JP4633515B2 - 貼合装置及び貼合方法 - 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、基板上に接着剤を塗布して貼り合わせる技術に係り、特に、接着剤中の気泡の低減方法に改良を施した貼合装置及び貼合方法に関する。

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、接着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のディスクの製造手順の一例を、図１１を参照して説明する。まず、あらかじめ２枚のポリカーボネート製の基板Ｐ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、図１１（Ａ）に示すように、２枚の基板Ｐ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Ｐの中心の周囲に、塗布装置Ｋによって接着剤を塗布した後、基板Ｐを高速スピンさせることにより、基板Ｐ上に接着剤による薄い膜（接着層Ｒ）を形成し、余分な接着剤を飛散させるものである。

このように接着層Ｒを形成した一対の基板Ｐは、図１１（Ｂ）に示すように、減圧室Ｓに導入され、互いの接着層Ｒが平行に向かい合った状態となるように、一方が保持部Ｔによって保持される。そして、排気装置によって減圧室Ｓから排気することにより、基板Ｐの周囲の圧力は、大気圧から真空に近い圧力まで低下する。このように減圧された空間において、一方の基板Ｐを保持した保持部Ｔが、シリンダ等の駆動源によって下降することによって、一対の基板Ｐが貼り合わされる。貼り合せ時に真空に近い状態とするのは、接着される面の間の気体分子を可能な限り排除するためである。

その後、貼り合わされた基板Ｐの周囲は、図１１（Ｃ）に示すように、大気を導入して大気圧に戻すか、大気圧以上に加圧後、大気圧に戻す。このように大気圧に解放されることで、接着層Ｒに残存した気泡が、真空との差圧によって徐々に圧縮される。気泡が十分圧縮するまで、数秒〜数十秒大気に放置された基板Ｐに対して、図１１（Ｄ）に示すように、光源Ｕによって、全体に紫外線を照射することにより、接着層Ｒが硬化する。これにより、２枚の基板Ｐは強固に接着され、ディスクが完成する。

ところで、ＤＶＤ等の情報記録メディアは、いずれか一方に記録膜が形成された基板を貼り合わせた１層ディスクと、双方のディスクに記録皮膜が形成された基板を貼り合わせ記憶容量を高めた２層ディスクがある。このようなディスクへの記録、再生、消去は、光ピックアップ等を備えたヘッドからのレーザ光等によって行われ、２層ディスクの第２層に対する光は、ヘッドに近い層の基板、ヘッドに近い層の記録膜、接着層を通過して、ヘッドから遠い層の基板、ヘッドから遠い層の記録膜に達する。

このため、光が通過する部位に傷、ゴミがあった場合、特に、接着層に貼り合せ時の気泡等が残留していた場合には、情報の記録、再生等に支障を与える。基板や接着層への傷やゴミ付着については生産工程を改善し、管理することで回避できるが、接着層に残留する気泡をなくすことは困難であり、対策が必要となる。これは、片面１層ディスクであっても同様であり、視認できるほどの気泡が残留することは、好ましくない。

接着剤への気泡残留要因の一つとして、貼り合せ時に基板や接着層同士の間に気体が閉じ込められる場合がある。このような気体の閉じ込めを排除するため、上記の従来技術においては、貼り合せ前に真空状態とすることにより、貼り合わされる面の間の気体分子を排除する方法をとっている（特許文献１、２参照）。また、特許文献３に記載されているように、貼り合せ時に生じ易い袋小路を、気体の吹き出しによって解消する技術も提案されている。

特開２００２−８２７９号公報 特開２００２−３１１４４０号公報 特開２００４−７０９７６号公報

しかしながら、上記のような従来の気泡抑制方法には、以下のような問題点があった。すなわち、特許文献１、２のように、貼り合せ前に真空状態にする方法では、減圧室内が充分に低い圧力となるまでに、長い排気時間を必要とするため、タクトタイムが長くなり、生産性が低下する。これに対処するため、排気装置の排気能力を強化したり、複数の基板の周辺領域を同時に排気することが考えられるが、装置が大型化するとともに、コストが高くなる。

また、特許文献３の方法では、袋小路の発生は防止できるが、貼り合せ面における気体の微小な閉じ込めには対処できない。特に、袋小路の発生を防止するための吹き付け気体が、接着面に閉じ込められる可能性がある。

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、特殊な装置等を不要として、貼り合せ空間内における気体を適切に制御することにより、貼り合せ後の基板に気泡が残留することを防止できる貼合装置及び貼合方法を提供することにある。

