DE3844011A1

DE3844011A1 - Wiederaufbereitbares formwerkzeug und dieses verwendendes formverfahren

Info

Publication number: DE3844011A1
Application number: DE3844011A
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Imataki; Mizuho Hiraoka; Tomoyuki Tamura; Tetsuya Satoh
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-12-28
Filing date: 1988-12-27
Publication date: 1989-07-27
Anticipated expiration: 2008-12-28
Also published as: US4876042A; US5489082A; DE3844011C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein wiederaufbereitbares oder reproduzierbares Formwerkzeug und ein Verfahren, bei dem dieses Formwerkzeug zur Anwendung kommt.

An einem Substrat für ein optisches Aufzeichnungsmedium wird an dessen Informationsaufzeichnungsfläche eine Un ebenheit, wie eine Führungsrille oder eine winzige Spur, ausgebildet. Um ein solches Substrat, wenn dieses ein thermoplastisches Harz umfaßt, herzustellen, sind ein Spritzformverfahren oder ein Heißpreßverfahren angewen det worden, wobei die Führungsrille einer Matrize oder eines Negativ-Formwerkzeugs auf das Substrat übertragen wird, oder es wurde ein sog. 2P-Verfahren zur Anwendung gebracht. In dem 2P-Verfahren wir eine durch Licht härt bare Harzzusammensetzung auf eine transparente Harzplat te, die ein härtbares oder thermoplastisches Harz ent hält, aufgebracht, wobei das daraus resultierende Sub strat mit einer Matrize in Berührung gebracht wird, und es werden Strahlen, wie UV- und Röntgen-Strahlen, gleich förmig von der Seite der transparenten Harzplatte zuge führt, um die oben genannte Harzzusammensetzung zu här ten, so daß das Muster oder die Struktur der Matrize auf die transparente Harzplatte übertragen wird.

Bei dem durch das erwähnte Spritzform- oder Heißpreßver fahren erlangten thermoplastischen Harzsubstrat bewirken jedoch eine Restspannung oder eine Orientierung der Mole küle auf Grund des Wärmeverlaufs eine Wölbung bzw. Ver werfung oder eine optische Anisotropie in dem Substrat nach der Ausbildung, weshalb das resultierende Substrat für ein optisches Aufzeichnungsmedium gewisse Probleme hervorrufen kann. Ferner neigen bei dem durch das 2P-Ver fahren erhaltenen Substrat nicht umgesetzte Polymerisa tionsinitiatoren und Monomere zu einem Verbleiben und be einflussen häufig die optische Aufzeichnungsschicht eines optischen Aufzeichnungsmediums in ungünstiger Weise.

Andererseits ist das Gieß- oder Gießformverfahren als ein solches bekanntgeworden, um ein Substrat für ein opti sches Aufzeichnungsmedium zu erzeugen, dem das oben ge nannte Problem nicht anhaftet.

Bei dem herkömmlichen Gieß-Formverfahren zur Herstellung eines Substrats eines optischen Aufzeichnungsmediums wer den eine vorformatierte Struktur, wie eine Führungsrille und -spur, an einem Substrat, wie einer Glas- und Metall platte, als eine Unebenheit ausgebildet, um ein Gießform werkzeug oder ein Formwerkzeug für einen Gießvorgang zu erlangen. In Gegenüberlage zu dem Gießformwerkzeug wird mittels eines Abstandshalters eine glatte Glasplatte als eine Spiegelform angeordnet, so daß eine Vorrichtung für ein Gießformen erhalten wird. Dann wird ein Monomer für Harz oder ein Vorpolymer mit einem Lösungsmittel usw. in die Vorrichtung gegossen und anschließend gehärtet, um ein Substrat für ein optisches Aufzeichnungsmedium zu er langen. Bei dem auf diese Weise erhaltenen Substrat eines optischen Aufzeichnungsmediums tritt die oben erwähnte optische Anisotropie oder Verwerfung nicht auf, weil im wesentlichen zum Zeitpunkt des Formens im Gegensatz zu dem erwähnten Spritzform-, Heißpreß- oder 2P-Verfahren auf das Produkt Druck nicht ausgeübt wird. Ferner wird im Gegensatz zu der Aufzeichnungsschicht, die durch das 2P-Verfahren erhalten wird, die resultierende Aufzeich nungsschicht nicht beeinflußt.

Bei dem Gießformverfahren ist jedoch die Haltbarkeit und Standzeit des Formwerkzeugs problematisch. Selbst wenn ein Formmaterial mit ausgezeichneten Freigabeeigenschaf ten oder ein oberflächenbehandeltes Formwerkzeug verwen det wird, wie in der JP-Patent-OS Nr. 1 49 116/1988 be schrieben ist, so kann das Formwerkzeug zwar die ausge zeichneten Freigabeeigenschaften im Ausgangszustand zei gen, jedoch wird dieses in einem nicht vernachlässigbaren Ausmaß verschmutzt, wenn der Formvorgang etwa 20-50 Male wiederholt wird, so daß das vorformatierte Signal be einträchtigt wird.

Es ist demzufolge notwendig, das Formwerkzeug zu waschen oder zu reinigen. Es ist jedoch äußerst schwierig, die Form in ihren Ausgangszustand vollständig zurückzuführen, weshalb nicht entfernbare Rückstände oder Verschmutzungen in Form von Flecken oder Klecksen verbleiben.

Eine derartige Verschmutzung des Formwerkzeugs wird auch als ein Fehler auf das geformte Produkt übertragen, der das vorformatierte Signal schädlich beeinflußt. Als Ergeb nis dessen erhebt sich ein Problem, daß die Zuverlässig keit des resultierenden Informationsaufzeichnungsträgers schlechter wird.

