JPWO2004095445A1 - スタンパ、およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

樹脂材料を用いて射出成形する際に用いられるスタンパ、およびその製造方法であって、樹脂材料と接触するスタンパの表面に、Ｎｉ合金、Ａｇ合金、またはＣｕ合金の何れか一の合金からなる耐腐食性膜を形成することにより、樹脂材料と接触する部分が腐食しない、耐久性に優れたスタンパが提供される。また、スタンパ製造用型の表面に上記耐腐食性膜を形成し、その上にスタンパを形成して、当該スタンパと耐腐食性膜とを一体で剥離する方法が提供される。

Description

本願は、樹脂材料を用いて射出成形する際に用いられるスタンパ、およびこのスタンパの製造方法に関する。

従来から、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）等に代表される光ディスクを大量に複製する場合には、スタンパが用いられている。このスタンパの表面には、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスクに形成するピットやグルーブ（溝）に対応する凹凸が形成されており、この凹凸に光ディスクの基材となる樹脂材料を射出成形することで同一の光ディスク基板を量産することができる。
そして、このようなスタンパを形成する材料としては、その成形性の良さなどの理由からニッケル、銅、または銀等が用いられていた。
しかしながら、ニッケルなどによって形成されているスタンパを用いて、大量に光ディスク基板を複製しようとした場合には、スタンパの樹脂材料と接触する部分（以下、この部分をスタンパ表面という場合がある。）が、光ディスクの基材となる樹脂材料中の塩素成分等により腐食してしまい、その腐食の進行により、複製を繰返すうちに所望のピットを正確に複製することができなくなってしまうという問題が生じる場合があった。
特に、光ディスクの基材となる樹脂材料として比較的廉価なポリカーボネイト樹脂を用いた場合には、当該樹脂材料中に不純物として塩素成分が多量に含有されていることがあり、上記問題が深刻化することがあった。
本願は、このような問題に鑑みなされたものであり、その課題の一例としては、大量に光ディスク基板を複製した場合であっても、樹脂材料と接触する部分が腐食することなく、従って耐久性に優れたスタンパを提供するとともに、当該スタンパを効率よく製造することができる方法を提供する。

上記課題を解決するため、本発明は、樹脂材料を用いて射出成形する際に用いられるスタンパであって、前記樹脂材料と接触する表面には、ニッケル（Ｎｉ）合金、銀（Ａｇ）合金、または銅（Ｃｕ）合金の何れか一の合金からなる耐腐食性膜が形成されていることを特徴とする。
また、本発明は、樹脂材料を用いて射出成形する際に用いられるスタンパの製造方法であって、当該スタンパの樹脂材料と接触する表面に形成すべき凹形状に対応する凸形状が形成された、或いは、凸形状に対応する凹形状が形成された、スタンパ製造用型を用い、このスタンパ製造用型の前記凸形状または凹形状が形成された表面に、ニッケル（Ｎｉ）合金、銀（Ａｇ）合金、または銅（Ｃｕ）合金の何れか一の合金からなる耐腐食性膜を形成し、この耐腐食性膜の上に電鋳法によって金属層を積層し、該積層された金属層を耐腐食性膜と共にスタンパ製造用型から同時に剥離することを特徴とする。

図１Ａ及び図１Ｂは本願のスタンパの断面図である。
図２Ａ及び図２Ｂは本願のスタンパを製造する方法を説明するための工程図である。
図３は図２とは別の、本願のスタンパを製造する方法を説明するための工程図である。
図４は図２とは別の、本願のスタンパを製造する方法を説明するための工程図である。
図５はスタンパの本体部分の製造方法の１つである電鋳法を説明するための工程図である。

