JP2006223936A - スピンコート塗布方法とその光ディスク、及びスピンコート塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 塗布液の反応が抑制されて、品質が安定し、また塗布液を乾き難くして、簡略な回収制御系で効率的な生産が可能なスピンコーター塗布方法を提供する。
【解決手段】スピンコーター内の処理雰囲気をｐＨ＜６以下の酸性の水によって湿度を６０％以上に加湿した状態下で、塗布液を被塗布体にスピンコート塗布を行うようにし、その際、前記酸性の水が前記塗布液の酸性の溶媒成分の少なくとも１種以上を含む水とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、円形基板上にスピンコートによって塗布液を塗布する方法に関し、特に、塗布液膜厚を１００μｍ以上とする塗布を行うスピンコート塗布方法とその光ディスク、及びスピンコート塗布装置に関する。

一般に、レーザ光により１回限りの情報の記録が可能な光情報記録媒体（光ディスク）としては、追記型ＣＤやＤＶＤ−Ｒなどがあり、従来のコンパクトディスク（ＣＤ）の作製に比べて少量のＣＤを手頃な価格でしかも迅速に市場供給できるという利点を有しており、最近のパーソナルコンピュータなどの普及に伴ってその需要も増している。

光情報記録媒体の代表的なものとしては、透明な円盤状基板上に有機色素からなる記録層、金や銀などの金属からなる光反射層、更に樹脂製の保護層をこの順に積層した構造のものがある。
そして、これら光情報記録媒体への情報の書き込み（記録）は、レーザ光を照射することにより行われ、色素記録層のレーザ光の照射された部分が温度上昇して、その部位に物理的あるいは化学的な変化が生じてその光学的特性を変えることにより情報が記録される。
一方、情報の読み取りは、記録用レーザ光と同じ波長のレーザ光を照射することにより行われ、色素記録層の光学的特性が変化した部位と変化しない部位との反射率の違いを検出することにより情報が再生される。

従って、光ディスクを構成する円盤状基板に記録層塗布液を塗布するに当たっては、塗布室内の空気清浄度を高く保持することが重要となる。そこで従来のスピンコート塗布では塵埃を嫌うため、スピナー内部を低湿度に保った状態で塗布を行っていた。しかしながら、スピナー内部を低湿度に保つと乾燥しやすくなり、塗布液が円盤の周縁に行き着くまでに乾燥が進行たり、静電気が起きやすくなるため塗布液を基板全面に均一に塗布することが困難であった。
そこで、スピンコート塗布で塵埃発生の恐れを小さくするため、純度の高い水、すなわち、抵抗比の大きな水によって加湿することで、静電気の影響と塵埃の影響を同時に排除する発明が公開された（特許文献１参照）。
特開２０００−２１０１８号公報

しかしながら、特許文献１記載の発明にあっては、塗布液がスピンされ飛散する雰囲気において、常に純度の高い水で加湿するので、大がかりな設備を必要とし、製造コストが高くなるという問題があった。
本発明は、被塗布物に塗布する塗布膜厚が１００μｍ以上と厚いことから塵埃の影響が軽微であり、静電気の影響も軽微であることに着目し、スピンコートするときに塗布されず周囲に振り切られた余剰塗布液を回収するにあたり、スピナー内部を乾かしたくないという要求からなされたものであり、塗布液と近しい組成の水により加湿して乾き抑制をする塗布方法をおよび装置を低コストで提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、スピンコート塗布方法に係り、スピンコーター内の処理雰囲気をｐＨ＜６以下の酸性の水によって湿度を６０％以上に加湿した状態下で、塗布液を被塗布体にスピンコート塗布を行うことを特徴としている。
請求項２記載の発明は、請求項１記載のスピンコート塗布方法において、前記酸性の水が前記塗布液の酸性の溶媒成分の少なくとも１種以上を含む水であることを特徴としている。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のスピンコート塗布方法において、前記被塗布体がプリンタブル光ディスクのプリンタブル面であることを特徴としている。
請求項４記載の発明は、請求項３記載のスピンコート塗布方法において、前記プリンタブル面上に塗布する塗布液膜厚が１００μｍ以上であることを特徴としている。
請求項５記載の発明は、光ディスクに係り、請求項１〜４のいずれか１項記載のスピンコート塗布方法によってプリンタブル面の少なくとも一層が創設されたことを特徴としている。

