專利名稱：帶有掩模層的光學母盤基片和制造高密度浮雕結構的方法
技術領域：
本發明涉及一種用于制造高密度浮雕結構的帶有掩模層的光學母盤基片。這種浮雕結構可例如用作大量復制只讀存儲器(ROM)和預制凹槽一次寫入(R)和可重寫(RE)盤的壓模。本發明還涉及一種制造這種高密度浮雕結構的方法。本發明還涉及使用經所述處理的光學母盤基片制造的光盤。
背景技術：
已經發明通過提高物鏡的數值孔徑和減小激光波長能夠使光記錄載體的數據容量不斷演變地增加。總的數據容量已經從650M字節(CD，NA＝0.45，λ＝780nm)增加到4.7G字節(DVD，NA＝0.65，λ＝670nm)再到藍光光盤(BD，NA＝0.85，λ＝405nm)的25G字節。光學記錄載體可以是一次寫入型的(R)、可重寫型的(RE)和只讀存儲器型的(ROM)。ROM盤的最大優點是能以低成本大量復制，因此能夠以低成本發布諸如音頻、視頻和其它數據的內容。這種ROM盤例如是帶有微小復制凹坑(孔)的聚碳酸酯基片。復制的盤中的凹坑典型的可通過注射成型或類似種類的復制工藝來制造。在這種復制工藝中使用的壓模的制造過程已知為母版制作法。
在傳統的母版制作法中，使用調制的聚焦激光束照射旋涂在玻璃基片上的薄感光層。激光束的調制促使盤的一些部分由UV光進行曝光，而介于凹坑之間的中間區域保持未曝光狀態。隨著盤的旋轉，聚焦激光束逐漸行進至盤的外側，留下交替照射區域的螺旋。在第二步驟中，在所謂的顯影處理中溶解曝光的區域以結束于光致抗蝕劑層內的物理孔。使用堿液(例如，NaOH和KOH)來溶解曝光區域。隨后使用較薄的Ni層覆蓋形成有這種結構的表面。在電流(galvanic)工藝中，使該濺射沉積的Ni層進一步增長至較厚的易控制的具有反相凹坑結構的Ni基片。將這種帶有突起的Ni基片與帶有未曝光區域的基片區分開，并被稱作壓模。
ROM盤包含代表編碼數據的交替凹坑和脊(land)的螺旋。加入反射層(具有不同折射率系數的金屬或其它種類的材料)以便于讀出信息。在大多數光學記錄系統中，數據軌跡間距具有與光學讀出/寫入斑點的尺寸相同的幅度等級以確保最佳數據容量。在藍光盤的情況下，例如320nm的數據軌跡間距和305nm的1/e光斑半徑(1/e是光學強度已經減至最大強度的1/e的半徑)相當。與一次寫入和可重寫光學記錄載體相比，ROM盤中的凹坑寬度通常是相鄰數據軌跡之間的間距的一半。這種小凹坑對于最佳讀出是必需的。眾所周知ROM盤是通過相位調制，即通過光線的相長和相消干涉讀出的。在讀出較長的凹坑期間，會發生在從凹坑底部反射的光線和從相鄰脊高地反射的光線之間的相消干涉，這會導致反射水平降低。
凹坑近似是光學讀出光斑的一半的凹坑結構的母版制作法通常需要波長比用于讀出的激光波長小的激光。對于CD/DVD母版制作法，激光束記錄器(LBR)典型地工作于413nm的波長和NA＝0.9的物鏡數值孔徑下。對于BD母版制作法，257nm波長的深UV激光與較高的NA透鏡(對于遠場為0.9，而對于液體浸沒母版制作法為1.25)結合使用。換句話說，需要用下一代的LBR來為當代的光盤制作壓模。傳統的光致抗蝕劑母版制作法的一個額外缺點是累積光子效應。光致抗蝕劑層中的感光化合物的退化與照射量成比例。在對中心軌跡的凹坑進行寫入期間，聚焦埃里斑的側部也會照射相鄰跡線。這種多重曝光導致凹坑局部擴寬，并因此導致增加的凹坑噪音(抖動)。此外為了減小交叉照射，需要盡可能小的聚焦激光點。傳統母版制作法中使用的光致抗蝕材料的另一個缺點是光致抗蝕劑中存在的聚合物鏈的長度。由于長的聚合物鏈，曝光區域的分解會導致相當粗糙的側邊緣。尤其是在凹坑(對于ROM)和凹槽(對于一次寫入(R)和可重寫(RE)應用的預制凹槽基片)的情況下，該邊緣粗糙程度可導致預先記錄的ROM凹坑和記錄的R/RE數據的讀出信號的惡化。

