(57)【要約】  本発明に係る方法は、複数のディスク状基板を接合する方法に関し、第１および第２の基板を提供するステップと；第１および第２の接合表面上に液体接着剤を塗布するステップと；ラッカの粘性を増大させるために、第１および第２の基板の少なくとも一方の接着ラッカが塗布された表面に紫外線光を照射するステップと；真空下で基板を接合して接合層を形成するステップと、接合ディスク間にあるラッカの粘性を増大させるために、接合ディスクに紫外線光を照射するステップと；接合基板を回転可能チャック上に配置するステップと；５００ｒｐｍより大きい回転速度で接合基板を回転させるステップと；２つの基板の一方に接合層全体を残した状態で基板を分離するステップとを有する。
2009521066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のディスク状基板を接合する方法であって、
それぞれの表面を介して接合すべき第１および第２の基板を提供するステップと、
第１および第２の基板のそれぞれの第１および第２の表面上に液体接着剤を塗布するステップと、
ラッカの粘性を増大させるために、第１および第２の基板の少なくとも一方の接着ラッカが塗布された表面に紫外線光を照射するステップと、
真空下で基板を接合して、接合層を形成するステップと、
接合基板の間にあるラッカの粘性を増大させるために、接合基板に紫外線光を照射するステップと、
接合基板を回転可能チャック上に配置するステップと、
５００ｒｐｍより大きい回転速度で接合基板を回転させるステップと、
第１および第２の基板の一方に接合層全体を残した状態で、接合基板を分離するステップとを有することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
分離ステップの前または後において、接合層を最終的に硬化させるために、第１および第２の基板に紫外線光を照射するステップをさらに有することを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１〜２に記載の方法であって、
１回目の照射ステップに用いられる紫外線強度は１０〜１００ｍＷ／ｃｍ２の範囲にあることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１〜３に記載の方法であって、
１つの紫外線光源を用いて、両方の照射ステップを行うことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１〜４に記載の方法であって、
接合ステップ後の照射ステップは、接合ステップ後１秒以内に、好適には０．５秒以内に行われることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１〜５に記載の方法であって、
接合ステップおよび分離ステップは、スタンパディスクから第１の基板に初期のスパッタ層を転写することを含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１〜６に記載の方法であって、
２つの異なるラッカがそれぞれの基板上に塗布されることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１〜７に記載の方法であって、
紫外線光を照射するステップは、光ガイド部を用いて行われることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ記憶媒体に関し、とりわけ光学式記憶媒体に関する。本発明に係る方法を用いて、２つのディスクの間に均一性の高いスペース層を形成することができる。均一性の高いスペース層を必要とする場合における光ディスクを生産する際に、この技術を用いることができる。一例として、ＢＤ−ＤＬ（片面２層ブルーレイ・ディスク）、ＤＶＤ−１４／１８、ＤＶＤ＋Ｒ９（デジタル汎用媒体）、および他のマルチレイヤ（多層）媒体である。
【背景技術】
【０００２】
２つの物体を接合するための紫外線硬化性ラッカを塗布することは、光ディスクの製造方法における製造ステップとして広く知られている。こうした用途における接合層の厚みは、通常、２０μｍ〜５０μｍの範囲にある。この製造ステップは、すべてのＤＶＤフォーマットにおいて必須のものであり、基板を支持する第１の情報層の上に第２の情報層を形成するために（いわゆる２Ｐプロセス）、（片面２層ブルーレイ・ディスクなどの）マルチレイヤ媒体においても同様に用いられるものである。
