JP4677573B2 - 回転塗布装置、回転塗布方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えばディスク記録媒体等の製造過程において、ディスク基板等の被塗布物に対してスピンコート法で紫外線硬化樹脂を塗布する回転塗布装置及び回転塗布方法に関するものである。

特開平１１−２５５２３号公報

従来より、光ディスク等の製造過程においては、紫外線硬化樹脂をスピンコート法でディスク基板上に延伸させた後、紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化させ、光透過層などを形成することが行われている。

公知の通り、スピンコートと呼ばれる回転塗布工程では、紫外線硬化樹脂の塗布液をディスク基板上に滴下した後、ディスク基板を高速回転させることで、上記塗布液をディスク基板表面上に延伸させるわけであるが、この工程では、塗布液は実際に必要とされる量の数倍を滴下する。そして回転により振り切られた余剰塗布液は回収して再利用することで無駄を配し、コスト削減を実現している。

従来は、紫外線硬化樹脂を回転塗布装置でスピンコート延伸させ、ディスク基板上に紫外線硬化樹脂層を形成したら、該ディスク基板を回転塗布装置から紫外線照射装置に移動させて紫外線照射を行い、樹脂層を硬化するものであった。
ここで近年では、回転塗布工程から紫外線照射工程に至る間のディスク基板の搬送という手順を省いて工程の簡略化を図りたいことや、また、紫外線照射後にさらに再度スピンコートを行う場合もあることなどから、回転塗布装置上でスピンコート後にそのまま紫外線照射を行いたいという事情がある。
そこで、回転塗布装置の回転台上にディスク基板を乗せたまま、紫外線照射を行うようにした手法が実施されている。

ところが回転塗布装置で紫外線照射による樹脂層硬化まで行うと、回転塗布装置内の樹脂回収経路に付着している紫外線硬化型樹脂にも紫外線が照射されて硬化してしまうため、余剰の塗布液の回収・リサイクルに支障が生じてしまうという問題がある。さらに樹脂回収経路で塗布液が硬化されると、それを取り除くために装置のメンテナンスの負担が増大してしまう。これにより、製造工程の効率性やコストダウン効果が薄れてしまう。

同様の課題は上記特許文献１でも提示しているが、本発明は、回転塗布装置のさらなる効率的な構造を提案して、余剰塗布液の硬化による問題を解消し、余剰の塗布液を問題なく回収・再利用可能にする。さらに回転塗布及び紫外線照射による樹脂層をより良好に生成できるようにすることを目的とする。

本発明の回転塗布装置は、被塗布物に紫外線硬化樹脂を滴下し、上記被塗布物を回転させて紫外線硬化樹脂を被塗布物上に延伸塗布した後、紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化させる回転塗布装置であり、上記被塗布物を載置して回転させる回転台と、上記回転時に振り切られる余剰の紫外線硬化樹脂を回収するための回収経路部と、上記回転台を、回転実行位置と、紫外線照射実行位置とに移動させる移送機構とを備える。そして、上記回転台が上記回転実行位置にある状態では、上記回転台の側方に上記回収経路部が位置し、上記回転台が上記紫外線照射実行位置にある状態では、上記回転台が上記回収経路部に紫外線が照射されないようにする遮蔽体となるようにする。
また、上記移送機構は、上記回転台をその回転軸方向に移送して、上記回転台を上記回転実行位置と上記紫外線照射実行位置とに位置させる。
また上記移送機構は、上記回転台をその回転軸方向に移送して、上記回転台を上記回転実行位置と上記紫外線照射実行位置とに位置させるとともに、上記回転台が上記紫外線照射実行位置にある状態では、上記回転台と、上記回収経路部の上方に形成されている上記スピンチャンバー上蓋部とが略同一の高さ位置となることで、上記遮蔽体が形成されるようにする。
また上記スピンチャンバー上蓋部の端縁部は、上記回転台に載置された被塗布物の端縁部に紫外線を照射させるためのテーパー状のミラー面とされている。
また、上記スピンチャンバー上蓋部の上方位置から窒素ガスの吹き付けを行う窒素ブロー部が設けられている。

本発明の回転塗布方法は、回転台を、その回転台の側方に余剰の紫外線硬化樹脂を回収する回収経路部が位置することとなる回転実行位置に位置させた状態で、上記被塗布物を回転させて、上記回転台に載置した被塗布物に滴下された紫外線硬化樹脂を被塗布物上に延伸塗布する延伸塗布ステップと、上記回転台を、上記回収経路部の上方に形成されており、端縁部が、上記回転台に載置された被塗布物の端縁部に紫外線を照射させるためのテーパー状のミラー面とされているスピンチャンバー上蓋部と略同一の高さ位置である紫外線照射実行位置に上昇させ、上記回転台によって上記回収経路部に紫外線が照射されないようにする遮蔽体を形成する遮蔽体形成ステップと、上記紫外線照射実行位置に移送された上記回転台に載置した被塗布物に紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化させる紫外線照射ステップとを備える。
また上記紫外線照射ステップでは、上記スピンチャンバー上蓋部の上方位置から窒素ガスの吹き付けを行う。

