JP2008140469A

JP2008140469A - 光ディスク用原盤の製造方法

Info

Publication number: JP2008140469A
Application number: JP2006325147A
Authority: JP
Inventors: Toyohito Asanuma; 豊人浅沼
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2006-12-01
Filing date: 2006-12-01
Publication date: 2008-06-19

Abstract

【課題】特別な手法を用いることなく、無機レジスト層を有する基板から金属層を円滑に剥離することが可能な光ディスク用原盤の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】無機レジスト層２３と金属層３６との間に、無機レジスト層２３との密着強度が低い中間層３０を設けることで、特別な手順を要することなく、金属層３６上の凹凸パターンの形状を良好に維持しながら、金属層３６を基板２０から容易に剥離することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は基板上に無機レジストを用いて凹凸パターンを形成し、その凹凸パターンを転写するようにして金属層を形成する光ディスク用原盤の製造方法に関し、特に、前記基板と金属層とを良好に剥離することが可能な光ディスク用原盤の製造方法に関する。

音響データ、画像データ、その他各種デジタルデータの記録媒体としては、記録容量、ランダムアクセス性、可搬性、価格等の面から、外部からレーザ光を照射することによって情報信号の記録再生等が行われる光ディスクが産業用から民生用まで広く普及している。これら、光ディスクとしては、ＣＤ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃ）、ＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）等の再生専用型、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ等の１回のみ記録が可能な追記型、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ等の何回でも記録が可能な書き換え型、更には大容量の光ディスクとしてＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙＤｉｓｃ）等、様々なものが開発されている。

このような光ディスクは一般的に、透明なディスク基板の表面にグルーブ及びランド等の案内溝やピット等を所定形状の凹凸パターンとして形成し、その凹凸パターン上にその光ディスクに応じた反射膜や記録膜等の各種機能膜を成膜して構成される。従って、良好な光ディスクを作製するにあたっては、ディスク基板の表面に高い寸法精度で凹凸パターンを形成することが重要となる。

近年、ディスク基板の材料としては、成形性の面、価格の面などから、ポリカーボネートなどの熱可塑性を有する透明な合成樹脂が一般的に用いられる。これら合成樹脂製のディスク基板に凹凸パターンを形成する手法としては、ディスク基板に形成する凹凸パターンの母型を一面側に有する光ディスク用原盤を、加熱により軟化した合成樹脂に押し付け、光ディスク用原盤上の凹凸パターンを転写しつつディスク基板を成型する、射出成型法により行うことが一般的である。よって、ディスク基板の表面に高い寸法精度で凹凸パターンを形成するためには、その元となる光ディスク用原盤の凹凸パターンを高い寸法精度で形成することが必要となる。

ここで、従来の光ディスク用原盤の製造方法の概略を図３を用いて説明する。先ず、図３（ａ）に示すように、表面に光学研磨を施した後、洗浄、乾燥したガラス製の基板２０上に、感光樹脂であるフォトレジスト（有機レジスト）を所定の厚さにスピンコート法などで塗布、乾燥することで、フォトレジスト層２２を形成する。

次に、図３（ｂ）に示すように、例えば所定の情報信号に従って断続的に出射するレーザ光２６を、対物レンズ２８によって集光しフォトレジスト層２２に照射する。レーザ光２６が照射された部分のフォトレジスト層２２は感光して、所定形状のピットや案内溝等と同一の寸法の潜像３１となる。尚、この作業を一般的にカッティングと称する。

次に、潜像３１が形成された基板２０にアルカリ溶液等による現像処理を施す。これにより潜像３１が除去され、図３（ｃ）に示すように、基板２０上に所定形状の凹凸パターンが形成される。

次に、図３（ｄ）に示すように、ニッケル等の導電性を有する金属からなる第１金属層３２（導電層）を、基板２０上に形成された凹凸パターンに沿うように無電解メッキや蒸着法、スパッタ法などを用いて成膜する。

次に、図３（ｅ）に示すように、第１金属層３２上にニッケル等の金属からなる第２金属層３４を電鋳法などにより形成する。これにより、基板２０上に基板２０の凹凸パターンが転写された、第１金属層３２と第２金属層３４とからなる金属層３６が形成される。

最後に、図３（ｆ）に示すように、金属層３６を基板２０及びフォトレジスト層２２から剥離する。剥離した金属層３６は、内外径加工および裏面研磨等の後処理が施されて光ディスク用原盤（スタンパともいう）となり、射出成形機の金型に組み込まれ凹凸パターンを有するディスク基板の製造に使用される。

