JP2006258984A - 光メモリの製造方法 - Google Patents

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正太郎 小川
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Abstract

【課題】 基板の搬送を容易に行うことが可能な光メモリの製造方法を提供する。
【解決手段】 ガラス基板21は、接着層12を介して樹脂製のフイルム15aが表面に接着されている。スピンコータにより、フイルム15aの表面にコア材を塗布してコア層13aを形成する。その後、4個の吸引ノズル23a〜23dをコア層13aの各角部の上方に配置し、コア層13aの端部を吸引しながら、各吸引ノズル23a〜23dをコア層13aの端辺に沿って、隣接する一方の角部に向かって移動させる。これにより、コア層13aの端部が除去され、フイルム15aの上面端部が露呈される。その後、フイルム15aの上面端部を把持してUV照射装置に搬送され、コア層13aに紫外線が照射されてコア層13aが硬化する。
【選択図】 図3

Description

本発明は、積層導波路型の光メモリの製造方法に関する。
近年、樹脂製のコア層と、このコア層の上下に積層された樹脂製のクラッド層とからなり、コア層とクラッド層との一方の界面に再生像を得るための情報を含む情報用凹凸部を形成した平面型の光導波路を、1個又は複数個積層させた光メモリ(情報記録媒体)が提案されている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。
このような光メモリは、例えば、図12に示すように、コア層101とクラッド層102とが交互に積層されて構成されており、光メモリに記録された情報を読み出す際には、光メモリ100の側部に形成された光導入面103にレンズ104を介して光(例えばレーザ光)を照射し、所望のコア層101に光を導入する。コア層101に導入された光は、界面に形成された情報用凹凸部で散乱しながら伝播する。この時、情報用凹凸部で散乱された散乱光(再生光)は導入光に対して交差する方向(上下方向)に光メモリ100内を透過し、最終的に光メモリ100の上面及び下面から外部へ放出される。
この例では、光メモリ100の上面から放出された散乱光が結像された画像(再生像)をイメージセンサ105で受光するようにしている。そして、この再生像をデジタル信号化し画像処理を行うことで、凹凸パターンによって光メモリ100に記録された元の情報が復元される。
特開2003−233991号公報 特開2003−227952号公報
しかしながら、上記特許文献1及び特許文献2に記載の光メモリの製造方法では、紫外線硬化樹脂であるコア材またはクラッド材を基板(または、基板の表面に接着された樹脂フイルム)上に塗布して塗布層を形成すると、この塗布層が基板の上面全体に形成されるため、基板を次の工程に移動させる際に、基板の上面が露出されていないため、基板を把持して搬送するのが難しいという問題があった。さらに、情報再生用の凹凸部を形成するために、凹凸パターンの付いたスタンパを積層体にラミネートし、そのスタンパを剥離するときに、積層体の端部まで樹脂とスタンパが密着されていると、スタンパのみを持ち上げにくく、容易に剥離しにくいという問題もあった。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、製造過程における基板の搬送を容易に行うことが可能な光メモリの製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の光メモリの製造方法は、紫外線硬化樹脂製のコア層と、紫外線硬化樹脂製のクラッド層とを基板上に交互に積層し、これらの一方の界面に情報再生用の凹凸部を形成した積層体を前記基板から剥離して製造される光メモリの製造方法であり、前記基板の表面に紫外線硬化樹脂を塗布して塗布層を形成し、前記塗布層の端部を除去して前記基板の表面の一部を露呈させた後、前記塗布層に紫外線を照射することにより硬化させ、前記コア層または前記クラッド層を形成することを特徴とするものである。
また、前記基板上に積層された前記コア層または前記クラッド層の表面に前記紫外線硬化樹脂を塗布して塗布層を形成する際に、前記基板の表面の一部に付着した前記紫外線硬化樹脂を除去した後、前記塗布層に紫外線を照射することにより硬化させ、前記クラッド層または前記コア層を形成することが好ましい。
