JP2005228386A - 光ディスク媒体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 キャップを使用せずに保護コートの均一化を可能とする基板を提供する。
【解決手段】 内周部と情報を記録するデータ部で板厚が異なり、前記内周部とデータ部との間がテーパーで繋がっている光ディスク基板、及び保護コート材を前記テーパー部より外周側に滴下することにより保護コートを形成する光ディスク媒体の製造方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は光ディスク媒体及びその製造方法に関する。特に、対物レンズの開口比を高ＮＡ化した再生光学系のレーザーを使用した形態に有効な光ディスク媒体及びその製造方法である。

書き換え可能な高密度記録媒体として光磁気ディスクが近年注目されているが、さらに光磁気ディスクの記録密度を高めて大容量の記録媒体とする要求が高まっている。例えば、特開平６−２９０４９６号には、再生信号振幅を低下させること無く光の回折限界以下の周期の信号を高速で再生可能にした光磁気記録媒体及びその再生方式及び再生装置が提案されている。第２図に磁壁移動検出方式の概略を説明する。図２（ａ）は、磁壁移動検出媒体の模式的断面図である。この媒体の磁性層は、第１の磁性層１１１、第２の磁性層１１２、第３の磁性層１１３が順次積層されてなる。各層中の矢印１１４は原子スピンの向きを表している。スピンの向きが相互に逆向きの領域の境界部には磁壁１１５が形成されている。また、この記録層の記録信号も下側にグラフとして表わす。

図２（ｂ）は、本発明の光磁気記録媒体に形成される温度分布を示すグラフである。この温度分布は、再生用に照射されている光ビーム１１６自身によって媒体上に誘起されるものでもよいが、望ましくは別の加熱手段を併用して、再生用光ビームのスポットの手前側から温度を上昇させ、スポットの後方に温度のピークが来るような温度分布を形成する。ここで位置ｘｓにおいては、媒体温度が第２の磁性層のキュリー温度近傍の温度Ｔｓになっている。

図２（ｃ）は、図２（ｂ）の温度分布に対応する第１の磁性層の磁壁エネルギー密度σ１の分布を示すグラフである。この様にｘ方向に磁壁エネルギー密度σ１の勾配があると、位置ｘに存在する各層の磁壁に対して下記式から求められる力Ｆ１が作用する。

この力Ｆ１は、磁壁エネルギーの低い方に磁壁を移動させるように作用する。第１の磁性層は、磁壁抗磁力が小さく磁壁移動度が大きいので、単独では、この力Ｆ１によって容易に磁壁が移動する。しかし、位置ｘｓより手前（図では右側）の領域では、まだ媒体温度がＴｓより低く、磁壁抗磁力の大きな第３の磁性層と交換結合しているために、第３の磁性層中の磁壁の位置に対応した位置に第１の磁性層中の磁壁も固定されている。

図２（ａ）に示す様に、磁壁１５が媒体の位置ｘｓにあると、媒体温度が第２の磁性層のキュリー温度近傍の温度Ｔｓまで上昇し、第１の磁性層と第３の磁性層との間の交換結合が切断される。この結果、第１の磁性層中の磁壁１５は、破線矢印１７で示した様に、より温度が高く磁壁エネルギー密度の小さな領域へと”瞬間的”に移動する。すなわち、光磁気記録媒体の再生磁性層１１１に光ビーム１１６等の加熱手段によって温度分布を形成すると、磁壁エネルギー密度に分布が生じる為に、磁壁エネルギーの低い方に磁壁を移動させることができる。この結果、再生信号振幅は記録されている磁壁の間隔（すなわち、記録ピット長）によらず、常に一定かつ最大の振幅となる。すなわち、記録密度向上に伴う再生出力の必然的な低下が大幅に改善され、更なる高密度化が実現される。

