JP2006338844A - 光ディスク作製用スタンパとその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 微細凹凸パターンを有する光ディスクを作製するスタンパを量産的に、高い歩留りを持って作製することができるようにする。
【解決手段】 基板１上に、少なくともシリコン原子と酸素原子とを骨格に有する高分子薄膜２を塗布形成し、これに目的の光ディスクの微細凹凸パターンに対応するパターンをもって、電子線またはＸ線照射を行う露光工程と、薄膜２の非露光部分のみを選択的に溶解除去する現像工程とを有し、光ディスクの微細凹凸パターンの反転凹凸パターン５を表面に有するスタンパ６を原盤作製することなく直接作製することにより製造工程数の低減化を図り、また、電子線またはＸ線照射による露光によることができることから、高密度記録を可能にする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光ディスク作製用スタンパとその製造方法に関する。

各種情報の記録ピットや、トラッキングサーボ情報を得るグルーブ等の微細凹凸が基板に形成されて成る光ディスクの作製は、この微細凹凸の凹凸パターンの反転パターンを有するスタンパを、例えば射出成型金型内に配置して射出成型を行うことによって光ディスク表面に目的とする微細凹凸が形成された光ディスクの作製がなされる。
このスタンパは、通常、いわゆるマスタリング工程によって作製される。この光ディスク作製用スタンパの製造方法を、図２の工程図を参照して簡単に説明する。

先ず、スタンパ原盤を作製する。この原盤の作製は、図２Ａに示すように、原盤を構成する表面が平滑面とされたガラス基板１０１が用意される。
図２Ｂに示すように、基板１０１上に、例えばポジ型のフォトレジスト層１０２を塗布形成する。
図２Ｃに示すように、フォトレジスト層１０２に対して目的とする光ディスクの凹凸パターンに対応するパターンの露光を行い、フォトレジスト層１０２に露光部１０２Ｅによる現像液に対して可溶性とされた部分と、未露光部１０２Ｎによる非可溶性の部分とによるパターンを形成する。
図２Ｄに示すように、フォトレジスト層１０２に対して現像処理を行って、露光部１０２Ｅを除去し、未露光部１０２Ｎが残されて形成された凹凸パターン１０３が表面に形成された原盤１０４が作製される。

このようにして形成された原盤１０３の表面に、図２Ｅに示すように、例えばＡｇによる下地導電層（図示せず）を被着し、この上にＮｉによる金属メッキ層１０５を電気メッキによって所要の厚さに形成する。
図２Ｆに示すように、金属メッキ層１０５を原盤１０４から剥離し、原盤１０４の凹凸パターンが転写された反転パターンによる凹凸パターン１０６が形成された金属層１０５から成るスタンパ１０７が形成される。
このようにして作製したスタンパ１０７は、例えば射出成型金型内に配置され、光ディスク表面に目的とする微細凹凸が形成された光ディスクが射出成型によって作製される。

このように、通常のスタンパの製造方法は、原盤の作製、金属メッキ層の形成、剥離、等の多くの工程を必要とし、これら各工程において、さらに多くの煩雑な処理工程が必要とされる。
例えばＮｉによる金属メッキにおいても、その表面処理、下地導電層の形成、電気メッキ等の煩雑な作業を伴う。
したがって、このマスタリング工程を経て形成されるスタンパを作製することは、量産性に劣り、また多くの工程を経ることによって不良品の発生原因も多く存在することになり、歩留りの問題も生じる。

これに対して直接目的とするスタンパを作製するダイレクトスタンパの提案が、種々なされている（例えば特許文献１および特許文献２参照）。
この特許文献１に記載の発明は、基板上に信号パターンに対応したピット部を分子構造中に水酸基を有する架橋性無機物もしくは分子構造中に水酸基を有する架橋性有機物層の脱水結合による架橋部を形成するものである。
また、特許文献２に記載の発明においても、基板上のフォトレジスト（架橋性物質）による突起を形成し、高温加熱によって架橋を促進した後、直接それをダイレクトスタンパとして用いるものである。すなわち、この特許文献２には、フォトレジスト層の選択的露光によって酸を発生させ、その後全体を加熱して酸が触媒となることによって露光部のみに架橋させ、現像液によって架橋されていない部分を溶解し、突起部を形成するものである。
特許第２７６５４２１号公報 特開平７−３２６０７７号公報

