JP2004334939A - Method for manufacturing stamper - Google Patents

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JP2004334939A
JP2004334939A JP2003126328A JP2003126328A JP2004334939A JP 2004334939 A JP2004334939 A JP 2004334939A JP 2003126328 A JP2003126328 A JP 2003126328A JP 2003126328 A JP2003126328 A JP 2003126328A JP 2004334939 A JP2004334939 A JP 2004334939A
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film
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stamper
thin film
resist
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Minoru Takeda
実 武田
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent formation of defects caused by pit drop-off when a stamper is manufactured by peeling off an Ni peel film from an Si substrate in a method for manufacturing the stamper for a high-density optical disk. <P>SOLUTION: A thin film 102 is formed on a substrate 101. An electron beam resist film is formed on the thin film 102, the resist film is irradiated with an electron beam and the resist film is exposed, and the resist film is developed by developer. Using the developed resist film as a mask, the thin film 102 is subjected to reactive ion etching to form an irregular pattern on the thin film 102. A peel film 104 made of a material whose expansion rate is larger than that of the thin film 102 is formed on the thin film 102. The thin film 102 and the peel film 104 are cooled with a coolant such as liquid nitrogen or liquid helium, and the peel film 104 is peeled off from the substrate 101 to manufacture a stamper. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、光学記録媒体を製造する工程において用いるスタンパの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
CD(Compact Disc)やDVD(Digital Versatile Disc)等の光ディスクに用いられる基板は、スタンパと称する成形用金型を用いて圧縮成形や射出成形によって量産されている。以下に、このスタンパの製造方法について説明する。
【0003】
まず、スピンコート法により、紫外線感光性ポジ型フォトレジストを、厚さ数mmのガラス原盤上に均一に塗布する。この際、ガラス原盤の回転を、フォトレジストの厚さが0.1μm程度となるように制御する。そして、ガラス原盤を回転させながら、このガラス原盤に塗布されたレジスト上に、対物レンズにより集光された青色または紫外域(波長350nm〜460nm)のレーザ光を照射する。この際、レーザ光を適宜オン/オフし、所望のパターンにレジストを露光する。なお、レーザとしては、Ar、Krレーザなどのガスレーザが用いられる。
【0004】
その後、現像液によりレジストを現像する。これにより、ピットまたはグルーブ状の微細凹凸パターンを有するレジスト原盤が形成される。なお、一般的にレジスト原盤の製造工程において用いられているポジ型フォトレジストでは、レーザ光が照射された部分が感光し、現像液に溶解するため、凹型のピット形状を得ることができる。そして、このレジスト原盤の凹凸を有する側の面に、厚さ数100μmのNiメッキを施す。その後、このNiメッキをレジスト原盤から剥離する。これにより、厚さ数100μmを有するNi製マスタースタンパ(成形用金型)が作製される。
【0005】
例えば、DVD−ROM(Digital Versatile Disc−Read Only Memory)製造用のスタンパでは、最短ピット長0.4μmを有する情報信号ピットが、トラックピッチ0.74μmでスパイラル状に形成されている。このスタンパを用いて直径12cmを有する基板を作製することにより、DVD−ROM(片面記録)では4.7GBの記録容量を実現することができる。なお、レーザ描画(カッティング)には、例えば波長413nmのレーザ光を出射するKr(イオン)レーザが用いられる。
【0006】
ところで、カッティング可能な最短ピット長P、すなわち解像力は、一般的に、レーザ光の波長λ、対物レンズのNA(開口数)、およびプロセスファクタK(レジスト特性等に依存し、0.8〜0.9の値をとる)とを用いて、
P=K・(λ/NA) (1)
により近似的に表わされる。例えば、この式(1)に、波長λ=413nm、開口数NA=0.9、およびプロセスファクタK=0.8を代入すると、最短ピット長P=0.37μmが得られる。これは、上述したDVD−ROMにおける最短ピット長0.4μmを満たす値である。
【0007】
