JP2005251308A - Original plate for manufacturing information recording medium, stamper for information recording medium, and information recording medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ディスク等の情報記録媒体を製造するための記録媒体製造用原盤およびこれにより製造された情報記録媒体のスタンパおよび情報記録媒体に関するものである。 The present invention relates to a recording medium manufacturing master for manufacturing an information recording medium such as an optical disc, an information recording medium stamper manufactured thereby, and an information recording medium.
情報記録媒体のC/Nとパターンの面粗さに関しては、まず、記録媒体の基板の案内溝底の面粗さRa(算術平均粗さ)を1nm以下と規定(かつ、案内溝底の記録層光学的膜厚を規定)している技術、また、ランドアンドグルーブ記録媒体のスタンパのランド面粗さRms(二乗平均粗さ)が1nm以下と規定している技術、さらに記録媒体のスタンパ全面の面粗さRaが0.4nm以下と規定している技術が知られている(例えば、特許文献1ないし3参照)。
光ディスク等の情報記録媒体はスタンパと呼ばれる表面に案内溝とかピット等のパターンを形成した金属板を型として、ポリカーボネート樹脂等を成形してこれに記録材料等を付与して安価に大量生産される。
光ディスク等の情報記録媒体はピッチを縮め、記録再生装置も記録再生光を短波長化してビーム径を小径化して、CD−R/RW、DVD±R/RWと容量を増加させてきた。
しかし、さらなる容量に対する要求に対応するため、CD−R/RWでは記録再生光のビーム径と情報記録媒体のピッチは、ほぼ同等であったが(ビームの中心の強度が1/e2となる領域で定義)、DVD±R/RWでは、ピッチに対し記録再生ビーム径が1.2倍程度になり、次世代以降では、さらに比率を大きくする必要が生じてきている。
この結果、記録再生光は、信号が記録される案内溝だけでなく、案内溝と案内溝の間のランド部にも照射されることになってきている。その結果、情報記録媒体の信号品質(キャリア/ノイズ比;CN比)は、ランド部の状態にも大きく影響されることになってきた。
前述のように情報記録媒体の基板は、スタンパから転写され、スタンパは原盤から転写されるため、基板の形状は、原盤形状が大きく影響する。前述のように原盤は表面が鏡面に研磨された基板にレジスト膜を形成し、パターンが形成される。
そのため、案内溝の底は表面が鏡面に研磨された基板となり、ランド部はレジスト膜となり、基板は変化しないので、情報記録媒体の信号品質はランド部に残ったレジスト膜の品質で決定される。
Regarding the C / N of the information recording medium and the surface roughness of the pattern, first, the surface roughness Ra (arithmetic mean roughness) of the guide groove bottom of the substrate of the recording medium is defined to be 1 nm or less (and the recording of the guide groove bottom). A technology that defines the layer optical film thickness), a technology that defines the land surface roughness Rms (root mean square roughness) of the land and groove recording medium as 1 nm or less, and the entire surface of the stamper of the recording medium Is known (see, for example,
Information recording media such as optical disks are mass-produced at low cost by using a metal plate with a guide groove or pit pattern formed on the surface called a stamper as a mold, forming a polycarbonate resin, etc., and giving it a recording material, etc. .
Information recording media such as optical discs have been reduced in pitch, and recording / reproducing apparatuses have also shortened the wavelength of recording / reproducing light to reduce the beam diameter, thereby increasing the capacity of CD-R / RW and DVD ± R / RW.
However, in order to meet the demand for further capacity, the CD-R / RW has a beam diameter of recording / reproducing light and a pitch of the information recording medium that are substantially equal (a region where the intensity of the center of the beam is 1 / e 2). In DVD ± R / RW, the recording / reproducing beam diameter is about 1.2 times the pitch, and it is necessary to further increase the ratio in the next generation and beyond.
As a result, the recording / reproducing light is applied not only to the guide groove in which the signal is recorded but also to the land portion between the guide groove and the guide groove. As a result, the signal quality (carrier / noise ratio; CN ratio) of the information recording medium is greatly influenced by the state of the land portion.
As described above, since the substrate of the information recording medium is transferred from the stamper, and the stamper is transferred from the master, the shape of the substrate is greatly influenced by the shape of the master. As described above, a pattern is formed by forming a resist film on a substrate whose surface is polished to a mirror surface.
Therefore, the bottom of the guide groove is a substrate whose surface is polished to a mirror surface, the land portion is a resist film, and the substrate does not change, so the signal quality of the information recording medium is determined by the quality of the resist film remaining on the land portion. .
また、上記DVD±R/RW等は、グルーブに情報を記録するが、グルーブとランドの両方に情報を記録するランドアンドグルーブ記録媒体も、DVD−RAM等で商品化されている。
ランドアンドグルーブ記録媒体はランドにも情報を記録するので、同じトラックピッチの場合は情報量が2倍に増加するが、隣のデータからのクロストークが大きくなるので、実際にはグルーブ記録の約2倍程度のトラックピッチが使われる。
このランドアンドグルーブ記録媒体の場合、ランド部にもデータを記録するため、ランド部の粗さが変動するとランド部の信号品質が悪化する。すなわち、グルーブ記録の場合と同様、情報記録媒体のランド部の信号品質は、ランド部に残ったレジスト膜の品質で決定される。
情報記録媒体の原盤露光は、情報記録媒体の容量の増加にしたがって、案内溝とかピット等のパターンを微細化する必要があるため、レーザ光源の波長を短くし、露光ビーム径を小さくしてきた。
CD−R/RWではピッチに対し露光ビーム径が0.3倍程度であったが、DVD±R/RWでは、ピッチに対し露光ビーム径が0.55倍程度になり、次世代以降では、さらに比率を大きくする必要が生じてきている。
The DVD ± R / RW and the like record information in the groove, and land and groove recording media for recording information in both the groove and the land are commercialized by DVD-RAM and the like.
