JP4081098B2 - 光ディスクの製造装置及び製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、所謂DVD系のディスク或いはBlu-ray Discに代表される光ディスクの製造装置及び製造方法に関する。より詳細には、片面に２層の記録層を有するタイプの光ディスクを製造する際により好適な光ディスクの製造装置及び製造方法に関する。

光ディスクと呼称される光学的記録媒体である例えばBlu-rayディスクは、グルーブ及びピットが表面上に形成されたポリカーボネート等からなる基板、グルーブ等の上面に形成された例えばスパッタリング法による反射層、記録層、等からなるスパッタ層、該スパッタ層の上面を覆う光透過層、及び基板表面を覆う保護層から構成されている。また、更に記録容量を高めるために、記録層を複数層有するディスクも提唱されており、該ディスクにおいては、スパッタ層の上面にスペーサー層が形成され、該スペーサー層の上面にグルーブ及びピットが形成されている。これらグルーブ等の上面に更に上述のスパッタ層等を順次形成することにより、複数の記録層を得ることとし、更なる記録容量の増加が図られている。

上述したBlu-rayディスクを製造する場合、光透過層及びスペーサー層は、粘着シートの貼り付け、或いはスピンコート法により形成された樹脂等の層を硬化させること、により得られている。両方法とも種々の特質を有するが、コスト及び生産性を考慮した場合、実用的にはスピンコート法がより好適であると考えられる。この場合、スペーサー上のグルーブ等は、予めネガパターンが形成されたスタンパーを流動性を保持した樹脂層表面に加圧貼り付けし、該パターンを転写させた後にスタンパーを樹脂層表面より剥離することで得られている。

パターン転写工程において、スタンパーを貼り付けた状態で樹脂層の硬化が図られる。通常は、工程の簡略化、迅速化、装置構成の容易さ等の観点から、紫外線照射によって硬化するタイプの樹脂が用いられ、スタンパー貼り付け状態でUV（紫外線）光の照射を行う方法が用いられる（特許文献１参照）。
特開２００３−３３１４８３号公報

光ディスクの高記録密度化の要求に応えるため、記録層を複数有する構成が実用化されている。この場合、スペーサー層の薄層化と同時に層厚さの均一性がより高いレベルで求められる。このため、特許文献１にも示されるように、一旦所定の層厚さを得た段階で、樹脂の表面張力等によって樹脂層の厚みが変化しないように仮硬化を施し、その後、本硬化を行う工程が提案されている。

しかしながら、該特許文献に示す方法では、スタンパーに形成されたグルーブ等の影響により、スペーサー層内部に気泡等が残留する可能性が考えられる。このため、予め所定厚さのスペーサー層を形成し、その後気泡の発生を避けて樹脂層表面にスタンパーを貼り付ける方法が提唱されている。当該方法によれば、スペーサー層内への気泡等の残留量は低減可能であるが、所定厚さのスペーサー層を形成する際に、該層の流動性を低下させる（粘性を高める）ことから、スタンパーに形成されたグルーブ等のパターンの転写効率が低下する恐れがある。

本発明は、上記背景に鑑みて為されたものであり、気泡の残留量を低減したスペーサー層に対してスタンパーのパターンを好適に転写可能とする光ディスクの製造装置及び製造方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明に係る光ディスクの製造装置は、所定の放射線によって硬化する特性を有する樹脂層が一面上に形成された略平板状の基盤における樹脂層表面に、所定の形状が形成された一方の面を有し所定の放射線を透過可能なスタンパーにおける前記一方の面を貼り付け、樹脂層を硬化させて所定の形状を樹脂層表面に転写する光ディスクの製造装置であって、基板の裏面と当接して基板を支持する基板支持部を有し、基板支持部の周囲を取り囲む平坦面上にシール部材が配置されるサセプターと、シール部材に当接可能な環状端面を有する略筒形状の本体部と、本体部の延在方向に垂直に配置されて筒形状の内部を閉鎖する所定の放射線を透過可能な板状の透明部材とを有する上部チャンバーと、透明部材を挟んで本体部におけるサセプターと反対側となる位置に配置され、透明部材及びスタンパーを介して樹脂層に所定の放射線を照射する放射線照射装置とを有し、サセプターは、基板における略平板面に垂直な方向に移動可能であることを特徴としている。

