JP2004170515A - ホログラム用振幅マスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エコロジー上好ましくない処理液の使用を回避して、精度の高いパターンを有するホログラム用振幅マスクを形成することができるようにする。
【解決手段】透明基板１１上に、フォトレジスト層１２を形成する工程と、このフォトレジスト層１２上の開口１２ｗを通じて外部に臨む透明基板表面とに渡って全面的に、フォトレジスト層１２の厚さに比し小なる厚さを有する遮光層１７を形成する工程と、フォトレジスト層１２の溶解溶液を、遮光層１７の欠損部１９をも含めてフォトレジスト層１２に浸透させてフォトレジスト層１２を溶解除去することによってフォトレジスト層１２上の上記遮光層１７のみを選択的にリフトオフする工程をとって、遮光層１７に、情報に応じた開口を形成する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばホログラフィックメモリに用いるホログラム用振幅マスクの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、より高密度記録化の要求から、ホログラム記録が注目されている。中でも、従来の光ディスクと同様に、記録情報に応じたパターンを有する振幅マスクを用いて、記録光を空間変調してその記録を行うタイプのホログラム記録方法が、提案されている。
【０００３】
このタイプのホログラム記録に使用される振幅マスクは、光学的に透明基板上に形成された遮光層に開口が形成された構成を有する。ところで、このホログラム用振幅マスクにおいては、その開口は、サブミクロンオーダを有し、スパイラル状にその開口列が形成されて成る。各開口のスパイラルの接線方向の長さは、所定の変調パターン、例えばＥｉｇｈｔ ｔｏ Ｆｏｕｒｔｅｅｎ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ（ＥＦＭ）に従って変調されている。
【０００４】
このように所要のパターンの開口が形成された遮光層を有するホログラム用振幅マスクを製造する１つの方法としては、ガラス基板等の透明基板上に遮光層を形成し、この遮光層に対してパターンエッチングを行う方法が挙げられる。
すなわち、この場合、
１．透明基板上に金属膜による遮光層を形成する。
２．遮光層上にフォトレジスト層を塗布する。
３．このフォトレジスト層に、所望のパターンの露光を行う。
４．フォトレジスト層を、ベークしてエッチングマスクとする。
５．フォトレジスト層をマスクとして遮光層に対してエッチングを行って、遮光層に所要のパターンの開口を形成する。
６．フォトレジスト層を除去する。
しかしながら、この方法による場合、フォトレジスト層に対する露光に際して、このフォトレジスト層の下層に形成されている金属膜による遮光層からの反射光と、露光の入射光とが干渉して定在波を生じる。
この定在波は、フォトレジスト層内において、時間的に一定、かつ空間的にサブミクロンオーダで変化する強度分布を有する。
したがって、サブミクロンオーダの開口が要求されるホログラム用のマスクを形成する場合には、この定在波の影響は大きく、パターンの形状、とりわけ壁面の形状が悪化する。
【０００５】
このような定在波の影響を回避する方法としては、いわゆるリフトオフ法を適用することが考えられる。
このリフトオフ法は、遮光層の形成前に、フォトレジスト層の塗布とパターン化を行う。そして、このフォトレジスト層上から遮光層を形成し、フォトレジスト層の除去によって、このフォトレジスト層上に形成されている遮光層のみを選択的に除去するものである（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
このリフトオフ法を、ホログラム用マスクの製造に適用する場合の例を図４の各工程の概略断面図を参照して説明する。
先ず、図４Ａに示すように、ガラス基板等の透明基板１上に、フォトレジスト層２をスピンコート等によって塗布する。
図４Ｂに示すように、フォトレジスト層２に対して、所定のパターン露光を行う。この露光は、レーザビームによる露光ビーム４を、対物レンズ３によって集光し、例えば記録情報に応じて、オン・オフ制御して行う。
このようにしてパターン露光を行ったフォトレジスト層２を有する透明基板１を、図４Ｃに示すように、溶液槽５内に収容されたフォトレジスト層の表面処理溶液６、具体的にはクロロベンゼンに浸漬する。
