CN1591632A

CN1591632A - 用于制造压模的方法、压模及光记录介质

Info

Publication number: CN1591632A
Application number: CNA2004100634357A
Authority: CN
Inventors: 川口优子; 富山盛央
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-09-01
Filing date: 2004-07-06
Publication date: 2005-03-09
Also published as: TW200511296A; EP1510599A2; KR20050025246A; US20050045481A1; EP1510599A3

Abstract

通过在具有凹坑和平地图案的父压模上形成镍电铸薄膜来生成第二压模时，在第二压模与父压模的分离过程中缺陷产生在第二压模上。本发明的目的是减少缺陷。一种用于制造压模的方法，包括：在具有凹坑和平地图案的父压模(106)上实施等离子体表面处理、在父压模(106)的表面上形成镍电铸薄膜(II)107、以及使镍电铸薄膜(II)107与父压模(106)分离开以形成母压模(108)。

Description

用于制造压模的方法、压模及光记录介质

技术领域

本发明涉及用于再现信息的圆盘状光盘的压模的制造方法、压模以及光记录介质。

背景技术

依据光束的应用记录和再现信息的光记录介质被广泛地使用，并且期望在未来记录密度能有所增加。

近来，各种能够再现许多图像、大量语音数据以及数字数据的光盘被研发。研究方向也面向制造具有较高记录密度的盘。

用于形成通过诸如激光器等光学装置而记录和再现信息的光记录介质的传统压模是公知的。光记录介质跟踪凹槽、以及凹坑和与信息凹坑对应的平地(land)图案形成在光记录介质压模上。通过将凹坑和平地的图案转录到热塑性树脂上，例如聚碳酸酯树酯，形成光记录介质凹槽部分。

图2示出了压模的传统制造过程。如图所示，在传统方法中，通过执行导电过程形成导电薄膜204，其中在导电过程中将镍喷溅到凹坑和平地图案202的表面上，而所述凹坑和平地图案形成在包括在母盘203中的玻璃衬底201上(图2A)。在所述过程之后，通过将镍电铸在导电薄膜204上来形成电铸薄膜(I)205(图2B)。接着，导电薄膜204和电铸薄膜(I)205作为单件从母盘203上分离下来，以制造父压模206(图2C)。实际上，因为将制造具有凹坑和平地图案的几个衬底，所以通过在父压模206的表面上执行电铸来形成电铸薄膜(II)207(图2D)。然后，通过将电铸薄膜(II)207从父压模206上分离下来而获得母压模208(图2E)。通过将诸如注模等方法应用到母压模208上，光盘210的衬底能被大量生产制造。在上述制造压模的方法中，镍被用作导电薄膜和电铸薄膜的材料。

上述制造过程中的一个问题是，当电铸过程中将电铸薄膜(II)207从父压模206上分离下来以形成薄膜(II)207时，薄膜(II)207可能与导电薄膜204一体集成而不能相互分离开。这是因为是通过将镍电铸到本身也包含镍的导电薄膜204的表面上来形成电铸薄膜(II)207的，这意味着薄膜(II)207和导电薄膜204包含相同的金属。

为了解决这些问题，提出了一些方法，诸如：

1)将使用次卤酸(hypohalous acid)的氧化过程应用于导电薄膜204的镍薄膜表面(见日本未审查专利出版物JP54-40239)；以及

2)将氧等离子体过程应用于导电薄膜204的镍薄膜表面(见日本未审查专利出版物JP59-173288)。

上述两个方法包括在镍薄膜表面上的氧化过程，但随之产生以下问题(1)-(4)：

(1)因为镍薄膜的电导率降低，所以电铸薄膜(II)207的薄膜形成率将降低；

(2)如果在氧化过程之后镍薄膜的表面未均匀形成，那么由于在整个表面上电铸薄膜(II)207的薄膜形成率将发生变化，因此所生成的压模的厚度将变化；

(3)在使电铸薄膜(II)207从导电薄膜204上的镍薄膜分离开时，因为氧化过程之后镍薄膜未被均匀形成，所以一部分薄膜(II)207将残留在内薄膜的表面上作为残余物；以及

(4)问题(1)中的氧化过程的液体废物将引发环境问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于上述氧化过程的可选方法，并且提供一种压模制造方法，该方法能将通过从父压模上分离母压模而生成的压模上的缺陷减小到最小。

