JP3656591B2

JP3656591B2 - 光学記録媒体製造用スタンパの製造方法および光学記録媒体の製造方法

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Publication number: JP3656591B2
Application number: JP2001331531A
Authority: JP
Inventors: 宣之荒川; 基裕古木; 慎吾今西; 実武田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-06-28
Filing date: 2001-10-29
Publication date: 2005-06-08
Anticipated expiration: 2021-10-29
Also published as: US20030031116A1; US20050167868A1; JP2003085831A; KR20030003091A; US7171676B2; US20050219992A1; US6971116B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学記録媒体（以下光ディスクとも言う）を製造する工程において用いる光学記録媒体製造用スタンパの製造方法と、得られたスタンパを利用する光学記録媒体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、動画、静止画などのビデオデータをデジタルに記録する技術の発展に伴い、大容量のデータが取り扱われるようになり、大容量記録装置としてＣＤやＤＶＤなどの光ディスク装置が脚光を浴びており、さらなる大容量化の研究が進められている。
【０００３】
図１４は、従来例の光ディスクの要部断面図である。
例えばポリカーボネートなどからなる光透明性のディスク基板１２の一方の表面に、トラック領域を区分する凸部１２ａと溝１２ｂが設けられている。
この面上に、例えば誘電体膜、相変化膜などの記録膜、誘電体膜、反射膜などがこの順番で積層された光学記録積層体１３が形成されている。光学記録積層体１３の層構成および層数は記録材料の種類や設計によって異なる。
さらに、光学記録積層体１３の上層に保護膜１４が形成されている。
【０００４】
上記の光ディスクにおいて、情報を記録または再生するときには、例えばディスク基板１２側から光学記録積層体１３に対してレーザ光が照射される。
光ディスクの再生時においては、光学記録積層体１３で反射された戻り光が受光素子で受光され、信号処理回路により所定の信号を生成して、再生信号が取り出される。
【０００５】
上記のような光ディスクにおいて、ディスク基板１２の一方の表面に設けられた凸部１２ａおよび溝１２ｂに応じて、光学記録積層体１３も凹凸形状を有しており、この凸部１２ａおよび溝１２ｂによりトラック領域が区分されている。
以下、ディスク基板１２から見て保護膜１４側に凸に突出している領域（凸部１２ａ）はランド、凹部領域（溝１２ｂ）はグルーブと呼ばれ、ランドとグルーブの両者に情報を記録するランド・グルーブ記録方式を適用することが可能である。また、ランドとグルーブの一方のみ記録領域とすることも可能である。
【０００６】
また、上記のディスク基板１２の凹凸形状を記録データに対応する長さを有するピットとして、上記の光学記録積層体１３の代わりに、光学記録膜としてアルミニウム膜などの反射膜とすることにより、再生専用（ＲＯＭ）型の光ディスクとすることもできる。
【０００７】
上記の光ディスクを用いた光ディスク装置の大容量化には、光ディスク装置の記録再生に使用するレーザ光の短波長化、対物レンズの高開口数（ＮＡ）化により実現される。
また、この対物レンズの高開口数化に伴い、光ディスク装置におけるディスク傾き許容度が減少するため、コマ収差を許容範囲内とするために、光学記録膜（積層体）の上層の光を透過させる層の厚さを薄膜化する必要がある。
例えば、ＣＤにおいては、レーザ光波長が７８０ｎｍ帯、対物レンズ開口数が０．４５であり、光学記録膜（積層体）の上層の光透過性のディスク基板の厚さが１．２ｍｍである。一方ＤＶＤにおいては、レーザ光波長が６５０ｎｍ帯、対物レンズ開口数が０．６であり、光学記録膜（積層体）の上層の光透過性のディスク基板の厚さが０．６ｍｍであり、例えばこのディスク基板を２枚貼り合わせて１．２ｍｍ厚の基板として用いられている。
さらなる大容量化に対応可能な次世代光ディスク装置として、レーザ光波長が青〜青紫色の領域（例えば４００ｎｍ）にまで短波長化され、対物レンズの開口数が０．８以上（例えば０．８５）まで高開口数化され、これに対応して光学記録膜（積層体）の上層の光を透過させる保護膜の厚さを０．１ｍｍ程度にまで薄くした光学記録媒体を用いる光ディスク装置が提案されている。上記の０．１ｍｍの光透過層は剛性が不足するので、光学記録膜（積層体）の下層に１．１ｍｍ程度のディスク基板が用いられる。
【０００８】
上記の光ディスクの製造方法について説明する。
図１５（ａ）は、上記の製造方法で用いるカッティング装置（露光装置）の模式構成図であり、図１５（ｂ）は要部斜視図である。
光源として、例えば発振波長３５１ｎｍのＫｒガス（イオン）レーザＧＬが備えられ、その光軸上に光学素子として、電気光学素子ＥＯＭ、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１、ミラーＭ１、レンズＬ１、音響光学素子ＡＯＭ、レンズＬ２、ミラーＭ２、レンズＬ３、レンズＬ４、ＤＣＭ、ミラーＭ３、対物レンズＯＬが所定の位置に配置されている。
上記のミラーＭ２以前の光学素子は、固定定盤に固定されており、一方、レンズＬ３以降の光学素子は、可動式テーブルＭＴ上に搭載されている。
また、このカッティング装置の露光対象物であるガラス基板Ｇ上にレジスト膜Ｒが成膜されたレジスト原盤ＲＤ’が、スピンドルモータにより高回転精度で回転駆動可能なエアースピンドル上にチャックされる。
【０００９】
ガスレーザＧＬから出射されたレーザ光ＬＴ１は、電気光学素子ＥＯＭおよび偏光ビームスプリッタＰＢＳ１を透過し、ミラーＭ１で反射してその進行方向が屈曲される。このとき、レーザ光ＬＴ１の一部はミラーＭ１を透過し、フォトダイオードＰＤ１に入射する。
上記のミラーＭ１で反射したレーザ光ＬＴ１は、レンズＬ１により集光され、音響光学素子ＡＯＭを経てレンズＬ２により平行光に戻され、ミラーＭ２で反射してその進行方向が屈曲される。このとき、レーザ光ＬＴ１の一部はミラーＭ２を透過し、フォトダイオードＰＤ２に入射する。
上記のフォトダイオードＰＤ１またはフォトダイオードＰＤ２で受光したの強度により、電気光学素子ＥＯＭにフォードバックがなされ、一定の出力を得ようとするＡＰＣ制御（Automatic Power Control ）がなされる。
また、必要に応じて、音響光学素子ＡＯＭにおいてレーザ光ＬＴ１の変調がなされる。
上記のミラーＭ２で反射したレーザ光ＬＴ１は、レンズ（Ｌ３，Ｌ４）よりなるビームエキスパンダにより、そのビーム径が拡大され、ＤＣＭを透過して、ミラーＭ３により反射して、対物レンズＯＬによりレジスト原盤ＲＤ’のレジスト膜に対して例えば０．３μｍの径のスポットとして集光され、露光領域ＥＸが形成される。
【００１０】
上記のカッティング装置において、不図示のスピンドルモータによりレジスト原盤ＲＤ’をスピンドル方向ＳＤに回転駆動し、可動式テーブルＭＴをレジスト原盤ＲＤ’の半径方向に所定幅ずつ送りながら、上記レーザ光ＬＴ１をレジスト原盤ＲＤ’のレジスト膜に照射することで、レジスト原盤ＲＤ’のパターン露光を行うことができる。
例えば、相変化型光ディスクなどの書き換え可能型の光ディスクを製造する工程においては、記録領域を区分するトラック（ランド／グルーブ）のパターンに沿って露光用レーザ光をスパイラル状に走査露光することができる。
また、再生専用（ＲＯＭ）型の光ディスクを製造する工程においては、露光用レーザ光を記録データ（情報ピット）に対応するようにオンオフしながらスパイラル状に走査露光することもできる。
【００１１】
上記の対物レンズの焦点距離を常にレジスト原盤ＲＤ’上に一致させるために、オートフォーカス（Ａ／Ｆ）機構が配置されている。
例えば、Ａ／Ｆ光学系として発振波長６８０ｎｍのレーザダイオードＬＤを用いた離軸方式を適用しており、レーザダイオードＬＤから出射された６８０ｎｍのレーザ光ＬＴ２は偏光ビームスプリッタＰＢＳ２の分光面で反射され、１／４波長板ＱＷＰを透過してＤＣＭで反射し、レーザ光ＬＴ１とともにレジスト原盤ＲＤ’上に照射される。