Die vorliegende Erfindung wurde konzipiert, um die oben herausgestellten, dem Stand der Technik eigenen Probleme zu beseitigen, und es ist die primäre Aufgabe der Erfin dung, ein wiederaufbereit- oder reproduzierbares Form werkzeug zu schaffen, das wiederverwendet werden kann, indem an diesem haftende Verschmutzungen ohne Schwierig keiten und restlos entfernt werden, wobei eine weitere Aufgabe darin zu sehen ist, ein Formverfahren, bei dem dieses Formwerkzeug zur Anwendung kommt, aufzuzeigen.

Gemäß der Erfindung wird ein wiederaufbereitbares Form werkzeug geschaffen, das umfaßt: einen Basiskörper mit einer unebenen Struktur (unebenes Muster oder Modell) und mit einer an der Oberfläche des Basiskörpers, die die un ebene Struktur aufweist, angeordneten Putz- oder Säube rungsschicht, welche entfernbar ist, wobei die unebene Struktur des Basiskörpers im wesentlichen vollständig erhalten bleibt.

Ferner sieht die Erfindung ein Formverfahren vor, das um faßt: das Ausbilden eines wiederaufbereitbaren Formwerk zeugs, welches einen Basiskörper mit einer unebenen Struk tur sowie eine auf der Oberfläche des Basiskörpers, die die unebene Struktur hat, angeordnete Putzschicht auf weist, das Formen eines Produkts mittels des Formwerk zeugs, wobei ein möglicher Formrückstand an dem Formwerk zeug belassen wird, und das Entfernen der Putzschicht zu sammen mit dem Rückstand, der am Formwerkzeug verblieben ist, unter wesentlicher Beibehaltung der unebenen Struk tur des Basiskörpers.

Gemäß der Erfindung ist die entfernbare Putzschicht an der Formfläche des Formwerkzeugs angeordnet. Demzufolge kann, wenn ein in einem Formschritt gebildeter Rückstand an der Formfläche haftet und diese verschmutzt, die Formfläche ohne Schwierigkeiten in ihren ursprünglichen Zustand zu rückgeführt werden, indem der Rückstand zusammen mit der Putzschicht entfernt wird. Als Ergebnis dessen kann gemäß der Erfindung die Standzeit der Form gesteigert werden.

Ferner kann erfindungsgemäß die Form wiederverwendet wer den, indem erneut eine Putzschicht an der Formfläche, von der eine Putzschicht bereits entfernt worden ist, angeord net wird.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wie auch weite re Ziele und die Merkmale sowie Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden, auf die Zeichnungen Bezug nehmen de Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen des Er findungsgegenstandes deutlich. Es zeigen:

Fig. 1, 2 und 4 schematische Längsschnitte von jeweils einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Form werkzeugs;

Fig. 3A-3D schematische Darstellungen zur Erläuterung eines Vorgangs zur Herstellung des Formwerkzeugs gemäß der Erfindung;

Fig. 5 eine schematische Draufsicht, die an der Periphe rie der übertragenen unebenen Struktur eines ge formten Produkts, das mit dem herkömmlichen Form werkzeug erzeugt wurde, hervorgerufene Fehler oder Schäden zeigt;

Fig. 6 einen schematischen Längsschnitt des in Fig. 5 ge zeigten Produkts längs der Linie A-A′.

Die Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines Formwerkzeugs 1, wobei eine Putz- oder Säuberungsschicht 4 an einem Ba sis-Formwerkzeug 6 angeordnet ist, an dem eine unebene Struktur (Muster oder Modell) durch unmittelbares Ätzen eines Substrats ausgebildet worden ist.

Die Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform des Formwerkzeugs 1, wobei eine Putzschicht 4 an einem Basis-Formwerkzeug 6, das ein Substrat 2 und eine Struktur 3 aufweist, angeord net ist. Bei dieser Ausführungsform wird die Struktur 3 durch Anordnen eines Metallfilms aus beispielsweise Chrom und anschließendes modell- oder strukturhaftes Ätzen des entstandenen Metallfilms gebildet.

Erfindungsgemäß kann die Putzschicht 4 entfernt werden, während die unebene Struktur des Basis-Formwerkzeugs 6 erhalten bleibt. Im einzelnen wird erfindungsgemäß, wenn die Putzschicht vom Formwerkzeug 6 beispielsweise durch Ätzen vollständig entfernt wird und diese eine Dicke von z.B. 3000 Å hat, die Struktur an der Oberfläche des Ba sis-Formwerkzeugs 6 (oder einer Schutzschicht 5, worauf noch eingegangen werden wird) im wesentlichen nicht be einträchtigt oder erodiert, selbst wenn die Oberfläche des Formwerkzeugs 6 durch ein optisches Mikroskop (Ver größerung: 400) betrachtet wird.

Wenn beispielsweise eine Cr-Putzschicht 4 mit einer Dicke von 3000 Å vom Formwerkzeug durch Eintauchen für 90 s in ei ne Ätzflüssigkeit völlig entfernt wird, so wird die Struk tur (das Modell) des Basis-Formwerkzeugs 6 im wesentlichen nicht erodiert, selbst wenn die Oberfläche des Formwerk zeugs 6 durch ein optisches Mikroskop (Vergrößerung: 400) betrachtet wird.

