KR850001002B1 - 비데오 디스크 제조방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

비데오 디스크 제조방법

제1도는 본 발명의 방법을 따라 제조된 기록 마스터(recording master)상에서 f.m정보 신호를 기록하기 위한 장치의 간략화한 도식이이다.

제2도는 다수의 거의 동심원인 기록 트랙에 배열된 감광된 영역의 간격져 있는 연속을 나타내는, 제1도의 마스터 일부의 확대 평면도이다.

제3도는 제1도 기록장치의 기록 광(beam)의 변조된 강도를 도시하는 도표이다.

제4도는 제3도의 기록광의 강도가 규정된 한계치를 초과할 때마다 감광되게 되어 있는 광 저항성(photoresist) 기록 층을 도시하는 기록 트랙을 따라 취한, 기록 마스터 일부의 부분 입면도이다.

제5도는 제4도의 기록 마스터의 부분 입면도로서 간격져있는감광된 영역을 제거하기 위하여 현상(development)된 이후의 상태를 도시한다.

제6도는 제1도의 기록마스터상에 광 저항성 기록층을 형성하기 위해 사용된 턴테이블의 사시도이다.

본 발명은 일반적으로 비데오 디스크를 제조하기 위한 방법에 관한 것이며, 특히 비데오 디스크 복제물을 제조하기 위한 광학적으로 판독가능한 비데오 디스크 마스터(master) 및 스탬퍼(stamper)를 제조하는 방법에 관한 것이다.

광학적으로 판독 가능한 비데오 디스크 복제물은 보통 주파수 변조된 (F.M)반송파 신호의 형태로 방대한 양의 정보를 높은 기록 효율로 저장하는데 있어 유용하다. F.M 신호는 일반적으로 거의 동심원 형태의 기록 트랙상에 간격(space)을 두고 배열된 구멍(pit)들 혹은 돌기들의 연속으로 기록된다. 각 구멍 및 구멍들 사이에 인접한 간격(space)은 F.M신호의 한 사이클을 나타낸다.

디스크복제물은 일반적으로 기록 마스터에서 얻어지는 디스크모양의 스탬퍼를 사용하여 사출기(injectionmolding apparatus)로부터 제조된다. 기록 마스터는 일반적으로 디스크 형태의 평면표면을 갖는 유리 기초재로 구성되는데 이 위에 금속 막 같은 얇은 기록층이 형성되어 있다. 정보(information)는 보통 마스터를 정해진 속도로 회전시키는 가운데, 반경방향으로 이동 가능한 대물렌즈를 사용하여, 강도 변조(intersitymodulate)된 기록광선(비임)을 기록층에 집중시킴으로서 기록층에 기록된다.

광선의 강도는 F.M신호에 따라 변조되는데, F.M.신호는 용융되는 정해진 한계치 이상의 값과 이하의 값을 번갈아 가며 취하며, 이로써 간격을 가지는 구멍들의 연속이 금속 막내에 형성된다. 구멍과 간격의 연속은 바람직하게는 보통 50/50의 듀리 사이클(duty cycle)을 가지며, 이로써 신호는 제2고조파 왜율이 최소가 되게 기록된다.

본 발명은 광 저항성 기록층을 갖는 형식의 비데오 디스크 마스터의 제조에 이용되는 방법에 관한 것이며 또한 스탬퍼를 그러한 마스터로부터 제조하는 방법에 관한 것이다. 마스터는 매끄러운 평면 표면을 갖는 유리 기초재(substrate)로 구성되며, 이 위에 얇고 균일한 광저항성 기록층이 놓여진다. F.M.정보신호는 강도 변조된 기록광선을 사용하여 거의 동심원형의 연속된 기록트랙 상에 감광 영역을 연속적으로 간격을 두며 생성시킴으로써 광저항성 기록층내에 기록된다.

본 발명의 한 관점에서, 유리 기초재는 처음에 기초재를 비교적 저속으로, 예를들면 75에서 100r.p.m.의 속도로 회전시키면서 염화 주석과 같은 접착제를 기초재 표면상에 뿌림으로 준비된다. 그후에 기초재를 계속 저속 회전시키면서 이 표면을 물로 씻어내어 여분의 접착제를 제거시킨후, 이 씻겨진 표면을 약 750-1000r.p.m.의 속도로 회전시켜 건조시킨다.

