JP2000113522A

JP2000113522A - 原盤及びその作製方法

Info

Publication number: JP2000113522A
Application number: JP29276098A
Authority: JP
Inventors: Sho Ito; 捷伊藤
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Holdings Ltd
Priority date: 1998-10-01
Filing date: 1998-10-01
Publication date: 2000-04-21

Abstract

(57)【要約】【課題】微細な凹凸パターンが露光光を短波長化する
ことなく形成されている原盤及びその製造方法を提供す
る。【解決手段】原盤１００は、ガラス基板２上に、凹凸
を有するフォトレジスト層１及び被覆層３を有する。被
覆層３は、フォトレジスト層１の凹凸表面上で且つ凹凸
表面に沿うように堆積される。被覆層３の凹部の幅は、
フォトレジスト層１の凹部の幅よりも狭い。また、被覆
層３の膜厚を厚くすることで凹部の幅を狭くすることが
できる。それゆえ、本発明のガラス原盤は高密度光記録
媒体用の基板を製造するためのガラス原盤に極めて好適
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高密度光記録媒体
用の基板を製造するために用いられる原盤及びその作製
方法に関し、更に詳細には、幅狭の溝及び微小ピットが
露光光を短波長化することなく形成されている原盤及び
その作製方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】音楽や動画像などの膨大な情報を記録再
生することが可能な情報記録媒体として光ディスクが広
く利用されている。光ディスクは、情報に対応した凹凸
ピットを基板に形成したり、光照射による磁気特性の変
化や結晶構造の変化を情報に対応させたりすることによ
って情報を記録する。記録した情報を読み出すには、光
ディスクに再生光を照射して、光学的変化、例えば、反
射光量の変化や磁気光学効果の変化などを記録信号とし
て検出する。光ディスクにおいては大容量化が要望され
ており、案内溝を狭くしたり、記録ピットを小さくして
単位面積当たりの記録密度を高めた高密度光ディスクの
開発が進められている。

【０００３】光ディスクの基板には、通常、再生光スポ
ットをトラック上に位置決めするための案内溝やピッ
ト、トラック上の番地を示すアドレスピット、記録再生
用のタイミングを決めるクロックピット、再生専用光デ
ィスクの場合には再生データに対応するデータピットな
どの凹凸パターンが予め形成されている。凹凸パターン
を形成した基板を製造するには、所望の凹凸パターンを
形成したガラス原盤を作製してスタンパを作製し、得ら
れたスタンパを射出成形機に装着してプラスチック樹脂
材料を射出充填する。これにより凹凸パターンが形成さ
れた基板が得られる。凹凸パターンが形成された基板を
製造する際に用いられるガラス原盤及びスタンパの製造
方法について図２を参照しながら以下に説明する。

【０００４】まず、ガラス原盤の製造方法について説明
する。表面を研磨したガラス基板２を用意し、このガラ
ス基板２上に感光性材料からなるフォトレジスト１を塗
布する（図２（ａ））。つぎに、図示しない原盤露光装
置を用いて、フォトレジスト１が形成されている面上に
記録フォーマットに応じて変調及び偏光されたレーザー
光９を照射し、フォトレジスト１の所定領域３０を感光
する（図２（ｂ））。次いで、図示しない現像装置を用
いて、フォトレジスト１上に現像液を滴下することによ
って、感光した所定領域３０のフォトレジストを除去す
る（図２（ｃ））。こうして記録フォーマットに対応す
るピット１０が形成されたガラス原盤２００が製造され
る。

【０００５】つぎに、上記のようにして製造されたガラ
ス原盤２００からスタンパを複製する方法について以下
に説明する。ガラス原盤２００のピット１０が形成され
ている面上に導電層として銀やニッケルなどの金属層５
を、蒸着法、スパッタ法または無電解メッキ法により形
成する（図２（ｄ））。この金属層５をマイナス電極と
して電気メッキを行い、金属層５上にニッケル膜６を形
成する（図２（ｅ））。ガラス原盤に電解メッキを行っ
た後、ニッケル膜６を金属層５とともにガラス原盤から
剥離して、一部に付着したフォトレジストを除去し、凹
凸パターンが形成されていない面を平坦に研磨して内外
径を円形に加工する（図２（ｆ））。こうして凹凸パタ
ーンが形成されたガラス原盤からスタンパ７が得られ
る。

