JP2006099896A

JP2006099896A - 光ディスクの製造方法

Info

Publication number: JP2006099896A
Application number: JP2004286991A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Komaki; 壮小巻; Hitoshi Kutsukake; 仁沓掛
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2006-04-13

Abstract

【課題】光ディスクの製造において情報記録面の近傍に段差部が存在する場合、光透過層を情報記録面にスピンコートで形成する際に段差部及びその近傍における気泡の形成を抑え、気泡に起因する読み取り・書き込みエラーやサーボエラーを防止できる光ディスクの製造方法を提供する。
【解決手段】この光ディスクの製造方法は、ディスク状基体上に形成された情報記録面を覆うように光透過層をスピンコートで形成する際に、情報記録面よりもディスク状基体の中心部側に形成された段差部の凹凸形状に応じて紫外線硬化性樹脂ｄを吐出する位置を変える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディスク状基体に樹脂層を形成する光ディスクの製造方法に関する。

近年、情報記録媒体である光ディスクにおいて、短波長赤色レーザの実用化に伴い、ＣＤと同程度の大きさでＣＤよりも大容量化されたＤＶＤが製品化されている。ＤＶＤ用記録再生装置では、発振波長λが６５０ｎｍの半導体レーザを使用し、対物レンズの光ディスク側の開口数ＮＡを例えば０．６としている。ＤＶＤでは光ディスクが光軸に対して傾いたときに生じるコマ収差を小さく抑えるために、透明基板厚は０．６ｍｍであり、ＣＤの透明基板厚の半分である。

最近、半導体レーザの短波長化が更に進み、発振波長λが４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザ光源と、開口数ＮＡが０．８５程度まで高められた対物レンズとを用いた新しい高密度記録光ピックアップシステムが開発されている。例えば、最近、実用化されたブルーレイ(Blu-ray)ディスクでは、青紫色半導体レーザを光源に用い、対物レンズの光ディスク側の開口数ＮＡを０．８５として高密度記録を実現している。即ち、ＤＶＤ（ＮＡ＝０．６、λ＝６５０ｎｍ、記憶容量４．７ＧＢ）と同程度の大きさで、例えばＮＡ＝０．８５、λ＝４００ｎｍとした光ディスクでは２５ＧＢの情報の記録が可能である。この場合、光ディスクの傾きによるコマ収差を小さく抑える関係から透明基板（光透過層）厚は０．１ｍｍと更に薄くなっている。

図７に従来の高密度記録可能な片面１層タイプの光ディスクの模式的な断面図を示す。図７の光ディスクは、樹脂基板１０１の一方の面に情報記録面１０２を形成してから、紫外線硬化性樹脂を用いてスピンコートにより情報記録面１０２の上に厚さ１００μｍになるように光透過層１０３を形成することで製造される。情報記録面１０２には、書き換え型媒体の場合は相変化材料や光磁気材料等からなる記録層と反射層を含む機能層が形成されており、また再生専用媒体(ROM)の場合は機能層となる反射層が形成されている。図７の光ディスクの樹脂基板１０１の中心部には凸状部１０４が形成されている（下記特許文献１参照）。

上述のようなスピンコートによる光透過層１０３の形成のときに、図７の凸状部１０４と情報記録面１０２との段差部近傍の光透過層１０３において、直径が約１μｍ程度の微小な気泡１０３ａが形成されてしまうことがあった。

一方、図７の光ディスクについて情報記録面１０２に対し情報の読み取りまたは書き込みを行うとき、レーザ光源からのレーザ光が破線で示す矢印のように光透過層１０３を介して情報記録面１０２にスポット光となって集光される。この場合のスポット径は、λ／ＮＡ（λは光源の波長、ＮＡは光学系の開口数）に比例し、ブルーレイディスクの場合は、約０．５μｍ程度の極めて微小なスポット径となる。このため、上述のように直径１μｍ程度の微小な気泡１０３ａが光透過層１０３に存在すると、光透過層１０３や情報記録面１０２における光透過や光反射に悪影響を与えてしまい、ノイズ発生の原因となり、読み取り・書き込みエラーやサーボエラーになってしまう。

下記特許文献２は、情報記録面を設けた支持基体の中心孔を閉塞手段で覆い、樹脂含有の塗布液を閉塞手段の表面に供給しスピンコートにより光透過層を形成する場合に塗布液が接触する閉塞手段の表面粗さを規定することで、記録・再生エラーやサーボエラーの原因となる気泡の光透過層中への混入を防ぐことを開示するが、情報記録面近傍に段差がある場合の対策は開示していない。
特開２００４−１１４３８４号公報特開２００４−８５８３４号公報

