JP4581047B2 - Pattern forming material, pattern forming method, and optical disc - Google Patents
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Description
本発明は、パターン形成材料、パターン形成方法および当該パターン形成方法を用いた光ディスクに係り、特には微細パターンを形成可能なパターン形成材料、パターン形成方法および当該パターン形成方法を用いた光ディスクに関する。 The present invention relates to a pattern forming material, a pattern forming method, and an optical disc using the pattern forming method, and more particularly to a pattern forming material capable of forming a fine pattern, a pattern forming method, and an optical disc using the pattern forming method.
近年、DVD(Digital Versatile Disk)を初めとする光ディスクは、映像情報やコンピュータのデータを記録する高密度情報記録媒体として普及してきている。特に、予め映画やコンピュータプログラムを記録した読み取り専用光ディスク(例えばDVD−ROMなど)は、大容量の情報を手軽に配布する手段として日常での使用頻度が増大しつつある。 In recent years, optical discs such as DVDs (Digital Versatile Disks) have become widespread as high-density information recording media for recording video information and computer data. In particular, read-only optical discs (e.g., DVD-ROMs) pre-recorded with movies and computer programs are increasingly used on a daily basis as a means for easily distributing large amounts of information.
このような読み取り専用光ディスクには、ピットと呼ばれる、記憶する情報を示す微細なパターンが形成されている。このような光ディスクに形成される微細なパターンは、光ディスクの原盤のパターニングを転写することで形成される。 Such a read-only optical disc has a fine pattern called a pit indicating information to be stored. Such a fine pattern formed on the optical disc is formed by transferring the patterning of the master disc of the optical disc.
例えば、光ディスクの原盤は、被処理基板上のパターン形成材料にパターンを、例えばリソグラフィ法などを用いて形成し、作成される。次に、原盤のパターンが転写された、いわゆるスタンパと呼ばれる中間体が形成され、スタンパのパターンが転写されて、ピットが形成された光ディスクが生産される。 For example, an optical disc master is created by forming a pattern on a pattern forming material on a substrate to be processed using, for example, a lithography method. Next, an intermediate called a stamper is formed to which the master pattern is transferred, and the stamper pattern is transferred to produce an optical disc on which pits are formed.
このようにして形成される光ディスクにおいては、記録容量を増大させるためには光ディスクに形成されるピットの形状を微細化する方法がある。上記のように、光ディスクのピットの形状は光ディスクの原盤の微細パターンが転写されたものであるため、記録容量を増大させるためには、原盤に形成される微細パターンをより小さくし、さらに微細化することが好ましい。 In the optical disk formed in this way, there is a method for reducing the shape of pits formed on the optical disk in order to increase the recording capacity. As described above, the pit shape of the optical disc is a transfer of the fine pattern of the master disc of the optical disc. To increase the recording capacity, the fine pattern formed on the master disc is made smaller and further miniaturized. It is preferable to do.
このため、原盤のパターン形成に用いられるリソグラフィ法において、形成されるパターンを微細化するための様々な方法が提案されていた。 For this reason, in the lithography method used for pattern formation of the master, various methods for miniaturizing the pattern to be formed have been proposed.
例えば、従来のリソグラフィ法により微細化が可能なパターニングの幅の限界は、いわゆる回折限界と呼ばれることがある。例えば、回折限界Dは以下の式で示される。
D = λ/(2×NA) (式1)
この場合、リソグラフィに用いられる光源の波長をλ、対物レンズの開口数をNAとする。すなわち、上記式1は、回折限界Dを小さくして微細なピットを形成するためには、短い波長の光源を用いることが好ましく、また、光源の対物レンズの開口数が大きいことが好ましいことを示している。
For example, the limit of the width of patterning that can be miniaturized by a conventional lithography method is sometimes called a so-called diffraction limit. For example, the diffraction limit D is expressed by the following formula.
