JP2004079118A - Stamper, its manufacturing method, and optical disk - Google Patents

Stamper, its manufacturing method, and optical disk Download PDF

Info

Publication number
JP2004079118A
JP2004079118A JP2002240653A JP2002240653A JP2004079118A JP 2004079118 A JP2004079118 A JP 2004079118A JP 2002240653 A JP2002240653 A JP 2002240653A JP 2002240653 A JP2002240653 A JP 2002240653A JP 2004079118 A JP2004079118 A JP 2004079118A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pit
stamper
degrees
optical disk
glass plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002240653A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Miyakita
宮北 衡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2002240653A priority Critical patent/JP2004079118A/en
Publication of JP2004079118A publication Critical patent/JP2004079118A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stamper capable of reducing defects due to releasing failure in a molding process and improving the signal characteristics of an obtained optical disk. <P>SOLUTION: For a 3T pit and a longer pit of 8T or more, respective widths are defined as W<SB>3T</SB>and W<SB>L</SB>, pit heights as H<SB>3T</SB>and T<SB>L</SB>, the inclination angles of the pit side walls in the radial direction as AR<SB>3T</SB>and AR<SB>L</SB>and the inclination angles of the pit side walls in the tangential direction as AT<SB>3T</SB>and AT<SB>L</SB>. Then the pit of the 3T pit shape satisfies inequalities 200 nm≤W<SB>3T</SB>≤270 nm, 120 nm≤H<SB>3T</SB>≤160 nm, 40 degrees≤AR<SB>3T</SB>≤55 degrees, and 30 degrees≤AT<SB>3T</SB>≤50 degrees, and the pit shape of the longer pit satisfies inequalities 200 nm≤W<SB>L</SB>≤280 nm, 120 nm≤H<SB>L</SB>≤160 nm, 40 degrees≤AR<SB>L</SB>≤55 degrees, 30 degrees≤AT<SB>L</SB>≤55 degrees and ¾W<SB>L</SB>-W<SB>3T</SB>¾≤30 nm. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、DVD用などの光ディスクを製造するためのスタンパとその製造方法及びそのスタンパを用いて製造した光ディスクに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
光ディスクの情報は、反射面の微細な凹凸パターンとして記録されており、これを再生装置の読み取りヘッドで反射光量の強弱として検出し、有益な情報に変換している。この光ディスクは、近年のパーソナルコンピュータの普及に伴い、音楽、画像にとどまらず広く情報の媒体として活用されている。特に、使用時の利便性に加えて射出成形により大量に生産できることから、低価格による情報提供が可能であり、今後さらに生産量が増加する見通しがある。
【0003】
光ディスクを射出成形するための金型であるスタンパには、光ディスクの状態でピット若しくはグルーブとなる突部(本明細書では字義には反するが、これもピットと称する)が、ピットパターンとして表面に突出形成されており、そのピットパターンが射出成形により樹脂製の円盤に転写され、光ディスクが作製される。
【0004】
この光ディスクの製作時に使用されるスタンパは0.3mm程度の厚みを持つニッケル製の円盤で、1枚のスタンパから作成される光ディスクの枚数は高々数万枚程度である。また、情報の内容数に応じた種類のスタンパを作製しなければならない。そのため、スタンパの消費枚数は今後ますます増加するものと考えられている。
【0005】
このようなスタンパは、ピット形状、表面の欠陥、機械的なひずみ等に厳しい品質が要求されるため、現在は、微細加工技術を用いた以下のような生産工程によってスタンパが作製されている。
【0006】
まず、精密研磨された円盤状のガラス板表面にスピンコート法により所定の厚さのレジスト層を形成し、ベーキングにより溶媒を除去した後、レーザー露光装置によりレーザービームをレジスト層に照射して露光させる。この時露光ビームは信号源により強度変調され、信号源の情報としてレジスト層に描画される。
【0007】
その後、現像工程にてレジスト層の露光部が除去され、情報がレジスト面のピットパターンとして形成される。次に、スパッタ、メッキなどにより金属膜を付与することによる表面の導電処理を行なった後、ニッケルの電解メッキにて0.3mm程度のニッケル板に厚膜化される。メッキにて厚膜化されたニッケル板はガラス基板から剥離され、表面の洗浄、裏面の研磨、規定サイズへの内外径加工を経てスタンパとなる。
【0008】
スタンパは以上の工程により作製された後、信号検査を経て成形工程に投入される。成形工程では、ポリカーボネート樹脂を用いて光ディスクが射出成形により作製される。すなわち、射出成形機の金枠内にセットしたスタンパにて形成された金型のキャビティ内に溶融したポリカーボネートを注入し、圧力をかけながら冷却し、スタンパ面のピットパターンを転写させて剥離し作製する。したがって、スタンパの性能として、スタンパのピットパターンを正確にうつし取る転写性に優れ、また欠陥の発生がなく、良好に剥離できる離形性が重要である。
【0009】
ところで、光ディスクは、生産量が非常に多く、また低コストでの生産が要求されることから、高歩留りで製造を行なわなければならない。成形工程での歩留り低下の原因としては、光ディスクがスタンパから剥がれる時に発生する欠陥が比較的大きな比重を占めるに至っている。この現象は、特にCDよりもDVDのスタンパにおいて顕著であり、スタンパの製造工程及び成形工程の条件設定により、この問題をできるだけ低減する工夫を行なって製造しているのが現状である。例えば、スタンパをプラズマアッシングにて表面処理を行なったり、成形時に温度コントロールを行なったりしている。
