(57)【要約】  本発明は、高密度凹凸構造を得るための記録用積層体に関する。当該記録用積層体は、第2記録層(12)上に第1記録層(10)を有する。前記記録層は基板層(14)によって支持される。前記記録層に光を照射すると、前記記録層の化学物質の特性が局所的に変化することに基づく前記記録層の局所的相互作用によってマークが生成される。本発明はさらに、凹凸構造の製造方法及び光学データ担体の製造方法にも関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第2記録層上に第1記録層を有する、高密度の凹凸構造を得るための記録用積層体であって、
2層の前記記録層は基板層によって支持され、
前記2層の記録層に光を照射することで、前記2層の記録層の化学物質に係る特性が局所的に変化し、
前記変化に基づいて前記2層の記録層が局所的に相互作用することによってマークが生成される、
記録用積層体。
【請求項２】
ヒートシンク層が、前記基板と隣接する前記記録層との間に備えられている、請求項1に記載の記録用積層体。
【請求項３】
界面層が、前記ヒートシンク層と前記隣接する記録層との間に備えられている、請求項2に記載の記録用積層体。
【請求項４】
上部に保護層が備えられている、請求項1に記載の記録用積層体。
【請求項５】
n≧1において、n対の前記第1記録層及び前記第2記録層の積層体が供される、請求項1に記載の記録用積層体。
【請求項６】
界面層が前記第1記録層及び前記第2記録層の対の間に備えられている、請求項5に記載の記録用積層体。
【請求項７】
前記記録層のうちの一層がCuを有し、かつ前記記録層のうちの他の層がSiを有する、請求項1に記載の記録用積層体。
【請求項８】
前記記録層のうちの一層がNiを有し、かつ前記記録層のうちの他の層がSiを有する、請求項1に記載の記録用積層体。
【請求項９】
前記記録層のうちの一層がCoを有し、かつ前記記録層のうちの他の層がSiを有する、請求項1に記載の記録用積層体。
【請求項１０】
前記記録層のうちの一層がBiを有し、かつ前記記録層のうちの他の層がSnを有する、請求項1に記載の記録用積層体。
【請求項１１】
前記記録層のうちの一層がInを有し、かつ前記記録層のうちの他の層がSnを有する、請求項1に記載の記録用積層体。
【請求項１２】
界面層が前記第1記録層及び前記第2記録層の対の間に備えられている、請求項1に記載の記録用積層体。
【請求項１３】
前記マークでの特定化学物質に関する溶解レートが、前記マークに隣接する前記第1記録層の領域での前記特定化学物質に関する溶解レートよりも小さい、請求項1に記載の記録用積層体。
【請求項１４】
前記マークでの特定化学物質に関する溶解レートが、前記マークに隣接する前記第1記録層及び前記第2記録層の領域での前記特定化学物質に関する溶解レートよりも小さい、請求項1に記載の記録用積層体。
【請求項１５】
前記マークでの特定化学物質に関する溶解レートが、前記マークに隣接する前記第1記録層及び前記第2記録層の領域での前記特定化学物質に関する溶解レートよりも大きい、請求項1に記載の記録用積層体。
【請求項１６】
前記マークでの特定化学物質に関する溶解レートが、前記マークに隣接する前記第2記録層の領域での前記特定化学物質に関する溶解レートよりも大きい、請求項1に記載の記録用積層体。
【請求項１７】
前記2層の記録層がマスクとして機能する、請求項1に記載の記録用積層体。
【請求項１８】
第2記録層上に第1記録層を有し、かつ2層の前記記録層を支持するマスター基板上に高密度凹凸構造を製造する方法であって：
前記2層の記録層上に光を照射し、それによって前記2層の記録層の化学物質に係る特性の局所的変化に基づく、前記2層の記録層の局所的相互作用を誘起する、照射工程；及び
溶媒で照射された前記マスター基板を処理することで凹凸構造を得る、処理工程；
を有する方法。
【請求項１９】
請求項1から17までのいずれかに記載の記録用積層体に基づいて作製された凹凸構造を用いることによって、光学データ担体を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマスター基板及び高密度の凹凸構造の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学的処理に基づいて製造される凹凸構造はたとえば、読み取り専用メモリ(ROM)、並びに予め溝が形成された1回書き込み（R）及び再書き込み可能(RE)ディスクの大量複製用スタンパとして用いられて良い。複製過程で用いられるそのようなスタンパの製造は、マスタリングとして知られている。