このとき、レーザ光ＬＴ２の対物レンズＯＬによる焦点をレーザ光ＬＴ１の焦点面に一致させておく。
レーザ光ＬＴ２は、レジスト原盤ＲＤ’で反射され、対物レンズを通して戻ってきたスポットをスポット位置検出素子ＰＳＤ上に投影される。
この際、レーザ光ＬＴ２は対物レンズの光軸からやや離れた位置から光軸にほぼ平行に入射させ、レジスト原盤表面においてレーザ光ＬＴ１の焦点からやや離れた位置に焦点を結ばせることにより、レジスト原盤表面の光軸上での焦点面からの変位をレーザ光ＬＴ２のレジスト原盤上での変位として検出し、光てこの原理により、スポット位置検出素子ＰＳＤ上で１００倍程度に拡大して検出する。このようにしてスポット位置検出素子ＰＳＤ上でのスポットの位置を検出して、レジスト原盤表面が焦点位置に一致したときのレーザ光ＬＴ２の戻り光スポット位置からの変位をフォーカス誤差量として、対物レンズを上下させるアクチュエータにフィードバックして駆動させ、Ａ／Ｆサーボを行い、レーザ光ＬＴ１を常にレジスト原盤上に合焦させる。
また、Ａ／Ｆ光学系において、偏光ビームスプリッタＰＢＳ２および１／４波長板ＱＷＰはレーザ光ＬＴ２の往路と復路を効率よく分離するための偏光素子として用いられている。
【００１２】
上記のカッティング装置を用いて、以下のように光ディスクを製造することができる。
まず、図１６（ａ）に示すようなガラス基板Ｇ上にレジスト膜Ｒが成膜されたレジスト原盤ＲＤ’を準備する。
上記のガラス基板Ｇは、例えば直径が２００ｍｍ、厚さが数ｍｍであり、表面が精密に研磨されている。
また、レジスト膜Ｒは、例えば紫外線に感光する感光性ポジ型フォトレジストを用い、１００ｎｍの膜厚でスピンコートにより成膜する。レジスト膜１１中に残存する溶剤を数１０℃のベーキング処理により除去する。
【００１３】
次に、図１５（ａ）および（ｂ）に示すカッティング装置を用いて、ディスク基板の溝となる領域を感光させるパターンでレジスト膜Ｒの露光を行い、アルカリ現像液などにより現像処理を施して、図１６（ｂ）に示すように、ディスク基板の溝となる領域を開口するパターンのレジスト膜Ｒａとする。
【００１４】
次に、図１６（ａ）に示すように、例えばニッケルメッキ処理などを行い、上記ガラス基板Ｇ上のレジスト膜Ｒａ上にスタンパ１１を形成する。スタンパ１１の表面には、レジスト膜Ｒａに開口したディスク基板の溝となる領域Ｒｂにおいて逆パターンの凹凸として転写されて凸部１１ａが形成され、一方、レジスト膜Ｒａの領域においても逆パターンの凹凸として転写されて凹部１１ｂが形成される。
【００１５】
次に、図１７（ｂ）に示すように、ガラス基板Ｇ上のレジスト膜Ｒａからスタンパ１１を離型する。
【００１６】
次に、図１８（ａ）に示すように、上記で得られたスタンパ１１を金型（ＭＤ１，ＭＤ２）からなるキャビティ内に固定し、射出成形用金型を構成する。
このとき、スタンパ１１の凹凸形成面１１’がキャビティ内側を臨むように設置する。
上記の射出成形用金型のキャビティ内に、例えば溶融状態のポリカーボネートなどの樹脂１２’を金型の注入口ＰＴから射出することで、図１８（ｂ）に示すように、スタンパ１１の凹凸パターン上にディスク基板１２を形成する。
ここで、ディスク基板１２の表面には、スタンパ１１の表面の凹部１１ｂにおいて逆パターンの凹凸として転写されて凸部１２ａが形成され、一方、スタンパ１１の凸部１１ａにおいても逆パターンの凹凸として転写されて溝１２ｂが形成される。
【００１７】
上記の射出成形金型から離型することで、図１９（ａ）に示すような表面に凸部１２ａおよび溝１２ｂが形成されたディスク基板１２が得られる。
次に、図１９（ｂ）に示すように、ディスク基板１２の表面に空気や窒素ガスなどのガスを吹き付けてダストを除去した後、例えばスパッタリング法などにより、誘電体膜、記録膜、誘電体膜、反射膜の積層体を有する光学記録積層体１３をこの成膜順序で成膜する。
次に、図１９（ｃ）に示すように、光学記録積層体１３の上層に保護膜１４を形成する。
以上で、図１４に示す構造の光ディスクを製造することができる。
上記のスタンパとしては、レジスト原盤上に電解メッキにより形成したスタンパをマスタとして凹凸を転写して複製したスタンパ、即ち、このマスタ上に電解メッキによりマザースタンパを形成し、さらにこのマザースタンパ上に電解メッキを行うことで得られたスタンパを用いることも可能である。
【００１８】
上記の露光工程において、露光用レーザ光を記録データに対応するようにオンオフしながらスパイラル状に走査露光することで、ディスク基板ディスク基板１２の凹凸形状を記録データに対応する長さを有するピットとして形成し、光学記録膜としてアルミニウム膜などの反射膜により形成することにより、再生専用（ＲＯＭ）型の光ディスクを製造することもできる。
【００１９】
図１５に示すカッティング装置によりレジスト原盤を所定パターンで露光する場合、機構系は全て設置場所の外部振動の影響を受けないようにエア定盤上に搭載されている。
この場合、カッティングにより形成可能な最小パターンサイズ、即ち、解像力Ｐは、一般にレーザ波長λ、対物レンズの開口数ＮＡ、およびレジスト膜の特性などに依存し、通常０．５〜０．８の値をとるプロセスファクターＫから、下記式（１）で表される。
【００２０】
【数１】
Ｐ＝Ｋ（λ／ＮＡ） …（１）
【００２１】
例えば、λ＝３５１ｎｍ、ＮＡ＝０．９、Ｋ＝０．５を代入するとＰ＝０．２μｍとなり、トラックピッチ０．４μｍのグルーブ、または、Ｌ／Ｓ（ライン／スペース：パターンとして残す部分と除去する部分の幅）がそれぞれ０．２μｍ／０．２μｍであるレジスト膜のパターンが解像される。
【００２２】
近年の情報通信および画像処理技術の急速な進展に伴い、光ディスク容量も近い将来において現在の数倍のものが要求されると考えられ、例えば２０ＧＢ以上の記憶容量が必要となるが、これを直径１２ｃｍのディスクの片面に現在と同様の信号処理により達成するには、書き換え型光ディスクではトラックピッチ０．４μｍ以下のグルーブパターンを形成する必要がある。
また、光磁気ディスクや相変化ディスクなどの書き換え型光ディスクでは、データ書き込み時のクロスイレース特性を改善するために出来るだけ細く深いグルーブ、いわゆるディープグルーブと呼ばれるグルーブパターンが好適である。
このような微細で深い溝（グルーブ）の形成のためには、上記の式（１）からレーザ波長λの短波長化とＮＡの増大が求められるが、対物レンズのＮＡ値はレンズの設計製作精度の面から現状の０．９という値が限界となっている。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の製造方法で用いるスタンパは、その製造工程において、露光時のレジスト原盤の回転ムラは現像ムラなどに起因して、未露光部分のピットや案内溝におけるレジスト膜の側面やエッジの表面が荒れた状態となってしまうので、表面平滑性が低く、これが低周波数領域のノイズとなって現れ、Ｓ／Ｎ比が悪化することになる。例えば、元々のガラス基板の表面荒さのＲａ値の０．３ｎｍ程度であるものの、これから得られるニッケルスタンパの表面粗さはレジスト膜の表面粗さなどを反映してＲａ値で０．５ｎｍ程度となってしまう。
上記の表面荒れを平滑化して信号の低ノイズ化を実現する方法として、特公平７−２９３８６号に記載されているように、露光現像後に、酸素などでアッシング処理する方法や、特許掲載公報２５０６９８３号に記載されているように、紫外線処理を行う方法が知られているが、その効果は十分ではない。
【００２４】
また、上記の製造方法で用いるスタンパは、電解高速メッキで０．２５ｍｍ以上の厚膜に製造する必要があることから、内外周の厚みムラがと特に顕著に起こりやすくなっており、メッキ槽内に遮蔽板を設置してメッキ膜の内外周の厚みムラを抑制しても、３μｍ程度の厚みムラが存在しており、これに加えて、上記の電解メッキにおいてはメッキ膜表面に粒状の突起が無数に形成されてしまうので裏面研磨が必須となっており、この研磨剤の砥粒による傷跡が射出成形時の充填圧力によって、成形されたディスク基板上においてはマクロな凹凸（うねり）として現れることになり、これらに起因するフォーカスエラー残差の成分が問題となっている。
【００２５】
光ディスクは、大容量化のために、対物レンズの高ＮＡ化と狭トラックピッチ化が行われている。この高ＮＡ化に伴って、ディスクとレンズの焦点深度が浅くなり、ディスク基板の厚さムラや微小な表面荒れ、凹凸信号の荒れが、フォーカスエラーの増大や、再生光のスポット径内に入って信号ノイズとなってしまい、上記の問題は、高ＮＡ化に対応する大容量ディスクにおいて特に重大となってくる。
