JP2009509285A - デュアルビームのレーザビーム記録器及びデュアルビームのレーザビーム記録器を制御する方法 - Google Patents

Abstract

第１情報層深さにおいて情報層（２′）を有する第１光記録担体（３′）と、第２の異なる情報層深さｄ２において情報層（２′′）を有する第２光記録担体（３′′）を走査する光走査装置で用いる光補償器について開示している。第１及び第２光記録担体の走査は、第１波長を有する第１放射ビーム及び第２の異なる波長を有する第２放射ビームのそれぞれにより情報層において形成される走査スポット（１６）を用いて発効される。光補償器は、第１放射ビーム及び第２放射ビームの経路に配置された環状領域を有する実質的に円形の相構造を有する。環状領域は、前記環状領域に入射する放射線についての走査スポット（１６）の領域において破壊的干渉をもたらす前記第１放射ビームに波面変調を与えるように適合される。本発明の更なる特徴は、放射ビームの開口数を規定する光学要素に関する。光補償器及び光学要素は２つ又は３つの波長径について用いられる。本発明はまた、光走査ヘッド及び光補償器を用いる光走査装置について開示している。本発明はまた、光走査ヘッド及び光走査装置にまた、関する。

Description

本発明は、円形状又は螺旋状トラックの記録担体においてデータを書き込むことにより記録担体をマスタリングするために適するＬＢＲ（レーザビームレコーダ）を制御する方法であって：記録担体を回転する手段；記録担体の回転に対して記録担体において径方向にデュアルビームレーザを動かす手段；レーザ出力パワーを制御する手段；及び、記録担体の回転、デュアルビームレーザの動き及びレーザ出力パワーを同期する手段；を有する、方法に関する。更に、本発明は、円形状又は螺旋状トラックにおける記録担体にデータを書き込むことにより記録担体をマスタリングするために適するデュアルビームのレーザビームレコーダであって：記録担体を回転する手段；記録担体の回転に対して径方向の記録担体においてデュアルビームレーザを動かす手段；デュアルビームのレーザ出力パワーを制御する手段；；及び、記録担体の回転、デュアルビームのレーザの動き及びレーザ出力パワーを同期する手段；を有する、レコーダに関する。

本明細書で用いる用語“デュアルビームレーザ”は、好適には、独立して生成される及び／又は変えられる少なくとも２つのレーザビームを生成するために適切である全ての装置をカバーすることが意図されている。殆どの場合、そのようなデュアルビームレーザは２つの別個の放射線源を有する。しかしながら、理論的には、少なくとも２つのレーザビームにより達せられるように単独の放射線源により生成されるレーザビームを分割することがまた、可能である。更に、本明細書においては、用語“記録担体”は広く解釈されるように意図されている。例えば、二次元の高密度レリーフ構造を備えるために適する全ての媒体を網羅することが意図されている。そのような二次元高密度レリーフ構造は、例えば、半導体処理、バイオセンサ構造、マスク、セキュリティペーパ、透かし、マイクロコンテンツプリンティング、光記憶等の分野において必要である。

例えば、電子ビームパターニングは、二次元高密度レリーフ構造を製造する既知の技術である。基板において堆積された電子感応層は、フォーカシングされた電子ビームにより照射される。露光された領域は、最終的に、パターニング層、所謂、マスク層を得るように、現像器において溶解される。後続の処理ステップにおいては、マスク層を有する基板は、下地の基板（例えば、シリコン）をエッチングするエッチャントに晒される。シリコン基板は、マスク層において存在するパターンがシリコンに転写されるように、選択的にエッチングされる。しかしながら、電子ビームパターニングはコストが高く、時間を要するものである。

光記憶の分野については、主な有利点は、ＲＯＭ媒体の安価なレプリカにある。従来の光記憶の概念の主な不利点は、光学装置における回転部分の存在である。回転部分は多くの不利点であって、例えば、特に、高い回転速度等において、摩耗し易いこと、回転のためのノイズの発生、かなり高い電力消費を有する。例えば、タルボット（Ｔａｌｂｏｔ）効果に基づくＴ−ＲＯＭ概念は、光学カードシステムで用いる回転部分を用いない光読み取りの原理として提案された。この概念は、等距離の間隔を置いた孔のマトリクスにより生成される二次元の周期的な光干渉パターンに基づくものである。光カード（例えば、ＲＯＭ媒体）は、例えば、ＣＣＤのような検出器等の検出器及び複数の光源のマトリクスにおいて位置付けられる。光カード、即ち、光記録担体波浪かモードで読み取られる。書き込まれていない領域は、書き込み領域（例えば、ピット）又は他の領域に比べてより多く光を透過する。このようにして、異なる画素の透過レベルにおいて符号化されるバイナリデータは読み取られることが可能である。主な課題は、そのようなリーダについての適切なＲＯＭ媒体の製造である。

