JP3186079B2 - マスタリング方法、スタンパおよび光記録媒体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光記録媒体のトラック
案内溝、あるいはプリフォーマット信号を記録するピッ
トをより高密度に形成する製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光記録媒体は、半導体レーザーを光源と
し、７８０ナノメートルから８３０ナノメートルの波長
を持った光を、レンズによって１マイクロメートルから
２マイクロメートルのスポットに絞り込んで情報を再
生、あるいは記録、あるいは消去される。この光記録媒
体上には、記録再生用のレーザースポットを情報の存在
するトラックに案内するためのトラック案内溝、あるい
は、あらかじめ情報を記録したピットが形成されてい
る。

【０００３】光記録媒体は、マスタリングと呼ばれる工
程で基板を製造するための金型（スタンパ）を作り、そ
のスタンパと射出成型方によってプラスチック基板を製
造し、さらに基板に記録膜、反射膜などを成膜し製造さ
れる。この中で、本発明にかかわるマスタリング工程
は、ガラス原板にフォトレジストを塗布し、レーザーカ
ッティングマシンと呼ばれる装置で、フォトレジストを
露光し、露光部を現像し、光記録媒体のトラック案内
溝、あるいはプリフォーマット信号ピットを形成し、こ
れを電鋳を用いて金属板に転写することによって、スタ
ンパを製造する方法がとられる。

【０００４】光記録媒体の製造方法として、基板と基板
上の金属膜とフォトレジストを用いる方法は特許出願公
告昭５６−５２３６１に示されている。また、フォトレ
ジストのみを用いる方法は、特許出願公開昭６０−５０
７３３に示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】現在のマスタリング工
程に用いられている方法では、作製されるスタンパ上の
溝、あるいはピットの幅は、レーザーカッティングマシ
ンのレーザービームの径に大きく依存している。しかし
ながら、光記録媒体を再生、あるいは、記録するレーザ
ービームの波長が短くなり、より高密度な光記録媒体が
必要になった場合、現状のマスタリング工程では、対応
できないという課題を有する。

【０００６】そこで、本発明は、上記従来技術の欠点を
改善するもので、基板に微細な加工を施すマスタリング
方法、特により微細な溝、あるいはピットを形成し、か
つ、同一の光記録媒体上に深さ、幅のことなる溝、ある
いはピットを形成するためのスタンパを得ることのでき
る方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のマスタリング方
法は、フォトレジストが塗布された原板にレーザービー
ムを照射して、前記原板上に所望のパターンを形成する
ためのパターニング工程を有するマスタリング方法にお
いて、第１の前記フォトレジストを露光・現像して前記
原板を第１のパターンで露出させ、前記原板の露出部分
をエッチングする第１パターニング工程と、前記第１パ
ターニング工程の後、前記原板に第２の前記フォトレジ
ストを塗布し、第２の前記フォトレジストを露光・現像
して前記原板を第２のパターンで露出させ、前記原板の
露出部分をエッチングする第２パターニング工程と、を
有し、前記レーザービームを、中央部が最も高く、中央
部から離れるにしたがって低い強度分布を有するものと
することを特徴とする。

【０００８】前記レーザービームの照射は、前記レーザ
ービームの行路中にマスク又はプリズムを配置して行う
ことが好ましい。

【０００９】前記原板は、無機質膜を有するガラス原板
であり、該無機質膜は、半導体、酸化物、又は、窒化物
であることが好ましい。また、前記原板は、シリコンウ
ェハーであることが好ましい。

【００１０】本発明によれば、上述のマスタリング方法
により製造されたスタンパが提供される。更に、当該ス
タンパを型にして製造されたことを特徴とする光記録媒
体が提供される。

【００１１】

【実施例】図１は、本発明による一つの光記録媒体の製
造方法を示す工程図で、工程は（ａ）から（ｈ）の順に
行なわれる。１はガラス原板であり、まず、（ｂ）の工
程でガラス原板上に所定厚みの金属、あるいはシリコ
ン、あるいは酸化シリコン、あるいは窒化シリコンなど
の無機質膜が製膜される。次に、（ｃ）の工程で原板上
にフォトレジストが塗布される。（ｄ）の工程では、レ
ーザーカッティングマシンを用いてフォトレジストの露
光をおこないこの露光部を現像し、取り除く。（ｅ）の
工程では、フォトレジストの下の無機質膜をエッチング
によって取り除くが、エッチングされる部分は、フォト
レジストを露光した場所に限られる。（ｆ）の工程で
は、無機質膜のマスクの役割をしたフォトレジストを取
り除き、（ｇ）の工程で再度フォトレジストを塗布す
る。（ｈ）の工程では（ｄ）と同様にレーザーカッティ
ングマシンでフォトレジストの露光を行なうが、この
時、前工程で形成された無機質膜上の溝、あるいはピッ
トを用いて露光ビームの位置合わせを行なう。（ｉ）で
は、（ｈ）の工程で露光されたフォトレジストをマスク
として無機質膜をエッチングする。この工程でのエッチ
ングは前回（ｅ）の工程とは異なった深さまで行うこと
が可能である。