【００２６】
また、上記の製造方法で用いるスタンパは、スタンパ打ち抜きプレス機や旋盤などにより内外径を加工するが、加工後の真円度は、内径で、良くても１．５μｍ程度であり、このスタンパを金型に挿入して射出成形して得られるディスク基板は、金型のクリアランスなどが加算され、ディスク中心穴と信号部の偏心が３０〜７０μｍ程度にまで達してしまう。このように、ディスク中心穴と信号部の偏心が大きくなると、クロストーク特性が劣化してしまうことになる。
【００２７】
本発明は上記の状況に鑑みてなされたものであり、従って本発明の目的は、面荒れ、厚みムラ、内径の真円度のズレなどを抑制したスタンパの製造方法と、このスタンパを用いて成形して製造できる光学記録媒体の製造方法を提供することである。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の光学記録媒体製造用スタンパの製造方法は、シリコンから構成されている基体の一主面を鏡面研磨する工程と、上記基体の鏡面研磨された一主面上にレジスト膜を形成する工程と、光学記録媒体の媒体基板の表面に転写する凹凸形状に対応するパターンを上記レジスト膜に形成する工程と、上記レジスト膜をマスクとして上記基体の鏡面研磨された一主面を上記凹凸形状に加工する工程とを有する、光学記録媒体の媒体基板の表面に上記凹凸形状を転写するために用いられる光学記録媒体製造用スタンパの製造方法において、上記基体の内周および外周を１００００ｒｐｍ以上の回転数で回転する砥石を用いて研削する工程を有し、上記基体の内周および外周を研削する工程の少なくとも仕上げ処理において、ダイヤモンド粉末が混入されたプラスチック砥石あるいはビト砥石を用いて研削することを特徴とする。
【００３５】
上記の本発明の光学記録媒体製造用スタンパの製造方法は、好適には、上記基体の内周および外周を研削する工程において、少なくとも上記鏡面研磨された一主面に上記基体と同じ材質あるいは同等の硬度を有する材質からなるダミー板をあて、上記基体と上記ダミー板を共削りする。
【００３６】
上記の本発明の光学記録媒体製造用スタンパの製造方法は、好適には、上記レジスト膜に上記凹凸形状に対応するパターンを形成する工程は、上記レジスト膜を集束電子ビームを利用した描画方法によりパターン露光する工程と、当該露光されたレジスト膜を現像する工程とを含む。
【００３７】
上記の本発明の光学記録媒体製造用スタンパの製造方法は、好適には、上記レジスト膜をマスクとして、上記基体の鏡面研磨された一主面を上記凹凸形状に加工する工程は、上記レジスト膜をマスクとしてドライエッチング処理を行う工程を含む。
【００３８】
上記の本発明の光学記録媒体製造用スタンパの製造方法は、研磨などにより表面を平滑にしたシリコン基板からなる基体の平滑な表面上にレジスト膜を形成する。このレジスト膜に集束電子ビームなどにより露光し、さらに現像して、凹凸形状に対応するパターンを形成する。次に、レジスト膜をマスクとしたドライエッチングなどにより、基体の平滑な表面を凹凸形状に加工する。
ここで、上記基体の内周および外周を、１００００ｒｐｍ以上の回転数で回転する砥石を用いて研削する工程を有し、上記基体の内周および外周を研削する工程の少なくとも仕上げ処理において、ダイヤモンド粉末が混入されたプラスチック砥石あるいはビト砥石を用いて研削する。
【００３９】
上記の本発明の光学記録媒体製造用スタンパの製造方法は、シリコンからなる基体の一主面を鏡面研磨し、基体の鏡面研磨された一主面上にレジスト膜を形成し、レジスト膜に凹凸形状に対応するパターンを形成し、レジスト膜をマスクとして、基体の鏡面研磨された一主面を凹凸形状に加工する。これにより、面荒れ、厚みムラ、内径の真円度のズレなどを抑制したスタンパを製造できる。
また、上記の光学記録媒体製造用スタンパを用いることで、ディスク信号の低周波数ノイズの低減、フォーカスエラー残差の低減、クロストーク特性の向上が可能な光学記録媒体を製造することが可能である。
【００４５】
また、上記の目的を達成するために、本発明の光学記録媒体の製造方法は、シリコンから構成されている基体の一主面を鏡面研磨する工程と、上記基体の鏡面研磨された一主面上にレジスト膜を形成する工程と、光学記録媒体の媒体基板の表面に転写する凹凸形状に対応するパターンを上記レジスト膜に形成する工程と、上記レジスト膜をマスクとして上記基体の鏡面研磨された一主面を上記凹凸形状に加工して、上記基体に凹凸形状が転写されたスタンパを形成する工程と、上記スタンパを金型の一部とする射出成形により上記スタンパの上記凹凸形状が転写された媒体基板を形成する工程と、上記媒体基板の上記凹凸形状形成面上に少なくとも光学記録膜を含む膜を形成する工程と、上記光学記録膜を含む膜上に保護膜を形成する工程とを有する、表面に凹凸形状が転写された媒体基板を有する光学記録媒体の製造方法において、上記スタンパを形成する工程が、上記基体の内周および外周を１００００ｒｐｍ以上の回転数で回転する砥石を用いて研削する工程を含み、上記基体の内周および外周を研削する工程の少なくとも仕上げ処理において、ダイヤモンド粉末が混入されたプラスチック砥石あるいはビト砥石を用いて研削することを特徴とする。
【００４７】
上記の本発明の光学記録媒体の製造方法は、好適には、上記スタンパの上記凹凸形状が転写された媒体基板を形成する工程においては、上記金型の内側表面において上記スタンパの内周および外周を真空吸着し、あるいは、上記金型の内側表面に設けられた吸着部により上記スタンパの上記鏡面研磨された一主面の反対側の主面を全面に吸着し、上記スタンパを金型の一部とする。
【００５２】
上記の本発明の光学記録媒体の製造方法は、シリコンから構成されている基体の一主面を鏡面研磨し、基体の鏡面研磨された一主面上にレジスト膜を形成し、レジスト膜に凹凸形状に対応するパターンを形成し、レジスト膜をマスクとして、基体の鏡面研磨された一主面を凹凸形状に加工し、基体に凹凸形状が転写されたスタンパを形成する。
ここで、上記基体の内周および外周を、１００００ｒｐｍ以上の回転数で回転する砥石を用いて研削する工程を有し、上記基体の内周および外周を研削する工程の少なくとも仕上げ処理において、ダイヤモンド粉末が混入されたプラスチック砥石あるいはビト砥石を用いて研削する。
上記のスタンパを用いて射出成形して、凹凸形状が転写された媒体基板を形成できる。上記のように製造するスタンパは、面荒れ、厚みムラ、内径の真円度のズレなどが抑制されているので、ディスク信号の低周波数ノイズの低減、フォーカスエラー残差の低減、クロストーク特性の向上が可能な光学記録媒体を製造することができる。
【００５３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳しく説明する。
本実施の形態は、光学記録媒体である光ディスクおよびその製造方法と、この光学記録媒体を製造する工程において用いる光学記録媒体製造用スタンパおよびその製造方法に関する。
【００５４】
第１実施形態
図１（ａ）は本実施形態に係る光ディスクの光の照射の様子を示す模式斜視図である。
光ディスクＤＣは、中心部にセンターホールＣＨが開口された略円盤形状をしており、ドライブ方向ＤＲに回転駆動される。
情報を記録または再生するときには、光ディスクＤＣ中の光学記録積層体に対して、例えば開口数が０．８以上の対物レンズＯＬにより、青〜青紫色の領域のレーザ光などの光ＬＴが照射されて用いられる。
【００５５】
図１（ｂ）は模式断面図であり、図１（ｃ）は図１（ｂ）の模式断面図の要部を拡大した断面図である。
厚さが約１．１ｍｍのポリカーボネートなどからなるディスク基板１２の一方の表面に、トラック領域を区分する凸部１２ａおよび溝１２ｂが設けられており、この面上に、例えば反射膜、誘電体膜、記録膜、誘電体膜などがこの順番で積層された光学記録積層体１３が形成されている。光学記録積層体１３の層構成および層数は記録材料の種類や設計によって異なる。
上記の記録膜は、例えば相変化型の記録膜、光磁気記録膜、あるいは有機色素を含む記録膜である。
さらに、光学記録積層体１３の上層に０．１ｍｍの膜厚の光透過性の保護膜１４が形成されている。
【００５６】
上記の光ディスクを記録あるいは再生する場合には、対物レンズＯＬにより、レーザ光などの光ＬＴを保護膜１４側から光学記録積層体１３に対して照射する。
光ディスクの再生時においては、光学記録積層体１３で反射された戻り光が受光素子で受光され、信号処理回路により所定の信号を生成して、再生信号が取り出される。