ところで、近年の情報通信および画像処理技術の急速な進歩に伴って、従来の数倍の記録容量を有する光ディスクを実現することが要求されるようになっている。例えば、DVDと同様の信号処理方式を維持したままで、直径12cmを有する光ディスクにおいて片面で記録容量25GBを達成するためには、最短ピット長を0.15μm、トラックピッチを0.32μm程度まで微細化する必要がある。また、ピット幅を、このトラックピッチの1/3程度、例えば0.1μm程度にする必要がある。
【0008】
このような微細ピット形成のためには、上述の式(1)から分かるように、レーザ光の短波長化と対物レンズの高NA化とが要求される。ところが、対物レンズのNA値は、レンズの製作精度の面から現状の0.9という値でほぼ限界である。したがって、レーザ光の短波長化により微細ピットを形成することが検討されている。
【0009】
ところが、レーザ光の短波長化のみによって、上述の25GB容量を可能とする最短ピット長およびピット幅を実現することは困難である。例えば、波長λ=250nmの遠紫外線レーザ光を用いたとしても、上述の式(1)によれば、最短ピット長Pは、0.22μm(但し、K=0.8、NA=0.9)であり、目的とする最短ピット長0.15μmを実現することはできない。
【0010】
以上のように、25GB容量の高密度光ディスクを製造するためのレジスト原盤を、従来の紫外線レーザを光源とするレーザカッティング装置で製造することは非常に困難である。そこで、近年では、電子ビーム描画装置(EBR;Electron Beam Recorder)を用いて、レジストの感光を行う製造方法が提案されている。この電子ビーム描画装置では、光ビームより微細なビームを得ることができる。
【0011】
この電子ビーム描画装置は、従来、半導体分野でフォトマスクのパターン描画やウェハー上の直接描画に用いられてきたが、近年の光ディスクの急速な高密度化に伴い、光ディスク用原盤に微細なピットまたはグルーブ等をパターン形成する場合にも用いられるようになっている。
【0012】
実際、この電子ビーム描画装置を用いた製造方法により、良好な信号特性を有するガラス製ディスクを作製できることが報告されている。この報告による製造方法では、まず、電子ビーム描画装置を用いて、25〜30GB容量を有するROM型ディスクのピットパターンを、原盤(シリコン基板)に塗布された電子ビーム用のレジスト上に描画する。そして、現像液によりレジストを現像し、レジスト原盤を作製する。その後、従来と同様のNiメッキプロセスにより、このレジスト原盤からNi製マスタースタンパを作製する。最後に、フォトポリマーを用いたレプリケーションプロセスにより、このNi製マスタースタンパからガラス製ディスクを作製する。なお、レジストには、従来の紫外線レーザによるカッティングと同様にポジ型レジストが用いられているため、電子ビームにより照射された部分が現像液に溶解して、凹型のピットパターンが形成される。すなわち、Ni製マスタースタンパでは、ピットパターンは凸型となる。
【0013】
ところが、上述した電子ビーム描画装置を用いた製造方法では、良好な信号特性を有するガラス製ディスクを実験的に作製することは容易であるが、良好な信号特性を有する、プラスチック樹脂からなる基板を射出成形により量産することは困難である。これは、実際にプラスチック樹脂を用いて基板を射出成形した場合には、射出成形工程におけるピットの転写性が劣化するためである。一般に、電子ビーム描画により形成されたピットは、従来の紫外レーザ描画により形成されたピットと比較して、非常に切り立った垂直に近いエッジ形状を有している。このような切り立ちの非常に鋭いピットを射出成形により基板に転写するのことは非常に困難である。また、ピットが微細化されて、極めて高密度になることも射出成形のピット転写性の劣化を招く原因となっている。
【0014】
このような状況を鑑みて、反応性イオンエッチング(RIE;Reactive Ion Etching)を用いたスタンパの製造方法が提案されている。この製造方法では、まず、Si原盤に均一に塗布された電子ビーム用のレジストを電子ビームにより描画し、現像液により現像する。そして、現像されたレジストをマスクとして、Si原盤を反応性イオンエッチングする。その後、このエッチンッグされたSi原盤にNiメッキを施し、このNiメッキを剥離してNi製マスタースタンパを作製する。この製造方法では、反応性イオンエッチングをする際のエッチングガス、エッチング条件(RFパワー、圧力等)を調整することにより、エッチングにより得られるピット形状、すなわち、エッジ角度を容易にコントロールすることができる。すなわち、後の射出成形工程におけるスタンパの転写性を考慮して、適正なピット形状のスタンパを作製することができる。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、本発明者が、反応性イオンエッチングによりピットが形成された原盤を用いて、厚さ0.3mm程度のNi製マスタースタンパを作製したところ、Si原盤からNi製マスタースタンパを剥離する際に、微細なピット部分が崩れ、Ni製マスタースタンパ表面から分離してしまう、とういう問題を知見するにいった。これは、硬度の高いSiからなる凹型のピット部分から比較的硬度の低いNiからなる凸型のピット部分を剥がす時に、瞬間的、局所的に大きな応力が加わり、凸型のピット部分が折れてしまうためと考えられる。
【0016】
なお、従来の紫外線によるレーザカッティングでは、フォトレジストからなるピットを有する原盤からNi製マスタースタンパを剥離する際には、Ni製マスタースタンパ側にレジストが付着するため、このような現象が問題とされることはなかった。これは、フォトレジストがNiに比較すると柔らかいため、局所的に大きな応力が加わることが無く、また剥離時にはレジストの方がスタンパ側に持っていかれ、Si原盤のように剥離時に大きな力を要しないためである。
【0017】
したがって、この発明の目的は、次世代の高密度光ディスク用のスタンパの製造方法において、Si原盤からNi製マスタースタンパを剥離する際に、ピット脱落により欠陥が形成されることを防止することができるスタンパの製造方法を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本願第1の発明は、基板の一主面に積層された薄膜上に凹凸パターンを形成する工程と、
凹凸パターン上に、薄膜を構成する材料より膨張率が大きい材料からなる剥離膜を形成する工程と、
薄膜および剥離膜を少なくとも冷却し、薄膜から剥離膜を剥離してスタンパを作製する工程と
を備えることを特徴とするスタンパの製造方法である。
