JP2010511967A - 深い窪み領域の形成、及び、光記録媒体の製造におけるその使用 - Google Patents

Abstract

本発明によれば、少なくとも１つの窪み領域が、少なくとも１つの上側層（２）と１つの下側層（４）との積層体（３）において形成される。上側層（２）は、該上側層（２）にわたって延在する少なくとも１つの第１の窪み領域を形成するために設計された構造を有する。第１の窪み領域は、構築された上側層（２）上に形成されたエッチングマスクを介してエッチングすることによって下側層（４）内に形成された第２の窪み領域内に延在する。エッチングマスクは、所定の波長を有する光放射（９）に対してポジ型感光性があり且つ積層体（３）を介して前記光放射（９）で露光されて露呈される樹脂層（８）によって形成される。積層体（３）の下側層（４）及び上側層（２）は、前記所定の波長に対して、それぞれ透明及び不透明であり、その結果、構築された上側層（２）は、感光性樹脂層（８）用の絶縁マスクとして使用される。

Description

本発明は、少なくとも１つの上側層と１つの下側層との積層体において少なくとも１つの窪み領域を形成するための方法、及び、光記録媒体の製造におけるそのような方法の使用に関する。

光記録ディスク又は媒体は、一般に、ランド及び窪み域と称され且つ情報データに対応する隆起及び陥凹（又は窪み）領域を含む少なくとも１つのポリカーボネート基板を備える。したがって、基板は、所定パターンを有してパターン形成された自由表面を含む。

そのような基板は、一般に、「スタンパ」としても知られているモールド又はマスタディスクを使用した射出成形によって大量生産される。スタンパの自由表面のうちの一方は、基板について要求される所定パターンに対して補完的にパターン形成されている。マスタディスクは、原盤から得られる。例えば、米国特許出願公開第２００５／００４５５８７号は、光ディスクの製造に使用される原盤が作り出されることができる方法を記載しており、前記光ディスクの製造方法も記載している。原盤は、例えばガラス又はシリコンから作られた基板を含む積層体と、感熱材料の層とから実現される。感熱材料は、前記層を露光することによって加熱が起こるときに状態を変化させることができる酸化アンチモンである。そして、感熱材料層の自由表面は、前記自由表面の所定領域にレーザビームを当てて前記露光された領域を除去することによってパターン形成される。その結果、そのような作業は、感熱材料層内にランドとピットとが形成されるのを可能とする。したがって、得られた原盤は、射出成形によって光ディスクの製造用のモールドとしての役目を果たすように設計された金属マスタディスクを形成するために使用される。

原盤の形成についての代替実施形態が存在する。したがって、米国特許出願公開第２００４／０２０９１９９号において、感熱材料層は、例えば銅及びアルミニウム等の２つの異なる材料の重ね合わされた下層によって形成されている。そして、２つの下層によって形成された積層体の領域は、積層体の自由表面を介してレーザビームで露光される。レーザビームによって引き起こされた加熱は、最初の２つの材料の混合又は反応によってもたらされた材料から構成された領域を形成するように、２つの材料の拡散又は溶解を引き起こす。一旦積層体がパターン形成されると、後者は、基板に小さい凹凸マークをエッチングするためのマスクとしての役目を果たすことができる。その後、パターン形成された層は除去され、このようにしてエッチングされた基板は、原盤として使用される。

