JP3555249B2 - 光ディスク用ブランクマスタ，光ディスク用スタンパーの製造方法，光ディスクの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、ＣＤ（Compact Disc）などの光ディスクの製造技術にかかり、更に具体的には、段差のあるピットなどの形状を得る場合に好適な光ディスク用ブランクマスタ，光ディスク用スタンパーの製造方法，光ディスクの製造方法に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
光ディスク、例えばＣＤにおいては、そのピット形状が再生信号の特性に大きく影響する。このピット形状に関して、特開昭６１−１５３８５０号公報には、ディスク成形工程における樹脂の流れを改良するために、ピット形状を２段階以上の矩形状または台形状とした光ディスクが提案されている。また、特開平５−１２０７３４号公報には、再生信号の変調度、トラッキングエラー信号の双方を高いレベルで検出できるようにするために、ピット側面の深さ方向に段差を形成した光ディスクが提案されている。
【０００３】
これらの従来技術では、ガラス基板上に感度の異なるレジスト層を積層するとともに、このレジスト層に対してレーザ光を照射，露光し、現像処理を施すことによって段差パターンを形成する方法がとられている。例えば特開平５−１２０７３４号の光ディスクでは、レジスト層を２層に形成し、このレジスト層に対してマスタリングの処理を行うことによって段差パターンを形成する方法（以下「第１の方法」という）と、ガラス基板に対してドライエッチングの処理を行うことによって段差パターンを形成する方法（以下「第２の方法」という）が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上のような背景技術には、次のような不都合がある。
（１）第１の方法のようにレジスト層を２層に重ね塗りすると、２つの層が互いに溶け合ってしまい、上下間の感度差がほとんどなくなってしまう。すなわち、レジストは有機溶剤に薄めて塗布するが、光ディスクで必要な膜厚，例えば５０〜３００ｎｍという領域では、溶剤濃度が９０％以上（固定分濃度１０％以下）となるため、第１層の塗布は良好でも、第２層の塗布時に第１層が同時に溶け出してしまうからである。これでは、コントラストの良い段差パターンを安定して形成することは難しくなる。なお、レジストは有機溶剤に薄めて塗布するが、第１層と第２層にそれぞれ別の有機溶剤を使用した場合でも、この現象は回避することはできない。
【０００５】
（２）上記（１）の不都合を解決するため、第１層，第２層ともに相溶性のない水溶性有機物層を第１層と第２層の間に形成する方法が考えられる。このように２つのレジスト層の間に中間層を形成すると、第１，第２層はきれいに分離し、溶け合うことはない。しかし、この方法で作成された３層の積層には、製造過程で表面にうねりを生じるという別の問題が発生する。この表面のうねりは、マスタリング時のレーザビームフォーカシングに負担を与えるだけでなく、ディスクにもその形状が転写されるため、記録再生のビームフォーカシングにも負担をかけることになり、フォーカスがはずれて再生動作が途中で停止してしまうおそれもある。
【０００６】
なお、第２の方法では、第１の方法のような問題は発生しないが、ガラスに直接段差を刻むために、第１の方法よりコストが高くなり、量産には適さない。
この発明は、これらの点に着目したもので、その目的は、表面にうねりを生じることなしに、良好な段差パターンを形成することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段と作用】
前記目的を達成するため、本発明の光ディスク用ブランクマスタは、基板上に、ポジ型レジストによって形成された第１レジスト層と、この第１レジスト層上に形成されており、ポリビニルアルコールによる厚さが１５〜５０ｎｍの中間層と、この中間層上に形成されており、前記第１レジスト層と同一組成のポジ型レジストによって形成された第２レジスト層とを含むことを特徴とする。
