JP2003217178A

JP2003217178A - 光ディスク及びその原盤の製造方法

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Publication number: JP2003217178A
Application number: JP2002009694A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Sano; 一彦佐野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-01-18
Filing date: 2002-01-18
Publication date: 2003-07-31
Anticipated expiration: 2022-01-18
Also published as: JP4061909B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ピットのエッジ変形に起因するクラウド不良
を低減し、離型性のよいピット形状を有する光ディスク
を提供する。【解決手段】ピットのトラック断面における底辺の角
の曲率半径Ｒ₂が上面の縁の曲率半径Ｒ₁より大きい形状
寸法とすることにより、離型時のスタンパー９の突起８
との接触を防止しエッジ変形のないピット１１を有する
光ディスクが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク及びそ
の原盤の製造方法に関するものである。光ディスクはピ
ットと呼ばれる情報を荷担する凹凸が螺旋状に形成され
ている。そのピットは成形によってスタンパーと呼ばれ
る原盤から作られるが、本発明は、成形のし易いピット
構造を有するディスク及びその原盤の製造方法を提供す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の光ディスクの製造工程を図７に示
す。図７（ａ）は表面が鏡面に研磨されたガラスからな
る盤３１を示す図である。図７（ｂ）はその上にポジ型
のフォトレジストが塗布されたレジスト層３２を有する
盤３１を示す。図７（ｃ）はレーザビームレコーダを示
す概略図で、上記盤に信号を記録しているところを模式
的に示している。７は盤３１を搭載して回転させる回転
駆動部材、４は光学系の一部でレーザビーム５とレーザ
ビーム５をサブミクロンの大きさに絞る記録レンズ６の
みを示している。レーザビーム５は図示されない光変調
器により記録すべき信号で変調されており、回転する盤
３１の上を半径方向に移動しながら選択的に露光する。
それによりレジスト層３２は螺旋状に潜像として信号が
記録される。図７（ｄ）は上記露光後の盤３１を現像し
た状態を示す断面図である。現像後のレジスト層３３に
は、露光された部分のレジストが溶解してピット３４が
形成されている。

【０００３】ポジ型のレジストを現像した場合、ピット
の開口部のエッジが溶解しやすくダレやすいため、上面
の縁の曲率半径Ｒ₄が大きくなり、一方ピットの底は現
像の進行に伴いエッチングが進み、底辺の角の曲率半径
Ｒ₃が小さくなる傾向がある。図７（ｅ）は、現像後の
レジスト層３３の上にニッケルの導電性膜３５をスパッ
タリング等で付着させ、その導電性膜３５を電極として
電気メッキでニッケル層３６を形成したところを示して
いる。図は模式的に描かれているが実際の大きさは、レ
ジスト層３３の厚さは約０．１μｍ、導電性膜３５は数
十ナノメータ、ニッケル層３６は約０．３ｍｍである。

【０００４】図７（ｆ）は上記のニッケル層３６をガラ
ス盤３１から剥離した後、裏面を研磨し、成形機の金型
に合うように内外径を加工したもので、スタンパー３７
として完成した概略の構成を示す図で、３８はピット３
４に対応する突起である。

【０００５】図では、簡単のために突起３８を一つしか
図示していないが、実際は無数の突起３８が螺旋状に形
成されている。図７（ｇ）は上記スタンパー３７から射
出成形によって作られたレプリカディスク３９で、図７
（ｄ）のピット３４と相似形のピット４０が形成され
る。ここでもピット底辺の角の曲率半径Ｒ₃は小さく、
レプリカディスク３９の上面の縁の曲率半径Ｒ₄が大き
く、Ｒ₄＞Ｒ₃の関係にある。

