(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光情報記録媒体のスタンパ製造方法であって、基板上にフォトレジスト層を有する原盤に、光または電子線を所望パターン状に照射する第１工程と、前記フォトレジスト層に現像を行う第２工程と、前記原盤上に前記フォトレジスト側から、前記フォトレジスト層に対する前記基板のエッチング選択比が１未満であって、かつ、エッチング処理速度が４０ｎｍ／分以下である、光、プラズマ、イオンの少なくとも一つの照射を行う第３工程と、前記原盤上に電鋳により金属層を形成する第４工程と、前記原盤及び前記金属層を電鋳液浴の温度と温度が１０度以上異なる水中に入れ、前記金属層に応力を発生させた状態で、前記水中において原盤から剥離する第５工程とを有することを特徴とするスタンパ製造方法。
【請求項２】
前記光、プラズマ、イオンの少なくとも一つの照射において、前記フォトレジストを深さ方向に、処理平面内平均０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下除去することを特徴とする請求項１記載のスタンパ製造方法。
【請求項３】
前記光、プラズマ、イオンの少なくとも一つの照射において、前記フォトレジストに対する前記基板のエッチング選択比が０．２以下であることを特徴とする請求項１記載のスタンパ製造方法。
【請求項４】
前記光、プラズマ、イオンの少なくとも一つの照射において、前記フォトレジストに対するエッチング処理速度が２０ｎｍ／分以下であることを特徴とする請求項１記載のスタンパ製造方法。
【請求項５】
所望のフォトレジストパターン深さが５ｎｍ以上４０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のスタンパ製造方法。
【請求項６】
前記第３工程と同時に、前記原盤を１２０度以上１７０度以下の温度で過熱する工程をさらに有することを特徴とする請求項１記載のスタンパ製造方法。
【請求項７】
前記原盤および前記金属層と電鋳液浴温との温度差を２０度以上とすることを特徴とする請求項１記載のスタンパ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光、現像によるパターン形成を利用して処理を行った原盤からスタンパを製造する方法、および原盤処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光情報記録媒体の普及はめざましく、非接触で記録・再生が行え、それを安価に実現できる方式として幅広い用途での応用が実現されている。またこの光情報記録媒体は、高記録密度化による記録容量の向上が可能であり、次世代の光情報記録媒体の開発研究が進められている。以下に従来の光情報記録媒体の原盤製造方法、原盤からスタンパを製造する方法について図４を用いて説明する。
【０００３】
表面研磨されたガラスやシリコンなどの基板４０１に、フォトレジスト密着剤４０２、フォトレジスト４０３の順で塗布した後に、加熱処理を行う（ａ）。この基板とフォトレジスト密着材とフォトレジストとを合わせて原盤４０４と呼ぶ。次に、この原盤にレーザー光、電子線などのエネルギー線４０５により露光を行う（ｂ）。次に、この露光済み原盤を現像すると、フォトレジストがポジ型であれば露光部分が除去され、ネガ型であれば未露光部が除去されることにより、溝やピットなどのパターンが形成される（ｃ）。場合によっては、このパターン形成後原盤に加熱処理を行う。ここまでが従来の光情報記録媒体の原盤製造方法であり、この原盤に導電膜４０６を形成し（ｄ）、電鋳により金属層４０７を形成し（ｅ）、原盤から金属層４０７を剥離して、それを裏面研磨、形状加工したものがスタンパとなる。また、剥離した金属層４０７を導電体として、その上に再度電鋳を行うことで剥離した金属層と凹凸の反転した金属層からマザリングスタンパが製造される。射出成型により、スタンパ上の凹凸を転写することにより光情報記録媒体が製造される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
光情報記録媒体の高密度化に伴いパターン寸法は小さくなり、コントラストの高い露光、現像が難しく、現像時に除去されるべきフォトレジストが完全に除去されずに残渣が残り易い。このフォトレジスト残渣による形状悪化は、光情報記録媒体の記録特性、再生特性に悪影響を及ぼす。
