JP2006216155A - 光情報記録媒体の製造方法及び金型の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、クロスイレーズの減少効果の高い光情報記録媒体を低コストで製造でき、光情報記録媒体の記録再生信号の変動を少なくできる。
【解決手段】 本発明の光情報記録媒体の製造方法によれば、先ず平滑な表面からなるランド部とグルーブ部を有する金型で射出成形を行い、平滑な表面からなるランド部とグルーブ部を転写して成形基板を作成する。そして、平滑な表面からなるランド部とグルーブ部を転写された成形基板に、微細な凹凸構造を有する金型をインプリントし、平滑な表面からなるランド部に微細な凹凸構造を転写して成形基板を作成する。次に、平滑な表面からなるランド部に微細な凹凸構造を転写された成形基板に、記録材をスピンコートし、表面が平滑なグルーブ部のみに記録層を形成させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は光情報記録媒体の製造方法及び金型の製造方法に関し、詳細にはランド部分に液体に対し疎水性を高くし、色素をグルーブのみに形成する光情報記録媒体の製造技術に関する。

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要求されている。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サイズを小さくする必要がある。より多くの情報を記録するために、基板上に形成されたピットあるいはグルーブ部分に隣接するランド部分の間隔をできる限り狭くして高密度化が図られている。

一方、記録型の光情報記録媒体の場合、グルーブ部分に集光されたレーザ光で記録層に熱的変化を発生させてピットを形成している。この熱の広がりは隣接するランド部分にも及ぶので、高密度化のためグルーブ間隔を狭くするとこの熱の影響を無視することができなくなり、隣接するグルーブに記録したピット同士が干渉する影響が発生する。これらの問題点を解決するための提案が従来からいくつかなされている。

その一つとして特許文献１には、金属記録材をグルーブのみに形成し、隣接するランドへの熱拡散を減少させ、クロスイレーズを防止する光情報記録媒体及びその製造方法が提案されている。また、特許文献２には、逆テーパのランドを有する基板にランド深さより浅い記録層を形成し、ランドとグルーブの記録層を分離することにより、隣接するランドへの熱拡散を減少させ、クロスイレーズを防止する書換型光ディスクが提案されている。
特開２００２−０６３７３９号公報 特開２０００−２５１３２１号公報

しかしながら、特許文献１によれば、ランド部分に反射層が存在しないため記録マークが形成されにくいが、この構成の光ディスクの製造工程で光ディスク毎にエッチングを必要とし、更に反射層と保護層を同じエッチングレートで行う必要があり、製造方法が複雑となる問題がある。また、特許文献２によれば、逆テーパ状のランド部分においてスタンパや成形基板を作製するとき剥離しにくいという問題がある。また、ランド部分の記録層を除去するため、光ディスク毎にポリッシングを必要とし、製造方法が複雑となる問題がある。

本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、クロスイレーズの減少効果の高い光情報記録媒体を低コストで製造でき、光情報記録媒体の記録再生信号の変動を少なくできる、光情報記録媒体の製造方法及び金型の製造方法を提供することを目的とする。

前記問題点を解決するために、本発明の光情報記録媒体の製造方法によれば、先ず平滑な表面からなるランド部とグルーブ部を有する金型で射出成形を行い、平滑な表面からなるランド部とグルーブ部を転写して成形基板を作成する。そして、平滑な表面からなるランド部とグルーブ部を転写された成形基板に、微細な凹凸構造を有する金型をインプリントし、平滑な表面からなるランド部に微細な凹凸構造を転写して成形基板を作成する。次に、平滑な表面からなるランド部に微細な凹凸構造を転写された成形基板に、記録材をスピンコートし、表面が平滑なグルーブ部のみに記録層を形成させる。よって、微細な凹凸構造により基板に対する液体の疎水性を高くするランドと、平滑な表面からなるグルーブ部を有し、表面が平滑なグルーブ部のみに記録層が形成され、光情報記録媒体の記録再生信号の変動を少なくできる光情報記録媒体を、低コストで製造することができる。

