原版盤、原版盤制造方法、壓模、盤基片、光盤和光盤制造方法

專利名稱：原版盤、原版盤制造方法、壓模、盤基片、光盤和光盤制造方法
技術領域：
本發明涉及一種原版盤(disc master)、原版盤制造方法、壓模 (stamper)、盤基片、光盤和光盤制造方法。
背景技術：
專利文檔1:未審查的7^開號為2004-152465的日本專利申請
專利文檔2:未審查的公開號為2-150325的日本專利申請
傳統上，在一般的光盤制造方法中，首先，制造原版盤。然后， 使用原版盤制造壓模，再使用壓模大量生產盤基片。在大量生產的盤 基片上形成包括反射膜、覆蓋層等的分層結構。從而，光盤完成。
這里，首先，形成原版盤，以使原版盤具有用于形成限定信息信 號線的坑/岸(pit/land)結構的凹凸圖案或者用于形成限定記錄磁道 的溝/岸(groove/land)結構的凹凸圖案。然后，形成壓模，所述凹凸 圖案被逆轉地轉印到該壓模上。然后，制造出盤基片，這些盤基片具 有通過以逆轉的方式轉印壓模上的凹凸圖案而獲得的凹凸圖案。
將參考圖8和圖9描述用于制造例如只再現光盤的制造過程的一 部分，所述只再現光盤具有由坑/岸結構限定的凸凹坑行。
圖8(a)示出在由例如玻璃制成的原版盤基片上形成的光致抗蝕 劑(有機抗蝕劑)接受曝光步驟的方式。
在形成原版盤的過程中，在原版盤基片上形成抗蝕劑膜102，用 激光束L照射抗蝕劑膜102。基于將以坑行的形式記錄的信息信號對 激光束L進行調制。
如圖8(a)所示，受到激光照射的抗蝕劑膜102的若干部分通過光 反應被形成為曝光部分102a。換句話說，激光照射的結果是形成曝光部分102a和未曝光部分102b。
在上述曝光步驟之后，在顯影步驟中執行顯影。結果，如圖8(b) 所示，曝光部分102a形成為凹進部分110，未曝光部分102b形成為 凸出部分lll。從而，具有實體凹凸圖案的原版盤完成。換句話說， 通過使有機抗蝕劑受到光反應曝光然后使有機抗蝕劑顯影來制造原 版盤。
這里，在通過光反應曝光而獲得的原版盤中，凹進部分和凸出部 分之間的邊界通常是基本垂直的。在圖8(a)和8(b)中，凹進部分和凸 出部分之間的邊界是斜的。可通過以下方法形成具有圖中顯示的形狀 的邊界。也就是說，當執行原版盤的顯影時，在顯影監視器上觀察衍 射光(0階光和1階光)，在可獲得最優信號的狀態下停止顯影，而 不是一直將顯影執行到最后。在這種情況下，與邊界更接近于垂直的 情況相比，可獲得更高的分離性能。通常在光反應方法中執行使用顯 影監視器的顯影。
接下來，使用上述原版盤制造圖8(c)中顯示的壓模104。壓模104 具有通過以逆轉的方式轉印原版盤上的凹凸圖案而獲得的凹凸圖案。 更具體地講，與原版盤中的凹進部分110對應的部分形成為凸出部分 120,與原版盤中的凸出部分111對應的部分形成為凹進部分121。 使用上述壓模104通過注射成型法大量生產盤基片。 圖9(a)顯示將用于形成盤基片105的樹脂(例如，聚碳酸酯)注 射到設有壓模104的模具中的狀態。
圖9(b)顯示使注射到模具中的樹脂冷卻的狀態。 圖9(c)顯示在樹脂冷卻之后去除壓模104的狀態。從而，如圖所 示，獲得盤基片105，在盤基片105中，以逆轉的方式轉印壓模104 上的凹凸圖案。在盤基片105中，與壓模中的凹進部分121對應的部 分形成為凸出部分(岸)131，與壓模中的凸出部分120對應的部分 形成為凹進部分(坑)130。

發明內容
7在如上所述的使用壓模104通過注射成型法生產的盤基片105 中，當形成凹凸圖案時，在形狀從凹進部分130變為凸出部分131或 者從凸出部分131變為凹進部分130的區域(以下稱為"凹凸邊界") 中形成具有小的曲率半徑的部分。在這些區域中保留有高殘余應力。
因此，為了確保在盤基片105與壓模104分離之后盤基片105 中的坑的形狀保持特性(以下稱為"轉印能力")，必須執行充分的冷 卻和加壓來釋放殘余應力。
然而，當執行充分的冷卻和加壓來改進轉印能力時，存在基片和 壓模之間的粘附力增加并且分離性能將下降的問題。
提出了通過下述方式改進分離性能的各種方法，并對這些方法進 行了測試，例如選擇易于與壓模104分離的材料作為盤基片105的材 料、改變盤基片105的模制條件、改變用于容納壓模104的模具的形 狀、使壓模104受到用于改進分離性能的表面處理、將脫模劑混合到 形成基片的材料中或者改變壓模104的總體形狀。
然而，這些方法的缺點在于，信號特性或物理特性將變差，或者 制造步驟復雜，不能獲得穩定的壓模104的分離性能。
作為另一方法，將凹凸邊界處具有小的曲率半徑的部分(例如， 坑的邊緣)的形狀變為更柔和的形狀以增加曲率半徑。