Die Putzschicht 4 kann vorzugsweise eine solche sein, die eine gute Haftung zur Formfläche des Basis-Formwerkzeugs 6 aufweist, die imstande ist, das Formwerkzeug zuverlässig entsprechend der Ausgestaltung der Formfläche abzudecken, d.h., imstande ist, im wesentlichen die unebene Struktur des Formwerkzeugs 6 beizubehalten, und die ohne Schwierig keiten zum Zeitpunkt der Wiederaufbereitung des Formwerk zeugs 1 entfernt werden kann. Spezielle Beispiele für eine solche bevorzugte Putzschicht können umfassen: einen Me tallfilm aus z.B. Chrom, Aluminium, Titan und Kobalt, ei nen Film aus einem dielektrischen Material einschließlich anorganischen Oxiden, wie SiO, SiO₂, Al₂O₃ und ZrO₂, eine Dünnschicht aus einem organischen Material, wie Akrylhar ze, Olefin- und Epoxydharze. Jedoch ist die Putzschicht gemäß der Erfindung, die zur Anwendung kommt, nicht auf diese speziellen Materialien beschränkt.

Die Putzschicht 4 kann vorzugsweise eine Dicke von ge wöhnlich 10 µm oder darunter, in mehr bevorzugter Weise 0,3-5 µm, aufweisen, was in gewissem Maß von dem dafür vorgesehenen Material abhängt.

Um die Putzschicht 4 auf dem Basis-Formwerkzeug 6 auszu bilden, können Dampfabscheidungsverfahren, wie eine Va kuumverdampfung, eine Zerstäubung und eine Plasma-Poly merisation, zur Anwendung kommen. Ferner können zum Auf bringen Verfahren, wie Sprühen, Tauchen, Walzen- und Schleuderbeschichtung in Betracht kommen. Unter diesen wird das Vakuumverdampfungs- oder das Zerstäubungsverfah ren besonders bevorzugt, weil die resultierende Putz schicht ein gutes Anpassungsvermögen an die unebene Struk tur hat.

Andererseits kann das Basis-Formwerkzeug 6 ein solches sein, das durch ein unmittelbares Ätzen der Oberfläche ei nes Rohmaterials, wie Glas oder Chrom, um eine unebene Struktur auszubilden, erhalten wird. Ferner kann es ein Werkzeug sein, das durch Ausbilden einer Dünnschicht aus Cr, TiN usw. auf einem Substrat und anschließendes Aus bilden der unebenen Struktur erlangt wird. Insbesondere ist das letztgenannte Basis-Formwerkzeug, wobei Konvexi täten der Struktur ein Material umfassen, das zu dem des Substrats unterschiedlich ist, vor allem für die Ausbil dung einer winzigen unebenen Struktur für Informationsauf zeichnungsträger geeignet, weil dieses Basis-Formwerkzeug bezüglich der Genauigkeit der Struktur und der Gleichför migkeit in der Tiefe mit Bezug zu Konkavitäten der unebe nen Struktur ausgezeichnete Eigenschaften zeigt.

Wenn die Putzschicht 4 an einem solchen Basis-Formwerkzeug 6 angeordnet wird, um beispielsweise ein Formwerkzeug für ein Gießen herzustellen, umfaßt die Berührungsfläche des resultierenden Formwerkzeugs mit einem eingegossenen flüs sigen Harz eine Fläche desselben Materials, wobei die zwi schen dem gehärteten Harz und dem Formwerkzeug zur Zeit der Freigabe oder des Lösens aufgebrachte Spannung längs der Grenzfläche zwischen diesen konstant sein kann. Als Ergebnis dessen kann ein Bruch oder eine Fehlstelle 10, wie in den Fig. 5 oder 6 gezeigt ist, in der Peripherie der unebenen Struktur, die auf das geformte Produkt über tragen worden ist, ebenfalls wirksam verhindert werden.

Im folgenden wird ein Beispiel für das Verfahren zur Her stellung des oben genannten Formwerkzeugs mit Bezug auf die Fig. 3A-3D beschrieben.

Wie die Fig. 3A und 3B zeigen, wird zuerst auf einem Sub strat 2 eine Dünnschicht 3 für die Ausgestaltung einer Struktur (eines Musters oder Modells) ausgebildet. Als Material für das Substrat 2 kann ein solches verwendet werden, das eine der geforderten Standzeit für ein Gieß- Formwerkzeug entsprechende Festigkeit hat. Im Rahmen des sen kann das Substratmaterial vorzugsweise so leicht wie möglich sein. Spezielle Beispiele eines solchen Materials umfassen Glas, superharte Legierungen oder Härtungsproduk te aus Stahl usw. für das Werkzeug. Es sei bemerkt, daß das Substrat 2 vorzugsweise verwendet wird, nachdem es einem Spiegelpolieren und Waschen unterworfen wurde.

Andererseits kann das Material für die Dünnschicht 3 be vorzugterweise ein solches sein, das zum Material des Sub strats 2 unterschiedlich ist. Es wird bevorzugt, das Ma terial für die Dünnschicht 3 aus solchen Materialien aus zuwählen, die imstande sind, die für ein Gieß-Formwerk zeug erforderliche Haltbarkeit in gleichartiger Weise wie für den Fall des Substrats 2 zu bieten und ohne Schwierig keiten zu einer Dünnschicht ausgestaltet werden können. Spezielle Beispiele für das Material der Dünnschicht 3 um fassen Chrom, Legierungen aus Gold und Chrom, SiO, SiO₂ und gleichartige Materialien. Ferner wird mit Bezug auf die Kombination des Substrats 2 und der Dünnschicht 3 be vorzugt, eine anorganische dielektrische Substanz für das Substrat 2 und ein Metall für die Dünnschicht 3 zu verwen den. Es wird besonders bevorzugt, Glas für das Substrat 2 und Chrom für die Dünnschicht 3 anzuwenden.

Anschließend wird auf der oberen Fläche der Dünnschicht 3 eine dünne Schicht eines (nicht gezeigten) Photolacks aus gebildet, worauf diese Photolackschicht gegenüber Licht usw. mittels einer Maske, die einer vorformatierten Struk tur (Muster oder Modell) entspricht, ausgesetzt und dann entwickelt wird, um beispielsweise den belichteten Teil des Photolacks zu entfernen.