그후에는, 수 미크론 이하의 크기를 갖는 광택 컴파운드로 표면을 광택하고, 광택된 표면을 세척한다.

세척단계는 먼저 표면에 세제용액을 분출시키고, 다음에 물로 씻고, 그후에 기초재를 고속회전시켜 건조시키고 아세톤으로 표면을 닦아 먼지와 기름 흔적을 제거시키는 단계들로 구성될 수도 있다.

본 발명의 다른 관점에서, 광저항성 기록층은 기초재를 비교적 고속 회전시키는 가운데 유리기초재의 준비된 표면에 광 저항성 용액을 뿌리고, 그후에 기초재를 비교적 고속 회전시켜 광 저항성 용액을 부분적으로 건조시켜 거의 균일한 두께를 갖는 층을 형성시키고 최종적으로는 광저항성 물질이 코우팅된 기초재를 정해진 방식대로 구워 말려 광재항성 층을 완전히 건조시킴으로써 기초재위에 인가된다. 광 저항물질 용액은 바람직하게는 약 1.3센티포이즈(centipoise)의 점도를 갖는 shipley AZ 1350광 저항물질이 적당하며, 구워 말리는 단계에서 마스터는 약 20분동안 80℃로 굽는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시예에서, 금속 박층은 광감성 기록층이 인가되기 이전에 유리 기초재상에 형성된다. 본 발명의 또 다른 측면은 F.M. 신호를 광 저항성 기록층에 기록하는데 사용되는 강도 변조된 기록 광선의 최적 첨두 강도(peak intensity)를 선택하는 방법에 있다. 본 발명의 이러한 측면에서 미리 정해진 시험 신호가 디스크상의 연속된 좁은 기록 트랙 세트에 기록되는데 각 세트는 각기 다른 첨두 강도를 갖는 기록 광선을 사용하여 기록된다. 광저항 층은 광선의 강도가 정해진 한계치를 초과할 때마다 감광되기 때문에 더높은 첨두 강도는 더 긴 길이의 감광 영역을 생성시킨다. 각 별개의 기록트랙세트는 따라서 다른 듀티 사이클을 갖는다.

한 방법에서, 3,4개의 트랙 세트를 세트마다 약 5%의 첨두강도 변화를 갖도록 기록한다. 현상(development)을 통해 각 트랙을 형성하는 감광 영역은 간격을 둔 연속된 구멍으로 변형되며, 현상된 디스크를 조사하여 어느 세트의 트랙이 가장 최적치와 근사한가를 결정한다. 이후에 광선의 첨부강도는 이 결정에 따라 조정되며, 이로써 F.M. 정보 신호는 최적의 듀티 사이클로 나머지 감광되지 않은 기록층부분에 기록될 수 있다.

시험 신호는 바람직하게는 미리 정해진 일정한 주파수를 가지며 기록트랙세트는 바람직하게는 광저항층외면 근처에 위치한다. 또한 각 세트는 수백개의 트랙으로 구성되는 것이 바람직하며 인접세트와는 좁은 폭의 감광된 광저항층에 의해 분리된다. 현상된 광저항 층은 바람직하게는 각 트랙 세트를 판독광선으로 주사(scanning)하여 기록된 간격과 구멍의 형태에 따라 강도 변조되는 반사광선을 발생시켜 변도된 강도를 검출하고 스펙트럼 분석기를 사용하여 검사함으로써 검사된다.

본 발명의 또다른 관점에서 기초재를 약 70-100r.p.m.같은 비교적 저속으로 회전시키는 가운데, 먼저 물을 뿌려 약간 적셔 누고, 다음에 물과 정해진 농도를 갖는 현상액을 함께 뿌려 기록층을 부분적으로 현상하고 최종점으로 현상액만을 뿌려서 기록층을 완전히 현상시킨다. 광저항층은 Shipley AZ 1350 광저항물질이 바람직하고, 현상액은 약 0.230이나 0.240의 농도를 갖는 수산화 칼륨이나 수산화나트륨액만을 뿌리는 단계는 약 20초동안, 물로 씻어내는 단계는 약 30-60초동안 소요된다.

