JPS6114578B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はビデオ情報記憶部材及びその製造法に
関する。

通常のテレビジヨンセツトによる再生用とし
て、安価な家庭器具を用いて再生することができ
るビデオ情報を入れた低コストの大量生産デイス
クを完成する企てが、数年にわたつて続けられて
きた。ビデオ情報を与える初期の試みは、普通、
多くの種類のビデオテープレコーダの使用ならび
に写真技術を含んでいた。薄い金属フイルムの表
面を変形したり、あるいは熱可塑性記録を利用す
る別の手段が企てられた。

1973年２月20日に米国へ出願され、かつ本発明
の譲渡人に譲渡されたジヨーン エスウインスロ
ーの出願第333560号において、ビスマスのような
比較的低融点物質の薄いフイルムを表面に被覆し
たガラス製デイスクとともに、強力レーザを利用
するビデオデイスクマスタを製造するための方法
および装置が示された。レーザビームは、ビデオ
情報により変調された強度であり、かつビスマス
のフイルム表面の衝突個所で、比較的大きい強度
のレーザビームは、ビスマスフイルムを溶融する
のに十分なエネルギを含んでいた。

ビスマスのような低融点材料の好適な物理的性
質は、溶融材料の表面張力が溶融材料を直ちに合
体して小さい半微視的団粒にし、そこで不透明な
金属コーテイングを実質的に含まない領域を残
す。ウインスロウの出願によれば、ビデオ情報を
表現する典型的な「孔」は、１ミクロンの単位で
あつた。

このようにして製造された単一マスクは、本質
的に、かつおのずから、先行技術の方法および技
術の下で、無数の複写を急速にかつ低コストで製
造するためたやすく利用することはできない。従
つて、たやすく複与できるように記録マスクを幾
分修正することが望ましいと考えられた。

先行技術では、フオトエツチングに使用可能
な、表面に同様の所定のパターンを有する複数の
複写面を作り出すことのできる所定のパターンを
有する「マスク」を作ることは周知である。たと
えば、上記マスクは、非常に薄い金属表面コーテ
イングを有するデイスクを、レーザビームに選択
自在に利用でき、また表面に、同様の「孔」パタ
ーンを有する複数のデイスクを製造できた。

代りに、化学的エツチング技術により模様をつ
けたデイスクを得ることができるマスクを利用す
る写真製版法を使用してもよい。このような技術
は、複写を作るため必要な時間、およびそれに伴
う費用のため、現在考えられているようなビデオ
デイスクの要求に対して直接応用できない。模様
の寸法は、可視光線の波長とほぼ等しいので、普
通の高速写真複写技術は回折効果によつて強く影
響される。

本発明によれば、ウインスロウによつて教示さ
れた手法（上述の）で作り得るほぼ200〜400Åの
厚さの不透明物質の非常に薄いフイルムを有する
ガラスのマスタデイスクは、従来技術を利用して
フオトレジストの薄いフイルム（ほぼ１ミクロ
ン）でスピン被覆される。デイスクはコーテイン
グに先立つてラツプ仕上げされ、かつ磨かれたガ
ラスである。

最初、マスクを作るためデイスク上に沈積され
るコーテイングは、光に対して適度に不透明なピ
ンホールのない均一コーテイングを供するために
必要とするぐらいの厚さのものである。

次に、適度に視準された、半径方向に可動な紫
外線ビームの前方で、デイスクの裏側を徐々に回
転することによつて、フオトレジストは記録情報
により露光される。らせん形の露光プログラムを
利用することによつて、全体のデイスクは感光性
物質に影響するため、必要な強度で一様に露光さ
れる。

不透明なコーテイングは、「マスク」すなわち
ネガテイブとして作用し、かつ金属コーテイング
が溶融して「孔」を形成する区域にのみ、フオト
レジスタを光に露出させる。この方法の結果とし
て、露光フオトレジストは孔の位置で認められ
る。残りの露光されないフオトレジストは、既知
の溶媒および技術を利用して、容易に洗い落すこ
とができる。

マトリツクスの究極の用途により、フオトレジ
ストに影響しない腐食剤を用いて、残りの金属コ
ーテイングをガラスデイスクから除去することが
できる。エツチング工程の終りにあたつて、フイ
ルムの厚さによつて決められる不透明な金属フイ
ルムの約400Åの深みがある孔模様は、今露光フ
オトレジストの「バンプ」（隆起部）として再生
されるものであり、それぞれの「バンプ」は、高
さが約１ミクロンであつて、その寸法はフオトレ
ジストの厚さによつて決められる。

