JP2009245505A - 光学情報記録媒体製造用の原盤 - Google Patents

Abstract

【課題】記録層として金属を含む無機レジスト層を用いた場合における記録層の酸化防止した光学情報記録媒体製造用の原盤を提供する。
【解決手段】光学情報記録媒体製造用の原盤は、基板上に設けられた無機レジスト層と、無機レジスト層を被覆する透光性の保護層と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ディスクなどの光学情報記録媒体に関し、特に、光学情報記録媒体のレプリケーションのための光学情報記録媒体製造用の原盤に関する。

データの記録密度が高められた高密度光ディスクが研究されている。高密度光ディスクにおいては、大容量を実現するため、データの記録再生に用いるレーザ光のビームスポット径を非常に小さく絞らなければならない。たとえば、ビームスポット径を小さく絞るためには、レーザ光を集光するための対物レンズの開口数（ＮＡ）を０．７以上、例えば０．８５程度まで大きくすると共に、レーザ光の波長λを４５０ｎｍ以下、例えば４００ｎｍ程度まで短くする。

従来のＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤなど光ディスクには、読み出し専用でデータの追記や書き換えができないタイプのＲＯＭ（Read Only Memory）型光ディスクと、データの追記はできるがデータの書き換えはできない追記型光ディスクと、データの書き換えが可能なタイプの書き換え型光ディスクとに大別できる。

ＲＯＭ型光ディスクにおいては、製造段階において基板に形成されるプリピットによりデータがあらかじめ記録され、追記型や書き換え型光ディスクにおいては、プリピットやトラックがあらかじめ形成され、その上に有機色素等や相変化材料等からなる記録材料層が形成され、記録材料層の化学的物理的変化に基づく光学特性の変化を利用してデータが記録される。これらＲＯＭ型以外の光ディスクにおいても、一般的に、光ディスクの回転制御に用いられるウォブリング信号など回転制御情報やデータの記録時の位置検索などに必要なアドレス情報などの信号は、原盤製造時に、予め凹又は凸部であるトラック（グルーブ又はランド）に記録されている。いずれの光ディスクもレプリケーションにて製造され、トラックなど凹凸パターンを原盤に記録し、記録原盤からディスクスタンパを形成し、該ディスクスタンパを用いて合成樹脂などを加熱プレス加工または射出成形し、該パターンが原盤から転写された記録面を備えた透光性基板などが形成されて、得られる。

所定パターンの原盤への記録は、例えばＬＢＲ（Laser beam recording）では、カッティング装置によってなされ、ブランク原盤を回転させつつ、その記録面へレーザビームをスポット照射し、レーザビームを半径方向に送ることにより、レーザスポットが所定ピッチで螺旋状のトラック軌跡を描き、その軌跡上において、記録原盤の回転速度及び情報内容に応じてレーザビームをオン／オフさせることにより原盤上にピット又はグルーブを記録する。

近年、ＢＤの記録密度を越えるより高密度化された記録媒体の研究開発が進められ、かかるトラックのピッチの極細化が望まれている。

プリピットやトラックを高解像度でパターニングを実現するため、高密度光ディスクの原盤作製手段として、有機レジストとＬＢＲの組み合わせや、無機レジストとＰＴＭ（Phase transition mastering）の組み合わせや、無機レジストとＥＢＲ（Electronic beam recording）の組み合わせによる作製プロセスが一般的である。

現在主流のＢＤ−ＲＯＭ（片面容量２５ＧＢ／直径１２０ｃｍ）用原盤の作成法は、ＬＢＲ及びＰＴＭを使用したものが主流であるが、更なる高密度の原盤を作製するには、レジスト層の高解像化が容易なＰＴＭ、ＥＢＲを使用した手法が採用されている。ＰＴＭにおいては、以下の提案がある。

例えば、Ｗｏ、Ｍｏなどの遷移金属の不完全酸化物を含む無機レジスト層を記録層として用いた原盤及び微細パターン形成方法が提案されている（特許文献１、２参照）。
特開２００３−３１５９８８ 特開２００３−２３７２４２

