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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスク製造用マスタースタンパへの裏打ち板接合装置に関し、詳しくは、マスタースタンパの裏面に、補強材として高剛性の裏打ち板を接着するための装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の光ディスクスタンパ作製用のマスタースタンパの製造方法について説明すると、フォトレジストの回転塗布・露光・現像工程により所定の微細凹凸を形成したガラス原盤の当該凹凸面上に導電膜を形成し、この導電膜を電極としてNi電鋳を行うことにより、ガラス原盤上にマスタースタンパを作製し、これをガラス原盤から剥離する。
【0003】
上記マスタースタンパを用いて最終的に光ディスクを製造するには、マスタースタンパからマザースタンパを作製し、これをもとに、通常光ディスクスタンパと呼ばれるサンスタンパを作製する。そして、このサンスクスタンパを例えば射出成形機の金型にセットし、その表面の微細な凹凸パターンを、射出成形品としてのプラスチック基板に転写した後、記録膜・反射膜・保護層などを積層形成することにより光ディスクを完成させる。
【0004】
以上のように、ガラス原盤上のフォトレジスト層に形成された微細凹凸(信号溝)は、マスタースタンパ等のスタンパを介して、最終的に光ディスクの信号溝として転写されるものであるから、マスタースタンパがガラス原盤上の微細凹凸を高精度に転写されたものであることは、高品質の光ディスクを製造するための必須条件である。しかし、マスタースタンパに要求される品質としては、その他に機械的耐久性および、スタンパ裏面(微細凹凸転写面と反対側の面)の清浄性が挙げられ、マザースタンパにおいても同様に機械的耐久性および清浄性が要求される。
【0005】
本発明者は、上記した機械的耐久性向上のために、スタンパ裏面に金属板を接着剤で接合する装置について種々検討してきた。高密度記録が要求されるDVD−RやDVD−RWなどを作製する場合、ガラス原盤に係る上記露光工程及びその検査工程、並びにマザースタンパでは、いずれも従来の2〜4倍の高速回転が必要である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、本発明者が検討してきた上記接合装置では、上記スタンパの裏面に裏打ち板(金属板)を単に、反りを矯正した状態で接合するものであったため、以下に説明するように、裏打ち板がスタンパに対し微小ではあるが偏心したままスタンパ裏面に接合されてしまうため、露光装置のスタンパ回転用ターンテーブルや、上記検査機構のターンテーブルでスタンパを高速回転させたときに、ターンテーブルが振動する。このため、露光工程や検査を正確に行うのが困難になるという問題点があった。
【0007】
以下、この問題点について更に具体的に説明する。マスタースタンパおよびマザースタンパを検査するためのスタンパ検査機では最近、回転数3000rpmで検査することが要求されている。これらのスタンパは通常、厚みが約6mmで、裏打ち板との接合物の重量は約1kgである。このような裏打ち構造のスタンパ(ワーク)では、上記偏心状態のまま検査機のターンテーブルに載せて高速回転させると、ワークに重量の不均衡があるため、ターンテーブルがかなりの大きさで振動する。
【0008】
ターンテーブル上のワーク重量が1kg、回転半径が125mm、回転速度が3000rpmの条件では、ターンテーブルの振動を抑えてその空気軸受の正常運転を維持するためには、ワーク回転時の偏心度の仕様を0.1mmとする必要がある。つまり、ターンテーブルを支持するエアースピンドルの中心と、裏打ちスタンパの中心との偏心度を0.1mm以下に調整する必要がある。この芯出し仕様は、ワーク高速回転時の遠心力と、光ピックアップのトラッキング追従性とから算出することができる。
【0009】
図9は、ワーク検査機のターンテーブルにワークをセットして高速回転させた場合の、ターンテーブル回転数とターンテーブル振動量との関係を示すグラフであって、ワークとしてのガラス原盤/Niスタンパ〔ガラス原盤付きのNiスタンパ(このNiスタンパはマスタースタンパである)〕と、裏打ち板との偏心量をパラメータとして示したものである。図9から明らかなように、ターンテーブル回転数の増大、および上記偏心量の増大とともにその振動量が大きくなる。
【0010】
また、図10はワーク検査機のターンテーブルにワークをセットして高速回転させた場合の、ターンテーブル回転数とターンテーブル振動加速度との関係を示すグラフであって、ワークを構成するガラス原盤/Niスタンパと裏打ち板との偏心量をパラメータとして示したものである。図10から、ターンテーブル回転数の増大、および上記偏心量の増大とともにその振動加速度が大きくなることが分かる。
【0011】
下記[表1]および[表2]は、ワーク重量が1kgで上記「ワーク回転時の裏打ち偏心」が0.1mmである場合の、検査機の回転テーブルを支持するエアースピンドルの諸元を示すものである。また、[表1]中のラジル剛性4.2(kgf/μm以下)は、ワークの回転数・重量・偏心量で決まる値である。上記3000rpm=50Hzを前提にすると、ピックアップ系に対して図9の縦軸で振動量0.04μm以下を満足することが要求される。また、図10では遠心力F=Mrω2 の関係から許容振動加速度を想定することができる。以上の背景をもとに「ワーク回転時の裏打ち偏心」の仕様:0.1mm以下が決まる。
【0012】
【表1】
【0013】
【表2】
【0014】
