JP2901989B2 - Manufacturing method of duplication stamper - Google Patents

Manufacturing method of duplication stamper

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、導電性皮膜を付与したガラス基板をニッケ
ル電鋳浴中に浸漬してスタンパーを得るようにした複製
用スタンパーの製造方法に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a stamper for duplication in which a glass substrate provided with a conductive film is immersed in a nickel electroforming bath to obtain a stamper.

[従来の技術] 従来から、光ディスク、ビデオディスク、コンパクト
ディスク、オーディオディスクあるいはホログラフィー
や金属メッシュの分野さらにはインクジェットノズルの
製造分野などにおける各製造工程において、スタンパー
と呼ばれる薄型円盤状の金属板が用いられることはよく
知られている。
[Prior Art] Conventionally, a thin disk-shaped metal plate called a stamper has been used in optical disk, video disk, compact disk, audio disk, holography, metal mesh, and the manufacturing process of an ink jet nozzle. It is well known that

このスタンパーを製造する場合には、例えば、ガラス
基板に対してフォトレジスト層を塗布した後、このフォ
トレジスト層に対してフォトリソグラフィーによる露光
・現像の各工程を施して信号の書き込みが行なわれ、こ
れによって凹凸状をなす微細パターンが形成されてなる
ガラス原盤を得る。つぎに電鋳用の導電性ニッケル皮膜
を真空蒸着、スパッタリング、CVDなどによって形成
し、ニッケル電鋳法によって金属皮膜層を形成する。こ
のようなニッケル電鋳後に導電性ニッケル皮膜およびこ
れと一体になった金属皮膜層をガラス原盤から剥離して
フォトレジスト層を洗浄・除去しスタンパーを得ること
としている。
When manufacturing this stamper, for example, after applying a photoresist layer to a glass substrate, each step of exposure and development by photolithography is performed on the photoresist layer to write a signal, As a result, a glass master on which a fine pattern having irregularities is formed is obtained. Next, a conductive nickel film for electroforming is formed by vacuum deposition, sputtering, CVD, or the like, and a metal film layer is formed by nickel electroforming. After such nickel electroforming, the conductive nickel film and the metal film layer integrated therewith are peeled off from the glass master to wash and remove the photoresist layer to obtain a stamper.

一般には、このようにして形成されたスタンパーを金
型として用い、スタンパー上の凹凸状微細パターンをプ
ラスチック基板に転写し、これを例えば光ディスク用基
板として用いる。また量産の見地からスタンパーの消耗
が問題になる場合には、上記工程を繰り返してスタンパ
ーを製造するかあるいは工程の簡易化及び歩留の向上の
ために以下の工程が採られる。すなわち上記スタンパー
をマスター母型とし、そのマスターの表面に剥離皮膜処
理を施した後、ニッケル電鋳法によって金属層を形成
し、これを剥離して単独のマザーを得る。この場合のマ
ザー上の凹凸状微細パターンは上記マスターと逆になっ
ている。さらに上記マザーに剥離皮膜処理、ニッケル電
鋳および剥離を繰り返すことによってスタンパーを得
る。このスタンパーは、マスターと同一の凹凸形状にな
されている。このような方法において、例えば1枚のマ
スターからマザー5枚を複製するとともに、それら各マ
ザーからスタンパー5枚を複製することとすれば、結局
マスター1枚からスタンパー25枚が採れることとなり、
量産が可能となるものである。
In general, the stamper formed in this manner is used as a mold, and the concave and convex fine pattern on the stamper is transferred to a plastic substrate, which is used as, for example, an optical disk substrate. When the consumption of the stamper becomes a problem from the standpoint of mass production, the above process is repeated to manufacture the stamper, or the following process is employed to simplify the process and improve the yield. That is, the stamper is used as a master mold, and after a release coating treatment is performed on the surface of the master, a metal layer is formed by nickel electroforming, and the metal layer is separated to obtain a single mother. In this case, the uneven fine pattern on the mother is opposite to that of the master. Further, a stamper is obtained by repeating release film treatment, nickel electroforming and peeling on the mother. This stamper has the same concavo-convex shape as the master. In such a method, for example, when five mothers are duplicated from one master and five stampers are duplicated from each mother, 25 stampers are obtained from one master in the end,
It allows mass production.

