专利名称：制作用于制造光盘的母盘的方法和制造光盘的方法
技术领域：
本发明涉及一种制作用于通过转印(transfer)而制造压模(stamper)的母盘(master)的方法和制造光盘的方法，其中当制造光盘时，形成光盘衬底，该衬底具有用于跟踪、寻址等的凹槽以及通过例如注入成型或2P(光聚合)方法进行数据记录的凹坑等的凹凸图案。
背景技术：
最近几年，例如DVD(数字通用光盘)的光盘已在很多领域中用作记录介质。
光盘具有这样的结构，其中在由聚碳酸酯等制成的光学透明的光盘衬底上形成用于提供例如地址信号和跟踪信号的各种信息信号的凹槽和作为数据信息信号的记录部分的凹坑等微小的凹凸图案，在该图案上形成由诸如铝膜的金属薄膜制成的反射膜，并且还在其上形成保护膜。
该光盘通过图13A到13J所示的制造过程来制造(见例如日本公开专利申请第2001-195791号中的第 段到第 段)。
首先，准备玻璃衬底90(图13A)并使其一表面充分光滑，该表面上均匀形成由光敏光致抗蚀剂(有机抗蚀剂)制成的抗蚀层91以制作抗蚀衬底92(图13B)。
随后，当使得用于记录的激光束在该抗蚀衬底92的抗蚀层91上从其内圆周向其外圆周或从其外圆周向其内圆周作螺旋形扫描时，将对应于信息信号图案而开关控制的用于记录的激光束施加到抗蚀层91，以形成曝光的母盘93，其与最终将获得的光盘衬底上的凹凸信息图案对应地曝光。
接下来，通过洗印该抗蚀层91，获得具有预定凹凸图案的原始母盘94。
接下来，通过电铸而在母盘94的具有凹凸图案的表面上形成镀镍层95(图13E)。将该镀层95从母盘94上剥离，并经过预定处理以提供用于模压(mold)的压模96的，母盘94上的凹凸图案被转印到该压模96上(图13F)。
通过利用用于模压的压模96的注入成型方法，模压由热塑树脂的聚碳酸酯制成的光盘衬底97(图13G到13H)。
随后，在该光盘衬底97的凹凸表面上形成铝合金的反射膜98(图13I)和保护膜99，从而获得光盘200(图13J)。
以这种方式制造的光盘将是质量检查后的产品。质量项目之一是不对称性。不对称性表示当再现信号时所再现的信号振幅的不对称特性，并成为作为从光盘再现的信号的质量指标和用于估计播放器和光拾取器的标准的重要项目。而且，由于光盘上形成的凹凸图案中的凹入部分(凹坑)的尺寸偏差影响不对称性，所以在随着最新光盘容量变大而使得该凹凸图案变得更微观的情况下，不对称性已成为更重要的管理项。
由于以上原因，为了抑制光盘上的凹坑的尺寸偏差，在上述制造过程中设置每一步骤的最佳制造条件，以管理不对称性使其落入某一固定范围。具体说，在制造光盘时制作母盘的过程是对形成凹坑具有巨大影响的过程，需要严格地管理该过程。
另外，在DVD-ROM标准下的不对称性的管理范围是-5到+15％。
然而，由于再现信号时从RF信号图案认识到不对称性，所以很难从曝光的抗蚀层的潜像来测量不对称性，使得在以上制造过程中仅可在最终产品阶段(图13J)从光盘测量不对称性。所以，如果该测量结果是NG(不好)，则将浪费此前的一系列劳力、制造时间和产品。因此，在曝光步骤中发生起源于制造条件的故障的情况下，损失将很大。
此外，由于传统上将最终步骤之后证明的不对称性的测量结果反馈给该制造过程，所以也不可能迅速地校正制造条件。具体说，关于曝光步骤中制造条件的校正，它从这一批经过该曝光步骤的时间点起，直至反映了基于来自这一批的最终步骤的反馈信息的校正的曝光条件为止，花费了很多时间。而且，如果在曝光步骤中发生起源于制造条件的故障，它也花费时间来调查故障原因。由此，它仍花费很多时间来反映该校正的条件，结果妨碍了整体生产率。
此外，在以上曝光步骤中，基于对应于在抗蚀衬底中形成抗蚀层的抗蚀材料而设置的曝光装置的记录功率，该抗蚀层在固定曝光条件下曝光。因此，当抗蚀衬底中的抗蚀层的记录灵敏度改变时，该灵敏度的改变实际上影响所记录信号的质量。另外，也很难处理多批抗蚀衬底中的记录灵敏度的离散。
发明内容
考虑到现有技术中的上述问题而做出了本发明。本发明提供了一种制作母盘的方法和一种制造光盘的方法，能够通过允许在制作用于制造光盘的母盘时在曝光步骤中曝光该抗蚀衬底后立刻从曝光部分的记录信号特性预测和估计该光盘的记录信号特性(不对称性)，并进一步允许基于估计结果而容易地校正曝光装置的记录功率，而以高生产率和高匹配(conforming)率制造光盘。
具体说，本发明的发明人利用了这样的现象，即当采用通过曝光引起其状态的化学变化的无机抗蚀剂作为制作用于制造光盘的母盘的抗蚀剂时，光的反射率(反射光的量)等与曝光引起的无机抗蚀材料的状态的化学变化对应地改变；并且发明人还注意到这样的事实，即从无机抗蚀层的记录信号特性获得的反射率或调制因子和不对称性之间的相互关系对应于最终获得的光盘的反射率或调制因子和不对称性之间的相互关系。专心调查的结果是发现了根据本发明的一种制作用于制造光盘的母盘的方法和一种制造光盘的方法。
