説明

レジスト層の現像剤、レジストパターンの形成方法及びモールドの製造方法

【課題】レジストパターンを形成するために、所定の組成を有するレジスト層に対して高い解像度をもたらす。
【解決手段】基板1上に、α−クロロメタクリレートとα−メチルスチレンとの重合体を含みかつフッ素を含有しないレジスト層3を形成する工程と、前記レジスト層にエネルギービームを照射することにより、所定のパターン形状の描画又は露光を行う工程と、非溶解部の溶解速度が1時間あたり約0.5Å未満であるフルオロカーボンを含む現像剤によって、前記描画又は露光されたレジスト層を現像する現像工程と、を含む。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、レジスト層の現像剤、レジストパターンの形成方法及びモールドの製造方法に関し、特に、レジストにパターンを形成する際の現像剤と現像方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ハードディスク等で用いられる磁気メディアにおいては、磁性粒子を微細化し、磁気ヘッド幅を極小化し、情報が記録されるデータトラック間を狭めて高記録密度化を図るという手法が用いられてきた。その一方で、高記録密度化の要求はますます進み、この磁気メディアでは隣接トラック間の磁気的影響が無視できなくなっている。そのため、従来手法だと高記録密度化に限界がきている。
【0003】
近年、磁気メディアのデータトラックを磁気的に分離して形成するパターンドメディアという、新しいタイプのメディアが提案されている。このパターンドメディアとは、記録に不要な部分の磁性材料を除去(溝加工)して信号品質を改善し、より高い記録密度を達成しようとするものである。
【0004】
このパターンドメディアを量産する技術として、マスターモールド、又は、マスターモールドを元型モールドとして、一回又は複数回転写して複製したコピーモールド(ワーキングレプリカともいう)が有するパターンを被転写体(ここでは磁気メディア)に転写することによりパターンドメディアを作製するというインプリント技術(又は、ナノインプリント技術という)が知られている。以降、マスターモールド、コピーモールドをまとめて単にモールドともいう。
【0005】
このインプリントモールドの製造のためのレジストパターン形成方法は、例えば特許文献1には、石英基板上に、レジストとしてα−メチルスチレンとα−クロロアクリル酸の共重合体を塗布してレジスト層を形成し、このレジスト層に電子線描画又は露光(以降、電子線描画という)を行い、そしてレジストの現像剤を酢酸−n−アミルとする技術が記載されている。
【0006】
また関連技術であるが、半導体製造に用いられる技術として、α−メチルスチレンとα−クロロアクリル酸の共重合体からなるレジストの現像剤にメチルイソブチルケトン及びイソプロパノールの混合液を用いた技術が知られている(例えば、特許文献2参照)。
【0007】
また関連技術であるが、パターンドメディア製造に用いられる技術として、α−メチルスチレンとα−クロロアクリル酸の共重合体からなるレジストの現像剤にイソプロパノールを用いた技術が知られている(例えば、非特許文献1参照)。
【0008】
同じく関連技術であるが、光画像形成、特に半導体製造に用いられる技術として、部分フッ素化二環式コモノマーからなるレジストの現像剤として、フルオロカーボンであるバートレルXF(登録商標 三井・デュポンフロロケミカル株式会社製)を用いた技術が知られている(例えば、特許文献3参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開2009−226762号公報
【特許文献2】特開2000−039717号公報
【特許文献3】特表2002−525683号公報
【非特許文献】
【0010】
【非特許文献1】XiaoMin Yang et.al. J.Vac.Sci.Technol.B 25(6),Nov/Dec 2007 p.2202
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
しかしながら、α−メチルスチレンとα−クロロアクリル酸の共重合体からなるレジストに対して、前記酢酸−n−アミルからなる現像剤により現像処理を行う場合、電子線描画した部位(以降、レジスト溶解部という)と電子線描画していない部位(以降、レジスト非溶解部という)との幅比を1対2としたライン・アンド・スペースの微細パターンをレジスト層に形成しようとしても、レジスト層におけるレジスト溶解部の線幅としては約26nmが実用的に使用する上での限界となる解像度(以降、解像度という)であった。また、特許文献2のメチルイソブチルケトンとイソプロパノ−ルとの混合液であって、メチルイソブチルケトン対イソプロパノ−ルが56対44(体積混合比)の混合液を現像剤に用いた場合、前記解像度は20nmであった。
