JPH07141704A - 光ディスクの加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】複数枚の光ディスクパターンが転写された透明
樹脂基板から光ディスクを切り出す工程において、まず
複数枚のパターンの外周部を一挙に打ち抜き、そのあと
は一枚ずつ、パターンの位置決め制御系を有するプレス
加工機により中心穴を打ち抜く光ディスクの加工方法。 【効果】高精度，高速度で大量に生産できるようにな
り、新聞，週刊誌，雑誌などの光ディスク化が可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＣＤ−ＲＯＭなどの再
生専用型、および追記型，書換型の光ディスクの製法に
係り、特に、複数枚の光ディスク用パターンが転写され
た樹脂基板からディスクを打ち抜く方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクには再生専用型と書き込み可
能型とがある。前者にはレーザディスク（以下ＬＤ）や
コンパクトディスク（以下ＣＤ）があり、現在大量に生
産されている。再生専用型光ディスクにはこれら以外
に、マルチメディア媒体としてＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−
Ｉ、などがあり、これらは将来大きく発展しようとして
いる。とくに、電子出版物としてのＣＤ−ＲＯＭに対す
る期待は大きい。ＣＤ−ＲＯＭは、現在辞書，ナビゲー
ション用地図，電話帳，特許明細書，教材，百科事典，
ゲーム用ソフトなどに使用されている。さらに、将来は
新聞や週刊誌のように即時性と大量部数の要求される分
野にも展開するものと予想されている。従来の紙に比べ
れば、情報量あたりの光ディスクの重量と容積は非常に
小さくなり、森林資源上、また廃棄物の点でも有利とな
るはずである。また光ディスクの材料であるプラスチッ
クは再生利用の可能性も高い。

【０００３】ＣＤ−ＲＯＭを新聞などに適用するために
は、これを現在の印刷技術に匹敵する速度で作製する必
要がある。この要求に応える新しい作製方法は、特願平
3−222692号明細書に記載されている。これによる作製
プロセスを図５に従って説明する。まず、（ａ）に示す
ようにクロム膜１６付きガラス基板１５に回転塗布によ
りフォトレジスト膜１７を設けたあと、カッティング装
置により情報や案内溝に応じて変調したＡｒレーザ１９
で記録する。現像とクロムのエッチング工程を経て情報
ピットや案内溝を有するフォトマスク（ｂ）を作製す
る。（ｃ）に示すようにフォトレジスト１７を塗布した
Ｓｉウエハ２１に、このフォトマスクを密着させて露光
する。これを現像することにより、フォトレジスト膜に
ピットや溝などのパターンが形成される。つぎに、この
フォトレジストパターンをマスクにして反応性イオンエ
ッチングを行うことにより、Ｓｉ表面上に情報ピットや
案内溝が凹状ピット５として形成される。これをスタン
パ５として用いる。このようなスタンパの作製方法の特
徴は、短時間の間に多数枚のスタンパを作製できること
にある。

【０００４】複数枚のスタンパ５を図６の（ａ）（ｂ）
のように平坦なホルダ９に接着剤２３で固定する。この
スタンパ上のパターンは、紫外線硬化樹脂（ＵＶ樹脂）
を用いる２Ｐ(Photopolymerization）法により透明樹脂
基板１の表面に転写される。透明樹脂基板上に供給され
たＵＶ樹脂２４の上からスタンパを押しつけたあと、透
明樹脂基板側からＵＶランプ２７とシャッタ２６により
ＵＶ光を照射しＵＶ樹脂を硬化させる。スタンパから透
明樹脂基板を剥離することにより、一挙に多数枚の光デ
ィスク用パターンを有するレプリカ基板２８をとること
ができる。これを繰り返すことにより連続的にレプリカ
を作製することができる。レプリカの形成された樹脂シ
ート上に反射膜、あるいは記録膜を形成し、さらにその
上に保護膜用のフィルムを設ける。最後に、せん断加工
により内外周部を打抜いて光ディスクとする。また、デ
ィスクに切り出したあと、反射膜や記録膜を形成するこ
ともできる。多数枚のスタンパとＵＶ樹脂とを用いて、
一回の紫外線照射でスタンパの数だけのパターンを一挙
に転写することができる。つまり、光ディスク一枚当り
の転写時間は、従来の射出成形法に比べて数十倍の速さ
となる。これは現状の印刷速度に迫るものである。