本発明では、光ディスクを製造するに際し、以下の工程を採用することを前提にしている。すなわち、ガラス原盤から剥離する前の、ガラス原盤付きマスタースタンパの裏面に裏打ち板を接合し、このガラス原盤から裏打ち板付きのマスタースタンパを剥離した後、このマスタースタンパによりマザースタンパを作製する。ついで、マスタースタンパ付きのまま、このマザースタンパの裏面に裏打ち板を接合する。このマザースタンパからマスタースタンパを剥離した後、このマザースタンパを用いてサンスタンパを作製する。
【0015】
裏打ち板付きのマザースタンパの偏心度δmは、裏打ち板付きのマスタースタンパの偏心度δ1 と、マザースタンの裏面に裏打ち板を接合する際の偏心度δ2 との和になる。また、これらのスタンパを検査機のターンテーブル上にセットする際にも、ターンテーブルの中心とスタンパの中心との偏心量δ3 (通常、約20μm)が生じるため、マザースタンの検査を行う際のターンテーブルの中心と、マザースタンパの中心との偏心度は、δt=δ1 +δ2 +δ3 となる。したがって、上記偏心度δ1 ,δ2 をそれぞれ例えば40μm以下とすることで、δtを100μm以下として、正常なスタンパ検査を行うことが可能となる。
【0016】
本発明は、上記問題点および検討結果に鑑みなされたもので、ガラス原盤付きのマスタースタンパ裏面に剛性の裏打ち板を接着剤で接合する場合において、裏打ち板に対するこのワークの高精度芯出しを行った後、芯出し状態を維持しながらワークの反りを矯正し、この芯出し・反り矯正後のスタンパ裏面に裏打ち板を接着剤で接合することができるように構成した裏打ち板接合装置を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の裏打ち板接合装置(図2、図3を参照。請求項2,3についても同じ)は、ワークとしてのガラス原盤付きマスタースタンパ4のマスタースタンパ4b裏面に剛性の裏打ち板10を芯出し状態で、かつマスタースタンパ4bの反りを矯正した状態で接着剤5により接合する装置であって、ワーク4を水平方向に載置する支持部材3と、この支持部材3上のワーク4について半径方向の位置決めを行う位置決め部材と、支持部材3上のワーク4の中心部を上方から加圧してその反りを矯正する加圧機構1と、上面に接着剤5を塗布した裏打ち板10をワーク4と平行に載置した状態で裏打ち板10を上昇させてマスタースタンパ4bの裏面に圧接させる支持・上昇部材8,9と、観察により基準マークを確認しうる顕微鏡であってマスタースタンパ4bの信号溝の外周端を観察しうるものとを備えてなり、上記位置決め部材は、ワーク4を同心状に包囲する位置に互いに適宜角度間隔をあけて3つ以上配備され、前記支持・上昇部材8,9は、先端部を丸めたテーパ状または球状に形成され、これらの支持・上昇部材に係合する前記裏打ち板10の凹部は球面状に形成されていることを特徴とする。
【0018】
請求項2に記載の裏打ち板接合装置は、ワークとしてのガラス原盤付きマスタースタンパ4のマスタースタンパ4b裏面に剛性の裏打ち板10を芯出し状態で、かつマスタースタンパ4bの反りを矯正した状態で接着剤5により接合する装置であって、所定の角度間隔で割り出されて回転し、3か所以上の位置で停止しうる間欠回転自在の回転テーブル6と、該回転テーブル6の外周部に設けられた複数の係合部材7と、回転テーブル6の回転中心に設けられ、裏打ち板10の中心部を支持するための中心部支持部材8と、回転テーブル6の内周部に設けられ、裏打ち板10の外周部を支持するための複数の外周部支持部材9と、ワーク4を載置する円環状部3bと該円環状部3bの直上に上下方向に形成された貫通孔とを備え、係合部材7上に係合載置されて回転テーブル6と一体で間欠回転自在とされた支持アーム3と、該支持アーム3の中央部に設けられた加圧機構1と、回転テーブル6の複数の割り出し停止位置のいずれか一つに対応して配備され、支持アーム3の上方から前記貫通孔およびガラス原盤4aを介してマスタースタンパ4bの信号溝の外周端を観察しうる顕微鏡であって、観察により基準マークを確認しうるものとを備えてなり、支持アーム3の円環状部3bには、ワークの外周部を押圧してその半径方向の位置決めを行う位置決め部材が設けられ、中心部支持部材8および外周部支持部材9は、上下方向の位置を微調整しうるものであり、裏打ち板10の中心部を支持するための中心部支持部材8と、裏打ち板10の外周部を支持するための外周部支持部材9とは、先端部を丸めたテーパ状または球状に形成され、これらの支持部材8,9に係合する裏打ち板10の凹部は球面状に形成されていることを特徴とする。
【0020】
請求項3に記載の裏打ち板接合装置は、請求項2において、支持アーム3はボスと、該ボスから放射状に延びるアームと、該アームに連なるリムと、該リムの直下に連なる上記円環状部3bとからなり、上記ボスには上記加圧機構1が設けられ、この加圧機構1は、中心部にねじ孔が貫通形成され且つ上記ボスに固着されたボルト支持部材1aと、回転操作用ハンドル1bと、このハンドル1bの直下に連結されて上記ねじ孔に螺合され且つ先端部1dが上記中心部支持部材8と同心とされた加圧ボルト1cと、変位検出用の針体がこの加圧ボルト1cの中心孔に挿入された接触式高さ変位計とを備えていることを特徴とする。
【0021】
請求項4に記載の裏打ち板接合装置は、請求項3において、上記位置決め部材は、ワーク外周端を押圧する調整ネジであって、スプリングを同軸状に備えたものであることを特徴とする。
【0022】
請求項5に記載の裏打ち板接合装置は、請求項2,3または4において、上記裏打ち板10の中心部を支持する中心部支持部材8および、裏打ち板10の外周部を支持する外周部支持部材9は、精密ジャッキにより常時裏打ち板10をワーク4に押圧させうるものであることを特徴とする。
