KR20070057918A - 고밀도 릴리프 구조의 복사 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고밀도 릴리프 구조(1)를 복사하기 위한 리버스 몰드(2, 4)를 제조하기 위한 방법, 이와 같은 리버스 몰드(2, 4)와 이 고밀도 릴리프 구조(1)를 복사하기 위한 방법에 관한 것이다. 고밀도 릴리프 구조(1)의 최상의 가능한 복사를 위한 향상되고 신뢰성이 있는 방법을 제공하기 위해 복사하려는 표면 형상 정보를 갖는 상기 고밀도 릴리프 구조(1)의 표면에 경화가능한 폴리머를 도포하여, 상기 고밀도 릴리프 구조(1)의 상기 표면에 경화가능한 폴리머의 층(2)을 형성하는 단계와, 상기 폴리머를 경화하여 리버스 몰드(2, 4)를 형성하는 단계와, 상기 고밀도 릴리프 구조(1)에서 상기 리버스 몰드(2, 4)를 분리하는 단계를 포함하는 고밀도 릴리프 구조(1)를 복사하기 위한 리버스 몰드(2, 4)를 제조하기 위한 방법이 제안된다.

기록매체, 고밀도 릴리프 구조, 리버스 몰드, 표면 형상 정보, 경화가능한 폴리머

Description

고밀도 릴리프 구조의 복사{REPLICATION OF A HIGH-DENSITY RELIEF STRUCTURE}

본 발명은 고밀도 릴리프 구조를 복사하기 위한 리버스 몰드(reverse mold), 특히 광학 데이터 매체를 제작하기 위한 스탬퍼를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 더욱이, 본 발명은 이러한 리버스 몰드와 고밀도 릴리프 구조의 복사를 위한 방법에 관한 것이다.

예를 들면 EP 1 059 633에 기재된 것과 같이 ROM 디스크와 같은 광학 데이터 매체들의 통상적인 마스터링에서는, 유리 기판 위에의 이 감광층의 변조된 조사에 의해 마스터가 제조된다. 이 층에는 물리적인 구멍들이 형성되므로 구성된 표면은 이진 데이터를 대표한다. 구성된 표면은 그후 박막 Ni 층으로 덮인다. 갈바닉 공정에서는 이 스퍼터 적층된 Ni 층이 더욱 성장하여 반전된 피트 구조를 갖는 두꺼운 다루기 쉬운 Ni 기판이 된다. 돌출하는 범프를 갖는 이 Ni 기판은 노출되지 않은 영역을 갖는 기판에서 분리되며 파더(father) 스탬퍼로 불린다. 이 파더 스탬퍼가 광학 디스크의 제작을 위해 사용된다.

광학 디스크(미리 기록된 ROM 디스크와 프리그루브된(pre-grooved) 레코더블 및 리라이터블 디스크)의 대량 생산을 위해서는 스탬퍼 열화에 기인한 품질 손실을 방지하기 위해 다수의 동일한 스탬퍼들이 요구된다. 예를 들어 US 2004/0011762 A2에 기재된 소위 통상적인 패밀리(family) 공정에서는, 마더 기판이 파더 기판으로 부터 갈바니 전기에 의해 성장한다. 마더 스탬퍼는 파더 스탬퍼에 비해 반전된 극성을 갖는다. 다음에, 다수의 자식(son) 스탬퍼가 마더 스탬퍼에서 갈바니 전기에 의해 성장할 수 있다. 자식 스탬퍼들은 파더 스탬퍼와 같은 극성을 가지며, 이에 따라 복사본으로 생각된다. 자식 스탬퍼는 ROM 디스크의 대량생산을 위해 이용된다.

BD-ROM과 같은 고밀도 광학 디스크의 마스터링에 대해서는, 가장 짧은 런길이(run length)가 잘 성형되는 것이 매우 중요하다. 이것은 피트의 매우 가파른 벽 각도를 일으키는 공정을 사용하여 성취된다. 이와 같은 경우에, 가장 짧은 런길이(17PP 런길이 변조의 경우에 2T)는 레지스트층의 바닥에 이른다. 이것은 복사된 디스크에 있는 데이터의 적절한 판독을 위해 필수적이다. 가파른 벽(70-80도)을 일으키는 공정은 레지스트와 기판 사이에 있는 10nm의 Ni층과 결합하여 울트라 레지스터(ultra resist)에 근거를 둔다. Ni 층은 레지스트층에서 더욱 균일한 흡수 프로파일을 일으키며, 이에 따라 더 가파른 벽을 일으킨다.

특히, 가파른 벽은 통상적인 패밀리 공정에서 패시베이션 단계 동안에 바람직하지 않은 효과를 일으킨다. 패시베이션 동안에, 갈바닉 성장 후에 파더 및 마더 스탬퍼(마더 스탬퍼가 성장하는 경우) 및 마더 및 자식 스탬퍼(자식이 성장하는 경우)의 분리를 촉진시키기 위해 Ni 스탬퍼 위에 박막의 산화물 막이 생성된다. 패시베이션 단계가 H20의 O2 및 H2 기포로의 분해를 일으키는 것으로 가정하였다. 이들 기포는 갈바닉 성장 동안에 Ni가 적층되지 않는 영역을 일으킨다. 이들 불균일한 영역들(작은 결함들)은 바람직하지 않은 표면 거칠기와 잘못된 복사를 낳는다.

