(57)【要約】【課題】無機レジスト層の凹凸パターン上に導電層を形成することなく、電鋳を施し、剥離性や転写性の良い光ディスク用スタンパの製造方法を提供する。【解決手段】光ディスク用スタンパの製造方法において、水素元素よりもイオン化エネルギーの大きな元素を含む基板１０の表面に無機レジスト層１１を形成すると共にこの無機レジスト層１１中に基板１０から上記元素を拡散させ、無機レジスト層１１を部分的に除去して所定形状の凹凸パターンを有する光ディスク原盤を作製し、この凹凸パターンにオゾン処理を行い、さらにこの凹凸パターン上に金属層１６を形成し、この金属層１６を凹凸パターンから剥離してスタンパを形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ディスク用スタンパの製造方法において、
水素元素よりもイオン化エネルギーの大きな元素を含む基板の表面に、無機レジスト層を形成すると共に、該無機レジスト層中に前記基板から前記元素を拡散させる拡散工程と、
前記拡散工程後に、前記無機レジスト層を部分的に除去して、所定形状の凹凸パターンを有する光ディスク原盤を作製する光ディスク原盤作製工程と、
前記光ディスク原盤作製工程後に、前記凹凸パターンにオゾン処理を行うオゾン処理工程と、
前記オゾン処理工程後に、前記凹凸パターン上に金属層を形成する金属層形成工程と、
前記金属層形成工程後に、前記金属層を、前記凹凸パターンから剥離してスタンパを形成する剥離工程と、
を有する光ディスク用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、光ディスク用スタンパの製造方法に係り、特に、基板上に無機レジストを用いて凹凸パターンを形成して光ディスク用原盤を作製し、その凹凸パターンが転写されるように金属層を形成して光ディスク用スタンパを作製する、光ディスク用スタンパの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
音響データ、画像データ、その他各種デジタルデータの記録媒体としては、記録容量、ランダムアクセス性、可搬性、価格等の面から、外部からレーザ光を照射することによって情報信号の記録再生等が行われる光ディスクが産業用から民生用まで広く普及している。
【０００３】
これら、光ディスクとしては、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ−ＶＩＤＥＯ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ−Ｖｉｄｅｏ）等の再生専用型、ＣＤ−Ｒ（ＣＤ−Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）、ＤＶＤ−Ｒ（ＤＶＤ−Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）等の１回のみ記録が可能な追記型、ＣＤ−ＲＷ（ＣＤ−Ｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ）、ＤＶＤ−ＲＷ（ＤＶＤ−Ｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ）、ＤＶＤ-ＲＡＭ（ＤＶＤ−Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の複数回記録が可能な書き換え型、更には大容量の光ディスクとしてＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）等、様々なものが開発されている。
【０００４】
このような光ディスクは、一般的に、主として、表面に螺旋状または同心円状に交互に形成されたグルーブ及びランドと、これらグルーブ及びランドの少なくともいずれか一方に情報信号として形成されたピットと、からなる所定形状の凹凸パターンを有する例えば光透過性のディスク基板と、その凹凸パターン上に光ディスクの種類に応じて成膜された反射膜や記録膜等の各種機能膜と、により構成される。従って、良好な光ディスクを作製するにあたっては、特に、ディスク基板の表面に１/１０００μｍ単位の高い寸法精度で凹凸パターンを形成することが重要となる。
