DE3781444T2

DE3781444T2 - Photomaske zur herstellung von optischen aufzeichnungsplatten, verfahren zur herstellung der photomaske und verfahren zur herstellung der optischen aufzeichnungsplatte.

Info

Publication number: DE3781444T2
Application number: DE8787105243T
Authority: DE
Inventors: Takahashi Akira; Katayama Hiroyuki; Hirokane Junji; Ohta Kenji; Inui Tetsuya
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1986-04-11
Filing date: 1987-04-09
Publication date: 1993-02-18
Anticipated expiration: 2007-04-10
Also published as: EP0241028A3; JPH0453015B2; JPS62241149A; US4839251A; EP0241028A2; EP0241028B1; DE3781444D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Speicherelements wie etwa einer optischen Speicherplatte, auch eine bei der Herstellung der Platte verwendete optische Photomaske und weiterhin ein Verfahren zur Herstellung der Photomaske.

Beschreibung des Standes der Technik

In neuerer Zeit hat der Bedarf an optischen Speicherplatten wegen ihrer hohen Dichte und ihrer hohen Speicherkapazität in bemerkenswertem Maße zugenommen. Optische Speicherplatten lassen sich in drei Typen unterteilen: Einen Typ des Nur- Lese-Speichers (Festwert-Speicher), einen Typ des Lese-/Ergänzungs-Speichers (Festwert-/Erweiterungs-Speicher), der die aufgezeichneten Daten wiedergeben und gleichzeitig weitere Daten hinzufügen kann, jedoch die ursprünglichen oder die hinzugefügten Daten nicht zu löschen vermag, und einen Schreib-/Lese-Speicher, der Daten frei wiederzugeben, zu löschen und aufzuzeichnen in der Lage ist.
Wie in Figur 1 dargestellt ist, hat man die Platten vom Typ der Festwert-/Erweiterungs-Speicher- und Schreib-/Lese- Speicher früher mit Führungsspuren 111 zur Führung eines aufzuzeichnenden Bereichs und Adressenanzeigen 112 versehen, die durch eine Anzahl mikroskopisch kleiner Löcher in Form kleiner Einschnitte, die in Abständen entlang der spiraligen oder konzentrischen Führungsspuren angebracht sind, definiert sind,damit sie die Adressen der Führungsspuren anzeigen. In dem Fall, in dem jede Führungsspur in eine Anzahl von Sektoren aufgeteilt ist, werden weiterhin Sektoranzeigen in Form von Einschnitten angebracht.
Ein Verfahren des Standes der Technik zur Herstellung der optischen Speicherplatte ist beispielsweise in der der EP-A- 155 000 entsprechenden Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 60-195751 offenbart, die auf denselben Übertragungsempfänger wie die vorliegende Anmeldung übertragen wurde. Das Verfahren des Standes der Technik wird im folgenden kurz in Verbindung mit den Figuren 2a bis 2e beschrieben.
Zuerst wird auf einer Glasplatte 100, die keine Spur oder keine Einkerbung aufweist, mit Hilfe einer Schleuder oder dergleichen ein Photoresist-Film 101 abgeschieden (Fig. 2a). Dann wird eine Photomaske M, die durch eine transparente Platte 102 und einen opaken Film 105 mit einem vorher festgelegten Muster, der z.B. aus Cr oder Ta hergestellt ist, definiert ist, auf den Photoresist-Film 101 gelegt, und danach wird der Photoresist-Film der Einwirkung von Licht, etwa von UV-Licht, ausgesetzt (Fig. 2b). Dann wird der Photoresist in einem bestimmten Mittel entwickelt, um zu bewirken, daß der belichtete Photoresist-Film entfernt wird und die unbelichteten Bereiche zurückbleiben (Fig. 2c). Danach wird eine Ätzung mit einem reaktionsfähigen Ion in einer mit CF&sub4;- oder CHF&sub3;-Gas gefüllten Kammer durchgeführt, oder stattdessen wird eine Naßätzung in einer mit HF- Flüssigkeit gefüllten Wanne durchgeführt, um in der Glasplatte 100 Führungsspuren 111 und Einschnitte 112 zu bilden (Fig. 2d). Schließlich wird der zurückgebliebene Photoresist durch ein Lösungsmittel wie Aceton oder durch Zerstäubung in einem O&sub2;-Plasma entfernt, so daß eine Glasplatte erzeugt wird, die mit Führungsspuren und Einschnitten versehen ist (Fig. 2e).