통상적으로 성장된 자식 스탬퍼를 사용하여 복사된 디스크는 기준 파더 스탬퍼에서 복사된 디스크보다 훨씬 높은 지터를 갖는 것이 밝혀졌다. 이러한 신호 품질의 열화는 특히 비트 길이 레벨에서의 표면 거칠기에 기인한다. BD-ROM 표준에 의해 규정된 것과 같은 엄격한 지터 마진(margin)으로 인해 1.5%의 지터 차이가 허용되지 않는다.

본 발명은 또한 상전이 마스터링(phase transition mastering)(PTM)과 연관하여 매우 유용하다. PTM은 광학 디스크의 대량 제작을 위한 고밀도 ROM 및/ R/RE 스탬퍼를 제조하기 위한 상대적으로 새로운 방법이다. 상전이 재료가 레이저 유도 가열을 통해 초기의 미기록된 상태로부터 다른 상태로 변환될 수 있다. 기록 스택(stack)의 가열은, 예를 들명 혼합, 용융, 비정질화, 상 분리, 분해 등을 일으킬 수 있다. 2가지 위상 중에서 한가지, 즉 초기 또는 미기록된 상태가 다른 위상보다 산이나 알칼리 현상 용액에 더 빨리 녹는다. 이것에 의해, 기록된 데이터 패턴이 돌출하는 범프들 또는 피트들을 갖는 고밀도 릴리프 구조로 변환될 수 있다. 패터닝된 기판은, 예를 들어 고밀도 광학 디스크의 대량 생산을 위한 스탬퍼로서, 또는 미세 접촉 인쇄(micro-contact printing)를 위한 스탬프로서 사용될 수 있다.

예를 들어 상전이 마스터링을 위해 다음과 같은 재료 시스템이 제안되었다:

1. 통상적인 상변화 재료(SnGeSb(18.3% Sn, 12,6% Ge, 69.2% Sb), InGeSbTe(In 및 Ge로 도프된 Sb2Te), GeSbTe(Ge2Sb2Te5) 등(ID 695717, ID 695252 참조),

2. Cu-Si와 같은 실리사이드 생성 재료(ID 694464 참조),

3. TaMoO, WMoO, 재료 시스템,

4. TeOx, 재료 시스템,

5. ZnS-SiO2, 흡수층을 갖거나 갖지 않음, 및

6. 유기 염료.

상변화 재료는 선택적으로 에칭될 수 있다. 예를 들어 SbTe 재료의 비정질 상이 결정질 상보다 훨씬 빠르게 에칭된다. (통상적인 상변화 기록과 같이) 결정질 배경에서의 비정질 기록이 고려되면, 비정질 영역이 용해되어 피트 구조를 낳는다. 비정질 배경에서의 결정질 기록이 고려되면, 초기의 미기록된 재료가 용해되어 범프 구조가 남는다.

Cu-Si에 대해서는, Cu 및 Cu-Si가 미기록된 Si 하부층보다 훨씬 더 빠르게 에칭된다.

산화물, TaMoO, WMoO 및 TeOx에 대해서는 일종의 상분리가 일어나며, 이것은 산화물의 산화 및 환원을 의미한다. 화학양론적인 산화물이 알칼리 용액에 용해되어, 환원된 금속 입자도 용해시킨다. 이와 같은 식으로 피트가 생성된다.

ZnS-SiO2도 선택적 에칭을 보인다. 기록된(가열된) 위상이 초기 위상보다 훨씬 느리게 산에 용해된다. 이에 따라, 범프 구조가 남는다.

유기 염료도 열적으로 가열되어 범프 구조를 얻는다. 기록 재료가 유기 물질이지만, 명확한(well-defined) 마크를 얻기 위해서는 부가적인 무기 층들이 요구될 수도 있다.

PTM 마스터 기판이 최소한 대부분의 경우에 무기 재료를 갖는 기록 스택을 포함한다는 것을 알았다. 더욱이, PTM으로 두가지 극성(피트 및 범프)이 얻어질 수 있다.

조사 및 현상된 PTM 마스터 기판은 BD-ROM 디스크의 대량 복사를 위한 출발점이다. 현상된 기록 스택을 포함하는 기판이 충분히 단단하면, 이것이 복사를 위해 직접 사용될 수 있다. 그러나, 이와 같은 마스터 기판으로부터의 사용 회수는 마스터 기판의 마모로 인해 한정될 수도 있다. 현상된 PTM 기판으로부터 스탬퍼를 제조하는 것이 유리하며, 이것을 사용하여 대량 복사(주입 성형)가 행해진다.

스탬퍼가 표준 스탬퍼 제조 공정에 따라 현상된 PTM 기판으로부터 제조될 때 다음과 같은 문제점이 생길 수 있다.