【０００６】以上が、光ディスク用基板を製造するため
に用いられるガラス原盤及びスタンパの製造方法の概要
である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したよ
うな高密度光ディスクを製造するには、それを製造する
ために用いられるガラス原盤に、幅の狭い溝や微小なピ
ットを形成する必要がある。ガラス原盤に幅狭の溝や微
小ピット形成するには、原盤露光装置の露光光スポット
径を小さくすればよく、露光光スポット径は、露光波長
をλ、集光レンズの開口数をＮＡとすると、略λ／ＮＡ
で表される。したがって、スポット径を小さくするには
露光波長を短くするか、集光レンズの開口数ＮＡを大き
くすれば良いことがわかる。例えば、高密度光ディスク
の一つであるＤＶＤ（デジタルビデオディスク）用のガ
ラス原盤を製造するための原盤露光装置では、露光光の
波長λはＫｒレーザの３５１ｎｍ、集光レンズの開口数
（ＮＡ）がほぼ上限の０．９であり、露光光のスポット
径は３９０ｎｍ程度である。

【０００８】このような幅狭の溝や微小ピットを有する
ＤＶＤの情報は、波長６５０ｎｍの半導体レーザーを用
いて再生される。今後更に開発が進み、より短波長の半
導体レーザー、例えば、波長４１０ｎｍ以下の半導体レ
ーザーが開発された場合、更に高密度に記録された情報
を再生できるようになる。しかしながら、このような超
高密度に記録可能な光ディスクを製造するためには、ガ
ラス原盤に、更に幅狭の溝や微小ピットを形成すること
が要求されることになる。しかしながら、現状の原盤露
光措置を用いて、これら幅狭の溝や微小なピットを形成
することは極めて困難であり、更に短波長化した露光光
源やそれに対応したレンズ、変調器及び短波長化に伴う
リソグラフィープロセス技術などを新たに開発しなけれ
ばならず、多くの時間と費用が必要となるという問題が
生じる。このため、露光光源を短波長化することなく幅
狭の溝や微小ピットをガラス原盤に形成する技術が要望
されていた。

【０００９】本発明は、上記問題を鑑みてなされたもの
であり、その目的は、短波長化した露光光を用いずに微
小ピットや幅狭の溝が形成された光ディスク製造用の原
盤及びその作製方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様に従
えば、凹凸パターンを被転写板に転写するための原盤に
おいて、原盤が、凹凸を有する第１層と、第１層の凹凸
に沿うように第１層上に堆積された第２層とを含むこと
を特徴とする原盤が提供される。

【００１１】本発明の原盤は、凹凸パターンが形成され
た第１層上に、第１層の凹凸に沿うように第２層を堆積
させた積層タイプの原盤である。また、第２層の凹部の
幅Ｗ₂は、それに対応する第１層の凹部の幅Ｗ₁よりも狭
くなるように形成されている。第２層は、このガラス原
盤を用いて製造される基板の凹凸パターンの寸法を調整
することができる。基板に形成される凹凸パターンの寸
法を調整するには第２層の厚みを調整すればよく、第２
層の膜厚が増加すると第２層の凹部の幅は狭くなる。以
下に、本発明の原盤の原理について図４を参照しながら
説明する。