【0023】
【実施例】
つぎに、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。
実施例1
図1は、ガラス原盤/Niスタンパ(ワーク)への裏打ち板接合の意味を説明する斜視図である。図2は、芯出し・裏打ち機(裏打ち板接合装置)の概略断面図であって、裏打ち板10に対するワーク、すなわちガラス原盤/Niスタンパ4の裏打ち板に対するワーク芯出し工程および平行度調整工程、ならびにワークの反り矯正工程を示すものである。図3は、この芯出し・裏打ち機による、ワーク4への裏打ち板10の接着工程を示す概略断面図である。図4は、この芯出し・裏打ち機によるワーク芯出し方法を説明する模式的斜視図である。
【0024】
この芯出し・裏打ち機は、ワーク4のNiスタンパ(マスタスタンパ)のNi裏面(信号溝形成面と反対側)に裏打ち板を10芯出し状態で、かつワーク4に反りのない状態で接着剤5により接着するための装置である。この芯出し・裏打ち機は以下のように構成する。
【0025】
定盤(台座)12上に、回転軸受ケース11aなどからなる割り出し回転機構(間欠回転機構)11を設ける。この間欠回転機構11は、90°ピッチで割り出されて回転し、4か所の位置で停止しうるものとする。回転軸受ケース11aの上端部に回転テーブル6を水平方向に設ける。この回転テーブル6の中心に第2の芯出しガイドピン8と、その外周側に複数の裏打ち板レベラー9と、さらにその外周側に複数の第1の芯出しガイドピン7とを設ける。芯出しガイドピン7および裏打ち板レベラー9を、芯出しガイドピン8と同心の円上に設ける。芯出しガイドピン8および裏打ち板レベラー9は、μmオーダで上下方向の位置を微調整できるように精密ジャッキに連結する。また、ガイドピン8および裏打ち板レベラー9は、上端部を丸めたテーパ状、または球状に形成する。
【0026】
上記芯出しガイドピン7上に下記構成の支持アーム3を同心状に係合載置する。この支持アーム3はボスと、該ボスから放射状に延びるアームと、該アームに連なるリムと、該リムの直下に連なる円環状部3bとで構成する。この円環状部3b上に載置されたワーク4の中心部を上方から加圧してその反りを矯正する加圧機構1を、支持アーム3を上記ボスに設ける。この加圧機構1は、中心部にねじ孔が貫通形成され且つ上記ボスに固着されたボルト支持部材1aと、回転操作用ハンドル1bと、このハンドル1bの直下に連結されて上記ねじ孔に螺合され且つ先端部1dが上記中心部支持部材8と同心とされた加圧ボルト1cと、変位検出用の針体がこの加圧ボルト1cの中心孔に摺動自在に挿入された、μmオーダの変位検出が可能な接触式高さ変位計とを備えたものとする。加圧ボルト1cは、先端部1dをボルト支持部材1aの下面より下側に突出自在とする。
【0027】
観察により基準マークを確認しうる芯出し用顕微鏡13(図4を参照)を、回転テーブル6の複数の割り出し停止位置のいずれか一つに対応して固定配備し、支持アーム3の上方から前記貫通孔およびガラス原盤4aを介してマスタースタンパ4bの信号溝の外周端を観察できるようにする。この芯出し用顕微鏡13としては、ガラス原盤の厚みが例えば6mmであるときには、Niスタンパ信号溝を正確に観察することができるように、焦点深度6mm以上のものを設ける。これは市販品では倍率50倍の顕微鏡に該当する。上記基準マークは、顕微鏡で拡大観察したときの視野の中心部に表示されるマークを意味する。
【0028】
支持アーム3の円環状部3bには、ワーク外周端を押圧してその半径方向の位置を微調整するための位置決め部材として、スプリングを同軸状に備えた調整ネジを、回転テーブル6の4箇所の割り出し停止位置のそれぞれに設ける。ワークの反りを矯正する際、図7に示すようにワーク下面の直径が増大しようとする。上記スプリングは、この増大分を吸収するための部材である。
【0029】
つぎに、この芯出し・裏打ち機によって裏打ち板10をワーク4に接着する方法、およびその作用について説明する。ワーク4を、ガラス原盤4aを上側にして支持アーム3の円環状部3b上に、かつ上記4つの調整ねじの外周側に載置する。この場合、ワーク4の中心を加圧ボルト1cの先端部1d中心に一致させる。そのために、上記接触式高さ変位計を構成する上記変位検出用針体の先端部がガラス原盤4aの中心に合致するようにワーク4の位置を微調整する。
【0030】
ついで、上記調整ねじを操作してワーク4の外周端に近接させる。上面に接着剤5を塗布した裏打ち板10を、上記芯出しガイドピン8および裏打ち板レベラー9の上に載置する。この場合、裏打ち板10の接着剤5塗布側の面を上側にするとともに、上記精密ジャッキにより芯出しガイドピン8および裏打ち板レベラー9の高さを微調整することで、この接着剤塗布側の面と、ワーク4の下面(Niスタンパ4aの裏面)との間隔(ギャップ)および、これら両面の平行度を調整する。こうすることによって、Niスタンパ信号面と検査機のターンテーブル上面との平行度が確保される。上記ギャップは約0.7mmにすることが好ましい。
【0031】
つぎに、支持アーム3を回転テーブル6と一体で90°ピッチで、上記調整ねじ及びワーク4と一体的に間欠的に回転させ、図4に示すように、芯出し用顕微鏡13により観察できる停止位置で回転を停止させる。そして、この芯出し用顕微鏡13による観察を行い、その結果に基づいて、上記調整ねじによるワークの位置決め操作を行う。この場合、支持アーム3の円盤部3aおよびガラス原盤4aを通して上記基準マークを確認するともに、Niスタンパ4bの信号溝形成面の外周端が上記基準マークと合致しているか否かを観察し、外周端が上記基準マークより外側に位置しているときには(外周端が基準マークと合致していないときには)、芯出し用顕微鏡13と対応する位置にある調整ねじを操作してワークの外周端をその中心側に適宜量押圧移動させる。
