KR20060014036A - 포토리소그래픽 방법, 스탬퍼, 그 스탬퍼의 용도 및 광학데이터 저장매체 - Google Patents

Abstract

포토리소그래픽 방법이 기재되어 있다. 이 방법은, 기판(1) 위에 포토레지스트층(2)을 도포하는 단계와, 그 포토레지스트층(2)을 적절한 파장을 갖는 방사원에 국부적으로 노출시키는 단계와, 그 기판(1) 상에 적절한 액체 현상액 조성물을 제공하는 단계와, 그 현상액 조성물로 그 포토레지스트층(2)의 노출된 영역 또는 비노출된 영역을 용해하는 단계와, 그 포토레지스트층(2)을 헹구고 건조하여 그 용해단계를 중단하는 단계를 포함한다. 그 기판(1)은 상기 포토레지스트층(2)과 접촉한 금속 표면(1c)을 갖고, 그 포토레지스트층(2)의 두께 dr은 100nm보다 작다. 비교적 높은 포토레지스트 벽 경사도는 70도 이상으로 이루어진다. 이 방법은, 이 방법으로 제조된 스탬퍼(3)를 사용하여 고밀도 광학 데이터 저장매체를 제조하는데 사용되어도 된다.

저장매체, 포토리소그래픽, 현상액, 포토레지스트층, 벽 경사도

Description

포토리소그래픽 방법, 스탬퍼, 그 스탬퍼의 용도 및 광학 데이터 저장매체{PHOTOLITHOGRAPHIC PROCESS, STAMPER, USE OF SAID STAMPER AND OPTICAL DATA STORAGE MEDIUM}

본 발명은,

- 기판 위에 거의 균일한 두께를 갖는 포토레지스트층을 도포하는 단계와,

- 상기 포토레지스트층을 적절한 파장을 방사원에 국부적으로 노출시키는 단계와,

- 상기 기판 상에 적절한 액체 현상액 조성물을 제공하는 단계와,

- 상기 현상액 조성물로 상기 포토레지스트층의 노출된 영역 또는 비노출된 영역을 용해하는 단계와,

- 상기 포토레지스트층을 헹구고 건조하여 상기 용해단계를 중단하는 단계를 포함한 포토리소그래픽 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 포토리소그래픽 방법을 사용하여 제조된 스탬퍼에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 광학 데이터 저장매체의 제조를 위한 상기 스탬퍼의 용도에 관한 것이다.

아울러, 본 발명은 상기 스탬퍼를 사용하여 제조된 광학 데이터 저장매체에 관한 것이다.

종래의 포토레지스트층, 예를 들면 포지티브 노보락(novolac) 수지계 포토레지스트는, 포토리소그래픽 방법에서 널리 사용되고 있다. 스핀 코팅은, 포토레지스트층을 기판에 도포하는데 일반적으로 사용되고 있는 기술이다. 이를테면 두께가 100nm미만인 초박 포토레지스트층을 필요로 하는 경우, 그 포토레지스트 래커를 용매와 종종 희석하여 허용가능한 범위 내에서 스핀 코팅하는 동안 회전속도를 유지한다.

얇은 포토레지스트층에 대해 부딪히는 단점은, 제조될 구조의 콘트라스트와 그에 따른 벽 경사도는 포토레지스트층 두께가 감소함에 따라 감소되는 것으로 나타난다는 것이다. 이러한 현상의 정확한 원인은 알려져 있지 않지만, 기판을 갖거나, 포토레지스트와 기판간의 접착력을 향상시키는데 사용된 접착강화제(primer)층을 갖는 포토레지스트의 화학적인 상호작용은, 콘트라스트의 하락에 대해 설명할 가능성이 높다. 특히, 이러한 추세는 바람직하지 않은데 그 이유는 고해상도 포토리소그래피가 통상 포토레지스트층 두께를 감소시키는 것을 필요로 하기 때문이다.

이러한 예는, 예를 들면 디스크와 같은 고밀도 광학 저장매체의 딥(deep)-UV 마스터링에서 발견된다. 제조되는 광 디스크의 밀도가 높을수록, 포토레지스트층은 얇아질 것이다. 100nm보다 작은 얇은 포토레지스트층은, 고해상도 포토리소그래픽 기술의 작은 심도와 도포 그 자체에서 요구된다. 제조되는 스탬퍼는, 벽 경사도가 큰 언딥(undeep) 구조를 필요로 한다.

