(57)【要約】【課題】  ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を用いた光ディスク基板用スタンパの製造方法において、正確な溝深さ制御を可能とする。【解決手段】  ガラスマスター上に微細パターンをエッチングするＲＩＥ工程と、前記RIE工程においてレジストの残膜量とRIEによりエッチングされた深さとをモニターする工程とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ディスク基板用スタンパーの製造方法において、フォトレジストを塗布し、光ビームにより微細なスパイラルパターンあるいは凹凸パターンを露光、現像した原盤ガラスを用いて、前記原盤ガラス上に残留したフォトレジストをマスクとして、反応性イオンエッチングを行うことで、ガラスマスター上に前記微細パターンをエッチングするＲＩＥ工程と、前記RIE工程において前記レジストの残膜量とRIEによってエッチングされた深さとをモニターする工程とを有することを特徴とする光ディスク基板用スタンパの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の製造方法において、前記エッチング深さは、回折光測定器を用いて行われることを特徴とする光ディスク基板用スタンパの製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の製造方法において、前記レジスト残膜量はエリプソメーターを用いて行われることを特徴とする光ディスク基板用スタンパの製造方法。
【請求項４】
請求項２に記載の製造方法において、前記回折光測定器の回折光受光部センサーのデーター取り込みは時分割に行われることを特徴とする光ディスク基板用スタンパの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光ディスク、特に高密度記録用光ディスクの複製用のスタンパーおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクでは記録の高密度化のために様々な試みが成されている。例えば、特開平6-290496には、磁壁移動検出方式による光磁気記録の高密度化が提案されている。磁壁移動検出方式では、読み出し光スポットの温度勾配による磁壁の移動現象を利用して、線（トラック）方向に光スポット径で制約される限界を超えた再生分解能を得ることが出来る。
【０００３】
図３（a）（b）（c）を用いて磁壁移動検出方式について簡単に説明する。図３は、磁壁移動検出方式の光磁気記録媒体およびその再生方法における作用を説明するため模式図である。
【０００４】
図３（a）は、光磁気記録媒体の模式的断面図である。この媒体の磁性層は、第1の磁性層111、第2の磁性層112、第3の磁性層113が順次積層されてなる。各層中の矢印114は原子スピンの向きを表している。スピンの向きが相互に逆向きの領域の境界部には磁壁115が形成されている。116は読み出し用の光スポット、矢印118は記録媒体の光スポットに対する移動方向である。
【０００５】
図３（b）は、光磁気記録媒体上に形成される温度分布を示すグラフである。この温度分布は、再生用に照射されている光スポットによって媒体上に形成され、光スポットの手前側から温度が上昇し、光スポットの後方に温度のピークが来る。ここで位置Xs においては、媒体温度が第2の磁性層のキュリー温度近傍の温度Ts になっている。
【０００６】
図３（c）は、（b）の温度分布に対応する第1の磁性層の磁壁エネルギー密度σ1 の分布を示すグラフである。この様にX方向に磁壁エネルギー密度σ1 の勾配があると、位置Xに存在する各層の磁壁に対して力Ｆ1=∂σ／∂Xが作用する。この力Ｆ1 は、磁壁エネルギーの低い方に磁壁を移動させるように作用する。第1の磁性層は、磁壁抗磁力が小さく磁壁移動度が大きいので、単独では、この力Ｆ1 によって容易に磁壁が移動する。しかし、位置Xsより手前（図では右側）の領域では、まだ媒体温度がTs より低く、磁壁抗磁力の大きな第3の磁性層と交換結合しているために、第3の磁性層中の磁壁の位置に対応した位置に第1の磁性層中の磁壁も固定されている。
