JPH04349239A - 光記録媒体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光記録媒体及びその
製造方法に関する。さらに詳しくは光ディスク装置に用
いる可撓性光ディスクの製造に用いられる。

【０００２】

【従来の技術】従来、光を用いて記録再生または消去す
ることができるような光ディスクが開発されてきている
。ここで用いられる光ディスクは、概ね透明な樹脂、（
例えば、ポリカーボネートやアクリル樹脂）もしくはガ
ラスなどの基板上に、微細なトラックを同心円上もしく
はスパイラル状に設け、その上に記録薄膜を設けた構成
となっている。記録薄膜としては、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｆｅ、
Ｃｏ、Ｎｄ、Ｄｙなどの希土類金属と還移金属とのアモ
ルファス合金などを用いることができる。これらの記録
薄膜は、いわゆる磁気光学効果によって、信号を再生す
るので光磁気媒体と呼ばれる。またこれらの媒体は、蒸
着のほか、スパッタなどによって基板上に形成すること
が可能である。ここで、基板としてこのような硬い基板
でなく、フレキシブルなフィルム上に記録媒体を構成し
て、メモリとすることが行われている。これはフィルム
を基板とすると、基板が薄いためドライブ装置自体の薄
型化がはかれるほか、基板自体も安価に製造できるから
である。フィルム材料としてはポリエチレンテレフター
ト樹脂のほか、ポリイミド樹脂などの耐熱性のある材料
が用いられることが多い。耐熱性のある材料を用いるの
は、フィルム上に形成する記録媒体を作製する方法とし
て、前述の蒸着やスパッタを用いる際、基板の温度が上
昇するためそれに耐える必要があるからである。

【０００３】また重要な点として、これらの薄膜を保持
する前述のフィルム基板上には、微細なピッチのトラッ
クを、スパイラルもしくは同心円状にあらかじめ形成し
ておき、このトラックを、光学的に追跡しながら、信号
をトラック上の記録薄膜に、記録、再生、もしくは消去
することが、行われるということがある。これは、通常
光ディスクのトラックのピッチが、１から２μｍと狭く
、機械的な精度では、回転精度が保持できないからであ
る。トラックの形成は微細加工技術を必要とし、しかも
ディスクの全面にわたって形成しなくてはならないから
、このトラックをディスク上にどの様にして形成するか
が、重要な課題となる。

【０００４】従来、トラックの形成方法としては、まず
ガラス基板の上に、感光性フォトレジストを塗布し、そ
れにアルゴンレーザーなどの光を集光した、微細な光ス
ポットで記録を行い、次に現像を行い、レジストの凹凸
パターンを形成する。そしてこの上に、ニッケルなどの
金属をメッキ（電鋳）し、電鋳の厚みが１００から数１
００μｍに達したところで剥離する。このニッケルの電
鋳層を金型（スタンパー）として用い、フィルム基板の
間に、紫外線硬化樹脂を流し込み、全面に紫外線を照射
して、樹脂を硬化させ、スタンパーを剥離して、フィル
ム基板上に紫外線硬化樹脂でトラックの凹凸を形成する
ものが知られている（特公昭５７−３５０９５号公報）
。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが前述のような
方法で、フィルム基板上にトラックの凹凸を設けて、そ
の上に記録媒体を形成しようとすると、次のような問題
点が発生する。まずスタンパーを用いて、紫外線硬化樹
脂に押し付け、硬化させるので、硬化した樹脂がわずか
ではあるが、スタンパーに残り、転写を繰り返すと、そ
れがたまって、精度の高いトラックの形成が行えなくな
ることがある。従ってある一定の数の基板を作製すると
、作製プロセスを中断してスタンパーを取り外し、スタ
ンパーの洗浄を行う必要がある。

【０００６】また通常の紫外線硬化型の樹脂はアクリル
基やウレタン基をベースにしているため耐熱性が低く、
耐熱性のフィルム、例えばポリイミドフィルム基板上に
トラックを形成しても、結局トラックの凹凸部分は耐熱
性がなく、成膜中に温度の上昇によって、変形するとい
うことが生じてしまう。

