(57)【要約】  複数層構造体、及びこの構造体への微細構造の描画方法を提供する。温度が所定閾値を超えれば、体積が変化する複数層構造体及びレーザー光をその複数層構造体に照射して、ビームスポット内に温度分布を形成し、温度が所定の閾値を超えるビームスポット内の領域を微細記録する複数層構造体の描画方法、並びにこれを利用した光ディスク製作用のマスター及びその製造方法である。この複数層構造体は、基板と、この基板上に形成されるものであって、レーザー光が照射された部分の温度が所定温度を超えれば、レーザー光が照射された部分の体積が変化する変形層と、を備えることを特徴とする。微細構造の描画方法は、変形層の所定領域にレーザー光を照射するステップと、レーザー光が照射された変形層の領域を、所定温度以上に加熱するステップとを含む。
2007502511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成されるものであって、レーザー光が照射された部分の温度が所定温度を超えれば、前記レーザー光が照射された部分の体積が変化する変形層と、を備えることを特徴とする複数層構造体。
【請求項２】
前記基板は、ガラス（ＳｉＯ２）またはポリカーボネートからなることを特徴とする請求項１に記載の複数層構造体。
【請求項３】
前記変形層は、合金及び誘電体からなる合金誘電体層を備えることを特徴とする請求項１に記載の複数層構造体。
【請求項４】
前記合金は、希土類金属及び遷移金属を含むことを特徴とする請求項３に記載の複数層構造体。
【請求項５】
前記合金誘電体層は、加熱により前記誘電体と相互拡散または化学変化を起こすことにより、前記合金及び前記誘電体の体積が変化する物質からなることを特徴とする請求項３に記載の複数層構造体。
【請求項６】
前記変形層は、前記基板と前記合金誘電体層との間に形成された誘電体層を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の複数層構造体。
【請求項７】
前記誘電体物質は、ＺｎＳ−ＳｉＯ２であることを特徴とする請求項３に記載の複数層構造体。
【請求項８】
前記合金は、ＴｂＦｅＣｏであることを特徴とする請求項３に記載の複数層構造体。
【請求項９】
前記合金は、ＮｄＦｅＣｏであることを特徴とする請求項３に記載の複数層構造体。
【請求項１０】
前記変形層は、金属酸化物層を備えることを特徴とする請求項１に記載の複数層構造体。
【請求項１１】
前記金属酸化物層は、遷移金属または貴金属を含むことを特徴とする請求項１０に記載の複数層構造体。
【請求項１２】
前記金属酸化物層は、加熱により酸素を放出することにより、前記金属酸化物層の体積が変化する物質からなることを特徴とする請求項１０に記載の複数層構造体。
【請求項１３】
前記変形層は、前記基板と前記金属酸化物層との間に形成された誘電体層を更に備えることを特徴とする請求項１０に記載の複数層構造体。
【請求項１４】
前記誘電体層は、ＺｎＳ−ＳｉＯ２からなることを特徴とする請求項１３に記載の複数層構造体。
【請求項１５】
前記金属酸化層は、ＷＯＸからなることを特徴とする請求項１３に記載の複数層構造体。
【請求項１６】
前記金属酸化層は、約８０ｎｍの厚さを有することを特徴とする請求項１３に記載の複数層構造体。
【請求項１７】
前記変形層は、
前記基板上に形成された第１誘電体層と、
前記第１誘電体層上に形成された合金層と、
前記合金層上に形成された第２誘電体層と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の複数層構造体。
【請求項１８】
前記第１誘電体層は、ＺｎＳと二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）との混合物からなることを特徴とする請求項１７に記載の複数層構造体。
【請求項１９】
前記第１誘電体層は、約５０ないし２５０ｎｍの厚さを有することを特徴とする請求項１７に記載の複数層構造体。
【請求項２０】
前記合金層は、約５ないし５０ｎｍの厚さを有することを特徴とする請求項１７に記載の複数層構造体。
【請求項２１】
前記合金層は、希土類金属及び遷移金属を含むことを特徴とする請求項１７に記載の複数層構造体。
【請求項２２】
前記希土類金属は、テルビウム（Ｔｂ）またはネオジム（Ｎｄ）であり、前記遷移金属は、鉄（Ｆｅ）またはコバルト（Ｃｏ）であることを特徴とする請求項２１に記載の複数層構造体。
【請求項２３】
前記合金層は、加熱により前記第１誘電体層及び第２誘電体層と相互拡散または化学変化を起こすことにより、前記合金層と前記第１誘電体層及び第２誘電体層の体積が変化する物質からなることを特徴とする請求項１７に記載の複数層構造体。
【請求項２４】
前記合金層は、テルビウム−鉄−コバルト（ＴｂＦｅＣｏ）からなることを特徴とする請求項２３に記載の複数層構造体。
【請求項２５】
前記合金層は、ネオジム−鉄−コバルト（ＮｄＦｅＣｏ）からなることを特徴とする請求項２３に記載の複数層構造体。
【請求項２６】
前記第２誘電体層は、ＺｎＳと二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）との混合物からなることを特徴とする請求項１７に記載の複数層構造体。
【請求項２７】
前記第２誘電体層は、約１０ないし１００ｎｍの厚さを有することを特徴とする請求項１７に記載の複数層構造体。
【請求項２８】
前記変形層は、
前記基板上に形成された第１誘電体層と、
前記第１誘電体層上に形成された金属酸化物層と、
前記金属酸化物層上に形成された第２誘電体層と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の複数層構造体。
【請求項２９】
前記金属酸化物層は、遷移金属または貴金属を含むことを特徴とする請求項２８に記載の複数層構造体。
【請求項３０】
前記貴金属は、白金酸化物（ＰｔＯＸ）、銀酸化物（ＡｇＯＸ）、パラジウム酸化物（ＰｄＯＸ）及び酸化タングステン（ＷＯＸ）のうち、何れか一つであることを特徴とする請求項２９に記載の複数層構造体。
【請求項３１】
前記金属酸化物層は、加熱により酸素を放出することにより、前記金属酸化物層の体積が変化する物質からなることを特徴とする請求項２８に記載の複数層構造体。
