KR100971442B1 - 광 데이터 저장매체의 제조방법, 광 데이터 저장매체와,상기 방법을 수행하기 위한 장치 - Google Patents

Abstract

적어도 1개의 기판(11)과 이 기판(11) 상에 적층된 복수의 층들을 포함하는 광 데이터 저장매체의 제조방법이 기술된다. 이 매체는, 투명 스페이서층과 투명 커버층(12) 중에서 적어도 한 개를 포함한다. 이 층(12)은, 회전하는 기판(11) 위에 액체를 도포하고, 이 액체를 내부 반경 r_i와 외부 반경 r_o 사이에서 거의 균일한 층으로 퍼지게 하기 위해 이 기판(11)을 더 회전시키며, 이 액체층(12)을 UV 방사선에의 노광에 의해 고화시켜 형성된다. 액체를 회전하는 기판 상에 도포한 후에, r_i에 위치한 액체층(12)의 온도 상승이 값 δT_ri를 갖는 한편, r₁와 r₀ 사이의 액체층(12)의 온도 상승이 점차 증가하며, r_o에 위치한 액체층(12)의 온도 상승이 값 δT_ro>δT_ri를 갖도록, 액체층(12)을 가열수단(14)에 의해 가열한다. 이에 따르면, 정보 저장 영역 전체를 걸쳐 측정하였을 때, 스페이서층 또는 커버층이 +/-1㎛보다 작은 두께 변동을 갖는다. 더구나, 상기 방법을 사용하여 제조된 매체와, 이 방법을 수행하기 위한 장치가 기술된다.

저장매체, 두께 변동, 스페이서층, 노광, 온도 상승, 액체층

Description

광 데이터 저장매체의 제조방법, 광 데이터 저장매체와, 상기 방법을 수행하기 위한 장치{METHOD OF MANUFACTURING AN OPTICAL DATA STORAGE MEDIUM, OPTICAL DATA STORAGE MEDIUM AND APPARATUS FOR PERFORMING SAID METHOD}

본 발명은, 적어도 1개의 기판과, 이 기판 상에 적층되고 투명 스페이서층과 투명 커버층 중에서 적어도 1개의 층을 포함하는 복수의 층을 구비하고, 이 적어도 1개의 층은, 회전하는 기판 위에 액체를 도포하고, 이 액체를 내부 반경 r_i와 외부 반경 r_o 사이에서 거의 균일한 층으로 퍼지게 하기 위해 이 기판을 더 회전시키며, 이 액체층을 UV 방사선에의 노광에 의해 고화시켜 형성되는, 광 데이터 저장매체의 제조방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은, 상기 방법을 사용하여 제조된 광 데이터 저장매체에 관한 것이다.

더구나, 본 발명은, 상기 방법을 수행하는 장치에 관한 것이다.

이와 같은 방법의 일 실시예는 유럽특허출원 EP-A-1047055에 공지되어 있다. 특히, 커버층들 또는 다른 층들을 서로 접착시키기 위해 투광성 접착제를 기판 및/또는 1개 이상의 정보 저장층에 도포하는 것이 기재되어 있다.

기록 및 재생에 적합하고 수 기가바이트(GB) 이상의 저장용량을 갖는 광 저 장매체를 얻기 위한 필요성이 끊임없이 존재하였다.

이와 같은 요구사항은 일부의 디지털 비디오 디스크 또는 디지털 다기능 디스크 포맷(DVD)에 의해 충족된다. DVD 포맷은, 재생 전용인 DVD-ROM과, 재기록형 데이터 저장용으로도 사용가능한 DVD-RAM, DVD-RW 및 DVD+RW와, 1회 기록형인 DVD-R로 분류된다. 현재, DVD 포맷은 4.7GB. 8.5GB, 9.4GB 및 17GB의 용량을 갖는 디스크들을 포함한다.

8.5GB과, 특히 9.4GB(DVD-9) 및 17GB(DVD-18) 포맷은 더욱 복잡한 구조를 나타내며, 보통 다수의 정보 저장층들을 구비한다. 4.7GB의 단층 재기록형 DVD 포맷은, 예를 들어, 종래의 콤팩트 디스크(CD)와 유사하게 취급이 용이하지만, 비디오 레코딩용으로는 불충분한 저장용량을 제공한다.

최근에 제안된 고저장용량 포맷은 디지털 비디오 레코더블 디스크(DVR)이다. DVR-레드와 DVR-블루의 2가지 포맷이 현재 개발중인데, g자는 블루레이 디스크(BD)로도 불리며, 이때 레드 및 블루는 기록 및 판독을 위해 사용된 방사빔 파장을 나타낸다. 이 디스크는 용량 문제를 해소하며, 그것의 가장 단순한 형태는, 고밀도 디지털 비디오 기록에 적합한 단일 저장층 포맷을 갖고, DVR-블루 포맷에서 약 22GB에 이르는 용량을 갖는 저장용량을 지닌다.