【００５７】
上記のような光ディスクにおいて、ディスク基板１２の一方の表面に設けられた凸部１２ａおよび溝１２ｂに応じて、光学記録積層体１３も凹凸形状を有しており、この凸部１２ａおよび溝１２ｂによりトラック領域が区分されている。
以下、ディスク基板１２から見て保護膜１４側に凸に突出している領域（凸部１２ａ）はランド、凹部領域（溝１２ｂ）はグルーブとも呼ぶ。
ランドとグルーブの両者に情報を記録するランド・グルーブ記録方式を適用することが可能であり、また、ランドとグルーブの一方のみ記録領域とすることも可能である。
ここで、上記のグルーブピッチは例えば２００ｎｍ程度であり、例えばランドとグルーブの幅がそれぞれ数１００ｎｍ前後（８０〜１２０ｎｍ）となっている。
【００５８】
あるいは、上記のディスク基板１２の凹凸形状を記録データに対応する長さを有するピットとして、光学記録膜としてアルミニウム膜などの反射膜とすることにより、再生専用（ＲＯＭ）型の光ディスクとすることもできる。
【００５９】
上記の光ディスクの製造方法について説明する。
図２は、本実施形態の光ディスクの製造方法で用いる電子線描画装置の模式構成図である。
電子ビームコラムＥＢＣ中に、電子銃ＥＧ、コンデンサレンズＣＬ、ビーム変調電極（ブランキング部）ＢＭ、アパーチャＡＰ、ビーム偏向電極ＢＤ、フォーカス調整レンズＦＬ、および、対物レンズＯＬがそれぞれ所定の位置に配置される。
上記の電子ビームコラムＥＢＣの電子ビーム放出口近傍において、電子ビーム露光の対象物であるシリコン基板１０上にレジスト膜Ｒが成膜されたレジスト原盤ＲＤが、エアスライドＡＳ上に設置され、スピンドルモータにより高速回転されるスピンドルＳＰ上にチャックされる。
上記電子線描画装置の全体が除振テーブルＴＢ上に設置されている。
【００６０】
電子銃ＥＧは、例えば高輝度の電子ビームが得られる熱電界放出型の電子銃であり、この電子銃ＥＧから放出されて加速された電子線は、真空保持された電子ビームコラムＥＢＣ中内でビーム変調電極ＢＭにより高速ブランキング（ｏｎ／ｏｆｆ制御）され、電磁レンズにより構成されるコンデンサレンズＣＬおよび対物レンズＯＬなどにより、レジスト膜Ｒが形成されたシリコン基板１０（レジスト原盤ＲＤ）に表面上に集束、合焦される。
例えば、集束電子ビーム径はガウス分布の半値幅で約８０ｎｍ、プローブ電流は１５０ｎＡに設定される。
高速回転駆動されたレジスト原盤ＲＤをレジスト原盤ＲＤの半径方向に駆動しながら、上記の電子ビームを照射することで、スパイラル状のパターンを露光することができる。
【００６１】
レジスト膜としては、例えばポジ型の化学増幅タイプのものや、電子線専用のアクリル樹脂系のレジストなどを用いることができる。
露光したレジスト原盤は、アルカリ水溶液あるいは専用の現像液などにより、例えばポジ型レジストの場合は電子ビームで照射された部分が溶出するパターンで、現像される。
露光および現像の条件を適切に設定することで、ピッチが２００ｎｍ程度、線幅が電子ビーム径に等しい８０ｎｍ幅のパターンを形成することができる。
【００６２】
上記の電子線描画装置を用いて、以下のようにスタンパを製造し、これを用いて光ディスクを製造することができる。
まず、図３（ａ）に示すようなシリコン基板１０上にレジスト膜Ｒが成膜されたレジスト原盤ＲＤを準備する。
上記のシリコン基板１０としては、例えば直径が２００ｍｍ、厚さが７２５μｍであり、表面が鏡面研磨されたウェーハを用いる。シリコン基板１０の平坦度としては、ＴＴＶ（Total Thickness Variation ）値として、例えば１μｍ程度のグレードのものを用いる。
シリコン基板１０の他方の表面は、例えば、化学的あるいは物理的手法によって梨地状に荒らされた面とする。
また、一方の表面が鏡面研磨されたガラス基板上にレジスト膜を成膜して、上記のレジスト原盤ＲＤとして用いることも可能である。
【００６３】
また、レジスト膜Ｒは、例えばポジ型の化学増幅タイプのものや、電子線専用のアクリル樹脂系のレジストなどを用いて、スピンコート法などにより１００ｎｍ程度の膜厚で均一に成膜する。
【００６４】
次に、図２に示す電子線描画装置を用いて、ディスク基板の凸部（ランド）となる領域またはピットとなる領域を感光させるパターンでレジスト膜Ｒの電子線露光を行い、専用の現像液により現像処理を施して、図３（ｂ）に示すように、ディスク基板の凸部（ランド）となる領域またはピットとなる領域を開口するパターンのレジスト膜Ｒａとする。
電子線描画装置を用いることにより、レジスト膜Ｒａのパターンは、例えばピッチが２００ｎｍ程度であり、レジスト膜Ｒａとして残す幅と開口幅がそれぞれ数１００ｎｍ前後（８０〜１２０ｎｍ）のスパイラル状のパターン、あるいは、同程度に微細なピットパターンとすることができる。
【００６５】
次に、図３（ｃ）に示すように、レジスト膜Ｒａをマスクとして、ドライエッチング処理などを施し、側壁がほぼ垂直になるように、シリコン基板１０上にレジスト膜Ｒａのパターンを転写する。このときのエッチング用ガスとしては、例えば塩素系ガス（Ｃｌ₂ など）を用い、プラズマ中に生成されたエッチングガスのイオンをレジスト原盤表面に垂直に入射させ、いわゆるＲＩＥ（Reactive Ion Etching）モードでエッチングを行う。
これにより、シリコン基板１０の表面に、溝１０ｂと２条の溝１０ｂの間の凸部１０ａからなる凹凸形状が形成される。例えば溝１０ｂの深さ７０ｎｍ、線幅８０ｎｍのパターンとする。
次に、残存するレジスト膜Ｒａを酸素プラズマアッシング処理などにより除去する。
以上で、シリコン基板１０あるいはガラス基板を基体とするスタンパＳＴを製造することができる。
【００６６】
次に、３次元微細加工装置を用いて、上記のシリコン基板１０をディスクの内外径形状に加工する。
このとき、上記の凹凸形状が形成された面には、傷や汚れが付かないように、かつ、ディスク成形の際に剥がれやすいように、不図示の薄い保護膜を形成しておく。
しかる後に、加工端面の欠損防止のため、シリコン基板１０と同じ材質は同等の硬度を有するダミー板を凹凸形状形成面にあてた状態で、より好ましくは２枚のダミー板でシリコン基板１０を挟み込んだ状態で、シリコン基板１０とダミー板とを共削りし、内外径形状に加工する。
また、ガラス基板を用いる場合には、ガラス材料あるいは同等の硬度を有するダミー板を用いて同様に行う。
【００６７】
上記の３次元微細加工装置による内外径形状加工においては、少なくとも最終の仕上げ工程において、ダイヤモンド粉末が混入されたプラスチック砥石あるいはビト砥石を用いて、１００００ｒｐｍ以上の回転数で回転させて研削する。これにより、加工端面の欠損を最小限に留めることができる。
【００６８】
次に、図４（ａ）に示すように、上記で得られたシリコン基板１０を基体とするスタンパＳＴを金型（ＭＤ１，ＭＤ２）からなるキャビティ内に固定し、射出成形用金型を構成する。
このとき、スタンパＳＴの凹凸形成面１０’がキャビティ内側を臨むように設置する。
ここで、スタンパＳＴを金型（ＭＤ１，ＭＤ２）からなるキャビティ内に固定するため、キャビティ内側表面においてスタンパＳＴの内周および外周を真空吸着する。あるいは、キャビティ内側表面のスタンパ取り付け天板部などの設けられた、吸引孔や溝などの吸着機構により、スタンパＳＴの鏡面研磨された一主面の反対側の主面を全面に吸着する。
【００６９】
上記の射出成形用金型のキャビティ内に、例えば溶融状態のポリカーボネートやアモルファスポリオレフィンなどの樹脂１２’を金型の注入口ＰＴから射出することで、図４（ｂ）に示すように、スタンパＳＴの凹凸パターン上にディスク基板１２を形成する。
ここで、ディスク基板１２の表面には、スタンパＳＴの表面の凹部１０ｂにおいて逆パターンの凹凸として転写されて凸部１２ａが形成され、一方、スタンパＳＴの凸部１０ａにおいても逆パターンの凹凸として転写されて溝１２ｂが形成される。
【００７０】
上記の射出成形金型から離型することで、図５（ａ）に示すような表面にグルーブパターンあるいはピットパターンとなる凸部１２ａおよび溝１２ｂが形成されたディスク基板１２が得られる。
次に、図５（ｂ）に示すように、ディスク基板１２の表面に空気や窒素ガスなどのガスを吹き付けてダストを除去した後、例えばスパッタリング法などにより、反射膜、誘電体膜、記録膜、誘電体膜の積層体を有する光学記録積層体１３をこの成膜順序で成膜する。
上記の記録膜は、例えば、相変化型の光学記録膜、光磁気記録膜あるいは有機色素を含む記録膜を用いることができる。
