原版盘、原版盘制造方法、压模、盘基片、光盘和光盘制造方法

xiaoxiao2020-8-1  1

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专利名称:原版盘、原版盘制造方法、压模、盘基片、光盘和光盘制造方法
技术领域
本发明涉及一种原版盘(disc master)、原版盘制造方法、压模 (stamper)、盘基片、光盘和光盘制造方法。
背景技术
专利文档1:未审查的7^开号为2004-152465的日本专利申请
专利文档2:未审查的公开号为2-150325的日本专利申请
传统上,在一般的光盘制造方法中,首先,制造原版盘。然后, 使用原版盘制造压模,再使用压模大量生产盘基片。在大量生产的盘 基片上形成包括反射膜、覆盖层等的分层结构。从而,光盘完成。
这里,首先,形成原版盘,以使原版盘具有用于形成限定信息信 号线的坑/岸(pit/land)结构的凹凸图案或者用于形成限定记录磁道 的沟/岸(groove/land)结构的凹凸图案。然后,形成压模,所述凹凸 图案被逆转地转印到该压模上。然后,制造出盘基片,这些盘基片具 有通过以逆转的方式转印压模上的凹凸图案而获得的凹凸图案。
将参考图8和图9描述用于制造例如只再现光盘的制造过程的一 部分,所述只再现光盘具有由坑/岸结构限定的凸凹坑行。
图8(a)示出在由例如玻璃制成的原版盘基片上形成的光致抗蚀 剂(有机抗蚀剂)接受曝光步骤的方式。
在形成原版盘的过程中,在原版盘基片上形成抗蚀剂膜102,用 激光束L照射抗蚀剂膜102。基于将以坑行的形式记录的信息信号对 激光束L进行调制。
如图8(a)所示,受到激光照射的抗蚀剂膜102的若干部分通过光 反应被形成为曝光部分102a。换句话说,激光照射的结果是形成曝光部分102a和未曝光部分102b。
在上述曝光步骤之后,在显影步骤中执行显影。结果,如图8(b) 所示,曝光部分102a形成为凹进部分110,未曝光部分102b形成为 凸出部分lll。从而,具有实体凹凸图案的原版盘完成。换句话说, 通过使有机抗蚀剂受到光反应曝光然后使有机抗蚀剂显影来制造原 版盘。
这里,在通过光反应曝光而获得的原版盘中,凹进部分和凸出部 分之间的边界通常是基本垂直的。在图8(a)和8(b)中,凹进部分和凸 出部分之间的边界是斜的。可通过以下方法形成具有图中显示的形状 的边界。也就是说,当执行原版盘的显影时,在显影监视器上观察衍 射光(0阶光和1阶光),在可获得最优信号的状态下停止显影,而 不是一直将显影执行到最后。在这种情况下,与边界更接近于垂直的 情况相比,可获得更高的分离性能。通常在光反应方法中执行使用显 影监视器的显影。
接下来,使用上述原版盘制造图8(c)中显示的压模104。压模104 具有通过以逆转的方式转印原版盘上的凹凸图案而获得的凹凸图案。 更具体地讲,与原版盘中的凹进部分110对应的部分形成为凸出部分 120,与原版盘中的凸出部分111对应的部分形成为凹进部分121。 使用上述压模104通过注射成型法大量生产盘基片。 图9(a)显示将用于形成盘基片105的树脂(例如,聚碳酸酯)注 射到设有压模104的模具中的状态。
图9(b)显示使注射到模具中的树脂冷却的状态。 图9(c)显示在树脂冷却之后去除压模104的状态。从而,如图所 示,获得盘基片105,在盘基片105中,以逆转的方式转印压模104 上的凹凸图案。在盘基片105中,与压模中的凹进部分121对应的部 分形成为凸出部分(岸)131,与压模中的凸出部分120对应的部分 形成为凹进部分(坑)130。

发明内容
7在如上所述的使用压模104通过注射成型法生产的盘基片105 中,当形成凹凸图案时,在形状从凹进部分130变为凸出部分131或 者从凸出部分131变为凹进部分130的区域(以下称为"凹凸边界") 中形成具有小的曲率半径的部分。在这些区域中保留有高残余应力。
因此,为了确保在盘基片105与压模104分离之后盘基片105 中的坑的形状保持特性(以下称为"转印能力"),必须执行充分的冷 却和加压来释放残余应力。
然而,当执行充分的冷却和加压来改进转印能力时,存在基片和 压模之间的粘附力增加并且分离性能将下降的问题。
提出了通过下述方式改进分离性能的各种方法,并对这些方法进 行了测试,例如选择易于与压模104分离的材料作为盘基片105的材 料、改变盘基片105的模制条件、改变用于容纳压模104的模具的形 状、使压模104受到用于改进分离性能的表面处理、将脱模剂混合到 形成基片的材料中或者改变压模104的总体形状。
然而,这些方法的缺点在于,信号特性或物理特性将变差,或者 制造步骤复杂,不能获得稳定的压模104的分离性能。
