JP2005314761A

JP2005314761A - 光ディスク用スタンパーの基板作製方法及び電鋳物

Info

Publication number: JP2005314761A
Application number: JP2004135452A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Kida; 潔木田; Hirofumi Kida; 裕文木田
Original assignee: Kidaseiko KK
Current assignee: Kidaseiko KK
Priority date: 2004-04-30
Filing date: 2004-04-30
Publication date: 2005-11-10

Abstract

【課題】高密度に記録した光ディスクの生産に好適なスタンパーの基板１を提供する。
【解決手段】陽極１８に対し対向する陰極１９として設置された鏡面母材２が回転する電鋳装置を用いた光ディスク用スタンパーの基板１作製方法において、前記鏡面母材２に電鋳物４を電鋳し、その後電鋳物４を鏡面母材２から剥離して、鏡面母材２との剥離面５の表面粗さＲｙが１０ｎｍ以下の鏡面である電鋳物４を基板１とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、高密度記録ディスクである光ディスク用スタンパーの基板作製方法及び電鋳物に関するものである。

通常、光ディスク用スタンパーは、ガラス板に形成したフォトレジスト層に所望の信号で変調されたレーザビームを露光し、その後現像することによってフォトレジスト層をパターン化するガラス原板作成工程と、前記フォトレジスト層にニッケル電鋳を施した後、表面に形成されたニッケル層を剥離し、材質がニッケルであるスタンパーの基板を得る金属原板作製工程から成り立っている。（例えば、非特許文献１参照）
しかしこの作製方法は工程数が多いため、より簡単な方法として、スタンパーと同じ厚みのニッケル板にフォトレジトを直接塗布し、それをレーザ露光と現像でパターン化し、その後パターン化されたフォトレジストを焼成によって固め、それを直接スタンパーとする方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照）。

図３は、前記特許文献１に記載された方法の概要を示すものである。図３（Ａ）は、フォトレジスト層５３が塗布されたニッケル板５９（スタンパーの基板５１）を示す。同図（Ｂ）は記録レンズ２１で小さなスポットに絞られたレーザビーム１６をフォトレジスト層５３に露光する工程である。レーザビーム１６は信号変調器（図示せず。）で所望の信号に変調されている。ニッケル板５９は円板であってその円板の中心で回転していて、記録レンズ２１はニッケル板５９の半径方向に移動しながら露光する。同図（Ｃ）は露光後のフォトレジスト層５３ａを有するニッケル板５９を示す。露光部分２３は加熱によって架橋し、潜像として螺旋状にニッケル板５９上に記録される。

同図（Ｄ）は現像によって露光部分２３が残り、未露光部分２０（同図（Ｃ））の架橋されていないところは現像により除去されている。この後、高温のベーキングによって残った露光部分２３を焼き固めて強度をさらに強くしたバンプとし、光ディスク用スタンパーのサイズに合うようにニッケル板５９を加工すればスタンパーＳが完成する。
前記特許文献１にはニッケル板５９の製造方法は触れられていないが、前記ニッケル板５９を得る一般的な方法の一例として、図４に示す電鋳装置２２のように鏡面母材５２を電極（陰極１９）としてニッケルの電鋳を行い、ニッケルの電鋳物５４を鏡面母材５２から剥離して母材５２の鏡面が電鋳物５４であるニッケル板５９の剥離面５５に転写されたニッケル板５９を得ることが行われている。

そして図４に示すように、ニッケルペレット１１を陽極１８としたニッケル電鋳浴１０を用い、前記電極（陰極１９）を回転させることで、均一で内部応力のないスタンパーの基板としての電鋳物５４であるニッケル板５９を得ている（図３（Ａ）参照）。なお、電鋳浴１０は、陽極１８と陰極１９の間の下方から噴出し、オーバーフローした電鋳浴１０は、温度等がコントロールされるように電鋳装置２２の右下の矢印方向に循環している。
次に、従来説明してきた母材５２としてはガラス板が主に用いられている。該ガラス板は導電性がないため、その上にニッケル膜をスパッタリングなどで形成し、電鋳の電極（陰極１９）とすることが行われている。