一方、光ディスクのトラック記録密度の高密度化は、再生光学系のレーザー波長λ及び対物レンズの開口数ＮＡに大きく依存し、信号再生時の空間周波数は、ＮＡ／λ程度が検出可能な限界である。従って従来の光ディスクで高密度化を実現する為には、再生光学系のレーザー波長λを短くし、対物レンズの開口数ＮＡを大きくすることで、よりトラック記録密度を高めることが可能である。開口比を大きく取ることによって、ビームのスポットを波長限界まで小さくすることが可能となるが、光ディスク基板傾きにも著しく弱くなるので、そのため、基板厚さを薄くする必要性がある。それに対し、記録媒体の構成や読み取り方法を工夫して記録密度を改善する技術がいくつか提案されている。そのひとつとして保護コート面より記録再生レーザーを入射させる方式が提案されている。しかし光磁気記録媒体では保護コート面から記録再生レーザーを入射させることに弊害が発生している。

光磁気記録媒体のオーバーライト方式の一つとして、磁界変調オーバーライト方式が提案されている。磁界変調オーバーライト方式の場合、記録再生用の光学ピックアップと磁気ヘッドが基板をはさみ対向した位置に配置されることによって、磁界変調オーバーライト方式が可能となる。しかし、保護コート面より記録再生レーザーを入射させる方式では光学ピックアップと磁気ヘッドが同位置に来る為、改善の必要があった。そこでＯＦＨ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｌｙｉｎｇ Ｈｅａｄ）を用いた提案がなされている。

図４にＯＦＨの略図を示す。ＯＦＨ２１１は記録再生用レーザーと磁気ヘッドを一体化した構造となっている。光学ピックアップの対物レンズ２１３のすぐ下に磁気コイル２１２が存在し、対物レンズ２１３の周りを磁気コイル２１２が取り囲んだ形状となっていることで、保護コート面から記録再生レーザーを入射させる方式であっても磁界変調オーバーライト方式の記録再生を可能としている。これによって更なる高密度化をめざした光磁気記録媒体及びその再生装置の検討がなされており、トラック密度の高密度化の検討がなされている。前記線密度の高密度化を目指した拡大再生方式と組み合わせ、更に高密度な光磁気記録媒体を目指した製品検討が行われている。
特開平６−２９０４９６号公報

上記のように光ディスクとして高密度化の実現のために様々な試みがなされている。その中のひとつの手法として、対物レンズの開口比を大きく取ることが行われている。開口比を大きく取ることによって、ビームのスポットを波長限界まで小さくすることが可能となるが、欠点としては、焦点深度が著しく浅くなると同時に、光ディスク基板傾きにも著しく弱くなるので、そのため、基板厚さを薄くする必要がある。通常光ディスクの基板の成型には安価で大量生産が可能な射出成型法が用いられている。射出成型ではディスク形状をした金型内部の空間に基板材料となる熱可塑性樹脂を高温高圧で一気に押し込み、その後冷却することでディスク基板を形成する。しかしながら、ある厚さ以下の空間に押し込もうとした場合、金型内部のガス抜け抵抗と樹脂の流動性のバランスが取れず、末端まで熱可塑性樹脂が回り込まないことや、熱可塑性樹脂が、求めている仕様厚さで光ディスクとしての機能：平坦度や平行度を満たせないことが判明した。ＮＡを更に大きくする上で、射出成型法では対応がつかない状況が判明してきた。これらの状況を改善すべく他の手法も行われている。記録再生用のレーザー入射側となる面をスピンコート法やシート張り法などで形成する手法の検討を行った。その中でもスピンコート法は最も一般的に行われていているコート法であり内周側に保護コート剤：一般的には紫外線硬化型樹脂を適量滴下した後、高速回転を行うことで保護コート膜厚を均一化する事で知られている。しかし内周／外周の遠心力の差によって、内周側から外周側にかけて膜厚分布はわずかながら傾きを持つことも知られている。これらのことを改善する為、特開２００２−１８４０４７などにおいて内周側にキャップをかぶせキャップ端部に保護コート剤を滴下、後に高速回転させる事によって膜厚を均一化する手法が提示されている。

しかしながら、基板面にキャップを置くことから、キャップ〜基板間に隙間があると紫外線硬化型樹脂が回りこんでしまう不具合がある、またキャップ形状のテーパー部分の面精度が少しでも不均一であるとスジ上のムラが生じるなどキャップの取り付け精度及びキャップ自体も高い精度を必要としている。また基板側においても面制度を必要としており、場合によっては成型基板ロットによっては、キャップと不具合を生じすべて使えない状況となっている。

