(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫化亜鉛の第１材料と、酸化シリコンの第２材料と、を混合した無機レジスト層を基板上に設ける工程と、
前記無機レジスト層をレーザ光で露光して潜像を形成する工程と、
前記無機レジスト層を現像して、前記潜像に応じて残る無機レジスト層に前記基板に達する開口部のパターンを形成する工程と、
前記無機レジスト層の前記開口部を介して前記基板にドライエッチングを施して前記基板に前記潜像に応じた凸状構造体を形成する工程と、を含み、
前記無機レジスト層を基板上に設ける工程は、前記第１材料と前記第２材料の混合比を変えることにより、前記基板の表面と前記無機レジスト層の前記開口部の側面とのなす角度を制御する工程を含むこと特徴とする凸状構造体作製方法。
【請求項２】
前記基板の表面と前記無機レジスト層の前記開口部の側面とのなす角度が９０度未満であることを特徴とする請求項１記載の凸状構造体作製方法。
【請求項３】
前記無機レジスト層は、１０〜２５ｍｏｌ％の酸化シリコンを含むことを特徴とする請求項１又は２記載の凸状構造体作製方法。
【請求項４】
前記基板をドライエッチングする工程の後に、アルカリ水溶液により前記無機レジスト層を除去する工程を更に含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の凸状構造体作製方法。
【請求項５】
前記凸状構造体を形成する工程は、前記基板の表面と前記無機レジスト層の前記開口部の側面とのなす角度を制御することにより、エッチングレートを制御する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の凸型構造体作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凸状構造体作製方法に関し、特に、光ディスクなどの光学情報記録媒体の製造のための凸状構造体作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＲＯＭ（Read Only Memory）型光ディスクにおいては、製造段階において基板に形成されるプリピットによりデータがあらかじめ記録され、追記型や書き換え型光ディスクにおいては、プリピットやトラックがあらかじめ形成され、その上に有機色素等や相変化材料等からなる記録材料層が形成され、記録材料層の化学的物理的変化に基づく光学特性の変化を利用してデータが記録される。これらＲＯＭ型以外の光ディスクにおいて、一般的に、光ディスクの回転制御に用いられるウォブリング信号など回転制御情報やデータの記録時の位置検索などに必要なアドレス情報などの信号は、原盤製造時に、予め凹又は凸部であるトラック（グルーブ又はランド）に記録されている。いずれの光ディスクもレプリケーションにて製造され、プリピットやトラックなど凹凸パターン（凸状構造体）を原盤に記録し、記録原盤からディスクスタンパを形成し、該ディスクスタンパを用いて合成樹脂などを加熱プレス加工または射出成形し、該パターンが原盤から転写された記録面を備えた透光性基板などが形成されて、得られる。
【０００３】
近年、ＢＤ（Blu-ray Disc（登録商標））の記録密度を越えるより高密度化された記録媒体の研究開発が進められ、プリピットやトラックを高解像度でパターニングを実現するため、高密度光ディスクの原盤作製手段として、有機レジストとＬＢＲ（Laser beam recording）の組み合わせや、無機レジストとＰＴＭ（Phase transition mastering）の組み合わせや、無機レジストとＥＢＲ（Electronic beam recording）の組み合わせによる作製プロセスが一般的である。
【０００４】
現在主流のＢＤ−ＲＯＭ（片面容量２５ＧＢ／直径１２０ｃｍ）用原盤の作成法は、ＬＢＲ及びＰＴＭを使用したものが主流であるが、更なる高密度の原盤を作製するには、レジスト層の高解像化が容易なＰＴＭ、ＥＢＲを使用した手法が採用されている。
【０００５】
プリピットやトラックなど凸状構造体の高解像度パターニングにおいては、以下の提案がある。
【０００６】
