JP2001005195A - 現像装置及び現像方法並びに原盤の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 現像斑の発生を防止し、微細なパターンで露
光した露光部分を確実に除去することが可能な現像装置
及び現像方法を提供する。 【解決手段】 現像装置２００は、原盤１の上方に、支
持板７により支持された超音波振動子３を備える。超音
波振動子３で超音波を発生させながら支持板７と原盤１
との間に現像液を充満させ、原盤１をターンテーブル４
により回転させる。これにより現像液１４に超音波が伝
播してフォトレジストへの現像液１４の浸透が均一にな
る。また原盤１を回転させることで、超音波振動子３は
原盤１に対して相対的に移動し、原盤全体に形成されて
いる現像液１４に超音波を均一に伝播させる。これによ
り現像むらが発生することが防止され、フォトレジスト
に所望のパターンを形成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、情報記録媒体用の
原盤の現像装置及び現像方法に関し、更に詳細には、露
光したフォトレジストを均一に現像することができる現
像装置及び現像方法に関する。

【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。光ディスク用基板には、通常、プリ
フォーマット信号用のプリピットや案内溝が形成されて
いる。かかる基板を製造するには、最初に原盤を次のよ
うな方法に従って製造する。

【０００３】まず、ガラス基板を用意し、そのガラス基
板を光学研磨した後、洗浄して乾燥させる。次いで、か
かるガラス基板上にフォトレジストを均一に塗布した
後、熱処理を施すことによってガラス基板上にフォトレ
ジスト膜を形成する。つぎに、フォトレジスト上にレー
ザ光をプリフォーマット信号用のプリピットや案内溝の
形状に対応させて照射することによって所定の凹凸パタ
ーンでフォトレジストを露光する。次いで、現像により
フォトレジスト（ポジ型）の露光部分を除去する。現像
では、例えば、図４に示したような現像装置４０を用
い、原盤４９をターンテーブル４４で回転させながら、
現像液４８としてのアルカリ水溶液を、原盤４９の上方
に設置されたノズル４５からフォトレジスト表面４６に
流下する。流下した現像液は遠心力で原盤の内周側から
外周側に向かって均一に流れて、フォトレジスト表面上
の全体にわたって形成させた露光部分をほぼ一様に除去
し、フォトレジスト上にプリピットや案内溝に相当する
凹凸部を形成する。その後、紫外線照射及び高温熱処理
を施すことによってフォトレジストを強固に硬化させ放
冷する。こうして、光ディスク用基板を製造するための
原盤が製造される。

【０００４】そして、得られた原盤からスタンパを作製
し、作製されたスタンパを射出成形機に装着して射出成
形機にてプラスチック材料等を射出成形することによっ
て光ディスク用基板が製造される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】情報記録媒体において
は、近年、大容量化のために高密度化が要望されてい
る。この高密度化を実現するには、情報記録媒体の基板
に形成するプリピットの大きさを微小化したり、案内溝
の間隔を狭くしなければならない。しかしながら、基板
上に形成するプリピットや案内溝が微細になると、基板
を製造するための原盤のプリピットや案内溝に対応した
露光パターンも微細になるため、原盤を現像する際、そ
の露光された微小な部分においては現像液の流れが十分
に行き渡らず均一な現像が困難になる。このため、現像
後に、フォトレジストの露光部分が除去されることによ
って形成されるプリピットや案内溝のエッジ部分に荒れ
が生じたり、露光部分が全て除去されずに露光部分の底
にフォトレジストの残滓が発生するという問題があっ
た。

【０００６】ところで、フォトリソグラフィーにおい
て、現像の際に超音波を与えることが、例えば、特開昭
５２−６７９７５号及び特開平５−１３６０４５号に開
示されている。しかしながら、これらの公報には、本発
明の現像装置および現像方法のように、現像の際に原盤
を回転させながら超音波を与えることは何ら記載されて
いない。

