JP2006277803A - 樹脂層形成装置及び樹脂層形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 スピンコートによって基板上に樹脂を展延する際に、簡易な手順によって、均一な樹脂層を形成できる樹脂層形成方法及び樹脂層形成装置を提供する。
【解決手段】 ディスク用の基板Ｄが載置されるターンテーブルＡと、基板Ｄ上に接着剤を塗布する塗布部である塗布ノズルＮ１，Ｎ２と、塗布ノズルＮ１，Ｎ２に接着剤Ｂ１，Ｂ２を供給するタンクＴ１，Ｔ２とを有する。塗布ノズルＮ２は、塗布ノズルＮ１よりも外周側に配設されている。接着剤Ｂ１，Ｂ２は、タンクＴ１，Ｔ２において加圧されることにより、供給経路を介して塗布ノズルＮ１，Ｎ２に供給されるが、この接着剤Ｂ１，Ｂ２は、互いに粘度が異なっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、光ディスクのような平板状の記録媒体を製造する際に、貼り合わされる基板若しくはコーティングする基板上に樹脂層を形成する方法に係り、特に、樹脂層の均一化に改良を施した樹脂層形成方法及び樹脂層形成装置に関する。

光ディスクや光磁気ディスク等の光学読み取り式の円盤状記録媒体は、再生専用のものや、記録された情報の書き換えが可能なものなど、多種多様な規格のものが普及している。かかる記録媒体は、基板に形成された記録面を保護したり、記録面の多層化による高密度記録を実現するために、一対の基板を、接着剤から成る樹脂層を介して貼り合せることによって製造されている場合が多い。

このような貼り合わせ型ディスクの製造は、例えば、以下のように行われる。すなわち、２枚のポリカーボネート製の基板を射出成型し、スパッタ室においてスパッタリングによってレーザ反射用の金属膜（記録膜）を形成する。そして、２枚の基板の接合面に、紫外線硬化型の接着剤を塗布し、スピンコートによって接着剤を展延する。

スピンコートとは、図９に示すように、基板Ｄを回転させながらその中心の周囲に接着剤Ｂを塗布した後、図１０に示すように、基板Ｄを高速スピンさせることにより、基板Ｄ上に接着剤Ｂによる薄い膜（樹脂層）を形成するものである。なお、図９及び図１０において、Ｎは基板Ｄ上に接着剤Ｂを滴下する塗布ノズルであり、Ｔは塗布ノズルＮに接着剤Ｂを供給するためのタンクである。

このように樹脂層を形成した一対の基板は、真空室に挿入され、真空中で互いの樹脂層が貼り合わされる。さらに、互いに貼り合わされた基板を真空室から大気圧に出し、全体に紫外線を照射することにより、樹脂層を硬化させる。これにより、２枚の基板は強固に接着され、ディスクが完成する。

ところで、上記のように貼り合わされた基板は、情報の読み書きに用いられるレーザがディスクに照射されたときに、安定してスポットが形成されるように、反りや歪みのない平坦なものとする必要がある。従って、かかる光学式のディスクにおいては、貼り合せる際の樹脂層の膜厚が、できるだけ均一となっていることが望ましい。しかし、上述のようなスピンコートの場合、接着剤は遠心力によって展延していくため、内周部に対して外周部の膜厚が厚くなってしまい（例えば、１０μｍ程度）、基板全体で膜厚を均一化させることは困難である。

これに対処するため、特許文献１には、 一方の基板に円環状に接着剤を滴下した後、他方の基板を貼り合わせ、回転させながら接着剤を加熱して粘度をコントロールすることによって、形成される樹脂層の均一化を図る技術が提案されている。また、特許文献２には、基板の内周部、外周部及びその間の部分において、接着剤の塗布面の厚さを調節することによって、基板の圧接時の接着力の均一化を図る技術が提案されている。

