JP2005339650A - 光情報記録媒体およびその製造方法、光情報記録媒体用基板およびその製造方法ならびに光情報記録媒体用基板成形用のスタンパおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パターンドメディア等のように、記録材料が微細な領域に確実に分断形成されている光情報記録媒体を低コストで簡易に作製する。
【解決手段】基板上にスパイラル上または同心円状の記録トラックが形成され、その記録トラック上おける記録領域が分断されて形成されている光情報記録媒体において、記録材料４２が入るピット４５は平滑となっており、ランド４６には１周期の長さが２〜５０ｎｍ、１周期の長さに対する高さの比が１／４以上となる微細な凹凸４７が形成されている基板４１を用い、スピンコート法等によって記録材料４２を塗布し、その上に、反射層４３，中間層４４を形成し、カバー基板４８を貼り合わせる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光スポットを照射して情報の記録、再生を行う光情報記録媒体およびその製造方法に関する。また、その元となる光情報記録媒体用の原盤、スタンパ、成形基板およびその製造方法に関する。

応用として、特定の部分に材料をパターニングする基板の製造方法に関する。

近年の情報化社会において情報量は増大の一途をたどり、従来よりも記録密度の高い情報記録媒体が期待されている。それに伴い、情報の書き込み、読み取りの単位となるピット、または情報を書き込むための案内溝となるグルーブのスケールを小さくしていく必要が生じている。より多くの情報を記録するために、基板上に形成された凹部の隣接グルーブの間隔をできる限り狭くするようにして高密度化が図られている。しかし記録再生ビームの大きさの制限により、微細化していくに従って記録マークの隣接トラックへ係るために記録密度が高められない、という問題が生じる。

上記問題の解決のため、記録材料を基板上に一様に形成せずに、間に障壁を設けることによって孤立した小さな領域をつくり、その領域ごとに記録、再生を行うパターンドメディアが磁気記録メディア、光磁気記録メディアを中心に提案されている。このようなメディアは、記録ピットの広がりを防止することができるために記録密度を上げることが可能になる。

例えば特許文献１によると、アルミの陽極酸化を利用した微細孔パターンを基にして、磁性材料を孔に電解析出させることによりパターンドメディアを作成している。これによって、微細孔にのみ磁性材料を充填することが可能になり、記録密度を高めている。

特許文献２によると、逆テーパ状のランドとグルーブが形成された基板を使用し、溝深さを記録膜厚さ以上とすることによって、ランドとグルーブに形成される記録膜を分離している。また、ランド部の記録膜を除去することにより、グルーブ上のみに記録膜を形成させている。

また、特許文献３、特許文献４によると、基板上に真空蒸着、エッチングとリフトオフによりにトレンチ配列をした凹部に磁性体を充填させて、パターンドメディアと作成している。
特公平７−２７６６３号公報 特開２０００−２５１３２１号公報 特開２０００−２７６７７０号公報 特開２００１−１１００５０号公報 特開平１１−３３９３２４号公報 特公平７−６４１４１号公報

通常の記録用光情報記録媒体は、図１０に示すようにグルーブ３０とランド３１があり、記録材料はランド３１、グルーブ３０上に一様に形成されている。トラックピッチが記録再生ビーム３２に対して狭くなってくると、隣接ランド上に形成されたマークを読み取ってしまうことにより、読み取り信号のＣ／Ｎが下がってしまうため、隣接グルーブ間距離(トラックピッチ)を縮小させることが困難になっている。

一方、パターンドメディアでは図１１に示すように基板上に微小なピット４５が形成され、ピット内にのみ記録材料が充填されている構造になっている。そのため、記録材料のあるピットの周辺のランド部には記録マークが形成されず、それによりクロストーク、クロスイレーズが減ることになる。また記録材料が微小な領域に分かれているため熱容量が小さくなり、熱変化を起こす感度を高めることができる。

しかしながら、パターンドメディアにおいては、基板上に微細パターンを形成し、そのパターン内にのみ記録材料を充填することにより大容量化、高感度化に対して効果があるが、このようなメディアを作成する工程が複雑になり、高価なものになってしまうことが問題となっている。特に、基板上の微小なピットにのみ記録材料を充填することが問題となっている。

特許文献１によると、磁性材料を電解析出によりピット部分に充填させている。しかしこの場合、充填させるための基板部分に導電性が必要となり、一般的な基板に対しての記録材料の充填は困難になる。また記録材料も導電性のある材料に限定される。

特許文献２によれば、ランドとグルーブで記録層が連続しておらず分離されているため、クロストーク、クロスイレーズを減少させることができる。しかし逆テーパ状の溝は、大量生産が可能な射出成形による基板を作成時には、剥離時の溝形状の転写が非常に困難であるため適さない。またランド部のみの記録膜を除去するために、各メディアに対してポリッシングを行わなくてはならなく、工程が増えてしまう。

