JPH0636356A

JPH0636356A - 光ディスク原盤の製造方法

Info

Publication number: JPH0636356A
Application number: JP19506792A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Miyamura; 芳徳宮村; Shinkichi Horigome; 信吉堀籠; Hisataka Sugiyama; 久貴杉山
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Maxell Holdings Ltd
Priority date: 1992-07-22
Filing date: 1992-07-22
Publication date: 1994-02-10

Abstract

(57)【要約】【構成】レジスト表面を難溶化処理し、超解像光学系か
らなるレーザ光で露光し、多段階現像手段により、強く
露光された領域のみのパターンを形成し、できあがった
原盤をレジストの溶融温度近くまで加熱処理する。【効果】狭い案内溝を形成できるので、光ディスクのト
ラックピッチを小さくして高密度基板を作製するための
原盤を作製することができた。また、原盤の記録表面を
平滑にし、雑音成分が少ない、低ノイズ基板を作製する
ことができ、信号成分の小さい光磁気ディスクなどの基
板が作製できる見通しを得、その結果、Ｓ／Ｎの良い信
号記録再生を実行することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＣＤ−ＲＯＭ等の再生専
用型光ディスクおよび追記型，可逆型光ディスクを製造
するために必要な原盤製作に係り、特に、高密度記録に
対応する狭トラックピッチの光ディスク原盤製造技術に
関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクには再生専用型と読み書き可
能型とがある。前者にはレーザディスク（ＬＤ）やコン
パクトディスク（ＣＤ）があり現在大量に生産されてい
る。再生専用型光ディスクにはこれ以外にマルチメディ
ア媒体としてＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｉ，ＤＶ−Ｉなどが
あり、これらは今後大きく発展しようとしている。特に
電子出版物メディアとして、光ディスクに対する期待は
大きい。

【０００３】これらの光ディスクは、まず原盤から電鋳
プロセスでニッケルのスタンパを作り、これを用いて射
出成形法で大量生産されていた。この原盤は次のように
して製造されている。１０mm程度の厚いガラス基板の上
に、フォトレジストを回転塗布により約１００ｎｍ（ナ
ノメータ）厚に塗り、これに信号変調されたレーザ光で
露光するいわゆるカッティングを行なう。変調信号は同
心円状あるいはスパイラル状のトラックに沿って、デー
タの記録番地や、タイミング用のクロックを表わすプリ
フォーマット信号と、記録，再生用光ビームの案内溝用
信号とから成り立っている。

【０００４】出来上がったプリフォーマットおよび、光
ビームの案内溝の形状には、条件がある。深さに関して
は、光ディスク装置のレーザ光の波長をλ，円板の屈折
率をｎとすると、それぞれ約λ／４ｎ，λ／８ｎが適当
である。案内溝がλ／８ｎということは塗布されたフォ
トレジストの厚さの中間厚さに設定することになる。ま
た、トラックに垂直な方向の幅に関しては、光ディスク
装置のレーザ光のスポット径との関連が大きく、スポッ
ト径の約半分程度が適当な大きさとなっている。さら
に、トラックピッチは情報記録密度に関わってくる。隣
接するトラック同士の干渉、すなわち、クロストークの
量によって必然的に決まってくるものであり、光スポッ
ト径が限界となっている。そのスポット径は、光ディス
ク装置に採用されている集光用対物レンズの開口数をＮ
Ａとすると、λ／ＮＡである。

