JP2007504591A - 情報記録媒体の製作用の記録マスター及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、情報記録媒体の製作用の記録マスター及び製造方法を提供する。
原板、原板上にコーティングされ、ビームが照射される部分で熱を吸収する熱吸収層、及び熱吸収層上にコーティングされた分離層を備え、ビームが照射される部分の温度分布によって、熱吸収層及び分離層のうち少なくとも一層に体積変形が発生することを特徴とする情報記録媒体の製作用の記録マスターである。これにより、変形層からスタンパーを容易に分離でき、表面粗度の低い記録マスターを提供でき、高密度の情報記録媒体を製造できる。
原板、原板上にコーティングされ、ビームが照射される部分で熱を吸収する熱吸収層、及び熱吸収層上にコーティングされた分離層を備え、ビームが照射される部分の温度分布によって、熱吸収層及び分離層のうち少なくとも一層に体積変形が発生することを特徴とする情報記録媒体の製作用の記録マスターである。これにより、変形層からスタンパーを容易に分離でき、表面粗度の低い記録マスターを提供でき、高密度の情報記録媒体を製造できる。
Description
本発明は、情報記録媒体の製作用の記録マスター及びその製造方法に係り、特に、薄膜間の化学的及び物理的反応により非常に小さいピットまたはグルーブを形成でき、分離層によりスタンパーを簡単に分離可能になった情報記録媒体の製作用の記録マスター及びその製造方法に関する。
一般的に、情報記録媒体は、非接触式で情報を記録/再生する光ピックアップ装置の情報記録媒体として広く採用され、情報記録媒体の一つである光ディスクは、情報記録容量によってCD、DVDに区分される。そして、記録、消去及び再生が可能な光ディスクとしては、650MB CD−R、CD−RW、4.7GB DVD+RWなどがある。さらに、記録容量が20GB以上であるHD−DVDも開発されている。
このように、情報記録媒体は、次第に記録容量が増加する方向に開発されている。記録容量を増加させる方法としては、代表的に記録光源の波長を短波長化し、対物レンズの開口数を高開口数化する方法がある。その他に、記録層を複数層で構成する方法がある。
一方、いかなる種類の情報記録媒体であっても、基板にピットまたはグルーブが形成される。記録容量を増加させる他の方法としては、ピットサイズを小さくするか、またはグルーブのトラックピッチを小さくする方法があり得る。
情報記録媒体の世代別容量、ピットサイズ及びトラックピッチを示せば、次の通りである。
表1に示したように、記録容量が増加するほど、記録ピットサイズ及びトラックピッチが小さくなり、ピットサイズ及びトラックピッチをさらに小さくするための技術が開発されている。ここで、BDはブルーレイディスクを表す。
一方、図1は、従来の情報記録媒体の製造工程のブロック図である。情報記録媒体の製造工程は、マスタリングプロセスとディスク製作プロセスとに大別できる。マスタリングプロセスは、基板を射出するためのスタンパーを形成するためのプロセスであって、ガラス原板にフォトレジストをコーティングし(S10)、レーザビームを記録せねばならないマークに対応する信号によってフォトレジスト上に照射して露光する(S12)。次いで、フォトレジストがコーティングされた原板を現像して記録マスターを製作し(S14)、ガラス原板上にNiスパッタリングにより電極層を形成した後(S16)、メッキ処理する(S18)。前記記録マスターには、ピット形態及びグルーブ形態が形成される。
次いで、前記メッキ層を記録マスターから分離してスタンパーを形成する(S20)。このスタンパーには、前記記録マスターに形成されたピット形態及びグルーブ形態が反転されて表れる。
前記スタンパーを利用して基板を射出成形する(S22)。そして、射出成形された基板上にスパッタリングにより記録膜を積層し(S24)、記録膜上にカバー層を積層する(S26)。このような過程を経てディスクが製作される(S28)。
