溝付き基板の製法および多層構造体
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は溝をもつ基板の製法および多層構造体に関するものである。この溝をもつ基板および多層構造体は、光ディスクに特に適している。
【０００２】
【従来の技術】薄い誘電体層の微細構造化または溝をもつ基板の製造方法は、あらゆるデータ処理技術において必要とされている。その用途は、半導体および実装技術ばかりか集積光学技術、記憶技術、例えばデータ通信、磁気ディスクおよび特に光ディスク用のこれら技術においても見出されている。光ディスクの高い記憶密度は約１μｍ程度の径をもつビームを使用することにより達成される。情報は所定の位置に記録され、かつ所定の位置から読み出される。従って、ビームの位置はガイドアドレスまたはガイド信号を使用して正確に制御する必要がある。これらは典型的には微視的な溝であり、該光学ビームを動作するサーボ装置および感知機構との組み合わせで、記録操作および読みだし操作中に該ビームを正確な方向に案内するように機能する。該光ディスク上に溝を形成するための種々の方法が提案されている。
【０００３】PCT/EP88/00479は、光ディスクのガラス表面内に直接追跡溝を形成するためのホットスタンピング法を記載している。この方法によれば、該ガラス基板は使用した型のガラスの軟化点以上の温度、典型的には６００℃以上の温度に加熱される。加熱した該スタンプの温度は、好ましくは使用した型のガラスの転移温度未満、典型的には３８０〜４５０℃とすべきである。加熱した該スタンパー上の微細構造は、該ガラス基板の表面を変形し、対応する微細構造を該ガラス基板表面上に生じ、これは該スタンパーから分離され、かつ制御された様式で冷却されると、該ガラス基板上に所望の表面微細構造を与える。上記のホットスタンピング法を利用して該ガラス基板の表面上に形成される微細構造は、該基板表面領域に渡り該スタンプ上の微細構造と一致するが、例えばガラスが該スタンパーの深い溝内に流入して該基板表面に浅い突出部を形成する可能性がある。経済的理由および製品価格を低くするという理由から、該スタンパーを何度も再利用することが望ましいので、該ホットスタンピング法は、適当なスタンピング条件および該ガラス層に対する被覆材料を選択して、粘着の問題を起こすことなしに、単一のスタンパーの繰り返し使用を可能とするものでなければならない。該ホットスタンピング工程中該ガラス基板に適用される高い温度、例えば６００℃を越える温度は該ガラス基板の変形を生ずる恐れがある。
【０００４】US-A-4,810,547に記載されているように、上部に多数の微細な溝を有する基板の製法は、少なくとも一種の有機金属化合物および増粘剤を含む溶液を基板本体上に塗布して可塑性を有するフィルムを形成する工程、該基板上に形成されたフィルムの表面を型押しする工程および該フィルムを焼成して、これを固化する工程を含む。同様な方法は特願昭62-102445号にも記載されている。
【０００５】これらの方法は、有機金属化合物がフィルムとして該基板本体上に形成されているので、得られるフィルムは、例えばPCT/EP88/00479で使用されているようなゲルフィルムよりも低い収縮率を有するという、および不均一な乾燥速度にもとづく割れおよび／またはそりを殆ど生じないという利点をもたらす。
【０００６】光ディスク用に使用する場合、溝付き基板および構造体は、既に述べた特性に加えて、高い屈折率および高い信号対雑音比（ＳＮ比）をもたなければならない。このことは、通常高橋等により「高性能磁気−光学ディスク（High Quality magneto-optical disk)」 , SPIE, Vol. 695，光学的マスデータ記憶（OpticalMass Data Storage) II, (1986）に記載されているように、溝付き基板上に多層構造体を形成することにより達成される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のような様々な欠点を示さず、逆に極めて高い寸法安定性および信頼性並びにその製造工程における高い生産性を有する、特に光ディスク用の微細な溝を有する基板に対する強い要望がある。そこで、本発明の主な目的は、極めて高い寸法安定性、鮮明な溝のエッジおよび該基板に正確なスタンパー像の転写を有する新規な溝付き基板を提供することにある。
【０００８】本発明のもう一つの主な目的は、特に光ディスクで使用した場合の該溝付き基板の屈折率およびＳＮ比を高めることにある。
【０００９】本発明のもう一つの目的は該溝付きフィルムのふくれまたは割れを防止することにある。
【００１０】本発明の更に別の目的は、スタンパーの再利用を保証し、かつ極めて簡単かつ経済的な製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の並びに他の本発明の目的は、平坦で構造をもたない表面を有する基板と、該基板の一方の表面に与えられた構造を有するガラス状層と、ここで該ガラス状層はその該基板とは隣接しない側の表面に溝を含み、該構造をもつガラス状層上に設けられた誘電体層と、該誘電体層上に設けられた磁気光学層と、該磁気光学層上に設けられた反射体層と、該反射体層上に設けられた不動態化層とを含み、該誘電体層、該磁気光学層、該反射体層および場合により該不動態化層が該構造を有するガラス状層の溝を含む多層構造体を提供することにより達成される。