根据本发明的一种制作用于制造光盘的母盘的方法包括曝光步骤，将由与光盘上形成的凹凸信息图案的信息信号对应的信息信号调制的用于记录的激光束施加到衬底上形成的无机抗蚀层，以形成与光盘上的上述凹凸信息图案对应的曝光图案，和显影步骤，前一步骤之后对无机抗蚀层执行显影处理，以形成与无机抗蚀层的信息凹凸图案对应的凹凸图案；并且在以上曝光步骤中，将用于估计的激光束施加到无机抗蚀层上预定区域，以利用该用于估计的激光束的反射光来估计无机抗蚀层的曝光图案的记录信号特性，并基于估计结果而控制用于记录的激光束的功率。
此外，根据本发明的制作用于制造光盘的母盘的上述方法，使用包含过渡金属不完全氧化物的抗蚀层作为无机抗蚀层。
此外，根据本发明的制作用于制造光盘的母盘的上述方法，施加用于估计的激光束的预定区域是该无机抗蚀层上除了用该用于记录的激光束照射的区域之外的区域。
此外，根据本发明的制作用于制造光盘的母盘的上述方法，在施加用于记录的激光束的同时，将上述用于估计的激光束施加到用该用于记录的激光束照射的位置附近。
此外，根据本发明的制作用于制造光盘的母盘的上述方法，将在照射用于记录的激光束的同时照射的用于估计的激光束施加到用上述用于记录的激光束照射的位置附近由用于记录的激光束的未曝光区域和曝光区域，以用来自未曝光区域的用于估计的激光束的反射光量和来自曝光区域的反射光量之间的比率来估计无机抗蚀层的曝光图案的记录信号特性。
此外，根据本发明的制作用于制造光盘的母盘的方法，控制上述用于记录的激光束的功率使得反射光量之间的比率恒定。
根据本发明的一种制造光盘的方法，包括下述步骤制作用于制造该光盘的母盘，通过转印制作用于从母盘制造光盘的压模，利用上述压模通过转印而制造光盘衬底，在该光盘衬底上形成反射膜，并形成保护膜；并且上述制作母盘的步骤包括曝光步骤，将由与光盘上形成的信息凹凸图案的信息信号对应的信息信号调制的用于记录的激光束施加到衬底上形成的无机抗蚀层，以形成与光盘上的信息凹凸图案对应的曝光图案，和在前一步骤之后，对无机抗蚀层执行显影处理，以形成与无机抗蚀层的信息凹凸图案对应的凹凸图案的步骤；并且在上述曝光步骤中，将用于估计的激光束施加到上述无机抗蚀层上预定区域，以利用该用于估计的激光束的反射光来估计无机抗蚀层的上述曝光图案的记录信号特性，并基于估计结果控制用于记录的激光束的功率。
此外，根据本发明的制造光盘的方法，上述无机抗蚀层是包含过渡金属不完全氧化物的抗蚀层。
在根据本发明的制作母盘的上述方法中，由于采用其曝光部分和未曝光部分的反射率彼此不同的无机抗蚀层，所以可能利用反射率的差别通过施加用于估计的激光束而估计曝光状态。因此，在曝光抗蚀层的步骤中，通过基于该估计而确定曝光功率或控制改变曝光功率，可能获得最终获得的光盘的信息凹凸图案所需的特性，具体说，例如DVD-ROM上的需要值为-5到+15％的范围内的不对称性。
也就是说，根据本发明，通过在制作母盘的曝光步骤中基于上述信息信号而在曝光处理前执行测试曝光，可能由来自测试曝光部分的用于估计的激光束的反射光来估计曝光图案的记录信号特性，判定这一曝光条件下的最终产品质量，并根据该判定结果而立刻确定曝光装置对于期望记录的曝光区域的记录功率。
就此而论，对曝光图案的记录信号特性的估计意味着估计曝光母盘的记录信号特性，即反射率比或调制因子和不对称性是否落入预定范围。这使得可能判定作为最终产品的光盘的记录信号特性。由稍后的描述可明白，这是因为抗蚀层的上述记录信号特性与光盘的记录信号特性，具体说就是反射率比或调制因子和不对称性，互相对应。
应注意该用于估计的激光束具有不够曝光该抗蚀层的功率。通过利用与发射用于记录的激光束相同的激光器例如半导体激光器，并改变其功率，可获得用于估计的激光束。然而，当与用于曝光或记录的激光束同时使用该用于估计的激光束时，允许分别使用不同半导体激光器，或通过光栅、全息图(hologram)等使一个激光束分支，并例如可以使用其0级光束作为用于记录的激光束，而使用±1级光束作为用于估计的激光束。
接下来，例如，与光盘类似地定义本发明中的抗蚀层的反射率比(即反射光的标准量的比率)、调制因子、和不对称性。这将参考图10进行描述。
图10A的曲线400示出了再现信号波形，其中由光学拾取装置检测由17PP调制方法通过将用于估计的激光束施加到图10B所示的凹坑(标记)行而获得的反射光量。如图10A所示，IM、I8H、I8L、I2H、I2L中的每一个表示再现输出，即分别来自未曝光部分8T空白、8T凹坑、2T空白、和2T凹坑的反射光量(返回光量)。
反射率比定义为比率IS/IM，其中IS是来自所有凹坑和空白的返回光的总量的平均值，而IM是来自未曝光部分的返回光。调制因子定义为(I8H-I8L)/IM。不对称性定义为{(I8H+I8L)-(I2H+I2L)}/{2×(I8H-I8L)}。
