专利名称：多值只读存储器盘的冲压器的制造方法及其制造设备和所制造的盘的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于制造多值只读存储器(ROM)盘的冲压器(stamper)的制造方法，用于制造多值ROM盘的冲压器的制造设备，以及所得到的多值ROM盘。
背景技术：
在光盘中，通常通过各种手段向螺旋或同心轨道(track)内记录二值数据；例如，通过对ROM盘进行压纹(emboss)处理而形成凹凸坑，在可记录盘的无机或有机记录隔膜(membrane)内形成微孔，以及在相变盘内形成不同的结晶相。当从光盘重新生成所记录的数据时，向轨道照射激光束，探测所反射的光的强度，获得重新生成的信号。由重新生成的信号生成二值数据，例如，所述二值数据是通过某一阈值判决得到的。
通常，通过将冲压器的凹凸坑转移到树脂板上而廉价地批量生成诸如CD、CD-ROM和DVD-ROM的ROM盘。通常通过，例如，在玻璃衬底上形成抗蚀剂图案，向衬底上照射激光束以形成潜在图像，并对潜在图像显影而制造冲压器的凹凸坑。
此外，通常通过将用于跟踪等的导槽转移到树脂板上来制造诸如CD-R、CD-RW、DVD-R和DVD+RW的可记录盘或相变盘，在所述树脂板上涂覆着诸如无机或有机记录隔膜的记录材料，并通过诸如CD-R驱动器的读写装置记录信息。
对于这些光盘或信息记录媒质，存在着不断提高记录容量的需求。
提高此类信息记录媒质的记录容量的一种方式在于降低导槽、坑等的尺寸。但是，激光束的焦直径通常取决于激光束的波长和聚光透镜的数值孔径(下文称为“NA”)；因此当前认为实际限制为405nm的波长和0.85的NA。例如，当NA高达0.85时，拾波器(pickup)和衬底之间的距离必然变短，因而，在(例如)拾波器与衬底或灰尘的碰撞的影响下将产生各种问题或不利效果。出于这些原因，DVD驱动器内广泛采用的透镜的NA通常为0.65，其不包括出于商业原因而调换为更高的NA。
提高此类信息记录媒质的记录容量的另一种方式在于采用三值或更多值的多值记录替代二值记录。例如，专利文献1公开了通过改变相变盘的记录位尺寸而在一个记录位内实现六值记录。图1示出了相变盘的模型。通过在向其上形成轨道21的PC衬底25上形成记录材料、反射层5和保护层1、2、3制备图像记录媒质。向信息记录媒质照射激光束而形成记录位24。如图1所示，在槽10内每次按照某一面积(作为一个记录位的单元)形成一个记录位，所述记录位的尺寸按照某一规律变化，在这种条件下形成记录位24。当从图像记录媒质重新生成所记录的信息时，反射光的量随着记录位的尺寸而变化，根据反射光的量将RF信号转化为电平，并重新生成信息。在这种情况下，由于可以通过一个单元表达1到5的值，因而与常规的0和1的值相比能够记录大量信息。
为了通过多值记录将记录容量提高至高于二值记录的水平，应当降低记录坑的尺寸。当想要在具有CD尺寸的光盘内通过多址记录记录25GB的信息时，单位单元的长度为250nm或更低，最小坑的直径为100nm左右或更低，以确保动态范围(range)。
通常，利用光致抗蚀剂和激光束曝光，通过显影对抗蚀剂构图，之后采用经过构图的抗蚀剂作为掩模对衬底进行蚀刻，由此制造出用于制造光盘的冲压器。在制造冲压器的过程中，可以采用电子束曝光替代激光束形成大约100nm的坑。
但是，抗蚀剂对电子束的灵敏度通常不足；由于必须在真空气氛下进行处理，因而必然降低处理能力。此外，电子束的利用具有难于维护的问题，与激光束处理相比需要更高的运转成本，此外由于处理能力下降又进一步提高了其处理成本。
另一方面，也希望对激光束处理予以改进，以形成更为精确的图案，同时避免上述可能发生的更高成本。
专利文献2公开了一种制造冲压器的方法，其中，向诸如GeSn的相变隔膜上照射激光束，使所述隔膜部分结晶，通过蚀刻去除非晶态部分，由此形成凹凸图案或结构。
专利文献3公开了一种冲压器的制造方法，其中，向诸如GeSbTeSn的硫族化合物照射激光束，使所述化合物部分结晶，通过蚀刻去除非晶态部分，由此形成凹凸图案或结构。
为了在诸如光盘的具有更大表面积的结构内获得适当的均匀性，保留部分和去除部分之间应当在蚀刻速率或选择性方面存在显著差异。在相变材料的晶态和非晶态之间通常不具备显著的蚀刻速率或选择性差异。出于某些原因，在相变材料中存在处于晶态和非晶态之间的中间状态。因此，我们认为专利文献1和2所公开的方法不适于在具有更大表面积的结构内取得足够的均匀性。
