JP2010282672A - 光ディスク原盤、光ディスク原盤の製造方法、及び光ディスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ光によるフォトレジストの露光により形成された複数の凸部を備え、ディスク基板に微細な凹凸パターンを形成することができる光ディスク原盤を、ウエット処理を含む現像工程を経ることなく製造することができる、光ディスク原盤の製造方法を提供する。
【解決手段】ディスク状の基板３０上に、所定波長のレーザ光に感度を有するヒートモード型の感光材料を積層してフォトレジスト層３２を形成する。ディスク状の基板を回転させながら、フォトレジスト層の表面に、光ディスクの基板表面の凹凸パターンに応じて強度変調された所定波長のレーザ光で露光して、ヒートモード型の感光材料の膨張により、複数の凸部３２Ａを前記基板の回転軸に対し同心円状又はスパイラル状に形成する。これにより、表面に複数の凸部が形成されたフォトレジスト層を備えた光ディスク原盤を製造する。
【選択図】図３

Description

本発明は、光ディスク原盤、光ディスク原盤の製造方法、及び光ディスクの製造方法に関する。

光ディスクは、透明なディスク基板、ディスク基板上に形成された金属薄膜よりなる反射層、及び反射層上に形成された保護層を含んで構成されている。ディスク基板の表面には、情報信号を表すピットやグルーブ等の溝部（微細な凹凸パターン）が形成されている。かかる構造の光ディスクは、例えば、以下に示す方法により製造される。

まず、ガラス基板にフォトレジストを塗布する。このフォトレジストを情報信号に応じて露光する。これを現像してフォトレジストに凹凸パターンを形成し、レジスト原盤を作製する。そして、レジスト原盤から、電鋳等の手法によって金属表面上に凹凸パターンを転写し、凹凸パターンを備えたスタンパを得る。ディスク基板は、上記スタンパを用いて熱可塑性樹脂を射出成形して大量に複製される。このディスク基板上に、反射層及び保護層を形成する。

上述したとおり、光ディスクの製造方法では、スタンパを用いて、微細な凹凸パターンが形成されたディスク基板を複製している。従って、微細な凹凸パターンを形成するためには、精度の高いスタンパが必要となる。また、精度の高いスタンパを得るためには、レジスト原盤の作製精度の高さが重要となる。

近時、ＢＤ-ＲＯＭ（ＢＤ：ブルーレイ・ディスク）等、高容量の読み取り専用の光ディスクが販売されている。これら高容量の光ディスクでは、より微細なピットやグルーブを形成しなければならず、レジスト原盤の作製精度は、更に重要になる。

ディスク基板に微細な凹凸パターンを形成するために、フォトレジストの現像時間の制御工程を導入したレジスト原盤の作製方法や、無機レジストを用いたレジスト原盤の作製方法が提案されている（特許文献１、特許文献２）。

特開２００１−１９５７９１号公報 特開２００３−３１５９８８号公報 特開昭５９−８４３５６号公報

しかしながら、従来のレジスト原盤の作製工程は、通常、フォトレジストの非露光部を現像液でエッチングするエッチング工程、現像液を洗い流す洗浄工程等を含んでおり、ウエット処理を何度も行わなければならず、煩雑であるという問題があった。また、一般に、作製工程が煩雑化すれば、これに伴い作製精度も低下する。

例えば、特許文献１、２に記載のレジスト原盤の作製方法では、現像工程を省略できる訳ではない。また、特許文献３では、フォトレジストとして色素薄膜を形成し、色素薄膜にレーザ光を照射してピットを形成することで、現像工程を省略したレジスト原盤の作製方法が提案されている。しかしながら、この現像工程には、実際には現像で生じた分解物を溶剤で洗い流す洗浄工程（ウエット処理）が必要になる。

本発明は、上記事情に鑑み成されたものであり、本発明の目的は、レーザ光によるフォトレジストの露光により形成された複数の凸部を備え、ディスク基板に微細な凹凸パターンを形成することができる、光ディスク原盤を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、レーザ光によるフォトレジストの露光により形成された複数の凸部を備え、ディスク基板に微細な凹凸パターンを形成することができる光ディスク原盤を、ウエット処理を含む現像工程を経ることなく製造することができる、光ディスク原盤の製造方法を提供することにある。

また、本発明の更に他の目的は、レーザ光によるフォトレジストの露光により形成された複数の凸部を備え、ディスク基板に微細な凹凸パターンを形成することができる光ディスク原盤を用いて、従来の製造方法に比べて簡易な方法で、光ディスクを製造することができる、光ディスクの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために各請求項に記載の発明は、以下の構成を備えたことを特徴としている。

請求項１に記載の発明は、ディスク状の基板と、前記基板上にヒートモード型の感光材料を積層して形成されると共に、前記ヒートモード型の感光材料の表面に、複数の凸部が、前記基板の回転軸に対し光ディスクの記憶容量に応じたトラック間隔で同心円状又はスパイラル状に形成されたフォトレジスト層と、を備えた光ディスク原盤である。

請求項２に記載の発明は、前記ヒートモード型の感光材料が少なくとも４０ｎｍ以上の厚さで積層されると共に、前記複数の凸部の各々が前記フォトレジスト層の平坦部からの高さが４０ｎｍ以上で且つ１００ｎｍ以下で形成された、請求項１に記載の光ディスク原盤である。

請求項３に記載の発明は、ディスク状の基板上に、所定波長のレーザ光に感度を有するヒートモード型の感光材料を積層してフォトレジスト層を形成し、前記基板を回転させながら、前記フォトレジスト層の表面を、光ディスクの基板表面の凹凸パターンに応じて強度変調された所定波長のレーザ光で露光して、前記ヒートモード型の感光材料の膨張により、複数の凸部を前記基板の回転軸に対し同心円状又はスパイラル状に形成し、表面に複数の凸部が形成されたフォトレジスト層を備えた光ディスク原盤を製造する、光ディスク原盤の製造方法である。

請求項４の発明は、前記フォトレジスト層の露光波長λを４０５ｎｍ以下とし且つ対物レンズの開口数ＮＡを０．８５以上として、前記複数の凸部の各々を形成する、請求項３に記載の光ディスク原盤の製造方法である。

