JP2679466B2 - ゾルゲル法を用いた光ディスク用基板の製造方法およびゾルゲル転写装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はゾルゲル法により作製す
る光ディスク用基板の製造方法および該方法に用いられ
るゾルゲル転写装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、いわゆるゾルゲル法と呼ばれるガ
ラスの低温合成技術がいろいろな分野で検討されてい
る。光ディスクの分野でも、ゾルゲル法により作製した
酸化物被膜をガラス基板の保護膜として利用するための
検討、あるいはゾルゲル法を用いたガラスによる光ディ
スク用基板の作製などが活発に行われている。そこで
は、金属アルコレート、有機高分子化合物、金属アルコ
レートの加水分解用触媒および溶媒などからなる塗布溶
液が用いられている。例えば、ガラス基板の保護膜を形
成するためには、この塗布溶液をスピンコート法などに
よりガラス基板上に塗布し、その後、熱処理することに
より容易に実現できる。また、光ディスク用基板の作製
は、次のような手順を踏むことにより行われる。即ち、
まず塗布溶液をガラス基板上に塗布する、次に凹凸パタ
ーンを有する型をこの塗布層に押し当て、加熱処理（一
次焼成）をすることにより所望の凹凸パターンをこの塗
布層に形成する。さらにこの塗布層付きガラス基板を加
熱処理（二次焼成）し、塗布層をガラス化することによ
り、オールガラスの光ディスク用基板が作製できる。こ
のゾルゲル法により作製する光ディスク用基板の作製法
の一例を次に示す。

【０００３】次の組成の塗布溶液を調製し、ガラス基板
上に、１５００ｒｐｍ、３０ｓｅｃでスピンコートす
る。ゾルゲル組成液 シリコンテトラエトキシド ２１重量部 エタノール ７８重量部 塩酸（１Ｎ） １０重量部 ポリエチレングリコール（分子量６００） ６重量部 この塗布層のついたガラス基板を、図２に示すような転
写装置にセットする。図２において、１５は微細な凹凸
のパターンを有する樹脂製スタンパ、１４はゾルゲル層
の付いたガラス基板、１３はゾルゲル／ガラス基板１４
に微細な凹凸のパターンを転写する際に必要な加熱処理
をするためのヒータプレート、１６は樹脂製スタンパ１
５とゾルゲル／ガラス基板１４とのあたりを均一にする
ためのゴムマット、１７はゾルゲル／ガラス基板１４に
微細な凹凸のパターンを転写する際に必要なプレス処理
を行うためのピストン、１８はべローズ、１９は支持
棒、２０は断熱板である。なお装置内はロータリーポン
プ、ディフュージョンポンプにより真空にされ、転写が
行われる。ここで先に示したようにゾルゲル法による光
ディスク用基板の作製においては、樹脂スタンパの微細
な凹凸をゾルゲル層に転写するために、真空下、加熱プ
レスを行う必要がある。そこで、転写装置、特にヒータ
プレートの作製に対しては、ガラス板と接するヒータプ
レート面の平坦性の良好なこと、面内における温度分布
が均一であることが必要とされる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ヒータプレートの構造
にはいろいろ種類が考えられ、例えば、図４にその断面
を示すように、ニクロム線のシースヒータ１１を片面鏡
面研磨処理を施した金属板１２に埋め込んだものが簡単
に制作できる。図３は埋め込んだニクロム線のシースヒ
ータ形状を示している。しかし、このヒータプレートを
用いてゾルゲル転写実験を行ったところ、ディスク外周
部において転写不良箇所が観測され、一部微細パターン
の形成されてないところがあった。この原因を追求する
ためにヒータプレート上の温度分布の測定を行った。図
５にその測定結果を示す。なお測定は真空内で行い、そ
の測定した温度はヒータプレート上のガラス基板上の温
度である。図において横軸は時間であり、縦軸は温度を
示す。設定値は１００℃とした。図５からわかるよう
に、温度上昇時に内外周の温度差が大きく、外周ほど急
峻な温度上昇であり、設定温度よりも大きくオーバーシ
ュートしていた。このように面内における温度分布が大
きい場合、ゾルゲル層の硬化状態が面内において異なる
場合があり、早く硬化が進む箇所と遅い箇所が混在する
ことになる。この場合、型として使用している樹脂製ス
タンパにゲル膜が追随する箇所としない箇所とがあり、
両者の密着性が悪くなり、転写不良となる場合が考えら
れる。実際に図３および図４に示したヒータプレートの
場合、外周部においてゲル膜の硬化が早く、樹脂スタン
パの熱膨脹にゲル膜が追従せずにゲル膜と樹脂スタンパ
の密着不良が生じ、転写不良となったものと想定され
る。本発明の目的は、ゾルゲル法を用いた光ディスク基
板の作製において、転写不良を防ぐため、均一な温度分
布および良好な平坦性を有し、簡便に作製できるヒータ
プレートを採用したゾルゲル法により作製する光ディス
ク用基板の製造方法およびゾルゲル転写装置を提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、ガラス基板上
にスピンコート法により金属アルコレート、ポリエチレ
ングリコールおよび塩酸を含むゾルゲル溶液を塗布し、
該ゾルゲル層を有するガラス基板を、この基板より外径
寸法が大きく、微細パターンを有する樹脂製スタンパの
対向面の平面上に設置した後、該微細パターンを有する
樹脂製スタンパを前記ゾルゲル層を有するガラス基板に
押し当て、前記ゾルゲル層に前記樹脂製スタンパから微
細パターンを転写し、その後前記ゾルゲル層を固化さ
せ、微細パターンが形成されたゾルゲル層を有するガラ
ス基板からなる光ディスク用基板を製造する方法におい
て、セラミックヒータプレートを用いてゾルゲル層を固
化させることを特徴とするゾルゲル法を用いた光ディス
ク用基板の製造方法である。また、その方法に用いられ
るゾルゲル転写装置は、セラミックヒータと、該セラミ
ックヒータ上に設置されてゾルゲル層を有するガラス基
板を載置する鏡面研磨を施した金属と、ゾルゲル層を有
するガラス基板と樹脂製スタンパとをプレスする手段と
を備えたことを特徴とする。