专利文献4和5公开了凹凸图案或结构的制造方法，其中，向通过层压诸如Al和Cu的两种金属材料形成的热敏材料上照射激光束，从而通过两种金属材料的相互扩散而形成作为合金的反应部分，通过蚀刻去除未反应部分，由此制造出凹凸图案或结构。
专利文献6公开了一种凹凸图案或结构的制造方法，其中，向诸如Au和Sn的两种无机材料的层压体上照射激光束，从而通过两种金属材料的相互扩散而形成作为合金的反应部分，之后通过蚀刻去除未反应部分，由此形成凹凸图案或结构。
但是，我们认为这些方法均不适于在具有较大表面积的结构内获得足够的均匀性，因为沿厚度方向保持着两种材料的分布，其倾向于引起厚度方向的显著分布和非均匀的蚀刻速率。
专利文献7公开了一种制造凹凸图案或结构的方法，其中，向由诸如GeSbTe的光吸收和热交换层和由用于光刻的化学放大抗蚀剂构成的热敏层形成的层压体上照射激光束，以改变所述热敏层，之后通过蚀刻去除未经修改的部分，以制造凹凸图案或结构。
但是，光吸收材料通常不适于制造具有图案高度与结构尺寸相比的较高高宽比的凹凸图案或结构，因为必须使用于所述图案或结构的层变厚才能获得较高的高宽比，其导致了所述层内的更高的热扩散以及对细密精确的构图的干扰。
专利文献1日本专利No.2642422专利文献2日本专利申请公开文本(JP-A)No.09-115190专利文献3JP-A No.10-97738专利文献4JP-A No.2001250279专利文献5JP-A No.2001-250280
专利文献6JP-A No.2003-145941专利文献7JP-A No.2002-365806发明内容本发明的目的在于提供用于廉价地制造多值ROM盘的冲压器的制造方法，用于制造多值ROM盘的冲压器的制造设备，以及所得到的多值ROM盘。
此外，本发明的目的在于借助采用湿法蚀刻法而不是真空法廉价有效地制造多值ROM盘的冲压器；借助采用干法蚀刻法在衬底上以更高的尺寸精确度制造多值ROM盘的冲压器；借助将热反应层设置为层压体的最上层，并朝向作为最上层的热反应层照射激光束实现以高尺寸精确度形成精细的反应部分图案；借助在热反应层内采用某种材料实现以高尺寸精确度在具有较大表面积的层压体上形成反应部分的精细图案；以及提供用于借助采用半导体激光器作为激光源廉价地制造多值ROM盘的冲压器的制造方法。
可以通过根据本发明的冲压器的制造方法实现这些目的，所述方法包括向层压体上照射光，在照射作用下引起反应，并形成冲压器图案，其中，所述层压体包括位于衬底上的光吸收层和热反应层，所述光吸收层和热反应层相邻设置，在热反应层内诱发反应，从而生成由热反应层的反应部分构成的图案，利用由所述反应部分构成的图案形成所述冲压器的所述图案，并且将所述冲压器用于多值ROM盘的制造。
优选通过显影形成所述冲压器的所述图案，所述显影利用了所述热敏层的反应部分和未反应部分之间的蚀刻速率差。
还可以通过根据本发明的另一方面的冲压器的制造方法实现这些目的，其包括(i)向层压体上照射光，由此在热反应层内形成反应部分，(ii)保留所述热反应层内通过所述光照射形成的所述反应部分，(iii)保留位于所述反应部分之下的光吸收层，(iv)保留位于所述反应部分之下的衬底，以及(v)去除所述保留的光吸收层和所述保留的热反应层，其中，所述层压体包括位于所述衬底上的所述光吸收层和所述热敏层，所述光吸收层和所述热敏层相邻设置，将所述冲压器用于多值ROM盘的制造。
根据上述制造冲压器的方法，由于能够通过光能和无需电子束的显影形成精细的坑，因此能够廉价地制造用于多值ROM盘的冲压器。具体而言，由衬底上分离的光吸收层和热反应层形成的层压构造可以使能够吸收光能并产生热能的层更薄，由减薄的层构成的层压构造能够抑制热扩散，由此生成尺寸细密精确的反应部分。
优选地，所述光为激光束；所述激光束的激光源为半导体激光源。这样的激光束可以提供高效的光能，以及细密精确的照射，由此可以实现更低的制造成本，并制造出细密精确的坑。
优选通过湿法蚀刻法实施在所述热反应层内保留所述反应部分。与真空法相比这样的湿法蚀刻法可以廉价有效地制造冲压器。
优选地，通过干法蚀刻法实施所述光吸收层的保留；通过干法蚀刻法实施所述衬底的保留。这样的干法蚀刻法可以以高尺寸精确度提供冲压器。
优选通过湿法蚀刻法实施所述保留的光吸收层和所述保留的热反应层的去除。与真空法相比，这样的湿法蚀刻法可以廉价有效地制造冲压器。
