(57)【要約】【課題】被処理基板上に微細パターンを加工する際に、レジストの下面および上面に光吸収熱変換層を配し、熱によるレジストの加工を行うことで高アスペクト比の微細パターン加工を可能とする。【解決手段】被処理基板上に形成された光および熱感応性物質層と、前記光および熱感応性物質層の第１の側である前記被処理基板と前記光および熱感応性物質層の間に形成された第１の光吸収熱変換層と、前記第１の側から前記光および熱感応性物質層をはさんで対向する第２の側に形成された第２の光吸収熱変換層とを含むことを特徴とするパターン形成材料。【選択図】　　　　　図１
2004144925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板上に形成された熱感応性物質層と、
前記熱感応性物質層と前記被処理基板との間に形成された第１の光吸収熱変換層と、
前記熱感応性物質層の前記第１の光吸収熱変換層が存在しない側に設けた第２の光吸収熱変換層とを有し、
前記第１の光吸収熱変換層と前記第２の光吸収熱変換層が前記熱感応性物質層を挟む構造としたことを特徴とするパターン形成材料。
【請求項２】
前記第１の光吸収熱変換層および前記第２の光吸収熱変換層は、前記第１の光吸収熱変換層および前記第２の光吸収熱変換層に照射される活性光を熱に変換することを特徴とする請求項１記載のパターン形成材料。
【請求項３】
前記第１の光吸収熱変換層および前記第２の光吸収熱変換層はＧｅ―Ｓｂ−Ｔｅ合金を含むことを特徴とする請求項２記載のパターン形成材料。
【請求項４】
前記熱感応性物質層は、別の活性光が照射されることによって溶解液である現像液に不溶から可溶に、もしくは可溶から不溶に性質が変化することを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか１項記載のパターン形成材料。
【請求項５】
前記第１の光吸収熱変換層および前記第２の光吸収熱変換層によって前記活性光から変換された熱によって、前記熱感応性物質層が、前記別の活性光の照射によって前記現像液に不溶から可溶へと変化する性質が失われること特徴とする請求項４記載のパターン形成材料。
【請求項６】
前記第１の光吸収熱変換層および前記第２の光吸収熱変換層によって前記活性光から変換された熱によって、前記熱感応性物質層が前記現像液に可溶から不溶へと変化することを特徴とする請求項４記載のパターン形成材料。
【請求項７】
前記熱感応性物質層は、ポジ型ホトレジストからなることを特徴とする請求項５記載のパターン形成材料。
【請求項８】
前記熱感応性物質層は、ネガ型ホトレジストからなることを特徴とする請求項６記載のパターン形成材料。
【請求項９】
前記被処理基板と前記第２の光吸収熱変換層の間に、少なくとも１層以上の熱保護層を有することを特徴とする請求項１〜８のうち、いずれか１項記載のパターン形成材料。
【請求項１０】
前記熱保護層は前記被処理基板と前記第１の光吸収熱変換層の間に設けた基板保護層であることを特徴とする請求項９記載のパターン形成材料。
【請求項１１】
前記熱保護層は前記熱感応性物質層と前記第１の光吸収熱変換層の間に設けた熱緩衝層であることを特徴とする請求項９または１０記載のパターン形成材料。
【請求項１２】
前記熱保護層は前記熱感応性物質層と前記第２の光吸収熱変換層の間に設けた別の熱緩衝層であることを特徴とする請求項９〜１１のうち、いずれか１項記載のパターン形成材料。
【請求項１３】
前記第２の光吸収熱変換層の上にキャップ層を設けたことを特徴とする請求項１〜１２のうち、いずれか１項記載のパターン形成材料。
【請求項１４】
請求項１〜１３いずれか１項記載のパターン形成材料を用いたパターン形成方法。
【請求項１５】
被処理基板上に形成された熱感応性物質層と、前記熱感応性物質層と前記被処理基板との間に形成された第１の光吸収熱変換層と、前記熱感応性物質層の前記第１の光吸収熱変換層が存在しない側に設けた第２の光吸収熱変換層とを有し、前記第１の光吸収熱変換層と前記第２の光吸収熱変換層が前記熱感応性物質層を挟む構造としたことを特徴とするパターン形成材料を用いたパターニング方法であって、
活性光を前記第１の光吸収熱変換層および前記第２の光吸収熱変換層に照射することにより、前記第１の光吸収熱変換層および前記第２の光吸収熱変換層が発熱する第１の工程と、
前記第１の工程の発熱により、削除部と成形部からなる前記熱感応性物質層の前記成形部が変質する第２の工程と、
前記削除部を前記熱感応性物質層より剥離する第３の工程を含むことを特徴とするパターニング方法。
【請求項１６】
