KR20070065914A - 마스터 기판 및 고밀도 양각 구조를 제조하기 위한 방법 - Google Patents

마스터 기판 및 고밀도 양각 구조를 제조하기 위한 방법 Download PDF

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KR20070065914A
KR20070065914A KR1020077011090A KR20077011090A KR20070065914A KR 20070065914 A KR20070065914 A KR 20070065914A KR 1020077011090 A KR1020077011090 A KR 1020077011090A KR 20077011090 A KR20077011090 A KR 20077011090A KR 20070065914 A KR20070065914 A KR 20070065914A
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에르빈 알. 마인더스
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은 광 기록을 위한 마스터 기판(10)에 관한 것으로 마스터 기판은 기록 층(12)과 기판 층(14)을 포함한다. 기록 층은 성장 우위의 상 변화 물질을 포함하며, 이 상 변화 물질의 화학적 특성은 화학 약품에 대해 기록 층에 투사되는 빛에 의해 유도된 상 변화로 인해 변경될 수 있다. 트래킹(tracking) 목적을 위해 기판 층은 프리 그루브(pre-groove)(16)를 포함한다. 본 발명은 또한 고밀도 양각 구조를 복제하기 위한 스탬퍼(stamper)를 제조하는 방법에 관한 것이다.
마스터 기판, 상 변화, 트래킹, 프리 그루브, 스탬퍼, 양각, 성장 우위

Description

마스터 기판 및 고밀도 양각 구조를 제조하기 위한 방법{MASTER SUBSTRATE AND METHOD OF MANUFACTURIMG A HIGH-DENSITY RELIEF STRUCTURE}
본 발명은 마스터 기판 및 고밀도 양각 구조를 제조하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 종래 광 드라이브를 이용하여 고밀도 양각 구조를 제공하는 것에 관한 것이다.
광 처리 공정을 기초로 하여 제조되는 양각 구조는, 예를 들면, 읽기 전용 메모리(ROM)와 프리 그루브 형성(pre-grooved) 일회쓰기(write-once)(R) 및 다시 쓰기(rewritable)(RE) 디스크의 대량 복제를 위한 스탬퍼(stamper)로서 사용될 수 있다. 복제 공정에서 사용되는 것으로서의 이러한 스탬퍼를 제조하는 것은 마스터링(mastering)으로 알려져 있다.
종래 기술상의 마스터링에서, 유리 기판에 스핀 코팅된 박막 감광층은 변조되고 집속된(modulated focused) 레이저 빔에 의해 조명된다. 레이저 빔의 변조에의해 디스크의 소정 부분은 자외선에 노출되나 피트들(pits) 사이의 중간 영역은 노광되지 않고 남아 있게 된다. 디스크가 회전하는 동안, 집속된 레이저 빔은 디스 크의 외각 측면으로 점차 끌어 당겨지게 되어 나선형의 교호적으로 조명된 영역이 남게 된다. 두 번째 단계에서, 노광된 영역은 소위 현상 공정에서 분해되어 포토레지스트층 내부에서 물리적 구멍들로 된다. NaOH 와 KOH 와 같은 알칼리 액체가 노광된 영역을 용해하기 위해 사용된다. 이어서 구조화된 표면은 박막 니켈층으로 덮인다. 갈바니 공정(galvanic process)에서, 이 스퍼터 증착(sputter-deposited) 니켈층은 역(inverse) 피트 구조를 가진 제어가능한 두꺼운 니켈 기판으로 성장된다. 돌출 범프들(bumps)을 가진 이 니켈 기판은 비노광(unexposed) 영역을 가진 기판으로부터 분리되는데 이를 스탬퍼라 한다.