Since land and groove recording media also record information on lands, the amount of information increases by a factor of two for the same track pitch, but the crosstalk from adjacent data increases, so in actuality the groove recording A track pitch of about twice is used.
In the case of this land and groove recording medium, data is also recorded in the land portion, and therefore, when the roughness of the land portion varies, the signal quality of the land portion deteriorates. That is, as in the case of groove recording, the signal quality of the land portion of the information recording medium is determined by the quality of the resist film remaining on the land portion.
In the master exposure of an information recording medium, the pattern of guide grooves or pits needs to be miniaturized as the capacity of the information recording medium increases, so the wavelength of the laser light source has been shortened and the exposure beam diameter has been reduced.
In CD-R / RW, the exposure beam diameter was about 0.3 times the pitch, but in DVD ± R / RW, the exposure beam diameter was about 0.55 times the pitch. There is a need to further increase the ratio.
次世代では、ピッチ0.45μm以下が検討されている。しかし、レーザ光の波長は、光源の短波長化の限界とレーザ光の制御を行う偏光器等の素子の波長限界から、250nm程度が限界である。
ピッチ0.43μmの場合には、413nmでDVDを露光した場合と同様ピッチに対しビーム径は十分細いので、隣のトラックと干渉することなく、パターンが露光できる。しかし、ピッチ0.25μmでは、隣のトラックと重なってしまい、パターンが形成できなかった。
また、ピッチ0.32μmの場合には、パターンとしては形成できたが、隣のトラックとの重なりはあるためランド部がごくわずか露光されて、現像されることにより、ランド部の面粗さ(Ra:中心線平均粗さ)が、ピッチ0.43μmの場合の0.5nmに対し、0.78nmと悪化していることが判明した。
情報記録媒体は、アドレス情報等のために案内溝を蛇行させるため、ランド幅は変動するので、凹凸も変動する。結果、案内溝のノイズが増加して、CNが悪化する問題があった。
上記のようにレーザ光の波長によってビーム径が決まるレーザ露光では、ピッチ0.32μm程度が限界で、それ以下のパターンは形成困難である。そこで、新たな光源として、電子ビームを使用した電子ビーム原盤露光装置が検討されている。
しかし、電子ビームは、ビーム径こそ細くできるが、電子の散乱は、加速電圧20KVでも数μm以上あり、1μm以下のピッチで露光すると露光する必要のないランド部まで露光されてしまう。この結果ランド部が現像されて面粗さが増加してしまう、レーザ露光と同様の問題が発生した。
When the pitch is 0.43 μm, the beam diameter is sufficiently narrow with respect to the pitch as in the case of exposing a DVD at 413 nm, so that the pattern can be exposed without interfering with the adjacent track. However, when the pitch was 0.25 μm, it overlapped with the adjacent track, and a pattern could not be formed.
In the case of a pitch of 0.32 μm, the pattern was formed, but there was an overlap with the adjacent track, so that the land portion was slightly exposed and developed, so that the surface roughness ( It was found that (Ra: centerline average roughness) deteriorated to 0.78 nm, compared to 0.5 nm in the case of a pitch of 0.43 μm.
Since the information recording medium meanders the guide groove for address information and the like, the land width fluctuates, so that the unevenness also fluctuates. As a result, there was a problem that the noise of the guide groove increased and CN deteriorated.
In laser exposure in which the beam diameter is determined by the wavelength of the laser light as described above, the pitch is about 0.32 μm, and it is difficult to form a pattern smaller than that. Therefore, an electron beam master exposure apparatus using an electron beam as a new light source has been studied.
However, the electron beam can be reduced in diameter, but the electron scattering is several μm or more even at an acceleration voltage of 20 KV, and if it is exposed at a pitch of 1 μm or less, the land portion that is not required to be exposed is exposed. As a result, the land portion is developed and the surface roughness is increased, which causes a problem similar to laser exposure.
しかしながら、特許文献1は、案内溝底の面粗さRaを1nm以下と規定しているが、前述のように案内溝底は研磨されたガラス基板面から転写されるので、従来から0.5nm程度で、案内溝底の面粗さの値そのものには新規性はない。また、この従来例はランドの影響の少なかったCD−Rに関してのもので、ランド面粗さに関する記載はない。
また、特許文献2は、ランド面粗さRmsを1nm以下と規定している(Raで表現すると0.7〜0.8nm程度)が、前述のように記録媒体のCNは、ランド粗さ自体のような微細な凹凸で決まるものではなく、もっと低周波の変動によって起きるノイズによって決定されるので、仮にランド粗さRmsが0.5nmから0.7nmの間で変動すればCNは悪化する。
逆に、詳細は後述するが、ランド面粗さは、現像の時間を変化させると変化することが知られており、ランド面粗さが変化してもCNは変化しない。すなわち、ランド面粗さRmsを1nm以下と規定してもCNが悪い問題があった。
また、特許文献3は、記録媒体のスタンパの全面の面粗さRaが0.4nm以下と規定している。面粗さは小さいに越したことはないが、現実には、明細書に記載されているように原盤に形成されたパターンをマスクにして石英ガラスをドライエッチングし、エッチング条件により面粗さを低減し、これを電鋳してスタンパを作成している。
従来のプロセスでは実現困難なばかりでなく、不必要な仕様と言わざるを得ない。この工法では、高価なドライエッチング装置が必要なばかりでなく、高価な合成石英ガラスの使用、ドライエッチングによるプロセス時間の増加、環境問題を引き起こすフロン等の有害ガスの使用等、多くの問題も引き起こす不都合があった。
本発明の目的は、上述した実情を考慮して、再生ビーム径/ピッチが1.3以上となるような大容量情報記録媒体において、情報記録媒体のCN比が改善可能な情報記録媒体製造用原盤を提供することにある。
However,
Further,
Conversely, although details will be described later, it is known that the land surface roughness changes when the development time is changed, and even if the land surface roughness changes, CN does not change. That is, even if the land surface roughness Rms is defined to be 1 nm or less, there is a problem that CN is poor.