このようなスタンパー製造工程におけるマスター、マ
ザー、スタンパーの形成工程においては、上記のように
いわゆるニッケル電鋳法が適用されており、いずれも所
定のメッキ浴を有する電解槽の中でメッキすべき材料を
陰極とし、該陰極と陽極の間に電圧を印加することによ
り皮膜の形成を行なうようにしている。
In the step of forming the master, mother, and stamper in such a stamper manufacturing process, the so-called nickel electroforming method is applied as described above, and any material to be plated in an electrolytic cell having a predetermined plating bath is used. Is used as a cathode, and a film is formed by applying a voltage between the cathode and the anode.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら上記のようなマスター、マザー、スタン
パーの各複製工程においては、例えばマスターからマザ
ーを複製する際に、同じ条件で剥離皮膜処理を行なって
も、マザーを複製する際の電鋳条件などによってマスタ
ーからマザーの剥離性にばらつきを生じ、その結果凹凸
微細形状に損傷が起こり、満足な信号特性が得られない
という問題がしばしば発生している。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in each of the master, mother, and stamper duplication steps as described above, for example, when the mother is duplicated from the master, the mother is duplicated even if the release coating is performed under the same conditions. Due to the electroforming conditions at the time of the formation, the peelability of the mother from the master varies, and as a result, the fine irregularities are damaged, and a problem that satisfactory signal characteristics cannot be obtained often occurs.

そこで本発明は、剥離後の溝形状が良好な高品質のス
タンパーを得ることができるようにした複製用スタンパ
ーの製造方法を提供することを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a stamper for duplication, which can obtain a high-quality stamper having a good groove shape after peeling.

[課題を解決すべき手段] 上記目的を達成するため本発明は、ガラス基板にフォ
トリソグラフィーにより凹凸微細形状を形成し、導電性
被膜を付与した後、ニッケル電鋳浴中に浸漬してスタン
パーを得るようにした複製用スタンパーの製造方法にお
いて、上記ニッケル電鋳浴中での浸漬により発生する自
然電極電位が参照電極に対して−130mv以上で電鋳複製
を開始するようにした。
[Means to Solve the Problems] In order to achieve the above object, the present invention provides a method for forming a concave and convex fine shape on a glass substrate by photolithography, applying a conductive film, and immersing the stamper in a nickel electroforming bath to form a stamper. In the method for producing a duplicating stamper thus obtained, the electroforming duplication is started when the natural electrode potential generated by immersion in the nickel electroforming bath is -130 mv or more with respect to the reference electrode.

[作用] このような構成を有する装置においては、電鋳条件が
常時監視されながらニッケル電鋳が行なわれることとな
り、電鋳条件のばらつきが防止されるようになってい
る。
[Operation] In the apparatus having such a configuration, nickel electroforming is performed while the electroforming conditions are constantly monitored, and variations in the electroforming conditions are prevented.