【0032】
この操作を上記4つの調整ねじに対応して4回行うことで、Niスタンパ4aの信号溝中心Csと回転テーブル6の中心Ctとを一致させ(図2を参照)、芯出し作業を一旦終了させる。つまり、ワーク4を構成するNiスタンパに形成された信号溝の、互いに異なる4つの外周端の全てが、芯出し用顕微鏡13基準マークの位置と合致すれば、このNiスタンパ信号溝の中心と回転テーブル6の中心とが合致したことになり、これにより、ワーク4の中心と裏打ち板10のそれとが合致して、これらの芯出しが実現できる。
【0033】
つぎに、ワーク4の反り矯正を行う(図6を参照)。高さ変位計の変位検出用針体とワーク4との接触点の高さの変位をこの針体で検出しながら、変位量が所定値に達するまで、加圧ハンドル1bを操作して加圧ボルト1cをボルト支持部材1aに対しねじ込んでゆき、その先端部1dでワーク4の上面中心部を加圧することにより、ワーク4を適宜量変形させる。この高さ変位計では、上記変位の開始する瞬間が、加圧ボルト1cがワーク4に接触した時点に対応する。ついで上記芯出し用顕微鏡13により再度、上記確認・観察作業を行う。この場合、上記CsとCtとの間に10μm以上のずれがあるときには、これを考慮して上記芯出し作業を再度行うことで、ワーク4の反りの矯正すなわち平坦度の向上および、芯出しの作業を終了する。
【0034】
上記反り矯正後の芯出しの修正量は、図5に示す理由(後記する)によりワーク毎に異なるが、この修正作業は1回で済むことが確認されている。また、図6に示すように、平坦度向上に伴ってワークの直径が増大しようとする。この直径拡大は、上記調整ねじの同心状に設けた上記スプリングの弾性を利用することにより許容される。
【0035】
ついで、上記芯出し状態および反り矯正状態を維持しながら、かつ芯出しガイドピン8および裏打ち板レベラー9により、裏打ち板10とワーク4との平行度を維持したまま適宜量、裏打ち板10を上昇させ、接着剤5を介してワーク4のNiスタンパ4b裏面に裏打ち板10を接着(裏打ち)する。この接着剤5は粘度が約1万ポアズのものであり、数時間かかって硬化する。ところが接着剤5には、この硬化過程において0.5%の収縮が生じるため、裏打ち板10が3.5μmだけ持ち上がる。この持ち上がりによって芯出しガイドピン8および裏打ち板レベラー9がフリー状態になる危険性がある。そこで、この不具合をなくすため、上記精密ジャッキにより、芯出しガイドピン8および裏打ち板レベラー9が、常時裏打ち板を押圧するように制御できるようにした。
【0036】
実験例1
厚み6mmのガラス原盤と、厚み0.3mmの電鋳Ni板とが一体化したガラス原盤/Niスタンパと、厚み5mmのAl,ステンレス鋼,Cu,Fe等の金属板とを、図2の裏打ち機を使用して厚み0.7mmの接着剤層で接合する実験を行った。
【0037】
上記接着剤は硬化収縮率が0.5%以下で、Ni・金属板間の接着強度を充分にするため、アミン系の添加剤を加えて高分子の回転変形能を高めたものである。この実験では、300μmの反りを有するガラス原盤/Niスタンパのワークを平坦度を向上させて、反りを所要値50μmにするべく検討した。この所要値は、スタンパ検査機の光ピックアップのフォーカシング性能からの要求仕様である。また、3000rpm以上で回転する検査機のスピンドルを正常に作動させるために、所定の偏心仕様10μm以下が要求される。上記裏打ち機を使用し、上記手順に従うことで、裏打ち板とガラス原盤/Niスタンパとの接着・一体化物の反りを50μm、およびに偏心度を10μm以下とすることができた。
【0038】
上記実験例に係る裏打ちでは(1)予備芯出し、(2)ガラス原盤/Niスタンパの反り矯正、(3)修正芯出しの順に作業を行ったが、別の方法として、反り矯正後に芯出しを行う方法や、反り矯正と芯出しとを並行して行うが考えれる。しかし、これらの方法では反りが矯正される際に図6、図9に示すようにNiスタンパの外周部が、スタンパ直径が増大する方向に移動・拡開しようとする
ため、芯出しを確実・正確に行うのが難しくなる問題があることが判った。
【0039】
上記ガイドピン7は、先端部をテーパ状にするか、またはボール状にするとともに、支持アーム3側の嵌合凹部を球面状に形成する(球面座とする)ことが好ましい。その理由は、支持アーム3をできるだけ軽量にするため薄肉のものにすると、上記反り矯正用の加圧力は約200kgf以上であるため、支持アーム3に微小ではあるが撓みが生じる。この撓みによりガイドピン7と支持アーム3との係合状態が異常になりやすくなるため、ガイドピン7として円柱状の位置決めピンを用い、この位置決めピンが嵌合するピン孔を円筒状のブシュとした場合、図8に示すように、上記ピン孔の軸ぶれや傾斜〔図8(b)の角度θで示す〕が発生し、ピン孔に対するピンの着脱が困難になる問題がある。また、この問題を解消しようとすると、支持アーム3に対するガイドピン7の係合のクリアランスを大きくしなければならず、こうすると正確な芯出しが不可能となるからである。
【0040】
上記実施例では、芯出し用顕微鏡13を1つ配備し、そのためワーク4および調整ねじを一体的・間欠的に回転させるようにしたが、別の構成として、芯出し用顕微鏡13を90°ピッチで4つ配備すれば、上記間欠回転機構11および回転テーブル6を省略することができる。
【0041】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
