圖案形成體和用於製造圖案形成體的方法

2023-08-01 09:29:21

專利名稱：圖案形成體和用於製造圖案形成體的方法
技術領域：
本發明涉及圖案形成體和用於製造圖案形成體的方法。
背景技術：
在發光元件如LED、螢光燈、EL(電致發光)元件和等離子體顯示器中，由透明的透 鏡、保護膜或玻璃管等形成發光體的外殼構件，並且從該外殼構件的表面向外部放出光。通常，這種透明外殼構件的折射率遠大於空氣的折射率。因此，當光從該外殼構件 向外部射出時，在外殼構件和空氣之間的界面處發生反射。在一些情況下，根據光的反射 角，在界面處反射的光沒有從外殼構件的內部向外部射出，並且光最後被轉化為熱。包含半 導體的LED元件的發光面也是如此。作為防止歸因於此界面反射的光損失的技術，已知用於在表面如發光面上設置微 細凹凸結構的方法(例如，見專利文件1)。優選的是，當在發光面上設置這樣的微細凹凸結 構以防止在界面處的光反射時，以密集並且陡峭的方式形成微細凹凸。此外，作為簡單且準確地形成以上微細凹凸結構的方法，如專利文件2中所公開， 已知通過使用雷射束照射熱反應型材料(即，當用電磁束照射並因此被加熱時形狀經歷變 化的材料)形成凹坑的方法。專利文件1 日本公開專利申請，公布號2003-174191專利文件2 日本公開專利申請，公布號2007-216^3發明概述技術問題然而，當使用雷射束加工包含熱反應型材料的光致抗蝕劑層時，由雷射束產生的 熱傳遞至將要加工的部分的周圍。因此，如果加工的孔不具有相同的間距並且在孔的間距 之間存在差別，則在以較小的間距設置孔的地方孔的形狀可能發生扭曲。為此，考慮到裕度 (margin)，有必要在進行雷射束掃描所沿的線之間設置足夠的間隔(S卩，軌道間隔)。即，僅 能以相對低的密度形成孔。鑑於以上，本發明設法提供在表面上包括多個密集排列的凹坑並且可以以簡單的 方式製造的圖案形成體，以及用於製造此圖案形成體的方法。問題的解決方案根據解決上述問題的本發明，提供具有上面形成了點狀圖案的表面的圖案形成 體，所述圖案形成體包括基板；光致抗蝕劑層，所述光致抗蝕劑層設置在基板上並且當用 電磁束照射並因此被加熱時發生形狀變化；和多個形成於所述光致抗蝕劑層上的凹坑，其 中所述多個凹坑沿多個基本上彼此平行的軌道並列地排列，並且當在所述多個軌道延伸的 方向上觀看時，一個軌道上的每個凹坑位於與排列在相鄰軌道上的兩個相鄰凹坑之間的中 點對應的位置。在這種構造的情況下，因為當在軌道延伸的方向上觀看時，一個軌道上的每個凹 坑位於與排列在相鄰軌道上的兩個相鄰凹坑之間的中點對應的位置，所以可以使凹坑中的每一個位於與排列在相鄰軌道上的兩個相鄰凹坑保持相同距離的位置。這可以使軌道間隔 更窄，從而提供密集排列的軌道。傳統的技術是在沒有考慮與相鄰軌道上的兩個相鄰凹坑 的位置關係的情況下形成凹坑的，因此必需保持較寬的軌道間隔。反之，在根據本發明的 圖案形成體中，將每一個凹坑置於保持與設置在相鄰軌道上的兩個相鄰凹坑相同距離的位 置，從而可以使軌道間隔更窄以將凹坑密集地排列在圖案形成體上。根據本發明，術語「軌 道」表示凹坑沿其並列地排列的概念上的線，並且未必表示確實在圖案形成體的表面上形 成溝槽等。在以上圖案形成體中，優選所述多個軌道基本上沿多個同心圓排列。以這種多個 凹坑沿多個圓形軌道並列地排列的構造，可以通過在旋轉具有光致抗蝕劑層的基板的同時 用光將所述基板曝光而容易地進行凹凸的形成。在以上圖案形成體中，如果相鄰凹坑之間的平均距離在I-IOOOOnm的範圍內，則 該圖案形成體可以作為用於提高界面透光率的光學元件使用。在本文中，術語凹坑之間的 「距離」表示連接一個凹坑的中心和另一個凹坑的中心的直線距離，即，間距。為了計算相鄰 凹坑之間的平均距離，理想的方案是計算全部相鄰凹坑對的距離的平均值。