此外，因为在曝光部分存在各种长度的凹坑(标记例如曝光部分)和空白，从再现的光电检测器获得图11所示的眼图(eye pattern)。在这种情况下，因为采用了17PP调制方法，所以最长空白和标记是8T，而最短空白和标记是2T。
图1A到1J是示出了根据本发明的制作用于制造光盘的母盘和制造该光盘的步骤的示意图；图2是示意性示出了根据本发明在曝光抗蚀层的步骤中采用的曝光装置的示意图；图3是示出了在根据本发明的制作用于制造光盘的母盘的方法和制造该光盘的方法中，曝光期间的记录功率与曝光前后的反射率比之间的关系的图表；图4是示出了在根据本发明的制作用于制造光盘的母盘的方法和制造该光盘的方法中，曝光母盘的反射率比和光盘的记录信号的不对称性之间的关系的图表；图5是示出了在本发明的方法的实施例中的曝光模式的示意图；图6是示出了在其内圆周和其外圆周之间具有不同记录灵敏度的抗蚀衬底中，曝光期间的记录功率与曝光前后的反射率比之间的关系的图表；图7是示出了当使用其内圆周和其外圆周之间具有不同记录灵敏度的抗蚀衬底时，曝光母盘的反射率比和光盘的记录信号的不对称性之间的关系的图表；图8是示出了在本发明的方法的另一实施例中的曝光模式的示意图；图9是示出了当应用本发明的方法时，测量光盘的径向不对称性的结果的图表；图10A和10B是示出了用于解释本发明的，曝光母盘上的曝光图案的凹坑行(pit row)和来自其的再现信号(反射光量)之间的关系的示意图；图11是用于解释本发明的来自曝光母盘上的曝光图案的再现信号的波形图；图12A到12C每一个是示出了施加到该抗蚀衬底的曝光信号脉冲的示意图；和图13A到13J是示出了制造传统光盘的步骤的示意图。
具体实施例方式
将通过示出的例子来描述根据本发明的制作用于制造光盘的母盘的方法和制造光盘的方法的实施例。
首先，将参考图1A到1J的步骤图而描述根据本发明的制造用于制造光盘的母盘的方法和根据本发明的利用母盘制造光盘的方法。
通过溅射(sputter)方法在构成母盘的衬底100上形成由预定无机抗蚀材料制成的抗蚀层101(图1A)。该衬底100制成均匀膜以获得抗蚀衬底102(图1B)。
抗蚀层101的抗蚀材料包括过渡金属的不完全氧化物。该不完全氧化物的氧含量小于根据该过渡金属可取的化合价数目的化学计量组成(stoichiometric composition)的氧含量。在这种情况下，可在衬底100和抗蚀层101之间形成预定中间层110，以改善抗蚀层101的记录灵敏度。
另外，尽管可任意设置抗蚀层101的膜厚度，但其最好落入10nm到120nm的范围。
随后，利用具有已知激光单元的曝光装置执行选择性曝光步骤，以通过将由对应于目标光盘上的信息凹凸图案的信息信号开-关调制的记录激光束施加到该抗蚀层101上，而制作曝光的母盘103(图1C)。因此，构成抗蚀层101的抗蚀材料的过渡金属的不完全氧化物吸收紫外线或可见光，并因而通过紫外线或可见光的照射而改变其化学性质。
而且，通过洗印抗蚀层101，可获得其上形成有预定凹凸图案的母盘104(图1D)。在这种情况下，利用以下事实而完成洗印，即尽管该抗蚀材料是无机的，但曝光部分和未曝光部分之间对于酸或碱溶液的蚀刻速度存在差别，从而允许获得所谓选择率。
接下来，通过电铸方法在母盘104的凹凸图案上形成镀镍层105(图1E)。将该镀层105从母盘104上剥离，并经过预定处理以制作用于模压的压模106，母盘104的凹凸图案被转印到该压模106上(图1F)。
通过注入成型方法，利用用于模压的压模106来形成由热塑性的聚碳酸酯制成的光盘衬底107(图1G到1H)。
随后，在该光盘衬底107的凹凸表面上形成由例如铝合金制成的反射膜108(图1I)和保护膜109，从而获得光盘300(图1J)。
施加到抗蚀层102的抗蚀材料是过渡金属的不完全氧化物。这里，该过渡金属的不完全氧化物定义为其氧含量朝较小方向偏离根据该过渡金属可取的化合价数目的化学计量组成的氧含量的化合物，也就是其氧含量小于根据该过渡金属可取的化合价数目的化学计量组成的氧含量的化合物。由此，由这些材料制成的抗蚀层102能吸收紫外线或可见光的光能，这带来对该过渡金属的完全氧化物。这使得有可能利用无机抗蚀材料的化学状态的改变而记录信号图案。
构成抗蚀材料的过渡金属的特定例子是Ti、V、Cr、Mn、Fe、Nb、Cu、Ni、Co、Mo、Ta、W、Zr、Ru、Ag等。首先，最好使用Mo、W、Cr、Fe、和Nb。根据通过紫外线或可见光能获得较大化学改变的观点，特别优选使用Mo和W。
在根据本发明的制造方法中，在用于制作母盘的上述曝光步骤之前，预先准备并曝光与上述抗蚀衬底102类似的用于测量数据的抗蚀衬底，以获得上述反射率比、调制因子、和不对称性的测量数据的至少任何一个作为其记录信号特性。
例如当17PP调制方法下的数据将记录在目标光盘上时，通过改变用于基于17PP调制方法下的记录信号而记录的激光束的功率，例如沿多个同心圆而将以上数据记录为用于测量数据的抗蚀衬底上的曝光图案。