블루레이 디스크(BD) 세대(12cm 디스크의 25GB)의 판독전용(ROM) 버전의 광 디스크 마스터링을 하기 위해, 두께가 80nm이하인 포토레지스트층을 사용한다. 본 출원에서의 표준 기판은, 얇은 포토레지스트층으로 코팅된 유리 디스크이다. 이들 얇은 노보락 포토레지스트층에서 만들어진 구조의 벽 경사도는 실제로 60도 미만으로 판명되어 있다. 이 때문에, 광 디스크에서 필요로 하는 최고의 공간 주파수는, 충분한 진폭과 정밀도로 실현되고 복제될 수 없다. 광 디스크의 판독 위상에서, 최고의 주파수의 진폭을 갖는 불충분한 신호로 되고 허용가능하지 않은 지터값으로 된다. 그래서, 본 출원에서, 보다 큰 벽 경사도는 충분한 공정 마진을 갖는 고밀도 광 디스크의 마스터링을 실현하는데 필수적이다.

서두에서 언급된 형태의 방법은 US 특허 6200736에 공지되어 있다.

US 6200736는, 특정 현상액과, 반도체 산업에 투과형 레티클이 되도록 사용된 E 빔 리소그래피 기구에서 사용된 (중단된) 현상방법에 관한 것이다. 이것은, 비교적 두꺼운 포토레지스트에서 경사가 급한 구조를 만드는데에 목적이 있다. 이 목적은 특정 중단된 현상방법으로 이루어진다.

상기 방법에서, 크롬(Cr) 금속층은, 상기 레티클 제조공정에서 구성되어야 하는 포토레지스트 아래에 존재한다. 그 포토레지스트는, 400nm의 비교적 두꺼운 포토레지스트인데, 그 이유는 포토레지스트가 예를 들면, 건식 식각동안 하지 금속층을 보호하기 때문이다. ROM 디스크의 광 디스크 마스터링을 위해, 포토레지스트층은, 금속층이 형성되어야 하지 않기 때문에 기판에 "직접" 도포된다. 초박 접착촉진층은, 상기 포토레지스트와 기판 사이에 존재되어도 된다. 본 출원에서 사용된 것 모두는 현상 후 포토레지스트 표면형태이고, 그것은 복제 기술에 의해 스탬퍼에 전송된다.

본 발명의 목적은, 비교적 얇은 포토레지스트 두께에서 포토레지스트 벽 경사도가 개선된 서두에 기재된 종류의 방법을 제공하는데 있다.

본 발명에 따르면, 상기 목적은, 서두에 기재된 것과 같은 방법으로 이루어지고, 이 방법은, 또한 기판이 포토레지스트층과 접촉하는 금속 표면을 갖고, 포토레지스트층의 두께 dr이 100nm인 것을 특징으로 한다.

놀랍게도 출원인이 발견한 것은, 100nm보다 작은 비교적 얇은 포토레지스트층 아래의 금속 표면을 사요??여 높은 포토레지스트 벽 경사도가 이루어진다는 것이다. 기판 전체는 금속으로 제조되어도 된다. 높은 포토레지스트 벽 경사도는, 포토레지스트와 비-포토레지스트 부분 사이의 콘트라스트를 향상시킨다. 열적, 광학적 및 화학적 영향의 조합으로 벽 경사도 효과를 향상시킨다고 가정한다.

바람직한 실시예에서, 상기 기판은, 약 10nm보다 두꺼운 두께 dm과 또 다른기판 재료를 갖는 금속 표면층을 구비한다. 예를 들면 80nm 두께의 포토레지스트층으로 이루어진 피트와 같은 구조의 벽 경사도는, 50도 이하의 값에서 65도 이상의 값까지 중간층으로서 상기 얇은 금속층을 추가함으로써 증가한다. 금속 표면은 화학적 요소 Ni, Cr 또는 Au를 포함한다. 이들 금속은, 예를 들면 스퍼터링 또는 증발 기술에 의해 비교적 적층하기 쉽다. 포토레지스트층의 두께는 80nm보다 얇다. 포토레지스트는, 노보락 수지계 포토레지스트인 것이 바람직하다.