レーザビーム記録器は、例えば、ＣＤ又はＤＶＤを複製するように用いられるスタンパを与えるための原盤を形成するガラスマスターの製造と関連して知られている。従来のレーザビーム記録器（ＬＢＲ）は、基板が載せられる回転テーブルと、光学構成要素が供えられる並進スレッジとを有する。光学構成要素は、レーザビームを成形して、変調し、基板に対物レンズによりビームをフォーカシングするように用いられる。基板が回転され、スレッジが、一般に、外側（又は、内側）に引っ張られるとき、螺旋は依然として存在している。従来、レーザビームは、予め記録された媒体（ＲＯＭ）についてデータパターンを有するマスターを得るように特定の周波数により変調される、又は、記録可能尚呼び書き換え可能な光媒体についてプリグルーブを有するマスターを得るように連続して操作される。更に、偏向器は、プリグルーブがデータリカバリのためにウォブルを有するように公称の位置に対してフォーカシングされたレーザビームをずらすように用いられることが可能である。デュアルビームのＬＢＲは、例えば、プリグルーブ付きディスク（例えば、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ及びＭＯフォーマット）の隣接トラックにおけるプリピットをマスタリングするように第２レーザビームを備えている。第２レーザビームは、一次ビームに対して厳密にアライメントされることが可能である。それらの２つのフォーカシングされたレーザスポットは、トラックピッチの丁度半分離れて位置付けられることが可能である。殆どの光学フォーマットにおいては、マスタリングは一定の線速度で行われる。このことは、変調周波数がディスク全体のマスタリングを通して一定に保たれることを意味している。ピットの物理長さは、それ故、ディスクの内側から外側に一定に保たれる。一定の線速度は、回転周波数が書き込みスタイラスの実際の位置に対して連続して適合されることを必要とする。予め記録され、記録可能であるディスクが能動的にトラッキングされる（ＲＯＭデータ及びプリグルーブがトラッキングのために用いられる）光駆動とは対照的に、レーザビーム記録器は能動的にトラッキングされない。光ディスクの精度の要求を満たすように、スレッジ（フォーカシングされたレーザビーム）の並進及び基板の回転の精度はナノメートルの領域にある。ＬＢＲが一定角速度モードで動作され、単一色調で記録されるとき、同期化は用がない。このモードは、同期化された二次元データパターンを書き込むように用いられることが可能である。パルスパターンは、その場合、固定されている基準に対して、例えば、マスター基板（ＰＰＯ）の回転に対して固定される必要はない。従来のマスタリングにおいては、ガラス基板においてスピンコートされた感光性薄膜が、レーザビーム記録器において変調されたフォーカシングレーザビームにより照明される。レーザビームの変調は、ディスクの一部がＵＶ（又は他の波長の）光により露光され、露光される領域（ピット）間の中間層は露光されないまま保たれる。ディスクが回転し、フォーカシングレーザビームがディスクの外側の方にスムーズに引っ張られる一方、交互の照明される螺旋はそのまま保たれ、データを円形配列状に配列することがまた、知られている。換言すれば、既知のレーザビーム記録器を用いて、データは、螺旋状又は円形状トラックにおいて配列される。続いて、露光領域は、所謂、現像処理において現像される。光子の影響下で、塩基現像液に溶解する酸が生成される。この溶解は、フォトレジスト層内に物理孔をもたらす。用いられるガラスはＵＶ露光及び続く現像液に対して反応しないために、その層の厚さは、生成される孔について自然のバリアになる。有効なフォトレジストは、化学増幅型（ＣＡ）レジスト、即ち、Ｃｌａｒｉａｎｔ、Ｕｌｔｒａ、Ｓｈｉｐｌｅｙ等である。続いて、Ｎｉ層が、パターニングされたフォトレジスト層の最上部にスパッタリングにより堆積される。このＮｉ層は、反転ピット構造を有するかなり厚いスタンパが残るように、メッキ処理により成長される。このスタンパは、例えば、ポリカーボネートを射出成型することか又は、ガラス／２Ｐ複製処理のどちらかにより、ディスクを複製するように用いられる。

相変化材料によりレリーフ構造を作ることがまた、可能である。それらの無機材料は、レーザ誘導加熱により異なるモフォロジ／光子構造を得る。熱劣化された相及び最初の相は、アルカリ液体（ＫＯＨ及びＮａＯＨ）及び酸（ＨＣｌ及びＨＮＯ_３）等のエッチング液体と接触するとき、異なる溶解速度を有する。例えば、アモルファス領域が、最初の結晶相変化層において書き込まれることが可能である。アモルファスのマークか又は結晶バックグラウンド材料のどちらかは、レリーフ構造が保たれるように、より高速に溶解される。相変化層は、相変化記録積層構造中に組み込まれ、更に、書き込み中のオプティカルコンタクト及び熱抵抗を微調整するように、金属ヒートシンク層及び誘電体層を有する。相変化層はまた、エッチング可能な下層と組み合わされたマスク層として用いられることが可能である。相変化マスタリングは、レリーフ構造の密度を更に高くする、興味深い候補である。従来の電気化学メッキにより、パターニングされたレリーフ構造からスタンパ又は金属製負部が作られる。このスタンパは、ポリカーボネートディスク又は２Ｐ／ガラスディスクにおいてピット構造を複製するように作られる。

本発明の目的は、任意の二次元高密度レリーフ構造が、記録担体において形成されることが可能であるが、それに限定されることなく、例えば、冒頭で説明している種類の光学カードを生成するスタンパが生成されることが可能であるように、デュアルビームのレーザビーム記録器のアプリケーション領域を広げることである。

この目的は、独立請求項の特徴により達成される。本発明の更なる発展的な及び好適な実施形態については、従属請求項に記載されている。

本発明の第１特徴にしたがって、冒頭で説明している種類のデュアルレーザビーム記録器を制御する方法は、データの少なくとも一部が円形又は螺旋と異なる配列を有する少なくとも１つのトラックに書き込まれるように、記録担体の回転、デュアルビームレーザの動き及びレーザ出力パワーを同期するステップを有する。

本発明の第２特徴にしたがって、上記の目的は、冒頭で説明している種類のデュアルビームのレーザビーム記録器であって、記録担体の回転、デュアルビームレーザの動き及びレーザ出力パワーを同期する手段は、データの少なくとも一部が円形又は螺旋と異なる配列を有する少なくとも１つのトラックに書き込まれるように、同期を実行するように適合される、デュアルビームのレーザビーム記録器により達成される。

