JPH06223418A

JPH06223418A - 回転塗布方法及びその装置

Info

Publication number: JPH06223418A
Application number: JP3266193A
Authority: JP
Inventors: Toshiki Kasai; 利記河西
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1993-01-28
Filing date: 1993-01-28
Publication date: 1994-08-12

Abstract

(57)【要約】【目的】安定した膜厚が得られ、その結果、光路差の
安定した光記録媒体を得ることのできる回転塗布方法及
びその装置を提供する。【構成】回転塗布装置１は、透光性基板Ｐを載置する
ターンテーブル２、モータ３、及びスピンドル４からな
る回転手段、この上方に配置されたシリンジ５及びノズ
ル６等からなる塗布液滴下手段、同じく上方に配置され
たレーザ電源８及びレーザ光源９からなる光照射手段及
び反射０次回折光量を測定するための受光素子１０（受
光手段）を有している。この受光素子１０の検出情報は
制御回路１１（制御手段）に伝送され、この制御回路１
１からの信号によってモータ３が停止される。また、回
転塗布装置１には、シリンジ１２、１３からなる洗浄液
滴下手段も備わっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光記録媒体の塗布にお
いて、その膜厚を制御することのできる回転塗布方法及
びその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】回転装置上に載置された被処理物の処理
状況を、光の反射率等を利用して制御する技術は、例え
ば特公平４−３５８１９号公報、特公平４−５０６６３
号公報等に記載されている。これらの技術は、フォトレ
ジスト膜の現像の終了時点を決定するためのものであ
り、この決定手段として前者は照射光の反射率を利用
し、後者は照射光の一次回折光を利用している。

【発明が解決しようとする課題】

【０００３】上記各技術は、フォトレジストの感度変動
要因を現像時間の調整によって制御しようとするもので
ある。しかしこのような手段を用いて、光記録媒体のよ
うに、表面にトラッキング用案内溝及び信号ピット等の
微小な幾何学的凹凸模様を有する透光性基板の塗布膜厚
を制御することはできない。

【０００４】光記録媒体上に記録層等の被膜を形成する
方法としては、スパッタリング法、真空蒸着法等のいわ
ゆる真空装置を用いた乾式法や、コーティングに代表さ
れる湿式法等が知られている。これらの方法のうち、装
置のランニングコストや生産性の面から、回転塗布法が
非常に有利であることもよく知られている。

【０００５】しかし、光記録媒体等の記録材料に記録層
等を形成する場合には、膜厚の管理を厳重に行わなけれ
ばならない。その理由を以下に説明する。

【０００６】いま、連続のトラッキング用グルーブ
（溝）が設けられている透光性基板の表面に、色素記録
層を塗布した光ディスクを考える。この光ディスクの記
録をレーザ光によって再生する場合、ディスクからの再
生信号はグルーブの深さＧ、基板の屈折率Ｎ、記録層の
屈折率ｎ、グルーブ上の記録層の厚さＤｇ、及びグルー
ブとグルーブとの間（これをランド部という）の記録層
の厚さＤｌから得られる下記数１に示す式から導かれる
光路差Ｉを有する。

【０００７】

【数１】

【０００８】図５は、上記光路差と再生信号（レーザ光
反射量及びトラッキング・エラー信号）との相関を示す
グラフである。同図において、前記レーザ光がほぼ全反
射し（すなわち、レーザ光反射量がほぼ１．０）かつト
ラッキング・エラー信号が光の干渉により０であるとき
の光路差は０となり、また、レーザ光の反射量が最も少
なく、かつトラッキング・エラー信号が０のときの光路
差はλ／４となる（なお、λはレーザ光の波長であ
る）。周知のように光ディスクにおいては、おおむね前
記光路差０及びλ／４の値を利用して再生信号の検出を
行っている。