【０００７】
磁壁移動検出方式においては、図３（a）に示す様に、磁壁115が媒体の位置Xs にあると、媒体温度が第2の磁性層のキュリー温度近傍の温度Ts まで上昇し、第1の磁性層と第3の磁性層との間の交換結合が切断される。この結果、第1の磁性層中の磁壁115は、破線矢印117で示した様に、より温度が高く磁壁エネルギー密度の小さな領域へと”瞬間的”に移動する。
【０００８】
再生用の光スポット116の下を磁壁115が通過すると、光スポット内の第1の磁性層の原子スピンは全て一方向に揃う。そして、媒体の移動に伴って磁壁115が位置Xs に来る度に、光スポットの下を磁壁115が瞬間的に移動し光スポット内の原子スピンの向きが反転して全て一方向に揃う。この結果、図３（a）に示す様に、再生信号振幅は記録されている磁壁の間隔（即ち記録マーク長）によらず、常に一定かつ最大の振幅になり、光学的な回折限界に起因した波形干渉等の問題から解放される。磁壁移動の発生は、磁壁移動領域の磁化反転に伴う再生用レーザビームの偏光面の回転として、従来の光磁気ヘッドで検出することが出来る。
【０００９】
図４は、光磁気記録媒体の層構成を示す模式的断面図である。この図においては、透明基板124上に、誘電体層123、第1の磁性層122、第2の磁性層121、第3の磁性層120、誘電体層119が順次積層されている。矢印125は記録再生のための光ビームの入射する方向である。透明基板124としてはポリカーボネート、誘電体層123としては、Si3N4を使用した。Si3N4層成膜時にはArガスに加えてN2ガスを導入し、直流反応性スパッタにより膜厚800Åを成膜した。引き続き、第１の磁性層としてGdCo層を300Å、第2の磁性層としてDyFe層を100Å、第3の磁性層としてTbFeCo層を800Å順次成膜した。各磁性層は、Gd、Dy、Tb、Fe、Coの各ターゲットに直流パワーを印加して成膜した。これら各層は、マグネトロンスパッタ装置による連続スパッタリングによって被着形成できる。特に各磁性層は、真空を破ることなく連続成膜されることで、互いに交換結合をしている。最後に、保護層119としてSi3N4層を同様に800Å成膜した。
【００１０】
各磁性層の組成は、全て補償組成近傍になるように調整し、キュリー温度は、第1の磁性層が210℃以上、第2の磁性層が120℃、第3の磁性層が290℃程度となるように設定した。このような構成の光磁気記録媒体のトラック上（トラックピッチ＝0.85μm）に0.1μm間隔で記録された磁区を波長λ＝680nm、NA＝0.55の通常の光ヘッド（光スポット径≒1μm）を用いて、磁壁移動検出方式によりC／N比＝40dBで再生することが出来た。
【００１１】
図５は、図４にて説明した構成の光磁気記録媒体をランド部グルーブ部基板に成膜した様子を示すものである。光ビーム125の入射方向から遠い記録トラック8をランド部、入射方向に近い記録トラック9をグルーブ部と呼ぶ。ランド部グルーブ部記録においては、ランドトラックを記録再生する際には、グルーブ部がトラッキング用のガイド溝となり、グルーブトラックを記録再生する際には、ランド部がトラッキング用のガイド溝となって、隣接するランド部とグルーブ部に同時に記録ができるので、トラック方向の記録密度の向上に有効である。
【００１２】
前述したように、磁壁移動検出方式を用いることにより、線方向記録密度を向上させることが出来るので、これとランド部グルーブ部記録を組み合わせることにより、面記録密度を従来の光磁気記録との比較で飛躍的に向上させることが可能である。
【００１３】
さらに、ランド部グルーブ部記録において、磁壁移動を容易にするための工夫としては、図５に示すような急峻なテーパ部を有する所謂深溝基板（特開平9-161321参照）を用いることが効果的である。この基板に指向性の高い成膜方法で磁性膜を成膜すれば、テーパ部（即ち、ランドとグルーブ間の側壁部）には実質的に磁性膜が堆積しないようにすることが出来る。これより、ランド部とグルーブ部夫々に対して、側壁部に磁壁が実質的に存在しない磁区を形成することが可能になり、磁気的にトラックが分断され磁壁移動が起こり易くなる。ランドトラック8とグルーブトラック9の機械的距離は、少なくとも磁性膜の合計膜厚を超えた80〜300nm程度に選ぶと良い。
