KR101059492B1 - 광 디스크용 원반의 제조 방법 및 광 디스크용 원반 - Google Patents

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Abstract

기판 위(基板上)에 전이 금속(遷移金屬; transition metal)의 불완전 산화물(酸化物)로 이루어지는 무기(無機) 레지스트층(層)이 스퍼터링법(法)에 의해 성막(成膜)된다. 타겟재(材)로서 전이 금속의 단체(單體) 또는 합금 또는 그들의 산화물이 사용되고, 반응성(反應性) 가스로는 산소 또는 질소가 이용된다. 반응성 가스의 비율 또는 성막 전력을 바꾸는 것에 의해서, 두께 방향(厚方向)에서 무기 레지스트층의 산소 농도가 달라(異)진다. 무기 레지스트층을 노광(露光)·현상(現像)하여, 피트(pit)나 그루브(groove) 등의 미세 오목볼록(微細凹凸; fine rugged) 패턴이 형성된 광(光) 디스크용 원반(原盤; original disc)이 작성된다. 산소 농도를 높게 하면, 감도(感度)가 높아지므로, 무기 레지스트층의 두께 방향에서 감도를 달리할 수 있으며, 깊이가 다른 오목볼록 형상(形狀; configuration)을 동일(同一) 디스크에 형성할 수가 있다.

Description

광 디스크용 원반의 제조 방법 및 광 디스크용 원반{PROCESS FOR PRODUCING ORIGINAL DISC FOR OPTICAL DISC AND ORIGINAL DISC FOR OPTICAL DISC}
본 발명은 무기(無機) 레지스트막(膜)을 이용하여 제조되는 광(光) 디스크용 원반(原盤; original disc)의 제조 방법 및 광 디스크용 원반에 관한 것이다.
근년(近年; recent years)에, 광 디스크의 고용량화(高容量化)에 따라서, 광학(光學) 디바이스 등의 미세(微細; fine) 가공에는 수십(數十) ㎚ 정도 이하(以下)의 패턴 정밀도가 필요하게 되어오고 있으며, 이러한 고정밀도(高精度)를 실현하기 위해서, 광원(光源), 레지스트 재료, 스테퍼(stepper) 등의 여러가지 분야에서 개발이 진행되고 있다.
미세 가공 치수 정밀도를 향상시키는 방법으로서는, 노광 광원의 파장을 짧게 하는 것이나, 가늘게 수속(收束; converge)된 전자(電子) 빔 또는 이온 빔을 채용하는 것 등이 유효로 되지만, 단파장(短波長)의 노광(露光) 광원이나 전자 빔 및 이온 빔 조사원(照射源)을 탑재(搭載; mount)하는 장치는 지극히 고가(高價)이고, 값싼 디바이스 공급에는 적합하지 않다(不向; improper).
그래서, 기존의 노광 장치와 동일 광원을 이용하면서 가공 치수 정밀도의 향상을 도모하는 수법으로서, 조사(照射) 방법에 연구(工夫; device)를 행하는 것이나, 위상(位相) 시프트 마스크라고 칭(稱)해지는 특수한 마스크를 이용하는 것 등이 제안되어 있다. 또 다른 수법으로서, 레지스트를 다층(多層)으로 하는 방법이나, 무기 레지스트를 이용하는 방법 등의 시도가 이루어지고 있다.
현재에는, 예를 들면 노볼락계(系) 레지스트, 화학 증폭 레지스트 등의 유기(有機) 레지스트와, 노광 광원으로서 자외선을 조합(組合)한 노광 방법이 일반적으로 행해지고 있다. 유기 레지스트는 범용성(汎用性)이 있고, 포트리소그래피 분야에서 널리 이용되는 것이지만, 분자량이 많은 것에 기인(起因)해서 노광부와 미노광부(未露光部)와의 경계부의 패턴이 불명료하게 되어, 미세 가공의 정밀도에 대해서는 한계가 있다.
이것에 대해서, 무기 레지스트는 저분자(低分子)이기 때문에, 노광부와 미노광부와의 경계부에서 명료한 패턴이 얻어져, 유기 레지스트와 비교하여 높은 정밀도의 가공을 실현할 수가 있다. 예를 들면, MoO3이나 WO3 등을 레지스트 재료로서 이용하고, 노광 광원으로서 이온 빔을 이용한 미세 가공예가 있다(문헌 Nobuyoshi Koshida, Kazuyoshi Yoshida, Shinichi Watanuki, Masanori Komuro and Nobufumi Atoda: "50-㎚ Metal Line Fabrication by Focused Ion Beam and Oxide Resists", Jpn.J.Appl.Phys. Vol. 30(1991) pp. 3246 참조). 또, SiO2를 레지스트 재료로서 이용하고, 노광 광원으로서 전자 빔을 이용하는 가공예가 있다(문헌 Sucheta M. Gorwadkar, Toshimi Wada, Satoshi Hiraichi, Hiroshi Hioshima, Kenichi Ishii and Masanori Komuro; "SiO2/c-Si Bilayer Electron-Beam Resist Process for Nano-Fabrication", Jpn. J.Appl. Phys, Vol. 35(1996) pp. 6673 참조). 또, 카르코게나이드 유리(chalcogenide glass)를 레지스트 재료로서 이용하고, 노광 광원으로서 파장 476㎚ 및 파장 532㎚의 레이저 및 수은(水銀) 크세논 램프로부터의 자외광(紫外光)을 이용하는 방법도 검토되고 있다(예를 들면, 문헌 S. A. Kostyukevych: "Investigations and modeling of physical processeSin an inorganic resist for use in UV and laser lithography", SPIE Vol. 3424(1998) pp.20 참조).
