KR20010023817A - 코팅 처리를 조정하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코팅이 기판에 제공되도록 하는 코팅 처리를 조정하는 방법에 관한 것으로, 코팅된 기판에 부딪치는 광다발의 강도가 투과 이후 검출될 때 제공될 코팅의 신뢰성 있고 저비용의 검출 및/또는 조정이 달성되고 층 두께의 조정에 대한 실제값으로서 사용된다.

Description

코팅 처리를 조정하는 방법 {METHOD FOR REGULATING A COATING PROCESS}

기판에 층을 제공하는 동안, 여러 제조와 처리시 특정 층 두께가 제공 또는 유지되어야만 한다. 예를 들면, 컴팩트 디스크(CD), 라카와 같은 코팅제의 제조시 또는 기록 가능한 CD 소위, CD-R 제조의 경우, 피그먼트는 디스펜서와 라카로 소위, 플라스틱 디스크상에 제공되거나 또는 피그먼트는 디스크를 회전시킴으로써 그리고 원통형 힘을 사용함으로써 디스크 상부에 균일하게 분포된다. 코팅 처리동안, 코팅의 두께는 예를 들면, 코팅제의 형태와 농도, 현재의 온도, 속도 또는 기판이 회전하는 기간과 같은 많은 요인에 의존한다. 그로므로, 상당히 긴 시간 주기동안 일정한 층 두께를 가진 기판을 코팅할 수 있는 코팅 처리동안 일정한 파라미터를 유지하는 것은 매우 어렵다. 코팅 두께를 모니터링하기 위해, 제공된 층에 대해 제조 공정을 중단시키고, 스폿 체크를 통해 제공된 층의 각각의 층 두께를 검출하며 이들의 기능으로서 예를 들면, 기판의 속도 또는 기판 회전 기간을 적절히 변경함으로써 층 두께에 영향을 주는 제조 공정을 위한 파라미터를 변경하는 것이 통상적인 제조 공정에서 필요하다. 그러므로, 통상적인 코팅 처리의 생산성은 제한되고, 이는 특히 저가로 대량 제조된 물품으로서의 CD 또는 CD-R의 제조동안 바람직하지 않다.

비록 고가이면서 핵력 마이크로스코픽 측정장치와 같은 매우 복잡한 측정장치를 가진 자동화된 제조장치를 제공하는 것이 가능하지만, 코팅 처리동안 층 두께를 검출하고 이들의 함수로서 코팅에 대한 파라미터를 변경하기 위해, 측정 프로세스 및 장치는 체크를 위한 예비동작을 장기화하고 긴 측정시간을 필요로 한다. 게다가, 이들은 고가일 뿐만 아니라 특히 파손되기 쉽고 많은 유지비를 필요로 하기 때문에, 이러한 가능성은 예를 들면, 대량 생산된 품목으로서 CD를 제조하는 것과 관련하여 적합하지 않다.

데이터 뱅크 WPI의 요약서 JP 06-223418 A를 참조하면, 0차 회절광빔의 강도를 측정하고 광빔이 턴테이블상에 위치하는 투명 기판의 표면에서 반사될 때 생산되는 장치가 공지되어 있다. 결과적으로, 광학 기록매체의 제공된 층의 두께가 측정된다.

데이터 뱅크 WPI의 요약서 SU 947,640 B를 참조하면, 측정될 수 있는 두께를 가진 층이 반사된 회절광빔을 측정하고 이로부터 층 두께를 검출하도록 박층을 측정하는 방법에 관해 개시된다. 층을 측정하기 위해, 층 자체를 변경하는 것이 필요하다. 그러므로, 측정될 층 내부로 구조물을 에칭함으로써, "파괴적인" 처리가 사용된다.

H.H.Schlemmer, M.Maechler, J.Phys.,E.Sci.Instrum.Vorrichtung. 18,914(1985); M.Maechler, M.Schlemmer, Zeiss Inform.30.Vorrichtung. 16(1988); USP 4,645,349, USP 4,984, 894, USP 4,666,305, WO 96-33387 A1 및 EP 0 772 189 A2에는 회절 프로세스가 사용되지 않으며 코팅 처리와 관련된 추가의 조정 방법이 사용되지 않는 층 두께를 측정하는 방법 및 장치에 관해 개시되어 있다.

그러므로, 본 발명의 목적은 기판 내부로 층을 제공하도록 코팅 처리를 조정하는 방법을 제공하는 것이고, 이러한 방법은 간단하면서도 적은 유지비를 필요로 하며, 사용하기에 경제적이고, 코팅 처리동안 기판상에 제공되는 층의 신뢰성 있는 검출 및/또는 조정을 가능케 한다.

