JP4647542B2 - Method for forming fine pattern - Google Patents
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Description
本発明は、リフトオフ法による微細パターンの形成方法に関するものである。 The present invention relates to the formation how a fine pattern by the lift-off method.
従来から、金属配線等の微細パターンを形成する方法としてリフトオフ法が広く使われている。リフトオフ法においては、非特許文献１に示すように有機溶媒浸漬法が広く利用されている。 Conventionally, a lift-off method has been widely used as a method for forming a fine pattern such as a metal wiring. In the lift-off method, as shown in Non-Patent Document 1, an organic solvent immersion method is widely used.
図５は、従来の有機溶媒浸漬法による微細パターン形成方法を示す断面図である。 FIG. 5 is a sectional view showing a fine pattern forming method by a conventional organic solvent immersion method.
まず、図５（ａ）に示すように、基板１０１上にフォトレジスト層１０２をスピンコート法等により成膜し、光ビーム４をフォトレジスト層１０２に照射する。 First, as shown in FIG. 5A, a photoresist layer 102 is formed on a substrate 101 by a spin coating method or the like, and the photoresist layer 102 is irradiated with a light beam 4.
この後、図５（ｂ）に示すように、フォトレジスト層１０２に対して、クロロベンゼン等の有機溶媒を接触させ、表面のみを難溶性に改質し、難溶性の変性層１０３及び非変性層１０４を形成する。 After that, as shown in FIG. 5B, an organic solvent such as chlorobenzene is brought into contact with the photoresist layer 102 to modify only the surface to be hardly soluble, and the hardly soluble modified layer 103 and the non-modified layer. 104 is formed.
この後、図５（ｃ）に示すように、有機溶剤等の現像液を用いて現像を行うことで、変性層１０３と非変性層１０４との溶解性の違いから、オーバーハング構造のホールパターン１０５を形成する。 Thereafter, as shown in FIG. 5 (c), by performing development using a developer such as an organic solvent, a hole pattern having an overhang structure is obtained due to the difference in solubility between the modified layer 103 and the non-modified layer 104. 105 is formed.
このようなパターンに対して、金属等のパターン形成層１０６を堆積させると、図５（ｄ）に示すように、フォトレジストの変性層１０３上に堆積したパターン形成層１０６ａ及び基板１０１上に堆積したパターン形成層１０６ｂが得られる。 When a pattern forming layer 106 such as a metal is deposited on such a pattern, it is deposited on the pattern forming layer 106a deposited on the modified layer 103 of the photoresist and the substrate 101 as shown in FIG. The patterned pattern layer 106b is obtained.
また、ホールパターン１０５はオーバーハング構造を有しているためにパターン形成層１０６は、フォトレジストの変性層１０３上にパターン形成層１０６ａと、基板１０１上にパターン形成層１０６ｂとに分離して形成される。 In addition, since the hole pattern 105 has an overhang structure, the pattern formation layer 106 is formed by being separated into a pattern formation layer 106 a on the modified layer 103 of the photoresist and a pattern formation layer 106 b on the substrate 101. Is done.
最終的に、図５（ｅ）に示すように、フォトレジストの変性層１０３及び非変性層１０４を一般にストリッパーと呼ばれる有機溶剤等により溶解させることで、変性層１０３上に堆積したパターン形成層１０６ａも除去され（リフトオフ）、基板１０１上に堆積したパターン形成層１０６ｂのみが基板１０１上に残留しパターンが形成される。 Finally, as shown in FIG. 5E, the patterned layer 106a deposited on the modified layer 103 is dissolved by dissolving the modified layer 103 and the non-modified layer 104 of the photoresist with an organic solvent generally called a stripper. Are removed (lift-off), and only the pattern formation layer 106b deposited on the substrate 101 remains on the substrate 101 to form a pattern.
上述したように、パターン形成層１０６ｂは、パターン形成層１０６ａとは分離して形成されているため、リフトオフを行った後にパターンのエッジ部分にバリ等が形成されにくくなる。 As described above, since the pattern formation layer 106b is formed separately from the pattern formation layer 106a, burrs and the like are hardly formed at the edge portion of the pattern after lift-off.
このように、従来、リフトオフ法に適したオーバーハング構造を得るために、有機溶媒浸漬法を用いたパターン形成が行われている。 Thus, conventionally, in order to obtain an overhang structure suitable for the lift-off method, pattern formation using an organic solvent immersion method has been performed.
また、特許文献１では、露光感度の異なる２種類のレジストを積層させる２層レジスト法によって、オーバーハング構造もしくはレジストパターンの断面形状が下部より、上部の方が広い、逆テーパ形状を有したパターン形成方法が開示されている。
しかしながら、上記従来技術では、リフトオフ法に適したパターンを得るためには有機溶媒浸漬法や２層レジスト法等を用いる必要があり、工程が多くなるという問題があった。 However, in the above prior art, in order to obtain a pattern suitable for the lift-off method, it is necessary to use an organic solvent immersion method, a two-layer resist method, or the like, and there is a problem that the number of processes is increased.
また、一般的に、フォトレジストにおいては光酸発生剤（ＰＡＧ）等が必要とされ、露光光源の波長に応じたフォトレジストの開発が必要であった。 In general, a photoacid generator (PAG) or the like is required for a photoresist, and it is necessary to develop a photoresist corresponding to the wavelength of an exposure light source.
一方でまた、上記のような従来の微細加工法においては、感光部がパターンとなるため、光ビームの集光スポット以下のサイズでパターンを形成することが難しい。例えば、ＤｅｅｐＵＶレーザ（波長：２５７ｎｍ）を光源とし、ＮＡ０．９の集光レンズを用いる場合、得られる円形パターンの直径は最小でも１５０ｎｍ程度である。このことから、より微細なパターンを形成するために、電子線による露光等の開発が進められているが、電子線源は真空チャンバーを必要とするほか、露光における線速が遅く、開発コストやプロセスコストが肥大化してしまうという問題点があった。 On the other hand, in the conventional fine processing method as described above, since the photosensitive portion becomes a pattern, it is difficult to form a pattern with a size smaller than the light beam condensing spot. For example, when a deep UV laser (wavelength: 257 nm) is used as a light source and a condensing lens with NA of 0.9 is used, the diameter of the obtained circular pattern is at least about 150 nm. Therefore, in order to form a finer pattern, development such as exposure with an electron beam is underway, but the electron beam source requires a vacuum chamber, and the exposure speed is slow, and the development cost and There was a problem that the process cost was enlarged.
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、製造工程を削減することができ、かつ光ビームの集光スポット以下のパターンを形成することができる微細パターンの形成方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and its purpose is to reduce the number of manufacturing steps and to form a fine pattern capable of forming a pattern below the light beam condensing spot. to provide a form how.
本発明の微細パターンの形成方法は、上記課題を解決するために、光吸収層上に、該光吸収層の融点よりも熱分解温度が低い材料からなり、光ビームに対して透明な第１パターン形成層が形成された積層体の上記光吸収層に対し、上記第１パターン形成層側から、上記光ビームを照射することにより、上記第１パターン形成層を熱分解又は酸化分解により気化して光吸収層を露出させたパターンを形成する工程と、上記光ビーム照射後の上記積層体上に、第２パターン形成層を堆積させる工程と、上記第１パターン形成層を溶解させることにより、上記第１パターン形成層上に堆積した上記第２パターン形成層を除去し、上記光吸収層上に堆積した上記第２パターン形成層を残留させる工程とを含むことを特徴としている。 Method of forming a fine pattern of the present invention, in order to solve the above problems, on the light absorption layer, Ri Do material lower thermal decomposition temperature than the melting point of the light absorbing layer, a transparent to the light beam for one patterned layer the light-absorbing layer of the laminate is formed vaporized from the first pattern forming layer side, by irradiating the light beam, by thermal decomposition or oxidation decomposition of the first patterned layer Forming a pattern in which the light absorption layer is exposed, depositing a second pattern formation layer on the stacked body after the light beam irradiation, and dissolving the first pattern formation layer And removing the second pattern formation layer deposited on the first pattern formation layer and leaving the second pattern formation layer deposited on the light absorption layer.
上記第１パターン形成層を熱分解又は酸化分解により気化して光吸収層を露出させたパターンを形成する工程において、上記積層体に対し光ビームを照射することにより、光吸収層及び第１パターン形成層の界面部分で第１パターン形成層の熱分解が生じ、特に高温となる光ビームの集光スポットのうち、中心部分のみが貫通するため、第１パターン形成層において、光ビームの集光限界以下の微細なホールパターンを形成することが可能である。 In the step of forming a pattern in which the light absorption layer is exposed by vaporizing the first pattern formation layer by thermal decomposition or oxidative decomposition , the light absorption layer and the first pattern are irradiated by irradiating the stacked body with a light beam. The thermal decomposition of the first pattern formation layer occurs at the interface portion of the formation layer, and since only the central portion of the condensing spot of the light beam that becomes high temperature penetrates, the condensing of the light beam in the first pattern formation layer. It is possible to form a fine hole pattern below the limit.
また、主に、第１パターン形成層及び光吸収層の界面部分で熱が発生することから、熱分解により発生した気体の圧力を受け、第１パターン形成層における微細パターンのエッジ部分が隆起するため、逆テーパ形状を有する、リフトオフ法に適したパターンが得られる。このあと、マグネトロンスパッタ法などにより、第２パターン形成層を形成する。 In addition, since heat is generated mainly at the interface portion between the first pattern formation layer and the light absorption layer, the edge portion of the fine pattern in the first pattern formation layer rises due to the pressure of the gas generated by thermal decomposition. Therefore, a pattern having a reverse taper shape suitable for the lift-off method can be obtained. Thereafter, a second pattern formation layer is formed by a magnetron sputtering method or the like.
なお、第２パターン形成層を形成する方法としてはマグネトロンスパッタ法が好ましいが、これに限定されるわけではなく、第２パターン形成層を平滑に形成できればよい。 The method of forming the second pattern formation layer is preferably a magnetron sputtering method, but is not limited to this, as long as the second pattern formation layer can be formed smoothly.
これにより、該第１パターン形成層上に堆積した第２パターン形成層と、光吸収層上に堆積した第２パターン形成層が分離して形成されることになる。 As a result, the second pattern formation layer deposited on the first pattern formation layer and the second pattern formation layer deposited on the light absorption layer are formed separately.
この後、第１パターン形成層を溶解させる工程において、第１パターン形成層を溶解させることにより、第２パターン形成層上に堆積した第２パターン形成層を除去し、光吸収層上に堆積した第２パターン形成層を残留させる。 Thereafter, in the step of dissolving the first pattern forming layer, the second pattern forming layer deposited on the second pattern forming layer is removed by dissolving the first pattern forming layer and deposited on the light absorption layer. The second pattern formation layer is left.
