直接母模化的压模的制造方法、使用该方法制造的压模及光盘.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200580000574.8

申请日:

2005.02.22

公开号:

CN1820313A

公开日:

2006.08.16

当前法律状态:

驳回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):G11B 7/26公开日:20060816|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

G11B7/26(2006.01)

主分类号:

G11B7/26

申请人:

松下电器产业株式会社;

发明人:

留河优子; 伊藤英一

地址:

日本大阪府

优先权:

2004.03.12 JP 070415/2004

专利代理机构:

中科专利商标代理有限责任公司

代理人:

汪惠民

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内容摘要

一种压模的制造方法,使压模直接母模化,包括:在基板上形成通过激光能够以负型作用的热敏性材料层的工序、在所述热敏性材料层的规定区域上照射激光而进行局部曝光的工序、对所述局部曝光的热敏性材料层进行湿式蚀刻而形成微细凹凸图案的工序。使用该方法获得的原盘用作为注塑成形机用的压模。由此提供形成比激光的光学界限的光点小的微小凹坑且缺陷少的压模。

权利要求书

权利要求书
1.  一种压模的制造方法,其特征是,使压模直接母模化的,包括:
在基板上形成通过激光能够以负型作用的热敏性材料层的工序、
在所述热敏性材料层的规定区域上照射激光而进行局部曝光的工序、
对所述局部曝光的热敏性材料层进行湿式蚀刻而形成微细凹凸图案的工序。

2.  如权利要求1所述的压模的制造方法,其特征是:所述热敏性材料层含有从钼以及钨中选择的至少一种元素的氧化物。

3.  如权利要求1所述的压模的制造方法,其特征是:所述形成热敏性材料层的工序,包括使用含有从钼以及钨中选择的至少一种元素的溅射靶的反应性溅射工序。

4.  如权利要求3所述的压模的制造方法,其特征是:在所述反应性溅射工序中的氩气的分压是0.1~0.20Pa、氧分压是0.05~0.10Pa、溅射能量是100~1000W。

5.  如权利要求1所述的压模的制造方法,其特征是:还包括在所述基板和所述热敏性材料层之间形成热调整层的工序。

6.  如权利要求5所述的压模的制造方法,其特征是:所述热调整层的热传导率是所述热敏性材料层的热传导率的1/10以下。

7.  如权利要求5所述的压模的制造方法,其特征是:所述热调整层含有从丙烯酸系树脂、尼龙系树脂以及聚酯系树脂中选择的至少一种树脂。

8.  如权利要求5所述的压模的制造方法,其特征是:所述热调整层含有从电介质以及金属中选择的至少一种无机材料,所述无机材料相对于所述激光的波长的吸收系数是0.8以上。

9.  如权利要求1所述的压模的制造方法,其特征是:所述基板是内外径被加工过的圆盘状压模形状。

10.  如权利要求1所述的压模的制造方法,其特征是:还包括将所述基板加工成压模形状的工序。

11.  如权利要求1所述的压模的制造方法,其特征是:所述由湿式蚀刻形成微细凹凸图案的工序,包括将所述被局部曝光的热敏性材料层作为蚀刻掩模,对所述基板进行蚀刻而形成微细凹凸图案的工序。

