JP4990835B2 - Convex structure manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、凸状構造体作製方法に関し、特に、光ディスクなどの光学情報記録媒体の製造のための凸状構造体作製方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a convex structure, and more particularly to a method for producing a convex structure for manufacturing an optical information recording medium such as an optical disk.

ROM(Read Only Memory)型光ディスクにおいては、製造段階において基板に形成されるプリピットによりデータがあらかじめ記録され、追記型や書き換え型光ディスクにおいては、プリピットやトラックがあらかじめ形成され、その上に有機色素等や相変化材料等からなる記録材料層が形成され、記録材料層の化学的物理的変化に基づく光学特性の変化を利用してデータが記録される。これらROM型以外の光ディスクにおいて、一般的に、光ディスクの回転制御に用いられるウォブリング信号など回転制御情報やデータの記録時の位置検索などに必要なアドレス情報などの信号は、原盤製造時に、予め凹又は凸部であるトラック(グルーブ又はランド)に記録されている。いずれの光ディスクもレプリケーションにて製造され、プリピットやトラックなど凹凸パターン(凸状構造体)を原盤に記録し、記録原盤からディスクスタンパを形成し、該ディスクスタンパを用いて合成樹脂などを加熱プレス加工または射出成形し、該パターンが原盤から転写された記録面を備えた透光性基板などが形成されて、得られる。   In ROM (Read Only Memory) type optical discs, data is pre-recorded by pre-pits formed on the substrate in the manufacturing stage, and in write-once and rewritable optical discs, pre-pits and tracks are formed in advance, on which organic dyes, etc. And a recording material layer made of a phase change material or the like is formed, and data is recorded using a change in optical characteristics based on a chemical physical change in the recording material layer. In these optical discs other than ROM type, signals such as rotation control information such as a wobbling signal used for optical disc rotation control and address information necessary for position search at the time of data recording are generally concaved in advance when the master disc is manufactured. Or it is recorded on a track (groove or land) which is a convex portion. Both optical discs are manufactured by replication, and a concave / convex pattern (convex structure) such as prepits and tracks is recorded on the master, a disc stamper is formed from the master disc, and synthetic resin is heated and pressed using the disc stamper. Alternatively, it is obtained by injection molding and forming a translucent substrate having a recording surface on which the pattern is transferred from the master.

近年、BD(Blu-ray Disc(登録商標))の記録密度を越えるより高密度化された記録媒体の研究開発が進められ、プリピットやトラックを高解像度でパターニングを実現するため、高密度光ディスクの原盤作製手段として、有機レジストとLBR(Laser beam recording)の組み合わせや、無機レジストとPTM(Phase transition mastering)の組み合わせや、無機レジストとEBR(Electronic beam recording)の組み合わせによる作製プロセスが一般的である。   In recent years, research and development of higher-density recording media exceeding the recording density of BD (Blu-ray Disc (registered trademark)) has progressed, and in order to realize high-resolution patterning of prepits and tracks, As a master production method, a combination of an organic resist and LBR (Laser beam recording), an inorganic resist and PTM (Phase transition mastering), or a combination of an inorganic resist and EBR (Electronic beam recording) is generally used. .

現在主流のBD−ROM(片面容量25GB/直径120cm)用原盤の作成法は、LBR及びPTMを使用したものが主流であるが、更なる高密度の原盤を作製するには、レジスト層の高解像化が容易なPTM、EBRを使用した手法が採用されている。   Currently, the mainstream of BD-ROM (single-sided capacity 25GB / diameter 120cm) master disk is the one that uses LBR and PTM. A technique using PTM and EBR that can be easily resolved is employed.

プリピットやトラックなど凸状構造体の高解像度パターニングにおいては、以下の提案がある。   In high-resolution patterning of convex structures such as prepits and tracks, there are the following proposals.

例えば、特許文献1及び特許文献2には、ヒートモードを利用して、光吸収層とZnS−SiOなどの熱反応層の積層構成を有する媒体に対してレーザ光を照射した後、媒体をエッチング加工してZnS−SiOからなる凸状構造体の凹凸パターンを作製するという構造体作製方法及び光情報記録媒体の製造方法が記載されている。 For example, in Patent Document 1 and Patent Document 2, using a heat mode, a medium having a laminated structure of a light absorption layer and a thermal reaction layer such as ZnS-SiO 2 is irradiated with laser light, and then the medium is used. A structure manufacturing method and an optical information recording medium manufacturing method are described in which a concavo-convex pattern of a convex structure made of ZnS-SiO 2 is manufactured by etching.

