JPWO2013111812A1 - 微細凹凸構造体、ドライエッチング用熱反応型レジスト材料、モールドの製造方法及びモールド - Google Patents
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Abstract
Description
[微細凹凸構造体]
本実施の形態に係る微細凹凸構造体は、エッチング材料からなるエッチング層上に、ドライエッチング用熱反応型レジスト材料からなるレジスト層を設け、レジスト層を露光、現像して、レジスト層に所望の開口部を形成したマスクを形成し、このマスクを介してエッチング層をドライエッチングして得られたものである。マスクは、以下で説明する微細パターンに対応するように設計されたものである。
本実施の形態に係る微細凹凸構造体において、パターンピッチPとは、微細パターンを有する凹凸構造を構成する複数の凸部のうち、隣接する凸部間の距離である。なお、ここでのパターンピッチPとは、必ずしも凹凸構造の隣接する凸部間の距離でなくともよく、隣接する凹部間の距離であってもよい。
本実施の形態に係る微細凹凸構造体において、パターン深さHは、例えば、凹凸構造を構成する複数の凹部のうち任意の一つの最高点(H1)と最低点(H2)との差ΔHで定義することができる。
パターン断面形状の断面とは、例えばラインアンドスペース形状のように、一つの凹部において、当該凹部の開口部とエッチング層の上側(レジスト層側)表面との境界線(即ち、縁)が2本の線であり当該2本の線は互いに交差していないとき、当該2本の線の一方の上の1点と他方の上の1点であって両者の距離が最も近いものを2つの最高点とし、この2つの最高点を含むように、微細凹凸構造体をエッチング層の厚さ方向に沿って切断した断面をいう。この断面において、前記2つ最高点と、凹部の最低点が1つだけのときはその1点と、凹部の最低点が2つ以上のときはそのうち両者の距離が最も遠い2点と、を直線で結んで描かれる形状を、パターン断面形状という。
式(1)0<T0=B1<T1≦10μm
式(2)0≦B1<T0=T1<10μm
T0:ドライエッチング前のレジスト層の開口部の幅
T1:ドライエッチング後にエッチング層に形成された凹部の最高部側の幅
B1:ドライエッチング後にエッチング層に形成された凹部の最深部側の幅
本実施の形態に係る微細凹凸構造体の製造方法について説明する。
ここで、ドライエッチングを用いて微細パターンを形成する場合、大別して2つの方法が考えられる。即ち、(A)マスクとして機能しているレジスト層はエッチングしないで、エッチング層のみをエッチングする方法、(B)マスクとして機能しているレジスト層をエッチングしながら並行してエッチング層をエッチングする方法である。方法(A)を用いて微細パターンを形成した場合パターン断面形状が式(2)で表され、方法(B)を用いて微細パターンを形成した場合パターン断面形状が式(1)で表される。
本実施の形態に係るドライエッチング用熱反応型レジスト材料は、フッ素の原子数と炭素の原子数との比(以下、単に「F/C」とも表記する)が3.0以下、又は2.7以下であるフッ素系ガスを用いるドライエッチング用熱反応型レジスト材料であって、Cr、Fe、Co、Al、Ga、In、Hf及びPb、並びに酸化物及び窒化物からなる群から選択された少なくとも1種を主たる構成元素とするドライエッチング用熱反応型レジスト材料である。
基材81としては、平板形状又はスリーブ形状のいずれも用いることができる。スリーブ形状の基材としては、ロール状のものであってもよく、ドラム状のものであってもよい。平板形状の基材81を用いた場合には、平板形状のモールド80が得られ、スリーブ形状の基材81を用いた場合には、スリーブ形状のモールド80が得られる。ここで、一般に光ディスクの原盤やナノインプリントなど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。一方で、平板形状のモールドで大面積の転写を行う場合、大型のモールドを作製する必要があるが、大型のモールド全面に均一にパターンを付与する必要や、転写時にモールド全面に均一にプレス圧力をかける必要や、被転写材から大型のモールドを綺麗に剥離する必要がある。従来のスリーブ形状のモールドは、大面積へのパターンの転写は容易であるが、レーザー加工や機械加工によりサブミクロン(1μm以下)のサイズのパターンを形成することは困難であった。これに対して、本実施の形態に係るモールドの製造方法によれば、平板形状のモールド80を製造できるだけでなく、スリーブ形状のモールド80を製造した場合においても、サブミクロンのサイズのパターンの形成が可能となるので、大面積へのサブミクロンのサイズの微細パターンの転写が可能となる。
ドライエッチング用熱反応型レジスト材料としては、CrO、Co3O4を用いた。基材としては、50mmφの平板形状の石英を用いた。
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〜10mW
送りピッチ:120nm〜350nm
ドライエッチング用熱反応型レジスト材料としては、GaSbを用いた。基材としては、φ80mmスリーブ形状の石英を用いた。
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:120nm〜350nm
回転速度:210rpm〜1670rpm
