JP2004039122A - スタンパー、スタンパーの製造方法、及び光情報記録媒体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表面硬度が裏面硬度より従来に無いほど高く、このため超寿命であるスタンパーを提供する。
【解決手段】原盤に２０ｎｍのＮｉ導電膜をスパッタリング法で形成した。このようにして導電化処理された原盤を高濃度Ｎｉスルファミン酸浴に入れ、３００μｍの厚さのメッキ層を形成した。電鋳液Ａとして、Ｎｉイオン濃度６５０ｇ／ｌ、硼酸４０ｇ／ｌ、ｐＨ３．９、液温度５５℃のものを使用した。電鋳液Ｂは、電鋳液Ａにサッカリン系硬化剤を１％添加したものを用いた。はじめに電鋳液Ｂを用いて板厚１００μｍのスタンパーを電鋳した。それを軽く純水で洗浄し電鋳液Ａで残りの板厚２００μｍを電鋳して、トータル厚さ３００μｍのスタンパーを作成した。スタンパーのビッカース硬度を測定したところ、実施例のものは、表面で３５２Ｈｖ、裏面で１４５Ｈｖとなっていた。
【選択図】　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ディスク、ＣＤ及びＣＤ−ＲＯＭ等に代表される光情報記録媒体の製造方法、それらを製造するためのスタンパー、及びこのスタンパーを製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスク、ハードディスク等の情報記録媒体は、大きな容量の情報を記録することができ、かつ、高速でアクセス、再生、記録、及び、場合により消去することができる。このため、これらの媒体は、ＣＤ（ｃｏｍｐａｃｔ　ｄｉｓｃ）、ＬＤ（ｌａｓｅｒ　ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（ｄｉｇｉｔａｌ　ｖｉｄｅｏ　ｄｉｓｃ，　ｄｉｇｉｔａｌ　ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　ｄｉｓｃ）等と呼ばれ、音楽や映像ソフト、ゲームソフト等を収納する媒体として使われると共に、コンピュータのメモリーとしても使用され、その需要が増大している。光ディスクやハードディスクは、マルチメディア時代のメインメモリーとして大きく発展すると期待されている。
【０００３】
光ディスクは、記録層の有無及びその種類により、
（１）再生専用タイプ（ＣＤ、ＬＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ｐｈｏｔｏ−ＣＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、再生専用型ＭＤ等）
（２）一度だけ記録可能なライトワンスタイプ（ｗｒｉｔｅ−ｏｎｃｅ　ｔｙｐｅ：ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＷＯ等）
（３）記録した後、消去することができ、何度でも書き替え可能な（ｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ）タイプ（光磁気ディスク　ｍａｇｎｅｔｏ−ｏｐｔｉｃａｌ　ｄｉｓｋ　、相変化（ｐｈａｓｅ−ｃｈａｎｇｅ）型ディスク、ＭＤ、ＣＤ−Ｅ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ等）　がある。さらに、将来使用される媒体として、高密度のＨＤ−ＤＶＤも提唱されている。
【０００４】
これらの光ディスクを製造する工程は、まず、成形基板を原料樹脂で成形するところから始まる。最初にスタンパーと呼ばれる成形型が用意される。この成形型に原料樹脂（例えば、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリスチレン等）を加熱流動化した後、押しつけることにより、成形基板が成形（製造）される。成形方法は、加圧成形の他、ほとんどは射出成形方法である。
【０００５】
成形基板を製造する理由は、基板表面に細かな凹凸が必要であるからである。凹凸のある基板を大量に短時間で製造するには、樹脂成形が最も適している。凹凸の種類には、情報単位を表すピット（ｐｉｔ）や記録ヘッド（ピックアップ）のトラッキングのためのガイド溝（ｇｕｉｄｅ　ｇｒｏｏｖｅ）がある。ピットや溝は、円形の基板上に同心円状または渦巻き状に設けられる。成形基板を半径方向に見たとき、溝と溝との間はランド（ｌａｎｄ）と呼ばれる。当初は、ランドをトラックとして、そこに記録するランド記録方式が主流であったが、逆に溝に記録するグルーブ記録方式も使用されていた。
