JPH0729220A - 複数の高さを有する微細パターンの形成方法 - Google Patents

複数の高さを有する微細パターンの形成方法

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JPH0729220A
JPH0729220A JP17011793A JP17011793A JPH0729220A JP H0729220 A JPH0729220 A JP H0729220A JP 17011793 A JP17011793 A JP 17011793A JP 17011793 A JP17011793 A JP 17011793A JP H0729220 A JPH0729220 A JP H0729220A
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JP17011793A
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Toshinori Kishi
俊法 貴志
Shinya Abe
伸也 阿部
Michiyoshi Nagashima
道芳 永島
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光ディスク原盤の製造等のフォトリソグラフ
ィープロセスにおいて、複数の高さを有する微細パター
ンを形成することを目的とする。 【構成】 フォトレジスト2の形成された基材1の表面
に、基材1からフォトレジスト2への臨界角より大きい
角度にて、基材1の裏側面から光を照射し、基材1より
フォトレジスト2へしみだした光によって露光し、現像
する。この露光の際に、光の入射角度あるいは波長を変
化させることにより、高さの異なった露光パターンを形
成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば微細パターンを
有する光ディスク原盤の製造等に用いて有用なものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来の微細パターン形成方法の例として
は、一般にフォトリソグラフィープロセスが用いられる
場合が多い。ここでは、フォトリソグラフィープロセス
を用いた再生専用光ディスク原盤の製造方法ついて説明
する。
【0003】従来の再生専用の光ディスク原盤の製造方
法を図5に示す。再生専用の光ディスク原盤は、従来は
大別すると、 (a)鏡面研磨されたガラスディスク基材1上に、ポジ
型フォトレジスト20をスピンコート法等にて塗布する
工程 (b)前記ディスク基材1を回転させながら、レンズに
より集光されたレーザ光を記録信号に応じてON、OF
Fさせて基板上に照射し、フォトレジスト20を露光す
る工程 (c)現像により露光部3を溶解する工程 によって製造されていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来例に示した光ディ
スクの記憶容量は、記録用レーザ波長、および集光用レ
ンズの開口(NA)によって決まるビームウエストサイ
ズによる制限のため、面方向における高密度化には限界
がある。
【0005】現在の光ディスクは、面方向の高密度化は
ほぼ限界に達している一方、深さ方向には信号ピットの
有無による2値のみしか情報を有していない。それゆ
え、より記録密度を高くするために、信号ピットの深さ
(高さ)方向に情報を持たせる方法が考えられる。
【0006】しかしながら、従来の光ディスク原盤の製
造方法のように、通常のフォトリソグラフィープロセス
によっては、信号ピットの深さを変化させて記録するこ
とは困難であった。
【0007】本発明は上記従来技術の課題に鑑み、信号
ピットが異なる深さを有する光ディスク原盤のような、
異なる高さを有する微細パターンの形成方法を提供する
ことを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、微細パターンの形成方法の第1の手段として、基材
表側表面に、感光性物質層を形成する工程、記録光の基
材表面に対する入射角をθ、基材から感光性物質へ光を
入射する際の全反射角をθcとしたとき、θc<θ<π(r