所述热反应层对于所述的照射光优选是透明的。所述热反应层的透明度可以抑制热反应层内的光吸收，并在光吸收层独自产生的热量的作用下形成反应部分，因而所述反应部分可以提供高尺寸精确度。
优选地，所述热反应层是所述层压体的最上层；并朝向所述热反应层照射光。这样的构造可以实现更高的物镜NA，并且能够有效地会聚激光束；因此能够对所述反应部分进行精密加工。
优选地，所述热反应层包括材料A和材料B的混合物，所述材料A包括硅氧化物，所述材料B包括从硫化物化合物、硒化物化合物和氟化物化合物中选出的化合物。这样的材料A和材料B的混合物可以在照射部分和非照射部分之间产生更高的蚀刻深度比，从而在大面积上均匀分布精细的反应部分。此外，可以借助成分化合物(constituent compound)使材料A和B容易地变厚，因此可以形成具有更高的(圆柱高度)÷(圆柱直径)的高宽比的反应部分。
就本发明的另一方面而言，可以提供一种用于制造多值ROM盘冲压器的设备，以上述方法制造所述冲压器。
就本发明的又一方面而言，可以提供多值ROM盘，以上述方法制造所述多值ROM盘。
图1是解释日本专利No.2642422公开的多值记录的原理的示意图。
图2是示出了在多值记录中采用的图案数量和RF信号之间的示范性关系的示意图。
图3A示出了在根据本发明的多值ROM盘冲压器的制造方法中采用的示范性层压构造的示意性截面图。
图3B是示出了在根据本发明的多值ROM盘冲压器的制造方法中采用的示范性层压构造的另一示意性截面图。
图3C是示出了在根据本发明的多值ROM盘冲压器的制造方法中采用的示范性层压构造的又一示意性截面图。
图4A是示范性地示出了制造根据本发明的多值ROM盘冲压器的层压步骤的示意性截面图。
图4B是示范性地示出了制造根据本发明的多值ROM盘冲压器的激光照射步骤的示意性截面图。
图4C是示范性地示出了制造根据本发明的多值ROM盘冲压器的显影步骤的示意性截面图。
图4D-A是示范性地示出了制造根据本发明的多值ROM盘的冲压器的电铸步骤的示意性截面图。
图4D-B是示范性地示出了制造根据本发明的多值ROM盘冲压器的衬底图案形成步骤的示意性截面图。
图4D-C是示范性地示出了制造根据本发明的多值ROM盘冲压器的掩模去除步骤的示意性截面图。
图4D-D是示范性地示出了制造根据本发明的多值ROM盘冲压器的电铸步骤的示意性截面图。
图5是示范性地示出了用来制造根据本发明的多值ROM盘冲压器的设备所采用的激光照射设备的示意图。
图6是示范性地示出了用来制造根据本发明的多值ROM盘冲压器的设备所采用的另一激光照射设备的示意图。
图7A是示范性地示出了制造根据本发明的多值ROM盘冲压器的层压步骤的示意性截面图。
图7B是示范性地示出了制造根据本发明的多值ROM盘冲压器的曝光步骤的示意性截面图。
图7C是示范性地示出了制造根据本发明的多值ROM盘冲压器的显影步骤的示意性截面图。
图7D是示范性地示出了制造根据本发明的多值ROM盘冲压器的第一蚀刻步骤的示意性截面图。
图7E是示范性地示出了制造根据本发明的多值ROM盘冲压器的第二蚀刻步骤的示意性截面图。
图7F是示范性地示出了制造根据本发明的多值ROM盘冲压器的无机抗蚀剂去除步骤的示意性截面图。
图8示意性地示出了对应于图7C、7E和7F的层压表面条件的SEM照片。
图9是示范性地示出了在实例1中调谐激光束的过程的示意图。
具体实施例方式
就本发明的第一方面而言，所述的冲压器的制造方法采用了包括位于衬底上的光吸收层和热反应层的层压体，所述光吸收层和热反应层相邻设置。光吸收层起着吸收光能并产生热能或热量的作用；所述热反应层借助来自光吸收层的热量进行热反应；结果，利用通过照射光吸收层而在热反应层内产生的反应部分形成图案，由此制作出用来制造多值ROM盘的冲压器。
优选地，通过显影形成冲压器的图案，其利用了热敏层的反应部分和未反应部分之间的蚀刻速率的差异。
就本发明的第二方面而言，所述的冲压器的制造方法采用了包括位于衬底上的光吸收层和热反应层的层压体，所述光吸收层和热反应层相邻设置。第二方面的方法依次包括下述步骤(i)向层压体上照射光，由此在热反应层内产生反应部分，(ii)保留所述热反应层内通过光照射产生的反应部分，(iii)保留反应部分下的光吸收层，(iv)保留反应部分下的衬底，以及(v)去除保留的光吸收层和保留的热反应层。
