JP2007095248A - 光ディスクの製造方法およびその製造装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】気泡の発生を確実に抑え、安定して高品質の光ディスクを提供できる、光ディスク製造方法および製造装置を提供する。
【解決手段】基板１上には、ＵＶレジン２を平坦塗布し、ほぼ真空状態と、大気圧または圧縮空気による強制加圧との圧力差を利用して、基板１に形成された中間層であるＵＶレジン２に対して、スタンパ５を押し付ける。その後、紫外線照射器Ｕを用いて、紫外線をＵＶレジン２に対して照射することによって、ＵＶレジン２を硬化する。以上により中間層であるＵＶレジン２上に凹凸を形成する。
【選択図】図２

Description

この発明は、光ディスクの製造方法および製造装置に関し、例えば、２以上の情報記録層を有する多層光ディスクに適用される光ディスクの製造方法およびその製造装置に関する。
近年、光ディスク分野では、記録容量の大容量化が求められている。大容量化を実現するためには、複数の情報記録層を有する多層光ディスクが有望と考えられている（特許文献１参照）。なかでも、２層の情報記録層を有する光ディスクは、最初に実用化される可能性がある。なお、読み取り専用光ディスクの場合では、銀、アルミニウム等の反射膜が成膜され、記録可能な光ディスクの場合では、相変化型記録膜等の記録膜が成膜される。この明細書では、反射膜または記録膜を総称して情報記録層と称する。
特開２００３−９１８６８号公報
高密度光ディスクは、例えば、片面単層で約２５Ｇバイト、片面２層で約５０Ｇバイトの記録容量を有し、記録再生用ビームスポット径を小とするために、例えば、光源波長を４０５ｎｍとし、対物レンズの開口数ＮＡ(Numerical Aperture)を０．８５と大きくしている。
情報記録層を２層有し、片面から情報を読み取る高密度光ディスクでは、レーザ光の入射方向から見て０．１mm（１００μｍ）の深さに基準層となる情報記録層であるＬ０層が設けられ、７５μｍの深さに追加層となる情報記録層であるＬ１層が設けられている。
このように２層の情報記録層を有する光ディスクの製造工程においては、まず基板を成形する際に、基板の一主面上にＬ０層の凹凸が形成され、Ｌ０層上に、紫外線硬化型樹脂による中間層が形成され、中間層上にＬ１層の凹凸が形成される。読み取り専用光ディスクの場合では、記録される情報に応じて変調された凹凸が形成される。記録可能な光ディスクの場合では、アドレス、渦巻き状の溝等の予め記録される情報に応じて変調された凹凸が形成される。
Ｌ１層の凹凸は、スタンパを中間層に押し付け、この押し付けた状態で紫外線を照射することによって形成される。以下の説明においては、紫外線硬化型樹脂をＵＶレジンと適宜称する。
従来のＬ１層の凹凸形成方法としては、例えば、ローラー圧着方式、スピンボンディング方式、パッド圧着−加圧脱泡方式、真空中貼り合わせ方式等が提案されている。
図１０は、従来のＬ１層の凹凸の形成方法の例を示す。図１０Ａは、ローラー圧着方式による中間層転写方法を示す。ローラー圧着法では、まず基板１０１ａ上に、例えばディスペンス法やスクリーン印刷法によってＵＶレジン１０２ａが塗布される。
次に、スタンパ１０３ａがＵＶレジン１０２ａに重ねられ、加圧手段としてのローラー１０４によって、基板１０１ａの上方から、スタンパ１０３ａに対して圧力を加える。その結果、スタンパ１０３ａの凹凸が中間層としてのＵＶレジン１０２ａに対して転写され、この後、紫外線照射器Ｕを用いて紫外線がＵＶレジン１０２ａに対して照射され、ＵＶレジン１０２ａが硬化される。
ローラー圧着方式は、粘度が低いレジンを用いると、膜厚の均一性の保持が困難となる。さらに、外周端部でレジンバリが頻繁に発生する。さらに、粘度が高いレジンまたはＰＳＡ（Pressure Sensitive Adhesive ）を用いた場合には、気泡をトラップし易いため、ローラーの圧力を高くする必要がある。
図１０Ｂは、いわゆるスピンボンディング方式によるＬ１層の凹凸形成方法を示す。図１０Ｂに示すように、この形成方法は、まずレジン１０２ｂが液体状態で、スタンパ１０３ｂと基板１０１ｂとの間に充填される。
レジン１０２ｂの充填は、基板１０１ｂを回転させながら行われる。レジン１０２ｂを充填した後は、紫外線照射器Ｕを用いて、紫外線を照射することによって、レジン１０２ｂを硬化する。以上により、スタンパ１０３ｂの凹凸が中間層に転写される。
スピンボンディング方式は、レジン１０２ｂを良好に均一充填できる。しかしながら、外周端部へのレジン周り込みや発生バリ等が多くなる。さらに、スタンパ１０３ｂの剥離が困難となる問題がある。
図１０Ｃは、いわゆるパッド圧着−加圧脱泡方式を示す。パッド圧着−加圧脱泡方式は、まず基板１０１ｃの表面に予めＰＳＡ１０２ｃが塗布される。次に、スタンパ１０３ｃが基板１０１ｃに重ね合わされ、加圧手段としての加圧パッド１０６によって圧力が加えられて、さらには加圧チャンバＰ内にて圧力をかけることにより転写性を一層高め、スタンパ１０３ｃの凹凸がＰＳＡ１０２ｃに転写される。
