デバイス及びその製造方法
【課題】所望の領域に所望の材料を配置するデバイスにおいて、プロセスの簡素化を行う。
【解決手段】表面に第１の材料を有する基板101上に、第２の材料と第３の材料とを含む膜を形成した後、エネルギー照射により、第３の材料の表面張力を利用して、基板表面の第１の領域上に前記第２の材料102が、前記基板表面の第２の領域上に前記第３の材料103が来るように、前記第２の材料および前記第３の材料を移動させる。
【効果】簡便に微細なデバイスを製造できる。
【解決手段】表面に第１の材料を有する基板101上に、第２の材料と第３の材料とを含む膜を形成した後、エネルギー照射により、第３の材料の表面張力を利用して、基板表面の第１の領域上に前記第２の材料102が、前記基板表面の第２の領域上に前記第３の材料103が来るように、前記第２の材料および前記第３の材料を移動させる。
【効果】簡便に微細なデバイスを製造できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特性の異なる複数の領域を持つデバイスとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デバイスとはエネルギーを与えることで生じる化学的性質、物理的性質が異なる微少領域を利用するもののことで、例えば光ディスクや磁気ディスクのような電子デバイス、半導体デバイス、ナノサイズの凹凸形状を利用するものなどのことである。
【０００３】
デバイスの例として、半導体や光ディスクが挙げられるが、これらの凹凸パターンの形成では、基板上に塗布したレジストにレーザ光や電子線（ＥＢ）照射によって潜像を形成し、その潜像を現像して照射した部分あるいはしなかった部分を除去することで凹凸パターンを形成する、光エネルギーを利用する方法が知られている。どちらの場合でも、レーザ光やＥＢのスポット径を小さくすればより微細なパターンが形成される。スポット径の縮小は、光源波長を短くすることや、対物レンズの開口数（ＮＡ）を大きくすることで対応できる。他に、熱エネルギーを利用する方法としては、非特許文献１記載の結晶、非晶質のどちらか一方を選択的に除去することで凹凸パターンを形成する加工方法が記載されている。
【０００４】
また別のデバイスの例として、ハードディスク等の磁気記録媒体が挙げられるが、これは、磁力を印加することで変化する磁性の向きの違いを信号としている。近年、記録層を構成する磁性粒子の微細化、材料の変更、ヘッド加工の微細化等の改良により、著しい面記録密度の向上が図られている。そこで、一層の面記録密度の向上を実現可能である磁気記録媒体の候補として、特許文献１に記録層を所定の凹凸パターンで形成し、凹凸パターンの凹部に非磁性材を充填して記録エリアを分割するディスクリートタイプの磁気記録媒体が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−９７４１９号
【非特許文献１】Applied Physics Letters, Vol.85, No.4, 639-641 (2004)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来のいずれの方法でも、デバイス製造の工程は複雑で、手間や時間がかかってしまう。このように、簡便で短時間で製造可能なデバイスを製造することは、困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下の発明により上記の問題点を解決することができる。
表面に第１の材料を有する基板と、前記基板の第１の領域上に形成された第２の材料と、前記第２の材料とは表面エネルギーまたは表面曲率が異なる第３の材料とを有し、前記第２の材料および前記第３の材料とは、化学的または物理的性質が異なるものであり、表面エネルギーまたは表面曲率が第２の材料よりも第３の材料の方が大きく、かつ、第３の材料で形成された領域において、第２の材料を２０％未満の範囲で含むものであるデバイスとする。
【０００８】
第１の材料を有する基板上に、第２の材料と第３の材料が混在あるいは接する構造に形成した機能層に、光あるいは熱的なエネルギーを与えたことにより、機能層内の組成変化や形状変化を生じさせる。つまり、機能層内に混在している表面エネルギーの異なる第２の材料である機能材料Ｂと第３の材料である機能材料Ｃを加熱し部分的に溶解させ、元素が動きやすくなった状態において表面エネルギーの大きい材料が、表面積を小さくしようと働くこと、および表面エネルギーが小さい材料がその動きを阻止することなく働くことにより、化学的あるいは物理的な特性の異なる領域を形成することができる。または、光や熱のエネルギーを受けたことにより結晶化する材料が結晶化する過程において余分な材料を排除するように働くこと、および結晶化の過程を妨害することなくスムーズに行い、結晶化材料から分離するように働くことによっても同様で、機能層内でそれぞれの機能材料毎に集まるよう組成が流動し、所望の領域に所望の材料を形成することができる。表面エネルギーの関係は材料２＜材料３が好ましい。なお、２０％未満としたのは、分離して流動する結果、材料３に材料２が含まれていることを示すものであり、相分離した証拠でもある。
【０００９】
特に、第３の材料で形成された領域は、下地である第１の材料近傍付近で、第２の材料が残存するため、膜厚方向で、下地側に向けて第２の材料の含有量が増えることが多い。勿論、相分離した結果なので、その含有量は２０％未満である。
【００１０】
それぞれの材料毎でなくとも構成する組成の一部が流動し、構成組成濃度が異なるということは光学的、熱的あるいは磁気的な特性が異なるため信号（記録マーク）とそれ以外として識別することができる。表面エネルギーが高い機能材料Ｃの領域にはわずかに機能材料Ｂの主成分が含まれており、表面側と基板に接している側での機能材料Ｂの含有量が異なり、基板に接している側の方が機能材料Ｂの含有量が多い。組成の変化は基板表面や機能層に接する下地表面などに微細な凹凸あるいは熱的な揺らぎなどのきっかけがあるとより容易である。例えば、基板表面に凹凸があれば容易に凹部分と凸部分に機能層内の機能材料Ｂと機能材料Ｃが分かれやすい。また、下地に濡れ性など表面エネルギーの異なる領域を設けることにより機能材料Ｂと機能材料Ｃ間の流動が起こり易くなる。
【００１１】
さらに、組成の違いから生じる特性の差、例えば化学反応や接着性の差を利用することにより、所望の領域に形成された材料のみを残すあるいは除去する処理を行うことで、形状の変化や、その材料が持つ化学的または物理的な特性を有効に利用することができる。一方の材料を除去する方法としてはウェットエッチング、反応性イオンエッチングなどのドライエッチングや、高温の熱処理による昇華または酸化による透明化を行う。透明化は光ディスクの多層構造においては特に有効な手段である。
【００１２】
また、表面エネルギーの高い材料が光あるいは熱エネルギーを与えることにより自然に流動することを利用するため、形成された領域の形状は曲率を持つという特徴がある。
【００１３】
このように形成した領域の化学的あるいは物理的特徴を利用するデバイスにおいては、使用する温度が融解温度未満であることが重要である。融解温度以上にした場合、形成した所望の形状がさらに変化を続けてしまうことや、組成が変質し、所望の特性が得られなくなる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明によるデバイスは基板上に形成した機能材料層に熱または光のエネルギーを与えることにより、所望の領域に所望の材料を、従来の複雑な工程を経ることなく、簡単に短時間で形成することができる。また、材料Ｂと材料Ｃとが相分離した結果、微細なデバイス構造を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施例によって詳細に説明する。
光あるいは熱的なエネルギー照射により、形成した機能層が溶解する。それにより形成した機能層内の機能材料Ｂと機能材料Ｃ間の表面エネルギーおよび機能層に接する下地膜Ａの表面エネルギーの差を利用することで、機能層内に組成の分布を生じさせることができる。
【００１６】
デバイスとしては、機能層は層内に表面エネルギーの異なる機能材料を混在させて形成するかもしくは積層構造にすればよい。それにより、光あるいは熱的なエネルギーにより微小領域の組成分布を変化させることができる。また、積層した場合には組成変化させる平面方向のある領域を選ぶことで所望の領域のみ積層方向に渡って、異なる特性にすることも可能である。下地膜Ａと機能層内の機能材料Ｂと機能材料Ｃの表面エネルギーに差があることにより、光あるいは熱的なエネルギー照射を部分的に与えることで積層した機能層内で混ざり合い、部分的に組成が変化することで異なる特性の領域が得られる。機能材料Ｂのみ、機能材料Ｃのみどちらか一方を形成した場合にはエネルギーを与えても形状、組成の変化は起こらなかった。機能材料Ｂと機能材料Ｃが同じ層内に混在していること、あるいは接した構造であることが重要な点である。表面エネルギーは機能材料B、機能材料C間で異なることが好ましく、表面エネルギーの関係としては機能材料B＜機能材料Cが好ましい。下地膜の表面エネルギーは機能材料Ｂ、Ｃよりも小さくても大きくても、または中間でもよいが、加熱処理温度で溶解しないものであれば、エネルギー照射により機能層内に組成分布を生じさせることができた。
【００１７】
（機能材料ＢとＣの組合せ）
機能材料ＡにSiO2、Al2O3、Si、Pt、などを用い、機能材料ＢとＣを変えながら調べたところ、機能材料とＢとＣは、Ｂとして、Ge−Sb-Te、Ge-Te、Ge−Bi-Te、In-Sb-Te、Sｂ、Ge−Bi−Sb-Te、Ge−Sb-Te-O 、Ge−Sb-Te−N、CとしてAu、Ag、Cu、Pt、Pd、Ni、Ir、Rh、Co、Os、Ru、Fe、Re、Mn、W、Mo、Cr、Ta、Nb、V、Hf、Zｒ、Ti、Zn、Al、Siが好ましかった。このようにCの表面エネルギーがＢの表面エネルギーより２倍以上大きいことが好ましかった。
【００１８】
機能材料Ｂの中で、Ge-Sb-Teは、均一に分離されるため、ノイズの低いパターンを形成でき良好である。Ge-Bi-Teは、溶融後の結晶化速度が速く、再生速度を上げられるため、良好である。Ge-Teは、再生時の感度は良くないが、コントラストが大きく良好である。Sbは、溶融時の変化率が大きく、SNRが大きく良好である。In-Sb-Te、Ge−Bi−Sb-Teは、溶融温度が低く、再生時の感度が良く良好である。Ge−Sb-Te-O 、Ge−Sb-Te−Nは、保存安定性が高く良好である。
【００１９】
機能材料Ｃの中で、Au、Ag、Cu、Ni、Ir、Rh、Co、Os、Ruは、照射エネルギーが低くても分離するため好ましかった。Auはノイズが少ない点がより好ましい。Ag、Coは、機能材料Bの結晶化を促進する働きがありより好ましい。Cu, Niは、下地や保護層との接着力が強く、より好ましい。機能材料Cの中で、Pt、Pdは照射エネルギーを高くする必要があるが、分離後安定なため、耐久性に優れる。Ptは、さらに粒径が小さな１０−３０nmのマークやスペースを形成することが出来、より好ましい。Fe、Re、Mn、W、Mo、Cr、Ta、Nb、V、Hf、Zｒ、Ti、Zn、Al、Siは、Au等の貴金属に比べ、材料費が安価である点が好ましい。W、Mo、Cr、Ta、は、硬く、分離後に機能材料Bが溶融、固化を繰返す際に、媒体中での膜変形を起こしにくくより好ましい。Zn、Al、Siはこれらの中でもさらに安価で、取扱いが容易な点がより好ましい。Fe, Re、Zr、Ti、V, Hf は、分離後に機能材料Bとの光学特性が非溶融時に近いことから、機能材料の溶融時と非溶融時の信号変化を大きくし、再生時のＳＮＲを大きくできより好ましい。
【００２０】
（機能材料A）
ここで、機能材料ＢにGe−Sb-Te、機能材料ＣにAｇを用い、機能材料Aを変えながら相分離が生じるかどうかを調べたところ、表２に示す結果が得られた。機能材料Ｂの表面張力γ0 は、３３３（ｍN/ｍ） 、機能材料Cの表面張力γ0 は、９０３（ｍN/ｍ） である。ここで、表中の融点には、溶融する温度もしくは、ガラス状になり表面形状が大きく変化する温度を記載した。
【００２１】
【表１】
【００２２】
表中、混合ガラスの組成は、SiO2-Al2O3-Na2O-MgOであった。以上の結果より、機能材料Ａの表面エネルギーが、Ｂ、Ｃより大きくても小さくても、またこれらの中間の値であっても分離できることがわかった。エネルギー照射で膜は４２０℃以上になっているため、融点が４２０℃以下の機能材料Ａを用いた場合には、分離しなかった。つまり、分離するためのエネルギー照射で機能材料Aが溶融するばあいには、十分に分離されないことがわかった。