ドライエッチング用熱反応型レジスト材料としては、CrO0.5/SiO2(SiO2=10mol%)を用いた。基材としては、50mmφの平板形状の石英を用いた。
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〜10mW
送りピッチ:120nm〜350nm
ドライエッチング用熱反応型レジスト材料としては、CrO0.8/SiO2(SiO2=15mol%)を用いた。基材としては、φ80mmスリーブ形状の石英を用いた。
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:120nm〜350nm
回転速度:210rpm〜1670rpm
実施例3で準備したドライエッチング用熱反応型レジスト材料を用いて、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〜10mW
送りピッチ:100nm
ドライエッチング用熱反応型レジスト材料としては、CrO0.5/Ta2O5(Ta2O5=10mol%)を用いた。基材としては、50mmφの平板形状の石英を用いた。
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〜10mW
送りピッチ:100nm〜350nm
ドライエッチング用熱反応型レジスト材料としては、CuO/SiO2(SiO2=10mol%)と、CrO0.5/SiO2(SiO2=10mol%)を用いた。基材としては、50mmφの平板形状の石英を用いた。
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:100nm〜10μm
熱反応型レジスト材料としては、WO0.5/SiO2(SiO2=10mol%)を用いた以外は、実施例3と同様の条件で、成膜した。ターゲットとしては、WとSiO2の混合ターゲットを使用した。成膜の条件を下記表3に示す。
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〜10mW
送りピッチ:120nm〜350nm
Claims (26)
- エッチング層と、前記エッチング層上に設けられたドライエッチング用熱反応型レジスト材料で構成されたレジスト層と、を具備し、
前記レジスト層に形成された開口部に対応する凹凸構造がエッチング層に形成され、
前記凹凸構造の微細パターンのパターンピッチPが1nm以上10μm以下であり、
前記微細パターンのパターン深さHが1nm以上10μm以下であり、且つ、前記微細パターンのパターン断面形状が、台形又は三角形或いはそれらが混在していることを特徴とする微細凹凸構造体。 - 前記パターン断面形状が、前記凹凸構造を構成する複数の凹部のうちの任意の1つにおいて、当該凹部の開口部とエッチング層の上側表面との境界線が2本の線であり当該2本の線は互いに交差していないとき、当該2本の線の一方の上の1点と他方の上の1点であって両者の距離が最も近いものを2つの最高点とし、この2つの最高点を含むように、前記微細凹凸構造体を前記エッチング層の厚さ方向に沿って切断した断面における、前記2つの最高点と、前記凹部の最低点が1つだけのときはその1点と、前記凹部の最低点が2つ以上のときはそのうち両者の距離が最も遠い2点と、を直線で結んで描かれる形状であることを特徴とする請求項1記載の微細凹凸構造体。
- 前記パターン断面形状が、前記凹凸構造を構成する複数の凹部のうちの任意の1つにおいて、前記凹部の開口部とエッチング層の上側表面との境界線が1本の線でありその両端がつながって閉じているとき、当該1本の線の上の2点であって両者の距離が最も遠いものを2つの最高点とし、当該2つの最高点を含むように、前記微細凹凸構造体を前記エッチング層の厚さ方向に沿って切断したときの断面における、前記2つの最高点と、前記凹部の最低点が1つだけのときはその1点と、前記凹部の最低点が2つ以上のときはそのうち両者の距離が最も遠い2点と、を直線で結んで描かれる形状をであることを特徴とする請求項1記載の微細凹凸構造体。
- 前記パターン断面形状が、前記凹凸構造を構成する複数の凸部のうちの任意の1つにおいて、当該凸部の最高点が1つの場合は当該1つの最高点を含むように、又は、当該凸部の最高点が2つ以上の場合は、前記エッチング層の上側表面と側壁面との境界線が1本の線でありその両端がつながって閉じているとき、当該1本の線の上の2点であって両者の間隔が最も遠い2つの最高点を含むように、前記微細凹凸構造体を前記エッチング層の厚さ方向に沿って切断したときの断面において、前記1つの最高点又は前記2つの最高点と、前記凸部の最低点のうち両者の距離が最も遠い2点と、を直線で結んで描かれる形状であることを特徴とする請求項1記載の微細凹凸構造体。
- 前記パターン断面形状が、式(1)又は式(2)を満たすことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の微細凹凸構造体。
式(1)0<T0=B1<T1≦10μm
式(2)0≦B1<T0=T1<10μm
T0:ドライエッチング前の前記レジスト層の開口部の幅
T1:ドライエッチング後に前記エッチング層に形成された凹部の最高部側の幅
B1:ドライエッチング後に前記エッチング層に形成された凹部の最深部側の幅 - 前記パターンピッチPが1nm以上1μm以下であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の微細凹凸構造体。