さらに、前記基板の表面の一部を露呈させた後、前記凹凸部に対応する凹凸パターンが表面に形成されたスタンパを前記塗布層上に貼着し、前記スタンパの上方から紫外線を照射して前記塗布層を硬化させた後、前記スタンパを剥離することにより前記塗布層上に前記凹凸部を形成することが好ましい。
また、前記塗布層の端部及び前記紫外線硬化樹脂を除去する際に、吸引ノズルによって吸引して除去することが好ましく、さらに、前記基板と前記吸引ノズルとを相対的に移動させながら、前記吸引ノズルによって前記塗布層の端部及び前記紫外線硬化樹脂を吸引して除去することが好ましい。
また、前記基板は、樹脂フイルムが上面に接着されていることが好ましい。さらに、前記紫外線硬化樹脂を塗布する塗布装置としてスピンコータを用いることが好ましい。
本発明の光メモリの製造方法によれば、基板上にコア材またはクラッド材を塗布して塗布層を形成した後、この塗布層を硬化させる前に、基板の上面に形成された塗布層の端部を除去する。このため、基板表面の端部が露呈させるので、この端部を真空吸着または把持して基板を容易に移動させることができる。また、次の工程を行う装置に効率よく基板を移動することができるので、光メモリの生産性を向上させることができる。
また、基板上に積層されたコア層またはクラッド層の表面に紫外線硬化樹脂を塗布して塗布層を形成し、この塗布層を硬化させる前に、塗布層形成する際に基板の表面に付着した紫外線硬化樹脂を除去する。このため、基板表面の端部が露呈させるので、この端部を真空吸着または把持して基板を容易に移動させることができる。また、次の工程を行う装置に効率よく搬送することができるので、光メモリの生産性を向上させることができる。
さらに、基板の表面の一部を露呈させた後、情報再生用の凹凸部に対応する凹凸パターンが表面に形成されたスタンパを塗布層に貼着し、紫外線硬化により硬化させてスタンパを剥離する。このため、スタンパを剥離する際に、スタンパの端部と基板表面の端部との間に隙間があり、スタンパの端部を把持することにより、スタンパを容易に剥離することができる。
また、基板と吸引ノズルとを相対的に移動させながら、吸引ノズルによって塗布層の端部及び紫外線硬化樹脂を吸引して除去するので、短時間で除去することができる。
図1は、積層導波路型の光メモリ(以下、光メモリと称する)10の構成を示す断面図である。光メモリ10は、2つのユニット11が接着層12を介して上下に貼り合わされた構成となっている。ユニット11は、コア層13とクラッド層14とがフイルム15a上に交互に積層されており、最上層には、フイルム15bが貼着されている。
コア層13及びクラッド層14は、紫外線硬化樹脂で形成されており、この紫外線硬化樹脂としては、アクリル系、エポキシ系、チオール系などの樹脂が適当である。コア層13の厚さは、1.0〜1.5μm程度が適当であり、例えば、1.4μmにされている。また、クラッド層14の厚さは、8〜9μm程度が適当であり、例えば、8μmにされている。また、コア層13の屈折率は1.52、クラッド層14の屈折率は1.51にされている。
また、コア層13とクラッド層14との一方の界面には、情報再生用の凹凸部である情報用凹凸部16が形成されている。この情報用凹凸部16は、光メモリ10に記録すべき情報を2次元符号化し、その符号化された情報を元に計算機によって合成されたパターン(計算機ホログラムと称される)が転写されたものである。
また、コア層13は、前述したように、上下に積層されたクラッド層14よりも屈折率が高くされており、1つのコア層13と、その上下に積層された2つのクラッド層14とにより、1つの情報再生用の光導波路17が構成される。ただし、ユニット11の最下層のコア層13aには、情報用凹凸部16が形成されていないので、情報再生用の光導波路としては機能しない。一方、各ユニット11の最上層に形成されたコア層13bの上にはクラッド層14が形成されていないが、その上に形成されたフイルム15bがクラッド層14と略同一の屈折率(1.51)で形成されているため、最上層のコア層13bは情報再生用の光導波路17として機能する。
なお、図1において、各ユニット11が3層の光導波路17で構成されるように図示したが、これは図を簡略化するためであり、実際には20層程度の光導波路17が積層される。この場合、ユニット11の厚さは、0.4mm程度となる。さらに、図1において、光メモリ10が、2つのユニット11で構成されるように図示したが、実際には5個程度のユニット11が積重されて接着される。
