JPS60135939A - パタ−ン形成法 - Google Patents
パタ−ン形成法Info
- Publication number
- JPS60135939A JPS60135939A JP24673383A JP24673383A JPS60135939A JP S60135939 A JPS60135939 A JP S60135939A JP 24673383 A JP24673383 A JP 24673383A JP 24673383 A JP24673383 A JP 24673383A JP S60135939 A JPS60135939 A JP S60135939A
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- JP
- Japan
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- thin film
- substrate
- light
- pattern
- irradiated
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- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/0042—Photosensitive materials with inorganic or organometallic light-sensitive compounds not otherwise provided for, e.g. inorganic resists
- G03F7/0043—Chalcogenides; Silicon, germanium, arsenic or derivatives thereof; Metals, oxides or alloys thereof
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- 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。
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
本発明は光ビームを照射し、微細な凹凸パターンを形成
する方法に関する。
する方法に関する。
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’a−
形成し、レーザ光源6の光を変調器4で変副し、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
な感光せしめ、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。この方法では微細パター
ンを得るにはフォトレジスト2をきわめて薄く形成しな
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。
示すように、基板1上にフォトレジストの薄膜2’a−
形成し、レーザ光源6の光を変調器4で変副し、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
な感光せしめ、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。この方法では微細パター
ンを得るにはフォトレジスト2をきわめて薄く形成しな
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[使うことなく微細なパター
ンを高速で形成する方法を提供することを目的とする。
ンを高速で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
本発明は基板上に無機材料の薄膜を形成し、この薄膜な
全体に加熱し、結晶化せしめ、しかる後光ビームを照射
して光照射部に結晶の相変化を生じさせ、次にこれをエ
ツチングして光照射部と未照射部のエツチングスピード
の差により凹凸パターンを形成するものであり、以下詳
細に本発明を実施例とともに説明する。
全体に加熱し、結晶化せしめ、しかる後光ビームを照射
して光照射部に結晶の相変化を生じさせ、次にこれをエ
ツチングして光照射部と未照射部のエツチングスピード
の差により凹凸パターンを形成するものであり、以下詳
細に本発明を実施例とともに説明する。
Te 、 GeおよびSnを石英アンプル中に入れ、真
空ポンプで10 Torr以下に引きつつ酸水素バーナ
ーでアンプルを封じ切る。これ?:1ooo℃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