【００１２】この多層構造体および他方の溝付き基板は、有機金属ポリマー化合物溶解物質を支持板（１）にスピンコートして支持板（１）上に軟質層（７）を形成する工程、軟質層（７）に転写すべき構造のネガ像を有するスタンプで軟質層に溝（２）をスタンピングして構造化軟質層（７）を形成する工程、および熱処理により構造化軟質層（７）を硬化して構造化軟質層（７）を硬化構造化層（７）に変換する工程からなり、有機金属ポリマー化合物溶解物質が少なくともシロキサンポリマーおよび／またはシリケートポリマー、ならびに少なくともエチレングリコールを含む粘度調節化合物を含有することを特徴とする方法により製造することができる。
【００１３】これ以上の展開は請求項２〜４に規定されている。本発明を実施する方法を、具体的な態様のみを例示する添付図を参照しつつ以下に詳細に述べる。
【００１４】図１および２を参照すると、幅１μｍ深さ７０nmで鮮明なエッジを有するスタンピングされた微細な溝をもつ溝付き基板の表面が鮮明に示されている。微細な溝を有する基板を製造するためには、支持板上に軟質層を形成する溶解された物質で該支持板をスピンコートする。この溶解された物質は調節化合物および有機金属のポリマー化合物を含む。該調節化合物は引き続く加工工程中該層の粘度を調節する。特に、スピンコート時間（spin-on time）、該スピンコート工程中の１分当たりの回転数、該スタンピングまでの運搬時間および該スタンピング工程を実施するまでの時間の遅れを注意深く調節すべきである。該調節化合物はエチレングリコールを含む。溝は、該軟質層に伝達すべき構造のネガ像を有するスタンプを使用して該軟質層にスタンピングされる。熱処理により、該構造を有する層を硬化し、硬質の構造を有する層に転化する。本発明によれば、該有機金属ポリマー化合物はシロキサン〔ＲxＳｉＯy〕nまたはシルセスキオキサン（silsesquioxane）ポリマー、チタネート〔ＴｉＯ2〕nポリマーおよびシリケートポリマー〔ＳｉＯ2〕n、例えばホスフォシリケートまたはホスフォシロキサンのポリマーを包含する。これらの物質は、高い珪素含有率を有する反応性のシラノール基を含む長い分子鎖からなる。該硬化工程中、該軟質の構造をもつ層は硬質のＳｉＯ2−状の層に転化される。この転化は重縮合および熱分解効果に基づく体積減少を伴って生ずる。
【００１５】
【化１】
【００１６】
【化２】
【００１７】典型的な縮合反応
【化３】
【００１８】典型的なシロキサンポリマーの網状構造高いＳｉ含有率を有する既に重合された有機金属化合物を含む溶解物質の使用は、上記の体積減少を大幅に減少する。この効果は該調節化合物の溶媒の割合を減じることにより強めることができる。該溶媒の量を注意深く選択することにより、該スピンコートされた溶解物質の乾燥速度を制御する。構造化すべき該軟質層の高い含水率は該スタンプの分離の際に該溝構造の崩壊を招く恐れがある。エチレングリコールの約３０％の比率での使用は、複製の精度に影響を与えることなしに、乾燥速度の低下をもたらす。同様なグリセリン等の溶媒も乾燥速度を低下するが、該構造化された層に微小な気泡の形成を生じ、これは不十分に画成されたエッジの形成をもたらす。熱重量分析法により、該有機金属化合物の該硬化工程中の重量損失に関する情報を得ることができる。この重量損失は硬化温度並びに雰囲気に応じて変化する。有機金属化合物としてシロキサンポリマーを含有するアキュグラス（ACCUGLASS）204（カリフェルニア州、ミルピタス（Milpitas）のアライドシグナル社（Allied-Signal Inc.）の商標）は約５０〜約４８０℃の温度範囲において連続的な重量損失を示す。空気中での重量損失は約１３％程度であり、また窒素雰囲気下では約７％よりも低いことさえある。極めて低い重量損失はアキュグラスx１１シリーズによりもたらされ、５％（±１％）である。かくして、本発明の方法はより低い体積収縮を与え、かつ結果として該スタンプの形状を受取りかつこれを保持する際のより高い精度をもたらし、極めて高い寸法安定性、該溝の鮮明なエッジおよび該基板に精度良く転写された該スタンパー像を有する溝付き基板を与え、該溝付きフィルムのふくれまたは割れを防止する。
【００１９】該スタンピングは室温で、かつ低いスタンピング圧力、好ましくは約１〜６バールの下で、等圧プレスにより実施する。これらの条件は、異物粒子による該スタンパー板の破損並びに該スタンパーの微小構造の変形を防止する。このスタンプを、好ましくは約０.４μｍの薄い炭素層で被覆して、該構造化した軟質層への粘着を防止することが好ましい。他のテストされた被覆材料、例えば珪素、酸化珪素、窒化珪素、ニッケルまたはタングステン等は該スタンプと該構造化軟質層との密な粘着をもたらす。該スタンピング工程後に密な接触状態にある該スタンプおよび該構造化層の平坦かつ平行な面の示す典型的な付着は外力を印加することなしに、ある特定の処理により克服することができる。該スタンプを約１３０℃にまで加熱すると、該スタンプの均一な分離および該溝付き構造体並びに該スタンプ自体の保全性が保証される。この熱処理中、少量の該構造をもつ層の溶媒が気化されて、該被覆されたスタンプと構造をもつ層との間にガス状ボルスターが形成される。この分離機構は該被覆されたスタンプと構造をもつ層との異なる熱膨張係数により支持される。かくして、必要に応じて実施される簡単な清浄化処置の後に、該スタンプは再利用され、これはかなりの製造コストの減少をもたらす。