また、本発明の光情報記録媒体の製造方法によれば、先ず微細な凹凸構造を有する金型で射出成形を行い、微細な凹凸構造を転写して成形基板を作成する。そして、微細な凹凸構造を転写された成形基板に、平滑な表面からなるランド部とグルーブ部を有する金型をインプリントし、微細な凹凸構造の表面からなるグルーブ部のみに平滑な表面の構造を転写して成形基板を作成する。次に、微細な凹凸構造のランド部と平滑な表面のグルーブ部を有する成形基板に、記録材をスピンコートし、表面が平滑なグルーブ部のみに記録層を形成させる。よって、微細な凹凸構造により基板に対する液体の疎水性を高くするランドと、平滑な表面からなるグルーブ部を有し、表面が平滑なグルーブ部のみに記録層が形成され、光情報記録媒体の記録再生信号の変動を少なくできる光情報記録媒体を、低コストで製造することができる。

更に、微細な凹凸構造を有する金型の凹凸の周期は、記録再生を行うレーザービーム波長の１／５以下で、かつ形状誤差が１０％以下とすることにより、ランド部分でのレーザービームの反射光量変動を低減でき、信号のＳ／Ｎ比を大きくすることができる。

また、微細な凹凸構造を有する金型の凹凸の高さは、この凹凸の幅の１／４以上とすることにより、ランド上での記録材の溶液の疎水性が大きくなり、グルーブ部分のみに記録材を充填することができる。

更に、インプリントする金型の温度は、成形基板となる樹脂の融点よりも高くすることにより、低圧力でインプリントすることができ、基板にもともと形成されている形状を潰すことを防止することができる。

また、インプリントされる成形基板が平坦な基材上に固定されることにより、全面均一にインプリントすることができる。

更に、別の発明として、上記記載の光情報記録媒体の製造方法で用いた微細な凹凸構造を有する金型の製造方法は、平坦な基板上に周期的な配列構造を形成する工程と、導電性を有する層を形成する工程と、導電性を有する層を電極として電解めっきを行う工程と、電解めっきで形成された金属と平坦な基板を剥離する工程とを有することに特徴がある。よって、微細な凹凸を有する金型を製造することができる。

本発明の光情報記録媒体の製造方法によれば、微細凹凸用の金型をインプリントしているので、低コストで微細な凹凸構造により基板に対する液体の疎水性を高くするランドと、平滑な表面からなるグルーブ部を有し、表面が平滑なグルーブ部のみに記録層が形成され、光情報記録媒体の記録再生信号の変動を少なくできる光情報記録媒体を製造することができる。

図１は本発明の第１の実施の形態例に係る光情報記録媒体の製造工程を示す工程断面図である。本実施の形態例の光情報記録媒体の製造工程において、先ず図１の（ａ）に示すように、光ディスク用のスタンパ１１で射出成形を行い、図１の（ｂ）に示すようにスタンパ１１から樹脂を剥離して成形基板１２を形成する。従来は、図２に示すように、この成形基板１２に記録材である色素１３をスピンコートにより膜を形成させていたが、グルーブ部分にレーザで記録ピットを形成するとき、ランド部分にも色素があるので記録ピットがランド部分に拡がってしまう。そこで、図１の（ｃ）に示すように、成形基板１２に微細な凹凸１４を有する金型１５をインプリントする。このとき、図１の（ｄ）に示すように、ランド部分のみに微細な凹凸１４が転写するように、金型１５のインプリントする圧力を調整する。そして、図１の（ｅ）に示すように、ランド部分に微細な凹凸を形成後、記録材である色素１３のスピンコートを行う。ランド部分は微細な凹凸構造のため色素１３のぬれ性が悪く、非常に薄い記録層しか形成されず、熱吸収による記録ピットはランド部分には拡がりにくくなる。このような記録ピットの再生において、両側のランド部分からの影響が小さくなるため、Ｓ／Ｎ比の良い再生信号が得られる。