また、非特許文献1のイソプロパノ−ルを現像剤に用いた場合、前記解像度は14nmにまで改善された。
【0012】
従って、前記3種類の現像剤では、形成されたレジストパターンの前記解像度は14nmまでであった。
一方、パターンドメディアの一つであるディスクリート・トラック・レコーディング・メディア(Discrete Track Recording Media)で実用化を目指す磁気記録密度は、一般に、1TeraBit/inchであって、それに必要なトラックピッチは50nm程度とされ、即ち、幅比1対2のライン・アンド・スペース・パターンにおける前記解像度はおおよそ17nmである。また同様に、約1.5TeraBit/inchのさらに高い磁気記録密度を達成するには、それに必要なトラックピッチは33nm程度とされ、即ち、幅比1対2のライン・アンド・スペース・パターンにおける前記解像度はおおよそ11nmである。
【0013】
従って、前記解像度については、更なる高解像度を達成することが要求される。
なお、レジスト溶解部とレジスト非溶解部で形成されたレジスト層に形成された構造をレジストパターンという。
【0014】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、所定の組成を有するレジスト層に対して所望の高い解像度をもたらすレジスト層の現像剤、レジストパターンの形成方法及びモールドの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0015】
本発明の第1の態様は、α−クロロメタクリレートとα−メチルスチレンとの重合体を含みかつフッ素を含有しないレジスト層にエネルギービームを照射して描画又は露光して、現像を行う際に用いられるレジスト層の現像剤であって、レジスト非溶解部(描画または露光されていない部位)の溶解速度が1時間あたり約0.5Å未満である溶媒からなることを特徴とするレジスト層の現像剤である。
本発明の第2の態様は、α−クロロメタクリレートとα−メチルスチレンとの重合体を含みかつフッ素を含有しないレジスト層にエネルギービームを照射して描画又は露光して、現像を行う際に用いられるレジスト層の現像剤であって、フルオロカーボンを含む溶媒からなることを特徴とするレジスト層の現像剤である。
本発明の第3の態様は、基板上に、α−クロロメタクリレートとα−メチルスチレンとの重合体を含みかつフッ素を含有しないレジスト層を形成する工程と、前記レジスト層に
エネルギービームを照射することにより所定のパターン形状の描画又は露光を行う工程と、第1又は第2の態様に記載の発明による現像剤によって、前記描画又は露光されたレジスト層を現像する工程と、を含むことを特徴とするレジストパターンの形成方法である。
本発明の第4の態様は、第3の態様に記載の発明において、前記現像剤は、末端の一つあるいは両端にCF基を、その他に(CFX)基(XはF又はH)を有することを特徴とする。
本発明の第5の態様は、第3又は第4の態様に記載の発明において、前記現像剤は、CF−(CFX)−CF(XはF又はH、かつnは自然数)であることを特徴とする。
本発明の第6の態様は、第3ないし第5のいずれかの態様に記載の発明において、前記描画又は露光工程は電子線描画を行う工程であり、前記レジスト層は電子線に感度をもつレジストであることを特徴とする。
本発明の第7の態様は、基板上に、α−クロロメタクリレートとα−メチルスチレンとの重合体を含みかつフッ素を含有せず電子線に感度をもつレジスト層を形成する工程と、前記レジスト層に電子線描画を行う工程と、CF−(CFX)−CF(XはF又はH、かつnは自然数)からなる現像剤によって、前記描画又は露光されたレジスト層を現像する工程と、を含むことを特徴とするレジストパターンの形成方法である。
本発明の第8の態様は、基板上に、α−クロロメタクリレートとα−メチルスチレンとの重合体を含みかつフッ素を含有しないレジスト層を形成する工程と、前記レジスト層にエネルギービームを照射することにより、所定のパターン形状の描画又は露光を行う工程と、フルオロカーボンを含む現像剤によって、前記描画又は露光されたレジスト層を現像する工程と、を含むことを特徴とするモールドの製造方法である。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、描画又は露光後に、現像剤によりレジスト溶解部を形成するために、即ち、レジストパターンを形成するために、所定の組成を有するレジスト層に対してより高い解像度をもたらすことができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本実施形態に係るモールドの製造工程を説明するための断面概略図である。