根据本发明的用于制造压模的方法包括步骤：在具有凹坑和平地图案的父压模的表面上执行等离子体表面处理；在父压模的表面上形成镍电铸薄膜；以及通过从父压模上分离镍电铸薄膜形成第二压模。

在该方法中，通过等离子体表面处理将父压模表面上的镍氧化薄膜消除，父压模表面的平面性和光滑性改善。

通过在形成电铸薄膜时使用具有改善平面性和光滑性的所述父压模，父压模与电铸薄膜之间的可分离性提高。

优选地是，在等离子体表面处理过程中使用Ar气体，因为使用Ar气体能解决使用氧气而引起的传统问题。

优选地是，来自射频(RF)电源的用于等离子体表面处理的电力在50W与500W之间的范围内。在该范围中，父压模的表面粗糙度被降低，结果父压模与电铸薄膜之间的可分离性被提高。

与等离子体表面处理之前的接触角度相比，在实施等离子体表面处理之后，父压模106的表面与其表面上的水之间的接触角度小了20度或更多。在这种情况下，父压模的表面粗糙度被降低，结果父压模与电铸薄膜之间的可分离性被提高。

制造过程还可以包括步骤：在实施等离子体表面处理之后且在形成电铸薄膜之前，将水供至父压模的表面。在实施等离子体表面处理之后，水供给步骤在30分钟之内开始。这是因为需要在能够形成氧化镍之前在父压模的表面上形成氢氧化镍的薄膜。

通过将父压模浸入水中来实施水供给步骤。此外，可以通过将蒸汽缓慢地引入室中来实施水供给，其中在所述室中等离子体表面处理在父压模表面上实施。

制造过程还可以包括在其中主要成分是氢氧化镍的父压模的表面上形成薄膜。该薄膜在实施等离子体表面处理之后且在形成电铸薄膜之前被制成。这是因为通过在压模与薄膜之间形成氢氧化镍来提高父压模与电铸薄膜之间的可分离性。

根据上述制造方法中的每种方法，生产出带有较少缺陷的压模。

并且，通过使用所述压模，可生产出信号属性比传统介质的信号属性好的光信息介质。

如上所述，通过从具有凹坑和平地的父压模的表面上消除氧化镍薄膜，父压模与电铸形成的母压模之间的可分离性可以被提高，从而减少母压模上的缺陷。

附图说明

图1是根据本发明的压模制造方法；以及

图2是传统的压模制造方法。

具体实施方式

以下，将参考图1解释本发明的实施例。

如图1所示，本发明涉及制造用于生成光盘的压模的方法。

图1A示出光刻胶沉积在其上的玻璃衬底101。现在将解释形成带有光刻胶的衬底101的过程。首先，直径为200m、厚度为6mm且表面被抛光的玻璃衬底101设置在旋涂装置的回转台上。然后，通过将光刻胶沉积在玻璃衬底101的抛光表面上，形成了厚度大约为28μm的光刻胶层109。

图1B示出了包括玻璃衬底101的母盘103，凹坑和平地图案102已经通过曝光和显影过程形成在所述玻璃衬底101上。现在将解释形成母盘103的过程。这里，波长为250m且被物镜会聚的激光被施加到光刻胶层109上，磁道间距为0.32μm、宽度为0.15μm的凹槽形成在光刻胶层109的被曝光于激光的区域(以下称为曝光区域)上。玻璃衬底101和包括曝光区域的光刻胶层109被转移到显影装置。然后，使用显影溶液对光刻胶层109进行显影，并且用于净化水将溶液冲洗掉。这里，在曝光过程中只有光刻胶层109的曝光区域被消除，光刻胶层109的非曝光区域保留。在显影过程之后，玻璃衬底101只具有非曝光区域，在父压模106上的所需要的凹坑和平地图案被消除。上述过程是使用正光刻胶的例子，然而也可以使用负光刻胶。

图1C示出了带有导电薄膜104的母盘103。现在将解释在母盘103上形成导电薄膜104的过程。使用溅射方法在母盘103上形成厚度为20nm的导电薄膜104。

图1D示出了电铸薄膜(I)105被电铸在其上的母盘103。现在将解释电铸的过程。这里，具有导电薄膜104的玻璃衬底101设置在电铸装置(未示出)的负电极系统上，然后在导电薄膜104的表面上实施镍电铸。这样，形成其中凹坑和平地图案102已经被转录的电铸薄膜(I)105。