【０００６】
その後、記録密度を向上させるために、溝とランドの双方に記録するランド／グルーブ記録方式が開発された。この場合、両者がトラックであり、溝の幅とランドの幅はほぼ等しい。ただし、理由があって一方を他方に対して意図的に広くする場合もある。光は裏面（平滑な面）から基板に入射する。この場合には基板裏面側から見て奥にある方をランドと呼び、手前にある方を溝と呼ぶ。
【０００７】
溝、ランドおよびピットの幅は、密度記録の向上に伴い、例えば、１μｍ以下、０．８μｍ以下、０．７μｍ以下、０．６μｍ以下、０．５μｍ以下、０．４μｍ以下、０．３μｍ以下と段々狭くなってきている。
【０００８】
溝、ランドおよびピットの深さも、高密度記録化に伴い、例えば、４０ｎｍ以上、５０ｎｍ以上、８０ｎｍ以上、１００ｎｍ以上、１２０ｎｍ以上、１３０ｎｍ以上、１５０ｎｍ以上、１８０ｎｍ以上、２００ｎｍ以上、２２０ｎｍ以上、２５０ｎｍ以上と段々深くなってきている。
【０００９】
幅が狭くなったり、深さが深くなると、つまり、高精度になると、成形基板の成形はますます難しくなり、良品の歩留りは低下する。
【００１０】
なお、成形された成形基板の上には、最終の製品仕様に応じて、反射層や記録層、保護層等が形成される。
【００１１】
従来、スタンパーは一般に以下のようなプロセスで製造されている。まず、光学的面精度にまで研磨されたガラス基板（原盤）を用意する。この基板を洗浄したあと、密着性を向上させるプライマー（例えば、シランカップリング剤）を塗布する。それからフォトレジストを　スピンコートし、プリベ−クする。フォトレジストはポジ型（光が照射された部分が現像で除去されるタイプ）が多く使用されている。
【００１２】
次にレ−ザービ−ムレコ−ダまたはレーザーカッティング装置を使って、ピットや溝のパタ−ンに従ってフォトレジストを露光する。一般に、ピットや溝の幅はレーザービームの径により決まり、また、ピットや溝の深さはフォトレジスト膜の厚さによって決定される。
【００１３】
次に所定の現像処理を施すとガラス板表面にピットやグルーブのパターンを持ったレジストパターンが得られる。現像の後、場合により、レジストパターンは、８０〜１２０℃で２０〜６０分間ポストベークされる。
【００１４】
次に原盤は導電化処理される。導電化処理は、一般にスパッタリング（乾式）あるいは場合により、無電解メッキ（湿式）で行われる。
導電化処理された原盤を高濃度Ｎｉスルファミン酸浴に入れ、約２５０μｍから３５０μｍの厚さのメッキ層を形成する。メッキ層の種類は一般にニッケル（Ｎｉ）である。主にこのＮｉメッキ層で形成された部分がスタンパーになる。スタンパーの電鋳は一般的に専用の高速電鋳装置を用いて行われる。
【００１５】
電鋳液はＮｉイオン濃度６００〜７００ｇ／ｌの高濃度浴に硼酸や界面活性剤を投入したものが使用され、場合により硬さの調整剤を混ぜる場合もある。また、電鋳の電流密度によっても硬さは変えられるが、電流密度を変更して硬くするためには、電流密度を低く設定しなくてはならず、プロセスのスループットの低下に直結するため、あまり用いられていない。
【００１６】
原盤からＮｉスタンパーを剥がすときに、前記フォトレジストの一部がＮｉスタンパー表面（凹凸面）に残っていることが多いので、アセトン等の溶剤またはアッシングで除去する。
【００１７】
レジストを除去した後、Ｎｉスタンパーの表面（凹凸面）を保護コートで覆い、裏面を研磨する。研磨されたスタンパーは成形機に取り付けるための穴を中心に打ち抜き、また、必要な外径の外側の不要な部分を打ち落とす。これによりドーナツ状のスタンパーが完成する。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
スタンパーの表面硬さは、ディスク成形回数が増えてくると、スタンパー表面が荒れてくることから、表面側では硬い方が長寿命化のため好ましいと言われている。一方、スタンパーの裏面側では、成形金型面との密着性のため、ある程度の粘性を持っている方が良いとされている。これらを両立させるためには、表面が硬く、裏面が柔らかいスタンパーが必要になる。
【００１９】
