DE69223306T2

DE69223306T2 - Verfahren zur Herstellung von optischen Platten

Info

Publication number: DE69223306T2
Application number: DE69223306T
Authority: DE
Inventors: Yumiko Anzai; Shinkichi Horigome; Keizo Kato; Yoshinori Miyamura; Hiroshi Shiraishi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-09-03
Filing date: 1992-08-24
Publication date: 1998-03-19
Anticipated expiration: 2012-08-25
Also published as: US5330880A; JPH0562254A; DE69223306D1; EP0540843B1; EP0540843A1; JP3006199B2; KR100248442B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung optischer Nurlesetyp-Scheiben, wie z.B. CD-ROM, und auch optischer Einmalschreibtyp- und Mehrfachschreibtyp-Scheiben. Insbesondere betrifft sie ein Verfahren zur Herstellung optischer Scheiben mit ausgezeichneter Erzielung der Beschleunigung des Nachbildungsprozesses.
Optische Scheiben können roh in solche des Nurlesetyps und schreibbare unterteilt werden. Die ersteren umfassen Laserscheiben (LD) und Kompaktscheiben (CD) und werden gegenwärtig in großem Maßstab hergestellt. Optische Nurlesetyp- Scheiben umfassen, außer den vorstehend erwähnten, CD-ROM, CD-I, DV-I u. dgl. als Multimediamittel, und es ist von ihnen zu erwarten, daß ihre Herstellung in der Zukunft stark wächst. Insbesondere richten sich große Erwartungen auf die Verwendung optischer Scheiben als elektronische Veröffentlichung. Was die Abmessung der optischen Scheiben betrifft, werden gering bemessene Scheiben von 5 bis 1 Inch Durchmesser den Hauptanteil bilden. Bei der Reproduktion solcher Scheiben in großem Maßstab haben das Elektrobeschichtungsverfahren und das Injektionsverfahren, die den Hauptanteil der Verfahren zur Herstellung herkömmlicher LD und CD darstellen, ihre Begrenzungen bei der Herstellungsgeschwindigkeit.
Beim bekannten Verfahren ist zunächst zu viel Zeit erforderlich, da die verwendeten Stempel durch das Elektrobeschichtungsverfahren unter Verwendung von Nickel hergestellt werden. Weiter erfordert die Herstellung einer großen Zahl von Nickelstempeln, die die Anwendung des Elektrobeschichtungsverfahrens für jeden einzelnen Stempel benötigt, eine noch längere Zeit. Und zwar dauert es eine lange Zeit vom Empfang des Originalbandes bis zur Fertigstellung der Stempel, so daß das Verfahren kaum die Anforderung einer kurzen Auslieferungszeit wie bei der elektronischen Veröffentlichung erfüllen kann. Andererseits erfordert das Injektionsverfahren, das als Reproduktionsverfahren angewandt wird, etwa 10 Sekunden je Scheibe und kann nicht als schnelle Reproduktion bezeichnet werden. Bei diesem Verfahren wird geschmolzenes Harz in eine mit einem Nickelstempel versehene Form bei hoher Temperatur und hohem Druck eingefüllt, dann abgekühlt und entnommen. Es ist eine Zeit von etwa 10 Sekunden erförderlich, um das Harz bei 330-35º bis auf etwa 80 ºC abzukühlen. Im Fall von CD-ROM wird eine Aluminiumreflexionsschicht u. dgl. anschließend an das Reproduktionsverfahren gebildet, doch das Filmbildungsverfahren ist an sich von einer ausreichend hohen Geschwindigkeit. Daher ist das Reproduktionsverfahren im gesamten Herstellungsverfahren geschwindigkeitsbestimmend.
Erfindungen, die die Beschleunigung eines Reproduktionsverfahrens betreffen, umfassen diejenigen, die in den (offengelegten) japanischen Patent-Kokai Nr. 1-115621 und 2-44540 offenbart sind. Die offenbarten Verfahren weisen das Pressen eines Nickelstempels mit einem Oberflächenunebenheits- Informationsmuster gegen die Oberfläche einer vorab erhitzten Harzbahn zur Bewirkung der Reproduktion auf. Es heißt jedoch, daß sie ein Problem bei der Reproduzierbarkeit sehr kleiner Muster der Submikron-Größenordnung haben und daher, wenn der Trend zu noch kleineren Mustern in der Zukunft in Betracht gezogen wird, kein ausgezeichnetes Verfahren darstellen können. Was die Erfindungen bezüglich einer raschen Reproduktion auf Basis eines Reproduktionsverfahrens unter Verwendung UV-härtbarer Harze, und zwar des sogenannten 2P(Photo-Polymerisations-)-Verfahrens, betrifft, können solche erwähnt werden, die in den (offengelegten) japanischen Patent-Kokai Nr. 56-51031, 56-87203, 57-50304, 63-153745 und 64-48246 offenbart sind. Die darin offenbarten Verfahren weisen