例如，在圖9(b)中，利用下述事實來增加曲率半徑，即，當用于 形成盤基片105的材料被加壓和冷卻時，由于該材料的固化收縮而使 得凹凸邊界處的邊緣變圓。如圖9(c)所示，凸出部分131延續到凹進 部分130的區域被形成為曲線形狀。
在這種情況下，額外獲得壓模104和盤基片105之間的接觸面積 減小的效果，并可提供穩定的分離性能。
然而，盤基片105中的凹凸邊界，即，坑/岸邊界處的差別變得 不清晰。這導致另一問題，即，當信號被從光盤讀取時，信號特性將 變差。
圖IO是示出當曲率半徑增加時盤基片105上的凹凸圖案的放大圖。在盤基片105中，凹進部分130用作坑(pit)，凸出部分(非 凹進部分)131用作岸(land)。如圖所示，凹進部分130和凸出部 分131之間的凹凸邊界132具有曲率半徑相對大的曲線形狀。
這里，在考慮再現信號特性的情況下凹凸邊界132的輪廓的理想 形狀為虛線(M)所示的形狀。然而，由于凹凸邊界132彎曲，所以 存在實際輪廓不同于理想輪廓M的A區和B區。在A區中，實際輪 廓不同于岸部分的理想輪廓。在B區中，實際輪廓不同于理想的傾斜 的坑部分。
在這種情況下，在與A區對應的部分中，坑/岸邊界在A區中的 位置不清晰。因此，當光盤完成并使其進行再現過程時，在再現信號 中不能清晰地檢測出坑/岸邊界。結果，信號特性變差，例如再現信號 中的抖動增力口。
考慮到上述問題，本發明的目的是在保持光盤的信號特性的穩定 性(合適的轉印能力)的同時確保分離性能。
本發明提供一種在制造光盤的制造過程中使用的原版盤、壓模和 盤基片，所述光盤為制成品。制造過程包括以下步驟使用原版盤制 造壓模，該原版盤中形成有凹進部分，壓模具有通過轉印所述凹進部 分而形成的凸出部分；使用壓模制造盤基片，該盤基片具有通過轉印 壓模中的凸出部分而形成的凹進部分；以及在盤基片上形成預定的分 層結構。另外，本發明還提供一種與上述制造過程相關的原版盤制造 方法和光盤制造方法。
在根據本發明的原版盤中，通過使設在原版盤基片上的無機抗蝕 劑膜曝光于激光束而引起的熱化學反應來形成曝光部分，執行顯影過 程，以使曝光部分形成為凹進部分，且凹進部分和非凹進部分之間的 邊界部分包括從非凹進部分的平面突出的小突起。
另外，小突起距非凹進部分的平面的高度在非凹進部分的平面距 凹進部分的高度的3% -10%的范圍內，小突起的曲率半徑在非凹進 部分的平面距凹進部分的高度的20% -60%的范圍內。
根據本發明的原版盤制造方法包括以下步驟膜形成步驟，在原版盤基片上形成無機抗蝕劑膜；曝光步驟，通過使原版盤基片上的無 機抗蝕劑膜曝光于激光束而引起的熱化學反應來形成曝光部分；以及 沉積步驟，在預定時間內對上面形成有曝光部分的原版盤基片執行沉 積過程，以使曝光部分形成為凹進部分，且在凹進部分和非凹進部分 之間的邊界部分中形成從非凹進部分的平面突出的小突起。
在這種情況下，設置用于形成無機抗蝕劑膜的無機抗蝕劑材料、 激光束的功率和執行顯影過程的時間，以使d、突起距非凹進部分的平 面的高度在非凹進部分的平面距凹進部分的高度的3% -10%的范圍 內，且使小突起的曲率半徑在非凹進部分的平面距凹進部分的高度的 20% - 60%的范圍內。
在根據本發明的壓模中，凸出部分和非凸出部分之間的邊界部分 包括在非凸出部分的底面中形成的小凹陷。
在根據本發明的盤基片中，凹進部分和非凹進部分之間的邊界部 分包括從非凹進部分的平面突出的小突起。
在這種情況下，小突起距非凹進部分的平面的高度在非凹進部分 的平面距凹進部分的高度的3%-10%的范圍內，小突起的曲率半徑 在非凹進部分的平面距凹進部分的高度的20% -60%的范圍內。
在根據本發明的光盤中，在盤基片中形成的凹進部分和非凹進部 分之間的邊界部分包括從非凹進部分的平面突出的小突起。
另外，小突起距非凹進部分的平面的高度在非凹進部分的平面距 凹進部分的高度的3% - 10%的范圍內，小突起的曲率半徑在非凹進 部分的平面距凹進部分的高度的20% -60%的范圍內。
根據本發明的光盤制造方法包括以下步驟膜形成步驟，在原版 盤基片上形成無機抗蝕劑膜；曝光步驟，通過使原版盤基片上的無機
抗蝕劑膜曝光于激光束而引起的熱化學反應來形成曝光部分；沉積步
驟，通過在預定時間內對上面形成有曝光部分的原版盤基片執行沉積 過程，以使曝光部分形成為凹進部分，且在凹進部分和非凹進部分之 間的邊界部分中形成從非凹進部分的平面突出的小突起，從而形成原
版盤；壓模形成步驟，使用原版盤形成壓模，該壓模具有通過轉印原
10版盤中的凹進部分而形成的凸出部分；基片形成步驟，使用壓模形成 盤基片，該盤基片具有通過轉印壓模中的凸出部分而形成的凹進部 分；以及分層結構形成步驟，通過在盤基片上形成預定的分層結構來 形成光盤。