【００１４】
加えて、側壁部に磁性膜が堆積しないようにすることは、隣接トラックへの熱干渉を抑制し、クロスイレーズ耐性を向上する上でも有効である。また同時に、磁壁移動検出方式にとっては、再生時に隣接トラックからのクロストークを抑制する効果が期待できる。なぜなら、再生時に隣接トラックを磁壁移動開始温度Ts以上に加熱しないように出来るからである。このため、隣接トラックに記録された磁区では、磁壁移動が起こらず、通常の光磁気再生が行われるが、記録マーク長を光スポットの分解能以下に選択しておけば、大きなクロストークが発生することはない。
【００１５】
前述した磁気的なトラックの分断効果、クロスイレーズ耐性向上およびクロストーク抑制効果の相乗効果により、深溝基板と磁壁移動検出方式の組み合わせは、面記録密度を飛躍的に向上させることが可能である（詳細な説明は、日本応用磁気学会誌 Vol.23, No.2, 1999,p764−769,白鳥「磁壁移動検出方式による光磁気ディスクの高密度化」を参照）。
【００１６】
矩形に近い断面形状が要求される深溝基板用基板の作成には、異方性エッチングを用いて光ディスク基盤用スタンパーを製造する方法が提案されている。例えば、特開平7-161080には、反応性イオンエッチング（RIE）を用いたランド部グルーブ部記録基板用のスタンパーの製造加工方法が述べられている。
【００１７】
図６を用いて、反応性イオンエッチング方式におけるランド部グルーブ部記録基板用のスタンパーの製造加工方法について説明する。
【００１８】
図６（１）において外径 350 mm 、内径 70 mm、厚さ 6 mm で、表面粗度 1 nm 以下に研磨された合成石英原盤10を、十分洗浄する 。次に、合成石英原盤10の表面にプライマーをスピンコートした後、ポジ型フォトレジスト2をスピンコートした。その後、原盤をクリーンオーブン内でプリベークした。レジストの膜厚は約 200 nm である。
【００１９】
図６(２)において、Arイオンレーザーを光源とする露光装置により、原盤の所定の領域を一定のトラックピッチにて露光する。露光時の合成石英原盤の回転数は 450 rpm、レーザービームスポット直径は約 0.45μｍである。その後、図６(３)にて前記無機アルカリ現像液でスピン現像し、露光部4を除去する。後処理としての純水シャワー、スピン乾燥の後、クリーンオーブン内でポストベークする。
【００２０】
図６(４)ではその後、反応性イオンエッチング装置のチャンバー内に原盤を入れ、真空度 1×10-4Paまで排気した後、CHF3 ガスを導入し反応性イオンエッチングを行う。ガス流量は 6 sccm、ガス圧力は 0.3 Pa 、RF電力は 300Ｗ、自己バイアス電圧は -300V、電極間距離は100 mmである。エッチング時間を調整し、所定のグルーブ深さ（例えば85nm）に達するまでエッチングし、ガラスマスター13とした。
【００２１】
図６(５)にて、濃硫酸と過酸化水素水を混合した剥離液中にガラスマスター13を浸し、残留レジストを剥離した。図中8はランド部、9はグルーブ部となる。
【００２２】
図６(６)では洗浄後、ガラスマスター13の表面にNi膜6をスパッタリングすることにより導電化する。図６(７)において、更にNi電鋳を行う。15はNi電鋳層である。図６(８)でその後、Ni電鋳面を研磨してから、ガラスマスター13よりNi電鋳層15を剥離する。図６(９)以上のような工程で、スタンパー７を完成する。
【００２３】