あるいは、ＲＯＭ型光ディスクの場合には、光学記録膜としてアルミニウム膜などの反射膜により形成する。
次に、図５（ｃ）に示すように、光学記録積層体１３の上層に、例えば紫外線硬化樹脂などを塗布、硬化させて、保護膜１４を形成する。あるいは、保護膜用フイルムを接着層で貼り合わせて保護膜としてもよい。
以上で、図１に示す構造の光ディスクを製造することができる。
【００７１】
上記の本実施形態の光ディスクの製造方法において、スタンパとして用いるシリコン基板は、剛性、耐久性が高く、スタンパ材料として適している。
本実施形態に係るスタンパは、シリコンやガラスなどからなる基体の一主面が鏡面研磨されており、基体の鏡面研磨された一主面に、ディスク基板に転写するための凹凸パターンが形成されたものであり、面荒れ、厚みムラ、内径の真円度のズレなどを抑制したスタンパである。
また、上記のスタンパを用いて製造した本実施形態に係る光ディスクは、ディスク信号の低周波数ノイズの低減、フォーカスエラー残差の低減が可能であり、また、加工端面の欠けがほとんどなく、加工真円度に優れて偏心の少ないスタンパを用いて光ディスクを製造できるので、トラックの偏心が少なくなり、クロストーク特性の向上が可能となっている。
これにより、大容量化に対応できる高密度の光ディスクを量産可能とすることができる。
また、本実施形態に係る製造方法では、スタンパ作成のために長時間処理が必要であった電解メッキ処理が不要となり、さらにメッキ廃液の処理も不要となる。
【００７２】
第２実施形態
図６（ａ）は本実施形態に係る光ディスクの模式断面図である。
厚さが約１．１ｍｍのポリカーボネートなどからなるディスク基板２０の一方の表面に、トラック領域を区分する凸部および溝が設けられており、この面上に、例えば反射膜、誘電体膜、記録膜、誘電体膜などがこの順番で積層された第１光学記録積層体２１が形成されている。第１光学記録積層体２１の層構成および層数は記録材料の種類や設計によって異なり、上記の記録膜は、例えば相変化型の記録膜、光磁気記録膜、あるいは有機色素を含む記録膜である。
さらに、第１光学記録積層体２１の上層に、紫外線硬化樹脂などからなる光透過層２２を介して第２光学記録積層体２４が形成されている。第２光学記録積層体２４も、第１光学記録積層体２１と同様の層構成を有し、トラック領域を区分する凹凸形状を有している。
第２光学記録積層体２４の上層に紫外線硬化樹脂などからなる０．１ｍｍの膜厚の光透過性の保護膜２５が形成されている。
また、図６（ｂ）に示すように、保護膜用フイルム２５ｆを接着層２５ａで貼り合わせた構成の保護膜２５としてもよい。
【００７３】
上記の光ディスクを記録あるいは再生する場合には、第１実施形態の光ディスクと同様に、対物レンズにより、レーザ光などの光を保護膜２５側から第１光学記録積層体２１あるいは第２光学記録積層体２４に対して照射する。
このとき、第１光学記録積層体２１あるいは第２光学記録積層体２４のいずれかに焦点を合わせることで、第１光学記録積層体２１あるいは第２光学記録積層体２４のいずれかを選択的に記録または再生する。
【００７４】
ここで、第１光学記録積層体２１の反射率は例えば８０〜９０％程度であるが、少なくとも第２光学記録積層体２４は半透過性（例えば反射率１５〜３０％程度）とし、第１光学記録積層体２１に光を照射する場合には、第２光学記録積層体２４を透過させて照射する。
光ディスクの再生時においては、第１または第２光学記録積層体で反射された戻り光が受光素子で受光され、信号処理回路により所定の信号を生成して、再生信号が取り出される。
【００７５】
次に、本実施形態に係る光ディスクの製造方法において用いる、表面に凹凸形状が転写された光透過層を形成するためのプレス機について説明する。
図７は、上記プレス機の模式構成図である。
紫外線導光路９０、プレス上盤９１、上金型９２、反射ミラー９３、下金型９７、プレス下盤９８、油圧ラム９９を備えており、上金型９２と下金型９７からキャビティが構成される。
このキャビティ内において、第１実施形態で説明した製造方法と同様の工程で製造したディスク基板９６に、予め第１光学記録積層体（不図示）を形成しておき、信号面がキャビティ内側に臨むように、センター位置決めピンなどで位置決めしながら、下金型９７に真空吸着などにより固定する。
一方、第１実施形態で説明した製造方法と同様の工程で製造したガラススタンパ９４を、信号面がキャビティ内側に臨むように、センター位置決めピンなどで位置決めしながら、上金型９２に真空吸着などにより固定する。
ディスク基板９６とガラススタンパ９４の間隙には、ディスペンサなどで紫外線硬化樹脂９５が供給される。
【００７６】
プレス下盤９８は、リニアエンコーダによる位置制御可能な油圧ラム９９あるいはエアシリンダによって図面上、上下に駆動し、加圧上昇過程で任意の設定位置で加圧速度が２段階以上設定でき、特定の加圧位置で外部の紫外線照射装置ＵＶの照射スイッチと連動する機能を有している。
紫外線照射装置ＵＶから、紫外線硬化樹脂の硬化効率の高い高圧水銀灯の２３０〜４５０ｎｍの波長の紫外線が照射され、光ファイバなどからなる紫外線導光路９０により上金型９２内に導かれる。
【００７７】
ここで、上金型９２と上金型９２に設けられたセンター位置決めピンには、外部から導かれた紫外線がセンター位置決めピン内にある反射ミラー９３を経由してセンターホールからキャビティ内周部に照射される構造が設けられている。また、外周部も同様な構造が設けられている。この構造により、金型が閉じた状態で、外部から導かれた紫外線がガラススタンパ９４の内周部および外周部から照射可能となっている。
【００７８】
上記の構造の金型を有するプレス機において、例えば紫外線硬化樹脂の層が、例えば２０〜４０μｍ程度の所望の厚さになった時点で、即ち、上下金型が上記の膜厚に相当する位置にきたときに、紫外線の照射が開始され、タイマーで照射時間を設定できる機能を有している。
以上の構成のプレス機により、ディスク基板９６とガラススタンパ９４の間隙において、所望の膜厚の紫外線硬化樹脂を硬化させ、光透過層を形成することができる。
【００７９】
次に、本実施形態に係る光ディスクの製造方法について説明する。
まず、第１実施形態で説明した方法と同様にして、表面を鏡面に研磨された基体から形成したスタンパを用いて、表面に凹凸パターンを有するディスク基板２０を形成し、その上層に第１光学記録積層体２１を形成する。
次に、上述のプレス機の上下金型内において、図８（ａ）に示すように、第１光学記録積層体２１上に紫外線硬化樹脂２２ａを供給し、その上方に、第１実施形態で説明した方法と同様にして形成した、第２光学記録積層体用の凹凸パターンを有するガラススタンパ２３を配置する。
次に、図８（ｂ）に示すように、上述のプレス機の上下金型内において、紫外線硬化樹脂の層が所望の膜厚となった時点で紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂２２ａを硬化させて光透過層２２とする。
次に、図８（ｃ）に示すように、光透過層２２とガラススタンパ２３の界面で剥離し、ガラススタンパ２３から転写された光透過層２２の凹凸パターン上に、第２光学記録積層体２４を形成する。
次に、第２光学記録積層体２４の上層に紫外線硬化樹脂などからなる０．１ｍｍの膜厚の光透過性の保護膜２５を形成し、あるいは、保護膜用フイルム２５ｆを接着層２５ａで貼り合わせて、図６に示す構成の光ディスクとする。
【００８０】
上記の本実施形態の光ディスクの製造方法において、ディスク基板や光透過層の形成のために用いるスタンパは、第１実施形態と同様に、光を透過するガラスなどからなる基体の一主面が鏡面研磨されており、基体の鏡面研磨された一主面に、ディスク基板に転写するための凹凸パターンが形成されたものであり、面荒れ、厚みムラ、内径の真円度のズレなどを抑制したスタンパである。
また、上記のスタンパを用いて製造した本実施形態に係る光ディスクは、ディスク信号の低周波数ノイズの低減、フォーカスエラー残差の低減、クロストーク特性の向上が可能となっている。
【００８１】
第３実施形態
図９（ａ）は本実施形態に係る光ディスクの模式断面図である。
厚さが約１．１ｍｍのポリカーボネートなどからなるディスク基板３４の一方の表面に、トラック領域を区分する凸部および溝が設けられており、この面上に、例えば反射膜、誘電体膜、記録膜、誘電体膜などがこの順番で積層された第１光学記録積層体３５が形成されている。第１光学記録積層体３５の層構成および層数は記録材料の種類や設計によって異なり、上記の記録膜は、例えば相変化型の記録膜、光磁気記録膜、あるいは有機色素を含む記録膜である。