【０００５】
例えば、案内溝を有する光情報記録媒体においては、案内溝の形状を悪化させ、再生ノイズを増大させ、その程度はマザリングを用いたスタンパでより顕著に見られる。また、光情報記録媒体の案内溝上やピット上に記録膜や反射膜を成膜する際にもフォトレジスト残渣により膜成長が悪影響を受けて、再生ノイズが増大や、記録再生可能回数の減少が起こる。
【０００６】
また、フォトレジストを変性または変質させた場合、フォトレジストの接着力が過大となり、原盤上に形成した金属層を剥離する際に剥離ムラが発生する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する、本発明のスタンパ製造方法は、基板上にフォトレジスト層を有する原盤に、光または電子線を所望パターン状に照射する第１工程と、フォトレジスト層に現像を行う第２工程と、原盤上に前記フォトレジスト側から、フォトレジスト層に対する基板のエッチング選択比が１未満であって、かつ、エッチング処理速度が４０ｎｍ／分以下である、光、プラズマ、イオンの少なくとも一つの照射を行う第３工程と、原盤上に電鋳により金属層を形成する第４工程と、前記原盤及び前記金属層を電鋳液浴の温度と温度が１０度以上異なる水中に入れ、金属層に応力を発生させた状態で、水中において原盤から剥離する第５工程とを有することを特徴とする。
【０００８】
ここで、本発明の光情報記録媒体のスタンパ製造方法において、前記フォトレジストを深さ方向に、処理平面内平均０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下除去することにより、本発明の光情報記録媒体のスタンパ製造方法のもつ効果を高めることができる。
【０００９】
ここで、本発明の光情報記録媒体のスタンパ製造方法において、前記光、プラズマ、イオンの少なくとも一つの照射において、前記フォトレジストに対する前記基板のエッチング選択比を０．２以下とすることにより、本発明の光情報記録媒体のスタンパ製造方法のもつ効果を高めることができる。
【００１０】
ここで、本発明の光情報記録媒体のスタンパ製造方法において、前記光、プラズマ、イオンの少なくとも一つの照射において、前記フォトレジストに対するエッチングエッチング速度が２０ｎｍ／分以下とすることにより、本発明の光情報記録媒体のスタンパ製造方法のもつ効果を高めることができる。
【００１１】
所望のフォトレジストパターン深さが５ｎｍ以上４０ｎｍ以下である時に本発明の光情報記録媒体のスタンパ製造方法のもつ効果は特に大きく発揮される。
【００１２】
また、本発明のスタンパ製造方法は前記第３工程と同時に、原盤を１２０度以上１７０度以下の温度で過熱する工程をさらに有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のスタンパ製造方法は、原盤および金属層と電鋳液浴温との温度差を２０度以上とすることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１（ａ）に、所望パターン寸法に対して露光能力ないし現像能力、フォトレジスト解像度などが十分でなく、現像後に基板１０１上にフォトレジスト残渣１０２が残った原盤を示す。図１（ｂ）に示すように、上記現像後の原盤に、光、イオン、プラズマなどの照射処理媒質１０４を照射する。その際、フォトレジスト除去速度の小さい処理条件を使用するほど、フォトレジスト１０３表面を荒らしにくくなり、ある一定以下のエッチング処理速度以下では、フォトレジスト１０３上の表面粗さを増大させることなく、フォトレジスト残渣１０２を除去することができる（ｃ）。
【００１６】
光を照射する場合は、紫外線フラッシュランプやＹＡＧレーザーのようなパルスレーザーなどを用いることができる。また、プラズマやイオンを照射する場合は、酸素や一酸化炭素、アンモニア、希ガスなどのエッチングガスを用いることができる。上記に示した以外の光やプラズマやイオンについても、照射処理によるフォトレジストの除去される速度、即ち、エッチング処理速度が、例えば、４０ｎｍ／分以下のように十分小さければ、照射処理によりフォトレジスト１０３表面が荒れる影響が小ない。但し、照射処理の種類によって、エッチング処理速度とフォトレジスト表面荒れとの関係は異なり、エッチング処理速度が４０ｎｍ／分より大きくとも、フォトレジスト表面粗さを増大させることがなければ、本発明の効果を得ることができる。
