JP2507034B2 - Original plate for information storage disk and method for manufacturing substrate for information storage disk - Google Patents

Original plate for information storage disk and method for manufacturing substrate for information storage disk

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JP2507034B2 JP1080338A JP8033889A JP2507034B2 JP 2507034 B2 JP2507034 B2 JP 2507034B2 JP 1080338 A JP1080338 A JP 1080338A JP 8033889 A JP8033889 A JP 8033889A JP 2507034 B2 JP2507034 B2 JP 2507034B2
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は高密度記憶が可能な磁気ディスク,光ディス
ク,光磁気ディスクに用いられる基板およびそれら基板
を作製するための原板(スタンパー)の製造方法に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a substrate used for a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk capable of high-density storage, and a method for manufacturing a master plate (stamper) for manufacturing these substrates. Is.

従来の技術 光ディスクや磁気ディスクは長期保存にたいするデー
タの信頼制の確保や、高速書き込み、読み出しに対する
基板の安定性や信頼性の確保が重要点の一つであるが、
それにはディスク基板として変形のない基板を用いるこ
とが必要であり、ガラス基板を用いることが望まれる。
例えば基板にガラスを用いる場合、従来ではフォトポリ
マー法により案内溝を設けることが一般的であった(例
えば、金丸斉 光学式ビデオディスクシステム、テレビ
ジョン学会誌 32巻1号 1978年15pp.)。これらの光
ディスク用原板(スタンパー)には、ニッケル(Ni)製
の原板を用いており、ガラス等のような耐熱性のたかい
物質に案内溝を転写することができないのが一般的であ
った。また、最近ではこれを更に改善した反応性イオン
エッチング法によりガラス基板に直接凹凸の案内溝を設
ける方法も開発されている(例えば太田賢司他 真空、
28(2)77(1985))。
Conventional technology For optical disks and magnetic disks, one of the important points is to secure the reliability of data for long-term storage and to secure the stability and reliability of the substrate for high-speed writing and reading.
For this purpose, it is necessary to use a substrate that does not deform as a disk substrate, and it is desirable to use a glass substrate.
For example, when glass is used for the substrate, it has been customary in the past to provide a guide groove by a photopolymer method (eg, Kanamaru optical video disk system, Journal of the Television Society, Vol. 32, No. 1, 1978, 15 pp.). Since nickel (Ni) original plates are used for these original plates (stampers) for optical disks, it is common that the guide groove cannot be transferred to a heat-resistant hard material such as glass. In addition, recently, a method has been developed in which an uneven guide groove is directly provided on the glass substrate by a reactive ion etching method (for example, Kenji Ohta et al., Vacuum,
28 (2) 77 (1985)).

従来の代表的なガラス基板に案内溝を作製する工程を
以下に示す。
The process of forming a guide groove in a typical conventional glass substrate is shown below.

ガラス円板を洗浄した後、ポジ型レジストをスピンコ
ータで200〜300nmの厚さに塗布し、プリベークした後、
アルゴン(Ar)レーザ光を集光し、円板を一定速度で回
転させながらレーザ光を円板の半径方向に移動させる方
法で、溝幅約800nm、ピッチ1600nmの螺旋状の案内溝を
記録する。次にこれを現像した後、残ったレジストをマ
スクとしてCHF3ガスを用いた反応性イオンエッチングを
行ない約70nmの深さまでガラスをエッチングした後、不
要になったレジストは酸素ガスで灰化して除去すること
によって光ディスク用ガラス基板に案内溝が作製されて
いる。これは、原板(スタンパー)を用いない方法であ
るため生産が極めて悪いとされている。又磁気ディスク
用の基板は一般的に光ディスクのような案内溝がないの
で光ディスクのような高トラック密度化が遅れている。
After cleaning the glass disk, apply a positive resist with a spin coater to a thickness of 200 to 300 nm, pre-bak it,
Argon (Ar) laser light is focused, and a spiral guide groove with a groove width of about 800 nm and a pitch of 1600 nm is recorded by moving the laser light in the radial direction of the disk while rotating the disk at a constant speed. . Next, after developing this, using the remaining resist as a mask, reactive ion etching using CHF 3 gas was performed to etch the glass to a depth of about 70 nm, and the unnecessary resist was removed by ashing with oxygen gas. By doing so, a guide groove is formed in the glass substrate for an optical disc. This is a method that does not use an original plate (stamper) and is said to be extremely poor in production. Further, since a substrate for a magnetic disk generally does not have a guide groove unlike an optical disk, it is delayed in achieving a high track density like an optical disk.