特許文献3もヒートモードを利用して、露光により状態変化する感熱材料層およびこれに接するように配置された記録補助層を有する記録原盤を使用し、記録補助層の熱伝導率、光学定数および厚さ等を任意に選択することによって、熱的および光学的に感熱材料層の露光状態を制御し、原盤上に形成される凹凸パターンの断面形状を制御する光情報記録媒体の原盤製造方法を開示している。   Patent Document 3 also uses a heat-sensitive material layer that changes its state by exposure and a recording master having a recording auxiliary layer arranged so as to be in contact therewith, and the thermal conductivity, optical constant and A master manufacturing method for an optical information recording medium, wherein the exposure state of a heat-sensitive material layer is controlled thermally and optically by arbitrarily selecting a thickness and the like, and the cross-sectional shape of a concavo-convex pattern formed on the master is controlled. Disclosure.

特許文献4には、基板に形成したZnS−SiOなどの中間層上に遷移金属酸化物などからなる無機レジスト層を形成し、露光現像処理により凹凸パターンを無機レジスト層に形成して原盤となし、遷移金属酸化物凸パターンを還元処理して凸表面と下面の中間層と接する部分の体積収縮率の違いを利用して、凸パターンの傾斜角度を減少させる光ディスク原盤の製造方法が開示されている。
特開2007−179607 特開2006−252712 特開2005−011489 特開2007−287261
In Patent Document 4, an inorganic resist layer made of a transition metal oxide or the like is formed on an intermediate layer such as ZnS-SiO 2 formed on a substrate, and an uneven pattern is formed on the inorganic resist layer by exposure and development processing. None, a method for producing an optical disc master is disclosed in which the transition metal oxide convex pattern is reduced to reduce the inclination angle of the convex pattern by utilizing the difference in volume shrinkage between the convex surface and the intermediate layer on the lower surface. ing.
JP2007-179607 JP 2006-252712 A JP 2005-011489 A JP 2007-287261 A

ヒートモード記録を利用して形成した原盤における凹又は凸部の構造体は、その側面が傾斜した断面形状を有する。そこで、凸構造体の原盤を直接用いて光情報記録媒体のレプリケーションを行う、或いは原盤に基づいて金属スタンパを製造し、スタンパを用いて光情報記録媒体のレプリケーションを行うと、構造体の断面アスペクト比が十分とれず、光情報記録媒体の案内溝および信号ピット等からの信号の振幅が小さくなる問題がある。よって、光情報記録媒体の所望構造体を形成するためには、レプリケーションに応じて最適な断面傾斜角度を有する構造体を備えた原盤の形成が重要である。   The concave or convex structure in the master disk formed using heat mode recording has a cross-sectional shape with inclined side surfaces. Therefore, when the optical information recording medium is replicated directly using the master of the convex structure, or the metal stamper is manufactured based on the master and the optical information recording medium is replicated using the stamper, the cross-sectional aspect of the structure is obtained. There is a problem that the ratio is not sufficient and the amplitude of signals from the guide grooves and signal pits of the optical information recording medium becomes small. Therefore, in order to form a desired structure of an optical information recording medium, it is important to form a master having a structure having an optimum cross-sectional inclination angle according to replication.

しかしながら、特許文献1および特許文献2はともにヒートモード記録、材料及び方法を開示しているが、構造体の傾斜角度の制御については言及されていない。   However, Patent Document 1 and Patent Document 2 both disclose heat mode recording, materials and methods, but do not mention control of the tilt angle of the structure.

一方、特許文献3もヒートモードを利用して、感熱材料層に接する記録補助層組成による殆ど変化が大きくとれない熱伝導率制御により、原盤上構造体の断面形状を制御する方法を開示しているが、感熱材料層の他に記録補助層が必須となっており、層構造が複雑で、また、各層にあわせた現像液が必要となり工程が複雑になる。   On the other hand, Patent Document 3 also discloses a method of controlling the cross-sectional shape of the structure on the master by utilizing the heat mode and controlling the thermal conductivity that hardly changes due to the composition of the recording auxiliary layer in contact with the heat-sensitive material layer. However, in addition to the heat-sensitive material layer, a recording auxiliary layer is essential, the layer structure is complicated, and a developer suitable for each layer is required, which complicates the process.

また、特許文献4は一様な還元処理により、遷移金属酸化物からなる凸パターン構造体の凸表面と下面の中間層と接する部分の体積収縮率の違いを利用するものとなっており、凸構造体の任意のテーパ角度に調整することは困難であり、テーパ角制御に体積収縮率という殆ど差が大きく現れない現象を利用している。   Patent Document 4 utilizes a difference in volume shrinkage between the convex surface of the convex pattern structure made of a transition metal oxide and the intermediate layer on the lower surface by uniform reduction treatment. It is difficult to adjust the taper angle of the structure to an arbitrary taper angle, and a phenomenon in which the difference in volume shrinkage hardly appears in the taper angle control is utilized.

上記従来の構造体側面の断面傾斜角度制御技術では、エッチングによる凸構造体形成後の基板上に残る構造体を構成する無機材料の物性についてその制御が十分ではなく、所望の構造体傾斜角度を得ることが困難であった。   In the conventional technique for controlling the cross-sectional inclination angle of the side surface of the structure, the physical property of the inorganic material constituting the structure remaining on the substrate after the formation of the convex structure by etching is not sufficiently controlled, and the desired structure inclination angle is set. It was difficult to get.