例えば、特許文献１及び特許文献２には、ヒートモードを利用して、光吸収層とＺｎＳ−ＳｉＯ２などの熱反応層の積層構成を有する媒体に対してレーザ光を照射した後、媒体をエッチング加工してＺｎＳ−ＳｉＯ２からなる凸状構造体の凹凸パターンを作製するという構造体作製方法及び光情報記録媒体の製造方法が記載されている。
【０００７】
特許文献３もヒートモードを利用して、露光により状態変化する感熱材料層およびこれに接するように配置された記録補助層を有する記録原盤を使用し、記録補助層の熱伝導率、光学定数および厚さ等を任意に選択することによって、熱的および光学的に感熱材料層の露光状態を制御し、原盤上に形成される凹凸パターンの断面形状を制御する光情報記録媒体の原盤製造方法を開示している。
【０００８】
特許文献４には、基板に形成したＺｎＳ−ＳｉＯ２などの中間層上に遷移金属酸化物などからなる無機レジスト層を形成し、露光現像処理により凹凸パターンを無機レジスト層に形成して原盤となし、遷移金属酸化物凸パターンを還元処理して凸表面と下面の中間層と接する部分の体積収縮率の違いを利用して、凸パターンの傾斜角度を減少させる光ディスク原盤の製造方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００７−１７９６０７
【特許文献２】特開２００６−２５２７１２
【特許文献３】特開２００５−０１１４８９
【特許文献４】特開２００７−２８７２６１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ヒートモード記録を利用して形成した原盤における凹又は凸部の構造体は、その側面が傾斜した断面形状を有する。そこで、凸構造体の原盤を直接用いて光情報記録媒体のレプリケーションを行う、或いは原盤に基づいて金属スタンパを製造し、スタンパを用いて光情報記録媒体のレプリケーションを行うと、構造体の断面アスペクト比が十分とれず、光情報記録媒体の案内溝および信号ピット等からの信号の振幅が小さくなる問題がある。よって、光情報記録媒体の所望構造体を形成するためには、レプリケーションに応じて最適な断面傾斜角度を有する構造体を備えた原盤の形成が重要である。
【００１０】
しかしながら、特許文献１および特許文献２はともにヒートモード記録、材料及び方法を開示しているが、構造体の傾斜角度の制御については言及されていない。
【００１１】
一方、特許文献３もヒートモードを利用して、感熱材料層に接する記録補助層組成による殆ど変化が大きくとれない熱伝導率制御により、原盤上構造体の断面形状を制御する方法を開示しているが、感熱材料層の他に記録補助層が必須となっており、層構造が複雑で、また、各層にあわせた現像液が必要となり工程が複雑になる。
【００１２】
また、特許文献４は一様な還元処理により、遷移金属酸化物からなる凸パターン構造体の凸表面と下面の中間層と接する部分の体積収縮率の違いを利用するものとなっており、凸構造体の任意のテーパ角度に調整することは困難であり、テーパ角制御に体積収縮率という殆ど差が大きく現れない現象を利用している。
【００１３】
上記従来の構造体側面の断面傾斜角度制御技術では、エッチングによる凸構造体形成後の基板上に残る構造体を構成する無機材料の物性についてその制御が十分ではなく、所望の構造体傾斜角度を得ることが困難であった。
【００１４】
そこで、本発明の解決しようとする課題には、凸状構造体の側面の傾斜角度を制御できる凸状構造体作製方法を提供することが一例として挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の凸状構造体作製方法は、亜鉛の酸化物、亜鉛の硫化物、及び亜鉛のセレン化物の内の少なくとも１種を主成分とする第１材料と、シリコンの酸化物、シリコンの窒化物、アルミニウムの酸化物、アルミニウムの窒化物、錫の酸化物、錫の窒化物、ゲルマニウムの酸化物及びゲルマニウムの窒化物の内の少なくとも１種を主成分とする第２材料と、を混合した無機レジスト層を基板上に設ける工程と、
前記無機レジスト層をレーザ光で露光して潜像を形成する工程と、
前記無機レジスト層を現像して、前記潜像に応じて残る無機レジスト層に前記基板に達する開口部のパターンを形成する工程と、
前記無機レジスト層の前記開口部を介して前記基板にドライエッチングを施して前記基板に前記潜像に応じた凸状構造体を形成する工程と、を含むこと特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明による実施の形態の例を図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
