CN1914676A - 用于旋涂的转台装置 - Google Patents

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CN1914676A CNA2005800035546A CN200580003554A CN1914676A CN 1914676 A CN1914676 A CN 1914676A CN A2005800035546 A CNA2005800035546 A CN A2005800035546A CN 200580003554 A CN200580003554 A CN 200580003554A CN 1914676 A CN1914676 A CN 1914676A
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李成根
洪瑛晙
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Abstract

本发明提供了一种由于旋转基片产生的离心力而使用表面涂料对在其中心部形成有中心孔的基片进行旋涂的转台装置。该转台装置包括：具有平面的支撑单元，其具有向基片提供真空力的至少一个真空孔以在水平表面上固定地支撑基片；设置于将要插入固定地支撑在支撑单元表面上的基片中心孔中的支撑单元中心处的弹性体，其通过由外力产生的弹性变形而封闭中心孔；以及设置于弹性体上并挤压弹性体使其弹性变形的挤压构件。由于不需要额外的用于在旋涂的过程中封闭基片中心孔的元件，所以该装置简单，涂覆过程简单，而且防止了基片的中心部在旋涂后受到污染。

Description

用于旋涂的转台装置
技术领域
本发明涉及一种用于旋涂包括光盘的各种基片的转台装置。
背景技术
光盘被广泛地用作以非接触方式记录和复制信息的光学拾取装置的信息记录介质。光盘的例子包括存储容量为600～800MB的高密度盘(CD)和存储容量为4～10GB的数字通用盘(DVD)。人们已进行努力以开发出具有更高数据集成度的光盘。
最近，为了存储更多的数据以及获得更高的声频和视频质量，使用405nm的蓝色激光，已开发出具有20GB或更大存储容量的蓝光光盘(BD)或高清晰度-数字通用盘(HD-DVD)。
为了提高光盘的记录密度，使用了各种方法。为此，一种可能性是使光斑(light spot)的尺寸减至最小，这根据下面的公式通过控制激光的波长和透镜的数值孔径而实现：
Dμl.22l/NA…(1)
Fμl/NA2...(2)
fμA/2NA...(3)
其中D表示光斑的直径，l表示激光的波长，NA表示透镜的数值孔径，f表示焦距，以及A表示透镜的直径。
如公式1所示，当减小激光的波长并且增加透镜的数值孔径时，光斑的尺寸减小，盘的凹坑(pit)和相应轨道(track)的尺寸减小，并且记录密度与光斑直径的平方值成反比例地增加。
另一方面，如公式2和3所示，当减小波长并增加数值孔径时，焦深减小，并且焦距减少。
也就是说，与DVD相比，BD具有更小直径、焦深和焦距的光斑；与CD相比，DVD具有更小直径、焦深和焦距的光斑。当减小焦深和焦距时，复制特性对光盘的光入射表面的状态变得更敏感。因此，入射表面应避免刮擦，并且光盘厚度的变化应非常小。
同时，在制造光盘的方法中，通过旋涂法形成透光层、保护层、漆层等。使用旋涂法具有许多优势。例如，在旋涂后剩余的光致固化树脂可在设备中再循环利用，以及通过控制旋涂的时间和树脂的粘度可使透光层具有各种厚度。
图1为说明透光层的厚度相对于基片中心与在旋涂过程中将光致固化树脂释放至基片上的位置之间的距离的关系的曲线图。
曲线A表示基片中心与将光致固化树脂释放至基片上的位置之间的距离为5mm的情况，曲线B表示该距离为10mm的情况，曲线C表示该距离为15mm的情况，曲线D表示该距离为20mm的情况，以及曲线E表示该距离为25mm的情况。