パッド圧着−加圧脱法方式は、発生する気泡を加圧することで微細化できる利点がある。しかしながら、パッド圧着−加圧脱泡方式では、微細化された気泡がＵＶレジン１０２ｃ中に拡散する傾向があり、このようなディスクを大気圧中で使用した際には、微細化された気泡が膨張するため、例えば、記録膜腐食等、ディスクの品質低下を招きやすい問題がある。
図１０Ｄは、真空中貼り合わせ方式を示す。真空中貼り合わせ方式は、基板１０１ｄ上に平坦塗布されたＵＶレジン１０２ｄに対して、矢印Ｄで示すように、真空引きされた真空チャンバＴ内で、加圧パッド１０７によってスタンパ１０３ｄが貼り合わされることによって、スタンパ１０３ｄの凹凸がＵＶレジン１０２ｄに対して転写される。この後、紫外線照射器Ｕを用いて、紫外線をＵＶレジン１０２ｄに照射してＵＶレジン１０２ｄが硬化される。
真空中貼り合わせ方式は、真空中でスタンパ１０３ｄを、基板１０１ｄに塗布されたＵＶレジン１０２ｄに対して押し付けることによって、その凹凸を転写するため、気泡の発生を低減できる。しかしながら、以下に説明する問題がある。
図１１は、真空中貼り合わせ方式の詳細なフローを示す。図１１Ａに示すように、基板１０１ｄの一主面上には、基板成形工程で、射出成形にて凹凸が形成されている。
次に、基板上に情報記録層として、反射膜または記録膜が成膜される。情報記録層の成膜工程において、図１１Ｂに示すように、真空チャンバＴ内で、例えばスパッタリング法にて、基板１０１ｄに設けられた凹凸上に情報記録層１１１が成膜される。なお、図中のＳは、スパッタ原子の入射方向を示す。
次に、ＵＶレジン塗布工程において、図１１Ｃに示すように、ＵＶレジン１０２ｄがスピンコーティング法にて平坦塗布される。この際に、ディスク径方向における塗布の厚みを均一とするために、ＩＲランプＩを用いて内周から外周にわたり赤外線を照射しながら塗布を行う。
次に、凹凸転写工程において、図１１Ｄに示すように、真空チャンバＴ内で、透明な樹脂スタンパ１０３ｄをＵＶレジン１０２ｄに対して対面させた状態で、スタンパ１０３ｄに対して、上方から圧力を加えることによって、スタンパ１０３ｄをＵＶレジン１０２ｄに貼り合わせる。
次に、図１１Ｅに示すように、スタンパ１０３ｄを貼り合わせた状態を保持し、基板１０１ｄの上方から紫外線照射器Ｕを用いて、紫外線をＵＶレジン１０２ｄに対して照射することによってＵＶレジン１０２ｄが硬化し、その後、矢印で示すように、スタンパ１０２ｄが基板１０１ｄから剥離される。このようにして、図１１Ｆに示すように、中間層であるＵＶレジン１０２ｄにスタンパの凹凸が転写される。
図１２は、図１１Ｄに示す凹凸転写工程において、スタンパ１０３ｄを貼り合わせる前のスタンパ１０３ｄと基板１０１ｄとの配置を示す。スタンパ１０３ｄは、ＵＶレジン１０２ｄが塗布された基板１０１ｄとほぼ平行に対面し、且つ基板１０１ｄから一定の間隔を有する位置に配置される。なお、基板１０１ｄは、２段センタリングピン１２２の大径部に支持され、スタンパ１０３ｄは、２段センタリングピン１２２の小径部に支持されている。
このように、スタンパ１０３ｄと、基板１０１ｄとを配置した後、スタンパ１０３ｄは、例えば、加圧手段としてのセンターブッシュ１２１によって押され、２段センタリングピン１２２が下方に移動し、スタンパ１０３ｄがＵＶレジン１０２ｄに押し付けられ、スタンパ１０３ｄの凹凸がＵＶレジン１０２ｄに対して転写される。
上述した真空中貼り合わせ方式は、転写の際の気泡の発生を低減できる。しかしながら、スタンパ１０３ｄを基板１０１ｄに貼り合わせる際に、スタンパ１０３ｄの形状の基板１０１ｄに対する相対的な変形の態様によって、気泡の入り方は様々であるため、確実に気泡の発生を抑えることはできない問題がある。
例えば、図１３Ａに示すように、内周部と外周部からほぼ同時に、中周部に向かって貼り合わせが進行する状態となると、図中の矢印１４０ａの方向に力が生じる。その結果、ディスク１３１ａの中周部に、図１３Ｂに示すように、気泡１４１ａが発生する。
また、図１４Ａに示すように、スタンパ１０３ｄ面とＵＶレジン１０２ｄ面が同時に貼り合わされると、矢印１４０ｂの方向に力が生じる。すなわち、ランダムな方向に力が働く。これにより、ディスク１３１ｂには、図１４Ｂに示すように、気泡１４１ｂがランダムに発生し且つ凝集する。なお、気泡１４１ｂの状態は、ネットワーク状の気泡１４２となっている。
さらに、図１５Ａに示すように、スタンパ１０３ｄの反りの影響によっても気泡１４１ｃが発生する。この場合は、ディスク外周から空気が入り込みやすいため、図１５Ｂに示すように、ディスク１３１ｃ全体に気泡１４１ｃが発生する。
一方で、図１６Ａに示すように、偶発的に、矢印１４０ｄの方向に力が働き、ディスク１３１ｄの最外周のみに気泡が生じ、図１６Ｂに示すように、気泡の発生を抑えることができる場合がある。この場合には、スタンパ１０３ｄは、その中周部がたわむことでＵＶレジン１０２ｄ面に接し、中周から内周方向の貼り合わせと、中周から外周方向の貼り合わせとが同時に生じる。