【０００９】ところが、前記記録層の膜厚が一定でない
場合には、前記光路差の値も不安定となり、再生信号の
検出を正常に行うことができなくなる。また、ピット部
とランド部との膜厚の差が一定でない場合についても、
例えば特願平３−２５８３８４号公報あるいは特開平３
−５４７４４号公報に開示されているように、再生信号
の検出精度に大きな影響を与える。

【００１０】また、下記数２の式に示される通り、回転
塗布方法によって形成される膜厚ｈは、相対蒸発速度
Ｅ、角速度ω、あるいは溶剤粘度μ等の影響を受ける
（この式の詳細は、原崎勇次著「わかりやすいコーテ
ィング技術」理工出版社、第１９０頁に記載されてい
る）。すなわち、従来の回転塗布装置においては、装置
周囲の温湿度管理や、空気の流れなどを制御しなければ
膜厚が不安定となるため、高精度の光記録媒体を大量に
生産することは非常に困難であった。

【００１１】

【数２】

【００１２】本発明は、従来の技術が有するこのような
問題点を解決するためになされたものであり、その目的
は、微小な凹凸面が形成された透光性基板上に色素記録
層等の被膜を形成する場合に、安定した膜厚が得られ、
その結果、光路差の安定した光記録媒体を得ることので
きる回転塗布方法及びその装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明は、微小な凹凸面が形成された透光性基板を載置し
て回転させるための回転手段と、この回転手段に載置さ
れた前記透光性基板の凹凸面上に塗布液を供給するため
の塗布液滴下手段とを備えた回転塗布装置に関するもの
であって、この回転塗布装置に更に、前記凹凸面上に単
一波長の光を照射するための光照射手段と、この凹凸面
からの反射０次回折光量を測定するための受光手段と、
この受光手段と連動して前記回転手段を停止させる制御
手段とを備えた。

【００１４】

【作用】本発明の回転塗布方法は、微小な凹凸面が形成
された透光性基板の回転数をほぼ１００ｒｐｍとして塗
布液を滴下する第１工程と、この塗布液を前記凹凸面に
拡散させるために前記第１工程における回転数を上昇さ
せる第２工程と、前記回転数をほぼ１００ｒｐｍに戻す
第３工程と、前記塗布液から形成される被膜の厚さを制
御するために高速回転させる第４工程とからなり、か
つ、前記凹凸面上に単一波長の光を照射し、この凹凸面
からの反射０次回折光量の変化を利用して、前記第４工
程の終了時を決定する。

【００１５】

【実施例】以下に本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図１に、本発明に係る回転塗布装置の構成の一例を
示した。同図において、この回転塗布装置１は、微小な
凹凸面が形成された透光性基板Ｐを載置するターンテー
ブル２、駆動装置であるモータ３、及びターンテーブル
２をモータ３と連結するスピンドル４とからなる回転手
段を有している。

【００１６】また、ターンテーブル２の上方には、回転
する透光性基板Ｐ上に塗布液を供給するための、塗布液
を貯留するシリンジ５、このシリンジ５に装着されるノ
ズル６、及び滴下量を制御するコントロールボックス７
からなる塗布液滴下手段が配置されている。このシリン
ジ５及びノズル６は、図示しないスライダによって透光
性基板Ｐ上の所望の位置に移動させることが可能であ
る。

【００１７】更に、同じくターンテーブル２の上方に
は、透光性基板Ｐ上に単一波長の光を照射するための、
レーザ電源８及びレーザ光源９からなる光照射手段と、
この照射した光が透光性基板Ｐで反射したときの反射０
次回折光量を測定するための受光素子１０（受光手段）
も配置されている。なお、レーザ光源９及び受光素子１
０には、互いに連動して透光性基板Ｐの中心部から端縁
部までを走査することのできる駆動装置（図示せず）が
連結されている。

【００１８】上記照射手段に係る光源９の種類は、特定
単一波長光源であれば特に制限はない。しかし、塗布液
中に色素等の特定波長の光を吸収する成分を含有する場
合は、この特定波長以外の波長を発する光源９を用いれ
ば、反射０次回折光量の減少を防止し、その結果光検出
を容易にすることができるため好ましい。