実施形態の光学情報記録媒体製造用の原盤は、図１に示すように、例えばシリコンからなる円形の基板１２である。この基板１２上に無機レジスト層１６が設けられ、無機レジスト層側からレーザビームを集光照射することによってデータの記録が行なわれ、エッチングして原盤として凸状構造体を備えるように形成される。
【００１８】
基板１２は、原盤に求められる機械的強度を確保するための基体としての役割を果たすように基板１２の厚さが設定され、その材料としてはシリコンの他に、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＡｌＮまたはガラスを用いることが可能である。
【００１９】
無機レジスト層１６の母材は、酸化物、硫化物、窒化物またはこれらの組み合わせを主成分として用いることができる。具体的には、母材は、ＺｎＯなど亜鉛の酸化物、ＺｎＳなど亜鉛の硫化物、及び、ＺｎＳｅなど亜鉛のセレン化物の内の少なくとも１種を主成分とする第１材料と、ＳｉＯ、ＳｉＯ２などのシリコンの酸化物、ＳｉＮなどのシリコンの窒化物、Ａｌ２Ｏ３などのアルミニウムの酸化物、ＡｌＮなどのアルミニウムの窒化物、ＳｎＯ３、ＳｎＯ２、ＳｎＯなどの錫の酸化物、ＳｎＮなどの錫の窒化物、ＧｅＯ２、ＧｅＯなどのゲルマニウムの酸化物及びＧｅＮ、ＧｅＣｒＮなどのゲルマニウムの窒化物の内の少なくとも１種を主成分とする第２材料と、を混合したものである。ここで言う主成分は、無機レジスト層１６を構成する材料の５０原子％以上を占めることが好ましく、より好ましくは８０原子％である。さらにまた、無機レジスト層１６は、ＺｎＳ−ＳｉＯ２の混合物を主成分とすることがより好ましく、第２材料のＳｉＯ２は５ｍｏｌ％〜９０ｍｏｌ％組成比でも可能であり、１０ｍｏｌ％〜２５ｍｏｌ％が望ましい。
【００２０】
次に、未記録のブランクの光学情報記録媒体製造原盤の製造方法の一例について説明する。
【００２１】
まず、図１に示すように、シリコンなどの平坦な円形基板１２上に無機レジスト層１６を形成する。無機レジスト層１６は、気相成長法を用いて形成することができる。
【００２２】
次に、上記ブランクの原盤を用いた高密度ディスクスタンパ製造方法について説明する。
【００２３】
図２に示すように、レーザカッティング工程として、回転するブランクの原盤１１に対して、記録すべき信号に対応するように明滅する所定の開口数ＮＡ、波長、出力を有するレーザビームＬＢを無機レジスト層１６側から入射し無機レジスト層１６を照射露光する。露光するレーザビームＬＢは広い範囲を露光しているが、所定ＮＡで収束しているので、その断面（光軸に垂直）の無機レジスト層の底面では上面より細くなっている。無機レジスト層１６を構成する第１材料（亜鉛の酸化物又は／及び硫化物又は／及びセレン化物を主成分とする）と第２材料（珪素の酸化物又は／及び窒化物又は／及びアルミニウムの酸化物又は／及び窒化物又は／及び錫の酸化物又は／及び窒化物又は／及びゲルマニウムの酸化物又は／及び窒化物を主成分とする）との混合物は、レーザ光の照射熱により結合状態が変化し、酸溶液への溶解性が変化する。
【００２４】
このようなレーザビームＬＢの照射により、無機レジスト層１６の照射部分がレーザビームＬＢにより物性変化して、螺旋パターンの潜像laMが形成される。潜像の形成された部分の物性は、それ以外の部分（未記録領域）の物性と十分に異なった溶解性となる。従って、潜像部分とそれ以外の部分とでの溶解速度の相違により、現像することができる。たとえば、無機レジスト層の底面では上面より温度が高いので溶解性が無機レジスト層膜厚方向においても変化する。
【００２５】
次に、現像工程として、図３に示すように、露光した原盤１１を現像装置（図示せず）に装着し、原盤１１を現像して潜像laM部分以外の無機レジスト層を除去し基板１２に達する開口部OPのパターン、すなわち、記録すべき信号に対応する逆テーパマスクパターン１６１を基板１２上に無機レジスト層材料から形成する。ここで、注目すべきことは、ブランク原盤の製造において、第１材料と第２材料の混合比を変えることにより、熱伝導性や結合状態に幅を持たせることができるため、逆テーパマスクパターン１６１の断面形状（傾斜角度）を制御することが可能であることである。第１材料と第２材料の混合比、第１材料に対する第２材料の混合の割合を高めることで、潜像部分の端部を逆テーパ状とする、すなわち、基板１２の表面と逆テーパマスクパターン１６１の開口部の側面とのなす角度θを９０度未満とすることができる。ここで、逆テーパ断面形状とは、無機レジスト層の基板１２接触側からの厚さ方向おいて離れるに従って無機レジストが開口空間側に徐々に突出するオーバーハング形状をいう。
