JP2005228387A - Method for manufacturing master optical disk - Google Patents
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Description
本発明は、光学式情報記録媒体の基板を作成するために用いる光ディスク原盤の製造方法に係わり、特に、ディジタルオーディオディスク、追記型ディスク、書き換え可能型ディスクなどの基板を射出成型によって製造する際に用いられるスタンパーを作製するための製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing an optical disc master used for producing a substrate of an optical information recording medium, and particularly, when a substrate such as a digital audio disc, a write-once disc, a rewritable disc is manufactured by injection molding. The present invention relates to a manufacturing method for producing a stamper to be used.
光ディスクでは記録密度を向上させるために様々な試みが成されている。例えば、特開平6−290496には、磁壁移動検出(Domain Wall Displacement Detection:以下DWDD)方式による光磁気記録の高密度化が提案されている。DWDD方式では、読み出し光スポットによって生じる温度勾配による磁壁の移動現象を利用して、線(トラック)方向に光スポット径で制約される限界を超えた再生分解能を得ることが出来る。これとランドグルーブ記録を組み合わせることにより、面記録密度を従来の光磁気記録と比較して飛躍的に向上させることが可能である。 Various attempts have been made to improve the recording density of optical discs. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-290496 proposes an increase in the density of magneto-optical recording by a domain wall displacement detection (hereinafter referred to as DWDD) method. In the DWDD system, it is possible to obtain a reproduction resolution exceeding the limit restricted by the light spot diameter in the line (track) direction by utilizing the phenomenon of domain wall movement due to the temperature gradient generated by the readout light spot. By combining this with land groove recording, the surface recording density can be dramatically improved as compared with conventional magneto-optical recording.
さらにランドグルーブ記録において、磁壁移動を容易にするための工夫としては、急峻な側壁部(ランド、グルーブ間のテーパ部)を有する基板を用いることが効果的である。この基板に指向性の高い成膜方法で磁性膜を成膜すれば、側壁部には実質的に磁性膜が堆積しないようにすることが出来る。これより、ランド部とグルーブ部それぞれに対して、側壁部に実質的に磁壁が存在しない磁区を形成することが可能になり、磁気的にトラックが分断され磁壁移動が起こり易くなる。 Further, in the land / groove recording, as a device for facilitating the domain wall movement, it is effective to use a substrate having a steep side wall (taper between the land and the groove). If a magnetic film is formed on the substrate by a highly directional film forming method, the magnetic film can be substantially prevented from being deposited on the side wall. As a result, it is possible to form a magnetic domain having substantially no domain wall on the side wall portion with respect to each of the land portion and the groove portion, and the track is magnetically divided and the domain wall movement is likely to occur.
加えて、側壁部に磁性膜が堆積しないようにすることは、隣接トラックへの熱干渉を抑制し、クロスイレーズ耐性を向上する上でも有効である。また同時に、DWDD方式においては、再生時に隣接トラックからのクロストークを抑制する効果が期待できる。なぜなら、再生時に隣接トラックを磁壁移動開始温度Ts以上に加熱しないように出来るからである。このため、隣接トラックに記録された磁区では、磁壁移動が起こらず、通常の光磁気再生が行われることになるが、記録マークを光スポットの分解能以下の大きさにしておけば、大きなクロストークが発生することはない。 In addition, preventing the magnetic film from being deposited on the side wall portion is also effective in suppressing thermal interference with adjacent tracks and improving cross erase resistance. At the same time, the DWDD system can be expected to suppress crosstalk from adjacent tracks during reproduction. This is because it is possible to prevent the adjacent tracks from being heated above the domain wall motion start temperature Ts during reproduction. For this reason, in the magnetic domain recorded in the adjacent track, the domain wall motion does not occur and normal magneto-optical reproduction is performed. However, if the recording mark is set to a size smaller than the resolution of the light spot, a large crosstalk is caused. Will not occur.
前述した磁気的なトラックの分断効果、クロスイレーズ耐性の向上、およびクロストーク抑制効果の相乗効果により、深溝基板とDWDD方式の組み合わせは、面記録密度を飛躍的に向上させることが可能である(詳細な説明は、日本応用磁気学会誌Vol.23、No.2、1999、p764−769、白鳥「磁壁移動検出方式による光磁気ディスクの高密度化」を参照)。 The combination of the deep groove substrate and the DWDD method can drastically improve the surface recording density due to the synergistic effect of the magnetic track segmentation effect, the cross erase resistance improvement, and the crosstalk suppression effect described above ( For detailed explanation, refer to Journal of Applied Magnetics Society of Japan, Vol.23, No.2, 1999, p764-769, Shiratori “High Density of Magneto-Optical Disk by Domain Wall Movement Detection Method”.
