JPH09297940A - スタンパの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 未記録ノイズのレベルを低減する。 【解決手段】 図１（ｂ）のように石英原盤１の表面に
フォトレジスト２を塗布する。このとき、後のエッチン
グ工程におけるエッチング深さｄ２に対してレジスト２
の厚さｄ１を１．２×ｄ２≦ｄ１とする。レーザー光に
よりパターン露光し現像した後に、図１（ｅ）のように
レジスト２をマスクとしてエッチングを行うことによ
り、図１（ｆ）のようなスタンパ１が得られる。２Ｐ法
等によりディスク基板５を作製し、この基板上に磁性膜
等を形成する。こうしてレジスト２を厚くすることによ
り、ガイド溝及び凹凸パターンの壁面の荒れが少ないス
タンパを作製することができ、ノイズレベルを低減する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスクの製造
方法に関し、特に光ディスクを作製する際の高品質のス
タンパの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高密度データが蓄積でき高速に情報処理
可能な光ディスクはコンピュータメモリーとして注目さ
れている。直径５．２５インチや３．５インチ等の光デ
ィスクは、情報の書換えが可能である光磁気タイプや相
変化タイプがＩＳＯ規格により標準化されており、今後
さらに広く普及するものと予想されている。光ディスク
には、記録再生装置のピックアップからのレーザースポ
ットを情報に沿って導くための、つまりトラッキングの
ためのガイドが凹又は凸の溝の形で媒体の内周から外周
へ向けてスパイラル状に形成されている。この溝のこと
をガイド溝と呼ぶ。ガイド溝について詳しく説明する
と、ＩＳＯ規格において定義されているようにピックア
ップから見た場合に凹になる部分つまり遠方になる部分
はランドと呼ばれ、凸になる部分つまり近くになる部分
はグルーブと呼ばれる。

【０００３】このような光ディスクをさらに高データ密
度化するためにトラックピッチ（トラック中心から隣の
トラック中心までの間隔）を狭くする研究がなされてい
る。しかし、トラックピッチを小さくすると、隣接した
トラックに書き込まれた情報の影響（信号クロストー
ク）が大きくなる等の問題が生じ、特に記録型光ディス
クの場合には、トラックにデータを書き込んだり消去し
たりする際に隣接トラックのデータをも消してしまうと
いう問題（クロスイレーズあるいは熱クロストークとい
う）が生じる。これは、光磁気ディスクや相変化光ディ
スク等の記録型光ディスクがレーザー光によってディス
クの温度を上昇させる熱記録であるため、隣接トラック
との間隔が小さくなればより隣接トラックへの熱拡散が
大きくなることに起因する。

【０００４】現在、光磁気タイプ、相変化タイプ共に狭
トラック化限界は熱クロストークで決まり、そのトラッ
クピッチの限界値は０．７μｍ程度と言われており、さ
らなる狭トラック化が困難な状況となっている。そこ
で、発明者等は、熱クロストークを低減するために、ガ
イド溝深さを深くすることを提案した（特願平７−３１
６５９５号）。つまり、溝による段差を大きくすること
で隣接するトラックへの熱伝搬距離を長くするのであ
る。例えば、従来のランドグルーブ記録用光ディスクで
は４０〜９０ｎｍの浅いグルーブ深さであったのを、よ
り深いグルーブにするのである。グルーブ深さが１００
ｎｍ以上であれば、トラックピッチを０．７μｍ以下に
することができる。

【０００５】ここで、光ディスクの製造工程を図１を用
いて簡単に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態
となるスタンパの製造方法を説明するための工程断面図
であるが、従来においてもその工程はほぼ同様なので、
図１を用いて説明する。まず、図１（ａ）に示す合成石
英原盤１を準備し、図１（ｂ）のように原盤１の表面に
フォトレジスト２を塗布する。そして、図１（ｃ）のよ
うにレーザー光、電子ビーム、紫外線あるいは遠紫外線
等によりパターン露光を行う。続いて、現像を行い露光
した部分あるいは未露光部分を除去する（図１
（ｄ））。露光部分が溶解されるようなフォトレジスト
はポジ型フォトレジスト、未露光部分が除去されるよう
なフォトレジストはネガ型フォトレジストとして知られ
ており、必要に応じて使い分けられる（図１ではポジ型
フォトレジストを使用している）。