(1)請求項1に係る発明
ガラス原盤付きマスタースタンパの裏面に剛性の裏打ち板を芯出し状態で、かつマスタースタンパの反りを矯正した状態で接着剤により接合する装置であるため、高速回転の信号検査機および欠陥検査機に適用できる裏打ちスタンパの製作が可能となり、検査時間の短縮が図れる。さらに、支持・上昇部材は、先端部を丸めたテーパ状または球状に形成され、これらの支持・上昇部材に係合する裏打ち板の凹部は球面状に形成されているため、これら支持・上昇部材と裏打ち板の凹部との係合に適宜の遊びがあるから、裏打ち板をワークに接着するときに裏打ち板が多少変形しても上記係合形態に異常が生じることがなく、ワークと裏打ち板との芯出しを正確に行うことができる。
【0042】
(2)請求項2に係る発明
マスタースタンパの信号溝の外周端を観察しうる顕微鏡で観察しながら、位置決め部材を操作することにより、上記芯出し操作を簡便・精確に行うことができる。さらに、裏打ち板の中心部を支持するための中心部支持部材と、裏打ち板の外周部を支持するための外周部支持部材とは、先端部を丸めたテーパ状または球状に形成され、これらの支持部材に係合する裏打ち板の凹部は球面状に形成されているため、請求項1の発明と同様に、これら中心部支持部材、外周部支持部材と裏打ち板の凹部との係合に適宜の遊びがあるから、裏打ち板をワークに接着するときに裏打ち板が多少変形しても上記係合形態に異常が生じることがなく、ワークと裏打ち板との芯出しを正確に行うことができる。
【0044】
(3)請求項3に係る発明
所定の接触式高さ変位計を配備したため、マスタースタンパの反りを、より簡便・精確に矯正することができる。
【0045】
(4)請求項4に係る発明
位置決め部材として、ワーク外周端を押圧する調整ネジであって、スプリングを同軸状に備えたものを採用したので、反り矯正時のワークの直径拡大を許容しながら、芯出し状態を維持することができる。
【0046】
(5)請求項5に係る発明
所定の中心部支持部材および外周部支持部材では、精密ジャッキにより常時裏打ち板をワークに押圧させるように構成したため、裏打ち板の接着工程を確実に行うことができ、高い生産歩留りが保証できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る、ガラス原盤/Niスタンパ(ワーク)への裏打ち板接合の意味を説明する斜視図である。
【図2】本発明の実施例に係る芯出し・裏打ち機(裏打ち板接合装置)の概略断面図であって、裏打ち板に対するワークの平行度調整工程、ワークの反り矯正工程および、裏打ち板に対するワーク芯出し工程を示すものである。
【図3】図2の芯出し・裏打ち機による、ワークへの裏打ち板接着工程を示す概略断面図である。
【図4】図2の芯出し・裏打ち機によるワーク芯出し方法を説明する模式的斜視図である。
【図5】図2の装置にセットする前(自由状態)の、ガラス原盤/Niスタンパの反りの状態を示す模式的断面図であって、(a)は実際には殆どあり得ない、反りが対称的な場合のものであり、(b)は反りが非対称な実際のガラス原盤/Niスタンパに係るものである。
【図6】従来の裏打ち板接合装置の問題点および、この問題点を解決する本発明の作用を説明する模式的断面図である。
【図7】従来の裏打ち板接合装置および本発明の裏打ち板接合装置によりワーク(ガラス原盤/Niスタンパ)の反りを矯正する際の、ワーク端部の変形状態を示す模式的断面図である。
【図8】図2の装置において、回転テーブル上に支持アームを位置決めして支持する部材としてピンとブシュとの組合わせを採用した場合の、支持アームの変形に起因する問題点を説明する模式的斜視図でり、(a)はピン孔(ブシュ内周面)の軸方向のぶれを示し、(b)はピン孔がその適正な軸線に対して傾斜する状況を示している。
【図9】ワーク検査機のターンテーブルにワークをセットして高速回転させて場合の、ターンテーブル回転数とターンテーブル振動量との関係を示すグラフであって、ワークを構成するガラス原盤/Niスタンパと裏打ち板との偏心量をパラメータとして示したものである。
【図10】ワーク検査機のターンテーブルにワークをセットして高速回転させて場合の、ターンテーブル回転数とターンテーブル振動加速度との関係を示すグラフであって、ワークを構成するガラス原盤/Niスタンパと裏打ち板との偏心量をパラメータとして示したものである。
【符号の説明】
1 加圧機構
1a ボルト支持部材
1b ハンドル
1c 加圧ボルト
1d 先端部
2 加圧ボルト支持材
3 円盤状支持アーム
3a 円盤部
3b 円環状部
4 ガラス原盤/Niスタンパ
(ガラス原盤付きNiスタンパ:ワーク)
4a ガラス原盤
4b Niスタンパ(マスタースタンパ)
5 接着剤
6 回転テーブル
7 芯出しガイドピン
8 芯出しガイドピン
9 裏打ち板レベラー
10 裏打ち板
11 割り出し回転機構(間欠回転機構)
11a 回転軸受ケース
12 定盤
13 芯出し用顕微鏡
Cs 信号溝の中心
Ct 回転テーブルの中心[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for joining a backing plate to a master stamper for manufacturing an optical disk, and more particularly to an apparatus for bonding a highly rigid backing plate as a reinforcing material to the back surface of a master stamper.