しかしながら、上記従来技術では、通常、無機レジストを使用した記録層は基板の上に成膜され、レーザー等で信号を記録される。基板としてはガラス基板、シリコンウエハ等が用いられるが、目的によっては石英ガラスなど、別の材料が使用される場合もある。

無機レジスト層としては、金属酸化物や金属窒化物などが用いられる場合がある。所望の性能を得るために、酸化、窒化の度合いを調整して記録層としての特性をコントロールするのが一般的である。無機レジスト層の膜厚は使用目的により様々であるが、１０ｎｍ程度から数百ｎｍ以上の場合もある。先にも述べたとおり、無機レジストの性能を制御するために酸化や窒化の度合いをコントロールする場合があるが、この際に成膜した無機レジストを空気中に取出すと、実験の結果、空気中の酸素と反応を起こして無機レジスト層の酸化が進んでしまったり、窒化していた部分の窒素が酸素に置き換わったりする可能性がある問題が知見された。

そこで、本発明の解決しようとする課題には、記録層として遷移金属の不完全酸化物など金属を含む無機レジスト層を用いた場合における記録層の酸化防止した光学情報記録媒体製造用の原盤を提供することが一例として挙げられる。

本発明の光学情報記録媒体製造用の原盤は、基板と、前記基板上に設けられた無機レジスト層と、前記無機レジスト層を被覆する透光性の保護層と、を備えたことを特徴とする。

本発明のディスクスタンパの製造方法は、基板上に無機レジスト層を形成する工程及び前記無機レジスト層上に透光性の保護層を形成する工程を含み、前記基板上に設けられた前記無機レジスト層及び前記透光性の保護層を備えた光学情報記録媒体製造用の原盤を形成する工程と、
前記原盤の前記保護層を介して前記無機レジスト層にエネルギービームを照射して潜像を形成する工程、前記無機レジスト層を現像して前記潜像に応じた凹凸形状を前記基板上に形成する工程と、前記凹凸形状が形成された前記基板に基づいて前記凹凸形状の反転形状を有するスタンパを形成する工程とを含むことを特徴とする。

無機レジスト層上に薄い保護膜を成膜し、空気中の酸素との接触を防ぐことにより不必要な酸化を防止することで、上記問題点を解決できる。保護膜としては誘電体のようなものも使用可能であるが、レジストへの記録後に現像などにより凹凸パターンを形成する際に容易に除去できる必要がある。

そこで、たとえば、アルミニウム薄膜は酸素の遮断が可能であり、薄膜であれば記録光を透過することが可能で、更にアルカリや酸の現像液に容易に溶けて除去できるため、ディスクスタンパの製造に適している。本発明の光学情報記録媒体製造用の原盤により、長時間の保管後にも安定して記録感度が維持できる効果が得られる。

ここで、エネルギービームとは、電離性を有さない低いエネルギーを持った電子などの粒子ビームや光などの電磁波を含む放射線をいう。レジストとは光や電子線あるいは熱等の照射エネルギーによって溶解性などの物性が変化する組成物であり、例えば、ノボラック樹脂系のフォトレジストなどの有機レジストや、遷移金属の酸化物などの無機レジストや、金属アルコキシドなどの無機有機レジストがある。

発明を実施するための形態

以下、本発明による実施の形態の例を図面を参照して詳細に説明する。

実施形態の光学情報記録媒体製造用の原盤１１は、図１に示すように、ガラスからなる円形の基板１２と、基板１２上に、これに接する無機レジスト層１６が記録層として設けられ、無機レジスト層１６上に被覆するように成膜された透光性の保護層１９を有する。このように、原盤１１は、基板１２上に接して設けられた無機レジスト層１６及び保護層１９の積層体を含む。このような構造の原盤１１に対しては、保護層１９側からレーザビームを集光照射することによってデータの記録が行なわれる。無機レジスト層１６の表面は、アルミニウムなどの保護層１９により酸素との接触から守られ、保護層１９により、無機レジスト層１６の保管中の酸化による特性変化を抑えることが可能になる。