そこで、本発明の解決しようとする課題には、凸状構造体の側面の傾斜角度を制御できる凸状構造体作製方法を提供することが一例として挙げられる。   Thus, the problem to be solved by the present invention is to provide a method for producing a convex structure that can control the inclination angle of the side surface of the convex structure as an example.

本発明の凸状構造体作製方法は、亜鉛の酸化物、亜鉛の硫化物、及び亜鉛のセレン化物の内の少なくとも1種を主成分とする第1材料と、シリコンの酸化物、シリコンの窒化物、アルミニウムの酸化物、アルミニウムの窒化物、錫の酸化物、錫の窒化物、ゲルマニウムの酸化物及びゲルマニウムの窒化物の内の少なくとも1種を主成分とする第2材料と、を混合した無機レジスト層を基板上に設ける工程と、
前記無機レジスト層をレーザ光で露光して潜像を形成する工程と、
前記無機レジスト層を現像して、前記潜像に応じて残る無機レジスト層に前記基板に達する開口部のパターンを形成する工程と、
前記無機レジスト層の前記開口部を介して前記基板にドライエッチングを施して前記基板に前記潜像に応じた凸状構造体を形成する工程と、を含むこと特徴とする。
The convex structure manufacturing method of the present invention includes a first material mainly composed of at least one of zinc oxide, zinc sulfide, and zinc selenide, silicon oxide, and silicon nitridation. , Aluminum oxide, aluminum nitride, tin oxide, tin nitride, germanium oxide, and a second material mainly composed of germanium nitride Providing an inorganic resist layer on the substrate;
Exposing the inorganic resist layer with a laser beam to form a latent image;
Developing the inorganic resist layer to form a pattern of openings reaching the substrate in the remaining inorganic resist layer according to the latent image;
And performing a dry etching on the substrate through the opening of the inorganic resist layer to form a convex structure corresponding to the latent image on the substrate.

以下、本発明による実施の形態の例を図面を参照して詳細に説明する。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

実施形態の光学情報記録媒体製造用の原盤は、図1に示すように、例えばシリコンからなる円形の基板12である。この基板12上に無機レジスト層16が設けられ、無機レジスト層側からレーザビームを集光照射することによってデータの記録が行なわれ、エッチングして原盤として凸状構造体を備えるように形成される。   As shown in FIG. 1, the master for manufacturing an optical information recording medium according to the embodiment is a circular substrate 12 made of, for example, silicon. An inorganic resist layer 16 is provided on the substrate 12, and data recording is performed by condensing and irradiating a laser beam from the inorganic resist layer side, and etching is performed so as to have a convex structure as a master. .

基板12は、原盤に求められる機械的強度を確保するための基体としての役割を果たすように基板12の厚さが設定され、その材料としてはシリコンの他に、SiC、GaN、AlNまたはガラスを用いることが可能である。   The thickness of the substrate 12 is set so that the substrate 12 serves as a base for ensuring the mechanical strength required for the master, and the material is SiC, GaN, AlN or glass in addition to silicon. It is possible to use.

無機レジスト層16の母材は、酸化物、硫化物、窒化物またはこれらの組み合わせを主成分として用いることができる。具体的には、母材は、ZnOなど亜鉛の酸化物、ZnSなど亜鉛の硫化物、及び、ZnSeなど亜鉛のセレン化物の内の少なくとも1種を主成分とする第1材料と、SiO、SiOなどのシリコンの酸化物、SiNなどのシリコンの窒化物、Alなどのアルミニウムの酸化物、AlNなどのアルミニウムの窒化物、SnO、SnO、SnOなどの錫の酸化物、SnNなどの錫の窒化物、GeO、GeOなどのゲルマニウムの酸化物及びGeN、GeCrNなどのゲルマニウムの窒化物の内の少なくとも1種を主成分とする第2材料と、を混合したものである。ここで言う主成分は、無機レジスト層16を構成する材料の50原子%以上を占めることが好ましく、より好ましくは80原子%である。さらにまた、無機レジスト層16は、ZnS−SiOの混合物を主成分とすることがより好ましく、第2材料のSiOは5mol%〜90mol%組成比でも可能であり、10mol%〜25mol%が望ましい。 As a base material of the inorganic resist layer 16, an oxide, sulfide, nitride, or a combination thereof can be used as a main component. Specifically, the base material includes a first material mainly composed of at least one of a zinc oxide such as ZnO, a zinc sulfide such as ZnS, and a zinc selenide such as ZnSe, SiO, SiO Silicon oxide such as 2 ; silicon nitride such as SiN; aluminum oxide such as Al 2 O 3 ; aluminum nitride such as AlN; tin oxide such as SnO 3 , SnO 2 and SnO; SnN And a second material mainly composed of at least one of germanium oxides such as GeN and GeCrN and tin nitrides such as GeO 2 and GeO. The main component mentioned here preferably accounts for 50 atomic% or more of the material constituting the inorganic resist layer 16, and more preferably 80 atomic%. Furthermore, the inorganic resist layer 16 is more preferably composed mainly of a mixture of ZnS-SiO 2, SiO 2 of the second material is also possible at 5 mol% to 90 mol% composition ratio is 10 mol% 25 mol% desirable.