また、同様に反応性イオンエッチング（RIE）を用い、原盤ガラスとして高価な石英ガラスではなく、従来から使用されているソーダライムなどを主原料とした原盤ガラス上にSiO2膜等の薄膜を成膜し、ランド部グルーブ部記録用基板のスタンパーの製造加工方法も提案されている。例えば特開2001-243665では、原盤ガラス上に複数の薄膜を積層し、フォトレジストを塗布し、その後露光、現像した後に反応性イオンエッチングを用いて光ディスク基板用スタンパーを製造加工方法が述べられている。
【００２４】
以下にその製造方法について説明する。
【００２５】
図７を用いて、原盤ガラス上にSiO2膜等の薄膜を成膜した原盤ガラスを用いた反応性イオンエッチング方式におけるランド部グルーブ部記録用基板のスタンパーの製造加工方法について説明する。
【００２６】
図７(１)において外径 200 mm 、厚さ 6 mm で、表面粗度 ５ nm 以下に研磨された原盤ガラス1を、十分洗浄する 。まず、原盤ガラス1上に第一の薄膜層としてAl2O3膜21を20nm形成する。
【００２７】
図７(２)において第二の薄膜層としてSiO2膜22を140nmスパッタリングによって形成した。
【００２８】
次に図７(３)にて、原盤ガラス1の表面にプライマーをスピンコートした後、ポジ型フォトレジスト2をスピンコートした。図７(４)その後、原盤ガラスをクリーンオーブン内でプリベークした。レジストの膜厚は約 100 nm である。その後Arイオンレーザーを光源とする露光装置により、原盤の所定の領域を一定のトラックピッチにて露光する。露光時の原盤ガラス1の回転数は 900 rpm、レーザービームスポット直径は約 0.45μｍである。
【００２９】
図７(５)にてその後、前記無機アルカリ現像液でスピン現像し、露光部4を除去する。後処理としての純水シャワー、スピン乾燥の後、クリーンオーブン内でポストベークする。図７(６)において、反応性イオンエッチング装置のチャンバー内に原盤を入れ、真空度 1×10-4Paまで排気した後、CHF3 ガスを導入し反応性イオンエッチングを行う。ガス流量は 15sccm、ガス圧力は 3.0 Pa 、RF電力は 200Ｗ、自己バイアス電圧は ‐300V、電極間距離は100 mmである。エッチング時間を調整し、所定のグルーブ深さ（第二の薄膜層SiO2膜厚22に相当する分）に達するまでエッチングし、ガラスマスター13とした。次に図７(７)において、酸素プラズマアッシングを行い、残留レジストを剥離した。その後図７(８)において、現像液原液にガラスマスター13を浸漬し、第一の薄膜層であるAl2O3膜21をウェットエッチングする。図中8はランド部、9はグルーブとなる。
【００３０】
図７(９)洗浄後、ガラスマスター13の表面にNi膜6をスパッタリングすることにより導電化する。更に図７(１０)にてNi電鋳を行う。15はNi電鋳層である。その後、図７(１１)においてガラスマスター13よりNi電鋳層15を剥離する。
【００３１】
図７(１２)以上のようにして、スタンパー7を完成する。
【００３２】
また、使用用途によっては、剥離した金属スタンパーをマスタースタンパーとし、表面に不導体膜処理等を行いマザースタンパー／サンスタンパーと言ったスタンパーファミリーを作成することも可能である（図示せず）。
【００３３】
その後、プレス打ち抜き等を行い所望の形状にし、金属スタンパーが完成する。この金属スタンパーを使用して、射出成形法や２Ｐ法によって凹形状の記録信号を有する光ディスク基板を複製する。この後光ディスク基板上にアルミニウム等の金属反射膜や磁性膜を形成して光ディスクを形成する。
【特許文献１】特開平7-161080号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３４】
