專利名稱：直接母模化的壓模的制造方法、使用該方法制造的壓模及光盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對用于信息再生的圓盤狀光盤進(jìn)行成形的壓模(stamper)的制造方法，尤其涉及制作將被制造的壓模用作直接成形模具(directmolding die)的直接母?；?direct mastering)的壓模的方法。
背景技術(shù)：
通過照射光束而進(jìn)行信息的記錄再生的光記錄介質(zhì)被廣泛利用，且被期待今后還可以提高其記錄密度。
近年來開發(fā)出能再生大容量的圖像/聲音數(shù)據(jù)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的各種光盤，例如正進(jìn)行著將直徑12cm的光盤的記錄容量高密度化至23.3～30.0GB的研究開發(fā)。
一般來說，光盤的制造，首先要制作從原盤(master disc)制作的壓模。然后，通過使用該壓模進(jìn)行注塑成形，將大量形成在壓模面上的微細(xì)凹凸圖案復(fù)制到光盤上而制造。圖4所示該原盤制造工序的概略圖。在圖4中，501是基板、502是光敏性材料層、503是光敏部分、504是凹凸圖案、505是用于制作壓模的原盤、506是Ni鍍敷部、507是壓模。
在圖4中，在(a)工序中，在構(gòu)成原盤的基板例如表面已研磨的玻璃基板501上通過旋涂法形成光敏性材料層502。此后，在(b)工序中，用聚光透鏡對激光進(jìn)行聚光，使用根據(jù)要記錄的信息信號(hào)進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制的激光進(jìn)行感光。接著，在(c)工序中，進(jìn)行顯影，形成與其光敏度對應(yīng)的凹凸上的信號(hào)或者溝。在該基板501上形成有凹凸圖案504的，將此稱為原盤505。在(d)工序中，在原盤505上進(jìn)行鍍敷。通常該鍍敷多用Ni進(jìn)行，并在原盤505上形成Ni鍍敷部506。該Ni鍍敷部506是通過濺射方法在抗蝕劑上形成鎳膜并將此作為電極進(jìn)行電鑄而形成。接著，在(e)工序中，將原盤505和Ni鍍敷部506剝離，進(jìn)行成形加工以便具備能安裝到注塑成形機(jī)上的壓模的形狀，由此獲得壓模507。
在制造高密度的光盤的情況下，需要形成小的信號(hào)凹坑。
但是，有機(jī)光敏材料一般是光子模式且根據(jù)照射的光量感光。因此如果記錄激光點(diǎn)的形狀例如具有高斯分布的情況下，該光點(diǎn)兩側(cè)的照射光量即使很少也會(huì)引起部分感光。被記錄的凹坑的形狀具備基于曝光功率的寬度。因此，由光敏性材料構(gòu)成的抗蝕層很難穩(wěn)定地形成比記錄激光的光學(xué)界限的光點(diǎn)小的記錄凹坑。
此外，作為對光敏性材料層的圖案曝光裝置，開發(fā)有電子線描繪裝置等(例如專利文獻(xiàn)1)。該電子線描繪裝置有助于微細(xì)圖案的形成即有助于高密度化，但由于需要在高真空中進(jìn)行描繪處理，因此存在成為大型且高價(jià)的問題。
因此，替代光敏性材料，正進(jìn)行著通過光照射升溫并引起狀態(tài)變化(例如從非晶相轉(zhuǎn)到結(jié)晶相的相變化)的熱敏性材料的開發(fā)(例如專利文獻(xiàn)2)。熱敏性材料一般在材料的溫度加熱至由該材料決定的規(guī)定溫度以上時(shí)引起狀態(tài)變化。因此，即使記錄激光光點(diǎn)的形狀具有高斯分布，光點(diǎn)中心的到達(dá)高溫的部分引起狀態(tài)變化而光點(diǎn)兩側(cè)的缺少照射光量的部分由于升溫不充分而不引起狀態(tài)變化。因此，與使用以往的基于光子模式的光敏性材料時(shí)相比，能夠穩(wěn)定形成小的記錄凹坑。
在將作為代表性的熱敏性材料即氧族元素化合物(chalcogencompound)作為抗蝕劑使用的情況下，期待高的分辨率，而另一方面，制作上述的原盤、對其鍍敷、電鑄而形成壓模的制作工序中，存在在鍍敷時(shí)產(chǎn)生缺陷的問題。該問題的主要原因有以下三點(diǎn)。
a)壓模制作時(shí)的用作抗蝕劑的熱敏性材料對于鍍液的耐性b)由鍍敷時(shí)的通電引起的熱敏性材料和鍍液之間的化學(xué)反應(yīng)c)由異物附著引起的缺陷鑒于此，考慮到了以下方法，即，不采用如上地制作原盤并使用它制作壓模的制作工序，而是采用形成有圖案的原盤用作為直接成形模具的直接母?；膲耗Ｖ圃旆绞健Ｔ谠摲绞街?，例如對基板上的光敏性材料進(jìn)行曝光、顯影，再使突起部牢固之后，將該基板設(shè)在金屬模具上，直接作為壓模使用。從而，根據(jù)直接母?；膲耗?，進(jìn)行曝光、顯影后，由其抗蝕劑形成微細(xì)凹凸圖案。因此，存在沒必要進(jìn)行此后的鍍敷處理工序、電鑄工序、從玻璃基板剝離的工序等制作工序的優(yōu)點(diǎn)。
