JPH0845115A - 光ディスク用原盤の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱記録によってピットパターンを形成する相
変化膜はその膜自体が、相変化部と未変化部でのエッチ
ングレート差が大きく、かつマスキング膜のエッチング
に対しても大きな選択比を得ることができ、結果として
均一で再現性の良いピットパターンを得ることができる
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。 【構成】 光ディスク用原盤となる基板１の上にマスキ
ング膜２を介して設けられた相変化膜３に対して、記録
すべき信号に応じた光を照射して熱記録を行った後、エ
ッチングを行うことにより、相変化膜に凹凸信号パター
ンを形成する工程を有する光ディスク用原盤の製造方法
であって相変化膜をゲルマニウムとスズを主成分として
構成するとともに、その原子組成比がＧｅ_(1-x)Ｓｎ_x、
但し０．１≦ｘ≦０．５で表わされるものとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金型となる原盤の凹凸
パターンを高分子材料に転写して光ディスクを複製する
ための光ディスク用原盤の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、音楽用ＣＤ（コンパクトディス
ク）や、映像、情報ファイルとして用いられている再生
専用の光ディスクのデジタル化された信号や、録再可能
な光ディスクのトラッキング用信号は、対応する凹凸パ
ターン（ピット）が形成された原盤或いはその原盤から
複製されたスタンパを用いて、射出成形法により、熱可
塑性樹脂にその凹凸パターンを反転して転写される。そ
して、その反転転写された高分子基板に鏡面処理とその
保護膜のコーティング、印刷を行って光ディスクが製造
される。

【０００３】この複製のために母体となる原盤の従来の
製造方法を説明すると、まず研磨されたガラス基板上に
高分子材料のフォトレジストを塗布し、ついで集光され
たレーザ光を記録すべき信号に応じてこのフォトレジス
ト上に照射することにより露光し、ついで現像してガラ
スマスタを作成し、その後導電化処理と電鋳を行って剥
離する。

【０００４】すなわち、従来の製造方法では高分子材料
へ転写して複写するためには、ガラスマスタ面の凹凸パ
ターンを反転転写した原盤をそのまま、或いは導電化処
理と電鋳と剥離を繰り返して、射出成形に耐える強度と
なるような厚さのスタンパが必要となる。また、このよ
うな従来の光ディスク用原盤の製造工程は複雑であり、
また、湿式処理工程が多いので廃水処理、広いクリーン
ルーム、大きな使用電力、湿式メッキ槽、純水、フォト
レジスト等の品質管理に伴うコストが大きく、また、製
造工程の時間が長いので即応性に欠ける等の問題があ
る。

【０００５】ところで、近年、このような問題に対応す
るために、相変化薄膜に光を照射することにより局部的
に相変化を発生させ、相変化領域と未相変化領域のエッ
チングレート差を利用してデジタル信号に対応する凹凸
パターンを形成し、これをマスクとして下地基板をエッ
チングすることにより原盤を製造する方法が開発されて
いる。

【０００６】図１は、このような原盤の新しい製造方法
を説明する図で、図１の（ａ）に示すように、原盤とな
る鏡面研磨されたリング状の基板１にマスキング膜２及
び相変化膜３をスパッタリング法或いは真空蒸着法によ
り順次推積する。次に図１の（ｂ）に示すように、デジ
タル信号に応じて相変化膜面にレーザ光を照射し、局部
的に相変化を生じせしめる。４は相変化した部分であ
る。次に図１の（ｃ）に示すように、相変化膜３の光照
射部と未照射部とのエッチングレート差を用いて光照射
部４を残すようにエッチングし、ピットパターンを形成
する。５、６及び７は、基板１を保持するための手段で
５は外周保持具、６は内周保持具であり、これらはまた
基板の内外周エッチングマスクとしても作用する。次い
でこの相変化膜３によるピットパターンをマスクとして
マスキング膜２を選択的にエッチングし、次に図１の
（ｄ）に示すように相変化膜３及びマスキング膜２によ
るピットパターンをマスクして基板１を選択的にエッチ
ングし、最後に残留するマスキング膜２や相変化膜３を
エッチング除去して図１の（ｅ）に示すような原盤８を
得る。

【０００７】マスキング膜２を挿入する理由は、相変化
膜３のエッチングレートが最終的にスタンパ（原盤）と
なる基板のエッチングレートに比して大きいため、相変
化膜３のみでは基板１とのエッチング選択比が大きく取
れないので、このエッチング選択比を大きくするため
に、相変化膜３のピットパターンを一度マスキング膜２
に転写し、それをマスクとして基板１のエッチングがで
きるようにするためである。マスキング膜２としては放
熱性があって、基板１として通常用いるニッケルに対し
不活性イオン照射によるエッチングレートの小さいシリ
コンが用いられる。この最近開発された原盤の製造方法
は、例えば特開平６−６０４４０号公報及び特開平６−
６０４４１号公報に記載されている。かかる原盤製造で
は、スタンパのごく表面でのみ加工が行われるので、製
造工程時間が短く、従来法に比して極めて生産性が高
い。