【請求項３２】
基板と、前記基板上に形成されるものであって、照射されたレーザー光により所定温度を超えれば、前記レーザー光が照射された部分の体積が変化する変形層と、を備える複数層構造体に対する微細構造の描画方法において、
前記変形層の所定領域にレーザー光を照射するステップと、
前記レーザー光が照射された前記変形層の領域を、所定温度以上に加熱するステップと、を含んで、
前記加熱された領域の体積を変化させることを特徴とする微細構造の描画方法。
【請求項３３】
前記変形層は、金属酸化物層を備えることを特徴とする請求項３２に記載の微細構造の描画方法。
【請求項３４】
前記変形層は、
前記基板上に形成された第１誘電体層と、
前記第１誘電体層上に形成された合金層と、
前記合金層上に形成された第２誘電体層と、を備えることを特徴とする請求項３２に記載の微細構造の描画方法。
【請求項３５】
前記変形層は、
前記基板上に形成された第１誘電体層と、
前記第１誘電体層上に形成された金属酸化物層と、
前記金属酸化物層上に形成された第２誘電体層と、を備えることを特徴とする請求項３２に記載の微細構造の描画方法。
【請求項３６】
所定領域の体積が変化した前記変形層に対し、体積が変化した部分とそれ以外の部分とのエッチングの速度差を利用してエッチング処理するステップを更に含むことを特徴とする請求項３２に記載の微細構造の描画方法。
【請求項３７】
基板と、
前記基板上に形成されるものであって、レーザー光が照射された部分の温度が所定温度を超えれば、前記レーザー光が照射された部分の体積が変化する変形層と、を備えることを特徴とする光ディスク製作用のマスター。
【請求項３８】
前記変形層は、合金及び誘電体からなる合金誘電体層を備えることを特徴とする請求項３７に記載の光ディスク製作用のマスター。
【請求項３９】
前記合金は、希土類金属及び遷移金属を含むことを特徴とする請求項３８に記載の光ディスク製作用のマスター。
【請求項４０】
前記合金誘電体層は、加熱により前記誘電体と相互拡散または化学変化を起こすことにより、前記合金及び前記誘電体の体積が変化する物質からなることを特徴とする請求項３８に記載の光ディスク製作用のマスター。
【請求項４１】
前記変形層は、前記基板と前記合金誘電体層との間に形成された誘電体層を更に備えることを特徴とする請求項３８に記載の光ディスク製作用のマスター。
【請求項４２】
前記変形層は、金属酸化物層を備えることを特徴とする請求項３７に記載の光ディスク製作用のマスター。
【請求項４３】
前記金属酸化物層は、遷移金属または貴金属を含むことを特徴とする請求項４２に記載の光ディスク製作用のマスター。
【請求項４４】
前記金属酸化物層は、加熱により酸素を放出することにより、前記金属酸化物層の体積が変化する物質からなることを特徴とする請求項４２に記載の光ディスク製作用のマスター。
【請求項４５】
前記変形層は、前記基板と前記金属酸化物層との間に形成された誘電体層を更に備えることを特徴とする請求項４２に記載の光ディスク製作用のマスター。
【請求項４６】
前記変形層は、
前記基板上に形成された第１誘電体層と、
前記第１誘電体層上に形成された合金層と、
前記合金層上に形成された第２誘電体層と、を備えることを特徴とする請求項３７に記載の光ディスク製作用のマスター。
【請求項４７】
前記合金層は、希土類金属及び遷移金属を含むことを特徴とする請求項４６に記載の光ディスク製作用のマスター。
【請求項４８】
前記合金層は、加熱により前記第１誘電体層及び第２誘電体層と相互拡散または化学変化を起こすことにより、前記合金層と前記第１誘電体層及び第２誘電体層の体積が変化する物質からなることを特徴とする請求項４６に記載の光ディスク製作用のマスター。
【請求項４９】
前記変形層は、
前記基板上に形成された第１誘電体層と、
前記第１誘電体層上に形成された金属酸化物層と、
前記金属酸化物層上に形成された第２誘電体層と、を備えることを特徴とする請求項３７に記載の光ディスク製作用のマスター。
【請求項５０】
前記金属酸化物層は、遷移金属または貴金属を含むことを特徴とする請求項４９に記載の光ディスク製作用のマスター。
【請求項５１】
前記金属酸化物層は、加熱により酸素を放出することにより、前記金属酸化物層の体積が変化する物質からなることを特徴とする請求項４９に記載の光ディスク製作用のマスター。
【請求項５２】
基板と、前記基板上に形成されるものであって、照射されたレーザー光により所定温度を超えれば、前記レーザー光が照射された部分の体積が変化する変形層と、を備える光ディスク製作用のマスターの製造方法において、
前記変形層の所定領域にレーザー光を照射するステップと、
前記レーザー光が照射された前記変形層の領域を、所定温度以上に加熱するステップと、を含んで、
前記加熱された領域の体積を変化させることを特徴とするマスターの製造方法。
【請求項５３】
前記変形層は、金属酸化物層を備えることを特徴とする請求項５２に記載のマスターの製造方法。
【請求項５４】
前記変形層は、
前記基板上に形成された第１誘電体層と、
前記第１誘電体層上に形成された合金層と、
前記合金層上に形成された第２誘電体層と、を備えることを特徴とする請求項５２に記載のマスターの製造方法。
【請求項５５】
前記変形層は、
前記基板上に形成された第１誘電体層と、
前記第１誘電体層上に形成された金属酸化物層と、
前記金属酸化物層上に形成された第２誘電体層と、を備えることを特徴とする請求項５２に記載のマスターの製造方法。
【請求項５６】
所定領域の体積が変化した前記変形層に対し、体積が変化した部分とそれ以外の部分とのエッチングの速度差を利用してエッチング処理するステップを更に含むことを特徴とする請求項５２に記載のマスターの製造方法。
【請求項５７】
基板と、前記基板上に形成されるものであって、照射されたレーザー光により所定温度を超えれば、前記レーザー光が照射された部分の体積が変化する変形層と、を備える複数層構造体上に、微細構造を描画する方法を実行するためのプロセシング命令がエンコーディングされたコンピュータで読み取り可能な媒体において、
前記変形層の所定領域にレーザー光を照射するステップと、