【００２６】
ここで、逆テーパマスクパターン１６１の開口部OPにおける断面の傾斜角度が９０度未満である場合、パターン１６１の底面Ｂは上面Ｕより狭くなっているので、露光面（上面Ｕ）より細いパターン（底面Ｂ）を描くことになる。
【００２７】
次に、ドライエッチング工程として、図４に示すように、原盤１１はリアクティブイオンエッチング装置（図示せず）のチャンバ内に配置され、リアクティブイオンエッチングが実行される。
【００２８】
リアクティブイオンエッチング装置のチャンバ内には、接地された所定周波数の高周波電源ＲＦにブロッキングコンデンサを介して接続された平面カソードと、これに離間し平行に対向した接地されたアノードと、が設置されている。原盤１１はカソード上に装着される。
【００２９】
チャンバ内は、エッチングガスを供給されるとともに排気して、真空度を約１〜１０Ｐａに保持される。高周波電源により所定高周波の電力をカソードに印加すると、カソードアノード間に放電が起こりエッチングガスをイオン化（プラズマ）できる。
【００３０】
チャンバ内で発生したプラズマ中の電子及びプラスイオンは、その質量の違いから電子は早く、プラスイオンは動きが遅い。そのため、電子はカソードとアノードにすぐに到達する。すなわち、電子は高周波の向き動きに追従できるが、イオンは追従できずほとんど動かない。
【００３１】
カソードに達した電子は、ブロッキングコンデンサによりカソードを帯電させる。アノードは接地されているため、アノードに到達した電子は接地に流れる。カソードに帯電した電圧は４００〜１０００Ｖに達し（陰極降下）、図４の矢印に示すように、プラスイオンは陰極降下で発生した垂直な電界に沿って原盤１１（カソード）上に入射し、物理的、化学的に異方性エッチングが可能となる。
【００３２】
ここで、マスクパターン１６１の開口部における断面が逆テーパとなっているので、開口部上面がプラスイオン流れを狭窄して、図５に示すように、露出する基板１２はその表面中央よりパターンに近い部分が徐々に浅くなるように掘削される。
【００３３】
このように、第１及び第２材料の混合無機系材料を無機レジスト層１６として用い、混合割合に依存してレーザ光照射（加熱）により結合状態がかわるので、かかる混合割合により酸溶液への溶解性が制御できる現象を利用して、逆テーパマスクパターン１６１の端部の傾斜を変えることにより、ドライエッチングにおいて、逆テーパマスクパターン１６１に覆われその開口部から現れる基板１２表面部分のエッチングレート、特に逆テーパマスクパターン１６１の端部部分のエッチングレートを制御する。
【００３４】
これにより、ドライエッチング工程後、アルカリ水溶液により無機レジスト層（逆テーパマスクパターン）を除去する工程を実行すると、ドライエッチングされた基板１２から、図６に示すように、所望の傾斜角度θ１を持った凸型構造体Ｐｔを得ることができる。
【００３５】
レーザ光の開口数ＮＡ並びに第１及び第２材料の混合比の選択により無機レジスト層の断面形状の傾斜を制御することで、レーザ光露光部の広い範囲よりも狭く無機レジスト層パターンの底面にて細いパターンを描くことが可能となる。
【００３６】
なお、断面形状の制御を容易にするために、基板１２及び無機レジスト層１６の間に金属層（図示せず）を設け、熱伝導率の制御範囲を広げてもよい。たとえば、Ａｇ合金やＡｌ合金を基板１２及び無機レジスト層１６の間に成膜し、その膜厚を変えることで、断面傾斜角度の可変範囲を広げることが可能となる。
【００３７】
さらに、レプリケーション工程においては、この凸型構造体Ｐｔを持った基板１２から電鋳などによりディスクスタンパを作成し、ディスクスタンパを射出成形装置の金型に装着し、金型を閉じてキャビティを形成し、このキャビティ内にポリカーボネート（ＰＣ）等の溶融樹脂を注入後、硬化させて、金型から取り出すことで、ディスクスタンパの凸型構造体Ｐｔが転写された光ディスク基板が得られる。
【００３８】
（実施例）