- 前記微細パターンが前記式(1)を満たし、且つ、前記ドライエッチング用熱反応型レジスト材料が、Cu、Nb、Sn及びMn、それらの酸化物及び窒化物並びにNiBiからなる群から選択された少なくとも1種を主たる構成元素とすることを特徴とする請求項5又は請求項6記載の微細凹凸構造体。
- 前記ドライエッチング用熱反応型レジスト材料が、Cuの酸化物を主たる構成元素とすることを特徴とする請求項7記載の微細凹凸構造体。
- 前記微細パターンが前記式(2)を満たし、且つ、前記ドライエッチング用熱反応型レジスト材料が、Cr、Fe、Co、Al、Ga、In、Hf及びPb並びにそれらの酸化物及び窒化物からなる群から選択された少なくとも1種を主たる構成元素とすることを特徴とする請求項5又は請求項6記載の微細凹凸構造体。
- 前記微細パターンを構成する複数の凹部の側面にフッ素系カーボンが被覆されていることを特徴とする請求項9記載の微細凹凸構造体。
- フッ素の原子数と炭素の原子数との比(F/C)が3以下、又は2.7以下であるフッ素系ガスを用いて請求項9又は請求項10記載の微細凹凸構造体を形成するためのドライエッチング用熱反応型レジスト材料であって、
Cr、Fe、Co、Al、Ga、In、Hf及びPb並びにそれらの酸化物及び窒化物からなる群から選択された少なくとも1種を主たる構成元素とすることを特徴とするドライエッチング用熱反応型レジスト材料。 - 前記フッ素系ガスが、以下の(1)〜(3)のガスのいずれか一種を含むことを特徴とする請求項11記載のドライエッチング用熱反応型レジスト材料。
(1)フッ素の原子数と炭素の原子数との比(F/C)が3以下、又は2.7以下のCHF3、CH2F2、C2F6、C3F8、C4F6、C4F8、C4F10、C5F10、CCl2F2、CF3I、CF3Br、CHF2COF、CF3COF及びそれらの混合ガス
(2)(1)に記載のガスにCF4、SF6を添加して、原子数と炭素の原子数との比(F/C)が3以下、又は2.7以下にした混合ガス
(3)(1)又は(2)に記載のガスにO2、H2、Ar、N2、CO、HBr、NF3、HCl、HI、BBr3、BCl3、Cl2、SiCl4を添加した混合ガス - Crの酸化物及び添加剤を含み、
前記Crの酸化物が、CrOX(0<X<3)からなり、
前記添加材が、前記CrOX(0<X<3)と化合物を形成しない材料から選択された少なくとも1つの材料を含んでなることを特徴とする請求項11から請求項12のいずれかに記載のドライエッチング用熱反応型レジスト材料。 - 前記添加材が、Al、Si、Ni、Ge、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、In、Sn、Ta、Ir、Pt、Au及びBi、それらの酸化物及び窒化物並びにこれらの混合物からなる群から選択された少なくとも一つを含んでなることを特徴とする請求項13記載のドライエッチング用熱反応型レジスト材料。
- 前記Xの範囲が、0<X<1であることを特徴とする請求項13又は請求項14記載のドライエッチング用熱反応型レジスト材料。
- 前記添加材がシリコン酸化物を含むことを特徴とする請求項13から請求項15のいずれかに記載のドライエッチング用熱反応型レジスト材料。
- 前記添加材の添加量が、モル換算で、2.0mol%以上35.0mol%以下であることを特徴とする請求項13から請求項15のいずれかに記載のドライエッチング用熱反応型レジスト材料。
- 前記エッチング層となる基材上に、請求項11から請求項17のいずれかに記載の前記ドライエッチング用熱反応型レジスト材料を含むレジスト層を設ける工程と、
前記レジスト層を露光してから現像してマスクを形成する工程と、
前記マスクを介してドライエッチングする工程と、
前記レジスト層を除去してモールドを製造する工程と、を有することを特徴とするモールドの製造方法。 - 前記ドライエッチングする工程において、前記マスクを介して前記基材をフッ素の原子数を炭素の原子数で除した値(F/C)が3以下、又は2.7以下であるフッ素系ガスでドライエッチングすることを特徴とする請求項18記載のモールドの製造方法。
- 前記レジスト層を形成する工程において、前記レジスト層を、スパッタリング法、蒸着法又はCVD法にて設けることを特徴とする請求項18又は請求項19記載のモールドの製造方法。
- 前記基材が、平板形状であることを特徴とする請求項18から請求項20のいずれかに記載のモールドの製造方法。
- 前記基材が、スリーブ形状であることを特徴とする請求項18から請求項20のいずれかに記載のモールドの製造方法。
- 前記基材が、石英であることを特徴とする請求項18から請求項22のいずれかに記載のモールドの製造方法。
- 前記マスクを形成する工程において、前記レジスト層を半導体レーザーで露光することを特徴とする請求項18から請求項23のいずれかに記載のモールドの製造方法。
- 請求項18から請求項24のいずれかに記載のモールドの製造方法により製造されたことを特徴とするモールド。
- ピッチが1nm以上1μm以下の微細パターンの凹凸構造を有することを特徴とする請求項25記載のモールド。
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