显影方法与显影设备.pdf

显影方法与显影设备
    【技术领域】

    本发明涉及用于制造原版光盘的显影方法和显影设备。

    背景技术

    对于用于数据存储介质的光盘，已经根据它们的用途提出了包括CD和DVD的各种格式。每种格式中采用的光盘基板通常通过聚合物材料的注模成型来制成。在基板的表面上，形成有包括凹坑(pit)和沟槽的凸凹图案。

    形成在光盘基板上的包括凹坑和沟槽的凸凹图案表示数据信号。通过使凸凹图案精细且密集，可以提高光学数据存储介质的容量。

    通过将形成在原版光盘(master optical disc)上的凸凹图案转印到光盘基板，包括凹坑和沟槽的凸凹图案形成在光盘基板上。其上具有凸凹图案的原版光盘可以通过在基板上形成抗蚀剂层并然后通过光刻微加工该抗蚀剂层而获得。

    近年来，蓝光光盘格式(注册商标，在下文称为“BD”)的高密度光盘已经变得非常广泛，其存储容量在单侧单层光盘的情形下为约25G字节，或者在单侧双层光盘的情形下为约50G字节。为了给直径为12cm的单侧光盘提供25G字节的数据容量，必须将最小凹坑长度减小到约为0.17μm并将轨道节距减小到约为0.32μm。为了在用于高密度光盘(诸如BD)的原版光盘上形成精细的凸凹图案，已经提出了采用无机抗蚀剂代替有机抗蚀剂的方法(日本未审查专利申请公开No.2003‑315988)。

    当由过渡金属的不完全氧化物制成的无机抗蚀剂材料用作抗蚀剂层时，即使用波长约为405nm的可见激光来执行曝光，由于热记录特性也可以曝光得到小于斑点直径的图案。因此，采用无机抗蚀剂的方法已经受到了人们的关注，以作为控制用于高密度记录的原版光盘的有用技术。

    采用有机抗蚀剂的现有光刻的显影时间仅约为一分钟。相反，采用无机抗蚀剂的光刻的显影时间由于低的反应速率而在十至三十分钟的范围。因此，引起了凸凹图案的凹坑开口尺寸因显影时间不同而变化的问题。

    为了解决该问题，日本未审查专利申请公开No.2006‑344310描述了一种显影方法，涉及采用无机抗蚀剂的光刻。该显影方法适合于较长时间的显影，并且允许精确控制显影。

    日本未审查专利申请公开No.2006‑344310描述的显影方法包括定时显影方法和附加显影方法，定时显影方法的显影时间是预定的，附加显影方法则根据显影的进展程度来附加地执行。重复执行显影，直到显影进展到预定的程度。

    对于该显影方法，具有其上形成有抗蚀剂层的基板(在下文称为“抗蚀剂基板”)在第一显影步骤中显影预定的时间段。随后，在监测显影程度的监测步骤中，测量抗蚀剂基板上预定监测位置的显影程度。在该监测步骤中，激光以预定的入射角入射到抗蚀剂基板上的监测位置。采用光敏元件来测量由抗蚀剂基板上的凸凹图案产生的零级光和一级光的强度。作为光敏元件，例如，可以采用光电探测器。在监视步骤中，显影的进展程度可以由一级光与零级光的光量比(light amount ratio)来检测，因为一级光的强度随显影形成的凹坑开口尺寸而变化。

    是否需要附加显影由监测步骤中获得的光量比的测量结果来决定。如果需要，则在第二显影步骤中执行附加显影。

    然而，对于包括定时显影和根据需要执行的附加显影的方法(如日本未审查专利申请公开No.2006‑344310的方法)，难于稳定并精确地执行显影，原因是必须优化大量的因素，如无机抗蚀剂的感光度、切割功率、显影剂的退化以及包括温度和湿度的环境。

    在已经在清洗步骤和旋转干燥步骤中移除抗蚀剂基板上的显影剂之后，执行日本未审查专利申请公开No.2006‑344310中的监测步骤。就是说，是在从抗蚀剂基板的表面移除显影剂之后执行监测。因此，不能检测显影的进展程度，并且不能对用于制造诸如BD的高密度原版光盘的显影执行精确的控制。

    日本未审查专利申请公开No.2006‑344310中监测步骤的监测位置设置在抗蚀剂基板的距抗蚀剂基板中心预定距离的记录信号区域中，或者设置在记录信号区域外执行的专门的监测信号部分中。为了执行监测，监测信号部分上的显影剂必须吹氮(nitrogen blow)去除，并且必须单独执行费时的切除监测信号部分的切除步骤，由此降低了产率。而且，因为监测信号部分处的显影进展程度与信号区域的不同，所以不能执行精确的显影。此外，必需防止吹氮影响信号区域的显影，这是因为吹氮会引起烟雾散布，并污染激光源和光电探测器等。

