(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録層の気体化温度（気体になる温度）を、該記録層の裏面に設けられた第１保護層の融点及び該記録層の表面に設けられた第２保護層の融点よりも低くすると共に、
上記第１保護層としての、ガラス、金属又はＳｉウエハーからなる基板上に、上記記録層としての樹脂層と上記第２保護層としての光吸収層とを順次形成し、
上記光吸収層に表面側から光ビームを集光照射し、上記樹脂層の一部を気体化させることにより、上記記録層に空洞領域を形成すると共に、
上記記録層としての樹脂層は、ＰＨＳ系樹脂又は該樹脂の重量比率が５０％以上の混合物からなることを特徴とする微細パターンの形成方法。
【請求項２】
記録層の気体化温度（気体になる温度）を、該記録層の裏面に設けられた第１保護層の融点及び該記録層の表面に設けられた第２保護層の融点よりも低くすると共に、
上記第１保護層としての、金属又はＳｉウエハーからなる光吸収性を有する基板上に、上記記録層としての樹脂層と上記第２保護層としての透明保護層とを順次形成し、
金属又はＳｉウエハーからなる上記基板上に表面側から光ビームを集光照射し、上記樹脂層の一部を気体化させることにより、上記記録層に空洞領域を形成すると共に、
上記記録層としての樹脂層は、ＰＨＳ系樹脂又は該樹脂の重量比率が５０％以上の混合物からなることを特徴とする微細パターンの形成方法。
【請求項３】
記録層の気体化温度（気体になる温度）を、該記録層の裏面に設けられた第１保護層の融点及び該記録層の表面に設けられた第２保護層の融点よりも低くすると共に、
基板上に、上記第１保護層としての下地層と上記記録層としての樹脂層と上記第２保護層としての光吸収層とを順次形成し、
上記光吸収層に表面側から光ビームを集光照射し、上記樹脂層の一部を気体化させることにより、上記記録層に空洞領域を形成すると共に、
上記記録層としての樹脂層は、ＰＨＳ系樹脂又は該樹脂の重量比率が５０％以上の混合物からなることを特徴とする微細パターンの形成方法。
【請求項４】
記録層の気体化温度（気体になる温度）を、該記録層の裏面に設けられた第１保護層の融点及び該記録層の表面に設けられた第２保護層の融点よりも低くすると共に、
基板上に、上記第１保護層としての光吸収層と上記記録層としての樹脂層と上記第２保護層としての透明保護層とを順次形成し、
上記光吸収層に表面側から光ビームを集光照射し、上記樹脂層の一部を気体化させることにより、上記記録層に空洞領域を形成すると共に、
上記記録層としての樹脂層は、ＰＨＳ系樹脂又は該樹脂の重量比率が５０％以上の混合物からなることを特徴とする微細パターンの形成方法。
【請求項５】
記録層の気体化温度（気体になる温度）を、該記録層の裏面に設けられた第１保護層の融点及び該記録層の表面に設けられた第２保護層の融点よりも低くすると共に、
上記第１保護層としての基板上に、上記記録層としての樹脂層と上記第２保護層と光吸収層とを順次形成し、
上記光吸収層に表面側から光ビームを集光照射し、上記樹脂層の一部を気体化させることにより、上記記録層に空洞領域を形成すると共に、
上記記録層としての樹脂層は、ＰＨＳ系樹脂又は該樹脂の重量比率が５０％以上の混合物からなることを特徴とする微細パターンの形成方法。
【請求項６】
記録層の気体化温度（気体になる温度）を、該記録層の裏面に設けられた第１保護層の融点及び該記録層の表面に設けられた第２保護層の融点よりも低くすると共に、
基板上に、上記第１保護層と上記記録層としての樹脂層と上記第２保護層と光吸収層とを順次形成し、
上記光吸収層に表面側から光ビームを集光照射し、上記樹脂層の一部を気体化させることにより、上記記録層に空洞領域を形成すると共に、
上記記録層としての樹脂層は、ＰＨＳ系樹脂又は該樹脂の重量比率が５０％以上の混合物からなることを特徴とする微細パターンの形成方法。
【請求項７】
前記第１保護層と前記基板との間に、該基板の熱伝導率よりも小さい熱伝導率を有する中間層を備えていることを特徴とする請求項３，４又は６記載の微細パターンの形成方法。
【請求項８】
前記第１保護層又は第２保護層の少なくとも一方が、無機物であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の微細パターンの形成方法。
【請求項９】
前記光吸収層が、無機物であることを特徴とする請求項５又は６記載の微細パターンの形成方法。
【請求項１０】
前記光吸収層が、Ｓｉ若しくはＧｅの単体、又はこれらを主成分とした、化合物若しくは混合物からなることを特徴とする請求項９記載の微細パターンの形成方法。
【請求項１１】
請求項１又は３記載の微細パターンの形成方法を含む光メモリ素子用原盤の製造方法であって、
前記記録層に空洞領域を形成した後、前記光吸収層を除去して、空洞領域を有する該樹脂層を露出させることを特徴とする光メモリ素子用原盤の製造方法。
【請求項１２】
請求項４記載の微細パターンの形成方法を含む光メモリ素子用原盤の製造方法であって、
前記記録層に空洞領域を形成した後、前記透明保護層を除去して、空洞領域を有する該樹脂層を露出させることを特徴とする光メモリ素子用原盤の製造方法。
【請求項１３】
請求項５，６，９又は１０記載の微細パターンの形成方法を含む光メモリ素子用原盤の製造方法であって、
前記記録層に空洞領域を形成した後、前記第２保護層および光吸収層を除去して、空洞領域を有する該樹脂層を露出させることを特徴とする光メモリ素子用原盤の製造方法。
【請求項１４】
前記第２保護層が酸又はアルカリのうちの少なくとも一方の溶液に対して溶解性を有し、
前記記録層としての樹脂層は該溶液に対して不溶性を有し、
光ビームの照射により上記樹脂層を気体化させることにより、該記録層に空洞領域を形成した後、上記第２保護層を上記溶液によって除去して、空洞領域を有する該樹脂層を露出させることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の光メモリ素子用原盤の製造方法。
【請求項１５】
前記空洞領域を有する樹脂層を露出させた後に、前記記録層としての樹脂層のガラス転移点以上、気体化温度未満の範囲内でのアニール工程を含むことを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の光メモリ素子用原盤の製造方法。
【請求項１６】
前記露出された樹脂層をマスクとして、エッチングにより基板に微細パターンを転写するエッチング工程を有することを特徴とする請求項１１記載の光メモリ素子用原盤の製造方法。
【請求項１７】
前記エッチング工程では、基板の上に樹脂層が残存するようにエッチングを行うと共に、
残存する該樹脂層を除去する剥離工程をさらに有することを特徴とする請求項１６記載の光メモリ素子用原盤の製造方法。
【請求項１８】
前記エッチング工程が、異方性のあるドライエッチングであることを特徴とする請求項１６又は１７記載の光メモリ素子用原盤の製造方法。
【請求項１９】
請求項１１〜１８のいずれか１項に記載の光メモリ素子用原盤の製造方法により製造されたことを特徴とする光メモリ素子用原盤。
【請求項２０】
請求項１９記載の光メモリ素子用原盤を用いて製造されたことを特徴とする光メモリ素子用スタンパ。
【請求項２１】
請求項２０記載の光メモリ素子用スタンパを用いて製造されたことを特徴とする光メモリ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集光ビームを用いた微細パターンの形成方法及び光メモリ素子用原盤の製造方法と、該微細パターンの形成方法及び光メモリ素子用原盤の製造方法を利用して製造された光メモリ素子用原盤、光メモリ素子用スタンパ及び光メモリ素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、追記型のＤＶＤやＣＤ（Compact Disc）等の光ディスクでは、ディスク面に変形ピットを形成することにより情報を記録するようになっている。
【０００３】
従来の追記型光ディスクとして、図２６に示すように、光ディスク基板１００上に形成した記録層１０１に集光ビーム１０２を照射して、記録層１０１を蒸発させて記録層除去領域１０３を形成するか、又は、特許文献１に開示する図２７に示すように、光ディスク基板１００と記録層１０１との間に設けた中間層１０４からガス１０６を発生させ、光ディスク基板１００から剥離して変形領域１０５を形成することにより、微細パターンを形成する技術がある。このような微細パターン形成技術は、光ディスクのみならず、該光ディスクを形成するための原盤の微細パターンを形成する技術として用いることも可能である。
【０００４】
また、例えば特許文献２、特許文献３及び特許文献４には、図２８に示すように、樹脂基板からなる光ディスク基板１００上に記録層である光吸収層１０７と光反射層１０８とを形成し、該光吸収層１０７に集光ビーム１０２を照射し、光吸収層１０７と光ディスク基板１００とを溶解混合し、変質領域１０９を形成することにより、微細パターンを形成する技術が開示されている。
【０００５】
このような光ディスクにおいては、上記記録層除去領域１０３、変形領域１０５及び変質領域１０９における集光ビーム１０２の反射光量が変化することを利用して記録情報の再生が行われる。また、上記記録層除去領域１０３、変形領域１０５及び変質領域１０９により微細パターンが形成された原盤は、光ディスク基板１００を射出成形するためのスタンパを形成する原盤として使用される。
【特許文献１】特開昭６２−１０２４４０号公報（公開日；１９８７年５月１２日）
【特許文献２】特開平７−２７２３１６号公報（公開日；１９９５年１０月２０日）
【特許文献３】特開平９−１３８９７１号公報（公開日；１９９７年５月２７日）
【特許文献４】特開平９−１３８９７２号公報（公開日；１９９７年５月２７日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術では、記録層１０１、記録層である光吸収層１０７、及び光ディスク基板１００の変形を伴うため、記録層除去領域１０３、変形領域１０５及び変質領域１０９が広がり易く、微細パターンを安定して形成できないという問題がある。
【０００７】
例えば、図２６に示すように、記録層１０１を蒸発させて除去する場合、除去された記録層１０１の近傍の記録層１０１も溶融状態となっており、該溶融状態の記録層１０１が不均一に固化することにより、変形領域１０５のエッジ部分が不明瞭となり、微細パターンの形成が阻害される。また、図２７に示すように、記録層１０１を光ディスク基板１００から剥離する場合、記録層１０１と光ディスク基板１００との密着状態の変動や記録層１０１自体の強度変動により、変形領域１０５のエッジ部分が不明瞭となり、微細パターンの形成が阻害される。さらに、図２８に示すように、記録層である光吸収層１０７と樹脂からなる光ディスク基板１００とを溶解混合する場合、温度が十分に上昇した集光ビーム１０２中心付近においては、十分な混合溶解が発生するが、その周辺領域においては、混合溶解が不十分となる。その結果、変質領域１０９のエッジ部分が不明瞭となり、微細パターンの形成が阻害される。
【０００８】
トラックピッチが２４００ｎｍでありかつ幅２００ｎｍのトラックを形成する場合において、上記記録層１０１を蒸発させて除去する方法で原盤を形成した場合の形成パターンの断面形状のＡＦＭ像では、図２９に示すように、エッジ部分が傾斜し不明瞭であり、かつ表面付近でパターンが広がっていることが分かる。そのため、この方法では微細パターンの形成が困難となる。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、記録マークのエッジ部分が明瞭であり、かつより微細なパターンを形成し得る微細パターンの形成方法及び光メモリ素子用原盤の製造方法、並びに光メモリ素子用原盤、光メモリ素子用スタンパ及び光メモリ素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の微細パターンの形成方法は、上記課題を解決するために、記録層の気体化温度が、該記録層の裏面に設けられた第１保護層の融点及び該記録層の表面に設けられた第２保護層の融点よりも低い構成の多層構造に対して、該第１保護層、記録層又は第２保護層のいずれか１層に光ビームを集光照射することにより、該記録層に空洞領域を形成することを特徴としている。なお、第１保護層、記録層又は第２保護層のいずれか１層に光ビームを集光照射するとは、光ビームを第１保護層、記録層又は第２保護層のいずれか１層に集中的に照射することをいう。したがって、例えば、第１保護層に集光照射したときには、光ビームは記録層及び第２保護層にも照射されている。
【００１１】
上記の発明によれば、記録層の気体化温度が、記録層の両面に設けられた第１保護層の融点及び第２保護層の融点よりも低いため、光ビームが集光照射され、記録層が気体化温度以上の温度に温度上昇した場合においても、第１保護層の温度及び第２保護層の温度が融点に達していない。したがって、第１保護層と第２保護層とが大きく変形することなく、記録層が気体化し、該記録層に空洞領域が形成される。このとき、記録層が気体化した領域の周辺には、記録層が溶融した溶融領域が形成されるが、第１保護層及び第２保護層の変形が抑制されていることにより、該溶融領域は、記録層が気体化した空洞領域における圧力を受け、非溶融領域に対して圧縮されることになる。
【００１２】
この結果、第１保護層と第２保護層との間の限られた空間の中で、記録層の気体化に伴う空洞領域が形成されるため、該空洞領域の拡大が、周囲に存在する溶融領域及び非溶融領域の記録層により抑制され、従来の方法によるパターンと比較して、記録マークのエッジ部分が明瞭であり、かつより微細なパターンを形成することができる。
【００１３】
また、本発明の微細パターンの形成方法は、上記記載の微細パターンの形成方法において、前記第１保護層としての、ガラス、金属又はＳｉウエハーからなる基板上に、前記記録層としての樹脂層と前記第２保護層としての光吸収層とを順次形成し、上記光吸収層に表面側から光ビームを集光照射し、上記樹脂層の一部を気体化させることにより、上記記録層に空洞領域を形成することを特徴としている。
【００１４】
上記構成は、第１保護層としてガラス又は金属又はＳｉウエハーからなる基板を、記録層として樹脂層を、第２保護層として光吸収層を用いた構成である。ここで、ガラス基板としては、合成石英ガラスやソーダライムガラス等の基板を用い、金属基板としては、アルミ基板やステンレス基板を用いることが可能である。また、基板として半導体素子形成用のＳｉウエハーを用いることが可能である。次に、樹脂層としては、フォトレジスト等の樹脂層や紫外線硬化樹脂層を用いることが可能であり、光吸収層としては、使用する光ビームをある程度吸収して記録層である樹脂層の気体化温度以上まで温度上昇することが必要であり、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）等の金属層や、シリコン（Ｓｉ）若しくはゲルマニウム（Ｇｅ）からなる半導体層を用いることが可能である。
【００１５】
したがって、空洞領域が形成される樹脂層が、高い融点を有する基板と光吸収層との間に挟まれて、該空洞領域が形成される空間が限定されることにより、従来の方法によるパターンと比較して、記録マークのエッジ部分が明瞭であり、かつより微細なパターンを形成することができる。