DVR 디스크는 일반적으로 일면 또는 양면에 정보 저장층을 나타내는 디스크 형태의 기판을 구비한다. DVR 디스크는 1개 이상의 방사빔 투과층을 더 구비한다. 이들 층은 디스크에서 판독하거나 디스크에 기록하는데 사용되는 방사빔에 대해 투과성을 갖는다. 예를 들면, 투과 커버층을 들 수 있는데 이것은 정보 저장층에 도 포된다. 일반적으로, 고밀도 디스크에 대해서, 예를 들면, 0.6보다 큰 높은 개구율(NA)을 갖는 렌즈가 비교적 작은 파장을 갖는 이와 같은 방사빔의 초점을 맞추는데 사용된다. 0.6보다 큰 NA를 갖는 시스템에 대해서는, 예를 들면, 두께 변동 및 디스크 틸트에 대한 허용오차의 감소로 인해, 0.6-1.2mm 범위의 기판 두께에 대해 기판 입사 기록을 적용하는 것이 점점 더 곤란하게 되었다. 이 때문에, 높은 NA를 갖고 기록 및 판독되는 디스크를 사용할 때, 제 1 기록 적층체의 기록층에의 초점맞춤이 기판의 반대측에서 행해진다. 제 1 기록층이 외부환경으로부터 보호되어야 하므로, 예를 들어, 0.5mm보다 두꺼운 적어도 1개의 두께가 두꺼운 방사빔 투과 커버층이 사용되며, 방사빔의 초점이 맞추어질 때 이 커버층을 통과하게 된다. 기판이 방사빔 투과성을 가질 필요가 더 이상 없으며, 다른 물질들, 예를 들면, 금속들 또는 이들 금속의 합금들이 사용될 수도 있다는 것이 자명하다.

제 2 또는 추가적인 기록 적층체들이 존재하는 경우에는, 기록 적층체들 사이에 방사빔 투과 스페이서층이 필요하다. 제 1 기록 적층체의 기록층에 대한 기록 및 판독이 가능하게 하기 위해서는, 이 제 2 및 추가 기록 적층체들이 방사빔 파장에 대해 적어도 일부가 투명해야 한다. 이러한 스페이서층들의 두께는 보통 수십 마이크로미터 이상이다. 방사빔 발생원과, 기판으로부터 가장 멀리 떨어진 기록 적층체 사이에 존재하는 방사빔 투과층 또는 투과층들은 통상적으로 커버층들로 불린다. 사전에 제작된 시이트를 투과층들로 사용할 때에는, 커버층들을 서로 접합하기 위해 여분의 투과 접착층이 필요하다.

DVD 디스크에서, 입사 방사빔에 대한 광 경로 길이의 변동을 최소화하기 위 해서는, 디스크의 반경방향의 연장방향에 걸쳐 방사빔 투과층들의 두께의 변동 또는 불균일이 매우 주의깊게 조절되어야 한다. 특히, 405nm와 거의 동일한 파장과 0.85와 거의 동일한 NA를 갖는 방사빔을 사용하는 DVR-블루 디스크의 초점에 위치한 방사빔의 광학 품질은, 투과층들의 두께 변동에 비교적 민감하다. 예를 들어, 제 1 정보 기록층에 초점이 맞추어진 방사빔의 최소 광학 구면수차를 얻기 위해, 전체 층 두께가 최적값을 갖는다. 이와 같은 최적 두께로부터의 예를 들면 +/-5㎛의 편차는 이미 상당한 양의 이와 같은 종류의 수차를 도입한다. 이와 같은 작은 범위로 인해, 시스템의 허용오차를 최적으로 이용하고 매체를 제조함에 있어서 높은 수율을 얻기 위해서는, 투과층들의 평균 두께가 그것의 최적 두께와 같거나 이에 근접하는 것이 중요하다. 두께 오차가 두께의 공칭 설정값 주변에 가우시언 분포되는 것으로 가정하면, 제조중의 공칭 두께의 목표 설정값이 DVR 디스크의 사양서에서와 같이 커버층의 최적 두께가 거의 같을 때, 상기한 사양을 따르지 않는 제조된 디스크들의 수가 최소가 된다. 커버층의 굴절률이 n=6일 때, DVR 디스크의 단일층 커버의 공칭 두께가 100㎛이다. 이와 다른 굴절률을 사용할 때에는 커버층의 공칭 두께가 조정되어야 한다. 공칭 두께의 변화가 1 미크론보다 크게 초과할 수 있으므로, 수율면에서, 이와 같은 작은 변화도 고려해야 한다는 것이 명백하다.

전술한 것과 같이, 디스크의 저장용량을 증가시키기 위해, 예를 들면, 이층 등의 다층 디스크가 사용된다. 이들 디스크는 기록 적층체들 사이에 투과 스페이서층을 필요로 한다. 이중 기록층 DVR 디스크의 경우에는, 스페이서층과 커버층의 두께의 합이 100㎛이 되도록 선택되는데, 예를 들면, 25㎛의 스페이서층과 75㎛의 커 버층이 되도록 선택된다. EP-A-1047055에는, 투광성 커버 또는 스페이서층으로서, 예를 들면, 폴리카보네이트(PC) 시이트 등의 폴리머층을 사용하고, UV 경화가능한 액체 수지 또는 압력감지 접착제(pressure sensitive adhesive: PSA)로 이루어진 박막의 스핀코팅된 층을 사용하여 이 층을 정보 저장층에 부착하는 것이 공지되어 있다. 이에 따르면, 디스크가 1개보다 많은 수의 방사빔 투과층으로 구축되므로, 상기한 지정된 범위 내에서 변동하는 디스크를 제조하는 것이 더욱 더 어려워진다. 따라서, 이와 같은 디스크에 대해서는, 공칭 두께를 디스크의 커버 및 스페이서층의 최적 공칭 두께와 거의 동일하게 설정하는 것이 더욱 더 중요하다.

