旋轉塗敷方法與設備，及用於該方法與設備的掩模的製作方法
2023-09-11 06:38:25 2
專利名稱：旋轉塗敷方法與設備，及用於該方法與設備的掩模的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於通過使用旋轉塗敷方法向盤體施塗可輻射硬化的材料的方法和設備。本發明的方法和設備適用於製成種類廣泛的盤體，包括CD型盤的光碟，諸如CD、CD-R及CD-RW，DVD型盤，諸如DVD-ROM，DVD-R，DVD-RW及DVD-RAM，以及近來在研發的使用藍色雷射的盤，和磁-光碟，諸如MO和MD。
本發明還涉及在以下情形下使用旋轉塗敷方法在盤體上實現成膜時所使用的掩模，即在CD型盤的光碟，諸如CD，CD-R，或CD-RW，DVD型盤，諸如DVD-ROM，DVD-R，DVD-RW或DVD-RAM，以及近來研發中使用藍色雷射的盤(disc coping with a blue laser)，或磁-光碟，諸如M0或MD的製造期間，並涉及使用該掩模的旋轉塗敷方法和設備。
背景技術：
旋轉塗敷是向盤體的中心附近提供液體材料，使盤體旋轉並通過旋轉的離心力散布液體材料，並在盤體的表面形成厚度均勻的液體材料塗層的技術。旋轉塗敷廣泛用於例如CD型盤和DVD型盤的保護層等的形成。
另一方面，近年來，作為下一代信息記錄介質的使用藍色雷射的盤的研發已經有進展。傳統的小型光碟或DVD盤具有聚碳酸酯等透明的基片，並實現了信息從透明基片側通過透明基片的複製(以及在記錄型盤情形下的記錄)，而這種使用藍色雷射的盤實現了信息從與基片相反側的記錄和複製。因而，必須在記錄層(或反射層)上形成厚度0.1mm(100μm)的透明的透光層。
已經提出在盤上粘貼厚度為0.1mm的透明膜作為這種透光層的技術，但是在某些情形下，會發生氣泡進入膜和盤之間或在膜中生成波紋的麻煩情形。而且，把膜切割成圓形並將其粘貼的步驟消耗了大量的時間和勞力。於是，如果使用藍色雷射的這種盤拷貝透光層能夠通過旋轉塗敷形成，則將是方便的，但是傳統的旋轉塗敷有以下的問題，並因而被認為難以使用旋轉塗敷技術用於藍色雷射盤的透光層的形成。
就是說，在盤體的旋轉塗敷期間，液體材料滴到盤體中心附近且盤被驅轉，由於離心力液體材料以很均勻的膜厚分布到整個盤上。然而，當盤的旋轉停止而離心力變為零時，由於分布在盤上的液體的表面張力所致會出現膜厚度的不均勻性，諸如在盤體的外周邊附近使塗層隆起。在作為塗層被施塗的液體材料的黏滯性較高時，這將變得特別明顯。
在某些情形下這造成了很大的問題，例如在上述藍色雷射盤的透光膜的情形下，除非在記錄區將誤差抑制到相對於100μm的膜厚在±3μm數量級內的誤差(非均勻性)，否則盤的記錄-複製信號精度被惡化，但是由於上述表面張力所致的非均勻性有時大大超過這種情形。
而且，在上述盤中，形成用於在將其裝到盤驅動設備上期間定中心的一個孔(15φ)，並因為在注模期間為保持模壓器而存在溝槽等，在盤基片的中心部分不形成膜(層)。因而，在使用旋轉塗敷技術要在這些盤上實現成膜(膜的施塗)時，用於覆蓋基片的掩模附加到其中心部分，使得盤能夠不被塗敷，或者從其外周邊部分而不是從上述的溝槽實現塗敷。當需要更均勻的膜施塗時，裝設了用於覆蓋盤面的掩模，以便在其中心部分不會實現塗敷。
附圖的圖9表示在盤的旋轉塗敷設備中使用掩模的一例。圖9是一剖視圖，表示安裝在旋轉塗敷設備的旋轉器上的盤及置於其上的掩模。旋轉器臺202固定到一旋轉器軸200，該軸與一未示出的馬達(電動機)連接並由其旋轉驅動。墊片203固定在旋轉器臺202上，且盤204置於其上。盤204是由一未示出的器具真空吸附在墊片203上的。用於覆蓋盤的中心部分的掩模206置於盤204之上。這時，設在旋轉器臺202的上表面中心部分附近的環形凸起205適配在掩模206的環形溝槽206a中。在旋轉塗敷期間，通過一管路210使旋轉器臺202的中心部分中的一個空間212成為真空，從而掩模206被吸附而固定。
在塗敷的情形下，液體塗敷材料從上向掩模的中心部分附近供給。然後，轉臺以高速被驅轉，且供給到掩模上的塗敷材料，通過旋轉的離心力散布到盤上沒有被掩模覆蓋的部分的整個表面。從而，塗敷材料的膜(層)在盤的上述整個部分以相當均勻的厚度形成。
當上述旋轉塗敷過程終止時，掩模的真空吸附必須被釋放，且必須移除掩模，但這時有以下問題。
由於掩模是以氣密狀態真空吸附在轉臺202上，當要取下掩模時簡單地通過使空間212去真空很難移除掩模。因而，在移除掩模期間，必須通過管路210向空間212給出一個正壓力。然而另一方面，液體塗敷材料通過旋轉塗敷施塗到掩模206及盤204上，因而在掩模206和盤204之間的邊界部分(由圖9中字符A所指部分)也由塗敷材料所覆蓋。當處於這種狀態，如上所述向空間212給出正壓力時，空氣從這一邊界部分逃逸，並從而在這部分發生液體塗敷材料的散射。其結果可能是降低盤的質量，並在某些情形下，盤可能變為劣質品。
發明內容
