JP4937956B2 - 転写装置及び転写方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、光ディスクのような記録媒体の記録層を形成するための技術に係り、特に、基板に塗布された樹脂上に、スタンパの凹凸を転写する転写装置及び方法に関する。

近年では、記録面に記録された情報を、レーザ光によって読み取る光ディスクの普及は著しく、ＣＤやＤＶＤをはじめ、大容量のＢｌｕ−ｒａｙディスクも広く利用されている。このような光ディスクの記録層は、スタンパの凹凸を基板に転写することによりピットを形成し、これに金属による反射膜若しくは半透過膜を形成することにより形成される。

凹凸の転写方法の一例としては、基板上にスピンコートによって樹脂を塗布し、この樹脂にスタンパの凹凸面を押し当てて、樹脂を硬化させた後、剥離するという方法がある。スピンコートとは、基板の中心の周囲に樹脂を塗布した後、基板を高速スピンさせることにより、基板上に樹脂を展延させることにより樹脂を塗布するものである。

かかる転写方法において、剥離箇所の樹脂の硬化を促進させることにより、剥離開始時の離型力を低減する技術が、特許文献１に提案されている。

特開２００５−２８５１６９号公報

ところで、凹凸が転写される樹脂は、正確なピットが形成できるように、均一に硬化していることが望ましい。しかし、特許文献１のように、部分的に硬化の程度を変えると、硬化の程度が低い箇所において、剥離時に転写面の変形が生じたり、樹脂がスタンパに残留する可能性がある。

また、樹脂の硬化を促進させたとしても、密着したスタンパと樹脂との間の剥離のための力を、効率良く加えることができる箇所に乏しい。このため、剥離開始時に要する力は十分に低減されない。例えば、特許文献１では、ロッドによる押し上げと、吸盤による引き上げを必要としている。したがって、剥離開始時に基板に加わる力は過大となり、剥離開始時の衝撃により、基板の変形等が生じる可能性がある。

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、凹凸を有する部材からの転写面の剥離に要する力を低減できるとともに、正確な転写面を形成できる転写装置及び転写方法を提供することにある。

上記の目的を達成するため、請求項１の発明は、第１の基板に樹脂を塗布する塗布部と、第１の基板の樹脂の塗布面を、凹凸を有する第２の基板に貼り合せる貼合部と、樹脂を硬化させる硬化部と、第２の基板と第１の基板とを剥離させる剥離部とを有する転写装置において、前記塗布部は、第１の基板に複数層の樹脂が塗布されるとともに、凹凸が転写される層の面積が、他の層の面積よりも小さくなるように、第１の基板に対して、複数回に分けて異なる位置に樹脂を供給する供給部を有することを特徴とする。

請求項４の発明は、第１の基板に樹脂を塗布し、第１の基板の樹脂の塗布面を、凹凸を有する第２の基板に貼り合せ、樹脂を硬化させ、第２の基板と第１の基板とを剥離させる転写方法において、凹凸が転写される層の面積が、他の層の面積よりも小さくなるように、第１の基板に対して樹脂を複数層塗布することを特徴とする。

以上のような請求項１及び請求項４の発明では、凹凸が転写される層の樹脂の面積が、他の層の樹脂の面積よりも小さいため、剥離に要する力を低減できる。また、転写面の硬化の程度を部分的に変える必要がないため、正確な転写形状を維持できる。

請求項２の発明は、請求項１の転写装置において、前記剥離部による剥離箇所において、凹凸が転写される層の端部が、他の層の端部よりも後退した位置となるように、前記供給部による樹脂の供給位置が設定されていることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項４の転写方法において、剥離箇所において、凹凸が転写される層の端部が、他の層の端部よりも後退した位置となるように、樹脂を塗布することを特徴とする。