光記録媒体、特にコンパクトディスクやＣＤタイプ上のデータ格納モードの開発以来、刻み込まれることになるパターンの寸法は、いくつかの理由で低減されている。今のところ、ブルーレイディスクの名称でより知られている青色レーザを使用した光記録媒体の最新世代のうちの１つについて、最近の開発は、通常の媒体よりも基板においてより深いピットを形成する傾向がある。ブルーレイディスクのピットについて想定される深さは、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）について約８０ｎｍである一方で、記録可能ディスク（ＣＤ−Ｒ）及び書き換え可能ディスク（ＣＤ−ＲＷ）について、それは約４０ｎｍである。例えば米国特許出願公開第２００５／００４５５８７号に記載されたような光記録媒体の原盤を作り出すための従来の方法は、そのような深さレベルがあるランドが得られるのを可能としない。加熱によって引き起こされる相変化は、感熱材料層の表面レベルに事実上制限され、前記層の深いパターニングを可能としない。感熱材料層の厚みは、大抵は、材料の熱応答を最適化するように計算される。しかしながら、露光されることになる領域は、一般に、小さい幅である必要があるため、この応答は、侵入深さに制限される。大きな熱侵入深さは、露光されることになる領域の幅の大幅な増加と露光時間の長期化とを引き起こすことになり、また、許容できない露光領域の広がりの一因ともなる。

国際公開第２００５／１０１３９８号において、感熱材料層と基板との間に中間層を配置することによってピットの深さを増加することが提案されており、中間層は、感熱材料層内に形成されたピットを伸長するようにパターン形成されるように設計されている。中間層は、紫外線放射に対して感光性がある樹脂層、より具体的にはジアゾナフトキノンに基づく層とすることができる。そして、感熱材料層は、前記中間層の露光及び現像用のマスクとして使用される。したがって、中間層のパターニングは、それ自体がパターン形成される感熱材料層を介して行われ、放射は、その自由表面を介して前記感熱材料層に到達する。データの書き込み中に起こる傾向がある蓄熱を制御するために、放熱金属層が必要に応じて中間層と基板との間に配置されてもよい。中間層と基板との間に金属層がない場合には、基板の自由領域、すなわち、感熱材料層及び中間層内に形成されたピットと一致する基板の領域は、さらにもっとピットの深さを増加するようにエッチングされることができる。この場合、感熱材料層は、基板用のエッチングマスクを形成する。

そのような方法は、従来の方法よりも深いピットが得られるのを可能とする。しかしながら、それは、少なくとも２つの際立った欠点を有する。まず、中間樹脂層は、一般に、感熱材料層の蒸着が実行されることができるように高温硬化処理を受ける必要がある。しかし、そのような熱処理は、樹脂の感光特性の悪化をもたらし、その後のパターニングに害を及ぼすことがある。同様に、感熱材料層の露光は、該層の下に位置する中間層の特性を損なうことがある。最後に、そのような方法により、基板がエッチングされる必要がある場合には、感熱材料層は、エッチングマスクとしての役目を果たす。しかしながら、そのようなマスクは、マイクロエレクトロニクス分野において通常使用されるドライ又はウェットエッチング装置に適していない。

より一般的な方法において、深いピットを得ることに関する問題は、光記録媒体以外の分野において発生する。これは、特に、リソグラフィ分野における問題である。

米国特許出願公開第２００５−００４５５８７号 米国特許出願公開第２００４−０２０９１９９号 国際公開第２００５−１０１３９８号

本発明の目的は、従来技術の欠点を同時に改善するとともに、より具体的には光記録媒体の製造時に、少なくとも１つの上側層と１つの下側層との積層体において深い窪み領域を容易に形成することである。

本発明によれば、この目的は、添付した特許請求の範囲によって、より具体的には方法が以下の連続的な工程を備えるという事実によって達成される。すなわち、該方法は、
ｉ）前記上側層をパターニングして、前記上側層を通過する少なくとも１つの第１の窪み領域を形成する工程と、
ｉｉ）パターン形成された前記上側層上にエッチングマスクを形成する工程と、
ｉｉｉ）前記エッチングマスクを介して下側層をエッチングして、前記第１の窪み領域を伸長する少なくとも１つの第２の窪み領域を形成する工程と、
ｉｖ）前記エッチングマスクを除去する工程と、
を連続的に備え、
前記（ｉｉ）の工程は、
パターン形成された前記上側層上に、所定の第１の波長の光放射に対してポジ型感光性がある樹脂層を蒸着することと、
前記積層体を介して前記光放射で前記樹脂層を露光することと、
前記樹脂層を現像することと、を含み、
前記積層体の下側層及び上側層が、前記所定の第１の波長に対して、それぞれ透明及び不透明である。