12.  一种压模,其特征是:由如权利要求1~11中任意一项所述的方法制造的直接母模化的压模。

13.  一种光盘,其特征是:使用如权利要求12所述的压模制造。

说明书

说明书直接母模化的压模的制造方法、使用该方法制造的压模及光盘
技术领域
本发明涉及对用于信息再生的圆盘状光盘进行成形的压模(stamper)的制造方法,尤其涉及制作将被制造的压模用作直接成形模具(directmolding die)的直接母模化(direct mastering)的压模的方法。
背景技术
通过照射光束而进行信息的记录再生的光记录介质被广泛利用,且被期待今后还可以提高其记录密度。
近年来开发出能再生大容量的图像/声音数据、数字数据的各种光盘,例如正进行着将直径12cm的光盘的记录容量高密度化至23.3~30.0GB的研究开发。
一般来说,光盘的制造,首先要制作从原盘(master disc)制作的压模。然后,通过使用该压模进行注塑成形,将大量形成在压模面上的微细凹凸图案复制到光盘上而制造。图4所示该原盘制造工序的概略图。在图4中,501是基板、502是光敏性材料层、503是光敏部分、504是凹凸图案、505是用于制作压模的原盘、506是Ni镀敷部、507是压模。
在图4中,在(a)工序中,在构成原盘的基板例如表面已研磨的玻璃基板501上通过旋涂法形成光敏性材料层502。此后,在(b)工序中,用聚光透镜对激光进行聚光,使用根据要记录的信息信号进行强度调制的激光进行感光。接着,在(c)工序中,进行显影,形成与其光敏度对应的凹凸上的信号或者沟。在该基板501上形成有凹凸图案504的,将此称为原盘505。在(d)工序中,在原盘505上进行镀敷。通常该镀敷多用Ni进行,并在原盘505上形成Ni镀敷部506。该Ni镀敷部506是通过溅射方法在抗蚀剂上形成镍膜并将此作为电极进行电铸而形成。接着,在(e)工序中,将原盘505和Ni镀敷部506剥离,进行成形加工以便具备能安装到注塑成形机上的压模的形状,由此获得压模507。
在制造高密度的光盘的情况下,需要形成小的信号凹坑。
但是,有机光敏材料一般是光子模式且根据照射的光量感光。因此如果记录激光点的形状例如具有高斯分布的情况下,该光点两侧的照射光量即使很少也会引起部分感光。被记录的凹坑的形状具备基于曝光功率的宽度。因此,由光敏性材料构成的抗蚀层很难稳定地形成比记录激光的光学界限的光点小的记录凹坑。
此外,作为对光敏性材料层的图案曝光装置,开发有电子线描绘装置等(例如专利文献1)。该电子线描绘装置有助于微细图案的形成即有助于高密度化,但由于需要在高真空中进行描绘处理,因此存在成为大型且高价的问题。
因此,替代光敏性材料,正进行着通过光照射升温并引起状态变化(例如从非晶相转到结晶相的相变化)的热敏性材料的开发(例如专利文献2)。热敏性材料一般在材料的温度加热至由该材料决定的规定温度以上时引起状态变化。因此,即使记录激光光点的形状具有高斯分布,光点中心的到达高温的部分引起状态变化而光点两侧的缺少照射光量的部分由于升温不充分而不引起状态变化。因此,与使用以往的基于光子模式的光敏性材料时相比,能够稳定形成小的记录凹坑。
在将作为代表性的热敏性材料即氧族元素化合物(chalcogencompound)作为抗蚀剂使用的情况下,期待高的分辨率,而另一方面,制作上述的原盘、对其镀敷、电铸而形成压模的制作工序中,存在在镀敷时产生缺陷的问题。该问题的主要原因有以下三点。
a)压模制作时的用作抗蚀剂的热敏性材料对于镀液的耐性
b)由镀敷时的通电引起的热敏性材料和镀液之间的化学反应
c)由异物附着引起的缺陷
鉴于此,考虑到了以下方法,即,不采用如上地制作原盘并使用它制作压模的制作工序,而是采用形成有图案地原盘用作为直接成形模具的直接母模化的压模制造方式。在该方式中,例如对基板上的光敏性材料进行曝光、显影,再使突起部牢固之后,将该基板设在金属模具上,直接作为压模使用。从而,根据直接母模化的压模,进行曝光、显影后,由其抗蚀剂形成微细凹凸图案。因此,存在没必要进行此后的镀敷处理工序、电铸工序、从玻璃基板剥离的工序等制作工序的优点。
