(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネガ型ホトレジスト膜を構造化されていないマトリックスプレートに塗布し、塗布したこのホトレジスト膜を構造化し、この塗布したホトレジスト膜の構造化が当該塗布したホトレジスト膜を選択的に露光する工程と引続き現像する工程を含む、光ディスクを生産するためのマトリックスを製造する方法であって、当該構造化されていないマトリックスプレートが金属プレートであり、当該塗布したホトレジスト膜の構造化が、選択的に露光したホトレジスト膜を加熱することと、当該ホトレジスト膜を現像する前にそのホトレジスト膜を全体的に露光する工程とを更に含み、且つ当該塗布したホトレジスト膜の構造化が、当該ホトレジスト膜の現像後にそのホトレジスト膜を加熱することを更に含み、当該方法の直接の結果として、構造化したホトレジスト膜を上に有する構造化されていないマトリックスプレートを含むマトリックスを得ることを特徴とする光ディスク生産用マトリックスの製造方法。
【請求項２】
前記塗布したホトレジスト膜を含むマトリックスの表面をその塗布したホトレジスト膜の構造化後に金属メッキすることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
選択的に露光した前記ホトレジスト膜の現像が、選択的に露光した当該ホトレジスト膜の光ビームの反射により引き起こされる回折された光の強度を測定し、この回折光の測定された強度の一次光における最大値を決定し、そして測定された回折光の強度が当該測定された回折光の強度の一次光における最大値未満の選ばれた割合になったなら当該ホトレジスト膜の現像を停止することを含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記構造化されていないマトリックスプレートを、前記ホトレジスト膜を塗布する前に平らなキャリヤ上で準備することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ネガ型ホトレジスト膜を構造化されていない（unstructured）マトリックスプレートに塗布し、塗布したホトレジスト膜を構造化し、そしてこの塗布したホトレジスト膜の構造化（structuring)は塗布したホトレジスト膜を選択的に露光する工程と引き続き現像する工程を含む、光ディスクを生産するためのマトリックスを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
この種の方法は、G. Bouwhuis 編の刊行物 “Principles of optical disk systems", Adam Hilger Ltd., Bristol(1985)から知られており、これには、レプリカとも呼ばれる、光ディスクを大量生産する慣用的な方法が記載されている。この方法は射出成形法と、マスターによって製造されるマトリックスとを利用する。すなわち、最初にマスターを作り、そして次にこのマスターを用いてマトリックスが作られる。
【０００３】
光ディスクには、幾何学的な構造体に記録された情報が入っている。もっと詳しく言うと、この幾何学的な構造体はピットとランドからなり、ピットはそれぞれの光ディスクの表面に同心円状に又は渦巻き状に設けられる。時には、光ディスクの構造体を形成するために溝（グルーブ）も用いられる。一般に、これは、例えば追記型ＣＤや光磁気ディスクのような、書込むことができる媒体（メディア）に関係している。このタイプの光ディスクを大量生産する既に知られている方法は、三つの段階に細分することができる。
【０００４】
第一の段階では、情報キャリヤ、特に磁気テープに記憶された情報を、一連の電気パルスに変える。これらのパルスは、露光装置の強度を制御し、この装置内で、ホトレジストを施した基板、例えばガラスの基板が回転する。こうして、ホトレジストの小さな領域が露光され、それらは次の処理で塩基性水溶液でもって溶解される。その結果得られるのがピットの構造体であり、これはまた最終の光ディスクのために所望されるものでもある。この中間製品はマスターと呼ばれる。
【０００５】
第二の段階では、マスターの片面に薄い金属膜がめっきされる。この金属膜は、相対的に厚い金属膜、特にニッケルを、直流電気で成長させるのに役立つ。基板と厚い金属膜とを物理的に分離後には、上述の情報構造体がこの厚い金属膜に位置を逆転して存在している。次に、この厚い金属膜又はシートあるいはシェルを洗浄していずれの残留ホトレジストも取除き、所定の大きさに切断し、そしてこの後で説明する第三の段階においていわゆるマトリックスとして使用する。第一及び第二の段階で行われる処理は、例えば本願出願人のAMS 100 のような完全に自動化された装置で実施してもよい。
【０００６】