上記の光ディスク用原盤の製造方法は一般的に用いられている手法ではあるが、近年の情報通信及び画像処理技術の急速な発展に伴う光ディスクの大容量化に対して対応が困難になる場合がある。即ち、光ディスクの大容量化の主な手法の一つである、光ディスク表面上に形成する凹凸パターンのトラックピッチやピット等をより微細化し、光ディスク表面上の記録密度を上げることで大容量化を図るという手法に対し、上記の有機レジストを用いた光ディスク用原盤の製造方法では、微細化された凹凸パターンを光ディスク用原盤に高精度に形成することが困難になるためである。

例えば、１層で２５ＧＢ（ギガバイト）の記録容量を有する高密度な光ディスクの場合、最短ピット長を０．１４９μｍ、トラックピッチを０．３２μｍ程度にまで微細化する必要がある。しかしながら、従来の光ディスク用原盤の製造方法に用いられる有機レジストは分子量が大きく、上記のような微細な凹凸パターンを高い寸法精度で形成することができない。

このため高密度の光ディスク用原盤を作製する際には、従来の有機レジストに替えて、微細な凹凸パターンの形成が可能な無機レジストが用いられる。例えば、下記［特許文献１］には、遷移金属の不完全酸化物を含んだ無機レジストを用いた光ディスク用原盤の製造方法に関する発明が開示されている。

ただし、スパッタ等の手法により基板２０上に形成される無機レジストの層は、従来の塗布乾燥により形成される有機レジストの層に比べ、基板２０との密着強度が極めて高い。このため、基板２０と金属層３６との剥離が円滑に行われず、基板２０の一部が破損し無機レジスト層ともども金属層３６側に付着し、その除去作業が必要となったり、金属層３６の凹凸パターンの一部が破損し無機レジスト層側に付着するなどして高精度の凹凸パターンが形成できない場合がある。

このため、無機レジスト層を有する基板２０から金属層３６を破損なく剥離するためには、例えば下記［特許文献２］に開示された発明を応用して、金属層３６を液体ヘリウムで冷却し、無機レジスト層と金属層３６との間に熱収縮差に起因する隙間を生じさせるなどの特別な手法が必要となる。

特開２００４−１５２４６５号公報

特開２００４−３３４９３９号公報

しかしながら、金属層３６を基板２０から剥離する度に液体ヘリウムで冷却することは、製造工程における作業効率を著しく悪化させる原因となる。また、基板２０の材料として一般的に用いられるガラスは、液体ヘリウムによる冷却によって破損する可能性がある。従って、これに替わる光ディスク用原盤の製造方法が望まれる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、特別な手法を用いることなく、無機レジスト層を有する基板から金属層（スタンパ）を円滑に剥離することが可能な光ディスク用原盤の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、
基板２０上に形成された無機レジスト層２３にレーザ光２６を照射して所定形状の潜像３１を形成し、
さらに前記潜像３１を除去して所定形状の凹凸パターンを形成する光ディスク用原盤の製造方法において、
前記所定形状の凹凸パターンを形成する工程の後に、凹凸パターンの表面に沿って中間層３０を形成する工程と、
前記中間層３０上に前記凹凸パターンを転写するように金属層３６を形成する工程と、
前記金属層３６を中間層３０とともに前記基板２０から剥離する工程と、
前記金属層３６から中間層３０を剥離する工程と、
により前記金属層３６を凹凸パターンを備えた光ディスク用原盤とすることを特徴とする光ディスク用原盤の製造方法を提供することにより、上記課題を解決する。

また、前記中間層３０を、前記金属層３６との密着強度が、前記基板２０との密着強度及び前記無機レジスト層２３との密着強度よりも大きい材料により構成したことを特徴とする上記の光ディスク用原盤の製造方法を提供することにより、上記課題を解決する。

更に、前記中間層３０が厚み５ｎｍ以上７ｎｍ以下のシリコン膜であることを特徴とする上記の光ディスク用原盤の製造方法を提供することにより、上記課題を解決する。

本発明に係る光ディスク用原盤の製造方法によれば、上記の手順により、
無機レジスト層と金属層の間に中間層を設けることで、無機レジスト層を有する基板からスタンパとなる金属層を円滑かつ容易に剥離することができる。

以下、本発明に係る実施の形態について図面に基づいて説明する。図１及び、図２は本発明に係る光ディスク用原盤の製造方法の概略を示す図である。尚、従来技術と同様の部材に関しては同符号にて示す。

先ず、基板上に無機レジスト層を形成する工程として、厚さ２００ｍｍ程度のガラス製の円板状の基板２０を研磨した後、洗浄、乾燥し、反応性スパッタ装置のチャンバ内に設置する。反応性スパッタ装置のターゲットとしては、Ｗ（タングステン）とＭｏ（モリブデン）との原子量比がＷ：Ｍｏ＝９：１のＷＭｏ合金を用い、チャンバ内はガス圧が０．３Ｐａになるようにアルゴンガスと酸素とを所定の比率で導入する。その後、反応性スパッタ装置を稼動させることで、図１（ａ）に示すように、基板２０の一面側に厚み５０ｎｍのＷＭｏＯ_２からなる無機レジスト層２３を成膜する。