基板１２は、原盤１１に求められる機械的強度を確保するための基体としての役割を果たすように基板１２の厚さが設定され、その材料としてはガラス、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＡｌＮまたはＳｉの材料を用いることが可能である。

無機レジスト層１６は、エネルギー照射で状態変化を起こす母材を含み、すなわち、母材として、レーザビーム照射のエネルギーにより、後工程のエッチングに対する耐性等の物性が変化される状態変化材料を含んで構成されている。無機レジスト層１６の母材は、状態変化を起こす材料であれば特に限定されず、例えば、遷移金属の不完全酸化物が用いられる。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。たとえば、無機レジスト層１６は、遷移金属、たとえば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）などのターゲットを備えた装置においてアルゴンならびに酸素の混合ガスを用いた反応性スパッタリングにより、基板１２上に成膜される。

保護層１９も、蒸着、スパッタリングなどの気相成長法により、無機レジスト層１６上に成膜される。保護層１９はＡｇ、Ａｌなど金属、半金属の透光性を有する程度の膜厚の薄い膜であり、酸溶液又はアルカリ溶液で溶解する材料から選択される。アルミニウム薄膜では膜厚１〜３０ｎｍが好ましい。また、保護層１９として誘電体を使用することが可能であるが、除去には薬品処理が必要になる。但し、酸系の現像液の場合には現像と同時に保護層も除去できる場合がある。同様に、酸系の現像液であれば銀系の薄膜でも同じ効果を期待できる。

次に、未記録のブランクの光学情報記録媒体製造原盤の製造方法の一例について説明する。

まず、ガラスなどの平坦な円形基板１２上に無機レジスト層１６を形成する。無機レジスト層１６は、気相成長法を用いて形成することができる。同様に、その上に保護層１９も気相成長法を用いて形成する。

次に、上記ブランクの原盤を用いた高密度ディスクスタンパ製造方法について説明する。

図２に示すように、レーザカッティング工程として、回転するブランクの原盤１１に対して、所定のＮＡ、波長、出力を有するレーザビームＬＢを保護層１９側から入射し無機レジスト層１６を照射露光する。保護層１９は十分に薄いために記録用のレーザ光を透過する。

このようなレーザビームＬＢの照射により、無機レジスト層１６の照射部分がレーザビームＬＢにより物性変化して、潜像laMが形成される。潜像の形成された部分の物性は、それ以外の部分（未記録領域）の物性と十分に異なった溶解性となる。従って、潜像部分とそれ以外の部分とでの溶解速度の相違により、現像することができる。これにより、所望とする光ディスクのピット、グルーブ等に応じた潜像パターンが無機レジスト層１６に形成される。

次に、現像工程として、図３に示すように、露光した原盤１１を現像装置（図示せず）に装着し、原盤１１を現像して潜像laM部分の無機レジスト層１６を除去し、露光した原盤１１上に記録すべき信号に対応する凹パターンを設け、現像原盤１１(光学情報記録媒体製造用の原盤)を得る。同時に、記録後の現像（酸またはアルカリ処理）により表面のアルミニウム保護層１９も溶解するので、所望のピット、グルーブ等が形成される。

次に、電鋳工程として、図4に示すように、現像原盤１１の凹パターン無機レジスト層１６上にニッケル又は銀などの導電膜CMをスパッタリング又は蒸着などの成膜方法によって形成する。次に、図５に示すように、メッキ処理により原盤１１の凹パターン上にニッケル等の金属を析出させてメッキして肉厚のメッキ層１０５（Ｎｉなど金属原盤）を形成する。

次に、図６に示すように、この金属原盤１０５を原盤１１から剥離した後、後処理工程において、酸及び又はアルカリ処理により金属原盤１０５上に残った無機レジスト層１６及び銀などの導電膜３を除去して、トリミングを施して整形して、ディスクスタンパ１０６が得られる。

なお、アルミニウムに代えて保護層にＺｎＳ−ＳｉＯ_２などの誘電体を使用する場合、誘電体層が透明であることから、保護膜によるレーザ光の減衰を抑えることができる効果がある。但しこの誘電体保護層を除去するためには希硫酸などでの処理が必要である。

