Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Entwicklung von Photoresists, das zur
Verwendung bei der Herstellung optischer Platten geeignet ist.
Beschreibung der einschlägigen Technik
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Bei optischen Platten werden Gräben auf beiden Seiten der Aufzeichnungsspur
hergestellt, und als darauf aufgezeichnete Information werden konvexe und
konkave Aufzeichnungsflecke hergestellt.
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Beim Herstellen derartiger optischer Platten wird ein Photoresist auf die
Oberfläche z. B. eines Glassubstrats aufgetragen, und der Photoresist wird
Bestrahlung mit einem Muster ausgesetzt und dann entwickelt, und dadurch
werden konvexe und konkave Photoresistmuster ausgebildet, die den Gräben
oder Aufzeichnungsflecken entsprechen. Dann wird ein Prozess wie ein
Plattierungsvorgang auf einer derartigen konvexen und konkaven Oberfläche oder
auf einer konvexen und konkaven Oberfläche ausgeführt, die durch Ätzen der
Oberfläche des Substrats mit dem als Maske verwendeten Photoresist erhalten
wurde, und dadurch wird eine Mutterplatte für z. B. einen Stempel zum
Herstellen optischer Platten hergestellt.
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Um derartige Photoresistmuster genau herzustellen, ist es beim Ausführen
der Entwicklung des Photoresists, nachdem er der Bestrahlung ausgesetzt
wurde, erforderlich, die Entwicklungszeit geeignet einzustellen, wobei
Bedingungen wie die Temperatur der Entwicklungslösung berücksichtigt
werden, damit weder Über- noch unterentwicklung erfolgen, und dadurch werden
gewünschte Muster ausgebildet, d. h. Gräben für die Spur oder
Informationsaufzeichnungsflecke, die hinsichtlich der Breite, Tiefe usw. genau sind.
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Da die Gräben in einer optischen Platte oder dergleichen in radialer
Richtung der optischen Platte mit gleicher Schrittweite angeordnet sind, und da
auch die Informationsaufzeichnungsflecke in radialer Richtung mit im
wesentlichen gleicher Schrittweite angeordnet sind, wenn das Substrat gedreht
wird, werden im Photoresist beim Fortschreiten der Entwicklung im Verlauf
des Entwicklungsvorgangs eines latenten Bilds, wie es im Photoresist
dadurch erzeugt wurde, dass er Strahlung ausgesetzt wurde, die dem Muster von
Gräben oder dem Muster von Informationsaufzeichnungsflecken entspricht,
Fenster mit gleicher Schrittweite erzeugt. Unter Verwendung derartiger
Fenster gleicher Schrittweite als Beugungsgitter existiert ein Verfahren
zum Kontrollieren des Entwicklungsvorgangs, der weder übermäßig noch
unzureichend auszuführen ist, bei dem Überwachungslicht mit einer langen
Wellenlänge, bei der der Photoresist nicht photoempfindlich ist, auf ein
derartiges Beugungsgitter gestrahlt wird und der Entwicklungsprozess abhängig
vom Erfassungsergebnis für das von diesem gebeugte Licht beendet wird.
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Das zugrundeliegende Prinzip wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 3
beschrieben. In diesem Fall wird ein auf die Oberfläche eines lichtdurchlässigen
Substrats 1 wie eines Glassubstrats aufgetragene Photoresistschicht 2 durch
Bestrahlung mit einem erforderlichen Muster von z. B. Gräben oder
Informationsaufzeichnungsflecken ausgesetzt.
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Dann wird die Photoresistschicht 2, die der Musterbestrahlung ausgesetzt
war und die ein durch die Belichtung erzeugtes latentes Bild trägt, normal
entwickelt, z. B. dadurch, dass sie einem Sprühnebel einer
Entwicklungslösung ausgesetzt wird. Im Verlauf der Entwicklung wird z. B.
