JPH03260932A - パターンの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光デイスク記録や光磁気ディスク記録に用いら
れるディスク基板に設けられる案内溝やピットのパター
ンの形成方法に関する。

〔従来の技術〕

ディスク基板の片側すなわち信号記録面には、通常ら旋
状あるいは円心円状に並んだ溝やピットのパターンが形
成されている。このパターンは記録信号に用いられたり
、あるいは記録再生のためのレーザー光を追従させるの
に用いられている。このパターンは通常幅が０．５〜１
．０μｍ１深さ５０ｍｍ、ピッチ間隔１．６μｍの形状
である。さて、このようなパターンを形成する代表的な
方法として２　Ｐ　（Ｐｈｏｔｏ−Ｐｏｌｙｍｅｒ）法
がある。これは金属原盤から感光性樹脂を介して基板上
に転写する方法である。もう１つの代表的な方法は第２
図に示したようなリソグラフィー技術と反応性イオンエ
ツチング（ＲＩ　Ｅ）技術によりガラス基板表面に溝や
ピットのパターンを直接形成する方法である。すなわち
、第２図は案内溝やピットのパターンを形成する従来の
方法の工程を示す図であり、符号１はガラス基板、２は
レジスト、３はマスクを意味する。

これは、まずガラス基板上にレジストを塗布した後、レ
ーザーカッティングあるいはマスクパターンを介した密
着露光によりレジスト潜像を形成し、次に現像しレジス
トパターンを形成する。次に、ＲＩＥで基板をエツチン
グした後、レジストを除去し案内溝やピット等のパター
ンが形成された基板を得る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに２Ｐ法は、量産性に優れる反面、残留する感光
性樹脂の未硬化部や光開始剤が記録層と反応する問題や
、感光性樹脂を用いることによる信頼性等が問題となる
。また、リソグラフィー技術とＲＩＥ技術を組合せた方
法は信頼性に優れているが工程数が多いため、量産性、
経済性に難点がある。

本発明の目的は、ディスク基板の案内溝やピットのパタ
ーンの形成工程を簡略化し、ディスク基板の生産性、経
済性を向上させると共に、ディスク基板の信頼性を大幅
に向上させることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明を＠脱すれば、本発明はパターンの形成方法に関
する発明であって、ディスク基板に設けられる案内溝及
びピットのパターンの形成方法において、基板上に形成
された一般式−＋ＲＭＤ、、５→−で表される化学構造
を含有するポリマー（ここにＲは有機基、Ｍは金属を示
す）を含有する感光性樹脂組成物の膜を露光し、現像に
より露光部又は未露光部を除去して案内溝及びピットの
パターンを形成した後、該パターンを加熱することを特
徴とする。

本発明の概略を第１図に工程図として示す。

第１図において符号１はガラス基板、３はマスク、４は
感光性樹脂組成物を意味する。本発明は第１図に示した
ように、まずガラスなどの基板上に一般式＋ＲＭＯ４，
ｓ＋で表される化学構造を含有するポリマー（ここに、
Ｒは有機基、また、Ｍは金属を示す）を含有する感光性
樹脂組成物を塗布し、次にリソグラフィー技術により露
光、現像を行い案内溝やピットのパターンを形成した後
、これを加熱し硬化させることにより強じんな膜にした
り、あるいは有機物を除去し、酸化物あるいは酸化物類
似体のパターンとする案内溝やピットのパターンの形成
方法である。すなわち、本発明に用いられる感光性樹脂
組成物は露光により架橋又は分解あるいは異性化などの
構造変化をするため、通常のフォトレジストと同様に、
露光によりネガ型又はポジ型のパターンが形成される。

このような感光性樹脂組成物に含有される一般式−＋　
ＲＭＯ，、、十で表される化学構造を含有するポリマー
は少なくとも部分的に梯子型構造を持つため、通常の鎮
状の有機ポリマーに比べてＭ−０結合の含量が多い特徴
がある。したがって、組成物のパターンを加熱すれば、
有機基の一部あるいは全部が除去されるため、酸化物あ
るいは酸化物に近い化学構造を持つパターンが形成され
る。この方法はリソグラフィー技術とＲＩＥ技術を利用
した従来法と比べて、ＲＩＥ工程がなくなるので生産性
に優れる特徴がある。また、本発明はプラスチック基板
にも適用可能であり、表面に酸化物あるいは酸化物類似
膜が形成されるので、従来の２Ｐ法により作製した基板
に比べて信頼性に優れる特徴がある。また、本発明の感
光性樹脂組成物に含まれるポリマーは一般に末端にシラ
ノール基のような反応性の基を有しているため、比較的
低温で加熱した場合には反応性の基間で縮合が生じ化学
的、機械的に強じんで安定な膜が形成されるため、信頼
性の高い基板が製造できる。

