JPS60135938A - パタ−ン形成法 - Google Patents

パタ−ン形成法

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JPS60135938A
JPS60135938A JP24673283A JP24673283A JPS60135938A JP S60135938 A JPS60135938 A JP S60135938A JP 24673283 A JP24673283 A JP 24673283A JP 24673283 A JP24673283 A JP 24673283A JP S60135938 A JPS60135938 A JP S60135938A
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JP
Japan
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thin film
substrate
amorphous thin
crystallized
amorphous
Prior art date
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Pending
Application number
JP24673283A
Other languages
English (en)
Inventor
Nagaaki Etsuno
越野 長明
Akira Shioda
明 潮田
Yasuyuki Goto
康之 後藤
Minoru Nakajima
実 中島
Kenichi Ito
健一 伊藤
Seiya Ogawa
小川 清也
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPS60135938A publication Critical patent/JPS60135938A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/0042Photosensitive materials with inorganic or organometallic light-sensitive compounds not otherwise provided for, e.g. inorganic resists
    • G03F7/0043Chalcogenides; Silicon, germanium, arsenic or derivatives thereof; Metals, oxides or alloys thereof

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  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Non-Silver Salt Photosensitive Materials And Non-Silver Salt Photography (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は元ビームの照射によシ微細なパターンを形成す
る技術に関し、例えば、元ディスクの整形用のスタンバ
またはビデオディスク用の原盤の製作に適用できる微細
パターン形成技術に関する。
従来技術 従来、微細パターンを形成する技術として、第1図Aに
示すように、基板1上にフォトレジストの薄膜2を形成
し、レーザ光源3の元を変調器4で変調し、レンズ5で
細く絞ったレーザビームを照射してフォトレジストを感
プ0し、現像液につけて図Bのように凹凸パターンを得
ることがなされている。この方法は、微細パターンを得
るにはフォトレジスト2をきわめて薄くしなければなら
ないが、そのときピンホールや欠陥が生じ易い。また、
レジストの分光感度が一般に短波長にあるため、良好な
高出力レーザ光源がなくパターン形成スピードを速くで
きないという欠点がある。
発明の目的 本発明はフォトレジストを使うことなく微細なパターン
を形成する方法を提供することを目的とする。
発明の構成及び作用 本発明は元ビームの照射によシ無機材料薄膜に結晶相の
変化を生じさせ、元照射部と未照射部のエツチング速度
差を利用してエツチングによυ凹凸パターンを形成する
ものである。また無機材料薄膜上に耐熱性で透明な保獲
膜を形成し、その浴融破簸を防止する。以下実施例によ
シ、本発明の詳細な説明する。
第1の実施例 純度99.999%のTeおよびQeおよびSnを石英
アンプル中に入れ、真空ポンプで10”−5T!Orr
