专利名称：光记录与再现介质制造压模的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于具有沿记录光道形成的凹槽的光记录与再现介质的光记录与再现介质基底、光记录与再现介质制造压模(stamper)的制造方法以及光记录与再现介质制造压模。
背景技术：
用于利用光学方法记录和/或再现信息的、被形成为盘形的各种光盘实际上可以用作光记录与再现介质。具有事先形成在光盘基底上的模压坑的只读光盘、用于利用磁光效应记录数据的磁光盘以及用于利用记录膜的相变记录数据的相变光盘可以用作这种光盘。
在这些光盘中，在其中可以写入数据(诸如磁光盘和相变光盘)的光盘上，按惯例在光盘基底上形成沿记录光道延伸的凹槽。该凹槽就是所谓为了主要进行跟踪伺服沿记录光道形成的引导凹槽，而将凹槽之间的开口端称为凸脊(land)。
在具有形成在其上的凹槽的光盘上，按惯例根据由凹槽反射和偏转的光获得的推挽信号，利用跟踪误差信号，进行跟踪伺服。例如，在两个光电检测器检测到凹槽反射和衍射的光后，将推挽信号作为两个相对于光道中心对称设置的光电检测器的输出之间的差值计算。
在这些光盘中，迄今为止，通过改善安装在再现设备上的光学拾取器的再现分辨率，实现了高记录密度。然后，迄今为止，通过降低主要再现数据使用的激光的波长λ，或者通过提高用于将激光会聚到光盘上的物镜的数值孔径NA，已经利用光学方法实现提高光学拾取器的再现分辨率。
在可以用作一次写入型CD(压缩光盘)的所谓CD-R、可以用作可重写磁光盘的MD(小型光盘)、可用作一次写入DVD(数字通用光盘)或可以用作可重写DVD的DVD+RW或DVD-RW(这些商标名均是光盘的注册商标)的各传统格式中，大多数适于记录和再现特性的凹槽的宽度根据记录膜的性质以及伺服信号的特性的不同而不同。
在通常的光盘制造过程中，在制造用于模制其基底的压模时，将光致抗蚀剂涂覆到母盘(master)基底上，然后，利用所谓光刻法，采用图形曝光和显影，形成上述凸脊和凹槽。因此，由曝光光束的聚束点的直径确定凹槽宽度。
在利用一条曝光光束对诸如上述CD-R和CD-RW的光记录与再现介质的母盘(master)进行记录时，利用图13示出其示意性设置的光记录设备进行图形曝光。在图13中，参考编号20表示由气体激光器的He-Cd激光器构成的光源，该激光器利用例如气体作为激励媒介。该光源20发出的激光L在其传播方向被反射镜M1偏转90°，然后，进入调制光学系统25。在调制光学系统25中，聚光透镜L1使激光L的光束直径减小，然后该激光L进入AOM(声光调制器)28，在AOM28中，响应根据送到AOM 28的记录信号调制的超声波，以光强调制激光L。参考编号27表示用于输入诸如EFM信号的信号的驱动驱动器。
利用该AOM 28调制的激光L的光束直径被光束放大透镜或光束缩小透镜L2放大或者缩小，激光L作为平行光传播，然后被反射镜M2反射，从而以水平方向进入移动光学台40。
移动光学台40包括透镜L3，例如，作为聚焦和衍射光校正光学系统；反射镜M3，使光轴的方向对准辐照面；和物镜L4。透镜L3位于入射光侧会聚面P2上，在与物镜L4的聚焦面P1共轭的位置形成入射光侧会聚面P2，物镜L4位于激光L将聚焦到的位置。
此后，通过聚焦与衍射光校正透镜L3和物镜L4，激光L聚焦到母盘基底(master substrate)11的光致抗蚀剂12的表面上，从而利用预定图形曝光该光致抗蚀剂。如箭头b所示，利用旋转驱动装置(但是未示出)转动母盘基底11。点划线c表示基底11的中轴。
在这种光记录设备中，上述光束中继光学系统位于光源20与物镜L4之间以改变透镜L2和透镜L3的焦距，以致物镜L4可以使光焦距到光致抗蚀剂12上，而且可以改变物镜L4的有效数值孔径NA，从而改变曝光光束的直径。
在上述CD-R和CD-RW中，利用He-Cd激光器(波长为442nm)，记录凹槽的凹图形和凸图形，而最佳凹槽的宽度在550nm至600nm的范围内。由于高密度光盘DVD+RW、DVD-R和DVD-RW具有4.7GB的记录容量，该记录容量就是高记录密度，它约是CD-R和CD-RW记录密度的7.2倍，所以其最佳凹槽宽度小于上述CD-R等的凹槽宽度，而且在300nm至330nm的范围内。因此，利用短波长的Kr激光器(波长为413nm)，可以减小曝光光束的光点直径d，因此，可以实现DVD+RW、DVD-R以及DVD-RW的最佳凹槽宽度。
利用下面的等式(1)表示曝光光束的光点直径dd＝1.22×λ/NA ...(1)(λ记录波长，NA数值孔径)在所引用的专利参考文献1(公报的第10-241214号日本未决专利申请)中，利用Ar激光器(波长为458nm)，可以实现在约600nm至800nm范围内的凹槽。
下面的表1示出上述各种光盘的记录波长λ、光道间距、凹槽宽度以及凹槽宽度与记录波长的比值。
对表1进行研究发现，普通密度光盘CD-R和CD-RW具有大于记录波长(442nm)的凹槽宽度，即，凹槽宽度与记录波长之间的比值大于1.0，这足以在大部分曝光光束的光点曝光光致抗蚀剂，即使光致抗蚀剂感光，因此比较容易形成这种凹槽宽度。
然而，高密度光盘DVD+RW、DVD-R、DVD-RW等具有小于记录波长(413nm)的凹槽宽度，即，凹槽宽度与记录波长的比值小于1.0，因此不容易形成这种凹槽宽度。
