JP2005050513A - 光ディスクスタンパ製造用電鋳治具 - Google Patents

Abstract

【課題】複製スタンパ外周部の剥離が均一になされ、かつ剥離作業を能率的に行えるように、電鋳治具を改良する。
【解決手段】光ディスクスタンパ製造工程においてスタンパを電鋳し、マスタースタンパからマザースタンパを、または、マザースタンパからサンスタンパを剥離させてこれらを複製するスタンパ複製工程に用いる電鋳治具であって、マスタースタンパ１５またはマザースタンパの外径より大径のＯリング１３と小径のＯリング１４の２つの同心円状のＯリングとを有し、２つのＯリングのうち、小径のＯリング１４のマスタースタンパまたはマザースタンパとの接触部分に導体化物質を設ける。
【選択図】 図１

Description

この発明は、光ディスク製造用スタンパの製造方法における複製スタンパ剥離方法及び同スタンパ剥離装置、電鋳治具に関するものであり、複製スタンパをマスタースタンパ（又はマザースタンパ。以下同じ）から剥離させる剥離工程におけるスタンパの損傷を可及的に低減することができ、また、当該剥離作業を簡略化して作業能率を向上させることができるものである。

光ディスクを製造する場合、まず最初に、情報ビットをガラス盤面上に形成し、その後その表面にニッケルメッキ（ニッケルに限らずアルミ等の他の金属も用いられるが、この明細書では「ニッケル」にこれらの金属を代表させる）を施し、このニッケルメッキ層をガラス盤から剥離させて、ガラス盤上のビットに対してネガ型となるニッケル製の複製原盤を作成する（通常これは「マスタ」、又は「マスタースタンパ」と称されるものである）。そしてこのマスタースタンパの表面に、剥離を容易にするために酸化被膜を形成し、あるいは離型剤を塗布し（通常これを「剥離処理」という）た後、さらにニッケルメッキを施し、このメッキ層を剥離させて複製スタンパ（マスタースタンパに対してはネガ型であるが、ガラス原盤に対してはポジ型。通常これは「マザー」、又は「マザースタンパ」と称されるものである）を作成する。
さらに、このマザースタンパの表面に、上記と同様に剥離処理を施した後、ニッケルメッキを施し、これを剥離させて複製スタンパ（マスタースタンパ等から複製されたスタンパ）を形成する（これはマスタースタンパに対してポジ型になる。通常これは「サン」、又は「サンスタンパ」と称されるものである）。この複製スタンパ（サンスタンパ）をプラスチック射出成形機の金型に取り付けて、ポリカーボネートやアクリル樹脂製の光ディスクの基板を量産する。これらの 「マスタースタンパからマザースタンパ」を、あるいは「マザースタンパからサンスタンパ」をそれぞれ剥離させるためには、両者の重合面の周縁にカッタ等の鋭利な刃物で切れ目を入れ、両者を手で引き離すようにしていた。

電鋳によるスタンパの複製法およびその装置は従来周知のものであるが、その電鋳治具の構造の概略は図１に示すとおりである。このものはマウンティングプレート１１と、当該マウンティングプレート１１に被せてマスタースタンパ１５を固定するカバーリング１２とからなるものであり、カバーリング１２は、その下面とマウンティングプレート１１の外周上面との間を密封するＯリング１３、上記マスタースタンパ１５の上面を押え、当該上面との間を密封するＯリング１４を有している。
カバーリング１２を被せてマスタースタンパ１５の外周部をＯリング１４で押えた状態で、電鋳治具Ｇが電鋳槽に装着され、マスタースタンパ１５の上面にニッケル金属膜を形成（析出による）させる。マスタースタンパ１５の上面に形成されるニッケル金属膜の厚さは均一であるが、上記Ｏリング１４の近傍においては当該Ｏリング１４に近いほど薄く、Ｏリング１４と接するところで厚さがゼロであることは良く知られたことである。

他方、複製したスタンパをマスタースタンパから手作業で剥がすと、両者の重合面の密着力が弱いために、剥離作業中に両スタンパ間にずれが生じ易く、記録されたビット情報を損うおそれがある。このため、剥離作業中に両者の間にずれを生じることがないように、剥離装置によってスタンパを剥離させることが知られている（特開平８ー２３５６４６号公報参照）。この公知の剥離装置の概要を図２、図３を参照しつつ説明する。
架台２１の上面に固定台２８が固着され、固定台２８の上には下部クランプ部材２９が載置され、適宜の取付け金具により上部クランプ部材２５の真下に固定される。下部クランプ部材２９の上面に水平な載置面３０があり、この載置面３０に環状の磁石３１が埋設されている。
上部クランプ部材２５の外径寸法は、マスタースタンパ（原盤）ＡとスタンパＢとの重合体の直径よりも小さく、また、下部クランプ部材２９の外径寸法も重合体の直径よりも小さい。

