JP2008269724A - 光ディスク用サンスタンパ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】反り及びうねりの発生を抑え、全面内均一な裏面粗さ（Ｒａ）５ｎｍ以下を実現できる光ディスク用サンスタンパ及び該光ディスク用サンスタンパの製造方法の提供。
【解決手段】凹凸微細パターンが形成されたマザースタンパに対して、ニッケル電鋳層を作製する電鋳工程と、凹凸微細パターンが転写されたニッケル電鋳層における転写面の反対側である裏面を研磨する裏面研磨工程と、を少なくとも含み、前記電鋳工程において、前記ニッケル電鋳層の裏面を含む厚み部分の電鋳を、ｐＨ２．５〜３．４のニッケルめっき浴により行う光ディスク用サンスタンパの製造方法である。
【選択図】図８

Description

本発明は、平坦性に優れた光ディスク基板を成形するための光ディスク用サンスタンパ及び該光ディスク用サンスタンパの製造方法に関する。

最近、ブロードバンドやデジタルハイビジョン放送（ＨＤＴＶ）の普及に伴って扱う情報量が大幅に増大し、高密度かつ高速でデータを記録及び再生できる光記録システムの提供が求められている。
それに伴って、マスタリングプロセスにおいても、フォトレジスト基板に記録されるピットの縮小方法が課題となっている。ビットの大きさは、それを露光記録するレーザーのスポット径に依存する。そこで、現在、記録密度が約２．５ＧＢ以上の場合、レーザーを集光する対物レンズの開口数（ＮＡ）が１．０を超えるようなニアフィールド記録による露光技術が検討されている。また、高密度記録のもう一つの方法として、露光スポット径の微小化が可能なＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ）露光による技術も実用化に向け検討されている。

このような高密度化された光ディスク製造プロセスにおける課題の一つとして、光ディスク基板を成形するための光ディスク用サンスタンパ（ニッケル電鋳層）の裏面（転写面の反対側の面）研磨方法がある。このサンスタンパは、電鋳工程により形成されたニッケル電鋳層を裏面研磨することで製造され、ディスク成形機の金型に配置される。その時、ニッケル電鋳層を裏面研磨した状態が表面（信号記録面）に影響し、その状態が成形時にディスク基板にも転写される。高密度光ディスクになると、その転写された状態が信号読み取り時の面振れ量（フォーカス残り）に反映され、ジッター（Ｊｉｔｔｅｒ）が悪化することがある。ＤＶＤ−ＲＯＭでは、フォーマットとしてその面振れ量が２３０ｎｍと規格化されている。２５ＧＢ以上の高密度になると、まだ規格化はされていないが、面振れ量を４５ｎｍ〜７０ｎｍ程度に抑えないと、ジッター悪化の原因になる可能性がある。更に、信号記録面への保護層の形成により面振れ量は悪化する傾向にあるため、成形後の基板分の面振れ量としては、２０ｎｍ以下に抑えることが理想的である。

このような面振れ量に寄与する因子としては、（１）研磨時間の短縮による研磨加工圧でのスタンパの反り及びうねりの低減を図ること、（２）研磨前の裏面粗さ低減（研磨前のめっき突起物の低減）による全面内均一な研磨後の裏面粗さ（Ｒａ）が５ｎｍ以下を実現することが重要である。

一方、ニッケル電鋳層を形成する方法として、例えば特許文献１には、ガラス又はシリコンウエハからなる基板の表面に、フォトレジストを塗布し、プリベーク、露光、現像後に、導電膜を形成し、それをシード層としてニッケル電鋳によりニッケル電鋳層（スタンパー層）を形成する方法が提案されている。