【０００５】
近年、ディスク基板の材料としては、成形性の面、価格の面などから、ポリカーボネート樹脂などの熱可塑性及び光透過性の合成樹脂が一般的に用いられる。これら合成樹脂製のディスク基板に凹凸パターンを形成する手法としては、ディスク基板に形成する凹凸パターンの母型を一面側に有する光ディスク用スタンパに、加熱により軟化した合成樹脂を射出させながら押し付け、光ディスク用スタンパの凹凸パターンを転写しつつディスク基板を成形する、所謂、射出成形法により行うことが一般的である。よって、ディスク基板の表面に高い寸法精度で凹凸パターンを形成するためには、その元となる光ディスク用スタンパの凹凸パターンを高い寸法精度で形成することが必要となる。
【０００６】
ここで、従来の光ディスク用スタンパの製造方法の概略について、図５を用いて説明する。
【０００７】
先ず、図５（ａ）に示すように、表面に光学研磨を施した後、洗浄、乾燥したガラス製の基板２０上に、図５（ｂ）に示すように感光性樹脂であるフォトレジスト（有機レジスト）を所定の厚さにスピンコート法などで塗布、乾燥することで、フォトレジスト層２１を形成する。
【０００８】
次に、図５（ｃ）に示すように、例えば所定の情報信号に従って断続的に出射するレーザ光２２を、対物レンズ２３によって集光しフォトレジスト層２１に照射する。レーザ光２２が照射された部分のフォトレジスト層２１は感光して、所定形状のピットや案内溝等と略同一形状の潜像２４となる。尚、この作業を一般的にカッティングと称する。
【０００９】
次に、潜像２４が形成された基板２０にアルカリ性現像液による現像処理を施す。これにより潜像２４が除去され、図５（ｄ）に示すように、基板２０上に所定形状の凹凸パターンが形成された光ディスク用原盤を得る。
【００１０】
次に、図５（ｅ）に示すように、ニッケル等の導電性を有する金属からなる第１金属層（導電層）２５を、基板２０上に形成された凹凸パターンに沿うように無電解メッキや蒸着法、スパッタ法などを用いて成膜する。
【００１１】
次に、図５（ｆ）に示すように、第１金属層２５を電鋳用の導電層として、この第１金属層２５上にニッケル等の金属からなる第２金属層２６を電鋳により形成する。これにより、基板２０上に基板の凹凸パターンが転写された、第１金属層２５と第２金属層２６とからなる金属層２７が形成される。
【００１２】
最後に、図５（ｇ）に示すように、金属層２７を基板２０及びフォトレジスト層２１から剥離する。剥離した金属層２７は、内外径加工および裏面研磨等の後処理が施されて光ディスク用スタンパとなる。
【００１３】
この光ディスク用スタンパは、射出成形機の金型に組み込まれ、その凹凸パターンが転写されるディスク基板の製造に使用される。
【００１４】
上記の光ディスク用スタンパの製造方法は一般的に用いられている手法ではあるが、近年の情報通信及び画像処理技術の急速な発展に伴う光ディスクの大容量化に対して対応が困難になる場合がある。即ち、光ディスクの大容量化の主な手法の一つである、光ディスクにおけるディスク基板表面上に形成する凹凸パターンのトラックピッチやピット等をより微細化し、上記表面上の記録密度（記録面密度ともいう）を上げることで大容量化を図るという手法に対し、上記の有機レジストを用いたフォトンモードの光ディスク用スタンパの製造方法では、レーザ光や有機レジストの制約により、微細化された凹凸パターンを光ディスク用スタンパに高精度に形成することが難しくなるためである。
【００１５】
例えば、１層で２５ＧＢ（ギガバイト）の記録容量を有する高密度な光ディスクの場合、最短ピット長を０．１４μｍ程度、トラックピッチを０．３２μｍ程度にまで微細化する必要がある。しかしながら、従来の光ディスク用スタンパの製造方法では、有機レジストの吸収波長とレーザ光のピーク波長とを整合させなければならないが、有機レジストの吸収波長が長いためにそれにレーザ光のピーク波長を整合させると、レーザ光のスポット径を小さくすることができないため、上記のような微細な凹凸パターンを高い寸法精度で形成することが難しい。