【０００７】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、微細なパターンで露光し
たフォトレジストの露光部分を全体にわたって均一に現
像することが可能な現像装置及び現像方法を提供するこ
とにある。

【０００８】

【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、所望の凹凸パターンで露光されたフォトレジスト
を有する原盤を現像するための現像装置において、原盤
を載置し回転させるためのターンテーブルと、超音波を
発生させるための超音波振動子と、該超音波振動子を支
持し、且つ上記原盤上に所定の高さで配置される支持板
と、原盤と支持板との間に現像液を供給するための現像
液供給源とを備えることを特徴とする現像装置が提供さ
れる。

【０００９】本発明の現像装置は、原盤の上方に配置さ
れ且つ超音波振動子を支持するための支持板と原盤との
間に現像液を介在させた状態で、原盤をターンテーブル
で回転させて超音波振動子を原盤に対して相対的に移動
させながら超音波振動子により超音波を発生させる。換
言すれば、原盤上に形成された現像液を、超音波振動子
を支持するための支持板で覆い、かかる支持板に対して
原盤をターンテーブルにより回転させながら支持板によ
り支持されている超音波振動子から超音波を発生させ
る。これにより、現像の際に、現像液に超音波が伝播し
て現像液の浸透が極めて均一になり、現像斑が発生する
ことが殆どなくなる。現像中には、現像液を供給しつづ
けても、現像液の供給を停止させてもよい。

【００１０】本発明の現像装置の超音波振動子は、例え
ば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）やチタン酸バリウ
ムなどの圧電材料の焼結体から構成され、現像の際に
は、現像の進行度に応じて種々のパワーになるように調
整することもできる。

【００１１】本発明の現像装置において、超音波振動子
を支持する支持板は、例えば、ステンレスなどの金属や
ガラス強化エポキシ、ガラスから構成することができ、
超音波振動子により発生させた超音波を良好に現像液に
伝達することができる材料から構成されることが望まし
い。

【００１２】また、本発明の現像装置は、所望のパター
ンでフォトレジストを露光した原盤を現像しながら、案
内溝やプリピットなどの凹凸が形成される領域にレーザ
光を照射して、そこからの回折光強度をモニタするため
のモニタ装置を備えることができる。このモニタ装置に
よりフォトレジストの現像の進行度を制御することがで
きる。すなわち、フォトレジストに形成された凹凸部は
回折格子として作用するために、現像により凹凸部の幅
や深さが変化すると、それに伴って凹凸部で回折した回
折光の光強度が変化する。したがって、現像中に、凹凸
部が形成される領域にレーザー光を照射して、そこから
の回折光の光強度を、例えば光検出器などにより検出
し、検出された回折光の光強度をモニタ装置でモニタす
る。そして、凹凸の幅及び深さが所望の深さになるとき
の回折光強度が得られたときに現像液の供給を終了させ
れば、フォトレジストに形成される案内溝やプリピット
に相当する凹凸部を所望の寸法で現像させることができ
る。

【００１３】本発明の第２の態様に従えば、露光された
フォトレジストを有する原盤を現像する現像方法におい
て、フォトレジスト上に現像液が供給された状態で原盤
を回転させながら、現像液及び原盤の少なくとも一方に
超音波を適用してフォトレジストを現像することを特徴
とする現像方法が提供される。

【００１４】本発明の現像方法は、露光済みの原盤のフ
ォトレジスト上に現像液を形成した状態で、原盤を所定
の速度で回転させながら、現像液または原盤に超音波を
与える。これにより、フォトレジストを極めて微細なパ
ターンで露光しても、露光部分に現像液が不均一に到達
することが防止される。このため、フォトレジストの凹
凸部のエッジ部分に荒れが生じることが有効に防止され
るとともに、フォトレジストの露光部分を確実に除去す
ることができる。それゆえ、フォトレジストを所望の凹
凸パターンで現像することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に従う現像方法及び
現像装置について実施例により詳細に説明するが、本発
明はこれに限定されるものではない。