一方、ガラス板に変わる鏡面母材５２としてアモルファスカーボンが用いられている（例えば、特許文献２参照）。該アモルファスカーボンはフェノール樹脂を高温で炭化焼成
し、高純度のカーボン粒子の成形体にしたものである。アモルファスカーボンは導電性があるため導電膜を付ける必要が無いなどの利点を有している。
図５は前記アモルファスカーボンの母材を用いてスタンパーＳの基板５１である鏡面のニッケル板５９を得る方法の一例を示す。同図（Ａ）の片面である上面が鏡面に研磨された剥離面５５を有するアモルファスカーボンの母材５２を示す。同図（Ｂ）はニッケル電鋳でアモルファスカーボンの母材５２の剥離面５５にニッケル層５８を形成した状態を示す。該ニッケル層５８の厚みは所望の光ディスク用スタンパーの厚みに合わせている。通常の光ディスク成形では３００μｍ程度が一般的である。この厚みは電鋳時間等によって自由に調整ができる。

次に同図（Ｃ）は同図（Ｂ）からニッケル層５８をアモルファスカーボンの母材５２から剥離したもので、片面である剥離面５５（同図（Ｃ）では下面）が鏡面になっている。このニッケル層５８が図３のスタンパーＳの基板５１であるニッケル板５９に相当する。
（財）新世代研究所編、「湿式プロセスハンドブック」日刊工業新聞社、１９９６年３月２２日発行、ｐ．５９６〜５９９特開６−１８０８６７号公報（第５頁、図１）特開２００１−２８３４７５号公報（第７頁、第４図）

しかしながら、前記特許文献２等に記載の構成では、図６（Ａ）に示すようにアモルファスカーボンの母材５２から電鋳で形成されたスタンパーの基板５１であるニッケル板５９の表面に数μｍから数十μｍの突起１３が形成されるということが生じていた。これはアモルファスカーボンの母材５２の表面の研磨時にできた小さな窪み１２に電鋳ニッケルが浸入し、ニッケル板５９を母材５２から繰り返し剥離する時にその窪み１２周辺が掘り返される力が働いて、窪み１２が掘り返されて次第に大きくなり、電鋳されたニッケル層５８にできる突起１３も次第に大きくなるためと考えられる（同図（Ｂ）参照）。もともとアモルファスカーボンは焼成されてできたカーボン粒子の集まりであるため、その中に不純物があるとそこが空隙となり、前記研磨時には窪み１２となる。

同図（Ｂ）は前記表面に窪み１２を有するアモルファスカーボンの母材５２の上に電鋳でニッケル層５８を形成した図である。同図（Ｃ）はニッケル板５９をアモルファスカーボンの母材５２から剥離しているところを示す。
同図（Ｄ）は剥離されたニッケル板５９を示し、剥離面５５の表面には窪み１２に対応した、すなわち窪み１２を転写した突起１３が形成されている。なお、同図（Ｄ）のニッケル板５９は、同図（Ｂ）、同図（Ｃ）に示されたものとは上下逆向きで、突起１３はニッケル板５９の上面に示されている。

このようなニッケル板５９にフォトレジストを塗布すると、突起１３のところでフォトレジストの流れが変わって、その結果流れ星のような模様が生じる。この突起１３の大きなものでは５０μｍにもなり、光ディスク用スタンパーの欠陥になるとともに、流れ星のような模様は前述のように光ディスクの外観不良になる。
アモルファスカーボンを鏡面研磨した母材５２の欠点として、上記のような表面の窪み１２に起因したニッケル板５９に生じる数十μｍの欠陥（突起１３）が生じる点がある。
また窪み１２はたとえ１μｍであっても、ニッケル板５９上に形成するバンプ１４（後述の図１（Ｈ））に比べると大きく、製品の光ディスクに高密度の記録ができないという
欠点がある。

光ディスクであるＣＤ（Compact Disc）のバンプ１４幅は約０、５μｍ程度であるが、同ＤＶＤ（Digital Video Disc）のバンプ１４幅は約０．３μｍである。ＤＶＤ用の光ディスク用スタンパーに使用する場合は、アモルファスカーボンの母材５２の鏡面研磨で生じる窪み１２の大きさは、アモルファスカーボンの母材５２の全表面積にわたって少なくとも０．３μｍに押さえる必要があり、そのような鏡面研磨されたアモルファスカーボンの母材５２の製造には高いコストがかかっていた。また、ＤＶＤより一層高密度記録の光ディスクでは、バンプ１４幅もさらに小さくなることから、要求される鏡面研磨の精度はより厳しくなっている。

