MXPA06011773A - Substrato maestro optico y metodo para fabricar una estructura de relieve de alta densidad. - Google Patents

Substrato maestro optico y metodo para fabricar una estructura de relieve de alta densidad.

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Abstract

La invencion se refiere a un substrato maestro, a un metodo para hacer una estructura de relieve de alta densidad, y a discos opticos replicados con la estructura de relieve de alta densidad, el substrato maestro comprende una capa de substrato (10) y una cabeza de grabacion depositada sobre la capa de substrato, la cabeza de grabacion comprende: - una capa de informacion (12), - una capa de interfaz (11) emparedada entre la capa de informacion y el substrato, la capa de informacion (12) comprende un material de cambio de fases dominado por crecimiento para formar marcas y espacios que representen un patron de datos codificado, en donde el material de grabacion es una aleacion que comprende al menos dos materiales del grupo de materiales que contiene Ge, Sb, Te, In, Se, Bi, Ag, Ga, Sn, Pb, As. Se logra una estructura de relieve de muy alta densidad.

Description

substrato de policarbonato con pequeños hoyuelos (agujeros) replicados . Los hoyuelos en un disco replicado pueden hacerse típicamente con moldeo por inyección o un tipo similar de proceso de replicación. La fabricación de un estampador, como el usado en este proceso de replicación, se conoce como masterización . En la masterización convencional, una capa fotosensible delgada, revestida por centrifugado sobre un substrato de vidrio, es iluminada con un rayo láser enfocado y modulado . La modulación del rayo láser causa que algunas partes del disco sean expuestas por luz UV mientras que las áreas intermedias entre los hoyuelos permanezcan inexpuestas . Mientras el disco gira, y el rayo láser enfocado es jalado gradualmente al lado exterior del disco, una espiral de áreas iluminadas alternantes permanece. En una segunda etapa, las áreas expuestas están siendo disueltas en un llamado proceso de revelado para concluir con orificios físicos dentro de la capa de fotorresistencia. Líquidos alcalinos tales como NaOH y KOH se usan para disolver las áreas expuestas. La superficie estructurada es subsecuentemente cubierta con una delgada capa de Ni. En un proceso galvánico, la capa de Ni depositada por chisporroteo crece más hasta un substrato de Ni de grosor manejable con la estructura de hoyuelos inversa. Este substrato de Ni con topes sobresalientes es separado del substrato con áreas inexpuestas y es llamado el estampador.
Los discos ROM contienen una espiral de hoyuelos y suelos alternantes que representan los datos codificados. Una capa de reflexión (metálica u otro tipo o material con diferente Índice de coeficiente de refracción) se añade para facilitar la lectura de la información. En la mayoría de los sistemas de grabación ópticos, el paso de pistas de datos tiene el mismo orden de magnitud que el tamaño del punto de lectura/escritura óptica para asegurar una óptima capacidad de datos. Compárese por ejemplo el paso de pista de datos de 320 nm y el radio de punto 1/e de 305 nm (1/e es el radio al cual la intensidad óptica se ha reducido a 1/e de la intensidad máxima) en el caso del disco Blue-ray. A diferencia de los portadores de grabación óptica de una sola escritura y rescribibles , el ancho de hoyuelos en un disco ROM es típicamente la mitad del paso entre pistas de datos adyacentes . Estos pequeños hoyuelos son necesarios para una lectura óptima. Se sabe bien que los discos ROM son leídos por modulación de fases, es decir, la interferencia constructiva y destructiva de rayos de luz. Durante la lectura de hoyuelos más largos, ocurre la interferencia destructiva entre rayos de luz reflejados desde el fondo del hoyuelo y reflejados desde la planicie de suelo adyacente, lo cual lleva un nivel de reflexión más bajo. Para hacer hoyuelos de aproximadamente la mitad del punto de lectura óptica, un láser con una longitud de onda más baja que la usada para la lectura se usa típicamente para masterizar la estructura de hoyuelos. Para la masterizacion de CD/DVD, el Grabador de Rayo Láser (LBR por sus siglas en inglés) opera típicamente a una longitud de onda de 413 nm y una abertura numérica del lente objetivo de NA = 0.9. Para la masterizacion de BD, un láser UV profundo con 257 nm de longitud de onda se usa en combinación con un lente de alta NA (0.9 para campo lejano y 1.25 para masterizacion por inmersión en líquido) . En otras palabras, un LBR de siguiente generación se requiere para hacer una estampador para la generación discos ópticos actuales. Una desventaja