本発明者は、上記問題点を解決すべく鋭意検討した結果、スタンパー形状を改善することによって、基板内周部にキャップ効果をもたせる形状を一体で作ることを可能とし、キャップを使用せずに保護コートの均一化を可能とする基板を提供するものである。

光ディスク媒体の具体的形状としては、光ディスク基板と情報を記録する記録膜と前記記録膜を保護する保護コートが塗布されてなる光ディスク媒体において、光ディスク基板は、内周部と情報を記録するデータ部で板厚が異なり、内周部とデータ部との間がテーパーをなして繋がれていることを特徴としている。

以上説明したように本発明は、スタンパー形状を改善することによって、基板内周部にキャップ効果をもたせる形状を一体で作ることを可能とし、キャップを使用せずに保護コートの均一化を可能とする基板を提供するものである。またキャップを使用しないだけではなく、キャップが持っている不具合についても解消できた基板を提供するものである。

次に実施例を用いて、本発明を更に詳細に説明する。

図１は本発明の方法であるランド部グルーブ部記録基板用スタンパーの製造方法を示す図である。

図１（１）においてフォトレジストをスピンコートによって塗布した原盤ガラス２上にレーザー３によって露光及び現像した。

（２）において露光現像が終了した後、原盤ガラス２の凹凸パターンを金属板４へ２Ｐ樹脂５によって転写した。用いた金属板４は中央部が凹形状となっている。半径位置ｒ０から半径位置ｒ１９にかけて、板厚が２．５ｍｍとなっており、半径位置ｒ１９．５から最外周までの板厚は３．０ｍｍとなっている。半径位置ｒ１９からｒ１９．５にかけてテーパー角度を有している。つまり、金属板は、内周部の中央が凹んでいることにより、前記テーパー部を形成している。今回用いた金属板４はテーパー角度４５度の金属板４を使用している。外形は原盤ガラスと同じφ２００を用いた。外形、及びテーパー部半径位置、テーパー角度、高さ等はこれに限られた物ではなく、必要とされる物を使用することによって、最適な保護コート形状を導くことが可能である。金属板４も今回は加工のしやすいアルミニウム板を用いたが、材質として特に限定されることはない。また金属板４の半径位置ｒ１９．５より外周側はシラン剤等によるプライマー処理を施しており、２Ｐ樹脂５との密着性を向上させている。パターン位置と金属板のテーパー部位置の位置合わせを行い、フォトレジストで形成された凹凸パターンの転写を行った。転写する際に金属板４の内周側、半径ｒ１９．５の位置で２Ｐ樹脂５が止まるようにＵＶスポットキュア２１４によって仮硬化を行った。仮硬化を行う際、２Ｐ樹脂５全体の形状にゆがみが発生しないよう行っている。場合によっては金属板に２Ｐ樹脂５を補正する為の溝形状を入れることも可能である。仮硬化後、ＵＶトンネルを通過させることで、２Ｐ樹脂５全体の硬化を行った。今回フォトレジストによるパターン形状を形成した原盤ガラス２より、２Ｐ転写を行ったがＲＩＥ方式等による原盤ガラスからの転写も可能である。

（３）において原盤ガラス２より金属板４を剥離し２Ｐ樹脂５表面に付着しているフォトレジスト１をアルカリ現像液によって洗浄した。剥離する際、金属板４へ２Ｐ樹脂５がすべて転写されるよう注意をしながら行った。また、表面に２Ｐマザー原盤との剥離を可能とするための剥離層を形成した。剥離層は、２Ｐ樹脂５部分及び金属板４部分すべてに行った。施した剥離層はスパッタリング法によって、ＳｉＮ膜を形成した。本実施例において剥離層はＳｉＮ膜をスパッタリング法によって形成したが、２Ｐ樹脂５同士が固着しなければ、形成膜及び方法は問わない。

（４）その後、２Ｐ樹脂５を用いて２Ｐマザー原盤の作成を行った。２Ｐマザー原盤には外形：φ２００、板厚６ｍｍの青板ガラス２を用いた。ガラス表面には密着性向上の為シラン剤等によるプライマー処理を施した。金属板４より２Ｐマザー原盤へ形状の転写を行った。この時内周側のテーパー形状も含め全ての形状を転写した。