さらに、第１光学記録積層体３５の上層に、紫外線硬化樹脂などからなる光透過層３６を介して第２光学記録積層体３３が形成されている。第２光学記録積層体３３も、第１光学記録積層体３５と同様の層構成を有し、トラック領域を区分する凹凸形状を有している。
さらに、第２光学記録積層体３３の上層に、紫外線硬化樹脂などからなる光透過層３１を介して第３光学記録積層体３７が形成されている。第３光学記録積層体３７も、第１光学記録積層体３５と同様の層構成を有し、トラック領域を区分する凹凸形状を有している。
第３光学記録積層体３７の上層に紫外線硬化樹脂などからなる０．１ｍｍの膜厚の光透過性の保護膜３８が形成されている。
また、図９（ｂ）に示すように、保護膜用フイルム３８ｆを接着層３８ａで貼り合わせた構成の保護膜３８としてもよい。
【００８２】
上記の光ディスクを記録あるいは再生する場合には、第１実施形態の光ディスクと同様に、対物レンズにより、レーザ光などの光を保護膜３８側から第１光学記録積層体３５、第２光学記録積層体３３あるいは第３光学記録積層体３７に対して照射する。
このとき、第１光学記録積層体３５、第２光学記録積層体３３あるいは第３光学記録積層体３７のいずれかに焦点を合わせることで、そのいずれかを選択的に記録または再生する。
【００８３】
ここで、第１光学記録積層体３５の反射率は例えば８０〜９０％程度であるが、第２光学記録積層体３３および第３光学記録積層体３７は半透過性（例えば第２光学記録積層体３３は３０％程度、第３光学記録積層体３７は１５％程度）とし、例えば、上層ほど反射率が低くなる構成とする。第１光学記録積層体３５に光を照射する場合には、第２光学記録積層体３３および第３光学記録積層体３７を透過させて照射する。第２光学記録積層体３３に光を照射する場合には、第３光学記録積層体３７を透過させて照射する。
【００８４】
光ディスクの再生時においては、第１、第２または第３光学記録積層体で反射された戻り光が受光素子で受光され、信号処理回路により所定の信号を生成して、再生信号が取り出される。
【００８５】
次に、本実施形態に係る光ディスクの製造方法について説明する。
まず、図１０（ａ）に示すように、第２実施形態に説明した上プレス機の上下金型内において、下金型には第２光学記録積層体用の凹凸パターンを有するスタンパ３０を配置し、スタンパ３０上に紫外線硬化樹脂３１ａを供給し、上金型には第３光学記録積層体用の凹凸パターンを有するガラススタンパ３２を配置する。スタンパ３０およびガラススタンパ３２は、第１実施形態で説明した方法と同様にして形成したものを用いる。
次に、図１０（ｂ）に示すように、上述のプレス機の上下金型内において、紫外線硬化樹脂３１ａの層が所望の膜厚となった時点で紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂３１ａを硬化させて光透過層３１とする。
次に、図１０（ｃ）に示すように、光透過層３１とスタンパ３０の界面で剥離し、スタンパ３０から転写された光透過層３１の凹凸パターン上に、第２光学記録積層体３３を形成する。
【００８６】
次に、別工程において、第１実施形態で説明した方法と同様にして、シリコンまたは通常のスタンパ（ニッケル）からなり、表面を鏡面に研磨された基体から形成したスタンパを用いて、表面に凹凸パターンを有するディスク基板３４を形成し、その上層に第１光学記録積層体３５を形成する。
次に、図１１（ａ）に示すように、第２実施形態に説明した上プレス機の上下金型内において、下金型には第１光学記録積層体３５を形成したディスク基板３４を配置し、第１光学記録積層体３５上に紫外線硬化樹脂３６ａを供給し、上金型には上記の光透過層３１および第２光学記録積層体３３が形成されたガラススタンパ３２を配置する。
次に、上述のプレス機の上下金型内において、紫外線硬化樹脂３６ａの層が所望の膜厚となった時点で紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂３６ａを硬化させて光透過層３６とする。
次に、図１１（ｂ）に示すように、光透過層３１とガラススタンパ３２の界面で剥離し、図１１（ｃ）に示すように、ガラススタンパ３２から転写された光透過層３１の凹凸パターン上に、第３光学記録積層体３７を形成する。
次に、第３光学記録積層体３７の上層に紫外線硬化樹脂などからなる０．１ｍｍの膜厚の光透過性の保護膜３８を形成し、あるいは、保護膜用フイルム３８ｆを接着層３８ａで貼り合わせて、図９に示す構成の光ディスクとする。
【００８７】
上記の本実施形態の光ディスクの製造方法において、ディスク基板や光透過層の形成のために用いるスタンパは、第１実施形態と同様に、ガラスなどからなる基体の一主面が鏡面研磨されており、基体の鏡面研磨された一主面に、ディスク基板に転写するための凹凸パターンが形成されたものであり、面荒れ、厚みムラ、内径の真円度のズレなどを抑制したスタンパである。
また、上記のスタンパを用いて製造した本実施形態に係る光ディスクは、ディスク信号の低周波数ノイズの低減、フォーカスエラー残差の低減、クロストーク特性の向上が可能となっている。
【００８８】
（実施例１）
表面を鏡面研磨処理した直径２００ｍｍ、厚み０．６７ｍｍのシリコン基板を用いて、第１実施形態に従ってシリコン基板のスタンパを作成した。
即ち、シリコン基板上にレジスト膜（東京応化社製ＴＳＭＲ−Ｖ５０）を４５ｎｍの膜厚でスピンコート法により成膜し、乾燥後、グルーブとなる領域をレーザで露光し、無機アルカリ系の現像液（東京応化社製ＤＥ−４）で１５〜３０秒現像し、未露光部分を除去した。
次に、上記レジスト膜をマスクとしてＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を施し、深さ４０ｎｍのグルーブを形成し、レジスト膜を除去してシリコンスタンパとした。
ここで、ＲＩＥは、（ＲＦパワー：２００Ｗ、エッチングガス：ＣＦ₄ 、圧力：１Ｐａ、ガス流量：５０ｓｃｃｍ、シリコン基板温度：２０℃）の条件で、２０ｎｍ／分のエッチング速度で２分間行った。
【００８９】
得られたシリコン基板の信号面に、保護膜材料（ファインケミカルジャパン社製クリーンコートＳ）を塗布、乾燥させ、保護膜を形成し、門形構造３次元微細加工機にダイヤモンド入りプラスチック砥石（ＦＳＫ社製ダイヤモンドレジンまたは粗削り併用の場合にはビトダイヤＳタイプ）を用いてヘリカル研削により内外周形状の研削加工を行った。研削加工は、粗削りＩ工程、粗削りＩＩ工程、仕上げＩ工程、仕上げＩＩ工程の全４工程を行った。各構成の条件（主軸回転数、ＸＹ軸移動量、Ｚ軸移動量、切削送り）は、下記表１に示した通りである。
【００９０】
【表１】

【００９１】
得られたシリコン基板スタンパを、最大型締め圧３０トンの射出成形機の射出成形金型に挿入して、アモルファスポリオレフィン樹脂（日本ゼオン社製ゼオノア１６００）により直径１２０ｍｍ、厚み１．２ｍｍのディスク基板を成形した。
この射出成形工程の条件は、（平均射出速度：１５０ｍｍ／秒、最大型締め圧：１５トン、樹脂溶融温度：３７０℃、金型温度：１３０℃、冷却時間：１４秒）とした。
【００９２】
得られたディスク基板の鏡面部の低周波数領域のノイズレベルを測定した。
ノイズレベルについての結果を図１２に示し、縦軸がノイズ値、横軸が周波数を示す。図中、実線Ｘがシリコン基板のスタンパを用いて作成したディスク基板のノイズレベルである。
図１２中には、破線Ｙとして、従来方法に従って作成したニッケルスタンパを用いて、上記の同じ条件により作成したディスク基板のノイズレベルも示している。
尚、図１２中、ＬＤは測定に用いたレーザダイオードの測定中におけるパワーの変動を示し、ＡＰは測定に用いたアンプの測定中における変動を示す。
【００９３】
図１２から、８ＭＨｚ以下の低周波数領域で、ニッケルスタンパを用いて作成したディスク基板とシリコン基板スタンパを用いて作成したディスク基板のノイズレベルに大きく差があり、ノイズ値の５０区間移動平均値はニッケルスタンパを用いて作成したディスク基板で、−７５．７ｄＢｍであったが、シリコン基板スタンパを用いて作成したディスク基板で、−８５．３ｄＢｍであり、低周波数領域のノイズが１０ｄＢ程度低減していることが確認された。
ここで、５０区間移動平均値とは、周波数１〜５０ポイントの平均を取り、それを５０ポイント目のデータとし、次に２〜５１ポイントの平均を取り、それを５１ポイント目のデータとして、順次平均するポイントをずらしていく処理により得られる平均値である。
【００９４】
