(57)【要約】【課題】ヒートモードの無機レジストにおいて、原盤のレジストに凸凹の溝を形成する際に、原盤の現像終点をリアルタイムで検知することで、上記溝深さを正確に制御する。【解決手段】原盤を回転させながら現像を行い、現像と同時にレジスト面側からレジスト表面に検出光をフォーカス制御し、レジスト面からの反射光から凹凸のプッシュプル信号振幅を検知することで、現像終点を検知する。【選択図】図１
2008234797.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と露光パターンが形成されているレジストとからなる原盤を保持し回転させる保持回転手段と、
該原盤に現像液を塗布する塗布手段と、
該現像液の量を制御する現像液制御手段と、
該原盤のレジスト側に、該レジスト面に光軸が垂直になるように配置された光学ヘッドと、
該光学ヘッドから照射される検出光を該レジストの表面にフォーカスさせるフォーカス手段と、
該レジストの表面からの反射光からトラック横断信号を検出する信号検出手段と、
予め設定していたトラック横断信号振幅設定値と、該信号検出手段から検出されたトラック横断信号の振幅とを比較して、該現像液制御手段を制御する現像液制御回路と、
から構成されることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記トラック横断信号の振幅は、現像中に、現像液中で検出されたものであることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記検出されたトラック横断信号は、プッシュプル信号であり、
前記トラック横断信号振幅設定値は、前記現像液と同じ屈折率の液中において得られた、予め決められた溝深さ（凹凸部）が形成されており、前記原盤と同一の反射率である標準原盤のプッシュプル信号振幅ＶＰ−Ｐｏｐｔであることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記検出されたトラック横断信号は、プッシュプル信号およびサム信号であり、
前記トラック横断信号振幅設定値は、前記現像液と同じ屈折率の液中において得られた、予め決められた溝深さ（凹凸部）が形成されており、前記原盤と同一の反射率であるプッシュプル信号振幅ＶＰ−Ｐｏｐｔと、前記現像液と同じ屈折率の液中において得られた、標準原盤の平坦部のサム信号レベルＩ０ｉｎｉとの比ＶＰ−Ｐｏｐｔ／Ｉ０ｉｎｉであり、
前記トラック横断信号の振幅は、現像開始直後に前記信号検出手段から検出された原盤の平坦部である未露光部での現像液中におけるサム信号レベルＩ０と、凹凸部の現像液中でのプッシュプル信号振幅ＶＰ−Ｐとの比ＶＰ−Ｐ／Ｉ０であることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項５】
前記レジストは、ポジ型またはネガ型のレジストであることを特徴とする請求項１から４に記載の現像装置。
【請求項６】
前記トラック横断信号の振幅は、現像の前に、大気中で検出されたものであり、
前記現像液制御回路は、前記トラック横断信号振幅と、前記トラック横断信号振幅設定値と、レジストの現像エッチングレートから、予め決められた溝深さを得るための現像時間を計算し、該現像時間と同じまたはそれより少ない時間現像が行われてから、前記現像液制御手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項７】
前記検出されたトラック横断信号は、プッシュプル信号であり、
前記トラック横断信号振幅設定値は、大気中において得られた、予め決められた溝深さ（凹凸部）が形成されており、前記原盤と同一の反射率である標準原盤のプッシュプル信号振幅ＶＰ−Ｐｏｐｔであることを特徴とする請求項６に記載の現像装置。
【請求項８】
前記検出されたトラック横断信号は、プッシュプル信号およびサム信号であり、
前記トラック横断信号振幅設定値は、大気中において得られた、予め決められた溝深さ（凹凸部）が形成されており、前記原盤と同一の反射率であるプッシュプル信号振幅ＶＰ−Ｐｏｐｔと、大気中において得られた、標準原盤の平坦部のサム信号レベルＩ０ｉｎｉとの比ＶＰ−Ｐｏｐｔ／Ｉ０ｉｎｉであり、
前記トラック横断信号の振幅は、現像開始の前に前記信号検出手段から検出された原盤の平坦部である未露光部での大気中におけるサム信号レベルＩ０と、現像開始の後における凹凸部の大気中でのプッシュプル信号振幅ＶＰ−Ｐとの比ＶＰ−Ｐ／Ｉ０であることを特徴とする請求項６に記載の現像装置。
【請求項９】
原盤を露光するための露光光学系と検出光学系とは、同一であることを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項１０】
前記レジストは、ヒートモードのレジストであることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項１１】
基板と露光パターンが形成されているレジストとからなる原盤を、保持回転手段によって回転させる工程と、
現像液を塗布手段によって該レジスト上に塗布する工程と、
レジスト側に、かつレジスト面に光軸が垂直になるように配置された光学ヘッドから照射される検出光を、現像液中で、該レジスト表面にフォーカスさせる工程と、
