape of the thus developed heat-reactive resist layer was transferred to a film using a UV curable resin in the same manner as in Example 1, and the surface shape was observed with a SEM. The diameter and LER were obtained and very good roughness was shown.

次に得られた熱反応型レジストをマスクとして、ドライエッチング処理による石英ガラスロールのエッチングを行った。ドライエッチングは、エッチングガスとしてCF/O(比率98%:2%)を用い、処理ガス圧を1Pa、処理電力を1000W、処理時間2分の条件で行った。これらパターンが付与された基板から熱反応型レジストのみを剥離したものを、実施例1と同様にUV硬化樹脂を使って表面形状をフィルムに転写し、SEMにて断面形状を観察したところ、良好なパターンラフネスが観察された。 Next, the quartz glass roll was etched by dry etching using the obtained heat-reactive resist as a mask. The dry etching was performed using CF 4 / O 2 (ratio 98%: 2%) as an etching gas, a processing gas pressure of 1 Pa, a processing power of 1000 W, and a processing time of 2 minutes. When only the heat-reactive resist was peeled off from the substrate provided with these patterns, the surface shape was transferred to a film using a UV curable resin in the same manner as in Example 1, and the cross-sectional shape was observed with an SEM. Pattern roughness was observed.

上記で得られたパターン付の基板をモールドとして用いて、実施例1と同様にUV硬化樹脂を使って表面形状をフィルムに転写させたところ、ほぼモールドを反転した形状がフィルム上に転写された。   Using the substrate with a pattern obtained above as a mold, the surface shape was transferred to a film using a UV curable resin in the same manner as in Example 1. The shape almost inverted from the mold was transferred to the film. .

(実施例12から実施例19)
添加剤として表2に記載する材料を選択した以外は、実施例1と同様の条件で、スパッタリング法を用いて表2の通りスパッタ条件を変えることで酸化銅(I)を主成分とする熱反応型レジスト材料の密度を変えた熱反応型レジスト材料を成膜した。なお、酸化銅(I)を主成分とする熱反応型レジスト材料の密度は、XRR分析で求め、表2の値を得た。
(Examples 12 to 19)
Except that the materials listed in Table 2 were selected as the additives, the heat containing copper (I) as a main component was obtained by changing the sputtering conditions as shown in Table 2 using a sputtering method under the same conditions as in Example 1. A heat-reactive resist material was formed by changing the density of the reactive resist material. The density of the heat-reactive resist material containing copper (I) oxide as a main component was determined by XRR analysis, and the values shown in Table 2 were obtained.

以上のように成膜した熱反応型レジスト層を実施例1と同じ条件で露光した。また、別途、各熱反応型レジスト材料について、成膜後及び露光後のXRD分析を行った所、成膜後はアモルファス状態で、露光後は結晶状態であった。続いて、露光された熱反応型レジスト層を現像した。現像液は、表2に示す条件で行った。現像時間は、1分間で実施した。   The heat-reactive resist layer formed as described above was exposed under the same conditions as in Example 1. Separately, when XRD analysis was performed on each of the heat-reactive resist materials after film formation and after exposure, they were in an amorphous state after the film formation and in a crystalline state after the exposure. Subsequently, the exposed heat-reactive resist layer was developed. The developer was used under the conditions shown in Table 2. The development time was 1 minute.

このように現像された熱反応型レジスト層について、SEMにて表面形状を観察したところ、表2に示す値の粒子径とLERが得られ非常に良好なラフネスを示した。   Observation of the surface shape of the thus developed heat-reactive resist layer by SEM showed that the particle diameter and LER shown in Table 2 were obtained, and very good roughness was exhibited.

次に得られた熱反応型レジストをマスクとして、ドライエッチング処理による石英ガラス基材のエッチングを行った。ドライエッチングは、エッチングガスとしてSF/O(比率95%:5%)を用い、処理ガス圧を1Pa、処理電力を300W、処理時間1.5分の条件で行った。これらパターンが付与された基板から熱反応型レジストのみを剥離したものを、SEMにて断面形状を観察したところ、良好なパターンラフネスが観察された。 Next, the quartz glass substrate was etched by dry etching using the obtained heat-reactive resist as a mask. The dry etching was performed using SF 6 / O 2 (ratio 95%: 5%) as an etching gas, a processing gas pressure of 1 Pa, a processing power of 300 W, and a processing time of 1.5 minutes. When the cross-sectional shape of a substrate obtained by removing only the heat-reactive resist from the substrate provided with these patterns was observed by SEM, good pattern roughness was observed.

上記で得られたパターン付の基板をモールドとして用いて、実施例1と同様にUV硬化樹脂を使って表面形状をフィルムに転写させたところ、ほぼモールドを反転した形状がフィルム上に転写された。   Using the substrate with a pattern obtained above as a mold, the surface shape was transferred to a film using a UV curable resin in the same manner as in Example 1. The shape almost inverted from the mold was transferred to the film. .

(比較例1及び比較例2)
2inφ、厚み0.5mmの石英ガラス基材上に、スパッタリング法を用いて表2の通りスパッタ条件を変えることで酸化銅(I)の密度を変えた熱反応型レジスト材料を20nm成膜した。なお、酸化銅(I)の密度は、XRR分析で求め、表2の値を得た。
(Comparative Example 1 and Comparative Example 2)
On a quartz glass substrate having a thickness of 2 inches and a thickness of 0.5 mm, a heat-reactive resist material having a density of copper oxide (I) changed to 20 nm by changing sputtering conditions as shown in Table 2 using a sputtering method. The density of copper (I) was determined by XRR analysis, and the values in Table 2 were obtained.

以上のように成膜した熱反応型レジスト層を実施例1と同じ条件で露光した。パターンとして連続の溝形を使用した。また、別途、各熱反応型レジスト材料について、成膜後及び露光後のXRD分析を行った所、成膜後はアモルファス状態で、露光後は結晶状態であった。続いて、露光された熱反応型レジスト層を現像した。現像液は、表2に示す条件で行った。現像時間は、1分間で実施した。   The heat-reactive resist layer formed as described above was exposed under the same conditions as in Example 1. A continuous channel was used as the pattern. Separately, when XRD analysis was performed on each of the heat-reactive resist materials after film formation and after exposure, they were in an amorphous state after the film formation and in a crystalline state after the exposure. Subsequently, the exposed heat-reactive resist layer was developed. The developer was used under the conditions shown in Table 2. The development time was 1 minute.

このように現像された熱反応型レジスト層について、SEMにて表面形状を観察したところ、表2に示す値の粒子径とLERが得られ、実施例に比べラフネスが悪かった。比較例1では、膜の密度が6.07g/cmであり、露光時に伝熱の影響が大きく粒子径が大きいためパターンラフネスを悪化させたと考えられる。一方、比較例2では、膜の密度が4.00g/cmであり、粒子径が大きいことに加え、パターン部に空隙が多くなり、鬆の入った状態でパターンラフネスが悪化していた。 The surface shape of the heat-reactive resist layer thus developed was observed by SEM. As a result, the particle diameter and LER shown in Table 2 were obtained, and the roughness was poor as compared with the examples. In Comparative Example 1, it is considered that the density of the film was 6.07 g / cm 3 , the effect of heat transfer was large at the time of exposure, and the particle size was large, so that the pattern roughness was deteriorated. On the other hand, in Comparative Example 2, the density of the film was 4.00 g / cm 3 , and in addition to the large particle diameter, the number of voids was increased in the pattern portion, and the pattern roughness was deteriorated in a state where pores were formed.