以上のような請求項２及び請求項５の発明では、凹凸が転写される層の端部と他の層の端部の近傍に、剥離部による剥離のための部材を挿入するスペースが形成されるので、剥離のための力を加えやすく、剥離に要する力も軽減できる。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の転写装置において、前記供給部は、凹凸が転写される層として硬質な樹脂を供給する第１の供給装置と、他の層として柔軟な樹脂を供給する第２の供給装置とを有することを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項４又は請求項５の転写方法において、凹凸が転写される層として硬質な樹脂を塗布し、他の層として柔軟な樹脂を塗布することを特徴とする。

以上のような請求項３及び請求項６の発明では、凹凸が転写される層は硬質な樹脂を用いることにより正確な転写面を確保し、その他の層は比較的低粘度の柔軟な樹脂を用いることにより、樹脂層全体の厚みと均一性を確保することができる。

以上、説明したように、本発明によれば、凹凸を有する部材からの転写面の剥離に要する力を低減できるとともに、正確な転写面を形成可能な転写装置及び転写方法を提供することができる。

次に、本発明の実施の形態（以下、実施形態と呼ぶ）について、図面を参照して具体的に説明する。
［構成］
まず、本実施形態に用いる装置（以下、本装置と呼ぶ）の構成を、図１〜１２を参照して説明する。なお、本装置は、ディスクの製造装置の一部を構成するものであり、本装置の上流工程に配設される基板の成型装置、下流工程に配設される金属膜の形成装置、基板の貼合装置、各装置間で基板を受け渡す機構等については、公知のあらゆる技術を適用可能であるため、説明を省略する。

すなわち、本装置は、図１に示すように、塗布部１、搬送部２、貼合部３、硬化部４及び剥離部５等を有している。塗布部１は、基板Ｐ１に樹脂を塗布する装置である。この塗布部１は、図２に示すように、ターンテーブル１１、駆動源１２、供給部１３、仮硬化部１４を有している。

ターンテーブル１１は、ディスク用の基板Ｐ１（第１の基板）が載置される台である。なお、ターンテーブル１１には、図示はしないが、基板Ｐ１を保持及び解放する保持手段（例えば、爪、吸着材、バキューム等）が設けられている。駆動源１２は、ターンテーブル１１を回転させるモータ等である。

供給部１３は、基板Ｐ１上に樹脂を供給する装置である。この供給部１３は、第１のノズル１３ａと第２のノズル１３ｂを有している。第１のノズル１３ａ及び第２のノズル１３ｂは、それぞれ図示しない供給路（例えば、配管等）を介して、樹脂の供給源（例えば、タンク等）に接続され、供給路に設けられた送出手段（ポンプ、弁等）によって、先端から樹脂を滴下することができる。第１のノズル１３ａによって供給される樹脂Ａは比較的低粘度の柔軟なもの、第２のノズル１３ｂによって供給される樹脂Ｂは硬質なものとする。

また、第１のノズル１３ａ及び第２のノズル１３ｂは、それぞれ図示しない駆動機構により水平及び垂直方向に移動可能に設けられている。ここで、図３及び図５に示すように、第１のノズル１３ａによる樹脂Ａの滴下位置Ｘは、基板Ｐ１の内周側（中心穴の内径の近傍）であり、第２のノズル１３ｂによる樹脂Ｂの滴下位置Ｙは、滴下位置Ｙよりも外周側となるように設定されている。但し、滴下位置Ｙは、後述するスタンパＳの凹凸面よりも内周側となっている。

仮硬化部１４は、樹脂Ａ、樹脂Ｂを仮硬化させる装置である。この仮硬化部１４は、図２に示すように、紫外線照射装置１４ａを有している。紫外線照射装置１４ａは、基板Ｐ１に樹脂Ａ、樹脂Ｂが塗布される毎に、大気中で光源からの紫外線を照射して、塗布形状が崩れない程度に仮硬化させる手段である。例えば、通常の本硬化の場合の条件と比較して、同様の強度で約半分の照射時間の照射を行うことが考えられる。

搬送部２は、スタンパＳ上に載置した基板Ｐ１を搬送する装置である。この搬送部２は、図１に示すように、図示しない駆動機構によって、次の各ポジションに合わせて、間欠回転するターンテーブル２１を有している。各ポジションは、基板Ｐ１が投入される投入ポジション２１ａ、貼合部３に対応する貼合ポジション２１ｂ、硬化部４に対応する硬化ポジション２１ｃ、剥離部５に対応する剥離ポジション２１ｄ、基板Ｐ１が搬出される搬出ポジション２１ｅを有している。