ROM 디스크는 부호화 데이터를 표현하는 나선형의 교호적인 피트들(pits)과 랜드들(lands)을 포함한다. 반사 층(상이한 지수의 굴절 계수를 갖는 금속이나 다른 종류의 물질)이 정보의 읽기를 용이하게 하기 위해 부가된다. 대부분의 광 기록 시스템에서, 데이터 트랙 피치(data track pitch)는 최적 데이터 용량을 확보하기 위해 광 읽기/쓰기 스폿(spot)의 크기로서 같은 정도의 크기를 갖는다. 예를 들어, 블루 레이(Blue-ray) 디스크(BD)의 경우 320 nm 의 데이터 트랙 피치와 305 nm 의 l/e 스폿 반경(l/e 는 빛의 세기가 최대 세기의 l/e 로 감소되었을 때의 반경이다)을 비교해 보라. 일회쓰기 및 다시쓰기 광 마스터 기판과는 대조적으로, ROM 디스크에서 피트 폭은 전형적으로 인접 데이터 트랙들 사이의 피치의 반이다. 이러한 작은 피트들은 최적 읽기를 위해 필요하다. ROM 디스크는 위상 변조를 통해, 즉 광선의 보강 및 상쇄 간섭(constructive and destructive interference)을 통해 읽혀 진다는 것은 잘 알려져 있다. 더 긴 피트들을 읽는 동안, 피트 바닥으로부터 반사 된 광선과 인접 랜드 플래토(plateau)로부터 반사된 광선 사이의 상쇄 간섭이 발생하는데, 이로 인해 반사 수준이 저하된다. 광 읽기 스폿의 약 절반인 피트들을 갖는 피트 구조의 마스터링은 전형적으로 읽기 위해 사용되는 것보다 낮은 파장을 갖는 레이저가 필요하다. CD/DVD 마스터링의 경우, 레이저 빔 기록장치(Laser Beam Recorder:LBR)는 전형적으로 413 nm 의 파장과 대물 렌즈의 개구수 NA=0.9 에서 동작한다. BD 마스터링의 경우, 257 nm 파장을 갖는 딥(deep) 자외선 레이저가 높은 NA 렌즈(원격장(far-field)의 경우 0.9이고 액침(liquid immersion) 마스터링의 경우 1.25)와 결합되어 사용된다. 바꾸어 말하면, 현재의 광 디스크 세대를 위한 스탬퍼를 만들기 위해서는 차세대 LBR이 필요하다. 종래 포토레지스트 마스터링에서 추가적인 불이익은 누적적인 광자 효과이다. 포토레지스트 층에서 감광 화합물의 분해는 조명량에 비례한다. 집속된 에어리(Airy) 스폿의 측면들은 중심 트랙에 피트들을 쓰는 동안 인접 트레이스들(traces)을 조명한다. 이 같은 다중 노광은 피트들을 국지적으로 넓히게 되며 따라서 피트 잡음(jitter)이 증가하게 된다. 또한, 교차 조명(cross-illumination)을 감소시키기 위해서는 가능한 작게 집속된 레이저 스폿이 필요하다. 종래 마스터링에서 사용되는 포토레지스트 물질의 또 다른 불이익은 포토레지스트에 존재하는 폴리머 체인(polymer chain)의 길이이다. 노광된 영역을 용해하면 긴 폴리머 체인으로 인해 측면 모서리가 다소 거칠게 된다. 특히, 피트들(ROM 일 때) 및 그루브들(일회쓰기(R) 및 다시쓰기(RE) 제품을 위한 프리 그루브 형성 기판일 때)의 경우 이와 같은 모서리 거칠기는 미리 기록된(pre-recorded) ROM 피트들 및 기록된 R/RE 데이터의 읽기 신호를 악화시키게 된다. 본 발명의 목적은 마스터 기판 및 종래 광 드라이브에서 수행되는 광 쓰기 공정에 기초하여 고밀도 양각 구조를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적들은 독립 청구항들에 의해 해결된다. 본 발명의 추가적인 개량 및 바람직한 실시 예들은 종속항들에서 개설된다.
본 발명에 따르면, 기록 층(recording layer)과 기판 층(substrate layer)을 포함하는 광 기록용 마스터 기판(master substrate)이 제공되는데, 기록 층은 상 변화 물질(phase-change material)을 포함하며 이 상변화 물질의 특성은 화학 약품에 대해 기록 층에 투사되는 빛에 의해 유도된 상 변화로 인해 변경될 수 있으며, 기판 층은 트래킹(tracking) 목적을 위한 구조를 포함한다. 상변화 물질은 DVD+RW 및 최근 도입된 블루 레이 디스크(BD-RE)와 같은 잘 알려진 다시쓰기 디스크 형식에 응용된다. 상변화 물질은 레이저 가열(laser heating)을 거쳐 증착상태로서의(as-deposited) 비결정질(amorphous) 상태에서 결정질(crystalline) 상태로 변화될 수 있다. 많은 경우에, 증착상태로서의 비결정질 상태는 데이터 기록 전에 결정질로 바뀐다. 초기 결정질 상태는 층이 용융되도록 박막 상변화 층을 레이저 유도 가열함으로써 비결정질로 바뀔 수 있다. 만약 용융 상태가 아주 급속히 냉각된다면, 고체 비결정질 상태가 남게 된다. 비결정질 마크(mark)를 상기 결정화(crystallisation) 온도 이상으로 가열함으로써 비결정질 마크(영역)는 다시 결정질로 바뀔 수 있다. 이러한 메커니즘(mechanism)은 다시쓰기 상변화 기록으로부터 잘 알려져 있다. 출원인은 가열 조건에 따라 결정질 상과 비결정질 상 사이에 에칭 속도에 차이가 있다는 것을 발견했다. 