利用用于估计的激光束照射通过改变记录功率而获得的曝光图案，并检测其反射光(返回光)，以获得例如反射率比以及图3所示反射率比和记录功率之间的关系。
接下来，依靠该测量中采用的用于测量数据的抗蚀衬底，通过与图1D到1J所示相同的步骤制作用于测量数据的光盘。
再现用于测量数据的光盘上形成的信息凹凸图案的信息信号，以测量不对称性。
由此，获得图4所示光盘的不对称性和先前获取的曝光母盘的反射率比之间的关系。
基于图4中由此获得的数据，而在制作用于制造光盘的母盘的处理期间，执行图1C的曝光步骤中的曝光，即执行用于记录的激光束的功率控制。
在这种情况下，对于每一用于制造的母盘而获取与图3类似的反射率比和记录功率之间关系的数据，激光束的记录功率使得能获得与光盘不对称性对应的反射率比，并在受控制的记录功率下执行曝光。
具体说，在这种情况下，例如对抗蚀衬底102执行测试曝光，其中朝向其无效区域(即例如用来制作压模的区域之外的区域)的记录激光束的功率，以及外圆周的无效区域发生改变。将用于估计的激光束施加到该曝光部分以测量其记录信号特性(反射率比、调制因子、不对称性)，并且比较该结果与先前获得的图4的测量数据以估计该曝光功率，也就是说，能够提供最终获得的光盘所需要的不对称性的记录激光束的功率。然后，利用该功率曝光所有记录区域。
除非抗蚀衬底的记录灵敏度的改变非常大，该方法都能显著地使光盘上记录信号的不对称性落入满足高精度标准的范围中。
此外，如果抗蚀衬底的记录灵敏度的改变较大，则当在曝光步骤中施加用于记录的激光束时，也对与用于记录的激光束照射的位置邻近的未曝光区域和曝光区域都施加用于估计的激光束。根据由施加到未曝光区域和曝光区域的用于估计的激光束而获得的来自曝光区域的反射光量和来自未曝光区域的反射光量的比率，可估计抗蚀层101的记录信号特性(反射率比、调制因子、非对称性)，并基于该估计结果而校正该用于记录的激光束的记录功率以使该比率恒定。
具体说，由于曝光装置的状态和衬底的状态成为曝光步骤中改变制造条件的因素，所以该校正是有效的。而且，由于一般在抗蚀衬底102上的邻近区域中获得类似的记录信号特性，所以该方法的校正是有效的。
另外，例如期望知道利用另一抗蚀衬底溅射该抗蚀剂的机器的特性，并期望根据记录灵敏度的变化趋势而调整该估计激光束的照射形式(斑点的形状)。例如当沿径向存在记录灵敏度的小差别和记录灵敏度的逐级差别时，将用于估计的激光束的斑点制成具有沿该抗蚀衬底的径向的长轴的椭圆斑点。
此外，通过调整用于记录的激光束的记录功率使得该用于估计的激光束的反射光量的上述比率变为固定，可能使得最终获得的光盘的记录信号的不对称性在整个盘上固定。当该抗蚀层的记录灵敏度由于抗蚀层的膜厚度的变化和径向的变化而不可避免地改变，并由于记录灵敏度的改变而能适当校正曝光结果中的变化时，该方法特别有效。
此外，通过预先获得反射率比和不对称性之间的关系，可能从先前获得的反射率比和不对称性之间的以上关系而预测和估计光盘的记录信号特性，其中当将用于记录的激光束施加到抗蚀衬底102上的抗蚀层101时，将该用于估计的激光束施加到用该用于记录的激光束照射的位置附近的预定区域，并检测当施加该用于估计的激光束时的反射光量。
根据该方法，可从该曝光母盘假设最终获得的光盘的记录信号特性的不对称性，从而可在曝光步骤阶段预测和判定最终产品的信号质量。
图2示出了在抗蚀曝光步骤中采用的曝光装置的结构。该装置包括光束源11，用于产生光束，例如曝光该抗蚀层的激光束。该激光束经过准直透镜12、光栅19、光束分离器13，并由物镜14聚焦和施加到抗蚀衬底15的抗蚀层上。在该曝光装置中，来自该抗蚀衬底15的反射光经过分离器13和聚光透镜17而聚焦在分开的光电检测器18上。该分开的光电检测器18检测来自抗蚀衬底15的反射光，产生从该检测结果获得的聚焦误差信号，并将其发送到聚焦传动机构(未示出)。该聚焦传动机构在垂直方向上控制物镜14的位置。为转盘16提供传送机构(未示出)，并且该转盘16能以高精度改变抗蚀衬底15上的曝光位置。
该曝光装置在基于信息信号和反射光量信号由激光驱动电路(未示出)控制该激光束源11的同时执行曝光。
而且，为该转盘16的中心轴提供主轴电机控制系统，其基于光学系统的径向位置和期望线速度而设置最佳轴转动速度以控制该主轴电机。
在将要曝光该抗蚀层时，首先将该抗蚀衬底15设置为安排在图2所示曝光装置的转盘16上，抗蚀膜的表面朝上。
随后，通过将激光束从光束源11施加到抗蚀衬底15上，并在旋转转盘16上安装的抗蚀衬底15的同时沿转盘的径向移动激光束，在抗蚀衬底15的主平面上将螺旋或同心圆形式的信号图案从其内圆周到其外圆周或从其外圆周到其内圆周记录在抗蚀层上。具体说，如果会聚在抗蚀衬底15上的光束斑点的光强超出一定程度，则在抗蚀衬底15上的无机抗蚀材料中引起化学状态的改变并形成记录标记。因此，在实际曝光中，从光束源11发射的光量对应于记录信号图案而改变，以形成抗蚀层的记录标记图案，从而执行信号记录。