그렇지만, 노광 광원으로서 전자 빔이나 이온 빔을 이용하는 경우에는, 상술한 바와 같이 많은 종류(多種類)의 무기 레지스트 재료를 조합할 수 있으며, 전자 빔 또는 이온 빔을 가늘게 수속하는 것에 의해서 오목볼록(凹凸; rugged) 패턴의 미세화(微細化)도 가능하지만, 전자 빔 및 이온 빔 조사원을 탑재하는 장치는 전술(前述)한 바와 같이 고가이고, 게다가 복잡한 구조를 하고 있어, 값싼 광 디스크 공급에는 적합(適)하지 않다.
그러한 의미에서는, 기존의 노광 장치에 탑재되어 있는 레이저 장치 등의 광, 즉 자외선 또는 가시광(可視光)을 이용할 수 있는 것이 바람직하지만, 무기 레지스트 재료 중(中)에서 자외선 등에 의한 컷팅이 가능한 재료는상술한 바와 같은 카르코게나이드 재료에 대해서 보고(報告)가 되어 있을 뿐이다. 이것은, 카르코게나이드 재료 이외의 무기 레지스트 재료에서는, 자외선 등의 광은 투과(透過)해 버리 고, 광 에너지의 흡수가 현저하게 적어, 실용적이지 않기 때문이다.
기존의 노광 장치와 상술한 카르코게나이드 재료의 조합은 경제적인 면(面)에서는 실용적인 조합이지만, 그 반면, 카르코게나이드 재료는 Ag2S3, Ag-As2S3, Ag2Se-GeSe 등의, 인체에 유해(有害)한 재료를 포함한다고 하는 문제점이 있어, 공업 생산의 관점에서 그 사용은 곤란하다.
그래서, MoO3이나 WO3 등의 전이 금속(遷移金屬; transition metal)의 완전 산화물(酸化物)이 아니고, 전이 금속 산화물의 화학량론 조성(化學量論組成)에서 조금(僅; slightly, very small) 산소 함유량(含有量)이 어긋난 산화물인, 전이 금속의 불완전 산화물이, 자외선 또는 가시광에 대한 흡수가 크고, 그 흡수에 의해서 화학적 성질이 변화하는 것에 의거해서, 광 디스크용 원반의 미세 가공을 실현하는 방법이 제안되어 있다.
또, 상기 제안 중에는, 레지스트 재료로서 예를 들면 W와 Mo와의 불완전 산화물을 이용하고, 레이저 등의 노광 장치의 열에 의해서 상변화(相變化)를 일으키며, 결과적으로 값싸게 미세 가공을 실현하는 방법도 포함되어 있다. 여기서 말하는 전이 금속의 불완전 산화물이라 함은, 전이 금속이 취할 수 있는 가수(假數)에 따른 화학량론 조성에서 산소 함유량이 적은 방향으로 어긋난 화합물, 즉 전이 금속의 불완전 산화물에서의 산소의 함유량이 상기 전이 금속이 취할 수 있는 가수에 따른 화학량론 조성의 산소 함유량보다 작은 화합물을 말한다.
그렇지만, 이와 같이 무기 레지스트를 레이저 등의 열에 의해서 상변화시키 고, 피트(pit)나 그루브(groove) 등의 미세 오목볼록 패턴을 형성하는 경우, 무기 레지스트의 표면으로부터의 거리가 커질 수록 열의 전도율(傳導率)이 작아지며, 그 결과, 상변화 반응, 즉 아몰퍼스(amorphous)에서 결정(結晶)으로의 변화의 변화율이 작아진다. 그 때문에, 이러한 변화율이 작은 부분에서는 현상 부족 현상(現像不足現象)이 일어나, 피트나 그루브 등의 저면(底面)이 불완전한 상태로 형성되고, 또 피트나 그루브의 벽면(壁面)의 경사 각도(傾斜角度) 등이 완만하게 되어 버릴 우려가 있다.