なお、上述した光ディスクの製造装置においては、本体部、透明部材、サセプター及びシール部材により形成され密閉空間に対してガスの導入を行うガス導入系を更に有することが好ましい。また、所定の放射線は紫外線であり、透明部材は耐圧石英ガラスからなることが好ましい。

また、上記課題を解決するために、本発明に係る光ディスクの製造方法は、所定の放射線によって硬化する特性を有する樹脂層が一面上に形成された略平板状の基盤における樹脂層表面に、所定の形状が形成された一方の面を有し所定の放射線を透過可能なスタンパーにおける一方の面を貼り付け、樹脂層を硬化させて所定の形状を樹脂層表面に転写する光ディスクの製造方法であって、基板の裏面と当接して基板を支持する基板支持部を有し、基板支持部の周囲を取り囲む平坦面上にシール部材が配置されるサセプターの基板支持部上にスタンパーが上面となるようにスタンパーが貼り付けられた基板を載置し、シール部材に当接可能な環状端面を有する略筒形状の本体部と本体部の延在方向に垂直に配置されて筒形状の内部を閉鎖する所定の放射線を透過可能な板状の透明部材とを有し、透明部材を挟んで本体部におけるサセプターとは反対側となる位置に配置された放射線照射装置が配置された上部チャンバーの下方に基板が載置されたサセプターを移動させ、サセプターを本体部に接近させてシール部材を環状端面に当接させて、本体部、透明部材、サセプター及びシール部材からなる密閉空間を形成し、密閉空間に対して所定のガスを導入し、放射線照射装置より、透明部材及びスタンパーを介して樹脂層に放射線を照射して樹脂層を完全硬化させることを特徴としている。

本発明によれば、仮硬化状態にて層厚さを所定値としたUV樹脂層に対して十分な加重を負荷し、スタンパーのパターンを確実に転写した状態にて本硬化を行うことが可能となる。従って、微細且つ複雑な転写パターンであっても、スペーサー層に対して確実に転写することが可能となる。また、仮硬化状態の樹脂に若干の弾性が残存した状態であってもパターン転写が可能となることから、従来より広範なUV樹脂の選択が可能なる。また、本発明における構成においては、UV照射のみならず雰囲気或いは雰囲気加熱による硬化促進を図ることも可能であり、これら効果も含めて処理時間の短縮も望める。

従来は、このような加圧及び硬化の工程を為そうとする場合、加圧処理と硬化処理とを別々の装置を用いて行っていた。この場合、これら処理を行うために、個々の装置間において基板等は搬送する時間が必要となり、その際に樹脂の復元性によって転写効率が低下する恐れがあった。本発明によればこれら処理をほぼ同時に行うことが可能となり、効率的且つ効果的な転写を行うことが可能となる。また、加圧処理及び硬化処理を同一チャンバーにて実施することが可能であり、装置構成の容易化、装置の小型化が可能となる。例えば、スタンパーが貼り付けられた基板を搬送するサセプターによって微小チャンバーを形成する構成とすることにより、ラインとしての小型化、省スペース化も可能となる。

本発明の実施の形態について、以下に図面を参照して説明する。なお、本実施の形態及び後述する実施例においては、本発明の一実施形態としてBlu-rayディスクの製造装置を例として用いる。従って、以下に述べる装置は、樹脂製の基板上面に形成されたUV樹脂層に対して、スタンパーに形成されたグルーブを転写させる転写装置について述べることとなる。

図１は、UV樹脂層が形成された基板及び該UV樹脂層表面貼り合されたスタンパーを装填し、転写工程を行う状態にある本発明の一実施形態に係る転写装置の概略構成を示している。より詳細には、これら基板等が挿入された状態の転写装置の主要部を、基板に対して垂直な面にて切断した切断面の構成を示している。ここで、本装置に挿入される基板等について簡単に述べる。樹脂製の基板２は中央部に貫通穴２ａを有する略円盤形状を有し、上面にUV樹脂層（UV照射により硬化する特性を有する樹脂からなる層）３が形成されている。また、UV樹脂層３の上面には、該樹脂層に対してグルーブ形成面４ａが略密着するようにして、略円盤状の弾性を有する樹脂製のスタンパー４が貼り付けられている。スタンパー４の外径は基板２の外形よりも大きく、スタンパー４の中央部には、基板２と同様の貫通穴４ｂが設けられている。