【００２０】１μｍの幅および７０nmの深さを有する溝を形成するために、１ｇのエチレングリコールと３０ｇのアキュグラス２０４との混合物を、１５００rpmにて１０秒以内、該清浄化したガラス基板上にスピンコートする。約６バールのスタンピング圧の下で、３分以内に、炭素を被覆したスタンプを使用して該スピンコートした層に所定の構造をスタンプする。次いで、該構造を有する層と、これに付着された該スタンプとを約１３０℃の温度にまで加熱する。約４〜５分後、多少とも自動的に該スタンプは該溝付き基板から分離され、外力の適用なしに素早く剥がされる。約４００℃にて約１時間行われる次の熱処理により、該構造をもつ軟質層は、下方の該ガラス基板に対して十分な粘着性を示す硬質かつ透明な層に転化される。もう一つの実験では、１ｇのエチレングリコールと３０ｇのアキュグラス３１０との混合物を１５００rpmにて７０秒以内該ガラス基板上にスピンコートし、３バールのスタンピング圧の下で２.５分以内スタンピングを実施する。かくして、優れた結果が得られ、該硬化した構造をもつ層には幅０.４μｍ以下の極めて微細な溝が見られた。
【００２１】図３および図４はいずれも一態様の表面の一部を示す。図３において、溝はスピンコートされた軟質層の風乾後に、スタンピングされたものである。図４において、該スタンピング工程の後、該軟質層はプリベークおよび硬化工程に付された。図３および図４の溝の鮮明度には何等差異が見られない。該軟質層を形成する該溶解物質の重合された有機金属化合物中の高いＳｉ含有率のために、該層は該硬化工程の熱処理に付される前に既に高い寸法安定性を呈する。かくして、該構造を有する軟質層の体積収縮は小さく、このことは該溝付きフィルムにより示される高い精度でのスタンパー像の形成に導く。
【００２２】図５は光ディスクの従来の溝付き構造体の断面を示す模式的な図である。溝２は、基板１自体に設けられ、かつ完全な該構造体を形成する層が該溝付き基板上に配置されている。これら４種の層は厚み約５０nmの誘電体層３、厚み約３５nmの磁気光学層４、厚み約６０nmの反射体層５および厚み約１００nmの不動態化層６からなっている。
【００２３】図６は本発明の一態様の断面図を示す模式的な図である。この態様では、二酸化珪素層７が構造をもたない基板１の平坦面に設けられ、かつ溝２が構造をもたない基板１とは隣接しない側の二酸化珪素層７の表面に設けられている。該構造体を完成するこれら４種の層は溝付きの二酸化珪素層７上に設けられている。４層は、図５に関連して上に述べたのと同様な仕様および同じ順序で設けられている。
【００２４】図７はもう一つの態様を示す図６と同様な図であり、そこでは誘電体層８が構造をもたない基板１１の平坦面上に設けられている。溝２は、構造をもたない基板１１とは隣接しない側の誘電体層８の表面に与えられている。この誘電体層８は酸化物ＳｉＯ2、Ｌａ2Ｏ3、ＰｂＯおよびＴｉＯ2の種々の組み合わせを含み、かつこれが図６に示した態様のＳｉＯ2−層およびＡｌＮ−層からなる誘電体層構造に取って代わっている。
【００２５】この構造体の屈折率Ｄおよび信号対雑音比（ＳＮＲ）は該誘電体層の厚みｄに依存して増大する。このことは、該構造体が光ディスクで使用する際には特に重要である。上記の組成物を使用した一層のみの誘電体層に関するこれらの結果を受け入れることにより、製造工程の煩雑さおよび構造コストが更に減じられる。
【００２６】三層、即ち磁気光学層４、反射体層５および不動態化層６が該構造体を完成し、これらは溝付き誘電体層８上に設けられる。これら三層は図５に関連して上述したものと同一の仕様を有し、しかもこれと同一の順序で設けられている。
【００２７】図８は、例えば接着により相互に結合された２つの多層構造体を含む態様の断面を示し、この態様は同時に該構造体の両側を情報の読みだしおよび書き込みに利用することを可能とする。保護層１０でサンドイッチ状に挟まれた接着剤層９が該２つの多層構造体を結合している。
【００２８】該誘電体層の厚みに依存した信号対雑音比および屈折率の増進は、「磁気光学記録用の反射防止構造（Antireflection Structures for Magneto-Optic Recording）」、ＯＳＡテクニカルダイジェストシリーズ（OSA Technical Digest Series），1987, Vol. 10, p. 138〜9に記載されている図９に示されている。図６および図７に記載した態様の溝は本発明の加工工程に従って製造することができる。