【００１６】
ここで、本明細書における記録層の気体化温度とは、記録層が温度上昇により気体化する温度のこと意味している。例えば、記録層として樹脂層を用いた場合、樹脂を構成する分子がばらばらになり、気体化する温度のことを意味している。特に、記録層が樹脂等の有機物の場合、気体化する温度が熱分解温度又は酸化分解温度と呼ばれることがある。また、多くの樹脂材料の場合、段階的に熱分解温度又は酸化分解温度が起こる場合があり、本明細書においては、そのうちの最も低い温度を示して気体化温度と呼ぶ。
【００１７】
また、本発明の微細パターンの形成方法は、上記記載の微細パターンの形成方法において、前記第１保護層としての、金属又はＳｉウエハーからなる基板上に、前記記録層としての樹脂層と前記第２保護層としての透明保護層とを順次形成し、金属又はＳｉウエハーからなる上記基板上に表面側から光ビームを集光照射し、上記樹脂層の一部を気体化させることにより、上記記録層に空洞領域を形成することを特徴としている。
【００１８】
上記構成は、第１保護層として金属又はＳｉウエハーからなる基板を、記録層として樹脂層を、第２保護層として透明保護層を用いた構成である。この構成においては、光吸収層が存在しないため、基板表面に光ビームを集光照射して、基板表面で集光照射された光ビームを吸収して、樹脂層を気体化温度以上の温度まで温度上昇させるものである。金属基板としては、アルミ基板やステンレス基板を用いることが可能であるが、この場合、基板表面での光反射率が大きくなり、十分な温度上昇を得るために、集光照射する光ビームの強度を大きくすることが必要となる。したがって、相対的に光反射率の小さい例えばタンタル（Ｔａ）シートからなる基板を用いることが望ましい。さらに、シリコン（Ｓｉ）ウエハーを用いれば、効果的に光反射率を小さくすることが可能となり、空洞領域形成に使用する光ビーム強度を低減することができる。次に、樹脂層としては、フォトレジスト層や紫外線硬化樹脂層を用いることが可能である。次に、透明保護層としては、窒化アルミニウム、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化シリコン、酸化亜鉛等の透明誘電体を用いることが可能である。
【００１９】
したがって、空洞領域が形成される樹脂層が、高い融点を有する基板と透明保護層との間に挟まれて、該空洞領域が形成される空間が限定されることにより、従来の方法によるパターンと比較して、記録マークのエッジ部分が明瞭であり、かつより微細なパターンを形成することができる。
【００２０】
また、本発明の微細パターンの形成方法は、上記記載の微細パターンの形成方法において、基板上に、前記第１保護層としての下地層と前記記録層としての樹脂層と前記第２保護層としての光吸収層とを順次形成し、上記光吸収層に表面側から光ビームを集光照射し、上記樹脂層の一部を気体化させることにより、上記記録層に空洞領域を形成することを特徴としている。
【００２１】
上記構成は、基板上に、第１保護層として下地層を、記録層として樹脂層を、第２保護層として光吸収層を用いた構成である。ここで、記録層である樹脂層としては、フォトレジスト等の樹脂層や紫外硬化樹脂層を用いることが可能である。また、記録層である樹脂層の気体化温度が、第１保護層である下地層の融点よりも低いことが必要であり、下地層としてバナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）等の金属層や、シリコン（Ｓｉ）若しくはゲルマニウム（Ｇｅ）からなる半導体層や、窒化アルミ二ウム、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化シリコン、酸化亜鉛等の透明誘電体層を用いることが可能である。また、記録層である樹脂層の気体化温度が、第２保護層である光吸収層の融点よりも低いことと、光吸収層が空洞領域形成に使用する光ビームをある程度吸収して記録層である樹脂層の気体化温度以上まで温度上昇することとが必要であり、光吸収層として、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）等の金属層や、シリコン（Ｓｉ）若しくはゲルマニウム（Ｇｅ）からなる半導体層を用いることが可能である。
【００２２】
したがって、空洞領域が形成される樹脂層が、高い融点を有する下地層と光吸収層との間に挟まれて、該空洞領域が形成される空間が限定されることにより、従来の方法によるパターンと比較して、記録マークのエッジ部分が明瞭であり、かつより微細なパターンを形成することができる。
【００２３】
この場合、樹脂層の空洞領域が形成される空間が、下地層と光吸収層とにより限定されるため、基板として樹脂基板等の安価な基板を採用することができる。
【００２４】
また、本発明の微細パターンの形成方法は、上記記載の微細パターンの形成方法において、基板上に、前記第１保護層としての光吸収層と前記記録層としての樹脂層と前記第２保護層としての透明保護層とを順次形成し、上記光吸収層に表面側から光ビームを集光照射し、上記樹脂層の一部を気体化させることにより、上記記録層に空洞領域を形成することを特徴としている。
【００２５】
上記構成は、基板上に、第１保護層として光吸収層を、記録層として樹脂層を、第２保護層として透明保護層を用いた構成である。ここで、記録層である樹脂層としては、フォトレジスト等の樹脂層や紫外硬化樹脂層を用いることが可能である。また、記録層である樹脂層の気体化温度が、第１保護層である光吸収層の融点よりも低いことと、使用する光ビームをある程度吸収して記録層である樹脂層の気体化温度以上まで温度上昇することとが必要であり、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）等の金属層や、シリコン（Ｓｉ）若しくはゲルマニウム（Ｇｅ）からなる半導体層を用いることが可能である。また、記録層である樹脂層の気体化温度が、透明誘電体層の融点よりも低いことが必要であり、窒化アルミ二ウム、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化シリコン、酸化亜鉛等の透明誘電体層を用いることが可能である。
【００２６】
したがって、空洞領域が形成される樹脂層が、高い融点を有する光吸収層と透明保護層の間に挟まれて、該空洞領域が形成される空間が限定されることにより、従来の方法によるパターンと比較して、記録マークのエッジ部分が明瞭であり、かつより微細なパターンを形成することができる。
【００２７】
この場合、樹脂層の空洞領域が形成される空間が、光吸収層と透明保護層とにより限定されるため、基板として樹脂基板等の安価な基板を採用することができる。
【００２８】
また、本発明の微細パターンの形成方法は、上記記載の微細パターンの形成方法において、前記第１保護層としての基板上に、前記記録層としての樹脂層と前記第２保護層と光吸収層とを順次形成し、上記光吸収層に表面側から光ビームを集光照射し、上記樹脂層の一部を気体化させることにより、上記記録層に空洞領域を形成することを特徴としている。
【００２９】
この場合、多層構造における総光吸収量が向上し、樹脂層の気体化を促すため、光ビームに対する感度が向上し、より小さな光ビームのパワーで微細パターンを形成することができる。また、第１保護層及び第２保護層として光の吸収率が低い材料を使用した場合においても、樹脂層に微細なパターンを形成することができる。
【００３０】
また、本発明の微細パターンの形成方法は、上記記載の微細パターンの形成方法において、基板上に、前記第１保護層と前記記録層としての樹脂層と前記第２保護層と光吸収層とを順次形成し、上記光吸収層に表面側から光ビームを集光照射し、上記樹脂層の一部を気体化させることにより、上記記録層に空洞領域を形成することを特徴としている。
【００３１】
この場合、基板が樹脂層に隣接していないため、融点の低いポリカーボネイト等のＳｉ基板等よりも安価な基板を使用することができる。また、多層構造における総光吸収量が向上し、樹脂層の気体化を促すため、光ビームに対する感度が向上し、より小さな光ビームのパワーで微細パターンを形成することができる。また、第１保護層及び第２保護層として光の吸収率が低い材料を使用した場合においても、樹脂層に微細なパターンを形成することができる。
【００３２】
また、本発明の微細パターンの形成方法は、上記記載の微細パターンの形成方法において、前記第１保護層と前記基板との間に、該基板の熱伝導率よりも小さい熱伝導率を有する中間層を備えていることを特徴としている。
【００３３】
この場合、基板側への熱の拡散を防ぐ効果があり、光ビームに対する感度が向上し、より小さな光ビームのパワーで微細パターンを形成することができる。
【００３４】
また、本発明の微細パターンの形成方法は、上記記載の微細パターンの形成方法において、前記第１保護層又は第２保護層の少なくとも一方が、無機物であることを特徴としている。
【００３５】
この場合、無機物は、有機物に比較して機械的強度が強いため、温度変化時における第１保護層又は第２保護層の耐久性を向上させることができ、より良好な形状の微細パターンを形成することができる。
【００３６】
また、本発明の微細パターンの形成方法は、上記記載の微細パターンの形成方法において、前記光吸収層が、無機物であることを特徴としている。
【００３７】
この場合、上記同様に、無機物は、有機物に比較して機械的強度が強いため、温度変化時における第１保護層又は第２保護層の耐久性を向上させることができ、より良好な形状の微細パターンを形成することができる。
【００３８】
また、本発明の微細パターンの形成方法は、上記記載の微細パターンの形成方法において、前記光吸収層が、Ｓｉ若しくはＧｅの単体、又はこれらを主成分とした、化合物若しくは混合物からなることを特徴としている。
【００３９】
この場合、Ｓｉ若しくはＧｅは、金属等に比較して熱伝導率が小さいため、光レーザの照射時における熱の拡散量が小さく、光レーザに対する感度を向上させることができる。
【００４０】
また、本発明の微細パターンの形成方法は、上記記載の微細パターンの形成方法において、前記記録層としての樹脂層が、気体化温度とガラス転移点との温度差が１８０℃以内の樹脂であることを特徴としている。
【００４１】
この場合、より円形に近い、良好な形状の微細パターンが得られる。
【００４２】
また、本発明の微細パターンの形成方法は、上記記載の微細パターンの形成方法において、前記記録層としての樹脂層が、ＰＨＳ系樹脂または該樹脂の重量比率が５０％以上の混合物であることを特徴としている。
【００４３】
この場合、より円形に近い、良好な形状の微細パターンが得られる。
【００４４】
また、本発明の微細パターンの形成方法は、上記記載の微細パターンの形成方法において、前記微細パターン形成後に、上記記録層としての樹脂層のガラス転移点以上、気体化温度未満の範囲内でのアニール工程を含むことを特徴としている。
【００４５】
この場合、形成された微細パターンのエッジ部分のわずかな隆起が低減され、また、ラフネスが改善される。この結果、光ディスク用原盤に用いる場合、信号再生時のノイズを減少させることができる。
【００４６】
また、本発明の光メモリ素子用原盤の製造方法は、上記課題を解決するために、ガラス、金属又はＳｉウエハーからなる基板上に、記録層としての樹脂層と、光吸収層とを、該樹脂層の気体化温度が、該基板の融点及び光吸収層の融点よりも低くなる構成にて順次形成し、上記光吸収層に表面側から光ビームを集光照射し、上記樹脂層の一部を気体化させることにより、上記記録層に空洞領域を形成した後、上記光吸収層を除去して、空洞領域を有する該樹脂層を露出させることを特徴としている。
【００４７】
この場合、前にも説明したように、樹脂層としては、フォトレジスト等の樹脂層や紫外線硬化樹脂層を用いることが可能であり、光吸収層としては、使用する光ビームをある程度吸収して記録層である樹脂層の気体化温度以上まで温度上昇することが必要であり、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）等の金属層や、シリコン（Ｓｉ）若しくはゲルマニウム（Ｇｅ）からなる半導体層を用いることが可能である。
【００４８】
したがって、上記記録層に空洞領域を形成した後、スパッタリングやドライエッチング等により光吸収層を均一に除去して、記録層を露出させることにより、表面に微細なパターンを有する光メモリ素子用原盤を製造することができる。
【００４９】
また、本発明の光メモリ素子用原盤の製造方法は、上記課題を解決するために、金属又はＳｉウエハーからなる基板上に、記録層としての樹脂層と、透明保護層とを、該樹脂層の気体化温度が、該基板の融点及び透明保護層の融点よりも低くなる構成にて順次形成し、上記基板上に、表面側から光ビームを集光照射し、上記樹脂層の一部を気体化させることにより、該記録層に空洞領域を形成した後、上記透明保護層を除去して、空洞領域を有する該樹脂層を露出させることを特徴としている。
【００５０】
この場合、前にも説明したように、樹脂層としては、フォトレジスト層や紫外線硬化樹脂層を用いることが可能であり、透明保護層としては、窒化アルミニウム、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化シリコン、酸化亜鉛等の透明誘電体を用いることが可能である。
【００５１】
したがって、記録層に空洞領域を形成した後、スパッタリングやドライエッチング等により透明保護層を均一に除去して、記録層を露出させることにより、表面に微細なパターンを有する光メモリ素子用原盤を製造することができる。
【００５２】
また、本発明の光メモリ素子用原盤の製造方法は、上記課題を解決するために、基板上に、下地層と、記録層としての樹脂層と、光吸収層とを、該樹脂層の気体化温度が、該下地層の融点及び該光吸収層の融点よりも低くなる構成にて順次形成し、上記光吸収層に表面側から光ビームを集光照射し、該樹脂層を気体化させることにより、該記録層に空洞領域を形成した後、該光吸収層を除去して、空洞領域を有する該樹脂層を露出させることを特徴としている。
【００５３】
この場合、前にも説明したように、樹脂層としては、フォトレジスト層や紫外線硬化樹脂層を用いることが可能であり、光吸収層としては、使用する光ビームをある程度吸収して記録層である樹脂層の気体化温度以上まで温度上昇することが必要であり、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）等の金属層や、シリコン（Ｓｉ）若しくはゲルマニウム（Ｇｅ）からなる半導体層を用いることが可能である。
【００５４】
したがって、記録層に空洞領域を形成した後、スパッタリングやドライエッチング等により光吸収層を均一に除去して、記録層を露出させることにより、表面に微細なパターンを有する光メモリ素子用原盤を製造することができる。
【００５５】
また、本発明の光メモリ素子用原盤の製造方法は、上記課題を解決するために、基板上に、光吸収層と、記録層としての樹脂層と、透明保護層とを、該樹脂層の気体化温度が、該光吸収層の融点及び該透明保護層の融点よりも低くなる構成にて順次形成し、上記光吸収層に表面側から光ビームを集光照射し、上記樹脂層を気体化させることにより、該記録層に空洞領域を形成した後、上記透明保護層を除去して、空洞領域を有する該樹脂層を露出させることを特徴としている。
