(57)【要約】【課題】高反射率基板を使用した場合においてもピットの傾斜を急峻な状態に保つことができ、良好なディスクの信号特性を得ることができる光ディスク用原盤の製造方法を提供する。【解決手段】マスタリング工程において、基板１１として鏡面を有するシリコンウエハあるいは金属などからなる板状部材を用い、この基板１１上に形成するフォトレジスト１４のレジスト膜厚ｔを、露光波長において当該レジストを塗布する前の基板１１における鏡面部反射率の７０％以上となるように設定する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光波長における表面反射率が２０％以上である鏡面基板上にフォトレジストをコーティングし、露光および現像することによって凹凸を形成させ、該凹凸形状およびその斜面が原盤の凹凸形状およびその斜面を形成する光ディスク用原盤の製造方法であって、前記コーティングを行う工程において、前記露光波長における反射率を前記鏡面基板の反射率の７０％以上を有するように、前記フォトレジストの膜厚を設定することを特徴とする光ディスク用原盤の製造方法。
【請求項２】
露光波長における表面反射率が２０％以上である鏡面基板上にフォトレジストをコーティングし、露光および現像することによって凹凸を形成させ、該凹凸形状およびその斜面が原盤の凹凸形状およびその斜面を形成する光ディスク用原盤の製造方法であって、前記コーティングを行う工程において、前記鏡面基板上にフォトレジスト１層またはフォトレジスト層を含む複数層の屈折率の異なる層を堆積し、前記露光波長における反射率を前記鏡面基板の反射率の７０％以上を有し、かつ各層の屈折率を考慮した光学的膜厚の合計が前記露光波長の波長をλとして３λ／４以上となるように設定することを特徴とする光ディスク用原盤の製造方法。
【請求項３】
前記フォトレジストがネガタイプであることを特徴とする請求項１または２記載の光ディスク用原盤の製造方法。
【請求項４】
前記鏡面基板がＮｉを主成分とする金属からなることを特徴とする請求項１，２または３記載の光ディスク用原盤の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピットあるいはグルーブが形成される光ディスクにおける製造に際して使用される光ディスク用原盤（スタンパ）の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスクは、再生専用型，追記型，書換え型の種類があり、大容量かつ持ち運びが可能であることを特徴として、近年のパーソナルコンピュータの普及に伴い、音楽，画像にとどまらず広く情報の媒体として活用されている。特に使用時の利便性に加えて、射出成形により大量に生産できることから、低価格での情報提供が可能であり、今後さらに生産量が増加すると考えられる。
【０００３】
光ディスクの情報は、反射面の微細な凹凸形状およびその斜面として記録されており、光ディスクに対して光入射し、その反射光から再生装置の読取用ヘッドにより反射光量の強弱を検出することによって情報信号に変換される。
【０００４】
光ディスクの射出成形に用いられる原盤金型であるスタンパには、前記凹凸がグルーブあるいはピットとして表面に形成されており、射出成形により樹脂製の円盤に転写されて光ディスクとなる。このスタンパを作製する工程を一般にマスタリングと称している。
【０００５】
マスタリング工程を図５（ａ）〜（ｇ）を参照して説明する。まず、図５（ａ）に示す鏡面研磨されたガラス板１に対して、スピンコート法により所定の膜厚にポジ型のフォトレジスト２をコーティングする（図５（ｂ））。次に、このガラス板１をレーザビームレコーダ（以下、ＬＢＲと称する）に投入し、ここで３００ｎｍ〜５００ｎｍの波長を持つレーザを光源として、出射レーザ光を対物レンズ３によって集光し、その集光ビーム４を用いてＣＤあるいはＤＶＤ用の情報信号をフォトレジスト２面に露光記録する（図５（ｃ））。
【０００６】
このようにして露光された後のガラス板１は、次に現像装置に投入され、無機または有機の現像液により露光部５が溶解されて、フォトレジスト２面に露光時の情報信号に基づく凹凸６が形成される（図５（ｄ））。次にスパッタ法などにより表面に金属薄膜７が付与され（図５（ｅ））、電鋳工程で、金属薄膜７を電極として電気メッキが行われ、厚膜８が形成される（図５（ｆ））。最後に、厚膜８をガラス板１から剥離し、表面を洗浄した後、内外径を規定のサイズに加工することによりスタンパ９が作製される。
【０００７】