攪拌し急冷してのちアンプルを割り混合された合金材料
を取り出す。以下この材料を蒸着材料として用いる。
空ポンプで10 Torr以下に引きつつ酸水素バーナ
ーでアンプルを封じ切る。これ?:1ooo℃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
攪拌し急冷してのちアンプルを割り混合された合金材料
を取り出す。以下この材料を蒸着材料として用いる。
第2図〜第5図に本発明の一連の工程を示す。
まず研磨しよく洗浄したガラス基板(外径356w1゜
厚さ6Mの円板)1を第2図の真空装置6内に設置し、
モータMで回転しつつタングステンのポート7に入れた
上記で調製した合金材料8 (Te−Ge−8n)を真
空蒸着し、薄膜9を形成する。具空匣は1810 〜2
X1D Torr *蒸着速度は10〜60OX/mi
n ”t’ アIJ、膜g ハ500〜2000 X
ノ間ニアリ、この薄膜はX線回折法により副査の結果は
ゾ非晶質状態にあることが確認された。次にこの基板1
を恒温槽に入れ150℃で60分間保持したところ薄膜
9全体の光反射率が増加し、同時に透過率は減少した。
厚さ6Mの円板)1を第2図の真空装置6内に設置し、
モータMで回転しつつタングステンのポート7に入れた
上記で調製した合金材料8 (Te−Ge−8n)を真
空蒸着し、薄膜9を形成する。具空匣は1810 〜2
X1D Torr *蒸着速度は10〜60OX/mi
n ”t’ アIJ、膜g ハ500〜2000 X
ノ間ニアリ、この薄膜はX線回折法により副査の結果は
ゾ非晶質状態にあることが確認された。次にこの基板1
を恒温槽に入れ150℃で60分間保持したところ薄膜
9全体の光反射率が増加し、同時に透過率は減少した。
これは薄膜9が微結晶状態に相転移したためである。第
4図の工程図のAが薄膜9の形成を示し、図Bで薄膜9
が微結晶状態の相転移を起した薄膜9′として示されて
いる。薄膜9′は数十久単位の微結晶粒の集会体から成
る。次にこの基板1を第6図に示すように高速(180
0rpm)で回転する回転台にのせ、この薄膜9′表面
に集束したArイオンレーザ光源からの光ビームを変調
して照射した。波長は488 nmであり集束用のレン
ズの開口数(NumericatAperture )
は0.95のものをつかった。
4図の工程図のAが薄膜9の形成を示し、図Bで薄膜9
が微結晶状態の相転移を起した薄膜9′として示されて
いる。薄膜9′は数十久単位の微結晶粒の集会体から成
る。次にこの基板1を第6図に示すように高速(180
0rpm)で回転する回転台にのせ、この薄膜9′表面
に集束したArイオンレーザ光源からの光ビームを変調
して照射した。波長は488 nmであり集束用のレン
ズの開口数(NumericatAperture )
は0.95のものをつかった。
照射された光ビームは連続光およびパルスを使った。
・ 図においてろがArイオンレーザ光源、4が変調器であ
る。薄膜9′の光の照射された部分は再び反射率低下、
透過率増加を生じた。これは光を照射した部分が一旦溶
融し、冷却(急冷)固化するときに非晶質化されたもの
と考えられる。このときの!/−ザ光パワーは、基板1
0表面上で20〜100mW 、照射時間は100 n
s (ナノ秒)以下であった。
・ 図においてろがArイオンレーザ光源、4が変調器であ
る。薄膜9′の光の照射された部分は再び反射率低下、
透過率増加を生じた。これは光を照射した部分が一旦溶
融し、冷却(急冷)固化するときに非晶質化されたもの
と考えられる。このときの!/−ザ光パワーは、基板1
0表面上で20〜100mW 、照射時間は100 n
s (ナノ秒)以下であった。
レーザ光の絞りは基板上のスポット径が0,4μm〜数
μmとした。一般的には0.7〜0.8μmのスポット
にする。光照射後の薄膜の状態は第4図Cに示すように
、微結晶状態の部分9′と光照射で非晶質化された部分
10が薄膜に形成されている。次にこれをスピンドルか
らはずし、第5因の平行平板型のプラズマエツチング装
[11に入れ、エツチングガスとしてCF4を導入した
。圧力10〜100 mTorr 。
μmとした。一般的には0.7〜0.8μmのスポット
にする。光照射後の薄膜の状態は第4図Cに示すように
、微結晶状態の部分9′と光照射で非晶質化された部分
10が薄膜に形成されている。次にこれをスピンドルか
らはずし、第5因の平行平板型のプラズマエツチング装
[11に入れ、エツチングガスとしてCF4を導入した
。圧力10〜100 mTorr 。
RF(13,56Mn2)パワー50〜200mWにて
プラズマを発生させ上記薄膜をエツチングした。光照射
したことにより非晶質化した部分は未照射部分に比較し
