(57)【要約】【課題】  従来のフォトレジストを用いたレーザビーム露光装置で、露光時の照射ピッチを狭くしていくと光の隣接効果により狭トラックピッチ基板の作製が難しい。【解決手段】  光源に半導体レーザを用い、無機レジスト（相変化膜など）にレーザビームを照射して状態変化させ、現像処理及びエッチング処理により狭トラックピッチ基板を得る。この時、図１に示した用に第１の記録により状態変化した部分７の幅に対応した溝間部９の幅と実質同じ幅になるように、第２の記録用のレーザビーム１６を制御しながら記録を行い、最終的に溝間部１９を形成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に凹凸溝を有する基板を用い、該基板上にレーザビームの照射によって状態変化を生じる記録層を少なくとも１層以上設け、該記録層にレーザビームを照射して目的のパターン（溝やピット列など）に応じた状態変化を生じさせて記録を行い、その後、該記録層を現像して該記録層をパターン化し、更に該パターンをマスクにしてエッチング処理を実施することにより、最終的に記録用のレーザビームの照射ピッチよりも狭いピッチの溝やピット列などを得るための狭トラックピッチ基板の製造方法において、基板に記録層などを形成する前の凹凸溝のトラックピッチをＴｐ、溝幅をＤ、そして最後にエッチング処理を行った後の基板における凹凸溝のトラックピッチをｔｐ、溝幅をｄと仮定した時に、Ｔｐ／２＜Ｄ＜Ｔｐの基板を用いた場合には、（Ｔｐ−Ｄ）の幅と（ｔｐ−ｄ）の幅が実質的に同じ幅となるように記録用のレーザビームを制御しながら記録を行うことを特徴とする狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項２】
前記記録用のレーザビームを凹凸溝の凹部の中央部に照射しながら記録を行うことを特徴とする請求項１記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項３】
表面に凹凸溝を有する基板を用い、該基板上にレーザビームの照射によって状態変化を生じる記録層を少なくとも１層以上設け、該記録層にレーザビームを照射して目的のパターン（溝やピット列など）に応じた状態変化を生じさせて記録を行い、その後、該記録層を現像処理によって該記録層をパターン化し、更に該パターンをマスクにしてエッチング処理を実施することにより、最終的に記録用のレーザビームの照射ピッチよりも狭いピッチの溝やピット列などを得るための狭トラックピッチ基板の製造方法において、基板に記録層などを形成する前の凹凸溝のトラックピッチをＴｐ、溝幅をＤ、そして最後にエッチング処理を行った後の基板における凹凸溝のトラックピッチをｔｐ、溝幅をｄと仮定した時に、０＜Ｄ＜Ｔｐ／２の基板を用いた場合には、Ｄの幅とｄの幅が実質的に同じ幅となるように記録用のレーザビームを制御しながら記録を行うことを特徴とする狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項４】
前記記録用のレーザビームを凹凸溝の凸部の中央部に照射しながら記録を行うことを特徴とする請求項３に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項５】
前記記録用のレーザビームの照射時には記録層上に自動焦点（ＡＦ）動作を行うことを特徴とする請求項１または３に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項６】
前記記録用のレーザビームの光源として半導体レーザを用いることを特徴とする請求項１または３記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項７】
前記記録層が熱エネルギーを吸収して状態変化を生じる無機物からなることを特徴とする請求項１または３に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項８】
前記記録層がカルコゲン化合物あるいはカルコゲン化合物に酸素を含む層であることを特徴とする請求項７に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項９】
前記記録用のレーザビームによる記録層の状態変化が相変化であることを特徴とする請求項１または３に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項１０】
前記相変化による状態変化が非晶質化であることを特徴とする請求項９に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項１１】
前記記録層に記録を行う前に予め記録層を初期結晶化することを特徴とする請求項１または３に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項１２】
前記現像処理において、アルカリ現像液を用いることを特徴とする請求項１または３に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項１３】
前記現像処理において、記録用のレーザビームが照射された部分は溶解しないで残ることを特徴とする請求項１記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項１４】
前記現像処理において、記録用のレーザビームが照射された部分は溶解することを特徴とする請求項３に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項１５】
前記エッチング処理において、ドライエッチングを用いることを特徴とする請求項１または３に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項１６】
前記エッチング処理において、リアクティブイオンエッチング(RIE)を用いることを特徴とする請求項１５に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項１７】
前記基板上に少なくとも１層以上透明な保護層を設けたことを特徴とする請求項１または３に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項１８】
前記透明な保護層のうち１層は基板に接して設け、該保護層は形成時においては非晶質状態であり、記録用のレーザビームの照射によっても結晶化しないことを特徴とする請求項１７に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項１９】
前記透明な保護層が酸化物であることを特徴とする請求項１８に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項２０】
前記透明な保護層の中で最も基板よりも遠い側にある保護層の材質が、有機材料で形成されていることを特徴とする請求項１７に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項２１】
前記透明な保護層の中で最も基板よりも遠い側にある保護層の材質が、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、紫外線硬化樹脂などからなることを特徴とする請求項２０に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項２２】
前記記録層などを形成する前の凹凸溝を有する基板において、凸部の材質が主たる基板の材質と異なることを特徴とする請求項１または３に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項２３】
前記記録層などを形成する前の凹凸溝を有する基板において、凸部の材質が該透明な保護層と同じ材質であることを特徴とする請求項２２に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項２４】
前記記録層などを形成する前の凹凸溝を有する基板において、凸部の材質が酸化物であることを特徴とする請求項２３に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項２５】
前記記録層などを形成する前の凹凸溝を有する基板において、凹部の深さと基板に接して形成した該透明な保護層の膜厚とが実質的に同じあることを特徴とする請求項１８に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項２６】
前記エッチング処理を行った後の基板において、最終的に形成した凹凸溝の凸部の高さが隣同士で異なることを特徴とする請求項１に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項２７】
前記エッチング処理を行った後の基板において、最終的に形成した凹凸溝の凹部の深さが隣同士で異なることを特徴とする請求項３に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項２８】
前記エッチング処理を行った後の基板において、少なくとも一部の凸部に揺動（ウォブル）やピット列などで情報が組み込まれていることを特徴とする請求項１に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項２９】
前記エッチング処理を行った後の基板において、少なくとも一部の凹部に揺動（ウォブル）やピット列などで情報が組み込まれていることを特徴とする請求項３に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項３０】
表面が平らな基板を用い、該基板上にレーザビームの照射によって状態変化を生じる記録層を少なくとも１層以上設け、該記録層にレーザビームを照射しながら記録層上に自動焦点（ＡＦ）動作を実施し、レーザビームの照射により目的のパターン（溝やピット列など）に応じた状態変化を生じさせる第１の記録を行い、その後、第１の記録を行った部分の間の領域に第１の記録と同じ照射ピッチで第２の記録を行い、該記録層を現像して該記録層をパターン化し、更に該パターンをマスクにしてエッチング処理を実施することにより、記録時のレーザビームの照射ピッチよりも狭いピッチの溝やピット列などを得るための狭トラックピッチ基板の製造方法において、第１の記録により状態変化した部分の幅と同じ幅になるように第２の記録用のレーザビームを制御しながら記録を行うことを特徴とする狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項３１】
前記第２の記録用のビームスポットを第１の記録用のビームスポット照射間の中央部に照射しながら記録を行うことを特徴とする請求項３０に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項３２】
前記記録用のレーザビームの光源として半導体レーザを用いることを特徴とする請求項３０に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項３３】
前記記録層が熱エネルギーを吸収して状態変化を生じる無機物からなることを特徴とする請求項３０に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項３４】
前記記録層がカルコゲン化合物あるいはカルコゲン化合物に酸素を含む層であることを特徴とする請求項３３に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項３５】
前記記録用のレーザビームによる記録層の状態変化が相変化であることを特徴とする請求項３０に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項３６】
前記相変化による状態変化が非晶質化であることを特徴とする請求項３５に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項３７】
前記記録層に記録を行う前に予め記録層を初期結晶化することを特徴とする請求項３０に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項３８】
前記現像処理において、アルカリ現像液を用いることを特徴とする請求項３０に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項３９】
前記現像処理において、記録用のレーザビームが照射された部分は溶解しないで残ることを特徴とする請求項３０に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項４０】
前記エッチング処理において、ドライエッチングを用いることを特徴とする請求項３０に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項４１】
前記エッチング処理において、リアクティブイオンエッチング(RIE)を用いることを特徴とする請求項４０に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項４２】
前記基板上に少なくとも１層以上透明な保護層を設けたことを特徴とする請求項３０に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項４３】
前記透明な保護層のうち１層は基板に接して設け、該保護層は形成時においては非晶質状態であり、記録用のレーザビームの照射によっても結晶化しないことを特徴とする請求項４２に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項４４】