特開２００３−２２５７８号公報 特開平１１−２１９５４６号公報

しかしながら、特許文献１の技術は、基板を貼り合せた後に接着剤を拡散させるものであるため、貼り合せ前の基板の反り等によっては、基板同士の間隔が均一にならず、結果として樹脂層の厚みを均一にすることが困難となる。また、特許文献２の技術は、接着力の均一化のために、接着剤の塗布領域を分けたに過ぎず、必ずしも樹脂層の均一化にはならない。むしろ、塗布領域を分けることで、領域間に境界が生じるので、塗布面の厚さを一致させることは容易ではなく、さらに、内周部と外周部とで塗布面の厚さを変えた場合には、均一な塗布に反する。

また、特許文献１、特許文献２の技術は、最終的に対向する基板に挟まれることを前提とした樹脂層に関するものであるため、樹脂によってディスクの表面にコーティング層を形成する場合のように、一対の基板による圧接がなされない樹脂層を均一化するためには、有効な手段とはなりえない。

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、スピンコートによって基板上に樹脂を展延させる際に、簡易な手順によって、均一な樹脂層を形成できる樹脂層形成方法及び樹脂層形成装置を提供することにある。

上記のような目的を達成するため、請求項１の発明は、基板の表面に樹脂を塗布する塗布部と、前記基板を回転させることにより、樹脂層を基板の表面に形成する回転部とを有する樹脂層形成装置において、前記塗布部は、前記基板の表面における複数個所に粘度の異なる樹脂を塗布する塗布手段を、複数有することを特徴とする。

請求項５の発明は、基板の表面に樹脂層を形成する樹脂層形成方法において、前記基板の表面における複数個所に、粘度の異なる樹脂を塗布し、前記基板を回転させることを特徴とする。

以上のような請求項１及び５の発明では、複数個所に塗布された樹脂の粘度が異なるため、基板の回転時における遠心力で樹脂が展延する際に、内周側から外周側への樹脂の過度の流動が自動的に調節されるので、簡易な手順で、全体として均一な樹脂層を形成することができる。

請求項２の発明は、請求項１の樹脂層形成装置において、前記複数の塗布手段に供給する樹脂の粘度を、それぞれ調整する調整部を有することを特徴とする。
以上のような請求項２の発明では、基板の反り等の板面の相違があっても、これに応じて、調整部によって塗布手段に供給する樹脂の粘度をそれぞれ変えることにより、常に樹脂層を均一にすることができる。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の樹脂層形成装置において、前記複数の塗布手段の位置が、可変に構成されていることを特徴とする。
以上のような請求項３の発明では、基板の反り等の板面の相違があっても、これに応じて、複数の塗布手段による塗布位置を変えることによって、常に樹脂層を均一にすることができる。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項の樹脂層形成装置において、前記粘度の異なる樹脂の塗布位置は、異なる径の同心円上であり、各同心円上にはそれぞれ少なくとも一対の塗布手段が配設されていることを特徴とする。
以上のような請求項４の発明では、各同心円上には、一対の塗布手段によって塗布するため、塗布時間の短縮と塗布の均一化を図ることができる。

以上、説明したように、本発明によれば、スピンコートによって基板上に樹脂を展延させる際に、簡易な手順によって、均一な樹脂層を形成できる樹脂層形成方法及び樹脂層形成装置を提供することができる。

次に、本発明の実施の形態（以下、実施形態と呼ぶ）について、図面を参照して具体的に説明する。
［装置の構成］
まず、本実施形態に使用する樹脂層形成装置（以下、本装置と呼ぶ）の構成を、図１を参照して説明する。なお、本装置は、ディスクの製造装置の一部を構成するものであり、本装置の上流工程に配設される基板の成型装置及び金属膜の形成装置、本装置の下流工程に配設される基板の貼合装置及び紫外線照射による硬化装置、さらに各装置間で基板を受け渡す機構等については、公知のあらゆる技術を適用可能なため、説明を省略する。

