CN101714370A - 生产光盘的方法和生产压模的方法 - Google Patents

Abstract

一种生产光盘的方法，包括下述步骤：进行无机光刻胶母盘的激光曝光，在所述无机光刻胶母盘上，利用在曝光区中突起的无机材料形成有光敏层，并在光敏层的表面上形成有表面涂层，以控制突起的形状；转印无机光刻胶母盘上通过激光曝光形成的突起的形状，以产生其中与突起的形状对应的部分是凹陷的压模；利用所述压模形成树脂衬底，以致与突起的形状对应的部分是突起；和在树脂衬底上形成预定的层结构，从而制作光盘。

Description

生产光盘的方法和生产压模的方法

技术领域

本发明涉及生产盘的方法，和利用无机光刻胶母盘生产压模的方法。

背景技术

在由于数字广播的普及而开始全HD(高清晰度)视频时代时，光盘的记录密度的增大从目前主流的DVD(数字多媒体盘)发展到蓝光盘(注册商标)。

在光盘的母盘制作步骤中，利用激光曝光，用光刻法形成诸如凹坑和沟槽之类的图案。不过，一直主要是通过缩小曝光光斑来增大记录密度的。

当在母盘制作期间，波长为λ的激光束由具有数值孔径(NA)的物镜来聚光时，曝光光斑直径

为1.22×(λ/NA)。由于从一开始开发CD(紧致盘)时就一直使用NA为0.90-0.95、接近理论极限值1的物镜，因此，记录激光光源的波长的缩短成为缩小曝光光斑直径的主要手段。

尽管在CD的母盘制作中使用了442nm波长的He-Cd激光，或者413nm波长的Kr+激光，不过351nm的UV(紫外光)波长的Ar+激光的使用提供生产DVD的可能性。此外，257-256nm波长的DUV(深紫外光)激光已投入实际应用中，从而实现了可记录的蓝光盘(BD-RE)。

按照除此之外的方法，最近有一种借助简单的工艺，实现明显更高密度记录的技术，该简单工艺已被引入只再现蓝光盘(BD-ROM)的生产中。尽管在光刻法中，一直使用有机材料(光刻胶)作为光敏层，不过已发现其中借助指定的无机材料，通过碱性显影来溶解未曝光的部分，与有机光刻胶工艺相比分辨率被显著提高的改进。

未经审查的日本专利申请No.2003-315988公开一种使用无机材料作为光敏材料的技术。下面，具有光刻胶功能的无机材料被称为“无机光刻胶”。

图11表示在有机光刻胶被用作光敏材料的情况下，和无机光刻胶被用作光敏材料的情况下，宽度值曝光和显影之后的突起/凹陷形状。

在有机光刻胶工艺中，按照光子模式进行记录，从而，最小曝光图案宽度正比于曝光光斑直径，基本上和光斑直径半宽度值相等。

另一方面，在无机光刻胶工艺中，按照热模式进行记录，从而当通过记录膜结构的设计来充分增大反应温度的阈值时，只有在曝光光斑的中心附近的高温部分对记录有贡献，从而允许有效记录光斑直径显著缩小。

于是，即使在DUV波长下，利用有机光刻胶也不能精确地形成BD-ROM的凹坑，而当使用无机光刻胶时，即使借助蓝色半导体激光光源，也能够实现足够的分辨率。

半导体激光器能够实现GHz级的高速调制，并且通过引入用于相变盘和磁光盘上的信号记录的写入策略，能够准确地控制凹坑形状，从而半导体激光器适合于实现良好的信号特性。写入策略是借助高速多脉冲记录一个凹坑的方法。这种情况下，通过控制脉冲的脉宽、脉冲强度、脉冲间隔等，优化图案形状。

下面简要说明上述无机光刻胶工艺。

如图12A中所示，无机光刻胶母盘100主要包括其中通过在由Si晶片或石英构成的支承物(母盘衬底100a)上进行顺序溅射来淀积储热控制层100b和无机光刻胶层100c的层结构。

在无机光刻胶母盘100中，如图12B中所示，按照记录信号调制的光束(记录光)通过具有约0.9的NA的物镜被聚集在母盘表面上，以执行热记录。无机光刻胶母盘100被安装在曝光设备的转台上，并按与记录线速度对应的速度旋转，从而沿径向方向以预定的间距(道间距)相对于物镜移动。

在完成曝光之后，用诸如卤化四甲基铵(TMAH)之类的有机碱性显影剂来显影无机光刻胶母盘。从而，在无机光刻胶层100c上形成与曝光图案对应的突起/凹陷。即，曝光部分变成与母盘中的凹坑形状或沟槽形状对应的凹陷部分。

发明内容

下面参考图13A-13I～15A-15J，说明生产称为蓝光盘的只再现压印(emboss)凹坑盘(BD-ROM)的工艺，和生产可记录盘(BD-R，BD-RE)的工艺。

图13A-13I示出了生产BD-ROM的工艺。

用按照记录信息调制的激光束照射无机光刻胶母盘100(图13A)，以按照凹坑图案进行曝光(图13B)。随后，如同参考图12C所述那样进行显影，以形成把凹陷部分作为凹坑部分的无机光刻胶母盘100(图13C)。

随后，无机光刻胶母盘100的突起/凹陷图案被转印，以形成母盘压模110(图13D和13E)。在母盘压模110中，对应于凹坑的部分是突起。

随后，通过利用母盘压模110，用注射模制法模制盘衬底(塑料衬底)120(图13F和13G)。盘衬底120把凹陷部分作为凹坑部分。

在盘衬底120的突起/凹陷表面上淀积抗反射膜，从而形成记录层L0(图13H)。此外，在记录层L0上形成透光层(覆盖层121)(图13I)。

从而，完成一个光盘。在该光盘中，透光层侧充当记录/再现激光的入射面。于是，记录层L0的压印凹坑图案具有朝着入射面一侧凸出的凹坑部分。

另一方面，在可记录盘中，形成沟槽而不是凹坑串作为记录轨道。不过，就沟槽/平台图案的突起/凹陷方向而论，蓝光盘格式具有特定的规则。

在蓝光盘中，在盘衬底120的突起/凹陷转印表面(记录层L0)上形成100μm的透光层121。尽管如图14中所示，从透光层一侧应用记录/再现光束，不过从透光层一侧看来，用于信号记录/再现的沟槽G被置于前侧，平台L被置于后侧。