【０００８】従来、相変化膜の材料として例えば特開平
１−１３３２３号公報に示されるようにＧｅＴｅが用い
られたり、また、特開平３−１２７３４２号公報に示さ
れるようにＩｎＳｂが用いられている。これらの材料
は、元々高感度記録媒体として開発されてきた経過もあ
るので、記録感度が高く、相変化による光学的特性の変
化も大きい。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の製造方法では、相変化膜としてＧｅＴｅやＩｎＳｂ
を用いるので、例えばアルゴンガスを用いたプラズマエ
ッチングを行うとエッチングレートが大きく、また、相
変化によるエッチングレート差が小さいので、ピットパ
ターンを形成することが困難になるという問題点があ
る。例えば熱記録によるこれらの材料の未記録部（領
域）に対するエッチングレート比はいずれも０．７〜
０．９であり、エッチングパターン形成後の相変化膜の
厚さが小さくなるので、これらの材料をマスクとして下
地基板をエッチングすることができなくなる。

【００１０】なお、これを防止する方法として、厚い相
変化膜に大きな記録パワーで相変化を発生させることが
考えられるが、この場合にはピットパターン幅が大きく
なり、記録密度が低下する。さらにこれらの材料は、強
い毒性の元素Ｔｅ、Ｓｂを含むので、労働条件や公害問
題における制約を受ける。

【００１１】本発明者等は、今回の発明に先立って、ゲ
ルマニウム（Ｇｅ）を用いて相変化膜を構成し、熱記録
によるピットパターンを形成する手法を発明し、既に特
許出願している（特願平４−３５９４５１号）。しかし
ゲルマニウムにより相変化膜を構成した場合には、熱記
録部と未記録部とのエッチングレート差が小さいことか
ら、均一で再現性の良いピットパターンを得ることが困
難であった。

【００１２】したがって本発明は熱記録によってピット
パターンを形成する相変化膜はその膜自体が、相変化部
と未変化部でのエッチングレート差が大きく、かつマス
キング膜のエッチングに対しても大きな選択比を得るこ
とができ、結果として、均一で再現性の良いピットパタ
ーンを得ることができる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。

【００１３】

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するために本発明では、相変化膜の材料として、ゲルマ
ニウム−スズ系の相変化組成物を用い、かつスズ（Ｓ
ｎ）の原子組成率を１０％乃至５０％とすることによ
り、従来にない光ディスク用原盤の優れた製造方法を提
供するものである。なお、かかる相変化組成物の発見に
至るまでに、本発明者は多種の相変化組成物を調べ、ゲ
ルマニウム−スズ系の相変化組成物で、かつスズの原子
組成率が１０％乃至５０％のものが、熱記録感度が高
く、また熱記録部と未記録部とのエッチングレート差が
大きく、更にマスキング膜であるシリコン等に対して大
きな選択比を有していることを見出したものである。

【００１４】すなわち本発明によれば、光ディスク用原
盤となる基板の上にマスキング膜を介して設けられた相
変化膜に対して、記録すべき信号に応じた光を照射して
熱記録を行った後、エッチングを行うことにより、前記
相変化膜に凹凸信号パターンを形成する工程を有する光
ディスク用原盤の製造方法において、前記相変化膜をゲ
ルマニウムとスズを主成分として構成するとともに、そ
の原子組成比がＧｅ_(1-X)Ｓｎ_X、但し０．１≦ｘ≦０．
５、で表わされるものであることを特徴とする光ディス
ク用原盤の製造方法が提供される。

【００１５】なお、相変化膜内のスズの原子組成率が、
相変化膜の表面側程大きくなるように膜厚方向に組成勾
配を有するよう、相変化膜の組成物の原子組成比を制御
しつつ相変化膜を形成することにより、膜厚方向でのエ
ッチングレートを制御し、ピットの断面形状を台形状に
することが可能で、ディスクの信号トレーサビリティを
大幅に向上させることができる。

【００１６】また、相変化膜のエッチングにより相変化
膜の光未照射部分を除去した後に、形成された相変化膜
ピット部分に対して光を照射してアニールを施すことに
より、再現性に優れた原盤製造工程とすることができ
る。