即ち本発明では、ディスク基板等の被塗布物を載置して回転させる回転台を、例えばその軸方向に、回転実行位置と、紫外線照射実行位置とに移送可能とする。
回転実行位置にあるときは、回転台の側方に回収経路部が位置することで、スピンコート時に振り切られた余剰の塗布液は回収経路部を通して回収できる。また回転台が紫外線照射実行位置に移送されると、その回転台によって回収経路部に対して、照射される紫外線が遮蔽されるようにするため、回収経路部に付着した余剰の塗布液に紫外線は照射されず、硬化しないようにされる。

本発明によれば紫外線照射時に回転台を利用して回収経路部に対する遮蔽体を形成することで、独立した遮蔽体を設けずに余剰の塗布液を硬化させないようにすることができる。即ち回転塗布装置の効率的な構造により紫外線硬化樹脂の回収、再利用を可能とするという効果がある。またこのことから、被塗布物を回転塗布装置に置いたままで紫外線照射を実行することによる問題が解消され、紫外線硬化樹脂の有効利用、コストダウン、工程の効率化、メンテナンスの容易化という利点が得られる。
また紫外線照射時には、チャンバー上蓋部の端縁部がディスク基板等の被塗布物の端縁部に対して紫外線を効率よく照射できるようにするミラー面とされていることで、被塗布物の端縁部でも良好な紫外線硬化が実現される。
また、チャンバー上蓋部と回転台で遮蔽体が形成された状態で、回転台の上面側から窒素ガスブローが行われることも、酸素の阻害による硬化不良解消に有効であり、この点でも良好な紫外線硬化が実現される。

本発明の実施の形態の回転塗布装置、及び該回転塗布装置による回転塗布方法を、図１〜図５を用いて説明する。
図１，図２は本例の回転塗布装置の構造を示している。なお図１は、回転台１が回転実行位置にある状態を、また図２は回転台１が紫外線照射実行位置にある状態を、それぞれ示している。

図１，図２において回転台１は、ディスク基板９０を載置する部位として設けられている。回転台１は、回転台基部２の内部に配されている回転軸３により回転可能とされる。
回転軸３は、軸接合部５により、スピンドル軸４と接合される。スピンドル軸４はスピン用モータ６により回転される。従って、スピン用モータ６によりスピンドル軸４が高速回転されることで、回転台１が高速回転される構造となっている。
回転台基部２には昇降用片８が形成されており、この昇降用片８は昇降用シリンダー７の昇降部７ａに形成された凹部７ｂと係合するようにされている。
昇降用シリンダー７は、例えばモータ及びリニアベアリング機構により、昇降部７ａが上下する構造とされている。昇降部７ａが下げられていると図１に示す状態となっており、これは回転台１が回転実行位置に位置する状態である。この状態から昇降用シリンダー７によって昇降部７ａが上方へ移動されると、図２に示すように凹部７ｂに係合する昇降用片が８が持ち上げられて回転台基部２が上方へ移送され、回転台１が紫外線照射実行位置に上昇する。

ディスク基板９０を載置する回転台１が位置するスピンチャンバーの周壁部分には、図示するように回収経路部２１が形成されている。なお、図では回収経路部２１を断面構造で示しているが、図中の左右の回収経路部２１は、スピンチャンバー周壁内でリング状に連続しており、この回収経路部２１は余剰塗布液排出孔２３につながっている。
図１のように回転台１が回転実行位置にある状態では、回転台１の側方に回収経路部２１が位置することになる。従ってこの状態で液状の紫外線硬化樹脂がディスク基板９０上に滴下され、スピンコートが行われると、振り切られた余剰の塗布液は、実線矢印で示すように回収経路部２１を通って余剰塗布液排出孔２３から排出される。余剰塗布液排出孔２３から排出された塗布液、即ち液状の紫外線硬化樹脂は、回収され、その後再利用される。
また、回収経路部２１が一部共用されるようにして、通風経路２２が形成されている。図において左右に示す通風経路２２は通風口２４に連続している。例えば通風口２４側から吸引を行うことで、図に破線で示すように通風され、余剰塗布液が良好に回収経路部２１に吸引されるようにしている。

