JP4364059B2 - 光ディスク製造方法および製造装置 - Google Patents

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Description

この発明は、DVDやブルーレイなどの光ディスクの製造方法および製造装置に関し、特に、真空容器内で円板状の基板に部分的にマスクをした状態でスパッタリングによって複数の成膜を行なう光ディスクの製造方法および製造装置に関する。
近年、レーザ光を利用して書き込み可能なDVDディスクなどの光ディスクが開発され利用されている(特許文献1参照)。従来のDVD−RAMやDVD−RWなどの書き込み可能な光ディスクは、たとえば図7に示すように、厚さ0.6mmで円形のポリカーボネートなどの透明のプラスチック製基板1の片面に、第1の誘電膜2、記録膜3、第2の誘電膜4、保護膜5、反射膜6を真空中のスパッタリングによって成膜し、その外側に接着剤7を塗布してもう1枚のポリカーボネートなどのプラスチック製カバー基板8を貼り合わせたものである。
記録膜3は、レーザ光を当てたときに加熱され、温度が上昇することによって、結晶状態からアモルファス状態に相変化を起こし、これによって情報を記録することができる。記録膜3は、テルルなどの合金からなり、一般に環境の温度や湿気などに対して弱い。
第1および第2の誘電膜2、4は、ZnS,SiOなどの透明な絶縁材料からなり、記録膜3に比べて温度や湿気などに対して強い。
従来、光ディスクでは、スパッタリングのさいに内周9および外周10にマスクを取り付けて、そのマスク部分の成膜を行なわず、カバー基板8を貼り合わせるさいに使用する接着剤7が内周および外周に流れ出すようにして、第1の誘電膜2、記録膜3、第2の誘電膜4、保護膜5、反射膜6の端部を覆うようにしていた。これにより、内周および外周に無色透明の部分が確保されるので見栄えがよく、しかも記録膜3の端部が接着剤7によって保護されていた。なお、図に示すように、光ディスクの中心には、取り付け駆動用の貫通孔11が設けられている。
特開平8−227536号公報
スパッタリングのときに内周部と外周部にマスクがあると、特に、透明な絶縁材料(誘電体材料)のスパッタリングのときにマスクの温度が上昇し、これによって基板温度が上昇する。このため、アーキング(放電)が起こりやすくなる。また、絶縁材料の成膜のさいにマスクの影響によって膜分布が、たとえば20%も悪くなる。さらに、密着性が悪いために、絶縁材料の剥がれ、汚れ付着、ピンホール発生が多くなる。また、記録膜の耐腐食性も不充分である。さらに、すべての成膜時にマスクを付けておくとマスクライフが短いという課題もあった。
これに対して、特許文献1には、記録膜の端部を保護膜の端部よりも内側に配置し、記録膜をはさみ込む二つの保護膜を記録膜の端部の外側で突き合わせることによって記録膜を保護する構造が開示されている。そして、保護膜の外周に保護コート膜が外周全体を覆うように配置されている。しかし、保護コート膜(たとえば合成樹脂系接着剤)と保護膜(ZnS,SiOなどの誘電膜)との接着性は、保護コート膜と基板との接着性に比べて悪く、保護コート膜の剥がれの懸念がある。
また、内周マスクなしでスパッタ成膜すると、ディスク基板の取り付け駆動用の貫通孔やその周辺にまで成膜され、後の工程でこれが剥がれることなどによりトラブルの原因になりうる。
本発明は上記課題を解決するものであって、スパッタリングによって複数層の膜を順次形成する場合におけるマスクの悪影響を抑制して優れた性能の光ディスクの製造方法および製造装置を提供することを目的とする。