【0019】
本願第1の発明によれば、基板の一主面上に積層された薄膜上に凹凸パターンを形成し、この凹凸パターン上に薄膜を構成する材料より膨張率が大きい材料からなる剥離膜を形成し、薄膜および剥離膜を少なくとも冷却し、薄膜から剥離膜を剥離するため、薄膜と剥離膜との間に隙間を生じさせた後に、薄膜から剥離膜を剥離することができる。
【0020】
本願第2の発明は、基板の一主面上に凹凸パターンを形成する工程と、
凹凸パターン上に、基板を構成する材料より膨張率が大きい材料からなる剥離膜を形成する工程と、
基板および剥離膜を冷却し、基板から剥離膜を剥離してスタンパを作製する工程と
を備えることを特徴とするスタンパの製造方法である。
【0021】
本願第2の発明によれば、基板の一主面上に形成された凹凸パターン上に、基板を構成する材料より膨張率が大きい材料からなる剥離膜を形成し、基板および剥離膜を冷却し、基板から剥離膜を剥離するため、基板と剥離膜との間に隙間を生じさせた後に、基板から剥離膜を剥離することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。まず、この発明の第1の実施形態によるスタンパの製造方法に用いる電子ビーム描画装置について説明する。
【0023】
図1に、電子ビーム描画装置の構成の一例を示す。図1に示すように、この電子ビーム描画装置は、主として、電子ビームカラム1と、真空槽3内に設置された機構部2とからなる。この電子ビーム描画装置は、設置場所における外部振動を除去するために、除振台4上に載置されている。なお、電子ビームのオン/オフおよび集束ビームサイズの調整などを行うビーム関連制御と、機構部2の制御とを行うコンピュータ制御装置の図示は省略されている。
【0024】
電子ビームカラム1は円筒形状を有し、この電子ビームカラム1内には、電子銃11、コンデンサレンズ12、ブランキング電極(ビーム変調部)13、アパーチャ14、ビーム偏向電極15、フォーカス調整レンズ16および対物レンズ17が備えられている。
【0025】
電子銃11には、材質ZrO/Wからなる熱電界放出方式の電子線源および、この電子線源から放出された電子を数10kVで加速する陽極などが備えられている。電子銃11から放出された電子は、静電レンズであるコンデンサレンズ12により集束され、ブランキング電極13の間を通過する。ブランキング電極13は、図示を省略したコンピュータ制御装置の制御により、電子ビームカラム1から出射される電子ビームをオン/オフする。具体的には、ブランキング電極13の間に電圧が印加されると、照射電子ビームが大きく偏向され、アパーチャ14から外れて、電子ビームカラム1から出射される電子ビームはオフ状態となる。
【0026】
ブランキング電極13の間を通過した電子ビームは、アパーチャ14により絞られ、ビーム偏向電極15の間を通過する。ビーム偏向電極15は、図示を省略したコンピュータ制御装置の制御により、ビーム偏向電極15の間を通過する電子ビームを偏向する。ビーム偏向電極15の間を通過した電子ビームは、静電または電磁型レンズである対物レンズ17により集光される。これにより、基板101に形成されたレジスト膜103が、数10nm程度の径を有するスポットにより照射される。
【0027】
また、機構部2は、基板101を上部にチャッキング可能に構成されたスピンドルモータ21と、このスピンドルモータ21を積載したエアスライド22とを備える。スピンドルモータ21は、高精度で高速回転可能に構成され、その回転スピードは、光学式ロータリーエンコーダを用いたサーボ機構により制御される。また、エアスライド22は、基板101の半径方向に数nmの送り精度で駆動可能に構成されている。
【0028】
次に、この発明の第1の実施形態によるスタンパの製造方法について説明する。図2および3に、この第1の実施形態によるスタンパの製造方法の各製造工程を示す。以下、図2および3を参照しながら、この第1の実施形態によるスタンパの製造方法について説明する。
【0029】
まず、図2Aに示すように、例えば熱酸化法により、基板101上に薄膜102を形成する。ここで、基板101は、例えばSiからなる。また、薄膜102は、例えば厚さ数100nmを有する酸化膜であり、この酸化膜の材料としては、例えばSiOを挙げることができる。
【0030】
次に、図2Bに示すように、例えばスピンコート法により、薄膜102上に電子ビーム用のレジストを均一に塗布する。これにより、例えば厚さ80nmを有するレジスト膜103が、薄膜102上に形成される。電子ビーム用のレジストとしては、ポジ型レジストが選ばれる。ここでは、ポジ型レジストを用いる場合を例として説明するが、ネガ型レジストを用いることも可能であることは言うまでもない。
【0031】
次に、電子ビーム描画装置のスピンドルモータ21上部に備えられたターンテーブル上に、基板101を載置する。そして、基板101を高速回転させながら、基板101上に塗布された電子ビーム用のレジスト膜103上に、集束電子ビームを同心円状またはスパイラル状にスポット照射する。
【0032】
次に、例えばアルカリ水溶液または専用現像液により、レジスト膜103を現像する。これにより、図2Cに示すように、電子ビームで照射された部分が溶解され、所望のレジストパターンを有するマスクが薄膜102上に形成される。
【0033】
次に、図2Dに示すように、例えばCFもしくはCHFなどのフロン系ガス、またはClなどの塩素系ガスにより、レジスト膜103をマスクとして薄膜102を例えば反応性イオンエッチングする。このエッチングにより、例えば深さ80nm程度の凹部が薄膜102に形成される。エッチングガス、RF(Radio Frequency)パワーおよび圧力等のエッチング条件は、ピットの傾斜角度を考慮して、適切に調整することが好ましい。このようにエッチング条件を適切に調整することにより、レジストパターンが90度近く切り立っていても、ピットの傾斜角度を緩めることができる。以後の工程を考慮した場合、エッチング後のピットの傾斜角度を70度程度に緩めことが好ましい。
【0034】
次に、レジスト膜103を除去する。これにより、図3Aに示すように、薄膜102上にピットパターンを有する基板101を得ることができる。ポジ型レジストを用いた場合には、薄膜102上に凹型のピットパターンを有する基板101を得ることができる。
【0035】
次に、図3Bに示すように、例えば電鋳法により、薄膜102上に金属を堆積させる。これにより、例えば約300μmの厚さを有する剥離膜104が、薄膜102上に形成される。なお、剥離膜104を形成する材料としては、薄膜102を構成する材料より膨張率が大きいものが選ばれ、例えばNiが選ばれる。