【００２９】即ち、本発明の方法は、溶解された物質で支持板（１）をスピンコートして、該支持板（１）上に軟質層（７）を形成する工程と、該軟質層（７）に伝達すべき構造のネガ像を有するスタンプを使用して該軟質層に溝（２）をスタンピングして、構造をもつ軟質層（７）を形成する工程、および該構造をもつ軟質層（７）を硬化して、該構造をもつ軟質層（７）を硬質の構造をもつ層（７）に変換する工程を含み、ここで該硬化は熱処理により行われ、該溶解された物質は更に該スピンコート工程および溝をスタンピングする工程中に該層の粘度を調節するための調節化合物を含み、該調節化合物はエチレングリコールを包含する。
【００３０】当業者には、基板に溝を形成するこの方法が、回折格子またはフレネルレンズなどの板の表面上に正確に形成することが必要とされる微小構造を有する他の物品にも同様に十分に適したものであることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】溝付き基板の一態様の表面の一部を、倍率５０００で示した顕微鏡写真である。
【図２】図１と同一の態様の表面の一部を示す顕微鏡写真であり、倍率を２０,０００としたので、鮮明なエッジをもつ微細な溝をみることができる。
【図３】倍率１０,０００で一態様の表面の一部を示した顕微鏡写真である。
【図４】倍率１０,０００で一態様の表面の一部を示した顕微鏡写真である。
【図５】光ディスクの従来の溝構造の断面を示す模式的な図である。
【図６】本発明の一態様の断面を示す模式的な図である。
【図７】本発明のもう一つの態様を示す図６と同様な図である。
【図８】相互に接着された２つの多層構造体を有する一態様の断面を示す模式的な図である。
【図９】誘電体層の厚みに依存した、信号対雑音比および屈折率の増進を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ 溝
３ 誘電体層
４ 磁気光学層
５ 反射体層
６ 不動態化層
７ 二酸化珪素層
８ 誘電体層
９ 接着剤層
１０ 保護層
１１ 構造をもたない基板
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は溝をもつ基板の製法および多層構造体に関するものである。この溝をもつ基板および多層構造体は、光ディスクに特に適している。
【０００２】
【従来の技術】薄い誘電体層の微細構造化または溝をもつ基板の製造方法は、あらゆるデータ処理技術において必要とされている。その用途は、半導体および実装技術ばかりか集積光学技術、記憶技術、例えばデータ通信、磁気ディスクおよび特に光ディスク用のこれら技術においても見出されている。光ディスクの高い記憶密度は約１μｍ程度の径をもつビームを使用することにより達成される。情報は所定の位置に記録され、かつ所定の位置から読み出される。従って、ビームの位置はガイドアドレスまたはガイド信号を使用して正確に制御する必要がある。これらは典型的には微視的な溝であり、該光学ビームを動作するサーボ装置および感知機構との組み合わせで、記録操作および読みだし操作中に該ビームを正確な方向に案内するように機能する。該光ディスク上に溝を形成するための種々の方法が提案されている。
【０００３】PCT/EP88/00479は、光ディスクのガラス表面内に直接追跡溝を形成するためのホットスタンピング法を記載している。この方法によれば、該ガラス基板は使用した型のガラスの軟化点以上の温度、典型的には６００℃以上の温度に加熱される。加熱した該スタンプの温度は、好ましくは使用した型のガラスの転移温度未満、典型的には３８０〜４５０℃とすべきである。加熱した該スタンパー上の微細構造は、該ガラス基板の表面を変形し、対応する微細構造を該ガラス基板表面上に生じ、これは該スタンパーから分離され、かつ制御された様式で冷却されると、該ガラス基板上に所望の表面微細構造を与える。上記のホットスタンピング法を利用して該ガラス基板の表面上に形成される微細構造は、該基板表面領域に渡り該スタンプ上の微細構造と一致するが、例えばガラスが該スタンパーの深い溝内に流入して該基板表面に浅い突出部を形成する可能性がある。経済的理由および製品価格を低くするという理由から、該スタンパーを何度も再利用することが望ましいので、該ホットスタンピング法は、適当なスタンピング条件および該ガラス層に対する被覆材料を選択して、粘着の問題を起こすことなしに、単一のスタンパーの繰り返し使用を可能とするものでなければならない。該ホットスタンピング工程中該ガラス基板に適用される高い温度、例えば６００℃を越える温度は該ガラス基板の変形を生ずる恐れがある。
【０００４】US-A-4,810,547に記載されているように、上部に多数の微細な溝を有する基板の製法は、少なくとも一種の有機金属化合物および増粘剤を含む溶液を基板本体上に塗布して可塑性を有するフィルムを形成する工程、該基板上に形成されたフィルムの表面を型押しする工程および該フィルムを焼成して、これを固化する工程を含む。同様な方法は特願昭62-102445号にも記載されている。
【０００５】これらの方法は、有機金属化合物がフィルムとして該基板本体上に形成されているので、得られるフィルムは、例えばPCT/EP88/00479で使用されているようなゲルフィルムよりも低い収縮率を有するという、および不均一な乾燥速度にもとづく割れおよび／またはそりを殆ど生じないという利点をもたらす。
