抗蚀剂材料和微加工方法技术

一种抗蚀剂材料和一种微加工方法，提供了高分辨率的微加工而无需使用例如电子束或离子束的昂贵的照射装置。即，该抗蚀剂材料和该微加工方法使用目前使用的曝光装置实现了进一步精细的微加工。包含过渡金属如Ｗ和Ｍｏ不完全氧化物的抗蚀剂层被选择性曝光和显影以将抗蚀剂层图案化成预定形式。在此所指的过渡金属的不完全氧化物是一种氧含量低于由对应于过渡金属的可能化合价的化学计量氧含量的化合物。换句话说，该化合物的氧含量低于对应于过渡金属的可能化合价的化学计量氧含量。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无机抗蚀剂材料(resist materials)和使用该抗蚀剂材料的微加工(nanofabrication)方法，以及具体地涉及一种抗蚀剂材料和一种使用紫外至可见光区域的曝光源能够高精度微加工的微加工方法。
技术介绍
最新用于，例如，半导体，光学设备，和磁设备的微加工的平版印刷需要在几十个纳米或更低的数量级上的图案化精度(patterning precision)。为了实现这些高精度图案化，已在各种领域如光源，抗蚀剂材料，和分档器(steppers)中进行深入研究。增加微加工的尺寸精度的有效方案包括在曝光源中使用较短波长和会聚电子或离子束。但短波长曝光源和会聚电子或离子束照射源太昂贵，不适用于提供不太昂贵的设备。为了增加使用与目前使用的曝光装置相同的曝光源时的机制尺寸精度，已经提出其它方案如改进照明的方法和使用称作相移光罩(phase shift mask)的特殊光罩。已经尝试其它方案，包括使用多层抗蚀剂或无机抗蚀剂的方法。一般采用的曝光方法涉及使用紫外光作为曝光源的有机抗蚀剂如酚醛清漆抗蚀剂和化学放大抗蚀剂。通用的有机抗蚀剂广泛用于平版印刷领域。但其大分子量导致曝光和未曝光区域之间的边界处的图案不清晰。这在增加微加工精度方面不利。相反，具有低分子量的无机抗蚀剂在曝光和未曝光区域之间的边界处提供清晰的图案，且与有机抗蚀剂相比有可能获得高精度微加工。例如，Jpn.J.Appl.Phys.，Vol.30(1991)，p.3246介绍了一种使用如MoO3或WO3作为抗蚀剂材料和离子束作为曝光源的微加工方法；和Jpn.J.Appl.Phys.，Vol.35(1996)，p.6673介绍了一种使用SiO2作为抗蚀剂材料和电子束作为曝光源的方法。另外，SPIE，Vol.3424(1998)，p.20介绍了一种使用硫属元素化物玻璃作为抗蚀剂材料和来自汞-氙灯的476和532nm激光和紫外光作为曝光源的方法。电子束作为曝光源的应用可与多种如上所述的无机抗蚀剂材料结合使用，但仅硫属元素化物据说是对应于紫外或可见光的材料。原因是，所提出的可透过紫外或可见光的除硫属元素化物之外的无机抗蚀剂材料具有明显低的吸光率，这不适合实际使用。硫属元素化物具有允许紫外或可见光和因此允许目前使用的曝光装置的优点，但存在包含一些对人有害的试剂，如Ag2S3，Ag-As2S3，和Ag2Se-GeSe的问题。另一方面，紫外或可见光平版印刷(photolithography)广泛用于制造各种设备如半导体设备，如动态随机存取存储器(DRAM)，闪存，中央处理器(CPUs)，和特定用途IC(ASICs)；磁设备，如磁头；显示器，如液晶显示器，电致发光(EL)显示器，和等离子体显示器板(PDPs)；光学设备，如光学记录介质和光学调制元件。这些设备的例子是压缩盘(CD，是注册商标)，它是只读光盘如DVDs。以下描述光盘(optical disc)的结构。光盘基本上包括如聚碳酸酯的光学透明基板，其主表面具有例如，表示信息信号的凹坑(pit)和凹槽(grooves)的细不规则图案。主表面覆盖有金属如铝的薄反射膜，后者进一步覆盖有保护膜。光盘上的这种细不规则图案是使用一种具有高精度细不规则图案的压模(stamper)通过一种将图案真实地和迅速地转移(transferring)到基板上的工艺而形成。以下描述一种用于制备压模的方法。例如，将具有足够光滑的表面的玻璃基板置于旋转平台上。将光敏性的抗蚀剂施用到在预定旋转速度下旋转的玻璃基板上。旋转使抗蚀剂铺展在玻璃基板上，这样玻璃基板被完全旋涂。抗蚀剂以预定图案暴露于记录激光以形成对应于信息信号的潜像。随后用显影剂显影抗蚀剂以去除曝光或未曝光区域，这样提供具有预定不规则图案的抗蚀剂的抗蚀剂原模(resist master)。金属通过一种工艺如电镀进一步沉积在抗蚀剂原模的不规则图案上以将不规则图案转移至金属。金属(是压模)与抗蚀剂原模分离。使用压模以通过已知的转移工艺如注射模塑(injection molding)复制大量的由热塑性树脂，如聚碳酸酯制成的基板。每种基板随后覆盖有例如反射膜和保护膜以完成光盘。可记录在光盘上的信息的容量取决于可以形成的凹坑或凹槽的密度。换句话说，可记录在光盘上的信息的容量取决于通过切割，即，将抗蚀剂层暴露于激光以形成潜像而形成的不规则图案的细度。例如，用于只读DVD(DVD-ROMs)的压模的螺旋凹坑串(spiral pit string)的最低凹坑长度为0.4μm和磁道间距为0.74μm。使用模子作为模具制成的直径为12cm的光盘的信息容量为每面4.7GB。具有这种结构的光盘的生产需要一种通过平版印刷工艺使用波长为413nm的激光和数字孔(NA)为约0.90(例如，0.95)的物镜制成的抗蚀剂原模。随着目前在信息和通讯技术和图像-处理技术方面的迅速发展，如上文所述的光盘面临的任务是获得比目前容量高几倍的记录容量。例如，需要作为数字影碟(videodisc)的延伸的直径为12cm的下一代光盘通过常规信号处理获得信息容量为每面25GB。为了满足该要求，光盘的最低凹坑长度和磁道间距(track pitch)必须分别减至约0.17μm和0.32μm。曝光中的最低凹坑长度P(μm)由以下等式(1)表示P＝K·λ/NA(1)其中λ(μm)表示光源的波长；NA表示物镜(objective lens)的数字孔；和K表示比例常数。光源的波长λ和物镜的数字孔NA是取决于激光装置规格的参数。比例常数K是取决于激光装置和抗蚀剂层的组合的参数。在生产以上光盘如DVD时，设定波长至0.413μm和数字孔NA至0.90导致最低凹坑长度为0.40μm，那么由以上等式(1)提供的比例常数K为0.87。一般来说，较短激光波长有效地实现上述的细凹坑。即，在相同的比例常数K和例如，NA＝0.95的情况下，需要激光波长λ为0.18μm的光源以提供最低凹坑长度约0.17μm，这是具有记录容量为每面25GB的高密度光盘所必需的。在这种情况下所要求的0.18μm的波长短于正发展成为用于下一代半导体平版印刷的光源的ArF激光的193nm的波长。获得这种短波长的曝光装置需要特殊光学元件，如透镜，以及特殊激光作为光源，因此变得非常昂贵。在增加光学分辨率以实现微加工时，基于较短曝光波长λ和较大数字孔NA的方案由于以下原因十分不适用于生产便宜设备该方案不可避免地需要用昂贵的曝光装置替换目前使用的曝光装置，因为目前使用的曝光装置不能赶上微加工的发展。本专利技术的提出是为了解决这些常规问题。本专利技术的一个目的是提供一种允许高精度微加工而无需使用例如电子束或离子束的昂贵的照射装置的抗蚀剂材料。本专利技术的另一目的是提供一种用目前使用的曝光装置和抗蚀剂材料实现更精细的处理的微加工方法。
技术实现思路
如上所述，完全氧化的过渡金属如MoO3和WO3常用作抗蚀剂材料。但这些金属在用紫外或可见光曝光进行微加工中出现问题，因为这些金属透过紫外或可见光以呈现出明显低的吸收。根据对该问题的研究结果，本专利技术人已经发现可以将过渡金属氧化物应用于。当过渡金属氧化物的氧含量即使稍微偏离化学计量氧含量，该氧化物吸收大量的紫外或可见光，这样改变该氧化物的化学特性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含不完全氧化的过渡金属的抗蚀剂材料，所述不完全氧化过渡金属的氧含量低于对应于该过渡金属的可能化合价的化学计量氧含量。

