JP2005267726A - 通気性を有するフィルムを備えるスタンパーと該スタンパーを備える成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スタンパーを金属製ステージに貼り付ける時に、両者間に存する空気に起因して、スタンパーの表面に凹凸が発生すろことを回避する。
【解決手段】スタンパー３０の金属製ステージ１０上に固定化する方法であって、スタンパー３０および金属製ステージ１０を準備する工程と、スタンパー３０と金属製ステージ１０との間に、通気性を有するフィルム２０を配設する工程とを含み、通気性を有するフィルム２０は両面接着シートを介して固定化される。フィルムは、厚みが５〜１０００μｍ、空孔率が１０〜７０％であるものを用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光記録媒体等の製造に用いるスタンパーの、金属製ステージ上への固定化技術に関する。

従来から、コンパクトディスク等の光記録媒体を製造するために、情報記録原盤（以下、単に「スタンパー」という。）が利用されている。このスタンパーは、電鋳により作成された金属薄板状であり、原盤の表面形状の複製が忠実であるため、精密な表面に転写の適している（たとえば、特許文献１参照）。

しかしながら、スタンパーの厚さは、数十〜数百μｍと薄く、そのまま樹脂等に成形する場合には、その薄さゆえに取り扱いにくいという問題点が指摘されていた。

そこで、表面が平滑な金属製ステージに、前記スタンパーを貼り付けて、成形用の型として利用されている。その際、従来から使用されている、前記スタンパーを金属製のステージに固定化する方法としては、1)真空吸着による固定、2)磁力による固定、3)機械的なジグを使用した固定、4)接着剤による固定、5)両面接着テープの貼り付けによる固定等、が挙げられる。
国際公開 ＷＯ ９６/３２５２１号

従来からの固定化方法の中で、接着剤による固定では、耐熱性、耐薬品性の観点から、エポキシ系接着剤を金属製ステージに貼付する。このエポキシ系接着剤は混錬時の空気の巻き込みや、高粘度のために、接着剤自体の膜厚にムラが発生する。その後、薄板状のスタンパーを金属製ステージに固定した際、前記ムラに起因して、スタンパーの表面に凹凸が誘発される問題がある。

前述の接着剤の厚みムラを回避するために、両面接着テープを用いても、金属製ステージへの貼付時には、同様に空気を巻き込むため、最終的にスタンパーの表面に凹凸が発生するという結果を招来する。

さらに、金属製ステージに空気抜き用の微小な穴や溝を設けると、スタンパー自体が薄いため、穴や溝の部分がスタンパー表面に凹凸となって、その表面形状の悪影響を及ぼす場合がある。

微細で高精度な表面形状を樹脂等に転写する際に用いるスタンパーの性能としては、前述のような原因で発生したスタンパー表面の凹凸は成形用の転写型としては致命的な欠陥となり、高精度な成形用の型として使用不可能となる。

そこで、本発明者は上記事情に鑑み、前記課題を解決するため鋭意検討した結果、スタンパーを支持する金属製ステージとスタンパーとの間に、通気性を有する、多孔質性フィルムを介在させることにより、前記課題が解決されるという知見を得て、本発明を完成するに至った。

すなわち、第一の態様では、本発明は、スタンパーの金属製ステージ上への固定化方法であって、（１）前記スタンパーおよび前記金属製ステージを準備する工程と、（２）前記スタンパーと前記金属製ステージとの間に、通気性を有するフィルムを配設する工程と、を含む固定化方法を提供する。かかる構成によれば、通気性を有するフィルムが前記スタンパーと前記金属製ステージとの間に存するため、スタンパーの表面形状の欠陥を引き起こす空気を逃がすことが可能となる。

本発明の好ましい態様では、前記固定化方法において、前記工程（２）の前に、前記スタンパーの裏面と前記金属製ステージの表面のそれぞれに、両面接着シートを貼付する工程を、さらに含むことを特徴とする。

