专利名称：用来制造信息存储介质的记录母盘及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用来制造信息存储介质的记录母盘(recorded master)及一种制造该母盘的方法，更具体地讲，涉及一种用来制造信息存储介质的记录母盘及一种制造该母盘的方法，其中，可通过薄膜之间的化学和物理反应来形成尺寸非常小的凹坑或沟槽，并可通过分离层来容易地分离模子(stamper)。
背景技术：
通常，信息存储介质作为信息记录介质广泛地用在无接触地记录和/或再现信息的光学拾取设备中。根据信息记录容量，作为信息存储介质的光盘被划分为压缩盘(CD)和数字多功能盘(DVD)。能够记录、删除和再现信息的光盘包括650MB CD-R、CD-RW、4.7GB DVD+RW等。此外，记录容量为20GB或更高的HD-DVD也在开发中。
因而，正以提高记录容量为方向来开发信息存储介质。提高记录容量的代表性方法包括缩短记录光源的波长和增大物镜的数值孔径。另外，有一种将记录层构造为多层的方法。
同时，在任何一种信息存储介质中，凹坑或沟槽形成在基底上。可减小凹坑的尺寸或沟槽的轨道间距来作为另一种提高记录容量的方法。
下面的表1中示出了几代信息存储介质容量、凹坑尺寸和轨道间距。
表1
如表1中所示，随着记录容量的提高，凹坑尺寸和轨道间距减小，正在开发使凹坑尺寸和轨道间距变得更小的技术。这里，BD指蓝光盘。
同时，图1是示出制造信息存储介质的传统工艺的流程图。制造信息存储介质的工艺可大致地分为母盘制作工艺和制盘工艺。母盘制作工艺是制成模子的工艺，通过该模子将基底注模成型。在母盘制作工艺中，在步骤S10中，在玻璃基底上涂覆光阻剂；在步骤S12中，根据与将被记录的标记对应的信号，将激光束照射在光阻剂上来执行曝光。然后，在步骤S14中，通过使涂覆光阻剂的基底显影来制作记录母盘；在步骤S16中，通过Ni溅射，在玻璃基底上形成电极层。然后，在步骤S18中，执行金属涂覆。在记录母盘上，形成凹坑形状和沟槽形状。
接着，在步骤S20中，使涂覆金属的层与记录母盘分离来形成模子。
在步骤S22中，通过利用模子，将基底注模成型。然后，在步骤S24中，通过溅射，在注模的基底上层压记录膜；在步骤S26中，在记录膜上层压覆盖层。在步骤S28中，通过这道工序来制造盘。
在制作过程中，照射激光束的记录步骤S12可看作是确定凹坑尺寸和轨道间距的最重要的因素之一。当为了提高记录容量而期望凹坑尺寸或轨道间距减小时，应该减小激光束的光点尺寸。即，通过缩短激光束的波长并增大数值孔径，可减小激光束的光点尺寸。
发明内容
技术问题然而，在蓝光盘(BD)后的下一代盘中，在实现高密度和高容量记录方面激光受到了限制。因此，最近正在新研发一种采用短波长的电子束来代替激光束的方法。因而，为了满足高密度和高容量的记录要求，需要新的研发。
技术方案本发明提供了一种用来制造信息存储介质的记录母盘及一种制造该母盘的方法，其中，无需缩短激光束的波长就可容易地减小凹坑的尺寸和沟槽的轨道间距尺寸，设置了使用于模子的金属涂覆的层能够与模子分离的分离层以简化制造工艺，并可实现高密度和高容量的记录。
根据本发明的一方面，提供了一种用来制造信息存储介质的记录母盘，该记录母盘包括母盘基底；吸热层，涂覆在母盘基底上并在被光束照射的部分处吸收热量；分离层，涂覆在吸热层上，其中，根据被光束照射的部分的温度分布，吸热层和分离层中的至少一层发生体积变化。
分离层可由光阻剂形成。
吸热层由合金层形成。
合金层可由稀土元素金属和过渡金属形成。
合金层可由TbFeCo形成。
在吸热层的顶部和底部中的至少一处上可包括介电层。
吸热层可形成为由电介质和合金形成的合金介电层。
当吸热层的熔点为T1且被激光束照射的部分的温度为0.5T1或超过0.5T1时，分离层部分和吸热层可发生体积变化。
当吸热层的熔点为T1而分离层的熔点为T2且被激光束照射的部分的温度分布等于或高于T2而低于0.5T1时，分离层体积可发生变化，从而形成了凹坑。