【0036】
次に、例えば液体窒素または液体ヘリウムなどの冷却材により、基板101および剥離膜104を冷却する。これにより、基板101と剥離膜104との間に隙間が形成される。冷却によって剥離膜104のピット部(凸部)が基板101のピット部(凹部)よりどの程度大きく収縮するかを、熱膨張率を用いて計算から容易に求めることができる。例えば、ピット幅が100nmである場合、Siからなる基板101とNiからなる剥離膜104とを液体窒素により室温22℃(295K)から低温−196℃(77K)まで冷却したとき、剥離膜104におけるピット部(凸部)の幅が、基板101のピット部(凹部)の幅より1.2nm程度大きく収縮する。なお、Ni、SiOの膨張率は、それぞれ、5.3×10−5/K、5.5×10−7/Kである。
【0037】
次に、図3Cに示すように、基板101から剥離膜104を剥離する。これにより、マスタースタンパが形成される。そして、例えば電鋳法により、マスタースタンパの凹凸が形成された面に、例えばNiなどの金属を積層させる。これにより、マスタースタンパ上に金属膜が形成される。その後、この金属膜をマスタースタンパから剥離する。これにより、マスタースタンパとは反対の凹凸を有するマザースタンパが形成される。
【0038】
次に、例えば電鋳法により、マザースタンパの凹凸が形成された面に、例えばNiなどの金属を積層させる。これにより、マザースタンパ上に金属膜が形成される。その後、この金属膜をマザースタンパから剥離する。これにより、マザースタンパとは反対の凹凸を有する、目的とするスタンパが形成される。
【0039】
上述したこの発明の第1の実施形態に依れば、以下の効果を得ることができる。
基板101の一主面上に積層された薄膜102上に凹凸パターンを形成し、この凹凸パターン上に薄膜102を構成する材料より膨張率が大きい材料からなる剥離膜104を形成し、薄膜102および剥離膜104を少なくとも冷却し、薄膜102から剥離膜104を剥離するため、薄膜102と剥離膜104との間に隙間を生じさせたの後に、薄膜102から剥離膜104を剥離することができる。これにより、高密度光ディスク用のスタンパを製造する際に、薄膜102のピット部(凹部)が剥離膜104のピット部(凸部)に食いつき、剥離膜104のピット部が脱落することを防止することができる。すなわち、剥離膜104の剥離時に生じる欠陥を防ぐことができる。また、薄膜102から剥離膜104をスムーズに引き離すことができる。また、高密度光ディスク用のスタンパを歩留り良く製造することができる。
【0040】
また、薄膜102を構成する材料と、剥離膜104を構成する材料との熱膨張率(収縮率)の差異により、薄膜102と剥離膜104との間に隙間が形成されるため、薄膜102から剥離膜104を剥離する際に、ピットに加わる局所的応力を低減し、ピット脱落等による欠陥が殆ど無いマスタースタンパを製造することができる。
【0041】
また、ピットのアスペクト比が高い場合にも、薄膜102から剥離膜104を剥離する際に、剥離膜104のピット部(凸部)が著しく崩れたり、分離したりして欠陥が発生することを防止することができる。すなわち、所望とするピットなどの凹凸が形成されたスタンパを作成することができる。
【0042】
次に、この発明の第2の実施形態について説明する。この第2の実施形態では、まず、基板上に電子ビーム用のレジスト膜を形成し、このレジスト膜上に電子ビームを照射してレジスト膜を露光する。次に、専用の現像液などを用いてレジスト膜を現像する。現像されたレジスト膜をマスクとして基板をエッチングして、基板の一主面に凹凸パターンを形成する。この凹凸パターン上に、基板を構成する材料より膨張率が大きい材料からなる剥離膜を形成する。次に、この剥離膜と基板とを液体窒素または液体ヘリウムなどの冷却材により冷却し、基板から剥離膜を剥離してマスタースタンパを作製する。その後、上述した第1の実施形態による製造方法と同様にしてスタンパを作製する。
【0043】
以上、この発明の第1および第2の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述した第1および第2の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【0044】
例えば、上述した第1および第2の実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。
【0045】
なお、上述した第1のおよび第2の実施形態では、ピットパターンを有するスタンパの製造方法に対して、この発明を適用した例について示したが、ウォブリングした案内溝などを有するスタンパの製造方法に対しても、この発明を適用可能であることは言うまでもない。
【0046】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、基板および剥離膜を冷却し、基板から剥離膜を剥離するため、基板と剥離膜との間に隙間を生じさせて、基板から剥離膜を剥離することができる。これにより、剥離膜の剥離時に欠陥が発生することを防ぐことができる。したがって、スタンパを歩留り良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施形態による電子ビーム描画装置の構成の一例を示す断面図である。
【図2】この発明の第1の実施形態によるスタンパの製造方法を説明するための断面図である。
【図3】この発明の第1の実施形態によるスタンパの製造方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
1・・・電子ビームカラム、2・・・機構部、3・・・真空槽、4・・・除振台、11・・・電子銃、12・・・コンデンサレンズ、13・・・ブランキング電極、14・・・アパーチャ、15・・・ビーム偏向電極、16・・・フォーカス調整レンズ、17・・・対物レンズ、21・・・スピンドル、22・・・エアスライド、101・・・基板、102・・・酸化シリコン膜、103・・・電子線レジスト膜、104・・・金属膜
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to, for example, a method of manufacturing a stamper used in a process of manufacturing an optical recording medium.