言い換えると、除去されるパターンと、残留するパターンとが予め、分離して形成されているため、パターンエッジにバリが形成されることなく、微細パターンを形成することが可能となる。 In other words, since the pattern to be removed and the remaining pattern are formed separately in advance, it is possible to form a fine pattern without forming burrs at the pattern edge.
また、光吸収層の融点は、第１パターン形成層の熱分解温度よりも高いため、光吸収層が変形することは無く、光吸収層の第１パターン形成層側の面は、平滑性が保たれる。 In addition, since the melting point of the light absorption layer is higher than the thermal decomposition temperature of the first pattern formation layer, the light absorption layer is not deformed, and the surface of the light absorption layer on the first pattern formation layer side is smooth. Kept.
また、光ビームの照射によって直接パターンが形成されることから、光ビームの短波長化または、集光レンズの高ＮＡ化等の設備投資を行う必要がない。 Further, since the pattern is directly formed by irradiation with the light beam, it is not necessary to make equipment investment such as shortening the wavelength of the light beam or increasing the NA of the condenser lens.
また、現像工程がないため、従来の有機溶媒浸漬法による微細パターン形成方法と比較して、工程を簡略化することが可能となる。 Moreover, since there is no development process, it becomes possible to simplify a process compared with the fine pattern formation method by the conventional organic solvent immersion method.
さらに、第１パターン形成層において、ＰＡＧ材料を必要としないため、第１パターン形成層の材料コストを低減させることが可能である。 Furthermore, since no PAG material is required in the first pattern formation layer, the material cost of the first pattern formation layer can be reduced.
以上より、上記微細パターンの形成方法によれば、リフトオフ法において、プロセスの開発や製造に関わるコストなどを低く抑えることができ、また、光ビームの集光限界以下の微細パターンを形成することが可能である。 As described above, according to the method for forming a fine pattern, in the lift-off method, it is possible to keep costs involved in process development and manufacturing low, and it is possible to form a fine pattern below the light beam condensing limit. Is possible.
さらに、本発明の微細パターンの形成方法は、上記微細パターンをマスクとして、エッチングを施す工程をさらに含むことを特徴としている。 Furthermore, the fine pattern forming method of the present invention is characterized by further including a step of etching using the fine pattern as a mask.
これにより、さらに、上記光吸収層に対して微細なパターンを形成することが可能となり、成膜等を行うことが困難なバルク材料においても、より微細なパターンを形成することが可能となる。 As a result, a fine pattern can be formed on the light absorption layer, and a finer pattern can be formed even in a bulk material that is difficult to form.
また、上記光吸収層に対して、上記第１パターン形成層とは反対側に多層構造を設けたとしても、これに微細パターンを形成することが可能である。このため、例えば、半導体素子やトンネル磁気抵抗素子等にも応用することができ、光ビームの短波長化または、集光レンズの高ＮＡ化等の設備投資を行うことなく、光ビームの集光限界以下の微細パターンを有した半導体素子やトンネル磁気抵抗素子等を製造することが可能となる。 Even if a multilayer structure is provided on the side opposite to the first pattern formation layer with respect to the light absorption layer, a fine pattern can be formed on the multilayer structure. For this reason, it can be applied to, for example, a semiconductor element, a tunnel magnetoresistive element, etc., and the light beam condensing can be performed without making capital investment such as shortening the wavelength of the light beam or increasing the NA of the condensing lens. It becomes possible to manufacture a semiconductor element, a tunnel magnetoresistive element or the like having a fine pattern less than the limit.
さらに、本発明の微細パターンの形成方法は、上記エッチングを施す工程において、上記第１パターン形成層が単位時間あたりにエッチングされる深さより、上記光吸収層が単位時間あたりにエッチングされる深さの方が深いことを特徴としている。 Furthermore, in the fine pattern forming method of the present invention, in the step of performing the etching, the depth at which the light absorption layer is etched per unit time is greater than the depth at which the first pattern forming layer is etched per unit time. It is characterized by being deeper.
これにより、さらに、残存した第２パターン形成層をマスクとしてエッチングを行う際に、上記第２パターン形成層の膜厚よりも深い微細パターンを上記光吸収層に形成することが可能となる。つまり、より薄い第２パターン形成層の膜厚で、より高いアスペクト比の微細パターンを上記光吸収層に形成することが可能となる。 Accordingly, when etching is performed using the remaining second pattern formation layer as a mask, a fine pattern deeper than the film thickness of the second pattern formation layer can be formed in the light absorption layer. That is, a fine pattern having a higher aspect ratio can be formed on the light absorption layer with a thinner film thickness of the second pattern formation layer.
このため、上記第２パターン形成層が薄い膜厚でもよいことから、材料コストを低く抑えることができ、かつ、パターン形成層の成膜プロセスに要する時間を短縮することが可能となる。なお、エッチングは、ドライエッチングであってもよいし、他のエッチング方法であってもよい。 For this reason, since the second pattern formation layer may be thin, the material cost can be kept low, and the time required for the pattern formation layer deposition process can be shortened. Note that the etching may be dry etching or another etching method.
さらに、本発明の微細パターンの形成方法は、上記第１パターン形成層が樹脂層であることが好ましい。 Furthermore, in the fine pattern forming method of the present invention, the first pattern forming layer is preferably a resin layer.
これにより、さらに、上記第１パターン形成層を無機物層とするよりも良好なパターンエッジ形状のパターンを、第１パターン形成層に形成することが可能となる。 As a result, it is possible to form a pattern having a pattern edge shape better than the first pattern forming layer as the inorganic layer on the first pattern forming layer.
また、良好なパターンエッジ形状の第２パターン形成層を光吸収層上に堆積させることができるため、良好なパターンエッジ形状の微細パターンを形成することが可能となる。 In addition, since the second pattern formation layer having a good pattern edge shape can be deposited on the light absorption layer, a fine pattern having a good pattern edge shape can be formed.
さらに、本発明の微細パターンの形成方法は、上記第１パターン形成層がポリヒドロキシスチレン（ＰＨＳ）樹脂からなることが好ましい。 Furthermore, in the method for forming a fine pattern of the present invention, it is preferable that the first pattern formation layer is made of a polyhydroxystyrene (PHS) resin.
これにより、さらに、上記光ビームとして、ＤｅｅｐＵＶレーザを使用する場合、ポリヒドロキシスチレン（ＰＨＳ）は、ＤｅｅｐＵＶレーザに対して透明度が高い材料であるため、光吸収層での熱発生効率がよく、また、ＤｅｅｐＵＶレーザの集光スポットのうち、中心部分がより貫通しやすいため、パターンエッジ形状が良好であり、かつ、高度に微細な、直径３０ｎｍ程度の微細パターンを光吸収層上に形成することが可能である。 As a result, when a deep UV laser is used as the light beam, polyhydroxystyrene (PHS) is a material having a high transparency with respect to the deep UV laser, so that heat generation efficiency in the light absorption layer is good. Of the focused spot of the Deep UV laser, the central portion is more likely to penetrate, so that a pattern edge shape is good and a highly fine fine pattern with a diameter of about 30 nm can be formed on the light absorption layer. Is possible.
また、本発明の参考に係る光ディスク用スタンパは、上記微細パターンの形成方法により製造されたことを特徴としている。 An optical disc stamper according to the present invention is characterized by being manufactured by the method for forming a fine pattern.
これにより、また、従来のスタンパ製造で行われる、導電膜形成工程や電鋳工程を実施することなく、微細パターンを有した光ディスク用スタンパを製造することが可能となり、製造プロセスが簡略化される。また、従来の方式によれば、電鋳工程にて、スタンパのそり等が問題となることがあるが、上記微細パターンの形成方法によれば、この問題が生じないため、スタンパ製造における歩留まりを向上させることが可能となる。 Thereby, it becomes possible to manufacture a stamper for an optical disc having a fine pattern without performing the conductive film forming step and the electroforming step performed in the conventional stamper manufacturing, and the manufacturing process is simplified. . In addition, according to the conventional method, warpage of the stamper may become a problem in the electroforming process. However, according to the fine pattern forming method, this problem does not occur, so the yield in stamper manufacturing is reduced. It becomes possible to improve.
また、本発明の参考に係る光ディスク用基板は、上記光ディスク用スタンパから転写形成されたことを特徴としている。 The optical disk substrate according to the present invention is characterized in that it is formed by transfer from the optical disk stamper.
これにより、光ビームの短波長化または、集光レンズの高ＮＡ化等の設備投資を行うことなく、光ビームの集光限界以下の微細パターンを有した光ディスク用基板を製造することが可能となり、製造コストを低減させることができる。 As a result, it is possible to manufacture an optical disk substrate having a fine pattern below the light beam condensing limit without investing in facilities such as shortening the wavelength of the light beam or increasing the NA of the condensing lens. Manufacturing cost can be reduced.
また、本発明の参考に係る光ディスク媒体は、上記光ディスク用基板をもとに、光ディスク媒体を提供することが好ましい。 The optical disk medium according to the reference of the present invention, based on the substrate for the optical disk, it is preferable to provide an optical disk medium.
これにより、例えば、従来の光ディスク媒体の製造工程により、光ディスク媒体を製造することが可能となる。 Thereby, for example, an optical disk medium can be manufactured by a conventional optical disk medium manufacturing process.
以上のように、本発明に係る微細パターンの形成方法は、光吸収層上に、該光吸収層の融点よりも熱分解温度が低い材料からなり、光ビームに対して透明な第１パターン形成層が形成された積層体の上記光吸収層に対し、上記第１パターン形成層側から、上記光ビームを照射することにより、上記第１パターン形成層を熱分解又は酸化分解により気化して光吸収層を露出させたパターンを形成する工程と、上記光ビーム照射後の上記積層体上に、第２パターン形成層を堆積させる工程と、上記第１パターン形成層を溶解させることにより、上記第１パターン形成層上に堆積した上記第２パターン形成層を除去し、上記光吸収層上に堆積した上記第２パターン形成層を残留させる工程とを含む方法である。 As described above, the fine pattern forming method of the present invention, on the light absorption layer, Ri Do material lower thermal decomposition temperature than the melting point of the light absorbing layer, the first pattern transparent to light beam to the light-absorbing layer of the laminate forming layer is formed from the first patterned layer side, by irradiating the light beam, and the first patterned layer is vaporized by thermal decomposition or oxidative decomposition A step of forming a pattern exposing the light absorption layer, a step of depositing a second pattern formation layer on the laminate after the light beam irradiation, and dissolving the first pattern formation layer, Removing the second pattern formation layer deposited on the first pattern formation layer and leaving the second pattern formation layer deposited on the light absorption layer.