發明內容
本發明的目的是提供一種用于制造高密度浮雕結構(例如，用于批量復制高密度只讀存儲器(ROM)和可記錄(R/RE)盤)的具有掩模層的母盤基片，其優點是ROM盤中的預記錄數據具有較好的信號質量，和對于改進的數據記錄(R/RE)具有質量較好的預制凹槽。尤其是掩模層的使用允許制造深的高密度浮雕結構，即具有較大的高寬比。本發明的另一個方面是提供一種制造這種高密度浮雕結構的方法。最后，本發明披露了使用所提出的母盤基片和處理這種母盤基片的方法制造的光盤。
所述目的是通過提供一種母盤基片實現的，所述母盤基片包括一基片層和沉積在基片層上的記錄疊層，所述記錄疊層包括-掩模層；-夾在所述掩模層和基片之間的界面層；所述掩模層包括用于形成表示編碼數據圖案的標記和間隔的記錄材料，所述標記的形成是通過聚焦激光束進行熱變進行的并且所述標記具有與未記錄的材料不同的相態。
具有掩模層的母盤基片的優選實施例被定義在從屬權利要求中。在權利要求2所述的優選實施例中，所述母盤基片包括生長主導相變材料，所述材料是包括包含Ge、Sb、Te、In、Se、Bi、Ag、Ga、Sn、Pb、As的材料組中的至少兩種材料的合金。在另一個優選實施例中，所述母盤基片包括用Ge和In摻雜的Sb-Te合金材料作為記錄材料，尤其是摻有Ge和In的Sb2Te。在權利要求4所述的另一個優選實施例中，所述母盤基片包括Sn-Ge-Sb合金材料，尤其是Sn18.3-Ge12.6-Sb69.2的合成物。所要求保護的相變材料會在標記的尾部導致所謂的再結晶，從而允許進一步減小通道位長度，并因此減小切向數據密度。對于如權利要求1中所述掩模層的厚度范圍被定義在權利要求5中，即2-50nm的范圍內，優選的在5至40nm之間。
用于界面層的優選材料被定義在權利要求6、7和8中。權利要求6披露了使用諸如ZnS-SiO2、Al2O3、SiO2、Si3N4的介電材料作為如權利要求1中所述的母盤基片的界面。權利要求7披露了使用包括酞菁-花青、花青和AZO染料的染料材料組的有機材料作為所述母盤基片的界面層。權利要求8披露了使用從基于重氮萘醌的抗蝕劑組中選擇的有機光致抗蝕劑材料作為界面層(11)。界面層的優選厚度范圍從5nm到200nm，尤其是在20至110nm之間，如權利要求9中所披露的。
在一個優選實施例中，如權利要求1所述具有掩模層的母盤基片的記錄疊層還包括在距基片最遠的一側與掩模層相鄰的保護層。如權利要求11所披露的該保護層(81)的優選厚度在2和50nm之間，尤其是在5和30nm之間。在權利要求12和13中公開了所述優選材料。權利要求12提出使用諸如ZnS-SiO2、Al2O3、SiO2、Si3N4、Ta2O的介電材料。權利要求13提出使用尤其是從基于偶氮萘醌的抗蝕劑組中選擇的有機光致抗蝕劑材料。另外，披露了使用諸如PMMA的可溶有機材料。保護層可特別有利的用于防止熔融的相變材料發生大規模遷移。將在本申請的后面討論該效果。保護層需要耐在母盤基片中寫入高密度浮雕結構期間所遭受的高記錄溫度。另一個重要的要求是能夠使用所提出的蝕刻液體進行蝕刻除去該層。其它溶劑也能除去覆蓋層，例如丙酮、異丙醇等。甚至在記錄之后通過機械剝離保護層也能將它從母盤基片除去。