【００１６】

【実施例１】最初に、光ディスク用基板を製造するため
の原盤を以下に示す方法により作製した。まず、直径２
００ｍｍ、厚さ３ｍｍのガラス基板を用意した。次い
で、かかるガラス基板上に、ポジ型フォトレジスト（ク
ラリアント社製ＡＺ１４００）を約１４０ｎｍの膜厚で
塗布した後、８０℃のベーク炉中に約１時間放置して熱
処理し、フォトレジスト中に含まれる残留溶剤を気化さ
せた。こうしてガラス基板上にフォトレジスト膜を形成
した。

【００１７】つぎに、フォトレジスト膜が形成されたガ
ラス原盤を不図示の露光装置に装填し、露光を行った。
露光の際には、フォトレジスト上に照射する露光光を、
プリフォーマット信号に応じてオンオフさせるととも
に、溝幅が約０．７５μｍ、トラックピッチが約１．５
μｍの案内溝が形成されるように制御して、所望のパタ
ーンをフォトレジスト上に形成した。

【００１８】次いで、露光装置から原盤を取り出し、図
１に示したような、本発明の現像方法に従う現像装置１
００を用いて、露光済みの原盤１を現像した。図１にお
いて、現像装置１００は、原盤１が載置されるターンテ
ーブル４と、原盤１上に現像液を供給するための第１ノ
ズル５と、原盤上に純水を供給するための第２ノズル６
と、ターンテーブル４内に組み込まれた超音波振動子３
とを備える。ターンテーブル４は、不図示のモーターに
より所定の速度で回転することができる。超音波振動子
３は、所定の周波数の超音波を発生して、その超音波を
ターンテーブル４上に載置された原盤１に付与すること
ができる。超音波振動子３は、ＰＺＴ素子から構成され
る。

【００１９】現像の際には、現像装置１００のターンテ
ーブル４上に原盤１を載置し、ターンテーブル４内に組
み込まれた超音波振動子３から２４ＭＨｚの超音波を発
生させながら原盤を毎分２００回転で回転させた。第１
ノズル５から現像液１６（クラリアント社製ＭＰ−Ｄｅ
ｖｅｌｏｐｅｒ）を毎分５００ｍｌの流量で３０秒間流
して原盤のフォトレジスト２に形成した露光部分を除去
した後、現像液１６の供給を停止し、第２ノズル６から
純水を流すことによってフォトレジストの表面上に残存
している現像液を流した。こうして、フォトレジストに
案内溝やプリピットに相当する凹凸が形成された原盤を
製造した。

【００２０】次いで、製造した原盤のフォトレジスト表
面に導電膜を形成した後、Ｎｉ電解メッキを行ってＮｉ
からなるスタンパを作製した。作製したスタンパを射出
成形機（不図示）の金型に取付けて、金型内に溶融した
ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂を射出充填した後、冷却
して硬化させることによって光ディスク用のプラスチッ
ク基板を作製した。作製されたプラスチック基板は厚さ
が約０．６ｍｍ、直径が約１２０ｍｍであり、その表面
には案内溝（グルーブ）やプリピットに相当する凹凸部
が形成されていた。更に、プラスチック基板の凹凸パタ
ーンが形成されている面上に、不図示のスパッタ装置に
よりアルミ膜を形成し、情報記録媒体の一種である再生
専用の光ディスクを製造した。

【００２１】つぎに、製造した光ディスクに形成されて
いる案内溝やプリピットのエッジ部分及び底部をＡＦＭ
により観察した。ＡＦＭの観察では、比較のために、従
来の現像装置を用いて作製した光ディスクについても観
察した。観察の結果、本発明の現像装置を用いて製造さ
れた光ディスクは、従来の現像装置を用いて製造された
光ディスクよりも、案内溝やプリピットのエッジ部分は
極めてシャープであり、底部は極めて平滑であった。