該レジスト面からの反射光を信号検出手段により電気信号に変換し、トラック横断信号を検出する工程と
該検出されたトラック横断信号振幅が、該現像液と同じ屈折率の液中で得られたトラック横断信号振幅設定値に達した時点で、現像液制御回路が現像液制御手段に信号を送り、現像をストップする工程と、
からなることを特徴とする現像方法。
【請求項１２】
基板と露光パターンが形成されているレジストとからなる原盤を、保持回転手段によって回転させる工程と、
レジスト側に、かつレジスト面に光軸が垂直になるように配置された光学ヘッドから照射される検出光を、大気中で、該レジスト表面にフォーカスさせる工程と、
該レジスト面からの反射光を信号検出器により電気信号に変換し、トラック横断信号振幅を検出する工程と、
該検出されたトラック横断信号振幅と、トラック横断信号振幅設定値と、現像エッチングレートとから、現像時間を現像液制御回路により計算する工程と、
該現像液制御回路により現像液制御手段を制御し、塗布手段から現像液をレジスト上に塗布する工程と、
該現像時間と同じまたはそれより少ない時間現像を行った後、現像液制御回路により該現像液制御手段を制御して、現像液をストップし、現像を一時中断する工程と、
該光学ヘッドから照射される検出光を、大気中で、レジスト表面にフォーカスさせトラック横断信号を検出する工程と、
該トラック横断信号振幅が、該トラック横断信号振幅設定値に達した場合、工程を終了させる工程と、
該トラック横断信号振幅が、該トラック横断信号振幅設定値に達していない場合は、再度、トラック横断信号振幅と、トラック横断信号振幅設定値と、現像エッチングレートから、現像時間を現像液制御回路により計算し、再度、該現像時間と同じまたはそれより少ない時間現像を行う工程と、
からなり、該トラック横断信号振幅が該トラック横断信号振幅設定値に達するまで、現像時間は計算されて、決められた現像時間だけ現像を行う工程が繰り返されることを特徴とする現像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置および現像方法に関する。より詳細には、光ディスク等の光記録媒体の原盤の現像装置および現像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高記録密度な情報記録再生技術における記録媒体として、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）やＢＤ（Ｂｌｕｅ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）などの光ディスクが脚光を浴びている。近年、動画像のデジタル化の動き、装置の小型化への動きとあいまって、さらなる高記録密度化、大容量化が求められている。
【０００３】
一般に、光ディスクの記録密度は、記録再生光学系のレーザ光の波長λ、および対物レンズの開口数ＮＡに大きく依存する。つまり、信号再生可能な記録ピットの空間周波数は、２ＮＡ／λ程度と表される。そのため、短波長技術や高ＮＡ化技術を用いた高記録密度化の研究が盛んに行われている。例えば、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）では記録再生用のレーザ光の波長が７８０ｎｍ、レンズの開口数が０．４５で６５０ＭＢであったが、ＤＶＤ−ＲＯＭではレーザ光の波長が６５０ｎｍ、レンズの開口数が０．６で４．７ＧＢの容量となっている。さらに、ＢＤではレーザ光の波長が４０５ｎｍ、レンズの開口数が０．８５で、容量は２３ＧＢ超まで大容量化が進んだ。
【０００４】
以上のような短波長化や高ＮＡ化による記録マークの微細化に伴い、トラックピッチは狭くなっていく。例えば、ＢＤではトラックピッチが３２０ｎｍまで狭くなっている。また、トラックやピットの深さも、レーザの短波長化に伴い小さくなっている。ＢＤにおいては、溝深さやピット深さは２０ｎｍ〜７０ｎｍであり非常に浅い。
【０００５】
光ディスクは、一般的に、次のような工程で製作される。（１）原盤ガラス上にレジストを形成する。（２）レーザビームによって所定の凹凸パターンに対応した露光を行う。（３）現像することで、原盤ガラス上に凹凸パターンを形成する。（４）前記凹凸パターン表面にニッケル導電膜を形成する。（５）ニッケル電鋳を行い、電鋳層を形成し、全面裏面研磨を行う。（６）前記原盤ガラスからニッケル層の剥離を行う。（７）所定の凹凸パターンを形成したスタンパーが作製される。（８）凹凸パターンを有する基板を、前記スタンパーを用いて射出成形、２Ｐ樹脂法で作成する。（９）前記凹凸パターンを有する基板に反射膜または記録膜を形成する。
【０００６】
以上の工程において、使用可能なレジストとしては、感光することで性質が変わるフォトンモードレジストと、熱によって性質が変わるヒートモードレジストがある。
【０００７】
レジスト上に形成可能な最短ピット長やトラックピッチは、使用する光源のレーザ波長と対物レンズの開口数ＮＡにより決定される。そのため、より微細なパターンを形成するためには、レーザの短波長化と対物レンズ高ＮＡ化が求められる。従来、感光剤によるフォトンモード記録が主に用いられていたが、この場合、３２０ｎｍピッチを形成するためには、ＤｅｅｐＵＶやＥＢ露光等が求められ、装置の複雑化やコスト面での問題があった。そこで最近では、無機レジストによるヒートモード記録を用いた露光現像が行われるようになってきている。ヒートモード記録とは、露光による熱によって引き起こされる物質の状態変化を利用して所定のパターンを記録する方法をいう。ここで、物質の状態変化とは、物質の物理的および／または化学的性質が変化することをいう。ヒートモード記録を利用する場合には、光スポットではなく、温度分布によって変化領域が決まるため、同波長の光を用いたフォトンモード記録と比較して、微細なパターンを形成することができる。