すなわち、本装置は、図１に示すように、ディスク用の基板Ｄが載置されるターンテーブルＡと、基板Ｄ上に接着剤を塗布する塗布部である塗布ノズルＮ１，Ｎ２と、塗布ノズルＮ１，Ｎ２に接着剤Ｂ１，Ｂ２を供給するタンクＴ１，Ｔ２とを有している。ターンテーブルＡは、円板状の基板Ｄが一枚づつ載置されて装着され、回転する装置である。塗布ノズルＮ１，Ｎ２は、タンクＴ１，Ｔ２から供給される紫外線硬化型の接着剤Ｂ１，Ｂ２を、基板Ｄに塗布する手段である。塗布ノズルＮ１は、基板Ｄの中心を挟んで対向する位置に一対配設されている。塗布ノズルＮ２は、塗布ノズルＮ１よりも外周側で、基板Ｄの中心を挟んで対向する位置に一対配設されている。

この塗布ノズルＮ１，Ｎ２は、基板Ｄ上の塗布位置を調整できるように、基板Ｄの径方向に走査可能に設けられている。なお、一対の塗布ノズルＮ１同士は、同一径の円状に塗布可能となるように配置されており、同様に、一対の塗布ノズルＮ２同士も、同一径の円状に塗布可能となるように配置されている。また、接着剤Ｂ１，Ｂ２は、タンクＴ１，Ｔ２において加圧されることにより、供給経路を介して塗布ノズルＮ１，Ｎ２に供給されるが、この接着剤Ｂ１，Ｂ２は、互いに粘度が異なっている。本実施形態においては、内周側の塗布ノズルＮ１に供給される接着剤Ｂ１の粘度が高く、外周側の塗布ノズルＮ２に供給される接着剤Ｂ２の粘度が低く設定されている。

ターンテーブルＡの回転及び速度調整、塗布ノズルＮ１，Ｎ２の接着剤滴下及び移動等は、それぞれの動作タイミングを、制御装置によって制御することにより行われる。この制御装置は、例えば、専用の電子回路若しくは所定のプログラムで動作するコンピュータ等によって実現できる。従って、以下に説明する手順で本装置の動作を制御するためのコンピュータプログラム及びこれを記録した記録媒体も、本発明の一態様である。

［樹脂層の形成］
以上のような本装置によって、基板Ｐ上に樹脂層を形成する方法を、図１〜３の説明図、図４のフローチャート、図５のグラフを参照して説明する。すなわち、前工程において記録膜が形成された基板Ｄは、その記録膜を上にして、ターンテーブルＡ上に載置され、装着される（ステップ４０１）。そして、ターンテーブルＡを作動させることによって、基板Ｄを低速回転させる（ステップ４０２）。低速回転の速度は、例えば、２０〜２００［ｒｐｍ］とすることが考えられるが、この値には限定されない。このように低速回転する基板Ｄに対して、図１及び図２に示すように、塗布ノズルＮ１，Ｎ２から接着剤Ｂ１，Ｂ２を滴下する（ステップ４０３）。これにより、基板Ｄの中心の周囲に、粘度の高い接着剤Ｂ１、粘度の低い接着剤Ｂ２が同心円状に塗布される。

このような接着剤Ｂ１，Ｂ２の塗布後に、ターンテーブルＡによって基板Ｄを高速回転させる（ステップ４０４）。高速回転の速度は、例えば、３００〜１００００［ｒｐｍ］とすることが考えられるが、この値には限定されない。この高速回転によって、図３に示すように、接着剤Ｂ１，Ｂ２が外周方向へ展延されて振り切られると、粘度の異なる接着剤Ｂ１，Ｂ２が一体化して、内周から外周にかけて記録膜を覆う均一な膜厚の樹脂層Ｃが形成される（ステップ４０５）。

以上のような工程を経て、それぞれ樹脂層Ｃが形成された一対の基板Ｄは、貼合装置においてその樹脂層Ｃを挟んで貼り合わされ、硬化装置において全面に紫外線が照射されることにより、樹脂層Ｃが硬化される。これにより、内部に２層の記録膜を有するディスクが形成される。なお、張り合わせる一対の基板Ｄは、双方に樹脂層Ｃが形成されていても、一方にのみ樹脂層Ｃが形成されていてもよい。

［実施例］
以上のような本発明の実施形態による実験結果を、図５に示す。本実験は、例えば、少なくとも半透明層と反射層の２層の記録層を有するＤＶＤ等のための貼り合せ基板を製作したものであり、半透明層を形成した基板と全反射層を形成した基板を貼り合せ、その樹脂層の厚みを測定したものである。

