(57)【要約】【課題】耐久性のある構成の積層型スタンパ、および、その積層型スタンパを容易に製作できる製造方法を提供する。【解決手段】第１金属層２と断熱層である高分子膜４との接合面である第１界面３と、第２金属層６と高分子膜４との接合面である第２界面５との状態を略同一にして、液体状態の高分子材料４’と接触する両界面３，５を、高分子のアンカー効果を十分発現することができる同じ状態にし、従来のような界面状態の相違による剥離の問題を解消することで耐久性の向上を図る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形対象の樹脂表面に所定形状を転写するスタンパ面が一面に形成された第１金属層の他面に断熱層を備え、該断熱層上に第２金属層を備えた積層型スタンパにおいて、
前記第１金属層と前記断熱層との接合面である第１界面と、前記第２金属層と前記断熱層との接合面である第２界面との状態を略同一にしたことを特徴とする積層型スタンパ。
【請求項２】
前記第１金属層の面と前記第２金属層の面における面粗さＲａを０．５〜３μｍとしたことを特徴とする請求項１記載の積層型スタンパ。
【請求項３】
前記成形対象が凹凸状の情報列を転写される光ディスク基板であることを特徴とする請求項１記載の積層型スタンパ。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか１項記載の積層型スタンパを製造する製造方法であって、
スタンパ面が一面に形成された第１金属層と該第１金属層に対向する第２金属層との間に液体状態の断熱層を配し、前記両金属層を前記液体状態の断熱層と接するようにして、前記断熱層を硬化させることを特徴とする積層型スタンパの製造方法。
【請求項５】
前記液体状態の断熱層と接する前記第１金属層の面と前記第２金属層の面における面粗さＲａが０．５〜３μｍであることを特徴とする請求項４記載の積層型スタンパの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スタンパ面を有する第１金属層と断熱層と第２金属層を備えた積層型スタンパ、および、その製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ディスク基板の成形に使用されるスタンパにおいて、高い量産性の確保と基板品質を向上させるために、断熱機能を有する断熱スタンパが用いられている。この断熱スタンパは、積層構造であって、成形基板に転写する凹凸状の情報列を有するスタンパ面を有する第１金属層と、該第１金属層上に接合する断熱層と、該断熱層上に接合する第２金属層とを順次積層した構造のものである。
【０００３】
前記積層型スタンパを作製する製造方法の一例が特許文献１に記載されている。特許文献１では、スタンパ面を有する第１金属層を形成した後、スタンパ面とは反対面に断熱層として高分子膜を形成し、この高分子膜上に第２金属層を形成している。第１金属層と同様に第２金属層は電解メッキにより形成されるため、高分子膜に導電性を付与しなければならない。このため、高分子膜上にスパッタなどにより金属薄膜を形成し、その金属薄膜を陰極として電解メッキにより第２金属層を形成するようにしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発明者らは、前記のようにして製作された積層型スタンパを使用して、実際に基板成形を行った。この結果、数万ショットで第２界面、すなわち、断熱層と第２金属層との接合面で界面剥離が発生することが判明した。ロット数の小さい基板成形（５万ショット以下）では顕在化しなかったが、ロット数の大きい基板成形（１０万ショット以上）において顕著に判明した現象である。
【０００５】
前記実証テストの結果、積層型スタンパは、断熱機能を持つため量産性に問題はないものの、耐久性の面で問題を含んでいることが判明した。加えて特徴的なことは、剥離が発生する界面は、すべて第２界面であり、第１界面では剥離が発生しないということであった。
【０００６】
この結果を受けて、断熱層である高分子膜の第１界面と接する第１金属層の接合面、および前記高分子膜の第２界面と接する第２金属層の接合面を観察したところ、第１金属層の接合面には微小な凹凸が存在し、第２金属層の接合面は、ほとんど凹凸が存在しない鏡面状態にあることが分った。つまり、第２界面より第１界面が耐久性に優れることは、表面に存在する微小な凹凸に断熱層としての高分子膜が入り込むことによって発生するアンカー効果によることが明らかになった。
【０００７】
一方、第２界面は、ほぼ鏡面状態の高分子膜上に第２金属層を形成するため、高分子のアンカー効果を発生する要素がほとんどない。この界面状態の相違が耐久性の相違として現れた要因であることが明らかになった。
【０００８】
耐久性の改善を目的とする発明としては、例えば特許文献２〜４に記載の方法が提案されている。しかしながら、これらの方法は、従来のプロセスに新たなプロセスを加えたり、あるいは新たな材料を必要とする方法である。
【０００９】
本発明は、前記従来の課題に鑑み、耐久性のある構成の積層型スタンパ、および、その積層型スタンパを容易に製作できる製造方法を提供することを目的とする。
【特許文献１】特許第３３７８８４０号公報
【特許文献２】特開２００２−８３４５０号公報
【特許文献３】特開２００２−１５０６２５号公報
【特許文献４】特開２００２−１８４０４６号公報
