CN1942957A - 带有掩模层的光学母盘基片和制造高密度浮雕结构的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种母盘基片、一种用于制造高密度浮雕结构的方法和使用该高密度浮雕结构复制的光盘，所述母盘基片包括基片层(10)和沉积在基片层上的记录叠层，所述记录叠层包括：掩模层(12)、夹在所述掩模层和基片之间的界面层(11)，所述掩模层包括用于形成表示编码数据图案的标记和间隔的记录材料，所述标记的形成是通过聚焦激光束进行热变进行的，并且所述标记具有与未记录的材料不同的相态。一种非常高密度的浮雕结构被获得。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制造高密度浮雕结构的带有掩模层的光学母盘基片。这种浮雕结构可例如用作大量复制只读存储器(ROM)和预制凹槽一次写入(R)和可重写(RE)盘的压模。本发明还涉及一种制造这种高密度浮雕结构的方法。本发明还涉及使用经所述处理的光学母盘基片制造的光盘。
背景技术
已经发明通过提高物镜的数值孔径和减小激光波长能够使光记录载体的数据容量不断演变地增加。总的数据容量已经从650M字节(CD，NA＝0.45，λ＝780nm)增加到4.7G字节(DVD，NA＝0.65，λ＝670nm)再到蓝光光盘(BD，NA＝0.85，λ＝405nm)的25G字节。光学记录载体可以是一次写入型的(R)、可重写型的(RE)和只读存储器型的(ROM)。ROM盘的最大优点是能以低成本大量复制，因此能够以低成本发布诸如音频、视频和其它数据的内容。这种ROM盘例如是带有微小复制凹坑(孔)的聚碳酸酯基片。复制的盘中的凹坑典型的可通过注射成型或类似种类的复制工艺来制造。在这种复制工艺中使用的压模的制造过程已知为母版制作法。
在传统的母版制作法中，使用调制的聚焦激光束照射旋涂在玻璃基片上的薄感光层。激光束的调制促使盘的一些部分由UV光进行曝光，而介于凹坑之间的中间区域保持未曝光状态。随着盘的旋转，聚焦激光束逐渐行进至盘的外侧，留下交替照射区域的螺旋。在第二步骤中，在所谓的显影处理中溶解曝光的区域以结束于光致抗蚀剂层内的物理孔。使用碱液(例如，NaOH和KOH)来溶解曝光区域。随后使用较薄的Ni层覆盖形成有这种结构的表面。在电流(galvanic)工艺中，使该溅射沉积的Ni层进一步增长至较厚的易控制的具有反相凹坑结构的Ni基片。将这种带有突起的Ni基片与带有未曝光区域的基片区分开，并被称作压模。
ROM盘包含代表编码数据的交替凹坑和脊(land)的螺旋。加入反射层(具有不同折射率系数的金属或其它种类的材料)以便于读出信息。在大多数光学记录系统中，数据轨迹间距具有与光学读出/写入斑点的尺寸相同的幅度等级以确保最佳数据容量。在蓝光盘的情况下，例如320nm的数据轨迹间距和305nm的1/e光斑半径(1/e是光学强度已经减至最大强度的1/e的半径)相当。与一次写入和可重写光学记录载体相比，ROM盘中的凹坑宽度通常是相邻数据轨迹之间的间距的一半。这种小凹坑对于最佳读出是必需的。众所周知ROM盘是通过相位调制，即通过光线的相长和相消干涉读出的。在读出较长的凹坑期间，会发生在从凹坑底部反射的光线和从相邻脊高地反射的光线之间的相消干涉，这会导致反射水平降低。