PTM 기록 스택은 한 개 또는 그 이상의 무기층을 포함한다. Ni 레플리커(replica)(스탬퍼)가 현상된 기판으로부터 제조되면, 기록 스택이 Ni 계면에 일부 점착될 수도 있다. 다른 말로 하면, Ni 스탬퍼와 현상된 마스터 기판의 분리가 실패하여, 이것이 부분적인 오염과 이에 따른 데이터의 열화를 낳는다. 디폴트 공정 단계들을 적용하여 엠보싱된(조사 및 현상된) PTM의 Ni 레플리커를 제조한 후, 스탬퍼와 기판의 분리가 불완전하여 소규모의 잔류물을 낳을 수도 있다. 이러한 잔류물은 데이터 품질을 열화시킨다. 스탬퍼 표면에 2가지 종류의 잔류물이 남을 수도 있다. 엠보싱된 PTM 기판의 돌출하는 범프의 분열이 일어날 수도 있다. 또한, 기판-스택 계면에서의 분리가 일어날 수도 있다. 산과 같은 세정 액체도 Ni 스탬퍼를 열화시키기 때문에 잔류물을 제거하기가 곤란하다. 이 문제를 도 8 내지 도 11에 도시하였으며, 이때 도 8은 PTM 마스터 기판에 설치된 고밀도 릴리프 구조(101)를 나타내고 도 9는 도 8의 고밀도 릴리프 구조(101) 위에 스퍼터 적층된 Ni 층(116)을 나타내고 도 10은 도 9의 N 층(116) 위에 전기화학방법으로 성장한 Ni 스탬퍼(117)를 나타내고 도 11은 PTM 기판으로부터의 일부 분리 후에 도 10의 Ni 스탬퍼를 나타낸다. 도 11에서는 상기한 2가지 종류의 잔류물이 표시되는데, 참조번호 111은 돌출하는 PTM 재료 범프의 분해를 표시하고 참조번호 112는 기판 스택으로부터 발생된 잔류물을 표시한다.

다른 문제점은 현상된 마스터 기판이 많은 경우에 틀린 극성(피트 대신에 범프)을 갖는다는 것이다. 이것은 첫 번째 Ni 리버스 몰드(파더 스탬퍼)가 피트를 포함한다는 것을 의미한다. 주입성형을 통한 폴리카보네이트에의 복사가 이 극성을 갖는 것으로 입증되었다. 이것은 레플리커가 최초의 Ni 파더에서 제조되어야 한다는 것, 즉 마더 스탬퍼가 필요하다는 것을 의미한다. 이 마더 스탬퍼는 범프를 포함한다. 이러한 마더 스탬퍼를 사용한 복사는 피트를 갖는 기판을 생성한다. 이것은 다시 표준 복사공정이다. 파더-마더 도금 공정은 여전히 최적이 아니며 전기화학 도금 동안에 일부의 열화를 수반한다. 엠보싱된(조사 및 현상된) PTM 마스터 기판의 예는 도 12에 주어지며, 이것은 유리 기판 위에 스퍼터 적층된 기록 스택 내부의 범프 구조의 예를 나타낸다. 기록 스택은 SnGeSb 흡수층을 갖는 ZnS-SiO2에 근거를 두고 있었다. 기판을 청색 레이저 빔 레코더(NA=0.9, 405nm 파장, 트랙 피치=500 nm)를 사용하여 조사하였으며, 다음에 초기 상을 용해하기 위해 이것을 5% HNO3 산 용액으로 현상하였다.

본 발명의 목적은 상기한 문제점을 극복하는 고밀도 릴리프 구조를 복사하기 위한 신뢰할 수 있는 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 고밀도 릴리 프 구조를 복사하는 리버스 몰드를 제조하는 신뢰할 수 있는 방법을 제공하는 것과 이와 같은 리버스 몰드를 제공하는 것이다.

상기한 목적들을 성취하기 위해, 고밀도 릴리프 구조를 복사하기 위한 리버스 몰드를 제조하는 방법이 제시되며, 이 방법은,

- 복사하려는 표면 형상 정보를 갖는 상기 고밀도 릴리프 구조에 경화가능한 폴리머를 도포하여, 상기 고밀도 릴리프 구조의 상기 표면에 경화가능한 폴리머의 층을 형성하는 단계와,

- 상기 폴리머를 경화하여 리버스 몰드를 형성하는 단계와,

- 상기 고밀도 릴리프 구조에서 상기 리버스 몰드를 분리하는 단계를 포함한다.

더욱이, 고밀도 릴리프 구조를 제조하는 방법이 제안되는데, 이 방법은,

- 제 1항에 청구된 방법에 따라 리버스 몰드를 제조하는 단계와,

- 상기 리버스 몰드를 사용하여 레플리커를 형성하는 단계와,

- 상기 리버스 몰드에서 상기 레플리커를 분리하는 단계를 포함한다.

따라서, 고밀도 릴리프 구조를 복사하기 위한 리버스 몰드는 상기한 고밀도 릴리프 구조의 레플리커에 전사될 표면 형상 정보를 갖는 경화된 폴리머의 층을 포함한다.

고밀도 릴리프 구조는 작거나 매우 작은 크기의 공간 디테일(detail)을 갖는 구조, 예를 들어 100㎛보다 작거나 심지어 1㎛보다 작은 디테일을 갖는 구조이다.