前記第２の工程は、前記成形部の変質の後、別の活性光を前記熱感応性物質層に照射する露光工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５記載のパターニング方法。
【請求項１７】
前記第１の工程は、前記活性光を前記第１の光吸収熱変換層および前記第２の光吸収熱変換層に照射する前に、別の活性光を前記熱感応性物質層に照射する露光工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５記載のパターニング方法。
【請求項１８】
前記熱感応性物質層はポジ型ホトレジストからなることを特徴とする請求項１５〜１７のうち、いずれか１項記載のパターニング方法。
【請求項１９】
前記熱感応性物質層はネガ型ホトレジストからなることを特徴とする請求項１５記載のパターニング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理基板の微細加工に係り、更には被処理基板上の微細パターン形成材料および微細パターン形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路や光ディスク原盤のような電子、電気部品の製造に際し、真空紫外光（ＶＵＶ）、Ｘ線などを用いる光リソグラフィー法のような微細パターン形成方法についての研究が盛んに行われ、現在ではこれらの技術を用いて線幅０．１μｍ以下の微細構造が実現しており、数年後の実用化が期待されている。（例えば非特許文献１参照。）。
【０００３】
現在、電子、電気部品製造用のレジストパターンは、所定のマスクパターンを通して感光性レジスト膜に活性光を照射して画像を形成したのち、現像することによって作製されているが、形成されるレジストパターンの最小寸法は、光の回折により制限されるため、実用上は使用波長を若干下回る程度の寸法が限度となっている。ところで、この回折限界は、使用する光の波長とレンズの開口数に依存し、波長の短い光を用いるほど、またレンズの開口度を大きくするほど限界値を小さくすることができるが、レンズの開口度の増大は、技術上ほぼ限界に達しているため、現在は波長の短い光を使用することにより、レジストパターンの微細化をはかる方向に進んでいる。
【０００４】
このため、深紫外光、レーザ光、軟Ｘ線などを用いた新しい露光技術に対する研究が行われ、ＫｒＦエキシマレーザやＡｒＦエキシマレーザを用いて寸法１５０ｎｍ前後の微細化が可能になったが、高性能光源の開発、光学材料やレジスト材料における特性の改善など付随する周辺技術の問題点をも解決しなければならない。たとえ解決できたとしても、これらの技術では、光源や光学系が大型であり、またエネルギー消費も莫大なものとなる。
【０００５】
また、電子線リソグラフィー法は、電子線を使用するため、光に比べて、はるかに微細な加工が可能であり、数ｎｍの加工寸法が実現している。しかし、電子線の加速や偏向を真空中で行わなければならないため、真空槽が必要であり、また、電子を加速、偏向するための電極や電源なども大がかりである。更に数１０ｋＶという高い加速電圧を用いるため安全性についての配慮が必要になってくる。
【０００６】
以上のように、光の短波長化や電子線利用の微細パターン形成は、高コストな技術になってしまう。このような従来の微細パターン形成方法がもつ欠点を克服するために、種々のパターン形成方法が提案されている。例えばレーザー光をカルコゲン化合物に照射して熱を発生させ、カルコゲン化合物中に結晶状態の差を発生させてパターンを描画する方法が提案されている（例えば特許文献１参照。）。この方法では、結晶状態の違いによるエッチングレートを利用して微細加工するもので、回折限界を超えたパターン描画が可能である。しかし、結晶状態の違いによるエッチングレートの差が極めて小さい上、カルコゲン化合物の膜は必ずしも均一でないため、同じ結晶状態の膜でもエッチングレートが異り、特に粒界部分が先にエッチングされることにより品質のよい微細パターンを得ることは困難である。また、カルコゲン化合物を必ず用いなければならないため、半導体の微細加工には適用できないし、カルコゲン化合物の変形に起因するトラブルも避けられないという欠点がある。
【０００７】
そのほか、活性光による熱でレジストに描画するパターン形成材料及びパターン形成方法も提案されている。（例えば非特許文献２参照。）。これは、被処理基板と被加工層であるレジストの間にＧｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５からなる光吸収熱変換層を設け、当該光吸収熱変換層に活性光を照射することで熱を発生させ、その上のレジスト層に、熱による化学反応を生じさせて微細パターンを形成するというものである。この方法で、１００ｎｍの加工寸法が得られている。活性光の光源として安価な半導体レーザーを用いているため、ＫｒＦエキシマレーザやＡｒＦエキシマレーザ、もしくは電子線を用いた場合のように、高性能で高価な光源を必要とせず、またエネルギー消費も少なく、非常に低コストな技術である。また、前記したようなカルコゲン化合物を用いた場合にくらべて加工精度が良く、微細パターンの加工に適用が可能であるというメリットがある。
