(57)【要約】【課題】塗布液性状の制約を受けることなく、光ディスク上に有機膜などの塗布膜を任意の膜厚で均一にかつ、高品位に形成する。【解決手段】ミスト飛散防止部材として、基板塗布膜形成面と水平な位置に飛散防止板を設けて、前記飛散防止板と平行に飛散防止板を複数配置した。これにより、基板上の過剰な塗布液が基板塗布膜形成面と水平なミスト飛散防止部材に流れ、かつミストの発生を防止することができる。【選択図】        図１
2004330073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にスピンコート方式により有機膜を形成する塗布膜形成装置において、基板上に塗布液を供給する塗布液供給手段と、前記基板の外径よりも０．２ｍｍ以上大きな内径を有するミスト飛散防止部材を、基板の塗布膜形成面と水平な位置に配置すると共に、前記飛散防止部材と平行にミスト飛散防止部材を複数設けたことを特徴とする塗布膜形成装置。
【請求項２】
前記ミスト飛散防止部材が前記基板の保持部材と一体化されており、前記基板と共に回転することを特徴とする請求項１に記載の塗布膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スピンコート方式により基板上に塗布膜を形成する装置に関する。
【０００２】
特に本発明は、光ビームにより情報の記録、再生及び消去を行う光ディスクの製造に用いて好適な塗布膜形成装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
近年書き換え可能を特徴とする光磁気ディスクが上市され、コンピューターのコード情報や画像などのデータファイルとして応用されつつある。更に、モバイルコンピューターの普及や、情報の多様化が進み、小型大容量の光磁気ディスクが要求されている。
【０００４】
光ディスクの製造方法は、一般的に樹脂基板上に記録膜を形成した後に、スピンコート方式により有機保護膜を形成している。
【０００５】
スピンコート方式は、主に塗布液の粘度や塗布量と、回転条件を設定することにより任意の塗布膜厚を得られる特徴があり、生産性が優れていると考えられている。しかしながら、小型大容量化に伴って保護膜の高品位化が要求されるにしたがって、様々な塗布欠陥が確認されている。特に、スピン中に基板上から過剰な塗布液が基板から飛散した後に、飛散した塗布液が基板の回転による気流などによりミストとなり、基板の裏面に付着する欠陥や、基板から飛散した塗布液がスピンナーカップの壁などに衝突した後に跳ね返り、基板に再付着する欠陥が発生しやすく、製造歩留りが悪化することがあった。
【０００６】
コンパクトディスクなどの光ディスクの分野では、記録膜の腐食の防止と機械的保護を主体にした保護膜が形成されており、塗布液の粘度や回転条件を最適化することで、上記塗布欠陥が比較的少なかった。
【０００７】
一方、光磁気ディスクの分野では、コンパクトディスクなどに比べて記録膜が腐食しやすいため、特定の塗布液に限定されてしまい、塗布液の粘度が制限されることがあった。このため、スピンコートの欠陥を防止するには、塗布液量や回転条件などの塗布形成条件を最適化するしか手段がなく、十分に欠陥を防止することが困難であった。
【０００８】
更に、高密度化高速化に伴って、磁界変調方式の光磁気ディスクが研究されてきている。磁界変調方式を行う場合には、保護膜上に浮上式あるいは摺動式の磁気ヘッドが配置されるため、保護膜に潤滑性向上材やフィラーなどを寄与することが行われる。このため、従来よりも低粘度の塗布液が使われて、塗布液が裏面に廻り込み、基板表面側に塗布液が付着する欠陥が発生することがあった。また、磁界変調方式では、磁気ヘッドと記録膜との距離を一定に保つ必要があり、保護膜の膜厚精度や基板外周部における局所的な保護膜膜厚の盛り上がりなどの保護膜品質が高精度に要求されている。特に、保護膜の外周部における盛り上がりは、低粘度の塗布液を使用した場合ほど、盛り上がりが増加する傾向にあり、高品質の保護膜を形成することが困難であった。これは、低粘度の塗布液の場合ほど、所定の膜厚を確保するために、回転条件の低速化が行われており、この結果、外周端部に過剰に塗布液が残留しやすくなり、流動性の高い塗布液が表面張力により内周側へ引き戻されて盛り上がりが増加していると考えられる。