Not only is it difficult to achieve with conventional processes, it must be said that it is an unnecessary specification. This method not only requires expensive dry etching equipment, but also causes many problems such as the use of expensive synthetic quartz glass, increased process time due to dry etching, and the use of harmful gases such as chlorofluorocarbons that cause environmental problems. There was an inconvenience.
An object of the present invention is to manufacture an information recording medium capable of improving the CN ratio of the information recording medium in a large-capacity information recording medium in which the reproduction beam diameter / pitch is 1.3 or more in consideration of the above-described circumstances. To provide a master.
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、基板上のレジスト材料に凹凸パターンが形成された情報記録媒体製造用原盤において、情報記録媒体の再生ビーム径/トラックピッチが1.3以上であり、かつ前記原盤のランド部の表面粗さをRl、ミラー面の表面粗さをRmをとすると、0.2nm>Rl−Rmである記録媒体製造用原盤を特徴とする。
また、請求項2に記載の発明は、前記情報記録媒体が、そのグルーブ部に情報が記録されるグルーブ記録媒体であることを特徴とする。
また、請求項3に記載の発明は、前記情報記録媒体が、そのグルーブとランド部の両方に情報が記録されるランドアンドグルーブ記録媒体である請求項1記載の記録媒体製造用原盤を特徴とする。
また、請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3項のいずれか1項記載の情報記録媒体製造用原盤から製造された情報記録媒体用スタンパを特徴とする。
また、請求項5に記載の発明は、請求項4項の情報記録媒体用スタンパより製造された情報記録媒体を特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to
The invention according to
The invention according to
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an information recording medium stamper manufactured from the information recording medium manufacturing master according to any one of the first to third aspects.
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an information recording medium manufactured by the information recording medium stamper according to the fourth aspect.
本発明によれば、大容量の情報を記録可能なピッチの狭い原盤においても、原盤のランド面粗さとミラー面粗さの差を0.2nm以下にすることにより、ランド面粗さ変動の少ない原盤を提供でき、これにより、ノイズの低い大容量情報記録媒体を作成可能になる。 また、露光された原盤そのもののランド粗さ変動が小さいので、高価なドライエッチング等の装置、プロセスを経ることなくノイズの低い大容量情報記録媒体を作成可能になる。 According to the present invention, even in a master having a narrow pitch capable of recording a large amount of information, the difference between the land surface roughness and the mirror surface roughness of the master is less than 0.2 nm, so that the land surface roughness variation is small. A master disk can be provided, which makes it possible to create a large-capacity information recording medium with low noise. In addition, since the land roughness variation of the exposed master itself is small, it is possible to create a large-capacity information recording medium with low noise without going through an expensive dry etching apparatus or process.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図1は本発明による情報記録媒体用原盤の第1の製造工程を示す図である。この原盤1の第1の製造工程では表面が鏡面に研磨された基板2にジスト膜3を形成する。
図2は本発明による情報記録媒体用原盤の第2の製造工程を示す図である。原盤露光装置で記録情報に基づいて信号変調されたレーザ光6でジスト膜3に照射して露光させる。
図3は本発明による情報記録媒体用原盤の第3の製造工程を示す図である。図2の第2の製造工程に続いて、これを現像することにより、表面にパターンを形成した光ディスク原盤1が作成される。
図4は本発明による情報記録媒体用原盤の第4の製造工程を示す図である。図3で作成された光ディスク原盤1の表面に導電膜4を付与し、電鋳皮膜5を形成する。
図5は本発明による情報記録媒体用原盤の第5の製造工程を示す図である。電鋳皮膜5を形成した原盤1から剥離することにより表面にパターンを形成したスタンパ7が作成される。
光ディスク等の情報記録媒体は、このようなスタンパ7と呼ばれる表面に案内溝とかピット等のパターンを形成した金属板を型として、ポリカーボネート樹脂等を成形してこれに記録材料等を付与して安価に大量生産される。このスタンパ7は、表面にパターンを形成した原盤1から作成される。
このスタンパ7から基板2を成形し、リライタブル媒体の場合は、この基板2に、GeSbTe系等の記録層を形成し、Ag等の反射層を付け、保護層を形成し、記録再生可能な情報記録媒体が作成される。
また、書き換え不可能な媒体の場合には、この基板2に、フタロシアニン等の色素を付与し、Ag等の反射層を付け、保護層を形成し、情報記録媒体が作成される。
前述のように原盤1は、表面が鏡面に研磨された基板2にレジスト膜3を形成しパターンが形成されるので、案内溝の底は、表面が鏡面に研磨された基板2となり、ランド部はレジスト膜3となり、基板2は変化しないので、情報記録媒体の信号品質は、ランド部に残ったレジスト膜3の品質で決定される。
情報記録媒体の原盤露光は、情報記録媒体の容量の増加にしたがって、案内溝とかピット等のパターンを微細化する必要があるため、レーザ光源の波長を短くし、露光ビーム径を小さくしてきた。
図6は波長413nmのKrレーザを使用してピッチ0.74μmのDVD±R/RWを露光した場合の半径方向の露光量分布を示す図である。図6のようにピッチに対しビーム径は十分細いので、隣のトラックと干渉することなく、パターンが露光できる。
図6のように、ピッチが0.6μmと狭くなっても、同様に、隣のトラックと干渉することなく、パターンが露光できる。次世代では、ピッチ0.45μm以下が検討されている。しかし、レーザ光の波長は、光源の短波長化の限界とレーザ光の制御を行う偏光器等の素子の波長限界から250nm程度が限界である。
従来技術で説明したように、光ディスク等情報記録媒体はピッチを縮め、記録再生装置も記録再生光を短波長化してビーム径を小径化して、CD−R/RW、DVD±R/RWと容量を増加させてきた。
しかし、さらなる容量に対する要求に対応するため、CD−R/RWでは記録再生光のビーム径と情報記録媒体のピッチは、ほぼ同等であったが(ビームの中心の強度が1/e2となる領域で定義)、DVD±R/RWでは、ピッチに対し記録再生ビーム径が1.2倍程度になり、次世代以降では、さらに比率を大きくする必要が生じてきている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a first manufacturing process of an information recording medium master according to the present invention. In the first manufacturing process of the