【０００３】
２Ｐプロセスの第１ステップにおいて、情報層を有する基板（以下、第１の基板という。）が、たとえば射出成形により成形され、フォーマットに適した層材料（たとえば反射層または半反射層）を用いて被膜される。そして、情報層を有する第２の基板（以下、スタンパ基板という。）を形成する。このスタンパ基板は、通常、紫外線硬化性の接着剤を用いて第１の基板に一体に接合される。次のステップにおいて２つの基板は分離されるが、スタンパ基板の情報層の像（イメージ）を有する紫外線硬化樹脂は、第１の基板上に完全に残った状態となる。用途に依存するが、米国特許第6,117,284号に記載されているように、金属層を同様にしてスタンパ基板から第１の基板に転写することができる。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第6,117,284号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
解決すべき課題は２つある。
【０００６】
第１に、データ密度が大きくなるほど、接合層の均一性に対する要求は高くなる。一例を挙げると、ディスク全体における平均膜厚が２５μｍであるとき、片面２層ブルーレイ・ディスクのスペース層の均一性に対する要求はプラスマイナス１μｍである。ＤＶＤ製造プロセスで用いられる標準的な接合プロセスでは、プラスマイナス５μｍの膜厚の均一性を実現しようと設計されている。
【０００７】
２つの基板を接合する１つの方法においては、スピンコーティング法を用いて、紫外線硬化性ラッカを独立してそれぞれの基板上に塗布し、真空を引いた状態で基板が接合される（たとえば、国際特許公開第2004/057939号および米国特許公開2003/0179693号を参照されたい。）。それぞれの層の膜厚およびその均一性を極めて精緻に制御する方法がいくつかある。１つの方法は、スピンコーティング中のラッカの温度を制御し、適当なスピン回転の態様を制御することである。しかし、基板上に塗布されたラッカ膜厚の均一性を、一様の接合層を保証するのに十分な程度に制御することはできない。接合プロセス中および接合プロセス後のラッカの流出が不可避であって、その結果として膜厚の均質性において制御不能なばらつきが生じる。この流出は、毛管力によるものであり、かつ、基板の形状が完全に平坦でないことに起因する機械的な力によるものである。
【０００８】
第２に、基板の外周端における過剰な接合ラッカに関する未解決の問題がある。接合プロセスの本質に起因して、２つの基板の外周端において所定量の樹脂が残存してしまうことである。スタンパ基板を分離した後、この接着剤は、接合層および／または第１の基板にくっついた状態で残る。その脆弱性により、硬化した接着剤は基板の周囲に鋭利なリムを形成し、埃または粒子が容易に形成され得る。こうした粒子が媒体の表面に付着すると、歩留まりは著しく低減する。さらに、鋭利なリムは、たとえば追加的なラッカ塗布ステップまたは接合ステップなどの後続の製造ステップにおいてプロセス上の支障をきたす。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
外周リムにおける過剰なラッカを極力抑えつつ、第１の基板とスタンパ基板の間に均一性の高い接合層を形成するために、以下のプロセスが開発された。次のステップは方法を記載するものである。
【００１０】
１）第１の基板およびスタンパ基板へのラッカ塗布
第１の基板およびスタンパ基板の両方に対して、スピンコーティング法を用いて、紫外線硬化性樹脂を塗布する必要がある。最終的な膜厚を２０μｍ〜５０μｍとするときの一般的な接合層の粘性は２００〜７００ｍＰａｓである。２つの基板上には異なるラッカを塗布することも可能である。一般に、スタンパ基板上のラッカは、良好な複製特性を有する必要があり、第１の基板上のラッカは、通常、要請される粘着特性および機械的特性に応じて選択される。第１の基板上のラッカの膜厚は、スタンパ基板上のラッカの膜厚より厚くてもよいし、逆に薄くてもよい。
【００１１】
熱処理など特定の手段をスピンコーティングプロセス中に用いて、要求に応じて、上記層のそれぞれが均一となるように制御することができる。
【００１２】
２）少なくとも一方の基板に対する低強度の紫外線光の照射
