JP2006107576A

JP2006107576A - 光ディスクの製造方法

Info

Publication number: JP2006107576A
Application number: JP2004290097A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Komaki; 壮小巻; Shigeru Yamatsu; 繁山津; Atsushi Koyama; 敦小山; Kenji Yamaya; 研二山家
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2004-10-01
Filing date: 2004-10-01
Publication date: 2006-04-20

Abstract

【課題】光ディスクの製造において情報領域に光透過層をスピンコートで形成する際に機能層の近傍や境界面における微小な気泡の形成を抑え、微小な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所定径の内周円から外周側に情報記録のための機能層が形成された円形状の情報領域を覆うように光透過層を、塗布液をスピンコートし硬化させることで、形成する光ディスクの製造方法であって、ディスク状基体を回転させる第１工程と、内周円よりも回転中心側の情報領域から外れた非情報領域に塗布液を吐出する第２工程と、吐出された塗布液が展延し情報領域の前記内周円の少なくとも一部に達する前または達した直後にディスク状基体を第１工程よりも速く回転させる第３工程と、を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、スピンコートにより情報領域に光透過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９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９の光ディスクは、樹脂基板１０１の一方の面に情報記録層（機能層）１０２を形成してから、樹脂を用いてスピンコートにより情報記録層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。情報記録層１０２は、相変化材料や光磁気材料等からなり、再生専用媒体(ROM)の場合は樹脂基板１０１の面の凹凸（ピット）上に設けた反射層からなる。

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９のように、情報記録層１０２の表面近くの光透過層１０３に直径が約１μｍ程度の微小な気泡１０３ａが多数形成されてしまうことがあった。

一方、図９の光ディスクについて情報記録層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を介して情報記録層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が情報記録層１０２の近傍に存在すると、光透過層１０３や情報記録層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１は、情報記録層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、中心孔の形成前に光透過層を形成する場合や中心孔を閉塞手段で覆わない場合の対策は開示していない。
特開２００３−８５８３４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領域に光透過層をスピンコートで形成する際に機能層の近傍や境界面における微小な気泡の形成を抑え、微小な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、本発明による光ディスクの製造方法は、ディスク状基体上に情報記録のための機能層が形成された情報領域を覆うように光透過層を、塗布液をスピンコートし硬化することで、形成する光ディスクの製造方法であって、前記ディスク状基体を回転させる第１工程と、前記情報領域から回転中心側に外れた非情報領域に塗布液を吐出する第２工程と、前記吐出された塗布液が展延し前記情報領域の少なくとも一部に達する前または達した直後に前記ディスク状基体を前記第１工程よりも速く回転させる第３工程と、を含むことを特徴とする。

この光ディスクの製造方法によれば、ディスク状基体の情報領域から外れた回転中心側の非情報領域に塗布液を吐出し、ディスク状基体の回転による遠心力で塗布液が展延するとき、その塗布液が情報領域の少なくとも一部に達する前に（または達した直後に）ディスク状基体を速く回転させることで、塗布液が情報領域においてより大きな遠心力で展延するため、機能層と光透過層との境界面や機能層の近傍の光透過層において微小な気泡の形成を抑えることができる。このため、光透過層の微小な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。

上述のように、情報領域から回転中心側に所定距離だけ離れた非情報領域内の位置を目標にして塗布液を吐出してから塗布液が情報領域に展延する前のタイミングでディスク状基体の回転速度を切り替えてディスク状基体を速く回転させることで機能層の近傍や境界面における微小な気泡の形成を抑えることができる。

上記光ディスクの製造方法は、光ディスクを記録再生装置に装着するときの装着用中心孔の形成前の平面状態で光透過層を形成する場合にも適用できるが、前記ディスク状基体の回転中心に装着用中心孔を設けた状態で、前記塗布液を前記装着用中心孔の外周と前記情報領域との間に吐出するようにしてもよい。