次に、未記録のブランクの光学情報記録媒体製造原盤の製造方法の一例について説明する。   Next, an example of a method for manufacturing an unrecorded blank optical information recording medium manufacturing master will be described.

まず、図1に示すように、シリコンなどの平坦な円形基板12上に無機レジスト層16を形成する。無機レジスト層16は、気相成長法を用いて形成することができる。   First, as shown in FIG. 1, an inorganic resist layer 16 is formed on a flat circular substrate 12 such as silicon. The inorganic resist layer 16 can be formed using a vapor phase growth method.

次に、上記ブランクの原盤を用いた高密度ディスクスタンパ製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing a high-density disk stamper using the blank master will be described.

図2に示すように、レーザカッティング工程として、回転するブランクの原盤11に対して、記録すべき信号に対応するように明滅する所定の開口数NA、波長、出力を有するレーザビームLBを無機レジスト層16側から入射し無機レジスト層16を照射露光する。露光するレーザビームLBは広い範囲を露光しているが、所定NAで収束しているので、その断面(光軸に垂直)の無機レジスト層の底面では上面より細くなっている。無機レジスト層16を構成する第1材料(亜鉛の酸化物又は/及び硫化物又は/及びセレン化物を主成分とする)と第2材料(珪素の酸化物又は/及び窒化物又は/及びアルミニウムの酸化物又は/及び窒化物又は/及び錫の酸化物又は/及び窒化物又は/及びゲルマニウムの酸化物又は/及び窒化物を主成分とする)との混合物は、レーザ光の照射熱により結合状態が変化し、酸溶液への溶解性が変化する。   As shown in FIG. 2, as a laser cutting process, a laser beam LB having a predetermined numerical aperture NA, wavelength, and output blinking so as to correspond to a signal to be recorded is applied to a rotating blank master 11 by an inorganic resist. The light is incident from the layer 16 side, and the inorganic resist layer 16 is irradiated and exposed. The laser beam LB to be exposed is exposed over a wide range, but is converged with a predetermined NA, so that the bottom surface of the inorganic resist layer in the cross section (perpendicular to the optical axis) is thinner than the top surface. A first material (based on zinc oxide or / and sulfide or / and selenide) and a second material (silicon oxide or / and nitride or / and aluminum) constituting the inorganic resist layer 16 Oxide or / and nitride or / and tin oxide or / and nitride or / and germanium oxide or / and nitride as a main component) Changes, and the solubility in an acid solution changes.

このようなレーザビームLBの照射により、無機レジスト層16の照射部分がレーザビームLBにより物性変化して、螺旋パターンの潜像laMが形成される。潜像の形成された部分の物性は、それ以外の部分(未記録領域)の物性と十分に異なった溶解性となる。従って、潜像部分とそれ以外の部分とでの溶解速度の相違により、現像することができる。たとえば、無機レジスト層の底面では上面より温度が高いので溶解性が無機レジスト層膜厚方向においても変化する。   By irradiation with the laser beam LB, the irradiated portion of the inorganic resist layer 16 is changed in physical properties by the laser beam LB, and a latent image laM having a spiral pattern is formed. The physical properties of the portion where the latent image is formed have solubility sufficiently different from the physical properties of the other portion (unrecorded area). Therefore, development can be performed due to the difference in dissolution rate between the latent image portion and the other portion. For example, since the temperature at the bottom of the inorganic resist layer is higher than that at the top, the solubility also changes in the thickness direction of the inorganic resist layer.