【０００６】

【作用】本発明によれば、転写の際の加熱プレスをセラ
ミックヒータプレートを用いて行うので、ヒータプレー
トとなるプレス台の平坦度を損なうことなく、プレス面
内の温度分布を均一かつ急峻に所定の温度に上昇でき
る。このため、微細パターンの転写不良を防止できる。

【０００７】

【実施例】次に本発明の実施例について説明する。 図１（ａ）は本発明の実施例を示す断面図である。図に
おいて、１は片面鏡面研磨を施された銅板、２はセラミ
ックヒータである。１、２によりヒータプレート部が構
成される。３はガラス基板、４は微細パターンが形成さ
れるゾルゲル層である。このゾルゲル層の付いたガラス
基板の対向面に、微細パターンを有する樹脂製スタンパ
５が設置される。この樹脂製スタンパ５の上に加圧を均
一に行うためのゴムマット６が置かれ、加圧ピストン７
により樹脂製スタンパ５とゾルゲル層の付いたガラス基
板３の加圧を行う。次にこのゾルゲル転写装置を用いた
パターン転写の方法を説明する。ガラス基板上にシリコ
ンテトラエトキシド２１重量部、エタノール７８重量
部、塩酸（１Ｎ）１０重量部、分子量６００のポリエチ
レングリコール６重量部の組成からなる塗布溶液を１５
００ｒｐｍ、３０ｓｅｃでスピンコートする。次に所定
の微細パターンを有する樹脂製スタンパを、ゾルゲル層
の付いたガラス基板の対向面に置き、ゾルゲル転写装置
内をロータリーポンプ、ディフュージョンポンプにより
真空にする。所定の真空度（×１０^-5Ｔｏｒｒ）に達し
た後、加圧ピストンにより、樹脂製スタンパとゾルゲル
層の付いたガラス基板を加圧する。約４０ｋｇ／ｃｍ²
の圧力で押し当てた後、セラミックヒータにより、１０
０℃、１０分間の一次焼成を行い、ゾルゲル層を固化さ
せる。その後、ガラス基板から樹脂製スタンパを離型
し、ガラス基板のみ大気圧中において３５０℃、１０分
間の二次焼成を行い、所望の微細パターンを有するガラ
ス基板を得る。