特許文献３、特許文献４によると、メディア表面高さまで磁性材料が充填されて磁気ピットが配列されている。しかし、各メディアに対してフォトレジスト塗布や露光、現像が必要となる方法であり、安価かつ簡易にメディアを作成しようとする場合には適さない。

また特許文献５では、プリフォーマット信号変動の少ない光情報記録媒体を得るため、光散乱性の粗面形状を有する基板を用いることおよびその製造用原盤等が開示されており、特許文献６には、基板上に周囲に対して光反射率の異なる情報記録パターンを形成した記録媒体が開示されている。しかし、いずれの発明も、基板上に記録再生可能な記録層を形成する際に、ランド上に記録層が残留するおそれがある。

本発明は、このような課題を解決し、記録材料が微細な領域に確実に分断形成されている光情報記録媒体、このような光情報記録媒体を低コストで簡易に作製することを実現した製造方法、さらに記録材料を微細な領域に確実に分断形成を可能にした光情報記録媒体用基板およびその製造方法ならびに光情報記録媒体用基板成形用のスタンパおよびその製造方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、基板上にスパイラル状または同心円状に断続的に形成されたピット部に、記録材料の層を形成してなる記録トラックを有する光情報記録媒体において、前記ピット部の内面を平滑とし、前記基板面における前記ピット部以外の領域に、微細な凹凸を形成したことを特徴とする。このような構成により、記録材料を塗布したときに、微細な凹凸が形成されているピット部以外の領域では平滑なピット部に対してぬれ性が悪くなるため、基板上に特別な処理も施すことなく記録材料が必要とされるピット部のみに充填することが容易に可能になる。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記微細な凹凸における、凹凸の１周期の長さを２〜５０ｎｍとしたことを特徴とする。このような構成により、凹凸の１周期の長さを２ｎｍ以上とすることによって表面の疎液性を確保することが可能になり、また５０ｎｍ以下とすることによって光情報記録媒体の記録容量とピット部以外の領域に必要とされる凹凸の数を確保することが可能になる。

請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明において、前記凹凸の１周期の長さに対する高さの比を１／４以上としたことを特徴とする。このような構成により、ピット部以外の領域において記録材料の溶液の接触角が大きくなり、記録材料のぬれ性を悪くして記録材料をはじく構造にすることができる。

請求項４に係る発明は、請求項２または３に係る発明において、前記凹凸の１周期の長さを、記録再生を行うレーザービームの波長の１／５以下としたことを特徴とする。このような構成により、レーザービームが照射されるランド部での、ビームの散乱を抑えて反射光のノイズを少なくすることができるため、再生信号のＳ／Ｎを高めることができる。ここで、ピット部以外の領域に形成されている凹凸の１周期の長さがレーザービームの波長より大きいか同程度の場合、光回折や散乱が発生するが、小さくなると回折される成分がなくなる。そこで、凹凸の１周期の長さを記録再生レーザービームの波長の１／５以下にすることにより、ピット部以外の領域におけるレーザービームの散乱がなくなり、ほぼ透過するためビーム光の利用効率が高まる。

請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか１項に係る発明において、前記ピット部以外の領域に、記録材料の層が形成されていないかまたは記録再生不可能な膜厚の記録材料の層を形成したことを特徴とする。このような構成により、記録ビームがピット以上の大きさであってもピット部以外の領域には情報が記録されることがないため、記録マークの広がりをピットの大きさに抑えることができ、クロストーク、クロスイレーズを防止することが可能になる。

請求項６に係る発明は、基板上にスパイラル状または同心円状に断続的に形成されたピット部に、記録材料の層を形成してなる記録トラックを有する光情報記録媒体の製造に用いられ、前記基板を成形するためのスタンパにおいて、前記ピット部に対応する凸部と、前記ピット部以外の領域に対応する凹部とを有し、前記凸部面を平滑とし、前記凹部表面に微細な凹凸を形成したことを特徴とする。このような構成により、光情報記録媒体に用いる基板に対して記録材料を塗布したときに、微細な凹凸が形成されているピット部以外の領域では平滑なピット部に対してぬれ性が悪くなるという特性を付与することができる。

請求項７に係る発明は、請求項６に係る発明において、前記凹凸の１周期の長さを２〜５０ｎｍとしたことを特徴とする。このような構成により、光情報記録媒体に用いる基板に、凹凸の１周期の長さを２ｎｍとすることによって表面の疎液性を確保することが可能になり、また５０ｎｍ以下とすることによって光情報記録媒体の記録容量とピット部以外の領域に必要とされる凹凸の数を確保することが可能になる、という特性を付与することができる。

