JP2009129486A - 情報記録媒体基板製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラス基板を加熱・加圧成形する際にセンターホールには金属薄板を挿入し、主面上には微細凹凸信号を形成するように同時一体成形を行うことで、信頼性が高く量産性に優れ、センターホール近傍から情報記録媒体が割れてしまうことのない情報記録媒体基板を効率よく提供する。
【解決手段】ガラス基板を加熱、加圧することで、ガラス基板の少なくとも１主面上に微細凹凸信号を直接形成すると同時にセンターホールに金属薄板を固着する。
【選択図】図４

Description

本発明は、光ディスク等の情報記録媒体に用いられる基板として、ガラス基板を製造するための製造方法に関するものである。

特開２００５−２５８２２号公報

例えば情報記録媒体としての光ディスクには、微細凹凸信号が転写されるプラスチック基板を射出成形等により成形し、反射膜や記録層を積層した、記録・再生を行うＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、多層構造のＤＶＤであるＳＤ−９やＳＤ−１８、ＢＤ(Blu-ray disc：登録商標)等がある。
これらの光ディスクにおけるプラスチック基板を成形する際には、凹凸状の情報信号である微細凹凸信号（転写パターン）を有したスタンパを、基板成形装置の金型内に配置・固定し、例えば射出成形により成形する。
これにより、例えば再生専用型の光ディスクの基板としては、スタンパの転写パターンで転写された微細凹凸信号がピットパターンとして形成された状態で生成される。
また、記録可能型の光ディスクの基板としては、アドレス情報や記録溝のグルーブを予め形成した基板が生成される。
このようなスタンパを用いた射出成形により、プラスチック基板を容易に大量に生成できる。

また、例えば情報記録媒体としてのハードディスク（以下ＨＤと表記）においては、鏡面研磨されたガラス円板やアルミ円板に記録層と滑剤等が塗布された基板が使用されている。そして、ＨＤの基板を成形する場合は、記録膜を製膜後にサーボライターで光ディスクの微細凹凸信号に相当するサーボ情報を１枚毎に記録してイニシャライズしている。

光ディスクとＨＤのそれぞれの基板における主な違いは、記録再生ヘッドと信号記録層の間の距離（以下ＷＤ：warking disutanceと表記）の大小にあり、ＨＤのＷＤが数１０ｎｍ以下なのに対して、記録密度の高い光ディスクのＷＤは、例えばＢＤでも数１００μｍと１万倍近い開きがある。
このために、ＨＤでは基板が動作環境や保存環境の変化、記録膜の応力の変化などでも変形しない基板を必要としており、鏡面研磨されたガラス円板やアルミ円板に記録層と滑剤等が塗布された基板が使用されている。
例えば、ＨＤの基板の材料として温湿度等で吸湿変形の少ないプラスチック基板を用いた場合でも、射出成形で基板を形成すると基板の外周の膨らみは避けがたい。図１３は、プラスチック基板を射出成形により形成した場合の、そのプラスチック基板の半径方向の位置を横軸にとって、その表面位置を測定した結果を示している。
この、図１３からも分かるように、プラスチック基板には、その外周に膨らみが発生しており、記録再生ヘッドが衝突したり、動作・保存環境の温湿度等での基板反りなどが発生する可能性が有ることからＨＤの基板として使用するには難しい。

一方、光ディスクでは、例えばＢＤでも数１００μｍとＷＤが広いのでその許容値内であれば基板は温度や湿度や記録膜の応力で変形しても記録再生に支障は無いため、射出成形等で大量生産ができるポリカーボネート等のプラスチック基板が用いられている。
ところで、この光ディスクに用いられる基板には、ガラス基板にフォトレジストを塗布して、乾燥後にレーザー等の手段で露光現像或いはマスク露光・現像後にリアクティブエッチング（以下ＲＩＥと表記）して微細凹凸信号を基板上に掘り下げた半導体製法に準じて製造される基板もある。
このＲＩＥにより製造されるガラス基板は、微細凹凸信号層を含む全体がガラスでありその製造プロセスを図１４に示す。
まず、図１４（ａ）の１枚のガラス基板２０に、図１４（ｂ）に示すようにレジスト２１を塗布する。そして、図１４（ｃ）のようにガラス基板２０に塗布したレジスト２１の乾燥後に直接、目的とする微細凹凸信号に対応する露光或いはマスク露光を行うことでレジスト２１には露光部２２、未露光部２３にわかれる。そして、現像することで図１４（ｄ）のようにガラス基板２０には露光部２２のみが残り、そしてＲＩＥを図１４（ｅ）のように行った後、露光部２２を除去すると、図１４（ｆ）のように微細凹凸信号が形成されたガラス基板２０となる。
但し、このＲＩＥは、ガラス基板１枚毎に行わなければならず、光ディスクを製造するにはプロセスコストが高くなってしまうという難点がある。

なお、光ディスクを製造する手法としては、他に２Ｐ法と呼ばれる手法があるが、生産性等に難点があり、この２Ｐ法を用いてガラス基板での光ディスクの製造は難しい。

また、高密度記録大容量光ディスクのＢＤの場合、対物レンズの開口数（以下ＮＡと表記）が０．８５と大きいが、記録・再生する場合、下の式で明らかな様にレンズの焦点深度が従来の光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ等）に比べ非常に小さく光透過層と記録層の厚さとの合計が対物レンズの許容厚み誤差内にする必要がある。
なお、下記の式におけるｆはレンズの焦点距離を示し、Ｄは対物レンズの有効径、λはレーザ光の波長を示している。
ｆ＝Ｄ／２ＮＡ＞ＷＤ
焦点深度＝λ／（ＮＡ）²
そして、対物レンズの性能上光透過層及び中間層（接着層）と記録層の合計は８０〜１００μｍで厚さムラ±２μｍ以下の均一な厚さの層にする基板が必要である。本来はガラス基板が信頼性の上で最適であるものの生産性の低さやコスト高によりプラスチック基板が使用されている。
さらに、ニアフィールドディスクの様にＢＤ以上の高ＮＡの高密度光ディスクでは、ディスク製造過程や動作環境や保存環境下にあっても、ＨＤに使用される基板のようにディスクの変形が無いものが理想とされているが、このニアフィールドディスクの場合も生産性の低さやコスト高などからプラスチック基板のように光学的に透明で、機械強度に優れた射出成形品が使用されている。

