JP2007052253A - 光メモリの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 樹脂製スタンパの剥離がスムーズに行え、樹脂製スタンパの再利用性を向上させることを可能とする光メモリの製造方法を提供する。
【解決手段】 光メモリは、紫外線硬化性樹脂材を塗布してクラッド層４を形成する第１塗布工程と、クラッド層４の表面に情報再生用凹凸部を形成するための樹脂製スタンパ２４を貼着するスタンパ貼着工程と、紫外線を照射してクラッド層４を硬化させる第１硬化工程と、樹脂製スタンパ２４を剥離するスタンパ剥離工程と、硬化性樹脂材を塗布してコア層３を形成する第２塗布工程と、コア層３を硬化させる第２硬化工程とからなる。第１塗布工程では、クラッド層４の周縁部を所定幅だけ除去する。スタンパ貼着工程では、樹脂製スタンパ２４の下面の周縁部をクラッド層４に接触させない。スタンパ剥離工程では、端部２４ｃをクランプ２５によってつまみ、樹脂製スタンパ２４を湾曲させる方向へ力を作用させる。
【選択図】 図４

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ものである。

近年、樹脂製のコア層及びクラッド層とからなり、コア層とクラッド層との界面に再生像を得るための情報を含む情報用凹凸パターン（計算機ホログラム）を形成した平面型の光導波路を積層してなる光メモリ（ホログラフィックメモリ）が提案されている。

コア層及びクラッド層を形成する方法として、光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂を用いる方法が知られている。実際の生産性を考慮すると、瞬間硬化や低温硬化などの特徴を有する光硬化性樹脂が熱硬化性樹脂より好適である。液体状の光硬化性樹脂をスピンコータなどの塗布装置で塗布して均一な膜厚の塗布層を形成し、この塗布層に光を照射して硬化させることでコア層及びクラッド層は形成される。また、情報用凹凸パターンを形成する方法として、コア層またはクラッド層を形成するために光硬化性樹脂を塗布して形成した塗布層の表面上に、記録すべき情報に応じた凹凸パターンが表面に刻まれた光透過性スタンパを貼着し、スタンパ側から光を照射して塗布層を硬化させた後、スタンパを剥離することにより、コア層またはクラッド層の表面に凹凸パターンを転写する方法が知られている。

上記スタンパをガラス等の硬質基板で形成すると、記憶情報の大容量化を実現すべくコア層とクラッド層との積層数を増やし、この積層体の厚さが増して高剛性となった場合に問題が生じる。この場合、スタンパと積層体の双方が撓みにくい（曲がりにくい）ので、スタンパを積層体から剥離（分離）しづらくなる。また、スタンパがガラス製であると破損しやすく、再度スタンパを作成するのに時間を要するといった問題がある。この理由から、ガラス製のスタンパに代えて、樹脂製のスタンパを用いることが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
特開２００２−１２０２８６号公報 特開２００３−２３３９９１号公報

樹脂製のスタンパは、可撓性を有するので、厚さが増して高剛性となった積層体からの剥離が容易となるが、ガラス製の場合と比べて強度が劣っているため、積層体から剥離する際に、切れたり、伸びたり、可塑変形したりすることがある。

また、光メモリを大量生産する場合の生産コストを考えると、スタンパは、１回の使用で破棄してしまうのではなく、２回以上再利用することが好ましい。このため、スタンパの再利用性を考慮し、スタンパを傷つけることなく、スムーズに剥離することが課題として挙げられる。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、樹脂製スタンパの剥離がスムーズに行え、樹脂製スタンパの再利用性を向上させることを可能とする光メモリの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の光メモリの製造方法は、硬化性樹脂材を塗布して第１塗布層を形成する第１塗布工程と、前記第１塗布層の表面に情報再生用凹凸部を形成するための樹脂製スタンパを貼着するスタンパ貼着工程と、前記第１塗布層を硬化させる第１硬化工程と、前記樹脂製スタンパを剥離するスタンパ剥離工程と、硬化性樹脂材を塗布して第２塗布層を形成する第２塗布工程と、前記第２塗布層を硬化させる第２硬化工程とからなる光メモリの製造方法であって、前記第１塗布工程において前記第１塗布層の周縁部を所定幅だけ除去し、前記スタンパ貼着工程において前記樹脂製スタンパの下面の周縁部を前記第１塗布層に接触させないことを特徴とする。

