JP3284006B2 - 原盤製造方法と原盤加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンパクトディスク
（ＣＤ）やレーザーディスク（ＬＤ）のように大量の情
報が予め記録されているプリマスタード光ディスクの製
造に用いる原盤の製造方法及び原盤加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＤ及びＬＤ等のプリマスタード光ディ
スクにおいて、情報記録面のデータ記録部分以外のディ
スク外周部又は、及び内周部に絵又は文字等のパターン
に応じ、回折効果を有する微小パターンの集合体を形成
し、絵又は文字等の巨視的パターンが情報再生面からの
外観目視によって視認できるものがある。

【０００３】しかし、上記光ディスクにおいて、絵又は
文字等の巨視的パターンが存在する領域にはオーディオ
・ビデオデータ等を記録することができず、収録時間が
短くなるという欠点があった。

【０００４】上記欠点を解決するために、絵又は文字等
の巨視的パターンの領域に存在するデータピットと、該
領域を除く他の領域に存在するデータピットの形状を異
ならせることによって、データピットの形状の違いによ
る光の干渉の違いを利用して、外観目視により判読可能
な絵又は文字等のパターンを具備する光情報記録媒体が
特開平２ー１７９９４１号公報に開示されている。

【０００５】また、前記公報には、その製造方法とし
て、データピットに対応した第１のフォトマスクを用い
て第１の露光を行い、さらに、絵又は文字等の巨視的パ
ターンに対応した第２のフォトマスクを用いて第２の露
光を行う方法や、絵又は文字等の巨視的パターンに対応
した開口部又は暗部に存在するデータピットが、他の部
分のデータピットと比較して形状が異なっているフォト
マスクを用いて前記第１と第２の露光を同時に行う方法
が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、絵又は
文字等の巨視的パターンを有するＣＤ又はＬＤ等の光デ
ィスクを得るためには、以下に示す問題点がある。

【０００７】（１）ＣＤ又はＬＤのデータピットは１．
５〜１．６μｍのトラックピッチで、再生信号レベルが
最大となるようにピット幅を０．５〜０．７μｍ程度に
制御しなければならない。つまり、規格を満たすよう
に、ピット幅が中心値±１５％程度の範囲に収まるよう
正確に制御する必要がある。

【０００８】（２）ＣＤの再生信号レベル及びプッシュ
プル信号レベルとピット深さの関係を図２に示した。同
図のように再生信号レベルはピットの深さがλ／４（約
０.２μｍ）で最大となるが、プッシュプル信号はλ／
８（約０.１μｍ）で最大となる。ここで、λは光ディ
スク基板の屈折率を考慮に入れたときの再生光の波長で
ある。また、（）内は光ディスク基板の屈折率を１.５
５、再生光の波長を７８０ｎｍとしたときの値である。
従って、ピット深さの許容範囲は、再生信号レベルとプ
ッシュプル信号レベルのいずれもがＣＤの規格を満たす
０.１１〜０.１３μｍの範囲である。つまり中心値±１
０％程度の範囲で正確に制御する必要がある。

【０００９】また、外観目視により判読可能な絵又は文
字等のパターンを具備する光ディスクを得るために、従
来のＣＤ又はＬＤの製造工程では用いていないフォトマ
スクを用いる方法を応用した場合は以下の問題点があ
る。

【００１０】（３）フォトマスクをガラス原盤上に塗布
したフォトレジスト層に密着させて露光を行う場合、フ
ォトレジスト層に傷等の欠陥が発生する危険がある。半
導体のチップ等と異なり、ＣＤ又はＬＤのように面積の
大きいものの場合、１カ所でも欠陥が発生すれば不良品
となり製品とならない。

【００１１】（４）フォトマスクをフォトレジスト層か
ら離して露光する場合、マスクにより光の回折が発生
し、微小なデータピットを形成することが困難になる。

【００１２】（５）露光にレーザ光を用いる場合、レー
ザ光がマスクを透過したときに発生する収差を小さくす
るために、ＮＡ（開口数：Numerical Aperture）の低い
対物レンズを用いる必要があるが、低ＮＡの対物レンズ
では１.０μｍ以下の小さなピットの記録が困難であ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本願の請求項１記載の発明は、 原盤上にフォトレジ
スト層を形成するフォトレジスト層形成工程と、前記フ
ォトレジスト層を加熱する加熱工程と、前記フォトレジ
スト層を露光する露光工程と、前記フォトレジスト層を
現像する現像工程とを備えた原盤製造方法において、前
記加熱工程は前記フォトレジスト層に任意のパターンに
対応した温度差を生じさせて加熱することを特徴とす
る。 本願の請求項２記載の発明は、フォトレジスト層が
形成された原盤を加熱する原盤加熱装置であって、フォ
トレジスト層を加熱するための加熱手段と、フォトレジ
スト層に任意のパターンに対応した温度差を生じさせる
開口部又は閉口部を有するマスクを備え、該マスクは前
記加熱手段と原盤との間に位置することを特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明では、ＣＤ又はＬＤ等の光ディスクの任
意の記録データ領域のピット形状を微小変化させるため
に、フォトレジストの露光感度が処理温度によって変化
するという特性を利用する。