FIG. 2 is a diagram showing a second manufacturing process of an information recording medium master according to the present invention. The dying
FIG. 3 is a diagram showing a third manufacturing process of an information recording medium master according to the present invention. Following the second manufacturing process of FIG. 2, by developing this, an
FIG. 4 is a diagram showing a fourth manufacturing process of an information recording medium master according to the present invention. A conductive film 4 is applied to the surface of the
FIG. 5 is a diagram showing a fifth manufacturing process of an information recording medium master according to the present invention. A
An information recording medium such as an optical disk is inexpensive by using a metal plate in which a pattern such as a guide groove or a pit is formed on the surface called a
The
In the case of a non-rewritable medium, a pigment such as phthalocyanine is applied to the
As described above, the
In the master exposure of an information recording medium, the pattern of guide grooves or pits needs to be miniaturized as the capacity of the information recording medium increases, so the wavelength of the laser light source has been shortened and the exposure beam diameter has been reduced.
FIG. 6 is a diagram showing the exposure amount distribution in the radial direction when a DVD ± R / RW with a pitch of 0.74 μm is exposed using a Kr laser with a wavelength of 413 nm. As shown in FIG. 6, since the beam diameter is sufficiently narrow with respect to the pitch, the pattern can be exposed without interfering with the adjacent track.
As shown in FIG. 6, even if the pitch is as narrow as 0.6 μm, the pattern can be similarly exposed without interfering with the adjacent track. In the next generation, a pitch of 0.45 μm or less is being studied. However, the wavelength of the laser light is limited to about 250 nm from the limit of shortening the wavelength of the light source and the wavelength limit of an element such as a polarizer that controls the laser light.
As described in the prior art, the information recording medium such as an optical disk has a reduced pitch, and the recording / reproducing apparatus shortens the wavelength of the recording / reproducing light to reduce the beam diameter so that the CD-R / RW, DVD ± R / RW and capacity Has increased.
However, in order to meet the demand for further capacity, the beam diameter of the recording / reproducing light and the pitch of the information recording medium are almost equal in the CD-R / RW (the intensity of the center of the beam is 1 / e 2). In the case of DVD ± R / RW, the recording / reproducing beam diameter is about 1.2 times the pitch, and it has become necessary to further increase the ratio in the next generation and beyond.
図7は再生ビーム径/ピッチ=1の場合を示す図である。図8は再生ビーム径/ピッチ=1の場合を示す図である。この結果、記録再生光は信号が記録される案内溝だけでなく、案内溝と案内溝の間のランド部にも照射されることになってきている。
図9は波長257nmの場合の、ピッチ0.43μm、0.32μm、0.25μmでの半径方向の露光量分布を示す図である。ピッチ0.43μmの場合には、413nm でDVDを露光した場合と同様ピッチに対しビーム径は十分細いので、隣のトラックと干渉することなく、パターンが露光できる。
しかし、上述したように、ピッチ0.25μmでは、隣のトラックと重なってしまい、パターンが形成できなかった。また、ピッチ0.32μmの場合には、パターンとしては形成できたが、隣のトラックとの重なりがあるためランド部がごくわずか露光されて、現像される。
これによって、ランド部の面粗さ(Ra:中心線平均粗さ)が、ピッチ0.43μmの場合の0.5nmに対し、0.78nmと悪化していることが判明した。ランド荒れは、レジスト膜がごくわずかに露光され、現像されることによって起きる。
レジスト膜の現像は、溶解されやすい低分子量の粒子がまず溶け、その後にそれ以外の分子量の大きい粒子が溶けるため、現像の初期には、10〜100nm程度の粒子(グレインと呼ばれる)がレジスト表面に現われる形で凹凸が発生する。
露光ビームの重なりで起きる微小な露光による微細な現像は、この現像の初期に当たるので、ランド荒れは、10〜100nm程度のグレインがレジスト表面に現われる形で起きる。
再生ビーム径は、波長が405nmの場合でも400nm以上あるので上記の荒れが均一であれば直接再生信号にノイズとして現われない。しかし、情報記録媒体は、アドレス情報等のため案内溝を蛇行させるため、ランド幅は変動するので、凹凸も変動する。
FIG. 7 is a diagram showing a case where the reproduction beam diameter / pitch = 1. FIG. 8 is a diagram showing a case where the reproduction beam diameter / pitch = 1. As a result, the recording / reproducing light is applied not only to the guide groove where the signal is recorded but also to the land portion between the guide groove and the guide groove.
