JP3633767B2 - 光ディスクスタンパの製造方法及び光ディスクスタンパの製造装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
この発明は、光ディスク製造用スタンパの製造工程における複製スタンパ剥離方法及び同スタンパ剥離装置に関するものであり、複製スタンパをマスタースタンパ(又はマザースタンパ。以下同じ)から剥離させる剥離工程におけるスタンパの損傷を可及的に低減することができ、また、当該剥離作業を簡略化して作業能率を向上させることができるものである。
【0002】
【従来の技術】
光ディスクを製造する場合、まず最初に、情報ビットをガラス盤面上に形成し、その後その表面にニッケルメッキ(ニッケルに限らずアルミ等の他の金属も用いられるが、この明細書では「ニッケル」にこれらの金属を代表させる)を施し、このニッケルメッキ層をガラス盤から剥離させて、ガラス盤上のビットに対してネガ型となるニッケル製の複製原盤を作成する(通常これは「マスタ」、又は「マスタースタンパ」と称されるものである)。そしてこのマスタースタンパの表面に、剥離を容易にするために酸化被膜を形成し、あるいは離型剤を塗布し(通常これを「剥離処理」という)た後、さらにニッケルメッキを施し、このメッキ層を剥離させて複製スタンパ(マスタースタンパに対してはネガ型であるが、ガラス原盤に対してはポジ型。通常これは「マザー」、又は「マザースタンパ」と称されるものである)を作成する。
さらに、このマザースタンパの表面に、上記と同様に剥離処理を施した後、ニッケルメッキを施し、これを剥離させて複製スタンパ(マスタースタンパ等から複製されたスタンパ)を形成する(これはマスタースタンパに対してポジ型になる。通常これは「サン」、又は「サンスタンパ」と称されるものである)。この複製スタンパ(サンスタンパ)をプラスチック射出成形機の金型に取り付けて、ポリカーボネートやアクリル樹脂製の光ディスクの基板を量産する。これらの「マスタースタンパからマザースタンパ」を、あるいは「マザースタンパからサンスタンパ」をそれぞれ剥離させるためには、両者の重合面の周縁にカッタ等の鋭利な刃物で切れ目を入れ、両者を手で引き離すようにしていた。
【0003】
電鋳によるスタンパの複製法およびその装置は従来周知のものであるが、その電鋳治具の構造の概略は図1に示すとおりである。このものはマウンティングプレート11と、当該マウンティングプレート11に被せてマスタースタンパ15を固定するカバーリング12とからなるものであり、カバーリング12は、その下面とマウンティングプレート11の外周上面との間を密封するOリング13、上記マスタースタンパ15の上面を押え、当該上面との間を密封するOリング14を有している。
カバーリング12を被せてマスタースタンパ15の外周部をOリング14で押えた状態で、電鋳治具Gが電鋳槽に装着され、マスタースタンパ15の上面にニッケル金属膜を形成(析出による)させる。マスタースタンパ15の上面に形成されるニッケル金属膜の厚さは均一であるが、上記Oリング14の近傍においては当該Oリング14に近いほど薄く、Oリング14と接するところで厚さがゼロであることは良く知られたことである。
【0004】
他方、複製したスタンパをマスタースタンパから手作業で剥がすと、両者の重合面の密着力が弱いために、剥離作業中に両スタンパ間にずれが生じ易く、記録されたビット情報を損うおそれがある。このため、剥離作業中に両者の間にずれを生じることがないように、剥離装置によってスタンパを剥離させることが知られている(特開平8ー235646号公報参照)。この公知の剥離装置の概要を図2、図3を参照しつつ説明する。
架台21の上面に固定台28が固着され、固定台28の上には下部クランプ部材29が載置され、適宜の取付け金具により上部クランプ部材25の真下に固定される。下部クランプ部材29の上面に水平な載置面30があり、この載置面30に環状の磁石31が埋設されている。
