JP4598577B2 - 樹脂層硬化装置及び樹脂層硬化方法 - Google Patents

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、基板を貼り合わせたり、表面の保護膜とするための樹脂層を硬化させるための樹脂層硬化装置及び樹脂層硬化方法に関する。

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、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、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、基板の中心の周囲に接着剤を塗布した後、基板を高速スピンさせることにより、基板上に接着剤による薄い膜（樹脂層）を形成するものである。

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、接着剤を硬化させる。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（チルト）や歪みのない平坦なものとなることが望ましい。しかし、紫外線照射によって樹脂が硬化する際には、高いパワーの紫外線（１ｋＷ以上）を照射するので、その熱で基板が変形し、ディスクのチルトが生じ易くなっていた。

これに対処するため、特許文献１〜３には、紫外線照射による熱を、冷却用の気体によって冷却する技術が提案されている。
特開平１１−２５４５４０号公報 特開２００３−９９９８５号公報 特開２００４−１５８０９７号公報

ところで、紫外線を照射することによって樹脂層を硬化させる以前に、成形された基板そのものの形状が悪いために、貼り合せられたディスクが反っている場合がある。例えば、図８に示すように、光源３１から紫外線Ｕを照射した際に、既にディスクＤに反りが生じていると、たとえ熱を低減できたとしても、ディスクＤの形状が悪い状態で維持されてしまう。一方、貼り合せ時とは異なり、ディスクＤには、紫外線Ｕを照射させる必要があるので、この照射の邪魔にならないように、ディスクＤに機械的に圧力を加えて反りを矯正することは困難である。

特に、特許文献１、３の技術では、基板に冷却空気を吹き付けることや基板とこれが載置されるステージとの間に冷却空気を流すことで、基板を冷却することが記載されているが、かかる態様で冷却空気を流通させても、基板全体に一様な冷却を行うことは困難である。また、かかる態様での冷却空気の流通では、基板自体の反りに対しては何ら作用を及ぼすことがなく、特定の載置面等に対する反りが矯正されないため、空気の流通が却って基板を不安定にする。

さらに、特許文献２のように、ステージを冷却する場合には、基板に反りがあるために載置面に密着していなければ、冷却効果が期待できないばかりか、逆に冷却ムラとのなってチルトを増長させる可能性がある。そして、ステージを冷却する構造は複雑となり、装置トラブルやコスト増加を招く。

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、樹脂層の硬化時に、冷却とともに基板を矯正でき、反りの発生を防止可能な樹脂層硬化装置及び樹脂層硬化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、基板上の樹脂層若しくは貼り合わされた基板間の樹脂層を硬化させる樹脂層硬化装置において、樹脂層を硬化させる際に、基板に対して圧力が加わるように、気体を吹き付ける吹付部を有し、基板のチルト値を測定するチルト測定部と、前記チルト測定部によって測定されたチルト値に応じて、前記吹付部による基板に対する気体の吹付を制御する制御装置を有することを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の樹脂層硬化装置によって、基板上の樹脂層若しくは貼り合わされた基板間の樹脂層を硬化させる樹脂層硬化方法において、前記チルト測定部が、基板のチルト値を測定し、前記吹付部が、樹脂層を硬化させる際に、基板に対して圧力が加わるように、気体を吹き付け、前記制御装置が、測定された基板のチルト値に基づいて、前記吹付部による基板に対する気体の吹付を制御す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、樹脂層の硬化時の熱が気体の吹き付けによって冷却されるとともに、気体の吹き付けによる圧力によって、基板を矯正できるので、反りの発生を防止できる。
また、測定された基板のチルト値に応じて、気体の吹付を制御できるので、硬化前に基板の反りがあっても、これを適切に矯正しながら硬化させることができる。

請求項２の発明は、請求項１記載の樹脂層硬化装置において、樹脂層を硬化させる電磁波を、基板に対して照射する照射部を有し、前記吹付部は、電磁波を透過する材料で形成されていることを特徴とする。
以上のような請求項２の発明では、吹付部が電磁波を透過するので、硬化のための照射の邪魔にならない。