ここで、光ディスク用スタンパ毎にランド部分に微細な凹凸を有する構造を必要としているような光ディスク用スタンパはランドとグルーブで凹凸を作り分ける必要があり、製造工程が複雑となる問題がある。しかし、上述した第１の実施の形態例の光情報記録媒体の製造方法のように、全面に微細な凹凸構造を有する金型をランドとグルーブ構造を有する成形基板にインプリントしているので、第１の実施の形態例で用いる全面に微細な凹凸構造を有する金型は、ランド部分に微細な凹凸を有する構造を有する光ディスク用スタンパよりも、製造し易いというメリットがある。更に、第１の実施の形態例で用いる全面に微細な凹凸構造を有する金型は、ランド部分に微細な凹凸を有する構造を有する光ディスク用スタンパよりも、耐久性が良いというメリットもある。耐久性が良い理由は、転写する形状の凹凸が小さいほうが金型の劣化が少ないためである。

図３は本発明の第２の実施の形態例に係る光情報記録媒体の製造工程を示す工程断面図である。本実施の形態例の光情報記録媒体の製造工程において、先ず図３の（ａ）に示すように、全面に微細な凹凸構造を有するスタンパ２１で射出成形を行い、図１の（ｂ）に示すようにスタンパ２１から樹脂を剥離して成形基板２２を形成する。そして、図３の（ｃ）に示すように、この微細な凹凸構造を有する成形基板２２に光ディスクのグルーブとランド構造を有するスタンパ２３をインプリントする。この光ディスク用スタンパの凹凸の深さは、実際に必要とされる凹凸の深さよりも深く、更にインプリントするときの圧力を調整することによりグルーブ部分の底が平らになるようにする。このようにして、図３の（ｄ）に示すように、ランド部分には微細な凹凸を有し、グルーブ部分の底は平らである成形基板２２が得られる。この成形基板２２上に記録材である色素２４のスピンコートを行う。図３の（ｅ）に示すように、ランド部分は微細な凹凸構造のため色素のぬれ性が悪く、非常に薄い記録層しか形成されず、熱吸収による記録ピットはランド部分には拡がりにくくなる。このような記録ピットの再生において、両側のランド部分からの影響が小さくなるため、Ｓ／Ｎ比の良い再生信号が得られる。

ここで、上述した本発明の光情報記録媒体の製造方法において、ランド上の微細な凹凸の周期が記録再生を行うレーザービームの波長の１／５以下で、かつ形状誤差が１０％以下であることとしている。つまり、ランド上の微細な凹凸の周期が記録再生を行うレーザービームの波長の１／５以下で、かつ形状誤差が１０％以下であるため、微細な凹凸構造を有する金型も同じ形状を有することとしている。ランドに形成されている微細な凹凸の周期がレーザービームの波長よりも大きい、もしくは同程度の場合、構造による光の回折や散乱が発生し、凹凸のひとつに対して反射率やトラッキングエラー信号が変動してしまう。しかし、凹凸の周期が波長よりも小さくなると、レーザービームの回折や散乱が発生せず、かつ数周期分の凹凸に対しレーザービームが反応するため、凹凸ひとつで反射率やトラッキングエラー信号が変動しない。また、凹凸の形状誤差を１０％以下とすることにより、ランド部分からの反射光量をグルーブからの記録あるいは未記録の反射率差に対し十分小さくでき、ノイズを少なくすることができる。

また、上述した本発明の光情報記録媒体の製造方法において、ランド上の微細な凹凸の高さが微細な凹凸の幅の１／４以上であることとしている。つまり、ランド上の微細な凹凸の高さが微細な凹凸の幅の１／４以上であるためには微細な凹凸を有する金型も同じ形状を有する必要がある。表面に形成される微細な凹凸形状の水平方向と垂直方向の比は、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。例として、表面にのこぎり波の構造が形成されている場合、平坦な場合に対し、垂直方向が水平方向の１／５以下では溶液の表面に対するぬれ性に変化がないが、１／４以上では液体の接触角が大きくなり表面に対し疎水性が大きくなる。理想的には、垂直方向が水平方向に対して１／２以上とするのが望ましい。

更に、インプリントする金型の温度が樹脂の融点よりも高いので、樹脂を溶かしながら金型の形状を転写する。そのため、インプリントする圧力を必要としない。インプリントする圧力が大きいと、樹脂に始めから形成されているパターン形状を潰してしまうが、インプリントする圧力が小さいと、パターンを潰すことがない。