以下に引きつつアンプルを封じる。これを1000℃の
電気炉中に入れ5時間程度アンプルを振動させて材料を
良く攪拌踵急冷してのちアンプルを割シ混合合金化され
た材料を取シだす。以下これを用いる。
次に第2図において、研磨し良く洗浄またガラス基板1
(外径3’56 mm 、厚さ6 mm )を真空装置
6内に置き、基板1を回転しつつタングステンボート7
に上記で得ら、れた材料8を入れ、これを真空蒸着し、
’l’e Qe Snの薄膜9を形成する。真空度は1
 X 10−5〜2 X 10−’ Torr *蒸着
速度は10 XAl1 n〜300λ/minであった
。得られた膜厚は500〜2000″Aの間にあシ、薄
膜9はX線回折法によシ調査の結果はソ非晶質状態にあ
ることが確認された。
次に第3図において、基板(円板)、1を高速(180
0rpm)で回転する回転台にのせ、この薄膜表面に集
束したArイオンレーザからの元ビームf:変調して照
射した。3がArイオンレーザ元光源4が変調器である
。照射レーザ元の波長は488nmでおシ、集束用のレ
ンズ5はNAO,95のものを使った。
照射されたビームは連続および100 I(Hz〜10
 MHzまでの周波数で変調されたパルス光を使った。
元の照射された薄膜9の部分は微細な結晶核が成長し、
元の透過率が減少し、反射率が増加し、所謂結晶相への
相転移を起こした。第4図Aがガラス基板1にTeGe
Snの薄膜9を形成した状態全示し、図Bが上記光を照
射した後を示し、10が結晶相への相転移を生じた部分
である(以下結合化転移部分10と称する)。このとき
の元パワーは円板1の表面上で10〜30mwであった
。また光照射時間は100 ns以上1 ms以下とし
た。次にこれをスピンドルからはずし、第5図Aの平行
平板型のプラズマエツチング装置11に入れ、エツチン
グガスとしてCF4を1気圧で10cc/min導入し
、リアクタ内圧10〜100 mTorr 、 RF 
(13,56MHz)50〜200mwにしてプラズマ
を発生させ上記薄膜9をエツチングした。光照射したこ
とによ#)結晶化した部分は未照射部分に比べてエツチ
ング速度が1/3〜1/1Oと非常におそ<、シたがっ
て、光照射したパターンに従ってガラス基板1上に凸部
が生じ凹凸の所謂ネガ型のパターンが生じた(第4図C
)。この方法により作られたパターン幅は非常に微細で
あシ、少なくとも0.5μmの幅の凸部が安定に作られ
ることがわかった。なお、エツチングは必ずしもプラズ
マエッチに限らず第5図Bのように適当なエツチング液
によって行なっても良い。図Bはエツチング液を自動供
給できるエツチング装置であυ、エツチング液としては
濃硫酸を用い、この液体を5//minの流量で回転し
ているガラス基板上の露元済薄膜9に流すことによって
エツチングした。
第2の実施例 これは、第1の実施例では強い元ビームを薄膜9に照射
すると薄膜9が溶融破壊され易く、安定に相変化を起こ
すことが難しい事態が生ずることがあるが、その問題を
解決するものである。以下第1の実施例との相違点につ
いてだけ説明し、他は第1の実施例と同じである。第6
図Aにおいて、ガラスの基板1の上に薄膜9を形成し、
その上に真空を破壊せずにSi0の保護膜12を100
 X形成した。図Bは露光によシ前記結晶化転位部分1
0が生じた状態を示し、次いで、まずSi0の保護膜1
2を均一にエツチングしく図C)、次に前記と同様にエ
ツチング速度差で光照射したパターンに従って凸部がエ
ツチングで形成される(図D)。この実施例において、
保護膜材料はSi0に限らずエツチングが可能で、しか
も光照射による第1の薄膜9の相変化を妨げない程度に
実質的に透明なものであれば良く、5tO2,Al2O
5,SiN等の他、レジスト等の■機材料も使用可能で
ある。−例を示すと、第2図のタングステンボート7に
スチレンを入れ、膜厚300大の保護膜を形成した。光
照射後まずO2のプラズマでスチレンの保護膜を除去し
、次にガフ’1CF4に置換して薄膜9(Ge−Te−
8n)に凹凸パターンをつけた。
次に、本発明の理解をよシ明確にするため、各部に分け
て以下解説する。
(1)基板と光照射について 基板はガラス基板に限らず薄膜9が形成できる基板なら
種々使えるが、熱伝導率が低い方が感度向上のため良い
。本発明はホトレジストの場合と違い、薄膜は元エネル
ギを熱エネルギとして受けて概念的には熔けて冷える状
態で結晶化する。したがって弱い元を長時間あてても熱
が逃げるばかシでだめでおる。レーザパワーNo〜3Q
 mwで、前述のように100ns〜1msの短時間に
強い−xiあてることが必要である。トータルエネルギ
としては同じでも短いパルスで照射した方が熱の逃げが
