(57)【要約】【課題】光ディスク用原盤表面を平滑化してノイズを低減させ、大容量光ディスクメディアの記録・再生特性を向上させる。【解決手段】研磨された板上に露光により反応しない水溶性樹脂を塗布し、膜厚がスタンパ表面に形成される微細パタンの溝深さと同じになる下層を形成する工程と、下層を熱処理し、その上にフォトレジストを塗布する工程と、フォトレジスト層を熱処理する工程と、光ビームにより所定の情報パタンをフォトレジスト層へ露光する工程と、露光済みフォトレジスト層を現像・純水洗浄することでフォトレジスト層に開口パタンを形成する工程と、フォトレジスト層をマスクとして下層エッチングを行い、微細パタンを形成する工程と、フォトレジスト層を除去する工程と、原盤ごと高温で短時間の再熱処理を行う工程と、下層表面に導電皮膜を形成する工程とを有する。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨された板上に、露光により反応しない、ポリビニルアルコールと、メチルセルロースと、ポリビニルピロリドンのうちいずれか１つの水溶性樹脂を塗布し、スタンパ表面に形成される微細パタンの溝深さと同じ膜厚になるように水溶性樹脂層の下層を形成する工程と、
前期下層を熱処理する工程と、
前記下層の上にフォトレジストを塗布する工程と、
前記フォトレジスト層を熱処理する工程と、
光ビームにより所定の情報パタンを前記フォトレジスト層へ露光する工程と、
前記露光済みフォトレジスト層を、アルカリ性現像液によって現像し、現像後純水洗浄することによって前記フォトレジスト層に開口パタンを形成する工程と、
前記フォトレジスト層をマスクとして前記下層のエッチングを行って前記下層に微細パタンを形成する工程と、
前記微細パタン形成後、前記フォトレジスト層を除去する工程と、
前記フォトレジスト層除去後、原盤ごと高温で短時間の再熱処理を行う工程と、
前記熱処理後、前記下層表面に導電皮膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする光ディスク用原盤の製造方法。
【請求項２】
前記再加熱処理は、オーブンで行うことを特徴とする請求項１記載の光ディスク用原盤の製造方法。
【請求項３】
前記再加熱処理後、前記原盤を急冷することを特徴とする請求項１記載の光ディスク用原盤の製造方法。
【請求項４】
前記原盤急冷工程は、冷却用として低温の冷却液を循環させた冷却プレートを用いることを特徴とする請求項３記載の光ディスク用原盤の製造方法。
【請求項５】
前記原盤冷却工程は、冷却時に原盤及び前記冷却プレートを結露させないようにすることを特徴とする請求項３記載の光ディスク用原盤の製造方法。
【請求項６】
前記原盤冷却工程における環境は、冷却時の湿度に対して露点温度以上とすることを特徴とする請求項５記載の光ディスク用スタンパの製造方法。
【請求項７】
前記各工程は、クリーン環境において行われることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光ディスク用原盤の製造方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の光ディスク用原盤の製造方法によって製作された原盤に、導電皮膜を陰極としてニッケル電鋳し、前記原盤の微細パタンと凹凸が逆転した情報パタンを有するニッケルを積層させる工程と、
前記ニッケル積層後、前記原盤から剥離し、付着物除去・洗浄を行う工程と、
前記ニッケル盤を裏面研磨・内外径加工してスタンパを製作する工程と、
を有することを特徴とする光ディスク用スタンパの製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の製造方法によって製造された光ディスク用スタンパを用いて製造された光ディスク用基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスクの成形にかかる光ディスク用原盤およびスタンパの製造方法、光ディスク用基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスク用原盤には、スパイラル状又は同心円上に、トラッキング用やデータ記録再生用の微細溝やピットの情報パタンがフォトレジスト、またはその他の材料によって形成されている。このような情報パタンの形成時にその表面には、意図せずに微細な凹凸がどうしても生じてしまう。これらの凹凸は、記録再生時にノイズを増大させる要因となる。今後大容量化のために記録再生波長がより短波長化すると分解能も向上するため、前記微細凹凸形状によって発生するノイズは無視できないほど増大してくるため、その対策が必要となる。