本発明において用いられる感光性樹脂組成物に含まれる
一般式＋ＲＭＯ，，５＋で表される化学構造を含有する
ポリマーのＲで表される有機基は特に限定するものでは
ないが、メチル、エチル、プロヒル、ブチルなどのアル
キル基、ビニル、イソプロペニル基等のアルケニル基、
フェニル等のアリール基、アクリロイル基、メタクロイ
ル基等のアルケノイル基及びこれらの誘導体が例示され
る。また、本発明において用いられる一般式＋ＲＭＤ、
、、十で表される化学構造を含有するポリマーのＭで表
される金属は特に限定するものではないが、Ｓｉ、　Ｇ
ｅ、　Ｔｉ、Ｚｒ、　ＡＩ、ＢＸＺｒＳＮｂ、　Ｇａ、
　Ｓｎ、’Ｐｂ、、、５ｂＸＴａ、　Ｎｄ、　Ｂｒ等が
例示される。

本発明において用いられる一般式−＋　ＲＭＯ，、ｓ＋
で表される化学構造を含有するポリマーの製造方法は特
に限定するものはない。一般には金属アルコキシド又は
金属塩化物の加水分解・縮合によって得られるポリマー
あるいはそれの誘導体であり、これら金属アルコキシド
あるいは金属塩化物の少なくとも１成分に３官能の金属
アルコキシドあるいは金属塩化物が用いられる。

この種の金属アルコキシドとしては次のようなものが例
示される。メチルトリメトキシシラン、エチルトリメト
キシシラン、プロピルトリメトキシシラン、ブチルトリ
メトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ビニル
トリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メ
チルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、
プロピルトリエトキシシラン、ブチルトリエトキシシラ
ン、ヘキシルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシ
シラン、フェニルトリエトキシシラン、４−トリメトキ
シシリルテトラヒドロフタル酸無水物、３，３．３−）
リフルオロプロピルトリメトキシシラン、３−（Ｎ−メ
チルアミノ）プロピルトリメトキシシラン、メチルトリ
ス（２−了ミノエトキシ）シラン、２メルカプトエチル
トリメトキシシラン、３−（２−アミノエチルアミノ）
プロピルトリメトキシシラン、２−シアノエチルトリエ
トキシシラン、アリルトリエトキシシラン、３−グリシ
ドキシプロビルトリメトキシシラン、３−アミノプロピ
ルトリエトキシシラン、３−メタクリロイルオキシプロ
ピルトリメトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン
、３−１：Ｎ−了りルーＮ（２−アミノエチル）〕アミ
ノプロピルトリメトキシシラン、３−（Ｎ−アリル−Ｎ
−グリシジル）アミノプロピルトリメトキシシラン、３
−（Ｎ、Ｎ−ジグリシジル）アミノプロピルトリメトキ
シシラン、メチルトリメトキシゲルマン、エチルトリメ
トキシゲルマン、プロピルトリメトキシゲルマン、ブチ
ルトリメトキシゲルマン、ヘキシルトリメトキシゲルマ
ン、ビニルトリメトキシゲルマン、フェニルトリメトキ
シゲルマン、メチルトリエトキシゲルマン、エチルトリ
エトキシゲルマン、プロピルトリエトキシゲルマン、ブ
チルトリエトキシゲルマン、ヘキシルトリエトキシゲル
マン、ビニルトリエトキシゲルマン、フェニルトリエト
キシゲルマン、メチルトリメトキシチタン、エチルトリ
メトキシチタン、プロピルトリメトキシチタン、ブチル
トリメトキシチタン、ヘキシルトリメトキシチタン、ビ
ニルトリメトキシチタン、フェニルトリメトキシチタン
、メチルトリエトキシチタン、エチルトリエトキシチタ
ン、プロピルトリエトキシチタン、ブチルトリエトキシ
チタン、ヘキシルトリエトキシチタン、ビニルトリエト
キシチタン、フェニルトリエトキシチタン、メチルトリ
メトキシジルコン、エチルトリメトキシジルコン、フェ
ニルトリメトキシジルコン、メチルトリエトキシジルコ
ン、エチルトリエトキシジルコン、フェニルトリエトキ
シジルコン、メチルトリブトキシジルコン、エチルトリ
ブトキシジルコン、フェニルトリブトキシジルコン、テ
トラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラブ
トキシシラン、テトラエトキシジルコン、テトラブトキ
シジルコン、テトライソプロポキシジルコン、テトラメ
トキシゲルマン、テトラエトキシチタン、テトラブトキ
シチタン、テトラブトキシスズ、ペンタブトキシニオブ
、ペンタブトキシタリウム、トリエトキシボロン、トリ
ブトキシガリウム、ジブトキシ鉛、トリブトキシネオジ
ム、トリブトキシエルビウム、ジメチルジェトキシシラ
ン、ジフェニルジェトキシシラン。

