JP2713083B2 - 微細パターン描画方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、再生専用ＲＯＭ型光デ
ィスクのピット形成、あるいは記録可能光ディスクのト
ラッキング用溝形成において線幅を細くする為のレーザ
ビームを使用した微細パターン形成装置（以下、マスタ
ーライターと称す）に関する。

【０００２】

【従来の技術】情報化社会の進展により組織、個人共に
扱うデータ量は飛躍的に増大しつつある。その中にあっ
て光ディスクは、再生専用としてのＲＯＭ媒体、あるい
は記録可能なタイプとして追記型、書換型等が開発され
各方面で使用され始めている。大容量と言われる光ディ
スクに於いても益々の高密度化が要求されつつある。特
に画像情報を扱うと膨大なデータとなり従来の片面３０
０ＭＢ（情処用１３０ｍｍ追記型、書換型ディスク）、
片面５４０ＭＢ（ＣＤ）、片面６００ＭＢ（ＣＤ−ＲＯ
Ｍ）と言った光ディスクでは容量不足に陥る。

【０００３】そこで、ディスク片面あたりの容量の増大
化が求められるがこれを達成するためには形成されるピ
ットあるいは溝自体の幅を細くする必要がある。これ迄
にこの様な光ディスク上に形成されるパターンの微細化
に関しては、特許公開平１ー０９８１４２「光ディスク
マスタリング装置」では、非線形光学素子を用いて波長
を短くした光源を使用して露光する方法、特許公開平１
ー３１７２４１「光ディスク原盤作製法」では、光退色
性層の問題点を示し、プロセス上の改善方法としてフォ
トレジスト膜表面を露光前に現像液に曝して表面に難溶
化層を形成することでピットの微細化を図ろうとしてい
る。プロセスのみでの微細化は、露光現像に関わる温
度、時間の管理が厳しくなる一方、更なる微細化には対
応できない。また、非線形素子を使用して、波長を短く
する手法は、光学系が複雑になり調整が難しい問題を有
している。

【０００４】次に、従来のマスターライターについて図
面を参照して説明する。

【０００５】図４は従来例のマスターライターの構成
図、図５は図４のマスターライターによる光退色性層を
用いた微細パターンの形成方法の一例を示す基体の断面
図である。

【０００６】図４において、このマスターライターで
は、光源であるＡｒガスレーザー１１（λ：４５７．９
ｎｍ）からでたレーザー光は絞り１２、オートレーザー
コントロール１３、絞り１４、波長板１５、偏光ビーム
スプリッタ１６ｂを経てビームを２系統に分割する。す
なわちサブビーム系は、パワー制御用のＥ／Ｏモジュレ
ータ２１ｂ、絞り２２ｂ、シャッター２３’ｂを経て、
ビームスプリッタ２４ｂ、λ／４板２５へ、メインビー
ム系は、メインビーム変調用のＥ／Ｏモジュレータ１７
ｂ、ＮＤフィルター１８ｂ、ミラー１９ｂ、絞り２２
ｂ、シャッター２３ｂを経て、ビームスプリッタ２４ｂ
でサブビーム系と再度合成されコリメータレンズ２６で
拡大した平行光としてシャッター２７を経て集光レンズ
（対物レンズ）２８ａを有する光学ヘッド２８へ入れら
れる。スピンドル３１上にある被露光体（レジスト、光
退色性層付きガラス原盤）へ光学ヘッド２８から照射が
行われるが、フォーカスサーボは、レジストの感光波長
からはずれているＨｅ−Ｎｅレーザー（波長：６３３ｎ
ｍ）３０により行われている。後方ビーム系（メインビ
ーム系）と先行ビーム系（サブビーム系）は、被露光体
であるディスク半径方向に平行に並び接することなく設
けられている。

【０００７】図５において、ガラス基板１の上にレジス
ト２と光退色性層３をスピンコートを中心にした塗布方
法により設ける。これを変調された後方ビーム５にて光
退色性層３越しにレジスト２に露光する。透過率上昇領
域３２でレジスト感光に必要な光量を透過することによ
りレジスト感光領域３３が形成される。これを光退色性
層３除去後、現像、乾燥を行うことでピット、溝が形成
される。光退色性層３を用いることによりレジスト２上
に形成されるピットあるいは溝のエッジ部は、光退色性
層３無しの場合よりも鋭くなり良好な変調が得られる
が、形成されるピットあるいは溝の幅そのものは光源波
長、使用する対物レンズの開口数により決定されること
から細くすることには限界がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のマスタ
ーライターを使用して作成した光ディスクのままでその
高密度化を図ると幾つかの大きな技術的課題に直面す
る。即ち、記録密度を上げるということは単位面積によ
り多くのデータを書き込むことになる。従来のピット幅
や溝幅のまま高密度化を図ると理屈の上でトラックピッ
チよりもピット幅あるいは溝幅が細い間は単位面積のデ
ータ量は増すが、それ以上の高密度化は望めない。また
実際は、トラックエラー信号の急激な低下を招くことか
らピット幅、溝幅がトラックピッチよりも細くてもディ
スクとしての特性が確保できなくなる。

