图案形成材料体和使用该材料体的图案形成方法技术

图案形成材料体，包括：　　　　热敏材料层，在目标衬底上形成；　　　　第一光／热转换层，在热敏材料层和目标衬底之间形成；和　　　　第二光／热转换层，在热敏材料层与第一光／热转换层相对的表面上形成，　　　　其中，热敏材料层置于第一和第二光／热转换层之间。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种衬底的显微机械加工，更具体地讲，涉及一种用于在衬底上形成精细图案的材料，以及一种使用该材料形成精细图案的方法。
技术介绍
已对使用应用于半导体集成电路或包括光盘的电子/电气部件的制造中的真空紫外线(VUV)或X-射线的精细图案方法例如光刻蚀法进行了大量的研究。在目前情况下基于这种图案形成技术可实现0.1μm线宽的精细图案结构，预计几年后将商业化。传统的在电子/电气部件的制造中形成抗蚀图案的方法涉及通过预定的掩模图案在光致抗蚀剂层上进行激发光照射然后显影。因此，由于激发光的衍射，抗蚀图案的最小尺寸实际上被限制为稍微小于所使用的激发光的波长。衍射极限取决于光的波长和所使用的透镜的数值孔径。较短波长的光和较大的数值孔径的透镜更有效地降低衍射极限。然而，因为增加透镜的数值孔径受到当前技术条件的限制，所以趋势越发向着使用较短波长的光来形成较小的抗蚀图案。已经研究了新的使用深UV、激光、或软X-射线的曝光技术。在当前的情况下，使用KrF准分子激光或ArF准分子激光可形成尺寸大约为150nm的精细图案。然而，需要伴随技术例如关于高性能光源的开发的改进，或光学材料或抗蚀材料的特性改进。此外，也需要允许使用较小光源或光学系统并且节省能量的技术。与光刻蚀法相比，电子束平版印刷术确保对几纳米图案尺寸的更精细的图案处理。然而，电子束平版印刷术需要另外的真空盒、大的电极和用于电子加速或偏转高的功率电源。此外，几十千伏特的高加速电压的使用引起了安全问题。另外，在上述技术中使用较短波长的光或电子束来形成精细图案具有高的成本。为了克服传统精细图案形成方法中的这些缺陷，已经建议了各种形成精细图案的方法。例如，日本特开平8-249493号公开了其中硫族化物的晶态受激光照射而被热改变的图案形成方法。这种精细图案形成方法基于不同晶态之间的蚀刻速率的变化，并且确保图案形成小于衍射极限。然而，依赖于晶态的蚀刻速率中的这种变化是不足够大的，并且不均匀的硫族化物层导致了甚至对于相同的晶态也要改变蚀刻速率。此外，硫族化物层首先在晶粒间的晶域被蚀刻，从而无法保证优质的精细图案。另外，作为该公开的必要材料的硫族化物不能被应用于形成用于半导体的精细图案。由于硫族化物的改变而引起其它问题。一种通过激发光的照射而热改变的被建议(Microelectronic Engineering 61-61，2002，p.415-421)。在该公开中，由Ge2Sb2Te5制成的光/热转换材料层被置于目标衬底和将被形成图案的光致抗蚀剂层之间并且受到激发光照射而产生热量。在Ge2Sb2Te5层产生的热量被传输到上覆的光致抗蚀剂层以诱导化学反应并在其中形成精细图案。以这种方法能够形成100nm的图案。另外，因为与需要成本的高性能光源如KrF准分子激光、ArF准分子激光或电子束的技术相比，使用低成本的半导体激光作为激发光源并且能量消耗低，所以与使用硫族化物的方法相比，该公开的方法被认为是非常经济的并且提供了更高的处理精确度和更精细的图案处理能力。然而，上述的使用光/热转换的材料层的抗蚀图案形成方法具有下列缺陷。从光/热转换层传输到光致抗蚀剂层的热量不足以形成期望的精细图案。当图案的宽度被指定为100nm时，使用这种方法能获得的最大的图案高度被限制为30nm。换句话说，该方法不能被应用于在衬底上形成高的宽高比的图案。当照射的激光强度被增加以产生更大量的热量或为了更高的处理速率或更高的图案高度时，光致抗蚀剂层不期望地蒸发并消失。
技术实现思路