本発明の光ディスク用スタンパーの製造方法は、基板上に、ポジ型レジストを塗布した後、所定温度及び時間のベークを行って第１レジスト層を形成する工程と、前記第１レジスト層上に、厚さが１５〜５０ｎｍのポリビニルアルコールを塗布した後、前記第１レジスト層の形成時と同一の所定温度及び時間でベークを行って中間層を形成する工程と、前記中間層上に、前記ポジ型レジストと同一材料のレジストを塗布した後、前記第１レジスト層の形成時と同一の所定温度及び時間でベークを行って第２レジスト層を形成する工程と、から光ディスク用ブランクマスタを作製し、更に、前記光ディスク用ブランクマスタにレーザ光照射による露光・現像を行って、前記第１レジスト層のパターンの幅と前記第２レジスト層のパターンの幅の異なる断面形状を有する段差ピットパターン又はグルーブパターンを形成してガラスマスタを作製する工程と、前記ガラスマスタにメッキを行う工程と、からなることを特徴とする。
本発明の光ディスクの製造方法は、基板上に、ポジ型レジストを塗布した後、所定温度及び時間のベークを行って第１レジスト層を形成する工程と、前記第１レジスト層上に、厚さが１５〜５０ｎｍのポリビニルアルコールを塗布した後、前記第１レジスト層の形成時と同一の所定温度及び時間のベークを行って中間層を形成する工程と、前記中間層上に、前記ポジ型レジストと同一材料のレジストを塗布した後、前記第１レジスト層の形成時と同一の所定温度及び時間のベークを行って第２レジスト層を形成する工程と、から光ディスク用ブランクマスタを作製し、更に、前記光ディスク用ブランクマスタにレーザ光照射による露光・現像を行って、前記第１レジスト層のパターンの幅と前記第２レジスト層のパターンの幅の異なる断面形状を有する段差ピットパターン又はグルーブパターンを形成してガラスマスタを作製する工程と、前記ガラスマスタにメッキを行う工程と、から光ディスク用スタンパーを作製し、前記光ディスク用スタンパーを用いてディスク基盤を成形する工程と、前記ディスク基盤上に反射膜、保護膜を順次形成する工程と、からなることを特徴とする。
【０００８】
この発明によると、第１レジスト層と第２レジスト層は同一組成であるため、レーザ光が照射されると同一範囲で感光することになるが、現像による各層の溶解は第２レジスト層，中間層，第１レジスト層の順に進行することになる。ここで、中間層のポリビニルアルコールの溶解速度はレジスト露光部の溶解速度よりも遅いため、現像液と接する層から順に現像が開始されると、第１レジスト層は他の２層より現像のスタートが遅れることになる。すなわち、現像時には、先に第２レジスト層と中間層の現像が進み、その後に第１レジスト層の現像がスタートすることになるので、現像終了時には、幅の異なる２段階の断面形状を有する段差パターンが形成されることになる。
【０００９】
また、第１，第２のレジスト層を同一組成のものとすると、上述した表面うねりの問題も解消される。種々のレジスト材料を用いて第１，第２のレジスト層を形成し、その表面形状を観察した結果、両レジスト層を異なる組成のレジストで形成する限り、程度の差はあるものの表面うねりは必ず発生した。このうねりの発生原因としては、上下に組成の異なるレジスト材料が配置されると、各々の線膨張係数の違いや比熱の違いによって、第２レジスト層の乾燥時に膜の収縮又は膨張が生ずるのものと考えられる。同一組成のレジスト材料を用いて第１，第２のレジスト層を形成する場合にのみ、うねりのない良好な表面が得られる。
この発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、次の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。
【００１０】
【好ましい実施例の説明】
この発明には数多くの実施例が有り得るが、ここでは適切な数の実施例を示し、詳細に説明する。
【００１１】
＜段差パターンの製造手順＞
最初に、図１および図２を参照しながら、段差パターンの製造手順について説明する。まず、表面が高精度に研磨されたガラス基板１０上に、ポジ型のフォトレジストによる第１レジスト層１２を形成し、続いて、この第１レジスト層１２の上にポリビニルアルコール（以下「ＰＶＡ」という）による中間層１４を形成する。更に、この中間層１４の上にポジ型のフォトレジストによる第２レジスト層１６を形成する。これによって、基板上に３層のパターン形成膜が形成されたブランクマスタ１８が出来上がる（図１（Ａ）参照）。
【００１２】
このブランクマスタ１８では、第１レジスト層１２，第２レジスト層１６に、それぞれ同一組成のポジ型レジストが使用され、中間層１４には膜厚が１５ｎｍ〜５０ｎｍのＰＶＡが使用されている。そして、この状態でレーザ光による照射，露光が行われ、更に現像処理が施される。
