JP2008293575A - 樹脂層形成装置及び樹脂層形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】平坦で均一な層厚を、安価で効率よく確保でき、気泡の残留がない樹脂層形成装置及び方法を提供する。
【解決手段】平坦面１１ａを有する土台部１１、平坦面１１ａに樹脂Ｒを供給する樹脂供給部２、平坦面１１ａとの間で樹脂層に対応する領域を形成する型部３、型部３の周囲の空間を覆う真空チャンバ４、真空チャンバ４内を真空とする減圧部、型部３を平坦面１１ａに接離する方向に移動させる駆動部５を有する。型部３は、樹脂層における外周及び内周を規定する枠部３１、枠部３１内に移動可能に設けられ、真空にされた真空チャンバ４内において、平坦面１１ａに供給された樹脂Ｒを平坦面３２ａにより押圧する押圧部３２を有する。
【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記録媒体の製造のために、基板に樹脂層を形成する樹脂層形成装置及び樹脂層形成方法に関する。

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、基板に形成された記録面を保護する保護層や、記録面を構成する記録層として、樹脂による層を形成する必要がある。例えば、ブルーレイディスク（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ、以下、ＢＤとする）においては、単層の場合、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金属の記録膜を形成した後に、樹脂製のフィルムシートを貼付するか、樹脂をスピンコートで塗布することにより、保護層を形成している。

しかし、フィルムシートを貼付する方式では、シートに残留するバリ等による貼り合せ不良が生じる可能性がある。また、シートを貼り合せ位置まで搬送する作業や、粘着膜付のシートを剥離する作業のために、複雑な機構が必要となる。

また、シートとしては、ロール状に巻き取られたシートを用いる場合と、予め打ち抜いたシートを用いる場合があるが、ロール状のシートの場合には、シートに残った巻き癖などのため、高い平坦度を実現し難い。このように平坦度が得られない場合には、最終的に、ディスクの反りや貼り合せの不均一につながりやすい。

打ち抜いたシートを使う場合には、あらかじめスタックされたシートを一枚ずつ確実に取り出すために、２枚取り防止や静電気除去のための特別な工夫を必要とする。さらに、一般的に使用されるポリカーボネート製のフィルムシートは、スピンコート用の樹脂に比べて高価であるため、製品コストが高くなるという問題もある。

一方、スピンコートで塗布する方式は、基板の内周側に滴下した樹脂を、基板の回転による遠心力によって展延させるものであるため、外周側の層が厚くなって盛り上がるなど、層厚が均一とならない。また、フィルム厚に相当する１００μｍ以上の厚さを得るためには、スピンコートを何度も繰り返して薄膜を重ねる必要があり、その場合も層厚を均一とすることは困難になるとともに、効率的ではなかった。

なお、シートの貼付やスピンコートによらずに保護層を形成する方法として、特許文献１に、あらかじめ型枠を用意しておき、この型枠内に樹脂を塗布する技術が提案されている。これは、型枠内に塗布した樹脂上に基板を載置して硬化させたり、型枠内に収容された基板上に樹脂を塗布して硬化させるものである。
特開２００３−１０９２５５号公報

しかしながら、特許文献１の技術において、型枠内に塗布した樹脂上に基板を載置して硬化させる場合には、樹脂上の基板の角度が安定せず、保護層の厚みが均一とならない。また、型枠内の基板上に樹脂を塗布して硬化させる場合には、樹脂の表面に凹凸が生じるため、平坦度の確保は困難である。特に、個々の基板ごとに塗布する樹脂の量を完全に一致させることは難しく、不足した場合と、過剰の場合とのばらつきが大きくなる。

また、単に、型枠内の樹脂上に基板を載置したり、型枠内の基板上に樹脂を塗布する場合には、特許文献１に記載されているように、基板と樹脂との間に空気が入り、気泡が残留し易い。なお、上述のような問題は、枠に樹脂を流し込んで硬化させる技術一般に生じる問題といえる。