それ故、何れかの二次元レリーフ構造、例えば、直交座標のようなグリッド状に配列されたデータピットの矩形形状マトリクスが形成されることが可能である。このことは、結果的に、例えば、本発明にしたがって、制御される及び適合される従来のマスタリング機構により製造されることが可能である円形ディスクを得、矩形状のカットアウトは、データピットの矩形状マトリクスを有する好ましいカードを与える。時間の固定された基準点において、ディスクの回転はレーザパルスパターンと同期される。ディスク、即ち、記録担体が一定角速度で回転する場合、回転時間は一定、即ち、Ｔ＝１／ｆであり、ここで、ｆはディスクの回転周波数（角周波数ω＝２πｆ）である。時間の基準点とピットＰ（ｉ，ｊ）との間の遅延はｔ＝θ／ωである。時間ｔにおいては、書き込みパルスは、画素又はピットＰ（ｉ，ｊ）を書き込むように発射される。代替として、一定の線速度モードでレーザビームレコーダを動作させることもまた、可能である。この場合、角速度が、全ての半径において一定の線速度を得るように適合されている。冒頭で述べている電子ビームパターニングのように、本発明は、好適には、感光性又は無機レジストと組み合わせて、２つのフォーカシングされたレーザビームに基づく代替方法を提供することができる。その方法においては、データパターンが同期されるように、この目的のために特にプログラムされる必要がある従来のデュアルビームのレーザビーム記録器（ＬＢＲ）を用いる。提供されるＬＢＲ技術の空間分解能は、電子ビームパターンジェネレータにより得られるものに匹敵する。そのようなデュアルビームＬＢＲを用いる更なる有利点は、従来のデュアルビームＬＢＲの大きな設置基体であることである。

殆どの例においては次の特徴のみが、本発明の方法との関連において請求されているが、本発明にしたがったレーザビーム記録器の関連においてそれらの特徴がまた、有利に用いられることが、当業者には明らかである。

データの一部を書き込むために、直交座標と極座標との間のマッピングが実行されることは好ましいことである。認識されているデータパターンについては、直交座標に関してピットを書き込むことが知られている。それらのピットの位置（又は、何れかの他のデータ構造）は、一旦、パターンの原点が固定されると、極座標（角度及び半径）に変換されることが可能である。続いて、レーザパルス列が規定され、ディスクの回転と同期されることが可能である。

上記に限定されることなく、例えば、少なくとも１つのトラックは直線の配列を有することが可能である。例えば、直線（特に等間隔で距離を置いている平行な線）の形にあるトラックは、回転を伴わずに読み出されるように意図されている光カードの製造との関連において有用である。

多くのアプリケーションの分野において、前記データの一部がピットの形で与えられることは好ましいことである。殆どの場合、物理ピットは、従来型の現像処理及びエッチング処理において形成される。しかしながら、それは、物理ピットがアブレーションにより直接、形成される、本発明の範囲内にあるものである。

例えば、直交座標のようなグリッド状に配列されているデータとの関連においては、記録担体の面にある実際の線と記録担体の面にある実際の列との交点にピットが位置していることは好ましいことである。

一部のアプリケーションの分野においては、少なくとも一部のピットが重なり合うことは有利である。多数の円形状スポットが重なり合っている場合、レーザの光スポットより（かなり）大きいピットが書き込まれることが可能である。これは、例えば、データ分解能がリーダの読み出しチャネルにより限定されることが可能である第１世代の光カードにおいて興味が持たれる可能性がある。

本発明の更なる実施形態においては、少なくとも一部のピットが異なる深さを有することが可能である。異なる深さを有するピットを備えることにより、データ密度を増加させるように基本的に３つ以上の透過／反射レベルを有するＲＯＭ媒体を作ることが可能である。

この関連においては、異なる深さを有するピットの形で前記データの少なくとも一部が備えられ、記録担体は、第１記録層及び少なくとも第２記録層を有し、それらの記録層間に、不連続なピット深さに繋がる物理バリアが備えられる。それらの記録層は、好適には、フォトレジスト材料から成る。本発明は、２つの異なる深さレベルを生成するように２つの記録層のみに限定されるのではないが、異なる透過／反射レベルの対応する数を与えるように２つ以上の記録層を有する記録担体を用いている。第１の一般的な解決方法にしたがって、物理バリアは、所定の破壊機構により、特に、光化学反応又は熱効果により破壊される界面層を有する。３つ以上の記録層が備えられている場合、適切な界面層が、全ての隣接する記録層間に好適に配置されることが明確である必要がある。破壊機構が熱効果である場合、記録担体の光学的特性は、例えば、溶解、熱劣化又は他の熱変化機構により変化する。第１の一般の解決方法の更なる成果は、界面層が特定の光子量により漂白可能であることであり、漂白材料は、光化学反応で用いられる現像剤中に溶解可能である。所定のレーザパワー以上で感応するようになる界面層はまた、抑制層であることが可能である。例えば、第１フォトレジスト層はスピンコートされ、ベーキングされ、そして前現像処理される。その場合、第２フォトレジスト層は、スピンコートされ、ベーキングされる。抑制層は、最初は、第１フォトレジスト層の一部であるが、現像前中、現像液による処理のために異なる化学的（及び光学）特性を得た。界面層は、好適には、即ち、ＰＭＭＡ、シリコン窒化物、アルミニウム窒化物、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２の群から選択された材料から形成される。第２の一般の解決方法においては、物理バリアは、第１記録層及び第２記録層が本質的に異なる材料から成るように形成される。この場合、異なる記録層は、例えば、互いの最上部にスピンコートされる又は堆積される。例えば、第１記録層及び第２記録層は異なる感光性化合物を有することが可能である。更に、第１記録層及び第２記録層はことなる成分を有することが可能である。付加的に又は代替として、第２の一般の解決方法との関連において、第１記録層及び第２記録層は、レーザ（例えば、遠ＵＶ）照明に対して異なる感度を有することが可能である。例えば、第２記録層を形成するように基板に対して低い感度を有するフォトレジストをスピンコートし、続いて、第１記録層を形成するように第２記録層に対して高い感度を有するフォトレジストをスピンコートすることが可能であり、この場合、第２記録層は、高いレーザパワーレベルにおいてのみ達せられる。他の可能性は、第１記録層及び第２記録層は、光化学現像に対して異なる感度を有することである。第１記録層及び第２記録層は、異なるエッチング剤に対して異なる感度を有することが可能である。例えば、第１記録層はフォトレジストにより形成されることが可能であり、第２記録層はガラス基板により形成されることが可能である。