然而，由於存在 的凹坑數量極大，因此，例如，可以採取一組100個凹坑的樣本，以在這100個凹坑的相鄰凹 坑之間的距離的基礎上計算平均距離。為了使凹坑密集地排列在圖案形成體上，優選的是，如果在1個凹坑和與該1個凹 坑最接近的其它6個凹坑之間的平均距離為P，則在所述1個凹坑和與該1個凹坑相鄰的其 它6個凹坑中的每一個之間的距離在0. 9P-1. 2P的範圍內。在以上圖案形成體中，多個軌道可以形成單個螺旋軌道，多個凹坑沿該螺旋軌道 並列地排列。作為備選，沿多個軌道並列地排列的多個凹坑可以在多個具有不同直徑的圓 上並列地排列。根據解決上述問題的本發明，提供了一種用於製造上面形成點狀圖案的圖案形成 體的方法，所述方法包括以下步驟製備包括光致抗蝕劑層的基板，所述光致抗蝕劑層在受 到電磁束照射並因此被加熱時發生形狀變化；沿基本上彼此平行的多個掃描路徑用電磁束 掃描所述基板，同時以預定的間隔改變電磁束的輸出，以使多個點狀凹坑沿多個軌道並列 地排列；以及當在軌道延伸的方向上，電磁束到達與排列在已經形成了多個凹坑的軌道上 的兩個相鄰凹坑之間的中點對應的位置時，增加電磁束的輸出，以在與所述軌道相鄰的下 一個軌道上形成凹坑。以此製造方法，可以設置沿多個基本上平行的軌道並列地排列的凹坑，以使每個 凹坑位於與設置在相鄰軌道上的兩個相鄰凹坑之間的中點對應的位置。即，多個凹坑可以 密集地排列在基板上。在上述製造方法中，優選的是，掃描步驟可以包括，在用電磁束曝光光致抗蝕劑層 的過程中，旋轉基板並且移動光束源，用於在朝向和遠離基板的旋轉中心的方向上產生電 磁束，以便將掃描路徑限定為多個基本上同心的圓。由於在旋轉基板的同時進行曝光，因而可以對光致抗蝕劑層進行充分的曝光。應 注意的是如果沿掃描路徑在圖案形成體的整個表面上連續地形成多個凹坑，則相鄰凹坑之 間的距離取決於距離基板的旋轉中心的徑向距離而變得不恆定。因此，為了實施此製造方 法，不在基板的整個表面上連續地進行形成多個凹坑的掃描步驟，而是將基板的表面分為多個區域並且在每個分割的區域中連續地進行掃描步驟。在上述製造方法中，輸出增加步驟可以包括在基板朝向預定方向時產生同步信 號，並且可以將基於該同步信號通過改變電磁束的輸出而將電磁束髮射到軌道上的時序， 相對於發射到相鄰軌道的時序錯開半個周期。以上製造方法還可以包括，在光致抗蝕劑層上形成多個凹坑後，使用光致抗蝕劑 層作為掩模進行蝕刻。根據此製造方法，可以由基板的材料在基板的表面上形成凹凸。此外，以上製造方法可以包括以下步驟在光致抗蝕劑層上形成多個凹坑後，在通 過所述多個凹坑而露出所述基板的位置處的基板上形成膜；和去除光致抗蝕劑層。根據此 製造方法，可以由所述的膜在基板的表面上形成凹凸。在上述製造方法中，優選的是相鄰凹坑之間的平均距離在I-IOOOOnm的範圍 內。還優選的是，如果在1個凹坑和與該1個凹坑最接近的其它6個凹坑之間的平均距 離為P，則在所述1個凹坑和與該1個凹坑相鄰的其它6個凹坑中的每一個之間的距離在 0.9P-1.2P的範圍內。此外，在上述製造方法中，掃描步驟可以包括沿著由多個軌道形成的 單個螺旋軌道用電磁束掃描基板，以使多個凹坑沿著該螺旋軌道並列地排列。作為備選，掃 描步驟可以包括沿著多個具有不同直徑的圓用電磁束掃描基板，以使多個凹坑沿著該多個 圓並列地排列。當使用膜在基板的表面上形成凹凸時，形成於光致抗蝕劑層上的凹坑最後變成突 部。在這種情況下，相鄰凹坑之間的距離可以視為完成的圖案形成體上的相鄰突部之間的距離。發明的有利效果根據本發明的圖案形成體和用於製造此圖案形成體的方法，可以以簡單的方式在 表面上形成多個緊密排列的凹坑。附圖簡述