【０００８】
【非特許文献１】
電気学会技術報告第７７０号，「先端リソグラフィ技術の開発動向」
【非特許文献２】
Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　６１−６２（２００２）　４１５−４２１
【特許文献１】
特願平８−２４９４９３号
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記したような光吸収熱変換層を用いたレジストのパターニング方法では、当該光吸収熱変換層から発生した熱がレジストに伝えられる量には限界があり、例えば、１００ｎｍのパターンを形成しようとした場合、加工されるパターンの高さはせいぜい３０ｎｍ程度が限界であるという問題があった。また、特にパターン幅の小さい微細パターンであって、パターン高さのある、いわゆる高アスペクト比のパターニングを行う場合は被処理基板に対して垂直な加工が困難であるという欠点があった。さらには、発生する熱量を増加させて加工速度を上げる、もしくはパターニングの高さをかせぐために強いレーザーを照射して加熱するとレジストが蒸発してしまうという問題が発生していた。
【００１０】
そこで、本発明は上記の課題を解決した新規で有用なパターン形成材料およびパターン形成方法を提供することを統括的目的としている。
【００１１】
本発明の具体的な課題は、被処理基板上に微細パターン形成する際に、光および熱感応性物質層の下面および上面に光吸収熱変換層をそれぞれ配し、活性光を用いた熱による当該光および熱感応性物質層の加工を行うことで、効率よく当該光および熱感応性物質層のパターニングを行い、高アスペクト比の微細パターン加工を可能とすることである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題を解決するために、
被処理基板上に形成された光および熱感応性物質層と、前記光および熱感応性物質層の第１の側である前記被処理基板と前記光および熱感応性物質層の間に形成された第１の光吸収熱変換層と、前記第１の側から前記光および熱感応性物質層をはさんで対向する第２の側に形成された第２の光吸収熱変換層とを含むことを特徴とするパターン形成材料およびパターン形成方法を用いて解決する。
【００１３】
前記パターン形成材料およびパターン形成方法によれば、前記光および熱反応層が、前記第１の光吸収熱変換層および前記第２の光吸収熱変換層に挟まれる構造としているため、前記光および熱反応層を両面から効率よく加熱することが可能となる。その結果、当該光および熱感応性物質層の蒸発や変形が生じることなく、良好な形状を保ちながら、微細パターンでかつパターン高さの高い、いわゆる高アスペクト比のパターニングが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づき本発明の実施の形態について説明する。
［第１実施例］
図１は、本発明のパターン形成材料の構造の１例及びそれを用いたパターニング方法の原理を示す断面説明図である。パターン形成材料は被処理基板１の上に基板保護層２を介して第１の光吸収熱変換層３、第１の熱緩衝層４、光および熱感応性物質層５、第２の熱緩衝層６、第２の光吸収熱変換層７およびキャップ層８を順次積層した構造を有している。このような構造をもつパターン形成材料にレンズ９を通して、活性光１０を照射すると、前記第１の光吸収熱変換層３及び前記第２の光吸収熱変換層７の働きにより、前記活性光１０のエネルギーは熱１１に変換される。その熱が前記第１の熱緩衝層４および前記第２の熱緩衝層６を伝搬し、前記光及び熱感応性物質層５の一部である成形部１２を加熱し、化学反応を生じさせる。本図においては前記活性光１０を被処理基板１の側から照射しているが、必要に応じて反対側から照射するようにしてもよい。各層の厚さは、２〜２００ｎｍの範囲で選ばれるが、加工寸法や前記光及び熱感応性物質層５の材質によってはさらに薄く、もしくは厚くすることもできる。
【００１５】