这基于下述光学道理，即，当在蓝光盘中，记录/再现光由具有高NA的物镜聚焦时，利用沟槽的前侧获得良好的信号特性，因为光几乎不进入沟槽的后侧。

于是，生产可记录光盘的工艺不同于图13A-13I中所示的工艺，而是如图15A-15I中所示。

图15A-15I示出了生产BD-R或BD-RE的工艺。

用激光束照射无机光刻胶母盘100(图15A)以进行曝光(图15B)。这种情况下，激光束按照指示将记录在沟槽中的信息的摆动(wobbling)被偏转，从而以摆动沟槽的形式形成曝光图案。随后，如上参考图12C所述进行显影，以形成把凹陷作为沟槽部分的无机光刻胶母盘100(图15C)。

由于使用正光刻胶(曝光部分可溶于碱的类型)，显影之后的沟槽被置于母盘的后侧(凹陷处)。在母盘的曝光期间，沟槽由被偏转器摆动的记录光斑记录，从而，未曝光侧不能被用作沟槽。

随后，无机光刻胶母盘100的突起-凹陷被转印以形成母盘压模110(图15D)。不过，在母盘压模110中，与沟槽对应的部分是突起。于是，当利用母盘压模110形成盘衬底120时，盘衬底120的沟槽对应于朝着入射面侧的凹陷。

于是，母盘压模110的突起-凹陷被反转，从而形成母压模(motherstamper)111(图15E)。

随后，利用母压模111，通过注射模制形成盘衬底(塑料衬底)120(图15F、15G)。在盘衬底120中，沟槽G对应于突起，平台L对应于凹陷。

在盘衬底120的突起/凹陷表面上形成包含诸如相变材料、色变材料之类的记录材料的记录层L0(图15H)。此外，在记录层L0上形成透光层(覆盖层)121(图15I)。

从而，制成可记录的光盘。在该光盘中，透光层一侧是记录/再现激光的入射面，从而，记录层L0中的沟槽朝着入射面一侧突起。

于是，在生产可记录光盘的工艺中，按照平台/沟槽图案的突起/凹陷的定义，从母盘压模110到母压模111的转印步骤是必不可少的。于是，当在压模之间进行转印时，在电镀之后的界面处把压模相互分开，从而预先对作为转印源的压模表面进行脱模处理。所述处理方法的例子包括浸入诸如高锰酸钾水溶液、重铬酸溶液之类酸化学品中的方法，和在氧气气氛中用紫外光照射来在镍表面上形成氧化膜的方法(参见未经审查的日本专利申请公开No.2003-217189)。

不过，这样的脱模处理难以控制，导致产量降低。如果脱模处理不充分，那么在最坏的情况下，会发生分开失败。即使压模能够被分开，表面也会被擦伤，或者在图案中局部出现缺陷。当所述处理过度时，压模局部被在镀层生长期间施加的应力自然分开，电镀溶液进入，从而即使在脱模后进行清洗之后，在压模上也会留下污点。

利用母压模111模制的盘衬底120具有较高的出错率和高的次品率。还存在其中在电镀溶液的化学反应中产生的微米直径级的气泡被转印到母压模111的整个表面的失败情况。由于电镀溶液和脱模处理中使用的化学制品的状态随时间变化，因此不易长时间地保持稳定的条件。

因此，理想的是解决由脱模处理引起的问题，并在整个光盘生产工艺中提高效率。

按照本发明的一个实施例的生产光盘的方法包括下述步骤：进行无机光刻胶母盘的激光曝光，在所述无机光刻胶母盘上，利用在曝光区中突起的无机材料形成有光敏层，并在光敏层的表面上形成有表面涂层，以控制突起的形状，转印无机光刻胶母盘上通过激光曝光形成的突起的形状，以产生其中与突起的形状对应的部分是凹陷的压模，利用所述压模形成树脂衬底，以致与突起的形状对应的部分是突起，和在树脂衬底上形成预定的层结构，从而制作光盘。

所述表面涂层是利用SiN形成的。

进行激光曝光，以便在光盘制作步骤制作的光盘上形成与记录轨道对应的沟槽图案。

所述压模是金属压模。

在无机光刻胶母盘的激光曝光部分中形成的突起的形状具有大体上为正弦波的剖面形状。

按照本发明的实施例的生产压模的方法包括下述步骤：进行无机光刻胶母盘的激光曝光，在所述无机光刻胶母盘上，利用在曝光区中突起的无机材料形成有光敏层，并在光敏层的表面上形成有表面涂层，以控制突起的形状，和转印无机光刻胶母盘上通过激光曝光形成的突起的形状，以产生其中与突起的形状对应的部分是凹陷的压模。

例如，当生产用于生产BD-R和BD-RE的压模时，无机材料被用作母盘光刻法的光刻胶。另外，通过利用无机光刻胶母盘的特性，显影步骤，和从母盘压模到母压模的反转步骤被省略，从而改进生产的单件产品生产时间和产量。

即，在无机光刻胶母盘中，曝光部分突起，利用所述突起直接形成压模，以致在根据母盘形成的压模中，曝光部分(例如，沟槽部分)变成凹陷部分。

另外，由于突起被转印成压模的凹陷，和光盘衬底的突起沟槽，因此必须恰当地控制突起的形状。于是，为了把沟槽控制为希望的形状，或者抑制沟槽的表面粗糙度的恶化，在无机光刻胶母盘的无机光刻胶层的表面上形成薄膜表面涂层。