基于這點(diǎn)，專利文獻(xiàn)2所記載的熱敏性材料并不是以電子束或離子束等特殊的曝光源，而是以激光作為曝光源，因此在制造上述的直接母?；膲耗r(shí)也可以利用。
但是，由于該專利文獻(xiàn)2中所記載的熱敏性材料是在顯影時(shí)被去除的正型，因此曝光工序容易變?yōu)殚L時(shí)間。此外，由于這些熱敏性材料對激光的吸收系數(shù)低，因此能量吸收明顯很小。因此，在曝光工序中需要照射能量大的激光，而這樣做不僅提高了裝置成本而且還很難微細(xì)加工。此外，還發(fā)現(xiàn)由這些正型熱敏性材料層形成的凸部作為直接母?；膲耗Ｄ途眯圆怀浞值膶?shí)事。
專利文獻(xiàn)1日本專利特開2003-173581號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本專利特開2003-315988號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明鑒于以上的問題點(diǎn)，其目的在于提供一種作為抗蝕劑使用熱敏性材料制作的壓模的制造方法，是在曝光工序中不需要使用像離子束或者電子束這樣的特殊曝光源，用激光即可曝光，而且能夠?qū)崿F(xiàn)激光的低能量化、曝光的短時(shí)間化，并且制造耐久性優(yōu)越的直接母?；膲耗５摹?br> 本發(fā)明提供的壓模的制造方法，是使壓模直接母模化的，包括在基板上形成通過激光能夠以負(fù)型作用的熱敏性材料層的工序、在所述熱敏性材料層的規(guī)定區(qū)域上照射激光而進(jìn)行局部曝光的工序、對所述局部曝光的熱敏性材料層進(jìn)行濕式蝕刻而形成微細(xì)凹凸圖案的工序。
通過上述方法制作的原盤可以直接作為光盤成形的壓模使用。


圖1是表示本發(fā)明的壓模制造方法的工序的概略圖。
圖2是表示本發(fā)明的記錄裝置的概略圖。
圖3是本發(fā)明的壓模的凹坑剖面概略圖，其中，(a)表示沒有熱調(diào)整層的情況、(b)表示存在熱調(diào)整層的情況。
圖4是表示以往的壓模制造方法的工序的概略圖。
具體實(shí)施例方式
下面，在本發(fā)明的光記錄介質(zhì)的實(shí)施方式中，主要對適用于ROM型光盤的情況進(jìn)行說明。但并不限定于這樣的光盤和形狀。只要是制作制作光盤用的直接母盤化的具有凹凸部分的被稱為壓模的注塑成形用的金屬模具的制造工序，都可以應(yīng)用本發(fā)明。例如，可適用于光磁盤、相變化盤等在信息記錄層上具有微細(xì)凹凸部分的各種光學(xué)記錄介質(zhì)的壓模制作中。
再說，如已經(jīng)說明的那樣本發(fā)明的直接母模化的壓模，與對通過曝光、蝕刻而形成的規(guī)定圖案上進(jìn)行鍍敷、電鑄等，將此作為原盤進(jìn)行圖案轉(zhuǎn)印從而制作壓模時(shí)不同，意指將對負(fù)型熱敏性材料進(jìn)行曝光、蝕刻而形成規(guī)定圖案的原盤直接安裝到金屬模具上使用的壓模。
(第一實(shí)施方式)參照附圖1，對本發(fā)明的基本的壓模的制作方法進(jìn)行說明。首先，對(a)在基板101上形成熱敏性材料層102的工序進(jìn)行說明?；?01可以使用金屬基板、硅系基板、玻璃基板等。作為金屬基板，可以使用以鎳、鉻、鋁、鈦、鈷、鐵、鉬、鎢、硼、銅、鉭中的至少一個(gè)作為主成分的材料等，且是通過產(chǎn)量能夠以低價(jià)制造的。這些金屬基板由于能夠容易制作成與通過以往的制作工序制作的壓模的厚度相同程度的厚度，因此是理想選擇。此外，作為硅系基板可以利用Si或者SiO2、SiC等的硅化合物。這些由于在半導(dǎo)體領(lǐng)域中被廣泛利用，因此比較容易獲得。作為玻璃基板，優(yōu)選使用石英玻璃。
基板的形狀沒有特別限定?？煽紤]在形成熱敏性材料層的工序或者曝光工序中利用的裝置而適當(dāng)選擇。此外，還可以使用以下呈圓盤狀壓模形狀的基板，即，基板將內(nèi)外徑預(yù)先加工成能夠安裝在成形模具上并且與制作的光盤形狀相配合的基板。
在上述基板上形成由熱敏性材料構(gòu)成的熱敏性材料層102。在本發(fā)明中，與以往不同，作為該熱敏性材料層使用對于激光以負(fù)型作用的熱敏性材料。通過使用這樣的熱敏性材料，在后道的曝光工序中曝光部變質(zhì)而殘留在基板上。從而，能夠在基板上直接形成凸部。由此，由于能夠用上述熱敏性材料層形成凹坑，因此能夠無需鍍敷處理工序、電鑄工序、壓模剝離工序等，使得工序簡略化。