また、前記活性光１０は前記第１の光吸収熱変換層３で全て吸収されるわけではなく、通り抜ける光の割合も大きい。通り抜けた光を再び前記第２の光吸収熱変換層７で吸収させ、活性光１０を効率よく熱に変換できる。従って、必要な活性光の出力も小さくて済み、そのために光吸収熱変換層を１層しか持たない従来例と比較して効率よく活性光を熱に変換することが可能である。その結果、従来生じていた、活性光の出力を過剰に増加させて光および熱感応性物質層を蒸発させてしまうといった問題を生じることが無い。このようにして、前記活性光１０は前記第１の光吸収熱変換層３及び前記第２の光吸収熱変換層７で吸収され、熱に変換される。変換された熱は前記光および熱感応性物質層５に伝播して前記成形部１２に化学反応を生じさせる。次いで、この反応した領域をエッチングして除去するか、あるいは逆にその他の領域を除去することによりパターン形成を行うことができる。
【００１６】
ここで、活性光により当該活性光の回折限界を超えた微細パターンの形成が可能となる原理を図２に示す。
【００１７】
図２は、活性光が光吸収熱変換層に入射した際の、光強度および温度の分布を示すグラフである。図２を参照するに、スポット径２０で示される径で入射する活性光２１は、光強度分布２２で示されるガウス分布を有してスポット中心の光強度が強く、光吸収熱変換層の温度は、温度分布２３で示されるガウス分布となる。また、有効領域２４で示す領域は、前記光および熱感応性物質が反応を起こす温度以上の領域であり、前記スポット径２１より小さくなる。このように、温度分布がガウス分布を有し、反応に寄与する温度領域の分布が前記スポット径２１より小さいことが重要である。この性質を利用し、さらに活性光の強度や照射時間を調整して前記光吸収熱変換層３および前記光吸収熱変換層７が発熱する状態を調整する。その結果、前記光および熱感応性物質層５においてスポット中心部のみで選択的に熱による化学反応を生じさせることができ、微細パターン加工が可能になり、加工に用いた活性光の回折限界をはるかに越えた微細パターンの加工が可能になる。
【００１８】
また、従来のように光および熱感応性物質層の下にのみ光吸収熱変換層を設けた構造では、光吸収熱変換層より光および熱感応性物質層へ伝播する熱量には限界があるため、光および熱感応性物質層の熱による反応が生じる高さ、すなわち加工が可能な高さには限界があった。しかし、本発明においては、前記光および熱反応層５が、前記光吸収熱変換層３および前記光吸収熱変換層７に挟まれる構造としているため、前記光および熱反応層を両面から効率よく加熱することが可能となり、微細パターンでかつパターン高さの高い、いわゆる高アスペクト比のパターニングが可能となる。
【００１９】
また、本発明の光吸収熱変換層３および光吸収熱変換層７は、数１００℃に達することがあり、急激な温度上昇によって生じる問題の対策のため、以下に示す熱保護層を設けている。
【００２０】
まず、前記光吸収熱変換層３で発生した熱により、前記被処理基板１が損なわれるのを防ぐために前記基板保護層２を前記被処理基板１の表面に設けている。前記基板保護層２の材料としては、例えばＺｎＳ・ＳｉＯ２のような無機化合物やポリイミドのような有機化合物を用いることができる。前記基板保護層２の厚さは、通常５０〜５００ｎｍの範囲内で選ばれることが好ましいが、使用する光の波長及び材質に依存するため、必ずしもこの厚さに限定されるものではない。ただし、前記被処理基板１が耐熱性を有する場合には、特に設ける必要はない。
【００２１】
また、前記光吸収熱変換層３および前記光変換熱変換層７の発熱による急激な温度上昇により、前記光および熱感応性物質層５が急激な変形、蒸発、膨張することがある。これを防止するため、前記光および熱感応性物質層５と前記第１の前記光吸収熱変換層３の間に前記第１の熱緩衝層４を、前記光および熱感応性物質層５と前記前記第２の光吸収熱変換層７の間に前記第２の熱緩衝層６をそれぞれ設けている。前記第１の熱緩衝層４および前記第２の熱緩衝層６の材料としては、前記基板保護層２と同じものを用いることができる。前記第１の熱緩衝層４および第２の熱緩衝層６の厚さは、５〜１００ｎｍ、好ましくは１０〜５０ｎｍの範囲内で選ばれる。前記第１の熱緩衝層４および前記第２の熱緩衝層６の厚さは、熱の広がりに影響し、パターニング形状に影響するため、所望のパターニングの微細寸法より薄くするのが望ましい。また、前記第１の熱緩衝層４および前記第２の熱緩衝層６は、前記光及び熱感応性物質層５の耐熱性により、または活性光の照射条件などの違いによって省略した構造とすることも可能である。また、必要に応じて前記第１の熱緩衝層４および第２の熱緩衝層６のうち、いずれか一方の熱緩衝層のみを残してもよい。
【００２２】