【００１７】
（表１）に、アッシング、即ち、酸素イオン照射を用いて、未現像のノボラック系フォトレジストを処理面内で深さ方向に平均１０ｎｍ除去した際のエッチング処理速度と照射処理によるフォトレジスト表面粗さとの関係を示す。フォトレジスト除去量を１０ｎｍとしたのは、除去する対象であるフォトレジスト残渣の厚みが大きいものでも１０ｎｍ未満となるためである。実際には、フォトレジスト残渣は体積に対する表面積の割合がフォトレジストや基板表面などに比べて大きいために照射処理時のエッチング選択比が高く、照射処理によるフォトレジスト除去深さは処理面内平均で５ｎｍあれば十分である。
【００１８】
【表１】
0004122802.tif 000002
【００１９】
本発明の実施の形態で扱うフォトレジスト表面粗さ（Ｒａ）は１ｎｍ以下であり、その本発明による照射処理による変化は、フォトレジスト除去量１０ｎｍで十分に飽和している為、照射除去量が１０ｎｍよりも大きい場合にも、以下に述べる照射処理による表面粗さ変化についての効果はそのまま適用できる。即ち、照射処理によるフォトレジスト除去量が深さ方向に１０ｎｍ以上の場合にも同様の効果を得ることができる。
【００２０】
また、未現像のフォトレジストを使用したのは、現像により、フォトレジスト表面が荒れるのを避けるためであり、未現像のフォトレジストの表面粗さ（Ｒａ）は０．３ｎｍであった。現像後のフォトレジストの表面粗さ（Ｒａ）は、現像方法やフォトレジスト種類などにより異なるが、０．４ｎｍから１．０ｎｍ程度である。以上から、照射処理にアッシング処理を用いた場合、エッチング処理速度４０ｎｍ／分以下では、原盤の種類によっては、本発明の効果が得られる、即ち、フォトレジスト表面を荒らすことなく、現像後に残ったフォトレジスト残渣を除去することができる。エッチング処理速度２０ｎｍ以下では、一般的な全ての原盤に対して本発明の効果が得られることが分かる。なお、フォトレジスト、照射処理方法などにより、エッチング処理速度とフォトレジスト表面荒れとの関係は異なるが、アクリル系のフォトレジストを使用した場合や、照射処理に一酸化炭素やアルゴンなどの希ガスを用いた場合にも、同様の結果が得られた。
【００２１】
また、本発明の実施の形態では、フォトレジスト残渣１０２を除去し、所望パターンである基板表面１０５を露出させることが目的であるが、光、プラズマ、イオンの少なくとも一つの照射により、フォトレジストのみならず基板表面１０５までも削り取られてしまうと、本来の所望パターンを得ることができなくなる。それを回避するために、照射処理のフォトレジストに対する原盤のエッチング選択比が１未満となる、基板とフォトレジストと照射処理との組み合わせが必要である。
【００２２】
上記エッチング選択比は小さいほど原盤表面を荒らさずにすむが、前述したとおり、本発明のフォトレジスト除去深さは処理面内平均で５ｎｍで十分であり、上記エッチング選択比は０．２以下では照射処理による原盤表面の荒れが悪影響を持つことはない。
【００２３】
例えば、基板に石英ガラスやアルカリ添加ガラス、シリコンなどを用い、照射処理に酸素イオン、アルゴンイオンなどを用いた場合、例えば、ノボラック系樹脂やアクリル系樹脂などを基材とする、ほとんどのフォトレジストに対して、照射処理のフォトレジストに対する基板のエッチング選択比が十分小さい値となり、本発明の原盤製造方法の効果が十分得られた。
【００２４】
次に、本発明の実施の手段として、エッチング装置を用いた場合の本発明の効果についてより具体的に説明する。基板に石英ガラス、フォトレジストにノボラック系フォトレジストを用いて、露光、現像により原盤上に深さ２５ｎｍのパターンを形成した後で、エッチング装置を用いて導入ガスを酸素、または、アルゴンとしてエッチング処理速度８ｎｍ／分で、深さ方向に処理面内平均で４ｎｍフォトレジストを除去する本発明の原盤処理を行ったところ、何れのガスを用いた場合も、処理前に表面粗さ（Ｒａ）０．４ｎｍであったフォトレジスト表面を全く荒らすことなく、フォトレジスト残渣を完全に除去することができた。
【００２５】