以下に、本願のスタンパ、およびその製造方法について図面を用いて具体的に説明するが、まず、スタンパの本体部分１３（つまり従来からのスタンパ）の代表的な製造方法について図５を用いて説明する。
図５は、スタンパの本体部分１３の製造方法の１つである電鋳法を説明するための工程図である。
まず、図５（ａ）に示すように、その表面を研磨して平滑にしたガラス製（又はシリコン製）の原盤２１の表面にスピンコート等によりレジスト膜２２を形成する。
次いで、このレジスト膜２２に対してパターニング処理が施される。パターニング処理は、図５（ｂ）に示すように、レジスト膜２２をレーザビーム（又は電子ビーム）で露光し、潜像２２ａを形成した後、現像することにより行われる。すると、図５（ｃ）に示すように、レジスト膜２２の表面には複数の溝部よりなる凹パターン２２ｂが形成される。
このパターニング処理が行われた後、図５（ｄ）に示すように、レジスト膜２２上には凹パターン２２ｂの全体を被覆するように、金属材料よりなる電極膜２３がスパッタリング法、蒸着法等により形成される。この電極膜２３の金属材料には、導電率が高く膜形成後に組成変化しづらい性質を有するニッケルや銀、または銅が単体で使用されており、その膜厚は均一なものとなっている。
その後、図５（ｅ）に示すように、この電極膜２３を電極として用いる電鋳法により、電極膜２３の表面には金属層２４が積層される。なお、当該金属層２４としては、一般に電極膜２３と同じ材質が用いられる。具体的には、電極膜２３としてニッケルの単体を用いた場合にはニッケル、電極膜２３として銀の単体を用いた場合には銀、銅単体を用いた場合には銅が夫々用いられる。しかし、別異の材質が用いられても良い。
この後、図５（ｆ）に示すように、電極膜２３とともに金属層２４をレジスト膜２２の表面から剥離させると、電極膜２３及び金属層２４が一体となったスタンパ２４ａが得られる。（このスタンパ２４ａは今後行われるスタンパの複製の基となるスタンパであることから、マスタースタンパと呼ばれる場合がある。）このスタンパ２４ａの表面には前記凹パターン２２ｂとは逆転した形状となるように、複数の突部よりなる凸パターン２４ｂが転写されている（つまり、このスタンパ２４ａは凸形状のスタンパである。）。したがって、このスタンパ２４ａを成形型として使用し、凸形状２４ｂが形成されたスタンパ表面に、光ディスク基板の原料となる樹脂材料を射出して成形することにより、その表面に前記凹パターン２２ｂと同一の凹パターン（凹形状のピットやグルーブ）が複写された基板が形成され、この凹パターンを覆うように基板上に反射膜、保護層等を積層することにより光ディスク２５が製造される。
ここでまた、図５（ｇ）に示すように、凸形状のスタンパ２４ａの表面にパッシベーション処理（不動態化処理）をした後、当該スタンパ２４ａを電極として再度、電鋳法により金属層２６を積層することもでき、図５（ｈ）に示すように、当該金属層２６をスタンパ２４ａから剥離せしめることで、凹パターン２２ｂと同一の凹パターンが形成されたスタンパ２６が得られる（このスタンパ２６のことをサブマスタースタンパと呼ぶ場合がある。）。
このスタンパ２６の表面には前記凹パターン２２ｂと同一の凹パターンが転写されている（つまり、このスタンパ２６は、凹形状のスタンパである。）から、当該スタンパ２６を成形型として使用し、凹形状２２ｂが形成されたスタンパ２６の表面に、光ディスク基板の原料となる樹脂材料を射出して成形することにより、その表面に前記凸パターン２４ａと同一の凸パターン（凸形状のピットやグルーブ）が複写された基板が形成され、この凸パターンを覆うように基板上に反射膜、保護層等を積層することにより光ディスク２７が製造される。
さらにまた、図５（ｉ）に示すように、凹形状のスタンパ２６の表面に対してパッシベーション処理（不動態化処理）をした後、当該スタンパ２６を電極として、再々度、電鋳法により金属層２８を積層することもでき、図５（ｊ）に示すように、当該金属層２８をスタンパ２６から剥離せしめることで、図５（ｆ）に示したスタンパ２４ａ（所謂マスタースタンパ）と同一形状のスタンパ２８が得られる（このスタンパのことをベビースタンパと呼ぶ場合がある。）。
このスタンパ２８はスタンパ２４ａと同一形状であるため、当該スタンパ２８を成形型として使用し、凸形状２４ｂが形成されたスタンパ２８表面に、光ディスク基板の原料となる樹脂材料を射出して成形することにより、その表面に前記凹パターン２２ｂと同一の凹パターン（凹形状のピットやグルーブ）が複写された基板が形成され、この凹パターンを覆うように基板上に反射膜、保護層等を積層することにより光ディスク２９が製造される。
このように、同一形状のスタンパ（２８）を複数製造することも可能であり、これら複数のスタンパ（２８）を同時に用いて複製作業を繰返すことにより、同時に大量の光ディスクを複製することができるようになる。
図５に示すような電鋳法などによって製造されたスタンパ２４ａ、２６、２８が、本願のスタンパの本体部分（図１の符号１３参照）となり、これらの表面に、ニッケル合金等からなる耐腐食性膜１２を形成することで、本願のスタンパ１０を製造することができる。