「読み取」られる最後の複写が「位相差対照
法」のような読取技術を利用するならば、フオト
レジストの厚さ、バンプの高さは、「孔」、「孔の
ない」パターンに相当する比較的高い表面積と、
比較的低い表面積との間の所望の高さの差（通常
再生に使用される照射光線の波長の1/4の奇数
倍）によつて決められる。フオトレジスト層は、
任意の所与の有効周波数に対して光の波長の四分
の一以内の厚さになるように正確に修正すること
ができる。

従つて本発明の多くの別の複写技術を利用して
複写母型を作る方法に使用できる。

構成および方法の両方については、本発明の特
徴であると思われる新規な特徴は、本発明のその
上の目的および利点とともに、本発明のいくつか
の好適な実施例が例証として示される添付図面に
ついてなされる下記の説明からより良く理解され
よう。しかし、図面は例解および説明のためであ
つて、本発明の範囲の限定として意図されるもの
ではないということをはつきりと理解されたい。

先ず第１図を参照すると、上述のジヨーン エ
ス ウインスローの米国出願中に教示されるよう
な、情報を記録したマスタデイスク１０の１部が
側部断面で示されている。本発明のデイスク１０
は、板ガラス基体１２を含み、この板ガラスの上
面はラツプ（Lapped）仕上げされ、かつ磨かれ
て、金属ビスマス（metallic bismuth）のような
低融点物質の薄膜１４が加えられる。ガラス１２
は近似紫外光線に対して透明であるように選ばれ
る。普通の板ガラスは好ましいものであることが
わかつた。

記録を進める間、１ミクロンの点に集束された
強力レザービームは、所定のパターンでビスマス
金属を溶融する。表面張力によつて溶融金属は合
体して、小さな、事実上目に見えない小球にな
り、直径約１ミクロンの透明な区域１６をガラス
表面に残す。

情報は、このようにして、１連の「孔」１６と
して金属薄膜１４中に記録される。好ましい態様
では、軌跡はらせん形にされ、隣接する軌跡の中
心の間の間隔は２ミクロンであつた。通常、上記
低融点物質の不透明な薄膜は約400Åの厚さに沈
積される。薄膜１４は不透明とピンホールのない
ことを確保するに足る厚さだけが必要である。

次に第２図を参照すると、第１図のマスタデイ
スク１０は、フオトレジスト化合物１８で一杯に
被覆され、すなわち「スパンオン」されて、約１
ミクロンの一様な厚さを確保する。フオトレジス
ト化合物のコーテイング１８の厚さは、多くの媒
介変数によつて決められる。マスタリング過程の
終了において生ずる三次元マトリツクスにおいて
所望される「深さ」は係数のひとつにすぎない。

考慮すべきその他の係数としては、個々の
「孔」１６の直径、露光ビームの強度、及びビー
ムの分解能を劣化させることなしに貫通可能な深
さが含まれる。元来写真法が使用されているの
で、フオトレジスト１８が厚過すぎると、フオト
レジスト層１８の中の回折および分散効果のた
め、露光を妨害するかもしくはパターンの分解能
を低下させる。

使用し得る代表的なフオトレジスト化合物は、
米国のダイナケム・コーポレイシヨン
（DYNACHFM CORPORATISN）から商業的に
入手でき、CMR5000として販売される。この製
品は、従来集積回路の製造に使用されているもの
である。選ばれたフオトレジストは、紫外光線に
対して感光性であり、露光すると硬化する。この
フオトレジストは、可視光線を使用して実験室で
操作するのに選ばれる。黄色安全光は、フオトレ
ジストを早まつて露光することなく、適切な照度
レベルを供することができる。フオトレジストの
露光しない部分は、適当な物質に可溶性である。
市場で入手可能な化合物は、それを満足に使用で
きるようにするため改質されなければならない。
１つの改質法については、ノルマ・エー・アバン
ザンド（NORMA A.AVNZAND）およびマンフ
レツド・エツチ・ジヤンセル（MANFRED H.
JARSEN）の米国出願の中に述べられている。

第２図に見られるように、一様なフオトレジス
トフイルム１８は、金属薄膜１４を１μの深さに
覆う。金属薄膜１４は、本質的に「接触」印刷法
であるフオトレジスト１８の次の露光のため、フ
オトネガチブすなわちマスクとして作用する。フ
オトレジスト１８および金属薄膜１４は、緊密に
接触しているので、光学効果による分解能の損失
は最小にされる。

フオトレジスト層を加えたデイスクは、環境に
対して敏感であつて、長い間大気にさらすと、生
じたパターンの品質を低下させる。従つて、フオ
トレジスト層は、露光段階中約1/4mmHgの真空中
に保たれる。その代りに、フオトレジスト層を不
活性雰囲気中に保つか、あるいは真空または不活
性の環境が不都合な場合は、保護コーテイングを
適用して空気をしめ出してもよい。