Überwachungslicht LM auf diejenige Seite aufgestrahlt, auf der die Photoresistschicht 2
ausgebildet ist, und Beugungslicht LM1 erster Ordnung, das z. 6. durch
Muster gleicher Schrittweite erzeugt wird, wie sie ausgebildet werden, wenn
die Entwicklung der Photoresistschicht 2 fortschreitet, und die als
Beugungsgitter dienen, das von der entgegengesetzten Seite des Substrats 1
herausgeführt wird, wird durch einen Photodetektor 3 wie eine Photodiode
erfasst. Das Überwachungslicht LM wird so eingestellt, dass es eine
vorbestimmte Wellenlänge λ aufweist, und es ist so beschaffen, dass dann, wenn
gewünschte Muster gleicher Schrittweite erzeugt werden, das Ausgangssignal
des Photodetektors 3 einen vorbestimmten Wert erreicht, wobei der
Entwicklungsprozess für die Photoresistschicht 2 durch dieses Erfassungssignal
angehalten wird, wodurch die Entwicklung weder übermäßig noch unzureichend
ausgeführt wird, um Entwicklungsmuster mit vorbestimmter Breite und
demgemäß vorbestimmtem Abstand und vorbestimmter Tiefe zu schaffen.
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In diesem Fall wird als Überwachungslicht LM kohärentes Licht mit großer
Wellenlänge verwendet, bei der der Photoresist nicht entwickelt wird.
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Ein derartiges System ist aus GB-A-2 108 710 bekannt.
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Wenn jedoch z. B. die Spurschrittweite kleiner wird, um dem Bedarf nach
höherer Aufzeichnungsdichte zu genügen, wird die Schrittweite von Gräben
oder der radiale Abstand zwischen Folgen von Aufzeichnungsfiecken auf der
Platte kleiner, d. h., dass die Schrittweite P der Photoresistteile auf der
optischen Platte, wie sie beispielhaft im Schnitt in radialer Richtung in
Fig. 3 dargestellt ist, kleiner wird. Dann entsteht ein Problem
dahingehend, dass Beugungslicht des Überwachungslichts, wie es in das
lichtdurchlässige Substrat 1 eintritt, nicht aus der Oberfläche der entgegengesetzten
Seite des Substrats zum optischen Detektorelement herausgeführt wird,
sondem es intern an der Oberfläche insgesamt reflektiert wird.
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Nun wird, wenn, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, der Brechungsindex des
Substrats 1 mit n bezeichnet wird, der Brechungsindex externer Medien,
z. B. von Luft, durch n&sub0; bezeichnet wird, der Beugungswinkel des
Überwachungslichts mit der wellenlänge λ mit Θ&sub1; bezeichnet wird und der
Emissionswinkel mit Θ&sub2; bezeichnet wird, eine durch den folgenden Ausdruck (1)
gegebene Beziehung hinsichtlich des Beugungswinkels Θ&sub1; erster Ordnung
innerhalb des lichtdurchlässigen Substrats 1, d. h. des Glassubstrats 1,
erhalten:
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sin Θ&sub1; = n&sub0;λ/nP (1)
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Die Beziehung zwischen dem Beugungswinkel Θ&sub1; und dem Emissionswinkel Θ&sub2; ist
wie folgt gegeben:
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nsinΘ&sub1; = n&sub0;sinΘ&sub2; (2)
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Wenn nun n&sub0; = 1 angenommen wird und wenn die Bedingung, dass Beugungslicht
an der Oberfläche des Substrats 1 intern totalreflektiert wird, d. h.
Θ&sub2; ≥ π/2, in die obigen Ausdrücke (1) und (2) eingesetzt wird, wird P = λ
erhalten. D. h., dass dann, wenn die Schrittweite P der Muster kleiner als
die Wellenlänge λ des Überwachungslichts LM wird, die Überwachung gemäß dem
Verfahren von Fig. 3 unmöglich wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Demgemäß ist es eine Aufgabe der Erfindung, es selbst dann, wenn ein
Photoresist mit Mustern gleichen Abstands, die mit kleiner Schrittweite
angeordnet sind, herzustellen ist, zu ermöglichen, die gewünschten Muster gleicher
Schrittweite, wie sie in der Photoresistschicht erzeugt werden, sicher zu
erfassen und den Entwicklungszustand des Photoresists entsprechend den
Erfassungsergebnissen zu kontrollieren.