請求項６記載の発明は、スピンコート塗布装置に係り、スピンコータと前記スピンコータに送液する塗布液を貯蔵する塗布液貯蔵槽と前記スピンコータに湿気を送る加湿器とを備えたスピンコート塗布装置において、前記スピンコータ内の湿度を測る湿度センサと、前記加湿器から前記スピンコータ内へ送り込まれるの湿気の比重を測定する比重計と、前記加湿器内に純水を給水する給水装置と、前記加湿器内に酸性の液体を給液する給液装置とを備え、前記湿度センサの検出値で前記加湿器の加湿量を制御し、前記比重計の検出値で前記給水装置からの水量と前記給液装置からの酸性液量を制御して、前記スピンコータ内をｐＨ＜６以下の酸性の水によって湿度を６０％以上に加湿することを特徴とする。
請求項７記載の発明は、請求項６記載のスピンコート塗布装置において、前記スピンコータから飛散した塗布液を回収する塗布液回収壁の表面をフッ素化合物からなる表面にしたことを特徴とする。
請求項８記載の発明は、請求項６又は７記載のスピンコート塗布装置において、前記塗布液回収壁から回収した塗布液を前記スピンコータの上部内壁に吐出させる回収液還流装置を備えたことを特徴とする。

上記構成により、塗布膜厚が比較的厚いことから塵埃の影響が軽微であり、また酸性の水が帯電しにくい効果もあるので、塗布液と親しい組成の水により加湿して乾きを抑制することで、余剰な液の回収をするにあたりスピナー内部が乾かなくなり、また、塗布液の反応が抑制されるので品質が安定し、大がかりな設備を必要とせず、製造コストを低く抑えることが可能となった。

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

まず、本発明の実施例１について図１に基づいて説明する。
図１は本発明の実施例１に係るスピンコータシステムを示す構成図である。
図において、実施例１に係るスピンコータシステムは、大きくスピンコータ１０と塗布液貯蔵槽２０と加湿器３０とから構成される。
スピンコータ１０は、上方に開口した有底の中空壺状をしたスピンコータハウジング１１と、スピンコータハウジング１１内中央に設置されるスピンコータ本体１２と、回収された塗布液を濾すフィルタ１６とから構成される。

スピンコータハウジング１１は上方に開口し、この開口に塗布液滴下ノズル１４が下方に滴下するように設置されている。スピンコータハウジング１１の開口から下方に向けて円錐状に裾が広がり（１１ａ）、円筒状部分（１１ｂ）はスピンコータ本体１２のディスクＤ（後述）が回転する時に、ディスクＤの外周から飛散する塗布液Ｔを補足する塗布液回収壁となる。塗布液回収壁１１ｂの下部１１ｃにはフィルタ１６が設置されていて、補足された塗布液はここで濾過された後、下部の塗布液回収槽１１ｄへ落下する。塗布液回収槽１１ｄには補足した塗布液Ｔを塗布液貯蔵槽２０へ排出する排液パイプ２５ａが接続され、モータ２４によって塗布液Ｔは排液パイプ２５から塗布液貯蔵槽２０へ排出される。

塗布液貯蔵槽２０には塗布液Ｔが貯蔵されている。ここに用いる塗布液の例としては、素材として、気相法シリカ微粒子（８．０部）とイオン交換水（５２．５部）、ポリオキシエチレンラウリルエーテル（３．０部）、ポリビニルアルコール水溶液（８％）（２６．０部）、ジエチレングリコールモノブチルエーテル（０．５部）、ホウ酸（８％）（１０．０部）の水溶液が挙げられる。