另夕卜，在根據本發明的盤基片中，盤基片具有通過轉印壓模中的 凸出部分而形成的凹進部分，用于制造盤基片的壓模為凸出部分和非 凸出部分之間的邊界部分包括在非凸出部分的底面中形成的小凹陷 的壓模。
另外，在根據本發明的光盤中，用于制造盤基片的壓模為凸出部 分和非凸出部分之間的邊界部分包括在非凸出部分的底面中形成的 小凹陷的壓模，并且在盤基片上形成預定的分層結構。
根據上述本發明，在制造原版盤、壓模、盤基片和光盤的過程中， 在制造原版盤的步驟中考慮了壓模和盤基片之間的分離性能以及在 制造光盤后保持令人滿意的信號特性。
更具體地講，在原版盤中，凹進部分和非凹進部分之間的邊界部 分包括從非凹進部分的平面突出的小突起。原版盤的形狀被反轉地轉 印到壓模，壓模的形狀被反轉地轉印到盤基片。由于邊界部分的形狀 而改進了分離性能并保持了信號特性。
根據本發明，在制造光盤的過程中，可改進壓模和盤基片之間的 分離性能。另外，可在制造出的光盤中保持令人滿意的信號特性。


圖1圖l是解釋根據本發明一個實施例的制造步驟的示意圖。圖2圖2是解釋根據該實施例的制造步驟的示意圖。圖3圖3是解釋PTM的示意圖。
圖4圖4是顯示根據該實施例的原版盤上的小突起和壓模中 的小凹陷的示意圖。
圖5圖5是顯示根據該實施例的盤基片上的小突起的示意圖。圖6圖6是顯示根據該實施例的盤基片上的包括小突起的坑
ii/岸圖案的示意圖。
圖7圖7顯示根據該實施例的坑/岸圖案的AFM照片和顯示 該坑/岸圖案的截面形狀的示意圖。
圖8圖8是解釋光反應情況下的制造步驟的示意圖。圖9圖9是解釋光反應情況下的制造步驟的示意圖。圖10圖10是顯示光反應情況下的坑/岸圖案的示意圖。
具體實施例方式
以下，將描述本發明的實施例。 首先，將參考圖l和圖2描述光盤的整個制造過程。 圖l(a)顯示在用于形成原版盤的原版盤基片l上形成抗蝕劑膜2 的狀態。
原版盤基片l例如為玻璃基片或硅晶片基片。
在膜形成步驟中，通過濺射將由無機抗蝕劑材料制成的抗蝕劑層 2均勻地形成在原版盤基片l上。
更具體地講，在由玻璃或硅晶片制成的原版盤基片1上使用膜形 成裝置(濺射裝置)形成無機抗蝕劑膜。從而，獲得具有以期望的高 度形成坑或溝所需的足夠厚度的膜。
在濺射裝置中，過渡金屬的合金氧化物例如被用作目標材料。關 于膜形成方法，DC或RF濺射祐 使用。
在這個例子中，在形成原版盤的原版盤制作過程中，執行使用無 機抗蝕劑材料的PTM原版盤制作。在這種情況下，過渡金屬的不完 全氧化物被用作形成抗蝕劑層2的材料。以下將描述的過渡金屬的例 子包括Ti、 V、 Cr、 Mn、 Fe、 Nb、 Cu、 Ni、 Co、 Mo、 Ta、 W、 Zr、 Ru和Ag。
接下來，在曝光步驟中，如圖l(b)所示，使用原版盤制作裝置發 射曝光激光束L，并根據與信號圖案對應的坑行或溝用曝光激光束L 選擇性地照射抗蝕劑層2。
在這種情況下，預先準備記錄信息，并將其存儲在信號發射器(格式化裝置)中。然后，從信號發射器輸出的信號對激光束L進行調制， 以便可按照例如坑行來執行曝光過程。在例如制造藍光盤(藍光盤 注冊商標)的情況下，具有405nm波長的藍色激光二極管被用作曝光 激光束L的源。
在曝光步驟中，通過熱化學反應，用曝光激光束L照射的部分 ,皮形成為曝光部分2a。從而，形成曝光部分2a和未曝光部分2b。
接下來，在顯影步驟中，對抗蝕劑層2進行顯影(蝕刻)，從而 生成具有預定的凹凸圖案(坑行或溝)的原版盤3。
在這種情況下，在上述曝光步驟之后，顯影裝置使用堿性流體來 執行顯影步驟以獲得原版盤。
顯影方法可以是例如包括浸沒步驟的浸漬法或者在通過旋轉器 使基座旋轉的同時將化學制劑施加到基座的方法。關于顯影劑，例如， 包含TMAH (羥化四甲銨)作為主要成分的有機堿性顯影劑或者諸如 KOH、 NaOH的無機堿性顯影劑、基于磷酸的顯影劑等可被使用。
在原版盤3中，如圖l(c)所示，曝光部分2a形成為凹進部分10， 未曝光部分102b形成為凸出部分(非凹進部分)11。從而，具有實 體的凹凸圖案的原版盤3完成。換句話說，通過使無機抗蝕劑進行化 學反應曝光、然后對無機抗蝕劑進行顯影來制造原版盤3。
接下來，在電鑄步驟中，使用上述原版盤3制造壓模4。
在上述顯影步驟之后，用水沖洗原版盤3。然后，如圖l(d)所示， 在電鑄池中使金屬鎳膜4a沉積在具有凹凸圖案的原版盤3的表面上。
在電鑄步驟之后，通過顯影步驟獲得的原版盤和金屬原版彼此分 離(圖l(e))。
然后，在移開原版盤3之后，執行預定過程，以便獲得用于形成 基片的壓模4，原版盤3上的凹凸圖案被轉印到壓模4上。