根据本发明的制作用于制造光盘的母盘的方法是在图1C的曝光步骤阶段中执行的方法，并能通过利用由于曝光步骤中无机抗蚀材料的化学状态的差别而引起的诸如激光束的光的反射率的差别，而与光学拾取器从光盘提取信号类似地从曝光的母盘中提取信号以估计该信号。下面将描述详细情况。这里应注意曝光母盘意味着曝光后显影前的抗蚀衬底。
在图1C的抗蚀层曝光步骤中，以如下状态施加用于估计的激光束，其中将曝光前的抗蚀衬底15设置为安排在图2的曝光装置的转盘16上，并且抗蚀膜的表面朝上(S1)。
特别是，在将功率比曝光时小的激光束从光束源11施加到抗蚀衬底15，并且转盘16上安装的抗蚀衬底15沿转盘的径向旋转和移动的同时，由此用激光束从其内圆周到外圆周或从外圆周到内圆周照射抗蚀衬底15的主平面，以相对地沿螺旋或同心圆扫描抗蚀层。因此，这时激光束的功率仅需要为曝光时激光束功率的大约三十分之一。
由光电检测器18通过曝光装置的光束分离器13和聚光透镜17而检测由抗蚀层对步骤S1中施加的激光束反射的光(S2)。因为由光电检测器18检测的信号的低频分量与抗蚀层的反射率相关，所以从所检测的信号可得知曝光前抗蚀层的反射光量(图10A中的IM)的径向变化状态(S3)。
接下来，由记录信号，例如与基于稍后描述的曝光控制方法的17PP调制方法对应的记录信号，以预定记录功率施加激光束来曝光该抗蚀层(S4)。在这种情况下，在形成抗蚀层的过渡金属的不完全氧化物中，被记录激光束照射的区域中的氧化物改变其化学性质。
随后，在与步骤S1相同的条件下施加激光束，以螺旋或同心圆形式相对扫描在抗蚀衬底15的抗蚀层上记录的信号记录部分(凹坑行、凹槽等)(S5)。
然后，与步骤S2类似，通过光束分离器13和聚光透镜17而由光电检测器18检测步骤S5中施加的激光束的抗蚀层所反射的光(S6)。根据该光电检测器18检测的信号，得到曝光后抗蚀层的反射光量(I8H、I8L、I2H、I2L)的径向的变化状态(S7)。
接下来，基于步骤S3中曝光前的反射光量的径向变化状态和步骤S7中曝光后的反射光量的径向变化状态，而获得每一位置的反射率比的径向的变化状态(S8)。该反射率比代表以在该曝光母盘的检测点中的抗蚀层曝光前的反射率为基础的曝光前的反射率与曝光后的反射率之间的比率，并依赖于衬底条件(衬底种类、中间层的种类和厚度)、抗蚀条件(无机抗蚀剂(inorganicresist)的种类、厚度等等)和曝光条件(光的波长、记录功率等等)。
然后，基于预先测量的光盘的反射率比和不对称性之间的关系(图4)，从步骤S8中获得的反射率比的径向的变化状态来推断最终制造的光盘(图7)的不对称性的径向的变化状态，以检验曝光母盘的信号质量(S9)。例如，在用于DVD-ROM的曝光母盘的情况下，基于最终制造光盘的记录区域的整个表面上的不对称性是否落入例如+5到+10％的范围来判定质量。
下面将详细描述步骤S8和步骤S9。
图3中示出了曝光时的记录功率和曝光前后的反射率比之间的关系的例子。在这个例子中，根据上述估计方法，利用硅衬底、用于抗蚀材料的三价W和三价Mo的不完全氧化物、和波长为405nm的激光束，来实际制作该曝光母盘，然后在用于记录的激光束的光束斑点和用于估计的激光束的光束斑点具有相同固定直径的条件下执行该记录和估计。
在图3中，认识到随着记录激光束的记录功率的增加，反射率比降低的趋势。这是因为当曝光后由于无机抗蚀材料的化学状态的改变而使得反射率降低时，随着记录功率变大，反射率降低的区域(在抗蚀层上记录的标记)变大。所以，反射率比小不总是最好的。如果反射率比太小，则光盘上凹部(或凸部)扩展太宽，并且可能偏离例如光盘上的记录信号的不对称性的信号标准。因此，为了满足该信号标准，反射率比必须落入某一范围。图4示出了该参考例子。
图4示出了利用基于图3制作的曝光母盘对根据图1A到1J的步骤制造的光盘的不对称性的测量结果。在图4中，认识到反射率比与不对称性之间的一一对应关系。例如可看出如果反射率比在0.920到0.925的范围内，则不对称性将落入+5到+10％的范围内(DVD-ROM的可管理界限)。
所以，如上所述，如果预先获得该关系曲线，则可能从显影前曝光母盘的反射率比来推断利用该母盘制造的光盘上的记录信号的不对称性，并估计该信号是否符合标准。此外，即使记录灵敏度因为例如抗蚀层的厚度的抗蚀衬底的结构的一些差别而不同，仍可保持图3和4示出的每一关系。因此，如果该曝光母盘具有相同结构，则不需要担心多个批次之间的一些变化。然而，前提是显影该抗蚀层的步骤之后的制造条件固定。
此外，在上述估计曝光方法的步骤S7中，也可能根据光电检测器18检测的信号的高频分量来获得该曝光母盘上记录的信号的不对称性或调制因子。具体来说，曝光部分的反射率的改变引起曝光区域和未曝光区域之间的反射率的差别。当将用于估计的激光束施加到这些区域时，从由于该差别而产生的衍射现象而获得RF信号图案，并从该RF信号图案而可获得不对称性和调制因子。在如此获得的不对称性和调制因子以及通过显影该曝光母盘而制造的光盘上的记录信号的不对称性之间也认识到与图3和图4类似的关系。所以，与上述曝光估计方法类似，可能从显影前的曝光母盘的不对称性推断通过曝光母盘制造的光盘上的记录信号的不对称性，并估计该信号是否符合标准。