また、インプリントされる基板を平坦な基材上に固定するので、基板に反りを平坦な基材で矯正することができる。基板に反りがあると微細な凹凸がある金型を均一にインプリントすることができないが、反りを強制することにより均一にインプリントすることができる。

なお、平坦な基板上に微粒子を密な配列を行い、導電性を有する層を形成し、導電性を有する層を電極として電解めっきを行えば電解めっきで形成された金属と平坦な基板を剥離しているので、金属の表面に微粒子の微細な凹凸が形成される。

次に、上述した本発明の光情報記録媒体の製造方法によって製造した具体例について説明する。
〔具体例１〕
第１の実施の形態例の製造方法による具体例１について、グルーブ幅が２００ｎｍ、トラックピッチ４６０ｎｍ、グルーブ深さ１５０ｎｍの光ディスク用スタンパを用いて、ポリカーボネート樹脂の射出成形を行う。微細構造の周期が６０ｎｍ±５ｎｍで、深さが２０ｎｍの金型をポリカーボネートの融点よりも高い２５０℃に設定する。上記の射出成形後ポリカーボネート基板を表面粗さが１０ｎｍのガラス上に真空吸着で固定し、上記２５０℃の微細な凹凸を有する金型をインプリントして、ランド部分のみに微細な凹凸を転写する。

そして、記録材である色素をスピンコートにより上記の基板上に形成する。色素としてアゾ系、ホリマザン系の有機色素をイソプロピルアルコールやテトラヒドロフランなどの有機溶媒に溶解させる。イソプロピルアルコールやテトラヒドロフランなどの有機溶媒の表面張力を調整するために、表面張力の高い純水をわずかに添加し、表面張力を高くして上記基板のランド部分とのぬれ性を悪くする。この溶液をスピンコートすることにより、グルーブ部分に色素が充填され、ランド部分の色素の厚みが薄くすることができる。この後、１０５℃で１５分間ベーキングを行い、溶媒を完全に蒸発させる。次に、反射層としてＡｇを３０ｎｍ程度の膜厚形成し、保護膜を形成して、光情報記録媒体となる。

〔具体例２〕
次に、第２の実施の形態例の製造方法による具体例２について、微細構造の周期が６０ｎｍ±５ｎｍで、深さが２０ｎｍの金型を用いて、ポリカーボネート樹脂の射出成形を行う。次に、グルーブ幅が２００ｎｍ、トラックピッチが４６０ｎｍ、グルーブ深さが２５０ｎｍの光ディスク用スタンパをポリカーボネートの融点よりも高い２５０℃に設定する。上記の射出成形後ポリカーボネート基板を表面粗さが１０ｎｍのガラス上に真空吸着で固定し、上記２５０℃の光ディスク用スタンパをインプリントして、グルーブ部分の形状を転写すると同時に微細な凹凸構造を潰して、グルーブ部分の底を平坦にする。

そして、記録材である色素をスピンコートにより上記の基板上に形成する。色素としてアゾ系、ホリマザン系の有機色素をイソプロピルアルコールやテトラヒドロフランなどの有機溶媒に溶解させる。イソプロピルアルコールやテトラヒドロフランなどの有機溶媒の表面張力を調整するために、表面張力の高い純水をわずかに添加し、表面張力を高くして上記基板のランド部分とのぬれ性を悪くする。この溶液をスピンコートすることにより、グルーブ部分に色素が充填され、ランド部分の色素の厚みが薄くすることができる。この後、１０５℃で１５分間ベーキングを行い、溶媒を完全に蒸発させる。次に、反射層としてＡｇを３０ｎｍ程度の膜厚形成し、保護膜を形成して、光情報記録媒体となる。