なお、前記スタンパ剥離工程において、前記樹脂製スタンパを湾曲させる方向へ前記樹脂製スタンパの端部に力を作用させることが好ましい。また、前記方向と前記第１塗布層の表面とのなす角度を０°〜９０°の範囲内とすることが好ましい。

また、前記スタンパ剥離工程において、挟持式のクランプによって前記樹脂製スタンパの端部をつかみ、所定の力を作用させることが好ましい。また、前記スタンパ剥離工程において、吸着式のクランプによって前記樹脂製スタンパの端部上面を吸着して、所定の力を作用させることも好ましい。

本発明の光メモリの製造方法は、硬化性樹脂材を塗布して形成した第１塗布層（クラッド層またはコア層）の周縁部を所定幅だけ除去し、樹脂製スタンパの下面の周縁部を第１塗布層に接触させないように貼着させるので、樹脂製スタンパの周縁部の接着が防止され、第１塗布層からの剥離をスムーズに行うことができる。また、樹脂製スタンパへの樹脂残りを防止することができ、樹脂製スタンパの再利用性を向上させることができる。

図１において、光メモリ２は、屈折率の異なるコア層３とクラッド層４とを交互に積層し、その上下をフイルム状の樹脂基体（樹脂フイルム）５ａ，５ｂで挟み込んでなるユニット６を接着層７を介して上下に積重することにより構成されている。

コア層３及びクラッド層４は、紫外線照射により硬化する紫外線硬化性樹脂材（コア材及びクラッド材）によって形成されており、コア層３の屈折率（硬化後の屈折率）は、クラッド層４より屈折率（硬化後の屈折率）が僅かに高く設定されている。例えば、コア層３の屈折率は“１．５２”、クラッド層４の屈折率は“１．５１”に設定される。コア層３の厚さは、１．０〜１．５μｍ程度が適切であり、例えば１．４μｍと設定される。クラッド層４の厚さは、８〜９μｍ程度が適切であり、例えば８μｍと設定される。紫外線硬化性樹脂材としては、アクリル系、エポキシ系、チオール系などの樹脂材が適切である。

樹脂基体５ａ，５ｂは、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、その厚さは１５０μｍ程度である。

クラッド層４の上面でかつコア層３の下面となる界面には、再生像を得るための情報を含む情報用凹凸部８が形成されている。情報用凹凸部８は、光メモリ２に記録すべき情報（デジタル情報）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。なお、情報用凹凸部８の凹凸の高さの差は約１００ｎｍ、凹凸の導波方向への配列周期は、コア層３に入射されるレーザ光の波長（６６０ｎｍ）をコア層３の屈折率（１．５２）で割った値（約４４０ｎｍ）に設定されている。

このように、コア層３の上下には、相対的に屈折率の低いクラッド層４が積層されている。１つのコア層３と、この上下の２つのクラッド層４とにより光導波路９が構成される。なお、各ユニット６の最上層のコア層３ｂの上にはクラッド層４が形成されていないが、その上の樹脂基体５ｂの屈折率をクラッド層４の屈折率とほぼ同一とすることで、最上層のコア層３も光導波路９を構成する。ただし、最下層のコア層３ａは、光導波路９を構成するものではない。

接着層７は、コア層３またはクラッド層４の形成に用いられる紫外線硬化性樹脂材によって形成されている。接着層７の屈折率が樹脂基体５ａ，５ｂの屈折率と大きく異なると、接着層７と樹脂基体５ａ，５ｂ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７と樹脂基体５ａ，５ｂとの屈折率は等しく設定されている。