発明が解決しようとする課題 従来のフォトポリマー法においては、ある程度生産性
良く光ディスク用基板を製造できるが、光ディスク用の
原板(スタンパー)がニッケル製であるため、フォトポ
リマー法やインジェクション法によって作製される光デ
ィスク基板は樹脂製のものであった。しかしニッケルス
タンパーを用い、耐熱性および信頼性により優れたガラ
スに案内溝を付けることはできないという欠点があっ
た。又反応性イオンエッチング法によりガラス基板に直
接凹凸の案内溝を設ける方法は、ガラス基板一枚一枚に
レジストを塗布しレジスト上の案内溝パターンの現像工
程や反応性イオンエッチング工程など複雑な工程を含ん
でおり、極めて生産性が悪く、しかも案内溝の品質も良
くないという欠点を有していた。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention In the conventional photopolymer method, a substrate for an optical disk can be manufactured with a certain degree of productivity, but since the original plate (stamper) for the optical disk is made of nickel, it is manufactured by the photopolymer method or the injection method. The optical disc substrate made of resin was made of resin. However, there is a drawback that the guide groove cannot be formed in the glass excellent in heat resistance and reliability by using the nickel stamper. In addition, the method of directly forming concave and convex guide grooves on the glass substrate by the reactive ion etching method is a complicated process such as applying a resist to each glass substrate and developing a guide groove pattern on the resist and a reactive ion etching process. However, there is a drawback that the productivity is extremely poor and the quality of the guide groove is not good.

本発明は、このような欠点を克服すべくなされたもの
であり、極めて優れた耐熱性とガラスとの反応性に乏し
い情報記憶ディスク用原板を用いて、極めて少ない工程
でしかも高品質の光ディスク,光磁気ディスクおよび磁
気ディスク用基板の案内溝を作製する方法を提供するこ
とを目的としている。
The present invention has been made to overcome such drawbacks and uses an original disk for an information storage disk, which has extremely excellent heat resistance and poor reactivity with glass, and has a very small number of steps and a high-quality optical disk, An object of the present invention is to provide a method for producing a guide groove for a magneto-optical disk and a magnetic disk substrate.

課題を解決するための手段 本発明は上記課題を解決するために、タングステンカ
ーバイド(WC)を主成分とする超硬合金、あるいはクロ
ムカーバイド(Cr3C2)を主成分とするサーメットを母
材として、前記母材上にアルミニウム(Al)膜を形成し
た後、レジストを塗布し、トラッキングサーボ用の案内
溝をパターニングし、前記レジストをマスクとしエッチ
ングによりアルミニウム膜上にトラッキングサーボ用の
案内溝となる凹凸を形成する。この後、レジストを除去
し、窒素のイオン注入を行い前記アルミニウム膜を窒化
アルミニウム膜に変化させることにより簡単に高精度な
情報記憶ディスク用原板(スタンパー)を作製する方法
を提供すると共に、前記の方法で作成した一対の情報記
憶ディスク用原板の間にガラスをはさみ込んだ後、加熱
し、加圧成形して上記原板の案内溝形状をガラス上に転
写して情報記憶ディスク用基板を作製する方法を提供し
ようとしたものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention uses a cemented carbide mainly composed of tungsten carbide (WC) or a cermet mainly composed of chromium carbide (Cr 3 C 2 ) as a base material. As the above, after forming an aluminum (Al) film on the base material, a resist is applied, the guide groove for the tracking servo is patterned, and a guide groove for the tracking servo is formed on the aluminum film by etching using the resist as a mask. Unevenness is formed. After that, the resist is removed, nitrogen ion implantation is performed, and the aluminum film is changed to an aluminum nitride film, thereby providing a method for easily producing a high-precision information storage disk original plate (stamper). A method for producing a substrate for an information storage disk by inserting glass between a pair of original disks for an information storage disk prepared by the method, heating, press-molding, and transferring the guide groove shape of the original plate onto the glass. Is intended to be provided.