【０００９】基本的には、露光に用いるマスターライタ
ーに登載されているビーム径を微小化することが望まれ
る。露光ビーム径（波長λ／開口数ＮＡ）を小さくすれ
ばよいことからＮＡを大きくするか、λを短波長化すれ
ばよい。ＮＡ（ＮＡ≦１）は、現状のマスタリングでは
既に０．９を越える物が使用されており、改善の幅は、
小さい。また、フォーカスサーボの焦点深度も更に厳し
くなる傾向がある。従ってλを小さくすることが望まれ
るが現状のマスタリング用光源としては、連続発振が出
来、十分に絞り込める単一モードレーザーであり、寿
命、安定性、ノイズ等の問題を一応解決しているレーザ
ーとしては、λが近紫外域を使用せざるを得ない。この
近紫外域の波長の光に対してもＮＡの大きな空気中で使
用することから難しく、更に可視域から外れるとビーム
そのものが見えなくなることから、光学系調整にも支障
をきたす。

【００１０】また、光源の短波長化は、限りなく進むと
いった手段でないことから当然なが限度が見られる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、現状の
光学系を用い、より細いピットあるいは溝を形成するこ
とにある。

【００１２】そのため、本発明のマスターライターは、
進行方向に対し前後左右に位置をずらした２個の集束レ
ーザービームを用い、先行するビームが光退色性層の透
過率を上昇させ、後方ビームの先行ビームと重なり合う
部分がレジスト感光レベルにまで照射することを特徴と
する。また、本発明のマスターライターで、回転基体へ
の描画を行う場合には先行ビームが後方ビームよりも内
周側に位置に設置して、先行ビームと後方ビームが連続
照射により重なり合う部分のみを連続溝、あるいは連続
突起部とする。また先行ビームと後方ビームとの片方が
連続照射、片方がパルス照射を行うことにより微細凹状
ピット、あるいは凸状ピットを形成することを特徴とす
る。

【００１３】さらに、ここに示した連続溝と凹状ピット
は、ポジレジスト上に光退色性層を形成して露光を行
い、連続突起と凸状ピットの形成はネガレジスト上に光
退色性層を形成することを特徴とする。

【００１４】このレジスト上に設ける光退色性層は、ニ
トロン化合物系材料であり、初期透過率が１０％以下に
なる様な光学密度、膜厚に設定する。レジストと光退色
層との間にポリビニルアルコールを主材料とした水溶性
の拡散防止層を設け、露光後に純水あるいは専用の溶剤
にて除去たのちに現像を行う。

【００１５】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１６】図１は本発明によるマスターライターの一
実施例の構成図、図２は図１のマスターライターによる
光退色性層を用いた微細パターンの形成方法の一例を示
す基体の断面図である。

【００１７】図１において、本実施例のマスターライタ
ーの動作は、従来例のマスターライターの動作とほぼ同
じでその動作を説明するための図としては図４と同じで
ある。光源であるＡｒガスレーザー１１（λ：４５７．
９ｎｍ）からでたレーザー光が絞り１２、オートレーザ
ーコントロール１３、絞り１４、波長板１５、偏光ビー
ムスプリッタ１６ａを経てビームを２系統に分割する。
すなわちサブビーム系は、パワー制御用のＥ／Ｏモジュ
レータ２１ａ、絞り２２ａ、シャッター２３’ａを経
て、ビームスプリッタ２４ａ、λ／４板２５へ、メイン
ビーム系は、メインビーム変調用のＥ／Ｏモジュレータ
１７ａ、ＮＤフィルター１８ａ、ミラー１９ａ、絞り２
２ａ、シャッター２３ａを経て、ビームスプリッタ２４
ａでサブビーム系と再度合成されコリメータレンズ２６
で拡大した平行光としてシャッター２７を経て集光レン
ズ（対物レンズ）２８ａを有する光学ヘッド２８へ入れ
られる。スピンドル３１上にある被露光体（レジスト、
光退色性層付きガラス原盤）へ光学ヘッド２８から照射
が行われるが、フォーカスサーボは、レジストの感光波
長からはずれているＨｅ−Ｎｅレーザー（波長：６３３
ｎｍ）３０により行われている。