Im oben beschriebenen Verfahren des Standes der Technik wird die Photomaske M mittels der folgenden Schritte gebildet.
Wie in Fig. 3 dargestellt ist, wird auf der transparenten Platte 102 in Form einer Scheibe ein opaker Film 105 und weiterhin ein Photoresist-Film 108 abgeschieden. Während die Scheibe sich um ihren Mittelpunkt dreht, läßt man dann einen durch ein Linsensystem 109 gebündelten strahl eines Ar- Lasers 110 auf den Photoresist-Film 108 auftreffen. Ein kontinuierlicher Laserstrahl wird erzeugt, wenn die Führungsspuren gezeichnet werden, und ein intermittierender Laserstrahl wird erzeugt, wenn die Einschnitte gebildet werden sollen. Danach wird der Photoresist-Film zum Teil in einem Muster entfernt, das demjenigen des Auftreffens des Laserstrahls entspricht. Dann wird durch ein bestimmtes Mittel der opake Film 105 dem Muster entsprechend geätzt, und der verbliebene Photoresist wird entfernt, wodurch die Photomaske M hergestellt wird.
Gemäß den in den Figuren 2a bis 2e dargestellten Fertigungsschritten des Standes der Technik haben die Führungsspuren und die Einschnitte die gleiche Tiefe. Entsprechend einer neueren technischen Entwicklung wurde jedoch gefunden, daß es vorzuziehen ist, die Tiefe D1 der Führungsspuren kleiner zu machen als die Tiefe D2 der Einschnitte, wie in Fig. 1 gezeigt ist, damit die Güte der Signalaufzeichnung verbessert wird. Wenn beispielsweise die Spuren mittels eines Lichtstrahls einer Wellenlänge λ (λ = 780 nm oder 830 nm) aufgezeichnet werden, um die Scheibe mittels eines Systems der Beugungsdifferenz zu lesen/schreiben, ist es zu bevorzugen, die Tiefe D1 ungefähr gleich λ/8 n (n ist der Brechungsindex des Substrats 100) und die Tiefe D2 ungefähr gleich λ/4 n zu machen.
Somit besteht das Problem, daß die in den Figuren 2a bis 2e aufgezeigten Fertigungsschritte nicht die in Fig. 1 dargestellte optische Speicherplatte ergeben.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick darauf entwickelt, das oben beschriebene Problem im wesentlichen zu lösen, und es ist ihre wesentliche Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Speicherplatte verfügbar zu machen, bei der die Führungsspuren und die Einschnitte verschiedene Tiefen haben.
Es ist auch eine wesentliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Photomaske bereitzustellen, die bei dem Schritt der Fertigung der Platte verwendet wird.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung der Photomaske.
Die Ansprüche 1, 5 und 6 enthalten die Erfindung gemäß diesen drei Aspekten.
Die DE-A-35 04 969 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Platte, die Adressen-Löcher und Führungsrillen umfaßt, die sich in ihren Tiefen unterscheiden. Zwei Laser-Systeme und ein zwei Photoresist-Schichten unterschiedlicher Lichtempfindlichkeit umfassender Träger werden verwendet.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die genannten und weitere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit ihren bevorzugten Ausführungsformen unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen hervor, in denen durchgängig gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Figur 1 zeigt eine Teilansicht einer optischen Speicherplatte mit unterschiedlichen Tiefen gemäß dem Stand der Technik.
Die Figuren 2a bis 2e zeigen diagrammartige Darstellungen zur Veranschaulichung der Schritte gemäß dem Stand der Technik zur Fertigung der optischen Speicherplatte mit der gleichen Tiefe.