此外，对于高记录密度光盘，建议了一种格式，利用这种格式，可以将凹槽宽度显著微型化到接近小于200n m。在正在作为超高密度光盘开发的DVR(可记录数字视盘)中，图14以部分放大的比例示出示意平面结构，研究其格式，以便将凹槽形成为摆动凹槽，选择光道间距约为325nm，而选择凹槽宽度约为150nm。然而，还未建议一种不仅在实际生产中生产率高，而且满足生产能力的超高密度光盘制造方法。在图14中，参考编号2表示凹槽，而参考编号8表示凸脊。
所引用的专利参考文献2(第3104699号日本专利)报告了一种其凹槽宽度小于100nm的模制基底，采用其中利用所谓母压模(master stamper)颠倒凸脊部分和凹槽部分的制造方法，制造该模制基底，利用压模的复制品使该母压模的凹形和凸形与压模的凹形和凸形颠倒。
然而，与凹槽宽度相比，以上引用的专利参考文献2描述的例子具有极大的凸脊宽度。下面的表2分别示出所引用的专利参考文献2的发明例子1至3的以及CD-R、CE-RW、DVD+RW、DVD-R、DVD-RW和MD的凹槽宽度、凸脊宽度、光道间距以及凹槽宽度与光道间距的比值。
从上面的表2中可以看出，在上面引用的专利参考文献2中，由于与凸脊宽度相比，凹槽宽度极小，所以凹槽宽度与光道间距的比值非常小，为0.10至0.17，而且用作跟踪伺服信号和交叉跟踪(cross track)信号(交叉跟踪信号CTS)的推挽信号的振幅降低，这样就不能实现稳定跟踪伺服。因此，不能将该传统制造方法直接应用于试图通过将光道间距减小到约350nm来提高记录密度的光盘。
在凹槽宽度与光道间距的比值为1/2时，可以使推挽信号的振幅最大，而在凹槽宽度与光道间距的比值接近1/3或接近2/3时，CTS信号的振幅最大。如上面的表2所示，在诸如CD-R、CD-RW、DVD+RW、DVD-RW的市售光盘上，凹槽宽度与光道间距的比值在接近0.34％至0.75％的范围内。
此外，利用颠倒图形，上面引用的专利参考文献2可以实现窄凹槽宽度，在该颠倒图形中，利用上述母压模，将可以用作未来凸脊部分的区域形成为凹槽。在这种情况下，在记录光发生摆动，而曝光图形以形成摆动凹槽时，由于可以被形成为未来凸脊部分的部分被形成为凹槽，所以可以将不同摆动信号记录到凹槽的左侧和右侧。这样，在再现摆动信号时，就存在泄漏信号的危险。因此，产生的问题是，难以以适于实际实现的水平形成摆动凹槽。
鉴于上述各方面，本发明的一个目的是提供一种适合应用于诸如上述DVR的高记录密度光盘，其跟踪伺服特性、摆动信号的再现特性良好，而且可以以适于实际实现的水平实现高记录密度的光记录与再现介质、光记录与再现介质制造压模及其制造方法。
发明内容
本发明将提供一种具有沿记录光道形成的凹槽的光记录与再现介质基底，在该光记录与再现介质基底上，在200nm至350nm范围内选择凹槽的光道间距，在0.24到0.67的范围内选择凹槽宽度Wg与光道间距p的比值Wg/p。
根据本发明，在上述光记录与再现介质基底上，将凹槽形成为摆动凹槽。
此外，根据本发明，在上述光记录与再现介质基底上，在47nm至235nm范围内选择凹槽宽度。
此外，根据本发明，在上述各光记录与再现介质基底上，在0.4nm至0.85nm范围内选择凹槽面的表面粗糙度。
根据本发明，在上述各光记录与再现介质基底上，在15.4°至40°范围内选择凹槽侧面的倾角。
此外，根据本发明，在上述各光记录与再现介质基底上，在15nm至30nm的范围内选择凹槽深度。
本发明将提供一种用于制造具有沿记录光道形成的凹槽的光记录与再现介质的制造方法、一种用于制造用于模制该光记录与再现介质的基底的光记录与再现介质制造压模的制造方法以及一种可以利用用于制造光记录与再现介质制造压模的该制造方法制造的光记录与再现介质制造压模。利用对应于预定不均匀图形的图形，曝光光致抗蚀剂，然后，进行显影，以制造光记录与再现介质制造母盘。通过蚀刻由该光记录与再现介质制造母盘转移(transfer)的压模，微型化(microminiaturize)对应于上述凹槽的凹槽图形的宽度。
此外，根据本发明，在上述制造光记录与再现介质制造压模的制造方法中，利用等离子蚀刻方法或活性离子蚀刻方法，蚀刻该压模。
根据本发明，等离子蚀刻方法或所述活性离子蚀刻方法使用的气体是Ar气或氧气与Ar气混合在一起的产物。
此外，根据本发明，在上述制造光记录与再现介质制造压模的制造方法中，在200nm至350nm范围内选择对应于凹槽的凹槽图形的光道间距，而在0.24到0.67的范围内选择凹槽图形的宽度Wg’与凹槽图形的光道间距p’的比值Wg’/p’。
此外，根据本发明，在上述制造光记录与再现介质制造压模的制造方法中，通过进行蚀刻，在47nm至235nm范围内，微型化由光记录与再现介质制造母盘转移的压模的凹槽图形的宽度。
此外，根据本发明，在上述制造光记录与再现介质制造压模'的制造方法中，在0.4nm至0.85nm的范围内，选择压模的凹槽图形表面的表面粗糙度。
根据本发明，在上述制造光记录与再现介质制造压模的制造方法中，在15.4°至40°的范围内，选择压模的凹槽图形侧面的倾角。
此外，根据本发明，在上述制造光记录与再现介质制造压模的制造方法中，在15nm至30nm的范围内，选择凹槽图形的深度或高度。
此外，根据本发明，在上述制造光记录与再现介质制造压模的制造方法中，在制造光记录与再现介质母盘时，选择其γ特性值大于4.5的高γ光致抗蚀剂作为母盘基底上的光致抗蚀剂。