可以在没有具体限制的情况下适当选择层压构造，只要所述层压体包括位于衬底上的光吸收层和热反应层。例如，所述层压构造可以如下构造1如图3A所示的衬底11、光吸收层12和热反应层13；构造2如图3B所示的衬底11、保护层14、光吸收层12和热反应层13；保护层14的材料可以与热反应层13的材料相同；构造3图3C所示的衬底11、热反应层13和光吸收层12。
-热反应层-可以在没有具体限制的情况下适当选择热反应层的材料，只要所述材料能够在来自光吸收层的热量的作用下发生热变化；优选地，所述材料在层压条件下具有较低密度或处于无定形状态。所述热反应层的材料的例子包括硅化合物、硫化物化合物、硒化物化合物和氟化物化合物。
硅化合物的具体例子包括SiO2、SiON和SiN。这些化合物材料可以在来自光吸收层的由诸如激光照射的光能产生的热量的作用下改变密度，并且能够在照射部分处增大密度；因此，能够将照射部分布置成反应部分。
硫化物化合物的具体例子包括ZnS、CaS和BaS。这些化合物材料可以在来自光吸收层的热量的作用下改变其密度，并且可以在照射部分处增大密度。此外，在材料成分发生变化的照射部分处硫原子能够发生游离。在蚀刻步骤中，照射部分处的蚀刻速率在致密化和成分变化的影响下而降低；因此，照射部分能够保留作为图案或结构的构造。
硒化物化合物的具体例子包括ZnSe和BaSe。这些化合物材料可以在来自光吸收层的热量的作用下改变其密度，并且可以在照射部分处增大密度。此外，在材料成分发生变化的照射部分处硒原子能够发生游离。在蚀刻步骤中，照射部分处的蚀刻速率在致密化和成分变化的影响下而降低；因此，照射部分能够保留作为图案或结构的构造。
氟化物化合物的具体例子包括CaF2和BaF2。这些化合物材料可以在来自光吸收层的热量的作用下改变其密度，并且可以在照射部分处增大密度。此外，在材料成分发生变化的照射部分处氟原子能够发生游离。在蚀刻步骤中，照射部分处的蚀刻速率在致密化和成分变化的影响下而降低；因此，照射部分能够保留作为图案或结构的构造。
优选地，热反应层的材料在照射激光的波长处具有较高的透射率。
优选地，照射激光波长处的光吸收为1×10-3到1×10-5。这些具有较高透射率的材料的具体例子包括诸如SiO2、SiON和SiN硅化合物；诸如ZnS、CaS和BaS的硫化物化合物；诸如ZnSe和BaSe的硒化物化合物；以及诸如CaF2和BaF2的氟化物化合物。具有较高透射率的材料可以抑制热反应层处的光吸收，在来自光吸收层的热量的作用下可以界线明晰地形成反应部分，由此可以细密精确地处理反应部分。
优选地，热反应层处于层压构造的最上层，沿朝向热反应层的方向照射激光束。可以采用热敏层作为衬底保护层，在这种情况下，在设置于光吸收层的上侧和下侧的热反应层处形成反应部分。
当采用图4D-A所示的电铸(electroforming)法制造多值ROM盘冲压器时，热反应层的厚度对应于ROM坑的深度；因此，由ROM坑的深度控制热反应层的厚度。
优选地，热反应层包括材料A和材料B的混合物。材料A含有硅氧化物，材料B优选含有从硫化物化合物、硒化物化合物和氟化物化合物中选出的至少一种化合物。
材料A的硅氧化物的例子包括SiO2和SiON。材料B的硫化物化合物的例子包括ZnS、CaS和BaS。材料B的硒化物化合物的例子包括ZnSe和BaSe，材料B的氟化物的例子包括CaF2和BaF2。
材料A和B可以含有一种化合物或含有至少两种化合物。
材料A和材料B的混合比优选为10到30摩尔百分比的材料A和90到70摩尔百分比的材料B。材料A和材料B独立存在，相互之间不存在化学键。
当材料A含有硅氧化物时，材料A和材料B的混合材料可以得到具有较低密度的薄膜，在照射部分处，所述薄膜将在通过激光束的照射而在光吸收层内产生的热量的作用下变得致密。所述致密化将在照射部分和非照射部分之间带来显著的密度差异。在材料B的照射部分处发生构成元素的游离；硫原子从硫化物化合物中游离出来，硒原子从硒化物化合物中游离出来；氟原子从氟化物化合物中游离出来。在原子游离的作用下，材料B的成分发生改变，这也可能增大蚀刻深度比率。即，材料的致密化和成分的改变二者均可能增大蚀刻深度比率；因此，可以在具有较大面积的层压体内均匀地形成精细的反应部分。此外，由于可以形成具有较低密度的膜，因此，可以形成具有较低残余应力的较厚的膜；由于可以将热反应层形成为更厚的用于反应部分的膜，因此所形成的反应部分可以具有更高的(反应部分高度)÷(反应部分尺寸)的高宽比。