以上述べたように磁壁移動に対して良好な特性を有する、急峻なテーパ部を持つ基板の製造方法としては、特開平7−161080で反応性イオンエッチング(以下RIE)を用いた手法が述べられており、現在この手法が光ディスクの原盤製造方法としては一般的なものとなっている。
しかしながらフォトレジストをマスクとして石英に対してRIEを行う場合、一般的に良好な選択比を得ることは難しい。特開平7−161080では、ランド、グルーブ間の側壁部の荒れが2P成型や射出成型時の離形性を悪くしているという問題点を解決するために、選択比の高いRIEを用いることで側壁の荒れを抑えている。選択比の向上のためにエッチングガスを適当に選択しかつ低ガス圧、低RFパワーでのRIEを行っているが、このような改善策を行ってもレジストと石英の選択比は数対1程度にしか改善されなかった。したがって、エッチング中にレジストマスク自体のエッチングが起こり、マスクが後退することは避けられない。 However, when RIE is performed on quartz using a photoresist as a mask, it is generally difficult to obtain a good selection ratio. In JP-A-7-161080, in order to solve the problem that the side wall roughness between the land and the groove deteriorates the releasability at the time of 2P molding or injection molding, RIE with a high selection ratio is used. Side wall roughness is suppressed. In order to improve the selection ratio, an etching gas is appropriately selected, and RIE is performed at a low gas pressure and a low RF power. Even if such improvement measures are taken, the selectivity ratio between resist and quartz is several to one. It was only improved to a certain extent. Therefore, it is inevitable that the resist mask itself is etched during the etching and the mask is retracted.
また解像度の面からフォトリソグラフィーにおいてはポジ型のフォトレジストが一般的に用いられているが、ポジ型レジストの特性上、通常の露光ではマスクパターンの側壁角度が緩やかになってしまう。 From the aspect of resolution, a positive type photoresist is generally used in photolithography. However, due to the characteristics of the positive type resist, the side wall angle of the mask pattern becomes gentle during normal exposure.
これらの結果として通常のレジストマスクは急峻な側壁と良好な矩形性を有するレジストマスクの作製は困難であり、レジストマスクの形状がエッチング後の形状に反映されるRIEにおいてもまた、急峻な側壁と良好な矩形性を持った原盤を作製することは困難である。これは本発明者が研究している磁壁移動検出方式の光ディスクにおいて良好な特性を得ることの妨げとなるだけでなく、ランド部の実効的な幅が狭くなってしまうことでランドグルーブ記録における記録密度の向上の妨げともなるものである。 As a result, it is difficult to produce a resist mask having a steep side wall and good rectangularity as a normal resist mask, and also in RIE in which the shape of the resist mask is reflected in the shape after etching, It is difficult to produce a master with good rectangularity. This not only prevents obtaining good characteristics in the domain wall motion detection type optical disk studied by the present inventor, but also reduces the effective width of the land portion, thereby recording in land groove recording. It also hinders the improvement of density.
更に特開平7−161080では、200nm以上の厚みをもったレジスト膜を用いることで、レジストマスクパターンの側壁を急峻にし、RIE後のガラス原盤の側壁を急峻なものにしようとしているが、この方法ではレジストが厚いことによって露光むらが発生し、ランドグルーブのDuty比がばらつきやすい。Duty比のばらつきによってランドとグルーブで反射光量が変化し、結果として作製した光ディスクの再生信号にノイズが発生してしまうことになる。 Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 7-161080, a resist film having a thickness of 200 nm or more is used to make the side wall of the resist mask pattern steep, and the side wall of the glass master after RIE is made steep. However, uneven exposure occurs due to the thick resist, and the land groove duty ratio tends to vary. Due to the variation in duty ratio, the amount of reflected light changes between the land and the groove, and as a result, noise is generated in the reproduction signal of the manufactured optical disk.
RIE後のパターンの矩形性を向上させる方法として、ランドの端部を通常のマスク形状よりも突出させてからRIEを行うものが考えられ、具体的なランド端部の突出方法として特開平12−348387では、一旦ガイド溝を露光した後に先のパターンのランドにあたる部分の中央部を、先のパターンと比べて低パワーで露光する方法が述べられている。しかしこの方法もレジストが厚いことによる露光のばらつきや、二重露光の位置合わせなど面から技術的に困難である。 As a method of improving the rectangularity of the pattern after RIE, a method of performing RIE after projecting the end of the land from a normal mask shape is considered. No. 348387 describes a method of exposing the central portion of the portion corresponding to the land of the previous pattern after exposure of the guide groove with lower power than the previous pattern. However, this method is also technically difficult in terms of exposure variations due to the thick resist and alignment of double exposure.