アモルファスカーボンの母材５２で作製したニッケル板には上記のようなコスト高と歩留まりの低下、及び次世代光ディスクの高密度記録化への対応が難しいという課題を有していた。
本発明は、前記の課題を解決するもので、ニッケル板等の光ディスク用スタンパーの基板の表面に欠陥がなく、光ディスク用スタンパー製造歩留まりを向上させるとともに、さらにＤＶＤより一層の高密度記録の光ディスクにも対応できる優れた鏡面を有する光ディスク用スタンパーの基板作製方法及び電鋳物を提供することを目的とする。

この技術的課題を解決するための本発明の技術的手段は、陽極に対し対向する陰極として設置された鏡面母材が回転する電鋳装置を用いた光ディスク用スタンパーの基板作製方法において、前記鏡面母材に電鋳物を電鋳し、その後電鋳物を鏡面母材から剥離して、鏡面母材との剥離面の表面粗さＲｙ（最大高さ：ＪＩＳＢ０６０１に準ずる。）が１０ｎｍ以下、より好ましくは７〜１ｎｍ、更に好ましくは５〜３ｎｍの鏡面である電鋳物を基板とする点にある。
また、前記鏡面母材が、酸化アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）とチタンカーバイト（ＴｉＣ）との多結晶体の非磁性のセラミックスであることを特徴とする。

アルチックの母材は導電性（電気抵抗：２×１０^-5Ω・ｍ）があるので、その上に直接電鋳が可能である。また、剥離もアモルファスカーボンと同様に容易で、特別な剥離処理が不要である。
アルチックの母材は非磁性のセラミックスで、酸化アルミナとチタンカーバイトから成り立つ多結晶体である。従って、アルチックの特徴は、空隙がなく、大変小さな粒子で構成されているため、アモルファスカーボンで問題となった空隙による研磨時に生じる表面の窪みが無い。

また、ビッカース硬度はＨｖ２０００であり、アモルファスカーボンのビッカース硬度Ｈｖ６５０の３倍以上も硬い。そのため精密研磨が容易なために、鏡面に近い研磨が可能になり、表面粗さＲｙが１０ｎｍ以下が可能である。
さらに曲げ強度は８８０ＭＰａとアモルファスカーボンの３００ＭＰａの３倍近くあるため、アルチックの母材の鏡面研磨時の加工歪みが少なく、平面度が出やすいなどの利点を備えている。
本構成によって、アルチックの母材にはアモルファスカーボンで生じていたような窪み（凹状の欠陥）がないため、電鋳で得られるニッケル板にも突起（凸状の欠陥）が形成さ
れることがない。また、アルチックの母材の表面が鏡面であるために、ＤＶＤより更に高密度記録の光ディスク用スタンパーの基板として供用できる。

また、前記鏡面母材が、ニッケル−モリブデンを主体とするハステロイ合金、特に前記鏡面母材が、ハステロイＣ合金であることが好ましい。
そして、前記基板である電鋳物の材質がニッケル、ニッケル合金、銅、銀、若しくは金からなる点である。その基板の上にフォトレジストを塗布し、露光・現像を経てフォトレジストのバンプを形成し、それを焼き固めて作製される。
また、本発明の技術的手段は、陽極に対し対向する陰極として設置された鏡面母材が回転する電鋳装置を用いた電鋳物であって、前記鏡面母材に電鋳物が電鋳され、その後電鋳物を鏡面母材から剥離して、鏡面母材との剥離面の表面粗さＲｙが１０ｎｍ以下、より好ましくは５ｎｍ以下の鏡面である光ディスク用スタンパーの基板である電鋳物に構成したことにある。

また、本発明の技術的手段は、陽極に対し対向する陰極として設置された鏡面母材が回転する電鋳装置を用いた電鋳物であって、前記鏡面母材に電鋳物が電鋳され、その後電鋳物を鏡面母材から剥離して、鏡面母材との剥離面の表面粗さＲｙが１０ｎｍ以下、より好ましくは５ｎｍ以下の鏡面である超小型部品搭載用ナノトレイの基板である電鋳物に構成したことにある。
また、本発明の技術的手段は、陽極に対し対向する陰極として設置された鏡面母材が回転する電鋳装置を用いた電鋳物であって、前記鏡面母材に電鋳物が電鋳され、その後電鋳物を鏡面母材から剥離して、鏡面母材との剥離面の表面粗さＲｙが１０ｎｍ以下、より好ましくは５ｎｍ以下の鏡面である映像管用ファインメッシュの基板である電鋳物に構成したことにある。

以上のように、本発明の光ディスク用スタンパーの基板作製のための母材は欠陥がないためそれによるスタンパーを用いれば歩留まり良く高密度記録ディスク用の光ディスクの生産が行える。さらに、本発明の電鋳物を用いれば、超小型で精密を要求される部品の作製に対応できる。