예를 들어, BD 디스크를 재생 또는 기록할 때 광학 드라이브의 구면수차를 보상하기 위한 구성에 의존하지 않기 위해서는, 단일 기록 적층체 디스크의 커버층의 두께 변동이 +/-2㎛보다 작아야 한다. 예를 들어, 이중 기록 적층체 BD 디스크에 대해서는, 이와 같은 변동이 스페이서층 및 커버층 두께와 관련되며, 각각의 층에 대해 각각 +/-1㎛보다 작아야만 한다. 전술한 것과 같이, 이것은 각각의 별개의 층의 허용오차에 대해 더욱 더 엄격한 요구조건을 부과한다.

스페이서층을 제조하기 위해 일부 제조사들에 의해 현재 사용되는 기술은 DVD 접착이다. 먼저, 스핀코팅은, 보조 기판 또는 "스탬퍼", 예를 들면, 안내 그루브들을 갖는 PC 기판에 스탬퍼에 대해 접착성을 갖지 않는 박막층을 형성하고, 그후 이것은 자외선(UV) 방사빔을 사용하여 경화되거나 고화된다. 그후, 이 보조 기판 또는 "스탬퍼"는 공지의 DVD 접착 기술을 사용하여 DVD 기판에 부착되는데, 이 기술에서 액체 접착제가 2개의 기판 사이에 존재하면서 스핀코팅된 후, UV 방사빔 에의 노광에 의해 경화된다. 경화된 비접착층과 접착층의 전체 두께의 원주방향의 변동을 제어할 수 없어, 필요한 허용오차, 예를 들면, +/-1㎛을 얻을 수 없다. 더구나, 비접착층의 스핀코팅 도포는 디스크의 가장자리에 소위 가장자리 비드 효과(edge bead effect)를 일으킨다. 이것은, 디스크의 가장자리에서의 표면장력 효과로 인해, 비교적 크게 증가된 층 두께를 갖는, 예를 들면, 수 mm의 외주 구역에 해당한다. 이 구역에서는 5㎛보다 큰 층 두께의 증가가 일어날 수도 있다. 그후, 제 2 기판에 접착된 상태로 유지되는 비접착층으로부터 스탬퍼를 분리한다. 예를 들어, 추가적인 기록 적층체들과 커버층의 도포와 같은 추가적인 처리단계들이 뒤따라 진행되어 DVD 매체를 완성한다.

또 다른 방법은, 진공하에서 제 1 DVD 기판과 접촉시킨 후에 UV 경화되는 "PSA형" 물질의 도포를 포함한다. 이 물질은 보통 호일(foil)의 시이트로 공급된다. 이 물질을 사용하여 얻어지는 두께 변동은 +/-2㎛보다 작다. 그러나, 높은 재료 비용으로 인해, 이와 같은 공정은 스핀코팅 공정에 비해 비교적 비용이 많이 든다.

종래의 스핀코팅 공정을 사용할 때, 다음과 같은 문제에 직면한다. 기판이 보통 중심 구멍을 포함하므로, 고화될 액체는 중심 구멍 주위에 원형 비드의 형태로 투여된다. 이것은 보통, 기판의 회전후에, 액체층의 내경으로부터 외경으로 15-30%의 반경방향으로 증가되는 층 두께를 나타내는 액체층을 제공하는 액체층을 생성한다. 120mm 직경의 원형 기판을 사용할 때, 이 기판의 외주 구역에 존재하는 가장자리 비트는, 예를 들면 반경 55 내지 58nm에서, 5㎛보다 큰 추가적인 층 두께 증가를 일으킬 수도 있다. 보통, 이들 가장자리 현상은 외주부 주위에 균일하게 존재하지 않아, 기판의 외주 영역에서 추가적인 원주방향의 변동을 일으킨다. 예를 들어, DVD 접착 기술을 이용한 스핀코팅을 사용할 때, DVD 기판과 스탬퍼 사이에서부터 배출되는 접착제가 외주부에 축적되어, 이들 2개의 부품들이 분리된 후에 스탬퍼에 잔류물을 남기거나 DVD 기판에 버어(burr)를 남길 수도 있다. 이것은 스탬퍼의 재사용에 문제를 일으키며, DVD 기판의 가장자리에 위치한 버어는, 광 데이터 저장매체의 제조의 후속 공정단계들, 예를 들면, 투명 커버층의 도포에서 문제를 일으킬 수 있다.

결국, 본 발명의 한가지 목적은, 정보 저장 영역에 걸쳐 측정하였을 때, +/-1㎛보다 작은 두께 변동을 갖는 스페이서층 또는 커버층을 갖는 광 데이터 저장매체를 제조하기 위한, 서두에 기재된 형태의 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 엠보싱된 정보를 포함하는 본 발명의 방법에 따라 제조된 스페이서층을 갖는 광 데이터 저장매체를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 방법을 수행하는 장치를 제공함에 있다.

제 1 목적은 서두에 따른 방법에 의해 달성되는데, 이 방법은,

- 회전하는 기판 상에 액체를 도포한 후에,

- r_i에 위치한 액체층의 온도 상승이 값 δT_ri를 갖는 한편,

- r₁와 r₀ 사이의 액체층의 온도 상승이 점차 증가하며,

- r_o에 위치한 액체층의 온도 상승이 값 δT_ro>δT_ri를 갖도록, 액체층을 가열수단에 의해 가열하는 것을 특징으로 한다.