【０００９】
更に、低粘度の塗布液ほど過剰な塗布液が基板から飛散しやすくなり、ミストや跳ね返りによる塗布液の再付着欠陥が増大することがあった。
【００１０】
すなわち、従来の製造方法では、塗布液の粘度などの材料面と、塗布液の塗布量や回転条件などの処理条件を中心に欠陥の少ない製造条件の選定しているため、特定の材料を選択した場合は、欠陥を防止することが困難であった。
【００１１】
このため、製造装置としての対策として、図４に示すようにスピンコーター内の下方に排気孔６を設けて、スピンコート中の気流を制御することで、塗布液の跳ね返りやミストによる欠陥を防止することが考えられている。更に、特開平６−９９１２５号公報や特開平７−１４２１７号公報に基板への塗布液の再付着防止方法が提案されている。
【００１２】
しかしながら、上記従来方法では、以下の問題があることがわかってきた。
【００１３】
スピンコーターの下方に排気を設けて、気流を制御する方法では、十分な排気風量が必要であり、特に高速回転をした場合には、回転に伴って基板外周近傍で乱流が発生しやすく気流の制御が困難になるため、塗布液の再付着を防止するには不十分であった。また、低粘度の塗布液を用いた場合にも、外周端部の過剰な塗布液の残留を防止することが困難であり、外周部での盛り上がりが発生していた。
【００１４】
特開平６−９９１２５号公報では、図５に示すように回転テーブルの周囲を覆うアウターカップ５の上方の内側に、アウターカップに沿って下方に気体を流して気流を制御すると共に、基板の外周部に基板表面と同一の高さで、アウターカップに沿って下方に沿って伸びるインナーカップ７と、インナーカップとターンテーブルの隙間から空気を吸引する機構を設けたことを特徴とする方法が提案されている。上記方法では、スピンコーターカップの下方からの排気だけでなく、上方から気体を流すことで気流を制御しやすくなっているものの、高速回転を行った場合では、気流の制御が不十分であった。これは、基板外周近傍における乱流の発生は、回転数に応じて変化する一方で、上方からの気体の流入量と排気風量のバランスを回転数に応じて適切に変化させることが困難なために、回転数の変化に伴ってカップ内で乱流が発生したことにより効果が不十分であったと考えられる。また、インナーカップを基板表面と同一の高さにして、アウターカップに沿って下方に傾斜したインナーカップを設けたことで、低粘度の塗布液を使用した場合でも、過剰な塗布液が基板外に流れ外周部の盛り上がりが減少する傾向にあったものの、高速回転で基板から飛散する塗布液はほぼ水平方向に飛散するため、塗布液がインナーカップを伝って流れることが少なく、そのほとんどがアウターカップ側壁に衝突して跳ね返りを起こすかミストになり、基板に再付着することが発生していた。
【００１５】
すなわち、上記従来方法では、高速回転時の気流の制御が極めて困難であり、かつ基板から水平方向に飛散した塗布液の跳ね返りやミストの再付着防止効果が充分得られなかった。
【００１６】
特開平７−１４２１７号公報では、図６に示すように基板表面側にミストの付着を防止するために、基板表面にエアーを吹きつけると共に、基板下部に基板と平行に基板外径以上の大きさのカバーを設けたことを特徴とする提案がなされている。しかしながら、上記方法では、気流の流れを制御するのが困難であった。これは、基板下部のエアー供給量が少ない場合、回転による乱流が大きくミストの付着防止効果が低下してしまい、エアー供給量が大きい場合、基板外周が浮上して乱流が発生しやすくなり、この結果ミストが付着しているものと考えられる。すなわち、基板下部に吹きつけるエアーと回転時に発生する乱流の制御が困難であり、使用する塗布液によっては、効果が不十分であった。また、基板の下部にカバーを設けているものの、基板表面からの高さが大きく、かつエアーが吹きだしてしるため低粘度の塗布液を使用した場合には、過剰な塗布液が残留して外周部で盛り上がりを低減させることが困難であった。