ユニット６の側部には、コア層３，３ｂにレーザ光を導入するための光導入面１０が形成されており、光導入面１０からコア層３，３ｂに導入されたレーザ光は、クラッド層４との界面で反射されながら導波するとともに、一部が情報用凹凸部８によって散乱（回折）される。光メモリ２内の各層は、この散乱光（回折光）の波長に対して透明であるので、散乱光は、光メモリ２内の各層を透過し、光メモリ２の上面及び下面から外部へ放出される。散乱光は同位相を保っており、互いに干渉し合う。光メモリ２の上面側または下面側に生成された干渉光の２次元干渉パターン（再生像）をイメージセンサで受光し、これを画像補正し、デジタル情報に復調することで、記録情報が再現する。

なお、同図において、ユニット６が３つの光導波路９からなるように示しているが、これは図示の簡単化のためであって、ユニット６を構成する光導波路９の数は適宜変更してよい。実際には、２０層程度の光導波路９を積層してユニット６を形成するのが好適である。

また、同図において、光メモリ２が２つのユニット６からなるように示しているが、これは図示の簡単化のためであって、光メモリ２を構成するユニット６の数は適宜変更してよい。実際には、４個程度のユニット６を積重して光メモリ２を形成するのが好適である。複数のユニット６を積重して構成された光メモリ２は、高剛性の樹脂基体５ａ，５ｂにより、反りや撓みが抑えられる。

次に、光メモリ２の製造プロセスを説明する。図２（Ａ）において、まず、厚さ約１ｍｍの硬質のガラス基板２０の表面上に、スピンコート法によって液状の紫外線硬化性樹脂材を塗布して未硬化の接着層２１を形成し、厚さ約１５０μｍのフイルム状の樹脂基体５ａを、間に気泡が入らないようにローラ２２で加圧しながら接着層２１の表面上に貼着（ラミネート）する。図２（Ｂ）において、樹脂基体５ａの上から紫外線を照射して接着層２１を硬化させる。これにより、接着層２１を介して樹脂基体５ａがガラス基板２０に接着される。樹脂基体５ａは、約２０ｃｍ×２０ｃｍの矩形平面形状を有し、厚さは約１５０μｍである。

図２（Ｃ）において、樹脂基体５ａの表面上に、スピンコート法によって、硬化後の屈折率が１．５２である液状の紫外線硬化性樹脂材（コア材）を塗布して未硬化のコア層３ａを形成し、この上から紫外線を照射してコア層３ａを硬化させる。

図３（Ａ）において、コア層３ａの表面上に、スピンコート法によって、硬化後の屈折率が１．５１である液状の紫外線硬化性樹脂材（クラッド材）を塗布し、未硬化のクラッド層（第１塗布層）４を形成する。図３（Ｂ）において、吸引ノズル２３により未硬化のクラッド層４の周縁部を所定幅ｗ（図８参照）だけ吸引して除去する。この所定幅ｗは、例えば５ｍｍ程度とする。

図３（Ｃ）において、図８のように周縁部が除去されたクラッド層４の表面上に、樹脂製のスタンパ２４をローラ２２で加圧しながら貼着する。スタンパ２４は、紫外線硬化性樹脂などの樹脂材によって形成されており、紫外線に対する透過性、及び可撓性を有する。スタンパ２４は、平板形状（フイルム状）であり、その下面２４ａには、記録すべき情報に応じた凹凸パターン２４ｂが刻まれている。なお、この下面２４ａは、樹脂基体５ａの上面と同形状で同サイズであるか、またはこれより大きい。

スタンパ２４は、図４（Ａ）に示すように、クラッド層４の表面を完全に覆い、下面の周縁部がクラッド層４に接触しないように貼着する。なお、上記所定幅ｗは、スタンパ２４の押圧によってクラッド層４の周縁部がコア層３ａの表面上から外へはみ出す（図９参照）ことのないように設定されている。