このようにすることによって、フォトレジスト層２の表面を、このフォトレジスト層２に対する現像液に溶けにくい表面層に変質させる。
【０００７】
その後、クロロベンゼンを蒸発させ、その後、フォトレジスト層２に対する現像液、すなわちアルカリ現像液によって現像して、図４Ｄに示すように、露光パターンに応じて開口２ｗを形成する。このとき、フォトレジスト層２の表面が、現像液に対して溶けにくく、表面より内側が溶けやすい状態にあることから、開口２ｗの開口縁が、開口の底部より開口中心に向かって突出するひさし（庇）２ｃが形成される。
【０００８】
このフォトレジスト層２上から、スパッタによって例えば金属膜による遮光層７を形成する。このようにすると、フォトレジスト層２上と開口２ｗを通じて露呈する開口２ｗ内の透明基板１の表面に、遮光層７が形成されるが、開口２ｗの開口縁にひさし２ｃが突出していることによって、ひさし２ｃ下に遮光層７が被着されない部分が発生する。すなわち、開口２ｗ内の透明基板１の表面に形成された遮光層７は、その周囲のフォトレジスト層２上に形成された遮光層７と分離されて形成される。
【０００９】
その後、フォトレジスト層２の溶解液によってフォトレジスト層２を排除する。このようにすると、図４Ｆに示すように、透明基板１の表面に形成された遮光層７のみが残され、フォトレジスト層２に被着された遮光層７は、フォトレジスト層２と共に排除すなわちリフトオフされる。
そして、このとき、透明基板１の表面に形成された遮光層７は、フォトレジスト層２と分離されていることから、これと、フォトレジスト層２の側面間に生じている間隙を通じて、フォトレジスト層２に対する溶解除去が良好に行われると共に、透明基板１の表面に形成された遮光層７は、確実に鮮明な輪郭をもって残される。
このようにして、透明基板１上に、所要のパターンに形成された遮光層７が形成された目的とするホログラム用振幅マスク８を形成することができる。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−２２３０６８号公報の段落番号〔００３５〕〜〔００３９〕および図１（ａ）〜（ｄ））。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したリフトオフ法によって遮光層をパターン化して得たホログラム用振幅マスクは、高精度のマスクを形成することができるが、上述した方法による場合、フォトレジスト層の表面をクロロベンゼン処理するという方法がとられる。
ところが、このクロロベンゼンは、毒性を有し、エコロジー上、このような処理液の使用は望ましくない。
【００１２】
本発明においては、このような処理液を使用することなく、しかも、精度の高いホログラム用振幅マスクを確実に得ることができるホログラム用振幅マスクの製造方法を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によるホログラム用振幅マスクの製造方法は、透明基板上に、フォトレジスト層を形成する工程と、このフォトレジスト層に、情報に応じて強度変調されたレーザビームを照射する工程と、フォトレジスト層を現像してレーザビームの照射パターンに対応するもしくは反転するパターンの開口を形成する工程と、フォトレジスト層上から、フォトレジスト層上と、その開口を通じて外部に臨む透明基板表面とに渡って全面的に、フォトレジスト層の厚さに比し小なる厚さを有する遮光層を形成する工程と、フォトレジスト層上に形成された遮光層を、その表面から研磨してフォトレジスト層上に形成された遮光層に対し、例えば研磨等のいわば機械的加工処理によって限定的に欠損部を形成する工程とを行う。
そして、その後、フォトレジスト層の溶解溶液を、遮光層の欠損部をも含めてフォトレジスト層に浸透させてフォトレジスト層を溶解除去することによってフォトレジスト層上の上記遮光層のみを選択的にリフトオフする工程をとって、遮光層に、情報に応じた開口を形成するものである。
【００１４】