如上所述，在根据本发明的光记录与再现介质基底上，选择凹槽的光道间距，并优化凹槽宽度与光道间距的比值，从而在利用该基底制造的光记录与再现介质上可以获得足够稳定的推挽信号振幅。因此，可以获得可以保持令人满意的记录与再现特性的高记录密度光记录与再现介质。
此外，特别是，在47nm至235nm范围内选择光记录与再现介质基底的凹槽宽度，在0.4nm至0.85nm范围内选择凹槽面的表面粗糙度，在15.4°至40°的范围内选择凹槽侧面的倾角以及进一步在15nm至30nm的范围内，选择凹槽图形的深度(或高度)，从而实现对应于上述DVD等的高记录密度。与此同时，利用该基底制造的光记录与再现介质可以保持令人满意的记录与再现特性。
此外，在将将上述光记录与再现介质基底的凹槽形成为摆动凹槽时，可以稳定、满意地再现利用该基底制造的光记录与再现介质的摆动信号，而且可以获得具有满意特性的光记录与再现介质。
此外，根据本发明，在制造光记录与再现介质基底以及光记录与再现介质制造压模时，通过蚀刻从光记录与再现介质制造母盘转移的压模，可以微型化形成在该压模上的凹形和凸形图形，因此可以实现更窄的凹槽。
特别是，作为蚀刻方法，可以进行等离子蚀刻或活性离子蚀刻(RIE)，Ar气或其内混合了氧气的Ar气用作用于该蚀刻方法的气体，因此可以以高精度形成具有要求的微型化凹槽的凹槽图形。
因此，根据上述光记录与再现介质制造方法以及光记录与再现介质制造压模的上述制造方法，在200nm至350nm范围内，选择光记录与再现介质制造压模的光道间距，而以高精度在0.24到0.67的范围内，实现凹槽宽度Wg与光道间距p的比值Wg/p，从而在保持令人满意的记录与再现特性的同时，提高利用转移的基底制造的光记录与再现介质的记录密度。
特别是，在47nm至235nm范围内，微型化凹槽宽度Wg’，从而稳定、可靠实现令人满意的记录与再现特性。
此外，根据本发明，由于利用光学方法对光记录与再现介质制造母盘进行记录，并在后续压模制造过程中使凹槽宽度实现小型化，所以无需颠倒光记录图形，因此，与以上引用的专利参考文献2不同，不颠倒凹形记录图形和凸形记录图形。因此，根据本发明，可以提供具有满意特性的光记录与再现介质，在这些满意特性中，可以容易地形成在左侧凹槽和右侧凹槽上其摆动信息互相同步的常规摆动凹槽，可以防止引用再现摆动信息的光学系统复杂化，而且可以再现在适于实际实现的水平令人满意的摆动信号。
图1是示出根据本发明的光记录与再现介质基底的例子的主要部分的结构的原理剖视图；图2是示出光记录与再现介质的例子的主要部分的结构的原理剖视图；图3A、3B、3C和3D是分别示出根据本发明的光记录与再现介质制造母压模的制造方法的例子的制造工艺流程图；图4是用于解释γ特性值的示意图；图5是示出光记录设备例子的设置的原理方框图；图6是示出蚀刻系统例子的设置的原理图；图7是用于解释凹槽侧面的凹槽面和倾角的表面粗糙度的示意图；图8是示出记录激光与凹槽宽度之间关系的说明图；图9是示出对于蚀刻时间的凹槽面的表面粗糙度的变化的示意图；图10是示出对于蚀刻时间的凹槽侧面倾角的变化的示意图；图11是示出根据本发明的光记录与再现介质基底的另一个例子的主要部分的结构的原理剖视图；图12是示出光记录与再现介质的另一个例子的主要部分的结构的原理剖视图；
图13是示出光记录设备例子的设置的原理方框图；以及图14是示出传统光记录与再现介质的例子的主要部分的结构的平面图。
具体实施例方式
以下将参考附图详细说明本发明实施例。尽管该实施例示出了本发明应用于盘形光记录与再现介质基底、光记录与再现介质制造压模的制造方法以及光记录与再现介质制造压模的情况，但是本发明并不局限于下面的例子，而且当然地可以在本发明范围内取各种结构。
图1是以放大比例示出根据本发明的光记录与再现介质基底的例子的主要部分的结构的剖视图。如图1所示，在该例子中，在光记录与再现介质基底1上形成宽度为Wg、光道间距为p以及深度为d的凹槽2。
图2是以放大比例示出利用该光记录与再现介质基底制造的光记录与再现介质的例子的主要部分的结构的原理剖视图。在该例子中，在光记录与再现介质基底1上，在其靠近光入射面一侧，形成所示例子中的凹形凹槽2。在该凹槽上，顺序层叠反射层3、第一介质层4、记录层5、第二介质层6以及透射保护层7，以构造该光记录与再现介质。
参考编号9表示光学拾取器的用于聚焦记录和/或再现光的物镜。从基底1的下面对凹槽2辐照诸如激光的记录和/或再现光L，以在这种情况下，从凹槽2读取信息。
特别是，根据本发明，在200nm至350nm的范围内，选择凹槽2的光道间距p，而在0.24至0.67的范围内，选择凹槽2的宽度Wg与光道间距p之比Wg/p。
接着，将参考工艺流程图描述这种光记录与再现介质的制造工艺，该工艺流程图示出图3A至3D所示光记录与再现介质制造压模的制造方法的例子。
在图3A中，参考编号11表示由诸如玻璃的适当材料构成的母盘基底。在该母盘基底11上，涂覆光致抗蚀剂12，该光致抗蚀剂12具有高γ特性值，即大于4.5的γ特性值。然后，利用预定图形曝光过程处理该光致抗蚀剂，然后，利用光记录设备(将在下文描述)显影该光致抗蚀剂，由此形成预定凹槽图形13。因此，构造了光记录与再现介质制造母盘(master)16，在该光记录与再现介质母盘16上，形成对应于光记录与再现介质的凹槽的凹图形和凸图形。在图3A中，参考字母Wgp’表示凹槽图形13的宽度。
然后，如图3B所示，在光致抗蚀剂12的整个表面上，沉积由诸如Ni的适当材料构成的镀层14a，在该光致抗蚀剂12上，利用例如非电镀方法和电镀方法形成凹槽图形13。