次に得られた熱反応型レジストをマスクとして、ドライエッチング処理による石英ガラス基材のエッチングを行った。ドライエッチングは、エッチングガスとしてSFを用い、処理ガス圧を1Pa、処理電力を300W、処理時間2分の条件で行った。これらパターンが付与された基板から熱反応型レジストのみを剥離したものを、SEMにて断面形状を観察したところ、ラフネスの悪いパターンがそのまま観察された。 Next, the quartz glass substrate was etched by dry etching using the obtained heat-reactive resist as a mask. Dry etching was performed using SF 6 as an etching gas, under the conditions of a processing gas pressure of 1 Pa, a processing power of 300 W, and a processing time of 2 minutes. When only the heat-reactive resist was removed from the substrate provided with these patterns, the cross-sectional shape was observed by SEM. As a result, a pattern having poor roughness was observed as it was.

(比較例3及び比較例4)
添加剤として表2に記載する材料を選択した以外は、比較例1と同様の条件で、スパッタリング法を用いて表2の通りスパッタ条件を変えることで酸化銅(I)を主成分とする熱反応型レジスト材料の密度を変えた熱反応型レジスト材料を成膜した。なお、酸化銅(I)を主成分とする熱反応型レジスト材料の密度は、XRR分析で求め、表2の値を得た。
(Comparative Example 3 and Comparative Example 4)
Except that the materials described in Table 2 were selected as additives, the heat conditions containing copper (I) as a main component were obtained by changing the sputtering conditions as shown in Table 2 using a sputtering method under the same conditions as in Comparative Example 1. A heat-reactive resist material was formed by changing the density of the reactive resist material. The density of the heat-reactive resist material containing copper (I) oxide as a main component was determined by XRR analysis, and the values shown in Table 2 were obtained.

以上のように成膜した熱反応型レジスト層を実施例1と同じ条件で露光した。パターンとして連続の溝形を使用した。また、別途、各熱反応型レジスト材料について、成膜後及び露光後のXRD分析を行った所、成膜後はアモルファス状態で、露光後は結晶状態であった。続いて、露光された熱反応型レジスト層を現像した。現像液は、表2に示す条件で行った。現像時間は、1分間で実施した。   The heat-reactive resist layer formed as described above was exposed under the same conditions as in Example 1. A continuous channel was used as the pattern. Separately, when XRD analysis was performed on each of the heat-reactive resist materials after film formation and after exposure, they were in an amorphous state after the film formation and in a crystalline state after the exposure. Subsequently, the exposed heat-reactive resist layer was developed. The developer was used under the conditions shown in Table 2. The development time was 1 minute.

このように現像された熱反応型レジスト層について、実施例1と同様にUV硬化樹脂を使って表面形状をフィルムに転写し、SEMにて表面形状を観察したところ、表2に示す値の粒子径とLERが得られ、実施例に比べラフネスが悪かった。比較例3では、膜の密度が6.07g/cmであり、露光時に伝熱の影響が大きく粒子径が大きいためパターンラフネスを悪化させたと考えられる。一方、比較例4では、膜の密度が3.75g/cmであり、粒子径が大きいことに加え、パターン部に空隙が多くなり、鬆の入った状態でパターンラフネスが悪化していた。 The surface shape of the thus developed heat-reactive resist layer was transferred to a film using a UV curable resin in the same manner as in Example 1, and the surface shape was observed with a SEM. The diameter and LER were obtained, and the roughness was poor as compared with the examples. In Comparative Example 3, it is considered that the density of the film was 6.07 g / cm 3 , the influence of heat transfer was large at the time of exposure, and the particle size was large, so that the pattern roughness was deteriorated. On the other hand, in Comparative Example 4, the density of the film was 3.75 g / cm 3 , and in addition to the large particle diameter, the number of voids was increased in the pattern portion, and the pattern roughness was deteriorated in a state where pores were formed.

次に得られた熱反応型レジストをマスクとして、ドライエッチング処理による石英ガラス基材のエッチングを行った。ドライエッチングは、エッチングガスとしてSFを用い、処理ガス圧を1Pa、処理電力を300W、処理時間2分の条件で行った。これらパターンが付与された基板から熱反応型レジストのみを剥離したものを、SEMにて断面形状を観察したところ、ラフネスの悪いパターンがそのまま観察された。 Next, the quartz glass substrate was etched by dry etching using the obtained heat-reactive resist as a mask. Dry etching was performed using SF 6 as an etching gas, under the conditions of a processing gas pressure of 1 Pa, a processing power of 300 W, and a processing time of 2 minutes. When only the heat-reactive resist was removed from the substrate provided with these patterns, the cross-sectional shape was observed by SEM. As a result, a pattern having poor roughness was observed as it was.

(比較例5)
φ80mm、長さ400mmの石英ガラスロール基材上に、添加剤としてシリコン酸化物を選択し、スパッタリング法を用いて表2の通りスパッタ条件を変えることで酸化銅(I)を主成分とする熱反応型レジスト材料の密度を変えた熱反応型レジスト材料を20nm成膜した。なお、酸化銅(I)を主成分とする熱反応型レジスト材料の密度は、XRR分析で求め、表2の値を得た。
(Comparative Example 5)
On a quartz glass roll substrate having a diameter of 80 mm and a length of 400 mm, silicon oxide was selected as an additive, and the sputtering conditions were changed as shown in Table 2 using a sputtering method to change the heat mainly containing copper (I). A heat-reactive resist material having a different density was formed to a thickness of 20 nm. The density of the heat-reactive resist material containing copper (I) oxide as a main component was determined by XRR analysis, and the values shown in Table 2 were obtained.

以上のように成膜した熱反応型レジスト層を実施例10と同じ条件で露光した。パターンとして溝形状を使用した。また、別途、熱反応型レジスト材料について、成膜後及び露光後のXRD分析を行った所、成膜後はアモルファス状態で、露光後は結晶状態であった。続いて、露光された熱反応型レジスト層を現像した。現像液は、表2に示す条件で行った。現像時間は、1分間で実施した。   The heat-reactive resist layer formed as described above was exposed under the same conditions as in Example 10. A groove shape was used as a pattern. When the XRD analysis of the heat-reactive resist material after film formation and after exposure was separately performed, it was in an amorphous state after film formation and in a crystalline state after exposure. Subsequently, the exposed heat-reactive resist layer was developed. The developer was used under the conditions shown in Table 2. The development time was 1 minute.

このように現像された熱反応型レジスト層について、実施例1と同様にUV硬化樹脂を使って表面形状をフィルムに転写し、SEMにて表面形状を観察したところ、パターンとして観察可能な最少ピッチは120nmであり、表2に示す値のLERが得られ、実施例に比べラフネスが悪かった。膜の密度が4.00g/cmのため粒子径が大きいことに加え、パターン部に空隙が多くなり、鬆の入った状態でパターンラフネスが悪化していた。 The surface shape of the heat-reactive resist layer thus developed was transferred to a film using a UV curable resin in the same manner as in Example 1, and the surface shape was observed with an SEM. Was 120 nm, an LER of the value shown in Table 2 was obtained, and the roughness was poor as compared with the examples. Since the density of the film was 4.00 g / cm 3 , the particle diameter was large, the number of voids was increased in the pattern portion, and the pattern roughness was degraded in the state of voids.