パイプ２１が塗布液貯蔵槽２０の底まで延びており、塗布液Ｔがパイプ２１からポンプ２２によって吸引され、塗布液滴下ノズル１４まで送液される。
塗布液滴下ノズル１４はディスクＤの中央部上方に下向きに設けられており、制御装置１５ａにより吐出量を制御される制御弁５を介して適量の塗布液ＴをディスクＤ上に滴下する。

スピンコータ本体１２には、水平姿勢に設置される円盤状スピンチャック１２ａがあり、この円盤状スピンチャック１２ａの上面にはディスクＤが載置されて、図示しない真空吸引装置によって真空吸着されている。スピンチヤック１２ａの下面中央部からは回転軸１２ｂが下方に延びモータ１３のシャフト１３ｂに直結され、モータ１３の回転により円盤状スピンチャック１２ａは高速回転し、したがって被塗布対象であるディスクＤも高速回転している。

このように高速回転しているディスクＤの上に塗布液滴下ノズル１４から塗布液Ｔを滴下すると、ディスクＤの中央部に滴下された塗布液Ｔには大きな遠心力が働き、その表面積をディスクの外周に広げて、ディスクＤの表面全域への均一な塗布液Ｔの塗布が行われる。

図２は塗布液ＴがディスクＤの表面全域へ塗布される様子を表した平面図である。図において、ディスクＤが塗布液滴下ノズル１４の軸線を中心に高速回転しており、塗布液滴下ノズル１４からディスクＤの中心に塗布液Ｔが滴下されると、滴下された塗布液Ｔには大きな遠心力が働き、その表面積をディスクの外周に広げて、ディスクＤの表面全域への均一な塗布液Ｔの塗布が行われる。図では判り易くするために、ディスクＤの上部（時計に見立てて、１１時と１時の範囲）にのみ、飛散していく液滴（雫）を描いているが、実際は３６０度の全周に広がっており、しかも液滴ではなくて、全液滴が繋がった塗布液層となっている。

このように遠心力でディスクの外周に到達した塗布液Ｔは、まだ余剰液があるとそこからディスクＤの接線方向に飛散し、余剰の塗布液ＴはディスクＤの周囲に設けられた塗布液回収壁１１ｂに衝突して補足される。補足された塗布液Ｔは回収壁１１ｂを伝って重力で下方に流れ（図１参照）、途中、フイルタ１６で濾過された後、下部の塗布液回収槽１１ｄへ回収される。

一方、スピンコータハウジング１１の上部開口には、塗布液滴下ノズル１４の他に加湿器３０からの加湿パイプ３４の先端開口が下方に向けて設置されており、スピンコータハウジング１１の内部を加湿している。また、湿気を含んだ空気が加湿器３０へ帰還する帰還パイプ３５が開口している。
従来装置１によればスピンコータハウジング１１の内部を低湿度にしていたり、従来装置２によれば純水で加湿していたのであるが、いずれも上述した欠点があったので、本発明では、後述するｐＨ＜６以下の酸性の水によって湿度を６０％以上に加湿した状態下にしているのが特徴である。このような制御をするために、スピンコータ本体１２の内部空間に湿度センサＳ１が設置されている。
ただし、十分に安定な加湿が確保できる状態であれば、省略してもかまわない。

加湿器３０はここでは超音波により加湿するものを採用している。加湿器３０は全体が密閉状の槽であり、そこに純水を制御弁４２を介して給水する給水パイプ３２と、酸性水溶液を制御弁４３を介して給液する給液パイプ３３と、スピンコータ本体１２内を加湿する加湿パイプ３４とが開口している。加湿器３０中には、スピンコータ本体１２内に所定の量の空気を送り込む送風ファン３１が加湿パイプ３４近傍に設置され、また超音波振動子を振動させることで蒸気を発生させる超音波発生部５０が底部に設置されている。

超音波発生部５０は湿度センサＳ１からの検出信号に基づいて湿度を制御する湿度制御装置５１によって駆動制御される。湿度制御装置５１は湿度センサＳ１の検出した湿度と所望の湿度との差を求め、湿度が低いのであれば超音波発生部５０の振動数を増加させて高湿度にし、逆に、所望の湿度より高いのであれば超音波発生部５０の振動数を減少させて低湿度にして、その空気を送風ファン３１によってスピンコータ本体１２内に送り込み、内部を所望の湿度に加湿する。