D = λ / (2 × NA) (Formula 1)
In this case, the wavelength of the light source used for lithography is λ, and the numerical aperture of the objective lens is NA. That is, in order to reduce the diffraction limit D and form fine pits, the
しかしながら、波長の短い光源や、波長の短い光源の光学系は高価なものが多く、また波長によっては減圧状態で用いる必要があるため、設備が大規模となり、コストが増大してしまう問題がある。また、開口数を高くすると焦点深度が浅くなるため、加工対象のわずかなぶれに対応できずにパターニング形状が不良となってしまう懸念があり、リソグラフィ設備の見直しが必要となり、光ディスク生産のコスト増大につながる問題がある。 However, light sources with short wavelengths and optical systems with light sources with short wavelengths are often expensive, and depending on the wavelength, it is necessary to use them in a reduced pressure state. . In addition, if the numerical aperture is increased, the depth of focus becomes shallower, so that there is a concern that the patterning shape may not be able to cope with slight fluctuations in the processing target, and the lithography equipment needs to be reviewed, increasing the cost of optical disc production. There is a problem that leads to
また、電子線を用いたリソグラフィ法では、微細パターンの形成が可能であるものの、電子の加速や偏向を真空中で行う必要があり、設備が高価なものとなってしまう。 In addition, in the lithography method using an electron beam, although a fine pattern can be formed, it is necessary to accelerate and deflect electrons in a vacuum, and the equipment becomes expensive.
一方、可視域の光は光源が安価であり、光学系も一般的に用いられている安価なものを使用することができる。このため、可視域の活性光を用いて、回折限界以下の微細パターンを形成する方法が提案されている(例えば非特許文献1参照)。 On the other hand, the light in the visible range is inexpensive, and an inexpensive optical system generally used can be used. For this reason, a method of forming a fine pattern below the diffraction limit using active light in the visible range has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 1).
非特許文献1には、微細パターンを形成するためのパターン形成材料の記載があり、基板上に形成された第1の反応層と第2の反応層を含むパターン形成材料が、レーザが照射されることにより加熱されて反応し、体積が膨張するために、微細パターンが形成されることが開示されている。
Non-Patent
図1は、非特許文献1に開示されたパターン形成材料を模式的に示したものである。
FIG. 1 schematically shows a pattern forming material disclosed in
図1を参照するに、本図に示されたパターン形成材料は、例えば酸化ケイ素(SiO2)からなる基板400上に、例えば硫化亜鉛酸化ケイ素(ZnS−SiO2)からなる、第1の反応層100と第1の反応層300が形成され、2つの第1の反応層に挟まれるように、例えばテルビウム鉄コバルト(TbFeCo)からなる第2の反応層が形成され、構成されている。
Referring to FIG. 1, the pattern forming material shown in figure, for example, on a
このように構成されたパターン形成材料を用いて微細パターンを形成するには、活性光、例えばレーザ光を照射することで第1の反応層、または第2の反応層の温度を上昇させ、第1の反応層と第2の反応層を反応させることで体積を膨張させ、微細パターンを形成している。 In order to form a fine pattern using the pattern forming material thus configured, the temperature of the first reaction layer or the second reaction layer is increased by irradiating active light, for example, laser light, By reacting the first reaction layer and the second reaction layer, the volume is expanded and a fine pattern is formed.
この場合、レーザ光のスポット径に対して、第1の反応層と第2の反応層が反応するしきい値に達する温度領域が狭くなるようにレーザを照射することで、形成されるパターンの幅を微細化することが可能となる。このため、レーザ光の波長に対する回折限界よりも微細なバターンを形成することが可能となる。
しかし、上記の第1の反応層と第2の反応層を用いたパターン形成方法では、形成されるパターンの高さに限界があった。例えば、上記の方法で形成される微細パターンの高さは20nm程度が限界であり、光ディスクの製造に好ましいパターン高さを満たしていないという問題があった。 However, in the pattern forming method using the first reaction layer and the second reaction layer, there is a limit to the height of the pattern to be formed. For example, the limit of the height of a fine pattern formed by the above method is about 20 nm, and there is a problem that the pattern height preferable for manufacturing an optical disk is not satisfied.
そこで、本発明では、上記の問題を解決した、新規で有用なパターン形成材料、パターン形成方法および光ディスクを提供することを目的としている。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a new and useful pattern forming material, a pattern forming method, and an optical disc that solve the above-described problems.
本発明の具体的な課題は、安価な方法で微細なパターンを形成することが可能なパターン形成材料およびパターン形成方法を提供し、また、安価であってかつ記録容量が大きな光ディスクを提供することである。 A specific problem of the present invention is to provide a pattern forming material and a pattern forming method capable of forming a fine pattern by an inexpensive method, and to provide an optical disc that is inexpensive and has a large recording capacity. It is.