また、ユニット11は、光導波路17が一定数積層された積層体の上下をフイルム15a,15bで支持して構成されているが、これは、比較的高剛性のフイルム15a,15bによって積層体の反りや撓みを抑えるためである。これにより、ユニット11を上下に積重しても積層体に反りや撓みが発生するのを防止できる。
フイルム15a,15bは樹脂フイルムであり、アートン(登録商標)等の非晶質ポリオレフィン、ポリカーボネート、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)などによって形成されている。また、前述したように、フイルム15a,15bの屈折率は、クラッド層14と略同一であり、その厚さは150μm程度にされている。
また、各ユニット11を接着する接着層12としては、コア層13やクラッド層14に用いられている紫外線硬化樹脂が用いられる。接着層12の屈折率が、フイルム15a,15bの屈折率と大きく異なると、接着層12とフイルム15a,15bとの界面で再生光が反射して、光量やS/N比が低下してしまうことがあるため、接着層12とフイルム15a,15bとの屈折率は略等しくされている。なお、接着層12としては、紫外線硬化樹脂材などの光硬化型のものには限られず、熱硬化型、室温硬化型、ホットメルト型、2液混合型の各種の接着剤を用いることが可能であり、材質としては、アクリル系、エポキシ系、シアノアクリレート系、ウレタン系、オレフィン系などが挙げられる。
各ユニット11の端部に形成された光導入面18からコア層13に導入されると、導入光は、クラッド層14との界面で反射されながらコア層13を伝播するとともに、一部が情報用凹凸部16によって散乱される。また、光メモリ10を構成するコア層13、クラッド層14、フイルム15a,15b、及び接着層12は、情報用凹凸部16で散乱された散乱光(再生光)の波長に対して透明である。このため、各光導波路18から上下に放出される再生光は、光メモリ10内の各層を透過し、光メモリ10の上面及び下面から外部へ放出される。なお、光導波路18から上下に放出された再生光は、別の光導波路17を横切ることになるが、コア層13とクラッド層14との屈折率の差が極めて小さいので、この再生光が別の光導波路17に形成された情報用凹凸部16で再度散乱されることは殆どなく、外部に結像される再生像に乱れは殆ど発生しない。
以下に、上記構成の光メモリ10の製造方法について説明する。光メモリ10の製造方法は、前処理工程、積層工程、及び後処理工程に大別される。最初に、前処理工程について説明する。
前処理工程では、ガラス基板21上にフイルム15aを接着させる。以下に、この前処理工程について説明する。最初に、基板としてガラス基板21を用意する。このガラス基板21は、厚さが約0.1mm〜3mm程度、好ましくは約1mm程度のものを用い、その上面及び下面は凹凸がなく平坦にされている。なお、基板としては、ガラス基板に限らず、例えば、アートン(登録商標)等の非晶質ポリオレフィンや、ポリカーボネートからなる硬質の基板等を用いても良い。
ガラス基板21の表面には、スピンコータによって、図2(A)に示すように、屈折率が1.51の紫外線硬化樹脂をガラス基板21上に塗布して接着層12aを形成する。この接着層12aの厚さは、約3μmにされる。スピンコータとは、円盤上に設置した基板上に塗布液を滴下し、円盤を回転させることにより均一な厚さの塗布層を形成する塗布装置である。本実施形態においては、ガラス基板21の下面を真空吸着によって円盤上に固定して、ガラス基板21を回転させる。
その後、接着層12aとフイルム15aとの間に気泡が入らないように、図2(B)に示すように、ローラ22によってフイルム15aを加圧しながら接着層12a上にフイルム15aをラミネート(貼着)する。この時、接着層12aの膜厚が変動しないように、フイルム15aの上面に与えるローラ22の圧力を一定に保ちながら、フイルム15aを接着層12a上にラミネート(貼着)する。