本発明に係る転写装置は、サセプター１１、上部チャンバー２１、UV光照射装置３１から構成される。サセプター１１は略円盤形状からなり、上面に、該円盤形状の中心と略同心となる円形の上面平坦な凸領域からなる基板支持面１１ａと、基板支持面中心より上方に立ち上がる突起部１１ｂとを有している。基板支持面１１ａの円形領域の外径は基板２の外径より小さく設定されており、突起部１１ｂは基板２及びスタンパー４の貫通穴に嵌ることによって、基板２等の位置決めを行っている。また、サセプター１１の上面には基板支持面１１ａから所定距離開けて該基板支持面１１ａを巻き回すように配置されたサセプター上Oリング１３が配置されている。

サセプター１１は、裏面に配置された支持アングル１５の一端部によって支持されており、該支持アングル１５はインデックステーブル１７により支持されている。インデックステーブル１７は、支持アングル１５及びサセプター１１を所定の平面内で移動するために平板状の形状を有し、且つ該平板を含む面内での移動を可能としている。また、支持アングル１５は、更に公知のエアシリンダ等からなる不図示のアングル上下機構と連結可能となっており、該機構によって支持アングル１５及びサセプター１１を上下方向に駆動可能とされている。

上部チャンバー２１は、略円筒状の本体部２３と、耐圧石英ガラス板２５、及びガス導入ポート２７を有している。本体部２３の内径は基板支持面１１ａを収容可能な大きさを有し、下方端面２３ａはサセプター上Oリング１３と当接可能な幅を有している。また、本体部２３の内周面には耐圧石英ガラス板２５を固定するためのフランジ部２３ｂが張り出している。耐圧石英ガラス板２５は円盤形状を有し、本体部２３の延在方向に対して垂直となるように該フランジ部２３ｂに固定されている。なお、フランジ部２３ｂは、サセプター上Oリング１３が本体部２３の下方端面２３ｂと当接した状態において、サセプター１１上の突起部１１ｂ或いはスタンパー４が該耐圧石英ガラス板２５と接触しない位置に配置されている。

耐圧石英ガラス板２５の下方面（サセプター１１と対抗する面）は、本体部２３において耐圧石英ガラス板２５よりもサセプター１１側に存在する内壁、サセプター１１の上面、サセプター上Oリング１３、スタンパー４の非グルーブ形成面及び基板２の側面等と共に閉鎖空間を形成する。ガス導入ポート２７は、この閉鎖空間に対して設けられている。また、耐圧石英ガラス板２５の上方面は、UV光照射装置３１におけるUV光発生空間の内壁の一部を形成し、該耐圧石英ガラス板２５はUV光照射窓を構成する。

UV光照射装置３１は、UV光発生管３３、反射板３５、及びカバー３７を有している。UV光発生管３３は、不図示の制御装置、電源等と接続されて、UV光を発生させる。反射板３５はUV光発生管３３から放射されたUV光を耐圧石英ガラス板２５方向に反射し、UV光の使用効率を向上させる。カバー３７は、UV光発生管３３、反射板３５等を外部に対して閉鎖し、UV光の漏洩を防止する。以上の構成を配置することにより、基板２及びスタンパー４を閉鎖空間内に保持し、その状態にてスタンパー４を介してのUV樹脂層３へのUV光の照射が可能となる。