在另一個優選實施例中，如權利要求1所述的具有掩模層的母盤基片還包括一在所述基片層和不面對入射激光的所述界面層之間的第二界面層。該界面層優選地對蝕刻液體具有較高的抵抗性，使得該第二界面用作一自然的屏障。蝕刻的凹槽和其它浮雕結構的深度由掩模層和第一界面層的厚度來確定。第二界面層的厚度如權利要求15所述，并且其范圍在10和100nm之間，優選地在15和50nm之間，在另一個優選實施例中，如權利要求1、10或14所述的母盤基片還包括一在所述基片層和不面對入射激光的所述界面層之間的金屬散熱層(83)。所述金屬散熱層被添加用于在數據記錄期間快速散熱。與此同時，金屬散熱層也可用作反射器，以增強記錄層對入射激光束的吸收。所述金屬散熱層的優選厚度大于5nm，尤其是大于15nm。所述厚度范圍披露在權利要求17中。所述金屬散熱層是由基于包含Al、Ag、Cu、Ag、Ir、Mo、Rh、Pt、Ni、Os、W及其合金的材料組中的材料的材料或合金制成的。這些組成物披露在權利要求18中。
所述目的進一步是通過提供一種制造用于復制高密度浮雕結構的壓模的方法實現的，所述方法至少包括步驟-使用調制的聚焦輻射束第一次照射如權利要求1-18中的任何一個所述的母盤基片，-使用顯影劑第一次沖洗所述照射的母盤基片，以便得到一種期望的第一浮雕結構，所述顯影劑是堿液或酸液中的一種，優選的是從NaOH、KOH、HCl和HNO3的水溶液組中選出的，
-濺射-沉積金屬層，尤其是鎳層，-使濺射沉積層電生長至期望的厚度，以形成一個壓模，-將母盤基片從壓模分離。
所述目的進一步是通過提供如權利要求19中所述的方法實現的，還包括步驟-在第一次沖洗母盤基片之后，通過用作掩模的第一浮雕結構第二次照射母盤基片的界面層，-使用顯影劑第二次沖洗照射的母盤基片，以便對第一浮雕結構進行加深而形成第二浮雕結構，所述顯影劑是堿液或酸液之一，優選的是從NaOH、KOH、HCl和HNO3的水溶液組中選出的。
權利要求21披露了一種如權利要求19所述的使用如權利要求1、10、14或16所述的母盤基片的方法，所述掩模層的厚度在5-35nm范圍內，其中一預制凹槽形狀的第一浮雕結構被形成用于復制一次寫入和可重寫光盤。
權利要求22披露了一種如權利要求19所述的使用如權利要求1、10、14或16所述的母盤基片的方法，所述掩模層的厚度在5-35nm范圍內，其中在掩模層和界面層中形成所述第二浮雕結構。在該實施例中，所述記錄并圖案化的厚度范圍在10-35nm內的掩模層用作掩模層使得在掩模層和界面層中都包含浮雕結構。所述界面層在暴露于蝕刻液體地方進行蝕刻。在掩模層中記錄的數據圖案通過蝕刻被轉移到界面中。在該工藝之后，所述浮雕結構包括圖案化的掩模層和蝕刻的界面層。
在權利要求23中披露了一種如權利要求19所述的使用如權利要求1所述的母盤基片的方法，所述掩模層的厚度在5-35nm范圍內，其中所述第二浮雕結構通過蝕刻被進一步加深，以形成一第三浮雕結構，使得第三浮雕結構被包含在掩模層、界面層和部分地在基片中。
在權利要求24中披露了一種如權利要求18-23中的任何一個所述的方法，其中使用的顯影劑溶液的濃度為1-30％，優選的在2和20％之間。
權利要求25披露了一種使用權利要求19到24中的任何一個所述的方法制造的壓模復制的預記錄光盤，其特征在于壓模表面上的浮雕結構包括具有一典型新月形的最短凹坑和具有燕形尾沿的較長凹坑，并且浮雕結構被復制在光盤中。


現在將參照附圖更加詳細的說明本發明，其中圖1表示母盤基片的基本布局；圖2表示兩類相變材料生長主導和成核主導相變材料的成核和生長概率曲線；圖3表示在基于快速生長相變材料的光學記錄載體中寫入的非晶標記的透射電子顯微(TEM)圖片；圖4為表示非晶和結晶相的蝕刻速度差的浮雕結構的原子力顯微(AFM)圖片；圖5表示在使用NaOH和KOH作為顯影劑的情況下對于InGeSbTe相變合成物作為總溶解時間函數的所測量的剩余層厚度；圖6表示在使用NaOH作為顯影劑的情況下對于SnGeSb相變合成物作為總溶解時間函數的所測量的剩余層厚度；圖7表示在使用NaOH和HNO3作為顯影劑的情況下對于SnGeSb相變合成