圖1是在其上形成多個LED晶片的矽基板的透視圖，所述多個LED晶片中的每一 個是根據本發明的圖案形成體的一個實例。圖2是矽基板的截面圖。圖3是LED晶片的放大圖。圖4是在LED晶片的表面上形成的凹坑的放大圖。圖5是用於形成凹坑的雷射加工裝置的示意6是顯示在雷射加工過程中的同步信號和曝光信號的時序圖。圖7包括說明根據改良的實施方案用於圖案形成體的製造方法的視圖，其中(a) 顯示蝕刻過程，以及(b)顯示光致抗蝕劑層去除過程。圖8包括說明根據另一個改良的實施方案用於圖案形成體的製造方法的視圖，其 中(a)顯示鍍敷過程，以及(b)顯示光致抗蝕劑層去除過程。實施方案說明以下將結合一個示例性實施方案對根據本發明的圖案形成體和用於圖案形成體 的製造方法進行描述。如從圖1中可見，製造多個LED晶片2的過程中的矽基板(在下文中稱為「工件」 1) 整體上成形為大致圓盤的形狀。通過用於半導體電路的製造技術形成LED晶片2，並且在沿工件1的圓周方向和徑向分割的多個區域Al、A2、A3...內，將其設置在工件1上。如從圖2中最佳可見，工件1包括由矽製成的基板10 (省略了電路的圖示)，和在 所述基板10上設置的光致抗蝕劑層20。光致抗蝕劑層20由光致抗蝕劑材料製成，所述光致抗蝕劑材料當受到電磁束如 光和X-射線照射並從而被加熱時，由於材料的變形和蒸發而經歷形狀變化，即是可熱致變 形的熱模式光致抗蝕劑材料。將光致抗蝕劑層20的厚度適當地設定在，例如，I-IOOOOnm的 範圍內。厚度的下限優選為lOnm，並且更優選50nm。厚度的上限優選為lOOOnm，並且更優 選 500nm。在形成光致抗蝕劑層20時，將可以充當光致抗蝕劑材料的物質溶解或分散在適 當的溶劑中以製備塗布液。其後，通過塗布方法如旋塗、浸塗和擠出塗布將塗布液塗布在基 板10的表面上，以便能夠形成光致抗蝕劑層20。在光致抗蝕劑層20上形成多個凹坑21。如從圖3中最佳可見，這些凹坑21沿軌 道T1、T2、· · · Tn並列地排列，其基本上沿多個同心圓排列。軌道Τ1、Τ2、· · · Tn可以是多個 具有不同直徑的離散圓，或者可以通過連接相鄰的軌道而形成單個螺旋軌道。為了有效地 形成凹坑21，優選的是軌道Tl、Τ2、. . . Tn形成單個螺旋軌道，以允許連續的曝光。在以下 描述中，光致抗蝕劑層20具有形成單個螺旋軌道的軌道Tl、Τ2、. . . Τη。如從圖4中最佳可見，當在圓周方向(即，軌道Tn延伸的方向)上觀看時，凹坑21 中的每一個位於與排列在相鄰軌道1 上的兩個相鄰凹坑之間的中點對應的位置。例如，參 考圖4，中心凹坑210在軌道Τ2上，並且當在圓周方向上觀看時，中心凹坑210位於與排列 在內相鄰軌道Tl上的兩個相鄰凹坑215、216之間的中點對應的位置。類似地，當在圓周方 向上觀看時，中心凹坑210位於與排列在外相鄰軌道Τ3上的兩個相鄰凹坑212、213之間的 中點對應的位置。中心凹坑210位於通過連接該中心凹坑210周圍最接近的6個凹坑211-216而成 的六邊形的中心的位置，並且該6個凹坑211-216基本上位於正六邊形的頂點。因此，從中 心凹坑210到6個相鄰凹坑211-216的間距Ρ1-Ρ6彼此大致相等。軌道間距PT是每個凹 坑21的間距Ρ1-Ρ6的VJ/2倍。即，在密堆積六方點格的情況下，凹坑21排列在中心和正 六邊形的6個頂點。在下文中，為方便起見而將根據此實施方案的凹坑21的這種排列稱為 「六方點格」。通過這種排列，可以在相鄰凹坑之間存在距離的情況下密集地排列凹坑21。 雖然在製造方面不可能將全部凹坑21都以相同的間距排列，但優選的是，如果在1個凹坑 和與該1個凹坑最接近的其它6個凹坑之間的平均距離為P，則在每個凹坑21 (例如，凹坑 210)和與該1個凹坑(例如，凹坑210)相鄰的其它6個凹坑(例如，凹坑211-216)中的每 一個之間的距離在0. 