以上は、ポジ無機型レジスト材料、すなわち、露光部の物性変化した箇所が現像液に選択的に溶解し易く、現像後に未露光部のレジストが残され露光部が凹部となる場合を説明したが、ネガ型無機レジスト材料、すなわち、露光部の物性変化した箇所が選択的に固化して、現像後に未露光部のレジストが溶解して露光部が凸部となり残るタイプを用いても、同様の工程で、ディスクスタンパが得られる。

さらにまた、基板１２及び無機レジスト層１６の間に記録補助層（図示せず）を設けて、記録補助層及び無機レジスト層の積層を記録層として用いることもできる。例えば、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎのうちの少なくとも１つを主成分として含む記録補助層は、露光波長のレーザビームを吸収し、熱に変換する。記録補助層の膜厚は、レーザビームがスポット照射されることによって無機レジスト層１６を変化させるために充分な膜厚であり、なおかつ必要以上に積層すると、より多くの熱量が必要となるため１〜１００ｎｍであることが好ましい。記録補助層は、接している無機レジスト層の反応を促進させる層であり、所定以上のパワーを持つレーザ光が照射されたとき、その変換した熱によって、無機レジスト層１６が部分的または全体的に状態変化（例えばアモルファスが結晶化へ移行）することにより潜像が形勢される。

この場合の無機レジスト層１６の母材は、酸化物、硫化物、窒化物またはこれらの組み合わせを主成分として用いることができる。具体的には、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＧｅＮ、ＧｅＣｒＮ、ＣｅＯ_２、ＳｉＯ、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、Ｔａ_２Ｏ_５及びＳｉＣからなる群より選択される少なくとも１種を主成分とすることが好ましい。また、無機レジスト層１６は、硫化物と、シリコン酸化物、ジルコン酸化物、ニオブ酸化物の群から選ばれる少なくとも１つと、の混合物であることが好ましい。例えば、またＳｉＯ_２混合成分に代えて、ＺｒＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５などの別の化合物でも混合可能である。さらにまた、無機レジスト層１６は、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２の混合物を主成分とすることがより好ましく、ＳｉＯ_２は５ｍｏｌ％〜９０ｍｏｌ％組成比でも可能であり、５ｍｏｌ％〜３０ｍｏｌ％が望ましい。

そして、レプリケーション工程においては、このディスクスタンパ１０６を射出成形装置の金型に装着し、金型を閉じてキャビティを形成し、このキャビティ内にポリカーボネート（ＰＣ）等の溶融樹脂を注入後、硬化させて、金型から取り出すことで、ディスクスタンパ１０６の凹凸が転写された光ディスク基板が得られる。
（実施例）
複数のブランク原盤を次のように作製した。まず、直径１２０ｍｍのガラス基板をスパッタリング装置にセットし、この基板上に、次に膜厚約５０ｎｍ程度のＭｏＯｘ（モリブデンの不完全酸化膜）からなる無機レジスト層をスパッタ法により形成した。同様に、膜厚約５０ｎｍ程度のＷＯｘ（タングステン不完全酸化膜）からなる無機レジスト層をスパッタ法により形成した。

その後、スパッタにより、それぞれの無機レジスト層の上にアルミニウム保護層を形成した。アルミニウム膜厚は膜厚１〜３０ｎｍ程度であった。

ブランク原盤（実施例のアルミニウム保護層付き原盤とアルミニウム保護層のない比較例原盤）に次のように情報を記録した。レーザビーム露光により、線速度一定で、トラックピッチ１６０ｎｍでピット長１５０ｎｍでデュティー比５０％の単一マークとスペースのパターン記録を行った。

露光した原盤を、アルカリ水溶液にて浸漬攪拌現像した。

現像後、原盤を純水洗浄し、エアーブローにて乾燥すると、露光されていない部分が残り、露光部分が除去され凹部パターンとなり、実施例、比較例のガラス原盤が得られた。

実施例と比較例との比較としては、ＭｏＯｘ（モリブデンの不完全酸化膜）では特に酸化の影響が顕著であった。一般的に使用されているＷＯｘ（タングステン不完全酸化膜）ではあまり酸化の影響は大きくないが、それでも皆無ではなかった。

