JPH11288513A - ディスク基板成形用スタンパー及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高品質で低コストのディスク基板成形用スタ
ンパー及びその製造方法を提供すること。 【解決手段】 ディスク基板成形用スタンパーＳの母材
に熱変形が小さく、ピンホールの存在しないガラス３１
を用いて、このガラス３１上にエッチングしてサーボ情
報等の情報凹凸ピット列を形成させる。これにより、ス
タンパーＳの品質向上及びコスト低減が実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディスク基板を成
形するために用いられるディスク基板成形用スタンパー
及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータの記憶装置等には、フロッ
ピー磁気ディスクに比較して大容量であり、かつ光磁気
ディスクに比較して読み出し速度が大きいという利点を
有しているハード磁気ディスクが用いられている。しか
し、従来、磁気ディスク用基板材料にアルミニウム、ガ
ラス等が用いられており、材料価格及び製造費用の観点
から磁気ディスク基板の低価格化に限界がある。

【０００３】なお、ここで考える磁気ディスクとして
は、光ディスクと同様にあらかじめディスクに物理的な
凹凸が形成され、この凹凸の表面に磁性層が形成されて
いるPre-Embossed Rigid Magnetic (PERM)ディスクと呼
ばれる磁気ディスクとする。図６に、この磁気ディスク
の平面図を、図７にディスク表面の拡大図を示す。この
磁気ディスクは、データ情報を読み書きするトラック４
２が凸部として、同心円状に形成されており、トラック
４２の間にはガードバンド４３が凹部として形成されて
いる。そして、信号記録・再生素子としての磁気ヘッド
のトラッキングのためのサーボ情報は、放射状に形成さ
れているにサーボ情報領域４４に凹凸ピット列としてプ
リフォームされている。この、サーボ情報領域４４に
は、アドレスパターン（トラック番号を磁気ヘッドに与
える）やクロックマーク（このクロックマークに従って
サーボ情報の読み出しやデータの読み書きを行なう）や
トラック４２に磁気ヘッド（これはほぼトラック４２と
同じ幅を有している）をトラッキングさせるためのサー
ボ情報としての凸部４５が形成されている。凸部４５は
トラック４２の中心に対して左右対称に形成されてお
り、磁気ヘッドがトラック４２の中心からずれると、ず
れた側にある凸部４５から受ける出力が大きくなるの
で、このずれを検出できる。

【０００４】上述した、磁気ディスク基板の低価格化に
限界があるという問題を解決する手段として、磁気ディ
スク用基板材料に合成樹脂を用いる方法がある。これ
は、光ディスクの製造と同様にスタンパーを用いて製造
する方法で、サーボ情報等を凹凸ピットでプリフォーム
された合成樹脂でなる磁気ディスクを作製するようにし
ている。スタンパーは高精度な位置決め機構を持つカッ
ティングマシーンを用いて作製されるため、スタンパー
に形成されているサーボ情報ピット列は、データ情報ト
ラックに対して高精度な位置決めがなされている。ま
た、１枚のスタンパーを作製するとそのスタンパーから
数万枚のディスクを作製することが可能である。これに
より、磁気ディスク基板材料に合成樹脂を用いることに
より、基板材料そのものの低価格化とサーボ信号記録装
置を用いて、各ディスク毎にサーボ情報を記録する工程
の削減が可能となり、磁気ディスクのさらなる低価格化
ができる。（これを第１従来例とする）。

【０００５】この、スタンパーを用いた合成樹脂製の磁
気ディスク基板の作製の手順について述べると、まず、
上型か下型の金型にスタンパーを取りつける。そして、
これら金型を閉じる。次に、樹脂を溶かし、これを金型
内に射出する。そして、金型を冷やす。最後に金型を開
けて完成したディスクを取り出す。しかし、以上の工程
において、溶かされた樹脂の温度は３００℃以上にな
る。また、樹脂が冷え固まるには約１００℃以下になら
なければならない。これらの工程の中でスタンパーは２
００℃以上のヒートサイクルがかけられている。スタン
パーはニッケルでなり、その厚さは０．３ｍｍ程度と薄
板状である。従って、２００℃以上のヒートサイクルが
かかった場合、数μｍ程度伸縮する。その結果複製され
た磁気ディスクにも数μｍ程度のトラックうねりが生じ
る。ところが、近年の磁気ディスクにおいて、トラック
のうねりとして数μｍは許容できない。従って、この第
１従来例の射出成形では、良質の磁気ディスクの作製は
非常に困難となる。