無機レジスト層２３の膜厚には特に限定は無いが、一般的に４０ｎｍ〜７０ｎｍの範囲が好ましい。また、基板２０の材料としてはガラスの他に、Ｓｉ（シリコン）、ポリカーボネート等の合成樹脂などの周知の基板材料を用いることができる。尚、無機レジストとしてはＷＭｏＯ_２以外に、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ(クロム)、Ｎｂ(ニオブ)、等の酸化物、もしくはこれら元素を２種類以上含む合金の酸化物、更にこれら元素に遷移金属を添加した合金の酸化物の他、カルコゲナイド系の無機レジストなど、周知の無機レジスト材料を用いることができる。

次に、無機レジスト層にレーザ光を照射して所定形状の潜像を形成する工程（カッティング工程）として、図１（ｂ）に示すように、レーザ光２６を対物レンズ２８によって集光し無機レジスト層２３に照射する。これにより、レーザ光２６が照射された部分の無機レジスト層２３は発熱し、ＷＭｏＯ_２からアルカリ可溶なＷＭｏＯ₃へと変化し潜像３１を形成する。

特に、１層で２５ＧＢの記録容量を有する高密度な光ディスク用原盤を作製する場合には、レーザ光２６の光源として青色半導体レーザを用い、所定の情報信号に従って断続的に、もしくは所定のレーザ出力で連続して無機レジスト層２３にレーザ光２６を照射する。これにより、無機レジスト層２３にトラックピッチ０．３２μｍのランド及びグルーブの潜像３１もしくは、トラックピッチ０．３２μｍ、幅０.１４０μｍ、最短ピット長０．１４９μｍのピットの潜像３１を形成する。尚、このカッティングの際には基板２０を回転させ、かつレーザ光２６及び対物レンズ２８を所定の速度で基板２０の径方向に移動させながら行うことで、潜像３１を基板２０の表面上に螺旋状に形成する。更に必要に応じて、ピットや案内溝の他にも案内溝側壁を所定の波型に蛇行させたウォブルや、案内溝のランド部にランドプリピット等を形成しても良い。

次に、潜像を除去し所定形状の凹凸パターンを形成する工程として、潜像３１が形成された基板２０をテトラメチルアンモニウム水溶液に１０分間浸漬する。これにより潜像３１が除去され、図１（ｃ）に示すように、基板２０上に所定の寸法形状の凹凸パターンが形成される。尚、基板２０は潜像３１の除去後、水洗し、スピン乾燥する。

次に、中間層を形成する工程として、図１（ｄ）に示すように、基板２０上の凹凸パターンに沿うようにＳｉからなる厚さ６ｎｍの中間層３０をスパッタ法を用いて成膜する。尚、中間層３０にＳｉを用いる場合、中間層３０の厚みを５ｎｍ以上、７ｎｍ以下の範囲に設定する。仮に、中間層３０の厚みが５ｎｍ未満では中間層３０の厚みが薄すぎて中間層３０と無機レジスト層２３との密着強度が依然高く、後述する基板２０と金属層３６との剥離時に基板２０が破損し金属層３６側へ付着する場合がある。また、中間層３０の厚みが７ｎｍを超えると中間層３０の厚みが厚すぎて金属層３６に転写される凹凸パターンの寸法変化が大きく、この金属層３６を用いて作製した光ディスクに再生特性等の低下が認められる。

中間層３０の材料としては上記のようにＳｉが好適であるが、アルカリ可溶でかつ無機レジスト層２３との密着強度が低く成膜可能な材料であれば、Ｓｉに替えて用いることができる。また、中間層３０の成膜にはスパッタ法の他、蒸着法などの周知の成膜方法を用いることができる。

次に、中間層に金属層を形成する工程として、先ず、図２（ａ）に示すように、中間層３０の凹凸パターンに沿って、導電層として厚さ約２００ｎｍの第１金属層３２を成膜する。第１金属層３２の成膜方法としては無電解メッキや蒸着法、スパッタ法などの周知の成膜手法を用いることが可能であるが、製造工程の効率化の観点から、中間層３０と同様の成膜法を用いて中間層３０の成膜と連続して行う事が好ましい。第１金属層３２の材料としては、導電性を有する金属であれば特に限定は無いが、コスト面、硬度の面からニッケルを用いることが好ましい。

