CN1111853C - 光卡 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包括由相对于高反射率部分具有良好的对比度的低反射率部分构成的前置格式部的光卡。制作对应于光卡1的前置格式部4、5的部分具有反锥体形立体结构的光卡用原版，使用该原版来复制光卡。反锥体形立体结构可以利用于单晶基板的各向异性刻蚀来形成。可以获得无缺陷的、无面不均匀的、可确保足够的低反射率的原版，从该原版制造的光卡包括由对高反射率部分的对比度良好的低反射率部分构成的前置格式部。能够把利用成形用树脂从原版复制的复制品作为树脂原版。进而，还能够把利用成形用树脂从该树脂原版复制的复制品作为光卡制作用压模。

Description

光卡
                       发明的背景
本发明涉及可以进行光学信息记录的光卡及用于制造光卡的技术。
迄今，已知有作为在塑料卡中内装作为光学信息记录部的光记录部的存储卡--所谓光卡。图1示出WORM(写一次读多次)型光卡之一例，作为前置格式(prerorm)，在该光卡1的记录部2上，对于高反射率部分3形成由低反射率部分构成的轨迹引导区4及信息记录凹坑5。在这种类型的光卡中，作为制造工序比较简单、有关原料也不限定为特定的光记录材料、另外也适合于以工业规模进行大量复制的制造成本低的光记录媒体用的装置，提出了使低反射率部分由具有光散射的粗糙面部分构成的光卡(例如，参照特公平7-64141号公报)。该光卡从根据信息记录图制作具有表面变得粗糙的低反射率部分的表面粗糙的原版开始，借助于复制该原版，作为具有粗糙的表面的信息记录图的装置大量进行生产。
下面，参照附图，顺序地说明该制作工序。
作为第1阶段，如图2A所示，利用旋转型光致抗蚀剂(photoresist)涂覆机，在透明基体材料11(厚度为400μm的聚丙烯板)上以0.5μm厚度均匀涂覆正性光致抗蚀剂，形成光致抗蚀剂层12。其次，作为第2阶段，如图2B所示，在利用掩模对准器使根据信息记录图形成的光掩模13与光致抗蚀剂层12重合以后，进行初始曝光(图形曝光)。接着，作为第3阶段，如图2C所示，使用在单面上以微细凹凸状地使表面粗糙的玻璃板14(平均粗度0.3μm，3000#研磨玻璃)，再次进行曝光(粗糙面曝光)。曝光后，作为第4阶段，当对光致抗蚀剂层12进行显影时，如图2D所示，在光入射到的地方光致抗蚀剂被溶解；光未入射到的部分，光致抗蚀剂保留，因而把光掩模13的图复制到透明基体材料11上。这样，作为引导轨迹的形状，例如，宽度约为25μm、间距约为15μm，形成表面粗糙化了的光致抗蚀剂层12
其次，把形成了由表面已粗糙化的低反射率部分构成的信息记录图形的光记录媒体(图2D所示)作为粗糙面化的原版，借助于模压法从该表面粗糙化的原版复制母掩模。具体地讲，如图3A所示，使以上述方式制作的表面粗糙化的原版15通过由成形树脂--电离性射线硬化树脂或者热硬化树脂构成的模压剂22，重叠到透明基板21(厚度为12mm的聚丙烯板)上，借助于在加压力后将其剥离下来，如图3B所示，把图形复制到透明基体材料21那一侧，形成母掩模23。
其次，把上述母掩模23用作大量复制用的复制原版而使用，通过模压，把光记录媒体复制到成为光卡的透明保护层的基体材料背面那一侧。具体地讲，如图4A所示，预先把成形用树脂33夹入到形成了表面硬化层31的透明保护层32背面那一侧与母掩模23的图形面之间，利用压力机在加压状态下硬化后，如图4B所示，使透明保护层32与母掩模23脱模，把图形复制到透明保护层32那侧。这样，在复制用的树脂33的表面上形成高反射率部分33a及低反射率部分33b，成为光卡上的光透过性基体材料。
接着，如图5所示，例如层叠碲(Te)的中间氧化物等光记录材料层34，以便覆盖由复制用树脂33构成的光透过性基体材料中的高反射率部分33a及低反射率部分33b。
如图6所示，与上述一系列工序相分离地预先制作卡基体材料35在由不透明的氯乙烯构成的核心薄片35b的单面上加上印刷层36，在其双面上胶合由透明氯乙烯构成的覆盖薄膜35a及35c，形成该卡基体材料。