【００１２】図４は、第２層の厚みが増加するに従って
第２層の凹部の幅が狭くなる様子を概念的に示す図であ
る。図４において、基板２上の第１層１には、凹凸パタ
ーンとしてピット幅Ｐのピット１０が形成されている。
このピット１０が形成されている第１層１上に第２層３
を複数の膜３ａ〜３ｄに分けて順次成膜する。膜３ａか
ら膜３ｄへと順次積層して第２層の膜厚が厚くなるにつ
れて、ピット幅Ｗが狭くなっていることがわかる。第２
層のピット幅Ｗは、製造される基板のピット幅に相当す
ることから、第２層の厚みを調整することでピット幅Ｗ
を調整することができる。すなわち、幅狭の溝や微小な
ピットを有する基板を製造するには第２層を厚くすれば
よい。このように本発明の原盤を用いれば、幅狭の溝や
微小なピットを有する基板を比較的容易に製造すること
ができる。

【００１３】本発明では、第２層は、第１層の凹凸表面
上で且つ凹凸表面に沿ってほぼ同一の厚さを有するよう
に形成されることが好ましい。しかしながら、第２層
は、例えば、図４において、第１層１のピット１０の傾
斜面１３上に積層されている第２層の厚さと、それ以外
の部分（底面や水平面）の厚さがそれぞれ異なるように
形成されていてもよい。また、第２層は複数の層から構
成されていても良く、例えば、第１層上に第２ａ層を形
成し、この第２ａ層上に同一または異なる材料の第２ｂ
層を形成することもできる。第２層が単層であって、層
厚が厚くなった場合、内部歪みによる応力が増大して第
２層の剥離や歪みを生じることがあるので、第２層を組
成や成分、材料の異なる複数の膜で構成することによっ
て内部歪みを低下させることもできる。

【００１４】本発明において、被転写板とは、ＣＤ、Ｃ
Ｄ−Ｒ、ＭＯ、ＤＶＤ等の光記録媒体、ハードディスク
などの磁気記録媒体を含む情報記録媒体用の基板を製造
するためのスタンパ、印刷パターンや押印パターンが転
写される複製物作成用の部材を含む概念である。

【００１５】本発明の原盤からスタンパを作製するに
は、例えば、第２層上に導電膜を形成し、この導電膜を
マイナス電極として電鋳法によりメッキ膜を形成した
後、形成したメッキ膜を導電膜とともに剥離すればよ
い。スタンパの作製において、第２層と導電膜との接着
力は、電鋳時にメッキ膜が剥離しない程度であり且つ電
鋳後に容易に導電膜が第２層から剥離できる接着力であ
ることが望ましい。このような条件を満足させるために
は、導電膜がニッケルなどの金属で構成されていること
を考慮すると、第２層の材質を酸化金属や窒化金属で構
成することが好ましく、特に、第２層の表面側を、酸化
金属や窒化金属を用いて形成することが好ましい。この
ように第２層の表面または第２層を、酸化金属または窒
化金属を用いて構成しておけば、スタンパ作製の工程に
おいてメッキ膜を導電膜とともに第２層から剥離すると
きに、第２層が損傷を受けることが防止または抑制され
る。これにより、ガラス原盤から複数回スタンパを作製
することが可能となるので、スタンパ作製のコストを低
減することができる。

【００１６】本発明では、短波長化されていない露光光
を用いて、案内溝やピットを形成した場合であっても、
第１層上に、第１層の案内溝やピットに沿うように第２
層をほぼ一様な膜厚で形成することにより、第１層に形
成した案内溝やピットよりも幅の狭い案内溝や微小なピ
ットを原盤に形成することができる。これにより、本発
明の原盤を用いて製造した基板には、従来よりも幅狭な
案内溝や微小ピットを形成することができるので、超高
密度光ディスクを製造するための原盤として極めて好適
である。

【００１７】また、本発明において、最終的に製品上に
形成される溝幅や溝深さ、ピット幅、ピット長を想定し
て、すなわち、第２層の溝幅や溝深さ、ピット幅、ピッ
ト長を想定して、第１層の溝幅や溝深さ、ピット幅、ピ
ット深さを決定しておくことが好ましい。第２層の所望
の溝幅、溝深さ、ピット長及びピット幅を得るために
は、予め種々の条件で第２層を堆積させて、第２層の厚
みと、溝幅や溝深さ、ピット幅、ピット長との間の関係
を求めておき、この関係に基づいて第２層の厚みから第
２層の溝幅や溝深さ、ピット幅、ピット長を調整するこ
とができる。