Der hierbei verwendete Photolack kann ein solcher sein, der bei der Erzeugung des Urform- oder Originalnegativs für eine optische Platte verwendet worden ist, und es kann ein üblicher Photolack vom positiven oder negativen Typ sein. Das Verfahren zur Ausbildung der Photolack-Dünn schicht unterliegt keiner besonderen Beschränkung, jedoch kann es vorzugsweise ein Schleuderbeschichtungsverfahren sein. In bevorzugter Weise kann die Photolackschicht eine Dicke von 500-1500 Å haben. Ist die Dicke geringer als 500 Å, so ist es schwierig, eine Deckschicht von gleich förmiger Dicke durch das Schleuderverfahren usw. zu bil den, und es besteht die Neigung, daß ein Fehler in der Deckschicht, wie ein Nadelloch, auftritt.

Nach dem Entwickeln wird die auf dem Substrat 2 angeord nete Dünnschicht 3 einem Ätzen unterworfen. In diesem Schritt wird bevorzugt, daß die gesamte Dicke der Dünn schicht 3 geätzt wird, um den vorbestimmten Teil der Oberfläche des Substrats 2 völlig freizulegen. Dann wird Rest-Photolack entfernt, um ein Basis-Formwerkzeug 6 zu erhalten, an dem eine unebene Struktur 3 ausgebildet wor den ist, wie in Fig. 3C gezeigt ist.

Hierauf wird auf der unebenen Struktur 3 des Basis-Form werkzeugs 6 unter Verwendung des oben erwähnten Materials und Verfahrens eine Putzschicht 4 ausgebildet, wie in Fig. 3D gezeigt ist.

Erfindungsgemäß umfaßt die unebene Struktur beispielswei se eine solche, die einer Nachlauf-, einer Führungs- oder einer Informationsrille entspricht, die in dem Substrat für ein Informationsaufzeichnungsmedium ausgebildet wer den soll. Die Erfindung ist insbesondere für die Ausbil dung einer spiralförmigen Führungsrille für eine optische Scheibe mit einer bevorzugten Breite von 0,2-3,0 µm, wo bei 0,5-2 µm und vor allem etwa 0,6 µm bevorzugt werden, und mit einer Teilung von 0,1-15,0 µm, bevorzugterweise von 1,0-5 µm und insbesondere etwa 1,6 µm, geeignet. Ferner ist die Erfindung insbesondere für die Ausbildung von parallelen Nachführrillen für eine optische Karte ge eignet, wobei die Rillen eine Breite von 1- 10 µm, bevor zugterweise von 2-5 µm und insbesondere von etwa 3 µm, sowie eine Teilung von 5-20 µm, bevorzugterweise von 8- 15 µm und insbesondere von etwa 12 µm, haben. Des weiteren ist die Erfindung zur Ausbildung von winzigen Informations rillen oder -spuren, die jeweils die Form eines Rechtecks mit einer Länge von 10 µm oder darunter und einer Breite von 10 µm oder darunter haben, oder von solchen in Form einer Ellipse, deren große Achse 10 µm oder weniger be trägt, geeignet. Alle diese Rillen werden an einem Sub strat für ein Informationsaufzeichnungsmedium ausgebildet.

Ferner ist die Erfindung insbesondere geeignet, wenn auf einem Substrat eine unebene Struktur derart ausgebildet wird, daß eine Fehlstelle usw. der oben erwähnten winzi gen Rillen oder Spuren eine stabile Aufzeichnung oder Wie dergabe einer Information an oder von einem Informations aufzeichnungsmedium beeinträchtigt.

Gemäß der Erfindung ist es möglich, eine Schutzschicht 5 zwischen der Formfläche des Basis-Formwerkzeugs und der Putzschicht 4 anzuordnen, wie in Fig. 4 gezeigt ist, wobei eine Schutzschicht 5 auf einem Basisformwerkzeug, das dem in Fig. 2 gezeigten gleich ist, und eine Putzschicht 4 auf der Schutzschicht 5 ausgebildet sind. Wenn eine sol che Schutzschicht 5 vorgesehen wird, so kann das Material des Formwerkzeugs völlig gegenüber einem Ätzmittel ge schützt werden, welches zum Entfernen der Putzschicht 4 verwendet wird.

Vorzugsweise ist die Schutzschicht 5 eine solche, die durch das Ätzmittel nicht entfernt werden kann. Als spe zielle Beispiele eines Materials hierfür werden anorgani sche Oxide, wie SiO, SiO₂ und Al₂O₃, anorganische Nitride, wie Si₃N₄, TiN und AlN, Karbide, wie ZrC, SiC und TiC, or ganische Zusammensetzungen usw. genannt, wobei diese in Abhängigkeit vom Material der in Verbindung damit gebilde ten Schutzschicht in gewissem Maß abhängen.

Zur Ausbildung der Schutzschicht 5 können Aufdampfverfah ren, wie eine Vakuumverdampfung, ein Zerstäuben und eine Plasma-Polymerisation, verwendet werden. Darüber hinaus kommen eine Walzen- und Schleuderbeschichtung zum Aufbrin gen in Betracht. Unter diesen Verfahren werden insbesonde re das Vakuum-Bedampfungsverfahren, wie die Vakuum-Ver dampfung, das Zerstäubungs- oder das Plasma-Polymerisa tionsverfahren bevorzugt, weil die resultierende Schutz schicht 5 ein gutes Anpassungsvermögen an das Formwerk zeug in gleicher Weise wie im Fall der Putzschicht hat.

Es ist zu bemerken, daß das erfindungsgemäße Formwerkzeug nicht nur bei einem Gießverfahren, sondern auch bei einem Preßform- und einem Spritzformverfahren angewendet werden kann.