多レベルレリーフ構造がまた、相変化材料により形成されることが可能である。その場合、より多くの相変化記録層が１つの記録積層構造に組み合わされる。異なるパワーレベルの適用は、第１記録層（低レーザパワー）又は第２記録層（高いレーザパワー）におけるマークの書き込みをもたらす。既知の相変化材料は、２つのレベルのレリーフ構造を作るにはかなり適切である。そのような２つのレベルの構造のための記録積層構造は、第１誘電体層、第１相変化層、第１界面層、第２相変化層、第２界面層及び金属ヒートシンク層を有する。

本発明はまた、局所的広がりを有する直線の形でデータの一部が書き込まれる解決方法を用いる。例えば、局所的広がりを有する連続的な溝の形でデータが備えられることが可能であり、その広がりは、連続的なレーザパワーにおいて重ねられるレーザパルスにより得られる。

付加的に又は代替として、局所的ネックを有する直性の形でデータの一部が書き込まれることが可能である。例えば、局所的狭まりを有する連続的溝が形成されることが可能であり、それらの狭まりはレーザパワーの変化により得られる。

それに限定されることなく、記録担体はスタンパの生成と関連付けて用いられるように意図されることは好ましいことである。スタンパは、典型的には、データを表す突き出たバンプを有するニッケル基板である。データが記録担体において書き込まれた後、露光／照明領域は、エッチングにより化学的に除去され、それ故、物理ピットがレジスト層において残される。得られたレリーフ構造は、スパッタリングにより堆積された金属層、好適には、ニッケル層を備えている。このＮｉ層は、電気化学メッキにより厚い、管理可能な基板に対して成長される。そのＮｉ基板は、マスター基板から分離され、最終的にスタンパになる。そのスタンパは、例えば、続いて、光記憶媒体を複製するように用いられることが可能である。高密度のレリーフ構造に基づいてスタンパのファミリを成長されることがまた、可能である。

これに関連して、特に、回転されることなく読み取られるように意図された光記録担体を生成するように、スタンパが用いられるように意図されることが可能である。その光記録担体は、例えば、冒頭で述べたタルボット（Ｔａｌｂｏｔ）効果により読み取られるように意図された光カードであることが可能である。

異なるアプリケーションの分野にしたがって、スタンパは、プリンティング、特にマイクロコンタクトプリンティングのために用いられるように意図される。パターニングされた基板がスタンパとしての役割を果たす場合、付加的な薄膜コーティングが、スタンパの情報側の濡れ特性を改善する又は減少させるように適用されることが可能である。

データ密度を更に高くするように、トラックは二次元データのレイアウトを有するメタトラックを有することが可能である。ディスク面における二次元データ記憶は、容量を増加さえる新規な様式である。二次元データ記憶の予測されるデータ容量は、少なくとも２倍であるように見込まれる。

エッチングステップについてマスク層として用いられるように意図された記録担体の層にデータが書き込まれることがまた、可能である。そのようなエッチングステップは、例えば、集積回路（ＩＣ）を製造する処理の一部であることが可能である。マスク層に含まれる二次元情報は、湿式又は乾式エッチングにより下地基板に転写されることが可能である。エッチング後、マスク層が除去され、パターニングされた基板が残される。フォトレジスト層は、例えば、Ｓｉ基板上に直接、堆積されることが可能である。パターニング後、Ｓｉ基板はドライエッチングステップにより（例えば、Ｏ_２又はフッ素プラズマにより）エッチングされることが可能である。界面層を有する基板を備えることがまた、可能である。パターニングされたマスク層は、その場合、界面層の最上部に位置付けられる。この界面層はまた、エッチングされる必要がある。パターニングされた層が基板の更なる照明のためにマスク層としての役割を果たすことがまた、可能である。例えば、マスク及び基板は、ＩＣ処理についてのレチクルとしての役割を果たす。

２つのレーザビームのうちの少なくとも一が空間分解能を改善するように偏向されることはかなり好適である。一般に、偏向器は、スポットの一通過中に、フォーカシングレーザスポットの範囲を増加させる。ビームの偏向はかなり高速である（２００ｎｍの振幅偏向との最大４０ＭＨｚの組み合わせが可能であり、偏向速度は偏向振幅を犠牲にして増加されることが可能である）。データを書き込むように、固定された基準点において同時に、ディスクの回転は、レーザパルスパターンと同期される。ディスクが一定の角速度で回転する場合、一回転の時間は一定であり、即ち、Ｔ＝１／ｆであり、ここで、ｆはディスクの回転周波数である（角周波数はω＝２πｆである）。基準点とピットＰ（ｉ，ｊ）との間の遅延はｔ＝θ／ωである。時間ｔにおいて、書き込みパルスは、画素又はピットＰ（ｉ，ｊ）を書き込むように発射される。一定線速度モードでＬＢＲを動作させることがまた、可能である。角速度は、その場合、半径全てにおいて一定線速度を得るように適合される。既知のデータパターンについては、上記のように、直交座標に関してピットを書き込むことは既知である。それらのピットの一は、一旦、パターンの原点が固定されると、極座標（角度及び半径）に対して変換されることができる。続いて、レーザパスル列が規定され、ディスクの回転と同期されることが可能である。かなり小さいトラックピッチ
、例えば、１０ｎｍが単独のビームのＬＢＲについて選択される場合、理論的には、１０ｎｍの位置分解能を得るには、偏向は必要ない。スポットサイズは、遠ＵＶのＬＢＲ記録器に基づいて、１５０ｎｍである（２５７ｎｍの波長及びＮＡ＝０．９、液体新関マスタリングにより、スポットのＮＡをＮＡ＝１．２に更に、大きくすることが可能である）。１５０ｎｍの幅を有する特徴（線）を書き込むことが可能である。位置精度は約１０ｎｍである。しかしながら、全記録時間は６０時間（２ｍ／ｓｅｃの記録速度）と２０時間（５ｍ／Ｓｅｃの記録速度）との間である。４００ｎｍのトラックピッチが、偏向を用いずに又は第２レーザビームを用いて選択される場合、位置精度は２００ｎｍ以下であり、殆どの場合には、受け入れられない。トラックピッチが４００ｎｍである場合、２００ｎｍの偏向が可能である。２５ｎｓｅｃの偏向時間に対応する偏向周波数は４０ＭＨｚである。２ｍ／ｓｅｃの線速度の場合、２５ｎｓｅｃが５０ｎｍの移動に対応する。全記録時間は２時間である。デュアルビームのＬＢＲとの組み合わせにおいては、少なくとも一のレーザビームの偏向は全ての位置を可能にする。