热反应部分的厚度对应于将要保留的柱(column)的高度。因此，当采用热反应层的电铸图案制造多值ROM盘时，热反应层的厚度对应于ROM坑的深度。热反应层的厚度优选为5到30nm。当所述厚度低于5nm时，热反应层可能缺乏连续均匀度，当所述厚度超过30nm时，将产生对于精细图案而言过大的热容量(thermal capacity)。
-光吸收层-可以在没有具体限制的情况下适当选择光吸收层的材料，只要所述材料能够吸收光能并产生热能。光吸收层的材料的例子包括诸如Si、Ge和GaAs的半导体材料；含有Bi、Ga、In和Sn等的熔点较低的金属的金属间化合物，例如BiTe、BiIn、GaSb、GaP、InP、InSb、InTe和SnSb；诸如SiC的碳化物；诸如V2O5、Cr2O3、Mn3O4、Fe2O3、Co3O4和CuO的氧化物；诸如AlN和GaN的氮化物；诸如SbTe的二元相变材料；诸如GeSbTe、InSbTe、BiSbTe和GaSbTe的三元相变材料；以及诸如AgInSbTe的四元相变材料。
光吸收层的厚度优选为3到20nm。使光吸收层成为更薄的膜可以抑制层内的热扩散，以及产生精细的反应部分。
-衬底-可以在不受形状、结构、尺寸等具体限制的情况下适当选择衬底。其形状可以是盘、卡等。应当通过确定所述形状保留材料的机械强度。在用于记录和再生的激光束穿过衬底的情况下，衬底在激光束的波长处应当充分透明。
衬底材料可以是诸如玻璃、石英、Si、绝缘体上硅、Al和不透明玻璃的无机材料；以及诸如聚碳酸脂、丙烯酸树脂、聚烯烃树脂、环氧树脂、乙烯基酯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂和UV固化树脂的有机材料。
可以根据应用适当选择衬底的厚度，所述厚度优选为0.1到5mm，更优选为0.3到2mm。
-制造多值ROM盘的冲压器的方法-将参考图7和图8解释本发明的多值ROM盘冲压器的制造方法。最开始，通过图7A所示的层压步骤在衬底上层压光吸收层和热反应层，以形成层压体。之后，通过图7B所示的曝光步骤向层压体上照射诸如激光束的光能，从而在热反应层内形成反应部分；通过图7C所示的显影步骤保留热反应层内的反应部分；通过图7D所示的蚀刻步骤1保留位于反应部分之下的光吸收层；通过图7E所示的蚀刻步骤2保留位于反应部分下的衬底；最后，通过无机抗蚀剂去除步骤去除保留的光吸收层和热反应层。
图8示出了在对应于图7C的显影步骤中、对应于图7E的蚀刻步骤2中以及对应于图7F的无机抗蚀剂的去除步骤中层压体的表面条件。
将参考图4A到图4D-D说明多值ROM盘冲压器的另一种制造方法。其层压步骤到显影步骤与图7A到图7C中类似；之后通过电铸步骤转移保留的反应部分以形成冲压器，通过采用反应部分作为掩模的蚀刻步骤在衬底上形成图案，或者采用衬底上生成的图案作为模具，通过电铸转移到另一种媒质上，以形成冲压器。在图7A和图7F中采用与图3A到图3C中相同的附图标记表示相同的部分或材料。
图4A到图4D-D示范性地示出了采用图3A的层压体和激光束制造冲压器的方法。图4A示出了层压步骤，图4B示出了激光照射步骤，图4C示出了显影步骤，图4D-A示出了电铸步骤，图4D-B示出了衬底图案形成步骤，图4D-C示出了掩模去除步骤，图4D-D是示范性地示出了电铸步骤的示意性截面图。
各步骤如下。在图4A所示的层压步骤中，通过在衬底上层压光吸收层和热反应层形成层压体。可以从物理气相淀积法、化学气相淀积法、诸如集束离子束法的其他气相淀积法和激光磨蚀(abrasion)法中选择形成薄膜的方法。
图4B示出了激光照射步骤，其给出了照射条件。在该步骤中，向设置在衬底上的层压体的某些位置照射激光束。在照射激光束时，可以移动激光源，移动层压体，或者既移动激光源又移动层压体。
激光源可以是具有157nm的波长的F2激光器、具有大约193nm波长的ArF激光器、具有大约248nm波长的KrF激光器或商业上用于制造DVD-ROM冲压器的具有大约400nm波长的蓝光激光器。
照射激光束时的气氛可以是大气空气；或者所述气氛可以是N2、O2、水蒸汽、氩气、H2或类似物，其方式是将层压体设置在封闭容器内，并使特定气体流入所述容器内。或者，可以采用将层压体设置于真空容器内的方式向真空气氛内照射激光束。
在向层压体上照射激光束的过程中，脉冲照射通常会在热反应层内产生圆柱形反应部分。较长的脉冲周期通常会导致主轴处于激光扫描方向的椭圆柱形状。可以通过调节照射激光能量和照射脉冲长度使反应部分的形状形成为圆柱形，但是具体条件会根据层压构造和激光束波长而不同。可能的最小直径大约是激光束直径的五分之一。例如，可以通过波长为400nm，NA为0.9，光束直径为0.4μm的激光照射设备形成80nm的圆柱。