壓模4具有通過以反轉的方式轉印原版盤3上的凹凸圖案而獲得 的凹凸圖案。更具體地講，與原版盤3中的凹進部分10對應的部分 形成為凸出部分20，與原版盤3中的凸出部分11對應的部分形成為 凹進部分(非凸出部分)21。這里，在電鑄步驟之前，可使通過顯影步驟獲得的原版盤的表面 進行分離處理以改進分離性能。必要時執行這個過程。
然后，在制造鎳壓模4之后，在用水沖洗由無機抗蝕劑制成的原 版盤3并使其干燥之后存放原版盤3。必要時，重復制造所需數量的 鎳壓模。
另外，必要時，與通過顯影步驟獲得的原版盤分離的壓模4可用 作這樣的原版，其用于通過重新執行電鑄步驟和分離步驟來形成與通 過顯影步驟獲得的原版盤具有相同的凹凸圖案的母版。然后，這樣獲 得的母版可被用作新的原版盤3，其用于通過重新執行電鑄步驟和分 離步驟來制造與壓模4具有相同的凹凸圖案的另 一壓模。
通過圖l(a)至圖1(e)顯示的步驟制造的壓模4 (圖2(a))被用于 通過注塑成型等形成由例如作為熱塑樹脂的聚碳酸酯制成的樹脂盤 基片5。
更具體地講，在壓模4置于模具(未顯示)中時將樹脂注射到模 具中，然后使樹脂固化。然后，將樹脂與壓模4分離。從而，形成盤 基片5 (圖2(b)和圖2(c))。
如圖2(c)所示，如此形成的盤基片5具有這樣的凹凸圖案與壓 模4中的凸出部分20對應的部分形成為凹進部分30,與壓模4中的 凹進部分(非凸出部分)21對應的部分形成為凸出部分31。凹進部 分30用作坑，凸出部分(非凹進部分)31用作岸。
然后，如圖2(d)所示，使盤基片5經受以下工藝通過濺射在具 有凹凸圖案的盤基片5的表面上形成由例如Ag合金形成的反射膜6。 然后，如圖2(e)所示，形成覆蓋層7。通過用旋涂法涂敷例如紫外線 固化樹脂，然后通過用紫外線照射樹脂使樹脂固化來形成覆蓋層(光 透射層)7。
在圖2(e)中顯示的狀態下，光盤完成。
另外，然而，可對覆蓋層7的表面進行硬質涂覆，可在相對側的 表面上形成防潮膜。
如上所述，在上述制造過程中，用于制造原版盤3的抗蝕劑層2
14的抗蝕劑材料為過渡金屬的不完全氧化物。
這里，過渡金屬的不完全氧化物被定義為氧含量比與過渡金屬的 化合價對應的化學計量組成中的氧含量少的化合物，即，過渡金屬的 不完全氧化物中的氧含量比與過渡金屬的化合價對應的化學計量組 成中的氧含量少的化合物。
例如，將化學式Mo03描述為過渡金屬的氧化物的例子。若將化 學式Mo03的氧化狀態中的化學組成表達為M(h.xOx，當x-0.75時獲 得完全氧化物。相反，當x在0<x<0.75范圍內時，該氧化物為在化學 計量組成方面氧含量不足的不完全氧化物。
這里，利用一些過渡金屬，可從單個元素形成具有不同價的氧化 物。在這種情況下，將過渡金屬的不完全氧化物定義為實際氧含量比 與過渡金屬的可能的化合價對應的化學計量組成中的氧含量少的化 合物。例如，雖然如上所述當化合價(valency)為3 ( Mo03)時Mo 的氧化物最穩定，但是還有單價氧化物(MoO)。在這種情況下，當 將化學組成表達為Mo^Ox時，當x在0<x<0.5范圍內時，該氧化物 為在化學計量組成方面氧含量不足的不完全氧化物。可利用市場上買 得到的分析儀來確定過渡金屬氧化物的化合價。
當被紫外線或可見光照射時，上述過渡金屬的不完全氧化物吸收 紫外線或可見光，或者改變其化學特性。結果，雖然抗蝕劑為無機抗 蝕劑，但是在蝕刻步驟中，在曝光部分和非曝光部分之間，能夠以不 同的速率進行蝕刻。換句話說，可提供選擇性。另外，在由過渡金屬 的不完全氧化物制成的抗蝕劑材料中，膜材料中的細顆粒的尺寸小。 因此，可在未曝光部分和曝光部分之間形成清晰的邊界圖案，并可改 進分辨率。
作為抗蝕劑材料的過渡金屬的不完全氧化物的特性根據氧化程 度而改變。因此，要選擇合適的氧化程度。例如，氧含量比完全氧化 物的化學計量組成中的氧含量少很多的過渡金屬的不完全氧化物的 缺點在于例如，在曝光步驟中需要大的照射功率，或者顯影過程花 費時間長。因此，優選地，使用氧含量比完全氧化物的化學計量組成中的氧含量僅少 一點點的過渡金屬的不完全氧化物。
如上所述，形成抗蝕劑材料的過渡金屬的例子包括Ti、 V、 Cr、 Mn、 Fe、 Nb、 Cu、 Ni、 Co、 Mo、 Ta、 W、 Zr、 Ru和Ag。在上述 過渡金屬中，優選使用Mo、 W、 Cr、 Fe和Nb。特別是，由于當Mo 和W被紫外線或可見光照射時發生大的化學變化，所以優選Mo和 W。
在上述原版盤制造過程中，在這個例子中使用PTM(相變原版 盤制作)方法。將簡要地解釋PTM方法。