ターンテーブル２１には、凹凸を転写するためのスタンパＳ（第２の基板）が、その凹凸面を上にして保持されている。ターンテーブル２１には、図示はしないが、スタンパＳを保持及び解放する保持手段（例えば、爪、吸着材、バキューム等）が設けられている。スタンパＳは、一般的には、ニッケル等の金属製であるが、これには限定されない。また、スタンパＳには、基板Ｐ１の中心穴に対応する中心穴が形成されている。

なお、図示はしないが、塗布部１とターンテーブル２１の投入ポジション２１ａとの間には、塗布部１のターンテーブル１１上の基板Ｐ１を把持して持ち上げる把持部と、把持部を回転させることにより、基板Ｐ１を反転させて、ターンテーブル２１上のスタンパＳに搭載する回転部とを備えた反転装置が設けられている。

貼合部３は、基板Ｐ１をスタンパＳに貼り合わせる装置である。この貼合部３は、図７に示すように、押圧部３１と支柱部３２を有している。押圧部３１は、スタンパＳ上に載置された基板Ｐ１を押圧する手段である。支柱部３２は、図示しない駆動機構によって昇降することにより、押圧部３１を昇降させる手段である。なお、貼合部３は、昇降機構により作動する真空チャンバ、真空チャンバ内を減圧する真空源を有しているが、周知の技術であるため、説明を省略する。なお、真空中で貼り合わせるのは、気泡の発生を排除するためであるが、必ずしも真空中で貼り合わせる必要はない。

硬化部４は、樹脂Ａ、樹脂Ｂを本硬化させる装置である。この硬化部４は、図８に示すように、紫外線照射装置４１を有している。紫外線照射装置４１は、貼り合わされた基板Ｐ１に真空中で、光源からの紫外線を照射して、樹脂Ａ、樹脂Ｂを本硬化させる。なお、硬化部４も、昇降機構により作動する真空チャンバ、真空チャンバ内を減圧する真空源等を有しているが、周知の技術であるため、説明を省略する。なお、真空中で照射するのは、酸素等の硬化阻害の要因を排除するためであるが、必ずしも真空中で硬化させる必要はない。

剥離部５は、基板Ｐ１をスタンパＳから剥離させる装置である。この剥離部５は、図１０に示すように、ヘッド５１、シリンダ５２及び剥離具５３を有している。ヘッド５１は、シリンダ５２によって昇降駆動されることにより、ターンテーブル２１に設けられた貫通穴Ｈ、スタンパＳ及び基板Ｐ１の中心穴内を移動する。

剥離具５３は、ヘッド５１の側面から出没するように設けられた部材である。この剥離具５３は、図示しないスプリング等の弾性部材によって、外周側へ付勢されている。この剥離具５３は、スタンパＳと基板Ｐ１との間に挿入され、ヘッド５１の上昇とともにスタンパＳから基板Ｐ１を剥離させる力を加えるように機能する。

なお、図示はしないが、ターンテーブル２１の搬出ポジション２１ｅには、スタンパＳから剥離された基板Ｐ１を保持して、次工程へ搬出する搬出装置が設けられているが、周知の技術であるため、説明を省略する。

上記の各部の駆動機構、昇降機構、駆動源、樹脂の送出手段、光源、真空源の作動等は、制御装置によって制御される。この制御装置は、例えば、専用の電子回路若しくは所定のプログラムで動作するコンピュータ等によって実現できる。従って、以下に説明する手順で本装置の動作を制御するためのコンピュータプログラム及びこれを記録した記録媒体も、本発明の一態様である。

［作用］
以上のような本実施形態において、基板Ｐ１にスタンパＳの凹凸を転写する方法を、図１〜１５を参照して説明する。すなわち、本装置に搬入された基板Ｐ１は、まず、塗布部１におけるターンテーブル１１に載置される。そして、図３に示すように、ターンテーブル１１を低速回転させながら、第１のノズル１３ａが、基板Ｐ１のセンターホールの周囲に、リング状に樹脂Ａを滴下塗布する。