【００５６】
この場合、前にも説明したように、樹脂層としては、フォトレジスト層や紫外線硬化樹脂層を用いることが可能であり、透明保護層としては、窒化アルミニウム、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化シリコン、酸化亜鉛等の透明誘電体を用いることが可能である。
【００５７】
したがって、記録層に空洞領域を形成した後、スパッタリングやドライエッチング等により透明保護層を均一に除去して、記録層を露出させることにより、表面に微細なパターンを有する光メモリ素子用原盤を製造することができる。
【００５８】
また、本発明の光メモリ素子用原盤の製造方法は、上記記載の光メモリ素子用原盤の製造方法において、前記第１保護層としての基板上に、前記記録層としての樹脂層と前記第２保護層と光吸収層とを順次形成し、上記光吸収層に表面側から光ビームを集光照射し、上記樹脂層の一部を気体化させることにより、上記記録層に空洞領域を形成した後、上記光吸収層及び上記第２保護層を除去して、空洞領域を有する該樹脂層を露出させることを特徴としている。
【００５９】
この場合、多層構造における総光吸収量が向上し、樹脂層の気体化を促すため、光ビームに対する感度が向上し、より小さな光ビームのパワーで微細パターンを形成することができる。また、第１保護層及び第２保護層として光の吸収率が低い材料を使用した場合においても、表面に微細なパターンを有する光メモリ素子用原盤を製造することができる。
【００６０】
また、本発明の光メモリ素子用原盤の製造方法は、上記記載の光メモリ素子用原盤の製造方法において、基板上に、前記第１保護層と前記記録層としての樹脂層と前記第２保護層と光吸収層とを順次形成し、上記光吸収層に表面側から光ビームを集光照射し、上記樹脂層の一部を気体化させることにより、上記記録層に空洞領域を形成した後、上記光吸収層及び上記第２保護層を除去して、空洞領域を有する該樹脂層を露出させることを特徴としている。
【００６１】
この場合、基板が樹脂層に隣接していないため、融点の低いポリカーボネイト等のＳｉ基板等よりも安価な基板を使用することができる。また、多層構造における総光吸収量が向上し、樹脂層の気体化を促すため、光ビームに対する感度が向上し、より小さな光ビームのパワーで微細パターンを形成することができる。また、第１保護層及び第２保護層として光の吸収率が低い材料を使用した場合においても、表面に微細なパターンを有する光メモリ素子用原盤を製造することができる。
【００６２】
また、本発明の光メモリ素子用原盤の製造方法は、上記記載の光メモリ素子用原盤の製造方法において、第１保護層と上記基板との間に、基板の熱伝導率より小さい熱伝導率を有する中間層を備えているか、或いは、上記第１保護層、第２保護層又は光吸収層の少なくとも一方が無機物であるか、或いは、上記光吸収層がシリコン（Ｓｉ）またはゲルマニウム（Ｇｅ）の単体、又はこれらを主成分とした、化合物または混合物であるか、或いは、上記記録層としての樹脂層が、気体化温度とガラス転移点との温度差が１８０℃以内の樹脂であることを特徴としている。
【００６３】
この場合、微細パターン表面に微細パターンを有した光メモリ素子を製造する際に、前にも述べたように、カッティング感度が向上するか、或いは、より安定して微細パターンを形成できるか、或いは、より良好な微細パターンを形成できるかの少なくとも１つの効果を得ることができる。
【００６４】
また、本発明の光メモリ素子用原盤の製造方法は、上記記載の光メモリ素子用原盤の製造方法において、前記第２保護層が酸又はアルカリのうちの少なくとも一方の溶液に対して溶解性を有し、前記記録層としての樹脂層は該溶液に対して不溶性を有し、光ビームの照射により上記樹脂層を気体化させることにより、該記録層に空洞領域を形成した後、上記第２保護層を上記溶液によって除去して、空洞領域を有する該樹脂層を露出させることを特徴としている。
【００６５】
この場合、第１保護層が酸又はアルカリの少なくとも一方の溶液に対して溶解性であり、樹脂層は該溶液に対して不溶性であるため、樹脂層に影響を与えることなく、選択的に第２保護層のみを除去することができる。さらに、上記のとおり、光ビーム照射中も第１保護層及び第２保護層は固体状態を保っているため、第２保護層を樹脂層から剥離する場合、第２保護層と樹脂層との密着状態の変化や樹脂層自体の強度変化により、変形領域のエッジ部分が不明瞭となったり、微細パターンの形状を変形させたりすることがなく、樹脂層に形成された空洞領域からなる微細パターンを露出することが可能となる。
【００６６】
また、本発明の光メモリ素子用原盤の製造方法は、上記記載の光メモリ素子用原盤の製造方法により露出された樹脂層をマスクとして、エッチングにより基板若しくは基板上の下地層又は光吸収層に微細パターンを転写するエッチング工程を有することを特徴としている。
【００６７】
この場合、樹脂層に形成された光ビーム径よりも小さな微細パターンがエッチングにて基板若しくは基板上の下地層又は光吸収層に転写されるので、樹脂層に形成された微細パターンよりも安定性の高い微細パターンを得ることができる。
【００６８】
また、本発明の光メモリ素子用原盤の製造方法は、前記エッチング工程では、基板若しくは基板上の下地層又は光吸収層の上に樹脂層が残存するようにエッチングを行うと共に、残存する該樹脂層を除去する剥離工程をさらに有することを特徴としている。
【００６９】
この場合、樹脂層を残してエッチングを終えることによりエッチングにて基板若しくは基板上の下地層又は光吸収層の表面が損傷されず、基板若しくは基板上の下地層又は光吸収層の表面が有する平坦性を維持することができ、より平坦性の高い微細パターンを有する光メモリ素子用原盤を製造することができる。また、エッチング深さが凹部の深さとなるので、微細パターンの深さを任意に設定できるといった利点もある。
【００７０】
また、本発明の光メモリ素子用原盤の製造方法は、前記エッチング工程が、異方性のあるドライエッチングであることを特徴としている。
【００７１】
この場合、樹脂層から基板若しくは基板上の下地層又は光吸収層へと微細パターンを転写する際に、微細パターンのサイズをそのまま良好に保持することができる。
【００７２】
また、上記光メモリ素子用原盤の製造方法に基づいて製造された光メモリ素子用原盤のパターン形成面に導電膜を形成し、該導電膜上にＮｉ金属層を電鋳した後、該Ｎｉ電鋳層を該原盤より剥離することにより光メモリ素子用スタンパが形成され、該光メモリ素子用スタンパを成形装置に装填し、ポリカーボネイト等の樹脂を用いて射出成形を行うことにより、樹脂製の光メモリ素子が形成される。
【発明の効果】
【００７３】
本発明の微細パターンの形成方法は、以上のように、記録層の気体化温度が、該記録層の裏面に設けられた第１保護層の融点及び該記録層の表面に設けられた第２保護層の融点よりも低い構成の多層構造に対して、該第１保護層、記録層又は第２保護層のいずれか１層に光ビームを集光照射することにより、該記録層に空洞領域を形成する方法である。
【００７４】
それゆえ、記録層の気体化温度が、該記録層の両面に設けられた第１保護層の融点及び第２保護層の融点よりも低いため、光ビームが集光照射され、記録層が気体化温度以上の温度に温度上昇した場合においても、第１保護層と第２保護層の温度が融点に達しておらず、第１保護層及び第２保護層とが大きく変形することなく、記録層が気体化し、該記録層に空洞領域が形成される。このとき、記録層が気体化した領域の周辺には、記録層が溶融した溶融領域が形成されるが、第１保護層及び第２保護層の変形が抑制されていることにより、該溶融領域は、記録層が気体化した空洞領域における圧力を受け、非溶融領域に対して圧縮されることになる。
【００７５】
以上のように、第１保護層と第２保護層との間の限られた空間の中で、記録層の気体化に伴う空洞領域が形成されるため、該空洞領域の拡大が、周囲に存在する溶融領域及び非溶融領域の記録層により抑制され、従来の方法によるパターンと比較して、記録マークのエッジ部分が明瞭であり、かつより微細なパターンを形成することができるという効果を奏する。
【００７６】
また、本発明の光メモリ素子用原盤の製造方法は、上記微細パターンの形成方法により形成された微細パターンを、上記第２保護層を均一に除去する方法である。
【００７７】
それゆえ、第２保護層が均一に除去されることにより、樹脂層に形成された空洞領域からなる微細パターンが露出し、従来の方法によるパターンと比較して、記録マークのエッジ部分が明瞭であり、かつより微細なパターンを有する光メモリ素子用原盤を製造することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７８】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１ないし図４に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態の微細パターンの形成方法は、光メモリ素子用原盤としての光ディスク用原盤を製造するときの微細パターンを形成する場合について説明しているが、必ずしもこれに限らず、他の用途にも使用が可能である。
【００７９】
本実施の形態の微細パターンの形成方法では、図１に示すように、第１保護層としての基板１上に、記録層としての樹脂層２と、第２保護層としての光吸収層３とが積層された構成を有する積層体に対して、光吸収層３側から光吸収層３に光ビーム４を集光照射する。そして、光吸収層３の温度を樹脂層２の気体化温度以上に上昇させて樹脂層２の温度を気体化温度まで温度上昇させることによって、樹脂層２の一部が気体化され、樹脂層２に空洞領域５が形成される。この空洞領域５が本発明の微細パターンとなる。
【００８０】
ここで、本実施の形態の微細パターンの形成方法では、樹脂層２の気体化温度が、樹脂層２の両面に位置する基板１の融点及び光吸収層３の融点よりも低いことが望ましい。このようにすることによって、光ビーム４が集光照射され、樹脂層２が気体化温度以上の温度に温度上昇した場合においても、基板１の温度及び光吸収層３の温度が融点に達しておらず、基板１と光吸収層３とが大きく変形することなく、樹脂層２の一部が気体化し、樹脂層２に空洞領域５が形成される。このとき、樹脂層２が気体化した空洞領域５の周辺には、樹脂層２が溶融した溶融領域６が形成される。ここで、樹脂層２においては、光吸収層３に接した部分の温度がより高くなり、光吸収層３側において樹脂層２の気体化が始まるため、溶融領域６は空洞領域５の側面と基板１側とに存在することになる。また、この溶融領域６は、集光ビーム通過後、温度が下がることにより、樹脂層２の一部となる。
【００８１】
本実施の形態の微細パターンの形成方法においては、基板１及び光吸収層３の変形が抑制されていることにより、溶融領域６は、樹脂層２の気体化した空洞領域５における圧力を受けることによって、非溶融領域に対して圧縮されることになる。したがって、基板１と光吸収層３との間の限られた空間の中で、樹脂層２の気体化に伴う空洞領域５が形成されるため、該空洞領域５の拡大が、周囲に存在する溶融領域６及び非溶融領域の樹脂層２により抑制される。この結果、従来の方法によるパターンと比較して、記録マークとなる空洞領域５のエッジ部分が明瞭で、かつ、より微細なパターンを形成することができる。
【００８２】
すなわち、本実施の形態の微細パターンの形成方法においては、記録層としての樹脂層２の気体化温度が、該樹脂層２の両面に設けられた第１保護層としての基板１の融点及び第２保護層としての光吸収層３の融点よりも低い構成の多層構造に対して、光吸収層３側から基板１、樹脂層２及び光吸収層３のうちの光吸収層３に光ビーム４を集光照射することにより、樹脂層２に、記録マークのエッジ部分が明瞭で、かつ、より微細なパターンを形成することができる。
【００８３】
次に、本実施の形態の微細パターンの形成方法において、光吸収層３に光ビームを集光照射させる、光ディスク用原盤の微細パターン形成装置１０について、図２に基づいて説明する。
【００８４】
本実施の形態の微細パターン形成装置１０では、同図に示すように、レーザ光源７から出射したレーザ光８は、ミラー９ａにより反射された後、光変調器１１により光強度が変調される。次に、再度、ミラー９ｂに反射された後、光ビームエキスパンダ１２によりビーム径が拡大され、光ヘッド１５へと入射する。光ヘッド１５に入射したレーザ光１３は、立ち下げミラー１４により反射され、集光レンズ１６により上記樹脂層２及び光吸収層３が設けられた基板１上に集光照射される。
【００８５】
一方、ディスク状の基板１は、スピンドル１７上に固定され、スピンドル１７と共に回転駆動される。同時に、光ヘッド１５をディスク状の基板１の半径方向に移動させることにより、ディスク状の基板１には、光ディスク用の案内溝又はピットからなる微細パターンがスパイラル状に形成される。
【００８６】
次に、図３に示すように、上記案内溝又はピットを構成する空洞領域５からなる微細パターンを形成した後、光吸収層３を除去することにより、空洞領域５が露出することになる。樹脂層２に形成された空洞領域５に伴う凹状パターンを光ディスク用原盤の凹状パターンとして使用することにより、記録マークである空洞領域５のエッジ部分が明瞭で、かつ、より微細なパターンを有する光ディスク用原盤を製造することが可能となる。
【００８７】
また、上記光ディスク用原盤の製造方法に基づいて製造された光ディスク用原盤のパターン形成面に導電膜を形成し、この導電膜上にＮｉ金属層を電鋳（電気めっき）した後、該Ｎｉ電鋳層を該光ディスク用原盤から剥離することにより光メモリ素子用スタンパが形成され、該光メモリ素子用スタンパを成形装置に装填し、ポリカーボネイト等の樹脂を用いて射出成形を行うことにより、樹脂製の光メモリ素子が形成される。
【００８８】
次に、上記基板１、樹脂層２及び光吸収層３として使用可能な材料について説明する。
【００８９】
まず、記録層である樹脂層２としては、フォトレジスト等の樹脂や紫外線硬化樹脂を用いることが可能である。このように有機材料をその構成要素とする材料においては、その気体化温度を、基板１及び光吸収層３の材料として使用する金属材料や誘電体材料の各融点よりも低くすることが可能である。
【００９０】
次に、第１保護層である基板１としては、合成石英ガラスやソーダライムガラス等のガラス基板、アルミシートやステンレスシート等の金属基板、又は半導体素子形成用のＳｉウエハー等を用いることが可能である。これらの材料の融点は、有機材料からなる樹脂層２の気体化温度よりも高く、空洞領域５を形成する際の基板１の変形を抑制することができる。
【００９１】
次に、第２保護層である光吸収層３としては、使用する光ビームをある程度吸収して記録層である樹脂層２の気体化温度以上まで温度上昇することが必要であり、例えば、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）等の金属層や、シリコン（Ｓｉ）若しくはゲルマニウム（Ｇｅ）からなる半導体層を用いることが可能である。また、これらの材料の融点は、有機材料からなる樹脂層２の気体化温度よりも高く、空洞領域５を形成するときの光吸収層３の変形を抑制することができる。