    【发明内容】

    所希望的是为原版光盘提供能够精确显影的显影方法和显影设备。

    根据本发明的实施例，提供了一种显影方法，其包括这样的步骤：在可转动的转盘上设置抗蚀剂基板，抗蚀剂基板包括基板、形成在基板上的无机抗蚀剂层和通过使无机抗蚀剂层曝光而形成的潜像；释放显影剂到无机抗蚀剂层的上表面上的显影剂涂布位置，同时转动转盘，显影剂涂布位置远离抗蚀剂基板的中心；用激光辐照无机抗蚀剂层的上表面上的监测位置，监测位置与显影剂涂布位置不同；以及连续释放显影剂，同时检测无机抗蚀剂层的上表面反射的激光的零级光和一级光的光量，并且监测一级光对所述零级光的光量比，直到光量比变为预定值。

    在该实施例的显影方法中，显影剂涂布位置远离抗蚀剂基板的中心。因此，当显影剂涂布到抗蚀剂基板的表面时，减少了显影剂液体表面在监测位置处的紊乱，其中监测位置与显影剂涂布位置不同。因此，可以稳定地检测监测位置处反射的激光的零级光和一级光的光量，从而改善了检测精度。

    根据本发明的实施例，提供了一种显影设备，其包括：转盘，用于旋转设置在其上的抗蚀剂基板，抗蚀剂基板包括基板、形成在基板上的无机抗蚀剂层和通过使无机抗蚀剂层曝光而形成的潜像；喷嘴，用于将显影剂释放到放置在转盘上的抗蚀剂基板的显影剂涂布位置，显影剂涂布位置远离抗蚀剂基板的中心；激光源，用于以激光辐照抗蚀剂基板的无机抗蚀剂层上表面上的监测位置，监测位置与显影剂涂布位置不同；第一传感器，用于检测无机抗蚀剂层的上表面反射的激光的零级光的光量；以及第二传感器，用于检测无机抗蚀剂层的上表面反射的激光的一级光的光量。

    该实施例的显影设备包括释放显影剂的喷嘴，使得显影剂涂布到抗蚀剂基板的远离其中心的位置。因此，该显影剂被释放到远离抗蚀剂基板中心的显影剂涂布位置，并且显影剂从显影剂涂布位置开始扩散，从而涂布到抗蚀剂基板的整个表面。因此，在与显影剂涂布位置不同的监测位置上，显影剂的流速是稳定的，并且减少了显影剂液体表面的紊乱。因此，可以稳定地检测在监测位置处反射的激光的零级光和一级光的光量，从而改善了检测精度。

    对于本发明的实施例，可以显影抗蚀剂基板，同时监测稳定的检测数据，由此改善了显影的控制精度。因此，可以形成精细的凸凹图案。

    【附图说明】

    图1A至1C是图解制造原版光盘和光盘的步骤的示意图(部分1)；

    图2D至2F是图解制造原版光盘和光盘的步骤的示意图(部分2)；

    图3G至3K是图解制造原版光盘和光盘的步骤的示意图(部分3)；

    图4是用于制造原版光盘和光盘的曝光设备的示意性框图；

    图5A是本发明第一实施例的显影设备的示意性侧视图，而图5B是该显影设备的示意性平面图；

    图6示出了由第一实施例的显影设备获得的检测的监测结果；

    图7A是比较示例的显影设备的示意性侧视图，而图7B是该显影设备的示意性平面图；

    图8示出了由比较示例的显影设备获得的检测的监测结果；以及

    图9A是本发明第二实施例的显影设备的示意性侧视图，而图9B是该显影设备的示意性平面图。

    【具体实施方式】

    在下文，将参考附图描述本发明的实施例。

    参考图1A至4，将描述制造原版光盘和光盘的方法示例，以便于理解与实施例的显影方法相关的技术。

    如图1A所示，制备具有平坦表面的基板1。基板1由玻璃、硅或塑料(聚碳酸酯)等制成。在实施例中，基板1由硅制成。通过采用硅基板，与采用玻璃基板或塑料基板的情况相比，可以简化包括清洗步骤的前端步骤，从而可以减少制造步骤的数目。