【０００５】このように光ディスク装置では、光スポッ
ト径、すなわち、光の基本性能である波長が制限事項と
なって、記録密度限界が決まっている。

【０００６】これに対処する方策の一つとして特開平3
−63947号，特開平1−317241 号公報がある。これは光
学系に超解像技術を応用し、レンズの性能以上に光を集
光させ、さらに弱い光では現像されにくい層をフォトレ
ジスト表面に形成する手法、いわゆる難溶化層形成と相
まって波長限界以上の細いピット，狭い案内溝を形成し
ようとの試みである。一方、半導体プロセス分野では特
開平1−61915号公報に示されているような複数回現像手
法によりパターンを形成する例がある。しかし、この場
合露光した領域のレジストを完全に除去してその下の基
板をエッチングなり、ドライエッチングなどの手法で加
工することが目的である。また、特開平3−176841号公
報に示されるように、光ディスクの金属スタンパを製造
する際にレジストを溶融温度にまで加熱して、電気鋳造
し、面荒れを抑制したスタンパを製造する例もある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】光ディスクの高記録密
度化を図るためには、ドライブ装置では、波長を短波長
化して、光スポット径の微小化を図る必要があり、光デ
ィスク円板ではそれに対応して凹凸パターンや、トラッ
クピッチの微小化を図る必要がある。従来技術では、光
スポット径が一定のため、単なる一回だけの現像処理条
件のみでパターンの大幅な微小化は困難である。凹凸パ
ターンを微小化するには、光スポットの微小化を図るの
も一つの方法である。しかし、カッティング用レーザ
は、低雑音の連続発振レーザである必要があり、大幅な
短波長化は難しく、現時点では、325ｎｍ程度が限界と
考えられる。現在よく用いられているＡｒレーザの波長
４５８ｎｍに較べ、約３割の短波長化となるが、光変調
器や記録用の集光レンズの短波長化対応困難という問題
が残っている。また、レンズのＮＡを現在以上に大きく
するのは非常に難しい。これらのことから、ドライブ装
置の短波長化の進展に合わせて、原盤のピットや溝の凹
凸形状をどうやって微小化するかが課題となっていた。

【０００８】本発明の第一の目的は、現在利用可能で、
かつ容易な技術を用いて微小なプリピットや案内溝を持
った光ディスク原盤を作製する方法を提供することにあ
る。

【０００９】本発明の他の目的は、使用する光の波長で
制限されるものよりも幅が狭いプリピットや案内溝を有
する光ディスク原盤の作製方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】これらの目的を達成する
ために、本発明では、いわゆる超解像光学系による微小
パターン露光，フォトレジストの難溶化処理による高コ
ントラスト現像，多段現像手法、及びフォトレジストの
溶融ベーキングなどを利用している。すなわち、超解像
で作る零次回折光による微小スポットをフォトレジスト
に照射し、零次回折光と同時に生じる高次回折光による
フォトレジスト露光部を先に述べた高コントラスト現像
により除去することで、使用する光の波長で制限される
ものよりも幅が狭く、かつ、レジストの途中までの深さ
の案内溝や微小なプリピットを形成する。さらに、多段
現像手法により、さきに得られたパターンよりも微小な
ものが得られ、高温ベーキングによりパターン周辺の平
滑化を図ることで、雑音成分の少ない高品質の原盤を、
簡単な手法で得ることができる。

【００１１】

【作用】すなわち、超解像光学系とはカッティング用の
記録レンズに入射するまでの光路中に、一部の光線を遮
る遮蔽版を設けることである。こうすることで、記録レ
ンズの焦点位置での光スポット径が、通常の場合よりも
小さいものが得られることが知られている。しかし、こ
のメインスポットの周囲に通常よりも明るい高次回折光
が生じ弊害となる。これを除去するのが難溶化処理であ
る。ポジ型フォトレジストを現像，水洗すると、表面が
難溶化し、再度現像を行なっても現像の進行が遅くなる
ことが知られており、この現象を利用する。さらに、一
回の現像でパターンを形成すると、光スポットの形状を
反映した凹凸パターンが得られるが、現像，水洗，乾燥
を繰り返す多段現像処理を行なうと、従来以上に微小な
パターンが得られる。こうして得られた原盤はパターン
周囲のエッジが鋭い形状であり、フォトレジストが溶融
する程度の高温付近でベーキングすることで滑らかとな
る。この原盤から製造された円板を、光ディスク装置で
再生するとＳ／Ｎのよい信号が得られるので、高品質光
ディスク基板提供にも寄与することができる。