当分离层的熔点为T2而分离层的玻璃转变温度为T3且被激光束照射的部分的温度分布等于或高于T3而低于T2时，分离层体积可发生变化，从而形成了凸起(bump)。
根据本发明的另一方面，提供了一种用来制造信息存储介质的记录母盘的构造方法，该方法包括涂覆吸热层，吸热层在被光束照射的母盘基底的部分处吸收热量；在吸热层上涂覆分离层；通过在吸热层上照射激光束，导致根据被光束照射的部分的温度分布，吸热层和分离层中的至少一层的体积改变。
有益的效果根据本发明的用来制造信息存储介质的记录母盘，通过设置被加热到超过预定温度时体积变化的吸热层和分离层，形成了凹坑或凸起，从而可减小凹坑(或凸起)的尺寸或者轨道间距。通过这样做，不用高数值孔径的物镜和短波长的激光束就可实现高密度和高容量的信息存储介质。
此外，通过采用根据本发明的记录母盘，可易于执行模子与母盘的分离并可提供表面粗糙度低的模子。另外，根据被激光束照射的部分的温度分布，通过吸热层或分离层的体积改变可选择性地形成凹坑或凸起。具体地讲，当通过分离层的体积改变来形成凹坑或凸起时，可将凹坑的深度或凸起的高度限制为分离层的厚度，从而可易于控制凹坑或凸起的形状。
此外，通过采用没有改变的传统的母盘制作装备可执行用来制造根据本发明的信息存储介质的记录母盘的制造方法，使得制造成本低；通过采用相同波长的激光束，可大大减小凹坑的尺寸或轨道间距。另外，模子可易于与吸热层分离，从而简化了制造工艺。
通过参照附图来详细描述本发明的示例性实施例，本发明的上述和其他特点和优点将会变得更加清楚，附图中图1是示出制造信息存储介质的传统方法的流程图；图2是示出根据本发明的用来制造信息存储介质的记录母盘的层结构的示图；图3是示出将激光束照射到根据本发明的用来制造信息存储介质的记录母盘的情形的示图；图4是示出根据本发明的用来制造信息存储介质的记录母盘中采用的吸热层发生体积变化的情形的示图；图5是示出在根据本发明的用来制造信息存储介质的记录母盘中采用的分离层发生体积变化而使凹坑形成的情形的示图；图6是示出有根据本发明的用来制造信息存储介质的记录母盘中采用的分离层发生体积变化而使凸起(bump)形成的情形的示图；图7A是示出在根据本发明的用来制造信息存储介质的记录母盘中采用的分离层发生体积变化而使凹坑形成的例子的照片；图7B是示出在根据本发明的用来制造信息存储介质的记录母盘中采用的分离层发生体积变化而使凸起型沟槽形成的例子的照片；图8A是示出在根据本发明的用来制造信息存储介质的记录母盘上形成涂覆金属的层的情形的示图；图8B是示出涂覆金属的层与根据本发明的用来制造信息存储介质的记录母盘分离的情形的示图；图9是示出根据本发明的用来制造信息存储介质的记录母盘的母盘制作工艺的流程图。
具体实施例方式
现在，将参照附图来更充分地描述本发明，附图中示出了本发明的示例性实施例。
参照图2，根据本发明的用来制造信息存储介质的记录母盘5包括涂覆在母盘基底10上的吸热层15和涂覆在吸热层15上的分离层20。
当光束照射时吸热层15吸收热，随后被光束照射的部分发生体积变化，或者分离层20发生体积变化。即，在吸热层15中，化学和物理反应根据温度分布而发生，并导致吸热层15自身体积变化，或者导致只有分离层20体积变化。
吸热层15可形成为合金介电层，该合金介电层由电介质与合金或合金层形成。这里，可通过包含稀土元素金属和过渡金属来形成合金(或合金层)，稀土元素金属包括Tb，过渡金属可包括Fe和Co。
介电层可位于吸热层15的顶部和底部中的至少一处。图2示出了第一介电层11和第二介电层13分别位于吸热层15的底部和顶部的情形。
可通过包含ZnS和SiO2的混合物来形成第一介电层11和第二介电层13。优选地，吸热层由TbFeCo形成，第一介电层11和第二介电层13可由ZnS-SiO2形成。