エツチング速度が6〜10倍大きく、シたがって光照射
したパターンに従って凹部が生じ、凹凸の所謂ポジパタ
ーンが生じた。この様子は第4図りに示されている。こ
の方法により作られるパターンの幅は光の照射面積によ
り決定され、上記のNAo、95のレンズ1Cより工集
光した場合には(15μmの幅が容易に得られた。
プラズマを発生させ上記薄膜をエツチングした。光照射
したことにより非晶質化した部分は未照射部分に比較し
エツチング速度が6〜10倍大きく、シたがって光照射
したパターンに従って凹部が生じ、凹凸の所謂ポジパタ
ーンが生じた。この様子は第4図りに示されている。こ
の方法により作られるパターンの幅は光の照射面積によ
り決定され、上記のNAo、95のレンズ1Cより工集
光した場合には(15μmの幅が容易に得られた。
以上、本発明の一実施例を示したが、本発明の要部とな
る無機材料薄1換9の結晶相転移について解葭する。$
6図にTeGeSn薄膜をスライドガラスにつけて恒温
槽に入れてアニール(5分間)して放冷した時のアニー
リング温間と加熱前の透過率に対する透過率比を示して
あり、計測用の光の波長はλ= 6”15 nm、 T
eGeSnの組成比は’pg & 1としたとき原子組
成比でGeは0.5 、 Snは0.25.である。
る無機材料薄1換9の結晶相転移について解葭する。$
6図にTeGeSn薄膜をスライドガラスにつけて恒温
槽に入れてアニール(5分間)して放冷した時のアニー
リング温間と加熱前の透過率に対する透過率比を示して
あり、計測用の光の波長はλ= 6”15 nm、 T
eGeSnの組成比は’pg & 1としたとき原子組
成比でGeは0.5 、 Snは0.25.である。
図のように125℃附近できわめてシャープに透過率が
減少し、結晶化が生じたことが示されている。
減少し、結晶化が生じたことが示されている。
’l’eQe3nの本発明に適用される組成範囲はTe
k 1とすると原子組成比でSnがα01〜α5.G
6はα1〜0.8である。TeQeSH以外に多くの無
機材料が本発明に適用でき、To−Ge、Te−、Se
、As−8,As−8e。
k 1とすると原子組成比でSnがα01〜α5.G
6はα1〜0.8である。TeQeSH以外に多くの無
機材料が本発明に適用でき、To−Ge、Te−、Se
、As−8,As−8e。
5b−8,5b−8e、TeおよびそれらにGe 、
V、 Sb 、 Pb。
V、 Sb 、 Pb。
Sn、Bi、S1g加えたもの、および、さらに合金の
構成成分のうちの一少なくとも一つが酸素ケ含むもので
あっても良い。光感度(シャープに光照射により相転移
が生ずること)に関しては上記TeGeSnが優れてお
り、エツチングレート比についてはTeGeSbが10
以上あり優れている。無機材料の薄膜9のJ躯さは50
0X〜5000 X位が適用でき、ビームを細く絞った
場合は薄い方が良い。
構成成分のうちの一少なくとも一つが酸素ケ含むもので
あっても良い。光感度(シャープに光照射により相転移
が生ずること)に関しては上記TeGeSnが優れてお
り、エツチングレート比についてはTeGeSbが10
以上あり優れている。無機材料の薄膜9のJ躯さは50
0X〜5000 X位が適用でき、ビームを細く絞った
場合は薄い方が良い。
次に本発明において第4図Bでは加熱で薄膜の結晶化が
生じ、因Cでは逆にレーザビームの照射で非晶質化が生
ずることを解説する。図Bで加熱により薄膜が結晶化す
るのは概念的に加熱で薄膜の無機材料が溶融し、冷却で
結晶化することとして理解されるだろう。ところで結晶
化するか非晶質化するかは冷却速度によって決まるので
ある。
生じ、因Cでは逆にレーザビームの照射で非晶質化が生
ずることを解説する。図Bで加熱により薄膜が結晶化す
るのは概念的に加熱で薄膜の無機材料が溶融し、冷却で
結晶化することとして理解されるだろう。ところで結晶
化するか非晶質化するかは冷却速度によって決まるので
ある。
薄膜にレーザビームを照射したとき一般には結晶化が生
ずるが、照射時間がきわめて短いときは照射部以外は全
く加熱されておらず、照射後急速に熱が奪われる結果溶
融部はごく急冷され、非晶質化するものと概念的に説明
できる。第4図Cにおいて、レーザビームの照射’a?
100ns以下の短時間20〜100 mWのパワーで
なせば照射部が非晶質化する。要はきわめて短時間に大
きなレーザパワーなかけることであり、光照射部を局所
的に瞬時に溶融化し、その周囲には熱が伝導しない状態
をつくれば溶融部がきわめて急冷されて非晶質化する。
ずるが、照射時間がきわめて短いときは照射部以外は全
く加熱されておらず、照射後急速に熱が奪われる結果溶
融部はごく急冷され、非晶質化するものと概念的に説明
できる。第4図Cにおいて、レーザビームの照射’a?