基于这点,专利文献2所记载的热敏性材料并不是以电子束或离子束等特殊的曝光源,而是以激光作为曝光源,因此在制造上述的直接母模化的压模时也可以利用。
但是,由于该专利文献2中所记载的热敏性材料是在显影时被去除的正型,因此曝光工序容易变为长时间。此外,由于这些热敏性材料对激光的吸收系数低,因此能量吸收明显很小。因此,在曝光工序中需要照射能量大的激光,而这样做不仅提高了装置成本而且还很难微细加工。此外,还发现由这些正型热敏性材料层形成的凸部作为直接母模化的压模耐久性不充分的实事。
专利文献1:日本专利特开2003-173581号公报
专利文献2:日本专利特开2003-315988号公报
发明内容
本发明鉴于以上的问题点,其目的在于提供一种作为抗蚀剂使用热敏性材料制作的压模的制造方法,是在曝光工序中不需要使用像离子束或者电子束这样的特殊曝光源,用激光即可曝光,而且能够实现激光的低能量化、曝光的短时间化,并且制造耐久性优越的直接母模化的压模的。
本发明提供的压模的制造方法,是使压模直接母模化的,包括:在基板上形成通过激光能够以负型作用的热敏性材料层的工序、在所述热敏性材料层的规定区域上照射激光而进行局部曝光的工序、对所述局部曝光的热敏性材料层进行湿式蚀刻而形成微细凹凸图案的工序。
通过上述方法制作的原盘可以直接作为光盘成形的压模使用。
附图说明
图1是表示本发明的压模制造方法的工序的概略图。
图2是表示本发明的记录装置的概略图。
图3是本发明的压模的凹坑剖面概略图,其中,(a)表示没有热调整层的情况、(b)表示存在热调整层的情况。
图4是表示以往的压模制造方法的工序的概略图。
具体实施方式
下面,在本发明的光记录介质的实施方式中,主要对适用于ROM型光盘的情况进行说明。但并不限定于这样的光盘和形状。只要是制作制作光盘用的直接母盘化的具有凹凸部分的被称为压模的注塑成形用的金属模具的制造工序,都可以应用本发明。例如,可适用于光磁盘、相变化盘等在信息记录层上具有微细凹凸部分的各种光学记录介质的压模制作中。
再说,如已经说明的那样本发明的直接母模化的压模,与对通过曝光、蚀刻而形成的规定图案上进行镀敷、电铸等,将此作为原盘进行图案转印从而制作压模时不同,意指将对负型热敏性材料进行曝光、蚀刻而形成规定图案的原盘直接安装到金属模具上使用的压模。
(第一实施方式)
参照附图1,对本发明的基本的压模的制作方法进行说明。首先,对(a)在基板101上形成热敏性材料层102的工序进行说明。基板101可以使用金属基板、硅系基板、玻璃基板等。作为金属基板,可以使用以镍、铬、铝、钛、钴、铁、钼、钨、硼、铜、钽中的至少一个作为主成分的材料等,且是通过产量能够以低价制造的。这些金属基板由于能够容易制作成与通过以往的制作工序制作的压模的厚度相同程度的厚度,因此是理想选择。此外,作为硅系基板可以利用Si或者SiO2、SiC等的硅化合物。这些由于在半导体领域中被广泛利用,因此比较容易获得。作为玻璃基板,优选使用石英玻璃。
基板的形状没有特别限定。可考虑在形成热敏性材料层的工序或者曝光工序中利用的装置而适当选择。此外,还可以使用以下呈圆盘状压模形状的基板,即,基板将内外径预先加工成能够安装在成形模具上并且与制作的光盘形状相配合的基板。
在上述基板上形成由热敏性材料构成的热敏性材料层102。在本发明中,与以往不同,作为该热敏性材料层使用对于激光以负型作用的热敏性材料。通过使用这样的热敏性材料,在后道的曝光工序中曝光部变质而残留在基板上。从而,能够在基板上直接形成凸部。由此,由于能够用上述热敏性材料层形成凹坑,因此能够无需镀敷处理工序、电铸工序、压模剥离工序等,使得工序简略化。