以上の製造工程のうち、ピットサイズ及びトラックピッチを決定する最も重要な因子のうち一つが、レーザビームの照射による記録過程(S12)といえる。記録容量を増加させるために、ピットサイズやトラックピッチを減少させようとするとき、レーザビームのスポットサイズを小さくしなければならない。レーザ波長を減らし、開口数(NA)を増加させることによって、レーザビームのスポットサイズを小さくすることができる。
しかし、BD以後世代のディスクでは、記録容量の高密度化及び大容量化の達成のために、レーザとしては限界がある。したがって、レーザビームの代わりに短波長の電子ビームを使用する方式が新たに研究及び開発されている。このように記録容量の高密度化及び大容量化を満足させるための新たな試みが要請されている。
本発明の目的は、前記問題点を解決するためのものであって、レーザビームを短波長化する必要なしに簡単にピットサイズ及びグルーブのトラックピッチサイズを縮小させ、マスターからスタンパーのためのメッキ層を容易に分離できる分離層を備えて製造工程を単純化し、記録容量の高密度化及び大容量化が具現可能になった情報記録媒体の製作用の記録マスター及びその製造方法を提供することである。
前記目的を達成するために、本発明による情報記録媒体の製作用の記録マスターは、原板、前記原板上にコーティングされ、ビームが照射される部分で熱を吸収する熱吸収層、及び前記熱吸収層上にコーティングされた分離層を備え、前記ビームが照射される部分の温度分布によって、前記熱吸収層及び分離層のうち少なくとも一層に体積変形が発生することを特徴とする。
前記分離層は、フォトレジストで形成されることが望ましい。
前記熱吸収層は、合金層で形成されたことが望ましい。
前記合金層は、希土類金属及び転移金属を含んで構成されることを特徴とする。前記合金層は、TbFeCoで形成されることが望ましい。
前記熱吸収層の上部及び下部のうち少なくとも一つに誘電体層を備えることが望ましい。前記熱吸収層は、誘電体及び合金からなる合金誘電体層で形成されることが望ましい。
前記熱吸収層の融点がT1であり、前記ビームが照射された部分が0.5T1以上の温度であるとき、前記熱吸収層及び分離層部分で体積変形が起きることを特徴とする。前記熱吸収層の融点がT1であり、前記分離層の融点がT2であり、前記ビームが照射された部分がT2以上であり、0.5T1以下の温度分布を有するとき、前記分離層部分で体積変形が起きてピットが形成されることを特徴とする。
前記分離層の融点がT2であり、分離層のガラス転移温度がT3であるとき、前記ビームが照射された部分がT3以上であり、T2以下の温度分布を有するとき、前記分離層部分で体積変形が起きてバンプが形成されることを特徴とする。
前記の目的を達成するために、本発明による方法は、情報記録媒体の製作用の記録マスターを製造する方法であって、原板上にビームが照射された部分で熱を吸収する熱吸収層をコーティングするステップ、前記熱吸収層上に分離層をコーティングするステップ、及び前記熱吸収層にレーザビームを照射してビームが照射される部分の温度分布によって、前記熱吸収層及び分離層のうち少なくとも一層に体積変形を起こすステップを含むことを特徴とする。
本発明による情報記録媒体の製作用の記録マスターによれば、所定の温度以上に加熱するときに体積が変形される熱吸収層及び分離層を備えてピットまたはバンプを形成することによって、ピット(または、バンプ)サイズやトラックピッチを縮小させることができる。これにより、対物レンズの高開口数化及びレーザビームの短波長化なしに情報記録媒体の高密度化及び大容量化を実現できる。
さらに、マスターからスタンパーの分離を容易にし、本発明による記録マスターを利用して表面粗度の低いスタンパーを提供できる。また、ビームが照射される部分の温度分布によって、熱吸収層または分離層での体積変形によりピットまたはバンプを選択的に形成できる。特に、分離層での体積変形によりピットまたはバンプを形成する場合には、ピットまたはバンプの深さを分離層の厚さに限定できるので、ピットやバンプの形状を制御しやすいという利点がある。