本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、光ディスクの製造において情報記録面の近傍に段差部が存在する場合、光透過層を情報記録面にスピンコートで形成する際に段差部及びその近傍における気泡の形成を抑え、気泡に起因する読み取り・書き込みエラーやサーボエラーを防止できる光ディスクの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明者等による鋭意研究の結果、次のような知見を得た。即ち、図１（ａ）のように、回転中心ｃ側（ディスク状基体の中心部側）に凸部があり、その外周側に凹部があるディスク状基体を回転中心ｃで回転させスピンコートを行う場合に、回転中心ｃ側の凸部にノズルｎから塗布液（紫外線硬化性樹脂）ｄを吐出すると、紫外線硬化性樹脂は回転による遠心力で矢印方向ａに凸部と凹部の段差部を流れ落ちて外周に向けて展延するが、このとき、段差部の隅部ｋに存在する空気が抜け難いため残ってしまい、このため、樹脂硬化後の隅部ｋ及びその近傍に気泡ｅが形成され易くなることが判明した。ノズルｎを破線のように外周側に移動させながら吐出を行った場合でも、気泡ｅが形成されてしまう。

また、図１（ｂ）のように、回転中心ｃ側に凹部があり、その外周側に凸部があるディスク状基体を回転中心ｃで回転させスピンコートを行う場合に、回転中心ｃ側の凹部にノズルｎから紫外線硬化性樹脂ｄを吐出すると、紫外線硬化性樹脂は回転による遠心力で矢印方向ｂに段差部を超えて外周に向けて展延するが、このとき、段差部の隅部ｋ’に存在する空気が抜け易くかつ凸部側表面に気泡が殆ど形成されないことが判明した。ノズルｎを破線のように外周側に移動させながら吐出を行った場合には更に気泡ｅが形成され難い。

図１（ａ）の場合は、図１（ｃ）のように回転中心ｃ側の凸部の外周壁の近傍にノズルｎから紫外線硬化性樹脂ｄを吐出することで、紫外線硬化性樹脂は回転による遠心力で矢印方向ａに外周に向けて展延し、段差部の隅部ｋ及びその近傍には空気が残らず、段差部の隅部ｋ及び凹部の最内周近傍には気泡が殆ど形成されないことが判明した。なお、図１（ｃ）の場合は、ノズルｎを破線のように内周側に移動させながら吐出を行うことが好ましい。

本発明は、以上のような本発明者が得た知見に基づいてなされたものである。即ち、本発明による光ディスクの製造方法は、ディスク状基体上に形成された情報記録面を覆うように光透過層をスピンコートで形成する際に、前記情報記録面よりも前記ディスク状基体の中心部側に形成された段差部の凹凸形状に応じて塗布液を吐出する位置を変えることを特徴とする。

この光ディスクの製造方法によれば、ディスク状基体の中心部側の段差部の凹凸形状に応じて塗布液を吐出する位置を変え、図１（ａ）のように塗布液が凸部から凹部に流れる場合を回避することで、光ディスクの製造において情報記録面の近傍に段差部が存在する場合、光透過層を情報記録面にスピンコートで形成する際に段差部及びその近傍における気泡の形成を抑えることができる。このため、光透過層の気泡に起因する読み取り・書き込みエラーやサーボエラーを防止できる。

上記光ディスクの製造方法において前記段差部が前記情報記録面に対し凹状に形成され、その凹状部に前記塗布液を吐出することで、段差部の隅部から空気が抜け易くなり、段差部及びその近傍における微小な気泡の形成を抑えることができる。

また、前記段差部が前記情報記録面に対し凸状に形成され、その凸状部よりも外周側に塗布液を吐出することで、段差部の隅部に空気が残り難くなり、段差部及びその近傍における微小な気泡の形成を抑えることができる。

また、前記凸状部が前記中心部側から段々に低くなる複数段に形成される場合、その最も低い段差部よりも外周側に塗布液を吐出することが好ましい。

また、前記段差部と前記情報記録面との段差が５０μｍ以下であることが好ましく、また、３０μｍ以下であることが更に好ましい。

また、前記ディスク状基体を成形金型で成形しかつ前記情報記録面を前記成形金型内に配置したスタンパにより成形する際に、前記段差部が前記スタンパに対する他の金型部材の位置に応じて形成される。この場合、他の金型部材として、スプルやホットランナやスタンパホルダ等がある。

