技術 スピンコート装置

0001

本発明は、中心孔を有するディスク基板に対する層形成プロセスにあたりスピンコート法により均一な膜厚の塗布膜を形成するためのスピンコート装置に関する。

0002

情報記録媒体として、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）等の光ディスクが広く利用されている。最近は、照射光として青色又は青紫色のレーザ光を用いることで、一層高密度で大容量の情報を記録可能としたＢＤ（Ｂｌｕｅ−ｌａｙ Ｄｉｓｃ）が普及されつつある。

0003

ＢＤは、例えば、ディスク基板５上に、ベースコート層６１、ピットコート層６２、カバーコート層６３、ハードコート層６４等が積層された構造を有している（図４参照）。他の光ディスクも概ね同様の構造を有している。上記各層６１〜６４は、ディスク基板５の円形中心孔５１の周囲に環状に形成された凸状のスタックリング５２より外周側に積層形成される。これら各層６１〜６４を形成するには、スピンコート法やスパッタ法等が用いられる。

0004

例えば、上記ベースコート層６１等は、量産に最適なスピンコート法が用いられることがある。このスピンコート法を行うスピンコート装置は、図６、図７に示すように、ディスク基板５を略水平な状態で保持して回転駆動する回転部１０２と、塗布液ｄを点状に吐出する吐出口を有するノズル部１０３とを備えている。

0005

そして、図６のスピンコート装置では、ディスク基板５を回転しながらディスク基板５上のスタックリング５２の外周にディスペンス液等の塗布液ｄを吐出して円形状に塗布し、次いで遠心力によりディスク基板５の表面に塗布液ｄを塗り広げて塗布膜を形成している（特許文献１）。また、図７のスピンコート装置では、ディスク基板５の中心孔５１にセンターカバー１０７を装着してこのセンターカバー１０７上の中心部に塗布液ｄを吐出し、遠心力によりディスク基板５の表面に塗布液ｄを塗り広げて塗布膜を形成することも行われている（特許文献２、特許文献３、特許文献４）。
特開２００５−１９３１４９号公報
特開２００７−２２６８５９号公報
特開２００４−９５１０８号公報
特開２００３−５９１３１号公報

0006

上述の特許文献１では、ノズル部１０３から塗布液ｄを吐出する時、ディスク基板５には中心孔５１やスタックリング５２が設けられているため、スタックリング５２の外周に塗布液ｄを吐出しディスク基板５を回転させて円形に塗布せざるを得ない。そのため、図８に示すように、ディスク基板５が１周して円形に塗布された塗布液ｄが重なったところ（ｋ）で液量が多くなり、塗布液ｄをディスク基板面上に一様に広げるには限界があり、塗布膜を高度に均一な膜厚に形成するのが困難であった。また、円形の塗布液ｄが重なることにより空気が塗布液ｄ中に取り込まれて塗布膜中に気泡が発生する問題もあった。

0007

上述の特許文献２−４では、塗布膜を均一な膜厚に形成するのは比較的に容易であるが、塗布液ｄがセンターカバー１０７からディスク基板５上へ移動する際に空気が塗布液ｄ中に取り込まれて塗布膜中に気泡が発生し易いという問題があった。また、スピンコート終了後にセンターカバー１０７を取り外す際に、センターカバー１０７に付着する塗布液ｄがディスク基板５上に液だれしたり、ディスク基板５上の塗布膜が表面張力で引っ張られる等し、塗布膜を崩すという問題があった。

0008

以上の各問題が起こると、後工程のコーティング等でも高品質な層を形成することが出来ず、歩留まりを向上するのが困難となる。例えば、ＢＤのような薄く且つ高度に均一な膜厚の形成が要求される場合には、層形成プロセスの歩留まりを向上させるには、とりわけ最下層のベースコート層６１を高品質（均一な膜厚、気泡を含まない、塗布膜の崩れがない等）に形成することが極めて重要である。

0009

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、スピンコートによる塗布膜を均一な膜厚で且つ気泡を含む等しない高品質に形成できるスピンコート装置を提供することを課題とする。

0010

本発明に係るスピンコート装置は、
中心孔を有するディスク基板を略水平な状態で保持して回転駆動する回転部と、塗布液を吐出するノズル部とを備えるスピンコート装置であって、
上記ノズル部は、ディスク基板の中心孔近傍に、中心孔と同心円の連続した円環状に塗布液を滴下する吐出口を有するものである。

0011

これにより、ディスク基板の中心孔の近傍には、塗布液を重なりや途切れのない連続した円環状に滴下することができる。従って、この円環状に滴下した塗布液をディスク基板を回転させて塗り広げることにより、塗布液がディスク基板面上に一様に塗り広げられる。よって、塗布膜の膜厚を高度に均一に形成することができる。

0012

また、円環状に滴下された塗布液には重なりが生じないので、塗布液中に空気が取り込まれて塗布膜中に気泡が形成されることも防止され、また、塗布液の使用量を必要以上に消費することも防止できる。
さらに、ディスク基板の中心孔の近傍に一度に塗布液を円環状に滴下することができ、塗布液の塗布時間の短縮を図ることができる。