此后，从母盘基底11和光致抗蚀剂12上剥落镀层14a，从而如图3C所示形成压模14。
然后，例如，在如下所述的RIE系统中，利用等离子蚀刻方法，蚀刻该压模14的整个表面，因此，如图3D所示，可以获得具有凹槽图形13n的光记录与再现介质制造压模15，该凹槽图形13n的宽度Wg’比形成在光致抗蚀剂12上的凹槽图形13的宽度Wgp’窄。在图3D中，参考字母p’表示光道间距。
在图1至3中，在包括凹槽和凹槽图形的凹槽形状被形成为梯形时，凹槽和凹槽图形的宽度表示凹槽底部的宽度与凹槽的上部开口端的宽度的平均值。如图3D所示，凹槽图形13n象凸形凸起一样凸出，该凸形凸起的凹形和凸形被颠倒。该凹槽图形13n的宽度Wg’被表示为包括凸形部分的不均匀部分的斜面的中心部分的宽度。光道间距p’表示不均匀部分的斜面的中心部分之间的间隔。
在该实施例中，如上所述，利用其γ特性值大于4.5的所谓高γ光致抗蚀剂，以高精度形成要求的非常小不均匀图形。
特性曲线K1的直线倾斜部分的斜度表示γ特性值，特性曲线K1示出图4所示单位面积内光致抗蚀剂的薄膜剩余比(显影/涂覆薄膜厚度后获得的薄膜厚度)与曝光能量之间的关系。如虚线f所示，在倾斜部分的倾角增加时，分辨率提供。相反，在如虚线g所示，倾斜部分的倾角减小时，分辨率降低。
假定E0表示曝光光致抗蚀剂所需最小曝光能量，而E1表示足以完全曝光该光致抗蚀剂薄膜，以便在显影后使该光致抗蚀剂薄膜消失的最大曝光能量，则γ特性值被表示为γ＝1/(logE1-logE0)例如，普通γ特性值约为2.7，而在该γ特性值大于4时，可以获得高分辨率。根据本发明，由于使用了其γ特性值大于4.5的高分辨率光致抗蚀剂，而且利用上述蚀刻方法对光致抗蚀剂整个表面进行处理，所以凹槽图形13n的光道间距p’可以在200nm至350nm范围内，而凹槽图形13n的宽度Wg’与光道间距p’之间的比值Wg’/p’可以在0.24至0.67的范围内。
凹槽图形13n的宽度Wg’可以在47nm与235nm的范围内。
然后，根据注入成型方法，如迄今为止参考图1描述的，该方法通过注入树脂或所谓2P(光致聚合)方法模制这样形成的、设置在诸如模子的适当装置上的光记录与再现介质制造压模15，以形成具有通过对在基底上涂覆紫外线固化树脂后形成的树脂层压压模15而转移到其上的要求的不均匀图形的基底，可以获得光记录与再现介质基底1，在该光记录与再现介质基底1上，在表面上形成其凹槽宽度W和光道间距p与压模15中的凹槽图形的宽度Wg’和光道间距p’相同的凹槽2。
接着，说明用于曝光具有图形的上述光致抗蚀剂的光记录设备的配置。
按照惯例，上述图形曝光过程采用其中物镜聚焦激光束以对母盘基底上的光致抗蚀剂进行曝光的方法。图5是示出这种光记录设备的例子的设置的原理图。
在图5中，参考编号20表示用于发出短波长激光的诸如气体激光器的光源。光源20发出的、通过电光调制器(EOM；电光调制器)21和析光板(analyzer plate)22的激光部分地被光束分裂器(beamsplitter)BS1反射。通过光束分裂器BS1的激光被光电检测器(PD光电检测器)23检测并变换为电信号，然后，将该信号送到自动功率控制单元(APC自动功率控制器)24。根据光电检测器23送到其的信号，APC产生控制信号，然后，将该控制信号送到电光调制器21。电光调制器21对光源20发出的记录激光L的光强进行调制，以根据自动功率控制单元24提供的控制信号的信号电场进行反馈控制，从而精确地稳定或控制电光调制器21发出的激光的功率。
具体地说，根据该方法，对光束分裂器BS1反射的光的功率进行控制，以在母盘基底旋转时，根据沿母盘基底的径向方向变化的线速度，改变功率，在该母盘基底上，具有涂覆在其上的光致抗蚀剂。因此，在以高精度使单位面积的曝光能量保持恒定时，可以利用图形曝光光致抗蚀剂。
光束分裂器BS1反射的激光L进入调制单元25。在调制单元25中，透镜L1聚焦该激光，而由AOM(声光调制单元)构成的AOM调制器28位于该透镜的焦面上。
将对应于记录信号的超声波从驱动器27输入到该AOM调制器28，而该调制器可以根据该超声波调制激光的光强。激光被AOM调制器28内的衍射光栅衍射，而且只有衍射光中的第一级衍射光可以通过衍射光栅的栅缝。
在其光强被调制的第一级衍射光被透镜L2聚焦后，它被反射镜M4反射，而且其传播方向被弯曲90°，从而沿移动光学台40的各光轴方向，水平进入移动光学台40。
在凹槽被形成为摆动图形凹槽时，入射到移动光学台40上的激光被偏转光学系统OD光学地偏转、被反射镜M5反射，而其传播方向被再次弯曲90°，从而进入偏振光束分裂器PBS。
在制造光记录与再现介质时，如果为了在例如其上形成了凹槽的部分所谓记录区上或在该记录区之外的区域上，例如内周部分上形成坑，不需要光学性地偏转激光，则不需要选光学地偏转激光，而利用反射镜M5反射激光，以便反射激光进入偏振光束分裂器PBS。因此，在形成坑时，将对应于预定图形的预定ON/OFF信号从上述驱动器27输入到调制单元，从而形成没有摆动图形的目标凹槽图形，或坑图形。
其传播方向被偏振光束分裂器PBS再次弯曲90°的激光被放大透镜L3放大以具有预定光束直径、被反射镜M6反射以及被引入物镜54。然后，物镜54将激光聚焦到母盘基底11上的光致抗蚀剂12上的预定位置。利用旋转驱动装置(未示出)转动母盘基底11，如箭头e所示。点划线d示出母盘基底11的中轴。