【０００６】この、ヒートサイクルに弱い薄板状のニッ
ケルスタンパーに代わって、金型表面に、エッチング加
工しやすいイリジウム等の金属膜を付着させ、その金属
膜に直接サーボ情報等の凹凸ピット列をエッチングして
形成する方法がある。（これを第２従来例とする）。こ
れを以下に、図２を参照して説明する。

【０００７】まず、直径９０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円板形
状の、ＷＣ（炭化タングステン）を主成分とする超硬合
金母材でなる金型１を鏡面研磨してその表面粗度をＲＭ
Ｓ（root mean square ,２乗平均粗さ) ＝８〜１０Åに
仕上げる。このとき金型１に存在する微小ピンホール２
（図２Ａ参照）を、クロム膜３を金型１の表面にスパッ
タリングして５μｍの厚さに成膜することにより、埋め
る（図２Ｂ参照）。次に、図２Ｃに示すようにイリジウ
ム合金膜（Ｉｒ−１０％Ｐｔ）４をスパッタリング法に
よりクロム膜３の上に５μｍの厚さに成膜する。次に、
フォトレジストを塗布し、レーザー光の露光によって、
データ情報凹凸ピット列としてのトラック部６とガード
バンド形成用凸部７と図示はしていないがサーボ情報凹
凸ピット列をパターニングして、現像処理を施し、図２
Ｄに示すようにレジストマスク５を作る。（いわゆるフ
ォトリソグラフィー法）。そして、イリジウム合金膜４
をエッチングして、図２Ｅに示すように、例えば、トラ
ック部６の深さｈ＝２００ｎｍ、トラック部６の幅ｗ＝
３．８ｎｍ、トラックピッチｐ＝５μｍ、の凹凸を形成
して磁気ディスク基板成形用の金型としてのスタンパー
Ｓ’が完成する。この場合、金型であるので、実際の磁
気ディスク基板とは凹凸が逆になっている。

【０００８】しかし、この第２従来例においては、ピン
ホールを埋めて平滑な面を作るために、金属膜をある程
度の厚みに付着させては研磨するといったことを繰り返
して穴埋めをする必要があり、更にイリジウム、クロム
は貴金属であるので、やはり、磁気ディスク基板の低価
格化の障害となる。

【０００９】ところで、図４Ａに示すように磁気ディス
ク基板１１の表面に深さｄ＝０．２μｍ程度の凹凸ピッ
トを形成し、その表面に磁性層１２を設けてピットの上
部の磁性層１２ａと下部の磁性層１２ｂに互いに逆方向
（矢印ａ、ｂ）の磁化を与えると、ピットのエッジ部１
３に磁化遷移領域Ｒができ、磁気ヘッドによりピットの
エッジ１３の傾きθに対応した情報を、図４Ｂに示すよ
うにパルス信号として再生できるようになる。このよう
にピットのエッジ１３の傾きθが再生信号の品位に多大
な影響を及ぼす。すなわち、図３に示すようにピットエ
ッジ１３の傾きθが９０°に近くなって急峻に立ち上が
るほど、再生した信号の半値幅（パルスの半分の高さの
位置におけるパルス幅）Ｌ’が小さくなり、信号品位が
向上する。しかし、先に述べた第１従来例での薄板状の
ニッケルスタンパー、これは光ディスクの製造で一般的
に行なわれている、レーザービームでパターニングされ
たフォトレジストの凹凸を電鋳するという工程によって
作られるのであるが、レーザービームの強度分布及びフ
ォトレジストの分解能の限界により、エッジ角度θが４
５°〜５０°程度にしかできず（図４Ａ）、このため、
凹凸ピットの信号は磁気記録した信号に比べて品位が劣
るのが一般的となっている。

【００１０】また、射出成形終了時において、合成樹脂
製のディスク基板とニッケルスタンパーとが離型すると
きに、エッジ角度θが小さいと、ゴーストピットとよば
れる成形不良が発生しやすくなる。これは、エッジ角度
θが小さいと、成形加工における合成樹脂の冷却過程で
生じる成形品（ディスク基板）の寸法収縮が生じやす
く、スタンパーとディスク基板が擦れることが原因とさ
れている。