das Aufbringen eines UV-härtbaren Harzes auf eine kontinuierlich bewegte transparente Harzbahn, das Einstrahlen eines Ultraviolettlichts durch die Bahn zum Aushärten des UV-härtbaren Harzes, wobei ein Stempel gegen die Bahn gepreßt wird, dann das Abschälen des UV-ausgehärteten Harzes vom Stempel zur Vollendung der Reproduktion, danach die Bildung einer Lichtreflexionsschicht und einer Schutzschicht und schließlich das Ausstanzen der Bahn zur Form einer Scheibe auf. Diese veröffentlichten Verfahren umfassen eines, das einen flachen Stempel verwendet, eines, das einen oder mehrere Stempel auf der Oberfläche einer Trommel festlegt und die Trommel wie in einer Rotationspresse rotiert, oder weiter eines, das mehrere Stempel verwendet, um eine Anzahl von Reproduktionen durch eine einmalige Bestrahlung zu ermöglichen. Diese Veröffentlichungen beschreiben jedoch entweder nichts von den Einzelheiten der zu verwendenden Stempel oder beschreiben nur die Verwendung von nach herkömmlichen Verfahren hergestellten Nickelstempeln. Wenn Nickelstempel nach herkömmlichen Verfahren hergestellt werden, kann eine große Zahl von Stempeln nicht in einer kurzen Zeit hergestellt werden, und daher kann keine große Menge optischer Scheiben in einer kurzen Zeitdauer hergestellt werden.
Was andererseits die auf Stempel gerichteten Erfindungen betrifft, kann auf die verwiesen werden, die in der (offengelegten) japanischen Patent-Kokai Nr. 59-224320 und der (nach Prüfung veröffentlichten) japanischen Patent-Kokoku Nr. 3-46894 veröffentlicht sind. Die offenbarten Verfahren sehen das Einstrahlen von Laserstrahlen, die entsprechend der zu speichernden Information lichtmoduliert sind, auf eine auf einem Siliziumsubstrat gebildete Photoresistschicht (welches Verfahren "Schneidverfahren" genannt wird) vor, worauf das Entwickeln und Ätzen zur Bildung eines Oberflächenunebenheitsmusters folgen und das erhaltene Erzeugnis als Stempel verwendet wird. Auch in diesem Fall erfordert die Herstellung einer großen Zahl von Stempeln zu viel Zeit, da jeder Stempel jedesmal für seine Herstellung ein "Schneidverfahren" erfordert. Das heißt, daß, obwohl der Zeitwirkungsgrad bei dem Verfahren wegen der Nichtanwendung eines Elektrobeschichtungsverfahrens verbessert wird, das Verfahren jedesmal, wenn ein Stempel hergestellt wird, ein "Schneidverfahren" erfordert, das jedesmal 60-30 Minuten dauert. Bei diesem Verfahren neigen außerdem die Form und Abmessung vorspringender oder vertiefter Unebenheiten auf dem gebildeten Stempel, die die Information darstellen, zur Fluktuation zwischen den einzelnen Stempeln. Beim bekannten Verfahren sind daher unter den ursprünglichen Formen, die durch Musterung mittels des "Schneidverfahrens" erhalten wurden, nur diejenigen, die eine strenge Inspektion bestanden haben, beim nächsten Verfahren zu verwenden; dies macht es schwierig, mit solchen Verfahren eine große Zahl von Stempeln herzustellen. Es ist auch ein Verfahren bekannt, das einen Nickelstempel direkt in einer kurzen Zeit mit Hilfe des lonenfräsens herstellt. Dieses Verfahren erzeugt jedoch einen Stempel eines vertieften Musters, worin die vertieften Teile und die vorspringenden Teile des Musters umgekehrt sind. Wenn ein solcher Stempel zur Reproduktion optischer Scheiben nach dem oben erwähnten Injektionsverfahren verwendet wird, können sehr kleine Muster nur schwierig reproduziert werden, was zu einem großen Anteil fehlerhafter Erzeugnisse führt.
JP-A-1 251 451 betrifft ein Verfahren zur Herstellung optischer Scheiben, das die Schritte des Vorsehens einer Photomaske, in der das dem vorgeschriebenen Signal entsprechende Muster gebildet wird, des Vorsehens eines aus einem transparenten Substrat und einer Siliziumschicht gebildeten Stempels, der Bestrahlung des Stempels mit einem Laserstrahl durch die Photomaske und der Entfernung der Siliziumteile aufweist, die nicht bestrahlt wurden.
EP-A-0 405 898 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines Substrats für optische Scheiben, das die Schritte der Herstellung einer Mehrzahl flacher Bahnstempel aus Ni, der Befestigung der Stempel an einem Rollenstempel und der Aufbringung eines UV-härtbaren Harzes auf den Rollenstempel aufweist.

ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG

Das Verfahren gemäß dem Anspruch 1 ermöglicht die Herstellung optischer Scheiben in einer großen Menge und in einer kurzen Zeit und überwindet die Schwierigkeiten der obenerwähnten bekannten Verfahren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Stempel erhalten werden, wobei der Signalteil von einem vertieften Muster ist.
Als das Photoresist kann ein positives Photoresist verwendet werden, das eine Mischung von Naphthochinondiazid und Phenolharz ist. Das als das Material des Stempels verwendete Metall kann Nickel, Kupfer, Chrom, Kobalt, Titan u. dgl. sein. Das verwendete UV-härtbare Harz kann eine Mischung eines Mono-, Di-, Tri- oder Tetraacrylesters mit einem Photomitiator sein. Beispiele der vorzugsweise verwendeten Acrylester umfassen 2-Ethylhexylacrylat, Ethylacrylat, Phenylacrylat, 2-Ethoxyethylacrylat, Octadecylacrylat, 1,4- Butandioldiacrylat, Tripropylenglycoldiacrylat, Trimethylolpropantriacrylat u. dgl. Beispiele der bevorzugten Photoinitiatoren umfassen Benzophenon, Acetophenon, Benzil, Benzoin u. dgl.
Die zur Herstellung eines Vorsprungsmusterstempels vorzugsweise verwendeten Photoresists sind positive Photoresists für Bildumkehr oder negative Photoresists. Der Begriff "Vorsprungsmusterstempel" bedeutet einen Stempel, bei dem der Signalteil aus einem Vorsprungsmuster besteht. Das hier zur Bildumkehr verwendete positive Photoresist kann das gleiche Material wie das obenerwähnte positive Photoresist sein. Wenn das Photoresist nach der Belichtung einem Umkehrausbacken zur Bildumkehr ausgesetzt wird, dann bleibt zur gleichmäßigen Belichtung der ganzen Oberfläche und weiter zur Entwicklung das Photoresist der lichtbestrahlten Teile wie beim negativen Photoresist zurück. Beispiele des negativen Photoresists, die verwendet werden können, umfassen Cyclogummi, dem ein aromatisches Bisazid zugesetzt ist, und Polymethylisopropenylketon, dem ein Bisazid zugesetzt ist.
Das Ätzen von Silizium, Quarz, Glas oder Metallen kann unter Anwendung des Naßätzens, des reaktiven Ionenätzens oder des lonenfräsens durchgeführt werden. Ein Seitenätzen mittels des Naßätzens hat einige Schwierigkeiten beim Bilden von Submikronmustern. Im Gegensatz dazu ist das reaktive lonenätzen, das CF&sub4;, CHF&sub3; od. dgl. als das reaktive Gas verwendet, von hoher Auflösung und zum Ätzen von Silizium, Quarz, Glas u. dgl. vorzuziehen. Zum Ätzen von Metallen wie Nickel, Chrom u. dgl. wird das lonenfräsen bevorzugt, bei dem eine Bestrahlung mit beschleunigten Ar-Ionen erfolgt.
Eine Mehrzahl von Stempeln, die durch Wiederholen der obenerwähnten Belichtungs-, Entwicklungs- und Ätzbehandlungen erhalten wurden, wird an einem Halter befestigt, wodurch eine Mehrzahl reproduzierter Substrate mit einer nur einmaligen Durchführung des Reproduktionsverfahrens hergestellt werden kann.
Der Halter wird aus Metall, wie z.B. Aluminium, Kunststoff oder Keramik gebildet und hat eine flache Oberfläche, auf der der Stempel mit einem Kleber od. dgl. befestigt werden kann.
Das obenerwähnten Vervielfältigungsverfahren weist vorzugsweise die Schritte des Anordnens eines flüssigen UV-härtbaren Harzes in einer konvexen Form auf einer transparenten Kunststoffbahn, die kontinuierlich oder intermittierend bewegt wird, des Pressens des vorerwähnten Halters auf das Harz, dann der Ultraviolettlichtbestrahlung zum Härten des Harzes und anschließend des Abschälens der Bahn vom Stempel auf.
Die transparenten Kunststoffbahnen können solche aus Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Polyvinylchlorid, Polyolefin, Polyethylenterephthalat u. dgl. sein.
Bei einem bevorzugten Verfahren werden wenigstens drei oben beschriebene Halter verwendet, die Halter werden gegen das UV-härtbare Harz gepreßt, und die Ultraviolettlichtbestrahlung und das Abschälen des Harzes vom Stempel werden kontinuierlich durchgeführt. Bei einem anderen bevorzugten Verfahren wird ein Halter mit einem Polyeder verwendet, an dessen einzelnen Flächen mehrere Stempel befestigt wurden.
Die Oberfläche des aus Silizium, Quarz, Glas oder einem Metall gebildeten Stempels wird vorzugsweise mit wenigstens einem Stempeltrennmittel oder Schmiermittel behandelt, das unter fluorhaltigen organischen Verbindungen und siliziumhaltigen organischen Verbindungen gewählt wird, um das Abschälen des reproduzierten Substrats vom Stempel zu erleichtern.
Der oben beschriebene nichttransparente Film wird vorzugsweise erhalten, indem man Chrom, Tantal, Molybdän, Nickel, Platin od. dgl. auf einem transparenten Substrat, wie z.B. einem Glassubstrat u. dgl., durch Aufstäuben oder Dampfabscheidung laminiert. Für den nichttransparenten, bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Film werden im Hinblick auf die zur Kontaktbelichtung erforderliche Härte ein Chromfilm und ein Tantalfilm besonders bevorzugt.
Das Verfahren zur Herstellung optischer Scheiben weist üblicherweise nach dem Schritt der Herstellung eines reproduzierten Substrats die Schritte des aufeinanderfolgenden Bildens einer Lichtreflexionsschicht oder einer optischen Speicherschicht und einer Schutzschicht auf. Die Lichtreflexionsschicht kann eine Schicht aus solchen Metallen wie Aluminium, Gold, Silber, Platin u. dgl. sein. Was die optische Speicherschicht betrifft, kann die Einmalschreib- Speicherschicht aus solchen auf Te-Basis oder auf Basis von Farbstoffen sein, und die mehrfach schreibbare Speicherschicht kann aus Chalcogenidbasis-Phasenänderungs-Speichermaterial oder TeFeCo-Basis-magneto-optischem Speichermaterial sein. Die Schutzschicht kann eine Schicht aus dem obenerwähnten UV-härtbaren Harz oder einer Kunststoffbahn von einigen Zehnern µm Dicke sein.