請求項５の発明は、前記フォトレジスト層をレーザ光で露光して前記ヒートモード型の感光材料の膨張により凸部を形成する場合の露光量を、前記フォトレジスト層をレーザ光で露光して前記ヒートモード型の感光材料のアブレーションにより凹部を形成する場合の露光量の、２／５以上で且つ２／３以下とする、請求項３又は請求項４に記載の光ディスク原盤の製造方法である。

請求項６の発明は、請求項１又は請求項２に記載の光ディスク原盤を用いて電気鋳造によりスタンパを作製し、前記スタンパを用いて熱可塑性樹脂を射出成形してディスク基板を複製し、前記ディスク基板上に金属薄膜よりなる反射層を形成し、前記反射層上に前記反射層を保護する保護層を形成する、光ディスクの製造方法である。

請求項７の発明は、請求項３に記載の光ディスク原盤の製造方法を用いて、表面に複数の凸部が形成されたフォトレジスト層を備えた光ディスク原盤を作製し、前記光ディスク原盤を用いて電気鋳造法によりスタンパを作製し、前記スタンパを用いて熱可塑性樹脂を射出成形してディスク基板を複製し、前記ディスク基板上に金属薄膜よりなる反射層を形成し、前記反射層上に前記反射層を保護する保護層を形成する、光ディスクの製造方法である。

本発明の各請求項に係る発明によれば、以下の効果がある。

請求項１に記載の光ディスク原盤によれば、レーザ光によるフォトレジストの露光により形成された複数の凸部を備え、ディスク基板に微細な凹凸パターンを形成することができる、という効果がある。

請求項２に記載の光ディスク原盤によれば、凸部を高く形成することで、より精細な構造転写が可能になる、という効果がある。

請求項３に記載の光ディスク原盤の製造方法によれば、レーザ光によるフォトレジストの露光により形成された複数の凸部を備え、ディスク基板に微細な凹凸パターンを形成することができる光ディスク原盤を、ウエット処理を含む現像工程を経ることなく製造することができる、という効果がある。

即ち、請求項３に記載の光ディスク原盤の製造方法によれば、レーザ光によるフォトレジストの露光によりヒートモード型の感光材料を膨張させて凸部を微細形成するので、フォトレジストの非露光部を現像液でエッチングするエッチング工程、現像液を洗い流す洗浄工程、現像で生じた分解物を溶剤で洗い流す洗浄工程等のウエット処理が不要となる。

請求項４に記載の光ディスク原盤の製造方法によれば、より微細な凹凸パターンを有する光ディスク原盤を製造することができる、という効果がある。

請求項５に記載の光ディスク原盤の製造方法によれば、低パワーのレーザ光によりフォトレジストを露光することで、ヒートモード型の感光材料を膨張させて光ディスク原盤の凸部を微細形成することができる、という効果がある。

請求項６、７に記載の光ディスクの製造方法によれば、レーザ光によるフォトレジストの露光により形成された複数の凸部を備え、ディスク基板に微細な凹凸パターンを形成することができる光ディスク原盤を用いて、従来の製造方法に比べて簡易な方法で、光ディスクを製造することができる、という効果がある。

（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の実施の形態に係る光ディスクの構造を示す図である。 本実施の形態に係る光ディスクの再生原理を示す模式図である。 （Ａ）〜（Ｅ）はマスタリング工程において光ディスク原盤を作製する各工程を順に説明する工程図である。 図３（Ｂ）の微細加工に用いられる露光装置の構成を示す概略図である。 （Ａ）〜（Ｅ）はスタンパ作製工程においてスタンパを作製する各工程を順に説明する工程図である。 （Ａ）〜（Ｃ）はレプリケーション工程においてディスク基板を作製する各工程及び積層工程において光ディスクを作製する工程を順に説明する工程図である。 従来の光ディスクの再生原理を示す模式図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。

＜光ディスク＞
（光ディスクの構造）
図１（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の実施の形態に係る光ディスクの構造を示す図である。図１（Ａ）は光ディスクの全体構造を示す斜視図であり、図１（Ｂ）は（Ａ）のＡ-Ａ線断面図であり、図１（Ｃ）は（Ａ）の領域Ｂのディスク基板の表面の状態を示す概略図である。なお、ここで光ディスクとは、ＢＤ-ＲＯＭ等の高容量の読み取り専用のディスク状の光情報記録媒体を意図している。

図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、光ディスク１０は、中心部にセンターホール１２が形成された透明なディスク基板１６を備えている。ディスク基板１６の表面には、センターホール１２の周辺を除いて、情報信号を表す微細な凹凸パターンが予め形成された情報記録領域１４が設けられている。後述する通り、微細な凹凸パターンは射出成形により形成される。ディスク基板１６の表面には、情報記録領域１４の凹凸パターンを薄く覆うように、反射層１８が形成されている。反射層１８上には、ディスク基板１６の凹凸パターンを平坦化するように、保護層２０が形成されている。さらに必要に応じて、中間層等の他の層を設けてもよい。

ディスク基板１６は、円盤状の透明樹脂板である。光ディスクの規格上、外径は約１２ｃｍ、内径は約１５ｍｍ、厚さは約１．２ｍｍとされている。なお、ここでいう「透明」とは、再生光に対して透明であること意味する。再生に使用するレーザ光の波長は、ＢＤ-ＲＯＭの場合には４０５ｎｍである。基板材料としては、ポリカーボネート；ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂；ポリ塩化ビニル、塩化ビニル共重合体等の塩化ビニル系樹脂；エポキシ樹脂；アモルファスポリオレフィン、ガラス、およびポリエステルなどを挙げることができる。上記材料の中では、耐湿性、寸法安定性および価格などの点からポリカーボネートが好ましい。

本実施の形態では、ディスク基板１６の平坦な表面１６Ｂに複数の凸部１６Ａを形成することで、情報記録領域１４の凹凸パターンが形成されている。複数の凸部１６Ａは、ディスク基板１６の回転軸に対し、光ディスクの記憶容量に応じたトラック間隔（トラックピッチ）で同心円状又はスパイラル状に形成されている。また、複数の凸部１６Ａは、所定の幅（ディスクの半径方向の幅）及び所定の高さ（ディスクの軸方向の高さ）で形成されている。更に、複数の凸部１６Ａの各々は、情報信号に応じた長さ（トラックに沿った長さ）で形成されている。従って、複数の凸部１６Ａの中には、複数種類の長さの凸部１６Ａが存在する。