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Gemäß der Erfindung ist, wie es in Fig. 1 in Form eines schematischen
Konstruktionsdiagramms eines Beispiels der Erfindung dargestellt ist, ein
Gerät zur Entwicklung von Photoresist geschaffen, das folgendes aufweist:
eine Entwicklungseinrichtung 4 für Photoresist zum Ausführen eines
Entwicklungsprozesses auf einer auf einem lichtdurchlässigen Substrat 1
ausgebildeten Photoresistschicht 2, auf der dadurch ein latentes Bild erzeugt wird,
dass sie einer Strahlung für Muster gleicher Schrittweite ausgesetzt wird;
eine Lichtquelle 5 für Überwachungslicht LM mit einer vorbestimmten
Wellenlänge λ, die eine derartig große Wellenlänge ist, dass die
Photoresistschicht 2 darauf nicht photoempfindlich ist; und einen Photodetektor 3 zum
Erfassen von Beugungslicht durch die Muster, wie sie erzeugt werden, wenn
die Entwicklung des Photoresists 2 fortschreitet, mit solcher Ausbildung,
dass die Entwicklungseinrichtung 4 abhängig vom dadurch erfassten
Ausgangssignal kontrolliert wird, wobei der Abstand ls zwischen der optischen Achse
der Lichtquelle 5 für Überwachungslicht und der optischen Achse des
Photodetektors 3, wenn die gleiche Schrittweite klein ist und die Beziehung
zwischen der Schrittweite P und der Wellenlänge λ durch P ≤ λ gegeben ist,
so ausgewählt ist, dass sie durch den folgenden Ausdruck (3) gegeben ist,
in dem die Dicke des Substrats 1 durch d repräsentiert ist und der
Brechungsindex des Substrats 1 durch n repräsentiert ist:
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ls =2dtan{sin&supmin;¹(λ/nP)} m
(m: ganze Zahl außer 0) (3)
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Ferner ist die Ausbildung dergestalt, dass das Überwachungslicht, wie es
durch Muster gleicher Schrittweite gebeugt wird, die durch die durch die
Entwicklungseinrichtung ausgeführte Entwicklung der Photoresistschicht 2 in
dieser Photoresistschicht 2 erzeugt werden, vom Photodetektor 3 erfasst
wird, nachdem es an derjenigen Oberfläche totalreflektiert wurde, die von
derjenigen Oberfläche abgewandt ist, durch die das Überwachungslicht LM
eingelassen wurde, mit erneuter Beugung durch die Muster mit gleicher
Schrittweite.
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Die Steuerung der Entwicklungseinrichtung 4, wie das Anhalten des
Entwicklungsprozesses, wird abhängig vom erfassten Ausgangssignal des
Photodetektors 3 ausgeführt.
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Bei der abenbeschriebenen Anordnung gemäß der Erfindung wird, wie es durch
die optische Pfadzeichnung von Fig. 2 angegeben ist, das Überwachungslicht
LM mit großer wellenlänge von der Lichtquelle 5, unter der Bedingung P ≤ λ,
in das lichtdurchlässige Substrat 1 z. B. in der Richtung rechtwinklig zur
Oberfläche 1a des Substrats 1 mit der darauf ausgebildeten Photoresist
schicht 2 eingeführt. Dann wird, wenn das Ätzen der Photoresistschicht 2
fortschreitet und Muster gleicher Schrittweite, d. h. ein Beugungsgitter,
darin erscheinen, Beugungslicht erster Ordnung dadurch an der Oberfläche 1b
des Substrats 1, die von der Oberfläche 1a abgewandt ist, auf der die
Photoresistschicht 2 ausgebildet ist, totalreflektiert, und das reflektierte
Licht läuft erneut zu den in der Photoresistschicht 2 ausgebildeten Mustern
gleicher Schrittweite, und das dadurch erneut gebeugte Licht wird nach
außen geführt, z. B. aus der Seite der Oberfläche 1a parallel zum
einfallenden Überwachungslicht LM. Dadurch, dass der Abstand ls zwischen dem
Photodetektor 3 und der Lichtquelle 5 vorab so ausgebildet wird, dass der
obige Ausdruck (3) erfüllt ist, wird das ausgelassene Licht vom
Photodetektor 3 als Erfassunslicht LD erfasst, und wenn das Ausgangssignal des
Photodetektors 3 einen vorbestimmten Wert erreicht, wird der Entwicklungsprozess
durch die Entwicklungseinrichtung 4 angehalten. Dadurch kann der
Entwicklungsprozess für die Photoresistschicht 2 dann beendet werden, wenn das
Muster in der Photoresistschicht 2 bis zur gewünschten Schrittweite P
aufgebaut ist.