이러한 목적은 회절된 구조를 가진 기판상에 층을 제공하는 코팅 처리를 조정하는 방법에 의해 구현되고, 이에 따라 코팅된 기판상에 떨어지는 광빔 또는 광다발의 강도 또는 강도 변조가 적어도 1차 회절된 광다발에 대한 반사 및/또는 투과이후 검출되고 층 두께에 대한 실제 또는 조정값으로서 사용된다. 본 발명의 방법을 수행하는데 있어서 용이한 측정과 구성요소로 인해, 층 두께의 신뢰성 있고 연속적인 검출이 간단한 수단과 저비용으로 코팅 처리동안 가능하게 된다. 이러한 방법을 수행하기 위한 장치에 대한 유지 비용 또한 상당히 낮아진다.

기판이 구조물을 가지기 때문에, 소위 CD-R을 가진 프리-그루브(pre-groove)에 의해 예를 들면, 1차, 2차 또는 더 높은 차수의 회절광다발과 같은 적어도 하나의 회절광다발의 강도 변경을 검출하고 층 두께의 조정을 위해 이들을 실제 또는 조정값으로 사용하는 것이 가능하다. 특히 회절광다발의 강도 변경은 특정 실시예를 참조하여 이하에서 상세히 설명될 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 대한 이해를 돕기 위해, 비-회절광빔의 강도 또는 강도 변경이 검출된다.

본 발명의 추가의 매우 바람직한 실시예에 대한 이해를 돕기 위해, 비-회절광다발 및/또는 회절광다발의 강도 또는 강도 변경이 광다발의 적어도 하나의 파장에 대해 검출된다. 광다발의 하나 또는 그 이하의 파장에 대한 제한 때문에, 특정 응용에서 한정된 강도를 검출하는 것이 가능하다.

하지만, 다수 파장에 대한 강도 및/또는 강도 변화를 동시에 측정하는 것이 특히 바람직하고, 그 결과 간섭 효과로 인한 모호성(ambiguity)이 방지될 수 있다.

회절광다발의 강도 또는 강도 변화는 투과 및/또는 반사로 수행될 수 있다.

본 발명의 추가의 바람직한 실시예에 대한 이해를 돕기 위해, 코팅 처리의 조정에 대해 반사 및/또는 투과광다발의 절대 강도 또는 절대 강도 변화 뿐만 아니라 상대 강도 또는 강도 변화의 검출이 가능하고 바람직하다. 이러한 점에서, 출사광다발과 입사광다발의 강도 사이의 관계가 검출되고 실제 또는 조정값으로서 사용된다.

상술된 목적은 또한 초기에 언급된 방법으로 또는 코팅된 기판상에 떨어지는 광빔의 스펙트럼 분포 및/또는 스펙트럼 분포의 변화가 반사 및/또는 투과 이후 검출되고 층 두께의 조정을 위한 실제값으로서 사용되는 앞에서 상술된 측정과 관련하여 사용될 수 있다. 또한, 스펙트럼 분포 및/또는 스펙트럼 분포의 변화에 대한 검출의 경우, 이는 비-회절광빔 또는 회절광빔을 가진 광에 대해 가능하고, 이에 따라 마지막 경우의 스펙트럼 분포 또는 이들의 변화가 예를 들면, 0차 또는 1차와 같은 하나의 차수뿐만 아니라 다수의 차수가 가능하고 바람직하다.

광원은 바람직하게는 레이저, 발광 다이오드(LED), 스펙트럼 램프, 할로겐 램프 또는 열 방사기이고, 적용분야와 조건에 따라 사용된다. 또한 광원으로부터 방출된 비간섭성 광 스펙트럼을 필터링하는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예에 대한 이해를 위해, 관찰값이 목표값으로서 제공되거나 또는 의도된 값이 조정과 관련하여 제공된다. 시간 소모와 용이하지 않은 시험 및 이러한 관찰값을 측정하기 위한 사전 코팅 처리를 방지하기 위해, 목표값으로서의 계산값 또는 조정을 위한 의도된 값을 사용하는 것 또한 바람직하다. 특히, 기판 및/또는 코팅 재료가 변할 때 그리고 이에 따라 층 형상의 새로운 증착이 필요할 때, 조정의 의도된 값을 위한 관찰된 값의 검출은 매우 시간 소모적일 수 있다. 그러므로, 조정을 위한 목표값은 바람직하게는 시간 절약을 위해 설정된 층 형상에 대해 컴퓨터 검출된다. 이러한 점에서, 예를 들면, Born ＆ Wolf, Principles of Optics, 6th Edition, Pergamon Press의 51-70페이지에 공지된 바와 같이 이러한 층들에 대한 광학법과 관련된 공지된 계산법을 사용하는 것이 바람직하다.