从该图可知，当将光致固化树脂释放至基片上的位置离基片中心更近时，透光层厚度的变化减小。理论上，当树脂的释放位置与基片中心轴相对应时，可获得没有厚度变化的透光层。
在制造CD的方法中，因为激光的焦距非常长，所以通过溅射法在具有1.2mm厚度的聚碳酸酯基片上形成记录层和反射层，然后通过旋涂法在其上形成薄漆层以保护记录层、反射层。
由于漆层的厚度小至3mm～5mm，所以即使出现厚度变化，该变化也很小。而且，记录或复制光束从聚碳酸酯基片的较低部位输入，从而即使在最高层即漆层的厚度变化时，在数据复制过程中也不会出现错误。因此，当通过旋涂法形成漆层时，不需要在光盘中心释放光致固化树脂。
然而，在使用蓝色激光制造BD的方法中，焦距非常短，数据的集成度非常高，在1.1mm厚的聚碳酸酯上形成反射层和记录层，然后在其上形成0.1mm厚的透光层，复制光束通过该透光层输入。因此，BD的复制特性非常依赖于透光层的表面状态和厚度变化。
可通过使用减压粘合剂(reduced pressure adhesive)或紫外线固化粘合剂粘结由聚碳酸酯制成的0.1mm厚的透光片而形成透光层。然而，在此情况下，由于要将粘结透光层处的盘切掉，所以浪费了大量的片材，增加了生产成本，并且增加了环境负荷。由于这些问题，旋涂法通常被用于形成透光层。
参考图1所示，当通过在离开光盘中心的位置处循环地释放光致固化树脂而进行旋涂时，树脂层的厚度从光盘中心向外部增加。当BD中出现这样的厚度增加时，可能出现数据复制错误。为了避免这种问题，必须在旋转盘中心处释放光致固化树脂。然而，由于光盘在其中心具有孔，所以在中心处释放的光致固化树脂可泄漏到该孔中。因此，需要一种防止光致固化树脂泄漏至该孔中的方法。
图2为使用防止光致固化树脂泄漏至光盘中心孔的技术的用于旋涂光盘的常规转台装置的剖视图。
参考图2，用于旋涂光盘A的常规转台装置包括具有在其上固定光盘A的顶面并由外力绕轴旋转的转台13，和插入转台13的中心上部并封闭光盘A的中心孔B的盖15。
环状的盘支撑凸出物21沿转台13顶面的中心部的外圆周凸起，并支撑光盘A的内圆周，以及在盘支撑凸出物21的内部形成盖接收空间23。盖接收空间23可容纳盖15的底面的一部分，并在转台13旋转的过程中可稳定地夹持盖15。
在盖接收空间23下形成真空孔19。真空孔19可与外部真空泵(未示出)连接，并提供真空压力以往下拉住盖15。真空孔17提供真空力以使光盘A固定在转台13的顶面上。
发明内容
技术问题
常规的转台装置11的缺点在于光致固化树脂可渗透于盖15与光盘A之间。渗漏于盖15边缘下的光致固化树脂聚集成块并污染光盘A的中心部。特别地，当将光盘A装在驱动器上时，驱动器的轴可能不与光盘A的中心孔B对准，从而增加错误。
此外，由于常规的转台装置11在涂覆光致固化树脂前后必须要安装和移去盖，所以增加了该工序的时间，降低了工效，并且增加了生产成本。另外，由于在盖15盖住的部分和与盖住的部分邻近的部分之间存在厚度差异，所以可能出现记录和复制错误。
技术方案
本发明提供了一种用于旋涂的转台装置，该转台装置在旋涂过程中不使用额外的用于盖住基片中心孔的元件，从而使该装置具有简单的结构，易于进行涂覆处理，并且在旋涂后不污染基片的中心部。
有益效果
由于根据本发明的转台装置在旋涂过程中不需要额外的用于封闭基片中心孔的元件，所以该装置简单，涂覆过程简单，而且在涂覆后不污染基片的中心部。
附图说明
图1为说明透光层的厚度相对于基片中心与在旋涂过程中将光致固化树脂涂覆至基片上之间的距离的关系的曲线图。
图2为常规的用于旋涂的转台装置的剖视图。
图3和4为用于说明根据本发明一个实施方式的转台装置的结构和操作原理的剖视图。
图5为图3和4所示的用于旋涂的转台装置的改进实施例的局部剖视图。
图6为用于说明根据本发明另一个实施方式的转台装置的结构和操作原理的剖视图。
图7为用于说明根据本发明又一个实施方式的转台装置的结构和操作原理的剖视图。
具体实施方式
现在参考附图，将对本发明进行更全面的描述，其中示出了本发明的优选实施方式。