本発明は上記問題に鑑みなされたものであり、光ディスク原盤の製造方法において、石英基板上にポジ型フォトレジストを塗布し、レーザビームを用いてガイド溝パターンの露光を行い、前記レーザビームはガイド溝部のみを走査露光し、ガイド溝間は走査露光しないことにより、現像後に残存するレジストの端部を中央部より突出させた後、そのレジストパターンをマスクとした反応性イオンエッチングを行い、前記レジストが除去された部分の前記石英基板をエッチングすることによりガイド溝を形成し、反応性イオンエッチング後に残存するレジストを除去することを特徴とするものである。 The present invention has been made in view of the above problems, and in a method of manufacturing an optical disc master, a positive photoresist is applied on a quartz substrate, and a guide groove pattern is exposed using a laser beam. The laser beam is a guide. By scanning and exposing only the groove portion and not exposing between the guide grooves, the end portion of the resist remaining after development is protruded from the central portion, and then reactive ion etching is performed using the resist pattern as a mask. Etching is performed on the quartz substrate in the portion where the metal is removed to form a guide groove, and the resist remaining after the reactive ion etching is removed.
以上説明したように、本発明はRIEを用いた光ディスク原盤作製において、200時間から400時間、望ましくは350時間以上、室温、空気中で保管したレジストに対して露光、現像を行うことで、ランドの端部が突出したパターンを作製し、そのレジストパターンをマスクとしてRIEを行うことで、側壁が急峻で、かつ矩形性の良いパターンを有した光ディスク原盤の作製を可能とするものである。また端部を突出させない通常のレジストマスクと比べ、薄いレジスト膜厚で同等の急峻な側壁が作製できることから、露光のばらつきの影響を受けにくく、結果としてノイズレベルの低い光ディスクを作製可能とするものである。 As described above, according to the present invention, in manufacturing an optical disc master using RIE, exposure and development are performed on a resist stored in air at 200 to 400 hours, preferably 350 hours or more, at room temperature. A pattern with protruding end portions is prepared, and RIE is performed using the resist pattern as a mask, thereby making it possible to manufacture an optical disc master having a steep sidewall and a rectangular pattern. Compared to a normal resist mask that does not protrude the end, the same steep sidewall can be produced with a thin resist film thickness, so that it is less susceptible to exposure variations, and as a result, an optical disc with a low noise level can be produced. It is.
DWDD方式の光磁気媒体と本発明によって作製した基板を組み合わせた場合、側壁が急峻になったことで良好なトラック分断が成され、ランド部とグルーブ部における磁壁の円滑な移動が可能になり、クロストークおよびクロスイレーズを抑制でき、更に信号再生時の信号ジッタを大幅に改善することができる。 When the DWDD magneto-optical medium and the substrate manufactured according to the present invention are combined, the side walls become steep so that good track separation is achieved, and the domain wall can be smoothly moved in the land portion and the groove portion. Crosstalk and cross erase can be suppressed, and signal jitter during signal reproduction can be greatly improved.
以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。図1は本発明に係わる光ディスク原盤の製造方法を示す工程図である。本発明に係わる光ディスク原盤製造方法においては、以下の工程、
●ポジ型フォトレジストを石英基板上に塗布する工程(1)。
●レジストが塗布された石英基板を室温、空気中で一定期間保管する工程(2)。
●一定期間保管したレジスト塗布石英基板上に光ビームを照射してガイド溝パターンを露光する工程(3)。
●露光されたガイド溝パターンを現像する工程(4)。
●現像後の残留レジストをマスクとして反応性イオンエッチングを行い、石英基板上にガイド溝パターンを形成する工程(5)。
●残留レジストマスクを酸素アッシングなどによって除去する工程(6)。を備え、光ディスク原盤を完成させる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is a process diagram showing a method of manufacturing an optical disc master according to the present invention. In the method of manufacturing an optical disc master according to the present invention, the following steps are performed:
A step (1) of applying a positive photoresist on a quartz substrate.
● A step (2) of storing a resist-coated quartz substrate in room temperature and air.
A step (3) of exposing a guide groove pattern by irradiating a light-coated light onto a resist-coated quartz substrate stored for a certain period
A step (4) of developing the exposed guide groove pattern.
A step (5) of forming a guide groove pattern on a quartz substrate by performing reactive ion etching using the developed resist as a mask.