복사만을 목적으로 하는 리버스 몰드는 복사하고자 하는 고밀도 릴리프 구조에 대응하는 표면 구조를 가져야 한다는 통찰력에 본 발명이 근거를 두고 있다. 이 고밀도 릴리프 구조는 더욱이 그것의 표면 구조의 손상이나 변화를 갖지 않고 원래의 릴리프 구조에서 다소 쉽게 분리된다. 이것은 원본의 릴리프 구조와 유사한 물리적, 예를 들어 기계적 특성을 가질 필요가 없거나 원본 릴리프 구조의 기능을 충족시키도록 설치될 필요가 없다. 특히, 리버스 몰드가 고밀도 릴리프 구조 또는 그것의 레플리커와 동일한 재료로 제조되어야 하는 요구가 없다. 따라서, 리버스 몰드에 사용되는 재료는 복사하려는 릴리프 구조에 대응하는 형상을 취할 수 있는 그것의 능력에 대해서만 선택될 수도 있다.

리버스 몰드를 제조하기 위한 방법의 일 실시예에서는 상기 고밀도 릴리프 구조가 광학 데이터 매체를 제작하기 위한 파더 스탬퍼이고, 상기 표면 형상 정보가 상기 광학 데이터 매체에 반전된 형태로 전사된다. 특히 광학 데이터 매체의 제조의 분야에서는 가능한 한 양호한 파더 스탬퍼의 다수의 레플리커들이 존재한다. 본 발명은 상기한 파더 스탬퍼의 리버스 몰드의 제조를 허용하며 파더 스탬퍼와 리버스 몰드가 사실상 변화되지 않게 유지하면서 상기 리버스 몰드를 이용하여 다수의 자식 스탬퍼를 복사하는 것을 허용하므로, 리버스 몰드 및/또는 파더 스탬퍼가 나중에 다시 사용될 수도 있다.

리버스 몰드를 제조하기 위한 방법의 바람직한 실시예에서는 상기 경화가능한 폴리머가 래커(lacquer)이다. 래커는 이것들이 보다 작거나 매우 작은 디테일을 갖는 릴리프 구조를 쉽게 취할 수 이T다는 이점을 갖는 것으로 알려져 있다.

리버스 몰드를 제조하기 위한 방법의 추가적인 실시예에서는 상기 경화가능한 폴리머가 조사에 의해, 특히 빛, 바람직하게는 자외선의 조사에 의해 경화가능 하다. 예를 들어 열에 의해 또는 유발제(starter)를 첨가하거나 열 또는 조사에 의해 유발되는 화학반응에 의한 것과 같이 상기 경화가능한 폴리머를 경화하기 위한 다른 가능성들이 존재한. 조사에 의한 경화는 경화가 일어나는 영역과 일어나지 않는 영역을 선택하는 것이 가능하다는 이점을 갖는다. 더욱이, 상기한 리버스 몰드를 제조하는 공정을 위한 더 좋은 취급을 제공하는 경화가 행해지는 정확한 순간을 결정할 수 있는 가능성이 존재한다.

리버스 몰드를 제조하기 위한 방법의 특정한 실시예에서는 상기 경화가능한 폴리머가 헥산디올디아크릴레트 래커이다. 이 폴리머는 예를 들어 광학 데이터 매체의 제조에 사용되는 니켈로 제조된 스탬퍼로부터 쉽게 이형(release)될 수 있다는 것이 발견되었다.

리버스 몰드를 제조하는 방법의 바람직한 실시예에서는, 상기한 고밀도 릴리프 구조의 반대측의 상기 층의 면에 지지 매체(support carrier)를 부착하는 추가적인 단계가 존재한다. 상기한 지지 매체는 상기 층에 추가적인 기계 강도를 부여하므로, 이 지지 매체가 예를 들어 상기 릴리프 구조에서 상기 리버스 몰드를 분리할 때 관련되는 기계적인 응력을 더 잘 견딜 수 있다. 상기한 지지 매체는 예를 들면 상기 경화가능한 폴리머의 상기 층에 있는 기포들을 제거하기 위해 추가적으로 사용될 수도 있다.

리버스 몰드를 제조하기 위한 방법의 특정한 실시예에서는 상기 지지 매체가 특히 상기한 상기 조사에 실질적으로 투명하고, 특히 상기 지지 매체는 유리, 석영, 폴리카보네이트 또는 폴리메틸메타크릴레이트로 제조된다. 상기 지지 매체가 특히 경화를 위해 사용된 조사에 대해 투명하면, 상기 조사는 상기 지지 매체를 통해 곧바로 상기 경화가능한 폴리머에 쉽게 가해질 수도 있다. 상기 지지 매체가 대체로 투명하면, 경화를 하기 전에 경화가능한 폴리머의 층이 존재하는지 검사할 수 있으므로, 측정을 수행하여 필요하면 상기 기포를 제거할 수 있다.

레플리커, 특히 광학 데이터 매체를 제조하기 위한 스탬퍼를 제조하기 위한 방법의 일 실시예에서는, 상기 레플리커가 상기 리버스 몰드의 상기 표면 형상 정보를 갖는 면에 금속층을 적층하여 형성된다. 보통 광학 데이터 매체를 제조하기 위해 금속 스탬퍼가 사용된다.

레플리커를 제조하기 위한 방법의 바람직한 실시예에서는 적층하는 단계가.

- 특히 스퍼터링에 의해, 상기 리버스 몰드 위에 금속 코팅을 형성하는 단계와,

- 특히 갈바닉 성장에 의해, 상기 금속 코팅을 성장하여 상기 금속층을 형성하는 단계를 포함한다.