複数のブランク原盤を次のように作製した。まず、直径１２０ｍｍのシリコン基板をスパッタリング装置にセットし、この基板上に、次に膜厚５０ｎｍで、第１材料をＺｎＳ及び第２材料をＳｉＯ２としてＳｉＯ２の組成比２〜２５ｍｏｌ％と変化させ混合して成膜した無機レジスト層を有するものを複数作成した。
【００３９】
その後、ブランク原盤に次のように情報を記録した。レーザビーム露光により、線速度一定で、トラックピッチ３２０ｎｍでピット長１５０ｎｍでデュティー比５０％の単一マークとスペースのパターン記録を行った。
【００４０】
露光した原盤を、硫酸水溶液にて浸漬攪拌現像した。
【００４１】
このように、第１材料と第２材料の混合物にレーザ光などを当てて加熱（露光）することにより、第１材料および第２材料の結合状態が変化し、加熱（露光）されていない部分と加熱（露光）された部分の酸に対する溶解度が変化するので、硫酸１％濃度の水溶液に６０秒晒すと加熱（露光）した部分は残り、加熱（露光）されていない部分は溶解する。すなわち、第１材料と第２材料の混合物は光または熱に反応する感光（感熱）物質として振る舞いかつ無機レジスト層の材料として働く、硫酸は現像液として働く。
【００４２】
現像後、原盤を純水洗浄し、エアーブローにて乾燥すると、露光部分が残り、露光されていない部分が除去され凸パターンとなり、シリコン原盤が得られた。
【００４３】
図７及び図８は、それぞれ単一マークスペース記録されたシリコン基板の断面のＳＥＭ写真である。図７は無機レジスト層端部の傾斜角度が９０度未満の時（ＳｉＯ２組成比２０ｍｏｌ％）、図８は無機レジスト層端部の傾斜角度が９０度の時（ＳｉＯ２組成比１０ｍｏｌ％）のものである。
【００４４】
また、第１材料と第２材料の混合比（組成比ｍｏｌ％）を第１材料の組成比が第２材料の組成比よりも大となる範囲で変化させると、加熱（露光）して残った部分の断面形状（傾斜）が混合比に応じて変化した。第１材料をＺｎＳ、第２材料をＳｉＯ２とした場合、ＳｉＯ２の２〜１０ｍｏｌ％の範囲では無機レジスト層端部の傾斜角度が９０度を越えるが、ＳｉＯ２の１０〜２５ｍｏｌ％で９０度未満となるようになった。
【００４５】
図７に示すようにＳｉ基板上にＺｎＳとＳｉＯ２の混合物（ＳｉＯ２組成比２０ｍｏｌ％）を成膜し、レーザ光などで無機レジスト層１６を露光しパターンを形成して、１％の硫酸水溶液で現像すると、露光された以外の部分が除去され、９０度未満すなわち逆テーパ断面傾斜を持った無機レジストマスクがＳｉ基板上に形成されている。
【００４６】
実施例の無機レジストマスク用いて、ＲＩＥなどでエッチングを施すとエッチングガス種、エッチングレートなどの条件を調整しなくても（当該調整は可能であるが）、無機レジストマスク断面の傾斜角度に応じてＳｉ基板上に断面に傾斜を持った凸型構造体を形成できた。エッチング条件を一定にしたまま、Ｓｉの凸型構造体の断面傾斜角度を制御可能となった。すなわちエッチングによりパターンを作製した後、アルカリ水溶液で無機レジスト層を除去し、所望の傾斜を持った凸型構造体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明による実施の形態に係る凸状構造体作製方法を示す概略部分断面図である。
【図２】本発明による実施の形態の凸状構造体作製方法を説明するための概略部分断面図である。
【図３】本発明による実施の形態の凸状構造体作製方法を説明するための概略部分断面図である。
【図４】本発明による実施の形態の凸状構造体作製方法を説明するための概略部分断面図である。
【図５】本発明による実施の形態の凸状構造体作製方法を説明するための概略部分断面図である。
【図６】本発明による実施の形態の凸状構造体作製方法を説明するための概略部分断面図である。
【図７】本発明による実施例のパターン記録されたシリコン基板の断面を示すＳＥＭ写真である。
【図８】本発明による実施例のパターン記録されたシリコン基板の断面を示すＳＥＭ写真である。
【符号の説明】
【００４８】
１１  原盤
１２  基板
１６  無機レジスト層
ＬＢ  レーザビーム
laM  潜像
Ｐｔ  凸型構造体
【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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