adicional de la masterizacion por fotorresistencia convencional es el efecto de fotones acumulativos . La degradación del compuesto fotosensible en la capa de fotorresistencia es proporcional a la cantidad de iluminación. Los lados del espacio Airoso enfocado también iluminan las trazas adyacentes durante la escritura de hoyuelos en la pista central . Esta múltiple exposición lleva al ensanchamiento local de los hoyuelos y por lo tanto a un ruido por hoyuelos incrementado (inestabilidad) . Asimismo, para la reducción de la iluminación cruzada, se requiere de un punto láser enfocado lo más pequeño posible. Otra desventaja de los materiales de fotorresistencia usados en la masterizacion convencional es la longitud de las cadenas poliméricas presentes en la fotorresistencia. La disolución de las áreas expuestas lleva a bordes laterales bastante ásperos debido a las cadenas poliméricas largas. En particular, en el caso de hoyuelos (para ROM) y ranuras (para substratos pre- ranurados para aplicaciones de una sola escritura (R) y rescribibles (RE) ) esta aspereza del borde puede llevar al deterioro de las señales leídas de los hoyuelos del ROM pregrabados y los datos de R/RE grabados . Un objetivo de la invención es proporcionar ' un substrato maestro para fabricar una estructura de relieve de alta densidad y alta precisión, por ejemplo, para la replicación en masa de discos de memoria de sólo lectura (ROM) y grabables (R/RE) de alta densidad. Esto tiene la ventaja de una mejor calidad de señal de los datos pregrabados en los discos ROM y una pre-ranura cualitativamente mejor para la grabación de datos mejorada (R/RE) . Un aspecto más de la invención es proporcionar un método para fabricar esta estructura de relieve de alta densidad. Otro objeto más de la invención es proporcionar discos ópticos con una estructura de datos pre-grabados de alta densidad. El objetivo se logra al proporcionar un substrato maestro con materiales de cambio de fases dominados por crecimiento como el reclamado en la reivindicación 1, que comprende una capa de substrato y una cabeza de grabación, la cabeza de grabación comprende: - una capa de información, - una capa de interfaz emparedada entre la capa de información y el substrato, la capa de información comprende un material de cambio de fases dominado por crecimiento para formar marcas y espacios que representen un patrón codificado, en donde el material de grabación es una aleación que comprende al menos dos materiales del grupo de materiales que contiene Ge, Sb, Te, In, Se, Bi , Ag,- Ga, Sn, Pb, As. Las modalidades preferidas del substrato maestro se definen en las reivindicaciones dependientes . En una modalidad preferida, reclamada en la reivindicación 2, el substrato maestro comprende un material de aleación de Sb-Te impurificado con Ge e In como material de grabación, en particular Sb2Te impurificado' con Ge e In. En otra modalidad preferida, reclamada en la reivindicación 3, el substrato maestro comprende un material de aleación de Sn-Ge-Sb, en particular con la composición S i8.3-Gei2.3-Sb69.2. Los materiales de cambio de fases reclamados llevan a la llamada recristalización en la cola de la marca, haciendo posible la reducción adicional de la longitud de bits del canal, y así la densidad de los datos tangenciales . La escala de grosor para la capa de información reclamada en la reivindicación 1 se define en la reivindicación 4, en particular de 2-100 nm, de preferencia 10-40 nm o 45-70 nm. El substrato maestro con capa de información con un grosor en la escala de 10-40 nm se usa para hacer una estructura de*" relieve pre-ranurada usada para la replicación de discos de una sola escritura (R) y rescribibles (RE) . La escala de 45-70 nm es particularmente adecuada para hacer una estructura de relieve de alta densidad para discos de memoria de sólo lectura. Los materiales preferidos para la capa de interfaz se reclaman en las reivindicaciones 5, 6 y 7. La reivindicación 5 describe el uso de materiales dieléctricos, tales como ZnS-Si02, Al203, Si02, Si3N4, como interfaz en el substrato maestro como el reclamado en la reivindicación 1. La reivindicación 6 describe el uso de materiales orgánicos del grupo de materiales colorantes que contienen ftalocianina, cianina y colorantes AZO, como capa de interfaz en el substrato maestro. La reivindicación 7 describe el uso de materiales orgánicos a partir del grupo de materiales orgánicos curados por UV, de preferencia diacrilato de hexanodiol (HDDA) como capa de interfaz en el substrato maestro. El grosor preferido de la capa de interfaz (11) varía de 5 nm a 100 nm, en particular entre 20 y 70 nm, y se describe en la