【０００３】
従来のマスタリングでは、ガラス基板上にスピンコートされた薄い感光層が変調集束レーザービームによって照射される。レーザービームの変調により、ディスクの一部がUV光によって露光される一方で、ピット間の中間領域は露光されない。ディスクが回転し、かつ集束レーザービームが徐々にディスクの外側へ移動する間、交互に照射された領域が螺旋状に並んだ状態で残る。第2工程では、露光された領域は、所謂現像過程において溶解され、フォトレジスト層内部に物理的な穴が形成されることで終了する。NaOH及びKOHのようなアルカリ溶液が、露光領域の溶解に用いられる。続いて、構造が形成された表面は薄いNi層で覆われる。ガルバニック過程(Galvanic  process)では、スパッタによって堆積されたNi層はさらに、逆ピット構造を有する、厚く加工可能なNi基板に成長する。隆起物を有するこのNi基板は、露光されていない領域を有する基板とは隔離されている。このNi基板はスタンパと呼ばれる。
【０００４】
ROMディスクは、エンコードされたデータを表す、ピットとランドが繰り返された螺旋を有する。反射層（異なる屈折率を有する金属材料又は他の種類の材料）は、情報の読み取りを補助するために追加される。多くの光学記録システムでは、データトラックピッチは、光学読み取り/書き込みスポットのサイズと同程度の大きさを有することで最適データ容量を保証する。たとえばブルーレイディスク(BD)の場合では、320nmのデータトラックピッチは、305nmの1/eスポット半径に匹敵する（1/eは、光強度が最大強度の1/eに減少する位置での半径である。）。1回書き込み及び再書き込み可能光学マスター基板とは対照的に、ROMディスク内でのピット幅は一般的に、隣接するデータトラック間でのピッチ幅の半分である。最適読み取りにはそのような小さいピットが必要である。ROMディスクは、位相変調、つまり光線の強め合う干渉及び弱め合う干渉、を介して読み取られる。長いピットの読み取り中、ピット底部から反射される光線と隣接するランド平坦領域から反射される光線との間の弱め合う干渉が起こる。その結果反射レベルが低くなる。
【０００５】
約半分のピットでピット構造をマスタリングするとき、光学読み取りスポットは一般的には、読み取りで用いられる波長よりも短波長のレーザーを必要とする。CD/DVDマスタリングでは、レーザービームレコーダ(LBR)は一般的には、413nmの波長、及び0.9の対物レンズの開口数NAで動作する。BDマスタリングでは、波長257nmの深紫外レーザーが、高NAレンズ（非近接場で0.9、液体侵浸マスタリングで1.25）と共に用いられる。換言すれば、最新の光学ディスク作成用スタンパを作るには次世代LBRが必要となる。従来のフォトレジストマスタリングのさらなる欠点は、累積的なフォトンの効果である。フォトレジスト層中の感光性化合物の劣化は照射量に比例する。集束エアリースポットはまた、中心トラック内にピットを書き込んでいる間に隣接する跡をも照射してしまう。このような複数回にわたる露光によって、ピットは局所的に拡がるため、ピットノイズ（ジッター）が増大する。また複数回にわたる照射を減少させるには、集束レーザースポットは可能な限り小さくする必要がある。従来のマスタリングで用いられるフォトレジスト材料の別な欠点は、フォトレジスト中に存在する高分子鎖の長さである。露光された領域が溶解すると、長い高分子鎖のために、面の端部はかなり粗くなる。特にピット（ROM用）及び溝（1回書き込み（R）及び再書き込み可能な用途に用いられる予め溝の形成された基板用）の場合では、端部が粗いために、事前に記録されたROMピット及び記録されたR/REデータの読み取り信号が劣化する恐れがある。
【０００６】