【００１９】また、レーザ光源９は、透光性基板Ｐの平
面に対して垂直に入射することが望ましい。しかし、受
光素子１０との位置関係から垂直入射ができない場合
は、透光性基板Ｐ平面の垂線に対して、±５°以内、更
には±２．５°以内の方向から入射することが好まし
い。この入射角度が±５°を超えると、偏光成分の影響
が大きくなるため、検出精度が低下することがある。

【００２０】上記受光素子１０としては、通常のフォト
ディテクタと呼ばれる光検出器を用いることができる。
この受光素子１０の検出情報は制御回路１１（制御手
段）に伝送され、この制御回路１１からの信号によって
モータ３が停止される。なお、本実施例においては、制
御回路１１は前記塗布液滴下手段及び光照射手段の制御
機能も兼ねている。

【００２１】図２に、前記反射０次回折光量の測定原理
を模式図で示す。同図において、透光性基板Ｐの表面に
は、トラッキング案内溝あるいは信号ピットである凹部
１４及びランド部である凸部１５が形成されている。そ
して、これら複数の凹部１４及び凸部１５の上には、塗
布層１６が設けられている。

【００２２】上記の塗布層１６を設けた透光性基板Ｐに
入射光ｈνを照射した場合、塗布層１６の表面状態によ
って光は散乱または回折し、反射０次回折光ｂ0の光量
は完全平滑面の場合よりも減少する（反射１次回折光ｂ
₁は、反射０次回折光ｂ₀よりも更に光量が少ないため用
いない）。更に、塗布層１６も、凹部１４及び凸部１５
の双方の膜厚の違いが光干渉を生じるため、反射０次回
折光量に影響を与える。従って、反射０次回折光量を透
光性基板Ｐの中心点から端縁部まで測定すれば、塗布層
１６の膜厚と塗布面の凹凸状態とを知ることができる。

【００２３】前記各構成に加えて、回転塗布装置１に
は、透光性基板Ｐの端縁部のみへ洗浄液を滴下するため
の、洗浄液を貯留するシリンジ１２、このシリンジ１２
に装着されるノズル１３、滴下量を制御するコントロー
ルボックス７からなる洗浄液滴下手段が備わっている。
このシリンジ１２及びノズル１３は、図示しないスライ
ダによって透光性基板Ｐ上及び端縁部周辺の所望の位置
に移動させることが可能である。なお、上記洗浄液の成
分は、塗布液に含まれる溶剤成分と同じであることが好
ましい。また、ノズル１３の内径はノズル６の内径より
も小さいことが好ましい。

【００２４】次に、上記回転塗布装置１を用いた回転塗
布方法の例を説明する。この回転塗布を行う前に予め、
既に好適な塗布膜厚の形成されている光ディスクをター
ンテーブル２上に載置し、レーザ光源９及び受光素子１
０を走査して反射０次回折光量を測定し、これを参考と
して基準光量を決定する。上記好適な塗布膜厚の例を挙
げると、いわゆる下塗り層の膜厚については透光性基板
Ｐの形状に沿った厚さ、すなわち基板面の凹凸に関わり
なく全塗膜面が同じ膜厚を有するものがよい。また、記
録層の膜厚については、ピット部（凹部１４）の塗膜が
均一な膜厚を有するものがよい。

【００２５】上述の方法によって複数枚の光ディスクの
反射０次回折光量を実測し、これらの値と共にグルーブ
の深さ、数１式からもとめられる光路差Ｉ、図５に示し
た光路差と再生信号との相関等を参考にして最終的に基
準光量を決定する。この基準光量は、シミュレーション
によってもある程度求めることもできるが、上記のよう
な実測値を利用する方法がより好ましい。