에칭(etching)은 알칼리 액체, 산 액체 또는 다른 형태의 용매에서 고체 물질을 용해하는 과정으로 알려져 있다. 에칭 속도 차이로 인해 양각 구조가 이루어진다. 특성을 갖춘 물질 분류를 위한 적절한 에칭 용액은 NaOH, KOH 와 같은 알갈리 액체 및 HCL, HNO₃와 같은 산 액체이다. 예를 들면, 양각 구조는 광 읽기전용 ROM 디스크 및 가능하게는 일회쓰기 및 다시쓰기 디스크를 위한 프리 그루브 형성 기판의 대량 복제를 위한 스탬퍼를 만들기 위해 사용될 수 있다. 얻어진 양각 구조는 또한 고밀도의 디스플레이 인쇄(high-density printing of displays)(마이크로 컨택 인쇄법:micro-contact printing)를 위해 사용될 수 있다. 기록 물질로 사용하기 위한 상변화 물질은 선택된 파장을 사용하여 기록하기 적합하도록 물질의 광 및 열 특성에 기초하여 선택된다. 마스터 기판이 초기에 비결정질 상태인 경우, 결정질 마크는 조명 중에 기록된다. 기록 층이 초기에 결정질 상태인 경우, 비결정질 마크가 기록된다. 현상중에 두 상태 중 하나는 알칼리나 산 용액에 용해되어 양각 구조로 된다. 비결정질과 결정질 상태 사이에 용해 속도차가 있게 하여 양각 구조가 에칭 후에 남도록 하는 것도 가능하다. 상변화 조성물은 핵형성 우위 및 성장 우위 물질(nucleation-dominated and growth-dominated materials)로 분류될 수 있다. 핵형성 우위 상변화 물질은 안정된 결정질 핵을 형성할 가능성이 상대적으로 높은바 이로부터 결정질 마크가 형성될 수 있다. 핵형성 우위 물질의 예는 Ge1Sb2Te₄및 Ge2Sb2Te5 물질이다. 성장 우위 물질은 낮은 핵형성 가능성과 높은 성장률로 특징 지워진다. 성장 우위 상변화 조성물의 예로는 In 과 Ge 과 SnGeSb 합금으로 도포된 Sb2Te 조성물이다. 결정질 마크들이 초기 비결정질 층에 쓰여 지는 경우, 집속 레이저 스폿의 형상과 같은 전형적인 마크들이 남게 된다. 결정질 마크의 크기는 인가되는 레이저 파워를 조절함으로써 다소 조정될 수 있으나, 쓰여진 마크가 광 스폿보다 더 작게 되는 것은 거의 힘들다. 비결정질 마크들이 결정질 층에 쓰여 지는 경우, 상변화 물질의 결정화 특성은 광 스폿 크기보다 작은 마크를 허용하게 된다. 특히 성장 우위 상변화 물질이 사용되는 경우, 비결정질 마크의 테일(tail)에서의 재결정화(re-crystallisation)는 비결정질 마크 쓰기가 행해 지는 시간에 대해 적절한 시간 길이에서 적절한 레이저 레벨을 인가함으로써 유도될 수 있다. 이 재결정화는 광 스폿 크기보다 작은 마크 쓰기를 가능하게 해준다. 본 발명에서 사용되는 기록 물질은 바람직하게는 급속 성장 상변화 물질로서, 바람직하게는 다음의 조성물이다: SnGeSb(Sn18.3-Ge12.6-Sb69.2(At%)) 또는 In Ge 등, 예로 InGeSbTe 로 도포된 Sb2Te. 기록 층 두께는 5 내지 80 nm, 바람직하게는 10 내지40 nm 이다.
바람직한 실시 예에 따르면, 제1 계면 층(interface layer)은 기록 층과 기판 층 사이에 배열된다. 바람직한 물질은 ZnS-SiO2 이다. 층 두께는 5 에서 80 nm 사이이고, 바람직하게는 10 에서 40 nm 사이이다.
계속해서 바람직한 실시 예에 따르면, 제2 계면 층은 제1 계면 층과 기판 사이에 배열되며, 제1 계면 층은 에칭될 수 있다. 제1 계면 층은 에칭될 수 있는 반면, 제2 계면 층은 에칭되지 않으며 자연적인 베리어(barrier)로 작용한다. 이 층은 약 50 nm 두께이다. 본 발명의 실시 예와 관련하여, 패턴 형성된 기록 층은 제1 계면 층의 추가적 조명에 대해 마스크(mask) 층으로 사용될 수 있다. 따라서, 양각 구조는 더 깊게 만들어질 수 있으며 그에 따라 더 큰 종횡비가 얻어지게 된다. 종횡비(aspect ratio)는 양각 구조의 장애물(obstacles)의 높이와 폭의 비로서 정의된다. 제1 계면 층은, 예를 들면, 감광 폴리머로 이루어진다. 예로 자외선에 의해 마스터 기판을 조명하게 되면 마스크 층으로 덮이지 않은 영역들이 노광 된다. 마스크 층으로 덮인 계면 층의 영역은 조명에 노출되지 않는데, 왜냐하면 마스크 층은 사용되는 빛을 통과시키지 않기 때문이다. 노광된 계면 층은 제2 현상 단계에서 마스크 층을 패턴 형성하기 위해 사용된 액체와 반드시 동일하지 않은 현상 용액으로 처리될 수 있다. 이와 같이 하여 마스크 층에 존재하는 양각 구조는 제1 계면 층으로 전환되어 더 깊은 양각 구조가 얻어지게 된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시 예에 따르면, 히트 싱크(heat-sink) 층이 기록 층과 기판 층 사이에 배열된다. 바람직하게는, 반투명 금속 층이 기록 중의 열을 제거하기 위한 히트 싱크로서 작용한다. 박막 은(Ag)과 같은 반투명 금속 또는 ITO 나 HfN 과 같은 투명 히트 싱크 층이 추천된다. 바람직한 층 두께는 5 에서 40 nm 사이이다.