次に、現像工程として、図3に示すように、露光した原盤11を現像装置(図示せず)に装着し、原盤11を現像して潜像laM部分以外の無機レジスト層を除去し基板12に達する開口部OPのパターン、すなわち、記録すべき信号に対応する逆テーパマスクパターン161を基板12上に無機レジスト層材料から形成する。ここで、注目すべきことは、ブランク原盤の製造において、第1材料と第2材料の混合比を変えることにより、熱伝導性や結合状態に幅を持たせることができるため、逆テーパマスクパターン161の断面形状(傾斜角度)を制御することが可能であることである。第1材料と第2材料の混合比、第1材料に対する第2材料の混合の割合を高めることで、潜像部分の端部を逆テーパ状とする、すなわち、基板12の表面と逆テーパマスクパターン161の開口部の側面とのなす角度θを90度未満とすることができる。ここで、逆テーパ断面形状とは、無機レジスト層の基板12接触側からの厚さ方向おいて離れるに従って無機レジストが開口空間側に徐々に突出するオーバーハング形状をいう。   Next, as a development step, as shown in FIG. 3, the exposed master 11 is mounted on a developing device (not shown), the master 11 is developed to remove the inorganic resist layer other than the latent image laM portion, and the substrate 12. A pattern of the opening OP reaching the position, that is, a reverse taper mask pattern 161 corresponding to a signal to be recorded is formed on the substrate 12 from an inorganic resist layer material. Here, it should be noted that, in the manufacture of the blank master, the width of the thermal conductivity and the bonding state can be increased by changing the mixing ratio of the first material and the second material. It is possible to control the cross-sectional shape (tilt angle) of 161. By increasing the mixing ratio of the first material and the second material and the ratio of the mixing of the second material to the first material, the end portion of the latent image portion is inversely tapered, that is, the surface of the substrate 12 and the inversely tapered mask. The angle θ formed with the side surface of the opening of the pattern 161 can be less than 90 degrees. Here, the reverse tapered cross-sectional shape refers to an overhang shape in which the inorganic resist gradually protrudes toward the opening space side as the inorganic resist layer is separated in the thickness direction from the substrate 12 contact side.

ここで、逆テーパマスクパターン161の開口部OPにおける断面の傾斜角度が90度未満である場合、パターン161の底面Bは上面Uより狭くなっているので、露光面(上面U)より細いパターン(底面B)を描くことになる。   Here, when the inclination angle of the cross section at the opening OP of the reverse taper mask pattern 161 is less than 90 degrees, the bottom surface B of the pattern 161 is narrower than the upper surface U, and therefore a pattern (thinner than the exposure surface (upper surface U)) ( The bottom surface B) will be drawn.

次に、ドライエッチング工程として、図4に示すように、原盤11はリアクティブイオンエッチング装置(図示せず)のチャンバ内に配置され、リアクティブイオンエッチングが実行される。   Next, as a dry etching process, as shown in FIG. 4, the master 11 is placed in a chamber of a reactive ion etching apparatus (not shown), and reactive ion etching is performed.

リアクティブイオンエッチング装置のチャンバ内には、接地された所定周波数の高周波電源RFにブロッキングコンデンサを介して接続された平面カソードと、これに離間し平行に対向した接地されたアノードと、が設置されている。原盤11はカソード上に装着される。   In the chamber of the reactive ion etching apparatus, a planar cathode connected via a blocking capacitor to a grounded high-frequency power source RF having a predetermined frequency and a grounded anode spaced apart and parallel to the cathode are installed. ing. The master 11 is mounted on the cathode.

チャンバ内は、エッチングガスを供給されるとともに排気して、真空度を約1〜10Paに保持される。高周波電源により所定高周波の電力をカソードに印加すると、カソードアノード間に放電が起こりエッチングガスをイオン化(プラズマ)できる。   The inside of the chamber is supplied with an etching gas and exhausted to maintain the degree of vacuum at about 1 to 10 Pa. When power of a predetermined high frequency is applied to the cathode by a high frequency power source, discharge occurs between the cathode and anode, and the etching gas can be ionized (plasma).

チャンバ内で発生したプラズマ中の電子及びプラスイオンは、その質量の違いから電子は早く、プラスイオンは動きが遅い。そのため、電子はカソードとアノードにすぐに到達する。すなわち、電子は高周波の向き動きに追従できるが、イオンは追従できずほとんど動かない。   Electrons and positive ions in the plasma generated in the chamber are fast and positive ions move slowly due to the difference in mass. Therefore, the electrons quickly reach the cathode and anode. That is, electrons can follow high-frequency direction movement, but ions cannot follow and hardly move.

カソードに達した電子は、ブロッキングコンデンサによりカソードを帯電させる。アノードは接地されているため、アノードに到達した電子は接地に流れる。カソードに帯電した電圧は400〜1000Vに達し(陰極降下)、図4の矢印に示すように、プラスイオンは陰極降下で発生した垂直な電界に沿って原盤11(カソード)上に入射し、物理的、化学的に異方性エッチングが可能となる。   Electrons that reach the cathode charge the cathode with a blocking capacitor. Since the anode is grounded, electrons that reach the anode flow to ground. The voltage charged on the cathode reaches 400 to 1000 V (cathode drop), and as shown by the arrow in FIG. 4, positive ions are incident on the master 11 (cathode) along the vertical electric field generated by the cathode drop, It is possible to perform anisotropic etching chemically and chemically.

ここで、マスクパターン161の開口部における断面が逆テーパとなっているので、開口部上面がプラスイオン流れを狭窄して、図5に示すように、露出する基板12はその表面中央よりパターンに近い部分が徐々に浅くなるように掘削される。   Here, since the cross section of the opening portion of the mask pattern 161 is reversely tapered, the upper surface of the opening portion constricts the flow of positive ions, and the exposed substrate 12 has a pattern from the center of the surface as shown in FIG. The nearby part is excavated so that it gradually becomes shallower.