前記透明な保護層のうち基板に接して設けた保護層の材質が酸化物であることを特徴とする請求項４３に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項４５】
前記透明な保護層の中で最も基板よりも遠い側にある保護層の材質が、有機材料で形成されていることを特徴とする請求項４２に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項４６】
前記透明な保護層の中で最も基板よりも遠い側にある保護層の材質が、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、紫外線硬化樹脂などからなることを特徴とする請求項４５に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項４７】
前記エッチング処理を行った後の基板において、少なくとも一部の凸部に揺動（ウォブル）やピット列などで情報が組み込まれていることを特徴とする請求項３０に記載の狭トラックピッチ基板の製造方法。
【請求項４８】
狭トラックピッチ基板の製造装置であって、表面に凹凸溝を有する基板上にレーザビームの照射によって状態変化を生じる記録層を少なくとも１層以上形成した基板を用い、少なくとも１つ以上のレーザ光源を搭載し、基板を移動させる手段と、目的の記録層にレーザビームを集光させる手段と、記録層面に自動焦点（ＡＦ）を実行する手段と、凹凸の溝に沿って記録用のレーザビームをトラッキングする手段と、レーザ光源から出射されたレーザビームを変調する手段とを少なくとも具備し、基板に記録層などを形成する前の凹凸溝のトラックピッチをＴｐ、溝幅をＤ、そして最後にエッチング処理を行った後の基板における凹凸溝のトラックピッチをｔｐ、溝幅をｄと仮定した時に、Ｔｐ／２＜Ｄ＜Ｔｐの基板を用いた場合には、（Ｔｐ−Ｄ）の幅と（ｔｐ−ｄ）の幅が実質的に同じ幅となるようにレーザビームを制御しながら記録を行うことを特徴とする狭トラックピッチ基板の製造装置。
【請求項４９】
前記記録用のレーザビームを凹凸溝の凹部の中央部に照射しながら記録を行うことを特徴とする請求項４８に記載の狭トラックピッチ基板の製造装置。
【請求項５０】
狭トラックピッチ基板の製造装置であって、表面に凹凸溝を有する基板上にレーザビームの照射によって状態変化を生じる記録層を少なくとも１層以上形成した基板を用い、少なくとも１つ以上のレーザ光源を搭載し、基板を移動させる手段と、目的の記録層にレーザビームを集光させる手段と、記録層面に自動焦点（ＡＦ）を実行する手段と、凹凸の溝に沿って記録用のレーザビームをトラッキングする手段と、レーザ光源から出射されたレーザビームを変調する手段とを少なくとも具備し、基板に記録層などを形成する前の凹凸溝のトラックピッチをＴｐ、溝幅をＤ、そして最後にエッチング処理を行った後の基板における凹凸溝のトラックピッチをｔｐ、溝幅をｄと仮定した時に、０＜Ｄ＜Ｔｐ／２の基板を用いた場合には、Ｄの幅とｄの幅が実質的に同じ幅となるようにレーザビームを制御しながら記録を行うことを特徴とする狭トラックピッチ基板の製造装置。
【請求項５１】
前記記録用のレーザビームを凹凸溝の凸部の中央部に照射しながら記録を行うことを特徴とする請求項５０に記載の狭トラックピッチ基板の製造装置
【請求項５２】
前記レーザ光源を複数搭載している場合には、少なくともその内の一つのレーザ光源が半導体レーザであることを特徴とする請求項４８または５０に記載の狭トラックピッチ基板の製造装置。
【請求項５３】
前記半導体レーザの波長が６３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項５２に記載の狭トラックピッチ基板の製造装置。
【請求項５４】
前記半導体レーザの波長が３９５ｎｍ以上４１５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項５２に記載の狭トラックピッチ基板の製造装置。
【請求項５５】
狭トラックピッチ基板の製造装置であって、レーザビームの照射によって状態変化を生じる記録層を少なくとも１層以上形成した平坦な基板を用い、少なくとも１つ以上のレーザ光源を搭載し、基板を移動させる手段と、目的の記録層にレーザビームを集光させる手段と、記録層面に自動焦点（ＡＦ）を実行する手段と、光学的な変化の差を検出してレーザビームをトラッキングする手段と、レーザ光源から出射されたレーザビームを変調する手段とを少なくとも具備し、照射ピッチＴｐでレーザビームを照射しながら第１の記録を行い、その後、第１のレーザビームの照射間の領域に第１と同じ照射ピッチＴｐで第２の記録用のビームスポットを照射し、第１の記録により状態変化した部分の幅と同じ幅になるように第２の記録用のレーザビームを制御しながら記録を行うことを特徴とする狭トラックピッチ基板の製造装置。
【請求項５６】
前記第２の記録用のビームスポットを第１の記録用のビームスポット照射間の中央部に照射しながら記録を行うことを特徴とする請求項５５に記載の狭トラックピッチ基板の製造装置。
【請求項５７】
前記レーザ光源を複数搭載している場合には、少なくともその内の一つのレーザ光源が半導体レーザであることを特徴とする請求項５５に記載の狭トラックピッチ基板の製造装置。
【請求項５８】
前記半導体レーザの波長が３９５ｎｍ以上４１５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項５７に記載の狭トラックピッチ基板の製造装置。
【請求項５９】
表面に凹凸溝を有する基板を用い、該基板上にレーザビームの照射によって状態変化を生じる記録層を少なくとも１層以上設け、該記録層にレーザビームを照射して目的のパターン（溝やピット列など）に応じた状態変化を生じさせて記録を行い、その後、該記録層を現像して該記録層をパターン化し、更に該パターンをマスクにしてエッチング処理を実施することにより得られる狭トラックピッチ基板において、基板に記録層などを形成する前の凹凸溝のトラックピッチをＴｐ、溝幅をＤ、そして最後にエッチング処理を行った後の基板における凹凸溝のトラックピッチをｔｐ、溝幅をｄと仮定した時に、Ｔｐ／２＜Ｄ＜Ｔｐの基板を用いた場合には、
ｔｐ＝Ｔｐ／２
ｄ＝Ｄ−Ｔｐ／２
が成り立つことを特徴とする狭トラックピッチ基板。
【請求項６０】
前記エッチング処理を行った後の基板において、最終的に形成した凹凸溝の凸部の高さが隣同士で異なることを特徴とする請求項５９に記載の狭トラックピッチ基板。
【請求項６１】
前記エッチング処理を行った後の基板において、少なくとも一部の凸部に揺動（ウォブル）やピット列などで情報が組み込まれていることを特徴とする請求項５９に記載の狭トラックピッチ基板。
【請求項６２】
表面に凹凸溝を有する基板を用い、該基板上にレーザビームの照射によって状態変化を生じる記録層を少なくとも１層以上設け、該記録層にレーザビームを照射して目的のパターン（溝やピット列など）に応じた状態変化を生じさせて記録を行い、その後、該記録層を現像して該記録層をパターン化し、更に該パターンをマスクにしてエッチング処理を実施することにより得られる狭トラックピッチ基板において、基板に記録層などを形成する前の凹凸溝のトラックピッチをＴｐ、溝幅をＤ、そして最後にエッチング処理を行った後の基板における凹凸溝のトラックピッチをｔｐ、溝幅をｄと仮定した時に、０＜Ｄ＜Ｔｐ／２の基板を用いた場合には、
ｔｐ＝Ｔｐ／２
ｄ＝Ｄ
が成り立つことを特徴とする狭トラックピッチ基板。
【請求項６３】
前記エッチング処理を行った後の基板において、最終的に形成した凹凸溝の凹部の深さが隣同士で異なることを特徴とする請求項６２に記載の狭トラックピッチ基板。
【請求項６４】
前記エッチング処理を行った後の基板において、少なくとも一部の凹部に揺動（ウォブル）やピット列などで情報が組み込まれていることを特徴とする請求項６２に記載の狭トラックピッチ基板。
【請求項６５】
表面が平らな基板を用い、該基板上にレーザビームの照射によって状態変化を生じる記録層を少なくとも１層以上設け、該記録層にレーザビームを照射しながら記録層上に自動焦点（ＡＦ）動作を実施し、レーザビームの照射により目的のパターン（溝やピット列など）に応じた状態変化を生じさせる第１の記録を行い、その後、第１の記録を行った部分の間の領域に第１の記録と同じ照射ピッチで第２の記録を行い、該記録層を現像して該記録層をパターン化し、更に該パターンをマスクにしてエッチング処理を実施することにより得られる狭トラックピッチ基板において、第１の記録の照射ピッチをＴｐ、照射により状態変化した部分の幅をＤ、そして最後にエッチング処理を行った後の基板における凹凸溝のトラックピッチをｔｐ、溝幅をｄと仮定した時に、
ｔｐ＝Ｔｐ／２
ｄ＝Ｄ−Ｔｐ／２
が成り立つことを特徴とする狭トラックピッチ基板。
【請求項６６】
前記エッチング処理を行った後の基板において、少なくとも一部の凸部に揺動（ウォブル）やピット列などで情報が組み込まれていることを特徴とする請求項６５に記載の狭トラックピッチ基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は狭トラックピッチ基板の製造方法及び製造装置、それによって得られた狭トラックピッチ基板に係り、特にレーザビームの照射により細い幅の溝及びピットを安定に得る為の狭トラックピッチ基板の製造方法及び製造装置、それによって得られた狭トラックピッチ基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報の大容量化に伴い、光記録を用いた高密度記録技術の開発が活発に行われている。光記録では、その限界が光の回折により、記録ビット径が５００ｎｍ前後といわれている。この回折限界は光の波長（λ）に比例し、さらに、レンズの性能指数（ＮＡ）に反比例する。このため、高密度化の１つの方向は、光の波長を短波長化すること、絞り込みレンズを高ＮＡ化することにある。また、別の方法としては、この回折限界によらない光学現象を利用する方法がある。たとえば、特許文献１のように、ＳＩＬ（Ｓｏｌｉｄ  Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ  Ｌｅｎｓ）を用いて高ＮＡ化を実現し、通常の光学レンズを用いたものより小さなスポット径を得ている。以下、この技術の原理を説明する。まず、ＳＩＬは屈折率ｎが大きな透明物質からなる球面レンズを例えば半球面に研磨し作製する。次に絞り込みレンズで絞られたレーザ光の焦点をこの底面に合せる。ＳＩＬの中に入ったレーザ光の速度は屈折率の分だけ遅くなり、波長は１／ｎに短くなっている。つまり、ＳＩＬ中での回折限界は通常の１／ｎと小さくなる。見方を変えれば対物レンズのＮＡをｎ倍に増やせたといってもよい。
【０００３】
従来から用いられている光記録用基板には露光手段により予めトラッキング用の溝（グルーブ）などが形成されている。ここで上記のＳＩＬを用いた場合などの高密度記録では、このトラッキング用の溝幅を従来よりも更に狭くした基板が必要となる。と同時に、高密度化の為に溝のピッチも狭くする必要性がある。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５，１２１，２５６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
更なる細い溝及び狭い幅のピットを得る為に、露光ビームに使用するレーザの波長を更に短くしようとすると新たに莫大な費用が発生し、その割には波長比率分の効果しか得られない。また、トラックピッチを狭くする為に、基板露光時に基板１回転あたりの半径方向への露光ビームの移動距離（露光ピッチ）を狭くしていくと、隣の溝への露光時に影響を受けて最終的に形成される幅が広くなり目的の狭い溝を形成するのが難しくなる（光の隣接効果）という問題も生じてくる。
【０００６】
また、露光にＳＩＬを用いた場合、入射光の波長λに対して波長が１／ｎのまま試料に伝播するため、分解能がｎ倍、すなわち、通常の１／ｎの回折限界が得られるが、ＳＩＬの内部ではＮＡを高められてもレーザ光がＳＩＬを抜けて空気中に出ると、再び元のビームスポット径に戻ってしまう。そのため、ＳＩＬの底面である底面と試料（ディスクの記録層上など）との間をλ／４以下と非常に接近（近接場）させる必要があり、露光装置が複雑となる。
【０００７】
本発明は、このような従来技術における問題点を解決し、従来技術のレーザビームを用いても、従来よりも更に狭トラックピッチ化が可能で、かつ細い溝及び狭い幅のピットを安定に形成するための狭トラックピッチ基板の製造方法及び製造装置、それによって得られた狭トラックピッチ基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決するために、本発明では下記に示すいくつかのプロセスを得て、表面に細い溝や細い幅のピット等を形成した狭トラックピッチ基板を製造している。
【０００９】
まず、表面に凹凸溝を有する基板を用意し、この基板上にレーザビームの照射によって状態変化を生じる記録層を少なくとも１層以上設け、形状変化させようとする記録層にレーザビームを照射して目的のパターン（溝やピット列など）に応じた状態変化を生じさせて記録を行う。その後、記録層を現像することにより記録層を凹凸の形状によるパターン化を行い、更にこのパターンをマスクにしてエッチング処理を実施することにより、最終的に記録用のレーザビームの照射ピッチよりも狭いピッチの溝やピット列などが得られる。この時、基板に記録層などを形成する前の凹凸溝のトラックピッチをＴｐ、溝幅をＤ、そして最後にエッチング処理を行った後の基板における凹凸溝のトラックピッチをｔｐ、溝幅をｄと仮定した時に、Ｔｐ／２＜Ｄ＜Ｔｐの基板を用いた場合には、（Ｔｐ−Ｄ）の幅と（ｔｐ−ｄ）の幅が実質的に同じ幅となるように記録用のレーザビームを制御しながら記録を行うことを特徴としている。これによりトラックピッチが半径方向で一定になる。