作为在本发明中使用的负型热敏性材料,优选使用含有从钼以及钨构成的组中选择的至少一种元素的氧化物。通过向这些氧化物照射激光,相对未照射激光的部分(以下有时称为“未曝光部”),能够局部性地形成氧化数或者与未曝光部结晶粒形不同的部分(以下有时称为“变质部”)。而且,该未曝光部具有通过蚀刻被去除的性质。另外,由于这些氧化物与以往使用的氧族元素化合物相比其硬度高,因此,可以获得耐久性优良的压模。此外,由于这些氧化物的基于热量的变质是临界性的,因此,形成的凹坑两侧的形状变得明确,从而对微细凹凸图案的形成是很理想的。
在本发明中,作为负型起作用的热敏性材料即氧化物的层向基板上的形成方法将在后面详细叙述,但由该激光显示负型热敏性的氧化物的具体组成和构造还未明确。认为本发明的氧化物是在氧量多的状态。此外,还认为:由该氧化物构成的层形成有由激光照射氧化数局部不同的部分,并且该层通过显影能够仅去除未曝光部。另外,还明白了:根据本发明,仅由MoO3或者WO3的氧化物构成的层,由于其激光吸收系数过低,因此不能作为热敏性材料发挥功能。
此外,本发明的热敏性材料层优选与所述氧化物一同还含有钼或者钨金属。即,由于作为负型起作用的钼或者钨的氧化物因具有透明性而吸收系数低。因此,在用激光曝光热敏性材料层时,激光透过量就大从而存在很难获得充分的发热量的倾向。由此,通过使热敏性材料层还含有这些金属单质,可以提高对于激光的层的吸收系数。而且,即使在曝光工序中使用能量低的激光,也可以在短时间进行曝光。作为所述金属单质的含有量,只要能使光敏性材料层作为负型热敏性材料发挥功能即可,则不特别限定。
在本发明中,上述氧化物可以将元素、氧化物等的不同的一种或者两种以上混合使用。尤其是含有钼的氧化物和钨的氧化物这两者的热敏性材料层的热响应性优良,能够进一步缩短曝光时间,因此优选。
本发明的热敏性材料层的形成方法没有特别限定,可以使用以往的公知方法。具体地说,可以举出例如溅射法、真空镀膜法、离子电镀法等。其中,优选使用磁控溅射等反应性溅射法。
在通过磁控溅射形成含有上述氧化物的热敏性材料层的情况下,作为溅射靶,可以使用这些金属自身,也可以使用氧化物(例如MoO3或者WO3等)。这是因为获得的氧化物的均匀性良好。此外,可以在通过反应性溅射获得的上述的各氧化物中混入添加物、还可以调整为适当的氧量。对于添加物,可考虑对于激光的充分的吸收系数、由激光照射引起的温度上升、未曝光部和变质部的蚀刻速度等而适当选择。
作为磁控溅射的条件,优选在溅射能量100~1000W、氩气分压0.10~0.20Pa、氧分压0.05~0.10Pa下进行。通过研究发现:钼的氧化物、钨的氧化物可通过氧化状态获得负型、正型两种形态,因此如果超过上述范围则存在热敏性材料层中的氧化物减少、很难获得作为负型的氧化物的倾向。
再说,作为在基板上的钼、钨的氧化物的制法,可参照例如日本专利特开平5-304092号公报等。
所述热敏性材料层的厚度可根据制作的光盘的用途适当选择,但优选为40~100nm。
接着,对曝光工序进行说明。
如图1(b)所示的以上述的方式制作的热敏性材料层102上,将激光以对应于微细凹凸图案的图案而照射,以致局部性形成变质部103。
图2表示曝光工序中使用的记录(曝光)装置的一例的方框图。201是信号源、202是记录均衡器、203是光调制器、204是反射镜、205是透镜调节器、206是基板、207是记录用激光、208是主轴马达、209是热敏性材料层。这里省略了焦点控制用的激光光学系统以及记录用激光光学系统的光束放大器等。
由信号源201产生的要记录的信息信号由记录均衡器202改变信号脉冲宽度。而且在信号脉冲内调制成脉冲列,输入到光调制器203,对激光进行强度调制。该被调制强度的激光通过反射镜204,再通过被透镜调节器205聚焦控制的透镜,缩小照射在基板206的热敏性材料层209上。在激光照射的位置,被加热到规定温度以上的区域局部性变质而形成潜影。