    如图1B所示，通过诸如溅射的气相沉积在基板1上形成非晶硅的居间层2。随后，如图1C所示，在居间层2上形成无机抗蚀剂层3。无机抗蚀剂层3的厚度对应于原版光盘上凹坑和沟槽的深度。无机抗蚀剂层3形成为具有与凹坑和沟槽的期望深度相对应的厚度。

    居间层2形成为在基板1上提供具有低导热率的层，由此优化了热存储效应。

    在图1C所示的步骤中形成的无机抗蚀剂层3通过DC溅射或者RF溅射均匀地形成在居间层2上。无机抗蚀剂层3由无机抗蚀剂材料制成。无机抗蚀剂层3的无机抗蚀剂材料的示例包括Ti、V、Cr、Mn、Fe、Nb、Cu、Ni、Co、Mo、Ta、W、Zr、Ru和Ag。优选采用Mo、W、Cr、Fe或Nb。在实施例中，Mo和W用作无机抗蚀剂材料。溅射通过采用氩气(Ar)和氧气(O₂)作为溅射气体来执行。因此，形成由W和Mo的不完全氧化物制成的无机抗蚀剂层3。

    接下来，其上形成有无机抗蚀剂层3的基板1(后面称作“抗蚀剂基板8”)以无机抗蚀剂层3在上侧的方式被设置在图4所示的曝光设备的转盘上。图4是该实施例中采用的曝光设备示例的示意性框图。曝光设备包括：束发生器22，产生使无机抗蚀剂层3曝光的激光；准直透镜23，其使从束发生器22发射的激光平行化；分束器24；以及物镜25。从束发生器22发射的激光传播通过透镜，聚焦在抗蚀剂基板8的无机抗蚀剂层3上，从而无机抗蚀剂层3被激光辐照。该曝光设备构造为使得来自抗蚀剂基板8的反射光传播通过分束器24和聚光器26，并且反射光聚焦在分离的光电探测器27上。分离的光电探测器27检测来自抗蚀剂基板8的反射光，根据检测的结果产生聚焦错误信号28，并且给聚焦调节器29提供聚焦错误信号28。聚焦调节器29控制物镜25在高度方向上的位置。

    转盘21包括供给机构，抗蚀剂基板8的显影位置可以精确地改变。

    曝光设备执行曝光或者聚焦，而激光驱动电路33根据数据信号30、反射光量信号31和跟踪错误信号32来控制束发生器22。主轴马达控制器34设置在转盘21的中心轴上。通过根据光学系统在径向方向上的位置和所希望的线速度来设定最佳转速，主轴马达控制器34控制主轴马达。

    在该实施例中，束发生器22发射的激光的波长根据要曝光的希望线宽来决定。在制造BD的原版光盘时，例如，优选发射短波长的激光。具体地讲，优选束发生器包括发射波长为405nm的光的蓝光半导体激光器。

    束发生器22根据记录信号而导通和截止。术语束发生器22“截止”是指激光的强度足够低，以至于凹坑不热记录在无机抗蚀剂层3上。

    如图2D所示，在曝光步骤中，无机抗蚀剂层3的希望位置被激光L辐照，从而通过热化学反应形成曝光部分3a和未曝光部分3b，并且在原版光盘上形成用于形成凹坑和沟槽的潜像(latent image)。

    在曝光步骤后，其上已经形成有与所希望的凸凹图案对应的潜像的抗蚀剂基板8通过采用碱显影剂的湿法工艺显影。在显影步骤中，采用下面描述的实施例的显影方法。在显影步骤中，采用下面描述的显影设备，抗蚀剂基板8设置在可旋转的转盘上，在抗蚀剂基板8旋转的同时将显影剂涂布给无机抗蚀剂层3的希望位置，无机抗蚀剂层3的曝光部分3a被蚀刻。

    作为碱显影剂，可以采用诸如四甲基氢氧化铵溶液(tetramethylammonium hydroxide solution)的有机碱显影剂，或者采用诸如氢氧化钾(KOH)、氢氧化钠(NaOH)或基于磷酸的化合物的无机碱显影剂。

    在显影步骤后，采用纯水充分地清洗抗蚀剂基板8。清洗之后，快速旋转抗蚀剂基板8以使其干燥。

    通过上述步骤，完成了原版光盘9的制作。

    如图2F所示，在原版光盘9上表面的凸凹图案上通过电铸(electroform)沉积金属膜4。根据需要，在执行电铸前，可以给原版光盘9的无机抗蚀剂层3的上表面施加脱模处理(mold release treatment)，以改善脱模能力。