本発明の好ましい態様では、前記固定化方法において、前記フィルムは、厚みが５〜１０００μｍであり、前記フィルムの空孔率が１０〜７０％であることを特徴とする。このような空孔率を有するフィルムは、スタンパーの表面形状の凹凸形状を引き起こす空気を効率的に逃がすことができる。

本発明の好ましい態様によれば、前記固定化方法において、前記フィルムは、そのガーレー透気度が０．１〜１０００sec/１００ccであることを特徴とする。かかるガーレー透気度を有するフィルムは、スタンパーの表面形状の凹凸形状を引き起こす空気を効率的に逃がすことができる。

本発明の好ましい態様によれば、前記固定化方法において、前記フィルムは、ポリオレフィンフィルムであることを特徴とする。

さらに、第二の態様では、本発明は、スタンパーの表面形状を樹脂に転写する成形装置であって、スタンパーと、前記スタンパーを支持する金属製ステージと、前記金属製ステージと前記スタンパーとの間に介在させた、通気性を有するフィルムと、を備える成形装置を提供する。かかる通気性を有するフィルムを、スタンパーと金属製ステージとの間に介在させた成型装置を利用すれば、欠陥のない表面形状の高精度な転写が可能となる。

なお、本発明で用いる用語「スタンパーの裏面」とは、スタンパーの表面形状を有する面と対向する面であり、金属製ステージに貼付される側の面である。また、本発明で用いる用語「金属製ステージの表面」とは、スタンパーを貼付させる面のことをいう。

本発明によれば、通気性を有するフィルムを利用することにより、空気によるスタンパーの表面形状に発生する凹凸の発生を抑制して、平滑な表面を有する成形型を提供することができる。

また、本発明によれば、高精度な光記録媒体を製造するための成形装置を提供することができる。

本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。以下の実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をこの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱しない限り、さまざまな形態で実施することができる。

図１は、本発明に係る成形装置の概略図を示す。本発明に係る成形装置１００は、金属製ステージ１０と、スタンパー３０とを備え、前記金属製ステージ１０と前記スタンパー３０との間に通気性を有するフィルム２０を備える。前記成形装置１００は、前記金属製ステージ１０と前記フィルム２０との間と、前記フィルム２０と前記スタンパー３０との間に、両面接着シート４０を、さらに備える。かかるシート４０により、前記スタンパー３０が、金属製ステージに、十分に固定化される。

本発明に用いる金属製ステージは、ステージ表面が平滑に研磨されていることが望ましい。

本発明に用いるスタンパーは、以下のものに限定されるわけではないが、電鋳により製造されたニッケル製のスタンパーが挙げられる。また、本発明で用いるスタンパーは、その表面には、樹脂に転写すべき形状を有する。なお、図１に例示するスタンパーでは、その表面形状は省略されている。

本発明に用いる通気性を有するフィルムは、以下のものに限定されるわけではないが、多孔質フィルムを挙げることができる。通気性を有するフィルムの性能としては、本発明の目的を達成させる観点から、その空孔率が、１０〜７０％であり、好ましくは１５〜６８％であり、よりこの好ましくは２５〜６５％である。空孔率が１０％以下では、空気を逃がす機能が十分に発揮されない。

ここで、フィルムの空孔率は次のようにして測定することができる。すなわち、
空孔率（％） ＝ ［（重量/密度）/容積］ ｘ １００
フィルムの容積と重量を測定し、フィルムの密度を用いて、上式から空孔率を算出することができる。

また、本発明に用いる通気性を有するフィルムの性能として、本発明の目的を達成させる観点から、ガーレー透気度（JIS P8117）が０．１〜１０００sec/１００ccであり、の好ましくは０．１２〜５００sec/１００ccであり、より好ましくは０．１５〜１００sec/１００ccである。ガーレー透気度が０．１sec/１００cc以下では、空気を逃がす機能が十分に発揮されない。

本発明に用いる通気性を有するフィルムとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンの熱可塑性樹脂の単層の多孔質フィルム、分子量の異なるポリエチレン混合物やポリエチレンとポリプロピレンの混合物を素材として多孔質フィルム、ポリエチレンおよびポリプロピレンからなる多孔質フィルムであって、複数積層された積層多孔質フィルム等が挙げられる。本発明に用いる多孔質フィルムを構成する樹脂の分子量は、特に限定されるものではないが、高分子量であることが好ましい。