本発明は上記目的を達成するものであって、請求項1に記載の発明は、円板状のディスク基板の片面上にスパッタリングによって複数層の膜を順次形成する光ディスクの製造方法において、真空容器内の真空を保持しながらディスク基板を真空容器内に搬入する搬入工程と、前記真空容器内のディスク基板の前記片面の内周に内周マスクを取り付ける内周マスク取り付け工程と、前記真空容器内のディスク基板の前記片面の外周に外周マスクを取り付ける外周マスク取り付け工程と、前記内周マスクおよび外周マスクを前記ディスク基板に取り付けた状態で、前記ディスク基板の前記片面にスパッタ成膜する外周マスク付き成膜工程と、前記真空容器内で前記外周マスクをディスク基板から取り外す外周マスク取り外し工程と、前記内周マスクをディスク基板に取り付け、かつ、外周マスクをディスク基板に取り付けていない状態で、前記ディスク基板の側面の成膜を防ぎながら前記ディスク基板の前記片面にスパッタ成膜する外周マスクなし成膜工程と、前記真空容器内で前記内周マスクをディスク基板から取り外す内周マスク取り外し工程と、前記外周マスク付き成膜工程、外周マスクなし成膜工程、外周マスク取り外し工程および内周マスク取り外し工程の後に、前記外周マスクおよび内周マスクを取り外した状態で前記真空容器内の真空を保持しながら前記ディスク基板を前記真空容器から搬出する搬出工程と、を有することを特徴とする光ディスク製造方法である。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の光ディスク製造方法において、前記ディスク基板は透明なプラスチック製の板であって、前記複数層の膜は、温度変化に応じた金属の相変化を利用して情報の記録が可能な記録膜と、この記録膜に接する透明な誘電膜と、光を反射する反射膜とを含み、前記記録膜および反射膜は前記外周マスク付き成膜工程によって形成され、前記誘電膜は前記外周マスクなし成膜工程によって形成されること、を特徴とする光ディスク製造方法。
また、請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の光ディスク製造方法において、前記搬出工程の後に、前記複数層の膜の外側および前記ディスク基板の側面に接着剤を介在させ、その接着剤の外側にカバー部材を貼り付ける貼り付け工程をさらに有すること、を特徴とする。
また、請求項4に記載の発明は、円板状のディスク基板の片面上にスパッタリングによって複数層の膜を順次形成するための光ディスクの製造装置において、真空容器と、この真空容器内の真空を保持しながらその真空容器内にディスク基板を搬入し、また前記真空容器から成膜済みのディスク基板を搬出するロードロック機構と、前記真空室内で複数のディスク基板を周方向に並べて配置して間欠的に回転して前記ディスク基板を順次搬送する回転テーブルと、前記真空容器内で前記回転テーブルによって搬送されたディスク基板の片面に対してスパッタリングによって成膜を行なう複数の成膜室と、前記複数の成膜室の一部に対応する位置で、その成膜室での成膜のときにディスク基板の外周部に外周マスクを取り付け、また、そのディスク基板から外周マスクを取り外すマスクチェンジャと、前記回転テーブルの上に配置され、前記ディスク基板から外周マスクを取り外しているときにその外周マスクを置いておくマスクホルダと、前記真空容器内に搬入されたディスク基板が前記複数の成膜室での成膜を行なう前にそのディスク基板の内周に内周マスクを取り付ける内周マスク取り付け機構と、前記ディスク基板が前記複数の成膜室での成膜を行なった後で前記真空容器外に搬出される前に前記内周マスクを前記ディスク基板から取り外す内周マスク取り外し機構と、前記成膜室で前記外周マスクを取り外した状態で成膜するときに前記ディスク基板の側面への成膜を抑制するために前記ディスク基板の側面に沿って配置された障壁と、を有すること、を特徴とする。
また、請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の光ディスク製造装置において、前記障壁は、前記ディスク基板の前記片面と反対側の平面で前記ディスク基板を保持する壁面に窪みを形成することによって構成されていること、を特徴とする。
また、請求項6に記載の発明は、請求項4または5に記載の光ディスク製造装置において、前記マスクホルダを冷却するための冷却手段を有すること、を特徴とする。