上記したように、金属スタンパーを用いたレプリカディスク、すなわち光ディスク基板を作成しているため、ディスクの品質はこの金属スタンパーに依存している。そのためいかに品質の高い金属スタンパーを作成できるかが重要なこととなってくる。矩形性の高いスタンパーを得る一つの手段として先に述べた図６に示すRIE方式によるスタンパーの作成方法があるが、従来の作成手段における問題点として、溝深さのコントロールをする上で条件を設定し、露光現像された溝深さ測定用原盤をあらかじめ用意してRIEをかけ出来上がったものを測定した後、本番の原盤を行うという手間が必要であった。また同一条件でも装置の精度によって、溝深さにムラや設定深さに対する誤差が大きいなど、実際にRIE行い測定しなければ、現実的な溝深さが分からないという問題点があった。また図７に示されているRIE方式においては、ＡＳガラス表面に形成する薄膜層によって、溝深さが設定されるが薄膜の膜厚精度にムラが生じ結果的に溝深さムラを生じてしまう問題点があった。また、成膜に要求される仕様が従来の成膜とは異なり緻密で厚膜であることから成膜工程での手間が非常に大きいことが判明した。これには厚膜である為に成膜時間が長くなり、成膜途中にコンタミの影響を受けやすくなり、コンタミを含んだ薄膜では、エッチング後表面にコンタミの影響で異物が発生してしまった。結果として石英ガラスへ切り替えて行うことが多くなった。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、正確な溝深さでＲＩＥ可能な光ディスク基板用スタンパの製造方法を提供するものである。
【００３６】
そして、本発明の光ディスク基板用スタンパーの製造方法は、フォトレジストを塗布し、光ビームにより微細なスパイラルパターンあるいは凹凸パターンを露光、現像した原盤ガラスを用いて、前記原盤ガラス上に残留したフォトレジストをマスクとして、反応性イオンエッチングを行うことで、ガラスマスター上に前記微細パターンをエッチングするＲＩＥ工程と、前記RIE工程において前記レジストの残膜量とRIEによってエッチングされた深さとをモニターする工程とを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００３７】
RIE方式による光ディスクスタンパーの製造方法の溝制御を行う上で、より正確な溝深さを形成することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
（実施例１）
本発明の光ディスク基板用スタンパの製造方法に使われる製造装置の概略図を図1に示す。
【００３９】
ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）装置は既存の装置（アネルバ製ＤＥＡ―506）を用いた。
【００４０】
エリプソ装置についても既存の装置（ガードナー製Ｌ106Ｂ）を分解し、ＲＩＥ装置内に設置した。RIE装置の真空チャンバー56の外側にレーザー出射側ユニット50を設置し、１８０度対向する側に受光側ユニット51を設置した。入出射の光軸が合うように、それぞれの位置を調整した。調整する際、エリプソレーザー光63と石英ガラス10の交点は露光現像によって形成されたパターンと重ならない位置になるよう調整した。出射側50の角度は30°に固定し入射側51も30°とした。エリプソレーザー光63の光路はRIE装置に既設されている真空計取り付け用の穴を使用した。通常エリプソメーターにて、膜厚を測定する場合高さの調整を行うが、ワークとなる石英ガラス10を設置する際に別途取り付けたマイクロスコープにて石英ガラス10側をスペーサーにて高さ調整を行い、それ以後はチャンバー内よりマイクロスコープを取り除き、RIE作業を行った。測定はRIE作業中常に行いレジスト残膜量を常にモニターするようにした。
【００４１】
回折光測定器は、自作した物を使用した。レーザーは633nmのHe-Neレーザーを用いた。回折光測定装置のレーザー52を電極の下に設置し対抗電極板64上に０次光の受光センサー53、１次回折光センサー54、二次回折光センサー55を設置した。
【００４２】
回折光測定器を入れ込むにあたり対抗電極板に小さな穴をあけ、そこから０次回折光60、一次回折光61、二次回折光62のレーザー光がセンサーへ入射するようにした。図１、上面図。対抗電極側で入射の為だけの穴では、電荷が集中してしまうため、対抗電極板64への穴は全周にわたり均一になるように穴を設けた。それによって各センサー部用穴のみに電荷が集中することなく、全体的に均一な放電状態となった。RIE作業を開始すると、各センサーは入射回折光をデータ-として取り込む際に、対抗電極64と石英ガラス10の間の放電光も同時に入射してしまう。改善の為、レーザー出射直後にファン70を設置した。それによって各センサーへは放電光のみと回折光+放電光が順次センサーに飛び込み、各々の光量を比較することで放電光をキャンセルすることとした。これによって、正確な光量比の測定が可能となった。RIE作業中は常に測定を行い、光量比の測定を行った。