9Ρ-1.2Ρ的範圍內。在上面沿著形成單個螺旋軌道的軌道Tl、Τ2、. . . Tn並列地排列了多個凹坑21的 工件1的情況下，凹坑21將不位於六方點格的點上，原因在於相鄰凹坑21之間的間距取決 於與中心的距離(即，半徑)而逐漸變化。為此原因，根據本實施方案，工件1的表面被徑 向分割為多個區域，並且凹坑21排列在每個區域中以便形成連續的六方點格。與其中凹坑 21連續排列而形成連續六方點格的區域一致，LED晶片2以連續的方式形成於所述區域內， 並且這些徑向分割的區域在圖1中示例為區域Al、A2、A3等。應注意的是，雖然如圖1中 所示也在圓周方向上形成了多個分割的區域，但是沒有必要在圓周方向上分割工件1的表
更具體而言，優選的是間距P的尺寸在I-IOOOOnm的範圍內。如上所述將間距尺 寸設定為等於或小於IOOOOnm允許將圖案形成體用作在界面處具有提高的透光率的光學 元件。將間距尺寸設定為等於或大於Inm可以防止相鄰的凹坑彼此連接。就形成離散凹坑 而言，更優選的是間距P的尺寸等於或大於lOnm。進一步優選地，間距P的尺寸等於或大於 50nm，並且最優選等於或大於lOOnm。此外，就提高界面處的透光率而言，更優選的是間距P 的尺寸等於或小於5 μ m。進一步優選地，間距P的尺寸等於或小於2 μ m，，並且最優選等於 或小於1 μ m0凹坑之間的高度(S卩，孔間高度)與膜厚度的比率優選為等於或大於40%，並且更 優選地，等於或大於60%。如上所述，因為根據此實施方案的工件1在光致抗蝕劑層20的表面上排列有微細 凹坑21 ( S卩，凹凸)，所以可以使從LED晶片2發射的光成功地並且優異地射出到LED晶片 2的外部。此外，如圖4中所示，因為以使多個凹坑排列在六方點格的格點上的方式形成微 細凹凸，所以可以使相鄰凹坑之間的距離保持恆定並且將間距設定為更小的值。因為傳統 技術不考慮凹坑在圓周方向上的位置關係，所以一個凹坑可能位於與在相鄰軌道上排列的 兩個相鄰凹坑之間的中點對應的位置，而另一個凹坑可能位於相對於相鄰軌道上的相鄰凹 坑而言相同的圓周位置處(即，在相同的直徑上)。如果兩個相鄰凹坑之間的間距不恆定， 則必需設置更寬的軌道間隔以便在兩個凹坑之間留下足夠的孔間高度h(見圖2)。這是因 為在一個軌道上的凹坑和另一個在相鄰軌道上的最接近凹坑在相同的直徑上成直線排列 的情況下，需要大的軌道間距來確保相鄰凹坑之間的足夠孔間高度h。根據此實施方案，因為在兩個相鄰軌道上的相鄰凹坑之間的間距恆定，所以可以 使多個凹坑緊密排列並且還可以確保在全部緊密排列的凹坑中均勻且足夠的孔間高度h， 從而可以以陡峭的方式形成凹凸。因此，從製造具有提高的界面透光率的光學元件來看，可 以實現優異的透光率。接下來，參照圖5和6，將對於製造上面形成了多個LED晶片的矽基板的方法進行 描述，所述LED晶片中的每一個是根據本發明的圖案形成體的一個實例。圖6顯示同步信號和每個軌道的曝光信號之間的時間關係，而非顯示用光對多個 軌道同時進行曝光。在原理上，圖5中所示的雷射加工裝置50與雷射曝光裝置如⑶-R驅動器類似，但 是適合於用光將根據此實施方案的光致抗蝕劑層20曝光並且被配置為通過控制裝置58控 制工件1的旋轉速度和雷射束源51的輸出。雷射加工裝置50包括雷射束源51、線性致動器(liner actuator) 52、導軌53、旋 轉臺55、編碼器56和控制裝置58。雷射束源51是用於產生電磁束的光束源的一個實例。為了在光致抗蝕劑層20上 形成凹坑21，可以用波長在構成光致抗蝕劑層20的材料的光吸收波長區域內的電磁束照 射光致抗蝕劑層20，並且可以由此選擇產生這樣的電磁束的雷射束源51。