図４（Ａ）において、スタンパ２４を未硬化のクラッド層４に貼着した状態で、この上方から紫外線を照射する。クラッド層４は、スタンパ２４を透過した紫外線を受けて硬化する。図４（Ｂ）において、スタンパ２４をクラッド層４から剥離すると、クラッド層４の表面にはスタンパ２４の凹凸パターン２４ｂが転写され、情報用凹凸部８が形成される。クラッド層４から剥離されたスタンパ２４は、別の光メモリを製造する際に再利用される。

同図に示すように、スタンパ２４のクラッド層４からの剥離は、ガラス基板２０を固定した状態で、クランプ２５で端部２４ｃをつかみ、スタンパを湾曲させる方向Ａへ所定の力を作用させる（引っ張る）ことでなされる。クランプ２５のつかみ部は、スタンパ２４を傷つけることのないように、樹脂で形成されている。

同図中の角度θは、矢印Ａ方向とガラス基板２０の表面とのなす角度である。スタンパ２４を湾曲させるには、角度θは少なくとも０°〜９０°の範囲内である必要がある。なお、角度θが小さい場合（０°〜１０°程度）には、スタンパ２４は屈曲され、可塑変形をおこして劣化する恐れがある。このため、スタンパ２４は、弾性変形を行う範囲内で湾曲されることが好ましく、角度θは、１０°〜９０°の範囲とすることが好ましい。

このように、スタンパ２４の貼着前に、クラッド層４の周縁部分を端部から所定幅ｗだけ除去しておくことにより、スタンパ２４をクラッド層４に貼着した際に、図９に示すように、クラッド層４がはみ出し、スタンパ２４の端部２４ｃに付着することが防止される。もし、端部２４ｃにクラッド層４の一部が付着すると、端部２４ｃが接着され、スタンパ２４の剥離がスムーズに行えなくなることの他、端部２４ｃにクラッド層４の一部が付着したままスタンパ２４が剥離され、スタンパ２４が劣化する原因となる。

次いで、図４（Ｃ）において、クラッド層４の表面上に、スピンコート法によって、硬化後の屈折率が１．５２である液状の紫外線硬化性樹脂材（コア材）を塗布して未硬化のコア層（第２塗布層）３を形成し、この上から紫外線を照射してコア層３を硬化させる。この後、図３（Ａ）〜図４（Ｃ）の工程を繰り返し実施して、コア層３及びクラッド層４を所望の数だけ形成する。

図５（Ａ）において、最上層の未硬化のコア層３ｂを形成した後、コア層３ｂの表面上に、樹脂基体５ｂをローラ２２で加圧しながら貼着する。図５（Ｂ）において、樹脂基体５ｂの上から紫外線を照射してコア層３ｂを硬化させ、樹脂基体５ｂをコア層３ｂに接着させる。図５（Ｃ）において、樹脂基体５ｂの表面上に紫外線硬化性樹脂材を塗布して接着層２５を形成し、この上から紫外線を照射して接着層２５を硬化させる。

図６（Ａ）において、ガラス基板２０上に形成された積層体２６を、樹脂基体５ａ，５ｂを支持しながらガラス基板２０から剥離（分離）する。この後、図６（Ｂ）において、ダイシング装置を用いて積層体２６を複数のダイにダイシング（切断）し、積層体２６から所定の大きさのユニット６を切り出す。このとき、ユニット６の少なくとも一側面に、面精度の高い（表面粗さの少ない）高品質な光導入面１０を形成する。そして、図７において、２つのユニット６を上下に積み重ね、その積層方向に圧力しながら加熱を行うことより、接着層２１と接着層２５とが熱圧着され、図１に示す光メモリ２が形成される。

なお、上記実施形態では、図３（Ｂ）に示すように、未硬化のクラッド層４の周縁部分を除去する方法として、吸引ノズル２３による吸引方法を用いたが、本発明はこれに限定されず、拭き取りや、エアーや溶剤で吹き飛ばすなどの方法を用いてもよい。