Um das Formwerkzeug 1 mit der Putzschicht 4 gemäß der Er findung wiederaufzubereiten oder wiederzugewinnen, kann die an der Formfläche des Formwerkzeugs 1 befindliche Putz schicht 4 ohne Schwierigkeiten durch ein Ätzmittel, wie eine Säure, eine Lauge oder ein Lösungsmittel, entfernt werden.

Bevorzugte Beispiele für ein Ätzmittel sind: eine Cerni trat, Perchlorsäure und Wasser (z.B. 17 : 5 : 20) enthaltende Lösung; eine Kaliumhexazyanoferrat, Kaliumhydroxid und Wasser (z.B. 3 : 2 : 8) im Fall einer Putzschicht aus Cr ent haltende Lösung; eine Fluorwasserstoffsäure und Ammonium fluorid (z.B. 1 : 7) im Fall einer Putzschicht aus SiO ent haltende Lösung.

Bei diesem Beseitigungsschritt der Putzschicht wird es be vorzugt, daß das Material für die Form oder für die die unebene Struktur bildenden Konvexitäten und das Material für die Putzschicht in geeigneter Weise so gewählt werden, daß die unter der Putzschicht 4 angeordnete Formfläche nicht zusammen mit der Putzschicht geätzt oder die Ausge staltung der unebenen Struktur nicht durch das Ätzen ver ändert wird.

Insbesondere kann mit Bezug auf eine bevorzugte Kombina tion dieser Materialien, wenn ein Metall als das Formma terial verwendet wird, die Putzschicht 4 vorzugsweise ei ne Dünnschicht aus einem anorganischen Oxid, wie SiO, SiO₂, Al₂O₃ und ZrO₂; oder eine organische Dünnschicht um fassen. Wenn Glas als das Formmaterial verwendet wird, dann kann die Putzschicht 4 bevorzugterweise eine Dünn schicht aus einem Metall, wie Al, Cr, Ti und Co, oder ei ne organische Dünnschicht sein.

Wenn die Konvexitäten einer unebenen Struktur auf einem Glassubstrat unter Verwendung von Chrom gebildet werden, so wird es ferner bevorzugt, daß die oben erwähnte Schutz schicht unter Verwendung eines anorganischen Oxids, wie SiO, SiO₂ oder Al₂O₃, oder eines anorganischen Nitrids, wie Si₃N₄, und TiN usw., gebildet und dann darauf eine Putzschicht 4 ausgestaltet wird, die einen Metallfilm aus Al, Cr, Ti, Co usw. oder eine organische Dünnschicht aus einem Akryl-, einem Olefin-, einem Epoxidharz usw. umfaßt.

Wie im vorstehenden beschrieben wurde, werden erfindungs gemäß ein für einen Preßform-, einen Gießvorgang usw. ver wendbares Formwerkzeug, wobei eine entfernbare Putzschicht auf einem Basis-Formwerkzeug angeordnet ist, und ein Ver fahren zum Wiederaufbereiten eines solchen Formwerkzeugs, wobei am Formwerkzeug befindliche Verschmutzungen von die sem zusammen mit der Putzschicht abgezogen oder abgeschält werden, geschaffen.

Erfindungsgemäß werden die folgenden Vorteile und Wirkun gen erreicht:

1. Das Formwerkzeug kann ohne Schwierigkeiten wiederaufbe reitet oder wiedergewonnen, d.h., reproduziert werden.
2. Das Formwerkzeug kann ohne Schwierigkeiten in seiner Ausgestaltung beibehalten werden und eine erhöhte Standzeit aufweisen.
3. Das Formwerkzeug kann ständig im gleichen Zustand ge halten werden, so daß ein Substrat von hoher Zuverläs sigkeit geschaffen wird.
4. Ein Schaden, wie eine Fehlstelle oder ein Bruch, der in der Peripherie einer unebenen Struktur erzeugt wird, die auf ein geformtes Produkt übertragen worden ist, kann vermindert oder vermieden werden.
5. Die Präzision der unebenen, an einem geformten Produkt ausgebildeten Struktur kann gesteigert werden.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf Bei spiele noch mehr verdeutlicht.

Beispiel 1

Eine TiN-Schicht mit einer Dicke von 1 µm wurde auf einem Substrat (15 cm × 15 cm) einer superharten Legierung (Han delsname "Microalloy", hergestellt durch Toshiba Tungalloy K. K.) durch Aufsprühen ausgebildet, worauf das erzeugte Produkt einem trockenen Ätzen unterworfen wurde, um ein Basis-Formwerkzeug für einen Preßformvorgang herzustellen, das zum Formen eines Substrats eines Informationsaufzeich nungsmediums verwendet werden soll.

Die Bedingungen für das trockene Ätzen:

Vorrichtung: Reaktive Ionenstrahl-Ätzvorrichtung (Handelsbezeichnung: ECR 710E, hergestellt durch Anelva Co.)
Ätzgas: CF₄
Größe des Vakuums: 7 Pa
HF-Entladeleistung: 150 W

Auf dem auf diese Weise erzeugten Basis-Formwerkzeug wur de eine Chromschicht mit einer Dicke von 500 Å als eine Putzschicht durch eine Vakuumverdampfung ausgebildet, um eine Preßform zu erhalten. Durch Wiederholen des oben er wähnten Vorgangs wurden 100 Platten des Preßformwerkzeugs hergestellt.

Unter Verwendung der auf diese Weise erhaltenen Preßform wurde ein Akrylharz-Substrat einem Preßformen bei den Be dingungen einer maximalen Temperatur von 140°C und einem maximalen Druck von 981 N/cm² ausgesetzt, um ein Substrat für eine optische Scheibe mit einem Durchmesser von 13 cm und mit einer spiralförmigen Nachlaufrille (Breite dieser Rille: 0,6 µm, Teilung: 1,6 µm) zu erhalten. Nachdem die ser Formvorgang 180 Male wiederholt wurde, begann die Form verschmutzt zu werden, worauf der Formvorgang unterbrochen wurde.