移动光学台40使记录激光L在平行方向移动。因此，根据激光沿着其辐照光致抗蚀剂的整个表面的轨迹，在光致抗蚀剂12的整个表面上形成对应于不均匀图形的潜像。
偏转光学系统OD由楔形棱镜47、声光偏转器(AOD声光偏转器)48以及楔形棱镜49构成。激光L通过楔形棱镜47进入声光偏转器48，然后该声光偏转器48利用光学方法偏转激光，以对应于要求的曝光图形。
由氧化碲(TeO2)构成的声光单元适合用作声光偏转器48使用的声光单元。通过楔形棱镜49，偏转光学系统OD发出声光偏转器48利用光学方法偏转的激光L。
楔形棱镜47、49的作用是使激光L入射到声光偏转器48的声光单元的光栅面，以满足Bragg(布喇格)条件，而且在利用声光偏转器利用光学方法偏转该激光束时，可以防止该激光束的高度在水平方向发生变化。换句话说，以这样的方式设置楔形棱镜47、49以及声光偏转器48，以致激光L可以入射到声光偏转器48的声光单元的光栅面上，从而满足Gragg条件，而且在利用偏转光学系统OD发出该激光束时，可以防止该激光束的高度在水平方向发生变化。
用于驱动声光偏转器48的驱动驱动器50与声光偏转器48相连，根据正弦波调制压控振荡器(VC0压控振荡器)51输出的高频信号，然后将该信号送到驱动驱动器50。在曝光光致抗蚀剂时，对应于要求的曝光图形的信号从压控振荡器51输入到驱动驱动器50，然后，响应该信号，驱动驱动器50驱动声光偏转器48，从而获得根据要求的摆动图形，利用光学方法偏转的激光L。
具体地说，在通过以956khz的频率摆动凹槽，将地址信息附加到凹槽上时，利用频率为956khz的控制信号，将中心频率为224MHz的高频信号调制为正弦波信号，然后，将该信号从压控振荡器51送到驱动驱动器50。
然后，根据该信号，驱动驱动器50驱动声光偏转器48，以改变该声光偏转器48的声光单元的Bragg角，从而根据频率为956khz的摆动信号，利用光学方法偏转激光。因此，可以以这样的方式利用光学方法偏转激光，以致聚焦在光致抗蚀剂上的激光的聚束点的位置可以以956khz的频率、以±10nm的振幅在母盘基底的径向方向振动。
偏振光束分裂器PBS可以反射S偏振光，而通过P偏振光。由于利用光学方法偏转的激光是S偏振光，所以它可以被PBS反射。
在下面的各发明例子中，选择物镜的数值孔径NA为0.85。声光调制器28的AOM由氧化碲构成。在形成凹槽时，通过驱动器27从输入端送到调制单元的信号是恒电平DC(直流)信号。
对于调制光学系统25的各光学透镜，选择聚光透镜L1的焦距为80mm，选择准直透镜L2的焦距为100mm，以及选择移动光学台40的放大透镜L3的焦距为50mm。
对于具有上述配置的光记录设备的曝光条件，利用其中线速度恒速的所谓CLV(恒线速)系统以4.447m/s的记录线速度进行记录。
由TOKYO OHKA KOGYO CO.，LTD制造的基于酚醛清漆的光致抗蚀剂(γ＝5.1)用作其γ特性值大于4.5的光致抗蚀剂。
然后，将该母盘基底11设置在显影器转盘上，以使光致抗蚀剂12朝上并旋转，以便母盘基底11的表面可以与水平面相同。在这种状态下，利用显影剂显影光致抗蚀剂12，以根据记录信号在信号形成区形成不均匀图形，从而形成参考图3A描述的、用于制造光记录与再现介质的母盘。此后，利用图3B至3C所示的上述制造方法，形成其不均匀图形与利用上述光记录设备的图形曝光过程和显影过程制造的不均匀图形类似的压模14。
在下面的各发明例子中，在利用诸如非电镀方法的适当方法，在光记录与再现介质制造母盘16上形成由Ni沉积膜构成的导电膜后，将获得的光记录与再现介质制造母盘安装到电形成设备上，然后，利用电镀方法，在该导电膜上形成其厚度接近300±5μm的Ni镀层。然后，利用诸如刀具的适当装置，从该导电膜上去除该镀层，通过利用诸如丙酮的适当溶剂，从Ni镀层的信号形成面上去除光致抗蚀剂12，形成压模14。
在下面的各发明例子中，利用图6示出其原理配置的二极管平行板基底阴极安装型蚀刻系统，采用等离子蚀刻方法，蚀刻该压模14。在图6中，参考编号60表示蚀刻室，在该蚀刻室中保持预定真空度。在蚀刻室的下部设置用于保持压模14的下部电极(阴极)61。在蚀刻室60的上部设置与该下部电极61相反的反向极性电极62。参考编号63表示与下部电极61相连的高频电源。参考编号64表示进气口，而参考编号65表示排气口。
尽管图中未示出，但是通过MFC(质量流量控制器)，将气源连接到进气口64，而将诸如低温泵和分子涡轮泵的排气装置连接到排气口65，以使蚀刻室保持预定真空度。
在下面的各发明例子中，在其中选择高频电源的RF功率为150W、将13.56MHz的高频电功率施加到阴极、Ar气体用作蚀刻气体以及气压保持在10Pa而选择处理时间为3分钟的条件下，进行蚀刻处理以制造具有要求的凹槽图形宽度的压模15。这种条件下的蚀刻速率约为10nm/分钟。
在下面根据本发明的各发明例子中，利用该蚀刻处理方法，以接近低于1nm的精度，微型化(microminiature)凹槽宽度。
特别是，可以控制其凹槽面的表面粗糙度，以落入0.4nm至0.85nm的范围内。此外，在控制凹槽侧面的倾角，以落入15.4°至40°的范围内时，可以获得具有满意记录与再现特性的光记录与再现介质，在以下描述的发明例子中，将做详细说明。