【００１８】そして、従来例と大きく異なる点は、先行
ビームと後方ビームとが被露光体上では隣接して焦点を
形成して重複部を形成するように設置されている点であ
る。

【００１９】図２において、基板１はマスタリング露光
に使用する面粗さを抑えた物で、ここではガラスを使用
しており、その基板１上にフォトレジスト２をスピンコ
ート法を中心とした塗布方法で形成する。ピット深さ
は、光源及びトラッキング方式により決定する必要があ
るが、レジスト膜厚が直接的に支配することから十分な
管理を行う必要がある。レジストとしてはポジ型、ネガ
型両方があげられるが、ノボラック系のネガ型レジスト
が使いやすい。レジスト２の上には、光退色性層３をや
はりスピンコート法を中心にした塗布方法で設ける。こ
の光退色性層３は、使用する光源波長により透過率が変
化するが基本的には未露光部では、透過率が低く、露光
後に急激に透過率を上昇させる。また透過率上昇過程に
おいては、照射量により透過率が変化する。この光退色
性層３としては、ニトロン化合物系材料であり、初期透
過率が１０％以下になる様な光学密度、膜厚に設定す
る。レジストと光退色層との間にポリビニルアルコール
を主材料とした水溶性の拡散防止層を設け、露光後に純
水あるいは専用の溶剤にて除去たのちに現像を行う。

【００２０】この様な被露光体に対し、先行ビーム４が
先ず光退色性層３に照射され、先行ビームによる退色領
域６が形成される。一方、後方ビーム５により退色領域
７が形成される。この先行ビームによる退色領域６と後
方ビームによる退色領域７との重複部分８は二度にわた
るビーム照射により一度しか照射されていない６、７領
域よりも光退色が進行している。このため、この照射パ
ワーを調整することによりレジスト露光領域９が形成さ
れる。これは、先行ビームと後方ビームとの重複領域で
あることから原理的には、限りなく細い溝、もしくはピ
ットを形成することが可能になる。

【００２１】図３は図２の露光パワーとレジスト露光領
域を概念的に説明するための図、図３（ａ）はレジスト
感光に必要な透過率と光退色性能透過率との関係を示す
グラフ、図３（ｂ）は図２の露光パワーとレジスト露光
領域を示す基体の正面図である。

【００２２】図２では、先行ビームによる光退色透過率
４’がレジスト感光に必要な透過率強度１０よりも低
い。一方、後方ビームによる光退色透過率５’も同様で
あるが、先行ビームによる透過率変化領域４”と後方ビ
ームによる透過率変化領域５”が重複して退色がより進
んだ領域８では、レジスト感光に必要な透過率強度より
も高くなる。すなわち、先行、後方ビームが重複した領
域８においては、先行ビームによる透過率変化領域４”
や後方ビームによる透過率変化領域５”よりも光退色性
層の透明化が進む。この為、図５では、先行ビームによ
る透過率変化領域４”と後方ビームによる透過率変化領
域５”が重複して退色がより進んだ領域８では、レジス
ト感光に必要な十分な光がレジスト２に届くようになり
レジスト２は感光される。これらマスターライターを用
いた露光後、光退色性層３を除去し、現像・乾燥行程を
経て、重複領域がピットあるいは溝として形成される。
ここで、上記した先行ビーム４と後方ビーム５の二つの
ビームの「重なり合う部分」と「光退色性層」との関係
について図２，図５を参照して説明する。先行ビーム４
と後方ビーム５との移動方向の距離，通過時間の差など
は制約はないが、これらビームの移動方向に垂直な方向
の距離は、ビームスポットの直径以内であり、先行ビー
ム４と後方ビーム５とのビームスポット径が異なる場合
には、小さい径の直径以内である。光退色性層は、照射
積算光量によりその透明性（プリーチング）特性が変化
することから、先行ビーム４と後方ビーム５との重なり
合う部分である領域８のみ他の部分よりも高い積算光量
により光退色性層の透過率が著しく上昇する。すなわ
ち、先行ビームによる透過率変化領域４”と後方ビーム
による透過率変化領域５”により形成された先行後方ビ
ーム重複によるレジスト感光可能な透過率変化領域９’
が形成される。これにより領域９’のレジストのみに感
光に必要な光エネルギーが与えられ、感光が可能にな
る。その結果、露光光源波長の短波長化や対物レンズの
高開口数化を行うことなく、ひいては光源波長などを変
更することによるレジスト露光特性の変更に伴うプロセ
スの見直しを行わずとも、通常のビームスポット径より
もはるかに微細なパターンを形成することが可能にな
る。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のマスター
ライターでは、先行ビーム、後方ビームを重ね合わせた
領域の光退色性層透過率を制御して、レジスト露光を行
うことで、従来の光学系を用いながらも開口数、使用光
源波長に支配されることなく限りなく細いピット、溝を
形成することが可能であるという効果を奏する。