次に、上述した光情報記録媒体の製造方法で用いた微細な凹凸を有する金型の製造方法について説明する。
Ｓｉウェハ上に径が６０ｎｍのポリスチレン球を配列させる。このポリスチレン球を配列させるため、ポリスチレン球が分散した液体を掃引しながら乾燥させることにより自己組織的な配列膜を形成する。ナノオーダの一様なパターンを作製する他の方法として、電子ビーム露光とエッチングを利用する方法、Ａｌ基板に規則的に配列された開始点をＳｉなどの型によりインプリントし転写し陽極酸化のよって開始点に微細孔を形成する方法、などがある。Ｓｉウェハ上にポリスチレン球を配列した後、Ｎｉ膜をスパッタリングなどで形成し、Ｎｉを電極としてＮｉの電解めっきを行い、ＳｉウェハとＮｉを剥離して、微細な凹凸構造を有する金型を得られる。なお、ポリスチレン球が金型表面に付着しているので、好ましくはアッシング処理などを行ってポリスチレン球を完全に除去する必要がある。このように、微細な凹凸構造を有する金型の製造方法によれば、平坦な基板上に周期的な配列構造を形成し、導電性を有する層を形成する。そして、導電性を有する層を電極として電解めっきを行い、電解めっきで形成された金属と平坦な基板を剥離して微細な凹凸構造を有する金型を製造する。

なお、本発明は上記実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。

本発明の第１の実施の形態例に係る光情報記録媒体の製造工程を示す工程断面図である。 従来の光情報記録媒体の製造工程によって製造された光情報記録媒体の構造を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態例に係る光情報記録媒体の製造工程を示す工程断面図である。

符号の説明

１１，２１，２３；スタンパ、１２，２２；成形基板、
１３，２４；色素、１４；微細な凹凸、１５；金型。

Claims (7)

1. 基板上に、微細な凹凸構造により基板に対する液体の疎水性を高くするランドと、平滑な表面からなるグルーブ部を有し、表面が平滑なグルーブ部のみに記録層が形成されている光情報記録媒体の製造方法において、
   平滑な表面からなるランド部とグルーブ部を有する金型で射出成形を行い、平滑な表面からなるランド部とグルーブ部を転写して成形基板を作成する工程と、
   平滑な表面からなるランド部とグルーブ部を転写された成形基板に、微細な凹凸構造を有する金型をインプリントし、平滑な表面からなるランド部に微細な凹凸構造を転写して成形基板を作成する工程と、
   平滑な表面からなるランド部に微細な凹凸構造を転写された成形基板に、記録材をスピンコートし、表面が平滑なグルーブ部のみに記録層を形成させる工程と
   を有することを特徴とする光情報記録媒体の製造方法。
2. 基板上に、微細な凹凸構造により基板に対する液体の疎水性を高くするランドと、平滑な表面からなるグルーブ部を有し、表面が平滑なグルーブ部のみに記録層が形成されている光情報記録媒体の製造方法において、
   微細な凹凸構造を有する金型で射出成形を行い、微細な凹凸構造を転写して成形基板を作成する工程と、
   微細な凹凸構造を転写された成形基板に、平滑な表面からなるランド部とグルーブ部を有する金型をインプリントし、微細な凹凸構造の表面からなるグルーブ部のみに平滑な表面の構造を転写して成形基板を作成する工程と、
   微細な凹凸構造のランド部と平滑な表面のグルーブ部を有する成形基板に、記録材をスピンコートし、表面が平滑なグルーブ部のみに記録層を形成させる工程と
   を有することを特徴とする光情報記録媒体の製造方法。
3. 微細な凹凸構造を有する前記金型の凹凸の周期は、記録再生を行うレーザービーム波長の１／５以下で、かつ形状誤差が１０％以下とする請求項１又は２に記載の光情報記録媒体の製造方法。
4. 微細な凹凸構造を有する前記金型の凹凸の高さは、微細な凹凸構造を有する前記金型の凹凸の幅の１／４以上とする請求項１又は２に記載の光情報記録媒体の製造方法。
5. インプリントする前記金型の温度は、前記成形基板となる樹脂の融点よりも高くする請求項１又は２に記載の光情報記録媒体の製造方法。
6. インプリントされる前記成形基板が平坦な基材上に固定される請求項１又は２に記載の光情報記録媒体の製造方法。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の光情報記録媒体の製造方法で用いた微細な凹凸構造を有する金型の製造方法において、
   平坦な基板上に周期的な配列構造を形成する工程と、
   導電性を有する層を形成する工程と、
   導電性を有する層を電極として電解めっきを行う工程と、
   電解めっきで形成された金属と平坦な基板を剥離する工程と
   を有することを特徴とする金型の製造方法。

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