FIG. 9 is a diagram showing the exposure dose distribution in the radial direction at pitches of 0.43 μm, 0.32 μm, and 0.25 μm when the wavelength is 257 nm. When the pitch is 0.43 μm, the beam diameter is sufficiently narrow with respect to the pitch as in the case of exposing a DVD at 413 nm, so that the pattern can be exposed without interfering with the adjacent track.
However, as described above, at a pitch of 0.25 μm, it overlapped with an adjacent track, and a pattern could not be formed. In the case of a pitch of 0.32 μm, the pattern could be formed, but the land portion was exposed to light because of the overlap with the adjacent track, and developed.
As a result, it was found that the surface roughness (Ra: centerline average roughness) of the land portion deteriorated to 0.78 nm as compared to 0.5 nm when the pitch was 0.43 μm. Land roughness occurs when the resist film is slightly exposed and developed.
When developing a resist film, low molecular weight particles that are easily dissolved dissolve first, and then other high molecular weight particles dissolve thereafter. Therefore, at the initial stage of development, particles of about 10 to 100 nm (called grains) are formed on the resist surface. Unevenness occurs in the form that appears in
Since the fine development by the fine exposure caused by the overlapping of the exposure beams hits the initial stage of the development, the land roughness occurs in the form that grains of about 10 to 100 nm appear on the resist surface.
Since the reproduction beam diameter is 400 nm or more even when the wavelength is 405 nm, if the above-mentioned roughness is uniform, it does not appear directly as noise in the reproduction signal. However, since the information recording medium meanders the guide groove for address information or the like, the land width fluctuates, so that the unevenness also fluctuates.
本発明の原理を説明する。原盤1の面粗さは、レジスト膜3の材料、基板2の面粗さ、現像液種、現像時間等で変化する。また、前述のように露光ビーム径/ピッチ、ビームのボケ等の露光に起因する要因でも変化する。
しかし、前記レジスト膜3の材料、基板2の面粗さ、現像液種、現像時間等は、面粗さの絶対値は変化させるが、必ずしも面内の変動にはならず、その結果情報記録媒体のノイズを増加させない。
図10は露光装置で案内溝を露光し、30〜240秒で現像し、面粗さを測定した結果を示す図である。図10に示すように、波長257nm、ビーム径0.27μmの露光装置で、ピッチ0.43μmの案内溝を露光し、通常60秒で現像するところを30〜240秒で現像し、面粗さを測定した。
さらにこの原盤1から従来例と同様情報記録媒体を作成し、この媒体にドライブ装置で単一パルスを記録し、再生信号のCN比を測定(再生波長405nm、再生ビーム径0.58μm、ビーム径/ピッチ=1.35)した結果を示す。
The principle of the present invention will be described. The surface roughness of the
However, the material of the resist
FIG. 10 is a diagram showing the result of measuring the surface roughness after exposing the guide groove with an exposure apparatus, developing the film in 30 to 240 seconds. As shown in FIG. 10, a guide groove having a wavelength of 257 nm and a beam diameter of 0.27 μm is exposed to a guide groove having a pitch of 0.43 μm, and development is usually performed in 60 seconds, and development is performed in 30 to 240 seconds. Was measured.
Further, an information recording medium is prepared from the
図11は波長350nmの場合の、ピッチ0.32μm、0.43μm、0.60μmでの半径方向の露光量分布を示す図である。ランド部面粗さ、ミラー部面粗さとも現像時間とともに増加するが、CN比はほとんど変化しない。
しかし、同じ露光装置でピッチ0.32μmの案内溝を露光したところミラー面の面粗さは同じだが、ランド部がRaで0.18nm悪化し、CN比も4.3dB悪化した(再生波長405nm、再生ビーム径0.44μm、ビーム径/ピッチ=1.38)。
これは、図9で示したように、ピッチ0.43μmの場合には、ピッチに対しビーム径は十分細いので、隣のトラックと干渉することなく、パターンが露光できる。
しかしながら、ピッチ0.32μmの場合には、隣のトラックとの重なりがあるためランド部がごくわずか露光されて、現像されることにより、ランド部の面粗さ(Ra:中心線平均粗さ)が悪化した。
また、波長350nm、ビーム径0.27μmの露光装置で、ピッチ0.43μmの案内溝を露光し、同様に再生信号のCN比を測定(再生波長405nm、再生ビーム径0.58μm、ビーム径/ピッチ=1.35)したところ、ランド粗さは、240秒現像と同等だが、ミラー面の粗さは、レジスト材料の違いから0.18nm小さく、CN比は、2.4dB悪化した。
この場合は、図11に示すように、波長350nm、ビーム径0.27μmの露光装置でピッチ0.43μmを露光すると、隣のトラックとの重なりがあるためランド部の面粗さが悪化する。
ランド部面粗さの値だけ見ていると露光によるランド荒れの発生がわからないが、ミラー面粗さとの差を取ることにより、露光によるランド荒れの発生が明らかになる。
このようにレジスト材料、基板の面粗さ、現像液種、現像時間等は、全面の面粗さを変化させるが、必ずしも面内の変動にはならず、結果情報記録媒体のノイズを増加させない。
これに対し、露光に起因する面粗さは、面内での変動が起きるため、基板ノイズを増加させCNを悪化させる。種々の露光装置でのランド粗さと、ノイズの関係を説明する。
FIG. 11 is a diagram showing the exposure amount distribution in the radial direction at pitches of 0.32 μm, 0.43 μm, and 0.60 μm when the wavelength is 350 nm. Both the land surface roughness and the mirror surface roughness increase with the development time, but the CN ratio hardly changes.