【図2】実施例及び比較例における電子線描画部のレジスト溶解に、即ち、レジストパターン形成に必要な露光量と解像度との関係を記載した図である。
【図3】実施例及び比較例における試料(モールド)の作製途中であるレジストパターンを、走査型電子顕微鏡を用いて観察した結果を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
特許文献3に記載されているように、部分フッ素化されたレジスト(即ち、フッ素樹脂)に対しフルオロカーボンの現像剤が使用されている。このように従来では、レジストに対する溶解速度が高くなるよう、現像剤を選択してきた。
【0019】
しかしながら、本発明者らは、溶解速度を高めるよう現像剤を選択するのとは逆に、溶解速度をより低くするよう現像剤を選択することにより、解像度を高めることができるという知見を得た。
【0020】
この知見を基にして本発明者らは、フッ素を含有しないレジスト層に対し、フルオロカーボンであるバートレルXFを現像剤に採用した。その結果、所望の高い解像度のレジストパターンを形成できることを見出した。
【0021】
<実施の形態>
以下、本発明の実施形態を、マスターモールドの製造工程を説明するための断面概略図
である図1に基づいて説明する。
【0022】
(基板の準備)
まず、最終的にマスターモールド20となる基板1を用意する(図1(a))。
【0023】
本実施形態における基板とは、石英、サファイヤ、又はSi等の金属、プラスチック、セラミック等からなり、あるいはそれらの組み合わせからなり、マスターモールド20として用いることができるのならば材質あるいは構造は問わない。
【0024】
本実施形態においては、ウエハ形状の石英からなる基板1を用いて説明する。以降、このウエハ形状の石英からなる基板1を単に基板1という。ここで、基板1はウエハ形状以外であっても良く、平面(上面)から見たときに矩形、多角形、半円形状、あるいは、側面から見たときに矩形あるいは台形形状等に加工された基板であって、インプリント装置にモールドとして精度良く安定して固定しやすい形状であれば良い。また、モ−ルド主表面のパターン形成領域に対しその周縁部の高さをやや低くした台地形(メサ(mesa)構造、あるいは台座)を主表面に持っていても良い。
【0025】
(基板へのハードマスク層の形成)
まず、必要に応じて適宜研磨し洗浄した基板1(図1(a))をスパッタリング装置に導入する。そして本実施形態においては、クロム(Cr)からなるターゲットをアルゴンガスと窒素ガスでスパッタリングし、窒化クロムからなるハードマスク層2を形成する(図1(b))。
【0026】
なお、本実施形態におけるハードマスク層2は、単一又は複数の層からなり、後出のレジストパターン4の溝(以降、溝部という)に対応する部位のハードマスク層2をエッチングして除去した後、基板1をエッチングして溝部を形成する際のマスク材として作用し、溝部以外を保護することができる層のことを指す。ここで、ハードマスク層2は、α−クロロメタクリレートとα−メチルスチレンとの重合体を含むレジスト層3との密着性が良好であるものが好ましい。また、ハードマスク層2は、α−クロロメタクリレートとα−メチルスチレンとの重合体を含むレジスト層3とのエッチング選択性が良好であるものが好ましい。また、この時のハードマスク層2の膜厚は、基板1に溝を形成するエッチングが完了するまで残存する厚さであることが好ましい。
【0027】
(レジスト層の形成)
前記ハードマスク層2を形成した基板1に対して、適宜洗浄し、密着性向上のために必要に応じてレジスト塗布前の脱水ベーク処理あるいは密着補助層の形成を行った後、本実施形態においては、図1(c)に示すように、ハードマスク層2を形成した基板1に対して、α−クロロメタクリレートとα−メチルスチレンとの重合体を含みかつフッ素を含有しないレジストを塗布し、レジスト層3を形成する。塗布方法としては、本実施形態においては、ハードマスク層2を形成した基板1の主表面に上記レジストの溶液を滴下した後、所定の回転数にて基板1を回転させレジスト層3を形成するスピンコート法を用いる。次いで、レジスト層3がスピンコートされた基板1をホットプレートにて所定の温度と時間でベーク処理し、その後、例えば室温(22.5℃)に保たれた冷却プレート上に移載して冷却処理し、乾燥して、レジスト層3を形成した。
ここで、ハードマスク層2を必要とせずにレジストパターンをマスク材として基板1をエッチングして溝形成できる場合、基板1に直接レジスト層3を形成しても良い。またこの場合、基板1に対して脱水ベーク処理あるいは密着補助層の形成を行った後、その上にレジスト層3を設けても良い。