예를 들면, 플라스틱 기판이 사출성형 도구에 의해 프리-그루브 형상을 형성하는 CD-R의 제조와 같은 구조화된 기판의 코팅과 관련하여, 사출성형 도구의 마모에 대한 분석적 수정을 수행하는 것이 더욱 바람직하고, 이러한 도구의 형상 예를들면, 프리-그루브의 깊이는 다수의 플라스틱 기판의 제조 동안 감지할 수 있다.

본 발명 및 본 발명의 실시예와 장점이 도면을 참조로한 CD-R 코팅의 예를 통해 이하에서 상세히 설명된다.

본 발명은 기판에 층을 제공하기 위한 코팅 처리를 조정하는 방법에 관한 것이다.

도 1은 CD-R에 대한 코팅된 기판의 일부의 개략 단면도.

도 2는 프리-그루브 형상을 가진 기판의 코팅과 관련한 본 발명에 따른 방법으로 CD-R 제조에 관한 개략도.

도 1에 도시된 바와 같이, 기판은 예를 들면, 기판(1)의 사출성형에 의해 소위, 프리-그루브 형상을 상부에 가지고 형성된다. 이러한 실시예에서, 기판(1)의 상부 표면은 대략 1600nm의 일정 이격 "b"으로 대략 450nm의 폭 "a"을 가진 소위 프리-그루브(2)를 가지고, 일정 이격 "b"으로 프리-그루브(2)는 서로에 대해 나선형으로 연장한다. 프리-그루브(2)는 전형적으로 50 내지 200nm 범위인 깊이 "c"를 가진다. 기판(1)의 전체 표면 상부로 연장하고 기판(1)의 프리-그루브(2)를 충진하는 피그먼트 또는 염료층(3)이 기판(1)상에 위치한다. 피그먼트로 충진된 프리-그루브(2) 상부에 기판(1)의 프리-그루브(2) 내부로 피그먼트를 세팅하는 동안 나타나는 싱크 형태의 소위 그루브(4)가 위치하고, CD-R의 기록 및 판독 동안 채널 또는 트랙과 같은 역할을 한다. 비록 도면이 그루브 폭을 가진 그루브(4)에 대해 직각 형상을 도시하지만, 일반적으로 상부로부터 베이스로 기울러진 또는 점진적인로 전이부가 존재한다. 그루브(3)의 폭은 "d"로 표시되고, 프리-그루브(4)와 그루브(4) 하부 영역내 피그먼트층(3)의 두께는 참조부호 "f"로 표시된다.

CD-R의 구조와 실시예 및 이들의 프리-그루브 형상과 제공된 피그먼트층은 일반적으로 예를 들면, 홀츠랙 등의 Jpn., J.Appl.Phys.Volume 31, Part 1, Nr.2 B(1992)의 484-493페이지에 공지되어 있고 개시되어 있다. 반복을 피하기 위해, 본 발명에 참조되고, 이러한 참조를 위해 인용된다.

도 2는 기판(1)과 피그먼트층(3)을 가진 CD-R(5)을 개략적으로 도시한다. 광원(6)은 CD-R(5) 하부로부터의 강도(Iein)의 입사광빔 또는 다발(7)을 방출하고, 이러한 광은 통과되어 강도(It0)를 가진 비-회절 투과광다발(8)을 가진다 다시 말해, 0차 회절 투과빔이 예를 들면, 스펙트럼 광도계인 수신기(9)를 때리고 그 강도가 측정된다. 하지만, 하부로부터 CD-R(5)을 때리는 입사광빔(7)은 프리-그루브(2)에서 회절되고, 이는 이들의 균일한 이격 "e"로 인해 회절 스크린을 형성한다. 결과적으로, 강도(It1)를 가진 1차 투과광다발(10) 및 강도(It2)를 가진 투과광다발(11)이 형성되고, 이들은 각각 이들의 강도 측정을 위해 추가의 수신기(12, 13)에 떨어지며, 이러한 수신기는 다시 스펙트럼 광도계일 수 있다. 하지만, 입사광다발(7)은 또한 기판(1)과 피그먼트층(3) 사이의 전이부에서 CD-R(5)내에서 반사되고, 그 결과 투과광다발(8, 10, 11)을 따라 반사광다발(14, 15, 16)는 적절한 수신기 또는 검출기(17, 18, 19)상에 떨어진다. 반사광다발(14)은 회절되지 않고 강도(Ir0)를 가진다. 반사다발(10)은 강도(Ir1)를 가진 1차 회절광빔이고 반사광다발(16)은 강도(Ir2)를 가진 2차 회절광빔이다. 빔의 경로는 반대가 될 수도 있다. 이러한 경우, 광원(6)의 입사광빔 또는 다발(7)이 피그먼트층(3)의 측면으로부터 CD-R(5)상에 떨어진다. 많은 피그먼트층은 특정 파장에서 너무 적은 양의 광이기 때문에 예를 들면, 기판(1)과 피그먼트(3) 사이의 전이부에서의 추가의 반사는 매우 약하다. 다음으로, 측정은 이러한 반사에 의해 실질적으로 어떠한 영향도 받지 않는다.