作为另一方法,将凹凸边界处具有小的曲率半径的部分(例如, 坑的边缘)的形状变为更柔和的形状以增加曲率半径。
例如,在图9(b)中,利用下述事实来增加曲率半径,即,当用于 形成盘基片105的材料被加压和冷却时,由于该材料的固化收缩而使 得凹凸边界处的边缘变圆。如图9(c)所示,凸出部分131延续到凹进 部分130的区域被形成为曲线形状。
在这种情况下,额外获得压模104和盘基片105之间的接触面积 减小的效果,并可提供稳定的分离性能。
然而,盘基片105中的凹凸边界,即,坑/岸边界处的差别变得 不清晰。这导致另一问题,即,当信号被从光盘读取时,信号特性将 变差。
图IO是示出当曲率半径增加时盘基片105上的凹凸图案的放大图。在盘基片105中,凹进部分130用作坑(pit),凸出部分(非 凹进部分)131用作岸(land)。如图所示,凹进部分130和凸出部 分131之间的凹凸边界132具有曲率半径相对大的曲线形状。
这里,在考虑再现信号特性的情况下凹凸边界132的轮廓的理想 形状为虚线(M)所示的形状。然而,由于凹凸边界132弯曲,所以 存在实际轮廓不同于理想轮廓M的A区和B区。在A区中,实际轮 廓不同于岸部分的理想轮廓。在B区中,实际轮廓不同于理想的倾斜 的坑部分。
在这种情况下,在与A区对应的部分中,坑/岸边界在A区中的 位置不清晰。因此,当光盘完成并使其进行再现过程时,在再现信号 中不能清晰地检测出坑/岸边界。结果,信号特性变差,例如再现信号 中的抖动增力口。
考虑到上述问题,本发明的目的是在保持光盘的信号特性的稳定 性(合适的转印能力)的同时确保分离性能。
本发明提供一种在制造光盘的制造过程中使用的原版盘、压模和 盘基片,所述光盘为制成品。制造过程包括以下步骤使用原版盘制 造压模,该原版盘中形成有凹进部分,压模具有通过转印所述凹进部 分而形成的凸出部分;使用压模制造盘基片,该盘基片具有通过转印 压模中的凸出部分而形成的凹进部分;以及在盘基片上形成预定的分 层结构。另外,本发明还提供一种与上述制造过程相关的原版盘制造 方法和光盘制造方法。
在根据本发明的原版盘中,通过使设在原版盘基片上的无机抗蚀 剂膜曝光于激光束而引起的热化学反应来形成曝光部分,执行显影过 程,以使曝光部分形成为凹进部分,且凹进部分和非凹进部分之间的 边界部分包括从非凹进部分的平面突出的小突起。
另外,小突起距非凹进部分的平面的高度在非凹进部分的平面距 凹进部分的高度的3% -10%的范围内,小突起的曲率半径在非凹进 部分的平面距凹进部分的高度的20% -60%的范围内。
根据本发明的原版盘制造方法包括以下步骤膜形成步骤,在原版盘基片上形成无机抗蚀剂膜;曝光步骤,通过使原版盘基片上的无 机抗蚀剂膜曝光于激光束而引起的热化学反应来形成曝光部分;以及 沉积步骤,在预定时间内对上面形成有曝光部分的原版盘基片执行沉 积过程,以使曝光部分形成为凹进部分,且在凹进部分和非凹进部分 之间的边界部分中形成从非凹进部分的平面突出的小突起。
在这种情况下,设置用于形成无机抗蚀剂膜的无机抗蚀剂材料、 激光束的功率和执行显影过程的时间,以使d、突起距非凹进部分的平 面的高度在非凹进部分的平面距凹进部分的高度的3% -10%的范围 内,且使小突起的曲率半径在非凹进部分的平面距凹进部分的高度的 20% - 60%的范围内。
在根据本发明的压模中,凸出部分和非凸出部分之间的边界部分 包括在非凸出部分的底面中形成的小凹陷。
在根据本发明的盘基片中,凹进部分和非凹进部分之间的边界部 分包括从非凹进部分的平面突出的小突起。
在这种情况下,小突起距非凹进部分的平面的高度在非凹进部分 的平面距凹进部分的高度的3%-10%的范围内,小突起的曲率半径 在非凹进部分的平面距凹进部分的高度的20% -60%的范围内。
在根据本发明的光盘中,在盘基片中形成的凹进部分和非凹进部 分之间的边界部分包括从非凹进部分的平面突出的小突起。
另外,小突起距非凹进部分的平面的高度在非凹进部分的平面距 凹进部分的高度的3% - 10%的范围内,小突起的曲率半径在非凹进 部分的平面距凹进部分的高度的20% -60%的范围内。
根据本发明的光盘制造方法包括以下步骤膜形成步骤,在原版 盘基片上形成无机抗蚀剂膜;曝光步骤,通过使原版盘基片上的无机
抗蚀剂膜曝光于激光束而引起的热化学反应来形成曝光部分;沉积步
骤,通过在预定时间内对上面形成有曝光部分的原版盘基片执行沉积 过程,以使曝光部分形成为凹进部分,且在凹进部分和非凹进部分之 间的边界部分中形成从非凹进部分的平面突出的小突起,从而形成原
版盘;压模形成步骤,使用原版盘形成压模,该压模具有通过转印原