當例如制造CD (壓縮盤)類型或DVD (數字多功能盤)類型的 盤時，制備一個被涂覆光致抗蝕劑的原版盤。然后，將激光束從諸如 氣體激光器的光源通過原版盤制作裝置射向原版盤。從而，形成與坑 對應的曝光圖案。在這種情況下，使從構成連續波激光器的激光源發 射的激光束受到AOM (聲光調制器)的光強調制。光學系統將這樣 獲得的強度調制的激光束引向原版盤，從而，使原版盤曝光于該激光 束。更具體地講，例如，作為坑調制信號的NRZ (不歸零)調制信號 被輸送到AOM， AOM根據坑圖案對激光束進行強度調制。結果，僅 原版盤上的坑部分曝光于激光束。
例如，圖3(b)中顯示單個坑的形狀，圖3(c)中顯示AOM執行調 制獲得的激光發射強度。用于使原版盤上的光致抗蝕劑曝光于激光的 曝光過程為光學記錄過程。因此，圖3(c)中顯示的曝光于激光束的部 分直接用作坑。
相反，在PTM方法中，用從半導體激光器發射的激光束照射涂 覆有無機抗蝕劑的原版盤，并作為熱記錄過程執行曝光過程。
在這種情況下，為了抑制由于激光照射產生的熱累積并獲得均勻 的坑寬度，通常在曝光過程中使用圖3(a)中顯示的脈沖光。更具體地 講，在這種情況下，通常根據NRZ調制信號中的高電平的長度，將 與時鐘同步的NRZ調制信號轉換為具有比時鐘周期小的時間寬度的 脈沖信號。然后，與轉換獲得的脈沖調制信號同步地向可直接調制的 半導體激光器供電。這樣，如圖3(a)所示，執行了與預熱脈沖光Pp
16和加熱脈沖光P1至Pn對應的激光發射，其與坑長度對應。
以下，作為該實施例的特有特征，將描述在圖1和圖2中顯示的 制造步驟中形成的原版盤3、壓模4和盤基片5上的凹凸圖案。關于 上述部件，通過使用無機抗蝕劑的熱化學反應的PTM方法適當地執 行原版盤制作。
圖4(a)顯示以上參考圖1(a)描述的曝光步驟中的抗蝕劑層2的狀態。
當將無機抗蝕劑曝光于激光束L時，由于熱化學反應而導致無 機抗蝕劑膨脹和擴大。如圖所示，曝光部分2a向上膨脹，未曝光部 分2b的兩端^皮向上拉起。
然后，當執行以上參考圖l(c)描述的顯影步驟時，如圖4(b)所示， 曝光部分2a形成為凹進部分10，未曝光部分2b形成為非凹進部分(凸 出部分)11。
此時，非凹進部分11的兩端(與凹進部分10間的邊界)保持非 凹進部分11的兩端^皮向上拉起的形狀。
更具體地講，凹進部分10和非凹進部分11之間的邊界包括從非 凹進部分11的平面突出的小突起。
使用上述原版盤3形成壓模4。在壓模4中，以反轉的方式轉印 原版盤3上的凹凸圖案，并如圖4(c)所示形成凸出部分20和非凸出部 分(凹進部分)21。
在這種情況下，非凸出部分21具有通過使原版盤3中的非凹進 部分ll的形狀反轉而獲得的形狀，非凸出部分21的兩端形成為與原 版盤3中的小突起12對應的凹陷。
從而，在壓模4中，凸出部分20和非凸出部分21之間的邊界包 括在非凸出部分21的底面中形成的小凹陷23。
如上參考圖2(a)、圖2(b)和圖2(c)所述，通過使用壓模4的注塑 成型法形成盤基片5。
圖5(a)顯示將用于形成盤基片5的樹脂注射到放置壓模4的模具 中的狀態。在這種狀態下，樹脂流到小凹陷23中。在這種狀態下，通過對樹脂進行加壓和冷卻使樹脂固化。結果，
如圖5(b)所示，發生某種程度的固化收縮。
然后，如圖5(c)所示，壓模4被移開，盤基片5被釋放。在盤基 片5中，以反轉的方式轉印壓模上的凹凸圖案。換句話說，在盤基片 5中，與壓模4中的凸出部分20對應的部分形成為凹進部分30，與 壓模4中的非凸出部分21對應的部分形成為非凹進部分(凸出部分 31)。
這里，壓模4中的非凸出部分21設有小凹陷23。因此，雖然發 生固化收縮，但是盤基片5中的非凹進部分21的邊緣的形狀受小凹 陷23的影響。更具體地講，凹進部分30和非凹進部分31之間的邊 界包括從非凹進部分31的平面突出的小突起32。
圖6顯示盤基片5中的凹進部分30和非凹進部分31的形狀。 在盤基片5中，凹進部分30用作坑，非凹進部分31用作岸。如 圖所示，凹進部分30和非凹進部分(凸出部分)31之間的凹凸邊界 33具有曲率半徑r相對大的曲線形狀，它包括小突起32 (比岸的平 面高的部分)。
這里，在考慮坑/岸邊界的情況下，輪廓的理想形狀為虛線(M) 所示的形狀。然而，由于包括小突起32的曲線形狀，而導致存在實 際輪廓不同于理想輪廓M的A區和B區。在A區中，實際輪廓不同 于岸部分的理想輪廓。在B區中，實際輪廓不同于理想的傾斜的坑部 分。
能夠以高分離性能將這個例子的盤基片5與壓模4分離，并可確 保再現信號的質量。
由于下述原因，可防止再現信號特性的劣化(抖動)。
也就是說，如上所述，在圖10中顯示的根據相關技術的形狀中， A區中的坑/岸邊界不清晰，相應地，抖動增加。
在圖6中顯示的例子的情況下，雖然實際輪廓不同于A區中的 理想輪廓，但是A區幾乎整個被小突起32覆蓋，小突起32比岸的平 面高。在再現信號中，比岸的平面高的部分被檢測為與岸對應的信號分量。