【００１５】一般にＣＤ又はＬＤ等の光ディスクは、ガ
ラス原盤上にフォトレジスト層を形成後、露光、現像処
理することでデータピットを形成させ、このガラス原盤
をマスターとし、このマスターからスタンパーを作製し
（マスターをスタンパーとすることもある）、このスタ
ンパーを用いて射出成型を行いレプリカを作製し、さら
にアルミニウム反射膜を形成するという工程により製造
している。

【００１６】ここで、フォトレジスト層をガラス原盤上
に形成した後、フォトレジスト層の安定化、残留溶媒の
除去、感度調整等のためにプリベーキングという加熱処
理を施している。

【００１７】フォトレジストは、ある温度以上に加熱さ
れると感光基が分解し、露光感度が低下するという特性
を有している。この特性を利用して、特定の領域におい
てプリベーキングの温度を変え、フォトレジストの露光
感度をその領域だけ変化させれば、露光、現像処理を経
て形成されるデータピットもその領域において微小の段
差、大きさの違いといった形状の変化となって現れる。

【００１８】ここで任意の絵又は文字等の巨視的パター
ンに対応させて温度差が生じるようにプリベーキングす
ることにより、データピットの形状を前記パターンに対
応させて微小変化させることができる。

【００１９】図３はフォトレジスト中の感光基が熱分解
することによって生成する窒素のイオン濃度の熱処理温
度依存性の一例を示したものである。９０℃付近の温度
から感光基の熱分解による窒素が発生し始め、１３５℃
付近で最大となり、１５５℃で全ての感光基が分解し、
窒素の発生が無くなる。

【００２０】このように熱処理温度を調節することによ
り、フォトレジスト中の感光基量を制御できるため、任
意の露光感度を選択することができ、微小なピット形状
の正確な制御を行うことができる。

【００２１】

【実施例】本発明による原盤加熱装置の一実施例を図を
用いて説明する。図１は本発明の加熱原盤装置によるプ
リベーキング処理の一例を表した模式図である。ホット
プレート１上に、図４に示すような絵又は文字等のパタ
ーンに対応した開口部又は閉口部６を有するマスク２を
設置する。

【００２２】このマスク２は金、銀、銅又はアルミニウ
ム等の金属若しくはフッ素樹脂、シリコン樹脂等の耐熱
性樹脂等の平板をエッチング等の手法を用い、絵又は文
字等のパターンに対応した開口部又は閉口部６となるよ
うに加工したものである。絵又は文字等のパターン部を
閉口部とする場合は、パターンの一部がリング状の外周
部に連結するようにすればよい。

【００２３】ホットプレート１にてプリベーキングする
際にマスク２をホットプレート１上に設置することによ
り、絵又は文字等のパターンに対応した開口部又は閉口
部６と他の部分とで温度差が生じる。この場合、開口部
の温度は他の部分の温度よりも高くなる。

【００２４】本実施例ではフォトレジスト層５が形成さ
れたガラス原盤４は、マスク２によって与えられた温度
差の影響を受けやすいように、フォトレジスト層５をホ
ットプレート１の加熱面に向けるようにし、フォトレジ
スト層５がマスク２と接触して傷がつかないように、ガ
ラス原盤４の最外周部を支持するスペーサ３を設置す
る。しかしマスク２からの温度差の影響が小さくならな
いように、マスク２とフォトレジスト層５の間隔は０.
５ｍｍ以下とし、かつ、前記フォトレジスト層５とマス
ク２が密着しないようにした。

【００２５】ここで熱源はホットプレート１に限るもの
ではなく、ヒーター又は熱線等、フォトレジスト層５全
面に均一に熱を与えられるものであればよい。ただし、
いずれの場合もマスク２をフォトレジスト層５に密着し
ないように設置する必要がある。

【００２６】プリベーキング温度は、使用するフォトレ
ジストの種類で若干異なるが、マスク２によって与えら
れたフォトレジスト層５の高温領域の温度が、フォトレ
ジスト中の残留溶媒が蒸発し、かつ、感光基の熱分解が
発生する９０〜１５０℃の温度範囲、好ましくは１００
〜１３０℃の温度範囲となるように調整する。