    在该实施例中，在原版光盘9上表面的凸凹图案上沉积金属镍膜。在电铸之后，从原版光盘9剥离已经沉积的金属膜4。如图3G所示，获得已经转印了原版光盘9的凸凹图案的模型压模(mold stamper)4a。在获得模型压模4a后，用水清洗原版光盘，并干燥、储存。根据需要，可以重复复制希望数量的模型压模4a。

    通过采用从原版光盘9剥离的模型压模4a作为原版，可以执行电铸步骤和剥离步骤，以制作具有与原版光盘的凸凹图案相同的凸凹图案的母原版(mother master)。而且，通过采用母原版作为新的原版，可以执行电铸步骤和剥离步骤，以制作具有与模型压模4a的凸凹图案相同的凸凹图案的压模。

    如图3H所示，采用模型压模4a，通过注塑成型形成由聚碳酸酯(为热塑性树脂)制成的盘基板5。从而，形成在模型压模4a上的凸凹图案转印到盘基板5。如图3I所示，从盘基板5剥离模型压模4a。如图3J所示，由铝合金制成的反射膜6形成在盘基板5上的凸凹图案上。如图3K所示，形成保护膜7以覆盖反射膜6。从而，完成了直径为12cm的光盘的制作。

    在上述制造原版光盘和光盘的显影步骤中，通过采用下述的显影设备和显影方法，可以精确地执行显影并同时监测抗蚀剂基板。

    第一实施例

    图5A是本发明第一实施例的用于显影步骤(如图2D和2E所示)中的显影设备的示意性侧视图。图5B是该显影设备的示意性平面图。在该第一实施例中，要显影的抗蚀剂基板8具有由曝光部分3a构成的潜像，BD的轨道节距为0.32μm。

    如图5A和5B所示，第一实施例的显影设备15包括可旋转的转盘10和用于提供显影剂13的喷嘴12。显影设备15还包括用于发射监测用激光L的激光源11、用于检测被反射的激光L的零级光(反射光)L₀的光量的第一传感器R₀以及用于检测被反射的激光L的一级光(衍射光)L₁的光量的第二传感器R₁。

    转盘10结合到旋转轴10a，以使得转盘10可以上下移动。转盘10由旋转轴10a旋转。抗蚀剂基板8采用真空夹盘(vacuum chuck)设置在转盘10上，以使得无机抗蚀剂层3在上侧。如上所述，已经使形成在基板1上的无机抗蚀剂层3曝光，并在其上形成包括凹坑和沟槽的凸凹图案的潜像。在该第一实施例中，旋转转盘10以使得放置其上的抗蚀剂基板8以100到1000rpm范围内的转速旋转。在图5所示的示例中，转盘10顺时针旋转。

    喷嘴12将显影剂13提供到放置在转盘10上的抗蚀剂基板8的无机抗蚀剂层3上。喷嘴12设置在显影剂涂布位置P1的上方，显影剂涂布位置P1远离抗蚀剂基板8的中心。就是说，喷嘴12将显影剂13释放到无机抗蚀剂层3表面上的远离抗蚀剂基板8中心的显影剂涂布位置P1，并且抗蚀剂基板8的整个表面被提供显影剂。在该第一实施例中，喷嘴12以300到1000ml/min范围内的流速来提供显影剂13。

    优选显影剂涂布位置P1和抗蚀剂基板8中心之间的距离在约20到40mm的范围内。如果显影剂涂布位置P1和抗蚀剂基板8中心之间的距离小于20mm，则监测位置P2(将在下面描述)处的显影剂13流速变得不稳定，从而不能精确地执行在监测位置P2处的监测。如果显影剂涂布位置P1和抗蚀剂基板8中心之间的距离大于40mm，则在抗蚀剂基板8的中心部分处的显影变得不均匀。在该第一实施例中，显影剂涂布位置P1和抗蚀剂基板8中心之间的距离约为30mm。

    激光源11以预定的波长朝着放置在转盘10上的抗蚀剂基板8的无机抗蚀剂层的上表面上的监测位置P2发射激光L。设置激光源11，以使得抗蚀剂基板8的无机抗蚀剂层的上表面可以被激光L以相对于抗蚀剂基板8上表面的法线的入射角θ并沿抗蚀剂基板的径向方向辐照。

    监测位置P2与上述的显影剂涂布位置P1不同，并且与抗蚀剂基板8的中心相距距离b。优选监测位置P2在抗蚀剂基板8形成有凸凹图案的信号区域的中部。在该第一实施例中，监测位置P2和抗蚀剂基板8中心之间的距离b约为40mm。