次に得られた熱反応型レジストをマスクとして、ドライエッチング処理による石英ガラスロールのエッチングを行った。ドライエッチングは、エッチングガスとしてSFを用い、処理ガス圧を5Pa、処理電力を400W、処理時間6分の条件で行った。パターンが付与された基板から熱反応型レジストのみを剥離してモールドを得た。次に厚さ100μmのPETフィルム上にUV硬化樹脂5μmを塗布し、上記モールドに押し当て、PETフィルムにモールド表面形状を転写させた。そのPETフィルムの断面形状をSEMにて観察したところ、ラフネスの悪いパターンがそのまま観察された。 Next, the quartz glass roll was etched by dry etching using the obtained heat-reactive resist as a mask. Dry etching was performed using SF 6 as an etching gas, under the conditions of a processing gas pressure of 5 Pa, a processing power of 400 W, and a processing time of 6 minutes. Only the heat-reactive resist was peeled from the patterned substrate to obtain a mold. Next, 5 μm of a UV-curable resin was applied on a PET film having a thickness of 100 μm, pressed against the mold, and the surface shape of the mold was transferred to the PET film. When the cross-sectional shape of the PET film was observed with an SEM, a pattern with poor roughness was observed as it was.

実施例1から実施例19と比較例1から比較例5及びとを比較すると、実施例1から実施例19に係る熱反応型レジスト材料を用いると、LERの値が小さく、優れたラフネスパターンを維持したまま超微細パターンの形成が可能であることがわかる。   Comparing Example 1 to Example 19 with Comparative Example 1 to Comparative Example 5, the thermal reaction type resist material according to Example 1 to Example 19 has a small LER value and an excellent roughness pattern. It can be seen that it is possible to form an ultrafine pattern while maintaining the same.

(実施例20)
以下の表3に示すCuO0.490.01、CuO0.40.1、CuO0.30.2、CuO0.20.3、及び、CuN0.5からなる組成物を夫々含む熱反応型レジスト材料を作製した。そして各熱反応型レジスト材料を、2インチ(in)φ及び厚み0.5mmの石英ガラス基材上に、スパッタリング法を用いて20nmの膜厚にて成膜した。なお表3に示す各組成はXPSで同定した。また、各熱反応型レジスト材料の密度は、XRR分析で求め、表3の値を得た。
(Example 20)
It consists of CuO 0.49 N 0.01 , CuO 0.4 N 0.1 , CuO 0.3 N 0.2 , CuO 0.2 N 0.3 and CuN 0.5 shown in Table 3 below. Thermal reaction type resist materials each containing the composition were prepared. Then, each heat-reactive resist material was formed into a film having a thickness of 20 nm on a quartz glass substrate having a diameter of 2 inches (in) and a thickness of 0.5 mm by a sputtering method. Each composition shown in Table 3 was identified by XPS. The density of each heat-reactive resist material was determined by XRR analysis, and the values shown in Table 3 were obtained.

Figure 2020042281
Figure 2020042281

以上のように成膜した熱反応型レジスト層を以下の条件で露光した。
露光用半導体レーザー波長:405nm
レンズ開口数:0.85
露光レーザーパワー:1mW〜25mW
送りピッチ:60nm〜800nm
露光速度:0.6m/s〜11.0m/s
The heat-reactive resist layer formed as described above was exposed under the following conditions.
Semiconductor laser wavelength for exposure: 405 nm
Lens numerical aperture: 0.85
Exposure laser power: 1mW to 25mW
Feed pitch: 60 nm to 800 nm
Exposure speed: 0.6 m / s to 11.0 m / s

露光中にレーザーの強度を変調させることで、さまざまな形状やパターンを作製できるが、実験では露光精度を確かめるために、パターンとして連続の溝形を使用した。形成する形状は目的とする用途によっては孤立した円形や楕円形状等でも構わず、本実施例は露光形状によって何ら制限を受けるものではない。また、別途、各熱反応型レジスト材料について、成膜後及び露光後のXRD分析を行った所、成膜後はアモルファス状態で、露光後は結晶状態であった。   By modulating the intensity of the laser during exposure, various shapes and patterns can be produced. In experiments, a continuous groove was used as the pattern to confirm the exposure accuracy. The shape to be formed may be an isolated circular or elliptical shape depending on the intended use, and this embodiment is not limited at all by the exposure shape. Separately, when XRD analysis was performed on each of the heat-reactive resist materials after film formation and after exposure, they were in an amorphous state after the film formation and in a crystalline state after the exposure.

続いて、上記の露光機によって露光された熱反応型レジスト層を現像した。現像液は、表3に示す条件で行った。現像時間は、1分間で実施した。   Subsequently, the heat-reactive resist layer exposed by the above exposure machine was developed. The developer was used under the conditions shown in Table 3. The development time was 1 minute.

このように現像された熱反応型レジスト層について、SEM(走査型電子顕微鏡)にて表面形状を観察したところ、表3の値のLERが得られ非常に良好なパターンラフネスを示した。   Observation of the surface shape of the thus developed heat-reactive resist layer with a scanning electron microscope (SEM) showed that the LER of the value shown in Table 3 was obtained and very good pattern roughness was exhibited.

次に得られた熱反応型レジストをマスクとして、ドライエッチング処理による石英ガラス基材のエッチングを行った。ドライエッチングは、エッチングガスとしてSFを用い、処理ガス圧を1Pa、処理電力を300W、処理時間2分の条件で行った。これらパターンが付与された基板から熱反応型レジスト層のみを剥離し、SEMにて断面形状を観察したところ、良好なパターンラフネスが観察された。 Next, the quartz glass substrate was etched by dry etching using the obtained heat-reactive resist as a mask. Dry etching was performed using SF 6 as an etching gas, under the conditions of a processing gas pressure of 1 Pa, a processing power of 300 W, and a processing time of 2 minutes. Only the heat-reactive resist layer was peeled off from the substrate provided with these patterns, and the cross-sectional shape was observed by SEM. As a result, good pattern roughness was observed.

上記で得られたパターン付の基板をモールドとして用いて、UV硬化樹脂を使って表面形状をフィルムに転写させたところ、ほぼモールドを反転した形状がフィルム上に転写された。   Using the substrate with a pattern obtained above as a mold, the surface shape was transferred to a film using a UV-curable resin. As a result, the shape almost inverted from the mold was transferred onto the film.

(実施例21)
熱反応型レジスト材料に含まれる組成物としてCuO0.40.1、CuO0.4Se0.1を選択した以外は、実施例20と同様の条件で成膜を実施した。なお表3に示す各組成はXPSで同定した。また、各熱反応型レジスト材料の密度は、XRR分析で求め、表3の値を得た。
(Example 21)
A film was formed under the same conditions as in Example 20 except that CuO 0.4 S 0.1 and CuO 0.4 Se 0.1 were selected as the compositions contained in the heat-reactive resist material. Each composition shown in Table 3 was identified by XPS. The density of each heat-reactive resist material was determined by XRR analysis, and the values shown in Table 3 were obtained.

以上のように成膜した熱反応型レジスト層を実施例20と同じ条件で露光した。また、別途、各熱反応型レジスト材料について、成膜後及び露光後のXRD分析を行った所、成膜後はアモルファス状態で、露光後は結晶状態であった。続いて、露光された熱反応型レジスト層を現像した。現像液は、表3に示す条件で行った。現像時間は、1分間で実施した。   The heat-reactive resist layer formed as described above was exposed under the same conditions as in Example 20. Separately, when XRD analysis was performed on each of the heat-reactive resist materials after film formation and after exposure, they were in an amorphous state after the film formation and in a crystalline state after the exposure. Subsequently, the exposed heat-reactive resist layer was developed. The developer was used under the conditions shown in Table 3. The development time was 1 minute.