本発明に用いる多孔質フィルムの厚さは、特に限定されないが、あまり厚すぎると、スタンパーとステージとの密着性の観点から問題が発生する可能性がある。本発明では、多孔質フィルムの厚さは、５μｍ〜１０００μｍであり、好ましくは７μｍ〜５００μｍであり、より好ましくは１０μｍ〜２００μｍである。

本発明に用いる、通気性を有する多孔質フィルムの製造方法は、抽出法（湿式法）と延伸法（乾式法）とがあるが、これに限定されるものではない。抽出法では、ポリオレフィンの一種である、たとえば高密度ポリエチレンを主成分とした熱可塑性樹脂組成物に充填剤や可塑剤を配合したものをフィルム上に押し出し成形し、その後、当該フィルムから充填剤や可塑剤を抽出することで多孔化することができる。

一方、延伸法では、熱可塑性樹脂を熔融押し出しする過程で結晶構造を制御し、その後、延伸に伴うクレーズの生成および成長によって多孔化を行うことができる。

本発明に用いる接着シートは、スタンパーとステージを固定させる観点から、両面接着シートであることが好ましい。本発明に用いる接着シートは、市販の両面接着シートを利用することができる。

図２は、本発明における、金属製ステージとスタンパーの固定化方法の工程図を示す。本発明に係る固定化方法は、まず、工程Ｓ１０に示すように、金属製ステージとスタンパーを準備する。工程Ｓ１２にて、金属製ステージの表面と、スタンパーの裏面に両面接着シートを貼付する。この際、金属製ステージの表面を研磨して、均一な表面であることが望ましい。かかる両面接着シートを貼付した際、各面に空気を巻き込まないように慎重する貼付する必要がある。仮に空気を巻き込んだとしても、目視により空気の巻き込みが確認できるので、必要に応じて、先端が鋭利な針等を用いて、前記接着シートに微小な穴を開けて、空気を逃がし、空気による接着シートの盛り上がりをつぶすこともできる。

次いで、本発明に利用される通気性を有するフィルムを、前記金属製ステージに貼付した接着シート上に貼付する（図２の工程Ｓ１４参照）。そして、工程Ｓ１６にて、スタンパーに貼付された接着シートが前記フィルムを接触するように、前記スタンパーと前記金属製ステージを重ね合わせる。このようにして、金属製ステージとスタンパーとの間に、本発明による通気性を有するフィルムを配設させることができる。

一方、工程Ｓ１４では、本発明による通気性を有するフィルムを金属製ステージに貼付させたが、スタンパーの接着シート上に、通気性を有するフィルムを貼付し、次いで、金属製ステージとスタンパーを重ね合わせる。このようにしても、金属製ステージとスタンパーとの間に、本発明による通気性を有するフィルムを配設させることができる。

最後に、金属製ステージとスタンパーとの重ね合わせを強化するために、必要に応じて、荷重下にてプレスしてもよい。

図３は、本発明による通気性を有するフィルムを、金属製ステージとスタンパーとの間に配設させた成形装置１００を含む製造装置２００の模式図を示す。この製造装置２００は、本発明による通気性を有するフィルムを備え、所定の表面形状を有するスタンパー３０と、被加工体２５０である樹脂を載置する載置台２６０とが対向するように配置され、前記載置台２６０とスタンパー３０の動作を制御する制御手段２７０と、を備える。また、前記載置台２６０が、アクチュエータ２１０，２２０による、スタンパーに対し任意に可動できるように、本発明による製造装置２００は、アクチュエータ２１０，２２０を、さらに備える。

被加工体２５０に対して、前記スタンパー３０を含む金属製ステージ１０を、制御手段に動作により下降させて、スタンパー３０の表面形状を被加工体に押圧することができる。かかる構成により、本発明による通気性を有するフィルムを備えるスタンパーにより、該スタンパーが有する表面形状の、被加工体である樹脂への高精度な転写を可能にする。