【０００６】光ディスク用に使用する場合、溝付き基板および構造体は、既に述べた特性に加えて、高い屈折率および高い信号対雑音比（ＳＮ比）をもたなければならない。このことは、通常高橋等により「高性能磁気−光学ディスク（High Quality magneto-optical disk)」 , SPIE, Vol. 695，光学的マスデータ記憶（OpticalMass Data Storage) II, (1986）に記載されているように、溝付き基板上に多層構造体を形成することにより達成される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のような様々な欠点を示さず、逆に極めて高い寸法安定性および信頼性並びにその製造工程における高い生産性を有する、特に光ディスク用の微細な溝を有する基板に対する強い要望がある。そこで、本発明の主な目的は、極めて高い寸法安定性、鮮明な溝のエッジおよび該基板に正確なスタンパー像の転写を有する新規な溝付き基板を提供することにある。
【０００８】本発明のもう一つの主な目的は、特に光ディスクで使用した場合の該溝付き基板の屈折率およびＳＮ比を高めることにある。
【０００９】本発明のもう一つの目的は該溝付きフィルムのふくれまたは割れを防止することにある。
【００１０】本発明の更に別の目的は、スタンパーの再利用を保証し、かつ極めて簡単かつ経済的な製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の並びに他の本発明の目的は、平坦で構造をもたない表面を有する基板と、該基板の一方の表面に与えられた構造を有するガラス状層と、ここで該ガラス状層はその該基板とは隣接しない側の表面に溝を含み、該構造をもつガラス状層上に設けられた誘電体層と、該誘電体層上に設けられた磁気光学層と、該磁気光学層上に設けられた反射体層と、該反射体層上に設けられた不動態化層とを含み、該誘電体層、該磁気光学層、該反射体層および場合により該不動態化層が該構造を有するガラス状層の溝を含む多層構造体を提供することにより達成される。
【００１２】この多層構造体および他方の溝付き基板は、有機金属ポリマー化合物溶解物質を支持板（１）にスピンコートして支持板（１）上に軟質層（７）を形成する工程、軟質層（７）に転写すべき構造のネガ像を有するスタンプで軟質層に溝（２）をスタンピングして構造化軟質層（７）を形成する工程、および熱処理により構造化軟質層（７）を硬化して構造化軟質層（７）を硬化構造化層（７）に変換する工程からなり、有機金属ポリマー化合物溶解物質が少なくともシロキサンポリマーおよび／またはシリケートポリマー、ならびに少なくともエチレングリコールを含む粘度調節化合物を含有することを特徴とする方法により製造することができる。
【００１３】これ以上の展開は請求項２〜４に規定されている。本発明を実施する方法を、具体的な態様のみを例示する添付図を参照しつつ以下に詳細に述べる。
【００１４】図１および２を参照すると、幅１μｍ深さ７０nmで鮮明なエッジを有するスタンピングされた微細な溝をもつ溝付き基板の表面が鮮明に示されている。微細な溝を有する基板を製造するためには、支持板上に軟質層を形成する溶解された物質で該支持板をスピンコートする。この溶解された物質は調節化合物および有機金属のポリマー化合物を含む。該調節化合物は引き続く加工工程中該層の粘度を調節する。特に、スピンコート時間（spin-on time）、該スピンコート工程中の１分当たりの回転数、該スタンピングまでの運搬時間および該スタンピング工程を実施するまでの時間の遅れを注意深く調節すべきである。該調節化合物はエチレングリコールを含む。溝は、該軟質層に伝達すべき構造のネガ像を有するスタンプを使用して該軟質層にスタンピングされる。熱処理により、該構造を有する層を硬化し、硬質の構造を有する層に転化する。本発明によれば、該有機金属ポリマー化合物はシロキサン〔ＲxＳｉＯy〕nまたはシルセスキオキサン（silsesquioxane）ポリマー、チタネート〔ＴｉＯ2〕nポリマーおよびシリケートポリマー〔ＳｉＯ2〕n、例えばホスフォシリケートまたはホスフォシロキサンのポリマーを包含する。これらの物質は、高い珪素含有率を有する反応性のシラノール基を含む長い分子鎖からなる。該硬化工程中、該軟質の構造をもつ層は硬質のＳｉＯ2−状の層に転化される。この転化は重縮合および熱分解効果に基づく体積減少を伴って生ずる。
【００１５】
【化１】
【００１６】
【化２】
【００１７】典型的な縮合反応
【化３】