由于由SiN或类似物构成的表面涂层具有抑制无机光刻胶的突起的功能，因此当适当地规定薄膜厚度时，能够优化突起沟槽的高度和宽度。此外，突起的表面变粗糙也被抑制。

按照本发明，在其中母盘阶段中的曝光部分变成光盘产品阶段中朝向入射表面一侧的突起(例如，突起沟槽)的生产工艺中，不需要根据母盘压模形成母压模，以反转曝光部分的突起和凹陷的步骤。

此外，不需要母盘曝光之后的显影步骤。

于是，能够省略缺陷率高的显影步骤和从母盘压模转印到母压模的电镀步骤，从而提高生产的合格率，并显著缩短加工的时间(例如，约2-3小时)。

此外，为了把母盘的曝光部分的突起控制为希望的形状，在无机光刻胶上形成由SiN或类似物构成的表面涂层。

于是，能够形成具有希望宽度和高度的沟槽形状，并且光盘的噪声特性得到改善，从而生产高质量的光盘。

附图说明

图1A和1B分别是按照本发明的一个实施例的生产工艺和现有技术的生产工艺的流程图；

图2A-2E是图解说明按照本发明的一个实施例的生产步骤的示图；

图3A-3F是图解说明按照本发明的一个实施例的生产步骤的示图；

图4是图解说明在本发明的实施例中使用的母盘曝光设备的示图；

图5A-5C是图解说明借助写入策略信号的激光调制的示图；

图6A-6C是示出作为样品A的母盘的AFM观测图像的示图；

图7A-7C是示出实施例中作为样品B的母盘的AFM观测图像的示图；

图8A-8C是示出实施例中作为样品C的母盘的AFM观测图像的示图；

图9A和9B是图解说明每个样品的厚度和突起形状的示图，其中，图9A是实验中使用的三种母盘样品(参数，SiN厚度)，图9B是曝光后每个样品的沟槽突起的形状；

图10是图解说明每个样品的信号再现的结果的示图；

图11是图解说明无机光刻胶的高分辨力的示图，示出了记录光斑面内分布；

图12A-12C是图解说明无机光刻胶的光刻法的示图；

图13A-13I是图解说明生产ROM光盘的现有工艺的示图；

图14是图解说明沟槽的突起/凹陷定义的示图；以及

图15A-15J是图解说明生产可记录光盘的现有工艺的示图。

具体实施方式

按照下述顺序说明本发明的一个实施例：

1.按照一个实施例的生产工艺

2.母盘制作步骤

3.压模制作步骤

4.光盘制作步骤

5.例子

6.总结

1.按照一个实施例的生产工艺

在本实施例中，本发明被应用于生产可记录蓝光盘(BD-R，BD-RE)的工艺。

在该生产工艺中，当制作压模时，无机材料被用作母盘光刻法的光刻胶(光敏层)，显影步骤及把突起和凹陷从母盘压模反转到母压模的步骤被省略，从而改进了流水时间(tact time)和产量。此外，生产了具有高信号质量的光盘。

BD-R(可记录的蓝光盘)是基于蓝光盘标准的只写一次光盘。BD-RE(可重写的蓝光盘)是基于蓝光盘标准的可重写光盘。

BD-R和BD-RE的盘衬底具有基本相同的结构。

在盘衬底上只预先形成沟槽，而不形成凹坑串。除了在最内边缘中的PIC(永久信息&控制日期)区中的沟槽轨道间距为350nm之外，在诸如数据记录区之类的几乎所有区域中，沟槽的轨道间距为320nm，沟槽具有单螺旋结构。

另外，沟槽的深度约为25nm。

在摆动系统中，诸如地址之类的唯一信息被记录在沟槽中。

在本说明书中，沟槽结构的突起和凹陷的名称是摆动的，用于信号记录/再现的一侧被称为“沟槽”，不用于信号记录的一侧被称为“平台”。

如上参考图14所述，就沟槽/平台盘衬底上的突起和凹陷的方向来说，按照蓝光盘格式从透光层一侧看来，用于记录/再现的沟槽G被设置在前侧，平台被设置在后侧。

生产BD-R和BD-RE光盘的工艺示于图1A和1B中。

图1A示出了按照本实施例的生产工艺。为了比较，图1B示出了现有技术的生产工艺。

尽管下面将详细说明每个步骤，不过本实施例的生产工艺示意地如下所述：

首先，进行母盘淀积步骤(ST1)。在该步骤中，在母盘衬底上形成储热控制层、无机光刻胶层、和表面涂层，从而形成无机光刻胶母盘。

随后，进行切削步骤(ST2)。即，进行无机光刻胶母盘的曝光，以形成沟槽图案。

上面说明了母盘制作步骤。在本实施例中，不对经过曝光的无机光刻胶母盘进行显影。

随后，在压模制作步骤中，在表面传导步骤(ST3)中通过溅射形成诸如无机光刻胶之类的金属膜。

另外，进行母盘压模电镀步骤(ST4)，以形成母盘压模。

随后，在光盘制作步骤中，利用母盘压模，借助注射模制来模制盘衬底(塑料衬底)(模制步骤(ST5))。

随后，在层结构形成步骤(ST6)中，形成包括记录层、透光层等的层结构，以制成光盘。

图1B是示出参考图15A-15J说明的现有生产工艺的步骤的流程图。所述步骤如下所示：

在母盘制作步骤中，执行母盘淀积步骤(ST10)、切削步骤(ST11)、和碱性显影步骤(ST12)。这些步骤分别对应于参考图15A-15C说明的步骤。

在压模制作步骤中，执行母盘压模电镀步骤(ST13)、母盘压模脱模步骤(ST14)、和母盘压模-母压模转印步骤(电镀步骤)(ST15)。这些步骤分别对应于参考图15D-15F说明的步骤。在母盘压模脱模步骤(ST14)中，进行紫外光照射或者浸入高锰酸钾水溶液中。