【００１２】図２は、本発明による他の光記録媒体の製
造方法を示す工程図で、工程は（ａ）から（ｈ）の順に
行なわれる。８はシリコン基板であり、まず、（ｂ）の
工程でシリコン基板上にフォトレジストが塗布される。
（ｃ）の工程では、レーザーカッティングマシンを用い
てフォトレジストの露光をおこないこの露光部を現像
し、取り除く。（ｄ）の工程では、フォトレジストの下
のシリコンをエッチングによって加工するが、エッチン
グされる部分は、フォトレジストを露光した場所に限ら
れる。また、所望の溝、あるいはピット深さに達すると
ころでエッチングを止める。（ｅ）の工程では、マスク
の役割をしたフォトレジストを取り除き、（ｆ）の工程
で再度フォトレジストを塗布する。（ｇ）の工程では
（ｃ）と同様にレーザーカッティングマシンでフォトレ
ジストの露光を行なうが、この時、前工程で形成された
無機質膜上の溝、あるいはピットを用いて露光ビームの
位置合わせを行なう。（ｈ）では、（ｇ）の工程で露光
されたフォトレジストをマスクとして無機質膜をエッチ
ングする。この工程でのエッチングは前回（ｄ）の工程
とは異なった深さまで行うことが可能である。

【００１３】図３は、図１、図２の工程のスタンパをつ
くる工程であり、（ａ）、（ｂ）は、ガラス原板を用い
た場合、（ｃ）、（ｄ）はシリコン基板を用いた場合に
相当する。（ａ）、（ｃ）はそれぞれの表面に金属膜を
成膜し、導体化を施した後、ニッケルなどの金属を電鋳
で成長させ、（ｂ）、（ｄ）で電鋳された金属を剥離す
ることによってスタンパが作製される。

【００１４】レーザーカッティングをおこなう場合、フ
ォトレジスト上に焦点を結ぶレーザービームの強度分布
が、概略図４（ａ）に示す様なガウス分布形状になるよ
うにした場合、このビームによって露光されるフォトレ
ジストの断面は、図５に示すような範囲になる。したが
って、図４（ａ）に示すように光の強度が中央部で最も
高く、周辺部で徐々に小さくなるようなビーム形状とし
た場合には、フォトレジストの露光部分を、ビーム入射
側で広く、その反対側で小さくなるようにすることがで
きる。図５に示すように露光部分を現像処理によって取
り除いた後、３のフォトレジストをマスクとして２の無
機質膜をエッチングすると、無機質膜にレーザー露光を
おこなったパターンにしたがった凹凸を形成することが
できるが、このパターンの幅は露光をおこなったレーザ
ービーム幅より小さくなっている。

【００１５】レーザービームをレンズを用いて集光した
場合、焦点におけるスポットの広がりは、レーザーの波
長とレンズの開口数で決まる。そのため、フォトレジス
トを露光する範囲を細くすることは困難である。しかし
ながら、図７（ａ）に示すように対物レンズ１１の手前
の光路にスリットをいれるか、（ｂ）に示すようなプリ
ズムを入れて対物レンズの周辺部のみを用いた場合、焦
点における強度分布は図４（ｂ）に示すような、比較的
サイドローブが大きく、主スポットが細い形状に変形さ
せることが可能である。

