光卡的製作方法
2023-04-28 21:07:26 1
專利名稱：光卡的製作方法
發明的背景本發明涉及可以進行光學信息記錄的光卡及用於製造光卡的技術。
迄今，已知有作為在塑料卡中內裝作為光學信息記錄部的光記錄部的存儲卡--所謂光卡。
圖1示出WORM(寫一次讀多次)型光卡之一例，作為前置格式(prefbrm)，在該光卡1的記錄部2上，對於高反射率部分3形成由低反射率部分構成的軌跡引導區4及信息記錄凹坑5。在這種類型的光卡中，作為製造工序比較簡單、有關原料也不限定為特定的光記錄材料、另外也適合於以工業規模進行大量複製的製造成本低的光記錄媒體用的裝置，提出了使低反射率部分由具有光散射的粗糙面部分構成的光卡(例如，參照特公平7-64141號公報)。該光卡從根據信息記錄圖製作具有表面變得粗糙的低反射率部分的表面粗糙的原版開始，藉助於複製該原版，作為具有粗糙的表面的信息記錄圖的裝置大量進行生產。
下面，參照附圖，順序地說明該製作工序。
作為第1階段，如圖2A所示，利用旋轉型光致抗蝕劑(photoresist)塗覆機，在透明基體材料11(厚度為400μm的聚丙烯板)上以0.5μm厚度均勻塗覆正性光致抗蝕劑，形成光致抗蝕劑層12。其次，作為第2階段，如圖2B所示，在利用掩模對準器使根據信息記錄圖形成的光掩模13與光致抗蝕劑層12重合以後，進行初始曝光(圖形曝光)。接著，作為第3階段，如圖2C所示，使用在單面上以微細凹凸狀地使表面粗糙的玻璃板14(平均粗度0.3μm，3000#研磨玻璃)，再次進行曝光(粗糙面曝光)。曝光後，作為第4階段，當對光致抗蝕劑層12進行顯影時，如圖2D所示，在光入射到的地方光致抗蝕劑被溶解；光未入射到的部分，光致抗蝕劑保留，因而把光掩模13的圖複製到透明基體材料11上。這樣，作為引導軌跡的形狀，例如，寬度約為2.5μm、間距約為15μm，形成表面粗糙化了的光致抗蝕劑層12。
其次，把形成了由表面已粗糙化的低反射率部分構成的信息記錄圖形的光記錄媒體(圖2D所示)作為粗糙面化的原版，藉助於模壓法從該表面粗糙化的原版複製母掩模。具體地講，如圖3A所示，使以上述方式製作的表面粗糙化的原版15通過由成形樹脂--電離性射線硬化樹脂或者熱硬化樹脂構成的模壓劑22，重疊到透明基板21(厚度為12mm的聚丙烯板)上，藉助於在加壓力後將其剝離下來，如圖3B所示，把圖形複製到透明基體材料21那一側，形成母掩模23。
其次，把上述母掩模23用作大量複製用的複製原版而使用，通過模壓，把光記錄媒體複製到成為光卡的透明保護層的基體材料背面那一側。具體地講，如圖4A所示，預先把成形用樹脂33夾入到形成了表面硬化層31的透明保護層32背面那一側與母掩模23的圖形面之間，利用壓力機在加壓狀態下硬化後，如圖4B所示，使透明保護層32與母掩模23脫模，把圖形複製到透明保護層32那側。這樣，在複製用的樹脂33的表面上形成高反射率部分33a及低反射率部分33b，成為光卡上的光透過性基體材料。
接著，如圖5所示，例如層疊碲(Te)的中間氧化物等光記錄材料層34，以便覆蓋由複製用樹脂33構成的光透過性基體材料中的高反射率部分33a及低反射率部分33b。