前記レーザー光が照射された前記変形層の領域を、所定温度以上に加熱するステップと、を含んで、
前記加熱された領域の体積を変化させることを特徴とするコンピュータで読み取り可能な媒体。
【請求項５８】
前記変形層は、
前記基板上に形成された第１誘電体層と、
前記第１誘電体層上に形成された合金層と、
前記合金層上に形成された第２誘電体層と、を備えることを特徴とする請求項５７に記載のコンピュータで読み取り可能な媒体。
【請求項５９】
前記変形層は、
前記基板上に形成された第１誘電体層と、
前記第１誘電体層上に形成された金属酸化物層と、
前記金属酸化物層上に形成された第２誘電体層と、を備えることを特徴とする請求項５７に記載のコンピュータで読み取り可能な媒体。
【請求項６０】
所定領域の体積が変化した前記変形層に対し、体積が変化した部分とそれ以外の部分とのエッチングの速度差を利用してエッチング処理するステップを更に含むことを特徴とする請求項５７に記載のコンピュータで読み取り可能な媒体。
【請求項６１】
基板と、前記基板上に形成されるものであって、照射されたレーザー光により所定温度を超えれば、前記レーザー光が照射された部分の体積が変化する変形層と、を備えるマスターを製造する方法を実行するためのプロセシング命令がエンコーディングされたコンピュータで読み取り可能な媒体において、
前記変形層の所定領域にレーザー光を照射するステップと、
前記レーザー光が照射された前記変形層の領域を、所定温度以上に加熱するステップと、を含んで、
前記加熱された領域の体積を変化させることを特徴とするコンピュータで読み取り可能な媒体。
【請求項６２】
基板と、前記基板上に形成されるものであって、照射されたレーザー光により所定温度を超えれば、前記レーザー光が照射された部分の体積が変化する変形層と、を備える複数層構造体上への微細構造の描画方法において、
前記変形層の所定領域にレーザー光を照射するステップと、
前記レーザー光が照射された前記変形層の領域を、所定温度以上に加熱するステップと、を含んで、
前記加熱された領域の直径をレーザービームの直径より小さくして、レーザービームスポットの直径より小さな直径を有するピットを形成できることを特徴とする微細構造の描画方法。
【請求項６３】
基板と、前記基板上に形成されるものであって、照射されたレーザー光により所定温度を超えれば、前記レーザー光が照射された部分の体積が変化する変形層と、を備える複数層構造体上への微細構造の描画方法において、
前記変形層の所定領域にレーザー光を照射するステップと、
前記レーザー光が照射された前記変形層の領域を、所定温度以上に加熱するステップと、を含んで、
前記複数層構造体上に、レーザービームの回折限界より小さいピットパターンを形成させることを特徴とする微細構造の描画方法。
【請求項６４】
前記第１誘電体層、前記合金層、及び前記第２誘電体層は、単一層構造に形成されたことを特徴とする請求項１７に記載の複数層構造体。
【請求項６５】
前記金属酸化物層は、前記基板上に直接形成されたことを特徴とする請求項１０に記載の複数層構造体。
【請求項６６】
射出成形器により、ポリカーボネートから形成された光ディスク基板を射出成形するステップと、
この射出成形された基板に、反射膜及び保護膜を塗布するステップと、を含むことを特徴とする請求項３２に記載の微細構造の描画方法。
【請求項６７】
大型光源を必要とせずに、温度上昇によるレジスト材料の変形や蒸発を発生させない、レーザービームの回折限界以下のサイズを有する微細構造のピットが形成されることを特徴とする請求項３２に記載の微細構造の描画方法。
【請求項６８】
基板と、前記基板上に形成された変形層と、を備える複数層構造体にピットパターンを形成する方法において、
前記変形層の所定領域にレーザービームを照射して、前記変形層の所定領域の体積を変化させるステップと、
前記レーザービームの回折限界以下のサイズを有するピットパターンを、前記複数層構造体上に形成するステップと、を含むことを特徴とするピットパターンの形成方法。
【請求項６９】
前記所定領域の体積は、所定温度に前記所定領域を加熱することにより変わることを特徴とする請求項６８に記載のピットパターンの形成方法。
【請求項７０】
ピットパターンの形成に利用されるレーザービームの回折限界より小さなピットパターンを有するスタンパと、
成形された光ディスクの基板上に、反射膜及び保護膜をコーティングするコーティング器と、を備えることを特徴とする光ディスクの形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細構造の描画用の複数層構造体及びその描画方法、これを利用した光ディスク製作用のマスター及びその製造方法、並びに光ディスク製作用のマスターを利用して製造された光ディスクに係り、より詳細には、温度が所定の閾値を超えれば、体積が変化する複数層構造体と、レーザー光をその複数層構造体に照射して、ビームスポット内に温度分布を形成し、温度が所定の閾値を超えるビームスポット内の領域を微細記録する複数層構造体の描画方法と、これを利用した光ディスク製作用のマスター及びその製造方法と、これを利用して製造された光ディスクとに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、光ディスク製作用のマスター上のレジストパターンは、感光性レジスト膜にレーザービームを照射して画像を形成した後、現像することにより製作されている。この時、形成されるレジストパターンの最小サイズは、光の回折により制限される。
【０００３】
したがって、レジストパターンの最小サイズを更に減らすための方法として、深紫外光、レーザー光、軟Ｘ線などを使用した新たな露光技術についての研究が数年間行なわれている。特に、ＫｒＦエキシマーレーザーやＡｒＦエキシマーレーザーを使用することにより、レジストパターンのサイズが１５０ｎｍ前後と、微細化が可能となった。しかし、高密度の光ディスクを具現するためには、高性能光源の開発、光学材料やレジスト材料での特性の改善など、付加的な周辺技術の問題点も解決せねばならない。
【０００４】
一方、前記のように、光の回折を減らす方式で問題を解決する場合、前記問題点を何れも解決できるとしても、光源や光学系が大型であり、エネルギー消費も急増するという問題点が発生する。