スピンコーティングした後、少なくとも一方の基板に低強度の紫外線光を照射する。このとき、低強度紫外線光とは１００ｍＷ／ｃｍ２未満の紫外線照射強度を意味し、これとは対照的に高強度紫外線光とは５００ｍＷ／ｃｍ２より大きい紫外線照射強度を意味し、高強度の紫外線光は、通常、光データ記憶産業で利用される紫外線硬化性ラッカの最終的な硬化ステップで用いられる。この目的は、ラッカの少なくとも一部の粘性を高めることにより、後続の接合ステップ中におけるラッカ流出を抑制することである。両方のディスク表面を濡れた状態にしておくために、光強度は十分に小さくなくてはならない。２つの濡れた表面を接合することにより、接合プロセス中に気泡が形成される可能性が低減される。接合プロセス中に気泡が混入するリスクがあるため、米国特許第6,136,133号に記載されているように、一方の基板の片面上のラッカを硬化させることは回避しなければならない。
【００１３】
好適には、硬化ステップの直前に硬化前ステップを実施する。基板を回転またはマスキングする必要はない。１つの実施形態では、紫外線は光ガイド部を介して基板に照射された。光ガイド部は、硬化すべき基板の中心の上方１７０ｍｍの位置に取り付けられた。ディスクの中心において、約４５ｍＷ／ｃｍ２の紫外線強度を測定した。幾何学的形状に起因して、ディスクの外周に向かうほど紫外線強度は低減される。一般的な硬化時間は０．８秒である。
【００１４】
３）真空下でのディスクの接合
国際特許公開2004/057939号に記載された接合プロセスを用いて、真空下でディスクが接合された。ディスクは、互いに対して押圧されることなく、制御された手法で接合される。
【００１５】
４）接合されたディスクへの照射
真空チャンバを換気または開放した直後に、残存する液体ラッカの流出を防ぐために、ディスクに対して２回目の低強度紫外線光の照射を行わなければならない。換気後、２回目の予備硬化までの遅延時間は１秒未満、好適には０．５秒未満としなければならない。１回目の予備硬化ステップで用いたものと同一の紫外線光源を用いることができる。このとき当然に、紫外線光は第１の基板またはスタンパ基板を透過する必要がある。重要なことに、真空接合ステップの直後において、基板間にあるラッカの硬化特性は標準的な状態と比較して実質的に増大していることに留意すべきである。これは、硬化特性を通常減速させる酸素分子が真空ステップ中に取り除かれたためである。したがって接合された基板を２回目に低強度で予備硬化させることは、ディスク間のラッカを相当に硬化させることになる。ただし、接合基板の外周リムに隣接したところでは酸素が存在するため、ディスクの外周リムの表面にあるラッカは、２回目の予備硬化ステップ時においてもなお液体のままである。
【００１６】
５）スピンステップによる過剰なラッカの除去
外周リムにおける液体ラッカは、後続の５００ｒｐｍより大きい回転速度でのスピンステップで除去することができる。このステップは、２つの基板を分離する際に通常見られる上述の鋭利なリムを回避するための外周リムの洗浄ステップでもある。
【００１７】
６）分離
通常６００ｍＷ／ｃｍ２の高強度の紫外線光を用いて、最終的な硬化ステップを行わなければならない。この最終硬化ステップは、周辺端に残存する粘着性を有する樹脂を硬化させるために必要である。ただしスタンパ基板は、最終硬化ステップの前または後において、第１の基板から分離することができる。
【００１８】
本発明のさらなる利点
接合プロセスの前後において本発明に係る予備硬化ステップを用いると、均一性の高い接合層を製造することが可能となる。本発明に係る事後スピン処理を用いると、接合層の均質性を阻害することなく、ディスクの外周端を洗浄（整形）することかできる。
【００１９】
ラッカのきわめて少量のラッカが予備硬化ステップ後にディスクから除去されることになるので、無駄となるラッカの量が最小限に抑制される。予備硬化ステップは、マスクをまったく必要とせずに行われるので、マスクを用いたことによる通常生じるような位置合わせの問題はない。２回目の予備硬化ステップは、１回目と同一の硬化デバイスを用いて実施することができる。
【００２０】
［発明の要約］
本発明は、スピン洗浄ステップの後であって、第１の基板と第２の基板（スタンパ基板）とを接合するステップの前後において、予備硬化ステップを提案するものである。
【００２１】