上部クランプ部材25の外径寸法は、マスタースタンパ(原盤)AとスタンパBとの重合体の直径よりも小さく、また、下部クランプ部材29の外径寸法も重合体の直径よりも小さい。
マスタースタンパAの表面に酸化剤皮膜を形成した後に、ニッケルメッキを施してスタンパBを形成し、マスタースタンパAとスタンパ(複製スタンパ)Bとの重合体を、マスタースタンパAを下にして下部クランプ部材29の載置面30に載置する。このとき、載置面30が水平面であるために、マスタースタンパAとスタンパBとの重合面も水平になる。次に、下部クランプ部材29の真上にある上部クランプ部材25を鉛直方向に下降し、両クランプ部材25、29によりマスタースタンパAとスタンパBを挟持する。これによって、マスタースタンパAとスタンパBは、両クランプ部材25、29により移動不能に拘束されると共に、マスタースタンパAは磁石31に吸着され、スタンパBは磁石27に吸着されている。
次に、支柱22のブラケット23に固定されたシリンダ24を駆動して上部クランプ部材25を上昇させると、上部クランプ部材25の磁石27に吸着されたスタンパBが、上部クランプ部材25と一緒に上昇する。すなわち、スタンパBは、マスタースタンパAとの重合面に対して垂直な方向に正確に上昇するので、マスタースタンパAに対してずれを生じることはなく、マスタースタンパAから剥離される。したがって、マスタースタンパAとスタンパBとが剥離操作中に局部的に擦り合わされて、記録されたビット情報が損われることはない。
以上のものは、マスタースタンパAとスタンパBを電鋳治具から取り外してこれを下部クランプ部材29に装着してスタンパBの剥離操作に備えるものである。
【0005】
ところで、メッキ層であるスタンパ(通常は約0.3mm程度)はその周縁が電鋳治具のOリングによって形成されるものである関係上、その周縁の厚さは極めて薄く、限りなくゼロに近い。このために、電鋳治具を解体しそこからマスタースタンパ(原盤)を取り外すとき、スタンパBの周縁が微小に剥離するが、剥離装置によるスタンパ剥離操作におけるスタンパB外周部の剥離を容易にして、スタンパBに力が偏って作用しないようにするために、スタンパBの外周端とマスタースタンパAの外周端との間に刃物Fを入れてその外縁部を一定幅で剥離させる(上記特開平8−235646号公報参照)。この作業は従来手作業でなされているために面倒であって手間を要し、しかも必ずしも均一に剥離されない。このためにスタンパ剥離装置による剥離時の複製スタンパ外周部の剥離抵抗にばらつきを生じ、その結果、複製スタンパを損傷させるなどの種々の不都合を生じる。
【0006】
なお、上記、複製スタンパをマスタースタンパから剥離させるものについて説明したが、複製スタンパをマザースタンパから剥離させるものについても同様である。
【0007】
【解決しようとする課題】
本発明は、複製スタンパ外周部の上記剥離が均一になされ、かつ当該剥離作業を能率的に行えるように、剥離法、電鋳装置を工夫することをその課題とするものである。
【0008】
【課題解決のために講じた手段】
上記課題解決のために講じた第1の手段は、次の要素(イ)〜(ハ)から構成されるものである。
(イ)電鋳液の界面活性剤濃度を5g/リットルとしたこと、
(ロ)複製スタンパの外周端から5mmの円周上における電鋳厚みを100μm以下になるように電鋳したこと、
(ハ)マスタースタンパと複製スタンパとの重合体を剥離装置に装着し、その外周端面の全周に高圧ガスを均一に吹き付けて、複製スタンパの外周端を所定幅で剥離させること。
【0009】
【作用】
電鋳治具を分解するとき、複製スタンパの外周端がOリング14(図1参照)によって引っ張られ、これによってその外周端に微小剥離を生じている。この外周端に高圧ガスが吹き付けられると、複製スタンパの外周端とマスタースタンパ外周端との間に吹き込んだ高圧ガスが楔として作用し、複製スタンパ外周端を弾性変形させて浮かせながら所定幅剥離させ、複製スタンパ外周端に所要の「浮き」が形成される。