【0010】
転写性の欠陥は、CDでは発生しにくく、DVDでの発生頻度が高いことからスタンパのピット形状が影響していることが推測されているが、DVDではピットエッジ記録方式を用いていることから、形状の変化に伴う信号特性の劣化が発生しやすく、これらの成形工程の問題を解決するピット作成条件を見出すことは非常に難しい課題であった。
【0011】
ピットの形状に関してはいくつかの公知文献がある。例えば、特開平10−228627号公報には、書き換え型ディスクにおいて、離形不良に伴って発生する2重転写やピットずれを防止する目的のため、外周部のピットの大きさを内周部に比べて信号振幅にして最大1.08倍大きくするということが開示されている。また、特開平9−288852号公報には、成形時の離形性の向上を目的として、ピット頂部又は底部の角に曲率の大きな変曲面を設定することが記載されている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平10−228627号公報のものは、書き換え型ディスクについての解決策であり、DVDのようにピットエッジ記録方式を用いた場合には、信号の品質低下を招くために使用できない。また、特開平9−288852号公報のものも、信号の立ち上がりタイミングにばらつきを生じ、ジッター成分が増加するため、信号特性が著しく低下して使用できない。すなわち、これらに記載の手法は、離形性の向上とDVD信号品質との両立性が考慮されておらず、これらの問題の解決策が安定した製造のためには急務の課題となっていた。
【0013】
DVDの生産において高歩留りで製造するには、良好な転写性・離形性を確保した上で、電気信号特性も良好でなければならないが、従来は上記のようにスタンパの表面処理のみにより転写性・離形性を改善する方法をとっているため、それなりの効果は得られても十分ではなく、また根本的な対策としてピットの形状を制御する方法も考えられたが、具体的な対策では電気信号特性にジッター特性の低下を招くため、転写性・離形性と電気信号特性の両立は困難であると考えられてきた。
【0014】
すなわち、転写性・離形性の向上を目的としてピット形状をなだらかにすると、ディスクの信号特性の内、ジッター特性が低下する。ジッターとは、信号特性の一つで、読み取り信号とクロック信号の時間のずれを測定した場合の標準偏差であり、DVDの規格で規定されている。ピットの傾斜がなだらかであると、信号の立ち上がり、立ち下がりもなだらかとなり、その結果変動量が増加してジッター特性が悪化する。
【0015】
そこで、信号特性を確保した上で、転写性・離形性を向上させる手法として初めに急峻なピットを作成しておき、後に表面を改質して離形性を向上させる手法が用いられてきた。
まずγ値の高いレジストを用いてピットを作成する。γ値とは図4に示す様に横軸に露光量、縦軸に現像後のレジストの残膜率を取った特性図において
γ=(log(a/b))−1
で表される。
ここでaは残膜率が0%となる露光量、bは特性曲線の傾斜部を延長し残膜率が100%となる露光量である。γ値が高いほど一定以上の強度で露光すると現像工程においてその部分だけが速やかに除去され、そのため急峻なピットが形成される。高γ特性を得るためにはレジストの選択とともに波長のより短いUV光源を用いることが有効である。この後プラズマ等を用いた表面処理により離形性を改善する。この方法ではスタンパの使用が進むにつれ表面処理の効果が薄れ離形性が低下したり、また表面処理自体の効果が小さいため成形機によっては効果が現れない場合があるなど多くの問題があった。
【0016】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、どのような成形装置であっても成形性改善効果が大きく発現され、使用を重ねてもその良好な成形性が低下しないスタンパとその製造方法及び光ディスクを提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明のスタンパは、3Tピット及び8T以上のロングピットについて、それぞれの幅をW3T、WL 、ピットの高さをH3T、HL 、ピット側壁のラジアル方向の傾斜角度をAR3T、ARL 、ピット側壁のタンジェンシャル方向の傾斜角度をAT3T、ATL として、
3Tピットについて、 200nm≦W3T≦270nm
120nm≦H3T≦160nm
40度≦AR3T≦55度
30度≦AT3T≦50度
ロングピットについて、200nm≦WL ≦280nm
120nm≦HL ≦160nm
40度≦ARL ≦55度
30度≦ATL ≦55度
でかつ        |WL −W3T|≦30nm
を満たすピット形状としたものである。
【0018】
すなわち、光ディスクの信号特性、及び成形工程での低欠陥性を両立させることを目的として鋭意検討を行なった結果、スタンパのピットを形成するプロセス条件を適当に設定して、スタンパのピット形状を上記の範囲に制御することにより、DVD用のスタンパにおいて両方の特性を満足するスタンパを作成できることを見出したものである。
【0019】
なお、上記のTは、記録・再生時の信号制御の最小時間単位で、T時間の整数倍で形成されるピット長さでピット長さを規定している。ピット長さは3Tのものが最小で、12Tと13Tを除いて3Tから14Tまでの長さのものが用いられている。
【0020】
また、3Tピットと8T以上のロングピットの形状が上記のようになるようなプロセス条件でスタンパを作製することにより、4T〜7Tのピット形状は、その間の適正な形状となるので、特に規定する必要はない。
【0021】
なお、上記数値は、測定値の平均値である。というのは、ピット形状が微小であるため、上記適正範囲内の同一形状のピットを計測しても、個々の測定値は上記範囲を越えるようなばらつきが避けられないためである。
【0022】
また、スタンパがニッケルを基材とすると、スタンパに要求される機械的性質、メッキによる作製の容易性や、ポリカーボネート樹脂に対する成形性及び離形性等などから、光ディスクの作製において、上記効果が確実に得られて好適である。
【0023】
また、本発明のスタンパの製造方法は、上記ピット形状のピットパターンを、ガラス板表面に形成したレジスト層に形成し、その表面に金属薄膜を付与して導電処理した後ニッケルメッキにてニッケル板を形成し、このニッケル板をガラス板から剥離して洗浄するものであり、この製造方法にて上記効果を奏するスタンパを製造することができる。
【0024】
また、本発明の光ディスクは、上記スタンパを金型として、射出成形にて製造されたものであり、上記効果を奏する光ディスクを安価に得ることができる。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のスタンパとその製造工程及びそれを用いた光ディスクの製造工程の一実施形態について、図1〜図4を参照して説明する。
【0026】
まず、本実施形態におけるスタンパの製造工程について、図2、図3を参照して説明する。まず、図2(a)に示すように、精密に研磨・洗浄されたガラス板11に所定の厚みのレジスト層12が塗布形成される。レジスト層12は、ポジ型のレジストを用い、スピンコート法により一定の厚みとなるようにコーティング形成される。最適なレジスト層12の厚みは、目的とするピットの高さや後述する現像工程に依存するが、概ね110nm以上160nm以下である。また、レジストコーティングの前にレジスト層12のガラス板11への密着性を向上させる目的で、ヘキサメチルジシラサザンを含有する溶液を塗布するか又はこれを含む蒸気をガラス板にふきつけることも行なわれる。