最近発展した基本構想に従うと、高密度凹凸構造は、相転移マスタリング(PTM)に基づいて作製されて良い。相転移材料は、最初の書き込まれていない状態から、レーザー誘起される加熱によって、それとは異なる状態へ変換されて良い。たとえば記録用積層体を加熱することで、混合、融解、アモルファス化、相分離、分解などが起こる。2種類の相、つまり初期状態又は書き込み状態、のうちの1つの状態は、他の状態よりも速く、酸又はアルカリ現像液に溶ける。このようにして、書き込まれたデータパターンは、隆起物又はピットを有する高密度凹凸構造に変換されて良い。パターニングされた基板は、高密度光学ディスクを大量製造するためのスタンパとして用いられて良いし、又はマイクロコンタクトプリンティング用のスタンプとして用いられても良い。相転移マスタリング用に高速成長する相変化材料及び記録用積層体を用いることが提案されてきた。相変化材料が成長して支配的となることで、アモルファス相及び結晶相の溶解レートに大きなコントラストが生じる。結晶材料の溶融急冷によって得られるアモルファスマークは、たとえばKOH及びのような従来の濃アルカリ現像液だけでなく、HCl、HNO3及びH2SO4のような酸でも溶解可能である。マーク尾部での再結晶化は、マーク長を制御された方法で減少させるのに用いられた。特に最も小さなマークI2の場合、マークの尾部での再結晶化によって、光学スポットサイズよりも短い三日月マークが生成された。このようにして、接線方向のデータ密度は増大した。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、熱マスタリングに代わる基本構想の提供である。当該基本構想は、それぞれ異なる記録用積層体、それぞれ異なる記録機構、及び、高密度凹凸構造となるそのような記録用積層体にデータを書き込む方法を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、独立請求項の特徴部によって解決される。本発明のさらに別な開発例及び好適実施例は、従属請求項で述べられる。
【０００９】
本発明に従うと、高密度凹凸構造を得るための記録用積層体が供される。当該記録用積層体は、第2記録層上に第1記録層を有する。前記記録層は基板層によって支持される。前記記録層に光を照射すると、前記記録層の化学物質の特性が局所的に変化することに基づく前記記録層の局所的相互作用によってマークが生成される。レーザー誘起加熱により、2層の記録層は、互いに化学的相互作用を起こすことができる。このようにして混合状態が局所的に得られる。混合状態が、隣接領域とは異なる、化学物質に対する性質を有するので、化学物質すなわち溶媒を、照射された記録用積層体に付与することによって、凹凸構造が作製されて良い。記録層は同一の厚さを有することが好ましい。厚さは10nmから60nmの間で提案されている。小さな厚さの値は、たとえば再書き込み可能又は1回書き込みディスク用の、予め溝が形成された浅い凹凸構造用として提案され、大きな厚さの値は高密度ピット構造用として意図されている。
【００１０】
本発明に従うと、マスター基板上に高密度凹凸構造を製造する方法が供される。マスター基板は第2記録層上部に第1記録層を有し、記録層は基板層によって支持されている。本方法は：
記録層上に光を照射し、それによって記録層の化学物質に対する特性の局所的変化に基づく、記録層の局所的相互作用を誘起する、照射工程；及び
溶媒で照射されたマスター基板を処理することで凹凸構造を得る、処理工程；
を有する。
【００１１】
局所的相互作用は、局所的な温度上昇によって特に誘起される。
【００１２】
本発明はさらに、本発明に従った記録用積層体を用いた光学データ担体の製造方法にも関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
好適実施例に従うと、ヒートシンク層が、基板と隣接する記録層との間に備えられている。一般的には金属層として供されるヒートシンク層は、レーザー誘起加熱によって、記録用積層体に発生した余分な熱を除去することができる。Ag、Alなどを有する金属合金がヒートシンク層に用いられても良い。厚さは、20nmから150nmの範囲であって、50nmから100nmの範囲であることが好ましい。
【００１４】