在吸热层15上层压分离层20使得随后将阐明的模子(参照图8A的30)可易于与吸热层15分离。分离层20可由例如光阻剂形成。另外，由于吸热层15中的体积变化，分离层20的体积可与吸热层15一起变化，或者分离层20的体积可独自变化。
参照图3，由于激光束(L)具有高斯分布，所以激光束中间部分的光强比激光束边缘部分的光强相对较强。因此，如果激光束照射在吸热层15上，则被激光束中间部分照射的区域的温度比被激光束边缘部分照射的区域的温度要高。通过物镜(OL)将激光束(L)集中在吸热层15上。
在记录母盘5旋转的同时，将激光束(L)照射在记录母盘5上。此时，吸热层15的暴露部分的温度分布根据记录母盘的线速度和激光束的功率来改变。根据该温度分布，吸热层15和分离层20中的至少一个发生体积变化。
假设吸热层15的熔点为T1，分离层20的熔点为T2，分离层20的玻璃转变温度为T3，如果将吸热层15被加热到T1附近的温度，则吸热层15和介电层的反应导致吸热层15体积改变，据此，第一介电层11和第二介电层13与分离层20也发生改变。
当模拟导致改变的记录条件时，可能形成突起部分的温度等于或超过0.5T1。
换言之，吸热层15被加热到预定温度(T1)附近的部分(B)发生体积变化，从而形成了如图4中所示的突起部分25。该突起部分25成为凸起或沟槽。在下文，将用标号25表示凸起。
接着，当被光束照射的部分的温度基本低于T1时，没有发生薄膜之间的反应。因此，如图5中所示，吸热层15不发生体积变化而只有分离层20发生体积变化，从而形成了凹坑26。这里，被光束照射的部分的温度达到等于或超过T2而低于0.5T1的温度，从而形成凹坑26。
同样，如果被光束照射的部分的温度等于或高于T3而低于T2，则如图6中所示，分离层20发生体积改变，从而形成了凸起25′。也在同时，吸热层15不发生体积改变，而只有分离层20发生体积改变。在图5中形成了凹坑26，而在图6中形成了凸起25′。当通过分离层20体积改变而形成凹坑26或凸起25′时，凹坑26的深度或凸起25′的高度受到分离层20的厚度的限制。因此，有利的是不需要单独地控制高度或深度。
如上所述，根据被光束照射的部分的温度，发生体积改变的层和体积改变的形状变化。
更具体地讲，顺序地在母盘基底上层压由15nm厚的TbFeCo形成的吸热层、15nm厚的介电层和由50nm厚的光阻剂形成的分离层，并通过照射激光束来记录信息。这里，光阻剂的玻璃转变温度为110-130℃，光阻剂的熔点为200-220℃，TbFeCo层的熔点为大约1440℃。
此时，通过采用波长为405nm、脉冲为10MHz和记录功率为13mW的激光束以及线速度为6m/sec的记录条件来记录数据，图7A中示出了结果的照片。根据该照片，凹坑26形成在分离层内，且深度为30nm，该深度为光阻剂的厚度。另外，此时形成的凹坑的尺寸为大约150nm。通过传统的母盘制作方法不能得到这个尺寸。在上述的条件下，难以测定被激光束照射的部分的温度，但根据通过仿真计算的温度，该温度为大约400℃。
接着，当线速度为6m/sec且记录功率为10mW时，暴露部分的温度为大约200℃，在该温度分布中，如图7B中所示形成凸起(25′)型沟槽。
如图8A中所示，在分离层20上层压电极层27，通过利用这一步，形成了涂覆金属的层28。然后，如图8B中所示，电极层27和涂覆金属的层28与母盘5分离。因而，分离的电极层27和涂覆金属的层28成为模子30。
此时，通过采用只能够溶解分离层20而不影响金属涂覆的层28的溶液，可容易地分离模子30。
例如，当分离层20由光阻剂形成时，通过溶解该光阻剂来易于执行分离过程。
当模子30与分离层20分离时，不可能完全地去除分离层20，分离层20的一部分会残留在第二介电层13上或残留在电极层27上。然而，即使分离层20的一部分残留在第二介电层13或电极层27的任一层上，也可容易地去除光阻剂，从而在制造工艺中没有特别的困难。另外，当分离层20由例如液态光阻剂形成时，分离层20的表面非常光滑，从而该分离层20的表面形状直接传递到模子30。因此，有利的是大大地降低了模子30的表面粗糙度。