フイルム15aを接着層12a上にラミネートした後、紫外線を照射するUV照射装置によって、図2(C)に示すように、フイルム15aに向けて紫外線(UV光)を照射する。このUV照射装置は、装置内に窒素が充填された状態で紫外線を照射する窒素パージ式UV照射装置であり、ガラス基板21を搬送しながら、フイルム15aに向かって紫外線を照射する。このフイルム15aは、紫外線に対して透過性を有しており、フイルム15aを透過した紫外線が接着層12aに照射されて硬化する。このため、フイルム15aが、接着層12aを介してガラス基板21上に接着される。これにより、前処理工程が終了する。
次に、積層工程について説明する。積層工程では、前処理工程にて、ガラス基板21に接着されたフイルム15a上にコア層13,クラッド層14を積層する。以下に、この積層工程について説明する。
積層工程では、最初に、屈折率が1.52の紫外線硬化樹脂であるコア材(液体コア樹脂)をフイルム15a上に塗布してフイルム15aの表面にコア層13aを形成する。この時、コア層13aの膜厚は、1.4μm程度にされる。この時、塗布層であるコア層13aは、図3(A)に示すように、フイルム15aの上面全体に形成される。
その後、4個の吸引ノズル23a〜23dが、コア層13aの各角部の上方に配置される。各吸引ノズル23a〜23dは、塗布層であるコア層13aの端部を吸引しながら、コア層13aの端辺に沿って、図3(A)に示すように、隣接する一方の角部に向かって移動する。これにより、図3(B)に示すように、コア層13aの端部が除去されて、コア層13aの周囲には、フイルム15aの上面の端部が露呈される。
なお、4個の吸引ノズル23a〜23dを用いてコア層13aを除去するように説明したが、これに限るものではなく、例えば、2個の吸引ノズルで行っても良いが、4個の吸引ノズルを用いると除去する時間を短くすることができるので、4個の吸引ノズルを用いることが好ましい。また、コア層13aの端部をフイルム15aの4辺に沿って除去するように説明したが、フイルム15aの2辺のみに沿って除去しても良い。この場合、2個の吸引ノズルで行えば良い。
コア層13aの端部の除去が終了すると、ガラス基板21は、ロボットアーム30によって次の工程であるUV照射装置に移動される。図4に示すように、ロボットアーム30は、本体部31と、この本体部31に移動自在に取り付けられたアーム部32と、このアーム部32の先端に設けられた吸着装置33とを備えて構成されている。
図5に示すように、吸着装置33は、2つの吸着部33a,33bを備えている。ガラス基板21を移動させる際、ロボットアーム31は、図5(A)に示すように、これらの吸着部33a,33bがフイルム15aの表面の左右端部24a,24b(図中ハッチングを施した部分)に隣接するように、吸着装置33を移動させる。
吸着部33a,33bが左右端部24a,24bに隣接する位置に移動すると、この吸着部33a,33bが真空吸着によって左右端部24a,24bを吸着する。その後、ロボットアーム30が、吸着装置33によって左右端部24a,24bを吸着した状態で、ガラス基板21を次工程のUV照射装置に移動させる。
このように、左右端部24a,24bを真空吸着させて移動させる場合は、コア層13aの左右端部のみを除去して、フイルム15aの上面の左右端部24a,24bを露呈させれば良い。
前述のように、コア層13aの端部を除去してフイルム15aの上面の端部を露呈させ、この端部を真空吸着させることにより、容易にガラス基板21を移動させることができる。
UV照射装置は、装置内に窒素が充填された状態で紫外線を照射する窒素パージ式UV照射装置であり、ガラス基板21を搬送しながら、図6(A)に示すように、端部が除去されたコア層13aに対して紫外線を照射して硬化させる。
その後、スピンコータによって、クラッド材(液体クラッド樹脂)をコア層13aの表面に塗布してクラッド層14を形成する。なお、クラッド層14の膜厚は、8μm程度にされる。この時、フイルム15aの表面の端部には、図6(B)に示すように、クラッド材34が付着する。しかし、前述のコア層13aの場合と同様に、吸引ノズル23a〜23dによって、図6(C)に示すように、フイルム15aの表面の端部に付着したクラッド材34が除去される。このため、前述のロボットアーム30と同様のロボットアームによって、次工程のスタンパラミネータに容易に搬送することができる。
スタンパラミネータは、ローラ35を備えており、クラッド層14内に気泡が入らないように、図6(D)に示すように、ローラ35によってスタンパ36を加圧しながらクラッド層14上にラミネート(貼着)する。この時、クラッド層14の膜厚が変動しないように、スタンパ36の裏面に与えるローラ35の圧力を一定に保ちながら、スタンパ36をクラッド層14上にラミネート(貼着)する。