图4C示出了显影步骤，其中，在显影之后保留热反应层的反应部分。利用激光束照射之后热反应层的反应部分和未反应部分之间的蚀刻速率的差异进行显影。在实施激光照射步骤中的激光束照射之后，将层压体浸入到显影剂中，由此可以保留，例如具有圆柱形状的反应部分。可以在真空气氛中实施显影，来替代浸入到显影剂中。
图4D-A示出了电铸步骤，其中，对在图4C所示的显影步骤之后保留的反应部分进行电铸，以制备多值ROM盘的冲压器41。在电铸过程中，反应部分的高度对应于ROM坑的深度。
图4D-B示出了衬底图案形成步骤，其中，采用所保留的热反应层的反应部分的图案作为掩模，通过蚀刻步骤形成衬底图案。所述蚀刻可以是干法蚀刻，更具体而言，所述干法蚀刻可以是反应离子蚀刻、电感耦合等离子体蚀刻或溅射蚀刻。将层压体设置于真空反应器内，之后将其在处于某一温度下的蚀刻气体气氛中放置一会，以形成保留部分，由此实施干法蚀刻。
图4D-C示出了掩模去除步骤，其中，在对衬底无损害的液体内去除掩模。图4D-D示出了电铸步骤，其中，对在图4D-C所示的掩模去除步骤之后形成于衬底42上的图案进行电铸处理，由此制备多值ROM盘冲压器。
图4所示的冲压器的制造方法如下。
方法1图4A所示的层压步骤→图4B所示的照射步骤→图4C所示的显影步骤→图4D-A所示的电铸步骤；方法2图4A所示的层压步骤→图4B所示的照射步骤→图4C所示的显影步骤→图4D-B所示的衬底图案形成步骤→图4D-C所示的掩模去除步骤；方法3图4A所示的层压步骤→图4B所示的照射步骤→图4C所示的显影步骤→图4D-B所示的衬底图案形成步骤→图4D-C所示的掩模去除步骤→图4D-D所示的电铸步骤。
在根据本发明的多值ROM盘冲压器的制造方法中，通过湿法蚀刻实施(ii)在热反应层内保留通过光照射产生的反应部分，以及(v)去除保留的光吸收层和保留的热反应层。将所述材料浸到从水溶性酸溶液、水溶性碱溶液和有机溶剂中选出的一种之内，由此实施湿法蚀刻。将所述材料浸入到蚀刻溶液中一段时间可以使由光照射产生的反应部分以外的部分溶解，从而保留反应部分。湿法蚀刻可以在无需昂贵的真空设备的情况下实现多值ROM坑图案的制造。
优选采用材料A和B的混合物作为热反应层，材料A为硅氧化物，以适应湿法蚀刻，蚀刻溶液为含有氢氟酸的水溶液。含有氢氟酸的水溶液有选择地溶解硅氧化物。在未受激光束照射的部分处，作为材料A的硅氧化物溶解。由于材料A发生溶解，因此能够将材料B与和材料A混合的条件分离。通过激光束照射发生反应的部分在上述致密化和成分改变的作用下相对于含有氢氟酸的水溶液表现出更高的蚀刻耐受性，因此通过激光照射发生反应的部分能够在蚀刻步骤之后得到保留。此外，光吸收层通常相对于含有氢氟酸的水溶液表现出高蚀刻耐受性。因此，光吸收层可以在蚀刻步骤中起到蚀刻阻挡层的作用，因此，即使在具有较大表面积的层压体内，也可以借助蚀刻阻挡层均匀地形成反应部分。
在根据本发明的多值ROM盘冲压器的制造方法中，通过干法蚀刻实现(iii)保留反应部分之下的光吸收层，以及(iv)保留反应部分之下的衬底。
干法蚀刻的例子包括反应离子蚀刻、电感耦合等离子体蚀刻和溅射蚀刻。将层压体放置到真空容器内，之后将其在处于某一温度下的蚀刻气体气氛内放置一会，由此将图案转移到衬底上，同时抑制精细圆柱的收缩。
优选采用诸如GaN基半导体激光器的半导体激光器作为激光照射步骤中的激光源。半导体激光器的波长优选为370到780nm，更优选为390到410nm。半导体激光器可以实现廉价的激光照射设备和更低的加工成本。此外，半导体激光器能够迅速调节激光束功率水平，因此，能够针对具有较大表面积的层压体快速生成反应部分。此外，具有较短波长的激光器可以形成精细的激光点，由此可以形成精细的反应部分。
优选在向层压体上照射激光束的同时旋转层压体。优选在进行聚焦伺服和激光照射的同时旋转层压体，或者在进行聚焦伺服以及跟踪伺服和激光照射的同时旋转层压体。在旋转激光照射的同时旋转层压体可以实现以更高的速度形成反应部分，即使所述层压体具有较大表面积。
图5示出了激光照射设备的示范性构造，其包括激光照射器51和激光调节器52。激光照射器51包括半导体激光器511和物镜512。在图5中，附图标记513表示激光束。半导体激光器511的波长优选为370到780nm，尤其优选为390到410nm。物镜512的NA(数值孔径)优选为0.5到1.0，更优选为0.8到0.95。