또, 상변화를 이용한 방법에서는, 피트나 그루브 등의 미세 오목볼록 형상(形狀; configuration)이나 경사 각도는 무기 레지스트 원반의 감도(感度)와 노광 장치의 노광 파워, 현상 조건 등에 의해 일의적(一義的; uniquely, univocally)으로 결정되기 때문에, 이들을 미조정(微調整; fine adjustment)하는 것이 곤란하다.
또 게다가, 피트나 그루브 등의 미세 오목볼록 패턴의 깊이(深), 바꾸어 말하면, 스탬퍼(stamper)의 높이는 무기 레지스트막(膜)의 두께(厚)에 의해 일의적으로 정해지기 때문에, 광 디스크의 동일면 내(內)에 다른(異) 깊이의 미세 오목볼록 패턴을 형성하는 것은 곤란하다. 예를 들면, ROM(Read On1y Memory)용 피트와, 추기용(追記用) 그루브의 미세 오목볼록 패턴에 관해서는, 최적(最適)한 깊이가 다르기 때문에, 이 피트와 그루브의 양쪽을 구비한 하이브리드형(型) 광 디스크용의 원반을 제조할 수는 없다. 노광 파워를 조정하는 것에 의해서 오목볼록 패턴의 깊이를 제어하는 것도 가능하지만, 이와 같은 방법에서는, 안정해서 일정한 깊이의 오목볼록 패턴을 형성하는 것은 곤란하다.
따라서, 본 발명의 목적은 전이 금속의 불완전 산화물로 이루어지는 무기 레지스트를 열에 의해서 상변화시켜서, 피트나 그루브 등의 미세 오목볼록 패턴을 형성하는 경우에, 피트나 그루브의 저면이 안정적으로 평면 형성되고, 또 피트나 그루브의 벽면의 경사 각도가 적절히 형성되도록, 무기 레지스트막의 감도를 변화시키는 광 디스크용 원반의 제조 방법 및 이 방법에 의해 제조된 광 디스크용 원반을 제공하는 것에 있다.
또, 본 발명의 목적은 피트나 그루브 등의 미세 오목볼록 형상이나 경사 각도를, 무기 레지스트막의 감도를 변화시키는 것에 의해서 미조정하도록 하는 광 디스크용 원반의 제조 방법 및 이 방법에 의해 제조된 광 디스크용 원반을 제공하는 것에 있다.
또, 또다른 본 발명의 목적은, 다른 깊이의 피트나 그루브 등의 미세 오목볼록 패턴을 동일면 내에서 형성할 수 있도록, 무기 레지스트막의 감도를 변화시키는 광 디스크용 원반의 제조 방법 및 이 방법에 의해 제조된 광 디스크용 원반을 제공하는 것에 있다.
본 발명은 전이 금속의 불완전 산화물로 이루어지는 무기 레지스트층(層)을 기판 위(基板上)에 성막(成膜)하는 성막 공정과,
무기 레지스트층을 노광하고, 현상하는 것에 의해서, 오목볼록 형상을 포함하는 레지스트 패턴을 형성하는 공정을 가지고,
성막 공정에서, 두께 방향에서 무기 레지스트층의 산소 농도를 달리(異)하는 것을 특징으로 하는 광 디스크용 원반의 제조 방법이다.
성막 공정에서, 타겟재(材)로서 전이 금속의 단체(單體) 또는 합금 또는 그들의 산화물을 사용하고, 산소 또는 질소를 반응성(反應性) 가스로서 사용하는 스퍼터링법(法)에 의해 무기 레지스트층이 기판 위에 성막되고,
성막 전력 및 반응성 가스 비율의 적어도 한쪽을 변화시키는 것에 의해서, 무기 레지스트층의 산소 농도가 두께 방향에서 달라진다.
또, 본 발명은 오목볼록 형상을 가지는 광 디스크를 제조할 때에 사용되는 광 디스크용 원반으로서,
두께 방향에서 산소 농도가 달라진 전이 금속의 불완전 산화물로 이루어지는 무기 레지스트층이 기판에 피착(被着)되고, 무기 레지스트층에 오목볼록 형상이 형성된 것을 특징으로 하는 광 디스크용 원반이다.
도 1은 본 발명에 관련된 광 디스크용 원반과 성형용(成型用) 스탬퍼의 제조 방법의 각 공정을 도시하는 개략선도(略線圖; schematic diagram),
도 2는 본 발명에 관련된 광 디스크용 원반의 제조 방법의 제1 실시 형태에 의해서 형성된 오목볼록 형상의 설명에 이용하는 개략선도,
도 3은 본 발명에 관련된 광 디스크용 원반의 제조 방법의 제2 실시 형태에 의해서 형성된 오목볼록 형상의 설명에 이용하는 개략 선도,
도 4는 제2 실시 형태에 의해서 다른 깊이의 오목볼록 형상을 형성한 경우의 설명에 이용하는 개략선도,
도 5는 본 발명에 관련된 광 디스크용 원반의 제조 방법을 실시 가능한 성막 장치의 구조를 도시하는 블록도.