[0002]
[Prior art]
A conventional method for manufacturing a master stamper for producing an optical disc stamper will be described. A conductive film is formed on the concavo-convex surface of a glass master on which predetermined fine concavo-convex has been formed by spin coating, exposure, and development processes of photoresist. By performing Ni electroforming using the film as an electrode, a master stamper is produced on the glass master and is peeled off from the glass master.
[0003]
In order to finally manufacture an optical disk using the master stamper, a mother stamper is manufactured from the master stamper, and a sun stamper, usually called an optical disk stamper, is manufactured based on the mother stamper. Then, this sansk stamper is set in a mold of an injection molding machine, for example, and a fine uneven pattern on the surface is transferred to a plastic substrate as an injection molded product, and then a recording film, a reflective film, a protective layer, etc. are laminated. Thus, the optical disc is completed.
[0004]
As described above, the fine irregularities (signal grooves) formed in the photoresist layer on the glass master are finally transferred as signal grooves of the optical disc through a stamper such as a master stamper. It is an indispensable condition for manufacturing a high-quality optical disk that the stamper is a fine irregularity transferred on the glass master with high accuracy. However, the quality required for the master stamper includes mechanical durability and cleanliness on the back side of the stamper (the surface opposite to the fine unevenness transfer surface). Similarly, the mother stamper also has mechanical durability. And cleanliness is required.
[0005]
In order to improve the mechanical durability as described above, the present inventor has studied various devices for bonding a metal plate to the back surface of a stamper with an adhesive. When producing DVD-R, DVD-RW, etc. that require high-density recording, the above-described exposure process and inspection process for the master glass and the mother stamper all require a high-speed rotation of 2 to 4 times the conventional speed. It is.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described joining apparatus that has been studied by the present inventor, the backing plate (metal plate) is simply joined to the back surface of the stamper in a state in which the warp is corrected. However, when the stamper is rotated at a high speed by the turntable for rotating the stamper of the exposure apparatus or the turntable of the above inspection mechanism, the turntable vibrates. To do. For this reason, there is a problem that it is difficult to accurately perform the exposure process and the inspection.
[0007]
Hereinafter, this problem will be described more specifically. Recently, a stamper inspection machine for inspecting a master stamper and a mother stamper is required to inspect at a rotational speed of 3000 rpm. These stampers usually have a thickness of about 6 mm, and the weight of the joint with the backing plate is about 1 kg. In such a stamper (workpiece) with a backing structure, if the workpiece is placed on the turntable of the inspection machine while rotating in the eccentric state and rotated at high speed, the turntable vibrates with a considerable size because the workpiece has a weight imbalance. .
[0008]
When the workpiece weight on the turntable is 1 kg, the rotation radius is 125 mm, and the rotation speed is 3000 rpm, the eccentricity during rotation of the workpiece is required to suppress the vibration of the turntable and maintain the normal operation of the air bearing. Needs to be 0.1 mm. That is, the eccentricity between the center of the air spindle that supports the turntable and the center of the backing stamper needs to be adjusted to 0.1 mm or less. This centering specification can be calculated from the centrifugal force during high-speed rotation of the workpiece and the tracking followability of the optical pickup.
[0009]
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the turntable rotation speed and the turntable vibration amount when a work is set on the turntable of the work inspection machine and rotated at a high speed, and is a glass master / Ni stamper as a work. The amount of eccentricity between the [Ni stamper with glass master (this Ni stamper is a master stamper)] and the backing plate is shown as a parameter. As is apparent from FIG. 9, the amount of vibration increases as the turntable speed increases and the amount of eccentricity increases.
[0010]
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the turntable rotational speed and the turntable vibration acceleration when the work is set on the turntable of the work inspection machine and rotated at a high speed. The amount of eccentricity between the Ni stamper and the backing plate is shown as a parameter. From FIG. 10, it can be seen that the vibration acceleration increases as the turntable rotational speed increases and the eccentricity increases.
[0011]
[Table 1] and [Table 2] below show the specifications of the air spindle that supports the rotary table of the inspection machine when the workpiece weight is 1 kg and the above-mentioned “backing eccentricity during workpiece rotation” is 0.1 mm. Is. Further, the rasil rigidity 4.2 (kgf / μm or less) in [Table 1] is a value determined by the rotational speed, weight, and eccentricity of the workpiece. Assuming the above 3000 rpm = 50 Hz, the pickup system is required to satisfy a vibration amount of 0.04 μm or less on the vertical axis of FIG. In FIG. 10, centrifugal force F = Mrω2From this relationship, the allowable vibration acceleration can be assumed. Based on the above background, the specification of “backing eccentricity during workpiece rotation”: 0.1 mm or less is determined.
[0012]
[Table 1]
[0013]
[Table 2]
[0014]
In the present invention, it is assumed that the following steps are adopted when manufacturing an optical disc. That is, a backing plate is bonded to the back surface of the master stamper with a glass master before peeling from the glass master, and the master stamper with the backing plate is peeled off from the glass master, and then a mother stamper is produced by the master stamper. Then, with the master stamper attached, a backing plate is joined to the back surface of the mother stamper. After the master stamper is peeled off from the mother stamper, a sun stamper is manufactured using the mother stamper.