10版盘中的凹进部分而形成的凸出部分;基片形成步骤,使用压模形成 盘基片,该盘基片具有通过转印压模中的凸出部分而形成的凹进部 分;以及分层结构形成步骤,通过在盘基片上形成预定的分层结构来 形成光盘。
另夕卜,在根据本发明的盘基片中,盘基片具有通过转印压模中的 凸出部分而形成的凹进部分,用于制造盘基片的压模为凸出部分和非 凸出部分之间的边界部分包括在非凸出部分的底面中形成的小凹陷 的压模。
另外,在根据本发明的光盘中,用于制造盘基片的压模为凸出部 分和非凸出部分之间的边界部分包括在非凸出部分的底面中形成的 小凹陷的压模,并且在盘基片上形成预定的分层结构。
根据上述本发明,在制造原版盘、压模、盘基片和光盘的过程中, 在制造原版盘的步骤中考虑了压模和盘基片之间的分离性能以及在 制造光盘后保持令人满意的信号特性。
更具体地讲,在原版盘中,凹进部分和非凹进部分之间的边界部 分包括从非凹进部分的平面突出的小突起。原版盘的形状被反转地转 印到压模,压模的形状被反转地转印到盘基片。由于边界部分的形状 而改进了分离性能并保持了信号特性。
根据本发明,在制造光盘的过程中,可改进压模和盘基片之间的 分离性能。另外,可在制造出的光盘中保持令人满意的信号特性。


图1图l是解释根据本发明一个实施例的制造步骤的示意图。图2图2是解释根据该实施例的制造步骤的示意图。图3图3是解释PTM的示意图。
图4图4是显示根据该实施例的原版盘上的小突起和压模中 的小凹陷的示意图。
图5图5是显示根据该实施例的盘基片上的小突起的示意图。图6图6是显示根据该实施例的盘基片上的包括小突起的坑
ii/岸图案的示意图。
图7图7显示根据该实施例的坑/岸图案的AFM照片和显示 该坑/岸图案的截面形状的示意图。
图8图8是解释光反应情况下的制造步骤的示意图。图9图9是解释光反应情况下的制造步骤的示意图。图10图10是显示光反应情况下的坑/岸图案的示意图。
具体实施例方式
以下,将描述本发明的实施例。 首先,将参考图l和图2描述光盘的整个制造过程。 图l(a)显示在用于形成原版盘的原版盘基片l上形成抗蚀剂膜2 的状态。
原版盘基片l例如为玻璃基片或硅晶片基片。
在膜形成步骤中,通过溅射将由无机抗蚀剂材料制成的抗蚀剂层 2均匀地形成在原版盘基片l上。
更具体地讲,在由玻璃或硅晶片制成的原版盘基片1上使用膜形 成装置(溅射装置)形成无机抗蚀剂膜。从而,获得具有以期望的高 度形成坑或沟所需的足够厚度的膜。
在溅射装置中,过渡金属的合金氧化物例如被用作目标材料。关 于膜形成方法,DC或RF溅射祐 使用。
在这个例子中,在形成原版盘的原版盘制作过程中,执行使用无 机抗蚀剂材料的PTM原版盘制作。在这种情况下,过渡金属的不完 全氧化物被用作形成抗蚀剂层2的材料。以下将描述的过渡金属的例 子包括Ti、 V、 Cr、 Mn、 Fe、 Nb、 Cu、 Ni、 Co、 Mo、 Ta、 W、 Zr、 Ru和Ag。
接下来,在曝光步骤中,如图l(b)所示,使用原版盘制作装置发 射曝光激光束L,并根据与信号图案对应的坑行或沟用曝光激光束L 选择性地照射抗蚀剂层2。
在这种情况下,预先准备记录信息,并将其存储在信号发射器(格式化装置)中。然后,从信号发射器输出的信号对激光束L进行调制, 以便可按照例如坑行来执行曝光过程。在例如制造蓝光盘(蓝光盘 注册商标)的情况下,具有405nm波长的蓝色激光二极管被用作曝光 激光束L的源。
在曝光步骤中,通过热化学反应,用曝光激光束L照射的部分 ,皮形成为曝光部分2a。从而,形成曝光部分2a和未曝光部分2b。
接下来,在显影步骤中,对抗蚀剂层2进行显影(蚀刻),从而 生成具有预定的凹凸图案(坑行或沟)的原版盘3。
在这种情况下,在上述曝光步骤之后,显影装置使用碱性流体来 执行显影步骤以获得原版盘。
显影方法可以是例如包括浸没步骤的浸渍法或者在通过旋转器 使基座旋转的同时将化学制剂施加到基座的方法。关于显影剂,例如, 包含TMAH (羟化四甲铵)作为主要成分的有机碱性显影剂或者诸如 KOH、 NaOH的无机碱性显影剂、基于磷酸的显影剂等可被使用。
在原版盘3中,如图l(c)所示,曝光部分2a形成为凹进部分10, 未曝光部分102b形成为凸出部分(非凹进部分)11。从而,具有实 体的凹凸图案的原版盘3完成。换句话说,通过使无机抗蚀剂进行化 学反应曝光、然后对无机抗蚀剂进行显影来制造原版盘3。
接下来,在电铸步骤中,使用上述原版盘3制造压模4。
在上述显影步骤之后,用水冲洗原版盘3。然后,如图l(d)所示, 在电铸池中使金属镍膜4a沉积在具有凹凸图案的原版盘3的表面上。
在电铸步骤之后,通过显影步骤获得的原版盘和金属原版彼此分 离(图l(e))。
然后,在移开原版盘3之后,执行预定过程,以便获得用于形成 基片的压模4,原版盘3上的凹凸图案被转印到压模4上。