<부호의 설명>
1: 기판, 2: 레지스트층, 3: 노광 장치, 4: 광 디스크용 원반, 5: 금속 니켈막, 6: 성형용 스탬퍼, 20: 성막 장치.
[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]
본 발명은 전이 금속의 불완전 산화물로 이루어지는 무기 레지스트층에 대해서 레이저 빔을 조사하고, 노광에 의한 열량(熱量)이 임계값을 넘(超)으면 불완전 산화물이 아몰퍼스 상태에서 결정 상태로 변화하고, 알칼리에 대해서 가용성(可溶性)으로 되는 것을 이용하여 오목볼록 형상을 형성하는 것이다.
따라서, 임계값이 감도에 대응하고 있다. 임계값이 낮으면 감도가 높은 것으로 된다. 무기 레지스트의 감도는 무기 레지스트층 중의 산소 농도 (산소 함유량을 의미한다)에 따라서 변화한다. 산소 농도가 높을 수록 감도가 높아진다. 산소 농도는 무기 레지스트층의 스퍼터링법 등에 의한 성막 중에서의 성막 전력(電力)이나 반응성 가스 비율에 따라서 변화한다. 따라서, 본 발명에서는 이것을 이용하여, 무기 레지스트의 감도를 하나의 레지스트층 중에서 순차(順次) 변화시키는 것에 의 해서, 상술한 과제를 해결하려고 하는 것이다.
다음에, 도 1을 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태에 관련된 광 디스크용 원반의 제조 방법을 설명한다. 우선, 도 1의 (a)에 도시하는 바와 같이, 유리 또는 Si 웨이퍼로 이루어지는 기판(1) 위(上)에, 전이 금속의 불완전 산화물로 이루어지는 무기 레지스트 재료로 이루어지는 레지스트층(2)을 성막한다. 이 때의 성막 방법으로서는, 예를 들면 스퍼터링법을 들 수 있다. 본 발명에서는, 예를 들면 스퍼터링법에 의한 성막을 실시 가능한 성막 장치가 이용된다.
다음에, 도 1의 (b)에 도시하는 바와 같이, 레이저 등을 무기 레지스트층에 대해서 조사하는 노광 장치(3)를 이용하여 레지스트층(2)을 노광한다. 이 경우, 무기 레지스트층이 형성된 기판(1)이 회전 구동된다. 이 노광은 ROM용 피트에 관해서는, 기록하는 신호 패턴인 오목볼록 형상에 대응한 선택적인 노광이며, 추기용 그루브에 관해서는, 그루브 형성을 위한 연속적인 노광이다. 이 경우의 레이저는 예를 들면 파장 405㎚의 레이저광을 발생하는 블루 레이저 다이오드를 이용한다.
그 후, 현상 장치를 이용해서, 알칼리액(液)에 의해 노광이 된 기판을 현상한다. 현상 방법은 침지(浸漬)에 의한 디핑법(法)(dipping method)이나, 스피너(spinner)로 회전하는 기판에 약액(藥液)을 도포(塗布)하는 방법 등을 이용한다. 또, 현상액(現像液)은 NMD-3(상품명: 도쿄 오카 고교 주식회사(東京應化工業株式會社; Tokyo Ohka Kogyo Co.,Ltd.) 제(製)) 등의 유기 알칼리 현상액, KOH, NaOH, 인산계(燐酸系) 등의 무기 알칼리 현상액 등을 이용한다. 현상 후에는, 도 1의 (c)에 도시하는 바와 같은, 오목볼록 형상이 형성된 광 디스크용 원반(4)이 얻어진다
다음에, 도 1의 (d)에 도시하는 바와 같이, 전주법(電鑄法; electroforming method)에 의해서, 광 디스크용 원반(4)의 오목볼록 패턴면(面) 위에 금속 니켈막(5)을 석출(析出)시키고, 이것을 광 디스크용 원반(4)으로부터 박리(剝離)시킨 후에 소정의 가공을 행하여, 도 1의 (e)에 도시하는 바와 같이 광 디스크용 원반(4)의 오목볼록 패턴이 전사(轉寫)된 성형용 스탬퍼(6)를 얻는다.
도 1의 (a)에 도시하는 무기 레지스트층(2)을 기판(1) 위에 성막하는 경우, 무기 레지스트층(2)의 막두께(膜厚)는 임의(任意)로 설정 가능하지만, 소망(所望)의 피트 또는 그루브의 깊이가 얻어지도록 설정할 필요가 있다. Blu-ray Disc(이하, BD라고 적당히 약칭(略稱)한다) 규격의 광 디스크인 경우에는, 10㎚ 내지(乃至; to) 80㎚의 범위내(範圍內), DVD(Digital Versatile Disc)인 경우에는, 100㎚ 내지 190㎚의 범위내가 바람직하다. 스퍼터링시(時)의 타겟재로서는 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 텅스텐몰리브덴(WMo) 등의 전이 금속의 단체 또는 합금 또는 그들의 산화물이 사용되며, 반응성 가스로는 산소 또는 질소가 이용된다. 타겟재로 산화물을 사용하는 경우에 질소가 사용된다.