本专利技术提供用于高的宽高比图案的新的图案形成材料体，以及一种使用该材料体的图案形成方法。本专利技术提供一种通过使用经由激发光照射在形成于热敏材料层的两个表面上的第一和第二光/热转换层中产生的热来有效地在形成于目标衬底上的热敏材料层中形成高的宽高比的精细图案的方法。根据本专利技术的一方面，提供的图案形成材料体包括在目标衬底上形成的热敏材料层；在热敏材料层和目标衬底之间形成的第一光/热转换层；和在热敏材料层与第一光/热转换层相对的表面上形成的第二光/热转换层，热敏材料层置于第一和第二光/热转换层之间。根据本专利技术的另一方面，提供一种使用上述的图案形成材料体来形式精细图案的方法。根据本专利技术，因为光热敏材料被置于第一和第二光/热转换层之间，所以光热敏材料层的两个表面都被激发光照射有效地加热，而其没有蒸发或变形。所得到的精细图案具有完整的形状和较高的宽高比。附图说明图1是示出根据本专利技术的图案形成材料体的示例性结构和使用该图案形成材料体的形成图案的原理的剖视图；图2是当激发光入射在光/热转换层上时光强和温度分布的图解；图3和图4是示出根据本专利技术的第二实施例的形成精细图案的方法的剖视图；图5和图6是示出根据本专利技术的第三实施例的形成精细图案的方法的剖视图；图7和图8是示出根据本专利技术的第四实施例的形成精细图案的方法的剖视图；图9和图10是示出根据本专利技术的第五实施例的形成精细图案的方法的剖视图；图11和图12是示出根据本专利技术的第六实施例的形成精细图案的方法的剖视图；图13示出对在本专利技术的第七实施例中形成的精细图案进行原子力显微观察的结果。具体实施例方式以下，将参照附图来详细说明本专利技术的实施例。<示例1> 图1示出根据本专利技术的图案形成材料体的示例性结构和使用该图案形成材料体来形成精细图案的原理。图1的图案形成材料体包括被顺序一个个堆叠起来的第一光/热转换层3、第一热缓冲层4、光热敏材料层5、第二热缓冲层6、第二光/热转换层7、和盖层8，其中衬底保护层2位于第一光/热转换层3和目标衬底1之间。当激发光10通过透镜9被照射在具有以上结构的图案形成材料体上时，激发光10的能量由第一光/热转换层3和第二光/热转换层7的功能被转换成热量11。热量11通过第一热缓冲层4和第二热缓冲层6被传输以加热光热敏材料层5的图案部分12并且诱导其中的化学反应。尽管激发光10被示例为通过目标衬底1照射，然而如果需要，激发光10可以以相反于目标衬底1的方向来照射。每一层的厚度被确定在2-200nm的范围内。然而，每一层可被形成以比上述的范围更薄或更厚，这一点取决于期望的图案尺寸或组成光热敏材料层5的材料。激发光10并不全被第一光/热转换层3吸收，大部分激发光10透射第一光/热转换层3。激发光10的透射部分被第二光/热转换层7吸收并被转换成热。与传统的具有仅仅一个光/热转换层的图案形成材料体相比，即使在低的输出功率下，激发光也能被更有效地转换成热。因此，不会引起由于激发光的输出功率的过度增加而使光热敏材料层蒸发的传统问题。激发光10被第一光/热转换层3和第二光/热转换层7吸收并转换成热。从激发光10转换的热引导到光热敏材料层5以诱导在图案部分12中的化学反应。因此，反应区域或非反应区域被蚀刻以形成期望的图案。图2中示出能够形成比所使用的激发光的衍射极限更细的图案的原理。图2是当激发光入射在光/热转换层上时光强和温度分布的图解；参照图2，入射在光/热转换层的具有光斑直径20的激发光21具有其中光斑中心是强度峰的高斯强度分布22。光/热转换层的温度具有高斯分布。区域24是由于高温而导致化学反应的光热敏层5(参考图1)的有效区域，它比光斑直径20窄。使反应区本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：金朱镐，富永淳二，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，独立行政法人产业技术总合研究所，
类型：发明
国别省市：