【００２３】
（基板）
本実施例では、保護基板にＲＯＭパターンに応じた凹凸を有するプラスチック基板やパターン転写したガラス基板を用いている。凹凸を有する基板とは、基板表面全面または一部に、原子サイズより大きな深さの溝を持つ基板である。ピットや溝などの凹凸は一周で連続的に形成されていても、途中分割されていてもよい。その大きさは場所により異なっていてもよい。また、基板には、プラスチック基板としてはポリカーボネートやや、ポリオレフィン、紫外線硬化樹脂からなるものや、この他、Siなど光が透過しない材料を用いてもよい。
【００２４】
本実施例では、基板を射出成型にて大量生産したが、ガラスやSiをレーザや電子ビームでじかに彫ってもよいし、マスクを用いたエッチングなどで形成してもよい。
【００２５】
実施例４に記載の表面粗さの違いは、表面の一部に硬いものを押し当て傷を形成してもよいし、表面が粗い基板の一部をエネルギービームにて溶融させ平坦化してもよい。
【００２６】
実施例５に記載の表面化学処理は、ナノ印刷などによって形成してもよいし、塗布後にエネルギービームで変質または取り除いてもよい。
【００２７】
次に、機能材料Ｃと機能材料Ｂを合計した平均膜厚Ｄｔと形成出来る分離した形状の最小の大きさＳｍの関係を調べたところ、機能材料Ｃの表面エネルギーと機能材料Ｂの表面エネルギーの比Ｚに、
Ｄｔ＊１０／Ｚ ≦ Ｓｍ 式（１）
Ｚ ≦ ４ 式（２）
式（１）かつ式（２）で示される関係があることがわかった。いくつかの機能材料を組合せた結果を表１に示す。ここで、材料ごとの表面エネルギーは、表面張力（ｍN/m）の測定値により比較した。以上より、分離した形状の大きさを小さくするには、平均膜厚Dtが式（１）かつ式（２）の関係または、後述の式（３）かつ式（４）の関係を満たすように、薄くなっていればよいことがわかる。また、この平均膜厚は、両機能材料の表面エネルギーの比で決まるため、材料の組合せによって異なることがわかる。例えば、機能材料ＣがAu、機能材料BがGe−Sb-Teで、１００nmのマークを形成するには、平均膜厚は３３nm以下、５０nmのマークを形成するには、１7nmにする必要があった。但し、表1に示されるように、平面方行への移動を抑制するエネルギーも働くため、表面エネルギー比Ｚが４以上になると、Ｚが４と同様の結果となった。すなわち、ＤｔとＳｍの関係は、式（３）と式（４）で示された。
Ｄｔ＊１０／４ ≦ Ｓｍ 式（３）
Ｚ ＞ ４ 式（４）
【００２８】
【表２】
【００２９】
また、表面エネルギー比が２未満の場合、分離が不十分で機能材料C中に機能材料Ｂが３〜４割含まれていた。弱いエネルギーを長時間照射すると、分離状況はやや改善される。
【００３０】
本発明は各材料での表面エネルギーの差が重要であるため、組合せにより適した材料を選べばよく、例にあげた限りではない。組成変化を生じさせる時の構造により処理温度には適した範囲がある。プラスチック基板を用いる場合とガラス板やＳｉ基板を用いた場合の違いや、デバイスとして利用する際の到達温度で異なる。例えばプラスチック基板を用いた場合、基板全体を加熱するには100℃程度となるため材料選びが難しいが、レーザ光により集光させたエネルギーを用いればよい。この場合、機能層のみの加熱となるため基板全体が加熱されるわけではなく、プラスチック基板においても熱変形などの影響は少ないが、組成変化温度（流動温度）が高すぎないことが望ましく、目安としては機能材料Cの融点が1000℃程度までであることが好ましい。例えば機能材料BとしてＧｅ-Ｓｂ-Ｔｅを使用した場合より好ましい機能材料ＣはＡｕ、Ａｇ、Ｃｕなどである。
ガラス基板やSi基板を用いた場合には基板全体を加熱処理することができ、高温処理が可能であるため、材料範囲は広がる。
【００３１】
組成が流動する変化は基板表面や機能層に接する下地表面などに微細な凹凸あるいは熱的な揺らぎなどのきっかけがあるとより容易に起こる。例えば、基板表面に凹凸があれば容易に凹部分と凸部分に機能層内の組成が分かれやすい。また、下地に濡れ性など表面エネルギーの異なる領域を設けることにより流動による組成変化が起こり易くなる。この流動は、材料や温度にも依存するが、たいてい1〜数分で完了する。従来方法で凹部と凸部に組成の異なる材料を形成する場合は、例えばレジストを用いて凹凸パターン形状を形成しておき、薄膜を製膜する。レジストを除去するとレジスト上の膜も一緒に除去されるため凸状領域にある材料のパターンが形成される。その後さらに別の材料を製膜、研磨などの手法で凸部上の膜のみを除去すると異なる材料を所望のパターン状に存在させることができる。この従来の方法では、トータルで２から３日を要する。このように、本願の方法を用いれば、簡単な工程で、高額な装置を用いずに、所望の領域へのパターン形成ができる。
【００３２】
また、流動させて異なる特性を持つ領域を形成する条件として、機能材料Bに対する機能材料Ｃの含有比率と膜厚、きっかけとなる凹形状と流動材料の体積との関係を調整することで、流動した後の各領域における表面曲率や、形状を任意に形成することができる。例えば機能材料Cの含有量が少ない場合、所望の領域全てに存在させることが困難となり、多すぎると所望の領域より広い領域に存在することになる。
【００３３】
また、機能層を一部融解させて移動した機能材料Ｃの領域の中に、組成分布があることがわかった。表面エネルギーが高い材料は表面積を小さくしようと働くことで、他の組成を含まずほぼ主成分のみであったが、下地膜あるいは基板表面に近い部分では、溶融した機能材料Ｂがわずかに存在した。接着層として機能していることからも機能材料Ｂの組成が混在していることがわかった。この部分をＥＤＸ（日立製、Ｓ5200）により組成分析した結果、わずかに２〜１９％のＧｅ、Ｔｅを含んでいることがわかった。他の組成の検出ピークと近いこともあり、測定には誤差が含まれるが有意差ではあった。しかしながらこの領域の化学的あるいは物理的特性を変質する範囲ではなく、問題は生じなかった。
【００３４】
起こりうる形状の例を図１に示す。
図１（ａ）は基板101は凹凸形状を有し、凸部に機能性材料B102,凹部に機能性材料C103が形成された、機能層の組成分布を示す一例図である。これは、凹凸基板101上に、材料Bと材料Ｃとの混合物を形成した後、熱をかけることによって、材料Ｂと材料Ｃとが分離して形成されたものである。
【００３５】
図１（ｂ）は図１（ａ）と加熱条件が異なる場合に形成された、機能層の組成分布を示す一例図である。凹凸基板１０１の凹部に材料Ｂと材料Ｃが形成されたものである。
【００３６】
図１（ｃ）は図１（ａ）に比べ凹凸基板１０１の凹凸形状が異なる場合や含有比率が異なる場合に形成された、機能層の組成分布を示す一例図である。凹凸基板１０１の凹部の幅が狭い場合や材料Ｃの含有比率が高い場合の、凹部に形成される材料Ｃの形状を示す一例である。
【００３７】
図１（ｄ）は図１（ｃ）と加熱条件が異なる場合に形成された、機能層の組成分布を示す一例図である。凹凸基板１０１の凹部に材料Ｂと材料Ｃが形成されたものである。
この図１（ｃ）（ｄ）の特徴は、材料Ｃの大きな表面張力により、材料Ｂの表面よりも突出している点である。
【００３８】
図１（ｅ）は図１（ａ）に比べ凹凸基板１０１の凹凸形状が異なる場合や含有比率が異なる場合に形成された、機能層の組成分布を示す一例図である。凹凸基板１０１の凹部の幅が広い場合や材料Ｃの含有比率が低い場合の、凹部に形成される材料Ｃの形状を示す一例である。
【００３９】
図１（ｆ）は図１（ｅ）と加熱条件が異なる場合に形成された、機能層の組成分布を示す一例図である。凹凸基板１０１の凹部に材料Ｂと材料Ｃが形成されたものである。
この図１（ｅ）（ｆ）の特徴は、基板形状や材料Ｃの含有量により、材料Ｂの表面よりも窪んでいる点である。
【００４０】
図１（ｇ）は図１（ａ）に比べ凹凸基板１０１の凹凸形状が異なる場合や含有比率が異なる場合に形成された、機能層の組成分布を示す一例図である。凹凸基板１０１の凹部の幅が狭い場合や材料Ｃの含有比率が高い場合の、凹部に形成される材料Ｃの形状を示す一例である。
【００４１】
図１（ｈ）は図１（ｇ）と加熱条件が異なる場合に形成された、機能層の組成分布を示す一例図である。凹凸基板１０１の凹部に材料Ｂと材料Ｃが形成されたものである。
この図１（ｇ）（ｈ）の特徴は、材料Cの大きな表面張力により、材料Ｂの表面よりも突出している点である。
【００４２】
図１（ｉ）は平面上にある微細な凹凸形状１０４を持つ基板１０１上に、機能材料Ｂと機能材料Ｃが形成された機能層の組成分布を示す一例図である。これは材料Bと材料Cとの混合物を形成した後、熱をかけることによって、微細な凹凸形状をきっかけに材料Ｂと材料Ｃとが分離して形成されたものである。
【００４３】
図１（ｊ）は平面上にある表面エネルギーの違い１０５、１０６を持つ基板上に、機能材料Ｂと機能材料Ｃが形成された機能層の組成分布を示す一例図である。これは材料Ｂと材料Ｃとの混合物を形成した後、熱をかけることによって、表面エネルギーの違いにより材料Ｂと材料Ｃとが分離して形成されたものである。
【００４４】
図１（ｋ）は平面上の表面荒れ１０７のある領域を持つ基板１０１上に、機能材料Ｂと機能材料Ｃが形成された機能層の組成分布を示す一例図である。これは材料Ｂと材料Ｃとの混合物を形成した後、熱をかけることによって、表面荒れの違いにより材料Ｂと材料Ｃとが分離して形成されたものである。
この図１（ｋ）の特徴は、材料Cの大きな表面張力により、材料Ｂの表面よりも突出している点である。
【００４５】
図１（ｌ）は従来方法の均一に形成された膜を示す一例図である。凹凸形状を有する基板１０１上に均一に形成された膜である。
【実施例１】
【００４６】
実施例１は、光を用いたROM基板の製法について記載する。図２に、本発明におけるディスク状デバイスの断面構造図の一例を示す。このデバイスは、表面に凹凸パターンを有する基板１0１上で、凹部には主成分が機能材料C102からなるスペース部、凸部には主成分が機能材料B103からなるマーク部が分離しており、表面が保護基板１０８で覆われている構成となっている。
図３に光ディスクの形成方法の一例を示す。
【００４７】
ガラス板301上に塗布したレジスト302に、カッティング用に集光したレーザ光303を照射し現像することにより表面にピットパターンあるいはラインパターンの凹凸を形成し、その表面をメッキ法によりNi板を形成しNiスタンパ304を作製した。その後Niスタンパを金型として射出成型法により、表面に凹凸を有するプラスチック基板３０５を作製した。この基板上にスパッタリングによりSiO2を10ｎｍ下地層306として形成し、次にＡｕ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅよりなる機能層307を２５nm積層しディスク状デバイスとした。
本実施例では機能層307を機能材料Ｂ、Ｃの2種類とし、機能材料Ｂ102としてGe-Sb-Teを、機能材料Ｂより表面エネルギーの大きい機能材料Ｃ103としてＡｕを用いた。その後、工程３として、レーザ光308を機能層307へ照射した。ここでは、移動方向に示されるように、ディスク状デバイスを回転してレーザ光を移動させながら照射した。この処理により、工程８に示されるよう機能層構成材料が融解して、表面エネルギーの大小により凹部、凸部へ移動し、組成の濃度分布が変化した。凹部には主成分Ａｕからなる領域１０３、凸部には主成分Ge−Sb−Teからなる領域１０２が形成された。工程7は、工程6から8への間の様子を示しており、主成分Ａｕからなる部分と主成分Ge−Sb−Teからなる部分からなる部分が分離する途中の様子を模式的に示してある。このように記録マークを形成後、保護基板107で貼り合わせにより表面を保護した。レーザ光照射は相変化光ディスクの初期化に使用されている装置で可能であり、幅５μｍ、長さ５０μｍの長円形のシートビームであるため短時間で処理することが可能であった。尚、集光したスポット径の小さなレーザ光で部分的に照射しても機能層の変化は起こる。変化させる領域を狭小領域としたい場合に有効である。
【００４８】
また、機能層の機能材料ＣとしてＰｔ、Ｃｕを用いても同様の状態が得られた。凹部には表面に曲率を持つ主成分Ｐｔ、Cuからなる膜が形成された。また、これらの組成分布をＳＥＭ（走査電子顕微鏡）、微小領域のＴＥＭ（透過電子顕微鏡）などによりその効果を確認した。また、凹凸パターンを転写する母型としては射出成型に対応するものであればＮｉスタンパでなくともよい。