虽然图8A和图8B中示出了通过吸热层15内的体积改变而形成的凹坑26，但是，即使形成凸起25′时用来制造模子的方法也是相同的。
因而，完成对信息存储介质的基底注模所要求的模子30。如果通过利用该模子来将基底注模成型，则凹坑、沟槽或凸起的形状被传递在基底上。通过在该基底上顺序地层压记录膜和覆盖层来制造信息存储介质。
接着，参照图2和图9，在用来制造信息存储介质的记录母盘的方法中，在步骤S20中，在母盘基底10上涂覆吸热层15；在步骤S22中，在吸热层15上涂覆分离层20。
吸热层15具有这样的特性当吸热层15被加热到超过预定温度时，发生物理和化学反应。根据被光束照射的部分的温度分布，吸热层15和分离层20中的至少一层发生体积改变，从而形成凹坑或凸起。
被光束照射的部分的温度取决于激光束的功率或母盘的线速度。
如上所述，吸热层由第一介电层11、合金层12和第二介电层13形成，或者吸热层形成为合金介电层。
优选地，合金层12由稀土元素金属和过渡金属形成，稀土元素金属包括Tb，过渡金属包括铁(Fe)和钴(Co)。
如果在步骤S24中，激光束照射在吸热层15上，则在被激光束照射的部分中，被加热超过预定温度的部分膨胀，从而形成了凹坑(沟槽)或凸起。这里，由于激光束具有高斯分布，所以被加热超过预定温度从而膨胀的部分的尺寸可被最小化。即，当采用相同波长的激光束和相同数值孔径的物镜时，与传统的制造方法相比，可减小激光束的有效的光点尺寸。这里，有效的光点尺寸是指实际上用来形成凹坑的光点尺寸。
虽然在上述的解释中在吸热层15上涂覆分离层20后照射激光束，但在吸热层15上层压分离层20前可在吸热层15上照射激光束，从而形成凹坑或沟槽，然后在吸热层15上可涂覆分离层20。当吸热层15发生体积改变时采用这种方法。
然后，在步骤S26中，在分离层20上形成用于金属涂覆的电极层27，在步骤S28中利用电极层27形成涂覆金属的层28。然后，通过吸热层15和分离层20中的至少一层的体积改变而形成的凸起(或沟槽)25或25′或者凹坑26被传递。
接着，通过去除分离层20，使电极层27和涂覆金属的层28与母盘5分离。当通过光阻剂形成分离层20时，可容易地从母盘5去除分离层。通过这样做，在步骤S30中可得到用于将基底注模成型的模子30。
根据去除分离层20时是否有凹坑形状留在第二介电层13上，可确定在吸热层或分离层20内是否发生体积改变。
同时，通过改变吸热层和分离层的厚度，测试了那些层的影响。这里，通过溅射在玻璃基底10上涂覆由ZnS-SiO2形成的第一介电层11和第二介电层13以及由TbFeCO形成的合金层12，通过旋涂正型光阻剂来形成分离层20。然后，第一介电层11、第二介电层13、合金层12和分离层20的厚度改变如下面的表2所示。
表2
在如表2中所示制备的基底上，照射蓝激光，并以3m/sec的线速度输入15MHz的脉冲作为记录信号。在通过照射激光束记录之后，通过溅射将电极层涂敷为大约100nm的厚度，通过涂覆金属形成模子。在涂覆金属之后，确定模子是否被分离(处于分离状态)，并在制造模子之后，测量凹坑的深度。主要在分离层和电极层之间执行模子的分离。当少量分离层残留在模子上时，通过NaOH水溶液可容易地将其去除。
通过如表2中所示改变吸热层和分离层的厚度而形成的凹坑的深度的测试结果和分离状态在表3中示出表3
根据表3中的结果，当没有分离层(样品1)时，不可能使模子与吸热层分离，因此，可以看出，不可能正常地制造模子。
同时，当有分离层时，可以看出，不管分离层的厚度是多少，模子的分离都是可能的。
因而，通过在吸热层上仅涂覆分离层，可易于制造用来制造信息存储介质的模子。
权利要求
1.一种用来制造信息存储介质的记录母盘，包括母盘基底；吸热层，涂覆在所述母盘基底上并在被光束照射的部分处吸收热量；分离层，涂覆在所述吸热层上，其中，根据所述被光束照射的所述部分的温度分布，所述吸热层和所述分离层中的至少一层发生体积变化。