A step (6) of removing the residual resist mask by oxygen ashing or the like. The optical disc master is completed.
図1は光ディスク原盤の作製工程を示したものである。 FIG. 1 shows a manufacturing process of an optical disc master.
まず光ディスク原盤となるガラス板1(旭硝子社製)を洗浄した。洗浄工程の内容は、アセトンと純水を使用してスピン洗浄し、アッシング装置(ULVAC社製RH−20)を用いて酸素アッシングを行った。この時のアッシング条件は、RFパワーが150W、ガス流量が80sccm、圧力が8.0Pa、時間が30secである。その後、再度アッシング前と同条件でアセトンと純水を使用して洗浄し、クリーンオーブンでベークした。ベーク条件は温度が50℃、時間が1時間である。最後に常温で1時間冷却放置した。 First, a glass plate 1 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) serving as an optical disc master was washed. The contents of the cleaning step were spin cleaning using acetone and pure water, and oxygen ashing was performed using an ashing device (RH-20 manufactured by ULVAC). The ashing conditions at this time are RF power of 150 W, gas flow rate of 80 sccm, pressure of 8.0 Pa, and time of 30 seconds. Thereafter, it was washed again using acetone and pure water under the same conditions as before ashing, and baked in a clean oven. The baking conditions are a temperature of 50 ° C. and a time of 1 hour. Finally, it was left to cool at room temperature for 1 hour.
続いてガラス板とレジストとの密着性を高めるためにカップリング剤(HMDS)を塗布した。その後、温度が50℃、時間が1時間のベークを施し、常温で1時間冷却放置した。 Subsequently, a coupling agent (HMDS) was applied to increase the adhesion between the glass plate and the resist. Thereafter, baking was performed at a temperature of 50 ° C. for a time of 1 hour and left to cool at room temperature for 1 hour.
続いてスピンナーによってレジスト2を塗布した。塗布されたレジストの膜厚は約40nmである。その後温度が90℃、時間が30minのベークを施してから、空気中、室温にて24時間、100時間、200時間、350時間放置したものをそれぞれ作製した。 Subsequently, resist 2 was applied by a spinner. The thickness of the applied resist is about 40 nm. Then, after baking at a temperature of 90 ° C. and a time of 30 minutes, those were allowed to stand in air at room temperature for 24 hours, 100 hours, 200 hours, and 350 hours.
その後、Arイオンレーザ(日本レーザ社製、波長351nm)を露光ビーム3とするカッティングマシン(吉川精密工学社製)を用いて、半径位置16mmから21.9mmの範囲7にトラックピッチ0.72μm、半径位置23mmから28.9mmの範囲8にトラックピッチ0.64μmのガイド溝をそれぞれ露光した。この時の露光条件は、回転数600rpm一定で、露光パワーは所望のDuty比が得られるパワーであり、各範囲内においてゾーンごとにDuty比の異なるパターンを6ゾーンずつ露光した。図2はレジスト塗布基板上に形成された露光パターンを示したものである。
After that, using a cutting machine (manufactured by Yoshikawa Seimitsu Engineering Co., Ltd.) using an Ar ion laser (manufactured by Nippon Laser Co., Ltd., wavelength 351 nm) as an exposure beam 3, a track pitch of 0.72 μm in a
その後、2.38%のNMD−3(東京応化製レジスト現像液)と超純水とを体積比11:8の割合で混合し希釈した現像液でスピンナー(日本レーザ社製)によってスピン現像することで露光部のレジスト4を除去するとともに、未露光部のレジスト5の端部を突出させた。この時の現像条件は前純水塗布を100rpmで300秒、現像液塗布を100rpmで30秒、後純水リンスを150rpmで300秒、N2ブローを900rpmで60秒である。図3〜図6はそれぞれ24時間、100時間、200時間、350時間保管後にパターンを露光、現像したレジスト原盤のAFM画像である。 Thereafter, 2.38% NMD-3 (Tokyo Ohka's resist developer) and ultrapure water were mixed at a volume ratio of 11: 8 and diluted with a spinner (Nihon Laser Co., Ltd.). Thus, the resist 4 in the exposed portion was removed and the end portion of the resist 5 in the unexposed portion was protruded. The development conditions at this time are pre-pure water application at 100 rpm for 300 seconds, developer solution application at 100 rpm for 30 seconds, post-pure water rinse at 150 rpm for 300 seconds, and N 2 blow at 900 rpm for 60 seconds. 3 to 6 are AFM images of resist masters in which the pattern was exposed and developed after storage for 24 hours, 100 hours, 200 hours, and 350 hours, respectively.