物作為總溶解時間函數的所測量的剩余層厚度；圖8表示具有掩模層的優選母盤基片的布局；圖9表示使用所提出的母盤基片和根據所提議的方法制造的凹槽結構；圖10表示對于一種激光功率但在10％NaOH溶液中沉浸不同時間獲得的三種浮雕結構；圖11表示對于三種不同激光功率在10％NaOH溶液中沉浸10分鐘獲得的三種浮雕結構；圖12表示使用所提出的母盤基片和根據所提議的方法寫入的短凹坑的AFM圖片；圖13示意的表示使用掩模層獲得較深的高密度浮雕結構的工藝；圖14示意的表示使用掩模層獲得甚至更深的高密度浮雕結構的工藝。
具體實施例方式
相變材料被施加到公知的可重寫盤格式，例如，DVD+RW和新近提出的藍光盤(BD-RE)中。相變材料通過激光加熱而從沉積時的非晶態改變為結晶態。在許多情況中，在記錄數據之前使沉積時的非晶態成為晶態的。通過對薄相變層的激光感應的加熱而使所述層熔融而可使初始的結晶態變成為非晶的。如果熔融狀態被非常快速的冷卻下來，則固體非晶態得以保持。通過將非晶標記加熱到結晶溫度以上而可使非晶標記(區域)再次變成結晶。這些機制公知于可重寫相變記錄。本申請人已經發現根據加熱條件，在結晶和非晶相之間存在蝕刻速度差。蝕刻已知是固體材料在堿液、酸液或其它類型或溶劑中的溶解處理。蝕刻速度差會導致浮雕結構。用于所聲稱的材料種類的適當蝕刻液體是諸如NaOH、KOH的堿液和諸如HCl和HNO3的酸。如果將所提議的相變材料用作掩模層，則可更深地產生浮雕結構，由此會導致更大的高寬比。高寬比被定義為浮雕結構的障礙物的高度和寬度的比。浮雕結構可例如用于制作用于大量復制光學只讀ROM盤的壓模，和可能用于一次寫入和可重寫盤的預制凹槽基片。所獲得的浮雕結構還可用于顯示器的高密度印刷(微接觸印刷)。
在圖1中，根據本發明提出的具有掩模層的母盤基片主要包括由例如相變材料構成的掩模層(12)和夾在所述掩模層(12)和基片(10)之間的界面層(11)。基于材料的光學和熱學性質選擇在所述掩模層中用作記錄材料的相變材料使得其適于使用選擇的波長進行記錄。在母盤基片初始處于非晶態的情況下，在照射期間記錄結晶標記。在記錄層初始處于結晶態的情況下，記錄非晶標記。在顯影期間，兩個狀態之一在堿液或酸液中被溶解以得到浮雕結構。
可將相變合成物分成成核主導材料和生長主導材料。成核主導相變材料形成穩定結晶核的可能性相對較高，從該穩定結晶核可形成結晶標記。相比之下，結晶速度典型較低。成核主導材料的例子是Ge1Sb2Te4和Ge2Sb2Te5材料。生長主導材料的特征在于具有低的成核可能性和高的生長速率。生長主導相變合成物的例子是所公開的摻有In和Ge的合成物Sb2Te以及SnGeSb合金。在圖2中示出了這兩類相變材料的成核和生長概率曲線。左面表示成核主導相變材料的結晶特性。(21)表示成核的概率，(22)表示生長的概率。所述材料形成非晶材料可從其結晶成多晶標記的穩定核子的可能性相對較高。這種再結晶過程被表示在插圖中。從結晶背景(25)中的非晶標記(24)的穩定晶核(23)進行的結晶過程被示意的表示出來。右面表示生長主導相變材料的結晶特性。(26)表示成核的概率，(27)表示生長的概率。這些材料形成可從其形成結晶標記的穩定晶核的可能性相對較低。相比之下，生長速度較大，從而在存在非晶-結晶界面的情況下可快速進行再結晶。該過程也被表示在插圖中。非晶標記(24)通過生長再結晶形成結晶-非晶界面。
在初始非晶層中寫入結晶標記的情況下，與聚焦激光點的形狀一致的典型標記保持下來。可通過控制施加的激光功率在某種程度上調整結晶標記的尺寸，但很難使寫入標記小于所述光斑。在結晶層中寫入非晶標記的情況下，相變材料的結晶屬性允許標記小于光斑尺寸。尤其是在使用生長主導相變材料的情況下，可通過在相對于寫入非晶標記的時間的適當時標施加適當的激光電平在非晶標記的尾部感應再結晶。