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer in dem Schritt der Fig. 2b verwendeten Photomaske.
Figur 4 zeigt eine Teilansicht einer Photomaske gemäß der vorliegenden Erfindung.
Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems zur Herstellung der Photomaske der Fig. 4.
Die Figuren 6a bis 6e zeigen diagrammartige Darstellungen zur Veranschaulichung der Schritte gemäß der vorliegenden Erfindung zur Fertigung der optischen Speicherplatte mit unterschiedlichen Tiefen.
Figur 7 zeigt eine Teilansicht eines in dem in Fig. 6c dargestellten Schritt erhaltenen Zwischenprodukts.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Figur 4 zeigt eine Teilansicht einer Photomaske PM gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verwendung in dem Schritt der Fertigung der Platte. Die Photomaske PM hat die Form einer Scheibe und umfaßt ein Substrat 1 aus einem transparenten Material wie einem Glas (SiO&sub2;) oder einem Kunststoff (PMMA) und einen Film 2 aus einem opaken Material wie Cr, Ti, Ta, Nb, Ni etc.. Der Film 2 wird mit einem vorher festgelegten Muster von Rillen 4, die spiralig oder konzentrisch zum Zentrum der Scheibe verlaufen, und einer Anzahl mikroskopisch kleiner Löcher in Form kleiner Einschnitte 3, die mit vorher festgelegten Abständen längs der Rillen 4 ausgerichtet sind, ausgebildet. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, wird noch ein sehr dünner Film auf dem Boden der Rillen 4 zurückgelassen, wohingegen im wesentlichen kein Film auf dem Boden der Einschnitte 3 zurückgelassen wird. Es ist möglich einen sehr dünnen Film, der noch dünner ist als der Film an den Rillen 4, am Boden der Einschnitte 3 zurückzulassen. Dementsprechend erhalten das Licht A, das durch den dünnen Film in den Rillen 4 hindurchgegangen ist, und das Licht B, das durch die Einschnitte 3 hindurchgegangen ist, in solcher Weise eine unterschiedliche Intensität, daß das Licht A geschwächt wird, beispielsweise auf etwa die Hälfte der Intensität des Lichtes B. Außerdem wird das Licht, das andernorts auf dem Film zur Einwirkung gelangt, herausgeschnitten.
Figur 5 zeigt ein System zur Herstellung der Photomaske PM. Ein Ar-Laser-Generator 31 erzeugt einen Ar-Laser, der mittels eines Halbspiegels 40 in zwei Hälften aufgespalten wird.
Ein Laserstrahl von dem Halbspiegel 40 wird auf einen Abschwächer 32 gerichtet, in dem der Laserstrahl auf die Hälfte geschwächt wird. Damit hat der von dem Abschwächer 32 erzeugte Laserstrahl etwa 1/4 der Energie des ursprünglichen Laserstrahls. Der Laserstrahl von dem Abschwächer 32 wird auf einen akustooptischen Modulator 33 zur Einwirkung gebracht, der EIN und AUS des hindurchgehenden Laserstrahls entsprechend einem Rillen-Signal steuert, das von einer Rillen-Signalquelle 34 erhalten worden ist. Auf diese Weise erzeugt der akustooptische Modulator 33 einen kontinuierlichen Laserstrahl für die Herstellung der Rillen 4.
Andererseits wird der andere Laserstrahl von dem Halbspiegel 40 auf einen akustooptischen Modulator 35 gerichtet, der EIN und AUS des hindurchgehenden Laserstrahls entsprechend einem Loch-Signal steuert, das von einer Loch-Signalquelle 36 erhalten wird. Auf diese Weise erzeugt dar akustooptische Modulator 35 einen intermittierenden Laserstrahl für die erstellung der Löcher.
Es ist anzumerken, daß dann, wenn der akustooptische Modulator 33 einen kontinuierlichen Laserstrahl erzeugt, von dem ustooptischen Modulator 35 kein Laserstrahl erzeugt wird und dann, wenn der akustooptische Modulator 35 einen intermittierenden Laserstrahl erzeugt, von dem akustooptischen Modulator 33 kein Laserstrahl erzeugt wird.