【００１７】
更に、基板から飛散した塗布液の跳ね返りによる再付着を防止する手段として、図４〜６に示すようにアウターカップを傾斜させて、衝突した塗布液を下方に逃がす方法や図７に示すようにアウターカップの内壁周囲に傾斜した羽状の飛散防止部材４を複数設けることが考えられている。しかし、上記方法はいずれも高速回転時の気流による影響が考慮されておらず、充分な効果が得られなかった。すなわち、上記従来方法と同様に高速回転時の気流の制御が極めて困難なため、塗布液がカップの内壁又は飛散防止板に衝突することによりミスト化されて、乱流により基板に再付着することがあった。
【００１８】
更に、インナーカップを複数配置してアウターカップ及びインナーカップを上下動させて異なる塗布液を専用のインナーカップでスピンコート塗布することが考えられている。上記方法では、１つの装置で２種類以上の塗布を行うことを目的に形成されているため、インナーカップの間隔が１０ｍｍ以上と大きく、上記ミストや跳ね返りによる再付着の防止効果は上記従来方法と同様に得られていなかった。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点である、スピンコート方式による塗布膜の形成における塗布欠陥を防止するものである。
【００２０】
すなわち、過剰な塗布液が基板から飛散した後の跳ね返りによる基板への再付着やミストによる再付着、基板表面への廻りこみによる付着、外周部の塗布膜厚の盛り上がりを防止して、特定の塗布液においても歩留りおよび生産性を向上するものである。
【００２１】
本発明の目的は、塗布液性状の制約を受けることなく、塗布膜を任意の膜厚で均一にかつ、高品位に形成する塗布膜形成装置を提供することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の塗布膜形成装置は、基板上にスピンコート方式により有機膜を形成する塗布膜形成装置において、基板上に塗布液を供給する塗布液供給手段と、基板の外径よりも０．２ｍｍ以上大きな内径を有するミスト飛散防止部材を、基板の塗布膜形成面と水平な位置に配置すると共に、前記ミスト飛散防止部材と平行にミスト飛散防止部材を複数設けたことを特徴とする。
【００２３】
本発明では、ミスト飛散防止部材として、基板塗布膜形成面と水平な位置に飛散防止板を設けて、前記飛散防止板と平行に飛散防止板を複数配置したことにより、基板上の過剰な塗布液が基板塗布膜形成面と水平なミスト飛散防止部材に流れ、かつミストの発生を防止することができる。これは、高速回転時に基板から飛散する塗布液の飛び出す角度が、遠心力の増加に伴ってほぼ水平になることから、飛散する塗布液とほぼ同じ水平方向に飛散防止板を設けることで、衝突のエネルギーを低減させてミスト発生を防止すると共に、跳ね返り方向を水平方向に規制したものである。飛散防止板の長さを充分大きくすることで、飛散した塗布液は飛散防止板に捕獲されるか、運動エネルギーが小さいためにアウターカップに衝突してもミスト化しなくなる。また、複数の飛散防止板を設けることで、気流を制御して飛散防止板などに衝突したミストの基板への再付着を防止したものである。これにより塗布液の性状や回転数の影響を受けないで、基板上の過剰な塗布液をミスト飛散防止部材で捕獲させて排出するものである。
【００２４】
更に、ミスト飛散防止板を基板外周端部に極力近づけることで、基板外周部での乱流の発生が防止されてミスト再付着の防止効果を向上させることができると共に、基板外周部の過剰な塗布液を飛散防止板へスムーズに流すことが可能になる。
【００２５】
また、ミスト飛散防止板の間隔を狭めて、水平方向の長さを充分大きくすることでミスト飛散防止板部での排気流速を増大させることができ、ミストの基板への再付着を更に防止することができる。ミスト飛散防止板の水平方向の長さは、５〜３００ｍｍの範囲で可能である。短いとミスト再付着防止効果が少なく、長いと装置が大型化するため２０〜６０ｍｍの範囲が望ましい。また、ミスト飛散防止板の間隔は、１〜９ｍｍの間隔が良く、排気の流速を高めるために１〜３ｍｍの間隔が望ましい。