鑑於上面提及的問題，本發明的目的是要提供一種旋轉塗敷方法和設備，使得當盤體以液體材料，特別是以可輻射硬化的液體材料旋轉塗敷時，不會發生膜厚的非均勻性。
為了實現以上的目的，本發明的旋轉塗敷方法是這樣一種旋轉塗敷方法，包括向安裝在用於驅轉盤體的旋轉器上的盤體的中心附近提供可輻射硬化的液體材料，驅轉盤體並通過離心力使該液體材料在盤體上散布，從而在盤體表面形成液體材料的塗層膜，其特徵在於這樣的步驟，即在旋轉塗敷期間盤體旋轉停止之前，向盤體施加具有使可輻射硬化的液體材料硬化的作用的輻射，並降低作為塗層施塗到盤體上的液體材料的流動性。
根據這一方法，在旋轉塗敷期間盤體旋轉停止之前，降低盤上液體材料的流動性，從而即使此後盤體的旋轉停止，也不會發生由於表面張力所致塗敷膜的起波紋等，因為盤上的塗敷膜已被硬化到某種程度而降低了流動性，並因而能夠形成均勻的膜。
而且，在CD、DVD、藍色雷射盤等中，一般形成有安裝它到盤驅動器時對準中心用的孔，並還有用於在注模期間保持模壓器的溝槽等，因而在盤基片的中心部分不形成塗敷膜。於是，在本發明的一個方面，上述旋轉塗敷方法還包括這樣的步驟，即在塗敷之前用一掩模部件覆蓋盤體中心部分附近的部分，且將可輻射硬化的液體材料提供給掩模部件，使得當在降低材料流動性的步驟向盤體施加輻射時，輻射不會施加到掩模部件上。由於輻射不施加到掩模部件，掩模部件上的液體材料不硬化，因而能夠容易完成掩模部件的移除。
在本發明的旋轉塗敷方法中，還能夠使用降低材料流動性的步驟作為暫時硬化步驟，該步驟將作為塗層施塗到盤體上的液體材料硬化到一定程度，並然後在一旦停止盤體的旋轉並把盤體從旋轉器移動到分開的地方後再執行主要的硬化步驟，並在那裡向盤體施加具有使可輻射硬化的液體材料硬化的作用的輻射，從而完全硬化作為塗層施加到盤體的液體材料。
而且，本發明的旋轉塗敷設備是這樣一種旋轉塗敷設備，它包括用於夾持並驅轉盤體的旋轉器機構；用於把可輻射硬化的液體材料提供給由旋轉器機構夾持的盤體的中心附近的配撒器機構；以及用於向由旋轉器機構夾持的盤體施加具有使可輻射硬化的液體材料硬化的作用的輻射的輻射施加裝置；其特徵在於，在可輻射硬化的液體材料由配撒器機構提供給由旋轉器機構夾持的盤體中心附近之後，盤體由旋轉器機構驅轉，從而液體材料在盤體上散布，並在盤體上形成液體材料塗敷膜，此後無需由旋轉器機構停止盤體的旋轉，而是保持盤體旋轉，操作輻射施加裝置並降低盤體上液體材料的流動性。
為了使如上所述在盤體的中心附近不形成塗敷膜，本發明的旋轉塗敷設備能夠進而裝設掩模部件提供裝置，以便向夾持在旋轉器機構上的盤體提供用於覆蓋盤體中心部分附近部分的掩模部件，並能夠做成這樣的設計，使得配撒器機構向安裝在盤體上的掩模部件提供可輻射硬化的液體材料，而輻射並不從輻射施加裝置施加到安裝在盤體上的掩模部件。
而且，輻射施加裝置能夠用作為暫時硬化輻射施加部分，用於使盤體上的可輻射硬化的液體材料塗敷膜硬化到一定程度，與此分開地，能夠在旋轉器機構以外進一步提供主硬化輻射施加部分，以便使盤體上可輻射硬化的液體材料塗敷膜完全硬化。
雖然該液體材料稱為可輻射硬化的液體材料，這裡應當理解，可輻射硬化性廣泛地是指通過可輻射硬化的的液體材料，其輻射包括光(包括可見光，紫外線和紅外線)，電磁波(各種波長)，X-射線，電子射線，以及振動波，諸如超聲波。當然，使液體材料硬化所發射的輻射要與材料相適應。
而且，盤體不限於小型盤的光碟，諸如CD，CD-R或CD-RW，DVD型盤，諸如DVD-ROM，DVD-R，DVD-RW或DVD-RAM，以及近來研發的藍色雷射盤，或者磁光碟，諸如MO或MD，而是一般具有盤形的裝置。本發明能夠廣泛用於通過旋轉塗敷向盤體施塗可輻射硬化的材料。
本發明在其另一方面提供了這樣一種用於可輻射硬化的材料的硬化方法和設備，當向由旋轉塗敷向盤施塗的可輻射硬化的材料施加輻射時，該方法和設備將使整體的施塗量在盤上每一點均勻化。
這一方法是向施塗到盤體的可輻射硬化的液體材料施加輻射，從而使液體材料硬化的方法，並更為具體來說是具有以下特徵的硬化方法，即在盤體被驅轉的同時使其直線運動，並使其通過發射輻射的輻射源的輻照區，從而使盤體上的液體材料硬化。
而且，該設備是用於使施塗到盤體上的可輻射硬化的液體材料硬化的硬化設備，在特徵在於，一個輻射施加單元，用於向預定的施加區施加具有使可輻射硬化的液體材料硬化的作用的輻射，以及一個盤體移動機構，用於在盤體旋轉時同時直線移動盤體，並使盤體通過輻射施加單元的施加區。
在上述方法和設備中，使盤體一邊旋轉一邊通過輻射施加區，從而輻射能夠均勻地施加到整個盤體。
而且，在這一設備中，盤體移動機構能夠由一個滾動絲槓，一個可沿滾動絲槓的直線軸移動的螺母，一個用於夾持安裝在螺母上的盤的可旋轉主軸，以及一驅轉主軸的馬達構成。
本發明還提供了使用上述的旋轉塗敷方法，旋轉塗敷設備，硬化方法及硬化設備製成的盤體。
進而，本發明提供了可解決上述問題，而又不會引起液體塗敷材料在移除掩模期間在掩模和盤之間的邊界部分散射的旋轉塗敷設備，以及用於該旋轉塗敷設備的掩模。