Die vorliegende Erfindung wird nun in mehr Einzelheiten unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Wie in Fig. 1A gezeigt ist, wird ein Photoresist 3 auf ein Glassubstrat 1 mit einem Chromfilm 2 aufgebracht, und einer Information entsprechendes Laserlicht 5 wird mit einer Linse 4 konvergiert und unter Verwendung einer Schneidvorrichtung auf das Resist eingestrahlt. Dann werden die Entwicklung und Ätzung durchgeführt, um eine Photomaske mit einem Informationsmuster zu erhalten, wie in Fig. 1B gezeigt ist. Die Verwendung einer Photomaske hat den Vorteil der Ermöglichung einer Ausbesserung fehlerhafter Teile. Dann wird positives Photoresist 3 auf ein spiegelpoliertes Siliziumplättchen-, Quarz-, Glas- oder Metallsubstrat 6 aufgebracht. Wie in Fig. lC gezeigt, wird die Photomaske darauf in Kontakt gebracht, und die Belichtung 7 sowie die Entwicklung werden durchgeführt, um ein Muster des Photoresists zu bilden, wie in Fig. 1D gezeigt ist. Dann wird eine Trockenätzung durchgeführt, um einen Stempel 6-1 mit einem vertieften Muster zu erhalten, wie in Fig. 1E gezeigt ist. Das charakteristische Merkmal dieses Verfahrens liegt darin, daß, sobald eine Photomaske durch Schneiden hergestellt wurde, eine große Zahl von Stempeln mit vertieftem Muster danach leicht in einer kurzen Zeit hergestellt werden kann. Anstelle der Kontaktbelichtung, die in Fig. 1C gezeigt ist, kann auch eine Reduktionsprojektionsbelichtung angewandt werden, die unter Getrennthaltung der Photomaske von der Photoresistschicht durchgeführt wird.
Andererseits kann ein Muster, bei dem das Photoresist der bestrahlten Teile wie im negativen Photoresist zurückbleibt, wie in Fig. 2E gezeigt ist, erhalten werden, indem man positives Photoresist zur Bildumkehr 3-1 als das Photoresist verwendet und die Verfahren der Fig. 2A und 2B und die Kontaktbelichtung der Fig. 2C durchführt, worauf das Umkehrausbacken des Photoresists der Fig. 2D und danach die Entwicklung folgen. Nach nachfolgendem Trockenätzen wird als Ergebnis ein Stempel 6-1 mit einem vorspringenden Muster, wie in Fig. 2F gezeigt, erhalten.
Zur Erleichterung des Abschälens des UV-gehärteten Harzes vom Stempel kann die Oberfläche des Stempels mit einem Stempeltrennmittel, wie z.B. einer fluorhaltigen organischen Verbindung oder siliziumhaltigen organischen Verbindung, beschichtet werden, wodurch die Verarbeitbarkeit verbessert werden kann.
Das Stempeltrennmittel hat die Funktion einer Verringerung der Abschälkraft durch Senkung der Oberflächenenergie des Stempels. Beispiele von fluörhaltigen organischen Verbindungen und siliziumhaltigen organischen Verbindungen mit einer solchen Funktion, die verwendet werden können, umfassen F(CF&sub2;)n-(CH&sub2;)&sub2;-Si(OCH&sub3;)&sub3;, worin n 1 bis 8 ist, bzw. CnH2n+1Si(OCH&sub3;)&sub3;, worin n 8 bis 18 ist.
Die polierten Oberflächen von Silizium, Quarz und Glas haben einen niedrigen Rauhigkeitsgrad und besitzen den Vorteil, einen Störungsgrad von 10-15 dB niedriger im Vergleich mit der polierten Oberfläche von Metallen zu ergeben, wenn sie als optische Scheiben verwendet werden. Unter den Metallsubstraten hat jedoch eine Nickelplatte, die auf einer Photoresistschichtoberfläche mittels Aufstäubens und Elektrobeschichtung von Nickel ohne Polieren hergestellt wurde, eine Oberfläche, die einen ausreichend niedrigen Störungsgrad ergibt, und kann als das Substrat für einen Stempel bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Es ist wohl unnötig zu sagen, daß der so erhaltene Nickelstempel auch für das herkömmliche Injektionsverfahren verwendet werden kann.
Im folgenden werden, wie in Fig. 3 gezeigt, mehrere Stempel 6-1 an einem Halter 8 befestigt. Flüssiges UV-härtbares Harz 11 wird auf einer transparenten Kunststoffbahn 10 aus Polycarbonat od. dgl. angebracht, ein Stempel wird daraufgepreßt, und man bestrahlt mit ultraviolettem Licht, um das Harz zu härten. Dieses 2P-Verfahren ist von ausgezeichneter Reproduzierbarkeit. Eine Anzahl von der Zahl der auf dem Halter angebrachten Stempel entsprechenden Vervielfältigungen können mittels einmaligen Durchführens des Reproduktionsverfahrens erhalten werden. Weiter ist eine noch schnellere Reproduktion möglich, indem man 3 oder mehr Halter vorsieht, an jedem von welchem mehrere Stempel befestigt wurden, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Eine rasche Reproduktion wird auch ermöglicht, indem man einen Trommeltyp-Polyederhalter verwendet, an jeder Fläche von welchem wenigstens ein Stempel befestigt wurde, und den Halter im Einklang mit der Bewegung der transparenten Kunststoffbahn rotieren läßt.
Bei der Herstellung von Stempeln, die als das Substrat ein Siliziumplättchen, Quarz-, Glas- oder Metallsubstrat verwenden, kann eine große Zahl von Stempeln durch Anwendung der Lithographie in einer kürzeren Zeit hergestellt werden, wobei ein positives Photoresist verwendet wird, das Photoresist vom bestrahlten Bereich entfernt wird und die darunter angeordnete Substratoberfläche geätzt wird. In diesem Fall kann, sobald eine Photomaske mittels Schneidens hergestellt wird, danach eine große Zahl von Stempeln ohne weiteres in einer kurzen Zeit hergestellt werden. Demgemäß wird durch Anbringen mehrerer so erhaltener Stempel an einem Halter und einmalige Anwendung der Ultraviolettbestrahlung unter Verwendung von UV-härtbarem Harz bei kontinuierlicher Bewegung der transparenten Kunststoffbahn mit nachfolgendem Abschälverfahren die Herstellung mehrerer reproduzierter Substrate ermöglicht, und es kann die Beschleunigung des Reproduktionsverfahrens erzielt werden.
Ein Vorsprungsmusterstempel kann hergestellt werden, wenn ein positives Photoresist für Bildumkehr oder ein negatives Photoresist verwendet wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Schema zur Veranschaulichung des Verfahrens gemäß der ersten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung bis zur Herstellung eines Stempels.
Fig. 2 ist ein Schema zur Veranschaulichung des Verfahrens gemäß der zweiten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung bis zur Herstellung eines Stempels.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht A und eine Querschnittsdarstellung B eines Halters, an welchem Stempel befestigt sind, die durch das Verfahren zur Herstellung von Stempeln gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten wurden.
Fig. 4 ist ein Schema, das ein Beispiel des Verfahrens zur Herstellung reproduzierter Substrate gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 5 ist ein Schema, das ein anderes Beispiel des Verfahrens zur Herstellung reproduzierter Substrate gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 6 ist ein Schema, das ein Beispiel eines Verfahrens der Zuführung von UV-härtbarem Harz zeigt, das bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird.