【００４９】
図４（ａ）に、上記のような製法で形成されたピットパターン状に形成された機能材料Bと機能材料Cの領域を上面からみた配置図を示した。長さの異なる領域から構成されている。例えば機能材料Ｃ 103の領域が光ディスクのＲＯＭの信号となるピットパターンに相当する。（ｂ）にライン状に形成された機能材料Bと機能材料Cを上面からみた図を示した。（ｃ）は別の形状に形成した場合の機能材料Bと機能材料Cを上面からみた図を示した。
【００５０】
図３（ａ）ようにピットパターンが形成された光ディスクの場合、ピットパターン部のみに反射率の高い材料を存在させることができる。それにより高い信号レベルが容易に得られる。従来の光ディスクの信号は均一に反射膜が形成され深さの違いを利用したものであるが、信号部以外の領域を反射率の低い材料とし、信号領域との反射率差を大きくすることで、本実施例のディスクの方が高い信号レベルが得られた。
【００５１】
従来は、複数の工程を経てデバイスを製造するので、デバイスの製造に、通常数日〜数週間程かかったが、このデバイスは、相分離を利用することで、数分〜数十分と、短時間で済み、反射率特性の異なる領域の形成が簡単な製造方法で得ることができた。
【００５２】
また、従来の光エネルギーを利用したレジスト加工技術では、微細な形状の形成にはビーム中央部のごく一部のパワーを使うので、ビームのパワー変動の影響が大きくなる結果、歩留まりが低下してしまったが、本願発明の製造方法を用いることにより、このような課題を解消することができた。
【実施例２】
【００５３】
凹凸形状を有する基板を作製するための別の方法について、作製方法の一例を図５に示す。ガラス板401の上に均一にＳＯＧ（スピンオングラス）402を塗布し、Ｎｉスタンパ304とガラス板の間に挟み加圧した後、ＵＶ光403を照射してＮｉスタンパとの界面で剥離し、Niスタンパのパターンを転写した。ガラス板はプラスチック基板に比べ平坦性に優れている。また、ＳＯＧは主成分がＳｉＯ２であることから耐熱性に優れており、上述のシートビームの変わりにベーク炉による加熱が可能になる。また、ベーク炉による加熱は複数枚を同時に処理できるため生産効率が良い。Ｎｉスタンパから凹凸を転写したＳＯＧ付ガラス基板上にＡｕ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅよりなる機能層３０７を１３nm、スパッタリングにより形成した。その後ベーク炉404中で熱処理を４００℃1分施した。加熱処理により機能層は表面エネルギーの大小により凹部、凸部へ移動し、組成の濃度分布が変化し、凹部には主成分Ａｕからなる機能材料Ｃ103、凸部には主成分Ge−Sb−Teからなる機能材料Ｂ102が形成された。熱処理中は静止、固定していても機能層中の組成の移動が生じたが、外部からわずかな振動を加えると、凹凸部への組成の濃度分布が速やかに完了した。例えば上下、左右の振動や回転、などである。
【００５４】
機能層の機能材料ＣとしてＰｔ-Ｃｏ、Ｃｒ-Ｃｏを用いても同様の状態が得られた。凹部には主成分Ｐｔ-Ｃｏ、Ｃｒ-Ｃｏからなる磁性を持つ膜が形成され、凸部表面には非磁性材料が形成された。ＳＥＭ、微小領域のTEMなどにより組成分布を確認した。機能層の変化などについては実施例１と同じであった。
【実施例３】
【００５５】
凹凸形状を有する基板を作製するための別の方法について説明する。
実施例２と同様にSOGを用いる転写の場合、Ｎｉスタンパの代わりに石英スタンパ601も可能であった。実施例２と異なる部分について図６に示す。透明な石英スタンパ601,602を2枚用いれば、基板の両面へのパターン形成が一度の転写で行うことができ、高密度のデバイスを短時間で作製することが可能である。石英スタンパは石英板上にレジストを塗布した後に集光したレーザ光により所望のサイズ（ピットパターンあるいはラインパターン）になるよう露光し、現像した後にＲＩＥ（反応性イオンエッチング）処理を行い石英板表面に凹部を形成した。RIE処理の後、レジストを除去することで所望の深さの凹凸を有する石英スタンパを作製した。もちろんこの石英スタンパを原盤として複数枚のＮｉスタンパを作製することも可能である。石英スタンパを母型とする場合は、凹凸パターンを転写するガラス板の代わりにＳｉ基板でも良い、ＵＶ光を照射することができれば良く、スタンパあるいは凹凸パターンを転写する基板のどちらかが透明であればよい。次にガラス板401の上に均一にＳＯＧ（スピンオングラス）402を塗布し、石英スタンパ601,602とガラス板401の間にＳＯＧ402を均一に挟み加圧して、ＵＶ光を照射して石英スタンパとの界面で剥離すると凹凸が転写されたガラス基板が得られた。この基板上に、図５のようにＡｕ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅよりなる機能層３０７を１３nm、スパッタリングにより形成した。その後熱処理を４００℃１分施した。加熱処理により機能層中で融解し、表面エネルギーの大小により凹部、凸部へ移動し、組成の濃度分布が変化した。その結果、凹部、凸部で組成の異なる領域が得られた。これにより、基板両面に機能層を形成できた。両面 に記録層を有するROMなどに適用できる。
【００５６】
なお、Ｓｉ基板を用いた場合には光が透過しないため基板越しのシートビームによる加熱はできないが、ガラス基板同様、ベーク炉加熱が可能であることから複数枚を一度に処理できる上、ガラス基板よりも安価に同様の結果を得ることができた。ベーク炉加熱による機能層の変化については実施例１、２と同じであった。
【実施例４】
【００５７】
凹凸形状を有する基板を作製するための別の方法について説明する。
機能層中の組成変化を促すものとしてわずかなきっかけでも有効であった。作製方法の一例を図７に示す。まず凹凸を形成したＮｉスタンパ304を作製した。レジストに露光する光を電子線とし直径５０ｎｍのピットパターンあるいは線幅５０ｎｍのラインパターンを凹凸に形成した。一例としてガラス基板301上に、ＰＭＭＡ樹脂701をスピン塗布し、基板全体を約１１０℃に加熱した後に樹脂薄膜にＮｉスタンパを真空雰囲気中で押し当てた。押し当てる圧力を２メガパスカルとした。その後樹脂が軟化している状態を維持し、樹脂を引き伸ばすように両者を並行かつ垂直方向へ均一にＮｉスタンパと基板を剥離する。それにより、Ｎｉスタンパの凹部のＰＭＭＡ樹脂は基板と垂直方向に、Ｎｉスタンパの凹部の深さよりも高い針状の凸部が形成される。例えば深さ７０ｎｍ、直径１２０ｎｍのＮｉスタンパのピットが転写後には高さ３００ｎｍ直径３０ｎｍとＮｉスタンパよりも高く小さい凸部が得られた。次に、先端のとがった形状のパターンをもつＰＭＭＡ樹脂基板をマスター基板に用いて微小凹凸を有する基板702を作製した。ポリカーボネート平板702表面あるいは下地膜表面に、上記の針状の凸部を有するマスター基板の尖った形状の先端のみが接するように押し当て、ポリカーボネート平板702表面あるいは下地膜表面にわずかな凹状のくぼみ（傷）を形成した。ここで、ポリカーボネート基板は７０℃〜１３５℃の範囲の温度に保持しておくと、より凹状のくぼみ形状変化が生じやすい。この基板上にスパッタにより下地膜703としてSiO2を１０ｎｍ、Ａｕ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅよりなる機能層２２を２５ｎｍ形成した。その後このディスクを回転させながら初期化機のシートビームを照射することにより機能層は加熱され、機能層中の各材料が融解し、表面エネルギーの大小により凹部、凸部へ移動し、組成分布が変化した。その結果、図１（ｉ）に示すような組成および形状の変化が起こり、図７の一番下に示すように、材料ＢであるＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ102、材料CであるＡ103が分離した。この結果からわずかな凹状のくぼみでもＡｕが移動することがわかった。ここで、１０nm程度以上あれば、材料Bと材料Cが相分離する。したがって、表面エネルギーの差があれば極微小な凹凸でも任意のパターンで組成分布が得られることがわかった。同様にして尖った形状のパターン先端をポリカーボネート基板上に直接スパッタしたＡｕ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ膜２２の表面に押し当て、膜自身にわずかな凹状のくぼみ（傷）を形成した。この場合、すなわち、下地としてSiO2膜を形成しなくても、加熱による機能層中の組成変化はこのくぼみ（傷）をきっかけに同じように起こった。
【００５８】
図４（ａ）に示すように機能材料Ｂと機能材料Cの領域はピットパターン状に形成された。長さの異なる領域から構成されている。例えば103が光ディスクのＲＯＭの信号となるピットである。
【００５９】
このようにわずかなくぼみ上に形成された組成領域は他の領域に比べ膜厚が厚くなるように形成される。光ディスクの信号として、図４（ａ）のようなピット状に形成した機能材料Ｃ１０３としてのＡｕは表面に曲率を持った形状で存在することになる。これを信号として読み出した場合、図４（ｌ）のような従来の矩形ピットに比べ、肩の部分が無く、なだらかな曲線を持つピットとなることから、従来よりもノイズ成分の少ない信号レベルが得られた。
【実施例５】
【００６０】
機能層中の組成変化を促すための別の方法について説明する。
機能層中の組成変化を促すものとして、基板表面あるいは下地表面の表面状態の違いを利用する方法も効果的だった。図８に製造方法を示す。機能層が光あるいは熱によるエネルギーを受けて変化する際に、下地の表面状態の影響を受けて組成が変化する。下地層としてＴｉＯ2膜を使用する。基板305上にスパッタにより下地層306としてＴｉＯ2を30ｎｍ形成し、この膜表面に所望のパターンが形成してあるマスク８０１を介してＵＶ光４０３を照射した。ＴｉＯ２膜はＵＶ光が照射された部分のみ反応し、改質することで表面エネルギーが低下する。よってこの表面エネルギーの差を利用して機能層の組成変化を促すことができる。ＵＶ光を照射した後、ＴｉＯ２上に機能層307としてＡｕ-Ｇｅ-Ｓｂ-Ｔｅを25ｎｍ製膜した。その後この基板を回転させながらレーザ光を照射した。レーザ光による加熱処理により、機能層は図１（ｇ）に示すようにＡｕを主成分とする領域106とＧｅ-Ｓｂ-Ｔｅを主成分とする領域105に分かれた。
【００６１】
また、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すような機能材料Bと機能材料Cの領域を形成することができた。この製造方法においては遮蔽マスクの形状に依存するため、所望のサイズに応じて遮蔽マスクを形成しておけばよい。ＵＶ光を使用する場合は比較的大きいパターンの場合となり、狭小パターンを得るためにはＥＢなどの光源を使用すればよい。遮蔽マスクの場合はあらかじめ遮蔽マスクと基板の位置制御をしっかりしておくことで、パターン一つ一つの制御は必要でない。このことから光源となる光を必要な領域全体に照射するかもしくは走査すればよいことや、真空工程を含まずに所望の領域に所望の材料を形成できることは生産性の上でメリットである。
【００６２】
また、表面状態の異なる領域を形成する方法として、遮蔽マスクを利用したスパッタでも可能であった。機能層とは表面エネルギーの異なる材料を基板上にスパッタしたところ、マスクを通過した部分のみに下地膜が形成される 同様にして、この基板上にＡｕ-Ｇｅ-Ｓｂ-Ｔｅを25ｎｍ製膜し、基板を回転させながらレーザ光を照射した。レーザ光による加熱処理により、機能層は図１（ｊ）に示すようにＡｕを主成分とする領域とＧｅ-Ｓｂ-Ｔｅを主成分とする領域に分離して形成された。
【実施例６】
【００６３】
磁気ディスクに応用した例について示す。図９に示す。
機能層を２層に分けて積層した場合において試みた。ガラス基板上に下地３０６としてＣｒ合金を２０ｎｍ、機能材料Ｂ１０２としてＧｅ-Ｓｂ-Ｔｅを10nm、機能材料Ｃ１０３としてＣｏ-Ｃｒ-Ｐｔ合金を２０ｎｍ積層した。その後波長約４００ｎｍの集光したレーザ光308を用いて、基板を回転させながら２００ｎｍの送りピッチで内周から外周へと円状に加熱した。シートビームではなく集光したレーザ光での狭い範囲のエネルギー照射であるため、時間的には課題があるが線幅が５０ｎｍとわずかなエリア内での組成変化を生じさせることができた。レーザ光が照射された領域901はその他の領域とは磁気特性が異なる結果が得られた。この901の領域は、Ｇｅ-Ｓｂ-Ｔｅ+Ｃｏ-Ｃｒ-Ｐｔからなっている。この場合加熱されない領域が磁気記録エリアであり、磁気特性が変化した加熱部分は、記録マークの磁界の広がりを制限し、磁界の広がりに起因するサイドフリンジ、クロストークなどを防ぐ領域となる。レーザ光による加熱により、機能層内の一部が融解し、組成が混ざり合うことで磁気特性を変化させた。これによる凹凸変化はほとんどなく、安定したヘッド浮上を行うことができた。この方法であればレーザ光照射のみで所望のデバイスが形成されるため、従来のディスクリート媒体作製に比べ製造工程が簡単で製造にかかる時間ははるかに短い時間で済む。例えば基板に凹凸を形成する工程が不要となるなどである。