【００１７】図２は真空蒸着法によって成膜したゲルマ
ニウム−スズ系組成物膜に対し熱記録を行った後エッチ
ングして熱記録部のピット高さＰＯを測定し、ＰＯと初
期膜厚ＰＩとの比ＰＯ／ＰＩを原子組成率に対してプロ
ットしたものでスズの原子組成率が０．１〜０．５の範
囲でＰＯ／ＰＩは０．８以上の値を示し、特にスズの原
子組成率が０．５付近では未記録相（アモルファス相）
のエッチングが終了した時点での記録相（結晶相）にお
ける膜減りは殆ど無く、残膜率９０％以上の極めて大き
な選択比を示した。このときの記録条件はレーザ出力９
ｍＷ、線速度５ｍ／ｓｅｃでまたエッチャントはＨＮＯ
₃の５０％水溶液（室温）である。なお、スズの原子組
成率が０．５を超えると相変化は生じなかった。さらに
ゲルマニウム−スズ系組成物薄膜の優れた点は、従来用
いられた例えばゲルマニウムに比し、マスキング膜であ
るシリコン薄膜に対してのエッチング選択比を極めて大
きくすることができることである。図３はゲルマニウム
−スズ系組成物薄膜のＣＦ 4ガスによるエッチングレー
トを原子組成比に対してプロットしたものでスズの原子
組成率が１０％以上で図３に示したシリコンのエッチン
グレート（Ｓｉで示す）の１／１０以下とすることがで
きる。

【００１８】

【実施例】以下本発明の好ましい３つの実施例について
説明する。これらの各実施例は、図１に示した従来の工
程と基本的工程は同一であるが、細部において異なる。
いずれの実施例の場合も原盤となる基板１の上にマスキ
ング膜２及び相変化膜３を順次形成した後に、図示しな
いレーザから発せられるレーザ光を相変化膜に照射し、
記録すべき信号に応じた相変化を生ぜしめ、その後複数
のエッチング工程が行われて、最終的に原盤が製作され
るものである。相変化膜の組成はゲルマニウム（Ｇｅ）
とスズ（Ｓｎ）であり、スズの原子組成率は１０〜５０
％である。

【００１９】［実施例１］鏡面に研磨した、外径１２８
ｍｍ、内径３５．６ｍｍ、厚さ０．３ｍｍの基板１を構
成するリング状ニッケル円盤に、イオンボンバード後マ
スキング膜２となる二酸化珪素（ＳｉＯ₂）を１００ｎ
ｍ、次いで相変化膜３となるゲルマニウム−スズを２０
０ｎｍ、ＥＢ蒸着装置を用いて二元蒸着法にて堆積し
た。蒸着速度はゲルマニウム０．５ｎｍ／ｓｅｃ、スズ
０．２５ｎｍ／ｓｅｃとした。次にこの円盤を回転させ
ながら、直径１μｍに集光したレーザ光をゲルマニウム
−スズ面に照射し、ピットパターンの信号を記録した。
レーザ光照射点での記録線速度は２．５ｍ／ｓｅｃ、記
録レーザ光の記録面における出力は８ｍＷである。次に
この円盤を５０％硝酸水溶液に２０秒浸漬してエッチン
グしゲルマニウム−スズ薄膜によるピットパターンを形
成した。次に真空槽内にてＣＦ₄ガスによる平行平板型
の反応性プラズマエッチングを行い、ＳｉＯ₂膜による
ピットパターンを形成した。ピットパターン以外の部分
で基板１のニッケル面が露出した時点では、ゲルマニウ
ム−スズ層は薄くなっていた。次にこの円盤を他の真空
エッチング槽にてアルゴン・イオンを照射してニッケル
基板面のエッチングを行い、最後にこの円盤を再び他の
真空槽内にてＣＦ₄ガスによる反応性プラズマエッチン
グを行ってＳｉＯ₂やゲルマニウム−スズ残査を除去
し、ニッケルの一体型原盤を得た。この原盤をスタンパ
として、射出成形機に取り付けて光ディスクを複製した
が、ディスクの性能は従来のスタンパと同等であった。

【００２０】［実施例２］実施例１の場合と同様の基板
１にシリコンを１５０ｎｍ蒸着し、次いでゲルマニウム
を蒸着した。ゲルマニウムを蒸着中に、ゲルマニウム厚
さが５０ｎｍになった時点で、他の蒸発源にてスズをゲ
ルマニウムと同じ蒸着レートで蒸発させ、表面に５０ｎ
ｍのゲルマニウム−スズ組成物を形成した。このように
してできた円盤の表面の膜面にレーザ光を照射して信号
を記録し、実施例１の場合と同様にエッチングして記録
ピットパターンを形成した。ピットパターン形成のため
のエッチング時間は極めて短く実施例１の場合の約１／
５であり、またピット高さの均一性や再現性が極めて良
好であった。その後、マスキング膜２が一部露出した状
態の円盤の表面に直径０．２ｍｍ出力１５ｍＷのレーザ
光を照射してアニールを施し、次に図示しない真空槽内
にてＣＦ₄ガスによる平行平板型の反応性プラズマエッ
チングを行い、未記録部のＧｅ及びＳｉＯ₂膜を除去し
た。その後、実施例１の場合と同様にニッケル基板のエ
ッチングを行って原盤を得た。