第三の最後の段階では、マトリックスを射出成形機の金型に入れて、それにより光ディスク、例えばオーディオディスク及び／又はビデオディスクのようなものを製造する。最後に、これらの光ディスクに金属被覆を施し、そして保護被覆を施して、ラベルを貼り又は印刷をする。この第三の段階は完全に自動化された生産プロセスである。
【０００７】
上記の既に知られている方法は世界的に使用されており、それによればポジ型ホトレジストが使用されていて、これの主な特徴は、このポジ型ホトレジストの露光された膜の露光領域を現像により除去し、その一方露光されなかった領域はそのまま残ることである。
【０００８】
先に述べた第二の段階における直流電気による成長処理工程の欠点は、たくさんの手動操作を行わなくてはならないこと、及び比較的大量の化学薬品を使用しなくてはならないことである。これらの操作は自動化されたプロセスではハンドリング装置で行われるとは言っても、この装置の要求する大変な複雑さは高い経費と信頼性の問題を招きかねない。電気めっきの時間サイクルは典型的に約１時間であり、これは長いものである。
【０００９】
いわゆる「ファミリー生産（family making)」法によって、マトリックス自体を情報キャリヤとして使用しそして直流電気法を利用して、一つのマスター当たりに２以上のマトリックスを製造することが可能ではあるが、この方法は、正しく上述の欠点のために、工業的に応用されるのがますます少なくなっている。例えばＣＤ−ＲＯＭディスクについてのように、ディスクのバッチがより小さくなっていることも、「ファミリー」を作ることの終局に寄与している。
【００１０】
本発明の目的は、上述の既に知られている方法の欠点を軽減又は克服して、その結果として時間サイクルが短縮し、エラーの数が減少し、生産量が増大し、そして化学薬品の使用を減らすことができるようにすることであり、また完成した生産設備を購入するための資本経費を低減することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、この目的を達成するために、ネガ型ホトレジスト膜を構造化されていないマトリックスプレートに塗布し、塗布したこのホトレジスト膜を構造化し、この塗布したホトレジスト膜の構造化が当該塗布したホトレジスト膜を選択的に露光する工程と引続き現像する工程を含む、光ディスクを生産するためのマトリックスを製造する方法であって、当該構造化されていないマトリックスプレートが金属プレートであり、当該塗布したホトレジスト膜の構造化が、選択的に露光したホトレジスト膜を加熱することと、当該ホトレジスト膜を現像する前にそのホトレジスト膜を全体的に露光する工程とを更に含み、且つ当該塗布したホトレジスト膜の構造化が、当該ホトレジスト膜の現像後にそのホトレジスト膜を加熱することを更に含み、当該方法の直接の結果として、構造化したホトレジスト膜を上に有する構造化されていないマトリックスプレートを含むマトリックスを得ることを特徴とする光ディスク生産用マトリックスの製造方法が提案される。
【００１３】
少なくとも目下のところは、ネガ型ホトレジストがより良好な結果を生じるように見え、そのため今のところはこれらの方が好ましい。
【００１４】
【発明の具体的説明】
以下において、図面を参照して本発明をもっと詳しく説明する。
【００１５】
図１では、ネガ型ホトレジストが使用される。ネガ型ホトレジストの膜の露光された領域は現像後に残り、その一方、露光されなかった領域は現像により除去される。ネガ型ホトレジスト膜を、原則としては射出成形機内に直接配置されていてもよい、構造化されていないマトリックスプレートに本発明に従って塗布又は適用し、そしてこのネガ型ホトレジスト膜を構造化すると、金属被覆工程も電気めっき工程も省くことが可能になる。必要であるかあるいは有利であるならば、ネガ型ホトレジストを構造化しそして安定化させるためのいくつかの新しい工程が代わりに導入される。後に説明するように、それらの新しい工程は短くて且つ簡単な処理工程であり、それらでは化学薬品は使用されない。
【００１６】
「構造化されていないマトリックスプレート」という用語は、トラッキングを目的とするいわゆるプレグルーブのような１又は２以上の溝を有する構造化されていないマトリックスプレートも包含する。
【００１８】
図１では、構造化されていないマトリックスプレートは参照数字の１で示されており、塗布又は適用されたホトレジスト膜は２で示されており、そして構造化されたホトレジスト膜は３で示されている。図１に更に示されているように、一連の工程は次のとおりでよい。すなわちそれらは、構造化されていないマトリックスプレート１を準備する工程、準備した構造化されていないマトリックスプレート１にネガ型ホトレジストを塗布又は適用する工程、塗布したホトレジストをホトレジスト膜２を得るために乾燥させる工程、このホトレジスト膜２をレーザー光で選択的に露光する工程、選択的に露光したホトレジスト膜２を加熱する工程、全体的に露光したホトレジスト膜２を現像して、構造化したホトレジスト膜３を得る工程、そしてこの構造化したホトレジスト膜３を加熱する工程、である。