Der kontinuierliche Laserstrahl und der intermittierende Laserstrahl sind beide, zu verschiedenen Zeiten, durch geeignete Spiegel auf einen optischen Kopf 37 gerichtet. Der optische Kopf 37 befindet sich oberhalb eines Plattentellers TT, der durch einen Antriebsmotor 38 angetrieben wird, und ist so angeordnet, daß er sich in radialer Richtung des Plattentellers bewegt, und er hat die Funktion, den Laserstrahl auf eine Photomaske PM, die auf den Plattenteller TT gelegt ist, zu fokussieren.
In den Figuren 6a bis 6e ist ein Verfahren zur Fertigung der optischen Speicherplatte gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt.
Zunächst wird auf einer Glasplatte 5, die keine Spur oder keinen Einschnitt aufweist, mit Hilfe einer Schleuder oder dergleichen ein Photoresist-Film 6 abgeschieden (Fig. 6a). Dann wird die in dem in Fig. 5 dargestellten System hergestellte Photomaske auf den Photoresist-Film 6 gelegt, und danach wird der Photoresist-Film der Einwirkung von Licht, etwa ultraviolettem Licht UV, ausgesetzt (Fig. 6b). Das durch die Bereiche 3 hindurchgehende ultraviolette Licht verliert kaum Energie, was dazu führt, daß der Photoresist- Film 6 mit der vollen Energie belichtet wird; das durch die Bereiche 4 hindurchgehende ultraviolette Licht verliert jedoch etwa die Hälfte seiner Energie, was dazu führt, daß der Photoresist-Film 6 mit der halben Energie belichtet wird.
Dann wird der Photoresist-Film 6 in einem bestimmten Mittel entwickelt, um den Photoresist in solcher Weise zu entfernen (Fig. 6c), daß der Photoresist in seiner gesamte Dicke dort entfernt wird, wo die Belichtung mit der vollen Energie erfolgt ist, und in einem Anteil von 1/n (n ist größer als 1 und beträgt vorzugsweise etwa 2) seiner gesamten Dicke dort entfernt wird, wo die Belichtung mit der halben Energie erfolgt ist. An den unbelichteten Stellen findet keine Entfernung des Photoresists statt. Somit läßt sich ein in dem in Fig. 6c dargestellten Schritt erhaltenes zwischenprodukt gemäß der Abbildung in Figur 7 darstellen.
Danach wird eine Ätzung mit einem reaktionsfähigen Ion in einer mit CF&sub4;- oder CHF&sub3;-Gas gefüllten Kammer durchgeführt, oder stattdessen wird eine Naßätzung in einer mit HF- Flüssigkeit gefüllten Wanne durchgeführt (Fig. 6d). Da in den Bereichen, wo Löcher gebildet werden sollen, kein Photoresist verblieben ist, erfolgt das Ätzen in das Glas vom Beginn des Schrittes an. In den Bereichen, wo Rillen gebildet werden sollen, ist ein Teil des Photoresist-Films verblieben, so daß das Ätzen erst einige Zeit nach dem Beginn des Schrittes stattfinden kann. Dementsprechend gibt es einen Unterschied in der Tiefe zwischen den Rillen und den Löchern derart, daß die Löcher tiefer sind als die Rillen.
Schließlich wird der zurückgebliebene Photoresist durch ein Lösungsmittel wie Aceton oder durch Zerstäubung in einem O&sub2;-Plasma entfernt, so daß eine Glasplatte erzeugt wird, die mit flachen Führungsspuren und tiefen Einschnitten versehen ist (Fig. 6e).
In den oben beschriebenen Ausführungsformen kann die Breite der Spuren und der Einschnitte in beliebiger Größe gewählt werden. Die Kanten der Rillen und Einschnitte sind zwar so dargestellt, daß sie senkrecht zur Unterseite der Scheibe verlaufen, jedoch können sie auch abgeschrägt sein. Die Dicke des Films 2 kann beliebig groß gewählt werden. Beispielsweise betragen die Dicke des Films 2 ursprünglich etwa 60 bis 70 nm und die Dicke des Films an der Stelle, wo die Führungsrille 4 gebildet wird, etwa 5 bis 15 nm. Es ist möglich, daß in den Löchern etwas von der Photoresist- Schicht zurückbleibt, beispielsweise in einer Dicke von etwa 5 nm.