본 발명의 또다른 관점은 비데오 디스크 복제물을 주조하는데 사용되는 스탬퍼를 현상된기록 마스터로부터 제조하는 기술에 관한 것이다. 본 발명의 이러한 관점에서 균일한 제1금속 막이 현상된 기록층위에 증착(vapor-deposit)되며, 다음에 균일한 제2금속 막이 제1금속 막 위에 전기도금 되어, 이 두 막은 함께 일체적인 금속층을 형성한다. 그후에 일체적인 금속층을 밑의 기록 마스터로부터 분리되어 분리된 금속층의 밑명으로부터 남아있는 광저항 물질을 적당한 용제를 사용하여 제거시킴으로써 스탬퍼가 얻어진다. 제1금속 막은 500-600A의 두께를 갖는 것이 바람직하며, 제2금속막은 약 15밀(mil)의 두께가 바람직하고, 이들 모두 니켈로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 그밖의 여러 관점과 이점은 도면과 함께 실시예에 대하여 제시된 다음의 상세한 설명에 의하여 명백해 질 것이다.

제1도에서 F.M.신호를 기록 마스터(11)상에 기록하기 위한 장치가 도시되어 있다. 마스터는 매끈하고 평면인 상부 표면을 갖는 유리 기초재를 포함하는데, 이 표면 위에 정해진 균일한 두께를 갖는 광저항층(15)이 놓여직다. 광 저항층은 정해진 기록 한계치를 초과하는 강도의 기록광선이 비춰질 때마다 감광(expose)된다.

기록 장치는 정해진 강도를 갖는 기록광선(19)을 발생하기 위하여 아르곤 이온 레이저와 같은 기록 레이저(17)와 기록 광선의 강도를 F.M.정보 신호에 따라 변조시키기 위한 강도 변조기(21)를 포함한다. 기록장치는 또한 기록 마스터(11)를 정해진 각 속도로 회전시키기 위한 스핀들 모우터(25)와 강도 변조된 광선을 회전하는 마스터의 광저항층(15)상에 집중시키기 위한 대물렌즈(27)를 포함한다.

대물렌즈는 마스터에 대해 반경방향으로 이동할 수 있는 운반체(도시되어 있지 않음)상에 장치되어 있으므로, 광선의 촛점은 광저항층상을 나선형으로 추적한다.

제2도 및 제3도, 제4도에 도시된 바와같이 강도 변조된 광선(19)의 강도는 광저항층(15)의 규정된 기록 한계치를 교대로 초과했다. 미달했다 하는 크기를 가지며, 이로써 감광된 영역이 간격을 두며 연속되어 다수의 거의 동심원형 기록트랙(31)에 배열되어 기록층내에 형성된다. 각 감광영역과 인접한 간격은 F.M.신호의 한주기에 해당한다. 제5도는 현상후 감광된 영역이 제거된 기록 마스터(11)을 보여주며, 이때 마스터는 스탬퍼를 제조하는 데 사용하기 적당한 상태이다. 기록 마스터(11)는 처음에 특별한 공정을 통해 유리 기초재(13)의 상부 표면을 연마하고, 광택을 내고 다시 세척함으로써, 제1도의 기록장치에 사용할 수 있도록 준비된다. 그후 광저항 층(15)는 광저항체 용액을 표면에 뿌리고 그후에 건조시킨후 정해진 방식대로 구워 말림으로 형성된다. 본 발명의 다른 측면에서, 금속 박층이 광저항층을 형성하기 앞서 기초재상에 형성된다.