如上所述，根据本发明的曝光估计方法，可能在曝光抗蚀层的步骤中预测和估计从该曝光母盘制造的光盘的信号质量。
接下来，将详细描述上述制作用于制造光盘的母盘的方法中的步骤S4。
在图1C的曝光步骤中，该曝光控制方法利用上述曝光估计方法执行对抗蚀衬底上的曝光图案的记录信号特性的估计，并基于该估计结果而调整照在该抗蚀衬底上的记录光的记录功率。下面将详细描述。
将描述根据本发明的曝光控制方法的第一实施例。
利用光盘上不是记录区域的部分上曝光之前的抗蚀衬底，如该抗蚀衬底的主平面上其内圆周和外圆周(在该盘标准下的不使用部分)，执行测试曝光，测量曝光前后曝光部分的反射率比、不对称性和调制因子，以获得图3所示的与记录功率的关系(S11)。
接下来，为了获得光盘上的记录信号的不对称性的目标值(例如+9％)，从如图4所示的先前获得的反射率比(或曝光母盘的不对称性或调制因子)和光盘上的记录信号的不对称性之间的关系而获得反射率比(或曝光母盘的不对称性或调制因子)(S12)。
随后，为了得到步骤S12中获得的反射率比(或曝光母盘的不对称性或调制因子)，从步骤S11获取的“用于记录的激光束的记录功率”和“反射率比(或曝光母盘的不对称性或调制因子)”之间的关系而获得用于记录的激光束的记录功率(S13)。
在步骤S13中获得的记录功率的条件下执行曝光抗蚀层的步骤(S14)。
当该抗蚀衬底的记录灵敏度的波动小时，可能利用以上方法使得光盘上的记录信号的不对称性以高精度落入符合该标准的范围内。
下面将参考图5描述根据本发明的曝光控制方法的第二实施例。
在该方法中，当用于记录的激光束进行扫描时执行对曝光部分附近的信号的估计，并将估计结果立即反馈到用于记录的激光束的记录功率以调整该功率。
图5示出了在图2的曝光装置中根据本发明的曝光控制方法的模式，其中在曝光抗蚀层的步骤中，将三束激光施加到抗蚀衬底的抗蚀层的表面，并沿凹坑行的方向进行扫描。
通过利用图2的曝光装置中的光栅19，将来自光束源11的激光束分为三束，这三束光施加到抗蚀层的表面而形成每个都具有相同直径的光斑点A、B和C。在该例子中，斑点A执行记录。斑点B和C的每一个都同样具有大约为斑点A的功率的三十分之一的小功率，并用于读取抗蚀层的信号。以斑点A为中心，斑点B和C安排在其附近。
以此模式，执行曝光控制如下。
首先，为了得到光盘上的记录信号的不对称性的目标值(例如+9％)，从如图4所示的先前获得的反射率比和光盘上的记录信号的不对称性之间的关系而获得反射率比R(S21)。在曝光开始时，将用于记录的激光束施加到斑点A，其具有从预先得到的图3所示的用于记录的激光束的记录功率和反射率比之间的关系获得的记录功率，以获取该反射率比R。
将斑点B在实际光束扫描的方向上安排在记录斑点A的前面，用于测量曝光前从抗蚀层反射的光量(S22)。将斑点C在实际光束扫描的方向上安排在记录斑点A的后面，用于测量曝光后从抗蚀层反射的光量(S23)。通过图2所示的光束分离器13和聚光透镜17，由分开的光电检测器18根据各斑点上的反射光来检测和测量每一个反射光量。
接下来，获得这些反射光量之间的比率，即“斑点C上的反射光量”/“斑点B上的反射光量”(S24)。这一反射光量之间的比率对应于上述估计曝光方法中描述的反射率比。
比较步骤S21中获得的反射率比R与步骤S24中获得的反射光量之间的比率，以确认其是否彼此相符(S25)。
当其相符时，继续在该记录功率条件下施加激光束(曝光)(S26)。
如果其不相符，则基于步骤S21中的记录功率与步骤S24中的反射光量比率之间的关系来校正记录激光束的记录功率和反射率比之间的关系(S27)。例如，从图3中记录激光束的记录功率和反射光量比率(反射率比)之间的关系而获得修正的记录功率，并校正斑点A的激光束的功率条件以执行曝光(S28)。
当用三个激光束照射并沿凹坑行的方向扫描抗蚀衬底的抗蚀层的表面时，在部分时间(μs级)中连续执行步骤S22到S28的一系列处理。
根据上述控制曝光的方法，可控制用于记录的激光束的记录功率，使得反射光量比率总是不变，从而使得从其曝光母盘所制造的光盘的记录信号的不对称性不变。具体说，根据上述控制曝光的方法，即使如图6所示在抗蚀衬底的内圆周和外圆周之间记录灵敏度存在差别，但如图7所示仍保持与图4类似的“曝光母盘的反射率比”和“光盘的不对称性”之间的关系；因此，利用上述控制曝光的方法使得能够获得整个光盘上稳定的信号质量。
接下来，将参考图8描述根据本发明的曝光控制方法的第三实施例。通过改进第二实施例而获取该方法，使得该方法能处理记录灵敏度在其径向上具有小逐级差别的抗蚀衬底。