（５）において前記２Ｐマザーガラス表面にニッケル電動膜１０を形成後、
（６）にて電鋳を行い、電鋳層６を形成した。電鋳を行う際、前記金属板４を作成する上で、０．５ｍｍの凹形状としたため、２Ｐマザー原盤上では０．５ｍｍの凸形状となっている。裏面研磨で全てを平らにすることを考慮して、電鋳時の厚さは０．７ｍｍとした。その後（７）において旋盤にて凸形状を荒削りした後、全面裏面研磨を行った。その後（８）において所望の内周及び外周の形状に打ち抜きを行う、スタンパー１１として完成した。

（９）このようにして作成されたスタンパー１１より射出成型法によってランド部グルーブ部記録用基板を作成した。固定側金型２０１と固定側金型２０２の間に金属スタンパー１１がいずれかの金型に保持され、ディスク形状をした金型内部の空間に基板材料となる熱可塑性樹脂２００を高温高圧で一気に押し込み、その後冷却することで光ディスク基板１２４を形成する。

（１０）作成された基板１２４上に磁壁移動方式の積層膜を積層した。以下、図３を用いて、磁壁移動媒体を説明する。

磁壁移動検出方式の光磁気媒体構成の干渉層であるＳｉＮ層１２３を厚さ８０ｎｍ形成し、次に第１の磁性層１２２（メモリ層）としてＴｂＦｅＣｏ層を厚さ８０ｎｍ、第２の磁性層１２１（スイッチング層）としてＤｙＦｅ層を厚さ１０ｎｍ、第３の磁性層１２０（磁壁移動層）としてＧｄＦｅＣｏ層を３０ｎｍ、順次スパッタリングにより形成した。最後に保護層としてＳｉＮ層１１９を厚さ８０ｎｍ形成した。

今回は磁壁移動媒体構成の積層膜としたが、通常の光磁気記録媒体はもとより反射膜あるいは有機積層膜であっても特に指定する物では無い。

（１１）積層膜を成膜した後、紫外線硬化型樹脂（日本化薬製：ＩＮＣ−１１８）により積層膜面上、保護コートを形成した。保護コート８を通常のスピンコート法で塗布した。保護コート剤を滴下する位置はテーパ−部より外周側に２ｍｍずらした位置より保護コート剤を滴下、その後高速回転により振り切りを行いＵＶ効果装置によって全面硬化した。結果、全面均一な保護コート８が形成され、保護コート８面からＯＦＨ２１１を用いて記録再生を行ったが無理なく行うことができた。

以下に比較例及び実施例での膜厚分布の測定結果を示す。

また、（４）の工程において、２Ｐマザー原盤からは複数枚のスタンパーを作成することも可能であり、それによって同一形状のスタンパーの作成が安価に可能となる。

〔比較例〕
本発明において、基準となる従来方法で作成された光ディスク基板成形用スタンパーを下記の方法で作成した。

図５は本発明の比較例である、従来方法でランド部グルーブ部記録基板用スタンパーの製造方法を示す図である。

（１）外形２００ｍｍ、厚さ６ｍｍで表面粗度Ｒａ＝５ｎｍ以下に研磨された原盤ガラス２を用意し十分洗浄する。原盤ガラス２に、ＨＭＤＳをスピンコートし下地プライマー処理をした後、ポジ型フォトレジスト１（東京応化製：ＴＳＭＲ−８９００）を同じくスピンコートし、フォトレジスト膜厚を４０ｎｍとなるようにした。プライマー処理として使用したシランカップリング材はＨＭＤＳを使用したが限定されるものでは無い。原盤ガラス２をプリベークした後、次に（２）光源としてＡｒイオンレーザーを搭載した露光装置により、原盤ガラスの半径１４ｍｍから３０ｍｍまでの領域を光ビーム３により露光した。なおトラックピッチは０．６４μｍであり現像後に幅が０．３２μｍのランド幅グルーブ幅となるようなゾーンが出来るよう、半径位置によりレーザーパワーを変更しながら断続的に露光を行った。露光時の原盤ガラスの回転数は６００ｒｐｍ、レーザー光のスポット径は約０．３μｍである。光源としてＡｒイオンレーザーを使用しているが、その他にもＨｅ−Ｃｄイオンレーザーや電子線、紫外線等、他の光源による露光装置でも特に限定はしない。