第５図の装置は、フオトレジストを露光するた
め使用される。視準紫外線源４０は、半径方向に
動き得る移動台架４２上に装架される。次にデイ
スク１０を徐々に回転し、紫外線源４０を並進さ
せて、実質的に一様な露光がデイスク１０の全体
にわたつて行なわれるようにする。デイスク１０
は、第２図の矢印が示すように、裏側から露光さ
れて金属薄膜１４をマスクとして作用できるよう
にする。

金属薄膜１４の「孔」１６の領域では、紫外光
線がフオトレジスト１８を露光して、それを硬化
する。露光段階の終りに当つて、金属薄膜１４中
の孔のパターンは、比較的硬化した領域のパター
ンとして、フオトレジスト１８中に記録されてい
る。

次に、フオトレジスト１８は、デイスク１０を
キシレンのような有機溶媒により洗浄することに
よつて「現像」される。上記有機溶媒は、露光さ
れないフオトレジストを洗い去つて、第３図に最
もよく示した「隆起部（bumps）」２０のパター
ンを残す。露光されかつ硬化されたフオトレジス
トのこの隆起部２０は、最初デイスク１０の金属
薄膜１４の中にあつた孔のパターンを第三次元で
提供する。

好適な態様では、この隆起部２０は高さが約１
ミクロンであり、理想的には形状が円錐形である
べきである。実際問題として、現像工程は、現像
されたフオトレジストの領域を丸くする傾向があ
り、かつ多少丸い円錐形状になる。このパターン
は結局光源からの光を反射することによつて「読
み取られ」、比較的低い反射率を有し、直射光を
良く散乱する隆起部の形は、隣接する隆起部の間
の面の表面の反射率に対するよりよい対比を生ず
る。

露光放射線の強度、フオトレジストフイルム１
８の厚さ、および「現像」流体の特質により、
「隆起部」２０の形状は、狭い範囲内で変えて再
生するため反射方式を使用する際、「隆起部」２
０と面表面との間の光学対比を改善する。

次に、「現像した」デイスクを加熱または焼成
して現像したフオトレジストを「乾燥」させ、か
つ安定化する。一般に製造業者は、加熱、焼成の
時間および温度を指定している。好適な実施例で
は、デイスクは149℃（300〓）で20分間焼成す
る。しかし、デイスクをスタンピングまたはエン
ボシング工程よりは、むしろ鋳造工程に使用する
場合は、焼成時間は30分に増加される。

でき上つたデイスクは、第４図に示したフオト
レジスト母型とみなされ、この母型には、デイス
ク１０の金属薄膜１４の中に最初あつた情報を示
すパターンに配列されたガラス基体１２および硬
化フオトレジストの多くの隆起部２０がある。

その結果生じた第４図のフオトレジスト母型
は、実質的に同じ光学特質を有する違つた複写を
生じる別の複写工程の出発点である。

先ず、スタンピングまたはエンボシング法は、
複数の「スタンパ」（STAMPER）を製造できる
「マザー」「サブマスタ」および「サブマザー」を
引続いて製造する諸段階の最初の系列において、
フオトレジストマトリツクスを利用する。

マスターを上記のスタンピング法に利用する場
合は、残つている金属薄膜１４は、硫酸および過
酸化水素の水溶液（H₂SO₄／H₂O₂）のような普通
のエツチング液を多少用いて、溶解またはエツチ
ングされる。

次に個々のスタンパを適当なプレスの中に入
れ、蓄音機レコードの製造と同様の方法で複写が
製造される。エンボシングの１つの方法は、「ビ
デオレコードデイスタおよびその製造法」と題す
る1968年６月６日付で、デビツド ピー グレツ
グ（DAVID P.GREGG）によりなされた米国特
許出願第735007号に教示されている。

ビデオデイスク複写は、「ビスクツト」
（biscuit）よりは、むしろビニールのような熱可
塑性材料のデイスクから製造される。ビニルデイ
スクは、熱および圧力エンボスされて、「隆起
部」パターンまたはスタンパと共働する補足「く
ぼみ」パターンのいずれかを受ける。複写が「隆
起部」または「くぼみ」を備えているかどうか
は、情報のプレイバツクに対して重要ではない。

別の複写法は「鋳造」法と考えられる。このた
めには、焼成段階の後に金属コーテイングは除去
されない。諸段階の第２系列では、フオトレジス
ト母型は剥離剤で被覆され、次に10〜15ミルの深
さまでシリコーンゴム化合物で覆われる。加熱硬
化段階に続いて、硬化ゴムは、次いでフオトレジ
ストマトリツクスから分離される型になる。

フオトレジスト母型を注意深く取扱えば、この
型製造工程は、フオトレジスト母型が完全なまま
である限り反復される。型は複写を製造するた
め、ポリマおよびマイラーポリエステルとともに
使用される。