また、金属塩化物としては、ｎ−ブチルトリクロロシラ
ン、エチルトリクロロシラン、メチルトリクロロシラン
、フェニルトリクロロシラン、メチルトリクロロゲルマ
ン、メチルトリクロロチタン、テトラクロロシラン、テ
トラクロロゲルマン、テトラクロロチタン１、テトラク
ロロジルコン、ジメチルジクロロシラン、ジフェニルジ
クロロシラン等が例示される。

０ 本発明において用いられる感光剤は特に限定するもので
はなく、芳香族ビスアジド類、ナフトキノンアジド類、
ジアゾメルドラム酸などの一般に用いられる感光剤が例
示される。

次に、本発明のパターン形成方法の一例を述べる。まず
、ガラスなどの基板上に本発明の感光性樹脂組成物の膜
をスピンコード法により形成し、次いで熱処理した後、
光照射して照射部分のみを現像溶媒に可溶性とし、次い
で現像により照射部の感光性樹脂組成物を除去し、感光
性樹脂組成物のパターンを形成する。

次に、基板を加熱するが、比較的低い温度で加熱するこ
とにより、感光性樹脂中の反応性の基間で縮合させ安定
で強じんな膜を形成したり、また比較的高温で加熱する
ことによりパターンを構成する感光性樹脂組成物中の有
機物の一部あるいは全部を分解し、酸化物あるいは酸化
物類似体のパターンとする。この例はポジ型の感光性樹
脂組成物を用いた例であるが、ネガ型の感光性樹脂組成
物を用いた場合には光照射部分１ のみが現像溶媒不溶となりネガパターンが得られるのは
いうまでもない。また、上記のガラス基板の代りにポリ
カーボネート（ＰＣ）等の基板を用いた場合には加熱温
度を低（設定することにより適用できる。

ディスク基板において、重要である案内溝やピットのパ
ターン寸法は、本発明において、感光性樹脂組成物の組
成、膜厚及び加熱温度によって制御できる。

感光性樹脂組成物に含有される一般式 ＋ＲＭＯ＋　、　ｓ十で表される化学構造を含有するポ
リマーにおいて、有機基（Ｒ）の分子量が大きい程、感
光性樹脂組成物の膜厚に比べて、パターンの膜厚は薄く
なる傾向にある。また、約４００〜７００℃の温度範囲
では高温で加熱した方が膜厚は薄くなる傾向にある。ま
たパターンの横方向の寸法変化は膜厚が０．１μｍ以下
の場合はほとんど無視できる。これらのポリマーの化学
構造や加熱温度のほかに、ポリマー濃度、あるいは添加
剤濃度によっても膜厚は変えるこ２ とができる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、
本発明はこれら実施例に限定されない。

実施例１ メチルトリエトキシシランの加水分解・綜合生成物であ
るポリメチルシルセスキオキサンに塩化アルミを触媒と
して塩化アセチルを反応させ、アセチル基とシラノール
基を導入したポリリマーを得た。第３図はこのポリマー
の空気中での熱重量分析（昇温速度２０℃／分）の結果
を温度（℃、横軸）と重量残率（％、縦軸）の関係にお
いて示した図である。２００℃付近の縮合による重量減
少に続いて４００℃付近から有機基の脱離による重量減
少が認められる。

６００℃の重量減少率は約１２％であり、また、７００
℃の温度以上では重量変化はほとんど認められなかった
。

次に、このポリマーとノボラック系のナフトキノンアジ
ドをエチルセロソルブに溶解し感光性樹脂組成物とし、
スピンコーティングにより厚さ１．２μｍの該感光性樹
脂組成物の膜をシリコン基板に形成した後８０℃で２０
分プリベークした。次に、フォトマスクを介して該シリ
コン基板を露光した後、４００℃から９００℃の温度で
各１時間加熱した。いずれの温度でも透明で均一なパタ
ーンが形成された。第４図は熱処理温度（℃、横軸）と
膜厚（μｍ１縦軸）の関係を示す図である。７００℃付
近で膜厚はほぼ一定になっている。なお、膜の厚さを０
．１μｍ以下とした場合横方向へのパターンの寸法変化
はほとんど認められなかった。