４０は比重計で、帰還パイプ３５から捕集したスピンコータ本体１２内の加湿液Ｗ１の比重を検出する比重計である。本発明では加湿液のｐＨ濃度と比重とが所定の比例関係にあることを利用して、比重計４０を用いて比重を測ることで加湿液のｐＨ濃度を簡単に求めるようにしている。
ｐＨ制御器４１は比重計４０で求めた比重の数値を基に現在のｐＨ値を算出し、所望のｐＨ値との差を求め、所望のｐＨ値よりｐＨ値が低いのであれば必要な水の量を給水するように制御弁４２に指令し、逆に、所望のｐＨ値よりｐＨ値が高いのであれば酸性水溶液を必要量給液するように制御弁４３に指令するようにして、絶えずスピンコータ本体１２内を酸性ｐＨ＜６以下の水で加湿するようにする。

本発明によれば、ｐＨ制御器４１でｐＨ値を制御し、かつ湿度制御装置５１で湿度を制御することで、スピンコータ本体１２内を常にｐＨ＜６以下の酸性水溶液によって湿度を６０％以上に加湿することができるようになる。そして、酸性水溶液として、塗布液を構成する溶媒の少なくとも一種を含み、ｐＨが６．０以下の水によってスピンコータ本体１２の内部を加湿しながら、スピンコーティングを行なうようにしたことで、塗布液の反応が抑制されるので、品質が安定する。

以上のように、本発明の実施例１によると、ｐＨが変わると濃度が変わるため比重も変わることに着目し、そこで回収した回収液に水を追添して、比重を測りながら追添量を調節するようにするものである。
＜実施例及び比較例＞
湿度が６０％より低い加湿だと捕集壁面が乾きやすくなり、乾いてしまった液はフィルタリングする際に、フィルタに捕集されるため捕集効率が下がってしまった。
（１）６０％以上で加湿すると捕集効率が上がった。逆に、５０％以下では水の追添が必要で、設備が複雑になった。
（２）ｐＨ６以下で加湿すると面状は良好であった。逆に、ｐＨ７．５以上で加湿すると中和反応により析出が起こり、フィルタ詰まりが発生してしまった。

実施例２は、図１における塗布液回収壁１１ｂの表面をフッ素化合物からなる表面に仕上げることにある。このようにスピナーの塗布液回収壁１１ｂを撥水性（接触角１００°以上）にすることで、塗布液回収壁１１ｂに付着した塗布液Ｔは水玉となりころがり落ちるので捕集しやすくなり、塗布液Ｔは付着しにくくなり、したがって、塗布液回収壁１１ｂが乾燥して堆積物が生じるようなことがなくなる。

図３は本発明の実施例３に係るスピンコータシステムを示す構成図である。
図において、実施例３に係るスピンコータシステムは、大きくスピンコータ１０と塗布液貯蔵槽２０と加湿器３０とから構成されるが、加湿器３０の系統は実施例１と同じであるので図示を省略している。また、スピンコータ１０と塗布液貯蔵槽２０とにおいて、図１と同じ符号は同じ機能を有しているので、ここでは重複説明を省略する。

実施例３（図３）が実施例１（図１）と異なっている点は、下部の塗布液回収槽１１ｄから塗布液Ｔを塗布液貯蔵槽２０へ排出する排液パイプ２５をパイプ６１で一部分岐してモータ６０によって塗布液Ｔをパイプ６２へ送り込み、そのパイプ６２の先端をスピンコータ１０の開口近傍の壁面１１ａに向けていて、これによって、塗布液Ｔを開口近傍の壁面１１ａに吐出して、そこから塗布液Ｔを重力によって落下させるものである。パイプ６２の先端は図では左右２カ所しか示されていないが、実際は多数のパイプ６２が所定の間隔で３６０度に亘って設置されている。これによって、開口近傍の壁面１１ａはどの部位も塗布液Ｔで濡れた状態に保たれ、内壁に塗布液のカーテンを循環させたようになり、塗布液が乾燥することがなく、フィルタでの目詰まりもなくなり、塗布液の回収効率が向上する。