（３）その後、現像液（東京応化製：ＮＭＤ−３）と超純水とを重量比１：２の割合で混合し希釈した現像液でスピン洗浄した。この時の現像条件は前純水洗浄時間３００秒、現像時間３０秒、後純水時間３００秒、スピン乾燥時間６０秒であり、その後、１４０℃のクリーンオーブンで３０分間ポストベークした。

（４）その後原盤ガラス２表面にニッケル膜をスパッタリングにより１００ｎｍの導電膜１０を形成した。なおスパッタリング法以外にも無電解めっき法や真空蒸着法等を使用することも可能であり、限定される物ではない。

（５）このニッケル導電膜１０上にニッケル電鋳６を行い０．３ｍｍ厚の金属スタンパー１５を作成した。（６）次に、原盤ガラス２より金属スタンパー１５を剥離し、保護コート膜をスピンコート後、プレス打ち抜き機によって打ち抜いた。

そして、保護コート剥離後、残留フォトレジスト除去のために、酸素プラズマアッシング装置（日電アネルバ製：ＲＨ−２０）に金属スタンパー１５を入れ真空度４×１０−３まで排気した後、酸素ガスを導入しプラズマアッシングを行った。この時のガス流量は８０ｓｃｃｍ、ガス圧は８０．Ｐａ、ＲＦ電力は１００Ｗ、電極間距離は６０ｍｍ、エッチング時間は３０秒である。

（７）このようにして、金属スタンパー１１とした。作成された金属スタンパーより実施例と同様に射出成型基板を作成し、磁壁移動方式の積層膜を積層後、保護コートをキャップによって行った（図示せず）。

膜厚は１５μｍとなるように設定した。キャップ端部に樹脂が回り込みそこからスジ上のムラが発生してしまった。作成された磁壁移動媒体を保護コート面より記録再生を試みたが、保護コート面のムラによってヘッドクラッシュが発生し記録再生は不可能であった。

本発明による光ディスク媒体の製造方法の説明図 磁壁移動検出方式の説明図 磁壁移動媒体の説明図 磁壁移動媒体ランド部グルーブ部および記録再生方法の説明図 従来方式による光ディスク基板用スタンパーの製造方法の説明図

符号の説明

１ フォトレジスト
２ 原盤ガラス
３ レーザービーム
４ 金属板
５ ２Ｐ剤
６ 電鋳層
７ 光ディスク基板
８ 保護コート剤
９ 露光部
１０ Ｎｉ導電膜
１１ 金属スタンパー
２０ ランド
２１ グルーブ
１１１ 第一の磁性層
１１２ 第二の磁性層
１１３ 第三の磁性層
１１４ 原子スピン
１１５ 磁壁
１１６ 読み出し用光スポット
１１７ 磁壁の進行方向
１１８ 基板移動方向
１１９ 誘電体膜
１２０ 第三の磁性層
１２１ 第二の磁性層
１２２ 第一の磁性層
１２３ 誘電体膜
１２４ 射出成型基板
１２５ 光ビーム入射方向
２００ 熱可塑性樹脂
２０１ 固定側金型
２０２ 可動側金型
２１１ ＯＦＨ
２１２ 磁気コイル
２１３ 対物レンズ
２１４ ＵＶスポットキュア
２１５ 剥離層

Claims (3)

1. 光ディスク基板と情報を記録する記録膜と前記記録膜を保護する保護コートが塗布されてなる光ディスク媒体において、
   前記光ディスク基板は、内周部と情報を記録するデータ部で板厚が異なり、前記内周部とデータ部との間がテーパーで繋がっていることを特徴とする光ディスク媒体。
2. 請求項１記載の光ディスク基板の製造方法において、金属板上へ２Ｐ樹脂を用いた凹凸パターンの転写を行い、その後２Ｐ樹脂によってスタンパファミリーを作成することにより、前記テーパー部を形成することを特徴とする光ディスク基板の製造方法。
3. 内周部と情報を記録するデータ部で板厚が異なり、前記内周部とデータ部との間がテーパーで繋がっている光ディスク基板上に記録層を成膜した後、保護コート材を前記テーパー部より外周側に滴下することにより保護コートを形成することを特徴とする光ディスク媒体の製造方法。

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