JPH04327912A - 微細凹凸パターン成形用成形型の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、光磁気ディス
ク、光メモリディスクあるいは光カード等の光情報記録
媒体を複製するときに用いられるスタンパ等を製作する
際に利用できる微細凹凸パターン成形用成形型の製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光磁気ディスク、光メモリディスクある
いは光カード等の光情報記録媒体には、通常、基板の主
表面にトラック用溝や情報ピット等の微細凹凸パターン
が形成されている。この微細凹凸パターンの形成された
光情報記録媒体は、一般的には、次のようにして製造さ
れる。すなわち、まず、基板体に微細凹凸パターンをカ
ッティングマシンーン等で形成した原盤を作成し、この
原盤から複数のマスタ盤を得、このマスタ盤を直接スタ
ンパとするか、あるいは、マスタ盤からマザー盤を得、
このマザー盤からスタンパを得る。しかる後、このスタ
ンパを成形型として用いて各種の成形法で所定の材料を
成形することによって成形品としての光情報記録媒体を
得るものである。

【０００３】ところで、この成形型としてのスタンパに
おける凹凸パターンの凸部側面の基板の主表面に対して
なす角度が所定以上に大きくなると、成形品に転写され
た凹凸パターンに欠け等が生じたりして、正確な転写が
行われないので、凸部側面を深さ方向に対して外側に傾
斜させてテーパ状に形成したスタンパを用いて成形する
方法が提案されている（特開平１−１７１８１９号公報
参照）。 この提案にかかる方法によれば、欠け等のない正確な微
細凹凸パターンが転写された成形品としての光情報記録
媒体が得られる。

【０００４】ここで、スタンパの凸部側面をテーパ状に
形成する方法として、上述の提案にかかる方法において
は、スタンパ（注型成形用型）をフォトリソグラフィー
法で製作するようにし、その際のエッチングレートを調
整することによって、凸部側面と基板表面とのなす角度
が１０〜５０°となるようにした例が掲げられている。

【０００５】また、スタンパ製造に関するものではない
が、多層配線体を形成する際おいて、クロム膜に形成す
る凹凸パターンの凸部側面をテーパ状に形成する技術と
して、エッチング液の組成を変えることによって、レジ
ストの一部を剥がしながらエッチングするようにした方
法が知られている（特開昭６４−８６５２４号公報参照
）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来の各方法では、所望の良好なテーパ形状を得ることは
極めて困難であることがわかった。これは、上述の各方
法はいずれもエッチング条件を微妙に調整する必要があ
るが、実際上はこの調整が著しく困難である。例えば、
良好なテーパ角度（凸部側面の基板表面に対してなす角
度）として４５°以下が望ましいとされるが、４５°以
下とするには、エッチング液の温度を通常よりもかなり
高い温度に設定する必要が生ずる。エッチング液の温度
を高く設定すると、エッチングする基板の全面積にわた
ってエッチング液の温度を均一に維持することが著しく
困難になる。いきおい、基板の場所毎にエッチング液の
温度のバラツキが生ずる。これにより、テーパ角度にバ
ラツキが生じ、場所によってはテーパ角度が４５°以上
になる部分が生ずるという問題があった。

【０００７】本発明は、上述の背景のもとでなされたも
のであり、比較的簡単な方法により、微細凹凸パターン
の凸部側面が所望の一様なテーパ形状をなした微細凹凸
パターン成形用成形型を得ることができる微細凹凸パタ
ーン成形用成形型の製造方法を提供することを目的とし
たものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明は、（１）　基板表面にレジストを形成す
るレジスト形成工程と、このレジストに微細パターンの
露光を施して現像し、微細レジストパターンを形成する
露光・現像工程と、この露光・現像工程の前又は後の少
なくともいずれかにおいて施される熱処理工程と、前記
微細レジストパターンが形成された基板の主表面にエッ
チング処理を施すエッチング工程とを有し、前記基板の
主表面に微細凹凸パターンが形成された微細凹凸パター
ン成形用成形型を得る微細凹凸パターン成形用成形型の
製造方法において、前記熱処理工程における熱処理条件
を選定することにより、前記微細凹凸パターンの凸部の
側面の少なくとも一部の形状が、この側面の任意の点に
おける接線であって該点を通る法線を含み前記基板主表
面に垂直な平面内に含まれる接線の前記基板主表面に対
してなす角度が鋭角となる平面又は曲面形状になるよう
にしたことを特徴とする構成とした。

【０００９】また、構成１の方法の態様として、（２）
　　　構成１の微細凹凸パターン成形用成形型の製造方
法において、前記熱処理条件が、熱処理時間と熱処理温
度であることを特徴とした構成とした。