【０００８】
特許文献１に開示されている、遷移金属の不完全酸化物からなる無機レジストでは、４０５ｎｍ程度の可視レーザによる露光によっても、熱記録の特性により、スポット径より小さいパターンの露光が可能であることが示されている。それは、ＢＤあるいはそれ以上の高記録密度化に対応した光ディスクのマスタリング技術に有用な技術として注目されている。この遷移金属の不完全酸化物からなる無機レジストは、酸素の含有量が化学量論組成より小さいことを特徴とし、ポジティブタイプの露光現像が可能となっている。また、特許文献２には、遷移金属、例えばタングステンならびにモリブデンの酸化物からなる無機レジスト材料において、酸素含有量が７２〜７４原子％であるレジストでは、ネガ型の無機レジスト材料が得られる旨の内容が開示されている。
【０００９】
ここで、レジストに形成する凹凸の溝深さの制御方法としては、例えば次のような方法がある。（ａ）現像時間で制御する。（ｂ）エッチングされて凹になる側のレジストを原盤まで抜き切ることで制御する。（ｃ）耐エッチング材料をストップ層としてレジストの下に形成し、このストップ層まで抜き切ることで制御する。また、特許文献３には、次のような制御方法が開示されている。原盤を、最終的に作製する光ディスクと同じ厚さおよび同じ光学特性をもつ構成とし、フォトレジストを露光し、現像を行う。そして、（原盤のレジスト形成面と逆側から）集光ビームを原盤越しに照射して原盤表面に現れてきた凹凸にトラッキングをかけ、その反射光からの信号により、現像終点を決定する。
【特許文献１】特開２００３−３１５９８８号公報
【特許文献２】特開２００５−２０３０５２号公報
【特許文献３】特開平７−５７３０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記（ａ）の現像時間で溝深さを制御する方法においては、現像前（露光後）の凹凸の大きさのバラツキ、エッチングレート比のバラツキが問題になる。幾つかのヒートモードの無機レジストを検討したところ、露光によって状態が変化した領域が凸または凹になる場合があることが分かった。さらに、同一条件で形成した原盤でも、個々の原盤によって、凸部または凹部の大きさにバラツキがあることが分かった。また、同一条件で形成した原盤でも、個々の原盤によって、露光部と未露光部の現像エッチングレート差にバラツキがあることが分かった。これは、無機レジスト、特に酸化物レジスト膜の再現性、表面酸化の影響に起因している可能性が考えられ、制御することが困難である。上記理由から、ヒートモードの無機レジストでは、現像時間で凹凸の溝深さを制御することは困難である。
【００１１】
また、（ｂ）および（ｃ）の原盤やストップ層まで抜き切ることで溝深さを制御する方法においても、現像前（露光後）の凹凸の大きさのバラツキ、エッチングレート比のバラツキが問題になる。例えば、ネガ型レジストの場合、露光部が現像後に残る。そのため、露光部の凹凸の大きさのバラツキが、最終的に形成する凹凸の溝深さのバラツキに繋がる。ポジ型レジストの場合、未露光部が現像後に残る。この未露光部も少量ではあるがエッチングされる。露光部の凹凸の大きさがばらつくと、レジストを抜き切るための現像時間も変わってくる。その結果、未露光部のエッチング量が変わるため、最終的に形成する凹凸の溝深さも変わってしまう。
【００１２】
また、ＢＤのようにトラックピッチが３２０ｎｍまで狭くなっている場合、光スポットを絞るため、開口数を大きくし、波長を短くする必要がある。これに伴い焦点距離が短くなる。ここで、原盤には、面精度を出すために、一般的に１ｍｍ以上の厚さの基板が用いられる。そのため、焦点距離が短い光学系では、特許文献３のように基板越しに基板表面に現れた凹凸をトラッキング制御し、現像の終点を決定することができなくなる。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、原盤の現像終点をリアルタイムで検知することで、レジストに形成する凹凸の溝深さがより正確となる現像装置および現像方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、基板と露光パターンが形成されているレジストとからなる原盤を保持し回転させる保持回転手段と、該原盤に現像液を塗布する塗布手段と、該現像液の量を制御する現像液制御手段と、該原盤のレジスト側に、該レジスト面に光軸が垂直になるように配置された光学ヘッドと、該光学ヘッドから照射される検出光を該レジストの表面にフォーカスさせるフォーカス手段と、該レジストの表面からの反射光からトラック横断信号を検出する信号検出手段と、予め設定していたトラック横断信号振幅設定値と、該信号検出手段から検出されたトラック横断信号の振幅とを比較して、該現像液制御手段を制御する現像液制御回路と、から構成されることを特徴とする。