JP2002015474A

JP2002015474A - 光ディスク原盤及び光ディスク基板の作製方法

Info

Publication number: JP2002015474A
Application number: JP2000192414A
Authority: JP
Inventors: Keizo Kato; 恵三加藤; Sumio Hosaka; 純男保坂; Motoyasu Terao; 元康寺尾
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-06-27
Filing date: 2000-06-27
Publication date: 2002-01-18

Abstract

(57)【要約】【課題】溝のテーパ角が大きな大容量の光ディスク基
板を製造できる光ディスク原盤を作製する。【解決手段】石英基板１上に２層のホトレジスト膜２
ａ，２ｂを形成し、エッチレートが大きく異なるドライ
エッチング条件を用いることにより、大きなテーパ角の
溝１０を形成する。その凹凸をドライエッチングによっ
て石英基板１に転写する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク原盤の
作成方法に関し、特に、高密度記録に適した光ディスク
用の原盤の作成方法及びその原盤を用いて作成した光デ
ィスク基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報社会の進展により取り扱われ
る情報量が増大し、大容量の記憶媒体が必要になってき
た。このような状況下で、光ディスクでは２．６ＧＢの
ＤＶＤ−ＲＡＭ（書き換え型）の記憶媒体が開発され、
広い分野で利用されている。ところが、画像情報を取り
扱う分野ではさらに膨大な量の情報を処理するため、さ
らに大容量の書き換え型の記憶媒体が求められている。
これに応えるべく光ディスクではさらなる大容量化のた
めの研究が進められている。２．６ＧＢのＤＶＤ−ＲＡ
Ｍの基板は直径１２ｃｍであり、大きさを変えずに大容
量化を達成するには高密度化技術が必要である。

【０００３】高密度化の手法としては、情報を記録する
Ｌ／Ｇ（Land & Groove）の幅を狭くし、線密度を大き
くする方法が一般的である。この時、再生装置では従来
の記憶媒体も再生可能とする下位互換が必要なため、光
ヘッドは従来と同じものを使用する。この光ヘッドで高
密度な記憶媒体に記録を行う場合、記録による熱が隣接
トラックに到達することと、記録スポット径よりＬ／Ｇ
幅の方が狭いため隣接トラックに記録スポットの一部が
照射されることとが相乗して、隣接トラックの情報を消
去する熱的クロストークが発生する問題がある。このク
ロストークへの対処法としては、Ｌ／Ｇの深さを従来の
約３倍深くして、溝のテーパ角を大きくするＤＧ（Deep
Groove）法がある（例えば、「日経エレクトロニク
ス」１９９６、６７０号、１１３〜１１９頁参照）。

【０００４】ＤＧ法の光ディスクプロセスについて図６
を参照して説明する。図６（ａ）は高精度に研磨された
石英基板６１を示す。この石英基板６１上に、図６
（ｂ）に示すようにホトレジスト膜６２を塗布し、熱処
理を行う。露光工程では図６（ｃ）に示すように、光デ
ィスク露光装置を用いて螺旋状の溝やピットを露光す
る。Ａｒレーザ光６３をレンズ６４で集光してレーザス
ポットを形成し、回転する石英基板６１上のホトレジス
ト膜６２にＡｒレーザ６３のスポットの焦点を合わせて
照射し、潜像６５を形成する。Ａｒレーザ光６３の光学
系は、円筒レンズまたは長方形もしくは楕円形のスリッ
トを光路中に設置して、レーザスポットを楕円形状にす
る。このレーザスポットで露光を行うと、円筒レンズや
スリットがない時より幅広の溝やピットを露光すること
ができる。以降では溝の形成について説明する。