【００１０】さらに、構成１又は２の態様として、（３
）　　　構成１又は２の微細凹凸パターン成形用成形型
の製造方法において、前記基板が、ガラス基板にクロム
膜を形成したものであることを特徴とした構成とした。

【００１１】

【作用】上述の構成１において、露光・現像工程の前又
は後の少なくともいずれかに施される熱処理工程（例え
ば、プリベーク又はポストベーク等がある）における熱
処理条件を選定することにより、基板に形成される微細
凹凸パターンの凸部の側面の少なくとも一部の形状を、
この側面の任意の点における接線であって該点を通る法
線を含み基板に垂直な平面内に含まれる接線の前記基板
主表面に対してなす角度が常に鋭角となる平面又は曲面
形状（以下、この形状をテーパ形状と略称する）にする
ことができる。これは本発明者等が見出した現象であり
、具体的には、構成２のように、熱処理条件として温度
と時間を選び、例えば、プリベークの温度又は時間を通
常のフォトリソグラフィー法における場合よりも低くあ
るいは少なく設定することで凹凸パターンの凸部側面を
テーパ形状に形成できる。これは、このように熱処理条
件を選定することにより、レジスト中に溶媒が残存し、
この溶媒残存の量に対応してクロム膜とレジスト膜との
密着度合いが通常の場合より弱くなるためであると推定
される。すなわち、クロム膜とレジスト膜との密着度合
いが弱いと、その部分のエッチングの進行度合いが速く
なり、より表面に近い部分ほど多く除去されるからであ
る。この溶媒の残存量は、プリベークの熱処理温度と熱
処理時間に依存すると考えられるから、結局、プリベー
クの熱処理温度と熱処理時間とをコントロールすること
によりテーパ角度をコントロールできるものと考えられ
る。同様のことはポストベークについてもいえる。

【００１２】また、この場合、基板として構成３のよう
にガラス基板の上にクロム膜を形成したものを用いれば
、ガラス等の基板に直接凹凸パターンを形成する場合よ
りも容易に精度の高い凹凸パターンを形成できる。

【００１３】この構成によれば、基板全体を均一な温度
にすることは比較的容易であるから、基板全体にわたっ
て均一なテーパ形状を形成できる。しかも、従来から行
われているの熱処理工程（プリベーク又はポストベーク
等）の熱処理条件を変えるだけであり、その他の工程は
従来のリソグラフィー法と同じであるから、従来の設備
をそのまま使用できる。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の一実施例にかかる微細凹凸パ
ターン成形用成形型の製造方法の工程説明図、図２は一
実施例の製造方法で製造した成形型を用いて光情報記録
媒体を製造する方法の工程説明図、図３は熱処理条件と
凸部側面のテーパ角度との関係を示す図、図４及び図５
は凸部側面形状の変形例を示す図である。以下、これら
の図を参照しながら本発明の一実施例を詳述する。なお
、この一実施例は、石英ガラス基板上にクロム膜を成膜
して基板を構成し、このクロム膜に凹凸パターンを形成
して微細凹凸パターン成形用成形型としてのスタンパを
得た例である。

【００１５】これらの図において、符号１は石英ガラス
基板、符号２はクロム膜、符号３はレジスト膜、符号１
０はスタンパ、符号２０は光情報記録媒体、符号２０ａ
は感光性樹脂、符号２０ｂはガラス基板である。

【００１６】まず、寸法が５インチ×５インチ×０．０
９インチで、表面（主表面）を精密研摩した石英ガラス
基板１を用意した。

【００１７】次に、この石英ガラス基板１の一方の主表
面にスパッタ法によってクロム膜２を３０００オングス
トロームの厚さに成膜した。

【００１８】次に、このクロム膜２の上にフォトレジス
トＡＺ１３５０（米国シップレー社の商品名）をスピン
コート法によって塗布し、厚さ５０００オングストロー
ムのレジスト膜３を形成した（図１（ａ）　参照）。

【００１９】次に、このレジスト膜３にいわゆるプリベ
ークと呼ばれる熱処理を加えた。このプリベークは、通
常のフォトリソグラフィー法では、クロム膜２とレジス
ト膜３との接着性を高め、かつ、レジスト膜３内に残存
する溶媒を蒸発させるために行われるもので、用いるフ
ォトレジスト毎に最適処理条件がある。例えば、ＡＺ１
３５０では９０℃で３０分間保持するのが最適とされて
いる。本発明は、この熱処理条件を最適処理条件から外
れた適宜の条件に設定することにより、後のエッチング
工程で得られる凹凸パターンの凸部側面をテーパ形状に
でき、また、そのテーパ角度θ（図１（ｃ）　参照）を
コントロールできるという本発明者等が見出だした現象
を利用したものである。この実施例では、６０℃で３０
分間保持した。また、熱処理は、熱風循環式オーブンＳ
ＤＢー２０００Ｈ（忍足研究所製）を用いて行った。