作為在本發(fā)明中使用的負(fù)型熱敏性材料，優(yōu)選使用含有從鉬以及鎢構(gòu)成的組中選擇的至少一種元素的氧化物。通過向這些氧化物照射激光，相對未照射激光的部分(以下有時(shí)稱為“未曝光部”)，能夠局部性地形成氧化數(shù)或者與未曝光部結(jié)晶粒形不同的部分(以下有時(shí)稱為“變質(zhì)部”)。而且，該未曝光部具有通過蝕刻被去除的性質(zhì)。另外，由于這些氧化物與以往使用的氧族元素化合物相比其硬度高，因此，可以獲得耐久性優(yōu)良的壓模。此外，由于這些氧化物的基于熱量的變質(zhì)是臨界性的，因此，形成的凹坑兩側(cè)的形狀變得明確，從而對微細(xì)凹凸圖案的形成是很理想的。
在本發(fā)明中，作為負(fù)型起作用的熱敏性材料即氧化物的層向基板上的形成方法將在后面詳細(xì)敘述，但由該激光顯示負(fù)型熱敏性的氧化物的具體組成和構(gòu)造還未明確。認(rèn)為本發(fā)明的氧化物是在氧量多的狀態(tài)。此外，還認(rèn)為由該氧化物構(gòu)成的層形成有由激光照射氧化數(shù)局部不同的部分，并且該層通過顯影能夠僅去除未曝光部。另外，還明白了根據(jù)本發(fā)明，僅由MoO3或者WO3的氧化物構(gòu)成的層，由于其激光吸收系數(shù)過低，因此不能作為熱敏性材料發(fā)揮功能。
此外，本發(fā)明的熱敏性材料層優(yōu)選與所述氧化物一同還含有鉬或者鎢金屬。即，由于作為負(fù)型起作用的鉬或者鎢的氧化物因具有透明性而吸收系數(shù)低。因此，在用激光曝光熱敏性材料層時(shí)，激光透過量就大從而存在很難獲得充分的發(fā)熱量的傾向。由此，通過使熱敏性材料層還含有這些金屬單質(zhì)，可以提高對于激光的層的吸收系數(shù)。而且，即使在曝光工序中使用能量低的激光，也可以在短時(shí)間進(jìn)行曝光。作為所述金屬單質(zhì)的含有量，只要能使光敏性材料層作為負(fù)型熱敏性材料發(fā)揮功能即可，則不特別限定。
在本發(fā)明中，上述氧化物可以將元素、氧化物等的不同的一種或者兩種以上混合使用。尤其是含有鉬的氧化物和鎢的氧化物這兩者的熱敏性材料層的熱響應(yīng)性優(yōu)良，能夠進(jìn)一步縮短曝光時(shí)間，因此優(yōu)選。
本發(fā)明的熱敏性材料層的形成方法沒有特別限定，可以使用以往的公知方法。具體地說，可以舉出例如濺射法、真空鍍膜法、離子電鍍法等。其中，優(yōu)選使用磁控濺射等反應(yīng)性濺射法。
在通過磁控濺射形成含有上述氧化物的熱敏性材料層的情況下，作為濺射靶，可以使用這些金屬自身，也可以使用氧化物(例如MoO3或者WO3等)。這是因?yàn)楂@得的氧化物的均勻性良好。此外，可以在通過反應(yīng)性濺射獲得的上述的各氧化物中混入添加物、還可以調(diào)整為適當(dāng)?shù)难趿?。對于添加物，可考慮對于激光的充分的吸收系數(shù)、由激光照射引起的溫度上升、未曝光部和變質(zhì)部的蝕刻速度等而適當(dāng)選擇。
作為磁控濺射的條件，優(yōu)選在濺射能量100～1000W、氬氣分壓0.10～0.20Pa、氧分壓0.05～0.10Pa下進(jìn)行。通過研究發(fā)現(xiàn)鉬的氧化物、鎢的氧化物可通過氧化狀態(tài)獲得負(fù)型、正型兩種形態(tài)，因此如果超過上述范圍則存在熱敏性材料層中的氧化物減少、很難獲得作為負(fù)型的氧化物的傾向。
再說，作為在基板上的鉬、鎢的氧化物的制法，可參照例如日本專利特開平5-304092號(hào)公報(bào)等。
所述熱敏性材料層的厚度可根據(jù)制作的光盤的用途適當(dāng)選擇，但優(yōu)選為40～100nm。
接著，對曝光工序進(jìn)行說明。
如圖1(b)所示的以上述的方式制作的熱敏性材料層102上，將激光以對應(yīng)于微細(xì)凹凸圖案的圖案而照射，以致局部性形成變質(zhì)部103。
圖2表示曝光工序中使用的記錄(曝光)裝置的一例的方框圖。201是信號(hào)源、202是記錄均衡器、203是光調(diào)制器、204是反射鏡、205是透鏡調(diào)節(jié)器、206是基板、207是記錄用激光、208是主軸馬達(dá)、209是熱敏性材料層。這里省略了焦點(diǎn)控制用的激光光學(xué)系統(tǒng)以及記錄用激光光學(xué)系統(tǒng)的光束放大器等。