【実施例７】
【００６４】
実施例４のように小さなくぼみ上に形成された領域は他の領域よりも膜厚を厚く形成することがたやすい。表面エネルギーの高い材料の含有比率を多めにすれば図１０に示すように曲率をもった領域が他の部分よりも凸状態で存在する。機能材料B１０２と機能材料Ｃ１０３、および下地１０１の表面では表面エネルギーが異なり、液体に対する濡れ性も異なる。例えば液体を塗布し、表面エネルギーが異なることを利用し、一方の領域のみに液体を存在させることができる。ピット状の領域あるいはライン状の領域にのみに分離して存在させることができる。また、凹部にある機能材料Ｂ１０２のみを除去してもよい。この場合も下地あるいは基板と機能材料Ｃ１０３の表面エネルギーが異なることを利用し、一方の領域のみに液体を存在させることができる。
【００６５】
例えばバイオチップトレーとして用いた場合について説明する。図１０の凹部１００２に、ヌクレオチド配列又はタンパク等のプローブを形成する。このとき、凹部それぞれの領域には、それぞれ異なる種類のプローブ１００１を形成する。このプローブは、共有結合で基板と結合するようにしても、イオン結合で結合するようにしても、どちらでも良い。続いて、血液等、調べたいサンプル（検体）を、プローブが配置された基板に滴下する。ここでは、機能材料Ｂと機能材料Ｃの表面の濡れ性が異なるため、チップトレー上に検体の液体を滴下し上下、左右に多少揺らすだけで、検体１００２は凸部ではじかれて凹部に集まり、簡単に振り分けることができる。こうして、所望の検査を行うことができる。サンプルは、凹部の領域毎に、きちんと分離され、凹部同士でコンタミネーションすることがないので、高い精度で反応を検出することができる。また、プローブ自身も親水性、疎水性、帯電の性質を持つことから、プローブの整列、配列も可能である。同様に親水性、疎水性、帯電の性質をもつ生体分子の整列にも上記トレーの濡れ性の違いを利用できる。
【実施例８】
【００６６】
実施例１示した製造方法において、光ディスク用ピットパターン状に形成された機能材料Bと機能材料Cの領域のうち、一方の領域の機能材料をドライまたはウェットエッチング、加熱処理による昇華や酸化作用を利用することで、除去または透明化することでパターン以外の領域をレーザ光が光を吸収しない状態にした。例えば機能材料ＢをＧｅ-Ｓｂ-Ｔｅにした場合はアルカリのウェットエッチングで除去でき、酸化作用を利用するには機能材料ＢをＩｒＯｘ、Ａｇ合金-ＺｎＳ、ＴａＮなどを選ぶと、熱処理により透過率が増すことで透明化ができる。パターンとしては図４（ａ）のピットパターンの他に（ｂ）（ｃ）に示すような領域が形成できる。その後、形成した領域が移動しないように保護膜を形成する。さらにピット形状を形成する工程と、機能層を形成して加熱処理および一方の領域の除去、保護層の形成を繰り返し行うことで、パターン領域にのみ機能材料が存在し、それ以外の領域にはレーザ光が透過する膜が形成されている多層構造の光ディスクを形成した。
このような多層ディスクを形成することにより、従来の問題であったレーザ光が奥の層を読むために通過する手前の層の、各層におけるレーザ光の吸収を低下させることができ、信号部分とその他の領域との反射率差が大きいことから高い信号レベルが得られることができた。図１１に（ａ）本発明を用いた２層構造、(b)従来の２層構造を比較する図を示す。図１１（ａ）において基板１０１に形成された機能材料Ｃ１０３と中間層１１０１と２層目の層１１０２、保護基板１０７の構造とした。レーザ光３０８を照射し信号を読み出す。２層目を読み出す場合でも、信号となる領域１０３以外の領域が透明であるため中間層を通過したレーザ光１１０３の光量の減衰は少ない。一方、図１１（ｂ）の従来構造では１層目1104でのレーザ光の吸収が多いために中間層を通過した光量１１０３が減衰する。
【００６７】
尚、層と層を分けるために存在するスペーサ層（ピットパターンを形成する層）は多重反射の影響を防ぐため、厚みは一定でなくてもよい。
【実施例９】
【００６８】
図１２に半導体装置における配線の製造方法に応用した例について示す。まず、Ｓｉ基板上にあらかじめ形成したい配線パターン上にわずかな凹凸を形成しておく。その後、Ｃｕ-Ｇｅ-Ｓｂ-Ｔｅ膜を製膜し、ベーク炉で４００℃１分の加熱処理を行った。その結果、凹部にはわずかな凹みをきっかけとしてＣｕを主成分とした組成が集まった領域となり、他はＧｅ-Ｓｂ-Ｔｅを主成分とした領域に分かれた。その後Ｇｅ-Ｓｂ-Ｔｅのみを除去し、図１２（ａ）に示すようにＣｕのみを残した。配線となるＣｕの領域はＧｅ-Ｓｂ-Ｔｅが融解したことにより、基板に接する部分で一部Ｇｅ-Ｓｂ-Ｔｅの組成を含み、接着層として機能している他、Ｃｕのマイグレーションによる分離、断線をも防ぐ効果が得られた。図１２（ｂ）に形成した配線の平面図を示す。
【００６９】
従来は、複数の工程を経て配線を製造するので、通常少なくともレジスト処理、パターン露光、レジスト一部除去、ドライエッチングによる深さ処理、レジスト除去、配線材料製膜、研磨という複数の工程を経て製造されるため、製造には数日程かかったが、この製造方法の場合は相分離を利用するため、あらかじめきっかけとしてのパターン形成は必要であるが、加熱処理のみで配線エリアへの材料形成ができるため処理時間は数分で済み、電気的特性の異なる領域の形成が簡単な製造方法で得ることができた。
【実施例１０】
【００７０】
図１３に発光素子の製造方法に応用した例について示す。実施例２に示した製造方法で透明基板１３０１上にSOG４０２から成る凹凸パターンを形成した。その上に機能材料ＢとしてＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅと機能材料ＣとしてZnOが混在した膜をスパッタにより製膜し、ベーク炉内で400℃1分の加熱処理を行った。加熱により機能材料Ｂ102と機能材料Ｃ103の領域に分離し、その後一方の機能材料Ｂ、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅをエッチングにより除去した。除去されずに残ったＺｎＯは透明電極１３０２となる。その後アルキレート錯体からなる有機発光層１３０３、金属電極１３０４としてＡｇ-Ｍｇを製膜した。透明電極と金属電極との間に電圧を印加することによって発光する光は曲率形状を持つ透明電極のプリズム現象により、光の取り出し効率が高くなった。従来方法では曲率形状を持つ電極を作製するには曲率を持つ母系作製、パターン転写、製膜と複雑な工程が必要であったため高価な装置と日数が必要であったが、これにより曲率形状を持つ透明電極を簡単な製造方法で短時間に得ることが実現できた。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明によるデバイス断面図。
【図２】本発明による第１の実施例のデバイス断面図。
【図３】本発明による第１の実施例のデバイス製造方法を示す断面図。
【図４】本発明により形成されたパターンを示す平面図。
【図５】本発明による第２の実施例のデバイス製造方法を示す断面図。
【図６】本発明による第３の実施例のデバイス製造方法を示す断面図。
【図７】本発明による第４の実施例のデバイス製造方法を示す断面図。
【図８】本発明による第５の実施例のデバイス製造方法を示す断面図。
【図９】本発明による第６の実施例のデバイス製造方法を示す断面図。
【図１０】本発明による第８の実施例のデバイス製造方法を示す断面図。
【図１１】本発明による第９の実施例のデバイス製造方法を示す断面図。
【図１２】本発明による第１０の実施例のデバイス製造方法を示す断面図。
【図１３】本発明による第１０の実施例のデバイス製造方法を示す断面図。
【符号の説明】
【００７２】
１０１：基板
１０２：機能材料Ｂ
１０３：機能材料Ｃ
１０４：わずかなくぼみ
１０５、１０６：濡れ製の違う表面
１０７：表面荒れの異なる領域
１０８：保護基板
３０１：ガラス板
３０２：レジスト
３０３：レーザ光
３０４：Ｎｉスタンパ
３０５：プラスチック基板
３０６：下地層
３０７：機能層
３０８：レーザ光
４０１：ガラス板
４０２：ＳＯＧ（スピンオングラス）
４０３：ＵＶ光
４０４：ベーク炉
６０１：石英スタンパ
７０１：ＰＭＭＡ樹脂
８０１：マスク
９０１：磁気特性が異なる領域
１００１：プローブ
１００２：サンプル
１１０１：中間層
１１０２：２層目の層
１１０３：中間層を通過した光
１１０４：１層目の層
１３０１：透明基板
１３０２：透明電極
１３０３：有機発光層
１３０４：金属電極。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特性の異なる複数の領域を持つデバイスとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デバイスとはエネルギーを与えることで生じる化学的性質、物理的性質が異なる微少領域を利用するもののことで、例えば光ディスクや磁気ディスクのような電子デバイス、半導体デバイス、ナノサイズの凹凸形状を利用するものなどのことである。
【０００３】
デバイスの例として、半導体や光ディスクが挙げられるが、これらの凹凸パターンの形成では、基板上に塗布したレジストにレーザ光や電子線（ＥＢ）照射によって潜像を形成し、その潜像を現像して照射した部分あるいはしなかった部分を除去することで凹凸パターンを形成する、光エネルギーを利用する方法が知られている。どちらの場合でも、レーザ光やＥＢのスポット径を小さくすればより微細なパターンが形成される。スポット径の縮小は、光源波長を短くすることや、対物レンズの開口数（ＮＡ）を大きくすることで対応できる。他に、熱エネルギーを利用する方法としては、非特許文献１記載の結晶、非晶質のどちらか一方を選択的に除去することで凹凸パターンを形成する加工方法が記載されている。
【０００４】
また別のデバイスの例として、ハードディスク等の磁気記録媒体が挙げられるが、これは、磁力を印加することで変化する磁性の向きの違いを信号としている。近年、記録層を構成する磁性粒子の微細化、材料の変更、ヘッド加工の微細化等の改良により、著しい面記録密度の向上が図られている。そこで、一層の面記録密度の向上を実現可能である磁気記録媒体の候補として、特許文献１に記録層を所定の凹凸パターンで形成し、凹凸パターンの凹部に非磁性材を充填して記録エリアを分割するディスクリートタイプの磁気記録媒体が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−９７４１９号
【非特許文献１】Applied Physics Letters, Vol.85, No.4, 639-641 (2004)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来のいずれの方法でも、デバイス製造の工程は複雑で、手間や時間がかかってしまう。このように、簡便で短時間で製造可能なデバイスを製造することは、困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下の発明により上記の問題点を解決することができる。
表面に第１の材料を有する基板と、前記基板の第１の領域上に形成された第２の材料と、前記第２の材料とは表面エネルギーまたは表面曲率が異なる第３の材料とを有し、前記第２の材料および前記第３の材料とは、化学的または物理的性質が異なるものであり、表面エネルギーまたは表面曲率が第２の材料よりも第３の材料の方が大きく、かつ、第３の材料で形成された領域において、第２の材料を２０％未満の範囲で含むものであるデバイスとする。
【０００８】