【0028】
なお、このレジストは、フッ素を含有しないレジストであって、エネルギービームを照
射して描画又は露光したときに反応性を有するものであればよい。具体的には、現像剤による現像処理を行う必要のあるレジストであればよく、紫外線、X線、電子線、イオンビーム、プロトンビーム等に感度を持つレジストであっても良い。本実施形態においては、電子線描画を行う場合について述べる。
なおこの際、レジスト層3の上に、チャージアップ防止のための導電剤を塗布しても良い。
また、この時のレジスト層3の厚さは、基板1に形成したハードマスク層2へのエッチングが完了するまでレジスト層が残存する程度の厚さであることが好ましい。ハードマスク層2へのエッチングにより、レジスト層3に形成されるレジスト溶解部に対応する部位のみならず、レジスト非溶解部のレジスト層3も少なからず除去されるためである。
【0029】
(パターン描画)
次に、電子線描画装置を用いて、レジスト層3に所望のパターンを描画する。
この微細パターンはミクロンオーダーであっても良いが、近年の電子機器の性能という観点からはナノオーダーであっても良いし、最終製品の性能を考えると、その方が好ましい。
なお、本実施形態においては、レジスト層3はポジ型レジストあり、電子線描画した部位がレジスト溶解部となり、ひいてはモールド20の溝部に対応する場合について説明する。
【0030】
(現像)
所望の微細パターンを電子線描画した後、図1(d)に示すように、レジスト層3を所定の現像剤で現像し、レジスト層3において電子線描画された部分(レジスト溶解部)を除去し、所望の微細パターンに対応するレジストパターン4を形成する。
【0031】
ここで本実施形態においては、現像剤として、レジスト非溶解部の溶解速度が1時間あたり約0.5Å未満である溶媒であるフルオロカーボンを含む溶媒Aを含む現像剤によって、前記描画されたレジスト層3を現像し、即ち、レジスト溶解部のレジスト層を溶解除去する。
【0032】
本実施形態においては、CF−CFH−CFH−CF−CF(バートレルXF(登録商標 三井・デュポンフロロケミカル株式会社製)、以降、化合物Yともいう)を溶媒Aとしたものを現像剤に用いた場合について述べる。
【0033】
このレジスト層3に対する現像処理の具体的方法としては、例えば以下の方法が挙げられる。
即ち、ハードマスク層2とレジスト層3が設けられ、所望のパターンを電子線描画された基板1を所定の回転数で回転させる。そして、この基板1の上方から、前記現像剤を滴下供給する。この際、この現像剤は室温であっても良いし、所定の温度に維持されていても良い。この現像剤の滴下が行われている際中に現像剤によるレジスト溶解部の溶解が起こる。
また、このレジスト溶解部の溶解が終了した後も、基板1を回転させながら現像液を過剰に滴下し続けることで、レジスト溶解物を含んだ現像剤は、基板1の回転による遠心力により、基板外縁部から流れ落ちる。また、基板1を回転させながら、さらに現像液を過剰に滴下し続けることで、レジスト溶解物を含んだ現像剤はレジスト溶解物を含まない現像剤に置換され、清浄なレジストパターンが形成される。
【0034】
なお、前記溶媒Aは、フルオロカーボン、パーフルオロカーボン、又は、フルオロエーテルのいずれか、あるいは、これらの混合液であっても良い。即ち、α−クロロメタクリレートとα−メチルスチレンとの重合体を含みかつフッ素を含有しないレジスト層のレジ
スト非溶解部(電子線描画していない部位)の溶解速度が1時間あたり約0.5Å未満であれば良い。当該溶媒Aを用いることにより、以下の効果が期待できる。フルオロカーボン、パーフルオロカーボン、又は、フルオロエーテルのいずれか、あるいは、これらの混合液からなる溶媒Aは、α−クロロメタクリレートとα−メチルスチレンとの重合体を含み、フッ素を含有しないレジスト層に対する溶解速度が極めて低い貧溶媒である。貧溶媒とすることにより、現像剤全体としてのレジスト層3の溶解速度を下げることができる。こうすることにより溶解速度が過度に高いことに起因するレジスト非溶解部の不必要な溶解を抑止することができ、ひいては解像度を向上することができる。また、フルオロカーボン、パーフルオロカーボン、又は、フルオロエーテルのいずれか、あるいは、これらの混合液からなる溶媒Aは、表面張力と粘度が比較的低い。従って、極微細な間隙に進入しやすく、電子線描画部(レジスト溶解部)が極微細であってもレジスト層を溶解しながら掘り進むことができ、ナノオーダーの極微細なレジストパターンを形成できる。
【0035】