請求項３の発明は、請求項１又は２の樹脂層硬化装置において、前記吹付部は、気体が噴出する領域が複数に分割されていることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項４記載の樹脂層硬化方法において、前記吹付部は、気体が噴出する領域が複数に分割され、前記制御装置が、分割された複数の領域ごとに、気体の吹付を制御することを特徴とする。
以上のような請求項３及び５の発明では、基板の反りに応じて、複数の領域ごとに吹き付けの有無や温度を変えることが可能となるので、最適な矯正を行うことができる。

以上、説明したように、本発明によれば、樹脂層の硬化時に、冷却とともに基板を矯正でき、反りの発生を防止可能な樹脂層硬化装置及び樹脂層硬化方法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（以下、本装置と呼ぶ）の構成を、図１〜４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、接着剤の塗布装置、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であるため、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Ｐ１，Ｐ２が載置されるターンテーブル１、重ね合わされた基板Ｐ１，Ｐ２を貼り合せる貼合部２、紫外線を照射する紫外線照射部３とを備えている。ターンテーブル１には、接着剤が塗布された基板Ｐ１を載置したサセプタ４を投入する第１の投入ポジション１１、接着剤が塗布された基板Ｐ２を投入する第２の投入ポジション１２、貼合部２に対応する貼り合せポジション１３、基板Ｐ１，Ｐ２を貼り合せた後のディスクＤのチルトを測定するチルト測定ポジション１４、紫外線照射部３に対応する照射ポジション１５、完成ディスクＤを次工程に搬出する搬出ポジション１６を有している。このターンテーブル１は、図示しない駆動源によって、上記のような各ポジションに合わせて間欠回転するように構成されている。

チルト測定ポジション１４には、貼り合せ後のディスクＤの反り量を測定するチルト測定センサ５１が設けられている。このチルト測定センサ５１は、板面の位置に応じた距離の相違によって、反りの程度を検出する光学式のものが一般的であるが、特定のものには限定されない。

紫外線照射部３は、図２に示すように、貼り合わせ後のディスクＤに対して、紫外線Ｕを照射する光源３１を備えている。光源３１と、ディスクＤを載置してターンテーブル１に搭載されるサセプタ４との間には、例えば、石英ガラス等のように、紫外線Ｕを透過する透明な材質で構成された冷却ガス吹付部３２が配設されている。この冷却ガス吹付部３２は、図３に示すように、円盤状容器の内部に、冷却ガスＧが流通可能な空間が形成されたものであり、その底部には、冷却ガスＧが噴出する吹き付け穴３２ａが多数形成されている。そして、冷却ガス吹付部３２は、ガス導入部３２ｂを介して、Ｎ_２等の冷却ガスＧを供給するガス供給装置４１（図４参照）に接続されている。

ガス供給装置４１及びチルト測定センサ５１は、図４の機能ブロック図に示すように、ガス供給装置４１のガス供給タイミング、供給量及び温度等を制御する制御装置６に接続されている。この制御装置６は、入力部６１、記憶部６２、調整部６３を有している。入力部６１は、例えば、キーボードやタッチパネル等のように、ユーザが目標となるガス供給タイミング、供給量、圧力、温度、基準チルト値等の基準データを入力する手段である。記憶部６２は、入力部６１から入力された基準データを記憶するメモリ等の手段である。調整部６３は、記憶部６２に記憶された基準データに基づいて、ガス供給装置４１によるガス供給を調整する手段である。

調整部６３による調整の手法は、種々のものが考えられる。まず、単純に、あらかじめ入力されたガス供給タイミング、供給量、圧力、温度等の基準データに従って調整することができる。また、図４に示すように、調整部６３が、基準チルト値と測定値との差に基づいて、供給量、圧力、温度等の制御パラメータを算出する調整値算出部６３ａと、算出された制御パラメータによるガス供給をガス供給装置へ指示する調整指示部６３ｂとを備えた構成とすることも可能である。調整値算出部６３ａによる制御パラメータの算出は、基準チルト値と測定値との差に比例させて変化させてもよいし、他の関数や経験則によって求めてもよい。