100ns以下の短時間20〜100 mWのパワーで
なせば照射部が非晶質化する。要はきわめて短時間に大
きなレーザパワーなかけることであり、光照射部を局所
的に瞬時に溶融化し、その周囲には熱が伝導しない状態
をつくれば溶融部がきわめて急冷されて非晶質化する。
次に本発明における膜の成長手段について述べると、第
2図に示したボートやルツボな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っても良い等広義の意味の
真空蒸着法が使用できる。また第6図の露光手段におい
て基板1を回転する他にXYに振っても良い。
2図に示したボートやルツボな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っても良い等広義の意味の
真空蒸着法が使用できる。また第6図の露光手段におい
て基板1を回転する他にXYに振っても良い。
次に第7図により本発明を光ディスクの整形用のスタン
パ及びビデオディスク用の原盤に利用することを説明す
る。本発明方法により形成された微細な凹凸パターンが
形成された第4図りに4目当する状態の基板1を第7図
Aに示す。次に基板10表面にNi蒸着層16を形成し
図Bのごとくなし、Ni蒸着層137a′一方の電極と
して厚いNiメッキ層14ヲJし成して図Cの構造とな
す。例えばNiメッキ層14は0.6頭程度に厚く形成
する。次にガラス基板1とニラミル層13.14 =に
剥離して図りのメッキ層14とニッケル蒸着層16が一
体となったスタンパ15を得る。次に図Eにおいてプレ
ス装置にスタンパ15を支持し、熱可塑性樹脂16ヲ入
れて加圧・加熱して図Fの凹凸パターン18.19が形
成された円板17を得る。この凹凸パターン18,19
7a1′情報に従って形成し、表面にAt等の金属2o
を蒸着すればビデオ−ディスクが得られる。(図G)。
パ及びビデオディスク用の原盤に利用することを説明す
る。本発明方法により形成された微細な凹凸パターンが
形成された第4図りに4目当する状態の基板1を第7図
Aに示す。次に基板10表面にNi蒸着層16を形成し
図Bのごとくなし、Ni蒸着層137a′一方の電極と
して厚いNiメッキ層14ヲJし成して図Cの構造とな
す。例えばNiメッキ層14は0.6頭程度に厚く形成
する。次にガラス基板1とニラミル層13.14 =に
剥離して図りのメッキ層14とニッケル蒸着層16が一
体となったスタンパ15を得る。次に図Eにおいてプレ
ス装置にスタンパ15を支持し、熱可塑性樹脂16ヲ入
れて加圧・加熱して図Fの凹凸パターン18.19が形
成された円板17を得る。この凹凸パターン18,19
7a1′情報に従って形成し、表面にAt等の金属2o
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1B’ 、 19’で形成される溝な書込
み用の光ビームが追跡するための案内溝、所謂プリグル
ープとし、図Hのごと(’l’e等を樹脂の円板に蒸着
し情報記録層21ヲ形成して光ディスクを得る。
凹凸パターン1B’ 、 19’で形成される溝な書込
み用の光ビームが追跡するための案内溝、所謂プリグル
ープとし、図Hのごと(’l’e等を樹脂の円板に蒸着
し情報記録層21ヲ形成して光ディスクを得る。
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、本発明の説明で、結晶化
または非晶質化なる言葉を使用しているが、これは必ず
しも厳密に結晶又は非晶質にな・5ことを指すのではな
く、光照射により結晶の相皮化が生じエツチングレート
が変われは良いわけで、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を、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指すものであ
・6゜ 発明の効果 本発明によれは以下のような効果か得られる。
適用できるものである。また、本発明の説明で、結晶化
または非晶質化なる言葉を使用しているが、これは必ず
しも厳密に結晶又は非晶質にな・5ことを指すのではな
く、光照射により結晶の相皮化が生じエツチングレート
が変われは良いわけで、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を、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指すものであ
・6゜ 発明の効果 本発明によれは以下のような効果か得られる。
(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(TeGeSn等)は
弱い光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。
弱い光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な近べる。
ホトレジストの場合だと水銀ランプ等短波長側の光を使
って感光処理をしなければならないが、本発明では波長