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施の形態における光ディスク用スタンパーの基板作製工程図である。図１（Ａ）は、片面（図では上面）が鏡面に研磨されたアルチック（Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣ）の母材２を示している。このアルチックの母材２は、直径２００ｍｍの円板である。また、前記［課題を解決するための手段］に記載のように、母材２は電気抵抗が２×１０^-5Ω・ｍ、ビッカース硬度がＨｖ２０００、曲げ強度が８８０ＭＰａで、表面粗さＲｙが１０ｎｍ以下の鏡面である。なお、ビッカース硬度はＪＩＳＺ２２４４によって測定した。

図１（Ｂ）はアルチックの母材２の鏡面側６に電鋳でニッケル層８を形成する工程である。アルチックの母材２である円板の中心を回転中心として１秒に１回転させながら、ニッケルペレットを陽極としスルファミン酸ニッケル電鋳浴（５０℃前後）を用いて電鋳を行う。
図１（Ｃ）はアルチックの母材２から剥離して得られたニッケル板９を示す。アルチッ
クの母材２の鏡面側６に電鋳されたニッケル層８をアルチックの母材２から未剥離のままアルチックの母材２とともに、電鋳温度５０℃である電鋳浴から取り出し、約２５℃前後の室温の清浄水を両者に散布すると、両者の熱膨張差により、ニッケル層８はアルチックの母材２の鏡面を転写したままアルチックの母材２から容易に剥離する。

剥離して得られたニッケル板９の剥離面５の表面粗さＲｙは１０ｎｍ以下の鏡面であり、突起などの欠陥を有しない。また、前記のようにアルチックの母材２の曲げ強度が大きく、従って平面度も優れているため、ニッケル板９の平面度も優れている。そのため、表面欠陥のないフラットな光ディスク用スタンパーの基板１を実現できる。
なお、以下の図１（Ｄ）〜（Ｇ）は、光ディスク用スタンパーの基板１であるニッケル板９から光ディスク用スタンパーを作成している工程であって、［背景技術］の図３（Ａ）〜（Ｄ）と基本的に同じであるが、以下に更に記載する。

図１（Ｄ）はニッケル板９の鏡面側、すなわちアルチックの母材２の鏡面が転写された側の面にフォトレジスト層３を塗布した工程である。フォトレジスト層３はニッケル板９を高速で回転させながらフォトレジストを塗布するスピニング法で形成できる。
図１（Ｅ）は信号記録工程で、レーザビーム１６は記録レンズ２１で小さなスポットに絞られている。ＤＶＤ用の記録ではスポット径は０．３μｍ程度になる。光ディスク用スタンパーの基板１であるニッケル板９は図示されていない回軽駆動部材で高速に円回転させられている。また記録レンズ２１とレーザビーム１６を含む光学系は円板であるニッケル板９の半径方向にニッケル板９の回転と同期して移動する。そのため、図１（Ｆ）に示される露光部分２３は螺旋状の潜像として記録される。

図１（Ｇ）には現像後の光ディスク用スタンパーの基板１であるニッケル板９を示す。露光部分２３は架橋されて固くなっているため現像で溶解することなくバンプ１４（図１（Ｈ））として残っている。未露光部分２０（図１（Ｆ））は現像液で溶解されて消失している。フォトレジストの種類によっては、図１（Ｅ）の露光後にべ−キングが必要なものもある。
図１（Ｈ）は図１（Ｇ）の現像後のニッケル板９に、さらに高温のベーキングを行い、架橋を促進して強度を増したバンプ１４を有するニッケル板９を示す。その後、成形機の型のサイズに合うようにニッケル板９を加工すれば光ディスク用スタンパーが完成する。

なお、上記は、電鋳でニッケル層８を得る方法を示したが、基板である電鋳物の材質がニッケルに限定するものではなく、ニッケル合金、銅、銀、若しくは金によることも可能である。もちろん、銅、銀、若しくは金は、スルファミン酸ニッケル電鋳浴からの電鋳ではなく、各々にふさわしい電鋳浴を用いる。
また、上記は、片面が鏡面に研磨されたアルチックの母材２で示したが、鏡面の母材２が、ニッケル−モリブデンを主体とするハステロイ合金であってもよい。このハステロイ合金は、耐食性に優れたもので、特にハステロイＣ合金（ビッカース硬度がＨｖ２５０で、標準化学組成は、重量％で、モリブデンが１７．０％、クロムが１６．５％、鉄が５．０％、タングステンが４．５％、残りはニッケルである。）が適している。