制御装置６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。なお、ターンテーブル１の回転及び速度調整、紫外線照射部３の発光量及び発光タイミング等についても、制御装置６によって制御されるが、そのための構成については、説明を省略する。

［作用］
以上のような本装置によって、樹脂層を硬化させる方法を、図１〜４の構成図、図５のフローチャートを参照して説明する。まず、間欠回転するターンテーブル１に対して、第１の投入ポジション１１で基板Ｐ１が投入され、第２の投入ポジション１２で基板Ｐ２が投入される。そして、基板Ｐ１，Ｐ２が貼合部２において貼り合わされた後、チルト測定ポジション１４において、チルト測定センサ５１がディスクＤのチルト値を測定する。測定されたチルト値は制御装置６に入力され（ステップ５０１）、ディスクＤが紫外線照射部３に移動する（ステップ５０２）。

調整値算出部６３ａは、ガス供給装置４１の制御パラメータを算出し（ステップ５０３）、これに基づく調整を、調整指示部６３ｂがガス供給装置４１に指示する（ステップ５０４）。これとともに、制御装置６が光源３１に発光を指示するので、ガス供給装置４１から冷却ガスＧが供給されるとともに、光源３１が発光する（ステップ５０５）。

すると、図２に示すように、冷却ガスＧが、吹き付け穴３２ａから噴出して、ディスクＤに対して圧力を加えるため、ディスクＤはサセプタ４側に押し付けられて、反りが矯正される。これと同時に、光源３１からの紫外線Ｕが、冷却ガス吹付部３２を透過して、ディスクＤを照射するので、樹脂層が硬化する。その後、搬出ポジション１６へ移動したディスクＤは、サセプタ４とともに他の工程へと搬出される（ステップ５０６）。

［効果］
以上のような本実施形態によれば、ディスクＤにおける樹脂層の硬化時に発生する熱が、冷却ガスＧの吹き付けによって冷却されるとともに、冷却ガスＧの吹き付けによる圧力によって、ディスクＤをサセプタ４に押し付けるので、反りを防止できる。特に、冷却ガス吹付部３２は、紫外線Ｕを透過するので、硬化を妨げることはない。

また、測定されたディスクＤのチルト値に応じて、冷却ガスＧの吹き付けを制御できるので、硬化前にディスクＤの反りがあっても、これを適切に矯正しながら硬化させることができる。特に、冷却ガスＧによって、紫外線硬化の妨げとなるＯ_２等が、ディスクＤの周囲から排除されるので、硬化が促進される。

そして、ディスクＤの上からその全面に対して冷却ガスＧを吹き付けるため、ディスクＤの全体に一様な冷却を行うことができる。特に、サセプタ４の載置面に対する反りを矯正してこれに倣わせることができるので、ディスクＤが安定する。

さらに、ディスクＤをサセプタ４に密着させて全体を均一に冷却させることができるので、冷却ムラが生じることがなく、新たなチルトも生じない。特に、ステージを冷却する場合に比べて、構造は単純となり、装置トラブルの減少やコスト削減に繋がる。

［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、樹脂層は、基板を貼り合せるための中間層には限定されない。従って、基板の表面を保護するためのコーティング層を形成するために、本発明を用いてもよい。また、上記の実施形態においては、ターンテーブルにサセプタごと基板を投入しているが、必ずしもこれには限定されず、ターンテーブル上に固定されているサセプタや、ターンテーブルそのものの載置位置に投入してもよい。

また、吹付部は、基板に対して圧力が加わるように気体を吹付けられればよいので、その大きさ、形状、数、材質等は適宜変更可能である。つまり、図６及び図７に示すように、冷却ガス吹付部３２の内部を、隔壁３２ｃ等によって複数の領域に分割し、それぞれにガス導入部３２ｂを接続することも可能である。かかる冷却ガス吹付部３２とすれば、測定されたチルト値に応じて若しくは任意に、制御装置６が、ガス供給装置４１からのガス導入部３２ｂへの冷却ガスＧの供給を選択的に行うことによって、種々の反りに対応した矯正が可能となる。