【００２４】また、本発明のマスターライターでは、基
本的に光退色性層を使用していることから形成されるピ
ットエッジが鋭くなり、非常に微細なピット、溝ながら
もその後のスタンパ形成、射出成形時における転写不良
を緩和することが可能になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるマスターライターの一実施例の構
成図である。

【図２】図１のマスターライターによる光退色性層を用
いた微細パターンの形成方法の一例を示す基体の断面図
である。

【図３】図２の露光パワーとレジスト露光領域を概念的
に説明するための図である。図３（ａ）はレジスト感光
に必要な透過率と光退色性能透過率との関係を示すグラ
フである。図３（ｂ）は図２の露光パワーとレジスト露
光領域を示す基体の正面図である。

【図４】従来例のマスターライターの構成図である。

【図５】図４のマスターライターによる光退色性層を用
いた微細パターンの形成方法の一例を示す基体の断面図
である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ レジスト ３ 光退色性層 ４ 先行ビーム４’ 先行ビームによる光退色透過率 ４” 先行ビームによる透過率変化領域 ５ 後方ビーム５’ 後方ビームによる光退色透過率 ５” 後方ビームによる透過率変化領域 ６ 先行ビームによる退色領域 ７ 後方ビームによる退色領域 ８ 先行ビームと後方ビームが重複して退色がより進
んだ領域 ９ レジスト感光領域９’ 先行後方ビーム重複によるレジスト感光可能な透
過率変化領域 １０ レジスト感光に必要な透過率 １１ Ａｒガスレーザー １２ 絞り １３ オートレーザーコントロール １４ 絞り １５ 波長板 １６ａ，１６ｂ 偏光ビームスプリッタ １７ａ，１７ｂ Ｅ／Ｏモジュレータ １８ａ，１８ｂ ＮＤフィルター １９ａ，１９ｂ ミラー ２０ａ，２０ｂ 絞り ２１ａ，２１ｂ Ｅ／Ｏモジュレータ ２２ａ，２２ｂ 絞り ２３ａ，２３ｂ シャッタ２３’ ａ，２３’ｂ シャッタ ２４ａ，２４ｂ ビームスプリッタ ２５ λ／４板 ２６ コリメーターレンズ ２７ シャッタ ２８ 光学ヘッド ２８ａ 集光レンズ（対物レンズ） ２９ ミラー ３０ Ｈｅ−Ｎｅレーザー ３１ スピンドル ３２ 透過率上昇領域 ３３ レジスト感光領域

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上にレジスト層が形成され、このレジ
   スト層上に光退色性層を形成させてなる被露光体に微細
   パターンを描画する微細パターン描画方法であり、 相互に前後左右に位置をずらした先行する先行ビームお
   よび後方にある後方ビームの２個の集束レーザービーム
   を用い、 前記光退色性層で、前記先行ビームと前記後方ビームと
   が所望の描画線幅だけ重複して照射される部分が生じる
   ように、前記先行ビームと前記後方ビームとを移動させ
   て、微細パターンを描画する微細パターン描画方法であ
   り、 前記先行ビームと前記後方ビームとの重複して照射され
   る部分の露光量が、前記レジスト層が感光レベルにまで
   達するように、前記先行ビームの光量と前記後方ビーム
   の光量を異なる値に設定して、 前記レジスト上に直接描画することを特徴とする微細パ
   ターン描画方法。
2. 【請求項２】前記被露光体を回転させながら、スパイラ
   ル状に微細パターンを内周から形成する際に、内周から
   記録する際に、前記先行ビームが前記後方ビームよりも
   内周側に位置させることを特徴とする請求項１記載の微
   細パターン描画方法。
3. 【請求項３】前記先行ビームと前記後方ビームが連続照
   射により重なり合う部分のみを連続溝、あるいは連続突
   起部とすることを特徴とする請求項１または請求項２記
   載の微細パターン描画方法。
4. 【請求項４】前記先行ビームと前記後方ビームとの片方
   が連続照射、他方がパルス照射を行うことにより微細凹
   状ピット、あるいは凸状ピットを形成することを特徴と
   する請求項１または請求項２または請求項３記載の微細
   パターン描画方法。
5. 【請求項５】連続溝と凹状ピットは、前記レジスト層を
   ポジレジストとしてその上に光退色性層を形成し、前記
   前方ビーム及び前記後方ビームを照射して形成し、 連続突起と凸状ピットの形成は、前記レジスト層をネガ
   レジストとし、その上に光退色性層を形成し、前記前方
   ビーム及び前記後方ビームを照射して形成するとを特徴
   とする請求項３または４記載の微細パターン描画方法。