【０００５】
また、電子線リソグラフィ法は、電子線を使用するため、光に比べて非常に微細な加工が可能であり、数ｎｍの加工寸法を有するナノ構造を実現している。しかし、電子線の加速や偏向を真空中で行わなければならないため、真空槽が必要であり、電子を加速、偏向させるための大規模の電極や電源装置が必要である。また、高い加速電圧（例えば、数十ｋＶ）を使用するため、安全性に対する配慮が必要である。
【０００６】
また、日本特許公開第２００２−３６５８０６号公報には、レーザーによる熱でレジストに描画する材料及び方法が開示されている。この開示された方法は、ゲルマニウム、アンチモン、テルルの合金（Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５）層を光吸収熱変換層とし、その上のレジスト層を熱で化学反応させて微細パターンを製作するのである。この方法により、１００ｎｍの寸法を有するナノ構造が得られ、光源として安価の半導体レーザーを使用しているため、非常に低コストの技術である。
【０００７】
しかし、光吸収熱変換層でレジスト層を加熱するため、微細記録サイズや加工物の形状が安定していないという欠点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、レーザー照射により発生する熱分布を利用して、スポットの中心部の高温部のみを使用して、スポットの直径より小さな微細構造を描画できる複数層構造体及びその微細構造の描画方法を提供する。
【０００９】
また、本発明は、熱上昇によるレジスト材料の変形や蒸発を伴わずに、一般的な光リソグラフィ法と組合わせて微細構造を描画できる複数層構造体を利用した光ディスク製作用のマスター及びその製造方法、並びにそれを利用して製造された光ディスクを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の目的によれば、基板と、前記基板上に形成されるものであって、レーザー光が照射された部分の温度が所定温度を超えれば、前記レーザー光が照射された部分の体積が変化する変形層と、を備える複数層構造体を提供するところにある。
【００１１】
ここで、変形層は、合金及び誘電体からなる合金誘電体層または金属酸化物層を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、前記変形層は、前記基板上に形成された第１誘電体層と、前記第１誘電体層上に形成された合金層または金属酸化物層と、前記合金層上に形成された第２誘電体層と、を備えうる。
【００１３】
本発明の他の目的によれば、基板と、前記基板上に形成されるものであって、照射されたレーザー光により所定温度を超えれば、前記レーザー光が照射された部分の体積が変化する変形層と、を備える複数層構造体に対する微細構造の描画方法を提供するところにある。この方法は、前記変形層の所定領域にレーザー光を照射するステップと、前記レーザー光が照射された前記変形層の領域を、所定温度以上に加熱するステップとを含んで、前記加熱された領域の体積を変化させる。
【００１４】
また、本発明の更に他の目的によれば、基板と、前記基板上に形成されるものであって、レーザー光が照射された部分の温度が所定温度を超えれば、前記レーザー光が照射された部分の体積が変化する変形層と、を備える光ディスク製作用のマスターを提供するところにある。ここで、変形層は、合金及び誘電体からなる合金誘電体層または金属酸化物層を備える。
【００１５】
また、前記変形層は、前記基板上に形成された第１誘電体層と、前記第１誘電体層上に形成された合金層または金属酸化物層と、前記合金層上に形成された第２誘電体層と、を備えうる。
【００１６】
本発明の更に他の目的によれば、基板と、前記基板上に形成されるものであって、照射されたレーザー光により所定温度を超えれば、前記レーザー光が照射された部分の体積が変化する変形層と、を備える光ディスク製作用のマスターの製造方法を提供するところにある。本方法は、前記変形層の所定領域にレーザー光を照射するステップと、前記レーザー光が照射された前記変形層の領域を、所定温度以上に加熱するステップと、を含んで、前記加熱された領域の体積を変化させる。
【００１７】
本発明の更に他の目的によれば、基板と、この基板上に形成されるものであって、レーザー光が照射された部分の温度が所定温度を超えれば、前記レーザー光が照射された部分の体積が変化する変形層と、を備える複数層構造体上に微細構造の描画方法を実行するためのプロセシング命令がエンコーディングされたコンピュータで読み取り可能な媒体を提供するところにある。本方法は、前記変形層の所定領域にレーザー光を照射するステップと、前記レーザー光が照射された前記変形層の領域を、所定温度以上に加熱するステップと、を含んで、前記加熱された領域の体積を変化させる。
【００１８】
本発明の更に他の目的によれば、ポリカーボネート光ディスクの基板を成形するものであって、ピットパターンの形成に利用されるレーザービームの回折限界より小さなピットパターンを有するスタンパと、成形された光ディスクの基板上に反射膜及び保護膜をコーティングするコーティング器と、備える光ディスクの形成装置を提供するところにある。
【００１９】
本発明の付加的な目的及び／または長所は、下記の詳細な説明で一部説明され、一部は、詳細な説明から明らかであり、また、本発明の実施によって習得されうる。
【００２０】
本発明に係る複数層構造体、マスター、並びにこれを利用して製造された光ディスク及びその製造方法は、構造及び微細構造の描画メカニズムを変えることにより、描画時に大型の光源などを必要とせずに、温度上昇によるレジスト材料の変形や蒸発を発生させずにも、使用されるレーザー光の回折限界以下のサイズを有する微細構造のピットを描画できるという利点がある。
【００２１】