图7是示出由利用该蚀刻处理方法微型化其凹槽图形的压模转移和模制的光记录与再现介质基底1的结构的原理剖视图。Ra示出凹槽面的表面粗糙度。倾角θ示出在凹槽2的侧面与平坦表面之间形成的夹角，平坦表面是基底1的表面，如图7所示。
根据本发明，正如在下面的发明例子中详细说明的那样，如果在将凹槽2表面粗糙度和倾角控制在正确范围内时，进行蚀刻，则利用该基底这样制造的光记录与再现介质可以实现令人满意的记录与再现特性。
在选择蚀刻条件，使得导入Ar+O2气体作为其它蚀刻气体，选择这种蚀刻气体的导入比为Ar∶O2＝9∶1，选择总气压为10Pa、选择RF功率为150W以及同样选择处理时间为3分钟时，可以以约100nm/分钟的类似蚀刻速率进行正确蚀刻处理。
接着，利用压模15形成例如由诸如聚碳酸酯(折射率为1.59)的透明树脂构成的、厚度为0.6mm的基底，根据注入形成过程，利用蚀刻处理方法，这样微型化压模15的凹槽图形宽度。如上参考图1所述，利用诸如溅射方法的适当方法，在基底1的信号形成面上顺序沉积由诸如AlCu合金的适当材料构成的反射层3，由诸如ZnS-SiO2的适当材料构成的第一介质层4、由诸如GeSbTe合金和GeInSbTe合金的相变材料构成的记录层5以及由诸如ZnS-SiO2的适当材料构成的第二介质层6。此后，利用诸如旋涂方法的适当方法，在第二介质层6上涂覆紫外线固化树脂等，然后，通过辐照紫外线固化该树脂，以形成例如0.6mm厚的保护层7，从而构造该光记录与再现介质10。因此，利用上述过程可以获得具有DVR型结构的光记录与再现介质。
在下面的各发明例子中，尽管可以控制上述光记录设备的记录激光、激光功率以及传送间距，而且可以利用上述蚀刻系统进行蚀刻处理，但是也可以制造具有不同光道间距、不同凹槽宽度以及不同凹槽深度的各种压模。
通过减小记录激光的波长，可以减小要形成的凹槽图形的宽度。例如，图8示出激光的光强分布和凹槽图形的例子的原理图，如图8所示，根据例如光束强度分布31所示的He-Cd激光器(波长为442nm)，可以使凹槽宽度Wg1较宽。根据光束强度分布32所示的Kr激光器(波长为351nm)，可以使凹槽宽度Wg2较窄。在图8中，参考编号11表示母盘基底，而参考编号12表示光致抗蚀剂。
在其中Kr激光器(波长λ＝351nm)用作光源、将激光功率控制在76％至100％范围内(其中0.6mJ/m最大(100％))以及选择传送间距(feed pitch)为0.350μm，即选择光道间距为0.35μm(350nm)的条件下，通过在光致抗蚀剂上进行光记录，可以制造光记录与再现介质制造母盘。通过调节光致抗蚀剂的薄膜厚度，可以将凹槽图形的深度设置为15nm。将利用该母盘转移和模制形成的压模设置为压模A。将在上述条件下，通过进一步蚀刻压模A微型化了其凹槽宽度的压模设置为压模AE。
在其中将Kr激光器用作光源、将激光功率控制在77％至100％(其中0.25mJ/m最大(100％))以及选择传送间距为0.300μm，即选择光道间距为0.30μm(300nm)的条件下，通过在光致抗蚀剂上进行光记录，可以制造光记录与再现介质制造母盘。通过调节光致抗蚀剂的薄膜厚度，可以将凹槽图形的深度设置为20nm。将利用该母盘连转移和模制形成的压模设置为压模B。将在上述条件下，通过进一步蚀刻压模B微型化了其凹槽宽度的压模设置为压模BE。
在其中将四次谐波(波长λ＝266nm)的YAG激光器用作光源、将激光功率控制在75％至100％(其中0.15mJ/m最大(100％))以及选择传送间距为0.250μm，即选择光道间距为0.25μm(250nm)的条件下，通过在光致抗蚀剂上进行光记录，可以制造光记录与再现介质制造母盘。通过调节光致抗蚀剂的薄膜厚度，可以将凹槽图形的深度设置为25nm。将利用该母盘转移和模制形成的压模设置为压模C。将在上述条件下，通过进一步蚀刻压模C微型化了其凹槽宽度的压模设置为压模CE。
在其中将四次谐波(波长λ＝266nm)的YAG激光器用作光源、将激光功率控制在70％至90％(其中0.15mJ/m最大(100％))以及选择传送间距为0.200μm，即选择光道间距为0.20μm(200nm)的条件下，通过在光致抗蚀剂上进行光记录，可以制造光记录与再现介质制造母盘。通过调节光致抗蚀剂的薄膜厚度，可以将凹槽图形的深度设置为30nm。将利用该母盘连转移和模制形成的压模设置为压模D。将在上述条件下，通过进一步蚀刻压模D微型化了其凹槽宽度的压模设置为压模DE。
利用扫描电子显微镜(SEM扫描电子显微镜)，测量并计算凹槽宽度，即，这样形成的各压模A至D与蚀刻之后获得的压模AE至ED的各凹槽的开口端的凹槽底部的宽度的平均值，以测量凹槽宽度。下面的表3至6分别示出这样获得的凹槽宽度、凹槽宽度与光道间距的比值、蚀刻后获得的凹槽宽度、蚀刻后获得的凹槽宽度与光道间距的比值以及凹槽深度。
(压模A、AE；光道间距p＝350nm)
(压模B、BE；光道间距p＝300nm)
(压模C、CE；光道间距p＝250nm)
(压模D、DE；光道间距p＝200nm)
正如上面的表3所示，在压模AE中，选择光道间距为350nm，在87nm至235nm的范围内选择凹槽宽度，以及在0.25至0.67的范围内选择凹槽宽度与光道间距的比值。选择凹槽深度为30nm。
正如上面的表4所示，在压模BE中，选择光道间距为300nm，在77nm至181nm的范围内选择凹槽宽度，以及在0.26至0.60的范围内选择凹槽宽度与光道间距的比值。选择凹槽深度为25nm。