請求項８に係る発明は、請求項７に係る発明において、前記微細な凹凸における１周期の長さに対する高さの比を１／４以上としたことを特徴とする。このような構成により、光情報記録媒体に用いる基板に、記録材料の溶液の接触角が大きくなり、記録材料のぬれ性を悪くして記録材料をはじくという特性を付与することができる。

請求項９に係る発明は、請求項７または８に係る発明において、前記凹凸の１周期の長さを、記録再生を行うレーザービームの波長の１／５以下としたことを特徴とする。このような構成により、光情報記録媒体に用いる基板に、ピット部以外の領域でのビーム光の散乱がなく、ほぼ透過するという特性を付与することができる。

請求項１０に係る発明は、請求項６〜９のいずれか１項に係る発明のスタンパのパターンを転写したことを特徴とする。

請求項１１に係る発明は、原盤用基板にパターニングを施して原盤を作成する原盤作成工程と、パターン付き原盤のパターンを転写してスタンパを作成するスタンパ作成工程とを有し、光情報記録媒体の基板を成形する際に、記録材料が入るピット部となるスパイラル状または同心円状に断続的に配列させたパターンを転写させるスタンパの製造方法において、原盤作成工程に、原盤用基板に微細な凹凸を形成する工程と、原盤用基板にフォトレジスト層を形成する工程と、フォトレジスト層に電子ビーム露光する工程と、フォトレジスト層を現像して原盤用基板にフォトレジスト層による凹凸のパターンを形成する工程を備え、スタンパ作成工程において、原盤用基板の微細な凹凸の形成領域が、光情報記録媒体の基板におけるピット部以外の領域に相当するように原盤に基づいてスタンパを作成することを特徴とする。このような構成により、ピット部以外の領域に微細な凹凸を形成した基板を成形するためのスタンパを製造することができる。

請求項１２に係る発明は、請求項１１に係る発明において、前記凹凸の１周期の長さを２〜５０ｎｍとし、前記凹凸における１周期の長さに対する高さの比を１／４以上とすることを特徴とする。

請求項１３に係る発明は、請求項１１または１２に係る発明において、原盤用基板に微細な凹凸を形成する工程において、原盤用基板上に体積平均粒径２〜１００ｎｍの微粒子を密に配列した後、微粒子を固定することにより、原盤用基板上全体に微細な凹凸を形成することを特徴とする。

請求項１４に係る発明は、請求項１１または１２に係る発明において、原盤用基板に微細な凹凸を形成する工程において、原盤用基板上にフォトレジスト薄膜を形成し、電子ビーム露光およびエッチングにより、原盤用基板上全体に微細な凹凸を形成することを特徴とする。

請求項１５に係る発明は、請求項１１または１２に係る発明において、原盤用基板に微細な凹凸を形成する工程において、基板の材料としてＡlを使用し、Ｓiなどの型による押し付けにより規則的な開始点を形成し、陽極酸化によって微細な凹凸を形成することを特徴とする。

請求項１６に係る発明は、請求項１０〜１５のいずれか１項に係る発明において、スタンパ作成工程に、原盤作成工程によって作製された原盤の表面に導電性皮膜を形成し、導電性皮膜を電極として電鋳を行い、原盤を剥離させてＮｉ板を作成する工程と、前記Ｎｉ板表面に酸化膜を形成して再びＮｉ電鋳、剥離を行うことによってパターンが反転したＮｉ板を形成する工程と、前記パターン反転したＮｉ板を裏面研磨、内外径加工を行う工程とを備えたことを特徴とする。

請求項１７に係る発明は、請求項１０〜１４のいずれか１項に係る発明によってスタンパを作成した後、このスタンパを、互いに接合される一対の金型間に形成されたキャビティ内に収納し、このキャビティ内に溶融した樹脂を射出充填する工程と、前記金型を離反させて冷却後の前記樹脂を取り出す工程を有することを特徴とする。

請求項１８に係る発明は、請求項１７に係る発明の光情報記録媒体用基板の製造方法によって基板を作成した後、この基板上に記録材料を塗布して、前記基板に形成されたピット部に記録再生可能な記録材料を充填し、前記ピット部以外の領域には記録材料を塗布しないかまたは記録再生不可能な膜厚の記録材料の層を形成することを特徴とする。

請求項１９に係る発明は、請求項１８に係る発明において、塗布する記録材料の溶液の表面張力を、前記基板の界面張力よりも大きくすることを特徴とする。このような構成により、凹凸のある部分での記録材料溶液のぬれ性が平滑な部分よりも悪くなる。その結果、基板上に微細な凹凸のあるピット部以外の領域には記録材料の層は形成されず、平滑なピット部のみに記録材料の層が形成される。