スタンパ外周にガスブローによって所要の浮きを形成してのち、これをスタンパ剥離装置に装着する(以上図4参照)。
なお、剥離装置に装着した状態で上記のガスブローによって「浮き」を形成させても差支えないが、ガスブローによる「浮き」についての目視検査を経てから剥離装置に装着することが実際上は望ましい場合は、剥離装置に装着する前にガスブローによって「浮き」を形成すればよい。
【0010】
スタンパ外周端に高圧ガスを均一に吹き付けること(以下これを「ガスブロー」という)は容易であり、その制御は正確になされるから、このガスブローによるスタンパ外周端の剥離幅は容易、かつ正確に均一化される。
また、スタンパを複製する電鋳液の界面活性剤濃度を5g/リットル以上にすることで必要な離型性を確保できる。界面活性剤濃度が5g/リットル未満であると、離型性が低いのでガスブローによる剥離を生じにくい(ガスブローを強くして剥離を強制することは可能であるが、ガスブローが強いとガス圧のために複製したスタンパの外周端が強く煽られて損傷する危険性が大きいので、ガスブローを強くして上記剥離を強制することには限界がある)。なお、界面活性剤濃度が8g/リットルを越えても離型性は向上せず、逆に電鋳液の泡立ちが著しくなって電鋳作用に支障を生じるようになる。このようなことから、「8g/リットル」が実際上のおおよその上限値である。
【0011】
また、外周端から5mmのところでの電鋳厚さが100μmを越えると、複製スタンパ外周端が堅くて弾性変形しにくく、したがって上記の剥離作用がスムーズにはなされ難くなる。「外周端から5mmのところでの電鋳厚さが100μmを越えない」ということの技術的意義は以上のようなことであるから、この値はおおよその目安であって必ずしも絶対的なものではない。
またガスブローの強度は、複製スタンパの外周端に十分な「浮き」ができ、かつガスブローの圧力によって複製スタンパ外周端が塑性変形することのない程度の強さでなければならず、また、この条件を満たせばよい。
【0012】
【実施態様1】
実施態様1は、解決手段1においてカバーリング12(図1参照)の内周部下面のスタンパ電鋳面との間の角度を45度以下にして、スタンパ外周から5mmのところでの厚さを100μm以下にしたことである。
上記角度の変更によって、複製スタンパの外周から5mmのところでの厚さを容易に調整することができる。
複製スタンパの外周から5mmのところでの厚さが70〜100μmの場合はエアブローによって複製スタンパ外周端に均一な「浮き」を形成することができ、他に特段の不都合はないが、130μmを越えると、複製スタンパ外周部の剛性が強すぎて十分な「浮き」が形成されない。例えば110μmでも「浮き」が形成されないではないが、剛性が高くなるので余り実用的ではない。
【0013】
【実施態様2】
解決手段において、スタンパ保持部材の半径方向外方にガスブローノズルを設け、スタンパ保持部材とともにスタンパを回転させて、スタンパの外周端全周に均一にガスブローするようにしたこと。
ガスブローノズルを固定することができ、スタンパ保持部材を回転させる機構は簡単に構成できる(回転軸に下部クランプ部材を支持させればよい)ので、簡単な機構で本発明を実現することができる。
【0014】
【実施態様3】
実施態様3は、解決手段のブローガスを窒素ガスとしたことである。
ブローガスによって複製スタンパ表面の酸化が促進されることを回避できる。
【0015】
【実施態様4】
実施態様4は、解決手段のガスの吹付速度を5〜10m/秒としたことである。
ガス吹付速度をこの範囲に選択することによって、特段の不都合もなく迅速に上記の「浮き」を形成することができる。
【0016】