【００９２】
しかしながら、基板１、樹脂層２及び光吸収層３は、上記材料に限られるものではない。すなわち、記録層としての樹脂層２の気体化温度が、第１保護層としての基板１の融点及び第２保護層としての光吸収層３の融点よりも低い構成であれば、樹脂層２に空洞領域５を形成するときに、基板１及び光吸収層３の変形が抑制され、記録マークである空洞領域５のエッジ部分が明瞭で、かつ、より微細なパターンを有する光ディスク用原盤を製造することを可能にすることができる。
【００９３】
次に、光ディスク用原盤を製造するときの、光吸収層３の除去方法としては、スパッタリングやドライエッチング等を使用することが可能である。例えば、アルゴン（Ａｒ）ガスによるスパッタリングを用いた場合、光吸収層３の材料の如何に関わらず、光吸収層３が均一に除去される。すなわち、光吸収層３がなくなり、樹脂層２が露出するまでスパッタリングを行うことにより、光ディスク用原盤を製造することができる。また、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、及びシリコン（Ｓｉ）等の材料であれば、四フッ化炭素（ＣＦ４ ）ガスを用いたドライエッチングが可能であり、樹脂層２が露出するまでドライエッチングを行うことにより、光ディスク用原盤を製造することができる。
【００９４】
本実施の形態では、樹脂層２が露出した状態で光ディスク用原盤にしているが、露出された樹脂層２をマスクとして、エッチングにより第１保護層である基板１に微細パターンを転写したものを光ディスク用原盤として扱うこともできる。
【００９５】
ここでのエッチングは、パターンの大きさを保持すべく深さ方向にのみ行いたいため、異方性のあるドライエッチングが好ましい。光ディスク用原盤としてのパターンの深さは、このエッチング工程における条件によって決まるため、所望の深さに対応する条件でエッチングを行う。
【００９６】
また、第２保護層である光吸収層３の除去方法としてドライエッチングを使用する場合は、光吸収層３の除去工程と上記エッチング工程とを連続して行うことができるため、基板１への微細パターンの転写をより容易に行うことが可能である。
、樹脂層２のみを選択的に除去できる方法であれば  図４（ａ）〜（ｅ）に、エッチングにより微細パターンを基板１に転写した光ディスク用原盤の作製工程を示す。図４（ａ）は、パターン形成前の基板１上に樹脂層２及び光吸収層３がこの順に積層された製造途中の光ディスク用原盤の一部の断面構造図を示し、同図（ｂ）は、光吸収層３に光ビームを集光照射し、樹脂層２に空洞領域が形成された製造途中の光ディスク用原盤の一部の断面構造図を示し、同図（ｃ）は、光吸収層３を除去することにより、空洞領域５が露出することにより基板１上に凹状パターンが形成された製造途中の光ディスク用原盤の一部の断面構造図を示し、同図（ｄ）は、エッチング工程を経て、基板１に凹状パターンが転写された製造途中の光ディスク用原盤の一部の断面構造図を示し、同図（ｅ）は、残存した樹脂層２を剥離し、基板１に凹状パターンが形成された光ディスク用原盤の一部の断面構造図を示す。
【００９７】
エッチング工程では、図４（ｄ）に示したとおり樹脂層２を残存させ、樹脂層２の剥離工程を引き続き行い、基板１上に残存した樹脂層２を剥離する。樹脂層２の剥離方法については特に限定はない。例えば、基板１は不溶で、樹脂層２は溶解するＮａＯＨ等のアルカリ溶液やアセトン等の有機溶剤に浸して剥離することができる。このようにして、図４（ｅ）に示したとおり基板１上に微細パターンが形成された光ディスク用原盤を得ることができる。
【００９８】
このように、樹脂層の剥離工程を別途設けることにより、基板１が元来有している高い平坦性をそのまま維持することができ、より平坦性の高い微細パターンの形成が可能となる。これは、エッチング工程で樹脂層２を剥離したものは、エッチングにて基板１の表面が損傷を受けてしまい、元来有する平坦性が損なわれてしまうためである。
【００９９】
なお、ここでは、エッチング工程において樹脂層２を残存させ、樹脂層２の剥離工程を引き続き行うこととしているが、このエッチング工程にて樹脂層２を完全に無くしてしまい、樹脂層２を完全に除去した状態のものを、光ディスク用原盤として扱うことができる。また、図４（ｄ）に示した樹脂層２が残存している状態のものを、光ディスク用原盤として扱うこともできる。何れのものも、基板１に微細パターンが存在するため、温度や湿度のような環境変化に対して安定性の高い微細パターンの形成が可能となる。
【０１００】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図５及び図６に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。また、本実施の形態についても、光メモリ素子用原盤としての光ディスク用原盤を製造するときの微細パターンを形成する方法について説明する。
【０１０１】
本実施の形態の微細パターンの形成方法においては、図５に示すように、第１保護層としての基板１８上に、記録層としての樹脂層２と、第２保護層としての透明保護層１９とが積層された構成を有する積層体に対して、透明保護層１９側からこの透明保護層１９と樹脂層２とを透過して、基板１８に光ビーム４が集光照射される。これにより、基板１８の表面温度を樹脂層２の気体化温度以上に上昇させ、樹脂層２の温度を気体化温度まで温度上昇させることによって、樹脂層２の一部を気体化して空洞領域５が形成される。この空洞領域５が本発明の微細パターンとなる。
【０１０２】
ここで、本実施の形態の微細パターンの形成方法では、樹脂層２の気体化温度が、樹脂層２の両面に位置する基板１８の融点及び透明保護層１９の融点よりも低いことが望ましい。このようにすることによって、光ビーム４が集光照射され、樹脂層２が気体化温度以上の温度に温度上昇した場合においても、基板１８の温度と透明保護層１９の温度とが融点に達しておらず、基板１８と透明保護層１９とが大きく変形することなく樹脂層２の一部が気体化し、この樹脂層２に空洞領域５が形成される。このとき、樹脂層２が気体化した空洞領域５の周辺には、樹脂層２が溶融した溶融領域６が形成される。ここで、樹脂層２においては、基板１８に接した部分の温度がより高くなり、基板１８側において樹脂層２の気体化が始まるため、溶融領域６は空洞領域５の側面と透明保護層１９側に存在することになる。また、この溶融領域６は、集光ビーム通過後、温度が下がることにより、樹脂層２の一部となる。
【０１０３】
上記微細パターンの形成方法においては、基板１８及び透明保護層１９の変形が抑制されていることにより、溶融領域６は、樹脂層２が気体化した空洞領域５における圧力を受け、非溶融領域に対して圧縮されることになる。したがって、基板１８と透明保護層１９との間の限られた空間の中で、樹脂層２の気体化に伴う空洞領域５が形成されるため、空洞領域５の拡大が、周囲に存在する溶融領域６及び非溶融領域の樹脂層２により抑制され、従来の方法によるパターンと比較して、記録マークである空洞領域５のエッジ部分が明瞭であり、かつより微細なパターンを形成することができる。
【０１０４】
すなわち、本実施の形態の微細パターンの形成方法においては、記録層としての樹脂層２の両面に設けられた第１保護層としての基板１８の融点と第２保護層としての透明保護層１９の融点との両方が樹脂層２の気体化温度よりも低い構成の多層構造に対して、透明保護層１９側から第１保護層としての基板１８、記録層としての樹脂層２及び第２保護層としての透明保護層１９のうち基板１８若しくは樹脂層２に光ビーム４を集光照射することにより、記録層としての樹脂層２に、記録マークのエッジ部分が明瞭であり、かつより微細なパターンを形成することができる。
【０１０５】
次に、上記基板１８、樹脂層２及び透明保護層１９として使用可能な材料について説明する。
【０１０６】
まず、記録層である樹脂層２としては、フォトレジスト等の樹脂や紫外線硬化樹脂を用いることが可能である。このように有機材料をその構成要素とする材料においては、その気体化温度を、基板１８や透明保護層１９の材料として使用する金属材料や誘電体材料の融点より低くすることが可能である。また、この樹脂層２は、使用する光ビームを基板１８に集光し、基板１８の表面を温度上昇させるため、使用する光ビームが透過可能であることが望ましい。
【０１０７】
次に、第１保護層である基板１８としては、使用する光ビームをある程度吸収して記録層である樹脂層２の気体化温度以上まで温度上昇することが必要であり、アルミシートやステンレスシート等の金属基板、又は半導体素子形成用のＳｉウエハー等を用いることが可能である。これらの材料の融点は、有機材料からなる樹脂層２の気体化温度よりも高く、空洞領域５を形成するときの基板１８の変形を抑制することができる。
【０１０８】
次に、第２保護層である透明保護層１９としては、使用する光ビームが透過する材料であることが望ましく、窒化アルミニウム、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化シリコン、酸化亜鉛等の透明誘電体を用いることが可能である。また、これらの材料の融点は、有機材料からなる樹脂層２の気体化温度よりも高く、空洞領域５を形成するときの透明保護層１９の変形を抑制することができる。
【０１０９】
しかしながら、基板１８及び樹脂層２及び透明保護層１９は、上記材料に限られるものではない。すなわち、記録層としての樹脂層２の気体化温度が、第１保護層としての基板１８の融点及び第２保護層としての透明保護層１９の融点よりも低い構成であれば、記録層としての樹脂層２に空洞領域５を形成するときに、第１保護層としての基板１８及び第２保護層としての透明保護層１９の変形が抑制され、記録マークである空洞領域５のエッジ部分が明瞭で、かつ、より微細なパターンを有する光ディスク用原盤を製造することを可能にすることができる。
【０１１０】
次に、光ディスク用原盤を製造するときの、透明保護層１９の除去方法としては、スパッタリングやドライエッチング等を使用することが可能である。例えば、アルゴン（Ａｒ）によるスパッタリングを用いた場合、透明保護層１９の材料の如何に関わらず、透明保護層１９を均一に除去することができる。本実施の形態においては、図５に示すように、溶融領域６の一部が透明保護層１９の裏面に付着しているため、図６に示すように、透明保護層１９とこの透明保護層１９の裏面に付着した溶融領域６とがなくなるまで、透明保護層１９及び樹脂層２のスパッタリングを行うことにより、光ディスク用原盤を製造することができる。また、窒化シリコン、酸化シリコン等の材料であれば、四フッ化炭素（ＣＦ４ ）ガスを用いたドライエッチングが可能である。このときには、同様に、透明保護層１９と透明保護層１９の裏面に付着した溶融領域６とがなくなるまで、透明保護層１９及び樹脂層２のドライエッチングを行うことにより、光ディスク用原盤を製造することができる。
【０１１１】
本実施の形態では、樹脂層２が露出した状態で光ディスク用原盤にしているが、実施の形態１と同様に、露出された樹脂層２をマスクとして、エッチングにより第１保護層である基板１８に微細パターンを転写したものを光ディスク用原盤として扱うこともできる。
【０１１２】
この場合、樹脂層２に形成された光ビーム径よりも小さな微細パターンがエッチングにて基板１８に転写されるので、樹脂層２に形成された微細パターンよりも安定性の高い微細パターンを得ることができる。また、エッチング深さが凹部の深さとなるので、微細パターンの深さを任意に設定できるといった利点もある。
【０１１３】
また、第２保護層である透明保護層１９の除去方法としてドライエッチングを使用する場合は、透明保護層１９の除去工程と上記エッチングを連続して行うことができるため、基板１８への微細パターンの転写がより容易に行うことが可能である。
【０１１４】
〔実施の形態３〕
本発明のさらに他の実施の形態について図７及び図８に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１及び実施の形態２と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１及び実施の形態２の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。また、本実施の形態についても、光メモリ素子用原盤としての光ディスク用原盤を製造するときの微細パターンを形成する方法について説明する。
【０１１５】
本実施の形態の微細パターンの形成方法では、図７に示すように、基板１の上に、第１保護層としての下地層２０と、記録層としての樹脂層２と、第２保護層としての光吸収層２１とが積層された構成を有する積層体に対して、光吸収層２１に光ビーム４が集光照射される。これにより、光吸収層２１の温度を樹脂層２の気体化温度以上に上昇させ、樹脂層２の温度を気体化温度まで温度上昇させることによって、樹脂層２の一部を気体化して空洞領域５が形成される。この空洞領域５が、本発明の微細パターンとなる。
【０１１６】
ここで、本実施の形態の微細パターンの形成方法では、樹脂層２の気体化温度が、樹脂層２の両面に位置する下地層２０の融点と光吸収層２１の融点よりも低いことが望ましい。このようにすることによって、光ビーム４が集光照射され、樹脂層２が気体化温度以上の温度に温度上昇した場合においても、下地層２０の温度及び光吸収層２１の温度が融点に達しておらず、基板１と下地層２０と光吸収層２１とが大きく変形することなく、樹脂層２の一部が気体化し、樹脂層２に空洞領域５が形成される。このとき、樹脂層２が気体化した空洞領域５の周辺には、樹脂層２が溶融した溶融領域６が形成される。ここで、樹脂層２においては、光吸収層２１に接した部分の温度がより高くなり、光吸収層２１側において樹脂層２の気体化が始まるため、溶融領域６は空洞領域５の側面と下地層２０側とに存在することになる。また、この溶融領域６は、集光ビーム通過後、温度が下がることにより、樹脂層２の一部となる。
【０１１７】
本実施の形態の微細パターンの形成方法においては、下地層２０及び光吸収層２１の変形が抑制されていることにより、溶融領域６は、樹脂層２が気体化した空洞領域５における圧力を受け、非溶融領域に対して圧縮されることになる。従って、下地層２０と光吸収層２１との間の限られた空間の中で、樹脂層２の気体化に伴う空洞領域５が形成されるため、空洞領域５の拡大が、周囲に存在する溶融領域６及び非溶融領域の樹脂層２により抑制される。この結果、従来の方法によるパターンと比較して、記録マークとなる空洞領域５のエッジ部分が明瞭で、かつ、より微細なパターンを形成することができる。
【０１１８】
すなわち、本実施の形態の微細パターンの形成方法においては、記録層としての樹脂層２の気体化温度が、該樹脂層２の両面に設けられた第１保護層としての下地層２０の融点及び第２保護層としての光吸収層２１の融点よりも低い構成の多層構造に対して、第２保護層としての光吸収層２１に光ビームを集光照射することにより、記録層としての樹脂層２に、記録マークのエッジ部分が明瞭であり、かつより微細なパターンを形成することができる。
【０１１９】