そして、これらの本発明の原盤製造方法により製造した、トラックピッチ３２０ｎｍ、溝幅１６０ｎｍ、溝深さ２０ｎｍの案内溝を持つ原盤からスタンパを製造し、そのスタンパを用いて射出成型により製造された光ディスクの案内溝の再生ノイズを測定したところ、線速４．５ｍ／秒で再生した時の周波数２ＭＨｚにおいて、従来の方法で製造された光ディスクに比べて再生のノイズが平均１．１ｄＢ低減された。また、その効果は、マザリング工程を介した光ディスクにおいては、平均１．６ｄＢの低減となった。ここで線速４．５ｍ／秒で再生した時の２ＭＨｚでの再生ノイズを示したのは、この周波数においては、原盤上に形成されたフォトレジストパターンの形状の良、不良が再生ノイズに大きく影響するためである。
【００２６】
さらに、記録再生膜を備える光情報記録媒体では、フォトレジスト残渣による、記録再生膜の形状悪化を回避することができるために、記録再生時のエラー発生率の低減、信号再生ジッターの低減が可能となる。
【００２７】
以上説明した本発明の効果は、表面粗さ（Ｒａ）０．４以上１．０以下程度を必要とする原盤に対するものであり、フォトレジストパターンの深さが、例えば１００ｎｍ以上であるような場合には、本発明の効果はあまり得られない。その点で本発明の効果が高く得られるのは、フォトレジストパターン深さが４０ｎｍ以下であり、また、５ｎｍ以下では、必要となる表面粗さが非常に小さく、測定が困難であるために本発明の方法が有効であるかどうかを確かめることができなかった。但し、本発明の方法によれば、原盤のフォトレジストパターン深さによらず、従来の技術よりも優れたフォトレジスト残渣除去を可能とする点に変わりはない。
【００２８】
なお、本発明においては、基板上のフォトレジスト薄膜の形成方法や、フォトレジストへの露光方法、現像方法について制限するものではなく、それぞれにいかなる方法を用いてもよく、例えば、石英ガラス円板の基板上にスピンコート法によりフォトレジスト薄膜を形成し、回転ステージに載せて回転させながら紫外線レーザーによる露光を行った後に、パドル現像を行ってもよい。
【００２９】
（実施の形態２）
図２を用いて、実施の形態１で説明した原盤製造方法に加えて、同時に、加熱処理を行う原盤製造方法について説明する。ここでいう加熱処理とは、現像後のフォトレジストパターンをフォトレジストの融点近くまで加熱することにより、フォトレジストの表面張力を利用してフォトレジストに対して表面を平滑化するなど形状変化を起こさせるもので、ポストベーク、またはハードベークと呼ばれるものである。その際の処理温度は、フォトレジストの融点を考えると１２０度以上１７０度以下がよい。
【００３０】
所望パターン寸法に対して露光能力ないし現像能力、フォトレジスト解像度などが十分でなく、現像後に基板上にフォトレジスト残渣が残った原盤２０１を、加熱機構を備えたステージ２０２上に載せる。図２（ａ）は実施の形態１で説明した本発明の照射処理にエッチングを利用する場合の装置構成を示したもので、ステージ２０２を含む高周波発生装置２０３、それらを囲うチャンバ２０４、チャンバ２０４内の真空度を制御する排気装置２０５、処理ガスを導入する処理ガス導入装置２０６を備える。図２（ｂ）は実施の形態１で説明した本発明の照射処理に、例えば紫外線フラッシュランプやパルスレーザーなどの光照射を利用する場合の装置構成を示したもので、加熱機構を備えたステージ２０２と光照射装置２０７を備える。装置を使用する際の利便性のために、ステージ２０２と光照射装置２０７とを囲うチャンバ２０８があってもよい。
【００３１】
実際に図２（ａ）の装置を用いて、本発明の原盤製造方法により製造した、トラックピッチ３２０ｎｍ、溝幅１６０ｎｍ、溝深さ２０ｎｍの案内溝を持つ原盤からスタンパを製造し、そのスタンパを用いて射出成型により製造された光ディスクの案内溝の再生ノイズを測定したところ、線速４．５ｍ／秒で再生した時の周波数２ＭＨｚにおいて、従来の方法で製造された光ディスクに比べて再生ノイズが平均２．６ｄＢ低減された。さらに、記録再生膜を備える光情報記録媒体では、フォトレジスト残渣による、記録再生膜の形状悪化を回避することができるために、記録再生時のエラー発生率の低減、信号再生ジッターの低減が可能となる。
【００３２】
実施の形態１で説明した本発明の原盤製造方法（照射処理）を用いずに、ポストベークと呼ばれる加熱処理のみを行った場合、加熱処理による再生ノイズの低減値は平均１．５ｄＢであるから、実施の形態２で説明した原盤製造方法によれば、本発明の原盤への照射処理の効果と、従来の技術である原盤への加熱処理の効果との両方を損なうことなく、１つの装置で同時に処理できる。これにより、工程を減らすことによる異物の混入回避や製造の処理速度向上が可能となる。