【００１６】
このため高密度の光ディスク用スタンパを作製する際には、従来の有機レジストに替えて、微細な凹凸パターンの形成が可能な無機レジストが用いられる。例えば、下記［特許文献１］及び［特許文献２］には、遷移金属の不完全酸化物を含んだ無機レジストを用いた光ディスク用スタンパの製造方法に関する発明が開示されている。
【００１７】
【特許文献１】特開２００３−３１５９８８号公報
【特許文献２】特開２００４−１５２４６５号公報。
【００１８】
上記した特許文献１に開示された光ディスク用スタンパの製造方法及び光ディスクの製造方法において、ここでの図示を省略するものの、Ｗ（タングステン）やＭｏ（モリブデン）のような遷移金属の不完全酸化物を含み、該不完全酸化物は、酸素の含有量が前記遷移金属のとりうる価数に応じた化学量論組成の酸素含有量より小さいレジスト材料よりなるレジスト層を基板上に成膜した後、該レジスト層をレーザ光により記録用信号パターンに対応させて選択的に露光して潜像を形成し、この潜像を現像して所定の凹凸パターンが形成されたスタンパを用いて、その凹凸パターンが転写されたディスク基板を作製する旨が記載されている。
【００１９】
また、上記した特許文献２に開示されたレジスト材料及び微細加工方法において、 ＷやＭｏのような遷移金属（ここでいう遷移金属の不完全酸化物とは、遷移金属のとりうる価数に応じた化学量論組成より酸素含有量が少ない方向にずれた化合物のこと、すなわち遷移金属の不完全酸化物における酸素の含有量が、上記遷移金属のとりうる価数に応じた化学量論組成の酸素含有量より小さい化合物のことである）の不完全酸化物を含んでなるレジスト層を選択的に露光して潜像を形成し、この潜像を現像して所定の形状にパターニングする旨が記載されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、［特許文献１］及び［特許文献２］に開示された発明では、無機レジストに遷移金属の不完全酸化物を用いるので、潜像を除去する際の現像感度が悪く、良好な凹凸パターンを得ることが難しく、より一層の改善が望まれる。
【００２１】
また、一般的に、遷移金属は密着性がよいので、導電層を設けないと、金属層を光ディスク用原盤から剥離できない場合がある。
【００２２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、無機レジスト層の凹凸パターン上に導電層を形成することなく、電鋳を施し、剥離性や転写性の良い光ディスク用スタンパの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明は、
光ディスク用スタンパの製造方法において、
水素元素よりもイオン化エネルギーの大きな元素を含む基板の表面に、無機レジスト層を形成すると共に、該無機レジスト層中に前記基板から前記元素を拡散させる拡散工程と、
前記拡散工程後に、前記無機レジスト層を部分的に除去して、所定形状の凹凸パターンを有する光ディスク原盤を作製する光ディスク原盤作製工程と、
前記光ディスク原盤作製工程後に、前記凹凸パターンにオゾン処理を行うオゾン処理工程と、
前記オゾン処理工程後に、前記凹凸パターン上に金属層を形成する金属層形成工程と、
前記金属層形成工程後に、前記金属層を、前記凹凸パターンから剥離してスタンパを形成する剥離工程と、
を有する光ディスク用スタンパの製造方法を提供することにより、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る光ディスク用スタンパの製造方法によれば、無機レジスト層の凹凸パターン上に電鋳用の導電層を形成することなく、電鋳を施し、剥離性や転写性の良い光ディスク用スタンパを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係る実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００２６】
図１は本発明に係る光ディスク用スタンパの製造方法の実施例を説明するための模式的断面図である。