바람직한 실시예에서, 상기 기판은, 고밀도 광학 데이터 저장매체의 생성을 위한 마스터 기판이다. 본 발명의 긍정적인 시행은, 노보락 수지계 포토레지스트를 사용한 고밀도 광학 데이터 저장매체의 마스터링을 하는 경우에 적용가능하다. 새로운 BD 포맷 UV 마스터링을 위해 사용된다. 마스터 기판 상의 포토레지스트는, 고품질 및 고 개구수(NA)의 회절 제한된 UV 투과형 대물렌즈에 의해 상기 기판 상에 UV 레이저 빔을 포커싱함으로써 상기 UV 영역의 파장으로 국부적으로 노출된다. 고 NA를 달성하기 위해서, 대물렌즈는 액체 침지 대물렌즈이어도 된다.

상기와 같은 마스터 기판으로부터 광학 데이터 저장매체의 제조를 위한 스탬퍼를 제조하여도 된다. 보통, 이것은, 예를 들면 종래기술에서 알려진 전기도금공정에서 마스터 기판의 패터닝된 표면의 네가티브 금속(Ni 스탬퍼) 복사를 함으로써 행해진다. 특히, 고밀도 광학 데이터 저장매체의 제조를 위한 상기 스탬퍼의 용도는 고밀도 광학 데이터 저장매체가 통상 비교적 얕은 피트들을 필요로 하기 때문에 이롭다. 최적의 피트 깊이는, 매체를 판독하는데 사용된 방사선의 파장에 직접 관련되어 있다. 고밀도 광학 데이터 저장매체일 경우에, 그 파장은 예를 들면, 405nm(BD 포맷)이다. BD일 경우에 그 피트 깊이는 80nm 이하이다. 미래의 UV 광 디스크 매체일 경우에는, 예를 들면 50nm 이하의 훨씬 낮은 피트 깊이를 필요로 한다.

고밀도 광학 데이터 저장매체는, 상기 스탬퍼를 사용하여서 주입성형 공정에서 제조되어도 된다. 이러한 주입성형공정은 종래기술에서 잘 알려져 있다.

본 발명을 다음의 첨부도면들을 참조하여 보다 상세히 설명하겠다:

도 1은 본 발명에 따른 방법에서 사용된 포지티브 포토레지스트층을 구비한 기판과, 상기 기판의 패터닝된 표면의 네가티브 복사인 스탬퍼의 단면을 개략적으로 도시한 것이고,

도 2는 본 발명에 따르지 않는 현상된 포지티브 포토레지스트를 구비한 유리 기판의 표면을 거쳐 원자 현미경(AFM)에 의해 선형 스캔을 한 것을 나타내고,

도 3은 도 2의 포토레지스트를 구비한 기판의 패터닝된 표면을 사용하여 제조된 스탬퍼의 표면을 거쳐 원자 현미경(AFM)에 의해 선형 스캔을 한 것을 나타내고,

도 4는 본 발명에 따르는, 현상된 포지티브 포토레지스트를 구비한 기판과, 상기 포토레지스트와 기판간의 10nm의 Ni층을 갖는 표면을 거쳐 원자 현미경(AFM)에 의해 선형 스캔을 한 것을 나타내며,

도 5는 본 발명에 따르는, 포지티브 현상된 포토레지스트를 구비한 기판과, 상기 포토레지스트와 기판간의 10nm의 Cr층을 갖는 패터닝된 표면을 사용하여 제조된 스탬퍼의 표면을 거쳐 원자 현미경(AFM)에 의해 선형 스캔을 한 것을 나타낸 것이다.

도 1은 포토리소그래픽 방법에서 사용된 기판의 개략적인 단면도이다. 이 방법은 다음의 단계를 구비한다. 두께가 거의 균일한 포지티브 노보락 수지계 포토레지스트층(Shipley Ultra i123)(2)은, 기판(1) 상에 도포된다. 이 포토레지스트층(2)은, 적절한 파장을 갖는 방사원에 국부적으로 노출된다. 적절한 액체 현상액 조성물은, 기판(1) 상에 형성되고, 그 포토레지스트층(2)의 노출된 영역을 용해한다. 이 포토레지스트층을 헹구고 건조하여서 상기 용해단계를 중단한다. 상기 기판(1)은, 두께 dm=10nm인 Ni의 금속표면층(1b)과, 유리로 이루어진 또 다른 기판 재료(1a)를 구비한다. 그 포토레지스트층(2)의 두께는 dr=80nm이다.