スピンチャンバーの上方位置、即ち回収経路部２１の上方となる位置には、スピンチャンバー上蓋部２０が形成されている。
図では断面構造で示しているが、このスピンチャンバー上蓋部２０は、平面的に見るとディスク基板９０及び回転台１の直径と略同等の中央孔を持つようなリング状の形状とされている。図２に示す回転台１の紫外線照射実行位置とは、回転台１がスピンチャンバー上蓋部２０と略同等の高さ状態となる位置であるが、このように回転台１が紫外線照射実行位置に上昇されると、回転台１がスピンチャンバー上蓋部２０における上記中央孔に丁度嵌り込む状態となる。
即ち紫外線照射実行位置に回転台１が上昇されると、回転台１とスピンチャンバー上蓋部２０によって、回転台１の上方空間と下方空間を分けるような仕切りが形成されるものとなる。この仕切りは、紫外線照射時の紫外線の遮蔽体として機能する。

またスピンチャンバー上蓋部２０の端縁部、即ち上記中央孔の縁部は、図示するようにテーパー状に形成されたミラー面２０ａとされている。このミラー面２０ａのテーパーは、図２の状態で上方から紫外線が照射されたときに、ディスク基板９０の端縁部（ディスクの外周エッジ）に対して紫外線を反射させる角度で形成されている。

スピンチャンバー上蓋部２０の上方側には窒素を流入させる窒素ブロー部１２が形成されている。
また更に上方には紫外線照射を行うＵＶランプ１１を収納したＵＶハウジング１０が位置する。なお、ＵＶハウジング１０は、当該回転塗布装置の上方に固定配置されても良いし、図示しない移送機構で移送されて図示の状態に位置するものでも良い。

このような構造の回転塗布装置による回転塗布手順を図３のステップＳＴ１〜ＳＴ５として説明する。また図３の各ステップでの状態を図４，図５に示す。なお、図４，図５は、動作状態の説明のために図１，図２に示した構造を模式的に簡略化したものである。

まず図３のステップＳＴ１として、図４（ａ）のように回転台１にディスク基板を載置させる。このとき回転台１は回転実行位置にある。
ステップＳＴ２として、回転塗布を実行する。即ち図４（ｂ）に示すように、ノズル３０から液状の紫外線硬化樹脂であるＵＶ硬化レジン３１をディスク基板９０上に滴下する。そして回転台１を高速回転させ、ＵＶ硬化レジンをディスク基板９０上で延伸塗布する。このとき振り切られた余剰のＵＶ硬化レジンは、回収経路部２１から余剰塗布液排出孔２３に導かれ、排出・回収されていく。

次にステップＳＴ３で、回転台１の回転を停止させ、昇降用シリンダー７により回転台１を図４（ｃ）のように紫外線照射実行位置にまで上昇させる。つまり回転台１をスピンチャンバー上蓋部２０と同等の高さ位置までリフトアップする。この状態において、回転台１がスピンチャンバー上蓋部２０の中央孔をふさぐことによって、回収経路部２１が遮蔽されることになる。

ステップＳＴ４では、窒素ブローを行いながら紫外線照射を実行する。即ち図５（ａ）に示すように、ＵＶランプ１１からの紫外線が、ディスク基板９０上に照射され、これによって塗布されたＵＶ硬化レジンの硬化が行われる。
この時点で、ステップＳＴ２での回転塗布時に振り切られたＵＶ硬化レジンの一部が回収経路部２１の壁面に付着しているが、ＵＶランプ１１側から見て回収経路部２１は、回転台１が遮蔽体となって遮蔽されているため、紫外線は回収経路部２１内には照射されない。従って、回収経路部２１内に残されたＵＶ硬化レジンは硬化されず、その後液状のまま回収される。
また、ディスク基板９０の外周エッジ部分（端縁部）に対しては、ＵＶランプ１１からの紫外線がミラー面２０ａで反射して照射される。即ち外周エッジ部分に対しても紫外線照射が適切に行われることになり、外周エッジ部分で紫外線不足による硬化不良が発生することも防止される。
また、紫外線照射時には、窒素ブロー部１２から窒素が吹き付けられている。ＵＶ硬化レジンは紫外線照射の際に酸素の阻害によって硬化不良を起こすことがあるが、窒素が充填されることにより、硬化不良が防止できる。特に、回転台１とスピンチャンバー上蓋部２０により回転台１の上下の空間が仕切られていることで、窒素は回転台１の上部空間に効率よく充填されるため、硬化不良の解消に有効となる。
また、図４，図５には示していないが、図１，図２に示したように通風経路２２による排気はステップＳＴ２の時点からステップＳＴ４の時点まで行われている。排気が行われていることで、回転台１とスピンチャンバー上蓋部２０の間の僅かな隙間を通って、通風経路２２に向かう空気の流れが形成される。この場合、窒素ブロー部１２から窒素が吹き付けられていることから、回転台１とスピンチャンバー上蓋部２０の間の僅かな隙間に窒素が流れることになる。この空気の流れは、ディスク基板９０の上面及び端縁部に窒素を充填させ、酸素による硬化不良を防ぐことに有効となる。