さらに前記光および熱感応性物質層５が急激な変形、蒸発、膨張するのを防ぐと同時に前記第２の光吸収熱変換層７が急激な変形、蒸発、膨張するのを防ぐために、前記第２の光吸収熱変換層７の上に前記キャップ層１０を設けることができる。前記キャップ層１０の材料としては、透明プラスチック、透明ガラス、誘電体などが用いられる。また、前記キャップ層１０の厚さは、５〜２００ｎｍ、好ましくは１０〜５０ｎｍの範囲内で選ばれるが、必ずしもこの厚さに限定されるものではない。また、前記キャップ層１０に関しても、光及び熱感応性物質の耐熱性により、または活性光の照射条件などの違いによって、省略した構造とすることも可能である。
【００２３】
また、これらの構造をもつ、本発明のパターン形成材料における被処理基板１の材料としては、一般にリソグラフィー法により電子、電気部品を製造する際に、基板として通常用いられているものの中から任意に選んで用いることができる。このようなものとしては、例えば、ケイ素、タンタル、アルミニウム、ガリウム−ヒ素、ガラス板のような無機質基板やポリプロピレン、アクリル樹脂、ポリカーボネート、スチレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂などのプラスチック基板などがある。そのほかアルミニウム、タンタル、酸化ケイ素などの無機質基板やガラス板上にアルミニウムやタンタルを蒸着したものや光硬化性樹脂層で被覆したものも用いることができる。
【００２４】
また、前記光及び熱感応性物質層５の材料としては、加熱又は活性光の照射により、性質が変化して、現像処理によりパターンを顕出しうる性能をもつ物質であればどのようなものも用いることができる。このようなものとしては、例えばこれまでリソグラフィー法により電子、電気部品を製造する際に用いられていたポジ型及びネガ型のホトレジストを挙げることができる。電子線レジストなども熱により変化するので使用する事が可能である。
【００２５】
次に、第１の光吸収熱変換層３および第２の光吸収熱変換層７の材料としては、光を吸収して熱に変換する機能をもつものであればどのようなものを用いてもよい。このような材料としては、例えば、ＤＶＤ−ＲＡＭの記録層として用いられているＧｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５のようなＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ合金や、Ｓｂ金属、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ合金、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ−Ｖ合金のような合金、ニオブ酸リチウム、メチルニトロアニリンのような化合物がある。
【００２６】
本発明のパターン形成材料における前記光及び熱感応性物質層５の厚さとしては、１０〜１０００ｎｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲内が選ばれる。また、前記光吸収熱変換層３および前記光吸収熱変換層７の厚さとしては５〜３００ｎｍ、好ましくは１０〜１５０ｎｍの範囲内が選ばれる。前記第１の光吸収熱変換層３および前記第２の光吸収熱変換層７の厚さは、使用する光の波長及び材質に依存するため、必ずしもこの厚さに限定されるものではない。
【００２７】
次に、前記したパターン形成材料を用いて、実際に微細パターンの形成を行う方法について、図面に基づき、手順を追って説明する。
［第２実施例］
図３（Ａ），（Ｂ）および図４（Ｃ），（Ｄ）は、本発明の微細パターン形成方法の例を示す工程図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００２８】
まず、図３（Ａ）においては、被処理基板１の上に基板保護層２を介して第１の光吸収熱変換層３、第１の熱緩衝層４、光及び熱感応性物質層５、第２の熱緩衝層６、第２の光吸収熱変換層７、キャップ層８からなるパターン形成材料が形成されている。前記光および熱感応性物質層５には、ポジ型ホトレジストを用いている。また、前記被処理基板１の下には活性光を集光するためのレンズ９が設置されている。
【００２９】
次に、図３（Ｂ）において活性光１０、例えばレーザー光を照射して前記第１の光吸収熱変換層３および前記第２の光吸収熱変換層７の一部において熱１１を発生させ、前記光及び熱感応性物質層５の成形部１２を選択的に加熱すると、ポジ型ホトレジストである前記成形部１２は、熱によって光に感応しない物質に変化する。この場合、前記前記光および熱反応層５が、前記第１の光吸収熱変換層３および前記第２の光吸収熱変換層７に挟まれる構造としているため、前記光および熱反応層５を両面から効率よく加熱することが可能となり、微細パターンでかつパターン高さの高い、いわゆる高アスペクト比のパターニングが可能となる。