激光调节器52包括脉冲发生电路521、激光器驱动电路522和基准信号发生电路523。脉冲发生电路521产生针对激光功率水平的调节信号524，并且产生针对调节的定时信号525。激光器驱动电路522基于来自脉冲发生电路的调节信号524产生激光器驱动信号55。基准信号发生电路523基于来自脉冲发生电路的针对调节的定时信号525产生用于移动层压体驱动器的基准信号56。
在图5中，附图标记53和54分别表示层压体和层压体驱动器，层压体53设置于层压体驱动器54上。
激光照射设备在基于基准信号56调整激光照射的同时使层压体发生移动，由此在层压体的预定位置上形成反应部分。
图6示出了激光照射设备的示范性构造，其包括激光照射器61、激光调节器62、层压体旋转器64和信号探测器65。在图6中，附图标记63和66分别表示层压体和激光束。
激光照射器61由激光源、会聚激光束的物镜和驱动激光照射器的致动器构成。所述激光源可以是具有大约157nm波长的F2激光器、具有大约193nm波长的ArF激光器、具有大约248nm波长的KrF和半导体激光器。物镜的NA优选为0.5到1.0，更优选为0.8到0.95。
激光调节器62包括脉冲发生电路621、激光器驱动电路622和基准信号发生电路623。脉冲发生电路621产生针对激光功率水平的调节信号624，并产生针对调节的定时信号625。激光器驱动电路622基于来自脉冲发生电路的调节信号624产生激光器驱动信号67。基准信号发生电路623基于来自脉冲发生电路的针对调节的定时信号625产生脉冲基准信号626。
层压体旋转器64包括旋转层压体的旋转架641和基准信号发生电路642。基准信号发生电路642产生旋转基准信号643，并通过使脉冲基准信号626和旋转基准信号643发生同步的频率旋转所述旋转架。
激光束探测器65由光探测器651和伺服电路652构成。光探测器651接收来自媒质和激光束聚焦的信号68，以产生轨道错误信号653。伺服电路652基于轨道错误信号产生激光照射器驱动信号69。
所述激光照射设备可以在旋转层压体、聚焦光束和控制轨道错误的过程中在层压体的预定位置上形成反应部分。
在下文中，将通过例子具体描述本发明，但是应当理解本发明不限于此。
(实例1)-多值盘冲压器的制造方法-<层压体>
通过溅射法制造如图3A所示的由光吸收层12和热反应层13形成的层压体。表1示出了层属性、材料等。
表1
<激光照射>
通过图4B所示的激光束照射和图4C所示的显影形成反应部分。在激光束照射过程中，采用图6所示的激光照射设备，其中，激光照射器61包括激光束波长为405nm，物镜NA为0.9的半导体激光器。
在下述条件下照射激光束向如图3A所示的层压体的热反应层照射激光束；如图9所示通过激光调节器62对激光束进行脉冲调节；功率水平P1为1mW，P2为0.1mW；将脉冲长度T调整为处于25到33.4nsec(毫微秒)范围内的几个级别；脉冲周期S为240nsec；通过旋转器64旋转所述媒质；旋转速率为1.0m/sec。
因此，在由ZnS-SiO2构成的热反应层内形成了圆柱状反应部分，其对应于包括无坑的八值ROM坑图案。
<显影>
通过湿法蚀刻实施图4C所示的显影。蚀刻液为氟化氢(HF)水溶液(HF∶H2O＝1∶2)，将所述媒质在其中浸没10秒钟。在通过HF水溶液蚀刻之后，在热反应层内保留圆柱状反应部分，其具有处于80到230nm范围内的几个直径尺寸级别。表2示出了脉冲长度和所保留的圆柱状反应部分的直径之间的关系。
表2
<电铸>
通过真空气相淀积法在其内保留了圆柱状反应部分的热反应层上形成100nm厚的Ni薄膜；之后对Ni薄膜进行Ni电铸，由此以金属冲压器的形式制备了多值ROM盘冲压器。
(实例2)-多值盘冲压器的制备方法-除了按照下述说明形成图案和去除掩模之外，采用与实例1相同的方式制备多值盘冲压器；即层压体的形成、激光照射和显影与实例1相同。
<形成图案>
在图4D-B所示的蚀刻步骤中通过反应离子蚀刻法进行蚀刻。采用CF4和Ar的混合蚀刻气体，其中，CF4气体通常对氧化物的蚀刻有效，Ar气的作用在于提供蚀刻各项异性。蚀刻过程中混合气体的压强为0.13Pa，所提供的能量为200W。
结果，主要通过溅射蚀刻由Ar离子去除光吸收层；主要通过与CF4气体的化学反应去除玻璃衬底。在将玻璃蚀刻掉45nm的点停止蚀刻，确认将45nm高的多值ROM图案转移到了玻璃衬底上。