ここまで説明してきたようにガラス基板は、プラスチック基板よりも信頼性はあるが、ガラス基板を用いて光ディスクを製造するとなるとプロセスコストが高くなることでの生産性の低さやコスト高という難点がある。そのため、アライアンスや工程内リファレンスディスク、ドライブ調整用等の特殊用途のみで使用される場合が多かった。

一方、プラスチック基板は射出成形等で大量生産ができることもあり高い生産性はあるものの、図１３でも説明したように、射出成形により形成したプラスチック基板の外周には膨らみが発生することがある。
さらに、プラスチックの特徴として、吸湿し、膨張する性質があり、片面のみに情報信号があるＢＤのような光ディスクでは記録膜や保護膜の応力変形に加え温湿度の急激な変化により、ディスクの片面より吸湿や脱水される関係で１．２ｍｍの厚さを有するディスクであってもバイメタル現象により変形し易くなる。
例えば半径方向のチルト許容範囲はＮＡ０．６のＤＶＤが±０．４°で、ＮＡ０．８５のＢＤディスクが±０．３°とＮＡが大きくなるほど許容値は小さい。
チルト許容度 ∝ λ／（ＮＡ）³
厚さムラ許容度 ∝ λ／（ＮＡ）⁴
ディスクの強度 ∝ （厚さ）³

そこで、特許文献１には、ガラス基板からなる記録媒体基板で、平坦性、信頼性、量産性のある記録媒体基板が記載されている。

ところで、図１５（ａ）は、ガラス基板を用いて成形した情報記録媒体としてのディスク１０の全体図を示している。図示するようにディスク１０のセンターホールにはクランプ部１１が設置されている。
そして、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のディスク１０においてクランプ部１１を含むＡ部の断面図であり、レンズ１２を通した光が記録層１４に集光していることを示している。この図１５におけるディスク１０は、例えばガラス転移点が３００℃以下の低融点ガラスを使用する低融点ガラス基板１５の主面上に微細凹凸信号を形成し、その上に記録層１４を、更にその上に積層部１３を積層した後、クランプ部１１を記録層１４や積層部１３を積層した側からセンターホールに挿入して固定したものである。

この図１５に示したクランプ部１１は、完成したディスク１０がディスクドライブ装置への着脱を繰り返してもディスク１０が割れることを防止すると共に、クランプ部１１がドライブ中にマグネットクランプで固定する役割を果たすものである。
また、ディスク１０の成形時には、センターホールの近傍に微細なクラックやバリなどができてしまうことがあり、低融点ガラス基板１５を使用したディスク１０の場合、わずかな衝撃がきっかけとなって微細なクラックの部分から割れてしまうこともある。クランプ部１１は、このような割れを防止する機能も持つ。

上記のようにガラス基板は、信頼性はあるが、生産性に難点がある。
また、センターホールにクランプ部１１を装着して、割れの防止機能や、マグネットチャッキングを可能とするが、このクランプ部１１の取付は、ガラス基板成形後に接着剤やネジ止めなどにより行う。このため基板製造工程の手間は多くなり、生産性の向上に不利となっている。

そこで本発明では、ガラス基板を加熱・加圧成形する際にセンターホールには金属薄板を挿入し、主面上には微細凹凸信号を形成するように同時一体成形を行うことで、信頼性が高く量産性に優れ、センターホール近傍から情報記録媒体が割れてしまうことのない情報記録媒体基板を効率よく提供することを目的とする。

本発明の情報記録媒体基板製造方法は、所定形状のガラス基板を生成し、該ガラス基板を予備加熱するガラス基板準備工程と、上記ガラス基板を挟接する第１スタンパと、第２スタンパとが配置された情報記録媒体基板成形装置に、上記ガラス基板を配置するとともに、該ガラス基板のセンターホールに嵌め込まれることとなる位置に上下一対の金属薄板を配置する配置工程と、上記配置工程により上記情報記録媒体基板成形装置に配置された上記ガラス基板を成形温度にまで加熱する加圧予備工程と、上記情報記録媒体基板成形装置において上記第１スタンパと上記第２のスタンパにより、上記ガラス基板と上記金属薄板を挟み込んだ状態で加圧する加圧工程と、上記加圧工程で加圧した上記ガラス基板と上記金属薄板から上記第１スタンパと上記第２スタンパを剥離する剥離工程とを有する。

また上記第１スタンパと上記第２スタンパの少なくとも一方は、上記加圧工程により、情報信号となる微細凹凸信号を上記ガラス基板に形成するためのスタンパとされているものとする。
また、一対の上記金属薄板は、マグネットクランプが可能な金属部材で形成されるとともに、それぞれが上記センターホールに嵌め込まれた状態で、上記センターホールの内周面及びセンターホール周囲部分の基板上下平面を覆う形状とされている。
また一対の上記金属薄板は、基板上下平面を覆う部位に、１又は複数の貫通穴が設けられている。

また上記第１スタンパ及び上記第２スタンパは、ガラス基板に対する離型性が互いに異なるように表面処理を施したうえで用いられる。
例えば上記第１スタンパ及び上記第２スタンパの表面処理は、それぞれ白金、又はダイヤモンドライクカーボン、又はアモルファスカーボンの成膜処理として行われる。
また上記ガラス基板準備工程では、上記ガラス基板の表面を梨地状又はマット状に加工する。
また上記ガラス基板準備工程では、光学的に透明なガラス組成物からなり、常温から成形温度までの間に結晶化領域を有しない低融点ガラス素材を用いて所定の形状の上記ガラス基板を生成する。