次に、当該構成からなる装置を用いて、実際にグルーブ転写を行う工程について述べる。図２は、当該装置において、サセプター１１が下降位置にありまだ閉鎖空間を形成していない状態を図１と同様の様式にて示している。当該状態より、サセプター１１が上昇し、サセプター上Oリング１３と上部チャンバー２１の下方端面２３ａとが当接し、図１に示す密閉空間４１が形成される。この状態にて、ガス導入ポート２７より乾燥窒素ガス等の不活性ガスを導入し、密閉空間４１内部の圧力を増加させる。圧力が所定値となった或いはガス導入開始より所定時間が経過した後にUV光の照射によるUV樹脂の完全硬化を行う。UV樹脂が完全に硬化され時間UV光の照射を行った後、UV光の照射停止、サセプター１１の下降を行い、基板２及びサセプター４を次工程である剥離工程用の装置に搬送する。

以上の工程の実施により、スタンパー４が十分な加圧力が加えられたUV樹脂層３の表面に押し付けられた状態で、該樹脂層の完全硬化を行うことが可能となる。従って、微細なグルーブの転写においても、良好な転写結果得られる。

なお、上述した実施形態においては、密閉空間形成後にガス導入を行うこととしている。しかし、UV樹脂は一般的に酸素の存在によって硬化する速度が低下し、極端な場合にはUV光の照射によっても硬化しないことが知られている。このため、密閉空間形成前から予め不活性ガスの導入行い、本来密閉空間とされるべき空間の酸素密度を予め低下させることとしても良い。或いは排気系を付加して、一旦密閉空間４１の内部を排気し、その後不活性ガスの導入を行うこととしても良い。

本発明によれば、基板搬送に用いるサセプター１１を、密閉空間４１を形成した場合に内壁の一つとして用いることとしている。また、略円盤形状となる密閉空間４１の上面を耐圧石英ガラス板２５によって構成することで、UV光の効率的な導入を可能とすると同時に、密閉空間４１の内容積を極力小さくすることを可能としている。このため、該空間４１のパージに要する時間の短縮化、及び所定の圧力を得るために要する時間の短縮化が可能となり、これまでの転写装置を用いた場合と比較して当該工程に要する時間を大幅に短縮することが可能となる。また、密閉空間の内容積が小さいことから、パージに用いるガスを適宜選択することで、雰囲気による硬化の促進、雰囲気過熱等の操作を併用することも可能となる。

なお、本実施の形態においては、UV光照射装置として最も一般的な構成を示しているが、本発明において適用可能な装置は該構成に限られない。複数のUV光発生管を配置する構成、反射板を複数枚有する構成等、種々の構成からなる物を用いることが可能である。また、用いる光もグルーブ等が転写される樹脂を効果的に硬化させるものであれば、適宜変更されることが好ましい。また、耐圧石英ガラス板は、用いる光を効率よく透過し、且つ密閉室内の圧力に耐え得る強度を有するものであればこれに限定されない。

また、ガス導入ポートの形状、配置、個数等については特に述べていないが、密閉空間内を効果的にパージ及び加圧可能なものであれば公知の種々の配置等とすることが可能である。また、本実施の形態においては中央部に貫通穴を有する円盤状の基板を用いることとしたが、本発明の適用対象となる基板形状はこれに限られない。例えば、中央部に円筒状の突起を有した基板等であっても本発明に係る装置に用いることが可能である。

従って、UV光照射装置は、より広い概念である所定の放射線を照射する放射線照射装置として把握されることが好ましい。同様に、耐圧石英ガラス板は、所定の放射線を透過可能な透明部材として把握されることが好ましい。また、本実施形態においてはガス導入ポートのみが示されているが、当業者には自明のように当該ポートにはガスソース、減圧装置等を含む公知のガス導入系が付随するものと理解され、事実上ガス導入系が配置されているものと理解される。

次に、上述した転写装置を配置した実際の光ディスク製造装置ついて、以下に図面を参照して説明する。なお、上述の実施形態において説明した部材と同等の作用効果を呈する構成要素に関しては同様の参照符号を用いることとし、詳細な説明については省略することとする。図３は、本発明の一実施例に係る光ディスクの製造装置における主要部を上面から見た状態の概略構成を示している。