なお、塗布液は、紫外線や電子線等の放射線の照射で硬化する放射線硬化性樹脂を含有することが好ましい。

本発明の光ディスクの製造方法によれば、光ディスクの製造において情報記録面の近傍に段差部が存在する場合、光透過層を情報記録面にスピンコートで形成する際に段差部及びその近傍における気泡の形成を抑え、気泡に起因する読み取り・書き込みエラーやサーボエラーを防止できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。

図２は本実施の形態における光ディスクのディスク状基体を成形するための成形金型の要部を模式的に示す要部断面図（ａ）及び成形されたディスク状基体の右半分を模式的に示す断面図（ｂ）である。図３は図２で成形されたディスク状基体から光ディスクを製造する工程（ａ）乃至（ｅ）を説明するためにディスク状基体・光ディスクの半径方向の縦断面を模式的に示す断面図である。図４は図１（ｅ）の光ディスクの要部を拡大して模式的に示す要部拡大断面図である。

本実施の形態は片面１層タイプの光ディスクを製造する製造方法である。最初に、図２により光ディスクを支持するディスク状基体を成形するための成形金型について説明する。

図２（ａ）の成形金型は、固定金型２１と、成形後の離型時に図の下方に移動する可動金型２２と、を備え、図２（ｂ）のディスク状基体１１を成形するものである。

固定金型２１には、スタンパ２３が内周側でスタンパホルダ２４により、外周側で外周リング２７により固定されている。スタンパ２３のスタンパ面２３ａには微細な凹凸が形成されており、この凹凸が成形によりディスク状基体１１の表面側の情報記録面１２に転写される。また、スタンパホルダ２４の内側の中心部には、成形時に溶融した樹脂が通り成形金型内のキャビティＧに射出されるスプル２５が配置されている。

可動金型２２には中心部に中心孔形成部２６が配置されており、この中心孔形成部２６により図２（ｂ）の中心孔用凹状部１４ａが形成される。中心孔形成部２６は離型時に離型手段としても機能する。

図２（ａ）の成形金型は、スタンパ２３に対するスタンパホルダ２４とスプル２５の図の上下方向の相対位置が図２（ａ）のように設定されており、この成形金型によりポリカーボネート樹脂から成形されたディスク状基体１１は、図２（ｂ）のように、中心部にはスプル２５に対応して最も段差のある小径の第１凸状部１５が形成され、その外周にスタンパホルダ２４に対応して第１凸状部よりも低いが径の大きい第２凸状部１３が形成されており、中央部が複数の段差部により全体として凸状に形成されている。

なお、ディスク状基体１１は、ポリカーボネートに代えてアクリル、エポキシ等の樹脂を用いて成形されてもよい。また、ディスク状基体１１の裏面側に形成された中心孔用凹状部１４ａは、第１凸状部１５を含む同心同径部分が後工程の図３（ｄ）で打ち抜かれることで、図３（ｅ）の光ディスク１０の装着用中心孔１４となる。

情報記録面１２は第２凸状部１３よりも低いディスク状表面に形成されている。この場合、情報記録面１２と第２凸状部１３との段差ｈが好ましくは５０μｍ以下、更に好ましくは３０μｍ以下になるように、スタンパ２３とスタンパホルダ２４の図の上下方向の相対位置が調整されている。

次に、図２（ａ）の成形金型で成形された図２（ｂ）のディスク状基体１１を用いて図３（ｅ）の光ディスク１０を製造する工程について説明する。

光ディスク１０が情報再生専用タイプの場合、図３（ａ）のディスク状基体１１の情報記録面１２に形成された凹凸上に機能層として反射層を形成する。反射層はＡｌ、Ａｇ、Ａｕ等からなり、スパッタリング法、蒸着法等により形成できる。なお、光ディスク１０が情報の記録・再生可能なタイプである場合、機能層として反射層、記録層をこの順で情報記録面１２に形成する。記録層は相変化材料、色素材料、光磁気材料等からなり、スパッタリング法、スピンコート法、蒸着法等により形成できる。

次に、図３（ｂ）のように、スピンコート装置の回転ステージ５ａに対し、図３（ａ）のディスク状基体１１を中心孔用凹状部１４ａから挿入し固定してスピンコート装置にセットし、次に、スピンコート装置の回転軸５をモータ（図示省略）により回転駆動することで回転ステージ５ａに固定されたディスク状基体１１を回転させる。そして、図３（ｂ）のように、スピンコート装置のノズル６から紫外線硬化性樹脂ｄを第２凸状部１３の外周壁１３ａの近傍の情報記録面１２に吐出しながらノズル６が第１凸状部１５に向けて移動する。