界面層は、ヒートシンク層と隣接する記録層との間に備えられていることが好ましい。そのような界面層は、画定された深さのピットを供するため、エッチストップとして機能して良い。あるいはその代わりに、ピットの深さを増大させるため、界面層がエッチング可能であっても良い。ZnS-SiO2、SiC、Si3N4、Al2O3などの従来の誘電層は、界面層として用いられる。厚さは5nmから100nmの範囲であって、10nmから30nmの範囲であることが好ましい。
【００１５】
さらに別な好適実施例に従うと、保護層が記録用積層体上に備えられる。保護層は、凹凸構造の調製用に付与された化学物質中に十分溶解する材料で構成される。その層は、加熱中に材料がマイグレーションを起こさないように加えられる。材料のマイグレーションは、大抵の場合基板回転中に生じる遠心力のために起こる。さらに、保護層が成膜されることで、反射及び吸収について、記録用積層体の光学特性を改善させても良い。その保護層は、ZnS-SiO2フォトレジスト、PPMA及び色素のような有機高分子、並びにAg、Al、Cuなどの薄い金属シートで構成されて良い。保護層の厚さは、5nmから50nmの範囲であることが好ましい。
【００１６】
本発明は、n対の第1記録層及び第2記録層からなる積層体が供される実施例に関して特に有利である。ここでnは1以上である。よって本発明は単一層の記録層に限定されず、むしろ応答津構造により深いピットを備えることができるように多数の記録層が供されて良い。2層の記録層を有する記録用積層体の対は、界面層によって隔離されている。
【００１７】
好適実施例に従うと、記録層のうちの一層はCuを有し、他の層はSiを有する。第1記録層としてのCu層、及び第2記録層としてのSi層を加熱することで、初期の書き込まれていない状態とは異なるエッチング特性を有するシリサイドが得られる。積層順序を反転させる、つまり第1記録層がSiを有し、かつ第2記録層がCuを有する、ことも可能である。そのときには、記録された積層体の凹凸構造を得るのに、異なるエッチング液が必要となる。
【００１８】
さらに別な好適実施例に従うと、記録層のうちの一層はNiを有し、かつ他の記録層はSiを有する。第1記録層及び第2記録層の積層順序は、どちらを上にすることも可能である。
【００１９】
記録層のうちの一層はCoを有し、かつ他の記録層はSiを有することもまた可能である。繰り返しになるが、第1記録層及び第2記録層の積層順序は、どちらを上にすることも可能である。
【００２０】
またさらに別な好適実施例に従うと、記録層のうちの一層はBiを有し、かつ他の記録層はSnを有する。またこの実施例に従うと、第1記録層及び第2記録層の積層順序は、どちらを上にすることも可能である。
【００２１】
またさらに別な好適実施例に従うと、記録層のうちの一層はInを有し、かつ他の記録層はSnを有する。またこの実施例でも、第1記録層及び第2記録層の積層順序は、どちらを上にすることも可能である。
【００２２】
本発明は、界面層が第1記録層と第2記録層との間に備えられている実施例に関して特に有利である。記録層間にさらに別な界面層が、書き込まれていない領域をより安定にするために用いられる。界面層は、250℃から800℃の間である記録温度で破壊されることで、必要な層間拡散を可能にしなければならない。界面層の厚さは、1nmから5nmであることが好ましい。
【００２３】
好適実施例に従うと、特定化学物質に対するマークの溶解レートは、該マークに隣接する第1記録層の溶解レートよりも小さい。よって隆起構造が残り、かつ書き込まれたマークがこれらの隆起物を表すように、書き込まれていない第1記録層は化学的に除去されて良い。隆起物の高さは第1記録層の厚さと等しい。この隆起構造の反転した複製は、第1記録層の厚さに等しい深さを有するピットを含む。
【００２４】
さらに別な好適実施例に従うと、特定化学物質に対するマークの溶解度は、該マークに隣接する第1記録層及び第2記録層の溶解度よりも小さい。この実施例に基づいて、第1記録層及び第2記録層の両方が除去されて良く、それによって、両記録層の高さを有する凹凸構造となる。書き込まれたマークは、この凹凸構造の隆起物である。
【００２５】
またさらに別な好適実施例に従うと、特定化学物質に対するマークの溶解度は、該マークに隣接する第1記録層及び第2記録層の溶解度よりも大きい。この場合、エッチングすることによって、第1記録層及び第2記録層の深さを有する凹凸構造が得られる。先に論じた実施例とは対照的に、書き込まれたマークの位置にピットが得られる。