少なくエネルギ感度としては良くなる。この観点から、
基板の熱伝導率が低い方が良いわけで、アクリル、ポリ
スチレン、ポリカーボネート等の有機物が用いられる。
(2)無機材料薄膜の組成について ’pe−Qe−8nは書込みが鮮明にできる利点がある
第7図はスライドガラスに非晶質の’l’e−Qe−8
n膜をつけて恒温槽に入れてアニール(5分間)して放
冷した場合のアニーリング温度と加熱前の透過率に対す
る透過率比を示しく計測用の元の波長λ= 633 n
m ) 、 ’pe−Qe−8nの組成比はTeを1と
したとき原子組成比でGeは0.51 Snは0.25
である。
図のようにきわめてシャープに相転移が生ずることがわ
かる。125℃以上では透過率がきわめて小さくなシ、
結晶化したことが明らかである。Te−Ge−8nの適
用可能な範囲は’l’e f 1とすると原子組成比で
Snが0.01〜0.5 、 Geは0.1〜0.8 
であシ、その範囲で鮮明な元書込みができる。その他T
e −Ge 、 Te Se 、 As S 、 As
 S6.5b−8、Sb −3e 、 Teおよびそれ
らにGe、 V、 sb、 pb。
Sn、Bi、 Siを加えたもの、および、さVに合金
の構成成分のうちの少なくとも1つが酸素を含むもので
あっても良い。
なお、上記において、Te−Ge1−8bはエツチング
レート比が10以上と大きい特徴がある。
(3) 膜厚について 無機材料の薄膜9の厚さは500^〜3000 A位い
ておシ、ビームを細く絞るうえでは薄い方が良い。
(4)保護膜10について 元ビームを結晶化する以上強くすると薄膜9が溶けて穴
がおいてしまう。そのマージンが小さい場合があるので
その時必要である。保護膜があると多少溶けても変形し
たシ穴があくことが防止される。Si0の場合30X〜
roooX位が使用できる。
上限は主にエツチングの容易性で決まる。
(5)その他 薄膜成長の方法は、第2図のボートやルツボを抵抗加熱
し材料を真空蒸着する方法に限らず、電子ビーム加熱を
用いても良いし、スパッタリングの方法を使うこともで
きる。また露光工程において、基板1を回転する他にX
Yに動ずようにしても艮い。
次に、第8図によシ本発明を元ディスクの整形用のスタ
ンバ及びビデオディスク用の原盤に適用することを説明
する。本発明方法によシ形成された微細な凹凸パターン
が形成されf?:、第4図C又は第6図りの基板1を第
8図Aに示す。
次に基板1の表面にNl蒸着層13を形成し、図Bのご
とくなし、 Ni蒸着層13を一方の電極として厚いN
iメッキ層14を形成して図Cの構造となす。
例えばNiメッキ層14は0.3rnm程度に厚く形成
する。次にガラス基板1とNiの各層を剥離して、図り
のN1メッキ層14とニッケル蒸着層13が一体とガつ
たスタンバ15ヲ得る。次に図Eにおいてプレス装置に
スタンバ15を支持し、熱可塑性樹脂16を入れて加圧
・加熱して図Fの凹凸パターンis 、 19が形成さ
れた円板17を得る。この凹凸パターン18゜19が情
報に従って形成され、表面にA7等の金属20を蒸着す
ればビデオディスクが得られる(図G)。
また、書込みができるタイプ、所謂光ディスクの場合は
凹凸パターン18’、19’で形成される溝kW込み用
の元ビームが追跡するだめの案内溝、所謂プリグループ
とし、図Hのごと(Te等を樹脂の円板に蒸着し、情報
記録層21を形成して元ディスクを得る。
なお、本発明は上記例に限らず広く凹凸パターン形成に
適用できるものであ゛る。また、本発明の説明のために
結晶化または非晶質化なる言葉を使用しているが必ずし
も厳密に結晶又は非晶質をいうのではなく、光照射によ
多結晶の相変化が生じエツチングレートが変われば良い
わけで、その意味で、結晶化とはエツチングレートが遅
くなる方向の相変化、非晶質化とはエツチングレートが
速くなる方向の相変化を意味するものである。
発明の効果 本発明によれば以下のような効果が得られる。
(1) 明るい場所で処理ができる。
前述のように本発明の露光用薄膜(’pe−Qe−8n
等)は弱い元ではいかに長時間あてても結晶の相転移は
生じないので、ホトレジストの場合のように暗所での処
理を要しない。
(2)波長にこだわらず光源を選べる。
ホトレジストの場合だと水銀ランプ等短波長側のう℃を
使って感光処理をしなければならないが、本発明では波
長は比較的自由に選定できる。それは、本発明では光が
熱に変換されて結晶の相転移が生ずるからである。本発
明におけるノくターン精度は元の波長よシもむしろ結晶
の粒度や第7図の相転移の鋭さがきいてくる。但し、こ
れらの条件が同じなら赤よシ青の方の元が精度が良い。
本発明で容易に1μm以下のパターンが形成でき、0.