第５図はシリコン基板上へ形成した膜を７００℃で熱処
理した膜の赤外スペクトルを、波数（ｃｍ−’、横軸）
と透過率（ｌａ軸）の関係において示した図である。

７００℃で熱処理することにより、感光性樹脂組成物に
みられた１　２００ｃｍ−’及び７８０ｃｍ−’付近の
５ｉ−ＣＨ−１１７１０ｃｍ−’付近の感光剤３ ４ のＣ−〇の吸収はほとんど消失し、１１００ｃｍ−’、
８００　ｃｍ−’及び４７０　ｃｍ−’付近の５ｉ−Ｅ
ｌの吸収が認められる。なお、６００　ｃｍ−’付近の
吸収はシリコン基板の吸収である。

また、この膜は測定した０、１９〜１．８μｍの波長域
において透明であった。

更に、いずれの熱処理温度で作製した膜も汎用の有機溶
媒に不溶であり、耐薬品性に優れていることが認められ
た。

次に上記の知見を基に、上記の感光性樹脂組成物をガラ
ス基板に塗布し厚さ６００人の膜を形成し、次にフォト
マスクを介して密着露光した後、マイクロポジット２４
０１　（シブレイ社製）と水の比が１７１の現像液で現
像し、感光性樹脂組成物のパターンを形成した。しかる
後、７００℃で３時間加熱することにより、パターン幅
０．５μｍ、深さ５００人、ピッチ間隔１．６μｍの案
内溝が形成された基板を得た。

実施例２ ４−トリメトキシシリルテトラヒドロフタル酸無水物０
．２モル、フェニルトリエトキシシラン０．５モル及び
テトラエトキシシラン０．３モルの加水分解・縮合生成
物であるポリマーと感光剤のノボラック系のオルトナフ
トキノンアジドをメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）
に溶解し感光性樹脂組成物とした。次に、感光性樹脂組
成物を約７５０人の厚さでガラス基板に塗布し、８０℃
で２０分間プリベークした。プリベーク後フォトマスク
を介して露光した。

露光後、マイクロポジット２４０１　（シブレイ社製）
と水の比が１７１の現像液でそれぞれ現像し、感光性樹
脂組成物のパターンを形成した。

しかる後、８００℃で１時間加熱し、パターン幅０．５
μｍ、深さ５００人、ピッチ間隔１．６μｍの案内溝が
形成された基板を得た。

実施例３ ４−トリメトキシシリルテトラヒドロフタル酸無水物０
．２モル、メチルトリエトキシシラン０．４モル及びテ
トラエトキシシラン０．４モルの加水分解・縮合生成物
であるポリマーと感光剤５ ６ のノボラック系のオルトナフトキノンアジドをＭＩＢＫ
に溶解し感光性樹脂組成物とした。次に、感光性樹脂組
成物を約６５０Ａの厚さでガラス基板に塗布し、８０℃
で２０分間プリベークした。ブリベータ後フォトマスク
を介して露光した後、アルカリ水溶液で現像し相当する
パターンを得た。次に、８００℃で１時間加熱し、パタ
ーン幅０．５μｍ１深さ５００人、ピッチ間隔１．６μ
ｍの案内溝が形成されたガラス基板を得た。

実施例４ フェニルトリクロロシランの加水分解・縮合生成物であ
るフェニルポリシルセスキオキサンに塩化アルミを触媒
として塩化アセチルを反応させ、アセチル基とシラノー
ル基を導入したポリマーを得た。このポリマーとノボラ
ック系のナフトキノンアジドをエチルセロソルブに溶解
し感光性樹脂組成物とした。

次に、スピンコードにより該感光性樹脂組成物を約１１
００Ａの厚さにガラス基板に塗布し、８０℃で２０分間
プリベークした。プリベーク後フォトマスクを介して露
光した後、アルカリ水溶液で現像し相当するパターンを
得た。次に、９００℃で１時間加熱し、パターン幅０．
５μｍ８深さ５００人、ピッチ間隔１．６μｍの案内溝
が形成されたガラス基板を得た。