ad)の範囲でθを変化するように、基板裏側面より記録
光を照射し、記録光のうちの基材から感光性物質へしみ
だす光によって、感光性物質を露光する工程、感光部以
外を除去する現像工程によって、複数の高さを有する微
細パターンを形成する。
【0009】また、第2の手段として、基板表面に、感
光性物質層を形成する工程、記録光の基材表面に対する
入射角をθ、基材から感光性物質へ光を入射する際の全
反射角をθcとしたとき、θc<θ<π(rad)の範囲内の
一入射角にて、記録光の波長を変化させて、基板裏側面
より記録光を照射し、記録光うちの基材から感光性物質
へしみだす光によって、感光性物質を露光する工程、感
光部以外を除去する現像工程によって、複数の高さを有
する微細パターンを形成する。
【0010】
【作用】上記手段によれば、次のような作用が得られ
る。
【0011】入射光を基材の表(おもて)面の裏側よ
り、全反射する角度θで入射させると、入射光の大部分
は基材を通過することなく、基材表面にて全反射され
る。ところがこのとき、基材面と平行に進行し、その光
強度が基材と垂直方向へは指数関数的に減少する光が基
材表面から感光性物質側にしみだす。この光はエバネセ
ント波と称され、このしみでた光によって感光製物質が
露光される。
【0012】また、しみだす深さは、光強度が、基材と
感光性物質との界面での光強度に対して、1/e2とな
る深さをdとして、
【0013】
【数1】
【0014】なる式(数1)で表される。上式におい
て、λは記録光の波長、θは基材と感光性物質との境界
面への入射角、n1、n2はそれぞれ、基材の屈折率およ
び感光性物質の屈折率である。
【0015】すなわち、入射角度θを変化させるか、あ
るいは記録光の波長を変化させることにより、感光性物
質への記録光のしみだし深さを制御することができるこ
とがわかる。しみだす深さが変化することにより、感光
性物質が感光する深さも変化するので、これを現像し未
露光部分を除去することによって、光の入射角度あるい
は波長に応じて、高さの異なったパターンを形成するこ
とができる。
【0016】なお参考のために、レーザ波長を457.
9nm、基材屈折率を2.61、フォトレジスト屈折率
を1.5、基材裏面の斜面角度を45゜としたときの、
臨界角、基材入射角度に対する、基材表面入射角、およ
びフォトレジストへのしみだし深さを(表1)に示して
おく。
【0017】
【表1】
【0018】
【実施例】以下具体的な例をもって本発明を詳述する。
【0019】(第1実施例)図1に本願発明の第1実施
例の工程図を示す。図1において1は基材、2はフォト
レジスト、3は露光部分である。また図2に、本実施例
で用いる露光装置の模式図を示す。図2において4、5
はミラー、6は記録用Arレーザ(λ=457.9n
m)である。
【0020】まず、図1(a)に示す三角柱状の形状を
した基材の一側面に、高さの異なるパターンを形成する
場合を用いて説明する。基材はSrTiO3(波長45
7.9nmにおいてn1≒2.61)を切り出したもの
を用いる。
【0021】まず、側面Aにネガ型のフォトレジストO
MR−85(東京応化工業、屈折率≒1.5)を厚み2
00nm程度で塗布する。なお本発明においては、現像
時に未露光部が除去されるタイプのフォトレジストをネ
ガ型と称する。
【0022】次に図2に示したように、レーザ光を側面
Cより、側面Aに対する入射角が24゜となる角度にて
照射し(図2中実線で示された光路)、基材1をz方向
に移動させる。これにより基材1の側面Aのz方向に線
状に露光できる。なお、基材入射レーザ光強度は40m
W、基材1の移動速度は10mm/秒としている。
【0023】次に、ミラー4の位置および角度を変化さ
せてレーザ光の入射角度を40゜とし、他の条件は上記
の条件と同様にして(図2中波線で示された光路)、側
面Aの裏側よりフォトレジスト2を露光する(図1
(b))。
【0024】上記の処理を終えた基材を現像して、未露
光部を除去することにより、図1(c)に示されたよう
な、高さが異なった溝パターンが得られる。得られる溝
高さは、入射角度が24゜、40゜の場合にそれぞれ約
90nm、約45nmである。なお本実施例において
は、この溝高さはしみだし深さの約0.6倍になってい