第１の材料を有する基板上に、第２の材料と第３の材料が混在あるいは接する構造に形成した機能層に、光あるいは熱的なエネルギーを与えたことにより、機能層内の組成変化や形状変化を生じさせる。つまり、機能層内に混在している表面エネルギーの異なる第２の材料である機能材料Ｂと第３の材料である機能材料Ｃを加熱し部分的に溶解させ、元素が動きやすくなった状態において表面エネルギーの大きい材料が、表面積を小さくしようと働くこと、および表面エネルギーが小さい材料がその動きを阻止することなく働くことにより、化学的あるいは物理的な特性の異なる領域を形成することができる。または、光や熱のエネルギーを受けたことにより結晶化する材料が結晶化する過程において余分な材料を排除するように働くこと、および結晶化の過程を妨害することなくスムーズに行い、結晶化材料から分離するように働くことによっても同様で、機能層内でそれぞれの機能材料毎に集まるよう組成が流動し、所望の領域に所望の材料を形成することができる。表面エネルギーの関係は材料２＜材料３が好ましい。なお、２０％未満としたのは、分離して流動する結果、材料３に材料２が含まれていることを示すものであり、相分離した証拠でもある。
【０００９】
特に、第３の材料で形成された領域は、下地である第１の材料近傍付近で、第２の材料が残存するため、膜厚方向で、下地側に向けて第２の材料の含有量が増えることが多い。勿論、相分離した結果なので、その含有量は２０％未満である。
【００１０】
それぞれの材料毎でなくとも構成する組成の一部が流動し、構成組成濃度が異なるということは光学的、熱的あるいは磁気的な特性が異なるため信号（記録マーク）とそれ以外として識別することができる。表面エネルギーが高い機能材料Ｃの領域にはわずかに機能材料Ｂの主成分が含まれており、表面側と基板に接している側での機能材料Ｂの含有量が異なり、基板に接している側の方が機能材料Ｂの含有量が多い。組成の変化は基板表面や機能層に接する下地表面などに微細な凹凸あるいは熱的な揺らぎなどのきっかけがあるとより容易である。例えば、基板表面に凹凸があれば容易に凹部分と凸部分に機能層内の機能材料Ｂと機能材料Ｃが分かれやすい。また、下地に濡れ性など表面エネルギーの異なる領域を設けることにより機能材料Ｂと機能材料Ｃ間の流動が起こり易くなる。
【００１１】
さらに、組成の違いから生じる特性の差、例えば化学反応や接着性の差を利用することにより、所望の領域に形成された材料のみを残すあるいは除去する処理を行うことで、形状の変化や、その材料が持つ化学的または物理的な特性を有効に利用することができる。一方の材料を除去する方法としてはウェットエッチング、反応性イオンエッチングなどのドライエッチングや、高温の熱処理による昇華または酸化による透明化を行う。透明化は光ディスクの多層構造においては特に有効な手段である。
【００１２】
また、表面エネルギーの高い材料が光あるいは熱エネルギーを与えることにより自然に流動することを利用するため、形成された領域の形状は曲率を持つという特徴がある。
【００１３】
このように形成した領域の化学的あるいは物理的特徴を利用するデバイスにおいては、使用する温度が融解温度未満であることが重要である。融解温度以上にした場合、形成した所望の形状がさらに変化を続けてしまうことや、組成が変質し、所望の特性が得られなくなる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明によるデバイスは基板上に形成した機能材料層に熱または光のエネルギーを与えることにより、所望の領域に所望の材料を、従来の複雑な工程を経ることなく、簡単に短時間で形成することができる。また、材料Ｂと材料Ｃとが相分離した結果、微細なデバイス構造を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施例によって詳細に説明する。
光あるいは熱的なエネルギー照射により、形成した機能層が溶解する。それにより形成した機能層内の機能材料Ｂと機能材料Ｃ間の表面エネルギーおよび機能層に接する下地膜Ａの表面エネルギーの差を利用することで、機能層内に組成の分布を生じさせることができる。
【００１６】
デバイスとしては、機能層は層内に表面エネルギーの異なる機能材料を混在させて形成するかもしくは積層構造にすればよい。それにより、光あるいは熱的なエネルギーにより微小領域の組成分布を変化させることができる。また、積層した場合には組成変化させる平面方向のある領域を選ぶことで所望の領域のみ積層方向に渡って、異なる特性にすることも可能である。下地膜Ａと機能層内の機能材料Ｂと機能材料Ｃの表面エネルギーに差があることにより、光あるいは熱的なエネルギー照射を部分的に与えることで積層した機能層内で混ざり合い、部分的に組成が変化することで異なる特性の領域が得られる。機能材料Ｂのみ、機能材料Ｃのみどちらか一方を形成した場合にはエネルギーを与えても形状、組成の変化は起こらなかった。機能材料Ｂと機能材料Ｃが同じ層内に混在していること、あるいは接した構造であることが重要な点である。表面エネルギーは機能材料B、機能材料C間で異なることが好ましく、表面エネルギーの関係としては機能材料B＜機能材料Cが好ましい。下地膜の表面エネルギーは機能材料Ｂ、Ｃよりも小さくても大きくても、または中間でもよいが、加熱処理温度で溶解しないものであれば、エネルギー照射により機能層内に組成分布を生じさせることができた。
【００１７】
（機能材料ＢとＣの組合せ）
機能材料ＡにSiO2、Al2O3、Si、Pt、などを用い、機能材料ＢとＣを変えながら調べたところ、機能材料とＢとＣは、Ｂとして、Ge−Sb-Te、Ge-Te、Ge−Bi-Te、In-Sb-Te、Sｂ、Ge−Bi−Sb-Te、Ge−Sb-Te-O 、Ge−Sb-Te−N、CとしてAu、Ag、Cu、Pt、Pd、Ni、Ir、Rh、Co、Os、Ru、Fe、Re、Mn、W、Mo、Cr、Ta、Nb、V、Hf、Zｒ、Ti、Zn、Al、Siが好ましかった。このようにCの表面エネルギーがＢの表面エネルギーより２倍以上大きいことが好ましかった。
【００１８】
機能材料Ｂの中で、Ge-Sb-Teは、均一に分離されるため、ノイズの低いパターンを形成でき良好である。Ge-Bi-Teは、溶融後の結晶化速度が速く、再生速度を上げられるため、良好である。Ge-Teは、再生時の感度は良くないが、コントラストが大きく良好である。Sbは、溶融時の変化率が大きく、SNRが大きく良好である。In-Sb-Te、Ge−Bi−Sb-Teは、溶融温度が低く、再生時の感度が良く良好である。Ge−Sb-Te-O 、Ge−Sb-Te−Nは、保存安定性が高く良好である。
【００１９】
機能材料Ｃの中で、Au、Ag、Cu、Ni、Ir、Rh、Co、Os、Ruは、照射エネルギーが低くても分離するため好ましかった。Auはノイズが少ない点がより好ましい。Ag、Coは、機能材料Bの結晶化を促進する働きがありより好ましい。Cu, Niは、下地や保護層との接着力が強く、より好ましい。機能材料Cの中で、Pt、Pdは照射エネルギーを高くする必要があるが、分離後安定なため、耐久性に優れる。Ptは、さらに粒径が小さな１０−３０nmのマークやスペースを形成することが出来、より好ましい。Fe、Re、Mn、W、Mo、Cr、Ta、Nb、V、Hf、Zｒ、Ti、Zn、Al、Siは、Au等の貴金属に比べ、材料費が安価である点が好ましい。W、Mo、Cr、Ta、は、硬く、分離後に機能材料Bが溶融、固化を繰返す際に、媒体中での膜変形を起こしにくくより好ましい。Zn、Al、Siはこれらの中でもさらに安価で、取扱いが容易な点がより好ましい。Fe, Re、Zr、Ti、V, Hf は、分離後に機能材料Bとの光学特性が非溶融時に近いことから、機能材料の溶融時と非溶融時の信号変化を大きくし、再生時のＳＮＲを大きくできより好ましい。
【００２０】
（機能材料A）
ここで、機能材料ＢにGe−Sb-Te、機能材料ＣにAｇを用い、機能材料Aを変えながら相分離が生じるかどうかを調べたところ、表２に示す結果が得られた。機能材料Ｂの表面張力γ0 は、３３３（ｍN/ｍ） 、機能材料Cの表面張力γ0 は、９０３（ｍN/ｍ） である。ここで、表中の融点には、溶融する温度もしくは、ガラス状になり表面形状が大きく変化する温度を記載した。
【００２１】
【表１】
【００２２】
表中、混合ガラスの組成は、SiO2-Al2O3-Na2O-MgOであった。以上の結果より、機能材料Ａの表面エネルギーが、Ｂ、Ｃより大きくても小さくても、またこれらの中間の値であっても分離できることがわかった。エネルギー照射で膜は４２０℃以上になっているため、融点が４２０℃以下の機能材料Ａを用いた場合には、分離しなかった。つまり、分離するためのエネルギー照射で機能材料Aが溶融するばあいには、十分に分離されないことがわかった。
【００２３】
（基板）
本実施例では、保護基板にＲＯＭパターンに応じた凹凸を有するプラスチック基板やパターン転写したガラス基板を用いている。凹凸を有する基板とは、基板表面全面または一部に、原子サイズより大きな深さの溝を持つ基板である。ピットや溝などの凹凸は一周で連続的に形成されていても、途中分割されていてもよい。その大きさは場所により異なっていてもよい。また、基板には、プラスチック基板としてはポリカーボネートやや、ポリオレフィン、紫外線硬化樹脂からなるものや、この他、Siなど光が透過しない材料を用いてもよい。
【００２４】
本実施例では、基板を射出成型にて大量生産したが、ガラスやSiをレーザや電子ビームでじかに彫ってもよいし、マスクを用いたエッチングなどで形成してもよい。
【００２５】
実施例４に記載の表面粗さの違いは、表面の一部に硬いものを押し当て傷を形成してもよいし、表面が粗い基板の一部をエネルギービームにて溶融させ平坦化してもよい。
【００２６】
実施例５に記載の表面化学処理は、ナノ印刷などによって形成してもよいし、塗布後にエネルギービームで変質または取り除いてもよい。
【００２７】
次に、機能材料Ｃと機能材料Ｂを合計した平均膜厚Ｄｔと形成出来る分離した形状の最小の大きさＳｍの関係を調べたところ、機能材料Ｃの表面エネルギーと機能材料Ｂの表面エネルギーの比Ｚに、
Ｄｔ＊１０／Ｚ ≦ Ｓｍ 式（１）
Ｚ ≦ ４ 式（２）
式（１）かつ式（２）で示される関係があることがわかった。いくつかの機能材料を組合せた結果を表１に示す。ここで、材料ごとの表面エネルギーは、表面張力（ｍN/m）の測定値により比較した。以上より、分離した形状の大きさを小さくするには、平均膜厚Dtが式（１）かつ式（２）の関係または、後述の式（３）かつ式（４）の関係を満たすように、薄くなっていればよいことがわかる。また、この平均膜厚は、両機能材料の表面エネルギーの比で決まるため、材料の組合せによって異なることがわかる。例えば、機能材料ＣがAu、機能材料BがGe−Sb-Teで、１００nmのマークを形成するには、平均膜厚は３３nm以下、５０nmのマークを形成するには、１7nmにする必要があった。但し、表1に示されるように、平面方行への移動を抑制するエネルギーも働くため、表面エネルギー比Ｚが４以上になると、Ｚが４と同様の結果となった。すなわち、ＤｔとＳｍの関係は、式（３）と式（４）で示された。
Ｄｔ＊１０／４ ≦ Ｓｍ 式（３）
Ｚ ＞ ４ 式（４）
【００２８】
【表２】
【００２９】
また、表面エネルギー比が２未満の場合、分離が不十分で機能材料C中に機能材料Ｂが３〜４割含まれていた。弱いエネルギーを長時間照射すると、分離状況はやや改善される。
【００３０】
本発明は各材料での表面エネルギーの差が重要であるため、組合せにより適した材料を選べばよく、例にあげた限りではない。組成変化を生じさせる時の構造により処理温度には適した範囲がある。プラスチック基板を用いる場合とガラス板やＳｉ基板を用いた場合の違いや、デバイスとして利用する際の到達温度で異なる。例えばプラスチック基板を用いた場合、基板全体を加熱するには100℃程度となるため材料選びが難しいが、レーザ光により集光させたエネルギーを用いればよい。この場合、機能層のみの加熱となるため基板全体が加熱されるわけではなく、プラスチック基板においても熱変形などの影響は少ないが、組成変化温度（流動温度）が高すぎないことが望ましく、目安としては機能材料Cの融点が1000℃程度までであることが好ましい。例えば機能材料BとしてＧｅ-Ｓｂ-Ｔｅを使用した場合より好ましい機能材料ＣはＡｕ、Ａｇ、Ｃｕなどである。
ガラス基板やSi基板を用いた場合には基板全体を加熱処理することができ、高温処理が可能であるため、材料範囲は広がる。
【００３１】
組成が流動する変化は基板表面や機能層に接する下地表面などに微細な凹凸あるいは熱的な揺らぎなどのきっかけがあるとより容易に起こる。例えば、基板表面に凹凸があれば容易に凹部分と凸部分に機能層内の組成が分かれやすい。また、下地に濡れ性など表面エネルギーの異なる領域を設けることにより流動による組成変化が起こり易くなる。この流動は、材料や温度にも依存するが、たいてい1〜数分で完了する。従来方法で凹部と凸部に組成の異なる材料を形成する場合は、例えばレジストを用いて凹凸パターン形状を形成しておき、薄膜を製膜する。レジストを除去するとレジスト上の膜も一緒に除去されるため凸状領域にある材料のパターンが形成される。その後さらに別の材料を製膜、研磨などの手法で凸部上の膜のみを除去すると異なる材料を所望のパターン状に存在させることができる。この従来の方法では、トータルで２から３日を要する。このように、本願の方法を用いれば、簡単な工程で、高額な装置を用いずに、所望の領域へのパターン形成ができる。