當然，可以基於 從雷射束源51發射的雷射束的波長選擇構成光致抗蝕劑層20的材料。就形成微細凹坑21 而言，優選具有較短波長的雷射束。為此，雷射束的波長優選等於或小於800nm，並且更優選 等於或小於700nm，而且進一步優選等於或小於600nm。反之，就在抑制光由空氣吸收或散射的同時進行成功且優異的雷射加工而言，具有較長波長的雷射束是優選的。為此，雷射束 的波長優選等於或大於lOnm，更優選等於或大於lOOnm，而且還更優選等於或大於150nm。 例如，可以優選使用具有405nm左右的波長的雷射束。線性致動器52是用於使雷射束源51沿工件1的徑向直線移動的已知裝置。導軌 53沿工件1的徑向延伸，並且線性致動器52使雷射束源51沿導軌53移動。旋轉臺55是用於在使工件1旋轉的同時支持工件1的已知裝置。在使圓盤形工 件1的中心與旋轉臺55的旋轉中心重合的情況下，將工件1放在旋轉臺55上。編碼器56設置在旋轉臺55上，並且每當旋轉臺55旋轉了預定的角度時產生同步 信號。例如，每當旋轉臺陽完成一次旋轉時，編碼器56輸出同步信號。將來自編碼器56 的輸出輸入到控制裝置58中。控制裝置58是用於控制雷射束源51、線性致動器52和旋轉臺55的裝置。控制 裝置58基於來自編碼器56的輸出來控制旋轉臺55的旋轉速度，並且使雷射束源51在適 當的時機閃爍。此外，為了將工件1的整個表面暴露於雷射束以及為了保持軌道之間的適 當間距PT，將控制裝置58配置為控制線性致動器52，使雷射束源51以適當的速度沿徑向 (即，沿朝向或遠離基板的旋轉中心的方向)移動。儘管將省略詳細的描述，然而使從雷射束源51發射的雷射束聚焦於光致抗蝕劑 層20。為了在曝光過程中進行聚焦伺服(focus servo)，即使在光致抗蝕劑層中不引起形 狀改變的部分也以較低的輸出照射雷射束。因此應注意的是雷射束的閃爍表示雷射束的輸 出變高或變低，未必表示為了閃爍而將雷射束關閉。如從圖6中最佳可見，基於從編碼器56輸入的同步信號確定控制裝置58使雷射 束源51發射雷射束(S卩，嚴格地說，在此實施方案中，將雷射束的輸出從低輸出狀態變為可 以在光致抗蝕劑層20上引起形狀變化的高輸出狀態；在下文中將此作用簡稱為「發射」) 的時序。編碼器56在旋轉臺55(即，基板10)指向預定方向時產生同步信號。控制裝置 58隨後在同步信號的基礎上控制對於每個軌道的發射時序。更具體而言，控制裝置58以 使對一個軌道的雷射束髮射與對另一個與其相鄰的軌道的雷射束髮射錯開半個周期的方 式來使雷射束源51發射雷射束。例如，在圖6中，如果在軌道Tl上以與同步信號的脈衝一 致的時序進行發射，則在與軌道Tl相鄰的下一個軌道T2上，以較同步信號脈衝延遲半個周 期(T/2)的時序進行發射。進而，在與軌道T2相鄰的下一個軌道T3上，以與軌道T2上的 發射錯開半個周期、並且與同步信號的脈衝一致的時序進行發射。通過這種控制，當在工件 1的圓周方向上觀看時，將一個軌道上的每個凹坑21都設置於與排列在相鄰軌道上的兩個 相鄰凹坑之間的中點對應的位置。根據在徑向上分割的區域，恰當時可以重設時間間隔或時間周期T。例如，如果使 工件1以恆定的角速度旋轉，則可以將在外部區域A2加工的時間周期T設定為小於在內部 區域A3加工的時間周期。將對如上所述使用雷射加工裝置50製造圖1的工件1 (圖案形成體)的方法進行 描述。首先，準備在其上形成多個LED晶片2的基板10。將光致抗蝕劑材料溶解在適當 的溶劑中製備塗布液，隨後通過旋塗等將所述塗布液塗覆在基板10的表面上。於是，在基 板10上形成光致抗蝕劑層20。隨後將塗覆有光致抗蝕劑層20的基板10支持在旋轉臺55上。這時，使基板10的中心的位置與旋轉臺55的旋轉中心重合。接下來，控制裝置58使旋轉臺55以預定的旋轉速度旋轉。