凹坑近似是光学读出光斑的一半的凹坑结构的母版制作法通常需要波长比用于读出的激光波长小的激光。对于CD/DVD母版制作法，激光束记录器(LBR)典型地工作于413nm的波长和NA＝0.9的物镜数值孔径下。对于BD母版制作法，257nm波长的深UV激光与较高的NA透镜(对于远场为0.9，而对于液体浸没母版制作法为1.25)结合使用。换句话说，需要用下一代的LBR来为当代的光盘制作压模。传统的光致抗蚀剂母版制作法的一个额外缺点是累积光子效应。光致抗蚀剂层中的感光化合物的退化与照射量成比例。在对中心轨迹的凹坑进行写入期间，聚焦埃里斑的侧部也会照射相邻迹线。这种多重曝光导致凹坑局部扩宽，并因此导致增加的凹坑噪音(抖动)。此外为了减小交叉照射，需要尽可能小的聚焦激光点。传统母版制作法中使用的光致抗蚀材料的另一个缺点是光致抗蚀剂中存在的聚合物链的长度。由于长的聚合物链，曝光区域的分解会导致相当粗糙的侧边缘。尤其是在凹坑(对于ROM)和凹槽(对于一次写入(R)和可重写(RE)应用的预制凹槽基片)的情况下，该边缘粗糙程度可导致预先记录的ROM凹坑和记录的R/RE数据的读出信号的恶化。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于制造高密度浮雕结构(例如，用于批量复制高密度只读存储器(ROM)和可记录(R/RE)盘)的具有掩模层的母盘基片，其优点是ROM盘中的预记录数据具有较好的信号质量，和对于改进的数据记录(R/RE)具有质量较好的预制凹槽。尤其是掩模层的使用允许制造深的高密度浮雕结构，即具有较大的高宽比。本发明的另一个方面是提供一种制造这种高密度浮雕结构的方法。最后，本发明披露了使用所提出的母盘基片和处理这种母盘基片的方法制造的光盘。
所述目的是通过提供一种母盘基片实现的，所述母盘基片包括一基片层和沉积在基片层上的记录叠层，所述记录叠层包括：
-掩模层；
-夹在所述掩模层和基片之间的界面层；
所述掩模层包括用于形成表示编码数据图案的标记和间隔的记录材料，所述标记的形成是通过聚焦激光束进行热变进行的并且所述标记具有与未记录的材料不同的相态。
具有掩模层的母盘基片的优选实施例被定义在从属权利要求中。在权利要求2所述的优选实施例中，所述母盘基片包括生长主导相变材料，所述材料是包括包含Ge、Sb、Te、In、Se、Bi、Ag、Ga、Sn、Pb、As的材料组中的至少两种材料的合金。在另一个优选实施例中，所述母盘基片包括用Ge和In掺杂的Sb-Te合金材料作为记录材料，尤其是掺有Ge和In的Sb2Te。在权利要求4所述的另一个优选实施例中，所述母盘基片包括Sn-Ge-Sb合金材料，尤其是Sn18.3-Ge12.6-Sb69.2的合成物。所要求保护的相变材料会在标记的尾部导致所谓的再结晶，从而允许进一步减小通道位长度，并因此减小切向数据密度。对于如权利要求1中所述掩模层的厚度范围被定义在权利要求5中，即2-50nm的范围内，优选的在5至40nm之间。
用于界面层的优选材料被定义在权利要求6、7和8中。权利要求6披露了使用诸如ZnS-SiO2、Al2O3、SiO2、Si3N4的介电材料作为如权利要求1中所述的母盘基片的界面。权利要求7披露了使用包括酞菁-花青、花青和AZO染料的染料材料组的有机材料作为所述母盘基片的界面层。权利要求8披露了使用从基于重氮萘醌的抗蚀剂组中选择的有机光致抗蚀剂材料作为界面层(11)。界面层的优选厚度范围从5nm到200nm，尤其是在20至110nm之间，如权利要求9中所披露的。
在一个优选实施例中，如权利要求1所述具有掩模层的母盘基片的记录叠层还包括在距基片最远的一侧与掩模层相邻的保护层。如权利要求11所披露的该保护层(81)的优选厚度在2和50nm之间，尤其是在5和30nm之间。在权利要求12和13中公开了所述优选材料。权利要求12提出使用诸如ZnS-SiO2、Al2O3、SiO2、Si3N4、Ta2O的介电材料。权利要求13提出使用尤其是从基于偶氮萘醌的抗蚀剂组中选择的有机光致抗蚀剂材料。另外，披露了使用诸如PMMA的可溶有机材料。保护层可特别有利的用于防止熔融的相变材料发生大规模迁移。将在本申请的后面讨论该效果。保护层需要耐在母盘基片中写入高密度浮雕结构期间所遭受的高记录温度。另一个重要的要求是能够使用所提出的蚀刻液体进行蚀刻除去该层。其它溶剂也能除去覆盖层，例如丙酮、异丙醇等。甚至在记录之后通过机械剥离保护层也能将它从母盘基片除去。