【００３２】
また、流動させて異なる特性を持つ領域を形成する条件として、機能材料Bに対する機能材料Ｃの含有比率と膜厚、きっかけとなる凹形状と流動材料の体積との関係を調整することで、流動した後の各領域における表面曲率や、形状を任意に形成することができる。例えば機能材料Cの含有量が少ない場合、所望の領域全てに存在させることが困難となり、多すぎると所望の領域より広い領域に存在することになる。
【００３３】
また、機能層を一部融解させて移動した機能材料Ｃの領域の中に、組成分布があることがわかった。表面エネルギーが高い材料は表面積を小さくしようと働くことで、他の組成を含まずほぼ主成分のみであったが、下地膜あるいは基板表面に近い部分では、溶融した機能材料Ｂがわずかに存在した。接着層として機能していることからも機能材料Ｂの組成が混在していることがわかった。この部分をＥＤＸ（日立製、Ｓ5200）により組成分析した結果、わずかに２〜１９％のＧｅ、Ｔｅを含んでいることがわかった。他の組成の検出ピークと近いこともあり、測定には誤差が含まれるが有意差ではあった。しかしながらこの領域の化学的あるいは物理的特性を変質する範囲ではなく、問題は生じなかった。
【００３４】
起こりうる形状の例を図１に示す。
図１（ａ）は基板101は凹凸形状を有し、凸部に機能性材料B102,凹部に機能性材料C103が形成された、機能層の組成分布を示す一例図である。これは、凹凸基板101上に、材料Bと材料Ｃとの混合物を形成した後、熱をかけることによって、材料Ｂと材料Ｃとが分離して形成されたものである。
【００３５】
図１（ｂ）は図１（ａ）と加熱条件が異なる場合に形成された、機能層の組成分布を示す一例図である。凹凸基板１０１の凹部に材料Ｂと材料Ｃが形成されたものである。
【００３６】
図１（ｃ）は図１（ａ）に比べ凹凸基板１０１の凹凸形状が異なる場合や含有比率が異なる場合に形成された、機能層の組成分布を示す一例図である。凹凸基板１０１の凹部の幅が狭い場合や材料Ｃの含有比率が高い場合の、凹部に形成される材料Ｃの形状を示す一例である。
【００３７】
図１（ｄ）は図１（ｃ）と加熱条件が異なる場合に形成された、機能層の組成分布を示す一例図である。凹凸基板１０１の凹部に材料Ｂと材料Ｃが形成されたものである。
この図１（ｃ）（ｄ）の特徴は、材料Ｃの大きな表面張力により、材料Ｂの表面よりも突出している点である。
【００３８】
図１（ｅ）は図１（ａ）に比べ凹凸基板１０１の凹凸形状が異なる場合や含有比率が異なる場合に形成された、機能層の組成分布を示す一例図である。凹凸基板１０１の凹部の幅が広い場合や材料Ｃの含有比率が低い場合の、凹部に形成される材料Ｃの形状を示す一例である。
【００３９】
図１（ｆ）は図１（ｅ）と加熱条件が異なる場合に形成された、機能層の組成分布を示す一例図である。凹凸基板１０１の凹部に材料Ｂと材料Ｃが形成されたものである。
この図１（ｅ）（ｆ）の特徴は、基板形状や材料Ｃの含有量により、材料Ｂの表面よりも窪んでいる点である。
【００４０】
図１（ｇ）は図１（ａ）に比べ凹凸基板１０１の凹凸形状が異なる場合や含有比率が異なる場合に形成された、機能層の組成分布を示す一例図である。凹凸基板１０１の凹部の幅が狭い場合や材料Ｃの含有比率が高い場合の、凹部に形成される材料Ｃの形状を示す一例である。
【００４１】
図１（ｈ）は図１（ｇ）と加熱条件が異なる場合に形成された、機能層の組成分布を示す一例図である。凹凸基板１０１の凹部に材料Ｂと材料Ｃが形成されたものである。
この図１（ｇ）（ｈ）の特徴は、材料Cの大きな表面張力により、材料Ｂの表面よりも突出している点である。
【００４２】
図１（ｉ）は平面上にある微細な凹凸形状１０４を持つ基板１０１上に、機能材料Ｂと機能材料Ｃが形成された機能層の組成分布を示す一例図である。これは材料Bと材料Cとの混合物を形成した後、熱をかけることによって、微細な凹凸形状をきっかけに材料Ｂと材料Ｃとが分離して形成されたものである。
【００４３】
図１（ｊ）は平面上にある表面エネルギーの違い１０５、１０６を持つ基板上に、機能材料Ｂと機能材料Ｃが形成された機能層の組成分布を示す一例図である。これは材料Ｂと材料Ｃとの混合物を形成した後、熱をかけることによって、表面エネルギーの違いにより材料Ｂと材料Ｃとが分離して形成されたものである。
【００４４】
図１（ｋ）は平面上の表面荒れ１０７のある領域を持つ基板１０１上に、機能材料Ｂと機能材料Ｃが形成された機能層の組成分布を示す一例図である。これは材料Ｂと材料Ｃとの混合物を形成した後、熱をかけることによって、表面荒れの違いにより材料Ｂと材料Ｃとが分離して形成されたものである。
この図１（ｋ）の特徴は、材料Cの大きな表面張力により、材料Ｂの表面よりも突出している点である。
【００４５】
図１（ｌ）は従来方法の均一に形成された膜を示す一例図である。凹凸形状を有する基板１０１上に均一に形成された膜である。
【実施例１】
【００４６】
実施例１は、光を用いたROM基板の製法について記載する。図２に、本発明におけるディスク状デバイスの断面構造図の一例を示す。このデバイスは、表面に凹凸パターンを有する基板１0１上で、凹部には主成分が機能材料C102からなるスペース部、凸部には主成分が機能材料B103からなるマーク部が分離しており、表面が保護基板１０８で覆われている構成となっている。
図３に光ディスクの形成方法の一例を示す。
【００４７】
ガラス板301上に塗布したレジスト302に、カッティング用に集光したレーザ光303を照射し現像することにより表面にピットパターンあるいはラインパターンの凹凸を形成し、その表面をメッキ法によりNi板を形成しNiスタンパ304を作製した。その後Niスタンパを金型として射出成型法により、表面に凹凸を有するプラスチック基板３０５を作製した。この基板上にスパッタリングによりSiO2を10ｎｍ下地層306として形成し、次にＡｕ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅよりなる機能層307を２５nm積層しディスク状デバイスとした。
本実施例では機能層307を機能材料Ｂ、Ｃの2種類とし、機能材料Ｂ102としてGe-Sb-Teを、機能材料Ｂより表面エネルギーの大きい機能材料Ｃ103としてＡｕを用いた。その後、工程３として、レーザ光308を機能層307へ照射した。ここでは、移動方向に示されるように、ディスク状デバイスを回転してレーザ光を移動させながら照射した。この処理により、工程８に示されるよう機能層構成材料が融解して、表面エネルギーの大小により凹部、凸部へ移動し、組成の濃度分布が変化した。凹部には主成分Ａｕからなる領域１０３、凸部には主成分Ge−Sb−Teからなる領域１０２が形成された。工程7は、工程6から8への間の様子を示しており、主成分Ａｕからなる部分と主成分Ge−Sb−Teからなる部分からなる部分が分離する途中の様子を模式的に示してある。このように記録マークを形成後、保護基板107で貼り合わせにより表面を保護した。レーザ光照射は相変化光ディスクの初期化に使用されている装置で可能であり、幅５μｍ、長さ５０μｍの長円形のシートビームであるため短時間で処理することが可能であった。尚、集光したスポット径の小さなレーザ光で部分的に照射しても機能層の変化は起こる。変化させる領域を狭小領域としたい場合に有効である。
【００４８】
また、機能層の機能材料ＣとしてＰｔ、Ｃｕを用いても同様の状態が得られた。凹部には表面に曲率を持つ主成分Ｐｔ、Cuからなる膜が形成された。また、これらの組成分布をＳＥＭ（走査電子顕微鏡）、微小領域のＴＥＭ（透過電子顕微鏡）などによりその効果を確認した。また、凹凸パターンを転写する母型としては射出成型に対応するものであればＮｉスタンパでなくともよい。
【００４９】
図４（ａ）に、上記のような製法で形成されたピットパターン状に形成された機能材料Bと機能材料Cの領域を上面からみた配置図を示した。長さの異なる領域から構成されている。例えば機能材料Ｃ 103の領域が光ディスクのＲＯＭの信号となるピットパターンに相当する。（ｂ）にライン状に形成された機能材料Bと機能材料Cを上面からみた図を示した。（ｃ）は別の形状に形成した場合の機能材料Bと機能材料Cを上面からみた図を示した。
【００５０】
図３（ａ）ようにピットパターンが形成された光ディスクの場合、ピットパターン部のみに反射率の高い材料を存在させることができる。それにより高い信号レベルが容易に得られる。従来の光ディスクの信号は均一に反射膜が形成され深さの違いを利用したものであるが、信号部以外の領域を反射率の低い材料とし、信号領域との反射率差を大きくすることで、本実施例のディスクの方が高い信号レベルが得られた。
【００５１】
従来は、複数の工程を経てデバイスを製造するので、デバイスの製造に、通常数日〜数週間程かかったが、このデバイスは、相分離を利用することで、数分〜数十分と、短時間で済み、反射率特性の異なる領域の形成が簡単な製造方法で得ることができた。
【００５２】
また、従来の光エネルギーを利用したレジスト加工技術では、微細な形状の形成にはビーム中央部のごく一部のパワーを使うので、ビームのパワー変動の影響が大きくなる結果、歩留まりが低下してしまったが、本願発明の製造方法を用いることにより、このような課題を解消することができた。
【実施例２】
【００５３】
凹凸形状を有する基板を作製するための別の方法について、作製方法の一例を図５に示す。ガラス板401の上に均一にＳＯＧ（スピンオングラス）402を塗布し、Ｎｉスタンパ304とガラス板の間に挟み加圧した後、ＵＶ光403を照射してＮｉスタンパとの界面で剥離し、Niスタンパのパターンを転写した。ガラス板はプラスチック基板に比べ平坦性に優れている。また、ＳＯＧは主成分がＳｉＯ２であることから耐熱性に優れており、上述のシートビームの変わりにベーク炉による加熱が可能になる。また、ベーク炉による加熱は複数枚を同時に処理できるため生産効率が良い。Ｎｉスタンパから凹凸を転写したＳＯＧ付ガラス基板上にＡｕ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅよりなる機能層３０７を１３nm、スパッタリングにより形成した。その後ベーク炉404中で熱処理を４００℃1分施した。加熱処理により機能層は表面エネルギーの大小により凹部、凸部へ移動し、組成の濃度分布が変化し、凹部には主成分Ａｕからなる機能材料Ｃ103、凸部には主成分Ge−Sb−Teからなる機能材料Ｂ102が形成された。熱処理中は静止、固定していても機能層中の組成の移動が生じたが、外部からわずかな振動を加えると、凹凸部への組成の濃度分布が速やかに完了した。例えば上下、左右の振動や回転、などである。
【００５４】
機能層の機能材料ＣとしてＰｔ-Ｃｏ、Ｃｒ-Ｃｏを用いても同様の状態が得られた。凹部には主成分Ｐｔ-Ｃｏ、Ｃｒ-Ｃｏからなる磁性を持つ膜が形成され、凸部表面には非磁性材料が形成された。ＳＥＭ、微小領域のTEMなどにより組成分布を確認した。機能層の変化などについては実施例１と同じであった。
【実施例３】
【００５５】
凹凸形状を有する基板を作製するための別の方法について説明する。
実施例２と同様にSOGを用いる転写の場合、Ｎｉスタンパの代わりに石英スタンパ601も可能であった。実施例２と異なる部分について図６に示す。透明な石英スタンパ601,602を2枚用いれば、基板の両面へのパターン形成が一度の転写で行うことができ、高密度のデバイスを短時間で作製することが可能である。石英スタンパは石英板上にレジストを塗布した後に集光したレーザ光により所望のサイズ（ピットパターンあるいはラインパターン）になるよう露光し、現像した後にＲＩＥ（反応性イオンエッチング）処理を行い石英板表面に凹部を形成した。RIE処理の後、レジストを除去することで所望の深さの凹凸を有する石英スタンパを作製した。もちろんこの石英スタンパを原盤として複数枚のＮｉスタンパを作製することも可能である。石英スタンパを母型とする場合は、凹凸パターンを転写するガラス板の代わりにＳｉ基板でも良い、ＵＶ光を照射することができれば良く、スタンパあるいは凹凸パターンを転写する基板のどちらかが透明であればよい。次にガラス板401の上に均一にＳＯＧ（スピンオングラス）402を塗布し、石英スタンパ601,602とガラス板401の間にＳＯＧ402を均一に挟み加圧して、ＵＶ光を照射して石英スタンパとの界面で剥離すると凹凸が転写されたガラス基板が得られた。この基板上に、図５のようにＡｕ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅよりなる機能層３０７を１３nm、スパッタリングにより形成した。その後熱処理を４００℃１分施した。加熱処理により機能層中で融解し、表面エネルギーの大小により凹部、凸部へ移動し、組成の濃度分布が変化した。その結果、凹部、凸部で組成の異なる領域が得られた。これにより、基板両面に機能層を形成できた。両面 に記録層を有するROMなどに適用できる。