이 방법을 사용할 때, 액체층의 점도가 그것의 온도 상승에 따라 감소한다. 이와 같은 점도 감소는, 스핀코팅 후의 반경방향의 액체층 두께 프로파일이 거의 균일하도록 스핀코팅 공정의 유체 유동 물리특성에 영향을 미친다. 더 양호한 균일성을 얻기 위한 미세조정이, 예를 들면, 기판의 회전 주파수를 변경하거나, 회전 주기를 변경함으로써 달성될 수도 있는데, 이들 변화는 부차적 효과를 갖는다. 실제로, 온도 상승 프로파일의 형태는 원하는 최종 반경방향의 두께 프로파일을 결정하는 주된 인자이다. 원하는 프로파일의 균일성은, 전체적인 상당한 고화를 거친 후의 액체층의 반경방향의 두께 분포가 +/-1㎛보다 큰 변동을 갖지 않도록 하는 것이다.

바람직하게는, r_i와 r_o 사이의 온도 상승은, δT_ro 및 δT_ri가 제로값이 될 때 발생되는 반경방향의 두께 프로파일의 형상과 거의 유사한 형상을 갖는 반경방향의 온도 프로파일을 갖는다. 이와 같은 프로파일을 사용할 때, +/-0.5㎛보다 더욱 더 작은 액체층의 두께 변동이 달성될 수도 있다.

일 실시예에서, 상기한 가열수단은, 기판 상의 r_i보다 큰 반경을 갖는 영역에 IR 방사빔을 조사하여, 액체층에 원하는 반경방향의 온도 프로파일을 일으키는 적외선 가열장치를 구비한다. 이와 같은 가열방법은 비교적 구현이 용이하다는 이점을 갖는다. 이와 달리, 가열수단은, 회전 중에 기판이 장착되며 액체층에 원하는 반경방향의 온도 프로파일을 일으키는 가열된 표면을 갖는 가열된 척(chuck)을 구 비하거나, 상기 가열수단이 노즐에서 분사되는 가열된 가스의 지향성 흐름을 포함한다.

기판의 수 mm 폭의 외주부 구역을 마스크로 차폐하여, 이 구역에 있는 액체층의 UV 방사빔에의 노광을 방지하는 것이 바람직하다. 노광된 부분에 있는 액체층의 노광 후에, 기판으로부터 외주부 구역에 있는 노광되지 않은 액체를 거의 제거하는데 충분히 높은 회전 주파수로 기판을 회전시킨다. 이와 같은 구성은, 외주부 구역에 있을 수 있는 가장자리 비드(도 1의 12b 참조)가 제거되고, 예를 들면, 전술한 것과 같은 DVD 접착 기술에서 사용되는 기판이나 스탬퍼의 외주부에 액체의 잔류물이 남지 않게 되며, 이 경우에, DVD 기판과 스탬퍼 사이에서 배출되어 외주부에 축적되고, 이들 2개의 부품을 분리한 후에 스탬퍼에 잔류물을 남기거나 DVD 기판에 버어를 남기는 UV 경화 접착제가 이 처리단계에 의해 제거된다는 이점을 갖는다. 이에 따라, 스탬퍼를 더욱 용이하게 재사용할 수 있다. 정보가 스탬퍼 기판을 통한 엠보싱에 의해 전사되는 양면 이중층 DVD 판독 전용 디스크들을 제조하는데 사용되는 소위 DVD-18 기술과 비교할 수 있지만, 이 기술은 스탬퍼 기판과 DVD 기판의 양호한 분리를 가능하게 하기 위해 여분의 접착제의 제거를 필요로 한다.

산소를 포함하는 분위기와, 액체층의 수 ㎛의 상단부층을 산소저해를 사용하여 고화되지 않을 상태로 유지하는 노광 강도에서, 노광이 발생하는 것이 특히 유리하다. 이에 따르면, 액체층의 상단부가 거의 고화되지 않은 상태로 남는다. 이것은 액체층의 상단부에서 정보의 엠보싱, 예를 들면, 프리그루브들 또는 피트들 또는 이와 역의 형상을 가능하게 한다. 예를 들어, 0.2㎛의 상단부의 두께의 작은 상 대적 변동이 여전히 일어날 수도 있지만, 고화를 거친 후의 액체층의 전체 두께에 비해 무시할만하다.

제 2 목적은, 제 2 문단에 기재된 것과 같은 광 데이터 저장매체에 의해 달성되는데, 이것은, 본 발명의 방법을 사용하여 제조된 스페이서층의 액체층의 고화되지 않은 상단부에 스탬퍼가 가압되는 것을 특징으로 한다. 그후, 방사빔에의 노광에 의해 상단부가 고화된다. 광 데이터 저장매체의 완성을 위해, 추가적인 층들, 예를 들면, 기록 적층체들과 커버층이 설치될 수도 있다. 액체층의 상단부를 거의 고화시키지 않은 상태로 남김으로써, 스페이서층의 전체 두께를 눈에 띄게 교란시키지 않으면서 정보를 엠보싱할 수도 있다.

유리한 실시예에서는, 스탬퍼가 UV 방사빔에 투명하며, 투명 스탬퍼를 통해 조사된 UV 방사빔에 의해 상단부가 고화된다. 투명 스탬퍼는, 액체층의 상단부가 더욱 더 직접적인 노광을 가능하게 하며, UV 방사빔에 투명하지 않은 기판이 사용될 수도 있다는 이점을 갖는다.