在光盘制作步骤中，执行利用母压模的盘衬底模制步骤(ST16)和层结构形成步骤(ST17)。这些步骤分别对应于参考图15G-15J说明的步骤。

本实施例的生产工艺在下述几点不同于现有技术的生产工艺：

在实施例中，在母盘淀积步骤中，在充当光敏层的无机光刻胶层的表面上形成表面涂层。

在实施例中，不进行碱性显影步骤。

在实施例中，不制作母压模，从而不进行母盘压模脱模步骤和压模转印步骤。

下面详细说明每个步骤。

2.母盘制作步骤

首先，在图1A中所示的母盘淀积步骤(ST1)中，形成图2A和2E中所示的无机光刻胶母盘1。

尽管无机光刻胶母盘通常具有其中在由Si晶片或石英构成的支承物上进行顺序溅射而淀积储热控制层和无机光刻胶的结构，不过，本实施例的无机光刻胶母盘具有图2E中所示的结构。

即，在由Si晶片或石英构成的母盘衬底上通过溅射而淀积储热控制层1b、无机光刻胶层1c和表面涂层1d。

储热控制层1b用于加热无机光刻胶，而不使曝光光斑施加的热量泄漏到母盘衬底1a。于是，厚度的增大导致光刻胶敏感度的增大，不过由于平面方向的过度热扩散，过大的储热效应会劣化分辨率。于是，重要的是选择材料和厚度以便平衡光刻胶敏感度和分辨率。事实上，非晶硅(a-Si)、SiO₂或SiN被淀积到约20-100nm的厚度。

作为无机光刻胶层1c的无机光刻胶材料，已报告了SiO₂和基于硫族化物的材料。不过，无机光刻胶材料最好具有对蓝光到紫外光波长的实际敏感度。于是，可以使用过渡金属，比如W(钨)、Mo(钼)等的不完全氧化物。构成光刻胶材料的过渡金属的其它例子包括Ti、V、Cr、Mn、Fe、Nb、Cu、Ni、Co、Ta、Zr、Ru、Ag等等。

为了控制通过曝光在无机光刻胶层1c中形成的突起的形状，形成表面涂层1d。

在无机光刻胶母盘1中，在激光曝光区中，无机光刻胶膜从非晶态相变到晶态，导致体积膨胀。从而，曝光部分突起20-30nm。在本实施例中，通过应用这种现象，突起部分被用作突起图案(沟槽)。

例如，在无机光刻胶的表面上淀积厚度约10nm-20nm的SiN膜。由于SiN膜很硬，因此无机光刻胶的突起受到抑制，从而借助更高记录功率的曝光，能够实现相同的突起程度。从而，在突起高度达到25nm的点处，形成比通常的沟槽更宽的沟槽。

通过利用这种效应，通过恰当控制SiN表面膜的厚度，能够优化沟槽的宽度和高度。另外，无机光刻胶的突起是多晶的，从而使表面变粗糙。不过，当致密的SiN膜被用作表面涂层膜时，突起沟槽的表面粗糙度被改善，产生实现更低噪声的效果。

随后，在切削步骤(ST2)中，在如上所述形成的无机光刻胶母盘1上进行对沟槽图案的激光曝光。

图4示出了无机光刻胶曝光设备。

曝光光学系统30包括激光光源(蓝光半导体激光器)34、偏转元件33、偏振光束分光器(PBS)35、1/4波长板36、扩束器37、分色镜38、和物镜39。例如，AOD(声光偏转器)、EOD(电光偏转器)等被用作偏转元件33。

在曝光光学系统30中，波长约405nm的蓝光半导体激光器被用作激光光源34，按照记录信号调制的光束通过NA约0.9的物镜39被会聚在无机光刻胶母盘1上，从而执行热记录(参见图11)。

从激光光源34输出的蓝激光束通过偏转元件33、偏振光束分光器35、1/4波长板36和扩束器37，由分色镜38导向物镜39，并被会聚在无机光刻胶母盘1上。

无机光刻胶母盘1被安装在转台(未示出)上，以对应于记录线速度的速度旋转，并沿径向方向以预定的进给间距(轨道间距)相对于物镜39移动。

由无机光刻胶母盘1反射的激光束(回光)被分色镜38反射，通过扩束器37和1/4波长板36，到达偏振光束分光器35。由于回光两次通过1/4波长板36，因此回光被偏振光束分光器35反射，并被引向回光光学系统40。

在回光光学系统40中，回光由光束分光器41分离。一部分分离的回光通过透镜42入射到CCD照相机上，用于观测聚光光斑的形状，另一部分通过透镜44被会聚在光检测器(PD)45上，用于监视反射光的量。

如上所述，在无机光刻胶母盘1曝光的瞬间，曝光区突起，反射系数改变。于是，当在图案记录之后用DC光循轨曝光区时，在光检测器45上会观察到再现信号。

在实际曝光之前利用再现波形确认光刻胶敏感度，使得即使当敏感度随使用的母盘而轻微变化时，也总是能够用最佳功率进行记录。

聚焦系统是类似于通常的光盘曝光设备中，使用聚焦红色激光器的离轴方法的例子。

离轴方法是一种利用当使聚焦光平行地偏离物镜39的光轴并入射时，从无机光刻胶母盘1的表面反射的光线的方向随无机光刻胶母盘1和物镜39之间的距离而变化的现象的系统。

从红色激光二极管54输出的聚焦光通过偏振光束分光器53和1/4波长板52，由镜51改变光路，通过分色镜38，并到达物镜39。随后，平行地偏离物镜39的光轴的光线被施加到无机光刻胶母盘1上。

从无机光刻胶母盘1反射的回光透过分色镜38，被镜51反射，经1/4波长板52到达偏振光束分光器53。随后，所述回光被偏振光束分光器53反射，并被引向位置传感器二极管(PSD)55。

聚焦光的回光的位置由位置传感器二极管55检测，对物镜39的致动器(未示出)施加伺服控制，以使位置保持恒定(使母盘和透镜之间的距离保持恒定)。从而，沿光轴方向驱动物镜39以进行聚焦控制。

在无机光刻胶母盘1中，即使当用记录光照射母盘时，在反应阈值温度或更低的温度的强度下，不会发生任何现象。于是，可用记录光持续照射母盘。从而，可用记录光容易地进行聚焦。这种情况下，如同光盘的记录/再现设备中一样，可以使用像散法或者刀缘法。