[0015]
The eccentricity δm of the mother stamper with backing plate is the eccentricity δm of the master stamper with backing plate1And the eccentricity δ when joining the backing plate to the back of the mother stan2And the sum. Also, when setting these stampers on the turntable of the inspection machine, the amount of eccentricity δ between the center of the turntable and the center of the stamperThree(Usually about 20 μm), the eccentricity between the center of the turntable and the center of the mother stamper when performing the mother stamp inspection is δt = δ.1+ Δ2+ ΔThreeIt becomes. Therefore, the eccentricity δ1, Δ2For example, by setting each to 40 μm or less, it is possible to perform normal stamper inspection with δt being 100 μm or less.
[0016]
The present invention has been made in view of the above problems and examination results. When a rigid backing plate is bonded to the back of a master stamper with a glass master with an adhesive, the workpiece is accurately centered on the backing plate. And a backing plate joining apparatus configured to correct the warping of the workpiece while maintaining the centering state and to join the backing plate to the back surface of the stamper after the centering / warping correction with an adhesive. There is.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The backing plate joining apparatus according to claim 1 (see FIGS. 2 and 3).2, 3Is the same as the above) is an apparatus for bonding with the adhesive 5 in a state where the
[0018]
The backing plate joining apparatus according to claim 2 is bonded in a state where the
[0020]
Claim 3The backing plate joining apparatus described inClaim 2The support arm 3 includes a boss, an arm extending radially from the boss, a rim connected to the arm, and the
[0021]
Claim 4The backing plate joining apparatus described inClaim 3The positioning member is an adjustment screw that presses the outer peripheral end of the workpiece, and is provided with a spring coaxially.
[0022]
Claim 5The backing plate joining apparatus according to claim 2, wherein3 or 4The
[0023]
【Example】
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Example 1
FIG. 1 is a perspective view for explaining the meaning of backing plate bonding to a glass master / Ni stamper (workpiece). FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a centering / lining machine (backing plate joining apparatus), and a workpiece centering process and a parallelism adjusting process for a workpiece on the
[0024]
This centering and lining machine has an adhesive with a 10-line backing plate on the Ni back surface (opposite to the signal groove forming surface) of the Ni stamper (master stamper) of the workpiece 4 and without warping the workpiece 4 5 is a device for bonding by 5. This centering / lining machine is constructed as follows.
[0025]
On the surface plate (base) 12, an indexing rotation mechanism (intermittent rotation mechanism) 11 including a
[0026]
A support arm 3 having the following configuration is engaged and placed concentrically on the centering guide pin 7. The support arm 3 includes a boss, an arm that extends radially from the boss, a rim that continues to the arm, and an
[0027]
A centering microscope 13 (see FIG. 4) capable of confirming the reference mark by observation is fixedly arranged corresponding to any one of a plurality of indexing stop positions of the rotary table 6, and the above-mentioned from above the support arm 3. The outer peripheral end of the signal groove of the
[0028]
The
[0029]
Next, a method of bonding the
[0030]
Next, the adjusting screw is operated to bring it close to the outer peripheral end of the workpiece 4. The
[0031]
Next, the support arm 3 is integrally rotated with the rotary table 6 at a 90 ° pitch and intermittently rotated integrally with the adjusting screw and the work 4 and stopped as shown in FIG. Stop rotation at position. Then, the centering microscope 13 is used for observation, and based on the result, the workpiece is positioned using the adjusting screw. In this case, the reference mark is confirmed through the
[0032]
By performing this operation four times corresponding to the above four adjusting screws, the signal groove center Cs of the
[0033]
Next, the workpiece 4 is warped (see FIG. 6). While detecting the displacement of the height of the contact point between the displacement detection needle of the height displacement meter and the workpiece 4, the
[0034]
Although the correction amount of the centering after the warp correction varies depending on the work for the reason shown in FIG. 5 (described later), it has been confirmed that this correction work is only required once. Further, as shown in FIG. 6, the diameter of the workpiece tends to increase as the flatness is improved. This diameter expansion is allowed by utilizing the elasticity of the spring provided concentrically with the adjusting screw.
[0035]
Next, the
[0036]
Experimental example 1
The glass master / Ni stamper in which the glass master having a thickness of 6 mm and the electroformed Ni plate having a thickness of 0.3 mm are integrated, and the metal plate of Al, stainless steel, Cu, Fe, etc. having a thickness of 5 mm are lined as shown in FIG. An experiment was conducted using a machine to join with an adhesive layer having a thickness of 0.7 mm.
[0037]
The adhesive has a cure shrinkage of 0.5% or less, and an amine-based additive is added to enhance the rotational deformability of the polymer in order to ensure sufficient adhesive strength between the Ni and the metal plate. In this experiment, a glass master / Ni stamper workpiece having a warp of 300 μm was studied to improve the flatness and to set the warp to a required value of 50 μm. This required value is a required specification from the focusing performance of the optical pickup of the stamper inspection machine. Further, in order to normally operate the spindle of the inspection machine rotating at 3000 rpm or more, a predetermined eccentricity specification of 10 μm or less is required. By using the above backing machine and following the above procedure, the warpage of the bonded / integrated product of the backing plate and the glass master / Ni stamper could be 50 μm, and the eccentricity could be 10 μm or less.
[0038]
In the backing according to the above experimental example, (1) preliminary centering, (2) glass master / Ni stamper warpage correction, and (3) correction centering were performed in this order. It is conceivable to perform warping correction and centering in parallel. However, in these methods, when the warp is corrected, the outer periphery of the Ni stamper tends to move and expand in the direction in which the stamper diameter increases as shown in FIGS.
Therefore, it has been found that there is a problem that it is difficult to perform centering reliably and accurately.