【００１６】フォトレジスト上に焦点を結ぶレーザービ
ームの強度分布が、概略図４（ｂ）に示す様な形状にな
るようにした場合、このビームによって露光されるフォ
トレジストの断面は、図６に示すような範囲になる。し
たがって、図４（ｂ）に示すように光の強度分布が大き
なサイドローブを持っていても、サイドローブ部でフォ
トレジストの全厚みが露光されない範囲に強度を調節す
れば、細い主スポット部のみがフォトレジストの下部ま
で露光する。結局、フォトレジストの下の無機質層のエ
ッチング幅は、主スポットの幅で制御できる。図６
（ａ）に示すように露光部分を現像処理によって取り除
いた後、３のフォトレジストをマスクとして２の無機質
膜をエッチングすると、図６の５に示す範囲がエッチン
グされ、無機質膜にレーザー露光をおこなったパターン
にしたがった凹凸を形成することができるが、このパタ
ーンの幅は露光をおこなったレーザービーム幅より小さ
くなっている。図６（ｂ）には、基板をシリコン基板と
した場合を示す。この場合、エッチングを所定の深さで
止めることによりウェハー上に凹凸を形成することがで
きる。

【００１７】このことを利用することによって、レーザ
ーカッティングマシンのレーザービーム幅より微細なパ
ターを持ったスタンパを自由に形成することが可能とな
る。また、パターンとパターンの間隔も、レーザービー
ム幅以下にすることが可能になる。図５（ｂ）はその例
を示すもので、３のフォトレジストの露光部は、レーザ
ービームの入射側で重なっているが、無機質膜側では露
光部が分離しているので、無機質膜のエッチング部図５
（ｂ）の５は、完全に分離して形成できる。無機質膜は
図５（ｂ）では完全にガラス原板までエッチングが行な
われているが、途中でエッチングを止めてもよい。その
場合はシリコン基板を用いた場合と同様になる。

【００１８】（実施例１）厚さ１０ミリメートル、直径
２００ミリメートルのガラス原板に、シリコン薄膜をス
パッタ法により８０ナノメートル成膜した。このシリコ
ン薄膜の上にフォトレジストを１２０ナノメートルの厚
みでスピンコート法で塗布し、ベーキングして固定し
た。シリコン薄膜とフォトレジスト層を形成したガラス
原板をレーザーカッティングマシンにのせ、４４２ナノ
メートルの波長を持ったレーザービームを開口数０．９
の対物レンズで絞り、フォトレジスト上に集光し１．２
マイクロメートルピッチで螺旋状に露光をおこなった。
次に、このフォトレジストの露光部分を現像して除去し
た後、リアクティブイオンエッチングによってシリコン
薄膜をエッチングし、シリコン膜の膜厚のほぼ半分の深
さの溝を形成した。

【００１９】再び、シリコン膜上にフォトレジストを１
２０ナノメートル塗布し、レーザーカッティングマシン
で露光を行なった。この露光工程では、前回シリコン膜
上に形成した溝をガイドとして、溝と溝の間に、ピット
を形成するための露光を行なった。ピット間隔はもっと
も狭い部分で１マイクロメートルになるようにした。フ
ォトレジストを現像後、シリコン薄膜の全厚分エッチン
グを行なった。

【００２０】その後、フォトレジストを除去した。全体
に均一な導電性をもたせるため、ニッケルをスパッタリ
ングによって１０ナノメートル成膜し、これを電極とし
てニッケルを３００マイクロメートル電鋳し、これをガ
ラス原板から剥離しスタンパを得た。得られたスタンパ
の表面形状を測定したところ、溝の幅は、２００ナノメ
ートルであった。図８に具体的な溝（１２）、ピット
（１３）の断面形状を示す。溝の深さは、シリコン膜の
約半分膜厚に相当し、４５ナノメートルである。ピット
はシリコン薄膜の膜厚に相当し８０ナノメートルであ
る。

【００２１】（実施例２）直径６インチのシリコン基板
に、フォトレジストを１００ナノメートルの厚みでスピ
ンコート法で塗布し、ベーキングして固定した。フォト
レジスト層を形成したシリコン基板をレーザーカッティ
ングマシンにのせ、４４２ナノメートルの波長を持った
レーザービームを開口数０．９の対物レンズで絞り、フ
ォトレジスト上に集光し０．８マイクロメートルピッチ
で、レーザーを周期的に点滅して螺旋状に露光をおこな
った。レーザーの点滅周期は、回転するシリコン基板上
で０．５マイクロメートルピッチとなるようにした。次
に、このフォトレジストの露光部分を現像処理した。次
にリアクティブイオンエッチングによってシリコン基板
をエッチングし、フォトレジストを除去した。