図１Ａ及び図１Ｂは、ともに本願のスタンパ１０の断面図であり、図１Ａは凸形状のスタンパ（つまり、凹形状のピットやグルーブを光ディスクに形成するためのスタンパ）であり、図１Ｂは、凹形状のスタンパ（つまり、凸形状のピットやグルーブを光ディスクに形成するためのスタンパ）を示している。このように、本願のスタンパ１０は、複製しようとする光ディスクのピットの形状により、凸形状としても凹形状としてもよい。
このような、本願のスタンパ１０は、その表面１１、つまり、光ディスク基板を射出成形によって複製しようとした場合に、当該光ディスクの基材の原料となる樹脂材料と接触する面（ピットやグルーブを含む凸形状（図１Ａの場合）や、凹形状（図１Ｂの場合）が形成されている面）に、ニッケル（Ｎｉ）合金、銀（Ａｇ）合金、または銅（Ｃｕ）合金の何れか一の合金からなる耐腐食性膜１２が形成されていることに特徴を有している。
これらの合金からなる耐腐食性膜１２を形成することにより、例えば、塩素を含有するポリカーボネイト樹脂をスタンパの表面１１に射出成型することによって光ディスクを複製しても、当該スタンパの表面１１が腐食されることがなく、その結果、所望のピットが形成された光ディスク基板を大量に複製することができる。
ここで、本願のスタンパ１０における耐腐食性膜１２としては、前述の３種類の合金（ニッケル合金、銀合金、または銅合金）から任意に選択して用いることが可能である。しかしながら、大量の光ディスク基板を複製しようとした場合には、スタンパ１０の本体部分１３と耐腐食性膜１２との密着性が重要となってくるところ、この密着性を考えた場合には、スタンパの本体部分１３の材質と耐腐食性膜１２を形成する合金の主成分とを一致させることが好ましい。
具体的には、スタンパの本体部分１３がニッケル（Ｎｉ）の場合には、耐腐食性膜１２としてはニッケル合金を用いることが好ましく、一方、スタンパの本体部分１３の材質が銀（Ａｇ）の場合には、耐腐食性膜１２としては銀合金を用いることが好ましく、また、スタンパの本体部分１３の材質が銅（Ｃｕ）の場合には、耐腐食性膜１２としては銅合金を用いることが好ましい。
なお、スタンパの本体１３をニッケル、銀、および銅で形成することは、従来からのスタンパの製造方法である、所謂「電鋳法」を用いる上でも好ましい（スタンパの製造方法については、以下で詳しく説明する。）。
また、耐腐食性膜１２としてニッケル（Ｎｉ）合金を用いる場合には、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とし、これに、ルテニウム（Ｒｕ）、銅（Ｃｕ）、リン（Ｐ）、マグネシウム（Ｍｇ）、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）、珪素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、および銀（Ａｇ）からなる群から選択される一又は二以上の元素が添加されているものを用いることが好ましい。ここで、これらの元素の添加量としては、ルテニウム、銅、リン、マグネシウム、クロム、金、および珪素を添加する場合にあっては、全体に対し２５重量％未満の範囲が好ましく、チタンや銀を添加する場合にあっては、全体に対し５０重量％未満の範囲が好ましい。添加量の下限については必ずしも制限はないが、全体に対し１重量％以上であることが好ましい。
更に、耐腐食性膜１２として銀合金を用いる場合には、銀（Ａｇ）を主成分とするとともに、金（Ａｕ）または銅（Ｃｕ）の少なくとも何れか一方が添加されているものを用いることが好ましく、これらの元素の添加量としては、それぞれ、全体に対して５．０重量％以下、１．０重量％以上の範囲が好ましい。
さらにまた、耐腐食性膜１２として銅合金を用いる場合には、銅（Ｃｕ）を主成分とするとともに、銀（Ａｇ）またはチタン（Ｔｉ）の少なくとも何れか一方が添加されているものを用いることが好ましく、これらの元素の添加量としては、銀を添加する場合にあっては、全体に対し１０．０重量％以下、１．０重量％以上の範囲が好ましく、一方チタンを添加する場合にあっては、全体に対し５．０重量％以下、１．０重量％以上の範囲が好ましい。
上記の元素をこのような範囲で含有するこれらの合金を耐腐食性膜１２として用いることにより、スタンパ１０の耐久性をより向上せしめることができる。
本願は、上述してきた耐腐食性膜１２の膜厚については特に限定することなく、上述の作用効果（つまり、光ディスクの基板の原料となる樹脂材料によっても腐食しないという作用効果）を発揮することができる程度の膜厚であれば良く、そのスタンパの使用頻度（具体的に何枚の光ディスクを複製するのに使用されるか）等により任意に設定することができる。例えば、３０〜２００μｍ程度とすれば、上述の作用効果を確実に発揮することができ、当該範囲の中でも、３０〜１００μｍが特に好ましい。
［製造方法１］
図２Ａおよび図２Ｂは、本願のスタンパを製造する方法を説明するための工程図である。