上述したように、本発明においては、フォトレジスト層上の遮光層を例えば研磨するという方法によって欠損部を形成するものであるが、このように、研磨等の機械的処理を行うことは、特にサブミクロンオーダのパターンの形成において、常識的には考えられない手法であるが、このようにすることによって、なんら支障なく、上述した欠損部を通じてフォトレジスト層に溶解溶液が、良好に浸透して、確実にフォトレジスト層の除去、ひいては、透明基板上の遮光層以外の遮光層を確実に除去できることを見出したものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、本発明によるホログラム用振幅マスクの製造方法の実施の形態の一例を説明するが、本発明は、この例に限定されるものではない。
先ず、図１Ａに示すように、ガラス基板等の透明基板１１上に、例えばノボラック系のフォトレジスト層１２をスピンコート等によって塗布する。
図１Ｂに示すように、フォトレジスト層１２に対して、所定のパターン、例えばホログラム媒体に対する記録情報に応じて選定されたパターンの露光を行う。この露光は、レーザビームによる露光ビーム１４を、対物レンズ１３によって集光し、例えば記録情報に応じて、オン・オフ制御して行う。
【００１６】
その後、本発明においては、このフォトレジスト層１２に対する表面処理を特段に行うことなく、フォトレジスト層１２の現像液、すなわちアルカリ現像液によって現像して、図１Ｃに示すように、露光パターンに応じて開口１２ｗを形成する。
【００１７】
このフォトレジスト層１２上から、このフォトレジスト層１２の厚さより薄い厚さをもってスパッタによって、図１Ｄに示すように、金属膜による遮光層１７を形成する。このようにすると、フォトレジスト層１２上と開口１２ｗを通じて露呈する開口１２ｗ内の透明基板１１の表面に、遮光層１７が形成される。この遮光層１７は、後述するフォトレジスト層１２に対する溶解溶液の例えばアセトンに対して耐性を有する金属、例えばＣｒによって構成することができる。
【００１８】
その後、本発明においては、例えば粒径が数μｍオーダーの研磨剤、あるいは♯４０００より細かいラッピングフィルムによって、フォトレジスト層１２上の、遮光層１７を研磨する。このようにして、図１Ｅに示すように、フォトレジスト層１２上の遮光層１７を除去もしくは一部除去することによって欠損部１９を形成する。このとき、遮光層１７は、その厚さが、フォトレジスト層１２の厚さより十分に小に選定されていることら、フォトレジスト層１２の開口１２ｗを通じて透明基板１上に被着されている遮光層１７は、フォトレジスト層１の表面より後退した位置にあって、研磨によって剥離したり、損傷したりすることがない。すなわち、フォトレジスト層１２上の遮光層１７に限定的に欠損部１９を形成する。
【００１９】
また、ホログラム用振幅マスクとしての遮光層は、その輪郭パターンは正確に形成されることが必要であるが、上面に関しては、特に高い表面性を必要とするものではなく、遮光性を阻害しない厚さに形成されれば良いものである。
更に、フォトレジスト層１２上の、遮光層１７例えばＣｒ膜に対する研磨度は、研磨剤の押圧力、研磨方向、および研磨時間等で比較的精度良くコントロールすることができるものである。
【００２０】
このような欠損部１９の形成後に、フォトレジスト層１２の溶解液の例えばアセトンによってフォトレジスト層１２を溶解除去する。このとき、フォトレジスト層１２に対して、この上の遮光層１７に欠損部１９が生じていることから、フォトレジスト層１２への溶解液の浸透が、欠損部１９を通じて良好に行われ、この溶解除去は、残渣を生じることなく確実、良好になされる。
したがって、図１Ｆに示すように、透明基板１の表面に形成された遮光層１７のみが残され、フォトレジスト層１２上とその側面に残されている遮光層１７は、フォトレジスト層１２と共にきれいに排除すなわちリフトオフされる。
【００２１】
このようにして、透明基板１上に残された遮光層１７によって遮光マスクが形成された、ホログラム用振幅マスク１８が形成される。
そして、このとき、フォトレジスト層１２の開口の内側面に被着されていた遮光層１７は、極めて膜厚が薄く機械的に脆弱であること、遮光層１７の厚さはフォトレジスト層１２の厚さより小に選定されていることから、たとえフォトレジスト層１２上に、遮光層１７が残されている場合においても、この残された遮光層１７は、透明基板１１の板面上に被着形成された遮光層１７とは、確実に分離されていることから、鮮鋭度の高い、すなわち高精度な遮光パターンによるホログラム用振幅マスク１８を形成することができる。
【００２２】
