JPH06302018A - 凸型パターンを有するスタンパーの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精度の凸型パターン（本発明では、エッチ
ングされる領域の幅がエッチングされない領域の幅より
も大きな形状を示す）を形成する。 【構成】 第１基板（１）表面にレジスト（２）を塗布
する工程（第１工程）、レジスト（２）を所定パターン
に露光する工程（第２工程）、現像することで所定パタ
ーンにパターニングし、レジスト原盤を製造する工程
（第３工程）、パターニングされたレジスト（２）を保
護層としてエッチングを行う工程（第４工程）、エッチ
ングされた半製品に残存したレジストを除去する工程
（第５工程）からなる凸型パターンを有するスタンパー
の製造工程において、レジストにアルカリ性ネガ型フォ
トレジストを、現像液にアルカリ性の現像液を用いて凸
型パターンを有するスタンパーを製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学式情報記録媒体の
製造方法に係り、特にビデオディスク、デジタルオーデ
ィオディスク、追記型ディスクおよび書換可能型ディス
ク等の情報記録媒体を成形する際のスタンパーの製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクは、大別して再生専用型、
一回だけ記録できる追記型、一回記録しても消去で
き、繰り返し何回でも記録ができる書換え可能型の３種
類に分類できる。再生専用型では、情報は、幅0.3 〜0.
4 μｍ程度、高さ又は深さが λ /5n〜λ /6n（λは再
生時に照射する光ビームの波長、ｎは基板の屈折率）の
ピットと呼ばれる島状突起又は窪みの有無で表される。

【０００３】追記型では、記録層は一般に、蒸発し易い
金属薄膜あるいは有機色素薄膜からなる。この記録層
に、光ビームを照射することで、ピットと呼ばれる孔が
開けられる。情報は、このピットの有無又はピットの長
さで表される。書換え可能型には、相変化型記録媒体や
光磁気記録媒体などがある。いずれも、光ビームにより
光学的性質の異なるピット（マークとも呼ばれる）が記
録層のランドまたは溝上に形成される（対物レンズから
見て、近い方を溝、遠い方をランドと呼ぶ）。直径130
mmの書換え可能型光ディスクは国際規格(ISO規格) があ
る。一般に１つの溝とこれに隣接する１つのランドをト
ラックと呼ぶ。現在、ISO 規格では、このトラックピッ
チは1.6 μｍとされている。また、溝の幅は0.4μｍ、
深さは950 Å、ピットの幅は0.4 μｍ程度、深さ1400Å
程度である。しかし、情報量の増加に伴い、光ディスク
の高密度化、大容量化が望まれていることから、更にト
ラックピッチの狭化（狭トラック化）、ピット（情報
は、このピットの有無又はピットの長さで表される）の
微小化に向かうことは明らかである。追記型及び書換え
可能型では、記録時に、光ビームをトラックに沿って誘
導する案内手段が必要なことから、一般にはランドとラ
ンドとの間に溝を形成する。

【０００４】溝はスパイラル状又は同心円状に形成され
ている。溝またはランド上にトラック長手方向に情報
（ピット）が記録されている。この追記型及び書換え可
能型でも、媒体の一部に、予めトラック番号やセクター
番号などを表す窪みからなるピット（プリピットと呼ば
れる）を形成する。いずれにせよ、光ディスクにはピッ
トや溝の如き所定の微細な凹凸が必要になる。従って、
安価に大量に光ディスクを製造するには、プラスチック
（合成樹脂）を使用し、スタンパーと呼ばれる鋳型（金
型）により、このプラスチック上に微細な凹凸を転写す
ることが好ましい。転写は成形と同時になされる。成形
法は射出成形、注型成形、プレス成形などに分類でき
る。これにより、溝やプレピットを与える凹凸を有する
成形物が得られる。

【０００５】再生専用型（例えば、コンパクト・ディス
ク）では、ピットだけあればよいので、成形物がそのま
ま光ディスクになり得るが、実際には反射率を高めるた
めに表面にアルミニウムの反射層を蒸着することが多
い。この意味で、成形物は光ディスクの前駆体と呼ぶこ
ともできる。追記型及び書換え可能型では、当然に記録
層が必要になるので、溝やプリピットを与える凹凸を有
する成形物は、光ディスクの前駆体と呼ぶ。尚、基板と
溝材層とからなり、この溝材層を成形物とする光ディス
クの前駆体もある。これを２Ｐ（Photo polymer)基板と
呼ぶ。Photo polymer とは、放射線硬化性樹脂のことで
ある。