如圖6所示，與上述一系列工序相分離地預先製作卡基體材料35。在由不透明的氯乙烯構成的核心薄片35b的單面上加上印刷層36，在其雙面上膠合由透明氯乙烯構成的覆蓋薄膜35a及35c，形成該卡基體材料。
而且，如圖7所示，把上述卡基體材料35，通過由尿烷系列樹脂構成的粘接層37粘接層疊到設有光記錄材料層34的基體材料上。把如上所述製作的原版衝裁加工成卡的形狀，製造圖1所示的光卡。
但是，在上述現有的表面粗糙化的原版的製造中，由於其製作時的加工方法以及所用材料特性的限制乃至製造條件的少量變動，存在著在所形成的粗糙化的表面上產生不合格部分的問題。還有，在極端情況下，存在著在部分表面上不能得到足夠低的反射率的原版的缺點。結果，從這樣的原版複製後得到的光卡，在其前置格式部的對比度方面未必使人感到滿意。
發明的公開本發明鑑於上述問題而提出的，其目的在於提供備有由相對於高反射率部分具有良好的對比度的低反射率部分構成的前置格式部的光卡。
為了達到上述目的，與本發明有關的光卡是具有由光的低反射率部分構成的前置格式部的光卡，其特徵在於，上述低反射率部分通過由錐體形狀的凸部或反錐體形狀的凹部構成的立體結構來構成。
進而，在製造上述光卡時所使用的本發明光卡用原版，為用於複製設置光記錄材料層的光卡基板的原版，其特徵在於，對應於光卡前置格式部的部分具有錐體形狀或反錐體形狀的立體結構，即，不是圖8所示那樣的利用現有的表面粗糙化A的光散射而引起的低反射圖形，而是圖9所示那樣的反錐體形的立體結構B，構成立體的面形成由具有特定角度的鏡面構成的凹坑圖形，通過使入射光向著入射方向以外的特定方向反射，能夠獲得光卡光學系統中的良好的對比度。
附圖的簡單說明圖1為示出WORM型光卡之一例的外觀圖；圖2A-2D為依據現有方法製作表面粗糙化的原版的工序圖；圖3A及3B為從表面粗糙化的原版製作母掩模的工序圖；圖4A及圖4B為把光記錄體複製到成為透明保護層的基板背面一側上的工序圖；圖5為示出把光記錄材料層層疊到光透過性基體材料之一部分上的狀態的剖面圖；圖6為卡基體材料的剖面圖；圖7為示出把卡基體材料通過粘接劑層粘接層疊到設有光記錄材料層的光透過性基體材料上的狀態的剖面圖；圖8為示出在現有的表面粗糙的凹坑中的光散射的剖面圖；圖9為反錐體形立體結構的低反射圖形的剖面圖；圖10A-10G為示出製作與本發明有關的光卡原版的方法的工序圖；圖11A及11B為示出錐體形狀具體例之圖；圖12A及12B為示出反錐體形狀具體例之圖；圖13A及13B分別為與本發明及現有產品有關的光卡預先格式部的讀取信號波形。
用於實施發明的最佳形態首先，說明有關在製造本發明的光卡時所使用的光卡用原版，包括該原版的製造方法。
與本發明有關的光卡用原版為用於複製設有光記錄材料層的光卡基板的原版，對應於光卡前置格式部的部分具有反錐體形的立體結構。該反錐體形立體結構能夠藉助於單晶基板的各向異性刻蝕法形成。即，一般來說，在利用鹼對單晶矽基板進行各向異性刻蝕的情況下，在結晶的密勒指數中，(100)面的刻蝕速率快，{111}面的刻蝕速率慢。即，在半導體製造中，一般使用的刻蝕面使用由(100)面構成的基板，如進行刻蝕使得進行刻蝕的圖形的尺寸長的那一邊平行於110面，則自動形成由{111}的4個面構成的反錐體結構。