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Anders gesagt, kann sicher eine Photoresistschicht 2 mit vorbestimmter
Schrittweite P erhalten werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist eine Konstruktionszeichnung eines Beispiels eines
erfindungsgemäßen Geräts zur Entwicklung von Photoresists;
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Fig. 2 ist eine erläuternde Zeichnung der optischen Funktion der Erfindung;
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Fig. 3 ist eine erläuternde Zeichnung eines herkömmlichen Geräts.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Nun wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 nachfolgend ein Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Geräts zur Entwicklung von Photoresist beschrieben.
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In diesem Fall ist ein Drehteller 12 innerhalb einer Entwicklungskammer 11
angeordnet, und ein lichtdurchlässiges Substrat 1, wie ein Glassubstrat mit
einer darauf abgeschiedenen Photoresistschicht 2, ist auf dem Teller
angebracht.
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Dem lichtdurchlässigen Substrat 1 gegenüberstehend ist eine
Entwicklungseinrichtung 4 angeordnet, die so ausgebildet ist, dass sie über mehrere
Düsen eine Entwicklungslösung auf die Photoresistschicht 2 im
obenangegebenen Zustand ausbläst.
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Die Bezugszahl 13 bezeichnet eine Steuerung, die den Start und das Ende des
von der Entwicklungseinrichtung 4 ausgeübten Entwicklungsprozesses steuert.
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Indessen wird auf der Photoresistschicht 2 vorab ein latentes Bild durch
eine Belichtung mit einem vorbestimmten Muster erzeugt, z. B. durch eine
Belichtung mit einem Muster zum Ausbilden von zwischen Spuren befindlichen
Gräben oder von Aufzeichnungsflecken im Fall z. B. einer optischen Platte.
Genauer gesagt, ist angenommen, dass die Photoresistschicht 2 ein latentes
Bild aufweist, das dadurch erhalten wurde, dass sie einer Musterbelichtung
für Gräben oder Aufzeichnungsflecke unterzogen wurde, die mit gleicher
Schrittweite in radialer Richtung des Substrats 1 oder im wesentlichen in
dessen radialer Richtung angeordnet sind, wie unter Zusammenwirkung mit der
Drehung des Drehtellers 12 festgelegt.
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Dann wird die Photoresistschicht 2 durch Überwachungslicht LM mit so großer
Wellenlänge beleuchtet, dass die Photoresistschicht 2 darauf keine
Photoempfindlichkeit zeigt, wobei dieses Licht z. B. ein von einer Lichtquelle 5
gelieferter Laserstrahl ist.
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Andererseits ist, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, ein Photodetektor 3,
z. B. eine Photodiode, an einer Position unter einem vorbestimmten Abstand
ls gemäß dem obenangegebenen Ausdruck (3) entfernt vom Überwachungslicht
angeordnet. Es können mehrere Photodetektoren 3 angeordnet sein.
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Die Bezugszahl 14 bezeichnet ein Linsensystem aus einer Kondensorlinse oder
dergleichen, das so angeordnet ist, dass emittiertes Licht des erneut
gebeugten Lichts von der Oberfläche 1a des lichtdurchlässigen Substrats 1,
durch die das Überwachungslicht LM eingelassen wurde, wirkungsvoll in den
Photodetektor 3 eingeleitet wird.