压模4具有通过以反转的方式转印原版盘3上的凹凸图案而获得 的凹凸图案。更具体地讲,与原版盘3中的凹进部分10对应的部分 形成为凸出部分20,与原版盘3中的凸出部分11对应的部分形成为 凹进部分(非凸出部分)21。这里,在电铸步骤之前,可使通过显影步骤获得的原版盘的表面 进行分离处理以改进分离性能。必要时执行这个过程。
然后,在制造镍压模4之后,在用水冲洗由无机抗蚀剂制成的原 版盘3并使其干燥之后存放原版盘3。必要时,重复制造所需数量的 镍压模。
另外,必要时,与通过显影步骤获得的原版盘分离的压模4可用 作这样的原版,其用于通过重新执行电铸步骤和分离步骤来形成与通 过显影步骤获得的原版盘具有相同的凹凸图案的母版。然后,这样获 得的母版可被用作新的原版盘3,其用于通过重新执行电铸步骤和分 离步骤来制造与压模4具有相同的凹凸图案的另 一压模。
通过图l(a)至图1(e)显示的步骤制造的压模4 (图2(a))被用于 通过注塑成型等形成由例如作为热塑树脂的聚碳酸酯制成的树脂盘 基片5。
更具体地讲,在压模4置于模具(未显示)中时将树脂注射到模 具中,然后使树脂固化。然后,将树脂与压模4分离。从而,形成盘 基片5 (图2(b)和图2(c))。
如图2(c)所示,如此形成的盘基片5具有这样的凹凸图案与压 模4中的凸出部分20对应的部分形成为凹进部分30,与压模4中的 凹进部分(非凸出部分)21对应的部分形成为凸出部分31。凹进部 分30用作坑,凸出部分(非凹进部分)31用作岸。
然后,如图2(d)所示,使盘基片5经受以下工艺通过溅射在具 有凹凸图案的盘基片5的表面上形成由例如Ag合金形成的反射膜6。 然后,如图2(e)所示,形成覆盖层7。通过用旋涂法涂敷例如紫外线 固化树脂,然后通过用紫外线照射树脂使树脂固化来形成覆盖层(光 透射层)7。
在图2(e)中显示的状态下,光盘完成。
另外,然而,可对覆盖层7的表面进行硬质涂覆,可在相对侧的 表面上形成防潮膜。
如上所述,在上述制造过程中,用于制造原版盘3的抗蚀剂层2
14的抗蚀剂材料为过渡金属的不完全氧化物。
这里,过渡金属的不完全氧化物被定义为氧含量比与过渡金属的 化合价对应的化学计量组成中的氧含量少的化合物,即,过渡金属的 不完全氧化物中的氧含量比与过渡金属的化合价对应的化学计量组 成中的氧含量少的化合物。
例如,将化学式Mo03描述为过渡金属的氧化物的例子。若将化 学式Mo03的氧化状态中的化学组成表达为M(h.xOx,当x-0.75时获 得完全氧化物。相反,当x在0<x<0.75范围内时,该氧化物为在化学 计量组成方面氧含量不足的不完全氧化物。
这里,利用一些过渡金属,可从单个元素形成具有不同价的氧化 物。在这种情况下,将过渡金属的不完全氧化物定义为实际氧含量比 与过渡金属的可能的化合价对应的化学计量组成中的氧含量少的化 合物。例如,虽然如上所述当化合价(valency)为3 ( Mo03)时Mo 的氧化物最稳定,但是还有单价氧化物(MoO)。在这种情况下,当 将化学组成表达为Mo^Ox时,当x在0<x<0.5范围内时,该氧化物 为在化学计量组成方面氧含量不足的不完全氧化物。可利用市场上买 得到的分析仪来确定过渡金属氧化物的化合价。
当被紫外线或可见光照射时,上述过渡金属的不完全氧化物吸收 紫外线或可见光,或者改变其化学特性。结果,虽然抗蚀剂为无机抗 蚀剂,但是在蚀刻步骤中,在曝光部分和非曝光部分之间,能够以不 同的速率进行蚀刻。换句话说,可提供选择性。另外,在由过渡金属 的不完全氧化物制成的抗蚀剂材料中,膜材料中的细颗粒的尺寸小。 因此,可在未曝光部分和曝光部分之间形成清晰的边界图案,并可改 进分辨率。
作为抗蚀剂材料的过渡金属的不完全氧化物的特性根据氧化程 度而改变。因此,要选择合适的氧化程度。例如,氧含量比完全氧化 物的化学计量组成中的氧含量少很多的过渡金属的不完全氧化物的 缺点在于例如,在曝光步骤中需要大的照射功率,或者显影过程花 费时间长。因此,优选地,使用氧含量比完全氧化物的化学计量组成中的氧含量仅少 一点点的过渡金属的不完全氧化物。
如上所述,形成抗蚀剂材料的过渡金属的例子包括Ti、 V、 Cr、 Mn、 Fe、 Nb、 Cu、 Ni、 Co、 Mo、 Ta、 W、 Zr、 Ru和Ag。在上述 过渡金属中,优选使用Mo、 W、 Cr、 Fe和Nb。特别是,由于当Mo 和W被紫外线或可见光照射时发生大的化学变化,所以优选Mo和 W。
在上述原版盘制造过程中,在这个例子中使用PTM(相变原版 盘制作)方法。将简要地解释PTM方法。