作用 本発明は、ガラス材料をあたかもレコードディスクの
プレス成形のように一対の案内溝パターンを持つ原板
(スタンパー)で加熱プレス成形して案内溝を形成する
方法であるので、製造工程が少なくなると同時に高精度
に案内溝のパターンを形成できる。このように高精度に
ガラス上に案内溝を形成できるのは、原板(スタンパ
ー)の表面にアルムニウム膜を形成した後、高精度に案
内溝をパターニングし、イオン注入によりアルミニウム
膜をガラスと高温においても反応しない窒化アルミニウ
ム膜に変化させるという原板作製工法によるものであ
る。
Action The present invention is a method of forming a guide groove by hot press forming a glass material with a master plate (stamper) having a pair of guide groove patterns, as if press-forming a record disk. The guide groove pattern can be formed with high accuracy. In this way, the guide groove can be formed on the glass with high accuracy by forming the aluminum film on the surface of the original plate (stamper), then patterning the guide groove with high accuracy, and ion-implanting the aluminum film at high temperature with the glass. This is due to the original plate manufacturing method of changing into an aluminum nitride film that does not react.

実施例 以下、本発明の一実施例の情報記憶ディスク用原板の
構成および製造方法ならびに原板を用いた光ディスク用
基板の製造方法について図面を用いて説明する。
Example Hereinafter, a configuration and a manufacturing method of an original plate for an information storage disk and a manufacturing method of an optical disk substrate using the original plate of one example of the present invention will be described with reference to the drawings.

実施例1 以下、本発明の実施例を第1図に沿って説明する。第
1図(a)に示すように、まず直径90nmφ、厚さ5mmのW
Cを主成分とする超硬合金母材11を鏡面研摩して、その
表面粗度をRMS=8〜10Åに仕上げた後第1図(b)に
示すようにアルミニウム膜12をスパッタ法により約0.5
μmの厚さに成膜した。
Example 1 Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to FIG. First, as shown in Fig. 1 (a), W with a diameter of 90 nm and a thickness of 5 mm is used.
The cemented carbide base material 11 containing C as a main component is mirror-polished to finish its surface roughness to RMS = 8 to 10Å, and then an aluminum film 12 is sputtered by a sputtering method as shown in FIG. 0.5
The film was formed to a thickness of μm.

次にポジタイプのレジスト13を第1図(c)に示すよ
うに合金膜上に2000〜3000Åの厚さにスピンコートし、
第1図(d)のように幅800nm、ピッチ1600nmの螺旋状
案内溝をパターニングする。その後、残ったレジストを
マスクとして、湿式エッチングによりアルミニウム膜上
に前記の螺旋状案内溝を形成してレジストを除去したと
ころが第1図(e)である。次に、この原板に約1M電子
ボルトのエネルギーで窒素のイオン注入を行ないアルミ
ニウムを窒化アルミニウム14に変化させて情報記憶ディ
スク用原板を作製したところが第1図(f)である。
Next, as shown in FIG. 1 (c), a positive type resist 13 is spin coated on the alloy film to a thickness of 2000 to 3000Å,
As shown in FIG. 1D, a spiral guide groove having a width of 800 nm and a pitch of 1600 nm is patterned. Then, FIG. 1 (e) shows the spiral guide groove formed on the aluminum film by wet etching using the remaining resist as a mask to remove the resist. Next, FIG. 1 (f) shows that an original plate for an information storage disk was produced by changing the aluminum into aluminum nitride 14 by ion-implanting nitrogen into the original plate with an energy of about 1 M electron volt.

尚本実施例では超硬合金を母材として用いたが、原板
(スタンパー)の母材としては超硬合金に限定されるも
のではなく、耐熱性、高温強度に優れたCr3C2を主成分
とするサーメットも用いることができる。また、母材へ
コーティングしたアルミニウム膜のエッチング方法とし
ては湿式エッチングだけに限定されるものではなく、電
子サイクロトロンプラズマエッチングなどの乾式エッチ
ングなども用いることができる。
Although cemented carbide was used as the base material in this example, the base material of the original plate (stamper) is not limited to cemented carbide, and mainly Cr 3 C 2 excellent in heat resistance and high temperature strength is used. Cermet as a component can also be used. Further, the etching method of the aluminum film coated on the base material is not limited to wet etching, but dry etching such as electron cyclotron plasma etching can also be used.