피그먼트층(3) 재료의 복합 계산 지수는 파장의 함수로서 알 수 있다 즉, 공지된 방식으로 측정될 수 있다. 게다가, 프리-그루브(2)의 형상과 기판(1)내에서 이들의 방향 다시 말해, 프리-그루브(2)의 폭 "a"과 깊이 "c" 뿐만 아니라 서로에 대한 이들의 이격 "b"이 공지되어 있다. 프리-그루브 형상은 사출성형 도구의 마모에 의해 매우 천천히 변화된다. 그러므로, 무시할 정도가 아니라면 프리-그루브 형상의 변화는 시간이 흐름에 따라 피그먼트층(3)의 두께를 검출하기 위해 조정하는 것은 쉽다.

대조적으로, 피그먼트층(3)의 표면 릴리프는 공지되지 않았고, 그루브 깊이 "d"와 그루브 폭 "e"를 가진 그루브(4)의 주기적인 구조물에 의해 형성된다(도 1 참조).

하지만, 피그먼트층(3)의 이러한 표면 릴리프 즉, 그루브(4)의 깊이 "d"와 폭 "e"은 투과광다발(8, 10, 11)의 광다발 강도(It0, It1, It2)에 의해 및/또는 반사광다발(14, 15, 16)의 강도(Ir0, Ir1, Ir2)에 의해 측정 및 설정될 수 있다.

완전함을 위해 측정 파라미터 Ir0, Ir1, Ir2뿐만 아니라 It0, It1, It2의 동질성이 사용된 광 파장의 1/2 이하의 위상차에 제한되는 것으로 참조된다. 하지만, 그루브(4)의 깊이 "e"가 일반적으로 50nm 내지 200nm이기 때문에, 이는 실제로 광다발의 투과에 대해 대략 600nm 이상의 파장을 가진 광이 사용된다면 어떠한 제한도 없다는 것을 의미한다. 이러한 점에서, 회절광다발이 투과시에 측정되는가 또는 반사시에 측정되는가는 중요하지 않다. 투과시 측정될 때, 0 내지 300nm 이격 간격의 위상 시프트는 가시 스펙트럼 영역의 광파장의 1/2보다 상당히 작다. 반사시 측정될 때, 이러한 스펙트럼 범위에 대해 특히 기판 측면으로부터 조사될 때 더 큰 모호성을 야기한다. 이러하 모호성은 프로세스 분야에 대한 더 깊은 사전 이해에 의해서만 제거될 수 있다. 이 경우 사용가능한 깊이는 여러 파장에서 동시에 측정함으로써 연장될 수 있다.

기판(1)의 프리-그루브 형상 다시 말해, 프리-그루브(2)의 폭 "a"과 깊이 "b"는 공지되어 있고, 이와는 대조적으로 피그먼트(3)의 형상 다시 말해, 그루브(4)의 깊이 "d"와 폭 "e"는 측정될 수 있고, 피그먼트층(3)의 일정한 두께 "f"만이 공지되지 않았기에 이는 코팅 처리동안 검출 및 조정되어야만 한다. 이러한 두께 "f"는 피그먼트층(3)의 적용 동안 변화가 투과된 비-회절광다발의 흡수에 영향을 주고, 이에 따라 0차 투과광다발의 강도(It0)와 때리는 광다발(7)의 강도(Iein) 사이의 관계에 영향을 준다. 이러한 관계를 측정함으로써, 피그먼트층(3)의 두께 "f"에 대한 측정이 가능하고, 코팅 처리 파라미터의 조정 예를 들면, 제공될 피그먼트의 온도의 조정을 위한 제거된 실제값, 기판 회전 속도 또는 기판 회전 지속기간을 측정할 수 있게 된다.