[実施例] 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

まずスタンパーの製造工程を第2図にしたがって説明
する。第2図(a)に示されるガラス基板1に対して、
第2図(b)に示されるようにフォトレジスト層2が膜
状に塗布された後、このフォトレジスト膜層2に対して
フォトリソグラフィーによる露光・現像の各工程が施さ
れて信号の書き込みが行なわれ、これによって第2図
(c)に示されるような凹凸状をなす微細パターンが形
成されガラス原盤を得る。つぎに第2図(d)に示され
るように、電鋳用の導電性皮膜層3が蒸着、スパッタリ
ング、CVDなどによって形成される。さらにニッケル電
鋳法によって金属皮膜層が形成された後、導電性薄膜3
およびこれと一体になった金属皮膜層が上記ガラス原盤
から剥離されてフォトレジストが洗浄・除去され、第2
図(e)に示されるようなスタンパーすなわちマスター
4が得られる。
First, the manufacturing process of the stamper will be described with reference to FIG. With respect to the glass substrate 1 shown in FIG.
After the photoresist layer 2 is applied in the form of a film as shown in FIG. 2 (b), each step of exposure and development by photolithography is performed on the photoresist film layer 2 to write a signal. As a result, a fine pattern having irregularities as shown in FIG. 2 (c) is formed, and a glass master is obtained. Next, as shown in FIG. 2 (d), a conductive coating layer 3 for electroforming is formed by vapor deposition, sputtering, CVD or the like. Further, after the metal film layer is formed by the nickel electroforming method, the conductive thin film 3 is formed.
And the metal film layer integrated therewith is peeled from the glass master and the photoresist is washed and removed.
A stamper, that is, a master 4 as shown in FIG.

一般には、上述のようにして形成されたマスター4を
金型として用い、マスター4上の凹凸状微細パターンを
プラスチック基板に転写し、これを例えば光ディスク用
基板として用いる。また量産の見地からマスター4の消
耗が問題になる場合には、上記工程を繰り返してマスタ
ー4を製造するかあるいは工程の簡易化および歩留の向
上のために以下の工程が採られる。すなわち上記マスタ
ー4を母型とし、第2図(f)に示されるように、上記
マスター4の表面に剥離皮膜層5が処理形成された後、
ニッケル電鋳法によって金属層が形成され、これを剥離
することによって単独のマザーを得る。この場合のマザ
ー上の凹凸状微細パターンは上記マスター4と逆にな
る。
In general, the master 4 formed as described above is used as a mold, and the fine irregular pattern on the master 4 is transferred to a plastic substrate and used as, for example, a substrate for an optical disk. If the consumption of the master 4 becomes a problem from the standpoint of mass production, the above steps are repeated to manufacture the master 4, or the following steps are taken to simplify the steps and improve the yield. That is, after the master 4 is used as a matrix, as shown in FIG. 2 (f), after the release coating layer 5 is formed on the surface of the master 4,
A metal layer is formed by nickel electroforming, and a single mother is obtained by removing the metal layer. In this case, the uneven fine pattern on the mother is opposite to that of the master 4.

この場合のニッケル電鋳法に用いられる装置を第1図
に基づいて説明する。第1図に示されるように、電解液
を蓄える電解槽11内には、上記マスター4に剥離皮膜層
5が処理形成されてなる陰極12と、中空容器状をなすニ
ッケル材料からなる陽極13とが浸されている。上記陰極
12およびニッケル陽極13は、電解液中に完全に没するよ
うにして配置されている。本実施例で用いられているニ
ッケル電解用の電解メッキ液にはスルファミン酸ニッケ
ルが450g/l含有されているとともに、電解液温度が50
℃、PH値が4.0に設定されている。
An apparatus used in the nickel electroforming method in this case will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, in an electrolytic cell 11 for storing an electrolytic solution, a cathode 12 formed by processing and forming a release film layer 5 on the master 4 and an anode 13 made of a nickel material in a hollow container shape are provided. Is soaked. The above cathode
12 and the nickel anode 13 are arranged so as to be completely immersed in the electrolytic solution. The electrolytic plating solution for nickel electrolysis used in this example contains nickel sulfamate at 450 g / l, and the electrolytic solution temperature is 50
° C and PH values are set to 4.0.