【技术特征摘要】
JP 2002-2-22 46029/2002;JP 2002-10-10 297893/20021.一种包含不完全氧化的过渡金属的抗蚀剂材料，所述不完全氧化过渡金属的氧含量低于对应于该过渡金属的可能化合价的化学计量氧含量。2.根据权利要求1的抗蚀剂材料，其中抗蚀剂材料包含一种包括氧化物的无定形无机材料。3.根据权利要求1的抗蚀剂材料，其中过渡金属包含Ti，V，Cr，Mn，Fe，Nb，Cu，Ni，Co，Mo，Ta，W，Zr，Ru，和Ag中的至少一种。4.根据权利要求3的抗蚀剂材料，其中不完全氧化的过渡金属是三价的且对于组成A1-xOx来说0＜x＜0.75，其中A是过渡金属。5.根据权利要求4的抗蚀剂材料，其中过渡金属包含Mo或W。6.根据权利要求1的抗蚀剂材料，其中不完全氧化的过渡金属进一步包含除过渡金属之外的元素。7.根据权利要求6的抗蚀剂材料，其中除过渡金属之外的元素包括Al，C，B，Si，和Ge中的至少一种。8.一种微加工方法，包括下列步骤将包括不完全氧化的过渡金属的抗蚀剂材料的抗蚀剂层沉积在基板上，所述不完全氧化的过渡金属的氧含量低...

【专利技术属性】
技术研发人员：河内山彰，荒谷胜久，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]