상기 기판(1)은 고밀도 광학 매체의 제조를 위한 마스터 기판이다. 스탬퍼(3)는, 종래에 잘 알려진 전기도금공정에서 상기 마스터 기판을 사용하여 제조되어도 된다. 다른 스탬퍼 제조방법은, 종래기술에서 알려진 2P 복제 및 다른 수지계 기술을 포함하기도 한다. 상기 스탬퍼(3) 표면은, 상기 패터닝된 마스터 기판의 네가티브 복사이다. 스탬퍼(3)는, 주입성형공정에서 광학 데이터 저장매체의 제조를 위해 사용된다.

도 2 및 도 3은, 포토레지스트 아래에 금속표면의 존재 없이, 즉 본 발명에 따르지 않는, 포토리소그래피 공정의 종료 후 포토레지스트 표면과, 두께가 동일한 80nm의 노보락 포토레지스트를 사용하여 상기 결과의 스탬퍼(3) 표면의 원자 현미경(AFM)으로 각각 이루어진 스캔을 도시한 것이다. 복수의 피트의 벽 경사도 α는, 두 가지의 경우에, 즉, 포토레지스트에 대해서는 α_r=41-45도와, 스탬퍼에 대해서는 α_s=44-47도인 경우에, 50도 이하이다. α_r과 α_s의 정의에 대해서는 도 1을 참조한다.

도 4는 두께 dm=10nm인 Ni로 이루어진 금속 표면층(1b)과 유리로 이루어진 또 다른 기판 재료를 포함하는 기판의 상부에 동일한 포토레지스트층을 도포하는 경우 포토리소그래피 공정의 종료 후 포토레지스트 표면의 AFM 스캔을 도시한 것이 다.

도 5는 스탬퍼의 표면의 AFM 스캔을 도시한 것이다. 스탬퍼는, 동일한 형태의 현상된 포토레지스트 아래에 두께 dm=10nm의 Cr으로 이루어진 금속 표면층(1b)을 포함하는 마스터 기판의 표면으로부터 제조되었다. 상기 또 다른 기판 재료(1a)는 유리로 제조된 것이다.

도 4 및 도 5에서, 상기 피트들의 벽 경사도는, 두 가지의 경우, 즉 포토레지스트에 대해서는 α_r=70-74도와, 스탬퍼에 대해서는 α_s=65-68도인 경우에, 70도에 가깝거나 70도 이상이다. 그 측정된 벽 경사도는 AFM 팁의 경사도와 같다. 따라서, 실제 벽 경사도는 훨씬 높아도 된다.

도 4 및 도 5에는, 본 발명의 긍정적인 효과는 포지티브 노보락 수지계 포토레지스트를 사용하여 고밀도 광학 데이터 저장매체를 마스터링 하는 경우에 대해 설명되었다. 또한, 이러한 방식을 실현한 복수의 피트의 보다 높은 벽 경사도에 의해, 지터값과 최고의 주파수(최단 피트)의 신호 진폭을 상당히 개선하게 된다.

상술한 바와 같은 효과는 각종 금속층에 대해 관찰되었다. 두께가 10∼100nm인 스퍼터링된 Ni층과, 두께가 약 10nm인 진공증착된 Cr 및 Au층을 조사하였다. 벽 경사도는 모든 경우에 있어서 유사한 개선이 나타났다.

대부분, Shipley: Ultra i123의 i 라인 포토레지스트로 실험하였다. 피시험된 제 2 노보락 포토레지스트에 대해서는, 정확하게 동일한 작용을 나타내었다.

그래서, 노보락 수지계 포토레지스트를 사용하는 본 발명에 대한 애플리케이션의 유망한 분야는, 예를 들면 블루레이 디스크(BD)와 소형 폼 팩터 광 디스크 (SFFO)와 같은 고밀도 광 디스크의 광학 마스터링이다. 또한, 이러한 형태의 포토레지스트는 기타 포토리소그래픽 애플리케이션에서 사용되고, 그 애플리케이션 분야는, 광 디스크 마스터링에 한정되는 것이 아니라, 비교적 얇은 포토레지스트층 두께에서 경사가 급한 포토레지스트 벽을 필요로 하는 어떠한 분야에도 한정된다.