Die Form wurde dann einem Wiederaufbereitungsvorgang un terworfen. Hierbei wurde das Chrom der Putzschicht durch Ätzen unter Verwendung einer Ätzflüssigkeit für Chrom (Ammoniumcer(IV)-Nitrat: Perchlorsäure: Wasser = 17 : 5 : 20) bei Raumtemperatur über 15 s entfernt, wobei die an der Putzschicht befindliche Verschmutzung zusammen mit dieser beseitigt wurde. Als Ergebnis dessen wurde das Formwerk zeug wiederhergestellt.

Anschließend wurde auf der unebenen Struktur des Werkzeugs in der oben beschriebenen Weise erneut eine Putzschicht aufgebracht. Hierauf wurde das dadurch wiederhergestellte Werkzeug erneut dem oben beschriebenen Formvorgang unter worfen, wobei die unebene Struktur des Formwerkzeugs prä zis auf ein Substrat aus Akrylharz übertragen werden konn te.

Das oben erwähnte Werkzeug konnte wiederholt durch den oben genannten Zyklus (Formvorgang - Wiederherstellung des Werkzeugs - Aufbringen der Putzschicht) verwendet werden. Als Ergebnis wurde eine Lebensdauer des Werkzeugs von 5000 Malen (Anzahl der Pressungen) oder darüber erlangt.

Vergleichsbeispiel 1

Es wurde ein Formwerkzeug in der gleichen Weise wie bei Beispiel 1 mit der Ausnahme gefertigt, daß eine Putz schicht nicht ausgebildet wurde. Das Waschverfahren des auf diese Weise gefertigten Werkzeugs wurde in der folgen den Weise mit Bezug auf eine daran haftende Verschmutzung untersucht.

Im einzelnen wurde das oben erwähnte Werkzeug einem Preß formvorgang in der gleichen Weise wie bei Beispiel 1 un terworfen, und es war beabsichtigt, die resultierende, an dem Werkzeug haftende Verschmutzung a) durch Verwendung eines Plasma-Ascher-Verfahrens, b) durch sein Eintauchen in ein Kohlenstoff-Entferneragens (Turco Curve NC, herge stellt durch Turco Co.) usw. zu entfernen. Jedoch verblieb eine nicht entfernbare partikelförmige Verschmutzung selbst nach dem Waschen, und eine fleck- oder rostartige Verschmutzung konnte mit keinerlei Mitteln entfernt wer den. Mit einer Erhöhung der Anzahl der Wiederholung der Formvorgänge wurde das dem Auftreten der Verschmutzung entsprechende Intervall verkürzt, weil die oben erwähnte nicht entfernbare Verschmutzung wie ein Keim gewirkt hat. Ferner erhöhte sich die Anzahl der Substrate, bei denen auf Grund der oben erwähnten Formverschmutzung Übertra gungsfehler auftraten. Als Ergebnis ist festzuhalten, daß die Lebensdauer des Formwerkzeugs unterhalb von 2000 Malen (Pressungen) lag.

Die gemäß dem Beispiel 1 und dem Vergleichsbeispiel 1 er haltenen Formwerkzeuge und die unter Verwendung dieser Formwerkzeuge in jeweiligen Formvorgängen erhaltenen Sub strate für Informationsaufzeichnungsträger wurden mit dem Auge und einem optischen Mikroskop (Vergrößerung: 400) ge prüft, um die Wahrscheinlichkeit eines Auftretens von Schäden, wie z.B. einer Fehlstelle, maßlich zu erfassen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle 1 angegeben.

Jeder in der Tabelle 1 gezeigte Wert ist ein Durchschnitt der Wahrscheinlichkeiten eines Auftretens eines Schadens mit Bezug auf die jeweiligen Substrate, die von 100 Plat ten der Formwerkzeuge erhalten wurden. Die Wahrscheinlich keit des Auftretens eines Schadens wurde in der folgenden Weise bestimmt.

Das eine vorformatierte unebene Struktur aufweisende Sub strat wurde unter Verwendung von einem (1) Formwerkzeug hergestellt, und wenn in der Peripherie der vorformatier ten unebenen Struktur eine oder mehrere Fehlstellen bzw. Brüche auftraten, so wurde das Werkzeug als ein defektes Werkzeug definiert. Auf der Grundlage dieser Prüfung wur de die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Schadens gemäß der folgenden Formel berechnet:

Tabelle 1

Ferner wurde die Lebensdauer des Formwerkzeugs als eine Zeit bestimmt, bei welcher die Wahrscheinlichkeit des Auf tretens eines Schadens 80-90% überschritt.

Beispiel 2

Auf einer Glasplatte (13 cm × 13 cm) mit einer Dicke von 2,3 mm wurde eine Chromschicht mit einer Dicke von 3000 Å durch Vakuumbedampfung ausgebildet, worauf das entstande ne Produkt einem Struktur- oder Muster-Ausbildungsvorgang durch ein photolithographisches Verfahren unter Verwendung eines Photolacks (AZ-1350, hergestellt durch Hoechst Japan K. K.) unterworfen wurde, um ein Basis-Formwerkzeug für ei ne Gießform zur Verwendung für ein Substrat einer opti schen Karte zu erhalten. Dann wurde auf der auf diese Wei se erhaltenen Form ein SiO-Film mit einer Dicke von 2000- 3000 Å durch Vakuumverdampfung als eine Schutzschicht aus gebildet, worauf auf dieser durch Vakuumverdampfung dann eine Chromschicht mit einer Dicke von 500 Å als eine Putz schicht ausgebildet wurde. Es wurden 100 Platten von Gieß formen hergestellt.