예를 들면 스퍼터링에 의해 상기 코팅을 형성하는 단계는, 상기 금속 코팅이 다소 속도가 느리기는 하지만 가능한 한 우수하게 복사하려는 형상을 취하게 되는 효과를 제공한다. 상기 금속 코팅의 성장, 예를 들어 갈바닉 성장이 스퍼터링보다 훨씬 빠르다. 이에 따라, 이들 2개의 단계의 결합은 최상의 가능한 복사와 충분히 빠른 처리를 겸비하게 한다.

스탬퍼를 제조하기 위한 방법의 추가적인 실시예에서는 상기 금속이 니켈이다. 니켈은 광학 데이터 매체를 제조하기 위해 사용된 스탬퍼의 재료를 위해 양호한 선택이며 니켈이 폴리머 층에서, 특히 헥산디올디아크릴레이트 래커로 제조된 층에서 쉽게 분리될 수 있다는 것이 발견되었다.

리버스 몰드를 제조하기 위한 방법의 추가적인 바람직한 실시예에서는 상기 고밀도 릴리프 구조가 상전이 마스터링에 의해 제공된다. 몇몇 경우에는 리버스 몰드가 예를 들어 광학 디스크에 데이터를 전사하기 위한 스탬퍼로서, 또는 미세 접촉 인쇄를 위한 스탬퍼로 직접 사용될 수 있다. 그러나, 원본의 고밀도 릴리프 구조의 레플리커, 예를 들어 Ni 스탬퍼를 제조하기 위해 리버스 몰드를 사용하는 것이 가능하다.

특히 PTM에 의해 상전이 재료에 고밀도 릴리프 구조가 설치되면, 상기 고밀도 릴리프 구조에서 분리한 후에 상기 리버스 몰드를 세정액으로 세척하는 것이 바람직하다. 리버스 몰드에 잔류물이 남지 않으면서 리버스 몰드를 원본의 고밀도 릴리프 구조에서 분리할 수 없으면 이와 같은 세청공정이 필요할 수 있다. 이러한 잔류물은 이것을 세정액, 예를 들어 산으로 세척함으로써 리버스 몰드에서 완전히 분리될 수 있다.

이하에서는, 본 발명에 따라 리버스 몰드를 제조하기 위한 방법과 레플리커를 제조하기 위한 방법의 실시예들을 도면을 참조하여 상세히 설명하며, 도 12와 도 20을 제외한 모든 도면은 단면을 나타낸다.

도 1은 릴리프 구조를 나타낸 것이다.

도 2는 경화가능한 층을 갖는 도 1의 릴리프 구조를 나타낸 것이다.

도 3은 도 2의 경화가능한 폴리머의 층과 부착된 지지 매체를 갖는 릴리프 구조를 나타낸 것이다.

도 4는 상기 폴리머의 경화에 의해 형성된 리버스 몰드를 나타낸 것이다.

도 5는 코팅을 갖는 도 4의 리버스 몰드를 나타낸 것이다.

도 6은 도 1의 릴리프 구조의 레플리커를 갖는 도 4의 리버스 몰드를 나타낸 것이다.

도 7은 도 6의 리버스 몰드에서 분리된 레플리커를 나타낸 것이다.

도 8은 PTM 마스터 기판에 설치된 고밀도 릴리프 구조를 나타낸 것이다.

도 9는 도 8의 고밀도 릴리프 구조 위에 스퍼터 적층된 Ni층을 나타낸 것이다.

도 10은 도 9의 Ni층 위에 전기화학적으로 성장된 Ni 스탬퍼를 나타낸 것이다.

도 11은 PTM 기판으로부터의 부분적인 분리 후에 도 10의 Ni 스탬퍼를 나타낸 것이다.

도 12는 PTM 재료에 생성된 범프 구조의 예를 나타낸 것이다.

도 13은 PTM 마스터 기판에 설치된 고밀도 릴리프 구조를 나타낸 것이다.

도 14는 도 13의 고밀도 릴리프 구조에 근거하여 제조된 2P 파더 리버스 몰드를 나타낸 것이다.

도 15는 PTM 마스터 기판으로부터 (부분적인 분리후에) 도 14의 2P 파더 리버스 몰드를 나타낸 것이다.

도 16은 세정후의 도 15의 2P 파더 리버스 몰드를 나타낸 것이다.

도 17은 스퍼터 적층된 Ni 층을 포함하는 도 16의 2P 파더 리버스 몰드를 나타낸 것이다.

도 18은 도 17의 Ni 층 위에 전기화학적으로 성장된 Ni 마더 스탬퍼를 나타낸 것이다.

도 19는 2P 파더 리버스 몰드로부터 분리된 도 18의 Ni 마더 스탬퍼를 나타낸 것이다.

도 20은 도 13 내지 도 19에 예시된 방법에 따라 제조된 마더 스탬퍼에 근거하여 형성된 디스크의 지터 측정을 나타낸 것이다.