よって、上記積層体に対し光ビームを照射することにより、光吸収層及び第１パターン形成層の界面部分で第１パターン形成層の熱分解が生じ、特に高温となる光ビームの集光スポットのうち、中心部分のみが貫通するため、第１パターン形成層において、光ビームの集光限界以下の微細なホールパターンを形成することが可能である。 Therefore, by irradiating the laminated body with a light beam, thermal decomposition of the first pattern formation layer occurs at the interface portion between the light absorption layer and the first pattern formation layer, and in particular, the condensing spot of the light beam at a high temperature Among them, since only the central portion penetrates, it is possible to form a fine hole pattern below the light beam condensing limit in the first pattern formation layer.
このため、リフトオフ法による微細パターンの形成方法において、プロセスの開発や製造に関るコストなどを低く抑えることができ、光ビームの集光限界以下の微細パターンを形成することが可能であるという効果を奏する。したがって、光ビームの集光限界以下の微細パターンを有した、光ディスク用スタンパ及び光ディスク用基板並びに光ディスク媒体を製造することが可能となる効果を奏する。 For this reason, in the method for forming a fine pattern by the lift-off method, the costs associated with process development and manufacturing can be kept low, and it is possible to form a fine pattern below the light beam focusing limit. Play. Therefore, it is possible to produce an optical disc stamper, an optical disc substrate, and an optical disc medium having a fine pattern below the light beam condensing limit.
以下、本発明における実施の形態の例を示す。ただし、本発明の実施の形態は以下に限られるものではなく、材料、膜構成及び膜厚等は、本発明の技術思想に基づくものであればよい。 Examples of embodiments in the present invention will be described below. However, embodiments of the present invention are not limited to the following, and materials, film configurations, film thicknesses, and the like may be based on the technical idea of the present invention.
また、本実施の形態における熱分解とは、温度上昇により分解すること意味している。例えば、第１パターン形成層３（図１（ａ））として樹脂層を用いた場合、樹脂を構成する分子がばらばらになり、気体化することを意味している。樹脂等の有機物の場合、気体化する温度が熱分解温度又は酸化分解温度と呼ばれることがある。また、多くの樹脂材料の場合、段階的に熱分解又は酸化分解が起こる場合があり、本実施の形態では、そのうちの最も低い温度を熱分解温度とする。 Moreover, the thermal decomposition in this Embodiment means decomposing | disassembling by a temperature rise. For example, when a resin layer is used as the first pattern formation layer 3 (FIG. 1A), it means that the molecules constituting the resin are separated and gasified. In the case of an organic substance such as a resin, the gasification temperature is sometimes referred to as a thermal decomposition temperature or an oxidative decomposition temperature. Further, in the case of many resin materials, thermal decomposition or oxidative decomposition may occur in stages, and in this embodiment, the lowest temperature is set as the thermal decomposition temperature.
また、本実施の形態の微細パターンの形成方法は、光ディスク用原盤を製造するときの微細パターンを形成する場合について説明しているが、必ずしもこれに限らず、他の用途にも使用が可能である。 Further, although the fine pattern forming method of the present embodiment has been described for the case of forming a fine pattern when manufacturing an optical disc master, it is not necessarily limited to this and can be used for other purposes. is there.
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１および図２に基づいて説明すれば、以下の通りである。
[Embodiment 1]
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2.
図１は、本実施形態にかかる、微細パターン形成方法を示す断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a fine pattern forming method according to the present embodiment.
また、図２は、図１における微細パターンを形成するための、描画装置を示す構成図である。 FIG. 2 is a block diagram showing a drawing apparatus for forming the fine pattern in FIG.
図１（ａ）に示すように、積層体１０は、基板１の上に、光ビーム３８を吸収する材料からなる光吸収層２が形成され、さらにその上に、樹脂からなる第１パターン形成層３が形成されることによりなる。 As shown in FIG. 1A, in the laminate 10, a light absorption layer 2 made of a material that absorbs a light beam 38 is formed on a substrate 1, and a first pattern made of resin is further formed thereon. This is because the layer 3 is formed.
また、光ビーム３８は集光レンズ３９により集光され、光吸収層２に照射される。 In addition, the light beam 38 is condensed by the condenser lens 39 and is applied to the light absorption layer 2.
また、光ビーム３８は集光レンズ３９により集光されていることから、光ビーム３８の集光スポットのうち、特に高温となる中心部分のみが、第１パターン形成層３を貫通する。 In addition, since the light beam 38 is collected by the condenser lens 39, only the central portion of the light beam 38 that has a particularly high temperature passes through the first pattern formation layer 3.
そして、この第１パターン形成層３を貫通した、光ビーム３８の集光スポットの中心部分により、主に、第１パターン形成層３及び光吸収層２が接している部分、すなわち、界面部分で熱が発生する。 The central portion of the focused spot of the light beam 38 penetrating through the first pattern formation layer 3 is mainly at the portion where the first pattern formation layer 3 and the light absorption layer 2 are in contact, that is, at the interface portion. Heat is generated.
これにより、光吸収層２上の光ビーム３８が照射されているエリアは温度が上昇し、第１パターン形成層３の熱分解温度を超えることにより、主に、光吸収層２と第１パターン形成層３との界面部分で第１パターン形成層３の熱分解が生じる。 As a result, the temperature of the area irradiated with the light beam 38 on the light absorption layer 2 rises and exceeds the thermal decomposition temperature of the first pattern formation layer 3, and thus mainly the light absorption layer 2 and the first pattern. Thermal decomposition of the first pattern formation layer 3 occurs at the interface with the formation layer 3.
この熱分解により発生した気体の圧力を受け、第１パターン形成層３におけるホールパターン６として孔が形成され、さらにこの孔のエッジ部分が光吸収層２とは逆の方向に隆起する。 Under the pressure of the gas generated by this thermal decomposition, holes are formed as hole patterns 6 in the first pattern formation layer 3, and the edge portions of the holes are raised in the opposite direction to the light absorption layer 2.
このため、ホールパターン６は、基板１側へのテーパ形状を順テーパ形状とすると、基板１とは逆方向にエッジ部分が隆起した、逆テーパ形状を有しており、リフトオフ法に適したホールパターン６が得られる。ここで、ホールパターン６が逆テーパ形状を有するとは、基板１およびホールパターン６に垂直な平面による、ホールパターン６の断面形状が略「ハ」字状であることをいう（図１（ｂ））。 For this reason, the hole pattern 6 has a reverse taper shape in which the edge portion protrudes in the opposite direction to the substrate 1 when the taper shape toward the substrate 1 is a forward taper shape, and is suitable for the lift-off method. Pattern 6 is obtained. Here, that the hole pattern 6 has a reverse taper shape means that the cross-sectional shape of the hole pattern 6 by a plane perpendicular to the substrate 1 and the hole pattern 6 is substantially “C” (FIG. 1B). )).
また、第１パターン形成層３において、光ビーム４の集光スポットのうち中心部分のみが貫通しているため、図４（ｂ）に示すように、光ビーム３８の集光限界以下の微細なホールパターン６を形成することが可能である。 Further, in the first pattern formation layer 3, only the central portion of the light spot of the light beam 4 penetrates, and therefore, as shown in FIG. It is possible to form the hole pattern 6.
また、光吸収層２の融点は、第１パターン形成層３の熱分解温度よりも高いため、光吸収層２が変形することは無く、光吸収層２の第１パターン形成層３側の面は、平滑性が保たれている。 In addition, since the melting point of the light absorption layer 2 is higher than the thermal decomposition temperature of the first pattern formation layer 3, the light absorption layer 2 is not deformed, and the surface of the light absorption layer 2 on the first pattern formation layer 3 side. The smoothness is maintained.
なお、本実施形態においては、第１パターン形成層３側から光ビーム３８を照射する場合について説明を行ったが、基板１において、例えば石英などの透明な材質を使用することにより、光ビーム４を基板１側から光吸収層２に照射を行い、同様にホールパターン６を形成することが可能である。 In the present embodiment, the case of irradiating the light beam 38 from the first pattern forming layer 3 side has been described. However, by using a transparent material such as quartz for the substrate 1, the light beam 4 is used. It is possible to form the hole pattern 6 in the same manner by irradiating the light absorption layer 2 from the substrate 1 side.
この後、図１（ｃ）に示すように、マグネトロンスパッタ法により、第２パターン形成層７を形成する。なお、第２パターン形成層７を形成する方法としてはマグネトロンスパッタ法が好ましいが、これに限定されるわけではなく、第２パターン形成層７を平滑に形成できればよい。 Thereafter, as shown in FIG. 1C, the second pattern formation layer 7 is formed by magnetron sputtering. The method of forming the second pattern formation layer 7 is preferably a magnetron sputtering method, but is not limited to this, as long as the second pattern formation layer 7 can be formed smoothly.
ここで、第１パターン形成層３に形成されたホールパターン６は、逆テーパ形状を有しているため、第１パターン形成層３上に堆積した第２パターン形成層７ａと、光吸収層２上に堆積した微細パターン７ｂとは、分離して形成される。 Here, since the hole pattern 6 formed in the first pattern formation layer 3 has an inversely tapered shape, the second pattern formation layer 7a deposited on the first pattern formation layer 3 and the light absorption layer 2 are formed. The fine pattern 7b deposited thereon is formed separately.
この後、第１パターン形成層３を現像溶液によって溶解させ、あわせて第１パターン形成層２上に堆積した第１パターン形成層３をリフトオフすることで、光吸収層２上に堆積した第２パターン形成層７が残留し、図１（ｄ）に示すように、微細パターン７ｂが形成される。 Thereafter, the first pattern formation layer 3 is dissolved with a developing solution, and the first pattern formation layer 3 deposited on the first pattern formation layer 2 is lifted off, whereby the second pattern deposited on the light absorption layer 2 is obtained. The pattern formation layer 7 remains, and a fine pattern 7b is formed as shown in FIG.
上述したように、第１パターン形成層３上に堆積した第２パターン形成層７ａと光吸収層２上に堆積した微細パターン７ｂとは、分離して形成されているため、エッジにバリが形成されることなく、光ビーム４の集光限界以下の微細パターン７ｂを形成することが可能となる。 As described above, since the second pattern formation layer 7a deposited on the first pattern formation layer 3 and the fine pattern 7b deposited on the light absorption layer 2 are formed separately, burrs are formed at the edges. Without this, it becomes possible to form the fine pattern 7b below the condensing limit of the light beam 4.
次に、光ビーム４による描画装置について、図２に基づいて説明する。 Next, a drawing apparatus using the light beam 4 will be described with reference to FIG.