    设定监测位置P2的位置以使得抗蚀剂基板8沿从监测位置P2朝向显影剂涂布位置P1的方向旋转。就是说，在该第一实施例中，转盘10沿从抗蚀剂基板8上的监测位置P2朝向显影剂涂布位置P1的方向旋转。

    优选相对于抗蚀剂基板8的中心显影剂涂布位置P1从监测位置P2偏离60°到120°范围内的角度。如果该角度小于60°，在监测位置处的显影剂的液体表面会被正要涂布的显影剂干扰。如果该角度大于120°，则显影剂的流速变得不稳定，从而不能精确地执行监测位置P2处的监测。

    在该第一实施例中，相对于抗蚀剂基板8的中心，显影剂涂布位置P1从监测位置P2沿转盘10的旋转方向偏离约90°的角度。

    第一传感器R₀测量零级光L₀(反射光)的光量，零级光当激光L在监测位置P2处被反射时产生，其中激光L辐照抗蚀剂基板8的无机抗蚀剂层的上表面上的监测位置P2。

    第二传感器R₁测量一级光L₁(衍射光)的光量，一级光当激光L在监测位置P2处被反射时产生，其中激光L辐照抗蚀剂基板8的无机抗蚀剂层的上表面上的监测位置P2。

    第一传感器R₀和第二传感器R₁设置的位置取决于入射角θ，监测位置P2以该入射角θ被激光源11发射的激光L辐照。

    表1示出了激光源11发射的激光L的波长λ、激光L入射在无机抗蚀剂层3表面上的入射角θ、无机抗蚀剂层的上表面反射的激光L的零级光L₀的反射角θ₀以及一级光L₁的衍射角θ₁之间的关系的模拟结果。

    表1

    

    表1所示的模拟结果为采用用于制造BD的原版光盘的抗蚀剂基板8的示例。抗蚀剂基板8包括无机抗蚀剂层3，在该无机抗蚀剂层3上形成具有0.32μm的凹坑长度的凸凹图案。

    如表1所示，当波长为680nm的红外线用作激光L时，即使入射角θ变化，也不能检测到一级光L₁，这是因为BD的凸凹图案以很小的凹坑长度形成在抗蚀剂基板8上。

    当无机抗蚀剂层的上表面被波长为405nm的蓝光激光辐照并且入射角θ在20°到60°范围内时，可以检测到一级光L₁。就是说，对于其上形成有精细凸凹图案(该凹凸图案具有用于BD的0.32μm的轨道节距)的抗蚀剂基板8，可以通过采用波长为405nm的激光L检测到一级光L₁。尽管波长为405nm的激光L用于表1所示的模拟中，但是只要波长在400至410nm的范围内就可以检测到一级光L₁。

    如表1所示，一级光L₁的衍射角θ₁取决于激光L的入射角θ。零级光L₀的反射角θ₀的绝对值与激光L的入射角θ大致相同，这是因为零级光L₀是激光L的反射光。

    在该第一实施例中，根据表1所示的模拟结果，采用发射波长在400至410nm范围内的激光L的激光源11。第一传感器R₀和第二传感器R₁分别设置在可以检测到激光L对应于入射角θ的零级光L₀和一级光L₁的位置。

    表1所示的模拟结果是抗蚀剂基板8干燥的情况下的模拟结果。然而，实际上，是在将显影剂13涂布至抗蚀剂基板8时，用激光L辐照抗蚀剂基板8。因此，由于显影剂13引起的相位差，一级光L₁的衍射角θ₁的实际数据必须调整。

    由于显影设备15的限制，优选激光的入射角θ和反射角θ₀等于或小于60°，或者更优选等于或小于50°。优选激光源和传感器设置为，当检测零级光L₀的光量的第一传感器R₀和检测一级光L₁的光量的第二传感器R₁在最接近的位置时，零级光L₀的反射角θ₀与一级光L₁的衍射角θ₁之间的差等于或大于20°。

    在该第一实施例中，激光源11设置在抗蚀剂基板8的上方，以使得抗蚀剂基板8被从激光源11发射的激光L辐照，且激光L在监测位置P2处的入射角θ为46±2°。在此情况下，因为激光L被抗蚀剂基板8的无机抗蚀剂层3的表面以46±2°的反射角θ₀反射，所以检测零级光L₀的光量的第一传感器R₀设置为沿着在监测位置P2处的反射角θ₀为46±2°的线。

