專利名稱：基于有機(jī)染料的熱致收縮的母盤制作的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在主基底的記錄組中提供高密度起伏結(jié)構(gòu)(relief structure)的方法，這種主基底尤其是用于制造壓模的主基底，這種 壓模用于光盤的大規(guī)模制造，或者是用于產(chǎn)生壓模的主基底，這種壓 模用于微接觸印刷。本發(fā)明還涉及用于產(chǎn)生高密度起伏結(jié)構(gòu)的主基 底，尤其是用于制造壓模的主基底，這種壓模用于光盤的大規(guī)模制造， 或者是用于產(chǎn)生壓模的主基底，這種壓模用于微接觸印刷。本發(fā)明還 涉及包括染料層的主基底的特殊使用以及包括高密度起伏結(jié)構(gòu)的主基 底。此外，本發(fā)明還涉及制造用于光盤的大規(guī)模制造的壓模的方法以 及用于微接觸印刷和縮微印刷品的壓模的方法。
背景技術(shù)：
在光學(xué)處理基礎(chǔ)上制造的起伏結(jié)構(gòu)可用作如壓模，這種壓模用于 只讀存儲器(ROM)以及預(yù)先開槽的寫一次(R)和可重寫(RE)光 盤的大規(guī)模復(fù)制。用在復(fù)制過程中的這種壓模的制造稱為母盤制作。
在傳統(tǒng)的母盤制作中，用經(jīng)過調(diào)制的聚焦激光束照射旋涂在玻璃 基底上的薄的光敏層。激光束的調(diào)制導(dǎo)致主基底的某些部分暴露在UV 光中，而在要形成的凹陷之間的中間區(qū)域保持不暴露。在光盤旋轉(zhuǎn)且 將聚焦激光束逐漸移向光盤之外側(cè)時(shí)，留下交替的所照射區(qū)域的螺 旋。在另一個(gè)步驟中，在所稱的顯影過程中將暴露區(qū)域溶解，以光致 抗腐蝕層中的物理孔結(jié)束。堿性液體如NaOH和KOH用于溶解該暴 露區(qū)域。然后用薄的Ni層覆蓋主基底的結(jié)構(gòu)化表面。在電鍍過程 (galvanic process )中，將這種濺射淀積Ni層進(jìn)一步成長為包括反型 凹陷結(jié)構(gòu)的厚的易于處理的Ni基底。這種具有凸出塊的Ni基底與主 基底分離且被稱為壓模。
相變母盤制作(PTM)是制造用于光盤的大規(guī)模制造的高密度 ROM和RE/R壓模的比較新的方法?？赏ㄟ^激光致加熱將相變材料從 初始的未寫狀態(tài)轉(zhuǎn)變成不同的狀態(tài)。記錄組的加熱例如可以導(dǎo)致混 合、熔融、非晶化、相位分離和分解等。兩個(gè)相位中的一個(gè)，即初始
或已寫狀態(tài)，在酸或堿性顯影液中要比另一種相位溶解得快。因此， 可將已寫數(shù)據(jù)圖案轉(zhuǎn)變成具有凸出塊或凹陷的高密度起伏結(jié)構(gòu)。同樣 在這種情況下，可將圖案化基底用作用于高密度光盤的大規(guī)模制造的 壓?；蛘哂米饔糜谖⒔佑|印刷的壓模。
就此而言，現(xiàn)已提出了將快速成長的換相材料和記錄組用于相變 母盤制作。受成長支配的換相材料在非晶和結(jié)晶相的溶解率中具有高
對比度。通過結(jié)晶材料的融淬(melt-quenching)所獲得的非晶線痕可 溶于傳統(tǒng)的堿性濃縮顯影液中，如KOH和NaOH，而且也可溶于酸中， 如HC1、 HN03~H2S04。線痕的尾部中的再結(jié)晶可用于以受控方式減 小線痕的長度。尤其是在最小線痕的情況下，線痕的尾部中的再結(jié)晶 12可導(dǎo)致扇形線痕，這種扇形線痕的長度小于光點(diǎn)的大小。這樣就可 增加切向數(shù)據(jù)密度。
這種材料系統(tǒng)目前所面臨的挑戰(zhàn)可能是需要相對較大數(shù)量的記錄 組層來優(yōu)化記錄組的熱和光學(xué)行為。另一種難題是用這種材料系統(tǒng)制 造深的凹陷結(jié)構(gòu)的能力。