本実施の形態において描画装置は、図２に示すような光ディスク用原盤のレーザ照射装置３０を用いる。レーザ照射装置３０は、レーザ光源３２から出射されたレーザ光３８が、ミラー３３ａにより反射された後、光変調器３４により光強度が変調される。次に、再度、ミラー３３ｂに反射された後、光ビームエキスパンダ３５によりビーム径が拡大され、光ヘッド３６に入射する。光ヘッド３６に入射したレーザ光３８は、立ち下げミラー３３ｃにより反射され、集光レンズ３９により基板１の第１パターン形成層３及び光吸収層２に集光照射される。 In the present embodiment, the drawing apparatus uses a laser irradiation apparatus 30 of an optical disc master as shown in FIG. In the laser irradiation device 30, the laser light 38 emitted from the laser light source 32 is reflected by the mirror 33 a, and then the light intensity is modulated by the light modulator 34. Next, after being reflected again by the mirror 33 b, the beam diameter is enlarged by the light beam expander 35 and is incident on the optical head 36. The laser beam 38 incident on the optical head 36 is reflected by the falling mirror 33c, and is condensed and irradiated onto the first pattern forming layer 3 and the light absorbing layer 2 of the substrate 1 by the condenser lens 39.
一方、積層体１０は、スピンドル３７上に固定され、スピンドル３７と共に回転駆動される。同時に、光ヘッド３６を積層体１０の半径方向に移動させることにより、図１（ｂ）に示すように、第１パターン形成層３には、逆テーパ形状のホールパターン６がスパイラル状に形成される。 On the other hand, the laminate 10 is fixed on the spindle 37 and is rotationally driven together with the spindle 37. At the same time, by moving the optical head 36 in the radial direction of the stacked body 10, as shown in FIG. 1 (b), an inversely tapered hole pattern 6 is formed in a spiral shape in the first pattern forming layer 3. The
ただし、基板１に石英を使用した場合、石英はＤｅｅｐＵＶレーザに対して透明であるため、図１（ａ）に示すように、光ビーム３８を第１パターン形成層３側から照射してもよく、また、基板１側から照射してもよい。 However, when quartz is used for the substrate 1, since the quartz is transparent to the Deep UV laser, the light beam 38 may be irradiated from the first pattern forming layer 3 side as shown in FIG. Moreover, you may irradiate from the board | substrate 1 side.
本実施の形態の一例として、図１（ａ）〜（ｄ）及び図２並びに図３（ａ）〜（ｃ）を用い、微細パターンの形成方法の具体例を示す。 As an example of the present embodiment, FIGS. 1A to 1D, FIG. 2, and FIGS. 3A to 3C are used to show a specific example of a fine pattern forming method.
まず、１．２ｍｍ厚の石英基板１上に融点が約３０００℃のタンタル（Ｔａ）をマグネトロンスパッタ法により堆積させ、膜厚１０ｎｍの光吸収層２を形成した後、粘度が約１ｃＰとなるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）によって希釈した熱分解温度が約３００℃のポリヒドロキシスチレン（ＰＨＳ）樹脂を３５００ｒｐｍでスピンコートする。 First, tantalum (Ta) having a melting point of about 3000 ° C. is deposited on a quartz substrate 1 having a thickness of 1.2 mm by magnetron sputtering to form a light absorption layer 2 having a thickness of 10 nm, and then the viscosity is about 1 cP. A polyhydroxystyrene (PHS) resin having a thermal decomposition temperature of about 300 ° C. diluted with propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) is spin-coated at 3500 rpm.
この後、９５℃で３０分のベークを行い、希釈溶剤を十分に揮発させ、膜厚約６５ｎｍの第１パターン形成層３を作製することにより、積層体１０が形成される。 Thereafter, baking is performed at 95 ° C. for 30 minutes, the diluting solvent is sufficiently volatilized, and the first pattern formation layer 3 having a film thickness of about 65 nm is produced, whereby the laminate 10 is formed.
次に、図１（ａ）で示したように、光ビーム４を、第１パターン形成層３側から集光照射する。 Next, as shown in FIG. 1A, the light beam 4 is condensed and irradiated from the first pattern formation layer 3 side.
なお、光ビーム４の照射は、以下の条件で実施した。 The irradiation with the light beam 4 was performed under the following conditions.
〔光ビームの照射条件〕
・線速：１．０ｍ／ｓ
・パルス幅：１２０ｎｓ
・光ビームの照射ピッチ：４００ｎｍ
・トラックピッチ：４００ｎｍ
・光ビームの照射パワー：２．０ｍＷ（図３（ａ）に対応）
１．８ｍＷ（図３（ｂ）に対応）
１．６ｍＷ（図３（ｃ）に対応）
また、図２において、集光レンズ５としてＮＡ０．９の集光レンズを用いた。
[Light beam irradiation conditions]
・ Line speed: 1.0m / s
・ Pulse width: 120ns
・ Light beam irradiation pitch: 400 nm
・ Track pitch: 400nm
・ Light beam irradiation power: 2.0 mW (corresponding to FIG. 3A)
1.8mW (corresponding to Fig. 3 (b))
1.6 mW (corresponding to Fig. 3 (c))
In FIG. 2, a condensing lens with NA of 0.9 is used as the condensing lens 5.
図３（ａ）〜（ｃ）は、第１パターン形成層に形成されたパターン６のＡＦＭ（原子間力顕微鏡）像であり、上面から見た図を示している。 FIGS. 3A to 3C are AFM (atomic force microscope) images of the pattern 6 formed in the first pattern formation layer, and are views seen from above.
このＡＦＭ像では、パターンの高低がグレースケールで示されており、黒色の部分が低く、白色になるに従い高くなっていることに対応する。図３（ａ）〜（ｃ）に示されているように、光ビーム４の照射パワーが大きくなるに従い、第１パターン形成層３の隆起が高くなることがわかる。 In this AFM image, the height of the pattern is shown in gray scale, and this corresponds to the fact that the black part is low and becomes high as it becomes white. As shown in FIGS. 3A to 3C, it can be seen that the bulge of the first pattern formation layer 3 increases as the irradiation power of the light beam 4 increases.
また、図３（ａ）においては、直径３０ｎｍ程度の円形の黒いゾーンが存在しており、この部分では第１パターン形成層３を貫通してパターンが形成されていることがわかる。これが、本実施の形態における微細加工法の実質的な加工サイズとなる。 Further, in FIG. 3A, a circular black zone having a diameter of about 30 nm exists, and it can be seen that a pattern is formed through the first pattern forming layer 3 in this portion. This is a substantial processing size of the fine processing method in the present embodiment.
このように、ＤｅｅｐＵＶレーザ及びＮＡ０．９の集光レンズを用いて、従来技術で形成可能な１５０ｎｍの円形パターンと比較して、５分の１程度に微細なパターンを形成することが可能である。 In this way, using a Deep UV laser and a NA 0.9 condensing lens, it is possible to form a pattern as fine as 1/5 compared to a 150 nm circular pattern that can be formed by the prior art. .
また、その円形の黒いゾーンの周囲の白で示されたゾーンが、樹脂の熱分解によって発生した気体の圧力によって、隆起した部分であり、上述した方法により、図１（ｂ）で示したような逆テーパ形状のホールパターン６が形成されることがわかる。 Further, the zone indicated by white around the circular black zone is a raised portion due to the pressure of the gas generated by the thermal decomposition of the resin, and as shown in FIG. It can be seen that a hole pattern 6 having a reverse taper shape is formed.
この後、マグネトロンスパッタ法により、チタン（Ｔｉ）を３０ｎｍ堆積させることにより、図１（ｃ）に示すように、第２パターン形成層７が形成される。 Thereafter, 30 nm of titanium (Ti) is deposited by magnetron sputtering to form the second pattern formation layer 7 as shown in FIG.
ここで、第２パターン形成層７ａは、第１パターン形成層３上に形成された第２パターン形成層７であり、また、微細パターン７ｂは、光吸収層２上に堆積された第２パターン形成層７である。 Here, the second pattern formation layer 7 a is the second pattern formation layer 7 formed on the first pattern formation layer 3, and the fine pattern 7 b is the second pattern deposited on the light absorption layer 2. This is the formation layer 7.
これは、第１パターン形成層３に形成されたホールパターン６は、逆テーパ形状を有しているため、第１パターン形成層３上に堆積した第２パターン形成層７である第２パターン形成層７ａと、光吸収層２上に堆積した第２パターン形成層７である微細パターン７ｂとは、分離して形成される。 This is because the hole pattern 6 formed in the first pattern formation layer 3 has a reverse taper shape, so that the second pattern formation is the second pattern formation layer 7 deposited on the first pattern formation layer 3. The layer 7a and the fine pattern 7b, which is the second pattern formation layer 7 deposited on the light absorption layer 2, are formed separately.
この後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）溶液を用いて第１パターン形成層２を溶解させ、あわせて第１パターン形成層２上に堆積した第１パターン形成層３をリフトオフすることで、図１（ｄ）に示すように、光吸収層２上に堆積した第２パターン形成層７が残留し、微細パターン７ｂが形成される。 Thereafter, the first pattern formation layer 2 is dissolved by using a tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution, and the first pattern formation layer 3 deposited on the first pattern formation layer 2 is lifted off, whereby FIG. As shown in FIG. 1D, the second pattern formation layer 7 deposited on the light absorption layer 2 remains, and a fine pattern 7b is formed.
上述したように、第１パターン形成層３上に堆積した第２パターン形成層７である第２パターン形成層７ａと、光吸収層２上に堆積した第２パターン形成層７である微細パターン７ｂとは、分離して形成されているため、エッジにバリが形成されることなく、光ビーム４の集光限界以下の微細パターン７ｂを形成することが可能となる。 As described above, the second pattern formation layer 7a, which is the second pattern formation layer 7 deposited on the first pattern formation layer 3, and the fine pattern 7b, which is the second pattern formation layer 7 deposited on the light absorption layer 2. Since it is formed separately, it is possible to form a fine pattern 7b that is less than the light collection limit of the light beam 4 without forming burrs at the edges.
上記は、本発明による微細パターンの形成方法の一例であるが、光吸収層２としては、照射する光ビーム４を吸収する材料であり、かつ、第１パターン形成層３を溶融させる際に使用する溶液に対して、耐性を持つ材料であればよく、金属や金属窒化物等の誘電体及び半導体等を用いることが可能である。露光光源は上記のようにＤｅｅｐＵＶレーザが好ましい。また、溶液としてＴＭＡＨ溶液を用いる場合、例えば、Ａｕ、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏ、ＧａＮ、ＧｅＮ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＺｎＯ等を用いることが可能であるが、第１パターン形成層３でのパターン形成に対する感度を考慮すれば、熱伝導率が小さい材料を用いることが好ましい。 The above is an example of the fine pattern forming method according to the present invention. The light absorbing layer 2 is a material that absorbs the light beam 4 to be irradiated and is used when the first pattern forming layer 3 is melted. Any material can be used as long as it is resistant to the solution, and a dielectric such as metal or metal nitride, a semiconductor, or the like can be used. The exposure light source is preferably a Deep UV laser as described above. Further, when a TMAH solution is used as the solution, for example, Au, Cu, W, Mo, GaN, GeN, Si, Ge, ZnO, or the like can be used, but for the pattern formation in the first pattern formation layer 3 In view of sensitivity, it is preferable to use a material having a low thermal conductivity.