また、複数層構造体への微細構造の描画方法は、一般的な、または特別ま目的のコンピュータで実行可能なコンピュータプログラムとして具体化されうる。したがって、レーザーを利用した装置は、前記のコンピュータであり得ることは理解できる。当業界のコンピュータプログラマーは、容易にコンピュータプログラムを代替できるコード及びコードセグメントを考えられるであろう。このプログラムは、コンピュータで読み取り可能な媒体に保存される。本プログラムがコンピュータで読み取り及び実行される時、複数層構造体上への微細構造の描画方法が行われる。ここで、コンピュータで読み取り可能な媒体は、磁気記録媒体、光記録媒体、キャリアウェーブ、ファームウェア、または他の記録媒体でありうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の実施例により詳細に説明される参照は、添付された図面に示されたものを例示したものであり、同じ参照番号は、全体的に同じ構成要素を表す。以下、図面を参照しつつ、本発明を説明するための実施例を詳述する。
（第１実施例）
【００２３】
図１に示すように、複数層構造体１は、基板１０と、その基板１０上に形成された変形層と、を備える。前記変形層は、レーザー光が照射された部分の温度が所定温度を超えれば、前記レーザー光が照射された部分の体積が変化する層であり、第１誘電体層２０、合金層３０及び第２誘電体層４０を備える。
【００２４】
基板１０は、例えば、ガラス（ＳｉＯ２）またはポリカーボネートなどから形成される。第１誘電体層２０は、基板１０上に約５０ｎｍないし２５０ｎｍの厚さに形成されるものであって、ＺｎＳ及びＳｉＯ２などの材料から構成される。合金層３０は、第１誘電体層２０上に約５ｎｍないし５０ｎｍの厚さに形成される。第２誘電体層４０は、合金層３０上に約１０ｎｍないし１００ｎｍの厚さに形成されるものであって、第１誘電体層２０のように、ＺｎＳ及びＳｉＯ２などの材料から構成される。
【００２５】
合金層３０は、希土類金属と遷移金属との合金から形成される。使用される希土類金属としては、例えば、テルビウム（Ｔｂ）やネオジム（Ｎｄ）が挙げられ、遷移金属としては、鉄（Ｆｅ）及びコバルト（Ｃｏ）が挙げられる。
【００２６】
例えば、複数層構造体１は、ガラスから形成された基板１０上に、ＺｎＳ及びＳｉＯ２をスパッタリングすることにより第１誘電体層２０を形成し、第１誘電体層２０上に、ＴｂまたはＮｄと、Ｆｅ及びＣｏとをスパッタリングすることにより合金層３０を形成し、合金層３０上に、ＺｎＳ及びＳｉＯ２をスパッタリングすることにより第２誘電体層４０を形成して製造される。
【００２７】
以下、複数層構造体１について、入射光の回折限界以下の微細構造の記録が実現される原理を説明する。
【００２８】
図２Ａ及び図２Ｂは、本発明による微細記録方法の原理を説明するための図である。図２Ａに示すように、レーザー光Ｌが複数層構造体１の下方から照射されている。レーザー光Ｌが合金層３０に照射されれば、レーザー光Ｌのビームスポットが結ばれた領域が加熱され、その領域内の温度が上がる。図２Ｂは、図２Ａの場合、合金層３０の温度分布１００を示すグラフである。図２Ｂにおいて、縦軸は、合金層３０での温度分布を示し、横軸は、レーザー光の水平方向の位置を示す。図２Ｂに示すように、温度分布１００は、ガウス分布を有することが分かる。
【００２９】
ここで、複数層構造体１に照射されるレーザー光の強度を適当に調節することにより、ビームスポットのうち、一部の温度を所定の閾値Ｔ０より上昇させ得る。温度が所定の閾値Ｔ０より上昇した合金層３０の領域を、図２Ａで符号３５で示す。
【００３０】
合金層３０は、加熱温度が前記閾値Ｔ０を超えれば、第１誘電体層２０及び第２誘電体層４０と、化合物を形成するか、または拡散させ、その体積が元来の形状より膨脹する材質から構成される。この膨脹により、第２誘電体層４０が上がり、その表面にピット４５Ｂが形成される。図面では、ピット４５Ｂの右側に、ピット４５Ｂと同じ方式であらかじめ形成された他のピット４５Ａを示す。
【００３１】
ビームスポットの直径は、レーザー光の波長や対物レンズの開口数などによるものであり、赤色レーザー光を利用する場合、ビームスポットの直径は、約１μｍである。この時、ビームスポットの直径を、前記の数値以下に縮小することは、回折限界により光学的に不可能である。
【００３２】
しかし、温度が閾値Ｔ０を超える領域３５の直径は、ビームスポットの直径よりは非常に縮小できるため、ビームスポットより非常に小さな直径のピットを形成できる。
【００３３】
テルビウム鉄コバルト（ＴｂＦｅＣｏ）の材質から合金層３０を形成した場合、前記の閾値Ｔ０は、約３５０℃となる。このＴｂＦｅＣｏは、拡散して第１誘電体層２０及び第２誘電体層４０を形成するＺｎＳ−ＳｉＯ２に浸入する。したがって、ピット４５Ａ及び４５Ｂは、合金層３０から広がったＴｂＦｅＣｏと、第２誘電体層４０を形成するＺｎＳ−ＳｉＯ２とからなる化合物または混合物により形成されている。
【００３４】
それに対し、温度が前記の閾値Ｔ０を超えない領域では、合金層３０が変化しないため、第２誘電体層４０は、ＺｎＳ−ＳｉＯ２をそのまま維持する。
【００３５】
ここで、合金層３０の材質を構成するに当って、ＴｂをＮｄに代替しても、同じ効果が得られる。
【００３６】
ピットが形成された領域と、形成されていない領域とのエッチングの特性差を利用して、ピットが形成されていない領域４７を選択的にエッチングすることも可能である。ピットが形成されていない領域４７を選択的にエッチングすることにより、第２誘電体層４０の表面の高さの差を拡大しうる。ここで、エッチングは、例えば、フッ化水素（ＨＦ）を使用した湿式エッチング方法または乾燥式エッチング方法により行える。
【００３７】
前記のように、レーザー光Ｌの照射によりピット４５Ａ及び４５Ｂを形成した後、体積が変化していない領域４７をエッチングすれば、複数層構造体１のアスペクト比（ピットとエッチングされた部分との高さの差）を拡大しうる。
【００３８】
合金層３０は、金属酸化物層で代替可能である。金属酸化物は、例えば、白金酸化物（ＰｔＯＸ）、銀酸化物（ＡｇＯＸ）、パラジウム酸化物（ＰｄＯＸ）、及び酸化タングステン（ＷＯＸ）などからなる貴金属酸化物または遷移金属酸化物から形成される。
【００３９】
合金層３０を金属酸化物層に置換した場合、温度が所定の閾値Ｔ０を超える領域３５では、加熱により金属と酸素との分解反応が行われつつ、酸素が放出される。したがって、金属酸化物層の領域３５の体積が急速に膨脹して、ピット４５Ｂを形成する。
【００４０】