因此，本發(fā)明的目的在于提供在相對簡單的記錄組的基礎(chǔ)上產(chǎn)生 高密度起伏結(jié)構(gòu)的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的通過獨(dú)立權(quán)利要求的特征來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的進(jìn)一步 發(fā)展和優(yōu)選實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中進(jìn)行概述。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種方法，這種方法用于在主基底 的記錄組中提供高密度起伏結(jié)構(gòu)，這種主基底尤其是用于制造壓模的 主基底，這種壓模用于光盤的大規(guī)模制造，或者是用于產(chǎn)生用于微接 觸印刷的壓模的主基底，這種方法包括以下步驟
提供包括染料層的記錄組；以及
通過施加激光脈沖來收縮染料層材料，以在染料層中產(chǎn)生高密度 起伏結(jié)構(gòu)。
例如，Oxonol染料具有值得關(guān)注的在激光致加熱時(shí)的收縮屬性。 由于加熱的原因，出現(xiàn)有機(jī)染料材料的碳化，而與這種碳化一起發(fā)生 的是反應(yīng)產(chǎn)物的形成和暴露體積的減少。除了其它的記錄機(jī)構(gòu)之外， 這非常有助于在基于這些染料的可記錄光盤中線痕的常規(guī)形成。利用
公知的記錄技術(shù)，收縮導(dǎo)致減少的光徑長度，從而能夠進(jìn)行已寫數(shù)據(jù) 的讀出。相反，本發(fā)明提出將這種體積變化用于利用具有這種收縮機(jī) 理的有機(jī)染料制造高密度起伏結(jié)構(gòu)。藍(lán)光光盤是本發(fā)明的一種可能的
用途，但并不僅限于此。在此情形中，優(yōu)選用405nm的波長進(jìn)行記錄， 但也可使用其它波長。在此波長具有足夠吸收能力的所有染料材料均 可用于這種用途。根據(jù)本發(fā)明所產(chǎn)生的高密度起伏結(jié)構(gòu)不僅可用于制 造用于光盤的大規(guī)模復(fù)制的壓模，而且也可用于其它二維結(jié)構(gòu)，如用 于生物傳感器和顯示器的信道結(jié)構(gòu)。
對于本發(fā)明的優(yōu)逸實(shí)施例而言，染料層的染料選自以下組Oxonol 基染料、酞花菁染料(phthalocyanine)、花菁染料(cyanine)和偶氮染料 (AZO )。染料層的厚度在如40至100nm之間，優(yōu)選在60至80nm 之間。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展，記錄組還包括布置在染料層下面的至 少一個(gè)反射層。
優(yōu)選用選自下面的組的材料制成反射層Ni、 Ag、 Al、 Si02、 Si3N4。
的反射率。反射層的厚度在如5至40nm之間，優(yōu)選在10至20nm之 間。染料層下面的反射層還可作為吸收層，以改進(jìn)染料層中的溫度分 布。
至少就本發(fā)明的某些實(shí)施例而言，記錄組還包括布置在染料層上 面和/或下面的至少一個(gè)吸收層。
優(yōu)選用選自下面的組的材料制成吸收層Ni、 Cu、 GeSbTe、 SnGeSb、 InGeSbTe。優(yōu)選吸收層可蝕刻且相對較薄，如在5至40nm 之間，優(yōu)選在5至10nm之間。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種主基底，這種主基底用于產(chǎn)生 高密度起伏結(jié)構(gòu)，這種主基底尤其是用于制造壓模的主基底，這種壓 模用于光盤的大規(guī)模制造，或者是用于產(chǎn)生用于微接觸印刷的壓模的 主基底，其中主基底包括染料層，通過施加激光脈沖在染料層中形 成高密度起伏結(jié)構(gòu)，這些激光脈沖收縮染料層材料。這種主基底適于 與前面所描述的方法一起使用。因此，就詳細(xì)的特征和可能的進(jìn)一步 的發(fā)展而言，應(yīng)參考對根據(jù)本發(fā)明的第一方面的方法進(jìn)行的描述，以 避免重復(fù)。
