(57)【要約】  本発明は、高密度凹凸構造を複製するスタンパの製造方法に関する。当該方法は、基板層(12)及び該基板層の上に設けられる記録用積層体を有するマスター基板を供する工程であって、前記記録用積層体はマスク層(14)及び該マスク層と前記基板層との間の界面層(16)を有し、かつ前記マスク層は相変化材料を有する工程、前記マスク層の選択領域(20)にレーザービームを投射することで、熱関連相変化を誘起して化学物質に対して前記選択領域の特性を変化させる工程、前記マスク層に化学物質を用いて前記マスク層の選択領域を除去することで、前記界面層の領域(22)を曝露する工程、並びに前記記録用積層体をプラズマエッチングすることで、前記界面層の曝露領域にピット(24)を形成する工程を有する。本発明はさらにスタンパ及び光ディスクに関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高密度凹凸構造を複製するスタンパの製造方法であって：
基板層及び該基板層の上に設けられる記録用積層体を有するマスター基板を供する工程であって、前記記録用積層体はマスク層及び該マスク層と前記基板層との間の界面層を有し、かつ前記マスク層は相転移材料を有する工程、
前記マスク層の選択領域にレーザービームを投射することで、熱に関連する相変化を誘起して化学物質に対して前記選択領域の特性を変化させる工程、
前記マスク層に化学物質を用いて前記マスク層の選択領域を除去することで、前記界面層の領域を曝露する工程、並びに
前記記録用積層体をプラズマエッチングすることで、前記界面層の曝露領域にピットを形成する工程、
を有する方法。
【請求項２】
前記界面層が、前記基板層に直接隣接した状態で供される、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記界面層と前記基板との間に、プラズマエッチングに対する耐性を有する層が供される、請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記プラズマエッチングに対する耐性を有する層はAgを有する、請求項3に記載の方法。
【請求項５】
前記プラズマエッチングに対する耐性を有する層が、10nmから300nmの範囲の厚さを有し、特に40nmから200nmの厚さを有する、請求項3に記載の方法。
【請求項６】
前記マスク層が、2nmから50nmの範囲の厚さを有し、好適には5nmから40nmの厚さを有する、請求項1に記載の方法。
【請求項７】
前記相転移材料は、Sn-Ge-Sb合金材料を有し、特に前記相転移材料の組成はSn18.3-Ge12.6-Sb69.2である、請求項1に記載の方法。
【請求項８】
前記界面層が、5nmから200nmの範囲で、特に20nmから110nmの初期厚さを有する、請求項1に記載の方法。
【請求項９】
前記界面層がSi3N4を有する、請求項1に記載の方法。
【請求項１０】
前記化学物質が、濃度が0.5から10%で、特に3から7%のHNO3を有する、請求項1に記載の方法。
【請求項１１】
前記化学物質が、濃度が1から20%で、特に5から15%のKOHを有する、請求項1に記載の方法。
【請求項１２】
前記プラズマエッチングがフッ素プラズマを利用する、請求項1に記載の方法。
【請求項１３】
前記マスク層がプラズマエッチング後に除去される、請求項1に記載の方法。
【請求項１４】
上記請求項のうちいずれかに記載の方法によって製造されるスタンパ。
【請求項１５】
請求項14に記載のスタンパを用いて製造される光ディスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高密度凹凸構造を複製するスタンパの製造方法に関する。より詳細には本発明は、相変化材料を用いたスタンパの製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
相転移マスタリング(PTM)は、高密度ROM及び光ディスクを大量製造するためのRE/Rスタンパを作製する方法である。相変化材料とも呼ばれる相転移材料は、レーザー誘起加熱によって、初期の書き込まれていない状態から異なる状態へ変換されることができる。記録用積層体の加熱はたとえば、混合、融解、アモルファス化、相分離、分解等を引き起こすことができる。2つの相、すなわち初期状態と書き込まれた状態のうちのいずれかは、他の相よりも、酸又はアルカリ現像液中で速く溶ける。このようにして、書き込まれたデータパターンを、飛び出たバンプすなわちピットを有する高密度凹凸構造に変換することができる。パターニングされた基板は、高密度光ディスクを大量製造するためのスタンパ、又はマイクロコンタクトプリント用のスタンプとして用いられて良い。
【０００３】
PTMに関する課題の1つは、良好なピット形状を得ることである。PTM法は加熱に基づくので、記録用積層体中での温度プロファイルはピットの形状に重大な影響を及ぼす。問題は、ほとんどの材料が、かなり高い吸収率を有する（ほとんどの金属）か、又はかなり低い吸収率を有する（ほとんどの誘電体）、のいずれかであるということである。吸収率が高い材料の吸収プロファイルは劣悪である。熱が積層体にまで伝わるものの、吸収率が高いために、熱流速は急激に減少するため、到達温度が急激に減少する。このため、必要なピット深さを得ることは難しくなる。低吸収率の材料は非常に良好なピット形状を有するが、必要な温度を得るには、非常に大きな書き込み出力が求められるだろう。