また上記情報記録媒体基板成形装置は、上記第１スタンパを装着した第１の金型と、上記第２スタンパを装着した第２の金型と、上記第１の金型を加熱する第１の加熱盤と、上記第２の金型を加熱する第２の加熱盤とを備え、上記加圧予備工程では、上記第１の金型に装着された上記第１スタンパと、上記第２の金型に装着された上記第２スタンパとにより上記ガラス基板を挟み込んだ状態で、上記第１の加熱盤と上記第２の加熱盤で加熱することにより、上記ガラス基板を成形温度まで加熱する。
或いは、上記情報記録媒体基板成形装置は、第１の補助加熱盤を介して上記第１スタンパを装着した第１の金型と、第２の補助加熱盤を介して上記第２スタンパを装着した第２の金型と、上記第１の金型を加熱する第１の加熱盤と、上記第２の金型を加熱する第２の加熱盤とを備え、上記第１の加熱盤と、上記第２の加熱盤は、上記第１の金型と上記第２の金型を、上記成形温度に達しない所定温度範囲に維持する加熱を行うとともに、上記加圧予備工程では、上記第１の金型に装着された上記第１スタンパと、上記第２の金型に装着された上記第２スタンパとにより上記ガラス基板を挟み込んだ状態で、上記第１の補助加熱盤と上記第２の補助加熱盤で加熱することにより、上記ガラス基板を成形温度まで加熱する。

これらの本発明は、センターホールを有する低融点ガラス素材のガラス基板に、一対の金属薄板をセンターホールに挿入し、加熱及び加圧する。これにより、微細凹凸信号（例えばピットパターンなど）を直接ガラス基板に形成するとともに金属薄膜をセンターホールのクランプ部として一体成形する。

本発明によれば、ガラス基板の主面上に微細凹凸信号を直接形成すると同時にセンターホールに金属薄板を設置して一体成形を行うことができ、効率的に情報記録媒体基板を成型することができる。これによって信頼性の高いガラス基板、ひいてはガラス基板を用いた記録媒体の生産性を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態としての情報記録媒体基板の製造方法を説明していく。
図１は、本実施の形態の情報記録媒体基板を用いたディスク１００とその一部の断面図である。
図１（ａ）は、ディスク１００の全体を示している。そして、図１（ｂ）は、図１（ａ）においてクランプ部３０が装着されているセンターホール近傍としてのＢ部の断面を示している。
図１（ｂ）に示すようにディスク１００は、凹凸状の情報信号である微細凹凸信号（例えばピットパターン）が形成された低融点ガラス基板３１の上に反射膜を成膜して記録層３２とし、その上に更に積層部（カバー層）３３が形成されている。

そして、センターホールには、ディスクドライブ装置のスピンドル機構に対して着脱する一対のＬ字形状のクランプ部３０ａ、３０ｂが取り付けられている。このクランプ部３０ａは低融点ガラス基板３１の記録層３２が積層されている側から、クランプ部３０ｂはその反対側から、それぞれセンターホールに挿入された状態で固定されている。
このようなディスク１００に、例えば再生用のレーザ光が照射される場合、図示するように、レンズ３４を通した再生用のレーザ光は積層部３３が積層されている側から入射して記録層３２で集光するようにされる。

図２（ａ）はクランプ部３０ａの平面図、図２（ｂ）はクランプ部３０ａ、３０ｂの断面図を示している。
クランプ部３０ａ、３０ｂは、円筒部の一端面側がフランジ面とされる形状とされている。そして一対のクランプ部３０ａ、３０ｂは、上記図１（ｂ）のように、それぞれがセンターホールに嵌め込まれた状態で、センターホールの内周面及びセンターホール周囲部分の基板上下平面を覆う形状とされている。

このクランプ部３０ａ、３０ｂは、低融点ガラス基板３１の成形時に、後述する図４の加圧工程によって溶融したガラスが図６の基板成形装置のセンターガイドピン４１の間に流れて固着することなどを防止する役目を持っている。
またクランプ部３０ａ、３０ｂは、ディスク１００の完成後に、ディスク１００がディスクドライブ装置に着脱を繰り返しても、ディスク１００が割れる事を防止する役割を果たしている。

図２（ａ）のように、クランプ部３０ａのフランジ面には、ガラス基板３１との密着を図るために複数個の貫通穴３５が設けられている。図示していないが、クランプ部３０ｂも同様である。
本実施の形態のクランプ部３０ａ、３０ｂには１つのクランプ部に４５°間隔で８個の貫通穴３５を設けているが、これはガラスとの密着を図る目的としては何個でもよい。また、クランプ部３０ａ、３０ｂとガラス基板に対する固着性に問題が無ければ、貫通穴３５を設けなくてもよい。

図２（ｂ）に示すように、クランプ部３０ａの円筒部分の外径ａはクランプ部３０ｂの円筒部分と重ならないようになっており、クランプ部３０ｂの円筒部分の外径をｂ、円筒部分の厚みをｄとすると、
ａ＝ｂ−２ｄ
となる。
そして、クランプ部３０ａ、３０ｂの各円筒部分の経がこのようなサイズとされることにより、図１（ｂ）のようにクランプ部３０ａ、３０ｂを低融点ガラス基板３１のセンターホール部部分に挟み込むようにして嵌合することが可能となるものである。
また、クランプ部３０ａの高さはｈ、クランプ部３０ｂの高さはｈ−ｄｆ（ｄｆはクランプ部３０ａのフランジ面の厚さ）となっており、クランプ部３０ａ、３０ｂを重ね合わせた場合の高さは高さｈとなる。
嵌合したクランプ部３０ａ、３０ｂの高さｈと低融点ガラス基板３１の厚さをｔとした場合の、高さｈと厚さｔの関係性はｔ≧ｈとされればよい。
この関係性は、ディスク１００の成形時に、低融点ガラス基板３１から溶融したガラスがセンターガイドピン４１側に流れないようにするためである。
また、クランプ部３０ａの厚みｄｆは、例えばディスク１００成形後の低融点ガラス基板３１の厚さが０．５〜０．６ｍｍの場合、０．２ｍｍ以下となるようにする。