【０００３】
上記の課題を解決するために、以下の例のような技術がある。フォトレジストによってパタン形成した原盤を、レジストの溶融温度近くまで加熱処理してレジスト表面を平滑化し、ノイズを低減させるというものがある（例えば、特許文献１参照）。また、フォトレジスト除去後のスタンパを電解研磨して表面平滑化し、ノイズを低減させるというものがある。（例えば、特許文献２参照）。また、成形基板表面に酸素雰囲気中で紫外線照射を行って表面を平滑し、ノイズの低減化を図ったものがある（例えば、特許文献３参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−３６３５６号公報
【特許文献２】
特開平８−１２４２２７号公報
【特許文献３】
特開２０００−２０７７８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献１記載の発明は、フォトレジストにおける内容であり、本発明の水溶性樹脂には適応できない。特に単に加熱処理しただけでは、微細パタン全体が溶融して、特にパタン開口部の肩部のだれが大きくなり、クロストークやトラッキングがはずれるといった不具合が発生するため、問題の解決とはならない。
【０００６】
また、特許文献２及び３記載の発明は、スタンパ及び成形基板でのノイズ低減化を目的とする内容であり、原盤の方でのノイズ低減化は図られていない。
【０００７】
よって、情報パタン形成時に光ディスク用原盤の表面に生じる微細な凹凸を平滑化することによりノイズを低減させ、大容量の光ディスクメディアの記録・再生特性を向上させる光ディスク用原盤および光ディスク製造方法が望まれる。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、光ディスク用原盤の表面を平滑化してノイズを低減させ、低欠陥で信号特性に優れた光ディスク用基板および光ディスク用原盤の製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は低ノイズ・低欠陥の光ディスク用スタンパを製造するスタンパ製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、請求項１記載の光ディスク用原盤の製造方法は、研磨された板上に、ポリビニルアルコールと、メチルセルロースと、ポリビニルピロリドンのうちいずれか１つの、露光により反応しない水溶性樹脂を塗布して、膜厚がスタンパ表面に形成される微細パタンの溝深さと同じになるように水溶性樹脂層である下層を形成する工程と、下層を熱処理する工程と、下層の上にフォトレジストを塗布する工程と、フォトレジスト層を熱処理する工程と、光ビームにより所定の情報パタンをフォトレジスト層へ露光する工程と、露光済みフォトレジスト層を、アルカリ性現像液によって現像し、現像後純水洗浄することによって前記フォトレジスト層に開口パタンを形成する工程と、フォトレジスト層をマスクとして下層のエッチングを行って下層に微細パタンを形成する工程と、微細パタン形成後、フォトレジスト層を除去する工程と、フォトレジスト層除去後、原盤ごと高温で短時間の再熱処理を行う工程と、熱処理後、下層表面に導電皮膜を形成する工程とを有することを特徴としている。
【００１１】
請求項２記載の光ディスク用原盤の製造方法は、請求項１記載の光ディスク用原盤製造方法において、再加熱処理をオーブンで行うことを特徴としている。
【００１２】
請求項３記載の光ディスク用原盤の製造方法は、請求項１記載の光ディスク用原盤製造方法において、再加熱処理後、原盤を急冷することを特徴としている。
【００１３】
請求項４記載の光ディスク用原盤の製造方法は、請求項３記載の光ディスク用原盤製造方法において、原盤急冷工程は、冷却用として低温の冷却液を循環させた冷却プレートを用いることを特徴としている。
【００１４】
請求項５記載の光ディスク用原盤の製造方法は、請求項３記載の光ディスク用原盤製造方法において、原盤冷却工程は、冷却時に原盤及び冷却プレートを結露させないようにすることを特徴としている。
【００１５】
請求項６記載の光ディスク用原盤の製造方法は、請求項５記載の光ディスク用原盤製造方法において、原盤冷却工程における環境は、冷却時の湿度に対して露点温度以上とすることを特徴としている。
【００１６】
請求項７記載の光ディスク用原盤の製造方法は、請求項１から６のいずれか１項に記載の光ディスク用原盤製造方法において、各工程は、クリーン環境において行われることを特徴としている。