還有，與本發明有關的光卡用樹脂原版，是通過利用成形用樹脂從上述光卡用原版進行複製而獲得的原版。進而，還能夠形成利用成形用樹脂從所獲得的樹脂原版進行複製而構成的壓模。
而且，與使用上述那樣的光卡用樹脂原版乃至壓模而獲得的本發明有關的光卡，包括由光的低反射率部分構成的前置格式部，該低反射率部分由錐體形或反錐體形的立體結構構成。即，藉助於在光卡的預先格式部中利用上述單晶基板的各向異性刻蝕法的反錐體形結構，能夠簡易且迅速地形成無缺陷的、無面不均勻性的低反射率前置格式部。
這與現有的圓盤形態的光碟等中正在研究的單純V槽結構不同，在垂直於光拾波器掃描方向的面上也形成了傾斜的錐體結構。因此，在掃描方向上，在前置格式化了的凹坑邊緣部上不產生光的異常反射，所以，特別是在凹坑邊緣記錄方式中，能夠減小乃至防止讀出符號的讀取誤差。還有，因為該錐體結構完全是幾何學結構，所以，與在現有由不規則的凹凸構成的表面粗糙化的凹坑的情況相比，檢查及管理都容易了，因而，能夠謀求提高產品的合格率。
本發明中的上述錐體形狀(凸狀態)除了圖11A所示那樣的四稜錐以外，還包括圖11B所示那樣的四坡屋頂(hipped roof)形。進而，本發明的反錐體形狀(凹狀態)，除了圖12A所示那樣的反四稜錐以外，還包括圖12B所示那樣的反四坡屋頂形。
圖10為示出與本發明有關的光卡原版的製作順序的工序圖，下面，通過說明該工序圖來說明有關本發明的優選實施例。
首先，如圖10A所示，利用常規方法，通過作為現有的半導體保護膜或者元件分離膜使用的熱氧化二氧化矽，在鏡面研磨了的半導體製作用(100)單晶矽基板41上形成了厚度約為0.1μm的刻蝕保護膜42以後，藉助於旋轉塗覆法在其上均勻塗覆正型抗蝕劑(ヘヰスト公司制，AZ-5200)，進行加熱乾燥處理，形成厚度限度為0.5μm的抗蝕劑層43。使用熱板在150℃下進行20分鐘的加熱乾燥處理。
其次，如圖10B所示，按照常規方法，藉助於電離性射線曝光裝置或掩模對準器，在抗蝕劑層43上進行圖形描繪。在使用EB曝光裝置的情況下，該描繪工序在加速電壓為20kev、曝光量為10μ C/cm2下進行。此後，在常溫下，利用以四甲基氫氧化銨為主要成分的水溶性鹼性顯影液，進行1分鐘浸漬顯影，用純水的流動水進行衝洗。還有，在掩模對準器等的成批覆制情況下，利用金屬滷化物燈，在曝光量為50mJ/cm2下進行曝光。此後的顯影及衝洗工序與上述相同。如圖10C所示，在上面的工序中，形成所需的抗蝕劑圖形。其次為了提高抗蝕劑層43與刻蝕層42的粘附性，在恆溫箱內，在120℃下進行30分鐘的熱處理。
此後，如圖10D所示，利用幹法刻蝕法，把從已進行了圖形刻蝕的抗蝕劑層43開口部露出的刻蝕保護膜42去掉。在這裡，幹法刻蝕在下述條件下進行，即，使用平行平板電極型的RIE幹法刻蝕裝置，條件為0.1mTorr，CHF9-93sccm，O2-7sccm，0.2w/cm2。還有，在刻蝕保護膜42刻蝕之前，根據需要，進行氧等離子體的去垢(descumming)處理。條件為，使用同樣的刻蝕裝置，在0.2mTorr，O2-100sccm，0.1w/cm2下，進行1分鐘。