本發明的設備是用於實現旋轉塗敷的設備，其中液體材料提供到盤體中心附近，此後盤體被驅轉且液體材料通過離心力被散布，從而在盤體上形成液體材料的塗敷膜，該設備包括用於夾持並驅轉盤體的旋轉器機構；用於掩蓋盤體以使得在盤體中心附近的一些區域上不會形成塗敷膜的掩模，該掩模有一通孔穿過；以及一個用於向盤體提供掩模和從盤體移除掩模的掩模提供和移除機構；其中旋轉器機構具有一個用於真空吸附掩模的機構，並在盤體和掩模安裝在旋轉器機構上的狀態下，用於真空吸附掩模的機構的吸附掩模的空間通過掩模的通孔與外部大氣連通。
在本發明的旋轉塗敷設備中，在旋轉器機構中用於真空吸附掩模的機構的吸附空間通過掩模的通孔與外部大氣連通，因而如果停止對吸附空間抽真空，則吸附空間將在此後預定時間內變為與大氣等壓。或者在停止對吸附空間抽真空後，通過施加一會兒正壓，能夠使吸附空間與大氣等壓。即使當施加一會兒正壓時，由於吸附空間與外部大氣通過掩模的孔連通，空氣流通過這一孔流出，因而掩模和盤之間邊界部分中的液體材料不會發生散射。如果如上所述，使吸附空間與大氣等壓，則掩模能夠易於從旋轉器(從盤)移除。
在本發明的一個實施例中，在上述旋轉塗敷設備中，掩模構成為具有一個用於覆蓋盤體的盤部分，一個用於夾緊從盤部分的中心部分向上延伸的掩模的圓柱形部分，並且該通孔設計為通過盤部分及圓柱形部分延伸。
本發明的掩模是這樣一種掩模，它用在以液體材料旋轉塗敷盤體的設備中，盤體安裝在用來驅轉盤體的旋轉器機構上，且該掩模用於掩蓋盤體，使得塗敷不在盤體中心附近一些區域上發生，其特徵在於，這一掩模與裝有用於真空吸附掩模的機構的旋轉器機構一同使用，且這一掩模形成有一通孔，用於在盤體和掩模安裝在旋轉器機構上的狀態下，使吸附掩模的機構的吸附空間與外部大氣連通。
這一掩模構成為具有一個用於覆蓋盤體的盤部分，以及一個掩模夾緊圓柱形部分，它從盤部分的中心部分向上延伸，並且該通孔能夠這樣形成，使其通過盤部分和圓柱形部分延伸。
而且，根據本發明另一方面的一個旋轉塗敷設備包括用於夾持並驅轉盤體的旋轉器機構；掩模提供和移除機構，用於向安裝在旋轉器機構上的盤體提供用來掩蓋盤體的掩模，使得在盤體中心部分附近的某些區域不會發生塗敷，並用於從盤體移除掩模；以及用於向盤體提供作為塗層被施塗的液體材料的配撒器；且其特徵在於，配撒器與掩模提供和移除機構結合在一起，並與掩模提供和移除機構一同進到旋轉器機構上的一個預定位置和從該位置撤回。
在這一旋轉塗敷設備中，配撒器與掩模提供和移除機構結合在一起，因而不必另外提供用於移動配撒器的驅動機構，故能夠簡化設備。進而，能夠使配撒器的安裝空間變小，因而在設備中可提供剩餘的空間。
在這一旋轉塗敷設備的一種形式中，掩模提供和移除機構能被設計成具有掩模移動臂，其上裝有用於夾持掩模的掩模夾持裝置以及配撒器，以及一個驅動機構，用於來回移動掩模移動臂，使得掩模夾持裝置和配撒器能夠進到旋轉器機構和從其撤回。該驅動機構最好包括一滾動絲槓。
本發明還提供一種由使用上述旋轉塗敷方法和旋轉塗敷設備進行塗敷的盤體。
圖1是一平面圖，表示作為本發明一個實施例的旋轉塗敷設備的一般結構。
圖2是一局部剖視的側視圖，表示裝有盤及掩模的旋轉塗敷設備的旋轉器部分的主要部分。
圖3是一側視圖，表示具有配撒器的掩模移動臂的遠端部分，該配撒器位於旋轉塗敷設備的旋轉器部分之上。
圖4是一側視圖，表示通過旋轉塗敷設備的配撒器向盤(掩模)提供可UV硬化的樹脂的狀態。
圖5A是一側視圖，表示旋轉塗敷設備的暫時硬化UV輻射部分的構成，並表示蓋罩處於其升高位置的狀態。
圖5B是一側視圖，表示旋轉塗敷設備的暫時硬化UV輻射部分的構成，並表示蓋罩處於其降低位置的狀態。
圖6是一側視圖，表示旋轉塗敷設備的主要UV硬化部分主件。
圖7表示旋轉塗敷設備的主要UV硬化部分的基本部分的結構，以及從對於圖6成90度的另一方向看的其側視圖。
圖8是作為本發明的一實施例掩模的剖視圖。
圖9表示對於一個盤在旋轉塗敷設備中使用掩模的一例，並且是置於旋轉器上的盤和掩模的剖視圖。
具體實施例方式
下面將參照
本發明的優選實施例。
圖1是作為本發明一個實施例用於光碟的旋轉塗敷設備的一平面圖。這一旋轉塗敷設備是適用於形成作為下一代盤的藍色雷射盤的透光層的設備。
專門用於複製的藍色雷射盤，是通過在直徑為120mm及厚度為1.1mm的聚碳酸酯基片上形成鋁反射膜製成的，並通過噴濺方法形成有信息凹坑，並以作為可輻射硬化的材料的光(UV，即紫外線)硬化樹脂旋轉塗敷其表面，從而形成厚度100μ的透光層。本實施例的設備是用於實現這種透光層的旋轉塗敷的設備。
旋轉塗敷設備1裝有以下部分加載-卸載部分10，用於從外部提供待塗敷盤，並把經受了塗敷過程的盤從該設備提取到外部；一個清潔器部分20，用於從加載-卸載部分10提供的盤的表面上除去諸如灰塵等任何外來物；移送手柄部分30，用於實現盤在設備各部分之中的同步運動；旋轉器部分40，用於驅轉盤以實現樹脂層的旋轉塗敷；掩模提供和移除部分50，用於提供及移除掩模，在旋轉塗敷期間該掩模用於覆蓋放置在旋轉器上的盤的中心部分；邊緣清理部分60，用於除去在塗敷期間從盤的外圍邊緣溢流的任何過多的樹脂材料；暫時硬化UV輻射部分70，用於暫時硬化在塗敷期間施塗在旋轉器上的盤的樹脂層的表面；主硬化UV輻射部分80，用於主要地硬化施塗到盤上的樹脂層；膜厚檢查部分90，用於檢查在盤上形成的樹脂層的膜厚；以及劣質件排放部分110，用於排出樹脂層形成質量低劣的任何盤。