這同樣適用于本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明的第三方面涉及利用包 括染料層的主基底通過施加激光脈沖收縮染料層來在染料層中產(chǎn)生高 密度起伏結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種包括高密度起伏結(jié)構(gòu)的主基 底，這種高密度起伏結(jié)構(gòu)通過染料層材料的收縮在染料層中形成。這 種主基底可通過實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的第一方面的方法來獲得，因此，就 有關(guān)的細(xì)節(jié)而言，應(yīng)再次參考相應(yīng)的描述。
根據(jù)本發(fā)明的笫五方面，提供一種用于光盤的大規(guī)模制造的壓
模，其中，這種壓模的特征在于通過以下過程制造這種壓模 提供包括染料層的記錄組；
通過施加激光脈沖來收縮染料層材料，以在染料層中產(chǎn)生高密度 起伏結(jié)構(gòu)；以及
通過在染料層上提供金屬層來在高密度起伏結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上制造壓模。
例如，為了提供金屬層，將薄的Ni層濺射淀積到在主基底的記錄 組中形成的高密度起伏結(jié)構(gòu)上。然后將這種Ni層電化學(xué)成長為厚的易 于處理的壓模。將這種壓模與主基底分離并進(jìn)行進(jìn)一步的處理，以用 于光盤的大規(guī)模復(fù)制。
根據(jù)本發(fā)明的笫六方面，提供一種光盤，其中，這種光盤的特征 在于通過以下過程制造這種光盤
提供包括染料層的記錄組；
通過施加激光脈沖來收縮染料層材料，以在染料層中產(chǎn)生高密度 起伏結(jié)構(gòu)；
在高密度起伏結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上制造壓模；以及
利用壓模制造光盤。
同樣在這種情形中，可根據(jù)本發(fā)明的方法來形成高密度起伏結(jié) 構(gòu)，因此，就此方面而言，應(yīng)再次參考相應(yīng)的描述。用于制造光盤的 壓模可以是前面所描述的類型。光盤的制造本身是本領(lǐng)域中熟練的技 術(shù)人員所公知的，因此在本說明書中不再進(jìn)行描述。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供一種縮微印刷品，其中，這種縮微
印刷品的特征在于通過以下過程制造這種縮微印刷品 提供包括染料層的記錄組；
通過施加激光脈沖來收縮染料層材料，以在染料層中產(chǎn)生高密度
起伏結(jié)構(gòu)；
在高密度起伏結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上制造壓模； 利用壓模制造縮微印刷品。
同樣在這種情形中，可根據(jù)本發(fā)明的方法來形成高密度起伏結(jié) 構(gòu)。在高密度起伏結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上制造壓模是本領(lǐng)域中熟練的技術(shù)人員 所公知的且可類似于前面所描述的壓模的制造來實(shí)現(xiàn)?？s微印刷過程 本身是本領(lǐng)域中熟練的技術(shù)人員所公知的，因此在本說明書中不再進(jìn) 行描述。
從下面所描述的實(shí)施例就會明白本發(fā)明的這些和其它方面，且通 過參考下面所描述的實(shí)施例對本發(fā)明的這些和其它方面進(jìn)行說明。


圖la至lc示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的笫一實(shí)施例，該第 一實(shí)施例在根據(jù)本發(fā)明的主基底的實(shí)施例的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)；
圖2a至2f示意性地示出了利用根據(jù)本發(fā)明的主基底分別制造全部
根據(jù)本發(fā)明的壓模、光盤和縮微印刷品。