【０００５】図６（ｄ）は現像工程を示し、現像処理に
よって潜像６５は凹凸形状の溝６６を形成し、未露光部
のホトレジストはランド６７となる。溝６６とランド６
７の幅は同じ寸法に形成する。その後、水洗・乾燥が行
われる。図６（ｅ）はエッチング工程を示し、熱処理
後、ドライエッチング装置においてエッチングガス６８
との化学反応によるエッチングが行われる。エッチング
により溝６６は石英基板６１の表面に溝６９を形成す
る。つまり、溝６６が溝６９に転写される。一方、ラン
ド６７はホトレジスト膜でエッチングが阻止されるか
ら、その下の石英基板６１の表面はランド７０となる。
溝６９の深さは従来の３倍になるようにエッチングを制
御する。溝６９のテーパ角は石英基板６１とホトレジス
ト膜６２とのエッチレート比を変えることで溝６６と異
なったテーパ角が形成できる。その後、残存ホトレジス
ト膜６２を除去して、図６（ｆ）に示すようなＤＧ原盤
７１が作製される。このＤＧ原盤７１からＮｉスタンパ
を作製し、Ｎｉスタンパから樹脂成型により光ディスク
基板が作製される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上に説明したように
ＤＧ法では、エッチング法を用いて深さが従来の約３倍
深くてテーパ角が大きいＬ／Ｇの原盤を作製する。ＤＧ
原盤から作製した光ディスク基板に記録膜を形成し溝に
記録を行うと、溝のテーパ角が大きいため記録膜が薄く
なって熱の伝導が小さくなり、隣接トラックへ熱の伝導
が小さくなって熱的クロストークが減少する。さらに熱
的クロストークを減少させるには、ＤＧ原盤に形成する
溝６９のテーパ角を大きくする必要がある。それにはホ
トレジスト膜６２に形成する溝６６のテーパ角を大きく
すること、および石英基板６１とホトレジスト膜６２と
のエッチレート比を大きくすることが有効である。

【０００７】ホトレジスト膜６２に形成される溝６６の
テーパ角は、Ａｒレーザ６３のスポットの強度分布とホ
トレジスト膜６２の感光曲線の関係から決まる。スポッ
トの強度分布は、Ａｒレーザ６３の短波長化によってテ
ーパ角が大きくなる方向であるが、３５１ｎｍより短波
長化することは難しく、テーパ角を大きくすることには
限界がある。また、ホトレジスト膜６２の感光曲線を改
善するには高感度の新しいホトレジストの開発を待つ必
要がある。

【０００８】エッチレート比の改善はエッチング条件を
最適化することによってもたらされる。しかし、ドライ
エッチングでは石英基板６１のエッチングレートを大き
くするとホトレジスト膜６２のエッチングレートも大き
くなるため、エッチレート比の大幅な改善が望めない。
また、最大エッチレート比のエッチング条件で石英基板
６１に溝６９を形成した場合、エッチング中の石英基板
６１の温度が安定しないため最大エッチレート比を安定
に維持することができない。このため、安定して溝６９
のテーパ角を大きくできない欠点もある。従来法では石
英基板６１に形成される溝６９の最大テーパ角が約８０
°であり、熱的クロストークのない更に大容量の光ディ
スク基板の開発にはテーパ角を８０°以上とする必要が
ある。

【０００９】このように従来の光ディスク製造プロセス
では大容量の光ディスク基板用にＤＧを用いると幾つか
の問題に直面する。大きなテーパ角を持つ溝を形成する
には、高感度の新しいホトレジストの検討やエッチング
ガスの種類をも考慮したドライエッチング条件の最適化
検討が必要になるが、現状では困難である。

【００１０】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑み、大きなテーパ角の溝やピットを形成した光ディス
ク原盤を安定にかつ容易に製造できる方法を提供するこ
とを目的とする。本発明は、また、その光ディスク原盤
を用いて高密度記録が可能な光ディスクを製造する方法
を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的は、エッチレー
トの異なる２層のホトレジスト膜を石英基板上に形成
し、溝やピットを形成した上層のホトレジスト膜にエッ
チングを施して下層のホトレジスト膜に転写して大きな
テーパ角を形成し、さらにエッチングを行って石英基板
に目標とするテーパ角の溝やピットを転写することで達
成される。