同様に、第１パターン形成層３でのパターン形成に対する感度を高めるために、熱伝導度が小さい材料からなる基板１を選定することが好ましく、また、基板１と光吸収層２との間に、熱伝導度の小さい中間層を設けることも可能である。 Similarly, in order to increase the sensitivity to pattern formation in the first pattern formation layer 3, it is preferable to select the substrate 1 made of a material having low thermal conductivity, and between the substrate 1 and the light absorption layer 2. It is also possible to provide an intermediate layer having a low thermal conductivity.
また、第１パターン形成層３としては、アクリル樹脂やポリスチレン樹脂等の樹脂層を用いることが好ましく、無機物層を用いる場合と比較して、良好なパターンエッジ形状のホールパターン６を、第１パターン形成層３に形成することが可能となる。 Further, as the first pattern formation layer 3, it is preferable to use a resin layer such as an acrylic resin or a polystyrene resin. Compared to the case where an inorganic layer is used, the hole pattern 6 having a good pattern edge shape is used as the first pattern. It can be formed on the formation layer 3.
この結果、良好なパターンエッジ形状の微細パターン７ｂが光吸収層２上に堆積され、良好なパターンエッジ形状の微細パターン７ｂを形成することが可能となる。特に、光ビーム４を、光吸収層２からみて第１パターン形成層３側から入射させる場合は、照射する光ビーム４に対して透明度が高い材料を用いることが好ましい。 As a result, the fine pattern 7b having a good pattern edge shape is deposited on the light absorption layer 2, and the fine pattern 7b having a good pattern edge shape can be formed. In particular, when the light beam 4 is incident from the first pattern formation layer 3 side when viewed from the light absorption layer 2, it is preferable to use a material having high transparency with respect to the irradiated light beam 4.
上記のようにＤｅｅｐＵＶレーザを光ビーム３８として用いる場合、ポリヒドロキシスチレン樹脂以外にも、例えば、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）やフッ素樹脂等は、ともに、膜厚３００ｎｍであっても、透過率が８０％程度であり、光吸収層２における熱発生の効率がよく、第１パターン形成層３のパターン形成に際し、光ビーム３８の照射パワーを低減させることができる。 When the Deep UV laser is used as the light beam 38 as described above, in addition to the polyhydroxystyrene resin, for example, polymethyl methacrylate (PMMA), fluororesin, and the like both have a transmittance of 300 nm. The heat generation efficiency of the light absorption layer 2 is high, and the irradiation power of the light beam 38 can be reduced when forming the pattern of the first pattern formation layer 3.
また、第２パターン形成層７ａおよび微細パターン７ｂとしては、第１パターン形成層３を溶融させる際に使用する溶液に対して、耐性を持つ材料であればよく、例えば、Ｔａ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｗ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＯ２、ＧｅＮ等を用いることができる。 The second pattern forming layer 7a and the fine pattern 7b may be any material that is resistant to the solution used when the first pattern forming layer 3 is melted. For example, Ta, Au, Ni, W, Si, Ge, SiO 2 , GeN, or the like can be used.
また、光ビーム３８を用いたレーザ照射装置３０としては、上記に限られるものではなく、例えば、Ｘ−Ｙ軸への駆動系を有した照射装置を用いることで、半導体デバイス向けに微細パターンを形成することもできる。 Further, the laser irradiation apparatus 30 using the light beam 38 is not limited to the above. For example, by using an irradiation apparatus having a drive system for the XY axis, a fine pattern can be formed for a semiconductor device. It can also be formed.
〔実施の形態２〕
次に第２の実施の形態として、実施の形態１での微細パターン形成方法で形成された微細パターン７ｂをマスクとして、光吸収層上に微細パターン１２を形成する方法について、図４（ａ）〜（ｆ）を用い一例を示す。
[Embodiment 2]
Next, as a second embodiment, a method for forming the fine pattern 12 on the light absorption layer using the fine pattern 7b formed by the fine pattern forming method in the first embodiment as a mask will be described with reference to FIG. An example is shown using-(f).
図４は、第２の実施形態にかかる微細パターン形成方法を示す断面図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view showing a fine pattern forming method according to the second embodiment.
図４（ａ）において、積層体１１は、光ビーム３８を吸収する材料からなる光吸収層２の上に、光吸収層２の融点温度より低い熱分解温度をもつ樹脂からなる第１パターン形成層３が形成されることによりなる。 In FIG. 4A, the laminated body 11 is formed with a first pattern made of a resin having a thermal decomposition temperature lower than the melting point temperature of the light absorbing layer 2 on the light absorbing layer 2 made of a material that absorbs the light beam 38. This is because the layer 3 is formed.
また、光ビーム３８は集光レンズ３９により集光され、光吸収層２に照射される。 In addition, the light beam 38 is condensed by the condenser lens 39 and is applied to the light absorption layer 2.
また、光ビーム３８は集光レンズ３９により集光されていることから、光ビーム３８の集光スポットのうち、特に高温となる中心部分のみが、第１パターン形成層３を貫通する。 In addition, since the light beam 38 is collected by the condenser lens 39, only the central portion of the light beam 38 that has a particularly high temperature passes through the first pattern formation layer 3.
そして、この第１パターン形成層３を貫通した、光ビーム３８の集光スポットの中心部分により、主に、第１パターン形成層３及び光吸収層２が接している部分、すなわち、界面部分で熱が発生する。 The central portion of the focused spot of the light beam 38 penetrating through the first pattern formation layer 3 is mainly at the portion where the first pattern formation layer 3 and the light absorption layer 2 are in contact, that is, at the interface portion. Heat is generated.
これにより、光吸収層２上の光ビーム３８が照射されているエリアは温度が上昇し、第１パターン形成層３の熱分解温度を超えることにより、主に、光吸収層２と第１パターン形成層３との界面部分で第１パターン形成層３の熱分解が生じる。 As a result, the temperature of the area irradiated with the light beam 38 on the light absorption layer 2 rises and exceeds the thermal decomposition temperature of the first pattern formation layer 3, and thus mainly the light absorption layer 2 and the first pattern. Thermal decomposition of the first pattern formation layer 3 occurs at the interface with the formation layer 3.
この熱分解により発生した気体の圧力を受け、第１パターン形成層３におけるホールパターン６として孔が形成され、さらにこの孔のエッジ部分が光吸収層２とは逆の方向に隆起する。 Under the pressure of the gas generated by this thermal decomposition, holes are formed as hole patterns 6 in the first pattern formation layer 3, and the edge portions of the holes are raised in the opposite direction to the light absorption layer 2.
このため、ホールパターン６は、基板１側へのテーパ形状を順テーパー形状とすると、基板１とは逆方向にエッジ部分が隆起した、逆テーパ形状を有しており、リフトオフ法に適したホールパターン６が得られる。 For this reason, if the hole pattern 6 has a forward taper shape toward the substrate 1, the hole pattern 6 has a reverse taper shape in which an edge portion protrudes in the opposite direction to the substrate 1, and is a hole suitable for the lift-off method. Pattern 6 is obtained.
また、第１パターン形成層３において、光ビーム４の集光スポットのうち中心部分のみが貫通しているため、図４（ｂ）に示すように、光ビーム３８の集光限界以下の微細なホールパターン６を形成することが可能である。 Further, in the first pattern formation layer 3, only the central portion of the light spot of the light beam 4 penetrates, and therefore, as shown in FIG. It is possible to form the hole pattern 6.
また、光吸収層２の融点は、第１パターン形成層３の熱分解温度よりも高いため、光吸収層２が変形することは無く、光吸収層２の第１パターン形成層３側の面は、平滑性が保たれている。 In addition, since the melting point of the light absorption layer 2 is higher than the thermal decomposition temperature of the first pattern formation layer 3, the light absorption layer 2 is not deformed, and the surface of the light absorption layer 2 on the first pattern formation layer 3 side. The smoothness is maintained.
なお、本実施形態においては、第１パターン形成層３側から光ビーム３８を照射する場合について説明を行ったが、基板１において、例えば石英などの透明な材質を使用することにより、光ビーム４を基板１側から光吸収層２に照射を行い、同様にホールパターン６を形成することが可能である。 In the present embodiment, the case of irradiating the light beam 38 from the first pattern forming layer 3 side has been described. However, by using a transparent material such as quartz for the substrate 1, the light beam 4 is used. It is possible to form the hole pattern 6 in the same manner by irradiating the light absorption layer 2 from the substrate 1 side.
この後、図４（ｃ）に示すように、マグネトロンスパッタ法により、第２パターン形成層７を形成する。なお、第２パターン形成層７を形成する方法としてはマグネトロンスパッタ法が好ましいが、これに限定されるわけではなく、第２パターン形成層７を平滑に形成できればよい。 Thereafter, as shown in FIG. 4C, the second pattern formation layer 7 is formed by magnetron sputtering. The method of forming the second pattern formation layer 7 is preferably a magnetron sputtering method, but is not limited to this, as long as the second pattern formation layer 7 can be formed smoothly.
ここで、第１パターン形成層３に形成されたホールパターン６は、逆テーパ形状を有しているため、第１パターン形成層３上に堆積した第２パターン形成層７である第２パターン形成層７ａと、光吸収層２上に堆積した第２パターン形成層７である微細パターン７ｂとは、分離して形成される。 Here, since the hole pattern 6 formed in the first pattern formation layer 3 has a reverse taper shape, the second pattern formation is the second pattern formation layer 7 deposited on the first pattern formation layer 3. The layer 7a and the fine pattern 7b, which is the second pattern formation layer 7 deposited on the light absorption layer 2, are formed separately.
この後、第１パターン形成層３を現像溶液によって溶解させ、あわせて第１パターン形成層２上に堆積した第１パターン形成層３をリフトオフすることで、光吸収層２上に堆積した第２パターン形成層７である微細パターン７ｂが残留し、図４（ｄ）に示すように、光吸収層２上に微細パターン７ｂのみが形成される。 Thereafter, the first pattern formation layer 3 is dissolved with a developing solution, and the first pattern formation layer 3 deposited on the first pattern formation layer 2 is lifted off, whereby the second pattern deposited on the light absorption layer 2 is obtained. The fine pattern 7b which is the pattern forming layer 7 remains, and only the fine pattern 7b is formed on the light absorption layer 2 as shown in FIG.
上述したように、第１パターン形成層３上に堆積した第２パターン形成層７ａと光吸収層２上に堆積した微細パターン７ｂとは、分離して形成されているため、エッジにバリが形成されることなく、光ビーム４の集光限界以下の微細パターン７ｂを形成することが可能となる。 As described above, since the second pattern formation layer 7a deposited on the first pattern formation layer 3 and the fine pattern 7b deposited on the light absorption layer 2 are formed separately, burrs are formed at the edges. Without this, it becomes possible to form the fine pattern 7b below the light collection limit of the light beam 4.