由信號(hào)源201產(chǎn)生的要記錄的信息信號(hào)由記錄均衡器202改變信號(hào)脈沖寬度。而且在信號(hào)脈沖內(nèi)調(diào)制成脈沖列，輸入到光調(diào)制器203，對激光進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制。該被調(diào)制強(qiáng)度的激光通過反射鏡204，再通過被透鏡調(diào)節(jié)器205聚焦控制的透鏡，縮小照射在基板206的熱敏性材料層209上。在激光照射的位置，被加熱到規(guī)定溫度以上的區(qū)域局部性變質(zhì)而形成潛影。
關(guān)于在本發(fā)明的曝光工序中的記錄用激光207的波長，只要是對熱敏性材料層具有足夠的吸收率且能使熱敏性材料層局部性變質(zhì)的激光，則可以不特別選擇波長。但是，由于通過使用短波長激光能夠?qū)崿F(xiàn)激光的光點(diǎn)直徑的微小化，因此波長優(yōu)選在410nm以下。下限也沒有特別限定，例如可以使用240nm波長的激光。
通過使用這樣的短波長激光，可以局部地形成由激光引起的發(fā)熱部分，進(jìn)而能形成微細(xì)圖案。
再說，在本發(fā)明中為了進(jìn)行高密度的熱記錄，有必要根據(jù)記錄信號(hào)的長度、或者根據(jù)到前后的記錄信號(hào)的間隔、或者根據(jù)前后信號(hào)的長度，而對記錄信號(hào)脈沖的長度或者記錄的定時(shí)進(jìn)行調(diào)整。例如，如果在記錄脈沖的稍前存在長的記錄脈沖，則延遲記錄脈沖的先頭，另一方面，如果稍前是長的無信號(hào)區(qū)域，則可以將記錄脈沖的先頭提前。此外，為了在一個(gè)記錄脈沖內(nèi)保持一定的信號(hào)凹坑的寬度，記錄均衡器進(jìn)行如以下的復(fù)雜操作，即，使信號(hào)脈沖的先頭和終端成稍長一些的脈沖，且使信號(hào)脈沖的中間成短脈沖的列。
在本發(fā)明中，由于使用熱響應(yīng)性快的由鉬的氧化物或者鎢的氧化物構(gòu)成的熱敏性材料層，因此在短時(shí)間內(nèi)的曝光也可以形成充分深度的凹坑。
從而，可以將上述激光的能量調(diào)整為3.0mW以下，進(jìn)一步為1.6mW以下的低能量。此外，可以使線速度在4m/sec以上。再說，如果線速度太快則能量變得不充分，使得出現(xiàn)很難獲得熱量的傾向，因此優(yōu)選在7m/sec以下。
接著，通過對已曝光的熱敏性材料層進(jìn)行濕式蝕刻(顯影)處理，在基板上形成微細(xì)凹凸圖案。
圖1(c)表示濕式蝕刻(顯影)處理后的狀態(tài)。在本發(fā)明中，利用變質(zhì)部103和未照射到激光的未曝光部104之間的蝕刻速度的差，只去除未曝光部104。
本發(fā)明的蝕刻處理中采用堿蝕刻。通過該顯影處理，可以僅去除未曝光部104，獲得圖示的凹凸圖案。作為堿性蝕刻液，可以使用通常的光敏性抗蝕劑的顯影中使用的1～25％的四甲基氫氧化物溶液、氫氧化鈉水溶液等堿溶液。通過在這些溶液中浸漬數(shù)分鐘，可以形成凹凸圖案。形成有該凹凸圖案的基板被稱作原盤105。
在本發(fā)明中，形成于通過上述方法制作的原盤上的微細(xì)凹凸圖案不需要再進(jìn)行鍍敷處理。即，在圖1中，如(d)所示的那樣，為了能夠安裝到注塑成形機(jī)上，而將在(c)工序中獲得的原盤105的內(nèi)外形狀加工成規(guī)定形狀之后，即可獲得直接母?；膲耗?06。
此后，將該壓模安裝到光盤用成形機(jī)的金屬模具上，即可通過注塑成形復(fù)制生產(chǎn)大量的光盤。在所述成形中作為樹脂材料可使用以往公知的樹脂。具體地說，作為合適的樹脂可舉出例如聚碳酸酯樹脂。
目前在CD以及DVD等的生產(chǎn)中，可以用一個(gè)壓模生產(chǎn)出10萬張光盤。對于本實(shí)施方式的壓模，也確認(rèn)了即使進(jìn)行10萬次的注塑成形之后，壓模的形狀沒有變化且從光盤再生的信號(hào)特性也沒有發(fā)現(xiàn)有劣化現(xiàn)象。因此，根據(jù)本實(shí)施方式的制造方法制作出的直接母模化的壓模實(shí)用上沒有問題，可在光盤生產(chǎn)中使用。
根據(jù)如上所述的本發(fā)明的直接母?；膲耗５闹圃旆椒?，在抗蝕劑的微細(xì)凹凸圖案形成后不需要進(jìn)行鍍敷工序、電鑄工序、壓模剝離工序，也不需要這些工序所必需的制造工序、制造裝置，從而大幅縮短了制造時(shí)間，降低了成本。
而且，本發(fā)明壓模即使進(jìn)行10萬次注塑成形之后，也觀測不到表面形狀上有形狀變化或劣化，并且在已完成的光盤的再生信號(hào)中也沒有劣化，因此可以毫無問題地作為光盤用壓模在生產(chǎn)上使用。