【０００５】レプリカ基板作製のあと、光ディスクとす
るためには多数枚のパターンが転写されている樹脂基板
から、パターンの内外周部を短時間に大量に打ち抜く必
要がある。打ち抜き手には、図４に示したように、プレ
ス機械による剪断加工法ということになるが、問題は加
工精度である。その精度は、ＣＤ−ＲＯＭ仕様では次の
ようになっている。外径は１２０±０.３mm，内径は１
５＋０〜０.１mm，円形状信号ピット列に対する偏心は
±７０μｍとなっている。このように、内周加工に対す
る精度が厳しい。したがって、偏心を±２０μｍ以内に
抑える加工技術が必要となる。ここでレプリカ基板１枚
に１０枚の光ディスクパターンが形成されているケース
を考えてみる。一挙に１０枚のディスクを打ち抜くため
には、１０組の内外加工用パンチ１２とダイス１３が必
要となる。１０枚のパターンのうち１枚だけの位置を決
めて、他は予め固定されたパンチとダイスで打ち抜くこ
とができれば簡単である。しかし、このように１０組の
パンチとダイスの位置を予め固定しておいて打ち抜くと
いう方法を内径加工に採用することは極めて困難であ
る。つまり、樹脂基板上の光パターン間の相対的位置
は、ホルダにスタンパを接着する時の位置合わせ精度、
および樹脂基板の長さが周囲温度の変化により約１００
μｍ程度伸縮することになり、偏心を±７０μｍ以内と
することは不可能に近い。

【０００６】また別の方法として、複数枚の光ディスク
パターンが転写された樹脂基板を固定しておき、各パタ
ーンに対応したダイスとパンチの位置を、パターンに付
いている検出マークに合わせたあと、複数枚を同時に打
ち抜くことも可能である。しかし、このような打ち抜き
機械は、相当高価なものになる。また、ダイスとパンチ
を固定しておき、樹脂基板を動かして位置合わせをし
て、一個ずつ内径を加工することも可能であるが、これ
では時間がかかり過ぎる。従来の打ち抜き方法には、以
上のような欠点がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、短時
間で大量に、しかも安価に光ディスクを打ち抜く方法を
提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、複数枚
の光ディスクパターンが転写された透明樹脂基板から光
ディスクを切り出す場合に、まず、複数枚のパターンの
外周部を一挙に打抜き、そのあとは一枚ずつパターンの
位置決め制御系を有する加工機により内周部を打抜くこ
とにある。

【０００９】本発明を以下に詳しく述べる。この打ち抜
きプロセスでは、図１に示すように、まずパターンの外
周部を打抜く。例えば、１０組のパンチとダイスとを有
する加工機であれば、１回のストロークで一挙に１０枚
のレプリカを打抜くことができる。１０組のパンチとダ
イスの相対的な位置は予め設定し、固定されている。も
ちろん、樹脂基板に転写された１０枚の光ディスクパタ
ーンの位置に合わせて固定されている。

【００１０】この場合、樹脂基板上の光ディスクパター
ン間の相対的位置は、どの樹脂基板においても外径の許
容精度である±３００μｍ以内におさまっていなければ
ならない。このためには、図６の（ａ）（ｂ）のように
Ｓｉスタンパをホルダに接着するときに、各スタンパの
パターン位置が常に一定となるようにする必要がある。

【００１１】そこで図２に示したように、スタンパの外
周部に位置検出用マーク７を、また、図３のようにスタ
ンパの接着用に形成されたホルダの窪み部の周辺部に位
置検出用マーク１０を設ける。

【００１２】光学顕微鏡などを用いて、スタンパとホル
ダのマークを合わせて接着させる。これにより、マーク
合わせは±５０μｍの精度で可能である。つまり、各ス
タンパのパターン間の位置は、±５０μｍの精度で固定
することができるということになる。この精度であれ
ば、パンチとダイスの固定位置精度を±１００μｍとし
ても、外径の許容加工精度に対して十分な精度となって
いる。接着には瞬間接着剤，エポキシ接着剤，両面粘着
テープ類を使用することができる。