上記の目的を達成するため、請求項１の発明は、一方若しくは双方に接着剤が塗布された一対の基板を、収容部内において貼り合せる貼合装置において、大気よりも接着剤に吸収され易い材料を、前記収容部内に供給する供給装置が設けられ、前記収容部の内部を構成する面が、前記材料を吸着及び放出可能に形成されていることを特徴とする。

請求項７の発明は、一方若しくは双方に接着剤が塗布された一対の基板を、収容部内において貼り合せる貼合方法において、前記収容部に、大気よりも接着剤に吸収され易い材料を供給することにより、前記収容部の内部を構成する面に、前記材料を吸着させ、前記一対の基板の貼り合わせ前若しくは貼り合せ中に、前記収容部内を減圧することにより、前記収容部の内部を構成する面に吸着された前記材料を放出させることを特徴とする。

以上のような請求項１及び７の発明では、収容部内を真空引きする際に、収容部の内部を構成する面から、接着剤に吸収され易い材料が放出されるので、この材料が、貼り合わされる一対の基板の間に供給されることによって、気泡の要因となる気体が排除される。そして、貼り合せ時に、貼り合せられる面に当該材料が閉じ込められても、接着剤の界面に取り込まれるので、気泡にはならない。材料の供給は、収容部の内部を構成する面から自動的に放出されるので、タイミングや供給量の制御が容易となる。

請求項２の発明は、請求項１の貼合装置において、前記収容部は、基板が載置されたサセプタ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、サセプタにより搬送される基板に対して、材料を効率良く供給することができる。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の貼合装置において、前記収容部の内部を構成する面が、多孔質であることを特徴とする。
以上のような請求項３の発明では、簡素な構造で、材料の供給タイミングの制御が可能となる。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項の貼合装置において、前記材料は、水蒸気若しくは水を含むことを特徴とする。
以上のような請求項４の発明では、取り扱い易く安価な水蒸気若しくは水によって、気泡の発生を防止できるので、製造コストを低減できる。

請求項５の発明は、請求項１〜３のいずれか１項の貼合装置において、前記材料は、炭化水素を含むことを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項１〜３のいずれか１項の貼合装置において、前記材料は、有機溶剤を含むことを特徴とする。
以上のような請求項５及び６の発明では、一般的な接着剤に吸収され易い材料を用いることにより、気泡の発生を確実に防止できる。

以上、説明したように、本発明によれば、特殊な装置等を不要として、貼り合せ空間内における気体を適切に制御することにより、貼り合せ後の基板に気泡が残留することを防止可能な貼合装置及び貼合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。
［第１の実施形態］
［構成］
まず、本実施形態に使用する貼合装置の構成を、図１〜５を参照して説明する。なお、これらの装置は、ディスクの製造装置の一部を構成するものであり、上流工程に配設される基板の成型装置、金属膜の形成装置、接着剤塗布装置、紫外線照射装置、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であり、説明を省略する。

すなわち、貼合装置は、図１〜４に示すように、載置台３、保持部４及び真空チャンバ５を備えている。載置台３は、貼り合わされる一方の基板Ｐ１を載せたサセプタ６が載置される台である。保持部４は、貼り合わされる他方の基板Ｐ２を、基板Ｐ１と所定の間隔で保持する部材であり、図示しないシリンダ等のアクチュエータによって昇降可能に設けられている。

真空チャンバ５は、サセプタ６上の基板Ｐ１及び保持部４に保持された基板Ｐ２を覆う空間を密閉できる部材であり、密閉時には、排気により真空に近い状態にまで減圧可能に構成されている。この真空チャンバ５の内壁５ａは、図５に示すように、その表面が多孔質状に形成されることにより、水蒸気Ｖを吸着及び放出可能な構造となっている。さらに、真空チャンバ５には、気体を給排するための給排口５ｂが設けられており、図示はしないが、水蒸気Ｖを導入するための蒸気供給装置及び減圧するための排気装置に接続されている。

排気装置及び蒸気供給装置の作動、保持部４の昇降等は、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。

［基板貼り合せ手順］
以上のような貼合装置によって基板を貼り合せる手順を、図１〜５の構成図、図６及び７の説明図、図８のフローチャートを参照して説明する。なお、後述する手順によって、真空チャンバ５の内壁５ａには水蒸気Ｖが吸着されているものとする。まず、図１に示すように、前工程で接着層Ｒ２が形成された一対の基板Ｐ１，Ｐ２を、貼合装置の真空チャンバ５内に搬入し（ステップ８０１）、保持部４によって、所定の間隔を保って平行に向かい合った状態で保持する（ステップ８０２）。