また、このクランプ部３０ａ、３０ｂの材質は、４００℃前後の熱で酸化変色が少なく、且つ、ドライブに固定するためのマグネットクランプが可能なものである。例えばＳＵＳ４３０等を採用できる。
このクランプ部３０ａ、３０ｂにより、ディスク１００をディスクドライブ装置に装着するときにマグネットクランプができることで、スリップなどがおきにくくなる。さらに、クランプ部３０ａ、３０ｂは、センターホールにおいて低融点ガラス基板３１に挟み込むようにして嵌合されているのでディスクドライブ装置との着脱において衝撃でディスク１００が割れる危険性を低くすることができる。

ここで、本実施の形態における情報記録媒体基板としての低融点ガラス基板３１の素材の低融点ガラスと、従来のプラスチック基板の素材のディスク用透明プラスチックとの違いを説明する。
プラスチック基板では成膜時の真空下で樹脂内部からのガス発生や吸湿による水分に伴う真空度の低下、これらのガスが記録膜に取り込まれる結果、記録特性が悪くなる対策や複屈折安定の為に成膜前に１３０℃以下の温度で長時間アニール（焼鈍処理）する必要がある。
しかし、低融点ガラス基板３１では、この様な事は必要とせずにそのまま使用することができる。また、ＨＤのように磁気記録膜を成膜する際に保持力等、磁気特性を向上させる為に基板を２００℃以上に加熱する事で異方性をあげた磁気記録膜を成膜する必要がある光ディスクにおいても同様の事が行える。

また、図１（ｂ）に示した低融点ガラス基板３１を用いた光ディスク１００の場合、従来のプラスチック基板では記録層３２の応力や、積層部３３の構造材料と基板の吸湿の違いなどで剛性がガラスに比べ劣る所から１ｍｍ以上の基板の厚みでも動作環境や保存環境の急激な変化の際に光ディスク１００全体の変形を起こすため薄型化は難しかった。
しかし、ガラスの剛性率が図３に示した低融点ガラスを構成するＧ−１、Ｇ−２は、ディスク用透明プラスチックを構成するＰ−１、Ｐ−２より高く、吸湿変形がほとんど無いところからプラスチック基板の１／３の厚さと等価になり、例えば０．５ｍｍ厚のガラス基板でも１．２ｍｍ厚プラスチック基板以上に信頼性が得られる。
また、Ｇ−１、Ｇ−２の比重はＰ−１、Ｐ−２の約３倍であるが上述したように厚さが１／３で済むのでディスクドライブ装置のスピンドルモータにかかる負担は等価で基板厚を薄く出来るメリットが大きい。
さらに、Ｇ−１、Ｇ−２は、剛性率がＰ−１、Ｐ−２より優れており、例えば片面信号ディスクでも成膜や保護膜の応力や温湿度変化を伴う動作・保存環境下でも基板の反りがあまり無い信頼性の高いディスク１００が得られる。

[第１の実施の形態]
以下に第１の実施の形態として、図４から図９において、低融点ガラス基板３１に微細凹凸信号とクランプ部３０を一体成形する製造方法について説明する。
まず、低融点ガラス基板３１を予め所望のディスク１００の円板形状と同じかそれに近い形状にスライス等の手段で事前に作成し、この円板を熱変形温度以下で予備加熱する。そして、４００℃前後の屈伏点を超える温度に加熱された金型内に、低融点ガラス基板３１と微細凹凸信号を有する一対のスタンパとクランプ部３０と一緒に配置して、しかるのちに低融点ガラス基板３１全体が流動しない範囲で表層のみが流動する温度下で加圧する。その後、冷却後にスタンパの微細凹凸信号が形成された所望の低融点ガラス基板３１を得るものである。

図４は、低融点ガラス基板３１に微細凹凸信号とクランプ部３０を一体形成した成形基板を製造するための工程を示したフローチャートである。
まず、ガラス基板準備工程として、ステップＦ１０１においてガラス基板のサイズを加工する。即ち、低融点ガラス基板３１のサイズを所望のディスク１００の円板形状と同じか近い形状に加工し、厚さは、成形後の基板厚よりも０．１〜０．２ｍｍ厚いサイズに加工する。
なお、低融点ガラス基板３１としては、光学的に透明なガラス組成物からなり、常温から成形温度までの間に結晶化領域を有しない低融点ガラス素材を用いることが好ましい。

そして、ステップＦ１０２において、ガラス基板をサンドブラスト加工する。即ち、低融点ガラス基板３１の両面にサンドブラストで表面を梨地状又はマット状に加工するものである。例えば、低融点ガラス基板３１の表面が鏡面のまま後述する加圧工程を行った場合、低融点ガラス基板３１と接触するミラースタンパ４３、信号面スタンパ４７との貼り付きが起こり、巻き込まれた空気が逃げないで気泡になりやすくなってしまう。そこで、この気泡を逃がしやすくするために、表面を梨地状とする。