【００２２】再び、シリコン基板上にフォトレジストを
１００ナノメートル塗布し、レーザーカッティングマシ
ンで露光を行なった。この露光工程では、前回シリコン
基板上に形成したピットをガイドとして、ピットとピッ
トの間に、溝を形成するための連続露光を行なった。フ
ォトレジストを現像後、エッチングを行なった。

【００２３】全体に良好な導電性を持たせるため、ニッ
ケルをスパッタリングによって１０ナノメートル成膜
し、これを電極としニッケルを３００マイクロメートル
電鋳し、これを剥離しスタンパを得た。得られたスタン
パの表面形状を測定したところ、ピットは直径２００ナ
ノメートルの円形であった。深さはおよそ６０ナノメー
トルであった。この場合、ピット深さは、エッチング時
間によって自由に変えることができる。後から形成した
溝は幅約１５０ナノメートルで深さはおよそ３０ナノメ
ートルであった。また、シリコン基板は軽量であり表面
性もよく、反りもないため非常に扱いが容易である。ま
た、ガラス原板上のシリコン膜と異なり、結晶方位がそ
ろっているため、エッチングが均一に行なえるという利
点も有する。

【００２４】（実施例３）ガラス原板上に成膜する膜と
して、酸化シリコン膜を用いた。実施例１と同様の実験
を行なったところ、ほぼ同じ結果が得られた。また、上
記も膜を、窒化シリコン膜、アルミニウム膜とした場合
も同様であった。

【００２５】（実施例４）直径８インチのシリコン基板
に、フォトレジストを１００ナノメートルの厚みでスピ
ンコート法で塗布し、ベーキングして固定した。フォト
レジスト層を形成したシリコン基板をレーザーカッティ
ングマシンにのせ、４４２ナノメートルの波長を持った
レーザービームを開口数０．９の対物レンズで絞り、フ
ォトレジスト上に集光し０．８マイクロメートルピッチ
で、レーザーを周期的に点滅して螺旋状に露光をおこな
った。

【００２６】図７の（ｂ）に示す構成で、カッティング
用レーザーの光路上に、図７（ｂ）の１１に示す形状の
円柱の底面の片方が円錐状に抉れ、反対側が円錐状に突
出したプリズムを挿入し、ビーム中央の強度のｅの２乗
分の１直径の３０％の幅に相当する透き間を作り、この
ビームを対物レンズで絞った。この場合、主スポットの
幅は、なにもしない場合に比較して２５％細くすること
が可能であった。

【００２７】レーザーの点滅周期は、回転するシリコン
基板上で０．５マイクロメートルピッチとなるようにし
た。次に、このフォトレジストの露光部分を現像処理し
た。次にリアクティブイオンエッチングによってシリコ
ン基板をエッチングし、フォトレジストを除去した。

【００２８】再び、シリコン基板上にフォトレジストを
１００ナノメートル塗布し、レーザーカッティングマシ
ンで露光を行なった。この露光工程では、前回シリコン
基板上に形成したピットをガイドとして、ピットとピッ
トの間に、溝を形成するための連続露光を行なった。フ
ォトレジストを現像後、エッチングを行なった。

【００２９】全体に良好な導電性を持たせるため、ニッ
ケルをスパッタリングによって１０ナノメートル成膜
し、これを電極としニッケルを３００マイクロメートル
電鋳し、これを剥離しスタンパを得た。得られたスタン
パの表面形状を測定したところ、ピットは直径２００ナ
ノメートルの円形であった。深さはおよそ６０ナノメー
トルであった。この場合、ピット深さは、エッチング時
間によって自由に変えることができる。後から形成した
溝は幅約１５０ナノメートルで深さはおよそ３０ナノメ
ートルであった。

【００３０】（実施例５）厚さ１０ミリメートル、直径
２００ミリメートルのガラス原板に、シリコン薄膜をス
パッタ法により６０ナノメートル成膜した。このシリコ
ン薄膜の上にフォトレジストを１００ナノメートルの厚
みでスピンコート法で塗布し、ベーキングして固定し
た。シリコン薄膜とフォトレジスト層を形成したガラス
原板をレーザーカッティングマシンにのせ、４４２ナノ
メートルの波長を持ったレーザービームを開口数０．９
の対物レンズで絞り、フォトレジスト上に集光し１．６
マイクロメートルピッチで螺旋状に露光をおこなった。
次に、このフォトレジストの露光部分を現像して除去し
た後、プラズマエッチングによってシリコン薄膜をエッ
チングし、フォトレジストを除去した。全体に均一な導
電性を持たせるため、ニッケルをスパッタリングによっ
て１０ナノメートル成膜し、これを電極としニッケルを
３００マイクロメートル電鋳し、これをガラス原板から
剥離しスタンパを得た。得られたスタンパの表面形状を
測定したところ、溝の幅は、４００ナノメートルであっ
た。この幅は、従来のフォトレジストのみで形成される
溝幅とほぼ同じである。このスタンパからポリカーボネ
ート製の基板を射出成形法によって作製し、この基板を
用いて光磁気記録ディスクを作り、従来の同一溝ピッチ
の基板と記録された信号の狭帯域Ｓ／Ｎ比（Ｃ／Ｎ比）
を測定したところ、雑音レベルが２ｄＢ改善されている
ことが分かった。