次に、図８に示すように、上記空洞領域５からなる微細パターンを形成した後、光吸収層２１を除去することにより、空洞領域５が露出することになる。樹脂層２に形成された空洞領域５に伴う凹状パターンを光ディスク用原盤の凹状パターンとして使用することにより、記録マークである空洞領域５のエッジ部分が明瞭であり、かつより微細なパターンを有する光ディスク用原盤を製造することが可能となる。
【０１２０】
次に、上記基板１、下地層２０、樹脂層２及び光吸収層２１として使用可能な材料について説明する。
【０１２１】
まず、基板１としては、基板としての形状を維持することができればあらゆる材料を使用することが可能である。本実施の形態においては、樹脂層２における空洞領域５の形成範囲を限定する役割を、第１保護層としての下地層２０と第２保護層としての光吸収層２１とが果たす。したがって、基板１として、ガラス基板やＳｉウエハーだけでなく、安価なプラスチック基板を採用することも可能である。
【０１２２】
次に、記録層である樹脂層２としては、フォトレジスト等の樹脂や紫外線硬化樹脂を用いることが可能である。このように有機材料をその構成要素とする材料においては、その気体化温度を、基板１、下地層２０及び光吸収層２１の材料として使用する金属材料や誘電体材料の融点より低くすることが可能である。
【０１２３】
次に、第１保護層である下地層２０としては、例えば、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）等の金属層や、シリコン（Ｓｉ）若しくはゲルマニウム（Ｇｅ）からなる半導体層や、窒化アルミ二ウム、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化シリコン、酸化亜鉛等の透明誘電体層を用いることが可能である。これらの材料の融点は、有機材料からなる樹脂層２の気体化温度よりも高く、空洞領域５を形成するときの下地層２０の変形を抑制することができる。
【０１２４】
次に、第２保護層である光吸収層２１としては、使用する光ビームをある程度吸収して記録層である樹脂層２の気体化温度以上まで温度上昇することが必要であり、例えば、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）等の金属層や、シリコン（Ｓｉ）若しくはゲルマニウム（Ｇｅ）からなる半導体層を用いることが可能である。また、これらの材料の融点は、有機材料からなる樹脂層２の気体化温度よりも高く、空洞領域５を形成するときの光吸収層２１の変形を抑制することができる。
【０１２５】
しかしながら、下地層２０、樹脂層２及び光吸収層２１は、上記材料に限られるものではない。すなわち、記録層としての樹脂層２の気体化温度が、第１保護層としての下地層２０の融点及び第２保護層としての光吸収層２１の融点よりも低い構成であれば、記録層としての樹脂層２に空洞領域５を形成するときに、第１保護層としての下地層２０及び第２保護層としての光吸収層２１の変形が抑制され、記録マークである空洞領域５のエッジ部分が明瞭であり、かつより微細なパターンを有する光ディスク用原盤を製造することを可能にすることができる。
【０１２６】
次に、光ディスク用原盤を製造するときの、光吸収層２１の除去方法としては、スパッタリングやドライエッチング等を使用することが可能である。例えば、アルゴン（Ａｒ）ガスによるスパッタリングを用いた場合、光吸収層２１の材料如何に関わらず、光吸収層２１が均一に除去される。すなわち、光吸収層２１がなくなり、樹脂層２が露出するまでスパッタリングを行うことにより、光ディスク用原盤を製造することができる。また、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、及びシリコン（Ｓｉ）等の材料であれば、四フッ化炭素（ＣＦ４ ）ガスを用いたドライエッチングが可能であり、樹脂層２が露出するまでドライエッチングを行うことにより、光ディスク用原盤を製造することができる。
【０１２７】
本実施の形態では、樹脂層２が露出した状態で光ディスク用原盤にしているが、実施の形態１と同様に、露出された樹脂層２をマスクとして、エッチングにより第１保護層である下地層２０に微細パターンを転写したものを光ディスク用原盤として扱うこともできる。
【０１２８】
ここでのエッチングは、パターンの大きさを保持すべく深さ方向にのみ行いたいため、異方性のあるドライエッチングが好ましい。光ディスク用原盤としてのパターンの深さは、このエッチング工程における条件によって決まるため、所望の深さに対応する条件でエッチングを行う。
【０１２９】
また、第２保護層である光吸収層２１の除去方法としてドライエッチングを使用する場合は、光吸収層２１の除去工程と上記エッチング工程とを連続して行うことができるため、下地層２０への微細パターンの転写がより容易に行うことが可能である。
【０１３０】
エッチング工程では、樹脂層２を残存させ、樹脂層２の剥離工程を引き続き行い、下地層２０上に残存した樹脂層２を剥離する。樹脂層２の剥離方法については、樹脂層２のみを選択的に除去できる方法であれば特に限定はない。例えば、下地層２０は不溶で、樹脂層２は溶解するＮａＯＨ等のアルカリ溶液やアセトン等の有機溶剤に浸して剥離することができる。このようにして、下地層２０上に微細パターンが形成された光ディスク用原盤を得ることができる。
【０１３１】
このように、樹脂層の剥離工程を別途設けることにより、下地層２０が有している平坦性をそのまま維持することができ、より平坦性の高い微細パターンの形成が可能となる。
【０１３２】
なお、ここでは、エッチング工程において樹脂層２を残存させ、樹脂層２の剥離工程を引き続き行うこととしているが、このエッチング工程にて樹脂層２を完全に無くしてしまい、樹脂層２を完全に除去した状態のものを、光ディスク用原盤として扱うことができる。また、樹脂層２が残存している状態のものを、光ディスク用原盤として扱うこともできる。何れのものも、下地層２０に微細パターンが存在するため、安定性の高い微細パターンの形成が可能となる。
【０１３３】
〔実施の形態４〕
本発明のさらに他の実施の形態について図９及び図１０に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１〜実施の形態３と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１〜実施の形態３の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。また、本実施の形態についても、光メモリ素子用原盤としての光ディスク用原盤を製造するときの微細パターンを形成する方法について説明する。
【０１３４】
本実施の形態の微細パターンの形成方法では、図９に示すように、基板１の上に、第１保護層としての光吸収層２２と、記録層としての樹脂層２と、第２保護層としての透明保護層２３とが積層された構成を有する積層体に対して、透明保護層２３と樹脂層２とを透過して、光吸収層２２に光ビーム４が集光照射される。これにより、光吸収層２２の温度を樹脂層２の気体化温度以上に上昇させ、樹脂層２の温度を気体化温度まで温度上昇させることによって、樹脂層２の一部が気体化されて空洞領域５が形成される。この空洞領域５が本発明の微細パターンとなる。
【０１３５】
ここで、本実施の形態の微細パターンの形成方法では、樹脂層２の気体化温度が、樹脂層２の両面に位置する光吸収層２２の融点及び透明保護層２３の融点よりも低いことが望ましい。このようにすることによって、光ビームが集光照射され、樹脂層２が気体化温度以上の温度に温度上昇した場合においても、光吸収層２２の温度及び透明保護層２３の温度が融点に達しておらず、光吸収層２２及び透明保護層２３が大きく変形することなく、樹脂層２の一部が気体化して、該樹脂層２に空洞領域５が形成される。このとき、樹脂層２が気体化した空洞領域５の周辺には、樹脂層２が溶融した溶融領域６が形成される。ここで、樹脂層２においては、光吸収層２２に接した部分の温度がより高くなり、光吸収層２２側において樹脂層２の気体化が始まるため、溶融領域６は空洞領域５の側面と透明保護層２３側に存在することになる。また、この溶融領域６は、集光ビーム通過後、温度が下がることにより、樹脂層２の一部となる。
【０１３６】
本実施の形態の微細パターンの形成方法においては、光吸収層２２及び透明保護層２３の変形が抑制されていることにより、溶融領域６は、樹脂層２が気体化した空洞領域５における圧力を受け、非溶融領域に対して圧縮されることになる。したがって、光吸収層２２と透明保護層２３との間の限られた空間の中で、樹脂層２の気体化に伴う空洞領域５が形成される。この結果、空洞領域５の拡大が、周囲に存在する溶融領域６及び非溶融領域の樹脂層２により抑制され、従来の方法によるパターンと比較して、記録マークである空洞領域５のエッジ部分が明瞭であり、かつより微細なパターンを形成することができる。
【０１３７】
すなわち、本実施の形態の微細パターンの形成方法においては、記録層としての樹脂層２の気体化温度が、樹脂層２の両面に設けられた第１保護層としての光吸収層２２の融点及び第２保護層の融点よりも低い構成の多層構造に対して、第１保護層としての光吸収層２２に光ビーム４を集光照射することにより、記録層としての樹脂層２に、記録マークのエッジ部分が明瞭であり、かつより微細なパターンを形成することができる。
【０１３８】
次に、上記基板１、光吸収層２２、樹脂層２及び透明保護層２３として使用可能な材料について説明する。
【０１３９】
まず、上記基板１としては、基板としての形状を維持することができればあらゆる材料を使用することが可能である。本実施の形態においては、記録層としての樹脂層２における空洞領域５の形成範囲を限定する役割を、第１保護層としての光吸収層２２と第２保護層としての透明保護層２３とが果たす。したがって、基板１として、ガラス基板やＳｉウエハーだけでなく、安価なプラスチック基板を採用することも可能である。
【０１４０】
次に、記録層である樹脂層２としては、フォトレジスト等の樹脂や紫外線硬化樹脂を用いることが可能である。このように、有機材料をその構成要素とする材料においては、その気体化温度を、光吸収層２２や透明保護層２３の材料として使用する金属材料や誘電体材料の融点より低くすることが可能である。
【０１４１】
次に、第１保護層である光吸収層２２としては、使用する光ビームをある程度吸収して記録層としての樹脂層２の気体化温度以上まで温度上昇することが必要であり、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）等の金属層や、シリコン（Ｓｉ）若しくはゲルマニウム（Ｇｅ）からなる半導体層を用いることが可能である。また、これらの材料の融点は、有機材料からなる樹脂層２の気体化温度よりも高く、空洞領域５を形成するときの光吸収層２２の変形を抑制することができる。
【０１４２】
次に、第２保護層である透明保護層２３としては、使用する光ビームが透過する材料であることが望ましく、窒化アルミニウム、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化シリコン、酸化亜鉛等の透明誘電体を用いることが可能である。また、これらの材料の融点は、有機材料からなる樹脂層２の気体化温度よりも高く、空洞領域５を形成するときの透明保護層２３の変形を抑制することができる。
【０１４３】
しかしながら、光吸収層２２、樹脂層２及び透明保護層２３は、上記材料に限られるものではない。すなわち、記録層としての樹脂層２の気体化温度が、第１保護層としての光吸収層２２の融点及び第２保護層としての透明保護層２３の融点よりも低い構成であれば、記録層としての樹脂層２に空洞領域５を形成するときに、第１保護層としての光吸収層２２及び第２保護層としての透明保護層２３の変形が抑制され、記録マークである空洞領域５のエッジ部分が明瞭であり、かつより微細なパターンを有する光ディスク用原盤を製造することを可能にすることができる。
【０１４４】
次に、光ディスク用原盤を製造するときの透明保護層２３の除去方法としては、スパッタリングやドライエッチング等を使用することが可能である。例えば、アルゴン（Ａｒ）ガスによるスパッタリングを用いた場合、透明保護層２３の材料如何に関わらず、透明保護層２３を均一に除去することができる。本実施の形態においては、図９に示すように、溶融領域６の一部が透明保護層２３の裏面に付着しているため、図１０に示すように、透明保護層２３と、透明保護層２３の裏面に付着した溶融領域６とがなくなるまで、透明保護層２３及び樹脂層２のスパッタリングを行うことにより、光ディスク用原盤を製造することができる。また、窒化シリコン、酸化シリコン等の材料であれば、四フッ化炭素（ＣＦ４ ）ガスを用いたドライエッチングが可能である。この場合には、同様に、透明保護層２３と透明保護層２３の裏面に付着した溶融領域６とがなくなるまで、透明保護層２３及び樹脂層２のドライエッチングを行うことにより、光ディスク用原盤を製造することができる。
【０１４５】
本実施の形態では、樹脂層２が露出した状態で光ディスク用原盤にしているが、実施の形態１と同様に、露出された樹脂層２をマスクとして、エッチングにより第１保護層である光吸収層２２に微細パターンを転写したものを光ディスク用原盤として扱うこともできる。
【０１４６】
ここでのエッチングは、パターンの大きさを保持すべく深さ方向にのみ行いたいため、異方性のあるドライエッチングが好ましい。光ディスク用原盤としてのパターンの深さは、このエッチング工程における条件によって決まるため、所望の深さに対応する条件でエッチングを行う。
【０１４７】
また、第２保護層である透明保護層２３の除去方法としてドライエッチングを使用する場合は、透明保護層２３の除去工程と上記エッチング工程を連続して行うことができるため、透明保護層２３への微細パターンの転写がより容易に行うことが可能である。
【０１４８】
エッチング工程では、樹脂層２を残存させ、樹脂層２の剥離工程を引き続き行い、光吸収層２２上に残存した樹脂層２を剥離する。樹脂層２の剥離方法については、樹脂層２のみを選択的に除去できる方法であれば特に限定はない。例えば、光吸収層２２は不溶で、樹脂層２は溶解するＮａＯＨ等のアルカリ溶液やアセトン等の有機溶剤に浸して剥離することができる。このようにして、光吸収層２２上に微細パターンで形成された光ディスク用原盤を得ることができる。
【０１４９】
このように、樹脂層の剥離工程を別途設けることにより、光吸収層２２が有している平坦性をそのまま維持することができ、より平坦性の高い微細パターンの形成が可能となる。
【０１５０】
なお、ここでは、エッチング工程において樹脂層２を残存させ、樹脂層２の剥離工程を引き続き行うこととしているが、このエッチング工程にて樹脂層２を完全に無くしてしまい、樹脂層２を完全に除去した状態のものを、光ディスク用原盤として扱うことができる。また、樹脂層２が残存している状態のものを、光ディスク用原盤として扱うこともできる。何れのものも、光吸収層２２に微細パターンが存在するため、安定性の高い微細パターンの形成が可能となる。
【０１５１】
〔実施の形態５〕
本発明のさらに他の実施の形態について図１１及び図１２に基づいて説明すれば、以下の通りである。また、本実施の形態についても、光メモリ素子用原盤としての光ディスク用原盤を製造するときの微細パターンを形成する方法について説明する。