以下將按處理流程的順序說明上述各部分操作的細節。
加載-卸載部分10的加載器部分11具有針狀夾持器111，用於以其堆疊狀態保持待接受塗敷的多個盤。盤由插入其中心孔的針狀夾持器111的針111a保持。保持在針狀夾持器111的相鄰的盤之間插入有墊片，以便使相鄰的盤彼此間隔開。用於使盤堆上升和下降的升降器112裝在堆積的盤之下。水平調節是通過這一升降器112實現的，使得盤堆的最上面的盤能夠佔據預定的供給水平位置。
加載-卸載部分還裝有供給手柄13。這一供給手柄13有三個等間隔(即大約以120度間隔)放射狀伸展的臂。使用真空吸附等用於吸附和釋放盤的盤拾取機構裝在每一個臂的遠端的下側。供給手柄13設計成在一個裝置的控制部分(未示出)的預定控制下可圍繞其自身的軸13d運動。加載器11的針狀夾持器111中最上面的盤由供給手柄13的一個臂13a拾取，並移送到清潔器部分的轉盤22上的供給和釋放位置22A。這時，一個經過處理的盤能夠由另一個臂13b從轉盤22上的位置22A移送到卸載器部分的針狀夾持器115上。還有，另一個臂13c用於向卸載器部分的針狀夾持器115，移送插入在堆積在加載器部分的針狀夾持器111上的相鄰的盤之間的墊片。
上述供給手柄的操作細節在申請人的日本專利申請書No.11-289267中有說明。
移送到清潔器部分20的轉盤22上的盤進入清潔器24，同時通過轉盤的順時針旋轉而安放在轉盤上。清潔器24裝有鼓風機用於向盤的表面鼓吹清潔的空氣，並裝有真空抽吸裝置，用於抽吸由鼓風機的空氣鼓吹掉的灰塵之類的顆粒。能夠作出一種優選的設計，使得控制轉盤的轉速，從而盤在清潔器24中被移動時轉速可以較低，而有足夠的時間可以進行盤的清潔。還可以作出一種設計，以便進一步延長清潔時間，使轉盤22的旋轉在盤已經進入清潔器24的一個時間點一度停止，並使盤停留在清潔器24中達預定的時間，此後恢復旋轉。
雖然本實施例中，為了實現盤的充分清潔，用於傳送盤的轉盤22在速度上是被變化地控制的，從而延長盤停留在清潔器24中的時間，但如果不需要，轉盤可以設計為以恆定速度被驅轉。
當盤通過清潔器24併到達轉盤22上的遞送位置22B(即對供給和釋放位置22A旋轉180度的位置)時，則通過移送手柄部分30的移送手柄31使盤被移送到旋轉器位置。
移送手柄31結構上類似於上述供給手柄13，但是與具有三個臂的供給手柄13不同的是，移動手柄31有四個以等間隔(即以90度間隔)輻射伸展的臂31a，31b，31c和31d。通過真空吸附等用於吸附和釋放盤的盤拾取機構裝在每一臂的遠端的下側。移送手柄31設計為在設備控制部分的控制下可圍繞其軸(未示出)運動。
移送手柄31通過四個臂31a-31d一次實現盤在設備的各個位置之中運動。圖1所示的狀態表示移動手柄31的備用位置。從這一位置使移送手柄順時針旋轉45度，臂31a，31b，31c和31d進入分別拾取位於清潔器部分、旋轉器部分、主硬化UV輻射部分和膜厚檢查部分的盤。在這些位置，各個臂通過真空吸附拾取盤。此後，移送手柄31反時針旋轉90度。從而，位於清潔器部分的盤、位於旋轉器部分的盤、位於主硬化UV輻射部分的盤、以及位於膜厚檢查部分的盤一次分別被移動到旋轉器部分、主硬化UV輻射部分、膜厚檢查部分和清潔器部分，並在各個位置，臂釋放各盤。這樣，由移動送手柄31實現了在各個位置之中盤的同時移動。
從清潔器部分20移送到旋轉器部分40的盤在那裡受到旋轉塗敷。如所周知，不僅在藍色雷射盤中，而且一般在光碟中，在盤的中心形成有用於在盤安裝到盤驅動設備期間定中心用的孔(15φ)，並還有用於在注模期間用於夾持模壓器的一個溝槽等，因而，在盤基片的中心部分不形成塗敷膜(層)，並在其該部分保持基片為原樣。於是，在通過本發明的旋轉塗敷的情形下，也要安裝作為覆蓋盤的中心區的掩模部件的中心掩模，以防止在這區域形成透光樹脂膜。
圖2是部分為剖視的側視圖，表示旋轉器部分40的主要部分連同安裝在其上的盤和掩模。參見圖2，示出旋轉器部分40的旋轉器41和置於旋轉器41上的盤100，以及還有置於其上的掩模56。更具體地，旋轉器具有一個連接到未示出的可旋轉驅動源(馬達)上的旋轉器軸151，並可以高速圍繞垂直軸旋轉，以及一個旋轉器臺152固定在其上部分。旋轉器臺152的上部分製成為與盤100的直徑基本相同的盤形。
用於本實施例中的掩模在圖8中的剖視圖示出。掩模56具有用於覆蓋盤中心部分的下盤部分56c，以及從下盤部分56c的中心向上伸展的上圓柱部分56b。環形溝槽56a在下盤部分56c的底側形成。通孔56d通過上圓柱部分56b和下盤部分56c形成。