[0002]
[Prior art]
Substrates used for optical disks such as CDs (Compact Discs) and DVDs (Digital Versatile Discs) are mass-produced by compression molding or injection molding using a molding die called a stamper. Hereinafter, a method of manufacturing the stamper will be described.
[0003]
First, an ultraviolet-sensitive positive type photoresist is uniformly applied on a glass master having a thickness of several mm by spin coating. At this time, the rotation of the glass master is controlled so that the thickness of the photoresist becomes about 0.1 μm. Then, while rotating the glass master, the resist applied to the glass master is irradiated with laser light in the blue or ultraviolet region (wavelength: 350 nm to 460 nm) focused by an objective lens. At this time, the laser beam is turned on / off as appropriate to expose the resist to a desired pattern. Note that a gas laser such as an Ar or Kr laser is used as the laser.
[0004]
Thereafter, the resist is developed with a developer. As a result, a resist master having a pit or groove-shaped fine uneven pattern is formed. In a positive photoresist generally used in a process of manufacturing a resist master, a portion irradiated with laser light is exposed and dissolved in a developing solution, so that a concave pit shape can be obtained. Then, Ni plating having a thickness of several 100 μm is applied to the surface of the resist master having the unevenness. Thereafter, the Ni plating is peeled from the resist master. As a result, a Ni master stamper (molding die) having a thickness of several 100 μm is manufactured.
[0005]
For example, in a stamper for manufacturing a DVD-ROM (Digital Versatile Disc-Read Only Memory), information signal pits having a shortest pit length of 0.4 μm are formed spirally at a track pitch of 0.74 μm. By manufacturing a substrate having a diameter of 12 cm using this stamper, a recording capacity of 4.7 GB can be realized in a DVD-ROM (single-sided recording). For laser drawing (cutting), for example, a Kr (ion) laser that emits laser light having a wavelength of 413 nm is used.
[0006]
The shortest pit length P that can be cut, that is, the resolving power, generally depends on the wavelength λ of the laser beam, the NA (numerical aperture) of the objective lens, and the process factor K (0.8 to 0 depending on the resist characteristics and the like). .9) and
P = K · (λ / NA) (1)
Is approximately represented by For example, by substituting the wavelength λ = 413 nm, the numerical aperture NA = 0.9, and the process factor K = 0.8 into this equation (1), the shortest pit length P = 0.37 μm is obtained. This is a value that satisfies the shortest pit length of 0.4 μm in the DVD-ROM described above.
[0007]
By the way, with the rapid progress of information communication and image processing technology in recent years, it has been required to realize an optical disk having a recording capacity several times that of a conventional optical disk. For example, in order to achieve a recording capacity of 25 GB on one side of an optical disk having a diameter of 12 cm while maintaining a signal processing method similar to that of a DVD, the shortest pit length is reduced to 0.15 μm and the track pitch is reduced to about 0.32 μm. Need to be Also, the pit width needs to be about 1/3 of the track pitch, for example, about 0.1 μm.
[0008]
In order to form such fine pits, it is necessary to shorten the wavelength of the laser beam and increase the NA of the objective lens, as can be seen from the above equation (1). However, the NA value of the objective lens is almost at its current value of 0.9 from the viewpoint of lens manufacturing accuracy. Therefore, formation of fine pits by shortening the wavelength of laser light has been studied.
[0009]
However, it is difficult to achieve the shortest pit length and pit width that enable the above-mentioned 25 GB capacity only by shortening the wavelength of the laser beam. For example, even when far-ultraviolet laser light having a wavelength λ = 250 nm is used, according to the above equation (1), the shortest pit length P is 0.22 μm (where K = 0.8 and NA = 0.9). ), And the desired shortest pit length of 0.15 μm cannot be realized.
[0010]
As described above, it is very difficult to manufacture a resist master for manufacturing a high-density optical disk having a capacity of 25 GB using a conventional laser cutting apparatus using an ultraviolet laser as a light source. Therefore, in recent years, a manufacturing method of exposing a resist using an electron beam drawing apparatus (EBR; Electron Beam Recorder) has been proposed. In this electron beam writing apparatus, a beam finer than a light beam can be obtained.
[0011]
Conventionally, this electron beam writing apparatus has been used for pattern writing of a photomask or direct writing on a wafer in the semiconductor field, but with the recent rapid increase in the density of optical disks, fine pits or fine pits are formed on an optical disk master. It is also used for patterning grooves and the like.
[0012]
In fact, it has been reported that a glass disk having good signal characteristics can be manufactured by a manufacturing method using this electron beam writing apparatus. In the manufacturing method according to this report, a pit pattern of a ROM disk having a capacity of 25 to 30 GB is first drawn on an electron beam resist applied to a master (silicon substrate) using an electron beam drawing apparatus. Then, the resist is developed with a developer to produce a resist master. Thereafter, a Ni master stamper is manufactured from the resist master by a Ni plating process similar to the conventional one. Finally, a glass disk is manufactured from the Ni master stamper by a replication process using a photopolymer. Since a positive type resist is used for the resist as in the case of the conventional cutting by the ultraviolet laser, a portion irradiated by the electron beam is dissolved in the developing solution to form a concave pit pattern. That is, in the Ni master stamper, the pit pattern is convex.