【実施例】
カバーリング12(図1参照)の内周部下面のスタンパ電鋳面との間の角度を小さくして、スタンパ外周部の電鋳膜が薄くなるようにすることは特開平9−111489号公報に記載されているように公知のことであるからその詳細な説明は省略するが、カバーリング12の内周部下面の傾斜角度を45度以下にすることによって、複製スタンパの外周端から5mmのところでの厚さを100μm以下にすることができる(上記特開平9−111489号公報に記載されたものは、カバーリングの下にある外周マスク10の下面と電鋳面との間に所定の角度を設けているが、要するに電鋳面の外周部をマスクして、このマスクの下面を傾斜面にし、その傾斜角度を小さくすることによって複製スタンパの外周端の厚さを薄くするものである)。
【0017】
ブローガスを窒素ガスとし、マスタースタンパ、マザースタンパの接合境界面付近にノズルを配置し、回転軸に支持されたスタンパ保持部材を毎分20〜40回の速さで回転させる。
スタンパ保持部材にスタンパを保持させたとき、ノズル先端とスタンパ外周との間隔は5mm程度にする。
ブローノズルの孔径は4.57mmであり、ガス圧力を2Kg/平方センチメートルに調整する。このときのガス吹き出し速度は約8m/秒である。
スタンパを約1回転させることによって、厚さ0.1mm複製スタンパの外周部に1〜5mmの幅の「浮き」を均一に形成することができる。
【0018】
【剥離作業等】
マスタースタンパからマザースタンパを、あるいはマザースタンパからサンスタンパを剥ぎとって分離させる剥離作業は、例えば上記の特開平8ー235646号公報に記載された剥離装置又は、マスタースタンパあるいはマザースタンパを吸着する磁石を備えたクランプ部材と、マザースタンパあるいはサンスタンパを吸着する磁石を備えたクランプ部材とを有するその他の剥離装置を用いて行うのであるが、この剥離作業は真空中で行う。剥離作業においてはマスタースタンパとマザースタンパとの、あるいはマザースタンパとサンスタンパとの転写界面の真空度が高いので大気圧が抵抗になり、また転写界面の真空破壊によってマザースタンパ、あるいはサンスタンパが局部的に激しく振動して情報記録ビットが損傷する危険があるが、真空中で剥離装置を用いてこの剥離作業を行うことによって剥離作業を容易に行うことができ、また、上記危険を可及的に低減することができる。また、真空中で剥離させる際には、剥離装置の上下両クランプ部材のうち少なくとも何れか一方を鉛直方向に昇降させて、マスタースタンパ、マザースタンパとマザースタンパ、サンスタンパとをこれらスタンパの水平面に対して鉛直方向に引き離して分離させる。これによって剥離操作中に、互いに分離されるスタンパが転写界面で擦り合ってスタンパの情報記録ビットが傷付くことが回避される。
【0019】
【発明の効果】
以上のように、本発明によると、電鋳治具を解体するとき、又はその後のエアブローにより複製スタンパの外周端に所要の「浮き」が機械的に形成されるから、当該「浮き」を形成するための作業を簡単、迅速、かつ能率的に行うことができ、しかもこの「浮き」を所要の幅で均一、均質に形成することができる。したがって剥離装置によるスタンパ剥離操作での不良品の発生を減少させて製品歩留まりを良くすることができ、また、複製スタンパの品質に対する信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】は電鋳治具の断面図である。
【図2】は従来のスタンパ剥離装置の斜視図である。
【図3】は従来技術における上部クランプ部材と下部クランプ部材とによってマスタースタンパと複製スタンパの重合体を挟んだ状態を示す斜視図である。
【図4】は本発明の模式図である。
【符号の説明】
G :電鋳治具
11 :マウンティングプレート
12 :カバーリング
13 :Oリング
14 :Oリング
15 :マスタースタンパ
16 :複製されたスタンパ