在旋轉器臺152的上表面中心部分設有環形凸起152a。環形凸起152a的外徑尺寸使其與盤的中心孔的內徑相適配，且安裝在旋轉器上的盤100由這一環形凸起152a定位並定心。而且，這一環形凸起152a配合進掩模56下側中形成的環形溝槽56a並使掩模定位。在旋轉器臺的上表面和緊靠在環形凸起152a的外側，一環形墊片153固定在旋轉器臺152並固定在旋轉器軸151上。當盤100要安裝在旋轉器臺152上時，盤100由墊片153在其內周部分上支撐。即，盤100和旋轉器臺152的大部分由墊片以間隙S彼此間隔開。
位於旋轉器臺上的盤100和掩模56由安裝在旋轉器臺上的真空吸附機構吸附並固定。旋轉器臺上盤100的吸附和掩模56的吸附是彼此分開進行的。換言之，在旋轉器中裝有兩個分開的吸附管路，使得能夠彼此獨立地控制各吸附。吸附盤和掩模的機構的細節將在稍後參照圖2說明。兩個分立的管路，即盤吸附真空管路160和掩模吸附真空管路165裝在旋轉器軸151中。
將首先說明盤的吸附。盤吸附真空管路160通過在旋轉器軸151中形成的第一鑽孔161與一個環形空間162連通。環形空間162是環繞旋轉器軸的一個環形空間，它限定在三個部件，即旋轉器臺152、旋轉器軸151及附連在旋轉器臺下部分的包封部件158之間。環形空間162通過從環形空間162向上進入旋轉器臺形成的第二個鑽孔163，與在旋轉器臺152的上部分形成的穿過墊片153的第三個鑽孔164連通。通過上述的管路，盤吸附真空管路160與在墊片153中形成的第三鑽孔連通，通過把盤吸附真空管路160抽為真空，盤100能夠被吸附在墊片153上。圖2中雖然只示出兩個鑽孔，即第二鑽孔163和第三鑽孔164，實際上在90度間隔的四個位置設有鑽孔。然而，吸附埠的數目不限於此，而是能夠適當地增加或減少，只要能夠實現有效的吸附即可。
現在將說明掩模的吸附。掩模吸附真空管路165通過在旋轉器軸151中橫向形成的第四鑽孔166與螺栓167中的垂直孔167a連通。螺栓167是用於把旋轉器臺152緊固到旋轉器軸151上的。螺栓167中垂直孔167a向螺栓上部分開口，因而掩模吸附真空管路165與緊靠在掩模下面的空間168連通。於是，如果掩模吸附真空管路165被抽為真空，則緊靠在掩模下面的吸附空間168壓力降低，且掩模能夠被吸附。
這樣，能夠通過分開的真空管路160和165彼此獨立地分別控制盤的吸附和掩模的吸附。
向旋轉器上的盤100供給和從其上移除掩模56是通過掩模供給和移除部分50實現的。掩模供給和移除部分50包括可圍繞其中心旋轉的盤形掩模儲存器55，位於掩模儲存器上以雙圓周分布的多個掩模56(在圖1的實施例中，總共示出24個掩模)，具有用於夾緊掩模的掩模夾頭的掩模移動臂51，用於在掩模儲存器55和旋轉器40之間往復移動掩模移動臂51的滾動絲槓(螺杆)52等。用於向盤供給塗敷材料(用於形成透光膜的可光硬化的樹脂)的配撒器整體安裝在掩模移動臂上。
圖3示出位於旋轉器40上的掩模移動臂51的遠端部分的構成。掩模移動臂51的遠端部分裝有用於在掩模圓柱部分56b夾緊掩模56的夾頭154，以及用於向盤供給光硬化樹脂的配撒器156。由於配撒器156與夾頭154一同裝設在掩模移動臂上，配撒器與由夾頭154向盤供給掩模的操作同時前進到盤上。因而，不必另外裝設用於前後移動配撒器的驅動源。夾頭154和配撒器156由一未示出的汽缸驅動，並作為一個單元可在基本上垂直的方向移動，從而它們接近在旋轉器臺上的盤100。
夾頭154有可由汽缸驅動而開閉的兩個夾爪，並能夠把掩模56的上圓柱部分56b在夾爪之間夾持/釋放。
這裡，將說明掩模供給和移除部分的操作。首先，掩模56的上圓柱部分56b由掩模移動臂51的遠端部分的夾頭154從掩模儲存器55夾緊並拾取。通過掩模移動臂沿滾動絲槓52的線性運動和掩模儲存器的旋轉的組合，夾頭154能夠拾取在掩模儲存器55上的任何掩模56。在掩模已經被拾取之後，滾動絲槓52被驅動而使掩模移動臂移動到旋轉器部分40，且由夾頭154夾持的掩模的中心被帶到與旋轉器臺的中心對準的位置。然後，夾頭154和配撒器156作為一個單元被降低，並且掩模56被置於盤100上，夾頭154被鬆開。
在掩模56已經置於盤100上之後，使真空從掩模吸附真空管路165作用，從而吸附掩模。這時，掩模吸附空間168(圖2)與設備之外的大氣連通，就是說通過掩模56的通孔56d向大氣開放。然而，只要掩模吸附真空管路165被抽真空，空間168就保持著比大氣壓為低的壓力，並因而掩模被吸附在盤上。
這種狀態下，處於其液相的光硬化樹脂通過在配撒器156遠端(頂端)的噴嘴157提供給安裝在盤上的掩模。圖4示出光硬化樹脂被釋放的情形。當提供完預定量的光硬化樹脂後，具有配撒器156和夾頭154的掩模移動臂51的遠端部分上升，且滾動絲槓52被驅動，從而從旋轉器40撤回掩模移動臂51。
在掩模移動臂51撤回之後(或之前或當撤回時)，旋轉器臺152被以高速驅動，從而進行旋轉塗敷操作，就是說，提供給中心部分的光硬化樹脂通過旋轉的離心力基本上均勻地分布到盤的整個上表面。