このように現像された熱反応型レジスト層について、SEMにて表面形状を観察したところ、表3に示すLERが得られ、非常に良好なパターンラフネスを示した。   Observation of the surface shape of the thus developed heat-reactive resist layer by SEM showed that LER shown in Table 3 was obtained, and very good pattern roughness was exhibited.

次に得られた熱反応型レジストをマスクとして、ドライエッチング処理による石英ガラス基材のエッチングを行った。ドライエッチングは、エッチングガスとしてSF/O(比率95%:5%)を用い、処理ガス圧を1Pa、処理電力を300W、処理時間1.5分の条件で行った。これらパターンが付与された基板から熱反応型レジストのみを剥離し、SEMにて断面形状を観察したところ、良好なパターンラフネスが観察された。 Next, the quartz glass substrate was etched by dry etching using the obtained heat-reactive resist as a mask. The dry etching was performed using SF 6 / O 2 (ratio 95%: 5%) as an etching gas, a processing gas pressure of 1 Pa, a processing power of 300 W, and a processing time of 1.5 minutes. Only the heat-reactive resist was peeled off from the substrate provided with these patterns, and the cross-sectional shape was observed by SEM. As a result, good pattern roughness was observed.

上記で得られたパターン付の基板をモールドとして用いて、UV硬化樹脂を使って表面形状をフィルムに転写させたところ、ほぼモールドを反転した形状がフィルム上に転写された。   Using the substrate with a pattern obtained above as a mold, the surface shape was transferred to a film using a UV-curable resin. As a result, the shape almost inverted from the mold was transferred onto the film.

(実施例22)
表3に示すCuO0.50.15、CuO0.30.05からなる組成物を夫々含む熱反応型レジスト材料を作製した。そして各熱反応型レジスト材料を、φ80mm、長さ400mmの石英ガラスロール基材上に、スパッタ法を用いて15nmの膜厚で成膜した。なお表3に示各組成は、XPSで同定した。また、各熱反応型レジスト材料の密度は、XRR分析で求め、表3の値を得た。
(Example 22)
A heat-reactive resist material containing a composition composed of CuO 0.5 N 0.15 and CuO 0.3 N 0.05 shown in Table 3 was prepared. Then, each heat-reactive resist material was formed into a film having a thickness of 15 nm on a quartz glass roll base material having a diameter of 80 mm and a length of 400 mm by using a sputtering method. Each composition shown in Table 3 was identified by XPS. The density of each heat-reactive resist material was determined by XRR analysis, and the values shown in Table 3 were obtained.

以上のように成膜した熱反応型レジスト材料を以下の条件で露光した。
露光用半導体レーザー波長:405nm
レンズ開口数:0.85
露光レーザーパワー:1mW〜25mW
送りピッチ:60nm〜800nm
回転速度:210〜1670rpm
The heat-reactive resist material formed as described above was exposed under the following conditions.
Semiconductor laser wavelength for exposure: 405 nm
Lens numerical aperture: 0.85
Exposure laser power: 1mW to 25mW
Feed pitch: 60 nm to 800 nm
Rotation speed: 210-1670 rpm

露光中にレーザーの強度を変調させることで、さまざまな形状やパターンを作製できるが、実験では露光精度を確かめるために、パターンとして溝形状を使用した。形成する形状は目的とする用途によっては孤立した円形状や孤立した楕円形状等でも構わず、本実施例は露光形状によって何ら制限を受けるものではない。また、別途、各熱反応型レジスト材料について、成膜後及び露光後のXRD分析を行った所、成膜後はアモルファス状態で、露光後は結晶状態であった。   By modulating the intensity of the laser during exposure, various shapes and patterns can be produced, but in experiments, the groove shape was used as a pattern to confirm the exposure accuracy. The shape to be formed may be an isolated circular shape or an isolated elliptical shape depending on the intended use, and the present embodiment is not limited at all by the exposure shape. Separately, when XRD analysis was performed on each of the heat-reactive resist materials after film formation and after exposure, they were in an amorphous state after the film formation and in a crystalline state after the exposure.

続いて、露光された熱反応型レジストの現像を行った。現像液は、表3に示す条件で行った。現像時間は、2分間での現像を実施した。   Subsequently, the exposed heat-reactive resist was developed. The developer was used under the conditions shown in Table 3. The development time was 2 minutes.

上記で得られたパターン付の基板を、UV硬化樹脂を使って表面形状をフィルムに転写させた。得られたフィルムをSEMにて表面観察をしたところ、ほぼモールドを反転した形状が観察され、表3の値のLERが得られ非常に良好なパターンラフネスを示した。   The surface of the substrate with the pattern obtained above was transferred to a film using a UV-curable resin. When the surface of the obtained film was observed with a SEM, a shape almost inverted from the mold was observed, and an LER of the value shown in Table 3 was obtained, showing very good pattern roughness.

次に得られた熱反応型レジストをマスクとして、ドライエッチング処理による石英ガラス基材のエッチングを行った。ドライエッチングは、エッチングガスとしてCF/O(比率98%:2%)を用い、処理ガス圧を1Pa、処理電力を1000W、処理時間2分の条件で行った。これらパターンが付与された基板から熱反応型レジストのみを剥離したものを基材として、UV硬化樹脂を使って表面形状をフィルムに転写させた。得られたフィルムをSEMにて表面観察をしたところ、ほぼモールドを反転した形状が観察され、非常に良好なパターンラフネスを示した。 Next, the quartz glass substrate was etched by dry etching using the obtained heat-reactive resist as a mask. The dry etching was performed using CF 4 / O 2 (ratio 98%: 2%) as an etching gas, a processing gas pressure of 1 Pa, a processing power of 1000 W, and a processing time of 2 minutes. Using a substrate obtained by removing only the heat-reactive resist from the substrate provided with these patterns, the surface shape was transferred to a film using a UV curable resin. When the surface of the obtained film was observed with a SEM, a shape almost inverted from the mold was observed, and very good pattern roughness was exhibited.

(実施例23)
熱反応型レジスト材料に含まれる組成物としてCuO0.40.1及び添加剤としてSiO(8mol%)を選択した以外は、実施例20と同様の条件で成膜を実施した。なお表3に示す組成はXPSで同定し、添加剤としてのSiOの添加量はXRF(蛍光X線)で同定した。また、熱反応型レジスト材料の密度は、XRR分析で求め、表3の値を得た。
(Example 23)
A film was formed under the same conditions as in Example 20 except that CuO 0.4 N 0.1 was selected as the composition contained in the heat-reactive resist material and SiO 2 (8 mol%) was selected as the additive. The compositions shown in Table 3 were identified by XPS, and the added amount of SiO 2 as an additive was identified by XRF (fluorescent X-ray). The density of the heat-reactive resist material was determined by XRR analysis, and the values shown in Table 3 were obtained.

以上のように成膜した熱反応型レジスト層を実施例20と同じ条件で露光した。また、別途、熱反応型レジスト材料について、成膜後及び露光後のXRD分析を行った所、成膜後はアモルファス状態で、露光後は結晶状態であった。続いて、露光された熱反応型レジスト層を現像した。現像液は、表3に示す条件で行った。現像時間は、1分間で実施した。   The heat-reactive resist layer formed as described above was exposed under the same conditions as in Example 20. When the XRD analysis of the heat-reactive resist material after film formation and after exposure was separately performed, it was in an amorphous state after film formation and in a crystalline state after exposure. Subsequently, the exposed heat-reactive resist layer was developed. The developer was used under the conditions shown in Table 3. The development time was 1 minute.