ＢＤ-ＲＯＭの記憶容量（片面一層）は２５ＧＢである。これらの記憶容量を実現するためには、複数の凸部１６Ａのトラックピッチは約０．３２μｍである。複数の凸部１６Ａの長さは、最短ピット長で０．１５μｍである。また、ピット形状に関する規格に適合させるならば、複数の凸部１６Ａの幅は約０．３２μｍであり、複数の凸部１６Ａの高さは約５０ｎｍである。なお、ここでいう凸部の幅とは、いわゆる半値幅である。

本実施の形態では、複数の凸部１６Ａは、後述する通り、光ディスク原盤の凸部に対応するように形成されている。光ディスク原盤の凸部は、ヒートモード型の感光材料をレーザ露光により膨張させて形成されるので、その形状は、感光材料層表面に対し露光ビームの回折限界よりも小さな断面積でドーム型の形状を形成しうるという特徴を有している（図３（Ｄ）参照）。なお、以下では、ヒートモード型の感光材料を「ヒートモード感材」と略称する。

本実施の形態では、凸部の高さは、光ディスク構成を成した場合に再生光信号強度から算出される変調度、及び光ディスク基板を樹脂成型する場合に要求される生産適性まで考慮して最適化される。複数の凸部１６Ａの高さは、光ディスク原盤のフォトレジスト層に形成される凸部の高さに応じて決まる。例えば、高さが１０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲の凸部を形成することができる。

また、後述する通り、フォトレジスト層の厚さを４０ｎｍ以上とし、光ディスク原盤に形成される複数の凸部の高さを４０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲とすることが好ましい。凸部の高さがこれらの範囲に納まるように形成することで、より精細な構造転写が可能になる、という効果がある。

反射層１８は、反射率の向上の目的で基板上に設けられている。反射層１８の材料は、再生波長のレーザ光に対する反射率が高い光反射性物質であればよい。光反射性物質としては、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ又はその合金等が用いられる。反射層１８は、例えば、上記光反射性物質を蒸着、スパッタリングまたはイオンプレーティングすることにより薄膜形成することができる。反射層１８の厚さは、一般的には１０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲であり、好ましくは２０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲、更に好ましくは５０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲である。

保護層２０は、光ディスクの耐傷性、耐湿性を高める等の理由から、反射層１８上に設けられる。保護層２０に使用される材料としては、例えば、ＳｉＯ、ＳｉＯ_２、ＭｇＦ_２、ＳｎＯ_２、Ｓｉ_３Ｎ_４等の無機物質や、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ＵＶ硬化性樹脂等の有機物質を挙げることができる。保護層２０は、例えば、プラスチックフィルムを接着剤を介して反射層１８上にラミネートすることにより形成することができる。あるいは真空蒸着、スパッタリング、塗布等の方法により設けられてもよい。また、保護層２０には、更に帯電防止剤、酸化防止剤、ＵＶ吸収剤等の各種添加剤を目的に応じて添加してもよい。また、保護層２０の厚さは、一般には０．１〜１００μｍの範囲である。

（再生の原理）
図２は本実施の形態に係る光ディスクの再生原理を示す模式図である。図２に示すように、光ディスク１０に記録された情報を再生する場合には、光ディスク１０のディスク基板１６側からレーザ光を照射して、反射層１８上に集光する。レーザ光照射側から見れば、凸部１６Ａは凹部に相当する。凸部１６Ａが設けられていない部分では、照射されたレーザ光は平坦な表面１６Ｂで反射されて戻り光として検出される。一方、凸部１６Ａ（凹部）が設けられた部分では、照射されたレーザ光は凸部１６Ａで回折されて、戻り光の強度が弱くなる。

本実施の形態に係る光ディスク１０では、これらの戻り光の強度を、ハイレベル（Ｈ）、ローレベル（Ｌ）の信号として読み取り、Ｈ→Ｌ、Ｌ→Ｈへの信号の反転を「１」、その他を「０」として、デジタルデータに変換する。本実施の形態に係る光ディスク１０は、ディスク基板１６の表面に、ピットやグルーブ等の溝（凹部）ではなく、複数の凸部１６Ａを設けて凹凸パターンを形成している。光ディスク１０でも、照射されたレーザ光は凸部１６Ａで回折されて、戻り光の強度が弱くなるので、次に説明する従来の光ディスクと同様に、情報信号を読み取ってデジタルデータに変換することができる。

（従来の光ディスク）
図７は従来の光ディスクの再生原理を示す模式図である。図７に示すように、通常の光ディスク１００は、透明なディスク基板１０２、基板１０２上に形成された反射層１０４、及び反射層１０４上に形成された保護層１０６を含んで構成されている。ディスク基板１０４の表面には、ランドと称される平坦部１０２Ｂに、ピットと称される凹部１０２Ａを設けた、微細な凹凸パターンが形成されている。再生時には、ディスク基板１０４側からレーザ光を照射し、反射層１０４上に集光する。

レーザ光照射側から見れば、凹部１０２Ａは凸部に相当する。ピットが設けられていない部分では、照射されたレーザ光は平坦部１０２Ｂで反射されて戻り光として検出される。一方、ピット（凹部１０２Ａ）が設けられた部分では、照射されたレーザ光は凸部で回折されて、戻り光の強度が弱くなる。通常の光ディスク１００では、これらの戻り光の強度を、ハイレベル（Ｈ）、ローレベル（Ｌ）の信号として読み取り、Ｈ→Ｌ、Ｌ→Ｈへの信号の反転を「１」、その他を「０」として、デジタルデータに変換している。この逆で、デジタルデータをピットの長短に変換するのが、いわゆるＥＭＦ変調である。

