JP3448661B2

JP3448661B2 - 光ディスク用合成石英型及び光ディスク

Info

Publication number: JP3448661B2
Application number: JP30822493A
Authority: JP
Inventors: 成二森田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-12-08
Filing date: 1993-12-08
Publication date: 2003-09-22
Anticipated expiration: 2018-09-22
Also published as: JPH07161080A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスク用合成石英
型及び光ディスクに関する。

【０００２】

【従来の技術】高密度に情報を蓄積することができる光
記録媒体は、大容量外部メモリーとしてその普及が期待
されているが、このうち光ディスクは高速に再生するこ
とが可能であるということでコンピュータの外部メモリ
ーとして注目されている。情報の蓄積方法や大きさが異
なる数々の種類の光記録媒体が提案されているが、この
なかで直径5.25インチのサイズでは１回のみ情報の書き
込みが可能であるライトワンスタイプ及び情報の書換え
が可能である光磁気タイプが、また、直径3.5 インチの
サイズでは再生専用であるＲＯＭタイプと光磁気タイプ
及び光磁気とＲＯＭの混在しているパーシャルＲＯＭタ
イプが、ＩＳＯ規格により標準化されており、今後更に
広く市場に普及するものと予想されている。

【０００３】また、最近ではデジタルオーディオ分野に
おいても、光ディスクが応用され始めている。例えば、
２４〜４８トラックのデジタルマルチトラックレコーデ
ィングにおけるマスターソースとして、ライトワンスタ
イプの光ディスクや光磁気ディスクを使ったプレーヤー
が発売されている。このような専門家向けの製品以外に
一般消費者向け製品でも、ＣＤ−Ｒ（ライトワンスタイ
プのコンパクトディスク）やＭＤ（ミニディスク）が登
場しており、今後の動向が注目されている。

【０００４】これらの光ディスクには、記録再生装置の
光ピックアップからのレーザービームによる情報マーク
を整然と並べる為の、即ちトラッキングのためのガイド
が、凹または凸の溝の形で、ディスクの内周から外周へ
向けてスパイラル状に形成されている。この溝のことを
ガイド溝と呼ぶ。更にガイド溝について詳しく説明する
ならば、ＩＳＯ規格においても定義されているように、
光ピックアップから見た場合に凹になる部分、つまり遠
方になる部分はランドと呼ばれ、ピックアップから見た
場合に凸になる部分、つまり近くになる部分はグルーブ
と呼ばれる。情報は、ランドまたはグルーブのどちらか
に記録される。ランドに記録される場合はランド記録方
式と呼ばれ、グルーブに記録される場合はグルーブ記録
方式と呼ばれる。情報を記録する経路をトラックとい
う。トラックの中心から隣りのトラックの中心までを、
トラックピッチと呼んでいる。

【０００５】光ディスクを量産するには、大量に同じ形
状を複製することが要求されることから、ガイド溝（溝
＝グルーブ）、ＲＯＭ情報、プリフォーマット情報等が
反転した形状を表面に有する成形型と呼ばれる型を用い
るのが一般的である。光ディスク用の成形型の従来の製
造方法を図５に従って説明する。まず、表面粗度(Ra)1
nm以下に精密研磨された青板ガラス原盤を精密洗浄した
(1) 後、シランカップリング剤等のプライマーを表面に
塗布し、次いで、レジストを塗布する(2) 。その後、Ar
レーザー光、He-Cd レーザー光、Krレーザー光、紫外
線、遠紫外線等によりレジストをガイド溝やＲＯＭ情
報、プリフォーマット情報等の所定のパターンに従って
露光し(3) 、次いで、無機アルカリ等の現像液を用いて
現像処理し原盤表面に所定のレジストパターンを形成す
る(4) 。次に、レジストパターン表面にNi膜をスパッタ
リングすることで導電化し(5) 、更に、Ni電鋳を行う
(6) 。その後、Ni電鋳面を研磨してからガラス原盤より
Ni層を剥離し(7) 、プラズマ中でアッシングを行い、ガ
ラス原盤表面に付着した残留レジストを除去してスタン
パーが完成する(8) 。