关于在本发明的曝光工序中的记录用激光207的波长,只要是对热敏性材料层具有足够的吸收率且能使热敏性材料层局部性变质的激光,则可以不特别选择波长。但是,由于通过使用短波长激光能够实现激光的光点直径的微小化,因此波长优选在410nm以下。下限也没有特别限定,例如可以使用240nm波长的激光。
通过使用这样的短波长激光,可以局部地形成由激光引起的发热部分,进而能形成微细图案。
再说,在本发明中为了进行高密度的热记录,有必要根据记录信号的长度、或者根据到前后的记录信号的间隔、或者根据前后信号的长度,而对记录信号脉冲的长度或者记录的定时进行调整。例如,如果在记录脉冲的稍前存在长的记录脉冲,则延迟记录脉冲的先头,另一方面,如果稍前是长的无信号区域,则可以将记录脉冲的先头提前。此外,为了在一个记录脉冲内保持一定的信号凹坑的宽度,记录均衡器进行如以下的复杂操作,即,使信号脉冲的先头和终端成稍长一些的脉冲,且使信号脉冲的中间成短脉冲的列。
在本发明中,由于使用热响应性快的由钼的氧化物或者钨的氧化物构成的热敏性材料层,因此在短时间内的曝光也可以形成充分深度的凹坑。
从而,可以将上述激光的能量调整为3.0mW以下,进一步为1.6mW以下的低能量。此外,可以使线速度在4m/sec以上。再说,如果线速度太快则能量变得不充分,使得出现很难获得热量的倾向,因此优选在7m/sec以下。
接着,通过对已曝光的热敏性材料层进行湿式蚀刻(显影)处理,在基板上形成微细凹凸图案。
图1(c)表示湿式蚀刻(显影)处理后的状态。在本发明中,利用变质部103和未照射到激光的未曝光部104之间的蚀刻速度的差,只去除未曝光部104。
本发明的蚀刻处理中采用碱蚀刻。通过该显影处理,可以仅去除未曝光部104,获得图示的凹凸图案。作为碱性蚀刻液,可以使用通常的光敏性抗蚀剂的显影中使用的1~25%的四甲基氢氧化物溶液、氢氧化钠水溶液等碱溶液。通过在这些溶液中浸渍数分钟,可以形成凹凸图案。形成有该凹凸图案的基板被称作原盘105。
在本发明中,形成于通过上述方法制作的原盘上的微细凹凸图案不需要再进行镀敷处理。即,在图1中,如(d)所示的那样,为了能够安装到注塑成形机上,而将在(c)工序中获得的原盘105的内外形状加工成规定形状之后,即可获得直接母模化的压模106。
此后,将该压模安装到光盘用成形机的金属模具上,即可通过注塑成形复制生产大量的光盘。在所述成形中作为树脂材料可使用以往公知的树脂。具体地说,作为合适的树脂可举出例如聚碳酸酯树脂。
目前在CD以及DVD等的生产中,可以用一个压模生产出10万张光盘。对于本实施方式的压模,也确认了即使进行10万次的注塑成形之后,压模的形状没有变化且从光盘再生的信号特性也没有发现有劣化现象。因此,根据本实施方式的制造方法制作出的直接母模化的压模实用上没有问题,可在光盘生产中使用。
根据如上所述的本发明的直接母模化的压模的制造方法,在抗蚀剂的微细凹凸图案形成后不需要进行镀敷工序、电铸工序、压模剥离工序,也不需要这些工序所必需的制造工序、制造装置,从而大幅缩短了制造时间,降低了成本。
而且,本发明压模即使进行10万次注塑成形之后,也观测不到表面形状上有形状变化或劣化,并且在已完成的光盘的再生信号中也没有劣化,因此可以毫无问题地作为光盘用压模在生产上使用。
(第二实施方式)
在第一实施方式的压模制作中,在热敏性材料层和基板之间设置热传导率低的热调整层也是本发明的优选方式。以下,对由该方式制作的压模进行说明,而对于基板、热敏性材料等由于与第一实施方式相同,因此省略它们的相关说明。此外,在本发明中,所谓热调整层是指:位于基板和热敏性材料层之间并针对由使用于热敏性材料的变质的激光赋予的热量能够进行调整的层。
在作为本发明的负型热敏性材料使用钼的氧化物或者钨的氧化物的情况下,通过射入激光使热敏性材料的膜温度上升,但该热量通过热传导而分散。尤其,如果基板使用比热敏性材料层的热传导率大的金属等基板,则由激光引起的热量转移给基板,使得出现热敏性材料的变质所需的热量容易引起不足的倾向。