【００２２】光ディスク駆動装置に、本実施例の現像方
法で製造した光ディスクを装填し、ランド部（案内溝
間）及びグルーブ部（案内溝）のそれぞれにおいてトラ
ックキングをかけてトラッキング信号を測定した。ま
た、比較のために、従来の現像方法で製造した光ディス
クについても同様にトラッキング信号を測定した。その
結果、ランド部のトラッキング信号のノイズは従来より
も２ｄＢ小さく、グルーブ部のトラッキング信号のノイ
ズは従来よりも３ｄＢ小さかった。

【００２３】

【実施例２】本実施例では、実施例１と同様にして露光
した原盤を、図２に示した構成の現像装置２００を用い
て現像した。最初に、図２に示した現像装置２００の構
成について説明する。現像装置２００は、原盤１を載置
するためのターンテーブル４と、超音波を発生させるた
めの超音波振動子３と、超音波振動子３を支持するため
の支持板７と、現像液または純水を原盤表面に導くため
のノズル５と、現像液及び純水を原盤上に供給するため
の現像液／純水供給装置８と、原盤にレーザー光を照射
するためのレーザー光源９と、原盤からの回折光を検出
するための光検出器１１ａ〜ｃと、現像の進行度をモニ
タするためのモニタ装置１２とを主に備える。

【００２４】上記構成において、支持板７は、その底面
が原盤表面から５ｍｍの間隔になるように配置されてい
る。この間隔が１０ｍｍよりも大きくなると、原盤１と
支持板７との間に現像液を充満させることが困難とな
り、０．５ｍｍ未満では現像液の流れが不均一となる恐
れがある。支持板７には、ターンテーブル４の回転軸と
同軸になる位置に貫通穴（排出口）７ａが形成されてお
り、この貫通穴７ａにノズル５の先端５ａが嵌合されて
いる。ノズル５からの現像液または純水は、この貫通穴
７ａを通じて原盤の表面上に供給される。また、支持板
７の上面には、４つの超音波振動子３ａ〜３ｄが、図３
に示したように円周方向に均一な位置に配置されてい
る。この超音波振動子３ａ〜３ｄは実施例１と同一の超
音波振動子を用いた。

【００２５】レーザー光源９から出射するレーザー光
は、ミラー１０で反射して、ターンテーブル４の下方か
ら原盤１に入射する。原盤１に入射したレーザー光は、
フォトレジスト２に到達し、現像中にフォトレジスト１
に形成される凹凸により回折して回折光となる。フォト
レジストの凹凸により発生した０次回折光（透過光）及
び±１次回折光は、それぞれ光検出器１１ａ〜ｃにより
その光強度が検出される。モニタ装置１２は、現像液／
純水供給装置８に接続されており、現像によりフォトレ
ジストに形成される凹凸部から、光検出器１１ａ〜ｃに
より検出された回折光の光強度をモニタしる。モニタ装
置１２内に、或いは別途、制御用コンピュータ（不図
示）を設け、凹凸部の溝深さや幅が所望の値になった時
点で現像液の供給を停止するとともに純水を供給するよ
うに現像液／純水供給装置８に制御信号を出すこともで
きる。

【００２６】現像液／純水供給装置８は、アルカリ液で
ある現像液及び純水をそれぞれ貯蔵するタンク（不図
示）を備え、現像が行われる際には、現像液タンクから
ノズル５に現像液を供給することができ、一方、モニタ
装置１２または制御用コンピュータからの指示により原
盤の現像を終了する際には、純水タンクからノズル５に
純水を供給するように切り換えることができる。

【００２７】つぎに、かかる現像装置２００を用いて、
実施例１と同様にして露光した原盤の現像方法について
説明する。まず、実施例１と同様にして露光した原盤を
ターンテーブル４上に載置した後、ターンテーブル４を
毎分２００回転の速度で回転させることによって、原盤
１を支持板７に対して回転移動させた。次いで、現像液
／純水供給装置内８の現像タンクからノズル５に現像液
を毎分５００ｍｌの流量で供給した。こうして、現像液
１４を、支持板７の貫通穴を７ａ通じて支持板７とフォ
トレジスト２の表面との間に充満させた。なお、現像液
には、実施例１と同一の現像液を用いた。