具体说，参考图8，通过利用图2的曝光装置的光栅19而将来自光束源11的激光束分为三束，每一束照射在抗蚀层的表面上，以形成标准圆形的光斑点A和具有沿该抗蚀衬底的径向的长轴的椭圆形的光斑点B和C。在该例子中，斑点A执行记录，而斑点B和C中的每一个具有大约为斑点A的功率的三十分之一的一样小的功率，并用于读取抗蚀层的信号。另外，斑点B和C安排在斑点A的两侧并在其附近。
这一模式的曝光控制与上述第二实施例中的类似。根据该方法，可控制记录激光束的记录功率使得反射光量的比率总是不变，从而使得从其曝光母盘所制造的光盘的记录信号的不对称性能够不变。具体说，根据该控制曝光的方法，可以以高精度控制记录灵敏度在其径向上具有小逐级差别的抗蚀衬底。
而且，根据该实施例的控制曝光的方法也具有以下优点，即光栅的角度调整和记录激光束的光学系统的位置调整比第二实施例更简单。
而且，根据本发明的曝光控制方法和曝光估计方法也可应用于利用激光束和水银蒸汽灯光的组合来曝光无机抗蚀材料的方法。其一个例子是波长为660nm的红半导体激光束和波长峰值大约为185nm、254nm和405nm的水银蒸汽灯光的组合。
利用抗蚀材料的三价W和三价Mo的不完全氧化物而根据图1A到1J的制造步骤实际制作母盘，然后最终制造光盘。具体说，在曝光该抗蚀层的步骤中，利用第二实施例的曝光控制方法控制曝光。下面将参考图1A到1J描述该实践的内容。
首先，采用硅晶片作为衬底100(图1A)，其上通过溅射方法均匀沉积由非晶硅制成的中间层110，膜厚度为80nm。随后，通过溅射方法在中间层110上均匀沉积由W和Mo的不完全氧化物制成的抗蚀层101(图1B)。在这种情况下，利用由W和Mo的不完全氧化物制成的溅射目标在氩保护气氛下执行溅射。这里，当通过EDX(能量分散X射线分析)分析所沉积的抗蚀层时，所沉积的不完全氧化物包括比率为80∶20的W和Mo以及60％的氧含量。此外，该抗蚀层的膜厚度为55nm。
将其上已沉积了抗蚀层的抗蚀衬底安装在图2所示曝光装置的转盘上。随后，当使该转盘以期望的转动速度旋转时，施加照射功率小于阈值的激光束，并通过传动机构设置该物镜在高度方向上的位置，使得该激光束聚焦在抗蚀层上。
接下来，当安装该光学系统时，由装备有该转盘的传送机构将该转盘移动到期望的径向位置，并通过利用曝光装置的光栅将来自一个光束源的激光束分为三束，以照射抗蚀层的表面。在这种情况下，通过斑点A，用与取决于要曝光的信息数据的凹坑对应的照射脉冲照射抗蚀层。使用斑点B来测量曝光前抗蚀层的反射光量。在这种情况下，基于上述第二实施例示出的曝光控制方法来控制曝光，使得光盘的记录信号的不对称性可为+9.5％，即反射率比可为0.92。
此外，在这种情况下，在转盘旋转的同时，该转盘还沿着抗蚀衬底的径向连续而又轻轻地移动以曝光。下面示出了当时的曝光条件。
●曝光波长405nm●曝光光学系统的数值孔径NA0.95●调制方法17PP●凹坑长度112nm●轨道间距320nm●曝光时的线速度4.92m/s●写入方法与相变盘中相同的简化写入方法●记录功率(初始值)13.0mW(斑点A)●估计功率各0.2mW(斑点B和C)曝光后，执行预定显影、电铸、注入成型、反射膜形成、和保护膜形成，结果获得直径12cm的光盘。另外，在从曝光母盘获得光盘的上述处理中，采用了已知技术。已确认所获得的光盘具有对应于实际信号图案形成的凹坑，包括长度为130nm的凹坑、宽度为149nm的线性凹坑等，并具有25GB记录容量。
在上述实践例子的光盘制造处理中，在曝光抗蚀层的步骤中，不采用本发明的曝光控制方法，而采用传统曝光方法(具有恒定记录功率)来制造光盘。除此之外，在与实践例子相同的条件下制造光盘。
另外，当根据本发明在完成曝光步骤后将用于估计的激光束施加到曝光母盘以估计记录信号特性(反射率比)时，预测仅盘半径从37mm到40mm的范围将满足最终产品的信号特性。
关于在实践例子和比较例子中获得的具有25GB的记录容量的每个光盘，围绕整个光盘测量不对称性。图9示出了该结果。
实践例子的光盘具有在光盘径向的整个长度上近似目标值(+9.5％)的稳定不对称性，确认根据DVD-ROM标准判定该光盘是具有极好信号质量的可接受的产品。相反，比较例子中的光盘的不对称性从内径到外径显著增加，并且根据DVD-ROM标准判定在其内圆周和其外圆周具有NG信号质量。
这是因为，尽管由于抗蚀层的膜厚度改变等等使得抗蚀衬底的记录灵敏度不可避免地改变，但是传统的控制曝光方法不能校正曝光结果，即记录灵敏度根据凹部的尺寸精度的改变，结果该改变照原样出现而没有被校正。相反，根据本发明，示出了可适当地校正由于记录灵敏度的改变而引起的曝光结果的波动。
应该注意尽管关于记录凹坑(标记)简要给出了根据本发明的以上描述，但是本发明也可应用于制造具有用于跟踪、寻址等的凹槽的光盘的情况。
此外，例如当将用于估计的激光束施加到曝光母盘时，可通过在激光束源例如半导体激光器上叠加高频波来稳定激光束。