＜光ディスクの製造方法＞
上記の光ディスク１０は、大別すると、光ディスク原盤を作製するマスタリング工程、光ディスク原盤を用いて電気鋳造法によりスタンパを作製するスタンパ作製工程、スタンパを用いて熱可塑性樹脂を射出成形してディスク基板を複製するレプリケーション工程、及び反射層及び保護層を積層する積層工程の、４つの工程を経て製造される。

本発明は、光ディスク原盤を作製するマスタリング工程において、ヒートモード感材をフォトレジスト層に用い凸部を形成した点に特徴がある。フォトレジスト層の表面へのレーザ露光により、ヒートモード感材を膨張させて、表面に複数の凸部が形成されたフォトレジスト層を備えた光ディスク原盤を製造することが可能となる。以下、マスタリング工程を中心に、各工程について説明する。

（マスタリング工程）
図３（Ａ）〜（Ｅ）はマスタリング工程において光ディスク原盤を作製する各工程を順に説明する工程図である。また、図４は、図３（Ｂ）の微細加工に用いられる露光装置の構成を示す概略図である。

まず、図３（Ａ）に示すように、表面が充分に平滑とされた基板３０を用意する。基板３０としては、例えば、ガラス、ポリカーボネート等のプラスチック、シリコン、アルミナチタンカーバイド、ニッケル等を材料とした基板を用いることができる。一般には、ガラス基板が用いられる。

次に、図３（Ｂ）に示すように、基板３０上に、ヒートモード感材からなるフォトレジスト層３２を成膜する。ヒートモード感材は、ヒートモード感材の物性に応じて、スピンコート、ディップコート、蒸着等の成膜法によって形成する。ヒートモード感材が有機レジスト材料であれば、一般には、ヒートモード感材がスピンコートにより塗布されて、フォトレジスト層３２が成膜される。フォトレジスト層３２の膜厚は任意に設定可能であるが、熱膨張により所望の高さ（５０ｎｍ）の凸部を形成するためには、４０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲が好ましく、６０ｎｍ〜８０ｎｍの範囲がより好ましい。なお、ヒートモード感材の具体例及び成膜方法等の詳細は後述する。

本実施の形態では、上記のフォトレジスト層３２にレーザ光を照射して凸部３２Ａを形成する。フォトレジスト層３２の露光量を、アブレーションにより凹部を形成する場合の露光量に対し、２／５〜２／３（＝０．４〜０．６７）の程度と少なくすることで、ヒートモード感材を熱膨張などさせて凸部を形成することができる。ヒートモード感材の熱膨張などにより、アブレーションにより凹部を形成する場合と同程度の段差を設けることが可能である。換言すれば、低レーザパワーで凹凸パターンが形成される。

凹部を形成する場合の露光量は、一般には、線速度が１０ｍ／秒下で、レーザパワーが４ｍＷ〜２０ｍＷの範囲となるように定められる。凸部を形成する場合の露光量は、凹部を形成する場合の露光量に対し、２／５〜１／２（＝０．４〜０．５）の範囲であることがより好ましい。ここで「露光量」とは、所定の線速度（ｍ／秒）の下で、レーザパワー（Ｗ）により定義される値である。また、凸部形状の幅及び長さは露光時のレーザ光パワー及びパルス幅、更にはパルス発生シークエンスの最適化により制御できる。

レーザ光を吸収してヒートモード感材を熱膨張させるために、ヒートモード感材の消衰係数は、レーザ光の波長に応じて一定値以上であることが好ましい。例えば、波長４０５ｎｍの光に対する消衰係数が、０．０４以上で且つ０．５以下の範囲にあることが好ましい。ここで「消衰係数」とは、光が物質に進入するときに吸収される度合いを表し、消衰係数ｋは、ベールの法則により与えられ、分光エリプソメトリー法という方法などで算出される。

レーザ光により微細加工を行うためには、光ディスクの再生時と同程度にビームスポットを絞る必要がある。従って、ＢＤ-ＲＯＭ用の微細加工を行うためには、発振波長４０５ｎｍの短波長のレーザ光源と、ＮＡ０．８５以上の高ＮＡの対物レンズとが必要になる。

また、レーザ光により微細加工を行うためには、所定のプロセスファクター値を有するヒートモード感材を選択する必要がある。プロセスファクター値「Ｋ」は、フォトレジスト（ヒートモード感材）の特性に応じた値であり、露光波長を「λ」、対物レンズの開口数を「ＮＡ」、凸部の最短長さを「Ｐ」として、Ｐ＝Ｋ（ＮＡ/λ）を満たす設計値である。

ＤＶＤ等の光ディスクを作成する場合には、波長４１３ｎｍ、開口数０．９０とすると最短ピット長４００ｎｍを得るためにはＫ＝０．８７となり、これは通常のフォトンモードでのＫの値、０．８〜０．９に合致する。この原理によれば、フォトンモードで片面２５ＧＢのＢＤ−ＲＯＭディスクを製作するためには、プロセスファクターＫを同じとするならば、露光波長は２００ｎｍ以下の光源が必要になる。これに対して、本発明によればプロセスファクターＫは０．１以下となり、上記フォトンモードとは原理的に異なることが理解される。

一方、露光中にアブレーションを起さないように、ヒートモード感材の熱分解温度が１５０℃以上であることが好ましく、１８０℃〜３７０℃の範囲にあることがより好ましく、２００℃〜３００℃の範囲が更に好ましい。ここで「熱分解温度」とは、熱重量分析法により得られるヒートモード感材の重量変化の変極点として定義される値である。熱分解温度（変極点）が２つ以上存在する場合には、最も低温側の熱分解温度を意味する。

ヒートモード感材としては、有機材料に限られるが、有機色素のみならず有機高分子材料を適宜併用することで、光ディスク用スタンパを作成するに必要な電気鋳造過程でも必要な膜強度を付与することができる。本実施の形態におけるフォトレジスト層３２には、有機色素を含有する色素型のヒートモード感材を用いることが好ましい。このようなヒートモード感材としては、光ディスク等の光情報記録媒体の記録層に使用されてきた種々の有機色素を用いることができる。例えば、アゾ系、シアニン系、フタロシアニン系、キノン系、スクワリリウム系、アズレニウム系、チオール錯塩系、メロシアニン系、オキソノール系などの有機色素を用いることができる。ヒートモード感材の具体例については後述する。