특히, 유리 기초재(13)의 평면 표면은 먼저 약 9미크론 크기의 입자를 갖는 산화 알루미늄을 사용하여 통상적인 방식으로 연마되어 준비된다. 그후에 표면은 미크론 이하의 입자를 갖는 산하 지르코늄이나 산화 세륨 광택 컴파운드를 사용해광택을 내게 한다. 산화세륨이 더 빨리 표면의 광택을 내나, 그후에 세척하기가 더 어려운 것으로 알려졌다. 유리기초재(13)의 광택된 표면은 특수한 3단계 공정에 의해 세척된다. 첫째로, 표면은 고순도의 비 이온화된 물로 씻겨지고 고운 솔을 사용해 대부분의 광택 컴파운드를 제거한다. 비이온화된 물은 바람직하게는 18MΩ-cm의 저항율을 갖는다. 유리 기초재(13)의 세척된 표면은 그후 강한 광도아래서 육안으로 검사하여 조사한다. 이광도 아래서는, 긁힌 것이나 미소 구멍같은 결함은 산란광의 점광원으로 나타난다. 결합이 발견되면, 현미경을 사용해 그 크기를 측정한다. 25미크론 이상의 결함이 발견되거나, 10미크론 이상의 결함이 1평방 밀리미터당 1개 이상 발견될때는 그 기초재는 회수되어 다시 연마 및 광택공정을 되풀이한다. 그후에 표면은 아세톤에 의해 싯겨져서 취급도중 유입되었을 먼지 및 기름 흔적을 제거한다.

둘째로, 표면은 세제용액으로 씻기고, 셋째로, 표면은 다시 비 이온화된 물로 약 10-20분간 씻긴다.

세척후에 기초재(13)은 제6도와 같이 턴 테이블상에 놓여져, 약 750-1000r.p.m.의 각 속도로 회전하여 건조된다. 제6도는 세척된 기초재(13)위에 광 저항층(15)을 형성시키는 장치를 도시한다. 이 장치는 기초재를 정해진대로 회전시키기 위한 가변속도 모우터(33)과 피봇 아암(35)을 포함하여, 이 피봇 아암에는 비 이온화된 물과 염화주석 용액과 광저항성물질 용액을 각각 정해진 순차대로 분출하기 위한 분출 튜우브(37),(39),(40)이 장치되어 있다.

기초재(13)은 처음에 약 75-100r.p.m.의 각속도로 회전되면서 염화 주석이 튜우브(39)를 통해세 척된 윗 표면상에 분출된다. 피봇 아암(35)는 수동 조작되어 염화 주석이 전체 표면에 가해지도록 한다. 염화주석분자가 유리 기초재의 세척된 표면에 부착됨으로써 다음의 광 저항 용액의 접착을 촉진하는 것으로 믿어지고 있다.

다음에 분출 튜우브(37)을 통해 물이 분출되어 여분의 염화주석 용액을 씻어내고, 모우터(33)의 각속도는 약 750-1000r.p.m.으로 증가되어 씻겨진 표면을 건조시킨다. 이로써 표면은 광저항체 용액을 분출시킬 준비가 된 것이다.

광 저항체 용액은 shipey AZ 1350광 저항물질을 shipliy AZ용제와 약 3 : 1의 비율로 묽게 함으로써 준비된다. 이용액은 약 1.3센티 포이즈(centipoise)의 점도를 갖는데 이 용액을 여과시켜 1.5미크론 이상의 입자는 제거시킨다. 점도는 표준적인 기술을 사용하여 예를들면 캐논-핑스크 점도계(Canon-Finske viscometer)를 사용하여 측정될 수 있다.

묽게된 광 저항에 용액은 기초재가 가변 속도모우터(33)에 의해 약 70-100r.p.m.의 각 속도로 회전되는 가운데, 튜우브(41)을 통해 기초재(13)의 표면 위로 분출된다. 다시, 피봇 아암(35)은 용액이 기초재의 전반경에 걸쳐 분출되도록 수동 조작한다.

75r.p.m.이하의 속도에서는 비교적 긴 시간이 주어져야만 거의 균일한 두께의 층을 얻을 수 있으나, 이경우 층이 오염된 소지가 증가된다. 반면 100r.p.m.이상의 속도에서는 반경방향의 줄무늬나 흐름자국이 생길 수 있으며, 따라서 정보의 기록이 저질화될 수 있다. 약 35.56cm의 직경을 갖는 기초재를 모두 피복시키는데는약 35㎖의 광저항 물질용액이 필요하다. 기초재(13)에 광저항용액에 비복된 후에, 모우터(33)의 각속도는 약 750-1000r.p.m.으로 증가되어 건조될때까지 계속된다.