도 1은 광학 데이터 매체를 제조하기 위한 스탬퍼와 같은 릴리프 구조(1)를 나타낸 것이다. 이 릴리프 구조(1)의 표면은 복사되어야 하는 뚜렷한 공간 형상을 갖는다. 상기 릴리프 구조(1)의 상기 표면에는 경화가능한 폴리머의 층(2)이 도 2에 나타낸 것과 같이 도포된다. 형성하려는 리버스 몰드의 더욱 양호한 취급과 더욱 양호한 기계적 강도를 위해지지 매체(3)가 릴리프 구조의 반대쪽의 상기 층(2)의 면에 부착되며, 이것을 도 3에 나타내었다. 폴리머가 경화되고 이에 따라 형성된 리버스 몰드(4)가 도 4에 나타낸 것과 같이 상기 릴리프 구조(1)에서 분리된다. 상기 릴리프 구조(1)의 복사를 위해 도 5에 나타낸 것과 같이 상기 릴리프 구조(1)와 이전에 접촉하였던 표면 위의 상기 리버스 몰드(4) 위에 형성된다. 이와 같은 코팅을 형성하기 위한 적합한 방법은 예를 들어 니켈과 같은 금속의 스퍼터링이다. 도 6에 나타낸 것과 같이 상기 코팅 위에 금속층(6)이 성장되어 상기 릴리프 구 조(1)의 레플리커를 형성한다. 도 7에 나타낸 것과 같이 상기 코팅(5)과 상기 금속층(6)을 포함하는 상기 레플리커(7)가 상기 리버스 몰드(4)에서 분리되며, 이것은 다른 레플리커를 제조하기 위해 사용될 수 있다.

사실상 본 발명에 따라 복사될 수 있는 릴리프 구조(1)에 대해 오직 2가지의 제한이 존재한다. 임의의 경화가능한 폴리머에 의해 표면 구조를 복사할 수 있는 가능성이 없을 정도로 릴리프(1)의 밀도가 높지 않아야 하며, 또는 그것의 구조 디테일이 작지 않아야만 한다. 두 번째 제한은 리버스 몰드(4)가 릴리프 구조(1)에서 분리되지 않도록 방지하는 돌출부를 갖는 구조(1)를 복사하는 것이 일반적으로 가능하지 않다는 것이다.

가열에 의한 경화나 유발제를 첨가하거나 열 또는 조사를 가하여 유도될 수도 있는 화학반응으로 인한 경화와 같이 폴리머를 경화시키기 위한 다수의 다른 가능성이 존재하기 때문에, 본 발명은 조사에 의해 경화가능한 폴리머에 한정되지는 않는다. 경화가 완료하기 전에 폴리머를 도포하는 공정이 완료될 수 있다면 자기경화(self-curing) 폴리머를 사용하는 것도 가능할 수 있다. 형상이나 크기의 실질적인 변화가 존재하지 않아야 하며, 이 이유는 이것이 릴리프 구조(1), 폴리머 층(2) 또는 이들 양자를 손상시킬 수도 있기 때문이다. 약간의 변화는 릴리프 구조(1)를 가열 또는 냉각하여 그것의 열 팽창 또는 수축을 이용함으로써 보상될 수도 있다.

릴리프 구조(1)에 도포되는 폴리머 층(2)의 두께는 전체 릴리프 구조(1)를 덮을 만큼 충분히 커야만 한다. 지지 매체(3)가 사용될 때, 지지 매체(3)에 의해 충분한 기계적 강도가 리버스 몰드(4)에 부여되기 때문에, 두께가 0.2mm 또는 그 이하와 같이 비교적 작을 수도 있다. 실험을 하는 동안에 100 nm의 피트 깊이를 갖는 스탬퍼(1)에 대해 10 내지 100 ㎛의 두께가 적합하였다는 것이 발견되었다. 그럼에도 불구하고, 추가적인 지지 매체(3)가 필요가 없이 취급될 수 있는 두께, 예를 들어 10 mm 또는 그 이상의 두께를 층(2)이 가질 수도 있다.

이하에서는 본 발명의 특정한 응용, 즉 광학 데이터 매체를 제조하기 위한 스탬퍼의 복사의 발견 및 결과를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

복사되고 UV 경화된 감광성 래커(2), 특히 HDDA(=hexandioldiacrylate)는 니켈(Ni)로 제조된 파더 스탬퍼(1)에서 쉽게 이형될 수 있다. 이것은 파더 스탬퍼(1)와 리버스 몰드(2, 4)에 대해 측정된 데이터의 비교에서 발견되었다.

리버스 몰드(2, 4)는 Ni 파더 스탬퍼(도 1-4)에서 제조된다. 이 리버스 몰드(2, 4)는 스퍼터 적층된 Ni 층(5)을 구비한다(도 5). 실험 중에 Ni 층은 약 100nm의 두께를 가졌다. 다음에, 이 Ni 층(5)을 갖는 리버스 몰드(2, 4)가 갈바닉 성장이 되어 레플리커(7) 또는 자식 스탬퍼를 형성한다(도 6, 7). 이러한 복제공정의 이점은 Ni-Ni 접점이 필요없다는 것과, 이에 따라 분리를 촉진시키기 위해 박막 산화물층을 발생하기 위한 패시베이션 단계가 필요없다는 것이다. 복사가 매우 양호하고, 표면 거칠기가 낮고 결함 발생이 억제되는 것 같은 것이 발견되었다. 완전한 자식 스탬퍼(7)를 형성하기 위해 훨씬 긴 시간이 걸릴 수도 있기는 하지만 레플리커(7)가 스퍼터링 또는 이의 등가물에 의해서만 형성될 수도 있었다. 레플리커를 형성하기 위해 다른 재료가 사용될 수도 있다. 리버스 몰드(4)가 어느 쪽을 손상시키지 않고서 릴리프 구조(1)와 레플리커(7)의 양자에서 분리되기 때문에 원본의 릴 리프 구조(1)와 레플리커(7)가 동일한 재료 또는 최소한 대응하는 재료로 제조되면 적절한 폴리머를 발견하는 것이 더 쉽다.