第６図はシリコン基板に塗布した膜を９００℃で３時間
加熱した膜の赤外スペクトルを波数（ｃｍ””、横軸）
と透過率（縦軸）との関係で示す図である。有機物（Ｓ
ｉ−φ、１１３０　ｃｍ−’）がほとんど脱離している
ことが判る。

第７図は熱処理前（第７図、Ａ）と９００℃で熱処理後
（第７図、Ｂ）の透過特性を波長（ｎｍ、横軸）と透過
率（％、縦軸）の関係において示した図である。

熱処理後のスペクトルには０．２〜０．３μｍみられた
フェニル基の吸収はみられず、広い波長領域で光透過性
に優れていることが判る。

実施例５ ４−トリメトキシシリルテトラヒドロフタル７ 酸無水物０．２モル、メチルトリエトキシシラン０．５
モル及びテトラエトキシチタンＯＪモルの加水分解・縮
合生成物であるポリマーと感光剤のノボラック系のオル
トナフトキノンアジドをＭＩＢＫに溶解し感光性樹脂組
成物とした。次に、感光性樹脂組成物を約６００人の厚
さでガラス基板に塗布し、８０℃で２０分間プリベーク
した。プリベータ後フォトマスクを介して露光した後、
アルカリ水溶液で現像し相当するパターンを得た。次に
、１１００℃で１時間加熱し、パターン幅０．５　μｍ
　％深さ５００Ａ、　　ピッチ間隔１，６μｍの案内溝
が形成されたガラス基板を得た。

実施例６ メチルトリエトキシシランの加水分解・縮合生成物であ
るポリメチルシルセスキオキサンに塩化アルミを触媒と
して塩化アセチルを反応させ、アセチル基とシラノール
基を導入したポリマーを得た。このポリマーをエタノー
ルに溶解し、次いで該溶液にギ酸と水酸化テトラメチル
アンモニウム溶液を加えた後、ポリカーボネート基板に
スピンコードにより厚さ０．１μｍの膜を形成し、９０
℃で１時間加熱し被覆されたＰＣ基板を得た。次に上記
のポリマーとノボラック系のナフトキノンアジド、及び
溶媒のエチルセロソルブから成る感光性樹脂組成物を上
記の被覆されたＰＣ基板に塗布した厚さ５００人の膜を
形成し、次にフォトマスクを介して密着露光した後、マ
イクロポジット２４０１　（シブレイ社製）と水の比が
１７１の現像液で現像し、感光性樹脂組成物のパターン
を形成した。しかる後、該基板をギ酸と水酸化テトラメ
チルアンモニウムのエタノール溶液に浸漬した後、９０
℃で１時間加熱することにより、パターン幅０，５μｍ
、深さ５００人、ピッチ間隔１．６μｍの案内溝が形成
されたＰＣ基板を得た。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は加熱して酸化物あるいは
酸化物類似体となる感光性樹脂組成物を用いて、案内溝
やピットのパターンを形成９ ０ するためエツチング工程が不必要になり、従来の光デイ
スク製造法に比べて生産性、経済性に優れている利点が
ある。また、本発明はプラスチック基板にも適用できる
ため、この場合、信頼性の高い基板が製造できる利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は案内溝やピットのパターンを形成する本発明の
工程を示す図、第２図は案内溝やピットのパターンを形
成する従来の方法の工程を示す図、第３図は実施例１に
おいて示した感光性樹脂組成物の空気中での熱重量分析
の結果を示す図、第４図は実施例１において示した感光
性樹脂組成物の膜の熱処理温度と膜厚の関係を示す図、
第５図は実施例１において作製した膜を７００℃で熱処
理した膜の赤外スペクトルを示す図、第６図は実施例４
において作製した膜を９００℃で熱処理した膜の赤外ス
ペクトルを示す図、第７図は実施例４において作製した
膜の透過特性を示す図である。 １ニガラス基板、２．レジスト、３：マスク、４：感光
性樹脂組成物

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ディスク基板に設けられる案内溝及びピットのパタ
   ーンの形成方法において、基板上に形成された一般式▲
   数式、化学式、表等があります▼で表される化 学構造を含有するポリマー（ここにＲは有機基、Ｍは金
   属を示す）を含有する感光性樹脂組成物の膜を露光し、
   現像により露光部又は未露光部を除去して案内溝及びピ
   ットのパターンを形成した後、該パターンを加熱するこ
   とを特徴とするパターンの形成方法。