このような工程で作製したスタンパ９の表面のピットＰにより、射出成形後の光ディスクの電気信号特性が決定されるため、このピットＰの大きさを目標通りのサイズに制御することが高歩留まりの生産のために極めて重要になる。スタンパ９のピットサイズは主にＬＢＲの露光条件とその後の現像条件およびコーティングにより付与されたフォトレジスト２の膜厚により決定される。
【０００８】
特に光ディスクの信号特性を大きく左右するスタンパのピット高さはフォトレジストの膜厚により決定されるため、ＤＶＤの製造においては、多くの場合、スタンパでのピット高さが１１０ｎｍ〜１５０ｎｍになるように、フォトレジスト２の膜厚が１１５ｎｍ〜１６５ｎｍに設定されている。
【０００９】
以上のような従来のスタンパ作製工程においては、フォトレジストが塗布されＬＢＲで露光される基板として、一般的にはガラス板が使用されており、この場合、基板表面の反射率は４％と低いためレジストをどのような膜厚にコーティングしても現像後のピット形状がその膜厚に大きく依存することはない。一方、シリコンウエハあるいは鏡面を有する金属板を基板とした場合は表面の反射率が高いため、レジスト膜内で入射光と反射光から定在波が形成され、これが現像後のピット（ネガ型のフォトレジストの場合はバンプ）形状に悪影響を及ぼすことから、この定在波をどのように低減させるかが大きな問題となる。
【００１０】
例えば特許文献１には、フォトレジストの露光波長をλとし、その波長でのフォトレジストの屈折率をｎとしたとき、フォトレジストの膜厚をほぼλ／（２ｎ）とすることが記載されている。この方法を用いることにより、露光ビームは干渉によりフォトレジスト表面において強度が弱められ、そのため、現像後のフォトレジストにおいて、露光パターン部のエッジの乱れが改善される旨が記載されている。
【００１１】
しかし、特許文献１に記載の方法において使用するフォトレジスト１は、その下層をエッチングするためのマスクとして付与されているのであり、このため、エッチング後の凹凸を形成する斜面はエッチングプロセスに依存したものとなり、現像後に形成される露光部の凹凸斜面が原盤での凹凸斜面を形成するものではない。仮にフォトレジストの膜厚を設定すると、露光波長λを３５１ｎｍ，露光波長での屈折率ｎが１．６の場合、レジスト膜厚は１１０ｎｍとなるが、実際のスタンパにおけるピット高さは、現像による未露光部の膜減りによって１１０ｎｍより小さくなるため、成形後の光ディスクのピット深さは非常に浅いものとなり、良好な信号特性は得られない。このため、特許文献１に記載の方法は、現像後の凹凸斜面を原盤の凹凸斜面とする従来の方法では使用することができない。
【００１２】
また特許文献２には、基板上に基板とは異なる屈折率の中間層を設け、その上にレジスト層を形成する構成であり、レジスト層内での定在波の節の発生を防ぐため、露光波長をλとして、各層の露光波長に対する屈折率を考慮した光学的膜厚の和をλ／２より小さくすることが記載されている。
【００１３】
特許文献２の要点は、レジスト内での定在波の節の発生を防ぐことであり、レジストの膜厚は最大でもλ／（２ｎ）である。よって、露光波長を３５１ｎｍ、この波長におけるレジストの屈折率を１．６５とした場合、レジストの膜厚は最大１０６ｎｍとなり、ＤＶＤのディスクに必要な１１０ｎｍ〜１５０ｎｍのビットを作製することはできない。
【００１４】
【特許文献１】
特開平１１−３５３７１８号公報（第１〜３頁）
【特許文献２】
特開２０００−２１０３３号公報（第１〜５頁，図２）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のようにガラスに比べて反射率高い基板を用い、この基板上にフォトレジストを塗布し、露光，現像によりレジストに凹凸を形成する手法においてレジストを、その下層をエッチングするためのマスクとしてではなく、レジストのバンプをそのまま、または転写させて光ディスク用の原盤とする工程では、定在波の影響を回避する有効な方法は見出されていなかった。
【００１６】
本発明は、前記従来の課題を解決するためになされたものであり、高反射率基板を使用した場合においてもピットの傾斜を急峻な状態に保つことができ、良好なディスクの信号特性を得ることができる光ディスク用原盤の製造方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、露光波長における表面反射率が２０％以上である鏡面基板上にフォトレジストをコーティングし、露光および現像することによって凹凸を形成させ、該凹凸形状およびその斜面が原盤の凹凸形状およびその斜面を形成する光ディスク用原盤の製造方法であって、前記コーティングを行う工程において、前記露光波長における反射率を前記鏡面基板の反射率の７０％以上を有するように、前記フォトレジストの膜厚を設定することにより、反射率の高い基板にフォトレジストを塗布し、記録すべき情報により変調されたレーザビームで露光し、露光後の現像により情報に応じた凹凸を形成することによって、該原盤により作製された光ディスクにおけるピットの傾斜が急峻なものを形成することができるようにしたものである。