【００３３】
（実施の形態３）
ここでは、例えば、実施の形態１や実施の形態２で説明したような処理を行った原盤からの金属層剥離における本発明の実施の形態について図３を用いて説明する。
【００３４】
フォトレジストパターンの形成された基板３０１上に、例えば電鋳などにより形成された金属層３０２は、電鋳液浴から取り出された後、直ちに図３（ａ）のように、原盤３０１から剥離される。しかし、例えば、本発明の原盤処理や、高温過熱処理、化学処理などにより、原盤３０１上のフォトレジストが改質した場合に、フォトレジスト３０３による、原盤３０１と金属層３０２との接着力が過大となり、上記の金属層剥離の際に金属層３０２の表面に、図３（ｂ）のような、剥離方向と垂直な方向に分布する、大きさ１０μｍ以下の微細な凹凸からなる剥離ムラ３０５が発生し、スタンパ、ひいては光情報記録媒体の特性を悪化させてしまうことがある。
【００３５】
本発明のスタンパ製造方法では、原盤３０１および金属層３０２を電鋳液浴から取り出した後、例えば、大気中に放置したり、電鋳液浴と温度の異なる水中に入れたりして、剥離時に原盤３０１および金属層３０２を電鋳時と異なる温度とすることにより発生させた金属層内の応力を利用して、剥離ムラ３０５を回避できる。さらに、剥離を水中で行うことにより、剥離時に徐々に広がる原盤と金属層の隙間３０４に水が浸入することにより、剥離をより行い易くすることができる。
【００３６】
【表２】
0004122802.tif 000003
【００３７】
（表２）に温度が電鋳液浴よりも５度から３５度低い水中で、それぞれの温度で１０回ずつ剥離を行った際の剥離ムラの発生回数を示した。この結果から、原盤３０１および金属層３０２に電鋳液浴に対して１０度以上の温度差を持たせた場合、本発明の効果が得られ、２０度以上の温度差を持たせた場合に特に大きな効果が得られることが分かる。上記の例では、原盤３０１および金属層３０２を電鋳液浴よりも１０度以上低い場合に本発明の効果が得られることを示したが、原盤３０１および金属層３０２を電鋳液浴よりも１０度以上高い温度にした場合にも本発明の効果は得られる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光情報記録媒体の原盤製造方法によれば、原盤上のフォトレジスト表面粗さを大きくすることなくフォトレジスト残渣を除去することにより、再生ノイズが低いなどのよりよい光情報記録媒体を製造することができる。また、本発明の光情報記録媒体の原盤製造方法によれば、上記照射処理による本発明の原盤製造方法と、加熱処理による従来の原盤処理法方を１つの装置で同時行うことができるため、異物混入回避、製造処理速度の向上が可能となる。また、本発明のスタンパ製造方法によれば、本発明の原盤製造方法を含む、原盤上のフォトレジスト改質処理を受けた原盤を用いるスタンパ製造における剥離困難性という課題を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における光情報記録媒体の原盤製造方法を示す図
【図２】本発明における光情報記録媒体の原盤製造装置を示す図
【図３】本発明における光情報記録媒体のスタンパ製造方法を示す図
【図４】従来の技術を示す図
【符号の説明】
１０１  基板
１０２  残渣
１０３  フォトレジスト
１０４  照射処理媒質
１０５  基板表面
２０１  原盤
２０２  ステージ
２０３  高周波発生装置
２０４  チャンバ
２０５  排気装置
２０６  処理ガス導入装置
２０７  光照射装置
２０８  チャンバ
３０１  基板
３０２  金属層
３０３  フォトレジスト
３０４  隙間
３０５  剥離ムラ
４０１  基板
４０２  密着剤
４０３  フォトレジスト
４０４  原盤
４０５  エネルギー線
４０６  導電膜
４０７  金属層
【図１】
0004122802.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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