次に、図３（Ｃ）に示すように、フォトレジスト層３２の成膜が終了した基板（以下、レジスト基板３１と称する）を、図４に示す露光装置のターンテーブル５０にレジスト成膜面が上側に配置されるようにセットする。そして、ターンテーブル５０を回転させながら、フォトレジスト層３２を凹凸パターンに応じて強度変調されたレーザ光で露光する。これにより、フォトレジスト層３２の平坦な表面３２Ｂに、表面３２Ｂから突出した複数の凸部が回転軸に対し同心円状又はスパイラル状に形成される。

ここで、図４に示す露光装置の構成について簡単に説明する。この露光装置には、フォトレジスト層３２を露光するレーザ光を発生するレーザ光源５２が設けられている。レーザ光源５２は、データ信号５１等の各種信号に基づいてレーザ光源５２を駆動制御するレーザ駆動回路５３に接続されている。なお、図示は省略するが、レーザ駆動回路５３と同様に、露光装置の各部を駆動制御するための信号を生成する信号生成部が設けられている。

レーザ光源５２の光射出側には、コリメータレンズ５４及びビームスプリッタ５６が、レーザ光源５２側からこの順に配置されている。ビームスプリッタ５６の光透過側には対物レンズ５８が配置されている。例えば、ＢＤ-ＲＯＭ用の微細加工を行うためには、発振波長４０５ｎｍの短波長のレーザ光源５２と、ＮＡ０．８５以上の高ＮＡの対物レンズ５８とが必要になる。

一方、ビームスプリッタ５６の光出射側には、集光レンズ６０及び分割フォトディテクタ６２が、ビームスプリッタ５６側からこの順に配置されている。また、対物レンズ５８の近傍には、対物レンズ５８の高さ方向の位置調整を行うフォーカスアクチュエータ６４が配置されている。図示は省略するが、ターンテーブル５０には送り機構が設けられており、フォーカスアクチュエータ６４に駆動されて、レジスト基板３１の露光位置を精度良く変えることができる。

上記の露光装置では、レーザ光源５２から射出されたレーザ光は、コリメータレンズ５４で平行化され、ビームスプリッタ５６を透過する。ビームスプリッタ５６を透過したレーザ光は、対物レンズ５８で集光され、レジスト基板３１のフォトレジスト層３２にフォーカシングされて照射される。また、レジスト基板３１からの反射光は、ビームスプリッタ５６で反射され、集光レンズ６０で集光されて、分割フォトディテクタ６２上で結像される。

分割フォトディテクタ６２は、レジスト基板３１からの反射光を検出し、この検出結果に基づいてフォーカス誤差信号６６を生成し、フォーカスアクチュエータ６４に送信する。フォーカスアクチュエータ６４は、受信したフォーカス誤差信号６６に基づいて、ターンテーブル５０を回転させ、対物レンズ５８の高さ方向の位置調整を行う。

また、この露光装置においては、データ信号５１、反射光量信号７０、及びトラッキング誤差信号６８に基づいて、レーザ駆動回路５３がレーザ光源５２を制御しながら露光又はフォーカシングを行う。さらに、ターンテーブル５０の回転軸にはスピンドルモータ制御系７２が設けられている。このスピンドルモータ制御系７２により、光学系の半径位置と所望の線速度とに基づいて、最適なスピンドル回転数を設定しスピンドルモータの制御を行う。

レーザ加工時には、低パワーのレーザ光を用いてフォーカシングをかけた後、所望の半径位置にターンテーブル５０を移動させる。ここでは、対物レンズ５８等の光学系の面内方向の位置を固定し、ターンテーブル５０を移動させることによってレジスト基板３１の露光位置を変えることとするが、勿論、レジスト基板３１を載置したターンテーブル５０を固定し光学系の位置を変えてもかまわない。

そして、ターンテーブル５０を回転させながら、レーザ光源５２から凹凸パターンに応じて所望のパワーで強度変調されたレーザ光を照射して、フォトレジスト層３２を露光する。ターンテーブル５０を回転させながら、レジスト基板３１の半径方向にターンテーブル５０を連続的に僅かな距離ずつ移動させることにより、フォトレジスト層３２の平坦な表面３２Ｂには、表面３２Ｂから突出した複数の凸部３２Ａが、回転軸に対し同心円状又はスパイラル状に形成される。このようにしてレジスト基板３１には、ＥＭＦ変調されたレーザ光に応じて複数種類の長さの微細な凸部３２Ａが複数形成されて、光ディスク用のレジスト原盤が得られる。

図３（Ｄ）は１つの凸部の拡大図である。図３（Ｄ）に示すように、図３（Ｃ）の点線で囲んだ領域Ｃに形成された凸部３２Ａは、ヒートモード感材をレーザ露光により膨張させて形成されるので、その形状は、感光材料層表面に対し露光ビームの回折限界よりも小さな断面積でドーム型の形状を形成しうるという特徴を有している。上述した通り、ヒートモード感材を少なくとも４０ｎｍ以上の厚さで積層すると共に、凸部３２Ａの各々をフォトレジスト層３２の平坦な表面３２Ｂからの高さが４０ｎｍ以上で且つ１００ｎｍ以下で形成することが好ましい。

最後に、図３（Ｅ）に示すように、凸部３２Ａが形成されたフォトレジスト層３２を備えたレジスト基板３１の全表面に、薄い金属導電層３６を形成する。一般には、ニッケル(Ｎｉ)層を真空成膜法などにより形成する。なお、金属導電層３６の形成は省略することができる。これにより、複数の凸部３２Ａからなる凹凸パターンを備えた光ディスク原盤３４が完成し、マスタリング工程が終了する。

以上の通り、本実施の形態では、光ディスク原盤を、ウエット処理を含む現像工程を経ることなく製造することができる。即ち、レーザ光によりフォトレジスト層３２を露光し、ヒートモード感材を熱膨張させて凸部３２Ａを微細形成するので、フォトレジスト層３２の非露光部を現像液でエッチングするエッチング工程、現像液を洗い流す洗浄工程、現像で生じた分解物を溶剤で洗い流す洗浄工程等のウエット処理が不要となる。これによりマスタリング工程は顕著に簡略化され、製造時間が顕著に短縮される。