而且，如图7所示，把上述卡基体材料35，通过由尿烷系列树脂构成的粘接层37粘接层叠到设有光记录材料层34的基体材料上。把如上所述制作的原版冲裁加工成卡的形状，制造图1所示的光卡。
但是，在上述现有的表面粗糙化的原版的制造中，由于其制作时的加工方法以及所用材料特性的限制乃至制造条件的少量变动，存在着在所形成的粗糙化的表面上产生不合格部分的问题。还有，在极端情况下，存在着在部分表面上不能得到足够低的反射率的原版的缺点。结果，从这样的原版复制后得到的光卡，在其前置格式部的对比度方面未必使人感到满意。
                      发明的公开
本发明鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供备有由相对于高反射率部分具有良好的对比度的低反射率部分构成的前置格式部的光卡。
为了达到上述目的，与本发明有关的光卡是具有由光的低反射率部分构成的前置格式部的光卡，其特征在于，上述低反射率部分通过由锥体形状的凸部或反锥体形状的凹部构成的立体结构来构成。
进而，在制造上述光卡时所使用的本发明光卡用原版，为用于复制设置光记录材料层的光卡基板的原版，其特征在于，对应于光卡前置格式部的部分具有锥体形状或反锥体形状的立体结构，即，不是图8所示那样的利用现有的表面粗糙化A的光散射而引起的低反射图形，而是图9所示那样的反锥体形的立体结构B，构成立体的面形成由具有特定角度的镜面构成的凹坑图形，通过使入射光向着入射方向以外的特定方向反射，能够获得光卡光学系统中的良好的对比度。
                附图的简单说明
图1为示出WORM型光卡之一例的外观图；
图2A-2D为依据现有方法制作表面粗糙化的原版的工序图；
图3A及3B为从表面粗糙化的原版制作母掩模的工序图；
图4A及图4B为把光记录体复制到成为透明保护层的基板背面一侧上的工序图；
图5为示出把光记录材料层层叠到光透过性基体材料之一部分上的状态的剖面图；
图6为卡基体材料的剖面图；
图7为示出把卡基体材料通过粘接剂层粘接层叠到设有光记录材料层的光透过性基体材料上的状态的剖面图；
图8为示出在现有的表面粗糙的凹坑中的光散射的剖面图；
图9为反锥体形立体结构的低反射图形的剖面图；
图10A-10G为示出制作与本发明有关的光卡原版的方法的工序图；
图11A及11B为示出锥体形状具体例之图；
图12A及12B为示出反锥体形状具体例之图；
图13A及13B分别为与本发明及现有产品有关的光卡预先格式部的读取信号波形。
                用于实施发明的最佳形态
首先，说明有关在制造本发明的光卡时所使用的光卡用原版，包括该原版的制造方法。
与本发明有关的光卡用原版为用于复制设有光记录材料层的光卡基板的原版，对应于光卡前置格式部的部分具有反锥体形的立体结构。该反锥体形立体结构能够借助于单晶基板的各向异性刻蚀法形成。即，一般来说，在利用碱对单晶硅基板进行各向异性刻蚀的情况下，在结晶的密勒指数中，(100)面的刻蚀速率快，{111}面的刻蚀速率慢。即，在半导体制造中，一般使用的刻蚀面使用由(100)面构成的基板，如进行刻蚀使得进行刻蚀的图形的尺寸长的那一边平行于<110>面，则自动形成由{111}的4个面构成的反锥体结构。
还有，与本发明有关的光卡用树脂原版，是通过利用成形用树脂从上述光卡用原版进行复制而获得的原版。进而，还能够形成利用成形用树脂从所获得的树脂原版进行复制而构成的压模。
而且，与使用上述那样的光卡用树脂原版乃至压模而获得的本发明有关的光卡，包括由光的低反射率部分构成的前置格式部，该低反射率部分由锥体形或反锥体形的立体结构构成。即，借助于在光卡的预先格式部中利用上述单晶基板的各向异性刻蚀法的反锥体形结构，能够简易且迅速地形成无缺陷的、无面不均匀性的低反射率前置格式部。
这与现有的圆盘形态的光盘等中正在研究的单纯V槽结构不同，在垂直于光拾波器扫描方向的面上也形成了倾斜的锥体结构。因此，在扫描方向上，在前置格式化了的凹坑边缘部上不产生光的异常反射，所以，特别是在凹坑边缘记录方式中，能够减小乃至防止读出符号的读取误差。还有，因为该锥体结构完全是几何学结构，所以，与在现有由不规则的凹凸构成的表面粗糙化的凹坑的情况相比，检查及管理都容易了，因而，能够谋求提高产品的合格率。