また、実施の形態１と同様に、図２における光ディスク用原盤のレーザ照射装置３０のスピンドル１４上に積層体１１を固定し、積層体１１に対して光ビーム３８を照射することにより、第１パターン形成層３には、逆テーパ形状のホールパターン６がスパイラル上に形成される。 Further, similarly to the first embodiment, the laminated body 11 is fixed on the spindle 14 of the laser irradiation apparatus 30 of the optical disc master in FIG. the patterned layer 3, hole patterns 6 of the reverse tapered shape is formed on the spiral.
続いて、光吸収層２上に残留した微細パターン７ｂをマスクとして、エッチングを行う。本実施形態においては、反応性ドライエッチング（ＲＩＥ）を行うが、これに限定されるわけでなく、例えば、反応性イオンビームエッチング（ＲＩＢＥ）や、逆スパッタ等のように、光吸収層２を平滑にエッチングすることができればよい。 Subsequently, etching is performed using the fine pattern 7b remaining on the light absorption layer 2 as a mask. In this embodiment, reactive dry etching (RIE) is performed, but the present invention is not limited to this. For example, the light absorption layer 2 is formed by reactive ion beam etching (RIBE), reverse sputtering, or the like. What is necessary is just to be able to etch smoothly.
ここで、本実施形態においては、マスクとする微細パターン７ｂのエッチングレートをＲ、光吸収層２のエッチングレートをＲｓとするとき、Ｒ／Ｒｓ＜１とする。 Here, in this embodiment, when the etching rate of the fine pattern 7b used as a mask is R and the etching rate of the light absorption layer 2 is Rs, R / Rs <1.
こうすることにより、光吸収層２上に残留した微細パターン７ｂをマスクとしてドライエッチングを行う際に、微細パターン７ｂの膜厚よりも深く光吸収層２をエッチングすることができる。 By doing so, when performing dry etching using the fine pattern 7b remaining on the light absorption layer 2 as a mask, the light absorption layer 2 can be etched deeper than the film thickness of the fine pattern 7b.
これにより、図４（ｆ）に示すように、微細パターン７ｂの膜厚よりも厚い微細パターン１２を光吸収層２上に形成することが可能となる。 Thereby, as shown in FIG. 4F, it is possible to form a fine pattern 12 on the light absorption layer 2 that is thicker than the film thickness of the fine pattern 7b.
つまり、より薄い微細パターン７ｂの膜厚で、より高いアスペクト比の微細パターン１２を光吸収層２に形成することが可能となる。 That is, a fine pattern 12 having a higher aspect ratio can be formed in the light absorption layer 2 with a thinner fine pattern 7b.
この結果、第２パターン形成層７の材料コストを低く抑えることができ、かつ、微細パターン７ｂの成膜プロセスに要する時間を短縮することが可能となる。 As a result, the material cost of the second pattern formation layer 7 can be kept low, and the time required for the film formation process of the fine pattern 7b can be shortened.
次に第２の実施の形態にかかる具体例を示す。 Next, a specific example according to the second embodiment is shown.
まず、光吸収層２としての１．２ｍｍ厚のタンタル基板（融点：３０００℃）上に、粘度が約１ｃＰとなるようにアニソールを用いて希釈した、熱分解温度が約３００℃のポリスチレン（ＰＳ）樹脂（熱分解温度：約３００℃）を３５００ｒｐｍでスピンコートする。 First, polystyrene (PS) having a thermal decomposition temperature of about 300 ° C. diluted with anisole on a 1.2 mm-thick tantalum substrate (melting point: 3000 ° C.) as the light absorption layer 2 so as to have a viscosity of about 1 cP. ) Spin coat resin (thermal decomposition temperature: about 300 ° C.) at 3500 rpm.
この後、９５℃で３０分のベークを行い、希釈溶剤を十分に揮発させ、膜厚約６５ｎｍの第１パターン形成層３を作製する。 Thereafter, baking is performed at 95 ° C. for 30 minutes to sufficiently volatilize the diluting solvent, and the first pattern formation layer 3 having a film thickness of about 65 nm is produced.
これにより、図４（ａ）に示すように、積層体１１が形成され、また、上述した第１の実施形態と同様に、図２で示されたレーザ照射装置３０を用いて、光吸収層２に対して、第１パターン形成層３側から、光吸収層２に光ビーム４を集光照射する。 As a result, as shown in FIG. 4A, the stacked body 11 is formed, and similarly to the above-described first embodiment, the light absorption layer is formed using the laser irradiation device 30 shown in FIG. 2, the light absorption layer 2 is condensed and irradiated with the light beam 4 from the first pattern formation layer 3 side.
この工程により、図４（ｂ）に示すように、第１パターン形成層３において、逆テーパ形状を有したホールパターン６が形成される。 By this step, as shown in FIG. 4B, a hole pattern 6 having an inversely tapered shape is formed in the first pattern formation layer 3.
また、光吸収層２の融点は、第１パターン形成層３の熱分解温度よりも高いため、光吸収層２が変形することは無く、光吸収層２の第１パターン形成層３側の面は、平滑性が保たれている。 In addition, since the melting point of the light absorption layer 2 is higher than the thermal decomposition temperature of the first pattern formation layer 3, the light absorption layer 2 is not deformed, and the surface of the light absorption layer 2 on the first pattern formation layer 3 side. The smoothness is maintained.
その後、図４（ｃ）のように、マグネトロンスパッタ法により、ニッケル（Ｎｉ）を３０ｎｍ堆積させて、第２パターン形成層７を形成する。 Thereafter, as shown in FIG. 4C, 30 nm of nickel (Ni) is deposited by magnetron sputtering to form the second pattern formation layer 7.
この後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）溶液を用いて第１パターン形成層２を溶解させ、あわせて第１パターン形成層３上に堆積した第２パターン形成層７である第２パターン形成層７ａをリフトオフする。これにより、光吸収層２上に堆積した第２パターン形成層７である微細パターン７ｂが残留し、図４（ｄ）に示すように、微細パターン７ｂが形成される。 Thereafter, the first pattern formation layer 2 is dissolved using a tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution, and the second pattern formation layer 7 is a second pattern formation layer 7 deposited on the first pattern formation layer 3 together. Lift off 7a. Thereby, the fine pattern 7b which is the second pattern forming layer 7 deposited on the light absorption layer 2 remains, and the fine pattern 7b is formed as shown in FIG.
続いて、光吸収層２上に残留した微細パターン７ｂをマスクとして、反応性ドライエッチング（ＲＩＥ）を、ＣＦ４ガス雰囲気中、入力電力４００Ｗ、１０分行う。用いたドライエッチング装置においては、Ｎｉ及びＴａのエッチングレートがそれぞれ、０．５ｎｍ／分及び３．５ｎｍ／分である。 Subsequently, using the fine pattern 7b remaining on the light absorption layer 2 as a mask, reactive dry etching (RIE) is performed in a CF4 gas atmosphere at an input power of 400 W for 10 minutes. In the dry etching apparatus used, the etching rates of Ni and Ta are 0.5 nm / min and 3.5 nm / min, respectively.
つまり、Ｎｉ及びＴａがエッチングされた深さがそれぞれ、５ｎｍ及び３５ｎｍである。 That is, the etched depths of Ni and Ta are 5 nm and 35 nm, respectively.
このようにして図４（ｅ）に示す形状に加工し、光吸収層２上に残留した第２パターン形成層７である微細パターン７ｂを希硝酸にて除去することにより、図４（ｆ）に示すように、スパイラル上に形成された深さ３５ｎｍの微細パターン１２を備えた、光吸収層２が得られる。 In this way, the fine pattern 7b, which is the second pattern forming layer 7 remaining on the light absorbing layer 2, is processed with the shape shown in FIG. As shown in FIG. 3, the light absorption layer 2 having the fine pattern 12 having a depth of 35 nm formed on the spiral is obtained.
上述したように、光吸収層２の第１パターン形成層３側の面は、平滑性が保たれているため、微細パターン７ｂを希硝酸にて除去した後に現れる微細パターン１２の微細パターン７ｂと接していた面は、平滑性が保たれている。 As described above, since the surface of the light absorption layer 2 on the first pattern formation layer 3 side is kept smooth, the fine pattern 7b of the fine pattern 12 that appears after the fine pattern 7b is removed with dilute nitric acid surface that was in contact, smoothness is maintained.
上記は、本実施の形態による微細パターンの形成方法の一例であるが、例えば、光吸収層２に対して、第１パターン形成層３とは反対側に、基板１が備えられている場合は、光吸収層２及び基板１をドライエッチングにより加工することもできる。 The above is an example of the fine pattern forming method according to the present embodiment. For example, when the substrate 1 is provided on the opposite side of the light absorption layer 2 from the first pattern formation layer 3. The light absorption layer 2 and the substrate 1 can be processed by dry etching.
また、同様に、光吸収層２に対して、第１パターン形成層３とは反対側に多層構造を設けた構造であれば、これをドライエッチングによって微細化することも可能であり、例えば、半導体素子やトンネル磁気抵抗素子等を微細化することが可能である。 Similarly, if the multilayer structure is provided on the side opposite to the first pattern formation layer 3 with respect to the light absorption layer 2, it can be refined by dry etching, for example, A semiconductor element, a tunnel magnetoresistive element, etc. can be miniaturized.
このようにすることで、光ビーム３８の短波長化または、集光レンズ３９の高ＮＡ化等の設備投資を行うことなく、光ビーム３８の集光限界以下の微細パターンを有した半導体素子やトンネル磁気抵抗素子等を製造することが可能となる。 By doing so, a semiconductor element having a fine pattern below the condensing limit of the light beam 38 without making a capital investment such as shortening the wavelength of the light beam 38 or increasing the NA of the condensing lens 39 or the like. A tunnel magnetoresistive element or the like can be manufactured.
また、光吸収層２や第１パターン形成層３及び第２パターン形成層７としては、第１の実施の形態で示したような材料を用いることが可能である。 Further, as the light absorption layer 2, the first pattern formation layer 3, and the second pattern formation layer 7, it is possible to use materials as shown in the first embodiment.
〔実施の形態３〕
次に第３の実施の形態として、図４（ａ）〜（ｆ）を用い、光ディスク用スタンパ及び光ディスク用基板並びに光ディスク媒体の製造方法を示す。
[Embodiment 3]
Next, as a third embodiment, an optical disk stamper, an optical disk substrate, and an optical disk medium manufacturing method will be described with reference to FIGS.
本実施の形態の微細パターンの形成方法では、図４（ａ）において、積層体１１は、光吸収層２としてのタンタル（Ｔａ）基板（融点：約３０００℃）上に、光吸収層２の融点温度より低い熱分解温度をもつ樹脂からなる第１パターン形成層３が形成されることによりなる。 In the fine pattern forming method according to the present embodiment, in FIG. 4A, the laminate 11 is formed on the tantalum (Ta) substrate (melting point: about 3000 ° C.) as the light absorption layer 2. This is because the first pattern forming layer 3 made of a resin having a thermal decomposition temperature lower than the melting point temperature is formed.