また、本発明による情報記録媒体の製作用の記録マスターの製造方法は、既存のマスタリング設備をそのまま利用して行われて低コストであり、同じ波長のレーザビームを利用してピットサイズまたはトラックピッチを非常に縮小させうる。また、熱吸収層からスタンパーを簡単に分離できて製造工程を単純化させうる。
以下、添付された図面を参照して、本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。
図2に示すように、本発明による情報記録媒体の製作用の記録マスター5は、原板10上にコーティングされた熱吸収層15、及び熱吸収層15上にコーティングされた分離層20を備える。
熱吸収層15は、ビームが照射されれば、熱を吸収してビームが照射された部分に体積変形を起こすか、または分離層20に体積変形を起こす。すなわち、熱吸収層15は、温度分布によって化学的及び物理的反応を起こして熱吸収層自体に体積変形を起こすか、または分離層20のみを体積変形させる。
熱吸収層15は、誘電体及び合金からなる合金誘電体層または合金層で形成できる。ここで、前記合金(または、合金層)は、希土類金属及び転移金属を含んで構成され、前記希土類金属はTbを含み、転移金属はFe及びCoを含むことができる。
そして、熱吸収層15の上部及び下部のうち少なくとも一つに誘電体層が備えられる。図2では、熱吸収層15の上部及び下部に第1及び第2誘電体層11,13が備えられた場合を例示した。
第1及び第2誘電体層11,13は、ZnSとSiO2との混合物を含んで構成されうる。望ましくは、熱吸収層15は、TbFeCoで形成され、第1及び第2誘電体層11,13は、ZnS−SiO2で形成されうる。
分離層20は、熱吸収層15上に積層されるものであって、熱吸収層15から後述するスタンパー(図8Aの30)を容易に分離可能にする。分離層20は、例えばフォトレジストで形成されうる。また、分離層20は、熱吸収層15の体積変形により熱吸収層と共に体積変形されるか、分離層20単独で体積変形されることもある。
図3に示すように、レーザビームLは、ガウス分布を有するため、レーザビームの周辺部に比べて中心部の光度が相対的に強い。したがって、熱吸収層15にレーザビームを照射すれば、レーザビームの中心部により照射される領域が周辺部により照射される領域に比べて温度が上昇する。レーザビームLは、対物レンズOLを経由して熱吸収層15に集束される。
記録マスター5が回転され、レーザビームLが記録マスター5に対してオン−オフになりつつ照射される。このとき、記録マスターの線速度及びレーザビームのパワーによって、熱吸収層15での被照射部分の温度分布Tが変わる。そして、この温度分布によって、熱吸収層15及び分離層20のうち少なくとも一つで体積変形が発生する。
熱吸収層15の融点をT1とし、分離層20の融点をT2とし、分離層20のガラス転移温度をT3とするとき、T1付近の温度で加熱されれば、熱吸収層15と誘電体層との反応により熱吸収層15で体積変形が起き、これにより、第1及び第2誘電体層11,13と分離層20まで変形が起きる。
変形が起きる記録条件を熱解析シミュレーションにより推定すれば、変形層による突出部の形成が可能な温度範囲は、0.5T1以上の温度分布を有するときである。
すなわち、所定の温度T1に近く加熱された熱吸収層15部分Bで体積変形が起きて、図4に示したように突出部25が形成される。この突出部25がバンプまたはグルーブとなる。以下では、25をバンプと指称する。
次いで、ビームが照射される部分の温度がT1より顕著に小さいときには、薄膜間の反応が発生できないため、図5に示したように、熱吸収層15では体積変形が起きず、分離層20でのみ体積変形が起きてピット26が形成される。ここで、ビームが照射される部分の温度がT2以上であり、0.5T1以下の温度で加熱されたときには、ピット26が形成される。
一方、ビームが照射される部分の温度がT3以上、T2以下であるときには、図6に示したように、分離層20で体積変形が起きてバンプ25’が形成される。このときにも、熱吸収層15では体積変形が起きず、分離層20でのみ体積変形が起き、図5ではピット26が形成されるに対して、図6ではバンプ25’が形成されるという点で区別される。このように分離層20での体積変形によりピット26またはバンプ25’が形成される場合には、ピット26またはバンプ25’の高さまたは深さが分離層20の厚さまで限定するため、ピットまたはバンプの高さまたは深さを別途に制御する必要がないという利点がある。