次に、図４に示すように、ターンテーブル１１を高速回転せることにより、基板Ｐ１上に樹脂Ａを展延させる。このように展延された樹脂Ａに、紫外線照射装置１４ａが紫外線を照射することにより、樹脂Ａが仮硬化する。これにより樹脂Ａによる層が形成される。

なお、樹脂Ａの厚みは、後述する樹脂Ｂの厚みよりも厚くすることにより、記録層に必要な厚み（例えば、数十μｍ程度）を確保する。また、スピンコートにより塗布される樹脂の厚みの均一性は、樹脂を滴下する位置が回転中心に近いほど良好となる。第１のノズル１３ａの樹脂Ａの滴下位置Ｘは、後述する樹脂Ｂの滴下位置Ｙよりも回転中心に近いため、厚みの均一性が確保できる。樹脂Ａは、柔軟であるため、このような厚い層の形成、均一な塗布の要請に適合している。

次に、図５に示すように、ターンテーブル１１を低速回転させながら、第２のノズル１３ｂが、樹脂Ａの滴下位置Ｘよりも外側の滴下位置Ｙに、リング状に樹脂Ｂを滴下塗布する。なお、樹脂Ｂの滴下位置Ｙは、後述するスタンパＳの凹凸面よりも内側となるようにする。

そして、図６に示すように、ターンテーブル１１を高速回転せることにより、樹脂Ａ上の樹脂Ｂを展延させる。このように展延された樹脂Ｂに、紫外線照射装置１４ａが紫外線を照射することにより、樹脂Ｂが仮硬化する。これにより樹脂Ｂによる層が形成される。

なお、樹脂Ｂの厚みは、後述する樹脂Ａの厚みよりも薄くする（例えば、数μｍ程度）。樹脂Ｂの滴下位置Ｘは、樹脂Ａの滴下位置Ｙよりも回転中心から遠いが、樹脂Ｂは塗布厚が薄くても構わないため、厚みの均一性は確保しやすい。また、樹脂Ｂの塗布厚は薄いため、たとえ厚みにばらつきが生じても、厚い樹脂Ａによって既に確保されている均一性に与える影響も少ない。なお、樹脂Ｂは、硬質であるため、引き剥がした際にスタンパＳに樹脂Ｂが残留し難く、スタンパＳの凹凸を正確に転写することに適している。

その後、図１に示すように、反転装置が、基板Ｐ１を反転させて、樹脂Ｂの面がスタンパＳの凹凸面に乗るように、ターンテーブル２１に投入する。この基板Ｐ１は、ターンテーブル２１の回転にしたがって、貼合部３へ移動する。貼合部３では、真空チャンバ内の封止、真空引き後、図７に示すように、支柱部３２が下降して、押圧部３１が基板Ｐ１をスタンパＳに押し付ける。その後、支柱部３２が上昇して、押圧部３１が基板Ｐ１を解放し、真空チャンバの封止が解除される。

次に、基板Ｐ１は、ターンテーブル２１の回転にしたがって、硬化部４に移動する。硬化部４では、真空チャンバ内の封止、真空引き後、図８に示すように、紫外線照射装置４１によって紫外線を照射する。この照射によって、樹脂Ａ及び樹脂Ｂが本硬化する。その後、真空チャンバの封止が解除される。これにより、図９に示すように、スタンパＳの凹凸が樹脂Ｂに転写される。

次に、基板Ｐ１は、ターンテーブル２１の回転にしたがって、剥離部５に移動する。剥離部５では、図１０及び図１１に示すように、シリンダ５２によって駆動されるヘッド５１が、貫通穴Ｈを通って上昇する。そして、図１２に示すように、ヘッド５１の剥離具５３が貫通穴Ｈを越えると、弾性部材の付勢力によって外周側へ突出する。