また、ここで挙げた溶媒Aは、表面張力を低下させることを考えると、CF−(CX)−CF(XはF又はHが混在、かつnは自然数)(即ちフルオロカーボン)、CF−(CX)−CF(XはF、かつnは自然数、以降化合物Aという)(即ち、パーフルオロカーボン)(以降、化合物Bという)、又は、CF−(CX)−O−(CX)−CX(XはF又はHあるいはFとHが混在、かつm、nは整数)(即ち、フルオロエーテル、以降化合物Cという)であること、あるいは、化合物AとBあるいはAとC、又は、化合物Bと化合物C、あるいは、化合物A、B、Cの混合液であっても良い。α−クロロメタクリレートとα−メチルスチレンとの重合体を含みかつフッ素を含有しないレジスト層のレジスト非溶解部(電子線描画していない部位)の溶解速度が1時間あたり約0.5Å未満である溶媒または複数の溶媒の混合液であっても良い。
【0036】
(リンス)
その後、前記現像剤の滴下供給を止めた直後に、基板1を回転させながら基板1の上方から、前記現像剤を洗い流すためにリンス剤を滴下供給する。
このリンス剤の滴下供給は、現像剤の滴下供給を止める前に行うのが好ましい。こうすることにより、現像剤が瞬時にリンス剤に置換され、基板上に滞留している現像剤中に残存するレジスト溶解物が再度析出して汚れとなることを防止できる。
このリンス剤には、現像剤である溶媒Aに対してレジスト層のレジスト非溶解部(電子線描画していない部位)の溶解速度がより小さく、かつ、レジスト層とのぬれ性が良好な貧溶媒が好ましい。また、現像剤である溶媒Aと同等あるいはより表面張力の小さな溶媒をリンス剤に用いることで、後の、乾燥工程におけるパターン倒壊を防止あるいは低減できる。
適当なリンス剤が見つからない場合、レジストパターン品質が維持できる限り、現像剤Aでの処理時間を延長しても良い。あるいは、リンス処理を省いても良い。
【0037】
(乾燥)
上記のリンス処理を行った基板1、あるいは、リンス処理を省いた基板1に対して乾燥処理を行う。この乾燥処理は、リンス処理を行った後にリンス剤の滴下供給を止めた後、あるいはリンス処理を省いた場合は現像剤の滴下供給を止めた後、所定の回転数にて基板1を回転させることによって行う。これにより、リンス剤または現像剤が遠心力により基板外縁部から流れ落ちる、又は、蒸発する。こうして、所望のレジスト溶解部とレジスト非溶解部からなるレジストパターン4が形成されたハードマスク層2付きの基板1が得られる。
なお、形成されたレジストパターン4の中に残存している現像剤あるいはリンス剤の除去と、レジストパターン4とハードマスク層2との密着性を向上させることを目的に、必要に応じて、乾燥工程に次いでベーク処理を行っても良い。
【0038】
(レジストパターンのデスカム:第1のエッチング)
その後、レジストパターン4が形成されたハードマスク層2付きの基板1を、ドライエッチング装置に導入する。そして、酸素ガスとアルゴン(Ar)ガスの混合ガスによる第1のエッチングを行い、レジスト溶解部の残渣(スカム)を除去する。ここで、酸素ガスに代えて、例えばCH等のフッ素系ガスであっても良い。また、ヘリウム(He)が添加されても良い。
【0039】
(ハードマスク層のエッチング:第2のエッチング)
続いて、第1のエッチングで用いたガスを排気した後、塩素ガスと酸素ガスからなる混合ガスにより、第2のエッチングを行い、前記現像処理と上記第1のエッチング処理により露出したハードマスク層2を除去する。
こうして図1(e)に示すように、レジストパターン4に対応する溝加工が基板1上のハードマスク層2に施される。
なお、この時のエッチング終点は、例えば反射光学式の終点検出器又はプラズマモニター等を用いることで判別する。
【0040】
(基板のエッチング:第3のエッチング)
続いて、第2のエッチングで用いたガスを排気した後、フッ素系ガスを用いた第3のエッチングを基板1に対して行う。
【0041】
こうして図1(f)に示すように、レジストパターン4に対応する溝加工が基板1に施され、溝部以外が残存したハードマスク層2及びレジストパターン4の残存が除去される前のモールド10が作製される。
【0042】
なお、ここで用いるフッ素系ガスとしては、C(例えば、CF、C、C)、CHF、これらの混合ガス又はこれらに添加ガスとして希ガス(He、Ar、Xeなど)を含むもの等が挙げられる。なお、基板1へのエッチングにおいては、基板1が石英あるいはSiウエハであって、形成すべきパターンがマイクロオーダーの場合、フッ酸を用いたウェットエッチングを行っても良い。
【0043】
(レジストパターンの除去)
続いて、硫酸と過酸化水素水の混合液からなるレジスト剥離剤によって、前記第3のエッチングの後に生じたレジストパターン4の残存を除去し、レジストパターン4を完全に剥離する。
具体的には、基板1を前記レジスト剥離剤に所定の時間浸漬し、その後、リンス剤(ここでは、常温または加熱された純水)によりレジスト剥離剤を洗い流す。次いで前記乾燥処理と同様な手法で、基板1を乾燥させる。