NÄHERE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Beispiel 1

Ein positives Photoresist "AZ-1350" wurde in einer Dicke von 0,2 µm auf einem mit einer Cr-Schicht zur Verwendung in Halbleitern überzogenen Glassubstrat rotationsbeschichtet und bei 80 ºC für 1 Stunde ausgebacken. Die Cr-Schicht hatte eine Dicke von etwa 0,1 µm. Das verwendete positive Photoresist war "TS MRV5", das von Tokyo Oka K.K. hergestellt war. Dann wurde mittels einer Schneidvorrichtung, die mit einem Ar-lonenlaser versehen war, Laserlicht 5 mittels einer Linse 4, wie in Fig. 1A gezeigt, konvergiert und in Impulsen entsprechend einer zu speichernden Information zur Bildung eines Latentbildes in der Photoresistschicht ausgestrahlt. Die Entwicklung wurde unter Verwendung eines Entwicklers "NMD-3", der von Tokyo Oka K.K. hergestellt wurde, bei einer auf 2,38 % eingestellten Entwicklerkonzentration für 1 Minute durchgeführt. Als Ergebnis wurde das Photoresist der belichteten Teile entfernt, und so wurde die Musterung vollendet.
Das erhaltene Erzeugnis wurde bei 100 ºC für 30 Minuten nachgebacken, und die Chromschicht wurde durch Behandlung mit einer Fräsvorrichtung unter Verwendung von Ar-Ionen geätzt. (Das Ätzen der Chromschicht könnte auch durch Naßätzen unter Verwendung einer wässerigen Cer(IV)-Ammoniumnitratlösung ("Mixed Acid S-2N", von Kanto Kagaku hergestellt) erfolgen) . Das Ätzen wurde bei einem Ar-Druck von etwa 3 x 10&supmin;² Pa und einer Beschleunigungsspannung von 600 V durchgeführt. Die Ätzgeschwindigkeit war 0,013 µm/min. Dann wurde das restliche Photoresist durch Sauerstoffveraschung entfernt. So wurde eine Chrommaske (Photomaske) mit einem Informationsmuster erhalten. Das Informationsmuster wurde so ausgelegt, um innerhalb eines Durchmessers von 3,0 Inch gespeichert zu werden.
Davon getrennt wurde ein positives Photoresist "AZ-1350" in einer Dicke von 0,2 µm auf der Oberfläche eines scheibenförmigen Siliziumplättchens von 3,5 Inch Durchmesser und 0,4 mm Dicke aufgebracht und dann bei 80 ºC für 1 Stunde ausgebacken. Dann wurden, wie in Fig. 1C gezeigt, die oben erhaltene Photomaske und das Siliziumplättchen untereinander kontaktiert und mit einem Licht 7 einer Hochdruck- Quecksilberbogenlampe belichtet.
Dann wurde das erhaltene System einem Entwickeln und Nachausbacken unterworfen, und die Oberfläche des Siliziumplättchens wurde mit einer Vorrichtung zum reaktiven Ionenätzen (RIE) unter Verwendung von CF&sub4; als dem reaktiven Gas geätzt. (Die Siliziumplättchenoberfläche könnte auch mittels eines Ar-lonenstrahis geätzt werden. Ein Naßätzen führte jedoch zum Seitenätzen und konnte nicht die gewünschten vertieften Musterelemente ergeben.) Die verwendete Vorrichtung war von einem Parallelplattentyp, und es wurde eine Frequenz von 13,56 MHz verwendet. Bei einem Gasdruck von 5 Pa und einer Leistung von 400 W war die Ätzgeschwindigkeit 0,032 µm/min. Die Ätzbedingungen wurden so eingestellt, um vertiefte Teile von 0,14 µm Tiefe auf der Siliziumoberfläche zu ergeben. Dann wurde das restliche Photoresist durch Sauerstoffveraschung entfernt, um einen Siliziumstempel zu erhalten. Obwohl bei diesem Versuch 3 Siliziumplättchen je Charge behandelt wurden, kann auch eine größere Zahl von Stempeln behandelt werden, wenn die Scheibe von einer geringeren Abmessung ist.
Dann wurde zur Erleichterung des Abschälens des Siliziumplättchens vom UV-gehärteten Harz die Siliziumoberfläche mit einer fluorhaltigen organischen Verbindung behandelt, um die Oberflächenenergie zu senken. Insbesondere wurde eine Lösung von F(CF&sub2;)&sub8;-(CH&sub2;)&sub2;-Si(OCH&sub3;)&sub3; rotationsbeschichtet oder aufgedampft, um die Siliziumoberfläche mit den Molekülen der Verbindung zu bedecken, und danach wurde die Oberfläche bei 100 ºC für 10 Minuten wärmebehandelt. Als Ergebnis der obigen Wärmebehandlung wurde bestätigt, daß die Siliziumoberfläche einen Kontaktwinkel zu Wasser von etwa erreichte, was eine niedrigere Oberflächenenergie zeigt, und die Abschälkraft vom UV-gehärteten Harz wurde auf etwa ein Drittel bis ein Fünftel derjenigen des unbehandelten Stempels verringert. Da sich die fluorhaltige organische Verbindung chemisch mit der Siliziumoberfläche verbindet, splittert sie beim Reproduktionsverfahren nicht ab. Bei der Behandlung mit einer fluorhaltigen organischen Verbindung muß jedoch die Menge der aufgebrachten Verbindung genau gesteuert werden, damit das Oberflächenunebenheits-Informationsmuster nicht aufgefüllt wird. Neben der obenerwähnten Verbindung ergaben fluorhaltige Überzugsmittel und Siloxane, die auf dem Markt erhältlich sind, gleichartige Wirkungen.
Drei so erhaltene Siliziumstempel 6-1 wurden an einem Aluminiumhalter, wie in Fig. 3 gezeigt, befestigt. Zur Befestigung wurde ein rasch härtbarer Epoxykleber 9 verwendet. Wie in Fig. 4 gezeigt, wurde eine Polycarbonatbahn 10 von 1,2 mm Dicke von einer (in der Figur nicht gezeigten) Rolle abgezogen. Die Bahn hatte eine Breite von 300 mm und zeigte eine Verzögerung (und zwar Doppelbrechung) von 60 nm oder weniger in der Doppelbahn. Flüssiges UV-härtbares Harz 11 ließ man tropfenweise in konvexer Form auf die Bahn fallen, und der Halter 8 mit den befestigten Stempeln wurde daraufgepreßt.