【００１２】

【実施例】

＜実施例１＞以下、本発明の実施例を図を用いて説明す
る。図１は表面を光学研磨した厚さ１０mm，直径２００
mmのガラス基板１を、中性洗剤などで洗浄し、乾燥させ
た後、シランカップリング処理及び１２０℃でベーキン
グを行ない、ガラス基板表面を清浄にした。この基板を
毎分８００回転で廻しながら、ポジ型フォトレジスト２
（ＭＰ１４００）を約１３０ｎｍの厚さに塗布し、ベー
キングにより溶剤を蒸発させた。こうして、カッティン
グ用の原盤３を準備した。ここで、レジストの厚さは光
ディスク装置に使用される半導体レーザ光源の波長にあ
わせる必要がある。すなわち、レジストの厚さは、レプ
リカを想定して原盤に記録したピットの光学的深さが４
分の１波長となるようにすると、ほぼ最大の再生出力を
得ることが可能となるからである。

【００１３】原盤への露光、すなわち、光ディスクでい
うカッティングについて以下説明する。ここで、案内溝
とプリピットの露光エネルギは、現像時にそれぞれレジ
ストの厚さの途中あるいは底部分まで達するようにそれ
ぞれ最適化している。

【００１４】図２にカッティングの主要部分を示す。原
盤３の表面のレジスト面にレーザ光２２を集光するため
の記録レンズ２１には、通常、開口比（ＮＡ）の大き
い、例えば０.９のレンズを使用している。このレンズ
に入射するレーザ光はレーザ光源，光変調器（図示せ
ず）及び超解像光学系を経由して、記録レンズに達して
いる。光変調器は光を強弱にコントロールする機能を有
しており、プリフォーマットパターンを形成している。

【００１５】超解像光学系というのはレーザ光束の一部
をマスクなどにより遮光して、マスクを使用しない時と
比較して、理論限界といわれている、いわゆるエァリー
径よりもさらに微小な光スポットが得られる。しかし、
その反面メインスポットの廻りに、強度の弱い二次回折
光によるサブスポットが生じそのままではレジスト上に
雑音成分を発生する要因となっていた。この対策として
なされているのが、露光前にレジスト表面をあらかじめ
少し現像処理しておく、いわゆる難溶化処理である。こ
の手法は、低いエネルギで露光されたパターンは形成し
ない、すなわち実効的にレジストの感度を低下させたよ
うな効果がある。こうすることで、サブスポットにより
露光されるという悪影響を除外することができた。その
結果、難溶化処理しない場合０.４μ以上であった光デ
ィスクスポット案内溝が０.４μ以下と狭い案内溝を形
成することができた。本発明ではさらに狭い案内溝、例
えば０.３μ 程度以下を目標として、さらに案内溝の形
状改善を目的として以下の手法を用いた。

【００１６】図３にその概要を示す。レジストの難溶化
条件は２５％濃度のアルカリ現像液で５秒間シャワー現
像した。なお、液浸法で難溶化処理してもよい。この原
盤を毎分６００回転で廻しながら、１.４μ ピッチでア
ルゴンレーザで露光をした。この原盤を現像処理する際
に、現像，水洗，乾燥さらに現像，水洗，乾燥を繰り返
し、目的の深さにレジストが現像されるまで続ける多段
現像手法を採用した。このとき、各現象段階で毎回、溝
深さと幅を検査し、確実性を狙ったが、定常状態になっ
たならばこの検査工程は省略してもよい。すなわち、１
回の現像処理で微少量ずつエッチングすることで、サイ
ドエッチングの少ないパターン、すなわち強い露光のな
された領域のみを現像し、結果的に幅の狭い案内溝、ピ
ットパターンを得ることができた。