該再結晶過程被闡釋在圖3中。其示出了寫在結晶背景層(32)中的非晶標記(31)的透射電子顯微鏡(TEM)圖。所使用的相變材料是生長主導相變材料，具體說是摻有In和Ge的Sb2Te合成物。最短標記(33)的特征在于由于在標記(34)的尾沿感應的再結晶而產生的所謂的新月形狀。較長的標記(35)在尾沿處顯示出類似的再結晶行為，這也會導致標記縮短。這種再結晶允許寫入比光斑尺寸小的標記。
非晶和結晶狀態的溶解速率差在圖4中是可見的。該圖表示用堿液(10％NaOH)對部分在結晶狀態下和部分在非晶狀態下的相變薄膜沖洗10分鐘之后獲得的浮雕結構的原子力顯微圖。左側的平坦線(41)指的是相變薄膜的初始(非晶)狀態。右側平坦線(42)是寫入(結晶)狀態。可以發現一個平滑的臺階，其表示所使用的相變材料(摻有In和Ge的Sb2Te)的非晶和結晶相之間的溶解速率方面的良好對比。
在圖5中示出了對于摻有In和Ge的Sb2Te合成物所測量的溶解速率。圖5a表示對于5％和10％濃度的NaOH溶液作為總溶解時間函數的所測量的剩余層厚度。所述曲線的斜率代表每單位時間的溶解的層厚度，將其表示為溶解速率。對于5％的NaOH，該特定InGeSbTe合成物的溶解速率是約2nm/分鐘。對于10％的NaOH，該特定InGeSbTe合成物的溶解速率是約1.5nm/分鐘。圖5b標繪出了對于10％的NaOH作為總溶解時間函數的所測量的凹槽深度。凹槽是使用激光束記錄器(LBR)寫入的。其中示出了對于三種不同激光功率(用LON表示)的測量。溶解速率也是1.5nm/分鐘。圖5c標繪出了對于5、10和20％的KOH溶液作為總溶解時間函數的所測量的凹槽深度。溶解速率對于5％KOH是約1.3nm/分鐘，對于20％KOH是約2nm/分鐘，對于10％KOH是約3nm/分鐘。
在圖6中給出了SnGeSb合成物對于5％、10％和20％濃度的NaOH溶液作為總溶解時間函數的所測量的剩余層厚度。所述曲線斜率代表每單位時間的溶解的層厚度，將其表示為溶解速率。對于5％NaOH，該特定SnGeSb合成物的溶解速率是約2.3nm/分鐘。
對于SnGeSb合成物，將對于5％HNO3作為總溶解時間函數的所測量的剩余層厚度與圖7中的10％NaOH進行比較。HNO3的溶解速率大大高于對于NaOH的溶解速率，即12nm/分鐘對2.3nm/分鐘。
在圖8中給出了改進的母盤基片的布局。所述記錄疊層包括基于快速生長的相變材料的掩模層(12)、界面層(11)、第二界面層(82)、金屬散熱層(83)和在掩模層頂部的保護層(81)。金屬散熱層被添加用于在寫入數據和凹槽期間控制熱累積。尤其是如果通過相變材料的無定形化(amorphisation)寫入標記，則重要的是在記錄期間從掩模層快速地除熱以允許相變材料進行熔融-淬火。加入保護層用于防止在母盤基片旋轉期間在離心力的影響下熔融相變材料發生大規模遷移。在非晶寫入的情況下，保護層應該抗約600-800℃的高記錄溫度。另外，保護層應該可除去以在掩模層中形成浮雕結構，并也可能在界面層(11)和基片(10)中形成浮雕結構。
在圖9中示出了使用所提出的母盤基片和根據所提議的方法制成的凹槽。使用一個激光束記錄器以740nm的凹槽軌道間距寫入凹槽，所述激光束記錄器以413nm的激光波長工作并且具有數值孔徑NA＝0.9的物鏡。在20％NaOH溶液中的總溶解時間是10分鐘。最后得到的凹槽深度是19.8nm。