他の利点及び特徴は、限定されない例示目的のみのために与えられ且つ添付された図面において表された以下の本発明の特定の実施形態の記載から、より明らかになる。

本発明にかかる特定の実施形態を横断面において概略的に示す図。 本発明にかかる特定の実施形態を横断面において概略的に示す図。 本発明にかかる特定の実施形態を横断面において概略的に示す図。 本発明にかかる特定の実施形態を横断面において概略的に示す図。 本発明にかかる特定の実施形態を横断面において概略的に示す図。 本発明にかかる特定の実施形態を横断面において概略的に示す図。 本発明にかかる特定の実施形態を横断面において概略的に示す図。 本発明にかかる特定の実施形態を横断面において概略的に示す図。 本発明にかかる特定の実施形態を横断面において概略的に示す図。 本発明にかかる代替実施形態の異なる工程を横断面において概略的に示す図。 本発明にかかる代替実施形態の異なる工程を横断面において概略的に示す図。 本発明にかかる代替実施形態の異なる工程を横断面において概略的に示す図。 本発明にかかる代替実施形態の異なる工程を横断面において概略的に示す図。 本発明の他の代替実施形態にしたがって深い窪み領域が形成された積層体を概略的に示す図。

それぞれ、上側層及び下側層と称され且つ好ましくは異なる材料によって形成された少なくとも２つの重ね合わされた薄層の積層体において、少なくとも１つの窪み領域が形成される。上側層は、前記層を通過する少なくとも第１の窪み領域を形成するようにパターン形成される。そして、第１の窪み領域は、パターン形成された上側層に予め形成されたエッチングマスクを介してエッチングすることによって下側層内に形成された第２の窪み領域によって伸長される。

積層体において、上側層は、好ましくは、光放射によって引き起こされた加熱を受けたときに相を変化させる又は状態を変化させることができる材料から構成される。上側層は、例えば、酸化モリブデン（ＭｏＯ_ｘ）等の熱的に安定な酸化物であるが半化学量論酸化物であるか、又は、酸化白金（ＰｔＯ_ｘ）等の熱力学的に不安定であるが超化学量論酸化物であるか、又は、ＧＳＴとも称されるＧｅ_２Ｓｂ_２Ｔｅ_５等の相変化材料である。それは、熱を引き起こし、その結果、前記上側層における状態又は相の変化を引き起こすように設計された光放射波長について吸収性がある。加熱されたときに相又は状態を変化させる上側層の能力は、この場合、前記上側層をパターン形成し、その結果、第１の窪み領域を形成するために使用される。

図１から図３は、例示目的のために、積層体３の上側層２における第１の窪み領域１の形成を図示している。

したがって、図１において表された積層体３は、上側層２と、例えば基板によって形成された下側層４との重ね合わせによって構成されている。下側層４は、例えば、酸化シリコンから作られている。下側層４は、例えば、酸化アルミニウム、ジルコン、石英、又は、サファイアから作られることもできる。さらにまた、上側層２及び下側層４は、それぞれ、第１の表面２ａ、４ａと、第２の表面２ｂ、４ｂと、を含む。したがって、積層体３において、上側層２の第２の表面２ｂは、下側層４の第１の表面４ａと接触する一方で、上側層２の第１の表面２ａ及び下側層４の第２の表面４ｂは、自由であり、それぞれ、前記積層体３の前面及び裏面を形成している。

図２において表されているように、その後、積層体３の上側層２は、積層体３の前面２ａから所定の波長λの光放射５によって局所的に露光される。したがって、図２において、上側層２の領域２ｃは、例えばレンズ６によって該領域２ｃ上に焦点が合わせられた光放射５で露光される。光放射５は、領域２ｃにおいて局部加熱を引き起こす。光放射５によって誘発された熱は、領域２ｃにおける相又は状態の変化を引き起こす一方で、上側層２の非露光部分の状態又は相は、変更されない。