このように、第1及び第2材料の混合無機系材料を無機レジスト層16として用い、混合割合に依存してレーザ光照射(加熱)により結合状態がかわるので、かかる混合割合により酸溶液への溶解性が制御できる現象を利用して、逆テーパマスクパターン161の端部の傾斜を変えることにより、ドライエッチングにおいて、逆テーパマスクパターン161に覆われその開口部から現れる基板12表面部分のエッチングレート、特に逆テーパマスクパターン161の端部部分のエッチングレートを制御する。   Thus, since the mixed inorganic material of the first and second materials is used as the inorganic resist layer 16 and the bonding state is changed by laser light irradiation (heating) depending on the mixing ratio, the mixing ratio changes to the acid solution. In the dry etching, the etching rate of the surface portion of the substrate 12 that is covered with the reverse taper mask pattern 161 and appears from the opening by changing the inclination of the end of the reverse taper mask pattern 161 using the phenomenon that the solubility can be controlled. In particular, the etching rate of the end portion of the inverse taper mask pattern 161 is controlled.

これにより、ドライエッチング工程後、アルカリ水溶液により無機レジスト層(逆テーパマスクパターン)を除去する工程を実行すると、ドライエッチングされた基板12から、図6に示すように、所望の傾斜角度θ1を持った凸型構造体Ptを得ることができる。   As a result, when the step of removing the inorganic resist layer (reverse taper mask pattern) with an alkaline aqueous solution is executed after the dry etching step, the substrate 12 after the dry etching has a desired inclination angle θ1 as shown in FIG. A convex structure Pt can be obtained.

レーザ光の開口数NA並びに第1及び第2材料の混合比の選択により無機レジスト層の断面形状の傾斜を制御することで、レーザ光露光部の広い範囲よりも狭く無機レジスト層パターンの底面にて細いパターンを描くことが可能となる。   By controlling the inclination of the cross-sectional shape of the inorganic resist layer by selecting the numerical aperture NA of the laser light and the mixing ratio of the first and second materials, the bottom surface of the inorganic resist layer pattern is narrower than the wide range of the laser light exposure part. It is possible to draw a thin pattern.

なお、断面形状の制御を容易にするために、基板12及び無機レジスト層16の間に金属層(図示せず)を設け、熱伝導率の制御範囲を広げてもよい。たとえば、Ag合金やAl合金を基板12及び無機レジスト層16の間に成膜し、その膜厚を変えることで、断面傾斜角度の可変範囲を広げることが可能となる。   In order to facilitate the control of the cross-sectional shape, a metal layer (not shown) may be provided between the substrate 12 and the inorganic resist layer 16 to expand the control range of the thermal conductivity. For example, an Ag alloy or an Al alloy is formed between the substrate 12 and the inorganic resist layer 16, and the thickness of the film can be changed to widen the variable range of the cross-sectional inclination angle.

さらに、レプリケーション工程においては、この凸型構造体Ptを持った基板12から電鋳などによりディスクスタンパを作成し、ディスクスタンパを射出成形装置の金型に装着し、金型を閉じてキャビティを形成し、このキャビティ内にポリカーボネート(PC)等の溶融樹脂を注入後、硬化させて、金型から取り出すことで、ディスクスタンパの凸型構造体Ptが転写された光ディスク基板が得られる。   Furthermore, in the replication process, a disk stamper is created from the substrate 12 having the convex structure Pt by electroforming, the disk stamper is mounted on a mold of an injection molding apparatus, and the mold is closed to form a cavity. Then, after injecting a molten resin such as polycarbonate (PC) into the cavity, it is cured and taken out from the mold, thereby obtaining an optical disk substrate onto which the convex structure Pt of the disk stamper is transferred.

(実施例)
複数のブランク原盤を次のように作製した。まず、直径120mmのシリコン基板をスパッタリング装置にセットし、この基板上に、次に膜厚50nmで、第1材料をZnS及び第2材料をSiOとしてSiOの組成比2〜25mol%と変化させ混合して成膜した無機レジスト層を有するものを複数作成した。
(Example)
A plurality of blank masters were produced as follows. First, set the silicon substrate with a diameter of 120mm in the sputtering apparatus, on a substrate, then a film thickness of 50 nm, change the composition ratio 2~25Mol% of SiO 2 the first material of ZnS and second materials as SiO 2 A plurality of layers having an inorganic resist layer formed by mixing them were prepared.

その後、ブランク原盤に次のように情報を記録した。レーザビーム露光により、線速度一定で、トラックピッチ320nmでピット長150nmでデュティー比50%の単一マークとスペースのパターン記録を行った。   Thereafter, information was recorded on the blank master as follows. By laser beam exposure, a single mark and space pattern was recorded with a constant linear velocity, a track pitch of 320 nm, a pit length of 150 nm, and a duty ratio of 50%.