そして、図２に示すように、真空チャンバ５を閉じて、排気装置を作動させ、給排口５ｂから大気Ａの排出を開始する（ステップ８０３）。そして、真空チャンバ５内が所定の圧力まで低下すると（ステップ８０４）、図５（Ａ）に示すように、真空チャンバ５の内壁５ａに吸着されていた水蒸気Ｖが放出される（ステップ８０５）。このように減圧された空間に水蒸気Ｖが供給され、その他の気体が排除された後、排気装置による排気を停止する（ステップ８０６）。そして、図３に示すように、保持部４によって一方の基板Ｐ２を下降させて貼り合わせる（ステップ８０７）。このとき、図６に示すように、他の気体は排除された状態で、水蒸気Ｖが接着層Ｒ２中に閉じ込められる。

その後、図４に示すように、真空ベント用のガスとして、蒸気供給装置によって、給排口５ｂから水蒸気Ｖを導入することにより、真空チャンバ５内を水蒸気Ｖで満たす（ステップ８０８）。すると、図５（Ｂ）に示すように、真空チャンバ５の内壁５ａに水蒸気Ｖが吸着する（ステップ８０９）。そして、真空チャンバ５を上昇させることにより、大気圧まで圧力を上昇させると（ステップ８１０）、図７に示すように、閉じ込められた水蒸気Ｖが加圧されて、体積が減少するとともに、接着層Ｒ２の界面に取り込まれる。従って、取り残された水蒸気Ｖは気泡にはならない。なお、貼り合せ後の基板Ｐ１，Ｐ２は、紫外線照射装置において紫外線が照射され、接着層Ｒ２が硬化される。

［効果］
以上のような本実施形態によれば、真空チャンバ５内を真空引きする際に、その内壁５ａに吸着された水蒸気Ｖが放出され、貼り合わされる一対の基板Ｐ１，Ｐ２の間に供給されるので、気泡の要因となる気体が排除されるとともに、閉じ込められた水蒸気Ｖも接着層Ｒ２に吸収される。このように、基板Ｐ１，Ｐ２への水蒸気Ｖの供給タイミングや供給量の制御を、特別な装置を用いずに、自動的に行うことができる。また、水蒸気Ｖを別に導入する場合には、片寄りが均一化されるまでの時間を確保する必要が生じるが、本実施形態では、基板Ｐ１，Ｐ２を包むあらゆる方向から水蒸気Ｖが放出されるので、水蒸気Ｖが均一となり易く、そのための時間がかからない。

また、真空チャンバ５の内壁５ａを多孔質とするだけでよいので、簡素且つ安価な構造で優れた装置を構成できる。さらに、供給される気体が水蒸気Ｖであるため、取り扱い易く安全であり、安価に実現できる。また、大気圧に戻す真空ベント時に、水蒸気Ｖを導入するので、別に真空中に導入するよりも、サイクルタイムを短くすることができ、生産性が向上する。

なお、雰囲気中や接着剤中の水分を完全に除去することは不可能であり、その意味では、従来から水分を含む環境下で接着、硬化されているといえる。しかし、かかる水分量は何ら制御されておらず、接着剤の硬化状態等の不均一を招く原因になっていた。本実施形態では、硬化等への影響の少ない一定の水分量となるように、水蒸気を供給することにより、水分量を積極的に制御することができるので、硬化状態等の均一化による安定した品質の製品製造が可能となる。

［第２の実施形態］
本実施形態は、基本的には、上記の実施形態と同様である。但し、本実施形態においては、サセプタ６の表面も、真空チャンバ５の内壁５ａと同様に、多孔質の材料で形成され、水蒸気Ｖを吸着及び放出できるように構成されている。これにより、図９に示すように、真空チャンバ５内の減圧時には、サセプタ６からも水蒸気Ｖが放出されるので、基板Ｐ１，Ｐ２の間に水蒸気Ｖを効率良く供給することができる。

サセプタ６への蒸気の吸着は、例えば、図１０に示すように、サセプタ６を回転搬送するターンテーブル７ａに、水蒸気Ｖを噴霧する噴霧装置８が配置された噴霧ポジション１１を設け、この噴霧ポジション１１に来たサセプタ６に対して、水蒸気Ｖを噴霧して吸着させるようにすることが考えられる。真空チャンバ５内における水蒸気Ｖの供給は、第１の実施形態のような真空チャンバ５の内壁５ａからの放出とサセプタ６からの放出とを併用させてもよいし、サセプタ６のみから放出させてもよい。