Das verwendete UV-härtbare Harz war eine Mischung von 50 Gew.-% 1,4-Butandioldiacrylat und 50 Gew.% Trimethylolpropantriacrylat, der 2 Gew.-% Benzophenon als Photoinitiator zugesetzt wurde. Das tropfenweise Fallen des Harzes in einer konvexen Form wurde mit der Absicht vorgesehen, das UV-härtbare Harz in Punktkontakt mit dem Stempel zu bringen, um einen Einschluß von Blasen zu vermeiden. Alternativ nimmt, wenn das UV-härtbare Harz der unteren Oberfläche des Stempels zugeführt wird, wie in Fig. 6 gezeigt ist, das flüssige Harz eine nach unten konvexe Form an, und auch in diesem Fall werden kaum Blasen eingeschlossen, wenn das Harz in Kontakt mit der transparenten Kunststoffbahn kommt.
Nachdem das UV-härtbare Harz über die gesamte Oberfläche des Stempels verbreitet war, wurde Ultraviolettlicht 7 darauf für eine Sekunde von der Bahnseite mit einer Hochspannungs-Quecksilberbogenlampe eingestrahlt. Der Ausgang der Hochspannungs-Quecksilberbogenlampe war 80 W/cm. Die Aushärtungsgeschwindigkeit hängt von der Lichtempfindlichkeit des UV-härtbaren Harzes und der Stärke der Lichtquelle ab. Je höher die Aushärtungsgeschwindigkeit ist, eine desto raschere Reproduktion wird möglich. Die erhaltene UV-gehärtete Harzschicht hatte eine Dicke von etwa 20 µm. Die UV-gehärtete Harzschicht wurde dann vom Stempel abgeschält.
Wenn nur ein Halter verwendet wird, wie oben beschrieben, kann das nächste Pressen des flüssigen UV-härtbaren Harzes erst nach Beendigen des vorerwähnten Abschälens erfolgen, und daher ist es erforderlich, für eine gewisse Zeit abzuwarten, bis sich das UV-härtbare Harz wieder über den Stempel ausbreitet. Dementsprechend wird die Geschwindigkeit des Reproduktionsverfahrens zum Erhalten vervielfältigter Substrate in diesem Ausmaß gesenkt. Um die Wartezeit zu verkürzen, wurden, wie in Fig. 4 gezeigt, drei Halter vorgesehen, wobei man auf jedem derselben mehrere Stempel in einer Reihe anbrachte, und wurden so verarbeitet, daß sich einer im Schritt der Ausbreitung des UV-härtbaren Harzes, ein anderer sich im Schritt der Ultraviolettlichtbestrahlung und der dritte sich im Abschälschritt befindet, wodurch eine raschere Vervielfältigung möglich wurde. Wenn ein Aushärten mit einer Sekunde Ultraviolettlichtbestrahlung unzureichend war, wurde vorgesehen, daß Ultraviolettlicht auch nach der Beendigung des Abschälens ausgestrahlt werden konnte. Dies beruht auf dem Gedanken, daß es, auch wenn die Aushärtung unzureichend ist, zulässig ist, wenn die Aushärtung in einem solchen Grad fortgeschritten ist, daß das vom Stempel reproduzierte Oberflächenunebenheitsmuster keine Deformation erleidet, so daß der Rest der Aushärtung durch spätere Bestrahlung zu erfolgen hat. Die Geschwindigkeit des Reproduktionsverfahrens für vervielfältigte Substrate kann weiter gesteigert werden, wenn die Stempel auf dem Halter nicht in einer Reihe, wie in Fig. 3 gezeigt, sondern in mehreren Reihen angeordnet werden. Die Polycarbonatbahn kann nicht nur bei einer konstanten Geschwindigkeit, sondern auch intermittierend bewegt werden, d.h. sie kann für eine bestimmte Zeit angehalten und danach mit hoher Geschwindigkeit bewegt werden.
Auf der Polycarbonatbahn, auf welcher ein Informationsmuster reproduziert worden war, wurde als Reflexionsschicht eine Aluminiumschicht mit einer Dicke von etwa 70 nm mittels Aufstäubens bei etwa 1 x 10&supmin;&sup4; Pa gebildet. Auch in diesem Fall wurde die Bahn kontinuierlich durch die Aufstäubvorrichtung gefördert. Dann wurden optische Scheiben von 3,0 Inch Abmessung ausgestanzt, wobei der Mittelpunkt jedes reproduzierten Musters durch eine optische Technik erfaßt wurde. Darauf wurde eine Schutzschicht durch Verwendung des gleichen wie bei der Reproduktion verwendeten UVhärtbaren Harzes gebildet (gleichartige Erzeugnisse wurden auch erhalten, wenn das Ausstanzen nach der Bildung der Schutzschicht durchgeführt wurde).
Die so erhaltene CD-ROM zeigte ein C/N-Verhältnis, eine elektrische Signaleigenschaft derselben, von 55-60 dB, das mit dem bekannter CD vergleichbar ist. Im Fall einer optischen Einmalschreibtypscheibe oder einer optischen Mehrfachschreibtypscheibe wurden etwa 25 nm einer Te&sub8;&sub0;Se&sub2;&sub0;-Einmalschreibtyp-Speicherschicht, etwa 30 nm einer Ge&sub2;&sub1;Sb&sub2;&sub6;Te&sub5;&sub3;- Phasenänderungs-Speicherschicht oder etwa 30 nm einer magneto-optischen Tb&sub2;&sub4;Fe&sub6;&sub2;CO&sub1;&sub4;-Speicherschicht durch Aufstäuben bei etwa 1 x 10&supmin;&sup4; Pa anstelle der Al-Reflexionsschicht laminiert, und die erhaltenen Scheiben wurden ausgewertet. Sie ergaben alle ein C/N-Verhältnis von 55-60 dB, wodurch bestätigt wurde, daß sie optische Scheiben hoher Qualität waren.