本発明にしたがって方法に基づいて作られる光でーた担体を作るための全てのスタンパ、そのようなスタンパに持ち付いて作られる全ての光データ、本発明にしたがった方法に基づいて作られるマイクロコンタクトプリンティングのための全てのスタンパ、そのようなスタンパに基づいて作られる全てのプリント、本発明にしたがった方法に基づいて作られるエッチングステップのための全てのマスク、及び本発明にしたがった方法に基づいて作られ、円又は螺旋と異なる配列を有する全ての高密度レリーフ構造は、同時提出の特許請求の範囲における範囲に網羅されるように意図されている。

同様なことは、記録担体における高密度レリーフ構造を作るためのデュアルビームのＬＢＲ（レーザビーム記録器）の全ての使用に関連し、少なくとも一部におけるその高密度レリーフ構造は、円又は螺旋と異なる配列を有する。

本発明の上記の及び他の特徴は、以下、詳述する実施形態を参照して明らかになり、理解することができる。

図１は、本発明にしたがった方法の実施形態を示すフローチャートである。図示している方法はステップＳ１から開始する。ステップＳ２においては、図２を参照すると、より詳細に表わされているデュアルビームのレーザビーム記録器が備えられる。ステップ３においては、基板及び記録積層構造を有する記録担体が備えられる。従来のマスタリングにおいては、記録積層構造はフォトレジスト層を有する。他の層、例えば、レーザ光の吸収を改善するための又はピット形状を改善するための層がまた、任意に備えられることが可能であることが明確である必要がある。相変化材料に基づいてマスター基板を用いることがまた、可能である。更に、異なる深さを有するピットが生成されるようになっている場合に、記録層に対応する数を有する記録担体が用いられることが可能であることが明確である必要がある。ステップＳ４においては、必要なデータパターンが直交座標の状態で受け入れられる。必要なデータパターンは、円又は螺旋とは異なる配列を有するトラックに配列されたデータを有する。ステップＳ５においては、直交座標にある必要なデータパターンと極座標にあるパターニングされた必要なパターンとの間のマッピングが実行される。知られているように、直交座標と極座標との間には、次の関係式、即ち、ｘ＝Ｒｃｏｓ（θ）及びｙ＝Ｒｓｉｎ（θ）が存在する。ステップ６においては、記録担体の回転、デュアルビームレーザの動き及びレーザの出力パワーは、必要なデータパターンが記録担体に書き込まれるように同期される。図１に示されている方法はステップＳ７において終了する。

図２は、本発明にしたがったデュアルビームのレーザビーム記録器を模式的に示していて、デュアルビームのレーザビーム記録器５６はまた、本発明にしたがった方法を実行するのにまた、適するものである。レーザビーム記録器５６は、記録担体６０を回転させる手段５８を有する。デュアルビームレーザ６１は、手段６２により記録担体６０の回転に対して径方向に移動可能である。デュアルビームのレーザビーム記録器の第２レーザビームは、一次ビームに対して厳密にアライメントされることが可能である。それらの２つのフォーカシングされたレーザのスポットは、トラックピッチの丁度半分の距離を置いて位置付けられることが可能である。更に、レーザビーム記録器５６の動作を制御する制御器６４が備えられている。制御器６４は直交座標にある必要なデータパターンを受け入れるインタフェース６８に結合されている。制御器６４（図示されていない典型的な回路の傍にある）は、レーザ出力パワーを制御する手段６５と、記録担体６０の回転を同期させる手段６６とを有し、レーザ６１の径方向の動き及びレーザ出力パワーは、円又は螺旋と異なる配列を有する少なくとも１つのトラックに少なくともデータの一部が書き込まれるようになっている。制御器６４は、好適には、適切なソフトウェアと相互作用する少なくとも１つのマイクロプロセッサに基づいて実現される。少なくとも一部の場合においては、ファームウェアの更新によってのみ、既存のレーザビーム記録器が本発明を実現することを可能にするとみなされる。他の場合には、既存のレーザビーム記録器が本発明を実現することを可能にするハードウェアに交換する又はそのハードウェアを付加する必要がある。

図３Ａは、記録担体６０に書き込まれたピット４４の矩形状データパターン５４の実施例を示している、ピットの直交座標Ｐ（ｉ，ｊ）はｘ＝Ｒｃｏｓ（θ）及びｙ＝Ｒｓｉｎｅ（θ）である。矩形データパターン５４は、直線状トラックにおいてピットを書き込むことにより生成され、ここでは１つのトラックのみが示されている。