なお、ここで用いるレジスト剥離剤としては、前記の硫酸と過酸化水素水の混合液の他、有機溶剤(α−クロロメタクリレートとα−メチルスチレンとの重合体を含むレジストの場合、アニソール又はN,N−ジメチルアセトアミド(ZDMAC(日本ゼオン株式会社製))、オゾン水等が挙げられる。レジストを膨潤溶解又は化学的に分解して剥離除去できる化合物であればよい。また、これらのレジスト剥離剤は、加熱して、レジスト剥離除去能力を高めても良い。さらには、酸素プラズマを用いた灰化処理であって良い。
また、当該レジストパターン4の除去は、前記第2のエッチング処理の後、前記第3のエッチング処理の前に実施しても良い。
【0044】
(ハードマスク層の除去:第4のエッチング)
引き続いて、第1のエッチングと同様の手法で、残存ハードマスク層2を除去する前のモールド10上に残存する前記レジストパターン4に対応してパターン形成されたハードマスク層2を、ドライエッチングにて剥離除去する工程が行われる。なお、ハードマスク
層を溶解除去できる薬液が存在する場合、ウェットエッチングにてハードマスク層の除去を行っても良い。
【0045】
以上の工程を経た後、必要があれば基板1の洗浄等を行う。このようにして、図1(g)に示すようなマスターモールド20を完成させる。
【0046】
なお、いずれかのエッチングのみをウェットエッチングとし、他のエッチングにおいてはドライエッチングを行っても良いし、全てのエッチングにおいてウェットエッチング又はドライエッチングを行っても良い。また、パターンサイズがミクロンオーダーである場合など、ミクロンオーダー段階ではウェットエッチングを行い、ナノオーダー段階ではドライエッチングを行うというように、パターンサイズに応じてウェットエッチングを導入しても良い。
【0047】
以上のような本実施形態においては、以下の効果を得ることができる。
即ち、レジスト非溶解部の溶解速度が1時間あたり約0.5Å未満である溶媒であるフルオロカーボンを含む溶媒Aを含む現像剤を、α−クロロメタクリレートとα−メチルスチレンとの重合体を含みかつフッ素を含有しないレジスト層に対して用いることにより、レジストパターンを所望の高い解像度で形成することができる。
【0048】
なお、本実施形態においては、α−クロロメタクリレートとα−メチルスチレンとの重合体を含みかつフッ素を含有しないレジストに焦点を当てて説明したが、本発明の技術的思想はこの種のレジストに限られないと推測される。即ち、レジストの種類に応じて、そのレジストへの現像剤を構成する溶媒Aをその都度設定できるものと推測される。また、本実施形態で挙げたフルオロカーボンを用いずとも、別種の化合物を溶媒Aに用いた場合であれば、本実施形態に記載の効果を奏する可能性がある。さらに、リンス液においても本実施形態で挙げたフルオロカーボンを用いずとも、別種の化合物をリンス液として用いることも可能であると推測される。
以上、本発明の技術的思想については、現在発明者により鋭意研究中である。
【0049】
また、実施の形態1におけるレジストパターン形成方法及びモールド作製方法は、モールド作製以外にも、以下の用途に好適に適用でき、例えば、半導体装置用フォトマスク、半導体製造、マイクロ電気機械システム(MEMS)、センサ素子、光ディスク、回折格子や偏光素子等の光学部品、ナノデバイス、有機トランジスタ、カラーフィルター、マイクロレンズアレイ、免疫分析チップ、DNA分離チップ、マイクロリアクター、ナノバイオデバイス、光導波路、光学フィルター、フォトニック結晶等の作製にも幅広く適用できる。
【0050】
以上、本発明に係る実施の形態を挙げたが、上記の開示内容は、本発明の例示的な実施形態を示すものである。本発明の範囲は、上記の例示的な実施形態に限定されるものではない。本明細書中に明示的に記載されている又は示唆されているか否かに拘わらず、当業者であれば、本明細書の開示内容に基づいて本発明の実施形態に種々の改変を加えて実施し得る。
【実施例】
【0051】
次に実施例を示し、本発明について具体的に説明する。もちろんこの発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【0052】
<実施例1>
本実施例においては、基板1としてウエハ形状の合成石英基板(外径150mm、厚み0.7mm)を用いた(図1(a))。
そしてまず、前記基板1をスパッタリング装置に導入し、クロム(Cr)からなるターゲットをアルゴンガスと窒素ガスでスパッタリングし、厚さ2nmの窒化クロムからなるハードマスク層2を形成した(図1(b))。このハードマスク層を形成した基板1に対して、ホットプレートにて200℃で10分間ベークを行い、脱水ベーク処理を行った。その後、基板1を室温(22.5℃)に保たれた冷却プレート上に載置して、基板1を冷却した。