【００３０】
次に、図４（Ｃ）において、第２の熱緩衝層６、第２の光吸収熱変換層７およびキャップ層８の剥離後、別の活性光例えば青色光１３を全面にわたって照射すると、前記成形部１２以外の削除部１２′が反応し、現像液に溶解する物質に変化する。また、前記別の活性光の照射は、第２の熱緩衝層６、第２の光吸収熱変換層７およびキャップ層８の剥離の前に行っても同じ結果が得られる。
【００３１】
次に、図４（Ｄ）において、現像処理を行うと、前記削除部１２’が剥離されてレジストの成形部１２のみが残り、パターンが形成される。
【００３２】
前記光及び熱感応性物質層５の上に堆積している、前記第２の熱緩衝層６、前記第２の光吸収熱変換層７および前記キャップ層８を剥離する方法として、ドライエッチング、ウエットエッチングどちらの方法でも剥離可能である。ドライエッチングには反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法やスパッタエッチング法などが挙げられる。ウエットエッチングでは、ＨＦ、ＫＯＨ、ＨＣｌなどが用いられる。本発明は、ここに挙げた方法や溶液の種類によるものではなく、剥離可能な方法であれば問題はない。
【００３３】
また、本実施例に用いる光源としては、一般の微細パターン描画の際に使用されている各種活性光の中から必要に応じ適宜選んで用いることができる。また図３（Ｂ）の工程に用いた前記活性光１０と、図４（Ｃ）の工程に用いた前記別の活性光１３は、例えばそれぞれ、異なる波長のものを用いることも可能であるが、同一の波長のものを用いることも可能であり、光および熱感応性物質の特性にあわせて適宜選択すればよい。このような活性光としては、可視光、深紫外光、ｉ線、ｇ線、ＫｒＦエキシマレーザー、ＡｒＦエキシマレーザーなどがある。
［第３実施例］
また、前記した第２実施例は図５（Ａ），（Ｂ）および図６（Ｃ），（Ｄ）に示すように変更することが可能である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００３４】
まず図５（Ａ）を参照するに、前記被処理基板１の上に前記第１の光吸収熱変換層３、前記光及び熱感応性物質層５および前記第２の光吸収熱変換層７からなるパターン形成材料が形成されている。この場合、前記基板保護層２、前記第１の熱緩衝層４、前記第２の熱緩衝層６および前記キャップ層８が省略された構成となっている。前記したように、これら熱保護層およびキャップ層は前記被処理基板１の耐熱性および前記光および熱感応性物質層５の耐熱性、前記活性光の強度などの条件により、省略した構成とすることが可能である。
【００３５】
次に、図５（Ｂ）において活性光１０、例えばレーザー光を照射して前記第１の光吸収熱変換層３および前記第２の光吸収熱変換層７の一部において熱１１を発生させ、前記光及び熱感応性物質層５の成形部１２を選択的に加熱すると、ポジ型ホトレジストである前記成形部１２は、熱によって光に感応しない物質に変化する。この場合、前記前記光および熱反応層５が、前記第１の光吸収熱変換層３および前記第２の光吸収熱変換層７に挟まれる構造としているため、前記光および熱反応層５を両面から効率よく加熱することが可能となり、微細パターンでかつパターン高さの高い、いわゆる高アスペクト比のパターニングが可能となる。
【００３６】
次に、図６（Ｃ）において、第２の光吸収熱変換層７の剥離後、前記別の活性光、例えば青色光１３を全面にわたって照射すると、前記成形部１２以外の削除部１２′が反応し、現像液に溶解する物質に変化する。また、前記別の活性光の照射は、前記第２の光吸収熱変換層７の剥離の前に行っても同じ結果が得られる。
【００３７】
次に、図６（Ｄ）において、現像処理を行うと、前記削除部１２’が剥離されてレジストの成形部１２のみが残り、パターンが形成される。
［第４実施例］
また、第４実施例を図７（Ａ），（Ｂ）および図８（Ｃ），（Ｄ）に示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００３８】
図７（Ａ）、図８（Ｃ）および図８（Ｄ）に示す工程は、それぞれ第２実施例の図３（Ａ）、図４（Ｃ）および図４（Ｄ）に示した工程と同一である。
【００３９】
図７（Ｂ）を参照するに、前記レンズ９の周囲には前記被処理基板１を加熱するための長波長の活性光１５を照射するランプヒータ１４が設置されている。前記ランプヒータ１４によって前記光および熱感応性物質層５が加熱されるため、前記光吸収熱変換層３および光吸収熱変換層７からの発熱との相乗効果で前記光および熱反応性物質層５の熱による反応が促進される。また、このため前記活性光１０の照射量を低く抑えることが可能となる。
【００４０】