酸性の水は塗布液の酸性の溶媒成分の少なくとも１種以上を含む水にすると、塗布液と加湿蒸気との化学反応が起きなくなるので、フィルタが目詰まりすることがなくなった。

スピンコート塗布方法の被塗布体であるディスクＤとしては、プリンタブル光ディスクのプリンタブル面にすると、従来のバーコーティング方法と比較して生産性が向上した。

以上のように、本発明によれば、
（１）塗布液の反応が抑制されるので、品質が安定した。
（２）塗布液の乾きが発生しにくいので、簡略な回収制御系で効率的な生産が可能となった。

本発明の実施例１に係るスピンコータシステムを示す構成図である。 塗布液がディスクの表面全域へ塗布される様子を表す平面図である。 本発明の実施例３に係るスピンコータシステムを示す構成図である。

符号の説明

１０ スピンコータ
１１ スピンコータハウジング
１１ｂ 塗布液回収壁
１１ｄ 塗布液回収槽
１２ スピンコータ本体１２
１２ａ スピンチャック
１２ｂ 回転軸
１３ モータ
１３ｂ モータシャフト
１４ 塗布液滴下ノズル
１５ 制御弁
１５ａ 弁制御装置
１６ フイルタ
２０ 塗布液貯蔵槽
２１ パイプ
２２ ポンプ
２４ モータ
３０ 加湿器
３１ 送風ファン
３２ 給水パイプ
３３ 給液パイプ
３４ 加湿パイプ
３５ 帰還パイプ
４０ 比重計
４１ ｐＨ制御器
４２ 制御弁
４３ 制御弁
５０ 超音波発生部
５１ 湿度制御装置
６０ モータ
６１ パイプ
６２ パイプ
Ｄ ディスク
Ｓ１ 湿度センサ
Ｗ１ 回収湿気
Ｔ 塗布液

Claims (8)

1. スピンコーター内の処理雰囲気をｐＨ＜６以下の酸性の水によって湿度を６０％以上に加湿した状態下で、塗布液を被塗布体にスピンコート塗布を行うことを特徴とするスピンコート塗布方法。
2. 前記酸性の水が前記塗布液の酸性の溶媒成分の少なくとも１種以上を含む水であることを特徴とする請求項１記載のスピンコート塗布方法。
3. 前記被塗布体がプリンタブル光ディスクのプリンタブル面であることを特徴とする請求項１または２記載のスピンコート塗布方法。
4. 前記プリンタブル面上に塗布する塗布液膜厚が１００μｍ以上であることを特徴とする請求項３記載のスピンコート塗布方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１項記載のスピンコート塗布方法によってプリンタブル面の少なくとも一層が創設された光ディスク。
6. スピンコータと前記スピンコータに送液する塗布液を貯蔵する塗布液貯蔵槽と前記スピンコータに湿気を送る加湿器とを備えたスピンコート塗布装置において、
   前記スピンコータ内の湿度を測る湿度センサと、前記加湿器から前記スピンコータ内へ送り込まれるの湿気の比重を測定する比重計と、前記加湿器内に純水を給水する給水装置と、前記加湿器内に酸性の液体を給液する給液装置とを備え、前記湿度センサの検出値で前記加湿器の加湿量を制御し、前記比重計の検出値で前記給水装置からの水量と前記給液装置からの酸性液量を制御して、前記スピンコータ内をｐＨ＜６以下の酸性の水によって湿度を６０％以上に加湿することを特徴とするスピンコート塗布装置。
7. 前記スピンコータから飛散した塗布液を回収する塗布液回収壁の表面をフッ素化合物からなる表面にしたことを特徴とする請求項６記載のスピンコート塗布装置。
8. 前記塗布液回収壁から回収した塗布液を前記スピンコータの上部内壁に吐出させる回収液還流装置を備えたことを特徴とする請求項６又は７記載のスピンコート塗布装置。

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