JP2007136344A - スピンコート方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】薄膜の膜厚をコーティング面全体に亘り均一に形成できるスピンコート装置を提供する。
【解決手段】基板の主面にコーティング材料を供給しかつ透明カバー層基板を回転してコーティング材料を延伸するスピンコート装置であって、基板を支持する回転テーブルと、透明カバー層回転テーブルに支持された透明カバー層基板の主面の周縁近傍に配置された開口を有する吸引部と、透明カバー層開口に連通する吸引手段と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、スピンコート方法及び装置に関する。

光ディスクは、射出成形により片面に凹凸を形成した透明樹脂基板上に記録層を設けて記録層を保護層で被う構造、又は記録層が設けられた２枚の透明樹脂基板の記録面が互いに対向しかつ樹脂中間層を介して接合する構造となっている。上記構造の光ディスクについては、透明樹脂基板側からレーザ光を照射して記録層に対して情報信号の再生や記録を行う。

かかる光ディスクにおいては、レーザ光の短波長化やピックアップの対物レンズの高開口数化により媒体記録密度を上昇させて、記録容量の増加が可能である。一方、レーザ光を短波長化することに伴い、光学系の収差が増加することが問題になるが、レーザ光が通過する透明樹脂基板の膜厚を薄くかつ均一にすることで解決される。

よって、記録容量を増加させるには透明樹脂基板を薄くしてレーザ光を短波長化に対応させる必要がある。しかし、射出成形による基板薄型化には限界がある故、記録容量増加は困難である。

そこで基板に設けられた記録層上に光透過性薄膜、すなわち透明カバー層を形成し、この透明カバー層を介してレーザ光を照射する方式の光ディスクが開発されている。例えば、厚さ１．１ｍｍの基板の信号形成面上に厚さ０．１ｍｍの透明カバー層を形成した光ディスクが市販されている。

かかる光ディスクの透明カバー層の作成方法には、薄膜の膜厚制御性に優れたスピンコート方法が注目されている。透明カバー層の膜厚バラツキにより、光学収差が発生して情報信号の再生及び記録特性に劣化をもたらすからである。

スピンコート方法では、円形基板の最周縁部にコーティング材料の表面張力による盛り上がりが生じるという問題がある。その改善方法として、コーティング厚みの不均一となる部分を、所望コーティング面外のガイド部分に、形成させることにより、所望コーティング面内のコーティング厚みを均一にするスピンコート法が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００３−２０３４０１号公報

しかしながら、従来技術では、液状の紫外線硬化性樹脂がコーティングされた基板を該樹脂硬化前にガイド部分から分離すると、基板最周縁部上の液状の紫外線硬化性樹脂に乱れを生じる問題が残っており、スピンコート方法により透明カバー層の膜厚は薄く形成できるが、ディスク最周縁部において透明カバー層の膜厚が不均一となる傾向がある。

よって、本発明は、以上のような従来のスピンコート方法における問題点を解決するためになされたものであり、本発明の解決しようとする課題には、光ディスクに設けられた透明カバー層などの薄膜の膜厚をコーティング面全体に亘り均一に形成できるスピンコート装置及びその方法を提供することが一例として挙げられる。

請求項１記載によるスピンコート装置は、基板の主面にコーティング材料を供給しかつ前記基板を回転してコーティング材料を延伸するスピンコート装置であって、基板を支持する回転テーブルと、前記回転テーブルに支持された前記基板の主面の周縁近傍に配置された開口を有する吸引部と、前記開口に連通する吸引手段と、を有することを特徴とする。

請求項５記載によるスピンコート方法は、基板を支持する回転テーブルを有するスピンコート装置によるスピンコート方法であって、前記回転テーブルに支持された前記基板の主面上にコーティング材料を滴下する工程と、前記基板を回転させつつ前記コーティング材料を延伸させる延伸工程と、前記コーティング材料を延伸させ前記基板の主面の周縁近傍に配置された開口を有する吸引部により、前記延伸工程中又は後に、前記基板の主面の周縁のコーティング材料を吸引する工程と、を含むことを特徴とする。

上記スピンコート装置によれば、基板を支える回転テーブルの囲繞環部と基板とを協働させて吸引部として、回転テーブルに基板を装着したときに基板周側面と凹部の側面とが環状間隙すなわち開口を形成するようになすとともに、コーティング材料を回転延伸させた後、環状間隙を通して基板主面の周縁部分からコーティング材料を吸引する。