フォトレジスト層１２の厚さは、遮光層１７に比し、大なる厚さとするものであるが、このフォトレジスト層１２に対するパターニングの開口の大きさが、サブミクロンオーダーのものである場合、このフォトレジスト層に対する露光装置における対物レンズは、開口数（Ｎ．Ａ．）が０．９程度という相当大きなものが必要となり、この場合、対物レンズの焦点深度は、殆ど露光波長と同程度となる。
一方、フォトリソグラフィにおいて、十分な露光分解能を得るためには、フォトレジスト層の厚さは、対物レンズの焦点深度と同程度以下とする必要がある。そこで、フォトレジスト層１２の厚さは、露光光源の波長と同程度以下、例えば露光光源として４００ｎｍ台のレーザ光を用いる場合、フォトレジスト層１２の厚さは、４００ｎｍ以下、例えば３００ｎｍ〜４００ｎｍに選定する。
一方、このとき、例えばＣｒからなる遮光層１７の厚さは、フォトレジスト層１２の厚さに比し、十分薄い１５０ｎｍ以下で、かつ目的とする遮光効果を奏する厚さに選定する。
【００２３】
上述したように、本発明においては、フォトレジスト層１２上に、遮光層１７を形成して後に、この遮光層１７に対する研磨を行って欠損部１９の形成を行うものであるが、この研磨作業を、フォトレジスト層１２に対する溶解溶液、例えばアセトンに浸漬させた状態で行うこともできる。
【００２４】
尚、図１Ｂで示した工程の露光は、通常のフォトレジスト層に対する露光装置を用いることができる。図２は、その一例を示す露光装置で、この例では、被露光体のフォトレジスト層１２を有する透明基板１１が載置されるターンテーブル２０と、例えば、Ｋｒガスレーザを用いた、あるいはＧａＮ系等の半導体レーザによる４００ｎｍ台のレーザビームを放出するレーザ光源２１と、そのレーザビームのパワーコントローラ２２と、例えばホログラム記録情報に応じた変調を行う光変調器２３と、この光変調器２３に対する変調信号発生器２４と、対物レンズ１３とを有する。
【００２５】
対物レンズ１３は、ターンテーブル２０上の被露光体の、フォトレジスト層１２に、レーザビーム、すなわち露光ビームを、フォーカスするようになされる。２５は、それぞれミラーで、露光ビームを、対物レンズ１３の光軸上に導びく。また、フォトレジスト層１２に照射される露光ビームは、例えば対物レンズ １３が、ターンテーブル２０の半径方向に移動するようになされて、この移動と、ターンテーブル２０の回転とによって、フォトレジスト層１２に対し、例えばスパイラル状に走査することができるようにされている。
【００２６】
この構成において、レーザ光源２１から取り出されたレーザビームは、例えば電気光学変調素子（ＥＯＭ）と、検光子およびフォトディテクタとの組み合わせによって構成されたパワーコントローラ２２において、パワー制御される。すなわち、レーザビームをフォトディテクタによって検出し、その検出信号をＥＯＭにフィードバックしてこれを制御して、所要のパワーに制御する。
そして、このコントロールされたレーザビームは、例えば音響光学変調素子（ＡＯＭ）による光変調器２３に導入され、これによって変調信号発生器２４からの例えばＦＥＭ変調信号によってオン・オフ変調される。
このように変調されたレーザビームすなわち露光ビーム１４が、対物レンズ１３によって集光されて、フォトレジスト層１２に照射され、パターン露光がなされる。
このようにして、例えばホログラム記録媒体の全面に対する記録パターンに応じた露光パターンを行う。
【００２７】
また、本発明によるホログラム用振幅マスクは、ホログラム記録媒体に対するホログラム情報の記録を行うホログラムメモリ、例えば本出願人の出願に係る特開２００１−２３１６９号公報等に開示のあるホログラム記録装置に適用することができる。
【００２８】
図３を参照して、ホログラムメモリがなされるホログラム記録装置の一例を説明する。この場合、ホログラム記録媒体３０が配置され、これに対向して、本発明によって得たホログラム用振幅マスク１８が配置される。そして、この例では、レーザ光源３１と、これよりのレーザ光を記録光３２と参照光３３とに分離するビームスプリッタ３４と、この分離形成された記録光３２を拡大するビームエキスパンダ３５と、ビームスプリッタ３４によって分離して形成された参照光３３を拡大するビームエキスパンダ３６と、円錐ミラー３７とを有する。
【００２９】
また、ミラー３７によって、各記録光３２および参照以下３３が、それぞれのビームエキスパンダ３５，３６に導かれるようになされている。