本発明の第1の観点では、上記の課題を、基板上に形成されたパターン形成材料であって、加熱されることにより、相互に反応して体積が膨張する第1の反応層および第2の反応層と、加熱されることにより、体積が膨張する第3の反応層と、を有し、前記第3の反応層は、白金酸化物、銀酸化物、パラジウム酸化物、およびタングステン酸化物のうち、いずれか1つの金属酸化物を含むことを特徴とするパターン形成材料により、解決する。 In the first aspect of the present invention, the above-described problem is a pattern forming material formed on a substrate, and when heated, the first reaction layer and the second are expanded in volume by reacting with each other. a reaction layer of, by being heated, possess a third reaction layer expands volume, a, the third reaction layer, platinum oxide, silver oxide, palladium oxide, and tungsten oxide Among these, the problem is solved by a pattern forming material characterized by containing any one metal oxide .
当該パターン形成材料によれば、第1の反応層と第2の反応層に加えて、加熱されることにより、体積が膨張する第3の反応層を設けたことにより、形成されるパターンの高さを高くすることが可能となる。 According to the pattern forming material, in addition to the first reaction layer and the second reaction layer, by providing the third reaction layer whose volume expands when heated, the height of the pattern to be formed is increased. The height can be increased.
また、前記第1の反応層、前記第2の反応層、および前記第3の反応層を含む反応層部と、前記基板との間に熱緩衝層が形成されていると、当該基板が熱による損傷より保護され、好適である。 In addition, when a thermal buffer layer is formed between the first reaction layer, the second reaction layer, the reaction layer portion including the third reaction layer, and the substrate, the substrate is heated. It is protected from damage caused by the above.
また、前記基板上に前記熱緩衝層が形成され、当該熱緩衝層上に前記第3の反応層が形成され、当該第3の反応層上に前記第2の反応層が形成され、当該第2の反応層上に前記第1の反応層が形成されていると、好適である。 Further, the heat buffer layer is formed on the substrate, wherein the third reaction layer is formed on the skilled heat buffer layer, the to the third reaction layer on the second reaction layer is formed, the It is preferable that the first reaction layer is formed on the second reaction layer.
また、前記基板上に前記第1の反応層が形成され、当該第1の反応層上に前記第2の反応層が形成され、当該第2の反応層上に前記第3の反応層が形成されていると、好適である。 Further, the first reaction layer is formed on the substrate, the second reaction layer is formed on the first reaction layer, and the third reaction layer is formed on the second reaction layer. It is preferable that
また、前記第3の反応層上に保護層が形成されていると、当該第3の反応層の体積膨張の損失が抑制され、好適である。 In addition, it is preferable that a protective layer is formed on the third reaction layer because the loss of volume expansion of the third reaction layer is suppressed.
また、前記第1の反応層は、硫化亜鉛と二酸化ケイ素を含むと、第1の反応層と第2の反応層の体積膨張の反応が良好となり、好適である。 Further, the first reaction layer, to include sulfate zinc and silicon dioxide, the reaction volume expansion of the first reaction layer and second reaction layer is improved, which is preferable.
また、前記第2の反応層は、遷移金属を含む、少なくとも2種類以上の金属を含むと、第1の反応層と第2の反応層の体積膨張の反応が良好となり、好適である。 Further, it is preferable that the second reaction layer contains at least two kinds of metals including a transition metal because the volume expansion reaction between the first reaction layer and the second reaction layer becomes good.
また、前記第2の反応層は、Tb,Fe,およびCoを含むと、第1の反応層と第2の反応層の体積膨張の反応が良好となり、好適である。 In addition, it is preferable that the second reaction layer contains Tb, Fe, and Co because the volume expansion reaction between the first reaction layer and the second reaction layer is good.
また、前記第3の反応層は、金属酸化物を含むと、第3の反応層の体積膨張の反応が良好となり、好適である。 Further, it is preferable that the third reaction layer contains a metal oxide because the volume expansion reaction of the third reaction layer becomes good.
また、前記金属酸化物は、白金酸化物、銀酸化物、パラジウム酸化物、およびタングステン酸化物のうち、いずれか1つを含むと、第3の反応層の体積膨張の反応が良好となり、好適である。 In addition, when the metal oxide includes any one of platinum oxide, silver oxide, palladium oxide, and tungsten oxide, the volume expansion reaction of the third reaction layer becomes favorable, which is preferable. It is.
また、本発明の第2の観点では、上記の問題を、上記のパターン形成材料を用いたパターン形成方法であって、活性光を当該パターン形成材料に照射することにより、前記第1の反応層と前記第2の反応層を反応させて体積を膨張させるとともに前記第3の反応層の体積を膨張させ、該パターン形成材料上に突起状のパターンを形成することを特徴とするパターン形成方法により、解決する。 In the second aspect of the present invention, the above problem is a pattern forming method using the pattern forming material, wherein the first reaction layer is irradiated with active light. And the second reaction layer are reacted to expand the volume and the volume of the third reaction layer is expanded to form a protruding pattern on the pattern forming material. ,Resolve.