【００１８】また、本発明では、第１層の溝やピットを
画成する側壁が底面に対して大きな角度で立ち上がって
いることが好ましく、より一層好ましくは、これらの側
壁が底面に対してほぼ垂直に立ち上がっていることであ
る。更にまた、第１層の溝またはピットの側壁の角部が
シャープに形成されていることが好ましい。すなわち、
図１に示したように、ピット１０が形成されている第１
層１上に第２層３を積層させた場合、第２層３のピット
のエッジ部分１２は、第１層１のエッジ部分１１よりも
なだらかになって丸みを帯びる傾向があるので、第１層
のピットの傾斜部分１３を急峻にして、エッジ部分１１
をシャープにさせることが好ましい。

【００１９】本発明の第２の態様に従えば、凹凸パター
ンを被転写板に転写するための原盤を作製する方法にお
いて、基体上に感光性材料からなる第１層を成膜し、フ
ォトリソグラフィーにより第１層上に凹凸パターンを形
成し、凹凸パターンが形成された第１層上に、第２層
を、第２層の凹部の幅Ｗ₂がそれに対応する第１層の凹
部の幅Ｗ₁よりも狭くなるように第１層の凹凸に沿って
成膜することを特徴とする原盤の作製方法が提供され
る。

【００２０】本発明の原盤の作製方法では、基体上に、
感光性材料からなる第１層を塗布し、原盤露光装置及び
現像装置を用いて第１層上に記録信号に応じた凹凸パタ
ーンを形成し、形成した第１層の凹凸に沿って第２層を
堆積させる。これにより、第２層の表面に、第１層に形
成した凹凸パターンの凹部よりも幅の狭い凹部を形成す
ることができる。

【００２１】本発明において、第２層は、等方的スパッ
タ法や等方的蒸着法、電解メッキ法などの成膜方法を用
いて成膜することが好ましい。ここで、等方的スパッタ
法とは、例えば、スパッタガスの種類やスパッタガスの
圧力、スパッタ時の電圧、ターゲットとの距離を変える
ことによって散乱性を強くしたり、ターゲットと被スパ
ッタ物との間に成膜方法を制御するマスクを用いたりし
たスパッタ法を意味する。また、等方的蒸着法とは、例
えば、蒸着源を複数配置したり、大面積の蒸着源を用い
たり、蒸着源と被蒸着物との間に付着方向を制御するマ
スクを用いたりした蒸着法を意味する。このような成膜
法を用いれば、第１層上に形成されている側面、斜面、
水平面にかかわらず、その垂直方向にほぼ同じ膜厚で第
２層を成膜することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態及び実
施例について、図面を参照しながら具体的に説明する。

【００２３】実施例図１は、本発明に従うガラス原盤の部分拡大断面図であ
る。ガラス原盤１００は、ガラス基板２上に、第１層と
してのフォトレジスト層１及び第２層としての被覆層３
を有し、被覆層３上にはプリピット１０が形成されてい
る。かかる構造を有するガラス原盤１００を以下のよう
にして製造した。図３に、ガラス原盤１００を製造する
工程について模式的に示す。

【００２４】まず、表面を研磨したガラス基板２を用意
し、ガラス基板２上に感光性材料からなるフォトレジス
ト層１を膜厚７８ｎｍで塗布した（図３(ａ)）。次い
で、フォトレジスト層１が塗布されたガラス基板２を図
示しない原盤露光装置に装填し、溝幅３００ｎｍ、溝間
隔４５０ｎｍの案内溝と、ピット幅２５ｎｍ、最短ピッ
ト長２５ｎｍのプリピットの露光パターン３０が形成さ
れるように、記録信号に応じて露光光９を照射してフォ
トレジストを感光した（図３(ｂ)）。原盤露光装置の露
光光源の波長は３５１ｎｍであり、対物レンズの開口数
は０．９であった。なお、図３には、説明の便宜上ピッ
トまたはピットパターンのみを模式的に示してある。次
いで、不図示の現像装置を用いて、感光した部分のフォ
トレジストを除去し、ガラス基板２の表面上に上記寸法
の案内溝及びプリピット１０ａを得た（図３(ｃ)）。