圖3示出了在常規(guī)的DVD+R Ll組的基礎(chǔ)上進(jìn)行的實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果
的表面分析；
圖4示出了示于圖3中的實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果的局部分析；以及 圖5至圖9示出了在常規(guī)的DVD+R染料的基礎(chǔ)上進(jìn)行的差示掃描 量熱法(DSC)和熱解重量分析(TGA)測量的結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
圖la至lc示意性地示出了在主基底26的記錄組12、 14和16中
提供高密度起伏結(jié)構(gòu)18的方法，這種主基底26用于制造壓模，這種
壓模用于光盤的大規(guī)模制造。
圖la示出了處于初始狀態(tài)的主基底26。記錄組12、 14和16由玻
璃基底IO承載并包括吸收層16、有機(jī)染料層14和反射層16，這些層 以從入射激光束的方向看上去的順序出現(xiàn)。吸收層16可蝕刻且相對較 薄，如在5至40nm之間，優(yōu)選在5至10nm之間。優(yōu)選染料層14是 Oxonol類染料。染料層的厚度在40至100nm之間，優(yōu)選在60至80nm
之間。反射層可以是Ni，如厚度在5至40nm之間，優(yōu)選在10至20nm 之間。Ag和Al也是適當(dāng)?shù)牟牧?。其它的電介質(zhì)層如Si02、 S^N4也可 用作反射體，只要反射率與染料的反射率不同。
圖lb示出了在要形成凹陷18的區(qū)中施加了一個(gè)或多個(gè)激光脈沖 之后的主基底26。凹槽18由染料層材料的熱致收縮形成。
圖lc示出了蝕刻過程進(jìn)行之后的主基底26，進(jìn)行蝕刻過程以除去 吸收層16來暴露凹陷18。適當(dāng)?shù)奈g刻液為如HN03和HC1。
本領(lǐng)域中熟練的技術(shù)人員會明白，根據(jù)本發(fā)明的方法并不僅限于 產(chǎn)生凹陷，而是可根據(jù)需要適合于產(chǎn)生任何高密度起伏結(jié)構(gòu)。
圖2a至2f示意性地示出了利用根據(jù)本發(fā)明的主基底26制造用于 制造光盤22 (局部示出了其中的一個(gè))的壓模20或用于制造縮微印刷 品26 (局部示出了其中的一個(gè))的壓模24。
圖2a示出了處于初始狀態(tài)的主基底26。記錄組12和14由玻璃基 底10承載。在此情形中，記錄組包括有機(jī)染料層14和反射層16，這 些層以從入射激光束的方向看上去的順序出現(xiàn)。這些層等于或類似于 示于圖la中的層。
圖2b示出了在要形成高密度起伏結(jié)構(gòu)18的區(qū)中施加了一個(gè)或多 個(gè)激光脈沖之后的主基底26。雖然圖2a至圖2c用于示出壓模20和壓 模24的形成，但本領(lǐng)域中熟練的技術(shù)人員會明白高密度起伏結(jié)構(gòu)18 的屬性取決于用途。在任何情況下，高密度起伏結(jié)構(gòu)18由染料層材料 的熱致收縮形成。
根據(jù)圖2c，金屬壓模20和金屬壓模24分別在高密度起伏結(jié)構(gòu)18 的基礎(chǔ)上形成。例如，為了提供金屬層，將薄的Ni層濺射淀積在高密 度起伏結(jié)構(gòu)18上，高密度起伏結(jié)構(gòu)18在金屬基底26的記錄組12和 14中形成。然后將這種Ni層電化學(xué)成長為厚的易于處理的壓模20或 壓模24。將壓模20或壓模24與主基底26分離并進(jìn)行進(jìn)一步的處理(清 潔、穿孔等)。
圖2d和2e示意性地示出了在Ni壓模20的基礎(chǔ)上制造光盤22，
這是本領(lǐng)域中熟練的技術(shù)人員所公知的。
圖2f示意性地示出了在壓模24的基礎(chǔ)上制造縮微印刷品26。
圖3中的與原子力顯微鏡(AFM)圖片給出了寫在DVD + R雙層
光盤的Ll組中的的凹陷結(jié)構(gòu)的示例。以658nm的波長(NA = 0.65 )