このように現像された熱反応型レジスト層について、SEMにて表面形状を観察したところ、表3の値のLERが得られ非常に良好なパターンラフネスを示した。   Observation of the surface shape of the thus-developed heat-reactive resist layer by SEM showed that LER of the value shown in Table 3 was obtained, and very good pattern roughness was exhibited.

次に得られた熱反応型レジストをマスクとして、ドライエッチング処理による石英ガラス基材のエッチングを行った。ドライエッチングは、エッチングガスとしてSFを用い、処理ガス圧を1Pa、処理電力を300W、処理時間2分の条件で行った。これらパターンが付与された基板から熱反応型レジストのみを剥離し、SEMにて断面形状を観察したところ、良好なパターンラフネスが観察された。 Next, the quartz glass substrate was etched by dry etching using the obtained heat-reactive resist as a mask. Dry etching was performed using SF 6 as an etching gas, under the conditions of a processing gas pressure of 1 Pa, a processing power of 300 W, and a processing time of 2 minutes. Only the heat-reactive resist was peeled off from the substrate provided with these patterns, and the cross-sectional shape was observed by SEM. As a result, good pattern roughness was observed.

上記で得られたパターン付の基板をモールドとして用いて、UV硬化樹脂を使って表面形状をフィルムに転写させたところ、ほぼモールドを反転した形状がフィルム上に転写された。   Using the substrate with a pattern obtained above as a mold, the surface shape was transferred to a film using a UV-curable resin. As a result, the shape almost inverted from the mold was transferred onto the film.

(実施例24)
表3に示す組成の積層材料を形成した。このとき、熱反応型レジスト材料に含まれる平均組成物はCuO0.40.1であった。また、各熱反応型レジスト材料の密度は、XRR分析で求め、表3の値を得た。
(Example 24)
A laminated material having the composition shown in Table 3 was formed. At this time, the average composition contained in the heat-reactive resist material was CuO 0.4 N 0.1 . The density of each heat-reactive resist material was determined by XRR analysis, and the values shown in Table 3 were obtained.

また表3に示すように、上記の積層材料に加えて添加剤としてSiOを8mol%添加した熱反応型レジスト材料も作製した。具体的には、2inφ、厚み0.5mmの石英ガラス基材上に、CuO0.5をスパッタ法により10nmの膜厚で成膜し、その上にCuO0.20.3をスパッタ法で5nmの膜厚で成膜し積層材料とした。一方、添加剤を加えた組成では、2inφ、厚み0.5mmの石英ガラス基材上に、CuO0.5と添加剤としてSiOを8mol%添加した組成物をスパッタ法により10nmの膜厚で成膜し、その上にCuO0.20.3と添加剤としてSiOを8mol%添加した組成物をスパッタ法により5nmの膜厚で成膜し積層材料とした。なお表3に示す組成はXPSとXRFで同定した。 Further, as shown in Table 3, a heat-reactive resist material in which 8 mol% of SiO 2 was added as an additive in addition to the above laminated material was also prepared. Specifically, CuO 0.5 is formed in a thickness of 10 nm on a quartz glass substrate having a thickness of 2 mm and a thickness of 0.5 mm by sputtering, and CuO 0.2 N 0.3 is formed thereon by sputtering. To form a layered material with a thickness of 5 nm. On the other hand, in the composition to which the additive was added, a composition in which CuO 0.5 and 8 mol% of SiO 2 as an additive were added to a quartz glass substrate having a thickness of 2 inφ and a thickness of 0.5 mm was formed to a thickness of 10 nm by a sputtering method. A film was formed, and a composition in which CuO 0.2 N 0.3 and 8 mol% of SiO 2 were added as an additive was formed thereon to a thickness of 5 nm by a sputtering method to obtain a laminated material. The compositions shown in Table 3 were identified by XPS and XRF.

以上のように成膜した熱反応型レジスト層を実施例20と同じ条件で露光した。また、別途、各熱反応型レジスト材料について、成膜後及び露光後のXRD分析を行った所、成膜後はアモルファス状態で、露光後は結晶状態であった。続いて、露光された熱反応型レジスト層を現像した。現像液は、表3に示す条件で行った。現像時間は、1分間で実施した。   The heat-reactive resist layer formed as described above was exposed under the same conditions as in Example 20. Separately, when XRD analysis was performed on each of the heat-reactive resist materials after film formation and after exposure, they were in an amorphous state after the film formation and in a crystalline state after the exposure. Subsequently, the exposed heat-reactive resist layer was developed. The developer was used under the conditions shown in Table 3. The development time was 1 minute.

このように現像された熱反応型レジスト層について、SEMにて表面形状を観察したところ、表3に示すLERが得られ非常に良好なパターンラフネスを示した。   Observation of the surface shape of the thus developed heat-reactive resist layer by SEM showed that LER shown in Table 3 was obtained, and very good pattern roughness was exhibited.

次に得られた熱反応型レジストをマスクとして、ドライエッチング処理による石英ガラス基材のエッチングを行った。ドライエッチングは、エッチングガスとしてSFを用い、処理ガス圧を1Pa、処理電力を300W、処理時間2分の条件で行った。これらパターンが付与された基板から熱反応型レジストのみを剥離し、SEMにて断面形状を観察したところ、良好なパターンラフネスが観察された。 Next, the quartz glass substrate was etched by dry etching using the obtained heat-reactive resist as a mask. Dry etching was performed using SF 6 as an etching gas, under the conditions of a processing gas pressure of 1 Pa, a processing power of 300 W, and a processing time of 2 minutes. Only the heat-reactive resist was peeled off from the substrate provided with these patterns, and the cross-sectional shape was observed by SEM. As a result, good pattern roughness was observed.

上記で得られたパターン付の基板をモールドとして用いて、UV硬化樹脂を使って表面形状をフィルムに転写させたところ、ほぼモールドを反転した形状がフィルム上に転写された。   Using the substrate with a pattern obtained above as a mold, the surface shape was transferred to a film using a UV-curable resin. As a result, the shape almost inverted from the mold was transferred onto the film.

(実施例25)
膜厚方向に向けて表3に示すようにCuO0.5〜CuN0.5まで徐々にOの組成比がNに置換されるように組成を変動させた。このとき得られた平均組成物は表3に示すCuO0.250.25であった。具体的には、2inφ、厚み0.5mmの石英ガラス基材上に、成膜開始時はプロセスガスとしてアルゴンと酸素のみで窒素を導入しない条件でスパッタ法により成膜した。そして徐々に窒素の導入量を増やすとともに酸素の導入量を減らし、成膜終了時点でアルゴンと窒素のみの条件で成膜を行い、膜厚20nmの成膜を行った。なお表3に示す組成はXPSで同定した。また、熱反応型レジスト材料の密度は、XRR分析で求め、表3の値を得た。
(Example 25)
As shown in Table 3, the composition was changed from CuO 0.5 to CuN 0.5 so that the composition ratio of O was gradually replaced by N in the film thickness direction. The average composition obtained at this time was CuO 0.25 N 0.25 shown in Table 3. Specifically, a film was formed on a quartz glass substrate having a thickness of 2 mm and a thickness of 0.5 mm by a sputtering method at the start of film formation under the condition that only argon and oxygen were used as process gases and nitrogen was not introduced. Then, the introduction amount of nitrogen was gradually increased and the introduction amount of oxygen was reduced, and at the end of the film formation, a film was formed under the condition of only argon and nitrogen, and a film having a thickness of 20 nm was formed. The compositions shown in Table 3 were identified by XPS. The density of the heat-reactive resist material was determined by XRR analysis, and the values shown in Table 3 were obtained.