實際上在再現信號中坑/岸邊界變得不清晰的區域為z區，z區
相對于小突起32的端部位于坑30側。在Z區中，曲線部分比岸的平 面低。
從而，在再現信號中坑/岸邊界不清晰的Z區比圖10中顯示的情 況下的區域(A區)明顯窄。這個Z區小得足以在實際上保持滿意的 信號特性。
圖7(a)顯示實際制造的該例子的盤基片5的AFM (原子力顯微 鏡)照片。另外，圖7(b)顯示盤基片5沿圖7(a)中的C-D截面的形狀。
如從圖7(b)清楚可見，在坑/岸邊界處形成包括小突起32的、具 有相對大的曲率半徑的曲線部分。
這里，難以形成上述盤基片，除非曝光步驟中的反應為熱化學反應。
這是因為，通過熱化學反應引起的無機抗蝕劑的膨脹和擴大被用 于在曝光之后佘留在由玻璃或硅晶片制成的原版盤基片l上的無機抗 蝕劑膜2中的凹凸邊界處形成小突起12，并利用突起12形成圖6和 圖7中顯示的上述形狀。
不能通過光反應獲得上迷膨脹和擴大，并且在曝光之后沒有突起 保留在抗蝕劑膜上的凹凸圖案的邊緣。如果，例如，要利用光反應形 成與上述形狀相同的形狀，則具有不同光敏感性的抗蝕劑膜層積，并 對每層膜執行曝光和顯影步驟。這不能容易地實現。
相反，當使用熱化學反應形成原版盤3時，可使用凹凸邊界處的突起。
在傳統的使用熱化學反應的原版盤制造過程中，由于與產生信號 所依據的壓模表面上的凹凸圖案的高度相比，突起的高度非常小，所 以凹凸邊界處的突起沒有吸引大多的注意。
因此，基于產生信號所依據的凹凸圖案的總體形狀來確定原版盤 制造過程中的曝光條件和顯影條件。
結果，對每個原版盤而言，凹凸邊界處的突起的高度不同，并制造出引起轉印失敗的許多壓模。因此，對于每個這樣的壓模來調整模 制條件以制造滿足標準的光盤，或者在不同的曝光條件和顯影條件下 形成新的壓模。因此，不能實現穩定的壓模供應，并難以提高盤制造 過程的產率。
考慮到上述情形，發現有必要調整凹凸邊界處的突起的高度。如
果小突起12的高度太大，則當制造壓模4時，壓模4的非凸出部分 21中的小凹陷23的深度將太大。
例如，如果非凹進部分11延續到原版盤3中的凹進部分10的邊 界處的小突起12的高度相對于非凹進部分11的頂面中的平坦部分 (岸)為10nm或更高，則高度太大。
如果小突起12太高，相應地壓模4中的小凹陷23太深，則在形 成盤基片5的過程中，大量樹脂(例如，聚碳酸酯)流進壓模4中的 小凹陷23中。因此，由于冷卻而導致收縮之后壓模4和盤基片5之 間的收縮區增加。另外，當盤基片5與壓模4分離時，盤基片5上形 成的小突起32構成障礙(索結)。從而，容易發生分離失敗。
相反，如果突起的高度比較小(例如，lnm或更小)，則原版 盤變得與通過光反應形成的原版盤類似。因此，將發生與傳統的原版 盤類似的問題。
這里發現可根據無機抗蝕劑層2的膜形成條件、曝光條件和顯影 條件調整小突起12的高度。在該例子中，調整顯影時間，以使非凹 進部分11延續到凹進部分10的邊界處的突起相對于非凹進部分11 的上表面的平坦部分(與岸對應的部分)的高度處于非凹進部分11 的高度的3 % - 10 %的范圍內(測量值為2 - 7nm )。
另外，考慮到釋放殘余應力的效果，凹凸邊界處的小突起12的 曲率半徑優選地大。
如果曲率半徑小(例如，10nm或更小)，則與傳統結構類似， 必須進行充分的冷卻和加壓以釋i文凹凸邊界處的小突起12中的殘余 應力。
然而，如果曲率半徑太大，則相應地影響壓模4和盤基片5，并且盤基片5中的凹凸邊界處的差別變得不清晰。因此，如上參考圖10 所述，信號特性劣化。另外，原版盤3上的小突起12的總尺寸將增 加，壓模4和盤基片5將相應地受到影響。結果，壓模4和盤基片5 之間的收縮區增加，發生分離失敗。
因此，調整顯影時間，以使小突起12的曲率半徑在非凹進部分 11的高度的20% -60%的范圍內(測量值為20- 40nm)。
可利用上述顯影后的原版盤3形成壓模4來獲得根據本實施例的 壓模4。
當利用壓模4通過注塑成型法形成盤基片5時，可根據壓模4 中的小凹陷23的深度來補償由于冷卻而導致的模具中的樹脂的收縮。
利用壓模4形成盤基片5，就可以獲得根據本實施例的盤基片5。 然后，可獲得根據本實施例的光盤。
在這種情況下，如上所述，可保持信號特性，并可改進分離性能。
可獲得上述效果的原因機制如下
(1) 在注塑成型過程中，通過將樹脂注射到附有壓模4的封閉 模具的空腔中并對樹脂進行加壓來形成樹脂基片。
(2) 在注射完成后，在保持加壓狀態的同時，對樹脂基片進行冷卻。
(3) 在取消加壓狀態后，對樹脂基片繼續進行冷卻。