However, when a guide groove having a pitch of 0.32 μm was exposed with the same exposure apparatus, the surface roughness of the mirror surface was the same, but the land portion was deteriorated by 0.18 nm in Ra, and the CN ratio was also deteriorated by 4.3 dB (reproduction wavelength: 405 nm). , Reproduction beam diameter 0.44 μm, beam diameter / pitch = 1.38).
As shown in FIG. 9, when the pitch is 0.43 μm, the beam diameter is sufficiently narrow with respect to the pitch, so that the pattern can be exposed without interfering with the adjacent track.
However, in the case of a pitch of 0.32 μm, since there is an overlap with the adjacent track, the land portion is slightly exposed and developed, whereby the surface roughness of the land portion (Ra: center line average roughness). Worsened.
Further, a guide groove having a wavelength of 350 nm and a beam diameter of 0.27 μm was exposed to a guide groove having a pitch of 0.43 μm, and the CN ratio of the reproduction signal was similarly measured (reproduction wavelength of 405 nm, reproduction beam diameter of 0.58 μm, beam diameter / When the pitch was 1.35), the land roughness was equivalent to 240-second development, but the mirror surface roughness was 0.18 nm smaller due to the difference in resist material, and the CN ratio was deteriorated by 2.4 dB.
In this case, as shown in FIG. 11, when a pitch of 0.43 μm is exposed with an exposure apparatus having a wavelength of 350 nm and a beam diameter of 0.27 μm, the surface roughness of the land portion deteriorates due to overlap with adjacent tracks.
If only the value of the land surface roughness is seen, the occurrence of land roughness due to exposure is not known, but the occurrence of land roughness due to exposure becomes clear by taking the difference from the mirror surface roughness.
As described above, the resist material, the surface roughness of the substrate, the developer type, the development time, and the like change the surface roughness of the entire surface, but do not necessarily change in the surface and do not increase the noise of the information recording medium as a result. .
On the other hand, the surface roughness caused by exposure varies in the plane, so that substrate noise is increased and CN is deteriorated. The relationship between land roughness and noise in various exposure apparatuses will be described.
図12は種々の露光装置でのランド粗さとノイズの関係を示す図である。このデータから明らかなようにノイズは、ランド部の粗さにより決まるのでなく、ミラー面の粗さとランド部の粗さの差が大きくなったときに悪化する。
図13はミラー面の粗さRaとランド部の粗さRaの差を説明する図である。図13で明らかなように、ミラー面の粗さRaとランド部の粗さRaの差が0.2nmを超えると、CNが悪化する。
すなわち、ランド面の面粗さの変動が情報記録媒体の再生信号に影響を与えることになる。再生ビーム径/ピッチが1.3以上となるような大容量情報記録媒体において、情報記録媒体製造用の原盤のミラー面粗さRaとランド部粗さRaの差を0.2nm以下にすることにより、情報記録媒体の再生信号のCNを改善できる。
本発明の第1および第2の実施例を示す。波長257nm、ビーム径0.27μmの露光装置で、ガラス基板上に塗布されたDeepUVレジスト300Åを露光し、60秒現像して、ピッチ0.43μm、幅0.18μmの案内溝を形成した。
面粗さを原子間力顕微鏡AFMで測定したところ、ミラー面は、Ra=0.5nm、ランド部は、Ra=0.6nmで、ミラー面粗さRaとランド部粗さRaの差は0.10nmあった。
また、同様に露光後、240秒現像してピッチ0.43μm、幅0.18μmの案内溝を形成し、面粗さを原子間力顕微鏡AFM測定したところ、ミラー面は、Ra=0.63nm、ランド部は、Ra=0.76nmで、ミラー面粗さRaとランド部粗さRaの差は0.11nmあった。
この原盤を、従来と同様な方法でスタンパを作成し、このスタンパから基板を成形し、これらの基板に、GeSbTe系記録層を形成し、Ag反射層を付け、保護層を形成し、記録再生可能な情報記録媒体を作成した。
この媒体に波長405nm、対物レンズNA=0.65のドライブ装置で単一パルスを記録し、再生信号のCN比を測定したら、60秒現像、240秒現像とも54.6dB、54.7dBと良好な結果が得られた。
FIG. 12 is a diagram showing the relationship between land roughness and noise in various exposure apparatuses. As is apparent from this data, the noise is not determined by the roughness of the land portion, but deteriorates when the difference between the roughness of the mirror surface and the roughness of the land portion becomes large.
FIG. 13 is a diagram for explaining the difference between the roughness Ra of the mirror surface and the roughness Ra of the land portion. As apparent from FIG. 13, when the difference between the roughness Ra of the mirror surface and the roughness Ra of the land exceeds 0.2 nm, CN deteriorates.
That is, the variation in the surface roughness of the land surface affects the reproduction signal of the information recording medium. In a large-capacity information recording medium in which the reproduction beam diameter / pitch is 1.3 or more, the difference between the mirror surface roughness Ra and the land portion roughness Ra of the master for producing the information recording medium is 0.2 nm or less. Thus, the CN of the reproduction signal of the information recording medium can be improved.
The 1st and 2nd Example of this invention is shown. Using an exposure apparatus having a wavelength of 257 nm and a beam diameter of 0.27 μm, 300 UV deep UV resist coated on a glass substrate was exposed and developed for 60 seconds to form guide grooves having a pitch of 0.43 μm and a width of 0.18 μm.