は比較的自由に址定できる。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
におけるパターン精度は光の波長よりもむしろ結晶の粒
度がさいてくる。但し、これらの条件が同じなら赤より
青の方の光が精度が良い。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。
って感光処理をしなければならないが、本発明では波長
は比較的自由に址定できる。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
におけるパターン精度は光の波長よりもむしろ結晶の粒
度がさいてくる。但し、これらの条件が同じなら赤より
青の方の光が精度が良い。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)微細なパターンが安定にできる。
上記(1)〜(2)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。
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。
第1図A、Bは従来のホトレジスト&用いたバターン形
成法を示す工程図、第2図は本発明で用いる真菫蒸着装
置の例を示す図、第6図は本発明における露光工程の一
実施例の概要図、第4図A〜Dは本発明の一実施例の工
程図、第5図は本発明の一実施例で利用したプラズマC
VD装置の概要図、第6図はTeGeSn薄膜のアニー
ル特性を示す図、第7図A−Hは本発明をビデオディ;
βmスメンバ又は光ディスク用プリグループg盤の作成
に利用することを示す工程図。 主な符号 1・・・基板(ガラス基板)、2・・・フォトレジスト
の薄膜、6・・・Arイオンレーザ光源、4・・・変調
器、9・・・薄膜(無機材料薄膜)、9′・・・(相転
移を起こした)薄膜、10・・・非晶貧化された部分、
16・・・Ni蒸着層、14・・・Niメッキ層、15
・・・スタンパ、16・・・熱可塑性樹脂、17・・・
円板、18・・・凹パターン、19・・・凸パターン、
21・・・情報記録層特許出願人 富士通株式会社 代 理 人 弁理士玉蟲 久 丘部(外1名)第1図 M2図 第7図 第7図
成法を示す工程図、第2図は本発明で用いる真菫蒸着装
置の例を示す図、第6図は本発明における露光工程の一
実施例の概要図、第4図A〜Dは本発明の一実施例の工
程図、第5図は本発明の一実施例で利用したプラズマC
VD装置の概要図、第6図はTeGeSn薄膜のアニー
ル特性を示す図、第7図A−Hは本発明をビデオディ;
βmスメンバ又は光ディスク用プリグループg盤の作成
に利用することを示す工程図。 主な符号 1・・・基板(ガラス基板)、2・・・フォトレジスト
の薄膜、6・・・Arイオンレーザ光源、4・・・変調
器、9・・・薄膜(無機材料薄膜)、9′・・・(相転
移を起こした)薄膜、10・・・非晶貧化された部分、
16・・・Ni蒸着層、14・・・Niメッキ層、15
・・・スタンパ、16・・・熱可塑性樹脂、17・・・
円板、18・・・凹パターン、19・・・凸パターン、
21・・・情報記録層特許出願人 富士通株式会社 代 理 人 弁理士玉蟲 久 丘部(外1名)第1図 M2図 第7図 第7図
Claims (1)
- 基板上に無機材料の薄膜を形成しこの薄膜を全体に加熱
して結晶化せしめ、しかるのち光ビームを照射して光照
射部に結晶の相変化な生−じさせ、次にこれをエツチン
グして光照射部と未照射部のエツチングスピードの差に
より凹凸パターンを形成することを特徴とするパターン
形成法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24673383A JPS60135939A (ja) | 1983-12-24 | 1983-12-24 | パタ−ン形成法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24673383A JPS60135939A (ja) | 1983-12-24 | 1983-12-24 | パタ−ン形成法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60135939A true JPS60135939A (ja) | 1985-07-19 |
Family
ID=17152832
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24673383A Pending JPS60135939A (ja) | 1983-12-24 | 1983-12-24 | パタ−ン形成法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60135939A (ja) |
-
1983
- 1983-12-24 JP JP24673383A patent/JPS60135939A/ja active Pending
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