對光盤進(jìn)行記錄。記錄組包括薄的SbN4吸收層、100nm厚的染料層和 lOOnm厚的Ag反射層，將這種記錄組淀積在預(yù)先開槽的基底的頂部 上。在記錄之后，將光盤在Ll染料層分成兩個(gè)板部分。在染料Si3N4 接觸面將光盤分離。暴露區(qū)域的激光致加熱導(dǎo)致有機(jī)晶格的部分碳化 并因此而導(dǎo)致體積的減小。所產(chǎn)生的凹陷具有非常陡的壁而且相對較 深。這種凹陷形狀由染料層中的吸收剖面所確定。吸收剖面由染料層 厚度、可選的金屬底層(反射體)和可選的頂部吸收層進(jìn)行微調(diào)。
圖4示出了示于圖3中的實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果的局部分析。詳細(xì)地示于 圖4中并寫在相鄰的預(yù)開槽之間的凹陷包括如前面所提及的那樣的陡 的壁。
圖5至圖9示出了在常規(guī)的DVD+R染料的基礎(chǔ)上進(jìn)行的差示掃描 量熱法(DSC)和熱解重量分析(TGA)測量的結(jié)果。轉(zhuǎn)變溫度約在 250至3001C，這個(gè)溫度非常有利于母盤制作。相對質(zhì)量減少在30至 90%的范圍內(nèi)變化。
圖5示出了 DVD+R染料(Organica 1140 )的DSC和TGA分析。 質(zhì)量的急劇減少在約270TC時(shí)出現(xiàn)。相對體積變化大于90%。
圖6示出了 DVD+R染料(Fuji )的DSC和TGA分析。在這種 情形中，質(zhì)量的急劇減少在約250TC時(shí)出現(xiàn)。相對體積變化大于90%。
圖7示出了 DVD+R染料(Bayer )的DSC和TGA分析。在這 種情形中，質(zhì)量的急劇減少在約2901C時(shí)出現(xiàn)。相對體積變化大于30 %。
圖8示出了 DVD+R染料(MCCpds2211 )的DSC和TGA分析。 這種染料的質(zhì)量的急劇減少在約290TC時(shí)出現(xiàn)。相對體積約為40%。
圖9示出了 DVD+R染料(MCC16X )的DSC和TGA分析。質(zhì) 量的急劇減少在約290匸時(shí)出現(xiàn)。相對體積變化約為60%。
應(yīng)注意到，也可采用并未在前面描述的等同描述和修改，而并不 背離本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求書所限定。
權(quán)利要求
1.一種在主基底(26)的記錄組(12、14和16)中提供高密度起伏結(jié)構(gòu)(18)的方法，所述主基底(26)尤其是用于制造壓模(20)的主基底，所述壓模(20)用于光盤(22)的大規(guī)模制造，或者是用于制作用于微接觸印刷的壓模(24)的主基底(26)，所述方法包括以下步驟提供包括染料層(14)的記錄組(12、14和16)；以及通過施加激光脈沖來收縮染料層材料，以在所述染料層(14)中產(chǎn)生所述高密度起伏結(jié)構(gòu)(18)。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述染料層(14) 的染料選自以下組Oxonol基染料、酞花菁、花菁和AZO。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于所述記錄組(12、 14 和16)還包括布置在所述染料層(14)下面的至少一個(gè)反射層(12)。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于用選自下面的組的材 料制成所述反射層(12) : Ni、 Ag、 Al、 Si02、 Si3N4。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于所述記錄組(12、 14 和16)還包括布置在所述染料層(14)上面和/或下面的至少一個(gè)吸收 層(16)。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于用選自下面的組的材 料制成所述吸收層(16) : Ni、 Cu、 GeSbTe、 SnGeSb、 InGeSbTe。