【００１０】
ここで、記録用のレーザビームを凹凸溝の凹部の中央部に照射しながら記録を行うことにより、さらに隣の溝同士で同じ幅とすることができる。これにより、
ｔｐ＝Ｔｐ／２
ｄ＝Ｄ−Ｔｐ／２
の関係式が成り立つ狭トラックピッチ基板が得られる。
【００１１】
また、０＜Ｄ＜Ｔｐ／２の基板を用いた場合には、Ｄの幅とｄの幅が実質的に同じ幅となるように記録用のレーザビームを制御しながら記録を行うことを特徴としている。これによりトラックピッチが半径方向で一定になる。ここで、記録用のレーザビームを凹凸溝の凸部の中央部に照射しながら記録を行うことにより、さらに隣の溝同士で同じ幅とすることができる。ここで、記録用のレーザビームを凹凸溝の凹部の中央部に照射しながら記録を行うことにより、さらに隣の溝同士で同じ幅とすることができる。これにより、
ｔｐ＝Ｔｐ／２
ｄ＝Ｄ
の関係式が成り立つ狭トラックピッチ基板が得られる。
【００１２】
本発明では、記録用のレーザビームの照射時には記録層上に自動焦点（ＡＦ）動作を行っている。これにより、安定なレーザビームの照射が可能となり、基板の上下触れなどによる影響を小さくできる。すなわち、溝およびピットの形状などの制御が行える。
【００１３】
本発明における記録は、光エネルギーを吸収して状態変化を行うフォトンモードではなく、熱エネルギーを吸収して状態変化を行うヒートモードを利用して記録を行うことを特徴としている。そのため、用いる記録層は無機物がメインである。その中でも、TeやSeなどのカルコゲン化合物あるいはこのカルコゲン化合物に酸素などが入っている記録層を用いると、相変化や熱分解や酸化などの状態変化が容易に行えて好ましい。特に、記録した溝やピットのエッジ部がはっきりする相変化を利用するのが好ましい。この時、非晶質化によって状態変化させた方が溝やピットの幅を狭くできるので好ましい。この場合には、非晶質化記録を実施する前に、予め記録層を結晶化しておく必要がある。基板の大面積を結晶化する場合には、別途初期化用の装置を用いて予め初期結晶化をしておけばよい。
【００１４】
本発明ではレーザビームの照射により記録層上の目的の部分を状態変化させ、さらに現像処理によって溝やピットなどを基板上に形成することを特徴としている。すなわち、この現像処理によって状態変化した部分のみを溶解、あるいは状態変化しなかった部分のみを溶解させるのである。溶解しなくても、目的の部分だけ凹凸の溝やピットが形成できればよい。現像液としては、結晶化した部分を容易に溶解できるアルカリ性の現像液を用いるのが好ましい。
【００１５】
本発明では現像処理の後でドライエッチング処理を行い、記録層をマスクにして目的の溝やピットなどのパターンを基板などに転写することを特徴としている。この時のドライエッチングとして、フッ素系あるいはアルゴン等の不活性ガスと塩素系などを混合させたガスなどを用いたリアクティブイオンエッチング(RIE)を用いるのが好ましい。さらに、RIEを行った後で、必要に応じて、残存した記録層や保護層などを除去するために酸素を用いたアッシャー工程を取り入れても良い。
【００１６】
本発明において、記録層以外に基板上に少なくとも１層以上透明な保護膜を設けたことを特徴としている。この透明な保護層のうち１層は基板に接して設け、この保護層は形成時においては非晶質状態であり、記録用のレーザビームの照射によっても結晶化しない材料を用いている。たとえば、SiO2やZnS-SiO2などの酸化物である。このような基板に接して設けた保護層は、溝の深さを制御する役割、レーザビームのエネルギーを記録層に集中させる役割、記録層がダメージを受けて変形しないように保護する役割、などのために用いる。また、透明な保護層の中で最も基板よりも遠い側にある保護層の材質が、有機材料で形成されていることを特徴としている。たとえば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、紫外線硬化樹脂などからなるものである。これらは主に記録層などを外部から保護する役目がある。
【００１７】
本発明における凹凸の溝に関して、基板に近い方を凹部、遠い方を凸部とする。
本発明において、予め用意した表面に凹凸溝を有する基板を用いる場合、凸部の材質が主たる基板の材質と異なるものを用いることにより、現像処理やエッチング処理後の凹凸の溝やピットの深さを実質的に同じにできるため好ましい。この時、凸部の材質が透明な保護層と同じ材質であればさらに好ましい。たとえば、SiO2やZnS-SiO2などの酸化物である。
【００１８】
予め用意した表面に凹凸溝を有する基板の凹部の深さと基板に接して形成した透明な保護膜の膜厚とが実質的に同じあることを特徴としている。これにより、現像処理やエッチング処理後の凹凸の溝やピットの深さを実質的に同じにできるため好ましい。しかし、必要に応じて、この透明な保護膜の膜厚を基板の凹部の深さと変えたり、凸部の高さや凹部の深さなどを意図的に変えることもありうる。
【００１９】
本発明の製造方法によれば、最終的に凸部の高さが隣同士で異なる凹凸の溝を基板上に形成することも、凹部の深さを隣同士で異なる凹凸の溝を基板上に形成することも可能である。
【００２０】
本発明において、必要に応じて少なくとも一部の凸部あるいは凹部に揺動（ウォブル）やピット列などで情報を組み込んでいることを特徴としている。
【００２１】
ここで予め凹凸溝を有する基板を用いた場合の特徴を記載したが、必要に応じて表面が平らな基板を用いて最初から凹凸溝を有する基板を作製してもよい。さらに次のような製造プロセスにより狭トラックピッチ基板を得ることもできる。まず、平らな基板上にレーザビームの照射によって状態変化を生じる記録層を少なくとも１層以上設け、記録層にレーザビームを照射しながら記録層上に自動焦点（ＡＦ）動作を実施し、レーザビームの照射により目的のパターン（溝やピット列など）に応じた状態変化を生じさせる第１の記録を行い、その後、第１の記録を行った部分の間の領域に第１の記録と同じ照射ピッチで第２の記録を行い、その後記録層を現像することにより記録層をパターン化し、更にこのパターンをマスクにしてエッチング処理を実施することにより、記録時のレーザビームの照射ピッチよりも狭いピッチの溝やピット列などを得ることができる。この時には、第１の記録により状態変化した部分の幅と同じ幅になるように第２の記録用のレーザビームを制御しながら記録を行っている。また隣の溝やピットの幅が実質的に同じにするために、第２の記録用のビームスポットを第１の記録用ビームスポット照射間の中央部に照射しながら記録を行っている。ただし、意図的に揺動（ウォブル）などがなされている場合にはこの限りではない。なお、このプロセスにおいても、予め用意した表面に凹凸溝を有する基板を用いた場合のプロセスと同様な前記記載の特徴がある。この製造プロセスにおいて、第１の記録の照射ピッチをＴｐ、照射により状態変化した部分の幅をＤ、そして最後にエッチング処理を行った後の基板における凹凸溝のトラックピッチをｔｐ、溝幅をｄと仮定した時に、
ｔｐ＝Ｔｐ／２
ｄ＝Ｄ−Ｔｐ／２
が成り立つ狭トラックピッチ基板が得られる。
【００２２】
本発明においては、表面に凹凸溝を有する基板上にレーザビームの照射によって状態変化を生じる記録層を少なくとも１層以上形成した基板を用い、少なくとも１つ以上のレーザ光源を搭載し、基板を移動させる手段と、目的の記録層にレーザビームを集光させる手段と、記録層面に自動焦点（ＡＦ）を実行する手段と、凹凸の溝に沿って記録用のレーザビームをトラッキングする手段と、レーザ光源から出射されたレーザビームを変調する手段とを少なくとも具備した製造装置を用いている。
【００２３】
更に、記録用のレーザビームの光源を複数搭載している場合には、少なくともその内の一つのレーザ光源が半導体レーザであることを特徴としている。半導体レーザは従来のＡｒやＫｒガスレーザに比べて、小型化が可能であり低価格であり別途AOM（音響光学素子）などを用いなくてレーザビームの高速変調が可能であるというメリットがある。この時（特に第２に記録時）、波長が３９５ｎｍ以上４１５ｎｍ以下である高出力な半導体レーザを用いることにより、波長が短い効果で細い幅の溝やピットの形成が可能となる。また波長が３９５ｎｍ以上４１５ｎｍ以下である半導体レーザは、次世代のDVD（デジタルバーサタイルディスク）の光源して用いられるため、安価にかつ確実に手に入れることができ好ましい。ただ、同一の製造装置を用いた場合において、第１の記録により幅の広い領域を状態変化させたい場合には、波長６３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の高出力半導体レーザを用いる方が好ましい。更に、レーザ光源として半導体レーザを用いた場合には、レーザビームを連続的に照射すると熱の蓄積により溝幅やピット幅が時間的に変化することがある。そのような場合には、ピット形成用のパルスを狭いパルス列に高速変調したり、溝形成時にもレーザビームをパルス列に高速変調する方が好ましい。また、凹凸溝を有する基板を同一の製造装置で作製する場合には、予め記録用のフォーマット信号を２分割し、第１の記録と第２の記録を実施することにより最終的に目的のフォーマットに沿った形状の溝（ウォブル溝も含む）やピット列を形成しても良い。更に、細溝が形成された基板の形状はディスク状に限らない。例えばカード状でも良い。  
【００２４】
また本発明で形成された細溝基板は、高密度記録用媒体の基板以外に用いても良い。例えばナノピラー（ナノスケール柱状構造）としてのバイオデバイスなどである。
【発明の効果】
【００２５】
かくして本発明によれば、従来技術のレーザビームを用いても、従来よりも更に狭トラックピッチ化が可能で、かつ細い溝及び狭い幅のピットを安定に形成するための狭トラックピッチ基板の製造方法及び製造装置、それによって得られた狭トラックピッチ基板が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面に基づき、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施の形態）について詳細に説明する。なお、断りの無い限り製造プロセスの説明図は構造断面図を示す。
【００２７】
(実施例1)
図１（ａ）〜（ｌ）は、本実施の形態が適用される狭トラックピッチ基板の製造方法を説明するための図である。ここでは、ディスク状の基板上に同心円状に形成された溝が最終的にトラックピッチ：ｔｐ、溝幅：ｄとなる場合について示している。
【００２８】
まず図1(a)に示すように、平らな表面を持つ直径約１３０ｍｍの基板（例えば、ガラスやＳｉ等）１上に下部保護層２として酸化物層（例えばＳｉＯ２層等）をスパッタリング法により約１００ｎｍ形成し、更にこの下部保護層２上に記録層３として無機物のカルコゲン化合物（例えばＧｅＳｂＴｅ系相変化膜等）を同じくスパッタリング法により約３０ｎｍ形成した。そして、記録層３上に上部保護層４として透明な有機物層（例えば紫外線硬化樹脂等）を約１００μｍ程度形成した。なお、スパッタリング法などでカルコゲン化合物を薄膜化した直後は、一般に非晶質状態となる。そこで、本実施例では予め長円ビームを用いて少なくとも溝やピットを形成する領域を結晶化している。次に、レーザ光源（例えば波長４０５ｎｍの高出力半導体レーザ等）を搭載した製造装置を用いて、図1（ｂ）に示すように結晶化した記録層５上に非晶質状態となるようなパワーでレーザビーム６を照射し、かつ記録膜５上に自動焦点（ＡＦ）動作を行いながら、目的の情報に応じて第１の記録を行った。この第1の記録により図1（ｃ）に示すように、Ｔｐの間隔で非晶質状態の領域７が得られる。ここでのレーザビーム６の照射ピッチ（Ｔｐ）は約２４０ｎｍとした。その後、上部保護層４を取り除き、アルカリ性の現像液を用いて、現像処理を実施した。結果的に、図1（ｄ）に示すように、記録用のレーザビームが照射された領域７以外の、結晶状態である記録層５の領域のみを選択的に除去することができ溝８が形成される。この状態で、フッ素系の反応性ガス（例えばＣ２Ｆ６ガス等）を用い、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）を行った。その結果、図１（e）に示すように、フッ素系の反応ガスに対してエッチング耐性の低い下部保護層２が選択的にエッチングされ、非晶質状態の領域７とエッチングにより残った下部保護層２の厚さが加算された深い溝１０が形成される。その後、残存の非晶質状態の領域７を除去することにより、図１（f）に示すように、深さが下部保護層２の膜厚とほぼ同じである約１００ｎｍの溝１１が形成される。この時、溝１１の溝幅（Ｄ）は約１８０ｎｍとなっている。この時、溝間部９の幅（Ｔｐ−Ｄ）は約６０ｎｍである。この図では溝幅をわかりやすくする為に溝形状を矩形にして図示しており、本発明では溝深さの半分の位置における幅（半値幅）を溝幅と定義する。なお、本実施例における凹凸の溝に関して、基板に近い方を凹部、遠い方を凸部とする。
【００２９】