當通過旋轉器臺的旋轉樹脂塗敷開始之後經過預定的時間，且在盤上形成基本上均勻膜厚的樹脂層時，則通過邊緣清理部分60的邊緣清理器61實施把溢流到盤的外周邊部分的任何樹脂剝離的邊緣清理。邊緣清理器61可圍繞軸63在設備的水平面運動，附加在邊緣清理器61一端的刀片65通過邊緣清理器的搖動接近盤的外圓表面，並剝離從盤的外圓溢出的任何光硬化樹脂。
在這種盤邊緣清理之後，由暫時硬化UV輻射部分實施光硬化樹脂的暫時硬化。當旋轉停止時，通過旋轉塗敷在盤的表面均勻形成的樹脂膜，由於液體樹脂的表面張力失去了其膜厚的均勻性，並特別是出現有波紋的外周邊部分的非均勻性。而且樹脂的黏滯性越高，則膜厚的非均勻性變得越大。本發明中，為了防止這一點，無需在旋轉塗敷之後使旋轉器的旋轉停止，而是通過暫時硬化UV輻射部分施加UV光，從而實現樹脂層的暫時硬化。
現在參照圖5A和5B說明暫時硬化UV輻射部分70的細節。圖5A和5B是暫時硬化UV輻射部分的側視圖，並分別示出稍後將要說明的照射頭蓋罩已經升高的狀態和已經降低的狀態。暫時硬化UV輻射部分包括主體部分71，照射頭部分72，及用於把主體部分71與照射頭部分72連接在一起的連接圓柱體部分73。作為UV光源的超高壓汞燈(未示出)裝設在主體部分中。超高壓汞燈發射包括紫外線(UV)區波長的能夠硬化可UV硬化的樹脂的光。在主體部分71中還裝有聚光和投射光學系統(未示出)，並使來自超高壓汞燈的UV光聚光，且將其作為UV光束朝向連接圓柱體部分73投射。連接圓柱體部分73是一中空的圓柱體部件，且UV光束通過連接圓柱體部分並進入照射頭部分72。
照射頭部分72包含其中具有反射板171a的反射部分171，使從連接圓柱體部分的入射UV光束轉彎90度並將其向下反射。反射部分171由方形蓋罩172覆蓋。蓋罩172固定在可在軌道74上垂直運動的滑塊75上，並可隨著滑塊75運動，該軌道固定在主體部分71上。滑塊75由一汽缸驅動垂直運動。可直接定位滑塊75的振動吸收器177和178分別裝設在滑塊75運動範圍的上端和下端。
在把盤帶入和帶出旋轉器部分40期間，在向安裝在旋轉器部分中的盤100供給和移除掩模期間，以及在通過配撒器156向掩模提供光硬化樹脂期間，蓋罩172處於其運動範圍上端處的撤回位置，即其升高的位置(圖5A中所示的狀態)，從而不會妨礙這些操作。只有當對安裝在旋轉器部分40的盤100上通過旋轉塗敷施塗的光硬化樹脂層實施暫時硬化時，此蓋罩才運動到其下降的位置(圖5B所示的狀態)。實施暫時硬化的定時是如上述已經實施液態光硬化樹脂的旋轉塗敷，以及已經通過邊緣清理器實施邊緣清理之後立即進行的。
圓柱形外圓蓋罩173和圓柱形內圓蓋罩174彼此同心地裝設在蓋罩172的下部分。所作的設計使得當蓋罩172下降時，內圓蓋罩174的中心與在旋轉器臺上的盤100的中心彼此對正。當蓋罩172在其下降位置且向盤施加暫時硬化UV光時，通過照射頭的反射板171a向下反射的UV光束通過外圓蓋罩173與內圓蓋罩之間的環形空間，並向下作為有環形照射區的照射光出現。這一環形照射區的外徑設計為基本上與盤的外徑重合，而其內徑設計為基本上與掩模的外徑重合。這樣，UV光束的照射區基本上與整個的盤外側重合。
使用上述的結構，暫時硬化UV輻射部分照射的UV光不會施加到位於盤上的掩模。在旋轉塗敷期間，液態光硬化樹脂滴到掩模上，從而當UV光施加到掩模時，掩模上及掩模與盤之間邊界部分中的樹脂被硬化，從而使掩模的去除變得困難。為了防止這一點而形成這樣的設計，使得UV光不施加到掩模部分。通過上述的外圓蓋罩和內圓蓋罩提供環形照射區的技術不是限定性的，也可以採用通過某些方法用於防止UV光施加到掩模的其它措施。
通過這種暫時UV輻射部分的UV施加，是用於防止已塗敷在盤上的光硬化樹脂層因其表面張力而變得膜厚不均勻，因而它能夠簡單地半硬化樹脂層並降低材料的流動性到這樣的程度，使得不會發生因表面張力所致的膜厚的不均勻性。為此目的照射強度和照射時間要根據作為施塗到盤上的塗層的樹脂種類和膜厚而定。
在暫時硬化UV已經施加之後停止旋轉器的旋轉。然後，掩模56的真空吸附被釋放。本發明的掩模56具有一個通孔56d，因而如果停止對掩模吸附真空管路165抽真空一定時間，緊靠在掩模之下的吸附空間168成為與大氣壓等壓，並因而能夠移除掩模56而無需施加正壓力。另外，可以形成這樣的設計，即在停止對掩模吸附真空管路165抽真空後，通過真空管路165短時施加正壓。在這種情形下，由於掩模56形成有通孔56d，即使當正壓施加到吸附空間168時，空氣流通過通孔56d外流，因而不會引起在掩模和盤之間的邊界中的液體材料的濺(散)布問題。
在掩模的吸附被釋放之後，掩模56由掩模移動臂51從盤100上拾取並移送到掩模儲存器55。進而，在旋轉器152上的盤100的真空吸附被釋放，且盤由移送手柄部分30的臂31b拾取，並被移送到主硬化UV輻射部分80的位置80A。
主硬化UV輻射部分80有一UV施加單元81用於施加UV光，以及盤移動機構85用於線性移動盤100同時使盤旋轉。UV施加單元有一UV燈82，這是用於向下施加UV光的裝置。圖6是一側視圖，表示主硬化UV輻射部分的概貌。