【００３１】本実施例では、実施例５を除きリアクティ
ブイオンエッチングを用いたが、本発明の目的にしたが
って、エッチング幅が大きくならない方法であれば、他
のドライエッチング法を用いても何ら差しつかえない。

【００３２】

【発明の効果】実施例に示したように、本発明を用いる
ことによって、現状のマスタリング方法では得ることの
できない、微細なパターンを持ったスタンパを製造する
ことが可能となる。作製される溝、ピットの幅や長さ
は、カッティングのレーザービーム幅でなく、フォトレ
ジストの厚み、レーザービーム強度などにより制御可能
である。さらに、本発明により、同一の基板内に深さの
ことなるピット、あるいは溝を形成することも可能であ
る。また、本発明を用いた場合、従来のフォトレジスト
だけを用いた場合に比較して、溝、ピットの淵の部分が
滑らかであり、得られたスタンパを用いて製作した光記
録媒体のＳ／Ｎ比が改善されるという効果も持ってい
る。したがって、高密度なパターンを必要としない従来
の用途であっても、効果があることが分かる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光記録媒体の製造方法の前半工程を示
す概略図である。

【図２】本発明の光記録媒体の製造方法の前半工程を示
す概略図である。

【図３】本発明の光記録媒体の製造方法の後半工程を示
す概略図である。

【図４】レーザーカッティングマシンにおけるレーザー
ビームのビーム強度分布を示す説明図である。

【図５】フォトレジストの露光領域を示す断面図であ
る。

【図６】フォトレジストの露光領域とエッチング領域の
関係を示す断面図である。

【図７】レーザー行路中のマスク、プリズムの挿入法を
示す断面の概略図である。

【図８】本発明の製造方法によって作製されたスタンパ
の表面形状を示す断面図である。

【符号の説明】

１ ガラス原板 ２ 無機質膜 ３ フォトレジスト ４ 露光部 ５ エッチング部 ６ 電鋳 ７ スタンパ ８ シリコン基板 ９ 対物レンズ １０ マスク １１ プリズム １２ 溝の断面 １３ ピットの断面

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フォトレジストが塗布された原板にレー
   ザービームを照射して、前記原板上に所望のパターンを
   形成するためのパターニング工程を有するマスタリング
   方法において、 第１の前記フォトレジストを露光・現像して前記原板を
   第１のパターンで露出させ、前記原板の露出部分をエッ
   チングする第１パターニング工程と、 前記第１パターニング工程の後、前記原板に第２の前記
   フォトレジストを塗布し、第２の前記フォトレジストを
   露光・現像して前記原板を第２のパターンで露出させ、
   前記原板の露出部分をエッチングする第２パターニング
   工程と、を有し、 前記レーザービームを、中央部が最も高く、中央部から
   離れるにしたがって低い強度分布を有するものとするこ
   とを特徴とするマスタリング方法。
2. 【請求項２】 前記レーザービームの照射は、前記レー
   ザービームの行路中にマスク又はプリズムを配置して行
   うことを特徴とする請求項１記載のマスタリング方法。
3. 【請求項３】 前記原板は、無機質膜を有するガラス原
   板であり、該無機質膜は、半導体、酸化物、又は、窒化
   物であることを特徴とする請求項１記載のマスタリング
   方法。
4. 【請求項４】 前記原板は、シリコンウェハーであるこ
   とを特徴とする請求項１記載のマスタリング方法。
5. 【請求項５】 請求項１乃至５のいずれかに記載された
   マスタリング方法により製造されたスタンパ。
6. 【請求項６】 請求項５記載のスタンパを型にして製造
   されたことを特徴とする光記録媒体。