【００２１】［実施例３］実施例１の場合と同様の基板
にシリコンを１５０ｎｍスパッターし、次いで同一の真
空槽で二元スパッター法にてゲルマニウム−スズを成膜
した。成膜速度はスズが０．１ｎｍ／ｓｅｃ一定とし、
ゲルマニウムを初期には１ｎｍ／ｓｅｃとし、次第に成
膜速度を低下させ最終的に０．２ｎｍ／ｓｅｃとした。
ゲルマニウム−スズの厚さは１５０ｎｍとした。次に信
号を記録後、実施例１の場合と同様の液を用いてエッチ
ングした。形成されたピットの断面形状は台形をなして
いた。次に実施例２の場合と同様にアニールを施し、そ
の後、実施例１と同様にシリコンのマスキング膜２及び
ニッケルの基板３のエッチングを行い、ニッケルの一体
型原盤を得た。この原盤をスタンパとして、又は、それ
から複製される別のスタンパを射出成形機に取り付けて
光ディスクを複製したが、ピットの断面形状が台形状で
あるため、再生信号のマグニチュードは大きく信号再生
時には良好なトレーサビリティを示した。

【００２２】

【発明の効果】本発明の光ディスク用原盤の製造方法は
以上説明した通りであるので、次の効果を有する。 １）請求項１記載の光ディスク用原盤の製造方法によれ
ば、従来の相変化膜に比し、熱記録による記録相と未記
録相とのエッチング選択比が極めて大きいので安定な相
変化膜ピット構成ができ、またマスキング膜に対する選
択比をも大きくできるので再現性のよい原盤作製工程と
することができた。 ２）請求項２記載の光ディスク用原盤の製造方法によれ
ば、膜厚方向に組成率変化をもたせることにより膜厚方
向でのエッチングレートを制御できるのでピット断面形
状を従来不可能であった台形状にすることができ、ディ
スクの信号トレーサビリティを大幅に向上させることが
できた。 ３）請求項３記載の光ディスク用原盤の製造方法によれ
ば、アニールと組み合わせることにより、相変化膜のそ
のまたごく表面のみのエッチング加工ですむのでエッチ
ング時間が極めて短縮され、また再現性に優れた原盤製
造工程とすることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明及び最近開発された光ディスク用原盤の
製造方法の主要工程を示す断面図である。

【図２】本発明の光ディスク用原盤の製造方法における
相変化膜のスズの原子組成率とピット高さとの関係を示
すグラフである。

【図３】本発明の光ディスク用原盤の製造方法における
ゲルマニウム−スズ系組成物薄膜のスズ原子組成率に対
するエッチングレートを示すグラフである。

【符号の説明】

１ 基板 ２ マスキング膜 ３ 相変化膜 ４ 相変化部（光照射領域） ５ 基板外周保持具 ６ 基板内周保持具 ７ 基板保持具 ８ 原盤

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ディスク用原盤となる基板の上にマス
   キング膜を介して設けられた相変化膜に対して、記録す
   べき信号に応じた光を照射して熱記録を行った後、エッ
   チングを行うことにより、前記相変化膜に凹凸信号パタ
   ーンを形成する工程を有する光ディスク用原盤の製造方
   法において、 前記相変化膜をゲルマニウムとスズを主成分として構成
   するとともに、その原子組成比がＧｅ_(1-X)Ｓｎ_X、但し
   ０．１≦ｘ≦０．５、で表わされるものであることを特
   徴とする光ディスク用原盤の製造方法。
2. 【請求項２】 前記相変化膜内の前記スズの原子組成率
   が、前記相変化膜の表面側程大きくなるように膜厚方向
   に組成勾配を有するよう、前記相変化膜の組成物の原子
   組成比を制御しつつ前記相変化膜を形成することを特徴
   とする請求項１記載の光ディスク用原盤の製造方法。
3. 【請求項３】 前記相変化膜のエッチングにより前記相
   変化膜の光未照射部分を除去した後に、形成された相変
   化膜ピット部分に対して光を照射してアニールを施す工
   程を有する請求項１又は２記載の光ディスク用原盤の製
   造方法。