(57)【要約】【課題】  良好な基板ノイズ特性を有する光ディスク基板の形成方法を提供する。【解決手段】  ランド２３及びグルーブ２２が形成された光ディスク基板２１を射出成形する際にランド上２３に発生する突起を除去する光ディスク基板の形成方法において、  光ディスク基板２１の射出成形後、光ディスク基板２１のランド２３及びグルーブ２２が形成された面に波長１００〜２００ｎｍの紫外線を所定時間照射する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランド及びグルーブが形成された光ディスク基板を射出成形する際に前記ランド上に発生する突起を除去する光ディスク基板の形成方法において、
前記光ディスク基板の射出成形後、前記光ディスク基板のランド及びグルーブが形成された面に波長１００〜２００ｎｍの紫外線を所定時間照射することを特徴とする光ディスク基板の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク基板の形成方法に係り、特に、射出成形して得られる光ディスク基板の表面性を改良する光ディスク基板の形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、オーディオ用、画像用及びコンピュータ用メモリとして、高密度デ−タを蓄積できる光ディスクが普及している。この光ディスクにおいては、透明なディスク基板の表面に溝（グルーブ）やピットが形成されており、この基板の表面に記録層や各種の保護層が積層されて構成されている。
光ディスク基板は、射出成形機に光ディスク基板用金型を装着し、材料としてポリカーボネート樹脂などの熱可塑性樹脂を射出成形することによって製造される。
【０００３】
光ディスク用金型内には、スタンパーと呼ばれる、円盤状のニッケル盤が装着されている。ニッケル盤の表面には、高密度情報に対応する、螺旋状のピット列又は記録溝からなる情報面が形成されている。ピット列は、例えば、トラックピッチ０．３２μｍ、最短記録ピット０．１６μｍであって、直径１２０ｍｍの円板状のディスク基板では、信号方式が２Ｔ系の場合で、２２ＧＢ〜２７ＧＢの記録容量を有するものとなる。
このようなニッケル盤を用いる射出成形工程を経て、表面に上記情報面の形成さた光ディスク基板が製造される。
【０００４】
この光ディスク基板の情報面をアルミニウムなどの光に対して高反射率を示す反射膜で覆えば、再生型光ディスクとなる。また、さらに、ゲルマニウム、アンチモン、テルルなどの合金からなり、加熱冷却速度により、結晶と非結晶のような相変化を起こし、相状態に対応して光に対する反射率が変化するような記録膜で覆えば、記録型光ディスクとなる。
透明なディスク基板の基板面上に、金属またはガラススタンパを用いて、溝（グルーブ）やピットを転写して製造する方法は周知である。
【０００５】
ところで、これらのディスク基板は、射出成形後、スタンパより強制的に剥離するため、ナノスケールの突起が溝やピットの表面にできてしまう。
図６は、光ディスク基板のランドにおける突起を示す図である。
図６の（ａ）は、ディスク基板３１の表面の一部部分拡大写真である。ここには、所定幅のランド４１とグルーブ（溝）４２が所定ピッチで形成されており、図中ランドの右端が左端より低コントラストに見えるのは、そこが、溝４２に沿って突起が形成されているからである。
【０００６】
図６の（ｂ）は、記録型光ディスクのグルーブの長手方向に垂直方向の一部拡大断面写真である。ここには、光ディスク３０において、ディスク基板３１の表面にグルーブ４１とランド４２が形成されており、その表面上に絶縁層３２、反射層３３、記録層３４及び誘電体層３５が順次形成されている。高さ約４０ｎｍであるランド４１の図中右端の上部には高さ２ｎｍ程度の突起４３が生じている。
このような突起４３がランド４１上に存在すると、基板ノイズの増加をもたらし、トラッキングがかかりにくくなったり、記録再生特性が劣化してしまう。これは、記録再生のために照射するレーザスポットがこの突起のために歪みを生じ、そのため記録再生特性が劣化するのである。
【０００７】