また、上記実施形態では、図４（Ｂ）に示すように、スタンパ２４をクラッド層４からの剥離する際に、挟持式のクランプ２５によって端部２４ｃをつかみ、端部２４ｃに所定の方向へ力を作用させるようにしているが、本発明はこれに限定されず、図１０に示すように、吸着式のクランプ２７を端部２４ｃの上面に吸着させ、端部２４ｃに所定の方向へ力を作用させるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、情報用凹凸部８をクラッド層４の上面に形成する場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されず、情報用凹凸部８をコア層３の上面に形成するようにしてもよい。この場合には、未硬化のコア層３の表面にスタンパ２４を貼着させ、コア層３を紫外線照射によって硬化させた後、上記の方法でスタンパ２４の剥離を行えばよい。

また、上記実施形態では、コア層３，３ａ，３ｂ、クラッド層４、及び接着層７を紫外線硬化性樹脂材を用いて形成したが、本発明はこれに限定されず、紫外線以外の波長の光で硬化する光硬化性樹脂材を用いて形成してもよく、さらには、熱で硬化する熱硬化性樹脂材を用いることも可能である。

光メモリの構成を示す縦断面図である。 光メモリの製造方法を示す縦断面図（その１）である。 光メモリの製造方法を示す縦断面図（その２）である。 光メモリの製造方法を示す縦断面図（その３）である。 光メモリの製造方法を示す縦断面図（その４）である。 光メモリの製造方法を示す縦断面図（その５）である。 光メモリの製造方法を示す縦断面図（その６）である。 クラッド層の除去を行う領域を示す平面図である。 樹脂製スタンパの押圧によりクラッド層の一部が外部へはみ出した様子を示す縦断面図である。 吸盤式のクランプで樹脂製スタンパを剥離する様子を示す縦断面図である。

符号の説明

２ 光メモリ
３ コア層
４ クラッド層
５ａ，５ｂ 樹脂基体
６ ユニット
７ 接着層
８ 情報用凹凸部
９ 光導波路
１０ 光導入面
２０ ガラス基板
２３ 吸引ノズル
２４ 樹脂製スタンパ
２４ａ 表面
２４ｂ 凹凸パターン
２４ｃ 端部
２５，２７ クランプ

Claims (5)

1. 硬化性樹脂材を塗布して第１塗布層を形成する第１塗布工程と、前記第１塗布層の表面に情報再生用凹凸部を形成するための樹脂製スタンパを貼着するスタンパ貼着工程と、前記第１塗布層を硬化させる第１硬化工程と、前記樹脂製スタンパを剥離するスタンパ剥離工程と、硬化性樹脂材を塗布して第２塗布層を形成する第２塗布工程と、前記第２塗布層を硬化させる第２硬化工程とからなる光メモリの製造方法であって、
   前記第１塗布工程において前記第１塗布層の周縁部を所定幅だけ除去し、前記スタンパ貼着工程において前記樹脂製スタンパの下面の周縁部を前記第１塗布層に接触させないことを特徴とする光メモリの製造方法。
2. 前記スタンパ剥離工程において、前記樹脂製スタンパを湾曲させる方向へ前記樹脂製スタンパの端部に力を作用させ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. 前記方向と前記第１塗布層の表面とのなす角度を０°〜９０°の範囲内とすることを特徴とする請求項２記載の光メモリの製造方法。
4. 前記スタンパ剥離工程において、挟持式のクランプによって前記樹脂製スタンパの端部をつかみ、所定の力を作用させることを特徴とする請求項２または３記載の光メモリの製造方法。
5. 前記スタンパ剥離工程において、吸着式のクランプによって前記樹脂製スタンパの端部上面を吸着して、所定の力を作用させることを特徴とする請求項２または３記載の光メモリの製造方法。
   

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