しかしながら、いわゆるBlu-rayディスク、更に次世代の大容量光ディスクにおけるように、記録ピットの更なる微細化がなされる光ディスクにおいて、上述した従来のダイレクトスタンパの製造方法を適用することは、きわめて困難である。

本発明は、短波長光例えば４０５±５ｎｍ、対物レンズの開口数（Ｎ．Ａ．）が０．８５±０．０１程度の小スポットが用いられる大容量光ディスクの作製に適用することができる光ディスク作製用スタンパ、特にダイレクトスタンパを作製する光ディスク作製用スタンパとその製造方法を提供するものである。

本発明は、微細凹凸パターンが形成される光ディスク作製用スタンパであって、基板上に上記光ディスクの微細凹凸パターンの反転凹凸パターンが形成され、該反転凹凸パターンが、少なくともシリコン原子と酸素原子とを骨格に有する高分子薄膜によって構成されることを特徴とする。

本発明は、上述した光ディスク作製用スタンパにあって、上記反転凹凸パターンの高分子薄膜が、少なくともシリコン原子と酸素原子とを骨格に有する環状もしくは籠形高分子の薄膜によることを特徴とする。
また、本発明は、上述した光ディスク作製用スタンパにあって、上記少なくともシリコン原子と酸素原子とを骨格に有する環状もしくは籠形高分子が、ポリハイドロジェンシルセスキオキサンであることを特徴とする。

本発明による光ディスク作製用スタンパの製造方法は、微細凹凸パターンが形成される光ディスク作製用スタンパの製造方法であって、基板上に、少なくともシリコン原子と酸素原子とを骨格に有する高分子薄膜を塗布形成する塗布工程と、該薄膜に、上記微細凹凸パターンに対応するパターンをもって、電子線またはＸ線照射を行う露光工程と、上記高分子薄膜の非露光部分のみを選択的に溶解除去して、上記高分子薄膜によるパターンを形成する現像工程とを有し、上記高分子薄膜の塗布工程後の上記現像工程前に、上記高分子薄膜を加熱する第１の加熱工程と、上記現像工程後に上記高分子薄膜を加熱する第２の加熱工程との少なくともいずれか一方の加熱工程を有し、上記基板上に、上記光ディスクの微細凹凸パターンの反転凹凸パターンが上記高分子薄膜によって構成されたスタンパを作製することを特徴とする。

本発明は、上述した光ディスク作製用スタンパの製造方法にあって、上記現像工程が、アルカリ溶液による現像液によることを特徴とする。
また、本発明は、上述した光ディスク作製用スタンパの製造方法にあって、上記高分子薄膜が、シリコン原子と酸素原子とを骨格に有する環状もしくは籠形高分子薄膜であることを特徴とする。
また、本発明は、上述した光ディスク作製用スタンパの製造方法にあって、上記少なくともシリコン原子と酸素原子とを骨格に有する環状もしくは籠形高分子薄膜が、ポリハイドロジェンシルセスキオキサンであることを特徴とする。
また、本発明は、上述した光ディスク作製用スタンパの製造方法にあって、上記第１の加熱工程と、上記第２の加熱工程とを共に行う場合、上記第２の加熱工程は、上記第１の加熱工程に比して高温の加熱による加熱工程とすることを特徴とする。

上述の本発明による光ディスク作製用スタンパは、基板上に形成した少なくともシリコン原子と酸素原子とを骨格に有する環状もしくは籠形高分子によって凹凸パターンを形成する構成によるものであるが、スタンパとして耐える機械的強度を有することから、光ディスク作製のスタンパとして十分な強度を有することから、マスタリング工程によらないダイレクトスタンパとして構成することができる。
このように、ダイレクトスタンパとすることから、煩雑なマスタリング工程を回避でき生産性の向上を図ることができる。

また、本発明製造方法は、そのパターン露光を、電子描画、Ｘ線描画によることから、高精細度パターン露光ができ、大容量光ディスクのBlu-ray対応、更にこれより大容量の次世代光ディスク用ダイレクトスタンパを得ることができるものである。