其次，如圖10E所示，在溶劑中，把已進行圖形刻蝕的抗蝕劑層43剝離除去。在這裡，在60℃下，使用以乙醇胺為主要成分的剝離液，在超聲波下進行3分鐘的剝離，此後，用純水進行衝洗。把抗蝕劑層43剝離以後，使用通常的半導體基板用的清洗裝置，進行基板的清洗。
而且，如圖10F所示，利用溼法刻蝕，進行單晶矽基板41的圖形刻蝕。具體地講，在70℃下，使用10wt％的氫氧化鉀水溶液，進行3分鐘的刻蝕。這時的刻蝕量為3μm左右。刻蝕結束後，用純水進行衝洗，乾燥。
這時，重要的是，單晶矽基板41的結晶取向及圖形刻蝕時的圖形的尺寸。一般，在利用鹼對單晶矽基板進行各向異性刻蝕的情況下，在結晶的密勒指數中，(100)面的刻蝕速率快，{111}面的刻蝕速率慢。還有，單晶矽基板的刻蝕速率依賴於結晶中所含硼的雜質濃度，刻蝕速率隨著硼濃度的上升而減小。因此，為了對單晶矽基板進行各向異性刻蝕以獲得反錐體結構，重要的是在半導體製作中，一般使用的刻蝕面使用由(100)面構成的n型單晶矽基板，使得進行刻蝕的圖形的長邊尺寸那一邊平行於110面。
還有，因為被刻蝕的側面由{111}面構成，所以，為了具有反錐體結構並在刻蝕面的下部不形成平面部，需要刻蝕圖形的短邊尺寸的1.5倍左右的刻蝕時間。
最後，如圖10G所示，根據需要，利用幹法刻蝕法，把已經過圖形刻蝕的刻蝕保護膜42去掉。在這裡，最好是在與上述刻蝕保護膜42的刻蝕相同的條件下進行刻蝕。還有，根據需要，最後進行氧的等離子體的去垢(descumming)處理。條件與上述相同。到此，光卡用原版的製作工序就結束了。這樣所獲得圖10G所示的光卡用原版上的二等邊底角α分別為54.7°。
接下來的光卡製作的工序，可以採用與上述的現有技術相同的方法。
還有，因為單晶基板本身是價格較高的材料，所以，使用用於光卡製作的成形用樹脂，從由以上述方式製作的單晶基板構成的光卡用原版來複製複製品，也可以將該複製品本身作為光卡用樹脂原版。進而，也可以把利用成形用樹脂從該樹脂原版複製的複製品，作為光卡用的壓模。
作為錐體結構，相對於光卡透明保護層一側為凹結構或者為凸結構，其效果相同。還有，以提高樹脂原版的複製適應性及耐印刷性為目的，也可以在複製面上用各種適當的塗覆劑進行處理。
再者，通過把多個上述那樣的壓模集合起來，形成配置在一起的多面化壓模，能夠謀求光卡製造的高效率。作為把該壓模多面化的方法，例如，把多個母壓模捆到一起，形成多面母壓模，把該多面母壓模作為複製源，能夠製作多面化的壓模。下面，說明有關該多面化的優選具體例。
首先，大致以所需光卡一面的尺寸切斷的多個矽晶片排列固定到基體材料上，使其結晶取向一致。其次，使用樹脂或熔融的玻璃將其一體化成形。此後，進行研磨加工，一直到排列在基體材料上的各個矽晶片的表面露出來。其次，在其上塗覆感光劑，進而，通過多面化用的光掩模進行接觸曝光，乃至藉助於電離性射線直接進行圖形描繪，進而，藉助於刻蝕獲得多面化原版。進而，藉助於上述方法，能夠從該多面化原版製作多面化壓模。
圖13A(本發明)及圖13B(現有產品)示出，通過上述方法所獲得的本發明的光卡與使用上述現有表面粗糙化的方法所獲得光卡的前置格式部的讀/寫輸出信號波形的比較。本波形是基於凹坑長度記錄的波形。在圖13A所示本發明光卡中，信號波形的最大幅度(1370mv)大且穩定，看不出誤差信號。與此相反，在圖13B所示的使用現有的表面粗糙化方法所獲得的光卡的前置格式部的讀/寫輸出信號波形中，最大幅度為1170mv，在以箭頭示出的部分上，可以看出超出了信號閾值的誤差信號。