此外，正如上面的表5所示，在压模CE中，选择光道间距为250nm，在63nm至156nm的范围内选择凹槽宽度，以及在0.25至0.62的范围内选择凹槽宽度与光道间距的比值。选择凹槽深度为20nm。
此外，正如上面的表6所示，在压模DE中，选择光道间距为200nm，在47nm至129nm的范围内选择凹槽宽度，以及在0.24至0.65的范围内选择凹槽宽度与光道间距的比值。选择凹槽深度为15nm。
在利用溅射方法将PtPd沉积在利用注入成型方法由这些相应压模模制的光记录与再现介质基底上，并利用SEM，测量凹槽宽度和蚀刻后的凹槽宽度时，可以认为所形成的这些相应基底的凹槽宽度与相应压模A至D、AE至DE的凹槽宽度类似，而且可以认为这些压模可以令人满意地转移到基底。
利用这样形成的上述各压模制造具有上述参考图2描述的结构的光记录与再现介质，并利用测试机测试其再现特性，该测试机具有装备了光学系统的DVR设置，该光学系统具有数值孔径NA＝0.85的物镜。
可以确认，由利用各例子的压模形成的各光记录与再现介质获得令人满意的推挽信号，从而实现稳定跟踪伺服。此外，利用摆动凹槽可以稳定再现摆动信号。
在上述各发明例子中，使用3种记录波长，即，266nm、351nm、413nm的激光，利用等离子蚀刻方法可以在非常大程度上减小凹槽宽度，因此，可以制造其凹槽宽度小于150nm的压模和光记录与再现介质。在光记录与再现介质具有与传统光道间距相比光道间距较窄、其中选择光道间距在200nm至350nm范围内，选择凹槽宽度与光道间距的比值在0.24至0.67范围内以及选择凹槽深度在15nm至30nm范围内的格式时，可以获得稳定再现信号，而且可以保持令人满意的记录与再现特性。
此外，可以形成摆动凹槽，而且可以稳定再现地址信息记录在其内的摆动信号。
接着，利用以上参考图6描述的蚀刻设备蚀刻其结构与上述压模A的结构类似的压模，然后，利用AFM(原子力显微镜)测量凹槽的表面粗糙度以及凹槽侧面倾角θ的老化变化。图9和10示出测量结果。显然，表面粗糙度Ra在从约0.4nm到1nm逐渐恶化。此外，显然，倾角θ在从约40°逐渐减小，因此，凹槽侧壁在向平坦方向变化。
制造其中蚀刻时间发生变化的压模，采用注入成型方法，利用各压模，形成光记录与再现介质基底，然后，利用具有DVR配置的测试机，测试由反射层、第一介质层、相变材料构成的记录层、第二介质层以及沉积在其上的保护层构成的光记录与再现介质的再现特性，该DVR设置装备了其波长λ＝406nm的光学系统和其数值孔径NA＝0.85的物镜。显然，如果在0.4到0.85nm的范围内选择表面粗糙度，而且在15.4°至40°的范围内选择倾角，则可以获得令人满意的记录与再现特性。
下面的表7示出对于蚀刻处理时间的表面粗糙度Ra和倾角θ的测量结果，而且还进一步以空心圆和叉的形式示出良好的和糟糕的记录与再现特性。
根据上述结果，根据本发明，在0.4至0.85nm的范围内选择通过蚀刻制造的凹槽的表面粗糙度，在15.4°至40°的范围内选择倾角。
尽管以上对本发明实施例和各发明例子进行了说明，但是可以根据本发明技术思想对上述各例子进行各种修改和变化。
例如，尽管在0.6mm厚的基底上形成了凹形凹槽，但是正如在上面的例子中说明的那样，可以沉积反射层、记录层等，然后沉积0.6mm厚的保护层，以构造光记录与再现介质，而且通过从基底侧照射记录和/或再现光记录和/或再现光记录与再现介质，但是本发明并不局限于此，本发明当然可以应用于其中在1.1mm厚的光记录与再现介质基底1上形成凸形凹槽，正如例如图11示出其例子的主要部分的原理剖视结构，在该基底1上沉积反射层、记录层等，在其上沉积大致0.1mm厚保护层，以构造光记录与再现介质10，正如图12示出其主要部分的原理剖视结构，而且通过利用记录和/或再现光进行照射对该光记录与再现介质10进行记录和再现的情况。在图12中，利用相同的参考编号表示与图2中的单元和部分相同的单元和部分，因此无需对它们进行说明。在这种情况下，在利用图3A和3D所示的上述制造过程形成了压模15后，由该压模15转移并形成所谓母压模，然后，利用诸如聚碳酸酯的适当材料，由该母压模转移并模制基底1，从而可以获得具有图11和12所示上述结构的光记录与再现介质基底1。
此外，在这种情况下，在形成凹槽2时，利用用于曝光凹槽图形的常规曝光方法，光学曝光该凹槽。因此，在将凹槽2形成为摆动凹槽时，摆动凹槽具有常规凹槽图形，在该常规凹槽图形中，在凹槽2的两侧，摆动信号互相同步，因此可以稳定再现摆动信息，从而可以避免记录与再现特性恶化。
此外，在本发明中，可以进行各种修改和变化。例如，在光致抗蚀剂上进行光记录的记录波长并不局限于350nm和413nm，而且可以使用其他记录波长的记录激光。
此外，作为其γ特性值大于4.5的高γ光致抗蚀剂，可以使用基于酚醛清漆的光致抗蚀剂，还可以使用化学激励型光致抗蚀剂。
作为蚀刻处理过程，可以利用活性离子蚀刻系统和各种蚀刻系统进行蚀刻。用于等离子蚀刻的气体并不局限于Ar气，而且可以使用其中将O2气与Ar气混合在一起的混合气体和将诸如N2气的其他适当气体与He气混合在一起的混合气体。因此，在使用各种材料系统时，可以获得与上述各发明例子类似的、令人满意的结果。
此外，光记录与再现介质并不局限于使用上述具有相变型结构的记录层的光记录与再现介质，而且本发明可以应用于将磁光记录层或染料材料层用作记录层的其他光记录与再现介质。此外，可以改变材料和结构，而且，不用说，在本发明范围内，可以对本发明进行各种修改和变化。
