JP2009026393A

JP2009026393A - 光ディスク用スタンパの製造方法

Info

Publication number: JP2009026393A
Application number: JP2007189130A
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: 2007-07-20
Filing date: 2007-07-20
Publication date: 2009-02-05

Abstract

【課題】無機レジスト層の凹凸パターン上に導電層を形成することなく、電鋳を施し、転写性の良い光ディスク用スタンパの製造方法を提供する。
【解決手段】基板１０上に、０．５ａｔｏｍ％〜１．０ａｔｏｍ％の範囲でＳｎ（スズ）を含有する無機レジスト層１２を形成し、無機レジスト層１２を部分的に除去して所定形状の凹凸パターンを有する光ディスク原盤を作製し、凹凸パターンに酸処理又はアルカリ処理を行って凹凸パターンの表面を活性化状態にし、凹凸パターン上に金属層１６を形成し、金属層１６を凹凸パターンから剥離してスタンパを形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ディスク用スタンパの製造方法に係り、特に、基板上に無機レジストを用いて凹凸パターンを形成して光ディスク用原盤を作製し、その凹凸パターンが転写されるように金属層を形成して光ディスク用スタンパを作製する、光ディスク用スタンパ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−ＶＩＤＥＯ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ−Ｖｉｄｅｏ）等の再生専用型、ＣＤ−Ｒ（ＣＤ−Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）、ＤＶＤ−Ｒ（ＤＶＤ−Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）等の１回のみ記録が可能な追記型、ＣＤ−ＲＷ（ＣＤ−Ｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ）、ＤＶＤ−ＲＷ（ＤＶＤ−Ｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ）、ＤＶＤ-ＲＡＭ（ＤＶＤ−ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）等の複数回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、主として、表面に螺旋状または同心円状に交互に形成されたグルーブ及びランドと、これらグルーブ及びランドの少なくともいずれか一方に情報信号として形成されたピットと、からなる所定形状の凹凸パターンを有する例えば光透過性のディスク基板と、その凹凸パターン上に光ディスクの種類に応じて成膜された反射膜や記録膜等の各種機能膜と、により構成される。従って、良好な光ディスクを作製するにあたっては、特に、ディスク基板の表面に１/１０００μｍ単位の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、ポリカーボネート樹脂などの熱可塑性及び光透過性の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スタンパに、加熱により軟化した合成樹脂を射出させながら押し付け、光ディスク用スタンパの凹凸パターンを転写しつつディスク基板を成形する、所謂、射出成形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スタンパ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スタンパの製造方法の概略について、図４を用いて説明する。

先ず、図４（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、図４（ｂ）に示すように感光性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２１を形成する。

次に、図４（ｃ）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２２を、対物レンズ２３によって集光しフォトレジスト層２１に照射する。レーザ光２２が照射された部分のフォトレジスト層２１は感光して、所定形状のピットや案内溝等と略同一形状の潜像２４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２４が形成された基板２０にアルカリ性現像液による現像処理を施す。これにより潜像２４が除去され、図４（ｄ）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た光ディスク用原盤を得る。

次に、図４（ｅ）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（導電層）２５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４（ｆ）に示すように、第１金属層２５を電鋳用の導電層として、この第１金属層２５上にニッケル等の金属からなる第２金属層２６を電鋳により形成する。これにより、基板２０上に基板の凹凸パターンが転写された、第１金属層２５と第２金属層２６とからなる金属層２７が形成される。

最後に、図４（ｇ）に示すように、金属層２７を基板２０及びフォトレジスト層２１から剥離する。剥離した金属層２７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スタンパとなる。

この光ディスク用スタンパは、射出成形機の金型に組み込まれ、その凹凸パターンが転写され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スタンパ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、光ディスクにおけるディスク基板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、上記表面上の記録密度（記録面密度ともいう）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フォトンモードの光ディスク用スタンパの製造方法では、レーザ光や有機レジストの制約により、微細化された凹凸パターンを光ディスク用スタンパに高精度に形成することが難しくなるためである。

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０．１４μｍ程度、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、有機レジストを用いる従来の光ディスク用スタンパの製造方法では、上述の各寸法を実現するためにはアミン類の化学増幅型レジストを用いることになり、膨大な設備コストがかかるため、その改善が望まれる。

このため高密度の光ディスク用スタンパを作製する際には、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］及び［特許文献２］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スタンパの製造方法に関する発明が開示されている。