【０００８】図１（ｂ）に本実施例に用いたセラミック
ヒータプレートの構造を示す。図において、８は発熱体
となるＰＧ（グラファイト）パターンであり、このＰＧ
の両面、パターン以外の箇所を窒化ほう素の焼結体（Ｐ
ＢＮ）９で覆っている。なお電極取り出し部１０はＰＧ
がむき出しの状態となっている。発熱部は図１（ｂ）以
外にもその使用状態に合わせていろいろのパターンが採
用でき、またセラミックヒータプレート（ＰＢＮ＋ＰＧ
＋ＰＢＮ）の厚さは数ｍｍと薄くなっている。従来の埋
め込みシースヒータプレート構造が１０ｍｍ以上必要で
あったことに比較すると充分に薄い値であり、平坦性も
確保しやすい。また従来の埋め込みシースヒータプレー
ト構造では、プレート面内の温度分布を均一にするた
め、図３に示すようにかなり密度を高くし、シースヒー
タを埋め込んでいた。そのためシースヒータを巻いてい
る曲率半径の小さい箇所において熱の放散が悪く、シー
スヒータの劣化をまねき、断線となったりした。セラミ
ックヒータ構造の場合、ＰＧ自身のパターンを大きくで
き、熱集中することもないので、劣化することもなく、
寿命も長い。図６にこのセラミックヒータプレートの温
度分布を測定した結果を示す。なお測定は真空内で行
い、その測定した温度はセラミックヒータプレート上に
銅板を置き、さらにその上のガラス基板上の温度であ
る。図において横軸は時間であり、縦軸は温度を示す。
図から、内外周における温度差がほとんどなく、ほぼ設
定値の１００℃となっていることがわかる。このゾルゲ
ル転写装置を用いて作製した光ディスク基板は全面にお
いて転写不良がなく、良好なパターン転写を行うことが
できた。

【０００９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のゾルゲル
法により作製する光ディスク用基板の製造方法およびゾ
ルゲル転写装置によれば、加熱プレスの際の温度分布が
均一になり、転写不良のない良好な微細パターンが得ら
れる。またヒータプレート部を薄くできるので装置の小
型化が達成されると共に、大きなヒータプレートにする
際にも平坦化が可能となる。さらに発熱体部のパターン
形状を使用状態に合わせたパターン形状にできるので、
温度分布が良好であり、寿命も長い。また面内の温度分
布を均一にできることから、大型ディスクへの対応も可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるゾルゲル転写装置の一例の断面図
とそのセラミックヒータプレートの構造図である。

【図２】従来例によるゾルゲル転写装置の一例の断面図
である。

【図３】従来例によるシースヒータ形状を示す図であ
る。

【図４】従来例によるヒータプレートの一例の断面図で
ある。

【図５】従来例によるヒータプレート上の温度分布の測
定結果を示す図である。

【図６】本発明の転写装置におけるヒータプレート上の
温度分布の測定結果を示す図である。

【符号の説明】

１ 銅板 ２ セラミックヒータ ３ ガラス基板 ４ ゾルゲル層 ５，１５ 樹脂製スタンパ ６，１６ ゴムマット ７，１７ 加圧ピストン ８ ＰＧパターン ９ ＰＢＮ １０ 電極取り出し部 １１ シースヒータ １２ 金属板 １３ ヒータプレート １４ ゾルゲル／ガラス
板 １８ べローズ １９ 支持棒 ２０ 断熱板

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス基板上にスピンコート法により金
   属アルコレート、ポリエチレングリコールおよび塩酸を
   含むゾルゲル溶液を塗布し、該ゾルゲル層を有するガラ
   ス基板を、この基板より外径寸法が大きく、微細パター
   ンを有する樹脂製スタンパの対向面の平面上に設置した
   後、該微細パターンを有する樹脂製スタンパを前記ゾル
   ゲル層を有するガラス基板に押し当て、前記ゾルゲル層
   に前記樹脂製スタンパから微細パターンを転写し、その
   後前記ゾルゲル層を固化させ、微細パターンが形成され
   たゾルゲル層を有するガラス基板からなる光ディスク用
   基板を製造する方法において、セラミックヒータプレー
   トを用いてゾルゲル層を固化させることを特徴とするゾ
   ルゲル法を用いた光ディスク用基板の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の光ディスク用基板の製造
   方法に用いられるゾルゲル転写装置であって、セラミッ
   クヒータと、該セラミックヒータ上に設置されてゾルゲ
   ル層を有するガラス基板を載置する鏡面研磨を施した金
   属と、ゾルゲル層を有するガラス基板と樹脂製スタンパ
   とをプレスする手段とを備えたことを特徴とするゾルゲ
   ル転写装置。