あるいは、スピンコート装置において、吸引部として、コーティング材料を回転延伸させながら基板主面周縁部のコーティング材料を吸引するために、基板主面のほぼ延長面上に配置された開口を設けてある。

以上の構成によれば、基板主面周縁部分からコーティング材料を吸引することによりコーティング材料硬化前に基板を回転テーブルから分離しても基板主面周縁部分のコーティング材料の乱れを無くし、良好な薄膜厚さ分布を得ることができる。

発明を実施するための形態

以下に本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。

図１は、光ディスク等のコーティングされるべき基板１の主面にコーティング材料として液状の紫外線硬化性樹脂３をスピンコートするスピンコート装置の一実施形態を示す。

スピンコート装置は、基板１が載置される回転テーブル１２と、回転テーブル１２の基板１の周囲に囲むように固設された環状の囲繞環部１３と、紫外線硬化性樹脂３を基板１の主面に吐出する吐出口を備えた滴下機構１４と、を有している。

回転テーブル１２は基板１を着脱自在に支持している。載置された基板１はその回転中心とスピンドル１８とを一致させて回転テーブル１２に対して固定される。モータ２０は回転テーブル１２とともに基板１を所定回転数及び所定期間に亘り回転させる。よって、囲繞環部１３は基板１と同じ回転中心をもち、スピンコート時に同じ角速度で回転する。

囲繞環部１３は、図２に示すように、その内周側面１３ａと離間して対向する基板１の外周側面１ａとの間に間隙を画定するとともに、囲繞環部１３と基板１とで開口１５を画定する。囲繞環部１３は、基板１の主面に対して同一高さとなる上面１３ｂを有する。ここで、囲繞環部１３上面が基板１主面と同一高さとは略同一高さとなることを意味し、スピンコート時に紫外線硬化性樹脂３の振り切れに妨げにならない程度の両者の高さとなることを意味する。

さらに、スピンコート装置は、開口１５に連通する導管及び吸引ポンプなどの吸引手段、コントローラ１７を備えている。吸引手段として、図１に示すように、回転テーブル１２の内部に、基板１背面と協働して画定され囲繞環部１３の周側面に連続する環状空間ＲＳと環状空間ＲＳに連通する吸引導管２５とが設けられ、さらに、吸引導管２５から外部への接続部２６及び接続部２６に接続された吸引ポンプ２７などが含まれる。環状空間ＲＳは基板１の背面を回転テーブル１２上に配置した際に、背面の周縁部が回転テーブル１２と接しないように形成され、吸引される紫外線硬化性樹脂３を間隙から逃がす機能を有する。この環状空間ＲＳには、内部の雰囲気を外側に吸引排気するための吸引導管２５が接続されている。

具体的に、囲繞環部１３は、回転テーブルに基板厚みとほぼ同じ深さで基板が遊嵌する面積の環状の埋め込み凹部が形成され、その凹部の側面を含む外周部分として形成される。そして、環状空間は該凹部外縁の溝として形成される。かかる回転テーブル凹部に基板を嵌め込み装着したときに基板周側面と凹部の側面とが環状間隙すなわち開口を画定するよう構成されている。開口に連通する吸引機構を設けることにより、液状の紫外線硬化性樹脂を回転延伸させた後、当該開口から液状の紫外線硬化性樹脂を吸引する。

滴下機構１４は、基板１にコーティングされる樹脂を貯めるタンク２２と、液状の紫外線硬化性樹脂３をタンク２２から回転テーブル１２にまで導く導管２４とからなる。導管２４の吐出口は、回転テーブル１２の中心ではなく、例えば回転テーブル１２の中心から半径方向にずれた所定位置と対向するように設けられている。

コントローラ１７は、モータ２０、開口１５に連通する吸引ポンプ２７、滴下機構１４の各々に接続されている。コントローラ１７は、回転テーブル１２の回転数及び動作時間を制御する。さらに、コントローラ１７は、吸引ポンプ２７による樹脂の吸引量や吸引タイミングと、滴下機構から基板に滴下される樹脂の量や滴下のタイミングとを制御する。