제 3 목적은,

- 기판과, 이 기판 상에 적층된 복수의 층을 수납하는 수단과,

- 기판을 회전시키는 수단과,

- 회전하는 기판 위에 액체를 도포하고, 이 액체를 내부 반경 r_i와 외부 반경 r_o 사이에서 거의 균일한 층으로 퍼지게 하기 위해 이 기판을 더 회전시켜, 투명 스페이서층과 투명 커버층 중에서 적어도 한 개를 형성하는 수단과,

- 회전하는 기판 상에 액체를 도포한 후에,

* r_i에 위치한 액체층의 온도 상승이 값 δT_ri를 갖는 한편,

* r₁와 r₀ 사이의 액체층의 온도 상승이 점차 증가하며,

* r_o에 위치한 액체층의 온도 상승이 값 δT_ro>δT_ri를 갖도록, 액체층을 가열하는 수단과,

- 가열단계의 직후에 UV 방사빔에의 노광에 의해 액체층을 고화시키는 수단을 구비한 장치에 의해 달성된다.

일 실시예에 있어서, 상기 가열수단은, 기판 상의 r_i보다 큰 반경을 갖는 영역에 IR 방사빔을 조사하여 액체층에 원하는 반경방향의 온도 프로파일을 일으키는 적외선 가열장치를 구비한다.

또 다른 실시예에서는, 상기 가열수단이, 기판이 회전 중에 그 위에 장착되며, 액체층에 원하는 반경방향의 온도 프로파일을 일으키는 가열된 표면을 갖는 가열된 척을 구비한다.

또 다른 실시예에서, 가열수단은, 노즐에서 분사되어 액체층에 원하는 반경방향의 온도 프로파일을 일으키는 가열된 가스의 지향성 흐름을 포함한다.

바람직하게는, 상기 장치는, 기판의 수 mm 폭의 외주부 구역을 차폐하여, 이 구역에 있는 액체층의 UV 방사빔에의 노광을 방지하는 마스크를 갖는다.

이하, 본 발명에 따른 광 데이터 저장매체의 제조방법과 광 데이터 저장매체를 다음의 첨부도면을 참조하여 더욱 더 상세히 설명한다:

도 1은 본 발명에 따른 방법의 일 실시예를 수행하기 위한 장치의 개략적 단면도를 나타낸 것으로, 이때 치수들은 비례축적으로 나타낸 것이 아니다.

도 2는 본 발명의 방법에 따른 제조된 광 데이터 저장매체가 위치하고 투명 스탬퍼를 사용하여 엠보싱되는 장치를 나타낸 것이다.

도 3은 반경(r)의 함수로써 가열 단계를 거치지 않고 도포된 UV 경화 후의 액체층의 두께(t) 프로파일을 나타낸 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 가열 단계를 사용하여 도포된 UV 경화후의 액체의 반경방향의 두께 프로파일을 나타낸 것이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에서 사용된 IR 램프의 방사조도 분포를 나타낸 것이다.

도 6은 IR 카메라를 사용하여 가열 단계를 거친 후의 수초에 측정된 액체층의 반경방향의 온도 프로파일을 나타낸 것이다.

도 1에는, 광 데이터 저장매체를 제조하는 방법의 일 실시예를 수행하기 위한 장치가 도시되어 있다. 이 매체는, 복수의 층들, 예를 들면, 미도시된 기록 적층체를 갖는 기판(11)을 구비한다. 회전하는 기판(11) 상에 약 2g의 액체(12)를 6초에 도포하고, 기판(11)을 더 회전시켜 액체(12)가 r_i=23mm의 내경과 r_o=57.5mm의 외경 사이에서 거의 균일하게 퍼지게 함으로써, 투명 스페이서층(12)이 형성된다. 도포 중의 기판의 회전 주파수는 2/3Hz이고, 그후 약 3초에 50Hz까지 상승시킨 후, 5초 동안에 50Hz로 유지시킨다. 액체는 100mPas의 점도를 갖는 Eques사에 의해 시 판되는 UV 경화 접착제이다. 액체가 퍼지는 동안, 액체가 외부 가장자리에 도달하면, 가열수단에 의해 약 4초 동안, 즉

- r_i에 위치한 액체층(12)의 온도 상승이 값 δT_ri를 갖는 한편,

- r₁와 r₀ 사이의 액체층(12)의 온도 상승이 점차 증가하며,

- r_o에 위치한 액체층(12)의 온도 상승이 값 δT_ro>δT_ri를

갖도록, 액체층(12)을 가열한다.

더욱 바람직하게는, r_i와 r₀ 사이의 온도 상승은, δT_ro와 δT_r1이 제로값일 때, 즉 가열을 하지 않을 때 발생하는 반경방향의 두께 프로파일의 형상과 거의 유사한 형상을 갖는 반경방향의 온도 프로파일을 갖는다. 반경방향의 두께 프로파일을 도 3에 나타내었다.

가열수단은, r_i보다 큰 반경을 갖는 기판(11) 상의 영역에 IR 방사빔을 조사하여 액체층(12)에 원하는 반경방향의 온도 프로파일을 일으키는 적외선 가열장치(14)를 구비한다. IR 램프(14)는 IR-3 반사기를 갖는 272mm의 가열 길이를 갖는 500W의 광원이다. 이 반사기의 광축은 도 1에 나타낸 것과 같이 기판 표면과 45도의 각도를 갖는다. 이 반사기의 가장자리와 기판 사이의 거리는 작게, 예를 들면 2mm로 유지된다. 이 가장자리는 약 24mm의 반경에, 즉 내경 r_i에 비교적 근접하게 배치된다.