図５は、低融点ガラス基板３１にサンドブラスト加工を行った面の表面の粗さを示したグラフであり、縦軸は微細な凹凸の深さを、横軸は半径方向を示している。この図５に示すような低融点ガラス基板３１の表面の粗さを得るためには、研磨剤としてのアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）の粒子を、１００ｇ／ｍｉｎの噴射量、噴射圧力８kgf/cm²、噴射口よりの距離２５ｃｍ（ガンからワークまでの距離）でワーク移動速度３００ｍｍ／で吹き付けるものである。
そして、このようにして表面が梨地状に加工された低融点ガラス基板３１は、この図５のグラフのように最大粗さ３．５μｍ（好ましくは１．５μｍ）以下の凹凸が表面に形成され、加圧工程においてミラースタンパ４３、信号面スタンパ４７と接触したときに巻き込まれた空気の気泡を逃がしやすくすることができる。

続いて、ステップＦ１０３において、低融点ガラス基板３１の予備加熱を行う。この予備加熱を行わなわずに、後述する配置工程において上金型４２、下金型４８の熱盤温度が４００℃まで加熱した基板成形装置に常温の低融点ガラス基板３１を一気に投入すると、表層と内部では急激な熱膨張差が発生して割れたりクラックが起こる場合がある。そこで、低融点ガラス基板３１が割れたりクラックが起こるのを防ぐために予め図示しないオーブン等で低融点ガラス基板３１を１３０℃以上の雰囲気下で予備加熱するものである。

次に、図４の配置工程としては、まずステップＦ１０４において、基板成形装置に低融点ガラス基板３１とクランプ部３０ａ、３０ｂを配置する。
基板成形装置とは、図６（ａ）、図６（ｂ）に示す、低融点ガラス基板３１に微細凹凸信号（ピットパターン）を形成すると共に、クランプ部３０ａ、３０ｂを固着するための装置である。
この基板成形装置は、信号面スタンパ４７を装着する下金型４８と、ミラースタンパ４３を装着する上金型４２と、下金型を加熱する下加熱盤５０と、上金型４２を加熱する上加熱盤４０を備える。
そしてこの基板成形装置に低融点ガラス基板３１とクランプ部３０ａ、３０ｂを配置させる場合、下加熱盤５０の上にエジェクタ４９、下金型４８が配置された状態で、この下金型４８が有するセンターガイドピン４１に、信号面スタンパ４７、クランプ部３０ｂ、低融点ガラス基板３１、クランプ部３０ａが順次挿通される位置関係とされる。またその上方には、同じくセンターガイドピン４１が挿通できる位置関係で、ミラースタンパ４３を装着した上金型４２が配置する状態となる。

なお、信号面スタンパ４７の表面には、ガラス基板３１に形成する微細凹凸信号（ピットパターン）を形成するための転写パターンとしての微細凹凸信号が形成されている。
また、上金型４２と下金型４８の表面には酸化防止のためにＴｉＮ等のコーティングを施している。
また、このときミラースタンパ４３にはＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）４４を１００〜３００ｎｍコートし、信号面スタンパ４７にはＰｔ（白金）４６を５０〜１００ｎｍコートしたものを使用する。
このＤＬＣ４４とＰｔ４６は、低融点ガラス基板３１との離型応力が異なるものであるが、これらをコートすることで後述する剥離工程において低融点ガラス基板３１からミラースタンパ４３、信号面スタンパ４７を離型するときの剥離不良や割れ、欠け等の不良を防止する。
また、信号面スタンパ４７の表面が４００℃を超える熱で酸化劣化すると、これによって成形されたディスクの微細凹凸信号の成形に影響を与え、ディスクの再生時にノイズが増加するという現象が発生するが、Ｐｔ４６のコーティングにより酸化劣化を防ぎ、ディスク再生時のノイズ増加を防ぐためでもある。
なお、アモルファスカーボンをコーティング材として用いても良い。

図８は、成形基板を用いた情報記録媒体に関するノイズの周波数特性の測定結果を示したグラフである。図示する曲線ａはＰｔ４６をコートしたスタンパによって微細凹凸信号が成形基板に形成され、曲線ｂはＰｔ４６をコートしていないスタンパによって微細凹凸信号が成形基板に形成された場合を示している。この図８における曲線ａと曲線ｂを比較してもわかるように、曲線ｂでは酸化劣化の影響で、特に低周波数帯域でノイズレベルの増加が発生している。

ステップＦ１０５においては、油圧ラム５１を上昇させる。即ち、図６（ａ）のように金型キャビティーが構成された段階（未加圧状態で、上金型４２と下金型４８によるキャビティーが形成される位置）まで油圧ラム５１を上昇させる。

次に図４の加圧予備工程として、ステップＦ１０６において、キャビティー内に窒素を注入する。そしてキャビティー内に窒素ガスを注入した後、キャビティーを真空とする。これによりミラースタンパ４３、信号面スタンパ４７の酸化防止や後述する加圧工程時に気泡を生じないようにすることができる。

そして、ステップＦ１０７において、キャビティーが構成された状態で加熱を行う。
即ち、上加熱盤４０には上金型４２が、下加熱盤５０には下金型４８がボルトなどで取り付けられており、この上加熱盤４０と下加熱盤５０には、ヒーター等の温調回路で上金型４２と下金型４８を加熱することができる構造となっている。
そして、上金型４２と下金型４８の表面温度が低融点ガラス基板３１の表層のスキン層２００μｍ以下が屈服点を超える溶融状態より４０〜６０℃以内の温度となるようにする。例えば上加熱盤４０と下加熱盤５０は、上金型４２と下金型４８の表面温度が３８５℃以上（熱盤温度は４００℃）に常時加熱させておくものである。
例えば、上金型４２と下金型４８の表面温度を４００℃にする為には、上加熱盤４０の温度を４２５℃、下加熱盤５０の温度を４１８℃とする。上加熱盤４０と下加熱盤５０で温度に差があるのは、上金型４２と下金型４８の周辺より放熱によって金型の表面温度が低下するためであり、上加熱盤４０と下加熱盤５０の温度に差をもたせることで上金型４２と下金型４８の温度を同じとするためである。
そして、低融点ガラス基板３１やクランプ部３０ａ、３０ｂが成形温度に達する４５〜６０secの間、加熱する。即ちミラースタンパ４３、信号面スタンパ４７、低融点ガラス基板３１、クランプ部３０ａ、３０ｂが金型表面温度に達するまで、全体を加熱する。