在另一个优选实施例中，如权利要求1所述的具有掩模层的母盘基片还包括一在所述基片层和不面对入射激光的所述界面层之间的第二界面层。该界面层优选地对蚀刻液体具有较高的抵抗性，使得该第二界面用作一自然的屏障。蚀刻的凹槽和其它浮雕结构的深度由掩模层和第一界面层的厚度来确定。第二界面层的厚度如权利要求15所述，并且其范围在10和100nm之间，优选地在15和50nm之间，
在另一个优选实施例中，如权利要求1、10或14所述的母盘基片还包括一在所述基片层和不面对入射激光的所述界面层之间的金属散热层(83)。所述金属散热层被添加用于在数据记录期间快速散热。与此同时，金属散热层也可用作反射器，以增强记录层对入射激光束的吸收。所述金属散热层的优选厚度大于5nm，尤其是大于15nm。所述厚度范围披露在权利要求17中。所述金属散热层是由基于包含Al、Ag、Cu、Ag、Ir、Mo、Rh、Pt、Ni、Os、W及其合金的材料组中的材料的材料或合金制成的。这些组成物披露在权利要求18中。
所述目的进一步是通过提供一种制造用于复制高密度浮雕结构的压模的方法实现的，所述方法至少包括步骤：
-使用调制的聚焦辐射束第一次照射如权利要求1-18中的任何一个所述的母盘基片，
-使用显影剂第一次冲洗所述照射的母盘基片，以便得到一种期望的第一浮雕结构，所述显影剂是碱液或酸液中的一种，优选的是从NaOH、KOH、HCl和HNO3的水溶液组中选出的，
-溅射-沉积金属层，尤其是镍层，
-使溅射沉积层电生长至期望的厚度，以形成一个压模，
-将母盘基片从压模分离。
所述目的进一步是通过提供如权利要求19中所述的方法实现的，还包括步骤：
-在第一次冲洗母盘基片之后，通过用作掩模的第一浮雕结构第二次照射母盘基片的界面层，
-使用显影剂第二次冲洗照射的母盘基片，以便对第一浮雕结构进行加深而形成第二浮雕结构，所述显影剂是碱液或酸液之一，优选的是从NaOH、KOH、HCl和HNO3的水溶液组中选出的。
权利要求21披露了一种如权利要求19所述的使用如权利要求1、10、14或16所述的母盘基片的方法，所述掩模层的厚度在5-35nm范围内，其中一预制凹槽形状的第一浮雕结构被形成用于复制一次写入和可重写光盘。
权利要求22披露了一种如权利要求19所述的使用如权利要求1、10、14或16所述的母盘基片的方法，所述掩模层的厚度在5-35nm范围内，其中在掩模层和界面层中形成所述第二浮雕结构。在该实施例中，所述记录并图案化的厚度范围在10-35nm内的掩模层用作掩模层使得在掩模层和界面层中都包含浮雕结构。所述界面层在暴露于蚀刻液体地方进行蚀刻。在掩模层中记录的数据图案通过蚀刻被转移到界面中。在该工艺之后，所述浮雕结构包括图案化的掩模层和蚀刻的界面层。
在权利要求23中披露了一种如权利要求19所述的使用如权利要求1所述的母盘基片的方法，所述掩模层的厚度在5-35nm范围内，其中所述第二浮雕结构通过蚀刻被进一步加深，以形成一第三浮雕结构，使得第三浮雕结构被包含在掩模层、界面层和部分地在基片中。
在权利要求24中披露了一种如权利要求18-23中的任何一个所述的方法，其中使用的显影剂溶液的浓度为1-30％，优选的在2和20％之间。
权利要求25披露了一种使用权利要求19到24中的任何一个所述的方法制造的压模复制的预记录光盘，其特征在于压模表面上的浮雕结构包括具有一典型新月形的最短凹坑和具有燕形尾沿的较长凹坑，并且浮雕结构被复制在光盘中。