また、加熱機構はランプヒータに限定されるものではなく、例えば前記被処理基板１を保持する保持台（図示せず）に設置される抵抗ヒータなどの電気的なヒータを用いることも可能である。
［第５実施例］
次に、第５実施例を図９（Ａ），（Ｂ）および図１０（Ｃ）〜（Ｄ）に示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００４１】
まず、図９（Ａ）におけるパターン形成材料の構成は図３（Ａ）の第２実施例の場合と同じである。
【００４２】
次に図９（Ｂ）において、前記活性光１３を照射して前記光および熱感応性物質層５全体を、前記現像液に可溶な性質に変化させる。なお、本工程における前記活性光１３の照射は、前記キャップ層８、前記第２の光吸収熱変換層７および前記第２の熱緩衝層６が形成される前に行うことも可能である。
【００４３】
次に、図１０（Ｃ）において活性光１０、例えばレーザー光を照射して前記第１の光吸収熱変換層３および前記第２の光吸収熱変換層７の一部において熱１１を発生させ、前記光及び熱感応性物質層５の成形部１２を選択的に加熱すると、ポジ型ホトレジストである前記成形部１２は、現像液に可溶な性質から不溶な性質に再び変化する。これは、以下の反応による。前記図９（Ｂ）の工程において前記活性光を照射された際に、前記光および熱反応性物資層中にはＨ＋（プロトン）が発生する。本工程において光および熱反応性媒体であるポジ型ホトレジストが加熱されると前記Ｈ＋が触媒となって架橋反応が起こり、現像液に不溶な性質に変化する。また、本実施例においても同様に、前記前記光および熱反応層５が、前記第１の光吸収熱変換層３および前記第２の光吸収熱変換層７に挟まれる構造としているため、前記光および熱反応層５を両面から効率よく加熱することが可能となり、微細パターンでかつパターン高さの高い、いわゆる高アスペクト比のパターニングが可能となっている。
【００４４】
次に図１０（Ｄ）において前記第２の熱緩衝層６、第２の光吸収熱変換層７およびキャップ層８の剥離を行う。
【００４５】
次に図１０（Ｅ）において、現像を行い、前記削除部１２’の剥離を行って前記成形部１２のパターニングが完成する。
［第６実施例］
また、ここまでは光および熱感応性物質にポジ型ホトレジストを用いた例を示したが、ネガ型ホトレジストを用いても、同様なパターニングを行うことが可能である。以下に、ネガ型ホトレジストを用いた例である、図１１（Ａ）、（Ｂ）および図１２（Ｃ）、（Ｄ）を示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００４６】
まず、図１１（Ａ）を参照するに、前記光および熱感応性物質層５にネガ型ホトレジストが用いられている以外は、第２実施例の図３（Ａ）と同一の構成である。
【００４７】
次に、図１１（Ｂ）において、活性光１０、例えばレーザー光を照射して前記第１の光吸収熱変換層３および前記第２の光吸収熱変換層７の一部において熱１１を発生させ、前記光及び熱感応性物質層５の成形部１２を選択的に加熱すると、ネガ型ホトレジストである前記成形部１２は、現像液に可溶な性質から不溶な性質に変化する。
【００４８】
また、図１２（Ｃ）〜（Ｄ）においては、第５実施例の場合の図１０（Ｄ）〜（Ｅ）の工程と同一であり、前記第２の熱緩衝層６、第２の光吸収熱変換層７およびキャップ層８の剥離を行った後、現像を行って前記削除部１２’の剥離を行って前記成形部１２のパターニングが完成する。
【００４９】
このように、ネガ型ホトレジストを用いた場合もポジ型ホトレジストを用いた場合と同様にパターニングを行うことが可能であり、微細パターンでかつパターン高さの高い、いわゆる高アスペクト比のパターニングが可能となる。
【００５０】
次に、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
［第７実施例］
第２実施例の図３（Ａ）に示すパターン形成材料の構造における被処理基板１としてポリカーボネート製ディスク基板（厚さ６００ｎｍ）を、基板保護層２としてＺｎＳ・ＳｉＯ２（厚さ２００ｎｍ）を、第１光吸収熱変換層３および第２の光吸収熱変換層７としてＧｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５層（各厚さ１５ｎｍ）を、第１の熱緩衝層４および第２の熱緩衝層６としてＺｎＳ・ＳｉＯ２（各厚さ２０ｎｍ）、キャップ層８としてＺｎＳ・ＳｉＯ２（厚さ２０ｎｍ）、光および熱感応性物質層５として厚さ７０ｎｍのポジ型ホトレジスト層（クラリアント社製、製品名「ＡＺ５２１４−ｅ」）をそれぞれ用い、パターン形成材料を構成し、第２実施例に前記した方法に基づき以下の方法でパターニングを行った。