【００１８】典型的なシロキサンポリマーの網状構造高いＳｉ含有率を有する既に重合された有機金属化合物を含む溶解物質の使用は、上記の体積減少を大幅に減少する。この効果は該調節化合物の溶媒の割合を減じることにより強めることができる。該溶媒の量を注意深く選択することにより、該スピンコートされた溶解物質の乾燥速度を制御する。構造化すべき該軟質層の高い含水率は該スタンプの分離の際に該溝構造の崩壊を招く恐れがある。エチレングリコールの約３０％の比率での使用は、複製の精度に影響を与えることなしに、乾燥速度の低下をもたらす。同様なグリセリン等の溶媒も乾燥速度を低下するが、該構造化された層に微小な気泡の形成を生じ、これは不十分に画成されたエッジの形成をもたらす。熱重量分析法により、該有機金属化合物の該硬化工程中の重量損失に関する情報を得ることができる。この重量損失は硬化温度並びに雰囲気に応じて変化する。有機金属化合物としてシロキサンポリマーを含有するアキュグラス（ACCUGLASS）204（カリフェルニア州、ミルピタス（Milpitas）のアライドシグナル社（Allied-Signal Inc.）の商標）は約５０〜約４８０℃の温度範囲において連続的な重量損失を示す。空気中での重量損失は約１３％程度であり、また窒素雰囲気下では約７％よりも低いことさえある。極めて低い重量損失はアキュグラスx１１シリーズによりもたらされ、５％（±１％）である。かくして、本発明の方法はより低い体積収縮を与え、かつ結果として該スタンプの形状を受取りかつこれを保持する際のより高い精度をもたらし、極めて高い寸法安定性、該溝の鮮明なエッジおよび該基板に精度良く転写された該スタンパー像を有する溝付き基板を与え、該溝付きフィルムのふくれまたは割れを防止する。
【００１９】該スタンピングは室温で、かつ低いスタンピング圧力、好ましくは約１〜６バールの下で、等圧プレスにより実施する。これらの条件は、異物粒子による該スタンパー板の破損並びに該スタンパーの微小構造の変形を防止する。このスタンプを、好ましくは約０.４μｍの薄い炭素層で被覆して、該構造化した軟質層への粘着を防止することが好ましい。他のテストされた被覆材料、例えば珪素、酸化珪素、窒化珪素、ニッケルまたはタングステン等は該スタンプと該構造化軟質層との密な粘着をもたらす。該スタンピング工程後に密な接触状態にある該スタンプおよび該構造化層の平坦かつ平行な面の示す典型的な付着は外力を印加することなしに、ある特定の処理により克服することができる。該スタンプを約１３０℃にまで加熱すると、該スタンプの均一な分離および該溝付き構造体並びに該スタンプ自体の保全性が保証される。この熱処理中、少量の該構造をもつ層の溶媒が気化されて、該被覆されたスタンプと構造をもつ層との間にガス状ボルスターが形成される。この分離機構は該被覆されたスタンプと構造をもつ層との異なる熱膨張係数により支持される。かくして、必要に応じて実施される簡単な清浄化処置の後に、該スタンプは再利用され、これはかなりの製造コストの減少をもたらす。
【００２０】１μｍの幅および７０nmの深さを有する溝を形成するために、１ｇのエチレングリコールと３０ｇのアキュグラス２０４との混合物を、１５００rpmにて１０秒以内、該清浄化したガラス基板上にスピンコートする。約６バールのスタンピング圧の下で、３分以内に、炭素を被覆したスタンプを使用して該スピンコートした層に所定の構造をスタンプする。次いで、該構造を有する層と、これに付着された該スタンプとを約１３０℃の温度にまで加熱する。約４〜５分後、多少とも自動的に該スタンプは該溝付き基板から分離され、外力の適用なしに素早く剥がされる。約４００℃にて約１時間行われる次の熱処理により、該構造をもつ軟質層は、下方の該ガラス基板に対して十分な粘着性を示す硬質かつ透明な層に転化される。もう一つの実験では、１ｇのエチレングリコールと３０ｇのアキュグラス３１０との混合物を１５００rpmにて７０秒以内該ガラス基板上にスピンコートし、３バールのスタンピング圧の下で２.５分以内スタンピングを実施する。かくして、優れた結果が得られ、該硬化した構造をもつ層には幅０.４μｍ以下の極めて微細な溝が見られた。
【００２１】図３および図４はいずれも一態様の表面の一部を示す。図３において、溝はスピンコートされた軟質層の風乾後に、スタンピングされたものである。図４において、該スタンピング工程の後、該軟質層はプリベークおよび硬化工程に付された。図３および図４の溝の鮮明度には何等差異が見られない。該軟質層を形成する該溶解物質の重合された有機金属化合物中の高いＳｉ含有率のために、該層は該硬化工程の熱処理に付される前に既に高い寸法安定性を呈する。かくして、該構造を有する軟質層の体積収縮は小さく、このことは該溝付きフィルムにより示される高い精度でのスタンパー像の形成に導く。
【００２２】図５は光ディスクの従来の溝付き構造体の断面を示す模式的な図である。溝２は、基板１自体に設けられ、かつ完全な該構造体を形成する層が該溝付き基板上に配置されている。これら４種の層は厚み約５０nmの誘電体層３、厚み約３５nmの磁気光学層４、厚み約６０nmの反射体層５および厚み約１００nmの不動態化層６からなっている。
【００２３】図６は本発明の一態様の断面図を示す模式的な図である。この態様では、二酸化珪素層７が構造をもたない基板１の平坦面に設けられ、かつ溝２が構造をもたない基板１とは隣接しない側の二酸化珪素層７の表面に設けられている。該構造体を完成するこれら４種の層は溝付きの二酸化珪素層７上に設けられている。４層は、図５に関連して上に述べたのと同様な仕様および同じ順序で設けられている。
【００２４】図７はもう一つの態様を示す図６と同様な図であり、そこでは誘電体層８が構造をもたない基板１１の平坦面上に設けられている。溝２は、構造をもたない基板１１とは隣接しない側の誘電体層８の表面に与えられている。この誘電体層８は酸化物ＳｉＯ2、Ｌａ2Ｏ3、ＰｂＯおよびＴｉＯ2の種々の組み合わせを含み、かつこれが図６に示した態様のＳｉＯ2−層およびＡｌＮ−層からなる誘電体層構造に取って代わっている。