図２Ａに示すように、例えば、図５に示したような方法によって製造されたスタンパ２４ａ又は２８の表面（凹形状、または凸形状が形成されおり、樹脂材料の接触する表面）に、直接にスパッタリング法、真空蒸着法、化学蒸着法（ＣＶＤ法）等の従来公知の手法を用いて、図２Ｂに示すように、耐腐食性膜１２を形成することができる。なお、図２Ａおよび図２Ｂにおいては、凸形状のスタンパを例に挙げて記載してあるが、凹形状のスタンパ（例えば、図５に示すスタンパ２６）であっても同様である。
この方法によれば、耐腐食性膜１２の形成方法は、従来公知の方法であり、またこれらの方法は、図５に示したように、電極膜２３を形成する際にも用いられている方法であるため、特に新たな装置等を準備する必要はなく、簡便に行うことができる。
しかしながら、これらの方法によって耐腐食性膜１２を形成した場合には、スタンパの単体部分に形成されている凸形状（又は凹形状）を覆うように耐腐食性膜１２を形成し、この耐腐食性膜１２の表面が、そのまま樹脂材料との接触面となってしまうため、耐腐食性膜１２の表面の形状が正確な凸形状（又は凹形状）となっていない場合には、光ディスクに転写されるピットの形状も崩れてしまう場合がある。
［製造方法２］
図３は、前記［製造方法１］とは別の、本願のスタンパの製造方法を説明するための工程図であり、具体的には、図５で示したスタンパ２６（所謂サブマスタースタンパ）の表面に耐腐食性膜１２を形成する方法を示した図である。
図３（ａ）に示すように、先ず、スタンパ２６（サブマスタースタンパ）の樹脂材料と接触する表面に形成すべき凹形状（図５に示す凹パターン２２ｂ）に対応する凸形状（図５に示す凸パターン２４ｂ）が形成されたスタンパ製造用型（図５に示すマスタースタンパ２４ａ）を用いる。
次に、凸形状のスタンパ２４ａの表面に対してパッシベーション処理をした後、図３（ｂ）に示すように、このスタンパ製造用型（マスタースタンパ２４ａ）の前記凸形状（凸パターン２４ｂ）が形成された表面に、ニッケル合金、銀合金、または銅合金の何れか一の合金からなる耐腐食性膜（１２）を形成する。この耐腐食性膜１２の形成方法については、従来公知の方法（例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、化学蒸着法など）を用いることができる。その後、図３（ｃ）に示すように、前記耐腐食性膜（１２）の上に電鋳法によって金属層２６を積層する。
そして、図３（ｄ）に示すように、前記耐腐食性膜１２上に積層された金属層２６を耐腐食性膜１２ごとスタンパ製造用型２４ａから剥離することで、耐腐食性膜１２を表面に有する本願のサブマスタースタンパ２６ａを得ることができる。
また、図４は、図５で示したスタンパ２８（所謂ベビースタンパ）の表面に耐腐食性膜１２を形成する方法を示した図である。この場合においても、前述した図３と同様の方法、つまり、スタンパ２８を製造するためのスタンパ製造用型（図５に示すスタンパ２６（サブマスタースタンパ））を利用することができる。
つまり、図４（ａ）に示すように、先ず、スタンパ２８（ベビースタンパ）の樹脂材料と接触する表面に形成すべき凸形状（図５に示す凸パターン２４ｂ）に対応する凹形状（図５に示す凹パターン２２ｂ）が形成されたスタンパ製造用型（図５に示すサブマザースタンパ２６）を用いる。
次に、凹形状のスタンパ２６の表面に対してパッシベーション処理をした後、図４（ｂ）に示すように、このスタンパ製造用型２６の前記凹形状（凹パターン２２ｂ）が形成された表面に、ニッケル合金、銀合金、または銅合金の何れか一の合金からなる耐腐食性膜１２を形成する。この耐腐食性膜１２の形成方法については、従来公知の方法（例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、化学蒸着法など）を用いることができる。その後、図４（ｃ）に示すように、前記耐腐食性膜（１２）の上に電鋳法によって金属層２８を積層する。
そして、図４（ｄ）に示すように、前記耐腐食性膜１２上に積層された金属層２８を耐腐食性膜１２ごとスタンパ製造用型２６から剥離することで、耐腐食性膜１２を表面に有する本願のスタンパ２８ａを得ることができる。
このように、当該方法は、本願のスタンパ、つまり耐腐食性膜を形成しようとするスタンパに直接に耐腐食性膜を形成するのではなく、まずは、当該スタンパを製造するための必要なスタンパ製造用型の表面に耐腐食性膜を形成しておき、この上に電鋳法により金属層（これがスタンパの本体部分となる。）を形成し、当該金属層と耐腐食性膜とを同時に剥離することにより耐腐食性膜付きスタンパを形成することに特徴を有していると言え、この方法によれば、従来からの電鋳法を応用して、本願のスタンパを製造することができる。また、前記（製造方法１）とは異なり、耐腐食性膜１２の表面は、スタンパ製造用型２４ａの表面から剥離されてできた表面であるので、その凹形状は非常にシャープであり、従って、当該スタンパから光ディスク基板に転写される凸形状（ピット）が崩れることもない。
なお、図示はしないが、図５に示すスタンパ２４ａ（所謂マスタースタンパ）に上記（製造方法２）を用いて耐腐食性膜を形成することも可能である。この場合にあっては、電極膜２３に耐腐食性膜としての機能を果たすニッケル合金、銀合金、さらには銅合金を用いればよい。