在详细的描述中，将光盘涂覆在各种基片之一上。
图3和4为用于说明根据本发明一个实施方式的用于旋涂的转台装置的结构和操作原理的剖视图。
参考图3和4，转台装置51包括将光盘A固定于其上的平的水平表面的转台53，和安装在转台53中心部的顶面上并通过由外力引起的弹性变形封闭固定的光盘A的中心孔B的弹性体65。
详细地说，转台53包括与将进行涂覆的光盘A的底面紧密接触并采用向真空孔55施加真空压力而使光盘固定于其上的支撑单元71，和设置在支撑单元71中心部并具有在其上部形成的挤压板63和弹性体65的装配构件61。各弹性体65和挤压板63为预定直径的盘形，并且设置在光盘A的中心孔B中。
支撑单元71和装配构件61彼此整体地形成以同时旋转，且在支撑单元71与装配构件61之间形成树脂释放孔59。树脂释放孔59向下排放从上面提供的光致固化树脂。
在支撑单元71中形成多个真空孔55。真空孔55与外部真空泵连接，并使用真空力使安装在支撑单元71顶面上的光盘A固定于转台53上。
设置于装配构件61上部的弹性体65具有预定厚度。弹性体65为选自由天然橡胶、异戊二烯橡胶、聚丁橡胶、氯丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)橡胶、丁腈橡胶(NBR)、丁苯橡胶(SBR)、硅橡胶和聚氨酯橡胶组成的组的可弹性变形的构件。但是，弹性体65的材料可为本领域通用的任何材料。
弹性体65的外圆周面对光盘A的中心孔B的内圆周。弹性体65的直径等于或小于中心孔B的直径。
设置于弹性体65上部的挤压板63向下压弹性体65，以使弹性体65沿径向展开。然后，弹性体65的外圆周沿箭头f标记的方向挤压中心孔B的内圆周，从而完全封住中心孔B的内圆周与弹性体65之间的间隙。
根据图3和4所示的本实施方式的转台装置51，由于光盘A的中心孔B通过挤压可弹性变形的弹性体65而被封闭，所以可防止光致固化树脂泄漏至光盘A的底面上。
在弹性体65的中心部的下面形成另一个真空孔57。真空孔57与外部真空泵连接，并提供真空压力以向下拉挤压板63。在真空孔57的内圆周上形成阶梯形部分69，以限制止动杆67的向下移动。
将止动杆67固定在挤压板63的中心部的底面上。止动杆67为具有可穿过弹性体65并延伸至真空孔57中的预定部分的杆。
当挤压板63向下移动时，止动杆的下端位于阶梯形部分69的上面并由阶梯形部分69抓住，从而限制挤压板63的向下移动。止动杆67被设计为具有一定的垂直长度，从而当弹性体65封闭中心孔B时，可使光盘A的高度与挤压板63的高度相同。
挤压板63具有预定厚度，且挤压板63的边缘沿径向向下倾斜。挤压板63的边缘可以各种角度倾斜，且优选该倾斜边缘的下端与弹性体65顶面的边缘尽可能接近。
挤压板63的倾斜边缘使光盘A能够容易地安装在转台53上。也就是说，当将光盘A安装在转台53上时，即使将中心孔B的内圆周放在挤压板63的边缘上，光盘A也可通过在挤压板的倾斜边缘上平稳地滑动而易于安装在支撑单元71上。
在施加外力之前，挤压板63的高度比安装好的光盘A的高度更高。如果挤压板63的高度等于或小于光盘A，则当挤压板63向下移动时，挤压板63的高度会变得低于光盘A的高度。在此情况下，在旋涂过程中，光致固化树脂中可能会产生气泡，并可污染光盘A的中心部。
图5为图3和4所示的用于旋涂的转台装置的改进实施例的局部剖视图。
同样的元件具有相同的附图标记，并且未给出其详细的说明。
参考图5，沿弹性体65的外圆周形成凹凸部分73。凹凸部分73的凸出部分与光盘A的内圆周紧密接触，以防止光致固化树脂泄漏至中心孔B中。
根据本实施方式的用于旋涂的转台装置可用于制造包括记录层的一次性写入多次读出(WORM)型光盘和可擦写型光盘、只读存储器(ROM)光盘和包括通过旋涂法形成的透光层的任何光盘。为了改善光盘的机械特性，该装置还可用于形成除透光层之外的保护层、中间层、漆层等。