本発明による光ディスク作製用スタンパとその製造方法の実施の形態を例示説明する。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではない。
図１は、本発明によるスタンパ製造の一例の工程図であるが、本発明による光ディスク作製用スタンパは、図１Ｄにその一部の概略断面図を示すように、例えばＮｉによるスタンパを構成する基板１上に、特定された高分子薄膜２が塗布形成される。
この高分子薄膜２は、少なくともシリコン原子と酸素原子とを骨格に有する高分子薄膜、例えばメチルシル・セスキオサン（ＭＳＱ）、好ましくは、シリコン原子と酸素原子とを骨格に有する環状もしくは籠形高分子例えばポリハイドロジェンシルセスキオキサン（ＨＳＱ）によって構成される。

次に、本発明によるスタンパの製造方法を実施する形態例を、図１を参照して説明する。
まず、図１Ａに示すように、スタンパを構成する基板１、例えばＮｉ基板を用意する。
基板１の少なくとも一方の主面１ａは、平滑面とされ、洗浄によって清浄化される。
図１Ｂに示すように、基板１の主面１上に高分子薄膜２が、例えばスピンコートによって塗布される。
この高分子薄膜２は、電子線照射、あるいはＸ線照射によって、この薄膜２に対する現像液に対して、高い耐性を示す変質を行うことができるネガ型の上述した少なくともシリコン原子と酸素原子とを骨格に有する環状もしくは籠形高分子例えばポリハイドロジェンシルセスキオキサン（ＨＳＱ）によって構成され、これをその溶剤の２−メチル−４−ペンタノンに溶解し、上述したように、スピンコートを行う。

この例えばＨＳＱによる高分子薄膜２に対して、第１の加熱工程（プリベーク）を行う。このプリベークは、１００℃〜２００℃で、１分間〜１時間、例えば、１５０℃で２分の加熱を行う。
このプリベークの温度は、低過ぎると、電子線に対する感度が低くなり、高過ぎるとアルカリ溶液に対する溶解度が低くなり、電子線露光部と非電子線露光部との選択比が取り難くなることから、１００℃〜２００℃とすることが好ましい。

この高分子膜２に対して、目的とする光ディスクの凹凸パターンに対応する露光を行って、凹部の形成部を露光部２Ｅとし、凸部の形成位置には、露光をしない未露光部２Ｎとする露光パターンを形成する。

そして、この露光パターンが施された高分子薄膜２を、アルカリ溶液によって現像する。
このようにすると、図１Ｄに示すように、高分子薄膜２の露光部分２Ｅが残されて凸部３とされ、未露光部が除去された部分に、凹部４が形成される。
そして、このようにパターン化された高分子膜２に対して第２の加熱工程（ポストベーキング）による焼き締めを行う。
ここで、この第２の加熱は、４００℃〜５００℃で１分間〜１時間が望ましく、４００℃より低いと機械的強度が低下してくるものであり、５００℃より高いと収縮率に問題が生じるおそれが生じる。

このようにして本発明によるスタンパ６を、例えば射出成型金型内に配置し、表面に目的とする微細凹凸が形成された光ディスクを射出成型によって作製する。
そして、このスタンパ６は、１０，０００回以上の繰り返し使用に充分耐えることができるものであり、また、エッジラフネスが小さいスタンパであることが確認された。

上述の実施の形態例においては、高分子薄膜２としてＨＳＱを用いた場合であり、この場合、ＭＳＱによる場合に比して、特に、エッジラフネスを小さくすることができた。
なお、高分子薄膜２として、ＭＳＱを用いる場合においても、その製造方法の、手順、処理等は、前述したＨＳＱと同様の工程をとることができる。
しかしながら、シリコン原子と酸素原子とを骨格に有する環状もしくは籠形高分子例えばポリハイドロジェンシルセスキオキサン（ＨＳＱ）は、メチルシル・セスキオサン（ＭＳＱ）による場合に比して、エッジラフネスにおいて、すぐれたスタンパを構成することができた。

また、本発明によるスタンパは、光ディスク基板上に形成した紫外線硬化樹脂に押圧してその後、紫外線硬化を行う２Ｐ (Photopolymerlization)法によって光ディスクを得るスタンパに適用することもできるものである。

上述の本発明製造方法によって形成したスタンパは、パターン露光を、高い精度の微細露光が可能な電子ビーム、あるいはＸ線照射によって行うことができることから、本発明によるスタンパを用いて形成した光ディスクは、Ｓ／Ｎが高い、特性にすぐれBlu-ray対応の光ディスクを確実に得ることができた。