しかしながら、真空中貼り合わせ方式において、図１６Ａに示すような気泡の発生を抑制できるスタンパの作動は、偶発的に生じるものであって、再現性に欠けるため、確実に気泡の発生を押さえることができず、安定して高品質の光ディスクを提供できなかった。
したがって、この発明の目的は、気泡の発生を確実に抑え、安定して高品質の光ディスクを提供できる、光ディスクの製造方法およびその製造装置を提供することにある。
上述した課題を解決するために、この発明は、基板の一面上に積層された樹脂層に情報記録層を形成する光ディスクの製造方法であって、
基板の一面上に樹脂層を塗布する工程と、
樹脂層の一面とスタンパの凹凸が形成された一面とがほぼ平行に対向するように、基板とスタンパとをチャンバに配置する工程と、
基板とスタンパとの対向状態を保持したまま、チャンバをほぼ真空状態とする工程と、
チャンバをほぼ真空状態から大気圧以上にすると共に、基板とスタンパとを重ね合わせ、スタンパをほぼ真空状態の圧力と大気圧以上の圧力との差圧でもって加圧することによって、基板とスタンパとを貼り合わせ、凹凸を樹脂層に対して転写する工程と、
凹凸が転写された樹脂層を硬化させる工程と
からなる光ディスクの製造方法である。
この発明は、一面に樹脂層が塗布された基板とスタンパとを、樹脂層とスタンパの凹凸が形成された一面とが対向するように、チャンバ内で保持する支持手段と、
基板およびスタンパの対向状態を保持したまま、チャンバをほぼ真空状態とし、ほぼ真空状態から大気圧以上にする制御手段とを備え、
気圧の変化と同期して、スタンパと基板との保持状態を解除して基板とスタンパとを重ね合わせ、スタンパをほぼ真空状態の圧力と大気圧以上の圧力との差圧でもって加圧することによって、基板とスタンパとを貼り合わせ、凹凸を樹脂層に対して転写する光ディスクの製造装置である。
この発明によれば、スタンパの凹凸を中間層に対して転写する際において、気泡の発生を確実に抑えることができる効果を奏する。
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１を参照して、この発明の一実施の形態による製造方法が適用できる高密度光ディスクの一例について説明する。
この光ディスクでは、カバー層１５側から情報記録層にレーザ光を照射することによって、情報信号の記録および再生が行われる。例えば、４００ｎｍ〜４１０ｎｍの波長を有するレーザ光が０．８４〜０．８６の開口数を有する対物レンズ１６により集光され、カバー層１５側から、情報記録層であるＬ０層およびＬ１層の一方に照射されることで、情報信号の記録または再生が行われる。
この高密度光ディスクは、基板１１上に、Ｌ０層、中間層１２、Ｌ１層、カバー層１５が順次に積層された構成であり、カバー層１５は、例えば、厚さ１５μｍの接着層１３と厚さ６０μｍのポリカーボネート（以下、ＰＣと適宜略す。）シート１４とからなる。
基板１１の材料としては、ポリカーボネート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂もしくはアクリル系樹脂等の樹脂材料またはガラスを使用できるが、コスト等の点を考慮すると、樹脂材料を使用することが好ましい。樹脂材料としては、例えばシクロオレフィンポリマー（ゼオノア（ＺＥＯＮＯＲ：商標））、ＰＣを用いることができる。
基板１１の成形方法は、所望の形状と光学的に十分な基板表面の平滑性が得られる方法であればよく、特に限定されるものではない。例えば、射出成形法（インジェクション法）、紫外線硬化樹脂を使うフォトポリマー（２Ｐ法）法を用いることができる。
情報記録層であるＬ０層およびＬ１層は、基板の凹凸上に成膜された反射膜、または記録膜である。光ディスクが再生専用型である場合には、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銀合金、アルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウム合金等からなる反射膜が形成される。光ディスクが追記型である場合には、例えば、反射膜、有機色素材料からなる記録層を順次積層した記録膜が構成される。光ディスクが書き換え可能型である場合には、例えば、反射膜、下層誘電体層、相変化記録層、上層誘電体層を順次積層した記録膜が構成される。
基板１１に形成されたＬ０層上には、例えば、厚さ２５μｍを有する樹脂層としての中間層１２が形成される。中間層１２上には、Ｌ１層が形成される。中間層１２としては、例えば、紫外線硬化樹脂を用いることができる。中間層１２として、電子線硬化樹脂を使用しても良い。
中間層１２に形成されたＬ１層上には、カバー層１５が形成される。カバー層１５は、光ディスクの保護を目的として、形成される。情報信号の記録再生は、例えば、レーザ光がカバー層１５を通じて情報記録層に集光されることによって行われる。
カバー層１５としては、接着層とＰＣシート、ＵＶレジン、またはＵＶレジンとＰＣシートを用いることができる。カバー層１５は、例えば、７５μｍ程度の厚さを有し、例えば、厚さ１５μｍを有する接着層１３と厚さ６０μｍを有するＰＣシート１４とからなる。