また、前記トラック横断信号の振幅は、現像中に、現像液中で検出されたものであることを特徴とする。また、前記検出されたトラック横断信号は、プッシュプル信号であり、前記トラック横断信号振幅設定値は、前記現像液と同じ屈折率の液中において得られた、予め決められた溝深さ（凹凸部）が形成されており、前記原盤と同一の反射率である標準原盤のプッシュプル信号振幅ＶＰ−Ｐｏｐｔであることを特徴とする。もしくは、前記検出されたトラック横断信号は、プッシュプル信号およびサム信号であり、前記トラック横断信号振幅設定値は、前記現像液と同じ屈折率の液中において得られた、予め決められた溝深さ（凹凸部）が形成されており、前記原盤と同一の反射率であるプッシュプル信号振幅ＶＰ−Ｐｏｐｔと、前記現像液と同じ屈折率の液中において得られた、標準原盤の平坦部のサム信号レベルＩ０ｉｎｉとの比ＶＰ−Ｐｏｐｔ／Ｉ０ｉｎｉであり、前記トラック横断信号の振幅は、現像開始直後に前記信号検出手段から検出された原盤の平坦部である未露光部での現像液中におけるサム信号レベルＩ０と、凹凸部の現像液中でのプッシュプル信号振幅ＶＰ−Ｐとの比ＶＰ−Ｐ／Ｉ０であることを特徴とする。また、前記レジストは、ポジ型またはネガ型のレジストであることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、前記トラック横断信号の振幅は、現像の前に、大気中で検出されたものであり、前記現像液制御回路は、前記トラック横断信号振幅と、前記トラック横断信号振幅設定値と、レジストの現像エッチングレートから、予め決められた溝深さを得るための現像時間を計算し、該現像時間と同じまたはそれより少ない時間現像が行われてから、前記現像液制御手段を制御することを特徴とする前記記載の現像装置である。また、前記検出されたトラック横断信号は、プッシュプル信号であり、前記トラック横断信号振幅設定値は、大気中において得られた、予め決められた溝深さ（凹凸部）が形成されており、前記原盤と同一の反射率である標準原盤のプッシュプル信号振幅ＶＰ−Ｐｏｐｔであることを特徴とする。もしくは、前記検出されたトラック横断信号は、プッシュプル信号およびサム信号であり、前記トラック横断信号振幅設定値は、大気中において得られた、予め決められた溝深さ（凹凸部）が形成されており、前記原盤と同一の反射率であるプッシュプル信号振幅ＶＰ−Ｐｏｐｔと、大気中において得られた、標準原盤の平坦部のサム信号レベルＩ０ｉｎｉとの比ＶＰ−Ｐｏｐｔ／Ｉ０ｉｎｉであり、前記トラック横断信号の振幅は、現像開始の前に前記信号検出手段から検出された原盤の平坦部である未露光部での大気中におけるサム信号レベルＩ０と、現像開始の後における凹凸部の大気中でのプッシュプル信号振幅ＶＰ−Ｐとの比ＶＰ−Ｐ／Ｉ０であることを特徴とする。また、原盤を露光するための露光光学系と検出光学系とは、同一であることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明において、前記レジストは、ヒートモードのレジストであることを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明は、基板と露光パターンが形成されているレジストとからなる原盤を、保持回転手段によって回転させる工程と、現像液を塗布手段によって該レジスト上に塗布する工程と、レジスト側に、かつレジスト面に光軸が垂直になるように配置された光学ヘッドから照射される検出光を、現像液中で、該レジスト表面にフォーカスさせる工程と、該レジスト面からの反射光を信号検出手段により電気信号に変換し、トラック横断信号を検出する工程と該検出されたトラック横断信号振幅が、該現像液と同じ屈折率の液中で得られたトラック横断信号振幅設定値に達した時点で、現像液制御回路が現像液制御手段に信号を送り、現像をストップする工程と、からなることを特徴とする現像方法である。
【００１８】
またさらに、本発明は、基板と露光パターンが形成されているレジストとからなる原盤を、保持回転手段によって回転させる工程と、レジスト側に、かつレジスト面に光軸が垂直になるように配置された光学ヘッドから照射される検出光を、大気中で、該レジスト表面にフォーカスさせる工程と、該レジスト面からの反射光を信号検出器により電気信号に変換し、トラック横断信号振幅を検出する工程と、該検出されたトラック横断信号振幅と、トラック横断信号振幅設定値と、現像エッチングレートとから、現像時間を現像液制御回路により計算する工程と、該現像液制御回路により現像液制御手段を制御し、塗布手段から現像液をレジスト上に塗布する工程と、該現像時間と同じまたはそれより少ない時間現像を行った後、現像液制御回路により該現像液制御手段を制御して、現像液をストップし、現像を一時中断する工程と、該光学ヘッドから照射される検出光を、大気中で、レジスト表面にフォーカスさせトラック横断信号を検出する工程と、該トラック横断信号振幅が、該トラック横断信号振幅設定値に達した場合、工程を終了させる工程と、該トラック横断信号振幅が、該トラック横断信号振幅設定値に達していない場合は、再度、トラック横断信号振幅と、トラック横断信号振幅設定値と、現像エッチングレートから、現像時間を現像液制御回路により計算し、再度、該現像時間と同じまたはそれより少ない時間現像を行う工程と、からなり、該トラック横断信号振幅が該トラック横断信号振幅設定値に達するまで、現像時間は計算されて、決められた現像時間だけ現像を行う工程が繰り返されることを特徴とする現像方法である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、原盤のレジストに凸凹の溝を形成する際に、原盤の現像終点をリアルタイムで検知することができる。そうすることによって、上記の溝深さを正確に制御することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