이 1실시 형태에서, 성막은 무기 레지스트층(2)의 표면으로부터 떨어질(離; traveling away from) 수록, 즉 기판(1)의 표면에 가까울 수록, 무기 레지스트층(2)의 감도를 증가시키도록 행해진다. 이와 같이, 무기 레지스트막의 감도를 서서히 증가시키는 방법으로서, 예를 들면 반응성 스퍼터링을 이용한 이하와 같은 두개의 방법이 있다. 또한, 가스 주입전(注入前) 및 가스 주입후(注入後)의 각각의 진공도(眞空度)가 소정의 것으로 설정되어 있다.
[방법 1]
(1) 스퍼터링 장치에서, 성막 전력을 일정(一定)(예를 들면, 150W)하게 하여 방전(放電)한다.
(2) 무기 레지스트막의 성막 중에, 성막의 초기, 중기, 말기에서, 이하와 같이 반응성 가스 비율을 변경한다.
(a) 성막 초기 제1 층, 20㎚ 두께: 반응성 가스 비율=9%
(b) 성막 중기 제2 층, 30㎚ 두께: 반응성 가스 비율=8%
(c) 성막 말기 제3 층, 20㎚ 두께: 반응성 가스 비율=7%
여기서, 예를 들면 (a)는 2분 동안(分間) 스퍼터링을 행하여, 20㎚ 두께의 레지스트막을 생성한다. 또, 반응성 가스 비율은 방전 가스와 반응성 가스의 합계에 대한 반응성 가스의 비율이며, 예를 들면 아르곤 및 산소를 사용하는 경우에서는, O2/(Ar+O2)로 나타내어진다.
[방법 2]
(1) 스퍼터링 장치에서, 반응성 가스 비율을 일정(예를 들면, 8%)하게 하여 방전한다.
또는, 반응성 가스를 흘리지 않고, 같은(同) 산소 함유량의 타겟재를 이용하여, 방전하는 것도 가능하다.
(2) 무기 레지스트막의 성막 중에, 성막 전력을 변경한다.
(a) 성막 초기 제1 층, 20㎚ 두께: 성막 전력=100W
(b) 성막 중기 제2 층, 30㎚ 두께: 성막 전력=150W
(c) 성막 말기 제3 층, 20㎚ 두께: 성막 전력=200W
상술한 방법 1 및 방법 2의 예에서는, 세개의 성막 조건에 의해서 성막을 행하고 있지만, 연속 성막 중에 순차 이들의 조건을 전환(切替; change)할 수 있으며, 또 성막 조건을 전환할 때에 일단(一旦) 성막을 정지시키고, 단속적(斷續的; intermittent)인 성막을 행할 수도 있다.
이와 같은 스퍼터링의 제어에 의해서, 성막의 초기에는 막의 산소 농도가 커서 감도가 높다. 한편, 성막의 말기에는 산소 농도가 작아 감도가 낮다. 따라서, 도 2에 도시하는 바와 같이, 기판(1)의 표면 위의 제1 층(2a)이 감도가 높고, 제2 층(2b)이 중간의 감도이며, 제3 층(2c)이 감도가 낮은 무기 레지스트층이 형성되게 된다.
제1 실시 형태에 의해서, 피트나 그루브의 미세 오목볼록 패턴의 저면 부근에서 고감도의 무기 레지스트막이 제공되므로, 레이저 등의 조사에 의해서도 저면 부근에서 현상 부족 현상이 일어나기 어려워 평평한 저면이 얻어진다.
또, 무기 레지스트층의 표면으로부터 먼(遠) 위치의 제1 층의 감도를 올리는 것에 의해서, 열 기록(熱記錄)에 따르는 확산을 피할 수 있으며, 도 2에 도시하는 바와 같이, 노광·현상 후에 디스크 원반 위에 개구부(開口部)가 작은 피트에 대응하는 오목부(11)를 형성할 수 있으므로, 보다 고밀도인 광 디스크를 작성할 수가 있다. 또, 레코더블 광 디스크에서의 피트에 비해서 깊은 그루브를 형성하는 경우에도, 개구부를 넓히지 않고, 내벽면(內壁面)의 경사가 진(傾斜立; inclined) 홈( 溝; groove)을 형성할 수가 있다.