特開２００３−３１５９８８号公報特開２００４−１５２４６５号公報。

上記した特許文献１に開示された光ディスク用スタンパの製造方法及び光ディスクの製造方法において、ここでの図示を省略するものの、Ｗ（タングステン）やＭｏ（モリブデン）のような遷移金属の不完全酸化物を含み、該不完全酸化物は、酸素の含有量が前記遷移金属のとりうる価数に応じた化学量論組成の酸素含有量より小さいレジスト材料よりなるレジスト層を基板上に成膜した後、該レジスト層をレーザ光により記録用信号パターンに対応させて選択的に露光して潜像を形成し、この潜像を現像して所定の凹凸パターンが形成されたスタンパを用いて、その凹凸パターンが転写されたディスク基板を作製する旨が記載されている。

また、上記した特許文献２に開示されたレジスト材料及び微細加工方法において、ＷやＭｏのような遷移金属（ここでいう遷移金属の不完全酸化物とは、遷移金属のとりうる価数に応じた化学量論組成より酸素含有量が少ない方向にずれた化合物のこと、すなわち遷移金属の不完全酸化物における酸素の含有量が、上記遷移金属のとりうる価数に応じた化学量論組成の酸素含有量より小さい化合物のことである）の不完全酸化物を含んでなるレジスト層を選択的に露光して潜像を形成し、この潜像を現像して所定の形状にパターニングする旨が記載されている。

しかしながら、［特許文献１］及び［特許文献２］に開示された発明のように、無機レジスト層を用いる場合、この無機レジスト層を用いて形成された凹凸パターン上に電鋳用の導電層を形成した際、無機レジスト層の凹部におけるアスペクト比が大きいと、この凹部（ディスク基板の溝やピットに相当する）が導電層で完全に埋まらない場合がある。

従って、この金属層に所定の工程を行って作製された光ディスク用スタンパは、上記凹凸パターンの転写性が悪いため、この光ディスク用スタンパにより作製されたディスク基板の凹凸パターンの形状も悪くなる。そのため、このディスク基板を有する光ディスクの再生時に、読み取り性が悪い等の不具合が生じる場合がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、無機レジスト層の凹凸パターン上に導電層を形成することなく、電鋳を施し、転写性の良い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、
光ディスク用スタンパの製造方法において、
基板上に、０．５ａｔｏｍ％〜１．０ａｔｏｍ％の範囲でＳｎ（スズ）を含有する無機レジスト層を形成する無機レジスト層形成工程と、
前記無機レジスト層形成工程後に、前記無機レジスト層を部分的に除去して、所定形状の凹凸パターンを有する光ディスク原盤を作製する光ディスク原盤作製工程と、
前記光ディスク原盤作製工程後に、前記凹凸パターンに酸処理又はアルカリ処理を行って、当該凹凸パターンの表面を活性化状態にする活性化工程と、
前記活性化工程後に、前記凹凸パターン上に金属層を形成する金属層形成工程と、
前記金属層形成工程後に、前記金属層を、前記凹凸パターンから剥離してスタンパを形成する剥離工程と、
を有する光ディスク用スタンパ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スタンパの製造方法によれば、無機レジスト層上に電鋳用の導電層を形成することなく、電鋳を施し、転写性の良い光ディスク用スタンパを製造することができる。

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は本発明に係る光ディスク用スタンパの製造方法の実施例を説明するための模式的断面図である。

先ず、図１（ａ）に示す基板１０上に、図１（ｂ）に示すように、ＳｉＨ（水素化シリコン）層１１と、無機レジスト層１２と、を順次成膜する。

実施例では、基板１０として、直径が２００ｍｍ程度、厚みが０．７ｍｍ程度の円盤状のシリコン基板を用い、無機レジスト層１２の材料として、ＷＯ₂（二酸化タングステン）とＭｏＯ₂（二酸化モリブデン）との混合物を用い、その分子量比をＷＯ₂：ＭｏＯ₂＝９：１とした。

また、実施例では、無機レジスト層１２をＳnＯ₂（二酸化スズ）を含む構成とし、ＳnＯ₂におけるＳｎ含有量を０．５atom％〜１．０atom％の範囲とした。

なお、無機レジスト層１２中のＳnＯ₂におけるＳｎ含有量を０．５atom％〜１．０atom％の範囲とした理由については、後述することとする。

また、実施例では、ＳｉＨ層１１の厚さを８０ｎｍとし、無機レジスト層１２の厚さを７０ｎｍとし、各層１１，１２をスパッタリングにて順次成膜した。

また、実施例では、無機レジスト層１１の材料としてＷＯ₂とＭｏＯ₂との混合物を用いたがこれに限定されるものではなく、完全酸化物系やカルコゲナイド系等の周知の無機レジスト材料を用いることができる。また、無機レジスト層１１の膜厚は特に限定しないが、４０ｎｍ〜８０ｎｍの範囲が好ましい。