当該パターン形成方法によれば、第1の反応層と第2の反応層に加えて、加熱されることにより、体積が膨張する第3の反応層を設けたことにより、形成されるパターンの高さを高くすることが可能となる。 According to the pattern formation method, in addition to the first reaction layer and the second reaction layer, the third reaction layer whose volume is expanded by being heated is provided, thereby increasing the height of the pattern to be formed. The height can be increased.
また、前記活性光が可視域のレーザ光よりなると、安価に微細パターンを形成することが可能となる。 Further, when the active light is a laser beam in the visible range, a fine pattern can be formed at low cost.
また、前記突起状のパターンの幅が前記活性光の回折限界以下であると、安価に微細パターンを形成することが可能となる。 Further, if the width of the protruding pattern is equal to or less than the diffraction limit of the active light, a fine pattern can be formed at low cost.
また、前記突起状のパターンの高さが、30nm以上であると、好適である。 In addition, it is preferable that the height of the protruding pattern is 30 nm or more.
上記のパターン形成方法を用いて形成された光ディスクは、安価で製造され、かつピット形状が微細であるために記録容量が大きい。 An optical disk formed by using the above pattern forming method is manufactured at a low cost and has a large recording capacity because of its fine pit shape.
本発明によれば、安価な方法で、微細でアスペクト比の高いパターンを形成することが可能なパターン形成材料およびパターン形成方法を提供し、また、安価であってかつ記録容量が大きな光ディスクを提供することが可能となる。 According to the present invention, a pattern forming material and a pattern forming method capable of forming a fine and high aspect ratio pattern by an inexpensive method are provided, and an inexpensive optical disk having a large recording capacity is provided. It becomes possible to do.
次に、本発明の実施の形態について図面に基づき、以下に説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図2は、本発明の実施例1によるパターン形成材料を模式的に示した断面図である。 FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a pattern forming material according to Example 1 of the present invention.
図2を参照するに、本図に示すパターン形成材料は、基板5上に、加熱による反応を生じる反応層が積層された構造を有している。例えば、第1の反応層4と当該第1の反応層4に接するようにして積層されている第2の反応層3は、加熱により反応し、体積が膨張するように構成されている。
Referring to FIG. 2, the pattern forming material shown in this drawing has a structure in which a reaction layer that causes a reaction by heating is laminated on a
例えば、レーザなどの活性光が照射され、加熱されることにより、混合物からなる前記第1の反応層4と第2の反応層3で、それぞれ混合物の拡散が生じ、さらに当該第1の反応層4と第2の反応層3の間での相互拡散が起こると考えられ、これらの拡散反応を含む反応により、体積が膨張すると考えられる。
For example, when the active light such as laser is irradiated and heated, the
例えば、第1の反応層4は、硫化亜鉛(ZnS)と二酸化ケイ素(SiO2)を含む混合物(ZnS−SiO2)の層からなるようにすると、反応が良好となって体積膨張の反応が良好となることが確認されている。
For example, the
また、前記第2の反応層3は、遷移金属を含む、少なくとも2種類以上の金属を含むことを特徴とすると、反応が良好となり好ましく、さらに前記第2の反応層は、Tb,Fe,およびCo(TbFeCo)を含むようにすると、さらに反応が良好となって堆積膨張の反応が良好となり、さらに好ましい。
Further, when the
このような第1の反応層4と第2の反応層3の相互反応による体積膨張により、前記第1の反応層4の側からみて上に凸状となる、突起状の微細パターンを形成することが可能となっている。しかし、従来は、形成可能なパターンの高さが充分でないという問題があった。
By such volume expansion due to the mutual reaction between the
そこで、本実施例では、このように相互に反応する第1の反応層と第2の反応層に加えて、さらに加熱により体積が膨張する反応が生じる第3の反応層2を設けている。前記第1の反応層と第2の反応層が、加熱により相互に反応するのに対して、前記第3の反応層2は、実質的に当該第3の反応層単体で、加熱されることで反応が生じて体積が膨張するように形成されている。このため、前記第1の反応層と第2の反応層の相互反応に加えて第3の反応層の体積膨張による高さが加わるため、従来に比べて微細パターンの高さを高くすることが可能になっている。このため、パターンの幅が微細であってパターン高さの高い、いわゆるアスペクト比の高いパターンを形成することが可能となる。
Therefore, in the present embodiment, in addition to the first reaction layer and the second reaction layer that react with each other in this way, a
例えば、前記第3の反応層は、化合物を含むように形成され、当該化合物が加熱により分解することで体積が膨張するように構成される。このような化合物の例として、例えば、前記第3の反応層は、金属酸化物を含むようにすると、加熱されることで金属から酸素が脱離する反応が生じるため、体積膨張の反応が良好であり、好ましい。また、このような金属酸化物は、白金酸化物、銀酸化物、パラジウム酸化物、およびタングステン酸化物のうち、いずれか1つを含むようにすると、反応がさらに良好となり、さらに好ましい。 For example, the third reaction layer is formed so as to contain a compound, and is configured such that the volume expands when the compound is decomposed by heating. As an example of such a compound, for example, when the third reaction layer contains a metal oxide, a reaction in which oxygen is released from the metal occurs when heated, so that the volume expansion reaction is good. It is preferable. In addition, it is more preferable that such a metal oxide includes any one of platinum oxide, silver oxide, palladium oxide, and tungsten oxide because the reaction becomes further favorable.