また上記電解槽11内の電解メッキ液は、塩橋14を介し
て参照槽15内の飽和塩化カリウム溶液に連絡されてお
り、これにより電気化学的な測定系が構築されている。
なお上記参照槽15内には、参照電極としての飽和甘こう
電極(SCE)16が浸されている。さらに上記電解槽11内
の陰極12、ニッケル陽極13および参照槽15内の飽和甘こ
う電極(SCE)16は、エレクトロメーター17にそれぞれ
接続されており、このエレクトロメーター17によって自
然電極電位の経時変化がモニターされながらニッケル電
鋳が行なわれるようになっている。
Further, the electrolytic plating solution in the electrolytic cell 11 is connected to the saturated potassium chloride solution in the reference tank 15 via the salt bridge 14, thereby constructing an electrochemical measuring system.
In the above-mentioned reference tank 15, a saturated ginger electrode (SCE) 16 as a reference electrode is immersed. Further, a cathode 12, a nickel anode 13 in the electrolytic cell 11 and a saturated galvanic electrode (SCE) 16 in the reference cell 15 are connected to an electrometer 17, respectively. Is monitored and nickel electroforming is performed.

以下実際にニッケル電鋳を行なった3例の結果につい
て述べる。
Hereinafter, results of three examples in which nickel electroforming was actually performed will be described.

まず第1実施例においては、エレクトロメーター17に
よって計測される自然電極電位が−80mVになったときに
ニッケル電鋳を開始してマザーを複製した。剥離後、マ
スターおよびマザーのIDピットの深さを測定した結果が
第3図に示されている。このように本第1実施例によれ
ば、溝形状の転写性が良好に維持される。また剥離後の
マザーの反り量を測定した結果が第4図に示されてい
る。このように本第1実施例によれば、反りのない高品
質なスタンパーを得ることができる。さらに上記マザー
からサンの複製を得る場合も同様に、電極電位が−80mV
になったときにニッケル電鋳を開始してサンを得た。こ
のサンについても上記マザーと同様の結果を得た。すな
わち本第1実施例によれば、溝形状の転写性が良好で反
りのない高品質なスタンパーを得ることができる。
First, in the first embodiment, when the natural electrode potential measured by the electrometer 17 became -80 mV, nickel electroforming was started to duplicate the mother. FIG. 3 shows the results of measuring the depths of the ID pits of the master and the mother after the separation. As described above, according to the first embodiment, good transferability of the groove shape is maintained. FIG. 4 shows the result of measuring the amount of warpage of the mother after peeling. As described above, according to the first embodiment, a high-quality stamper without warpage can be obtained. Furthermore, when obtaining a duplicate of Sun from the mother, the electrode potential is also -80 mV.
Then, nickel electroforming was started to obtain sun. The same result as that of the mother was obtained for this sun. That is, according to the first embodiment, it is possible to obtain a high-quality stamper having good groove shape transferability and no warpage.

また第2実施例においては、エレクトロメーター17に
よって計測される自然電極電位が−130mVになったとき
に、ニッケル電鋳を開始してマザーを複製した。剥離
後、マスターおよびマザーのIDピットの深さを測定した
結果が第3図に示されている。このように本第2実施例
によっても溝形状の転写性が良好に維持される。また剥
離後のマザーの反り量を測定した結果が第4図に示され
ている。このように本第2実施例によっても反りのない
高品質なスタンパーを得ることができる。さらに上記マ
ザーからサンの複製を得る場合も同様に、電極電位が−
130mVになったときにニッケル電鋳を開始してサンを得
た。このサンも上記マザーと同様の結果を得た。すなわ
ち本第2実施例によれっても、溝形状の転写性が良好で
反りのない高品質なスタンパーを得ることができる。
In the second embodiment, when the natural electrode potential measured by the electrometer 17 became -130 mV, nickel electroforming was started to duplicate the mother. FIG. 3 shows the results of measuring the depths of the ID pits of the master and the mother after the separation. As described above, also according to the second embodiment, the transferability of the groove shape is well maintained. FIG. 4 shows the result of measuring the amount of warpage of the mother after peeling. As described above, according to the second embodiment, a high-quality stamper without warpage can be obtained. Further, when a copy of Sun is obtained from the mother, the electrode potential is similarly-
When the voltage reached 130 mV, nickel electroforming was started to obtain a sun. This sun also obtained the same results as the mother. That is, according to the second embodiment, a high-quality stamper having good groove shape transferability and no warpage can be obtained.