附图说明
现在将参照附图更加详细的说明本发明，其中：
图1表示母盘基片的基本布局；
图2表示两类相变材料：生长主导和成核主导相变材料的成核和生长概率曲线；
图3表示在基于快速生长相变材料的光学记录载体中写入的非晶标记的透射电子显微(TEM)图片；
图4为表示非晶和结晶相的蚀刻速度差的浮雕结构的原子力显微(AFM)图片；
图5表示在使用NaOH和KOH作为显影剂的情况下对于InGeSbTe相变合成物作为总溶解时间函数的所测量的剩余层厚度；
图6表示在使用NaOH作为显影剂的情况下对于SnGeSb相变合成物作为总溶解时间函数的所测量的剩余层厚度；
图7表示在使用NaOH和HNO3作为显影剂的情况下对于SnGeSb相变合成物作为总溶解时间函数的所测量的剩余层厚度；
图8表示具有掩模层的优选母盘基片的布局；
图9表示使用所提出的母盘基片和根据所提议的方法制造的凹槽结构；
图10表示对于一种激光功率但在10％NaOH溶液中沉浸不同时间获得的三种浮雕结构；
图11表示对于三种不同激光功率在10％NaOH溶液中沉浸10分钟获得的三种浮雕结构；
图12表示使用所提出的母盘基片和根据所提议的方法写入的短凹坑的AFM图片；
图13示意的表示使用掩模层获得较深的高密度浮雕结构的工艺；
图14示意的表示使用掩模层获得甚至更深的高密度浮雕结构的工艺。
具体实施方式
相变材料被施加到公知的可重写盘格式，例如，DVD+RW和新近提出的蓝光盘(BD-RE)中。相变材料通过激光加热而从沉积时的非晶态改变为结晶态。在许多情况中，在记录数据之前使沉积时的非晶态成为晶态的。通过对薄相变层的激光感应的加热而使所述层熔融而可使初始的结晶态变成为非晶的。如果熔融状态被非常快速的冷却下来，则固体非晶态得以保持。通过将非晶标记加热到结晶温度以上而可使非晶标记(区域)再次变成结晶。这些机制公知于可重写相变记录。本申请人已经发现：根据加热条件，在结晶和非晶相之间存在蚀刻速度差。蚀刻已知是固体材料在碱液、酸液或其它类型或溶剂中的溶解处理。蚀刻速度差会导致浮雕结构。用于所声称的材料种类的适当蚀刻液体是诸如NaOH、KOH的碱液和诸如HCl和HNO3的酸。如果将所提议的相变材料用作掩模层，则可更深地产生浮雕结构，由此会导致更大的高宽比。高宽比被定义为浮雕结构的障碍物的高度和宽度的比。浮雕结构可例如用于制作用于大量复制光学只读ROM盘的压模，和可能用于一次写入和可重写盘的预制凹槽基片。所获得的浮雕结构还可用于显示器的高密度印刷(微接触印刷)。
在图1中，根据本发明提出的具有掩模层的母盘基片主要包括由例如相变材料构成的掩模层(12)和夹在所述掩模层(12)和基片(10)之间的界面层(11)。基于材料的光学和热学性质选择在所述掩模层中用作记录材料的相变材料使得其适于使用选择的波长进行记录。在母盘基片初始处于非晶态的情况下，在照射期间记录结晶标记。在记录层初始处于结晶态的情况下，记录非晶标记。在显影期间，两个状态之一在碱液或酸液中被溶解以得到浮雕结构。
可将相变合成物分成成核主导材料和生长主导材料。成核主导相变材料形成稳定结晶核的可能性相对较高，从该稳定结晶核可形成结晶标记。相比之下，结晶速度典型较低。成核主导材料的例子是Ge1Sb2Te4和Ge2Sb2Te5材料。生长主导材料的特征在于具有低的成核可能性和高的生长速率。生长主导相变合成物的例子是所公开的掺有In和Ge的合成物Sb2Te以及SnGeSb合金。在图2中示出了这两类相变材料的成核和生长概率曲线。左面表示成核主导相变材料的结晶特性。(21)表示成核的概率，(22)表示生长的概率。所述材料形成非晶材料可从其结晶成多晶标记的稳定核子的可能性相对较高。这种再结晶过程被表示在插图中。从结晶背景(25)中的非晶标记(24)的稳定晶核(23)进行的结晶过程被示意的表示出来。右面表示生长主导相变材料的结晶特性。(26)表示成核的概率，(27)表示生长的概率。这些材料形成可从其形成结晶标记的稳定晶核的可能性相对较低。相比之下，生长速度较大，从而在存在非晶-结晶界面的情况下可快速进行再结晶。该过程也被表示在插图中。非晶标记(24)通过生长再结晶形成结晶-非晶界面。