(第二實(shí)施方式)在第一實(shí)施方式的壓模制作中，在熱敏性材料層和基板之間設(shè)置熱傳導(dǎo)率低的熱調(diào)整層也是本發(fā)明的優(yōu)選方式。以下，對由該方式制作的壓模進(jìn)行說明，而對于基板、熱敏性材料等由于與第一實(shí)施方式相同，因此省略它們的相關(guān)說明。此外，在本發(fā)明中，所謂熱調(diào)整層是指位于基板和熱敏性材料層之間并針對由使用于熱敏性材料的變質(zhì)的激光賦予的熱量能夠進(jìn)行調(diào)整的層。
在作為本發(fā)明的負(fù)型熱敏性材料使用鉬的氧化物或者鎢的氧化物的情況下，通過射入激光使熱敏性材料的膜溫度上升，但該熱量通過熱傳導(dǎo)而分散。尤其，如果基板使用比熱敏性材料層的熱傳導(dǎo)率大的金屬等基板，則由激光引起的熱量轉(zhuǎn)移給基板，使得出現(xiàn)熱敏性材料的變質(zhì)所需的熱量容易引起不足的傾向。
本發(fā)明中為了改善上述問題點(diǎn)，將熱傳導(dǎo)率比熱敏性材料小的熱調(diào)整層形成于熱敏材料層和基板之間。由此能夠以低能量進(jìn)行微細(xì)圖案的記錄。即，通過在基板和熱敏性材料層之間形成熱調(diào)整層，能夠使向基板的熱傳導(dǎo)小，從而維持熱敏性材料層的溫度。由此，能夠用小的激光功率進(jìn)行熱敏性材料層的變質(zhì)部的形成。此外，即使激光功率小，也能以高速的線速度記錄。
在本發(fā)明中，作為上述熱調(diào)整層，優(yōu)選其熱傳導(dǎo)率是0.15～0.8W/K·m，且更優(yōu)選是熱敏性材料層的熱傳導(dǎo)率的1/10以下。通過設(shè)置這樣的低熱傳導(dǎo)率的熱調(diào)整層，即使設(shè)有含多量的吸收系數(shù)低的鉬的氧化物或者鎢的氧化物的熱敏性材料層的情況下，也可以在不提高激光的能量的情況下進(jìn)行基于短時(shí)間曝光的記錄。再說，熱傳導(dǎo)率是通過快速熱傳導(dǎo)率計(jì)(京都電子工業(yè)株式會(huì)社制)測定時(shí)的值。
在本發(fā)明中，作為熱調(diào)整層，只要是能獲得上述的熱傳導(dǎo)率的差，則可以使用由樹脂構(gòu)成的層、由無機(jī)材料構(gòu)成的層中的任何一種，其中尤其優(yōu)選由樹脂構(gòu)成的熱調(diào)整層。
作為所述樹脂，可以舉出具有所述的低熱傳導(dǎo)率的丙烯酸系樹脂、尼龍系樹脂、聚乙烯系樹脂等。其中優(yōu)選使用丙烯酸系樹脂。本發(fā)明確認(rèn)了以下實(shí)事，即，通過用丙烯酸樹脂形成熱調(diào)整層，能夠?qū)τ阢f的氧化物或者鎢的氧化物的變質(zhì)所需的熱具有良好的保溫性，且還可以實(shí)現(xiàn)省能量化、記錄圖案的短時(shí)間化。
作為形成由樹脂構(gòu)成的熱調(diào)整層的工序，可以通過以將上述樹脂的溶液達(dá)到規(guī)定厚度的方式利用旋涂法涂敷而獲得。由樹脂構(gòu)成的熱調(diào)整層的厚度沒有特別限定，但優(yōu)選是例如50～100nm。
作為使用于熱調(diào)整層的無機(jī)材料并且具備所述的低熱傳導(dǎo)率的材料，可以使用電介質(zhì)或者金屬等。作為電介質(zhì)例如可舉出Si3N4、SiO2、ZnS、Al2O3等電介質(zhì)材料。還有，作為金屬可舉出Al、Ag、Au等。
另外，在所述無機(jī)材料中優(yōu)選使用激光的吸收系數(shù)比熱敏性材料層大的無機(jī)材料。即，作為負(fù)型熱敏性材料的鉬的氧化物或者鎢的氧化物，吸收系數(shù)低，如上所述的那樣激光透過量大。因此，照射的激光就沒被有效利用，使得需要提高進(jìn)行規(guī)定記錄時(shí)的激光強(qiáng)度。而且由此存在微細(xì)圖案的形成變難的傾向。從而，通過設(shè)置由吸收系數(shù)大的無機(jī)材料構(gòu)成的熱調(diào)整層，即使在將吸收系數(shù)小的熱敏性材料層形成于其之上時(shí)，也能夠有效地利用激光能量。
這樣的由無機(jī)材料構(gòu)成的熱調(diào)整層的吸收系數(shù)，優(yōu)選對于記錄波長240～410nm的激光為0.8以上。這樣的無機(jī)材料例如有ZnS、Al、Ag、Au等。
在形成上述的由無機(jī)材料構(gòu)成的熱調(diào)整層的工序中，可以使用濺射法、真空鍍膜法等以往公知的電介質(zhì)膜或者金屬模具形成方法。作為由上述無機(jī)材料層構(gòu)成的熱調(diào)整層的厚度沒有特別限定，但優(yōu)選例如50～100nm。
圖3表示本實(shí)施方式的原盤的要部放大剖面圖。在圖中，301表示凹坑、302表示熱敏性抗蝕層、303表示基板、304表示熱調(diào)整層。此外，圖3(a)、(b)是對于在照射相同水平的激光時(shí)的凹坑部周邊的剖面形狀進(jìn)行比較的圖，其中，(a)表示沒有熱調(diào)整層的情況、(b)表示存在熱調(diào)整層304的情況。再說，該第二實(shí)施方式在第一實(shí)施方式的壓模的制造方法的基礎(chǔ)上，除了設(shè)置上述熱調(diào)整層之外，形成基板、熱敏性材料層的各工序可以采用與第一實(shí)施方式相同的工序。