このようにして作製した表面上に凹凸の溝を有する基板１上に、図１（ｇ）に示すように、下部保護層１２として酸化物層（例えばＳｉＯ２層等）をスパッタリング法により約１００ｎｍ形成し、更にこの下部保護層１２上に記録層１３として無機物のカルコゲン化合物（例えばＧｅＳｂＴｅ系相変化膜等）を同じくスパッタリング法により約３０ｎｍ形成した。そして、記録層１３上に上部保護層１４として透明な有機物層（例えば紫外線硬化樹脂等）を約１００μｍ程度形成した。なお、スパッタリング法などでカルコゲン化合物を薄膜化した直後は、一般に非晶質状態となる。そこで、本実施例では予め長円ビームを用いて少なくとも溝やピットを形成する領域を結晶化している。次に、レーザ光源（例えば波長４０５ｎｍの高出力半導体レーザ等）を搭載した製造装置を用いて、図1（ｈ）に示すように結晶化した記録層１５上に非晶質化状態となるようなパワーでレーザビーム１６を溝の中央部に照射し、かつ記録膜１５上に自動焦点（ＡＦ）動作を行いながら、目的の情報に応じて第２の記録を行った。この第２の記録により図1（i）に示すように、Ｔｐの間隔で非晶質状態の領域１７が得られる。ここでのレーザビーム１６の照射ピッチ（Ｔｐ）は第１の記録と同じ約２４０ｎｍとした。その後、上部保護層１４を取り除き、アルカリ性の現像液を用いて、現像処理を実施した。結果的に、図1（ｊ）に示すように、記録用のレーザビームが照射された領域１７以外の、結晶状態である記録層１５の領域のみを選択的に除去することができ、溝１８が得られる。この状態で、フッ素系の反応性ガス（例えばＣ２Ｆ６ガス等）を用い、ＲＩＥを行った。その結果、図１（ｋ）に示すように、フッ素系の反応ガスに対してエッチング耐性の低い下部保護層１２が選択的にエッチングされ、非晶質状態の領域１７とエッチングにより残った下部保護層１２の厚さが加算された深い溝２０が形成される。最後に残存の非晶質状態の領域１７を除去することにより、最終的に図１（ｌ）に示すように、深さが下部保護層１２の膜厚である約１００ｎｍの溝２１が形成される。この時、溝２１の記録トラックピッチ（ｔｐ）は溝１１の記録トラックピッチ（Ｔｐ）の半分である約１２０ｎｍ、溝幅（ｄ）は約６０ｎｍとなるようにしている。この時、溝間部１９の幅（ｔｐ−ｄ）は約６０ｎｍである。必要に応じて、記録層と上部保護層の間に、下部保護層と同じ材質の保護層を設けても良い。また、基板と下部保護層との間にＡｌなどの金属薄膜を設けても良い。これらの場合には、光学設計のマージンが増え、確実に記録感度を向上させるメリットがある。逆に、記録感度に余裕がある場合には下部保護層を省略することもできる。これにより製造プロセスの単純化が見込める。
【００３０】
本実施例における記録（特に第２の記録）は、光エネルギーを吸収して状態変化を行うフォトンモードではなく、熱エネルギーを吸収して状態変化を行うヒートモードを利用して記録を行っている。そのため、用いる記録層は無機物がメインである。その中でも、TeやSeなどのカルコゲン化合物あるいはこのカルコゲン化合物に酸素などが入っている記録層を用いると、相変化や熱分解や酸化などの状態変化が容易に行え好ましい。特に、記録した溝やピットのエッジ部がはっきりする相変化を利用するのが好ましい。この時、非晶質化によって状態変化させた方が溝やピットの幅を狭くできるので好ましい。この場合には、非晶質化記録を実施する前に、予め記録層を結晶化しておく必要がある。基板の大面積を結晶化する場合には、本実施例のように別途初期化用の装置を用いて予め初期結晶化をしておけばよい。また、記録層は１層に限らず多層の場合も可能である。特に、互いに異なる材料で構成された第１の記録層及び第２に記録層を接して形成し、レーザビーム照射によりこれら２層間に相互拡散あるいは溶解を生じさせて２つの層間で材料の混合あるいは反応によって状態変化（合金化など）させても良い。
【００３１】
本実施例ではレーザビームの照射により記録層上の目的の部分を状態変化させ、さらに現像処理によって溝やピットなどを基板上に形成している。すなわち、この現像処理によって状態変化した部分のみを溶解、あるいは状態変化しなかった部分のみを溶解させるのである。溶解しなくても、目的の部分だけ凹凸の溝やピットが形成できればよい。現像液としては、結晶化した部分を容易に溶解できるアルカリ性の現像液を用いるのが好ましい。
【００３２】
本実施例では現像処理の後でドライエッチング処理を行い、記録層をマスクにして目的の溝やピットなどのパターンを基板などに転写している。この時のドライエッチングとして、フッ素系あるいはアルゴン等の不活性ガスと塩素系などを混合させたガスなどを用いたリアクティブイオンエッチング(RIE)を用いるのが好ましい。さらに、RIEを行った後で、必要に応じて、残存した記録層や保護層などを除去するために酸素を用いたアッシャー工程を取り入れても良い。また、図１（e）及び図１（ｋ）の次の工程で、非晶質状態の領域７及び１７を取り除く一つの方法として、初期化装置を用いて非晶質状態の領域を結晶化させた後に、アルカリ現像により領域７及び１７を除去すれば良い。
【００３３】
本実施例において、記録層以外に基板上に少なくとも１層以上透明な保護膜を設けている。この透明な保護層のうち１層は基板に接して設け、この保護層は形成時においては非晶質状態であり、記録用のレーザビームの照射によっても結晶化しない材料を用いている。たとえば、SiO2やZnS-SiO2などの酸化物である。このような基板に接して設けた保護層は、溝の深さを制御する役割、レーザビームのエネルギーを記録層に集中させる役割、記録層がダメージを受けて変形しないように保護する役割、などのために用いる。また、透明な保護層の中で最も基板よりも遠い側にある保護層の材質が、有機材料で形成している（上部保護層）。たとえば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、紫外線硬化樹脂などからなるものである。これらは主に記録層などを外部から保護する役目がある。なお、本実施例で用いた記録層や保護層の膜厚は、目的に応じて変化させているが、ここで下部保護層１２の膜厚は溝１１の深さとほぼ同じ膜厚とすることにより、最終的に半径方向に同じ高さの凸部の溝を形成することができるので好ましい。
【００３４】
本実施例において、少なくとも一部の凸部に揺動（ウォブル）やピット列などで情報を組み込むことにより、アドレス情報やクロックなどが得られるので好ましい。
【００３５】
図１（ｌ）で得られた狭トラックピッチ基板をそのまま使用しても良いが、更に多くの狭トラックピッチ基板を得るために、必要に応じて、図１（ｌ）に示した基板を原盤として、従来の電鋳プロセスを経てニッケルスタンパーを複製し、それを元に射出成形によって大量に同一の狭トラックピッチ基板を製造することもできる。また、このような電鋳プロセスを得ずに、直接狭トラックピッチ基板をマスターにしてナノインプリント法などにより同一構造の狭トラックピッチ基板を多数枚形成しても良い。この時、更に溝の深さを確実に揃えたり、溝の斜面（エッジ部）の傾き角度を立てるために、図１（ｌ）に示した基板から複製を取る前に、基板上に形成した下部保護層の凸部をマスクにして、フッ素系の反応性ガス（例えばＣ２Ｆ６ガス等）を用いてＲＩＥを行い、それにより得られた凹凸溝の基板を原盤として用いても良い。
【００３６】
本実施例では、図１（ｌ）に示したような最終的に形成された狭トラックピッチ基板における溝２１のトラックピッチ（ｔｐ）が半径方向で一定になるように、レーザビーム６の照射による第１の記録によって最終的に形成された下部保護層による溝間部９（Ｔｐ−Ｄ）の幅と、レーザビーム１６の照射による第２の記録によって最終的に形成された下部保護層による溝間部１９（ｔｐ−ｄ）の幅が実質的に同じ幅になるように記録用のレーザビーム１６のパワーや照射時間等の記録条件を制御しながら記録を行う必要がある。ここで、図２を用いてその理由について詳細に説明する。ここでは、わかりやすくするために図１（ｌ）に対応した断面図を示す。また、溝間部１９は、溝間部９に挟まれた溝のほぼ中央部に形成した。例えば、図２（ａ）のように、「溝間部９の幅＞溝間部１９の幅」の場合には、溝間部１９の両側の溝幅、すなわちｄ１及びｄ２とも同じ幅とはなるが、溝間部９の両側の溝ピッチ：tp１に対して、溝間部１９の両側の溝ピッチ：tp２の方が狭くなってしまう。すなわち、半径方向の記録トラックピッチ（ｔｐ）が一定ではなくなってしまう。また、逆に図２（ｃ）のように、「溝間部９の幅＜溝間部１９の幅」の場合には、溝間部１９の両側の溝幅、すなわちｄ１及びｄ２とも同じ幅とはなるが、溝間部９の両側の溝ピッチ：tp１に対して、溝間部１９の両側の溝ピッチ：tp２の方が広くなってしまう。やはりこの場合にも半径方向の記録トラックピッチ（ｔｐ）が一定ではなくなってしまう。すなわち、半径方向のトラックピッチ（ｔｐ）を一定にする為には、図２（ｂ）に示したように、溝間部９の幅と溝間部１９の幅とをほぼ等しくする必要がある。図１に示す本実施例の場合には、溝間部９の幅と溝間部１９の幅との差を、２ｎｍ以下にしている。
この時、溝間部９の幅と溝間部１９の幅とをほぼ等しくしたとしても、溝の中央部に溝間部１９を形成しないと、今度は半径方向の転写溝の幅が大きく異なってしまう。これに関しては、図３を用いて詳細に説明する。図３（ａ）は溝間部１９を溝内の左側にずらして形成した場合を示している。この場合には、溝間部１９の両側の溝幅がｄ１＜ｄ２となる。逆に、図３（ｃ）に示した様に、溝間部１９を溝内の右側にずらして形成すると溝間部１９の両側の溝幅がｄ１＞ｄ２となる。このように半径方向のトラックピッチ（ｔｐ１＝ｔｐ２）は同じであるが、溝幅は一定でなくなってしまう。それに対して、図３（ｂ）に示したように、溝のほぼ中央部に溝間部１９を形成することにより、半径方向の溝幅はほぼ一定となる。本実施例では、溝間部１９の両側における溝幅の差を、最大でも２ｎｍ以下に抑えている。
【００３７】
なお上記の溝間部９と溝間部１９の幅の差及び溝間部１９の両側における溝幅の差の値は、最終的に形成しようとする溝のトラックピッチや溝幅の大きさによって異なる。更に記録再生装置の仕様によって多少変わってくるが、本発明においてはこれらの差を溝幅の１０％以内に抑えるようにしている。更に５％以内が特に好ましい。
【００３８】
また、（Ｔｐ／２）＜Ｄ＜Ｔｐの条件の範囲であれば、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、溝間部９と溝間部１９の幅を実質的に同じとし、更に溝１１のほぼ中央部に溝間部１９を形成することにより、半径方向の記録トラックピッチ（ｔｐ１＝ｔｐ２）及び溝幅（ｄ１＝ｄ２）は同じとなり、更に溝間部９と溝間部１９の幅を同時に変える事により、自由に溝のduty比を自由に変えることができるのである。
【００３９】
本実施例では、最終的な図１（ｌ）に示すような狭トラックピッチ基板を得るために、図1(a)に示すような平らな基板を用いて図１（ｆ）までのプロセスを経て、トラックピッチ：Ｔｐ、溝幅：Ｄの基板を作製したが、このような凹凸溝を有する基板は、本実施例で用いた製造装置とは異なる製造装置で作製しても良い。即ち、本発明の特徴は、表面に凹凸溝を有する基板を用い、この基板上にレーザビームの照射によって状態変化を生じる記録層を少なくとも１層以上設け、そして記録層にレーザビームを照射して目的のパターン（溝やピット列など）に応じた状態変化を生じさせて記録を行い、その後、記録層を現像して記録層をパターン化し、更にこのパターンをマスクにしてエッチング処理を実施することにより、最終的に記録用のレーザビームの照射ピッチよりも狭いピッチの溝やピット列などを得るための狭トラックピッチ基板の製造方法にある。この時、基板に記録層などを形成する前の凹凸溝のトラックピッチをＴｐ、溝幅をＤ、そして最後にエッチング処理を行った後の基板における凹凸溝のトラックピッチをｔｐ、溝幅をｄと仮定した時に、（Ｔｐ／２）＜Ｄ＜Ｔｐの基板を用いた場合には、（Ｔｐ−Ｄ）の幅と（ｔｐ−ｄ）の幅が実質的に同じ幅となるように記録用のレーザビームを制御しながら記録を行う。また、記録用のレーザビームを凹凸溝の凹部の中央部に照射することにより、溝ピッチ及び溝幅を同じ大きさに揃えることができる。これにより、
ｔｐ＝（Ｔｐ／２）
ｄ＝Ｄ−（Ｔｐ／２）
の狭トラックピッチ基板が得られる。
本実施例において、予め用意した表面に凹凸溝を有する基板を用いる場合、凸部の材質が主たる基板の材質と異なるものを用いることにより、現像処理やエッチング処理後の凹凸の溝やピットの深さを実質的に同じにできるため好ましい。この時、凸部の材質が透明な保護層と同じ材質であればさらに好ましい。たとえば、SiO2やZnS-SiO2などの酸化物である。
【００４０】
更に、予め用意した表面に凹凸溝を有する基板の凹部の深さとその後基板に接して形成する透明な保護層の膜厚とが実質的に同じとすることにより、現像処理やエッチング処理後の凹凸の溝やピットの深さを実質的に同じにできるため好ましい。しかし、必要に応じて、この透明な保護層の膜厚を基板の凹部の深さと変えたり、凸部の高さや凹部の深さなどを意図的に変えてもよい。
【００４１】
図５（ａ）〜（ｆ）は、図１（ａ）〜（ｆ）とは違った製造方法で凹凸の溝を有する基板を作製した場合の例を示している。大きなプロセスの違いは無いが、記録用ビームにより記録膜を結晶化し、その領域をアルカリ現像処理により除去して溝を形成している。以下、図５を用いて詳細に説明する。
【００４２】