바람직하게는, 평탄화 층(leveling layer)이 기록 층과 기판 층 사이에 배열된다. 평탄화 층은 평면 기록 스택(planar recording stack)이 남도록 기판의 구조를 평탄화하기 위해 부가된다. 평탄화 층은 바람직하게는 스핀코팅 공정, 또는 그루브를 충진할 수 있는 다른 형태의 공정을 통해 증착된다. 평탄화 층을 위한 물질은 바람직하게는 비흡수성의 스핀코팅할 수 있는 유기 물질이다. 다른 가능성은 평탄화 층이 없는 기록 스택을 갖는 프리 그루브 형성 기판이다. 이 경우에, 양각 구조는 프리 그루브 형성 구조에 슈퍼임포즈(superimpose) 된다. 양각 구조를 갖는 현상된 마스터 기판은 역(inverse) 양각 구조를 갖는 금속 스탬퍼로 계속해서 처리될 수 있다. 이 스탬퍼는 디스크/기판의 복제를 위해 사용된다. 그루브 구조 위에 슈퍼임포즈된 복제된 데이터 패턴의 읽기는 그루브 구조 때문에 방해되지 않는다.
특히, 바람직한 실시 예에 따르면, 보호 층이 기록 층위에 배열된다. 보호 층은 KOH 와 NaOH 와 같은 종래 현상액에 잘 용해되는 물질로 이루어진다. 예를 들면, 보호 층은 ZnS-SiO2 또는 포토레지스트로 이루어진다. 층 두께는 5 에서 100 nm 사이, 바람직하게는 10 에서 25 nm 사이이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 트래킹 목적의 구조는 프리 그루브 구조를 포함한다. 바람직하게는 반사 층이 트래킹을 용이하게 하기 위해 프리 그루브 형성 구조에 배열된다. 따라서, 종래 광 드라이브에서의 트래킹과 매우 유사한 활발한 트래킹이 가능하다. 디스크에 존재하는 그루브들은 광 트래킹 에러 신호를 발생시킨다. 입사 접속 빔의 회절 차수(diffracted orders)는 겹치며 발산하는 원뿔을 형성한다. 결과적인 간섭 패턴은 빔이 그루브에 대해 완벽하게 중심 맞춰질 때 대칭적이다. 소위 푸시-풀(push-pull) 신호인 차신호(difference signal)는 이 경우 영(zero) 이다. 중심 위치로부터의 편차로 인해 두 개의 검출기 부분 중 하나에 더 많거나 더 적은 빛이 투사되게 된다. 차신호는 영이 아닌 값이 되며 그루브에 대해 스폿을 재정렬하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 다음 단계를 포함하는 고밀도 양각 구조를 복제하기 위한 스탬퍼를 제조하는 방법이 또한 제공된다:
집속되고 변조된 광 빔에 의해 종래 광 디스크 드라이브에서 마스터 기판을 조명하는 단계로서, 상기 마스터 기판은 기록 층과 기판 층을 포함하며, 상기 기록 층은 상변화 물질을 포함하며, 이 상변화 물질의 특성은 화학 약품에 대해 상기 기록 층에 투사되는 빛에 의해 유도된 상변화로 인해 변경될 수 있으며, 상기 기판 층은 트래킹 목적을 위한 구조를 포함하며;
이전에 조명된 이 마스터 기판을 용매로 처리하여 양각 구조를 얻는 단계;
이 양각 구조에 금속 층을 증착하는 단계;
이 증착 층을 원하는 두께로 성장시키는 단계; 및
이 성장된 층을 분리하는 단계.