【０００６】図８（ａ）〜（ｃ）は図７（ｆ）に示すス
タンパー３７による成形を模式的に示している。図８
（ｂ）に示すスタンパー３７の突起３８が樹脂に転写さ
れてピット４０が形成される。レプリカディスク３９が
スタンパー３７から離型する時、レプリカディスク３９
の熱収縮のために突起３８とピット４０の位置関係はず
れる。その時ピット４０の外周側の縁がスタンパーの突
起３８の角と接触を起こす。レプリカディスク３９が収
縮を起こす前に、全面が均一にスタンパー３７から離型
すると上記トラブルは起こらないが、現実には離型が不
均一になり、上記トラブルを多発しやすい。離型時にス
タンパーの突起３８と接触したピットはエッジが変形し
図８（ｃ）のようになる。この変形したピット部分は目
視では雲状に見えるためクラウドと一般に呼ばれる。こ
のディスクは外観不良として排除される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の欠点を
無くし、成形において離型性のよいピット形状を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の光ディスクは、情報を荷担し、螺旋状のト
ラックに沿って形成されたピットの、前記トラック断面
における底辺の角の曲率半径が、上面の縁の曲率半径よ
り大きな値を有している。

【０００９】また、本発明の光ディスクは、情報を荷担
し、螺旋状のトラックに沿って形成されたピットを有す
る光ディスクにおいて、前記ピットの前記トラック断面
における底辺の角の曲率半径の値が、前記ピットの深さ
の１／３以上である。

【００１０】また、本発明の光ディスクの原盤の製造方
法は、基板上に架橋性物質からなるアンカーコートを塗
布し、前記アンカーコートを架橋し、前記架橋されたア
ンカーコートの上にネガ型レジストを塗布し、前記基板
を所定の回転数で回転させ、記録すべき信号で変調され
たレーザビームにより前記ネガ型レジストを選択的に露
光し、現像によって前記レジストの突起を前記アンカー
コート上に形成することにより、前記レジスト突起およ
び前記アンカーコートを有する前記基板を光ディスクの
原盤とする光ディスクの原盤の製造方法において、前記
レジストの溶剤で前記アンカーコートが溶融しない状態
まで架橋を進行させ、かつ前記レーザビームが前記レジ
ストに与える露光エネルギーは、前記レジストの残膜特
性において、飽和点を１００％とした時、残膜率の８５
〜９５％に相当するエネルギーとすることによって前記
レジストの露光を行うことを特徴とする。

【００１１】また、本発明の光ディスクの原盤の製造方
法は、上記構成においてアンカーコートの材料がレジス
トと同じ材料をその成分に含んでいることを特徴とす
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１〜図６に本発明の実施の形態
を示す。

【００１３】図１に本発明の一実施形態の光ディスクの
原盤の製造方法における工程順序を示す。図１は、基盤
上にレジストの突起を形成して直接スタンパーとするい
わゆるダイレクトマスタリングと呼ばれる工法の工程を
示す図である。またこれは、特に、基盤上に直接レジス
トの突起を形成するのではなく、基盤上に形成したアン
カーコートと呼ばれる架橋性物質からなる層の上にレジ
スト突起をさらに形成し、両者を架橋結合で一体化し、
突起の欠落を防止した新規な工法における実施形態を示
すものである。

【００１４】図１（ａ）は基盤１に架橋性物質であるア
ンカーコート２とネガ型レジスト３が塗布されたブラン
ク盤１２である。基盤１にはニッケルなどの金属盤が用
いられる。アンカーコート２はレジスト３が塗布される
前にある程度架橋されている。アンカーコート２がある
程度架橋されているため、レジスト３がその上に塗布さ
れる時、レジスト３の溶剤によって溶けることはない。
レジスト３は塗布後プリベークされ、溶剤を揮発させて
安定な状態になる。通常この状態でブランク盤１２とし
て保管される。図は模式的に描かれているが、実際の大
きさは、基盤１の厚みが約０．３ｍｍ、直径は約１６０
〜２００ｍｍの範囲である。またアンカーコート２の厚
み、およびレジスト３の厚みは１μｍ以下の範囲であ
る。

【００１５】図１（ｂ）は上記のブランク盤１２にレー
ザビームレコーダと呼ばれる装置によって信号を記録す
る状態を示す概略図である。

【００１６】図にはレーザビームレコーダの光学系４の
一部が示されていて、５は図示されない光変調器で変調
されたレーザビーム、６は前記レーザビームをサブミク
ロンの大きさに絞りレジスト３の表面を露光する記録レ
ンズである。７はブランク盤を載置して回転させる回転
駆動部材である。記録レンズ６は回転する基盤１の半径
方向に沿って移動するので、レジスト３の表面には螺旋
状のトラックに沿って露光マークが潜像として記録され
る。