特開２００２−３０４７７９号公報

ところで、マザースタンパに対して、サンスタンパとなるニッケル電鋳層を形成する場合、マザースタンパからの剥離性を考慮して、マザースタンパの凹凸微細パターン面にニッケル酸化膜を形成しておくことが好ましい。この場合、ニッケルめっき浴が過度に酸性であると、ニッケル酸化膜が破壊されるおそれがあり、その結果、マザースタンパからの剥離不良やスタンパ信号悪化を招くおそれがあるため、一般に、ニッケルめっき浴はｐＨ４．２付近に設定されている。しかしながら、ｐＨ４．２付近のめっき浴では、ニッケル電鋳層の裏面が粗く（例えば裏面粗さ（Ｒａ）が３０００ｎｍ）なってしまう。
従来の光ディスクではそれでも問題なかったが、高密度化された光ディスクでは、上記のように裏面粗さ（Ｒａ）を５ｎｍ以下に研磨する必要があるため、裏面が粗いと、その分、長時間研磨をしなければならない。その結果、研磨の摩擦熱による内部応力も大きくなるため、サンスタンパの反り量が大きくなってしまい、裏面粗さ（Ｒａ）５ｎｍ以下を実現できても、最終的な目標である面振れ量を小さくできないという問題があった。

本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、反り及びうねりの発生を抑えつつ、全面内均一な裏面粗さ（Ｒａ）５ｎｍ以下を実現できる光ディスク用サンスタンパ及び該光ディスク用サンスタンパの製造方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞ 凹凸微細パターンが形成されたマザースタンパに対して、ニッケル電鋳層を作製する電鋳工程と、
凹凸微細パターンが転写されたニッケル電鋳層における転写面の反対側である裏面を研磨する裏面研磨工程と、を少なくとも含み、
前記電鋳工程において、前記ニッケル電鋳層の裏面を含む厚み部分の電鋳を、ｐＨ２．５〜３．４のニッケルめっき浴により行うことを特徴とする光ディスク用サンスタンパの製造方法である。
＜２＞ 電鋳工程において、初期から所定の厚みまでをｐＨ４．０〜４．５のニッケルめっき浴で行った後、裏面を含む厚み部分の電鋳を行う前記＜１＞に記載の光ディスク用サンスタンパの製造方法である。
＜３＞ ニッケルめっき浴が、スルファミン酸ニッケルめっき浴である前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の光ディスク用サンスタンパの製造方法である。
＜４＞ 裏面研磨工程が２５分間以内で行われる前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の光ディスク用サンスタンパの製造方法である。
＜５＞ 前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の光ディスク用サンスタンパの製造方法により製造されたことを特徴とする光ディスク用サンスタンパである。
＜６＞ 裏面研磨後の反り量が０．５ｍｍ以下である前記＜５＞に記載の光ディスク用サンスタンパである。

本発明によると、従来における問題を解決することができ、スタンパの反り及びうねりの発生を抑え、全面内均一な裏面粗さ（Ｒａ）が５ｎｍ以下を実現でき、高速かつ高密度の要求される光ディスクのエラー信号の発生を低減することができる光ディスク用サンスタンパ及び該光ディスク用サンスタンパの製造方法を提供することができる。

（光ディスク用サンスタンパの製造方法及び光ディスク用サンスタンパ）
本発明の光ディスク用サンスタンパの製造方法は、電鋳工程と、裏面研磨工程とを少なくとも含み、更に必要に応じてその他の工程を有してなる。
本発明の光ディスク用サンスタンパは、本発明の光ディスク用サンスタンパの製造方法により製造される。
以下、本発明の光ディスク用サンスタンパの製造方法の説明を通じて、本発明の光ディスク用サンスタンパの詳細についても明らかにする。

＜電鋳工程＞
前記電鋳工程は、凹凸微細パターンが形成されたマザースタンパに対して、ニッケル電鋳層を作製する工程である。

本実施形態においては、前記ニッケル電鋳層における裏面粗さ（Ｒａ）を１３００ｎｍ以下にすることができ、更に好ましい条件下では、５００ｎｍ以下にすることができる。
前記裏面粗さは、Ｒａ（算術平均粗さ）のことであって、例えば表面粗さ測定装置を用いて測定することができる。