现在，将对使用根据本发明实施方式的转台装置涂覆光致固化树脂的方法进行说明。
首先，当将光盘A固定在转台53的上部时，向真空孔57施加真空压力，从而使弹性体65和光盘A的中心孔B的内圆周紧密接触。
通过喷嘴将光致固化树脂释放至挤压板63的中心轴上，同时开始旋转转台53。在供给光致固化树脂的过程中，转台53以约20rpm～100rpm的旋转速度旋转，并且在刚好完全释放树脂后，提高转台53的旋转速度，从而形成均匀的透光层。
转台53在旋涂过程中的旋转速度与将形成的透光层的厚度密切相关。当提高旋转速度时，透光层的厚度减小。所述光致固化树脂可为本领域通用的任何光致固化树脂。例如，丙烯酸酯树脂可用作光致固化树脂。
旋涂光致固化树脂之后，应将光盘A移离转台53。可在光致固化树脂硬化之前或之后将光盘A移离转台53。然而，在光致固化树脂硬化后移离光盘A时，可轻微损坏透光层的边界面，从而形成毛刺。因此，优选的是，在光致固化树脂经光照硬化前移离光盘A。
为了从转台53上移离光盘A，应除去向真空孔55和57施加的真空压力。如果除去向中心真空孔57施加的真空压力，则弹性体65会恢复其初始状态并从中心孔B展开，以提起光盘A。
图6为用于说明根据本发明另一个实施方式的转台装置的结构和操作原理的剖视图。
参考图6，连杆81设置于挤压板63的下面，且向下延伸。连杆81穿过装配构件61，从而使连杆81的下端设置于装配构件61的下面。将从动板83设置于连杆81的下端上。
从动板83为具有与连杆81相同中心轴的盘，且通过磁力与电磁体85贴附。由于这点，从动板83由磁性材料制成。如果挤压板63、连杆81和从动板83彼此整体地形成，则挤压板63、连杆81和从动板83都由磁性材料制成。或者，仅仅是从动板83由磁性材料制成，然后与连杆81的下端单独固定在一起。
将电磁体85设置于从动板83的下面。电磁体85接收来自于外部控制器87的电信号，并产生磁力以向下拉从动板83。当从动板83向下移动时，挤压板63也向下移动，从而使弹性体65封闭中心孔B。
图7为用于说明根据本发明又一个实施方式的用于旋涂的转台装置的结构和操作原理的剖视图。
参考图7，将致动器95安装在连杆81的下端。致动器95被固定地支撑在机座(未示出)上，并垂直移动连杆81。
致动器95为众所周知的致动器，其包括具有第一入口95c和第二入口95d的汽缸95b，和安装在汽缸95b内部并与连杆81连接的致动器杆95e，从而使连杆81沿纵向往复移动。
泵97向汽缸95b中注入工作流体，从而使致动器杆95e垂直移动。泵97的运转由控制器99来控制。
将夹具95a设置于致动器杆95e的上端。夹具95a可与致动器杆95e整体地形成，或可与致动器杆95e单独固定在一起。夹具95a使致动器杆95e与连杆81连接。
夹具95a为杯形，并具有沿其上端的内圆周形成的钳口91。在连杆81的下端部中形成凹槽93。钳口91嵌入凹槽93中，并根据致动器杆95e的线性移动使连杆81移动。特别地，连杆81可无需与夹具95a耦合而旋转。由于这点，可在连杆81与夹具95a之间安装轴承(未示出)。
因此，可通过控制致动器95使连杆81线性移动而打开或封闭中心孔B。也就是说，在旋涂的过程中，通过降下连杆81由弹性体65封闭中心孔B，并通过提高连杆81打开中心孔B。
将对使用实施方式所举例说明的转台装置实际旋涂光盘的实施例进行描述。
旋涂实施例1
通过注模法(injection molding)模制总厚度为1.1mm、外径为120mm、内径(中心孔的直径)为15mm的聚碳酸酯(PC)光盘基片。然后，采用溅射法形成银合金/ZnS-SiO/SbGeTe/ZnS-SiO2的四层结构。
其后，将该光盘固定在图3所示的转台的上部，降低挤压板63，使弹性体65完全封闭中心孔B。弹性体65为直径为14.6mm的SBR。