그러나, 다수의 애플리케이션에서는, 포토레지스트 아래의 층 선택이 자유롭지 못하다. 그것이 광 디스크 마스터링의 상황과의 차이점이다. 광 디스크 마스터링에서는, 복제기술에 의해 다음의 제품, 즉 스탬퍼를 제조한다. 이것은 기판 재료 또는 포토레지스트 아래의 중간층에 대해서 거의 완전한 선택의 자유를 준다.

상술한 실시예들은 본 발명을 제한하기보다는 설명하는 것이고, 당업자는 첨부된 청구항의 범위를 벗어나지 않고 다수의 다른 실시예를 설계할 수 있을 것이라는 것을 주목해야 한다. 청구항에서의 괄호 안에 놓인 참조부호는 청구항을 제한하는 것으로서 파악해서는 안 된다. 단어 "comprising", "comprise" 또는 "comprises"는 청구항에 열거된 것들 이외의 구성요소 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다.

구성요소 앞의 단어 "a" 또는 "an"은 복수의 상기 구성요소의 존재를 배제하지 않는다. 상호 다른 종속항에서 특정 방법을 인용한 단순한 사실은, 이들 방법의 조합이 이롭게 하는데 사용될 수 없다는 것을 나타내지는 않는다.

본 발명에서는 포토리소그래픽 방법을 설명한다. 이 방법은, 기판 상에 포토레지스트층을 도포하는 단계와, 그 포토레지스트층을 적절한 파장을 갖는 방사원에 국부적으로 노출시키는 단계와, 적절한 액체 현상액 조성물을 상기 기판 상에 제공 하는 단계와, 상기 현상액 조성물로 포토레지스트층의 노출되거나 또는 비노출된 영역을 용해하는 단계와, 상기 포토레지스트층을 헹구고 건조하여서 상기 용해단계를 중단하는 단계를 포함한다. 상기 기판은 포토레지스트층과 접촉한 금속 표면을 갖고, 상기 포토레지스트층의 두께 dr은 100nm보다 작다. 비교적 높은 포토레지스트 벽 경사도는 70도 이상으로 이루어진다. 상기 방법은 상기 방법으로 제조된 스탬퍼를 사용하여 고밀도 광학 데이터 저장매체를 제조하는데 사용되어도 된다.

Claims (8)

1. 기판(1) 위에 거의 균일한 두께를 갖는 포토레지스트층(2)을 도포하는 단계와,

   상기 포토레지스트층(2)을 적절한 파장을 갖는 방사원에 국부적으로 노출시키는 단계와,

   상기 기판(1) 상에 적절한 액체 현상액 조성물을 제공하는 단계와,

   상기 현상액 조성물로 상기 포토레지스트층(2)의 노출된 영역 또는 비노출된 영역을 용해하는 단계와,

   상기 포토레지스트층(2)을 헹구고 건조하여 상기 용해단계를 중단하는 단계를 포함하고,

   상기 기판(1)은 상기 포토레지스트층(2)과 접촉한 금속 표면(1c)을 갖고, 상기 포토레지스트층(2)의 두께 dr은 100nm보다 작은 것을 특징으로 하는 포토리소그래픽 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 기판은, 두께 dm이 약 10nm보다 큰 금속 표면층(1b)과, 또 다른 기판 재료(1a)를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토리소그래픽 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 금속 표면(1c)은, 화학적 요소 Ni, Cr 또는 Au로 이루어진 것을 특징으로 하는 포토리소그래픽 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 포토레지스트(2)는 포지티브 노보락 수지계 포토레지스트인 것을 특징으로 하는 포토리소그래픽 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 기판(1a, 1b)은, 고밀도 광학매체의 제조를 위한 마스터 기판인 것을 특징으로 하는 포토리소그래픽 방법.
6. 청구항 5에서 사용된 것과 같은 마스터 기판을 사용하여 제조된, 광학 데이터 저장매체의 제조를 위한 스탬퍼(3).
7. 고밀도 광학 데이터 저장매체의 제조를 위한 청구항 6에 기재된 스탬퍼(3)의 용도.
8. 청구항 6의 스탬퍼(3)를 사용하여 주입성형공정으로 제조된 것을 특징으로 하는 광학 데이터 저장매체.

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