【００１３】
図２には、この現像時の様子が示されている。まず、図２（Ａ）に示すように、現像液と最初に接する第２レジスト層１６から現像が始まり、この第２レジスト層１６の現像が進んで、現像液が同図（Ｂ）に示すように中間層１４に達すると、中間層１４の現像が始まる。更に、この中間層１４の現像が進んで、現像液が同図（Ｃ）に示すように第１レジスト層１２に達すると、同図（Ｄ）に示すように第１レジスト層１２の現像が始まることになる。
【００１４】
上述したように、第１レジスト層１２と第２レジスト層１６には同一組成のポジ型レジストを使用しているため、両層にレーザ光が照射されると同一範囲で感光することになる。しかし、現像は第２レジスト層１６，中間層１４，第１レジスト層１２の順に進行するため、第１レジスト層１２は他の２層より現像のスタートが遅れることになる。したがって、第１レジスト層１２の現像がある程度進行したときには、第２レジスト層１６と中間層１４の現像は更に進行するため、現像が終了したときには、同図（Ｅ）に示すように、幅の異なる２段階の断面形状を有する段差パターンが形成されることになる。
【００１５】
なお、ピット内の段差パターンは、レーザ光の光強度分布，レジスト層の感度などによって適宜設定することができる。また、ピット内における各段差面の深さは各レジスト層の膜厚によって適宜設定することができる。
【００１６】
以上のような一連のマスタリングの処理によって、ガラス基板１０上に段差パターンの形成されたガラスマスタ２０ができ上がる（図１（Ｂ）参照）。この後、通常のニッケルスタンパ工程と同様にして、スタンパやディスクが製作される。まず、同図（Ｃ），（Ｄ）に示すように、メッキ工程によってメタルマスタ２２が作られる。そして、このメタルマスタ２２を利用して、同図（Ｅ），（Ｆ）に示すように、メッキ工程によって多数のメタルマザー２４が作られる。
【００１７】
次に、同図（Ｇ），（Ｈ）に示すように、メッキ工程によって多数のスタンパ２６が作られる。なお、メタルマスタ２２がスタンパとして用いられることもある。次に、同図（Ｉ），（Ｊ）に示すように、適宜のディスク材料を用いた圧縮成型、射出成型、あるいは２Ｐ成型などの加工方法により、ディスク基盤２８が作られる。このディスク基盤２８のピット形成面上には、図示せぬ反射膜が形成され、更に片面または両面に図示せぬ保護膜が各々形成される。
【００１８】
＜ディスクの製造例と断面形状の検査結果＞
次に、上述した製造手順によるディスクの製造例と、その断面形状の観察結果を比較例とともに説明する。この実施例では、第１，第２レジスト層１２，１６に「ＴＳＭＲ−Ｖ３（東京応化工業製）」を使用し、中間層１４には分子量１５００のＰＶＡを使用した。また、所定の膜厚を得るため、溶剤は各々エチルセロソルブアセテートと純水を使用した。
【００１９】
（１）ブランクマスタの製造
表面を良く研磨した直径２００ミリのガラス盤上に密着剤を介して第１レジストをスピン塗布する。膜厚はレジスト層の濃度とスピン回転数に依存するため、必要な膜厚に応じてレジスト層の濃度と回転数を決定する。スピン塗布の後、１１０℃で３０分間ベーク炉に入れ、ベークを行う。室温に冷却後、続いて、この第１レジスト層１２の上にＰＶＡ液を同様の手法で塗布し、同じく１１０℃で３０分間ベークして中間層１４を形成する。更に、この中間層１４の上に第１レジスト層１２と同じ手法で第２レジストを塗布，ベークして第２レジスト層１６を形成する。このようにして、表面に第１レジスト層１２，中間層１４，第２レジスト層１６の順にパターン形成膜が積層されたブランクマスタが完成する。
【００２０】
（２）ガラスマスタの製造
ブランクマスタの表面に、λ＝４１３ｎｍ（Ｋｒレーザ），ＮＡ（開口数）０．９の光学系を用いて照射，露光（記録）を行う。続いて、０．２ＮのＫＯＨ水溶液を用いて３０秒間の現像を行う（一部の例を除く）。
【００２１】
（３）成型後の評価
ガラスマスタに対して、例えば図１（Ｃ）〜（Ｈ）に示したような手法に従ってスタンパを作製し、更に射出成形によりポリカーボネート製のディスク基板を作製する。このディスク基板を半径方向にカットして、その断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察し、図３に示すように、表面に形成されたピットの段差の幅Ｗ１，Ｗ２の測定と、断面形状の評価を行った。ピットに形成された段差は、図１（Ｂ）のガラスマスタ２０に形成された段差に対応している。すなわち、幅Ｗ１は第１レジスト層１２に形成された開口部の幅に、幅Ｗ２は第２レジスト層１６に形成された開口部の幅にそれぞれ相当している。