【００５６】
なお、Ｓｉ基板を用いた場合には光が透過しないため基板越しのシートビームによる加熱はできないが、ガラス基板同様、ベーク炉加熱が可能であることから複数枚を一度に処理できる上、ガラス基板よりも安価に同様の結果を得ることができた。ベーク炉加熱による機能層の変化については実施例１、２と同じであった。
【実施例４】
【００５７】
凹凸形状を有する基板を作製するための別の方法について説明する。
機能層中の組成変化を促すものとしてわずかなきっかけでも有効であった。作製方法の一例を図７に示す。まず凹凸を形成したＮｉスタンパ304を作製した。レジストに露光する光を電子線とし直径５０ｎｍのピットパターンあるいは線幅５０ｎｍのラインパターンを凹凸に形成した。一例としてガラス基板301上に、ＰＭＭＡ樹脂701をスピン塗布し、基板全体を約１１０℃に加熱した後に樹脂薄膜にＮｉスタンパを真空雰囲気中で押し当てた。押し当てる圧力を２メガパスカルとした。その後樹脂が軟化している状態を維持し、樹脂を引き伸ばすように両者を並行かつ垂直方向へ均一にＮｉスタンパと基板を剥離する。それにより、Ｎｉスタンパの凹部のＰＭＭＡ樹脂は基板と垂直方向に、Ｎｉスタンパの凹部の深さよりも高い針状の凸部が形成される。例えば深さ７０ｎｍ、直径１２０ｎｍのＮｉスタンパのピットが転写後には高さ３００ｎｍ直径３０ｎｍとＮｉスタンパよりも高く小さい凸部が得られた。次に、先端のとがった形状のパターンをもつＰＭＭＡ樹脂基板をマスター基板に用いて微小凹凸を有する基板702を作製した。ポリカーボネート平板702表面あるいは下地膜表面に、上記の針状の凸部を有するマスター基板の尖った形状の先端のみが接するように押し当て、ポリカーボネート平板702表面あるいは下地膜表面にわずかな凹状のくぼみ（傷）を形成した。ここで、ポリカーボネート基板は７０℃〜１３５℃の範囲の温度に保持しておくと、より凹状のくぼみ形状変化が生じやすい。この基板上にスパッタにより下地膜703としてSiO2を１０ｎｍ、Ａｕ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅよりなる機能層２２を２５ｎｍ形成した。その後このディスクを回転させながら初期化機のシートビームを照射することにより機能層は加熱され、機能層中の各材料が融解し、表面エネルギーの大小により凹部、凸部へ移動し、組成分布が変化した。その結果、図１（ｉ）に示すような組成および形状の変化が起こり、図７の一番下に示すように、材料ＢであるＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ102、材料CであるＡ103が分離した。この結果からわずかな凹状のくぼみでもＡｕが移動することがわかった。ここで、１０nm程度以上あれば、材料Bと材料Cが相分離する。したがって、表面エネルギーの差があれば極微小な凹凸でも任意のパターンで組成分布が得られることがわかった。同様にして尖った形状のパターン先端をポリカーボネート基板上に直接スパッタしたＡｕ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ膜２２の表面に押し当て、膜自身にわずかな凹状のくぼみ（傷）を形成した。この場合、すなわち、下地としてSiO2膜を形成しなくても、加熱による機能層中の組成変化はこのくぼみ（傷）をきっかけに同じように起こった。
【００５８】
図４（ａ）に示すように機能材料Ｂと機能材料Cの領域はピットパターン状に形成された。長さの異なる領域から構成されている。例えば103が光ディスクのＲＯＭの信号となるピットである。
【００５９】
このようにわずかなくぼみ上に形成された組成領域は他の領域に比べ膜厚が厚くなるように形成される。光ディスクの信号として、図４（ａ）のようなピット状に形成した機能材料Ｃ１０３としてのＡｕは表面に曲率を持った形状で存在することになる。これを信号として読み出した場合、図４（ｌ）のような従来の矩形ピットに比べ、肩の部分が無く、なだらかな曲線を持つピットとなることから、従来よりもノイズ成分の少ない信号レベルが得られた。
【実施例５】
【００６０】
機能層中の組成変化を促すための別の方法について説明する。
機能層中の組成変化を促すものとして、基板表面あるいは下地表面の表面状態の違いを利用する方法も効果的だった。図８に製造方法を示す。機能層が光あるいは熱によるエネルギーを受けて変化する際に、下地の表面状態の影響を受けて組成が変化する。下地層としてＴｉＯ2膜を使用する。基板305上にスパッタにより下地層306としてＴｉＯ2を30ｎｍ形成し、この膜表面に所望のパターンが形成してあるマスク８０１を介してＵＶ光４０３を照射した。ＴｉＯ２膜はＵＶ光が照射された部分のみ反応し、改質することで表面エネルギーが低下する。よってこの表面エネルギーの差を利用して機能層の組成変化を促すことができる。ＵＶ光を照射した後、ＴｉＯ２上に機能層307としてＡｕ-Ｇｅ-Ｓｂ-Ｔｅを25ｎｍ製膜した。その後この基板を回転させながらレーザ光を照射した。レーザ光による加熱処理により、機能層は図１（ｇ）に示すようにＡｕを主成分とする領域106とＧｅ-Ｓｂ-Ｔｅを主成分とする領域105に分かれた。
【００６１】
また、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すような機能材料Bと機能材料Cの領域を形成することができた。この製造方法においては遮蔽マスクの形状に依存するため、所望のサイズに応じて遮蔽マスクを形成しておけばよい。ＵＶ光を使用する場合は比較的大きいパターンの場合となり、狭小パターンを得るためにはＥＢなどの光源を使用すればよい。遮蔽マスクの場合はあらかじめ遮蔽マスクと基板の位置制御をしっかりしておくことで、パターン一つ一つの制御は必要でない。このことから光源となる光を必要な領域全体に照射するかもしくは走査すればよいことや、真空工程を含まずに所望の領域に所望の材料を形成できることは生産性の上でメリットである。
【００６２】
また、表面状態の異なる領域を形成する方法として、遮蔽マスクを利用したスパッタでも可能であった。機能層とは表面エネルギーの異なる材料を基板上にスパッタしたところ、マスクを通過した部分のみに下地膜が形成される 同様にして、この基板上にＡｕ-Ｇｅ-Ｓｂ-Ｔｅを25ｎｍ製膜し、基板を回転させながらレーザ光を照射した。レーザ光による加熱処理により、機能層は図１（ｊ）に示すようにＡｕを主成分とする領域とＧｅ-Ｓｂ-Ｔｅを主成分とする領域に分離して形成された。
【実施例６】
【００６３】
磁気ディスクに応用した例について示す。図９に示す。
機能層を２層に分けて積層した場合において試みた。ガラス基板上に下地３０６としてＣｒ合金を２０ｎｍ、機能材料Ｂ１０２としてＧｅ-Ｓｂ-Ｔｅを10nm、機能材料Ｃ１０３としてＣｏ-Ｃｒ-Ｐｔ合金を２０ｎｍ積層した。その後波長約４００ｎｍの集光したレーザ光308を用いて、基板を回転させながら２００ｎｍの送りピッチで内周から外周へと円状に加熱した。シートビームではなく集光したレーザ光での狭い範囲のエネルギー照射であるため、時間的には課題があるが線幅が５０ｎｍとわずかなエリア内での組成変化を生じさせることができた。レーザ光が照射された領域901はその他の領域とは磁気特性が異なる結果が得られた。この901の領域は、Ｇｅ-Ｓｂ-Ｔｅ+Ｃｏ-Ｃｒ-Ｐｔからなっている。この場合加熱されない領域が磁気記録エリアであり、磁気特性が変化した加熱部分は、記録マークの磁界の広がりを制限し、磁界の広がりに起因するサイドフリンジ、クロストークなどを防ぐ領域となる。レーザ光による加熱により、機能層内の一部が融解し、組成が混ざり合うことで磁気特性を変化させた。これによる凹凸変化はほとんどなく、安定したヘッド浮上を行うことができた。この方法であればレーザ光照射のみで所望のデバイスが形成されるため、従来のディスクリート媒体作製に比べ製造工程が簡単で製造にかかる時間ははるかに短い時間で済む。例えば基板に凹凸を形成する工程が不要となるなどである。
【実施例７】
【００６４】
実施例４のように小さなくぼみ上に形成された領域は他の領域よりも膜厚を厚く形成することがたやすい。表面エネルギーの高い材料の含有比率を多めにすれば図１０に示すように曲率をもった領域が他の部分よりも凸状態で存在する。機能材料B１０２と機能材料Ｃ１０３、および下地１０１の表面では表面エネルギーが異なり、液体に対する濡れ性も異なる。例えば液体を塗布し、表面エネルギーが異なることを利用し、一方の領域のみに液体を存在させることができる。ピット状の領域あるいはライン状の領域にのみに分離して存在させることができる。また、凹部にある機能材料Ｂ１０２のみを除去してもよい。この場合も下地あるいは基板と機能材料Ｃ１０３の表面エネルギーが異なることを利用し、一方の領域のみに液体を存在させることができる。
【００６５】
例えばバイオチップトレーとして用いた場合について説明する。図１０の凹部１００２に、ヌクレオチド配列又はタンパク等のプローブを形成する。このとき、凹部それぞれの領域には、それぞれ異なる種類のプローブ１００１を形成する。このプローブは、共有結合で基板と結合するようにしても、イオン結合で結合するようにしても、どちらでも良い。続いて、血液等、調べたいサンプル（検体）を、プローブが配置された基板に滴下する。ここでは、機能材料Ｂと機能材料Ｃの表面の濡れ性が異なるため、チップトレー上に検体の液体を滴下し上下、左右に多少揺らすだけで、検体１００２は凸部ではじかれて凹部に集まり、簡単に振り分けることができる。こうして、所望の検査を行うことができる。サンプルは、凹部の領域毎に、きちんと分離され、凹部同士でコンタミネーションすることがないので、高い精度で反応を検出することができる。また、プローブ自身も親水性、疎水性、帯電の性質を持つことから、プローブの整列、配列も可能である。同様に親水性、疎水性、帯電の性質をもつ生体分子の整列にも上記トレーの濡れ性の違いを利用できる。
【実施例８】
【００６６】
実施例１示した製造方法において、光ディスク用ピットパターン状に形成された機能材料Bと機能材料Cの領域のうち、一方の領域の機能材料をドライまたはウェットエッチング、加熱処理による昇華や酸化作用を利用することで、除去または透明化することでパターン以外の領域をレーザ光が光を吸収しない状態にした。例えば機能材料ＢをＧｅ-Ｓｂ-Ｔｅにした場合はアルカリのウェットエッチングで除去でき、酸化作用を利用するには機能材料ＢをＩｒＯｘ、Ａｇ合金-ＺｎＳ、ＴａＮなどを選ぶと、熱処理により透過率が増すことで透明化ができる。パターンとしては図４（ａ）のピットパターンの他に（ｂ）（ｃ）に示すような領域が形成できる。その後、形成した領域が移動しないように保護膜を形成する。さらにピット形状を形成する工程と、機能層を形成して加熱処理および一方の領域の除去、保護層の形成を繰り返し行うことで、パターン領域にのみ機能材料が存在し、それ以外の領域にはレーザ光が透過する膜が形成されている多層構造の光ディスクを形成した。
このような多層ディスクを形成することにより、従来の問題であったレーザ光が奥の層を読むために通過する手前の層の、各層におけるレーザ光の吸収を低下させることができ、信号部分とその他の領域との反射率差が大きいことから高い信号レベルが得られることができた。図１１に（ａ）本発明を用いた２層構造、(b)従来の２層構造を比較する図を示す。図１１（ａ）において基板１０１に形成された機能材料Ｃ１０３と中間層１１０１と２層目の層１１０２、保護基板１０７の構造とした。レーザ光３０８を照射し信号を読み出す。２層目を読み出す場合でも、信号となる領域１０３以外の領域が透明であるため中間層を通過したレーザ光１１０３の光量の減衰は少ない。一方、図１１（ｂ）の従来構造では１層目1104でのレーザ光の吸収が多いために中間層を通過した光量１１０３が減衰する。
【００６７】
尚、層と層を分けるために存在するスペーサ層（ピットパターンを形成する層）は多重反射の影響を防ぐため、厚みは一定でなくてもよい。