【０００６】そして、（ａ）このスタンパーを用いて射
出成形法によりプラスチック基板に所定パターンの凹凸
を直接転写することで光ディスク用基板を製造し、ある
いは（ｂ）スタンパーの上に紫外線硬化型樹脂液を流
し、その上にガラス基板を載せて、ガラス基板を通して
紫外線を照射することで樹脂液を硬化させ、この樹脂層
に所定パターンの凹凸を転写し、樹脂層とこれに接合し
たガラス基板という２部材からなる２Ｐ基板と言われる
光ディスク用基板を製造する。後者（ｂ）の方法は２Ｐ
法と呼ばれる。これらの光ディスク用基板上に、追記型
記録層や相変化記録層、光磁気記録層などの記録膜を成
膜し、更に保護膜の形成や保護基板の接着を行い光ディ
スクが製造される。本明細書では、説明の都合で「光デ
ィスク」が光ディスク用基板を意味する場合もある。と
ころで、光ディスクへの記録を更に高密度化する方法
が、種々提案されている。例えば、狭トラックピッチ化
は、従来 1.6μｍピッチであったトラックピッチを、よ
り小さくすることで記録密度を上げようとするものであ
る。また、別の方法としてランド＆グルーブ記録方式が
提案されている。これは従来ランドまたはグルーブのど
ちらか一方にしかデータを記録しなかったのに対して、
ランドとグルーブ両方に記録を行い、記録容量を２倍に
しようとする方式（ランドとグルーブの両方に記録する
方式）である。この方式の場合、ランドに書き込まれた
データとグルーブに書き込まれたデータとも高Ｃ／Ｎ比
で読み取るために、ランド幅とグルーブ幅をほぼ等しく
することが一般的である。つまり、トラックピッチ1.6
μｍの場合、ランド幅もグルーブ幅も共に０．８μｍで
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光ディスクの製造方法で、上記のような狭トラックピッ
チ化した光ディスクや「ランドとグルーブの両方に記録
する方式」の光ディスクを製造すると、再生信号のノイ
ズレベルが高くなることにより、高いＣ／Ｎ比が得られ
ず、データ読み誤りを生じやすいという欠点が出ること
が判明した。

【０００８】これは、本発明者の発見によると、ランド
とグルーブの境界部分であるグルーブ側壁の表面がレジ
ストの感度ばらつきにより荒れてしまうために生ずる。
つまり、再生光スポットが側壁表面の荒れにより散乱さ
れて反射光量が変動するために、光ディスクのデータ信
号中のノイズ成分が大きくなってしまうというものであ
る。このノイズレベルを低減するために、レジスト材料
を感度ばらつきの生じにくいものに変える等の工夫が期
待されるが、側壁表面を荒れさせないような高感度材料
は、同時に現像液に対する溶解特性を向上させてしまう
ために、露光していない部分の残膜率が低下してしま
い、結果としてレジストが残る部分すなわちグルーブ
（注：基板側から見て手前がランド、奥がグルーブ）表
面が荒れてしまい、グルーブのノイズレベルが高くなる
という問題が生じる。

【０００９】そこで、レジストパターンの形成された原
盤（ガラスあるいは石英等）に反応性イオンエッチング
を施すことにより、原盤に所定パターンを食刻してスタ
ンパーを製造するドライエッチング法を試みた。この場
合、エッチングの後に原盤表面に残った残留レジストは
除去剤で除去する。しかし、この方法でもグルーブの側
壁表面の荒れは余り低減されない。また、所定パターン
が食刻され原盤をそのまま型として使用した場合、射出
成形法あるいは２Ｐ法により光ディスク用基板を複製し
たとき、離型性が悪いために、複製枚数が数百〜数千枚
で、型のランド／グルーブパターンに破壊が生じるな
ど、型の耐久性が乏しい。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記問題点
の解決のために鋭意研究の結果、合成石英を原盤素材に
用いて、反応性イオンエッチングにおけるガスをＣＨＦ
₃、ガス圧を 0.5 Pa未満、反応性イオンエッチング装置
内の電極間における自己バイアス電圧を 500Ｖ以下とす
ることで、グルーブとランドを備えた光ディスク用合成
石英型において、「グルーブの側壁表面粗度（Ｒａ）が
初めて１ｎｍ以下の合成石英型（第1の発明）」を発明
した。この石英型は、そのまま型として使用した場合に
耐久性の向上した石英型が得られ、この石英型で成形さ
れたプラスチック製の光ディスクは、ノイズレベルが低
下し、高いＣ／Ｎ比が得られることが判明した。

【００１１】本発明は複数あり、この光ディスク用合成
石英型（第１の発明）に限られるものではなく、更にい
くつかの発明を以下に説明する。

【００１２】

【作用】原盤に食刻されたグルーブの側壁表面の荒れを
発生させない、つまり、グルーブの側壁表面粗度（Ｒ
ａ）を小さくするために、本発明者は、原盤の素材とし
て合成石英を選び、かつ、それを加工（グルーブを食刻
する）ための反応性イオンエッチングの特別な条件を見
いだした。合成石英は不純物が非常に少なくほぼ 100％
ＳｉＯ₂であるため、エッチングした表面（エッチング
底面＝図６参照）、即ち、グルーブの底面や側壁表面の
荒れを非常に少なくすることができる。荒れの少なさ
は、表面粗度（Ｒａ）で表される。