そして、吐出された紫外線硬化性樹脂はディスク状基体１１の回転による遠心力により半径外側方向ｒに押し流されてディスク状基体１１の最外周に向けて延びるようにして流れ、情報記録面１２全体に展延する。

次に、紫外線硬化性樹脂が塗布されたディスク状基体１１に対し紫外線を照射し、紫外線硬化性樹脂が硬化することで、図３（ｃ）のように、ディスク状基体１１の情報記録面１２の平面全体に光透過層１９が厚さ１００μｍを目標として形成される。

上述のようにして紫外線硬化性樹脂をスピンコートで塗布し硬化させることで光透過層１９を形成するが、そのスピンコートのとき、紫外線硬化性樹脂を、複数の段差部の内の最も低い第２凸状部１３の外周壁１３ａ近傍の情報記録面１２に吐出するので、第２凸状部１３と情報記録面１２の隅部及びその近傍の光透過層１９内において気泡の形成を抑えることができる。

次に、図３（ｄ）のように、円筒状の打ち抜き工具７を用いて中心孔用凹状部１４ａと同心同径の円部分にそのエッジ部７ａを押し当ててプレス加工で打ち抜くことにより、第１凸状部１５を含む中心孔用凹状部１４ａと同心同径部分を除去する。これにより、ディスク状基体１１の中心部には、記録再生装置に装着されるときのチャッキングに用いられる装着用中心孔１４が形成される。

上述のようにして、図３（ｅ）のような装着用中心孔１４と、情報記録面１２を覆う厚さ１００μｍの光透過層（カバー層）１９と、を有する光ディスク１０を作製することができる。

図４のように、光ディスク１０において、紫外線硬化で形成された光透過層１９の第２凸状部１３の外周壁１３ａの近傍の光透過層１９内において微小な気泡の形成を抑えることができる。このように、光ディスク１０の情報記録面１２の最内周及びその近傍の光透過層１９ａには微小な気泡が殆ど存在しないので、光ディスクの使用のときにレーザ光Ｌを内周側の光透過層１９ａを通して情報記録面１２に照射したとき、光透過や光反射に影響を与える気泡が殆ど存在せず、気泡に起因する読み取り・書き込みエラーやサーボエラーを防止できる。

従って、本実施の形態の製造方法を、例えば、発振波長４００ｎｍの青紫色半導体レーザを光源に用い対物レンズの光ディスク側の開口数ＮＡを０．８５とした高密度記録用記録再生装置で使用可能なブルーレイ(Blu-ray)ディスクの製造に適用することが好ましい。それにより製造されたブルーレイディスクによれば、記録再生装置に装着され、図４のようにレーザ光源からのレーザ光Ｌが情報記録面１２の内周側の光透過層１９ａを介して情報記録面１２に約０．５μｍ程度の極めて微小なスポット径で集光される場合でも、ノイズ発生の原因となる微小な気泡が内周側の光透過層１９ａに殆どなく、読み取り・書き込みエラーやサーボエラーが発生しないので、支障なく記録・再生を行うことができる。

また、ディスク状基体１１の中心部に装着用中心孔１４よりも小径の表面から突き出た第１凸状部１５を配置することで、上記特許文献２のような中心孔を塞ぐ閉塞手段が不要となり、紫外線硬化性樹脂を情報記録面１２上に均一に塗布できる。

以上のように本発明を実施するための最良の形態及び実施例について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。例えば、本実施の形態の光ディスクは機能層が片面１層であったが、２層以上であってもよく、また、両面１層または２層以上であってもよい。

また、光ディスクのディスク状基体は、図２（ｂ）の形状に限定されず、他の形状であってもよく、例えば、図５（ａ）のような成形金型で成形された図５（ｂ）のような形状であってもよい。

即ち、図５（ａ）の成形金型は、図２（ａ）と同様の構成であるが、スタンパ２３に対するスタンパホルダ２４とスプル２５の図の上下方向の相対位置が図５（ａ）のように設定されており、これにより、図５（ｂ）のディスク状基体３１には、中央部に小径であるが最も深い第１凹状部３１ｂが形成され、第１凹状部３１ｂの外周に凹状部３１ｂよりも浅い第２凹状部３１ａが形成されており、中央部が複数の段差部により全体として凹状に形成されている。この場合、情報記録面１２と第２凹状部３１ａとの段差ｈ’が好ましくは５０μｍ以下、更に好ましくは３０μｍ以下になるように、スタンパ２３とスタンパホルダ２４の図の上下方向の相対位置が調整されている。