また、ヒートモード感材を熱膨張させて凸部３２Ａを微細形成するので、アブレーションで凹部を形成する場合とは異なり、不要な分解物が発生してフォトレジスト層３２の表面に付着することがない。このため、光ディスク原盤３４からの微細凹凸パターンの構造転写を、精度よく行うことができる。また、アブレーションにより凹部を形成する場合に比べて、低いレーザパワーで微細凹凸パターンを形成することができる。

（スタンパ作製工程）
次に、スタンパの作製工程について説明する。
図５（Ａ）に示すように、マスタリング工程で得られた光ディスク原盤３４の凹凸パターン上に、電気鋳造法によって金属を析出させて、厚い金属層３８を形成する。一般には、ニッケル（Ｎｉ）層が形成される。

図５（Ｂ）に示すように、光ディスク原盤３４から金属層３８を剥がすと、光ディスク原盤３４の凹凸パターンが転写され、表面に複数の凹部３８Ａが形成されたメタルマスタ３８が得られる。メタルマスタ３８の凹部３８Ａは、光ディスク原盤３４の凸部３２Ａと嵌合するように形成される。

図５（Ｃ）に示すように、メタルマスタ３８の凹凸パターン上に、電気鋳造法によって金属を析出させて、厚い金属層であるマザー４０を形成する。一般には、ニッケル（Ｎｉ）層が形成される。マザー４０にはメタルマスタ３８の凹凸パターンが転写され、表面に複数の凸部４０Ａが形成されたマザー４０が得られる。マザー４０の凸部４０Ａは、メタルマスタ３８の４の凹部３８Ａと嵌合するように形成される。

図５（Ｄ）に示すように、マザー４０の凹凸パターン上に、電気鋳造法によって金属を析出させて、厚い金属層であるスタンパ４２を形成する。一般には、ニッケル（Ｎｉ）層が形成される。

図５（Ｅ）に示すように、マザー４０からスタンパ４２を剥がすと、スタンパ４２にはマザー４０の凹凸パターンが転写され、表面に複数の凹部４２Ａが形成されたスタンパ４２が得られる。スタンパ４２の凹部４２Ａは、マザー４０の凸部４０Ａと嵌合するように形成される。スタンパ４２は、メタルマスタ３８と同じ形状を有している。このスタンパ４２を金型として用いて、光ディスクに用いるディスク基板が複製される。

（レプリケーション工程）
図６（Ａ）に示すように、スタンパ作製工程で得られたスタンパ４２を、射出成形機の固定型と移動型との間に金型として配置し、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂を射出成形する。射出成形後に型（固定型、移動型、金型）の温度を低下させて、熱可塑性樹脂を硬化させて、複製されたディスク基板１６を取り出す。

図６（Ｂ）に示すように、射出成形によりディスク基板１６にはスタンパ４２の凹凸パターンが転写され、平坦な表面１６Ｂに複数の凸部１６Ａが形成されたディスク基板１６が複製される。スタンパ４２を用いた射出成形により、ディスク基板１６を大量に複製することができる。ディスク基板１６の凸部１６Ａは、スタンパ４２の凹部４２Ａと嵌合するように形成される。

（積層工程）
図６（Ｃ）に示すように、ディスク基板１６の情報記録領域１４上に、表面の凹凸パターンを薄く覆うように反射層１８を形成する。次に、反射層１８上に、ディスク基板１６の凹凸パターンを平坦化するように、保護層２０を形成する。これで光ディスク１０が完成する。なお、ディスク基板１６、反射層１８及び保護層２０に使用する材料、形成方法、各層の厚み等については、光ディスク１０の構成として既に説明したので、ここでは説明を省略する。

＜ヒートモード感材の具体例＞
以下、フォトレジスト層に好適に使用されるヒートモード型の感光材料について、具体例を挙げて説明する。上述した通り、ヒートモード感材としては、従来、光記録ディスクなどの記録層に使用されてきた色素型の記録材料を用いることができる。このため、以下では、フォトレジスト層を「記録材料層」と適宜言い換える。

ヒートモード型の感光材料の好適な例としては、メチン色素（シアニン色素、ヘミシアニン色素、スチリル色素、オキソノール色素、メロシアニン色素など）、大環状色素（フタロシアニン色素、ナフタロシアニン色素、ポリフィリン色素など）、アゾ色素（アゾ金属キレート色素を含む）、アリリデン色素、錯体色素、クマリン色素、アゾール誘導体、トリアジン誘導体、１−アミノブタジエン誘導体、桂皮酸誘導体、キノフタロン系色素などが挙げられる。これらの中でも、レーザ光により一回限りの情報の記録が可能な「記録層」に用いられる色素型の記録材料が好ましい。有機化合物の記録材料は、溶剤に溶かしてスピンコートやスプレー塗布により膜を形成することができるので、生産性に優れるからである。

記録材料層は、記録波長領域に吸収を有するヒートモード型の感光材料を含有していることが好ましい。特に、レーザ光を吸収してヒートモード感材を熱膨張させるために、ヒートモード感材の消衰係数は、レーザ光の波長に応じて一定範囲にあることが好ましい。上述した通り、波長４０５ｎｍの光に対する消衰係数は、０．０４以上で且つ０．５以下の範囲にあることが好ましい。

波長４０５ｎｍのレーザ光を用いる場合の好適な化合物として、下記化合物（III-1〜III-14）が挙げられる。これらはレーザ光源の発振波長が４０５ｎｍ付近である場合に、上述した消衰係数ｋと熱分解温度の要件を満たし、好適に用いられる。なお、本発明はこれらを記録層化合物に用いた場合に限定されるものではない。

＜レーザ光源の発振波長が４０５ｎｍ付近であった場合の記録層化合物例＞

＜レーザ光源の発振波長が４０５ｎｍ付近であった場合の記録層化合物例＞

また、特開平４−７４６９０号公報、特開平８−１２７１７４号公報、同１１−５３７５８号公報、同１１−３３４２０４号公報、同１１−３３４２０５号公報、同１１−３３４２０６号公報、同１１−３３４２０７号公報、特開２０００−４３４２３号公報、同２０００−１０８５１３号公報、及び同２０００−１５８８１８号公報等に記載されている色素も好適に用いられる。