本发明中为了改善上述问题点,将热传导率比热敏性材料小的热调整层形成于热敏材料层和基板之间。由此能够以低能量进行微细图案的记录。即,通过在基板和热敏性材料层之间形成热调整层,能够使向基板的热传导小,从而维持热敏性材料层的温度。由此,能够用小的激光功率进行热敏性材料层的变质部的形成。此外,即使激光功率小,也能以高速的线速度记录。
在本发明中,作为上述热调整层,优选其热传导率是0.15~0.8W/K·m,且更优选是热敏性材料层的热传导率的1/10以下。通过设置这样的低热传导率的热调整层,即使设有含多量的吸收系数低的钼的氧化物或者钨的氧化物的热敏性材料层的情况下,也可以在不提高激光的能量的情况下进行基于短时间曝光的记录。再说,热传导率是通过快速热传导率计(京都电子工业株式会社制)测定时的值。
在本发明中,作为热调整层,只要是能获得上述的热传导率的差,则可以使用由树脂构成的层、由无机材料构成的层中的任何一种,其中尤其优选由树脂构成的热调整层。
作为所述树脂,可以举出具有所述的低热传导率的丙烯酸系树脂、尼龙系树脂、聚乙烯系树脂等。其中优选使用丙烯酸系树脂。本发明确认了以下实事,即,通过用丙烯酸树脂形成热调整层,能够对于钼的氧化物或者钨的氧化物的变质所需的热具有良好的保温性,且还可以实现省能量化、记录图案的短时间化。
作为形成由树脂构成的热调整层的工序,可以通过以将上述树脂的溶液达到规定厚度的方式利用旋涂法涂敷而获得。由树脂构成的热调整层的厚度没有特别限定,但优选是例如50~100nm。
作为使用于热调整层的无机材料并且具备所述的低热传导率的材料,可以使用电介质或者金属等。作为电介质例如可举出Si3N4、SiO2、ZnS、Al2O3等电介质材料。还有,作为金属可举出Al、Ag、Au等。
另外,在所述无机材料中优选使用激光的吸收系数比热敏性材料层大的无机材料。即,作为负型热敏性材料的钼的氧化物或者钨的氧化物,吸收系数低,如上所述的那样激光透过量大。因此,照射的激光就没被有效利用,使得需要提高进行规定记录时的激光强度。而且由此存在微细图案的形成变难的倾向。从而,通过设置由吸收系数大的无机材料构成的热调整层,即使在将吸收系数小的热敏性材料层形成于其之上时,也能够有效地利用激光能量。
这样的由无机材料构成的热调整层的吸收系数,优选对于记录波长240~410nm的激光为0.8以上。这样的无机材料例如有ZnS、Al、Ag、Au等。
在形成上述的由无机材料构成的热调整层的工序中,可以使用溅射法、真空镀膜法等以往公知的电介质膜或者金属模具形成方法。作为由上述无机材料层构成的热调整层的厚度没有特别限定,但优选例如50~100nm。
图3表示本实施方式的原盘的要部放大剖面图。在图中,301表示凹坑、302表示热敏性抗蚀层、303表示基板、304表示热调整层。此外,图3(a)、(b)是对于在照射相同水平的激光时的凹坑部周边的剖面形状进行比较的图,其中,(a)表示没有热调整层的情况、(b)表示存在热调整层304的情况。再说,该第二实施方式在第一实施方式的压模的制造方法的基础上,除了设置上述热调整层之外,形成基板、热敏性材料层的各工序可以采用与第一实施方式相同的工序。
在(b)中,由于通过具备热调整层304,能够在记录激光照射时将足够的热量供给热敏性抗蚀层302,因此可以用较小的记录功率形成变质部。这可能是因为其热传导率比基板更小的缘故。
例如,在作为热调整层304形成丙烯酸树脂、在热敏性抗蚀层302形成钼的氧化物的方式中,如果想用波长410nm获得具有规定特性的光盘,则与没有丙烯酸系树脂的构成相比,能够用2倍的线速度记录。从而能够将记录时间减半。此外,通过缩短记录时间,能够减少记录时的异物附着现象。