0013

上記吐出口は、円形スリットで構成するのが好ましい。
これにより、円形スリットの吐出口からは全周にわたってほぼ等しい液量の塗布液が円環状に吐出される。従って、ディスク基板の中心孔の近傍には、重なりや途切れのない一様に連続した円環状に塗布液を滴下することができる。

0014

上記吐出口は、微小径孔を円形状に多数並設して構成するのが好ましい。
これにより、各微小径孔から吐出される塗布液の液量が等しくなるように設定することで上記吐出口から全周にわたってほぼ等しい液量の塗布液を吐出させることができる。従って、ディスク基板の中心孔の近傍には、重なりや途切れのない一様に連続した円環状に塗布液を滴下することができる。

0015

以上のように、本発明に係るスピンコート装置によれば、スピンコートによる塗布膜を均一な膜厚で且つ気泡を含む等しない高品質に形成することができる。しかも、塗布液を必要以上に使用することもなく、且つ塗布時間の短縮により層形成プロセス時間を短縮することができる。従って、ディスク基板の層形成プロセスの歩留まりが向上され、高品質の光ディスク等の生産効率を向上することができる。

0016

以下に、本発明の実施形態について説明する。
図１に示すように、スピンコート装置１は、円形の中心孔５１を有するディスク基板５を略水平な状態で保持して回転駆動する回転部２と、塗布液ｄを吐出するノズル部３と、このスピンコート装置１の動作を制御する制御部４とを備える。ここで、ディスク基板５は、円形の中心孔５１を設けた円板形のディスク基板５であればよく、例えば、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＢＤ（Ｂｌｕｅ−ｌａｙ Ｄｉｓｃ）等の光ディスクとなるディスク基板５が例示される。また、光ディスクは、例えば、図４に示すように、ディスク基板５上に、ベースコート層６１、ピットコート層６２、カバーコート層６３、ハードコート層６４等が積層された構造を有しており、これら各層６１〜６４の全部又は一部を上記スピンコート装置１により形成することができる。

0017

また、図１を参照して、回転部２は、ディスク基板５を載置する回転テーブル２１と、回転テーブル２１の中心に設けられてディスク基板５の中心孔５１を嵌め込む嵌合凸部２２と、回転テーブル２１を回転駆動するモータ等の駆動部２３とを備えている。回転テーブル２１は、図示しない真空源に接続された吸引孔が多数設けられ、ディスク基板５の下面を負圧にすることによってディスク基板５を回転テーブル２１上に確実に固定させる。嵌合凸部２２の中心は、回転テーブル２１の回転中心と一致している。従って、ディスク基板５の中心孔５１を回転テーブル２１の嵌合凸部２２に挿入配置させることによりディスク基板５の中心が回転テーブル２１の回転中心と一致される。また、回転テーブル２１は、駆動部２３により回転テーブル２１の回転速度を任意に設定変更することができる。

0018

ノズル部３は、ディスク基板５の中心孔５１より大径の円筒体３０に形成されており、ディスク基板５の中心孔５１近傍のスタックリング５２の外周囲に対して中心孔５１と同心円形状に塗布液ｄを吐出する吐出口３１を有する。図２に示すように、吐出口３１は、円筒体３０の側壁下端に設けられ、円形スリット３２により構成されている。ノズル部３には、吐出口３１の円形スリット３２と同形状の空間からなる円形管路３３が円筒体３０の側壁内に形成され、この円形管路３３は、図示しない塗布液ｄの貯留部と連通されている。ノズル部３は、図示しない移動機構が設けられており、ディスク基板５を回転テーブル２１上に取り付け取り外しするに際して上昇又は回転テーブル２１の横方へ退避させるようになっている。

0019

次に、スピンコート装置１を用いた塗布膜形成について説明する。以下の動作制御は、制御部４の指令により行われる。
まず、ノズル部３を上方又は横方に退避させ、ディスク基板５を回転テーブル２１上に載置させる。このとき、ディスク基板５の中心孔５１を回転テーブル２１の嵌合凸部２２に挿入させる。これにより、ディスク基板５の中心が回転テーブル２１の回転中心と一致され、ディスク基板５が回転テーブル２１上に保持される。

0020

次いで、ノズル部３を移動させ、回転テーブル２１の回転中心とノズル部３の円筒体３０の中心とが一致するようにノズル部３を回転テーブル２１上へ配置させる。これにより、回転テーブル２１上に保持するディスク基板５の中心とノズル部３の円筒体３０の中心とが一致され、同時にノズル部３の吐出口３１を構成する円形スリット３２がディスク基板５の中心孔５１近傍に設けるスタックリング５２の外周囲に対向される。