<去除掩模>
通过将其浸入到氯化氢水溶液内去除由保留的热反应层的圆柱状反应部分和光吸收层形成的蚀刻掩模。将去除掩模之后保留的玻璃衬底用于多值ROM盘玻璃冲压器，因此，可以直接采用所述玻璃冲压器模制聚碳酸脂树脂。
(实例3)-多值盘冲压器的制造方法-除了按照下述说明实施电铸以外，采用与实例2相同的方式制备多值盘冲压器层压体的形成、激光照射和掩模的去除与实例1相同。
<电铸>
通过真空淀积法在向其上转移了多值ROM图案的玻璃衬底上制备100nm厚的Ni薄膜。采用Ni薄膜作为原始板，通过Ni电铸制造金属冲压器。
工业实用性根据所述冲压器的制造方法，可以在无需电子束的情况下通过光能形成精细的坑，由此能够廉价地制造多值ROM盘冲压器。具体而言，由衬底上由分离的光吸收层和热反应层形成的层压构造可以使能够吸收光能并产生热能的层更薄，由减薄的层构成的层压构造能够抑制热扩散，由此生成尺寸细密精确的反应部分。
权利要求
1.一种制造冲压器的方法，包括向层压体上照射光，在所述照射作用下引起反应，以及形成所述冲压器的图案，其中，所述层压体包括位于衬底上的光吸收层和热反应层，所述光吸收层和所述热反应层相邻设置，在所述热反应层内诱发反应，从而生成由所述热反应层的反应部分构成的图案，利用由所述反应部分构成的所述图案形成所述冲压器的所述图案，以及所述冲压器用于多值只读存储器盘的制造。
2.根据权利要求1所述的制造冲压器的方法，其中，通过显影形成所述冲压器的所述图案，所述显影利用了所述热反应层的所述反应部分和未反应部分之间的蚀刻速率差。
3.一种制造冲压器的方法，包括(i)向层压体上照射光，由此在热反应层内形成反应部分，(ii)保留所述热反应层内通过所述光照射形成的所述反应部分，(iii)保留位于所述反应部分之下的光吸收层，(iv)保留位于所述反应部分之下的衬底，以及(v)去除所述保留的光吸收层和所述保留的热反应层，其中，所述层压体包括位于所述衬底上的所述光吸收层和所述热反应层，所述光吸收层和所述热反应层相邻设置，所述冲压器用于多值只读存储器盘的制造。
4.根据权利要求1到3中的一项所述的制造冲压器的方法，其中，所述光为激光束。
5.根据权利要求4所述的制造冲压器的方法，其中，所述激光束的激光源为半导体激光源。
6.根据权利要求3到5中的一项所述的制造冲压器的方法，其中，通过湿法蚀刻法实施在所述热反应层内保留所述反应部分。
7.根据权利要求3到6中的一项所述的制造冲压器的方法，其中，通过干法蚀刻法实施所述光吸收层的保留。
8.根据权利要求3到7中的一项所述的制造冲压器的方法，其中，通过干法蚀刻法实施所述衬底的保留。
9.根据权利要求3到8中的一项所述的制造冲压器的方法，其中，通过湿法蚀刻法实施所述保留的光吸收层和所述保留的热反应层的去除。
10.根据权利要求1到9中的一项所述的制造冲压器的方法，其中，所述热反应层对于所述的照射光是透明的。
11.根据权利要求1到10中的一项所述的制造冲压器的方法，其中，所述热反应层是所述层压体的最上层。
12.根据权利要求1到11中的一项所述的制造冲压器的方法，其中，朝向所述热反应层照射所述光。
13.根据权利要求1到12中的一项所述的制造冲压器的方法，其中，所述热反应层包括材料A和材料B的混合物，所述材料A包括硅氧化物，所述材料B包括从硫化物化合物、硒化物化合物和氟化物化合物中选出的化合物。
14.一种用于制造多值只读存储器盘的冲压器的设备，其中，在根据权利要求1到13中的任何一项所述的制造冲压器的方法中采用所述设备。
15.一种多值只读存储器盘，其中，通过根据权利要求1到13中的任何一项所述的制造冲压器的方法制造所述多值只读存储器盘。
全文摘要
本发明提供了一种廉价有效地制造用于制造多值ROM盘的冲压器的方法，其包括(i)向层压体上照射光，由此在热反应层内形成反应部分，(ii)保留所述热反应层内通过所述光照射形成的所述反应部分，(iii)保留位于所述反应部分之下的光吸收层，(iv)保留位于所述反应部分之下的衬底，并且(v)去除所述保留的光吸收层和所述保留的热反应层，其中，所述层压体包括位于所述衬底上的所述光吸收层和所述热反应层，所述光吸收层和所述热反应层相邻设置。
文档编号G11B7/26GK1981336SQ20058001620
公开日2007年6月13日 申请日期2005年5月18日 优先权日2004年5月18日
发明者花冈克成, 三浦博 申请人:株式会社理光