次に、この発明の一実施の形態による光ディスクの製造方法に関して説明する。図２は、この発明の一実施の形態による高密度光ディスクの製造方法を概略的に示す。まず、図２Ａに示すように、基板１を回転させながら、Ｌ０層が設けられた基板１の一主面上に、ＵＶレジン供給器４から、Ｌ０層の中心付近に液状のＵＶレジン２が滴下される。
基板１を回転させながら滴下することによって、ＵＶレジン２に対して遠心力が生じ、ＵＶレジン２は、基板上において、中周から外周まで均一に拡散され、ＵＶレジン２が基板１上に平坦塗布される。
この際に、図２Ｂに示すように、例えば紫外線照射器Ｕを用いて、紫外線を最外周部にスポット照射しても良い。最外周部をスポット照射することによって、最外周でのＵＶレジン２の流動性を促進でき、最外周部が盛り上がることを防止でき、厚みの均一性を確保できる。
ここで、ＵＶレジン２を塗布する方法としては、スピンコート法に限定されず、他の方法も用いることができる。具体的には、例えば、ロールコーティング、ダイコーティング、ディップコーティング、スプレイコーティング、キャスティング等を用いることができる。
次に、図２Ｃに示すように、ＩＲ（Infrared Rays ）ランプＩを内周から外周にわたり
移動するように作動しながら、赤外線がＵＶレジン２に対して照射される。このように赤外線を照射することによって、ディスク表面ならびにＵＶレジンの温度分布が内周から外周に向かって高温化するものとされ、ＵＶレジン２の厚みの均一化を促進できるように粘度を制御できる。
次に、図２Ｄに示すように、紫外線照射器Ｕを用いて、紫外線がＵＶレジン２に対して照射される。この際、ＵＶレジン２がやや硬化した未硬化状態となるように、紫外線照射強度、照射時間が調整される。
次に、図２Ｅに示すように、スタンパ５が半硬化状態のＵＶレジン２に対して押し付けられる。例えば、スタンパ５は光を透過する性質を有する透明樹脂例えばゼオノア（商標）を使用して成型された透明樹脂スタンパであり、その一主面上には、転写用の凹凸が形成されている。
このスタンパ５が半硬化状態のＵＶレジン２に対して押し付けられることによって、スタンパ５の凹凸がＵＶレジン２に転写され、ＵＶレジン２の一主面上に凹凸が形成される。この一実施の形態においては、ほぼ真空状態と大気圧以上の気圧が加わる状態とで生じる圧力差を利用した方法（以下、差圧ラミネート法と称する）によってスタンパ５がＵＶレジン２に押しつけられて凹凸パターンが転写される。
差圧ラミネート法では、図２Ｅに示すように、真空ポンプを使用した矢印Ｄで示す真空引きによって、ほぼ真空状態とされたチャンバＴ内で、スタンパ５が半硬化状態のＵＶレジン２に対して対向された状態に保持される。チャンバＴ内が真空とされ、また、スタンパ５とＵＶレジン２が対向する間隙の閉空間も真空とされる。例えば５０Ｐａ（パスカル）とされる。
次に、真空状態を破り、上方から矢印Ａで示すように大気圧がスタンパ５に加わることによって、スタンパ５がＵＶレジン２に対して押し付けられ、スタンパ５がＵＶレジン２を介して基板１と貼り合わされる。これにより、スタンパ５の凹凸が中間層であるＵＶレジン２に転写される。標準大気圧は、１０１３２５Ｐａであるので、１０１３２５Ｐａ−５０Ｐａ＝１０１２７５Ｐａの気圧がスタンパ５を矢印Ａで示す下方に押し付ける。また、約２０００倍の圧力がスタンパ５を押すことになる。真空から大気圧までは、ある立ち上がり時間でもって、圧力が変化する。
次に、図２Ｆに示すように、スタンパ５をＵＶレジン２に貼り合わせた状態で、紫外線照射器Ｕを用いて、紫外線がＵＶレジン２に対して照射される。これにより、凹凸が形成されたＵＶレジン２が完全に硬化し、この後、図２Ｇに示すように、スタンパ５をＵＶレジン２から剥離する。これにより、図２Ｈに示すようにＵＶレジン２に凹凸が形成される。以上述べたように差圧ラミネート法によって、中間層であるＵＶレジン２に凹凸が形成される。
次に、図２Ｉに示すように、真空チャンバＴ内で、例えばスパッタリング法にて、記録膜や反射膜等を凹凸上に成膜する。なお、図中の矢印Ｓは、スパッタ原子の入射方向を示す。凹凸上には、再生型光ディスク、追記型光ディスク、または書き換え型光ディスクとに応じて、記録膜や反射膜等が成膜される。それぞれの光ディスクごとに、膜構成は異なる。
次に、図２Ｊに示すように、ＵＶレジン供給器４を用いて、成膜された記録膜や反射膜上からカバー層としてのカバーレジン３を塗布する。塗布する方法としては、例えば、スピンコート法を用いることができる。なお、カバー層は、上述したように、ＰＣシート１４を接着することによって形成しても良い。
次に、図２Ｋに示すように、基板１を回転させながら、内周から外周にわたりＩＲ照射器Ｉを移動させながら、ＩＲ照射器Ｉを用いて、赤外線をカバーレジン３に対して照射する。これにより、カバーレジン３の平坦化を促進できる。
次に、図２Ｌに示すように、紫外線照射器Ｕを用いて、カバーレジン３に対して、紫外線を照射し、カバーレジン３を完全に硬化する。以上により、この発明の一実施の形態による高密度光ディスクが作製される。