만일 측정비 It0/Iein의 모호성의 위험성이 간섭 효과로 인해 존재한다면, 예를 들면, 스펙트럼 광도계를 사용하여 다수의 파장에 대한 It0/Iein을 동시에 측정하는 것이 더욱 바람직하다.

조정 동안 목표값 또는 원하는 크기를 위해, 관찰값 또는 실험값이 설정된다면 충분하다. 값 "d", "e", "f"의 수치 검출은 조정에 필수적인 것은 아니다. 하지만, 이러한 실험값 또는 관찰값의 검출은 오랜 시간을 필요로 한다. 특히, 피그먼트의 형태가 변화될 경우 새로운 층 형상이 필요하다. 시간을 절약하기 위해, 다음으로 설정된 층 형성에 대한 목표값을 수적으로 검출하는 것이 바람직하다. 이러한 목적을 위해, 기판(1)과 피그먼트층(3)을 통한 투과는 박층에 대한 통상적인 계산 프로세스를 사용하여 주기적인 구조물의 하나의 주기에 대해 국부적으로 계산된다. 다음으로, 계산된 복잡합 진폭에 대해 평면파의 분해능이 영향을 받는다 즉, 푸우리에 변환이 수행된다. 평면파의 진폭의 제곱은 개별 회절차수의 강도이다. 이러한 간단한 방법은 물리적으로 정확하지 않은데, 그 이유는 다른 차수의 파의 커플링이 고려되지 않았기 때문이다. 그럼에도 불구하고, 실제로 충분한 정확성을 가지는데, 그 이유는 구조물의 깊이 다시 말해, 값 "c"와 "d"가 최대 200nm이기 때문이다 다시 말해, 이들의 주기 즉, 서로에 대해 1600nm의 프리-그루브(2) 또는 그루브(4)의 주기보다 훨씬 작기 때문이다.

본 발명은 CD-R과 관련된 실험적인 실시예의 도움으로 설명되었다. 하지만, 당업자라면 본 발명의 개념을 벗어남없이 변경과 실시예가 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 예를 들면, 0차의 투과의 스펙트럼 분포을 검출하고 이를 통해 그루브(4)의 깊이 "d"와 폭 "e"을 검출하는 것이 가능하고, 그 결과 더 큰 차수의 회절광다발의 둔감도의 측정이 불필요하게 된다. 게다가, 층 두께가 전체 표면 상부에 균일한지를 검출하기 위해 기판의 여러 위치에서 본 발명에 따른 방법을 적절히 사용하는 것이 가능하다.

Claims (20)

1. 코팅된 기판상에 떨어지는 광다발의 강도가 투과된 이후 적어도 하나의 차수의 회절된 광다발에 대해 검출되고 층 두께 조정의 실제값으로서 사용되는 회절된 구조물을 가진 기판상에 층을 제공하는 코팅처리를 조정하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 비-회절된 광빔의 강도가 검출되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 비-회절 및/또는 회절된 광다발의 적어도 하나의 파장에 대한 강도가 검출되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 여러 파장에 대한 강도가 동시에 검출되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 회절된 광다발의 강도가 투과시 검출되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 회절된 광다발의 강도가 반사시 검출되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사된 및/또는 투과된 광다발의 비교 강도 변화가 검출되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 기판상에 층을 제공하는 코팅처리를 조정하는 방법에 있어서,

   상기 코팅된 기판상에 떨어진 광빔의 스펙트럼 분포가 투과 및/또는 반사 이후 검출되는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 스펙트럼 분포의 강도 및/또는 강도 변화가 검출되는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서, 레이저 광다발이 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 1 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서, 비간섭성 광원에 의해 방출된 광빔이 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 비간섭성 광원은 발광 다이오드, 스펙트럼 램프, 할로겐 램프 또는 열 방사기인 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제 1 항 내지 제 12 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 광은 분광학적으로 필터링되는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제 1 항 내지 제 13 항중 어느 한 항에 있어서, 관찰값이 조정을 위한 목표값으로서 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제 1 항 내지 제 13 항중 어느 한 항에 있어서, 계산값이 조정을 위한 목표값으로서 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 기판과 상기 제공된 층을 통한 투과는 박층에 대한 계산과 유사하게 주기적인 구조물의 하나의 주기에 대해 국부적으로 계산되는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제 1 항 내지 제 16 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은 플라스틱 디스크인 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제 1 항 내지 제 17 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제공될 층은 피그먼트를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제 1 항 내지 제 18 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 캠팩트 디스크(CD)를 제조하기 위한 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제 1 항 내지 제 18 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 기록 가능한 캠팩트 디스크(CD-R)를 제조하기 위한 것을 특징으로 하는 방법.