また、スタンパ36は、紫外線に対して透過性を有し、かつ可撓性を有するフイルム状の樹脂材で形成されており、表面には、クラッド層14の表面に形成する情報用凹凸部16に対応する凹凸パターン36aが形成されている。この凹凸パターン36aの高さは、0.1μm程度にされている。クラッド層14上にラミネートする際は、凹凸パターン36aが形成された表面がクラッド層14の上面に対面するようにラミネート(貼着)する。
その後、クラッド層14上にスタンパ36がラミネートされたまま、ガラス基板21を搬送させながら、図7(A)に示すように、スタンパ36の裏面側から紫外線を照射する。この時、スタンパ36は紫外線を透過するので、スタンパ36を透過した紫外線がクラッド層14に照射されてクラッド層14が硬化する。
クラッド層14が硬化された後、図7(B)に示すように、クラッド層14上にラミネートされているスタンパ36が剥離される。これにより、スタンパ36の表面に形成された凹凸パターン36aが、図7(C)に示すように、クラッド層14の表面に転写されて情報用凹凸部16が形成され、この凹凸部の高さは、0.1μm程度で形成される。
なお、スタンパ36を剥離する際、スタンパ36の端部とフイルム25aの上面端部との間には隙間があり、ロボットアーム等によってスタンパ36の端部を容易に把持することができるので、スタンパ36を容易に剥離することができる。
以上の工程によって、コア層13と、情報用凹凸部16が上面に形成されたクラッド層14とが積層されて、1回の積層工程が終了する。その後、前述と同様の積層工程が繰り返し行われて、図8に示すように、複数の光導波路17が積層される。この積層工程は、例えば、20回繰り返して行われて、コア層13と、情報用凹凸部16が形成されたクラッド層14とが20組積層される。
次に、後処理工程について説明する。後処理工程では、最初に、スピンコータによって、図9(A)に示すように、積層工程で積層された最上層のクラッド層14上にコア材が塗布されてコア層13bが形成される。この時、前述の場合と同様に、フイルム15aの表面端部に付着したコア材が吸引ノズル23a〜23dによって除去される。
その後、コア層13bとフイルム15bとの間に気泡が入らないように、図9(B)に示すように、ローラ38によってフイルム15bを加圧しながらコア層13b上にフイルム15bをラミネート(貼着)する。この時、コア層13bの膜厚が変動しないように、フイルム15bの上面に与えるローラ38の圧力を一定に保ちながら、フイルム15bをコア層13b上にラミネートする。
このフイルム15bには、ガラス基板21を搬送しながら、図9(C)に示すように、UV照射装置によって、紫外線が照射されてコア層13bが硬化する。これにより、コア層13bによってフイルム15bが接着される。
その後、スピンコータにより、屈折率が1.51の紫外線硬化樹脂をフイルム15b上に塗布して接着層12bを形成し、窒素パージ式のUV照射装置によって、図9(D)に示すように、紫外線が照射されて接着層12bが硬化される。
その後、図10(A)に示すように、積層体であるユニット11がガラス基板21から剥離され、さらに、図10(B)に示すように、ユニット11の両端部が切断される。その後、2つのユニット11を積重して、加圧及び加熱を施すことにより、図10(C)に示すように、接着層12を介して互いのユニット11を接着させる。
この貼り合わせは、例えば、4回繰り返して行われて5個のユニット11が積重されて接着される。これにより、5個のユニット11で構成される光メモリ10が完成する。各ユニット11は、20層の光導波路17を有しているので、この光メモリ10は、合計100層の光導波路17を有する。
なお、本実施形態において、ガラス基板21が矩形状の場合を例に説明したが、これに限るものではなく、例えば、図11に示すように、円形状のガラス基板41を用いても良い。この場合、図11(A)に示すように、フイルム15a上に形成されたコア層13aの端部を除去する際に、1つの吸引ノズル41をコア層13aの端部の上方に配置して、ガラス基板41を回転させることにより、コア層13aの端部を除去すれば良い。また、このコア層13aよりも上層のクラッド層14及びコア層13を形成した際も、同様にして、フイルム15aの表面端部に付着したクラッド材またはコア材を除去すれば良い。