本発明に用いる樹脂としては、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等を含む樹脂を挙げることができる。たとえば、成型後の透明性の観点から、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネートや、成型後の保存性の観点から、光硬化性樹脂等を挙げることができる。光硬化性樹脂を用いた場合には、スタンパーの転写後に放射線等の光照射により硬化させることができ、転写後のパターンをほぼ永久的に保存することができる。

以下に示す本発明の実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、これらは例示的なものであり、本発明は以下の具体例に制限されるものではない。当業者は、以下に示す実施例に様々な変更を加えて本発明を実施することができ、かかる変更は本願特許請求の範囲に包含される。

電鋳によって作製された厚さ３００μｍのニッケル製スタンパーの裏面と、および表面を研磨したステンレス製のステージ表面とに、各々厚さ５０μｍの両面接着シート（日東電工株式会社製９１５０Ｗ）を、それぞれ空気を巻き込まないように慎重に貼り付けた。この際、わずかに巻き込んだ空気は、容易に目視で確認することができるので、先端の鋭利な針を使用して、接着シートに微小な穴を開けて、空気を逃がし、空気による接着フィルムの盛り上がりをつぶした。

次に、ステージ側の接着シート上に、通気性を有するフィルムとして、厚み１０５．６μｍの高分子量ポリエチレンフィルム（日東電工株式会社製サンマップ；空孔率：４１．６％、ガーレー透気度：０．１５sec/１００cc）を貼り、その上にニッケル製スタンパーの接着シート面を載置させた。さらに、スタンパー表面を保護の為、厚さ１ｍｍのシリコンゴムシートで覆い、プレス機（（株）神藤金属工業所製 単動圧縮成型機 SF-37-H-1型）で均一に荷重をかけた。このようにして、スタンパー裏面の接着シート下部と通気性を有するフィルム間、ステンレス製ステージ表面上の接着シート上部と通気性を有するフィルム間に巻き込んだ微量の空気は、中間の通気性を有するフィルム側面から、外部に排出され、層間に残留することはない。完成した成形用の型の表面形状を、黒田精工株式会社製、超精密表面形状測定装置ナノメトロ３３０Ｆで測定した。図４はその結果を示す。スタンパー周辺は、電鋳の影響で王冠状の形状が見られるが、中心部分は平坦であることが判明した。

通気性を有するフィルムとして、厚さ１１．１μｍの高分子量ポリエチレンフィルム（三菱化学株式会社製クリアセップＣＳ０３）を採用して、他の条件は、前記した実施例１と同様にして、金属製ステージとスタンパーとの間に、前記通気性を有するフィルムを固定化した。完成した成形用の型の表面形状を、ＣＯＭＳ株式会社製高速３次元形状測定システムＥＭＳ２００２ＡＤ−３Ｄに株式会社キーエンス製ダブルスキャン高精度レーザー測定器ＬＴ−９０１０Ｍを取り付けた、表面形状測定装置で測定した。

比較例１

ニッケル製スタンパーの裏面に、厚さ５０μｍの接着シート（日東電工株式会社製９１５０Ｗ）を、空気を巻き込まないように慎重に貼り付けた。しかし、巻き込まれた微量の空気を、先端の鋭利な針で穴を開けてそれをつぶし、その後直接ステンレス製のステージに貼り付けた。なお、図５は、本発明にて用いた通気性を有するフィルムを介在させない、比較例の断面概略図を示す。

その他の条件は実施例１と同様にして、完成した成形用型の表面形状を、黒田精工株式会社製、超精密表面形状測定装置ナノメトロ３３０Ｆで測定した。図６は、その結果を示す。中心部に二箇所、接着の際空気の泡を巻き込んだことにより形成されたスタンパ−上の突起が観察された。