図３Ｂは、第一次方法の軌跡を示し、ここでは、オプティカルスタイラスは螺旋状軌跡を追跡する。この軌跡は、スタイラスの公称の位置と呼ばれる。螺旋の半径は、ｒ＿ｓｐｏｔ＝ｒ＿ｉｎｉｔ＋ｔ／Ｔ＊ＴＰと表され、ここで、ｒ＿ｉｎｉｔは最初の半径であり、ｔは経過時間であり、Ｔは１回転の期間であり、ＴＰは隣接トラック間の距離（トラックピッチ）である。スタイラスの角度θは、θ＿ｓｐｏｔ＝θ＿ｉｎｉｔ＋ｔ／Ｔ＊２πとして表される。

図３Ｂの螺旋が好適な二次元パターンにおいてマッピングされる場合、図３Ｃにおいて与えられる概略図が得られる。得られる分解能は、光スポットサイズ及び書き込みのトラックピッチにかなり依存する。図３Ｃにおける二次元パターンについては、必要な空間的精度を有するパターンを書き込むためにかなり小さいトラックピッチが必要である。図３Ｃにおいては、オプティカルスタイラス及び二次元パターンの重なりの軌跡の様子が与えられている。実線は公称の軌跡を示し、破線は、少なくとも１つのレーザビームがそれたときのスタイラスの外側の限界である。

図３Ｄは、記録担体６０に書き込まれたピット４４の矩形状データパターン５４の実施例を示している。それらのピットは、２つのライン７６及び２つのライン７８のみが示されているライン及び列の交差部分に配置されている。この場合、列はまっすぐなトラックからのものであり、そのトラックの１つが参照番号１２で示されている。デュアルビームのレーザビーム記録器のフォーカシングされたレーザスポットは、実際には、マスター基板全体をカバーしている。データパターン５４を書き込むように、レーザビーム記録器は、２つのレーザスポットが外側の方にゆっくりと動くように、動作される。デュアルビームのＬＢＲの２つのレーザビームは必ずしも、同時にアクティブでないことが明確である必要がある。更に、異なる長さのマークが書き込まれるようにレーザビームを変調することが可能である。

図４Ａは、予め記録されたピットを有するデータラインを示し、図４Ｂは、図４Ａのデータライン２０を示し、そして図４Ｃは、図４Ｂにしたがったデータラインを生成するように用いられるレーザパルスパターンを示している。書き込みストラテジに関しては、パルスパワーは、時間の関数としては与えられないが、直交座標の関数として与えられるものである。時間の関数としてのパルスパワーは、同期化された書き込みから得られるマッピングから得られる。

図５Ａは、予め記録されたピットを有するデータラインの異なる実施形態を示し、図５Ｂは、図５Ａのデータライン２２を示し、そして図５Ｃは、図５Ｂにしたがってデータラインを生成するように用いられるレーザパルスパターンを示している。この場合にはまた、パスルパワーは、時間の関数としては与えられないが、直交座標の関数として与えられ、時間の関数としてのパルスパワーは、同期化された書き込みから得られるマッピングから得られる。

図４及び５に示している実施例は、例えば、フラッシュＲＯＭカードのために用いられることができる。

図６は、まっすぐなトラック３０、３２に配列されている部分的に重なっているマーク４９の同期化された位置決めに対して連続的な溝を書き込むことにより得られる二次元のレリーフ構造５４を示している。

図７は、複数の隣接するまっすぐなトラック３４により生成されるまっすぐなメタトラック３６の形で与えられる二次元データパターン５４の実施例を示している。マトリクスレベル５０（バックグラウンド材料）に加えて、同じ深さを全てが有するピット４４のみが存在する。

図８は、異なる深さを有するピットが書き込まれる場合について、本発明にしたがった同期化をより詳細に示すフローチャートである。図８に示すステップは、例えば、図１のステップＳ６に置き換えることが可能である。図８に示す方法は、例えば、図９に示す記録担体を用いて実行されることが可能である。そのような記録担体２１０は、第２フォトレジスト記録層２１４がスピンコートされた基板２０８を有する。物理バリア２１６が形成された界面層２２２は、第２記録層２１４と第１記録層２１２との間に備えられ、第１記録層２１２はまた、フォトレジストで形成されている。そのような記録担体２１０を用いて、図８にしたがった方法は、次のように実行されることが可能である。

ステップＳ６．１においては、記録担体の回転及びレーザの動きは、ピットが書き込まれるようになっている位置にレーザが位置されるように、同期化される。

ステップＳ６．２においては、第１深さより大きい第２深さのピットが書き込まれるようになっているかどうかが判定される。

ステップＳ６．３においては、第１深さを有するピット２３４（図９）を書き込むために、変調されたレーザビームのパワーは、物理バリア２１６（図９）を破壊することなく、第１記録層２１２（図９）が貫通されるように、選択される。

ステップＳ６．２において、第１深さより大きい第２深さを有するピットが書き込まれるようになっていることが判定される場合、ステップＳ６．４に進められる。

ステップＳ６．４において、第２深さを有するピット２３６（図９）を書き込むために、変調されたレーザビームのパワーが、第１記録層２１２（図９）が貫通され、物理バリア２１６（図９）が破壊され、第２記録層２１４（図９）が貫通されるように、選択される。ピット２３６を生成するために適切なレーザパワーレベルが、図９にＰ_２で表され、そのパワーレベルＰ_２は、物理バリア２１６を破壊するために必要な閾値のパワーレベルより大きいものである。

図８にしたがって、ステップＳ６．４において、ピット全てが書き込まれたかどうかが判定される。更なるピットが書き込まれる必要がある場合、その方法は再び、ステップＳ６．１に進められる。