したがって、露光工程後、領域２ｃは、上側層の残りのものとは異なる状態又は相にあり、好ましくは、熱力学的に安定な状態又は相にある。例えば、当初はＰｔＯ_ｘから作られている上側層２について、領域２ｃは、露光後に白金から構成されることができる。ＭｏＯ_ｘについて、領域２ｃは、露光後にＭｏＯ_２／Ｍｏの混合物から構成され、非結晶のＧＳＴについて、領域２ｃは、露光後に結晶形態にある。

図３において図示されているように、その後、上側層２の露光された領域２ｃは、上側層２における第１の窪み領域１を解放するように除去される。露光された領域２ｃの除去は、例えば溶液中に溶解することによって等、従来の方法で行われる。この工程は、一般に、現像工程と称される。したがって、積層体３の前面２ａは、その第１の表面２ａからその第２の表面２ｂまで上側層２を通過する開口を形成する第１の領域１を含む。これにより、このようにして上側層２内に作り出された開口は、下側層４の第１の表面４ａの一部が解放されるのを可能とする。

その後、第１の窪み領域１は、下側層４内に形成された第２の窪み領域によって伸長される。これを行うために、また、図４から図７において表されているように、前もってパターン形成された上側層２上にエッチングマスク７が形成される。

したがって、エッチングマスク７は、積層体３の前面２ａ上と第１の窪み領域１内とに樹脂層８を蒸着することによって形成される。図４において、樹脂層８は、第１の窪み領域１が前記フォトレジストによって全体的に満たされるように、上側層２の第１の表面２ａと、前もって解放された下側層４の第１の表面４ａの一部とを被覆する。

フォトレジストは、予め上側層２をパターン形成するために使用される光放射５のものとは異なる波長λ’の光放射に対してポジ型感光性がある。例えば、エッチングマスク７を形成するために使用される波長λ’は、約１９３ｎｍとすることができる一方で、上側層２のパターニングのために使用される波長λは、約４０５ｎｍとすることができる。例えば、ポジ型フォトレジストは、１９３ｎｍの波長λ’における感光性のためにＲＨＯＭ＆ＨＡＳＳ社によってＥＰＩＣ２３００（ＡｒＦ）の名称で市販されている樹脂、又は、２４８ｎｍの波長λ’における感光性のために同一企業によってＵＶ２４００（ＫｒＦ）の名称で市販されている樹脂とすることができる。

積層体３の下側層４及び上側層２は、さらに、エッチングマスク７を形成するために使用される光放射の波長λ’に対して、それぞれ透明及び不透明である。

したがって、図５において表されているように、樹脂層８は、積層体３の裏面４ｂを介して光放射９で露光され、その結果、光放射９は、樹脂層８に到達するように裏面４ｂから積層体３を通過する。露光は、より具体的には、積層体３の裏面４ｂの全体が露光されるようにフルウエハーで行われる。光放射９は、下側層３が波長λ’に対して透明であるとき、下側層４を通過する。上側層２が波長λ’に対して不透明であるならば、光放射９は、他方では、上側層２によって止められる。これにより、上側層２は、樹脂層８用の露光マスクとしての役目を果たし、したがって、第１の窪み領域１に含まれる樹脂層８の一部８ａのみが光放射９を受け、その結果、図６において表されているように露光される。

図７において表されているように、その後、樹脂層８は、エッチングマスク７を形成するように露光された部分８ａを除去することによって現像される。したがって、現像工程は、上側層２内の第１の窪み領域１を解放し、下側層４の第１の表面４ａの一部を再度見えるようにする。さらに、パターン形成された上側層２が樹脂層８用の露光マスクとして役目を果たしたとき、露光された部分８ａの除去は、樹脂層８内に相補的な窪み領域８ｂの形成を引き起こし、窪み領域は、前記樹脂層を通過する。相補的な窪み領域８ｂは、上側層２内の第１の窪み領域１を伸長する。したがって、前記相補的な窪み領域８ｂの輪郭を描く側壁は、第１の窪み領域１の輪郭を描く壁と略一直線に並べられる。