これより、本発明の現像装置および現像方法を、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されはしない。
【００２１】
まず、本発明の現像装置および現像方法の第１の実施形態について説明する。
【００２２】
第１の実施形態の現像装置は、図１に示されているように、次のような構成をなしている。原盤１は、基板３と、その上に形成されたレジスト２からなる。レジスト２には、光ディスクのパターンが露光されている。また、保持回転手段（ターンテーブル１２）が、原盤１を保持および回転できるように設けられている。また、原盤１に現像液４を塗布する塗布手段（ノズル１０）と、前記ノズル１０から出る現像液４の量を制御する現像液制御手段（バルブ１１）が、前記原盤１の上方に設けられている。さらに、光学ヘッド６が、原盤１のレジスト側に、レジスト面に光軸が垂直になるように配置されている。前記光学ヘッド６からは検出光５が照射される。さらに、光学ヘッド６には、前記検出光５をレジスト表面にフォーカスさせるフォーカス手段（フォーカスサーボ制御回路９）が連結されている。そしてまた、前記光学ヘッド６には、レジスト面からの反射光から、トラック横断信号を検出する、信号検出手段（信号検出器７）が連結している。また、前記信号検出器７から検出された信号と、予め設定していた信号とを比較してバルブ１１を制御する現像液制御回路８が、バブル１１と信号検出器７を繋いで設けられている。
【００２３】
本実施形態による現像方法は、次のような工程よりなる。まず、原盤１を、レジスト面を上にしてターンテーブル１２に保持し、回転させる。次に、バルブ１１を開にし、ノズル１０から現像液４をレジスト上に塗布し、現像をスタートする。原盤１は回転しているので、現像液はレジスト全面にわたって均等に流れる。現像と同時に、光学ヘッド６から照射される検出光５を、レジスト表面にフォーカスさせる。このとき、原盤は偏芯をもっているため、検出光は何本かのトラックを横断する。レジスト面からの反射光は信号検出器７により電気信号に変換され、トラック横断信号が検出される。その検出されたトラック横断信号は、プッシュプル信号振幅であり、それは凹凸の溝深さに対応して変化する。そのため、プッシュプル信号振幅を検出することで、溝深さを検知することができる。
【００２４】
現像開始時のおいては、プッシュプル振幅振幅は小さい（露光後に凹凸が無ければプッシュプル信号は０）。現像が進むと共に、プッシュプル信号は増大する。ここで、予め、前記原盤１と同一の反射率を有し、得ようとしている予め決められた溝深さの凹凸が形成されている標準原盤を用意し、前記の現像液と同じ屈折率を有する液中において、その標準原盤からのプッシュプル信号振幅ＶＰ−Ｐｏｐｔを得ておく。以上のようにして得られた標準原盤からのプッシュプル信号振幅ＶＰ−Ｐｏｐｔを、トラック横断信号振幅設定値とする。そうすることで、現像中に、信号検出器７から検出されたプッシュプル信号の値が前記のＶＰ−Ｐｏｐｔに達した時点で、バルブ１１を閉じる信号を送り、現像をストップすることで、所望の溝深さの原盤１を得ることができる。
【００２５】
また、プッシュプル信号だけでなく、サム信号も用いて、現像を制御することもできる。予め、前記現像液と同じ屈折率の液中において、予め決められた溝深さ（凹凸部）が形成されており、前記原盤と同一の反射率であるプッシュプル信号振幅ＶＰ−Ｐｏｐｔを得ておく。また、前記現像液と同じ屈折率の液中において、前記標準原盤の平坦部のサム信号レベルＩ０ｉｎｉを得ておく。そこから、プッシュプル信号振幅ＶＰ−Ｐｏｐｔとサム信号レベルＩ０ｉｎｉとの比ＶＰ−Ｐｏｐｔ／Ｉ０ｉｎｉを得ておく。次に、前記信号検出手段によって、プッシュプル信号およびサム信号を得る。それから、現像開始直後に前記信号検出手段から検出された原盤の平坦部である未露光部での現像液中におけるサム信号レベルＩ０と、凹凸部の現像液中でのプッシュプル信号振幅ＶＰ−Ｐとの比ＶＰ−Ｐ／Ｉ０を、前記ＶＰ−Ｐｏｐｔ／Ｉ０ｉｎｉと比較する。時間とともに、ＶＰ−Ｐ／Ｉ０の値は大きくなるので、その値がＶＰ−Ｐｏｐｔ／Ｉ０ｉｎｉに達した時点で、バブル１１を閉じる信号を送り、現像をストップし、所望の溝深さの原盤１を得る。
【００２６】
次に、本発明の現像装置および現像方法の第２の実施形態について説明する。
【００２７】
第２の実施形態では、第１の実施形態と異なり、露光も、現像による溝深さの検出も、同一の屈折率である大気中で行うので、露光用と溝深さ検出用とで同じ光学系を使うことができる。この実施形態では、一旦現像をストップし、ターンテーブルを高速回転することで現像液を除去してから、大気中において、レジスト面に形成される凹凸からのプッシュプル信号（および、サム信号）を検出する（図３（ｅ））。
【００２８】