【０００６】残ったレジスト２をマスクとしてエッチン
グを行い（図１（ｅ））、残留レジストを酸素プラズマ
や溶剤等で除去することにより、図１（ｆ）のようなス
タンパ１が得られる。このスタンパ１を使用して、ポリ
カーボネート等の樹脂を用いた射出成形法や紫外線硬化
樹脂を用いた２Ｐ法により、ディスク基板（いわゆるレ
プリカ）を作製する。最後に、この基板上にアルミ等の
金属反射膜や磁性膜を形成することにより、光ディスク
の製造が完了する。

【０００７】しかし、以上のような製造方法によりスタ
ンパを作製し、このスタンパから光ディスクを作製する
と、溝深さが１５０ｎｍ以上のディスクにおいて、数１
００ｋＨｚから数ＭＨｚにわたって未記録ノイズが大き
くのっていることが判った。未記録ノイズは、光ディス
クに記録していない状態で見られたもので、ディスク基
板の製造後の工程条件を改良してもいっこうに低減でき
ない。そこで、ディスク基板の原盤であるスタンパを走
査型電子顕微鏡で観察したところ、溝の壁面部が溝深さ
の浅いものに比べてかなりざらついて荒れていることが
判った。溝の荒れのピッチ間隔とノイズの周波数から考
えてノイズの原因はこの溝壁面の荒れによるものと考え
られる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来の光
ディスクのスタンパの製造方法では、ガイド溝又は信号
を表す凹凸パターンの深さを深くしようとすると、ガイ
ド溝又は凹凸パターンの壁面が荒れて光ディスクの未記
録ノイズが大きくなってしまうという問題点があった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、
ノイズレベルを低減することができるスタンパの製造方
法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、フォトレジス
トの厚さｄ１をガイド溝又は凹凸パターンの深さｄ２に
対して１．２×ｄ２≦ｄ１とするものである。これによ
り、ガイド溝及び凹凸パターンの壁面の荒れが少ないス
タンパを作製することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、本発明について図１を参照
して説明する。最初に、図１（ａ）に示すように、外径
１８５ｍｍ、内径２０ｍｍ、厚さ６ｍｍの表面粗度５ｎ
ｍ以下に研磨された合成石英原盤１を準備し、濃硫酸と
過酸化水素水を体積比４：１の割合で混合した液中（液
温は４０℃）に原盤１を５分間浸した後、超純水、代替
フロン（旭硝子製ＡＫ２２５ＥＳ）で超音波洗浄する
（図１（ａ））。

【００１１】続いて、この合成石英原盤１の表面にプラ
イマー（トランシル社製アンカーコート）をスピンコー
トした後、ポジ型レジスト２（ヘキスト社製ＡＺＰ１３
５０）をスピンコートし、１００℃のクリーンオーブン
内で１０分間プリベークする（図１（ｂ））。次いで、
波長４５７．９ｎｍのＡｒイオンレーザーを搭載したカ
ッティングマシンのピックアップ１０から、石英原盤１
の半径７２〜１４８ｍｍまでの領域にスポット直径が約
０．８μｍのレーザー光を連続照射して、レジスト２の
ランド６に相当する部分１６を露光する（図１
（ｃ））。

【００１２】なお、このときの原盤１の回転数は９００
ｒｐｍで、トラックピッチは１．０μｍであり、現像後
に幅約０．５μｍランドが形成されるようなレーザーパ
ワーで露光を行った。そして、無機アルカリ液（ヘキス
ト製ＡＺデベロッパー）と超純水とを体積比３：５の割
合で混合し希釈した現像液でスピン現像した後に、１２
０℃のクリーンオーブン内で３０分間ポストベークする
（図１（ｄ））。なお、現像条件は前純水塗布時間５４
秒、現像液塗布時間９８秒、後純水シャワー時間９０
秒、スピン乾燥時間９０秒である。