マスタースタンパＡの表面に酸化剤皮膜を形成した後に、ニッケルメッキを施してスタンパＢを形成し、マスタースタンパＡとスタンパ（複製スタンパ）Ｂとの重合体を、マスタースタンパＡを下にして下部クランプ部材２９の載置面３０に載置する。このとき、載置面３０が水平面であるために、マスタースタンパＡとスタンパＢとの重合面も水平になる。次に、下部クランプ部材２９の真上にある上部クランプ部材２５を鉛直方向に下降し、両クランプ部材２５、２９によりマスタースタンパＡとスタンパＢを挟持する。これによって、マスタースタンパＡとスタンパＢは、両クランプ部材２５、２９により移動不能に拘束されると共に、マスタースタンパＡは磁石３１に吸着され、スタンパＢは磁石２７に吸着されている。

次に、支柱２２のブラケット２３に固定されたシリンダ２４を駆動して上部クランプ部材２５を上昇させると、上部クランプ部材２５の磁石２７に吸着されたスタンパＢが、上部クランプ部材２５と一緒に上昇する。すなわち、スタンパＢは、マスタースタンパＡとの重合面に対して垂直な方向に正確に上昇するので、マスタースタンパＡに対してずれを生じることはなく、マスタースタンパＡから剥離される。したがって、マスタースタンパＡとスタンパＢとが剥離操作中に局部的に擦り合わされて、記録されたビット情報が損われることはない。
以上のものは、マスタースタンパＡとスタンパＢを電鋳治具から取り外してこれを下部クランプ部材２９に装着してスタンパＢの剥離操作に備えるものである。

ところで、メッキ層であるスタンパ（通常は約０．３ｍｍ程度）はその周縁が電鋳治具のＯリングによって形成されるものである関係上、その周縁の厚さは極めて薄く、限りなくゼロに近い。このために、電鋳治具を解体しそこからマスタースタンパ（原盤）を取り外すとき、スタンパＢの周縁が微小に剥離するが、剥離装置によるスタンパ剥離操作におけるスタンパＢ外周部の剥離を容易にして、スタンパＢに力が偏って作用しないようにするために、スタンパＢの外周端とマスタースタンパＡの外周端との間に刃物Ｆを入れてその外縁部を一定幅で剥離させる。この作業は従来手作業でなされているために面倒であって手間を要し、しかも必ずしも均一に剥離されない。このためにスタンパ剥離装置による剥離時の複製スタンパ外周部の剥離抵抗にばらつきを生じ、その結果、複製スタンパを損傷させるなどの種々の不都合を生じる。

なお、上記、複製スタンパをマスタースタンパから剥離させるものについて説明したが、複製スタンパをマザースタンパから剥離させるものについても同様である。
特開平８ー２３５６４６号公報

本発明は、複製スタンパ外周部の上記剥離が均一になされ、かつ当該剥離作業を能率的に行えるように、電鋳治具を工夫することをその課題とするものである。

上記課題解決のために講じた手段は、光ディスクスタンパ製造工程においてスタンパを電鋳し、マスタースタンパからマザースタンパを、又は、マザースタンパからサンスタンパを剥離させてこれらを複製するスタンパ複製工程において用いる電鋳治具であって、次の要素（ａ）〜（ｃ）から構成されるものである。
（ａ）マスタースタンパ又はマザースタンパの外径より大径のＯリングと小径のＯリングの２つの同心円状のＯリングを具備し、
（ｂ）上記２つのＯリングのうち、小径のＯリングがマスタースタンパ又はマザースタンパとの接触部分において導体化物質を有すること．

〔作用〕
電鋳治具を分解するとき、複製スタンパの外周端がＯリング１４（図１参照）によって引っ張られ、これによってその外周端に微小剥離を生じている。この外周端に高圧ガスが吹き付けられると、複製スタンパの外周端とマスタースタンパ外周端との間に吹き込んだ高圧ガスが楔として作用し、複製スタンパ外周端を弾性変形させて浮かせながら所定幅剥離させ、複製スタンパ外周端に所要の「浮き」が形成される。

スタンパ外周にガスブローによって所要の浮きを形成してのち、これをスタンパ剥離装置に装着する（以上図４参照）。
なお、剥離装置に装着した状態で上記のガスブローによって「浮き」を形成させても差支えないが、ガスブローによる「浮き」についての目視検査を経てから剥離装置に装着することが実際上は望ましい場合は、剥離装置に装着する前にガスブローによって「浮き」を形成すればよい。
スタンパ外周端に高圧ガスを均一に吹き付けること（以下これを「ガスブロー」という）は容易であり、その制御は正確になされるから、このガスブローによるスタンパ外周端の剥離幅は容易、かつ正確に均一化される。