また、前記ディスク状基体の回転中心に装着用中心孔よりも径が小さく上方に突き出た小径部を設け、前記塗布液を前記小径部の外周と前記情報領域との間に吐出するようにしてもよい。この場合、前記光透過層の形成後に前記小径部を除去し前記装着用中心孔を形成することが好ましい。

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領域に光透過層をスピンコートで形成する際に機能層の近傍や境界面における微小な気泡の形成を抑えることができるので、光ディスクの使用のときに微小な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１は本実施の形態における光ディスクの製造工程（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２は図１（ａ）のディスク状基体の平面図である。図３は図１の光ディスクの製造工程を説明するためのフローチャートである。図４は図１（ｅ）の光ディスクを拡大して模式的に示す一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。図１（ａ）に示すディスク状基体１１は、図１（ｅ）の光ディスク１０の支持基体であって、ディスク状表面に形成された情報記録面１２と、光ディスク１０の回転中心となる中心部にディスク状表面から突き出るように円筒状に形成され装着用中心孔よりも小径の小径部１３と、情報記録面１２と反対側の裏面中心部に小径部１３よりも大径に凹状に形成された中心孔用凹部１４ａと、を備え、成形によりポリカーボネートから一体に形成される。なお、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もよい。

図１（ａ）のディスク状基体１１の中心孔用凹部１４ａは、小径部１３を含む同心同径部分が後工程（ｄ）で打ち抜かれることで、図１（ｅ）の光ディスク１０の装着用中心孔１４となる。

また、ディスク状基体１１の情報記録面１２には情報記録のための機能層が形成されている。例えば、光ディスク１０が情報再生専用タイプの場合、機能層として反射層を形成する。また、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。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。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。

図２のように、ディスク状基体１１は、回転中心から所定半径の内周円１６から最外周近傍までの間に形成される円形状の情報領域１５内が情報記録面１２になっている。また、小径部１３の外壁１３ａと内周円１６との間に非情報領域１７が形成されている。

次に、光ディスクの製造工程Ｓ０１乃至Ｓ０６について図１〜図３を参照して説明する。図１（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１（ａ）、図２のディスク状基体１１をディスク状基体１１の中心孔用凹部１４ａ及び小径部１３から挿入し固定してスピンコート装置にセットする（Ｓ０１）。

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を比較的低速で回転させる（Ｓ０２）。そして、図１（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を含む塗布液ｄを図２の非情報領域１７内の内周円１６から回転中心側に所定距離だけ離れた小径部１３の外壁１３ａの近傍位置を目標にして所定量だけ吐出する（Ｓ０３）。

そして、吐出された塗布液はディスク状基体１１の回転による遠心力により半径外側方向ｒに押し流されて非情報領域１７内に展延する。このとき、塗布液が情報領域１５の内周円１６に達する前に、スピンコート装置のモータの回転速度を切り替えて回転軸５をより速く回転駆動し、ディスク状基体１１を高速で回転させる（Ｓ０４）。これにより、塗布液は、情報領域１５に向けてより大きな遠心力で押し流されて情報領域１５の情報記録面１２全体に展延する。なお、塗布液が情報領域１５の内周円１６に達した直後に回転軸５をより速く回転駆動するようにしてもよい。

次に、塗布液が塗布されたディスク状基体１１に対し紫外線を照射する（Ｓ０５）。これにより、塗布液内の紫外線硬化性樹脂が硬化することで、図１（ｃ）のように、ディスク状基体１１の情報領域１５を含む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含む塗布液をスピンコートで塗布しその塗布液を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、非情報領域１７に吐出された塗布液が情報領域１５内に流れ込む前に高速回転に切り替えられ、情報領域１５内においてより大きな遠心力でスピンコートされるので、光透過層１９と情報記録面１２の機能層との境界面または境界面近傍の光透過層１９内において微小な気泡の形成を抑えることができる。

次に、図１（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、小径部１３を含む中心孔用凹部１４ａと同心同径部分を除去する（Ｓ０６）。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１（ｅ）のような装着用中心孔１４と、図２の情報領域１５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。