【０００４】
これらの問題を克服する1つの可能性は、マスク積層体の使用である。高吸収でかつ選択エッチング可能な材料が、エッチング可能な誘電体材料上に設けられる。選択エッチングとは、書き込まれた又は書き込まれていない領域のいずれかのみがエッチング可能であることを意味する。非選択エッチングとは、書き込まれた領域と書き込まれていない領域のいずれかもがエッチング可能であることを意味する。マスク層を有するこの積層体では、吸収層が非常に薄いため、吸収プロファイルは問題にならない。
【０００５】
従って、基板層及び該基板層上に設けられた記録用積層体を有するマスター基板はすでに提案されてきた。記録用積層体は、マスク層、及び該マスク層と基板との間に挟まれた界面層を有する。マスク層は相変化材料を有する。印は相変化材料の結晶化によって書き込まれる。結晶である印の溶解速度は、ピットパターンが残るように、初期のアモルファス状態の溶解速度よりも速い。このピットパターンのため、界面層もまたエッチング溶液に曝露されることによって、ピット構造は界面層へ伝わる。このようにして、急峻な壁を有するかなり深い、つまり高コントラストのピット構造が残される。このエッチング方法の欠点の1つは、界面層のアンダーエッチングの恐れがあることである。従って全溶解時間が非常に重要となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って本発明の目的は、アンダーエッチングの欠点を生じさせずに深いピット構造を供する高密度凹凸構造を複製するスタンパの製造方法を供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、従属請求項の発明特定事項によって解決される。本発明の他の発展型及び好適実施例は、従属請求項で示される。
【０００８】
本発明によると、高密度凹凸構造を複製するスタンパの製造方法が供される。当該方法は：
基板層及び該基板層の上に設けられる記録用積層体を有するマスター基板を供する工程であって、前記記録用積層体はマスク層及び該マスク層と前記基板層との間の界面層を有し、かつ前記マスク層は相転移材料を有する工程、
前記マスク層の選択領域にレーザービームを投射することで、熱に関連する相変化を誘起して化学物質に対して前記選択領域の特性を変化させる工程、
前記マスク層に化学物質を用いて前記マスク層の選択領域を除去することで、前記界面層の領域を曝露する工程、並びに
前記記録用積層体をプラズマエッチングすることで、前記界面層の曝露領域にピットを形成する工程、
を有する。
【０００９】
プラズマエッチング工程により、深いピット構造を供することが可能となり、アンダーエッチングという欠点が生じる恐れが排除される。等方的湿式エッチングとは対照的に、プラズマエッチングは異方性であるため、急峻な壁を有する深いピット構造を供することが可能となる。
【００１０】
好適実施例によると、界面層が基板層に直接隣接した状態で供される。このことに基づいて、ピット構造を界面層の厚さよりもはるかに深くすることが可能となる。そのようにピット構造を深くするのは、具体的にはプラズマエッチングを基板にまで行うことによって可能となる。
【００１１】
異なる実施例によると、プラズマエッチングに対する耐性を有する層が、界面層と基板との間に供される。このプラズマエッチングに対する耐性を有する層によって、エッチストップが供される。その結果、アンダーエッチングが生じるという問題が解決されるように、エッチング時間を十分長くとることが可能となる。
【００１２】
たとえばプラズマエッチングに対する耐性を有する層はAgを有する。
【００１３】
プラズマエッチングに対する耐性を有する層は、10nmから300nmの範囲の厚さを有し、特に40nmから200nmの厚さを有することが好ましい。
【００１４】
好適にはマスク層及び界面層の厚さ及び材料は、以下のようにして選ばれて良い。
【００１５】
たとえばマスク層は、2nmから50nmの範囲の厚さを有し、好適には5nmから40nmの厚さを有する。
【００１６】
相転移材料は、Sn-Ge-Sb合金材料を有し、特にその組成はSn18.3Ge12.6Sb69.2であることが好ましい。
【００１７】
さらにたとえば界面層は、5nmから200nmの範囲で、特に20nmから110nmの初期厚さを有する。
【００１８】
界面層はSi3N4を有することが好ましい。マスク層をエッチングする化学物質を適当に選ぶことで、Si3N4は基本的に、化学物質に対して影響を受けなくなる。
【００１９】
たとえば化学物質は、濃度が0.5から10%で、特に3から7%のHNO3を有する。
【００２０】
他の例によると、化学物質は、濃度が1から20%で、特に5から15%のKOHを有する。
【００２１】
ピット生成については、プラズマエッチングは、フッ素プラズマを利用する。
【００２２】
マスク層はプラズマエッチング後に除去することが可能である。化学物質を用いることでマスク層が劣化するが、全て失われない場合、そのようなマスク層の剥離は特に有用である。
【００２３】
本発明はさらに、本発明による方法によって製造されるスタンパ、及び当該スタンパを用いて製造される光ディスクに関する。
【００２４】