上記製造方法２に従って、基体としての凸形状のスタンパ（図３，２４ａ）の表面にパッシベーション処理をした後、公知の方法により化学蒸着法にて種々の合金を用いて耐腐食性膜（図３，１２）を形成し、更にその上に公知の方法により電鋳法にて耐腐食性膜と同じ材質の合金を用いて金属層（（図３，２６）を積層した。この金属層（２６）を耐腐食性膜（１２）と共に、基体としてのスタンパ（図３，２４ａ）より剥離して、表面に耐腐食性膜（１２）を有するサブマスタースタンパ（図３，２６ａ）を得た。
耐腐食性膜および金属層を形成した合金の種類を表１に示す。なお、耐腐食性は５％食塩水溶液にスタンパを常温で９６時間浸漬した後、表面状態の変化を目視観察して評価した結果であり、Ｏは表面状態に全く変化が見られないもの、Δは腐食とは言えないが、端部が若干黒色化した状態が観察されたものである。

以上夫々説明したように、本願のスタンパ２４ａ等によれば、光ディスク基板としての樹脂材料と接触する表面に、ニッケル合金、銀合金、または銅合金の何れか一の合金からなる耐腐食性膜が形成されているので、複製される光ディスク上のピット等の形状を正確に維持しつつスタンパとしての耐久性を向上させることができる。
また、スタンパ材料としてニッケル合金を用いる場合には、当該ニッケル合金内にルテニウム、銅、リン、マグネシウム、クロム、金、珪素、チタン、および銀からなる群から選択される一又は二以上の元素が添加されるので、腐食に対する耐久性が向上する。
更に、スタンパ材料として銀合金を用いる場合には、当該銀合金内に金または銅の少なくとも何れか一方が添加されるので、腐食に対する耐久性が向上する。
更にまた、スタンパ材料として銅合金を用いる場合には、当該銅合金内に銀またはチタンの少なくとも何れか一方が添加されるので、腐食に対する耐久性が向上する。
また、本願のスタンパの製造方法によれば、当該スタンパの樹脂材料と接触する表面に形成すべきピット等に対応する形状が形成されたスタンパ製造用型を用い、このスタンパ製造用型の前記凸形状が形成された表面に、ニッケル合金、銀合金、または銅合金の何れか一の合金からなる耐腐食性膜１２を形成し、耐腐食性膜１２上に電鋳法によって金属層を積層し、当該耐腐食性膜１２上に積層された金属層を耐腐食性膜ごとスタンパ製造用型から剥離するので、特別な装置等を新たに用いることなく本願に係るスタンパ２４ａ等を製造することができる。
なお、上記実施形態においては、光ディスクの基板を形成することについて述べているが、これに限ったものではなく、光メモリの基板、ハードディスクの基板、対物レンズなどの微細パターンを形成する型を形成する際にもの適用することが可能である。