本発明によれば、スパッタリングによる成膜を伴う光ディスクの製造過程で、外周マスクが必要な工程でだけ外周マスクを取り付けた状態で成膜を行ない、他の工程では外周マスクを取り付けない状態で成膜を行なうことができる。これにより、スパッタリングにおけるマスクの悪影響を抑制でき、絶縁膜の膜分布の均一化、マスクと基板の間のアーキングの抑制、絶縁材料の膜の剥がれ、汚れ付着、ピンホール発生を抑制し、記録膜の耐腐食性を向上できる。また、すべての成膜工程を外周マスク付きで行なう場合に比べて、マスク使用時間が短縮されるので、マスクの寿命が長くなる。
また、内周マスクは付けた状態で成膜を行なうので、後の工程で内周部の膜の剥がれによるトラブルを回避できる。しかも、内周マスクを付けていることによる膜厚の不均一などによる悪影響は無視できる。
また、外周マスクなしの成膜工程でディスク基板の側面の成膜が抑制されるので、成膜後にディスク基板の側面を接着剤で良好な状態で接着することができる。
さらに、真空容器内の真空を保持したまま、しかもマスクを真空容器の外に取り出すことなしに多数のディスク基板に成膜処理を施すことができるので、作業効率がよい。
図1〜図5を参照して本発明に係る光ディスク製造装置の実施の形態を説明する。ここで、図1は光ディスク製造装置の模式的平面図であって、図2は図1のA−A線矢視立断面図、図3は図1のB−B線矢視立断面図、図4は図2のディスク基板付近拡大立断面図、図5は図1のC−C線矢視拡大立断面図である。
図1および図2に示すように、真空容器20の中に回転テーブル21が収容され、回転テーブル21は回転テーブル駆動モータ23によって間欠的に回転できるようになっている。回転テーブル21の円周に沿って複数個(図1の例では12個)のサセプタ22が配置されている。各サセプタ22には、ディスクホルダ80が保持され、ディスクホルダ80上に、処理対象物であるディスク基板1が載置されている。ディスク基板1およびディスクホルダ80は、サセプタ20に支持されたディスクモータ81によって回転されるようになっている。これは、成膜時にディスク基板1を回転させることによって膜厚をなるべく均一にするためである。
回転テーブル21上のディスク基板1の停止位置のうちの5箇所に成膜室25a、25b、25c、25d、25eが配置されている。成膜室25a〜25eは、アノードマスク26と、カソードであるターゲット27と、スパッタ源28とを有する。また、成膜室25の下方に、サセプタプッシャ29が配置され、サセプタプッシャシリンダ30によってディスク基板1が載置されたサセプタ22が押し上げられ、ディスク基板1が成膜室25に入った状態で密閉されるようになっている。
回転テーブル21上のディスク基板1の停止位置のうちの1箇所にロードロック機構30が配置されていて、真空容器20の真空を保持したままで、処理対象となるディスク基板1を真空容器20内に1枚ずつ搬入し、成膜済みのディスク基板1を真空容器20外へ1枚ずつ搬出できるようになっている。ロードロック機構30には、真空容器20の蓋31の開口32、真空容器20の下部に設けられたサセプタプッシャ33やサセプタプッシャシリンダ34が含まれる。
ロードロック機構30の外側には、大気中ピックアンドプレース機構40が配置され、処理対象となるディスク基板1をロードロック機構30に1枚ずつ搬入し、成膜済みのディスク基板1をロードロック機構30から真空容器20外へ搬出できるようになっている。
サセプタプッシャ33をサセプタプッシャシリンダ34によって押し上げることにより、サセプタ22が開口32に押し付けられ、サセプタ22の上面に成膜済みのディスク基板1が載置された状態で密閉される。
このとき、大気中ピックアンドプレース機構40のロードロック機構30側(図1および図2で右側)の受け部35の下部の機械的把持機構36が成膜済みディスク基板1を把持する。その後、大気中ピックアンドプレース機構40のピックアンドプレースシリンダ41が上昇することによって、その下方の受け部35が図2の点線の位置まで上昇し、これとともに成膜済みディスク基板1が上昇する。このとき、サセプタ22によって、真空容器20内の真空が保持されている。このとき、ロードロック機構30から遠い方(図1および図2では左側)の大気中ピックアンドプレース機構40の受け部35には、成膜前のディスク基板1が機械的把持機構36によって把持されている。