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、成形対象の樹脂表面に所定形状を転写するスタンパ面が一面に形成された第１金属層の他面に断熱層を備え、該断熱層上に第２金属層を備えた積層型スタンパにおいて、前記第１金属層と前記断熱層との接合面である第１界面と、前記第２金属層と前記断熱層との接合面である第２界面との状態を略同一にしたことを特徴とし、この構成によって、第１金属層および第２金属層と断熱層との界面状態が同じになり、当該部位において同じような断熱層のアンカー効果が発現されることになるため、従来のような界面状態の相違による課題が解消され、耐久性に優れた積層型スタンパが得られる。
【００１１】
請求項２に記載のように、請求項１記載の発明において、前記第１金属層の面と前記第２金属層の面における面粗さＲａを０．５〜３μｍとすることが有効である。
【００１２】
請求項３に記載のように、請求項１記載の発明は、凹凸状の情報列を転写される光ディスク基板の成形に適用される。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３いずれか１項記載の積層型スタンパを製造する製造方法であって、スタンパ面が一面に形成された第１金属層と該第１金属層に対向する第２金属層との間に液体状態の断熱層を配し、前記両金属層を前記液体状態の断熱層と接するようにして、前記断熱層を硬化させることを特徴とし、この方法によって、断熱層が液体状態から形成されるため、第１金属層および第２金属層と断熱層との界面において、十分なる断熱層のアンカー効果が発現されることになる。
【００１４】
請求項５に記載のように、請求項４に記載の発明において、液体状態の断熱層と接する第１金属層の面と第２金属層の面における面粗さＲａが０．５〜３μｍであることが有効である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る積層型スタンパによれば、スタンパ面を有する第１金属層と断熱層との接合面である第１界面と、第２金属層と前記断熱層との接合面である第２界面との状態を略同一にしたことにより、両界面において同様の断熱層のアンカー効果が発現されることになるため、従来のような界面状態の相違による課題が解消され、耐久性に優れた積層型スタンパを提供することができる。
【００１６】
また、本発明に係る積層型スタンパの製造方法によれば、断熱層が液体状態から形成されるため、第１金属層および第２金属層と断熱層との界面において十分なるアンカー効果が発現されることになり、従来のような界面状態の相違による課題が解消され、耐久性に優れた積層型スタンパが容易に製造可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
既述したように、発明者らの実証テストの結果、従来のアンカー面を有する第１金属層と断熱層と第２金属層からなる積層型スタンパにおいて、断熱層である高分子膜の第１界面と接する第１金属層の接合面、および前記高分子膜の第２界面と接する第２金属層の接合面を観察したところ、第１金属層の接合面には微小な凹凸が存在し、第２金属層の接合面は、ほとんど凹凸が存在しない鏡面状態にあることが分った。つまり、第２界面より第１界面が耐久性に優れることは、表面に存在する微小な凹凸に断熱層としての高分子膜が入り込むことによって発生するアンカー効果によることが明らかになった。一方、第２界面は、ほぼ鏡面状態の高分子膜上に第２金属層を形成するため、高分子のアンカー効果を発生する要素がほとんどない。この界面状態の相違が耐久性の相違として現れた要因であることが明らかになった。
【００１８】
発明者らの考察によれば、積層型スタンパにおける耐久性の問題は従来の製造方法に依存した結果であり、界面での断熱層のアンカー効果を有効に利用すれば、複雑な方法を用いずとも十分な接合力が得られ、従来のような断熱層と第２金属層との接合面における界面剥離の発生を防ぐことができ、耐久性が向上することが分かった。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１（ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施形態１を説明するための積層型スタンパと、その製造方法の製造過程の説明図である。本実施形態における積層型スタンパの基本構造は、図１（ｅ）に示すように、一面にスタンパ面１が形成されているＮｉ電鋳層の第１金属層２と、この第１金属層２におけるスタンパ面１とは反対面が第１界面３として接する断熱層である高分子膜４と、この高分子膜４における前記第１界面３とは反対面が第２界面５として接するＮｉ電鋳層の第２金属層６とからなるものである。
【００２１】
次に、実施形態１における積層型スタンパの製造方法を説明する。
【００２２】
先ず、Ｎｉ電鋳にて作成され、一側面にスタンパ面１としての凹凸パターンが形成されている第１金属層２の他側面上に、液体状態の高分子材料４’を滴下し（図１（ａ））、その後、第１金属層２に回転を与えて（図１（ｂ））、滴下した高分子材料４’を流動させて所定の膜厚にする（図１（ｃ））。
【００２３】
次に、Ｎｉ電鋳にて作製された第２金属層６を高分子材料４’上に載置して（図１（ｄ））、一連の積層工程は完了する（図１（ｅ））。その後、液状の高分子材料４’を硬化させて高分子膜４とする熱処理工程を経て、積層構造スタンパが完成する。
【００２４】
本実施形態で用いた液体状態の高分子材料４’はポリアミドイミド（東洋紡社製：バイロマックス）である。この液体状態の高分子材料４’を第１金属層２上に滴下し、スピンコート法によって膜厚５０μｍの断熱層として高分子膜４を形成する。