信息并不局限于记录信息，而且本发明可以应用于具有可以记录和再现信号或者可以记录和再现信息和信号的功能的光记录与再现介质、光记录与再现介质制造压模及其制造方法。
如上所述，根据本发明，由于利用具有高γ特性值(大于4.5)的光致抗蚀剂进行图形化，而且利用蚀刻处理过程进一步处理压模，所以可以形成具有接近小于150nm的窄凹槽宽度、光道间距在200nm至350nm范围内的光记录与再现介质制造压模，利用基于常规光记录方法的制造方法难以实现接近150nm的凹槽宽度。此外，利用该光记录与再现介质制造压模，可以获得其中以满意的转移特性转移的凹槽形状的光记录与再现介质基底。
根据上述本发明，通过曝光凹槽之间的凸脊部分颠倒形成凹形和凸形的方法的情况如所引用的专利参考文献2描述的相比，可以防止形成摆动凹槽时获得的记录与再现特性恶化，因此可以满意地再现摆动信号。
特别是，在在47nm至235nm范围内选择凹槽宽度时，可以优化凹槽宽度与光道间距的比值，而且可以保持可以令人满意地转移的和形成的凹槽的凹槽形状，因此可以提供具有令人满意特性的光记录与再现介质。
此外，在在0.4nm至0.85nm范围内选择凹槽面的表面粗糙度，而在15.4°至40°的范围内选择凹槽侧面的倾角时，可以提供具有令人满意特性的光记录与再现介质。
此外，在在15nm至30nm范围内选择凹槽深度时，可以提供具有良好记录与再现特性的光记录与再现介质。
根据本发明，在这样形成的光记录与再现介质上，可以稳定再现跟踪伺服信号。此外，可以稳定再现用于形成摆动凹槽所需的摆动信号的地址信息，而且可以令人满意地保持跟踪伺服信号和摆动信号的记录与再现特性。这样，在在0.85±0.05的范围内选择用于进行记录和再现的物镜的数值孔径NA，并进行记录和/或再现时，实际上可以提供如上所述其中可以令人满意地保持记录与再现特性的高记录密度光记录与再现介质。
附图标记说明1...光学记录与再现介质基底2...凹槽3...反射层4...第一介质层5...记录层6...第二介质层7...保护层8...凸脊9...物镜10...光学记录与再现介质
11...母盘基底12...光致抗蚀剂13...凹槽图形14a...电镀层14...压模15...光学记录与再现介质制造压模16...光学与再现介质制造母盘20...光源21...电光调制器22...析光板23...光电检测器24...自动功率控制器25...调制光学系统27...驱动器28...声光调制器31...来自He-Cd激光器的聚焦光束的光强分布32...来自Kr激光器的聚焦光束的光强分布40...移动光学台47...楔形棱镜48...声光偏转器49...楔形棱镜50...驱动驱动器51...压控振荡器54...物镜
权利要求
1.一种制造用于模制光记录与再现介质基底的光记录与再现介质制造压模的制造方法，该光记录与再现介质基底具有沿记录光道形成的凹槽，所述凹槽是摆动凹槽，制造光记录与再现介质制造压模的所述方法包括步骤在利用对应于预定不均匀图形的图形曝光了所述光致抗蚀剂后，通过显影母盘基底上的光致抗蚀剂，制造光记录与再现介质制造母盘；以及蚀刻从所述光记录与再现介质制造母盘转移的压模，以微型化对应于所述凹槽的凹槽图形的宽度。
2.根据权利要求1所述的光记录与再现介质制造压模的制造方法，其中利用等离子蚀刻方法或活性离子蚀刻方法，蚀刻所述压模。
3.根据权利要求2所述的光记录与再现介质制造压模的制造方法，其中所述等离子蚀刻方法或所述活性离子蚀刻方法使用Ar气或将氧气混合到Ar内后获得的气体。
4.根据权利要求1所述的光记录与再现介质制造压模的制造方法，其中对应于所述光记录与再现介质的所述凹槽的所述凹槽图形具有在200nm至350nm的范围内选择的光道间距，所述凹槽图形具有宽度Wg’，并且所述凹槽图形具有光道间距p’，在0.24到0.67的范围内选择其比值Wg’/p’，所述凹槽图形具有在0.4nm至0.85nm的范围内选择的表面粗糙度。
5.根据权利要求1所述的光记录与再现介质制造压模的制造方法，其中通过进行所述蚀刻，从所述光记录与再现介质制造母盘转移的所述压模具有在47nm至235nm范围内选择其宽度的凹槽图形。
6.根据权利要求1所述的光记录与再现介质制造压模的制造方法，其中所述凹槽图形具有在15.4°至40°的范围内选择其倾角的凹槽图形侧面。
7.根据权利要求1所述的光记录与再现介质制造压模的制造方法，其中所述凹槽图形具有在15nm至30nm的范围内选择的深度或高度。
8.根据权利要求1所述的光记录与再现介质制造压模的制造方法，其中在制造所述光记录与再现介质制造母盘时，所述母盘基底上的所述光敏层采用其γ特性值大于4.5的高γ光致抗蚀剂。
9.根据权利要求1所述的光记录与再现介质制造压模的制造方法，其中利用其波长在266nm至413nm的范围内的曝光光，曝光所述母盘基底上的所述光敏层。
全文摘要
一种具有沿记录光道形成的凹槽(2)、用于在辐照特定波长λ的光L时进行记录和/或再现的光记录与再现介质，其中凹槽(2)的光道间距p最小为200nm，最大为350nm，而凹槽(2)的宽度W
文档编号B29C33/38GK1932997SQ20051012877
公开日2007年3月21日 申请日期2002年7月18日 优先权日2001年7月18日
发明者远藤总铭, 铃木忠男, 清水纯, 中野淳 申请人:索尼株式会社