【００１７】具体的には、例えば、従来９０秒の現像時
間で深さ約７０ｎｍ，幅０.５μ のパターンが得られて
いた工程において、１回につき１０秒の現像処理，水
洗，乾燥を９回実行することで、ほぼ同様の深さのパタ
ーンが得られるが、従来と同じ現像時間を与えたにもか
かわらず幅は０.３５μ 以下と非常に狭いパターンを得
た。また、徐々に現像処理したことで案内溝の形状は従
来と比較して面荒れが少なく、ディスクから発生するノ
イズ評価の面でも良好な結果となった。ＲＩＮ評価結果
でみると、従来７０ｄＢ以下であったものが７５ｄＢ以
上と大幅に改善された。

【００１８】本実施例では露光に超解像光学系を使用し
たが、通常の光学系でもここで記述した効果は十分に確
認できる。また、難溶化処理についてもこれを省略して
も、なんらさしつかえることはない。現像処理に先だ
ち、弱いアルカリ現像液、例えば５％濃度で１０秒間原
盤表面を濡らすことで、本来の現像液の濡れ性を向上さ
せる手段を併用しても、ここで述べた多段階現像処理の
効果にかわりはない。

【００１９】本実施例での案内溝形成の要約を図４に示
す。すなわち、従来方法に対し難溶化処理でやや細い案
内溝が形成でき、さらに多段現像を実行することでカッ
ティング用レーザプロファイルよりも細いパターンがで
きる。ここでレーザをより細く、超解像光学系を使用す
ることで、さらにシャープな案内溝を形成することがで
きた。案内溝が細いため、それだけトラックピッチを詰
めることができ、高密度化が実現できる。

【００２０】＜実施例２＞実施例１で多段階現像処理し
て完成した原盤を、使用したレジストの溶融温度に近い
１３０度で１時間加熱処理すると、レジストパターンの
平滑性が促進され、ノイズ評価の点でさらに改善効果が
あらわれ、７５ｄＢ以上であったものが８０ｄＢ程度に
まで向上した。

【００２１】

【発明の効果】本発明では現像処理を多段階に分割して
実行することで、狭い案内溝を形成できることから、光
ディスクのトラックピッチを小さくして高密度基板を作
製するための原盤を作製することができる。また、原盤
の記録表面は平滑であるために、雑音成分が少ない、低
ノイズ基板を作製することができ、信号成分の小さい光
磁気ディスクなどの基板作製に応用すると、Ｓ／Ｎの良
い信号記録再生を実行することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】原盤用ガラス基板の断面図。

【図２】原盤作製カッティングの説明図。

【図３】多段階現像処理プロセスフロー説明図。

【図４】従来と多段階現像処理プロセスの比較説明図。

【符号の説明】

１…ガラス基板、２…レジスト膜、３…原盤、２１…記
録レンズ、２２…レーザ光。

フロントページの続き (72)発明者杉山久貴東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板表面に感光性材料を塗布する工程と、
その感光性材料膜を、表面に光ディスクの案内溝情報あ
るいはセクタマークなどのアドレス情報を有する変調信
号で点滅するレーザ光で照射し、露光する工程と、現像
処理により前記露光に従い凹凸パターンを形成する工程
とからなる光ディスクの原盤作製方法において、現像方
法として、現像処理，水洗，乾燥の工程を複数回繰り返
すことを特徴とする光ディスク原盤の製造方法。
【請求項２】請求項１において、前記アドレス情報パタ
ーンを有する変調信号で点滅するレーザ光が、超解像光
学系で集光された光である光ディスク原盤の製造方法。
【請求項３】請求項１または２において、前記アドレス
情報パターンを有する変調信号で点滅するレーザ光での
露光工程の前に、あらかじめ現像および乾燥処理を施す
工程を含む光ディスク原盤の製造方法。
【請求項４】請求項１，２または３において、現像処理
する前に弱アルカリ水溶液で基板表面を濡らしておく光
ディスク原盤の製造方法。
【請求項５】請求項１，２，３または４において、現
像，乾燥処理した光ディスク原盤を、感光性材料の溶融
変形温度にまで加熱した光ディスク原盤の製造方法。