reivindicación 8. En una modalidad preferida, la cabeza de grabación del substrato maestro como el reclamado en la reivindicación 1, comprende además una capa de protección adyacente a la capa de información (12) en un lado más lejano del substrato. El grosor preferido de esta capa de protección, descrita en la reivindicación 10, es de entre 2 y 50 nm, en particular entre 5 y 30 nm. Los materiales preferidos se describen en la reivindicación 11 y 12. La reivindicación 11 propone el uso de materiales dieléctricos tales como ZnS-Si02, Al203, Si02, Si3N4, Ta20, SiC. La reivindicación 12 propone el uso de materiales de fotorresistencia orgánicos, en particular seleccionados del grupo de resistencias a base de diazonaftoquinona. Además, se describe el uso de materiales orgánicos solubles, tales como P MA. La capa de protección es particularmente adecuada para evitar la migración a gran escala de material de cambio de fases fundido. Este efecto se describirá más adelante en la solicitud. La capa de protección tiene que ser resistente a las altas temperaturas de grabación que se encuentran durante la escritura de la estructura de relieve de alta densidad en el substrato maestro. Otro requerimiento importante es la capacidad de remover esta capa por medio de grabado con los líquidos de grabado propuestos. Otros solventes también son posibles para remover la capa de cubierta, tales como acetona, isopropanol . Incluso el desprendimiento mecánico de la capa de protección es una posibilidad para retirarla del substrato maestro después de la grabación. En otra modalidad preferida, el substrato maestro como el reclamado en la reivindicación 1 comprende además una segunda capa de interfaz entre la capa de substrato y la capa de interfaz, es decir, que no mira a la luz láser incidente. Esta capa de interfaz tiene de preferencia una alta resistencia al líquido de grabado de tal forma que esta segunda interfaz actúa como una barrera. natural. La profundidad de las ranuras grabadas y otra estructura de relieve se determina por el grosor de la capa de información y la primera capa de interfaz . El grosor de la segunda capa de interfaz se reclama en la reivindicación 14. En otra modalidad preferida, el substrato maestro como el reclamado en la reivindicación 1, 9 ó 13 comprende además una capa metálica de disipación térmica entre la capa de substrato y la capa de interfaz, en caso de que la cabeza de grabación comprenda una segunda capa de interfaz que no mire a la luz láser incidente. El disipador térmico de metal se añade para una rápida remoción de calor durante la grabación de datos . Al mismo tiempo la capa metálica de disipación térmica también puede servir como un reflector para incrementar la absorción del rayo láser incidente por la capa de grabación. El grosor preferido de la capa metálica es de más de 5 nm, en particular más de 15 nm. La capa metálica de disipación térmica está hecha de un material o de una aleación a base de un material del grupo de materiales que contiene Al, Ag, Cu, Ag, Ir, Mo, Rh, Pt, Ni, Os, W. El objetivo se logra además al proporcionar un método para fabricar un estampador para replicar una estructura de relieve de alta densidad, que comprende al menos las etapas de - iluminar un substrato maestro como el reclamado en cualquiera de las reivindicaciones 1-17 con un rayo de radiación enfocado y modulado, - enjuagar la capa de substrato maestro iluminada con un revelador, que sea uno de un líquido alcalino o un líquido ácido, de preferencia seleccionado del grupo de soluciones de NaOH, KOH, HCl y H 03 en agua, de tal manera que se obtenga una estructura de relieve deseada, la deposición por chisporroteo de una capa metálica, en particular una capa de níquel, - hacer crecer galvánicamente la capa depositada por chisporroteo hasta el grosor deseado formando un estampador, - separar el substrato maestro del estampador. Un método como el reclamado en la reivindicación 18 que usa un substrato maestro como el reclamado en las reivindicaciones 1, 9, 13 ó 15, la capa de información que tiene un grosor en la escala de 5-35 nm, en donde una estructura de relieve en forma pre-ranurada se forma para la replicación de discos ópticos de una sola escritura (R) y rescribibles (RE) se describe en la reivindicación 19. Un método como el reclamado en las reivindicaciones 18 ó 19, en el cual la solución reveladora se usa a una concentración de 1-30%, de preferencia entre 2 y 20% se reclama en la reivindicación 20. La reivindicación 21 describe un disco óptico pregrabado replicado con el estampador fabricado mediante el método de cualquiera de las reivindicaciones 18, 19 ó 20, caracterizado además