本実施例に係る装置においては、サセプター１１及びこれに付随する諸構成は、一つのサセプターユニットとして回転可能な円盤形状を有するインデックステーブル１７上に複数配置されている。これらサセプターユニットは、サセプターの中心がインデックステーブル１７の回転中心を中心として所定の角度を空けて配置されるように構成される。また、インデックステーブ１７は、サセプター１１を所定位置において一定時間停止させるように間欠回転する。
サセプターユニットの停止位置には、インデックステーブル１７の回転方向に沿って、スタンパー４の供給ステージ、スタンパー４の貼り合せステージ、及び上述した転写装置が順次配置されている。

以下、実際の工程について述べる。まず、サセプターユニットがスタンパーの供給ステージに至る以前に、サセプターにおける基板支持部１１ａ上にUV樹脂層３が形成され且つ該樹脂の表面張力等によって該層が層厚さを変化させない程度まで該樹脂層が仮硬化された基板２が載置される。該基盤２がスタンパー４の供給ステージにて停止すると、スタンパー搬送装置６０によって基板２の上面にスタンパーが供給される。この段階では、例えば突き上げピン等からなる不図示の隔置機構により、スタンパー４におけるグルーブ形成面４ａと仮硬化されたUV樹脂層３の表面とは接触せず、所定の間隔をあけて平行に保持されている。

スタンパー４の供給後、インデックステーブル１７は更に回転し、貼り合せステージにてサイド停止する。当該ステージに配置された公知の貼り合せ機構５０等により、スタンパー４のグルーブ形成面４ａとUV樹脂層３の表面とが貼り合せられる。しかし、仮硬化状態であっても、UV樹脂層３の表面はいくらかの弾性、粘性等は有しており、例えば貼り合せ時にスタンパー４等に付加された圧力がなくなると、若干の復元作用が生じる。

そこで、インデックステーブル１７をさらに回転させ、サセプターユニットを上述した転写装置が配置された転写ステージまで移動させる。当該ステージにおいては、上述した実施形態の工程に沿って、グルーブ形状のUV樹脂層表面への加圧とUV光照射によるUV樹脂層の完全硬化が略同時に行われる。従って、UV樹脂層の復元力等に寄らず、微細なグルーブを精密に転写することが可能となる。実際に、加圧とUV光の照射とを独立して行った場合と比較して、グルーブの転写不良により製品の不良率が１/５以下に低減された。

本発明は、実施形態等においてBlue-rayディスクを対象として述べている。しかしながら、本発明の適用対象はこれに限られず、例えば樹脂製の基板に単にグルーブを転写するCD、DVD等における種々の転写工程に適用可能である。また、上述した実施形態及び実施例において、基板等は水平に支持されることとしているが、これらの支持方向は水平に限定されず、垂直方向等、種々の方向に向けて支持することが可能であり、対象物のハンドリング条件に応じてこれら支持方向を選択することが好ましい。

本発明の一実施形態に係る転写装置の主要部の概略構成を示す装置断面図である。 本発明の一実施形態に係る転写装置の主要部の概略構成を示す装置断面図である。 本発明の一実施例であって、本発明に係る転写装置を光ディスクの製造ラインに組み込んだ場合の構成の主要部を上面から見た図である。

符号の説明

１：転写装置、 ２：基板、 ３：UV樹脂層、 ４：スタンパー、 １１：サセプター、 １３：サセプター上Oリング、 １５：支持アングル、 １７：インデックステーブル、 ２１：上部チャンバー、 ２３：本体部、 ２５：耐圧石英ガラス板、 ２７：ガス導入ポート、 ３１：UV光照射装置、 ３３：UV光発生管、 ３５：反射板、 ３７：カバー、 ４１：密閉空間、 ５０：貼り合せ機構、 ６０：サセプター搬送装置

Claims (4)