7. —種用于產(chǎn)生高密度起伏結(jié)構(gòu)(18)的主基底(26)，所述主 基底(26)尤其是用于制造壓模(20)的主基底，所述壓模(20)用 于光盤(22)的大規(guī)模制造，或者是用于制作用于微接觸印刷的壓模(24)的主基底(26)，其中，所述主基底(26)包括染料層(14)， 將通過施加激光脈沖而在所述染料層(14)中形成所述高密度起伏結(jié) 構(gòu)(18)，所述這些激光脈沖收縮染料層材料。
8. 利用包括染料層(14)的主基底(26)通過施加激光脈沖收縮 染料層材料來在所述染料層(14)中產(chǎn)生高密度起伏結(jié)構(gòu)(1S)的用 途。
9. 一種包括高密度起伏結(jié)構(gòu)(18)的主基底(26)，所述高密度 起伏結(jié)構(gòu)(18)通過染料層材料的收縮而在染料層中(l4)形成。
10. —種用于制造壓模(20)的方法，所述壓模(20)用于光盤 (22)的大規(guī)模制造，其特征在于所述方法包括以下步驟 提供包括染料層(14 )的記錄組(12、 14和16 ); 通過施加激光脈沖來收縮染料層材料，以在所述染料層(14)中產(chǎn)生高密度起伏結(jié)構(gòu)U8);以及通過在所述染料層(14)上提供金屬層(20)來在所述高密度起伏結(jié)構(gòu)(18)的基礎(chǔ)上制造所述壓模(20)。
11. 一種用于制造光盤(22)的方法，其特征在于所述方法包 括以下步驟提供包括染料層(H)的記錄組U2、 H和16); 通過施加激光脈沖來收縮染料層材料，以在所述染料層(14)中 產(chǎn)生高密度起伏結(jié)構(gòu)(18);在所述高密度起伏結(jié)構(gòu)(18)的基礎(chǔ)上制造所述壓模(20);以及利用所述壓模(20)制造所述光盤(22)。
12. —種用于制造壓模(24)的方法，所述壓模(24)用于微接 觸印刷，其特征在于所述方法包括以下步驟提供包括染料層U4)的記錄組(12、 14和l";通過施加激光脈沖來收縮染料層材料，以在所述染料層(14)中 產(chǎn)生高密度起伏結(jié)構(gòu)(18);以及通過在所述染料層(14)上提供金屬層(20)來在所述高密度起 伏結(jié)構(gòu)(18)的基礎(chǔ)上制造所述壓模(24)。
13. —種用于制造縮微印刷品(26)的方法，所述方法包括以下 步驟提供包括染料層U4)的記錄組U2、 M和l6); 通過施加激光脈沖來收縮染料層材料，以在所述染料層(14)中 產(chǎn)生高密度起伏結(jié)構(gòu)(18);在所述高密度起伏結(jié)構(gòu)U8)的基礎(chǔ)上制造壓模(24); 利用所述壓模(24)制造所述縮微印刷品(26)。
全文摘要
本發(fā)明涉及在主基底的記錄組中提供高密度起伏結(jié)構(gòu)的方法，這種主基底尤其是用于制造壓模的主基底，這種壓模用于光盤的大規(guī)模制造，或者是用于制造用于微接觸印刷的壓模的主基底。本發(fā)明還涉及用于產(chǎn)生高密度起伏結(jié)構(gòu)的主基底，尤其是用于制造壓模的主基底，這種壓模用于光盤的大規(guī)模制造，或者是用于制造用于微接觸印刷的壓模的主基底。本發(fā)明還涉及包括染料層的主基底的特殊使用以及包括高密度起伏結(jié)構(gòu)的主基底。此外，本發(fā)明還涉及制造用于光盤的大規(guī)模制造的壓模、光盤和縮微印刷品。根據(jù)本發(fā)明的所有方面，通過激光脈沖引致的染料層材料的收縮直接或間接形成前面所有的這些用途所要求的高密度起伏結(jié)構(gòu)。
文檔編號B41M5/36GK101099206SQ200580046173
公開日2008年1月2日 申請日期2005年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月6日
發(fā)明者E·R·梅因德斯, J·米勒 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司