porgue la estructura de relieve sobre la superficie del estampador comprende hoyuelos más cortos que tienen una creciente típica y hoyuelos más largos que tienen un borde trasero en forma de golondrina y porque la estructura de relieve se replica en el disco óptico. La invención se explicará ahora en más detalle con referencia a las figuras, en las cuales La figura 1 muestra la disposición básica del substrato maestro . La figura 2 muestra las curvas de probabilidades de enucleación y crecimiento de dos clases de materiales de cambio de fases: materiales de cambio de fases dominados por crecimiento y dominados por enucleación. La figura 3 muestra una foto de Microscopio Electrónico de Transmisión (TEM) de marcas amorfas escritas en un portador de grabación óptico a base de un material de cambio de fases de rápido crecimiento. La figura 4 muestra una foto de microscopía de fuerza atómica (AFM) de una estructura de relieve que ilustra la diferencia en la velocidad de grabado de la fase amorfa y cristalina. La figura 5a-5c muestran el grosor de la capa residual medido como una función del tiempo de disolución total para una composición de cambio de fases de InGeSbTe en caso de que se use NaOH como revelador. La figura 6 muestra el grosor de la capa residual medido como una función del tiempo de disolución total para una composición de cambio de fases de SnGeSb en caso de que se use NaOH como revelador. La figura 7 muestra el grosor de la capa residual medido como una función del tiempo de disolución total para una composición de cambio de fases de SnGeSh en caso de que se use NaOH y HN03 como revelador. La figura 8 muestra la disposición de un substrato maestro preferido. La figura 9 muestra una estructura de ranura hecha con el substrato maestro propuesto y de acuerdo con el método propuesto . La figura 10 muestra tres estructuras de relieve obtenidas para una energía láser pero inmersas en diferentes tiempos en solución de NaOH al 10%. La figura 11 muestra tres estructuras de relieve obtenidas para tres potencias láser diferentes a 10 minutos de inmersión en solución de NaOH al 10%. La figura 12 muestra fotografías AFM de un hoyuelo corto escrito con el substrato maestro propuesto y de acuerdo con el método propuesto. Se aplican materiales de cambio de fases en los formatos de disco rescribible bien conocidos, tales como DVD+RW y el recientemente introducido Blu-ray Disc (BD-RE) . Los materiales de cambio de fases pueden cambiar del estado amorfo tal cual fue depositado al estado cristalino por medio de calentamiento con láser. En muchos casos, el estado amorfo tal cual fue depositado se hace cristalino antes de la grabación de datos. El estado cristalino inicial puede hacerse amorfo mediante calentamiento inducido por láser de la capa de cambio de fases delgada de tal manera que se funda la capa. Si el estado fundido se enfría demasiado rápido, permanece un estado amorfo sólido. La marca (área) amorfa puede hacerse cristalina de nuevo al calentar la marca amorfa por arriba de la temperatura de cristalización. Estos mecanismos se conocen de la grabación de cambio de fases rescribible. Los solicitantes han encontrado que, dependiendo de las condiciones de calentamiento, una diferencia en la velocidad de grabado existe entre la fase cristalina y amorfa. El grabado se conoce como el proceso de disolución de un material sólido en un líquido alcalino, un líquido ácido u otro tipo o solvente. La diferencia en la velocidad de grabado lleva a una estructura de relieve. Los líquidos de grabado adecuados para las clases de materiales reclamadas son líquidos alcalinos, tales como NaOH, KOH y ácidos, tales como HCl y HN03. La estructura de relieve puede, por ejemplo, usarse para hacer un estampador para la replicación en masa de discos ópticos ROM de sólo lectura y substratos pre-ranurados para discos de una sola escritura y rescribibles . La estructura de relieve obtenida también se puede usar para la impresión de mostradores de alta densidad (impresión por micro-contacto) . La disposición básica del substrato maestro se da en la figura 1. En la figura 1 el substrato maestro propuesto de acuerdo con la presente invención comprende esencialmente una capa de información (12) hecha de un material de cambio de fases y una capa de interfaz (11) emparedada entre la capa de información (12) y el substrato (10). El material de cambio de fases para usarse como material de grabación en la capa de información se selecciona con base en las propiedades ópticas y térmicas del material de tal forma que sea adecuado para la grabación usando la longitud de onda seleccionada. En caso de que el substrato maestro esté