本実施形態による現像装置は、光学系以外は第１の実施形態と同じ構成を用いることができるため、構成の説明は省略する。
【００２９】
本実施形態の現像方法を、第２の実施形態による現像方法の一例を示すフロー図である図４を参照して説明する。
【００３０】
トラック横断信号振幅設定値として、予め、大気中において、得ようとしている予め決められた溝深さ（凹凸部）のプッシュプル信号振幅ＶＰ−Ｐｏｐｔを調べ、ＶＰ−Ｐｏｐｔを設定しておく。最初に、基板３上にレジスト２が形成され、さらに前記レジストに光ディスクのパターンが露光されている原盤１を、レジスト面を上にしてターンテーブルに保持し回転させる。次に、光学ヘッド６から照射される検出光５を、レジスト表面にフォーカスさせる。光学ヘッド３６から照射される光ビーム３２１を、レジスト表面にフォーカスさせ、トラック横断信号（プッシュプル信号）を検出する。前記プッシュプル信号から現状の溝深さを検知し、この値とレジスト膜の現像エッチングレートから、所望の溝深さを得るための現像時間ｔを現像液制御回路８により計算する。ここで、レジスト膜の特性（ポジまたはネガのどちらであるか、露光によって状態が変化した領域が凸または凹のどちらであるか、およびエッチングレート）は、予め把握しておく。次に、現像液制御回路８によりバルブ１１を開にし、ノズル１０から現像液４をレジスト上に塗布し、現像をスタートする。原盤１は回転しているので、現像液はレジスト全面にわたって均等に流れる。現像時間ｔ以下で現像を行った後、現像液制御回路によりバルブ１１を閉にして現像液をストップし、さらにターンテーブルを高速回転することで現像液を除去し、現像を一時中断する。その後、光学ヘッド３６から照射される光ビーム３２１を、レジスト表面にフォーカスさせ、プッシュプル信号を検出する。ここで、プッシュプル信号が所望のプッシュプル信号振幅ＶＰ−Ｐｏｐｔに達していた場合、工程を終了する。
【００３１】
ＶＰ−Ｐｏｐｔに達していない場合は、前記プッシュプル信号から現状の溝深さを検知し、この値と、膜の現像エッチングレートから、所望の溝深さを得るための時間ｔを現像液制御回路により再度計算する。再びｔ以下の時間現像を行い、ＶＰ−Ｐｏｐｔになるまで、前記工程を繰り返す。
【００３２】
以上の例においては、トラック横断信号としてプッシュプル信号のみを用いたが、第１実施形態のように、プッシュプル信号とサム信号の比を現像液塗布量の制御に用いることも可能である。
【実施例】
【００３３】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこの構成に限定されはしない。
【００３４】
（実施例１）
本実施例は、本発明の第１の実施形態に関する。
【００３５】
本実施例では、トラックピッチ３２０ｎｍ、溝深さ２０ｎｍの溝の原盤を、第1の実施形態の現像装置および現像方法を用いて現像した。
【００３６】
まず、図２（ａ）に示すように、基板上にレジストを形成して原盤とする。
【００３７】
レジストとしては、フォトンモード、ヒートモード何れのレジストも用いることができる。ヒートモードのレジストとしては例えば、遷移金属の酸化物を含む無機レジスト材料や、少なくともＴｅとＯを含む無機レジスト材料、ＧｅＳｂＴｅ、ＡｇＩｎＳｂＴｅ等の相変化記録材料を用いることができる。本実施例では、化学量論組成から微量に酸素が欠損した組成の酸化タングステンを用いた。酸化タングステンは、化学量論組成においては紫外線に対して吸収が著しく小さいが、化学量論組成から僅かでも酸素含有量がずれると、紫外線に対する吸収が大きくなることが知られている。よって、化学量論組成から微量に酸素を欠損させた前記レジストは、露光用の光を吸収することにより熱によって膜の状態が変わり、露光部と未露光部とでアルカリ溶液に対するエッチングレートが変化し、レジストとして機能する。
【００３８】
基板としては、石英、シリコンウェハー、ポリカーボネート等、面精度および表面性が良いものであれば何でも使用することができる。本実施例では、基板として厚さ１ｍｍ、外径１２０ｍｍの石英基板を用いた。
【００３９】
前記石英基板上に、化学量論組成から微量に酸素が欠損した酸化タングステンを形成する。タングステンを含んだターゲットを、ＡｒガスとＯ２ガスの雰囲気中でスパッタリングすることで酸化タングステンを形成した。本実施例では、ネガ型となるような酸素含有量が７４％のレジストを用いた。ＡｒガスとＯ２ガスの比率を変えることで組成を調整することができる。膜厚はスパッタリング時間で調整することができる。本実施例では、膜厚は２００ｎｍとした。
【００４０】
次に、図２（ｂ）および（ｃ）に示すように、レジストを露光する。図２（ｃ）は、原盤１とレジスト露光光２１を断面方向から見た図である。レジストに集光し、原盤１を回転させながら、露光光２１を原盤１の半径方向２２に移動させることで、レジスト上に螺旋状に情報パターン（ピットや案内溝）に対応した露光パターンを形成する。この際、露光光を移動させても、原盤を移動させてもよい。本実施例では、露光光２１の波長は３５１ｎｍ、ＮＡは０．９とした。データ記録領域の露光条件は、線速１．０ｍ／秒、パワー１．４ｍＷとした。トラックピッチＴＰは３２０ｎｍとした。
【００４１】
ここにおいて、レジスト膜厚やレジスト組成は限定的なものではない。レジストの膜質を変化させることができるような露光条件（波長、線速、パワー）とレジスト条件の組み合わせは、適宜選ぶことが可能である。