[0013]
However, in the manufacturing method using the above-described electron beam drawing apparatus, it is easy to experimentally produce a glass disk having good signal characteristics, but a substrate made of a plastic resin having good signal characteristics is used. It is difficult to mass-produce by injection molding. This is because when the substrate is actually injection-molded using a plastic resin, the transferability of the pits in the injection molding process is deteriorated. In general, pits formed by electron beam writing have a very sharp and nearly vertical edge shape compared to pits formed by conventional ultraviolet laser writing. It is very difficult to transfer such a very sharp pit to a substrate by injection molding. Further, the pits are miniaturized and become extremely high density, which also causes deterioration of pit transferability of injection molding.
[0014]
In view of such a situation, a method of manufacturing a stamper using reactive ion etching (RIE) has been proposed. In this manufacturing method, first, a resist for an electron beam uniformly applied to a Si master is drawn by an electron beam and developed by a developing solution. Then, the Si master is subjected to reactive ion etching using the developed resist as a mask. Then, the etched Ni master is plated with Ni, and the Ni plating is peeled off to produce a Ni master stamper. In this manufacturing method, the pit shape obtained by the etching, that is, the edge angle can be easily controlled by adjusting the etching gas and the etching conditions (RF power, pressure, etc.) when performing the reactive ion etching. . That is, a stamper having an appropriate pit shape can be manufactured in consideration of the transferability of the stamper in the subsequent injection molding process.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the present inventor produced a Ni master stamper having a thickness of about 0.3 mm using the master on which pits were formed by reactive ion etching, when the Ni master stamper was peeled off from the Si master, Then, they came to find out the problem that the fine pit portions collapsed and separated from the surface of the Ni master stamper. This is because when a convex pit portion made of Ni having relatively low hardness is peeled from a concave pit portion made of Si having high hardness, a large stress is applied momentarily and locally, and the convex pit portion is broken. It is thought to be.
[0016]
In the conventional laser cutting using ultraviolet light, when the Ni master stamper is peeled off from the master having pits made of photoresist, the resist adheres to the Ni master stamper side. I never did. This is because the photoresist is softer than Ni, so that a large stress is not applied locally, and the resist is carried to the stamper side at the time of peeling, and a large force is not required at the time of peeling unlike the Si master. That's why.
[0017]
Therefore, an object of the present invention is to prevent a defect from being formed due to pit dropout when a Ni master stamper is separated from a Si master in a method for manufacturing a stamper for a next-generation high-density optical disk. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a stamper.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, a first invention of the present application is a step of forming a concavo-convex pattern on a thin film laminated on one main surface of a substrate,
Forming a release film made of a material having a higher coefficient of expansion than the material constituting the thin film on the concave / convex pattern;
At least cooling the thin film and the release film, and peeling the release film from the thin film to produce a stamper.
[0019]
According to the first aspect of the present invention, a concavo-convex pattern is formed on a thin film laminated on one principal surface of a substrate, and a release film made of a material having a larger expansion coefficient than the material constituting the thin film is formed on the concavo-convex pattern. Then, at least the thin film and the release film are cooled, and the release film is separated from the thin film. Therefore, after a gap is formed between the thin film and the release film, the release film can be separated from the thin film.
[0020]
The second invention of the present application includes a step of forming a concavo-convex pattern on one main surface of the substrate;
Forming a release film made of a material having a higher expansion coefficient than the material forming the substrate on the concave / convex pattern;
Cooling the substrate and the release film, and removing the release film from the substrate to produce a stamper.
[0021]
According to the second aspect of the present invention, a release film made of a material having a higher expansion coefficient than the material constituting the substrate is formed on the concave / convex pattern formed on one main surface of the substrate, and the substrate and the release film are cooled. Since the separation film is separated from the substrate, the separation film can be separated from the substrate after a gap is formed between the substrate and the separation film.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, an electron beam writing apparatus used in the method for manufacturing a stamper according to the first embodiment of the present invention will be described.
[0023]
FIG. 1 shows an example of the configuration of an electron beam writing apparatus. As shown in FIG. 1, the electron beam writing apparatus mainly includes an electron beam column 1 and a mechanical unit 2 installed in a vacuum chamber 3. This electron beam lithography apparatus is mounted on a vibration isolation table 4 in order to eliminate external vibrations at the installation location. It should be noted that a computer control device that performs beam-related control for turning on / off the electron beam and adjusting the focused beam size and the like and control of the mechanism unit 2 is omitted from the drawing.
[0024]
The electron beam column 1 has a cylindrical shape. In the electron beam column 1, an electron gun 11, a condenser lens 12, a blanking electrode (beam modulator) 13, an aperture 14, a beam deflection electrode 15, a focus adjustment lens 16 And an objective lens 17.
[0025]
The electron gun 11 includes a thermal field emission type electron beam source made of a material ZrO / W, an anode for accelerating electrons emitted from the electron beam source at several tens of kV, and the like. Electrons emitted from the electron gun 11 are focused by a condenser lens 12 which is an electrostatic lens, and pass between blanking electrodes 13. The blanking electrode 13 turns on / off the electron beam emitted from the electron beam column 1 under the control of a computer controller (not shown). Specifically, when a voltage is applied between the blanking electrodes 13, the irradiation electron beam is largely deflected, deviates from the aperture 14, and the electron beam emitted from the electron beam column 1 is turned off.