【００１７】
請求項８記載の光ディスク用スタンパの製造方法は、請求項１から７のいずれか１項に記載の光ディスク用原盤の製造方法によって製作された光ディスク用原盤に、導電皮膜を陰極としてニッケル電鋳し、原盤の微細パタンと凹凸が逆転した情報パタンを有するニッケルを積層させる工程と、ニッケル積層後、前記原盤から剥離し、付着物除去・洗浄を行う工程と、ニッケル盤を裏面研磨・内外径加工してスタンパを製作する工程とを有することを特徴としている。
【００１８】
請求項９記載の光ディスク用基板は、請求項８に記載の製造方法によって製造された光ディスク用スタンパを用いて製造されることを特徴としている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照にしながら詳細に説明する。
【００２０】
本発明による原盤〜スタンパ〜光ディスク用基板製作までの工程を図１から図７に示す。なお、図８に示すように光ディスク製造の流れは、まず原盤、スタンパを製作し、次に光ディスク基板を射出成形し、ディスク表面に仕上げの成膜を行い、製品検査後、完成した光ディスクは梱包・出荷される。
【００２１】
まず、原盤洗浄について説明する。原盤材料としては、研磨したガラス板が一般的に用いられるが、もちろん金属やシリコン等を研磨したものでもかまわない。ここでは一般的な研磨ガラス板を用いている。ガラス板２に対する水溶性樹脂の塗布性と密着性を向上させるために、ＵＶ／Ｏ３と呼ばれる紫外線オゾン処理装置で約２分間表面処理することにより、ガラス板表面を親水化すると共に、ガラス板表面の有機物の除去と表面に酸化皮膜を形成する（図１には図示せず）。
【００２２】
この効果で、ガラス板２に対する水溶性樹脂の塗れ性が向上し、水溶性樹脂の膜厚を均一化できると共に、水溶性樹脂とガラス板の密着性が強まる。ここで、水に対する濡れ性（親水性）が向上できる方法であれば、オゾン処理以外の方法でも代用が可能である。例えば、イソプロピルアルコールなどの溶剤で表面を洗浄（有機物の除去）した後、十分に純水で洗浄しておけば、ガラス表面を親水性に置換することができる。しかし、有機物の除去性に優れている点や、薬品を使わない等、環境への影響、コスト、作業性の点で、紫外線オゾン処理が最も優れた方式である。
【００２３】
その後、高圧純水シャワーや超音波を印加した純水シャワーによって、ガラス板表面に浮いた不純物を完全に洗浄除去したあと、高速回転振り切り及びＮ２  ブローによって乾燥させる（図１には図示せず）。なお、ガラス板の厚さは、あまり薄いと後のニッケル電鋳時に内部応力によってガラス板が反ってしまい、逆に厚すぎると重くなって作業性に支障をきたすので、１ｍｍ〜１０ｍｍの間が望ましい。
【００２４】
次に、下層塗布について説明する。表面洗浄処理されたガラス板２上に、感光性を有さない水溶性樹脂をスピンコートし、加熱乾燥・冷却することによって下層１を形成する。この加熱処理により水溶性樹脂の耐水性が高まる。この時、塗布された下層１の膜厚は、スタンパ表面に形成するパタンの溝深さと同じになるように塗布する必要がある（図１（ａ）下層形成を参照）。水溶性樹脂としては、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、ポリビニルピロリドンのいずれかを用いる。なお本実施例では、ポリビニルアルコールを塗布後、１６０℃から２４０℃の範囲内で、３０分程度の加熱乾燥を行った。
【００２５】
次に、フォトレジスト層形成について説明する。前述の下層塗布で形成された下層１上に、フォトレジストをスピンコートし、加熱乾燥・冷却することにより、フォトレジスト層３を形成する（図１（ｂ）フォトレジスト層形成を参照）。加熱条件は、本実施例ではオーブンで９０℃〜１２０℃、３０分である。フォトレジスト材料としては例として東京応化製のポジ型ｉ線系フォトレジストといった高解像度タイプが適している。マスク層の膜厚は、厚すぎると大きな露光パワーが必要となり、逆に薄すぎるとマスク層としての役割を果たさないので、１００ｎｍ〜２００ｎｍの範囲になるように調整する。
【００２６】
次に、露光について説明する。露光に使用する光学系装置は図１０に示す通りである。前述の形成されたフォトレジスト層３をＫｒガスレーザにより露光する。そして、ターンテーブル上のガラス板２を回転横送りしながら露光することにより、フォトレジスト層３にはスパイラル状の潜像６が形成される（図１（ｃ）露光及び図１０を参照）。
【００２７】
次に、現像・リンスについて説明する。前述の露光されたフォトレジスト層３をアルカリ性現像液によって現像し、露光された部分（潜像が形成された部分）を除去し、純水によりリンスを行う（図２（ａ）現像・純水洗浄を参照）。