図１０Ａは、現像の後の図９の記録担体２１０を示している。フォトレジストに基づく記録担体２１０を現像するために、記録層の内部の物理孔を残す酸の分子の溶解に繋がる現像液（ＫＯＨ、ＮａＯＨ又は他のアルカリ溶液）によりフラッシングされる。結果的に得られる記録担体２１０は、不連続のピット深さ２１８、２２０を有する。相変化マスタリングのために、アルカリ溶液（ＮａＯＨ、ＫＯＨ）及び酸（ＨＣｌ、ＨＮＯ_３）の両方が、レリーフ構造を形成するように、エッチング液として用いられることが可能である。

図１０Ｂは、図１０Ａの光記録担体２１０に基づいて作られたスタンパを示している。スタンパ３００を作るために、記録担体２１０において金属層がスパッタリングにより堆積され、その金属は、好適には、ニッケルである。このニッケル層は、厚くて管理可能な基板に、電気化学メッキにより形成される。続いて、そのニッケルが形成された基板は、最終的にスタンパ３００を得るように、記録担体２１０（マスター基板）から分離される。

図１１は、複数レベルのピットパターンの平面図である。データ５４は、ピット５１、５２、５３の矩形状マトリクスが形成されるように、まっすぐなトラックにおいて配列されている。ピット５３はピット５１より深さが大きい。更に、ピット５３はピット５２より深さが大きい。そのようなデータパターンは、例えば、それらの間に備えられる２つの物理バリアを有する３つの記録層を有する記録担体により構成されることが可能である。

図１２は、二次元のマルチレベルのメタトラックの平面図である。その二次元のマルチレベルのデータパターン５４は、書き込まれていない領域５０に対して異なる不連続の深さを有するピット５１及び５２を有する。二次元のマルチレベルのメタトラック４２は、複数の隣接するまっすぐなトラック４０により構成される。

図１３は、プレピットを有するデータパターンを有するプリグルーブ付きＤＶＤ−Ｒ／ＲＷディスクの実施例の原子間力顕微鏡写真を示していて、そのデータパターンは、デュアルビームのＬＢＲにより書き込まれた。第２レーザビームは、一次ビームに対して厳密にアライメントされている。それらの２つのフォーカシングされたレーザのスポットは、トラックピッチの丁度半分の距離を置いて位置付けられることが可能である。そのようなデュアルビームのＬＢＲは、従来、ＤＶＤ−Ｒ及びＭＯディスクのような光記録フォーマットの種類全てにおいてプレピットを書き込むように用いられている。しかしながら、本発明にしたがって、デュアルビームのＬＢＲは、上記のように、任意のデータパターンを生成するように用いられることが可能である。

比較のためにのみ、図１４は、偏向器を有する単独ビームのＬＢＲにより書き込まれたデータパターンを示している。その偏向器は、スポットの一回の通過の間に、フォーカシングされたレーザスポットのスパンを増加させる。ビームの偏向器はかなり高速である（２００ｎｍと組み合わされた４０ＭＨｚまでは、偏向速度は、偏向振幅を犠牲にして増加する）。図示しているＢＤ−ＲＯＭデータのマスタリングの間、ビームは、１５ＭＨｚの周波数で偏向された８０ｎｍであり、変形したピットに繋がる。その変形は、１Ｔのデータピット（１３ＭＨｚの周波数に相当する）において生じる。

一般に、絶対精度は、二次元の高密度データパターンが記録される場合に、重要である。エラーの全てが収集され、急いでいて、較正が実行されない（二次元画像の記録中に）場合、位置決め精度は受け入れられなくなる可能性がある。絶対位置精度に対する３つの寄与は、レーザパルスのタイミング、レーザビームの公称の位置の精度、及びレーザビームの相対的位置の精度であると認識されている。データパターンの正確なタイミングが、ディスクの回転とのパルスパターンの同期化及び固定された回転のために、各々の回転について確実にされる。トラック間のバラツキはかなり小さく、１０ｎｍの３σの値は厚手のＬＢＲについて特徴付けられる。これは、１２０ｍｍの表面全体に亘って、３２０ｎｍのＴＰのディスクについて、約１０ｎｍのトラックのバラツキに相当する。マイクロスケールにおいて、精度はかなり良好である。偏向器の偏向周波数及び応答特性は相対的位置精度を決定する。これはまた、ナノメートル領域におけるものである。

最後に、上で述べていない同等なもの及び変形がまた、同時提出の特許請求の範囲に記載している本発明の範囲から逸脱することなく可能である。

本発明にしたがって方法の実施形態を示すフローチャートである。 本発明にしたがってレーザビーム記録器の模式図であり、そのレーザビーム記録器はまた、本発明にしたがった方法を実行するために適切である。 ピットの矩形状のマトリクスを有する記録担体を示す図である。 スタイラスの螺旋軌跡を示す模式図である。 オプティカルスタイラスの軌跡及び重なっている二次元データパターンを示す図である。 例えば、偏向器を用いることにより、螺旋のトラックピッチにより課せられた少なくとも公称の位置において、及びその公称の位置に対して偏向された位置において、レーザを位置付けることによるマークの書き込みを示す図である。 前記録されたピットによるデータ線を示す図である。 図４Ａのデータ線２０を示す図である。 図４Ｂにしたがったデータ線を生成するように用いられるレーザパルスパターンを示す図である。 前記録されたピットによるデータ線の他の実施形態を示す図である。 図５Ａのデータ線２０を示す図である。 図５Ｂにしたがったデータ線を生成するように用いられるレーザパルスパターンを示す図である。 部分的に重なったマークの同期化された位置付けに対して連続的な溝を書き込むことにより得られる二次元レリーフ構造を示す図である。 二次元メタトラックの平面図である。 異なる深さを有するピットが書き込まれた場合についての本発明にしたがった同期化の詳細を示すフローチャートである。 上記の第１の一般の解決方法の模式図であって、記録担体が部分ビューにおいて示され、また、２つの異なるレーザパワーレベルの適用が示されている、模式図である。 部分ビューにおける現像及びエッチングの後の、図９の記録担体を示す図である。 図１０Ａにしたがった記録担体に基づいて作られるスタンパの模式図である。 多レベルピットパターンの平面図である。 二次元多レベルメタトラックの平面図である。 プレピットを有するＤＶＤ−ＲＯＭデータパターンの原子間力顕微鏡である。 単独ビームのＬＢＲにより書き込まれた、８０ｎｍの偏向を有するＢＤ−ＲＯＭデータ（２５ＧＢのＢＤ−ＲＯＭ接線方向密度）の原子間力顕微鏡である。