また、本実施例によるパターニング材料では、加熱により、相互に反応するように構成された第1の反応層および第2の反応層と、実質的に単層で反応する第3の反応層を少なくとも含むように構成されるが、さらに他の層を含むように構成してもよく、また上記の層が積層される構造は任意に変更して用いることが可能である。 Further, in the patterning material according to the present embodiment, at least the first reaction layer and the second reaction layer configured to react with each other by heating and the third reaction layer that reacts substantially in a single layer are provided. Although it is configured to include other layers, it may be configured to include other layers, and the structure in which the above layers are stacked can be arbitrarily changed and used.
例えば、本図に示すように、前記基板5と、加熱により反応が生じる、前記第1の反応層4、第2の反応層3、および第3の反応層2を含む反応層部との間に、基板を熱から保護するための熱緩衝層1を設けてもよい。このような熱緩衝層は、様々な材料を用いることが可能であるが、本実施例では、前記第1の反応層4と同様の材料を用いて形成している。このため、例えば熱緩衝層を形成するための設備(スパッタリング装置やスパッタリング装置のターゲットなど)が、第1の反応層を形成するためのものと共有できるため、熱緩衝層が安価で形成できる。
For example, as shown in the figure, between the
また、パターニング材料を構成する一例として、本図には、前記基板5上に前記熱緩衝層1が形成され、当該熱緩衝層1上に前記第3の反応層2が形成され、当該第3の反応層2上に前記第2の反応層3が形成され、当該第2の反応層3上に前記第1の反応層4が形成された例を示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、次に、図3に示すように、図2の構成を変更してもよい。
As an example in which a patterned material, in this figure, the
図3には、図2に示したパターン形成材料の変形例を示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。 FIG. 3 shows a modification of the pattern forming material shown in FIG. However, in the figure, the same reference numerals are given to the parts described above, and the description thereof is omitted.
本図に示すパターン形成材料では、図2に示したパターン形成材料において、前記第3の反応層2と、前記第2の反応層3を、入れ換えた構造にしている。
In the pattern forming material shown in this figure, the
このため、前記熱緩衝層1が、本図に示す場合には第1の反応層として機能し、加熱により前記第2の反応層3と反応する。また、前記第1の反応層4は、前記第3の反応層2の保護層として機能する。例えば、前記第3の反応層が加熱により膨張した場合、化合物の分解、例えば酸素の脱離などにより、層中には多数の空孔が形成される。このような空孔が大気側と挿通する構造となる、すなわち空孔が破裂すると、体積膨張が生じないか、または体積膨張率が小さくなってしまう問題がある。そのため、前記第3の反応層2上には、形成される空孔の破裂を保護するための保護層が必要であり、前記第1の反応層4は、保護層として機能する。また、当該保護層は様々な材料により形成できるが、第1の反応層と同様の材料で形成すると、第1の反応層を形成する場合と設備が共有できるため、保護層を形成するコストが安価となる。
Therefore, the
このように、本発明によるパターン形成材料は、第1の反応層、第2の反応層および第3の反応層や、また必要に応じて設ける熱緩衝層、または保護層などを、様々に構成することが可能であり、上記の構成例に限定されるものではない。 As described above, the pattern forming material according to the present invention has various configurations such as the first reaction layer, the second reaction layer, the third reaction layer, and the thermal buffer layer or the protective layer provided as necessary. However, the present invention is not limited to the above configuration example.