【００１３】内径加工は、図１のように外周だけ打ち抜
かれたディスク３を一枚ずつ打ち抜き光ディスク製品４
とする。一枚ずつの内径加工では、パンチとダイスの位
置を固定しておき、パターンの位置合わせは基板側を動
かす制御系とすることができ、加工機としては安価とな
る。このような内径打抜き加工機を複数台並べて加工す
ることにより、その加工処理速度を高めることができ
る。要するに、安価な装置で精度良く、しかも短時間に
大量の光ディスクを打抜くことが可能となる。

【００１４】

【作用】光ディスクパターンが複製された透明基板から
ディスクを切り出す工程において、まず外周部を打抜い
たあと、内周部を打抜くという方法により、精度良く、
しかも高速度で加工処理することができる。このことに
より、ＣＤ−ＲＯＭや他の光ディスク基板を、短時間で
大量に安く製造することができる。

【００１５】

【実施例】厚さ２.３mm のガラス基板に、クロムと酸化
クロムとを順次形成した。以後クロムと酸化クロムの二
層を単にクロム膜と呼ぶことにする。この厚さは１００
ｎｍであり、反射率は約１５％である。クロム膜の上に
ポジ型フォトレジストＡＺ−１３５０Ｊを０.１４μｍ
の厚さに回転塗布したあと、８０℃で一時間ベーキング
をした。Ａｒイオンレーザを備えたカッティング装置に
かけ、情報信号などに応じて変調されたレーザ光パルス
により記録した。トラックピッチ１.６μｍで螺旋状
に、また直径８０mm内に記録した。

【００１６】また、ディスク打抜きのために図２に示す
ように外周部に４本のマーク７も記録した。マークの幅
は４０μｍ，長さは３mmとした。中心に向かう４本のマ
ークの延長した交点８が、光ディスクパターンの中心と
なるようにしてある。これを現像することにより、情報
ピットはフォトレジスト膜に凹状ピットとして形成され
る。これを１２０℃，３０分ポストベークをおこなった
後、このフォトレジストパターンをマスクにして、クロ
ム膜をエッチングした。これには硝酸第二セリウムアン
モニウム水溶液を用いる湿式法を採用した。これにより
得られるピットの幅は、仕様を満たす０.５〜０.６μｍ
であった。また、反応性イオンエッチングではさらに狭
い幅のピットを得ることができた。これをフォトマスク
として使用する。

【００１７】一方３.５インチの円形状シリコンウエハ
２１（厚さ０.６mm）表面にフォトレジスト１７を０.２
μｍ の厚さに塗布し、８０℃で２０分ベーキングし
た。図５（ｃ）に示すように、フォトマスクとシリコン
ウエハ２１を密着させて高圧水銀灯のＵＶ光２９で露光
し、現像した。これをポストベークしたあと、反応性イ
オンエッチィング装置（ＲＩＥ）によりＣＦ₄ を反応ガ
スとしてエッチングした。ＲＩＥ装置は平行平板型であ
り、その周波数は１３.５６ＭＨｚ である。その結果、
シリコンウエハ表面に情報用マークとして凹状のピット
２２が形成される。ピットの深さは０.１１μｍ となる
ように制御した。残っているフォトレジストは酸素アッ
シングで除去しシリコンスタンパ５を得た。

【００１８】このようにして得られたのシリコンスタン
パ１０枚を、図６の（ａ）（ｂ）に示すように平坦なＡ
ｌ製ホルダ９に高速硬化型エポキシ系接着剤２３を使用
して固定した。ホルダには、スタンパを接着させるため
の窪みが作られており、各窪みの周辺には図３に示すよ
うに４本のマーク１０が設けられている。４本のマーク
の延長線の交点の位置は、各窪みの間で一定になるよう
にした。これは、ホルダが変わっても、光ディスクパタ
ーン間の位置関係は常に変わらないようにするためであ
る。

【００１９】透明樹脂基板１として、幅３００mm，長さ
３７０mm，厚さ１.２mm のポリカーボネート板を使用し
た。その複屈折率はダブルパスで６０ｎｍ以下である。
この樹脂板上に液状のアクリル系ＵＶ樹脂２４を一度に
１０個分滴下した。滴下されたＵＶ樹脂の形状は凸状に
なるように粘度等を調整した。これは、上からスタンパ
を押しつける際、ＵＶ樹脂と点接触し空気泡が入らない
ための工夫である。