さらに比較例として、電極電位が−280mVになったと
きにニッケル電鋳を開始してマザーを複製するものを実
施した。剥離後、マスターおよびマザーのIDピットの深
さを測定した結果が第3図に示されている。この比較例
においては、マザーのIDピットがマスターのIDピットに
比べて60Å浅くなっていた。また剥離後のマザーの反り
量を測定した結果が第4図に示されている。この比較例
においては、マザーの反り量が90μmになっていた。さ
らにマザーからサンの複製を得る場合も同様に、電極電
位が−280mVになったときにニッケル電鋳を開始してサ
ンを得た。このサンのIDピットは、マスターのIDピット
に比べて100Å浅くなっているとともに、反り量は150μ
mに達していた。すなわち本比較例によれば、溝形状の
転写性に不良となるのみならず、反りが大きくなってし
まうことからディスクの内外周で溝形状にかなりの差が
みられ、ピット深さの減少による信号特性の劣化が大き
くなって品質の維持が不可能となった。
Further, as a comparative example, a method of starting nickel electroforming and duplicating the mother when the electrode potential became -280 mV was implemented. FIG. 3 shows the results of measuring the depths of the ID pits of the master and the mother after the separation. In this comparative example, the mother ID pit was shallower by 60 mm than the master ID pit. FIG. 4 shows the result of measuring the amount of warpage of the mother after peeling. In this comparative example, the amount of warpage of the mother was 90 μm. Similarly, when a duplicate of the sun was obtained from the mother, nickel electroforming was started when the electrode potential became -280 mV to obtain a sun. The Sun ID pit is 100 mm shallower than the master ID pit, and the warpage is 150μ.
m had been reached. That is, according to this comparative example, not only the transferability of the groove shape becomes poor, but also the warpage becomes large, so that a considerable difference is observed in the groove shape on the inner and outer circumferences of the disk, and the pit depth is reduced. Deterioration of the signal characteristics became so great that quality could not be maintained.

[発明の効果] 以上述べたように本発明は、溝形状の転写性が良好で
高品質なスタンパーを得ることができる。
[Effects of the Invention] As described above, the present invention can provide a high-quality stamper having good groove shape transferability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例における電鋳装置を示した側
面説明図、第2図(a)ないし(f)は電鋳工程を表わ
した説明図、第3図は複製スタンパーの溝再現性を表わ
した線図、第4図は複製スタンパーの反り量を表わした
線図である。 11……電解槽、12……陰極、13……陽極、17……エレク
トロメーター。
1 is an explanatory side view showing an electroforming apparatus according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2 (a) to 2 (f) are explanatory views showing an electroforming process, and FIG. 3 is a reproduction of a groove of a duplicate stamper. FIG. 4 is a diagram showing the amount of warpage of the duplication stamper. 11 ... electrolyzer, 12 ... cathode, 13 ... anode, 17 ... electrometer.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ガラス基板にフォトリソグラフィーにより
凹凸微細形状を形成し、導電性被膜を付与した後、ニッ
ケル電鋳浴中に浸漬してスタンパーを得るようにした複
製用スタンパーの製造方法において、 上記ニッケル電鋳浴中での浸漬により発生する自然電極
電位が参照電極に対して−130mv以上で電鋳複製を開始
するようにしたことを特徴とする複製用スタンパーの製
造方法。
A method for producing a stamper for duplication, wherein a stamper is obtained by forming a concave / convex fine shape on a glass substrate by photolithography, applying a conductive film, and then immersing the stamper in a nickel electroforming bath. A method for producing a duplicating stamper, characterized in that electroforming duplication is started when a natural electrode potential generated by immersion in a nickel electroforming bath is -130 mv or more with respect to a reference electrode.
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