図８において表されているように、一旦エッチングマスク７が形成されると、下側層４は、下側層４内に第２の窪み領域１０を形成するように前記マスク７を介してエッチングされる。第２の窪み領域１０のエッチングは、相補的な窪み領域８ｂと第１の窪み領域１とを介して行われる。したがって、第２の窪み領域１０は、第２の窪み領域１０の輪郭を描く側壁が第１の窪み領域１の側壁と略一直線に並べられるように第１の窪み領域５ａを伸長する。使用されるエッチング技術は、酸化シリコンから作られた下側層４の場合にはドライエッチング技術、より具体的にはＳＦ_６及びＣＨＦ_３を含む雰囲気による反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）とすることができる。

一旦エッチングマスク７が除去されると（図９）、第１及び第２の窪み領域１と１０とによって形成されたアセンブリは、従来の技術によって通常得られるものよりも大きな深さを有する窪み領域に相当する。注目すべきは、マスク７を除去することが、場合によっては、上側層２の部分的な除去をもたらすことがあり、これにより、第１の窪み領域１の深さを低減するということである。これらの場合において、下側層の厚み及び／又は下側層３のエッチングは、窪み領域について要求される深さを得るように調整されることができる。例えば、約８０ｎｍの深さを有する窪み領域は、３０ｎｍの厚みを有する上側層２と、約７０ｎｍの厚みを有する樹脂層８とから得られることができる。これらの場合において、下側層４内にエッチングされる第２の窪み領域１０の深さは、約５０ｎｍである。

上側層が露光マスクとして役目を果たすように、下側層を介した露光によって形成されるフォトレジストエッチングマスクを用いて下側層をエッチングすることは、深い窪み領域が得られるのを可能とするのみならず、従来技術、より具体的には国際公開第２００５／１０１３９８号の欠点を改善する。樹脂層は、実際に、その蒸着後に高温硬化処理を受けるのを必要とせず、上側層の露光は、樹脂層の蒸着前に起こっている。これにより、これら２つの要因は、樹脂層の感光特性を保ち、エッチングマスクを形成するためのその後の樹脂層のパターニングを改善する。さらにまた、本発明にかかる方法は、マイクロエレクトロニクス分野において使用される通常のエッチング技術が直接使用されるのを可能とする。第２の領域のエッチングは、実際に、樹脂層８によって形成されて上側層上に配置されたエッチングマスクを用いて行われる。しかしながら、マイクロエレクトロニクスにおいて使用される通常のエッチング技術は、常にフォトレジストマスクを使用する。国際公開第２００５／１０１３９８号において、エッチングマスクは、他方では、エッチング技術が適応されるのを必要とするフォトレジストから作られることができる中間層上に配置された感熱材料層によって形成される。

本発明は、図１から図９において表された実施形態に限定されるものではない。より具体的には、複数の窪み領域が積層体３において同時に形成されることができる。

さらにまた、積層体３は、３つ以上の薄層を備えることができ、下側層４は、上側層２と直接接触した薄層のままである。図１０から図１３において表されているように、少なくとも１つの窪み領域が形成された積層体３は、上述したように、例えば、上側層２と、下側層４と、基板１１とを連続的に備えることができ、また、波長λ’に対して透明である。この場合、下側層４は、基板によっては形成されていないが、上側層２と基板１１との間に配置された中間薄層によって形成されている。下側層４は、好ましくは、基板１１を形成する材料及び上側層２を形成する材料とは異なる材料によって形成されている。基板１１は、例えば、酸化シリコンから作られている一方で、下側層４は、酸化アルミニウム、又は、硫化亜鉛と酸化シリコン若しくは窒化シリコンとの混合物の薄層である。