すると、図１３に示すように、樹脂Ｂ及び樹脂Ａの端部の位置の相違により生じている空間に、剥離具５３が挿入される。そして、ヘッド５１が上昇することにより、図１４に示すように、剥離具５３が、樹脂Ｂの端部に力を加えるので、樹脂ＢがスタンパＳの凹凸面から引き剥がされる。このように、樹脂Ａよりも樹脂Ｂの塗布面積が小さく、樹脂Ｂの端部が外周側にあるため、樹脂Ａ及び樹脂Ｂの塗布面積や端部が一致している場合に比べて、引き剥がす力を加えやすく、軽い力で剥離することができる。

さらに、ヘッド５１が上昇することにより、図１５に示すように、基板Ｐ１がスタンパＳから完全に離れて上昇する。かかる基板Ｐ１を搬出装置が次工程へ搬出する。その後、基板Ｐ１の転写面に対して、スパッタリング等の金属膜の形成が行われる。

［効果］
以上のような本実施形態によれば、凹凸が転写される層の樹脂Ｂの面積が、他の層の樹脂Ａの面積よりも小さいため、剥離に要する力を低減できる。特に、樹脂Ｂの端部が樹脂Ａよりも外周側に後退しているので、剥離具５３からの力が加わりやすく、引き剥がしに要する力も軽くなるので、基板Ｐ１の変形等を防止できる。さらに、樹脂Ｂの硬化の程度を部分的に変える必要がないため、正確な転写形状を維持できる。

また、厚くすることが容易な柔軟な樹脂Ａによって、記録層に必要な厚みを確保するとともに、樹脂Ａの滴下位置を回転中心に近づけることにより、厚みの均一性を確保できる。また、正確な凹凸面を転写することに適した硬質な樹脂Ｂは、樹脂Ａよりも回転中心から遠い位置に滴下されるが、塗布厚が薄いために、記録層の均一性に与える影響は少ない。

［他の実施形態］
本発明は、上記のような実施形態に限定されるものではない。例えば、塗布部は、スピンコートによって塗布を行う装置には限定されない。また、樹脂の供給部についても、ノズルによるものには限定されない。例えば、ローラ、ブラシ等によって、樹脂を塗布する装置も適用可能である。層の数についても、上記の実施形態では２層としたが、これより多く層を形成してもよい。

樹脂の供給位置、塗布位置については、スタンパに接する層の内径が、他の層の内径よりも大きく、スタンパの凹凸面の内径よりも小さくなる位置であればよい。但し、スタンパに接する層の外径が、他の層の外径よりも小さく、スタンパの凹凸面の外径よりも大きくなるようにしてもよい。中心穴が形成されていない基板の場合や円形でない基板の場合に、スタンパに接する層の外縁が、他の層の外縁よりも小さく、スタンパの凹凸面の外縁よりも大きくなるようにしてもよい。

また、貼合部の構成も、基板とスタンパとを貼り合わせることができるものであれば、上記の実施形態には限定されない。貼合部に紫外線照射装置を設けて、貼り合せとともに紫外線照射による硬化を行ってもよい。貼り合わせ及び硬化は、必ずしも真空中で行う必要はない。使用する樹脂については、基板の貼り合せに使用できるものあればその種類は問わない。例えば、熱硬化性樹脂など、現在又は将来において利用可能なあらゆるものが適用可能である。これに応じて硬化させる手段としても、例えば、赤外線照射装置、ヒータ等を備えてもよい。

剥離部の構成も、基板とスタンパとを剥離させる力を、基板及びスタンパの少なくとも一方に加えることができるものであればよい。例えば、剥離具の形状は、基板、樹脂、スタンパ等に当接して剥離させることができるものであれば、上記の実施形態で例示したものには限定されない。図１８に示すように、ヘッド５１によって直接基板Ｐ１（若しくは樹脂Ａ）の端部を付勢する構成であってもよい。また、図１９に示すように、ヘッド５１に図示しない送風機に接続された通気路５１ａを設け、この通気路５１ａから剥離箇所に気体を吹き付けることにより、剥離を促進するようにしてもよい。