また、基板１０の材料としては、Ｓi（シリコン）の他に、ガラスや、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。

なお、基板１０としてＳｉ基板を用いる場合には、断熱材としてＳｉＨ層１１を基板１０上にスパッタリングにて成膜するが、基板１０として例えばガラス基板を用いる場合には、ガラスはシリコンに比べて熱伝導率が小さいため、ＳｉＨ層１１を特に設けなくても良い。

ところで、実施例では、無機レジスト層１１にＭｏＯ₂を用いたが、これは、無機レジスト層にレーザ光を照射し所定形状の潜像を形成する際、ＷＯ₂にＭｏＯ₂を混合させることにより、照射されたレーザ光の熱エネルギーの拡散効率が向上するので、潜像の形状が整うと共にその周面が滑らかな形状となり、また、現像のときにＷＯ₂を溶解させすぎないようにすることができるものである。

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）として、図１（ｃ）に示すように、例えば線速５ｍ/ｓで、ピーク波長４０５ｎｍ、レーザ出力１４ｍＷのレーザ光１４を対物レンズ１５によって集光し無機レジスト層１２に照射する。これにより、レーザ光１４が照射された部分の無機レジストは発熱し、アルカリ難溶なＷＯ₂及びＭｏＯ₂がアルカリ可溶なＷＯ₃及びＭｏＯ₃へと変化した潜像１３を形成する。

次に、潜像部分を除去して所定形状の凹凸パターンを形成する工程として、潜像１３が形成された基板１０をアルカリ性現像液、例えば２．３８％のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド現像液に１０分間浸漬する。これにより潜像１３部分が除去され、図１（ｄ）に示すように、基板１０上に所定の寸法形状の凹凸パターンが形成される。

ここで、無機レジスト層１２中のＳnＯ₂におけるＳｎ含有量と、凹凸パターンの凹部の深さ、換言すれば凸部の高さとの関係について、図２を用いて説明する。

図２は、無機レジスト層１２中のＳnＯ₂におけるＳｎ含有量と、凹凸パターンの凹部の深さ、換言すれば凸部の高さとの関係を示す図である。

なお、無機レジスト層の主材料としてＷＯ₂とＭｏＯ₂との混合物を用い、その分子量比をＷＯ₂：ＭｏＯ₂＝９：１とした。また、各条件における凹凸パターンの凹部の深さ（凸部の高さ）は、原子間力顕微鏡（Atomic Force Microscope；以下ＡＦＭと記す）を用いて測定（ｎ＝１０）し、その平均値を示した。

図２に示すように、上記Ｓｎ含有量の増加に応じて凹凸パターンの凹部の深さ（凸部の高さ）は小さくなるが、これは、Ｓｎ含有量の増加に応じて、無機レジスト層のアルカリ性現像液に対する溶解度が大きくなることにより、現像時の無機レジスト層の膜減りが増加するためである。

従って、現像後の無機レジスト層の厚さを所定の値とするためには、無機レジスト層を形成する際の厚さを、予め、Ｓｎ含有量に応じて厚くしておくことが望ましい。

その後、基板１０を水洗し、スピン乾燥等により乾燥する。

上述した工程により凹凸パターンが形成された基板１０は、後述する光ディスク用スタンパを作製するための光ディスク用原盤となる。

次に、上述の工程を経た無機レジスト層を酸溶液又はアルカリ溶液で活性化処理させる工程として、例えば１％の塩化水素（ＨＣl）水溶液に１０秒程度浸漬し、活性化処理を施す。

この活性化処理により、無機レジスト層の表面及びその近傍のＳｎＯ_２におけるＳｎ原子が、酸溶液又はアルカリ溶液と反応して活性化された状態となるため、活性化処理後の無機レジスト層の表面は電荷を帯びた活性化状態となる。

次に、図１（ｅ）に示すように凹凸パターン上に金属層を形成する工程として、無機レジスト層の表面が活性化された状態のうちに、例えばスルファミン酸ニッケル浴でニッケル電鋳を行って、凹凸パターン上に金属層１６を形成する。

金属層１６が形成される無機レジスト層の表面は活性化された状態にあるため、従来技術では必要であった電鋳用の導電層を形成することなく、電鋳を行うことができる。

また、実施例では、ニッケル電鋳法を用いて金属層１６を作製したが、これに限定されるものではなく、例えば、Ｃｕ（銅），Ｃｏ（コバルト），及びＳｎ（スズ）等の材料を用いることも可能である。