【００２６】
別な好適実施例に従うと、マーク及び第1記録層に隣接する領域は、そのマークに隣接する第2記録層の領域よりも大きな溶解レートを有する。この場合、エッチングすることによって、書き込まれたマーク及び第1記録層が除去される。従って、第2記録層の高さを有する凹凸構造は、書き込まれたマークの位置にピットを有した状態で残る。
【００２７】
本発明は、記録層がマスクとして機能する実施例に関して特に有利である。そのようなマスクは下に存在する層、特に界面層又は基板さえも、をさらにエッチングするために供される。
【００２８】
本発明のこれら及び他の態様は、以降で説明される実施例を参照することで明らかとなる。
【００２９】
図1は、処理前の本発明に従ったマスター基板の断面を概略的に図示している。図2は、局所的に相互作用する領域を有する、本発明に従ったマスター基板の断面を概略的に図示している。記録用積層体100は、第2記録層12上に第1記録層10を有する。2層の記録層10及び12は基板14によって支持される。簡明を期すため、付加的な層は図示していない。付加的な層はたとえば、第1記録層10と第2記録層12との間の界面層、基板14と第2記録層12との間の金属ヒートシンク層、第2記録層12とヒートシンク層との間の界面層、及び第1記録層10上の保護層である。凹凸構造をエッチングして記録用積層体100を得るために記録用積層体100を調製するため、集束変調レーザービームを記録用積層体100へ集光することによって局所的加熱を誘起し、記録用積層体材料間の相互作用を熱的に誘起する。以降では例として、第1記録層10の記録用材料としてCuを、第2記録層12の記録用材料としてSiをそれぞれ用いる。Cu-Si材料系の代替材料系として、Ni-Si、Bi-Sn及びIn-Snのような他の材料系が用いられても良いことに留意すべきである。記録層は同一の厚さを有することが好ましい。厚さは10nmから60nmの範囲であることが好ましい。小さな厚さの値は、たとえば再書き込み可能又は1回書き込みディスク用の、予め溝が形成された浅い凹凸構造用として提案され、大きな厚さの値は高密度ピット構造用として意図されている。界面層及び金属層は、データ書き込み中に、レーザー光吸収の最適化、及び熱拡散の制御を行うのに利用される。たとえばZnS-SiO2、SiC、Si3N4、Al2O3などの従来の誘電層は、界面層として用いられる。厚さは5nmから100nmの範囲であって、10nmから30nmの範囲であることが好ましい。Ag、Alなどを有する金属合金が金属層に用いられても良い。その厚さは、20nmから150nmの範囲であって、50nmから100nmの範囲であることが好ましい。その結果形成された構造が図2に図示されている。レーザー誘起された加熱により、Cuシリサイドで構成されたマーク16が生成される。
【００３０】
図3は、エッチング液で処理された後の、本発明に従ったマスター基板の第1実施例の断面を概略的に図示している。この記録用積層体100’の場合、書き込まれていない第1記録層が除去され、隆起構造が残る。たとえば書き込まれていないCu領域は、たとえばHNO3、HCl又はH2SO4（硫酸）のような酸の水溶液によるエッチングによって除去される。他のエッチング液も同様に利用可能である。適切な濃度は1%から50%の範囲である。シリコンはこれらのエッチング液に対して不溶性を示す。隆起物は書き込まれたマーク16によって表される。この隆起構造の反転複製物は、第1記録層の厚さに等しい深さを有するピットを含む。
【実施例１】
【００３１】
図4は、エッチング液で処理された後の、本発明に従ったマスター基板の第2実施例の断面を概略的に図示している。図4に図示された記録用積層体100’’の場合、特定化学物質に対する書き込まれたマークの溶解レートは、記録層10及び12の隣接領域の溶解レートよりも大きい。よってマークが元々あった位置でピットを有し、かつ2層の記録層10及び12の高さを有する凹凸構造が得られる。
【実施例２】
【００３２】
図5は、エッチング液で処理された後の、本発明に従ったマスター基板の第3実施例の断面を概略的に図示している。記録用積層体100’’’に基づき、第1記録層の深さを有する凹凸構造を得ることができる。これは、書き込まれたマーク及び第1記録層の溶解レートよりも小さい溶解レートを有する第2記録層12を供することによって実現される。