1. 所定の放射線によって硬化する特性を有する樹脂層が一面上に形成された略平板状の基板における前記樹脂層であって表面張力によって当該層の厚みが変化しないように仮硬化が為された前記樹脂層の表面に、所定の形状が形成された一方の面を有し前記所定の放射線を透過可能なスタンパーにおける前記一方の面を貼り付け、前記樹脂層を完全に硬化させて前記所定の形状を前記樹脂層表面に転写する光ディスクの製造装置であって、
   前記基板の裏面と当接して前記基板を支持する基板支持部を有し、前記基板支持部の周囲を取り囲む平坦面上にシール部材が配置されるサセプターと、
   前記シール部材に当接可能な環状端面を有する略筒形状の本体部と、前記本体部の延在方向に垂直に配置されて前記筒形状の内部を閉鎖する前記所定の放射線を透過可能な板状の透明部材とを有する上部チャンバーと、
   前記透明部材を挟んで前記本体部における前記サセプターと反対側となる位置に配置され、前記透明部材及び前記スタンパーを介して前記樹脂層に前記所定の放射線を照射する放射線照射装置と、
   前記本体部、前記透明部材、前記サセプター及び前記シール部材及び前記スタンパーにより形成され密閉空間に対して不活性ガスの導入を行うガス導入系と、を有し、
   前記サセプターは、前記基板における略平板面に垂直な方向に移動可能であり、
   前記スタンパーにおける前記所定の形状の前記仮硬化された樹脂層への転写は、前記ガス導入系から前記密閉空間に対して導入される前記不活性ガスによって前記密閉空間内の圧力を高め、前記密閉空間内の圧力によって前記スタンパーを前記樹脂層に対して押圧することによって為され、
   前記透明部材は前記密閉空間内の圧力を高めた際にこれに抗し得る耐圧強度を有することを特徴とする光ディスクの製造装置。
2. 前記サセプターは所定の軸を中心として間欠的に回転可能なインデックステーブル上に、前記所定の軸を中心に所定の角度をおいて複数配置されており、前記放射線照射装置及び前記ガス導入系が付随した前記上部チャンバーは前記インデックステーブル上の所定の位置であって当該位置に配置される前記サセプターテーブルの上方に配置され、前記サセプターは、前記サセプターテーブルの下方であって前記上部チャンバーと対応する位置に配置された上下機構によって前記基板における略平板面に垂直な方向に移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の光ディスクの製造装置。
3. 前記所定の放射線は紫外線であり、前記透明部材は耐圧石英ガラスからなることを特徴とする請求項１に記載の製造装置。
4. 所定の放射線によって硬化する特性を有する樹脂層が一面上に形成された略平板状の基板における前記樹脂層であって表面張力によって当該層の厚みが変化しないように仮硬化が為された前記樹脂層の表面に、所定の形状が形成された一方の面を有し前記所定の放射線を透過可能なスタンパーにおける前記一方の面を貼り付け、前記樹脂層を完全に硬化させて前記所定の形状を前記樹脂層表面に転写する光ディスクの製造方法であって、
   前記基板の裏面と当接して前記基板を支持する基板支持部を有し、前記基板支持部の周囲を取り囲む平坦面上にシール部材が配置されるサセプターの前記基板支持部上に前記スタンパーが上面となるように前記スタンパーが貼り付けられた前記基板を載置し、
   前記シール部材に当接可能な環状端面を有する略筒形状の本体部と前記本体部の延在方向に垂直に配置されて前記筒形状の内部を閉鎖する前記所定の放射線を透過可能な板状の透明部材とを有し、前記透明部材を挟んで前記本体部における前記サセプターとは反対側となる位置に配置された放射線照射装置が配置された上部チャンバーの下方に前記基板が載置された前記サセプターを移動させ、
   前記筒形状の内部に開口部側に不活性ガスを導入して当該内部の空間の酸素濃度を予め低下させ、
   前記サセプターを前記本体部に接近させて前記シール部材を前記環状端面に当接させて、前記本体部、前記透明部材、前記サセプター及び前記シール部材からなる密閉空間を形成し、
   前記不活性ガスの導入を密閉空間形成後も連続して行い、前記密閉空間内の圧力を高くして当該圧力によるスタンパーの前記仮硬化された樹脂層への押圧を行わせて前記所定の形状の転写を行い、
   前記放射線照射装置より、前記透明部材及び前記スタンパーを介して前記樹脂層に前記放射線を照射して前記所定の形状が転写された状態にある前記仮硬化された前記樹脂層を完全硬化させることを特徴とする光ディスクの製造方法。

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