在旋轉臺55的旋轉速 度變得穩定後，控制裝置58使雷射束源51開始雷射束的閃爍以用於曝光。如上所述，基於 從編碼器56輸入的同步信號確定曝光時序。這允許雷射束源51以較上面已經形成了凹坑 21的相鄰內部軌道錯開半個周期的時序發射雷射束。通過此曝光過程，光致抗蝕劑材料僅從光致抗蝕劑層20中以較高雷射輸出發射 的雷射束到達的位置處蒸發，並且在光致抗蝕劑層20上形成凹坑21。因為兩個相鄰的軌 道之間的發射時序錯開半個周期，如從圖4中最佳可見，所以可以形成各個凹坑21，其在工 件1的圓周方向上觀看時，位於與排列在一個相鄰軌道上的兩個相鄰凹坑之間的中點對應 的位置處。如上所述，因為在工件1的圓周方向(掃描方向)上觀看時，在與排列在一個相鄰 軌道上的兩個相鄰凹坑之間的中點對應的位置排列每個凹坑21，所以可以將工件1配置為 以保持兩個相鄰軌道上的相鄰凹坑之間的距離相等的方式設置凹坑21中的每一個，並從 而提供密集排列的凹坑21。特別地，在如圖4中所示、其中凹坑21排列在六方點格的格點 上的排列的情況下，可以在確保凹坑之間足夠的孔間高度h的同時密集地形成凹坑21，由 此可以以陡峭的形式形成凹凸。因此，可以在LED晶片2的表面上形成包括陡峭形狀的凹 坑的凹凸圖案，從而使基板10的界面處的透光率提高。雖然以上參考本發明的一個示例性實施方案對本發明進行了描述，但是本發明不 限於以上具體的實施方案，並且可以適當地進行多種改變和改良。例如，根據以上實施方 案，在設置於基板10上的光致抗蝕劑層20上形成凹凸，以使工件1在界面處具有提高的透 光率。然而，光致抗蝕劑層20可以用作掩模，並且可以通過薄膜形成處理如蝕刻或鍍敷形 成凹凸，以使基板10本身上的凹凸或由膜構成的凹凸可以提高界面處的透光率。例如，如在圖7(a)中最佳可見，可以使用其上形成了多個凹坑21的光致抗蝕劑層 20作為掩模蝕刻基板10，並且在基板10的表面上形成多個凹坑M。其後，如圖7(b)中可 見，通過溶劑等去除光致抗蝕劑層20，以便多個凹坑M可以直接地形成於基板10的表面 上。此外，基板10的表面可以預先具有導電性(未顯示)，並且如圖8(a)中可見，對通 過凹坑21暴露的導電層部分施加鍍敷。其後，如圖8(b)中可見，通過溶劑去除光致抗蝕劑 層20，從而可以通過鍍敷在基板10的表面上設置凹凸。如上所述，可以使用除光致抗蝕劑材料以外的材料在圖案形成體上形成凹凸圖案。此外，在以上示例性實施方案中，通過在旋轉工件1的同時用雷射束曝光光致抗 蝕劑層20而在基本上同心圓的軌道上形成多個凹坑21。然而，凹坑21可以沿正交x-y的 方向排列。在此實例中，可以使用二軸檢流計鏡(galvanometer mirror)沿χ-y方向用激 光束掃描光致抗蝕劑層。在以上示例性實施方案中，在旋轉臺55上設置編碼器56來檢測基板10的方向。 然而，可以在基板10上形成參考標記，並且可以對該參考標進行光學檢測以監測基板10的 方向。在以上示例性實施方案中，認為六方點格的全部格點上都形成凹坑21形成於。然而，根據圖案形成體的預期用途，可以省略一些凹坑21。如以上實施方案中所公開的熱模式型光致抗蝕劑材料的具體實例，以及用於加工 光致抗蝕劑層的條件如下。可以採用的熱模式型的光致抗蝕劑材料包括如迄今通常用於光碟等的記錄層中 的記錄材料；例如，記錄材料如花青-基，酞菁-基，醌-基，方鑥(squarylium)-基，奧鑥 (azulenium)-基，硫醇配鹽-基，和部花青-基的記錄材料可以用於本發明的目的。根據本發明的光致抗蝕劑層可以優選為染料類型的光致抗蝕劑層，其含有作為光 致抗蝕劑材料的染料。因此，光致抗蝕劑層中含有的光致抗蝕劑材料可以選自染料或其它有機化合物。 應當理解，光致抗蝕劑材料不限於有機材料；即，也可以使用無機材料或有機與無機材料的 複合材料。