このような光ディスク基板上に形成した溝やピットに生じる突起等の凹凸を平らにする方法として、例えば、ディスク基板樹脂が溶解可能な溶剤蒸気をディスク基板に吹き付けて、表面の傷を平らにしょうとする方法（例えば、特許文献１参照。）、ガラスからなるディスク基板にイオンを照射してイオンミリング洗浄してガラスを平らにしてディスク基板を製造する方法（例えば、特許文献２参照。）、射出成形後のディスク基板にプラズマイオンを照射して表面を平らにする方法（例えば、特許文献３参照。）等が提案されている。
【特許文献１】特開平７−３３４８７１号公報
【特許文献２】特開平８−２０３１３０号公報
【特許文献３】特開２０００−１０３８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、射出成形される樹脂からなるディスク基板に形成される溝（グルーブ）やピットの表面に、スタンパー剥離時にできるナノスケールの突起を除去するのに、上記特許文献１に開示の方法を用いると、基板樹脂が溶解可能な溶剤蒸気をディスク基板に吹き付けるため、溝やピットの表面も解けてしまい、それらの形状が変化してしまい、好ましくないという問題がある。
【０００９】
また、上記特許文献２に開示の方法を用いると、ガラス基板をイオンミリング洗浄して表面を平滑にするのであるが、樹脂からなるディスク基板をイオンミリングするとかえって表面を変形させてしまい、好ましくないという問題がある。
また、上記特許文献３に開示の方法を用いると、樹脂のディスク基板にプラズマイオンを照射してその表面にＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）膜を形成して表面の粗さを小さくするものであるが、溝及びピットのエッジなどがエッチングされ、溝及びピットのナノスケールの突起だけを取り除くことができないという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、上記問題を解決して、光ディスク基板の形成方法において、射出成形後のスタンパーから光ディスク基板を剥離する際に、ランド上に生じるランド長手方向に沿った微小なライン状の突起を除去し、良好な基板ノイズ特性を有する光ディスク基板の形成方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための手段として、本願発明の光ディスク基板の形成方法は、ランド及びグルーブが形成された光ディスク基板を射出成形する際に前記ランド上に発生する突起を除去する光ディスク基板の形成方法において、
前記光ディスク基板の射出成形後、前記光ディスク基板のランド及びグルーブが形成された面に波長１００〜２００ｎｍの紫外線を所定時間照射することを特徴とする光ディスク基板の形成方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の光ディスク基板の形成方法は、請求項１記載によれば、光ディスク基板の射出成形後、前記光ディスク基板のランド及びグルーブが形成された面に波長１００〜２００ｎｍの紫外線を所定時間照射することにより、射出成形で形成した突起部を除去することができ、良好な基板ノイズ特性を有する光ディスク基板の形成方法を提供することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態につき、好ましい実施例により、図面を参照して説明する。
【実施例】
【００１４】
図１は、本発明の光ディスク基板の形成方法に係る紫外線照射装置の概略構成図である。
図２は、紫外光照射時の突起部におけるレンズ効果を説明するための図である。
図３は、本発明に係る光ディスク基板におけるランドの断面を示すＡＦＭ像である。
図４は、本発明に係る光ディスク基板の形成方法において、紫外線照射量と突起の高さ、基板ノイズ及び表面粗さとの関係を示すグラフ図である。
図５は、本発明に係る光ディスク基板の形成方法において、ＤＶＤ−Ｒディスクにおけるランドの断面状態を示すＴＥＭ像及び表面粗さ計による測定グラフを示す図である。
【００１５】
まず、図１により、本発明に係る紫外線照射装置について説明する。
同図に示すように、紫外線照射装置１０は、チャンバー１と、このチャンバー１の側壁に取り付けられた、チャンバー１内にバルブ９を介して窒素ガスを導入するための窒素導入口８、バルブ７を介して空気を導入するための空気導入口６及びチャンバー１内をバルブ５を介して真空に排気するための排気口５とから構成される。
【００１６】