25㎛의 두께로 반경방향의 두께 프로파일이 달성된다. 변동은 +/-0.5㎛ 이하이다. 두께 프로파일의 변화를 최소화하기 위해, 회전 주파수를 약 2초에 50Hz에서 13Hz로 하강시켜 이 회전 속도에서 10초간 유지하여, IR 가열장치를 제거하고 UV 방사원을 배치하기 위한 시간을 허용한다. 그후, UV 방사빔, 예를 들면, 고출력 UV 광원(15), 예를 들면, 액체(12) 표면 위의 10cm의 높이에 특수한 반사기를 갖는 필립스 HP-A 400W에의 노광에 의해, 액체(12)의 예비고화가 행해진다. 기판의 액체층(12)의 위치에서 예비고화하기 위한 UV 노광에는 50mW/cm²의 강도에서 2초가 걸린다. 산소를 포함하는 분위기, 즉 공기중에서, 액체층(12)의 수 ㎛의 상단부를 산소 저해에 의해 고화되지 않은 상태로 유지하는 노광 강도에서, UV 노광이 일어난다. 이와 같은 상부층은 후속의 처리단계들, 예를 들면 액체층(12)의 상부면에서의 정보의 엠보싱을 위해 필요할 수도 있다. 기판(11)의 수 mm 폭의 외주부 구역을 마스크(16)로 차폐하여, 이 구역에 있는 액체층의 UV 방사빔에의 노광을 방지한다. 이 노출된 부분에 있는 액체(12)의 UV 노광을 거친 후에, 기판(11)으로부터 외주부 구역에 있는 가장자리 비드의 형태를 갖는 노광되지 않은 액체(12)를 거의 제거할 수 있을 정도로 충분히 높은 회전 주파수, 즉 65Hz에서 기판(11)을 회전시킨다. 도면에서, 액체층(12)의 층 두께는 본 발명에 따른 가열방법을 개시하기 전의 상태를 나타낸 것으로 도시되어 있다. 이때, 전술한 스핀코팅 회전 속도와 시간은 변형될 수 있으며, 더 높은 회전속도에서, 순환시간이 상당히 줄어들 수도 있다는 점에 주목하기 바란다. 더욱 더 자동화된 공정에서. 더 높은 IR 램프 및 UV 램프를 사용하면, 순환시간의 더욱 더 추가적인 감소를 달성할 수도 있다. IR 및 UV 방사원들은 자동으로 배치되어, 순환시간을 더 단축할 수도 있다. 이 방법은 서로 다른 특성, 예를 들면, 점도를 갖는 액체들에 맞추어 미세조정될 수도 있다. 예를 들면, DVD에 대해서, 350mPas의 점도를 갖는 DIC사에 의해 제조된 타입 번호 SD694의 접착제가 사용된다. 이 액체에 대한 스핀 회전속도는, 50Hz 및 13Hz 대신에, 예를 들어, 30Hz 및 10Hz에 맞추어 변형되어야 한다.

도 2에는, 예를 들어, 스페이서층에 의해 분리된 2개 이상의 기록 적층체들을 포함하는 광 데이터 저장매체를 제조하기 위한 장치(20)가 예시되어 있다. UV 방사빔에 투명한 스탬퍼(23)가 본 발명의 방법에 따라 제조된 예비경화된 액체층(22)의 고화되지 않은 상단부 내부에 가압된다. 그후, 투명 스탬퍼(23)를 통과하여 조사된 UV 방사빔에의 노광에 의해 상단부가 고화된다. 투명 스탬퍼(23)를 완전히 고화된 액체층(22)의 상단부에서 분리한다. 추가적인 층들이 개별적으로 형성되어, 광 데이터 저장매체를 완성한다. 이때, 액체층(22)의 노광이 스탬퍼가 존재하는 면 이외의 면으로부터 행해지는 경우에는, 불투명 스탬퍼, 예를 들면, Ni이 사용될 수도 있다는 점에 주목하기 바란다.

이하, 매체를 제조하는 장치(20)의 동작을 더욱 더 상세히 설명한다. 본 발명에 따라 액체층(22)이 설치된 기판(21)이 장치의 저부(20a)에 있는 홀더(29) 위에 배치되는 동시에, 사전에 중심이 맞추어진다. 홀더(29)는, 고무제 멤브레인(28)을 사용하여 장치의 저부(20a)의 나머지 부분에 연결된다. 공정의 시작시에, 저부(20a)의 홀더(29) 아래에는 진동이 존재한다. 장치(20)의 상단부(20b)는, 진공 출구(35)를 사용하여 상단부(2b)에 대해 제 위치에 유지되는 투명 스탬퍼(23)를 지지한다. 스탬퍼(23)의 중심에 위치하는 중심맞춤 핀(24a)은, 테이퍼지며, 부품 2a 및 20b가 서로 접촉할 때, 예비경화된 층(22)을 갖는 기판(21)의 중심을 맞추게 된다. 원하는 감압 레벨이 얻어질 때까지, 기판(21)과 스탬퍼(23) 사이에 있는 공기를 개구(26)를 통해 펌프로 빼낸다. 그후, 개구(27)를 통해 공기를 저부(21A) 내부로 흡입시키는데, 이 동작은 층(22)을 갖는 기판(21)을 스탬퍼(23)에 대해 가압한다. 투명 판(24)과 투명 스탬퍼(23)를 통해 원하는 투여량으로 UV 방사빔을 보내어, 층(22)의 상단부를 경화시킨다. 다시 공기를 개구(26)를 통해 방출하고, 장치(20)를 개방한 후에, 스탬퍼를 경화된 층(22)을 갖는 기판(21)으로부터 분리한다. 이에 따라, 경화된 층(22)의 상부면은 스탬퍼(23)의 릴리프 구조의 음화 복사본을 포함하게 된다.