【００１７】図１（ｃ）は露光後に行われるベーキング
処理で、ＰＥＢ（ＰｏｓｔＥｘｐｏｓｕｒｅＢａｋ
ｅ）と呼ばれる。レジスト３が化学増幅型レジストの場
合、レーザ露光後のベーキングは不可欠である。ネガ型
化学増幅型レジストでは露光部に生じた酸が触媒とな
り、加熱により露光部のレジストが架橋反応を起こすの
である。加熱温度は１００〜１４０℃の範囲である。

【００１８】図１（ｄ）は現像後に形成されたレジスト
３の突起８を示している。図１（ｃ）のＰＥＢにより架
橋された部分が突起８として残るのである。ここでは簡
単のために突起８は一つしか図示していないが、実際は
螺旋状のトラックに沿って無数にある。図１（ｄ）の突
起８はアンカーコート層２の上に形成されている。今、
図１（ｄ）は前記螺旋状のトラックに直角な方向の断面
であり、この突起８の角の曲率をＲ₂、底辺の角の曲率
をＲ₁としておく。

【００１９】次の図１（ｅ）では現像後の基盤１に遠紫
外線を照射して高温で加熱するところを示している。一
般にディープＵＶキュアと呼ばれる方法で、アンカーコ
ート２およびレジスト突起８をさらに架橋させ、より機
械的強度および耐熱性を向上させる工程である。図では
遠紫外線照射と高温加熱が同時に行われているが、実際
は遠紫外線照射後に高温で加熱し、熱架橋を起こさせ
る。ここでは突起８を焼き固めると同時に、アンカーコ
ート２と一体に架橋反応を起こさせる。このように形成
された突起８はアンカーコート２と強固に結びつき剥が
れない状態になる。

【００２０】アンカーコート２としては架橋性のポリマ
ーでディープＵＶキュア後の耐熱温度が２５０℃以上あ
るものであればよい。一例としては、熱硬化性のフェノ
ール樹脂を含むものなどである。またレジストにはフェ
ノール樹脂をベースにしたものが多いが、レジスト３と
同じ材料を用いると製造面で有利である。このようにし
て作られた基盤は成形機の金型に取り付けられるように
内外径を加工すればスタンパーとして用いることが出来
る。図１（ｆ）はそのように加工されたスタンパー９
で、図１（ｇ）はスタンパー９を用いて成形されたレプ
リカディスク１０を示している。この時、レプリカディ
スク１０には突起８に対応したピット１１が形成され
る。ピット１１の底の角の曲率半径は突起８の凸状角部
の曲率半径と同じＲ₂になる。また、ピット１１の上縁
の曲率半径は突起８の凹状角部の曲率半径と同じＲ₁に
なる。

【００２１】次に図１（ｄ）に示す工程において突起８
の大きさが決定されるメカニズムを説明する。図２はネ
ガレジスト３の残膜特性を表している。横軸は露光エネ
ルギーで、縦軸が残膜率を示す。残膜率とは、塗布時の
膜厚に対する、露光・現像後の膜厚の百分率である。

【００２２】この場合の露光エネルギーは図１（ｂ）に
おいて、レジスト３に照射されるレーザビームの累積エ
ネルギーに相当する。露光エネルギーが大きいほど現像
後に残る突起の高さが大きくなる。縦軸の１００％が塗
布時の膜厚になる。

【００２３】図３にネガレジスト３の現像前後の状態を
模式的に示す。図３（ａ）は現像前のネガレジスト３を
表す。レジスト３の厚さをＨ１で示す。図３（ｂ）は現
像後の突起８でその高さをＨ２で示している。ここでＨ
２／Ｈ１が残膜率になる。図１で説明したように、突起
８の形状は最終的にレプリカディスク１２に形成される
ピット１１の形状となる。従って、信号の再生特性上に
おいて突起８の形状は重要であり、再生レーザの波長を
λ、レプリカディスク１２の屈折率をｎとすると、Ｈ２
＝λ／（４ｎ）が最適値となる。Ｈ２は図２に示すよう
に露光量によって変化するが、残膜率が１００％より少
し下になるように露光量を設定すると、図３において、
Ｈ１＞Ｈ２となる。この時突起８の角が残膜率１００％
の時より、より丸みを帯びる。残膜率が８５〜９５％の
範囲に設定すると図１（ｄ）また図１（ｇ）において、
曲率Ｒ₂は、ピット深さの１／３以上の値をとる。残膜
率を８５％以下にしてもＲ₂はピット深さの１／３以上
の値をとるが、突起８の傾斜角が小さくなり良好な再生
特性が得られなかった。

