CN1840241A - 涂敷装置 - Google Patents

Abstract

一种涂敷装置，具有：储液罐(4)；载物台(5)，其保持基板(K)；涂敷头(6)，其具有开口部(621)，被架设在载物台的上方；输液泵，其将涂敷液导入涂敷头中；第一开闭阀(11)，其设置在输液泵的吸入口(C12)与储液罐之间，当进行吸入动作时成为打开状态，当进行排出动作时成为关闭状态；第二开闭阀(12)，其设置在输液泵的排出口(C13)与涂敷头之间，当进行排出动作时成为打开状态，当进行吸入动作时成为关闭状态；以及驱动装置(7)，其在使狭缝状的开口部与基板接近的状态下，使涂敷头与基板相对移动，输液泵具有膜状密封部件(F)，其密封泵体(C)与柱塞(P)之间的间隙(G)，可实现延长密封部件的寿命。

Description

涂敷装置

技术领域

本发明涉及一种涂敷装置，特别地，涉及一种适合在作为液晶基板制造工序之一的抗蚀液涂敷工序中使用的涂敷装置。

背景技术

迄今为止，在作为液晶基板制造工序之一的抗蚀液涂敷工序中，使用如图8所示的涂敷装置{参考专利文献日本特愿2004-058914(日本特开2005-246201)}。图8是现有的涂敷装置20的结构图。并且，对与后述的本发明的涂敷装置1相同的结构元素，以与涂敷装置1中的符号相同的符号来表示。

如图8所示，现有的涂敷装置20的结构包括：储液罐4、载物台5、涂敷头(日语：口金)6、涂敷头驱动装置7、输液泵80、第一开闭阀11、第二开闭阀12以及控制装置30等。在涂敷装置20中，伴随输液泵80中的柱塞P的往复驱动，通过使第一开闭阀11和第二开闭阀12交替开闭，将从吸入口81吸入的抗蚀液从排出口82排出。进而，在排出抗蚀液时，涂敷头驱动装置7使涂敷头6和玻璃基板K成为接近的状态，同时通过使涂敷头6向X方向移动，将从狭缝状的开口部621渗出的抗蚀液涂敷到玻璃基板K的表面。涂敷装置20中的输液泵80使用O型密封圈N来作为密封泵体83和柱塞P之间的间隙G的密封材料。

若使用上述输液泵80，由于在O型密封圈N与泵体83的内周面之间产生摩擦，所以O型密封圈N的磨耗较快。此外，有时还会产生颗粒。因此，必须频繁地更换O型密封圈N，存在着作业成本和零部件成本提高，并且由于生产线的临时中断而产生生产效率降低的问题。

发明内容

本发明鉴于上述问题而进行的，其目的在于提供一种涂敷装置，其具有将抗蚀液导入涂敷头的输液泵，并可以实现延长输液泵中密封部件的使用寿命。

为解决上述课题，本发明的第1方面的涂敷装置1具有：储液罐4，其存储涂敷液；载物台5，其保持作为涂敷对象的基板K；涂敷头6，其具有狭缝状的开口部621，并被架设在载物台5的上方；输液泵8，其通过使吸入动作和排出动作交替进行，从而将储液罐4内的涂敷液导入涂敷头6中；第一开闭阀11，其设置在输液泵8的吸入口C12与储液罐4之间，当进行上述吸入动作时成为打开状态，当进行上述排出动作时成为关闭状态；第二开闭阀12，其设置在输液泵8的排出口C13与涂敷头6之间，当进行上述排出动作时成为打开状态，当进行上述吸入动作时成为关闭状态；以及驱动装置7，其在使狭缝状的开口部621与基板K接近的状态下，使涂敷头6与基板K相对移动，其特征在于，上述输液泵8具有：泵体C，其具有吸入口C12与排出口C13；柱塞P，其设置为可沿泵体C的轴线J1方向在泵体C内部往复移动；膜状密封部件F，其用于密封泵体C与柱塞P之间的间隙G；柱塞驱动装置PD，其用于驱动柱塞P。