【００２０】次に、このプリベーク後のレジスト膜３に
微細パターンの露光を施した。この露光は、微細パター
ンが形成されたフォトマスクを用い、光源に水銀ランプ
を用いて行った。

【００２１】次に、この露光済みのレジスト膜３を現像
し、露光部分を除去して残存レジストパターン３ａを得
た（図１（ｂ）　参照）。この現像は、現像液ＡＺ１３
５０デベロッパー（米国シップレー社の商品名）を用い
、現像時間を６０秒とした。

【００２２】次に、エッチング処理を行って残存レジス
トパターン３ａに沿った残存クロム膜パターン２ａを得
た（図１（ｃ）　参照）。なお、エッチング条件は以下
の通りとした。

【００２３】エッチング液 硝酸第２セリウムアンモニウム１６５ｇと過塩素酸（７
０％）４２ｍｌに純水を加えて１０００ｍｌの溶液にし
たもの エッチング液の温度 ２０℃ エッチング時間 １２０秒 しかる後、残存レジストパターン３ａを剥離液（硫酸）
で除去し、残存クロム膜パターン２ａが露出したスタン
パ１０を得た。このスタンパ１０の残存クロム膜パター
ン（微細凹凸パターンの凸部）の側面２ｂは、深さ方向
に対して外側に傾斜した、いわゆるテーパ状に形成され
た。この残存クロム膜パターン２ａの側面２ｂと石英ガ
ラス基板１の表面とのなす角度、すなわち、テーパ角度
θは３０°であった。

【００２４】次に、図２を参照しながらこのスタンパ１
０を用いていわゆる２Ｐ法によって光情報記録媒体を製
造した例を説明する。

【００２５】まず、スタンパ１０の表面に液状の感光性
樹脂（フォトポリマー）２０ａを適量載せた（図２（ａ
）　参照）。

【００２６】次に、上方からガラス基板２０ｂで上記感
光性樹脂２０ａを押圧し、ガラス基板２０ｂとスタンパ
１０とで感光性樹脂２０ａを挾み込むようにして、感光
性樹脂２０ａがスタンパ１０の凹凸パターンを完全に埋
め尽くすと共に、ガラス基板２０ｂの表面に一様に密着
するようにした（図２（ｂ）　参照）。

【００２７】次に、ガラス基板２０ｂを通して感光性樹
脂２０ａに紫外線を照射して感光性樹脂２０ａを硬化さ
せた（図２（ｂ）　参照）。

【００２８】しかる後、スタンパ１０を剥離して光情報
記録媒体２０を得た。この光情報記録媒体２０は一方の
表面にスタンパ１０の微細凹凸パターンが転写・形成さ
れて硬化した感光性樹脂２０ａがガラス基板２０ｂに固
着されたもので、その凹凸パターンには欠け等は認めら
れなかった。

【００２９】上述の一実施例によれば、プリベークの設
定温度を通常のフォトリソグラフィー法における最適設
定温度より低く設定し、その外の条件は通常のフォトリ
ソグラフィー法と同じにするという極めて簡単な方法に
より、スタンパ１０の凹凸パターンの凸部側面をテーパ
角度が３０°のテーパ形状に形成することができた。ま
た、このスタンパ１０を用いれば、凹凸パターンに欠け
等のない光情報記録媒体を得ることができた。また、基
板として石英ガラス基板の上にクロム膜を形成したもの
を用いたので、ガラス等の基板に直接凹凸パターンを形
成する場合よりも容易に精度の高い凹凸パターンを形成
することができた。

【００３０】さて、上述の一実施例では、フォトレジス
トとしてＡＺ１３５０を用い、プリベークの条件として
、設定温度（熱処理温度）６０℃、保持時間（熱処理時
間）３０分とすることにより、残存クロム膜のテーパ角
度θを３０°にすることができたが、本発明者等は、こ
のプリベークの条件を変えるだけで、テーパ角度θをコ
ントロールできることを見出しているので、以下にその
点を説明する。