【００１８】
ところで、従来のマスタリングでは光ディスク用の原盤としてはガラス基板が用いられてきた。ガラス基板上に基板とは異なる屈折率のフォトレジストをコーティングにより付与すると、露光時にガラス板とフォトレジストとの界面からの反射光によりレジスト膜内に定在波が発生する。ただ、このときガラス基板とフォトレジストとの屈折率差が小さいため、この界面での反射光は非常に弱く、実用上膜内の定在波の影響は無視することができる。しかし、鏡面の反射率が２０％以上を有する基板を用いた場合は、この定在波の影響を受けることにより、現像後の露光パターンであるピットの傾斜角度が大きく低下し、成形後の光ディスクでの信号特性が悪化するという現象が生じる。
【００１９】
このように、露光光源の波長に近い厚みをもつフォトレジスト膜内では露光時に定在波が発生し、基板の反射率によりその影響度は異なるものの、その発生自体は避けることはできない。本発明は、この定在波の発生そのものを抑えるものではなく、その影響を最小限に抑制するものである。
【００２０】
以下、この原理について詳細に説明する。高反射率基板にレジストを塗布すると、その表面からの反射率は、図４に示すようにレジスト膜厚に依存し周期的な変化を示す。反射率の低い膜厚領域では表面から入射した光は、レジスト膜内に閉じ込められ、レジスト膜内部で、その表面と基板表面との間で多重反射を繰り返し減衰する。一方、反射率の高い膜厚領域では表面から入射した光はレジスト膜内に閉じ込められることなく、基板からの反射光が、そのまま表面から反射される。
【００２１】
前者のレジスト膜内に光が閉じ込められる低反射領域では、多重反射により必要なパターンを得るための露光パワーは低くて済むが、多重露光によりパターンのエッジ部にボケが発生し、現像後のピットまたはバンプの傾斜角度が大きく低下する。また、後者の高反射領域では必要なパターンを得るための露光パワーは大きくなるが、現像後の露光パターンはシャープとなり、ピットまたはバンプ傾斜の急峻なものを得ることができる。
【００２２】
そして、露光波長での反射率が２０％以上である基板を用いる場合、レジスト膜内での定在波の影響を抑え急峻な傾斜角度を有するピットまたはバンプを作成し、ディスクでの良好な信号特性を確保するためには付与するレジスト膜厚をレジストを塗布していないときの反射率を基準として、その７０％以上となるように設定することで可能になることを見出した。またレジスト膜の下層に反射率の異なる１層以上の誘電体層、または同一の屈折率を有する１層以上の中間層を付与した場合でも、同様に基板反射率の７０％以上となるようにレジスト膜の厚みを設定することにより同様の効果を得ることができる。
【００２３】
本発明においては、付与するレジスト膜の膜厚は、前記反射条件を満たせばどのような膜厚でもよい。シリコン基板上にフォトレジストを直接塗布する場合、塗布後の反射率が極大となるレジスト膜厚はｋλ／（２×ｎ）（ｋは整数）と表わされ、レジストの露光波長λを例えば３５１ｎｍ、その波長での屈折率ｎを例えば１．７とすると、製作する光ディスクがＤＶＤ，ＣＤである場合には、レジスト膜厚はλ／ｎ（２００ｎｍ）付近、または３λ／２ｎ（３００ｎｍ）付近を中心とする本発明が規定する膜厚範囲が最適である。
【００２４】
また、前述のようにレジスト膜と基板との間に中間層を挿入し、レジスト膜の膜厚を独自に決定した後、反射率が７０％以上となるように中間層の膜厚を決定してもよい。
【００２５】
また、使用する基板としては露光波長において反射率が２０％以上を有するものであれば特に限定されず、鏡面を有するものであればどのような基板に対しても有効である。
【００２６】
また、光ディスク用原盤の作製において、従来より使用されているポジタイプのフォトレジストでなく、ネガタイプのレジストを使用する場合に特に有効である。ネガタイプのフォトレジストを使用した場合は、グルーブまたはピットを形成するべく露光された部分が現像において溶解せずに残留してバンプを形成する。
【００２７】