【０１５２】
図１１に示すように、第１保護層としての基板１、樹脂層２、第２保護層２４及び光吸収層２５をこの順に積層した多層構造に対して、光ビーム４を光吸収層２５に照射することによってもパターンを形成することができる。
【０１５３】
この微細パターン形成方法では、主に、光ビーム４が光吸収層２５によって吸収され熱が発生する。発生した熱は第２保護層２４を介して伝導し、樹脂層２の高温部で気体化が起き、空洞領域５が形成される。その後、光吸収層２５及び第２保護層２４をドライエッチングにより除去することができ、図１２に示すように、微細パターンが形成された樹脂層２を露出させることができる。
【０１５４】
このように、第１保護層としての基板１及び第２保護層２４以外に、新たに光吸収層２５を備えることによって、光ビーム照射時の光の吸収量が増加するため、感度が向上する。したがって、より小さな光ビーム４のパワーで微細パターンを形成することができる。
【０１５５】
また、第２保護層とは別に、光吸収層を設けたことにより、例えば、第１保護層及び第２保護層として、光の吸収率が低い材料を使用した場合においても、樹脂層２に微細なパターンを形成することができる。
【０１５６】
光吸収層２５としては、例えば、シリコン（Ｓｉ）又はゲルマニウム（Ｇｅ）等の半導体材料やＧｅＳｂＴｅやＡｇＩｎＳｂＴｅ等の相変化材料及びＴｅＦｅＣｏ等の磁性材料のような無機物を用いることができる。このような無機物は、有機物に比較して、機械的強度が強いため、温度変化時における光吸収層自体の耐久性を向上させることができ、より良好な形状の微細パターンを形成することができる。特にＳｉやＧｅは、金属に比較して、熱伝導度が小さいため、光レーザの照射時における熱の拡散量が小さく、光レーザに対する感度を向上させることができる。
【０１５７】
また、基板上に第１保護層、樹脂層、第２保護層及び光吸収層をこの順に積層し、光ビームを光吸収層に照射することによってもパターンを形成することができる。この場合には、基板が樹脂層に隣接していないため、融点の低いポリカーボネイト等のＳｉ基板等よりも安価な基板を使用することができる。
【０１５８】
〔実施の形態６〕
本発明のさらに他の実施の形態について図１３及び図１４に基づいて説明すれば、以下の通りである。また、本実施の形態についても、光メモリ素子用原盤としての光ディスク用原盤を製造するときの微細パターンを形成する方法について説明する。
【０１５９】
図１３に示すように、基板１、中間層２７、第１保護層２６、樹脂層２、第２保護層２４及び光吸収層２５をこの順に積層しており、上記中間層２７が上記基板１よりも熱伝導率が小さい多層構造に対して、光ビーム４を光吸収層２５に照射することによって、上記樹脂層２に空洞領域５を形成することができる。その後、光吸収層２５及び第２保護層２４をドライエッチングにより除去することができ、図１４に示すように、微細パターンが形成された樹脂層２を露出させることができる。
【０１６０】
この微細パターン形成方法では、中間層２７が基板１よりも熱伝導率が小さいために、光ビーム４の照射によって発生した熱が基板方向へ拡散し難くなり、光ビーム４に対する空洞領域５を形成する感度が向上する。このため、より小さい光ビーム４のパワーで微細パターンを形成することが可能である。
【０１６１】
〔実施の形態７〕
本発明のさらに他の実施の形態について図１５及び図１６に基づいて説明すれば、以下の通りである。また、本実施の形態についても、光メモリ素子用原盤としての光ディスク用原盤を製造するときの微細パターンを形成する方法について説明する。
【０１６２】
本実施の形態では、図１５に示すように、酸又はアルカリ溶液によるウェットエッチングによって除去可能な、第２保護層２８を使用する。
【０１６３】
すなわち、本実施の形態では、第１保護層としての基板１、樹脂層２、第２保護層２８及び光吸収層２５をこの順に積層しており、上記樹脂層２が不溶である酸又はアルカリ溶液に対して、上記第２保護層２８が溶解性を有する多層構造おいて、光ビーム４を光吸収層２５に照射することにより、上記樹脂層２に空洞領域５を形成することができる。
【０１６４】
上記構成による微細パターンの形成方法によれば、基板１及び第２保護層２８はいずれも光ビーム照射時に固体の状態を保っており、樹脂層２との混合物が形成されることはない。さらに、上記第２保護層２８が酸又はアルカリの少なくとも一方の溶液に対して溶解性であり、樹脂層２は該溶液に対して不溶性であるため、樹脂層２に影響を与えることなく、選択的に第２保護層２８を除去することができる。
【０１６５】
図１６は、第２保護層２８をウェットエッチングにより除去した後の光メモリ素子用原盤の断面図であり、このように、第２保護層２８と共に光吸収層２５を除去することが可能である。
【０１６６】
例えば、ドライエッチングや逆スパッタ法では、樹脂層２の面に対して垂直にエッチングが進み、樹脂層２もエッチングされることから、樹脂層２と第２保護層２８との界面でエッチングをストップさせる必要がある。これに対し、上記で述べたウェットエッチングによれば、樹脂層２は第２保護層２８の溶剤に対して溶解性を示さないため、エッチング時間の多少の長短によらず、空洞領域５が形成された樹脂層２を露出することが可能である。
【０１６７】
また、ウェットエッチングにより樹脂層２を露出させる場合、第２保護層２８及び光吸収層２５を除去することが可能であることから、ドライエッチングのレートが著しく小さい材料であっても光吸収層２５として用いることができ、多様な材料を光吸収層２５として使用することが可能である。
【０１６８】
さらに、光ビーム照射中も第１保護層としての基板１及び第２保護層２８は固体状態を保っているため、第２保護層２８を樹脂層２から除去する場合、第２保護層２８と樹脂層２との密着状態の変化や樹脂層２自体の強度変化により、変形領域のエッジ部分が不明瞭となったり、微細パターンの形状を変形させたりすることがなく、樹脂層２に形成された空洞領域５からなる微細パターンを露出することが可能となる。
【０１６９】
次に、上記樹脂層２や上記第２保護層２８として使用可能な材料について説明する。
【０１７０】
まず、上記樹脂層２としては、フォトレジスト等の樹脂や光硬化樹脂を用いることが可能である。このように有機材料をその構成要素とする材料においては、その気体化温度を、第１保護層としての基板１や第２保護層２８の材料として使用する金属材料や誘電体材料やガラス、又はセラミック材料の溶融温度より低くすることが可能である。
【０１７１】
上記第２保護層２８としては、該第２保護層２８の溶融温度が樹脂層２の気体化温度よりも高く、樹脂層２が溶解性を示さない酸又はアルカリ溶液に対して溶解性を示す材料を用いることが可能である。
【０１７２】
少なくともある種の酸に対して溶解性を示す第２保護層２８としては、例えば、Ａｇ、Ａｌ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｖ、ＷＳｉ２ 、Ｂｉ２ Ｏ３ 、ＣｕＯ、Ｄｙ２ Ｏ３ 、Ｆｅ３ Ｏ４ 、Ｇａ２ Ｏ３ 、Ｇｄ２ Ｏ３ 、ＧｅＯ２ 、ＭｇＯ、Ｍｎ２ Ｏ３ 、Ｎｄ２ Ｏ３ 、ＮｉＯ、Ｓｍ２ Ｏ３ 、Ｖ２ Ｏ５ 、Ｙ２ Ｏ３ 、ＺｎＯのような金属又は金属酸化物等の無機物をスパッタや蒸着等の方法により成膜して使用できるが、これらに限られるものではない。このような無機物は、有機物に比較して、機械的強度が強いため、温度変化時における第２保護層２８自体の耐久性を向上させることができ、より良好な形状の微細パターンを形成することができる。
【０１７３】
上記の材料を第２保護層２８として用いる場合、樹脂層２として、例えば、通常の露光プロセスで使用されるフォトレジストのような、酸に対して不溶性を有した樹脂を使用することができる。また、上記以外にも、オレフィン系樹脂やアクリル樹脂等の樹脂のうち、第２保護層２８の剥離に使用する溶液に対して溶解性を示さない樹脂を使用することができる。
【０１７４】
また、少なくともある種のアルカリに対して溶解性を示す第２保護層２８としては、例えば、Ｃａ、Ｍｏ、Ｓｎ、ＣｕＯ、Ｅｒ２ Ｏ３ 、ＧｅＯ２ 、Ｃａ２ Ｏ３ 、Ｎｂ２ Ｏ５ 、Ｖ２ Ｏ５ 、ＷＯ３ のような金属または金属酸化物等の無機物をスパッタや蒸着等の方法により成膜して使用できるが、これらに限られるものではない。このような無機物は、有機物に比較して、機械的強度が強いため、温度変化時における第２保護層自体の耐久性を向上させることができ、より良好な形状の微細パターンを形成することができる。
【０１７５】
上記の材料を第２保護層２８として用いる場合、樹脂層２として、例えば、紫外線硬化樹脂のような、アルカリに対して不溶性を有した樹脂を使用すればよい。なお、通常の露光プロセスで使用されるフォトレジストは、成膜直後はアルカリに対して不溶性であるが、露光後はアルカリに対して溶解性を有するようになる。このため、アルカリ溶液で第２保護層２８を剥離する場合、上記フォトレジストを使用することは望ましくない。
【０１７６】
しかしながら、本発明による微細パターンの形成方法では、熱によって樹脂を気体化させているため、光ビーム４の波長は限定されない。従って、照射する光ビーム４の波長では感光しないフォトレジストであれば、アルカリ溶液で第２保護層２８を剥離する場合も、従来のフォトレジストを使用することが可能である。
【実施例】
【０１７７】
〔実施例１〕
本実施例では、前記実施の形態１の微細パターンの形成方法について行った第１の検証実験について説明する。
【０１７８】
まず、基板１としてのディスク状ガラス基板の上に、ノボラック系樹脂ベースのポジタイプのフォトレジスト（富士フィルムアーチ社製ＦＨ−ＥＸ３Ｌ１、気体化温度３００℃付近）をスピンコート法により塗布した後、１２０℃の温度でハードベークを行い、層厚４０ｎｍの樹脂層２を形成した。次に、タンタル（Ｔａ）ターゲットを用いたスパッタリングにより層厚４０ｎｍのタンタル（Ｔａ）膜を形成し、光吸収層３とした。なお、ガラス基板及びタンタル（Ｔａ）の融点は、それぞれ、約１０００℃及び約３０００℃であり、記録層である上記フォトレジストの気体化温度よりも十分に高く、フォトレジストが気体化する際も、保護層は固体状態を保っている。
【０１７９】
上記基板１を、図２に示す装置のスピンドル１７に固定し、波長２５７ｎｍのパルス状レーザ光を上記基板１上の光吸収層３に、開口数０．９の対物レンズを用いて集光照射し、光吸収層３の温度を樹脂層２の気体化温度以上とすることにより、樹脂層２に空洞領域５を形成した。
【０１８０】
次に、上記ディスク状ガラス基板をドライエッチング装置に配置し、四フッ化炭素（ＣＦ４ ）ガスを用いたドライエッチングを行うことにより、タンタル（Ｔａ）膜からなる光吸収層３を除去して、凹状の微細パターンである空洞領域５が表面に形成された樹脂層２を露出させた。
【０１８１】
上記凹状微細パターンをＡＦＭ（原子間力顕微鏡）により測定した。測定の結果、形成されたパターンのＡＦＭ像により、図１７に示すように、直径８０ｎｍ深さ３０ｎｍの円柱状の複数の凹部（ピット列）が、トラックピッチ１６０ｎｍ及びピットピッチ１６０ｎｍで形成されていることが確認された。なお、同図においては、図の横方向がトラック方向つまりピット列の形成方向に相当する。ここで、トラックピッチとは、ディスク状ガラス基板上の樹脂層２にスパイラル状に形成されたピット列における隣接ピット列とのピッチを意味しており、ピットピッチとは、ピット列内の隣接ピット間のピッチを意味している。
【０１８２】
また、図１８に示すように、形成されたパターンのトラック方向の断面形状のＡＦＭ像により、本実施の形態の形成方法による微細パターンは、従来の方法によるパターンと比較して、エッジ部分が急峻となり明瞭であり、より微細なパターンが形成できることが確認された。
【０１８３】
次に、上記凹状微細パターンを有する樹脂層２の表面に、膜厚３０ｎｍのニッケル（Ｎｉ）膜をスパッタリング法により形成し、該ニッケル（Ｎｉ）膜を電極として、０．３ｍｍ厚のニッケル（Ｎｉ）層の電鋳（電気メッキ）を行い、該ニッケル（Ｎｉ）層をニッケル（Ｎｉ）膜と共に、樹脂層２から剥離することにより、光ディスク用のスタンパを形成した。該スタンパの表面には、樹脂層２の凹状微細パターンが反転転写された凸状微細パターンの形成が確認された。
【０１８４】
次に、上記スタンパを射出成形機に取り付け、ポリカーボネイト樹脂を射出成形することにより、スタンパ表面の凸状微細パターンが再度反転転写された凹状微細パターンをその表面に有する光ディスク状基板を形成することができた。
【０１８５】
また、上記フォトレジストからなる樹脂層２の代わりに、層厚１２０ｎｍの紫外線硬化樹脂からなる樹脂層２を用いて、同様にして、レーザ光を集光照射した。その結果、直径８０ｎｍ深さ６０ｎｍの円柱状の複数の凹部つまりピット列が形成されていることを確認した。樹脂層２として紫外線硬化樹脂を用いた場合においても、同様にして、スタンパ及び光ディスク基板を形成することが可能であった。
【０１８６】
〔実施例２〕
本実施例では、前記実施の形態１の微細パターンの形成方法について行った第２の検証実験について説明する。
【０１８７】
まず、基板１としてのディスク状ガラス基板（融点約１０００℃）の上に、ノボラック系樹脂ベースのポジタイプのフォトレジスト（住友化学製ＰＦＩ−９４Ａ６、気体化温度約３００℃）をスピンコート法により塗布した後、１２０℃の温度でハードベークを行い、層厚６０ｎｍの樹脂層２を形成した。次に、タンタル（Ｔａ）ターゲットを用いたスパッタリングにより層厚４０ｎｍのタンタル（Ｔａ）膜（融点約３０００℃）を形成し、光吸収層３とした。
【０１８８】
上記基板１を、図２に示す装置のスピンドル１７に固定し、波長２５７ｎｍのパルス状レーザ光を上記基板１上の光吸収層３に、開口数０．９の対物レンズを用いて集光照射し、光吸収層３の温度を樹脂層２の気体化温度以上とすることにより、樹脂層２に空洞領域５を形成した。
【０１８９】
次に、上記ディスク状ガラス基板からなる基板１をドライエッチング装置に配置し、四フッ化炭素（ＣＦ４ ）ガスを用いたドライエッチングを行うことにより、タンタル（Ｔａ）膜からなる光吸収層３を除去して、凹状の微細パターンである空洞領域５が表面に形成された樹脂層２を露出させた。
【０１９０】
次に、ドライエッチング装置に配置した状態で、引き続き、四フッ化炭素（ＣＦ４ ）ガスを用いたドライエッチングを行うことにより、樹脂層２に形成された凹状の微細パターンを基板１に転写した。続いて、基板１上に残存した樹脂層２を、ＮａＯＨのアルカリ溶液に浸して剥離した。このようにして、基板１上に微細パターンが形成された光ディスク用原盤を得ることができた。
【０１９１】
上記凹状微細パターンをＡＦＭ（原子間力顕微鏡）により測定した。測定の結果、形成されたパターンのＡＦＭ像により、直径８０ｎｍ深さ４０ｎｍの円柱状の複数の凹部（ピット列）が、トラックピッチ１６０ｎｍ及びピットピッチ１６０ｎｍで形成されていることが確認された。
【０１９２】
また、図１９に示すように、形成されたパターンのトラック方向の断面形状のＡＦＭ像により、本実施の形態の形成方法による微細パターンは、従来の方法によるパターンと比較して、エッジ部分が急峻となり明瞭であり、より微細なパターンが形成できることが確認された。
【０１９３】
また、実施例１と同様に、上記凹状微細パターンが形成された基板１を光ディスク用の原盤として、光ディスク用スタンパ及び光ディスク基板を形成することができた。