【００２８】
次に、下層エッチングについて説明する。前述の現像・リンスの工程終了後、ＵＶオゾンアッシング法によって、露出した下層１のエッチングを行う（図２（ｂ）下層エッチングを参照）。ＵＶオゾンアッシング時には、フォトレジスト層３もエッチングされるが、フォトレジスト層３は下層１に比べてエッチレートが低く、かつ十分な厚さがあるため、エッチング時にマスク層としての役割を問題なく果たすことができる。
【００２９】
次に、フォトレジスト層除去について説明する。前述下層エッチング終了後、フォトレジスト除去液によりフォトレジスト層３を除去する（図３フォトレジスト層除去を参照）。この液は、下層（水溶性樹脂層）１を溶解しない液体を選択する必要がある。本実施例では、乳酸エチルまたはＮ−メチル−２−ピロリドンを用いることで、下層１を侵すことなく、フォトレジスト層３のみを完全に除去することができる。また、これらの有機溶剤は有害性が低く、環境に対する影響を極力小さくできる。
【００３０】
次に、再加熱処理について説明する。前述フォトレジスト層除去の後、下層１表面には微細な凹凸がどうしても残ってしまう（図９（ａ）参照）。これらの凹凸は、記録再生時にノイズを増大させ、信号特性を悪化させる要因となるため、前記凹凸を何らかの手段で平滑化する必要がある。
【００３１】
そこで本実施例では、フォトレジスト層除去までの工程を終了した原盤を、オーブン中で短時間再加熱したあと急冷することによって表面平滑化を図っている（図４（ａ）表面平滑化（ａ）再加熱、図４（ｂ）表面平滑化（ｂ）急冷、及び図９（ｃ）参照）。ホットプレートで加熱すると、まず原盤のガラス板２が加熱されるため、下層全体が高温になって溶融し、微細溝パタン形状が崩れてしまうのに対して、オーブン中での短時間加熱では、下層最表面部のみの溶融になるため、微細溝パタン形状そのものは崩れない。具体的な方法として本実施例では、前記原盤を約２００℃のオーブンで５分〜１０分加熱してから、２０℃以下の冷却液を循環させた冷却プレート１０上に載せて急冷させるようにしている。加熱時間が５分未満では前記凹凸がなくならず、逆に１０分を超過すると下層全体が溶融して、微細溝バタン形状の特に肩部がだれて丸くなり、崩れてしまう。また加熱したあと急冷をしないと、ガラス板２に残留した熱によってやはり微細溝パタン形状がだれて崩れてしまう（図９（ｂ）参照）。このようなパタン形状のだれは、記録再生時にクロストークやクロスイレースを起こし、信号特性を大幅に悪化させるため、それを防ぐためには前記加熱温度と時間及び急冷工程が必須である。
【００３２】
さらに、下層１は水溶性樹脂であるので、冷却中に水分が付着するとその部分が膨潤して、微細パタン形状を悪化させることになる。従って、冷却プレート１０が結露するのを防ぐ必要がある。そのためには、前記冷却工程は、その雰囲気中の湿度に対して露点温度以上で行うようにすれば、結露を防ぐことができる。なお、これら工程はクリーン環境化で行うことによって、ゴミなどが表面に付着することを防ぎ、低欠陥の原盤を生産できる。
【００３３】
次に、導電皮膜形成について説明する。前述再加熱処理の原盤の表面に後のニッケル電鋳時に必要な導電皮膜を形成する（図５（ａ）導電皮膜形成を参照）。導電皮膜は次工程で行うニッケル電鋳と同材質が望ましいため、ニッケル皮膜１１を形成する。形成手段としては、Ａｒ等の不活性ガスによるニッケルスパッタや、ニッケル蒸着などを利用する。なお、無電解ニッケルめっきによる導電被膜形成方法は前処理に水溶液を使用するため、本実施例においては使用が望ましくない。この工程を経て光ディスク用原盤が完成する。
【００３４】
以上、本発明の実施形態である光ディスク用原盤の製造工程によれば、再可熱処理をオーブン中で短時間に行い、その後急冷しているので、微細溝パタン形状全体が熱によって、だれて崩れてしまうことがなく、信号特性を向上できる。また、再加熱後の原盤冷却に、低温冷却液を循環させた冷却プレートを用いているので、冷却を効率よくかつ急速に行うことができ、微細溝パタン形状全体が熱によって、だれて崩れてしまうことを防ぐことができるため、信号特性を向上できる。また、原盤冷却時に原盤及び冷却プレートが結露するのを防ぐようにし、そのために冷却工程時の湿度に対して露点温度以上で行うようにしているので、下層が水分によって膨潤することがなく、信号特性の悪化を防ぐことができる。さらに、原盤製作工程をクリ−ン環境で行っているので、ゴミなどが表面に付着することを防ぐことができ、低欠陥の原盤を生産できる。