【００３１】図３は熱処理温度をパラメータとして熱処
理時間とテーパ角度θとの関係を示したグラフである。 図３のグラフにおいて、縦軸がテーパ角度（単位；°）
、横軸が熱処理時間（単位；分）であり、曲線（１）　
、（２）　、（３）　がそれぞれ熱処理温度を６５℃、
６０℃、５５℃とした場合のテーパ角度と熱処理時間と
の関係を示す曲線である。なお、これらの曲線は熱処理
条件以外の条件を上述の一実施例における場合と同一に
して求めたものである。また、熱処理温度の測定は、レ
ジスト膜３の一部を除去してクロム膜を露出し、このク
ロム膜に熱電対を取り付けて測定した。

【００３２】図３から明らかなように、熱処理温度を一
定にした場合には、熱処理時間を長くする程テーパ角度
θが大きくなり、また、熱処理時間を一定にした場合に
は、熱処理温度を高くする程テーパ角度θが大きくなる
ことがわかる。そして、これらの曲線から、所望のテー
パ角度を得るために設定すべき熱処理温度及び熱処理時
間を求めることができる。なお、同じテーパ角度を得る
ための熱処理の温度と時間との組み合わせが２通りある
。例えば、テーパ角度θを３３〜３４°にしたい場合に
は、６５℃で１５分でもよいし、６０℃で３０分でもよ
い。ただし、温度を低くすれば、処理時間が長くなるが
、基板全体の温度の均一性を維持することが容易となり
、逆に、温度を高くすると、処理時間が短くなるが、基
板全体の温度の均一性を維持することが難しくなる。 したがって、いずれの条件を採用するかは、目的に応じ
て選定すればよい。また、テーパ角度θは、４５°以下
であることが望ましいことが確認されている。さらに、
フォトレジストとしてＡＺ１３５０以外のフォトレジス
トを用いた場合にも、図３に示される場合と具体的な曲
線形状等は異なるものの、同様の関係が得られることが
確認されている。したがって、フォトレジストの種類毎
に図３に示されるような関係を予め求めておけば、同様
にしてテーパ角度を所望の値にすることができる。この
ように、凹凸パターンの凸部側面がテーパ形状に形成さ
れるのは、プリベークの温度又は時間を通常のフォトリ
ソグラフィー法における場合よりも低くあるいは短く設
定することで、レジスト中に溶媒が残存し、この溶媒残
存の量に対応してクロム膜とレジスト膜との密着度合い
が通常の場合より弱くなるためであると推定される。す
なわち、クロム膜とレジスト膜との密着度合いが弱いと
、その部分のエッチングの進行度合いが速くなり、より
表面に近い部分ほど多く除去されるからである。この溶
媒の残存量は、プリベークの熱処理温度と熱処理時間に
依存すると考えられるから、結局、プリベークの熱処理
温度と熱処理時間とをコントロールすることによりテー
パ角度をコントロールできるものと考えられる。

【００３３】なお、クロム膜の性質あるいは処理条件に
よっては図４に示されるように、残存クロム膜パターン
２ａの側面２ｂが外方に膨らんだような曲面形状になっ
たり、あるいは、図５に示されるように、側面２ｂの上
方の一部のみがテーパ形状になる場合がある。図４に示
される場合には、側面２ｂの任意の点Ｐにおける接線で
あって該点を通る法線Ｏを含み基板１に垂直な平面内に
含まれる接線Ｔ１　の石英ガラス基板１の主表面に対し
てなす角度θが鋭角となるようにすればよい。また、図
５に示される場合には、側面２ｂの上方のテーパ形状の
部分に含まれる直線を延長した直線であって、石英ガラ
ス基板１に垂直な平面に含まれる直線Ｔ２と石英ガラス
基板１の表面とがなす角度θが鋭角となるようにすれば
よい。このような形状であっても上述の一実施例とほぼ
同様の効果が得られる。

【００３４】また、上述の一実施例では、プリベークの
熱処理条件を選定した例をのべたが、これはポストベー
クの熱処理条件を選定するようにしてもよい。

【００３５】さらに、上述の一実施例では、本発明にお
ける基板として、石英ガラス基板１にクロム膜２を形成
した例を掲げたが、本発明の基板としては、一実施例の
ように、ガラス、セラミックス等の素材からなる板体の
表面にクロム膜等の薄膜を形成したものの外に、表面に
薄膜を形成しない板体単独のものを用い、この板体の表
面に直接凹凸パターンを形成するものを用いてもよい。 この場合には、耐久性にすぐれたものとすることができ
る。

【００３６】さらに、本発明の基板を構成する材料とし
ては、石英ガラスやソーダライムガラス等のガラス材の
ように透明のものの外に、シリコンその他のセラミック
スのように不透明な材料を用いてもよい。