本发明中的上述锥体形状(凸状态)除了图11A所示那样的四棱锥以外，还包括图11B所示那样的四坡屋顶(hipped roof)形。进而，本发明的反锥体形状(凹状态)，除了图12A所示那样的反四棱锥以外，还包括图12B所示那样的反四坡屋顶形。
图10为示出与本发明有关的光卡原版的制作顺序的工序图，下面，通过说明该工序图来说明有关本发明的优选实施例。
首先，如图10A所示，利用常规方法，通过作为现有的半导体保护膜或者元件分离膜使用的热氧化二氧化硅，在镜面研磨了的半导体制作用(100)单晶硅基板41上形成了厚度约为0.1μm的刻蚀保护膜42以后，借助于旋转涂覆法在其上均匀涂覆正型抗蚀剂(ヘヰスト公司制，AZ-5200)，进行加热干燥处理，形成厚度限度为0.5μm的抗蚀剂层43。使用热板在150℃下进行20分钟的加热干燥处理。
其次，如图10B所示，按照常规方法，借助于电离性射线曝光装置或掩模对准器，在抗蚀剂层43上进行图形描绘。在使用EB曝光装置的情况下，该描绘工序在加速电压为20kev、曝光量为10μC/cm2下进行。此后，在常温下，利用以四甲基氢氧化铵为主要成分的水溶性碱性显影液，进行1分钟浸渍显影，用纯水的流动水进行冲洗。还有，在掩模对准器等的成批复制情况下，利用金属卤化物灯，在曝光量为50mJ/cm2下进行曝光。此后的显影及冲洗工序与上述相同。如图10C所示，在上面的工序中，形成所需的抗蚀剂图形。其次为了提高抗蚀剂层43与刻蚀层42的粘附性，在恒温箱内，在120℃下进行30分钟的热处理。
此后，如图10D所示，利用干法刻蚀法，把从已进行了图形刻蚀的抗蚀剂层43开口部露出的刻蚀保护膜42去掉。在这里，干法刻蚀在下述条件下进行，即，使用平行平板电极型的RIE干法刻蚀装置，条件为：0.1mTorr，CHF9-93sccm，O2-7sccm，0.2w/cm2。还有，在刻蚀保护膜42刻蚀之前，根据需要，进行氧等离子体的去垢(descumming)处理。条件为，使用同样的刻蚀装置，在0.2mTorr，O2-100sccm，0.1w/cm2下，进行1分钟。
其次，如图10E所示，在溶剂中，把已进行图形刻蚀的抗蚀剂层43剥离除去。在这里，在60℃下，使用以乙醇胺为主要成分的剥离液，在超声波下进行3分钟的剥离，此后，用纯水进行冲洗。把抗蚀剂层43剥离以后，使用通常的半导体基板用的清洗装置，进行基板的清洗，
而且，如图10F所示，利用湿法刻蚀，进行单晶硅基板41的图形刻蚀。具体地讲，在70℃下，使用10wt％的氢氧化钾水溶液，进行3分钟的刻蚀。这时的刻蚀量为3μm左右。刻蚀结束后，用纯水进行冲洗，干燥。
这时，重要的是，单晶硅基板41的结晶取向及图形刻蚀时的图形的尺寸。一般，在利用碱对单晶硅基板进行各向异性刻蚀的情况下，在结晶的密勒指数中，(100)面的刻蚀速率快，{111}面的刻蚀速率慢。还有，单晶硅基板的刻蚀速率依赖于结晶中所含硼的杂质浓度，刻蚀速率随着硼浓度的上升而减小。因此，为了对单晶硅基板进行各向异性刻蚀以获得反锥体结构，重要的是在半导体制作中，一般使用的刻蚀面使用由(100)面构成的n型单晶硅基板，使得进行刻蚀的图形的长边尺寸那一边平行于<110>面。
还有，因为被刻蚀的侧面由{111}面构成，所以，为了具有反锥体结构并在刻蚀面的下部不形成平面部，需要刻蚀图形的短边尺寸的1.5倍左右的刻蚀时间。
最后，如图10G所示，根据需要，利用干法刻蚀法，把已经过图形刻蚀的刻蚀保护膜42去掉。在这里，最好是在与上述刻蚀保护膜42的刻蚀相同的条件下进行刻蚀。还有，根据需要，最后进行氧的等离子体的去垢(descumming)处理。条件与上述相同。到此，光卡用原版的制作工序就结束了。这样所获得图10G所示的光卡用原版上的二等边底角α分别为54.7°。
接下来的光卡制作的工序，可以采用与上述的现有技术相同的方法。