【００１３】合成石英を反応性イオンエッチングにより
加工して石英型にする際、従来行われていた条件はガス
をＣＦ₄とし、ガス圧を 0.5 Pa 以上とし、自己バイア
ス電圧は 600Ｖ以上としていた。しかし、この条件によ
り作製された石英型は、グルーブの底面の荒れは少ない
のであるが、グルーブ側壁の荒れは大きいという問題が
あった。

【００１４】本発明者は側壁表面の荒れを低減するため
に、マスク材として機能するレジストと、エッチング対
象である合成石英のエッチング速度の比、即ち、「合成
石英のエッチング速度／レジストのエッチング速度」に
着目し、この選択比が大きい反応性イオンエッチング条
件にすることにより、マスク材の側壁を荒らす割合が減
ることになるため、エッチング対象物の側壁表面の荒れ
は、マスク材のそれより更に平滑にできることを見出し
た。

【００１５】更に、本発明者は、ドライエッチング法で
作製された石英型の離型性が悪い原因の１つは、側壁表
面の荒れであり、本発明に従い側壁表面の荒れを少なく
すれば離型性も同時に改良され、複製枚数を増加できる
ことも見出した。そして、ガスはＣＦ₄よりもＣＨＦ₃が
適当であること、ガス圧は低いほうがよいこと、自己バ
イアス電圧は低いほうが選択比が向上することを見い出
した。自己バイアス電圧と選択比の関係を図２にガス圧
と選択比の関係を図４に示す。また、選択比と側壁表面
粗度の関係を図３に示す。石英型のノイズレベルを測定
した結果、ガス圧は、好ましくは 0.5 Pa 未満、より好
ましくは 0.3 Pa 未満、自己バイアス電圧は、好ましく
は 500Ｖ以下、より好ましくは 300Ｖ以下である。

【００１６】以下、実施例により本発明をより具体的に
説明するが、本発明はこれに限られるものではない。

【００１７】

【実施例】まず、外径 350 mm 、内径 70 mm、厚さ 6 m
m で、表面粗度 1 nm 以下に研磨された合成石英原盤
を、濃硫酸と過酸化水素水を体積比４：１の割合で混合
した液中（液温は 40 ℃）に５分間浸した後、超純水、
フロン系有機溶剤（旭硝子製アサヒクリンAK225AES）で順に超
音波洗浄した(1) 。

【００１８】次に、合成石英原盤表面にプライマー（ト
ランシル社製アンカーコート）をスピンコートした後、
ポジ型レジスト（ヘキスト社製 AZ1350 ）をスピンコー
トした。その後、原盤を 100℃のクリーンオーブン内で
３０分間プリベークした。因みにレジストの膜厚は約
220 nm である(2) 。次に、波長 457.9 nm のArイオン
レーザーを光源とするカッティングマシンにより、原盤
の半径 72 mmから半径 148 mm までの領域を露光した
(3) 。尚、トラックピッチは 1.6μｍとし、現像後にラ
ンド（あるいはグルーブ）幅が略 0.8μｍに形成される
ようにレーザービーム強度を設定して連続的に露光し
た。露光時の合成石英原盤の回転数は 450 rpm、レーザ
ービームスポット直径は約 1.3μｍである。

【００１９】その後、無機アルカリ現像液（ヘキスト社
製商品名「AZデベロッパー」）と超純水とを体積比３：
５の割合で混合し希釈した現像液でスピン現像した(4)
。この時の現像条件は前処理としての純水塗布時間 54
秒、現像液塗布時間 98 秒、後処理としての純水シャ
ワー時間 90 秒、スピン乾燥時間 90 秒であった。次い
で、120 ℃のクリーンオーブン内で 30 分間ポストベー
クした。

【００２０】その後、反応性イオンエッチング装置（日
電アネルバ製DEA506）のチャンバー内に原盤を入れ、真
空度 1×10^-4Paまで排気した後、ＣＨＦ₃ガスを導入し
反応性イオンエッチングを行った(5) 。この時のガス流
量は 6 sccm であり、ガス圧力は 0.3 Pa 、ＲＦ電力は
300Ｗ、自己バイアス電圧は300Ｖ、電極間距離は100m
m、エッチング時間は９分であった。この時のグルーブ
深さは約 85 nmであった。