次に図４の加圧工程としては、ステップＦ１０８で油圧ラム５１を上昇させて、ステップＦ１０９において加圧圧縮を行う。
即ち、例えば２５ｍｍ／分で油圧ラム５１を低速上昇させ、図６（ｂ）のように、低融点ガラス基板３１やクランプ部３０ａ、３０ｂの加圧圧縮を行う。そして、所定時間加圧圧縮を行い信号面スタンパ４７に形成されている微細凹凸信号を低融点ガラス基板３１に転写させると共にクランプ部３０ａ、３０ｂを低融点ガラス基板３１に一体化させた成形基板を得る。

次に図４の剥離工程として、ステップＦ１１０、ステップＦ１１１において、油圧ラム５１を下降させ、室温冷却させる。即ち、所定時間の加圧圧縮の終了後、上金型４２に真空固定されたミラースタンパ４３の真空を解除した後に例えば１００ｍｍ／分の速度で油圧ラム５１を下降させ、エンドポイントまできたところで停止する。そして、信号面スタンパ４７の吸着用真空を解除してエジェクター４９を例えば５kgf/ｃｍ²圧エアーで突き出し、成形基板とそれに密着しているミラースタンパ４３と信号面スタンパ４７を下金型４８から浮き上がるようにして、センターガイドピン４１共々基板成形装置から取り出し室温冷却を開始する。

そして、ステップＦ１１２、ステップＦ１１３において、ミラースタンパ４３と信号面スタンパ４７の離型を行う。
即ち、図７（ａ）の状態で室温冷却が行われているミラースタンパ４３と信号面スタンパ４７の表面温度が低融点ガラス基板３１のＴｇ点以下（例えば、低融点ガラス基板３１のＴｇ点が３００℃の場合は２５０℃前後）になった段階で、ＤＬＣ４４をコートしたミラースタンパ４３を成形基板から図７（ｂ）のように剥がす。
ガラスの親和力はＤＬＣ４４＞Ｐｔ４６のため、ＤＬＣ４４をコートしたミラースタンパ４３が先に剥がれることとなる。
そして、さらに除冷を進行させると低融点ガラス基板３１は成型収縮率の違いでＰｔ４６をコートした信面スタンパー４７より、図７（ｃ）のように自然に離型して成形基板が得られる。
このように、ガラス素材を使用した低融点ガラス基板３１はＴｇ点が高いので異方性を良くした成形基板を使用した光ディスクが得られる。
なお、ミラースタンパ４３にＰｔ４６をコートし、信号面スタンパ４７にＤＬＣ４４をコートしてもよい。

図９は、ここまで説明してきた成形基板の微細凹凸信号のパターンの測定結果を示したもので、縦軸を任意の位置をゼロレベルとして相対的に表示したものである。そして、この図９において、最大ピット深さ３２．３５９ｎｍ、最小ピット深さ２８．２０３ｎｍと良好な凹凸パターンが形成されていることが分かる。

ここまで説明してきた第１の実施の形態としての成形基板は、低融点ガラス基板３１に微細凹凸信号の形成と同時にクランプ部３０ａ、３０ｂを一体形成することができるで、効率的に情報記録媒体基板としての成形基板を製造でき、生産性を向上させることができる。
また、低融点ガラス基板３１に加熱、加圧を行うことで微細凹凸信号を形成するときに、溶融したガラスがセンターホール近傍で微細なクラックやバリとなることをクランプ部３０ａ、３０ｂを同時一体形成することで防ぐことができる。
さらに、加圧圧縮して微細凹凸信号を形成するので、外周膨らみやバリが無く最外周近傍まで記録再生ができ、記録容量を射出成形で製造した基板よりも増大する。

[第２の実施の形態]
上述してきた第１の実施の形態では、成形基板を製造する際、基板成形装置の上金型４２と下金型４８の表面温度を４００℃として成形基板を製造していた。そのため、上金型４２と下金型４８は、酸化によるサビや劣化対策として大気と接する主な面にはＴｉＮ等の耐酸化防止処理を施す必要があった。
以下に説明する第２の実施の形態は、上金型４２と下金型４８の温度は７０〜１６０℃とし、図１０に示すように配置される上補助加熱板５２と下補助加熱板５３を用いてミラースタンパ４３と信号面スタンパ４７の表面のみを選択的に３４０〜３６０℃にする成形基板の製造方法である。

この第２の実施の形態において、成形基板を製造するには、第１の実施の形態の成形基板の製造工程とほぼ同様のことを行う。ただ、第２の実施の形態の場合は、第１の実施の形態において使用した図６（ａ）、図６（ｂ）の基板成形装置のミラースタンパ４３と上金型４２の間に上補助加熱板５２を、信号面スタンパ４７と下金型４８の間に下補助加熱板５３を備えた図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示す基板成形装置を使用する。

この場合の基板成形装置は、信号面スタンパ４７を下補助加熱盤５３を介して装着する下金型４８と、ミラースタンパ４３を上補助加熱盤５２を介して装着する上金型４２と、下金型を加熱する下加熱盤５０と、上金型４２を加熱する上加熱盤４０を備える。
下補助加熱盤５３は例えば信号面スタンパ４７に固定され、また上補助加熱盤５２はミラースタンパ４３に固定されている。
そしてこの基板成形装置に低融点ガラス基板３１とクランプ部３０ａ、３０ｂを配置させる場合、下加熱盤５０の上にエジェクタ４９、下金型４８が配置された状態で、この下金型４８が有するセンターガイドピン４１に、下補助加熱盤５３を取り付けた信号面スタンパ４７、クランプ部３０ｂ、低融点ガラス基板３１、クランプ部３０ａが順次挿通される位置関係とされる。またその上方には、同じくセンターガイドピン４１が挿通できる位置関係で、ミラースタンパ４３、上補助加熱盤５２、上金型４２が配置する状態となる。
そしてこの基板成形装置では、上加熱盤４０と下加熱盤５０は、それぞれ上金型４２と下金型４８を、成形温度に達しない７０〜１６０℃の範囲に維持する加熱を行う。そして、信号面スタンパ４７と、ミラー面スタンパ４３とによりガラス基板３１を挟み込んだ状態で、下補助加熱盤５３と上補助加熱盤５２で加熱を行うことで、ガラス基板３１を成形温度（例えば３４０〜３６０℃）まで加熱するようにするものである。