当电铸薄膜(I)105具有0.3mm的厚度时，镍电铸被完成，玻璃衬底101从电铸装置的负电极系统上移开。然后，电铸薄膜(I)105和导电薄膜104以一体的状态从母盘103上分离下来，以便制造父压模106。请注意，在实施蚀刻步骤(稍后描述)之前使用接触角的测量仪器测量父压模106的表面(即，父压模106的具有导电薄膜104表面的一侧)与其表面上的水之间的接触角，结果将被记录下来(接触角例如可以是50度)。

图1E示出了通过在父压模106的表面(导电薄膜104的表面的一侧)上实施等离子体表面处理来消除氧化镍薄膜的过程。这里，父压模106被插入平行板蚀刻装置(未示出)中，使用低温泵或类似物排空所述装置。这时，假设极限真空为3×10^-4(Pa)。请注意，优选地是，对于引入蚀刻气体之前的极限真空将是1×10^-3(Pa)或更低。这以后，在将作为蚀刻气体的Ar以100sccm的流速泵入所述装置的同时，实施真空排气，并且将所述装置内部的压力保持在10(Pa)。然后，电压增至100W，蚀刻实施90秒。蚀刻之后过三分钟，用净化水对父压模106进行冲洗，冲洗5分钟。这时，以与上述相同的方式，使用接触角的测量仪器测量父压模106的表面与其表面上的水之间接触角。这里，假设在已经实施蚀刻之后父压模的表面与其表面上的水之间的接触角度降低了20度或更多。例如，当蚀刻之前的接触角是50度时，蚀刻之后的角度可以被调整到15度。当实施等离子体表面处理之后将压模浸入净化水中30分钟时，其中其主要成分是氢氧化镍的薄膜均匀地形成在父压模106的表面上。

图1F示出了薄膜(II)107电铸在其上的父压模106。现在将解释形成电铸薄膜(II)107的过程。这里，在蚀刻之后的父压模106设置在电铸装置的负电极系统上，然后形成电铸薄膜(II)107(形成电铸薄膜的过程)。当电铸薄膜(II)107具有0.3mm的厚度时，镍电铸完成，并且玻璃衬底101从包括在电铸装置中的负电极系统上移开。接着，电铸薄膜(II)107与父压模106分离开(分离过程)。

根据上述实施例，薄膜(II)107可以干净地从父压模106上分离下来，以便制造没有缺陷或残余物的母压模108(图1G)。此外，由该母压模108，使用注塑机产生诸如光盘110等光记录介质。

请注意，如图1F所示，如果电铸薄膜(II)107形成在导电薄膜104上，那么将产生金属键，因为薄膜104和薄膜(II)107是镍金属。然而，如图1G所示，为了制造母压模108，电铸薄膜(II)107必须与导电薄膜104分离开。

如上所述，通过使用Ar气体将蚀刻施加在父压模上，可以确保父压模与母压模之间的可分离性的提高。之所以认为能提高的原因如下。

通过实施成分分析可以清楚地了解，如果在形成镍导电薄膜之后将父压模曝光于大气下，那么氧化镍和氢氧化镍将形成在导电薄膜的表面上。因为只有一点氧化镍和氢氧化镍随大气产生，所以在日本未审查专利出版物JP59-173288中已经提出了一种方法，即通过积极地使用氧气实施灰化来在导电薄膜上形成氧化镍。然而，通常在实施所述方法之后，实施其他过程，诸如使用净化水的清洁过程、将父压模浸入如氨基磺酸镍溶液中，以形成镍电铸薄膜。因为这些过程，氢氧化镍通常形成在父压模上。氢氧化镍的形成容易受诸如大气湿度等因素的影响，将父压模置于大气中，导致氢氧化镍不能均匀地形成在父压模上。

如上所述，在父压模上的氧化镍与氢氧化镍的比率局部性地不同，并且两者之间的可分离性不同。因此，电铸薄膜(II)与导电薄膜之间的可分离性变得不规律，这样可能在母压模上引发缺陷。