【０００６】いずれにせよ光ディスクの製造工程には、
スタンパーと呼ばれる鋳型（金型）が必要になる。従
来、スタンパーは次の工程（図２参照）で製造されてい
た。 第１工程：第１基板（１）の表面にポジ型フォトレジス
ト（２）を塗布する工程（図２ａ）； 第２工程：レーザービームでポジ型フォトレジスト
（２）を露光し、現像することにより、所定パターンを
パターニングする工程（図２ｂ）；（ポジ型フォトレジ
ストなので露光部分が除去される。また、こうして形成
されたものをレジスト原盤と称する。） 第３工程：Niスパッタや無電界Niメッキによって、パタ
ーニングされたレジスト（２）表面を導電化し、次いで
電鋳により厚いNi電鋳層（５）を形成する工程；（図２
ｃでは、導電層と電鋳層を合わせてNi層（５）とする） 第４工程：厚いNi層（５）からなるNiスタンパーをポジ
型フォトレジスト（２）から剥離し、剥離したNiスタン
パー表面の残留ポジ型フォトレジストをアッシング（酸
素ガスによるドライエッチング）により除去する工程
（図２ｄ）。 この他にプラスチックからなるスタンパーがあり製造方
法は、次の工程（図３参照）からなる。 第１工程：第１基板（１）上にポジ型フォトレジスト
（２）を塗布する工程（図３のａ）； 第２工程：レジスト（２）を所定パターンにレジストを
露光し、現像することにより所定パターンにパターニン
グし、これによりレジスト原盤を作製する工程（図３
ｂ）； 第３工程：ＲＦスパッタリング等により、前記レジスト
原盤上に金属薄膜等からなる剥離層（６）を形成する工
程（図３ｃ）； 第４工程：剥離層（６）上に放射線硬化性樹脂（４）、
例えば、紫外線硬化性樹脂を塗布し、その上に厚さ１〜
２ｍｍのガラス製の第２基板（３）を載置する工程（図
３ｄ）； 第５工程：樹脂（４）が第２基板（３）全面に広がった
ら樹脂（４）に放射線、例えば紫外線を照射して硬化さ
せる工程；第７工程：剥離層（６）とレジスト（２）と
の界面より剥離する工程（図３ｅ）；により製造した。

【０００７】また、射出成形用及び２Ｐ注型法用のスタ
ンパーとして、ガラス原盤を湿式又は乾式のエッチング
によりパターンが凹状のガラススタンパーを製造する方
法もある。このガラススタンパーを用いてポリカーボネ
ート樹脂等の樹脂を使用し、基板を製造していた。フォ
トレジストには、ポジ型とネガ型がある。ポジ型フォト
レジストとは、露光時に光が照射された領域のフォトレ
ジストが除去される性質があり、ネガ型フォトレジスト
とは、光が照射されない領域のフォトレジストが除去さ
れる性質がある。従来、スタンパーの製造にあたって
は、ポジ型フォトレジストを用いていた。ポジ型フォト
レジストは、一般にフェノール性水酸基を有するノボラ
ック樹脂とナフトキノンジアジドからなり、アルカリ液
により現像されるアルカリ現像型である。このアルカリ
現像型のフォトレジストの特徴として膨潤がないために
現像される領域とされない領域を明確に形成することが
できることから加工精度がよく、光記録媒体等の微細加
工に適しているということから従来使用されてきた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】スタンパーの製造にお
いて、従来のようにポジ型フォトレジストを用いて、凸
型パターン（本発明では、エッチングされる領域の幅が
エッチングされない領域の幅よりも大きな形状を示す）
を形成する場合、露光時に照射する光の照射スポット径
を大きくする必要がある。しかし、照射スポット径を大
きくするとスポットの光のエネルギーが分散することに
なる。特にスポットの外周付近のエネルギーが小さいこ
とにより、フォトレジストを感光させるに足りる光のエ
ネルギーを十分に供給することができないために、凹凸
の境界部が不明瞭となり加工精度が低下し、微細加工に
は適さないという問題点があった。

【０００９】ポジ型フォトレジストを用いる技術の中
に、イメージリバーサル法がある。この方法は、ポジ型
フォトレジストを塗布後、露光し、その後アンモニアや
アミン等の雰囲気の中で加熱することにより、ポジ型フ
ォトレジストを使用したにもかかわらず、ネガ型フォト
レジストを用いた場合と同じように光が照射されなかっ
た領域のフォトレジストが除去されるという方法であ
る。しかし、この方法はアンモニアやアミン等の蒸気を
必要とするために作業環境が悪化し、作業効率が低下す
るという問題点があった。