また、スタンパの外周端から５ｍｍのところでの電鋳厚さが１００μｍを越えると、複製スタンパ外周端が堅くて弾性変形しにくく、したがって上記の隔離作用がスムーズにはなされ難くなる。したがって、外周端から５ｍｍのところでの電鋳厚さが１００μｍを越えないように電鋳されることが望ましい。

電鋳治具の半径方向内方のＯリングの、マスタースタンパに接する面を導電性金属面としたことによって、この面にも複製スタンパに連続した薄い金属メッキ層が形成される。このために、電鋳治具を解体するときにＯリング１４（図１参照）が引き上げられると、Ｏリングの金属表面に形成された金属膜によって複製スタンパ外周縁が引き上げられ、このときの引っ張り力によってＯリングの金属表面に形成された金属面と複製スタンパの外周縁との環状の境界接合がその全周において一瞬に破断される。この破断はＯリングの金属面とマスタースタンパとの結合が破壊されるときに同時に起き、また、複製スタンパの極めて薄い外周縁とＯリングの金属面との環状の境界は、一瞬のうちに破断されるので、複製スタンパの全周が所定範囲で均一に剥離され、複製スタンパの外周端に全周に均一な「浮き」（マスタースタンパから隔離して浮き上がった状態）が形成される（以上図５参照）。

Ｏリングの金属面を導電性が高いものにするのは、Ｏリングの当該金属面の電気抵抗を小さくしてこの面に電鋳金属を積極的に析出させるためである。したがってその導電性はこの機能を十分に奏し得る程度でなければならない。
なお、Ｏリングの上記金属面を耐酸性が高いものにすれば電鋳液による浸食が避けられるのであるから、この目的に適う程度の耐酸性を有することが望ましい。

〔実施態様１〕
実施態様１は、解決手段において、Ｏリング表面に金属粒子を埋め込んで金属表面を形成したことである。

〔実施態様２〕
実施態様２は、解決手段において、Ｏリング表面にスパッタリングによって金属表面を形成したことである。

〔実施態様３〕
実施態様３は実施態様２におけるスパッタリングによる金属層の厚さを２０〜１００μｍとしたことである。
スパッタリングによる金属層の厚さにつては、所要の導電性を確保し、実用可能な耐久性を確保する上でこの程度の厚さにすることが必要である。

〔実施態様４〕
実施態様４は、Ｏリング表面に金属面を形成する金属材料を銅、チタン、ニッケル、又はステンレス鋼としたことである。
これらの金属は比較的安価で、導電性に優れ、耐酸性にすぐれ、かつ、比較的容易に上記金属面を形成することができる。

以上のように、本発明によると、電鋳治具を解体し、その後のエアブローにより複製スタンパの外周端に所要の「浮き」が機械的に形成されるようにするについて、スタンパ外周部を均一に薄肉にして、上記「浮き」を所要の幅で均一、均質に形成することができる。したがって剥離装置によるスタンパ剥離操作による不良品の発生を減少させて製品歩留まりを良くすることができ、また、複製スタンパの品質に対する信頼性を向上させることができる。

カバーリング１２（図１参照）の内周部下面のスタンパ電鋳面との間の角度を小さくして、スタンパ外周部の電鋳膜が薄くなるようにすることは特開平９ー１１４８９号公報に記載されているように公知のことであるからその詳細な説明は省略するが、カバーリング１２の内周部下面の傾斜角度を４５度以下にすることによって、複製スタンパの外周端から５ｍｍのところでの厚さを１００μｍ以下にすることができる（上記特開平９ー１１４８９号公報に記載されたものは、カバーリングの下にある外周マスク１０の下面と電鋳面との間に所定の角度を設けているが、要するに電鋳面の外周部をマスクして、このマスクの下面を傾斜面にし、その傾斜角度を小さくすることによって複製スタンパの外周端の厚さを薄くするものである）。
ブローガスを窒素ガスとし、マスタースタンパ、マザースタンパの接合境界面付近にノズルを配置し、回転軸に支持されたスタンパ保持部材を毎分２０〜４０回の速さで回転させる。
スタンパ保持部材にスタンパを保持させたとき、ノズル先端とスタンパ外周との間隔は５ｍｍ程度にする。
ブローノズルの孔径は４．５７ｍｍであり、ガス圧力を２Ｋｇ／平方センチメートルに調整する。このときのガス吹き出し速度は約８ｍ／秒である。
スタンパを約１回転させることによって、厚さ０．１ｍｍ複製スタンパの外周部に１〜５ｍｍの幅の「浮き」を均一に形成することができる。