【００２６】前記基準光量を決定した後、透光性基板Ｐ
をターンテーブル２上に載置する。そして図３の、塗布
工程における回転数の変遷を表すグラフに示すように、
停止状態（同図中の地点）からモータ３を駆動し、タ
ーンテーブル２をほぼ１００ｒｐｍの回転数で回転させ
ながら、ノズル６より前記塗布液を滴下する（第１工
程、同図の）。

【００２７】この後、回転数を上昇させて数百ｒｐｍと
し、滴下された塗布液を透光性基板Ｐの全面に拡散させ
る（第２工程、同図の）。その後一度、回転数をほぼ
１００ｒｐｍに戻し（第３工程、同図の）、続いて少
なくとも５００ｒｐｍ以上で高速回転させる（第４工
程、同図の）。

【００２８】また、上記回転塗布と平行して、レーザ光
源９から透光性基板Ｐの凹凸面上にレーザ光を照射し、
この凹凸面からの反射０次回折光量を受光素子１０で測
定する。そして、この光量が前記基準光量と一致したと
きに制御回路１１からモータ３に対して停止信号を送り
前記高速回転を停止する（同図の）。

【００２９】更に、前記第４工程の終了間際に、ノズル
１３から透光性基板Ｐの端縁部のみへ洗浄液を滴下し
て、この端縁部に盛り上がり、或いは基板側面に付着し
ている塗布液を除去する。

【００３０】本発明に基づく上述の各工程による回転塗
布を実施すれば、グルーブやピットの膜厚の制御が容易
となり、塗布膜表面の欠陥も発生しにくい。また、端縁
部の洗浄に関しては、細いノズル１３から少量の洗浄液
を滴下することにより、塗膜面を痛めずに良好な洗浄を
行うことができる。

【００３１】本発明の実施例を更に詳細に説明する。図
１に示す回転塗布装置１を用い、前記図３に示した回転
制御プログラムを制御回路１１に組み込み、光ディスク
用の透光性基板Ｐ上へ色素記録層を形成した。透光性基
板Ｐとして深さ２００ｎｍ、幅５５μｍ、トラックピッ
チ１．６μｍのスパイラル状のグルーブが形成されてい
るディスクを用いた。また、光源９としてアルゴンガス
レーザを、塗布液として、波長６５０ｎｍ近傍に最大吸
収波長を有するポリメチン系のシアニン色素をアルコー
ル系溶剤に溶解したものを用いた。この塗布に先立って
前記基準光量を測定したところ１８％であった（なお、
表面が平滑な基板上に同じ条件で塗布した場合の反射０
次回折光量は２９％であった）。

【００３２】次に塗布を開始し、ターンテーブル２に載
置した透光性基板Ｐを前記第１工程に従って回転させな
がら、内径１ｍｍのノズル６から前記塗布液を滴下し
た。その後、前記第２工程から第４工程までの回転塗布
を実施し、第４工程における反射０次回折光量が上記基
準光量と同じ１８％にまで減少したところで、内径０．
５ｍｍのノズル１３から透光性基板Ｐの端縁部に前記ア
ルコール系溶剤からなる洗浄液を滴下して端縁部を洗浄
した後に回転を停止した。

【００３３】図４に、塗布液を滴下した時からの回転時
間と反射０次回折光量との関係を示した。同図によれ
ば、回転数の低い段階では膜厚の変化が少なく、従って
反射０次回折光量は高い位置で安定している。そして、
回転数が上がるに連れて塗布液は透光性基板Ｐの端縁部
から外へ振り飛ばされて行くため反射０次回折光量は急
減する。しかし、透光性基板Ｐ上に残る塗布液が減って
くると、振り飛ばされる塗布液の量も少なくなって膜厚
も安定するため、反射０次回折光量の減少速度も遅くな
る。

【００３４】上記の方法によって５０枚の透光性基板Ｐ
を回転塗布し、その後、金属反射膜、保護膜を形成して
光ディスクを完成した。これら光ディスクの品質を調べ
たところ、基板側から入射した波長７９０ｎｍの半導体
レーザ光の反射率は７５％乃至７７％と、ばらつきが非
常に少なかった。また、これら光ディスクの外観は、端
縁部及び側面に塗布液が付着していないため、極めて良
好であった。