【０００７】この発明は、上記問題を解決するためにな
されたものであって、耐熱性を有し、トラックの精度が
高く信頼性に優れた光記録媒体及びその効率的な製造方
法を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明によれば、耐熱
性の可撓性基板上に、感光性の耐熱性樹脂原料から形成
された並行線、同心円又はらせん状パターンの耐熱性樹
脂層が積層され、更に耐熱性樹脂層形成面に沿って上記
並行線、同心円又はらせん状パターンに対応する凹凸表
面の光記録材料層が積層されてなる光記録媒体が提供さ
れる。上記耐熱性の可撓性基板は、例えばポリイミド樹
脂、ポリパラバン酸樹脂、ポリフェニルサルファイド樹
脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリアリレート
樹脂、フッソ樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂等のフ
ィルム等がよい。この厚さは、通常２５〜１００μｍで
ある。上記耐熱性樹脂層は、基板上に並行線、同心円又
はらせん状の凹凸を形成するためのものであって、平坦
な基板上に、感光性の耐熱性樹脂原料を用いて並行線同
心円又はらせん状のパターンになるように積層して形成
される。

【０００９】この耐熱性樹脂層の作製は、例えば基板上
に感光性の耐熱性樹脂原料を塗布し、塗布された感光性
の耐熱性樹脂原料層に、並行線、同心円又はらせん状ス
リットを有するフォトマスク板を介して光を照射するこ
とによって、スリットでの回折と回折光の干渉で生じた
並行線、同心円又はらせん状の光パターンを露光し、現
像し硬化することによって行われる。

【００１０】感光性の耐熱性樹脂原料は、例えば感光性
ポリイミド、耐熱性フォトレジスト等が用いられる。塗
布は、基板又は基板用材料の形状によって適宜選択する
ことができるが、例えば打抜き加工等によって加工され
た円形の基板に対しては、例えばスピンコート法等を用
いることができ、基板として加工する前のロール状に巻
かれた基板用材料に対しては、例えばロールコート法等
を用いることができる。塗布された感光性の耐熱性樹脂
原料層の膜厚は、通常０．０５〜０．３　μｍである。 上記フォトマスク板は、光源から照射された光を並行線
、同心円又はらせん状の光パターンにするためのもので
あって、並行線、同心円又はらせん状スリットを有して
構成され、基板と光源との間に介在させて用いることが
できる。

【００１１】ここで感光性の耐熱性樹脂を塗布した基板
は、フォトマスクに近接して設置される。このフォトマ
スクと基板とは密着させるのではなく、所定の間隙をお
いて配置される。所定の間隔は、フォトマスク板の並行
線、同心円又はらせん状スリットで回折した回折光の干
渉で生じた並行線、同心円又はらせん状の光パターンを
基板上に露光させることのできるものであればよく、光
の波長によって適宜選定することができ、通常０．１〜
１０ｍｍである。

【００１２】次にフォトマスク板に入射される光とこの
入射によってフォトマスク板で発生する回折光について
説明する。図３に示すように並行線、同心円又はらせん
状のスリットを持ったフォトマスク板１に光を照射する
と、スリットのピッチがｄであり、光が波長λの平面波
とすると、光は回折を受けていくつかの回折波を生じる
。この回折波は、波長とピッチｄとにより２・ｄ・ｓｉ
ｎθ＝ｎλ（ｎは整数） で決まるθ方向へ進行する平行面で表される。この時フ
ォトマスクの後ろの感光性樹脂原料層２での強度分布を
考えてみる。フォトマスクの光出側面にはＯ次回折波（
ｎ＝Ｏの時）と、ｎ＝＋−１，＋−２，＋−３，．．．
に対応する高次の回折波が同時にやってくるので、それ
らが互いに干渉して干渉パターンが生じる。 このうち例えばｎ＝＋−１に対応する回折波は、Ｏ次光
に対してθだけ傾いているのでこれによって生じる干渉
パターンの周期はｄである。すなわちこの場合の干渉パ
ターンの基本周期はｄであるということができる。ｎ＝
＋−２，＋−３，．．．に対する高次の回折光は基本周
期のそれぞれ１／２，１／３，．．．倍の周期のパター
ンをを生じ、干渉パターンの高調波成分となる。結局干
渉パターンは元の回折格子とおなじパターンとなる。