以上のように紫外線照射によりＵＶ硬化レジンを硬化させ、ディスク基板９０上への樹脂層の形成を完了したら、ステップＳＴ５として、図５（ｂ）に示すように回転台１を下降させ、回転台１からディスク基板９０を取り出して一連の工程を終える。

以上のように本例の回転塗布装置及び回転塗布方法は、スピンコーティングと紫外線照射が同一ステージで行える回転塗布装置において、回転塗布によリ生じる余剰の塗布液を紫外線照射されない状態で回収できる。そしてそのためには、回転台１を上昇させることで、回転台１を回収経路部２１に対する遮蔽体として機能させることで実現する。つまり独立した遮蔽体を設けずに効率的な構造で余剰の塗布液を硬化させないようにすることができる。
そしてこのことから、紫外線硬化樹脂の回収、再利用を可能として紫外線硬化樹脂の有効利用、コストダウン、工程の効率化、メンテナンスの容易化を実現できる。
また紫外線照射実行位置における回転台１とスピンチャンバー上蓋部２０の位置関係から、ミラー面２０ａの機能を実現でき、さらに窒素の充填やその流動経路も適切となり、良好な紫外線硬化が実現される。

以上、実施の形態について説明してきたが、本発明の回転塗布装置の構造は上記例に限定されるものではなく、要旨の範囲内において各種の変形例が想定されることは言うまでもない。

本発明の実施の形態の回転塗布装置の構造の説明図である。 実施の形態の回転塗布装置で回転台が紫外線照射実行位置にある場合の説明図である。 実施の形態の回転塗布工程のフローチャートである。 実施の形態の回転塗布工程での動作状態の説明図である。 実施の形態の回転塗布工程での動作状態の説明図である。

符号の説明

１ 回転台、２ 回転台基部、３ 回転軸、４ スピンドル軸、５ 軸接合部、６ スピン用モータ、７ 昇降用シリンダー、１１ ＵＶランプ、１２ 窒素ブロー部、２０ スピンチャンバー上蓋部、２０ａ ミラー面、２１ 回収経路部、２２ 通風経路、２３ 余剰塗布液排出孔

Claims (4)

1. 被塗布物に紫外線硬化樹脂を滴下し、上記被塗布物を回転させて紫外線硬化樹脂を被塗布物上に延伸塗布した後、紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化させる回転塗布装置において、
   上記被塗布物を載置して回転させる回転台と、
   上記回転時に振り切られる余剰の紫外線硬化樹脂を回収するための回収経路部と、
   上記回転台をその回転軸方向に移送して、上記回転台を回転実行位置と紫外線照射実行位置とに位置させる移送機構と、
   上記回収経路部の上方に形成されており、端縁部が、上記回転台に載置された被塗布物の端縁部に紫外線を照射させるためのテーパー状のミラー面とされているスピンチャンバー上蓋部と、
   を備えると共に、
   上記回転台が上記回転実行位置にある状態では、上記回転台の側方に上記回収経路部が位置し、上記回転台が上記紫外線照射実行位置にある状態では、上記回転台と、上記スピンチャンバー上蓋部とが略同一の高さ位置となることで、上記回転台が上記回収経路部に紫外線が照射されないようにする遮蔽体となる回転塗布装置。
2. 上記スピンチャンバー上蓋部の上方位置から窒素ガスの吹き付けを行う窒素ブロー部が設けられている請求項１に記載の回転塗布装置。
3. 回転台を、その回転台の側方に余剰の紫外線硬化樹脂を回収する回収経路部が位置することとなる回転実行位置に位置させた状態で、上記被塗布物を回転させて、上記回転台に載置した被塗布物に滴下された紫外線硬化樹脂を被塗布物上に延伸塗布する延伸塗布ステップと、
   上記回転台を、上記回収経路部の上方に形成されており、端縁部が、上記回転台に載置された被塗布物の端縁部に紫外線を照射させるためのテーパー状のミラー面とされているスピンチャンバー上蓋部と略同一の高さ位置である紫外線照射実行位置に上昇させ、上記回転台によって上記回収経路部に紫外線が照射されないようにする遮蔽体を形成する遮蔽体形成ステップと、
   上記紫外線照射実行位置に移送された上記回転台に載置した被塗布物に紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化させる紫外線照射ステップと、
   を備えた回転塗布方法。
4. 上記紫外線照射ステップでは、上記スピンチャンバー上蓋部の上方位置から窒素ガスの吹き付けを行う請求項３に記載の回転塗布方法。

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