【００１０】また、ネガ型フォトレジストを用いた場
合、露光時に照射される光により、現像液に対し不溶化
する領域を形成するが、この領域にまで現像液が膨潤す
る。そのため、エッチングによる凹凸の加工精度が低下
し、凹凸の寸法安定性が低くなり微細加工には適さない
ことから、一般にネガ型フォトレジストはスタンパーの
製造には使用していなかった。更に、ネガ型フォトレジ
ストの代表的なゴム系のフォトレジストの成分は環化ゴ
ムとビスアジド光架橋剤を主成分とするものであるが、
このような成分のレジストを現像する場合はキシレン等
の芳香族炭化水素系の有機溶剤で現像し、酢酸エチル等
の有機溶剤で洗浄を行うため、作業環境が悪化するとい
う問題点もあった。

【００１１】

【発明が解決するための手段】本発明者は、作業環境を
悪化させずにネガ型フォトレジストを用いて、微細加工
可能である凸型パターンを有するスタンパーを製造する
方法を見い出した。そこで、本発明は、第１に 「第１工程：第１基板表面にレジストを塗布する工程； 第２工程：前記レジストに対して所定パターンを露光す
る工程； 第３工程：前記レジストを現像することにより所定パタ
ーンにパターニングし、レジスト原盤を製造する工程； 第４工程：パターニングされた前記レジストを保護層と
してエッチングを行う工程； 第５工程：エッチングされた半製品に残存した前記レジ
ストを除去する工程； からなる凸型パターンを有するスタンパーの製造工程に
おいて、前記レジストがアルカリ可溶性ネガ型フォトレ
ジストであり、現像に用いる現像液がアルカリ性の現像
液であることを特徴とする凸型パターンを有するスタン
パーの製造方法（請求項１）」を提供する。

【００１２】第２に「前記レジストの主成分がビスアジ
ド化合物及びフェノール性水酸基を有する高分子化合物
であることを特徴とする請求項１記載の凸型パターンを
有するスタンパーの製造方法（請求項２）」を提供す
る。

【００１３】

【作用】本発明において用いるフォトレジストは、アル
カリ可溶性ネガ型フォトレジストである。このレジスト
はフェノール性水酸基を有する化合物を含有するためア
ルカリに可溶である。フェノール性水酸基を有する化合
物はフェノールノボラック樹脂やクレゾールノボラック
樹脂などのノボラック樹脂のほかｐ−ビニルフェノール
やｐ−フェノールマレイミドの単独重合体や共重合体な
どが挙げられる。これらの物質は作業環境上問題のない
物質である。これらを使用することにより凸型パターン
を得る。

【００１４】本発明では、光を照射することによりその
領域のアルカリに対する溶解度を低下させるいわゆるネ
ガ型フォトレジストである。代表的なネガ型フォトレジ
ストはゴム系であり、ビスアジド光架橋剤を主成分とし
ている。このビスアジド光架橋剤は、主にｐ−アジドベ
ンズアルデヒドとシクロヘキサノンやイソホロンのよう
な化合物をアルカリ触媒の存在下で合成することができ
る。このような合成による生成物は、光が照射されるこ
とにより窒素を放出し、ナイトレンラジカルを生成す
る。このナイトレンラジカルがフェノール性水酸基の水
素を引き抜き、アルカリに溶け難くしている。このよう
に光反応を通して、アルカリに対する溶解度の差を利用
してレジストパターンを形成している。

【００１５】次の反応式は光照射によるビスアジド化合
物の反応機構を示したものである。

【００１６】

【化１】

【００１７】または

【００１８】

【化２】

【００１９】

【化３】

【００２０】または

【００２１】

【化４】

【００２２】

【実施例】

（１）レジストの調製 ｐ−ビニルフェノール（マルカリンカー；丸善石油
製）： 120 ｇ ｐ−アジドベンズアルデヒドとイソホロン（１：１ｍｏ
ｌ）で合成した光架橋剤：27.6ｇ エチルセロソルブ：1054ｇを秤量し、光感光組成溶液に
した。これをメンブランフィルター0.2 μｍでろ過し、
フォトレジストを調製した。 （２）スタンパーの作製（図１参照） 第１工程：表面を平滑に研磨した外径 350ｍｍ、内径70
ｍｍ、厚さ６ｍｍの石英ガラス板表面上にフォトレジス
トとガラスとの密着性を向上させるためにカップリング
剤としてヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）をスピン
コート法で塗布する（図示せず）。カップリング剤の塗
布は、ガラス表面上に存在する水酸基（ＯＨ基）が親水
基であるためにガラスとフォトレジストとの境界に水が
浸入し易くなり、フォトレジストとガラスとの密着性が
低下しフォトレジストが剥がれやすくなることを防止す
る働きがある。使用するガラス板は普通の青板ガラスで
も良いが、同一化学成分で構成されている例えば、石英
ガラスのようなものの方がエッチング速度が一定とな
り、エッチングにより形成される溝深さが揃ったスタン
パーが得られる。カップリング剤としては、アルコキシ
基を有する化合物でシランカップリング剤、チタンカッ
プリング剤およびヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）
などが挙げられる。その後、前記（１）で調製したレジ
スト（２）を膜厚180 ｎｍに塗布し（図１ａ）、クリー
ンオーブン内で100 ℃で30分間乾燥させた。