接着剤Ｂ１としては、６２０［ｍＰａ・ｓ／２５℃］の高粘度のものを用い、接着剤Ｂ２として、２５０［ｍＰａ・ｓ／２５℃］の低粘度のものを用いた。接着剤Ｂ１の塗布位置は、基板Ｄの中心より半径約１３［ｍｍ］、接着剤Ｂ２の塗布位置は、基板Ｄの中心より半径２３［ｍｍ］の位置とした。展延時のスピン回転数は４０００［ｒｐｍ］、スピン時間は０．６［ｓｅｃ］とした。比較例は、接着剤Ｂ１と同粘度の接着剤のみを、基板Ｄの中心より半径約１３［ｍｍ］の位置に塗布し、上記と同じスピン回転数及びスピン時間で展延させたものである。

このように、接着剤として、高粘度のもの１液のみを塗布した場合と、内側高粘度、外側低粘度の２液を塗布した場合とで、中心より半径２０〜６０［ｍｍ］までの間の樹脂層の膜厚［μｍ］を測定したところ、高粘度のもの１液のみの場合には、膜厚が外周側に向かって厚くなり、８〜９［μｍ］の膜厚差が生じたが、内側高粘度、外側低粘度の２液を塗布した場合には、膜厚差をほぼ５［μｍ］以内に収めることができた。

［効果］
以上のような本実施形態によれば、基板Ｄの内周側と外周側とに塗布された接着剤Ｂ１，Ｂ２の粘度が異なるため、基板Ｄの回転時における遠心力で接着剤Ｂ１，Ｂ２が展延する際に、内周側から外周側への樹脂の流動が自動的に調節されるので、簡易な手順で、全体として均一な樹脂層を形成することができる。特に、同心円上に配設された一対の塗布ノズルＮ１，Ｎ２によって塗布するため、塗布時間の短縮と塗布の均一化を図ることができる。

なお、個別の基板Ｄの状態（反り等の有無）や、あらかじめ設定する展延時の回転数の相違、接着剤Ｂ１，Ｂ２の粘度、供給量等によって、形成される樹脂層Ｃの状態は異なってくる。本実施形態においては、塗布ノズルＮ１，Ｎ２を基板Ｄの径方向に移動させることにより、塗布位置を変えて、樹脂層Ｃの展延状態を調節することもできる。

［他の実施形態］
本発明は、上記のような実施形態に限定されるものではない。例えば、接着剤は、上記の実施形態のように、あらかじめ異なる粘度のものを別々のタンクに用意しておいて供給してもよいが、共通の接着剤の粘度を、調整部によって調整した上で供給するようにしてもよい。ここで、接着剤として用いられる樹脂は、加熱によって粘度が変化するため、調整部としては、加熱装置を用いることが考えられる。すなわち、図６に示すように、共通のタンクＴからの供給経路に加熱装置Ｐ１，Ｐ２を設け、この加熱装置Ｐ１，Ｐ２による加熱温度を変えることによっても、異なる粘度の接着剤Ｂ１，Ｂ２を供給することができる。

このような接着剤温度と粘度との関係を図７に示す。この関係から分かる通り、高温になるほど接着剤の粘度が低下するので、加熱装置Ｐ１による加熱温度を低く（例えば、２５℃）、加熱装置Ｐ２による加熱温度を高く（例えば、３５℃）設定することにより、上記の実施形態と同様の効果が得られる。この温度設定は自由であり、特定の数値には限定されない。双方に加熱を行ってもよいし、一方のみに行ってもよい。加熱装置Ｐ１，Ｐ２としては、ヒータやペルチェ素子等、公知のあらゆる技術を適用可能である。加熱装置Ｐ１，Ｐ２による加熱位置も、供給経路には限定されない。例えば、塗布ノズルＮ１，Ｎ２において行ってもよい。調整部の種類も、加熱装置には限定されない。例えば、供給途中において他の物質を混合させることにより、粘度を変えてもよいし、一方の接着剤についてごく僅かに硬化を促す作用を施してもよい