在本发明的第2方面的涂敷装置中，上述膜状密封部件F由挠性材料制成的盖状(cap)体构成，在将该盖状体的开口端部F2固定在泵体C的内周面上的状态下，用该盖状体的主体部F3包覆柱塞P，同时，在泵体C与柱塞P之间的间隙G中，通过在下侧折回形成的U字形折回部F1来密封该间隙G。

在本发明的第3方面的涂敷装置中，泵体C中的非接液室R2与真空泵9连接。

在本发明的第4方面的涂敷装置中，具有正压施加装置10，其将预定的正压施加到上述储液罐4内。

在本发明的第5方面的涂敷装置中，上述柱塞驱动装置PD以这样的速度来驱动柱塞P，即，使进行吸入动作时的柱塞P的移动速度比进行排出动作时的柱塞P的移动速度要低。并且，虽然在输液泵8的液室R1中涂敷液被压送，但如果以输液泵8作为基准进行观察的话，则为吸入涂敷液的形态，因此，在此处仍旧采用本发明第一方面的“吸入动作”这一表现。

在本发明的第6方面的涂敷装置中，上述柱塞驱动装置PD以这样的方式来驱动柱塞P，即，使进行吸入动作时的柱塞P在加速开始阶段的时间-速度之间的关系为大致呈S字的曲线形状。并且，虽然在输液泵8的液室R1中，涂敷液被压送，但如果以输液泵8作为基准进行观察的话，则为吸入涂敷液的形态，因此，在此处仍旧采用本发明第一方面的“吸入动作”这一表现。

在本发明的第7方面的涂敷装置中，上述输液泵8以其排出口C13设置在泵体C的顶部且泵体C的轴线J1与铅直轴平行的方式被立起设置并使用。

本发明的第8方面的涂敷装置，设置有涂敷液检测传感器D，其用于检测从膜状密封部件F泄漏的涂敷液，根据该涂敷液检测传感器D的检测信号，使第一开闭阀11成为关闭状态。

发明的效果

根据本发明，在具有将涂敷液导入涂敷头的输液泵的涂敷装置中，能够实现延长输液泵中密封部件的使用寿命。

根据本发明的第1、2方面，由于使用膜状密封部件F作为密封泵体C与柱塞P之间的间隙G的密封部件，因此，很少产生磨耗或颗粒。

根据本发明的第3方面，通过使非液室R2成为真空状态，从而使膜状密封部件F与柱塞P的外周面及泵体C的内周面之间的密接性变好，在膜状密封部件F上不会形成凹凸、皱褶、或者折痕等。

根据本发明的第4方面，流入到泵体C的液室R1中的涂敷液，由于通过正压施加装置10被加压，因此，可以对在柱塞P向进行吸入动作侧移动时液室R1内产生的压力减小给予补偿。从而，由于不会在液室R1内产生变化率较大的瞬时压力变动，因此防止对膜状密封部件F施加不合理的压力，可以实现延长膜状密封部件F的寿命。

根据本发明的第5、6方面，柱塞P由于在进行吸入动作时平稳地下降，所以不会在液室R1内产生变化率较大的瞬时压力变动。因此，可以防止对膜状密封部件F施加不合理的压力，能够实现延长膜状密封部件F的寿命。

根据本发明的第7方面，气泡容易从排出口C13逸出，气泡成为深入U字形折回部F1的底部停留的状态，或者成为接触于U字形折回部F1的底部上的状态的情况将变得非常少。因此，不会在膜状密封部件F的接受液体部产生局部的压力变动，根据该点，也能够实现延长膜状密封部件F的寿命。