【0027】
レジスト層12をコーティングされたガラス板11は、ベーキングによりレジスト層12中の溶剤成分を気化させて除去された後、図3に示すように、レーザビーム記録装置(以下、LBRと称す)13により露光される。LBR13は、レーザー14を光源とし、DVDの信号発生器(以下、フォーマッターと称す)15からの信号に基づいてEOM(電気光学変調器)やAOM(音響光学変調器)などの変調器16によってレーザビームを強度変調し、そのレーザビームのビーム径をビームエキスパンダ17で拡大した後対物レンズ18に導入し、対物レンズ18によりガラス板11のレジスト層12の表面に集光して露光を行なうものである。ガラス板11はターンテーブル19にて回転しながら一定方向に精密に移動され、その結果一定のトラックピッチをもつスパイラル状の記録が行なわれる。
【0028】
露光に使用するレーザー14の波長は450nm以下のものであれば特に限定されず、413nm、361nmのアルゴンイオンレーザー、351nmのクリプトンイオンレーザーを好適に用い得る。また、ビームエキスパンダ17により拡大されたビーム径と対物レンズ18の性能が集光点のサイズを決定する重要なファクターである。
【0029】
この記録工程の後、アルカリ性水溶液を主成分とする現像液により露光部分が除去され、図2(b)に示すように、フォーマッター信号に基づいたピットパターン20がガラス板11上に現れる。この時の現像液には、ナトリウム又はカリウムを含む無機現像液またはテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの水溶液に代表される有機現像液等が用いられる。
【0030】
次に、図2(c)に示すように、ピットパターン20の表面にスパッタ法によりNiの薄膜22が形成され、次に、図2(d)に示すようにメッキ工程にてこの薄膜22を電極にしてメッキを行なって厚膜化することでニッケル板23が形成される。その後、ニッケル板23がガラス板11から剥離され、さらに裏面研磨と内外径加工が行われてスタンパ21が作製される。スタンパ21のピット1は、字義とは反するが、突部となっている。
【0031】
次に、図2(e)に示すように、Ni製のスタンパ21を射出成形機の金枠24a、24bにセットして金型を構成し、この金型のキャビティにポリカーボネート樹脂26を注入して加圧し、冷却することで、スタンパ21のピット1形状が転写形成された光ディスク25が作製される。
【0032】
スタンパ21のピット1の形状は、主にレジスト層12を塗布形成するレジストの種類と膜厚、LBR13における対物レンズ18に導入されるビーム径と対物レンズ18の性能、レーザー14から出力されるレーザ光の波長、現像工程における現像条件などにより制御される。
【0033】
特に、重要なピット1の側面の傾斜角度を制御する方法としては、γ値の低いレジストを使用することが有効である。すなわち、使用する露光ビームの波長との組み合わせでγ値の低いものを使用することにより傾斜角度は低下する。また、使用するLBR13に設けられているビームエキスバンダ17の倍率を低くすることよっても同一のピット幅を形成する場合のピット1の側面の傾斜角度を低下させることができる。また、露光パワーを低くし、現像時間を長くすると、現像工程でのレジスト未露光部の残膜率が低下し、コントラストが低下してピット1の側面の傾斜角度が低下する。
【0034】
本実施形態は、これらの条件を最適に組み合わせることにより、以下に示すピット形状を作成することにより、成形時の転写性・離形性が良好でかつディスクでの信号特性が良好で、これら両方の特性をともに満足するスタンパ21を作成するものである。
【0035】
すなわち、図1において、Niを基材とするスタンパ21の表面のピット1の内、3Tピット及び8T以上のロングピットについて、それぞれのピット1の幅をW3T、WL 、ピット1の高さをH3T、HL 、ピット側壁のラジアル方向の傾斜角度をAR3T、ARL 、ピット側壁のタンジェンシャル方向の傾斜角度をAT3T、ATL として、以下の形状を有するものである。ここで、ピット1の幅とは、ピット高さの1/2のところの幅(FWHM:Full Width At Half Maximum)である。
【0036】
3Tピットについて、 200nm≦W3T≦270nm
120nm≦H3T≦160nm
40度≦AR3T≦55度
30度≦AT3T≦50度
ロングピットについて、200nm≦WL ≦280nm
120nm≦HL ≦160nm
40度≦ARL ≦55度
30度≦ATL ≦55度
でかつ        |WL −W3T|≦30nm
を満たすピット形状としたものである。
【0037】
3Tピット幅W3Tが270nmを越え、ロングピット幅WL が280nmを越えるか又はピット側壁のラジアル方向の傾斜角度AR3T、ARL が55度を越えると、成形工程における離形性が低下し、DVDディスクの表面に通称クラウドと呼ばれる白っぽいエリアが発生しやすくなる。これはディスクの欠陥検査でNGと判定され、歩留り低下の主原因となるものである。また、ピット幅W3T、WL が200nm未満またはピット側壁のラジアル方向の傾斜角度AR3T、ARL が40度未満では電気信号特性の良好なものが得られない。好ましくは、ロングピット幅WL が230nm以上260nm以下、かつピット側壁のラジアル方向の傾斜角度AR3T、ARL が40度以上53度以下である。タンジェンシャル方向の傾斜角度AT3T、ATL としては、離形性を確保するためには3Tピットでは50度以下、ロングピットでは55度以下である必要があり、好ましくは30度以上45度以下である。30度未満ではディスクでの信号特性のうち、ジッターが大きくて特性が低下し、良好なものは得られない。
【0038】
次に、具体実施例と比較例を説明する。
【0039】
(実施例)
精密に研磨洗浄したφ200のガラス板にポジ型レジストをスピンコート法により塗布した。塗布後80℃のホットプレート上で10分間ベークを行い、レジスト層中の溶剤成分を除去した。この時の層厚はエリプソメータにより測定し、148nmであった。このガラス板に対してLBRにて露光を行った。この時の露光には、コヒーレント社の351nmのクリプトンレーザーを使用し、AOMによりフォーマッターの信号を変調し、ビームエクスパンダによりビームを拡大して対物レンズに導入した。対物レンズはNA0.9のものを用いた、このガラス板を東京応化製の有機現像液(NMDW)を用いて現像し、露光部のレジストを除去することによりピットパターンを発現させた。この後、スパッタ法によりピットパターン表面にNiの薄膜を形成し、さらにメッキ工程にてこの薄膜層を電極してメッキを行ない、厚膜化してニッケル板を形成し、ガラス板から剥離し、さらに裏面研磨と内外径加工を行なってスタンパとした。
【0040】
この時のピット形状をAFMで測定した。測定はスタンパの内外周でピット形状の変化がないことを確認した上で、中周部のところの測定を行い、3Tピット、8T以上のロングピットを10サンプル測定し、各測定値の平均値をこのスタンパのピット形状とした。その結果、3Tピット及び8T以上のロングピットについて、それぞれのピットの幅をW3T、WL 、ピットの高さをH3T、HL 、ピット側壁のラジアル方向の傾斜角度をAR3T、ARL 、ピット側壁のタンジェンシャル方向の傾斜角度をAT3T、ATL として、以下のようであった。
【0041】
3Tピットについて、 W3T:255nm
3T:145nm
AR3T:48度
AT3T:38度
ロングピットについて、WL :265nm
L :145nm
ARL :52度
ATL :42度
でかつ        |WL −W3T|:10nm