0021

そして、ディスク基板５を回転させない状態で、ノズル部３の円形スリット３２からなる吐出口３１から所定量の塗布液ｄを吐出する。すると、図３に示すように、ディスク基板５のスタックリング５２の外周部に、一度に塗布液ｄが円環状に滴下される。このとき、円形スリット３２の吐出口３１からは全周にわたってほぼ等しい液量の塗布液ｄが円環状に吐出される。これにより、ディスク基板５の中心孔５１の外周囲には、重なりや途切れのない一様に連続した円環状に塗布液ｄが滴下される。

0022

次いで、駆動部２３により回転テーブル２１を所定の回転数で回転させてディスク基板５を回転させる。すると、円環状に滴下された塗布液ｄがディスク基板５の外側縁までディスク基板５面上に一様に塗り広げられる。これにより、ディスク基板５面上には塗布膜の膜厚を均一に形成することができる。しかも、ノズル部３から滴下された塗布液ｄは、重なりや途切れのない一様に連続した円環状となっているので、塗布液ｄ中に空気が取り込まれて塗布膜中に気泡が形成されることも防止される。さらには、ノズル部３からの滴下時に塗布液ｄの重なりを生じさせないので、塗布液ｄの使用量を必要以上に消費されることも防止できる。

0023

なお、上記回転テーブル２１の回転数、つまりディスク基板５の回転速度は、塗布する塗布液ｄの種類・性状・温度等や、形成する塗布膜の厚さ等の種々の設定条件により、任意に設定される。

0024

そして、ディスク基板５面上に塗布膜が形成されると、回転テーブル２１を回転停止し、ノズル部３を退避させた後、回転テーブル２１上からディス基板を取り除き、次の工程へ送る。

0025

以上の実施の形態によるスピンコート装置１によれば、円形スリット３２からなる吐出口３１を有するノズル部３を備えるので、円形スリット３２の吐出口３１からは全周にわたってほぼ等しい液量の塗布液ｄが円環状に吐出される。従って、ディスク基板５の中心孔５１の外周囲には、重なりや途切れのない一様に連続した円環状に塗布液ｄを滴下することができる。よって、この円環状に滴下した塗布液ｄをディスク基板５を回転させて塗り広げることにより、塗布液ｄがディスク基板５面上に一様に塗り広げられ、塗布膜の膜厚を高度に均一に形成することができる。

0026

しかも、円環状に滴下された塗布液ｄには重なりが生じないので、塗布液ｄ中に空気が取り込まれて塗布膜中に気泡が形成されることも防止される。さらには、塗布液ｄの重なりを生じさせないので、塗布液ｄの使用量を必要以上に消費することも防止できる。

0027

また、ディスク基板５の中心孔５１の外周囲に一度に上記の円環状に塗布液ｄを滴下することができ、塗布液ｄの塗布時間の短縮を図ることができる。

0028

以上のように実施の形態のスピンコート装置１によれば、スピンコートによる塗布膜を均一な膜厚で且つ気泡を含んだり等しない高品質に形成することができる。従って、ディスク基板５の層形成プロセスの歩留まりが向上され、高品質の光ディスクの生産効率を向上することができる。しかも、塗布液ｄを必要以上に使用することもなく、且つ塗布時間の短縮により層形成プロセス時間を短縮することができる。

0029

例えば、ＢＤのような薄く且つ高度に均一な膜厚の形成が要求されるディスク基板５においては、その最下層のベースコート層６１を高品質（均一な膜厚、気泡を含まない、塗布膜の崩れがない等）に形成することができ、後工程の層形成プロセスの歩留まりを向上させるができる。

0030

なお、本発明は、上記実施の形態のみに限定されない。
例えば、図５に示すように、ノズル部３’の吐出口３１は、微小径孔３４を円形状に多数並設して構成することができる。これにより、各微小径孔３４から吐出される塗布液ｄの液量が等しくなるように設定することで上記吐出口３１から全周にわたってほぼ等しい液量の塗布液ｄを吐出させることができる。従って、ディスク基板５の中心孔５１の外周囲には、重なりや途切れのない一様に連続した円環状に塗布液ｄを滴下することができる。
また、回転部２は、ディスク基板５を回転テーブル２１に載置して保持するのではなく、嵌合凸部２２を備えたスピンドルによりディスク基板５を浮かした状態で保持するものでもよい。

0031

実施の形態によるスピンコート装置の全体構成を示す模式図である。
ノズル部の円形スリットからなる吐出口を示す平面図である。
ノズル部より塗布液をディスク基板上に円環状に滴下した状態を示す斜視図である。
光ディスクの層構造を示す断面図である。
吐出口が多数の微小径孔からなるノズル部の例を示す平面図である。
従来のスピンコート装置の構成を示す模式図である。
従来の他のスピンコート装置の構成を示す模式図である。
従来のスピンコート装置により塗布液をディスク基板上に滴下した状態を示す平面図である。

0032

１スピンコート装置
２ 回転部
３ノズル部
４ 制御部
５ディスク基板
２３ 駆動部
３０円筒体
３１吐出口
３２円形スリット
３３円形管路
３４微小径孔
５１中心孔
５２スタックリング
ｄ 塗布液