以上のように成膜した熱反応型レジスト層を実施例20と同じ条件で露光した。また、別途、熱反応型レジスト材料について、成膜後及び露光後のXRD分析を行った所、成膜後はアモルファス状態で、露光後は結晶状態であった。続いて、露光された熱反応型レジスト層を現像した。現像液は、表3に示す条件で行った。現像時間は、1分間で実施した。   The heat-reactive resist layer formed as described above was exposed under the same conditions as in Example 20. When the XRD analysis of the heat-reactive resist material after film formation and after exposure was separately performed, it was in an amorphous state after film formation and in a crystalline state after exposure. Subsequently, the exposed heat-reactive resist layer was developed. The developer was used under the conditions shown in Table 3. The development time was 1 minute.

このように現像された熱反応型レジスト層について、SEMにて表面形状を観察したところ、表3の値のLERが得られ非常に良好なパターンラフネスを示した。   Observation of the surface shape of the thus-developed heat-reactive resist layer by SEM showed that LER of the value shown in Table 3 was obtained, and very good pattern roughness was exhibited.

次に得られた熱反応型レジストをマスクとして、ドライエッチング処理による石英ガラス基材のエッチングを行った。ドライエッチングは、エッチングガスとしてSFを用い、処理ガス圧を1Pa、処理電力を300W、処理時間2分の条件で行った。これらパターンが付与された基板から熱反応型レジストのみを剥離したものを、SEMにて断面形状を観察したところ、良好なパターンラフネスが観察された。 Next, the quartz glass substrate was etched by dry etching using the obtained heat-reactive resist as a mask. Dry etching was performed using SF 6 as an etching gas, under the conditions of a processing gas pressure of 1 Pa, a processing power of 300 W, and a processing time of 2 minutes. When the cross-sectional shape of a substrate obtained by removing only the heat-reactive resist from the substrate provided with these patterns was observed by SEM, good pattern roughness was observed.

上記で得られたパターン付の基板をモールドとして用いて、UV硬化樹脂を使って表面形状をフィルムに転写させたところ、ほぼモールドを反転した形状がフィルム上に転写された。   Using the substrate with a pattern obtained above as a mold, the surface shape was transferred to a film using a UV-curable resin. As a result, the shape almost inverted from the mold was transferred onto the film.

(実施例26)
熱反応型レジスト材料に含まれる組成物としてCuO0.40.1及び添加剤としてNaO(0.01mol%)/SiO(8mol%)を選択した以外は、実施例20と同様の条件で成膜を実施した。なお表3に示す組成はXPSで同定し、添加剤としてのNaO/SiOの添加量はXRFで同定した。また、熱反応型レジスト材料の密度は、XRR分析で求め、表3の値を得た。
(Example 26)
Same as Example 20 except that CuO 0.4 N 0.1 was selected as the composition contained in the heat-reactive resist material and Na 2 O (0.01 mol%) / SiO 2 (8 mol%) was selected as the additive. Film formation was performed under the following conditions. The composition shown in Table 3 was identified by XPS, and the amount of Na 2 O / SiO 2 added as an additive was identified by XRF. The density of the heat-reactive resist material was determined by XRR analysis, and the values shown in Table 3 were obtained.

以上のように成膜した熱反応型レジスト層を実施例20と同じ条件で露光した。また、別途、熱反応型レジスト材料について、成膜後及び露光後のXRD分析を行った所、成膜後はアモルファス状態で、露光後は結晶状態であった。続いて、露光された熱反応型レジスト層を現像した。現像液は、表3に示す条件で行った。現像時間は、1分間で実施した。   The heat-reactive resist layer formed as described above was exposed under the same conditions as in Example 20. When the XRD analysis of the heat-reactive resist material after film formation and after exposure was separately performed, it was in an amorphous state after film formation and in a crystalline state after exposure. Subsequently, the exposed heat-reactive resist layer was developed. The developer was used under the conditions shown in Table 3. The development time was 1 minute.

このように現像された熱反応型レジスト層について、SEMにて表面形状を観察したところ、表3の値のLERが得られ非常に良好なパターンラフネスを示した。   Observation of the surface shape of the thus-developed heat-reactive resist layer by SEM showed that LER of the value shown in Table 3 was obtained, and very good pattern roughness was exhibited.

次に得られた熱反応型レジストをマスクとして、ドライエッチング処理による石英ガラス基材のエッチングを行った。ドライエッチングは、エッチングガスとしてSFを用い、処理ガス圧を1Pa、処理電力を300W、処理時間2分の条件で行った。これらパターンが付与された基板から熱反応型レジストのみを剥離し、SEMにて断面形状を観察したところ、良好なパターンラフネスが観察された。 Next, the quartz glass substrate was etched by dry etching using the obtained heat-reactive resist as a mask. Dry etching was performed using SF 6 as an etching gas, under the conditions of a processing gas pressure of 1 Pa, a processing power of 300 W, and a processing time of 2 minutes. Only the heat-reactive resist was peeled off from the substrate provided with these patterns, and the cross-sectional shape was observed by SEM. As a result, good pattern roughness was observed.

上記で得られたパターン付の基板をモールドとして用いて、UV硬化樹脂を使って表面形状をフィルムに転写させたところ、ほぼモールドを反転した形状がフィルム上に転写された。   Using the substrate with a pattern obtained above as a mold, the surface shape was transferred to a film using a UV-curable resin. As a result, the shape almost inverted from the mold was transferred onto the film.

(比較例6)
熱反応型レジスト材料に含まれる組成物としてCuO0.80.2とCuO0.10.05を選択した以外は、実施例20と同様の条件で成膜を実施した。なお、組成はXPSで同定した。また、各熱反応型レジスト材料の密度は、XRR分析で求め、表3の値を得た。
(Comparative Example 6)
A film was formed under the same conditions as in Example 20 except that CuO 0.8 N 0.2 and CuO 0.1 N 0.05 were selected as the compositions contained in the heat-reactive resist material. The composition was identified by XPS. The density of each heat-reactive resist material was determined by XRR analysis, and the values shown in Table 3 were obtained.

以上のように成膜した熱反応型レジスト層を実施例20と同じ条件で露光した。また、別途、各熱反応型レジスト材料について、成膜後及び露光後のXRD分析を行った所、成膜後はアモルファス状態で、露光後は結晶状態であった。続いて、露光された熱反応型レジスト層を現像した。現像液は、表3に示す条件で行った。現像時間は、1分間で実施した。   The heat-reactive resist layer formed as described above was exposed under the same conditions as in Example 20. Separately, when XRD analysis was performed on each of the heat-reactive resist materials after film formation and after exposure, they were in an amorphous state after the film formation and in a crystalline state after the exposure. Subsequently, the exposed heat-reactive resist layer was developed. The developer was used under the conditions shown in Table 3. The development time was 1 minute.

このように現像された熱反応型レジスト層について、SEMにて表面形状を観察したところ、表3の値のLERが得られ、実施例に比べパターンラフネスが悪かった。   Observation of the surface shape of the thus-developed heat-reactive resist layer by SEM showed that LER of the values shown in Table 3 was obtained, and the pattern roughness was poor as compared with the examples.