이러한 방법과 관련하여, 증착 층을 원하는 두께로 성장시키는 단계는 전기 화학적 도금 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 방법은, 트래킹 목적용 구조가 프리 그루브 구조를 포함하며 이 프리 그루브 구조로부터 검출기 상으로 투사되는 간섭 패턴이 트래킹을 위해 사용되는 실시 예에 기초할 때 특히 유리하다. 따라서, 본 발명에 기초하여, 최적 푸시-풀 트래킹은 프리 그루브를 완벽하게 따라가는 광 스폿이라는 결론에 이르게 된다. 최적 트래킹은 광 디스크의 대량 복제를 위한 고밀도 마스터가 기록될 때 바람직하다. 이 경우에, 양각 구조는 데이터가 부호화되는 곳인 서로 다른 길이의 나선형의 교호적 랜드와 피트이어야 한다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시 예에 따르면, 트래킹 목적을 위한 구조는 프리 그루브를 포함하며, 광 빔은 의도적으로 트랙에서 벗어나 배치됨으로써 프리 그루브를 따라가는 것에 제한되지 않는 데이터 패턴 쓰기가 가능하다. 예를 들어, 만약 2차원 광 카드나, 마이크로 컨택 인쇄법이나 래스터(raster)용 스탬프와 같은 나선형 또는 원형 데이터 패턴에 기초할 수 없는 2차원 고밀도 양각 구조가 원하는 것이라면, 더욱 정확한 위치 선정이 필요하다. 이것은 푸시-풀 신호를 고려하여 광 빔을 위에서 언급한 트랙 이탈 배치함으로써 달성된다.
제안된 마스터링 기판은 근접장(near-field) 마스터링에 특히 적합하다. 근접장 기록은 매우 높은 개구수를 갖는 대물 렌즈에 기초하고 있다. 이 렌즈는 바람직하게는 고침 렌즈(solid immersion lens:SIL / 固浸 렌즈)로서 실현되는데, 이 고침 렌즈는 데이터 층과 근접하여 배치되며 20 에서 100 nm 사이의 거리가 예상된다. 현재, 1.6 의 NA 와 평탄도 2.0 과 405 nm 파장 레이저 빛을 가진 시스템이 차세대 광 저장을 위한 가능한 시스템으로 고려되고 있다. 이러한 시스템이 포토레지스트에 기초한 종래 마스터링 기판과 함께 사용되면, 온갖 종류의 포토레지스트 성분의 증착으로 인해 렌즈 오염이 발생할 수 있다. 그러나, 무기 상변화 물질에 기초한 미스터 기판은 사용하기 매우 유리한데, 이유는 렌즈 오염을 회피할 수 있기 때문이다. 이러한 근접장 기록 시스템에서, 프리 그루브 형성 마스터 기판은 고밀도 데이터 패턴의 마스터링에 사용될 수 있다. 이 양각 패턴으로부터 스탬퍼가 만들어 질 수 있는데, 스탬퍼는 ROM 디스크(프리 피트를 갖는 디스크) 및 다시쓰기 디스크(프리 그루브를 갖는 디스크)와 같은 광 디스크의 대량 복제를 위해 사용된다.
본 발명의 이러한 그리고 다른 면들은 이하 기술되는 실시 예들과 관련하여 분명해지고 명료해질 것이다.
도 1은 본 발명에 이용될 수 있는 종래 광 디스크 드라이브의 개략적 구조를 보여준다.
도 2는 본 발명에 따라 처리 전 마스터 기판의 개략 단면도를 보여준다.
도 3은 본 발명에 따라 제1 처리 단계의 마스터 기판의 개략 단면도를 보여준다.
도 4는 본 발명에 따라 제2 처리 단계의 마스터 기판의 개략 단면도를 보여준다.
도 5는 하나의 피트를 나타내는 원자 현미경 사진(AFM 사진)을 보여준다.
도 6은 그루브를 나타내는 AFM 사진을 보여준다.
도 7은 데이터 패턴의 배열을 나타내기 위한 광 마스터 기판의 단면을 보여준다.
도 8은 본 발명에 따른 방법의 일 실시 예를 나타내는 플로우 차트를 보여준다.