inicialmente en el estado amorfo, marcas cristalinas se graban durante la iluminación. En caso de que la capa de grabación esté inicialmente en el estado cristalino, se graban marcas amorfas. Durante el revelado, uno de los dos estados se disuelve en el líquido alcalino o ácido para dar como resultado una estructura de relieve. Las composición de cambio de fases pueden clasificarse en materiales dominados por enucleación y dominados por crecimiento . Los materiales de cambio de fases dominados por enucleación tienen una probabilidad relativamente alta de formar núcleos cristalinos estables a partir de los cuales puedan formarse marcas cristalinas. Por el contrario, la velocidad de cristalización es típicamente baja. Un ejemplo de materiales dominados por enucleación son los materiales GelSb2Te4 y Ge2Sb2Te5. Los materiales dominados por crecimiento se caracterizan por una baja probabilidad de enucleación y una alta velocidad de crecimiento. Un ejemplo de composiciones de cambio de fases dominadas por crecimiento son las composiciones descritas de Sb2Te impurificado con In y Ge y aleación SnGeSb. Las curvas de probabilidad de enucleación y crecimiento de estas dos clases de materiales de cambio de fases se muestran en la figura 2. El panel izquierdo muestra las características de cristalización de un material de cambio de fases dominado por enucleación. (21) Indica la probabilidad de enucleación, (22) indica la probabilidad de crecimiento. El material posee una probabilidad relativamente alta de formar núcleos estables a partir de los cuales el material amorfo pueda cristalizarse hasta una marca policristalina . Este proceso de recristalización se ilustra en el inserto de la figura. Se muestra esquemáticamente el proceso de cristalización a partir de núcleos estables (23) de una marca amorfa (24) en un fondo cristalino (25) . El panel derecho muestra las características de cristalización de un material de cambio de fases dominado por crecimiento. (26) Indica la probabilidad de enucleación, (27) indica la probabilidad de crecimiento. Estos materiales tienen una probabilidad relativamente baja de formar núcleos cristalinos estables a partir de los cuales marcas cristalinas puedan formarse. Por el contrario, la velocidad de crecimiento es grande de tal forma que la recristalización pueda ser rápida en caso de que esté presente una interfaz amorfa-cristalina. El proceso se ilustra en el inserto de la figura también. La marca amorfa (24) se recristaliza por medio de crecimiento a partir de la interfaz cristalina-amorfa. En caso de que marcas cristalinas se escriban en una capa amorfa inicial, permanecen marcas típicas que se conforman a la forma del punto láser enfocado. El tamaño de la marca cristalina puede ser afinado un poco al controlar la potencia láser aplicada, pero la marca escrita difícilmente puede hacerse más pequeña que el punto óptico. En caso de que marcas amorfas se escriban en una capa cristalina, las propiedades de cristalización del material de cambio de fases permiten que una marca sea más pequeña qué el tamaño del punto óptico. En particular, en el caso de usar materiales de cambio de fases dominados por crecimiento, la recristalización en la cola de la marca amorfa puede inducirse mediante la aplicación de niveles láser adecuados a escalas de tiempo adecuadas en relación al momento en el cual se escriba la marca amorfa. Este proceso de recristalización se elucida en la figura 3. Se muestra una fotografía de Microscopía Electrónica de Transmisión (TEM) de marcas amorfas (31) escritas en una capa de fondo cristalina (32) . El material de cambio de fases usado fue un material de cambio de fases dominado por crecimiento, específicamente una composición de Sb2Te impurificada con In y Ge. Las marcas más cortas (33) se caracterizan por una llamada forma creciente debido a la recristalización inducida en el borde posterior de la marca (34) . Las marcas más largas (35) muestran un comportamiento de recristalización similar en el borde posterior (36) , llevando también a un acortamiento de las marcas . Esta recristalización hace posible la escritura de marcas más pequeñas que el tamaño del punto óptico . Una diferencia en la velocidad de disolución del estado amorfo y cristalino se hace visible en la figura 4. La figura 4 muestra una fotografía microscópica de fuerza atómica de una estructura de relieve que se obtiene después de enjuagar una película de cambio de fases, parcialmente en el estado cristalino y parcialmente en el estado amorfo, con una solución alcalina (NaOH al 10%) durante 10 minutos. La planicie izquierda (41) se refiere al estado (amorfo) inicial de la película de cambio