上面，基於優選實施形態說明了本發明，但是，本文中所述原版等的製作方法以舉例說明為目的，並不打算限定於這些使用材料及裝置或條件等。特別是，刻蝕裝置、刻蝕室結構等對於刻蝕條件有很大影響。還有，刻蝕面積、刻蝕液量對溼刻蝕也有影響，固此，不限定於上述條件。
如上面所說明的那樣，與本發明有關的光卡用原版沒有常規的表面粗糙化部分，而是具有各面是鏡面、即反錐體形的立體結構，所以，能夠獲得無缺陷的、無面不均勻的、因而可以確保足夠的低反射率的原版。而且，從該光卡用原版製造的光卡包括由對高反射率部分對比度良好的低反射率部分構成的前置格式部。還有，因為與現有光卡製造工序相比，本光卡製造工序只在所謂表面粗糙化的原版的製造工序方面不同，所以，並不使工序煩雜，在按原樣利用現有的複製技術這一點上，也是有利的。
權利要求
1.一種包括由光的低反射率部分構成的前置格式部的光卡，其特徵在於，所述低反射率部分利用由錐體形狀的凸部或反錐體形狀的凹部構成的立體結構來構成。
2.根據權利要求1中所述的光卡，其特徵在於，所述錐體形狀包括四坡屋頂形。
3.根據權利要求1中所述的光卡，其特徵在於，以給定的前置格式圖形的形狀形成由所述凸部或凹部構成的不連續的微細立體結構。
4.根據權利要求1中所述的光卡，其特徵在於，所述前置格式由ROM數據和/或前置組構成。
5.根據權利要求1中所述的光卡，其特徵在於，在包括所述前置格式部的光記錄材料層上還形成透明保護層。
6.根據權利要求1中所述的光卡，其特徵在於，所述光卡為WORM型卡。
7.一種用於複製光卡基板的光卡用原版，其特徵在於，對應於光卡前置格式部的部分具有反錐體形的立體結構。
8.一種光卡用原版，其特徵在於，利用單晶基板的各向異性刻蝕來形成權利要求7中所述光卡用原版上的反錐體形立體結構。
9.一種光卡用樹脂原版，其特徵在於，所述原版是使用權利要求7中所述原版通過成形用樹脂來複製而構成的。
10.一種光卡用壓模，其特徵在於，所述壓模是使用權利要求8中所述光卡用樹脂原版通過成形用樹脂來複製而構成的。
11.一種多面化壓模，其特徵在於，所述多面化壓模是多個權利要求9中所述的光卡用壓模集合起來而構成的。
全文摘要
本發明涉及包括由相對於高反射率部分具有良好的對比度的低反射率部分構成的前置格式部的光卡。製作對應於光卡1的前置格式部4、5的部分具有反錐體形立體結構的光卡用原版,使用該原版來複製光卡。反錐體形立體結構可以利用於單晶基板的各向異性刻蝕來形成。可以獲得無缺陷的、無面不均勻的、可確保足夠的低反射率的原版,從該原版製造的光卡包括由對高反射率部分的對比度良好的低反射率部分構成的前置格式部。能夠把利用成型用樹脂從原版複製的複製品作為樹脂原版。進而,還能夠把利用成型用樹脂從該樹脂原版複製的複製品作為光卡製作用壓模。
文檔編號G11B7/24076GK1194711SQ97190560
公開日1998年9月30日 申請日期1997年3月21日 優先權日1996年3月27日
發明者竹居滋郎, 東義洋 申請人:大日本印刷株式會社