また、本実施例によるパターニング材料は、加熱されることにより体積膨張が生じ、パターンが形成されるが、加熱による反応が生じる領域を制御することにより、微細なパターンを形成することが可能となっており、例えばレーザ光を用いた場合にはレーザ光の回折限界以下の微細なパターン形成が可能になっている。 In addition, the patterning material according to this example causes volume expansion and pattern formation when heated, but it is possible to form a fine pattern by controlling a region where reaction occurs due to heating. For example, when a laser beam is used, it is possible to form a fine pattern below the diffraction limit of the laser beam.
図4は、可視域である、赤色レーザを用いて、図2に示したパターン形成材料を加熱した場合の、前記第2の反応層3の温度分布を示したものである。赤色レーザ光の場合、ビームスポット径は略1μmであり、これ以下に小さくすることは困難である。図4において、縦軸は温度、横軸は水平方向の位置を示すが、温度分布は略ガウス分布となる。ここで、パターン形成材料に照射するレーザ光の強度を制御することにより、領域の一部分の温度が、所定のしきい値T0より高くなるようにすることができる。温度が所定のしきい値T0より高くなった部分で、前記第1の反応層4と前記第2の反応層3の相互反応が生じ、体積膨張が生じる。この場合、前記第1の反応層4では、レーザ光の透過率が比較的高いため、レーザの加熱による温度上昇は、おもに前記第2の反応層3で生じ、当該第2の反応層3からの熱伝導により、間接的に前記第1の反応層4が加熱される。この場合、温度がしきい値以上となる領域の幅Wは、レーザ光のビームスポット径より小さいため、本実施例では、回折限界以下の幅の微細パターンの加工が可能となっている。また、前記第1の反応層4と前記第2の反応層3の反応による体積膨張は、例えば第1の反応層に、ZnS−SiO2、第2の反応層にTbFeCoを用いた場合、略200℃以上で生じるが、400℃以上とすると反応が良好となり好ましく、さらに500℃以上で体積膨張が大きくなり、さらに好ましい。
FIG. 4 shows the temperature distribution of the
また、同様に前記第3の反応層2において生じる体積膨張についても上記の反応と同様にレーザ光のスポット径より小さい領域が反応の温度のしきい値となるように制御することで微細なパターンの形成が可能となる。例えば、前記第3の反応層に白金酸化物(PtOx)を用いた場合、500℃以上で体積膨張が大きくなる。
Similarly, the volume expansion generated in the
このため、前記第2の反応層3と第3の反応層2でパターン形成を行う領域が、500℃以上となるようにレーザ光を照射することが好ましい。また、レーザ光の強度を調整することで、パターンの幅が制御可能となる。
For this reason, it is preferable to irradiate a laser beam so that the area | region which pattern-forms in the said
次に、パターン形成材料に活性光、例えばレーザを照射してパターン形成を行う方法について具体的に説明する。図5は、図2に示したパターン形成材料にレーザ光を照射して微細パターンの形成を行う方法を模式的に示したものである。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。 Next, a method for performing pattern formation by irradiating the pattern forming material with active light, for example, laser, will be specifically described. FIG. 5 schematically shows a method for forming a fine pattern by irradiating the pattern forming material shown in FIG. 2 with laser light. However, in the figure, the same reference numerals are given to the parts described above, and the description thereof is omitted.
前記パターニング材料には、前記基板5の側から、レンズFによって集光されたレーザ光Lが照射される。ここで、前記第2の反応層3が加熱され、当該第2の反応層3と前記第1の反応層4が反応して体積が膨張し、膨張部34aが形成される。また、前記第3の反応層2が加熱され、体積が膨張し、膨張部2aが形成される。このように、膨張部34aと膨張部2aが形成されるために、パターニング材料上の、基板と反対側の面には、突起状のパターンが形成される。また、パターン高さH1は、膨張部34aと膨張部2aの体積膨張の効果を受けるため、従来より高くすることが可能となり、30nm以上とすることが可能となり、略40nmまで形成できることが確認されている。また、この場合、パターン幅W1は、150nm以下とすることが可能であり、100nm程度まで形成できることが確認されている。
The patterning material is irradiated with laser light L collected by the lens F from the
すなわち、本実施例によれば、安価な可視域のレーザ光を用いて、微細なパターンを形成することが可能であって、さらにパターン高さを従来に比べて高く形成することが可能であり、いわゆるアスペクト比が高い微細パターンを形成することが可能となっている。 That is, according to the present embodiment, it is possible to form a fine pattern by using an inexpensive laser beam in the visible range, and it is possible to further increase the pattern height compared to the conventional case. It is possible to form a fine pattern with a high so-called aspect ratio.