さらに本発明の表面粗さＲｙが１０ｎｍ以下の鏡面である電鋳物を用いて、超小型で精密を要求される部品、例えば図２に示すような極小ギア（歯車）１７搭載用のナノトレイ１５や、映像管用ファインメッシュ等などの作製を行うことができる。図２に示すナノトレイ１５は、１００μｍの大きさを１ｃｍで示した拡大図である。なお、得た電鋳物から
上記ナノトレイ１７や映像管用ファインメッシュに微細加工するには、上記図１（Ｄ）〜（Ｇ）に記載した方法を用いて行うこともできる。

本発明の基板によれば、表面欠陥のないフラットな光ディスク用スタンパーを実現できる。また表面粗さが小さいため、バンプ幅がＤＶＤより小さい一層高密度記録である光ディスクに対応できる。
さらに高密度記録になる分だけ、同じ容量の場合はディスクのサイズを小さくすることができるので、本発明の基板によれば小型のモバイル用装置の光ディスク作製に用いることができる。
さらに本発明の電鋳物は、その表面粗さＲｙが１０ｎｍ以下の鏡面を活用して、超小型で精密を要求される部品等の作製に利用できる。

本発明の基板作製（以降のスタンパー作製含む。）の説明図である。本発明に係る極小ギア（歯車）搭載のナノトレイの斜視図である。従来のスタンパー作製の説明図である。従来の一般的な電鋳装置の一例を示す図である。アモルファスカーボン母材からのニッケル板作製の従来の説明図である。ニッケル板の欠陥の発生の従来の説明図である。

符号の説明

１スタンパーの基板
２（鏡面）母材
３フォトレジスト層
４電鋳物
５剥離面
８ニッケル層
９ニッケル板
１２窪み
１３突起
１８陽極
１９陰極
５１スタンパーの基板（従来）
５２母材（従来）
５９ニッケル板（従来）

Claims

陽極に対し対向する陰極として設置された鏡面母材が回転する電鋳装置を用いた光ディスク用スタンパーの基板作製方法において、
前記鏡面母材に電鋳物を電鋳し、その後電鋳物を鏡面母材から剥離して、鏡面母材との剥離面の表面粗さＲｙが１０ｎｍ以下の鏡面である電鋳物を基板とすることを特徴とする光ディスク用スタンパーの基板作製方法。
前記鏡面母材が、酸化アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）とチタンカーバイト（ＴｉＣ）との多結晶体の非磁性のセラミックスであることを特徴とする請求項１記載の光ディスク用スタンパーの基板作製方法。
前記鏡面母材が、ニッケル−モリブデンを主体とするハステロイ合金であることを特徴とする請求項１記載の光ディスク用スタンパーの基板作製方法。
前記鏡面母材が、ハステロイＣ合金であることを特徴とする請求項３記載の光ディスク用スタンパーの基板作製方法。
前記基板である電鋳物の材質がニッケル、ニッケル合金、銅、銀、若しくは金からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光ディスク用スタンパーの基板作製方法。
陽極に対し対向する陰極として設置された鏡面母材が回転する電鋳装置を用いた電鋳物であって、
前記鏡面母材に電鋳物が電鋳され、その後電鋳物を鏡面母材から剥離して、鏡面母材との剥離面の表面粗さＲｙが１０ｎｍ以下の鏡面である光ディスク用スタンパーの基板である電鋳物に構成したことを特徴とする電鋳物。
前記基板である電鋳物の材質がニッケル、ニッケル合金、銅、銀、若しくは金からなることを特徴とする請求項６に記載の電鋳物。
陽極に対し対向する陰極として設置された鏡面母材が回転する電鋳装置を用いた電鋳物であって、
前記鏡面母材に電鋳物が電鋳され、その後電鋳物を鏡面母材から剥離して、鏡面母材との剥離面の表面粗さＲｙが１０ｎｍ以下の鏡面である超小型部品搭載用ナノトレイの基板である電鋳物に構成したことを特徴とする電鋳物。
陽極に対し対向する陰極として設置された鏡面母材が回転する電鋳装置を用いた電鋳物であって、
前記鏡面母材に電鋳物が電鋳され、その後電鋳物を鏡面母材から剥離して、鏡面母材との剥離面の表面粗さＲｙが１０ｎｍ以下の鏡面である映像管用ファインメッシュの基板である電鋳物に構成したことを特徴とする電鋳物。