광 저항체 층(15)의 두께는 r.p.m. 및 온도에 모두 반비례하므로 광저항체 용액을 부분 건조시키기 위해 기초재를 회전시키는 특정한 각 속도는 정해진 두께를 갖도록 편리하게 조정될 수 있다. 적절한 각 속도는 예를들면 톨란스키 간섭계(Tolansky interferometer)를 사용하는 통상적인 방법으로 구할 수 있다. 이기술은 층의 상대적인 두께를 나타내주며 반복적으로 실시하여 각 속도를 연속적으로 조정하여 최적의 속도가 구해질 수 있다. 광저항체 용액의 점도 및 온도가 거의 균일하게 유리될 수 있다면 이 각 속도의 조정은 이따금 행해져도 된다. 현재로는 층은 약 1150Å-1350Å의 두께를 갖는 것이 바람직하고, 후속으로 제조되는 디스크 복제물은 대응하는 높이의 정보-수용돌기 혹은 구멍을 갖는다.

만일 건조된 광 저항층(15)가 결함(반경 방향의 줄이나 외부의 입자)이 있는 것으로 밝혀지면 이층은 Shipley AZ용제와 같은 적당한 용제를 사용하여 제거될 수 있다. 그러면 상술한 방식대로 새로운 층이 인가된다.

제6도의 턴테이블 장치로부터 제거된 후, 기록 마스터(11)는 구워져서 광저항층(15)를 완전히 건조시키고, 이로써 그 감광 공차를 극대화시킨다. 마스터는 약 80℃로 20분정도 굽는 것이 바람직하다. 이러한 파라미터들은 엄밀하게 유지되어야만 정보를 여러개의 기록 마스터에 연속적으로 기록 할때 감광 공차의 변동을 최소화시킬 수 있다.

많은 기록 마스터 각각의 감광 감도는 서로 약간씩 다르기 쉽기 때문에, 강도 변조된 광선(제1도)의 첨두강도를 각 마스터마다 최적화시켜 F.M. 정보 신호가 최적의 50/50듀티 사이클로 기록되도록 하는 것이 바람직하다. 본 발명의 다른 관점에 따라 정해진 시험신호는 각 마스터(11)상의 여러 세트의 기록 트랙에 각 세트마다 다른 첨두강도를 갖도록 기록된다. 다음에 상술될 현상기술에 의해 이 시험 신호트랙이 현상된 후 기록 마스터는 어느 트랙 세트가 50/50의 듀티 사이클에 가장 근사한가를 결정한다. 이로써 최적의 첨두 강도가 결정되고, 이후로는 F.M. 정보 신호는 마스터의 나머지 비 감광 부분상에 최적의 듀티 사이클로 기록될 수 있다.

시험신호는 바람직하게는 7-8MH_Z의 고정 주파수를 가지며, 약 3-4개의 트랙 세트에 각 세트마다 약 5%씩 다른 첨두 광선 강도로써 기록된다. 각 세트는 약 10초동안, 수백개의 기록 트랙에 기록된다. 또한 세트들은 상호간에 비감광된 부분의 좁은 틈에 의해 분리되어 기록층의 내부주변에 인접한 좁은 영역에 위치한다.

현상된 기록 트랙의 연속된 세트들은 판독 광선(도시되지 않았음)을 사용해서 각 세트들을 주사하여 기록된 시험신호에 따라 변조된 강도를 갖는 반사 광선을 발생시킴으로써 통상적으로 조사될 수 있다. 반사광선은 강도가 변조되는데 이는 광저항체층(15)의 변화되지 않은 부분의 반사율은 약 4%이나 층의 변형된 부분의 반사율은 거의 영이기 때문이다. 변조된 광선은 통상적인 스펙트럼분석기에서 조사되어 제고조파 왜율이 존재하는 지를 결정한다. 이 왜율은 시험 신호가 최적의 50/50듀티 사이클로 기록될때 최소로 된다.

한 세트내에서는 같은 시험 신호가 트랙들에 기록되기 때문에, 판독광선이 각 트랙 세트의 각각의 기록트랙을 추종할 필요는 없다. 그러나, 기록 마스터(11)의 편심으로 인해 판독 광선이 한번에 한개 세트이 상을 주사하는 일이 없도록 주의해야 한다. 판독 광선은 그파장이 광저항 층(15)를 감광시키지 않도록 헬륨-네온 레이저에 의해 발생되는 것이 바람직하다.