また、本実施例で用いた活性光は赤色レーザに限定されるものではなく、他にも様々な活性光を用いることが可能であることは明らかである。 Further, the active light used in this embodiment is not limited to the red laser, and it is obvious that various other active lights can be used.
また、本図に示した構成において、各層の好ましい厚さは、前記熱緩衝層1が、10〜500nm、前記第3の反応層2が、2〜50nm、前記第2の反応層3が、10〜100nm、前記第1の反応層4が、10〜500nmである。
Moreover, in the structure shown in this figure, the preferable thickness of each layer is such that the
次に、図5に示した方法を用いて、微細パターンの加工を行った結果を示す。図6(A)、は、パターンの加工を行った後のパターン材料の表面を、原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscope, AFM)により測定し、その結果をコンピュータの画面上に表示したものであり、図6(B)は、図6(A)の断面形状を示したものである。 Next, the result of processing a fine pattern using the method shown in FIG. 5 is shown. FIG. 6 (A) shows the surface of the pattern material after pattern processing is measured by an atomic force microscope (AFM) and the result is displayed on a computer screen. 6B shows the cross-sectional shape of FIG.
また、パターンを形成した条件は、以下の通りである。 The conditions for forming the pattern are as follows.
パターン形成材料は、線速度が3m/sとなるように回転させ、周波数15MHz、出力9mW、Dutyレシオが30%のパルスレーザを照射した。前記第1の反応層4と前記熱緩衝層1には、ZnS−SiO2からなる材料を用い、前記第2の反応層3には、TbFeCoかなる材料を、また、前記第3の反応層には、PtOxからなる材料を用い、基板はSiO2からなるものを用いた。
The pattern forming material was rotated so that the linear velocity was 3 m / s, and irradiated with a pulse laser having a frequency of 15 MHz, an output of 9 mW, and a duty ratio of 30%. A material made of ZnS—SiO 2 is used for the
図6(A)、(B)を参照するに、前記パターン形成材料上には、直径略110nmのドットが作成されており、また、当該ドットの高さは略40nmであることが確認され、従来は20nm程度であったパターン高さを、略2倍の高さで形成することが可能となったことが確認された。 6A and 6B, it is confirmed that a dot having a diameter of approximately 110 nm is formed on the pattern forming material, and that the height of the dot is approximately 40 nm. It has been confirmed that a pattern height of about 20 nm in the past can be formed at a height approximately twice as high.
次に、図5に示したパターン形成方法を用いて、光ディスクを形成する方法の一例を示す。 Next, an example of a method for forming an optical disc using the pattern forming method shown in FIG. 5 will be described.
図7は、図5に示したパターン形成方法を、光ディスクの原盤の生産に適用した場合の、いわゆるマスタリング工程を示すフローチャート図である。 FIG. 7 is a flowchart showing a so-called mastering process when the pattern forming method shown in FIG. 5 is applied to the production of an optical disc master.
マスタリング工程において、原盤はガラス円盤等を基板として使用する(ステップS1)。ガラス円盤を研磨し(ステップS2)、検査(ステップS3)、洗浄(ステップS4)した後、例えば、スパッタリング等の成膜方法により、図2に示した多層構造体であるパターン形成材料を形成し(ステップS5)、検査する(ステップS6)。 In the mastering process, the master uses a glass disk or the like as a substrate (step S1). After polishing the glass disk (step S2), inspecting (step S3), and cleaning (step S4), the pattern forming material that is the multilayer structure shown in FIG. 2 is formed by a film forming method such as sputtering. (Step S5) and inspection (Step S6).
一方、原盤に記録する情報は、あらかじめ編集装置により光ディスクに書き込む情報として編集しておく(ステップS7)。編集した情報を信号送り出し装置により送り出し(ステップS8)、ガラス円盤状に形成したパターン形成材料に、微細パターンであるピットとして記録する(ステップS9)。信号送り出し装置は編集装置から送られてくる情報をレーザ光の強度信号に変換し、上記のパターン形成材料にそのレーザ光を照射する。レーザ光の照射により、パターン形成材料にピットを形成する。このステップS9で、図5に示したパターン形成方法を適用することで、信号送り出し装置が持っている回折限界よりも微小なピットを形成することができる。 On the other hand, the information to be recorded on the master is edited in advance as information to be written on the optical disc by the editing device (step S7). The edited information is sent out by the signal sending device (step S8) and recorded as pits which are fine patterns on the pattern forming material formed in a glass disk shape (step S9). The signal sending device converts information sent from the editing device into an intensity signal of the laser beam, and irradiates the pattern forming material with the laser beam. Pits are formed in the pattern forming material by irradiation with laser light. By applying the pattern forming method shown in FIG. 5 in step S9, it is possible to form pits that are smaller than the diffraction limit of the signal sending device.