このような色素型の記録材料層は、色素を、高分子材料などと共に適当な溶剤に溶解して塗布液を調整し、次いで、この塗布液を、基材上に塗布して塗膜を形成した後に、乾燥することにより形成される。その際、塗布液を塗布する面の温度は、１０℃以上４０℃以下の範囲であることが好ましい。より好ましくは、下限値が１５℃以上であり、上限値としては、３５℃以下であることがより好ましく、３０℃以下であることが更に好ましく、２７℃以下であることが特に好ましい。このように被塗布面温度が上記範囲にあると、塗布ムラや塗布故障の発生を防止し、塗膜の厚さが均一に調整される。

なお、上記の上限値及び下限値は、それぞれを任意で組み合わせればよい。ここで、記録材料層は、単層でも重層であってもよく、重層構造の場合、塗布工程を複数下位行うことによって形成される。

塗布液中の色素の濃度は、一般に、０．０１質量％以上１５質量％以下の範囲であり、好ましくは０．１質量％以上１０質量％以下の範囲、より好ましくは、０．５質量％以上５質量％以下の範囲、最も好ましくは、０．５質量％以上３質量％以下の範囲である。

塗布液の溶剤としては、酢酸ブチル、乳酸エチル、セロソルブアセテート等のエステル；メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトンなどのケトン；ジクロルメタン、１，２−ジクロルエタン、クロロホルム等の塩素化炭化水素；ジメエチルホルムアミド等のアミド；メチルシクロヘキサンなどの塩素化炭化水素；ジメチルホルムアミド等のアミド；メチルシクロヘキサン等の炭化水素；テトラヒドロフラン、エチルエーテル、ジオキサン等のエーテル；エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノールジアセトンアルコール等のアルコール；２，２，３，３−テトラフルオロプロパノール等のフッ素系溶剤；エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル類；等が挙げられる。

上記溶剤は、使用する色素の溶解性を考慮して単独で、或いは２種以上を組み合わせて使用することができる。

塗布方法としては、スプレー法、スピンコート法、ディップ法、ロールコート法、ブレードコート法、ドクターロール法、ドクターブレード法、スクリーン印刷法等が挙げられる。なお、生産性に優れ膜厚のコントロールが容易であるという点で、スピンコート法を採用するのが好ましい。

記録材料層は、スピンコート法による形成に有利であるという点から、有機溶媒に対して０．３質量％以上３０質量％以下で溶解することが好ましく、１質量％以上２０質量％以下で溶解することがより好ましい。特にテトラフルオロプロパノールに１質量％以上２０質量％以下で溶解することが好ましい。また、塗布の際、塗布液の温度は、１５℃以上５０℃以下の範囲であることが好ましく、１５℃以上４０℃以下の範囲であることがより好ましく、中でも、２０℃以上３０℃以下の範囲であることが特に好ましい。

＜変形例＞
なお、上記の実施の形態では、ディスク基板の表面に複数の凸部を形成することで凹凸パターンが形成された光ディスク（図１及び図２参照）を製造する方法について説明したが、マスタリング工程で説明した、複数の凸部からなる凹凸パターンを備えた光ディスク原盤を用いて、ディスク基板の表面に複数の凹部（溝）を形成することで凹凸パターンが形成された従来の光ディスク（図７参照）を製造することもできる。

例えば、図５（Ｃ）〜（Ｅ）で説明したマザー４０を、スタンパ４２の代わりに用いて射出成形をすることで、ディスク基板にはマザー４０の凹凸パターンが転写され、表面に複数の凹部（溝）が形成されたディスク基板が複製される。ディスク基板１６の凹部は、マザー４０の凸部４０Ａと嵌合するように形成される。

或いは、スタンパ４２の凹凸パターン上に、電気鋳造法によって金属を析出させて第２のスタンパを形成する。第２のスタンパにはスタンパ４２の凹凸パターンが転写され、表面に複数の凸部が形成された第２スタンパが得られる。第２スタンパの凸部は、スタンパ４２の凹部４２Ａと嵌合するように形成される。この第２スタンパを、スタンパ４２の代わりに用いて射出成形をすることで、同様に、表面に複数の凹部（溝）が形成されたディスク基板が複製される。

以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

＜実施例１＞
化１に記載の化合物（III-5）を、テトラフルオロプロパノールに１５ｍｇ／ｃｃの濃度で溶解して、光ディスク原盤作製用のレジスト液を得た。化合物（III-5）の波長４０５ｎｍの光に対する消衰係数ｋは０．１４４であり、熱分解温度は３３３℃である。得られたレジスト液を、直径が１００ｍｍのシリコンウエハにスピンコート法で塗布・乾燥し、厚さ７０ｎｍのフォトレジスト層を形成したサンプル基板を得た。

レーザ発振波長４０５ｎｍ、ＮＡ＝０．８５の光学系を有するレーザ描画装置（パルステック工業（株）製ＮＥＯ−１０００）を用いて、フォトレジスト層を塗布したサンプル基板を、回転速度５ｍ／秒、レーザ強度３ｍＷ、露光繰り返し周期（ピッチ）０．１５μｍ、発光Ｄｕｔｙ２０％で露光して、フォトレジスト層の表面に凸部を形成して、光ディスク原盤を得た。凸部が形成された加工面を、原子間力顕微鏡（ＯＬＳ−３０００、オリンパス株式会社製）を用いて観測し、凸部の形状測定したところ、直径約１２０ｎｍ、高さ約５０ｎｍの凸構造を形成できたことを確認した。

光ディスク原盤を得た後に、スパッタ法にて密度が８．７ｇ／ｃｍ^３であるＮｉからなる厚さ９ｎｍの初期層を形成した。次に、この初期層が成膜された光ディスク原盤を用いてＮｉ電鋳を行い、Ｎｉ電鋳層を光ディスク原盤から剥離してメタルマスタを得た。ここで、Ｎｉ電鋳の条件について詳しく説明する。浴組成として、スルファミン酸ニッケル四水和物（濃度６００±３０ｇ／リットル）、ホウ酸（濃度３０±５ｇ／リットル）、ラウリル硫酸ナトリウム（濃度０．３〜０．４ｍｇ／リットル）を混合した電鋳浴に、浴温４５℃、ＰＨ３．８〜４．１、電流密度５．１３Ａ／ｄｍ^２、初期電流密度勾配０．３４２Ａ／ｄｍ^２・分で、Ｎｉ電鋳層の厚みが３００±５μｍになるように電鋳を行った。