【００２８】ついで、現像液の流量が毎分５０ｍｌにな
るように現像液／純水供給装置８を制御するとともに、
超音波振動子３から４０ＭＨｚの超音波を発生させて現
像液１４に超音波を付与した。そして、モニタ装置１２
で現像の進行度をモニタして、案内溝やプリピットに相
当するフォトレジストの凹凸部が所望の寸法で現像され
た時点で、現像液／純水供給装置８を制御して現像液の
供給を停止し、純水タンクからノズル５に純水を毎分１
０００ｍｌの流量で供給した。こうして、支持板７とフ
ォトレジスト表面との間隙に充満されている現像液１４
を純水で置換して、原盤の現像を終了した。

【００２９】次いで、得られた原盤を用いて実施例１と
同様の製造方法により光ディスクを製造した。製造した
光ディスクに形成されている案内溝やプリピットのエッ
ジ部分及び底部を、実施例１と同様にＡＦＭにより観察
した。観察の結果、本実施例で製造した光ディスクは、
従来の現像装置を用いて製造された光ディスクよりも、
案内溝やプリピットのエッジ部分は極めてシャープであ
り、底部は極めて平滑であった。

【００３０】また、実施例１と同様に、光ディスク駆動
装置を用いて、ランド部（案内溝間）及びグルーブ部
（案内溝）におけるトラッキング信号を測定した。その
結果、ランド部のトラッキング信号のノイズは従来より
も２ｄＢ小さく、グルーブ部のトラッキング信号のノイ
ズは従来よりも３ｄＢ小さかった。

【００３１】

【実施例３】この実施例では、現像中に、現像液の供給
を停止させた以外は、実施例２と同一の現像装置を用い
て原盤の現像を行った。現像液の供給を停止したときに
は、現像液は、支持板７と原盤１との間に表面張力で維
持されていた。原盤回転中においても現像液は、原盤１
と支持板７との間であって、それらの外縁部でメニスカ
スを形成していることが確認された。そして、得られた
原盤を用いて実施例１と同様の製造方法により光ディス
クを製造した。製造した光ディスクに形成されている案
内溝やプリピットのエッジ部分及び底部を、実施例１と
同様にＡＦＭにより観察した。観察の結果、本実施例で
製造した光ディスクは、従来の現像装置を用いて製造さ
れた光ディスクよりも、案内溝やプリピットのエッジ部
分は極めてシャープであり、底部は極めて平滑であっ
た。

【００３２】また、実施例１と同様に、光ディスク駆動
装置を用いて、ランド部（案内溝間）及びグルーブ部
（案内溝）におけるトラッキング信号を測定した。その
結果、ランド部のトラッキング信号のノイズは従来より
も２ｄＢ小さく、グルーブ部のトラッキング信号のノイ
ズは従来よりも２ｄＢ小さかった。

【００３３】以上、本発明の現像装置及び現像方法につ
いて実施例１〜３により詳細に説明したが、本発明はこ
れらに限定されるものではない。例えば、上記実施例１
〜３では、再生専用の光ディスクを製造したが、１回だ
けの情報の記録が可能な追記型光記録媒体や、光磁気デ
ィスクや相変化ディスクなどの書き換え型光記録媒体を
製造することが可能である。

【００３４】また、上記実施例２の現像装置では、支持
板の上面に超音波振動子を設ける構成にしたが、超音波
振動子を支持板の下面に設けて、現像中に超音波振動子
を現像液に浸漬させる構成にすることも可能である。か
かる構成では、現像液に直接超音波を与えることが可能
となる。また、支持板を省略して超音波振動子と原版と
の間に直接現像液を供給できるように超音波振動子を構
成させることも可能である。