レーザ光によりパターン形成材料にピットを形成した後、当該パターニング材料をエッチングする工程を設けてもよい(ステップS10)。ピットが形成されなかった領域を選択的にエッチングすることにより、原盤のアスペクト比を向上することができる。次に、ガラス円盤にメッキ工程のための電極を塗布し(ステップS11)、検査する(ステップS12)。原盤にメッキ等でスタンパを形成し(ステップS13)、原盤からスタンパを分離する(ステップS14)。以上が、いわゆる光ディスクのマスタリング工程である。 After forming pits in the pattern forming material with laser light, a step of etching the patterning material may be provided (step S10). By selectively etching a region where no pit is formed, the aspect ratio of the master can be improved. Next, the electrode for a plating process is apply | coated to a glass disk (step S11), and it test | inspects (step S12). A stamper is formed on the master by plating or the like (step S13), and the stamper is separated from the master (step S14). The above is the so-called mastering process of the optical disc.
図8は、前記マスタリング方法で作成したスタンパを使用して光ディスクを生産するための、いわゆるレプリケーション工程を示す図である。 FIG. 8 is a diagram showing a so-called replication process for producing an optical disk using a stamper created by the mastering method.
上記のマスタリング工程で作成したスタンパを使用して(ステップS20)、射出成形機によりポリカーボネート等を射出成形する(ステップS21)。射出成形したものに反射膜を塗布し(ステップS22)、さらに保護膜を塗布する(ステップS23)。以上により、微細なパターンを有する、大容量の光ディスクを、安価に生産することができる。 Using the stamper created in the mastering process (step S20), polycarbonate or the like is injection molded by an injection molding machine (step S21). A reflective film is applied to the injection molded product (step S22), and a protective film is further applied (step S23). As described above, a large-capacity optical disk having a fine pattern can be produced at low cost.
また、本発明によるパターン形成材料、パターン形成方法は、光ディスクの生産に限定されるものではなく、様々な微細パターンを有する記録媒体やデバイスなどに適用が可能であることは明らかである。 Further, it is apparent that the pattern forming material and the pattern forming method according to the present invention are not limited to the production of optical discs and can be applied to recording media and devices having various fine patterns.
以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。 Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiments, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and various modifications and changes can be made within the scope described in the claims.
本発明によれば、安価な方法で、微細でアスペクト比の高いパターンを形成することが可能なパターン形成材料およびパターン形成方法を提供し、また、安価であってかつ記録容量が大きな光ディスクを提供することが可能となる。 According to the present invention, a pattern forming material and a pattern forming method capable of forming a fine and high aspect ratio pattern by an inexpensive method are provided, and an inexpensive optical disk having a large recording capacity is provided. It becomes possible to do.
1 熱緩衝層
2 第3の反応層
3,200 第2の反応層
4,100,300 第1の反応層
5,400 基板
L レーザ光
F レンズ
W1 パターン幅
H1 パターン高さ
DESCRIPTION OF
Claims (13)
加熱されることにより、相互に反応して体積が膨張する第1の反応層および第2の反応層と、
加熱されることにより、体積が膨張する第3の反応層と、を有し、
前記第3の反応層は、白金酸化物、銀酸化物、パラジウム酸化物、およびタングステン酸化物のうち、いずれか1つの金属酸化物を含むことを特徴とするパターン形成材料。 A pattern forming material formed on a substrate,
A first reaction layer and a second reaction layer whose volumes expand by reacting with each other;
A third reaction layer whose volume expands when heated,
The pattern forming material, wherein the third reaction layer includes any one metal oxide of platinum oxide, silver oxide, palladium oxide, and tungsten oxide.
活性光を当該パターン形成材料に照射することにより、前記第1の反応層と前記第2の反応層を反応させて体積を膨張させるとともに前記第3の反応層の体積を膨張させ、該パターン形成材料上に突起状のパターンを形成することを特徴とするパターン形成方法。 A pattern forming method using the pattern forming material according to any one of claims 1 to 8,
By irradiating the pattern forming material with active light, the first reaction layer and the second reaction layer are reacted to expand the volume, and the volume of the third reaction layer is expanded to form the pattern. A pattern forming method comprising forming a projection-like pattern on a material.
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