在圖10中示出了使用所提出的母盤基片和根據所提議的方法制成的凹槽的另一個示例。其示出了溶解處理的三個不同階段，即沉浸在10％NaOH中5分鐘(左圖)、10分鐘(中間圖)和15分鐘(右圖)之后的結果。使用以413nm的激光波長和物鏡的數值孔徑NA＝0.9操作的激光束記錄器以500nm的凹槽軌道間距寫入凹槽。在沉浸15分鐘之后得到的凹槽深度是20nm。
在圖11中示出了使用LBR的不同激光功率寫入的凹槽。左圖像表示以低激光功率獲得的結果，中間圖像表示以中間激光功率獲得的結果，右圖像表示以高激光功率獲得的結果。使用10％NaOH溶液的總溶解時間是10分鐘。該圖表示所提議的母盤基片和允許形成不同凹槽寬度的凹槽的方法。最低的功率指示能夠使用413nm LBR和NA＝0.9寫入寬160nm的凹槽，從而能夠制造用于復制25GB藍光盤式RE(可重寫)和R(一次寫入)盤的母盤基片。預記錄的凹槽的軌道間距是TP＝320nm。160nm的凹槽寬度給出50％的凹槽/槽脊占空因數。如果使用257nm的激光束記錄器，則可進一步減小凹槽的寬度。較小的光斑將給出較小的熱斑，并因此給出較窄的寫入凹槽。較小的斑點還便于寫入較小的標記，因此將導致較高的數據密度。
在圖12中給出了使用所提議的母盤基片和根據所提出的方法寫入的短凹坑的AFM圖。在10％NaOH溶液中的總溶解時間是10分鐘。以(120)代表凹坑。凹坑形狀象圖2中所示的最短標記的典型新月形狀。凹坑寬度幾乎是凹坑長度的兩倍。通過在凹坑(121)的尾部的再結晶效應來減小凹坑長度。標記的新月形狀被完好的轉移給浮雕結構。在該情況下凹坑的深度是20nm。
所述示例表示快速生長的相變材料在非晶和結晶相之間擁有較高的溶解速率差異。可利用該溶液速率差異在掩模層中制造高密度浮雕結構。高密度浮雕結構可只包含在掩模層中，但也可包含在掩模層和界面層(11)中。界面層(82)用作蝕刻的天然屏障，因為它被設計成對于所使用的顯影液體(例如，堿液或酸液)具有非常低或零溶解速率。
預制凹槽形式的高密度浮雕結構可用作復制可記錄(R)和可重寫(RE)光盤的壓模。預制凹坑形式的高密度浮雕結構可用作復制預記錄只讀存儲器(ROM)盤的壓模。尤其是在后者的情況下，通過在快速生長相變材料中進行寫入得到的典型新月形狀可出現在高密度浮雕結構中，并且最后將通過復制轉移給光學ROM盤。
能夠使用具有浮雕結構的圖案化壓模層作為對下面的層作進一步顯影的掩模層。進一步顯影意味著從母盤基片，尤其是從界面層進一步選擇性除去材料，以獲得更深的浮雕結構。該過程被示意的顯示在圖13中。上圖(圖13a)表示具有保護層(81)、掩模層(12)、界面層(11)、金屬層(83)和基片(10)的母盤基片。在對掩模層(12)進行照射和顯影(圖案化)之后，在圖13b中給出了結果，蝕刻液體還能與界面層(11)接觸。界面層對蝕刻液體選擇性暴露將引發在掩模層中嵌入的浮雕結構被進一步轉移到界面層(11)中。這被示意地顯示在圖13c中。本實施例的一個很大的優點是獲得深的浮雕結構。用于對界面層進行蝕刻的蝕刻液體可以是與用于圖案化掩模層不同的類型。
在沒有使用金屬層(83)的情況下，浮雕結構可被進一步蝕刻到基片中以獲得浮雕結構的進一步加深。該過程被示意的表示在圖14中。所述母盤基片包括保護層(81)、掩模層(12)、界面層(I1)和基片(10)。在對掩模層(12)進行照射和顯影(圖案化)之后，在圖14b中給出了結果，蝕刻液體還能與界面層(11)接觸。界面層對蝕刻液體選擇性暴露將引發在掩模層中嵌入的浮雕結構被進一步轉移到界面層(11)和基片(10)中。這被示意地顯示在圖14c中。本實施例的一個很大的優點是獲得甚至更深的浮雕結構。