根据本发明的第8方面，在膜状密封部件F由于老化劣化等主要因素而破裂的情况下，由于涂敷动作临时中断，因此，可以防止将泄漏的抗蚀液吸入真空泵9内。

附图说明

图1是表示本发明的涂敷装置的外观的立体图。

图2是涂敷装置的结构图。

图3是输液泵的正面的局部剖面图。

图4是表示膜状密封部件的外观的立体图。

图5是表示柱塞驱动装置将柱塞从上死点朝向下死点的方向驱动时的时间-速度的关系的曲线图。

图6是表示涂敷动作流程的流程图。

图7是进行涂敷动作时的第一开闭阀和第二开闭阀的开闭状态与液室内的压力与柱塞速度之间的关系的曲线图。

图8是现有的涂敷装置的结构图。

具体实施方式

下面参考附图，对实施本发明的最佳方式进行说明。

图1表示本发明的涂敷装置1的外观的立体图，图2是涂敷装置1的结构图，图3是输液泵8的正面的局部剖面图，图4是表示膜状密封部件F的外观的立体图，图5是表示柱塞驱动装置PD将柱塞P从上死点朝向下死点的方向驱动时的时间-速度的关系的曲线图。并且，图3(A)表示柱塞P处于下死点的状态、图3(B)表示柱塞P处于上死点的状态。

如图1、2所示，涂敷装置1的结构包括：基台2、控制装置3、储液罐4、载物台5、涂敷头6、涂敷头驱动装置7、输液泵8、真空泵9、加压泵10、第一开闭阀11以及第二开闭阀12等。从配设在涂敷装置1的横侧(在图1中，为涂敷装置1的左侧或右侧)的未图示的机械手中接收玻璃基板K，对玻璃基板K涂敷抗蚀液。

基台2具有作为支撑涂敷装置1的各结构部的台座的作用，主要由石材构成。选取石材是为了将伴随温度变化产生的变形抑制到最小限度。

控制装置3是所谓NC控制器，其通过预先安装的程序，可控制涂敷装置1中的各结构部分的动作，以使涂敷装置1进行预定的涂敷动作。

储液罐4是用于贮存预定量的抗蚀液的密封罐，通过配管，分别连接到加压泵10、排气阀41以及第一开闭阀11。储液罐4的内部，通过加压泵10，就可加压到0.1MPa的程度。

载物台5具有载物面，其可放置作为涂敷对象的玻璃基板K，并确保充分的平面度，其与基台2同样地由石材构成。在其表面上贯穿设置有多个小直径的贯通孔，它们用于吸附保持玻璃基板K，同时，还设置有可从表面出没的多根升降销，其用于在接收或送出玻璃基板K时，使该玻璃基板K升降。

涂敷头6由通过涂敷头支持部(gantry龙门架)61架设在载物台5上的方柱状的金属体构成，沿中央的长度方向形成有用于渗出抗蚀液的狭缝状的开口部621。

涂敷头驱动装置7由设置在基台2上的线性电动机71和设置在涂敷头支持部61上的线性伺服电动机72等构成，该涂敷头驱动装置7可驱动涂敷头6分别沿图中的X、Z方向进行直线运动。

如图3所示，输液泵8具有泵体C、柱塞P、膜状密封部件F以及柱塞驱动装置PD，并且输液泵8在立起设置的状态(亦即，使泵体C的轴线J1与铅直轴平行的状态)下使用。

泵体C包括：大致呈杯形的上侧盖体C1，其具有耳部C11；大致呈杯形的下侧盖体C2，其同样具有耳部C21。上侧盖体C1与下侧盖体C2，在各自的耳部C11与耳部C21之间夹持膜状密封部件F的开口端部F2，在该状态下，通过用螺栓M1紧固该耳部C11和耳部C21，由此就可以一体地形成泵体主体。在上侧盖体C1与膜状密封部件F之间形成液室R1，在下侧盖体C2与膜状密封部件F之间形成真空室R2。在真空室R2中，设有液检测传感器D，用于检测抗蚀液的泄漏。

在上侧盖体C1上，贯穿设置吸入口C12与排出口C13。吸入口C12与上侧盖体C1的法线方向平行地贯穿设置在上侧盖体C1的侧面，并贯穿设置在当柱塞P到达上死点位置时，在泵体C与柱塞P之间形成间隙G的范围内。排出口C13沿与轴线J1平行的方向，贯穿设置在上侧盖体C1的顶部。