Ni 자식 스탬퍼(7)가 테스트 디스크의 제조를 위해 사용되었다. 이들 디스크는 15 nm 알루미늄 층을 구비하고 100 nm 커버층으로 점착되었다. 제조된 디스크의 상세한 분석을 수행하였다. 런길이의 변동이 제한되고 다양한 런길이들이 명백하게 분리되는 것을 발견하였다. 측정된 한계 등화기 지터는 14.8%의 비대칭도에서 5.5%(5.1 dB, 샘플수=100,000)이었다. 이 값은 파더 스탬퍼(1)에서 제조된 디스크에서 측정되는 값과 유사하다. 따라서 본 발명에 따른 복사단계로 인한 신호 품질의 손실이 존재하지 않는 것으로 결론내렸다.

도 13 내지 도 19는 PTM 재료 내부에 설치된 고밀도 릴리프 구조에 근거하여 Ni 스탬퍼의 형태로 레플리커를 제조하는 것을 나타낸 것이다. 도 13은 상전이 재료층 내부에 설치된 고밀도 릴리프 구조(101)를 나타낸 것이다. 상전이 재료는 기판(113)이 지지하는 흡수층(110) 위에 배치된다. 도 14는 도 13의 고밀도 릴리프 구조(101)에 근거하여 제조된 파더 리버스 몰드(102)를 나타낸 것이다. 2P 파더 몰드(102)를 제조하기 위해, 2P 래커(HDDA=hexandioldiacrylate)에서의 소프트 복사 단계를 사용한다. 이 2P 래커는 UV 경화되어 그것을 단단하게 만든다. 결과적인 2P 파더 리버스 몰드(102)는 산과 알칼리 액체에 불활성이다. 도 15는 PTM 마스터 기판으로부터 분리된 후의 도 14의 2P 파더 리버스 몰드(102)를 나타낸 것이다. 여기에서 볼 수 있는 것 같이, 잔류물 111, 112가 2P 파더 리버스 몰드(102)에 부착되고, 이때 잔류물 111은 고밀도 릴리프 구조(101)의 깨진 범프에서 유래한 것이고 잔류물 112는 흡수층(110)에서 유래한 것이다. 도 16은 세정액, 예를 들어 산 또는 알칼리 용액으로 세정한 후에 도 15의 2P 파더 리버스 몰드를 나타낸 것이다. 상기한 것과 같은 UV 경화된 2P 파더 리버스 몰드(102)는 잔류물 111, 112를 용해시키는 산과 같은 세정액에 저항성을 갖지만 2P 파더 리버스 몰드(102)를 열화시키지 않기 때문에 이와 같은 세정이 가능하다. 도 17은 스퍼터 적층된 Ni 층(114)을 포함하는 도 16의 2P 파더 리버스 몰드(102)를 나타낸 것이다. 도 18은 도 17의 Ni 층(114) 위에 전기화학적 방법으로 성장된 Ni 마더 스탬퍼(115)를 나타내고, 도 19는 2P 파더 리버스 몰드(102)에서 분리된 도 18의 Ni 마더 스탬퍼(115)를 나타낸 것이다. 예를 들어 2P 레플리커 기반의 마더 스탬퍼(115)를 사용하여 복사된 광학 디스크는 우수한 데이터 품질을 제공하는 것으로 밝혀졌다.

도 20은 도 13 내지 도 19에 도시된 방법에 따라 제조된 마더 스탬퍼에 근거하여 만들어진 디스크에 대한 지터 측정값을 나타낸 것이다. 도시된 것은 도 20의 좌측에 구름 도표(clouds plot)(심볼간 간섭도)와 도 20의 우측에 있는 BD-ROM 디스크(트랙 피치 320nm, 채널 비트 길이 74.5mm)에 대한 17PP 코드에서의 다른 런길이의 히스토그램이다. 런길이의 변화가 한정되고 다른 런길이들이 명확하게 분리된다는 것을 알 수 있다. 측정된 제한 등화기 지터는 14.5%의 비대칭도에서 5.5%(5.1dB, 샘플수=100,000)이다. 이 값은 기준 파더 스탬퍼로부터 복사된 디스크에서 측정된 값들과 비슷하다.

소프트 레플리커 단계의 추가적인 이점은 극성의 반전이다. 몇몇의 가장 유망한 재료 시스템에 대해, 현상된 마스터는 피트보다는 범프를 포함한다. 반전 몰 드인 파더는 피트 구조를 갖는다. 레플리커인 마더는 다시 BD-ROM 복사를 위한 바람직한 범프를 포함한다. 본 발명에 따르면 반전 몰드가 2P 리버스 몰드일 수 있으며, 이것은 여분의 Ni 스탬퍼가 요구되지 않는다는 것을 의미한다.