【0053】
次に、ハードマスク層を形成した基板1をレジストコーターにセットした。そして、α−クロロメタクリレートとα−メチルスチレンとの重合体であるZEP520A−7(日本ゼオン株式会社製)を、ZEP520A−7用の溶剤かつアニソールであるZEP−A(日本ゼオン株式会社製)で、ZEP520A−7対ZEP−Aが体積混合比1対3となるように希釈し、レジスト溶液を予め用意した。このレジスト溶液を基板1上に3ml程滴下し、次いで、4000rpmで45秒間基板1を回転させた。
【0054】
レジスト液のスピンコート後、この基板1に対して、ホットプレートにて200℃で15分間ベーク(塗布後ベーク)を行い、形成されたレジスト層における不要な残存溶媒を除去して、厚さ30nmのZEP520Aからなるレジスト層を得た。
【0055】
そして、加速電圧100kVのポイントビーム型電子線描画機を用い、電子線描画部(レジスト溶解部)と電子線未描画部(レジスト非溶解部)との幅比を1対2としたライン・アンド・スペース・パターンを描画した。このとき、レジスト溶解部の寸法が8〜30nmの範囲で3nmごとにレジスト溶解部に対応する部位の幅を変化させて電子線描画した。
【0056】
その後、この基板1のレジスト層を、本実施例に係る現像剤にて現像した。本実施例に係る現像剤は、CF−CFH−CFH−CF−CF(バートレルXF(登録商標 三井・デュポンフロロケミカル株式会社製))を用いた。
【0057】
この現像処理の際には、基板1を250rpmで回転させ続けた。そして、この基板1の上方から、現像剤を30秒間滴下供給した。この際、この現像剤は室温(22,5℃)に保った。
【0058】
そして現像剤の供給を止めた後、基板1を1500rpmで適宜回転させて乾燥処理を行った。こうして実施例に係る試料を作製した。
【0059】
この時、本来レジスト溶解部である箇所に著しい残渣がなく、また、隣り合ったレジスト未溶解部のくっつきがなく、さらには、所定の描画パターン部から大きく逸脱したパターンの湾曲又は蛇行がなく、かつ、さらには、所定の描画パターン部から大きく逸脱した突起あるいは喰われがなく、かつ、電子線描画部(レジスト溶解部)と電子線未描画部(レジスト非溶解部)との幅比がほぼ1対2である、正常に解像しているレジスト溶解部の線幅を測定し、この線幅を実用的に使用する上での限界となる解像度と定めた。また、この実用的に使用する上での限界となる解像度を得たときの露光量を必要露光量と定めた。
【0060】
<実施例2>
実施例1においては現像剤としてバートレルXFのみを用いた。一方、本実施例2においては、バートレルXFとイソプロパノールとの体積混合比を5対3、即ち、(バートレルXF+イソプロパノール)に対するイソプロパノールの体積混合比率を37.5%とした。これ以外は実施例1と同様にして試料を作製した。
【0061】
<比較例1〜3>
実施例では現像剤がバートレルXFのみ、又はバートレルXFとイソプロパノールの混合液であったかわりに、比較例1においては現像剤を酢酸−n−アミルからなるZED−N50(日本ゼオン株式会社製)のみとし、比較例2においては現像剤をメチルイソブチルケトンとイソプロパノールの混合液(体積混合比は56対44)からなるZMD−C(日本ゼオン株式会社製)とし、比較例3においては現像剤をイソプロパノールのみにした以外は、実施例1と同様に試料を作製した。
【0062】
<評価>
実施例及び比較例により得られた試料(レジストパターン付き石英基板(石英基板直上にハードマスク層として窒化クロム膜を形成し、その上に、α−クロロメタクリレートとα−メチルスチレンとの重合体でありかつフッ素を含有しないレジストであるZEP520Aからなるレジストパターンを形成したもの))について評価した。その結果を図2と図3に示す。
図2は、実施例1及び実施例2における実用的に使用する上での限界となる解像度とレジスト溶解に必要な露光量との関係を記載した図である。
図3は、実施例1〜2及び比較例1〜3における試料(モールド)の作製途中であるレジストパターンを、走査型電子顕微鏡を用いて上面観察した写真である。
また、表1は、α−クロロメタクリレートとα−メチルスチレンとの重合体でありかつフッ素を含有しないレジストであるZEP520Aからなるレジスト層を基板上に形成した後、実施例及び比較例の現像剤に浸漬し、その前後で前記レジスト層の膜厚を分光反射式膜厚計で計測して、レジスト層(非溶解部に相当)の1時間あたりの溶解速度を得た結果である。
【0063】
【表1】

【0064】