(4) 當對樹脂基片進行解壓和冷卻時，樹脂基片受到收縮方向 上的力，通過轉印凹凸圖案而獲得的形狀從初始形狀開始變化。
(5) 根據本實施例的形狀，即使發生收縮，也可防止凹進和凸 出之間的邊緣變得更柔和。雖然形狀變得不同于初始凹凸圖案，但是 可在坑和岸之間獲得清晰的邊界。因此，改進了再現信號的特性，相 應地，改進了信號轉移能力。如上所述，由于圖6中顯示的Z區的長 度減小，所以信號變得更接近于理想信號。
(6) 沒有必要長時間執行加壓和冷卻過程來確保轉印能力，并 且改進了分離性能。這是因為凹凸邊界具有考慮到殘余應力釋放而適 度大(但不是大得以致于使信號特性劣化)的曲率半徑的曲線形狀。這里，關于信號特性，即使在形成基片的過程中盤基片5上的小 突起32的形狀變形，當最后執行信號測量時，實際形狀不同于理想 形狀(M)的區域的尺寸也比圖10中顯示的使用光反應的情況下的 尺寸小。
以下，將描述實際的制造條件的例子。 <顯影劑>
包含TMAH (羥化四曱銨)作為主要成分的有機堿性顯影劑， 通常用于半導體。 <抗蝕劑材料>
包含過渡金屬的不完全氧化物作為主要成分的無機抗蝕劑 (過渡金屬為Ti、 V、 Cr、 Mn、 Fe、 Nb、 Cu、 Ni、 Co、 Mo、 Ta、 W、 Zr、 Ru、 Ag等。)
<曝光條件>
以10-15mW的輸出電平發射的、直線速率約為4.9m/s的、波 長405nm的藍紫激光束(假設要制造藍光盤，并且藍光盤每一層的容 量為25GB (千兆字節))。
<顯影條件〉
使用上述顯影劑執行顯影約10分鐘。
在上述條件下制造原版盤3。小突起32的高度和曲率半徑如下所述。
即，突起的高度的觀測值為3-5nm。
突起的高度相對于凹進部分10 (坑部分)和非凹進部分ll (岸 部分)之間的垂直距離(凹凸垂直間隔)之比為3/70 - 5/70，在藍光 盤的情況下，所述垂直距離為70nm。從而，突起的高度為坑/岸垂直 間隔的4%-7%。
在DVD (數字多功能盤)的情況下，凹凸垂直間隔為120-130 nm。因此，突起高度的比例為3/130 - 5/120 (相對于垂直間隔為2% - 4 % )。
曲率半徑的觀測值為20 - 40 nm。在藍光盤的情況下，曲率半徑相對于70 nm的凹凸垂直間隔之 比為20/70-40/70 (相對于垂直間隔為29% -57% )，即30% -60%。
在DVD的情況下，曲率半徑相對于120-130 nm的凹凸垂直間隔 之比為20/130-40/120 (相對于垂直間隔為15% -33% )，即15% -35 % 。
小突起12的高度和曲率半徑影響壓模4中的小凹陷23的深度和 曲率半徑。
然后，盤基片5上的小突起32的深度和曲率半徑基本上受到類 似的影響。在藍光盤的情況下，圖6中顯示的小突起32的高度為坑/ 岸高度的4% -7%,其曲率半徑為坑/岸高度的30% -60%。
因而，在這些情況下，由于模制過程中的樹脂冷卻而導致的基片 收縮可被補償，并可縮短冷卻時間。因而，可確保轉印能力和分離性
6匕 B匕。
這里，在以上實施例中，描述了制造只再現盤并且凹凸圖案對應 于坑和岸的情況。然而，本發明還可應用于制造可記錄盤的情況，即 凹凸圖案對應于溝和岸的情況，或者可應用于執行多層全息圖的凹凸 轉印過程的情況。另外，還可將本發明應用于在表面上形成精細形狀 的過程中。
權利要求
1.一種在制造光盤的制造過程中使用的原版盤，所述制造過程包括以下步驟使用原版盤制造壓模，所述原版盤中形成有凹進部分，所述壓模具有通過轉印所述凹進部分而形成的凸出部分；使用壓模制造盤基片，所述盤基片具有通過轉印壓模中的凸出部分而形成的凹進部分；以及在盤基片上形成預定的分層結構，其中，所述原版盤的特征在于通過使設在原版盤基片上的無機抗蝕劑膜曝光于激光束而引起的熱化學反應來形成曝光部分，執行顯影過程，以使曝光部分形成為凹進部分，且凹進部分和非凹進部分之間的邊界部分包括從非凹進部分的平面突出的小突起。
2. 根據權利要求1所述的原版盤，其特征在于，所述小突起距 非凹進部分的平面的高度在非凹進部分的平面距凹進部分的高度的3 % -10%的范圍內，所述小突起的曲率半徑在非凹進部分的平面距凹 進部分的高度的20% - 60%的范圍內。
3. —種用于制造在制造光盤的制造過程中使用的原版盤的原版 盤制造方法，所述制造過程包括以下步驟使用原版盤制造壓模，所 述原版盤中形成有凹進部分，所述壓模具有通過轉印凹進部分而形成 的凸出部分；使用壓模制造盤基片，所述盤基片具有通過轉印壓模中 的凸出部分而形成的凹進部分；以及在盤基片上形成預定的分層結 構，其中，所述原版盤制造方法的特征在于包括以下步驟 膜形成步驟，在原版盤基片上形成無機抗蝕劑膜； 曝光步驟，通過使原版盤基片上的無機抗蝕劑膜曝光于激光束而 引起的熱化學反應來形成曝光部分；以及沉積步驟，在預定時間內對上面形成有曝光部分的原版盤基片執 行沉積過程，以使曝光部分形成為凹進部分，且在凹進部分和非凹進 部分之間的邊界部分中形成從非凹進部分的平面突出的小突起。