また、ネガタイプのレジストの場合、露光波長に対する屈折率は１．６７以上が好ましく、さらに好ましくは１．７以上である。
【００２８】
形成されたバンプを、直接、光ディスク用の原盤として使用するプロセスにおいて、バンプの傾斜は、ディスクの信号特性に大きく影響し、できるだけ急峻な方がよい。ただし、ネガタイプのレジストは、一般にポジ型に比べて解像度が悪いため、急峻な傾斜をなす傾斜角度を持つバンプを安定的に作製することは容易ではない。しかし、本発明によればネガタイプのレジストを使用した場合においても安定的に良好なバンプを作製することができる。
【００２９】
本発明は、従来、求められてきたレジスト膜内に発生する定住波を如何に抑えるかということではなく、定在波の影響を如何に低減するかという異なった視点から生まれたものであり、本発明の構成によりレジスト膜厚を設定した場合でも、レジスト膜内において定在波は発生し、例えばＤＶＤ用の原盤を作製しようとすれば、少なくとも１つ以上の定在波の節は存在する。しかし、本発明に従えば実際上、ほとんど定在波の影響なく良好な露光パターンを得ることができるのである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３１】
図１は本発明の実施形態１を説明するための基板とフォトレジストとの説明図である。
【００３２】
図１において、基板１１は、鏡面を有するシリコンウエハあるいは金属などからなる板状部材であり、基板１１上に形成されるフォトレジスト１４は、露光波長において当該レジストを塗布する前の基板１１における鏡面部反射率の７０％以上となるようにレジスト膜厚ｔが設定される。
【００３３】
また、塗布するフォトレジストは、ポジタイプまたはネガタイプのどちらを使用してもよい。
【００３４】
前記レジスト膜厚ｔは、生産時の安定性を確保するためには８０％以上がより好ましく、８５％以上であればさらに好ましい。７０％より小さく設定した場合には、現像後のピットまたはバンプの傾斜角度が低下する現象が現れ、さらにレジスト膜厚の変動によるバンプ傾斜角度の変化も大きくなる。
【００３５】
前記基板１１としては、露光波長での反射率が２０％以上の鏡面を有するものであればどのような材質のものでもよく、例えばＳｉウエハ、金属（Ｎｉを主成分とする金属など）からなる板状部材など採用することができる。
【００３６】
フォトレジスト１４として、ネガタイプのフォトレジストを用いて露光，現像により露光信号に対応するバンプを形成させ、そのバンプをそのままスタンパとする場合は、鏡面を有するＮｉ板を使用することが、従来のマスタリング工程からなる成形装置に適用できるため有効である。
【００３７】
例えばネガタイプのレジストをシリコンウエハの基板上に塗布して露光・現像によりバンプを形成させて、これをＤＶＤ射出成形用の原盤として適用しようとする場合には、次のようにしてレジスト膜厚ｔを決定する。すなわち、ディスクにおけるピットの深さは１１０ｎｍ〜１６０ｎｍが必要であることから、レジスト膜厚ｔとしては少なくともこの範囲以上は必要である。レジストの露光波長が３５１ｎｍにおけるレジスト塗布前のシリコンウエハの反射率は５２％であるため、レジスト塗布後は、その７０％、すなわち３５％以上の反射率を確保した上で最適なレジスト膜厚ｔを決定する。さらに、露光後の現像におけるレジストの膜厚における減りおよびマスタリング工程における収縮などをも考慮すれば、最適なレジスト膜厚ｔを設定することができる。
【００３８】
図４に示すように、露光波長での反射率が極大となるレジスト膜厚ｔは、屈折率を考慮した光学的膜厚としてｋλ／２（ｋは整数）として表される。ｋ＝１を代入して求められる光学的膜厚はλ／２と算出されるが、実際のレジスト膜厚ｔは、露光波長でのレジストの屈折率を１．７，露光波長を４１３ｎｍとした場合、１２１ｎｍとなり、現像工程での未露光部の膜減りを考慮すると、レジスト膜厚ｔとしては薄すぎて使用することができない。また反射率は光学膜厚が３λ／４を最小値としてλ／２〜３λ／４までは膜厚の増加に伴い反射率が減少する。よって、定在波の影響を低減するため反射率の高い領域が有効であるとする本発明の技術を使用することができず、膜厚としては、少なくとも３λ／４以上である必要がある。
【００３９】
以上のことから、ｋ＝２またはｋ＝３を代入して得られる光学的膜厚λまたは３λ／２付近が最適である。最大反射率を与える実際のレジスト膜厚ｔとしては、露光波長あるいはレジストの露光波長での屈折率に依存し、概ね１８０ｎｍ以上２２０ｎｍ以下、または２７０ｎｍ以上３３０ｎｍ以下となる。
【００４０】