このスタンパを用いてポリカーボネート樹脂にてDVD用の光ディスクの射出成形を行なったところ、離形不良による欠陥の発生は全くなく、転写も良好であった。また、光ディスクの信号特性もジッターが規格8%に対して6.8%と非常に良好なものが得られた。
【0042】
(比較例)
上記実施例と同様にφ200のガラス板にI線(紫外線)用のポジ型レジストをスピンコート法により塗布し、実施例と同様の条件でベーキングを行なった後、エリプソメータにより測定した。層厚は140nmであった。このガラス板を実施例と同様のLBRにて露光した。さらに実施例と同様の現像条件で現像し、同様の工程を用いてスタンパとした。この時のピット形状を実施例と同様の方法で用いてAFMで測定し、以下の結果を得た。
【0043】
3Tピットについて、 W3T:290nm
3T:135nm
AR3T:58度
AT3T:58度
ロングピットについて、WL :335nm
L :135nm
ARL :61度
ATL :58度
でかつ        |WL −W3T|:45nm
このスタンパを用いて成形を行なった。ディスクの信号特性はジッターが規格の8%に対し7.2%と良好なものが得られたが、離形不良によるクラウドと呼ばれる欠陥が多発した。また、成形条件の変更により欠陥は軽減されたものの非常に歩留りの悪い生産となった。
【0044】
【発明の効果】
本発明によれば、スタンパのピット形状を上記のように最適化することにより、成形工程での離形不良による欠陥の発生を大幅に低減でき、かつ得られた光ディスクの信号特性も良好なものを得ることができる。これにより、製造工程での歩留りを大幅に向上することができ、DVDの優れた特性である低コストで大量生産が可能であるという特長を最大限に発揮させることができ、光ディスクの製造において極めて有用な効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のスタンパの一実施形態におけるピット形状を示し、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A矢視断面図、(c)は(a)のB−B矢視断面図である。
【図2】同実施形態のスタンパ及びそれを用いた光ディスクの製造工程の説明図である。
【図3】同実施形態におけるレーザビーム記録装置による露光工程の説明図である。
【図4】レジストのγ値の説明図である。
【符号の説明】
1 ピット
11 ガラス板
12 レジスト層
20 ピットパターン
21 スタンパ
22 ニッケル薄膜
23 ニッケル板
25 光ディスク
W ピット幅
H ピット高さ
AR ピット側壁のラジアル方向の傾斜角度
AT ピット側壁のタンジェンシャル方向の傾斜角度
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a stamper for manufacturing an optical disk such as a DVD, a method for manufacturing the same, and an optical disk manufactured using the stamper.
[0002]
[Prior art]
The information on the optical disk is recorded as a fine concave-convex pattern on the reflection surface, which is detected by the read head of the reproducing device as the intensity of the reflected light, and converted into useful information. With the spread of personal computers in recent years, this optical disk is widely used as an information medium in addition to music and images. In particular, since it can be mass-produced by injection molding in addition to the convenience at the time of use, it is possible to provide information at a low price, and the production volume is expected to increase further in the future.
[0003]
A stamper, which is a mold for injection molding an optical disc, has pits or grooves in the state of the optical disc (although, in the present specification, they are also called pits). The pit pattern is projected and transferred to a resin disk by injection molding to produce an optical disk.
[0004]
The stamper used for manufacturing this optical disk is a nickel disk having a thickness of about 0.3 mm, and the number of optical disks made from one stamper is at most about tens of thousands. Also, stampers of a type corresponding to the number of information contents must be manufactured. Therefore, it is considered that the number of stampers consumed will increase more and more in the future.
[0005]
Since such stampers require strict quality in terms of pit shapes, surface defects, mechanical strains, and the like, the stampers are currently manufactured by the following production process using microfabrication technology.
[0006]
First, a resist layer of a predetermined thickness is formed on the surface of a precision-polished disk-shaped glass plate by spin coating, the solvent is removed by baking, and then the resist layer is exposed to a laser beam by a laser exposure device. Let it. At this time, the intensity of the exposure beam is modulated by the signal source, and is written on the resist layer as information of the signal source.