[0039]
It is preferable that the guide pin 7 has a tip end or a ball shape, and a fitting recess on the support arm 3 side is formed in a spherical shape (a spherical seat). The reason for this is that if the support arm 3 is made thin so as to be as light as possible, the applied pressure for warping correction is about 200 kgf or more, so that the support arm 3 is bent although it is minute. Since this bending tends to cause an abnormal state of engagement between the guide pin 7 and the support arm 3, a cylindrical positioning pin is used as the guide pin 7, and a pin hole into which the positioning pin is fitted is formed with a cylindrical bush. In this case, as shown in FIG. 8, there is a problem that the shaft hole of the pin hole and the inclination (indicated by the angle θ in FIG. 8B) occur, making it difficult to attach and detach the pin to and from the pin hole. In order to solve this problem, the clearance of engagement of the guide pin 7 with the support arm 3 must be increased, which makes accurate centering impossible.
[0040]
In the above embodiment, one centering microscope 13 is provided, and therefore the workpiece 4 and the adjusting screw are rotated integrally and intermittently. However, as another configuration, the centering microscope 13 is arranged at a 90 ° pitch. If four are provided, the intermittent rotation mechanism 11 and the rotary table 6 can be omitted.
[0041]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, the following effects can be obtained.
(1) Invention according to
Because it is a device that joins with a glue, with a rigid backing plate centered on the back side of the master stamper with glass master and with the warp of the master stamper corrected, it is applicable to high-speed signal inspection equipment and defect inspection equipment This makes it possible to manufacture a backing stamper that can be used, and shorten the inspection time.Furthermore, the support / lifting member is formed in a tapered shape or a spherical shape with rounded tip portions, and the concave portion of the backing plate that engages with the support / lifting member is formed in a spherical shape. Since there is an appropriate play in the engagement between the backing plate and the recess of the backing plate, even if the backing plate is slightly deformed when the backing plate is bonded to the workpiece, there is no abnormality in the engagement form, and the workpiece and the backing plate Can be accurately centered.
[0042]
(2) Invention according to claim 2
The centering operation can be easily and accurately performed by operating the positioning member while observing with a microscope capable of observing the outer peripheral edge of the signal groove of the master stamper.Furthermore, the center part support member for supporting the center part of the backing plate and the outer periphery part support member for supporting the outer periphery part of the backing plate are formed in a tapered shape or a spherical shape with rounded tip parts, and these Since the concave portion of the backing plate that engages with the support member is formed in a spherical shape, the center portion supporting member, the outer peripheral portion supporting member, and the concave portion of the backing plate are appropriately engaged with each other as in the first aspect of the invention. Therefore, even if the backing plate is deformed to some extent when the backing plate is bonded to the work, there is no abnormality in the engagement form, and the work and the backing plate can be accurately centered. .
[0044]
(3) Claim 3Inventions related to
Since the predetermined contact-type height displacement meter is provided, the warp of the master stamper can be corrected more easily and accurately.
[0045]
(4) Claim 4Inventions related to
As the positioning member, an adjustment screw that presses the outer peripheral edge of the workpiece and has a spring provided coaxially, it is possible to maintain the centering state while allowing the workpiece diameter to be enlarged during warping correction. it can.
[0046]
(5) Claim 5Inventions related to
Predetermined center support member and outer periphery support memberThenSince the backing plate is always pressed against the work by a precision jack, the bonding process of the backing plate can be performed reliably, and a high production yield can be guaranteed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view for explaining the meaning of backing plate bonding to a glass master / Ni stamper (workpiece) according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a centering / lining machine (backing plate joining apparatus) according to an embodiment of the present invention. The work centering process is shown.
3 is a schematic cross-sectional view showing a backing plate bonding process to a workpiece by the centering / lining machine of FIG. 2;
4 is a schematic perspective view for explaining a work centering method by the centering / lining machine of FIG. 2; FIG.
5 is a schematic cross-sectional view showing a warp state of the glass master / Ni stamper before setting (free state) in the apparatus of FIG. 2, and (a) is a warp that is hardly possible in practice. (B) relates to an actual glass master / Ni stamper with asymmetric warpage.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining a problem of a conventional backing plate joining apparatus and an operation of the present invention for solving this problem.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a deformed state of the workpiece end when correcting the warp of the workpiece (glass master / Ni stamper) by the conventional backing plate joining device and the backing plate joining device of the present invention.
8 is a schematic diagram for explaining problems caused by deformation of the support arm when a combination of a pin and a bush is employed as a member for positioning and supporting the support arm on the rotary table in the apparatus of FIG. It is a perspective view, (a) shows the blurring of the axial direction of a pin hole (bush inner peripheral surface), (b) has shown the condition where a pin hole inclines with respect to the appropriate axis.
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the turntable rotation speed and the turntable vibration amount when a work is set on the turntable of the work inspection machine and rotated at high speed, and the glass master / Ni constituting the work The amount of eccentricity between the stamper and the backing plate is shown as a parameter.
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the turntable rotation speed and the turntable vibration acceleration when a work is set on the turntable of the work inspection machine and rotated at a high speed, and the glass master / Ni constituting the work The amount of eccentricity between the stamper and the backing plate is shown as a parameter.
[Explanation of symbols]
1 Pressurization mechanism
1a Bolt support member
1b Handle
1c Pressure bolt
1d Tip
2 Pressure bolt support material
3 Disc-shaped support arm
3a Disc part
3b Annular part
4 Glass master / Ni stamper
(Ni stamper with glass master: work)
4a Glass master
4b Ni stamper (master stamper)
5 Adhesive
6 Rotating table
7 Centering guide pin
8 Centering guide pin
9 Backing plate leveler
10 Backing board
11 Indexing rotation mechanism (intermittent rotation mechanism)
11a Rotating bearing case
12 Surface plate
13 Centering microscope
Center of Cs signal groove
Center of Ct rotary table
Claims (5)
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