【００２６】
ミスト飛散防止部材を基板保持部材と一体化させることにより、回転軸の面ぶれ精度及び偏芯の影響を受けずに、常に基板表面とミスト飛散防止部材との高さ及び基板とミスト飛散防止板との距離が均一に保たれるために、基板の過剰な塗布液をミスト飛散防止部材にスムーズに移動させることができ、基板外周における盛り上がりを大幅に低減させることができる。更に、ミスト飛散防止部材と基板間での回転時における乱流の発生がより抑制されるため、基板へのミストの再付着がさらに低減させることができる。
【００２７】
また、従来方法のようなエアー供給手段を用いていないため、装置構成が簡略化できて、しかも、回転時における気流の制御を厳密に行わなくても乱流を発生させずに、塗布液の基板への再付着を防止したものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
図１は本発明の塗布膜形成装置を示す模式断面図である。
【００２９】
基板として厚さ０．６ｍｍ、外径５０．８ｍｍ、内径１１ｍｍのポリカーボネイト樹脂基板を用いて、基板上に記録膜を成膜した。記録膜は、必要に応じて複数の積層の光磁気記録膜と、記録膜の上下に無機の保護膜および反射膜をスパッタリングあるいは蒸着により形成することができる。
【００３０】
上記基板１の記録膜を上側にして、基板を保持するターンテーブル３上に配置して、基板をターンテーブルの中心部近傍２で真空吸着させた。ターンテーブルの大きさは、基板の外径と同一にした。また、基板とターンテーブルの隙間は、０．１ｍｍにして、内周のクランプエリアのみで基板を保持した。基板とターンテーブルの隙間は、任意に設定できるが、ミストの再付着の観点から極力狭い方が良いが、ターンテーブル上に異物や汚れがあった場合基板表面を汚染する可能性があるため、０．０１ｍｍ〜１．０ｍｍの隙間が良く、０．１〜０．５ｍｍの隙間が望ましい。基板の保持方法は、真空吸着以外にもマグネットを利用したマグネットチャック方式や、機械的にクランプする方法を用いることができる。
【００３１】
次いで、ターンテーブルを２０ｒｐｍの低速で回転させて、塗布液として１００ｍＰａＳの粘度の紫外線硬化型樹脂を用いて、基板上に塗布するためのノズルを所定の位置に移動させて、塗布液を塗布した。このとき、基板を回転させると共にノズルを移動させてスパイラル状に塗布液を塗布することができる。塗布量が多い場合は、過剰な塗布液による跳ね返りやミストの再付着が多くなるため、必要最低限の塗布量を塗布することが望ましい。
【００３２】
更に、所定の膜厚を得る為に、２０００ｒｐｍの高速回転数で１０秒間保持して、基板上の過剰な塗布液を飛散させて除去すると共に、全面均一な膜厚を得た。必要に応じて、回転数を多段制御して、膜厚の均一化と基板外周部における過剰な塗布液を飛散除去させることができる。上記高速回転では、基板外周部にミスト飛散防止部材４として、内径が５１．０ｍｍで外径１００ｍｍのドーナツ状の平板を３ｍｍ間隔で平行に配置した。上記ミスト飛散防止板の中間に配置される板の高さは、基板と水平に形成されており、かつ基板の表面よりも０．１ｍｍ以内の低い高さに設定した。上記ミスト飛散防止板の高さは、基板の塗布面と同じ高さに設定することが望ましいが、基板との距離及びスピンコート中の基板の面ぶれを考慮すると、基板の塗布面よりも０．１〜１ｍｍ以内の高さに設定することが可能である。望ましくは、０．１〜０．３ｍｍの高さに設定することが良い。また、上記ミスト飛散防止板は、アウターカップ５の下方で固定されており、アウターカップの下方には、塗布液とミストを排気できるように排気孔６を設けた。これにより、基板上の過剰な塗布液は、ミスト飛散防止板の上面に受け止められて、基板に再付着することを防止することができた。
【００３３】