当例如制造CD (压缩盘)类型或DVD (数字多功能盘)类型的 盘时,制备一个被涂覆光致抗蚀剂的原版盘。然后,将激光束从诸如 气体激光器的光源通过原版盘制作装置射向原版盘。从而,形成与坑 对应的曝光图案。在这种情况下,使从构成连续波激光器的激光源发 射的激光束受到AOM (声光调制器)的光强调制。光学系统将这样 获得的强度调制的激光束引向原版盘,从而,使原版盘曝光于该激光 束。更具体地讲,例如,作为坑调制信号的NRZ (不归零)调制信号 被输送到AOM, AOM根据坑图案对激光束进行强度调制。结果,仅 原版盘上的坑部分曝光于激光束。
例如,图3(b)中显示单个坑的形状,图3(c)中显示AOM执行调 制获得的激光发射强度。用于使原版盘上的光致抗蚀剂曝光于激光的 曝光过程为光学记录过程。因此,图3(c)中显示的曝光于激光束的部 分直接用作坑。
相反,在PTM方法中,用从半导体激光器发射的激光束照射涂 覆有无机抗蚀剂的原版盘,并作为热记录过程执行曝光过程。
在这种情况下,为了抑制由于激光照射产生的热累积并获得均匀 的坑宽度,通常在曝光过程中使用图3(a)中显示的脉沖光。更具体地 讲,在这种情况下,通常根据NRZ调制信号中的高电平的长度,将 与时钟同步的NRZ调制信号转换为具有比时钟周期小的时间宽度的 脉冲信号。然后,与转换获得的脉沖调制信号同步地向可直接调制的 半导体激光器供电。这样,如图3(a)所示,执行了与预热脉冲光Pp
16和加热脉冲光P1至Pn对应的激光发射,其与坑长度对应。
以下,作为该实施例的特有特征,将描述在图1和图2中显示的 制造步骤中形成的原版盘3、压模4和盘基片5上的凹凸图案。关于 上述部件,通过使用无机抗蚀剂的热化学反应的PTM方法适当地执 行原版盘制作。
图4(a)显示以上参考图1(a)描述的曝光步骤中的抗蚀剂层2的状态。
当将无机抗蚀剂曝光于激光束L时,由于热化学反应而导致无 机抗蚀剂膨胀和扩大。如图所示,曝光部分2a向上膨胀,未曝光部 分2b的两端^皮向上拉起。
然后,当执行以上参考图l(c)描述的显影步骤时,如图4(b)所示, 曝光部分2a形成为凹进部分10,未曝光部分2b形成为非凹进部分(凸 出部分)11。
此时,非凹进部分11的两端(与凹进部分10间的边界)保持非 凹进部分11的两端^皮向上拉起的形状。
更具体地讲,凹进部分10和非凹进部分11之间的边界包括从非 凹进部分11的平面突出的小突起。
使用上述原版盘3形成压模4。在压模4中,以反转的方式转印 原版盘3上的凹凸图案,并如图4(c)所示形成凸出部分20和非凸出部 分(凹进部分)21。
在这种情况下,非凸出部分21具有通过使原版盘3中的非凹进 部分ll的形状反转而获得的形状,非凸出部分21的两端形成为与原 版盘3中的小突起12对应的凹陷。
从而,在压模4中,凸出部分20和非凸出部分21之间的边界包 括在非凸出部分21的底面中形成的小凹陷23。
如上参考图2(a)、图2(b)和图2(c)所述,通过使用压模4的注塑 成型法形成盘基片5。
图5(a)显示将用于形成盘基片5的树脂注射到放置压模4的模具 中的状态。在这种状态下,树脂流到小凹陷23中。在这种状态下,通过对树脂进行加压和冷却使树脂固化。结果,
如图5(b)所示,发生某种程度的固化收缩。
然后,如图5(c)所示,压模4被移开,盘基片5被释放。在盘基 片5中,以反转的方式转印压模上的凹凸图案。换句话说,在盘基片 5中,与压模4中的凸出部分20对应的部分形成为凹进部分30,与 压模4中的非凸出部分21对应的部分形成为非凹进部分(凸出部分 31)。
这里,压模4中的非凸出部分21设有小凹陷23。因此,虽然发 生固化收缩,但是盘基片5中的非凹进部分21的边缘的形状受小凹 陷23的影响。更具体地讲,凹进部分30和非凹进部分31之间的边 界包括从非凹进部分31的平面突出的小突起32。
图6显示盘基片5中的凹进部分30和非凹进部分31的形状。 在盘基片5中,凹进部分30用作坑,非凹进部分31用作岸。如 图所示,凹进部分30和非凹进部分(凸出部分)31之间的凹凸边界 33具有曲率半径r相对大的曲线形状,它包括小突起32 (比岸的平 面高的部分)。
这里,在考虑坑/岸边界的情况下,轮廓的理想形状为虚线(M) 所示的形状。然而,由于包括小突起32的曲线形状,而导致存在实 际轮廓不同于理想轮廓M的A区和B区。在A区中,实际轮廓不同 于岸部分的理想轮廓。在B区中,实际轮廓不同于理想的倾斜的坑部 分。
能够以高分离性能将这个例子的盘基片5与压模4分离,并可确 保再现信号的质量。
由于下述原因,可防止再现信号特性的劣化(抖动)。
也就是说,如上所述,在图10中显示的根据相关技术的形状中, A区中的坑/岸边界不清晰,相应地,抖动增加。
在图6中显示的例子的情况下,虽然实际轮廓不同于A区中的 理想轮廓,但是A区几乎整个被小突起32覆盖,小突起32比岸的平 面高。在再现信号中,比岸的平面高的部分被检测为与岸对应的信号分量。