まず図５（ａ）に示すように、平らな表面を持つ直径約１３０ｍｍの基板（例えば、ガラスやＳｉ等）３１上に下部保護層３２として酸化物層（例えばＳｉＯ２層等）をスパッタリング法により約１００ｎｍ形成し、更にこの下部保護層３２上に記録層３３として無機物のカルコゲン化合物（例えばＧｅＳｂＴｅ系相変化膜等）を同じくスパッタリング法により約３０ｎｍ形成した。そして、記録層３３上に上部保護層３４として透明な有機物層（例えば紫外線硬化樹脂等）を約１００μｍ程度形成した。なお、スパッタリング法などでカルコゲン化合物を薄膜化した直後は、一般に非晶質状態となっている。次に、レーザ光源（例えば波長６５０ｎｍの高出力半導体レーザ等）を搭載した製造装置を用いて、図５（ｂ）に示すように非晶質状態の記録層３３上に結晶状態となるようなパワーでレーザビーム３５を照射し、かつ記録膜３３上に自動焦点（ＡＦ）動作を行いながら、目的の情報に応じて第１の記録を行った。この第1の記録により図５（ｃ）に示すように、Ｔｐの間隔で結晶状態の領域３６が得られる。ここでのレーザビーム６の照射ピッチ（Ｔｐ）は約２８０ｎｍとした。その後、上部保護層３４を取り除き、アルカリ性の現像液を用いて、現像処理を実施した。結果的に、図５（ｄ）に示すように、非晶質状態の領域３７はそのままで記録用のレーザビームが照射された結晶状態であった領域３６のみを選択的に除去することができ、結果的に溝３８が形成される。この状態で、フッ素系の反応性ガス（例えばＣ２Ｆ６ガス等）を用い、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）を行った。その結果、図５（e）に示すように、フッ素系の反応ガスに対してエッチング耐性の低い下部保護層３２が選択的にエッチングされ、非晶質状態の領域３７とエッチングにより残った下部保護層３２の厚さが加算された深い溝４０が形成される。最後に残存の非晶質状態の領域３７を除去することにより、最終的には図５（f）に示すように、深さが下部保護層３２の膜厚とほぼ同じである約１００ｎｍの溝４１が形成される。この時、溝４１の溝幅（Ｄ）は約２１０ｎｍとなっている。この時、溝間部３９の幅（Ｔｐ−Ｄ）は約７０ｎｍである。このようにして得られた基板以降のプロセスは、図１（ｇ）以降と同様である。なお、ここでは結晶化記録なので場合によって上部保護層３４を省いても良い。
【００４３】
また、図５では記録用ビームにより記録膜を結晶化し、その領域をアルカリ現像処理により除去して溝を形成しているが、記録膜にTe系酸化物（例えばＴｅＯ２ベース）を用いて、記録用ビームにより記録膜を相分離（結晶領域と非晶質領域）させてその内の結晶化領域をアルカリ現像処理により除去して溝を形成しても良い。この場合には、下部保護層や上部保護層を省くことができる為、製造プロセスの簡単化が可能となる。
【００４４】
更に、従来用いていた露光装置を用いて、図５（f）と同等の凹凸溝を有する基板を形成しても良い。即ち、波長３５１ｎｍのＡｒレーザーなどによりフォトレジストを感光させて、従来の現像処理により溝を形成するのである。この場合には露光装置の送り精度がいい為に記録用ビームの照射ピッチムラが少ないこと、下部保護層及び上部保護層がいらない為に製造プロセスが簡単になるというメリットがある。
【００４５】
図１及び図５で示した製造プロセスにおいて、レーザビーム照射による記録に用いた製造装置の概要を図６により説明する。本実施例で用いた製造装置では波長の異なる２つの半導体レーザを搭載している。図１の製造プロセス場合には、波長４０５ｎｍの高出力半導体レーザ５０のみを使用したが、図５の製造プロセスの場合には、第１の記録に波長６５０ｎｍの高出力半導体レーザ５１を使用し、第２の記録には波長４０５ｎｍの高出力半導体レーザ５０を使用した。場合によっては、波長４０５ｎｍの高出力半導体レーザ５０のみを搭載しても良い。本実施例で用いた製造装置の構成としては、波長４０５ｎｍのレーザ光を発光する記録再生用高出力半導体レーザ５０と、記録用高出力半導体レーザ５０からのビームを平行光線にするコリメートレンズ５２と、偏光ビームスプリッタ５３と、λ/４板５４と、球面収差を補正する球面収差補正板（液晶素子）５５と、記録用ビームを基板５７上にある記録膜５８に焦点を絞る対物レンズ５６と、記録膜５８から戻ってきた反射ビームを絞り込む絞込みレンズ５９とシリンドリカルレンズ６０と検出器６１、を少なくとも有している。
【００４６】
また、波長６５０ｎｍのレーザ光を発光する記録用半導体レーザ５１と、コリメートレンズ６２と、偏光ビームスプリッタ６３と、λ／４波長板６４と、波長４０５ｎｍのレーザ光を選択的に透過し、波長６５０ｎｍのレーザ光を選択的に反射するダイクロイックミラー６５と、反射ミラー６６と、絞り込みレンズ６７と、シリンドリカルレンズ６８と検出器６９と、を少なくとも有する。
【００４７】
更に、製造装置は、記録用高出力半導体レーザ５０を制御するレーザドライバ７０と、記録用高出力半導体レーザ５１を制御するレーザドライバ７１と、検出器６１からの信号を用いて対物レンズ５６の焦点位置を調整するＡＦ＆トラッキング制御回路７２および検出器６９からの信号を用いて対物レンズ５６の焦点位置を調整するＡＦ＆トラッキング制御回路７３と、サーボ制御、記録パワー制御などを総合的に制御するマイクロプロセッサ７４と、を備えている。
【００４８】
尚、製造装置は、対物レンズ５６の位置を調整するためのアクチュエータと、球面収差が小さくなるように球面収差補正板５５に電圧を印加する自動補正機構を備え、さらに、レーザスポットを基板の半径方向に移動させる移動装置（従来の露光装置と同レベルの照射ピッチムラが可能）と、基板５７を回転させるための回転装置と、を有し、これらは図示を省略した。
【００４９】
本実施例のように、記録用のレーザビームの光源を複数搭載している場合には、少なくともその内の一つのレーザ光源が半導体レーザであることを特徴としている。半導体レーザは従来のＡｒやＫｒガスレーザに比べて、小型化が可能であり低価格であり別途AOM（音響光学素子）などを用いなくてレーザビームの高速変調が可能であるというメリットがある。この時（特に第２に記録時）、波長が３９５ｎｍ以上４１５ｎｍ以下である高出力な半導体レーザを用いることにより、波長が短い効果で細い幅の溝やピットの形成が可能となる。また波長が３９５ｎｍ以上４１５ｎｍ以下である半導体レーザは、次世代のＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）の光源して用いられるため、安価にかつ確実に手に入れることができ好ましい。ただ、同一の製造装置を用いた場合において、第１の記録により幅の広い領域を状態変化させたい場合には、波長６３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の高出力半導体レーザを用いる方が好ましい。更に、レーザ光源として半導体レーザを用いた場合には、レーザビームを連続的に照射すると熱の蓄積により溝幅やピット幅が時間的に変化することがある。そのような場合には、ピット形成用のパルスを狭いパルス列に高速変調したり、溝形成時にもレーザビームをパルス列に高速変調する方が好ましい。また、凹凸溝を有する基板を同一の製造装置で作製する場合には、予め記録用のフォーマット信号を２分割し、第１の記録と第２の記録を実施することにより最終的に目的のフォーマットに沿った形状の溝（ウォブル溝も含む）やピット列を形成しても良い。
【００５０】
図１（ｇ）において、下部保護層２の膜厚と下部保護層１２上の膜厚を異なる厚さに形成することにより、最終的に半径方向に深さが一定で溝間部の高さが隣同士で異なる凹凸の溝を基板上に形成することもできる。あるいは次のような製造プロセス経ても可能となる。図７（ａ）〜（ｌ）に説明図を示す。図１と異なるのは、例えば下部保護層を用いず、ＲＩＥなどのドライエッチング法により基板に直接凹凸溝を形成することである。
【００５１】
まず図７（ａ）に示すように、平らな表面を持つ直径約１３０ｍｍの基板（例えば、ガラスやＳｉ等）８０上に、記録層８１として無機物のカルコゲン化合物（例えばＧｅＳｂＴｅ系相変化膜等）をスパッタリング法により約４０ｎｍ形成した。そして、記録層８１上に上部保護層８２として透明な有機物層（例えば紫外線硬化樹脂等）を約１００μｍ程度形成した。なお、スパッタリング法などでカルコゲン化合物を薄膜化した直後は、一般に非晶質状態となる。そこで、本実施例では予め長円ビームを用いて少なくとも溝やピットを形成する領域を結晶化している。次に、レーザ光源（例えば波長４０５ｎｍの高出力半導体レーザ等）を搭載した図６のような製造装置を用いて、図７（ｂ）に示すように結晶化した記録層８３上に非晶質状態となるようなパワーでレーザビーム８４を照射し、かつ記録膜８３上に自動焦点（ＡＦ）動作を行いながら、目的の情報に応じて第１の記録を行った。この第1の記録により図７（ｃ）に示すように、Ｔｐの間隔で非晶質状態の領域８５が得られる。ここでのレーザビーム８４の照射ピッチ（Ｔｐ）は約２４０ｎｍとした。その後、上部保護層８２を取り除き、アルカリ性の現像液を用いて、現像処理を実施した。結果的に、図７（ｄ）に示すように、記録用のレーザビームが照射された領域８５以外の、結晶状態である記録層８３の領域のみを選択的に除去することができ溝８６が形成される。この状態で、フッ素系の反応性ガス（例えばＣ２Ｆ６ガス等）を用い、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）を行った。その結果、図７（e）に示すように、フッ素系の反応ガスに対して基板８０がエッチングされ溝８６よりも深い溝８７が形成される。最後に残存の非晶質状態の領域８５を除去することにより、最終的に図７（f）に示すように、深さが約８０ｎｍの溝８８を形成した。この時、溝８８の溝幅（Ｄ）は約１８０ｎｍとなっている。また、溝間部８９の幅（Ｔｐ−Ｄ）は約６０ｎｍである。この図では溝幅をわかりやすくする為に溝形状を矩形にしており、本発明では溝深さの半分の位置における幅を溝幅と定義する。
【００５２】
このようにして作製した表面上に凹凸の溝を有する基板８０上に、図７（ｇ）に示すように、基板８０上に記録層９０として無機物のカルコゲン化合物（例えばＧｅＳｂＴｅ系相変化膜等）をスパッタリング法により約４０ｎｍ形成した。そして、記録層９０上に上部保護層９１として透明な有機物層（例えば紫外線硬化樹脂等）を約１００μｍ程度形成した。なお、スパッタリング法などでカルコゲン化合物を薄膜化した直後は、一般に非晶質状態となる。そこで、本実施例では予め長円ビームを用いて少なくとも溝やピットを形成する領域を結晶化している。次に、レーザ光源（例えば波長４０５ｎｍの高出力半導体レーザ等）を搭載した製造装置を用いて、図７（ｈ）に示すように結晶化した記録層９２上に非晶質化状態となるようなパワーでレーザビーム９３を溝の中央部に照射し、かつ記録膜９２上に自動焦点（ＡＦ）動作を行いながら、目的の情報に応じて第２の記録を行った。この第２の記録により図７（i）に示すように、Ｔｐの間隔で非晶質状態の領域９４が得られる。ここでのレーザビーム９３の照射ピッチ（Ｔｐ）は第１の記録と同じ約２４０ｎｍとした。その後、上部保護層９１を取り除き、アルカリ性の現像液を用いて、現像処理を実施した。結果的に、図７（ｊ）に示すように、記録用のレーザビームが照射された領域９４以外の、結晶状態である記録層９２の領域のみを選択的に除去することができ、溝９５が得られる。この状態で、フッ素系の反応性ガス（例えばＣ２Ｆ６ガス等）を用い、ＲＩＥを行った。その結果、図７（ｋ）に示すように、フッ素系の反応ガスに対して基板８０がエッチングされ、溝９６が形成される（ここでは、図７（ｆ）に示した基板の凹凸溝の深さ８０ｎｍよりも溝９６が深くならないようにエッチング制御している）。最後に残存の非晶質状態の領域９４を、酸素ガスを用いたアッシャーなどにより除去することにより、最終的に図７（ｌ）に示すように、半径方向の溝間部の高さが異なる（溝間部９７と溝間部９８）基板が得られる。この時、溝９９の記録トラックピッチ（ｔｐ）は溝８８の記録トラックピッチ（Ｔｐ）の半分である１２０ｎｍ、溝幅（ｄ）は約６０ｎｍとなるようにしている。この時、溝間部の幅（ｔｐ−ｄ）は約６０ｎｍである。ここで、溝間部の隣同士で、溝間部とピット列を交互に設けても良い。必要に応じて、製造プロセスが複雑になるが下部保護層を設けても良い。もちろん、図７（ｋ）の状態で、エッチング時間を制御することにより、同じ高さ（深さ）の溝の形成は可能である。
【００５３】
本実施例では例として同心円状の溝を形成したが、スパイラル状の溝や凹凸のパターン列、或いは揺動（ウォブル）された溝なども同様なプロセスで形成できる。
【００５４】
本実施例で用いる基板としては、ソーダガラス基板や石英基板やＳｉ基板、或いはカーボンが主体の基板が良い。特に、ＲＩＥを実施する場合には、石英基板やＳｉ基板やカーボン基板が好ましい。また基板の形状はディスク状に限らない。例えばカード状でも良い。
【００５５】
また本実施例で形成された狭トラックピッチ基板は、高密度記録用媒体の基板以外に用いても良い。例えばナノピラー（ナノスケール柱状構造）としてのバイオデバイスなどである。
(実施例２)
実施例１では、第１の記録により形成された基板上の凹凸溝（あるいは、予め用意された基板の凹凸溝））のトラックピッチをＴｐ、溝幅をＤ、そして最後にエッチング処理を行った後の基板における凹凸溝のトラックピッチをｔｐ、溝幅をｄと仮定した時、Ｔｐ／２＜Ｄ＜Ｔｐの場合について説明したが、本実施例では０＜Ｄ＜Ｔｐ／２の場合について詳細に説明する。これらの凹凸の溝は同心円状に基板上に形成されている。
【００５６】
図８（ａ）〜（ｌ）は、本実施の形態が適用される狭トラックピッチ基板の作製方法を説明するための図である。ここでは、記録用ビームが照射された領域が現像処理により除去される（溝になる）場合について示している。
【００５７】