[0007]
Thereafter, the exposed portion of the resist layer is removed in a developing step, and information is formed as a pit pattern on the resist surface. Next, after conducting a surface conductive treatment by applying a metal film by sputtering, plating, or the like, the film is thickened to a nickel plate of about 0.3 mm by nickel electrolytic plating. The nickel plate thickened by plating is peeled off from the glass substrate and becomes a stamper after cleaning the front surface, polishing the back surface, and processing the inner and outer diameters to a specified size.
[0008]
After the stamper is manufactured by the above process, it is put into a molding process after signal inspection. In the molding step, an optical disk is manufactured by injection molding using a polycarbonate resin. In other words, molten polycarbonate is injected into the cavity of the mold formed by the stamper set in the mold frame of the injection molding machine, cooled while applying pressure, and the pit pattern on the stamper surface is transferred and peeled off. I do. Therefore, as the performance of the stamper, it is important to have excellent transferability to accurately transfer the pit pattern of the stamper, and to have releasability that does not cause defects and can be peeled off satisfactorily.
[0009]
By the way, optical disks are required to be manufactured at a high yield because the production amount is very large and low-cost production is required. As a cause of the decrease in the yield in the molding process, a defect generated when the optical disk is peeled off from the stamper occupies a relatively large specific gravity. This phenomenon is more remarkable in a stamper of a DVD than in a CD, and at present, the stamper is manufactured by devising to minimize this problem by setting conditions in a manufacturing process and a molding process. For example, the surface treatment of the stamper is performed by plasma ashing, and the temperature is controlled during molding.
[0010]
Transfer defects are less likely to occur in CDs and occur more frequently in DVDs, so it is estimated that the pit shape of the stamper has an effect. However, DVDs use a pit edge recording method. In addition, signal characteristics are likely to be degraded due to a change in shape, and it has been a very difficult task to find pit formation conditions that solve the problems of these molding processes.
[0011]
There are several known documents regarding the shape of the pit. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-228627, the size of the pits on the outer peripheral portion is set to the inner peripheral portion for the purpose of preventing double transfer and pit misalignment occurring due to mold release failure in a rewritable disc. It is disclosed that the signal amplitude is increased by a maximum of 1.08 times in comparison. Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-288852 describes that an inflection surface having a large curvature is set at the corner of the pit top or bottom for the purpose of improving the releasability at the time of molding.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-228627 is a solution for a rewritable disk, and cannot be used when a pit edge recording method such as a DVD is used because the signal quality is deteriorated. Also, the device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-288852 cannot be used because the signal rise timing varies and the jitter component increases, so that the signal characteristics are remarkably deteriorated. That is, the methods described in these documents do not consider compatibility between the improvement of the releasability and the DVD signal quality, and a solution to these problems has been an urgent issue for stable production. .
[0013]
In order to manufacture a DVD at a high yield in the production of DVDs, it is necessary to secure good transferability and releasability and also to have good electric signal characteristics. However, conventionally, transfer is performed only by the surface treatment of the stamper as described above. Because the method of improving the moldability and mold releasability was adopted, a reasonable effect could not be obtained, but it was not enough.Also, as a fundamental countermeasure, a method of controlling the shape of the pit was considered. Therefore, it has been considered that it is difficult to achieve both transferability and releasability and electric signal characteristics because the electric signal characteristics cause a decrease in jitter characteristics.
[0014]
That is, if the pit shape is made gentle for the purpose of improving the transferability and the releasability, the jitter characteristics among the signal characteristics of the disk are reduced. Jitter is one of the signal characteristics, and is a standard deviation when a time lag between a read signal and a clock signal is measured, and is specified in the DVD standard. If the inclination of the pit is gentle, the rise and fall of the signal become gentle, and as a result, the fluctuation amount increases and the jitter characteristic deteriorates.
[0015]
Therefore, as a method of improving transferability and releasability after securing signal characteristics, a method of first creating a steep pit and then modifying the surface to improve releasability has been used. Was.
First, pits are formed using a resist having a high γ value. As shown in FIG. 4, the γ value is shown in FIG. 4, where the horizontal axis represents the amount of exposure and the vertical axis represents the residual film ratio of the developed resist, and γ = (log (a / b)) −1
Is represented by
Here, a is the exposure amount at which the residual film ratio becomes 0%, and b is the exposure amount at which the slope of the characteristic curve is extended and the residual film ratio becomes 100%. If the γ value is higher and the exposure is performed at a certain intensity or higher, only that portion is promptly removed in the developing step, so that a steep pit is formed. In order to obtain high γ characteristics, it is effective to use a UV light source having a shorter wavelength together with selection of a resist. Thereafter, the releasability is improved by surface treatment using plasma or the like. In this method, there are many problems such as the effect of the surface treatment being weakened and the releasability being reduced as the use of the stamper is advanced, and the effect of the surface treatment itself being small, so that the effect may not be exhibited depending on the molding machine. .
[0016]
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and has provided a stamper, a manufacturing method thereof, and a stamper, in which the effect of improving the moldability is largely exhibited by any molding apparatus, and the moldability of the stamper does not deteriorate even after repeated use. The purpose is to provide.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
Stamper of the present invention, the 3T pits and 8T or more long pit, the respective widths W 3T, W L, the height H 3T pit, H L, AR 3T an inclination angle in the radial direction of the pit sidewalls, AR L, and the inclination angle of the tangential direction of the pit sidewalls AT 3T, as AT L,
For the 3T pit, 200 nm ≦ W 3T ≦ 270 nm
120 nm ≦ H 3T ≦ 160 nm
40 degrees ≦ AR 3T ≦ 55 degrees 30 degrees ≦ AT 3T ≦ 50 degrees For long pits, 200 nm ≦ W L ≦ 280 nm
120 nm ≦ HL ≦ 160 nm
40 ° ≦ A L ≦ 55 ° 30 ° ≦ AT L ≦ 55 ° and | W L −W 3T | ≦ 30 nm
The pit shape satisfies the following conditions.