実施例1及び2においては、図2及び図3(a)(b)に示す通り、比較例1〜3よりも良好な、11nmという高い解像度のレジストパターンが得られた。特に、(バートレルXF+イソプロパノール)に対するイソプロパノールの体積混合比率を37.5%とした(即ち実施例2の)場合、実施例1の場合の必要露光量1800μC/cmに対比して、約725μC/cm(約40%)の低い露光量で11nmという高い解像度のレジストパターンが得られた。
結果、実施例1及び2では、比較例1〜3よりも解像度は向上していた。
【0065】
一方、図2及び図3(c)〜(e)に示す通り、比較例1においては解像度26nmかつ必要露光量120μC/cmであり、必要露光量は低く済むものの、実施例に比べて実用的に使用する上での限界となる解像度は低かった(図2(比較例1)、図3(c))。
比較例2においては、解像度20nmかつ必要露光量350μC/cmであり、比較例1と同じく、必要露光量は低く済むものの、実用的に使用する上での限界となる解像度は実施例1及び2に比べて劣っていた(図2(比較例2)、図3(d))。
上述の通り、磁気記録密度「1.5TeraBit/inch」を達成するに必要な
DTRMでのトラックピッチである33nm程度に対して必要となる解像度11nm(幅比1対2のライン・アンド・スペース・パターン)は、比較例1、比較例2及び比較例3では得られない(図2(比較例3)、図3(e))。
【符号の説明】
【0066】
1 基板
2 ハードマスク層
3 レジスト層
4 レジストパターン
10 残存ハードマスク層及びレジスト層除去前モールド
20 モールド(マスターモールド)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板上のα−クロロメタクリレートとα−メチルスチレンとの重合体を含みかつフッ素を含有しないレジスト層にエネルギービームを照射して描画又は露光して、現像を行う際に用いられるレジスト層の現像剤であって、レジスト非溶解部(描画または露光されていない部位)の溶解速度が1時間あたり約0.5Å未満である溶媒からなることを特徴とするレジスト層の現像剤。
【請求項2】
基板上のα−クロロメタクリレートとα−メチルスチレンとの重合体を含みかつフッ素を含有しないレジスト層にエネルギービームを照射して描画又は露光して、現像を行う際に用いられるレジスト層の現像剤であって、フルオロカーボンを含む溶媒からなることを特徴とするレジスト層の現像剤。
【請求項3】
基板上に、α−クロロメタクリレートとα−メチルスチレンとの重合体を含みかつフッ素を含有しないレジスト層を形成する工程と、
前記レジスト層にエネルギービームを照射することにより、所定のパターン形状の描画又は露光を行う工程と、
請求項1又は2に記載の現像剤によって、前記描画又は露光されたレジスト層を現像する工程と、
を含むことを特徴とするレジストパターンの形成方法。
【請求項4】
前記現像剤は、末端の一つあるいは両端にCF基を、その他に(CFX)基(XはF又はH)を有することを特徴とする請求項3に記載のレジストパターンの形成方法。
【請求項5】
前記現像剤は、CF−(CFX)−CF(XはF又はH、かつnは自然数)であることを特徴とする請求項3又は4に記載のレジストパターンの形成方法。
【請求項6】
前記描画又は露光工程は電子線描画を行う工程であり、
前記レジスト層は電子線に感度をもつレジストであることを特徴とする請求項3ないし5のいずれかに記載のレジストパターンの形成方法。
【請求項7】
基板上に、α−クロロメタクリレートとα−メチルスチレンとの重合体を含みかつフッ素を含有しない、電子線に感度をもつレジスト層を形成する工程と、
前記レジスト層に電子線描画を行う工程と、
CF−(CFX)−CF(XはF又はH、かつnは自然数)からなる現像剤によって、前記描画又は露光されたレジスト層を現像する工程と、
を含むことを特徴とするレジストパターンの形成方法。
【請求項8】
基板上に、α−クロロメタクリレートとα−メチルスチレンとの重合体を含みかつフッ素を含有しないレジスト層を形成する工程と、
前記レジスト層にエネルギービームを照射することにより、所定のパターン形状の描画又は露光を行う工程と、
フルオロカーボンを含む現像剤によって、前記描画又は露光されたレジスト層を現像する工程と、
を含むことを特徴とするモールドの製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2011−215244(P2011−215244A)
【公開日】平成23年10月27日(2011.10.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−81396(P2010−81396)
【出願日】平成22年3月31日(2010.3.31)
【出願人】(000113263)HOYA株式会社 (3,820)
【Fターム(参考)】