JPH07320305A

JPH07320305A - 光ディスクの製造方法

Info

Publication number: JPH07320305A
Application number: JP11246594A
Authority: JP
Inventors: Shinkichi Horigome; 信▲吉▼ 堀籠; Yoshinori Miyamura; 芳徳宮村; Masabumi Kanetomo; 正文金友; Toru Habu; 徹土生
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-05-26
Filing date: 1994-05-26
Publication date: 1995-12-08

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、光デ
ィスクパターンの近傍に位置決めマークを設け、透明樹
脂基板上に複数個転写されている位置決めマークの複数
個の基準マークを検出しながら、内外周加工用の複数組
みのダイス／パンチにより、複数枚の光ディスクを一挙
に打ち抜く光ディスクの製造方法。【効果】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、光ディスクを高精度，高速度で打ち抜く
ことができ、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、新聞，週刊誌，雑誌などの光デ
ィスク化が可能となり、追記型、および書換型光ディス
ク用基板を速く，安く製造することもできる。

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高速製
造法に係り、特に、光ディスクパターンが複数枚転写さ
れたレプリカ基板から、複数枚の光ディスクを一挙に打
ち抜く製造方法に関する。

【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（ＬＤ）やコン
パクトディスク(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、これらは目覚ましい発展をとげつつある。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，システムソ
フト，ゲーム用ソフトなどに使用されている。さらに、
近い将来には、一般書籍はもとより、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へも展開するも
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，週刊誌，雑誌などに
適用するためには、ＣＤ−ＲＯＭの製造を、現行の印刷
速度に匹敵する速度まで高める必要がある。この要求に
応える新しい作製方法は、特開平5−62254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４に従って
説明する。まず、（ａ）に示すように、クロム膜１２付
きガラス基板１１に回転塗布によりフォトレジスト膜１
３を設けたあと、カッティング装置により情報や案内溝
に応じて変調されたＡｒレーザビーム１４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。つぎに、
（ｃ）に示すように、フォトレジスト１３を塗布したＳ
ｉウエハ１５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湿式エッチングや
反応性イオンエッチングにより、Ｓｉウエハ表面上に情
報ピットや案内溝が凹状ピット１６として形成される。
これをスタンパ１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】つぎに、図５（ａ）（ｂ）に示すように、
スタンパ１をスタンパ受け６に接着剤１９で接着し、そ
のあと、このスタンパ受け６をホルダ１８にねじ２０で
固定する。このスタンパ上のパターンは、図５（ｃ）に
示すように紫外線硬化樹脂（ＵＶ樹脂）を用いた２Ｐ
（Photopolymerization)法により透明樹脂基板２１の表
面に転写される。２２が供給された透明樹脂基板は、石
英板２３の上に移動し、スタンパ１をＵＶ樹脂の上から
押しつけたあと、ＵＶランプ２５とシャッタ２４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２６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。保護フィルムには、
すでにラベルが印刷されてあっても良いし、あとから印
刷しても良い。最後に、せん断加工などにより内外周部
を打ち抜いて光ディスクが出来上がる。また、レプリカ
基板からディスクを切り出したあと、反射膜あるいは記
録膜、および保護膜を、順次、形成することにより光デ
ィスクを得ることも可能である。

【０００５】この方法によると、多数枚のスタンパとＵ
Ｖ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１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。

【０００６】レプリカ基板作製のあと、複数枚のパター
ンが転写されているレプリカ基板から、パターンの内外
周部を短時間に打ち抜く必要がある。打ち抜き手段は、
図３に示すように、プレス機械による剪断加工法という
ことになる。現在の直径１２cmのＣＤ−ＲＯＭでは、次
のような寸法精度が要求されている。外径は１２０±
０.３mm、内径は１５＋０〜０.１mm、円形状信号ピット
列に対する偏心は±７０μｍである。このように、外周
よりも内周に対する加工精度の方が厳しい。偏心を±７
０μｍ以内に抑える位置決め方法が必要となる。

【０００７】ここで、図５(ａ)のように９枚のスタンパ
を有するホルダを使用して転写されたレプリカ基板の場
合について考えてみる。ディスクを打ち抜くためには、
図３に示すような内外周加工用のパンチ８，９とダイス
１０を用いることができる。一挙に９枚の光ディスクを
打ち抜くためには、９組のパンチ／ダイスを予め適切な
位置に固定しておく必要がある。レプリカ基板上に転写
されている位置決めマークを光学的に検出しながら、９
組のパンチ／ダイスを用いて一挙に打ち抜くことができ
る。しかし、透明樹脂基板の熱膨張係数が大きいため
に、直径１２０mmのディスクを９枚取れるような大きさ
の透明樹脂基板では、周囲温度が±２〜３℃の変化によ
り基板の長さが１００μｍ以上伸縮することになり、偏
心を±７０μｍ以内とすることは極めて困難となる。こ
れを解決するために、ディスク一枚毎に位置決め用マー
クを検出し、ディスクを打ち抜いている。