在本发明中，通过在父压模的表面(导电薄膜104的表面的一侧)上实施等离子体表面处理，能够消除形成在表面上的氧化镍和氢氧化镍。因为等离子体表面处理在真空中实施，所以通过消除氧化镍和氢氧化镍而将纯镍暴露于表面上。可以想到，通过在等离子体表面处理之后将父压模106浸入净化水中30分钟，可以使氢氧化镍均匀地形成在表面上。

并且，如稍后所描述的一样，已知通过实施等离子体表面处理来提高父压模106表面的亲水性。

然而，使用诸如表面测量仪器或原子间力显微镜等这些能通过定量分析来分析表面粗糙度的装置不能确保所述的提高，因为等离子体表面处理是在低能量条件下实施的。

相反地，通过检测相对于水的接触角差，能定量地测量有或没有等离子体表面处理的差别。在这种情况下，与处理之前的接触角相比，在实施等离子体表面处理之后，父压模106的表面与其表面上的水之间的接触角减少了20度或更多。相对于水的接触角变小的现象表示：父压模106的表面粗糙度被改善。因此，与等离子体表面处理的接触区域相比，在等离子体表面处理之后进行电铸时，父压模106和电铸薄膜(II)107的接触区域会变小，平面性和平滑度得到提高。这样，即使存在接触区域减小的现象，父压模106与电铸薄膜(II)107之间的分离性能也可以提高。

如前所述，通过利用等离子体表面处理来蚀刻父压模106的表面，父压模106与电铸薄膜(II)107之间的可分离性能被提高。可以发现，这种现象依赖于蚀刻的输入功率，如稍后所解释的一样。如果蚀刻的输入功率太大，那么表面粗糙度会变差。该表面粗糙度影响母压模108的质量。若光盘使用具有凹坑和平地图案的衬底，而所述衬底由具有这种高表面粗糙度的压模制造而成，则C/N(载波噪声比)变差，因为在再现过程中再现信号成分的噪声增加。相反地，如果蚀刻的输入功率太小，那么电铸薄膜(II)107不能与父压模106分离开，因为不能期望通过实施等离子体表面处理来提高平面性和平滑度。

(例1)

(1)

相对于蚀刻过程中输入功率的依赖性的检查描述用于确定蚀刻条件的实验。请注意，因为蚀刻期间的时间依赖性不重要，所以假设是恒定的，为90秒。

结果示出在表1中。

[表1]

蚀刻的输入功率(W) 可分离性噪声(dBm)

10 差 N/A

30 差 N/A

50 好 -71

200 好 -73

500 好 -72

600 好 -68

800 好 -65

1000 好 -58

在表1中，在可分离性一栏中的术语“差”表示电铸薄膜(II)107不能与父压模106分离开的蚀刻条件，或者表示在电铸薄膜(II)107上产生缺陷的条件。在相同栏中的术语“好”表示没有缺陷的母压模108被产生的条件。

此外，母压模108设置在注模机上，然后通过将母压模108的图案转录到聚碳酸酯树脂(polycarbonate resin)上来产生光记录介质的厚度为1.1mm的衬底。在向聚碳酸酯衬底的转录之后，母压模108的表面粗糙度被测量作为光信息介质上的噪声，这样需要测量聚碳酸酯衬底的噪声电平。铝反射薄膜形成在聚碳酸酯衬底上的信息区域侧且厚度为20nm，并且，包含聚碳酸酯的厚度为0.1mm的薄片形成在反射薄膜上。衬底设置在信息再现装置上，并且噪声电平被测量。在该信息再现装置中，使用405nm波长和数值孔径为0.85的物镜的光学系统。用于再现信息的光从厚度为0.1mm的聚碳酸酯薄片的一侧被施加到衬底上。通过以5.0m/s的线速度旋转光信息介质，输出信号被置入光谱分析仪中，并且研究了在3MHz宽频带中的噪声电平。在该区域内，当噪声电平为-70dBm或更低时，噪声不会影响再现信号。因此，为了判断表面属性，优选噪声为-70dBm或更低。由该试验，蚀刻的输入功率应该在50W至500W的范围内。

(2)