さらに、チャンバー１の側壁には、チャンバー１内の窒素圧を測定するための窒素検出器１１、酸素圧を測定するための酸素検出器１２及び温度を測定するための温度検出器１３が取り付けられている。また、チャンバー１の一方の側壁には内部に光ディスク２０を導入すると共に外気を遮断するためのシャッター２が設けられている。
さらに、チャンバー１内には、光ディスク基板２０を装填するための図示しない保持機構に回転自在に保持されるマグネティックカップラー１６が設けられている。このマグネティックカップラー１６の上方には、紫外光１８を均一に光ディスク基板２０に放射するための複数のＵＶランプ３が所定の位置に配置されている。
【００１７】
チャンバー１の外部下方には、マグネティックカップラー１５を回転させるためのスピンドルモータ１４が配置されている。スピンドルモータ１４を回転させることによって、その回転軸１４ａを同じくするマグネティックカップラー１５及びそれとカップリングして回転するマグネティックカップラー１６を回転させ、これにより、光ディスク基板２０を回転することができるようになっている。
【００１８】
次に、図３の（ａ）により、光ディスク基板を射出成形する際に発生する突起について説明する。同図には、光ディスク基板上に形成された幅０．３６μｍ、高さ４０ｎｍ、ピッチ０．７２μｍであるランドの半径方向の断面の原子間力顕微鏡（Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍａｉｃｒｏｓｏｐｅ：ＡＦＭ）像を示してある。
なお、この光ディスク基板は、直径１２０ｍｍ、厚さ０．６ｍｍのＤＶＤ−ＲＷ用の基板であり、ポリカーボネート樹脂を射出成形したものである。半径３１．５ｍｍ位置するランドの状態を示したものであり、右側に約高さ２ｎｍの突起が形成されている。ここで、ＡＦＭとしては、Ｔｈｅｒｎｏｍｉ  Ｃｒｏｓｃｏｐｅｓ社製のＡｕｔｏ  Ｐｒｏｂｅ  Ｍ５を用いた。
【００１９】
次に、このような突起を有する光ディスク基板を、上述の紫外線照射装置１０を用いて処理する方法について説明する。
図１を参照して、まず、射出成形後の光ディスク基板２０を開放されたチャンバー１内のマグネティックカップラー１６の所定の位置に配置する。ランドの形成された面が上になっている。シャッター２、バルブ７、バルブ９を閉じ、図示しない排気装置に接続する排気口４につながるバルブ５をあけて、チャンバー１内を真空にし、所定の真空度に達したら、マスプローメータとなっているバルブを開けて、窒素圧力０．１ＭＰａになるようにバルブ７より窒素ガスをチャンバーに導入し、この圧力を保つようにする。
【００２０】
次に、スピンドル１４を数ｒｐｍの回転数で回転させ、ＵＶランプより、波長１７２ｎｍの紫外光（これは、いわゆるエキシマ光である）を６００ｍＪ／ｃｍ2（照射時間は６６．７秒である）だけ照射した。その後、スピンドル１４の回転を停止すると共に、窒素ガスの流入及び真空排気を停止し、バルブ５をあけて大気をチャンバー内に導入し、大気圧になったところで、シャッター２を開け、光ディスク基板２０を取り出し、再び、ＡＭＦで、ランドの断面を測定した。
【００２１】
これを、図３の（ｂ）に示す。これによれば、図３の（ａ）に見られた、突起が消滅していることがわかる。
なお、ＵＶランプとしては、ハリソン東芝ライティング（株）のＥｘｃｉｍｅｒ  ＵＶ照射Ｕｎｉｔ  ＨＣＡＨＥ  ４００４０１のＥｘｃｉｍｅｒ  Ｌａｍｐ  ＧＬＥ−４０ＸＴＳ／Ｔ１（４０Ｗ）を４本使用した。照射量の測定には、センサーとして、浜松Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ製のＣ８０２６を使用した。
【００２２】
ここで、図２を参照して、射出成形時にランド上にできる突起を、所定の波長の光を所定量照射することにより、トリミングできる理由を説明する。
図２の（ａ）は、光ディスク基板２１上に突起２４を有するランド２３とその間にグルーグ２２が形成されており、これに紫外光２５が照射されている様子を示してある。
図２の（ｂ）には、突起２４に照射される紫外光２５は突起２４の球面２４ａ２のレンズ効果により、内部に屈折して届く様子を示してある。基板２１を構成する例えばポリカーボネート樹脂の屈折率は１．５５である。紫外光２５は、球面２４により屈折して内部に入射する。従って、突起２４の凸部が凸レンズの役目をし、さらに、エキシマ光が内側に曲がり、基板２１を構成する樹脂と作用をする。すなわち、紫外光２５が突起２４の内部に集約して、樹脂の炭素２重結合を崩壊し水素脆性を起こし、樹脂を単分子化し、ナノスケールの突起２４を消滅させると考えられる。