4. 根據權利要求3所述的原版盤制造方法，其特征在于，設置用于形成無機抗蝕劑膜的無機抗蝕劑材料、激光束的功率和執行顯影 過程的時間，以使所述小突起距非凹進部分的平面的高度在非凹進部分的平面距凹進部分的高度的3% -10%的范圍內，且使所述小突起 的曲率半徑在非凹進部分的平面距凹進部分的高度的20% - 60%的 范圍內。
5. —種在制造光盤的制造過程中使用的壓模，所述制造過程包 括以下步驟使用原版盤制造壓模，所述原版盤中形成有凹進部分， 所述壓模具有通過轉印所述凹進部分而形成的凸出部分；使用壓模制 造盤基片，所述盤基片具有通過轉印壓模中的凸出部分而形成的凹進 部分；以及在盤基片上形成預定的分層結構，其中，所述壓模的特征在于凸出部分和非凸出部分之間的邊界 部分包括在非凸出部分的底面中形成的小凹陷。
6. —種使用壓模制造的盤基片，所述壓模是使用形成有凹進部 分的原版盤來制造的，所述壓模具有通過轉印凹進部分而形成的凸出 部分，所述盤基片具有通過轉印壓模中的凸出部分而形成的凹進部 分，其中，所述盤基片的特征在于凹進部分和非凹進部分之間的邊 界部分包括從非凹進部分的平面突出的小突起。
7. 根據權利要求6所述的盤基片，其特征在于所述小突起距 非凹進部分的平面的高度在非凹進部分的平面距凹進部分的高度的3 % -10%的范圍內，所述小突.起的曲率半徑在非凹進部分的平面距凹 進部分的高度的20% -60%的范圍內。
8. —種通過以下步驟制造的光盤使用原版盤制造壓模，所述 原版盤中形成有凹進部分，所述壓才莫具有通過轉印所述凹進部分而形 成的凸出部分；使用壓模制造盤基片，所述盤基片具有通過轉印壓模 中的凸出部分而形成的凹進部分；以及在盤基片上形成預定的分層結 構，其中，所述光盤的特征在于在盤基片中形成的凹進部分和非凹 進部分之間的邊界部分包括從非凹進部分的平面突出的小突起。
9. 根據權利要求8所述的光盤，其特征在于所述小突起距非 凹進部分的平面的高度在非凹進部分的平面距凹進部分的高度的3% - 10%的范圍內，所述小突起的曲率半徑在非凹進部分的平面距凹進 部分的高度的20% -60%的范圍內。
10. —種光盤制造方法，其特征在于包括以下步驟 膜形成步驟，在原版盤基片上形成無機抗蝕劑膜； 曝光步驟，通過使原版盤基片上的無機抗蝕劑膜曝光于激光束而引起的熱化學反應來形成曝光部分；沉積步驟，通過在預定時間內對上面形成有曝光部分的原版盤基 片執行沉積過程，以使曝光部分形成為凹進部分，且在凹進部分和非 凹進部分之間的邊界部分中形成從非凹進部分的平面突出的小突起， 從而形成原版盤；壓模形成步驟，使用原版盤形成壓模，所述壓模具有通過轉印原 版盤中的凹進部分而形成的凸出部分；基片形成步驟，使用壓模形成盤基片，所述盤基片具有通過轉印 壓才莫中的凸出部分而形成的凹進部分；以及分層結構形成步驟，通過在盤基片上形成預定的分層結構來形成光盤。
11. 一種使用壓模制造的盤基片，所述壓模是使用形成有凹進部 分的原版盤來制造的，所述壓模具有通過轉印凹進部分而形成的凸出 部分，所述盤基片具有通過轉印壓模中的凸出部分而形成的凹進部 分，其中，所述盤基片的特征在于用于制造盤基片的壓模為凸出部 分和非凸出部分之間的邊界部分包括在非凸出部分的底面中形成的 小凹陷的壓模。
12. 一種通過以下步驟制造的光盤使用原版盤制造壓模，所述 原版盤中形成有凹進部分，所述壓模具有通過轉印所述凹進部分而形 成的凸出部分；使用壓模制造盤基片，所述盤基片具有通過轉印壓模 中的凸出部分而形成的凹進部分；以及在盤基片上形成預定的分層結構，其中，所述光盤的特征在于用于制造盤基片的壓模為凸出部分 和非凸出部分之間的邊界部分包括在非凸出部分的底面中形成的小 凹陷的壓模，并在盤基片上形成所述預定的分層結構。
全文摘要
在制造原版盤、壓模、盤基片和光盤的過程中，在制造原版盤的步驟中考慮了壓模和盤基片之間的分離性能以及在制造光盤后保持令人滿意的信號特性。在原版盤中，凹進部分和非凹進部分之間的邊界部分包括從非凹進部分的平面突出的小突起。原版盤的形狀被反轉地轉印到壓模，壓模的形狀被反轉地轉印到盤基片。由于邊界部分的形狀而改進了分離性能并保持了信號特性。
文檔編號G11B7/26GK101627432SQ200880001338
公開日2010年1月13日 申請日期2008年11月7日 優先權日2007年12月27日
發明者松原貴志, 柳澤吉長 申請人:索尼株式會社