【００２１】次に、濃硫酸と過酸化水素水を体積比４：
１の割合で混合した液中に原盤を浸し、残留レジストを
剥離し、石英型を得た(6) 。この時の液温は 100℃であ
り処理時間は５分であった。その後、超純水、フロン系
有機溶剤（旭硝子株式会社製の商品名「アサヒクリン」
AK225AES）で超音波洗浄して、石英型を仕上げた。この
石英型はグルーブとランドを備え、グルーブ側壁の表面
粗度（Ｒａ）と、ランドの表面粗度（Ｒａ）は共に１ｎ
ｍ以下であった。この後、この石英型を用いて、２Ｐ法
により、直径 304.8mmのガラス基板表面にグルーブの側
壁粗度が１ｎｍ以下である所定パターン（ランド／グル
ーブパターン）を複製した樹脂層を有する光ディスク用
２Ｐ基板を製造した。

【００２２】次に、この２Ｐ基板表面に窒化シリコン(S
i3Ｎ4)誘電体層、TbFeCo光磁気記録層、窒化シリコン(S
i3Ｎ4)保護層の順に成膜した後、紫外線硬化型接着剤に
より膜面に保護基板を接着し、光磁気ディスクを製造し
た。この光ディスクを、波長 830 nm 、ＮＡ 0.55 、ケ
ラレ係数 1.0、波面収差 0.03 λ(rms値) 、偏光状態は
直線偏光でありその方向はガイド溝に対し平行となる方
向であるピックアップにより再生し、反射光量信号出力
をスペクトラムアナライザーに入力し、ランド及びグル
ーブのノイズレベルを測定した。この時の再生ビーム強
度は 1.0 mW 、回転数は 1800 rpm 、半径位置は 75 mm
であった。ランドのノイズレベルの測定結果を表１に、
グルーブのノイズレベルの測定結果を表２に示す。ラン
ドのノイズレベル、グルーブのノイズレベルとも良好で
あり、従来のスタンパーにより作製した光ディスクのノ
イズレベルよりも明らかに低くできた。

【００２３】また、実施例１の石英型を繰り返し用い、
２Ｐ法により光ディスク用基板を20万枚複製した後も、
型のランド／グルーブパターンに全く破壊が生じなかっ
た。そのほか、公知技術（特開平5-205321号など）に従
い、実施例１の石英型からスタンパーを複製してもよ
い。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】

【発明の効果】以上のように、本発明は、グルーブとラ
ンドの境界（グルーブ側壁）やグルーブ底面の表面粗度
（Ｒａ）を低減できることから、ランドとグルーブの両
方に記録する光ディスクでも、低ノイズレベルの光ディ
スクを与え、かつ、耐久性の高い石英型を与えることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の石英型製造方法を示す製造工程図
である。

【図２】選択比と自己バイアス電圧の相関を示す図で
ある。

【図３】側壁の表面粗度（Ｒａ）と選択比の相関を示
す図である。

【図４】ガス圧と選択比の相関を示す図である。

【図５】従来の石英型製造方法を示す製造工程図であ
る。

【図６】石英型の側壁表面を示す図である。

【符号の説明】

１・・・合成石英からなる原盤２・・・レジスト３・・・カッティングマシンのピックアップ４・・・露光した部分５・・・未露光の部分６・・・青板ガラスからなる原盤７・・・Niスパッタ膜８・・・Niメッキ層９・・・残留レジスト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平４−241237（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−147946（ＪＰ，Ａ) 特開平１−205744（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−240452（ＪＰ，Ａ) 特開平６−349115（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−123035（ＪＰ，Ａ) 特開平５−258344（ＪＰ，Ａ) 特開平７−29186（ＪＰ，Ａ) 特開平５−282713（ＪＰ，Ａ) 特開平４−307441（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−50938（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】グルーブとランドを備えた光ディスク用
石英型において、前記グルーブの側壁表面粗度（Ｒａ）
が１ｎｍ以下の光ディスク用合成石英型。
【請求項２】前記ランドの表面粗度（Ｒａ）が１ｎｍ
以下であることを特徴とする請求項１記載の合成石英
型。
【請求項３】ランド幅、グルーブ幅が共に0.8 μｍ以
下であることを特徴とする請求項１又は２記載の合成石
英型。
【請求項４】前記石英型がランドとグルーブの両方に
記録する方式の光ディスク用であることを特徴とする請
求項１又は２、３記載の合成石英型。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の合成石
英型を用いて成形されたプラスチック製光ディスク。
【請求項６】グルーブの側壁表面粗度（Ｒａ）が１ｎ
ｍ以下の光ディスク。
【請求項７】グルーブの側壁表面粗度（Ｒａ）が１ｎ
ｍ以下で、ランドとグルーブの両方に記録可能な光ディ
スク。