まず図８（ａ）に示すように、平らな表面を持つ直径約１３０ｍｍの基板（例えば、ガラスやＳｉ等）１００上に下部保護層１０１として酸化物層（例えばＳｉＯ２層等）をスパッタリング法により約１００ｎｍ形成し、更にこの下部保護層１０１上に記録層１０２として無機物のカルコゲン化合物（例えばＧｅＳｂＴｅ系相変化膜等）を同じくスパッタリング法により約３０ｎｍ形成した。次に、レーザ光源（例えば波長４０５ｎｍの高出力半導体レーザ等）を搭載した図６のような製造装置を用いて、図８（ｂ）に示すように記録層１０２上に結晶状態となるようなパワーでレーザビーム１０３を照射し、かつ記録膜１０２上に自動焦点（ＡＦ）動作を行いながら、目的の情報に応じて第１の記録を行った。この第1の記録により図８（ｃ）に示すように、Ｔｐの間隔で結晶状態の領域１０４が得られる。ここでのレーザビーム１０３の照射ピッチ（Ｔｐ）は約２４０ｎｍとした。その後、アルカリ性の現像液を用いて、現像処理を実施した。結果的に、図８（ｄ）に示すように、記録用のレーザビームが照射された結晶状態である領域１０４のみを選択的に除去することができ、非晶質状態の領域１０５及び溝１０６が形成される。この状態で、フッ素系の反応性ガス（例えばＣ２Ｆ６ガス等）を用い、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）を行った。その結果、図８（e）に示すように、フッ素系の反応ガスに対してエッチング耐性の低い下部保護層１０１が選択的にエッチングされ、非晶質状態の領域１０５とエッチングにより残った下部保護層１０１の厚さが加算された深い溝１０７が形成される。最後に残存の非晶質状態の領域１０５を除去することにより、最終的に図８（f）に示すように、溝間部１０８に挟まれた深さが下部保護層１０１の膜厚とほぼ同じである約１００ｎｍの溝１０９が形成される。この時、溝１０９の溝幅（Ｄ）は約６０ｎｍとなっている。この図では溝幅をわかりやすくする為に溝形状を矩形にしており、本発明では溝深さの半分の位置における幅を溝幅と定義する。なお、本実施例における凹凸の溝に関して、基板に近い方を凹部、遠い方を凸部とする。
【００５８】
このようにして作製した表面上に凹凸の溝を有する基板１００上に、図８（ｇ）に示すように、記録層１３として無機物のカルコゲン化合物（例えばＧｅＳｂＴｅ系相変化膜等）をスパッタリング法により約３０ｎｍ形成した。ここで、新たに下部保護層を設けないで、図８（ｆ）の溝間部１０８である下部保護層で兼用する。なお、スパッタリング法などでカルコゲン化合物を薄膜化した直後は、一般に非晶質状態となる。次に、レーザ光源（例えば波長４０５ｎｍの高出力半導体レーザ等）を搭載した製造装置を用いて、図８（ｈ）に示すように記録層１１０上に結晶状態となるようなパワーでレーザビーム１１１を溝の中央部に照射し、かつ記録膜１１０上に自動焦点（ＡＦ）動作を行いながら、目的の情報に応じて第２の記録を行った。この第２の記録により図８（i）に示すように、Ｔｐの間隔で結晶状態の領域１１２が得られる。ここでのレーザビーム１１１の照射ピッチ（Ｔｐ）は第１の記録と同じ約２４０ｎｍとした。その後、アルカリ性の現像液を用いて、現像処理を実施した。結果的に、図８（ｊ）に示すように、記録用のレーザビームが照射された結晶状態の領域１１２のみを選択的に除去することができ、非晶質状態の記録領域１１３に挟まれた溝１１４が得られる。この状態で、フッ素系の反応性ガス（例えばＣ２Ｆ６ガス等）を用い、ＲＩＥを行った。その結果、図８（ｋ）に示すように、フッ素系の反応ガスに対してエッチング耐性の低い下部保護層１０８が選択的にエッチングされ、非晶質状態の領域１１３とエッチングにより残った下部保護層１０８の厚さが加算された深い溝１１５が形成される。最後に残存の非晶質状態の領域１１３を除去することにより、最終的に図８（ｌ）に示すように、溝間部１１６に挟まれた深さが下部保護層１０１の膜厚である約１００ｎｍの溝１１７が形成される。この時、溝１１７の記録トラックピッチ（ｔｐ）は溝１０９の記録トラックピッチ（Ｔｐ）の半分である約１２０ｎｍ、溝幅（ｄ）は約６０ｎｍとなるようにしている。また、溝間部１１６の幅（ｔｐ−ｄ）も約６０ｎｍである。なお、ここでは結晶化記録なので上部保護層を省いたが場合によっては設けても良い。必要に応じて、第２の記録を行う前の基板１００に下部保護層を設けても良い。そして記録層と上部保護層の間に、下部保護層と同じ材質の保護層を設けても良い。また、基板と下部保護層との間にＡｌなどの金属薄膜を設けても良い。これらの場合には、光学設計のマージンが増え、確実に記録感度を向上させるメリットがある。逆に、記録感度に余裕がある場合には下部保護層を省略することもできる。これにより製造プロセスの単純化が見込める。
【００５９】
本実施例における記録（特に第２の記録）は、光エネルギーを吸収して状態変化を行うフォトンモードではなく、熱エネルギーを吸収して状態変化を行うヒートモードを利用して記録を行っている。そのため、用いる記録層は無機物がメインである。その中でも、TeやSeなどのカルコゲン化合物あるいはこのカルコゲン化合物に酸素などが入っている記録層を用いると、相変化や熱分解や酸化などの状態変化が容易に行え好ましい。特に、記録した溝やピットのエッジ部がはっきりする相変化を利用するのが好ましい。本実施例ではビームが照射された部分を現像処理により除去する為、結晶化記録の方が好ましい。また、記録膜にTe系酸化物（例えばＴｅＯ２ベース）を用いて、記録用ビームにより記録膜を相分離（結晶領域と非晶質領域）させてその内の結晶化領域をアルカリ現像処理により除去して記録ビームを照射した幅レベルの溝を形成しても良い。
【００６０】
また、記録層は１層に限らず多層の場合も可能である。特に、互いに異なる材料で構成された第１の記録層及び第２に記録層を接して形成し、レーザビーム照射によりこれら２層間に相互拡散あるいは溶解を生じさせて２つの層間で材料の混合あるいは反応によって状態変化（合金化など）させても良い。
【００６１】
本実施例ではレーザビームの照射により記録層上の目的の部分を状態変化させ、さらに現像処理によって溝やピットなどを基板上に形成している。すなわち、この現像処理によって状態変化した部分のみを溶解、あるいは状態変化しなかった部分のみを溶解させるのである。溶解しなくても、目的の部分だけ凹凸の溝やピットが形成できればよい。現像液としては、結晶化した部分を容易に溶解できるアルカリ性の現像液を用いるのが好ましい。
【００６２】
本実施例では現像処理の後でドライエッチング処理を行い、記録層をマスクにして目的の溝やピットなどのパターンを基板などに転写している。この時のドライエッチングとして、フッ素系あるいはアルゴン等の不活性ガスと塩素系などを混合させたガスなどを用いたリアクティブイオンエッチング(RIE)を用いるのが好ましい。さらに、RIEを行った後で、必要に応じて、残存した記録層や保護層などを除去するために酸素を用いたアッシャー工程を取り入れても良い。また、図８（e）及び図８（ｋ）の次の工程で、非晶質状態の領域１０５及び１１３を取り除く一つの方法として、初期化装置を用いて非晶質状態の領域を結晶化させた後に、アルカリ現像により領域１０５及び１１３を除去すれば良い。
本実施例において、記録層以外に基板上に少なくとも１層以上透明な保護膜を設けている。この透明な保護層のうち１層は基板に接して設け、この保護層は形成時においては非晶質状態であり、記録用のレーザビームの照射によっても結晶化しない材料を用いている。たとえば、SiO2やZnS-SiO2などの酸化物である。このような基板に接して設けた保護層は、溝の深さを制御する役割、レーザビームのエネルギーを記録層に集中させる役割、記録層がダメージを受けて変形しないように保護する役割、などのために用いる。また、透明な保護層の中で最も基板よりも遠い側にある保護層を、有機材料で形成して設けてもよい（上部保護層）。たとえば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、紫外線硬化樹脂などからなるものである。これらは主に記録層などを外部から保護する役目がある。なお、本実施例で用いた記録層や保護層の膜厚は、目的に応じて変化させている。
【００６３】
本実施例において、少なくとも一部の凹部に揺動（ウォブル）やピット列などで情報を組み込むことにより、アドレス情報やクロックなどが得られるので好ましい。
【００６４】
図８（ｌ）で得られた狭トラックピッチ基板をそのまま使用しても良いが、更に多くの狭トラックピッチ基板を得るために、必要に応じて、図８（ｌ）に示した基板を原盤として、従来の電鋳プロセスを経てニッケルスタンパーを複製し、それを元に射出成形によって大量に同一の狭トラックピッチ基板を製造することもできる。また、このような電鋳プロセスを得ずに、直接狭トラックピッチ基板をマスターにしてナノインプリント法などにより同一構造の狭トラックピッチ基板を多数枚形成しても良い。この時、更に溝の深さを確実に揃えたり、溝の斜面（エッジ部）の傾き角度を立てるために、図８（ｌ）に示した基板から複製を取る前に、基板上に形成した下部保護層の凸部をマスクにして、フッ素系の反応性ガス（例えばＣ２Ｆ６ガス等）を用いてＲＩＥを行い、それにより得られた凹凸溝の基板を原盤として用いても良い。
【００６５】
本実施例では、図８（ｌ）に示したような最終的に形成された狭トラックピッチ基板における溝１１７のトラックピッチ（ｔｐ）が半径方向で一定になるように、レーザビーム１０３の照射による第１の記録によって最終的に形成された溝１０９（Ｄ）の幅と、レーザビーム１１１の照射による第２の記録によって最終的に形成された溝１１７（ｄ）の幅が実質的に同じ幅になるように記録用のレーザビーム１１１のパワーや照射時間等の記録条件を制御しながら記録を行う必要がある。これに関しては、実施例１における図２での説明と基本的に同じ理由である。
【００６６】
また、溝１０９の幅と溝１１７の幅とをほぼ等しくしたとしても、溝間部１１０の中央部に溝１１４を形成しないと、今度は半径方向の転写溝の幅が大きく異なってしまう。これに関しては、実施例１における図３での説明と基本的に同じ理由である。
【００６７】
また、（０＜Ｄ＜Ｔｐ／２）の条件の範囲であれば、溝１０９と溝１１７の幅を実質的に同じとし、更に溝間部１１０のほぼ中央部に溝１１４を形成することにより、半径方向の記録トラックピッチ及び溝幅は同じとなり、更に溝１０９と溝１１７の幅を同時に変える事により、自由に溝のduty比を自由に変えることができる。
【００６８】
本実施例では、最終的な図８（ｌ）に示すような狭トラックピッチ基板を得るために、図８（ａ）に示すような平らな基板を用いて図８（ｆ）までのプロセスを経て、トラックピッチ：Ｔｐ、溝幅：Ｄの基板を作製したが、このような凹凸溝を有する基板は、本実施例で用いた製造装置とは異なる製造装置で作製しても良い。即ち、本発明の特徴は、表面に凹凸溝を有する基板を用い、この基板上にレーザビームの照射によって状態変化を生じる記録層を少なくとも１層以上設け、そして記録層にレーザビームを照射して目的のパターン（溝やピット列など）に応じた状態変化を生じさせて記録を行い、その後、記録層を現像して記録層をパターン化し、更にこのパターンをマスクにしてエッチング処理を実施することにより、最終的に記録用のレーザビームの照射ピッチよりも狭いピッチの溝やピット列などを得るための狭トラックピッチ基板の製造方法にある。この時、基板に記録層などを形成する前の凹凸溝のトラックピッチをＴｐ、溝幅をＤ、そして最後にエッチング処理を行った後の基板における凹凸溝のトラックピッチをｔｐ、溝幅をｄと仮定した時に、０＜Ｄ＜（Ｔｐ／２）の基板を用いた場合には、（Ｄ）の幅と（ｄ）の幅が実質的に同じ幅となるように記録用のレーザビームを制御しながら記録を行う。また、記録用のレーザビームを凹凸溝の凹部の中央部に照射することにより、溝ピッチ及び溝幅を同じ大きさに揃えることができる。これにより、
ｔｐ＝（Ｔｐ／２）
ｄ＝Ｄ
の狭トラックピッチ基板が得られる。
【００６９】
本実施例において、予め用意した表面に凹凸溝を有する基板を用いる場合、凸部の材質が主たる基板の材質と異なるものを用いることにより、現像処理やエッチング処理後の凹凸の溝やピットの深さを実質的に同じにできるため好ましい。この時、凸部の材質が透明な保護層と同じ材質であればさらに好ましい。たとえば、SiO2やZnS-SiO2などの酸化物である。
本実施例で用いた製造装置は、実施例１に用いたものとほぼ同じである。
【００７０】
図８（ｋ）において、この状態の基板を原盤とすることにより、半径方向に凹部の深さが隣同士で異なる凹凸の溝を基板上に形成することができる。あるいは確実に原盤からのニッケルスタンパーの転写性を上げる為に、次のような製造プロセス経ても可能となる。図９（ａ）〜（ｌ）に製造プロセスの説明図を示す。図８と異なるのは、例えば下部保護層を用いず、ＲＩＥなどのドライエッチング法により基板に直接凹凸溝を形成することである。
【００７１】
まず図９（ａ）に示すように、平らな表面を持つ直径約１３０ｍｍの基板（例えば、ガラスやＳｉ等）１２０上に、記録層１２１として無機物のカルコゲン化合物（例えばＴｅＯ２＋相変化材料等）をスパッタリング法により約５０ｎｍ形成した。なお、スパッタリング法などでカルコゲン化合物を薄膜化した直後は、一般に非晶質状態となる。次に、レーザ光源（例えば波長４０５ｎｍの高出力半導体レーザ等）を搭載した図６に示した製造装置を用いて、図９（ｂ）に示すように記録層１２０上に結晶状態となるようなパワーでレーザビーム１２２を照射し、かつ記録膜１２１上に自動焦点（ＡＦ）動作を行いながら、目的の情報に応じて第１の記録を行った。この第1の記録により図９（ｃ）に示すように、Ｔｐの間隔で相分離（結晶領域と非晶質領域）した領域１２３が得られる。ここでのレーザビーム１２２の照射ピッチ（Ｔｐ）は約２８０ｎｍとした。その後、アルカリ性の現像液を用いて、現像処理を実施した。結果的に、図９（ｄ）に示すように、記録用のレーザビームが照射された領域１２３のみを選択的に除去することができ、非晶質状態の領域１２４及び溝１２５が形成される。この状態で、フッ素系の反応性ガス（例えばＣ２Ｆ６ガス等）を用い、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）を行った。その結果、図９（e）に示すように、フッ素系の反応ガスに対して基板１２０がエッチングされ溝１２６が形成される。最後に残存の非晶質状態の領域１２４を除去することにより、最終的に図９（f）に示すように、深さが約８０ｎｍの溝１２７を形成した。この時、溝１２７の記録トラックピッチ（Ｔｐ）は２８０ｎｍ、溝１２７の溝幅（Ｄ）は約７０ｎｍとなっている。この図では溝幅をわかりやすくする為に溝形状を矩形にしており、本発明では溝深さの半分の位置における幅を溝幅と定義する。