在下侧盖体C2上，贯穿设置真空引气口C22以及杆孔C23。真空引气口C22通过配管连接到真空泵9。杆孔C23被设置为可使柱塞P的杆P3滑动地贯通的贯通孔，并贯穿设置在下侧盖体C2的底部。

柱塞P具有：柱塞头P1、座板P2以及杆P3。由膜状密封部件F包覆的柱塞头P1，借助于座板P2并通过螺栓M2与杆P3连接。穿过杆孔C23的杆P3的另一端连接到柱塞驱动装置PD。

膜状密封部件F由挠性材料制成的盖状体构成。作为挠性材料，例如，可使用在强力的聚酯布上覆盖橡胶后的材料，膜状密封部件F如下述那样密封间隙G。亦即，在将该开口端部F2固定在泵体C的内周面的状态下，通过该盖状体的主体部F3，包覆柱塞P的上部。进而，在泵体C与柱塞P之间的间隙G中，通过在下侧折回，形成剖面视图为U字形的U字形折回部F1，通过该U字形折回部F1，密封间隙G。U字形折回部F1在柱塞P的往复驱动的同时，沿与该驱动方向相同的方向，在间隙G中移动。此时，由于U字形折回部F1要滚动着在间隙G中移动，因此，既减小了磨耗损失，而且液体或气体也没有泄漏。

柱塞驱动装置PD构成为，包括：伺服电动机，其具有旋转驱动轴；以及滚珠丝杠，其将该旋转驱动轴的旋转运动变换为直线运动。其动作可通过编入控制装置3中的程序进行控制。如图5所示，当从上死点向下死点驱动柱塞P时，柱塞驱动装置PD被控制成在该加速开始阶段中的时间-速度的关系成为大致呈S字曲线形状。

第一开闭阀11被设置在储液罐4与输液泵8的吸入口C12之间，并被控制成，在进行输液泵8的吸入动作时，使其成为打开状态，在进行输液泵8的排出动作时，使其成为关闭状态。此外，液检测传感器D根据检测涂敷液时的信号而控制第一开闭阀11成为关闭状态。第二开闭阀12设置在涂敷头6与输液泵8的排出口C13之间，并被控制成，在进行输液泵8的吸入动作时使其成为关闭状态，在进行输液泵8的排出动作时使其成为打开状态。

其次，对如上结构的涂敷装置1的涂敷动作进行说明。

图6是表示涂敷动作流程的流程图。图7是涂敷动作时的第一开闭阀11和第二开闭阀12的开闭状态与液室R1内的压力与柱塞P的速度之间的关系曲线图。并且，在图5、7中，横轴是时间轴。此外，将柱塞P从上死点朝向下死点的方向移动的速度作为正方向。

如图6所示，涂敷动作通过初始状态设定步骤S1、基板保持步骤S2、液体吸入步骤S3、液体排出步骤S4、涂敷头驱动步骤S5、以及送出基板步骤S6进行。

在初始状态设定步骤S1中，在储液罐4中贮存的抗蚀液，通过加压泵10被加压到大约0.1MPa的程度，同时，通过排气阀41，进行预定时间的排气。此外，输液泵8的真空室R2，通过真空泵9被真空减压到80kPa的程度。通过使真空室R2成为真空状态，膜状密封部件F与柱塞头P1的外周面，以及与泵体C的内周面之间的密接状态变好，在U字形折回部F1上，不会形成凹凸、皱褶、或者折痕等。

在基板保持步骤S2中，首先，载物台5使升降销上升，接受从机械手送入的玻璃基板K。继而，使升降销下降，通过在吸附孔中产生负压，使玻璃基板K被吸附保持在载物台5上。

在液体吸入步骤S3中，如图7中的T1部分所示，首先，第二开闭阀12通过来自控制装置3的指示，成为关闭状态，继而，第一开闭阀11成为打开状态。继而，柱塞驱动装置PD从上死点向下死点驱动柱塞P。此时，在液室R1内，通过第一开闭阀11流入来自吸入口C12的抗蚀液。