de fases. La planicie derecha (42) es el estado escrito (cristalino) . Se encuentra un escalón liso, lo cual ilustra un buen contraste en la velocidad de disolución entre la fase amorfa y cristalina del material de cambio de fases usado (Sb2Te impurificado con In y Ge) . Las velocidades de disolución medidas se muestran en la figura 5 para una composición de Sba e impurificada con In y Ge. La figura 5a muestra el grosor de la capa residual medido como una función del tiempo de disolución total para una solución de NaOH concentrada al 5% y 10%. La pendiente de la curva indica el grosor de la capa disuelta por unidad de tiempo, lo cual se indica como la velocidad de disolución. Para NaOH al 5%, la velocidad de disolución es de aproximadamente 2 nm/minuto para esta composición de InGeSbTe particular. Para NaOH al 10%, la velocidad de disolución es de aproximadamente 1.5 nm/minuto para esta composición' de InGeSbTe particular. La figura 5b gráfica la profundidad de ranura medida como una función del tiempo de disolución total para NaOH al 10%. Las ranuras fueron escritas con un grabador de rayo láser (LBR) . Las mediciones se muestran para tres potencias láser diferentes (indicadas con LON) . La velocidad de disolución también es de 1.5 nm/minuto. La figura 5c gráfica la profundidad de ranura medida como una función del tiempo de disolución total para una solución de KOH al 5, 10 y 20%. La velocidad de disolución es de aproximadamente 1.3 nm/minuto para KOH al 5%, alrededor de 2 nm/minuto para KOH al 20% y de aproximadamente 3 nm/minuto para KOH al 10%. El grosor de la capa residual medido como una función del tiempo de disolución total para solución concentrada de NaOH al 5%, 10% y 20% se da en la figura 6 para una composición de SnGeSb. La pendiente de la curva indica el grosor de la capa disuelta por unidad de tiempo, el cual se indica como la velocidad de disolución. Para NaOH al 5%, la velocidad de disolución es de aproximadamente 2.3 nm/ minuto para esta composición de SnGeSb particular. El grosor de capa residual medido como una función del tiempo de disolución total para H 03 al 5% se compara con NaOH al 10% en la figura 7 para la composición SnGeSb. La velocidad de disolución de HN03 es mucho más alta que para NaOH, en particular 12 nm/minuto contra 2.3 nm/minuto. La disposición de un substrato maestro mejorado se da en la figura 8. La cabeza de grabación comprende la capa de información (12) a base de materiales de cambio de fases de crecimiento rápido, una capa de interfaz (11) , una segunda capa de interfaz (82) , una capa metálica de disipación de calor o térmica (83) y una capa de protección (81) sobre la capa de información. La capa metálica de disipación de calor o térmica se añade para controlar la acumulación de calor durante la escritura de datos y ranuras. En particular, si las marcas se escriben mediante la amorfización del material de cambio de fases, es importante que el calor sea rápidamente removido de la capa de información durante la grabación para hacer posible el enfriamiento rápido de la fusión del material de cambio de fases . La capa de protección se añade para prevenir la migración a gran escala de material de cambio de fases fundido bajo la influencia de fuerzas centrífugas durante la rotación del substrato maestro. La capa de protección debe ser resistente a la alta temperatura de grabación de alrededor de 600-700°C en caso de la estructura amorfa. Además, la capa de protección debe ser removible para formar la estructura de relieve en la capa de información y posiblemente en la capa de interfaz (11) también. Ranuras hechas con el substrato maestro propuesto y de acuerdo con el método propuesto se muestran en la figura 9. Las ranuras son escritas a un paso de pista de ranura de 740 nm con un grabador de rayo láser, el cual fue operado a una longitud de onda de luz láser de 413 nm y tenía un lente objetivo con abertura numérica de NA =0.9. El tiempo de disolución total fue de 10 minutos en solución de NaOH al 20%. La profundidad de ranura resultante fue de 19.8 nm. Otro ejemplo de ranuras hechas con el substrato maestro propuesto y el método propuesto se muestra en la figura 10. Se muestran tres fases diferentes del proceso de disolución, en particular el resultado después de 5 (imagen izquierda) , 10 (imagen central) , 15 (imagen derecha) minutos de inmersión en NaOH al 10%. Las ranuras son escritas a un paso de pista de ranura de 500 nm con un grabador de rayo láser que opera a una longitud de onda de luz láser de 413 nm y una abertura numérica del lente objetivo de NA=0.9. La profundidad de ranura resultante fue de 20 nm después de 15 minutos de inmersión.