또, 방법 1이나 방법 2에서의 개개의 조건 및 조건 변경의 회수(回數)는 소망의 피트나 그루브의 미세 오목볼록 패턴의 형상이나 경사 각도로 되도록 임의로 선택하는 것이 가능하며, 이 1실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 또, 방법 1, 방법 2에서는, 성막 전력 및 반응성 가스 비율의 어느 쪽인가를 고정(固定)하고 다른쪽을 변화시키도록 해서 성막을 행하고 있지만, 성막 전력 및 반응성 가스 비율의 양쪽을 변화시켜서, 레지스트막의 산소 농도를 적합(好適; suitable)하게 변화시킬 수도 있다.
다음에, 본 발명의 제2 실시 형태에 관련된 광 디스크용 원반의 제조 방법을 설명한다. 이 실시 형태는 전술한 제1 실시 형태의 성막 과정과 레이저 조사(노광) 과정을 변경한 것이다. 여기서는, 제1 실시 형태의 과정과 다른(異) 부분만을 설명한다.
제2 실시 형태는 제1 실시 형태와는 거꾸로, 무기 레지스트층(2)의 표면으로부터 기판(1)의 표면으로 향할 수록, 무기 레지스트층(2)의 감도를 감소시키도록 성막이 행해진다. 이와 같이, 무기 레지스트층(2)의 감도를 두께 방향으로 변화시키는 방법으로서, 예를 들면 이하와 같은 두개의 방법이 있다. 또, 스퍼터링시의 타겟재 및 반응성 가스는 제1 실시 형태와 마찬가지의 것이 사용된다.
[방법 3]
(1) 스퍼터링 장치에서, 성막 전력을 일정(예를 들면, 150W)하게 하여 방전한다.
(2) 무기 레지스트막의 성막 중에, 성막의 초기, 중기, 말기에서 이하와 같이 반응성 가스 비율을 변경한다. 상술한 방법 1과 마찬가지로 반응성 가스 비율을 변화시키는 것에 의해서, 이 산소 함유량을 조정한다.
(a) 성막 초기 제1 층, 20㎚ 두께: 반응성 가스 비율=7%
(b) 성막 중기 제2 층, 30㎚ 두께: 반응성 가스 비율=8%
(c) 성막 말기 제3 층, 20㎚ 두께: 반응성 가스 비율=9%
여기서, 예를 들면 (a)는 2분 동안 스퍼터링을 행하여, 20㎚ 두께의 레지스트막을 생성한다. 또, 반응성 가스 비율은 방전 가스와 반응성 가스의 합계에 대한 반응성 가스의 비율이며, 예를 들면 아르곤 및 산소를 사용하는 경우에서는, O2/(Ar+O2)로 나타내어진다.
[방법 4]
(1) 스퍼터링 장치에서, 반응성 가스 비율을 일정(예를 들면, 8%)하게 하여 방전한다.
또는, 반응성 가스를 흘리지 않고, 같은 산소 함유량의 타겟재를 이용하여, 방전하는 것도 가능하다.
(2) 무기 레지스트막의 성막 중에, 성막 전력을 변경한다.
(a) 성막 초기 제1 층, 20㎚ 두께: 성막 전력=200W
(b) 성막 중기 제2 층, 30㎚ 두께: 성막 전력=150W
(c) 성막 말기 제3 층, 20㎚ 두께: 성막 전력=100W
상기 방법 3 및 방법 4의 예에서는, 세개의 성막 조건에 의해서 성막을 행하고 있지만, 연속 성막 중에 순차 이들의 조건을 전환할 수 있으며, 또 성막 조건을 전환할 때에 일단 성막을 정지시키고, 단속적인 성막을 행할 수도 있다.
이와 같은 스퍼터링 제어에 의해서, 성막의 초기는 막의 산소 농도가 작아 감도가 낮다. 한편, 성막의 말기는 산소 농도가 커서 감도가 높다. 따라서, 도 3에 도시하는 바와 같이, 기판(1)의 표면 위의 제1 층(2a)이 감도가 낮고, 제2 층(2b)이 중간의 감도이며, 제3 층(2c)이 감도가 높은 무기 레지스트층이 형성되게 된다.
제2 실시 형태에서는, 레지스트층의 표면의 감도가 높게 되어 있으므로, 피트의 깊이가 얕을 때 예를 들면 30㎚ 이하일 때에, 도 3에 도시하는 바와 같이, 피트에 대응하는 오목부(12)의 내벽면이 완만한 경사를 가지게 되며, 성형시의 전사성(轉寫性)을 양호하게 하여, 사이클 타임을 단축화(短縮化)할 수가 있다.
또, 방법 3이나 방법 4에서의 개개의 조건 및 조건 변경의 회수는소망의 피트나 그루브의 미세 오목볼록 패턴의 형상이나 경사 각도로 되도록 임의로 선택하는 것이 가능하며, 이 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 또, 방법 3, 방법 4에서는, 성막 전력 및 반응성 가스 비율의 어느 쪽인가를 고정하고 다른쪽을 변화시키도록 해서 성막을 행하고 있지만, 성막 전력 및 반응성 가스 비율의 양쪽 모두를 변화시켜서, 레지스트막의 산소 농도를 적합하게 변화시킬 수도 있다.