[0026]
The electron beam that has passed between the blanking electrodes 13 is narrowed by the aperture 14 and passes between the beam deflection electrodes 15. The beam deflection electrode 15 deflects the electron beam passing between the beam deflection electrodes 15 under the control of a computer controller (not shown). The electron beam passing between the beam deflection electrodes 15 is collected by an objective lens 17 which is an electrostatic or electromagnetic lens. Thus, the resist film 103 formed on the substrate 101 is irradiated with a spot having a diameter of about several tens nm.
[0027]
Further, the mechanism section 2 includes a spindle motor 21 configured to be capable of chucking the substrate 101 on an upper portion, and an air slide 22 on which the spindle motor 21 is mounted. The spindle motor 21 is configured to be able to rotate with high accuracy and high speed, and the rotation speed is controlled by a servo mechanism using an optical rotary encoder. The air slide 22 is configured to be drivable in the radial direction of the substrate 101 with a feed accuracy of several nm.
[0028]
Next, a method for manufacturing a stamper according to the first embodiment of the present invention will be described. 2 and 3 show respective manufacturing steps of the method of manufacturing the stamper according to the first embodiment. Hereinafter, a method of manufacturing the stamper according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
[0029]
First, as shown in FIG. 2A, a thin film 102 is formed on a substrate 101 by, for example, a thermal oxidation method. Here, the substrate 101 is made of, for example, Si. The thin film 102 is, for example, an oxide film having a thickness of several 100 nm, and the material of the oxide film is, for example, SiO 2 .
[0030]
Next, as shown in FIG. 2B, a resist for an electron beam is uniformly applied on the thin film 102 by, for example, a spin coating method. Thus, a resist film 103 having a thickness of, for example, 80 nm is formed on the thin film 102. As the resist for the electron beam, a positive resist is selected. Here, a case where a positive resist is used will be described as an example, but it goes without saying that a negative resist can also be used.
[0031]
Next, the substrate 101 is placed on a turntable provided above the spindle motor 21 of the electron beam writing apparatus. Then, while the substrate 101 is being rotated at a high speed, the focused electron beam is concentrically or spirally spot-irradiated onto the electron beam resist film 103 applied on the substrate 101.
[0032]
Next, the resist film 103 is developed with, for example, an alkaline aqueous solution or a dedicated developer. As a result, as shown in FIG. 2C, the portion irradiated with the electron beam is dissolved, and a mask having a desired resist pattern is formed on the thin film 102.
[0033]
Next, as shown in FIG. 2D, the thin film 102 is subjected to, for example, reactive ion etching with a resist-based film 103 as a mask using a Freon-based gas such as CF 4 or CHF 3 or a chlorine-based gas such as Cl 2 . By this etching, for example, a concave portion having a depth of about 80 nm is formed in the thin film 102. It is preferable that etching conditions such as an etching gas, an RF (Radio Frequency) power, and a pressure be appropriately adjusted in consideration of a pit inclination angle. By appropriately adjusting the etching conditions in this manner, the inclination angle of the pit can be relaxed even when the resist pattern is nearly 90 degrees. In consideration of the subsequent steps, it is preferable to reduce the inclination angle of the pit after etching to about 70 degrees.
[0034]
Next, the resist film 103 is removed. Thereby, as shown in FIG. 3A, a substrate 101 having a pit pattern on the thin film 102 can be obtained. When a positive resist is used, a substrate 101 having a concave pit pattern on the thin film 102 can be obtained.
[0035]
Next, as shown in FIG. 3B, a metal is deposited on the thin film 102 by, for example, an electroforming method. Thus, a release film 104 having a thickness of, for example, about 300 μm is formed on the thin film 102. As a material for forming the peeling film 104, a material having a higher expansion coefficient than the material for forming the thin film 102 is selected, and for example, Ni is selected.
[0036]
Next, the substrate 101 and the release film 104 are cooled by a coolant such as liquid nitrogen or liquid helium. Thereby, a gap is formed between the substrate 101 and the release film 104. The degree to which the pit portion (convex portion) of the peeling film 104 contracts more than the pit portion (concave portion) of the substrate 101 due to cooling can be easily obtained by calculation using the coefficient of thermal expansion. For example, when the pit width is 100 nm, when the substrate 101 made of Si and the release film 104 made of Ni are cooled from room temperature 22 ° C. (295 K) to a low temperature of −196 ° C. (77 K) with liquid nitrogen, the release film 104 The width of the pit (convex) shrinks by about 1.2 nm more than the width of the pit (concave) of the substrate 101. The expansion coefficients of Ni and SiO 2 are 5.3 × 10 −5 / K and 5.5 × 10 −7 / K, respectively.
[0037]
Next, as shown in FIG. 3C, the separation film 104 is separated from the substrate 101. Thereby, a master stamper is formed. Then, a metal such as Ni is laminated on the surface of the master stamper on which the irregularities are formed by, for example, electroforming. Thereby, a metal film is formed on the master stamper. Thereafter, the metal film is peeled from the master stamper. Thus, a mother stamper having irregularities opposite to the master stamper is formed.
[0038]
Next, a metal such as Ni is laminated on the surface of the mother stamper on which the irregularities are formed by, for example, electroforming. As a result, a metal film is formed on the mother stamper. Thereafter, the metal film is peeled from the mother stamper. As a result, a target stamper having irregularities opposite to that of the mother stamper is formed.