实际上在再现信号中坑/岸边界变得不清晰的区域为z区,z区
相对于小突起32的端部位于坑30侧。在Z区中,曲线部分比岸的平 面低。
从而,在再现信号中坑/岸边界不清晰的Z区比图10中显示的情 况下的区域(A区)明显窄。这个Z区小得足以在实际上保持满意的 信号特性。
图7(a)显示实际制造的该例子的盘基片5的AFM (原子力显微 镜)照片。另外,图7(b)显示盘基片5沿图7(a)中的C-D截面的形状。
如从图7(b)清楚可见,在坑/岸边界处形成包括小突起32的、具 有相对大的曲率半径的曲线部分。
这里,难以形成上述盘基片,除非曝光步骤中的反应为热化学反应。
这是因为,通过热化学反应引起的无机抗蚀剂的膨胀和扩大被用 于在曝光之后佘留在由玻璃或硅晶片制成的原版盘基片l上的无机抗 蚀剂膜2中的凹凸边界处形成小突起12,并利用突起12形成图6和 图7中显示的上述形状。
不能通过光反应获得上迷膨胀和扩大,并且在曝光之后没有突起 保留在抗蚀剂膜上的凹凸图案的边缘。如果,例如,要利用光反应形 成与上述形状相同的形状,则具有不同光敏感性的抗蚀剂膜层积,并 对每层膜执行曝光和显影步骤。这不能容易地实现。
相反,当使用热化学反应形成原版盘3时,可使用凹凸边界处的突起。
在传统的使用热化学反应的原版盘制造过程中,由于与产生信号 所依据的压模表面上的凹凸图案的高度相比,突起的高度非常小,所 以凹凸边界处的突起没有吸引大多的注意。
因此,基于产生信号所依据的凹凸图案的总体形状来确定原版盘 制造过程中的曝光条件和显影条件。
结果,对每个原版盘而言,凹凸边界处的突起的高度不同,并制造出引起转印失败的许多压模。因此,对于每个这样的压模来调整模 制条件以制造满足标准的光盘,或者在不同的曝光条件和显影条件下 形成新的压模。因此,不能实现稳定的压模供应,并难以提高盘制造 过程的产率。
考虑到上述情形,发现有必要调整凹凸边界处的突起的高度。如
果小突起12的高度太大,则当制造压模4时,压模4的非凸出部分 21中的小凹陷23的深度将太大。
例如,如果非凹进部分11延续到原版盘3中的凹进部分10的边 界处的小突起12的高度相对于非凹进部分11的顶面中的平坦部分 (岸)为10nm或更高,则高度太大。
如果小突起12太高,相应地压模4中的小凹陷23太深,则在形 成盘基片5的过程中,大量树脂(例如,聚碳酸酯)流进压模4中的 小凹陷23中。因此,由于冷却而导致收缩之后压模4和盘基片5之 间的收缩区增加。另外,当盘基片5与压模4分离时,盘基片5上形 成的小突起32构成障碍(索结)。从而,容易发生分离失败。
相反,如果突起的高度比较小(例如,lnm或更小),则原版 盘变得与通过光反应形成的原版盘类似。因此,将发生与传统的原版 盘类似的问题。
这里发现可根据无机抗蚀剂层2的膜形成条件、曝光条件和显影 条件调整小突起12的高度。在该例子中,调整显影时间,以使非凹 进部分11延续到凹进部分10的边界处的突起相对于非凹进部分11 的上表面的平坦部分(与岸对应的部分)的高度处于非凹进部分11 的高度的3 % - 10 %的范围内(测量值为2 - 7nm )。
另外,考虑到释放残余应力的效果,凹凸边界处的小突起12的 曲率半径优选地大。
如果曲率半径小(例如,10nm或更小),则与传统结构类似, 必须进行充分的冷却和加压以释i文凹凸边界处的小突起12中的残余 应力。
然而,如果曲率半径太大,则相应地影响压模4和盘基片5,并且盘基片5中的凹凸边界处的差别变得不清晰。因此,如上参考图10 所述,信号特性劣化。另外,原版盘3上的小突起12的总尺寸将增 加,压模4和盘基片5将相应地受到影响。结果,压模4和盘基片5 之间的收缩区增加,发生分离失败。
因此,调整显影时间,以使小突起12的曲率半径在非凹进部分 11的高度的20% -60%的范围内(测量值为20- 40nm)。
可利用上述显影后的原版盘3形成压模4来获得根据本实施例的 压模4。
当利用压模4通过注塑成型法形成盘基片5时,可根据压模4 中的小凹陷23的深度来补偿由于冷却而导致的模具中的树脂的收缩。
利用压模4形成盘基片5,就可以获得根据本实施例的盘基片5。 然后,可获得根据本实施例的光盘。
在这种情况下,如上所述,可保持信号特性,并可改进分离性能。
可获得上述效果的原因机制如下
(1) 在注塑成型过程中,通过将树脂注射到附有压模4的封闭 模具的空腔中并对树脂进行加压来形成树脂基片。
(2) 在注射完成后,在保持加压状态的同时,对树脂基片进行冷却。
(3) 在取消加压状态后,对树脂基片继续进行冷却。
(4) 当对树脂基片进行解压和冷却时,树脂基片受到收缩方向 上的力,通过转印凹凸图案而获得的形状从初始形状开始变化。