以下で説明する図３Ａないし図６Ｅは、複数層構造体の表面をＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）により測定し、その結果をコンピュータのモニタ画面上に表示したものである。
【００４１】
図３Ａ及び図３Ｂは、図１に示す複数層構造体１に描画された１２０ｎｍのピットパターンをＡＦＭで測定した画像を示したものである。図３Ａは、複数層構造体の表面を約４,２００倍に拡大したものであり、図３Ｂは、図３Ａを約２倍に更に拡大したものである。ピットパターンの形成に使用したレーザー光の強度は、１４.５ｍＷ、波長λは、６３５ｎｍ、対物レンズの開口数ＮＡは、０.６、複数層構造体の回転線速度は、２ｍ／ｓｅｃ、記入信号のデューティ比は、５０％にした。
【００４２】
図３Ａは、８個のトラックが、約１.２μｍの間隔をおいて、縦方向に形成されていることを示す。図３Ｂは、４個のトラックが形成されていることを示す。ここで、各トラックの幅は、約０.６μｍであり、各トラックには、ピットパターンが形成されている。各トラック上で白い部分が、レーザー光が照射されて合金層３０に体積の変化が発生した領域であり、黒い部分は、体積の変化が発生していない領域である。
【００４３】
また、前記のように、この合金層３０に体積の変化が発生していない領域を選択的にエッチングすることにより、多重構造体のアスペクト比を向上させうる。
【００４４】
図４Ａは、図３Ｂと同じ４個のトラックを示すものであり、図４Ｂは、図３Ｂに図示された１２０ｎｍのピットパターンの断面図である。ここで、図４Ｂは、図４Ａの三番目のトラック上に描かれている白い線に沿う断面図である。図示するように、多重構造体の表面の高さの差が、約５.９ｎｍであり、周期が、約２４０ｎｍであるピットパターンが形成されていることが分かる。
【００４５】
図４Ｃは、図４Ｂに示すピットパターンの周波数スペクトルを示すものである。そして、図４Ｄ及び図４Ｅは、ピットパターンの更に詳細なデータを示すものである。
【００４６】
図５Ａ及び図５Ｂは、図３Ａ及び図３Ｂと同様に、図１に示す複数層構造体１に描画された長さ１００ｎｍのピットパターンをＡＦＭで測定した画像を示すものである。
【００４７】
図５Ａは、複数層構造体の表面を約４、２００倍に拡大したものであり、図５Ｂは、図３Ａを約２倍に更に拡大したものである。ピットパターンの形成に使用したレーザー光の強度は、１５ｍＷ、波長λは、６３５ｎｍ、対物レンズの開口数ＮＡは、０.６、複数層構造体の回転数は、２ｍ／ｓｅｃ、記入信号のデューティ比は、５０％にした。
【００４８】
図５Ａは、８個のトラックが、約１.２μｍの間隔をおいて、縦方向に形成されていることを示す。図５Ｂは、４個のトラックが形成されていることを示す。ここで、各トラックの幅は、約０.６μｍであり、各トラックには、ピットパターンが形成されている。各トラック上で、白い部分は、レーザー光が照射されて合金層３０に体積の変化が発生した領域であり、黒い部分は、体積の変化が発生していない領域である。
【００４９】
図６Ａは、図５Ｂと同様の４個のトラックを示すものであり、図６Ｂは、図５Ｂに示す１００ｎｍのピットパターンの断面図である。ここで、図６Ｂは、図６Ａの三番目のトラック上に描かれている白い線に沿う断面図である。図示するように、多重構造体の表面高さの差が、約３.１ｎｍであり、周期が、約２００ｎｍであるピットパターンが形成されていることが分かる。図６Ｃないし図６Ｅは、図４Ｃないし図４Ｅのそれぞれに対応する図である。
【００５０】
前記のように、実験に使用した赤色レーザー光の波長λは、６３５ｎｍであり、対物レンズの開口数ＮＡは、０.６である。この時、回折限界は、５３０ｎｍと計算される。従来の技術によれば、回折限界を超えたピッチを有し、回折限界より小さなピットを複数層構造体に書き込むことが困難であった。しかし、本発明の第１実施例に係る複数層構造体においては、温度が閾値Ｔ０を超える領域のみに対してピットが形成されるため、回折限界以下のピットパターンを形成できる。
【００５１】
ここで、本実施例に係る複数層構造体１の例としては、光ディスク製作用のマスターを挙げうる。したがって、前記のように構成されたマスターを利用して光ディスクを製作する場合、使用されるレーザー光の波長及び対物レンズの開口数などにより決定されるレーザー光の回折限界以下のピットパターンを形成できるため、記録密度を向上させ得る。
【００５２】
図７は、ピットの深さとピットのサイズとの関係を示すグラフである。誘電体層をＺｎＳとＳｉＯ２との混合物（ＺｎＳ−ＳｉＯ２）で形成した場合、ＳｉＯ２のみで形成した場合、窒化ケイ素（ＳｉＮＸ）のみで形成した場合の結果を示す。
【００５３】
誘電体層を、硫化亜鉛と二酸化ケイ素との混合物（ＺｎＳ−ＳｉＯ２）から形成した場合、ＳｉＯ２または窒化ケイ素（ＳｉＮＸ）のみで形成した場合と比較すれば、レーザー光により書き込むピットの長さを短くしても、深いピットが形成されることが分かる。
【００５４】
前記のように、本発明による微細描画方法を利用すれば、複数層構造体、例えば、光ディスク製作用のマスターにおけるピットの密度は、円周方向に約４倍、トラックの半径方向に約２.５倍上昇させうる。したがって、全体的にピットの密度を約１０倍上昇させうる。また、青色レーザー光を使用すれば、１００ＧＢのＤＶＤ−ＲＯＭ用のマスターを製作できる。
（第２実施例）
【００５５】
図１に示す複数層構造体１は、変形層が、第１誘電体層２０、合金層３０、第２誘電体層４０が複数層に分離されて形成されている。しかし、前記の第１誘電体層、合金層、及び第２誘電体層は、図８に示すような単一層構造に形成されることも可能である。
【００５６】
図８は、本発明の第２実施例に係る複数層構造体２を示す図である。図示するように、複数層構造体２は、基板１０と、この基板１０上に形成された変形層とを備える。前記変形層は、レーザー光が照射された部分の温度が所定温度を超えれば、前記レーザー光が照射された部分の体積が変化する層であって、合金及び誘電体からなる合金誘電体層５０を備える。基板１０は、実質上、図１の基板と同じものであり、その詳細な説明を省略する。
【００５７】