[0018]
That is, as a result of intensive studies for the purpose of achieving both the signal characteristics of the optical disc and the low defectivity in the molding process, the process conditions for forming the pits of the stamper were appropriately set, and the pit shape of the stamper was adjusted as described above. It has been found that a stamper for a DVD that satisfies both characteristics can be produced by controlling the stamper in the range described above.
[0019]
Note that T is a minimum time unit for signal control during recording / reproduction, and the pit length is defined by a pit length formed by an integral multiple of the T time. The minimum pit length is 3T, and the pit length is 3T to 14T except for 12T and 13T.
[0020]
In addition, when the stamper is manufactured under the process conditions in which the shapes of the 3T pit and the long pit of 8T or more are as described above, the pit shape of 4T to 7T becomes an appropriate shape between them, so it is particularly specified. No need.
[0021]
The above numerical values are average values of the measured values. This is because, since the pit shape is very small, even if pits having the same shape within the above-mentioned proper range are measured, variations in individual measured values exceeding the above-mentioned range cannot be avoided.
[0022]
In addition, when the stamper is made of nickel as a base material, the above-described effects can be ensured in the production of an optical disc because of the mechanical properties required for the stamper, the ease of production by plating, the moldability and mold release properties for polycarbonate resin, and the like. Is preferable.
[0023]
Further, in the stamper manufacturing method of the present invention, the pit pattern having the pit shape is formed on a resist layer formed on the surface of a glass plate, a metal thin film is applied to the surface, and the surface is subjected to a conductive treatment. Is formed, and the nickel plate is peeled off from the glass plate for cleaning. With this manufacturing method, a stamper having the above-described effects can be manufactured.
[0024]
Further, the optical disk of the present invention is manufactured by injection molding using the stamper as a mold, and an optical disk having the above effects can be obtained at low cost.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a stamper of the present invention, a manufacturing process thereof, and a manufacturing process of an optical disk using the stamper will be described with reference to FIGS.
[0026]
First, the manufacturing process of the stamper according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 2A, a resist layer 12 having a predetermined thickness is applied to a precisely polished and cleaned glass plate 11. The resist layer 12 is formed by coating using a positive resist by spin coating so as to have a constant thickness. The optimum thickness of the resist layer 12 depends on the height of a target pit and a developing step described later, but is generally from 110 nm to 160 nm. Further, in order to improve the adhesion of the resist layer 12 to the glass plate 11 before the resist coating, a solution containing hexamethyldisilazane may be applied to the glass plate, or steam containing the solution may be wiped on the glass plate. Done.
[0027]
The glass plate 11 coated with the resist layer 12 is removed by evaporating a solvent component in the resist layer 12 by baking, and then, as shown in FIG. 3, a laser beam recording device (hereinafter, referred to as LBR) 13. Exposed. The LBR 13 uses a laser 14 as a light source and uses a laser 16 by a modulator 16 such as an EOM (electro-optic modulator) or an AOM (acousto-optic modulator) based on a signal from a DVD signal generator (hereinafter, referred to as a formatter) 15. The beam is intensity-modulated, the beam diameter of the laser beam is expanded by a beam expander 17, then introduced into an objective lens 18, and focused on the surface of the resist layer 12 of the glass plate 11 by the objective lens 18 for exposure. It is. The glass plate 11 is precisely moved in a certain direction while rotating on a turntable 19, and as a result, a spiral recording having a certain track pitch is performed.
[0028]
The wavelength of the laser 14 used for exposure is not particularly limited as long as it is 450 nm or less, and an argon ion laser of 413 nm and 361 nm and a krypton ion laser of 351 nm can be suitably used. The beam diameter enlarged by the beam expander 17 and the performance of the objective lens 18 are important factors that determine the size of the focal point.
[0029]
After this recording step, the exposed portions are removed by a developing solution mainly composed of an alkaline aqueous solution, and a pit pattern 20 based on the formatter signal appears on the glass plate 11 as shown in FIG. As the developer at this time, an inorganic developer containing sodium or potassium, an organic developer typified by an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide, or the like is used.
[0030]
Next, as shown in FIG. 2C, a Ni thin film 22 is formed on the surface of the pit pattern 20 by a sputtering method. Next, as shown in FIG. The nickel plate 23 is formed by plating and making the electrode thicker. After that, the nickel plate 23 is peeled off from the glass plate 11, and the back surface is polished and the inner and outer diameters are processed, so that the stamper 21 is manufactured. The pit 1 of the stamper 21 is a projection, although it is contrary to the literal meaning.
[0031]
Next, as shown in FIG. 2E, a stamper 21 made of Ni is set on metal frames 24a and 24b of an injection molding machine to form a mold, and a polycarbonate resin 26 is injected into a cavity of the mold. By pressing and cooling the optical disk 25, the optical disk 25 on which the shape of the pit 1 of the stamper 21 is transferred is formed.
[0032]
The shape of the pits 1 of the stamper 21 mainly depends on the type and thickness of the resist for coating and forming the resist layer 12, the beam diameter introduced into the objective lens 18 in the LBR 13, the performance of the objective lens 18, and the laser output from the laser 14. It is controlled by the wavelength of light, development conditions in the development process, and the like.
[0033]
In particular, as a method of controlling the inclination angle of the side surface of the important pit 1, it is effective to use a resist having a low γ value. That is, the inclination angle is reduced by using a beam having a low γ value in combination with the wavelength of the exposure beam to be used. Also, by lowering the magnification of the beam expander 17 provided in the LBR 13 to be used, the inclination angle of the side surface of the pit 1 when forming the same pit width can be reduced. When the exposure power is reduced and the development time is increased, the residual film ratio of the unexposed resist in the development step is reduced, the contrast is reduced, and the inclination angle of the side surface of the pit 1 is reduced.
[0034]
In the present embodiment, by optimally combining these conditions, the following pit shapes are created, whereby the transferability and releasability during molding are good, and the signal characteristics on the disc are good, The stamper 21 which satisfies both of the above characteristics is created.