実施例2 本発明の実施例2を第2図に沿って説明する。実施例
1で作製した情報記憶ディスク用原板(スタンパー)お
よび案内溝のない原板とを用意して上下一対の型とす
る、次に第2図(a)に示すように、組成がSiO273wt
%,Na2O16.5wt%,Al2O31wt%,CaO5wt%,およびMgO3.5w
t%からなる直径90mmφ、厚さ1.2mmのガラス円板23を上
下一対のスタンパー21および22の間にはさみ込んで、78
0℃に加熱した後、20kg/cm2の圧力で加圧成形する。そ
のまま500℃まで冷却して案内溝が転写されたガラス円
板24を取り出した所が第2図(b)である。
Second Embodiment A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. An information storage disk original plate (stamper) and an original plate having no guide groove prepared in Example 1 were prepared to form a pair of upper and lower molds. Then, as shown in FIG. 2 (a), the composition was SiO 2 73 wt.
%, Na 2 O 16.5 wt%, Al 2 O 3 1 wt%, CaO 5 wt%, and MgO 3.5 w
A glass disk 23 with a diameter of 90 mm and a thickness of 1.2 mm consisting of t% is sandwiched between a pair of upper and lower stampers 21 and 22, and 78
After heating to 0 ° C, pressure molding is performed at a pressure of 20 kg / cm 2 . FIG. 2 (b) shows the place where the glass disk 24 having the guide groove transferred thereto was taken out after being cooled to 500 ° C. as it was.

その後内径穴を加工し、ガラス基板の表面および半面
を走査型電子顕微鏡を用いて評価した結果、正確にスタ
ンパーの成形面形状を転写しており、ガラス基板には幅
800nm、ピッチ1600nm、深さ70nmの螺旋状案内溝が形成
されていた。また、ガラス基板の平坦部の表面粗さもRM
S=10Åとスタンパーの成形面をきれいに転写している
ことがわかった。
After that, the inner diameter hole was processed, and the surface and half surface of the glass substrate were evaluated using a scanning electron microscope.As a result, the shape of the stamper molding surface was accurately transferred, and the glass substrate had a width
A spiral guide groove with 800 nm, a pitch of 1600 nm, and a depth of 70 nm was formed. The surface roughness of the flat part of the glass substrate is also RM.
It was found that S = 10Å and the molding surface of the stamper was transferred cleanly.

次にこのガラス基板を900rpmで回転させ、光学ヘッド
を用いて基板の信号品質(CN比)を測定した結果、表面
粗さRMS=10Å以下の鏡面を有するガラス基板を回転さ
せなかった時の低周波域でのCN比を基準(0dB)とした
時に、CN比の低下は−1.0dBと、第1表に示した比較例
のイリジウム合金をコートしたスタンパーを使用して作
製した基板よりも良い結果がえられた。
Next, the glass substrate was rotated at 900 rpm, and the signal quality (CN ratio) of the substrate was measured using an optical head. As a result, the low roughness when the glass substrate having a mirror surface with a surface roughness RMS of 10Å or less was not rotated was When the CN ratio in the frequency range is taken as the reference (0 dB), the CN ratio is reduced by -1.0 dB, which is better than the substrate prepared using the stamper coated with the iridium alloy of the comparative example shown in Table 1. The result was obtained.

また、基板となるガラスの組成を変化させた時の実験
結果について第1表にまとめて示した。
In addition, Table 1 collectively shows the experimental results when the composition of the glass serving as the substrate was changed.