【００３７】また、板体の上に薄膜を形成した基板を用
いる場合、この薄膜を構成する材料としては、クロム以
外の金属、あるいは、金属に窒素、炭素、酸素等の他の
元素を含むものを用いてもよい、その場合、この金属膜
と溶媒が残存したレジストとの間にしみこみ易いエッチ
ング液でエッチングできるものが望ましい。

【００３８】また、用いるレジストは、光又は電子線に
感応する樹脂成分と、この樹脂成分を溶解する溶媒とを
含むものであればその種類は問わない。すなわち、フォ
トレジストには、紫外線感応タイプと電子線感応タイプ
とがある。紫外線感応タイプには、紫外線照射により、
（１）　重合するもの、（２）　高分子間に架橋するも
の、（３）　炭素の結合位置の変わるもの等がある。上
記（１）　のタイプとしてはポリケイ酸ビニル系樹脂（
Ｋｏｄａｋ社製：ＫＰＲ、東京応化社製：ＴＰＲ，ＯＳ
Ｒ）があり、（２）　のタイプとしては還元ゴム（シス
イソプレン）とアリルジアジドの架橋剤の組み合わせ（
Ｋｏｄａｋ社製：ＫＭＥＲ，ＫＴＦＲ、Ｈｕｎｔ，Ｃｈ
ｅｍｉｃａｌ社製：Ｗａｉｃｏｔ、東京応化社製：ＯＭ
Ｒ，ＮＭＲ）があり、（３）　のタイプとしてはノボラ
ック形フェノール樹脂系がある。また、電子線感応タイ
プのレジストとしては、ホトレジスト系、シリコーン樹
脂系、エポキシ高分子系及びポリシオキサン系等のネガ
型と、ＰＭＭＡ等のポジ型がある。本発明にはいずれの
レジストも適用可能である。

【００３９】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明は、基板
表面にレジストを形成するレジスト形成工程と、レジス
ト熱処理工程と、露光・現像工程と、エッチング工程と
を有する微細凹凸パターン成形用成形型の製造方法にお
いて、前記レジスト熱処理工程における熱処理条件を選
定するという極めて簡単な方法により、前記微細凹凸パ
ターンの凸部の側面の少なくとも一部の形状が、この側
面の任意の点における接線であって該点を通る法線を含
み基板に垂直な平面内に含まれる接線の前記基板主表面
に対してなす角度が鋭角となる平面又は曲面形状になる
ようにしたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかる微細凹凸パターン成
形用成形型の製造方法の工程説明図である。

【図２】本発明の一実施例の製造方法で製造した成形型
を用いて光情報記録媒体を製造する製造工程説明図であ
る。

【図３】熱処理条件と凸部側面のテーパ角度との関係を
示す図である。

【図４】凸部側面形状の変形例を示す図である。

【図５】凸部側面形状の変形例を示す図である。

【符号の説明】

１…石英ガラス基板、２…クロム膜、２ａ…残存クロム
膜パターン、３…レジスト膜、３ａ…残存レジストパタ
ーン、１０…微細凹凸パターン成形用成形型としてのス
タンパ、２０…光情報記録媒体、２０ａ…感光性樹脂、
２０ｂ…ガラス基板。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　基板表面にレジストを形成するレジス
   ト形成工程と、このレジストに微細パターンの露光を施
   して現像し、微細レジストパターンを形成する露光・現
   像工程と、この露光・現像工程の前又は後の少なくとも
   いずれかにおいて施される熱処理工程と、前記微細レジ
   ストパターンが形成された基板の主表面にエッチング処
   理を施すエッチング工程とを有し、前記基板の主表面に
   微細凹凸パターンが形成された微細凹凸パターン成形用
   成形型を得る微細凹凸パターン成形用成形型の製造方法
   において、前記熱処理工程における熱処理条件を選定す
   ることにより、前記微細凹凸パターンの凸部の側面の少
   なくとも一部の形状が、この側面の任意の点における接
   線であって該点を通る法線を含み前記基板主表面に垂直
   な平面内に含まれる接線の前記基板主表面に対してなす
   角度が鋭角となる平面又は曲面形状になるようにしたこ
   とを特徴とする微細凹凸パターン成形用成形型の製造方
   法。
2. 【請求項２】　　請求項１に記載の微細凹凸パターン成
   形用成形型の製造方法において、前記熱処理条件が、熱
   処理時間と熱処理温度であることを特徴とした微細凹凸
   パターン成形用成形型の製造方法。
3. 【請求項３】　　請求項１又は２のいずれかに記載の微
   細凹凸パターン成形用成形型の製造方法において、前記
   基板が、ガラス基板にクロム膜を形成したものであるこ
   とを特徴とした微細凹凸パターン成形用成形型の製造方
   法。