比較例２

ステンレス製のステージに高性能エポキシ系急速硬化接着剤（スイス・チバガイギー株式会社製ＡｒａｌｄｉｔｅＲａｐｉｄ）を平坦に塗布した後、ニッケル製スタンパーを直接貼り付けた。その他の条件は実施例１と同様にして、完成した成形用の型の表面形状を、ＣＯＭＳ株式会社製高速３次元形状測定システムＥＭＳ２００２ＡＤ−３Ｄに株式会社キーエンス製ダブルスキャン高精度レーザー測定器ＬＴ−９０１０Ｍを取り付けた、表面形状測定装置で測定した。

図７は、実施例１〜２と、比較例１〜２について、各高低差、表面粗さの結果を示す。ここで、表面粗さとは、ＪＩＳ規格ＪＩＳ−Ｂ０６０１−１９７０の中心線平均表面粗さのことをいう。図７から明らかなように、通気性を有する、多孔質性フィルムを介在させて、ステージに固定したスタンパ−では、その表面の平坦性が明らかに改良されていることが判明した。なお、高低差と表面粗さは、COMS社とキーエンス社の装置を組み合わせた表面形状測定装置により測定した。

図１は、本発明による成型装置の概略断面図である。 図２は、本発明における、金属製ステージとスタンパーの固定化方法の工程図である。 図３は、本発明による通気性を有するフィルムを、金属製ステージとスタンパーとの間に配設させた成形装置を含む製造装置の模式断面図である。 図４は、本発明による実施例１により得られた成形装置が備えるスタンパーの表面形状の結果を示す図である。なお、縦軸は任意の単位であり、相対的な高低差を示している。 図５は、本発明の比較例において、通気性を有するフィルムを介在させない場合の成形装置の概略断面図である。 図６は、本発明の比較例１により得られた成形装置が備えるスタンパーの表面形状の結果を示す図である。なお、縦軸は任意の単位であり、相対的な高低差を示している。 図７は、本発明における実施例１および２、並びに比較例１および２により得られた成形装置が備えるスタンパーの表面形状の性能結果を示す図である。

符号の説明

１０…金属製ステージ、２０…通気性を有するフィルム、３０…スタンパー、４０…両面接着シート、１００…成形装置、２００…装置、２１０，２２０…アクチュエータ、２５０…被加工体、２６０…載置台、２７０…制御手段

Claims (10)

1. スタンパーの金属製ステージ上への固定化方法であって、
   （１）前記スタンパーおよび前記金属製ステージを準備する工程と、
   （２）前記スタンパーと前記金属製ステージとの間に、通気性を有するフィルムを配設する工程と、
   を含む固定化方法。
2. 前記工程（２）の前に、前記スタンパーの裏面と前記金属製ステージの表面のそれぞれに、両面接着シートを貼付する工程を、
   さらに含む、固定化方法。
3. 前記フィルムは、厚みが５〜１０００μｍであり、前記フィルムの空孔率が１０〜７０％である、請求項１または２に記載の固定化方法。
4. 前記フィルムは、そのガーレー透気度が０．１〜１０００sec/１００ccである、請求項１ないし３のうち何れか一項に記載の固定化方法。
5. 前記フィルムは、ポリオレフィンフィルムである、請求項１ないし４のうち何れか一項に記載の固定化方法。
6. スタンパーの表面形状を樹脂に転写する成形装置であって、
   スタンパーと、
   前記スタンパーを支持する金属製ステージと、
   前記金属製ステージと前記スタンパーとの間に介在させた、通気性を有するフィルムと、
   を備える成形装置。
7. 前記スタンパーの裏面と前記金属製ステージの表面のそれぞれに、両面接着シートを、
   さらに備える、請求項６に記載の成形装置。
8. 前記フィルムは、厚みが５〜１０００μｍであり、前記フィルムの空孔率が１０〜７０％である、請求項６または７に記載の成型装置。
9. 前記フィルムは、そのガーレー透気度が０．１〜１０００sec/１００ccである、請求項６ないし８のうち何れか一項に記載の成型装置。
10. 前記フィルムは、ポリオレフィンフィルムである、請求項６ないし９のうち何れか一項に記載の成型装置。
    
    
    
    

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