【００５１】
まず、前記したパターン形成材料が構成された被処理基板をディスクの上に載置し、その基板側から波長６３５ｎｍのレーザー光を照射した。この際の光学系の開口数は０．６、使用した波長は６３５ｎｍであり、回折限界は、５３０ｎｍであるので、熱を用いずに、光で直接反応させた場合は、これ以下の寸法の微細パターンを描画することはできない。
【００５２】
次に、光ディスクドライブテスターを用いて、この材料を線速６ｍ／ｓで回転させ、絞った出力３ｍＷのレーザー光を一回転だけ照射した。また、照射した後、３００ｎｍレーザー照射の位置を変え、近接したラインを描画した。
【００５３】
剥離工程については、キャップ層８及び第２の熱緩衝層６の剥離には濃度１％のフッ化水素（ＨＦ）水溶液、第２の光吸収熱変換層７の剥離には、水酸化カリウム水溶液（濃度１０％）と過酸化水素水（濃度３５％）を１：５で混ぜた溶液を用いた。また、現像液には有機アルカリ水溶液（東京応化工業社製ＮＭＤ―Ｗ）を用いて現像を行った。
【００５４】
このようにして得た微細パターンを原子間力顕微鏡（Ａｔｏｍｉｃ　Ｆｏｒｃｅ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）で観察した結果を図１３に写真図で示す。本図中の矢印で示したラインが作製したパターンである。線幅１３０ｎｍのラインが近接して存在していることがわかる。また、このパターニングの高さは最高６０ｎｍでほぼレジストの厚さと同じであり、レジストの蒸発や変形が生じることなく、良好な形状で従来に比べて高アスペクト比のパターニングが可能となったことがわかる。
【００５５】
また、本実施例に用いた光学系は一般的な可視光のレーザーを用いており、現在、微細パターン形成に用いられている真空紫外光（ＶＵＶ）、Ｘ線などを用いる光リソグラフィー法に比べて非常に安価な方法である。
【００５６】
以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、被処理基板上に微細パターン形成する際に、光および熱感応性物質層の下面および上面に光吸収熱変換層をそれぞれ配し、活性光を用いた熱による当該光および熱感応性物質層の加工を行うことで、効率よく当該光および熱感応性物質層のパターニングを行うことを可能とした。その結果、当該光および熱感応性物質層の蒸発や変形が生じることなく、良好な形状で、従来に比べて高アスペクト比のパターニングが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパターン形成材料の構造の例及びそれを用いたパターニング方法の原理を示す断面説明図である。
【図２】活性光が光吸収熱変換層に入射した際の光強度および温度の分布を示す図である。
【図３】本発明のパターン形成方法を示すフロー図（その１）である。
【図４】本発明のパターン形成方法を示すフロー図（その２）である。
【図５】本発明のパターン形成方法を示すフロー図（その３）である。
【図６】本発明のパターン形成方法を示すフロー図（その４）である。
【図７】本発明のパターン形成方法を示すフロー図（その５）である。
【図８】本発明のパターン形成方法を示すフロー図（その６）である。
【図９】本発明のパターン形成方法を示すフロー図（その７）である。
【図１０】本発明のパターン形成方法を示すフロー図（その８）である。
【図１１】本発明のパターン形成方法を示すフロー図（その９）である。
【図１２】本発明のパターン形成方法を示すフロー図（その１）である。
【図１３】微細パターンを原子間力顕微鏡で観察した結果を示す図である。
【符号の説明】
１　被処理基板
２　基板保護層
３，５　光吸収熱変換層
４，７　熱緩衝層
５　光および熱感応性物質層
８　キャップ層
９　レンズ
１０，１３，１５　活性光
１１　熱
１２　成形部
１２’　削除部
１４　ランプヒータ
【図１】
2004144925.tif 000003
【図２】
2004144925.tif 000004
【図３】
2004144925.tif 000005
【図４】
2004144925.tif 000006
【図５】
2004144925.tif 000007
【図６】
2004144925.tif 000008
【図７】
2004144925.tif 000009
【図８】
2004144925.tif 000010
【図９】
2004144925.tif 000011
【図１０】
2004144925.tif 000012
【図１１】
2004144925.tif 000013
【図１２】
2004144925.tif 000014
【図１３】
2004144925.tif 000015