此外，当通过将用于记录的激光束施加到抗蚀层而执行图案曝光时，可以各种方式形成凹坑，不但可以通过图12A到12C的曲线“a”示出的单脉冲光束，而且可以通过记录时的(n-1)脉冲、n/2脉冲、哑铃(凹)图案脉冲等，例如图12A到图12C所示的nT标记。
此外，在上述例子中，从母盘104直接形成用于模压的压模106；然而，可能通过例如从母盘104制作多个母盘压模和通过转印母盘压模而制作母压模，而获得用于模压的压模106。可从单个母盘104获得多个母盘压模的原因在于，根据本发明，母盘的信息凹凸图案由强无机抗蚀剂形成。
另外，关于用于实践本发明的上述制造方法的输出用于记录的激光束和用于估计的激光束的半导体激光，最好通过利用例如珀耳帖元件等控制温度来保持半导体激光的温度恒定而稳定激光束输出。
产业上的可利用性根据本发明的曝光控制方法，基于曝光步骤前的测试曝光或刚曝光后的曝光部分的记录信号特性(关于曝光母盘上记录的信号的再现信号的反射光量和不对称性之间的比率)，可能判定曝光步骤的阶段中在曝光条件下的最终产品的质量，这使得可能根据判定结果而确定或校正曝光装置对即将曝光的下一区域的记录功率。此外，通过调整用于记录的光束的记录功率使得反射光量之间的比率恒定，可能使最终获得的光盘的记录信号的不对称性在整个盘上恒定。
根据本发明的估计曝光的方法使得能够从曝光母盘估计最终获得的光盘的记录信号的不对称性并在曝光步骤的阶段中判定信号质量。
权利要求
1.一种制作用于制造光盘的母盘的方法，包括曝光步骤，将由与所述光盘上形成的信息凹凸图案的信息信号对应的信息信号调制的用于记录的激光束施加到衬底上形成的无机抗蚀层，以形成与所述光盘上的所述信息凹凸图案对应的曝光图案；以及前一步骤之后的显影步骤，对所述无机抗蚀层执行显影处理，以形成与所述无机抗蚀层的所述信息凹凸图案对应的曝光图案，其中在所述曝光步骤中，将用于估计的激光束施加到所述无机抗蚀层上预定区域，以利用该用于估计的激光束的反射光来估计所述无机抗蚀层的曝光图案的信息信号特性，并基于估计结果来控制所述用于记录的激光束的功率。
2.根据权利要求1的制作用于制造光盘的母盘的方法，其中所述无机抗蚀层是包含过渡金属不完全氧化物的抗蚀层。
3.根据权利要求1的制作用于制造光盘的母盘的方法，其中用所述用于估计的激光束照射的预定区域是该无机抗蚀层上除了用该用于记录的激光束照射的区域之外的区域。
4.根据权利要求1的制作用于制造光盘的母盘的方法，其中在施加所述用于记录的激光束的同时，将所述用于估计的激光束施加到用所述用于记录的激光束照射的位置附近。
5.根据权利要求1的制作用于制造光盘的母盘的方法，其中将在照射所述用于记录的激光束的同时照射的所述用于估计的激光束施加到用所述用于记录的激光束照射的位置附近对于所述用于记录的激光束的未曝光区域和曝光区域，并且用所述用于估计的激光束，利用来自所述未曝光区域的反射光量和来自所述曝光区域的反射光量之间的比率，来估计所述无机抗蚀层的曝光图案的信息信号特性。
6.根据权利要求5的制作用于制造光盘的母盘的方法，其中控制所述用于记录的激光束的功率使得所述反射光量之间的比率恒定。
7.一种制造光盘的方法，包括下述步骤制作用于制造光盘的母盘，通过转印制作用于从所述母盘制造所述光盘的压模，利用所述压模通过转印而制造光盘衬底，在该光盘衬底上沉积反射膜，并沉积保护膜，其中制作所述母盘的步骤包括曝光步骤，将由与所述光盘上形成的信息凹凸图案的信息信号对应的信息信号调制的用于记录的激光束施加到衬底上形成的无机抗蚀层，以形成与所述光盘上的信息凹凸图案对应的曝光图案，以及前一处理之后，对所述无机抗蚀层执行显影处理，以形成与所述无机抗蚀层的所述信息凹凸图案对应的曝光图案的步骤；并且在所述曝光步骤中，将用于估计的激光束施加到所述无机抗蚀层上预定区域，以从用于估计的激光束的反射光估计所述无机抗蚀层的所述曝光图案的信息信号特性，并基于估计结果来控制所述用于记录的激光束的功率。
8.根据权利要求7的制造光盘的方法，其中所述无机抗蚀层是包含过渡金属不完全氧化物的抗蚀层。
全文摘要
一种制作用于制造光盘的压模的方法包括曝光步骤，用以与光盘上/中形成的信息凹出/凸入图案的信息信号对应的信息信号调制的记录激光束照射衬底(100)上形成的有机抗蚀层(101)，以形成与光盘上的信息凹出/凸入图案对应的曝光图案，和显影步骤，显影有机抗蚀层以形成与该有机抗蚀层的凹出/凸入图案对应的曝光图案。在曝光步骤中，将估计激光束施加到该有机抗蚀层上预定区域，利用该估计激光束的反射光来估计该有机抗蚀层的曝光图案的记录信号特性，并根据估计结果来控制该记录激光束的功率。从而将信息可靠地记录在目标光盘上。
文档编号G03F7/20GK1692417SQ200380100300
公开日2005年11月2日 申请日期2003年11月20日 优先权日2002年11月20日
发明者甲斐慎一, 河内山彰, 荒谷胜久, 中川谦三, 竹本祯广 申请人:索尼株式会社