    检测一级光L₁的光量的第二传感器R₁设置为沿着在监测位置P2处的衍射角θ₁为33±2°的线，其中该一级光L₁被抗蚀剂基板8的无机抗蚀剂层3的表面衍射。该一级光的衍射角θ₁对应于入射角θ₀为46±2°的激光L，并且由于显影剂13引起的相差而调整。

    在显影设备15中，抗蚀剂基板8设置在可旋转的转盘10上，并且转盘10旋转。在抗蚀剂基板8上，通过曝光形成对应于希望的凸凹图案的潜像。同时，朝着抗蚀剂基板8的无机抗蚀剂层3表面上的显影剂涂布位置P1释放显影剂13。在释放显影剂13的同时，与抗蚀剂基板8的显影剂涂布位置P1不同的监测位置P2被激光L辐照。在监测位置P2处反射的零级光L₀和一级光L₁的光量I₀和I₁分别由第一传感器R₀和第二传感器R₁检测。光量I₀和I₁分别表示零级光L₀和一级光L₁的强度。

    图6示出了第一实施例的显影设备15中检测到的一级光L₁对零级光L₀的光量比I₁/I₀的变化。在图6中，水平轴表示显影时间，而垂直轴表示光量比I₁/I₀。

    在该第一实施例中，无机抗蚀剂层3由正性抗蚀剂制成，从而通过显影溶解了曝光部分3a，该曝光部分3a是通过曝光形成有潜像的部分。因此，随着显影的进行，潜像被蚀刻，并且使曝光部分3a凹陷以具有希望的凸凹图案，从而作为衍射光的一级光得到增强。因此，一级光L₁对零级光L₀的光量比I₁/I₀增加。在该第一实施例中，在继续显影的同时监测光量比I₁/I₀。光量比I₁/I₀达到目标值时，显影完成。

    在该第一实施例中，抗蚀剂基板8的显影剂涂布位置P1远离抗蚀剂基板8的中心，并且抗蚀剂基板8的监测位置P2与显影剂涂布位置P1不同。因此，显影剂13在监测位置P2处的流速是稳定的，从而可以抑制液体表面的紊乱。因此，可以减少由液体表面紊乱引起的一级光L₁对零级光L₀的光量比I₁/I₀的波动。

    比较示例

    图7A是比较示例的显影设备16的示意性侧视图，而图7B是该显影设备的示意性平面图。在图7A和7B中，与图5A和5B对应的元件由相同的标号表示，并且将重复的描述省略。

    图8示出了比较示例的显影设备16中检测到的一级光L₁对零级光L₀的光量比I₁/I₀的变化。在图8中，水平轴表示显影时间，而垂直轴表示一级光L₁对零级光L₀的光量比I₁/I₀。

    如图7A和7B所示，在比较示例的显影设备16中，用于提供显影剂13的喷嘴12设置在抗蚀剂基板8中心的正上方，从而显影剂涂布位置P1在抗蚀剂基板8的中心。除了喷嘴12和显影剂涂布位置P1的位置外，比较示例与第一实施例相同。

    如图8所示，在比较示例的显影设备16中，一级光L₁对零级光L₀的光量比I₁/I₀相对于显影时间的变化是不稳定的，这意味着监测精度很低。这是因为，当显影剂13涂布到抗蚀剂基板8的中心时，显影剂13的液体表面在监测位置P2处受到干扰，由此光量比I₁/I₀的检测受到液体表面紊乱的影响。

    相反，在第一实施例的显影设备15中，显影剂涂布位置P1远离抗蚀剂基板8的中心，由此降低了液体表面在监测位置P2处的紊乱。因此，在第一实施例中，检测到的一级光L₁对零级光L₀的光量比I₁/I₀相对于显影时间是稳定的，图6所示，从而可以精确地执行监测。因此，在该第一实施例中，当设定了光量比I₁/I₀的目标值时，可以精确地监测显影的进展程度，从而可以基本上精确地使通过显影蚀刻的曝光部分3a中的凹坑开口的尺寸均匀化。因此，可以获得具有精确地形成的凸凹图案的原版光盘9。

    在现有的显影方法中，例如，显影时间是固定的。因此，不能检测到由环境变化引起的显影进展程度上的差别。然而，在该第一实施例中，通过监测光量比I₁/I₀的稳定变化可以控制显影进展程度的差别，由此可以精确地控制显影。