【００１２】すなわち、本発明の一態様による光ディス
ク原盤の作製方法は、石英基板上にＳｉ非含有ホトレジ
スト膜を形成してハードベークする工程と、Ｓｉ非含有
ホトレジスト膜上にＳｉ含有ホトレジスト膜を形成する
工程と、レーザ光を用いて溝及び／又はピットのパター
ンを露光する工程と、現像によってＳｉ含有ホトレジス
ト膜に露光パターンを反映した凹凸形状を形成する工程
と、Ｏ_２ガスを用いたドライエッチングによりＳｉ含有
ホトレジスト膜の凹凸形状をＳｉ非含有ホトレジスト膜
に転写する工程と、ＣＦ_４ガスを用いたドライエッチン
グによりＳｉ非含有ホトレジスト膜の凹凸形状を石英基
板上に転写する工程と、Ｓｉ含有ホトレジスト膜及びＳ
ｉ非含有ホトレジスト膜を除去する工程とを含むことを
特徴とする。

【００１３】本発明の一態様による光ディスク原盤の作
製方法は、また、石英基板上に感光性を除去した第１の
ホトレジスト膜を形成する工程と、第１のホトレジスト
膜の上に第２のホトレジスト膜を形成する工程と、第２
のホトレジスト膜に凹凸パターンを形成する工程と、第
１のホトレジスト膜のエッチレートが第２のホトレジス
ト膜のエッチレートの１０倍以上となる条件でエッチン
グして第２のホトレジスト膜の凹凸パターンを第１のホ
トレジスト膜に転写する工程と、第１のホトレジスト膜
に形成された凹凸パターンをエッチングによって石英基
板に転写する工程とを含むことを特徴とする。第１のホ
トレジスト膜のエッチレートが第２のホトレジスト膜の
エッチレートの１０倍以上となる条件でエッチングする
ことにより、第１のホトレジスト膜に８５゜程度以上の
テーパ角を有する凹凸パターンを形成することができ
る。

【００１４】本発明による光ディスク基板の作製方法
は、前記の方法で作製した光ディスク原盤からＮｉスタ
ンパを作製する工程と、Ｎｉスタンパを用いて射出成形
により光ディスク基板を作製する工程とを含むことを特
徴とする。本発明の方法によると、光ディスク原盤に形
成される溝やピットのテーパ角を安定して従来の最大テ
ーパ角である約８０゜より大きな約９０゜の角度、例え
ば８５゜以上の角度とすることができる。そして、この
光ディスク原盤を用いることにより、溝やピットのテー
パ角が約９０゜、例えば８５゜以上である、熱的クロス
トークのない大容量に適した光ディスク基板を安定して
製造することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。光ディスクは、原盤作製工程、ス
タンパ作製工程、射出成形工程、成膜工程を経て製造さ
れる。図１は、本発明による原盤作製工程の一例を説明
する概略図である。図１（ａ）に示すように、高精度に
表面を研磨した石英基板１上にポジ型ホトレジスト膜２
ａを形成する。ここでは、ホトレジスト膜２ａとしてＦ
Ｈｉ６１０Ｕ（富士フィルムオーリン社）を用い、膜厚
は０．５μｍとした。ホトレジスト膜２ａは、光ディス
ク露光装置で露光した時に感光しないように２００℃の
ハードベークを行った。次に、図１（ｂ）に示すよう
に、ハードベークしたホトレジスト膜２ａの上にＳｉを
含有したホトレジスト膜２ｂを形成し、９０℃の熱処理
を行った。ホトレジスト膜２ｂにはＦｉ−ＳＰ（富士フ
ィルムオーリン社）を用い、膜厚は０．２μｍとした。