実験したもののそれぞれの無機レジスト層膜厚は約５０ｎｍ程度であったが、２０〜７０ｎｍ程度でも可能である。また、ガラス基板の代わりにＳｉウエハを使う場合も可能である。無機レジスト層の形成では、純タングステン、または純モリブデンをスパッタする際にＡｒガスに酸素をある程度混ぜて酸化させた。酸素の流量により酸化の度合いをコントロールして記録性能を調整した。

アルミニウム薄膜を保護層に使用すると、露光後の現像液で溶解、除去ができ、その後続けて無機レジスト層の記録層の現像が行え、工程を簡略化できる効果がある。現像液はアルカリ性で、具体的には東京応化工業の、ＮＭＤ−３を使用した。現像の処理時間は５−１０ｍｉｎ程度であった。

本発明による実施の形態に係る光学情報記録媒体製造用の原盤を示す概略部分断面図である。 本発明による実施の形態の光学情報記録媒体製造用原盤の製造方法を説明するための概略部分断面図である。 本発明による実施の形態の光学情報記録媒体製造用原盤の製造方法を説明するための概略部分断面図である。 本発明による実施の形態の光学情報記録媒体製造用原盤の製造方法を説明するための概略部分断面図である。 本発明による実施の形態の光学情報記録媒体製造用原盤の製造方法を説明するための概略部分断面図である。 本発明による実施の形態の光学情報記録媒体製造用原盤の製造方法を説明するための概略部分断面図である。

符号の説明

１１ 原盤
１２ 基板
１６ 無機レジスト層
１９ 保護層
ＬＢ レーザビーム
laM 潜像
CM 導電膜

Claims (12)

1. 基板と、前記基板上に設けられた無機レジスト層と、前記無機レジスト層を被覆する透光性の保護層と、を備えたことを特徴とする光学情報記録媒体製造用の原盤。
2. 前記保護層が、酸溶液で溶解する材料からなること特徴とする請求項１記載の光学情報記録媒体製造用の原盤。
3. 前記保護層が、アルカリ溶液で溶解する材料からなることを特徴とする請求項１記載の光学情報記録媒体製造用の原盤。
4. 前記保護層が、膜厚１〜３０ｎｍのアルミニウム薄膜からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の光学情報記録媒体製造用の原盤。
5. 前記無機レジスト層は遷移金属の不完全酸化物からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の光学情報記録媒体製造用の原盤。
6. 前記遷移金属が、モリブデン又はタングステンであることを特徴とする請求項５記載の光学情報記録媒体製造用の原盤。
7. 基板上に無機レジスト層を形成する工程及び前記無機レジスト層上に透光性の保護層を形成する工程を含み、前記基板上に設けられた前記無機レジスト層及び前記透光性の保護層を備えた光学情報記録媒体製造用の原盤を形成する工程と、
   前記原盤の前記保護層を介して前記無機レジスト層にエネルギービームを照射して潜像を形成する工程、前記無機レジスト層を現像して前記潜像に応じた凹凸形状を前記基板上に形成する工程と、前記凹凸形状が形成された前記基板に基づいて前記凹凸形状の反転形状を有するスタンパを形成する工程とを含むことを特徴とするディスクスタンパの製造方法。
8. 前記保護層が、前記無機レジスト層の現像で用いられる酸溶液で溶解する材料からなることを特徴とする請求項7記載のディスクスタンパの製造方法。
9. 前記保護層が、前記無機レジスト層の現像で用いられるアルカリ溶液で溶解する材料からなることを特徴とする請求項7記載のディスクスタンパの製造方法。
10. 前記保護層が、膜厚１〜３０ｎｍのアルミニウム薄膜からなることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１に記載のディスクスタンパの製造方法。
11. 前記無機レジスト層は遷移金属の不完全酸化物からなることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１に記載のディスクスタンパの製造方法。
12. 前記遷移金属が、モリブデン又はタングステンであることを特徴とする請求項１１記載のディスクスタンパの製造方法。

Images