ここで、図５に示すように、裏面粗さ（Ｒａ）に比例して裏面研磨時間（研磨後の仕上がり裏面粗さ（Ｒａ）５ｎｍ以下）が変化する。このため、光ディスク用サンスタンパの電鋳後（裏面研磨前）の裏面粗さが３，０００ｎｍであると研磨時間が４５分間かかるのに対し、裏面粗さを１，３００ｎｍ以下（好ましくは５００ｎｍ以下）にできれば、研磨時間を２５分間に短縮でき、更に、裏面粗さを５００ｎｍにできれば研磨時間を１５分間に短縮が可能となることが分かる。この際の光ディスク用サンスタンパの内周から外周向けての反り量は、図６及び図７に示すように、研磨時間に応じて大きくなり、裏面研磨時間が４５分間であると反り量が１．５ｍｍであるのに対し、裏面研磨時間が２５分間であるとサンスタンパの反り量がその１／３（０．５ｍｍ）に減少し、裏面研磨時間が１５分間であると反り量がその１／７（０．２ｍｍ）と更に減少する。
このように、ニッケル電鋳層における裏面粗さ（Ｒａ）を小さく（例えば１，３００ｎｍ以下）できれば、裏面研磨時間を短縮でき、スタンパの反り量を大幅に小さくすることができる。

前記電鋳後（裏面研磨前）の裏面粗さ（Ｒａ）を小さくする方法としては、前記電鋳工程が、ｐＨ２．５〜３．４のニッケルめっき浴で行われることが好ましく、ｐＨ３．２のニッケルめっき浴が特に好ましい。これにより、図８に示すように、ニッケルめっき浴をｐＨ４.２からｐＨ３.２にすると、裏面粗さが微粒質化し、裏面粗さを１／６まで小さくすることができる。なお、ニッケルめっき浴のｐＨ以外の電鋳条件によって、得られるニッケル電鋳層の裏面粗さ（Ｒａ）の値は異なるが、ｐＨ４．２の場合に比べて、ｐＨ２.５〜３．４の場合には、裏面粗さが小さくなることに変わりはない。
なお、図８は、電流密度１２Ａ／ｄｍ^２、電着部面積１９６ｄｍ、浴温：５２±１℃、スルファミン酸Ｎｉ濃度５００ｇ／ｌ、ホウ酸３０ｇ／ｌ、界面活性剤入りの条件下で行った結果である。

また、前記電鋳工程が、図９に示すように、厚さ３００μｍのニッケル電鋳層を形成する場合、初期から所定の厚み（例えば２５μｍ）まではｐＨ４．０〜４．５（特にｐＨ４．２）のニッケルめっき浴で行い、残りの厚み部分（この場合２７５μｍ分）がｐＨ２．５〜３．３（特にｐＨ３．２）のニッケルめっき浴で行うことが好ましい。この所定の厚みは、Ｎｉ酸化膜を破壊せず、かつ、裏面粗さを小さくできるのであれば、適宜変更可能である。
これは、電鋳後、マザースタンパからサンスタンパの剥離を容易にするため、マザースタンパ表面にはＮｉ酸化膜を形成するが、ｐＨ３.２で初期析出を行うと酸性が強すぎて、Ｎｉ酸化膜の破壊を促進し、剥離不良や表面性変質が生じることがある。そのため、初期から２５μｍの厚みまでの表面部分はｐＨ４.２のニッケルめっき浴で電鋳し、残りの厚み部分は裏面粗さを改善するため、ｐＨ３.２のニッケルめっき浴で電鋳することで、剥離性に優れ、裏面粗さを小さくすることができる。もちろん、Ｎｉ酸化膜を破壊するおそれがない場合には、初期析出からｐＨ２．５〜３．３で行ってもよい。

また、電鋳は、その種類によって析出粒径も変化し、裏面粗さにバラツキが発生し、裏面研磨時間にもバラツキが生じるが、本実施形態の電鋳方法によれば、電鋳後（裏面研磨前）の裏面粗さを小さくできるため、安定かつ面内均一な裏面粗さ有し、平坦度の高い光ディスク用サンスタンパを作製でき、裏面粗さのロット間バラツキの低減が図れる。
前記めっき浴としては、スルファミン酸ニッケルめっき浴を用いること好ましい。
前記スルファミン酸ニッケルめっき浴は、例えば、スルファミン酸ニッケルを４００ｇ／Ｌ〜８００ｇ／Ｌ、ホウ酸を２０ｇ／Ｌ〜５０ｇ／Ｌをベースとして、界面活性剤等の添加物を必要に応じて添加したものである。
前記ニッケルめっき浴の浴温度は４０℃〜６０℃が好適である。
電鋳時の対極にはチタンケースに入れたニッケルボールを使用することが好ましい。