제2 실시 형태와 같이, 기판(1) 위의 제1 층의 감도가 낮고, 제2 층의 감도가 중간이며, 제3 층의 감도가 높은 구성으로 하고, 도 1의 (b)에 도시하는 노광시 에 노광 파워를 전환하는 것에 의해서, 깊이가 다른 피트 및/또는 그루브를 형성할 수가 있다.
예를 들면, 도 4에 도시하는 바와 같이, ROM용 피트에 대응하는 오목부(13)와 추기용 디스크의 그루브에 대응하는 오목부(14)를 동일(同一) 디스크 위에 형성하는 경우, 노광시의 예를 들면 블루 레이저 다이오드의 노광 파워를 전환한다. ROM용 피트에 대응하는 오목부(13)에 대해서는 약 10㎽의 노광 파워를 이용하여 조사하고, 추기용 그루브에 대응하는 오목부(14)에 관해서는 15㎽의 노광 파워를 이용하여 조사하는 것에 의해서, 다른 깊이의 ROM용 피트와 추기용 그루브를 구비하는 하이브리드 광 디스크를 제조할 수가 있다.
1예로서, ROM 피트에 대응하는 오목부(13)는 성막 중기에 형성된 제2 층(2b)에까지 도달하는 깊이로 된다. 예를 들면, 무기 레지스트층의 표면으로부터 약 125㎚의 깊이에서, 제2 층(2b) 및 제3 층(2c)의 노광부가 제거된다. 추기용 그루브에 대응하는 오목부(14)는 성막 초기에 형성된 제1 층(2a)에까지 도달하는 깊이로 된다. 즉, 무기 레지스트층의 표면으로부터 약 180㎚의 깊이에서, 제1 층(2a)에서 제3 층(2c)까지의 노광부가 제거된다. 단, 이 경우에는, [방법 3]에서 제1 층, 제2 층, 제3 층의 성막 시간을 각각 5분(分) 30초(秒), 6분, 6분 30초로 했다.
제2 실시 형태에서는, 하이브리드 광 디스크의 제조를 위해서, 2종류의 다른 깊이의 오목부를 형성하고 있지만, 상술한 바와 같은 스퍼터링에 의한 성막과, 노광 과정에서의 노광 파워의 제어에 의해서, 여러가지 깊이의 오목부를 광 디스크의 동일면 위에 배치할 수가 있다.
다음에, 도 5를 참조하여, 본 발명의 성막 방법을 실시 가능한 성막 장치(스퍼터링 장치)(20)의 구성에 대해서 설명한다. 성막 장치(20)는 진공의 성막실(成膜室)(21)에 음극(22)과 양극(23)을 설치하고, 음극(22)에는 타겟재(24)(여기서는, 전이 금속의 단체 또는 합금 또는 그들의 산화물)가 취부(取付; attach)되고, 양극(23)에는 기판(25)이 취부된다.
방전 가스(예를 들면, Ar 가스)는 봄베(26)에 격납(格納; store, accommodate)되고, 매스플로우(mass flow) 컨트롤러(27)의 제어하에서, 스톱 밸브(28)를 거쳐서 성막실(21)에 제공된다. 매스플로우 컨트롤러(27)는 성막 중, 소정량(所定量)의 방전 가스를 소정 타이밍에서 성막실(21)에 들여보내(送入)도록 제어한다.
반응성 스퍼터링을 행하는 경우에는, 반응성 가스(예를 들면, 산소나 질소)가 봄베(29)로부터 매스플로우 컨트롤러(30), 스톱 밸브(31)를 거쳐서 성막실(21)에 제공된다. 매스플로우 컨트롤러(30)는 성막 중, 소정량의 반응성 가스를 소정 타이밍에 성막실(21)에 들여보내(送入)도록 제어한다.
방전 가스와 반응성 가스가 성막실(21)에 도입된 시점에서, 음극(22)과 양극(23) 사이에 소정의 전압을 가하고, 글로우(glow) 방전을 행한다. 이 그로우 방전에 의해서 발생한 플라즈마를 에너지원(源)으로 하여 타겟 부재(24)로부터 스퍼터된 성막 물질을 기판(25) 위에 퇴적시키고, 박막(薄膜)을 형성한다. 이러한 성막 전력의 제어는 성막 전력 컨트롤(33)에 의해서 행해진다.
또, 성막 장치(20)는 전원으로서 직류 전원을 사용하는지, 고주파 전원을 사 용하는지에 따라서, 직류형(直流型)(DC(Direct Current)형)과 고주파형(高周波型)(RF(Radio Frequency)형)으로 분류(分類)된다.