【００４３】
本装置を用いてRIE原盤の作成を行った。エッチング用のガラスとしては石英ガラスを用いたが、特に限定される物ではなくその他にもＳｉウエハーなども使用可能である。RIEの条件は投入パワー：２００Ｗ、ガス流量：１５ｓｃｃｍ、ガス圧：３．０Ｐａにて行った。導入ガスはＣＨＦ3にてエッチングをおこなった。石英ガラス表面のフォトレジスト厚は、１００ｎｍである。ＲＩＥ後のエッチング深さは１００ｎｍを目標とした。下記に従来方法である時間制御の方法と実施例とで得られたRIE原盤の溝深さの結果を示す。
【００４４】
【表１】
2005196907.tif 000003
（実施例２）
本発明の光ディスク基板用スタンパの製造方法に用いられる他の製造装置の概略図を図２に示す。
【００４５】
実施例1と同様にRIE装置に回折光測定及びエリプソメーターを取り付けた。但し、回折光測定器の受光部センサーを石英ガラス10の下部に設置した。またセンサー部の位置がスライドできるスライドレール71を設けた構造とした。その他は実施例1同様の構造としてある。実施例２の構造においては、裏面反射光をセンサーに取り込むことによって対抗電極への加工が不必要となり、かつスライドレール71設けたことにより露光現像パターンのトラックピッチに対する自由度が増し、より広いパターン条件でも対応可能としている。
【００４６】
その結果、実施例１と同様、正確なエッチング溝深さが得られた。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明における実施例１によるRIE装置概略図及び上面図
【図２】本発明における実施例2によるRIE装置概略図
【図３】磁壁移動検出方式の説明
【図４】磁壁移動媒体、略図
【図５】磁壁移動媒体、ランド部グルーブ部略図
【図６】ＲＩＥ方式による光ディスクスタンパーの製造方法１
【図７】ＲＩＥ方式による光ディスクスタンパーの製造方法２
【符号の説明】
【００４８】
1  原盤ガラス
2  フォトレジスト
3  光ビーム
4  光ビーム露光部
5  未露光部
6  Ni導電膜
7  スタンパー
8  ランド
9  グルーブ
10  石英ガラス
13  ガラスマスター
14  反応性イオンエッチング
15  Ni電鋳層
21  Al2O3膜
22  SiO2膜
50  エリプソメーター出射側
51  エリプソメーター受光側
52  回折光測定器用レーザー
53  ０次回折光センサー
54  一次回折光センサー
55  二次回折光センサー
56  真空チャンバー
60  ０次回折光
61  一次回折光
62  二次回折光
63  エリプソレーザー光
64  対抗電極
70  ファン
71  スライドレール
111  第一の磁性層
112  第二の磁性層
113  第三の磁性層
114  原子スピン
115  磁壁
116  読み出し用光スポット
117  磁壁の移動方向
118  基板の移動方向
119  誘電体層
120  第三の磁性層
121  第二の磁性層
122  第一の磁性層
123  誘電体層
124  透明基板
125  光ビーム入射方向
【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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【図６】
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【図７】
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