2.如权利要求1所述的记录母盘，其中，所述分离层由光阻剂形成。
3.如权利要求1所述的记录母盘，其中，所述吸热层由合金层形成。
4.如权利要求3所述的记录母盘，其中，所述合金层由稀土元素金属和过渡金属形成。
5.如权利要求4所述的记录母盘，其中，所述合金层由TbFeCo形成。
6.如权利要求1所述的记录母盘，其中，在所述吸热层的顶部和底部中的至少一处上包括介电层。
7.如权利要求6所述的记录母盘，其中，所述介电层由ZnS和SiO2的混合物形成。
8.如权利要求1所述的记录母盘，其中，所述吸热层形成为由电介质和合金形成的合金介电层。
9.如权利要求1所述的记录母盘，其中，当所述吸热层的熔点为T1且被激光束照射的部分的温度为0.5T1或超过0.5T1时，所述分离层部分和所述吸热层发生体积变化。
10.如权利要求1所述的记录母盘，其中，当所述吸热层的熔点为T1而所述分离层的熔点为T2且被激光束照射的部分的温度分布等于或高于T2而低于0.5T1时，所述分离层发生体积变化，从而形成凹坑。
11.如权利要求1所述的记录母盘，其中，当所述分离层的熔点为T2而所述分离层的玻璃转变温度为T3且被激光束照射的部分的温度分布等于或高于T3而低于T2时，所述分离层发生体积变化，从而形成凸起。
12.一种用来制造信息存储介质的记录母盘的构造方法，所述方法包括涂覆吸热层，所述吸热层在被光束照射的母盘基底的部分处吸收热量；在所述吸热层上涂覆分离层；通过在所述吸热层上照射激光束，导致相对于被所述光束照射的部分的温度分布，所述吸热层和所述分离层中的至少一层体积改变。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述分离层由光阻剂形成。
14.如权利要求12所述的方法，其中，所述吸热层由合金层形成。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述合金层由稀土元素金属和过渡金属形成。
16.如权利要求15所述的方法，其中，所述合金层由TbFeCo形成。
17.如权利要求12所述的方法，其中，在所述吸热层的顶部和底部中的至少一处上包括介电层。
18.如权利要求17所述的方法，其中，所述介电层由ZnS和SiO2的混合物形成。
19.如权利要求12所述的方法，其中，所述吸热层形成为由电介质和合金形成的合金介电层。
20.如权利要求12所述的方法，其中，当所述吸热层的熔点为T1且被激光束照射的部分的温度为0.5T1或超过0.5T1时，所述分离层部分和所述吸热层发生体积变化。
21.如权利要求12所述的方法，其中，当所述吸热层的熔点为T1而所述分离层的熔点为T2且被激光束照射的部分的温度分布等于或高于T2而低于0.5T1时，所述分离层发生体积变化，从而形成凹坑。
22.如权利要求12所述的方法，其中，当所述分离层的熔点为T2而所述分离层的玻璃转变温度为T3且被激光束照射的部分的温度分布等于或高于T3而低于T2时，所述分离层发生体积变化，从而形成凸起。
23.如权利要求12所述的方法，其中，被所述光束照射的部分的温度取决于所述光束的功率和所述母盘的线速度。
全文摘要
本发明提供了一种用来制造信息存储介质的记录母盘及其制造方法。该记录母盘包括母盘基底；吸热层，涂覆在母盘基底上并在被光束照射的部分处吸收热量；分离层，涂覆在吸热层上，其中，根据被光束照射的部分的温度分布，吸热层和分离层中的至少一层发生体积变化。由于这种结构，模子可容易地与转换层分离，可提供表面粗糙度低的记录母盘，并可制造高密度的信息存储介质。
文档编号G11B7/26GK1846261SQ200480025221
公开日2006年10月11日 申请日期2004年9月1日 优先权日2003年9月6日
发明者尹斗燮, 金朱镐, 朴仁植, 黄仁吾, 金铉基 申请人:三星电子株式会社