次に、図１（ｆ）に示すように、金属層１６を、基板１０，ＳｉＨ層１１，及び無機レジスト層１２から剥離する。

その後、剥離した金属層１６に、内外径加工および裏面研磨等の後処理を行うことにより、この金属層１９は光ディスク用スタンパとなる。

そして、この光ディスク用スタンパは、射出成形機の金型に組み込まれ、その凹凸パターンが転写され.光ディスク基板の製造に使用される。

ここで、上述した、無機レジスト層１２中のＳnＯ₂におけるＳｎ含有量を０．５atom％〜１．０atom％の範囲とした理由について、図３を用いて説明する。

図３は、無機レジスト層のＳnＯ₂におけるＳｎ含有量と、凹凸パターン（光ディスク用原盤）に対する金属層（光ディスク用スタンパ）の転写率との関係を示す図である。

なお、無機レジスト層の主材料としてＷＯ₂とＭｏＯ₂との混合物を用い、その分子量比をＷＯ₂：ＭｏＯ₂＝９：１とした。また、各条件における転写率は、ＡＦＭを用いて、金属層（光ディスク用スタンパ）形成前の光ディスク用原盤の凹凸パターンにおける凹部の深さ（凸部の高さ）、及び、剥離後の金属層（光ディスク用スタンパ）の凹凸パターンにおける凸部の高さ（凹部の深さ）をそれぞれ測定（ｎ＝１０）し、それぞれの平均値を算出し、金属層（光ディスク用スタンパ）の凹凸パターンにおける凸部の高さ（凹部の深さ）の平均値を、光ディスク用原盤の凹凸パターンにおける凹部の深さ（凸部の高さ）の平均値で割ったものである。

図３に示すように、無機レジスト層のＳnＯ₂におけるＳｎ含有量が０．５atom％〜１．０atom％の範囲において、金属層（光ディスク用スタンパ）の転写率は略１００％と良好な転写性が得られることを確認した。

ところで、図３において、上記Ｓｎ含有量が０atom％以上０．５atom％未満の範囲では、Ｓｎ含有量の増加に応じて上記転写率が大きくなっているが、これは、Ｓｎ含有量の増加に応じて活性化処理後の無機レジスト層の表面の活性化度が向上したことによりものと推察される。

また、図３において、上記Ｓｎ含有量が１atom％を超えると、ニッケル金属と酸化スズの密着性が増し、凹凸パターンが転写された原盤に酸化スズを含む酸化物の無機物質レジスト膜が移り、凹凸パターン形状を埋めてしまい、転写率を低下させてしまう。

そこで、上述の結果から、実施例では、無機レジスト層１２中のＳnＯ₂におけるＳｎ含有量を０．５atom％〜１．０atom％の範囲とした。

上記の方法によれば、無機レジスト層上に電鋳用の導電層を形成することなく、この無機レジスト層に電鋳を施し、転写性の良い光ディスク用スタンパを製造することが出来る。

本発明に係る光ディスク用スタンパの製造方法の実施例を説明するための模式的断面図である。無機レジスト層中のＳnＯ₂におけるＳｎ含有量と、凹凸パターンの凹部の深さ（凸部の高さ）との関係を示す図である。無機レジスト層のＳnＯ₂におけるＳｎ含有量と、凹凸パターン（光ディスク用原盤）に対する金属層（光ディスク用スタンパ）の転写率との関係を示す図である。従来の光ディスク用スタンパの製造方法の概略を説明するための模式的断面図である。

符号の説明

１０基板
１１水素化シリコン層
１２無機レジスト層
１３潜像
１４レーザ光
１５対物レンズ
１６金属層
２０基板
２１フォトレジスト層
２２レーザ光
２３対物レンズ
２４潜像
２５第１金属層
２６第２金属層
２７金属層

Claims

光ディスク用スタンパの製造方法において、
基板上に、０．５ａｔｏｍ％〜１．０ａｔｏｍ％の範囲でＳｎ（スズ）を含有する無機レジスト層を形成する無機レジスト層形成工程と、
前記無機レジスト層形成工程後に、前記無機レジスト層を部分的に除去して、所定形状の凹凸パターンを有する光ディスク原盤を作製する光ディスク原盤作製工程と、
前記光ディスク原盤作製工程後に、前記凹凸パターンに酸処理又はアルカリ処理を行って、当該凹凸パターンの表面を活性化状態にする活性化工程と、
前記活性化工程後に、前記凹凸パターン上に金属層を形成する金属層形成工程と、
前記金属層形成工程後に、前記金属層を、前記凹凸パターンから剥離してスタンパを形成する剥離工程と、
を有する光ディスク用スタンパの製造方法。