本発明に係る方法は、複数のディスク状基板を接合する方法に関し、第１および第２の基板を提供するステップと；第１および第２の接合表面上に液体接着剤を塗布するステップと；ラッカの粘性を増大させるために、第１および第２の基板の少なくとも一方の接着ラッカが塗布された表面に紫外線光を照射するステップと；真空下で基板を接合して接合層を形成するステップと、接合ディスク間にあるラッカの粘性を増大させるために、接合ディスクに紫外線光を照射するステップと；接合基板を回転可能チャック上に配置するステップと；５００ｒｐｍより大きい回転速度で接合基板を回転させるステップと；２つの基板の一方に接合層全体を残した状態で基板を分離するステップとを有する。
【００２２】
以下に示す、さらなる特徴および実施形態が独立してまたは協働して利用することができる。
・分離前または分離後に最終的に硬化させるためにディスクに紫外線照射する。
・予備硬化ステップに用いられる紫外線強度を１０〜１００ｍＷ／ｃｍ２の範囲に選択する。
・１つの紫外線光源を用いて両方の照射ステップを行う。
・接合ステップ後の予備硬化ステップは、好適には０．５秒以内に行われる。
・２つの予備硬化ステップ（照射ステップ）中、基板／ディスクを移動させない。
・２回目の予備硬化ステップ（照射ステップ）後ディスクを回転させて、５００ｒｐｍより高速で回転させることにより周囲端を洗浄する。
・複数の基板が一時的に接続された場合において、最終硬化ステップの前後において、スタンパディスクを第１の基板から分離する。
・接合ステップおよび分離ステップにおいて、スタンパディスクから第１の基板に初期のスパッタ層を転写し、または転写しない。
・２つの異なるラッカがそれぞれの基板上に塗布される。
・加熱処理を用いて接合する前に、ラッカの均一性を調整する。
・予備硬化処理された基板上のラッカ厚を、予備硬化処理されていない基板上のものより厚くする。
・光ガイド部の支援を受けて、紫外線光を照射する。
・硬化すべき基板／ディスクの上方１０〜２０ｃｍの距離のところに光ガイド部を配設する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
銀薄膜で皮膜された１．１ｍｍの厚みを有するＢＤ（ブルーレイ・ディスク）基板に、スピンコーティング法を用いて、１８μｍ厚の紫外線硬化性ラッカ（粘性４５０ｍＰａ）を塗布した。スピンコーティング中、ラッカを熱処理して、均一なラッカ層を実現することができた。第２のステップでは、０．６ｍｍの厚みを有するスタンパ基板に、同一の手法により、７μｍ厚のラッカ層を形成した。スタンパ基板は、良好な離型特性を確保するためシクロオレフィンポリマ材料で成形した。
【００２４】
接合ステップの前に、ＢＤ基板上の１８μｍ厚のラッカ層に紫外線光を照射した。紫外線光は、第１の基板の中心の上方１３０ｍｍにある光ガイド部を用いて照射された。ディスクの中心における紫外線強度は４５ｍＷ／ｃｍ２であると測定された。幾何学的形状に起因して、ディスクの外周に向かうほど紫外線強度は低減される。
【００２５】
接合チャンバを開放した直後に（開放から紫外線照射までの遅延時間は２００ｍｓ未満）、同一の光源を用いて、再び接合基板を照射する。その後ディスクはスピンコーティング装置に搬送され、５０００ｒｐｍの回転速度で０．２秒間、余分なラッカが除去される。最終硬化処理後、スタンパ基板を分離したとき、膜厚の均一性について図１のように測定された。
【００２６】
接合ステップから接合後の硬化ステップに至るまでの遅延時間の影響を示す別の実験が行われた。このとき、５０μｍ厚の接合層を調整し、接合前の予備硬化ステップを行わなかった。真空接合ステップから低強度紫外線照射ステップまでの遅延時間を変化させて、複数のディスクを作製した。最終的には、膜厚の均一性について分析した。図２に示すように、遅延時間が長いほど、接合層の膜厚のばらつきは大きいという明白な傾向が認められる。予備硬化ステップ前においてディスクは移動されなかった。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る実施形態による方法により形成された接合層の膜厚の均一性を示すグラフである。
【図２】接合ステップから接合後の硬化ステップに至るまでの遅延時間と接合層の膜厚のばらつきとの関係を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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