【００２７】
先ず、図１（ａ）に示す、水素元素よりもイオン化エネルギーの大きい元素１８を含む基板１０上に、図１（ｂ）に示すように、無機レジスト層１１を成膜し、その成膜時のプラズマのエネルギーによって基板１０中の上記元素１８を無機レジスト１１中に拡散させる。
【００２８】
実施例では、基板１０として、直径が１２０ｍｍ程度、厚みが１．２ｍｍ程度のソーダライムガラス基板を用い、水素元素よりもイオン化エネルギーの大きい元素１８としてＮａ（ナトリウム）元素を用い、無機レジスト層１１の材料として、ＷＯ2（二酸化タングステン）とＭｏＯ2（二酸化モリブデン）との混合物を用い、その分子量比をＷＯ2：ＭｏＯ2＝９：１とした。
【００２９】
また、実施例では、無機レジスト層１１を、その厚さが８０ｎｍとなるようにスパッタリングにて成膜した。
【００３０】
上述したように、無機レジスト層１１を成膜する際に、その成膜時のプラズマのエネルギーによって基板１０中の上記元素１８を無機レジスト１１中に拡散させることができるため、成膜時の基板加熱及び成膜後の熱処理を特に行う必要がない。
【００３１】
また、実施例では、無機レジスト層１１の材料としてＷＯ2とＭｏＯ2との混合物を用いたがこれに限定されるものではなく、完全酸化物系やカルコゲナイド系等の周知の無機レジスト材料を用いることができる。また、無機レジスト層１１の膜厚は特に限定しないが、４０ｎｍ〜８０ｎｍの範囲が好ましい。
【００３２】
ところで、実施例では、無機レジスト層１１にＭｏＯ2を用いたが、これは、無機レジスト層にレーザ光を照射し所定形状の潜像を形成する際、ＷＯ2にＭｏＯ2を混合させることにより、照射されたレーザ光の熱エネルギーの拡散効率が向上するので、潜像の形状が整うと共にその周面が滑らかな形状となり、また、現像のときにＷＯ2を溶解させすぎないようにすることができるものである。
【００３３】
次に、無機レジスト層にレーザ光を照射し所定形状の潜像を形成する工程（カッティング）として、図１（ｃ）に示すように、例えば線速５ｍ/ｓで、ピーク波長４０５ｎｍ、レーザ出力１４ｍＷのレーザ光１２を対物レンズ１３によって集光し無機レジスト層１１に照射する。これにより、レーザ光１２が照射された部分の無機レジストは発熱し、アルカリ難溶なＷＯ2及びＭｏＯ2がアルカリ可溶なＷＯ3及びＭｏＯ3へと変化した潜像１４を形成する。
【００３４】
次に潜像部分を除去して所定形状の凹凸パターンを形成する工程として、潜像１４が形成された基板１０をアルカリ性現像液、例えば２．３８％のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド現像液に１０分間浸漬する。これにより潜像１４部分が除去され、図１（ｄ）に示すように、基板１０上に所定の寸法形状の凹凸パターンが形成される。その後、基板１０を水洗し、スピン乾燥等により乾燥する。
【００３５】
上述した工程により凹凸パターンが形成された基板１０は、後述する光ディスク用スタンパを作製するための光ディスク用原盤となる。
【００３６】
次に、図１（ｅ）に示すように、オゾン処理により凹凸パターンにおける表面及びその近傍を、ナノ構造のポーラス状の酸化物（酸素過多）状態である不動態層にし、この不動態層が形成された凹凸パターン上に金属層を形成する。
【００３７】
実施例では、高圧水銀ランプから発生する紫外線を、オゾン１５ガス雰囲気中で、凹凸パターン表面に照射して、この凹凸パターン表面に、２０分間、オゾン処理を行った。
【００３８】
このオゾン処理により、凹凸パターンにおける表面及びその近傍は、ナノ構造のポーラス状の酸化物（酸素過多）状態である不動態層となる。
【００３９】
その後、図１（ｆ）に示すように、上記凹凸パターン上に金属層１６を電鋳法を用いて形成する。尚、実施例で、金属層１６の材料としてはニッケルを用い、スルファミン酸ニッケル浴でニッケル電鋳を行うことにより金属層１６を形成する。
【００４０】
次に、図１（ｇ）に示すように、金属層１６を基板１０から剥離する。
【００４１】
凹凸パターン表面部にはナノ構造のポーラス状の酸化物（酸素過多）状態である不動態層が形成されているため、金属層１６の剥離性が向上すると共に、凹凸パターンの金属層１６への転写性が向上する。