下面说明用于形成曝光图案的记录信号。

在其中曝光凹坑串的ROM光盘切削步骤中，不需要偏转元件33，ON/OFF调制操作由激光光源34执行。

下面说明这种情况。

由通常用于光盘的调制系统(比如8-14调制、8-16调制或RLL(1-7)调制)转换后的记录信号从包括待记录内容的记录信号发生器61被输出。

该信号按照凹坑长度nT(n＝2，3，4，...)变成高电平，或者按照平台长度mT(m＝2，3，4，...)变成低电平，并且可被原样输入到调制器。

当写入策略由半导体激光光源引入时，要求写入策略发生器62作为把记录信号转换成多脉冲的转换器。

除了记录信号之外，记录信号发生器61还把作为时间基准的时钟信号输出给策略发生器电路。

写入策略发生器62按照用户设置的提供峰值强度和间隔的预定参数把凹坑部分的脉冲分解成多个短脉冲。

图5A示出了其中用(n-1)个短脉冲记录nT(T是通道时钟周期)脉冲的例子。

图5B和5C分别示出了从记录信号发生器61输出的记录信号和时钟信号。写入策略发生器62把记录信号转换成包括图5A中所示的短脉冲串的写入策略信号。短脉冲串根据时钟信号排列在时间轴上，并被输入到激光驱动器63。激光驱动器63按照写入策略信号进行激光光源34(半导体激光器)的ON/OFF调制操作。

从而，记录激光变成与凹坑串相应的调制光，从而在无机光刻胶母盘1上形成与凹坑串对应的曝光图案。

另一方面，在生产BD-R和BD-RE的工艺中，进行沟槽图案曝光。

这种情况下，激光驱动器63执行发射连续光(DC发射)的操作，而不进行激光光源34的ON/OFF调制。作为替换选择，可以进行单周期的高速脉冲的发射。

记录信号发生器61输出待记录成摆动沟槽的信息(摆动信号)。

摆动信号被提供给偏转驱动器64。偏转驱动器64驱动偏转元件33，使得作为与摆动信号相应的曝光图案形成摆动。

从而，记录激光按照摆动信号被偏转，在无机光刻胶母盘1中，进行根据待记录信息被摆动的沟槽图案的曝光。

例如，利用上述母盘曝光设备进行无机光刻胶母盘1的曝光。

如上所述，在无机光刻胶母盘1的曝光区中，使无机光刻胶膜从非晶态相变成晶态，从而导致体积膨胀。

图2B示意性地示出了激光曝光的状态。

如图2B中所示，由于激光曝光导致的突起，曝光部分变成基本具有正弦波剖面形状的突起。该部分对应于无机光刻胶母盘1上的沟槽GV。未曝光部分变成对应于平台的凹陷。

在本实施例中，这种状态下，完成母盘制作步骤。即，不进行碱性显影。

3.压模制作步骤

随后，在压模制作步骤中，首先进行表面传导步骤(ST3)。在该步骤中，在切削步骤(ST2)后的无机光刻胶母盘1的表面(即，表面涂层1d)上通过溅射来形成传导金属膜。例如，使用无机光刻胶。

随后，在母盘压模电镀步骤(ST4)中，形成金属压模(例如，镍压模)。

图2C示出了待形成的母盘压模10。

把通过电镀无机光刻胶母盘1而形成的金属层和无机光刻胶母盘1分开，从而形成母盘压模10。

如上所述，在无机光刻胶母盘1中，曝光部分的突起产生基本具有正弦波剖面形状的突起/凹陷。突起对应于沟槽GV。于是，在向其转印突起/凹陷的形状的母盘图案10中，产生基本具有正弦波剖面形状的突起/凹陷，凹陷对应于沟槽。

在图1B中所示的现有技术的生产工艺中，如图15D中所示，形成其中对应于沟槽的部分是突起的母盘压模110。于是，进一步形成其中对应于沟槽的部分是凹陷的母压模111。

在本实施例中，在图2C中所示的母盘压模10中，对应于沟槽的部分是凹陷，从而不形成母压模111。即，可利用母盘压模10进行接下来的光盘制作步骤。

4.光盘制作步骤

在光盘制作步骤中，首先，利用母盘压模10进行盘衬底模制步骤(ST5)。

例如，把母盘压模10放入模子中，借助诸如聚碳酸酯之类树脂的注射模制，形成图2D中所示的盘衬底(塑料衬底)20。

由于在母盘压模10中，沟槽部分是凹陷，因此在盘衬底20中，沟槽G0对应于突起，平台对应于凹陷。

对盘衬底20的突起/凹陷表面进行层结构形成步骤(ST6)。

如图3A中所示，在以沟槽/平台形状形成的表面上形成记录层L0，记录层L0包括相变材料、色变材料等的记录材料层、介电层等等。

此外，如图3B中所示，在记录层L0上形成透光层(覆盖层)21。例如，借助可紫外光固化树脂的旋涂和紫外光照射固化，形成透光层21。从而，制成作为包括记录层L0的单层光盘(比如BD-R或BD-RE)的可记录光盘。

在所得到的光盘中，透光层一侧是记录/再现激光的入射面，从而，记录层L0的沟槽G0朝着入射面一侧突起。

尽管图3A和3B示意性地示出了光盘，不过实际上盘衬底20的厚度约为1.1mm，透光层21的厚度约为100μm。

另外，可在透光层21的表面上形成硬质涂层。

就具有两个记录层L0和L1的双层光盘来说，进行图3C、3D和3E中所示的步骤。

执行与针对单层光盘的直到图3A为止的步骤相同的步骤。在形成记录层L0之后，通过旋涂，涂敷分隔层22的材料(可紫外光固化树脂)。随后，通过使用记录层L1的母盘压模11(金属压模)，沟槽图案被转印到分隔层22，所述母盘压模11是通过和图2A-2C中所示的步骤相同的步骤形成的。