(5) 根据本实施例的形状,即使发生收缩,也可防止凹进和凸 出之间的边缘变得更柔和。虽然形状变得不同于初始凹凸图案,但是 可在坑和岸之间获得清晰的边界。因此,改进了再现信号的特性,相 应地,改进了信号转移能力。如上所述,由于图6中显示的Z区的长 度减小,所以信号变得更接近于理想信号。
(6) 没有必要长时间执行加压和冷却过程来确保转印能力,并 且改进了分离性能。这是因为凹凸边界具有考虑到残余应力释放而适 度大(但不是大得以致于使信号特性劣化)的曲率半径的曲线形状。这里,关于信号特性,即使在形成基片的过程中盘基片5上的小 突起32的形状变形,当最后执行信号测量时,实际形状不同于理想 形状(M)的区域的尺寸也比图10中显示的使用光反应的情况下的 尺寸小。
以下,将描述实际的制造条件的例子。 <显影剂>
包含TMAH (羟化四曱铵)作为主要成分的有机碱性显影剂, 通常用于半导体。 <抗蚀剂材料>
包含过渡金属的不完全氧化物作为主要成分的无机抗蚀剂 (过渡金属为Ti、 V、 Cr、 Mn、 Fe、 Nb、 Cu、 Ni、 Co、 Mo、 Ta、 W、 Zr、 Ru、 Ag等。)
<曝光条件>
以10-15mW的输出电平发射的、直线速率约为4.9m/s的、波 长405nm的蓝紫激光束(假设要制造蓝光盘,并且蓝光盘每一层的容 量为25GB (千兆字节))。
<显影条件〉
使用上述显影剂执行显影约10分钟。
在上述条件下制造原版盘3。小突起32的高度和曲率半径如下所述。
即,突起的高度的观测值为3-5nm。
突起的高度相对于凹进部分10 (坑部分)和非凹进部分ll (岸 部分)之间的垂直距离(凹凸垂直间隔)之比为3/70 - 5/70,在蓝光 盘的情况下,所述垂直距离为70nm。从而,突起的高度为坑/岸垂直 间隔的4%-7%。
在DVD (数字多功能盘)的情况下,凹凸垂直间隔为120-130 nm。因此,突起高度的比例为3/130 - 5/120 (相对于垂直间隔为2% - 4 % )。
曲率半径的观测值为20 - 40 nm。在蓝光盘的情况下,曲率半径相对于70 nm的凹凸垂直间隔之 比为20/70-40/70 (相对于垂直间隔为29% -57% ),即30% -60%。
在DVD的情况下,曲率半径相对于120-130 nm的凹凸垂直间隔 之比为20/130-40/120 (相对于垂直间隔为15% -33% ),即15% -35 % 。
小突起12的高度和曲率半径影响压模4中的小凹陷23的深度和 曲率半径。
然后,盘基片5上的小突起32的深度和曲率半径基本上受到类 似的影响。在蓝光盘的情况下,图6中显示的小突起32的高度为坑/ 岸高度的4% -7%,其曲率半径为坑/岸高度的30% -60%。
因而,在这些情况下,由于模制过程中的树脂冷却而导致的基片 收缩可被补偿,并可缩短冷却时间。因而,可确保转印能力和分离性
6匕 B匕。
这里,在以上实施例中,描述了制造只再现盘并且凹凸图案对应 于坑和岸的情况。然而,本发明还可应用于制造可记录盘的情况,即 凹凸图案对应于沟和岸的情况,或者可应用于执行多层全息图的凹凸 转印过程的情况。另外,还可将本发明应用于在表面上形成精细形状 的过程中。
权利要求
1.一种在制造光盘的制造过程中使用的原版盘,所述制造过程包括以下步骤使用原版盘制造压模,所述原版盘中形成有凹进部分,所述压模具有通过转印所述凹进部分而形成的凸出部分;使用压模制造盘基片,所述盘基片具有通过转印压模中的凸出部分而形成的凹进部分;以及在盘基片上形成预定的分层结构,其中,所述原版盘的特征在于通过使设在原版盘基片上的无机抗蚀剂膜曝光于激光束而引起的热化学反应来形成曝光部分,执行显影过程,以使曝光部分形成为凹进部分,且凹进部分和非凹进部分之间的边界部分包括从非凹进部分的平面突出的小突起。
2. 根据权利要求1所述的原版盘,其特征在于,所述小突起距 非凹进部分的平面的高度在非凹进部分的平面距凹进部分的高度的3 % -10%的范围内,所述小突起的曲率半径在非凹进部分的平面距凹 进部分的高度的20% - 60%的范围内。
3. —种用于制造在制造光盘的制造过程中使用的原版盘的原版 盘制造方法,所述制造过程包括以下步骤使用原版盘制造压模,所 述原版盘中形成有凹进部分,所述压模具有通过转印凹进部分而形成 的凸出部分;使用压模制造盘基片,所述盘基片具有通过转印压模中 的凸出部分而形成的凹进部分;以及在盘基片上形成预定的分层结 构,其中,所述原版盘制造方法的特征在于包括以下步骤 膜形成步骤,在原版盘基片上形成无机抗蚀剂膜; 曝光步骤,通过使原版盘基片上的无机抗蚀剂膜曝光于激光束而 引起的热化学反应来形成曝光部分;以及沉积步骤,在预定时间内对上面形成有曝光部分的原版盘基片执 行沉积过程,以使曝光部分形成为凹进部分,且在凹进部分和非凹进 部分之间的边界部分中形成从非凹进部分的平面突出的小突起。