【００４２】
その後、剥離した金属層１６に、内外径加工および裏面研磨等の後処理を行うことにより、この金属層１６は光ディスク用スタンパとなる。
【００４３】
そして、この光ディスク用スタンパは、射出成形機の金型に組み込まれ、その凹凸パターンが転写され.光ディスク基板の製造に使用される。
【００４４】
ここで、上述した、水素元素よりもイオン化エネルギーの大きい元素１８を含む基板１０上に成膜された無機レジスト層１１における上記元素１８の拡散状態を調べた。
【００４５】
その結果を、図２（ａ），（ｂ）を用いて説明する。
【００４６】
図２（ａ），（ｂ）は、直径１２０ｍｍ程度、厚み１．２ｍｍ程度の基板上に、スパッタリングにて分子量比がＷＯ2：ＭｏＯ2＝９：１の混合物からなる無機レジスト層を成膜し、この無機レジスト層に、集束イオンビーム（FIB）加工により断面を形成し、この断面に対して走査型透過電子顕微鏡（Scanning Transmission Electron Microscope;STEM）に付設されたエネルギー分散型Ｘ線分光器（ＥＤＸ）による無機レジスト層の断面におけるＮａ元素マッピングを行った結果を示したものであり、（ａ）では上記基板として、水素元素よりもイオン化エネルギーの大きい元素であるＮａ元素を含むソーダライムガラス基板を用い、（ｂ）では、比較例として、Ｎａ元素を含まない石英ガラス基板を用いた。
【００４７】
また、図２（ａ），（ｂ）において、上側が無機レジスト層の表面側であり、下側が基板側である。
【００４８】
図２（ａ）に示すように、Ｎａ元素を含むソーダライムガラス基板上に無機レジスト層を成膜することにより、この成膜された無機レジスト層の略全体にソーダライムガラス基板中のＮａ元素が拡散していることを確認した。
【００４９】
一方、図２（ｂ）に示すように、Ｎａ元素を含まない石英ガラス基板に無機レジスト層を成膜した際には、当然のことながら、成膜された無機レジスト層にはＮａ元素は確認されなかった。
【００５０】
次に、上述した図２（ａ），（ｂ）の各無機レジスト層にそれぞれレーザ光を照射して所定形状の潜像を形成し、さらにこれら潜像を、アルカリ性現像液である２．３８％のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド現像液で１０分間現像して除去して凹凸パターンを形成し、これら凹凸パターンの形状から、各無機レジスト層の現像性（現像感度ともいう）を調べた。
【００５１】
それぞれの結果について、図３（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。
【００５２】
図３（ａ），（ｂ）は、上述した図２（ａ），（ｂ）にそれぞれ対応しており、各左図は、潜像除去後の各無機レジスト層の表面写真であり、各右図は潜像除去後の各無機レジスト層の断面形状を測定したものである。
【００５３】
図３（ｃ）は、上記各無機レジスト層を現像した後の上記現像液中に溶出したＷイオン及びＭｏイオンを、誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma：ICP）を用いてそれぞれ分析してそれぞれの溶出量を測定し、この溶出量を面積で割って溶質感度を求めたものである。
【００５４】
図３（ａ），（ｂ）に示すように、水素元素よりもイオン化エネルギーの大きい元素であるＮａ元素が拡散された無機レジスト層｛図３（ａ）}は、Ｎａ元素が拡散されていない無機レジスト層｛図３（ｂ）}に比べて、真円度が優れており、また、凸部のエッジの切れが良いため凸部と凹部との境界がはっきりと現れており（各左図比較）、また、凹部の断面形状が整っており、その周面も滑らかな形状となっている（各右図比較）ことから、現像性（現像感度）が優れていることを確認した。
【００５５】
また、図３（ｃ）に示すように、Ｎａ元素が拡散された無機レジスト層は、Ｎａ元素が拡散されていない無機レジスト層に比べて、未露光部に対する露光部のＭｏ，Ｗの溶出量の割合がそれぞれ大きく、このことからも、現像性（現像感度）が優れていることを確認した。