【００２５】つぎに、ガラス基板２を図示しないｒｆマ
グネトロンスパッタ装置の成膜室に搬送してスパッタリ
ングを行った。スパッタリングでは、ターゲット材料と
してＴｉＮを用い、スパッタ雰囲気ガスとしてアルゴン
と窒素の混合ガスを０．４Ｐａの圧力で用いた。このス
パッタリングによりフォトレジスト層１上に被覆層３と
してのＴｉＮを膜厚３０ｎｍで成膜した（図３(ｄ)）。
これにより、被覆層３に、溝幅２１０ｎｍ、溝深さ７０
ｎｍ、溝間隔４５０ｎｍの案内溝及びピット幅１８０ｎ
ｍ、最短ピット長１８０ｎｍのプリピット１０が形成さ
れた。こうして幅狭の案内溝及び微小なプリピット１０
が表面に形成されたガラス原盤１００を作製した。

【００２６】つぎに、スタンパを以下に示すようにして
作製した。作製されたガラス原盤１００を真空蒸着装置
に装着して真空蒸着を行った。蒸着源としてはニッケル
を用いた。この真空蒸着により、被覆層３上に、導電膜
５としてのニッケルを約１００ｎｍの膜厚で形成した
（図３(ｅ)）。次いで、導電膜５が形成されたガラス原
盤１００を真空蒸着装置から取り出し、図示しない電鋳
装置にて、導電膜５をマイナス電極、電鋳液のニッケル
をプラス電極として電解メッキを行い、導電膜５上にニ
ッケル膜６を約３００μｍの膜厚で形成した（図３
(ｆ)）。最後に、形成したニッケル膜６を導電膜５とと
もに被覆層３から剥離して洗浄することによってスタン
パ７を得た（図３(ｇ)）。スタンパ７の表面には、被覆
層３の幅狭の案内溝及び微小なプリピットに対応する凸
部３１が形成されていた。

【００２７】こうして得られたスタンパを、射出成形機
の金型に装着して、金型内にプラスチック樹脂材料を射
出充填することによって高密度光ディスク用基板を製造
することができる。得られた基板には、スタンパ７の凸
部３１に対応する微小ピットを形成することができる。

【００２８】以上、本発明の実施例について図面を用い
て具体的に説明してきたが、本発明は上記実施例に限定
されるものではなく、当業者が思い付く変更及び改良を
含むことは言うまでもない。例えば、上記実施例では、
ガラス基板上に直接フォトレジストを形成したが、フォ
トレジストとの接着力を強化するためにガラス基板とフ
ォトレジスト層との間にプライマー層を形成してもよ
い。

【００２９】また、上記実施例では、被覆層をｒｆマグ
ネトロンスパッタ法により成膜したが、これに限ること
はなく、イオンビームスパッタ法やＥＣＲスパッタ法、
コンベンショナルｒｆスパッタ法、コンベンショナルＤ
Ｃスパッタ法、真空蒸着法等を使用し得る。スパッタ雰
囲気ガスとしてはアルゴンガスに限らず、他の希ガス
や、窒素、酸素などとの混合ガスなども使用し得る。

【００３０】また、上記実施例では、第２層としての被
覆層を、ＴｉＮを用いて構成したが、他の材料、例えば
ＳｉＮ、ＴａＮ、ＳｉＯ₂ 、ＴｉＯ等を用いて構成する
ことも可能である。また、被覆層は単層である必要はな
く、上記材料を用いて構成されるそれぞれの膜を順次積
層することによって得られる積層体であってもよい。