本発明者等の検討・研究によれば、従来、スピンコートにより紫外線硬化性樹脂を含む塗布液をディスク状基体の機能層上に塗布し紫外線を照射して光透過層を形成する場合、ディスク状基体を回転させながら塗布液を吐出し遠心力で外周側表面に展延させているが、このときの遠心力は、塗布液膜の膜厚方向に分布を持ち、膜表面が最も大きく、機能層に接する境界面で最も小さくなり、このため、スピンコートのときに塗布液膜と機能層との間の境界面から空気が充分に抜けずに一部が残留してしまい、そのまま紫外線を照射し樹脂を硬化させるので、境界面や機能層の近くの光透過層に微小な気泡が形成されてしまうことが判明した。

そこで、本実施の形態のように、スピンコートのとき、塗布液を非情報領域に吐出し低速回転で展延させ、塗布液が情報領域内に流れ込む前のタイミングで高速回転に切り替えることで、塗布液に作用する遠心力を大きくし、塗布液膜と機能層との間の境界面から空気を充分に除去しながら塗布液を情報記録面に展延させる。これにより、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と機能層のある情報記録面１２との境界面１９ａまたは境界面１９ａ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の情報領域内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を光透過層１９を通して情報記録面１２に照射したとき、光透過や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が光透過層１９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情報記録面１２の近傍や境界面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の中心部に表面から突き出た小径部１３を配置することで、上記特許文献１のような中心孔を塞ぐ閉塞手段が不要となるとともに、小径部１３は装着用中心孔１４よりも小径であるので、その外壁１３ａの近傍位置に塗布液を吐出することでスピンコートにより塗布液を均一に塗布できる。例えば、光ディスク１０の外径が１２０ｍｍであり、装着用中心孔１４が直径１５ｍｍであり、情報領域１５の内周円１６が直径４３ｍｍである場合、小径部１３の外径は８ｍｍ程度が好ましい。

なお、上述の図３の工程Ｓ０２におけるディスク状基体１１の低速回転のときの回転数は、好ましくは２０〜１００ｒｐｍであり、工程Ｓ０４における高速回転のときの回転数は、好ましくは５００〜６，０００ｒｐｍであるが、各回転数は塗布液の粘度等に応じて適宜決定することが望ましい。塗布液の粘度は１００〜１００，０００ｃＰが好ましい。

本発明を実施例により更に具体的に説明する。本実施例における塗布条件は次のとおりであった。

塗布液の組成（紫外線硬化性樹脂、粘度）
アートレジンＵＮ−５２００（登録商標、根上工業株式会社製）：７７重量％
アロニックスＭ−３１５（登録商標、東亜合成株式会社製）：１０重量％
ＴＨＦ−Ａ（共栄社油脂株式会社製）：１０重量％
Irgcure184（チバ・スペシャル・ケミカルズ株式会社製）：３重量％
硬化前の樹脂の粘度：６８００ｍＰａ・ｓ

光ディスク：ポリカーボネイト製、１２０ｍｍ（情報領域の内周径：４３ｍｍ）
低速回転の回転速度：６０ｒｐｍ
高速回転の回転速度：３０００ｒｐｍ

図１（ａ）〜（ｅ）、図３と同様の工程で光ディスクを作製した。実施例ではディスク状基体上を塗布液が展延し半径位置Ｒが２３ｍｍのときに低速回転から高速回転に切り替えた。また、比較例１，２，３として半径位置Ｒが３０ｍｍ、３５ｍｍ、４０ｍｍのときに低速回転から高速回転に切り替えた。