【００２４】図２の残膜率のグラフにおいて、理想的に
は露光エネルギーが大きくなると、残膜率は１００％に
なるが、実際はそれ以下で飽和することが多い。その差
は膜べりと呼ばれる。膜べりを起こすレジストの場合
は、飽和点を１００％と見なして、上記と同様に、８５
〜９５％の範囲で露光量を設定するとよい。

【００２５】一般に現像時間を長くすると、突起の角は
丸みを帯びるが、現像あれを起こし、面精度が悪くなる
ので好ましくない。

【００２６】曲率Ｒ₂が決定される要因を上述したが、
曲率Ｒ₁は主にアンカーコート２の架橋の程度によって
決定される。アンカーコート２の事前の架橋が十分でな
いと、レーザ露光によってアンカーコート２とレジスト
３の露光部との境界部に架橋結合が起こる。その場合、
現像時に突起８の底辺の角付近のレジストがアンカーコ
ート２に引っ張られ、曲率Ｒ₁が大きくなるのである。

【００２７】事前の架橋はアンカーコート２に紫外線を
照射し、その後ＰＥＢすることによって行われる。図４
に紫外線照射量に対する架橋の程度の１例を示す。横軸
は紫外線照射時間を表し、縦軸はアンカーコート２をレ
ジスト３の溶剤に浸した時の溶融厚み（膜べり量）を示
す。照射強度とＰＥＢの条件は一定にしている。このグ
ラフでは紫外線照射時間が６０秒を越えたあたりで溶融
厚みはゼロになっていて、架橋が満足できる程度に進行
しているのが分かる。このように、レジスト溶剤によっ
て溶融される量がゼロになる程度まで架橋を進行させる
と、前述したような曲率Ｒ₂がピット深さの１／３以上
になる条件下では、曲率Ｒ₂とＲ₁の関係はＲ₂＞Ｒ₁とな
っている。

【００２８】図５に上記のピット形状を有するディスク
の成形時の離型状態を模式的に示す。スタンパー９の突
起８は角が丸みを帯びているため、図８で説明した突起
３８のように、突起８はレプリカディスク１０のピット
１１のエッジに接触することはない。従って、レプリカ
ディスク１０のピット１１は形状が崩れることがなく、
クラウド不良が起こらない。

【００２９】図６は上記した図１（ｇ）に示すレプリカ
ディスク１０のような、ピットの底辺のエッジＲ₂が、
上面のエッジＲ₁より大きな曲率を有し、かつ曲率Ｒ₂の
値がピット深さの１／３以上であるレプリカより作られ
たディスクの一例を示す。図６は両面再生が可能なＤＶ
Ｄの例であるが、２０Ａおよび２０Ｂは上記したピット
形状を有するレプリカディスク、２１Ａ、２１Ｂはアル
ミなどの反射膜、２２は接着層である。本発明は両面再
生が可能なＤＶＤに限られる事は無く、ピット形状を有
する光ディスクのフォーマットすべてに適応できる。

【００３０】前記したように本発明のピット形状を有す
るレプリカディスクはピット形状が崩れることがないた
め、再生時にジッターなどの特性を悪化させたり、再生
波形を変形させたりすることがなく、良好な再生が行え
る。

【００３１】図９に図１（ａ）〜（ｇ）に示す一連の工
程で作成した成形光ディスクの電子顕微鏡写真を示す。
この光ディスクは離型性に優れていたのみならず、再生
信号のジッターも６．５％であった。ＤＶＤの規格では
ジッターは８％以下であるので、本発明によるディスク
は再生信号特性においても十分な品質を有している。ま
た上面の縁に比べ、ピット底の曲率が大きくなっている
ことがわかる。