上述した差圧ラミネート法について図３を参照して説明する。図３Ａに示すように、一主面に凹凸が形成された透明樹脂スタンパ５の中心開口が中心側の支持機構２２を構成するセンタリングピンの先端側の小径部に嵌合されている。スタンパ５の外周側は、外周側の支持機構２３によって支持されている。センタリングピンは、ＵＶレジン２が平坦塗布された基板１の中心開口を貫通して上方に突出している。基板１は、図示しないが固定のテーブル上に載置されている。内周側および外周側の支持機構２２および２３によって、基板１に対して、適当な間隔を有し、且つスタンパ５の一主面と、基板１の一主面とがほぼ平行に対面するように配置される。
スタンパ５と基板１の対向状態を保持したまま例えば図示しない真空チャンバ内に設置し、その後、真空ポンプによって真空排気する。真空チャンバは、例えば５Ｐａ〜５００Ｐａ、好ましくは５Ｐａ〜２００Ｐａまで排気される。真空チャンバ内および基板１とスタンパ５の対向間隙が真空状態とされる。
次に、図３Ｂに示すように、真空チャンバ内の真空を破り大気開放されると、基板１とスタンパ５とで作られた閉空間は、真空と大気の差圧によって加圧され、スタンパ５の形状が変形しつつ、ＵＶレジン２にスタンパ５が押し付けられていき、図３Ｃに示すように、基板１とスタンパ５とがＵＶレジン２を介して貼り合わされる。
真空を破る際には、大気圧の開放と同期して、スタンパ５と、基板１との間隔を保持するための支持機構の保持状態を解除する。大気圧の開放と同期した支持機構の解除によって、スタンパ５は、中周部が下にたわみながら、基板１上に貼り合わされる。スタンパ５の中周部が下にたわむと、ディスク基板１の中周部から内周部に向かう方向と、中周部から外周部に向かう方向との両方向への同時的貼り合わせを行うことができる。その結果、気泡を巻き込むことを防止でき、また、外周部のバリの発生が少ない貼り合わせを行うことができる。
支持機構の解除は、スタンパ５の内周側の支持機構２２と、外周側の支持機構２３とを制御することによって行う。例えば支持機構の制御は、大気圧の開放と同期して、内周部の支持機構２２と、外周部の支持機構２３とを同時に、一定の速度、例えば２ｍｍ／ｓで矢印２４ａで示す下方に作動するように制御する。内周部の支持機構２２は、センタリングピン押し下げ機構２６によって下方に押し下げられるように作動する。外周部の支持機構２３は、外周抑えリング押し下げ機構２７によって下方に押し下げられるように作動する。
このように制御することによって、スタンパ５は、その中周部が下方にたわむ状態となって、ＵＶレジン２に接し、その後基板１に貼り合わされる。このように、スタンパ５の中周部がたわむ状態を作り、基板１とスタンパ５とを貼り合わせることによって、基板１の内周方向と、外周方向が同時に貼り合わされ、気泡の発生を低減できる。
また、ディスクの外周端のバリの発生が少ない貼り合わせ状態を作りだすことができ、さらに気泡が巻き込まれた場合は、矢印２５で示す真空と大気圧の差圧により、気体が圧縮されるため、巻き込まれた気泡の体積は小さくなる。これにより、信号の記録・再生の効率に悪影響を与えない高品質な光ディスクを作製できる。
例えば、大気圧は、約１０１３２５Ｐａであるので、例えば、約５０Ｐａの真空圧との差圧によって、約２０００倍の押し付け圧力をスタンパ５に対して加えることができる。したがって、仮に気泡がスタンパ５と基板１との間に混入した場合であっても、気泡の体積は２０００分の１となるため、信号の記録・再生の特性に悪影響を与えることはない。
具体的には、例えば、直径３０μｍの気泡がスタンパ５と基板１との間に混入した場合は、差圧によって直径２．５μｍとなる。したがって、信号の安定的な記録・再生に悪影響を及ぼすことのない高品質な光ディスクを作製できる。
この発明の一実施の形態では、ほぼ真空状態から大気圧が加わる状態に変化させている。さらに、大気圧に限らず、大気圧以上に強制的に加圧するようにしても良い。その場合には、より大きな押し付け力が発生し、混入気泡の体積をより小さくすることができる。
図４、図５および図６は、差圧ラミネート装置のより具体的な構成例と、凹凸形成工程における動作状態を示す。参照符号３０がディスク基板を示し、参照符号４０が透明樹脂スタンパを示す。差圧ラミネート装置は、空気を流入および流出する真空引きおよびリーク用ベント孔３１と、昇降するセンタリングピン押し下げ機構３２と、昇降する外周抑えリング押し下げ機構３３と、スタンパ４０の外周を支える外周リング３４と、スタンパ４０の中心部を支えるセンタリングピン３５と、チャンバ内を密封するための部材であるＯリング３６と、スタンパ４０の外周端を抑える外周抑えリング３８とから構成される。
まず、図４Ａは、ディスク基板３０のＵＶレジン塗布面とスタンパ４０の凹凸形成面とを対向配置し、チャンバの真空引きを開始する状態を示す。スタンパ４０の中心開口がセンタリングピン３５の先端の小径部の段差に嵌合される。また、既にＵＶレジンがコーティングされたディスク基板３０が円板状の支持テーブル上に載置され、ディスク基板３０の中心開口をセンタリングピン３５が貫通する。段付きのセンタリングピン３５によって、中心の位置決めと、対向間隔の設定とがなされる。スタンパ４０とディスク基板３０の貼り合わせおよび剥離を容易とするために、スタンパ４０の外径がディスク基板３０の外径よりやや大とされている。真空引きは、ベント孔３１から空気を矢印３７ａの方向に引いてチャンバ内が真空状態とされる。