還能夠使用具有浮雕結構的圖案化掩模層作為用于對界面層I1進行進一步的照射的掩模層。界面層I1例如是由感光聚合物制成。使用例如UV光照射母盤基片將引發沒有覆蓋掩模層的區域曝光。覆蓋有掩模層的界面層區域將不會對照射曝光，因為掩模層對所使用的光是不透明的。可在第二顯影步驟中使用顯影液體對曝光的界面層I1進行處理，所述顯影液體不必與用于圖案化掩模層的液體相同。以這種方式，就將在掩模層中存在的浮雕結構轉移給了界面層I1，使得更深的浮雕結構被獲得。
所提議的具有保護層的母盤基片還可完美的適用于使用液體沉浸進行的母版制作。液體沉浸母版制作是使物鏡的數值孔徑增加到1以上的母版制作概念。提出用水代替空氣作為物鏡和母盤基片之間的中間介質。水的折射系數(n)比空氣高。在所述優選的母版制作方法中，需要至少500-800的溫升來使相變層熔融。尤其是在相變層的頂部存在液體膜的情況下，將會通過液體薄膜失去相當大的熱量。這種熱損失導致1)用于記錄數據的非常高的激光功率。在大多數激光束記錄器中，可用的激光功率是有限的。因此，相當大的熱損失是不允許的。
2)加寬熱寫入光斑。這可從由于在掩模層的附近存在良好的熱導體而進行的橫向熱擴展來解釋。聚焦的激光斑點的尺寸是通過系統的光學裝置確定的。該聚焦的激光斑點通過在記錄疊層中光子的吸收而引發激光誘導的加熱。在掩模層的附近存在良好的熱導體的情況下，橫向擴展將引發溫度分布加寬。因為所提出的方法是基于熱感應相變做出的，所以這種溫度擴寬會導致較大的標記和導致降低的數據密度。
所提出的保護層用作良好的絕緣體，用于防止熱量從掩模層損失。在應用這種保護層的情況下，光斑與熱斑幾乎相同，從而能夠寫入小的標記。所提出的有機保護層的導熱率介于0.2和0.4W/mK之間。
另一個優點是使掩模層防水。在液體沉浸母版制作期間，可將保護層看作是密封件。
權利要求
1.一種母盤基片，包括基片層(10)和沉積在基片層上的記錄疊層，所述記錄疊層包括-掩模層(12)；-夾在所述掩模層和基片之間的界面層(11)；所述掩模層包括用于形成表示編碼數據圖案的標記和間隔的記錄材料，所述標記的形成是通過聚焦激光束進行熱變進行的并且所述標記具有與未記錄的材料不同的相態。
2.如權利要求1所述的母盤基片，其中所述記錄材料是生長主導相變材料，所述材料是包括包含Ge、Sb、Te、In、Se、Bi、Ag、Ga、Sn、Pb、As的材料組中的至少兩種材料的合金。
3.如權利要求1所述的母盤基片，其中所述記錄材料是Sb-Te合金材料，尤其是摻有Ge和In的Sb2Te。
4.如權利要求1所述的母盤基片，其中所述記錄材料是是Sn-Ge-Sb合金材料，尤其是合成物Sn18.3-Ge12.6-Sb69.2。
5.如權利要求1所述的母盤基片，其中所述掩模層(12)具有在從2nm到50nm的范圍內的厚度，優選在5和40nm之間的厚度。
6.如權利要求1所述的母盤基片，其中所述界面層(11)是由包含ZnS-SiO2、Al2O3、SiO2、Si3N4的介電材料組中的材料制成的。
7.如權利要求1所述的母盤基片，其中所述界面層(11)包括從酞菁、花青和AZO染料的組中選擇的至少一種有機染料。
8.如權利要求1所述的母盤基片，其中所述界面層(11)包括從基于重氮萘醌抗蝕劑的組中選擇的一種有機光致抗蝕劑。
9.如權利要求1所述的母盤基片，其中所述界面層(11)的厚度在從5nm到200nm的范圍內，尤其是在20和110nm之間。
10.如權利要求1所述的母盤基片，其中所述記錄疊層還包括在距基片最遠的一側與掩模層(12)相鄰的保護層(81)。
11.如權利要求10所述的母盤基片，其中所述保護層(81)的厚度在2和50nm之間，尤其是在5和30nm之間。
12.如權利要求10所述的母盤基片，其中所述保護層(81)是由包含ZnS-SiO2、Al2O3、SiO2、Si3N4、Ta2O的介電材料組制成的。