前述したように、ビームが照射される部分の温度によって、体積変形される層が変わり、体積変形される形態も変わる。
具体的に、原板上に15nmの厚さのTbFeCoで形成された熱吸収層、15nmの厚さの誘電体層、50nmの厚さのフォトレジストからなる分離層を順次に積層し、レーザビームを照射して情報を記録する。ここで、フォトレジストのガラス転移温度は110ないし130℃であり、フォトレジストの融点は200ないし220℃であり、TbFeCo層の融点は約1400℃である。
このとき、405nmの波長、10MHzのパルス、13mWの記録パワーを有するレーザビームを使用し、線速度6m/secの記録条件を利用してデータを記録し、その結果として得た写真を図7Aに示した。この写真によれば、分離層にピット26が形成され、その深さはフォトレジストの厚さである30nmであった。また、このときに形成されたピットのサイズは、約150nmである。このようなサイズは、既存のマスタリング方式としては製造が不可能なサイズである。前記のような条件でビームが照射された部分の温度は実際に測定し難いが、シミュレーションによる温度計算時に約400℃に計算される。
次いで、線速度を6m/secとし、記録パワーを10mWとしたとき、被照射部分の温度が約200℃であり、このような温度分布では、図7Bに示したようにバンプ25’型のグルーブが形成される。
図8Aに示したように、分離層20上に電極層27を積層し、それを利用してメッキ層28を形成する。次いで、図8Bに示したように、マスター5から電極層27とメッキ層28とを分離する。このように分離された電極層27及びメッキ層28がスタンパー30となる。
このとき、メッキ層28には影響を与えずに分離層20のみを溶かすことができる溶液を利用して、スタンパー30を容易に分離できる。例えば、分離層20がフォトレジストで形成されているとき、このフォトレジストを溶かすことによって容易に分離可能である。
分離層20からスタンパー30を分離するとき、分離層が完全に除去されず、分離層の一部がマスター5の第2誘電体層13側に残存してもよく、電極層27側に残存してもよい。しかし、分離層20がどちらに残存しても、フォトレジストは容易に除去可能であるため、製造工程上の大きい難しさはない。また、分離層20が、例えば液状のフォトレジストで形成される場合、分離層20の表面が非常に滑らかであり、この分離層20の表面形状がそのままスタンパー30に転写されるので、スタンパー30の表面粗度が非常に低減するという利点がある。
図8A及び図8Bでは、熱吸収層15から体積変形が起きて形成されたピット26を示したが、ピット26やバンプ25’が形成される場合にもスタンパーの製造方法は同一である。
以上のようにして、情報記録媒体の基板を射出成形するために必要なスタンパー30が完成される。このスタンパーを利用して基板を射出成形すれば、スタンパーに形成されたピット、グルーブまたはバンプの形状が基板に転写される。この基板に記録膜及びカバー層を順次に積層して、情報記録媒体を形成する。
次いで、図2及び図9に示すように、本発明の望ましい情報記録媒体の製作用の記録マスターの製造方法は、原板10上に熱吸収層15をコーティングし(S20)、熱吸収層15上に分離層20をコーティングする(S22)。
熱吸収層15は、所定の温度以上に加熱されれば、物理的及び化学的変化を起こす特性を有する。ビームが照射される部分の温度分布によって、熱吸収層15及び分離層20のうち少なくとも一層に体積変形が起きてピットまたはバンプが形成される。
ビームが照射される部分の温度は、レーザビームのパワーやマスターの線速度に依存する。
熱吸収層15は、前述したように第1誘電体層11、合金層12及び第2誘電体層13を備えて構成されるか、または合金誘電体層で構成されうる。
合金層12は、希土類金属及び転移金属を含んで構成されることが望ましく、希土類金属はTbを含み、転移金属はFe及びCoを含むことが望ましい。