請求項２０に係る発明は、請求項１８または１９に係る発明において、基板上に記録材料をスピンコート法によって塗布することを特徴とする。

本発明によれば、基板に備わっているピット部の平滑面とピット部以外の領域の微小な凹凸面とによる溶液のぬれ性の差を利用することにより、基板表面の処理を行うことなくピット部に記録材料を充填することが容易に可能となり、記録密度を高められるパターンドメディアを簡易かつ安価に作製することができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明の光情報記録媒体の一実施形態における断面構造を示す断面図、図２は本発明の光情報記録媒体の一実施形態における基板の表面を示す斜視図、図３は基板の断面図であり、４１は基板、４２は記録材料、４３は反射層、４４は中間層、４５はピット、４６はランド、４７はランド表面の微細な凹凸、４８はカバー基板である。

図１，２に示すように、基板４１表面には、ピット４５およびランド４６が形成されており、ランド４６の表面に凹凸４７が形成されている。このピット４５のみに記録材料４２が充填されており、基板４１上に反射層４３，中間層４４を形成し、さらにカバー基板４８を貼り付けることにより、光情報記録媒体が構成される。

このような構成により、基板４１上に記録材料４２を塗布したときに、微細な凹凸４７が形成されているランド４６では平滑なピット４５に対してぬれ性が悪くなるため、基板４１上に特別な処理も施すことなく記録材料４２が必要とされるピット４５のみに充填することが容易に可能になる。

ところで、ランド４６表面の疎液性を確保するためには、凹凸４７の１周期の長さは２ｎｍ以上必要となる。また光情報記録媒体の記録容量とランド４６に必要とされる凹凸４７の数を考慮すると、凹凸４７の１周期の長さは５０ｎｍ以下とする必要がある。したがって、本実施形態の場合、凹凸４７の１周期の長さは２〜５０ｎｍに設定されている。特に、凹凸４７の１周期の長さは３〜３０ｎｍとすることが好ましく、できるだけ一様な凹凸４７を形成するのが好ましい。また、ピット４５の平滑な表面とは、Ｒａ＝０．３ｎｍ〜１．０ｎｍ程度の平滑さのことを言う。

また、基板４１表面に接する液体の接触角、つまりぬれ性に大きな影響を及ぼす要因として、表面に形成される微細な凹凸４７における水平方向と深さ方向の比が挙げられる。図４はランド表面の凹凸４７がのこぎり波の構造である場合の溶液の接触角の変動量のシミュレーション結果を示すものであり、図４（ａ）はランドの凹凸の拡大図、図４（ｂ）はのこぎり波の底辺と高さとの比に対する接触角の変動量を示すグラフである。図４（ａ）に示すようにのこぎり波の底辺の長さをＷ、高さｈとすると、図４（ｂ）に示すように、底辺の長さＷに対する高さｈの比ｈ／Ｗが大きくなるにつれて、凹凸による溶液の接触角の変化量が大きくなる。なお、図４（ｂ）は平坦時接触角１２５°の場合の例を示すものである。

実際には、このような形状効果に加えて、凹部にある空気による効果、溶液の表面張力、スピンコートの条件などの要素が加わるが、形状の効果を見る限りにおいては比ｈ／Ｗが１／４または１／３の付近から変動量が大きくなることがわかる。それらの点を含めて実験を行った結果、凹凸の深さが水平方向長さの１／５以下の場合には、平坦な場合に比べてあまり溶液の表面へのぬれ性に変化が得られず、ランド上にも記録材料が形成されてしまう場合が多いが、１／４以上であれば溶液の接触角が大きくなり、ぬれ性のコントラストを確保することが可能となり、記録材料のぬれ性を悪くして記録材料をはじく構造にすることができた。理想的には、凹凸４７の高さは水平方向に対して１／２以上とすることが望ましい。

本実施形態の光情報記録媒体によれば、基板４１において、ランド４６のみに微小な凹凸４７が形成されており、この微小な凹凸４７の形状誤差を２０％以下とすることにより、ランド４６部分からの反射光量の変動を抑えている。実際には、底辺の長さＷは約２０ｎｍ±２ｎｍ、高さｈは１０ｎｍ±１ｎｍとした。また、凹凸４７の形状は、のこぎり波に限るものではなく、球形が並んだ形、矩形、など形状は特に限定するものではない。また、図４（ａ）に示す、のこぎり波の底辺の長さＷは、凹凸の１周期分の長さとすることが可能であり、凹凸４７の形状における凹凸の１周期分の長さが約２０ｎｍ±２ｎｍであれば良い。