【００１３】これは別の見方をすると、次のように理解
できる。すなわちフォトマスクによる回折光のそれぞれ
の成分はフォトマスクのパターンをフーリエ変換したと
きの周波数成分のそれぞれを表すと考えられる。従って
フォトマスクの光出側で回折光をを干渉（合成）させる
とフォトマスクのパターンが再生でき基板表面の感光性
樹脂原料層を露光させることができる。またこの様な合
成の効果が生じるためには、合成をさせる位置（すなわ
ち干渉パターンを得る位置は、フォトマスクからの距離
が光の波長に比して十分に遠いところであることが必要
である。すなわちフラウンホーファーの回折条件を満た
すような場所でなくてはならない。さもなくば、たとえ
ばフォトマスクに非常に近い位置であると、いわゆるフ
レネル回折の条件になって、この様な効果が得られない
。しかし光の波長は非常に短いから、この距離を例えば
０．１　ｍｍほどもとれば光の波長（たとえば０．４５
７９μｍ）にくらべ十分大きく、上記の条件は十分満足
することができる。

【００１４】また、フォトマスクは、例えば次の２つの
方法によって作製することができる。第一の作製方法は
図４に示されている。ガラスまたは石英等の光透過性基
板１２上にまずＴａの薄膜１３をスパッタまたは蒸着に
よって厚さ５００から１０００Åの厚さに形成し、その
上にフォトレジスト１４を厚さ　５００から２０００Å
の厚さに塗布する。フォトレジストは米国シプレー社製
のＡＺ１４００などのポジ型のレジストを用いることが
できる。そしてアルゴンレーザなどを用い、その光を対
物レンズで微小に絞ったスポットで、基板１２を回転さ
せながら、半径方向に走査し、トラックを記録する。現
像を行うと、レジストの凹凸パターン１５が基板上に得
られる。次に、ＣＦ４などのガスを用いてこの基板をド
ライエッチングすると、Ｔａがエッチングされてトラッ
クのパターン１６が形成できる。

【００１５】フォトマスク１０の第２の作製方法は図５
に示されている。ガラスまたは石英等の光透過性基板１
７上にまずフォトレジスト１８を厚さ　５００から２０
００Åの厚さに塗布する。フォトレジストは米国シプレ
ー社製のＡＺ１４００などのポジ型のレジストを用いる
ことができる。 次にこのレジスト上にカッティング装置と呼ばれる装置
でトラックのパターンを記録する。それはアルゴンレー
ザーなどを用い、その光を対物レンズで微小に絞ったス
ポットで、基板１７を回転させながら、半径方向に走査
し、トラックを記録するのである。その後現像を行うと
、レジストの凹凸パターン１８が基板１７上に得られる
。次に、ＣＦ４などのガスを用いてこの基板をドライエ
ッチングし、エッチングされた深さがおよそ　５００か
ら２０００Åとすると、基板１７上にレジストのパター
ンと同じパターンが凹凸１９として転写される。これに
Ｔａの薄膜２０をスパッタまたは蒸着によって厚さ　５
００から１０００Åの厚さに形成する。厚さは基板１７
上に形成された深さと同じかあるいは多少それより薄い
ほうがよい。この様になった状態で、フォトレジスト１
８をアセトン、トルエン、キシレンなどの有機溶剤で溶
解して取り去ると、その上に乗ったＴａ薄膜ごと取り去
られ、エッチングされたくぼみ１９に入ったＴａ膜のみ
が残り、トラックのパターン２１が形成できる。この様
にして、あるピッチを有するトラックのパターンを有す
るフォトマスクを作製することができる。基板上に蒸着
させて形成する薄膜としてＴａを用いる例をあげたが、
Ｔａに限ることはなく、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｎｉなどを用いる
ことができ、この場合、エッチングの方法としてもドラ
イエッチングばかりではなく、弗酸、硝酸、燐酸、緩衝
弗酸などを用いることができる。

【００１６】上記光は、感光性の耐熱性樹脂原料層の感
光特性によって適宜選定されるが、例えば感光性の耐熱
制樹脂原料層として感光性ポリイミド原料層を用いる場
合は、例えばアルゴンレーザー光、アルゴンレーザーで
発振させる紫外線や、ＨｅＣｄレーザー、エキシマレー
ザーなどからの紫外線などを用いることができる。そし
て、上記光源の光として、十分にコヒーレントでかつ単
色の光を選び、基板にフォトマスクからの回折光が照射
されるようにすると、回折光による干渉縞が形成され、
その結果パターンの転写が行われるようになる。