【００２５】この構造体の屈折率Ｄおよび信号対雑音比（ＳＮＲ）は該誘電体層の厚みｄに依存して増大する。このことは、該構造体が光ディスクで使用する際には特に重要である。上記の組成物を使用した一層のみの誘電体層に関するこれらの結果を受け入れることにより、製造工程の煩雑さおよび構造コストが更に減じられる。
【００２６】三層、即ち磁気光学層４、反射体層５および不動態化層６が該構造体を完成し、これらは溝付き誘電体層８上に設けられる。これら三層は図５に関連して上述したものと同一の仕様を有し、しかもこれと同一の順序で設けられている。
【００２７】図８は、例えば接着により相互に結合された２つの多層構造体を含む態様の断面を示し、この態様は同時に該構造体の両側を情報の読みだしおよび書き込みに利用することを可能とする。保護層１０でサンドイッチ状に挟まれた接着剤層９が該２つの多層構造体を結合している。
【００２８】該誘電体層の厚みに依存した信号対雑音比および屈折率の増進は、「磁気光学記録用の反射防止構造（Antireflection Structures for Magneto-Optic Recording）」、ＯＳＡテクニカルダイジェストシリーズ（OSA Technical Digest Series），1987, Vol. 10, p. 138〜9に記載されている図９に示されている。図６および図７に記載した態様の溝は本発明の加工工程に従って製造することができる。
【００２９】即ち、本発明の方法は、溶解された物質で支持板（１）をスピンコートして、該支持板（１）上に軟質層（７）を形成する工程と、該軟質層（７）に伝達すべき構造のネガ像を有するスタンプを使用して該軟質層に溝（２）をスタンピングして、構造をもつ軟質層（７）を形成する工程、および該構造をもつ軟質層（７）を硬化して、該構造をもつ軟質層（７）を硬質の構造をもつ層（７）に変換する工程を含み、ここで該硬化は熱処理により行われ、該溶解された物質は更に該スピンコート工程および溝をスタンピングする工程中に該層の粘度を調節するための調節化合物を含み、該調節化合物はエチレングリコールを包含する。
【００３０】当業者には、基板に溝を形成するこの方法が、回折格子またはフレネルレンズなどの板の表面上に正確に形成することが必要とされる微小構造を有する他の物品にも同様に十分に適したものであることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】溝付き基板の一態様の表面の一部を、倍率５０００で示した顕微鏡写真である。
【図２】図１と同一の態様の表面の一部を示す顕微鏡写真であり、倍率を２０,０００としたので、鮮明なエッジをもつ微細な溝をみることができる。
【図３】倍率１０,０００で一態様の表面の一部を示した顕微鏡写真である。
【図４】倍率１０,０００で一態様の表面の一部を示した顕微鏡写真である。
【図５】光ディスクの従来の溝構造の断面を示す模式的な図である。
【図６】本発明の一態様の断面を示す模式的な図である。
【図７】本発明のもう一つの態様を示す図６と同様な図である。
【図８】相互に接着された２つの多層構造体を有する一態様の断面を示す模式的な図である。
【図９】誘電体層の厚みに依存した、信号対雑音比および屈折率の増進を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ 溝
３ 誘電体層
４ 磁気光学層
５ 反射体層
６ 不動態化層
７ 二酸化珪素層
８ 誘電体層
９ 接着剤層
１０ 保護層
１１ 構造をもたない基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】有機金属ポリマー化合物溶解物質を支持板にスピンコートして前記支持板上に軟質層を形成する工程、前記軟質層に転写すべき構造のネガ像を有するスタンプで前記軟質層に溝をスタンピングする工程、前記スタンプで前記軟質層を加熱する工程、前記スタンプを前記軟質層から分離して構造化軟質層を形成する工程、および熱処理により前記構造化軟質層を硬化して前記構造化軟質層を硬化構造化層に変換する工程、を含み、前記有機金属ポリマー化合物溶解物質が少なくともシロキサンポリマーもしくはシリケートポリマーまたはその両方、ならびに少なくともエチレングリコールを含む粘度調節化合物を含有し、前記スタンプが炭素の薄層で被覆されていることを特徴とする、光ディスク用溝付き基板の製造方法。
【請求項２】前記の分離して構造化軟質層を形成する工程において、多少とも自動的にスタンパを分離させることを特徴とする、請求項１に記載の光ディスク用溝付き基板の製造方法。
【請求項３】前記の分離して構造化軟質層を形成する工程において、外力を印加することなくスタンパを分離させることを特徴とする、請求項１に記載の光ディスク用溝付き基板の製造方法。
【請求項４】前記スタンピングを１〜６バールの下で行うことを特徴とする、請求項１〜３に記載の光ディスク用溝付き基板の製造方法。