基板チルト測定部による測定位置も、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、上記の実施形態におけるチルト測定センサ５１を、照射ポジション１５以降に設け、紫外線照射後のポジションでチルトを測定する構成とすることも可能である。かかる構成とすれば、光源３１の照射ムラ等による硬化時のチルトを測定し、これに基づいて、ガス供給装置４１を制御装置６によって制御するフィードバック制御を行うことができる。特に、光源３１の照射ムラは、ランプ交換等によって場所が変化するので、その都度計測してフィードバック制御する本構成例が適している。

図６は、領域を放射状に４分割した例であり、図７は、領域を同心円状に分割した例であるが、分割の形状や大きさ、分割数はこれに限定されるものではない。なお、図７に示す冷却ガス吹付部３２の最外周の領域から、Ｎ_２を吹き付けると、ディスクＤの外周端面に露出又ははみ出した接着剤の周囲から、Ｏ_２が排除されるので、硬化が促進される。

吹付部を構成する材料も、硬化のための光を透過できる材質であればよい。噴出用の穴の数や形状、形成位置も自由である。同心円状に多数形成しても、散点的に多数形成してもよい。穴に対してノズル等を一体的に形成し若しくは接続することによって、より強くディスクに噴出圧力が加わる構成としてもよい。吹き付けられる冷却用の気体についても、Ｎ_２が適しているが、冷却及び加圧が可能で、硬化を阻害しないものであれば、どのような気体であってもよい。

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、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するものでも適用可能である。

本発明の実施形態を実現する装置の簡略構成を示す平面図である。 図１の実施形態における紫外線照射部の照射時を示す説明図である。 図１の実施形態における冷却ガス吹付部の構成を示す斜視図である。 図１の実施形態における制御装置の構成を示す機能ブロック図である。 図１の実施形態における処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態における冷却ガス吹付部の構成を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態における冷却ガス吹付部の構成を示す斜視図である。 従来の紫外線照射部の一例を示す説明図である。

符号の説明

１…ターンテーブル
２…貼合部
３…紫外線照射部
４…サセプタ
６…制御装置
１１…第１の投入ポジション
１２…第２の投入ポジション
１３…貼り合せポジション
１４…チルト測定ポジション
１５…照射ポジション
１６…搬出ポジション
３１…光源
３２…冷却ガス吹付部
３２ａ…吹き付け穴
３２ｂ…ガス導入部
４１…ガス供給装置
５１…チルト測定センサ
６１…入力部
６２…記憶部
６３…調整部
６３ａ…調整値算出部
６３ｂ…調整指示部
Ｐ１，Ｐ２…基板
Ｇ…冷却ガス
Ｕ…紫外線

Claims (5)

1. 基板上の樹脂層若しくは貼り合わされた基板間の樹脂層を硬化させる樹脂層硬化装置において、
   樹脂層を硬化させる際に、基板に対して圧力が加わるように、気体を吹き付ける吹付部を有し、
   基板のチルト値を測定するチルト測定部と、
   前記チルト測定部によって測定されたチルト値に応じて、前記吹付部による基板に対する気体の吹付を制御する制御装置を有することを特徴とする樹脂層硬化装置。
2. 樹脂層を硬化させる電磁波を、基板に対して照射する照射部を有し、
   前記吹付部は、電磁波を透過する材料で形成されていることを特徴とする請求項１記載の樹脂層硬化装置。
3. 前記吹付部は、気体が噴出する領域が複数に分割されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の樹脂層硬化装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の樹脂層硬化装置によって、基板上の樹脂層若しくは貼り合わされた基板間の樹脂層を硬化させる樹脂層硬化方法において、
   前記チルト測定部が、基板のチルト値を測定し、
   前記吹付部が、樹脂層を硬化させる際に、基板に対して圧力が加わるように、気体を吹き付け、
   前記制御装置が、測定された基板のチルト値に基づいて、前記吹付部による基板に対する気体の吹付を制御することを特徴とする樹脂層硬化方法。
5. 前記吹付部は、気体が噴出する領域が複数に分割され、
   前記制御装置が、分割された複数の領域ごとに、気体の吹付を制御することを特徴とする請求項４記載の樹脂層硬化方法。

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