その後、大気中ピックアンドプレースモータ42によって大気中ピックアンドプレースアーム43が回転し、成膜前のディスク基板1と成膜後のディスク基板1の位置が入れ替えられ、上記と逆の手順で、成膜前のディスク基板1がサセプタ22上に載置され、真空容器20内の真空を保持したままで、成膜前のディスク基板1が真空容器20内に搬入される。
図1に示すように、各成膜室25a〜25e同士の間の回転テーブル21上にマスク着脱部45b、45c、45d、45eが配置されている。また、成膜室25a、25eとロードロック機構30の間の回転テーブル21の上にはマスク着脱部45a、45fが配置されている。また、回転テーブル21の上の各ディスク基板1位置に対応する内側位置にマスクホルダ46が配置されている。
図3に示すように、マスク着脱部45a〜45fとこれらに対応するマスクホルダ46とをまたぐ位置にマスクチェンジャ50が配置されている。マスクチェンジャ50は、マスク着脱部45a〜45fとこれらに対応するマスクホルダ46との間で、内周マスク51および外周マスク52を個別に移動できるようになっている。すなわち、マスクチェンジャ50は、マスクチェンジャモータ53によって回転可能なアーム54を有し、アーム54の下面に内周マスク用電磁石56aおよび外周マスク用電磁石56bが取り付けられている。マスク51、52は磁性体(好ましくは強磁性体)材料からなり、電磁石56a、56bの電流を入り切りすることにより、内周マスク51および外周マスク52を個別に持ち上げたり降ろしたりすることができる。
回転テーブル21の間欠的な回転により、ディスク基板1は、ロードロック30の位置から、マスク着脱部45a、成膜室25a、マスク着脱部45b、・・・の順に図1の反時計方向に順次回転して移動し、1回転した後に再びロードロック30の位置から回転テーブル21を離れる。
ロードロック機構30から搬入されたディスク基板1には内周マスク51も外周マスク52も取り付けられていない。そして、最初のマスク着脱部45aで内周マスク51が取り付けられる。内周マスク51は、最後のマスク着脱部45fでディスク基板1から取り外される。
一方、外周マスク52は、成膜室25a〜25eでの工程の種類により、ディスク基板1に取り付けられたり外されたりする。図示の例では、成膜室25a、25c、25dでは外周マスク52なしで成膜が行なわれ、成膜室25b、25eでは外周マスク52付きで成膜が行なわれる。
図3に示すように、マスクホルダ46内には冷却流路85が形成され、たとえば回転テーブル21のシャフト内を通して水などの冷却材が流される。これにより、マスクホルダ46が冷却され、マスクホルダ46の上に載置されるマスク51、52が冷却される。
次に、成膜されるときのディスク基板1周辺の状況を図4を参照して説明する。図4は、外周マスク51が取り付けられていない場合(たとえば成膜室25c内での状況)を示している。
図4において、ディスク基板1はディスクホルダ80の上面に載置され、このディスクホルダ80上面のディスク基板1の周りのディスク基板1の側面の近くを覆うように突起(障壁)63が形成されている。なお、ディスクホルダ80の上面にディスク基板1の大きさに合う浅い窪みを設けることにより、その外側に突起63が形成されるということもできる。
突起63の高さ(すなわち窪みの深さ)は、ディスク基板1の厚さ(たとえば0.6mm)とほぼ同じ高さが好ましい。この突起63によって、ディスク基板1の側面が覆われることになり、スパッタ成膜のさいに、ディスク基板1の側面への成膜が抑制される。なお、内周マスク52はディスク基板1の貫通孔11に嵌め込まれ、ディスク基板1の内周部を覆い、この部分の成膜を阻止する。
この実施の形態によれば、たとえば誘電膜がディスク基板1側壁を覆うことが抑制され、その結果、成膜後に接着剤が基板側壁に直接接着することができ、接着特性を改善できる。
図5は、図4の構成の場合に、外周マスク51をディスク基板1に取り付けた状態を示している。図5に示すように、環状の外周マスク51を突起63の上に被せるようにすればよい。突起63の高さと外周マスク51の厚さを合わせておくことにより、外周マスク51の下面とディスク基板1外周部の上面との間の隙間をなくすことができる。