また、上記のニッケルスタンパを用いて作成したディスク基板とシリコン基板スタンパを用いて作成したディスク基板の鏡面部における表面粗さ（Ｒａ）を測定した。
ニッケルスタンパを用いて作成したディスク基板の表面粗さ（Ｒａ）は０．３５ｎｍ以上であったのに対し、シリコン基板のスタンパを用いて作成したディスク基板の表面粗さは０．２ｎｍ以下であり、本発明のスタンパを用いることでディスク基板の表面粗さを低減することができた。
【００９５】
（実施例２）
表面を鏡面研磨処理した厚み０．６ｍｍ乃至は１．２ｍｍの石英ガラス基板を用いて、第１実施形態に従ってガラス基板のスタンパを作成した。
即ち、ガラス基板上にレジスト膜（東京応化社製ＴＳＭＲ−Ｖ５０）を４５ｎｍの膜厚でスピンコート法により成膜し、乾燥後、グルーブとなる領域をレーザで露光し、無機アルカリ系の現像液（東京応化社製ＤＥ−４）で１５〜３０秒現像し、未露光部分を除去した。
次に、上記レジスト膜をマスクとしてＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を施し、深さ４０ｎｍのグルーブを形成し、レジスト膜を除去して、第２光学記録積層体用の凹凸パターンが形成されたガラススタンパとした。
ここで、ＲＩＥは、（ＲＦパワー：２００Ｗ、エッチングガス：ＣＦ₄ 、圧力：１Ｐａ、ガス流量：５０ｓｃｃｍ、ガラス基板温度：２０℃）の条件で行った。実施例１のシリコン基板のＲＩＥ条件と同じであるが、ガラス基板のエッチングではエッチング速度が４０ｎｍ／分となり、従ってこの条件にてエッチング速度で１分間行った。
【００９６】
得られたガラス基板の信号面に、保護膜材料（ファインケミカルジャパン社製クリーンコートＳ）を塗布、乾燥させ、保護膜を形成し、門形構造３次元微細加工機にダイヤモンド入りプラスチック砥石（ＦＳＫ社製ダイヤモンドレジンまたは粗削り併用の場合にはビトダイヤＳタイプ）を用いてヘリカル研削により内外周形状の研削加工を行った。研削加工は、粗削りＩ工程、粗削りＩＩ工程、仕上げＩ工程、仕上げＩＩ工程の全４工程を行った。各構成の条件（主軸回転数、ＸＹ軸移動量、Ｚ軸移動量、切削送り）は、下記表２に示した通りである。
【００９７】
【表２】

【００９８】
上記で得られたガラススタンパを、図７に示す外部より紫外線の導入が可能なプレス機の上金型にセンター位置決めピンで位置決めしながら吸引して取り付けた。
一方、上記プレス機の下金型には、実施例１で得られたディスク基板に第１光学記録積層体を形成したものをセンター位置決めピンで位置決めしながら吸引して取り付けた。
上記の第１光学記録積層体上に、ＸＹロボットに取り付けられたディスペンサにより紫外線硬化樹脂をドーナツ状に塗布した。とのときの紫外線硬化樹脂の塗布量は、第１光学記録積層体とガラススタンパの間隙にて加圧時に内外周のいずれからもはみ出さず、かつ硬化後に所望の膜厚となる量とした。
【００９９】
図７に示す油圧ラムを５０ｍｍ／分以上の速度で上昇させ、第１光学記録積層体上の紫外線硬化樹脂とガラススタンパが接触する直前の位置で、空気の巻込みを防止するために油圧ラムの上昇速度を５０ｍｍ／分以下の低速に切り替え、最終加圧位置より０．５ｍｍ前後の位置から油圧ラムの上昇速度を２０ｍｍ／分以下に切り替え、紫外線硬化樹脂を内外周へ加圧延伸させた。
次に、紫外線硬化樹脂が加圧延伸を始める時点乃至は５０％近く加圧延伸された時点で、紫外線ランプを点灯させ、導光路を経由してセンター位置決めピンから紫外線を照射して、内周部を選択的に硬化させるとともに、ガラススタンパを通して全面に紫外線を照射させつつ、位置制御成形機では所望の位置で加圧保持し、位置制御のない成形機では金型にてキャビティを確保し、紫外線硬化樹脂を硬化させた。このとき、加圧速度はさらに２０ｍｍ／分以下の速度で加圧するのが好ましい。
【０１００】
加圧硬化後、加圧装置のタイマー制御により、上金型に真空吸着されたガラススタンパの真空をリークして、ガラススタンパがディスク基板に固着している状態で加圧装置を下降させる。
下降終了後、補助的な手段として別の紫外線ユニットを用い、ガラススタンパの全面を通して紫外線硬化樹脂を完全硬化させて光透過層とした。
下金型の内径のガイドピンをエアによりさらに突き出し、離型エアを同期させて、ガラススタンパと紫外線硬化樹脂を硬化させた光透過層の界面で離型することで、第１光学記録積層体上に第２光学記録積層体用の凹凸パターンが転写された光透過層を得た。
次に、第２光学記録積層体用の凹凸パターン上に、アルミニウムあるいはその合金などの薄膜で反射率が３０％程度に制御された第２光学記録積層体をスパッタリングにより成膜した。
最後に、紫外線硬化樹脂の保護膜あるいは保護層用フイルムを接着して、２層積層構造の光ディスクを作成した。
【０１０１】
（実施例３）
実施例２と同様にして形成した第３光学記録積層体用の凹凸パターンを形成したガラススタンパを、図７に示す外部より紫外線の導入が可能なプレス機の上金型にセンター位置決めピンで位置決めしながら吸引して取り付けた。
一方、上記プレス機の下金型には、第２光学記録積層体用の凹凸パターンを形成したスタンパを、センター位置決めピンで位置決めしながら吸引して取り付けた。
実施例２と同様にして紫外線硬化樹脂を塗布し、金型を加圧して紫外線を照射して硬化させ、光透過層を形成し、第２光学記録積層体用の凹凸パターンを形成したスタンパを形成された光透過層から離型して、得られた第２光学記録積層体用の凹凸パターン上に、アルミニウムあるいはその合金などの薄膜で反射率が３０％程度に制御された第２光学記録積層体をスパッタリングにより成膜した。
第２光学記録積層体に、上記と同様にして、実施例１で得られたディスク基板に第１光学記録積層体を形成したものを貼り合わせ、第３光学記録積層体用の凹凸パターンを形成したガラススタンパを光透過層から離型して、得られた第３光学記録積層体用の凹凸パターン上に、アルミニウムあるいはその合金などの薄膜で反射率が１５％程度に制御された第３光学記録積層体をスパッタリングにより成膜した。
最後に、紫外線硬化樹脂の保護膜あるいは保護層用フイルムを接着して、３層積層構造の光ディスクを作成した。
【０１０２】
（実施例４）
第１実施形態に従って、表面を鏡面研磨した０．４ｍｍの厚みのシリコン基板からスタンパを作成した。その結果、内径の真円度のズレは、０．９μｍ以内の抑制されたものを作成できた。
また、表面を鏡面研磨した０．６ｍｍの厚みのガラス基板からスタンパを作成すると、同様に、内径の真円度のズレは、０．９μｍ以内の抑制されたものを作成できた。
一方、比較例として、従来方法に従って、０．３ｍｍの厚みのニッケルスタンパを作成した。研削加工により内外周加工したニッケルスタンパの場合には、真円度のズレは０．９〜１．４μｍであり、旋盤加工による共削りの手法で内外周加工したニッケルスタンパの場合には、真円度のズレは１．１〜１．７μｍであり、また、打ち抜きプレス機での打ち抜き加工により内外周加工したニッケルスタンパの場合には、真円度のズレは３．５〜４．５μｍであり、いずれも本発明のスタンパより真円度のズレが大きかった。
【０１０３】
（実施例５）
第１実施形態に従って、表面を鏡面研磨した０．４ｍｍの厚みのシリコン基板からスタンパを作成し、これを用いてディスク基板を作成し、光ディスクを作成した。
また、従来方法に従って、ニッケルスタンパを作成し、これを用いてディスク基板を作成し、光ディスクを作成した。
両光ディスクのトラッキングエラー信号（ＴＥ）およびフォーカスエラー信号（ＦＥ）を測定した。
図１３（ａ）は、シリコン基板からスタンパを作成した場合の光ディスクのトラッキングエラー信号（ＴＥ）およびフォーカスエラー信号（ＦＥ）を示し、図１３（ｂ）は、ニッケルスタンパを作成した場合の光ディスクのトラッキングエラー信号（ＴＥ）およびフォーカスエラー信号（ＦＥ）を示す。縦軸は各信号の値を相対的に示しているが、図１３（ａ）と（ｂ）で共通のスケールとなっている。
図１３（ｂ）に示すように、ニッケルスタンパの場合、裏面研磨における研磨剤の砥粒による傷跡が、射出成形時の充填圧力によって、成形されたディスク基板上においてはマクロな凹凸（うねり）として現れることになり、これらに起因するフォーカスエラー残差の成分が大きくなってしまうが、図１３（ａ）に示すように、裏面研磨による傷跡がないフラットなスタンパが得られるために、得られる光ディスクのフォーカスエラー残差が極端に小さくなった。
【０１０４】
本発明は、上記の実施の形態に限定されない。
例えば、光学記録積層体の層構成は、実施形態で説明した構成に限らず、記録膜の材料などに応じて種々の構造とすることができる。