【００１１】ここで、表１に、様々なエッジ角度θにお
けるゴーストピットの発生の有無を示す実験結果を示
す。

【００１２】

【表１】

【００１３】表１からエッジ角度θを６０°以上にする
とゴーストピットがなくなることがわかる。従って、エ
ッジ角度θは６０°よりも大きいことが望ましいといえ
る。一方、エッジ角度θが９０°以上になると、つま
り、図５に示すように、逆テーパのエッジを有するスタ
ンパーＳ”では、成形樹脂（ディスク基板）１４との離
型性が著しく悪くなる。従って、エッジ角度θは最大で
も９０°までとしたい。以上のことから、ピットのエッ
ジ角度θを６０°以上９０°以内にすれば、転写時のゴ
ーストピットの無い、かつ再生信号品位の良い磁気ディ
スク基板を得ることができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の問題に
鑑みてなされ、高品質で低コストのディスク基板成形用
スタンパー及びその製造方法を提供することを課題とす
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、ディスク基板
成形用スタンパーの母材に、熱変形が小さくピンホール
の存在しないガラスを用いて、このガラスにエッチング
してサーボ情報等の情報凹凸ピット列を形成させる。こ
れにより、スタンパーの品質向上及びコスト低減が実現
できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図１を参照して説明する。

【００１７】まず、直径９０ｍｍ、厚さ５ｍｍの円板形
状の結晶化ガラスまたは化学強化ガラスでなる鋳型３１
を鏡面研磨して、その表面粗度をＲＭＳ（root mean sq
uare,２乗平均粗さ）＝８〜１０Åに仕上げる。（図１
Ａ）。次に、０．５μｍ程度の厚さでフォトレジストを
塗布し、レーザー光の露光によって、情報凹凸ピット列
（これは、後述するようにデータ情報凹凸ピット列とサ
ーボ情報凹凸ピット列とから構成される）とガードバン
ド形成用凸領域をパターニングして、現像処理を施し
て、レジストマスク３２を作る（図１Ｂ）。この後、ウ
エットエッチング法（酸、溶剤に入れて溶かす方法）あ
るいは、ドライエッチング法（イオンミリング、リアク
ティブ・イオンビーム・エッチング（ＲＩＥ））で、直
接、ガラスでなる鋳型３１をエッチングする。そして、
図１Ｃに示すように、データ情報凹凸ピット列としての
トラック部３３と信号記録・再生素子（磁気ヘッド）の
トラッキングのためのサーボ情報凹凸ピット列（図示せ
ず）、そしてトラック部３３の間にガードバンド形成用
凸部３４が形成されたスタンパーＳが作製される。この
場合スタンパーＳは鋳型であるので、実際に、このスタ
ンパーＳから作製される磁気ディスク基板とは凹凸が逆
である。そして、ガラススタンパーＳを射出成形機に取
り付け、溶融した樹脂を、スタンパーＳともう一方の鋳
型とに挟まれた空間に射出して、冷却して、磁気ディス
ク基板を複製する。

【００１８】以上のようにして製造されたスタンパーＳ
には、熱変形が小さく高強度の、かつ表面にピンホール
のない、例えば、結晶化ガラスあるいは化学強化ガラス
を母材としているので高品質のスタンパーＳを得ること
ができ、それによって形成された磁気ディスク基板には
歪み、うねりがなく、更に表面には微小な突起が一切存
在しない。よって、スタンパー製造の歩留り向上が実現
できる。更に、磁気ヘッド（磁気ディスクに対してμｍ
のオーダーで浮上している）と磁気ディスクが衝突して
壊れることのない信頼性の高い磁気ディスク記憶装置を
実現することができる。

【００１９】また、平滑でかつ表面にピンホールのない
ガラスは比較的容易に入手でき、そして、第２従来例の
ようにピンホールを埋める工程やそのための貴金属の膜
も不要であり、直接、ガラス上にエッチングできる。こ
のため、スタンパーＳの材料費及び製造費の低コスト化
が実現できる。

【００２０】更に、１枚のスタンパーＳからは、射出成
形により数万枚の合成樹脂製の磁気ディスク基板を作製
することが可能であり、これにより、磁気ディスク基板
の量産性が図れ、かつ磁気ディスク基板材料に合成樹脂
を用いることによる、基板材料そのものの低価格化とス
タンパーＳにはあらかじめサーボ情報凹凸ピット列がプ
リフォームされているので、サーボ信号記録装置を用い
て、各ディスク毎にサーボ情報を記録する工程の削減が
可能となり、磁気ディスクの更なる低価格化ができる。