도 3에는, δT_ro와 δT_ri가 제로값일 때, 즉 가열단계가 행해지지 않을 때 얻어지는, UV 경화를 거친 후에 측정된 액체층의 반경방향(r)의 두께(t) 프로파일이 예시되어 있다. 이때, 반경방향의 바깥쪽으로 층 두께의 상당한 증가가 존재하여, 원하는 프로파일과 거리가 멀다는 것을 알 수 있다. 그러나, r_i와 r_o 사이의 온도 상승이 이와 같은 반경방향의 두께 프로파일의 형태와 거의 유사한 형태를 갖는 반경방향의 온도 프로파일을 가질 때, δT_ro와 δT_ri가 제로값일 때 발생하는 매우 평탄한 최종적인 두께 프로파일을 도 4에 도시된 것과 같이 얻을 수 있다는 것을 발견하였다. 이와 같이 얻어진 온도 프로파일은 가열수단, 예를 들면, IR 램프의 위치를 이동하여 조정될 수도 있다. 도 6에 나타낸 것과 같이 적외선 카메라를 사용하여 가열단계를 거친 후의 액체층의 표면의 온도 측정을 수행하였다. 도 4에는, 본 발명에 따른 방법을 사용하여 반경방향의 두께 프로파일을 얻을 수 있다는 것이 도시되어 있다.

도 5에는, 본 발명의 일 실시예에서 사용된 IR-3 반사기의 방사조도 분포가 서로 다른 간격(거리)에서 도시되어 있다.

도 6에는, 가열된 액체층의 측정된 반경방향의 온도 프로파일을 IR 카메라를 사용하여 측정하여 나타내었다. 이와 같은 측정은 IR 램프의 스위칭 후에만 행해질 수 있다. 따라서, 측정은 수초 후에 행해지므로, 이 온도 프로파일은 단지 실제 온도 프로파일을 나타낸다. 이때, 횡축(반경)이 역전되었다는 점에 주목하기 바란다.

이때, 전술한 실시예는 본 발명을 제한하기보다는 본 발명을 예시하기 위한 것이고, 첨부된 청구범위의 범주를 벗어나지 않으면서 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 있어서 다양한 또 다른 실시예들이 설계될 수 있다는 점에 주목하기 바란다. 청구범위에서, 괄호 안의 참조번호들은 청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 용어 "구비한다"는 청구항에 나열된 것 이외의 구성요소들 또는 단계들의 존재를 배제하는 것이 아니다. 구성요소 앞의 용어 "a" 및 "an"이 복수의 이와 같은 구성요소들의 존재를 배제하는 것이 아니다. 특정한 구성이 서로 다른 종속항들에서 반복설명된다는 단순한 사실이 이들 구성의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 시사하는 것도 아니다.

본 발명에 따르면, 적어도 1개의 기판과 이 기판 상에 적층된 복수의 층들을 포함하는 광 데이터 저장매체의 제조방법이 기술된다. 이 매체는, 투명 스페이서층과 투명 커버층 중에서 적어도 한 개를 포함한다. 이 층은, 회전하는 기판 위에 액 체를 도포하고, 이 액체를 내부 반경 r_i와 외부 반경 r_o 사이에서 거의 균일한 층으로 퍼지게 하기 위해 이 기판을 더 회전시키며, 이 액체층을 UV 방사선에의 노광에 의해 고화시켜 형성된다. 액체를 회전하는 기판 상에 도포한 후에, r_i에 위치한 액체층의 온도 상승이 값 δT_ri를 갖는 한편, r₁와 r₀ 사이의 액체층의 온도 상승이 점차 증가하며, r_o에 위치한 액체층의 온도 상승이 값 δT_ro>δT_ri를 갖도록, 액체층을 가열수단에 의해 가열한다. 이에 따르면, 정보 저장 영역 전체를 걸쳐 측정하였을 때, 스페이서층 또는 커버층이 +/-1㎛보다 작은 두께 변동을 갖는다. 더구나, 상기 방법을 사용하여 제조된 매체와, 이 방법을 수행하기 위한 장치가 기술된다.