【００３５】次に、本発明に基づく実施例と対比させる
ために下記比較例を実施した。すなわち、レーザ光源９
及び受光素子１０による制御を行わないこと、及び端縁
部の洗浄を行わないことを除いては、前記詳細な実施例
と同様にして５０枚の透光性基板Ｐを回転塗布した。そ
して金属反射膜、保護膜を形成して光ディスクを完成し
たが、これら光ディスクの品質は、反射率が７３％乃至
８０％とばらついていた。また、外観も好ましいもので
はなかった。

【００３６】以上の実施例及び比較例から明らかなよう
に、本発明に基づく回転塗布方法及びその装置を用いて
微小な凹凸を有する透光性基板Ｐの塗布を行えば、容易
に高品質の光記録媒体を量産することができる。また、
前記回転制御プログラムは自在に変更して用いることが
できるため、多種の形状の基板に対して任意の膜厚を得
ることができる。

【００３７】

【発明の効果】以上に説明したように本発明の回転塗布
方法によれば、前記第１工程乃至第４工程の回転数制御
を行うため、グルーブやピットの膜厚の制御が容易とな
り、塗布膜表面の欠陥も発生しにくい。

【００３８】また、本発明の回転塗布装置は前記凹凸面
上に単一波長の光を照射するための光照射手段と、この
凹凸面からの反射０次回折光量を測定するための受光手
段と、この受光手段と連動して前記回転手段を停止させ
る制御手段とを備えているため、光記録媒体を量産する
際に塗布膜厚のばらつきをなくすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく回転塗布装置の構成の一例

【図２】本発明に係る反射０次回折光量の測定原理を示
す模式図

【図３】本発明に係る塗布工程における回転数の変遷を
表すグラフ

【図４】本発明に係る回転時間と反射０次回折光量との
関係を表すグラフ

【図５】本発明に係る光路差と再生信号との相関を示す
グラフ

【符号の説明】

Ｐ…透光性基板、１…回転塗布装置、２…回転手段（タ
ーンテーブル）、３…回転手段（モータ）、４…回転手
段（スピンドル）、５，１２…塗布液滴下手段（シリン
ジ）６，１３…塗布液滴下手段（ノズル）、７…塗布液
滴下手段（コントロールボックス）、８…光照射手段
（レーザ電源）、９…光照射手段（レーザ光源）、１０
…受光手段（受光素子）、１１…制御手段（制御回
路）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/027

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】微小な凹凸面が形成された透光性基板を
回転させながら、この凹凸面上に塗布液を滴下し、回転
による遠心力で塗布液を拡散・塗布する回転塗布方法に
おいて、この塗布方法は、前記透光性基板の回転数をほ
ぼ１００ｒｐｍとして前記塗布液を滴下する第１工程
と、この第１工程における回転数を上昇させて塗布液を
前記凹凸面に拡散させる第２工程と、前記回転数をほぼ
１００ｒｐｍに戻す第３工程と、更に、高速回転によっ
て前記塗布液から形成される被膜の膜厚を調整する第４
工程とからなり、かつ、前記凹凸面上に単一波長の光を
照射し、得られる反射０次回折光量の変化を利用して、
前記第４工程の終了時を決定することを特徴とする回転
塗布方法。
【請求項２】微小な凹凸面が形成された透光性基板を
載置して回転させるための回転手段と、この回転手段に
載置された前記透光性基板の凹凸面上に塗布液を供給す
るための塗布液滴下手段とを備えた回転塗布装置におい
て、この回転塗布装置は、前記凹凸面上に単一波長の光
を照射するための光照射手段と、この凹凸面からの反射
０次回折光量を測定するための受光手段と、この受光手
段と連動して前記回転手段を停止させる制御手段とを備
えていることを特徴とする回転塗布装置。