[0035]
That is, in FIG. 1, among the pits 1 on the surface of the stamper 21 made of Ni as a base, the width of each pit 1 is set to W 3T , W L , and the height of the pit 1 for 3T pits and long pits of 8T or more. the H 3T, H L, the inclination angle AR 3T radial pit sidewalls, AR L, in the tangential direction of the pit sidewall inclination angle aT 3T, as aT L, are those having the following shape. Here, the width of the pit 1 is a width at half the pit height (FWHM: Full Width At Half Maximum).
[0036]
For the 3T pit, 200 nm ≦ W 3T ≦ 270 nm
120 nm ≦ H 3T ≦ 160 nm
40 degrees ≦ AR 3T ≦ 55 degrees 30 degrees ≦ AT 3T ≦ 50 degrees For long pits, 200 nm ≦ W L ≦ 280 nm
120 nm ≦ HL ≦ 160 nm
40 ° ≦ A L ≦ 55 ° 30 ° ≦ AT L ≦ 55 ° and | W L −W 3T | ≦ 30 nm
The pit shape satisfies the following conditions.
[0037]
3T pit width W 3T exceeds the 270 nm, tilt angle AR 3T in the radial direction or pit sidewall long pit width W L exceeds 280 nm, the AR L exceeds 55 degrees, reduces the releasability of the molding process In this case, a whitish area commonly called a cloud is easily generated on the surface of the DVD disk. This is determined to be NG in the defect inspection of the disk, and is the main cause of a decrease in yield. Further, a pit width W 3T, W L can not be obtained having good electric signal characteristic at an inclination angle AR 3T in the radial direction of 200nm or less than the pit sidewalls, AR L is less than 40 degrees. Preferably, the long pit width W L is 230nm or 260nm or less, and the inclination angle AR 3T in the radial direction of the pit sidewalls, AR L is less than 53 degrees 40 degrees. Tilt angle AT 3T in the tangential direction, as the AT L, less than 50 degrees in the 3T pit to ensure the releasability, it is necessary in the long pit is less than 55 degrees, preferably not more than 45 degrees 30 degrees It is. If the angle is less than 30 degrees, of the signal characteristics of the disk, the jitter is large and the characteristics are degraded, and a good signal characteristic cannot be obtained.
[0038]
Next, specific examples and comparative examples will be described.
[0039]
(Example)
A positive resist was applied by spin coating to a φ200 glass plate that had been precisely polished and cleaned. After coating, baking was performed on a hot plate at 80 ° C. for 10 minutes to remove the solvent component in the resist layer. At this time, the layer thickness was measured by an ellipsometer and was 148 nm. The glass plate was exposed by LBR. For exposure at this time, a 351 nm krypton laser manufactured by Coherent was used, the formatter signal was modulated by AOM, and the beam was expanded by a beam expander and introduced into the objective lens. This glass plate was developed using an organic developer (NMDW) manufactured by Tokyo Ohka Chemical Co., Ltd., with an objective lens having a NA of 0.9, and a pit pattern was developed by removing the resist in the exposed area. Thereafter, a Ni thin film is formed on the surface of the pit pattern by a sputtering method, and furthermore, the thin film layer is electroded and plated in a plating step, the nickel film is formed into a thicker film, and peeled from the glass plate. Back stamping and inner and outer diameter processing were performed to obtain a stamper.
[0040]
The pit shape at this time was measured by AFM. After confirming that there was no change in the pit shape on the inner and outer circumferences of the stamper, the measurement was performed on the middle circumference, and 10 samples of 3T pits and 8T or more long pits were measured. Was made the pit shape of this stamper. As a result, the 3T pits and 8T or more long pit width W 3T of each pit, W L, the height H 3T pit, H L, the inclination angle AR 3T radial pit sidewalls, AR L , the inclination angle of the tangential direction of the pit sidewalls aT 3T, as aT L, were as follows.
[0041]
Regarding the 3T pit, W 3T : 255 nm
H 3T: 145nm
AR 3T: 48 degrees AT 3T: 38 degrees for long pit, W L: 265nm
HL : 145 nm
AR L: 52 degrees AT L: 42 degrees a and | W L -W 3T |: 10nm
Injection molding of a DVD optical disk with polycarbonate resin using this stamper revealed no defects due to mold release failure and good transfer. Also, the signal characteristics of the optical disc were very good, with the jitter being 6.8% against the standard 8%.
[0042]
(Comparative example)
A positive resist for I-ray (ultraviolet light) was applied to a glass plate having a diameter of 200 by a spin coating method in the same manner as in the above-described example, baked under the same conditions as in the example, and measured with an ellipsometer. The layer thickness was 140 nm. This glass plate was exposed with the same LBR as in the example. Further, development was performed under the same developing conditions as in the example, and a stamper was formed using the same process. The pit shape at this time was measured by AFM using the same method as in the example, and the following results were obtained.
[0043]
Regarding the 3T pit, W 3T : 290 nm
H3T : 135 nm
AR 3T: 58 degrees AT 3T: about 58 degrees long pit, W L: 335nm
HL : 135 nm
AR L: 61 degrees AT L: 58 degrees a and | W L -W 3T |: 45nm
Molding was performed using this stamper. The disc had good signal characteristics with a jitter of 7.2% compared to the standard of 8%, but a defect called a cloud due to poor mold release occurred frequently. Further, although the defects were reduced by changing the molding conditions, the production was extremely low in yield.
[0044]
【The invention's effect】
According to the present invention, by optimizing the pit shape of the stamper as described above, it is possible to greatly reduce the occurrence of defects due to poor mold release in the molding process, and to obtain good optical disk signal characteristics. Can be obtained. As a result, the yield in the manufacturing process can be greatly improved, and the excellent characteristics of DVD, which is capable of mass production at low cost, can be maximized. Demonstrate useful effects.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B show a pit shape in one embodiment of a stamper of the present invention, wherein FIG. 1A is a plan view, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1A, and FIG. FIG.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a stamper of the embodiment and a process of manufacturing an optical disc using the stamper.