【００１９】
構造化されていないマトリックスプレート１の準備工程は、清浄にし、またことによっては、これから塗布するホトレジストのための下塗りを適用することを含む。
【００２０】
乾燥工程では、ホトレジストの溶媒を除去する。
【００２１】
構造化されていないマトリックスプレート１を準備するときには、ＭＩＢＫですすぐと縞が生じるようであった。この問題は、ＭＩＢＫの代わりに酢酸エチルを使って解決することができた。
【００２２】
ネガ型ホトレジストを選択的に露光することによって、露光された領域で酸が生成される。
【００２３】
この選択的露光の後にネガ型ホトレジストを加熱することで、露光された領域ではネガ型ホトレジストが架橋し、その際に酸が触媒作用を及ぼす。
【００２４】
全体的に露光することの結果として、非露光領域でも酸が生成され、この酸がある結果として、選択的に露光されておらず従って架橋されていない領域が現像処理の間により速く溶解されることになる。
【００２５】
現像処理に続く加熱工程の結果として、露光して架橋した領域はポリマー鎖が更に架橋することにより強化される。
【００２８】
図１による方法の結果得られるものはホトレジストの柱３を含むマトリックスである。図１によるマトリックスが用意できたら、射出成形工程におけるマトリックスの寿命を延ばすため、それに薄い金属膜、例えばクロム、ニッケル又はアルミニウムの膜を施してもよい。
【００２９】
図面を参照して説明される態様の特徴は、ホトレジスト膜２を構造化されていないマトリックスプレート１に塗布又は適用すること、及び塗布したホトレジスト膜２を構造化することである。取扱い上の目的から、構造化されていないマトリックスプレート１はホトレジスト膜２を塗布する前に基板、例えばガラスの基板（図示せず）上に配置してもよい。塗布したホトレジスト膜２の構造化はホトリトグラフィー法で行うことができ、それによれば適用したホトレジスト膜２は選択エッチングと現像を続けて施される。ネガ型ホトレジストを使用して構造化されていないマトリックスプレート１にホトレジスト膜２を塗布する場合には、選択的に露光した塗布ホトレジスト膜２及び／又は全体的に露光した当該ホトレジスト膜２を現像前に加熱することが有利なことがあり、両方の処置とも熱的に安定な構造化したホトレジスト膜を得ようというものである。
【００３０】
ネガ型ホトレジストを使用することは、図１を参照して説明されるように、ここに提案された方法を用いてマトリックスを直接得ることを可能にする。この場合には、現像した塗布ホトレジスト膜２を、構造化したホトレジスト膜３を更に熱的に安定化させるために加熱することがなお一層好ましい。
【００３２】
次に、ここに提案された方法の態様を図１に示した態様により説明する。ネガ型ホトレジストとしてAZ RAY-PRO（製造業者ヘキスト社）を使用した。このホトレジストを、実験のために標準的な８インチ（約２０cm）のＣＤガラス基板に接着した厚さ３００μｍのブランクのニッケルシェルの上へ、回転塗布法により塗布した。最後の工程では、このシェルは、例えばソールプレートのような平らなキャリヤへ、減圧を用いて取付けてもよい。１２０nmという初めの膜厚について言えば、このホトレジストと希釈剤としての酢酸エチルの１０：１の比率の溶液を、２０秒間７００rpm の回転速度と組み合わせて使用した。
【００３３】
このニッケルシェル／ガラス基板集成体を１５３０rpm で２００秒間回転乾燥後に、保護ボックスに入れたこの集成体を、塗布したネガ型ホトレジスト膜を乾燥させるため再循環オーブンでもって８０℃の一定温度で３０分間加熱した。
【００３４】
冷却後、ＥＦＭ信号源と８インチ（約２０cm）レーザービームレジストレーション装置（ＬＢＲ）とからなるマスターレジストレーション装置（ＭＲＳ）を用いて、この集成体を露光した。波長４５９nmのＥＭＦ変調レーザー光を、開口数０．４５で、ＬＢＲの対物レンズの下で１．４m/s の接戦速度で回転しているニッケルシェル／ガラス基板に収束させた。公称の書込み容量は約４mWであった。
【００３５】
この露光工程の直後に、集成体と保護ボックスカバーを自由対流オーブン内に水平に配置して、１２０℃の温度で６０分間加熱した。
【００３６】
キャビネット内で下降流により冷却後、集成体をそのために特別に構成したライトボックス内に入れ、それにより全体的な露光を４分間行った。この結果として、ニッケルシェル上に施したネガ型ホトレジスト膜のそれまで露光されなかった部分を露光した。
【００３７】
その後、集成体を８インチ（約２０cm）の現像装置で現像した。それによれば、集成体を脱イオン水で１５秒間すすいでから、現像剤と脱イオン水との比率を１：２．５にした希釈した現像液溶液でもって２００rpm の回転速度で現像した。使用したこの塩基性の現像剤は、水酸化ナトリウムと二リン酸四ナトリウムの緩衝溶液であった。脱イオン水で１５秒間すすいでから、集成体を１５３０rpm で２００秒間回転乾燥させた。
【００３８】