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Die Ausgangssignale der Photodetektoren 3 werden durch einen addierenden
Verstärker 15 aufaddiert, und das Ausgangssignal desselben wird durch eine
Komparatorschaltung 16 mit einer Vergleichsspannung auf einem vorab
eingestellten Bezugspegel in ihr verglichen, und eine Steuerung 13 ist so
ausgebildet, dass sie abhängig vom Vergleichsergebnis gesteuert wird. Genauer
gesagt, wird die Steuerung 13 dann, wenn ein Eingangssignal über dem
Bezugspegel in die Komparatorschaltung 16 eingegeben wird, so gesteuert, dass
die Zufuhr von Entwicklungslösung von der Entwicklungseinrichtung 4
angehalten wird.
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Auf diese Weise kann der Entwicklungsprozess dann angehalten werden, wenn
die Photoresistschicht 2 in solchem Ausmaß entwickelt ist, dass
vorbestimmte Muster gleicher Schrittweite erhalten sind, wodurch sichergestellt ist,
dass eine korrekte Entwicklung, weder übermäßig noch unzureichend, der
Photoresistschicht 2 selbst dann erzielt werden kann, wenn Änderungen der
Relativbedingungen wie der Temperatur der Entwicklungslösung vorliegen.
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Im Ergebnis können Muster mit vorbestimmter Schrittweite in der
Photoresistschicht 2 ausgebildet werden, d. h. solche mit einer gewünschten
Beabstandung und gewünschter Breite.
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Z. B. wird, wie es aus dem Ausdruck (3) ersichtlich ist, der Abstand ls zu
ls 18 mm eingestellt, wenn d = 5 mm, λ = 0,633 um, n = 1,5 und P = 0,5 um
gelten.
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Beim oben gemäß Fig. 1 beschriebenen Beispiel ist der Photodetektor 3 auf
der Seite der Oberfläche 1a angeordnet, durch die das Überwachungslicht LM
eingelassen wird. Jedoch kann, wie es unter Bezugnahme auf Fig. 2 erkennbar
ist, das erneut gebeugte Licht des totalreflektierten Lichts auch zur Seite
der Oberfläche 1b ausgelassen werden, die von der Oberfläche 1a auf
derjenigen Seite abgewandt ist, auf der die Lichtquelle 5 angeordnet ist, und
daher können die Lichtquelle 5 und der Photodetektor 3 auf
entgegengesetzten Seiten des Substrats 1 angeordnet werden. Wenn z. 6. ein Drehteller 12
verwendet wird, der für das Licht von der Lichtquelle 5 durchlässig ist,
kann eine derartige Anordnung ausgebildet werden, bei der die Lichtquelle 5
auf der Seite der Oberfläche 1b angeordnet ist. So können ohne Beschränkung
auf das veranschaulichte Beispiel verschiedene andere Änderungen und
Modifizierungen vorgenommen werden.
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Wie es vorstehend beschrieben ist, ist die Erfindung so ausgebildet, dass,
während Muster mit gleicher Schrittweite, wie sie bei fortschreitendem
Ätzen eines Photoresists erzeugt werden, als Beugungsgitter verwendet
werden, totalreflektiertes Licht, das durch die Muster gleicher Schrittweite
des Photoresists erneut gebeugt wird, beim Erfassen des Überwachungslichts
dann verwendet wird, wenn die Schrittweite ausreichend verringert ist.
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Daher kann das im Photoresist erzeugte Muster sicher erkannt werden, und es
kann eine Steuerung zum Erzielen einer korrekten Entwicklung, weder
übermäßig noch unzureichend, ausgeführt werden.
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Demgemäß ist durch Anwenden der Erfindung bei der Musterausbildung von
Photoresist, wie er zum Herstellen von Gräben für eine Spur oder von
Aufzeichnungsflecken z. B. einer optischen Platte verwendet, sichergestellt,
dass eine gewünschte Spur mit hoher Dichte mit guter Reproduzierbarkeit
erhalten werden kann.