When the surface roughness was measured with an atomic force microscope AFM, the mirror surface had Ra = 0.5 nm, the land portion had Ra = 0.6 nm, and the difference between the mirror surface roughness Ra and the land portion roughness Ra was 0. .10 nm.
Similarly, after exposure, development was performed for 240 seconds to form a guide groove having a pitch of 0.43 μm and a width of 0.18 μm, and when the surface roughness was measured by an atomic force microscope AFM, the mirror surface had Ra = 0.63 nm. In the land portion, Ra = 0.76 nm, and the difference between the mirror surface roughness Ra and the land portion roughness Ra was 0.11 nm.
A stamper is produced from this master by the same method as before, a substrate is formed from this stamper, a GeSbTe recording layer is formed on these substrates, an Ag reflective layer is formed, a protective layer is formed, and recording / reproduction is performed. A possible information recording medium was created.
When a single pulse was recorded on this medium with a drive device having a wavelength of 405 nm and an objective lens NA = 0.65, and the CN ratio of the reproduction signal was measured, both 60 seconds development and 240 seconds development were good at 54.6 dB and 54.7 dB. Results were obtained.
本発明に対する第1の比較例を示す。波長350nm、ビーム径0.36μmの露光装置で、ガラス基板上に塗布されたUVレジスト300Åを露光し、60秒現像して、ピッチ0.43μm、幅0.18μmの上記実施例と同様な案内溝を形成した。
面粗さを原子間力顕微鏡AFM測定したところ、ミラー面は、Ra=0.45nm、ランド部は、Ra=0.74nmで、ミラー面粗さRaとランド部粗さRaの差は0.29nmあった。
この原盤から実施例と同様に情報記録媒体を作成し、実施例と同様に再生信号のCN比を測定したら、52.3dBと上記実施例に比べてCNが2.4dB悪化した。
上記実施例1と比較例1は、再生ビーム径0.58μm、ピッチ0.43μm、再生ビーム径/ピッチが1.35の場合で、その他の実施例、比較例は図12を参照できる。
本発明による第3の実施例を示す。Si基板に、電子ビームレジストを250Å塗布し、電子ビーム直径50nmで、加速電圧1KVで露光し60秒現像して、ピッチ0.32μm、幅0.13の溝を形成した。
面粗さを原子間力顕微鏡AFM測定したところ、ミラー面は、Ra=0.5nm、ランド部は、Ra=0.5nmで、ミラー面粗さRaとランド部粗さRaの差はなかった。
この原盤を、従来と同様な方法でスタンパを作成し、このスタンパから基板を成形し、この基板に、GeSbTe系記録層を形成し、Ag反射層を付け、保護層を形成し、記録再生可能な情報記録媒体を作成した。
この媒体に波長405nm、対物レンズNA=0.85のドライブ装置で単一パルスを記録し、再生信号のCN比を測定した場合に、54.6dBと良好な結果が得られた。
The 1st comparative example with respect to this invention is shown. An exposure apparatus having a wavelength of 350 nm and a beam diameter of 0.36 μm exposes 300 μm of UV resist applied on a glass substrate, develops it for 60 seconds, and guides the same as in the above embodiment with a pitch of 0.43 μm and a width of 0.18 μm. A groove was formed.
When the surface roughness was measured by an atomic force microscope AFM, Ra = 0.45 nm for the mirror surface, Ra = 0.74 nm for the land portion, and the difference between the mirror surface roughness Ra and the land portion roughness Ra was 0. It was 29 nm.
When an information recording medium was prepared from this master in the same manner as in the example, and the CN ratio of the reproduction signal was measured in the same manner as in the example, the CN was deteriorated by 2.4 dB compared to the above example, which was 52.3 dB.
Example 1 and Comparative Example 1 are cases where the reproduction beam diameter is 0.58 μm, the pitch is 0.43 μm, and the reproduction beam diameter / pitch is 1.35. For other Examples and Comparative Examples, FIG.
3 shows a third embodiment according to the present invention. A 250-nm electron beam resist was applied to a Si substrate, exposed to an electron beam diameter of 50 nm, an acceleration voltage of 1 KV, and developed for 60 seconds to form a groove having a pitch of 0.32 μm and a width of 0.13.
When the surface roughness was measured by an atomic force microscope AFM, the mirror surface was Ra = 0.5 nm, the land portion was Ra = 0.5 nm, and there was no difference between the mirror surface roughness Ra and the land portion roughness Ra. .
A stamper is created from this master by the same method as before, a substrate is formed from this stamper, a GeSbTe recording layer is formed on this substrate, an Ag reflection layer is formed, a protective layer is formed, and recording / reproduction is possible. A new information recording medium.
When a single pulse was recorded on this medium with a drive device having a wavelength of 405 nm and an objective lens NA = 0.85, and the CN ratio of the reproduction signal was measured, a favorable result of 54.6 dB was obtained.