【００２３】第２工程：波長300 〜458 ｎｍのレーザー
光で所望の信号をレジスト（２）に対して露光し記録す
る（図１ｂ）。この時レジスト表面上を窒素置換しなが
ら行う。また、光源としてはＡｒレーザー、Ｋｒレーザ
ーにより露光することができる。本実施例では、Ａｒレ
ーザービームを用い、スポット径0.45μｍ、線速2.8ｍ
／ｓ、レーザービームの照射強度８ｍＷ、トラックピッ
チ1.2 μｍの条件で露光した。

【００２４】第３工程：次に0.1 Ｎの第三燐酸ナトリウ
ム水溶液を用いて現像し、ガラス板と凸型パターンを有
するレジスト層を有するレジスト原盤を得た（図１
ｃ）。ここで使われるアルカリ性液は、第三燐酸ナトリ
ウムの他、水酸化ナトリウムに代表される無機アルカリ
水溶液、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドに代表
されるテトラアルキルアンモニウムヒドロキシドの水溶
液、エチレンジアミンとトリエチルアミンとからなる有
機アルカリ溶液などでも良い。また、アルカリ濃度は使
用するアルカリ性液にもよるが、概ね0.1〜0.2Ｎ程度の
希薄な濃度で良い。

【００２５】第４工程：その後、エッチングガスとして
三フッ化メタンを用いて、溝深さが70ｎｍになるように
レジスト（２）を保護膜（マスク）としてエッチングし
た（図１ｄ）。エッチングに用いるエッチングガスは四
フッ化メタン、四塩化シラン、三フッ化アンモニウムな
どでもよい。 第５工程：エッチングされた半製品を酸素プラズマアッ
シングして、レジスト（２）を除去し、濃硫酸／過酸化
水素水混合液中で洗浄し、エッチング時の保護膜となっ
ていたレジストを除去する。このようにして、エッチン
グ幅0.9 μｍの凸型パターンを有するガラススタンパー
（５）を得た（図１ｅ）。

【００２６】エッチングとしては、乾式、湿式の両者が
使用可能であるが、湿式の場合エッチング液を使用する
ためにエッチング液にレジスト層を有するレジスト原盤
を浸漬するためにレジスト層の剥がれが生じ易くなる等
の問題点があるため、乾式によるエッチングが好まし
い。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、ポジ型フォトレジスト
では製造することができなかった高精度の凸型パターン
を有するスタンパーが製造できる。また、凸型パターン
を製造する場合、従来のようにレーザービームのスポッ
ト径を大きくする必要がないので、光学系の構成が簡素
化できる。

【００２８】ネガ型フォトレジストの問題点である膨潤
による加工精度の悪化を起こすことなく、高精度の凸型
パターンを形成できる。また人体に有害な物質を使用す
ることなく、加工精度よくスタンパーを製造できる。更
に、従来のように有害な物質を使用せずにスタンパーを
製造できることから、作業環境の悪化がなく、作業効率
が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明に係わるスタンパーの製造工程を示
す工程図である。

【図２】は、従来のニッケルスタンパーの製造工程を示
す工程図である。

【図３】は、従来のプラスチックスタンパーの製造工程
を示す工程図である。

【符号の説明】

１・・・ガラス基板（第１基板） ２・・・フォトレジスト ３・・・ガラス基板（第２基板） ４・・・紫外線硬化樹脂 ５・・・ニッケル層 ６・・・剥離層 以 上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１工程：第１基板表面にレジストを塗布
   する工程； 第２工程：前記レジストに対して所定パターンを露光す
   る工程； 第３工程：前記レジストを現像することにより所定パタ
   ーンにパターニングし、レジスト原盤を製造する工程； 第４工程：パターニングされた前記レジストを保護層と
   してエッチングを行う工程； 第５工程：エッチングされた半製品に残存した前記レジ
   ストを除去する工程； からなる凸型パターンを有するスタンパーの製造工程に
   おいて、 前記レジストがアルカリ可溶性ネガ型フォトレジストで
   あり、現像に用いる現像液がアルカリ性の現像液である
   ことを特徴とする凸型パターンを有するスタンパーの製
   造方法。
2. 【請求項２】前記レジストの主成分がビスアジド化合物
   及びフェノール性水酸基を有する高分子化合物であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の凸型パターンを有するス
   タンパーの製造方法。