【００３５】
次に、ニッケル電鋳について説明する。前述導電皮膜形成までの工程が終了した原盤へニッケル電鋳処理を施し、ニッケルを積層させてスタンパ化する（図５（ｂ）ニッケル電鋳を参照）。前記原盤を入槽してから、３分間〜５分間０．２Ａ／ｄｍ２  未満の弱電流密度で通電することで、導電皮膜が電鋳液によってエッチングされず、かつ導電皮膜をニッケル電鋳液に馴染ませて濡れ性を向上させ、めっき析出がスムーズかつ均一に始まるようになり、またピット発生や電鋳時剥離を防ぐことができる。弱通電終了後に通電電流値を所望の値まで上昇させてから一定に保ち、所定の電鋳膜厚（３００μｍ程度）を得るまで通電を続ける。
【００３６】
次に、スタンパ剥離について説明する。前述ニッケル電鋳の終わった原盤からニッケル盤を剥離する（図６（ａ）スタンパ剥離を参照）。この時、ニッケル盤に応力が加わって、ニッケル盤を曲げてしまわないように注意する。
【００３７】
次に、スタンパ化について説明する。前述スタンパ剥離後、ニッケル盤の情報パタン面側を洗浄して付着残さを除去した後、プラスチックコートで保護膜をつけ、裏面研磨を行う。ここで、前記スタンパ剥離工程の前に裏面研磨をしても良い。この場合、保護膜を付ける必要がなくなる。この後、内外径を所望の寸法にプレス加工することで、スタンパが完成する（図６（ｂ）スタンパ完成を参照）。
【００３８】
次に、基板成形について説明する。次いで、射出成形によって光ディスク基板を成形する（図７を参照）。つまり、接離自在に設けられた金型としての固定金型１４と可動金型１５との接合部に形成されるキャビティ内にスタンパ化までの製造法によって製造されたスタンパ１３を固定し、そのキャビティ内に溶融樹脂を射出充填し、固定金型１４と可動金型１５で圧縮する。その後、固定金型１４と可動金型１５を分離して、冷却固化後の樹脂を取り出すことによって、光ディスク基板が得られる。この光ディスク基板に、記録層、誘電体層、反射層、保護層等を成膜・形成することによって、光ディスクとして使用できるようになる。
【００３９】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の光ディスク用原盤の製造方法によれば、フォトレジスト徐去後に下層の短時間熱処理を行うことによって、下層表面の凹凸を平滑化し、記録再生時のノイズを低減化しているので、信号特性を向上できる。また、本発明のスタンパの製造方法によれば、該光ディスク用原盤の製造方法で製造した原盤を用いているので、低ノイズ・低欠陥のスタンパを製造できる。また、本発明の光ディスク基板によれば、該スタンパを用いて射出成形を行っているので、大容量・低ノイズで信号特性の良好な光ディスクを、低コストで製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる下層形成、フォトレジスト層形成、露光の各工程における原盤の断面図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる現像・純水洗浄、下層エッチングの各工程における原盤の断面図である。
【図３】本発明の実施形態にかかるフォトレジスト層除去工程における原盤の断面図である。
【図４】本発明の実施形態にかかる表面平滑化工程における原盤の断面図である。
【図５】本発明の実施形態にかかる導電皮膜形成、ニッケル電鋳の各工程における原盤の断面図である。
【図６】本発明の実施形態にかかるスタンパ剥離、スタンパ完成の各工程における原盤の断面図である。
【図７】光ディスク基板射出成形の概略図である。
【図８】光ディスク製造の流れを示す図である。
【図９】光ディスク用原盤の下層表面の平滑化概念図である。
【図１０】原盤露光用光学系の概略図である。
【符号の説明】
１  下層（水溶性樹脂脂層）
２  ガラス板
３  フォトレジスト層
４  露光ビーム
５  対物レンズ
６  潜像
７  ＵＶ
８  微小凹凸
９  オーブン加熱
１０  冷却プレート
１１  ニッケル皮膜
１２  ニッケル電鋳層
１３  スタンパ
１４  固定金型
１５  可動金型
【図１】
2004259356.tif 000003
【図２】
2004259356.tif 000004
【図３】
2004259356.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2004259356.tif 000010
【図９】
2004259356.tif 000011
【図１０】
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