【００１７】露光された基板表面の感光性の耐熱性樹脂
原料層は、現像液によって現像し、加熱することによっ
て硬化して並行線、同心円又はらせん状パターンの耐熱
性樹脂層に変換される。現像液は、感光性の耐熱性樹脂
原料層の種類によって適宜選定され、例えば感光性のポ
リイミド樹脂原料層を用いる場合は例えばアルカリ性現
象液等を用いることができる。硬化は、通常１００〜３
００°Ｃで行われる。

【００１８】この発明においては、並行線、同心円又は
らせん状パターンの耐熱性樹脂層が形成された耐熱性の
可撓性基板上に、更に光記録材料層が積層され光記録媒
体が構成される。この光記録材料層は、通常１０〜１０
０ｎｍの膜厚を有し、上記耐熱性樹脂層のパターンに対
応した並行線、同心円又はらせん状パターンの凹凸を有
し、この凹凸によってトラックが形成される。

【００１９】

【作用】基板表面の感光性の耐熱性樹脂原料層が、所定
パターンの光に露光され、現像され硬化されることによ
って精度の高い並行線、同心円又はらせん状パターンの
耐熱性樹脂層を形成し、耐熱性樹脂層が、この上に形成
される光記録材料層の表面に精度の高い並行線、同心円
又はらせん状パターンを形成する。

【００２０】

【実施例】

感光性の耐熱性樹脂原料層の形成 直径８６ｍｍの円形に打ち抜かれた厚さ７０μｍのポリ
イミド樹脂フィルム（耐熱性の可撓性基板）上に、スピ
ンコート法によって、感光性ポリイミド樹脂原料（含フ
ッ素ベースポリイミド）を塗布し乾燥させて厚さ０．１
μｍの感光性ポリイミド樹脂原料層を形成する。

【００２１】フォトマスク板の作製 図４に示すように、石英ガラス基板１２上にまずＴａの
薄膜１３をスパッタまたは蒸着によって厚さ　５００か
ら２０００Åの厚さに形成し、その上にフォトレジスト
１４を厚さ５００　から２０００Åの厚さに塗布する。 フォトレジストは米国シプレー社製のＡｚ１４００など
のポジ型のレジストを用いることができる。そしてアル
ゴンレーザーを用い、その光を対物レンズで微小に絞っ
たスポットで、石英ガラス基板１２を回転させながら、
半径方向に走査し、らせん状パターンのトラックを記録
する。現像を行うと、レジストのらせん状パターン１５
が基板上に得られる。次に、　ＣＦ４などのガスを用い
てこの基板をドライエッチングすると、Ｔａがエッチン
グされてらせん状トラックのパターン１６が形成できる
。ただしトラックピッチは１．６μｍである。

【００２２】露光 図２に示すように露光装置に、上記表面に感光性ポリイ
ミド樹脂原料層２４が形成されたポリイミド樹脂フィル
ム基板２３とフォトマスク板とを設置する。このポリイ
ミド樹脂フィルム基板２３はチャックプレート２５上に
、露光中動かないように、かつフォトマスク板１０と１
ｍｍの間隙をおくよう真空チャックされ、固定される。 上述のようにして設置したフォトマスク１０には、光量
補正フィルター１１を用いている。通常レーザー光源か
らの光は中心部の強度が高く周辺へ行くにしたがって減
少するガウス分布に従うので、光量補正フィルター１１
は、この点を補正するもので、中心部に光の透過率が徐
々に低くなるように金属の蒸着膜で濃度分布をつけた部
分２２を設けてガウス分布の中心部の強度を抑え、平坦
な強度分布になるように作用する。

【００２３】アルゴンイオンレーザー源３から出射した
、波長が　４５７９Ａの光４は、光シャッター５を通り
、ビームエキスパンダ６、凹レンズ７、凸レンズ８光量
補正フィルタ９を通りフォトマスク１０に照射される。 ここでアルゴンレーザー３は、射出光の単色性を高める
ため、エタロン（図示せず）を用いて発振光のスペクト
ルの一本だけを抽出するのが良い。レーザー光源からの
光は凹レンズ７と凸レンズ８によってフォトマスク１０
上で平行光線になるように導かれる。アルゴンレーザー
３からの光は光シャッタ５の作用によってある時間だけ
フォトマスク１０上に照射される。この場合光シャッタ
としては、機械的なシャッターを用いても良いし、音響
光学効果を用いた、音響光学変調器（Ａｃｏｕｓｔｏ−
ＯｐｌｔｉｃＭｏｄｕｌａｔｏｒ）　などを用いても良
い。照射された光はフォトマスク１０上のらせん状パタ
ーンのスリット１１によって回折され、Ｏ次光及び高次
の干渉光を発生する。これらの回折光が、フィルム基板
２３上に達し、互いに干渉して干渉縞を形成する。これ
の干渉縞の強度分布が上述のようにらせん状パターンと
なり、感光性ポリイミド樹脂原料層に、らせん状パター
ンの潜像が記録される。