Ranuras escritas con diferente potencia láser del LBR se muestran en la figura 11. La imagen izquierda muestra el resultado obtenido a baja potencia láser, la imagen central muestra el resultado obtenido a potencia láser media y la imagen derecha muestra el resultado obtenido a alta potencia láser. El tiempo de disolución total fue de 10 minutos con una solución de NaOH al 10%. La figura ilustra que el substrato maestro y método propuestos hacen posible la formación de ranuras con diferentes anchos de ranura. La potencia más baja ilustra que una ranura con un ancho de 160 nm puede escribirse con un LBR de 413 nm y NA=0.9, haciendo posible el marcado de los substratos maestros para la replicacion de discos Blu-ray Disc RE (rescribible) y R (una sola escritura) de 25GB. El paso de pista de la ranura pregrabada es TP=320 nm. Un ancho de ranura de 160 nm da un ciclo de trabajo ranura/suelo de 50%. El ancho de las ranuras puede reducirse más si se usa un grabador de rayo láser con 257 nm. Un punto óptico más pequeño dará un punto térmico más pequeño y por lo tanto ranuras escritas más estrechas . El punto más pequeño también facilitará la escritura de marcas más pequeñas, y por lo tanto llevará a densidades de datos más altas. En la figura 12 se proporcionan fotografías AFM de un hoyuelo corto escrito con el substrato maestro propuesto y de acuerdo con el método propuesto. El tiempo' de disolución total fue de 10 minutos en solución de NaOH al 10%. El hoyuelo se indica con (120) . La forma del hoyuelo simula la forma creciente típica de las marcas más cortas mostradas en la figura 2. El ancho del hoyuelo es casi el doble de la longitud del mismo. La longitud del hoyuelo se reduce por medio del efecto de recristalización en la cola del hoyuelo (121) . La forma creciente de la marca se transfiere perfectamente a la estructura de relieve. La profundidad del hoyuelo fue de 20 nm en este caso. Los ejemplos ilustran que los materiales de cambio de fases de rápido crecimiento poseen un alto contraste en velocidad de disolución entre la fase amorfa y la cristalina. Este contraste en la velocidad de disolución puede utilizarse para hacer una estructura de relieve de alta densidad en la capa de información. La capa de interfaz actúa como una barrera natural al grabado toda vez que está diseñada para tener una velocidad de disolución muy baja o de cero para los líquidos reveladores usados, tales como líquidos alcalinos o ácidos. Una estructura de relieve de alta densidad en forma de pre-ranuras puede usarse como estampador para la replicación de discos ópticos grabables (R) y rescribibles (RE) . Una estructura de relieve de alta densidad en forma de pre-hoyuelos puede usarse como un estampador para la replicación de. discos de memoria de sólo lectura (ROM) pregrabados . En particular, en el último caso, las formas crecientes típicas que resultan de la escritura en los materiales de cambio de fases de rápido crecimiento, están presentes en la estructura de relieve de alta densidad, y eventualmente serán transferidas al disco óptico ROM por medio de replicación. El substrato maestro propuesto con capa de protección también es perfectamente adecuado para la masterización de inmersión en líquido. La asterización de inmersión en líquido es un concepto de masterización para incrementar la abertura numérica del lente objetivo a más de 1. Agua está presente como un medio intermedio entre el lente objetivo y el substrato maestro en lugar de aire. El agua tiene un índice de refracción (n) más alto que el aire. En el método de masterización preferido, un incremento de temperatura de al menos 500-800 se requiere para inducir la fusión de la capa de cambio de fases. En particular, en caso de que esté presente una película de líquido sobre la capa de cambio de fases, una cantidad significativa de calor se perderá a través de la película de líquido. Esta pérdida de calor lleva a: 1) una potencia láser mucho más alta para grabar datos. En la mayoría de los grabadores de rayo láser, la potencia láser disponible es limitada. Por lo tanto, no se permite una pérdida de calor significativa. 2) ensanchamiento del punto de escritura térmica. Esto se explica a partir del esparcimiento de calor lateral debido a la presencia de un buen conductor térmico en las inmediaciones de la capa de información. El tamaño del punto láser enfocado se determina por la óptica del sistema. Este punto láser enfocado ocasiona el calentamiento inducido por láser mediante la absorción de fotones en la cabeza de grabación. En caso de que esté presente un buen conductor térmico en las inmediaciones de la capa de información, el esparcimiento lateral ocasionará una ampliación en la distribución de la temperatura. Ya que el método propuesto se basa en transiciones de fase inducidas térmicamente, esta ampliación de la temperatura lleva a marcas más grandes y lleva a una densidad de datos reducida. La capa de protección propuesta actúa como un buen aislante, evitando la pérdida de calor de la capa de información. En caso de que se aplique esta capa de protección, el punto óptico simula casi el punto óptico de tal forma que puedan escribirse marcas pequeñas . La conductividad térmica de las capas de protección orgánicas propuestas es de entre 0.2 y 0.4 W/m . Una ventaja adicional es la protección contra agua de la capa de información. La capa de protección puede verse como un sello durante la masterizacion por inmersión en líquido. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (21)

  1. REIVINDICACIONES
  2. Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones: 1. Un substrato maestro caracterizado porgue comprende una capa de substrato y una cabeza de grabación depositada sobre la capa de substrato, la cabeza de grabación comprende : - una capa de información, - una capa de interfaz emparedada entre la capa de información y el substrato, la capa de información comprende un material de cambio de fases dominado por crecimiento para formar marcas y espacios que representen un patrón de datos codificado, en donde el material de grabación es una aleación que comprende al menos dos materiales del grupo de materiales que contiene Ge, Sb, Te, In, Se, Bi, Ag, Ga, Sn, Pb, As. 2. El substrato maestro de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el material de grabación es un material de aleación de Sb-Te, en particular Sb e impurificado con Ge e In.