【００２１】また、ピットエッジの角度に依存する再生
信号の品位と成形不良を解決するのにも本実施の形態の
ガラススタンパーＳを用いることは有効である。ガラス
は直接エッチング可能であり、マスクとなるレジスト像
のエッジ角度とはほとんど関係なしに垂直に近い状態で
ピットエッジを形成することができる。図３に示すよう
に、このようなスタンパーＳで成形した磁気ディスク１
１’からの信号は、磁化遷移領域Ｒ’が小さいために再
生信号の半値幅Ｌ’が小さい高品位の信号が得られる。
また、エッジ角度θが９０°に近くなると、射出成形時
に樹脂（磁気ディスク基板）が冷却過程で収縮しようと
するのに反してスタンパーのほぼ方形状のピット（凸
部）がストッパーのように作用し、収縮を抑制する。従
って、本実施の形態によるガラススタンパーＳからは、
ゴーストピットのない、転写性と再生信号品位の良い磁
気ディスク基板を得ることができる。

【００２２】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発
明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

【００２３】例えば以上の実施の形態では、ディスクを
磁気ディスクとして説明したが、これに限ることなく、
光ディスクや光磁気ディスクであってもよい。

【００２４】また、スタンパーの材料は、結晶化ガラ
ス、化学強化ガラスに限ることなく、射出成形に耐えら
れる強度を有していれば、他の種類のガラスでもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のディスク基
板成形用スタンパー及びその製造方法によれば、スタン
パーの品質及び低コスト化が実現でき、更に、これから
成形されるディスクも高品質で低価格なものとなり、か
つ量産性の向上も図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態によるスタンパーの製造工程を表
し、Ａはスタンパーの母材となるガラス円板の要部縦断
面図、Ｂはガラス円板にレジストマスキング処理された
状態を示す要部縦断面図、Ｃはガラス円板上にエッチン
グにより情報凹凸ピット列が形成された状態を示す要部
縦断面図である。

【図２】第２従来例のスタンパーの製造工程を表し、Ａ
はスタンパーの母材となる合金円板の要部縦断面図、Ｂ
は合金円板上のピンホールを埋めるためにクロム膜が成
膜された状態を示す要部縦断面図、Ｃはクロム膜の上に
エッチング加工用のイリジウム膜が成膜された状態を示
す要部縦断面図、Ｄはイリジウム膜上にレジストマスキ
ング処理された状態を示す要部縦断面図、Ｅはエッチン
グにより情報凹凸ピット列が形成された状態を示す要部
縦断面図である。

【図３】Ａはエッジ角が６０°〜９０°であるディスク
基板の要部縦断面図である。Ｂはこのとき発生する再生
信号を表す図である。

【図４】Ａはエッジ角が４５°〜５０°であるディスク
基板の要部縦断面図である。Ｂはこのとき発生する再生
信号を表す図である。

【図５】エッジ角が９０°以上であるスタンパーと成形
樹脂（ディスク基板）とが射出成形されている状態を示
す要部縦断面図である。

【図６】溝付き磁気ディスクの平面図である。

【図７】図６における要部の拡大図である。

【符号の説明】 ３１……ガラスでなる鋳型、３２……レジストマスク、
３３……トラック部、３４……ガードバンド形成用凸
部、Ｓ……スタンパー。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 情報凹凸ピット列を形成させたガラスで
   なることを特徴とするディスク基板成形用スタンパー。
2. 【請求項２】 前記ディスク基板は磁気ディスク基板で
   あることを特徴とする請求項１に記載のディスク基板成
   形用スタンパー。
3. 【請求項３】 前記ガラスは、結晶化ガラス又は化学強
   化ガラスであることを特徴とする請求項１に記載のディ
   スク基板成形用スタンパー。
4. 【請求項４】 前記ガラスは、結晶化ガラス又は化学強
   化ガラスであることを特徴とする請求項２に記載のディ
   スク基板成形用スタンパー。
5. 【請求項５】 ガラス上に所定のパターンを得るための
   レジストマスキング処理を行ない、次いでエッチングす
   ることにより、情報凹凸ピット列を形成させることを特
   徴とするディスク基板成形用スタンパーの製造方法。