도 1은 본 발명에 사용될 수 있는 종래 광 디스크 드라이브의 개략적 구조를 보여준다. 복사원(radiation source)(110), 예를 들면 반도체 레이저는 발산 복사 빔(112)을 방사한다. 빔(112)은 시준기(collimator) 렌즈(114)에 의해 본질적으로 평행하게 되어 빔 스플리터(beam splitter)(116)로 투사된다. 적어도 빔(118)의 일부는 대물 렌즈(120)에 계속하여 투사되고, 대물 렌즈(120)는 마스터 기판(10) 위에 수렴 빔(122)을 집속한다. 마스터 기판(10)은 아래에서 도면들을 참조하여 자세히 기술될 것이다. 집속 빔(122)은 마스터 기판의 기록 층에 상변화를 유도할 수 있다. 반면, 수렴 빔(122)은 발산 빔(124)으로 반사된 다음 계속하여 대물 렌즈(120)에 의해 본질적으로 평행 빔(126)으로서 투사된다. 적어도 반사 빔(126)의 일부는 빔 스플리터(116)에 의해 집광 렌즈(conderser lens)(128)로 투사된다. 이 집광 렌즈(128)는 수렴 빔(130)을 검출기(132) 상에 집속한다. 검출기 시스템(132)은, 이에 투사된 빛으로부터 정보를 추출하여 이 정보를 다수의 전기 신호(134,136,138), 예를 들면 정보 신호(134), 포커스 에러 신호(focus error signal)(136) 및 트래킹 에러 신호(138)로 변형하도록 적합화 된다. 본 발명과 관련하여 트레킹 에러 신호(138)는 특히 관련이 있다. 수렴 빔(122)의 마스터 기판(10) 위에의 집중화(localization)는 마스터 기판(10)에 있는 프리 그루브 구조를 통해 제어된다. 마스터 기판(10)의 그루브는 광 트래킹 에러 신호를 발생한다. 결과적인 간섭 패턴은 검출기 시스템(132) 상에 최종적으로 투사되고, 빔이 그루브 에 대해 완벽하게 대칭이 되었을 때 대칭이 된다. 차신호, 즉 소위 푸시-풀 신호는 검출기 시스템(132)의 다수의 검출기 또는 다수의 검출기 세그먼트(segments)에 기초하여 생성된다. 빔이 그루브에 대해 완벽하게 집중되었을 때 차신호는 영(zero)이 된다. 중심 위치로부터 편이(deviation) 되면 일반적으로 두 개의 검출기 부품에 더 많거나 더 적은 빛이 투사된다. 차신호는 영이 아니게 되며, 차신호는 그루브에 대해 스폿을 재정렬하기 위해 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따라 처리 전의 마스터 기판의 개략적 단면을 보여준다. 마스터 기판(10)의 상부에는 보호 층(28)이 제공된다. 보호 층(28)은 KOH 와 NaOH 와 같은 종래 현상 용액에 잘 용해되는 물질로 이루어진다. 예로 보호 층(28)은 ZnS-SiO2 또는 포토레지스트를 포함한다. 보호 층(28)의 두께는 5 에서 100 nm 사이이며, 바람직하게는 10 에서 25 nm 사이이다. 보호 층(28) 아래에는 기록 층(recording layer)(12)이 배열된다. 기록 물질은 바람직하게는 소위 급속 성장 상변화 물질인데, 바람직하게는 다음의 조성물이다: SnGeSb(Sn18.3-Ge12.6-Sb69.2(At%)) 또는 InGeSbTe 와 같은 In,Ge, 등으로 도포된 Sb2Te. 이러한 성장 우위 상변화 물질은 비결정질 및 결정질 상의 용해 속도에 있어서 심한 대조를 이룬다. 결정질 물질의 용융-담금질(melt-quenching)에 의해 얻어진 비결정질 마크는 KOH 와 NaOH 뿐만 아니라 HCL 과 HNO3 와 같은 종래 현상 용액에 용해될 수 있다. 마크의 테일의 재결정화는 제어된 방법으로 마크 길이를 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 그럼으로써 광 스폿 크기보다 작은 길이를 갖는 마크를 생성하는 것이 가능하다. 이와 같 은 방법으로, 접선 데이터(tangential data) 밀도는 증가될 수 있다. 따라서, 기록 층(12)에 쓰기가 이루어진 데이터 패턴은 에칭을 거쳐 양각화 구조로 변형될 수 있다. 기록 층(12)의 두께는 5 에서 80 nm 사이이며, 바람직하게는 10 에서 40 nm 사이이다. 기록 층(12) 아래에는 제1 계면 층(18)이 제공된다. 이 계면 층(18)은 역시 에칭될 수 있다. 패턴 형성된 기록 층(12)이 그런 다음 마스크 층으로 작용한다. 바람직한 제1 계면 층(18)의 물질은 ZnS-SiO2 이다. 제1 계면 층(18)의 두께는 5 에서 80 nm 사이이고, 바람직하게는 10 에서 40 nm 사이이다. 제1 계면 층(18) 다음에는 제2 계면 층(20)이 수반되며 제2 계면 층은 에칭되지 않으며, 따라서 자연적 베리어로서 작용한다. 이 제2 계면 층(20)은 약 50 nm 두께이다. 제2 계면 층(20) 아래에는 반투명 금속 층(22)이 제공되어 기록 중의 열을 제거하기 위한 히트 싱크로서 작용함으로써 용융-담금질을 할 수 있게 된다. 은과 같은 반투명 금속이나 ITO 나 HfN 과 같은 투명 히트 싱크 층이 추천된다. 히트 싱크 층(22)의 바람직한 두께는 5 에서 40 nm 사이이다. 히트 싱크 층(22)의 아래와 기판(14)의 위에는 평탄화 층(24)이 제공되어 평면 기록 스택이 남도록 프리 그루브를 평탄화한다. 평탄화 층(24)은 스핀코팅 공정을 통해, 또는 그루브를 충진 및 평탄화할 수 있는 다른 형태의 공정을 통해 증착된다. 평탄화 층의 물질은 바람직하게는 비흡수성의 스핀코팅할 수 있는 유기 물질이다. 최하위 층은 이미 언급한 기판 층(14)으로 트래킹 목적을 위한 프리 그루브(16)를 포함한다. 트래킹 에러 신호를 증가시키기 위해서 반사 층(26)이 기판 층에 증착된다.