【００１３】次に、現像を行った原盤１を反応性イオン
エッチング装置（日電アネルバ製ＤＥＡ５０６）のチャ
ンバー内に入れ、真空度１×１０^-4Ｐａまで排気した後
にＣＨＦ3 ガスを導入し、レジスト２をマスクとして反
応性イオンエッチングを行う（図１（ｅ））。このとき
のガス流量は６ｓｃｃｍ、ガス圧力は０．３Ｐａ、ＲＦ
電力は３００Ｗ、自己バイアス電圧は−３００Ｖ、電極
間距離は１００ｍｍである。

【００１４】そして、濃硫酸と過酸化水素水を体積比
４：１の割合で混合した液中に原盤１を浸して残留レジ
スト２を除去する。このときの液温は１００℃であり処
理時間は５分である。その後、超純水、代替フロン（旭
硝子製ＡＫ２２５ＡＥＳ）で超音波洗浄する。こうし
て、図１（ｆ）のようにランド６に相当する部分１６、
グルーブ７に相当する部分１７が形成されたスタンパ１
が得られる。

【００１５】次に、この石英スタンパ１とガラス基板３
の間に紫外線硬化樹脂４を注入して紫外線で樹脂を硬化
させる２Ｐ法により、図１（ｇ）のようにランド６、グ
ルーブ７が複製された直径９０ｍｍの案内溝付き透明基
板５を作製する。続いて、スタンパ１から剥した案内溝
付き基板５の表面（ランド６及びグルーブ７が形成され
た側）にＳｉ3 Ｎ4 からなる誘電体層、ＴｂＦｅＣｏか
らなる光磁気記録層、Ｓｉ3 Ｎ4 からなる保護層を順次
成膜した後、紫外線硬化型樹脂により膜面にハードコー
トを形成する。こうして、光ディスクの作製が完了す
る。

【００１６】以上のような製造工程において、レジスト
２の厚さとエッチング深さ（溝深さ：ランド６とグルー
ブ７の段差）を変えながら、複数の光ディスクを製作し
た。レジスト２は、ポジ型レジストを溶媒となるプロピ
レングリコールモノメチルエーテルアセテートに溶解さ
せる際に、レジスト：溶媒重量比を１：１、１：１．
２、１：１．５、１：２．０に設定することにより、平
均膜厚がそれぞれ６００ｎｍ、４００ｎｍ、３００ｎ
ｍ、２００ｎｍの４種類の厚さとなった。なお、この膜
厚はエリプソメトリー法で計測したものである。

【００１７】また、エッチング時間を５分、７．５分、
１０分に設定することにより、溝深さはそれぞれ２００
ｎｍ、３００ｎｍ、４００ｎｍとなった。そして、これ
らの光ディスクを記録再生装置に順次セットして再生
し、各ディスクの反射光量信号出力をスペクトラムアナ
ライザーに入力して未記録部のノイズレベルを測定し
た。この記録再生装置の光ピックアップは、レーザービ
ームの偏光状態が直線偏光で、その方向がガイド溝に対
し平行となる方向であり、波長が６８０ｎｍ、対物レン
ズの開口数（ＮＡ）が０．５５、ケラレ係数が１．０、
波面収差が０．０３０λ（ｒｍｓ値）である。

【００１８】そして、このときの再生光パワーは１．０
ｍＷ、回転数は３５００ｒｐｍ、再生位置は半径３５ｍ
ｍの位置である。図２〜図５にノイズレベルの測定結果
を示す。図２〜図４は、溝深さ２００、３００、４００
ｎｍの各ディスクにおけるレジスト膜厚とノイズレベル
の関係を示すものであり、５ＭＨｚのノイズレベルのみ
を表している。

【００１９】また、図５は溝深さ２００ｎｍのディスク
におけるノイズレベルと周波数の関係を示し、Ｂはレジ
スト２の厚さを１００ｎｍとした光ディスクのノイズレ
ベル特性（従来のスタンパ製造方法によるディスクの特
性）、Ａはレジスト２の厚さを３００ｎｍとした光ディ
スクのノイズレベル特性（本発明のスタンパ製造方法に
よるディスクの特性）である。

【００２０】図５の特性Ｂから分かるように従来のスタ
ンパにおいて溝深さを深くすると、未記録ノイズが大き
くなる。特に、溝深さが１５０ｎｍを超えるような場合
に無視できなくなる。この原因は溝の側壁の荒れによる
ものと考えられ、壁面が荒れる要因は以下のように推測
される。