再说,在曝光工序后的蚀刻处理中,可以像(b)所示的那样残留热调整层304而用作压模,也可以将其去除。在由树脂构成热调整层的情况下,考虑到成形时的贴合,优选通过蚀刻处理蚀刻至基板面而将树脂层去除。
(第三实施方式)
本发明在第一实施方式中,还可以由基板形成微细凹凸图案。
换言之,在蚀刻处理中,可以将由曝光工序形成的变质部作为凸部的图案,用作为蚀刻掩模。在第一实施方式中是通过蚀刻处理,直到去除(显影)未曝光部为止才结束蚀刻,但是,还可以通过进一步对基板进行蚀刻,与在通过原盘制作母盘的方式(mastering method)中利用的蚀刻工序一样地在基板上形成微细凹凸图案。
作为在该方式中使用的基板,可以使用与上面说明的方式中使用的基板相同的基板,但考虑到强度,优选使用金属板。
以下,举出实施例,对本发明进行具体说明,但本发明并不局限于这些实施例。
(实施例1)
实验1
在本例中,在镍基板上使用钼的溅射靶,进行反应性溅射,形成热敏性材料层。
在直流磁控溅射装置上安装了钼的溅射靶。将基板固定在基板支架上之后,用低温泵对腔室内进行真空排气直至成为1×10-4Pa以下的高真空为止。在进行真空排气后的状态下,将Ar气体导入到腔室内直至成为0.10Pa为止,此后再导入0.08Pa的O2。接着,一边转动基板、一边向钼的溅射靶外加直流电力(500W),并在成膜时间5分钟条件下成膜以使钼的氧化物的膜厚达到80nm。获得的热敏性材料层呈有色状态,认为是钼氧化物和钼的混合物。
将已形成有热敏性材料层的基板一边用如图2所示的曝光装置转动一边使用波长405nm进行规定图案的记录。曝光条件是NA0.95、激光的记录功率是1.6mW、线速度是4.0m/sec。
接着,将热敏性材料层浸渍在10%的四甲基氢氧化铵水溶液中5分钟。通过在蚀刻处理中未曝光部分被去除的实事,确认了由反应性溅射形成的钼氧化物是负型热敏性材料。完全去除未曝光部并进行显影,形成了道间距为0.32μm、最短凹坑长度为0.14μm的微细凹凸凹坑。其中,蚀刻速度是10∶1。
此后,通过对已形成该微小凹凸凹坑的原盘的内外形加工成规定尺寸以能够用于注塑成形,最终获得直接母模化的压模。
将制作的压模设置在规定的注塑成形机上,注入熔融的聚碳酸酯树脂,并通过压缩来成形光盘用基板。在该光盘用基板上以铝作为主成分的反射膜形成40nm的厚度,再在其之上粘接厚度0.1mm的聚碳酸酯薄板,从而制成光盘,而如此能够生产具有期望的特性的光盘10万张。
实验2
在实验1的压模制作中,在基板和热敏性材料层之间形成由ZnS(热传导率:0.75W/K·m,热敏材料层和热传导率之间的比:1/104,激光的吸收系数:0.91)构成的热调整层以外,其他与实验1相同地制作了直接母模化的压模。
热调整层的形成是:作为溅射靶使用ZnS、在Ar气氛下,以成为厚度80nm的方式进行了溅射。
使用由上述方法制作的压模,与实验1相同地制作光盘的结果发现,能够生产10万张的光盘。
实验3
在实验1的压模制作中,在基板和热敏性材料层之间形成由丙烯酸系树脂(日本合成橡胶公司制的液晶取向膜(Optomer),热传导率:0.18W/K·m,热敏材料层和热传导率之间的比:1/540)构成的热调整层以外,其他与实验1相同地制作了直接母模化的压模。
热调整层的形成是:利用旋涂法在镍基板上以形成厚度60nm的方式涂敷丙烯酸树脂而完成。其中,蚀刻处理是一直蚀刻到树脂层消失为止。
使用由上述方法制作的压模,与实验1相同地制作光盘的结果发现,能够生产10万张的光盘。
实验4
在实验3中,作为热敏性材料使用钼氧化物和钨氧化物的混合物之外,其他与实验3相同地制作了直接母模化的压模。
作为基板,使用实验3的形成有由丙烯酸系树脂构成的热调整层的基板,进行了反应性溅射。在反应性溅射中,作为溅射靶使用了钼—钨合金(溅射靶中的Mo∶W是7∶3)。将基板固定在基板支架上之后,用低温泵对腔室内进行真空排气,直至成为2.6×10-4Pa以下的高真空为止。在真空排气后的状态下,将Ar气体导入到腔室内直至成为0.16Pa为止,此后再导入了0.05Pa的O2。接着,一边转动基板,一边向钼的溅射靶外加直流电力(500W),直至成膜为膜厚达到50nm,由此成膜为热敏性材料层。