【００３２】

【発明の効果】本発明のピット形状を有する光ディスク
は成形時のスタンパーの角によってピット上辺の縁が変
形を受けることがない。従って、クラウドと呼ばれる離
型不良が発生せず、成形歩留まりを大きく向上させるこ
とができる。また本発明のピット形状を有する光ディス
クはピット形状の変形がないため、再生特性がよい。

【００３３】また本発明の光ディスクの原盤の製造方法
により製作されるスタンパは、突起８がアンカーコート
２と架橋結合で一体化されており、成形時に突起８が欠
落することがなく、成形ショット数は２万回以上が可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の一実施形態の光ディスクの原
盤の製造工程におけるブランク盤を示す図（ｂ）はブランク盤に信号を記録する状態を示す図（ｃ）はブランク盤に信号を記録する状態を示す図（ｄ）は現像後に形成されたレジストの突起を示す図（ｅ）は現像後の基盤を高温で加熱する状態を示す図（ｆ）は基盤を加工して得られるスタンパーの断面図（ｇ）はスタンパーにより成形されたレプリカディスク
を示す図

【図２】ネガレジストの残膜特性を示す図

【図３】（ａ）は現像前のネガレジストの厚さを示す図（ｂ）は現像後のネガレジストの突起の高さを示す図

【図４】紫外線照射量に対する架橋の程度を示す図

【図５】（ａ）はディスクのピットを成形する状態を示
す図（ｂ）はディスクの離型状態を示す図

【図６】レプリカディスクにより作られた光ディスクを
示す図

【図７】（ａ）は従来の光ディスクの製造工程における
盤を示す図（ｂ）は盤にフォトレジストを塗布した状態を示す図（ｃ）は盤に信号を記録する状態を示す図（ｄ）は露光後の盤を現像した状態を示す図（ｅ）現像後のレジスト層の上にニッケル層を形成した
状態を示す図（ｆ）ニッケル層を加工して得られるスタンパーの断面
図（ｇ）スタンパーを用いて射出成形されたレプリカディ
スクの断面図

【図８】（ａ）はスタンパーによるピットの成形状態を
示す図（ｂ）はレプリカディスクがスタンパーから離型する状
態を示す図（ｃ）はピット外周縁の変形を示す図

【図９】レプリカディスクの電子顕微鏡写真を示す図

【符号の説明】

１基盤２アンカーコート３ネガ型レジスト５レーザビーム８突起９スタンパ１１ピット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】情報を荷担し、螺旋状のトラックに沿っ
て形成されたピットの、前記トラック断面における底辺
の角の曲率半径が、上面の縁の曲率半径より大きな値を
有している光ディスク。
【請求項２】情報を荷担し、螺旋状のトラックに沿っ
て形成されたピットを有する光ディスクにおいて、前記
ピットの前記トラック断面における底辺の角の曲率半径
の値が、前記ピットの深さの１／３以上であることを特
徴とする光ディスク。
【請求項３】基板上の架橋性物質からなるアンカーコ
ートを塗布し、前記アンカーコートを架橋し、前記架橋
されたアンカーコートの上にネガ型レジストを塗布し、
前記基板を所定の回転数で回転させ、記録すべき信号で
変調されたレーザビームにより前記ネガ型レジストを選
択的に露光し、現像によって前記レジストの突起を前記
アンカーコート上に形成することにより、前記レジスト
突起および前記アンカーコートを有する前記基板を光デ
ィスクの原盤とする光ディスクの原盤の製造方法におい
て、前記レジストの溶剤で前記アンカーコートが溶融し
ない状態まで架橋を進行させ、かつ前記レーザビームが
前記レジストに与える露光エネルギーは、前記レジスト
の残膜特性において、飽和点を１００％とした時、残膜
率の８５〜９５％に相当するエネルギーとすることによ
って前記レジストの露光を行う、請求項１、２に記載の
光ディスクの原盤の製造方法。
【請求項４】アンカーコートがレジストと同じ材料を
その成分に有する構成とした請求項３記載の光ディスク
の原盤の製造方法。