【実施例９】
【００６８】
図１２に半導体装置における配線の製造方法に応用した例について示す。まず、Ｓｉ基板上にあらかじめ形成したい配線パターン上にわずかな凹凸を形成しておく。その後、Ｃｕ-Ｇｅ-Ｓｂ-Ｔｅ膜を製膜し、ベーク炉で４００℃１分の加熱処理を行った。その結果、凹部にはわずかな凹みをきっかけとしてＣｕを主成分とした組成が集まった領域となり、他はＧｅ-Ｓｂ-Ｔｅを主成分とした領域に分かれた。その後Ｇｅ-Ｓｂ-Ｔｅのみを除去し、図１２（ａ）に示すようにＣｕのみを残した。配線となるＣｕの領域はＧｅ-Ｓｂ-Ｔｅが融解したことにより、基板に接する部分で一部Ｇｅ-Ｓｂ-Ｔｅの組成を含み、接着層として機能している他、Ｃｕのマイグレーションによる分離、断線をも防ぐ効果が得られた。図１２（ｂ）に形成した配線の平面図を示す。
【００６９】
従来は、複数の工程を経て配線を製造するので、通常少なくともレジスト処理、パターン露光、レジスト一部除去、ドライエッチングによる深さ処理、レジスト除去、配線材料製膜、研磨という複数の工程を経て製造されるため、製造には数日程かかったが、この製造方法の場合は相分離を利用するため、あらかじめきっかけとしてのパターン形成は必要であるが、加熱処理のみで配線エリアへの材料形成ができるため処理時間は数分で済み、電気的特性の異なる領域の形成が簡単な製造方法で得ることができた。
【実施例１０】
【００７０】
図１３に発光素子の製造方法に応用した例について示す。実施例２に示した製造方法で透明基板１３０１上にSOG４０２から成る凹凸パターンを形成した。その上に機能材料ＢとしてＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅと機能材料ＣとしてZnOが混在した膜をスパッタにより製膜し、ベーク炉内で400℃1分の加熱処理を行った。加熱により機能材料Ｂ102と機能材料Ｃ103の領域に分離し、その後一方の機能材料Ｂ、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅをエッチングにより除去した。除去されずに残ったＺｎＯは透明電極１３０２となる。その後アルキレート錯体からなる有機発光層１３０３、金属電極１３０４としてＡｇ-Ｍｇを製膜した。透明電極と金属電極との間に電圧を印加することによって発光する光は曲率形状を持つ透明電極のプリズム現象により、光の取り出し効率が高くなった。従来方法では曲率形状を持つ電極を作製するには曲率を持つ母系作製、パターン転写、製膜と複雑な工程が必要であったため高価な装置と日数が必要であったが、これにより曲率形状を持つ透明電極を簡単な製造方法で短時間に得ることが実現できた。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明によるデバイス断面図。
【図２】本発明による第１の実施例のデバイス断面図。
【図３】本発明による第１の実施例のデバイス製造方法を示す断面図。
【図４】本発明により形成されたパターンを示す平面図。
【図５】本発明による第２の実施例のデバイス製造方法を示す断面図。
【図６】本発明による第３の実施例のデバイス製造方法を示す断面図。
【図７】本発明による第４の実施例のデバイス製造方法を示す断面図。
【図８】本発明による第５の実施例のデバイス製造方法を示す断面図。
【図９】本発明による第６の実施例のデバイス製造方法を示す断面図。
【図１０】本発明による第８の実施例のデバイス製造方法を示す断面図。
【図１１】本発明による第９の実施例のデバイス製造方法を示す断面図。
【図１２】本発明による第１０の実施例のデバイス製造方法を示す断面図。
【図１３】本発明による第１０の実施例のデバイス製造方法を示す断面図。
【符号の説明】
【００７２】
１０１：基板
１０２：機能材料Ｂ
１０３：機能材料Ｃ
１０４：わずかなくぼみ
１０５、１０６：濡れ製の違う表面
１０７：表面荒れの異なる領域
１０８：保護基板
３０１：ガラス板
３０２：レジスト
３０３：レーザ光
３０４：Ｎｉスタンパ
３０５：プラスチック基板
３０６：下地層
３０７：機能層
３０８：レーザ光
４０１：ガラス板
４０２：ＳＯＧ（スピンオングラス）
４０３：ＵＶ光
４０４：ベーク炉
６０１：石英スタンパ
７０１：ＰＭＭＡ樹脂
８０１：マスク
９０１：磁気特性が異なる領域
１００１：プローブ
１００２：サンプル
１１０１：中間層
１１０２：２層目の層
１１０３：中間層を通過した光
１１０４：１層目の層
１３０１：透明基板
１３０２：透明電極
１３０３：有機発光層
１３０４：金属電極。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に第１の材料を有する基板と、
前記基板の第１の領域上に形成された第２の材料と
前記基板の第２の領域上に形成された、前記第２の材料とは表面エネルギーまたは表面曲率が異なる第３の材料とを有し、
前記第２の材料および前記第３の材料とは、化学的または物理的性質が異なるものであり、
表面エネルギーまたは表面曲率が第２の材料よりも第３の材料の方が大きく、
かつ、第３の材料で形成された領域で、第２の材料を２０％未満の範囲で含むものであり、前記第２の材料及び第３の材料が溶融する温度未満で用いられることを特徴とするデバイス。
【請求項２】
前記第３の材料で形成された領域において、
前記基板に接する側と曲率を持つ表面側とでは第２の材料の含有量が異なり、
前記基板に接する側の方が第２の材料をより多く含むことを特徴とする請求項１記載のデバイス。
【請求項３】
前記基板は、凹凸を有し、
前記凹部に前記第３の材料が、前記凸部に前記第２の材料が形成されていることを特徴とする請求項１記載のデバイス。
【請求項４】
前記第２の材料の領域は、第１の膜と第２の膜の積層構造であることを特徴とする請求項１記載のデバイス。
【請求項５】
前記第２の材料は、第１の情報記録層として用いられ、
前記第２の材料上に、中間層を介して第２の情報記録層が設けられ、
前記第２の情報記録層を読み出す際に、光ビームが、前記第１の情報記録層を介して照射されるようにされた請求項１記載のデバイス。
【請求項６】
前記第３の材料の膜厚は、前記第２の材料の膜厚よりも大きいことを特徴とする請求項１記載のデバイス。
【請求項７】
前記デバイスは、光ディスク、磁気記録媒体、半導体素子、発光素子、バイオチップの何れかであることを特徴とする請求項１記載のデバイス。
【請求項８】
表面に第１の材料を有する基板と、
前記基板の第１の領域上に形成された第２の材料と
前記基板の第２の領域上に形成された、前記第２の材料とは表面エネルギーまたは表面曲率が異なる第３の材料とを有し、
前記第２の材料および前記第３の材料とは、化学的または物理的性質が異なるものであり、
表面エネルギーまたは表面曲率が第２の材料よりも第３の材料の方が大きく、
かつ、第３の材料で形成された領域での前記第２の材料の含有量が、前記基板側ほど多く含まれ、前記第２の材料及び第３の材料が溶融する温度未満で用いられることを特徴とするデバイス。
【請求項９】
前記第３の材料で形成された領域における前記第２の材料の含有量は、２０％未満であることを特徴とする請求項８記載のデバイス。
【請求項１０】
表面に第１の材料を有する基板上に、第２の材料と第３の材料とを含む膜を形成するステップと、
エネルギー照射により、前記基板表面の第１の領域上に前記第２の材料が、前記基板表面の第２の領域上に前記第３の材料が来るように、前記第２の材料および前記第３の材料を移動させるステップとを有し、
前記第２の材料および前記第３の材料が溶融する温度未満で用いられるためのデバイスの製造方法。
【請求項１１】
前記エネルギーは、光あるいは熱エネルギーであることを特徴とする請求項１０記載のデバイスの製造方法。
【請求項１２】
前記基板は、ナノピラーを押し当てることにより凹凸が形成されたものであり、
前記基板の凹部に前記第３の材料が、前記凸部に前記第２の材料が、形成されることを特徴とする請求項１０記載のデバイスの製造方法。
【請求項１３】
前記第１の材料の前記第１の領域に、選択的にエネルギーを照射して前記第１の材料を改質した後、
前記第２の材料と前記第３の材料とを含む膜を形成することを特徴とする請求項１０記載のデバイスの製造方法。
【請求項１】
表面に第１の材料を有する基板と、
前記基板の第１の領域上に形成された第２の材料と
前記基板の第２の領域上に形成された、前記第２の材料とは表面エネルギーまたは表面曲率が異なる第３の材料とを有し、
前記第２の材料および前記第３の材料とは、化学的または物理的性質が異なるものであり、
表面エネルギーまたは表面曲率が第２の材料よりも第３の材料の方が大きく、
かつ、第３の材料で形成された領域で、第２の材料を２０％未満の範囲で含むものであり、前記第２の材料及び第３の材料が溶融する温度未満で用いられることを特徴とするデバイス。
【請求項２】
前記第３の材料で形成された領域において、
前記基板に接する側と曲率を持つ表面側とでは第２の材料の含有量が異なり、
前記基板に接する側の方が第２の材料をより多く含むことを特徴とする請求項１記載のデバイス。
【請求項３】
前記基板は、凹凸を有し、
前記凹部に前記第３の材料が、前記凸部に前記第２の材料が形成されていることを特徴とする請求項１記載のデバイス。
【請求項４】
前記第２の材料の領域は、第１の膜と第２の膜の積層構造であることを特徴とする請求項１記載のデバイス。
【請求項５】
前記第２の材料は、第１の情報記録層として用いられ、
前記第２の材料上に、中間層を介して第２の情報記録層が設けられ、
前記第２の情報記録層を読み出す際に、光ビームが、前記第１の情報記録層を介して照射されるようにされた請求項１記載のデバイス。
【請求項６】
前記第３の材料の膜厚は、前記第２の材料の膜厚よりも大きいことを特徴とする請求項１記載のデバイス。
【請求項７】
前記デバイスは、光ディスク、磁気記録媒体、半導体素子、発光素子、バイオチップの何れかであることを特徴とする請求項１記載のデバイス。
【請求項８】
表面に第１の材料を有する基板と、
前記基板の第１の領域上に形成された第２の材料と
前記基板の第２の領域上に形成された、前記第２の材料とは表面エネルギーまたは表面曲率が異なる第３の材料とを有し、
前記第２の材料および前記第３の材料とは、化学的または物理的性質が異なるものであり、
表面エネルギーまたは表面曲率が第２の材料よりも第３の材料の方が大きく、
かつ、第３の材料で形成された領域での前記第２の材料の含有量が、前記基板側ほど多く含まれ、前記第２の材料及び第３の材料が溶融する温度未満で用いられることを特徴とするデバイス。
【請求項９】
前記第３の材料で形成された領域における前記第２の材料の含有量は、２０％未満であることを特徴とする請求項８記載のデバイス。
【請求項１０】
表面に第１の材料を有する基板上に、第２の材料と第３の材料とを含む膜を形成するステップと、
エネルギー照射により、前記基板表面の第１の領域上に前記第２の材料が、前記基板表面の第２の領域上に前記第３の材料が来るように、前記第２の材料および前記第３の材料を移動させるステップとを有し、
前記第２の材料および前記第３の材料が溶融する温度未満で用いられるためのデバイスの製造方法。
【請求項１１】
前記エネルギーは、光あるいは熱エネルギーであることを特徴とする請求項１０記載のデバイスの製造方法。
【請求項１２】
前記基板は、ナノピラーを押し当てることにより凹凸が形成されたものであり、
前記基板の凹部に前記第３の材料が、前記凸部に前記第２の材料が、形成されることを特徴とする請求項１０記載のデバイスの製造方法。
【請求項１３】
前記第１の材料の前記第１の領域に、選択的にエネルギーを照射して前記第１の材料を改質した後、
前記第２の材料と前記第３の材料とを含む膜を形成することを特徴とする請求項１０記載のデバイスの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−１８５６９（Ｐ２００７−１８５６９Ａ）
【公開日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１９６９６８（Ｐ２００５−１９６９６８）
【出願日】平成１７年７月６日（２００５．７．６）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月６日（２００５．７．６）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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