제1도의 기록 장치를 사용해서, 기록광선(19)의 첨두강도가 정해진 최적치에 조정된 상태로 F.M.정보 신호는 광 저항성 기록층(15)의 비감광된 나머지 부분에 길이를 갖는 간격 및 구멍의 연속으로 변형된다.

본 발명의 다른 신규 관점에서, 감광된 기록 마스터(11)는 제6도와 같이 턴 테이블의 약 75-100r.p.m.의 속도로 회전할 때 용액의 연속을 마스터상에 분출함으로써 이루어진다. 이공정에서 먼저 물이 분출되어 층을 적시고, 그후에 불과 정해진 농도의 현상 용액이 둘다 분출되어 층을 부분 현상시키고 최종전으로 현상액만을 분출하여 층을 완전현상시킨다. 현상된 광저항층은 물로 씻겨져서 현상액이 남아있지 않게 한후, 회전하는 마스터의 각속도를 750-1000r.p.m.으로 증가시켜 현상된 층을 건조시킨다.

현상액은 약 0.230-0.240의 농도를 갖는 수산화 칼륨과 수산화나트륨 중에서 선택되는 것이 바람직하다. 바람직하게는 물과 현상액 둘다를 분출하는 단계는 약 5-10초 현상액만을 분출하는 단계는 약 20초, 그리고 헹구는 단계는 30-60초가 적당하다.

비데오 디스크 복제물을 주조하는데 사용도기 적당한 스탬퍼는 현상된 기록 마스터(11)로 부터 만들어진다. 본 발명의 다른 관점에서 스탬퍼는 첫째로 약 500-600A의 두께를 갖는 균일한 금속 막을 광저항성 기록 층(15) 위에 증착시키고, 다음에 약 15밀(mil)의 두께를 갖는 제2 금속 및 막을 제1막 위에 전기 도금시킴으로 제조된다. 제1막의 밀면은 광저항층에 형성된 간격과 구멍의 형태를 정확히 본 뜨고 있으며, 제2막은 함께 일체적인 금속층을 구성하고 있다. 이 일체적인 금속층은 밀의 기록 마스터로 부터 분리될 수 있으며 나머지 광저항 물질은 적절한 광저항체 용제를 사용해 제거가능하며, 이로써 스탬퍼가 제조된다. 한 실시예에서, 두 금속막 모두가 니켈로 구성된다.

이상의 설명으로부터 본 발명은 기록 마스터를 효율적으로 제조하는 여러 신규의 기술을 제공함이 이해될 것이다. 마스터는 F.M.신호를 높은 신호대 잡음비와 밀도로써 기록할 수 있는 광저항성 기록층을 포함한다. 본 발명의 다른 관점에서 금속 스탬퍼는 마스터의 복제물을 주조하는데 사용되기 위해, 이 기록 마스터로부터 제조된다.

비록, 본 발명이 상세히 설명되었으나, 당 기술 분야에 통상기술을 갖춘 자에게는 여러가지 수정들이 부발명의 정신과 범주를 벗어나지 않고 가해질 수 있음이 이해될 것이다.

Claims (1)

1. 광학정보 디스크 마스터상에 규정된 두께의 감광된 광저항체층을 현상하는 방법에 있어서, 디스크 마스터를 제1규정속도로 회전시키는 단계, 규정된 농도의 광저항체 현상액을 선택하는 단계, 광저항체층을 미리 적시기 위해 회전하는 디스크 마스터의 광저항체층위에 물을 분출하는 단계, 광저항체 층위에 물과 현상액을 동시에 분출하는 단계, 그 다음에 광저항체 층을 완전히 현상하기 위해 광저항체층위에 현상액만을 분출하는 단계남아 있는 현상액을 층에서 제거하기 위해 현상된 광저항체층을 물로 씻어내는 단계 그 다음 현상된 광저항체층을 건조시키기 위해 디스크 마스터를 보다 큰 제2규정속도로 회전시키는 단계로 구성된 광저항체층의 현상방법.

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