在(b)中，由于通過具備熱調(diào)整層304，能夠在記錄激光照射時(shí)將足夠的熱量供給熱敏性抗蝕層302，因此可以用較小的記錄功率形成變質(zhì)部。這可能是因?yàn)槠錈醾鲗?dǎo)率比基板更小的緣故。
例如，在作為熱調(diào)整層304形成丙烯酸樹脂、在熱敏性抗蝕層302形成鉬的氧化物的方式中，如果想用波長410nm獲得具有規(guī)定特性的光盤，則與沒有丙烯酸系樹脂的構(gòu)成相比，能夠用2倍的線速度記錄。從而能夠?qū)⒂涗洉r(shí)間減半。此外，通過縮短記錄時(shí)間，能夠減少記錄時(shí)的異物附著現(xiàn)象。
再說，在曝光工序后的蝕刻處理中，可以像(b)所示的那樣殘留熱調(diào)整層304而用作壓模，也可以將其去除。在由樹脂構(gòu)成熱調(diào)整層的情況下，考慮到成形時(shí)的貼合，優(yōu)選通過蝕刻處理蝕刻至基板面而將樹脂層去除。
(第三實(shí)施方式)本發(fā)明在第一實(shí)施方式中，還可以由基板形成微細(xì)凹凸圖案。
換言之，在蝕刻處理中，可以將由曝光工序形成的變質(zhì)部作為凸部的圖案，用作為蝕刻掩模。在第一實(shí)施方式中是通過蝕刻處理，直到去除(顯影)未曝光部為止才結(jié)束蝕刻，但是，還可以通過進(jìn)一步對基板進(jìn)行蝕刻，與在通過原盤制作母盤的方式(mastering method)中利用的蝕刻工序一樣地在基板上形成微細(xì)凹凸圖案。
作為在該方式中使用的基板，可以使用與上面說明的方式中使用的基板相同的基板，但考慮到強(qiáng)度，優(yōu)選使用金屬板。
以下，舉出實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行具體說明，但本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例。
(實(shí)施例1)實(shí)驗(yàn)1在本例中，在鎳基板上使用鉬的濺射靶，進(jìn)行反應(yīng)性濺射，形成熱敏性材料層。
在直流磁控濺射裝置上安裝了鉬的濺射靶。將基板固定在基板支架上之后，用低溫泵對腔室內(nèi)進(jìn)行真空排氣直至成為1×10-4Pa以下的高真空為止。在進(jìn)行真空排氣后的狀態(tài)下，將Ar氣體導(dǎo)入到腔室內(nèi)直至成為0.10Pa為止，此后再導(dǎo)入0.08Pa的O2。接著，一邊轉(zhuǎn)動(dòng)基板、一邊向鉬的濺射靶外加直流電力(500W)，并在成膜時(shí)間5分鐘條件下成膜以使鉬的氧化物的膜厚達(dá)到80nm。獲得的熱敏性材料層呈有色狀態(tài)，認(rèn)為是鉬氧化物和鉬的混合物。
將已形成有熱敏性材料層的基板一邊用如圖2所示的曝光裝置轉(zhuǎn)動(dòng)一邊使用波長405nm進(jìn)行規(guī)定圖案的記錄。曝光條件是NA0.95、激光的記錄功率是1.6mW、線速度是4.0m/sec。
接著，將熱敏性材料層浸漬在10％的四甲基氫氧化銨水溶液中5分鐘。通過在蝕刻處理中未曝光部分被去除的實(shí)事，確認(rèn)了由反應(yīng)性濺射形成的鉬氧化物是負(fù)型熱敏性材料。完全去除未曝光部并進(jìn)行顯影，形成了道間距為0.32μm、最短凹坑長度為0.14μm的微細(xì)凹凸凹坑。其中，蝕刻速度是10∶1。
此后，通過對已形成該微小凹凸凹坑的原盤的內(nèi)外形加工成規(guī)定尺寸以能夠用于注塑成形，最終獲得直接母模化的壓模。
將制作的壓模設(shè)置在規(guī)定的注塑成形機(jī)上，注入熔融的聚碳酸酯樹脂，并通過壓縮來成形光盤用基板。在該光盤用基板上以鋁作為主成分的反射膜形成40nm的厚度，再在其之上粘接厚度0.1mm的聚碳酸酯薄板，從而制成光盤，而如此能夠生產(chǎn)具有期望的特性的光盤10萬張。
實(shí)驗(yàn)2在實(shí)驗(yàn)1的壓模制作中，在基板和熱敏性材料層之間形成由ZnS(熱傳導(dǎo)率0.75W/K·m，熱敏材料層和熱傳導(dǎo)率之間的比1/104，激光的吸收系數(shù)0.91)構(gòu)成的熱調(diào)整層以外，其他與實(shí)驗(yàn)1相同地制作了直接母?；膲耗！?br> 熱調(diào)整層的形成是作為濺射靶使用ZnS、在Ar氣氛下，以成為厚度80nm的方式進(jìn)行了濺射。