为了研究蚀刻前和蚀刻后表面的平面性和光滑性的改变，使用接触角测量仪器，测量蚀刻前和蚀刻后的父压模106与其表面上的水之间的接触角。根据结果发现，蚀刻前和蚀刻后，随着角度变化，电铸薄膜(II)107的可分离性极大地依赖相对于父压模106的表面上的水的接触角。另一方面，因为通过操作Ar气压力以及实施蚀刻时所施加的压力，能够控制相对于父压模106的表面上的水的接触角，所以压模被准备成：蚀刻前和蚀刻后，相对于父压模106的表面上的水具有不同的接触角。然后研究蚀刻前和蚀刻后接触角的变化与电铸薄膜(II)107之间的关系。结果如表2所示。

[表2]

蚀刻前后的接触角差可分离性

0 差

5 差

10 差

15 差

20 好

25 好

30 好

与表1类似，可分离性一栏示出了电铸薄膜(II)107的可分离性以及缺陷的存在。从结果可以看出，相对于父压模106表面上的水的接触角的度数降低将是20度或更多。

(例2)

(1)

在例2中，母模108将通过与上述相同的步骤和过程而被形成。图1将用于对此进行描述。

可以想到，母压模108的可分离性、压模上缺陷的存在以及是否能在父压模106上均匀地形成氢氧化镍之间有一定关系。为了在压模上均匀地形成氢氧化物，需要在等离子体表面处理之后迅速地将压模浸入水中。相反地，在处理之后，如果父压模106置于大气中，那么会产生氧化镍和氢氧化镍。因为氧化镍与氢氧化镍的比率局部性地不同，并且这些材料的可分离性不同，所以可分离性的不同可能在局部产生，并且缺陷保持在母压模108上的可能性增加。

在表3中，描述了等离子体表面处理之后父压模106置于大气中的时间和在母压模108上存在缺陷(可分离性)之间的关系。

[表3]

置于大气中的时间可分离性

1 好

10 好

20 好

30 好

31 差

40 差

当在父压模106上实施等离子体表面处理时，氧化镍和氢氧化镍被消除，并且暴露出纯镍。因此，如果表面上带有纯镍的父压模106置于大气中且超过了30分钟，那么氧化镍和氢氧化镍被形成，然后残余物将会在母压模108上产生，并且在分离过程中缺陷将残留在表面上，因为分离性不均匀。因此，优选等离子体表面处理之后父压模106置于大气的时间为30分钟或更少。

(2)

在该示例中，使用与上述相同的过程形成母压模108，而不用在等离子体表面处理之后将压模浸入净化水中。代替浸入过程，通过在等离子体表面处理之后施加蒸汽，将用于父压模106的等离子体表面处理的室内的压力回复至大气压力。根据该过程，在父压模106的表面上，非常高纯度的氢氧化镍被形成。请注意，优选地在等离子体表面处理之后30分钟之内实施所述过程。

用于制造本发明压模的方法作为光记录介质和类似物的压模制造方法是非常有用的。此外，也可以应用于通过电铸产生的压模的制造方法。

Claims

1.一种用于制造压模的方法，包括步骤：

在具有凹坑和平地图案的父压模的表面上实施等离子体表面处理；

在父压模的表面上形成镍电铸薄膜；以及

通过从父压模上分离镍电铸薄膜来形成第二压模。

2.如权利要求1所述的方法，其中至少Ar气体被用于等离子体表面处理。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中用于等离子体表面处理的RF电源的电力在50W与500W范围之间。

4.如权利要求1至3任一项所述的方法，其中与等离子体表面处理之前的父压模的表面与父压模表面上的水之间的接触角度相比，在实施等离子体表面处理之后，父压模的表面与父压模表面上的水之间的接触角度小了20度或更多。

5.如权利要求1至4任一项所述的方法，其中还包括步骤：在实施等离子体表面处理之后且在形成电铸薄膜之前，将水供至父压模的表面。

6.如权利要求5所述的方法，其中在等离子体表面处理之后，水供给步骤在30分钟之内开始。

7.如权利要求5或6所述的方法，其中通过将父压模浸入水中来实施水供给步骤。

8.如权利要求5或6所述的方法，其中在室中实施等离子体表面处理，并且通过将水蒸汽引入所述室中来执行水供给步骤。

9.如权利要求1至4任一项所述的方法，其中还包括步骤：在实施等离子体表面处理之后且在形成电铸薄膜之前，在父压模的表面上形成主要包括氢氧化镍的薄膜。

10.利用权利要求1至9任一项所述的制造方法所制造的压模。

11.由权利要求10所述的压模制造的光记录介质。