次に得られた熱反応型レジストをマスクとして、ドライエッチング処理による石英ガラス基材のエッチングを行った。ドライエッチングは、エッチングガスとしてSFを用い、処理ガス圧を1Pa、処理電力を300W、処理時間2分の条件で行った。これらパターンが付与された基板から熱反応型レジストのみを剥離し、SEMにて断面形状を観察したところ、ラフネスの悪いパターンがそのまま観察された。 Next, the quartz glass substrate was etched by dry etching using the obtained heat-reactive resist as a mask. Dry etching was performed using SF 6 as an etching gas, under the conditions of a processing gas pressure of 1 Pa, a processing power of 300 W, and a processing time of 2 minutes. Only the heat-reactive resist was peeled off from the substrate provided with these patterns, and the cross-sectional shape was observed by SEM. As a result, a pattern with poor roughness was observed as it was.

実施例20〜実施例26と比較例6とを比較すると、実施例20〜実施例26に係る熱反応型レジスト材料を用いると、優れたパターンラフネスを維持したまま微細パターンの形成が可能であることがわかった。   Comparing Examples 20 to 26 with Comparative Example 6, it is possible to form a fine pattern while maintaining excellent pattern roughness by using the heat-reactive resist materials according to Examples 20 to 26. I understand.

実施例20〜実施例26に基づいて、熱反応型レジスト材料に含まれる組成物としてCuOを導き出した。このとき、Aは、N、S及び、Seから選択される1種以上であり、0.35≦x+y≦0.65、0≦x、0<yとした。 Based on Example 20 to Example 26, were derived CuO x A y as a composition contained in the thermal reaction type resist material. At this time, A is at least one selected from N, S, and Se, and 0.35 ≦ x + y ≦ 0.65, 0 ≦ x, and 0 <y.

(実施例27)
2inφ、厚み0.5mmの石英ガラス基材上に、スパッタリング法を用いて、酸化チタン(IV)、酸化ジルコニウム(IV)、酸化ハフニウム(IV)、酸化ニッケル(II)、酸化亜鉛(II)を主成分とする熱反応型レジスト材料をそれぞれ20nm成膜した。
(Example 27)
Using a sputtering method, titanium oxide (IV), zirconium oxide (IV), hafnium oxide (IV), nickel oxide (II), and zinc oxide (II) were formed on a quartz glass substrate having a thickness of 2 inches and a thickness of 0.5 mm using a sputtering method. A heat-reactive resist material as a main component was deposited to a thickness of 20 nm.

以上のように成膜した熱反応型レジスト層を、以下の条件で露光した。
露光用半導体レーザー波長:405nm
レンズ開口数:0.85
露光レーザーパワー:1mW〜25mW
送りピッチ:60nm〜800nm
露光速度:0.6m/s〜11.0m/s
The heat-reactive resist layer formed as described above was exposed under the following conditions.
Semiconductor laser wavelength for exposure: 405 nm
Lens numerical aperture: 0.85
Exposure laser power: 1mW to 25mW
Feed pitch: 60 nm to 800 nm
Exposure speed: 0.6 m / s to 11.0 m / s

露光中にレーザーの強度を変調させることで、さまざまな形状やパターンを作製できるが、実験では露光精度を確かめるために、パターンとして連続の溝形を使用した。形成する形状は目的とする用途によっては孤立した円形や楕円形状等でも構わず、本実施例は露光形状によって何ら制限を受けるものではない。また、別途、各熱反応型レジスト材料について、成膜後及び露光後のXRD分析を行った所、成膜後はアモルファス状態で、露光後は結晶状態であった。   By modulating the laser intensity during exposure, various shapes and patterns can be produced. In experiments, a continuous groove was used as the pattern to confirm the exposure accuracy. The shape to be formed may be an isolated circular or elliptical shape depending on the intended use, and this embodiment is not limited at all by the exposure shape. Separately, when XRD analysis was performed on each of the heat-reactive resist materials after film formation and after exposure, they were in an amorphous state after the film formation and in a crystalline state after the 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層を現像した。現像液は、表4に示す条件で行った。   Subsequently, the heat-reactive resist layer exposed by the exposure machine was developed. The developer was used under the conditions shown in Table 4.

Figure 2020042281
Figure 2020042281

このように現像された熱反応型レジスト層について、SEM(走査型電子顕微鏡)にて表面形状を観察したところ、表4に示す値のLERが得られ非常に良好なラフネスを示した。   Observation of the surface shape of the thus developed heat-reactive resist layer by SEM (scanning electron microscope) revealed that LER having the value shown in Table 4 was obtained, and very good roughness was exhibited.

次に得られた熱反応型レジストをマスクとして、ドライエッチング処理による石英ガラス基材のエッチングを行った。ドライエッチングは、エッチングガスとしてSFを用い、処理ガス圧を1Pa、処理電力を300W、処理時間2分の条件で行った。これらパターンが付与された基板から熱反応型レジストのみを剥離したものを、SEMにて断面形状を観察したところ、良好なパターンラフネスが観察された。 Next, the quartz glass substrate was etched by dry etching using the obtained heat-reactive resist as a mask. Dry etching was performed using SF 6 as an etching gas, under the conditions of a processing gas pressure of 1 Pa, a processing power of 300 W, and a processing time of 2 minutes. When the cross-sectional shape of a substrate obtained by removing only the heat-reactive resist from the substrate provided with these patterns was observed by SEM, good pattern roughness was observed.

上記で得られたパターン付の基板をモールドとして用いて、厚さ100μmのPETフィルム上にUV硬化樹脂5μmを塗布し、上記モールドに押し当て、PETフィルムにモールドの表面形状を転写させた。そのPETフィルムの断面形状をSEMにて観察したところ、ほぼモールドを反転した形状がフィルム上に転写された。   Using the patterned substrate obtained above as a mold, a UV curable resin of 5 μm was applied on a PET film having a thickness of 100 μm, pressed against the mold, and the surface shape of the mold was transferred to the PET film. When the cross-sectional shape of the PET film was observed with a SEM, a shape almost inverted from the mold was transferred onto the film.

(比較例7)
2inφ、厚み0.5mmの石英ガラス基材上に、スパッタリング法を用いて、チタンアルミ、ニッケル錫、ゲルマニウムセレンを主成分とするレジスト材料をそれぞれ20nm成膜した。
(Comparative Example 7)
On a quartz glass substrate having a thickness of 2 inches and a thickness of 0.5 mm, a resist material containing titanium aluminum, nickel tin, and germanium selenium as main components was deposited to a thickness of 20 nm by a sputtering method.