이 성막 장치(20)는 전술한 바와 같은 반응성 가스 비율의 변경 제어를 매스플로우 컨트롤러(27, 30)를 포함하는 반응성 가스 비율 컨트롤(32)에 의해서 행하고, 성막 전력의 변경 제어를 성막 전력 컨트롤(33)에 의해서 행한다. 반응성 가스 비율 컨트롤(32)과 성막 전력 컨트롤(33)은 예를 들면 마이크로 컴퓨터에 의해서 제어되고, 제어 내용은 메모리에 로드(loading)된 프로그램 등을 거쳐서 지시된다.
본 발명에 따르면, 무기 레지스트를 상변화시키는 것에 의해서, 피트나 그루브 등의 미세 오목볼록 패턴을 형성하는 경우에, 피트나 그루브의 저면이 안정적으로 평면(平面) 형성되도록, 무기 레지스트막의 감도를 변화시키는 광 디스크용 원반의 제조 방법, 및 이 방법에 의해 제조된 광 디스크용 원반을 제공할 수가 있다.
또, 본 발명에 따르면, 피트나 그루브 등의 미세 오목볼록의 형상이나 경사 각도를, 무기 레지스트막의 감도를 변화시키는 것에 의해서 미조정하고, 또는 다른 깊이의 오목부를 동일면 내에서 형성할 수 있도록, 무기 레지스트막의 감도를 변화시키는 광 디스크용 원반의 제조 방법, 및 이 방법에 의해 제조된 광 디스크용 원반을 제공할 수가 있다.
본 발명은 무기 레지스트막을 이용하여 제조되는 광 디스크용 원반의 제조 방법 및 광 디스크용 원반에 관한 기술분야 등에서 이용가능하다.

Claims (10)

  1. 전이 금속(遷移金屬; transition metal)의 불완전 산화물(酸化物)로 이루어지는 무기(無機) 레지스트층(層)을 기판 위(基板上)에 성막(成膜)하는 성막 공정과,
    상기 무기 레지스트층을 노광(露光)하고, 현상(現像)하는 것에 의해서, 오목볼록 형상(凹凸形狀; rugged configuration)을 포함하는 레지스트 패턴을 형성하는 공정을 가지고,
    상기 성막 공정에서, 성막 전력 및 반응성 가스 비율의 적어도 한쪽을 변화시키는 것에 의해서, 두께 방향(厚方向)에서 상기 무기 레지스트층의 산소 농도를 달리(異)하는 것을 특징으로 하는 광(光) 디스크용 원반(原盤; original disc)의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무기 레지스트층의 표면으로부터 상기 기판 표면을 향해서 상기 산소 농도를 낮게 하는 것을 특징으로 하는 광 디스크용 원반의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 무기 레지스트층의 표면으로부터 상기 기판 표면을 향해서 상기 산소 농도를 높게 하는 것을 특징으로 하는 광 디스크용 원반의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    타겟재(材)로서 전이 금속의 단체(單體) 또는 합금 또는 그들의 산화물을 사용하고, 산소 또는 질소를 반응성(反應性) 가스로서 사용하는 스퍼터링법(法)에 의해 상기 무기 레지스트층이 기판 위에 성막되는 것을 특징으로 하는 광 디스크용 원반의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 타겟재로서 텅스텐, 몰리브덴 및 텅스텐 몰리브덴 또는 그들의 산화물의 어느것인가(any one)를 사용하는 것을 특징으로 하는 광 디스크용 원반의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 무기 레지스트층에 대한 노광 파워를 변화시키는 것에 의해, 다른(異) 깊이(深)의 오목볼록 형상을 형성하는 것을 특징으로 하는 광 디스크용 원반의 제조 방법.
  7. 오목볼록 형상을 가지는 광 디스크를 제조할 때에 사용되는 광 디스크용 원반으로서,
    두께 방향에서 산소 농도가 달라진 전이 금속의 불완전 산화물로 이루어지는 무기 레지스트층이 기판에 피착(被着)되고, 상기 무기 레지스트층에 오목볼록 형상이 형성되고, 성막 전력 및 반응성 가스 비율의 적어도 한쪽을 변화시키는 것에 의해서, 두께 방향에서 상기 무기 레지스트 층의 산소 농도를 달리하는 것을 특징으로 하는 광 디스크용 원반.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 무기 레지스트층의 표면으로부터 상기 기판 표면을 향해서 상기 산소 농도를 낮게 하는 것을 특징으로 하는 광 디스크용 원반.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 무기 레지스트층의 표면으로부터 상기 기판 표면을 향해서 상기 산소 농도를 높게 하는 것을 특징으로 하는 광 디스크용 원반.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 무기 레지스트층에 다른 깊이의 오목볼록 형상이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 디스크용 원반.
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