本発明に対する第2の比較例を示す。波長257nm、ビーム径0.27μmの露光装置で、ガラス基板上に塗布されたDeepUVレジスト250Åを露光し、60秒現像して、ピッチ0.32μm、幅0.13μmの実施例2と同様な案内溝を形成した。
面粗さを原子間力顕微鏡AFM測定したところ、ミラー面は、Ra=0.5nm、ランド部は、Ra=0.78nmで、ミラー面粗さRaとランド部粗さRaの差は0.28nmあった。
この原盤から実施例と同様に情報記録媒体を作成し、実施例と同様に再生信号のCN比を測定した場合、50.3dBと実施例に比べCNが3.4dB悪化した。上記実施例2と比較例2は、再生ビーム径0.44μm、ピッチ0.32μm、再生ビーム径/ピッチが1.38の場合で、その他の実施例、比較例は図12を参照できる。
本発明による実施例4を示す。波長257nm、ビーム径0.27μmの露光装置で、ガラス基板上に塗布されたDeepUVレジスト450Åを露光し、60秒現像して、ピッチ0.43μm、幅0.215μmの案内溝を形成した。
面粗さを原子間力顕微鏡AFMで測定したところ、ミラー面は、Ra=0.5nm、ランド部は、Ra=0.6nmで、ミラー面粗さRaとランド部粗さRaの差は0.10nmあった。ちなみに、グルーブは、0.34nmであった。
この原盤を、従来と同様な方法でスタンパを作成し、このスタンパから基板を成形し、これらの基板に、GeSbTe系記録層を形成し、Ag反射層を付け、保護層を形成し、記録再生可能な情報記録媒体を作成した。
この媒体に波長405nm、対物レンズNA=0.65のドライブ装置でランド部に単一パルスを記録し、再生信号のCN比を測定したら、60秒現像、240秒現像とも53.5dBと良好な結果が得られた。
The 2nd comparative example with respect to this invention is shown. An exposure apparatus having a wavelength of 257 nm and a beam diameter of 0.27 μm exposes a Deep UV resist 250 mm coated on a glass substrate, develops it for 60 seconds, and guides the same as in Example 2 with a pitch of 0.32 μm and a width of 0.13 μm. A groove was formed.
When the surface roughness was measured by an atomic force microscope AFM, the mirror surface had Ra = 0.5 nm, the land portion had Ra = 0.78 nm, and the difference between the mirror surface roughness Ra and the land portion roughness Ra was 0. 28 nm.
When an information recording medium was created from this master in the same manner as in the example, and the CN ratio of the reproduction signal was measured in the same manner as in the example, the CN deteriorated by 3.4 dB compared to the example, which was 50.3 dB. In Example 2 and Comparative Example 2, the reproduction beam diameter is 0.44 μm, the pitch is 0.32 μm, and the reproduction beam diameter / pitch is 1.38. For other examples and comparative examples, FIG. 12 can be referred to.
Example 4 according to the present invention will be described. With an exposure apparatus having a wavelength of 257 nm and a beam diameter of 0.27 μm, the Deep UV resist 450 mm coated on the glass substrate was exposed and developed for 60 seconds to form guide grooves having a pitch of 0.43 μm and a width of 0.215 μm.
When the surface roughness was measured with an atomic force microscope AFM, the mirror surface had Ra = 0.5 nm, the land portion had Ra = 0.6 nm, and the difference between the mirror surface roughness Ra and the land portion roughness Ra was 0. .10 nm. Incidentally, the groove was 0.34 nm.
A stamper is produced from this master by the same method as before, a substrate is formed from this stamper, a GeSbTe recording layer is formed on these substrates, an Ag reflective layer is formed, a protective layer is formed, and recording / reproduction is performed. A possible information recording medium was created.
When a single pulse was recorded on the land portion with a drive device having a wavelength of 405 nm and an objective lens NA = 0.65 on this medium, and the CN ratio of the reproduction signal was measured, 60 seconds development and 240 seconds development were good at 53.5 dB. Results were obtained.
本発明に対する第3の比較例を示す。波長350nm、ビーム径0.36μmの露光装置で、ガラス基板上に塗布されたUVレジスト450Åを露光し、60秒現像して、ピッチ0.43μm、幅0.215μmの実施例と同様な案内溝を形成した。
面粗さを原子間力顕微鏡AFM測定したところ、ミラー面は、Ra=0.45nm、ランド部は、Ra=0.74nmで、ミラー面粗さRaとランド部粗さRaの差は0.29nmあった。ちなみに、グルーブは、0.34nmであった。
この原盤から実施例と同様に情報記録媒体を作成し、実施例と同様に再生信号のCN比を測定した場合、51.4dBと実施例に比べCNが2.1dB悪化した。
上記実施例1と比較例1は、再生ビーム径0.58μm、ピッチ0.43μm、再生ビーム径/ピッチが1.35である。
上記実施例は、全て記録材料として相変化記録膜を使用したリライタブルメディアに関して記載したが、記録材として色素を使用した記録媒体にも適用できる。
The 3rd comparative example with respect to this invention is shown. With an exposure apparatus having a wavelength of 350 nm and a beam diameter of 0.36 μm, a UV resist 450 mm coated on a glass substrate is exposed, developed for 60 seconds, and a guide groove similar to the embodiment having a pitch of 0.43 μm and a width of 0.215 μm Formed.
When the surface roughness was measured by an atomic force microscope AFM, Ra = 0.45 nm for the mirror surface, Ra = 0.74 nm for the land portion, and the difference between the mirror surface roughness Ra and the land portion roughness Ra was 0. It was 29 nm. Incidentally, the groove was 0.34 nm.
When an information recording medium was prepared from this master in the same manner as in the example, and the CN ratio of the reproduction signal was measured in the same manner as in the example, the CN deteriorated by 2.1 dB compared to the example, which was 51.4 dB.
In Example 1 and Comparative Example 1, the reproduction beam diameter is 0.58 μm, the pitch is 0.43 μm, and the reproduction beam diameter / pitch is 1.35.
In the above-described embodiments, the rewritable medium using the phase change recording film as the recording material has been described. However, it can be applied to a recording medium using a dye as the recording material.
1 原盤
2 基板
4 レジスト膜
6 レーザ光(露光装置)
7 スタンパ
1
7 Stamper
Claims (5)
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