再加熱と冷却は露光後と同じように行ったが、唯一の違いはオーブン温度の設定が１４０℃であったことである。
【００３９】
最後に、ニッケルシェルをガラス基板から分離し、そして通常の処理操作、例えば背面を研摩して中央に孔をあけるといったような操作により処理して、ＣＤレプリカを大量生産するため射出成形機の金型に配置すべき標準的な８インチ（約２０cm）のマトリックスにした。
【００４０】
製造したＣＤレプリカについて透過次数（オーダー）の測定と一緒に行った信号の測定から、マトリックスのふくれの形状がレプリカの直接複製特性に関してどのような克服し難い問題も提起しなかったことが示された。
【００４１】
この測定及び別の目視の測定、なかでもアトミック・フォース・メジャーメント（ＡＦＭ）から、プロセスパラメーターを更に最適化して、マトリックスの品質、なかでも信号特性と特定の成形条件下での耐久性を高めることができることが明らかになった。この枠内で行った実験を以下で説明する。
【００４２】
ネガ型ホトレジストの塗布のために１２０〜１８０nmの膜厚範囲を採用し、それによれば膜厚が１８０nmのときに最良の結果が得られることが明らかになった。
【００４３】
加熱温度に関しては、６０〜１１０℃の範囲内で２０〜４０分の範囲の間試験を行って、それによれば８０℃の温度を使用したときに最良の結果が得られた。
【００４４】
開口数に関する限りは、０．３〜０．５を使用して、それによれば大きな開口数を選んだときに信号特性がわずかだけ上昇した。
【００４５】
露光工程後の加熱のための温度範囲は８５〜１２５℃で、２５〜６０分間であったが、それによれば温度は重要なようであって、１１５℃の温度で最良の結果が得られた。
【００４６】
希釈ＮａＯＨでの現像については、試験を３０〜５０秒間行い、それによれば４０〜５０秒の現像時間が好ましかった。
【００４７】
現像後の加熱工程のために使用した温度と時間の範囲については、それぞれ１２０〜１６０℃と１５〜４５分を使用して、それによればこの範囲内の温度のうちの１６０℃とこの時間の範囲内のより短い値の時間で最良の結果が得られた。
【００４８】
それらの結果は次に示すとおりであった。
ＪＩＴＴＥＲ              １７ns
ＸＴ                      １８％
Ｉ１                      ４．５％
Ｉ２                      ４５％
【００４９】
選ばれた範囲内の上述の最適な値を用いて、但し現像後の加熱については１８５℃の温度を用いて、実験を行うと、提案されたマトリックスを用いて射出成形機で２０００枚のディスクを製造することができることが明らかになり、マトリックスはそれにより少しの劣化も示さなかった。
【００５０】
加熱工程は別のやり方で、例えばいわゆる「ホットプレート」を用いて行ってもよいことは自明である。
【００５１】
再現性の理由から、オーダーに応じて現像することが必要なことがある。マスターを製造する場合に用いられる現像工程と比較すると、提案されたマトリックスの現像工程中にランドが除去されるので、現像曲線は全く異なって見える。通常のプロセスでは、基材が透明であるために、レーザービームの透過（ゼロ次及び一次）を測定するが、ところが一方ここに提案された方法にあっては、レーザービームの反射により回折された光の強さが測定され、それによれば回折光の測定された強度は一次光（the first order)で最高になる。現像のための停止の判定基準は、現像中に測定した回折光の強度が前もって定められた最高値に関して一定の割合まで、例えば１０〜２０％まで低下することにより構成される。これはまた、強度の測定のために二つのダイオードに代わって一つのダイオードが使用されることを意味し、また書込み工程のためにより多くの光を使用する場合には、これはより短い現像時間が必要とされることを意味せず、このことは通常の方法と対照的であって、それどころかより長い現像時間が必要とされることを意味している。通常の方法にあっては、停止の判断基準は一次の値とゼロ次の値との比で決定される。
【００５２】
更に注目すべきことは、現像後の加熱に関して、低温には短時間が付随し、また高温には長時間が付随することが当てはまることである。これは、ポジ型ホトレジストの代わりにネガ型ホトレジストを使用することに基づく唯一の表面上の差異である。
【００５３】
最後に、プラスチックの柱を備えたニッケルマトリックスの場合におけるマトリックス再生装置での読出しは、構造化されたニッケルマトリックスプレートを含むマトリックスの場合とは異なると言うことが注目される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ネガ型ホトレジストを使用する本発明の方法の一態様を説明する図である。
【符号の説明】
１…構造化されていないマトリックスプレート
２…塗布したホトレジスト膜
３…構造化したホトレジスト膜
【図１】
0003636387.tif 000002