【００２３】
次に、突起をトリミングするのに必要な紫外線（エキシマ光）の照射量について、説明する。上述したランドを有する複数の光ディスク基板（以下、試料１から試料６として説明する。）に対して、窒素雰囲気中で、照射量を変化させたときの突起の高さを測定した。
その結果、照射しないとき（照射量が０ｍＪ／ｃｍ2のとき）には、１．５ｎｍの高さの突起が存在する（試料１）。
【００２４】
照射量が２００ｍＪ／ｃｍ2（照射時間は２２．２秒である）のときは、突起の高さは１．２ｎｍに減少する（試料２）。
照射量が４００ｍＪ／ｃｍ2（照射時間は４４．４秒である）のときは、突起の高さは０．６ｎｍに減少する（試料３）。
上述したように照射量が６００ｍＪ／ｃｍ2（照射時間は６６．７秒である）では，突起が消滅する（試料４）。
照射量が８００ｍＪ／ｃｍ2（照射時間は８８．９秒である）（試料５）及び１０００ｍＪ／ｃｍ2（照射時間は１１１．１秒である）（試料６）としても、突起は消滅し特にランドの表面が荒れてくることはなかった。
この結果を、図４の（ａ）に実施例として示す。
【００２５】
次に、上述の試料１から試料６の光ディスク基板をノイズ測定器にそれぞれ装着し、ＣＬＶ３．５ｍ／ｓｅｃで回転させ、半径３１．５ｍｍの位置に、波長６３７．７ｎｍのレーザ光を照射し、反射光を検出して、１ＭＨｚのノイズレベルを測定した。
その結果、試料１（照射なし）の基板ノイズを０ｄＢとすると、基板ノイズは、試料２では、−０．７ｄＢであり、試料３では、−１．４ｄＢであり、試料４では、−２．３であり、試料５では、−２．５ｄＢであり、試料６では、−３．１ｄＢであった。
この結果を図４の（ｂ）に実施例として示す。
すなわち、光ディスク基板に、窒素雰囲気中で、エキシマ光を照射すると、照射量が増加するに従い、基板ノイズが改善されることがわかる。
【００２６】
次に、上記の各試料１乃至６について、半径３１．５ｍｍの１９０ｎｍ×１６００ｎｍの領域に付いて、ランドの表面平均粗さＲａを測定した。測定には、Ｔｈｅｒｎｉｍｉ  Ｃｒｏｓｃｏｐｅｓ社製のＡｕｔｏ  Ｐｒｏｂｅ  Ｍ５を使用した。
その結果、試料１では、表面平均粗さＲａは０．７４ｎｍであり、試料２ではＲａは０．５６であり、試料３ではＲａは０．５３であり、試料４ではＲａは０．５３であり、試料５ではＲａは０．６６であり、試料６ではＲａは０．５７であった。
この結果を、図４の（ｃ）に実施例として示す。
光ディスク基板に、窒素雰囲気中で、エキシマ光を照射すると、おおむね表面粗さＲａは変化しないことがわかる。
【００２７】
次に、試料１と試料４について、複数のランドに渡る測定結果を図５の（ａ）と図５の（ｂ）に示す。
図５の（ａ）に示される試料１には、ランドの左肩にいずれも突起があるのが確認される。図５の（ｂ）に示される試料４には、窒素雰囲気中で、エキシマ光を照射してあるので、左肩に見られた突起が消滅しているのがわかる。
【００２８】
＜比較例＞
比較例は、上述の実施例において、射出成形後の光ディスク基板に、エキシマ光を窒素雰囲気中で照射したのに代えて、大気雰囲気中で、照射した以外は、実施例と同様である。
紫外線照射装置１０を大気雰囲気として、エキシマ光の照射量を変えて、試料７乃至１１の複数の光ディスク基板を作製した。
【００２９】
大気雰囲気中で、照射量２００ｍＪ／ｃｍ2（照射時間は２２．２秒である）としたものが試料７であり、照射量４００ｍＪ／ｃｍ2（照射時間は４４．４秒である）としたものが試料８であり、照射量６００ｍＪ／ｃｍ2（照射時間は６６．７秒である）としたものが試料９であり、照射量８００ｍＪ／ｃｍ2（照射時間は８８．９秒である）としたものが試料１０であり、照射量１０００ｍＪ／ｃｍ2（照射時間は１１１．１秒である）としたものが試料１１である。
図３の（ｃ）に、試料９のランドの半径方向断面のＡＦＭ像を示す。突起は消滅しているが、表面の凹凸が大きい。
【００３０】
試料７乃至１１については、試料１乃至６と同様に基板ノイズ、表面粗さを測定した。
基板ノイズについては、試料１を０ｄＢとすると、試料７は０．２ｄＢ、試料８は０．７ｄＢ、試料９は０．４ｄＢ、試料１０は０．９ｄＢ、試料１１は１．８ｄＢであった。