这种情况下，母盘压模11被压在未固化的可紫外光固化树脂(分隔层22)上，并从附图的下侧(盘衬底20一侧)用紫外光照射。

随后，分离母盘压模11，以转印沟槽G1的形状作为记录层L1，如图3B中所示。

随后，在以沟槽/平台形状形成的表面上形成记录层L1，记录层L1包括相变材料、色变材料等的记录材料层、介电层等等。此外，在记录层L1上形成透光层21，制成具有记录层L0和L1的双层光盘。

在双层光盘中，记录层L0的沟槽G0和记录层L1的沟槽G1朝着入射面一侧突起。

图3F示出了包括记录层L0、L1、L2和L3的四层光盘。

这种情况下，重复关于双层光盘的记录层L1的步骤。

即，在如图3A中所示形成记录层L0之后，形成分隔层22，通过利用记录层L1的母盘压模11，沟槽图案被转印到分隔层22。随后，在被转印沟槽图案的表面上形成记录层L1。

随后，在形成记录层L1之后，形成分隔层23，通过利用记录层L2的母盘压模(未示出)，沟槽图案被转印到分隔层23。随后，在被转印沟槽图案的表面上形成记录层L2。

进而，在形成记录层L2之后，形成分隔层24，通过利用记录层L3的母盘压模(未示出)，沟槽图案被转印到分隔层24。随后，在被转印沟槽图案的表面上形成记录层L3。

进而，在记录层L3上形成透光层21，从而完成具有记录层L0、L1、L2和L3的四层光盘。

这种情况下，对应于相应的记录层L0-L3形成四个母盘压模。不过，任一母盘压模是通过图2A-2C中所示的步骤形成的。

于是，在四层光盘中，记录层L0的沟槽G0、记录层L1的沟槽G1、记录层L2的沟槽G2、和记录层L3的沟槽G3朝着入射面一侧突起。

5.例子

在上述实施例的光盘生产工艺中，在紧接于无机光刻胶母盘1上的沟槽图案的曝光之后，曝光区突起约25nm的条件下，在不显影的情况下形成母盘压模10，并利用母盘压模10形成衬底。

如同参考图15A-15J所述，当按照通常的工艺进行显影时，沟槽对应于无机光刻胶母盘上的凹陷。不过，在实施例中，凹陷被反转成无机光刻胶母盘上的突起，从而，母盘压模10可被用于注射模制。

就突起沟槽的形状而论，为了满足希望的高度和深度，在无机光刻胶层1c上形成抑制无机光刻胶的突起高度的表面涂层1d。

在通常的光刻胶膜结构，即，其中在Si晶片上形成储热控制层和无机光刻胶层，而不形成表面涂层1d的结构中，当仅仅控制无机光刻胶层的厚度和记录功率时，突起并不合乎沟槽形状。例如，在突起到希望高度(到25nm)的状态下，不一定同时获得最佳的沟槽宽度。

当增大记录功率时，图案的突起高度和宽度都被增大，直到它们饱和为止。不过，在无机光刻胶突起到25nm的状态下，实际上沟槽的半宽度不超过160nm，达不到对BD-R和BD-RE衬底来说180nm的最佳宽度。

于是，作为表面涂层1d，例如，SiN膜最好在无机光刻胶的表面上被淀积到约10nm-20nm的厚度。

由于SiN膜很硬，因此无机光刻胶的突起的量受到抑制，借助记录功率比通常的记录功率更高的曝光，实现相同程度的突起。从而，当突起高度达到25nm时，形成比通常的沟槽更宽的沟槽。

通过利用这种效应，适当地控制表面涂层1d(SiN膜)的厚度，以同时优化沟槽的宽度和高度。

另外，无机光刻胶的突起是多晶的，从而使表面粗糙。不过，当致密的SiN膜被用作表面涂层膜时，突起的沟槽的表面粗糙度被改善，产生实现更低噪声的效果。

下面说明实际的生产测试中的例子。

在实验中，为了优化由SiN构成的表面涂层1d的厚度，以获得BD-R和BD-RE的理想沟槽形状，改变表面涂层1d的厚度以制备样品。另外，根据具有最佳形状的母盘形成母盘压模10，最后，用评估机器直接测量母盘压模10的信号。从而，确认信号特性与用常规工艺制作的母压模的信号特性相同。这归因于压模阶段的信号特性被认为与制成的光盘的信号特性相同的事实。

无机光刻胶母盘1被分别用作下述三个样品(样品A、样品B、样品C)。

样品A

其中在作为Si晶片的母盘衬底上形成厚度120nm的a-Si储热控制层1b和厚度70nm的无机光刻胶层1c(钨-钼氧化物化合物)的无机光刻胶母盘。不形成表面涂层1d。

样品B

其中在样品A的无机光刻胶层1c上形成厚度12nm的SiN表面涂层1d的无机光刻胶母盘。

样品C

其中在样品A的无机光刻胶层1c上形成厚度20nm的SiN表面涂层1d的无机光刻胶母盘。

图9A示出了每个样品的每一层的厚度。

用受控记录功率切削每个样品，以致在沟槽曝光期间，突起高度等于或小于25nm。

下面示出除功率外的公共记录条件(切削条件)

记录光学系统：

记录波长λ＝405nm

物镜NA＝0.95

记录脉冲：

单频脉冲波(频率f＝66MHz)

记录脉冲发射占空比＝35％

记录线速度：4.92m/s

轨道间距：0.32μm

用AFM(原子力显微镜)观测每个样品的沟槽突起形状，以测量沟槽的高度和半宽度。AFM观测图像示于图6A-6C，7A-7C和8A-8C中。图6A、7A和8A均示出平面方向的观测图像，图6B、7B和8B均示出其中三维显示突起的观测图像，图6C、7C和8C均示出突起的剖面形状的观测图像。