극선 반전 특성은 화상 반전 포토레지스트를 사용한 포토레지스트 마스터링에 대해 본 발명을 매우 유용하게 만든다. 이와 같은 경우에, 조사된 영역은 표면에 범프로 남으며, 노광되지 않은 영역은 현상 중에 완전히 세척 제거된다. 소프트 2P 파더 레플리커는 돌출하는 범프를 갖는 마더 Ni 스탬퍼로 끝나도록 제안된다.

본 발명은 고밀도 릴리프 구조의 최상의 가능한 복사를 위한 향상되고 신뢰성을 갖는 방법과 상기한 방법에서 사용되는 리버스 몰드를 제조하기 위한 대응하는 방법을 제안한다.

본 발명은 광학 데이터 매체의 제조에 사용되는 스탬퍼의 복사에 한정되지 않는다. 본 발명은 예를 들어 디스플레이, 바이오센서 등의 구조를 위해 미세 구조의 인쇄를 위한 미세 접촉 인쇄에서 고밀도 릴리프 구조, 즉 작거나 매우 작은 디테일을 갖는 공간 구조가 복사되거나 사용되는 다른 분야에서 실현될 수도 있다.

Claims (14)

1. 고밀도 릴리프 구조(1; 101)를 복사하기 위한 리버스 몰드(2, 4; 102)를 제조하는 방법으로서,

   복사하려는 표면 형상 정보를 갖는 상기 고밀도 릴리프 구조(1; 101)에 경화가능한 폴리머를 도포하여, 상기 고밀도 릴리프 구조(1; 101)의 상기 표면에 경화가능한 폴리머의 층(2; 102)을 형성하는 단계와,

   상기 폴리머를 경화하여 리버스 몰드(2, 4; 102)를 형성하는 단계와,

   상기 고밀도 릴리프 구조(1; 101)에서 상기 리버스 몰드(2, 4; 102)를 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리버스 몰드의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 고밀도 릴리프 구조(1; 101)는 광학 데이터 매체를 제조하기 위한 파더 스탬퍼이고 상기 표면 형상은 반전 형태로 상기 광학 데이터 매체로 전사되는 것을 특징으로 하는 리버스 몰드(2, 4; 102)의 제조방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 경화가능한 폴리머는 래커인 것을 특징으로 하는 리버스 몰드(2, 4; 102)의 제조방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 경화가능한 폴리머는 조사에 의해, 특히 빛, 바람직하게는 자외선의 조사에 의해 경화가능한 것을 특징으로 하는 리버스 몰드(2, 4; 102)의 제조방법.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 경화가능한 폴리머가 헥산디올디아크릴레트 래커인 것을 특징으로 하는 리버스 몰드(2, 4; 102)의 제조방법.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 고밀도 릴리프 구조(1)의 반대측의 상기 층(2)의 면에 지지 매체(3)를 부착하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 리버스 몰드(2, 4)의 제조방법.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 지지 매체가 특히 제 4항에 청구된 상기 조사에 실질적으로 투명하고, 특히 상기 지지 매체는 유리, 석영, 폴리카보네이트 또는 폴리메틸메타크릴레이트로 제조된 것을 특징으로 하는 리버스 몰드(2, 4)의 제조방법.
8. 특히 고밀도 릴리프 구조(1; 101)를 복사하기 위해 제 1항에 청구된 방법에 따라 제조된 리버스 몰드(2, 4: 102)에 있어서,

   상기 리버스 몰드(2, 4; 102)는 상기 고밀도 릴리프 구조(1; 101)의 레플리커(7, 115)에 접사될 표면 형상 정보를 갖는 경화된 폴리머의 층(2; 102)을 포함하는 것을 특징으로 하는 리버스 몰드.
9. 고밀도 릴리프 구조의 레플리커(7; 115)를 제조하는 방법으로서,

   제 1항에 청구된 방법에 따라 리버스 몰드(2, 4; 102)를 제조하는 단계와,

   상기 리버스 몰드(2, 4; 102)를 사용하여 레플리커(7; 115)를 형성하는 단계와,

   상기 리버스 몰드(2, 4; 102)에서 상기 레플리커(7; 115)를 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레플리커의 제조방법.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 레플리커(7; 115)는 상기 리버스 몰드의 상기 표면 형상 정보를 갖는 면에 금 속층(5, 6; 114)을 적층함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 레플리커(7; 115), 특히 광학 데이터 매체를 제조하기 위한 스탬퍼(115)의 제조방법.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 적층하는 단계는,

    특히 스퍼터링에 의해, 상기 리버스 몰드 위에 금속 코팅(5; 114)을 형성하는 단계와,

    특히 갈바닉 성장에 의해, 상기 금속 코팅(5; 114)을 성장하여 상기 금속층(5, 6; 115)을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레플리커(7; 115)의 제조방법.
12. 제 10항에 있어서,

    상기 금속은 니켈인 것을 특징으로 하는 스탬퍼의 제조방법.
13. 제 1항에 있어서,

    상기 고밀도 릴리프 구조(101)는 상전이 마스터링에 의해 설치되는 것을 특징으로 하는 리버스 몰드(102)의 제조방법.
14. 제 1항에 있어서,

    상기 리버스 몰드는 상기 고밀도 릴리프 구조(101)에서 분리한 후에 세정액으로 세척되는 것을 특징으로 하는 리버스 몰드(102)의 제조방법.

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