在初始非晶层中写入结晶标记的情况下，与聚焦激光点的形状一致的典型标记保持下来。可通过控制施加的激光功率在某种程度上调整结晶标记的尺寸，但很难使写入标记小于所述光斑。在结晶层中写入非晶标记的情况下，相变材料的结晶属性允许标记小于光斑尺寸。尤其是在使用生长主导相变材料的情况下，可通过在相对于写入非晶标记的时间的适当时标施加适当的激光电平在非晶标记的尾部感应再结晶。
该再结晶过程被阐释在图3中。其示出了写在结晶背景层(32)中的非晶标记(31)的透射电子显微镜(TEM)图。所使用的相变材料是生长主导相变材料，具体说是掺有In和Ge的Sb2Te合成物。最短标记(33)的特征在于由于在标记(34)的尾沿感应的再结晶而产生的所谓的新月形状。较长的标记(35)在尾沿处显示出类似的再结晶行为，这也会导致标记缩短。这种再结晶允许写入比光斑尺寸小的标记。
非晶和结晶状态的溶解速率差在图4中是可见的。该图表示用碱液(10％NaOH)对部分在结晶状态下和部分在非晶状态下的相变薄膜冲洗10分钟之后获得的浮雕结构的原子力显微图。左侧的平坦线(41)指的是相变薄膜的初始(非晶)状态。右侧平坦线(42)是写入(结晶)状态。可以发现一个平滑的台阶，其表示所使用的相变材料(掺有In和Ge的Sb2Te)的非晶和结晶相之间的溶解速率方面的良好对比。
在图5中示出了对于掺有In和Ge的Sb2Te合成物所测量的溶解速率。图5a表示对于5％和10％浓度的NaOH溶液作为总溶解时间函数的所测量的剩余层厚度。所述曲线的斜率代表每单位时间的溶解的层厚度，将其表示为溶解速率。对于5％的NaOH，该特定InGeSbTe合成物的溶解速率是约2nm/分钟。对于10％的NaOH，该特定InGeSbTe合成物的溶解速率是约1.5nm/分钟。图5b标绘出了对于10％的NaOH作为总溶解时间函数的所测量的凹槽深度。凹槽是使用激光束记录器(LBR)写入的。其中示出了对于三种不同激光功率(用LON表示)的测量。溶解速率也是1.5nm/分钟。图5c标绘出了对于5、10和20％的KOH溶液作为总溶解时间函数的所测量的凹槽深度。溶解速率对于5％KOH是约1.3nm/分钟，对于20％KOH是约2nm/分钟，对于10％KOH是约3nm/分钟。
在图6中给出了SnGeSb合成物对于5％、10％和20％浓度的NaOH溶液作为总溶解时间函数的所测量的剩余层厚度。所述曲线斜率代表每单位时间的溶解的层厚度，将其表示为溶解速率。对于5％NaOH，该特定SnGeSb合成物的溶解速率是约2.3nm/分钟。
对于SnGeSb合成物，将对于5％HNO3作为总溶解时间函数的所测量的剩余层厚度与图7中的10％NaOH进行比较。HNO3的溶解速率大大高于对于NaOH的溶解速率，即12nm/分钟对2.3nm/分钟。
在图8中给出了改进的母盘基片的布局。所述记录叠层包括基于快速生长的相变材料的掩模层(12)、界面层(11)、第二界面层(82)、金属散热层(83)和在掩模层顶部的保护层(81)。金属散热层被添加用于在写入数据和凹槽期间控制热累积。尤其是如果通过相变材料的无定形化(amorphisation)写入标记，则重要的是在记录期间从掩模层快速地除热以允许相变材料进行熔融-淬火。加入保护层用于防止在母盘基片旋转期间在离心力的影响下熔融相变材料发生大规模迁移。在非晶写入的情况下，保护层应该抗约600-800℃的高记录温度。另外，保护层应该可除去以在掩模层中形成浮雕结构，并也可能在界面层(11)和基片(10)中形成浮雕结构。