この場合、先ず、図４のフローチャートに示したガラス基板準備工程と同様の工程を行い、次に配置工程として、図１０（ａ）に示すように、基板成形装置に低融点ガラス基板３１とクランプ部３０ａ、３０ｂ配置して、金型キャビティーが構成された段階（未加圧状態で上金型４２と下金型４８によるキャビティーが形成される位置）まで油圧ラム５１を上昇させる。
なお上金型４２と下金型４８は上加熱盤４０と下加熱盤５０により常時１６０℃の一定温度に温調されている。

そして、加圧予備工程として上補助加熱板５２と下補助加熱板５３を図示しない別の制御装置で電圧をＯＮ、ＯＦＦさせる事により信号面スタンパ４７とミラー面スタンパ４３の表面を加熱する。
図１１は、下補助加熱板５３の内部構造を示しており、この下補助加熱板５３は、フリットガラス５３ａ、発熱体５３ｂ、絶縁ガラス５３ｃから構成される。上補助加熱板５２も同様の構成よりなるものである。
図１２は、上補助加熱板５２と下補助加熱板５３への印加電圧をONとしたときの温度の変化を示している。例えば、印加電圧をONとしたときの印可条件を直流２００Ｖとした場合、７．７秒で（Ｂ）１６０℃→（Ａ）４００℃まで昇温したことがわかる。
このように上補助加熱板５２と下補助加熱板５３の温度を上昇させることで、例えば低融点ガラス基板３１に屈伏点が３１０℃のガラス素材を使用する場合、低融点ガラス基板３１の表層のスキン層２００μｍ以下が屈服点を超える溶融状態より４０〜６０℃以内の温度となるように電圧のＯＮ、ＯＦＦを繰り返して例えば３６０℃以上を保持させることができる。
そして、その他の加圧予備工程は第１の実施の形態と同様である。

次に加圧工程においては、図１０（ｂ）に示すようにして加圧圧縮を行うものであるが、第１の実施の形態の加圧工程との違いは、最高加圧に到達したときに上補助加熱板５２と下補助加熱板５３の印加電圧をＯＦＦとすることである。これにより、低融点ガラス基板３１のＴｇ点近くに来るまで加圧出来るためクリープによる微細信号凹凸が緩和することがない。
例えば８秒間の加圧において加圧終了３秒前に上補助加熱板５２と下補助加熱板５３による加熱をＯＦＦとし、加圧状態のまま冷却開始する。
その後、加圧工程を終了し、剥離工程に移る。
冷却が進みガラスのＴｇ点２８５℃になった時点で真空固定されたミラースタンパ４３の真空を解除したのち１００ｍｍ／分の速度で下金型４８が下降限で停止した後、信号面スタンパ４６の吸着用真空を解除してエジェクター４９を５kgf/ｃｍ²圧エアーで突き出しし、信号面スタンパ４７とミラースタンパ４３毎、低融点ガラス基板３１を室温に取り出す。
この際、信号面スタンパ４７とミラースタンパ４３の温度はＴｇ点以下なっているので即座にミラースタンパ４３を剥がすことができる。低融点ガラス基板３１はＰｔ４６コートした信号面スタンパ４７側に残るが、これは自己収縮で自然に剥離し、低融点ガラス基板３１を取り出すことができる。

ここまで説明してきた第２の実施の形態としての成形基板は、第１の実施の形態の成形基板と同様に、効率的に情報記録媒体基板としての成形基板を製造でき、生産性を向上させることができる。
そして、クランプ部３０ａ、３０ｂを一体形成することでセンターホール近傍で微細なクラックやバリとなることを防ぎ、加圧圧縮で成形基板を製造するので外周膨らみやバリが無く最外周近傍まで記録再生ができる。
さらに、上補助加熱板５２と下補助加熱板５３を用いることで、上金型４２と下金型４８を常時高温で保温する必要が無くなるので、酸化によるサビや劣化対策として耐酸化防止処理を施す必要がない。
また、第１の実施の形態の場合は、低融点ガラスの屈伏点３４７℃を超え微細凹凸信号を転写するために上金型４２と下金型４８の表面温度を常に４００℃まで保持する必要があったが、第２の実施の形態の場合、上補助加熱板５２と下補助加熱板５３でスタンパ表面温度のみを屈伏点を超え微細信号が転写する加圧時間のみ３６０℃以上に保持するので、金型全体温度はプラスチック射出成形の場合と同様の７０〜１６０℃に一定温調していればよい。これによって金型材質が熱劣化する事もなく金型シールのゴム製Ｏリングなどが使用でき、金型構造の幅が拡がる。