Claims (10)
- 光ディスクスタンパ製造工程において電鋳治具を用いてスタンパを電鋳し、マスタースタンパからマザースタンパを、又は、マザースタンパからサンスタンパを剥離させてこれらを複製するスタンパ製造方法であって、
上記電鋳治具は、マスタースタンパ又はマザースタンパの外径より大径のOリングと小径のOリングの2つの同心円状のOリングを具備しており、
該マスタースタンパ又は該マザースタンパから剥離してマザースタンパ又はサンスタンパを得る際に、外周端部全周にガスブローしてから剥離することを特徴とする光ディスクスタンパの製造方法。 - 請求項1記載の光ディスクスタンパの製造方法において、上記電鋳時に複製されたマザースタンパ又はサンスタンパの外周端部から5mmの円周上の電鋳厚みが100μmを超えないように電鋳を行うことを特徴とする光ディスクスタンパの製造方法。
- 光ディスクスタンパ製造工程において電鋳治具を用いてスタンパを電鋳し、マスタースタンパからマザースタンパを、又は、マザースタンパからサンスタンパを剥離させてこれらを複製するスタンパ製造装置であって、
上記電鋳治具は、マスタースタンパ又はマザースタンパの外径より大径のOリングと小径のOリングの2つの同心円状のOリングを具備しており、
電鋳治具の半径方向外側にブローノズルを備えており、
上記マスタースタンパ又は該マザースタンパから剥離してマザースタンパ又はサンスタンパを得る際に、外周端部全周に上記ブローノズルからガスブローして剥離させることを特徴とする光ディスクスタンパの製造装置。 - 請求項3に記載の光ディスクスタンパの製造装置における光ディスクスタンパ製造用電鋳浴であって、その電鋳液中の界面活性剤濃度が5g/リットル以上であることを特徴とする光ディスクスタンパ製造用電鋳浴。
- 請求項3記載の光ディスクスタンパの製造装置の電鋳治具であって、マスタースタンパ又はマザースタンパの面と、小径のOリングを保持するカバーリング部分とのなす角が45度以下であることを特徴とする光ディスクスタンパ製造用電鋳治具。
- 請求項1又は請求項2に記載の光ディスクスタンパの製造方法により複製されたマザースタンパ又はサンスタンパであって、その外周端部から5mmの円周上の電鋳厚みが70〜100μmであることを特徴とする光ディスク複製用スタンパ。
- 請求項3に記載の光ディスクスタンパの製造装置における光ディスクスタンパ剥離装置であって、真空室内に配置されており、マスタースタンパからマザースタンパ、又はマザースタンパからサンスタンパの剥離操作を真空中で行うようになっていることを特徴とする光ディスクスタンパ剥離装置。
- 請求項7に記載の光ディスクスタンパ剥離装置であって、マスタースタンパからマザースタンパを、あるいはマザースタンパからサンスタンパを真空中で剥離するために、マスタースタンパあるいはマザースタンパを吸着する磁石を備えた第1のクランプ部材と、マザースタンパあるいはサンスタンパを吸着する磁石を備えた第2のクランプ部材とを有することを特微とする光ディスクスタンパ剥離装置。
- 請求項7に記載の光ディスクスタンパ剥離装置であって、マスタースタンパからマザースタンパを、又はマザースタンパからサンスタンパを真空中で剥離するために、マスタースタンパからマザースタンパを、あるいはマザースタンパからサンスタンパを、水平面に対して鉛直方向に剥離させることを特徴とする光ディスクスタンパ剥離装置。
- 請求項7に記載の光ディスクスタンパ剥離装置であって、マスタースタンパからマザースタンパを、あるいはマザースタンパからサンスタンパを真空中で剥離するために、上下のクランプ部材のうち少なくとも何れか一方を鉛直方向に昇降させるクランプ開閉駆動部を備えていることを特微とする光ディスクスタンパ剥離装置。
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