    在该第一实施例中，显影剂涂布位置P1远离抗蚀剂基板8的中心，由此可以检测光量比，并在涂布显影剂13的同时不受液体表面紊乱的影响。因此，可以检测显影的进展程度，而不像日本未审查专利申请公开No.2006‑344310那样执行干燥步骤。在该第一实施例中，监测位置P2设置在信号区域中，从而信号区域被直接监测。因此，不必在信号区域的外面提供专门的检测信号部分。这改善了产率。而且，不需要会影响显影进展程度的执行吹氮的步骤。防止了激光源11和传感器受到吹氮引起的烟雾的污染。

    第一实施例的显影设备15和显影方法应用在制造以BD为代表的高密度原版光盘的显影步骤中。然而，本发明的实施例不限于此。

    在下文，将描述能够应用于制造BD、DVD、CD等的原版光盘的显影步骤的显影设备和显影方法。

    第二实施例

    图9A是本发明第二实施例的显影设备的示意性侧视图，而图9B是该显影设备的示意性平面图。

    第二实施例的显影设备17用在制造BD、DVD和CD的原版光盘的显影步骤中。BD的轨道节距为0.32μm，DVD的轨道节距为0.74μm，而CD的轨道节距为1.60μm。在图9A和9B中，与图5A和5B对应的元件由相同的标号表示，并且省略其重复的描述。

    如图9B所示，在第二实施例中，相对于抗蚀剂基板8的中心，显影剂涂布位置P1沿转盘10的旋转方向从监测位置P2偏移约90°。在第二实施例中，提供了多个第二传感器R₁、R₁₂和R₁₃，用于检测抗蚀剂基板8反射的一级光L₁。因为BD、DVD和CD的凸凹图案的轨道节距彼此不同，所以抗蚀剂基板8反射的激光L的一级光的衍射角彼此不同。因此，在第二实施例中，提供了对应于各种格式的第二传感器R₁、R₁₂和R₁₃。

    在显影BD的抗蚀剂基板8时采用第二传感器R₁。当激光L在BD的抗蚀剂基板8的监测位置P2处被反射时，第二传感器R₁测量此时产生的一级光(衍射光)L₁的光量。

    在显影DVD的抗蚀剂基板8时采用第二传感器R₁₂。当激光L在DVD的抗蚀剂基板8的监测位置P2处被反射时，第二传感器R₁₂测量此时产生的一级光(衍射光)L₁₂的光量。

    在显影CD的抗蚀剂基板8时采用第二传感器R₁₃。当激光L在CD的抗蚀剂基板8的监测位置P2处被反射时，第二传感R₁₃测量此时产生的一级光(衍射光)L₁₃的光量。

    表2示出了从激光源11发射的激光L的波长λ、激光L的入射角θ、无机抗蚀剂层的上表面反射的激光L的零级光L₀的反射角θ₀和一级光L₁、L₁₂及L₁₃的衍射角θ₁、θ₁₂及θ₁₃之间的关系的模拟结果。

    表2所示的模拟结果是采用用于制造BD、DVD和CD的原版光盘的抗蚀剂基板8的示例。抗蚀剂基板8的每一个都包括无机抗蚀剂层，在该无机抗蚀剂层上形成具有预定凹坑长度的凸凹图案。

    表2

    

    如表2所示，当采用波长为680nm的激光时，作为激光的衍射光的一级光L₁₂和L₁₃对于DVD和CD的抗蚀剂基板是可以检测到的。然而，BD的抗蚀剂基板8衍射的一级光L₁是检测不到的。如表2所示，当激光L的波长λ为405nm，激光L的入射角θ在20°至60°范围内时，BD、DVD和CD的抗蚀剂基板8衍射的一级光L₁、L₁₂、L₁₃是可以检测到的。

    因此，在第二实施例中，可用于BD、DVD和CD的抗蚀剂基板8的波长在400到410nm范围内的激光L被用作监测的激光L。与表1中的情况一样，表2所示的模拟结果是抗蚀剂基板8干燥的情况下的模拟结果。实际上，由于显影剂13引起的相差，必须调整该数据。由于相差，调整一级光L₁、L₁₂和L₁₃的衍射角θ₁、θ₁₂和θ₁₃的实际数据。

    设置第二传感器R₁、R₁₂和R₁₃的位置，以使得当来自激光源11的激光L以入射角θ入射到抗蚀剂基板8上时，具有衍射角θ₁、θ₁₂和θ₁₃的衍射光L₁、L₁₂和L₁₃分别进入第二传感器R₁、R₁₂和R₁₃。与第一实施例一样，设置第一传感器R₀的位置，以使得当激光L具有入射角θ是，具有反射角θ₀(＝θ)的零级光(反射光)L₀进入第一传感器R₀。