4. 根据权利要求3所述的原版盘制造方法,其特征在于,设置用于形成无机抗蚀剂膜的无机抗蚀剂材料、激光束的功率和执行显影 过程的时间,以使所述小突起距非凹进部分的平面的高度在非凹进部分的平面距凹进部分的高度的3% -10%的范围内,且使所述小突起 的曲率半径在非凹进部分的平面距凹进部分的高度的20% - 60%的 范围内。
5. —种在制造光盘的制造过程中使用的压模,所述制造过程包 括以下步骤使用原版盘制造压模,所述原版盘中形成有凹进部分, 所述压模具有通过转印所述凹进部分而形成的凸出部分;使用压模制 造盘基片,所述盘基片具有通过转印压模中的凸出部分而形成的凹进 部分;以及在盘基片上形成预定的分层结构,其中,所述压模的特征在于凸出部分和非凸出部分之间的边界 部分包括在非凸出部分的底面中形成的小凹陷。
6. —种使用压模制造的盘基片,所述压模是使用形成有凹进部 分的原版盘来制造的,所述压模具有通过转印凹进部分而形成的凸出 部分,所述盘基片具有通过转印压模中的凸出部分而形成的凹进部 分,其中,所述盘基片的特征在于凹进部分和非凹进部分之间的边 界部分包括从非凹进部分的平面突出的小突起。
7. 根据权利要求6所述的盘基片,其特征在于所述小突起距 非凹进部分的平面的高度在非凹进部分的平面距凹进部分的高度的3 % -10%的范围内,所述小突.起的曲率半径在非凹进部分的平面距凹 进部分的高度的20% -60%的范围内。
8. —种通过以下步骤制造的光盘使用原版盘制造压模,所述 原版盘中形成有凹进部分,所述压才莫具有通过转印所述凹进部分而形 成的凸出部分;使用压模制造盘基片,所述盘基片具有通过转印压模 中的凸出部分而形成的凹进部分;以及在盘基片上形成预定的分层结 构,其中,所述光盘的特征在于在盘基片中形成的凹进部分和非凹 进部分之间的边界部分包括从非凹进部分的平面突出的小突起。
9. 根据权利要求8所述的光盘,其特征在于所述小突起距非 凹进部分的平面的高度在非凹进部分的平面距凹进部分的高度的3% - 10%的范围内,所述小突起的曲率半径在非凹进部分的平面距凹进 部分的高度的20% -60%的范围内。
10. —种光盘制造方法,其特征在于包括以下步骤 膜形成步骤,在原版盘基片上形成无机抗蚀剂膜; 曝光步骤,通过使原版盘基片上的无机抗蚀剂膜曝光于激光束而引起的热化学反应来形成曝光部分;沉积步骤,通过在预定时间内对上面形成有曝光部分的原版盘基 片执行沉积过程,以使曝光部分形成为凹进部分,且在凹进部分和非 凹进部分之间的边界部分中形成从非凹进部分的平面突出的小突起, 从而形成原版盘;压模形成步骤,使用原版盘形成压模,所述压模具有通过转印原 版盘中的凹进部分而形成的凸出部分;基片形成步骤,使用压模形成盘基片,所述盘基片具有通过转印 压才莫中的凸出部分而形成的凹进部分;以及分层结构形成步骤,通过在盘基片上形成预定的分层结构来形成光盘。
11. 一种使用压模制造的盘基片,所述压模是使用形成有凹进部 分的原版盘来制造的,所述压模具有通过转印凹进部分而形成的凸出 部分,所述盘基片具有通过转印压模中的凸出部分而形成的凹进部 分,其中,所述盘基片的特征在于用于制造盘基片的压模为凸出部 分和非凸出部分之间的边界部分包括在非凸出部分的底面中形成的 小凹陷的压模。
12. 一种通过以下步骤制造的光盘使用原版盘制造压模,所述 原版盘中形成有凹进部分,所述压模具有通过转印所述凹进部分而形 成的凸出部分;使用压模制造盘基片,所述盘基片具有通过转印压模 中的凸出部分而形成的凹进部分;以及在盘基片上形成预定的分层结构,其中,所述光盘的特征在于用于制造盘基片的压模为凸出部分 和非凸出部分之间的边界部分包括在非凸出部分的底面中形成的小 凹陷的压模,并在盘基片上形成所述预定的分层结构。
全文摘要
在制造原版盘、压模、盘基片和光盘的过程中,在制造原版盘的步骤中考虑了压模和盘基片之间的分离性能以及在制造光盘后保持令人满意的信号特性。在原版盘中,凹进部分和非凹进部分之间的边界部分包括从非凹进部分的平面突出的小突起。原版盘的形状被反转地转印到压模,压模的形状被反转地转印到盘基片。由于边界部分的形状而改进了分离性能并保持了信号特性。
文档编号G11B7/26GK101627432SQ200880001338
公开日2010年1月13日 申请日期2008年11月7日 优先权日2007年12月27日
发明者松原贵志, 柳泽吉长 申请人:索尼株式会社

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