Claims (15)

1. 적어도 1개의 기판(11)과, 이 기판(11) 상에 적층되고 투명 스페이서층과 투명 커버층(12) 중에서 적어도 1개의 층을 포함하는 복수의 층을 구비하고, 이 적어도 1개의 층은, 회전하는 기판(11) 위에 액체를 도포하고, 이 액체를 내부 반경 r_i와 외부 반경 r_o 사이에서 균일한 층으로 퍼지게 하기 위해 이 기판(11)을 더 회전시키며, 이 액체층(12)을 UV 방사선에의 노광에 의해 고화시켜 형성되는, 광 데이터 저장매체의 제조방법에 있어서,

   회전하는 기판 상에 액체를 도포한 후에,

   r_i에 위치한 액체층(12)의 온도 상승이 값 δT_ri를 갖는 한편,

   r₁와 r₀ 사이의 액체층(12)의 온도 상승이 점차 증가하며,

   r_o에 위치한 액체층(12)의 온도 상승이 값 δT_ro>δT_ri를 갖도록, 액체층(12)을 가열수단(14)에 의해 가열하는 것을 특징으로 하는 광 데이터 저장매체의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   r_i와 r_o 사이의 온도 상승은, δT_ro 및 δT_ri가 제로값이 될 때 발생되는 반경방향의 두께 프로파일의 형상과 유사한 형상을 갖는 반경방향의 온도 프로파일을 갖는 것 을 특징으로 하는 광 데이터 저장매체의 제조방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 가열수단은, 기판(11) 상의 r_i보다 큰 반경을 갖는 영역에 IR 방사빔을 조사하여, 액체층(12)에 원하는 반경방향의 온도 프로파일을 일으키는 적외선 가열장치(14)를 구비한 것을 특징으로 하는 광 데이터 저장매체의 제조방법.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 가열수단은, 회전 중에 기판이 장착되며 액체층(12)에 원하는 반경방향의 온도 프로파일을 일으키는 가열된 표면을 갖는 가열된 척을 구비한 것을 특징으로 하는 광 데이터 저장매체의 제조방법.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 가열수단은, 노즐에서 분사되어 액체층(12)에 원하는 반경방향의 온도 프로파일을 일으키는 가열된 가스의 지향성 흐름을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 데이터 저장매체의 제조방법.
6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   기판(11)의 수 mm 폭의 외주부 구역을 마스크(16)로 차폐하여, 이 구역에 있는 액체층의 UV 방사빔에의 노광을 방지하는 것을 특징으로 하는 광 데이터 저장매체의 제조방법.
7. 제 6항에 있어서,

   노광된 부분에 있는 액체층(12)의 노광 후에, 기판(11)으로부터 외주부 구역에 있는 노광되지 않은 액체(12b)를 제거할 수 있는 회전 주파수로 기판(11)을 회전시키는 것을 특징으로 하는 광 데이터 저장매체의 제조방법.
8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   산소를 포함하는 분위기와, 액체층(12)의 수 ㎛의 상단부를 산소저해를 사용하여 고화되지 않을 상태로 유지하는 노광 강도에서, 노광이 발생하는 것을 특징으로 하는 광 데이터 저장매체의 제조방법.
9. 청구항 8에 기재된 방법을 사용하여 제조되는 광 데이터 저장매체에 있어서,

   스탬퍼가 액체층(22)의 고화되지 않은 상단부 내부로 가압되고,

   그후, 방사빔에의 노광에 의해 상기 상단부가 고화되며,

   완전히 고화된 액체층(22)의 상단부에서 스탬퍼(23)를 분리하고,

   상기 광 데이터 저장매체를 완성하기 위해 추가적인 층들이 형성되는 과정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 광 데이터 저장매체.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 스탬퍼(23)는 UV 방사빔에 투명하며, 투명 스탬퍼(23)를 통해 조사된 UV 방사빔에 의해 상기 상단부가 고화되는 것을 특징으로 하는 광 데이터 저장매체.
11. 제 1항 또는 제 2항에 기재된 방법을 수행하는데 사용되는 장치에 있어서,

    기판(11)과, 이 기판(11) 상에 적층된 복수의 층을 수납하는 수단과,

    기판(11)을 회전시키는 수단과,

    회전하는 기판(11) 위에 액체를 도포하고, 이 액체를 내부 반경 r_i와 외부 반경 r_o 사이에서 균일한 층으로 퍼지게 하기 위해 이 기판(11)을 더 회전시켜, 투명 스페이서층과 투명 커버층(12) 중에서 적어도 한 개를 형성하는 수단과,

    회전하는 기판(12) 상에 액체를 도포한 후에,

    r_i에 위치한 액체층(12)의 온도 상승이 값 δT_ri를 갖는 한편,

    r₁와 r₀ 사이의 액체층(12)의 온도 상승이 점차 증가하며,

    r_o에 위치한 액체층(12)의 온도 상승이 값 δT_ro>δT_ri를 갖도록, 액체층을 가열하는 수단(14)과,

    가열단계의 직후에 UV 방사빔에의 노광에 의해 액체층(12)을 고화시키는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제 11항에 있어서,

    상기 가열수단은, 기판(11) 상의 r_i보다 큰 반경을 갖는 영역에 IR 방사빔을 조사하여 액체층(12)에 원하는 반경방향의 온도 프로파일을 일으키는 적외선 가열장치(14)를 구비한 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제 11항에 있어서,

    상기 가열수단이, 기판이 회전 중에 그 위에 장착되며, 액체층(12)에 원하는 반경방향의 온도 프로파일을 일으키는 가열된 표면을 갖는 가열된 척을 구비한 것을 특징으로 하는 장치.
14. 제 11항에 있어서,

    상기 가열수단은, 노즐에서 분사되어 액체층(12)에 원하는 반경방향의 온도 프로파일을 일으키는 가열된 가스의 지향성 흐름을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
15. 제 11항에 있어서,

    기판(11)의 수 mm 폭의 외주부 구역을 차폐하여, 이 구역에 있는 액체층(12)의 UV 방사빔에의 노광을 방지하는 마스크(16)를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.

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