しかし、従来のスタンパーよりも表面を硬くするために電鋳液に硬化剤を入れてしまうと、裏面も硬くなってしまう。また、電鋳の表面付近に当たる部分のみ電流密度を低く設定すると、ある程度表面のみ硬くすることができるが、せいぜい硬さの差が２００Ｈｖ程度であって不十分であり、かつ生産速度が落ちるためスループットに悪影響を及ぼす。
【００２０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、表面硬度が裏面硬度より従来に無いほど高く、従って長寿命であるスタンパーを提供すること、及びこのようなスタンパーの製造方法を提供すること、さらには、このようなスタンパーを使用した光情報記録媒体の製造方法を提供することを課題とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための第１の手段は、光情報記録媒体を製造するために用いられるスタンパーであって、表面の硬度が裏面の硬度より、ビッカース硬度で２００Ｈｖ以上高いことを特徴とするスタンパー（請求項１）である。
【００２２】
本手段においては、表面の硬度が裏面の硬度より、ビッカース硬度で２００Ｈｖ以上高いので、長寿命化と成型金型への密着性を十分に満足させることができる。
【００２３】
前記課題を解決するための第２の手段は、原盤を製造し、原盤から電鋳プロセスにより前記第１の手段であるスタンパーを製造する方法であって、電鋳液を電鋳プロセス途中で切り替えることを特徴とするスタンパーの製造方法（請求項２）である。
【００２４】
本手段においては、電鋳プロセス途中における電鋳液の入れ替えという簡単な手段によって、表面の硬度が裏面の硬度より、ビッカース硬度で２００Ｈｖ以上高いスタンパーを容易に製造することができる。特に、裏面の硬度を従来のものと変わらない程度の硬度に維持しながら、表面の硬度を裏面の硬度より、ビッカース硬度で２００Ｈｖ以上高くすることができ、著しい長寿命化を図ることができる。
【００２５】
前記課題を解決するための第３の手段は、加圧成型又は射出成形により光情報記録媒体を製造する方法であって、前記第１の手段であるスタンパーを用いることを特徴とする光情報記録媒体の製造方法（請求項３）である。
【００２６】
本手段によれば、１個のスタンパーから多数の光情報記録媒体を製造することができるので、光情報記録媒体の単価を下げることができる。
【００２７】
【実施例】
本発明の実施例であるスタンパーを製造した。製造の対象としたのは、裏面の影響を受けやすい一般的な高速型ＣＤ−Ｒを製造するためのスタンパーである。初めに、表面粗さＲａが１ｎｍ以下に研磨された直径２００ｍｍ、厚さ６ｍｍのガラス基板を用意した。この基板を洗浄したあと、プライマーを塗布した。それからフォトレジストをスピンコートし、プリベ−クして、厚さ２００ｎｍのフォトレジスト層を形成した。その後レーザーカッティング装置を使って、フォトレジストを露光した。その際、溝形状が深さ２００ｎｍ、幅４００ｎｍになるように露光光源を調整した。
【００２８】
次に所定の現像処理を施すとガラス板表面にグルーブのパターンを持ったレジストパターンが得られた。現像の後、レジストパターンに、８０℃で３０分のポストベークをほどこした。このようにして原盤が完成した。
【００２９】
次に原盤に２０ｎｍのＮｉ導電膜をスパッタリング法で形成した。このようにして導電化処理された原盤を高濃度Ｎｉスルファミン酸浴に入れ、３００μｍの厚さのメッキ層を形成した。電鋳液Ａとして、Ｎｉイオン濃度６５０ｇ／ｌ、硼酸４０ｇ／ｌ、ｐＨ３．９、液温度５５℃のものを使用した。電鋳液Ｂは、電鋳液Ａにサッカリン系硬化剤を１％添加したものを用いた。
【００３０】
電鋳電流密度は、電鋳開始の１分あたり１Ａ／ｄｍ^２ずつ上昇させ、２分後に１分当たり２Ａ／ｄｍ^２ずつ上昇させて最大電流を２０Ａ／ｄｍ^２まで達したところで安定させた。
【００３１】
電鋳装置はデジタルマトリックス社製ＳＡシリーズを２機用いた。これは基盤をセットしたジグヘッドを簡単に付け替えることができるシステムになっている。これに前述の電鋳液Ａと電鋳液Ｂをそれぞれ投入した。
【００３２】
はじめに電鋳液Ｂを用いて板厚１００μｍのスタンパーを電鋳した。それを軽く純水で洗浄し電鋳液Ａで残りの板厚２００μｍを電鋳して、トータル厚さ３００μｍのスタンパーを作成した。
比較例として、これとは別に電鋳液Ａのみ、またはＢのみを使用して電鋳したスタンパーも作成した。
【００３３】
原盤からＮｉスタンパーを剥がすときに、アセトン溶解した後アッシングを行い、スタンパー表面上に残っている前記フォトレジストを完璧に除去した。