【００２２】
断面形状は図４に示すように、未貫通の同図（Ｃ）を含めて同図（Ｂ），（Ｄ）のような明瞭な段差の認められない形状を全て「×」とし、同図（Ａ）の形状のみを「○」と表現している。また、第２レジスト層１６の上方から見た表面形状についてもＳＥＭで観察し、ピットが正規にできていれば「○」と表現し、歪んでいたり，流れてしまっているものは「×」と表現した。
【００２３】
ａ，総膜厚１４０ｎｍの場合の評価結果
第１及び第２レジスト層１２，１６及び中間層１４の総膜厚１４０ｎｍは、λ＝８３０ｎｍのレーザ光を用いて光ディスクを再生するときに、変調度が最大となる膜厚である。この膜厚で段差を形成した場合の評価結果を表１に示す。なお、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は、それぞれ第１レジスト層１２，中間層１４，第２レジスト層１６の膜厚である（図３参照）。
【００２４】
【表１】

【００２５】
この表１では、比較例としてレジスト層を単層、２層に形成したもの（中間層なし）と、３層構造ではあるが、中間層の膜厚をこの発明の範囲から外れた１０ｎｍに設定したものを示している。また、実施例としては中間層の膜厚をこの発明の範囲１５ｎｍ〜５０ｎｍに設定したものを示している。なお、２層以上の例では、第１層の膜厚を７０ｎｍとしたときに、総膜厚が１４０ｎｍとなるように第２層の膜厚を設定している。
【００２６】
評価の結果、比較例の単層では段差は形成されず、２層でも明瞭な段差は形成されない。また、３層であっても、中間層の膜厚が１０ｎｍであるときは段差は形成されなかった。明瞭な段差パターンは、中間層の膜厚が１５ｎｍ〜５０ｎｍの範囲にあるときに形成された。また、段差のコントラストを示す指標Ｗ２／Ｗ１は、中間層の膜厚が増加するとともに大きくなる。これは中間層の膜厚が厚いほど第１層の現像開始が遅れるからである。また、表面形状は同一のレジストを使用しているために、全ての例で良好な結果が得られた。
【００２７】
ｂ，総膜厚３００ｎｍの場合の評価結果
総膜厚を３００ｎｍとして同様の評価を行った。評価結果を表２に示す。
【００２８】
【表２】

【００２９】
この表２では、実施例，比較例ともに３層構造とし、中間層の膜厚を４０ｎｍ〜７０ｎｍの間に設定したものを示している。ここでは、第１層の膜厚を１５０ｎｍとしたときに、総膜厚が３００ｎｍとなるように第２層の膜厚を設定している。
【００３０】
評価の結果、実施例の２サンプルに示すように、中間層の膜厚をこの発明の範囲である５０ｎｍ以下としたときに明瞭な段差パターンを得ることができた。一方、比較例の２サンプルに示すように、中間層の膜厚を６０ｎｍ以上としたときは現像の開始が著しく遅れるため、第１層が図４（Ｃ）に示すように先すぼみの形状となり、明瞭な段差パターンは認められなかった。
【００３１】
そこで、Ｐ２＝６０ｎｍ，Ｐ３＝９０ｎｍの条件で現像時間を長くして同様の評価を行った。評価結果を表３に示す。
【００３２】
【表３】

【００３３】
この表３では、先の実施例と同じく現像時間を３０秒としたものを含めて、現像時間Ｔを４５秒〜７５秒までの間に設定したものを示している。
【００３４】
評価の結果、先の実施例と同じく現像時間Ｔを３０秒としたものでは明瞭な段差パターンは認められなかった。一方、現像時間を長くしたものでは、第１層の現像が進行し、明瞭な段差パターンを得ることができた。しかしながら、長い現像時間は中間層の現像を必要以上に進めてしまい、図５に示すように、中間層がくびれた形状となってしまう。このように中間層がくびれていると第２層が安定に支えられないため、ピットの端が欠けたり、著しい場合は第２層が部分的に剥離することもあり、実用には適さない。また、表面形状は同一のレジストを使用しているにもかかわらず、好ましい結果は得られなかった。
【００３５】
以上説明した検討結果から明らかなように、中間層の膜厚を１５ｎｍ〜５０ｎｍとした場合に断面形状，表面形状ともに良好な結果を得ることができた。より好ましくは、中間層の膜厚を１５ｎｍ〜４０ｎｍとした場合に最も良い結果を得ることができる。例えば、中間層の膜厚を５０ｎｍとした場合、プロセスのもつ種々の変動要素（例えばレーザの光量変動や現像液の温度変動）によって図４（Ｃ）に示すような先細りの形状となってしまうことがある。このような点を考慮すると、中間層の膜厚は、１５〜４０ｎｍが好ましい。