【０１９４】
〔実施例３〕
本実施例では、前記実施の形態２の微細パターンの形成方法について行った第１の検証実験について説明する。
【０１９５】
まず、ディスク状シリコン（Ｓｉ）ウエハーからなる基板１８の上に、ノボラック系樹脂ベースのポジタイプのフォトレジスト（富士フィルムアーチ社製ＦＨ−ＥＸ３Ｌ１、気体化温度約３００℃）をスピンコート法により塗布した後、１２０℃の温度でハードベークを行い、層厚６０ｎｍの樹脂層２を形成した。次に、シリコン（Ｓｉ）ターゲットを用いて、アルゴン（Ａｒ）ガスと酸素ガスとの混合ガスを用いた反応性スパッタリングにより層厚４０ｎｍの酸化シリコン膜を形成し、透明保護層１９とした。なお、シリコン（Ｓｉ）及び酸化シリコンの融点は、それぞれ、約１４００℃及び約７００℃であり、記録層である上記フォトレジストの気体化温度よりも十分に高い。
【０１９６】
次に、実施例１と同様にして、光ビーム４を上記シリコン（Ｓｉ）ウエハーからなる基板１８の表面に集光照射し、該基板１８の表面温度を樹脂層２の気体化温度以上とすることにより、樹脂層２に空洞領域５を形成した。
【０１９７】
次に、上記シリコン（Ｓｉ）ウエハーからなる基板１８をスパッタリング装置に配置し、アルゴン（Ａｒ）ガスを用いたスパッタリングを行うことにより、酸化シリコン膜からなる透明保護層１９を除去し、引き続き、透明保護層１９の裏面に存在していた溶融領域６の樹脂層２を併せて除去することにより、凹状の微細パターンである空洞領域５が表面に形成された樹脂層２を露出させた。
【０１９８】
上記凹状微細パターンをＡＦＭ（原子間力顕微鏡）により測定した結果、直径７５ｎｍ深さ３５ｎｍの円柱状の複数の凹部であるピット列が、トラックピッチ１６０ｎｍ、ピットピッチ１６０ｎｍで形成されていることが確認された。
【０１９９】
また、実施例１と同様に、上記微細パターンを有する上記シリコン（Ｓｉ）ウエハーからなる基板１８を光ディスク用の原盤として、光ディスク用スタンパ及び光ディスク基板を形成することができた。
【０２００】
〔実施例４〕
本実施例では、前記実施の形態２の微細パターンの形成方法について行った第２の検証実験について説明する。
【０２０１】
まず、ディスク状シリコン（Ｓｉ）ウエハー（融点約１４００℃）からなる基板１８の上に、ノボラック系樹脂ベースのポジタイプのフォトレジスト（富士フィルムアーチ社製ＦＨ−ＥＸ３Ｌ１、気体化温度約３００℃）をスピンコート法により塗布した後、１２０℃の温度でハードベークを行い、層厚８０ｎｍの樹脂層２を形成した。次に、シリコン（Ｓｉ）ターゲットを用いて、アルゴン（Ａｒ）ガスと酸素ガスとの混合ガスを用いた反応性スパッタリングにより層厚４０ｎｍの酸化シリコン膜（融点約７００℃）を形成し、透明保護層１９とした。
【０２０２】
次に、実施例１と同様にして、光ビーム４を上記シリコン（Ｓｉ）ウエハーからなる基板１８の表面に集光照射し、該基板１８の表面温度を樹脂層２の気体化温度以上とすることにより、樹脂層２に空洞領域５を形成した。
【０２０３】
次に、上記シリコン（Ｓｉ）ウエハーからなる基板１８をドライエッチング装置に配置し、四フッ化炭素（ＣＦ４ ）ガスを用いたドライエッチングを行うことにより、酸化シリコン膜からなる透明保護層２３を除去し、引き続き、透明保護層１９の裏面に存在していた溶融領域６の樹脂層２を併せて除去することにより、凹状の微細パターンである空洞領域５が表面に形成された樹脂層２を露出させた。
【０２０４】
次に、ドライエッチング装置に配置した状態で、引き続き、四フッ化炭素（ＣＦ４ ）ガスを用いたドライエッチングを行うことにより、樹脂層２に形成された凹状の微細パターンを基板１８に転写した。続いて、基板１８上に残存した樹脂層２を、ＮａＯＨのアルカリ溶液に浸して剥離した。このようにして、基板１８上に微細パターンが形成された光ディスク用原盤を得ることができた。
【０２０５】
上記凹状微細パターンをＡＦＭ（原子間力顕微鏡）により測定した結果、直径７５ｎｍ深さ４０ｎｍの円柱状の複数の凹部であるピット列が、トラックピッチ１６０ｎｍ、ピットピッチ１６０ｎｍで形成されていることが確認された。
【０２０６】
また、実施例１と同様に、上記微細パターンが形成されたシリコン（Ｓｉ）ウエハーからなる基板１８を光ディスク用の原盤として、光ディスク用スタンパ及び光ディスク基板を形成することができた。
【０２０７】
〔実施例５〕
本実施例では、前記実施の形態３の微細パターンの形成方法について行った第１の検証実験について説明する。
【０２０８】
まず、ディスク状ガラス基板からなる基板１の上に、下地層２０として、タンタル（Ｔａ）ターゲットを用いたスパッタリングにより層厚３０ｎｍのタンタル（Ｔａ）膜（融点約３０００℃）を形成した。次に、上記下地層２０上に、ノボラック系樹脂ベースのポジタイプのフォトレジスト（住友化学製ＰＦＩ−９４Ａ６、気体化温度約３００℃）をスピンコート法により塗布した後、１２０℃の温度でハードベークを行い、層厚４０ｎｍの樹脂層２を形成した。次に、タンタル（Ｔａ）ターゲットを用いたスパッタリングにより層厚４０ｎｍのタンタル（Ｔａ）膜（融点約３０００℃）を形成し、光吸収層２１とした。
【０２０９】
次に、実施例１と同様にして、光ビーム４を上記光吸収層２１に集光照射し、該光吸収層２１の表面温度を樹脂層２の気体化温度以上とすることにより、樹脂層２に空洞領域５を形成した。
【０２１０】
次に、上記ディスク状ガラス基板からなる基板１をスパッタリング装置に配置し、アルゴン（Ａｒ）ガスを用いたスパッタリングを行うことにより、タンタル（Ｔａ）膜からなる光吸収層２１を除去して、凹状の微細パターン（空洞領域５）が表面に形成された樹脂層２を露出させた。
【０２１１】
上記凹状微細パターンをＡＦＭ（原子間力顕微鏡）により測定した結果、直径７０ｎｍ深さ３５ｎｍの円柱状の複数の凹部であるピット列が、トラックピッチ１６０ｎｍ、ピットピッチ１６０ｎｍで形成されていることが確認された。
【０２１２】
また、実施例１と同様に、上記微細パターンを有する上記ディスク状ガラス基板からなる基板１を光ディスク用の原盤として、光ディスク用スタンパ及び光ディスク基板を形成することができた。
【０２１３】
〔実施例６〕
本実施例では、前記実施の形態３の微細パターンの形成方法について行った第２の検証実験について説明する。
【０２１４】
まず、ディスク状ガラス基板からなる基板１の上に、下地層２０として、タンタル（Ｔａ）ターゲットを用いたスパッタリングにより層厚５０ｎｍのタンタル（Ｔａ）膜（融点約３０００℃）を形成した。次に、上記下地層２０上に、ノボラック系樹脂ベースのポジタイプのフォトレジスト（住友化学製ＰＦＩ−９４Ａ６、気体化温度約３００℃）をスピンコート法により塗布した後、１２０℃の温度でハードベークを行い、層厚６０ｎｍの樹脂層２を形成した。次に、タンタル（Ｔａ）ターゲットを用いたスパッタリングにより層厚４０ｎｍのタンタル（Ｔａ）膜（融点約３０００℃）を形成し、光吸収層２１とした。
【０２１５】
次に、実施例１と同様にして、光ビーム４を上記光吸収層２１に集光照射し、該光吸収層２１の表面温度を樹脂層２の気体化温度以上とすることにより、樹脂層２に空洞領域５を形成した。
【０２１６】
次に、上記ディスク状ガラス基板からなる基板１をドライエッチング装置に配置し、四フッ化炭素（ＣＦ４ ）ガスを用いたドライエッチングを行うことにより、タンタル（Ｔａ）膜からなる光吸収層２１を除去して、凹状の微細パターン（空洞領域５）が表面に形成された樹脂層２を露出させた。
【０２１７】
次に、ドライエッチング装置に配置した状態で、引き続き、四フッ化炭素（ＣＦ４ ）ガスを用いたドライエッチングを行うことにより、樹脂層２に形成された凹状の微細パターンを下地層２０に転写した。続いて、下地層２０上に残存した樹脂層２を、ＮａＯＨのアルカリ溶液に浸して剥離した。このようにして、下地層２０上に微細パターンが形成された光ディスク用原盤を得ることができた。
【０２１８】
上記凹状微細パターンをＡＦＭ（原子間力顕微鏡）により測定した結果、直径７０ｎｍ深さ４０ｎｍの円柱状の複数の凹部であるピット列が、トラックピッチ１６０ｎｍ、ピットピッチ１６０ｎｍで形成されていることが確認された。
【０２１９】
また、実施例１と同様に、上記微細パターンが下地層２０に形成されたディスク状ガラス基板からなる基板１を光ディスク用の原盤として、光ディスク用スタンパ及び光ディスク基板を形成することができた。
【０２２０】
〔実施例７〕
本実施例では、前記実施の形態４の微細パターンの形成方法について行った第１の検証実験について説明する。
【０２２１】
まず、ディスク状ガラス基板からなる基板１の上に、光吸収層２２として、タンタル（Ｔａ）ターゲットを用いたスパッタリングにより層厚４０ｎｍのタンタル（Ｔａ）膜（融点約３０００℃）を形成した。次に、ノボラック系樹脂ベースのポジタイプのフォトレジスト（富士フィルムアーチ社製ＦＨ−ＥＸ３Ｌ１、気体化温度約３００℃）をスピンコート法により塗布した後、１２０℃の温度でハードベークを行い、層厚６０ｎｍの樹脂層２を形成した。次に、シリコン（Ｓｉ）ターゲットを用いて、アルゴン（Ａｒ）ガスと酸素ガスとの混合ガスを用いた反応性スパッタリングにより層厚４０ｎｍの酸化シリコン膜（融点約７００℃）を形成し、透明保護層２３とした。
【０２２２】
次に、実施例１と同様にして、光ビーム４を上記光吸収層２２に集光照射し、該光吸収層２２の温度を樹脂層２の気体化温度以上とすることにより、樹脂層２に空洞領域５を形成した。
【０２２３】
次に、上記ガラス基板からなる基板１をスパッタリング装置に配置し、アルゴン（Ａｒ）ガスを用いたスパッタリングを行うことにより、酸化シリコン膜からなる透明保護層２３を除去し、引き続き、上記透明保護層２３の裏面に存在していた溶融領域６の樹脂層２を併せて除去することにより、凹状の微細パターンである空洞領域５が表面に形成された樹脂層２を露出させた。
【０２２４】
上記凹状微細パターンをＡＦＭ（原子間力顕微鏡）により測定した結果、直径７５ｎｍ深さ３５ｎｍの円柱状の複数の凹部（ピット列）が、トラックピッチ１６０ｎｍ、ピットピッチ１６０ｎｍで形成されていることが確認された。
【０２２５】
また、実施例１と同様に、上記微細パターンを有する上記ディスク状ガラス基板からなる基板１を光ディスク用の原盤として、光ディスク用スタンパ及び光ディスク基板を形成することができた。
【０２２６】
〔実施例８〕
本実施例では、前記実施の形態４の微細パターンの形成方法について行った第２の検証実験について説明する。
【０２２７】
まず、ディスク状ガラス基板からなる基板１の上に、光吸収層２２として、タンタル（Ｔａ）ターゲットを用いたスパッタリングにより層厚６０ｎｍのタンタル（Ｔａ）膜（融点約３０００℃）を形成した。次に、ノボラック系樹脂ベースのポジタイプのフォトレジスト（富士フィルムアーチ社製ＦＨ−ＥＸ３Ｌ１、気体化温度約３００℃）をスピンコート法により塗布した後、１２０℃の温度でハードベークを行い、層厚６０ｎｍの樹脂層２を形成した。次に、シリコン（Ｓｉ）ターゲットを用いて、アルゴン（Ａｒ）ガスと酸素ガスとの混合ガスを用いた反応性スパッタリングにより層厚４０ｎｍの酸化シリコン膜（融点約７００℃）を形成し、透明保護層２３とした。
【０２２８】
次に、実施例１と同様にして、光ビーム４を上記光吸収層２２に集光照射し、該光吸収層２２の温度を樹脂層２の気体化温度以上とすることにより、樹脂層２に空洞領域５を形成した。
【０２２９】
次に、上記ディスク状ガラス基板からなる基板１をドライエッチング装置に配置し、四フッ化炭素（ＣＦ４ ）ガスを用いたドライエッチングを行うことにより、酸化シリコン膜からなる透明保護層２３を除去し、引き続き、上記透明保護層２３の裏面に存在していた溶融領域６の樹脂層２を併せて除去することにより、凹状の微細パターンである空洞領域５が表面に形成された樹脂層２を露出させた。
【０２３０】
次に、ドライエッチング装置に配置した状態で、引き続き、四フッ化炭素（ＣＦ４ ）ガスを用いたドライエッチングを行うことにより、樹脂層２に形成された凹状の微細パターンを光吸収層２２に転写した。続いて、光吸収層２２上に残存した樹脂層２を、ＮａＯＨのアルカリ溶液に浸して剥離した。このようにして、光吸収層２２上に微細パターンが形成された光ディスク用原盤を得ることができた。
【０２３１】
上記凹状微細パターンをＡＦＭ（原子間力顕微鏡）により測定した結果、直径７５ｎｍ深さ４０ｎｍの円柱状の複数の凹部（ピット列）が、トラックピッチ１６０ｎｍ、ピットピッチ１６０ｎｍで形成されていることが確認された。
【０２３２】
また、実施例１と同様に、上記微細パターンが光吸収層２２に形成されたディスク状ガラス基板からなる基板１を光ディスク用の原盤として、光ディスク用スタンパ及び光ディスク基板を形成することができた。
【０２３３】
〔実施例９〕
本実施例では、前記実施の形態５の微細パターンの形成方法について行った検証実験について説明する。
【０２３４】
第１保護層としてのディスク状ガラス基板１（融点約１０００℃）の上に、記録層としての樹脂層２を、ノボラック系樹脂ベースのポジタイプのフォトレジスト（富士アーチ社製ＦＨ−ＥＸ３Ｌ１、気体化温度約３００℃）をスピンコート法により塗布した後、１００℃の温度でハードベークを行い、層厚４０ｎｍの樹脂層２を形成した。次に、第２保護層２４として、酸化シリコンターゲットを用いたスパッタリングにより層厚４０ｎｍの酸化シリコン膜（融点約７００℃）を形成し、光吸収層２５として、Ｔａターゲットを用いたスパッタリングにより膜厚１５ｎｍのＴａ膜を形成した。続いて、光ビームを光吸収層に照射して微細パターンを形成した後、ドライエッチングにより、光吸収層２５及び第２保護層２４を除去し樹脂層を露出させた。
【０２３５】
このように、第１保護層及び第２保護層として光ビームが透明な材料を用いても、微細パターンを形成することができる。また、光吸収層が無機物であることにより、有機物に比較して、機械的強度が強いため、温度変化時における光吸収層自体の耐久性を向上させることができ、より良好な形状の微細パターンを形成することができる。特にＳｉやＧｅは、金属に比較して、熱伝導度が小さいため、光レーザの照射時における熱の拡散量が小さく、光レーザに対する感度を向上させることができる。
【０２３６】
〔実施例１０〕
本実施例では、前記実施の形態６の微細パターンの形成方法について行った検証実験について説明する。
【０２３７】
光ビームの照射から原盤製造までの工程については、上記本発明の第１の実施形態に準じて行えばよく、例えば、ディスク状Ｓｉ基板１の上に、中間層２７として膜厚５０ｎｍのＺｎＳ・ＳｉＯ２ 、第１保護層２６として膜厚２０ｎｍのＴａ（融点約３０００℃）、樹脂層２として膜厚４０ｎｍのノボラック系樹脂ベースのポジタイプのフォトレジスト（住友化学製ＰＦＩ−９４Ａ６、気体化温度約３００℃）、第２保護層２４として層厚４０ｎｍのＭｇＯ（融点約２８００℃）、光吸収層２５として膜厚２０ｎｍのＧｅを、この順に積層した多層構造体を用いることができる。この多層構造において、光ビームを光吸収層に照射して微細パターンを形成した後、ドライエッチングにより、光吸収層及び第２保護層を除去し樹脂層を露出させた。
【０２３８】