スピンコート装置に導入される基板１は、青色レーザなどの短波長レーザで記録再生可能な光ディスク用の基板であり、既に、基板１の一主面に記録面２が形成されたものである。基板１は、アクリル樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリオレフィン樹脂等の樹脂材料又はガラス材料等からなる。基板１が樹脂材料の場合、成形性、吸水性、耐熱性等の点からＰＣ樹脂であることが好適である。基板の主面には情報信号に対応するピット及びグルーブ等の凹凸が形成され、樹脂材料の場合、射出成形により作製される。射出成形により基板１が形成される場合、基板１の厚みが薄くなりすぎると凹凸転写が困難となるとともに基板１の剛性が不足することがあるので、基板１の厚みは０．３ｍｍ以上とすることが好ましい。

記録面２は、書換不能な記録層（再生専用）、追記型記録層、相変化型記録層のいずれか１つから選択される。再生専用の記録層は、例えば基板の信号形成面（ピット形成面）及びその上に形成されたＡｕ、Ａｌ、Ａｌ合金等の金属反射層からなる。追記型記録層は、例えばシアニン系、フタロシアニン系、アゾ系等の有機系色素材料やＴｅ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｓｎ等の低融点金属の合金材料からなる。相変化型記録層は、ＧｅＩｎＳｂＴｅ系、ＡｇＩｎＳｂＴｅ系、ＧｅＳｂＴｅ系等を記録層とする。

次に、上記スピンコート装置を使用して光ディスク基板に透明カバー層を形成するためのスピンコート方法の第１の実施形態について説明する。

図３に示すように、記録面２（主面）が形成された基板１を、その中心をスピンドル（図示せず）にはめ込むことによって、回転テーブル１２に基板背面が接触するように装着して、基板１が回転テーブル１２に密着固定される。

ここで、図４に示すように、囲繞環部１３と基板１とで開口１５（間隙）及び環状空間ＲＳが画定される。そして、基板１主面の内周非記録領域の外側に、滴下機構の導管２４の吐出口から、液状の紫外線硬化性樹脂３を記録面上にドーナツ状に滴下する。なお、紫外線硬化性樹脂３は、紫外線の照射により硬化して外部から入射する光に対して透過性を呈するものが使用される。

樹脂の滴下後、図５に示すように、基板１を、回転テーブル１２によって回転させる。このとき遠心力による紫外線硬化性樹脂３の拡がりによって、樹脂が薄く基板１の主面と、この主面と略同一高さをもつ囲繞環部１３の上面に向け半径方向へ展延する。

樹脂の展延後、図６に示すように、囲繞環部１３の上面の最周縁部に紫外線硬化性樹脂３の表面張力による盛り上がりが生じるが、基板１上では一様に平坦な薄膜が形成される。

その後の樹脂の流動性が維持されている間に、図７に示すように、基板１の周側面と囲繞環部１３との間に形成されている開口１５を介して紫外線硬化性樹脂３を吸引する。基板１周縁部分と囲繞環部１３とで画定される開口１５（間隙）の幅を狭くしすぎると、紫外線硬化性樹脂３の吸引がスムーズにいかないので、紫外線硬化性樹脂３の粘度によって最適なクリアランスになるように囲繞環部１３は形成されている。

基板１主面周縁部分の樹脂の吸引後、図８に示すように、基板１を、回転テーブル１２から引き離し、次工程の装置へ搬送する。

基板の分離後、図示しないが、基板を照射装置に装填して、基板全面の樹脂に向けて、紫外線ランプなどの光源から紫外線を照射して樹脂を硬化させて透明カバー層を形成し、光ディスクが完成する。上記透明カバー層の膜厚は、基板１に対して使用されるレーザ光の波長により所望の厚さに設定される。例えば、当該膜厚は、光ピックアップのレンズの高開口数に対応するには、透明カバー層厚がより薄いほうが好ましいが、記録層２を保護する故、少なくとも所定の膜厚、好ましくはほぼ１００μｍ（０．１ｍｍ）であることが好ましい。上記方法により完成した光ディスクにおいては透明カバー層を介してレーザ光が入射されて、情報信号の記録や再生が記録面２に対して行われる。

図９に、本発明を適用したスピンコート装置の第２の実施形態を示す。図９において第１の実施形態と同じ部材には同一の符号を付してある。

基板１主面周縁部分の近傍に第１の実施形態とは異なる吸引手段として吸引部４５を回転テーブル１２とは別に設けてある。これにより、回転テーブル部分の構造を簡略化できる。このように、最周縁部付近の紫外線硬化性樹脂３を均一に吸引する構成とする。