圖7表示主硬化UV輻射部分80的盤移動機構85的主要部分，並是其從與圖6相差90度方向所見的側視圖。以下將參照圖6和7說明主硬化UV輻射部分的構成。盤移動單元包括一個用於夾持盤的主軸單元182，和一個用於線性移動主軸單元的伺服馬達驅動滾動絲槓單元180。從圖7可見，主軸單元182的殼體186以放在其中間的板187固定在滾動絲槓單元180的驅動螺母上。由一未示出的軸承可轉動地支撐的主軸183安裝在殼體186中。主軸183通過連接器(聯軸節)185連接到一個伺服馬達184，並由伺服馬達184旋轉驅動。主軸183的頂部用於裝入盤100的中心孔，並還裝有用於真空吸附盤100的機構。
使用上述機構，安裝在主硬化UV輻射部分80的主軸183上的盤100在由伺服馬達184驅轉的同時，能夠由滾動絲槓單元線性移動。
在塗敷在盤上的光硬化樹脂層進行主硬化的情形下，主硬化UV輻射部分控制盤100，使其通過UV施塗單元的照射區，同時使盤旋轉。在照射期間盤被驅轉，因而即使UV施加單元施加的光分布不均勻，由盤的每一部分接收的所施加的光量也能夠被均勻化。
由滾動絲槓單元對盤的線性移動的控制根據各種條件適當地確定，這包括樹脂硬化所必須的UV施加時間。例如，盤可以以恆定的速度在UV施加單元的照射區往返運動，或可以一度停止在照射區，或可以降低速度以便延長UV照射時間。
受到主硬化處理的盤100返回主硬化UV輻射部分80的盤移送位置80A，並被送到下一個處理步驟。還可以形成這樣的設計，使得完成主硬化處理之後，盤100被移送到主硬化UV輻射部分的位置80B(圖1)，並從那裡盤被移送到用於實施硬塗敷處理步驟(進一步向透明樹脂層施塗作為塗層的防護層的步驟)的分開的設備。
在完成主硬化處理之後返回到位置80A的盤100由移送手柄部分30的臂31C移送到膜厚檢查部分90。膜厚檢查部分測量盤的透光樹脂層的膜厚，以便檢查盤上塗敷的透光樹脂層的膜厚是否在預定範圍內。通過移送手柄部分的臂31C，盤100被置於膜厚檢查部分的位置90A處的可移動臺91上。可移動臺91沿單軸滾動絲槓單元93由這一單元93移動，並移動到作為膜厚測量裝置的雷射位移計95的緊下面。可移動臺91有驅轉置於其上的盤的功能，並把盤的旋轉與其線性運動通過滾動絲槓單元93組合起來，從而改變雷射位移計的測量點，並對盤在多個測量點實施膜厚測量。在一典型的例子中，對於七個輻射位置實現一個圓周上八點的測量。因而，測量點是8×7＝56個點。
經過膜厚測量的盤在處在可移動臺上的同時再次返回到位置90A，並在該位置，它由移送手柄部分30的臂31d傳送到清潔器部分20。然而，如果作為在膜厚檢查部分90的膜厚檢查的結果，發現塗敷沒有以適當的膜厚完成，則在從膜厚檢查部分90向清潔器部分移送過程中，由臂31d從真空吸附釋放劣質盤，且盤被輸送到劣質盤排出部分110。
從膜厚檢查部分90向清潔器部分20的位置22B移送的好盤(優質盤)通過轉盤22的旋轉移動到位置22A，並從這裡由供給手柄13放置到卸載器15的針狀夾持器115，使得針115a可以插配到盤的中心孔中。與加載器11的針狀夾持器同樣，卸載器15的針狀夾持器115裝有升降器116，並在盤堆積在針狀夾持器115時，升降器116下降，使得堆積的盤的最上面一個的水平(高度)總是不變。
當預定數目的已處理的盤堆積在卸載器15的針狀夾持器115上時，如圖1中所見，針狀夾持器115向左移動，使得堆疊的盤能夠從設備左端取出。
於是，根據本實施例的旋轉塗敷設備的操作周期終止。
實施旋轉塗敷設備的操作是在具有CPU的設備的控制部分(未示出)的控制之下全自動地進行的。
雖然以上已經說明了本發明的一個實施例，但本發明不限於這一實施例。
雖然上述實施例涉及藍色雷射拷貝盤的透光膜的旋轉塗敷，但是這不是限制性的，本發明可廣泛適用於對盤體旋轉塗敷諸如可輻射硬化的材料的液體材料。作為一個例子，本發明能夠適用於CD/CDRW/CDR保護層的塗敷，DVD保護層的塗敷，或各種硬塗層的旋轉塗敷處理，或進行該處理的旋轉塗敷設備。
而且，雖然本實施例中，作為塗層所施塗的樹脂是UV硬化樹脂，但是本發明並不限於此，而能夠適用於以各種輻射硬化材料對盤體進行旋轉塗敷，諸如紅外線硬化材料及其它光硬化材料，電磁波硬化材料，X射線硬化材料，電子射線硬化材料或超聲波硬化材料。本發明還能夠用於以各種材料對盤體進行旋轉塗敷。
雖然在所述實施例的旋轉塗敷設備中，暫時硬化UV輻射部分和主硬化UV輻射部分，作為用於使盤上的光(輻射)硬化材料硬化的光施加裝置分開裝設，並通過暫時硬化UV輻射部分實施用於半硬化的暫時硬化，以便降低旋轉器上的盤的光硬化材料層的流動性，之後通過旋轉器之外的主硬化UV輻射部分對光硬化材料層完全硬化，但是光硬化材料層可以在旋轉器上完全硬化，而不必分開提供主硬化UV輻射部分。
而且，本實施例中的掩模56形狀為具有下面的盤形部分和上面的從其中心部分向上延伸的圓柱形部分。雖然這一形狀適合於當掩模被操縱時，圓柱形部分能夠由結構簡單的夾頭夾緊，從而操縱掩模，但是本發明的掩模不限於這一形狀，而是還可以採用無圓柱部分的形狀，並例如通過真空吸附實施掩模的操縱。