実施例１及び比較例１，２，３の各光ディスクについてシンボルエラーレート（ＳＥＲ）の測定を行った結果を図８に示す。シンボルエラーレート（ＳＥＲ）が２×１０^−４以下であれば、基準を満たすが、半径位置Ｒが２３ｍｍの実施例では、情報領域の全域でシンボルエラーレートが２×１０^−４以下であり、基準を満たしたが、半径位置Ｒが３０ｍｍ、３５ｍｍ、４０ｍｍの比較例１，２，３では、情報領域の内周側でシンボルエラーレートが２×１０^−４を超え、基準を満たさなかった。

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１（ａ）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〜図７のような形状であってもよい。

即ち、図５のディスク状基体２１は、装着用中心孔１４が予め形成され図２と同様の情報領域内に情報記録面１２が形成されており、この場合、中心孔１４を塞ぐために例えば金属材料や樹脂材料からなるキャップ部材２２で中心孔１４を暫定的に閉塞することが好ましい。塗布液はキャップ部材２１の外周近傍位置の非情報領域に吐出する。

また、図６のディスク状基体２３は、表面側中心部に装着用中心孔よりも小径の小孔２４を設け、裏面側中心部に図１（ａ）と同様の中心孔用凹部１４ａを設け、図２と同様の情報領域内に情報記録面１２が形成されている。塗布液は小孔２４の外周近傍位置の非情報領域に吐出する。中心孔用凹部１４ａは、小孔２４を含む同心同径部分が図１（ｄ）と同様にして打ち抜かれることで、図１（ｅ）のような装着用中心孔１４となる。

また、図７のディスク状基体２５は、情報記録面１２のある表面側が装着用中心孔は未だ形成せずに平面状態であり、裏面側中心部に図１（ａ）と同様の中心孔用凹部１４ａを設け、図２と同様の情報領域内に情報記録面１２が形成されている。塗布液は中心部近傍の非情報領域に吐出する。中心孔用凹部１４ａは、同心同径部分が図１（ｄ）と同様にして打ち抜かれることで、図１（ｅ）のような装着用中心孔１４となる。

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。

本実施の形態における光ディスクの製造工程（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（ａ）のディスク状基体の平面図である。図１の光ディスクの製造工程を説明するためのフローチャートである。図１（ｅ）の光ディスクを拡大して模式的に示す一部拡大断面図である。図１（ａ）のディスク状基体の変形例を示す図１（ａ）と同様の断面図である。図１（ａ）のディスク状基体の別の変形例を示す図１（ａ）と同様の断面図である。図１（ａ）のディスク状基体の更に別の変形例を示す図１（ａ）と同様の断面図である。本実施例及び比較例で作製した各光ディスクのシンボルエラーレート（ＳＥＲ）の測定結果を示す図である。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
１２情報記録面
１３小径部
１３ａ外壁
１４装着用中心孔
１４ａ中心孔用凹部
１５情報領域
１６内周円
１７非情報領域
１９光透過層
１９ａ境界面
２１，２３，２５ディスク状基体
ｄ塗布液（塗布液）

Claims

ディスク状基体上に情報記録のための機能層が形成された情報領域を覆うように光透過層を、塗布液をスピンコートし硬化することで、形成する光ディスクの製造方法であって、
前記ディスク状基体を回転させる第１工程と、
前記情報領域から回転中心側に外れた非情報領域に塗布液を吐出する第２工程と、
前記吐出された塗布液が展延し前記情報領域の少なくとも一部に達する前または達した直後に前記ディスク状基体を前記第１工程よりも速く回転させる第３工程と、を含むことを特徴とする光ディスクの製造方法。
前記ディスク状基体の回転中心に装着用中心孔を設け、前記塗布液を前記装着用中心孔の外周と前記情報領域との間に吐出する請求項１に記載の光ディスクの製造方法。
前記ディスク状基体の回転中心に装着用中心孔よりも径が小さく上方に突き出た小径部を設け、前記塗布液を前記小径部の外周と前記情報領域との間に吐出する請求項１に記載の光ディスクの製造方法。
前記光透過層の形成後に前記小径部を除去し前記装着用中心孔を形成する請求項３に記載の光ディスクの製造方法。