【０００８】また、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／パンチの位置を、パターンに付いている検出マ
ークに自動的に合わせたあと、複数枚を同時に打ち抜く
方法もある。さらに、加工精度のゆるい外周を一挙に複
数枚を打ち抜いたあと、内周は１枚ずつ位置決めし、一
枚ずつ加工する方法もある。しかし、以上のような打ち
抜き方法では、かなり高価な加工機となるし、しかも時
間がかかり、優れた方法とはいえない。従来の打ち抜き
方法には、以上のような欠点がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高
速，高精度で、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。

【００１０】

【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に、パ
ターン転写と同時に、位置決めマークも転写し、このマ
ークを検出しながら、複数枚の光ディスクの内外周を複
数組みのダイス／パンチにより一挙に打ち抜くことにあ
る。

【００１１】本発明を以下に述べる。まず、図５（ｃ）
に示すような透明樹脂基板２１を準備する。材料は、Ｐ
Ｃ（ポリカーボネート），ＰＭＭＡ（ポリメチルメタク
リレート），ポリオレフィンなどがある。これらの板は
押出成形法、あるいは射出成形法で作製する。板の形状
は長方形，円形，楕円形であり、その厚さは１.２〜
０.６mm である。この段階での板には、光ディスクパタ
ーンは形成されておらず、平坦な表面となっている。こ
の基板上に、紫外線硬化樹脂（ＵＶ樹脂）２２を供給し
たあと、複数枚のスタンパ１を貼付たホルダ１８の下に
移動させ、セットする。

【００１２】一方、図１に示すようにスタンパ１には、
光ディスクパターン部２の外周部に位置決めマーク３、
あるいはその中心部に位置決めマーク４を設ける。スタ
ンパ１を固定するスタンパ受け６には、スタンパの入る
窪み部があり、その窪み部の周辺には図２に示すように
スタンパ貼り合わせのためのマーク７を設けてある。マ
ーク７とスタンパのマーク３を合わせて接着する。接着
剤としては、瞬間接着剤，エポキシ接着剤，両面粘着テ
ープ類などを使用することができる。つぎに、図５
（ａ），（ｂ）に示すように、スタンパ受け６をホルダ
１８にねじ２０などで固定する。ホルダには、スタンパ
受け６の入る窪み部があり、この窪み部の周辺部には、
やはり貼り合わせ用のマークを設ける。スタンパ受け６
を使うと、スタンパの交換が容易という利点がある。ま
た、スタンパ受けを用いずに、スタンパを直接ホルダに
貼り付けることも可能である。

【００１３】位置決めマーク３，４としては、図１に示
すようにパターン部２の外周部に線状、十文字形、ある
いはパターンの中心部に円形、あるいは十文字形のマー
クを設けることができる。このような高精度のマーク
は、フォトマスクを作製する際、カッティグ装置により
容易に作ることができる。光学顕微鏡などを用いて、ス
タンパ１，スタンパ受け６およびホルダ１８のマークを
合わせてスタンパを固定することができる。この方法に
より、マーク合わせは±２０μｍの精度で可能であり、
各スタンパのパターン間の位置は±２０μｍの精度で固
定することができる。

【００１４】得られたレプリカ基板上に反射膜としてＡ
ｌ膜と保護フィルムを順次設ける。このレプリカ基板
を、内外周打ち抜き用の複数組みのパンチ／ダイスを有
する剪断プレス機にかける。まず、レプリカ基板２６上
の各々の光ディスクパターン近傍にある位置決めマーク
３、あるいは４のなかから、複数個を光学的センサなど
により検出し、レプリカ基板の位置を定める。複数組の
パンチ／ダイスの位置は、ホルダに貼付られている各々
のスタンパ位置関係と同じように固定されている。パン
チ／ダイスの一回のストロークで複数枚の光ディスクを
一挙に打抜くことができる。この場合、温度変化による
基板長さの変化を抑えるために、レプリカ基板の温度を
一定にしておく必要がある。使用する基板の大きさによ
って異なるが、±１〜３℃程度の制御が必要となる。現
在のＣＤ−ＲＯＭは直径１２０mmであり、容量は５５０
ＭＢである。しかし、新聞，週刊誌，月刊誌，一般書籍
などは、５０〜１５０ＭＢで十分であり、ディスクのサ
イズは、直径２.５インチ（６４mm）〜２.０インチ(５
０mm）となる。また、将来ＣＤ−ＲＯＭの高密度化が進
めば、２.５インチ以下が主流になる可能性もある。こ
のような小型ディスクであれば、１０枚のディスクを一
枚の樹脂基板に転写させるとすると、基板のサイズは約
２６０×２２０mm以下となる。この場合には、レプリカ
基板の温度を±３℃以内に抑えれば、ディスクの偏心を
±７０μｍ以下にすることができる。反射膜，保護膜を
設けたあとのレプリカ基板の温度をこの温度に制御する
ことは容易である。