レジスト膜厚ｔとしては、反射率が最大となる膜厚を中心として、必要とするバンプの高さあるいは現像時の未露光部の膜減りを考慮しながら基板の反射率の７０％以上を維持する範囲に設定する。
【００４１】
図３は実施形態１でネガレジストを適用することにより作製された光ディスク用原盤のバンプ断面を説明する図であり、本実施形態により形成した実線にて示すバンプ１２の傾斜は、鎖線にて示す従来の方法によるバンプ１３の傾斜に比べて急峻なものになっている。
【００４２】
以下に本発明に係る実施例と比較例を説明する。
【００４３】
（実施例１）
基板に露光波長での反射率が３２％のＮｉ板を用い、塗布するフォトレジストとしてネガ型レジストを使用した。露光波長は３５１ｎｍとし、フォトレジストの膜厚は屈折率を考慮した光学膜厚としてλから３／２λ間での範囲で、レジスト塗布後の反射率が塗布前の反射率の８７％となる膜厚を設定した。この後、ＬＢＲにより露光波長３５１ｎｍ，トラックピッチ０．７４５μｍ，線速度２．８６８／ｓｅｃでＤＶＤ−ＲＯＭ信号により露光パワーを変化させて露光し、その後、現像によりバンプを形成させた。
【００４４】
このようにして得られたバンプについて、幅Ｗ（図３参照）が３００ｎｍであるものにおけるラジアル方向の傾斜角度αを測定し、（表１）の結果を得た。
【００４５】
なお、バンプ幅Ｗは、図３に示すように、バンプの高さが１／２のポイント（Ｈ／２）でのバンプの幅であり、ラジアル方向の角度は同様に高さが１／２のポイント（Ｈ／２）での平均傾斜角度である。
【００４６】
（実施例２）
実施例１と同様の基板を使用し、フォトレジストの膜厚は屈折率を考慮した光学膜厚としてλから３／２λ間での範囲で、レジスト塗布後の反射率が塗布前の７２％となる膜厚を設定した。ＬＢＲ以降の処理工程としては実施例１と同様の処理工程を用いた。
【００４７】
現像後に幅Ｗが３００ｎｍであるバンプについて、そのラジアル方向の傾斜角度αを測定し、（表１）の結果を得た。
【００４８】
（比較例１）
実施例１と同様の基板を使用し、フォトレジストの膜厚は屈折率を考慮した光学膜厚としてλから３／２λまでの範囲で、レジスト塗布後の反射率が塗布前の反射率の２７％となる膜厚を設定した。ＬＢＲ以降の処理工程は実施例１と同様の処理工程を用いた。
【００４９】
現像後に幅Ｗが３００ｎｍであるバンプについて、そのラジアル方向の傾斜角度αを測定し、（表１）の結果を得た。
【００５０】
【表１】
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【００５１】
（表１）により、レジスト塗布後の反射率を塗布前の７０％以上とすることにより、現状のＤＶＤ製造原盤と略同等の４５度以上のバンプ傾斜角度を確保することができたことが分かる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の光ディスク用原盤の製造装置によれば、２０％以上の反射率を有する基板にフォトレジストを塗布し、露光，現像により露光信号に対応するピットまたはバンプを形成させる工程において、フォトレジストの膜厚を基板の反射率の７０％以上とすることにより、急峻な傾斜となる角度を有するピットまたはバンプを作製することができる。
【００５３】
また、この方法ではレジスト膜内に定在波の節の有無には全く依存しないためフォトレジストをどのような膜厚にも設定することができる。特にネガタイプのフォトレジストを用いた場合でも良好なバンプ形状が得られるため、これをスタンパに用いた場合のディスクの信号特性であるジッタが良好となり、さらに生産においても、その安定した特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１を説明するための基板とフォトレジストとの説明図
【図２】本発明の実施形態２を説明するための基板とフォトレジストとの説明図
【図３】図３は実施形態１でネガレジストを適用することにより作製された光ディスク用原盤のバンプ断面を説明する図
【図４】基板にレジストを塗布した場合における反射率とレジスト膜厚との関係を示す説明図
【図５】マスタリング工程における各工程の説明図
【符号の説明】
１１  基板
１２  バンプ形状
１３  従来のバンプ形状
１４  フォトレジスト
１５  中間層
Ｗ  バンプ幅
α  バンプ傾斜角度
【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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