露光した原盤を、硫酸水溶液にて浸漬攪拌現像した。   The exposed master was immersed and developed with an aqueous sulfuric acid solution.

このように、第1材料と第2材料の混合物にレーザ光などを当てて加熱(露光)することにより、第1材料および第2材料の結合状態が変化し、加熱(露光)されていない部分と加熱(露光)された部分の酸に対する溶解度が変化するので、硫酸1%濃度の水溶液に60秒晒すと加熱(露光)した部分は残り、加熱(露光)されていない部分は溶解する。すなわち、第1材料と第2材料の混合物は光または熱に反応する感光(感熱)物質として振る舞いかつ無機レジスト層の材料として働く、硫酸は現像液として働く。   In this way, by applying a laser beam or the like to the mixture of the first material and the second material and heating (exposure), the bonding state of the first material and the second material changes, and the portion that has not been heated (exposed) Since the solubility of the heated (exposed) portion in the acid changes, when exposed to a 1% sulfuric acid aqueous solution for 60 seconds, the heated (exposed) portion remains, and the unheated (exposed) portion dissolves. That is, the mixture of the first material and the second material behaves as a photosensitive (heat sensitive) substance that reacts with light or heat and acts as a material for the inorganic resist layer, and sulfuric acid acts as a developer.

現像後、原盤を純水洗浄し、エアーブローにて乾燥すると、露光部分が残り、露光されていない部分が除去され凸パターンとなり、シリコン原盤が得られた。   After development, the master was washed with pure water and dried by air blow to leave an exposed portion, and the unexposed portion was removed to form a convex pattern, thereby obtaining a silicon master.

図7及び図8は、それぞれ単一マークスペース記録されたシリコン基板の断面のSEM写真である。図7は無機レジスト層端部の傾斜角度が90度未満の時(SiO組成比20mol%)、図8は無機レジスト層端部の傾斜角度が90度の時(SiO組成比10mol%)のものである。 7 and 8 are SEM photographs of a cross section of a silicon substrate recorded with a single mark space, respectively. 7 is when the inclination angle of the inorganic resist layer end is less than 90 degrees (SiO 2 composition ratio 20 mol%), and FIG. 8 is when the inclination angle of the inorganic resist layer end is 90 degrees (SiO 2 composition ratio 10 mol%). belongs to.

また、第1材料と第2材料の混合比(組成比mol%)を第1材料の組成比が第2材料の組成比よりも大となる範囲で変化させると、加熱(露光)して残った部分の断面形状(傾斜)が混合比に応じて変化した。第1材料をZnS、第2材料をSiOとした場合、SiOの2〜10mol%の範囲では無機レジスト層端部の傾斜角度が90度を越えるが、SiOの10〜25mol%で90度未満となるようになった。 Further, if the mixing ratio (composition ratio mol%) of the first material and the second material is changed in a range where the composition ratio of the first material is larger than the composition ratio of the second material, the mixture remains heated (exposure). The cross-sectional shape (tilt) of the portion changed depending on the mixing ratio. When the first material is ZnS and the second material is SiO 2 , the inclination angle of the end portion of the inorganic resist layer exceeds 90 degrees in the range of 2 to 10 mol% of SiO 2 , but 90% at 10 to 25 mol% of SiO 2. It became less than degree.

図7に示すようにSi基板上にZnSとSiOの混合物(SiO組成比20mol%)を成膜し、レーザ光などで無機レジスト層16を露光しパターンを形成して、1%の硫酸水溶液で現像すると、露光された以外の部分が除去され、90度未満すなわち逆テーパ断面傾斜を持った無機レジストマスクがSi基板上に形成されている。 As shown in FIG. 7, a mixture of ZnS and SiO 2 (SiO 2 composition ratio 20 mol%) is formed on a Si substrate, the inorganic resist layer 16 is exposed with a laser beam or the like to form a pattern, and 1% sulfuric acid is formed. When developed with an aqueous solution, portions other than the exposed portion are removed, and an inorganic resist mask having an inclination of less than 90 degrees, that is, a reverse tapered cross section is formed on the Si substrate.

実施例の無機レジストマスク用いて、RIEなどでエッチングを施すとエッチングガス種、エッチングレートなどの条件を調整しなくても(当該調整は可能であるが)、無機レジストマスク断面の傾斜角度に応じてSi基板上に断面に傾斜を持った凸型構造体を形成できた。エッチング条件を一定にしたまま、Siの凸型構造体の断面傾斜角度を制御可能となった。すなわちエッチングによりパターンを作製した後、アルカリ水溶液で無機レジスト層を除去し、所望の傾斜を持った凸型構造体を得ることができる。   When etching is performed by RIE or the like using the inorganic resist mask of the example, the conditions such as the etching gas type and the etching rate are not adjusted (although the adjustment is possible), depending on the inclination angle of the cross section of the inorganic resist mask. Thus, a convex structure having an inclined cross section could be formed on the Si substrate. The cross-sectional inclination angle of the Si convex structure can be controlled while the etching conditions are kept constant. That is, after a pattern is produced by etching, the inorganic resist layer is removed with an alkaline aqueous solution to obtain a convex structure having a desired inclination.