图9B中总结了观测结果。

从而，确认了能够通过SiN表面涂层1d的厚度来控制突起沟槽的形状。

作为BD-R和BD-RE的沟槽形状，样品B的26nm的高度和180nm的半宽度是与常规工艺形成的沟槽的高度和半宽度值最接近的值，在本实施例中是最佳的。

在样品C中，SiN表面涂层1d过厚，从而不能形成高度22nm或以上的突起。当进一步输入记录功率时，沟槽宽度被过度增大，从而影响平台，导致沟槽高度的降低。

在图6B、7B和8B的AFM观测图像(3D-显示)中，在不包括表面涂层的样品A的沟槽表面上观察到相当大的突起/凹陷粗糙度。不过，在包括SiN表面涂层的样品B或样品C中，粗糙度被降低，观察到光滑的弧形。

如上所述，这被认为归因于致密的SiN膜抑制了在无机光刻胶的曝光期间，由多晶化产生的表面突起/凹陷的现象。

特别地，如从图7中看到的，在样品B中，沟槽/平台剖面形状是平滑的大体呈正弦波的形状，从而不同于通常的沟槽/平台剖面形状所具有的大致梯形形状。

下面，说明根据每个样品制作的母盘压模10的信号特性的评估。

在没有显影步骤的情况下，通过分别利用不包括表面涂层的样品A、和包括具有适当厚度，并把适当的突起实现成沟槽的表面涂层1d的样品B的无机光刻胶母盘，形成母盘压模10。

不过，在样品B中，母盘的表面上的SiN膜(表面涂层1d)没有传导性，从而不能直接执行电镀。于是，无机光刻胶被淀积到5nm，以形成传导膜。于是，能够在和常规的无机光刻胶母盘相同的条件下进行电镀工艺。这对应于图1A中所示的表面传导步骤(ST3)。

在无显影的情况下根据每个样品A和B的无机光刻胶母盘制作的母盘压模具有与通过显影，从通常的正光刻胶制作的母压模(指的是图15F中所示的母压模111)的沟槽/平台相一致的沟槽/平台的突起/凹陷。

于是，质量与产品质量相同的常规BD-R母压模被增加到样品中，并在每个压模上形成厚度0.1mm的透光层(覆盖层)。随后，利用蓝光盘再现设备比较三个样品的信号特性。压模再现信号的评估项目是下述三点(1)、(2)和(3)

(1)CTS(交叉轨道信号)

该值是沟槽宽度的一个指标。当被循轨的沟槽和平台的DC反射光量级分别为IG和IL时，CTS由下面的公式表示：

CTS＝2×(IG-IL)/(IG+IL)

当沟槽宽度＝平台宽度(＝160nm)时，CTS变成0，而当沟槽宽度＞平台宽度时，CTS为正值。在BD-R或BD-RE中，形成的沟槽稍宽于平台，从而CTS值最好为+1％～+4％。

(2)NPP(归一化推挽信号)

该值主要是沟槽深度的指标。由于在33nm的λ/8n(n：衬底的折射率)下，NPP达到最大，因此在20-30nm的沟槽深度附近，NPP值随着厚度的增大而增大。

不过，NPP稍微取决于沟槽宽度和沟槽倾角。

就沟槽宽度来说，在(轨道间距)/2下，NPP达到最大。倾角的减小等同于沟槽变浅，在减小的厚度附近，NPP降低。

(3)沟槽噪声电平

在沟槽的循轨过程中，聚集在再现光检测器上的反射光的全部信号被取出，用频谱分析仪检查沟槽噪声的频率特性。

按照过去的检查，用这种方法在压模上测得的沟槽噪声直接反映在作为最终产品的BD-R或BD-RE介质的沟槽噪声中。

于是，这种评估被认为是确定光盘的信号质量的最重要项目。

以2.46m/s(线速度的一半)对压模进行再现，在0-8MHz的范围内利用0.30mW的再现激光功率进行测量。频谱分析仪被设置成PBW＝30kHz，VBW＝10Hz。

由于反射光的量的差异与噪声电平成比例地被反应出来，图10中还示出了示波器上的反射光的量值。

图10示出了由样品A和样品B的无机光刻胶母盘形成的母盘压模，及由常规工艺形成的BD-R母压模的上述三个项目的测量结果。

在样品A和样品B(空白母盘压模)之间的比较中，样品B表现出由沟槽宽度的增大引起的CTS值的增大。这支持了图6A-6C，7A-7C和8A-8C中所示的AFM测量结果。

此外，在3MHz(线速度＝2.46m/s)下，噪声电平约为7dB，在6MHz(线速度＝2.46m/s)下，噪声电平约为3dB。于是，样品B得到明显改进。即使当减去由于反射率的降低而产生的约10％＝0.5dB时，这也是一个足够显著的差别。

这两点表明SiN表面涂层1d的效果。

下面，比较样品B与常规工艺产品。

两个样品显示基本相同的CTS值。现有工艺的产品的NPP值约大20％。这可能归因于现有产品的沟槽剖面形状为梯形，而样品B的突起沟槽的剖面形状为正弦波(圆弧形)的事实。认为出现了沟槽倾角方面的差异。

不过，样品B的NPP值为0.33，对于NPP标准下限(作为压模评估准则的0.25)尚有余量，不存在任何问题。

在噪声频谱中，样品B的反射系数约高10％，不过在整个测量区域(0-8MHz)内频谱基本相同。于是，样品B完全可用作BD-R和BD-RE的压模。

如上所述，就关于沟槽的典型评估项目来说，直接对压模进行信号评估。从而，确认本实施例的工艺实现了与现有工艺的产品的沟槽特性等同的沟槽特性。即，如在样品B中一样，合适的是SiN表面涂层1d的厚度约为12nm。

尽管在实施例中，SiN被用作表面涂层的材料，不过，可使用另一材料(比如SiO₂等)代替SiN，只要它具有相同的功能。

6.总结

上面说明的实施例主要意图通过实现制作BD-R或BD-RE压模的高效工艺减少有缺陷的因素，以及缩短加工时间。

于是，就从母盘淀积到模制压模的形成的步骤而论，比较了本实施例的生产工艺与现有技术的生产工艺。

尽管参考图1A和1B比较了本实施例的生产工艺和现有技术的生产工艺，不过存在下面说明的加工效率方面的差异。

本实施例的工艺所特有的步骤包括其中在母盘上淀积SiN表面涂层1d的母盘淀积步骤(ST1)，和其中在切削后的母盘的表面上进行传导溅射的表面传导步骤(ST3)。这些步骤的故障率相对来说较低，并且每个步骤的时间估计约为10分钟。