13.如權利要求10所述的母盤基片，其中所述保護層(81)包括有機材料，尤其是從基于重氮萘醌抗蝕劑的組或從諸如PMMA的可溶解有機材料組中選擇的有機材料。
14.如權利要求1或10所述的母盤基片，其中所述記錄疊層還包括在所述基片層和所述界面層(11)之間的第二界面層(82)。
15.如權利要求14所述的母盤基片，其中所述第二界面層(82)的厚度在10和100nm之間，優選在15和50nm之間。
16.如權利要求1、10或14所述的母盤基片，其中在所述基片層和所述界面層(11)或(82)之間存在一金屬散熱層(83)。
17.如權利要求16所述的母盤基片，其中所述金屬散熱層(83)的厚度大于5nm，尤其是大于15nm。
18.如權利要求16所述的母盤基片，其中所述金屬散熱層(83)包括從材料組Al、Ag、Cu、Ag、Ir、Mo、Rh、Pt、Ni、Os、W及其合金中選擇的材料。
19.一種制造用于復制高密度浮雕結構的壓模的方法，至少包括步驟-使用調制的聚焦輻射束第一次照射如權利要求1-18中的任何一個所述的母盤基片，-使用顯影劑第一次沖洗所述照射的母盤基片，以便得到期望的第一浮雕結構，所述顯影劑是堿液或酸液之一，優選是從NaOH、KOH、HCl和HNO3的水溶液組中選出的，-濺射-沉積金屬層，尤其是鎳層，-使濺射沉積層電生長至期望的厚度，以形成一個壓模，-將母盤基片從壓模分離。
20.如權利要求19所述的方法，還包括步驟-在第一次沖洗母盤基片之后，通過用作掩模的第一浮雕結構第二次照射母盤基片的界面層，-使用顯影劑第二次沖洗照射的母盤基片，以便對第一浮雕結構進行加深而形成第二浮雕結構，所述顯影劑是堿液或酸液之一，優選是從NaOH、KOH、HCl和HNO3的水溶液組中選出的。
21.一種如權利要求19所述的使用如權利要求1、10、14或16所述的母盤基片的方法，所述掩模層(12)的厚度在5-35nm范圍內，其中一預制凹槽形狀的第一浮雕結構被形成用于復制一次寫入和可重寫光盤。
22.一種如權利要求19所述的使用如權利要求1、10、14或16所述的母盤基片的方法，所述掩模層(12)的厚度在5-35nm范圍內，其中在掩模層(12)和界面層(11)中形成所述第二浮雕結構。
23.一種如權利要求19所述的使用如權利要求1所述的母盤基片的方法，所述掩模層(12)的厚度在5-35nm范圍內，其中所述第二浮雕結構通過蝕刻被進一步加深，以形成以第三浮雕結構，使得第三浮雕結構被包含在掩模層(12)、界面層(11)中并部分地包含在基片(10)中。
24.如權利要求19-23中的任何一個所述的方法，其中顯影劑溶液的濃度為1-30％，優選在2和20％之間。
25.一種使用權利要求19到24中的任何一個所述的方法制造的壓模復制的預記錄光盤，其特征在于壓模表面上的浮雕結構包括具有一典型新月形的最短凹坑和具有燕形尾沿的較長凹坑，并且浮雕結構被復制在光盤中。
全文摘要
本發明涉及一種母盤基片、一種用于制造高密度浮雕結構的方法和使用該高密度浮雕結構復制的光盤，所述母盤基片包括基片層(10)和沉積在基片層上的記錄疊層，所述記錄疊層包括掩模層(12)、夾在所述掩模層和基片之間的界面層(11)，所述掩模層包括用于形成表示編碼數據圖案的標記和間隔的記錄材料，所述標記的形成是通過聚焦激光束進行熱變進行的，并且所述標記具有與未記錄的材料不同的相態。一種非常高密度的浮雕結構被獲得。
文檔編號G11B7/26GK1942957SQ200580011294
公開日2007年4月4日 申請日期2005年4月8日 優先權日2004年4月15日
發明者E·R·梅恩德斯, R·A·洛赫 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司