図１１から図１３において表されているように、上側層２のパターニング、エッチングマスク７の形成、及び、下側層４のエッチング工程は、図１から図９において記載された実施形態と同一のままである。積層体において形成された窪み領域の深さは、図１３において、上側層２及び下側層４の厚みの合計に略一致する。さらにまた、特定の実施形態によれば、エッチングは、基板１１において第２の窪み領域１０を伸長する第３の窪み領域（図示しない）を形成するように拡張されることができる。他の代替実施形態によれば、また、図１４において表されているように、波長λ’に対して透明でもある追加層１２が、エッチングを停止して基板１１を保護するように下側層４と基板１１との間に配置されている。追加層１２は、下側層のエッチングに反応しにくく、例えば約８ｎｍの厚みを有するクロム若しくは銀製の金属薄層等、又は、約１５ｎｍの厚みを有する窒化シリコンの層、又は、約１０ｎｍの厚みを有する非結晶シリコンの層によって形成されている。

そのような方法は、より具体的には光記録媒体の製造において、特に原盤の製造に使用されることができる。

Claims (13)

1. 少なくとも１つの上側層（２）と１つの下側層（４）との積層体（３）において少なくとも１つの窪み領域を形成するための方法であって、
   ｉ）前記上側層（２）をパターニングして、前記上側層（２）を通過する少なくとも１つの第１の窪み領域（１）を形成する工程と、
   ｉｉ）パターン形成された前記上側層（２）上にエッチングマスク（７）を形成する工程と、
   ｉｉｉ）前記エッチングマスク（７）を介して下側層（４）をエッチングして、前記第１の窪み領域（１）を伸長する少なくとも１つの第２の窪み領域（１０）を形成する工程と、
   ｉｖ）前記エッチングマスク（７）を除去する工程と、
   を連続的に備え、
   前記（ｉｉ）の工程は、
   パターン形成された前記上側層（２）上に、所定の第１の波長（λ’）の光放射（９）に対してポジ型感光性がある樹脂層（８）を蒸着することと、
   前記積層体（３）を介して前記光放射（９）で前記樹脂層（８）を露光することと、
   前記樹脂層（８）を現像することと、を含み、
   前記積層体（３）の下側層（４）及び上側層（２）が、前記所定の第１の波長（λ’）に対して、それぞれ透明及び不透明であることを特徴とする、方法。
2. 前記上側層（２）がパターン形成される前に、該上側層（２）が、前記第１の波長（λ’）とは異なる所定の第２の波長（λ）の光放射（５）によって引き起こされる熱の作用に起因して相又は状態を変化させことが可能な材料によって形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の窪み領域（１）は、第２の波長（λ）の光放射（５）で前記上側層（２）の自由表面（２ａ）から前記上側層（２）の少なくとも１つの領域（２ｃ）を露光し、前記露光された領域（２ｃ）を除去することによって形成されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記上側層（２）の材料は、
   熱力学的に安定で半化学量論酸化物、
   熱力学的に不安定で超化学量論酸化物、及び、
   相変化材料、
   から選択されることを特徴とする、請求項２又は請求項３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記第２の波長（λ）の値が４０５ｎｍであることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記第１の波長（λ’）の値が１９３ｎｍであることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記積層体（３）は、前記第１の波長に対して透明な基板を備えることを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記基板は、前記下側層（４）を構成することを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記基板は、酸化シリコン、アルミニウム、ジルコン、サファイア、又は、石英から作られていることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記下側層（４）は、前記上側層（２）と前記基板（１１）との間に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の方法。
11. 前記下側層（４）は、酸化アルミニウムの薄層、又は、硫化亜鉛と酸化シリコン若しくは窒化シリコンとの混合物の薄層であることを特徴とする請求項１０記載の方法。
12. 前記第１の波長（λ’）に対して透明であり且つ前記下側層（４）のエッチングに反応しにくい追加層（１２）が、前記下側層（４）と前記基板（１１）との間に配置されていることを特徴とする、請求項１０又は請求項１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 光記録媒体の製造に請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の方法を使用する方法。

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