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、平坦で均一な層厚を、安価で効率よく確保でき、気泡の残留がない樹脂層形成装置及び方法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、基板に樹脂層を形成する樹脂層形成装置において、第１の平坦面を有する土台部と、前記第１の平坦面に樹脂を供給する樹脂供給部と、前記第１の平坦面とともに、樹脂層に対応する領域を形成する型部と、前記型部の周囲の空間を覆うチャンバと、前記チャンバ内を真空とする減圧部と、を有し、前記土台部及び前記型部の少なくとも一方は、互いに接離する方向に移動可能に設けられ、前記型部は、少なくとも樹脂層の外周を規定する枠部と、前記枠部内に移動可能に設けられ、真空にした前記チャンバ内において、前記第１の平坦面に供給された樹脂を、第２の平坦面により押圧する押圧部と、前記第２の平坦面により押圧された樹脂を硬化させる硬化部と、を有することを特徴とする。

請求項４の発明は、基板に貼付される樹脂層を形成する樹脂層形成方法において、第１の平坦面上に樹脂を供給し、樹脂の周囲を真空とし、少なくとも樹脂層の外周を規定する枠部を第１の平坦面に接触させ、枠部内を移動可能な第２の平坦面によって、樹脂を押圧し、押圧された樹脂を硬化させることを特徴とする。

以上のような請求項１及び４の発明では、枠部内の樹脂に対する押圧部による押圧を、真空中で行うことにより、気泡を含まない状態で、上下の平坦面が確保されるとともに、外周へのはみ出しもない樹脂層を形成することができる。シート材を用いないために安価であり、シートの取り出しの手間がかからない。また、比較的厚い層を形成する場合でも、スピンコートのように何回も塗布を繰り返す必要がなく、効率的である。

請求項２の発明は、請求項１の樹脂層形成装置において、前記樹脂は、電磁波の照射により硬化する材質であり、前記土台部は、電磁波を透過する材質により形成され、前記硬化部は、前記押圧部によって押圧された樹脂に、電磁波を照射する照射装置を有することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項４の樹脂層形成方法において、前記樹脂は、電磁波の照射により硬化する材質であり、前記土台部は、電磁波を透過する材質により形成され、押圧された樹脂の硬化は、照射装置によって電磁波を照射することによって行うことを特徴とする。

以上のような請求項２及び５の発明では、硬化部の配置や電磁波の照射にとって邪魔となる型部側からではなく、土台部側から電磁波を全面に照射できるので、樹脂を均一に硬化させることができる。

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、真空にした前記チャンバ内において、硬化後の樹脂に対して、前記第２の平坦面により基板を圧着可能となるように、硬化した樹脂上に接着剤を塗布した基板を載置する搬入部を有することを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項４又は請求項５の樹脂層形成方法において、第２の平坦面によって押圧された樹脂を硬化させた後、硬化した樹脂上に接着剤を塗布した基板を載置し、基板の周囲を真空とし、第２の平坦面によって基板を押圧することを特徴とする。

以上のような請求項３及び６の発明では、また、シート等を別途用意しておくのではなく、樹脂層の形成箇所でそのまま基板に貼り合せることができるので、シート等の搬送、剥離、取り出し等のための特別な機構や手順が不要となる。

以上、説明したように、本発明によれば、平坦で均一な層厚を、安価で効率よく確保でき、気泡の残留がない樹脂層形成装置及び方法を提供することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態（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。
［構成］
まず、本実施形態の構成を、図１及び図２を参照して説明する。なお、本実施形態は、基板の保護用の樹脂層（樹脂膜）をシート状に形成する装置であり、樹脂層形成後、これを基板に貼り合せる装置としての機能も有する。但し、樹脂層を基板に貼り合せる前に基板に接着剤を塗布する塗布部、接着剤を塗布した基板を樹脂層に載置する搬送部に関しては、周知のあらゆる技術を適用可能であるため、説明を省略する。

すなわち、本実施形態は、土台部１、樹脂供給部２、型部３、真空チャンバ４、駆動部５、硬化部６を有している。土台部１は、上部プレート１１、下部プレート１２、スペーサ１３を備えている。上部プレート１１及び下部プレート１２は、例えば、アクリルや石英ガラスなど、紫外線ＵＶを透過する材質で形成されている。上部プレート１１の上面は、平坦面１１ａとなっている。

スペーサ１３は、上部プレート１１と下部プレート１２との間に配設されたリング状の部材である。このスペーサ１３と下部プレート１２との間は、Ｏリング等により密閉されている。また、スペーサ１３と、後述する真空チャンバ４との間は、Ｏリング等を備えた真空チャンバ４が下降してスペーサ１３に接することにより、密閉可能に構成されている。さらに、スペーサ１３には、通気孔１３ａが形成されている。この通気孔１３ａは、上部プレート１１、下部プレート１２及びスペーサ１３によって形成される内部空間に連通している。