接着,进行了和实验3一样的曝光、蚀刻处理。通过在蚀刻处理中未曝光部分被去除的实事,确认了由反应性溅射形成的热敏性材料是负型。再说,蚀刻速度是13∶1。
使用由上述方法制作的压模,与实验1相同地制作光盘的结果发现,能够生产10万张的光盘。
实验5
在实验4中除了使用由MoO3和WO3的混合物构成的膜之外,其他与实验4相同地制作了直接母模化的压模。
作为基板使用了实验4的形成有由丙烯酸系树脂构成的热调整层的基板,作为溅射靶使用了钼—钨合金。将基板固定在基板支架上之后,用低温泵对腔室内进行真空排气直至成为2.6×10-4Pa以下的高真空为止。在进行真空排气后的状态下,将Ar气体导入到腔室内直至成为0.16Pa为止,此后,再导入了0.14Pa的O2。接着,一边转动基板、一边向溅射靶外加直流电力(500W),以成膜为膜厚达到50nm的方式在基板上形成了由MoO3和WO3构成的膜。
接着,与实验4一样进行了通过激光的记录(记录功率为3mW)之后进行蚀刻处理,但是不能够形成记录图案。由此确认了这些氧化物不是在激光曝光时作为负型作用的热敏性材料。
(实施例2)
对实施例1的实验1~4的热敏性材料层以及热调整层相对于图案形成所需曝光时间(激光记录时间)的影响进行了考察。
在上述实验1~4的压模的制作中,对于用于在各热敏性材料层上形成规定图案的激光的线速度进行各种变更,通过蚀刻获得了记录时间不同的压模。压模是以形成25GB的光盘的方式形成。其中,对各个压模都在图案中的局部设置了以道间距为0.32μm而用于测定S/N比的最短凹坑长为0.149μm的区域。使用上述记录时间各不同的压模各制作了光盘。表1表示为了制作以下条件的压模所需的激光的记录时间,即,当使用NA为0.85、激光波长为405nm的记录再生头对制作的各光盘进行再生时,则最短凹坑长为0.149μm的一定区域的S/N比成为45dB以上的光盘,能够获得该光盘的各实验的压模。
[表1]  实验No  激光的记录时间(分钟)  1  450  2  280  3  210  4  110
如表1所示,根据本发明制造的直接母模化的各压模通过在基板和热敏性材料层之间形成热调整层,能够缩短记录时间。尤其是形成有由树脂层构成的热调整层的实验3、以及形成有含钼和钨两者的氧化物的热敏性材料层的实验4,呈示了能够进一步缩短激光的记录时间。
如以上说明的那样,通过在基板上形成负型热敏性材料层,并进行通过激光的记录、湿式蚀刻,形成微细凹凸图案,再将该基板直接成形加工成光盘用压模,能够大幅度减少压模制作工序,且能够高效地制作缺陷少的压模。通过将该技术应用于高密度光盘的基板用压模,能够提供低成本且高成品率的可以良好地进行信号再生的光盘。
上面对本发明进行了详细说明,但上述的说明在整个发明中仅是例示,而本发明并不局限于此。在不超出本发明的范围内是可以联想到未例示的无数的变形例的。
制造本发明的压模的方法有效用作光记录介质的压模制造方法。尤其在制作直接将原盘利用于光盘的成形上的直接母模化的压模时特别适合。

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一种压模的制造方法,使压模直接母模化,包括:在基板上形成通过激光能够以负型作用的热敏性材料层的工序、在所述热敏性材料层的规定区域上照射激光而进行局部曝光的工序、对所述局部曝光的热敏性材料层进行湿式蚀刻而形成微细凹凸图案的工序。使用该方法获得的原盘用作为注塑成形机用的压模。由此提供形成比激光的光学界限的光点小的微小凹坑且缺陷少的压模。。

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