なお、図2で、符号70は、真空容器20内を点検するための点検窓である。
ディスク基板1に成膜を行なうに当たり、記録膜3と反射膜6は外周マスク51を取り付けて成膜し、第1の誘電膜2、第2の誘電膜4、保護膜5は外周マスク51なしで成膜するのが好ましい。記録膜3の端部が他の膜の端部の内側にあることにより記録膜3が保護される。さらに、反射膜5の端部が他の膜の端部の内側にあることにより、光ディスクの外周が無色透明になり、従来と同等の見栄えを確保できる。
以上説明した光ディスク製造装置によってディスク基板1に成膜を行なった後に、最も外側の反射膜6の上に接着剤7を介してカバー基板8を貼り合わせる。このようにしてできた光ディスクの立断面を図6に示す。
前述のように、外周マスク51付きで成膜した記録膜3と反射膜6の端部はディスク基板1の外周よりも内側にあり、外周マスクなしで成膜した第1の誘電膜2、第2の誘電膜4、保護膜5の端部はディスク基板1の外周端部と揃った位置まで延びている。しかも、外周マスク51なしで成膜したときにディスク基板1の側面の成膜が抑制されるので、接着剤7がディスク基板1の側面に直接接し、よく接着する。
また、一部の成膜を外周マスク51なしで行なうことにより、外周部の膜厚の均一化、マスク寿命の延長が図られる。
内周マスク52は取り付けたまますべての成膜を行なうので、内周部で膜の剥がれやディスク基板の位置ずれなどのトラブルを防ぐことができる。しかも、内周マスク付きで成膜することによる内周部の膜厚の不均一の影響は無視できる程度である。内周マスクによる悪影響が外周マスクに比べて少ない理由は、内周部は成膜室の中央に位置しているので真空度が高く膜厚の分布が均一になりやすいこと、成膜のさいのディスク基板の回転による線速度が内周部の方が遅いので成膜に有利なことなどによる。
以上の説明では、光ディスクとしてDVDの例を主としたが、光ディスクとして、最近開発されているブルーレイを採用することもできる。この場合、たとえば図6のカバー基板8の代わりにカバーシール(カバー部材)が用いられる。
本発明に係る光ディスク製造装置の一実施の形態の模式的平面図。 図1のA−A線矢視立断面図。 図1のB−B線矢視立断面図。 図2のディスク基板付近拡大立断面図。 図1のC−C線矢視拡大立断面図。 本発明に係る光ディスク製造装置によって製造された光ディスクの一実施の形態の左半分を示す部分立断面図。 従来の光ディスクの左半分を示す部分立断面図。
符号の説明
1:基板、2:第1の誘電膜、3:記録膜、4:第2の誘電膜、5:保護膜、6:反射膜、7:接着層、8:カバー基板、9:内周、10:外周、11:貫通孔、20:真空容器、21:回転テーブル、22:サセプタ、23:回転テーブル駆動モータ、25a〜25e:成膜室、26:アノードマスク、27:ターゲット、28:スパッタ源、29:サセプタプッシャ、30:サセプタプッシャシリンダ、31:蓋、32:開口、33:サセプタプッシャ、34:サセプタプッシャシリンダ、35:受け部、36:機械的把持機構、40:大気中ピックアンドプレース機構、41:ピックアンドプレースシリンダ、42:大気中ピックアンドプレースモータ、43:大気中ピックアンドプレースアーム、45a〜45f:マスク着脱部、46:マスクホルダ、50:マスクチェンジャ、51:内周マスク、52:内周マスク、53:マスクチェンジャモータ、54:アーム、56a:内周マスク用電磁石、56b:外周マスク用電磁石、60:窪み、61:側面、63:突起、70:点検窓、80:ディスクホルダ、81:ディスクモータ、85:冷却流路

Claims (6)

  1. 円板状のディスク基板の片面上にスパッタリングによって複数層の膜を順次形成する光ディスクの製造方法において、
    真空容器内の真空を保持しながらディスク基板を真空容器内に搬入する搬入工程と、
    前記真空容器内のディスク基板の前記片面の内周に内周マスクを取り付ける内周マスク取り付け工程と、