Beispiel 2

Eine Kontaktbelichtung wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 mit der Ausnahme der Verwendung von "AZ 5200 IR" (positives Bildumkehrphotoresist, von Hoechst hergestellt) anstelle des im Beispiel 1 verwendeten positiven Photoresists durchgeführt, und dann wurden nacheinander ein Umkehrausbacken zur Bildumkehr (120 ºC, 5 Minuten), eine gleichmäßige Gesamtoberflächenbelichtung und die Entwicklung durchgeführt. Als Ergebnis wurde, ebenso wie im negativen Photoresist, ein Muster erhalten, in welchem das Photoresist der mit Licht bestrahlten Teile zurückgelassen wurde. Dann wurde das System nachgebacken, und die Siliziumoberfläche wurde mittels einer Vorrichtung zur reaktiven lonenätzung (RIE) unter Verwendung von CF&sub4; als dem reaktiven Gas geätzt, um so vorspringende Teile von 0,14 µm Höhe zu ergeben. Dann wurde das restliche Photoresist durch Sauerstoffveraschung entfernt, um einen Siliziumstempel zu erhalten. Obwohl drei Siliziumplättchen je Charge in diesem Versuch behandelt wurden, kann auch eine größere Zahl von Stempeln behandelt werden, wenn die Scheiben eine geringere Abmessung haben.
Dann wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 die Siliziumoberfläche mit einem Trennmittel behandelt, das Informationsmuster wurde unter Verwendung von UV-härtbarem Harz reproduziert, und eine Aluminiumschicht wurde als eine Reflexionsschicht in einer Dicke von etwa 70 nm mittels Aufstäubens bei etwa 1 x 10&supmin;&sup4; Pa auf die Polycarbonatbahn gebildet, auf der ein Informationsmuster reproduziert worden war. Auch in diesem Fall wurde die Bahn kontinuierlich durch die Aufstäubvorrichtung gefördert. Dann wurden optische Scheiben von 3,0 Inch Abmessung ausgestanzt, wobei der Mittelpunkt jedes reproduzierten Musters durch optische Mittel erfaßt wurde. Man bildete darauf eine UV-gehärtete Harzschicht als eine Schutzschicht. (Das Ausstanzen könnte auch nach Bildung der Schutzschicht durchgeführt werden).
Die so erhaltene CD-ROM zeigte ein C/N-Verhältnis, eine elektrische Signaleigenschaft derselben, von 55-60 dB, die mit der von früheren CD vergleichbar ist. Weiter wurden anstelle der Aluminiumreflexionsschicht etwa 25 nm einer Te&sub8;&sub0;Se&sub2;&sub0;-Einmalschreibtyp-Speicherschicht, etwa 30 nm einer Ge&sub2;&sub1;Sb&sub2;&sub6;Te&sub5;&sub3;-Phasenänderungsspeicherschicht oder etwa 30 nm einer magneto-optischen Tb&sub2;&sub4;Fe&sub6;&sub2;Co&sub1;&sub4;-Speicherschicht durch Aufstäuben bei etwa 1 x 10&supmin;&sup4; Pa laminiert, und die erhaltenen Scheiben wurden ausgewertet. Die Scheiben ergaben alle ein C/N-Verhältnis von 55-60 dB, was bestätigte, daß sie optische Scheiben hoher Qualität waren.
Wenn ein negatives Photoresist anstelle des positiven Photoresists für Bildumkehr verwendet wurde, zeigte die erhaltene optische Scheibe eine schlechte Auflösung, und ihr C/N-Verhältnis konnte nicht bestimmt werden.

Beispiel 3

In der gleichen Weise wie im Beispiel 1 mit der Ausnahme, daß ein Quarzsubstrat von 3,5 Inch Durchmesser und 1 mm Dicke mit einer spiegelpolierten Oberfläche anstelle des in den Beispielen 1 oder 2 verwendeten Siliziumplättchens verwendet wurde und die Quarzoberfläche mittels eines reaktiven lonenätzens unter Verwendung von CF&sub4; als dem reaktiven Gas geätzt wurde, wurde eine Cd-ROM ausgestanzt. Die so erhaltene CD-ROM ergab ein C/N-Verhältnis von 55-60 dB, d.h. eine gute elektrische Signaleigenschaft.