＜裏面研磨工程＞
前記裏面研磨工程が、作製された光ディスク用サンスタンパにおける転写面の反対側の裏面を研磨する工程である。

前記裏面研磨の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばロールタイプテープ研磨法、パッド式テープ研磨法などが好適に挙げられる。
前記ロールタイプテープ研磨法としては、図３に示すような研磨装置が用いられる。この研磨装置は、研磨用コンタクトローラ１３と、スタンパの裏面を研磨する研磨ヘッド１４と、駆動モータ（不図示）により回転駆動される回転テーブル１５と、スタンパ１４と、研磨テープ１９と、研磨ヘッド１４に研磨テープ１９を供給するテープ送り用ローラ１６と、研磨済み研磨テープを巻き取るためのテープ巻き取り用ローラ１７と、研磨面に洗浄水を吐出する冷却手段１８と、を備えている。

図３に示す研磨装置を用いたスタンパの裏面研磨方法としては、先ず、回転テーブル１５上にスタンパ１４を、その裏面を上向きにして固定する。
次に、回転テーブル１５を回転させた状態で、スタンパの裏面に研磨テープ１９を押し当て、水を掛けながら研磨テープを移動させる。こうすることにより、研磨テープとスタンパの裏面は研磨テープと線接触しかしていないが、その全面が均一に研磨される。

図４に示すパッド式テープ研磨方法は、図３に示すロールタイプテープ研磨装置において、テープ送り用ローラ、テープ巻き取り用ローラがなく、コンタクトローラ１３の代わりに研磨用パッド２１が取り付けられている以外は、同様の構成である。

本発明の光ディスク用サンスタンパの製造方法によれば、新たな設備投資は必要なく、ニッケルめっき浴調整（ｐＨ管理）で裏面粗さを制御でき、裏面粗さ（Ｒａ）が５ｎｍ以下の品質を確保するのに４５分間要した研磨時間が２５分間以下（好ましくは１５分間）で可能となり、裏面粗さの均一性向上及び加工圧による反り量も１／３以下に低減することができる。

ここで、図１及び図２に基づき、光ディスク用サンスタンパの製造方法について説明する。
まず、図１のＡに示すように、基板１にフォトレジストを塗布してレジスト層２を形成する。
前記基板の材料としては、ガラス、セラミックス、樹脂などが挙げられ、これらの中でも、ガラスがコストの点から好適である。
次に、図１のＢに示すように、レーザー露光３及び現像４により、転写面パターンとして凹凸微細パターンを形成する。
次に、図１のＣに示すように、凹凸微細パターン上に導電層５を形成する。前記導電層の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｆｅ、Ｒｕ、又はこれらの合金、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
前記導電層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メッキ法、印刷法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法、などにより形成することができる。
前記導電層の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、５ｎｍ〜２００ｎｍが好ましく、７ｎｍ〜１５０ｎｍがより好ましい。

次に、図１のＤに示すように、導電層５を陰極として、電鋳により厚み３００μｍのＮｉ電鋳層６を形成する。
次に、図１のＥに示すように、基板１よりＮｉ電鋳層６を剥離し、図１のＦに示すように、Ｎｉ電鋳層６に残存したフォトレジスト２を除去することで、凹凸微細パターンが形成されたマスタースタンパ７が作製される。

次に、図２に示すマスタースタンパを用いた複製プロセス方法について説明する。
まず、図２のＡに示すように、マスタースタンパ７の表面にＮｉ酸化膜８を形成する。
次に、図２のＢに示すように、電鋳により厚み３００μｍのＮｉ電鋳層を形成する。そして、図２のＣに示すように、マスタースタンパ７からＮｉ電鋳層９を剥離することにより、上記凹凸微細パターンが転写された反転転写面パターンを有するマザースタンパ９が得られる。
次に、図２のＤに示すように、前処理後、マスタースタンパの場合と同様に、マザースタンパを剥離被膜処理してマザースタンパ表面にＮｉ酸化膜８を形成する。
次に、図２のＥに示すように、Ｎｉ電鋳を行い、厚み３００μｍのＮｉ電鋳層１０を形成する。
次に、図２のＦに示すように、マザースタンパ９の上に積層形成されたＮｉ電鋳層１０を剥離する。
得られたＮｉ電鋳層１０に対して、上記図３又は図４に示す裏面研磨を行い、Ｎｉ電鋳層１０の凹凸パターン上に、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、スパッタカーボン等の保護膜を形成する。次いで、内外径プレス、信号や欠陥検査などを行うことで、本発明の光ディスク用サンスタンパが作製される。