【００２７】また、マスク２の厚さは、その材質及びプ
リベーキング温度等で異なるが、マスク２によって与え
られたフォトレジスト層５の低温領域の温度が前記高温
領域よりも２０℃以内、好ましくは１０℃程度低くなる
ように調整する。

【００２８】通常プリベーキング工程における所用時間
はおおよそ９０秒程度としているため、この時間内で充
分にフォトレジスト層５を所定の温度に加熱するため
に、マスク２の材料には熱伝導率の高い金、銀、銅又は
アルミニウムを用い、マスク２の厚さは０.３ｍｍから
１.０ｍｍ程度とする。

【００２９】前記温度差であれば一定パワーの露光及び
現像後に、絵又は文字等のパターン部のデータピットと
その他の部分のデータピットとの幅の変化量が中心値±
１５％以内、深さ又は高さの変化量が中心値±１０％以
内に制御することができ、ＣＤ又はＬＤ等の規格を満た
す光ディスクを得ることができる。

【００３０】さらに、フォトレジスト層５の温度をさら
に正確に制御する実施例として、フォトレジスト層５中
の残留溶媒が蒸発し、かつ感光基が分解しない８０℃か
ら９０℃程度の温度でフォトレジスト層５を充分に加熱
し、マスク２の絵又は文字等のパターンに対応した開口
部又は閉口部６の部分を選択的に赤外線等の熱線等でフ
ォトレジスト層５中の感光基が分解する１００℃から１
１０℃程度の温度に加熱する方法もある。

【００３１】以上のように、本発明による原盤加熱装置
を用いて、フォトレジスト層５を形成したガラス原盤４
を加熱すると、マスク２の絵又は文字等のパターンに対
応した開口部又は閉口部６に対応する領域のフォトレジ
スト層５の温度が上昇し、感光基が熱分解して減少し、
露光感度が低下するため、その後、一定の露光条件及び
一定の現像条件の工程によっても、絵又は文字等のパタ
ーンに対応してデータピットの形状が変化する。

【００３２】図５は本発明による原盤加熱装置を用いた
場合のＣＤ、ＬＤ等の光ディスクの製造工程を示したフ
ローチャート図である。

【００３３】以下、本発明による原盤加熱装置を用い
て、絵又は文字等のパターンが形成された光ディスク原
盤１３、光ディスクスタンパー９及び光ディスク１５を
製造する具体的な実施例を示す。

【００３４】（実施例１）図５の工程ａに示すように、
直径２０ｃｍ、厚さ６ｍｍの平滑なガラス原盤４上に、
酢酸セロソルブで１０％に希釈したフォトレジストをス
ピンコータにより１６０ｒｐｍで回転塗布し、膜厚０.
１２μｍのフォトレジスト層５を形成した。

【００３５】次に、図５の工程ｂに示すように、エッチ
ングにより形成した２ｃｍ四方の大きさのＡの文字が開
口部６となっている直径２０ｃｍ、厚さ０.５ｍｍの銅
製のマスク２をホットプレート１上に設置し、その上に
ガラス原盤４の直径１９.５ｍｍ以上の外周部を支持す
るリング状で耐熱性樹脂製のスペーサ３を取り付け、ガ
ラス原盤４をフォトレジスト層５が加熱面に向くように
設置した。

【００３６】このときホットプレート１とフォトレジス
ト層５の間隔は０.５ｍｍであった。ホットプレート１
を１１５℃に加熱したところ、フォトレジスト層５の前
記Ａの文字の開口部に対応する領域の温度は１１２℃で
あり、その他の領域は１００℃であった。この状態で９
０秒間加熱し、その後ガラス原盤４を取り外した。

【００３７】以上のようにプリベーキング処理したガラ
ス原盤４を、図５の工程ｃに示すように、原盤カッティ
ング装置によって音楽信号をＨｅーＮｅレーザによって
記録パワー１.５ｍＷで記録した。

【００３８】続いて、ガラス原盤４を現像装置に設置
し、回転させながら現像液を塗布し、回折光をモニター
しながら、図５の工程ｄに示すように、露光された部分
のフォトレジストを溶解して除去した。規定の回折光強
度が得られた時点で現像を停止し、洗浄液で洗浄し、図
５の工程ｅに示すように、ガラス原盤４を８０℃で３０
分間ポストベーキング処理して乾燥させた。

【００３９】このとき、ガラス原盤４のフォトレジスト
層５上に凹部としてデータピット７が形成され、外観目
視したところ前記Ａの文字が干渉効果により識別できる
光ディスク原盤１３を得た。

【００４０】光ディスク原盤１３に形成されたデータピ
ット７の大きさを接触式表面粗さ計で測定したところ、
前記Ａの文字に対応する領域に存在するデータピット７
の形状は幅０.５５μｍ、深さ０.１１μｍであり、上記
Ａの文字に対応しない領域に存在するデータピット７の
形状は幅０.６０μｍ、深さ０.１２μｍであった。