合金誘電体層５０は、図１の第１誘電体層２０及び第２誘電体層４０を形成する誘電体と、図１の合金層３０を形成する合金とを同時にスパッタリングすることにより形成される。前記誘電体の例としては、ＺｎＳ−ＳｉＯ２が挙げられる。前記合金は、希土類金属と遷移金属との合金からなるものであって、その例としては、ＴｂＦｅＣｏ合金が挙げられる。ここで、希土類金属として、前記のＴｂの以外にも、Ｎｄなどが採用されうる。
【００５８】
また、合金誘電体層５０は、希土類金属と遷移金属との合金の代りに、貴金属酸化物、遷移金属酸化物などからなる金属酸化物が採用されることも可能である。前記金属酸化物の例としては、ＰｔＯＸ、ＡｇＯＸ、ＰｄＯＸ、ＷＯＸなどが挙げられる。
【００５９】
また、基板１０と合金誘電体層５０との間に保護膜として、誘電体層（図示せず）を更に形成することも可能である。
（第３実施例）
【００６０】
本発明の複数層構造体は、図８の合金誘電体層の代りに、金属酸化物層を採用することによりも実現できる。
【００６１】
図９は、本発明の第３実施例に係る複数層構造体を示す図である。図示するように、複数層構造体２は、基板１０と、この基板１０上に形成された変形層とを備える。前記変形層は、レーザー光が照射された部分の温度が所定温度を超えれば、前記レーザー光が照射された部分の体積が変化する層であって、誘電体層６０と、金属酸化物層７０とを備える。基板１０は、実質上、図１の基板と同じものであり、その詳細な説明を省略する。
【００６２】
誘電体層６０は、基板１０上に約１３０ｎｍの厚さに形成されるものであって、誘電体であるＺｎＳ−ＳｉＯ２からなる。金属酸化物層７０は、誘電体層６０上に約８０ｎｍの厚さに形成されるものであり、金属酸化物であるＷＯＸからなる。ここで、金属酸化物は、前記のＷＯＸ以外にも、遷移金属酸化物や、ＰｔＯＸ、ＡｇＯＸ、ＰｄＯＸなどの貴金属酸化物から構成されてもよい。
【００６３】
ここで、誘電体層６０は、保護膜として機能を行うものであり、本実施例において、誘電体層６０を形成せずに、基板１０上に直接金属酸化物層７０を形成することも可能である。
【００６４】
図１０は、図９の複数層構造体３、例えば、マスターに描画されたピットパターンをＡＦＭで測定した画像である。本結果は、前記マスターを光ディスク検査装置により線速６ｍ／ｓで回転させて、波長６３５ｎｍのパルスレーザー光を照射することにより形成されたピットを表したものである。
【００６５】
図示するように、パルスレーザー光を照射された部分の体積が変化して、ピットが形成されることが分かる。ここで、各トラックに形成されたピットの直径は、４００ｎｍ（トラック１）、２５０ｎｍ（トラック２）、１５０ｎｍ（トラック３）である。一方、トラック４は、パルスレーザー光が照射されていないトラックである。トラック１ないしトラック３に照射したパルスレーザー光は、パルス周波数が、それぞれ６、１２、１５ＭＨｚであり、デューティ比が、５０％である。
【００６６】
前記の結果は、金属酸化物を使用した場合にも、ピットの形成が十分に可能であるということを表している。
【００６７】
本実施例の場合、パルスレーザー光の照射により金属酸化物が加熱され、加熱された金属酸化物が金属と酸素とに分解され、酸素が放出されることにより、金属酸化物層が風船のように膨らむことが、金属酸化物層の体積膨脹メカニズムであると考えられる。または、加熱される場合、金属酸化物が分解に至らなくても、金属酸化物内の余分の酸素が放出されることが体積膨脹メカニズムであると考えられる。
【００６８】
（マスタリング工程及び複製工程）
図１１Ａ及び図１１Ｂは、本発明の実施例に係る光ディスク製作用のマスターのマスタリング工程及びスタンパ製造工程を示したフローチャートである。
【００６９】
本マスタリング工程において、光ディスク製作用のマスターは、第１実施例ないし第３実施例に係る複数層構造体をパターニングすることにより形成されるものであって、ガラス基板などを基板として使用する（ステップＳ１）。ガラス基板を研磨（ステップＳ２）、検査（ステップＳ３）、洗浄（ステップＳ４）を順に行う。次いで、スパッタリングなどにより、前記の第１実施例ないし第３実施例に係る層構造として複数層構造体を形成した後（ステップＳ５）、検査する（ステップＳ６）。
【００７０】
一方、マスターに記録する情報は、光ディスクに書き込む情報に対応するものであって、編集装置により事前に編集されている（ステップＳ７）。編集した情報を信号送出装置により送出し（ステップＳ８）、ガラス基板状に形成した複数層構造体にピットの形で記録する（ステップＳ９）。信号送出装置は、編集装置からの情報をレーザー光の強度信号に変換し、前記複数層構造体に、その変換されたレーザー光を照射する。このように、レーザー光の照射により複数層構造体にピットを形成する。このステップＳ９で、本発明の実施例に係る微細描画方法を使用することにより、信号送出装置から照射されたレーザー光の回折限界以下のサイズの小さなピットを複数層構造体に形成できる。
【００７１】
次いで、該当複数層構造体をエッチングする（ステップＳ１０）。この時、ピットが形成されていない領域を選択的にエッチングすることにより、マスターのアスペクト比を向上させうる。次いで、エッチングされた複数層構造体に、メッキ工程のための電極を塗布して（ステップＳ１１）、マスターの製作を完了した後、検査する（ステップＳ１２）。
【００７２】
このように完成したマスターに、メッキなどでスタンパを形成し（ステップＳ１３）、マスターからスタンパを分離することにより（ステップＳ１４）、スタンパの製造工程が完了する。
【００７３】
図１２は、前記の製造工程により製作されたスタンパを利用して、光ディスクを生産する光ディスクの複製工程を示すフローチャートである。
【００７４】
図示するように、前記のマスタリング及び製造工程により製造されたスタンパを使用して（ステップＳ２０）、射出成形器によりポリカーボネートなどからなる光ディスクの基板を射出成形する（ステップＳ２１）。この射出成形された基板に反射膜を塗布し（ステップＳ２２）、次いで、保護膜を塗布することにより（ステップＳ２３）、光ディスクを複製生産できる。
【００７５】