また、光ビーム３８は集光レンズ３９により集光され、光吸収層２に照射される。 In addition, the light beam 38 is condensed by the condenser lens 39 and is applied to the light absorption layer 2.
また、光ビーム３８は集光レンズ３９により集光されていることから、光ビーム３８の集光スポットのうち、特に高温となる中心部分のみが、第１パターン形成層３を貫通する。 In addition, since the light beam 38 is collected by the condenser lens 39, only the central portion of the light beam 38 that has a particularly high temperature passes through the first pattern formation layer 3.
そして、この第１パターン形成層３を貫通した、光ビーム３８の集光スポットの中心部分により、主に、第１パターン形成層３及び光吸収層２が接している部分、すなわち、界面部分で熱が発生する。 The central portion of the focused spot of the light beam 38 penetrating through the first pattern formation layer 3 is mainly at the portion where the first pattern formation layer 3 and the light absorption layer 2 are in contact, that is, at the interface portion. Heat is generated.
これにより、光吸収層２上の光ビーム３８が照射されているエリアは温度が上昇し、第１パターン形成層３の熱分解温度を超えることにより、主に、光吸収層２と第１パターン形成層３との界面部分で第１パターン形成層３の熱分解が生じる。 As a result, the temperature of the area irradiated with the light beam 38 on the light absorption layer 2 rises and exceeds the thermal decomposition temperature of the first pattern formation layer 3, and thus mainly the light absorption layer 2 and the first pattern. Thermal decomposition of the first pattern formation layer 3 occurs at the interface with the formation layer 3.
この熱分解により発生した気体の圧力を受け、第１パターン形成層３におけるホールパターン６として孔が形成され、さらにこの孔のエッジ部分が光吸収層２とは逆の方向に隆起する。 Under the pressure of the gas generated by this thermal decomposition, holes are formed as hole patterns 6 in the first pattern formation layer 3, and the edge portions of the holes are raised in the direction opposite to the light absorption layer 2.
このため、ホールパターン６は、基板１側へのテーパ形状を順テーパー形状とすると、基板１とは逆方向にエッジ部分が隆起した、逆テーパ形状を有しており、リフトオフ法に適したホールパターン６が得られる。 For this reason, if the hole pattern 6 has a forward taper shape toward the substrate 1, the hole pattern 6 has a reverse taper shape in which an edge portion protrudes in the opposite direction to the substrate 1, and is a hole suitable for the lift-off method. Pattern 6 is obtained.
また、第１パターン形成層３において、光ビーム４の集光スポットのうち中心部分のみが貫通しているため、図４（ｂ）に示すように、光ビーム３８の集光限界以下の微細なホールパターン６を形成することが可能である。 Further, in the first pattern formation layer 3, only the central portion of the light spot of the light beam 4 penetrates, and therefore, as shown in FIG. It is possible to form the hole pattern 6.
また、光吸収層２の融点は、第１パターン形成層３の熱分解温度よりも高いため、光吸収層２が変形することは無く、光吸収層２の第１パターン形成層３側の面は、平滑性が保たれている。 In addition, since the melting point of the light absorption layer 2 is higher than the thermal decomposition temperature of the first pattern formation layer 3, the light absorption layer 2 is not deformed, and the surface of the light absorption layer 2 on the first pattern formation layer 3 side. The smoothness is maintained.
なお、本実施形態においては、第１パターン形成層３側から光ビーム３８を照射する場合について説明を行ったが、基板１において、例えば石英などの透明な材質を使用することにより、光ビーム４を基板１側から光吸収層２に照射を行い、同様にホールパターン６を形成することが可能である。 In the present embodiment, the case of irradiating the light beam 38 from the first pattern forming layer 3 side has been described. However, by using a transparent material such as quartz for the substrate 1, the light beam 4 is used. It is possible to form the hole pattern 6 in the same manner by irradiating the light absorption layer 2 from the substrate 1 side.
この後、図４（ｃ）に示すように、マグネトロンスパッタ法により、第２パターン形成層７を形成する。なお、第２パターン形成層７を形成する方法としてはマグネトロンスパッタ法が好ましいが、これに限定されるわけではなく、第２パターン形成層７を平滑に形成できればよい。 Thereafter, as shown in FIG. 4C, the second pattern formation layer 7 is formed by magnetron sputtering. The method of forming the second pattern formation layer 7 is preferably a magnetron sputtering method, but is not limited to this, as long as the second pattern formation layer 7 can be formed smoothly.
ここで、第１パターン形成層３に形成されたホールパターン６は、逆テーパ形状を有しているため、第１パターン形成層３上に堆積した第２パターン形成層７である第２パターン形成層７ａと、光吸収層２上に堆積した第２パターン形成層７である微細パターン７ｂとは、分離して形成される。 Here, since the hole pattern 6 formed in the first pattern formation layer 3 has a reverse taper shape, the second pattern formation is the second pattern formation layer 7 deposited on the first pattern formation layer 3. The layer 7a and the fine pattern 7b, which is the second pattern formation layer 7 deposited on the light absorption layer 2, are formed separately.
この後、第１パターン形成層３を現像溶液によって溶解させ、あわせて第１パターン形成層２上に堆積した第１パターン形成層３をリフトオフすることで、光吸収層２上に堆積した第２パターン形成層７である微細パターン７ｂが残留し、図４（ｄ）に示すように、光吸収層２上に微細パターン７ｂのみが形成される。 Thereafter, the first pattern formation layer 3 is dissolved with a developing solution, and the first pattern formation layer 3 deposited on the first pattern formation layer 2 is lifted off, whereby the second pattern deposited on the light absorption layer 2 is obtained. The fine pattern 7b which is the pattern forming layer 7 remains, and only the fine pattern 7b is formed on the light absorption layer 2 as shown in FIG.
上述したように、第１パターン形成層３上に堆積した第２パターン形成層７ａと光吸収層２上に堆積した微細パターン７ｂとは、分離して形成されているため、エッジにバリが形成されることなく、光ビーム４の集光限界以下の微細パターン７ｂを形成することが可能となる。 As described above, since the second pattern formation layer 7a deposited on the first pattern formation layer 3 and the fine pattern 7b deposited on the light absorption layer 2 are formed separately, burrs are formed at the edges. Without this, it becomes possible to form the fine pattern 7b below the condensing limit of the light beam 4.
また、実施の形態１と同様に、図２における光ディスク用原盤のレーザ照射装置３０のスピンドル１４上に積層体１１を固定し、積層体１１に対して光ビーム３８を照射することにより、第１パターン形成層３には、逆テーパ形状のホールパターン６がスパイラル上に形成される。 Further, similarly to the first embodiment, the laminated body 11 is fixed on the spindle 14 of the laser irradiation apparatus 30 of the optical disc master in FIG. In the pattern formation layer 3, a reverse tapered hole pattern 6 is formed on the spiral.
続いて、残留した微細パターン７ｂをマスクとして、反応性ドライエッチング（ＲＩＥ）を行うことにより、図４（ｅ）に示す形状に加工し、光吸収層２上に残留した第２パターン形成層７である微細パターン７ｂを現像溶液により除去し、図４（ｆ）に示すように、スパイラル状に形成された微細パターン１２を備えた光吸収層２が得られる。 Subsequently, by performing reactive dry etching (RIE) using the remaining fine pattern 7b as a mask, the second pattern forming layer 7 remaining on the light absorption layer 2 is processed into the shape shown in FIG. The fine pattern 7b is removed with a developing solution, and as shown in FIG. 4 (f), the light absorption layer 2 having the fine pattern 12 formed in a spiral shape is obtained.
上述したように、光吸収層２の第１パターン形成層３側の面は、平滑性が保たれているため、残留した第２パターン形成層７である微細パターン７ｂを除去した後に現れる光吸収層２の面は、平滑性が保たれている。 As described above, since the surface of the light absorption layer 2 on the first pattern formation layer 3 side is kept smooth, the light absorption that appears after the remaining fine pattern 7b, which is the second pattern formation layer 7 is removed. The surface of the layer 2 is kept smooth.
Ｔａ基板は強度が強く、熱伝導率も優れているため、製造された上記基板を光ディスク用スタンパとして利用することが可能である。 Since the Ta substrate has high strength and excellent thermal conductivity, the manufactured substrate can be used as an optical disc stamper.
従来、光ディスク用スタンパを製造する方法としては、フォトリソグラフィー法や電子線リソグラフィー法等が利用されており、以下の工程を通して、パターンを転写したスタンパが製造される。 Conventionally, as a method of manufacturing a stamper for an optical disc, a photolithography method, an electron beam lithography method, or the like is used, and a stamper to which a pattern is transferred is manufactured through the following steps.
第１の工程として、原盤に対し、導電性のＮｉ薄膜をスパッタ法等により成膜する。次に第２の工程として、Ｎｉ電解液の中に浸し、電界をかける。この工程において、Ｎｉ薄膜上に厚いＮｉ層が形成される。さらに、第３の工程として、上記のＮｉ層を原盤から剥がし取る。これにより原盤と接していた面にパターンが転写される。 As a first step, a conductive Ni thin film is formed on the master by sputtering or the like. Next, as a second step, an electric field is applied by immersion in Ni electrolyte. In this step, a thick Ni layer is formed on the Ni thin film. Furthermore, as a third step, the Ni layer is peeled off from the master. As a result, the pattern is transferred to the surface in contact with the master.
上記工程にて形成されたＮｉ層をスタンパと呼び、光ディスク基板等の射出成形用の鋳型として利用されている。 The Ni layer formed in the above process is called a stamper, and is used as a mold for injection molding of an optical disk substrate or the like.
上記工程の中で、第２の工程は、電鋳工程と一般的に呼ばれており、本発明により、この電鋳工程を行うことなく、スタンパを製造することが可能となる。 Among the above processes, the second process is generally called an electroforming process, and the present invention makes it possible to manufacture a stamper without performing this electroforming process.
つまり、従来工程で必要な導電層の形成や電鋳を行う必要が無くなることにより、コストを抑え、微細パターンを有した光ディスク用スタンパを製造することが可能となる。 That is, since it is not necessary to form a conductive layer and electroforming required in the conventional process, it is possible to reduce the cost and manufacture an optical disc stamper having a fine pattern.
また、従来の方式によれば、電鋳工程にて、スタンパのそり等が問題となることがあるが、本発明においては、この問題が生じないため、スタンパ製造における歩留まりを向上させることが可能となる。 Further, according to the conventional method, warpage of the stamper may become a problem in the electroforming process. However, since this problem does not occur in the present invention, the yield in stamper manufacturing can be improved. It becomes.