【００１６】次に、図１（ｃ）に示すように、光ディス
ク露光装置を用いてホトレジスト膜２ｂへパターン露光
を行った。表面に２層のホトレジスト膜２ａ，２ｂを形
成した石英基板１を回転し、Ａｒレーザ光３を収束レン
ズ４の焦点位置に集光して微小スポットを形成するとと
もに焦点位置をホトレジスト膜２ｂ上に制御し、溝やピ
ットを露光して潜像５を形成する。Ａｒレーザ光３を光
変調器によりＯＮ，ＯＦＦ制御することにより長さの異
なったピットを照射する。光変調器のＯＮの時間を長く
すれば溝を照射できる。光ディスク基板の用途によって
光変調器のＯＮの時間を制御する。

【００１７】その後、現像・乾燥を行った。その結果を
図１（ｄ）に示す。上層のホトレジスト膜２ｂに形成さ
れた潜像５は現像によって溶解して溝６を形成し、未露
光部はランド７を形成する。しかし、下層のホトレジス
ト膜２ａは感光性をなくしていて上層のホトレジスト膜
２ｂの潜像５に対応する部分に潜像が形成されないた
め、下層のホトレジスト膜２ａには凹凸が形成されな
い。

【００１８】次に、エッチングガス８にＯ_２を用いたド
ライエッチングを行うと、図１（ｅ）に示すように、上
層のホトレジスト膜２ｂに形成された溝６が下層のホト
レジスト膜２ｂに溝９として転写される。ホトレジスト
膜２ｂはＳｉを含有したホトレジストであり、Ｏ_２によ
るドライエッチングに対してエッチングされ難い性質を
有する。このため、ホトレジスト膜２ｂのエッチレート
はホトレジスト膜２ａより小さく、エッチレート比は約
５０が得られる。これは、ホトレジスト膜２ａの膜厚を
エッチングした時、ホトレジスト膜２ｂは０．０１μｍ
以下の膜厚しかエッチングされないことを意味し、溝６
の形状がほとんど変化しないことになる。つまり、エッ
チングは深さ方向に進行し、下層のホトレジスト膜２ｂ
に形成された溝９のテーパ角は約９０°が得られた。

【００１９】さらに、図１（ｆ）に示すように、エッチ
ングガス１０にＣＦ_４を用いてドライエッチングを行う
と、溝９が石英基板１に溝１１として転写される。この
時のエッチングでも、ホトレジスト膜２ａのエッチレー
トより石英基板１のエッチレートの方が大きいので、溝
１１のテーパ角は約９０°になった。エッチングガス１
０としてＣＦ_４にＣＨＦ_３を混合したガスでも同様な結
果が得られる。

【００２０】その後、図１（ｇ）に示すように、エッチ
ングガス１２にＯ_２を用いた灰化処理を行ってホトレジ
スト膜２ａとホトレジスト膜２ｂを除去して溝１１のテ
ーパ角が約９０°の光ディスク原盤１５を得た。本発明
の方法によると、ホトレジスト膜２ｂとホトレジスト膜
２ａのエッチレート比はエッチング条件が変動しても約
５０と大きいものが得られので、光ディスク原盤原盤に
形成される溝９のテーパ角は安定して約９０°とするこ
とができる。

【００２１】図２は、図１（ｅ）の工程でドライエッチ
ングを行ったとき、２層のホトレジスト膜のエッチレー
ト比（下層のホトレジスト膜２ａのエッチレート／上層
のホトレジスト膜２ｂのエッチレート）と、下層のホト
レジスト膜２ａに形成された溝のテーパ角の関係をシミ
ュレーションした結果を示す図である。図２において、
実線は上層のホトレジスト膜２ｂに形成された溝のテー
パ角を４０゜としたときの結果、一点鎖線は上層のホト
レジスト膜２ｂに形成された溝のテーパ角を５０゜とし
たときの結果、破線は上層のホトレジスト膜２ｂに形成
された溝のテーパ角を６０゜としたときの結果を示す。