本発明は、特に、その典型的な実施例を参照して説明されたが、当業者ならば、特許請求の範囲により決まった本発明の技術的思想及び保護範囲から逸脱しない範囲内で、多様な変形及び具体化が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、温度が所定閾値を超えれば、体積が変化する複数層構造体及びレーザー光をその複数層構造体に照射して、ビームスポット内に温度分布を形成し、温度が所定の閾値を超えるビームスポット内の領域を微細記録する複数層構造体の描画方法、並びにこれを利用した光ディスク製作用のマスター及びその製造方法、並びにこれを利用して製造された光ディスクに関する。
【００７７】
本発明に係る複数層構造体、マスター及びこれを利用して製造された光ディスク及びその製造方法は、構造及び微細構造描画メカニズムを変えることにより、描画時に大型光源などを必要とせずに、温度上昇によるレジスト材料の変形や蒸発を伴わずに、使用されるレーザー光の回折限界以下のサイズを有する微細構造のピットを描画できる。
【００７８】
また、複数層構造体への微細構造の描画方法は、一般的なまたは特別な目的のコンピュータで実行可能なコンピュータプログラムとして具体化されうる。したがって、レーザーを利用した装置は、前記のコンピュータであることを理解できる。当業界のコンピュータプログラマーは、容易にコンピュータプログラムを代替できるコード及びコードセグメントを考えられるであろう。このプログラムは、コンピュータで読み取り可能な媒体に保存される。本プログラムがコンピュータで読み取り及び実行される時、複数層構造体上への微細構造の描画方法が行われる。ここで、コンピュータで読み取り可能な媒体は、磁気記録媒体、光記録媒体、キャリアウェーブ、ファームウェア、または他の記録媒体でありうる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
本発明のこれら及び／または他の目的及び長所は、添付する図面と共に本実施例についての下記の詳細な説明から明らかになり、更に容易に理解されうる。
【図１】本発明の第１実施例に係る複数層構造体を示す断面図である。
【図２Ａ】本発明に係る複数層構造体の体積変化の原理を説明するための図である。
【図２Ｂ】本発明に係る複数層構造体の体積変化の原理を説明するための図である。
【図３Ａ】図１の複数層構造体に描画された１２０ｎｍのピットパターンをＡＦＭで測定した画像である。
【図３Ｂ】図１の複数層構造体に描画された１２０ｎｍのピットパターンをＡＦＭで測定した画像である。
【図４Ａ】図３Ａ及び図３Ｂのピットパターンの断面の形状、トラック、周波数スペクトル、その他の数値データを示す図である。
【図４Ｂ】図３Ａ及び図３Ｂのピットパターンの断面の形状、トラック、周波数スペクトル、その他の数値データを示す図である。
【図４Ｃ】図３Ａ及び図３Ｂのピットパターンの断面の形状、トラック、周波数スペクトル、その他の数値データを示す図である。
【図４Ｄ】図３Ａ及び図３Ｂのピットパターンの断面の形状、トラック、周波数スペクトル、その他の数値データを示す図である。
【図４Ｅ】図３Ａ及び図３Ｂのピットパターンの断面の形状、トラック、周波数スペクトル、その他の数値データを示す図である。
【図５Ａ】図１の複数層構造体に描画された１００ｎｍのピットパターンをＡＦＭで測定した画像である。
【図５Ｂ】図１の複数層構造体に描画された１００ｎｍのピットパターンをＡＦＭで測定した画像である。
【図６Ａ】図５のピットパターンの断面の形状、トラック、周波数スペクトル、その他の数値データを示す図である。
【図６Ｂ】図５のピットパターンの断面の形状、トラック、周波数スペクトル、その他の数値データを示す図である。
【図６Ｃ】図５のピットパターンの断面の形状、トラック、周波数スペクトル、その他の数値データを示す図である。
【図６Ｄ】図５のピットパターンの断面の形状、トラック、周波数スペクトル、その他の数値データを示す図である。
【図６Ｅ】図５のピットパターンの断面の形状、トラック、周波数スペクトル、その他の数値データを示す図である。
【図７】ピットの深さとピットのサイズとの関係を示すグラフである。
【図８】本発明の第２実施例に係る複数層構造体を示す断面図である。
【図９】本発明の第３実施例に係る複数層構造体を示す断面図である。
【図１０】図９の複数層構造体に描画されたピットパターンをＡＦＭで測定した画像である。
【図１１Ａ】本発明の実施例に係る光ディスク製作用のマスターのマスタリング工程を示すフローチャートである。
【図１１Ｂ】本発明の実施例に係る光ディスク製作用のマスターのスタンパの製造工程を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施例に係る光ディスクの複製工程を示すフローチャートである。
【図１】
2007502511.tif 000003
【図２Ａ】
2007502511.tif 000004
【図２Ｂ】
2007502511.tif 000005
【図３Ａ】
2007502511.tif 000006
【図３Ｂ】
2007502511.tif 000007
【図４Ａ】
2007502511.tif 000008
【図４Ｂ】
2007502511.tif 000009
【図４Ｃ】
2007502511.tif 000010
【図４Ｄ】
2007502511.tif 000011
【図４Ｅ】
2007502511.tif 000012
【図５Ａ】
2007502511.tif 000013
【図５Ｂ】
2007502511.tif 000014
【図６Ａ】
2007502511.tif 000015
【図６Ｂ】
2007502511.tif 000016
【図６Ｃ】
2007502511.tif 000017
【図６Ｄ】
2007502511.tif 000018
【図６Ｅ】
2007502511.tif 000019
【図７】
2007502511.tif 000020
【図８】
2007502511.tif 000021
【図９】
2007502511.tif 000022
【図１０】
2007502511.tif 000023
【図１１Ａ】
2007502511.tif 000024
【図１１Ｂ】
2007502511.tif 000025
【図１２】
2007502511.tif 000026
【国際調査報告】
2007502511.tif 000027