樹脂供給部２は、図示しないタンクから供給される紫外線硬化型の樹脂Ｒを塗布する塗布ノズル２１を有している。この塗布ノズル２１は、上部プレート１１の平坦面１１ａに対して、リング状に樹脂Ｒを滴下できるように、図示しない駆動機構によって、リング状に移動可能に設けられている。なお、塗布ノズル２１による樹脂Ｒの塗布時には、後述の型部３及び真空チャンバ４が、塗布ノズル２１と干渉しないように退避する構成となっている。

型部３は、枠部３１、押圧部３２を有している。枠部３１は、樹脂層の外周及び内周を規定するリング状の空間を有している。押圧部３２は、枠部３１内を昇降可能に設けられている。押圧部３２の下面は、樹脂層の上面を規定する平坦面３２ａとなっている。このため、上部プレート１１の平坦面１１ａ、枠部３１の内壁、押圧部３２の平坦面３２ａによって、樹脂層の外形を規定するキャビティが構成される。

真空チャンバ４は、土台部１上に昇降可能に設けられている。真空チャンバ４が下降してスペーサ１３に接することにより、型部３の周囲には密閉された空間が形成される。この空間が真空引きできるように、真空チャンバ４には、図示しない真空源（減圧部）が接続されている。なお、真空チャンバ４内の空間は、通気孔１３ａによって、上部プレート１１と下部プレート１２との間の空間にも連通している。このため、真空引き時には、上部プレート１１と下部プレート１２との間の空間も、真空チャンバ４内と同様に減圧される。

駆動部５は、真空チャンバ４、枠部３１、押圧部３２を昇降させる手段である。この駆動部５は、真空チャンバ４の下降による密閉、枠部３１の下降による樹脂層の外周及び内周の規定、押圧部３２の下降による樹脂層の上面の規定、真空チャンバ４、枠部３１及び押圧部３２の上昇等を行うことができる構造であれば、周知のあらゆる構造を採用可能である。例えば、シリンダによって進退する第１のアーム端が、真空チャンバ４を貫通して枠部３１に接続され、これとは独立に進退する第２のアーム端が、真空チャンバ４及び枠部３１を貫通して押圧部３２に接続された構成とすることが考えられる。

硬化部６は、土台部１の下から紫外線ＵＶを照射することにより、キャビティ内の樹脂Ｒを硬化させて、シートＳＴとする照射装置である（図７参照）。上部プレート１１及び下部プレート１２は、紫外線ＵＶを透過する材質であるため、硬化部６から照射される紫外線ＵＶは、樹脂Ｒの全面に照射される。

樹脂供給部２の駆動機構及び塗布ノズル２１、真空源、駆動部５、硬化部６等の動作タイミングの制御は、それぞれを動作させる駆動源等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。

［作用］
上記のような構成を有する本実施形態の作用を、図２〜図１４を参照して説明する。

まず、図２に示すように、上部プレート１１における平坦面１１ａの上部に、塗布ノズル２１を移動させ、樹脂Ｒを滴下しながら回動させることにより、リング状に樹脂Ｒを塗布する。このように塗布された樹脂Ｒ上に、図３及び図４に示すように、真空チャンバ４を下降させて、土台部１のスペーサ１３に接触させることにより、密閉する。そして、真空源を作動させることにより、密閉された真空チャンバ４内を真空とする。このとき、通気孔１３ａを介して、上部プレート１１と下部プレート１２との間の空間も、真空となる。

次に、図５に示すように、樹脂Ｒを覆う位置に枠部３１を下降させて、上部プレート１１の平坦面１１ａに接触させる。次に、図６に示すように、押圧部３２を下降させて、その平坦面３２ａによって樹脂Ｒを押圧する。このように押圧された樹脂Ｒに対して、図７に示すように、下部プレート１２の下方から、硬化部６によって紫外線ＵＶを照射する。

すると、硬化部６からの紫外線ＵＶが、下部プレート１２及び上部プレート１１を透過して樹脂Ｒに照射されるので、樹脂Ｒが硬化して、キャビティによって規定されるシートＳＴが形成される。そして、図８に示すように、真空チャンバ４を大気圧に戻し、上昇させる。