また、相変化型の光学記録媒体の他、光磁気記録媒体や、有機色素材料を用いた光ディスク媒体にも適用可能である。
また、ディスク基板側から記録再生用の光を照射する構成の光ディスクにも適用可能である。
また、レジスト原盤の露光は、電子線露光装置や、紫外線レーザなどによる露光も可能であり、図１５に示す構成と同等のカッティング装置を用いることが可能である。
その他、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更をすることができる。
【０１０５】
【発明の効果】
本発明の光ディスクを製造する工程において用いる光学記録媒体製造用スタンパの製造方法によれば、面荒れ、厚みムラ、内径の真円度のズレなどを抑制したスタンパの製造方法と、このスタンパを用いて成形して製造できる光学記録媒体の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は本発明の第１実施形態に係る光ディスクの光の照射の様子を示す模式斜視図であり、図１（ｂ）は模式断面図であり、図１（ｃ）は図１（ｂ）の模式断面図の要部を拡大した断面図である。
【図２】図２は、電子線描画装置の模式構成図である。
【図３】図３は本発明の第１実施形態に係る光ディスクの製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図４】図４は図３の続きの工程を示す射出成形工程の（ａ）模式図および（ｂ）断面図である。
【図５】図５は図４の続きの工程を示す断面図である。
【図６】図６（ａ）および（ｂ）は本発明の第２実施形態に係る光ディスクの模式断面図である。
【図７】図７は本発明において用いるプレス機の模式構成図である。
【図８】図８は本発明の第２実施形態に係る光ディスクの製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図９】図９（ａ）および（ｂ）は本発明の第３実施形態に係る光ディスクの模式断面図である。
【図１０】図１０は本発明の第３実施形態に係る光ディスクの製造方法の製造工程を示す断面図である。
【図１１】図１１は図１０の続きの工程を示す断面図である。
【図１２】図１２は実施例１において測定したノイズレベルの結果を示す図である。
【図１３】図１３は実施例５において測定したトラッキングエラー信号とフォーカスエラー信号の結果を示す図である。
【図１４】図１４は従来例に係る光ディスクの模式断面図である。
【図１５】図１５（ａ）は、カッティング装置（露光装置）の模式構成図であり、図１５（ｂ）は要部斜視図である。
【図１６】図１６は従来例に係る光ディスクの製造方法の製造工程を示す断面図であり、（ａ）はレジスト原盤を作成する工程まで、（ｂ）はレジスト膜をパターン加工する工程までを示す。
【図１７】図１７は図１６の続きの工程を示す断面図であり、（ａ）はスタンパを形成する工程まで、（ｂ）はスタンパを離型する工程までを示す。
【図１８】図１８は図１７の続きの工程を示す射出成形工程の（ａ）模式図および（ｂ）断面図である。
【図１９】図１９は図１８の続きの工程を示す断面図であり、（ａ）はディスク基板を形成する工程まで、（ｂ）は光学記録膜を形成する工程まで、（ｃ）は保護膜を形成する工程までを示す。
【符号の説明】
１０…シリコン基板、１０ａ…凸部、１０ｂ…凹部、１０’…凹凸形成面、Ｒ，Ｒａ…レジスト膜、ＳＴ，１１…スタンパ、１１ａ…凸部、１１ｂ…凹部、１１’凹凸形成面、１２…ディスク基板、１２ａ…凸部、１２ｂ…溝、１２’…溶融樹脂、１３…光学記録積層体、１４…保護膜、２０…ディスク基板、２１…第１光学記録積層体、２２…光透過層、２２ａ…紫外線硬化樹脂、２３…ガラススタンパ、２４…第２光学記録積層体、２５…保護膜、２５ｆ…保護膜用フイルム、２５ａ…接着層、３０…スタンパ、３１…光透過層、３１ａ…紫外線硬化樹脂、３２…ガラススタンパ、３３…第２光学記録積層体、３４…ディスク基板、３５…第１光学記録積層体、３６…光透過層、３６ａ…紫外線硬化樹脂、３７…第３光学記録積層体、３８…保護膜、２８ｆ…保護膜用フイルム、３８ａ…接着層、９０…紫外線導光路、９１…プレス上盤、９２…上金型、９３…反射ミラー、９４…ガラススタンパ、９５…紫外線硬化樹脂、９６…ディスク基板、９７…下金型、９８…プレス下盤、９９…油圧ラム、ＵＶ…紫外線照射装置、ＡＯＭ…音響光学素子、ＡＰ…アパーチャ、ＡＳ…エアスライド、ＢＤ…ビーム偏向電極、ＢＭ…ビーム変調電極、ＣＨ…センタホール、ＣＬ…コンデンサレンズ、ＤＣ…光ディスク、ＤＲ…ドライブ方向、ＥＢＣ…電子ビームコラム、ＥＧ…電子銃、ＥＯＭ…電気光学素子、ＦＬ…フォーカス調整レンズ、ＧＬ…ガスレーザ、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４…レンズ、ＬＴ，ＬＴ１，ＬＴ２…（レーザ）光、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３…ミラー、ＭＤ１，ＭＤ２…金型、ＭＴ…可動テーブル、ＯＬ…対物レンズ、ＰＢＳ１，ＰＢＳ２…偏光ビームスプリッタ、ＰＤ１，ＰＤ２…フォトダイオード、ＰＳＤ…スポット位置検出素子、ＰＴ…注入口、ＱＷＰ…１／４波長板、ＲＤ，ＲＤ’…レジスト原盤、ＳＤ…スピンドル方向、ＳＰ…スピンドル、ＴＢ…除振テーブル。

Claims

シリコンから構成されている基体の一主面を鏡面研磨する工程と、上記基体の鏡面研磨された一主面上にレジスト膜を形成する工程と、光学記録媒体の媒体基板の表面に転写する凹凸形状に対応するパターンを上記レジスト膜に形成する工程と、上記レジスト膜をマスクとして上記基体の鏡面研磨された一主面を上記凹凸形状に加工する工程とを有する、光学記録媒体の媒体基板の表面に上記凹凸形状を転写するために用いられる光学記録媒体製造用スタンパの製造方法において、
上記基体の内周および外周を１００００ｒｐｍ以上の回転数で回転する砥石を用いて研削する工程を有し、
上記基体の内周および外周を研削する工程の少なくとも仕上げ処理において、ダイヤモンド粉末が混入されたプラスチック砥石あるいはビト砥石を用いて研削する
ことを特徴とする光学記録媒体製造用スタンパの製造方法。
上記基体の内周および外周を研削する工程において、少なくとも上記鏡面研磨された一主面に上記基体と同じ材質あるいは同等の硬度を有する材質からなるダミー板をあて、上記基体と上記ダミー板を共削りする
請求項１に記載の光学記録媒体製造用スタンパの製造方法。
上記レジスト膜に上記凹凸形状に対応するパターンを形成する工程は、上記レジスト膜を集束電子ビームを利用した描画方法によりパターン露光する工程と、当該露光されたレジスト膜を現像する工程とを含む
請求項１に記載の光学記録媒体製造用スタンパの製造方法。
上記レジスト膜をマスクとして、上記基体の鏡面研磨された一主面を上記凹凸形状に加工する工程は、上記レジスト膜をマスクとしてドライエッチング処理を行う工程を含む
請求項１に記載の光学記録媒体製造用スタンパの製造方法。
シリコンから構成されている基体の一主面を鏡面研磨する工程と、上記基体の鏡面研磨された一主面上にレジスト膜を形成する工程と、光学記録媒体の媒体基板の表面に転写する凹凸形状に対応するパターンを上記レジスト膜に形成する工程と、上記レジスト膜をマスクとして上記基体の鏡面研磨された一主面を上記凹凸形状に加工して、上記基体に凹凸形状が転写されたスタンパを形成する工程と、上記スタンパを金型の一部とする射出成形により上記スタンパの上記凹凸形状が転写された媒体基板を形成する工程と、上記媒体基板の上記凹凸形状形成面上に少なくとも光学記録膜を含む膜を形成する工程と、上記光学記録膜を含む膜上に保護膜を形成する工程とを有する、表面に凹凸形状が転写された媒体基板を有する光学記録媒体の製造方法において、
上記スタンパを形成する工程が、上記基体の内周および外周を１００００ｒｐｍ以上の回転数で回転する砥石を用いて研削する工程を含み、
上記基体の内周および外周を研削する工程の少なくとも仕上げ処理において、ダイヤモンド粉末が混入されたプラスチック砥石あるいはビト砥石を用いて研削する
ことを特徴とする光学記録媒体の製造方法。
上記スタンパの上記凹凸形状が転写された媒体基板を形成する工程においては、上記金型の内側表面において上記スタンパの内周および外周を真空吸着し、あるいは、上記金型の内側表面に設けられた吸着部により上記スタンパの上記鏡面研磨された一主面の反対側の主面を全面に吸着し、上記スタンパを金型の一部とする
請求項５に記載の光学記録媒体の製造方法。