【００７２】
このようにして作製した表面上に凹凸の溝を有する基板１２０上に、図９（ｇ）に示すように、記録層１２８として無機物のカルコゲン化合物（例えばＴｅＯ２＋相変化材料等）をスパッタリング法により約５０ｎｍ形成した。なお、スパッタリング法などでカルコゲン化合物を薄膜化した直後は、一般に非晶質状態となる。次に、レーザ光源（例えば波長４０５ｎｍの高出力半導体レーザ等）を搭載した図６に示した製造装置を用いて、図９（ｈ）に示すように結晶化した記録層１２８上に結晶状態となるようなパワーでレーザビーム１２９を溝間部の中央部に照射し、かつ記録膜１２８上に自動焦点（ＡＦ）動作を行いながら、目的の情報に応じて第２の記録を行った。この第２の記録により図９（i）に示すように、Ｔｐの間隔で相分離（結晶領域と非晶質領域）した領域１３０が得られる。ここでのレーザビーム１２９の照射ピッチ（Ｔｐ）は第１の記録と同じ約２８０ｎｍとした。その後、アルカリ性の現像液を用いて、現像処理を実施した。結果的に、図９（ｊ）に示すように、記録用のレーザビーム１２９が照射された領域１３０のみを選択的に除去することができ、非晶質状態の領域１３１及び溝１３２が形成される。この状態で、フッ素系の反応性ガス（例えばＣ２Ｆ６ガス等）を用い、ＲＩＥを行った。その結果、図９（ｋ）に示すように、フッ素系の反応ガスに対して基板１２０がエッチングされ、溝１３３が形成される（ここでは、図９（ｆ）に示した基板の凹凸溝の深さ８０ｎｍよりも溝１３３が深くならないようにエッチング制御している）。最後に残存の非晶質状態の領域１３１を、酸素ガスを用いたアッシャーなどにより除去することにより、最終的に図９（ｌ）に示すように、半径方向に凹部の深さが隣同士で異なる凹凸の溝１３４と溝１３５（溝１２７と同じ深さ）を基板上に形成することができる。この時、溝の記録トラックピッチ（ｔｐ）は、図９（ｆ）の溝１２７の記録トラックピッチ（Ｔｐ）の半分である１４０ｎｍ、溝幅（ｄ）は約７０ｎｍとなるようにしている。ここで、溝間部の隣同士で、凹部の深さに対応して溝間部とピット列を交互に設けても良い。また、必要に応じて、製造プロセスが複雑になるが下部保護層や上部保護層を設けても良い。もちろん、図９（ｋ）の状態で、エッチング時間を制御することにより、隣同士で同じ深さの溝の形成は可能である。
【００７３】
本実施例では例として同心円状の溝を形成したが、スパイラル状の溝や凹凸のパターン列、或いは揺動（ウォブル）された溝なども同様なプロセスで形成できる。
【００７４】
本実施例で用いる基板としては、ソーダガラス基板や石英基板やＳｉ基板、或いはカーボンが主体の基板が良い。特に、ＲＩＥを実施する場合には、石英基板やＳｉ基板やカーボン基板が好ましい。また基板の形状はディスク状に限らない。例えばカード状でも良い。
【００７５】
また本実施例で形成された狭トラックピッチ基板は、高密度記録用媒体の基板以外に用いても良い。例えばナノピラー（ナノスケール柱状構造）としてのバイオデバイスなどである。
(実施例３)
本実施例では、表面が平らな基板を用い、この基板上にレーザビームの照射によって状態変化を生じる記録層を少なくとも１層以上設け、その内の目的の記録層に同心円状にレーザビームを照射しながら記録層上に自動焦点（ＡＦ）動作を実施し、レーザビームの照射により目的のパターン（溝やピット列など）に応じた状態変化を生じさせる第１の記録を行い、その後、第１の記録を行った部分の間の領域に第１の記録と同じ照射ピッチで第２の記録を行い、その後記録層を現像して記録層をパターン化し、更にこのパターンをマスクにしてエッチング処理を実施することにより、記録時のレーザビームの照射ピッチよりも狭いピッチの溝やピット列などを得るための狭トラックピッチ基板の製造方法について説明する。この場合、第１の記録により状態変化した部分の幅と同じ幅になるように第２の記録用のレーザビームを制御しながら記録を行うことが大きな特徴である。
【００７６】
図１０（ａ）〜（ｈ）に製造プロセスの説明図を示す。まず図１０（ａ）に示すように、平らな表面を持つ直径約１３０ｍｍの基板（例えば、ガラスやＳｉ等）１４０上に下部保護層１４１として酸化物層（例えばＳｉＯ２層等）をスパッタリング法により約１００ｎｍ形成し、更にこの下部保護層１４１上に記録層１４２として無機物のカルコゲン化合物（例えばＧｅＳｂＴｅ系相変化膜等）を同じくスパッタリング法により約３０ｎｍ形成した。そして、記録層１４２上に上部保護層１４３として透明な有機物層（例えば紫外線硬化樹脂等）を約１００μｍ程度形成した。なお、スパッタリング法などでカルコゲン化合物を薄膜化した直後は、一般に非晶質状態となる。そこで、本実施例では予め長円ビームを用いて少なくとも溝やピットを形成する領域を結晶化している。次に、レーザ光源（例えば波長４０５ｎｍの高出力半導体レーザ等）を搭載した図６に示した製造装置を用いて、図１０（ｂ）に示すように結晶化した記録層１４４上に非晶質状態となるようなパワーでレーザビーム１４５を照射し、かつ記録膜１４４上に自動焦点（ＡＦ）動作を行いながら、目的の情報に応じて第１の記録を行った。この第1の記録により図１０（ｃ）に示すように、Ｔｐの間隔で非晶質状態の領域１４６が得られる。ここでのレーザビーム１４５の照射ピッチ（Ｔｐ）は約２４０ｎｍとした。ここで非晶質状態の領域１４６に挟まれた結晶状態の領域１４７の幅（Ｄ）は約１８０ｎｍとなっている（すなわち、非晶質状態の領域１４６の幅（Ｔｐ−Ｄ）は約６０ｎｍである）。この後、実施例１などのように現像処理はやらずに続けて第２の記録を行う。図１０（ｄ）に示すように結晶状態の領域１４７の中央部に非晶質化状態となるようなパワーでレーザビーム１４８を照射し、かつ自動焦点（ＡＦ）動作を行いながら、目的の情報に応じて第２の記録を行った。この第２の記録により図１０（e）に示すように、非晶質状態の領域１４６に挟まれた結晶状態の領域１４７の中央部に、半径方向にＴｐの間隔で非晶質状態の領域１４９が得られる。ここでのレーザビーム１４８の照射ピッチ（Ｔｐ）は第１の記録と同じ約２４０ｎｍとした。その後、上部保護層１４３を取り除き、アルカリ性の現像液を用いて、現像処理を実施した。結果的に、図１０（ｆ）に示すように、記録用のレーザビームが照射された領域１４６、１４９以外の、結晶状態である記録層領域のみを選択的に除去することができ、溝１５０が得られる。この状態で、フッ素系の反応性ガス（例えばＣ２Ｆ６ガス等）を用い、ＲＩＥを行った。その結果、図１０（ｇ）に示すように、フッ素系の反応ガスに対してエッチング耐性の低い下部保護層１４１が選択的にエッチングされ、非晶質状態の領域１４６あるいは１４９とエッチングにより残った下部保護層１４１の厚さが加算された深い溝１５１が形成される。最後に残存の非晶質状態の領域１４６、１４９を除去することにより、最終的に図１０（ｈ）に示すように、溝間１５２に挟まれた深さが下部保護層１４１の膜厚である約１００ｎｍの溝１５３が形成される。この時、溝１５３の記録トラックピッチ（ｔｐ）は記録ビームの照射ピッチ（Ｔｐ）の記録トラックピッチの半分である約１２０ｎｍ、溝幅��ｄ）は約６０ｎｍとなるようにしている。この時、溝間部１５２の幅も約６０ｎｍである。必要に応じて、記録層と上部保護層の間に、下部保護層と同じ材質の保護層を設けても良い。また、基板と下部保護層との間にＡｌなどの金属薄膜を設けても良い。これらの場合には、光学設計のマージンが増え、確実に記録感度を向上させるメリットがある。逆に、記録感度に余裕がある場合には下部保護層を省略することもできる。これにより製造プロセスの単純化が見込める。
【００７７】
本実施例における記録は、光エネルギーを吸収して状態変化を行うフォトンモードではなく、熱エネルギーを吸収して状態変化を行うヒートモードを利用して記録を行っている。そのため、用いる記録層は無機物がメインである。その中でも、TeやSeなどのカルコゲン化合物あるいはこのカルコゲン化合物に酸素などが入っている記録層を用いると、相変化や熱分解や酸化などの状態変化が容易に行え好ましい。特に、記録した溝やピットのエッジ部がはっきりする相変化を利用するのが好ましい。この時、非晶質化によって状態変化させた方が溝やピットの幅を狭くできるので好ましい。この場合には、非晶質化記録を実施する前に、予め記録層を結晶化しておく必要がある。基板の大面積を結晶化する場合には、本実施例のように別途初期化用の装置を用いて予め初期結晶化をしておけばよい。また、記録層は１層に限らず多層の場合も可能である。特に、互いに異なる材料で構成された第１の記録層及び第２に記録層を接して形成し、レーザビーム照射によりこれら２層間に相互拡散あるいは溶解を生じさせて２つの層間で材料の混合あるいは反応によって状態変化（合金化など）させても良い。
【００７８】
本実施例ではレーザビームの照射により記録層上の目的の部分を状態変化させ、さらに現像処理によって溝やピットなどを基板上に形成している。すなわち、この現像処理によって状態変化した部分のみを溶解、あるいは状態変化しなかった部分のみを溶解させるのである。溶解しなくても、目的の部分だけ凹凸の溝やピットが形成できればよい。現像液としては、結晶化した部分を容易に溶解できるアルカリ性の現像液を用いるのが好ましい。
【００７９】
本実施例では現像処理の後でドライエッチング処理を行い、記録層をマスクにして目的の溝やピットなどのパターンを基板などに転写している。この時のドライエッチングとして、フッ素系あるいはアルゴン等の不活性ガスと塩素系などを混合させたガスなどを用いたリアクティブイオンエッチング(RIE)を用いるのが好ましい。さらに、RIEを行った後で、必要に応じて、残存した記録層や保護層などを除去するために酸素を用いたアッシャー工程を取り入れても良い。また、図１０（ｇ）の工程で、非晶質状態の領域１４６及び１４９を取り除く一つの方法として、初期化装置を用いて非晶質状態の領域を結晶化させた後に、アルカリ現像により領域１４６及び１４９を除去すればいい。
【００８０】
本実施例において、記録層以外に基板上に少なくとも１層以上透明な保護膜を設けている。この透明な保護層のうち１層は基板に接して設け、この保護層は形成時においては非晶質状態であり、記録用のレーザビームの照射によっても結晶化しない材料を用いている。たとえば、SiO2やZnS-SiO2などの酸化物である。このような基板に接して設けた保護層は、溝の深さを制御する役割、レーザビームのエネルギーを記録層に集中させる役割、記録層がダメージを受けて変形しないように保護する役割、などのために用いる。また、透明な保護層の中で最も基板よりも遠い側にある保護層の材質が、有機材料で形成している（上部保護層）。たとえば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、紫外線硬化樹脂などからなるものである。これらは主に記録層などを外部から保護する役目がある。なお、本実施例で用いた記録層や保護層の膜厚は、目的に応じて変化させている。
【００８１】
図１０（ｈ）で得られた狭トラックピッチ基板をそのまま使用しても良いが、更に多くの狭トラックピッチ基板を得るために、必要に応じて、図１０（ｈ）に示した基板を原盤として、従来の電鋳プロセスを経てニッケルスタンパーを複製し、それを元に射出成形によって大量に同一の狭トラックピッチ基板を製造することもできる。また、このような電鋳プロセスを得ずに、直接狭トラックピッチ基板をマスターにしてナノインプリント法などにより同一構造の狭トラックピッチ基板を多数枚形成しても良い。この時、更に溝の深さを確実に揃えたり、溝の斜面（エッジ部）の傾き角度を立てるために、図１０（ｈ）に示した基板から複製を取る前に、基板上に形成した下部保護層の凸部をマスクにして、フッ素系の反応性ガス（例えばＣ２Ｆ６ガス等）を用いてＲＩＥを行い、それにより得られた凹凸溝の基板を原盤として用いても良い。
【００８２】
本実施例では、図１０（ｈ）に示したような最終的に形成された狭トラックピッチ基板における溝１５３のトラックピッチ（ｔｐ）が半径方向で一定になるように、レーザビーム１４５の照射による第１の記録によって状態変化した非晶質状態の領域１４６の幅と、レーザビーム１４８の照射による第２の記録によって状態変化した非晶質状態の領域１４９の幅が実質的に同じ幅になるように、第２の記録用レーザビーム１４８のパワーや照射時間等の記録条件を制御しながら記録を行う必要がある。これに関しては、実施例１における図２での説明と基本的に同じ理由である。
【００８３】
また、第１の記録によって状態変化した非晶質状態の領域１４６の幅と、レーザビーム１４８の照射による第２の記録によって状態変化した非晶質状態の領域１４９の幅をほぼ等しくしたとしても、非晶質状態の領域１４６に挟まれた結晶状態の領域１４７の中央部に非晶質状態の領域１４９を形成しないと、今度は半径方向の転写溝の幅が大きく異なってしまう。これに関しては、実施例１における図３での説明と基本的に同じ理由である。
本実施例で用いた製造装置は、実施例１に用いたものとほぼ同じである。
【００８４】
また、（Ｔｐ／２）＜Ｄ＜Ｔｐの条件の範囲であれば、非晶質状態の領域１４６と非晶質状態の領域１４９の幅を実質的に同じとし、更に結晶状態の領域１４７のほぼ中央部に非晶質状態の領域１４９を形成することにより、半径方向の記録トラックピッチ及び溝幅は同じとなり、更に非晶質状態の領域１４６と非晶質状態の領域１４９の幅を同時に変える事により、自由に溝のduty比を自由に変えることができる。