4μmの高精度パターンも形成可能である。
(3)露光パワーの適正条件を広くできる。
本発明においては、書込み表面における元の径と等しい
径□の結晶化が起こるわけではない。元のパワーを上げ
ていくと同じ絞り万でも結晶化の幅が変わる。用途によ
ってはかなシ広い幅の結晶化を図シたい場合等、光のパ
ワーをかなシ強くする必要性がでてくる。そのようなと
き薄膜が溶けて穴がおいてしまうような事態がでてくる
が、保護膜を表面に形成することで解決でき、露光パワ
ーの適正条件(マージン)が広くなる。特に、前述の材
料のうち酸素を含む無機材料物質では露玉パワーの適正
マージンが狭く穴があき易いことがあるが、これに適用
すると石柱である。
(4) 微細なパターンが安定にできる。
上記(1)〜(3)及び露光薄膜が真空蒸着装置(各種
広義の真空蒸着装置を含む)で成膜できることとあいま
って安定に微細パターンが形成できる。
【図面の簡単な説明】
第1図A、Bは従来の7オトレジストを用いたノ(ター
ン形成法の工程図、第2図は本発明で用いる真空蒸着の
一例を示す図、第3図は本発明の露光工程の概要図、第
4図A−Cは本発明の第1の実施例の工程図、第5図A
は本発明に用いるプラズマエツチング装置、Bはエツチ
ング液によるエツチング装置の各々例を示す図、第6図
A−Dは本発明の第2の実施例の工程図、第7図はTe
−Ge−8nの特性図、第8図A−Hは本発げを一元デ
ィスクまたはビデオディスクの製作に利用した工程図。 主な符号 1・・・基板、2・・・フォトレジストの薄膜、3・・
・し−ザ光源、4・・・変調器、9・・・無機材料の薄
膜、10・・・結晶化転位部分、12・・・保護膜、1
3・・・Ni蒸着膜(層)、14・・・Niメッキ層、
15・・・スタンバ、16・・・熱可塑性樹脂、17・
・・円板、20・・・金属、21・・・情報記録層。 特許出願人 冨士通株式会社 代理人弁理士 玉 蟲 久五部(外1名)第1図 第2図 第3図 第5図 第4図 第8図 第8図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板上に無機材料の非晶質化薄膜を形成し、該非
    晶質化薄膜に元ビームを照射して光照射部を結晶化し、
    前記非晶質化薄膜を部分的に結晶化薄膜に変え、該結晶
    化薄膜のエツチング速度が前記非晶質化薄膜のエツチン
    グ速度よシ遅くなることを利用して、該結晶化薄膜が残
    るようにエラチン粒度が微細な結晶化が該非晶質化薄膜
    と前記基板との界面に到るまで起生ずるように該非晶質
    化薄膜の膜厚を薄くなし、かつ前記元ビームを小さなス
    ポットに絞シ短時間に大きな強度で照射することを特徴
    とするパターン形成法。
  2. (2) 前記基板がガラス又は熱伝導性の低い樹脂であ
    シ、前記無機材料の薄膜の膜厚を500〜3000人と
    なし、前記元ビームは強度10〜30mWで100ナノ
    秒〜1ミリ秒の短時間照射することを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載のパターン形式法。
  3. (3)前記無機材料がTe Qe 3nの合金であって
    、Teを1としたとき原子組成比でQeは0.1〜0.
    8゜Snは0.01〜0.5であることを特徴とする特
    許請求の範囲第1または2項記載のパターン形成法。
  4. (4)基板上に無機材料の非晶質化薄膜と耐熱性透明保
    護薄膜を順に形成し、元ビームを照射してブ0照射部の
    前記非晶質化薄膜を結晶化し、前記非晶質化薄膜を部分
    的に結晶化薄膜に変え、まず前記耐熱性透明保護膜をエ
    ツチングで除去し、次いで前記結晶化薄膜のエツチング
    速度が前記非晶質化薄膜のエツチング速度よシ遅くなる
    ことを利用して、前記結晶化薄膜が残るようにエツチン
    グして凹凸パターンを形成する方法。
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