现有技术的工艺特有的步骤包括碱性显影步骤(ST12)、母盘压模脱模步骤(ST14)、和母盘压模-母压模转印电镀步骤(ST15)。

碱性显影步骤(ST12)的时间约为20-30分钟，母盘压模脱模步骤(ST14)的时间为10-20分钟，母盘压模-母压模转印电镀步骤(ST15)的时间为90-150分钟。

通过省略这些步骤，即使扣除与本实施例特有的两个增加的步骤对应的时间，总的加工时间也被缩短2-3小时。

另外，碱性显影步骤和母盘压模-母压模转印电镀步骤，以及按照该方法的母盘压模脱模步骤是利用化学制品的湿法加工，容易导致诸如由随着时间的变化而引起的不稳定性、由化学玷污或残留玷污引起的缺陷增多等等之类的缺点。从提高生产率的观点来看，用本实施例避免这些缺陷是非常有效的。

从而，本实施例具有下述优点：

当制作BD-R或BD-RE衬底时，通常，利用母压模，通过注射模制形成塑料衬底，因为要求沟槽(在母盘制作期间曝光的区域)朝着衬底的表面一侧突起。

于是，为了省略从母盘压模到母压模的转印步骤，具有在曝光区中突起的性质的无机光刻胶被用于母盘的沟槽图案曝光，以使无机光刻胶突起成希望的形状，随后，在无显影步骤的情况下形成母盘压模。这种情况下，和通过正光刻胶的显影而形成的常规沟槽中不同，在母盘上突起和凹陷被反转，从而取消了母压模的形成。

于是，可以省略缺陷率高的显影步骤和母盘压模-母压模转印电镀步骤，从而提高生产产量，并把加工时间缩短约2-3小时。

如同参考图3C-3F关于双层光盘和四层光盘所述那样，在双层光盘中使用用于记录层L0和L1的两个母盘压模，在四层光盘中使用用于记录层L0-L3的四个母盘压模。

如上所述，在实施例中，考虑到使在形成母盘压模之前的各个步骤非常高效的效果，当为多层光盘形成许多母盘压模时，该效果被进一步增强。

随后，为了把无机光刻胶母盘上的突起沟槽控制为希望的形状，在无机光刻胶上形成SiN表面涂层1d。由于由SiN构成的表面涂层1d具有抑制无机光刻胶的突起的功能，因此当恰当地设定膜厚度时，能够同时优化突起沟槽的高度和宽度。即，能够根据不经过显影步骤的母盘生产其上形成有具有恰当高度(深度)和宽度的沟槽的压模，并进而生产光盘。

作为预防沟槽噪声的措施，有效的是形成SiN表面涂层1d。无机光刻胶的曝光部分是多晶的，从而在无表面涂层的情况下的曝光会使沟槽表面变粗糙，从而增大沟槽噪声。不过，具有致密表面的SiN膜会抑制表面变粗糙，防止噪声的恶化。

从而，能够生产信号质量与常规制作的母压模等同的模制母盘压模。

例如，从上述样品B可看出，当沟槽/平台剖面形状是平滑的大致正弦波形状时，该剖面形状被认为有助于改进噪声特性。该形状还具有改善脱模的效果。即，与常规的梯形剖面形状相比，便利了在母盘压模的模制期间，无机光刻胶母盘与母盘压模的分离，以及在盘衬底的模制期间，母盘压模和盘衬底之间的分离。此外，就多层光盘来说，对每个记录层进行压模转印和分离，从而，可分离能力的提高极大地有助于加工效率的提高。

尽管在实施例中，说明了把本发明应用于BD-R或BD-RE的生产的例子，不过，本发明的应用当然并不局限于BD-R或BD-RE的生产。视情况而定，本发明可应用于ROM型光盘。

此外，在未来的可记录光盘中，估计在保持相同的沟槽结构的情况下，通过利用具有更高NA的透镜(例如，NA＞1的固体浸没透镜)来增大密度。在这种情况下，本发明的方法也是有效的。

本申请包含和于2008年9月25日在日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2008-245355中公开的主题相关的主题，该专利申请的整个内容在此引为参考。

本领域的技术人员应明白，根据设计要求和其它因素，可产生各种修改、组合、子组合和变更，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围之内。

Claims (6)

1.一种制造光盘的方法，包括下述步骤：

对无机光刻胶母盘执行激光曝光，其中在所述无机光刻胶母盘上，利用在曝光区中突起的无机材料形成有光敏层，并在所述光敏层的表面上形成有表面涂层，以控制突起的形状；

转印所述无机光刻胶母盘上通过激光曝光而形成的突起的形状，以产生其上与所述突起的形状对应的部分是凹陷的压模；

利用所述压模形成树脂衬底，使得与所述突起的形状对应的部分是突起；以及

在所述树脂衬底上形成预定的层结构，从而制作光盘。

2.按照权利要求1所述的方法，其中SiN被用于所述表面涂层。

3.按照权利要求2所述的方法，其中执行激光曝光，以便在制作的光盘上形成与记录轨道对应的沟槽图案。

4.按照权利要求1所述的方法，其中所述压模是金属压模。

5.按照权利要求1所述的方法，其中在所述无机光刻胶母盘的激光曝光部分中形成的所述突起的形状具有大体上为正弦波的剖面形状。

6.一种制造压模的方法，包括下述步骤：

对无机光刻胶母盘执行激光曝光，其中在所述无机光刻胶母盘上，利用在曝光区中突起的无机材料形成有光敏层，并在所述光敏层的表面上形成有表面涂层，以控制突起的形状；和

转印所述无机光刻胶母盘上通过所述激光曝光而形成的突起的形状，以产生其上与所述突起的形状对应的部分是凹陷的压模。

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