また、基板４１はポリカーボネートによって構成されており、基板４１上にはピット４５にのみ記録材料４２が充填されており、ランド４６上には記録材料４２は存在していないか、もしくは、記録再生は不可能な薄い膜厚となっている。つまり、記録材料４２はランド４６に相当する成形基板材料によってピット４５間がほぼ遮断されていることになる。本実施形態によれば記録材料４２として、スピンコート法によって塗布可能なアゾ系やホルマザン系のレーザー波長に対して熱吸収を行う色素を用いた。また本実施形態では、記録容量、記録再生特性の点を考慮して、近接ピット間距離を２４０ｎｍ、ピット開口幅１２０ｎｍ、ピット深さ６０ｎｍとした。さらに、記録材料４２を充填した基板４１上に、反射層４３が形成される。反射層４３の材料としては、ＡｇまたはＡｇ合金が用いられている。さらにその上に、中間層４４が形成され、さらにカバー基板４８が貼り合わされる。これにより、各ピット４５内の記録材料４２の間には熱伝導率の悪いポリカーボネートが配置されることによって熱遮断されるようになり、各ピット４５が孤立したパターンドメディアとなる。

なお、記録材料４２の塗布手段については、スピンコート法に限るものではなく、特に限定されないが、塗布液の濃度、粘度、溶剤の乾燥温度などを調節することにより容易に膜厚を制御でき、さらにランドとピットのぬれ性の制御も可能であるスピンコート法が望ましい。

次に、本実施形態の光情報記録媒体の製造方法について説明する。

図５は電子ビーム露光装置を示す説明図であり、１は鏡筒、２は試料室、３は測長器、４は電子銃、５は電子ビーム、６，８は電磁レンズ、９はブランキング電極、１０は絞り、１１は偏向器、１３は原盤、１４はターンテーブル、１５は直動ステージ、１６はモータ、１７はスピンドルモータを示す。

電子ビーム５は１０^-5以下の真空度にされた鏡筒１内の電子銃４から発生し、この電子ビーム５を電磁レンズ６で収束させ、収束後、絞り１０で電子ビーム５を絞る。ビームは、ブランキング電極９で電子ビーム５を偏向させることにより、電子ビーム５のＯＮ／ＯＦＦを行う。この電子ビーム５を電磁レンズ８で収束させて原盤１３に照射する。

原盤１３は、ターンテーブル１４と、直動ステージ１５により、半径方向に一定ピッチで動かしながら線速一定に回転させられて、電子ビームが原盤１３上に螺旋状に照射される。これにより、電子ビームを連続的に照射した場合には、螺旋状にトラックが形成され、電子ビームを間欠的に照射した場合には螺旋状にピットが形成される。また、トラック等を蛇行（ウォブル）させる場合には、偏向器１１により電子ビームを周期的に円周方向に偏向する。

図６は光情報記録媒体の全体の製造過程を示すフローチャートであり、原盤用基板にパターニングを施して原盤を作成する原盤作成工程と、パターン付き原盤のパターンを転写してスタンパを作成するスタンパ作成工程と、スタンパから光情報記録媒体の基板を作成する基板成形工程と、基板に記録材料、反射層、中間層等を形成して光情報記録媒体を作成する光情報記録媒体作成工程とからなる。

次に、各工程を、図７を参照しながら説明する。

（１）原盤作成工程
まず、図７（ａ）に示すように、原盤用基板５１を用意し、表面に微細な凹凸５２を形成する。この凹凸５２を形成する方法としては、微粒子の配列によるもの、電子ビーム露光とエッチングを組み合わせたものなどがあるが、上述した条件を満たすものであれば方法は問わない。この原盤用基板５１に、図７（ｂ）に示すように、フォトレジスト層５３を形成し、図５に示す装置を用いて、図７（ｃ）に示すように、フォトレジスト層５３を露光し、さらに現像することにより、図７（ｄ）に示すように、原盤用基板５１上に所定のピットパターン５４を形成する。これにより、ランド部５５にピットパターン５４による凹凸構造が現れた原盤が得られる。

（２）スタンパ作成工程
上記（１）の工程で得られた原盤にＮｉによるスパッタリングを行って、３００μｍの厚さの導電性薄膜５６を形成し、その薄膜を電極として図７（ｅ）に示すようにＮi電鋳を行い、原盤のピットパターンをＮiに転写する。そして、原盤からＮiを剥離させ、表面の洗浄を行ってＮi板５７を作成する(図７（ｆ）参照)。さらにＮi板５７の表面にＵＶ／Ｏ_３処理を行って酸化膜を形成し、再び表面に電鋳、剥離を行ってパターンを反転させたＮi板を作成し、その後、このＮi板の裏面研磨、内外形加工を行うことによって、光情報記録媒体の型となるスタンパ５８の作成が完了する(図７（ｇ）参照)。

（３）基板作成工程
上記（２）の工程で作成されたスタンパ５８を射出成形装置に設置し、射出成形によりポリカーボネートの基板４１を作成する。このときスタンパ５８の凹部のみに微細な凹凸が形成されているため、大量に成形される個々の基板４１にもランド部に対して微細な凹凸４７が転写されている。