合成ゴム製のＯリング１４の断面の直径を３〜５ｍｍにし、その表面に幅０．５ｍｍの環状金属表面をスパッタリングによって形成する。この時のスパッタリングの条件は、スパッタリング層が均一でかつ平滑で、その厚さが最低０．０２ｍｍになるように選択することが肝要である。
Ｏリング１４の素材に、平均粒径０．０１ｍｍの銅粉末を９０重量％の割合で混入し、これによって上記Ｏリングの表層を形成する。この場合、Ｏリングの表面には表面密度８０％以上で金属面が分布することになる。金属粉末の混入割合は上記の表面密度が８０％以上になるものでなければ、所期の機能を奏することができない。

〔剥離作業等〕
マスタースタンパからマザースタンパを、あるいはマザースタンパからサンスタンパを剥ぎとって分離させる剥離作業は、例えば上記の特開平８ー２３５６４６号公報に記載された剥離装置又は、マスタースタンパあるいはマザースタンパを吸着する磁石を備えたクランプ部材と、マザースタンパあるいはサンスタンパを吸着する磁石を備えたクランプ部材とを有するその他の剥離装置を用いて行うのであるが、この剥離作業は真空中で行う。剥離作業においてはマスタースタンパとマザースタンパとの、あるいはマザースタンパとサンスタンパとの転写界面の真空度が高いので大気圧が抵抗になり、また転写界面の真空破壊によってマザースタンパ、あるいはサンスタンパが局部的に激しく振動して情報記録ビットが損傷する危険があるが、真空中で剥離装置を用いてこの剥離作業を行うことによって剥離作業を容易に行うことができ、また、上記危険を可及的に低減することができる。また、真空中で剥離させる際には、剥離装置の上下両クランプ部材のうち少なくとも何れか一方を鉛直方向に昇降させて、マスタースタンパ、マザースタンパとマザースタンパ、サンスタンパとをこれらスタンパの水平面に対して鉛直方向に引き離して分離させる。これによって剥離操作中に、互いに分離されるスタンパが転写界面で擦り合ってスタンパの情報記録ビットが傷付くことが回避される。

は電鋳治具の断面図である。 は従来のスタンパ剥離装置の斜視図である。 は従来技術における上部クランプ部材と下部クランプ部材とによってマスタースタンパと複製スタンパの重合体を挟んだ状態を示す斜視図である。 は第１の本発明の模式図である。 は第２の本発明の模式図である。

符号の説明

Ｇ：電鋳治具
１１：マウンティングプレート
１２：カバーリング
１３：Ｏリング
１４：Ｏリング
１５：マスタースタンパ
１６：複製されたスタンパ

Claims (6)

1. 光ディスクスタンパ製造工程においてスタンパを電鋳し、マスタースタンパからマザースタンパを、又は、マザースタンパからサンスタンパを剥離させてこれらを複製するスタンパ複製工程において用いる電鋳治具であって、マスタースタンパ又はマザースタンパの外径より大径のＯリングと小径のＯリングの２つの同心円状のＯリングを具備し、上記２つのＯリングのうち、小径のＯリングがマスタースタンパ又はマザースタンパとの接触部分において導体化物質を有することを特徴とする光ディスクスタンパ製造用電鋳治具。
2. 請求項１記載の電鋳治具において、上記２つのＯリングのうち、小径のＯリングがマスタースタンパ又はマザースタンパとの接触部分に、導体化物質が埋め込まれていることを特徴とする光ディスクスタンパ製造用電鋳治具。
3. 請求項１記載の電鋳治具において、上記２つのＯリングのうち、小径のＯリングがマスタースタンパ又はマザースタンパとの接触部分に埋め込まれている導体化物質が銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼等の金属材料であることを特徴とする光ディスクスタンパ製造用電鋳治具。
4. 請求項１記載の電鋳治具において、上記２つのＯリングのうち、小径のＯリングがマスタースタンパ又はマザースタンパとの接触部分に、導体化物質が全周もしくは１部に埋め込まれていることを特徴とする光ディスクスタンパ製造用電鋳治具。
5. 請求項１記載の電鋳治具において、上記２つのＯリングのうち、小径のＯリングがマスタースタンパまたはマザースタンパとの接触部分に、導体化スパッタ薄膜が形成されていることを特徴とする光ディスクスタンパ製造用電鋳治具。
6. 請求項１記載の電鋳治具において、上記２つのＯリングのうち、小径のＯリングのマスタースタンパ又はマザースタンパとの接触部分に形成されている導体化スパッタ薄膜が、銀、銅、チタン等の金属材料であることを特徴とする光ディスクスタンパ製造用電鋳治具。

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