FIG. 3 is an explanatory diagram of an exposure process by the laser beam recording device in the embodiment.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a γ value of a resist.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 pit 11 glass plate 12 resist layer 20 pit pattern 21 stamper 22 nickel thin film 23 nickel plate 25 optical disk W pit width H pit height AR inclination angle of pit sidewall in radial direction AT inclination angle of pit sidewall in tangential direction

Claims (4)

3Tピット及び8T以上のロングピットについて、それぞれの幅をW3T、WL 、ピットの高さをH3T、HL 、ピット側壁のラジアル方向の傾斜角度をAR3T、ARL 、ピット側壁のタンジェンシャル方向の傾斜角度をAT3T、ATL として、
3Tピットについて、 200nm≦W3T≦270nm
120nm≦H3T≦160nm
40度≦AR3T≦55度
30度≦AT3T≦50度
ロングピットについて、200nm≦WL ≦280nm
120nm≦HL ≦160nm
40度≦ARL ≦55度
30度≦ATL ≦55度
でかつ        |WL −W3T|≦30nm
を満たすピット形状としたことを特徴とするスタンパ。
About 3T pits and 8T or more long pit, the respective widths W 3T, W L, the height H 3T pit, H L, AR 3T an inclination angle in the radial direction of the pit sidewalls, AR L, Tangier pit sidewalls The inclination angles in the tangential direction are AT 3T and AT L ,
For the 3T pit, 200 nm ≦ W 3T ≦ 270 nm
120 nm ≦ H 3T ≦ 160 nm
40 degrees ≦ AR 3T ≦ 55 degrees 30 degrees ≦ AT 3T ≦ 50 degrees For long pits, 200 nm ≦ W L ≦ 280 nm
120 nm ≦ HL ≦ 160 nm
40 ° ≦ A L ≦ 55 ° 30 ° ≦ AT L ≦ 55 ° and | W L −W 3T | ≦ 30 nm
A stamper characterized by a pit shape that satisfies the requirements.
ニッケルを基材としていることを特徴とする請求項1記載のスタンパ。The stamper according to claim 1, wherein nickel is used as a base material. 請求項1記載のピット形状のピットパターンを、ガラス板表面に形成したレジスト層に形成し、その表面に金属薄膜を付与して導電処理した後ニッケルメッキにてニッケル板を形成し、このニッケル板をガラス板から剥離して洗浄することを特徴とするスタンパの製造方法。A pit pattern having a pit shape according to claim 1 is formed on a resist layer formed on a surface of a glass plate, a metal thin film is applied to the surface, the surface is subjected to a conductive treatment, and then a nickel plate is formed by nickel plating. A method for manufacturing a stamper, comprising: removing a substrate from a glass plate and washing the stamper. 請求項1又は2記載のスタンパを金型として、射出成形にて製造されたことを特徴とする光ディスク。An optical disk manufactured by injection molding using the stamper according to claim 1 or 2 as a mold.
JP2002240653A 2002-08-21 2002-08-21 Stamper, its manufacturing method, and optical disk Pending JP2004079118A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002240653A JP2004079118A (en) 2002-08-21 2002-08-21 Stamper, its manufacturing method, and optical disk

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002240653A JP2004079118A (en) 2002-08-21 2002-08-21 Stamper, its manufacturing method, and optical disk

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004079118A true JP2004079118A (en) 2004-03-11

Family

ID=32023381

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002240653A Pending JP2004079118A (en) 2002-08-21 2002-08-21 Stamper, its manufacturing method, and optical disk

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004079118A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5202534B2 (en) OPTICAL STORAGE MEDIUM HAVING TRACK GROUP HAVING POSITIVE MARK GROUP AND NEGATIVE MARK GROUP, STAMPER AND MANUFACTURING METHOD FOR MANUFACTURING THE OPTICAL STORAGE MEDIUM
JPH1097738A (en) Production of optical information recording medium and apparatus for production
JP2000280255A (en) Production of master disk
JP4165396B2 (en) Reproduction master for optical recording medium having irregularities, stamper, and manufacturing method of optical recording medium
US20060290018A1 (en) Process for produicng stamper for direct mastering, and stamper produced by such process and optical disc
JP2004079118A (en) Stamper, its manufacturing method, and optical disk
KR20070065915A (en) Method of writing data on a master substrate for optical recording
US6835435B2 (en) Stamper, mold system, recording medium substrate, recording medium, optical disc substrate, optical disc, and method for producing stamper
JP4333576B2 (en) Optical disc master, method for producing the same, and method for producing optical disc stamper
JP2005032317A (en) Optical recording and reproducing medium, stamper for manufacturing optical recording and reproducing medium, and optical recording method
JP2002150626A (en) Stamper and method for manufacturing information recording medium
JP3672766B2 (en) Master for information recording medium, method for manufacturing master, and exposure apparatus for manufacturing master
JP2002245685A (en) Method of forming fine pattern
JP2002367240A (en) Method of forming fine pattern
JP2001110096A (en) Method of manufacturing information recording medium
JP2004362752A (en) Method for manufacturing master disk for optical disk
JP2002245686A (en) Method of forming fine pattern
JP2004253013A (en) Optical information recording medium and its manufacturing method
JP2006092625A (en) Recording method of ruggedness pattern, optical disk stamper, optical recording and reproducing medium, and substrate having ruggedness
KR20060099366A (en) High density disk manufacturing method and disc therefore
JP2000021017A (en) Optical recording medium and production of optical recording medium as well as substrate for optical recording medium and production of substrate for optical recording medium
JPH11286021A (en) Stamper for optical disk
JP2000187889A (en) Method for modifying shape of signal groove in glass master disk
JP2003223743A (en) Optical disk substrate, manufacturing method of its master disk, master disk for molding of optical disk substrate, and optical disk
JP2004171646A (en) Optical information recording medium and method of manufacturing the same