その後、アッシング装置(ULVAC社製RH−20)を用いた酸素アッシングにより、グルーブ面のレジスト残渣の除去を行った。この時のアッシング条件は、RFパワーが30W、ガス流量が20sccm、圧力が3.0Pa、時間が20秒である。 Thereafter, the resist residue on the groove surface was removed by oxygen ashing using an ashing device (RH-20 manufactured by ULVAC). The ashing conditions at this time are RF power of 30 W, gas flow rate of 20 sccm, pressure of 3.0 Pa, and time of 20 seconds.
次に、反応性イオンエッチング装置(アネルバ社製DEA−506)を用いて反応性イオンエッチングを行った。真空チャンバー内には石英ブロックを入れ、レジストを塗布したポリカーボネイト板をサンプル下に敷き、CHF3ガスを使用した。この時のエッチング条件は、RFパワーが200W、ガス流量が30sccm、圧力が3.0Pa、時間が7.5分である。 Next, reactive ion etching was performed using a reactive ion etching apparatus (DEA-506 manufactured by Anelva). A quartz block was placed in the vacuum chamber, a polycarbonate plate coated with resist was laid under the sample, and CHF 3 gas was used. Etching conditions at this time are RF power of 200 W, gas flow rate of 30 sccm, pressure of 3.0 Pa, and time of 7.5 minutes.
その後、アッシング装置(ULVAC社製RH−20)を用いて酸素アッシングによって残留しているレジストの除去を行った。この時のアッシングの条件は、RFパワーが150W、ガス流量が80sccm、圧力が8.0Pa、時間が90秒である。 Thereafter, the remaining resist was removed by oxygen ashing using an ashing device (RH-20 manufactured by ULVAC). The ashing conditions at this time are RF power of 150 W, gas flow rate of 80 sccm, pressure of 8.0 Pa, and time of 90 seconds.
以上の工程によって光ディスク原盤6を作製した。その形状をAFM(デジタルインスツルメンツ社製Nanoscope−III)を用いて側壁角度を測定した結果を表1に示す。このときの側壁角度はグルーブの底部を基準とした角度であり、完全な矩形の場合側壁角度は90°となる。
The
表1に示したように、レジスト保管時間が200時間を超えると急峻な側壁が作製でき、350時間を超えるとより急峻な側壁が作製できるという結果を得た。一方、レジスト保管期間が400時間を超えるとグルーブ端部の突出が小さくなり、側壁角度は200時間保管の際と同等となった。また図3〜図6に示した測定結果と併せて、良好な矩形性を有するガイド溝を作成するためには、レジスト端部の突出はランド中央部のレジスト厚の1/2以上となることが望ましいという結果を得た。 As shown in Table 1, a steep side wall can be produced when the resist storage time exceeds 200 hours, and a steep side wall can be produced when the resist storage time exceeds 350 hours. On the other hand, when the resist storage period exceeded 400 hours, the protrusion at the end of the groove was reduced, and the side wall angle was the same as that for storage for 200 hours. In addition to the measurement results shown in FIGS. 3 to 6, in order to create a guide groove having good rectangularity, the protrusion at the end of the resist should be 1/2 or more of the resist thickness at the center of the land. Obtained the desired result.
更にDWDD方式の光磁気媒体と本実施例によって作製した基板を組み合わせた結果、クロストークおよびクロスイレーズを抑制でき、更に信号再生時の信号ジッタを大幅に改善することができた。 Further, as a result of combining the DWDD type magneto-optical medium and the substrate manufactured by this example, crosstalk and cross erase can be suppressed, and signal jitter during signal reproduction can be greatly improved.
<比較例>
比較として実施例と同様の方法で光ディスク原盤6を作製した。ただしレジスト塗布基板については室温、空気中での保管を行わずに、レジスト塗布とベーク、冷却後、すぐに露光を行った。その形状をAFM(デジタルインスツルメンツ社製Nanoscope−III)を用いて測定した結果、パターンの側壁角度は45°〜50°であった。またDWDD方式の光磁気媒体と本比較例によって作製した基盤を組み合わせた結果、クロストークおよびクロスイレーズの抑制および信号再生時の信号ジッタの改善は成されなかった。
<Comparative example>
For comparison, an
1 ガラス基板
2 ポジ型フォトレジスト
3 露光ビーム
4 露光部フォトレジスト
5 未露光部レジスト
6 光ディスク原盤
7 トラックピッチ0.72μmパターン
8 トラックピッチ0.64μmパターン
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