但是，在有機材料的情況下，用於成膜的塗布工藝可以通過旋塗或噴塗容易地進 行，並且易於得到轉變溫度較低的材料；因此，有機材料可以是優選的。另外，在各種有機材 料中，其光吸收可以通過改變它們的分子設計來控制的染料可以是優選的。用於光致抗蝕劑層中的材料的優選實例可包括次甲基染料(花青染料、半 菁染料、苯乙烯基染料、氧雜菁染料、部花青染料等)、大環染料(酞菁染料、萘酞菁 (naphthalocyaninine)染料、卩卜啉染料等)、偶氮染料(包括偶氮-金屬螯合物染料)、亞芳 基染料、配合物染料、香豆素染料、唑衍生物、三嗪衍生物、1-氨基丁二烯衍生物、肉桂酸衍 生物、喹酞酮染料等。其中，次甲基染料、氧雜菁染料、大環染料和偶氮染料可以是優選的。此染料型光致抗蝕劑層可以優選含有在曝光波長範圍內有吸收的染料。尤其是， 表示光吸收量的消光係數k的上限值可以優選為10，更優選5，還更優選3，最優選1。另一 方面，消光係數k的下限值可以優選為0. 0001，更優選0. 001，並且還更優選0. 1。設置消光 係數k在以上範圍內優選使得凹坑的形狀均勻。應理解，如上所述，光致抗蝕劑層需要在曝光波長範圍內具有光吸收；考慮到這 點，可根據雷射源產生的雷射束的波長來進行適合的染料的選擇和/或其結構的改變。例如，在從雷射源發射的雷射束的振蕩波長為780nm左右(近紅外區)的情況下， 有利的是選擇染料如五次甲基花青染料、七次甲基氧雜菁染料、五次甲基氧雜菁染料、酞菁 染料和萘酞菁染料。其中，可以特別優選使用酞菁染料或五次甲基花青染料。在從雷射源發射的雷射束的振蕩波長為660nm左右(可見區)的情況下，有利的 是選擇染料如三次甲基花青染料、五次甲基氧雜菁染料、偶氮染料、偶氮-金屬配合物染料 和吡咯甲川(pyrromethene)配合物染料。此外，在從雷射源發射的雷射束的振蕩波長為405nm左右(近紫外區)的情況下， 有利的是選擇染料如單次甲基花青染料、單次甲基氧雜菁染料、零次甲基部花青染料、酞菁 染料、偶氮染料、偶氮-金屬配合物染料、嚇啉染料、亞芳基染料、配合物染料、香豆素染料、 唑衍生物、三嗪衍生物、苯並三唑衍生物、1-氨基丁二烯衍生物和喹酞酮染料。在從雷射源發射的雷射束的振蕩波長分別為780nm左右、660nm左右以及405nm左 右的情況下，用於光致抗蝕劑層中的優選化合物(即，作為光致抗蝕劑材料)的實例如下所 示。在雷射束的振蕩波長為780nm左右的情況下，由下列化學式1、2中的(I-I)至(1-10) 所示的化合物是適合的。在雷射束的振蕩波長為660nm左右的情況下，由化學式3、4中的 式(II-I)至(II-8)所示的化合物是適合的，並且在雷射束的振蕩波長為405nm左右的情況下，由化學式5、6中的(III-I)至(111-14)所示的化合物是適合的。應理解，本發明並 不限於將這些化合物用作光致抗蝕劑材料的情況。在雷射振蕩波長為780nm(近紅外區)左右情況下的光致抗蝕劑材料的實例。[化學式1]
權利要求
1.一種圖案形成體，所述圖案形成體具有上面形成了點狀圖案的表面，所述圖案形成 體包括基板；光致抗蝕劑層，所述光致抗蝕劑層設置在所述基板上並且當用電磁束照射並因此被加 熱時發生形狀變化；和多個形成於所述光致抗蝕劑層上的凹坑，其中所述多個凹坑沿多個基本上彼此平行的軌道並列地排列，並且當在所述多個軌道 延伸的方向上觀看，一個軌道上的每個凹坑位於與排列在相鄰軌道上的兩個相鄰凹坑之間 的中點對應的位置。
2.根據權利要求1所述的圖案形成體，其中所述多個軌道基本上沿多個同心圓排列。