また、本実施形態において、ガラス基板21を搬送する際に、フイルム15aの上面端部を真空吸着させて搬送する場合を例に説明したが、これに限るものではなく、例えば、フイルム15aの上面端部とガラス基板21の下面とを上下から挟持して搬送させても良い。
さらに、本実施形態において、ガラス基板21上に接着されたフイルム15a上に、コア層13及びクラッド層14を交互に積層するように説明したが、これに限るものではなく、フイルム15aを設けずに、ガラス基板21上にコア層13及びクラッド層14を交互に直接積層しても良い。
また、本実施形態において、塗布手段としてスピンコータを用いる場合を例に説明したが、これに限るものではなく、ブレードコート法、グラビアコート法、ダイコート法等の塗布方法を用いる塗布装置でも良い。
さらに、上記実施形態において、クラッド層14の上面に情報用凹凸部16を形成する場合を例に説明したが、これに限るものではなく、コア層13の上面に情報用凹凸部16を形成しても良い。
光メモリの構成を示す断面図である。 光メモリの前処理工程を説明する断面図である。 コア層の端部を除去する除去方法を示す斜視図である。 ロボットアームの構成を示す斜視図である。 ガラス基板の搬送方法を示す説明図である。 光メモリの積層工程を説明する断面図である。 光メモリの積層工程を説明する断面図である。 積層工程終了後の積層状態を示す断面図である。 光メモリの後処理工程を説明する断面図である。 光メモリの後処理工程を説明する断面図である。 コア層の端部を除去する除去方法の変形例を示す斜視図である。 従来の光メモリとその動作原理を説明する斜視図である。
符号の説明
10 光メモリ
11 ユニット
12 接着層
13 コア層
14 クラッド層
15a,15b フイルム
16 情報用凹凸部
21,41 ガラス基板
23a〜23d,42 吸引ノズル
30 ロボットアーム
33 吸着装置
33a,33b 吸着部
34 クラッド材
36 スタンパ
36a 凹凸パターン

Claims (7)

  1. 紫外線硬化樹脂製のコア層と、紫外線硬化樹脂製のクラッド層とを基板上に交互に積層し、これらの一方の界面に情報再生用の凹凸部を形成した積層体を前記基板から剥離して製造される光メモリの製造方法において、
    前記基板の表面に紫外線硬化樹脂を塗布して塗布層を形成し、前記塗布層の端部を除去して前記基板の表面の一部を露呈させた後、前記塗布層に紫外線を照射することにより硬化させ、前記コア層または前記クラッド層を形成することを特徴とする光メモリの製造方法。
  2. 前記基板上に積層された前記コア層または前記クラッド層の表面に前記紫外線硬化樹脂を塗布して塗布層を形成する際に、前記基板の表面の一部に付着した前記紫外線硬化樹脂を除去した後、前記塗布層に紫外線を照射することにより硬化させ、前記クラッド層または前記コア層を形成することを特徴とする請求項1記載の光メモリの製造方法。
  3. 前記基板の表面の一部を露呈させた後、前記凹凸部に対応する凹凸パターンが表面に形成されたスタンパを前記塗布層上に貼着し、前記スタンパの上方から紫外線を照射して前記塗布層を硬化させた後、前記スタンパを剥離することにより前記塗布層上に前記凹凸部を形成することを特徴とする請求項1記載または請求項2記載の光メモリの製造方法。
  4. 前記塗布層の端部及び前記紫外線硬化樹脂を除去する際に、吸引ノズルによって吸引して除去することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか記載の光メモリの製造方法。
  5. 前記基板と前記吸引ノズルとを相対的に移動させながら、前記吸引ノズルによって前記塗布層の端部及び前記紫外線硬化樹脂を吸引して除去することを特徴とする請求項4記載の光メモリの製造方法。
  6. 前記基板は、樹脂フイルムが上面に接着されていることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか記載の光メモリの製造方法。
  7. 前記紫外線硬化樹脂を塗布する塗布装置としてスピンコータを用いることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか記載の光メモリの製造方法。
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