次に、図９に示すように、記録層が形成されて接着剤（例えば、紫外線硬化樹脂）Ａが塗布された基板Ｓを、図示しない搬送部（例えば、移動可能なバキュームチャックや機械的なチャックにより基板Ｓを把持するもの等）によって、接着剤Ａ側を下にした状態でシートＳＴの上に載置する。この状態で、図１０に示すように、真空チャンバ４を下降させて、基板Ｓ及びシートＳＴを覆う空間を密閉し、真空源を作動させて真空とする。そして、図１１に示すように、基板Ｓ及びシートＳＴを覆う位置に枠部３１を下降させて、上部プレート１１の平坦面１１ａに接触させる。

さらに、図１２に示すように、押圧部３２を下降させて、その平坦面３２ａによって、基板Ｓを押圧する。このように基板Ｓが押圧された状態で、図１３に示すように、硬化部６によって、下部プレート１２の下方から、接着剤Ａに対して紫外線ＵＶを照射する。

すると、硬化部６からの紫外線ＵＶは、下部プレート１２及び上部プレート１１を透過して、接着剤Ａに照射されるので、接着剤Ａが硬化してシートＳＴと一体化し、基板Ｓに対して樹脂層ＲＬが形成される。そして、図１４に示すように、真空チャンバ４を大気圧に戻し、上昇させる。

［効果］
以上のような本実施形態によれば、上部プレート１１の平坦面１１ａ、枠部３１の内壁によって形成されるキャビティ内の樹脂Ｒを、押圧部３２の平坦面３２ａが押圧することにより、樹脂層ＲＬとなるシートＳＴを形成することができるので、平坦で均一な樹脂層ＲＬが得られる。

特に、真空中での押圧部３２による押圧によってシートＳＴを形成するため、基板Ｓごとに供給させる樹脂Ｒの量に多少の誤差があっても、樹脂Ｒが不足した場合の隙間の発生や、樹脂Ｒが過剰な場合のはみ出しの発生等を防止することができる。押圧時の押圧部３２の高さを変えることで、シートＳＴの厚さを調節することも可能となる。

また、貼り合せ直前にシートＳＴを形成し、即座に真空中で基板Ｓに貼り合せるので、気泡やゴミの混入の可能性を極力排除して、貼り合せ不良を防止できる。また、比較的厚い層を形成する場合でも、スピンコートのように何回も塗布を繰り返す必要がなく、効率的である。

また、シートＳＴを別途用意しておくのではなく、シートＳＴの形成箇所でそのまま基板Ｓに貼り合せるので、シートＳＴの搬送、剥離、取り出し等のための特別な機構や手順が不要となり、製造コストや製造効率が向上する。さらに、塗布ノズル２１が移動するので、少ないノズル数で、リング状の塗布を実現できる。

また、土台部１を構成する上部プレート１１と下部プレート１２は、紫外線ＵＶを透過する材質であるため、型部３が邪魔とならない下方から樹脂Ｒに均一に照射して、硬化させることができる。

もし、土台部１を構成するプレートが一枚の場合には、真空チャンバ４内を真空引きすると、外の大気圧によって変形する可能性がある。しかし、本実施形態は、上部プレート１１と下部プレート１２との２重構成であり、その間の空間も、真空チャンバ４内と同様に減圧することができるので、樹脂Ｒに直接接する上部プレート１１の変形が防止され、歪みのない均一なシートＳＴを形成できる。

［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。土台部及び押圧部は、樹脂に対する剥離性の高いものであることが望ましいが、特定の材質には限定されない。また、樹脂の種類も、特定のものには限定されない。紫外線硬化型でも熱硬化型でもよいし、１液とするか２液硬化型とするかも自由である。

樹脂を硬化させるための手段は、樹脂の種類にもよるが、紫外線照射部、赤外線照射部、ヒータ（温風によるものも含む）等のいずれであってもよい。また、樹脂に対する紫外線、赤外線の照射方向は、上方、下方及び横方向のいずれからでもよい。例えば、型部等を電磁波を透過する材質として、樹脂の上方に配置した照射装置から照射してもよい。また、樹脂の側面側に配置した照射装置から照射してもよい。

また、土台部に対する各部（樹脂供給部、型部、チャンバ等）の位置決めや回動等は、各部側が順次変位することにより行ってもよいが、土台部側の移動や回動により行う構成としてもよい。