【００２２】図２より、エッチングによって下層のホト
レジスト膜２ａに転写された溝のテーパ角はエッチレー
ト比の増加とともに大きくなることが分かる。エッチレ
ート比を１０以上とすると下層のホトレジスト膜２ａに
転写された溝のテーパ角をほぼ８５゜以上とすることが
でき、例えばエッチレート比を２０とすると下層のホト
レジスト膜２ａに転写された溝のテーパ角はほぼ８７゜
〜８８゜となる。更にエッチレート比を大きくして約４
０にすると、下層のホトレジスト膜２ａに転写された溝
のテーパ角はほぼ９０°になる。

【００２３】図３は、図１の工程で作製した原盤からス
タンパを作製する工程を説明する模式図である。まず、
図３（ａ）に示すように、原盤１５上に電解めっきの電
極のための導電膜３１を形成する。次に、図３（ｂ）に
示すように、導電膜３１を電極として電解めっき（Ｎｉ
めっき）を行い、約３００μｍ膜厚のＮｉめっき膜３２
を形成する。そして、図３（ｃ）のようにガラス基板表
面に楔を入れて剥離を行う。こうして、図３（ｄ）に示
すような、正常な表面を有するスタンパ３５が得られ
る。

【００２４】図４は、このスタンパを用いて射出成形に
よって光ディスク基板を作製する工程を説明する模式図
である。図４（ａ）に示すように、スタンパ３５を射出
成形機の金型４１に設置した。次に、図４（ｂ）のよう
にスタンパ３５と圧力板４２の間に樹脂４３、ここでは
ＰＣ（Polycarbonate）を注入し、図４（ｃ）に示すよ
うに数トンの圧力で加圧した。そして、図４（ｄ）のよ
うに加圧を止めてＰＣ基板を取り出した。こうして、表
面に溝やピットが形成された光ディスク基板４５を得
た。

【００２５】図５は、光ディスク基板を用いて光ディス
クを作製する工程の説明図である。光ディスクの作製工
程では、図５（ａ），（ｂ）のようにしてＰＣ製の光デ
ィスク基板４５上に成膜５１を行う。成膜材料は光ディ
スク基板の用途によって異なる。ＣＤやＤＶＤ−ＲＯＭ
ではＡｌが使われる。ＣＤ−Ｒ、ＭＯ、ＤＶＤ−ＲＡ
Ｍ、ミニディスク等では記録材料を成膜する。その上
に、図５（ｃ）のように、表面の保護用として高分子膜
５２を形成する。こうして光ディスク５５が完成する。

【００２６】本発明によって従来基板の溝と同程度の深
さ約７０ｎｍの溝を有する光ディスク基板を作製し、そ
の光ディスク基板にＧｅＳｂＴｅ記録膜を厚さ１０〜３
０ｎｍ形成し、熱クロストークを評価したところ、従来
基板よりも良好な結果が得られた。

【００２７】このように、本発明によると、下層のエッ
チングレートが上層のエッチングレートより大きな２層
のホトレジストをドライエッチングすることにより、従
来の光ディスク露光装置で形成されたテーパ角より大き
なテーパ角の溝やピットをホトレジスト膜に形成でき
る。さらに、そのホトレジスト膜をマスクとして石英基
板にドライエッチングを行うと、より大きなテーパ角の
溝やピットが安定に形成された光ディスク原盤を得るこ
とができる。また、この光ディスク原盤から作製したス
タンパを用いると、溝のテーパ角が大きくクロストーク
が低減した、大容量向けの光ディスク基板を製造するこ
とができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、溝のテーパ角が大きい
光ディスク原盤を安定かつ容易に作製することができ、
その光ディスク原盤を用いることで高記録密度に対応し
た光ディスクを作製することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による原盤作製工程の一例を説明する概
略図。