【００３３】
図6は、Si-Cu記録用積層体中に書き込まれた跡の一例を図示している。跡は、名目上の書き込み出力（a:15nmSi層及び15nmCu層）及び過剰出力（a:40nmSi層及び40nmCu層）で記録された。試料はまだエッチング液で処理されていなかった。書き込みスポットが100μmの幅を有する結果、Si膜とCu膜とが化学的に相互作用する100μm幅の跡が形成された。左側の像は、十分に書き込まれた跡の一例である。生成されたシリサイドつまり書き込まれた領域20は、書き込まれていない領域22とは異なる光学コントラストを有する。記録用積層体は、15nmのCu層及び15nmのSi層を有する。右側の像は、過剰出力で書き込まれることで、記録用積層対中に意図しない気泡が生成されている跡24の一例を図示している。この図では、Si層及びCu層の厚さは40nmである。書き込まれていない跡は26に図示されている。
【００３４】
図7は、エッチング液(5%HNO3)での処理後、Cu-Si積層体中に書き込まれた跡の交差箇所でのAFM測定の結果を図示している。Si膜及びCu膜の厚さは15nmである。像(b)は表面走査で、像(a)は下の像の断面の平均である。左側の平坦域は書き込まれた相（シリサイド）を表し、右側の平坦域は初期の相を表す。像(b)は、生成されたシリサイド（像の左側部分）及び初期の記録用積層体（像の右側部分）を部分的に図示している。像(a)及び像(b)中での対応する点はそれぞれ、A及びBでマークされている。観察される段差から、シリサイドは初期の相よりも速く溶解することが結論づけられる。ここでCuは溶解液と接している。Cuの平坦領域はかなり粗く、Cuの溶解が不完全なものとなってしまう恐れがある。溶解時間を長くすれば、Cuは完全に除去されて、平坦なSi表面となる。
【実施例３】
【００３５】
図8は、エッチング液で処理された後の、本発明に従ったマスター基板の第4実施例の断面を概略的に図示している。記録用積層体100’’’’は、2層の記録層を一緒にした高さを有する凹凸構造を得る可能性を供する。これは、記録層よりも溶解レートが小さくなるようなマークを生成する材料を供することによって実現される。
【００３６】
上で述べられなかった均等物及び修正型もまた、添付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利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】処理前の本発明に従ったマスター基板の断面を概略的に図示している。
【図２】局所的に相互作用する領域を有する、本発明に従ったマスター基板の断面を概略的に図示している。
【図３】エッチング液で処理された後の、本発明に従ったマスター基板の第1実施例の断面を概略的に図示している。
【図４】エッチング液で処理された後の、本発明に従ったマスター基板の第2実施例の断面を概略的に図示している。
【図５】エッチング液で処理された後の、本発明に従ったマスター基板の第3実施例の断面を概略的に図示している。
【図６】本発明に従って書き込まれた跡を表す顕微鏡像を示している。
【図７】エッチング液での処理後、Cu-Si積層体中に書き込まれた跡の交差箇所でのAFM（原子間力顕微鏡）測定の結果を図示している。
【図８】エッチング液で処理された後の、本発明に従ったマスター基板の第4実施例の断面を概略的に図示している。
【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６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
2008517416.tif 000010
【図８】
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【国際調査報告】
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2008517416.tif 000013
2008517416.tif 000014
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