【００５６】
現像性（現像感度）が向上した理由として、無機レジスト層中に水素元素よりもイオン化エネルギーの大きな元素が存在すると、この元素が現像液中の水素元素により電子を失い、電子を伝達する触媒としての役割を担うため、現像感度が向上するものと推察される。
【００５７】
また、発明者らが鋭意実験した結果、Ｎａ元素以外の、水素元素よりもイオン化エネルギーの大きい他の元素を用いた場合においても、上述した結果と同様の結果が得られることを確認した。
【００５８】
次に、上述した水素元素よりもイオン化エネルギーの大きな元素が拡散された無機レジスト層｛図２（ａ）に対応}を用いて形成された凹凸パターン｛図３（ａ）に対応}に上述したオゾン処理を施した場合及び施さない場合それぞれについて、各凹凸パターン上に、スタンパとなる金属層を電鋳により形成した後、これを剥離して、これら金属層に転写されたそれぞれの凹凸パターンの形状を、原子間力顕微鏡（Atomic  Force Microscope；以下ＡＦＭと記す）を用いて調べた。
【００５９】
その結果について、図４（ａ），（ｂ）を用いて説明する。
【００６０】
図４中の（ａ）はオゾン処理を施した場合、（ｂ）はオゾン処理を施さなかった場合における、各金属層の凹凸パターン転写面を示す。
【００６１】
図４（ａ），（ｂ）中の各凸状部は、凹凸パターンの凹み部に埋め込まれた部分の金属層であり、図４（ａ）の凸状部は、図４（ｂ）の凸状部に比べて、その高さが高く形成されており、これは、凹凸パターンの凹み部への金属層の埋め込み性（転写性ともいう）が良好であることを示している。
【００６２】
従って、光ディスク用原盤の凹凸パターンにオゾン処理を施すことにより、この凹凸パターンの表面及びその近傍は、ナノ構造のポーラス状の酸化物（酸素過多）状態である不動態層となるので、金属イオン（実施例ではＮｉ（ニッケル）イオン）が無機レジスト層に入りやすくなるので、めっきの付き回り性が向上し、電鋳用の導電層を形成しなくても、埋め込み性（転写性）及び剥離性が向上する。
【００６３】
よって、上述した光ディスク用スタンパの製造方法によれば、無機レジスト層上に導電層を形成することなく、電鋳を施し、転写性及び剥離性の良い光ディスク用スタンパを製造することができる。
【００６４】
また、上述した光ディスク用スタンパの製造方法によれば、無機レジスト層に遷移金属の不完全酸化物を用いないため、剥離性及び転写性の良い光ディスク用スタンパを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明に係る光ディスク用スタンパの製造方法の実施例を説明するための模式的断面図である。
【図２】実施例及び比較例それぞれの無機レジスト層の断面におけるＮａ元素のマッピングの結果を示す図である。
【図３】実施例及び比較例それぞれの無機レジスト層の現像感度を示す図である。
【図４】オゾン処理の有無によるスタンパの凹凸パターンの形状を示す図である。
【図５】従来の光ディスク用スタンパの製造方法の概略を説明するための模式的断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０    基板
１１    無機レジスト層
１２    レーザ光
１３    対物レンズ
１４    潜像
１５    オゾン
１６    金属層
２０    基板
２１    フォトレジスト層
２２    レーザ光
２３    対物レンズ
２４    潜像
２５    第１金属層
２６    第２金属層
２７    金属層
【図１】
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【図２】
2009026391.tif 000004
【図３】
2009026391.tif 000005
【図４】
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【図５】
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