そして、本発明によれば、ダイレクトスタンパを構成することから、前述したように、スタンパ原盤を作製し、これから凹凸パターンの転写を行ってスタンパを形成する通常の方法に比して、格段に製造工程数の減少と、これに伴って不良品の発生確率の低減化を図ることができることから、歩留りの向上、生産性の向上が図られ、光ディスクのコストのより低減化を図ることができるものである。

なお、上述した例では、高分子膜２の塗布後の第１の加熱処理と、露光、現像処理後の第２の加熱とを行った場合であるが、いずれか一方のみを行うこともできる。しかしなら、プリベークに相当する第１の加熱を行うことにより、電子線露光感度を高めることができ、また、ポストベーキングに相当する第２の加熱処理は、機械的強度を高める効果を有する。
また、本発明は、上述した例に限られるものではなく、本発明において、種々の態様を採り得ることはいうまでもない。

Ａ〜Ｄは、本発明による光ディスク作製用スタンパの製造方法の一例の工程図である。 Ａ〜Ｆは、従来の光ディスク作製用スタンパの製造方法の一例の工程図である。

符号の説明

１……スタンパの基板、２……高分子膜、３……凸部、４……凹部、５……凹凸パターン、１０１……ガラス基板、１０２……フォトレジスト層、１０２Ｅ……露光部、１０２Ｎ……未露光部、１０３……凹凸パターン、１０４……原盤、１０５……金属メッキ層、１０６……凹凸パターン、１０７……スタンパ

Claims (8)

1. 微細凹凸パターンが形成される光ディスク作製用スタンパであって、
   基板上に上記光ディスクの微細凹凸パターンの反転凹凸パターンが形成され、
   該反転凹凸パターンが、少なくともシリコン原子と酸素原子とを骨格に有する高分子薄膜によって構成されることを特徴とする光ディスク作製用スタンパ。
2. 上記反転凹凸パターンの高分子薄膜が、少なくともシリコン原子と酸素原子とを骨格に有する環状もしくは籠形高分子の薄膜によることを特徴とする請求項１に記載の光ディスク作製用スタンパ。
3. 上記少なくともシリコン原子と酸素原子とを骨格に有する環状もしくは籠形高分子が、
   ポリハイドロジェンシルセスキオキサンであることを特徴とする請求項２に記載の光ディスク作製用スタンパ。
4. 微細凹凸パターンが形成される光ディスク作製用スタンパの製造方法であって、
   基板上に、少なくともシリコン原子と酸素原子とを骨格に有する高分子薄膜を塗布形成する塗布工程と、
   該薄膜に、上記微細凹凸パターンに対応するパターンをもって、電子線またはＸ線照射を行う露光工程と、
   上記高分子薄膜の非露光部分のみを選択的に溶解除去して、上記高分子薄膜によるパターンを形成する現像工程とを有し、
   上記高分子薄膜の塗布工程後の上記現像工程前に、上記高分子薄膜を加熱する第１の加熱工程と、上記現像工程後に上記高分子薄膜を加熱する第２の加熱工程との少なくともいずれか一方の加熱工程を有し、
   上記基板上に、上記光ディスクの微細凹凸パターンの反転凹凸パターンが上記高分子薄膜によって構成されたスタンパを作製することを特徴とする光ディスク作製用スタンパの製造方法。
5. 上記現像工程が、アルカリ溶液による現像液によることを特徴とする請求項４に記載の光ディスク作製用スタンパの製造方法。
6. 上記高分子薄膜が、シリコン原子と酸素原子とを骨格に有する環状もしくは籠形高分子薄膜であることを特徴とする請求項４に記載の光ディスク作製用スタンパの製造方法。
7. 上記少なくともシリコン原子と酸素原子とを骨格に有する環状もしくは籠形高分子薄膜が、ポリハイドロジェンシルセスキオキサンであることを特徴とする請求項６に記載の光ディスク作製用スタンパの製造方法。
8. 上記第１の加熱工程と、上記第２の加熱工程とを共に行う場合、上記第２の加熱工程は、上記第１の加熱工程に比して高温の加熱による加熱工程とすることを特徴とする請求項４に記載の光ディスク作製用スタンパの製造方法。
   

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