吸引部４５は、図１０に示すように、基板１の周側面１ａに非接触の状態で対向する側面４５ａを備えている。側面４５ａには開口１５が形成されており、開口１５は、回転テーブル１２の上面に保持された基板１の主面（記録面）の周縁に沿って延在するように形成される。更に、図１０に示すように、吸引部４５内部には、開口１５に対向する基板１の主面の周縁近傍の雰囲気を外側に吸引排気するための吸引ポンプ２７に接続された吸引導管２５が設けられている。

紫外線硬化性樹脂のスピンコートによる展延後、基板１の主面の最周縁部に紫外線硬化性樹脂３の表面張力による盛り上がりが生じるが、展延直後の樹脂の流動性が維持されている間に、回転する基板１主面の最周縁部から開口１５を介して紫外線硬化性樹脂３を吸引する。あるいは、紫外線硬化性樹脂のスピンコート最中に基板１周縁部分から開口１５を介して紫外線硬化性樹脂３を吸引することも可能である。

本発明による第１の実施形態のスピンコート装置の構成図である。 図１に示すスピンコート装置の回転テーブル及び基板並びに吸引用の開口を説明する部分断面図である。 本発明による第１の実施形態のスピンコート方法の工程を説明する概略部分断面図である。 本発明による第１の実施形態のスピンコート方法の工程を説明する概略部分断面図である。 本発明による第１の実施形態のスピンコート方法の工程を説明する概略部分断面図である。 本発明による第１の実施形態のスピンコート方法の工程を説明する概略部分断面図である。 本発明による第１の実施形態のスピンコート方法の工程を説明する概略部分断面図である。 本発明による第１の実施形態のスピンコート方法の工程を説明する概略部分断面図である。 本発明による第２の実施形態のスピンコート装置の構成図である。 図９に示すスピンコート装置の回転テーブル及び基板並びに吸引用の開口を説明する部分断面図である。

符号の説明

１ 基板
２ 記録面
３ 紫外線硬化性樹脂
１２ 回転テーブル
１３ 囲繞環部
１４ 滴下機構
１５ 開口
１７ コントローラ
１８ スピンドル
２０ モータ
２２ タンク
２４ 導管
２５ 吸引導管
２６ 接続部
２７ 吸引ポンプ
４５ 吸引部

Claims (8)

1. 基板の主面にコーティング材料を供給しかつ前記基板を回転してコーティング材料を延伸するスピンコート装置であって、基板を支持する回転テーブルと、前記回転テーブルに支持された前記基板の主面の周縁近傍に配置された開口を有する吸引部と、前記開口に連通する吸引手段と、を有することを特徴とするスピンコート装置。
2. 前記基板の周縁近傍の前記回転テーブルに固定されかつ前記基板の周側面との間に前記吸引部の前記開口を環状に画定する囲繞環部を有することを特徴とする請求項１記載のスピンコート装置。
3. 前記囲繞環部は、前記基板の主面に対して略同一高さとなる上面を有することを特徴とする請求項２記載のスピンコート装置。
4. 前記吸引部は前記回転テーブル及び前記基板の周側面に非接触の状態で対向する側面を備え、前記側面において前記基板の主面の延長面と交わる線上に前記開口が配置されたことを特徴とする請求項１記載のスピンコート装置。
5. 基板を支持する回転テーブルを有するスピンコート装置によるスピンコート方法であって、前記回転テーブルに支持された前記基板の主面上にコーティング材料を滴下する工程と、前記基板を回転させつつ前記コーティング材料を延伸させる延伸工程と、前記コーティング材料を延伸させ前記基板の主面の周縁近傍に配置された開口を有する吸引部により、前記延伸工程中又は後に、前記基板の主面の周縁のコーティング材料を吸引する工程と、を含むことを特徴とするスピンコート方法。
6. 前記スピンコート装置は、前記回転テーブルにおいて前記基板の周縁近傍に固定されかつ前記基板の周側面との間に前記吸引部の前記開口を環状に画定する囲繞環部を有することを特徴とする請求項５記載のスピンコート方法。
7. 前記囲繞環部は、前記基板の主面に対して略同一高さとなる上面を有することを特徴とする請求項６記載のスピンコート方法。
8. 前記吸引部は前記回転テーブル及び前記基板の周側面に非接触の状態で対向する側面を備え、前記側面において前記基板の主面の延長面と交わる線上に前記開口が配置されたことを特徴とする請求項５記載のスピンコート方法。

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