[0039]
According to the above-described first embodiment of the present invention, the following effects can be obtained.
An uneven pattern is formed on the thin film 102 laminated on one main surface of the substrate 101, and a release film 104 made of a material having a higher expansion coefficient than the material forming the thin film 102 is formed on the uneven pattern. Since at least the separation film 104 is cooled and the separation film 104 is separated from the thin film 102, the separation film 104 can be separated from the thin film 102 after a gap is formed between the thin film 102 and the separation film 104. Thereby, when manufacturing a stamper for a high-density optical disk, it is prevented that the pits (concave portions) of the thin film 102 bite into the pits (convex portions) of the release film 104 and the pit portions of the release film 104 fall off. be able to. That is, defects generated when the release film 104 is separated can be prevented. Further, the separation film 104 can be smoothly separated from the thin film 102. Further, a stamper for a high-density optical disk can be manufactured with high yield.
[0040]
Further, a gap is formed between the thin film 102 and the release film 104 due to a difference in the coefficient of thermal expansion (shrinkage) between the material forming the thin film 102 and the material forming the release film 104. When the peeling film 104 is peeled off, the local stress applied to the pits is reduced, and a master stamper having almost no defects due to pits falling off can be manufactured.
[0041]
Further, even when the aspect ratio of the pit is high, when the peeling film 104 is peeled from the thin film 102, the pit portion (convex portion) of the peeling film 104 may be significantly collapsed or separated to cause a defect. Can be prevented. In other words, a stamper having desired pits and other irregularities can be formed.
[0042]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, first, a resist film for an electron beam is formed on a substrate, and the resist film is exposed by irradiating the resist film with an electron beam. Next, the resist film is developed using a dedicated developer or the like. The substrate is etched using the developed resist film as a mask to form an uneven pattern on one main surface of the substrate. On this concavo-convex pattern, a release film made of a material having a higher expansion coefficient than the material constituting the substrate is formed. Next, the release film and the substrate are cooled by a coolant such as liquid nitrogen or liquid helium, and the release film is separated from the substrate to produce a master stamper. After that, a stamper is manufactured in the same manner as in the manufacturing method according to the first embodiment.
[0043]
As described above, the first and second embodiments of the present invention have been specifically described. However, the present invention is not limited to the above-described first and second embodiments. Various modifications are possible.
[0044]
For example, the numerical values given in the first and second embodiments are merely examples, and different numerical values may be used as needed.
[0045]
In the first and second embodiments described above, an example in which the present invention is applied to the method of manufacturing a stamper having a pit pattern has been described. However, the method of manufacturing a stamper having a wobbled guide groove or the like is described. However, it goes without saying that the present invention is applicable.
[0046]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the substrate and the release film are cooled, and the release film is released from the substrate. Therefore, a gap is created between the substrate and the release film, and the release film is released from the substrate. be able to. Thereby, it is possible to prevent a defect from occurring at the time of peeling of the peeling film. Therefore, the stamper can be manufactured with high yield.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a configuration of an electron beam writing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a stamper according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the method of manufacturing the stamper according to the first embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electron beam column, 2 ... Mechanical part, 3 ... Vacuum tank, 4 ... Vibration isolation table, 11 ... Electron gun, 12 ... Condenser lens, 13 ... Blanking Electrode, 14: aperture, 15: beam deflection electrode, 16: focus adjustment lens, 17: objective lens, 21: spindle, 22: air slide, 101: substrate, 102: silicon oxide film, 103: electron beam resist film, 104: metal film

Claims (4)

基板の一主面に積層された薄膜上に凹凸パターンを形成する工程と、
上記凹凸パターン上に、上記薄膜を構成する材料より膨張率が大きい材料からなる剥離膜を形成する工程と、
上記薄膜および上記剥離膜を少なくとも冷却し、上記薄膜から上記剥離膜を剥離してスタンパを作製する工程と
を備えることを特徴とするスタンパの製造方法。
Forming a concavo-convex pattern on a thin film laminated on one main surface of the substrate,
Forming a release film made of a material having a higher expansion coefficient than the material constituting the thin film on the uneven pattern;
At least cooling the thin film and the release film, and separating the release film from the thin film to produce a stamper.
上記薄膜および上記剥離膜を、液体窒素または液体ヘリウムにより冷却することを特徴とする請求項1記載のスタンパの製造方法。2. The method according to claim 1, wherein the thin film and the release film are cooled by liquid nitrogen or liquid helium. 基板の一主面上に凹凸パターンを形成する工程と、
上記凹凸パターン上に、上記基板を構成する材料より膨張率が大きい材料からなる剥離膜を形成する工程と、
上記基板および上記剥離膜を冷却し、上記基板から上記剥離膜を剥離してスタンパを作製する工程と
を備えることを特徴とするスタンパの製造方法。
A step of forming an uneven pattern on one main surface of the substrate,
A step of forming a release film made of a material having a higher expansion coefficient than the material constituting the substrate on the uneven pattern;
Cooling the substrate and the release film, and separating the release film from the substrate to produce a stamper.
上記基板および上記剥離膜を、液体窒素または液体ヘリウムにより冷却することを特徴とする請求項3記載のスタンパの製造方法。4. The method according to claim 3, wherein the substrate and the release film are cooled by liquid nitrogen or liquid helium.
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