図８は射出成形装置の構成を示す断面図であり、６１は固定金型、６２は可動金型、６３はキャビティ、６４は、可動金型６２に設けられ、キャビティ６３に連通するノズルを示す。固定金型６１と可動金型６２との接合部に形成されるキャビティ６３内に、上記（２）のスタンパ作成工程で作成されたスタンパ５８を固定し、ノズル６４からキャビティ６３内に溶融樹脂を射出充填し、固定金型６１と可動金型６２との間で圧縮する。そして、樹脂を冷却固化させた後、固定金型６１と可動金型６２とを分離して樹脂を取り出すことにより、図３に示すようにランド４６の表面のみに微細な凸凹４７を有する光情報記録媒体用の基板４１を得ることができる。

（４）光情報記録媒体作成工程
上記（３）の工程で作成された基板４１上に、図１に示すように、記録材料４２を塗布する。このときランド４６とピット４５における、微細な凹凸４７の有無による、記録材料溶液のぬれ性の差を利用して、ピット４５のみに記録材料４２が充填されるようにする。この塗布工程では、はじめから基板４１に有する凹凸を利用しているため、各基板４１表面には何も処理を行うことなく進めることができる。ピット４５に記録材料４２を充填した後、反射層４３、中間層４４を形成し、カバー基板４８を貼り付けることにより光情報記録媒体となる。

次に、本実施形態における光情報記録媒体の製作の流れの具体例を説明する。

まず図１１に示すようにピット４５のパターンを形成し、図１１のＡＡ’断面が図１，図３に示すようにピット４５が平坦で、ランド４６には微細な凹凸４７が形成されているポリカーボネートの基板４１を用意する。ここでピット４５のみに記録材料４２を充填するために、ピット４５の平坦性とランド４６の凹凸４７という表面形状の差を利用する。ランド４６およびピット４５の材料はポリカーボネートのままで特別な表面処理を行っていないが、微小な凹凸４７が存在するランド部４６は実質的な表面積が大きくなっているため、ぬれに伴う表面エネルギーの変化が強調されることになる。本実施形態では、ランド４６表面の凹凸４７の構造は、１周期の長さ２０ｎｍ、１周期の長さに対する高さの比が１／２の半球パターンが形成された基板４１を使用している。

さらに、ランド４６に形成された微小な凹凸４７によって溶液のぬれ性が悪くなる効果を利用するために、塗布溶液の表面張力を、平滑な場合の基板４１の表面張力より高くしておく必要がある。そのため、溶媒として有機溶媒に加えて、表面張力の高い純水の混合液を使用して溶液のぬれ性を調節している。有機溶媒は、イソプロピルアルコールとテトラヒドロフランの混合液を使用した。この混合溶媒に、記録用のレーザー光を吸収する材料としてアゾ系、ホルマザン系の有機色素を溶解させた。

記録材料４２を充填する際に、ランド４６とピット４５の表面形状の違いによるぬれ性の差を利用するためにスピンコート法を使用した。これにより、表面が平坦なピット４５内には記録材料４２が充填され、表面に凹凸４７が形成されているランド４６では溶液の接触角が大きくなり、記録材料４２の層が形成されなかった。なお、スピンコート法での回転数は２０００ｒｐｍで行った。

表１は記録材料の溶液に対する純水の混合比と基板上への記録材料の塗布の判定結果を示すものである。

イソプロピルアルコールとテトラヒドロフランの混合溶媒は表面張力が低いため、記録材料４２を混合した溶液に対してランド４６上の凹凸４７によってぬれ性が悪くならず、通常どおりランド４６、ピット４５上の両方に記録材料４２の層が形成される。通常の有機溶媒の表面張力２０〜３０ｍＮ／ｍに対して、純水は約７３ｍＮ／ｍと非常に高い。そのため、純水を混合していくことによって混合溶液の表面張力を高くすることができる。結果として、純水を記録材料４２溶液に３０〜４０％の割合で混合させた場合、ランド４６の溶液の接触角が大きくなり、ピット４５のみに記録材料４２を充填させることができた。ピット４５、ランド４６への記録材料４２の塗布の有無は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）による表面形状評価を行うことによって確認した。

このようにしてピット４５に記録材料４２を充填した後、基板４１のベーキングを行う。これは、溶媒を蒸発させて安定した記録材料４２の層を得るための工程で、条件は１０５℃、１５分とした。

ベーキングされた基板４１を約１０分間冷却させた後、スパッタリング法により厚さ１２０ｎｍのＡgの反射層４３を形成した。次に反射層４３の上に、紫外線硬化樹脂（大日本インキ化学工業社製、ＳＤ３１８）からなる厚さ３μｍの中間層４４をスピンコート法により形成した。最後に、中間層の上に、紫外線硬化樹脂（日本化薬社製、ＤＶＤ００３）からなる接着層を介して厚さ０．６ｍｍ、直径１２０ｍｍのポリカーボネート製カバー基板４８を貼り合わせることによって光情報記録媒体が作成された。