【００２５】
液体状態の高分子材料４’の上に第２金属層６を載置するが、この際、注意しなければならない点に空気の巻き込みがある。本実施形態では、図１（ｄ）に示すように、第２金属層６を反らせながら、徐々に液体状態の高分子材料４’と接触させることにより空気の巻き込みを防いでいる。
【００２６】
なお、第２金属層６の厚さ（例えば２００μｍ以上）により、反らせながらの積層が困難な場合には、薄い第２金属層（例えば１００μｍ以下）を作製して、前記のように反らせながら積層した後、この薄い第２金属層に、再度、電解メッキを施して所定の厚さにし、最終形状の積層型スタンパとすることも可能である。
【００２７】
本実施形態において、第１金属層２と断熱層である高分子膜４との接合面である第１界面３と、第２金属層６と高分子膜４との接合面である第２界面５との状態を略同一にすることが可能になり、作製した第１金属層２および第２金属層６と高分子膜４との接触面の粗さを測定した結果、面粗さＲａは１μｍであった。
【００２８】
また、第１金属層２および第２金属層６における高分子膜４との接触面における電子顕微鏡（ＳＥＭ）による観察結果(２０００倍)を図３に示す。両接触面とも同じ状態であった。図３のように、本実施形態によれば、液体状態の高分子材料４’と接触する第１金属層２および第２金属層６の面において、高分子のアンカー効果を発現するに十分な凹凸を持つことが分る。
【００２９】
この結果、第１金属層２および第２金属層６と高分子膜４との両界面３，５において同様のアンカー効果が発現されることになるため、従来のような界面状態の相違による剥離の問題が解消され、積層型スタンパ全体として耐久性に優れたものとなる。
【００３０】
図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態２を説明するための積層型スタンパと、その製造方法の製造過程の説明図である。実施形態２における積層型スタンパの基本構造は実施形態１と同様なものであって、以下の説明において、図１（ａ）〜（ｅ）にて説明した部材に対応する部材には同一符号を付した。
【００３１】
実施形態２における積層型スタンパの製造方法を説明する。
【００３２】
先ず、Ｎｉ電鋳にて作成され、一側面にスタンパ面１としての凹凸パターンが形成されている第１金属層２の他側面上に、液体状態の高分子材料４’を滴下し（図２（ａ））、高分子材料４’の上に第２金属層６を載置する（図２（ｂ））。この状態で第１金属層２と第２金属層６とに回転を与え（図２（ｃ））、第１金属層２と第２金属層６とに挟まれた高分子材料４’を流動させて所定の膜厚にする（図２（ｄ））。その後、液体状態の高分子材料４’を硬化させて高分子膜４とする熱処理工程を経て、積層型スタンパが完成する。
【００３３】
実施形態２で用いた液体状態の高分子材料４’は、実施形態１と同様にポリアミドイミド（東洋紡社製：バイロマックス）である。この液体状態の高分子材料４’を第１金属層２上に滴下することで前記のように積層型スタンパを作製するが、実施形態２における利点は、空気の巻き込みを防ぐにあたって、第２金属層６の厚さに制約を受けない点にある。図から明らかなように、接触面の空気を排除しながら高分子材料４’は接触面に広がっていく。
【００３４】
実施形態２の積層型スタンパに対する測定結果によれば、第１金属層２および第２金属層６と断熱層である高分子膜４との接触面の粗さや面状態は実施形態１と同様であった。
【００３５】
実施形態１，２によって得られた積層型スタンパで成形を行ったところ、１０万ショット以上の耐久性のあることが確認された。また、積層型スタンパによる成形物の品質や成形タクトは、従来の積層型スタンパによるものと同等のものであった。
【００３６】
本実施形態に係る積層型スタンパの使用形態として光ディスク基板の樹脂成形を例示できる。具体例としては、固定金型あるいは可動金型の少なくとも一方に本実施形態の積層型スタンパを載置し、固定金型と可動金型とにより形成されたキャビティに、溶融した樹脂材料を充填して所定形状の光ディスク基板を成形する。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、第１金属層と断熱層と第２金属層を備えた断熱積層構造の樹脂成形用スタンパに適用され、特に、光学的に情報の記録／再生あるいは消去を行う光ディスク基板を製造するためのスタンパとして有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施形態１を説明するための積層型スタンパと、その製造方法の製造過程の説明図
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態２を説明するための積層型スタンパと、その製造方法の製造過程の説明図
【図３】本実施形態の積層型スタンパの第１金属層および第２金属層における高分子膜との接触面のＳＥＭ観察結果(２０００倍)を示す図
【符号の説明】
【００３９】
１  スタンパ面
２  第１金属層
３  第１界面
４  高分子膜
４’  液体状態の高分子材料
５  第２界面
６  第２金属層６
【図１】
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【図２】
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【図３】
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