在图9中示出了使用所提出的母盘基片和根据所提议的方法制成的凹槽。使用一个激光束记录器以740nm的凹槽轨道间距写入凹槽，所述激光束记录器以413nm的激光波长工作并且具有数值孔径NA＝0.9的物镜。在20％NaOH溶液中的总溶解时间是10分钟。最后得到的凹槽深度是19.8nm。
在图10中示出了使用所提出的母盘基片和根据所提议的方法制成的凹槽的另一个示例。其示出了溶解处理的三个不同阶段，即沉浸在10％NaOH中5分钟(左图)、10分钟(中间图)和15分钟(右图)之后的结果。使用以413nm的激光波长和物镜的数值孔径NA＝0.9操作的激光束记录器以500nm的凹槽轨道间距写入凹槽。在沉浸15分钟之后得到的凹槽深度是20nm。
在图11中示出了使用LBR的不同激光功率写入的凹槽。左图像表示以低激光功率获得的结果，中间图像表示以中间激光功率获得的结果，右图像表示以高激光功率获得的结果。使用10％NaOH溶液的总溶解时间是10分钟。该图表示所提议的母盘基片和允许形成不同凹槽宽度的凹槽的方法。最低的功率指示能够使用413nm LBR和NA＝0.9写入宽160nm的凹槽，从而能够制造用于复制25GB蓝光盘式RE(可重写)和R(一次写入)盘的母盘基片。预记录的凹槽的轨道间距是TP＝320nm。160nm的凹槽宽度给出50％的凹槽/槽脊占空因数。如果使用257nm的激光束记录器，则可进一步减小凹槽的宽度。较小的光斑将给出较小的热斑，并因此给出较窄的写入凹槽。较小的斑点还便于写入较小的标记，因此将导致较高的数据密度。
在图12中给出了使用所提议的母盘基片和根据所提出的方法写入的短凹坑的AFM图。在10％NaOH溶液中的总溶解时间是10分钟。以(120)代表凹坑。凹坑形状象图2中所示的最短标记的典型新月形状。凹坑宽度几乎是凹坑长度的两倍。通过在凹坑(121)的尾部的再结晶效应来减小凹坑长度。标记的新月形状被完好的转移给浮雕结构。在该情况下凹坑的深度是20nm。
所述示例表示快速生长的相变材料在非晶和结晶相之间拥有较高的溶解速率差异。可利用该溶液速率差异在掩模层中制造高密度浮雕结构。高密度浮雕结构可只包含在掩模层中，但也可包含在掩模层和界面层(11)中。界面层(82)用作蚀刻的天然屏障，因为它被设计成对于所使用的显影液体(例如，碱液或酸液)具有非常低或零溶解速率。
预制凹槽形式的高密度浮雕结构可用作复制可记录(R)和可重写(RE)光盘的压模。预制凹坑形式的高密度浮雕结构可用作复制预记录只读存储器(ROM)盘的压模。尤其是在后者的情况下，通过在快速生长相变材料中进行写入得到的典型新月形状可出现在高密度浮雕结构中，并且最后将通过复制转移给光学ROM盘。
能够使用具有浮雕结构的图案化压模层作为对下面的层作进一步显影的掩模层。进一步显影意味着从母盘基片，尤其是从界面层进一步选择性除去材料，以获得更深的浮雕结构。该过程被示意的显示在图13中。上图(图13a)表示具有保护层(81)、掩模层(12)、界面层(11)、金属层(83)和基片(10)的母盘基片。在对掩模层(12)进行照射和显影(图案化)之后，在图13b中给出了结果，蚀刻液体还能与界面层(11)接触。界面层对蚀刻液体选择性暴露将引发在掩模层中嵌入的浮雕结构被进一步转移到界面层(11)中。这被示意地显示在图13c中。本实施例的一个很大的优点是获得深的浮雕结构。用于对界面层进行蚀刻的蚀刻液体可以是与用于图案化掩模层不同的类型。