ポリマは、ポリエステルフイルム基体に適用さ
れてから、シリコーンゴム型の中で硬化される。
ポリマの層は使用される基体により３μ〜１ミル
の厚さであることができる。結果として生じた複
写デイスクは、硬化ポリマの薄い層を有する４〜
10ミルの厚さのポリエステルからなつており、フ
オトレジスト母型の隆起部パターンを示す。

もしも、フオトレジスト母型が型製造工程によ
つて損傷される場合は、型自体を使用して、アク
リルデイスクを鋳造することにより、１つ以上の
「サブマトリツクス」を作ることができ、アクリ
ルデイスクからさらに他のシリコーンゴム型を製
造することができる。

多くの「副型」（submolds）は、次いで複写の
鋳造のため用いることができ、また製造できる多
くの型、「副マトリツクス」（submatrics）およ
び「副型」は、それぞれの再生段階から生じる分
解能の損失によつてのみ制限される。

以上、複写ビデオデイスクの大量生産に必要な
第１段階である工程および生成物について説明し
たが、複写ビデオデイスクは、次に再生装置に利
用して普通のテレビジヨン受像機を介して、ビデ
オプログラムを供することができる。上記方法に
は、マスタを作る強力レーザにより書かれた金属
層に隣接するフオトレジストの準備が含まれる。

フオトレジストは、次いでデイスクを通して露
光される。露光パターンは現像されかつ硬化され
る。

スタンピング工程と共に使用するため、残留金
属は除去され、かつ一連のメツキおよび分離段階
を使用して、「スタンパ」を生じる種々の前駆物
質要素を連続して製造する。鋳造法は、単に現像
したフオトレジストが、フオトレジスト表面のシ
リコーンゴムを製造するため、一層長い有効寿命
をもつているという理由で、一層長い焼成段階を
使用し、かつ残つている金属層を除去しない。

別の実施態様として、他の「ポジテイブ」型フ
オトレジスト化合物を使用することができる。そ
の化合物は現像すると、金属表面の「孔」に相当
する領域に孔またはくぼみを生じる。しかし、残
存するフオトレジストの表面の均一性を保存する
フオトレジストの表面の均一性を保証することは
できず、この工程により生じた複写は、「隆起
部」または「孔」のどちらかに隣接する領域で、
滑らかな、一様な反射表面を示すことはできなか
つた。

以上、本願発明にかゝるビデオデイスクは、衝
突する光ビームによつて検知されるビデオ情報を
その表面に担持するビデオデイスクであつて、光
線反射の平面領域とは交互に配置された、均一の
高さの丸味を帯びた一連の、光線拡散の隆起部を
具備し、 前記隆起部は、螺旋形状のトラツクに沿つて配
設され、前記ビデオ情報は、該トラツクの周縁方
向の前記隆起物の長さおよび前記周縁方向の隣接
している前記隆起物同士間の前記平面領域の間隔
に依つて表示されていると共に、上記ビデオ情報
の平面領域１４は光線を正しく反射するが丸味を
おびた隆起部２０は光線を拡散反射するように
し、このような異なる光学反射のコントラストに
よつてビデオ情報を担持するようにしたから製作
が容易であるだけでなく、極めて豊富なビデオ情
報を担持でき、読取り装置に適用した場合、誤動
作がなく正確にビデオ情報を再現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、情報を記録したマスタデイスクの側
部断面図、第２図は、フオトレジスト化合物を加
えた第１図のマスタデイスクの側部断面図、第３
図は、デイスクに紫外線を照射し金属薄膜を除く
フオトレジスト層を露光硬化させ、隆起部
（bumps）を形成した時の側部断面図、第４図
は、金属フイルムが除去された後のマスタデイス
クの側部断面図、第５図は、フオトレジストを露
光させる装置の理想化された斜視図である。 １０……マスタデイスク、１２……板ガラス基
体、１４……低融点材料の薄い金属薄膜、１６…
…不透明領域乃至孔、１８……フオトレジスト
層、２０……隆起部、４０……紫外線源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 衝突する光ビームに従つて検知され得る形状
   で情報を表面上に記録している情報記憶部材にお
   いて、 平面状表面を有するデイスク形状の基体を持
   ち、 該基体表面に、光線反射の平面領域と光線散乱
   の隆起部とをほゞ螺旋形のトラツクに沿つて交互
   に配置すると共に、 上記隆起部は均一の高さを持ち、丸味を帯びた
   円錐形に成型されており、 更に上記各々の隆起部の周方向長さ及び隣接す
   る隆起部間の上記平面領域の間隔によつて再生す
   る情報を担持するようにしたことを特徴とする情
   報記憶部材。