Beispiel 4

In diesem Beispiel wurde eine Nickelplatte anstelle des im Beispiel 1 oder Beispiel 2 verwendeten Siliziumplättchens verwendet.
Photoresist wurde in einer Dicke von 0,2 µm auf eine Glasscheibe von 5 Inch Durchmesser und 5 mm Dicke aufgebracht und bei 80 ºC für 1 Stunde ausgebacken. Eine Nickelschicht von 60 nm Dicke wurde durch Aufstäuben auf der Oberfläche des oben beschichteten Photoresists gebildet, und eine Nikkelschicht von 0,2-0,5 mm Dicke wurde durch Elektrobeschichtung unter Verwendung der aufgestäubten Nickelschicht als Elektrode gebildet. Das erhaltene Laminat wurde an der Grenzfläche der Photoresistschicht und der Glasscheibe abgeschält, wodurch eine Nickelplatte mit einer glatten flachen Oberfläche erhalten wurde. Wenn die Nickelplatte dünn ist, kann sich die Flachheit der Nickelplatte beim Abschälen verschlechtern, weshalb das Abschälen an der Grenzfläche der Photoresistschicht und der Glasscheibe nach Ankleben einer flachen Gegenhaltplatte aus beispielsweise Eisen od. dgl. mit einem Kleber durchgeführt wurde. Die Nickelplatte wurde längs ihres Umfangs bearbeitet, um einen Durchmesser von 3,5 Inch zu haben.
Ein Nickelstempel wurde unter Verwendung der Nickeiplatte anstelle des Siliziumplättchens des Beispiels 1 hergestellt. Das Ätzen des Nickels wurde durch Ar-Ionenstrahlätzen durchgeführt. Wenn eine große Zahl von Nickelscheiben, wie oben beschrieben, vorab hergestellt werden, kann eine große Zahl von reproduzierten Substraten in einer kurzen Zeit wie im Beispiel 1 hergestellt werden.
Der so erhaltene Nickelstempel wurde an einem Halter angebracht, dann wurde ein reproduziertes Substrat unter Verwendung des Stempels hergestellt, eine Aluminiumschicht und eine Schutzschicht wurden nacheinander darauf gebildet, und schließlich wurde eine CD-ROM von 3,0 Inch ausgestanzt. Die erhaltene CD-ROM ergab ein C/N-Verhältnis, eine elektrische Signaleigenschaft derselben, von 55-60 dB, das dem bekannter CD gleich oder überlegen war.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine große Zahl von Vertiefungsmusterstempeln oder Vorsprungsmusterstempeln in einer kurzen Zeit durch Verwendung von Silizium, Quarz, Glas oder Metallen als dem Stempelmaterial und durch lithographische Techniken, wie Belichtung, Trockenätzung u. dgl., hergestellt werden. Dementsprechend kann eine große Zahl reproduzierter Substrate in einer kurzen Zeit mittels Durchführung einer Hochgeschwindigkeitsreproduktion durch das 2P-Verfahren unter Verwendung der großen Zahl der oben erhaltenen Stempel hergestellt werden.
Somit können gemäß der vorliegenden Erfindung große Mengen optischer Scheiben innerhalb einer kurzen Zeit seit dem Empfang des ursprünglichen Bandes hergestellt werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung optischer Scheiben, das die Schritte aufweist:

Vorsehen einer nichttransparenten Maske (2) auf einem aus Silizium, Quarz, Glas oder einem Metall gebildeten Substrat (1)

Vorsehen eines Photoresists (3) auf der nichttransparenten Maske (2),

Vorsehen eines aus Silizium, Quarz, Glas oder einem Metall gebildeten Stempels (6) auf der Photoresistschicht;

Belichten der Substratseite des erhaltenen Laminats;

Entfernen des Substrats (1) und der nichttransparenten Maske (2) von dem Stempel (6) und dem Photoresist (3);

Entwickeln des Photoresists (3);

Ätzen des Stempels (6) mit dem Photoresist als einer Ätzmaske, um den Stempel (6-1) mit einem Muster zu erhalten;

Erhalten mehrerer Stempel (6-1) durch Wiederholung der obigen Schritte;

Befestigen der mehreren Stempel (6-1) an einem Halter (8); und

Erhalten mehrerer reproduzierter Substrate optischer Scheiben (10) mittels Durchführens eines Duplizierverfahrens unter Verwendung der am Halter (8) befestigten mehreren Stempel und eines UV-härtbaren Kunstharzes (11).

2. Verfahren zur Herstellung optischer Scheiben nach Anspruch 1, wobei das Duplizierverfahren die Schritte des Anbringens des UV-härtbaren Kunstharzes (11) in einer konvexen Form auf einer transparenten, kontinuierlich oder intermittierend bewegten Kunststoffbahn, des Pressens des Halters (8) auf das Kunstharz, der Ultraviolettlicht(7)-Bestrahlung zum Härten des UV-härtbaren Kunstharzes (11) und danach des Abschälens der Bahn vom Stempel (6) aufweist.

3. Verfahren zur Herstellung optischer Scheiben nach Anspruch 1, wobei beim Duplizierverfahren wenigstens drei oben beschriebene Halter (8) verwendet werden, die Halter gegen UV-härtbares Kunstharz (11) gepreßt werden und die Ultraviolettlicht(7)-Bestrahlung sowie das Abschälen des Kunstharzes vom Stempel (6) kontinuierlich durchgeführt werden.

4. Verfahren zur Herstellung optischer Scheiben nach Anspruch 1, wobei beim Duplizierverfahren ein Halter (8) mit einem Polyeder, an jeder von dessen Flächen mehrere Stempel (6) befestigt wurden, verwendet wird.

5. Verfahren zur Herstellung optischer Scheiben nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Oberfläche des aus Silizium, Quarz, Glas oder einem Metall gebildeten Stempels (6) mit wenigstens einem unter fluorhaltigen organischen Verbindungen und siliziumhaltigen organischen Verbindungen gewählten Stempeltrennmittel oder Schmiermittel vor der Verwendung behandelt wird.

6. Verfahren zur Herstellung optischer Scheiben nach Anspruch 1, wobei die nichttransparente Maske eine Chrommaske (2) oder eine Tantalmaske ist.

7. Verfahren zur Herstellung optischer Scheiben nach Anspruch 1, das anschließend an den Schritt der Herstellung des reproduzierten Substrats nacheinander die Bildung einer Lichtreflexionsschicht oder einer optischen Speicherschicht und einer Schutzschicht aufweist.

8. Verfahren zur Herstellung optischer Scheiben nach Anspruch 1, wobei ein Vorsprungsmusterstempel (6) verwendet wird, der durch Verwendung eines positiven Photoresists zur Bildumkehr als des Photoresists (3) hergestellt wird.

9. Verfahren zur Herstellung optischer Scheiben nach Anspruch 1, wobei ein Vorsprungsmusterstempel (6) verwendet wird, der durch Verwendung eines negativen Photoresists als des Photoresists (3) hergestellt wird.