在没有使用金属层(83)的情况下，浮雕结构可被进一步蚀刻到基片中以获得浮雕结构的进一步加深。该过程被示意的表示在图14中。所述母盘基片包括保护层(81)、掩模层(12)、界面层(I1)和基片(10)。在对掩模层(12)进行照射和显影(图案化)之后，在图14b中给出了结果，蚀刻液体还能与界面层(11)接触。界面层对蚀刻液体选择性暴露将引发在掩模层中嵌入的浮雕结构被进一步转移到界面层(11)和基片(10)中。这被示意地显示在图14c中。本实施例的一个很大的优点是获得甚至更深的浮雕结构。
还能够使用具有浮雕结构的图案化掩模层作为用于对界面层I1进行进一步的照射的掩模层。界面层I1例如是由感光聚合物制成。使用例如UV光照射母盘基片将引发没有覆盖掩模层的区域曝光。覆盖有掩模层的界面层区域将不会对照射曝光，因为掩模层对所使用的光是不透明的。可在第二显影步骤中使用显影液体对曝光的界面层I1进行处理，所述显影液体不必与用于图案化掩模层的液体相同。以这种方式，就将在掩模层中存在的浮雕结构转移给了界面层I1，使得更深的浮雕结构被获得。
所提议的具有保护层的母盘基片还可完美的适用于使用液体沉浸进行的母版制作。液体沉浸母版制作是使物镜的数值孔径增加到1以上的母版制作概念。提出用水代替空气作为物镜和母盘基片之间的中间介质。水的折射系数(n)比空气高。在所述优选的母版制作方法中，需要至少500-800的温升来使相变层熔融。尤其是在相变层的顶部存在液体膜的情况下，将会通过液体薄膜失去相当大的热量。这种热损失导致：
1)用于记录数据的非常高的激光功率。在大多数激光束记录器中，可用的激光功率是有限的。因此，相当大的热损失是不允许的。
2)加宽热写入光斑。这可从由于在掩模层的附近存在良好的热导体而进行的横向热扩展来解释。聚焦的激光斑点的尺寸是通过系统的光学装置确定的。该聚焦的激光斑点通过在记录叠层中光子的吸收而引发激光诱导的加热。在掩模层的附近存在良好的热导体的情况下，横向扩展将引发温度分布加宽。因为所提出的方法是基于热感应相变做出的，所以这种温度扩宽会导致较大的标记和导致降低的数据密度。
所提出的保护层用作良好的绝缘体，用于防止热量从掩模层损失。在应用这种保护层的情况下，光斑与热斑几乎相同，从而能够写入小的标记。所提出的有机保护层的导热率介于0.2和0.4W/mK之间。
另一个优点是使掩模层防水。在液体沉浸母版制作期间，可将保护层看作是密封件。
Claims (25)
1.一种母盘基片，包括基片层(10)和沉积在基片层上的记录叠层，所述记录叠层包括：
-掩模层(12)；
-夹在所述掩模层和基片之间的界面层(11)；
所述掩模层包括用于形成表示编码数据图案的标记和间隔的记录材料，所述标记的形成是通过聚焦激光束进行热变进行的并且所述标记具有与未记录的材料不同的相态。
2.如权利要求1所述的母盘基片，其中所述记录材料是生长主导相变材料，所述材料是包括包含Ge、Sb、Te、In、Se、Bi、Ag、Ga、Sn、Pb、As的材料组中的至少两种材料的合金。
3.如权利要求1所述的母盘基片，其中所述记录材料是Sb-Te合金材料，尤其是掺有Ge和In的Sb2Te。
4.如权利要求1所述的母盘基片，其中所述记录材料是是Sn-Ge-Sb合金材料，尤其是合成物Sn18.3-Ge12.6-Sb69.2。
5.如权利要求1所述的母盘基片，其中所述掩模层(12)具有在从2nm到50nm的范围内的厚度，优选在5和40nm之间的厚度。
6.如权利要求1所述的母盘基片，其中所述界面层(11)是由包含ZnS-SiO2、Al2O3、SiO2、Si3N4的介电材料组中的材料制成的。
7.如权利要求1所述的母盘基片，其中所述界面层(11)包括从酞菁、花青和AZO染料的组中选择的至少一种有机染料。