得られたメタルマスタの電鋳面を、残存するレジストを除去するために、テトラフルオロプロパノールを用いて洗浄した。洗浄後のメタルマスタの表面を原子間力顕微鏡で観察して形状評価を行ったところ、直径約１００ｎｍ、高さ約５０ｎｍの凹構造が形成されていることを確認できた。

＜実施例２＞
実施例１と同様にしてレーザ描画を１ｍＷで露光した。他の露光条件は同じであるため、露光量はレーザ強度に比例する。光ディスク原盤の凸部が形成された加工面を、原子間力顕微鏡で観察したところ、直径約６０ｎｍ、高さ約２０ｎｍの凸構造が形成されていることを確認した。

＜比較例＞
実施例１と同様にしてレーザ描画をレーザ強度３．５ｍＷから５．５ｍＷまで変えて実施した。他の露光条件は同じであるため、露光量はレーザ強度に比例する。光ディスク原盤の凸部が形成された加工面を原子間力顕微鏡で評価したところ、アブレーションにより凹構造が形成されることを確認した。その深さはレーザ強度に依存して約１０ｎｍから約５０ｎｍであり、４．５ｍＷ以上での加工では深さは略一定であった。即ち、レーザ強度３．５ｍＷでの深さは約１０ｎｍであり、レーザ強度４．５〜５．５ｍＷでの深さは約５０ｎｍであった。

上記実施例１及び比較例の結果から、アブレーションによる凹構造形成の約１／２〜２／３のレーザ強度で、深さが５０ｎｍの凹構造に代えて、高さが５０ｎｍの凸構造を形成できることが分かる。即ち、従来のヒートモード・マスタリング方式に比べて、低エネルギーで凹凸加工を行うことができる。また、実施例２及び比較例の結果から、アブレーションによる凹構造の形成に用いられる露光量よりも、きわめて低い露光量であっても、凸構造の形成が可能であることが分かる。

１０ 光ディスク
１２ センターホール
１４ 情報記録領域
１６ ディスク基板
１６Ａ 凸部
１６Ｂ 表面
１８ 反射層
２０ 保護層
３０ 基板
３１ レジスト基板
３２ フォトレジスト層
３２Ａ 凸部
３２Ｂ 表面
３４ 光ディスク原盤
３６ 金属導電層
３８ メタルマスタ
３８Ａ 凹部
３８ 金属層
４０ マザー
４０Ａ 凸部
４２ スタンパ
４２Ａ 凹部
５０ ターンテーブル
５１ データ信号
５２ レーザ光源
５３ レーザ駆動回路
５４ コリメータレンズ
５６ ビームスプリッタ
５８ 対物レンズ
６０ 集光レンズ
６２ 分割フォトディテクタ
６４ フォーカスアクチュエータ
６６ フォーカス誤差信号
６８ トラッキング誤差信号
７０ 反射光量信号
７２ スピンドルモータ制御系

Claims (7)

1. ディスク状の基板と、
   前記基板上にヒートモード型の感光材料を積層して形成されると共に、前記ヒートモード型の感光材料の表面に、複数の凸部が、前記基板の回転軸に対し光ディスクの記憶容量に応じたトラック間隔で同心円状又はスパイラル状に形成されたフォトレジスト層と、
   を備えた光ディスク原盤。
2. 前記ヒートモード型の感光材料が少なくとも４０ｎｍ以上の厚さで積層されると共に、前記複数の凸部の各々が前記フォトレジスト層の平坦部からの高さが４０ｎｍ以上で且つ１００ｎｍ以下で形成された、請求項１に記載の光ディスク原盤。
3. ディスク状の基板上に、所定波長のレーザ光に感度を有するヒートモード型の感光材料を積層してフォトレジスト層を形成し、
   前記基板を回転させながら、前記フォトレジスト層の表面を、光ディスクの基板表面の凹凸パターンに応じて強度変調された所定波長のレーザ光で露光して、前記ヒートモード型の感光材料の膨張により、複数の凸部を前記基板の回転軸に対し同心円状又はスパイラル状に形成し、
   表面に複数の凸部が形成されたフォトレジスト層を備えた光ディスク原盤を製造する、
   光ディスク原盤の製造方法。
4. 前記フォトレジスト層の露光波長λを４０５ｎｍ以下とし且つ対物レンズの開口数ＮＡを０．８５以上として、前記複数の凸部の各々を形成する、請求項３に記載の光ディスク原盤の製造方法。
5. 前記フォトレジスト層をレーザ光で露光して前記ヒートモード型の感光材料の膨張により凸部を形成する場合の露光量を、前記フォトレジスト層をレーザ光で露光して前記ヒートモード型の感光材料のアブレーションにより凹部を形成する場合の露光量の、２／５以上で且つ２／３以下とする、請求項３又は請求項４に記載の光ディスク原盤の製造方法。
6. 請求項１又は請求項２に記載の光ディスク原盤を用いて電気鋳造によりスタンパを作製し、
   前記スタンパを用いて熱可塑性樹脂を射出成形してディスク基板を複製し、
   前記ディスク基板上に金属薄膜よりなる反射層を形成し、
   前記反射層上に前記反射層を保護する保護層を形成する、
   光ディスクの製造方法。
7. 請求項３に記載の光ディスク原盤の製造方法を用いて、表面に複数の凸部が形成されたフォトレジスト層を備えた光ディスク原盤を作製し、
   前記光ディスク原盤を用いて電気鋳造法によりスタンパを作製し、
   前記スタンパを用いて熱可塑性樹脂を射出成形してディスク基板を複製し、
   前記ディスク基板上に金属薄膜よりなる反射層を形成し、
   前記反射層上に前記反射層を保護する保護層を形成する、
   光ディスクの製造方法。