熱吸収層15にレーザビームを照射すれば(S24)、レーザビームにより照射される部分のうち、所定の温度以上に加熱される部分が膨張してピット(または、グルーブ)またはバンプが形成される。ここで、レーザビームは、ガウス分布を有するため、所定の温度以上に加熱されて膨張する部分のサイズが最小化されうる。すなわち、同じ波長のレーザビーム及び同じ開口数の対物レンズを使用するとき、既存の製造方法に比べてレーザビームの有効スポットサイズを減らすことができる。ここで、有効スポットサイズとは、ピットを形成するために実質的に使われるスポットサイズを表す。
前記説明では、熱吸収層15上に分離層20をコーティングした後にレーザビームを照射したが、熱吸収層15上に分離層20を積層する前に、熱吸収層15にレーザビームを照射してピットまたはグルーブを形成した後、その上に分離層20をコーティングしてもよい。このような方法は、熱吸収層15で体積変形が起きる場合に適用される。
次いで、分離層20上にメッキのための電極層27を形成し(S26)、電極層27を利用してメッキ層28を形成する(S28)。これにより、メッキ層28に、熱吸収層15及び分離層20のうち少なくとも一層が体積変形されて形成されたバンプ(または、グルーブ)25,25’またはピット26が転写される。
次いで、分離層20を除去して、電極層27及びメッキ層28をマスター5から分離する。分離層20をフォトレジストで形成する場合、マスター5から容易に除去可能である。これにより、基板を射出成形するためのスタンパー30が得られる(S30)。
分離層20を除去したとき、第2誘電体層13上にピット形態が残っているか否かによって、体積変形が熱吸収層15から発生するか、または分離層20から発生するかを確認できる。
一方、熱吸収層と分離層の厚さを変化させつつ、熱吸収層及び分離層の効果を実験した。ここで、ZnS−SiO2からなる第1及び第2誘電体層11,13、TbFeCoからなる合金層12をガラス原板10上にスパッタリングによりコーティングし、分離層20は、ポジティブ型のフォトレジストをスピンコーティングにより形成する。そして、第1及び第2誘電体層11,13、合金層12及び分離層20の厚さを次のように変形させた。
前記のように準備された原板に青色レーザを照射し、線速度3m/secで15MHzのパルスを記録信号として入力した。レーザの照射による記録後、電極層をスパッタリングにより100nmほどの厚さに塗布し、メッキによりスタンパーを形成した。
メッキ後、スタンパーの分離如何(異形性)を確認し、スタンパーの製造後にピット深さを測定した。スタンパーの分離は、主に分離層と電極層との間で行われた。少量の分離層がスタンパー上に残存する場合には、水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液で容易に除去できた。
表2のように、熱吸収層と分離層の厚さを変化させつつ形成されたピット深さ及び異形性についての実験結果を表3に示した。
表3の結果によれば、分離層がない場合(試片1)には、熱吸収層からスタンパーを分離することが不可能であり、したがって、分離層なしにはスタンパーを正常に製作できないということが分かる。一方、分離層がある場合には、分離層の厚さに関係なくスタンパーの分離が可能であるということが分かる。
このように熱吸収層上に簡単に分離層をコーティングすることによって、情報記録媒体の製作用のスタンパーを容易に製作できる。
Claims (23)
- 原板と、
前記原板上にコーティングされ、ビームが照射される部分で熱を吸収する熱吸収層と、
前記熱吸収層上にコーティングされた分離層と、を備え、
前記ビームが照射される部分の温度分布によって、前記熱吸収層及び分離層のうち少なくとも一層に体積変形が発生することを特徴とする情報記録媒体の製作用の記録マスター。 - 前記分離層は、フォトレジストで形成されることを特徴とする請求項1に記載の情報記録媒体の製作用の記録マスター。
- 前記熱吸収層は、合金層で形成されることを特徴とする請求項1または2に記載の情報記録媒体の製作用の記録マスター。