レジストを除去した後、スタンパーの凹凸面を保護コートで覆い、裏面を研磨した。これらの実施例と比較例のスタンパーを、専用の内外形加工機で内径３４ｍｍ外径１３８ｍｍに打ち抜いた。どれも内径と溝の偏心は１０μｍ以下、内径公差は＋１０μｍ以下とした。
【００３４】
これらのスタンパーのビッカース硬度を測定したところ、実施例のものは、表面で３５２Ｈｖ、裏面で１４５Ｈｖとなっていた。これに対し、電鋳液Ａのみを使用して電鋳を行った比較例では、表面で２４７Ｈｖ、裏面で１４２Ｈｖであり、電鋳液Ｂのみを使用して電鋳を行った比較例では、表面で３５１Ｈｖ、裏面で２５５Ｈｖであった。なお、測定はビッカース硬度計で、加重１００ｇで測定した。
【００３５】
硬化剤を入れた電鋳液Ｂを使用して製造したスタンパーは、入れていない電鋳液Ａを使用して製造したスタンパーに対し、硬度が表面も裏面も共に約１００Ｈｖ硬くなっている。それに比べ、電鋳液を途中で切り替えた実施例のスタンパーは、表面は同様に硬くなっているのに、裏面は硬化剤を入れていないスタンパーとほぼ変わらない硬さを維持していた。この実施例のスタンパーにおいては、表面と裏面の硬さの差が２００Ｈｖ以上となっている。
【００３６】
また、これらのスタンパーを用いて成形実験を行った。射出成形機として、住友重機械工業株式会社（Ｓｕｍｉｔｏｍｏ　Ｈｅａｖｙ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，　Ｌｔｄ．　）製の商品名「ＳＤ３０」を用意した。金型はダイヤモンドライクカーボンによるコーティングがされているものを用意した。成形基板用の樹脂として、帝人株式会社製のポリカーボネート・商品名「ＡＤ５５０３」を用意し、上記成形機のホッパーに供給しセットした。
【００３７】
上記３つの条件で作製したスタンパーを上記成形機に取り付け、樹脂基板を成形した。基板の厚さは１．２ｍｍである。ディスクの溝形状がどれもほぼ一致していることを溝回折測定装置「ドクターシェンク」により確認した。さらにこれにＣＤ−Ｒ用シアニン色素を塗布し、反射膜および保護コートを塗布して記録再生可能なＣＤ−Ｒポリカーボネートディスクを作成した。このディスクを定期的に抜き取り検査してスタンパーの寿命を測定した。
【００３８】
その結果、比較例である電鋳液Ａのみを使用して電鋳したスタンパーは１２万ショットで偏心が増大し、かつラジアルノイズが上昇したため寿命となった。また、電鋳液Ｂのみを使用して電鋳したスタンパーは４万ショットでディスクにバンプが発生し寿命となった。これはスタンパー裏面と金型との間にたくさんの微小ゴミが挟み込まれて発生したものである。
【００３９】
一方、実施例のスタンパーは４０万ショットに達したところでＷＣＮＲが低下したために寿命となった。このように、表面が硬く、かつ裏面が柔らかいスタンパーは長寿命であることがわかる。すなわち、表面が固いため、ディスクを多数製作してもラジアルノイズや偏心の発生が小さく、かつ、裏面が柔らかいため、スタンパー裏面と金型との間にゴミが挟み込まれてもなじみ、バンプの発生につながらない。
【００４０】
また、上記の実施例においては、金型はダイヤモンドライクカーボンによるコーティングがされているものを使用したが、ＴｉＮコーティングの金型の場合は２万ショットごとにスタンパー裏面を研磨する必要がある。この場合、裏面が柔らかい方が簡単に研磨でき、都合がよいことがわかっている。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、表面硬度が裏面硬度より従来に無いほど高く、このため長寿命であるスタンパーを提供すること、及びこのようなスタンパーの製造方法を提供すること、さらには、このようなスタンパーを使用した光情報記録媒体の製造方法を提供することができる。

Claims (3)

1. 光情報記録媒体を製造するために用いられるスタンパーであって、表面の硬度が裏面の硬度より、ビッカース硬度で２００Ｈｖ以上高いことを特徴とするスタンパー。
2. 原盤を製造し、原盤から電鋳プロセスにより請求項１に記載のスタンパーを製造する方法であって、電鋳液を電鋳プロセス途中で切り替えることを特徴とするスタンパーの製造方法。
3. 加圧成型又は射出成形により光情報記録媒体を製造する方法であって、請求項１に記載のスタンパーを用いることを特徴とする光情報記録媒体の製造方法。