已流入的抗蚀液通过加压泵10而被加压，因此，可以对伴随柱塞P的下降所引起的液室R1的压力的减小给予补偿。因此，不会产生液室R1的急剧的压力变动。因此，在膜状密封部件F的U字形折回部F1中，不会产生不稳定的形状变化。U字形折回部F1可以在完好地保持U字形的状态下，在间隙G中移动。从而，可以防止对膜状密封部件F施加不合理的力，能够实现延长膜状密封部件F的寿命。

假如，在没有通过加压泵10进行加压的情况下，伴随液室R1内的急剧的压力变动，U字形折回部F1成为不稳定的形状。例如，在柱塞P开始下降的瞬间，由于抗蚀液因惯性而没有立即流入液室R1，就会产生液室R1的压力瞬间急剧下降、然后又马上急剧上升的现象(参考图7中的T3部分的虚线)。通过该现象，液室R1与真空室R2之间的压差就会临时变小，就会在U字形折回部F1上形成凹凸、皱褶、或者折痕等。一旦形成这样的变形部分，就较难恢复，伴随柱塞P的往复次数的增加，不久就会在该部分产生磨耗或龟裂，成为缩短膜状密封部件F的寿命的重大要因。

柱塞驱动装置PD当从上死点向下死点驱动柱塞P时，则按照如图5所示的加速度特性进行驱动。亦即，在该加速开始阶段的时间-速度的关系成为大致呈S字的曲线形状。由于柱塞P的下降速度比上升速度要低且以很小的加速度，平稳地进行下降，所以，在液室R1中，就不会产生变化率较大的瞬间压力变动。

因此，在膜状密封部件F的U字形折回部F1上，不会产生不稳定的形状变化。U字形折回部F1可以在完好地保持U字形的状态下，在间隙G中移动。从而，可以防止对膜状密封部件F施加不合理的力，可以实现延长膜状密封部件F的寿命。

当开始加速后的柱塞P达到预定的速度时，如图5、7的T4部分所示，在预定时间内保持该速度。当柱塞P接近下死点时，该减速开始阶段的时间-速度的关系成为与加速开始阶段对称形状的大致呈S字的曲线形状。

在液体排出步骤S4中，如图7的T2部分所示，首先，第一开闭阀11根据来自控制装置3的指示，成为关闭状态，继而，第二开闭阀12成为打开状态。柱塞驱动装置PD从下死点向上死点驱动柱塞P，从排出口C13排出抗蚀液。当柱塞P从下死点向上死点移动时，其加速开始阶段的时间-速度的关系成为具有一定倾斜度的直线形状。当柱塞P到达预定的速度时，在预定时间内保持该速度。当柱塞P接近上死点时，在该减速开始阶段中的时间-速度的关系成为与加速开始阶段对称形状的、具有一定倾斜度的直线形状。从排出口C13排出的抗蚀液，通过第二开闭阀12被导入涂敷头6。

排出口C13，由于沿平行轴线J1的方向贯穿设置在上侧盖体C1的顶部，因此，液室R1内的气泡容易从此处逸出。亦即，可以防止气泡的滞留，基于此点也可以实现延长膜状密封部件F的寿命。其原因如下。即，由于抗蚀液在吸入动作时的减压作用、或抗蚀液的并不充分的排气，有时液室R1中的抗蚀液含有气泡。在该气泡深入U字形折回部F1的底部停留的状态下，或者在接触在U字形折回部F1的底部上的状态下，在膜状密封部件F的接液部就会产生局部的压力变动，U字形折回部F1就会在不能保持均匀表面的状态下进行移动，在U字形折回部F1上产生磨耗或龟裂，成为缩短膜状密封部件F的寿命的重大要因。

此外，在膜状密封部件F由于老化劣化等主要因素而破裂的情况下，由于设置在真空室R2内的液检测传感器D检测出抗蚀液的泄漏，控制装置3根据该检测信号，立即使第一开闭阀l1成为关闭状态，临时中断涂敷动作，因此，可以防止泄漏的抗蚀液被真空泵9吸入。