次に、第１金属層３２上に第２金属層３４を電鋳法を用いて形成する。これにより、図２（ｂ）に示すように、中間層３０上に基板２０上の凹凸パターンが中間層３０を介して転写された第１金属層３２と第２金属層３４とからなる金属層３６が形成される。尚、第２金属層３４の材料も第１金属層３２と同様にニッケルを用いた。

次に、金属層を基板から剥離する工程として、物理的な力により金属層３６を中間層３０とともに、無機レジスト層２３を有する基板２０から剥離する。ここで、中間層３０と無機レジスト層２３との密着強度は、基板２０と無機レジスト層２３との密着強度、及び中間層３０と第１金属層３２との密着強度よりも低いため、金属層３６と基板２０とを剥離する場合には、図２（ｃ）に示すように、密着強度の一番低い中間層３０と無機レジスト層２３及び基板２０との間で容易に剥離する。このため、基板２０や金属層３６の凹凸パターンが破損して他方に付着することは無い。

次に、金属層と中間層とを剥離する工程として、基板２０から金属層３６とともに剥離した中間層３０を、アルカリ溶液、例えば１０％の苛性ソーダ水溶液に所定の時間浸漬する。これにより、アルカリ可溶である中間層３０は辺縁から徐々に溶解し、図２（ｄ）に示すように、金属層３６から剥離する。そして、中間層３０が剥離した金属層３６を水洗して苛性ソーダ水溶液を洗い流した後、１０％塩酸水溶液で洗浄後、再度水洗しスピン乾燥する。

上記の手順により作製された金属層３６は、裏面研磨と内外径加工が施されることで光ディスク用原盤（スタンパともいう）として射出成型器に取り付けられ、ディスク基板の作製に使用される。

上記の手法によれば、基板２０から金属層３６を剥離する際には、中間層３０が存在することで金属層３６の微細な凹凸パターンには大きな力が加わらず、また金属層３６から中間層３０を剥離する際には化学的な手法を用いるため物理的な力は全く加わらない。従って、金属層３６に形成された微細な凹凸パターンは破損することなく、第１金属層３２成膜時の形状が高い寸法精度のまま良好に維持される。

また、基板２０から金属層３６を剥離する工程において、無機レジスト層２３の一部が中間層３０に付着しても、付着した無機レジスト層２３は中間層３０とともに金属層３６から剥離するため、付着した無機レジスト層２３を除去する特別な作業は必要ない上、付着した無機レジスト層２３は金属層３６の凹凸パターンの寸法精度にはなんら影響しない。

以上のことから、本発明によれば、無機レジスト層２３と金属層３６との間に、無機レジスト層２３との密着強度が低い中間層３０を設けることで、特別な手順を要することなく、金属層３６上の凹凸パターンの形状を良好に維持しながら、金属層３６を基板２０から容易に剥離することができる。

尚、基板２０と金属層３６との剥離を物理的な力により行わず、アルカリ溶液に浸漬することにより行えば、金属層を基板から剥離する工程と、金属層と中間層とを剥離する工程とを同時に行う事ができる。この手順によれば、金属層３６の凹凸パターンには物理的な力が全く加わらないことに加え、製造工程が簡素化し生産効率の更なる向上を図ることができる。

また、本発明に用いる無機レジストは必要に応じてポジ型とネガ型を使い分けることができるとともに、金属層３６をマザースタンパとして、金属層３６からマスタスタンパ等を作製しても良い他、本発明は本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更して実施することが可能である。

本発明に係る光ディスク用原盤の製造方法の概略を示す図である。本発明に係る光ディスク用原盤の製造方法の概略を示す図である。従来の光ディスク用原盤の製造方法の概略を示す図である。

符号の説明

２０基板
２３無機レジスト層
３０中間層
３１潜像
３２第１金属層
３４第２金属層
３６金属層

Claims

基板上に形成された無機レジスト層にレーザ光を照射して所定形状の潜像を形成し、
さらに前記潜像を除去して所定形状の凹凸パターンを形成する光ディスク用原盤の製造方法において、
前記所定形状の凹凸パターンを形成する工程の後に、凹凸パターンの表面に沿って中間層を形成する工程と、
前記中間層上に前記凹凸パターンを転写するように金属層を形成する工程と、
前記金属層を中間層とともに前記基板から剥離する工程と、
前記金属層から中間層を剥離する工程と、
により前記金属層を凹凸パターンを備えた光ディスク用原盤とすることを特徴とする光ディスク用原盤の製造方法。
前記中間層を、前記金属層との密着強度が、前記基板との密着強度及び前記無機レジスト層との密着強度よりも大きい材料により構成したことを特徴とする請求項１記載の光ディスク用原盤の製造方法。
前記中間層が厚み５ｎｍ以上７ｎｍ以下のシリコン膜であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光ディスク用原盤の製造方法。