次に、本発明の光情報記録媒体用の原盤の作成方法の具体例を、図９を参照しながら具体的に説明する。

まず、表面が精密に研磨された、平坦なガラスの原盤用基板５１を用意し、表面を洗浄する。その後、原盤用基板５１上に微粒子７０を配列させることによって凹凸５２を形成する（図９（ａ）参照）。微粒子７０の配列には、微粒子７０を含んだ液体を掃引しながら分散液を乾燥させることによって自己組織的な配列膜を作製する、移流集積現象を利用した方法が容易かつ安価で可能である。微粒子７０の材料としては、サイズ２０ｎｍのポリスチレン球を用いた。次に、原盤用基板５１上に形成された微粒子配列膜を固定するために、熱処理を行った。熱処理温度としては、ポリスチレン微粒子の融点より少し低い２２０℃で行った。このようにして、表面に微細な凹凸５２を有する原盤用基板５１を得た。

このようにして微細な凹凸５２が形成された原盤用基板５１にネガ型のフォトレジスト層５３を塗布する（図９（ｂ）参照）。ここでは、微小な凹凸５２上にフォトレジストを塗布する必要があり、塗布するフォトレジスト溶液の表面張力を原盤用基板５１の表面張力よりも小さくする必要がある。そのために乳酸エチルなどの有機溶媒を使用し、原盤用基板５１へのぬれ性をよくした。これにより、スピンコート法によってフォトレジスト層５３を形成することが可能になる。その後、原盤用基板５１に熱処理を行い、溶媒を蒸発させて安定した光感度の薄膜とする。

次に、このネガ型のフォトレジスト層５３が塗布された原盤用基板５１に、電子線による露光を行い、潜像を形成する（図９（ｃ）参照）。今回は記録材料を充填させるためのピットのための潜像である。このようにしてフォトレジスト層５３上に露光による潜像を形成し、現像、純水リンスを行って記録用のピットを形成する（図９（ｄ）参照）。ピットとなるのは、ネガ型のフォトレジスト層５３を使用しているため、現像後に残された露光された部分である。露光されていない部分は現像により除去され、原盤用基板５１上の微細な凹凸が表面に現れる。

以下、このように作成された原盤を用いて、図７（ｅ）〜図７（ｇ）を参照しながら説明した工程と同じ要領でスタンパを作成し、このスタンパを用いて図３に示す基板４１を作成することが可能になる。

なお、表面にナノオーダーの一様なパターンを作製する他の方法には、電子線ビーム露光とエッチングを利用する方法、基板材料としてＡlを使用し、Ｓiなどの型による押し付けにより規則的な開始点を形成し、陽極酸化によって微細孔を形成する方法、などが挙げられる。

本発明の光情報記録媒体の一実施形態における断面構造を示す断面図 本発明の光情報記録媒体の一実施形態における基板の表面を示す斜視図 図２に示す基板の断面図 ランド表面の凹凸がのこぎり波の構造である場合の溶液の接触角の変動量のシミュレーション結果を示す図 電子ビーム露光装置を示す説明図 光情報記録媒体の全体の製造過程を示すフローチャート 図６におけるスタンパ作成工程までの具体例を示す説明図 射出成形装置の構成を示す断面図 光情報記録媒体用の原盤の作成方法の具体例を示す説明図 通常の記録用光情報記録媒体の構造を示す説明図 パターンドメディアの構造を示す説明図

符号の説明

４１ 基板
４２ 記録材料
４３ 反射層
４４ 中間層
４５ ピット
４６，５５ ランド
４７，５２ 凹凸
４８ カバー基板
５１ 原盤用基板
５３ フォトレジスト層
５４ ピットパターン
５６ 導電性薄膜
５７ Ｎi板
５８ スタンパ
６１ 固定金型
６２ 可動金型
６３ キャビティ
６４ ノズル
７０ 微粒子

Claims (20)