在涂敷头驱动步骤S5中，涂敷头驱动装置7首先将涂敷头6驱动到接近玻璃基板K的位置，继而，将涂敷头6从涂敷开始位置X1朝向涂敷结束位置XE，按等速度进行驱动。此时，来自狭缝状的开口部621的抗蚀液渗出，并伴随涂敷头6的移动，在玻璃基板K的表面上涂敷抗蚀液。若涂敷结束，使涂敷头6停止在涂敷结束位置XE，使第二开闭阀12成为关闭状态。进而，使涂敷头6的调转移动方向，在到达待机位置X0的时点停止下来。

在送出基板步骤S6中，通过破坏在载物台5中吸附孔的真空压，使玻璃基板K从吸附状态释放出来。进而，使升降销上升，将涂敷完成后的玻璃基板K送出给机械手。之后，从机械手接受新的玻璃基板K，直到完成预定块数的涂敷为止(在步骤S7的“是”)，都按照与上述同样的步骤来进行涂敷动作。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但在上面公开的实施方式，只不过是示例而已，本发明的范围并不仅限于这些实施方式。本发明的范围由权利要求的范围加以界定，进而，还应当包含与权利要求范围等价的意义和范围内的所有的变更。

Claims (8)

1.一种涂敷装置，具有：储液罐，其存储涂敷液；载物台，其保持作为涂敷对象的基板；涂敷头，其具有狭缝状的开口部，被架设在载物台的上方；输液泵，其通过使吸入动作和排出动作交替进行，从而将储液罐内的涂敷液导入涂敷头中；第一开闭阀，其设置在输液泵的吸入口与储液罐之间，当进行上述吸入动作时成为打开状态，当进行上述排出动作时成为关闭状态；第二开闭阀，其设置在输液泵的排出口与涂敷头之间，当进行上述排出动作时成为打开状态，当进行上述吸入动作时成为关闭状态；以及驱动装置，其在使狭缝状的开口部与基板接近的状态下，使涂敷头与基板相对移动，其特征在于，上述输液泵具有：泵体，其具有吸入口与排出口；柱塞，其设置为可沿泵体的轴线方向在泵体内部往复移动；膜状密封部件，其用于密封泵体与柱塞之间的间隙；以及柱塞驱动装置，其用于驱动柱塞。

2.如权利要求1所述的涂敷装置，其特征在于，上述膜状密封部件由挠性材料制成的盖状体构成，在将该盖状体的开口端部固定在泵体的内周面上的状态下，用该盖状体的主体部包覆柱塞，同时，在泵体与柱塞之间的间隙中，通过在下侧折回形成的U字形折回部来密封该间隙。

3.如权利要求1或2所述的涂敷装置，其特征在于，泵体的非接液室与真空泵连接。

4.如权利要求1至3中任何一项所述的涂敷装置，其特征在于，具有正压施加装置，其将预定的正压施加到上述储液罐内。

5.如权利要求1至4中任何一项所述的涂敷装置，其特征在于，上述柱塞驱动装置以这样的速度来驱动柱塞，即，使进行吸入动作时的柱塞的移动速度比进行排出动作时的柱塞的移动速度要低。

6.如权利要求1至5中任何一项所述的涂敷装置，其特征在于，上述柱塞驱动装置以这样的方式来驱动柱塞，即，使进行吸入动作时柱塞在加速开始阶段的时间—速度之间的关系为大致呈S字的曲线形状。

7.如权利要求1至6中任何一项所述的涂敷装置，其特征在于，上述输液泵以其排出口设置在泵体的顶部且泵体的轴线与铅直轴平行的方式被立起设置并使用。

8.如权利要求1至7中任何一项所述的涂敷装置，其特征在于，设置有涂敷液检测传感器，其用于检测从上述膜状密封部件泄漏的涂敷液，根据该涂敷液检测传感器的检测信号，使第一开闭阀成为关闭状态。

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