Claims (25)

1. 円又は螺旋状トラックにおいて記録担体にデータを書き込むことにより前記記録担体をマスタリングするために適するデュアルビームのレーザビーム記録器（ＬＢＲ）を制御する方法であって：
   記録担体を回転する手段；
   前記記録担体の回転に対して径方向で前記記録担体においてデュアルビームレーザを動かす手段；
   レーザ出力パワーを制御する手段；並びに
   前記記録担体の回転、前記デュアルビームレーザの動き及び前記レーザ出力パワーを同期する手段；
   を有する方法であり、
   前記方法は、次のステップ、即ち、円又は螺旋と異なる配列を有する少なくとも１つのトラックにおいてデータの少なくとも一部が書き込まれるように、前記記録担体の前記回転、前記デュアルビームレーザの動き及び前記レーザ出力パワーを同期するステップにより特徴付けられる；
   方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、前記データの一部を書き込むように、直交座標と極座標との間のマッピングが実行される、ことを特徴とする方法。
3. 請求項１に記載の方法であって、前記少なくとも１つのトラックは直線状の配列を有する、ことを特徴とする方法。
4. 請求項１に記載の方法であって、前記データの前記一部はピットの形で備えられる、ことを特徴とする方法。
5. 請求項４に記載の方法であって、前記ピットは、前記記録担体の面にある実際の線と前記記録担体の面にある実際の列との間の交差部分に位置している、ことを特徴とする方法。
6. 請求項４に記載の方法であって、前記ピットの少なくとも一部は重なっている、ことを特徴とする方法。
7. 請求項４に記載の方法であって、前記ピットの少なくとも一部は異なる深さを有する、ことを特徴とする方法。
8. 請求項１に記載の方法であって、前記データの少なくとも一部は異なる深さを有するピットの形で備えられ、前記記録担体は第１記録層及び少なくとも第２記録層を有し、前記第１記録層と前記少なくとも第２記録層との間には不連続のピット深さに繋がる物理バリアが備えられている、ことを特徴とする方法。
9. 請求項１に記載の方法であって、前記のデータの一部は、局所的に広がりを有する直線の形で書き込まれる、ことを特徴とする方法。
10. 請求項１に記載の方法であって、前記のデータの一部は、局所的にネックを有する直線の形で書き込まれる、ことを特徴とする方法。
11. 請求項１に記載の方法であって、前記記録担体は、スタンパの生成と関連して用いられるように意図されている、ことを特徴とする方法。
12. 請求項１１に記載の方法であって、前記スタンパは、回転されることなく読み取られるように意図されている（光）データ担体を生成するために用いられるように意図されている、ことを特徴とする方法。
13. 請求項１１に記載の方法であって、前記スタンパは、プリンティング、特にマイクロコンタクトプリンティングのために用いられるように意図されている、ことを特徴とする方法。
14. 請求項１に記載の方法であって、前記トラックは、二次元データレイアウトを有するメタトラックである、ことを特徴とする方法。
15. 請求項１に記載の方法であって、前記データは、各々のステップについてマスク層として用いられるように意図されている前記記録担体の層に書き込まれる、ことを特徴とする方法。
16. 請求項１に記載の方法であって、前記２つのレーザビームの少なくとも一は空間分解能を改善するように偏向される、ことを特徴とする方法。
17. 請求項１乃至１６の何れか一項に記載の方法に基づいて作られる光データ担体を作るスタンパ。
18. 請求項１７に記載のスタンパに基づいて作られる光データ担体。
19. 請求項１乃至１６の何れか一項に記載の方法に基づいて作られるマイクロコンタクトプリンティングのためのスタンパ。
20. 請求項１９に記載のスタンパに基づいて作られるプリント。
21. 請求項１乃至１６の何れか一項に記載の方法に基づいて作られるエッチングステップのためのマスク。
22. 請求項１乃至１６の何れか一項に記載の方法に基づいて作られる高密度レリーフ構造であって、少なくとも一部における前記高密度レリーフ構造は円又は螺旋と異なる配列を有する、高密度レリーフ構造。
23. 記録担体において高密度レリーフ構造を作るためのデュアルビームのＬＢＲを用いる方法であって、少なくとも一部における前記前記高密度レリーフ構造は円又は螺旋と異なる配列を有する、方法。
24. 円又は螺旋状トラックにおいて記録担体にデータを書き込むことにより前記記録担体をマスタリングするために適するデュアルビームのレーザビーム記録器（ＬＢＲ）であって：
    記録担体を回転する手段；
    前記記録担体の回転に対して径方向で前記記録担体においてデュアルビームレーザを動かす手段；
    レーザ出力パワーを制御する手段；並びに
    前記記録担体の回転、前記デュアルビームレーザの動き及び前記レーザ出力パワーを同期する手段；
    を有するレーザビーム記録器（ＬＢＲ）であり、
    円又は螺旋と異なる配列を有する少なくとも１つのトラックにおいて前記データの少なくとも一部が書き込まれるように、前記同期する手段は、前記記録担体の前記回転、前記デュアルビームレーザの動き及び前記レーザ出力パワーを同期するためのものである；
    ことを特徴とするレーザビーム記録器（ＬＢＲ）。
25. 請求項２４に記載のＬＢＲであって、前記同期する手段は、直交座標と極座標との間のマッピングを実行するように適合される、ＬＢＲ。

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