【００３６】
＜他の実施例＞
この発明は、以上の開示に基づいて多様に改変することが可能である。例えば、上記実施例では段差パターンをピットとした例について示したが、グルーブとする場合にも適用することができる。また、上述した実施例に示した数値，材料，製造条件などは一例であり、同様の作用を奏するように種々設計変更が可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、次のような効果がある。
（１）ＰＶＡからなる中間層により第１層の現像開始を遅らせ、これにより第１層と第２層との間に段差を形成するようにしたため、同一のポジ型レジストを使用しているにもかかわらず、良好な段差パターンを得ることができる。
【００３８】
（２）第１層と第２層に使用されるレジストの組成が同じであるため、表面にうねりを生じることがないので、マスタリング時や記録再生時のビームフォーカシングに負担を与えることがなくなり、光学的特性に優れた光ディスクを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例の製造方法を示す工程図である。
【図２】実施例における現像時のピットの様子を示す断面図である。
【図３】実施例におけるピットの形状を示す断面図である。
【図４】他のピット形状を示す断面図である。
【図５】他のピット形状を示す断面図である。
【符号の説明】
１０…ガラス基板
１２…第１レジスト層
１４…中間層
１６…第２レジスト層
１８…ブランクマスタ
２０…ガラスマスタ
２２…メタルマスタ
２４…メタルマザー
２６…スタンパ
２８…ディスク基盤

Claims (3)

1. 基板上に、ポジ型レジストによって形成された第１レジスト層と、
   この第１レジスト層上に形成されており、ポリビニルアルコールによる厚さが１５〜５０ｎｍの中間層と、
   この中間層上に形成されており、前記第１レジスト層と同一組成のポジ型レジストによって形成された第２レジスト層と、
   を含む光ディスク用ブランクマスタ。
2. 基板上に、ポジ型レジストを塗布した後、所定温度及び時間のベークを行って第１レジスト層を形成する工程と、前記第１レジスト層上に、厚さが１５〜５０ｎｍのポリビニルアルコールを塗布した後、前記第１レジスト層の形成時と同一の所定温度及び時間でベークを行って中間層を形成する工程と、前記中間層上に、前記ポジ型レジストと同一材料のレジストを塗布した後、前記第１レジスト層の形成時と同一の所定温度及び時間でベークを行って第２レジスト層を形成する工程と、から光ディスク用ブランクマスタを作製し、
   更に、前記光ディスク用ブランクマスタにレーザ光照射による露光・現像を行って、前記第１レジスト層のパターンの幅と前記第２レジスト層のパターンの幅の異なる断面形状を有する段差ピットパターン又はグルーブパターンを形成してガラスマスタを作製する工程と、前記ガラスマスタにメッキを行う工程と、からなることを特徴とする光ディスク用スタンパーの製造方法。
3. 基板上に、ポジ型レジストを塗布した後、所定温度及び時間のベークを行って第１レジスト層を形成する工程と、前記第１レジスト層上に、厚さが１５〜５０ｎｍのポリビニルアルコールを塗布した後、前記第１レジスト層の形成時と同一の所定温度及び時間のベークを行って中間層を形成する工程と、前記中間層上に、前記ポジ型レジストと同一材料のレジストを塗布した後、前記第１レジスト層の形成時と同一の所定温度及び時間のベークを行って第２レジスト層を形成する工程と、から光ディスク用ブランクマスタを作製し、
   更に、前記光ディスク用ブランクマスタにレーザ光照射による露光・現像を行って、前記第１レジスト層のパターンの幅と前記第２レジスト層のパターンの幅の異なる断面形状を有する段差ピットパターン又はグルーブパターンを形成してガラスマスタを作製する工程と、前記ガラスマスタにメッキを行う工程と、から光ディスク用スタンパーを作製し、
   前記光ディスク用スタンパーを用いてディスク基盤を成形する工程と、前記ディスク基盤上に反射膜、保護膜を順次形成する工程と、からなることを特徴とする光ディスクの製造方法。

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