【請求項１】有機金属ポリマー化合物溶解物質を支持板にスピンコートして前記支持板上に軟質層を形成する工程、前記軟質層に転写すべき構造のネガ像を有するスタンプで前記軟質層に溝をスタンピングする工程、前記スタンプで前記軟質層を加熱する工程、前記スタンプを前記軟質層から分離して構造化軟質層を形成する工程、および熱処理により前記構造化軟質層を硬化して前記構造化軟質層を硬化構造化層に変換する工程、を含み、前記有機金属ポリマー化合物溶解物質が少なくともシロキサンポリマーもしくはシリケートポリマーまたはその両方、ならびに少なくともエチレングリコールを含む粘度調節化合物を含有し、前記スタンプが炭素の薄層で被覆されていることを特徴とする、光ディスク用溝付き基板の製造方法。
【請求項２】前記の分離して構造化軟質層を形成する工程において、多少とも自動的にスタンパを分離させることを特徴とする、請求項１に記載の光ディスク用溝付き基板の製造方法。
【請求項３】前記の分離して構造化軟質層を形成する工程において、外力を印加することなくスタンパを分離させることを特徴とする、請求項１に記載の光ディスク用溝付き基板の製造方法。
【請求項４】前記スタンピングを１〜６バールの下で行うことを特徴とする、請求項１〜３に記載の光ディスク用溝付き基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図６】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図６】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【特許番号】第２７５８２８８号
【登録日】平成１０年（１９９８）３月１３日
【発行日】平成１０年（１９９８）５月２８日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平３−２０１１３０
【出願日】平成３年（１９９１）７月１７日
【公開番号】特開平４−２３２６２９
【公開日】平成４年（１９９２）８月２０日
【審査請求日】平成３年（１９９１）７月１７日
【前置審査】 前置審査
【出願人】（３９０００９５３１）インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション (4,084)
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＢＵＳＩＮＥＳＳ ＭＡＳＣＨＩＮＥＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【参考文献】
【文献】特開 昭６０−７０５３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６１−１３１２５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６４−１４０８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平１−２３２５５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平１−２０４２４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平２−５１４３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６２−１１９７５１（ＪＰ，Ａ）
【登録日】平成１０年（１９９８）３月１３日
【発行日】平成１０年（１９９８）５月２８日
【国際特許分類】
【出願日】平成３年（１９９１）７月１７日
【公開番号】特開平４−２３２６２９
【公開日】平成４年（１９９２）８月２０日
【審査請求日】平成３年（１９９１）７月１７日
【前置審査】 前置審査
【出願人】（３９０００９５３１）インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション (4,084)
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＢＵＳＩＮＥＳＳ ＭＡＳＣＨＩＮＥＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【参考文献】
【文献】特開 昭６０−７０５３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６１−１３１２５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６４−１４０８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平１−２３２５５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平１−２０４２４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平２−５１４３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６２−１１９７５１（ＪＰ，Ａ）
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