【００４２】
以上のようにして、トラックピッチ３２０ｎｍのパターンが露光されている前記原盤１を、図１で説明したように、現像装置のターンテーブル１２に、レジスト面を上にして保持し、回転させる。本実施例では、１００ｒｐｍで原盤を回転させた。
【００４３】
次に、図２（ｄ）に示すように、バルブ１１を開にし、ノズル１０から現像液４をレジスト上に塗布し、現像をスタートする。本実施例では、現像液としてＴＭＡＨ０．５％を用い、塗布量は０．２５リットル／分とした。原盤１は回転しているので、現像液はレジスト全面にわたって均等に流れる。現像と同時に、レジスト２側に配置され、かつレジスト面に光軸が垂直になるように配置された光学ヘッド６から照射される検出光５を、レジスト表面にフォーカスさせる。光学ヘッド６は、現像液４による液浸状態で収差が最適になるように設計されている。本実施例では、検出光５の波長は４０５ｎｍ、ＮＡは０．８５とした。
【００４４】
レジスト面からの反射光は、信号検出器７により電気信号に変換され、プッシュプル信号として出力される。予め、溝深さが２０ｎｍになったときのプッシュプル信号振幅設定値ＶＰ−Ｐｏｐｔを調べておく。溝深さ２０ｎｍの凹凸が形成されている標準原盤の、前述した条件の現像液と同じ屈折率の液中でのプッシュプル信号振幅は４．２Ｖであるので、この値をプッシュプル信号振幅設定値ＶＰ−Ｐｏｐｔとする。
【００４５】
現像スタート後、信号検出器７によりプッシュプル信号振幅を検出する。時間の経過と共にプッシュプル信号振幅が大きくなり、プッシュプル信号振幅が４．２Ｖに達した。この時点で、現像液制御回路より、バルブを閉じる信号が送られ、現像がストップされる（図２（ｅ））。本実施例ではこの後、純水でリンスを行い、原盤を乾燥させた。
【００４６】
このように、作製した原盤について、ＡＦＭで溝深さを測定したところ、溝深さは正確に２０ｎｍに制御されていることが分かった。
【００４７】
本実施例では、現像する原盤の反射率が変わるごとに、前記原盤と同じ反射率をもつ標準原盤でプッシュプル信号振幅設定値ＶＰ−Ｐｏｐｔを設定することが求められる。
【００４８】
（実施例２）
本実施例は、本発明の第１の実施形態に関する。
【００４９】
本実施例では、トラック横断信号振幅設定値として、次の値を用いる。すなわち、所望の溝深さの凹凸が現像されている標準原盤の凹凸部の現像液中でのプッシュプル信号振幅ＶＰ−Ｐｏｐｔと、前記標準原盤の平坦部の現像液中でのサム信号レベルＩ０ｉｎｉとの比ＶＰ−Ｐｏｐｔ／Ｉ０ｉｎｉである。
【００５０】
まず、実施例１と同様の条件で、レジストの形成と露光を行い、原盤２を作製した。
【００５１】
次に、実施例１と同様に、原盤２をレジスト面を上にしてターンテーブル１２に保持し、１００ｒｐｍで回転させる。さらに、実勢例１と同条件で現像をスタートし、検出光５をレジスト表面にフォーカスさせた。
【００５２】
本実施例では、レジスト面からの反射光は信号検出器７により電気信号に変換され、プッシュプル信号およびサム信号として出力される。
【００５３】
ここで、溝深さが２０ｎｍになったときのプッシュプル信号振幅設定値を調べておく。まず、溝深さ２０ｎｍの凹凸が形成されている標準原盤の、現像液と同じ屈折率の液中での、凹凸部のプッシュプル信号振幅ＶＰ−Ｐｏｐｔ２を得る。また、前記現像液中での、平坦部のサム信号レベルＩ０ｉｎｉ２を得る。それらの比ＶＰ−Ｐｏｐｔ２／Ｉ０ｉｎｉ２は３９％であるので、この値をトラック横断信号振幅設定値とする。
【００５４】
現像スタート後、信号検出器７により、原盤２の平坦部である未露光部の現像液中でのサム信号レベルＩ０２と、凹凸部である露光部のプッシュプル信号振幅ＶＰ−Ｐ２を検出し、ＶＰ−Ｐ２／Ｉ０２を検出する。時間の経過と共にＶＰ−Ｐ２／Ｉ０２が大きくなり、３９％に達した。この時点で、現像液制御回路より、バルブを閉じる信号が送られ、現像がストップされる（図２（ｅ））。本実施例ではこの後、純水でリンスを行い、原盤を乾燥させた。
【００５５】
このように、作製した原盤について、ＡＦＭで溝深さを測定したところ、溝深さは正確に２０ｎｍに制御されていることが分かった。
【００５６】
本実施例によれば、レジスト条件や基板を変えることで、現像する原盤の反射率が異なる場合も、同一の溝深さの原盤を作製する場合は、プッシュプル信号振幅設定値を設定しなおす必要がない。
【００５７】
（実施例３）
本実施例は、本発明の第１の実施形態に関する。
【００５８】
本実施例では、レジストおよび露光条件を変えて原盤１を作製した。現像は、実施例２と同様の条件で行った。レジストとしては、ポジ型となるような酸素含有量が６０％の酸化タングステンレジストを用いた。膜厚は１００ｎｍとした。
【００５９】
実施例１と同じく、露光光２１を用いて、データ記録領域の露光条件は線速１．０ｍ／秒、パワー２．５ｍＷとした。トラックピッチＴＰは３２０ｎｍとした。ここで、トラック横断信号振幅設定値ＶＰ−Ｐｏｐｔ３／Ｉ０ｉｎｉ３は、実施例２と同様に３９％である。
【００６０】
現像スタート直後、信号検出器７により、原盤３の平坦部である未露光部の現像液中でのサム信号レベルＩ０３を検出する。その後、信号検出器７により凹凸部である露光部のプッシュプル信号振幅ＶＰ−Ｐ３を検出し、ＶＰ−Ｐ３／Ｉ０３をモニターする。時間の経過と共にＶＰ−Ｐ３／Ｉ０３が大きくなり、３９％に達した。