  3. 3. El substrato maestro de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el material de grabación es un material de aleación de Sn-Ge-Sb, en particular con la composición S i8.3-Gei2.3-Sb69.2 ·
  4. 4. El substrato maestro de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la capa de información tiene un grosor en la escala de 2 nm a 100 nm, la escala 1 que se prefiere varía entre 5 y 40 nm, la escala 2 que se prefiere varía entre 45 y 70 nm.
  5. 5. El substrato maestro de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la capa de interfaz está hecha de un material del grupo de materiales dieléctricos que contiene ZnS-Si02, Al203, Si02, SÍ3N4.
  6. 6. El substrato maestro de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la capa de interfaz comprende al menos un colorante orgánico seleccionado del grupo de colorantes de ftalocianina, cianina y AZO.
  7. 7. El substrato maestro de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la capa de interfaz comprende una capa orgánica seleccionada del grupo de materiales orgánicos curados por UV, de preferencia diacrilato de hexanodiol (HDDA) .
  8. 8. El substrato maestro de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la capa de interfaz tiene un grosor en la escala de 5 nm a 100 nm, en particular entre 20 y 70 nm.
  9. 9. El substrato maestro de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la cabeza de grabación del substrato comprende además una capa de protección adyacente a la capa de información en un lado más lejano del substrato.
  10. 10. El substrato maestro de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la capa de protección tiene un grosor de entre 2 y 50 nm, en particular entre 5 y 30 nm.
  11. 11. El substrato maestro de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porgue la capa de protección está hecha del grupo de materiales que contienen ZnS-Si02, A1203, Si02/ SÍ3N4, Ta20, SiC.
  12. 12. El substrato maestro de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porgue la capa de protección comprende un material orgánico, seleccionado en particular del grupo de fotorresistencias de diazonaftoquinona o del grupo de materiales orgánicos solubles, tales como PMMA.
  13. 13. El substrato maestro de conformidad con la reivindicación 1 ó 9, caracterizado porque la cabeza de grabación comprende además una segunda capa de interfaz entre la capa de substrato y la capa de interfaz.
  14. 14. El substrato maestro de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la segunda capa de interfaz tiene un grosor de entre 10 y 100 nm, de preferencia entre 15 y 50 nm.
  15. 15. El substrato maestro de conformidad con la reivindicación 1, 9 ó 13, caracterizado porque una capa metálica de disipación térmica está presente entre la capa de substrato y la capa de interfaz (11) o la capa de interfaz (82) .
  16. 16. El substrato maestro de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la capa metálica de disipación térmica tiene un grosor de más de 5 nm, en particular de más de 15 nm.
  17. 17. El substrato maestro de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la capa metálica de disipación térmica comprende un material seleccionado del grupo de materiales Al, Ag, Cu, Ag, Ir, Mo, Rh, Pt, Ni, Os, W y aleaciones de los mismos.
  18. 18. Un método para fabricar un estampador para replicar una estructura de relieve de alta densidad, caracterizado porque comprende al menos las etapas de - iluminar el substrato maestro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-17 con un rayo de radiación enfocado y modulado, - enjuagar la capa de substrato maestro iluminada con un revelador, que sea uno de un líquido alcalino o un líquido ácido, de preferencia seleccionado del grupo de soluciones de NaOH, KOH, HCl y HN03 en agua, de tal manera que se obtenga una estructura de relieve deseada, la deposición por chisporroteo de una capa metálica, en particular una capa de níquel, - hacer crecer galvánicamente la capa depositada por chisporroteo hasta el grosor deseado formando un estampador, - separar el substrato maestro del estampador.
  19. 19. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque usa el substrato maestro de conformidad con las reivindicaciones 1, 9, 13 ó 15, la capa de información teniendo un grosor en la escala de 5-35 nm, en donde una estructura de relieve en forma pre-ranurada se forma para la replicación de discos ópticos de una sola escritura y rescribibles .
  20. 20. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 18 - 19, caracterizado porque la solución reveladora se usa a una concentración de 1-30%, de preferencia entre 2 y 20%.
  21. 21. Un disco óptico pregrabado replicado con el estampador fabricado mediante el método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 18, 19 ó 20, caracterizado además porque la estructura de relieve sobre la superficie del estampador comprende hoyuelos más cortos que tienen una creciente típica y hoyuelos más largos que tienen un borde trasero en forma de golondrina, y porque la estructura de relieve se replica en el disco óptico.
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