図５（ｂ）のディスク状基体３１を用いてスピンコートにより光透過層を形成する際に、紫外線硬化性樹脂をディスク状基体３１の第１凹状部３１ａに吐出することで、図１（ｂ）と同様になり、光透過層１９の情報記録面１２の最内周部及びその近傍に気泡が形成されることを抑制できる。

また、成形金型は例えば図６のような構成であってもよい。図６の成形金型は図２（ａ）と基本的に同じ構成であるが、溶融樹脂がキャビティＧに射出される部分がホットランナ２８から構成され、また、中心孔用凹状部１４ａを形成する部分が可動金型２２の内周部２２ａに構成され、内周部２２ａの中心部側には離型手段２９が配置されている。図６の成形金型により成形されたディスク状基体は、図２（ｂ）と同様に、中央部が複数の段差部により全体として凸状に形成されており、図３のスピンコートのとき、最も低い凸状部の外周の近傍に紫外線硬化性樹脂を吐出することで、光透過層１９の情報記録面１２の最内周部及びその近傍に気泡が形成されることを抑制できる。

なお、本明細書において、「機能層」とは、記録層、及び必要に応じて形成する反射層や誘電体層等の他の層を含むものである。記録層は、書き換え可能な記録媒体(Re-writable)では相変化材料や光磁気材料等からなり、追記型の記録媒体(Recordable)では相変化材料や有機材料からなる。また、再生専用媒体(ROM)の場合は、基板上または樹脂上に形成した凹凸（ピット）の上に設けた反射層を機能層とする。

本発明の原理を説明するためのディスク状基体の模式的な要部断面図であり、図１（ａ）は従来方法でスピンコートした場合に気泡ができることを説明するための図であり、図１（ｂ）は本発明の一態様でスピンコートした場合に気泡ができ難くなることを説明するための図である。図１（ｃ）は本発明の別の態様でスピンコートした場合に気泡ができ難くなることを説明するための図である。本実施の形態における光ディスクのディスク状基体を成形するための成形金型の要部を模式的に示す要部断面図（ａ）及び成形されたディスク状基体の右半分を模式的に示す断面図（ｂ）である。図２で成形されたディスク状基体から光ディスクを製造する工程（ａ）乃至（ｅ）を説明するためにディスク状基体・光ディスクの半径方向の縦断面を模式的に示す断面図である。図１（ｅ）の光ディスクの要部を拡大して模式的に示す要部拡大断面図である。図５（ａ）は図２（ａ）の成形金型の変形例を示す断面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の成形金型から精製されたディスク状基体を示す図２（ｂ）と同様の断面図である。図２（ａ）の成形金型の別の変形例を示す断面図である。従来の高密度記録可能な片面１層タイプの光ディスクの模式的な断面図である。

符号の説明

１０光ディスク
１１ディスク状基体
１３第２凸状部
１３ａ外周壁
１４装着用中心孔
１４ａ中心孔用凹状部
１５第１凸状部
１９光透過層
１９ａ内周側の光透過層
２１固定金型
２２可動金型
２３スタンパ
２４スタンパホルダ
２５スプル
２６中心孔形成部、離型手段
２７外周リング
２８ホットランナ
２９離型手段
３１ディスク状基体
３１ｂ第１凹状部
３１ａ第２凹状部
ｃ回転中心
ｄ紫外線硬化性樹脂（塗布液）
ｈ，ｈ’ 段差
ｋ，ｋ’ 段差部の隅部

Claims

ディスク状基体上に形成された情報記録面を覆うように光透過層をスピンコートで形成する際に、前記情報記録面よりも前記ディスク状基体の中心部側に形成された段差部の凹凸形状に応じて塗布液を吐出する位置を変えることを特徴とする光ディスクの製造方法。
前記段差部が前記情報記録面に対し凹状に形成され、その凹状部内に前記塗布液を吐出する請求項１に記載の光ディスクの製造方法。
前記段差部が前記情報記録面に対し凸状に形成され、その凸状部よりも外周側に塗布液を吐出する請求項１に記載の光ディスクの製造方法。
前記凸状部が前記中心部側から段々に低くなる複数段に形成され、その最も低い凸状部よりも外周側に塗布液を吐出する請求項３に記載の光ディスクの製造方法。
前記段差部と前記情報記録面との段差が５０μｍ以下である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光ディスクの製造方法。