而且，雖然本實施例中，在掩模移動臂上配撒器和用於夾持和移動掩模的機構是彼此整體裝設的，用於驅動掩模移動臂的驅動裝置是由滾動絲槓構成的，但這可以設計為由諸如氣缸等其它裝置移動。
本發明的方法和設備中當盤體要以輻射硬化材料旋轉塗敷時，作為對盤體的塗層所施塗的輻射硬化材料的流動性被降低，同時盤體不停止旋轉而是保持旋轉，因而即使盤體的旋轉停止，也決不會發生由於材料的波紋等所致的膜厚不均勻性。
而且，在本發明用於作為塗層向盤體施加的輻射硬化材料的硬化方法和設備中，使盤體通過輻射的施加區，並同時被驅轉，從而輻射能夠均勻地施加到整個盤體。
而且在本發明的旋轉塗敷設備中，旋轉器機構中用於真空吸附掩模的機構的吸附空間，通過掩模的通孔與外部大氣連通，因而如果停止對吸附空間抽真空後經過了預定的時間，吸附空間就與大氣壓等壓。這樣，掩模能夠易於從旋轉器上(從盤上)移除。另外，在停止對吸附空間抽真空之後通過短時施加正壓力，能夠使吸附空間與大氣壓等壓。即使當短時施加正壓時，因為吸附空間通過掩模的孔與外部大氣連通，故空氣流可通過該孔流出，因而掩模與盤之間邊界處的液體材料不會發生散布。如果使吸附空間與大氣壓等壓，則掩模能夠易於從旋轉器上(從盤上)移除。
而且在本發明的另一方面的旋轉塗敷設備中，配撒器結合在掩模供給和移除機構中，因此不必另外單獨裝設用於移動配撒器的驅動機構，從而設備能夠簡化。進而，能夠使配撒器的安裝空間變小，因而可在設備中提供剩餘的空間。
權利要求
1.一種用於實現旋轉塗敷的旋轉塗敷設備，其中一種液體材料提供到盤體中心附近，此後所述盤體被驅轉，且所述液體材料通過離心力被散布，從而在盤體上形成所述液體材料的塗敷膜，該設備包括用於夾持並驅轉盤體的旋轉器機構；用於掩蓋盤體以使得在盤體中心附近的一些區域上不會形成塗敷膜的掩模，所述掩模有一通孔穿過；以及用於向盤體提供所述掩模和從盤體移除所述掩模的掩模提供及移除機構；其中所述旋轉器機構具有一個用於真空吸附所述掩模的機構，並在所述盤體和所述掩模安裝在旋轉器機構上的狀態下，用於真空吸附所述掩模的機構的吸附掩模的空間通過所述掩模的通孔與外部大氣連通。
2.根據權利要求1的旋轉塗敷設備，其特徵在於，所述掩模具有用於覆蓋盤體的一個盤部分，一個從所述盤部分的中心部分向上延伸的掩模夾緊圓柱形部分，以及所述通孔通過所述盤部分及所述圓柱形部分延伸。
3.一種受到使用根據權利要求1或2的旋轉塗敷設備塗敷的盤體。
4.一種用在以液體材料旋轉塗敷盤體的設備中的掩模，該盤體安裝在用來驅轉盤體的旋轉器機構上，且該掩模用於掩蓋盤體，使得塗敷不會在盤體中心附近某些區域上發生，其特徵在於，所述掩模與裝有用於真空吸附掩模的機構的旋轉器機構一同使用，且所述掩模形成有一通孔，用於在所述盤體和所述掩模安裝在旋轉器機構上的狀態下，使用於吸附所述掩模的機構的吸附空間與外部大氣連通。
5.根據權利要求4的掩模，其特徵在於，一個用於覆蓋盤體的盤部分，以及一個從所述盤部分的中心部分上向延伸的掩模夾緊圓柱形部分，並且所述通孔通過所述盤部分和所述圓柱形部分延伸。
6.一種旋轉塗敷設備，它包括用於夾持並驅轉盤體的旋轉器機構；掩模提供和移除機構，用於向安裝在旋轉器機構上的盤體提供用來掩蓋盤體的掩模，使得在盤體中心部分附近的一些區域不會發生塗敷，並用於從盤體上移除掩模；以及用於向盤體提供作為塗層被施塗的液體材料的配撒器；其特徵在於，所述配撒器與所述掩模提供和移除機構結合在一起，並與掩模提供和移除機構一同前進到旋轉器機構上的一個預定位置和從該位置撤回。
7.根據權利要求6的旋轉塗敷設備，其特徵在於，所述掩模提供和移除機構包括一掩模移動臂，其上裝有用於夾持掩模的掩模夾持裝置以及所述配撒器，以及一個驅動機構，用於往復移動所述掩模移動臂，使得所述掩模夾持裝置和所述配撒器能夠前進到所述旋轉器機構和從其撤回。
8.根據權利要求7的旋轉塗敷設備，其特徵在於，所述驅動機構是一滾動絲槓機構。
9.根據權利要求7或8的旋轉塗敷設備，其特徵在於，所述驅動機構驅動所述掩模移動臂，使得掩模夾持裝置可在一個用於保持停用的掩模的掩模儲存器與所述旋轉器機構之間往復移動。
10.一種受到使用根據權利要求6到8任何一項的旋轉塗敷設備塗敷的盤體。
11.一種受到使用根據權利要求9的旋轉塗敷設備塗敷的盤體。
全文摘要
本發明涉及旋轉塗敷方法與設備，及用於該方法與設備的掩模。當使用可輻射硬化的液體材料通過旋轉塗敷在盤體上實現成膜時，在向安裝在用於驅轉盤體的旋轉器上的盤體的附近供給可輻射硬化的液體材料進行旋轉塗敷時，使盤體旋轉並通過離心力在盤體上散布液體材料，從而在盤體表面形成液體材料的塗層，在旋轉塗敷期間盤體旋轉停止之前，向盤體施加具有使可輻射硬化的液體材料硬化的作用的輻射，從而降低了作為向盤體的塗敷而施加的液體材料的流動性。
文檔編號B05D1/40GK1644247SQ20051000186
公開日2005年7月27日 申請日期2002年4月19日 優先權日2001年4月19日
發明者金子幸生, 野口榮作, 三船裕喜, 宇佐美守, 亞田智樹 申請人:Tdk株式會社