次に、図４Ｂに示すように、センタリング押し下げ機構３２および外周抑えリング押し下げ機構３５を下方に作動することにより、センタリングピン３５および外周リング３４を押し下げる。この動作によってスタンパ４０が初期位置よりやや下方の中間位置に移動する。その後、ベント孔３１から空気をチャンバ内に流入させ、大気開放を開始する。
次に、図５Ａ示すように、空気がベント孔３１からチャンバ内に矢印３７ｂ方向に流入し、チャンバの大気開放が終了すると、チャンバ内の気圧は、大気圧となり、真空と、大気圧との差圧によって、スタンパ４０を押し付ける力が発生し、スタンパ４０が基板３０に貼り合わされ、基板３０にコーティングされた中間層であるＵＶレジンに凹凸が転写される。
次に、図５Ｂに示すように、装置の下部が下方に移動し、真空貼り合わせされた基板３０およびスタンパ４０がチャンバから取り出される。この後、スタンパ４０を介して紫外線照射を行うことによって、ＵＶレジンが完全硬化され、スタンパ４０が例えば図６に示すように基板３０から剥離される。
図６は、スタンパ剥離の際の装置の作動を示す。図６は、スタンパ４０を基板３０に貼り合わせた後の差圧ラミネート装置の一部を拡大したものである。図６に示すように、スタンパ４０の径が外周リング３４上に飛び出るようになされており、外周リング３４を矢印４１の方向（上方向）に作動することで、スタンパ４０が基板３０から剥離される。以上により、基板４０に積層された中間層に凹凸を形成できる。
上述の例では、スタンパとしては、平らな形状のものを用いたが、例えば、湾曲したスタンパを用いることによって、凹凸の転写を行うことも可能である。図７に湾曲したスタンパを用いた場合の転写の概略を示す。
図７に示すように、湾曲したスタンパ４０’を用いた場合は、スタンパ４０’に対して、矢印５２に示すように圧力が加わり、スタンパ４０’と、ＵＶレジン５０がコーティングされた基板３０とが貼り合わされる。
これにより、気泡５３を外周部にのみ発生するように制御でき、記録・再生特性に優れた高品質な光ディスク１０を作製できる。なお、湾曲したスタンパ４０’は、射出成形時の成形条件を制御することによって、作製できる。
湾曲したスタンパ４０’を用いた凹凸の形成では、差圧ラミネートを行うに際して、スタンパと基板との配置を気泡の発生を抑制するのに適した配置に容易になすことができるため、構成を簡略化することが可能となる。
すなわち、外周部はスタンパ４０’と基板３０が接する部分のＵＶレジン５０がＯリングのように機能するため、両者のセンタリングを兼ねてセンタホール部分を塞ぐ二段センタリングピン３５を設置するだけで気泡発生の抑制に適した配置とすることができる。
このセンタリングピン３５を、大気開放による差圧ラミネートに同期させて矢印５１に示すように、下方向に作動することによって、スタンパ４０’は、記録・再生特性に悪影響を与える気泡を発生することなく、基板３０に貼り合わされる。
上述した差圧ラミネート法では、ほぼ真空状態から大気開放を行うようにしているが、大気開放を行う代わりに、圧縮空気（空気以外のガスも可能）をチャンバ内に導入して、大気圧以上の空気圧で強制的に加圧を行うようにしても良い。圧縮空気としては、工場等で使用される空気圧システムで使用される程度の中圧（１０ｋｇ／ｃｍ2 〜３ｋｇ／ｃｍ2 ）または低圧（３ｋｇ／ｃｍ2 以下）が使用される。圧縮空気は、コンプレッサによって生成され、タンク等に蓄積され、配管、制御バルブ等を介して差圧ラミネート装置に供給される。
大気圧以上で加圧する差圧ラミネート法も、上述した大気開放を行う差圧ラミネート法と同様の工程および同様の装置によって実現することができる。加圧を行う差圧ラミネート法について、図８の差圧ラミネート装置を参照して説明する。なお、図４および図５でそれぞれ使用される参照符号を図８においても使用している。
図８においては、チャンバに対して真空引き用のベント孔３１ａと強制加圧用ベント孔３１ｂとが設けられ、それぞれを開閉するためのバルブ４５ａおよび４５ｂが設けられている。なお、真空引きおよび加圧のために、一つのベント孔を共用し、外部のバルブの制御によって、真空引きと加圧とを切り換えるようにしても良い。
まず、Ｌ０層を有するディスク基板３０にＵＶレジンを平坦塗布し、図８Ａに示すように、ディスク基板３０のＵＶレジン塗布面とスタンパ４０の凹凸形成面とを対向配置する。スタンパ４０の中心開口がセンタリングピン３５の先端の小径部の段差に嵌合される。また、既にＵＶレジンがコーティングされたディスク基板３０が円板状の支持テーブル上に載置され、ディスク基板３０の中心開口をセンタリングピン３５が貫通する。
スタンパ４０の外径は、ディスク基板３０の外径よりやや大きいものとされ、スタンパの凹凸の形成面を下にして予め形成しておく。スタンパ４０が真空チャンバに設置し、真空引きがなされる。真空引きは、バルブ４５ａを開き、バルブ４５ｂを閉じ、ベント孔３１ａから空気を矢印３７ａの方向に引くことでなされる。