さらに、上記の実施形態では、基板及びスタンパを搬送する搬送部としてターンテーブルを用いたが、コンベア等のように、線状若しくは無端状に搬送する装置を用いてもよい。各工程毎に独立の搬送装置が、基板及びスタンパを受け渡す構成でもよい。

また、本発明によって製造される記録媒体は、その大きさ、形状、材質、記録層の数等は自由であり、既存のＣＤやＤＶＤ等の規格に限定されず、将来において採用されるあらゆる規格のものが適用可能である。

本発明の転写装置の一実施形態を示す平面図である。 図１の実施形態における塗布部を示す簡略断面図である。 図１の実施形態における樹脂Ａの滴下を示す説明図である。 図１の実施形態における樹脂Ａのスピンコートを示す説明図である。 図１の実施形態における樹脂Ｂの滴下を示す説明図である。 図１の実施形態における樹脂Ｂのスピンコートを示す説明図である。 図１の実施形態における貼合部を示す簡略断面図である。 図１の実施形態における硬化部を示す簡略断面図である。 図１の実施形態における凹凸の転写状態を示す説明図である。 図１の実施形態における剥離部を示す簡略断面図である。 図１１の剥離部のヘッドの上昇開始を示す簡略断面図である。 図１１の剥離部の剥離具の突出を示す簡略断面図である。 図１２の剥離具の拡大断面図である。 図１３の剥離具による基板の剥離を示す拡大断面図である。 図１１の剥離部における基板の上昇を示す簡略断面図である。 本発明の他の実施形態における剥離部を示す簡略断面図である。 本発明の他の実施形態における剥離部を示す簡略断面図である。

符号の説明

１…塗布部
２…搬送部
３…貼合部
４…硬化部
５…剥離部
１１…ターンテーブル
１２…駆動源
１３…供給部
１３ａ…第１のノズル
１３ｂ…第２のノズル
１４…仮硬化部
１４ａ，４１…紫外線照射装置
２１…ターンテーブル
２１ａ…投入ポジション
２１ｂ…貼合ポジション
２１ｃ…硬化ポジション
２１ｄ…剥離ポジション
２１ｅ…搬出ポジション
３１…押圧部
３２…支柱部
５１…ヘッド
５１ａ…通気路
５２…シリンダ
５３…剥離具

Claims (6)

1. 第１の基板に樹脂を塗布する塗布部と、第１の基板の樹脂の塗布面を、凹凸を有する第２の基板に貼り合せる貼合部と、樹脂を硬化させる硬化部と、第２の基板と第１の基板とを剥離させる剥離部とを有する転写装置において、
   前記塗布部は、第１の基板に複数層の樹脂が塗布されるとともに、凹凸が転写される層の面積が、他の層の面積よりも小さくなるように、第１の基板に対して、複数回に分けて異なる位置に樹脂を供給する供給部を有することを特徴とする転写装置。
2. 前記剥離部による剥離箇所において、凹凸が転写される層の端部が、他の層の端部よりも後退した位置となるように、前記供給部による樹脂の供給位置が設定されていることを特徴とする請求項１記載の転写装置。
3. 前記供給部は、凹凸が転写される層として硬質な樹脂を供給する第１の供給装置と、他の層として柔軟な樹脂を供給する第２の供給装置とを有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の転写装置。
4. 第１の基板に樹脂を塗布し、第１の基板の樹脂の塗布面を、凹凸を有する第２の基板に貼り合せ、樹脂を硬化させ、第２の基板と第１の基板とを剥離させる転写方法において、
   凹凸が転写される層の面積が、他の層の面積よりも小さくなるように、第１の基板に対して樹脂を複数層塗布することを特徴とする転写方法。
5. 剥離箇所において、凹凸が転写される層の端部が、他の層の端部よりも後退した位置となるように、樹脂を塗布することを特徴とする請求項４記載の転写方法。
6. 凹凸が転写される層として硬質な樹脂を塗布し、他の層として柔軟な樹脂を塗布することを特徴とする請求項４又は請求項５記載の転写方法。

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