るが、現像条件を変えることによって、高さを多少変化
させることはできる。
【0025】以上、本実施例によれば、基材1上に高さ
の異なるパターンを形成することが可能であり、記録光
の入射角を変化させることにより、パターン高さを制御
することができる。
【0026】なお、本実施例においては入射角を2条件
のみで変化させたが、入射角をより多くの条件で変化さ
せることは容易であり、それにより、それぞれの入射角
に応じた多数の高さの異なるパターンを形成することが
できる。
【0027】また、本実施例においては基材としては、
斜面角度が45゜のものを用いたが、基材表面に対する
基材裏面の斜面角度が小さくなるほど、記録光の基材入
射角度を、基材に対してより平行な方向から入射させな
ければならないため、斜面角度は基材表面に対して少な
くとも20゜以上の傾きを有していることが好ましい。
【0028】また、パターン高さの制御について、パタ
ーンの高さを低くするには、斜面角度を大きくするか、
屈折率の高い材料を基材として用いれば良い。
【0029】高屈折率基材材料としては、本実施例で用
いたSrTiO3の他に、BaTiO3(n1=2.5
4)、ZnS(n1=2.46)(n1はいずれも記録光
波長が457.9nmの場合の屈折率)等を用いても同
様の効果がある。逆に、パターン高さを高くするには、
斜面角度を小さくするか、屈折率の低い材料を基材とし
て用いれば良い。
【0030】(第2実施例)次に本願発明の第2実施例
として、基材として、あらかじめダイヤモンドバイトに
て基材裏面に、斜面角度30゜のV字形の溝を螺旋状に
形成した円形基材を用い、基材表面上に2種類の深さを
有する信号ピット列を形成する場合を説明する。なお基
材材質は実施例1と同様にSrTiO3(n1≒2.61
(但しλ=457.9nm)、≒3.00(但しλ=3
63.8nm ))を用いる。
【0031】本実施例と第1実施例との相違点は、第1
実施例が異なる高さを形成するために、入射角度を変化
させたのに対して、本実施例では入射角度は固定し、記
録光の波長を変えることにより高さの制御を行うところ
である。
【0032】以下、本実施例について具体的に説明す
る。図3は本実施例で用いた露光装置を模式的に示した
ものである。図3において、7はダイクロイックミラー
(363.8nm反射、457.9nm透過)、8はA
rレーザ(波長363.8nm)、9はArレーザ(波
長457.9nm)、10および11は対物レンズ、1
4は制御用レーザ、15はフォーカスおよびトラッキン
グの制御系ブロック、16、17はそれぞれの波長対応
のEO変調器である。
【0033】まず、基材1の表面にネガ型フォトレジス
ト2を約200nmの厚みで塗布する。
【0034】次に、基材1を回転させながら、2種類の
レーザ光8、9をそれぞれEO変調器16、17にてO
N、OFFし、対物レンズ10で絞り込んで基材裏面側
から、基材表面に照射する。なお、2種類のビームのフ
ォーカス位置が、基材1の動径方向に対して円周上に揃
うように、ダイクロイックミラー7へのビーム入射位置
を調整している。
【0035】記録条件は、記録光の基材への入射角度を
47゜、波長363.8nm、457.9nmのビーム
の対物レンズへの入射ビーム強度を、それぞれ10m
W、20mW、および線速度を10m/秒とする。
【0036】また、制御用レーザ14からのレーザ光
を、対物レンズ11にて基材1裏面の斜面山部あるいは
谷部に集光し、その反射光の強度分布が非対称となるの
を利用することにより、トラッキングの制御、および、
基材1とフォトレジスト2との境界部に記録光の焦点が
くるように、制御光学系にてフォーカス制御を行う。
【0037】露光を終えた基材を現像し、未露光部を除
去することにより、ピット高さが、波長363.8nm
のビームにて記録した方が約40nm、457.9nm
のビームの方が約110nmの2種類の高さを有する信
号パターンが得られる。参考として、それぞれの波長で
の、フォトレジスト側へのしみだし深さ(強度が境界の
1/e2となる深さ)の値を(表2)、(表3)に示
す。
【0038】ここで、(表2)は、レーザ波長を36
3.8nm、基材屈折率を3.00、フォトレジスト屈
折率を1.5、基材裏面の斜面角度を30゜としたとき