- 前記合金層は、希土類金属及び転移金属を含んで構成されることを特徴とする請求項3に記載の情報記録媒体の製作用の記録マスター。
- 前記合金層は、TbFeCoで形成されることを特徴とする請求項4に記載の情報記録媒体の製作用の記録マスター。
- 前記熱吸収層の上部及び下部のうち少なくとも一つに誘電体層を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の情報記録媒体の製作用の記録マスター。
- 前記誘電体層は、ZnSとSiO2との混合物を含んで構成されることを特徴とする請求項6に記載の情報記録媒体の製作用の記録マスター。
- 前記熱吸収層は、誘電体及び合金からなる合金誘電体層で形成されることを特徴とする請求項1または2に記載の情報記録媒体の製作用の記録マスター。
- 前記熱吸収層の融点がT1であり、前記ビームが照射された部分が0.5T1以上の温度であるとき、前記熱吸収層及び分離層の部分で体積変形が起きることを特徴とする請求項1または2に記載の情報記録媒体の製作用の記録マスター。
- 前記熱吸収層の融点がT1であり、前記分離層の融点がT2であり、前記ビームが照射された部分がT2以上であり、0.5T1以下の温度分布を有するとき、前記分離層部分で体積変形が起きてピットが形成されることを特徴とする請求項1または2に記載の情報記録媒体の製作用の記録マスター。
- 前記分離層の融点がT2であり、分離層のガラス転移温度がT3であるとき、前記ビームが照射された部分がT3以上であり、T2以下の温度分布を有するとき、前記分離層部分で体積変形が起きてバンプが形成されることを特徴とする請求項1または2に記載の情報記録媒体の製作用の記録マスター。
- 情報記録媒体の製作用の記録マスターを製造する方法であって、
原板上にビームが照射された部分で熱を吸収する熱吸収層をコーティングするステップと、
前記熱吸収層上に分離層をコーティングするステップと、
前記熱吸収層にレーザビームを照射してビームが照射される部分の温度分布によって、前記熱吸収層及び分離層のうち少なくとも一層に体積変形を起こすステップとを含むことを特徴とする方法。 - 前記分離層は、フォトレジストで形成されることを特徴とする請求項12に記載の方法。
- 前記熱吸収層は、合金層で形成されることを特徴とする請求項12または13に記載の方法。
- 前記合金層は、希土類金属及び転移金属を含んで構成されることを特徴とする請求項14に記載の方法。
- 前記合金層は、TbFeCoで形成されることを特徴とする請求項14に記載の方法。
- 前記熱吸収層の上部及び下部のうち少なくとも一つに誘電体層を備えることを特徴とする請求項12または13に記載の方法。
- 前記誘電体層は、ZnSとSiO2との混合物を含んで構成されることを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記熱吸収層は、誘電体及び合金からなる合金誘電体層で形成されることを特徴とする請求項12または13に記載の方法。
- 前記熱吸収層の融点がT1であり、前記ビームが照射された部分が0.5T1以上の温度であるとき、前記熱吸収層及び分離層部分で体積変形が起きることを特徴とする請求項12または13に記載の方法。
- 前記熱吸収層の融点がT1であり、前記分離層の融点がT2であり、前記ビームが照射された部分がT2以上であり、0.5T1以下の温度分布を有するとき、前記分離層部分で体積変形が起きてピットが形成されることを特徴とする請求項12または13に記載の方法。
- 前記分離層の融点がT2であり、分離層のガラス転移温度がT3であるとき、前記ビームが照射された部分がT3以上であり、T2以下の温度分布を有するとき、前記分離層部分で体積変形が起きてバンプが形成されることを特徴とする請求項12または13に記載の方法。
- ビームが照射される部分の温度は、ビームのパワー及びマスターの線速度に依存することを特徴とする請求項12または13に記載の方法。
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