    前記真空容器内のディスク基板の前記片面の外周に外周マスクを取り付ける外周マスク取り付け工程と、
    前記内周マスクおよび外周マスクを前記ディスク基板に取り付けた状態で、前記ディスク基板の前記片面にスパッタ成膜する外周マスク付き成膜工程と、
    前記真空容器内で前記外周マスクをディスク基板から取り外す外周マスク取り外し工程と、
    前記内周マスクをディスク基板に取り付け、かつ、外周マスクをディスク基板に取り付けていない状態で、前記ディスク基板の側面の成膜を防ぎながら前記ディスク基板の前記片面にスパッタ成膜する外周マスクなし成膜工程と、
    前記真空容器内で前記内周マスクをディスク基板から取り外す内周マスク取り外し工程と、
    前記外周マスク付き成膜工程、外周マスクなし成膜工程、外周マスク取り外し工程および内周マスク取り外し工程の後に、前記外周マスクおよび内周マスクを取り外した状態で前記真空容器内の真空を保持しながら前記ディスク基板を前記真空容器から搬出する搬出工程と、
    を有することを特徴とする光ディスク製造方法。
  2. 請求項1に記載の光ディスク製造方法において、
    前記ディスク基板は透明なプラスチック製の板であって、
    前記複数層の膜は、温度変化に応じた金属の相変化を利用して情報の記録が可能な記録膜と、この記録膜に接する透明な誘電膜と、光を反射する反射膜とを含み、
    前記記録膜および反射膜は前記外周マスク付き成膜工程によって形成され、
    前記誘電膜は前記外周マスクなし成膜工程によって形成されること、
    を特徴とする光ディスク製造方法。
  3. 請求項1または2に記載の光ディスク製造方法において、前記搬出工程の後に、前記複数層の膜の外側および前記ディスク基板の側面に接着剤を介在させ、その接着剤の外側にカバー部材を貼り付ける貼り付け工程をさらに有すること、を特徴とする光ディスク製造方法。
  4. 円板状のディスク基板の片面上にスパッタリングによって複数層の膜を順次形成するための光ディスクの製造装置において、
    真空容器と、
    この真空容器内の真空を保持しながらその真空容器内にディスク基板を搬入し、また前記真空容器から成膜済みのディスク基板を搬出するロードロック機構と、
    前記真空室内で複数のディスク基板を周方向に並べて配置して間欠的に回転して前記ディスク基板を順次搬送する回転テーブルと、
    前記真空容器内で前記回転テーブルによって搬送されたディスク基板の片面に対してスパッタリングによって成膜を行なう複数の成膜室と、
    前記複数の成膜室の一部に対応する位置で、その成膜室での成膜のときにディスク基板の外周部に外周マスクを取り付け、また、そのディスク基板から外周マスクを取り外すマスクチェンジャと、
    前記回転テーブルの上に配置され、前記ディスク基板から外周マスクを取り外しているときにその外周マスクを置いておくマスクホルダと、
    前記真空容器内に搬入されたディスク基板が前記複数の成膜室での成膜を行なう前にそのディスク基板の内周に内周マスクを取り付ける内周マスク取り付け機構と、
    前記ディスク基板が前記複数の成膜室での成膜を行なった後で前記真空容器外に搬出される前に前記内周マスクを前記ディスク基板から取り外す内周マスク取り外し機構と、
    前記成膜室で前記外周マスクを取り外した状態で成膜するときに前記ディスク基板の側面への成膜を抑制するために前記ディスク基板の側面に沿って配置された障壁と、
    を有すること、を特徴とする光ディスク製造装置。
  5. 請求項4に記載の光ディスク製造装置において、
    前記障壁は、前記ディスク基板の前記片面と反対側の平面で前記ディスク基板を保持する壁面に窪みを形成することによって構成されていること、を特徴とする光ディスク製造装置。
  6. 請求項4または5に記載の光ディスク製造装置において、前記マスクホルダを冷却するための冷却手段を有すること、を特徴とする光ディスク製造装置。

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