Gegenüber der auf diese Weise erlangten Gießform wurde mittels eines Abstandshalters (Dicke 0,4 mm) eine Glas platte mit 3 mm Dicke und mit einer Spiegelfläche, welche die gleiche Größe wie das oben erwähnte Werkzeug hatte, angeordnet, um eine Formvorrichtung für ein Gießen zu er halten. In diese Vorrichtung wurde die folgende Harzzu sammensetzung gegossen, bei 100°C für 10 h gehärtet und dann aus der Form entnommen.

Harzzusammensetzung
Methylmethacrylat
70 Gew.-Teile
Tertiäres Butylmethacrylat	25 Gew.-Teile
Polyäthylenglykoldimethacrylat (relative Molekülmasse: 620)	5 Gew.-Teile

Als Ergebnis wurde ein Substrat einer optischen Karte mit einer Größe von 54 mm × 84 mm und einer unebenen Struktur erhalten. Diese unebene Struktur hatte eine Nachlaufrille von 0,3 µm Breite, eine Spurteilung von 12 µm und eine Tiefe von 3000 Å.

Der oben erwähnte Formzyklus wurde wiederholt, wobei die Form mit Intervallen von 40 Formzyklen, die eine merkliche Verschmutzung hervorriefen, wiederaufberei tet wurde. Die Wiederaufbereitung wurde unter Verwen dung der gleichen Ätzflüssigkeit für Chrom wie im Bei spiel 1 ausgeführt.

Das oben erwähnte Werkzeug konnte wiederholt verwendet werden, indem es dem Zyklus Anordnen einer Putzschicht - Formvorgang-Aufbereitung des Werkzeugs unterworfen wurde. Als Ergebnis wurde eine Lebensdauer des Werkzeugs von 1000 Malen (Pressungen) oder mehr erhalten.

Vergleichsbeispiel 2

Ein Gießwerkzeug wurde in der gleichen Weise wie im Bei spiel 2 mit der Ausnahme, daß eine Putzschicht nicht aus gebildet wurde, hergestellt. Das auf diese Weise erzeugte Werkzeug wurde einem Gießformvorgang in der gleichen Wei se wie im Beispiel 2 unterworfen, wobei das Werkzeug in derselben Weise wie im Vergleichsbeispiel 1 (d.h. durch ein Plasma-Ascher-Verfahren und Eintauchen in den Kohlen stoffentferner) mit Intervallen von 40 Formzyklen, die ei ne bemerkbare Verschmutzung hervorriefen, gewaschen wurde.

Jedoch wurden die Verschmutzungen nicht vollständig be seitigt, und die Lebensdauer der Form betrug etwa 500 Formzyklen.

Die nach Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2 erhaltenen Formwerkzeuge und die unter Verwendung dieser Formwerk zeuge in einem Formvorgang erlangten Substrate für Infor mationsaufzeichnungsträger wurden mit dem Auge und einem optischen Mikroskop geprüft, um die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Schäden, wie Fehlstellen, maßlich zu erfassen. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der am Ende der Beschreibung angefügten Tabelle 3 aufgetragen.

Jeder in der Tabelle 3 angegebene Wert ist ein Durchschnitt der Wahrscheinlichkeiten eines Auftretens eines Schadens mit Bezug auf die jeweils von 100 Platten der Werkzeuge erhaltenen Substrate.

Beispiel 3

Ein Chromfilm mit einer Dicke von 1000-3000 Å wurde auf einem Substrat aus einer Glasplatte mit 6 mm Dicke und mit einer Spiegelfläche durch Vakuumverdampfung gebildet. Die Dicke wurde im Hinblick auf die konkave Tiefe in einer vor bestimmten unebenen Struktur und das Schrumpfverhältnis in einem zu härtenden Harz festgelegt.

Der Chromfilm wurde dann einer Strukturausbildung mittels eines photolithographischen Vorgangs unterworfen, um ein Basis-Formwerkzeug für eine Gießform zu erhalten. Dann wur de auf der uneben strukturierten Oberfläche des Basis-Form werkzeugs ein Cr-Film mit einer Dicke von 1000 Å als eine Schutzschicht durch Vakuumverdampfung ausgestaltet, worauf eine gleichförmige SiO-Schicht mit einer Dicke von 2500 Å als eine Putzschicht auf der Schutzschicht durch Vakuumver dampfung ausgebildet wurde. Es wurden 100 Platten von Gieß werkzeugen gefertigt.

Gegenüber dem auf diese Weise erhaltenen Gießwerkzeug wur de eine Glasplatte von 3 mm Dicke mit einer Spiegelfläche und mit der gleichen Größe wie das oben erwähnte Werkzeug mittels eines Abstandshalters angeordnet, um eine Formvor richtung für ein Gießen zu erlangen. In diese Form wurde ein Vorpolymer für ein Akrylharz, dem ein Polymerisations beschleuniger zugefügt worden war, gegossen, bei 100°C für 10 h gehärtet und dann aus der Form entnommen. Als Ergeb nis wurde ein Substrat einer optischen Karte mit einer Größe von 54 mm × 84 mm und mit einer unebenen Struktur, die eine Nachlaufrille mit einer Breite von 3 µm, eine Spurteilung von 12 µm und eine Tiefe von 3000 Å hatte, er langt.

Der oben erwähnte Formzyklus wurde wiederholt, wobei das Werkzeug durch Entfernen der Putzschicht in Intervallen von 40 Formzyklen, die eine merkbare Verschmutzung her vorriefen, wiederhergestellt wurde. Die Wiederherstellung wurde unter Verwendung einer Ätzflüssigkeit für SiO (Fluorwasserstoffsäure : Ammoniumfluorid = 1 : 7) bei Raum temperatur für 2,5 min durchgeführt, um die Verschmutzun gen am Werkzeug zu entfernen.