接着，当该盘旋转时，将光致固化树脂EB8402(由SK UCB制造)、Irgacure184(由Ciba SC制造)或Irgacure651(由Ciba SC制造)释放至该光盘的中心上部，然后从转台53上移离该光盘，从而完成光盘的制造过程。其结果，与使用图2所示的盖15的情况相比，缩短了涂覆时间，光盘的中心部未被污染，并且制得了均匀的涂层。
旋涂实施例2
除了使用图5所示的弹性体65之外，按照与旋涂实施例1相同的方法制造光盘。其结果，与使用图2所示的盖15的情况相比，缩短了涂覆时间，光盘的中心部未被污染，并且制得了均匀的涂层。
旋涂实施例3
除了挤压板63的动作由参考图6说明的电磁体85控制之外，按照与旋涂实施例1相同的方法制造光盘。其结果，与使用图2所示的盖15的情况相比，缩短了涂覆时间，光盘的中心部未被污染，并且制得了均匀的涂层。
比较例1
使用图2所示的常规的转台装置11进行旋涂。
通过以下步骤进行旋涂：将光盘固定在转台13上，适当地放置盖15，以及将光致固化树脂EB 8402(由SK UCB制造)、Irgacure184(由Ciba SC制造)或Irgacure 651(由Ciba SC制造)涂覆至盖15的上部。
随后，从转台13上移离盖15，将该光盘移入光学固化机进行硬化，从而制得光盘。
旋涂之后，当提起盖15时，由于泄漏在盖15与光盘之间的树脂，光盘也被提起了，并且污染了光盘的中心部。另外，使用常规的转台装置涂覆一个光盘的时间是使用本发明的转台装置的时间的两倍。
尽管参考优选实施方式已对本发明进行了具体地图示和描述，但本领域的普通技术人员将理解，在不偏离如下面权利要求书所限制的本发明的实质和范围的情况下，可对本发明进行各种形式和细节上的改变。
工业实用性
如上所述，由于根据本发明的转台装置在旋涂的过程中不需要额外的用于封闭基片中心孔的元件，所以该装置简单，涂覆过程简单，而且在旋涂后不污染基片的中心部。

Claims (10)

1、一种由于旋转基片产生的离心力而使用表面涂料对在其中心部形成有中心孔的基片进行旋涂的转台装置，该转台装置包括：
具有平面的支撑单元，其具有向基片提供真空力的至少一个真空孔以在水平表面上固定地支撑基片；
设置于将要插入固定地支撑在支撑单元表面上的基片中心孔中的支撑单元中心处的弹性体，其通过由外力产生的弹性变形而封闭中心孔；以及
设置于弹性体上并挤压弹性体使其弹性变形的挤压构件。
2、根据权利要求1所述的转台装置，其中，所述弹性体具有预定厚度并具有面对基片中心孔的内圆周的外圆周。
3、根据权利要求1或2所述的转台装置，其中，所述支撑单元具有穿过在弹性体下的支撑单元的真空孔，该转台装置进一步包括在挤压构件的底面上形成的止动杆，其穿过弹性体并延伸至真空孔中，从而使止动杆由于向真空孔施加的真空力而在真空孔中移动。
4、根据权利要求3所述的转台装置，其中，所述真空孔引导止动杆的运动，并且具有在其内圆周上形成的阶梯形部分，以限制止动杆的运动。
5、根据权利要求2所述的转台装置，其中，所述弹性体沿其外圆周形成有多个凹凸部分。
6、根据权利要求1所述的转台装置，其中，所述弹性体选自由天然橡胶、异戊二烯橡胶、聚丁橡胶、氯丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)橡胶、丁腈橡胶(NBR)、丁苯橡胶(SBR)、硅橡胶和聚氨酯橡胶组成的组。
7、根据权利要求1所述的转台装置，其进一步包括在弹性体周围形成的释放孔以排放涂料。
8、根据权利要求1所述的转台装置，其进一步包括固定于挤压构件底面上并穿过弹性构件和支撑构件以从支撑单元向下延伸的连杆，以及装配于支撑单元下并向下移动连杆以引起挤压构件使弹性体弹性变形而封闭中心孔的驱动单元。
9、根据权利要求8所述的转台装置，其中，所述连杆为磁体，并且所述驱动单元包括通过外部电信号产生磁力从而操纵连杆的电磁体。
10、根据权利要求8所述的转台装置，其中，所述驱动单元为与连杆连接并移动连杆的水压或气压致动器。
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