このように、中間層２７が基板１よりも熱伝導率が小さいために、光ビーム４の照射によって発生した熱が基板方向へ拡散し難くなり、光ビーム４に対する空洞領域５を形成する感度が向上する。このため、より小さい光ビーム４のパワーでパターンを形成することが可能である。また、第１保護層や樹脂層及び第２保護層としては、実施の形態１で述べたような材料を用いることが可能である。
【０２３９】
〔実施例１１〕
本実施例では、前記実施の形態７の微細パターンの形成方法について行った検証実験について説明する。
【０２４０】
第１保護層としてのディスク状石英基板１（融点約１０００℃）上に、ノボラック系樹脂ベースのポジタイプのフォトレジスト（住友化学製ＰＦＩ−９４Ａ６、気体化温度約３００℃）をスピンコート法により塗布した後、１００℃の温度でハードベークを行い、層厚６０ｎｍの樹脂層２を形成した。次に、酸化亜鉛ターゲットを用いて、Ａｒガスと酸素ガスとの混合ガスを用いた反応性スパッタリングにより層厚３２ｎｍの酸化亜鉛層を形成して第２保護層２８とし、ＳｉターゲットとＡｒガスを用いたスパッタリングにより層厚１５ｎｍのＳｉ層を形成して光吸収層２５とした。なお、酸化亜鉛は昇華性を有しており、融点はなく約１３００℃で昇華し始めるが、この温度は記録層としての上記フォトレジストの気体化温度よりも十分に高い。
【０２４１】
次に、光ビーム４を光吸収層２５に照射し、樹脂層２を気体化温度以上とすることにより、樹脂層２に空洞領域５を形成した。続いて、純水で希釈した希硝酸水溶液で第２保護層２８を溶解させ光吸収層２５とともに除去し、複数の空洞領域５による微細パターンが表面に形成された樹脂層２を露出させた。
【０２４２】
上記凹状微細パターンをＡＦＭ（原子間力顕微鏡）により測定した結果、直径７５ｎｍ深さ３５ｎｍの円柱状の複数の凹部（ピット列）が、トラックピッチ１６０ｎｍ、ピットピッチ１６０ｎｍで形成されていることが確認された。
【０２４３】
また、実施例１と同様に、上記微細パターンを有する上記ディスク状ガラス基板からなる基板１を光ディスク用の原盤として、光ディスク用スタンパ及び光ディスク原盤を形成することができた。
【０２４４】
〔実施例１２〕
本実施例においては、気体化温度とガラス転移点との温度差が１８０℃以内の樹脂を用いることによって、より良好な形状のピットパターンを形成することが可能な、実施方法のうちの一例を示す。
【０２４５】
例えば、〔実施例１１〕における記録層としての樹脂層２に、ＰＨＳ系樹脂ベースのポジタイプのフォトレジスト（東京応化製ＴＤＵＲ−Ｐ０１５）を用いた、以下のような工程によって、より良好な形状の微細パターンが形成される。
【０２４６】
図１５及び図１６を用いて説明する。第１保護層としてのディスク状石英基板１（融点約１０００℃）上に、ノボラック系樹脂ベースのポジタイプのフォトレジスト（東京応化製ＴＤＵＲ−Ｐ０１５、気体化温度約３００℃）をスピンコート法により塗布した後、１００℃の温度でハードベークを行い、層厚６０ｎｍの樹脂層２を形成した。次に、酸化亜鉛ターゲットを用いた、Ａｒガスと酸素ガスとの混合ガスを用いた反応性スパッタリングにより層厚３２ｎｍの酸化亜鉛層（昇華点約２８００℃）を形成して第２保護層２８とし、ＳｉターゲットとＡｒガスを用いたスパッタリングとにより層厚１５ｎｍのＳｉ層を形成して光吸収層２５とした。次に、光ビームを光吸収層２５に照射し、樹脂層２の温度を気体化温度以上とすることにより、樹脂層２に空洞領域５を形成した。
【０２４７】
続いて、純水で希釈した希硝酸水溶液で第２保護層２８を溶解させ光吸収層２５と共に除去し、複数の空洞領域５による微細パターンが表面に形成された樹脂層２を露出させた。
【０２４８】
上記工程によって得られた微細パターンを、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）により測定した結果を図２０に示す。図１７に示したような、樹脂層にノボラック系樹脂ベースのレジストを利用した場合と比較して、より良好な形状のピットが得られており、直径７５ｎｍ深さ２５ｎｍの円柱状の複数の凹部が、トラックピッチ１６０ｎｍで形成されている。
【０２４９】
したがって、本発明の微細パターン形成法によれば、光ビーム波長２５７ｎｍ・ＮＡ０．９の光学系で、７５ｎｍのパターンを形成することができる。これは、同様の光学系を用いた従来の露光及び現像プロセスによって得られる最小サイズの１／２程度のサイズであり、本発明によって、より微細かつ良好な形状のパターンが得られることがわかる。また、同様にして、図２１に示すようなランダムパターンを形成することができた。
【０２５０】
上記のように、用いる樹脂材料によって得られるパターン形状が異なるのは、以下に述べる、本発明における微細パターン形成方法特有のメカニズムに基づいている。なお、一般的な樹脂材料は、温度上昇過程において、ガラス転移点に達すると軟化し始め、流動性が急激に高まることが知られている。このため、以下、ガラス転移点と溶融温度とを、同義の文言として用いる。
【０２５１】
図２２は、本技術における温度分布と樹脂の状態変化を示す概念図である。横軸が、ビームスポットにおけるビーム中心からの面内方向の距離、縦軸が温度を示しており、曲線３０はビームスポット内の樹脂の温度分布を示している。また、直線３１及び直線３２はそれぞれ、樹脂の気体化温度及び溶融温度を示しており、領域３４及び領域３５はそれぞれ、樹脂の気体化領域及び溶融領域を示している。この図２２から、レーザの照射時にほぼ同様の温度分布が得られる場合、樹脂の気体化温度と溶融温度との温度差３３が大きくなるにしたがい、溶融領域３５が大きくなる。溶融領域は、樹脂が気体化する際の圧力を受けるため、わずかであるが微細パターンが広げられる方向に力を受ける。この結果、温度差３３が小さい方が、形成されたピットはレジスト層の面内方向に広がりにくく、同じ気体化温度を有した樹脂同士を比較した場合、溶融温度が高い方が微細パターンは広がりにくく、パターンの形状が歪みにくくなる。
【０２５２】
図２３の表は、ノボラック系樹脂ベースのフォトレジスト（富士アーチ社製ＦＨ−ＥＸ３Ｌ１、成膜及びベーク後のノボラック系樹脂の重量比率約６７〜９７％）、ＰＭＭＡ系樹脂及びＰＨＳ系樹脂ベースのフォトレジスト（東京応化製ＴＤＵＲ−Ｐ０１５、成膜及びベーク後のＰＨＳ系樹脂の重量比率約５０〜８３％）の気体化温度とガラス転移点の測定結果を示している。上記の３種に対する気体化温度とガラス転移点との温度差はそれぞれ、約２１０℃、約１８０℃及び約１２５℃である。我々は、上記の樹脂を用いた検討を行った結果、気体化温度とガラス転移点との温度差が１８０℃以内の樹脂である、ＰＭＭＡ系樹脂及びＰＨＳ系樹脂をベース樹脂として用いたフォトレジストを利用することによって、ピット形状がより良いパターンを得ることができることを見出した。
【０２５３】
ここで、上述した微細パターンの形成に関するメカニズムを考慮すれば、より良好な形状の微細パターンを形成するために用いることが可能な樹脂は上記の樹脂材料に限られるものではなく、気体化温度とガラス転移点との温度差が１８０℃以内の樹脂であればよい。
【０２５４】
加えて、気体化温度とガラス転移点との温度差が小さくなるにしたがい、微細パターンの形状が良好となる傾向にあり、特に、樹脂層としてＰＨＳ系樹脂を用いた場合、さらにピット形状が良い微細パターンを得ることができた。
【０２５５】
また、第２保護層除去後の多層構造を光メモリ素子用の原盤として、光ディスク用スタンパ及び光ディスク基板を形成することができた。
【０２５６】
本実施例においても、第１保護層及び第２保護層としては、実施の形態７で述べたような材料を用いることが可能である。
【０２５７】
〔実施例１３〕
さらに、我々は、微細パターン形成後において、記録層としての樹脂層のガラス転移点以上、気体化温度未満の範囲内でのアニールを行うことにより、より良い形状の微細パターンが得られることを確認した。
【０２５８】
例えば、以下のような工程によって、より良好な形状の微細パターンが形成される。
【０２５９】
ディスク状石英基板上に、光吸収層であり、かつ、第１保護層としての層厚７．５ｎｍのＳｉ層（融点約１４００℃）を、ＳｉターゲットとＡｒガスを用いたＲＦスパッタリングとにより形成した。続いて、該Ｓｉ層上に、ＰＨＳ系樹脂ベースのポジタイプのフォトレジスト（東京応化製ＴＤＵＲ−Ｐ０１５、気体化温度約３００℃）をスピンコート法により塗布した後、１００℃の温度でハードベークを行い、層厚４０ｎｍの樹脂層を形成した。次に、酸化亜鉛ターゲットを用いた、Ａｒガスと酸素ガスとの混合ガスを用いた反応性スパッタリングにより層厚２５ｎｍの酸化亜鉛層（昇華点約２８００℃）を形成して第２保護層とし、次に、光ビームを光吸収層に照射し、樹脂層の温度を気体化温度以上とすることにより、樹脂層に空洞領域を形成した。
【０２６０】
続いて、純水で希釈した希硝酸水溶液で第２保護層を溶解させて除去し、複数の空洞領域による微細パターンが表面に形成された樹脂層を露出させた。
【０２６１】
上記工程によって得られた微細パターンを、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）により測定した結果を図２４に示す。
【０２６２】
続いて、オーブンを使用し、上記微細パターンを備えた多層構造を上記フォトレジストのガラス転移点である、１７５℃で１５分のアニールを行った。得られた微細パターンを、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）により測定した結果を図２５に示す。ＡＦＭ像においては、低い部分が黒色、高い部分が白色にとしてグラディエーションが付けられているが、図２４と比較すると、図２５の方が微細パターンのエッジ部分のわずかな隆起が低減されていることがわかる。また、ピットエッジにおける面内方向のわずかなラフネスが低減され、より円形に近い形状となっていることがわかる。なお、アニールは、パターン形状の崩れ等が発生しないために、ガラス転移点付近の温度で行うことが望ましい。
【０２６３】
ここで、オーブンによるアニールは、より良好な形状の微細パターンが得るための手法の一例であり、例えば、ＵＶ照射等により、パターンエッジ付近のみを局所的に昇温させるような手法により、同様の効果を得ることが可能である。
【０２６４】
また、アニール後の多層構造を光メモリ素子用の原盤として、光ディスク用スタンパ及び光ディスク基板を形成することができた。
【０２６５】
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０２６６】
本発明は、光ディスク原盤、光ディスクスタンパ、及び光ディスクを製造するときに、好適に使用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【０２６７】
【図１】本発明における微細パターンの形成方法及び光メモリ素子用原盤の製造方法を示す断面図である。
【図２】上記微細パターンを形成するための微細パターン形成装置を示す構成図である。
【図３】上記微細なパターンを有する光ディスク用原盤を示す断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は、上記微細パターンの形成方法を利用した、エッチングを用いた上記光ディスク用原盤の作製工程を示す図である。
【図５】本発明における微細パターンの形成方法の他の実施の形態を示す断面図である。
【図６】上記微細パターンの形成方法によって形成された光メモリ素子用原盤を示す断面図である。
【図７】本発明における微細パターンの形成方法のさらに他の実施の形態を示す断面図である。
【図８】上記微細パターンの形成方法によって形成された光メモリ素子用原盤を示す断面図である。
【図９】本発明における微細パターンの形成方法のさらに他の実施の形態を示す断面図である。
【図１０】上記微細パターンの形成方法によって形成された光メモリ素子用原盤を示す断面図である。
【図１１】本発明における微細パターンの形成方法のさらに他の実施の形態を示す断面図である。
【図１２】上記微細パターンの形成方法によって形成された光メモリ素子用原盤を示す断面図である。
【図１３】本発明における微細パターンの形成方法のさらに他の実施の形態を示す断面図である。
【図１４】上記微細パターンの形成方法によって形成された光メモリ素子用原盤を示す断面図である。
【図１５】本発明における微細パターンの形成方法のさらに他の実施の形態を示す断面図である。
【図１６】上記微細パターンの形成方法によって形成された光メモリ素子用原盤を示す断面図である。
【図１７】上記微細パターンの形成方法で形成されたパターンのＡＦＭ像を示す図である。
【図１８】上記微細パターンの形成方法で形成されたパターンを示す断面図である。
【図１９】上記微細パターンの形成方法で形成されたパターンを示す断面図である。
【図２０】上記微細パターンの形成方法で形成されたパターンのＡＦＭ像を示す図である。
【図２１】上記微細パターンの形成方法で形成されたランダムパターンのＡＦＭ像を示す図である。
【図２２】樹脂の気体化温度とガラス転移点との温度差に依存したパターンの広がりやすさを示す図である。
【図２３】各種樹脂の気体化温度及びガラス転移点を示す図である。
【図２４】上記微細パターンの形成方法で形成された、アニール前のパターンのＡＦＭ像を示す図である。
【図２５】上記微細パターンの形成方法で形成された、アニール後のパターンのＡＦＭ像を示す図である。
【図２６】従来の微細パターンの形成方法を示す断面図である。
【図２７】従来の他の微細パターンの形成方法を示す断面図である。
【図２８】従来のさらに他の微細パターンの形成方法を示す断面図である。
【図２９】従来の微細パターンの形成方法で形成されたパターンを示す断面図である。
【符号の説明】
【０２６８】
１        基板（第１保護層）
２        樹脂層（記録層）
３        光吸収層（第２保護層）
４        光ビーム
５        空洞領域
６        溶融領域
１０        微細パターン形成装置
１８        基板（第１保護層）
１９        透明保護層（第２保護層）
２０        下地層（第１保護層）
２１        光吸収層（第２保護層）
２２        光吸収層（第１保護層）
２３        透明保護層（第２保護層）
２４        第２保護層
２５        光吸収層
２６        第１保護層
２７        中間層
２８        第２保護層
３０        ビームスポット内の温度分布
３１        樹脂の気体化温度
３２        樹脂の溶融温度
３３        樹脂に対する気体化温度とガラス転移点との温度差
３４        樹脂の気体化領域
３５        樹脂の溶融領域
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図１７】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２４】
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【図２５】
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