そして、ビームエキスパンダ３５によって拡大され、かつ平行光とされた記録光３２を、ホログラム用振幅マスク１８を通じてホログラム記録媒体３０に照射し、ビームエキスパンダ３６によって拡大された参照光を、円錐ミラー３７によって、ホログラム記録媒体３０の記録領域全面に渡って照射する。
このようにして、ホログラム記録媒体３０に、記録光３２と参照光３３の干渉によるホログラム記録を行う。
【００３０】
このように、本発明製造方法によって得たホログラム用振幅マスク１８によって記録を行う場合、上述したようにホログラム用振幅マスク１８が、サブミクロンオーダーのパターンを有するにもかかわらず、精度の高いホログラム用振幅マスクであることから、良好なホログラム記録を行うことができるものである。
【００３１】
【発明の効果】
上述したように、本発明においては、フォトレジスト層上の遮光層を例えば研磨するという方法によって欠損部を形成するものである。このように、研磨等の機械的処理を行うことは、特にサブミクロンオーダのパターンの形成において、常識的には考えられない手法であるが、このようにすることによって、なんら支障なく、上述した欠損部を通じてフォトレジスト層に溶解溶液が、良好に浸透して、確実にフォトレジスト層の除去、ひいては、透明基板面に形成される遮光層以外の遮光層を確実に除去できることを見出し、これに基き、鮮鋭度の高い、すなわち高精度な遮光パターンによるホログラム用振幅マスクを形成できるものである。
【００３２】
そして、本発明によれば、フォトレジスト層の表面処理を行う工程が排除されたことによって、クロロベンゼンのような処理液の使用を回避できることから環境、エコロジーに適した方法とすることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａ〜Ｆは、本発明によるホログラム用振幅マスクの製造方法の一例の工程図である。
【図２】本発明製造方法に用いることができる露光装置の一例の構成図である。
【図３】本発明製造方法によって得たホログラム用振幅マスクを用いてホログラム記録再生を行う記録再生装置の一例の構成図である。
【図４】Ａ〜Ｆは、従来のホログラム用振幅マスクの製造方法の一例の工程図である。
【符号の説明】
１，１１・・・透明基板、２，１２・・・フォトレジスト層、３，１３・・・対物レンズ、４，１４・・・露光ビーム、５・・・溶液槽、６・・・フォトレジスト層の表面処理溶液、７，１７・・・遮光層、８，１８・・・ホログラム用振幅マスク、１９・・・欠損部、２０・・・ターンテーブル、２１・・・レーザ光源、２２・・・パワーコントローラ、２３・・・光変調器、２４・・・変調信号発生器、２５・・・ミラー、３０・・・ホログラム記録媒体、３１・・・レーザ光源、３２・・・記録光、３３・・・参照光、３４・・・ビームスプリッタ、３５・・・ビームエキスパンダ、３６・・・ビームエキスパンダ、３７・・・円錐ミラー、３８・・・ミラー

Claims (3)

1. 透明基板上に、フォトレジスト層を形成する工程と、
   該フォトレジスト層に、情報に応じて強度変調されたレーザビームを照射する工程と、
   該フォトレジスト層を現像して上記レーザビームの照射パターンに対応するもしくは反転するパターンの開口を形成する工程と、
   該フォトレジスト層上から、該フォトレジスト層上と、その開口を通じて外部に臨む上記透明基板の表面とに渡って全面的に、上記フォトレジスト層の厚さに比し小なる厚さを有する遮光層を形成する工程と、
   上記フォトレジスト層上に形成された遮光層を、その表面から研磨して上記フォトレジスト層上に形成された遮光層に限定的に欠損部を形成する工程と、
   上記フォトレジスト層の溶解溶液を、上記欠損部をも含めて上記フォトレジスト層に浸透させて該フォトレジスト層を溶解除去し、該フォトレジスト層上の上記遮光層のみを選択的にリフトオフする工程とを有し、
   上記遮光層に、上記情報に応じた開口を形成することを特徴とするホログラム用振幅マスクの製造方法。
2. 上記遮光層に対する研磨を、上記フォトレジスト層の溶解溶液中で行うことを特徴とする請求項１に記載のホログラム用振幅マスクの製造方法。
3. 上記遮光層に形成された上記開口は、１本以上のスパイラル状に多数配列形成し、
   かつ、各開口の上記スパイラルの接線方向の長さを、ホログラフィックメモリにおける記録光の変調パターンに対応して選定したことを特徴とするホログラム用振幅マスクの製造方法。

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