本発明による実施の形態に係る凸状構造体作製方法を示す概略部分断面図である。It is a general | schematic fragmentary sectional view which shows the convex structure manufacturing method which concerns on embodiment by this invention. 本発明による実施の形態の凸状構造体作製方法を説明するための概略部分断面図である。It is a general | schematic fragmentary sectional view for demonstrating the convex-structure manufacturing method of embodiment by this invention. 本発明による実施の形態の凸状構造体作製方法を説明するための概略部分断面図である。It is a general | schematic fragmentary sectional view for demonstrating the convex-structure manufacturing method of embodiment by this invention. 本発明による実施の形態の凸状構造体作製方法を説明するための概略部分断面図である。It is a general | schematic fragmentary sectional view for demonstrating the convex-structure manufacturing method of embodiment by this invention. 本発明による実施の形態の凸状構造体作製方法を説明するための概略部分断面図である。It is a general | schematic fragmentary sectional view for demonstrating the convex-structure manufacturing method of embodiment by this invention. 本発明による実施の形態の凸状構造体作製方法を説明するための概略部分断面図である。It is a general | schematic fragmentary sectional view for demonstrating the convex-structure manufacturing method of embodiment by this invention. 本発明による実施例のパターン記録されたシリコン基板の断面を示すSEM写真である。It is a SEM photograph which shows the cross section of the silicon substrate by which the pattern recording of the Example by this invention was carried out. 本発明による実施例のパターン記録されたシリコン基板の断面を示すSEM写真である。It is a SEM photograph which shows the cross section of the silicon substrate by which the pattern recording of the Example by this invention was carried out.

符号の説明Explanation of symbols

11 原盤
12 基板
16 無機レジスト層
LB レーザビーム
laM 潜像
Pt 凸型構造体
11 Master 12 Substrate 16 Inorganic resist layer LB Laser beam
laM latent image Pt convex structure

Claims (5)

硫化亜鉛の第1材料と、酸化シリコンの第2材料と、を混合した無機レジスト層を基板上に設ける工程と、
前記無機レジスト層をレーザ光で露光して潜像を形成する工程と、
前記無機レジスト層を現像して、前記潜像に応じて残る無機レジスト層に前記基板に達する開口部のパターンを形成する工程と、
前記無機レジスト層の前記開口部を介して前記基板にドライエッチングを施して前記基板に前記潜像に応じた凸状構造体を形成する工程と、を含み、
前記無機レジスト層を基板上に設ける工程は、前記第1材料と前記第2材料の混合比を変えることにより、前記基板の表面と前記無機レジスト層の前記開口部の側面とのなす角度を制御する工程を含むこと特徴とする凸状構造体作製方法。
Providing on the substrate an inorganic resist layer in which a first material of zinc sulfide and a second material of silicon oxide are mixed;
Exposing the inorganic resist layer with a laser beam to form a latent image;
Developing the inorganic resist layer to form a pattern of openings reaching the substrate in the remaining inorganic resist layer according to the latent image;
See containing and forming a convex structure in accordance with the latent image on the substrate is subjected to dry etching to the substrate through the opening of the inorganic resist layer,
The step of providing the inorganic resist layer on the substrate controls the angle formed by the surface of the substrate and the side surface of the opening of the inorganic resist layer by changing the mixing ratio of the first material and the second material. A process for producing a convex structure , comprising the step of :
前記基板の表面と前記無機レジスト層の前記開口部の側面とのなす角度が90度未満であることを特徴とする請求項1記載の凸状構造体作製方法。   The method for producing a convex structure according to claim 1, wherein an angle formed between the surface of the substrate and a side surface of the opening of the inorganic resist layer is less than 90 degrees. 前記無機レジスト層は10〜25mol%の酸化シリコンを含むことを特徴とする請求項1又は2記載の凸状構造体作製方法。 The method for producing a convex structure according to claim 1 , wherein the inorganic resist layer contains 10 to 25 mol% of silicon oxide. 前記基板をドライエッチングする工程の後に、アルカリ水溶液により前記無機レジスト層を除去する工程を更に含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1に記載の凸状構造体作製方法。   The method for producing a convex structure according to claim 1, further comprising a step of removing the inorganic resist layer with an alkaline aqueous solution after the step of dry etching the substrate. 前記凸状構造体を形成する工程は、前記基板の表面と前記無機レジスト層の前記開口部の側面とのなす角度を制御することにより、エッチングレートを制御する工程を含むことを特徴とする請求項に記載の凸型構造体作製方法。 The step of forming the convex structure includes a step of controlling an etching rate by controlling an angle formed between a surface of the substrate and a side surface of the opening of the inorganic resist layer. Item 2. A method for producing a convex structure according to Item 1 .
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