【００８５】
また、本実施例による製造装置を用い、本実施例による製造プロセスを実施することにより、第１の記録の照射ピッチをＴｐ、照射により状態変化した部分の幅をＤ、そして最後にエッチング処理を行った後の基板における凹凸溝のトラックピッチをｔｐ、溝幅をｄと仮定した時に、
ｔｐ＝Ｔｐ／２
ｄ＝Ｄ−Ｔｐ／２
が成り立つ狭トラックピッチ基板を得ることができる。
【００８６】
また、図１０では記録用ビームにより記録膜を非晶質化し、その領域以外の領域をアルカリ現像処理により除去して溝を形成しているが、記録用ビームにより記録膜を結晶化して、その領域をアルカリ現像処理により除去して溝を形成しても良い。また、記録膜にTe系酸化物（例えばＴｅＯ２ベース）を用いて、記録用ビームにより記録膜を相分離（結晶領域と非晶質領域）させてその内の結晶化領域をアルカリ現像処理により除去して溝を形成しても良い。これらの場合には図１０（ｈ）の基板において、本実施例とは逆の凹凸溝が形成される。また、これらの場合には下部保護層や上部保護層を省くことができる為、製造プロセスの簡単化が可能となる。
【００８７】
本実施例において、少なくとも一部の凸部あるいは凹部に揺動（ウォブル）やピット列などで情報を組み込むことにより、アドレス情報やクロックなどが得られるので必要に応じて設けても良い。
【００８８】
本実施例では例として同心円状の溝を形成したが、スパイラル状の溝や凹凸のパターン列、或いは揺動（ウォブル）された溝なども同様なプロセスで形成できる。
【００８９】
本実施例で用いる基板としては、ソーダガラス基板や石英基板やＳｉ基板、或いはカーボンが主体の基板が良い。特に、ＲＩＥを実施する場合には、石英基板やＳｉ基板やカーボン基板が好ましい。また基板の形状はディスク状に限らない。例えばカード状でも良い。
【００９０】
また本実施例で形成された狭トラックピッチ基板は、高密度記録用媒体の基板以外に用いても良い。例えばナノピラー（ナノスケール柱状構造）としてのバイオデバイスなどである。
(実施例４)
本実施例では、表面が平らな基板を用い、この基板上にレーザビームの照射によって状態変化を生じる記録層を少なくとも１層以上設け、その内の目的の記録層に同心円状にレーザビームを照射しながら記録層上に自動焦点（ＡＦ）動作を実施し、レーザビームの照射により目的のパターン（溝やピット列など）に応じた状態変化を生じさせる第１の記録を行い、その後記録膜を一旦現像し、次に第１の記録を行った部分の間の領域に第１の記録と同じ照射ピッチで第２の記録を行い、その後記録層を現像して記録層をパターン化し、更にこのパターンをマスクにしてエッチング処理を実施することにより、記録時のレーザビームの照射ピッチよりも狭いピッチの溝やピット列などを得るための狭トラックピッチ基板の製造方法について説明する。この場合、第１の記録により状態変化した部分の幅と同じ幅になるように第２の記録用のレーザビームを制御しながら記録を行うことが大きな特徴である。
【００９１】
図１１（ａ）〜（ｆ）に製造プロセスの説明図を示す。まず図１１（ａ）に示すように、平らな表面を持つ直径約１３０ｍｍの基板（例えば、ガラスやＳｉ等）１５４上に、記録層１５５として遷移金属の不完全酸化物（例えばＷやＭｏ等）をスパッタリング法により約５０ｎｍ形成した。次に、レーザ光源（例えば波長４０５ｎｍの高出力半導体レーザ等）を搭載した図６に示した製造装置を用いて、図１１（ｂ）に示すように記録層１５５上に記録膜が化学的に変化するパワーでレーザビーム１５６を照射し、かつ記録膜１５５上に自動焦点（ＡＦ）動作を行いながら、目的の情報に応じて第１の記録を行った。この第1の記録により図１１（ｃ）に示すように、Ｔｐの間隔で露光状態の領域１５７が得られる。ここでのレーザビーム１５６の照射ピッチ（Ｔｐ）は約４００ｎｍとした。ここで露光領域１５７に挟まれた未露光領域１５８の幅（Ｄ）は約３００ｎｍとなっている（すなわち、露光領域１５７の幅（Ｔｐ−Ｄ）は約１００ｎｍである）。この後、アルカリ性の現像液を用いて現像処理を行い、露光された領域を除去することにより、図１１（ｄ）に示すように溝１５９が得られる。続けて第２の記録を行う。図１１（ｄ）に示すように未露光領域１５８の中央部に記録膜が化学的に変化するパワーでレーザビーム１６０を照射し、かつ自動焦点（ＡＦ）動作を行いながら、目的の情報に応じて第２の記録を行った。この第２の記録により図１１（e）に示すように、溝１５９に挟まれた未露光領域１４８の中央部に、半径方向にＴｐの間隔で露光領域１６１が得られる。ここでのレーザビーム１６０の照射ピッチ（Ｔｐ）は第１の記録と同じ約４００ｎｍとした。その後、アルカリ性の現像液を用いて、現像処理を実施することにより、溝１６２が得られた。結果的に、図１１（ｆ）に示すように、第１の記録および第２の記録が照射された領域のみを選択的に除去することができ、記録トラックピッチ（ｔｐ）が記録ビームの照射ピッチ（Ｔｐ）の記録トラックピッチの半分である約２００ｎｍ、溝幅（ｄ）が約１００ｎｍの溝が形成できた。必要に応じて、記録層と上部保護層の間に、下部保護層と同じ材質の保護層を設けても良い。また、基板と下部保護層との間にＡｌなどの金属薄膜を設けても良い。これらの場合には、光学設計のマージンが増え、確実に記録感度を向上させるメリットがある。逆に、記録感度に余裕がある場合には下部保護層を省略することもできる。これにより製造プロセスの単純化が見込める。
【００９２】
本実施例における記録は、光エネルギーを吸収して状態変化を行うフォトンモードではなく、熱エネルギーを吸収して状態変化を行うヒートモードを利用して記録を行っている。そのため、用いる記録層は無機物がメインである。本実施例のような、遷移金属の不完全酸化物を含むものではなく、TeやSeなどのカルコゲン化合物あるいはこのカルコゲン化合物に酸素などが入っている記録層を用いても同様な効果が得られた。また、記録層は１層に限らず多層の場合も可能である。特に、互いに異なる材料で構成された第１の記録層及び第２に記録層を接して形成し、レーザビーム照射によりこれら２層間に相互拡散あるいは溶解を生じさせて２つの層間で材料の混合あるいは反応によって状態変化（合金化など）させても良い。
【００９３】
本実施例ではレーザビームの照射により記録層上の目的の部分を状態変化（化学変化）させ、さらに現像処理によってこれらの部分を除去することにより溝やピットなどを基板上に形成している。すなわち、この現像処理によって状態変化した部分のみを溶解、あるいは状態変化しなかった部分のみを溶解させるのである。溶解しなくても、目的の部分だけ凹凸の溝やピットが形成できればよい。現像液としては、結晶化した部分を容易に溶解できるアルカリ性の現像液を用いているが、場合によっては現像処理をドライエッチング処理を使用しても良い。
【００９４】
図１１（ｆ）で得られた狭トラックピッチ基板をそのまま使用しても良いが、更に多くの狭トラックピッチ基板を得るために、必要に応じて、図１１（ｆ）に示した基板を原盤として、従来の電鋳プロセスを経てニッケルスタンパーを複製し、それを元に射出成形によって大量に同一の狭トラックピッチ基板を製造することもできる。また、このような電鋳プロセスを得ずに、直接狭トラックピッチ基板をマスターにしてナノインプリント法などにより同一構造の狭トラックピッチ基板を多数枚形成しても良い。この時、更に溝の深さを確実に揃えたり、溝の斜面（エッジ部）の傾き角度を立てるために、図１１（ｈ）に示した基板から複製を取る前に、基板上に形成した下部保護層の凸部をマスクにして、フッ素系の反応性ガス（例えばＣ２Ｆ６ガス等）を用いてＲＩＥを行い、それにより得られた凹凸溝の基板を原盤として用いても良い。
【００９５】
本実施例では、図１１（ｆ）に示したような最終的に形成された狭トラックピッチ基板における溝のトラックピッチ（ｔｐ）が半径方向で一定になるように、レーザビーム１５７の照射による第１の記録によって状態変化した露光状態の領域１５７の幅と、レーザビーム１６０の照射による第２の記録によって状態変化した露光状態の領域１６１の幅が実質的に同じ幅になるように、第２の記録用レーザビーム１６０のパワーや照射時間等の記録条件を制御しながら記録を行う必要がある。これに関しては、実施例１における図２での説明と基本的に同じ理由である。
【００９６】
また、第１の記録によって状態変化した露光状態の領域１５７の幅と、レーザビーム１６０の照射による第２の記録によって状態変化した露光状態の領域１６１の幅をほぼ等しくしたとしても、露光状態の領域１５７に挟まれた実露光状態の領域１５８の中央部に露光状態の領域１６１を形成しないと、今度は半径方向の転写溝の幅が大きく異なってしまう。これに関しては、実施例１における図３での説明と基本的に同じ理由である。
本実施例で用いた製造装置は、実施例１に用いたものとほぼ同じである。
【００９７】
また、（Ｔｐ／２）＜Ｄ＜Ｔｐの条件の範囲であれば、露光状態の領域１５７と露光状態の領域１６１の幅を実質的に同じとし、更に未露光状態の領域１５８のほぼ中央部に露光状態の領域１６１を形成することにより、半径方向の記録トラックピッチ及び溝幅は同じとなり、更に露光状態の領域１５７と露光状態の領域１６１の幅を同時に変える事により、自由に溝のduty比を自由に変えることができる。
【００９８】
また、本実施例による製造装置を用い、本実施例による製造プロセスを実施することにより、第１の記録の照射ピッチをＴｐ、照射により状態変化した部分の幅をＤ、そして最後にエッチング処理を行った後の基板における凹凸溝のトラックピッチをｔｐ、溝幅をｄと仮定した時に、
ｔｐ＝Ｔｐ／２
ｄ＝Ｄ−Ｔｐ／２
が成り立つ狭トラックピッチ基板を得ることができる。
【００９９】
本実施例において、少なくとも一部の凸部あるいは凹部に揺動（ウォブル）やピット列などで情報を組み込むことにより、アドレス情報やクロックなどが得られるので必要に応じて設けても良い。
【０１００】
本実施例では例として同心円状の溝を形成したが、スパイラル状の溝や凹凸のパターン列、或いは揺動（ウォブル）された溝なども同様なプロセスで形成できる。
【０１０１】
本実施例で用いる基板としては、ソーダガラス基板や石英基板やＳｉ基板、或いはカーボンが主体の基板が良い。特に、ＲＩＥを実施する場合には、石英基板やＳｉ基板やカーボン基板が好ましい。また基板の形状はディスク状に限らない。例えばカード状でも良い。
【０１０２】
また本実施例で形成された狭トラックピッチ基板は、高密度記録用媒体の基板以外に用いても良い。例えばナノピラー（ナノスケール柱状構造）としてのバイオデバイスなどである。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本実施例１において狭トラックピッチ基板の製造方法を説明する為の図
【図２】本実施例１において形成した溝間部の幅を変えた場合のトラックピッチ変化を説明する為の図
【図３】本実施例１において形成した溝間部の形成位置を変えた場合の溝幅変化を説明する為の図
【図４】本実施例１において形成した溝間部の幅を変えた場合の溝幅変化を説明する為の図
【図５】本実施例１において凹凸溝を有する基板の作製方法の一例を説明する為の図
【図６】本発明で用いた製造装置の概略を説明する為の図
【図７】本実施例１において凸部の高さが隣同士で異なる凹凸溝を形成するための製造プロセスを説明する為の図
【図８】本実施例２において狭トラックピッチ基板の製造方法を説明する為の図
【図９】本実施例２において凹部の深さが隣同士で異なる凹凸溝を形成するための製造プロセスを説明する為の図
【図１０】本実施例３において狭トラックピッチ基板の製造方法を説明する為の図
【図１１】本実施例４において狭トラックピッチ基板の製造方法を説明する為の図
【符号の説明】
【０１０４】
１,５７,８０,１００,１２０,１４０,１５４…基板
２,１２,３２,１０１,１４１…下部保護層
３,１３,３３,３７,８１,９０,１０２,１０５,１１０,１１３,１２１,１２８,１３１
,１４２…非晶質状態の記録層
４,１４,３４,８２,９１,１４３…上部保護層
５,１５,５８,８３,９２,１４４,１４７…結晶状態の記録層
１５５…遷移金属の不完全酸化物を含む記録膜
６,１６,３５,８４,９３,１０３,１１１,１２２,１２９,１４５,１４８,１５６,１６０…レーザビーム
７,１７,３６,８５,９４,１０４,１１２,１２３,１３０,１４６,１４９,１５７,１６１…記録した領域
１５８…未露光部
８,１０,１１,１８,２０,２１,３８,４０,４１,８６,８７,８８,９５,９６,９９,１０６
,１０７,１０９,１１４,１１５,１１７,１２５,１２６,１２７,１３２,１３３,１３４
,１３５,１５０,１５１,１５３,１５９,１６２…溝
９,１２,３９,８９,９７,９８,１０８,１１６,１２４,１５２‥溝間部
５０,５１‥記録用高出力半導体レーザ
５２…コリメートレンズ
５３,６３…偏光ビームスプリッタ
５４,６４…λ/４板
５５…球面収差補正板（液晶素子）
５６…対物レンズ
５９,６２,６７…絞り込みレンズ
６０,６８…シリンドリカルレンズ
６１,６９…検出器
６５…ダイクロイックミラー
６６…反射ミラー
７０,７１…レーザドライバ
７２,７３…ＡＦ＆トラッキング制御回路
７４…マイクロプロセッサ
【図１】
2006309908.tif 000003
【図２】
2006309908.tif 000004
【図３】
2006309908.tif 000005
【図４】
2006309908.tif 000006
【図５】
2006309908.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2006309908.tif 000013