【００２１】図１（ｅ）の工程で用いた反応性イオンエ
ッチングは、ＣＨＦ3 雰囲気中で電荷を与えてＣＨＦ3
をプラズマ化させ、ＳｉＯ2 ＋ＣＦ3 →ＳｉＦ4 ＋ＣＯ
2 の反応機構により、ガラスを選択的にドライエッチン
グする方法である。この方法によれば、非常に選択的に
ガラスのみをエッチングできるためよく使用される。と
ころが、ランドとグルーブの段差を大きくするために
は、このドライエッチング量を増加させなければならな
い。

【００２２】溝以外のエッチングしたくない領域は前述
のようにフォトレジストによってマスクするが、このマ
スク用レジストの被エッチング量は皆無ではない。ま
た、フォトレジストは均一にエッチングされるわけでは
なく、エッジの部分にプラズマが集中してマスク効果が
曖昧になるため（つまり、エッジの部分が丸みを帯び
る）、エッチング中の原盤の壁面にダメージを与え、ざ
らつくと考えられる。

【００２３】そこで、本発明では、溝深さｄ２に対して
フォトレジスト２の厚さｄ１を１．２×ｄ２≦ｄ１と厚
くする。これにより、エッチングプラズマによるダメー
ジを防ぐことが可能となる。図２から明らかなように、
溝深さｄ２に対して１．２×ｄ２（すなわち、２４０ｎ
ｍ）より薄いフォトレジストを用いると、ノイズレベル
が高い。そして、フォトレジストの厚さを１．２×ｄ２
以上にすると、ノイズレベルが低くなることが分かる。

【００２４】これは、図３〜図５においても同様であ
る。こうして、フォトレジスト２の厚さｄ１を１．２×
ｄ２≦ｄ１と厚くすることにより、未記録ノイズのレベ
ルが低いスタンパの製造が可能となる。なお、本実施の
形態では光磁気ディスクの場合について説明したが、ス
タンパを用いて製造するものであれば、他の光ディスク
でも同様の効果が得られることは言うまでもない。

【００２５】また、本実施の形態では、ランド６に相当
する部分をエッチングする場合について説明したが、グ
ルーブ７に相当する部分をエッチングする場合も有り得
る。例えば、グルーブ７に相当する部分をエッチングし
て作製した石英原盤に無電解メッキ、スパッタ等の方法
により金属薄膜を形成して導通処理し、電鋳法により金
属製スタンパを作製する。これにより、図１（ｆ）のス
タンパ１と同様の形状のスタンパを作製することができ
る。

【００２６】また、本実施の形態では、ガイド溝の形成
のみについて説明したが、信号を表す凹凸パターン（孔
又は突起）の形成についても同様に適用できる。このよ
うな凹凸パターンは、カッティングの際に照射するレー
ザー光を信号情報に応じて変調させることにより形成す
ることができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、フォトレジストの厚さ
ｄ１をガイド溝又は凹凸パターンの深さｄ２に対して
１．２×ｄ２≦ｄ１とすることにより、ガイド溝及び凹
凸パターンの壁面の荒れが少ないスタンパを作製するこ
とができ、このスタンパを用いることによって低ノイズ
レベルの高品質な光ディスクを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態となるスタンパの
製造方法を説明するための工程断面図である。

【図２】 レジスト膜厚とノイズレベルの関係を示す図
である。

【図３】 レジスト膜厚とノイズレベルの関係を示す図
である。

【図４】 レジスト膜厚とノイズレベルの関係を示す図
である。

【図５】 ノイズレベルと周波数の関係を示す図であ
る。

【符号の説明】

１…合成石英原盤、２…レジスト、３…ガラス基板、４
…紫外線硬化樹脂、５…案内溝付き基板、６…ランド、
７…グルーブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原盤上にフォトレジストを形成してパタ
   ーン露光し、残存レジストをマスクとしてドライエッチ
   ング法により深さｄ２が１５０ｎｍ以上のガイド溝又は
   信号を表す凹凸パターンを形成するスタンパの製造方法
   において、前記フォトレジストの厚さｄ１を深さｄ２に
   対して１．２×ｄ２≦ｄ１とすることを特徴とするスタ
   ンパの製造方法。