【００２０】ＵＶ樹脂がスタンパ全面に拡げた後、ＵＶ
ランプ２７とシャッタ２６を用いてＵＶ光を０.５ 〜１
秒間照射した。ＵＶランプの出力は８０Ｗ／cmである。
硬化されたＵＶ樹脂層の厚さは約２０μｍであった。つ
ぎに、硬化したＵＶ樹脂層をスタンパから剥離すること
により、レプリカ基板２８が得られる。光ディスクパタ
ーンが転写されたレプリカ基板に、反射膜としてＡｌ膜
をインライン型スパッタ装置を用いて連続的に形成し
た。その厚さは約７０ｎｍである。Ａｌ膜の上に、保護
膜として片面に粘着剤が付いている厚さ１００μｍのプ
ラスチックフィルムを、レプリカ基板全面に設けた。

【００２１】つぎに、１０組のパンチとダイスの位置が
前もって固定されているプレス加工機により、外径８０
mmのディスク３に打抜いた。この際、少なくとも一個の
スタンパの位置決め用マーク７を光学的に検出し、レプ
リカ基板の位置を自動的に決定できるようになってい
る。その加工精度は仕様を十分満たす値であった。この
場合には、一度に１０枚のディスク３が打抜かれる。

【００２２】つぎに、外周加工されたディスクを一組の
パンチとダイスとを有するプレス加工機で内径１５mmの
孔を打抜いた。各々のディスク３の外周部にある位置決
め用マークを光学的に検出し、ディスクの位置を固定し
たあと、打抜くようになっている。この内径用プレス加
工機は、小型で安価なので複数台揃えて加工処理速度を
上げることが容易である。得られたディスク内径の偏心
は±３０μｍと満足すべき加工精度であった。また、情
報ピットの電気信号特性としてのＣ／Ｎ比は、従来のＣ
Ｄと同等の５５〜６０ｄＢであった。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、複数枚の光ディスクパ
ターンが転写された透明樹脂基板から、ディスクを打ち
抜く工程において、まず外周部を一挙に複数枚加工した
後、内周部を一枚ずつ加工する方法により、高精度，高
速度でディスクを打ち抜くことができる。この結果、読
出し専用型であるＣＤ−ＲＯＭなどを短時間で大量に生
産できるようになり、新聞，週刊誌，雑誌などの光ディ
スク化が可能となる。また、追記型，書換型光ディスク
用基板を速く，安く製造することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるディスク打ち抜き方法を示す説明
図。

【図２】スタンパに形成された光ディスクパターンと位
置決め用マークの説明図。

【図３】ホルダにスタンパ接着するときのマーク合わせ
法の説明図。

【図４】ディスクを打ち抜くプレス加工機の説明図。

【図５】複数枚の光ディスクパターンを有するレプリカ
基板の作製の第一プロセスの説明図。

【図６】複数枚の光ディスクパターンを有するレプリカ
基板の作製の第二プロセスの説明図。

【符号の説明】

１…透明樹脂基板、２…転写された光ディスクパター
ン、３…外周だけ打ち抜かれたディスク、４…光ディス
ク製品。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円形状、あるいは螺旋状の信号ピットや案
   内溝からなる光ディスク用パターンが複数枚転写された
   透明樹脂基板から、光ディスクを打ち抜く工程におい
   て、最初に、外周部を打ち抜き、そのあと内周部を打ち
   抜くことを特徴とする光ディスクの加工方法。
2. 【請求項２】請求項１において、外周部は複数枚の光デ
   ィスク用パターンを一挙に打ち抜き、そのあとの内周部
   は少なくとも一枚のパターンを打ち抜く光ディスクの加
   工方法。
3. 【請求項３】請求項２において、外周部、および内周部
   を打ち抜く時の光ディスクパターンの位置決めは、パタ
   ーン外に形成されているマークを光学的に検出して行う
   光ディスクの加工方法。
4. 【請求項４】請求項１において、透明樹脂基板のパター
   ン側に、反射膜、あるいは記録膜とこれらの膜の上に保
   護膜を設けたあと、外周，内周を打抜く光ディスクの加
   工方法。