さらに、接着剤を塗布する塗布手段の数は、上記の実施形態で例示した数には限定されない。同一円上に配置する数は一つであっても、三つ以上であってもよい。また、径の異なる同心円上に、二つ以上配置してもよい。例えば、図８に示すように、同心円上に配置された塗布ノズルＮ１〜Ｎ４が、それぞれ粘度の異なる接着剤Ｂ１〜Ｂ４を塗布できるようにすれば、より細かい膜厚制御が可能となる。内周側と外周側との粘度設定も自由であり、内周側を低粘度、外周側と高粘度としてもよい。多数の塗布手段がある場合、内周側から外周側へ行くに従って粘度を低くしたり高くしたりすることもできるし、粘度の高低を交互に変えてもよい。展延後の膜厚を測定した結果に基づいて、これが所望の膜厚となるように、各接着剤の粘度や塗布位置を変えることにより、フィードバック制御を行うこともできる。

また、本発明の製造対象となるディスクは、その大きさ、形状、材質、記録層の数等は自由であり、既存のＣＤやＤＶＤ等の規格に限定されず、将来において採用されるあらゆる規格に適用可能である。さらに、本発明は、情報記録用のディスクのみならず、接着剤を用いて貼り合わされるあらゆる基板に適用することができる。つまり、基板の材質や形状、接着剤の種類も、上記の実施形態で例示したものには限定されない。例えば、基板の材質としては一般的なポリカーボネートの他、アクリル、エポキシ等の樹脂が考えられるが、これには限定されない。

また、接着剤としても、回転により展延できるものであれば、現在又は将来において利用可能なあらゆる材質のものが適用可能である。放射線硬化型の樹脂のように、外部から広義の電磁波を照射したり、熱硬化型の樹脂のように、温度変化を加えることによって硬化するものも適用可能である。さらに、本発明は、トップコート層、保護層等の中間樹脂層以外の樹脂の硬化にも適用できる。特に、本発明は、スピンコートのみによって樹脂層の均一化を実現できるので、かかるトップコート層、保護層等の形成に極めて有効である。

本発明の一実施形態を実現する装置例を示す簡略構成図である。 図１の実施形態による接着剤塗布工程を示す説明図である。 図１の実施形態における接着剤展延状態を示す説明図である。 図１の実施形態における樹脂層形成手順を示すフローチャートである。 図１の実施形態に対応する実験結果を示す説明図である。 本発明の他の実施形態を示す簡略構成図である。 接着剤の粘度と温度との関係を示す説明図である。 本発明の他の実施形態を示す簡略構成図である。 従来の接着剤塗布装置の一例を示す簡略構成図である。 図９の従来技術における接着剤塗布工程を示す説明図である。

符号の説明

Ａ…ターンテーブル
Ｂ，Ｂ１〜Ｂ４…接着剤
Ｃ…樹脂層
Ｄ…基板
Ｎ，Ｎ１〜Ｎ４…塗布ノズル
Ｐ１，Ｐ２…加熱装置
Ｔ，Ｔ１，Ｔ２…タンク

Claims (5)

1. 基板の表面に樹脂を塗布する塗布部と、前記基板を回転させることにより、樹脂層を基板の表面に形成する回転部とを有する樹脂層形成装置において、
   前記塗布部は、前記基板の表面における複数個所に粘度の異なる樹脂を塗布する塗布手段を、複数有することを特徴とする樹脂層形成装置。
2. 前記複数の塗布手段に供給する樹脂の粘度を、それぞれ調整する調整部を有することを特徴とする請求項１記載の樹脂層形成装置。
3. 前記複数の塗布手段の位置が、可変に構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の樹脂層形成装置。
4. 前記粘度の異なる樹脂の塗布位置は、異なる径の同心円上であり、
   各同心円上にはそれぞれ少なくとも一対の塗布手段が配設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の樹脂層形成装置。
5. 基板の表面に樹脂層を形成する樹脂層形成方法において、
   前記基板の表面における複数個所に、粘度の異なる樹脂を塗布し、
   前記基板を回転させることを特徴とする樹脂層形成方法。

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