Claims

1. Photomaske zur Verwendung bei der Herstellung eines optischen Speicherelements, umfassend ein Substrat (1), das Scheibenform aufweist und aus einem transparenten Material gefertigt ist, und einen Film (2), der aus irgendeinem der Stoffe Cr, Ti, Ta, Nb und Ni hergestellt ist, der auf dem Substrat abgeschiedem ist und in Form eines vorher festgelegten usters von Rillen (4) ausgebildet ist, die spiralig oder konzentrisch zum Zentrum des scheibenförmigen Substrats verlaufen, so daß ein dünner Film auf dem Boden der Rillen (4) zurückgelassen wird, und eine Anzahl mikroskopischer Löcher (3) in Form kleiner Einschnitte, die mit vorher festgelegten Abständen längs der Rillen (4) ausgerichtet sind, so daß im wesentlichen kein Film auf dem Boden der Einschnitte zurückgelassen wird,

wodurch Licht (A), das durch den dünnen Film in den Rillen (4) hindurchgegangen ist, geschwächt wird, und Licht (B), das durch die Einschnitte hindurchgegangen ist, im wesentlichen keine Energie einbüßt, und Licht, das andernorts zur Einwirkung gelangt, herausgeschnitten wird.

2. Photomaske nach Anspruch 1, worin das Substrat aus Glas besteht.

3. Photomaske nach Anspruch 1, worin das Substrat aus Kunststoff besteht.

4. Photomaske nach Anspruch 1, worin die Dicke des Films (2) ursprünglich 60 bis 70 nm (600 bis 700 Å) beträgt und die die Dicke des Films (2) an den Stellen, wo die Rillen (4) gebildet sind, 5 bis 15 nm (50 bis 150 Å) beträgt.

5. Verfahren zur Herstellung einer Photomaske, wie sie in den Ansprüchen 1 bis 4 definiert ist, durch die Schritte des Abscheidens eines opaken Films (2) aus irgendeinem der Stoffe Cr, Ti, Ta, Nb und Ni auf einem Substrat (1), das Scheibenform aufweist und aus einem transparenten Material gefertigt ist,

des Einwirkenlassens eines ersten Lasers auf die Stellen, wo spiralige oder konzentrische Rillen gebildet werden sollen, so daß ein dünner Film auf dem Boden der Rillen zurückgelassen wird,

des Einwirkenlassens eines zweiten Lasers auf die Stellen, wo mikroskopische Löcher gebildet werden sollen, so daß im wesentlichen kein Film auf dem Boden der Löcher zurückgelassen wird.

6. Verfahren zur Herstellung eines optischen Speicherelements unter Verwendung einer Photomaske, wie sie in den Ansprüchen 1 bis 4 definiert ist, umfassend die Schritte

des Abscheidens eines Photoresist-Films (6) auf einer Glasscheibe (5);

des Positionierens der Photomaske (PM) über dem Photoresist;

des Belichtens des Photoresist-Films (6) durch die photomaske (PM) hindurch, so daß das durch den dünnen Film in den Rillen (4) hindurchgehende Licht (A) geschwächt wird und das durch die Einschnitte hindurchgehende Licht (B), im wesentlichen keine Energie einbüßt, und Licht, das andernorts zur Einwirkung gelangt, herausgeschnitten wird;

des Entwickeln des Photoresist-Films (6), um den Photoresist in der Weise zu entfernen, daß der Photoresist dort, wo die Belichtung mit der vollen Energie erfolgt ist, in seiner ganzen Dicke entfernt wird und dort, wo die Belichtung mit verringerter Energie erfolgt ist, um seine Dicke 1/n (n > 1) entfernt wird;

des Ätzens der Glasscheibe, wobei das Ätzen des Glases vom Beginn des Schrittes des Ätzens an dort vorgenommen wird, wo der Photoresist in seiner ganzen Dicke entfernt wird, und das Ätzen des Glases erst einige Zeit nach dem Beginn des Schrittes des Ätzens an dort vorgenommen wird, wo der Photoresist um seine Dicke 1/n (n > 1) entfernt wird, wodurch ein Unterschied in den Tiefen zwischen den Rillen und den Löchern in der Weise geschaffen wird, daß die Löcher tiefer als die Rillen sind; und

des Entfernens des verbleibenden Photoresists.