以上のように成膜した熱反応型レジスト層を実施例27と同じ条件で露光した。パターンとして連続の溝形を使用した。また、別途、各熱反応型レジスト材料について、成膜後及び露光後のXRD分析を行った所、ゲルマニウムセレンはアモルファス状態、露光後には結晶状態であった。一方、チタンアルミ、ニッケル錫は成膜後に結晶状態で相変化モードのレジスト材料としては使用できなかった。続いて、ゲルマニウムセレンについて、露光された熱反応型レジスト層を現像した。現像液は、表4に示す条件で行った。次に得られた熱反応型レジストをマスクとして、ドライエッチング処理による石英ガラス基材のエッチングを行った。ドライエッチングは、エッチングガスとしてSFを用い、処理ガス圧を1Pa、処理電力を300W、処理時間2分の条件で行った。ドライエッチング後、SEM観察した所、パターンが観察されなかった。ゲルマニウムセレンを構成する元素のフッ化物の沸点は、全て200℃以下(Ge:−36℃、Se:106℃)であることから、ドライエッチング耐性に乏しく、ドライエッチング中にレジスト材料がマスクとして機能しなかったためだと考えられる。 The heat-reactive resist layer formed as described above was exposed under the same conditions as in Example 27. A continuous channel was used as the pattern. Separately, XRD analysis was performed on each heat-reactive resist material after film formation and after exposure, and it was found that germanium selenium was in an amorphous state and after exposure was in a crystalline state. On the other hand, titanium aluminum and nickel tin could not be used as a phase change mode resist material in a crystalline state after film formation. Subsequently, the exposed heat-reactive resist layer was developed with respect to germanium selenium. The developer was used under the conditions shown in Table 4. Next, the quartz glass substrate was etched by dry etching using the obtained heat-reactive resist as a mask. Dry etching was performed using SF 6 as an etching gas, under the conditions of a processing gas pressure of 1 Pa, a processing power of 300 W, and a processing time of 2 minutes. After dry etching, the pattern was not observed when observed by SEM. Since the boiling points of the fluorides of the elements constituting germanium selenium are all 200 ° C. or less (Ge: −36 ° C., Se: 106 ° C.), the dry etching resistance is poor, and the resist material functions as a mask during dry etching. Probably because they did not.

実施例27と比較例7とを比較すると、実施例27に係る熱反応型レジスト材料を用いると、優れたパターンラフネスを維持したまま微細パターンの形成が可能であることがわかった。   Comparing Example 27 with Comparative Example 7, it was found that the use of the heat-reactive resist material according to Example 27 allowed formation of a fine pattern while maintaining excellent pattern roughness.

本発明に係る熱反応型レジスト材料は、特に、超微細パターンを転写するためのモールドのマスクとして有用である。   The heat-reactive resist material according to the present invention is particularly useful as a mold mask for transferring an ultrafine pattern.

Claims (14)

アモルファス酸化物からなるレジスト材料であり、アモルファスから結晶に変化する相変化モードを用いてパターンを形成し、
前記アモルファス酸化物として、酸化銅(I)の酸素の一部あるいは全部が元素Aに置換された式(1)の組成物を含むことを特徴とする熱反応型レジスト材料。
CuO (1)
ただし、Aは、N、S及び、Seから選択される1種以上であり、0.35≦x+y≦0.65、0≦x、0<yである。また、x、yは、原子比率を示し、式(1)では、Cu:O:Aの原子比率が1:x:yとされている。
A resist material made of amorphous oxide, which forms a pattern using a phase change mode that changes from amorphous to crystalline,
A thermally reactive resist material comprising, as the amorphous oxide, a composition of the formula (1) in which part or all of oxygen of copper (I) oxide is replaced by element A.
CuO x A y (1)
Here, A is at least one selected from N, S, and Se, and 0.35 ≦ x + y ≦ 0.65, 0 ≦ x, and 0 <y. Further, x and y indicate the atomic ratio, and in the formula (1), the atomic ratio of Cu: O: A is set to 1: x: y.
前記組成物とともに、Na、Mg、Si、Sr、V、Cr、Mo、W、Ag、Zn、Ga、Ge、Nb、Ta及びその酸化物、窒化物、並びに酸窒化物のうち、1つ以上が添加剤として含まれることを特徴とする請求項1に記載の熱反応型レジスト材料。   Along with the composition, at least one of Na, Mg, Si, Sr, V, Cr, Mo, W, Ag, Zn, Ga, Ge, Nb, Ta and oxides, nitrides, and oxynitrides thereof The heat-reactive resist material according to claim 1, wherein is contained as an additive. 前記組成物とともに、Si及びその酸化物、窒化物、並びに酸窒化物のうち少なくとも1つが添加剤として含まれることを特徴とする請求項2に記載の熱反応型レジスト材料。   The heat-reactive resist material according to claim 2, wherein at least one of Si and its oxide, nitride, and oxynitride is contained as an additive together with the composition. 前記元素AはNであり、0.35≦x+y≦0.65、0≦x、0<yを満たす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熱反応型レジスト材料。   4. The heat-reactive resist material according to claim 1, wherein the element A is N and satisfies 0.35 ≦ x + y ≦ 0.65, 0 ≦ x, and 0 <y. . 請求項1から請求項4のいずれかに記載の熱反応型レジスト材料を用いて、基材表面に凹凸形状を有するモールドを製造する製造方法であって、
前記基材上に、前記熱反応型レジスト材料を用いて熱反応型レジスト層を形成する工程(1)と、
前記熱反応型レジスト層を、露光した後、現像液で現像する工程(2)と、
前記熱反応型レジスト層をマスクとして用いて、フロン系ガスで前記基材をドライエッチングする工程(3)と、
前記熱反応型レジスト層を除去する工程(4)と、
を含むことを特徴とするモールドの製造方法。
A method for producing a mold having an uneven shape on the surface of a substrate, using the heat-reactive resist material according to claim 1.
A step (1) of forming a heat-reactive resist layer on the base material using the heat-reactive resist material;
After exposing the heat-reactive resist layer, developing with a developer (2);
(3) dry-etching the base material with a chlorofluorocarbon-based gas using the heat-reactive resist layer as a mask;
Removing (4) the heat-reactive resist layer;
A method for manufacturing a mold, comprising:
前記熱反応型レジスト層の膜厚を、10nm以上100nm以下で形成することを特徴とする請求項5に記載のモールドの製造方法。   The method according to claim 5, wherein the heat-reactive resist layer is formed to have a thickness of 10 nm or more and 100 nm or less. 前記熱反応型レジスト層は、スパッタリング法、蒸着法又はCVD法から選ばれるいずれかの方法で形成されることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載のモールドの製造方法。   The method according to claim 5, wherein the heat-reactive resist layer is formed by any one of a sputtering method, an evaporation method, and a CVD method. 前記基材は、平板形状であることを特徴とする請求項5から請求項7のいずれかに記載のモールドの製造方法。   The method for manufacturing a mold according to any one of claims 5 to 7, wherein the substrate has a flat plate shape. 前記基材は、スリーブ形状であることを特徴とする請求項5から請求項7のいずれかに記載のモールドの製造方法。   The method for manufacturing a mold according to claim 5, wherein the substrate has a sleeve shape. 前記基材は、石英ガラスであることを特徴とする請求項5から請求項9のいずれかに記載のモールドの製造方法。   The method according to any one of claims 5 to 9, wherein the base material is quartz glass. 前記工程(2)における露光は、半導体レーザーで行われることを特徴とする請求項5から請求項10のいずれかに記載のモールドの製造方法。   The method according to claim 5, wherein the exposure in the step (2) is performed using a semiconductor laser. 請求項5から請求項11のいずれかに記載のモールドの製造方法によって製造されたことを特徴とするモールド。   A mold manufactured by the method for manufacturing a mold according to claim 5. ピッチが1nm以上1μm以下の微細パターンからなる凹凸形状を有することを特徴とする請求項12に記載のモールド。   The mold according to claim 12, wherein the mold has a concavo-convex shape formed of a fine pattern having a pitch of 1 nm or more and 1 μm or less. LERが1.5nm以下であることを特徴とする請求項12又は請求項13に記載のモールド。   14. The mold according to claim 12, wherein LER is 1.5 nm or less.
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