【図２】２層のホトレジスト膜のエッチレート比と、下
層のホトレジスト膜に形成された溝のテーパ角の関係を
示す図。

【図３】原盤からスタンパを作製する工程を説明する模
式図。

【図４】スタンパを用いて光ディスク基板を作製する工
程を説明する模式図。

【図５】光ディスク基板を用いて光ディスクを作製する
工程の説明図。

【図６】従来技術であるＤＧ法の光ディスク原盤製造プ
ロセスを示す図。

【符号の説明】

１…石英基板、２ａ…Ｓｉ非含有ホトレジスト膜、２ｂ
…Ｓｉ含有ホトレジスト膜、３…Ａｒレーザ光、４…収
束レンズ、５…潜像、６…ホトレジスト膜の溝、７…ホ
トレジスト膜のランド、８…Ｏ_２エッチングガス、９…
Ｓｉ含有ホトレジスト膜の溝、１０…ＣＦ_４エッチング
ガス、１１…石英基板の溝、１２…Ｏ_２エッチングガ
ス、１５…光ディスク原盤、３１…導電膜、３２…Ｎｉ
めっき膜、３５…スタンパ、４１…射出成形機の金型、
４２…圧力板、４３…樹脂、４５…光ディスク基板、５
１…膜、５２…高分子膜、５５…光ディスク、６１…石
英基板、６２…ホトレジスト膜、６３…Ａｒレーザ光、
６４…収束レンズ、６５…潜像、６６…ホトレジスト膜
の溝、６７…ホトレジスト膜のランド、６８…ＣＦ_４エ
ッチングガス、６９…石英基板の溝、７０…石英基板の
ランド、７１…光ディスク原盤

フロントページの続き (72)発明者寺尾元康東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内Ｆターム(参考） 5D121 AA02 BA01 BA03 BB02 BB03 BB08 BB32 BB33 CA05 DD05 GG02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】石英基板上にＳｉ非含有ホトレジスト膜
を形成してハードベークする工程と、前記Ｓｉ非含有ホトレジスト膜上にＳｉ含有ホトレジス
ト膜を形成する工程と、レーザ光を用いて溝及び／又はピットのパターンを露光
する工程と、現像によって前記Ｓｉ含有ホトレジスト膜に露光パター
ンを反映した凹凸形状を形成する工程と、Ｏ_２ガスを用いたドライエッチングにより前記Ｓｉ含有
ホトレジスト膜の凹凸形状を前記Ｓｉ非含有ホトレジス
ト膜に転写する工程と、ＣＦ_４ガスを用いたドライエッチングにより前記Ｓｉ非
含有ホトレジスト膜の凹凸形状を石英基板上に転写する
工程と、前記Ｓｉ含有ホトレジスト膜及びＳｉ非含有ホトレジス
ト膜を除去する工程とを含むことを特徴とする光ディス
ク原盤の作製方法。
【請求項２】石英基板上に感光性を除去した第１のホ
トレジスト膜を形成する工程と、前記第１のホトレジスト膜の上に第２のホトレジスト膜
を形成する工程と、前記第２のホトレジスト膜に凹凸パターンを形成する工
程と、前記第１のホトレジスト膜のエッチレートが前記第２の
ホトレジスト膜のエッチレートの１０倍以上となる条件
でエッチングして前記第２のホトレジスト膜の凹凸パタ
ーンを前記第１のホトレジスト膜に転写する工程と、前記第１のホトレジスト膜に形成された凹凸パターンを
エッチングによって前記石英基板に転写する工程とを含
むことを特徴とする光ディスク原盤の作製方法。
【請求項３】請求項１又は２記載の光ディスク原盤の
作製方法で作製した光ディスク原盤からＮｉスタンパを
作製する工程と、前記Ｎｉスタンパを用いて射出成形に
より光ディスク基板を作製する工程とを含むことを特徴
とする光ディスク基板の作製方法。