本発明の実施の形態の情報記録媒体の全体図と一部断面図である。 実施の形態の金型薄板の平面図と断面図である。 実施の形態の情報記録媒体基板の素材である低融点ガラスとプラスチック基板の素材である透明プラスチックの特性を比較した表である。 第１の実施の形態の情報記録媒体基板の製造工程を示すフローチャートである。 実施の形態のガラス基板にブラスト加工を行ったときの表面の粗さを示したグラフである。 第１の実施の形態のキャビティーを構成している基板成形装置と加圧圧縮している基板成形装置を示した図である。 実施の形態の成形基板から第１スタンパと第２スタンパを剥離している図である。 実施の形態のＰｔコートを施した成形基板とＰｔコートを施していない成形基板を用いた情報記録媒体に関するノイズの周波数特性の説明図である。 実施の形態の成形基板の微細凹凸信号のパターンの測定結果の説明図である。 第２の実施の形態のキャビティーを構成している基板成形装置と加圧圧縮している基板成形装置を示した図である。 第２の実施の形態の下補助加熱板の内部構造を示した図である。 第２の実施の形態の上補助加熱板と下補助加熱板の電圧をオンとしたときの温度の変化を示した図である。 従来の射出成形による基板の膨らみの測定結果を示すグラフである。 ＲＩＥにより製造される基板の製造プロセスを説明する図である。 従来の情報記録媒体の全体図と断面図である。

符号の説明

１０・１００ ディスク、１１・３０・３０ａ・３０ｂ クランプ部、１２・３４ レンズ、１３・３３ 積層部、１４・３２ 記録層、１５・３１ 低融点ガラス基板、２０ ガラス基板、２１ レジスト、２２ 露光部、２３ 未露光部、３５ 貫通穴、４０ 上加熱盤、４１ センターガイドピン、４２ 上金型、４３ ミラースタンパ、４４ ＤＬＣ、４６ 白金、４７ 信号面スタンパ、４８ 下金型、４９ エジェクタ、５０ 下加熱盤、５１ 油圧ラム、５２ 上補助加熱板、５３ 下補助加熱板、５３ａ フリットガラス、５３ｂ 発熱体、５３ｃ 絶縁ガラス

Claims (10)

1. 所定形状のガラス基板を生成し、該ガラス基板を予備加熱するガラス基板準備工程と、
   上記ガラス基板を挟接する第１スタンパと、第２スタンパとが配置された情報記録媒体基板成形装置に、上記ガラス基板を配置するとともに、該ガラス基板のセンターホールに嵌め込まれることとなる位置に上下一対の金属薄板を配置する配置工程と、
   上記配置工程により上記情報記録媒体基板成形装置に配置された上記ガラス基板を成形温度にまで加熱する加圧予備工程と、
   上記情報記録媒体基板成形装置において上記第１スタンパと上記第２のスタンパにより、上記ガラス基板と上記金属薄板を挟み込んだ状態で加圧する加圧工程と、
   上記加圧工程で加圧した上記ガラス基板と上記金属薄板から上記第１スタンパと上記第２スタンパを剥離する剥離工程と、
   を有することを特徴とする情報記録媒体基板製造方法。
2. 上記第１スタンパと上記第２スタンパの少なくとも一方は、上記加圧工程により、情報信号となる微細凹凸信号を上記ガラス基板に形成するためのスタンパとされていることを特徴とする請求項１に記載の情報記録媒体基板製造方法。
3. 一対の上記金属薄板は、マグネットクランプが可能な金属部材で形成されるとともに、
   それぞれが上記センターホールに嵌め込まれた状態で、上記センターホールの内周面及びセンターホール周囲部分の基板上下平面を覆う形状とされていることを特徴とする請求項２に記載の情報記録媒体基板製造方法。
4. 一対の上記金属薄板は、基板上下平面を覆う部位に、１又は複数の貫通穴が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の情報記録媒体基板製造方法。
5. 上記第１スタンパ及び上記第２スタンパは、ガラス基板に対する離型性が互いに異なるように表面処理を施したうえで用いられることを特徴とする請求項１に記載の情報記録媒体基板製造方法。
6. 上記第１スタンパ及び上記第２スタンパの表面処理は、それぞれ白金、又はダイヤモンドライクカーボン、又はアモルファスカーボンの成膜処理として行われたものであることを特徴とする請求項５に記載の情報記録媒体基板製造方法。
7. 上記ガラス基板準備工程では、
   上記ガラス基板の表面を梨地状又はマット状に加工することを特徴とする請求項１に記載の情報記録媒体基板製造方法。
8. 上記ガラス基板準備工程では、光学的に透明なガラス組成物からなり、常温から成形温度までの間に結晶化領域を有しない低融点ガラス素材を用いて所定の形状の上記ガラス基板を生成することを特徴とする請求項１に記載の情報記録媒体基板製造方法。
9. 上記情報記録媒体基板成形装置は、上記第１スタンパを装着した第１の金型と、上記第２スタンパを装着した第２の金型と、上記第１の金型を加熱する第１の加熱盤と、上記第２の金型を加熱する第２の加熱盤とを備え、
   上記加圧予備工程では、上記第１の金型に装着された上記第１スタンパと、上記第２の金型に装着された上記第２スタンパとにより上記ガラス基板を挟み込んだ状態で、上記第１の加熱盤と上記第２の加熱盤で加熱することにより、上記ガラス基板を成形温度まで加熱することを特徴とする請求項１に記載の情報記録媒体基板製造方法。
10. 上記情報記録媒体基板成形装置は、第１の補助加熱盤を介して上記第１スタンパを装着した第１の金型と、第２の補助加熱盤を介して上記第２スタンパを装着した第２の金型と、上記第１の金型を加熱する第１の加熱盤と、上記第２の金型を加熱する第２の加熱盤とを備え、
    上記第１の加熱盤と、上記第２の加熱盤は、上記第１の金型と上記第２の金型を、上記成形温度に達しない所定温度範囲に維持する加熱を行うとともに、
    上記加圧予備工程では、上記第１の金型に装着された上記第１スタンパと、上記第２の金型に装着された上記第２スタンパとにより上記ガラス基板を挟み込んだ状態で、上記第１の補助加熱盤と上記第２の補助加熱盤で加熱することにより、上記ガラス基板を成形温度まで加熱することを特徴とする請求項１に記載の情報記録媒体基板製造方法。

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