の、臨界角、基材入射角度に対する、基材表面入射角、
およびフォトレジストへのしみだし深さを示したもので
ある。
【0039】また(表3)は、レーザ波長を457.9
nm、基材屈折率を2.61、フォトレジスト屈折率を
1.5、基材裏面の斜面角度を30゜としたときの、臨
界角、基材入射角度に対する、基材表面入射角、および
フォトレジストへのしみだし深さを示したものである。
【0040】
【表2】
【0041】
【表3】
【0042】以上、本実施例によれば、基材上に高さの
異なるパターンを形成することが可能であり、記録光の
波長を変えることにより、パターン高さを制御すること
ができる。
【0043】なお本実施例では、V溝が螺旋状に形成さ
れた基材を用いたが、同心円状のV溝列でも本質的に
は、なんら変わるところがなく、同様の効果が得られ
る。
【0044】また、本実施例のように対称なV溝形状で
はなく、基材表面とフォトレジストの界面で記録光が全
反射する角度にて入射できる条件を満たしていれば、非
対称なくさび型、あるいは長方形、台形、半円形形状等
の溝でも同様の効果が得られる。
【0045】(第3実施例)次に本願発明の第3実施例
として、基材としては実施例2と同様に裏面に斜面角度
30゜のV字形の溝を有する円形基材を用い、基材表面
上に連続的に高さの変化する信号ピット列を形成する場
合を説明する。なお基材材質は実施例1、2と同様にS
rTiO3を用いる。
【0046】図4は本実施例で用いた露光装置を模式的
に示したものである。図4において、図3と異なる部分
は18の波長可変な有機色素レーザ(7−ヒドロキシク
マリン:波長450〜470nm)、および図3におい
ては独立していた対物レンズ10、11を共用対物レン
ズ19としたところであり、他は図3と同様であるため
説明を省略する。
【0047】以下、本実施例について具体的に説明す
る。まず、基材1の表面にネガ型フォトレジスト2を約
200nmの厚みで塗布する。
【0048】次に、基材1を回転させながら、レーザ光
の波長を記録すべき信号に対応させて変調し、かつEO
変調器18にて記録パルス長も変調して、共用対物レン
ズ19の外周部分から全反射条件を満たす角度となるよ
うに基材裏面側から入射させる。
【0049】記録条件は、記録光の基材への入射角度を
45゜、波長変化幅を450nm〜470nm、対物レ
ンズへの入射ビーム強度を20mW、および線速度を1
0m/秒である。
【0050】また、制御用レーザ14からのレーザ光
は、共用対物レンズ19の中心を通過させ、実施例の2
に示した方法と同様にして、トラッキングおよびフォー
カス制御を行う。
【0051】露光を終えた基材を現像し、未露光部を除
去することにより、ピット高さが、約160nm〜17
0nmの範囲で変化する信号ピット列を得ることができ
る。
【0052】また記録用ビーム、制御用ビームを1つの
対物レンズにて集光するため光学系が実施例2と比較し
て簡易に実現できる長所がある。ただし、レンズの開口
を十分に生かせないため、記録用ビームが十分に集光さ
れない短所がある。実際には、必要な記録密度を考えた
うえでいずれの集光光学系を用いるかを決めればよいと
いえる。
【0053】以上、本実施例によれば、基材上に高さが
連続的に変化する信号ピット列を形成することが可能と
なる。
【0054】以上、第1実施例〜第3実施例に基づき本
発明の詳細な説明を行った。なお、異なる高さのパター
ンを形成するために、第1実施例では記録用ビームの入
射角を変化させ、第2、第3実施例では記録用ビームの
波長を変化させたが、いずれの方法によっても得られる
効果は等しく、第1実施例において波長変化による方法
を、第2、第3実施例において入射角変化による方法を
用いてもよい。
【0055】
【発明の効果】本発明によれば、基板表面に複数の高さ
を有する微細パターンを形成することが可能となり、従
って従来よりも高密度の記録が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す工程図
【図2】同実施例で用いた露光装置の模式図
【図3】本発明の他の実施例で用いた露光装置の模式図
【図4】本発明の更に他の実施例で用いた露光装置の模
式図