次に、センタリング押し下げ機構３２および外周抑えリング押し下げ機構３５を下方に作動することにより、センタリングピン３５および外周リング３４を押し下げる。この動作によってスタンパ４０が初期位置よりやや下方の中間位置に移動する。図７に示す湾曲スタンパ４０’を使用する場合では、スタンパ４０’の外周部とディスク基板３０の外周エッジ部とがＵＶレジンを介して接するまで移動させる。
次に、図８Ｂに示すように、バルブ４５ａを閉じ、バルブ４５ｂを開き、チャンバ内の真空を破り、圧縮空気をベント孔３１ｂから矢印３７ｃに示すように流入させる。圧縮空気による強制加圧によってスタンパ４０とディスク基板３０とが貼り合わされる。湾曲スタンパ４０’を使用する場合では、湾曲スタンパ４０’とディスク基板３０とで形成される閉空間が真空と強制加圧との圧力差によって加圧され、湾曲スタンパ４０’が変形して貼り合わせがなされる。この加圧動作に同調してスタンパ４０とディスク基板３０とを適当なギャップを保って保持していた支持機構を開放する。すなわち、センタリングピン３５を所定の速度が下方に移動させる。
この際に、スタンパ４０の内周保持および外周保持とスタンパ４０の移動の機構を制御することによって、図８Ｂに示すように、スタンパ４０の中周部が下にたわむ状態を作り出す。スタンパ４０の中周部が下にたわむと、ディスク基板３０の中周部から内周部に向かう方向と、中周部から外周部に向かう方向との両方向への同時的貼り合わせを行うことができる。その結果、気泡を巻き込むことを防止でき、また、外周部のバリの発生が少ない貼り合わせを行うことができる。基板３０にコーティングされた中間層であるＵＶレジンに凹凸が転写される。圧縮空気による加圧は、ごく短時間なされ、完全貼り合わせがなされた後は、ベント孔３１ａおよび３１ｂの少なくとも一方を通じて大気開放がなされる。
次に、装置の下部が下方に移動し、真空貼り合わせされた基板３０およびスタンパ４０がチャンバから取り出される。この後、スタンパ４０を介して紫外線照射を行うことによって、ＵＶレジンが完全硬化され、その後、スタンパ４０が基板３０から剥離される。
なお、貼り合わせ後に大気開放をせずに、加圧を保持した状態で紫外線照射を行うようにしても良い。
このように、圧縮空気を使用すると、ほぼ真空状態例えば５０Ｐａから例えばその６０００倍の３０００００Ｐａの圧力を加えることができるので、混入気泡の体積を１／６０００に縮小することができる。また、真空破壊初期において、急速に大きな圧力を加えることができ、大気開放と比較すると、貼り合わせが不充分となることを防止でき、貼り合わせを安定且つ良好とすることができる。
上述したこの発明の一実施の形態では、基板上に、Ｌ０層、中間層、Ｌ１層、カバー層が順次に積層された構成の高密度光ディスクについて説明したが、この発明は、この例に限定されるものではない。例えば、図９に示すように、例えば、第１の基板６１、Ｌ１層、中間層６２、Ｌ０層、第２の基板６３と積層するように構成された光ディスクにも適用できる。第１の基板６１および第２の基板６３は、例えばＰＣからなる。中間層６２は、例えばＵＶレジンからなり厚さ５０μｍを有する。
図９に示す光ディスクは、例えば、第２の基板６３側から、情報記録層にレーザ光を照射することによって、情報信号の記録および／再生が行われる。例えば、６５０ｎｍ〜６６５ｎｍの波長を有するレーザ光を、０．６４〜０．６６の開口数を有する対物レンズ６４によって、集光し、第２の基板６３側から情報記録層であるＬ０層およびＬ１層に照射することにより、情報信号の記録および再生が行われる。
以上、この発明の一実施の形態について具体的に説明したが、この発明は、上述したこの発明の実施の形態に限定されるものでは無く、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えば、この発明は、スタンパが金属材料例えばニッケルからなる場合に対しても適用することができる。情報記録層が記録膜の場合では、光を殆ど透過しないために、透明スタンパを通じて樹脂硬化用の紫外線を照射することが必要とされるが、情報記録層が反射層の場合には、光を多少透過させるので、基板側から樹脂硬化用の紫外線を照射することができる。この場合では、スタンパが光透過性を有する必要がない。
また、この発明の一実施の形態においては、２層の情報記録層を有する光ディスクに関して述べたがこの発明は、３層以上の情報記録層を有する光ディスクに対しても適用可能である。また、信号の無い基板に対し、この発明の手法によって転写層を形成し、情報記録層１層のディスクを形成することも可能である。また、信号凹凸層はあるものの反射層や記録膜はついていない透明基板に対してこの発明の手法によって転写層を形成し、情報記録層１層のディスクを形成することも可能である。例えば信号転写不良の基板や余剰基板などを再利用することで、情報記録層１層のディスクを製造することが可能となる。