【００１５】

【作用】透明樹脂基板に、光ディスクパターンと一緒に
転写された複数個の位置決めマークのなかから、複数個
のマークを検出し、複数枚の光ディスクの内外周を複数
組みのダイス／パンチにより一挙に打ち抜くことによ
り、精度良く、しかも高速で加工することができ、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。

【００１６】

【実施例】図４（ａ）に示すように、厚さ２．３mmのガ
ラス基板１１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１
２と呼ぶことにする。この厚さは１００ｎｍ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６
３mm以内に記録した。また、ディスク打抜きのために、
図１に示すように、外周部に４本の線状のマーク３を記
録した。マークの幅は２０μｍ、長さは６.５mm とし
た。中心に向かう４本のマークの延長した交点５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２セリュームアンモニューム水溶液を用いる
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、クロム
膜のエッチィングは反応性イオンエッチングでも可能で
ある。これをフォトマスクとして使用する。

【００１７】一方、３インチの円形状シリコンウエハ１
５(厚さ０.６mm）の表面にフォトレジスト１３を０.１
５μｍの厚さに塗布し、８０℃で２０分ベーキングし
た。図４（ｃ）に示すように、フォトマスクとシリコン
ウエハ１５を密着させたあと、高圧水銀灯のＵＶ光２７
で露光し、現像した。これをポストベークしたあと、反
応性イオンエッチング装置によりＣＦ₄を反応ガスとし
てエッチングした。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１６が形成さ
れる。ピットの深さは０.１１μｍとなるようにエッチ
ング時間を制御した。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１を得た。

【００１８】このようにして得られたスタンパを次ぎの
ようにしてホルダに固定した。平坦なＡｌ製のスタンパ
受け６の窪み部に高速硬化型エポキシ系接着剤１９を塗
り、その上にスタンパをセットした。スタンパ受け６の
窪み部の周辺には直交する４本の貼り合わせ用マーク７
を形成し、これをスタンパの位置決めマーク３に合わせ
て接着した。スタンパを貼付けたスタンパ受けをＡｌ製
ホルダ１８の窪み部にセットし、この場合も同じように
マーク合わせをしながら、３本のねじ２０で固定した。
そして、図５（ａ）に示すように、９枚のスタンパを有
するホルダを得た。

【００１９】透明樹脂基板２１として、２４０×２４０
mm，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２２を一度に９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。ＵＶ樹脂をスタンパ全面に拡げた後、ＵＶラ
ンプ２５とシャッタ２４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２６が得られた。このレプリカ基板
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６０ｎｍ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。つぎに、９組みの内外周パンチ／ダ
イスの位置が前以て固定されているプレス機にかけ、２
個の位置決めマーク３を光学的に検出しながらレプリカ
基板の位置を自動的に決定したあと、パンチ／ダイスを
一回上下させることにより、外径６４mmのディスクを９
枚打抜くことができた。この際、レプリカ基板の温度を
±２℃に制御した。得られたディスク内径の偏心は±４
０μｍ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ＣＤと同
等の５５〜６０ｄＢであった。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、位置決め用基準マーク
を有する光ディスクパターンが複数枚転写されている透
明樹脂基板の少なくとも２個所の基準マークを検出し、
複数枚の光ディスクの内外周を複数組みのダイス／パン
チにより一挙に打ち抜くという方法により、精度良く、
しかも高速で加工することができ、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。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】本発明による打ち抜き用位置決めマークの説明
図。

【図２】スタンパ受けに設けられたスタンパ固定用の位
置決め用マークの説明図。

【図３】ディスクを打ち抜くプレス加工機の説明図。

【図４】複数枚の光ディスクパターンを有するレプリカ
基板の作製プロセス。

【図５】複数枚の光ディスクパターンを有するレプリカ
基板の作製プロセス。

【符号の説明】

１…スタンパ、２…光ディスクパターン部、３，４…位
置決めマーク、５…位置決め用マーク延長上の交点。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者土生徹東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【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パターンとディスク打ち抜きの
ための位置決めマークを有するスタンパを用いて、前記
光ディスクパターンおよび前記位置決めマークを複数個
転写された１枚の透明樹脂基板から、光ディスクを打ち
抜く工程において、複数個の前記位置決めマークのうち
複数個を検出し、複数枚の前記光ディスクを一挙に打ち
抜くことを特徴とする光ディスクの製造方法。
【請求項２】請求項１において、前記透明樹脂基板に転
写された前記光ディスクパターンの外周部、あるいは中
心部に光学的に検出可能な前記位置決めマークを設ける
ことにより、複数枚の前記光ディスクを一挙に打ち抜く
光ディスクの製造方法。
【請求項３】請求項１において、前記光ディスクの打ち
抜き時に、前記透明樹脂基板の温度を±５℃以内に制御
する光ディスクの製造方法。
【請求項４】請求項１において、前記透明樹脂基板のパ
ターン側に、反射膜、あるいは記録膜と保護膜とを順次
設けたあと、光ディスクとして打抜く光ディスクの製造
方法。