塗布部の塗布ノズルの数を複数として、樹脂の塗布時間を短縮することもできる。平坦面への樹脂の塗布態様は、リング状には限定されず、複数個所に散点的に滴下してもよく、これを複数の塗布ノズルを用いて行ってもよい。

基板についても、その大きさ、形状、材質等は自由であり、現在又は将来において採用されるあらゆるものに適用可能である。従って、ＢＤやＨＶＤを初めとするあらゆる規格の記録媒体用のディスクに適用可能である。また、記録媒体であるディスクばかりでなく、液晶や有機ＥＬ用の基板等、あらゆる基板に適用することができる。つまり、請求項に記載の「基板」は、円盤状等には限定されず、平面状の製品を広く含む概念である。

本発明の一実施形態の構成を示す縦断面図である。 図１の実施形態の樹脂の滴下状態を示す縦断面図である。 図１の実施形態の真空チャンバの未下降状態を示す縦断面図である。 図１の実施形態の真空チャンバの下降状態を示す縦断面図である。 図１の実施形態の型部の下降状態を示す縦断面図である。 図１の実施形態の押圧部による樹脂の押圧状態を示す縦断面図である。 図１の実施形態の樹脂の硬化状態を示す縦断面図である。 図１の実施形態の真空チャンバの上昇状態を示す縦断面図である。 図１の実施形態の基板の載置状態を示す縦断面図である。 図１の実施形態の真空チャンバの下降状態を示す縦断面図である。 図１の実施形態の型部の下降状態を示す縦断面図である。 図１の実施形態の押圧部による基板の押圧状態を示す縦断面図である。 図１の実施形態の接着剤の硬化状態を示す縦断面図である。 図１の実施形態の真空チャンバの上昇状態を示す縦断面図である。

符号の説明

１…土台部
２…樹脂供給部
３…型部
４…真空チャンバ
５…駆動部
６…硬化部
１１…上部プレート
１１ａ，３２ａ…平坦面
１２…下部プレート
１３…スペーサ
１３ａ…通気孔
２１…塗布ノズル
３１…枠部
３２…押圧部

Claims (6)

1. 基板に樹脂層を形成する樹脂層形成装置において、
   第１の平坦面を有する土台部と、
   前記第１の平坦面に樹脂を供給する樹脂供給部と、
   前記第１の平坦面とともに、樹脂層に対応する領域を形成する型部と、
   前記型部の周囲の空間を覆うチャンバと、
   前記チャンバ内を真空とする減圧部と、
   を有し、
   前記土台部及び前記型部の少なくとも一方は、互いに接離する方向に移動可能に設けられ、
   前記型部は、
   少なくとも樹脂層の外周を規定する枠部と、
   前記枠部内に移動可能に設けられ、真空にした前記チャンバ内において、前記第１の平坦面に供給された樹脂を、第２の平坦面により押圧する押圧部と、
   前記第２の平坦面により押圧された樹脂を硬化させる硬化部と、
   を有することを特徴とする樹脂層形成装置。
2. 前記樹脂は、電磁波の照射により硬化する材質であり、
   前記土台部は、電磁波を透過する材質により形成され、
   前記硬化部は、前記押圧部によって押圧された樹脂に、電磁波を照射する照射装置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. 真空にした前記チャンバ内において、硬化後の樹脂に対して、前記第２の平坦面により基板を圧着可能となるように、硬化した樹脂上に接着剤を塗布した基板を載置する搬入部を有す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. 基板に貼付される樹脂層を形成する樹脂層形成方法において、
   第１の平坦面上に樹脂を供給し、
   樹脂の周囲を真空とし、
   少なくとも樹脂層の外周を規定する枠部を第１の平坦面に接触させ、
   枠部内を移動可能な第２の平坦面によって、樹脂を押圧し、
   押圧された樹脂を硬化させることを特徴とする樹脂層形成方法。
5. 前記樹脂は、電磁波の照射により硬化する材質であり、
   前記土台部は、電磁波を透過する材質により形成され、
   押圧された樹脂の硬化は、照射装置によって電磁波を照射することによって行うことを特徴とする請求項４記載の樹脂層形成方法。
6. 第２の平坦面によって押圧された樹脂を硬化させた後、
   硬化した樹脂上に接着剤を塗布した基板を載置し、
   基板の周囲を真空とし、
   第２の平坦面によって基板を押圧することを特徴とする請求項４又は請求項５記載の樹脂層形成方法。

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