本発明の光ディスク用サンスタンパは、反り及びうねりの発生がなく、全面内均一な裏面粗さ（Ｒａ）が５ｎｍ以下を実現できるので、該スタンパを用いて成形したディスク基板をもとおいた光ディスクは高速かつ高密度の要求される光ディスクのエラー信号の発生を低減することができる。

また、本発明の光ディスク用サンスタンパにおける裏面研磨後の反り量は０．５ｍｍ以下であることが好ましく、０．２ｍｍ以下がより好ましい。
前記反り量は、例えばスタンパを水平な定盤上に置き、スタンパの外周縁部の反り量を４箇所測定し、その平均値を反り量とする。

以上、本発明の光ディスク用サンスタンパ及び該光ディスク用サンスタンパの製造方法について詳細に説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更しても差支えない。

本発明の光ディスク用サンスタンパの製造方法により製造されたスタンパは、スタンパの反り及びうねりの発生がなく、全面内均一な裏面粗さ（Ｒａ）が５ｎｍ以下を実現でき、高速かつ高密度の要求される光ディスクのエラー信号の発生を低減することができ、各種光ディスク用のスタンパとして好適であり、半導体用スタンパにも適用することができる。

図１は、マスタースタンパの製造方法の一例を示す工程図である。 図２は、マスタースタンパから光ディスク用サンスタンパを製造する方法の一例を示す工程図である。 図３は、ロールタイプテープ研磨装置の一例を示す概略図である。 図４は、パッド式テープ研磨装置の一例を示す概略図である。 図５は、裏面研磨時間と研磨前の裏面粗さとの関係を示すグラフである。 図６は、裏面研磨時間とスタンパの反り量との関係を示すグラフである。 図７は、裏面研磨時間とスタンパの反り量との関係を示す模式図である。 図８は、めっき浴ｐＨと研磨前の裏面粗さとの関係を示すグラフである。 図９は、電鋳工程を、初期から２５μｍの厚みまではｐＨ４．２のニッケルめっき浴で行い、残りの２７５μｍの厚み部分をｐＨ３．２のニッケルめっき浴で行う状態を説明するための説明図である。

符号の説明

１ 基板
２ レジスト層
３ レーザー露光
４ 現像
５ 導電層
６ Ｎｉ電鋳層
７ マスタースタンパ
８ Ｎｉ酸化膜
９ マザースタンパ
１０ サンスタンパ
１３ 研磨ヘッド（コンタクトローラ）
１４ スタンパ（裏面側）
１５ 回転テーブル
１６ テープ送りローラ
１７ テープ巻取りローラ
１８ 摩擦熱冷却手段
２０ パッドテープ
２１ 研磨ヘッド（回転パッド）

Claims (6)

1. 凹凸微細パターンが形成されたマザースタンパに対して、ニッケル電鋳層を作製する電鋳工程と、
   凹凸微細パターンが転写されたニッケル電鋳層における転写面の反対側である裏面を研磨する裏面研磨工程と、を少なくとも含み、
   前記電鋳工程において、前記ニッケル電鋳層の裏面を含む厚み部分の電鋳を、ｐＨ２．５〜３．４のニッケルめっき浴により行うことを特徴とする光ディスク用サンスタンパの製造方法。
2. 電鋳工程において、初期から所定の厚みまでをｐＨ４．０〜４．５のニッケルめっき浴で行った後、裏面を含む厚み部分の電鋳を行う請求項１に記載の光ディスク用サンスタンパの製造方法。
3. ニッケルめっき浴が、スルファミン酸ニッケルめっき浴である請求項１から２のいずれかに記載の光ディスク用サンスタンパの製造方法。
4. 裏面研磨工程が２５分間以内で行われる請求項１から３のいずれかに記載の光ディスク用サンスタンパの製造方法。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の光ディスク用サンスタンパの製造方法により製造されたことを特徴とする光ディスク用サンスタンパ。
6. 裏面研磨後の反り量が０．５ｍｍ以下である請求項５に記載の光ディスク用サンスタンパ。

Images