3.根據權利要求1所述的圖案形成體，其中相鄰凹坑之間的平均距離在I-IOOOOnm的 範圍內。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的圖案形成體，其中如果1個凹坑和與所述1個 凹坑最接近的其它6個凹坑之間的平均距離為P，則在所述1個凹坑和與所述1個凹坑相鄰 的所述其它6個凹坑中每一個凹坑之間的距離在0. 9P-1. 2P的範圍內。
5.根據權利要求2所述的圖案形成體，其中所述多個軌道形成單個螺旋軌道，並且所 述多個凹坑沿著所述螺旋軌道並列地排列。
6.根據權利要求2所述的圖案形成體，其中沿著所述多個軌道排列的所述多個凹坑在 多個具有不同直徑的圓上並列地排列。
7.一種用於製造上面形成了點狀圖案的圖案形成體的方法，所述方法包括以下步驟 製備包括光致抗蝕劑層的基板，所述光致抗蝕劑層在用電磁束照射並因此被加熱時發生形狀變化；沿基本上彼此平行的多個掃描路徑用電磁束掃描所述基板，同時以預定的間隔改變所 述電磁束的輸出，以使多個點狀凹坑沿多個軌道並列地排列；和當在所述多個軌道延伸的方向上觀看，所述電磁束到達與排列在已經形成了多個凹坑 的軌道上的兩個相鄰凹坑之間的中點對應的位置時，增加所述電磁束的輸出，以在與所述 軌道相鄰的下一個軌道上形成凹坑。
8.根據權利要求7所述的用於製造圖案形成體的方法，其中所述掃描步驟包括，在用 所述電磁束曝光所述光致抗蝕劑層的過程中，旋轉所述基板並且移動光束源，用於在朝向 和遠離所述基板的旋轉中心的方向上產生所述電磁束，以便將所述掃描路徑限定為多個基 本上同心的圓。
9.根據權利要求8所述的用於製造圖案形成體的方法，其中所述輸出增加步驟包括 在所述基板朝向預定方向時產生同步信號，並且其中使基於所述同步信號通過改變所述電 磁束的輸出而將電磁束髮射到軌道上的時序，相對於發射到相鄰軌道上的時序錯開半個周期。
10.根據權利要求7至9中任一項所述的製造圖案形成體的方法，所述方法還包括，在 所述光致抗蝕劑層上形成所述多個凹坑後，使用所述光致抗蝕劑層作為掩模進行蝕刻。
11.根據權利要求7至9中任一項所述的製造圖案形成體的方法，所述方法還包括以下 步驟在所述光致抗蝕劑層上形成所述多個凹坑後，在通過所述多個凹坑而露出所述基板的 位置處的基板上形成膜；和去除所述光致抗蝕劑層。
12.根據權利要求7所述的製造圖案形成體的方法，其中相鄰凹坑之間的平均距離在 I-IOOOOnm的範圍內。
13.根據權利要求7所述的製造圖案形成體的方法，其中形成所述凹坑使得如果在1 個凹坑和與所述1個凹坑最接近的其它6個凹坑之間的平均距離為P，則在所述1個凹坑和 與所述1個凹坑相鄰的所述其它6個凹坑中的每一個之間的距離在0. 9P-1. 2P的範圍內。
14.根據權利要求8所述的製造圖案形成體的方法，其中所述掃描步驟包括沿著由所 述多個軌道形成的單個螺旋軌道用所述電磁束掃描所述基板，以使所述多個凹坑沿著所述 螺旋軌道並列地排列。
15.根據權利要求8所述的製造圖案形成體的方法，其中所述掃描步驟包括沿著多個 具有不同直徑的圓用所述電磁束掃描所述基板，以使所述多個凹坑在所述多個圓上並列地 排列。
全文摘要
本發明提供了一種表面上具有密集排列的凹坑並且易於製造的圖案形成體，以及用於製造這樣的圖案形成體的方法。圖案形成體包括基板10，和在所述基板10上設置的可熱致變形的熱模式光致抗蝕劑層20，在所述光致抗蝕劑層20上形成了凹坑21。凹坑21沿多個基本上彼此平行的軌道並列地排列，並且當在軌道Tn延伸的方向上觀看時，一個軌道上的每個凹坑21位於與排列在相鄰軌道上的兩個相鄰凹坑之間的中點對應的位置。
文檔編號B23K26/36GK102132174SQ20098013348
公開日2011年7月20日 申請日期2009年6月3日 優先權日2008年8月29日
發明者宇佐美由久 申請人:富士膠片株式會社