【００３１】

【発明の効果】本発明の原盤は、凹凸を有する第１層上
に、第２層が、第１層の凹凸に沿うように堆積してある
ので、第２層の表面に、第１層の凹部の幅よりも狭い凹
部を形成することができる。したがって、幅狭な溝や微
小なピットをガラス原盤に形成することができるので、
超高密度光ディスク用の基板を製造するために用いられ
る原盤として極めて好適である。

【００３２】また、光ディスクに記録されている情報を
再生したときのノイズやジッターの発生の一因として、
現像処理によるフォトレジスト層の表面荒れがあるが、
本発明では、フォトレジスト上に第２層を形成して原盤
の表面を滑らかにしているので、本発明の原盤を用いれ
ばノイズやジッターの発生が防止または低減された光デ
ィスクを得ることができる。

【００３３】また、本発明の原盤の作製方法によれば、
露光光源を短波長化することなく原盤に幅狭の溝や微小
なピットを容易に形成することができるので、超高密度
光ディスク用の原盤を作製するための方法として極めて
好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に従うガラス原盤のピットが形
成されている部分の拡大断面図である。

【図２】図２は、ガラス原盤及びスタンパの製造工程を
概略的に説明するための図である。

【図３】図３は、本発明に従うガラス原盤の製造工程を
概略的に説明するための図である。

【図４】図４は、第２層の厚みとピットの幅の関係を概
略的に説明する図である。

【符号の説明】

１フォトレジスト層２ガラス基板３第２層４Ｎｉ層５導電膜７スタンパ１００ガラス原盤

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】凹凸パターンを被転写板に転写するため
の原盤において、原盤が、凹凸を有する第１層と、第１層の凹凸に沿うように第１層上に堆積された第２層
とを含むことを特徴とする原盤。
【請求項２】上記第２層の凹部の幅Ｗ₂が、それに対
応する第１層の凹部の幅Ｗ₁よりも狭いことを特徴とす
る請求項１に記載の原盤。
【請求項３】上記第２層の厚みが、被転写板の凹凸の
寸法に基づいて決定されることを特徴とする請求項１ま
たは２に記載の原盤。
【請求項４】上記第２層が、複数の膜から構成されて
いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記
載の原盤。
【請求項５】上記被転写板が、光記録媒体用基板を製
造するためのスタンパであることを特徴とする請求項１
〜４のいずれか一項に記載の原盤。
【請求項６】上記凹凸パターンが、ピット及び溝の少
なくとも一方を形成するためのパターンであることを特
徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の原盤。
【請求項７】上記第１層が、感光性材料を用いて構成
されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に
記載の原盤。
【請求項８】凹凸パターンを被転写板に転写するため
の原盤を作製する方法において、基体上に感光性材料からなる第１層を形成し、フォトリソグラフィーにより第１層上に凹凸パターンを
形成し、凹凸パターンが形成された第１層上に、第２層を、第２
層の凹部の幅Ｗ₂がそれに対応する第１層の凹部の幅Ｗ₁
よりも狭くなるように第１層の凹凸に沿って成膜するこ
とを特徴とする原盤の作製方法。
【請求項９】第２層を、第１層の凹凸表面上で且つ凹
凸表面に沿ってほぼ同一の膜厚になるように成膜するこ
とを特徴とする請求項８に記載の原盤の作製方法。
【請求項１０】等方的スパッタリング法、等方的蒸着
法及び電解メッキ法から選択された成膜法の一種を用い
て第２層を成膜することを特徴とする請求項８または９
に記載の原盤の作製方法。
【請求項１１】上記原盤が、光記録媒体用の基板を製
造するために用いられることを特徴とする請求項８〜１
０のいずれか一項に記載の原盤の作製方法。
【請求項１２】上記凹凸パターンが、ピット及び溝の
少なくとも一方を形成するためのパターンであることを
特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項に記載の原盤
の作製方法。
【請求項１３】第１層の凹部または凸部を画成する側
壁が、ほぼ垂直であることを特徴とする請求項８〜１２
のいずれか一項に記載の原盤の作製方法。