도 3은 본 발명에 따라 제1 처리 단계의 마스터 기판의 개략적 단면을 보여준다. 이 처리 단계에서 기록된 마크들(32)은 기록 층(12)에 발생되었다. 이러한 기록된 마크들(32)은 바람직하게는 결정질의 바탕 위에 쓰기가 행해진 비결정질 영역이다. 보호 층(28)에 대신하거나 또는 더하여 커버 층이 기판을 광 드라이브와 호환성이 있도록 하기 위해 제공될 수 있다. 예를 들면, 블루 레이 디스크의 경우 100㎛ 커버가 디스크에 부가된다. 마크들은 다시쓰기 광 디스크에 적용되는 종래 방법을 통해 기록 층에 쓰기가 이루어진다. 쓰기 기법 최적화(write strategy optimization)는 쓰기가 된 마크들의 검출에 기초하여 실행될 수 있다. 따라서, 발생되는 피드백 루프(feedback loop)는 매우 짧으며, 종래 디스크 드라이브는 최소한의 부가적인 노력에 근거하여 이러한 기회를 제공한다. 노광 후에, 100㎛ 커버는 아세톤으로 용해되거나 간단히 탈피(peeling off)를 거쳐 제거된다. 100㎛의 보충 유리 기판을 마스터 기판과 대물 렌즈 사이에 부가하는 것도 가능하다. 이 경우에, 기록 층의 노광 후에 100㎛ 커버 층을 부가하고 제거하는 것은 불필요하다. 기록된 마크와 보호 층(28)은 NaOH 나 KOH 와 같은 종래 에칭 용액으로 연속하여 용해되어 고밀도 양각 구조가 이루어진다. 이 고밀도 양각 구조(3)는 도 4에 도시된다.
도 5는 하나의 피트를 나타내는 원자 현미경 사진(AFM pictures:atomic force microscope pictures)을 보여준다. 피트(140)는 제안 마스터 기판에 대해서 제안된 방법에 따라 발생 되었다. 총 용해 시간은 10% NaOH 용액에서 10분이었다. 피트 형상은 최단 마크의 전형적인 초승달 형상을 닮았다. 피트 폭은 피트 길이의 거의 두 배이다. 피트 길이는 재결정화 효과를 거쳐 피트의 테일(142)에서 감소된 다. 마크의 초승달 형상은 바람직하게는 양각 구조로 완벽하게 전환된다.
도 6은 그루브들(144,146,148)을 나타내는 AFM 사진을 보여준다. 파장 413 nm 의 연속적 레이저 파워가 사진 a,b 및 c 각각에 공급되었으며, 레이저 파워는 a 에서 c 로 감소 되었다. 쓰기가 이루어진 비결정질 트레이스는 10% NaOH 용액에서 10분 동안 용해되었다. 그루브 깊이는 20 nm 이다.