次いで、基板の回転を停止して、基板をターンテーブルが取り出して、紫外線照射を行い、塗布液を硬化させて保護膜を形成して、光磁気ディスクを製造した。
【００３４】
この時の基板外周部での盛り上がりは、過剰な塗布液が飛散除去されたため、発生していなかった。
【００３５】
（実施例２）
図２に本発明の実施例２の塗布膜形成装置の模式断面図を示した。ミスト飛散防止部材４として、内径が５６．８ｍｍ、外径１２０ｍｍで直径１００ｍｍの付近で下方に傾斜部８を設けた断面台形状の円盤を２ｍｍ間隔で平行に５枚配置したこと以外は実施例１と同様にして光磁気ディスクを製造した。
【００３６】
上記ミスト飛散防止部材の高さは、基板表面高さよりも０．２ｍｍ低い位置に設定した。上記方法ではミスト飛散防止板の内径を大きくしたことで、回転軸の面ぶれ精度及び偏芯精度の影響を受けることなく、基板上の過剰な塗布液をスムーズに飛散除去させることができた。
【００３７】
更に、ミスト飛散防止板の外周部を下方に傾斜させることにより、飛散防止板上に捕獲した塗布液をスムーズにコーターカップ下方に排出することができ、飛散防止板の洗浄作業が不要になり生産性を向上することができた。
【００３８】
（実施例３）
図３に本発明の実施例３の塗布膜形成装置の模式断面図を示した。ミスト飛散防止部材４として、内径が５１．０ｍｍ、外径１００ｍｍのドーナツ状の平板を３ｍｍ間隔でターンテーブル取り付け部９により３枚取り付けたこと以外は実施例１と同様にして光磁気ディスクを製造した。
【００３９】
上記ミスト付着防止部材の高さは、基板表面高さよりも０．０５ｍｍ低い位置に設定した。上記方法では、ミスト飛散防止板がターンテーブルに連結されているため、回転軸の面ぶれ精度及び偏芯精度の影響を受けることなく、ミスト飛散防止部材の高さを設定することができるため、基板上の過剰な塗布液をスムーズに飛散除去させることができた。
【００４０】
更に、基板とミスト飛散防止部材が一体化されて回転するため、基板外周部付近での乱流が更に抑制することができる。これにより、回転による乱流がミスト飛散防止板の外周部のみで発生するため、発生したミストを飛散防止板の外周部で捕獲することができ、基板表面のミスト付着を完全に防止することができた。また、スピンコーターの構成部材が低減できたことにより、スピンコーターの洗浄が容易になり、生産性を向上することができた。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、スピンコーター内の基板外周部に、基板よりも大きな内径を有し基板と水平な高さにミスト飛散防止部材と、前記ミスト飛散防止部材に平行に複数のミスト飛散防止部材を設けることにより、塗布液の粘度の制約を受けることなく、塗布膜を任意の膜厚で均一にかつ、高品位に形成する塗布膜形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における塗布膜形成装置を示す模式断面図である。
【図２】本発明の実施例２における塗布膜形成装置を示す模式断面図である。
【図３】本発明の実施例３における塗布膜形成装置を示す模式断面図である。
【図４】従来の塗布膜形成装置を示す模式断面図である。
【図５】従来の塗布膜形成装置を示す模式断面図である。
【図６】従来の塗布膜形成装置を示す模式断面図である。
【図７】従来の塗布膜形成装置を示す模式断面図である。
【符号の説明】
１  基板
２  ターンテーブル吸着部
３  ターンテーブル
４  ミスト飛散防止板
５  アウターカップ
６  排気孔
７  インナーカップ
８  ミスト飛散防止板の傾斜部
９  ミスト飛散防止板の取り付け部
１０  エアー供給孔
１１  エアー噴出し孔
【図１】
2004330073.tif 000003
【図２】
2004330073.tif 000004
【図３】
2004330073.tif 000005
【図４】
2004330073.tif 000006
【図５】
2004330073.tif 000007
【図６】
2004330073.tif 000008
【図７】
2004330073.tif 000009