【００３５】また、上記実施例では、フォトレジストの
膜厚が１４０ｎｍの原盤を露光及び現像し、得られた原
盤から光ディスクを製造したが、フォトレジストの膜厚
が２０ｎｍ〜３００ｎｍの原盤に本発明の現像方法及び
現像装置を適用することもできる。フォトレジストの膜
厚が２０ｎｍ〜３００ｎｍの原盤に本発明の現像方法及
び現像装置を適用して光ディスクを製造した場合におい
ても、案内溝やプリピットのエッジ部分は極めてシャー
プであり、底部は極めて平滑となっていることをＡＦ
Ｍ、ＳＥＭによる観察から確認した。

【００３６】

【発明の効果】本発明の現像装置によれば、現像中、現
像液に超音波を付与することができるので、プリピット
や案内溝に相当する凹凸部で現像液を良好に攪拌させる
ことができる。それゆえ、超微細な凹凸パターンで露光
された原盤であっても、所望の形状の凹凸で現像するこ
とができるので、超高密度記録用の情報記録媒体の原盤
を現像する装置として極めて好適である。

【００３７】また、本発明の現像方法では、露光された
原盤上に現像液を供給した状態で、原盤を回転させなが
ら現像液及び原盤の少なくとも一方に超音波を適用して
フォトレジストを現像するので、フォトレジストの露光
部分を均一に現像することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像方法に従う現像装置の一例の概略
構成図である。

【図２】本発明に従う現像装置の概略構成図である。

【図３】図２に示す現像装置の支持板を上面側から見た
図であり、４つの超音波振動子が配置されている様子を
示す。

【図４】従来の現像装置の概略構成図である。

【符号の説明】 １ 原盤 ２ フォトレジスト ３ 超音波振動子 ４ ターンテーブル ５ ノズル ７ 支持板 ８ 現像液／純水供給装置 ９ レーザー光源 １１ 光検出器 １２ モニタ装置

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所望の凹凸パターンで露光されたフォト
   レジストを有する原盤を現像するための現像装置におい
   て、 原盤を載置し回転させるためのターンテーブルと、 超音波を発生させるための超音波振動子と、 該超音波振動子を支持し、且つ上記原盤上に所定の高さ
   で配置される支持板と、 原盤と支持板との間に現像液を供給するための現像液供
   給源とを備えることを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 上記支持板に、原盤中心に対向する位置
   に現像液排出口が形成されており、該現像液排出口と現
   像液供給源が連結されていることを特徴とする請求項１
   に記載の現像装置。
3. 【請求項３】 現像時に、上記支持板と原盤との間に現
   像液が充満されることを特徴とする請求項１または２に
   記載の現像装置。
4. 【請求項４】 更に、上記原盤に光を照射するための光
   源と、 フォトレジスト上の凹凸パターンによる回折光を検出す
   るための光検出器と、 光検出器で検出した回折光の光強度に基づいてフォトレ
   ジストの現像進行度をモニタするためのモニタ装置とを
   備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に
   記載の現像装置。
5. 【請求項５】 上記現像液供給源は、原盤の現像中に、
   現像液の供給を停止す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現像装置。
6. 【請求項６】 上記支持板と原盤との間隙が、０．５ｍ
   ｍ〜１０ｍｍの範囲内に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現像装置。
7. 【請求項７】 露光されたフォトレジストを有する原盤
   を現像する現像方法において、 フォトレジスト上に現像液が供給された状態で原盤を回
   転させながら、現像液及び原盤の少なくとも一方に超音
   波を適用してフォトレジストを現像することを特徴とす
   る現像方法。
8. 【請求項８】 上記フォトレジストの厚さが３００ｎｍ
   以下であることを特徴とする請求項７に記載の現像方
   法。
9. 【請求項９】 基板上にフォトレジストを形成し、フォ
   トレジストを所望のパターンに露光した後、フォトレジ
   ストの露光部分を現像して情報記録媒体用の原盤を製造
   する製造方法であって、 請求項７に記載の現像方法を含むことを特徴とする情報
   記録媒体用の原盤の製造方法。