도 7은 데이터 패턴의 배열을 나타내는 광 마스터 기판의 단면을 보여준다. 도 1을 참조하여 위에서 기술한 최적 푸시-풀 트래킹은 프리 그루브를 완벽하게 따르는 광 스폿이라는 결과가 될 것이다. 광 디스크의 대량 복제를 위한 고밀도 마스터가 기록될 경우 최적 트래킹이 바람직하다. 이 경우에, 양각 구조는 데이터가 부호화되는 곳인 서로 다른 길이의 나선형의 교호적 랜드들과 피트들 이어야한다. 2차원 광 카드나, 마이크로 컨택 인쇄법용 스탬프, 또는 래스터와 같은 2차원 고밀도 양각 구조가 요구된다면, 레이저 스폿을 더욱 정확히 위치 선정하는 것이 필요하다. 이것을 달성하는 하나의 가능성은 더 작은 트랙 피치를 갖는 프리 그루브 마스터 기판을 선택하는 것이다. 그러나, 트래킹이 충분히 큰 푸시-풀 신호를 제공하도록 하기 위해서는 최소 약 250 nm 의 트랙 피치가 필요하다. 푸시-풀 신호의 오프셋(offset)의 경우, 스폿은 의도적으로 트랙을 이탈하여 배치될 수 있다. 그럼으로써, 예를 들면 도 5에 도시되었듯이 장방형 데이터 패턴(34)이 달성될 수 있다. 장방형 데이터 패턴(34)을 형성하는 데이터 점들(data points)은 디스크 상의 어떠한 위치에도 위치될 수 있는데, 특히 집속 레이저 스폿의 중심 나선(36) 및 외곽 경계(38,40)에 대해 오프셋될 수 있다. 이와 같이 의도적으로 스폿을 트랙 이탈시 켜 배치함으로써 높은 위치 선정의 정확성이 푸시-풀 신호에 기초하여 달성될 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 방법의 일 실시 예를 나타내는 플로우 차트를 보여준다. 제1 단계(S01)에서, 프리 그루브 형성 구조를 갖는 마스터 기판 위의 상변화 물질은 조명되는데, 바람직하게는 레이저 빔에 의해 조명되어 상변화 물질의 열변형을 유도하며, 특히 결정질에서 비결정질 상으로의 전이를 유도한다. 그럼으로써 용매에 대해 화학 특성이 변이된다. 그런 다음 단계(S02)에서, 이와 같이 준비된 기판은 용매에 의해 처리되어 비결정질 영역을 제거함에 의해 양각 구조를 발생시킨다. 이 단계 다음으로, 양각 구조 위에 금속 층의 증착 단계(S03)가 실행된다. 단계(S04)에서, 증착 층은 원하는 두께로 성장된다. 마지막으로, 단계(S05)에서 성장 층은 분리됨으로써 광 디스크의 마스크 복제를 위한 스탬퍼를 얻게 된다.
위에서 기술되지 않은 균등물 및 변형이 첨부하는 청구항들에서 정의된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 또한 사용될 수 있을 것이다.

Claims (13)

  1. 기록 층(12)과 기판 층(14)을 포함하며,
    상기 기록 층은 상변화 물질을 포함하며, 이 상변화 물질의 특성은 화학 약품에 대해 상기 기록 층에 투사되는 빛에 의해 유도된 상변화로 인해 변경될 수 있으며,
    상기 기판 층은 트래킹 목적을 위한 구조(16)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 기록용 마스터 기판(10).
  2. 제1항에 있어서,
    제1 계면 층(18)이 상기 기록 층과 상기 기판 층 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 마스터 기판.
  3. 제2항에 있어서,
    제2 계면 층(20)이 상기 제1 계면 층과 상기 기판 층 사이에 배열되며, 상기 제1 계면 층(18)은 에칭되는 것을 특징으로 하는 마스터 기판.
  4. 제1항에 있어서,
    히트 싱크 층(22)이 상기 기록 층과 상기 기판 층 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 마스터 기판.
  5. 제1항에 있어서,
    평탄화 층(24)이 상기 기록 층과 상기 기판 층 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 마스터 기판.
  6. 제1항에 있어서,
    반사 층(26)이 상기 기록 층과 상기 기판 층 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 마스터 기판.
  7. 제1항에 있어서,
    보호 층(28)이 상기 기록 층 위에 배열되는 것을 특징으로 하는 마스터 기판.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 트래킹 목적을 위한 상기 구조(1^0는 프리 그루브 구조를 포함하는 것을 특징 으로 하는 마스터 기판.
  9. 집속되고 변조된 광 빔에 의해 종래 광 디스크 드라이브에서 마스터 기판(10)을 조명하는 단계로서, 상기 마스터 기판은 기록 층(12)과 기판 층(14)을 포함하며, 상기 기록 층은 상변화 물질을 포함하며, 이 상변화 물질의 특성은 화학 약품에 대해 상기 기록 층에 투사되는 빛에 의해 유도된 상변화로 인해 변경될 수 있으며, 상기 기판 층은 트래킹 목적을 위한 구조(16)를 포함하며;
    이전에 조명된 이 마스터 기판을 용매로 처리하여 양각 구조(30)를 얻는 단계;
    이 양각 구조에 금속 층을 증착하는 단계;
    이 증착 층을 원하는 두께로 성장시키는 단계; 및
    이 성장된 층을 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고밀도 양각 구조를 복제하기 위한 스탬퍼의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 증착 층을 원하는 두께로 성장시키는 단계는 전기 화학적 도금을 포함하는 것을 특징으로 하는 스탬퍼의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 트래킹 목적을 위한 구조는 프리 그루브 구조를 포함하며, 이 프리 그루브 구조로부터 검출기(132) 상으로 투사되는 간섭 패턴이 트래킹을 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 스탬퍼의 제조방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 트래킹 목적을 위한 구조는 프리 그루브를 포함하며, 상기 광 빔은 의도적으로 트랙 이탈되게 배치되어 상기 프리 그루브 구조를 따르는 것에 제한되지 않는 데이터 패턴 쓰기를 할 수 있는 것을 특징으로 하는 스탬퍼의 제조방법.
  13. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 마스터 기판을 사용하여 광 데이터 캐리어를 발생시키는 방법.
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