Dann wurde erneut eine unebene Struktur mit einer SiO- Schicht von 2500 Å Dicke ausgebildet, um das Gießform werkzeug wiederherzustellen, das dem oben erwähnten Form vorgang unterworfen wurde. Als Ergebnis zeigte sich eine Lebensdauer des Werkzeugs von 1000 Zyklen durch Wiederho lung des oben erwähnten zyklischen Vorgangs.

Beispiele 4 und 5

100 Platten von Gießformwerkzeugen wurden in der gleichen Weise wie zum Beispiel 3 mit der Ausnahme hergestellt, daß eine Schutzschicht 5 und eine Putzschicht 4 an der Oberfläche des Basis-Formwerkzeugs, das im Beispiel 3 verwendet wurde, ausgebildet wurden, um jeweilige Schich ten, die ein Material enthielten sowie eine Dicke hatten, wie in der folgenden Tabelle 2 dargestellt ist, zu ferti gen.

Tabelle 2

Unter Verwendung des auf diese Weise hergestellten Werk zeugs wurde ein Substrat für eine optische Karte mit einer unebenen Struktur in der gleichen Weise wie im Beispiel 3 gebildet.

Das Werkzeug von Beispiel 4 wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 3 wiederaufbereitet, während das Werkzeug von Beispiel 5 in derselben Weise wie im Beispiel 5 wie deraufbereitet wurde. Bei beiden Beispielen war die Lebens dauer des Gießformwerkzeugs 1000 Zyklen oder mehr.

Vergleichsbeispiel 3

100 Platten eines Gießformwerkzeugs wurden in der gleichen Weise wie im Beispiel 3 mit der Ausnahme, daß eine Schutz schicht 5 und eine Putzschicht 4 nicht ausgebildet wurden, hergestellt.

Unter Verwendung des so gefertigten Werkzeugs wurde ein Gießformen in derselben Weise wie im Beispiel 3 durchge führt, wobei das Werkzeug in Intervallen von 40 Zyklen gewaschen wurde. Jedoch wurde die am Werkzeug haftende Verschmutzung nicht vollständig entfernt, sondern daran angehäuft, und es trat auch ein Abschälen usw. der unebe nen Struktur auf. Das Ergebnis war, daß die Lebensdauer des Werkzeugs unter 240 Zyklen lag.

Die in den Beispielen 4 sowie 5 und im Vergleichsbeispiel 3 erhaltenen Formwerkzeuge und die jeweils unter Verwen dung dieser Formwerkzeuge, die wiederhergestellt oder ge waschen wurden, erhaltenen Substrate für ein Informations aufzeichnungsmedium wurden mit dem Auge und einem opti schen Mikroskop geprüft, um die Wahrscheinlichkeit des Auf tretens von Schäden, wie Fehlstellen, maßlich zu erfassen. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Ta belle 3 dargestellt.

Jeder in der Tabelle 3 gezeigte Wert ist ein Mittelwert der Wahrscheinlichkeiten des Auftretens eines Schadens mit Bezug zu den jeweiligen Substraten, die von 100 Platten des Werkzeugs erhalten wurden.

Die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Schadens in der Tabelle 3 ist die gleiche wie diejenige in der zuvor angegebenen Tabelle 1.

Tabelle 3

Claims

1. Wiederaufbereitbares Formwerkzeug, gekennzeichnet durch einen Basiskörper (6) mit einer unebenen Struktur (3) und durch eine an der Oberfläche des Basiskörpers, die die unebene Struktur aufweist, angeordnete Putzschicht (4), wobei die Putzschicht unter Aufrechterhaltung in hohem Maße der unebenen Struktur des Basiskörpers ent fernbar ist.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Putzschicht (4) durch Vakuumverdampfung ausgebildet ist.

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Basiskörper (2) und der Putzschicht (4) eine Schutzschicht (5) angeordnet ist.

4. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß der Basiskörper (6) ein Substrat (2) und auf diesem angeordnete Konvexitäten, die die un ebene Struktur (3) bilden sowie ein zum Material des Substrats unterschiedliches Material enthalten, um faßt.

5. Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat Glas ist und die Konvexitäten der unebe nen Struktur (3) Chrom umfassen.

6. Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (5) durch Vakuumverdampfung ausge bildet ist.

7. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Putzschicht (4) ein Metall umfaßt.

8. Formverfahren, gekennzeichnet durch

- Ausbilden eines wiederaufbereitbaren Formwerkzeugs, das einen Basiskörper mit einer unebenen Struktur sowie eine auf der Oberfläche des Basiskörpers, die die unebene Struktur aufweist, angeordnete Putz schicht umfaßt,
- Formen eines Produkts mittels dieses Formwerkzeugs unter Belassen von möglichen Formrückständen am Formwerkzeug und
- Entfernen der Putzschicht zusammen mit den am Form werkzeug befindlichen Rückständen unter Aufrecht erhaltung in hohem Maße der unebenen Struktur des Basiskörpers.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Putzschicht erneut an dem Formwerkzeug, von dem eine vorherige Putzschicht entfernt worden ist, aus gebildet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich net, daß die Putzschicht durch ein Ätzmittel entfernt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Basiskörper und der Putzschicht eine Schutzschicht angeordnet ist.

12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Basiskörper ein Substrat sowie an diesem angeord nete Konvexitäten, die die unebene Struktur bilden so wie ein zum Material des Substrats unterschiedliches Material enthalten, umfaßt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat Glas ist und die Konvexitäten der un ebenen Struktur Chrom umfassen.