【図5】従来例のパターン形成方法を示す工程図
【符号の説明】
1 基材 2 ネガ型フォトレジスト 3 露光部 4 ミラー 5 ミラー 6 Arレーザ 7 ダイクロイックミラー 8 Arレーザ(波長363.8nm) 9 Arレーザ(波長457.9nm) 10 対物レンズ 11 対物レンズ 12 λ/4波長板 13 偏光ビームスプリッタ 14 制御用レーザ 15 制御系ブロック 16 EO変調器 17 EO変調器 18 波長可変レーザ 19 共用対物レンズ 20 ポジ型フォトレジスト

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の高さを有する微細パターンの形成方
    法であって、 基材表側表面に、感光性物質層を形成する工程、 記録光の基材表面に対する入射角をθ、基材から感光性
    物質へ光を入射する際に全反射する臨界角をθcとした
    とき、θc<θ<π(rad)の範囲でθを変化するように、
    基板裏側面より記録光を照射し、記録光のうちの基材か
    ら感光性物質へしみだす光によって、感光性物質を露光
    する工程、 感光部以外を除去する現像工程 からなる、複数の高さを有する微細パターンの形成方
    法。
  2. 【請求項2】複数の高さを有する微細パターンの形成方
    法であって、 基板表面に、感光性物質層を形成する工程、 記録光の基材表面に対する入射角をθ、基材から感光性
    物質へ光を入射する際に全反射する臨界角をθcとした
    とき、θc<θ<π(rad)の範囲内の一入射角にて、記録
    光の波長を変化させて、基板裏側面より記録光を照射
    し、記録光うちの基材から感光性物質へしみだす光によ
    って、感光性物質を露光する工程、 感光部以外を除去する現像工程 からなる、複数の高さを有する微細パターンの形成方
    法。
  3. 【請求項3】基材として、基材裏側面が基材表側面に対
    して略斜面形状をなすものを用いる、請求項1または2
    記載の複数の高さを有する微細パターンの形成方法。
  4. 【請求項4】基材として、基材裏側面に、略くさび形状
    の溝列を有するものを用いる、請求項1または2記載の
    複数の高さを有する微細パターンの形成方法。
  5. 【請求項5】略くさび形状の溝を同心円状あるいは螺旋
    状に形成する、請求項4記載の複数の高さを有する微細
    パターンの形成方法。
  6. 【請求項6】基材裏面の略斜面の角度が、基材表側面に
    対して20゜以上90゜未満の傾きを有する、請求項3
    または4記載の複数の高さを有する微細パターンの形成
    方法。
  7. 【請求項7】感光性物質としてネガ型フォトレジストを
    用いる、請求項1または2記載の複数の高さを有する微
    細パターンの形成方法。
  8. 【請求項8】記録光をレンズにより基材と感光性物質の
    略境界面に集光する、請求項1または2記載の複数の高
    さを有する微細パターンの形成方法。
  9. 【請求項9】記録光照射時に、略斜面形状溝からの反射
    光によってトラッキング制御を行う、請求項4記載の複
    数の高さを有する微細パターンの形成方法。
  10. 【請求項10】記録光照射時に、基材と感光性物質の略
    境界面に記録光が集光するようにフォーカス制御を行
    う、請求項4記載の複数の高さを有する微細パターンの
    形成方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0700017A2 (en) 1994-08-31 1996-03-06 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Method and apparatus for directional counting of moving objects
JP2005019407A (ja) * 2003-06-27 2005-01-20 Chi Mei Optoelectronics Corp 有機el素子とその製造方法

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