    在表2中的衍射角θ₁、θ₁₂和θ₁₃为负的情况下，第二传感器R₁、R₁₂和R₁₃设置在相对于图9A的虚线与激光源11的侧相反的侧。

    在第二实施例中，激光源11设置在抗蚀剂基板8上方的位置，以使得抗蚀剂基板8的监测位置P2被从激光源11发射的激光L以46±2°的入射角θ辐照。在此情况下，激光L被抗蚀剂基板8的无机抗蚀剂层3的表面以46±2°的反射角θ₀反射。因此，检测零级光L₀的光量的第一传感器R₀设置为沿着来自监测位置P2的反射角θ₀为46±2°的线。

    用于BD的第二传感器R₁设置为沿着来自监测位置P2的衍射角θ₁为33±2°的线，其中第二传感器R₁用于检测抗蚀剂基板8的无机抗蚀剂层3表面衍射的激光L的一级光L₁的光量。用于DVD的第二传感器R₁₂设置为沿着来自监测位置P2的衍射角θ₁₂为6±2°的线，其中第二传感器R₁₂用于检测抗蚀剂基板8的无机抗蚀剂层3表面衍射的激光L的一级光L₁₂的光量。用于CD的第二传感器R₁₃设置为沿着来自监测位置P2的衍射角θ₁₃为27±2°的线，其中第二传感器R₁₃用于检测抗蚀剂基板8的无机抗蚀剂层3表面衍射的激光L的一级光L₁₃的光量。

    一级光L₁、L₁₂和L₁₃的衍射角θ₁、θ₁₂和θ₁₃对应于激光L的入射角θ₀为46±2°的情况，并且由于显影剂引起的光程差而调整。

    在显影设备17中，BD、DVD或CD的通过曝光形成有潜像的抗蚀剂基板8设置在可旋转的转盘10上，并且转盘10旋转。另外，朝着无机抗蚀剂层上表面上的显影剂涂布位置P1释放显影剂13。在释放显影剂13的同时，与抗蚀剂基板8的显影剂涂布位置P1不同的无机抗蚀剂层上表面上的监测位置P2被激光L辐照。无机抗蚀剂层的上表面反射的激光L的零级光L₀的光量由第一传感器R₀检测，并且每个一级光L₁、L₁₂和L₁₃的光量由第二传感器R₁、R₁₂和R₁₃中对应的一个检测。

    与第一实施例一样，在第二实施例的显影设备17中，显影剂涂布位置P1远离抗蚀剂基板8的中心，由此减少了在监测位置P2处的液体表面的紊乱。因此，在第二实施例中，可以稳定地检测每个一级光L₁、L₁₂和L₁₃对零级光L₀的光量比I₁/I₀，由此可以执行精确的监测。因此，在第二实施例中，当设定了光量比I₁/I₀的目标值时可以精确地监测显影的进展程度，由此可以基本上精确地使通过显影蚀刻的暴露部分的凹坑开口的尺寸均匀化。从而，可以获得具有精确地形成的凸凹图案的原版光盘9。

    因此，对于第二实施例，可以获得与第一实施例类似的优点。

    在第二实施例的显影设备17中，波长范围为400至410nm的短波长激光L用作监测的激光L，从而显影设备17可用于制造BD、DVD和CD的显影步骤。

    尽管在第二实施例中采用了三个第二传感器，但是第二传感器的数量不限于此。就是说，显影设备可以构造为使得显影设备可用于显影BD和DVD的抗蚀剂基板8。或者，显影设备可以构造为使得显影设备可用于显影DVD和CD的抗蚀剂基板8。在第二实施例中，波长范围为400至410nm的激光L用于监测。然而，为了监测DVD和CD的抗蚀剂基板8的显影步骤，可以采用波长为680nm的激光。

    在第一和第二实施例中，相对于抗蚀剂基板8的中心，显影剂涂布位置P1从监测位置P2沿转盘10的旋转方向偏离60°至120°的角度范围。在第一和第二实施例中，转盘10的旋转方向为顺时针。然而，即使旋转方向为逆时针，相对于抗蚀剂基板8的中心，显影剂涂布位置P1也可以从监测位置P2沿转盘10的旋转方向偏离60°至120°的角度范围。通过适当调整传感器的位置，可以获得与第一和第二实施例类似的优点。

    本领域的技术人员应当理解的是，在所附权利要求或其等同特征的范围内，根据设计需要和其他因素，可以进行各种修改、组合、部分组合和替换。

    本申请包含2008年11月21日提交至日本专利局的日本优先权专利申请JP 2008‑298817所揭示的相关主题，其全部内容通过引用结合于此。