使用由上述方法制作的壓模，與實(shí)驗(yàn)1相同地制作光盤的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，能夠生產(chǎn)10萬張的光盤。
實(shí)驗(yàn)3在實(shí)驗(yàn)1的壓模制作中，在基板和熱敏性材料層之間形成由丙烯酸系樹脂(日本合成橡膠公司制的液晶取向膜(Optomer)，熱傳導(dǎo)率0.18W/K·m，熱敏材料層和熱傳導(dǎo)率之間的比1/540)構(gòu)成的熱調(diào)整層以外，其他與實(shí)驗(yàn)1相同地制作了直接母?；膲耗?。
熱調(diào)整層的形成是利用旋涂法在鎳基板上以形成厚度60nm的方式涂敷丙烯酸樹脂而完成。其中，蝕刻處理是一直蝕刻到樹脂層消失為止。
使用由上述方法制作的壓模，與實(shí)驗(yàn)1相同地制作光盤的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，能夠生產(chǎn)10萬張的光盤。
實(shí)驗(yàn)4在實(shí)驗(yàn)3中，作為熱敏性材料使用鉬氧化物和鎢氧化物的混合物之外，其他與實(shí)驗(yàn)3相同地制作了直接母?；膲耗！?br> 作為基板，使用實(shí)驗(yàn)3的形成有由丙烯酸系樹脂構(gòu)成的熱調(diào)整層的基板，進(jìn)行了反應(yīng)性濺射。在反應(yīng)性濺射中，作為濺射靶使用了鉬—鎢合金(濺射靶中的Mo∶W是7∶3)。將基板固定在基板支架上之后，用低溫泵對腔室內(nèi)進(jìn)行真空排氣，直至成為2.6×10-4Pa以下的高真空為止。在真空排氣后的狀態(tài)下，將Ar氣體導(dǎo)入到腔室內(nèi)直至成為0.16Pa為止，此后再導(dǎo)入了0.05Pa的O2。接著，一邊轉(zhuǎn)動(dòng)基板，一邊向鉬的濺射靶外加直流電力(500W)，直至成膜為膜厚達(dá)到50nm，由此成膜為熱敏性材料層。
接著，進(jìn)行了和實(shí)驗(yàn)3一樣的曝光、蝕刻處理。通過在蝕刻處理中未曝光部分被去除的實(shí)事，確認(rèn)了由反應(yīng)性濺射形成的熱敏性材料是負(fù)型。再說，蝕刻速度是13∶1。
使用由上述方法制作的壓模，與實(shí)驗(yàn)1相同地制作光盤的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，能夠生產(chǎn)10萬張的光盤。
實(shí)驗(yàn)5在實(shí)驗(yàn)4中除了使用由MoO3和WO3的混合物構(gòu)成的膜之外，其他與實(shí)驗(yàn)4相同地制作了直接母?；膲耗！?br> 作為基板使用了實(shí)驗(yàn)4的形成有由丙烯酸系樹脂構(gòu)成的熱調(diào)整層的基板，作為濺射靶使用了鉬—鎢合金。將基板固定在基板支架上之后，用低溫泵對腔室內(nèi)進(jìn)行真空排氣直至成為2.6×10-4Pa以下的高真空為止。在進(jìn)行真空排氣后的狀態(tài)下，將Ar氣體導(dǎo)入到腔室內(nèi)直至成為0.16Pa為止，此后，再導(dǎo)入了0.14Pa的O2。接著，一邊轉(zhuǎn)動(dòng)基板、一邊向?yàn)R射靶外加直流電力(500W)，以成膜為膜厚達(dá)到50nm的方式在基板上形成了由MoO3和WO3構(gòu)成的膜。
接著，與實(shí)驗(yàn)4一樣進(jìn)行了通過激光的記錄(記錄功率為3mW)之后進(jìn)行蝕刻處理，但是不能夠形成記錄圖案。由此確認(rèn)了這些氧化物不是在激光曝光時(shí)作為負(fù)型作用的熱敏性材料。
(實(shí)施例2)對實(shí)施例1的實(shí)驗(yàn)1～4的熱敏性材料層以及熱調(diào)整層相對于圖案形成所需曝光時(shí)間(激光記錄時(shí)間)的影響進(jìn)行了考察。
在上述實(shí)驗(yàn)1～4的壓模的制作中，對于用于在各熱敏性材料層上形成規(guī)定圖案的激光的線速度進(jìn)行各種變更，通過蝕刻獲得了記錄時(shí)間不同的壓模。壓模是以形成25GB的光盤的方式形成。其中，對各個(gè)壓模都在圖案中的局部設(shè)置了以道間距為0.32μm而用于測定S/N比的最短凹坑長為0.149μm的區(qū)域。使用上述記錄時(shí)間各不同的壓模各制作了光盤。表1表示為了制作以下條件的壓模所需的激光的記錄時(shí)間，即，當(dāng)使用NA為0.85、激光波長為405nm的記錄再生頭對制作的各光盤進(jìn)行再生時(shí)，則最短凹坑長為0.149μm的一定區(qū)域的S/N比成為45dB以上的光盤，能夠獲得該光盤的各實(shí)驗(yàn)的壓模。