本発明のこれら及び他の態様は、後述する実施例を参照することで明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図1から図4は、記録用積層体の断面を図示することによって、本発明による方法の工程を表している。図1には、マスター基板10が図示されている。マスター基板10は、積層体を有する、たとえばポリカーボネートからなる基板層12によって形成される。その積層体は、マスク層14、該マスク層14の下にある界面層16、及びその界面層16と基板層12との間に設けられたAg層18を有する。たとえばマスク層14は、厚さ20nmのSnGeSb合金で作られ、界面層16は、厚さ50nmのSi3N4層で作られ、かつAg層の厚さは100nmである。
【００２６】
図2は、レーザービームレコーダによって印を書き込んだ後の図1と同じ積層体を図示している。たとえば405nmレーザービームレコーダが、アモルファスSnGeSb相転移層中の選択領域20上に印を書き込むのに用いられて良い。2m/sの記録速度が用いられて良い。その結果、マスク層14内では、照射されなかった領域が部分的にアモルファスで、かつ選択領域20内が部分的に結晶となる。
【００２７】
図3は、マスク層に化学物質を用いた結果を図示している。使用される化学物質はたとえば、濃度が0.5から10%で、好適には5%のHNO3である。係る化学物質は、結晶である印を、その周囲のアモルファス材料よりもはるかに速く除去する。界面層16の材料と化学物質を適切に選ぶことで、マスク層のみがパターニングされる。
【００２８】
図4は、後続の異方性プラズマエッチング工程の結果を図示している。界面層16上部のパターニングされたSnGeSb層はマスク層の役割を果たす。界面層16の被覆されていない領域24のみがプラズマに曝露される。その結果、これらの領域のみが異方的にエッチングされる。レーザービームレコーダ書き込み及び湿式エッチングによってマスク層14内に形成されるピット構造は、界面層16を変える。プラズマエッチングは、界面層16の底部にまで進行することが可能で、かつエッチング耐性を有する下地のAg層18によって止められる。エッチングが基板12にまでも進行するとき、つまりエッチングに対する耐性を有する層18が存在しないとき、より深いピット構造を得ることができる。
【００２９】
他の工程では、図示されていないが、プラズマエッチング工程後にマスク層を剥離することが可能である。化学物質を用いることでマスク層が劣化するが、全て犠牲にならない場合、そのようなマスク層の剥離は特に有用である。
【００３０】
図5は、化学物質の使用後であってプラズマエッチング前の記録用積層体に基づいて記録された原子間力顕微鏡(AFM)データを図示している。図示されたAFMデータは、2.3mWレーザー出力、20nmのSnGeSbマスク層、及び5%HNO3での1分間現像よって記録された405nmレーザービームレコーダを用いたデータ書き込みプロセスに基づいて得られた。その結果得られるピット深さは20nmで、初期のマスク層厚さに等しい。
【００３１】
図6は、化学物質の使用後でかつプラズマエッチング後の記録用積層体に基づいて記録されたAFMデータを図示している。フッ素プラズマによる20分間のプラズマエッチング処理後、マスク層は、プラズマに対して実質的に不活性となることで、実質的にそのままの状態で残る。下地のSi3N4層は、フッ素プラズマに対して曝露された領域内で異方的にエッチングされた。その結果形成されたピット深さは約50nmである。印間の距離の変化は、レーザービームレコーダによるデータ書き込みに起因するトラックピットの変化に関係する。
【００３２】
図7はNaOHで積層体を現像した後のAFM像データを図示している。図8はKOHで積層体を現像した後のAFM像データを図示している。これらの像もまたAFMによって得られた。これらの像は、20nmのSnGeSbマスク層内で405nmレーザービームレコーダによって書き込まれた後、5%NaOHによる2分間の現像後（図7）、及び10%KOHによる1分間の現像後（図8）のデータに基づいている。
【００３３】
上で記載されていない均等物及び修正型もまた、「特許請求の範囲」の請求項によって定義される本発明の技術的範囲から逸脱することなく実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】記録用積層体の断面を図示することによって、本発明による方法の工程を表している。
【図２】記録用積層体の断面を図示することによって、本発明による方法の工程を表している。
【図３】記録用積層体の断面を図示することによって、本発明による方法の工程を表している。
【図４】記録用積層体の断面を図示することによって、本発明による方法の工程を表している。
【図５】化学物質の使用後であってプラズマエッチング前の記録用積層体に基づいて記録された原子間力顕微鏡(AFM)データを図示している。
【図６】化学物質の使用後でかつプラズマエッチング後の記録用積層体に基づいて記録されたAFMデータを図示している。
【図７】NaOHで積層体を現像した後のAFM像データを図示している。
【図８】KOHで積層体を現像した後のAFM像データを図示している。
【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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【国際調査報告】
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