Claims (6)

1. 樹脂材料を用いて光ディスク基板を射出成形する際に用いられるスタンパであって、前記樹脂材料と接触する表面には、ニッケル合金、銀合金、または銅合金の何れか一の合金からなる耐腐食性膜が形成されていることを特徴とするスタンパ。
2. ニッケル合金が、ニッケルを主成分とし、これに、ルテニウム、銅、リン、マグネシウム、クロム、金、珪素、チタン、および銀からなる群から選択される一又は二以上の元素が添加されているニッケル合金であることを特徴とする請求項１に記載のスタンパ。
3. 銀合金が、銀を主成分とし、これに、金または銅の少なくとも一つが添加されている銀合金であることを特徴とする請求項１に記載のスタンパ。
4. 銅合金が、銅を主成分とし、これに、銀またはチタンの少なくとも一つが添加されている銅合金であることを特徴とする請求項１に記載のスタンパ。
5. 樹脂材料を用いて射出成形する際に用いられるスタンパの製造方法であって、当該スタンパの樹脂材料と接触する表面に形成すべき凹形状に対応する凸形状が形成されたスタンパ製造用型を用い、このスタンパ製造用型の前記凸形状が形成された表面に、ニッケル合金、銀合金、または銅合金の何れか一の合金からなる耐腐食性膜を形成し、前記耐腐食性膜の上に電鋳法によって金属層を積層し、 前記耐腐食性膜上に積層された金属層を耐腐食性膜ごとスタンパ製造用型から剥離することに特徴を有する、スタンパの製造方法。
6. 樹脂材料を用いて射出成形する際に用いられるスタンパの製造方法であって、当該スタンパの樹脂材料と接触する表面に形成すべき凸形状に対応する凹形状が形成されたスタンパ製造用型を用い、このスタンパ製造用型の前記凹形状が形成された表面に、ニッケル合金、銀合金、または銅合金の何れか一の合金からなる耐腐食性膜を形成し、前記耐腐食性膜の上に電鋳法によって金属層を積層し、前記耐腐食性膜上に積層された金属層を耐腐食性膜ごとスタンパ製造用型から剥離することに特徴を有する、スタンパの製造方法。

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