このように、光ビーム３８の短波長化または、集光レンズ３９の高ＮＡ化等の設備投資を行うことなく、光ビーム３８の集光限界以下の微細パターンを有した光ディスク用基板及び光ディスク媒体を製造することが可能となり、製造コストを低減させることができる。 As described above, an optical disk substrate and an optical disk medium having a fine pattern below the condensing limit of the light beam 38 without making capital investment such as shortening the wavelength of the light beam 38 or increasing the NA of the condensing lens 39. Can be manufactured, and the manufacturing cost can be reduced.
次に第３の実施の形態にかかる具体例を示す。 Next, a specific example according to the third embodiment is shown.
まず、光吸収層２としてのタンタル（Ｔａ）基板（融点：約３０００℃）上に、粘度が０．５ｃＰ程度となるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）によって希釈したポリヒドロキシスチレン（ＰＨＳ）樹脂（熱分解温度：約３００℃）を３５００ｒｐｍでスピンコートした。この後、９５℃で３０分のベークを行い、希釈溶剤を気化させ、膜厚約６５ｎｍの第１パターン形成層２とする。これにより、図４（ａ）に示すように積層体１１が形成される。 First, polyhydroxystyrene (PHS) diluted with propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) on a tantalum (Ta) substrate (melting point: about 3000 ° C.) as the light absorption layer 2 so as to have a viscosity of about 0.5 cP. Resin (thermal decomposition temperature: about 300 ° C.) was spin-coated at 3500 rpm. Thereafter, baking is performed at 95 ° C. for 30 minutes to evaporate the diluting solvent, thereby forming the first pattern forming layer 2 having a film thickness of about 65 nm. Thereby, the laminated body 11 is formed as shown to Fig.4 (a).
続いて、第２の実施の形態と同様に、図４（ａ）に示すように、光吸収層２に対し、第１パターン形成層３側からＤｅｅｐＵＶレーザによる光ビーム４の照射を行う。 Subsequently, as in the second embodiment, as shown in FIG. 4A, the light absorption layer 2 is irradiated with the light beam 4 from the first pattern forming layer 3 side from the Deep UV laser.
この後、図４（ｂ）に示すように、第１パターン形成層３を貫通した、逆テーパ形状のホールパターン６を形成する。 Thereafter, as shown in FIG. 4B, a reverse taper-shaped hole pattern 6 penetrating the first pattern formation layer 3 is formed.
また、光吸収層２の融点は、第１パターン形成層３の熱分解温度よりも高いため、光吸収層２が変形することは無く、光吸収層２の第１パターン形成層３側の面は、平滑性が保たれている。 In addition, since the melting point of the light absorption layer 2 is higher than the thermal decomposition temperature of the first pattern formation layer 3, the light absorption layer 2 is not deformed, and the surface of the light absorption layer 2 on the first pattern formation layer 3 side. The smoothness is maintained.
この後、図４（ｃ）に示すように、第２パターン形成層７として膜厚２０ｎｍのＮｉを、マグネトロンスパッタ法により成膜する。 Thereafter, as shown in FIG. 4C, a 20 nm thick Ni film is formed as the second pattern formation layer 7 by magnetron sputtering.
続いて、アルカリ溶液により、第１パターン形成層３を溶解させるとともに第１パターン形成層３上に堆積した第２パターン形成層７である第２パターン形成層７ａを除去することで、光吸収層２上に直接堆積した第２パターン形成層７である微細パターン７ｂのみが残留し、光吸収層２上に微細パターン７ｂが形成される。 Subsequently, the first pattern formation layer 3 is dissolved with an alkaline solution, and the second pattern formation layer 7a, which is the second pattern formation layer 7 deposited on the first pattern formation layer 3, is removed, thereby obtaining a light absorption layer. Only the fine pattern 7b, which is the second pattern formation layer 7 deposited directly on the second layer, remains, and the fine pattern 7b is formed on the light absorption layer 2.
続いて、反応性ドライエッチング（ＲＩＥ）を、ＣＦ４ガス雰囲気中、入力電力４００Ｗ、１８分３５秒行った。用いたドライエッチング装置においては、Ｎｉ及びＴａ基板のエッチングレートがそれぞれ、０．５ｎｍ／分及び３．５ｎｍ／分である。つまり、Ｎｉ及びＴａがエッチングされた深さがそれぞれ、９．３ｎｍ及び６５ｎｍである。 Subsequently, reactive dry etching (RIE) was performed in a CF 4 gas atmosphere at an input power of 400 W for 18 minutes and 35 seconds. In the dry etching apparatus used, the etching rates of the Ni and Ta substrates are 0.5 nm / min and 3.5 nm / min, respectively. That is, the etched depths of Ni and Ta are 9.3 nm and 65 nm, respectively.
このようにして図４（ｅ）に示す形状に加工し、光吸収層２上に残留した第２パターン形成層７である微細パターン７ｂを希硝酸にて除去し、図４（ｆ）に示すように、スパイラル状に形成された深さ６５ｎｍの微細パターン１２を備えた光吸収層が得られる。 In this way, the fine pattern 7b, which is the second pattern forming layer 7 remaining on the light absorption layer 2, is processed with the dilute nitric acid after being processed into the shape shown in FIG. 4 (e), and shown in FIG. 4 (f). Thus, the light absorption layer provided with the fine pattern 12 having a depth of 65 nm formed in a spiral shape is obtained.
上述したように、光吸収層２の第１パターン形成層３側の面は、平滑性が保たれているため、微細パターン７ｂを希硝酸にて除去した後に現れる微細パターン１２の微細パターン７ｂと接していた面は、平滑性が保たれている。 As described above, since the surface of the light absorption layer 2 on the first pattern formation layer 3 side is kept smooth, the fine pattern 7b of the fine pattern 12 that appears after removing the fine pattern 7b with dilute nitric acid The contacted surface is kept smooth.
本実施の形態で得られたスタンパは、例えば、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）Ｄｉｓｃ（ＢＤ）規格のＲＯＭディスクに適した深さ６５ｎｍの微細パターンを備えており、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）Ｄｉｓｃ（ＢＤ）規格に準じたＲＯＭディスク用のスタンパとして利用することができる。 The stamper obtained in the present embodiment has a fine pattern with a depth of 65 nm suitable for a ROM disc of Blu-ray (registered trademark) Disc (BD) standard, for example, and Blu-ray (registered trademark) Disc. It can be used as a stamper for a ROM disk conforming to the (BD) standard.
このスタンパを鋳型として、射出成形によって光ディスク用基板を製造することができるほか、２層の光ディスクで利用され、２Ｐ法と一般的に呼ばれる、鋳型に樹脂を押し付けて、パターンを転写するパターン形成方法にも利用することが可能である。 This stamper can be used as a mold to produce an optical disk substrate by injection molding. In addition, it is used in a two-layer optical disk and is generally called the 2P method. It can also be used.
また、ＰＭＭＡ樹脂等を用いたインプリント方法によっても、微細パターンを転写することが可能である。 Further, a fine pattern can be transferred also by an imprint method using PMMA resin or the like.
この後、上記で得られた光ディスク用基板をもとに、例えば、従来の光ディスク媒体の製造工程により、光ディスク媒体を製造することが可能である。 Thereafter, based on the optical disk substrate obtained above, the optical disk medium can be manufactured, for example, by a conventional optical disk medium manufacturing process.
以上のように、本発明により、従来から金属配線等の微細パターンを形成する方法として利用されているリフトオフ法を、光ディスク用の原盤に微細パターンを形成する方法としての新規リフトオフ法を提供することが可能である。さらに、この新規リフトオフ法により、電鋳工程を必要としない光ディスク用スタンパの製造方法を提供することが可能である。 As described above, the present invention provides a new lift-off method as a method for forming a fine pattern on a master disc for optical discs, which has been conventionally used as a method for forming a fine pattern such as metal wiring. Is possible. Furthermore, this new lift-off method can provide a method for manufacturing an optical disc stamper that does not require an electroforming process.
本発明によれば、光吸収層上に該光吸収層よりも融点の低い第１パターン形成層を形成することにより、光ビームを照射したとき、光吸収層と第１パターン形成層との界面で熱分解が生じる。これによりリフトオフ法に適した逆テーパー形状のホールパターンを形成することができる。このため、光ディスク用スタンパ及び光ディスク用基板並びに光ディスク媒体の製造分野に利用することができるだけでなく、さらには、各種光学デバイスに関る分野に広く応用が可能である。 According to the present invention, by forming the first pattern formation layer having a melting point lower than that of the light absorption layer on the light absorption layer, the interface between the light absorption layer and the first pattern formation layer when irradiated with the light beam. Thermal decomposition occurs. Thereby, a reverse taper-shaped hole pattern suitable for the lift-off method can be formed. Therefore, it can be used not only in the field of manufacturing optical disk stampers, optical disk substrates, and optical disk media, but also in a wide range of fields related to various optical devices.
１ 基板
２ 光吸収層
３ 第１パターン形成層
６ ホールパターン
７ａ 第２パターン形成層
７ｂ 微細パターン（第２パターン形成層）
１０ 積層体
１１ 積層体
１２ 微細パターン
３０ レーザ照射装置
３２ レーザ光源
３３ａ、３３ｂ 反射ミラー
３３ｃ 立ち下げミラー
３４ 光変調器
３５ ビームエキスパンダ
３６ ヘッド
３７ スピンドル
３８ 光ビーム
３９ 集光レンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Light absorption layer 3 1st pattern formation layer 6 Hole pattern 7a 2nd pattern formation layer 7b Fine pattern (2nd pattern formation layer)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Laminated body 11 Laminated body 12 Fine pattern 30 Laser irradiation apparatus 32 Laser light source 33a, 33b Reflection mirror 33c Falling mirror 34 Optical modulator 35 Beam expander 36 Head 37 Spindle 38 Light beam 39 Condensing lens
Claims (5)
上記光ビーム照射後の上記積層体上に、第２パターン形成層を堆積させる工程と、
上記第１パターン形成層を溶解させることにより、上記第１パターン形成層上に堆積した上記第２パターン形成層を除去し、上記光吸収層上に堆積した上記第２パターン形成層を残留させる工程とを含むことを特徴とする微細パターンの形成方法。 On the light absorbing layer, the light absorbing layer is made of a material having a thermal decomposition temperature lower than the melting point of the light absorbing layer, and the first pattern forming layer transparent to the light beam is formed. Irradiating the light beam from the first pattern forming layer side to form a pattern in which the light absorbing layer is exposed by vaporizing the first pattern forming layer by thermal decomposition or oxidative decomposition;
Depositing a second pattern forming layer on the laminate after the light beam irradiation;
Dissolving the first pattern formation layer to remove the second pattern formation layer deposited on the first pattern formation layer and leaving the second pattern formation layer deposited on the light absorption layer And a fine pattern forming method.
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