还有，因为单晶基板本身是价格较高的材料，所以，使用用于光卡制作的成形用树脂，从由以上述方式制作的单晶基板构成的光卡用原版来复制复制品，也可以将该复制品本身作为光卡用树脂原版。进而，也可以把利用成形用树脂从该树脂原版复制的复制品，作为光卡用的压模。
作为锥体结构，相对于光卡透明保护层一侧为凹结构或者为凸结构，其效果相同，还有，以提高树脂原版的复制适应性及耐印刷性为目的，也可以在复制面上用各种适当的涂覆剂进行处理。
再者，通过把多个上述那样的压模集合起来，形成配置在一起的多面化压模，能够谋求光卡制造的高效率。作为把该压模多面化的方法，例如，把多个母压模捆到一起，形成多面母压模，把该多面母压模作为复制源，能够制作多面化的压模。下面，说明有关该多面化的优选具体例。
首先，大致以所需光卡一面的尺寸切断的多个硅晶片排列固定到基体材料上，使其结晶取向一致。其次，使用树脂或熔融的玻璃将其一体化成形。此后，进行研磨加工，一直到排列在基体材料上的各个硅晶片的表面露出来。其次，在其上涂覆感光剂，进而，通过多面化用的光掩模进行接触曝光，乃至借助于电离性射线直接进行图形描绘，进而，借助于刻蚀获得多面化原版。进而，借助于上述方法，能够从该多面化原版制作多面化压模。
图13A(本发明)及图13B(现有产品)示出，通过上述方法所获得的本发明的光卡与使用上述现有表面粗糙化的方法所获得光卡的前置格式部的读/写输出信号波形的比较。本波形是基于凹坑长度记录的波形。在图13A所示本发明光卡中，信号波形的最大幅度(1370mv)大且稳定，看不出误差信号。与此相反，在图13B所示的使用现有的表面粗糙化方法所获得的光卡的前置格式部的读/写输出信号波形中，最大幅度为1170mv，在以箭头示出的部分上，可以看出超出了信号阈值的误差信号。
上面，基于优选实施形态说明了本发明，但是，本文中所述原版等的制作方法以举例说明为目的，并不打算限定于这些使用材料及装置或条件等。特别是，刻蚀装置、刻蚀室结构等对于刻蚀条件有很大影响还有，刻蚀面积、刻蚀液量对湿刻蚀也有影响，固此，不限定于上述条件。
如上面所说明的那样，与本发明有关的光卡用原版没有常规的表面粗糙化部分，而是具有各面是镜面、即反锥体形的立体结构，所以，能够获得无缺陷的、无面不均匀的、因而可以确保足够的低反射率的原版。而且，从该光卡用原版制造的光卡包括由对高反射率部分对比度良好的低反射率部分构成的前置格式部。还有，因为与现有光卡制造工序相比，本光卡制造工序只在所谓表面粗糙化的原版的制造工序方面不同，所以，并不使工序烦杂，在按原样利用现有的复制技术这一点上，也是有利的。

Claims (11)

1.一种包括由光的低反射率部分(33b)构成的前置格式部(4、5)的光卡(1)，其特征在于，
所述低反射率部分(33b)利用由锥体形状的凸部或反锥体形状的凹部构成的立体结构来构成。
2.根据权利要求1中所述的光卡(1)，其特征在于，所述锥体形状包括四坡屋顶形。
3.根据权利要求1中所述的光卡(1)，其特征在于，以给定的前置格式图形的形状形成由所述凸部或凹部构成的不连续的微细立体结构。
4.根据权利要求1中所述的光卡(1)，其特征在于，所述前置格式部(4、5)由只读存储器数据和/或前置组构成。
5.根据权利要求1中所述的光卡(1)，其特征在于，在包括所述前置格式部(4、5)的光记录材料层(34)上还形成透明保护层(32)。
6.根据权利要求1中所述的光卡(1)，其特征在于，所述光卡(1)为写一次读多次型卡。
7.一种用于复制光卡基板的光卡用原版，其特征在于，对应于光卡前置格式部(4、5)的部分具有反锥体形的立体结构。
8.一种光卡用树脂原版，其特征在于，利用单晶基板的各向异性刻蚀来形成权利要求7中所述光卡用原版上的反锥体形立体结构。
9.一种光卡用树脂原版，其特征在于，所述原版是使用权利要求7中所述原版通过成形用树脂来复制的。
10.一种光卡用压模，其特征在于，所述压模是使用权利要求8中所述光卡用树脂原版通过成形用树脂来复制的。
11.一种多面化压模，其特征在于，所述多面化压模是把多个权利要求10中所述光卡用压模集合起来而构成的。
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