なお、ターンテーブルに対しては、サセプタに載置された状態で基板が搬入、搬出される場合と、基板だけで搬入、搬出されてサセプタが残る場合とがあるが、サセプタに載置された状態で基板が搬入、搬出される場合には、基板を搬送するターンテーブルとは別に、サセプタに水蒸気を噴霧する噴霧装置を設けることになる。

［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、供給される材料としては、接着剤に吸収され易く、収容部内に吸着可能な材料であれば、どのようなものであってもよい。例えば、水、炭化水素や有機溶剤を含む種々の気体を用いることができる。ＣＨ基を含んでいる材料であれば、通常の紫外線硬化型の接着剤に吸収され易いが、これには限定されない。また、材料の具体的な量は、接着剤の種類、粘度、層厚、面積、収容部の容積等に応じて、適宜変更可能である

また、上記の実施形態においては、収容部は、真空チャンバ及びサセプタによって構成されていたが、その内部の圧力を調整可能なものであれば、どのような形状、材質、大きさのものであってもよく、密閉するためのシール構造も自由である。多孔質とするための処理としては、アルマイト処理が考えられるが、圧力変化に応じた材料の吸着、放出を可能とするものであれば、必ずしもこれには限定されない。給気用と排気用の口を別々に設けてもよい。

収容部の内壁を、密閉を保った状態で可動するように構成し、収容部の容積を変えることにより、減圧及び昇圧のいずれか一方若しくは双方を行ってもよい。また、保持部の構成や数も自由である。従って、複数枚の基板を同時に貼り合せる装置として構成することもできるし、下方若しくは双方の基板を移動させて貼り合せる構成とすることもできる。一対の基板を保持する間隔も、特定の値には限定されない。材料供給時、排気時及び大気導入時で間隔を変更してもよい。

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。

本発明の第１の実施形態における基板搬入時を示す斜視図である。 図１の実施形態における真空排気（水蒸気放出）時を示す斜視図である。 図１の実施形態における基板貼り合せ時を示す斜視図である。 図１の実施形態における真空ベント（水蒸気吸着）時を示す斜視図である。 図１の実施形態における真空チャンバの内壁を示す拡大断面図であり、（Ａ）は水蒸気放出時、（Ｂ）は水蒸気吸着時を示す。 図１の実施形態における貼合時に接着剤に挟み込まれる水蒸気を示す説明図である。 図１の実施形態における貼合後、接着剤に吸収される水蒸気を示す説明図である。 図１の実施形態における貼り合わせ処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態におけるサセプタからの水蒸気放出時を示す説明図である。 本発明の第２の実施形態におけるターンテーブル及び周辺装置を示す簡略平面図である。 従来の基板貼り合せ手順を示す説明図であり、（Ａ）は接着剤の展延、（Ｂ）は貼り合せ、（Ｃ）は大気放置、（Ｄ）は接着剤硬化の工程をそれぞれ示す。

符号の説明

３…載置台
４…保持部
５…真空チャンバ
５ａ…内壁
５ｂ…給排口
６…サセプタ
７，７ａ…ターンテーブル
８…噴霧装置
９…貼合装置
１０…紫外線照射装置
１１…噴霧ポジション
Ａ…大気
Ｄ…ディスク
Ｋ…塗布装置
Ｐ，Ｐ１，Ｐ２…基板
Ｒ，Ｒ２…接着層
Ｓ…減圧室
Ｔ…保持部
Ｕ…光源
Ｖ…水蒸気

Claims (7)

1. 一方若しくは双方に接着剤が塗布された一対の基板を、収容部内において貼り合せる貼合装置において、
   前記収容部の内部の少なくとも一部に、大気よりも接着剤に吸収され易い材料を吸着及び放出可能な面を有することを特徴とする貼合装置。
2. 前記収容部は、前記材料を吸着及び放出可能な面を有するサセプタを含むことを特徴とする請求項１記載の貼合装置。
3. 前記材料を吸着及び放出可能な面は、多孔質であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の貼合装置。
4. 前記材料は、水蒸気若しくは水を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の貼合装置。
5. 前記材料は、炭化水素を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の貼合装置。
6. 前記材料は、有機溶剤を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の貼合装置。
7. 一方若しくは双方に接着剤が塗布された一対の基板を、収容部内において貼り合せる貼合方法において、
   前記収容部内に、供給装置によって大気よりも接着剤に吸収され易い材料を供給することにより、前記収容部の内部を構成する面の少なくとも一部に、前記材料を吸着させ、
   前記一対の基板の貼り合わせ前若しくは貼り合せ中に、前記収容部内を減圧することにより、前記収容部の内部に吸着された前記材料を放出させることを特徴とする貼合方法。

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