8.如权利要求1所述的母盘基片，其中所述界面层(11)包括从基于重氮萘醌抗蚀剂的组中选择的一种有机光致抗蚀剂。
9.如权利要求1所述的母盘基片，其中所述界面层(11)的厚度在从5nm到200nm的范围内，尤其是在20和110nm之间。
10.如权利要求1所述的母盘基片，其中所述记录叠层还包括在距基片最远的一侧与掩模层(12)相邻的保护层(81)。
11.如权利要求10所述的母盘基片，其中所述保护层(81)的厚度在2和50nm之间，尤其是在5和30nm之间。
12.如权利要求10所述的母盘基片，其中所述保护层(81)是由包含ZnS-SiO2、Al2O3、SiO2、Si3N4、Ta2O的介电材料组制成的。
13.如权利要求10所述的母盘基片，其中所述保护层(81)包括有机材料，尤其是从基于重氮萘醌抗蚀剂的组或从诸如PMMA的可溶解有机材料组中选择的有机材料。
14.如权利要求1或10所述的母盘基片，其中所述记录叠层还包括在所述基片层和所述界面层(11)之间的第二界面层(82)。
15.如权利要求14所述的母盘基片，其中所述第二界面层(82)的厚度在10和100nm之间，优选在15和50nm之间。
16.如权利要求1、10或14所述的母盘基片，其中在所述基片层和所述界面层(11)或(82)之间存在一金属散热层(83)。
17.如权利要求16所述的母盘基片，其中所述金属散热层(83)的厚度大于5nm，尤其是大于15nm。
18.如权利要求16所述的母盘基片，其中所述金属散热层(83)包括从材料组Al、Ag、Cu、Ag、Ir、Mo、Rh、Pt、Ni、Os、W及其合金中选择的材料。
19.一种制造用于复制高密度浮雕结构的压模的方法，至少包括步骤：
-使用调制的聚焦辐射束第一次照射如权利要求1-18中的任何一个所述的母盘基片，
-使用显影剂第一次冲洗所述照射的母盘基片，以便得到期望的第一浮雕结构，所述显影剂是碱液或酸液之一，优选是从NaOH、KOH、HCl和HNO3的水溶液组中选出的，
-溅射-沉积金属层，尤其是镍层，
-使溅射沉积层电生长至期望的厚度，以形成一个压模，
-将母盘基片从压模分离。
20.如权利要求19所述的方法，还包括步骤：
-在第一次冲洗母盘基片之后，通过用作掩模的第一浮雕结构第二次照射母盘基片的界面层，
-使用显影剂第二次冲洗照射的母盘基片，以便对第一浮雕结构进行加深而形成第二浮雕结构，所述显影剂是碱液或酸液之一，优选是从NaOH、KOH、HCl和HNO3的水溶液组中选出的。
21.一种如权利要求19所述的使用如权利要求1、10、14或16所述的母盘基片的方法，所述掩模层(12)的厚度在5-35nm范围内，其中一预制凹槽形状的第一浮雕结构被形成用于复制一次写入和可重写光盘。
22.一种如权利要求19所述的使用如权利要求1、10、14或16所述的母盘基片的方法，所述掩模层(12)的厚度在5-35nm范围内，其中在掩模层(12)和界面层(11)中形成所述第二浮雕结构。
23.一种如权利要求19所述的使用如权利要求1所述的母盘基片的方法，所述掩模层(12)的厚度在5-35nm范围内，其中所述第二浮雕结构通过蚀刻被进一步加深，以形成以第三浮雕结构，使得第三浮雕结构被包含在掩模层(12)、界面层(11)中并部分地包含在基片(10)中。
24.如权利要求19-23中的任何一个所述的方法，其中显影剂溶液的浓度为1-30％，优选在2和20％之间。
25.一种使用权利要求19到24中的任何一个所述的方法制造的压模复制的预记录光盘，其特征在于压模表面上的浮雕结构包括具有一典型新月形的最短凹坑和具有燕形尾沿的较长凹坑，并且浮雕结构被复制在光盘中。
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