【００４１】図５の工程ｆに示すように、ポストベーキ
ング処理したガラス原盤４のフォトレジスト層５の表面
にスパッタリングによりニッケル導電膜８を７０ｎｍの
膜厚で形成した。

【００４２】次に、図５の工程ｇのように、この面にニ
ッケル層の電鋳を行って、０.５ｍｍ厚の光ディスクス
タンパー９を得た。ここで、前記Ａの文字に対応する領
域に存在する凸部であるデータピット１５の形状は幅
０.５５μｍ、高さ０.１１μｍであり、上記Ａの文字に
対応しない領域に存在するデータピット１５の形状は幅
０.６０μｍ、高さ０.１２μｍであった。

【００４３】光ディスクスタンパー９の内外周を所定の
大きさに加工して射出成形機に取り付け、図５の工程ｈ
に示すように、射出成形を行うことにより直径１２ｃ
ｍ、厚さ１.２ｍｍのポリカーボイト樹脂のレプリカ１
０を得た。このときレプリカ１０の表面にはデータピッ
ト１６である凹部が形成され、外観目視したところ前記
Ａの文字が干渉効果により識別できた。

【００４４】レプリカ１０に形成されたデータピット１
６を接触式表面粗さ計を用いて検査したところ、上記Ａ
の文字に対応する領域に存在するデータピット１６の形
状は幅０.５５μｍ、深さ０.１１μｍであり、上記Ａの
文字に対応しない領域に存在するデータピット１６の形
状は幅０.６０μｍ、深さ０.１２μｍであった。

【００４５】レプリカ１０のデータピット１６が形成さ
れた面に、図５の工程ｉに示すようにスパッタリングに
より反射層１１を７０ｎｍの膜厚で形成し、さらにその
上に紫外線硬化樹脂の保護層１２を３μｍの膜厚で形成
し光ディスク１４を得た。

【００４６】光ディスク１４の情報再生面側から外観目
視したところ、前記Ａの文字が明瞭に識別でき、検査用
ＣＤプレーヤによって、再生信号強度、プッシュプル信
号強度又はラジアルコントラスト等の規格で定められて
いるピット形状に係る項目を測定したところ全ての規格
値を満たした。また、市販のＣＤプレーヤで再生したと
ころ、通常のＣＤと何等変わることなく再生できた。

【００４７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、通常の
製造工程を殆ど変更することなくＣＤ及びＬＤ等の規格
を満足し、かつ、目視により識別可能な絵又は文字等の
巨視的パターンをデータ領域に記録したＣＤ又はＬＤを
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による原盤加熱装置によるプリベイク処
理の様子を表した模式図。

【図２】ＣＤの再生信号レベル及びプッシュプル信号レ
ベルとピット深さの関係を示す特性図。

【図３】フォトレジスト中の感光基が熱分解することに
よって生成する窒素のイオン濃度の熱処理温度依存性を
示す特性図。

【図４】本発明による絵又は文字等の任意のパターンに
対応した開口部又は閉口部を有するマスクを示す模式
図。

【図５】本発明による原盤加熱装置を用いた場合のＣ
Ｄ、ＬＤ等の光ディスクの製造工程を示したフローチャ
ート図。

【符合の説明】

１ ホットプレート ２ マスク ３ スペーサ ４ ガラス原盤 ５ フォトレジスト層 ６ 絵又は文字等のパターンに対応した開口部又は閉口
部 ７ データピット ８ ニッケル導電膜 ９ 光ディスクスタンパー １０ レプリカ １１ 反射層 １２ 保護層 １３ 光ディスク原盤 １４ 光ディスク １５ データピット １６ データピット

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−6576（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−177739（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−70940（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−327912（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−102446（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−21434（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−73964（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−197962（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−223036（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−20884（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 7/26

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原盤上にフォトレジスト層を形成するフォ
   トレジスト層形成工程と、前記フォトレジスト層を加熱
   する加熱工程と、前記フォトレジスト層を露光する露光
   工程と、前記フォトレジスト層を現像する現像工程を備
   えた原盤製造方法において、前記加熱工程は前記フォト
   レジスト層に絵又は文字のパターンに対応した温度差を
   生じさせて加熱することを特徴とする原盤製造方法。
2. 【請求項２】フォトレジスト層が形成された原盤を加熱
   する原盤加熱装置であって、フォトレジスト層を加熱す
   るための加熱手段と、絵又は文字のパターンに対応した
   温度差をフォトレジスト層に生じさせるマスクを備え、
   該マスクは前記加熱手段と原盤との間に位置することを
   特徴とする原盤加熱装置。