【００６１】
この時点で、現像液制御回路より、バルブを閉じる信号が送られ、現像がストップされる。本実施例ではこの後、純水でリンスを行い、原盤を乾燥させた。
【００６２】
このように、作製した原盤について、ＡＦＭで溝深さを測定したところ、溝深さは正確に２０ｎｍに制御されていることが分かった。
【００６３】
したがって、ポジ型のレジストでもネガ型のレジストでも本発明は有効であることがわかった。
【００６４】
（実施例４）
本実施例は、本発明の第２の実施形態に関する。
【００６５】
本実施例では、露光と現像とで同一装置を用い、またトラック横断信号振幅設定値としてＶＰ−Ｐｏｐｔ／Ｉ０ｉｎｉを用いる場合を例に説明する。
【００６６】
図５は、本実施例による露光兼現像装置を縦断面方向から見た模式図である。
【００６７】
光学ヘッド３６はフォーカスの為の駆動手段を備え、さらに半径方向２２に一定速度でスライドする移動手段、および偏向素子を備えている。
【００６８】
まず、実施例１と同様の条件で、基板上にレジストとして酸化タングステンを形成し、原盤１を作製する。
【００６９】
次に、レジストを露光する。原盤１を、レジスト面を上にして露光兼現像装置のターンテーブル１２に保持し回転させる。さらに、光学ヘッド３６から照射される光ビーム３２１を、レジスト表面にフォーカスさせ、半径方向２２方向に移動させることで、レジスト上に螺旋状に情報パターン（ピットや案内溝）に対応した露光パターンを形成する。本実施例では、光ビーム３２１の波長は４０５ｎｍ、ＮＡは０．８５とした。データ記録領域の露光条件は、線速１．０ｍ／秒、パワー２．０ｍＷとした。トラックピッチＴＰは３２０ｎｍとした。
【００７０】
次に現像をおこなう。現像液および現像塗布量の条件は実施例１と同様にする。
【００７１】
ここで予め、溝深さが２０ｎｍになったときのトラック横断信号振幅設定値を調べておく。溝深さ２０ｎｍの凹凸部の大気中でのプッシュプル信号振幅ＶＰ−Ｐｏｐｔ４と、平坦部の大気中でのサム信号レベルＩ０ｉｎｉ４との比ＶＰ−Ｐｏｐｔ４／Ｉ０ｉｎｉ４は２９％であるので、この値をトラック横断信号振幅設定値とする。
【００７２】
本実施例では、原盤を露光するための露光光学系と検出光学系とが同一の構成となっている。すなわち、露光と現像とを同一装置で行うため、原盤を他の装置に移動させる必要がない。しかし、原盤をターンテーブルから外さないために、検出時の回転中心とレジスト上に形成された露光パターンとの間に偏芯が無くなり、トラック横断信号が得られなくなってしまう。そこで、光学ヘッド３６内の偏向素子を用いて、光ビームを溝に対して垂直に周期的に偏向させる。
【００７３】
次に、ターンテーブル１２を１００ｒｐｍで回転させる。光学ヘッド３６から照射される光ビーム３２１をレジスト表面にフォーカスさせ、ＶＰ−Ｐ４／Ｉ０４信号を検出したところ、１４．５％であった。この値は溝深さ１０ｎｍに対応する。ここで、現像液および現像塗布量の条件は実施例１と同様にした場合の、前記レジストの露光部と未露光部のエッチングレート差は６．６７ｎｍ／分である。この値から計算すると、所望の溝深さ２０ｎｍを得るための現像時間は１．５分である。本実施例の現像液制御回路８においては、過現像を避けるために、現像時間が２０％短く、つまりｔ＝１．２分と計算により設定された。
【００７４】
現像液制御回路によりバルブ１１を開にし、ノズル１０から現像液４をレジスト上に塗布し、現像をスタートする。時間ｔ＝１．２分後、現像液制御回路８によりバルブ１１を閉にし現像液をストップし、現像を一時中断する。
【００７５】
光学ヘッド３６から照射される検出光３２１を、レジスト表面にフォーカスさせ、ＶＰ−Ｐ４／Ｉ０４を検出、この後、２９％達するまで上記工程を繰り返す。本実施例ではこの後、純水でリンスを行い、原盤を乾燥させる。このようにして作製した原盤をＡＦＭで溝深さを測定したところ、溝深さは２０ｎｍであった。
【００７６】
本実施例によれば、原盤の露光と現像を同じ光学系で行うことができるため、同一の装置で構成することができ、装置の小型化およびコストダウンが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明による現像装置の概略的な縦断面模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態を説明するための概念図である。
【図３】本発明の第２の実施形態を説明するための概念図である。
【図４】本発明の第２の実施形態による現像方法のフロー図である。
【図５】実施例４における露光兼現像装置の縦断面模式図である。
【符号の説明】
【００７８】
１  原盤
２  レジスト
３  基板
４  現像液
５  検出光
６  光学ヘッド
７  信号検出手段（信号検出器）
８  現像液制御回路
９  フォーカス手段（フォーカスサーボ制御回路）
１０  塗布手段（ノズル）
１１  現像液制御手段（バルブ）
１２  保持回転手段（ターンテーブル）
２１  露光光
２２  原盤の半径方向
３６  光学ヘッド
３２１  光ビーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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