如表1所示，根據(jù)本發(fā)明制造的直接母?；母鲏耗Ｍㄟ^在基板和熱敏性材料層之間形成熱調(diào)整層，能夠縮短記錄時(shí)間。尤其是形成有由樹脂層構(gòu)成的熱調(diào)整層的實(shí)驗(yàn)3、以及形成有含鉬和鎢兩者的氧化物的熱敏性材料層的實(shí)驗(yàn)4，呈示了能夠進(jìn)一步縮短激光的記錄時(shí)間。
如以上說明的那樣，通過在基板上形成負(fù)型熱敏性材料層，并進(jìn)行通過激光的記錄、濕式蝕刻，形成微細(xì)凹凸圖案，再將該基板直接成形加工成光盤用壓模，能夠大幅度減少壓模制作工序，且能夠高效地制作缺陷少的壓模。通過將該技術(shù)應(yīng)用于高密度光盤的基板用壓模，能夠提供低成本且高成品率的可以良好地進(jìn)行信號(hào)再生的光盤。
上面對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，但上述的說明在整個(gè)發(fā)明中僅是例示，而本發(fā)明并不局限于此。在不超出本發(fā)明的范圍內(nèi)是可以聯(lián)想到未例示的無數(shù)的變形例的。
制造本發(fā)明的壓模的方法有效用作光記錄介質(zhì)的壓模制造方法。尤其在制作直接將原盤利用于光盤的成形上的直接母?；膲耗r(shí)特別適合。
權(quán)利要求
1.一種壓模的制造方法，其特征是，使壓模直接母?；?，包括在基板上形成通過激光能夠以負(fù)型作用的熱敏性材料層的工序、在所述熱敏性材料層的規(guī)定區(qū)域上照射激光而進(jìn)行局部曝光的工序、對所述局部曝光的熱敏性材料層進(jìn)行濕式蝕刻而形成微細(xì)凹凸圖案的工序。
2.如權(quán)利要求1所述的壓模的制造方法，其特征是所述熱敏性材料層含有從鉬以及鎢中選擇的至少一種元素的氧化物。
3.如權(quán)利要求1所述的壓模的制造方法，其特征是所述形成熱敏性材料層的工序，包括使用含有從鉬以及鎢中選擇的至少一種元素的濺射靶的反應(yīng)性濺射工序。
4.如權(quán)利要求3所述的壓模的制造方法，其特征是在所述反應(yīng)性濺射工序中的氬氣的分壓是0.1～0.20Pa、氧分壓是0.05～0.10Pa、濺射能量是100～1000W。
5.如權(quán)利要求1所述的壓模的制造方法，其特征是還包括在所述基板和所述熱敏性材料層之間形成熱調(diào)整層的工序。
6.如權(quán)利要求5所述的壓模的制造方法，其特征是所述熱調(diào)整層的熱傳導(dǎo)率是所述熱敏性材料層的熱傳導(dǎo)率的1/10以下。
7.如權(quán)利要求5所述的壓模的制造方法，其特征是所述熱調(diào)整層含有從丙烯酸系樹脂、尼龍系樹脂以及聚酯系樹脂中選擇的至少一種樹脂。
8.如權(quán)利要求5所述的壓模的制造方法，其特征是所述熱調(diào)整層含有從電介質(zhì)以及金屬中選擇的至少一種無機(jī)材料，所述無機(jī)材料相對于所述激光的波長的吸收系數(shù)是0.8以上。
9.如權(quán)利要求1所述的壓模的制造方法，其特征是所述基板是內(nèi)外徑被加工過的圓盤狀壓模形狀。
10.如權(quán)利要求1所述的壓模的制造方法，其特征是還包括將所述基板加工成壓模形狀的工序。
11.如權(quán)利要求1所述的壓模的制造方法，其特征是所述由濕式蝕刻形成微細(xì)凹凸圖案的工序，包括將所述被局部曝光的熱敏性材料層作為蝕刻掩模，對所述基板進(jìn)行蝕刻而形成微細(xì)凹凸圖案的工序。
12.一種壓模，其特征是由如權(quán)利要求1～11中任意一項(xiàng)所述的方法制造的直接母模化的壓模。
13.一種光盤，其特征是使用如權(quán)利要求12所述的壓模制造。
全文摘要
一種壓模的制造方法，使壓模直接母?；?，包括在基板上形成通過激光能夠以負(fù)型作用的熱敏性材料層的工序、在所述熱敏性材料層的規(guī)定區(qū)域上照射激光而進(jìn)行局部曝光的工序、對所述局部曝光的熱敏性材料層進(jìn)行濕式蝕刻而形成微細(xì)凹凸圖案的工序。使用該方法獲得的原盤用作為注塑成形機(jī)用的壓模。由此提供形成比激光的光學(xué)界限的光點(diǎn)小的微小凹坑且缺陷少的壓模。
文檔編號(hào)G11B7/26GK1820313SQ20058000057
公開日2006年8月16日 申請日期2005年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月12日
發(fā)明者留河優(yōu)子, 伊藤英一 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社