1. 基板上にスパイラル状または同心円状に断続的に形成されたピット部に、記録材料の層を形成してなる記録トラックを有する光情報記録媒体において、前記ピット部の内面を平滑とし、前記基板面における前記ピット部以外の領域に、微細な凹凸を形成したことを特徴とする光情報記録媒体。
2. 前記凹凸の１周期の長さを２〜５０ｎｍとしたことを特徴とする請求項１記載の光情報記録媒体。
3. 前記凹凸の１周期の長さに対する高さの比を１／４以上としたことを特徴とする請求項２記載の光情報記録媒体。
4. 前記凹凸の１周期の長さを、記録再生を行うレーザービームの波長の１／５以下としたことを特徴とする請求項２または３記載の光情報記録媒体。
5. 前記ピット部以外の領域に、記録材料の層が形成されていないかまたは記録再生不可能な膜厚の記録材料の層を形成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の光情報記録媒体。
6. 基板上にスパイラル状または同心円状に断続的に形成されたピット部に、記録材料の層を形成してなる記録トラックを有する光情報記録媒体の製造に用いられ、前記基板を成形するためのスタンパにおいて、
   前記ピット部に対応する凸部と、前記ピット部以外の領域に対応する凹部とを有し、前記凸部面を平滑とし、前記凹部表面に微細な凹凸を形成したことを特徴とするスタンパ。
7. 前記凹凸の１周期の長さを２〜５０ｎｍとしたことを特徴とする請求項６記載のスタンパ。
8. 前記微細な凹凸における１周期の長さに対する高さの比を１／４以上としたことを特徴とする請求項７記載のスタンパ。
9. 前記凹凸の１周期の長さを、記録再生を行うレーザービームの波長の１／５以下としたことを特徴とする請求項７または８記載のスタンパ。
10. 請求項６〜９のいずれか１項記載のスタンパのパターンを転写したことを特徴とする光情報記録媒体用基板。
11. 原盤用基板にパターニングを施して原盤を作成する原盤作成工程と、パターン付き原盤のパターンを転写してスタンパを作成するスタンパ作成工程とを有し、光情報記録媒体の基板を成形する際に、記録材料が入るピット部となるスパイラル状または同心円状に断続的に配列させたパターンを転写させるスタンパの製造方法において、
    原盤作成工程に、原盤用基板に微細な凹凸を形成する工程と、原盤用基板にフォトレジスト層を形成する工程と、フォトレジスト層に電子ビーム露光する工程と、フォトレジスト層を現像して原盤用基板にフォトレジスト層による凹凸のパターンを形成する工程を備え、
    スタンパ作成工程において、原盤用基板の微細な凹凸の形成領域が、光情報記録媒体の基板におけるピット部以外の領域に相当するように原盤に基づいてスタンパを作成することを特徴とするスタンパの製造方法。
12. 前記凹凸の１周期の長さを２〜５０ｎｍとし、前記凹凸における１周期の長さに対する高さの比を１／４以上とすることを特徴とする請求項１１記載のスタンパの製造方法。
13. 原盤用基板に微細な凹凸を形成する工程において、原盤用基板上に体積平均粒径２〜１００ｎｍの微粒子を密に配列した後、微粒子を固定することにより、原盤用基板上全体に微細な凹凸を形成することを特徴とする請求項１１または１２記載のスタンパの製造方法。
14. 原盤用基板に微細な凹凸を形成する工程において、原盤用基板上にフォトレジスト薄膜を形成し、電子ビーム露光およびエッチングにより、原盤用基板上全体に微細な凹凸を形成することを特徴とする請求項１１または１２記載のスタンパの製造方法。
15. 原盤用基板に微細な凹凸を形成する工程において、基板の材料としてＡlを使用し、Ｓiなどの型による押し付けにより規則的な開始点を形成し、陽極酸化によって微細な凹凸を形成することを特徴とする請求項１１または１２記載のスタンパの製造方法。
16. スタンパ作成工程に、原盤作成工程によって作製された原盤の表面に導電性皮膜を形成し、導電性皮膜を電極として電鋳を行い、原盤を剥離させてＮｉ板を作成する工程と、前記Ｎｉ板表面に酸化膜を形成して再びＮｉ電鋳、剥離を行うことによってパターンが反転したＮｉ板を形成する工程と、前記パターン反転したＮｉ板を裏面研磨、内外径加工を行う工程とを備えたことを特徴とする請求項１０〜１５のいずれか１項記載のスタンパの製造方法。
17. 請求項１０〜１４のいずれか１項記載のスタンパの製造方法によってスタンパを作成した後、このスタンパを、互いに接合される一対の金型間に形成されたキャビティ内に収納し、このキャビティ内に溶融した樹脂を射出充填する工程と、前記金型を離反させて冷却後の前記樹脂を取り出す工程を有することを特徴とする光情報記録媒体用基板の製造方法。
18. 請求項１７記載の光情報記録媒体用基板の製造方法によって基板を作成した後、この基板上に記録材料を塗布して、前記基板に形成されたピット部に記録再生可能な記録材料を充填し、前記ピット部以外の領域には記録材料を塗布しないかまたは記録再生不可能な膜厚の記録材料の層を形成することを特徴とする光情報記録媒体の製造方法。
19. 塗布する記録材料の溶液の表面張力を、前記基板の界面張力よりも大きくすることを特徴とする請求項１８記載の光情報記録媒体の製造方法。
20. 基板上に記録材料をスピンコート法によって塗布することを特徴とする請求項１８または１９記載の光情報記録媒体の製造方法。

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