【００２４】らせん状パターンのポリイミド樹脂層の形
成 露光後、フィルム基板２３上の感光性ポリイミド樹脂原
料層２４はアルカリ性現象液によって現像され、２００
°Ｃのベーキングにかけられ、らせん状パターンの耐熱
性樹脂層が形成される。

【００２５】光記録材料層の形成と光記録媒体の作製こ
の後表面にらせん状パターンのポリイミド樹脂層が形成
されたポリイミド樹脂フィルム上には記録媒体のＤｙＦ
ｅＣｏが蒸着あるいはスパッタで形成され、さらにこの
上に、透明の保護膜が塗布されて記録媒体となる。透明
保護膜としては紫外線硬化型の樹脂を用いることができ
、その厚さは５から１００μｍとする。この様にして作
製された記録媒体の構造を図１に示す。ポリイミド樹脂
フィルム基板３０上に感光性ポリイミド樹脂でできた凸
部３１が形成され、これがトラックとなる。このトラッ
クの深さは前述のように０．０５から０．３μｍとされ
るが、好ましくは信号の記録、再生に用いるレーザー光
の波長のλ／１６からλ／４の深さにするのがよい。さ
らにその上に、光磁気記録媒体３２が形成されている。 ここで光磁気媒体３２は１層のみでなく、多層膜にして
光磁気効果を高めることもできる。つまり光磁気媒体を
Ａ１Ｎ，ＳｉＮなどの誘電体ではさんで多層化し、また
その背後に反射膜を設けてもよい。その上に透明保護膜
３３が設けられ、光記録媒体が構成される。

【００２６】

【発明の効果】この発明によると、露光時にマスクと樹
脂が接触しないため、スタンパーを用いる方法に比べ、
非接触でパターンの転写を行うことができ、プロセスを
安定してかつ長時間稼働さすことができ、製造工程の効
率化を図ることができる。またフイルム基板のみならず
、基板全体が耐熱性に優れ、光磁気媒体を蒸着、スパッ
タで形成するときに温度が上昇しても、トラックの形状
変化がなく、良好な形状のトラックを有する光記録媒体
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例で作製した光記録媒体の説明
図である。

【図２】この発明の実施例で作製した光記録媒体の製造
方法の露光工程の説明図である。

【図３】この発明の製造方法の露光工程の説明図である
。

【図４】この発明の実施例で用いたフォトマスク板の作
製工程の説明図である。

【図５】同様にフォトマスク板の作製工程の説明図であ
る。

【符号の説明】

１　　　　フォトマスク板 ２　　　　感光性樹脂原料層 ３　　　　アルゴンイオンレーザー光源４　　　　光 ５　　　　光シャッター ６　　　　ビームエキスパンダ ７　　　　凹レンズ ８　　　　凸レンズ ９　　　　光量補正フィルター １０　　フォトマスク板 １１　　光量補正フィルター ２３，３０　　ポリイミド樹脂フィルム基板２４　　感
光性ポリイミド樹脂原料層 ３２　　光磁気記録媒体 ３３　　透明保護膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　耐熱性の可撓性基板上に、感光性の耐
   熱性樹脂原料から形成された並行線、同心円又はらせん
   状パターンの耐熱性樹脂層が積層され、更に耐熱性樹脂
   層形成面に沿って上記並行線、同心円又はらせん状パタ
   ーンに対応する凹凸表面の光記録材料層が積層されてな
   る光記録媒体。
2. 【請求項２】　　請求項１の光記録媒体の製造方法にお
   いて、耐熱性樹脂層の作製が、基板上に塗布された感光
   性の耐熱性樹脂原料層に、並行線、同心円又はらせん状
   スリットを有するフォトマスク板を介して光を照射する
   ことによって、スリットでの回折と回折光の干渉で生じ
   た並行線、同心円又はらせん状の光パターンを露光し、
   現像し硬化することによって行われる光記録媒体の製造
   方法。