この発明の一実施の形態による光ディスクの一例の構造を示す断面図である。 この発明の一実施の形態による光ディスクの製造方法を示す略線図である。 差圧ラミネート法の転写の概要を示す略線図である。 差圧ラミネート装置のより具体的な例と、凹凸形成工程を示す略線図である。 差圧ラミネート装置のより具体的な例と、凹凸形成工程を示す略線図である。 スタンパ剥離の際の装置の作動を示す略線図である。 湾曲スタンパを用いた転写の概略を示す略線図である。 強制的加圧を行う差圧ラミネート法の説明に用いる略線図である。 この発明の一実施の形態による光ディスクの他の例を示す断面図である。 従来のＬ１層の凹凸の形成方法の例を示す略線図である。 真空中貼り合わせ方式の詳細なフローを示す略線図である。 凹凸転写工程において、スタンパを貼り合わせる前の配置を示す略線図である。 気泡発生の一例を説明するための略線図である。 気泡発生の他の例を説明するための略線図である。 気泡発生のさらに他の例を説明するための略線図である。 気泡が発生しない例を説明するための略線図である。
符号の説明
１・・・基板
２・・・ＵＶレジン
３・・・カバーレジン
４・・・レジン供給器
５・・・スタンパ
１０・・・光ディスク
１１・・・基板
１２・・・中間層
１３・・・接着層
１４・・・ポリカーボネートシート
１５・・・カバー層
１６・・・対物レンズ
２２・・・内周側支持機構
２３・・・外周側支持機構
３０・・・基板
３１・・・真空引きおよびリーク用ベント孔
３１ａ・・・真空引き用ベント孔
３１ｂ・・・強制加圧用ベント孔
３２・・・センタリングピン押し下げ機構
３３・・・外周抑えリング押し下げ機構
３４・・・外周リング
３５・・・センタリングピン
３６・・・Ｏリング
３８・・・外周抑えリング
４０・・・スタンパ
６１・・・第１の基板
６２・・・中間層
６３・・・第２の基板
６４・・・対物レンズ
Ｌ０、Ｌ１・・・情報記録層

Claims (11)

  1. 基板の一面上に積層された樹脂層に情報記録層を形成する光ディスクの製造方法であって、
    上記基板の一面上に上記樹脂層を塗布する工程と、
    上記樹脂層の一面とスタンパの凹凸が形成された一面とがほぼ平行に対向するように、上記基板と上記スタンパとをチャンバに配置する工程と、
    上記基板と上記スタンパとの対向状態を保持したまま、上記チャンバをほぼ真空状態とする工程と、
    上記チャンバを上記ほぼ真空状態から大気圧以上にすると共に、上記基板と上記スタンパとを重ね合わせ、上記スタンパを上記ほぼ真空状態の圧力と上記大気圧以上の圧力との差圧でもって加圧することによって、上記基板と上記スタンパとを貼り合わせ、上記凹凸を上記樹脂層に対して転写する工程と、
    上記凹凸が転写された樹脂層を硬化させる工程と
    からなる光ディスクの製造方法。
  2. 請求項１において、
    上記基板の一面上に情報記録層の凹凸が予め形成されている光ディスク製造方法。
  3. 請求項１において、
    上記樹脂層は、紫外線硬化樹脂であり、未硬化状態の上記樹脂層に対して上記スタンパが重ね合わせられ、上記樹脂層に紫外線が照射されることによって、上記樹脂層が硬化される光ディスク製造方法。
  4. 請求項３において、
    上記スタンパが光透過性を有し、
    上記スタンパを介して照射される紫外線によって上記樹脂層が硬化される光ディスクの製造方法。
  5. 請求項３において、
    上記基板が光透過性を有し、
    上記基板を介して照射される紫外線によって上記樹脂層が硬化される光ディスクの製造方法。
  6. 一面に樹脂層が塗布された基板とスタンパとを、上記樹脂層と上記スタンパの凹凸が形成された一面とが対向するように、チャンバ内で保持する支持手段と、
    上記基板および上記スタンパの対向状態を保持したまま、上記チャンバをほぼ真空状態とし、上記ほぼ真空状態から大気圧以上にする制御手段とを備え、
    上記気圧の変化と同期して、上記スタンパと上記基板との保持状態を解除して上記基板と上記スタンパとを重ね合わせ、上記スタンパを上記ほぼ真空状態の圧力と上記大気圧以上の圧力との差圧でもって加圧することによって、上記基板と上記スタンパとを貼り合わせ、上記凹凸を上記樹脂層に対して転写する光ディスクの製造装置。
  7. 請求項６において、
    上記基板の一面上に情報記録層の凹凸が予め形成されている光ディスク製造装置。
  8. 請求項６において、
    上記樹脂層は、紫外線硬化樹脂であり、未硬化状態の上記樹脂層に対して上記スタンパが重ね合わせられ、上記樹脂層に紫外線が照射されることによって、上記樹脂層が硬化される光ディスクの製造装置。
  9. 請求項８において、
    上記スタンパが光透過性を有し、
    上記スタンパを介して照射される紫外線によって上記樹脂層が硬化される光ディスクの製造装置。
  10. 請求項８において、
    上記基板が光透過性を有し、
    上記基板を介して照射される紫外線によって上記樹脂層が硬化される光ディスクの製造装置。
  11. 請求項６において、
    上記スタンパの形状が湾曲状であることを特徴する光ディスクの製造装置。
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