発明の効果 以上述べてきたように本発明によれば、極めて高信頼
性でかつ高精度の情報記憶ディスク用原板(スタンパ
ー)およびこの原板を使用して極めて容易に高精度な案
内溝を有する光ディスク,光磁気ディスクあるいは磁気
ディスク用の基板の製造が可能となり、これら基板を安
価に、大量に供給することを可能としたもので、産業上
きわめて有益な発明である。
EFFECTS OF THE INVENTION As described above, according to the present invention, a highly reliable and highly accurate original plate (stamper) for an information storage disk and an optical disk having a highly accurate guide groove very easily using this original plate It is possible to manufacture a magneto-optical disk or a substrate for a magnetic disk, and it is possible to supply a large amount of these substrates at low cost, which is an extremely useful invention in industry.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図(a)〜(f)は情報記憶ディスク用原板(スタ
ンパー)の作製工程を示す断面図、第2図(a)は基板
(ディスク)を作製するときの上下スタンパーとそれら
の間に設置した被成形材料(ガラス円板)の断面図、第
2図(b)は成形されて表面に案内溝を有する光ディス
ク,光磁気ディスクまたは磁気ディスク用基板の断面図
である。 11……母材、12……アルミニウム膜、13……ポジタイプ
レジスト、14……窒化アルミニウム、21……案内溝付き
原板(スタンパー)、22……平坦な上型、23……被成形
材料(ガラス板)、24……成形されて表面に案内溝を有
する基板。
1 (a) to 1 (f) are cross-sectional views showing a manufacturing process of a master plate (stamper) for an information storage disk, and FIG. 2 (a) is a vertical stamper and a space between them when manufacturing a substrate (disk). FIG. 2 (b) is a cross-sectional view of the installed material to be molded (glass disk), and FIG. 2 (b) is a cross-sectional view of an optical disk, a magneto-optical disk, or a magnetic disk substrate having a guide groove on its surface. 11 …… Base material, 12 …… Aluminum film, 13 …… Positive type resist, 14 …… Aluminum nitride, 21 …… Master plate with guide groove (stamper), 22 …… Flat upper mold, 23 …… Molding material (Glass plate), 24: A substrate that is molded and has guide grooves on the surface.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青木 正樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 鳥井 秀雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 藤井 映志 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Masaki Aoki 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Hideo Torii, 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Eiji Fujii 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】タングステンカーバイド(WC)を主成分と
する超硬合金、あるいはクロムカーバイド(Cr3C2)を
主成分とするサーメットを母材とし、前記母材上にアル
ミニウム(Al)膜を形成した後、レジストを塗布し、ト
ラッキングサーボ用の案内溝をパターニングし、前記レ
ジストをマスクとし、エッチングによりアルミニウム膜
上にトラッキングサーボ用の案内溝となる凹凸を形成す
る。この後、レジストを除去し、窒素のイオン注入を行
い前記アルミニウム膜を窒化アルミニウム膜に変化させ
ることにより情報記憶ディスク用原板を作成することを
特徴とする情報記憶ディスク用原板の製造方法。
1. A cemented carbide mainly composed of tungsten carbide (WC) or a cermet mainly composed of chromium carbide (Cr 3 C 2 ) is used as a base material, and an aluminum (Al) film is formed on the base material. After the formation, a resist is applied, the guide groove for the tracking servo is patterned, and the resist is used as a mask to form concavities and convexities to be the guide groove for the tracking servo on the aluminum film by etching. After that, the resist is removed, nitrogen ions are implanted, and the aluminum film is changed to an aluminum nitride film to prepare a master plate for an information storage disk.
【請求項2】タングステンカーバイド(WC)を主成分と
する超硬合金、あるいはクロムカーバイド(Cr3C2)を
主成分とするサーメットを母材とし、前記母材上にアル
ミニウム(Al)膜を形成した後、レジストを塗布し、ト
ラッキングサーボ用の案内溝をパターニングし、前記レ
ジストをマスクとし、エッチングによりアルミニウム膜
上にトラッキングサーボ用の案内溝となる凹凸を形成す
る。この後、レジストを除去し、窒素のイオン注入を行
い前記アルミニウム膜を窒化アルミニウム膜に変化させ
て作成した情報記憶ディスク用原板を用い、ガラスを加
熱し、加圧成形して上記原板の凹凸案内溝形状をガラス
上に転写して情報記憶ディスク用基板を作製することを
特徴とする情報記憶ディスク用基板の製造方法。
2. A cemented carbide mainly composed of tungsten carbide (WC) or a cermet mainly composed of chromium carbide (Cr 3 C 2 ) is used as a base material, and an aluminum (Al) film is formed on the base material. After the formation, a resist is applied, the guide groove for the tracking servo is patterned, and the resist is used as a mask to form concavities and convexities to be the guide groove for the tracking servo on the aluminum film by etching. After that, the resist is removed, nitrogen ion implantation is performed, and the aluminum film is changed to an aluminum nitride film to prepare an information storage disk original plate, and the glass is heated and pressure-molded to guide the unevenness of the original plate. A method for manufacturing an information storage disk substrate, which comprises manufacturing an information storage disk substrate by transferring the groove shape onto glass.
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