この結果を、図４の（ｂ）に比較例として示す。
【００３１】
表面粗さＲａについては、試料１（処理なし）が０．７４ｎｍに対し、試料７は０．８８ｎｍ、試料８は１．０４ｎｍ、試料９は０．９２ｎｍ、試料１０は１．２２ｎｍ、試料１１は２．５１ｎｍであった。
この結果を、図４の（ｃ）に比較例として示す。
また、試料１と試料９について、複数のランドに渡る測定結果を図５の（ｃ）と図５の（ｄ）に示す。図５の（ｄ）に示される試料９には、大気雰囲気中で、エキシマ光を照射したのであるが、左肩に見られた突起が消滅しているのがわかる。
しかし、表面粗さ及び基板ノイズの測定結果より、大気中で処理すると、光ディスク基板の射出成形によって形成されるランドの突起をトリミングできるが、ランドの表面が荒れてしまい、基板ノイズの増加をもたらしてしまい、好ましくない。
以上、比較例について説明した。
【００３２】
なお、射出成形後の光ディスク基板の溝及びピットの凸部に、酸素濃度が０％雰囲気中で、室温において空気に吸収されてしまう波長の光を照射することにより、射出成形によりできるナノスケールの突起をトリーミングして、溝やピットの面を形状を変形することなく平らにすることができる。
紫外線の内、波長が２００ｎｍから０．２ｎｍの光は、酸素に吸収されてしまう。一方、波長が９０ｎｍ以下の光は、窒素に吸収されてしまうので、本願発明の光ディスク基板の製造法で使用するのに好ましい光の波長は２００ｎｍから１００ｎｍの範囲である。
紫外光としては、ランプより発光するものを使用するが、ランドの表面の形状を変えないためには、広範囲の波長の帯域を持ってない光源の方が良好で、かつ光エネルギーの高い方が有利である。トリミングする樹脂の構造骨格がＣ＝Ｃ（結合エネルギーは６０７ｋＪ／ｍｏｌである）であるため、熱線が出にくいエキシマランプより発光する波長１７２ｎｍの光（光エネルギーは６９８ｋＪ／ｍｏｌ）を使用するのが望ましい。
【００３３】
雰囲気中に、酸素が存在すると１７２ｎｍの光は、酸素に吸収されて、酸化力の強い励起酸素原子を発生し、樹脂を酸化エッチングしてしまい、溝やピットの形状を変えるので、上述したように雰囲気の酸素濃度は０％であることが必要である。
また、光ディスク基板を構成する材料として、ポリカーボネート樹脂について説明したが、炭素と水素の二重結合を持った高分子材料で極性の大きい樹脂であればよい。アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂に対して、本願発明を良好に適用することができる
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の光ディスク基板の形成方法に係る紫外線照射装置の概略構成図である。
【図２】紫外光照射時の突起部におけるレンズ効果を説明するための図である。
【図３】本発明に係る光ディスク基板におけるランドの断面を示すＡＦＭ像である。
【図４】本発明に係る光ディスク基板の形成方法において、紫外線照射量と突起の高さ、基板ノイズ及び表面粗さとの関係を示すグラフ図である。
【図５】本発明に係る光ディスク基板の形成方法において、ＤＶＤ−Ｒディスクにおけるランドの断面状態を示すＴＥＭ像及び表面粗さ計による測定グラフを示す図である。
【図６】光ディスク基板のランドにおける突起を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１…チャンバー、２…シャッター、３…ＵＶランプ、４…排気口、５…バルブ、６…空気導入パイプ、７…バルブ（マスフローメータ）、８…窒素導入口、９…バルブ（マスフローメータ）、１０…紫外光照射装置、１１…窒素検出器、１２…酸素検出器、１３…温度検出器、１４…スピンドルモータ、１４ａ…回転軸、１５…マグネティックカプラー、１６…マグネティックカプラー、１８…紫外光、２０…光ディスク（基板）２１…ディスク基板、２２…グルーブ、２３…ランド、２４…突起部、２４ａ…球面、２５…紫外光、３０…光ディスク、３１…ディスク基板、３２…絶縁層、３３…反射層、３４…記録層、３５…誘電体層、４１…ランド、４２…グルーブ、４３…突起部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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