JP2003080130A - 塗布装置及び塗布方法 - Google Patents

塗布装置及び塗布方法

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JP2003080130A
JP2003080130A JP2001275425A JP2001275425A JP2003080130A JP 2003080130 A JP2003080130 A JP 2003080130A JP 2001275425 A JP2001275425 A JP 2001275425A JP 2001275425 A JP2001275425 A JP 2001275425A JP 2003080130 A JP2003080130 A JP 2003080130A
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head
droplets
coating apparatus
orifices
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Daisuke Matsushima
大輔 松嶋
Akihiro Shigeyama
昭宏 重山
Norio Toyoshima
範夫 豊島
Masahito Sawada
雅人 澤田
Hikari Sato
光 佐藤
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Toshiba Corp
Shibaura Mechatronics Corp
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Toshiba Corp
Shibaura Mechatronics Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は基板の板面に液滴を高密度に付着
させることができる塗付装置を提供することにある。 【解決手段】 基板Wを搬送しながら基板Wの板面にオ
リフィスから液滴Lを噴射して塗布する塗付装置におい
て、上記基板Wの搬送方向と直交する方向に沿って揺動
する揺動アーム8と、この揺動アームの長手方向ほぼ全
長にわたって設けられた複数のインクジェット方式のヘ
ッド13と、このヘッドに基板Wの搬送方向と直交する
方向に沿って所定間隔で穿設された複数のオリフィスと
を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は基板の板面に液滴
を噴射塗布する塗付装置及び塗布方法に関する。
【0002】
【従来の技術】たとえば、液晶表示装置や半導体装置の
製造工程においては、ガラス基板や半導体ウエハなどの
基板に機能性薄膜を形成するための成膜プロセスがあ
る。このプロセスでは、図7に示すように基板Wに液滴
Lを噴射してその板面に配向膜などの機能性薄膜を形成
する塗付装置が用いられることがある。
【0003】この塗付装置は、基板Wを所定方向に搬送
する搬送手段と、基板Wの上面側に配置されたインクジ
ェット方式の複数のヘッドを有し、これらヘッドには基
板Wの搬送方向に対して交差する方向に沿って一定の間
隔で複数のオリフィスが穿設されている。
【0004】上記各オリフィスからは液滴Lが基板Wに
向けて噴射される。各オリフィスから噴射された液滴L
はオリフィスの間隔とほぼ同じ間隔Pで基板Wに付
着することになる。
【0005】このとき、基板Wは所定の速度で搬送され
ているので基板Wの板面にはその搬送方向Xに沿って一
定の間隔Hで液滴Lが付着することになる。基板Wの板
面に付着した液滴Lは流動して基板Wの全面にわたって
付着するからこの基板Wの板面に機能性薄膜が形成され
るようになっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記液滴L
は上記オリフィスから比較的高い噴射周期で噴射するこ
とが可能であるから、液滴Lを基板Wの搬送方向に対し
て小さなピッチで設けることができる。
【0007】しかし、ヘッドに形成されるオリフィスの
ピッチは加工技術やヘッドの構成などから制限を受け、
あまり小さくすることができない。
【0008】そのため、図7に示すように基板Wの板面
に付着した液滴Lは、基板Wの搬送方向と交差する方向
において、上記オリフィスの間隔とほぼ同じ間隔P
となり、それ以上小さなピッチで付着させることができ
ないため、基板Wに付着した液滴Lの流動によって形成
される機能性薄膜の厚さが基板Wの全面にわたって均一
になり難いということがあった。
【0009】この発明は、基板の板面に均一な膜厚の機
能性薄膜を形成することができる塗付装置及び塗布方法
を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は搬送さ
れる基板の板面に対してインクジェット方式のヘッドに
設けられた複数のオリフィスから液滴を噴射塗布する塗
付装置において、上記オリフィスは基板の搬送方向と交
差する方向に沿って所定間隔で設けられているととも
に、上記ヘッドは上記基板の搬送方向と交差する方向に
沿って揺動可能に設けられていることを特徴とする塗付
装置にある。
【0011】請求項2の発明は上記ヘッドの揺動のスト
ロークは上記オリフィスのピッチ間隔のほぼ半分である
ことを特徴とする請求項1記載の塗付装置にある。
【0012】請求項3の発明は上記ヘッドの揺動周期は
上記オリフィスからの液滴の噴射周期の正の実数倍であ
ることを特徴とする請求項1記載の塗付装置にある。
【0013】請求項4の発明は上記ヘッドの揺動のスト
ロークエンドで上記オリフィスから液滴を噴射すること
を特徴とする請求項2記載の塗付装置にある。
【0014】請求項5の発明は搬送される基板の板面に
対してインクジェット方式のヘッドに設けられた複数の
オリフィスから液滴を噴射塗布する塗布方法において、
上記基板の搬送方向と交差する方向に上記ヘッドを揺動
させながら液滴を噴射することを特徴とする塗布方法に
ある。
【0015】この発明によれば、基板に液滴を噴射する
オリフィスを基板の搬送方向に交差する方向に揺動させ
るので、基板の板面に高い密度で液滴を付着させること
ができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながらこの発
明の一実施の形態について説明する。
【0017】図1と図2に示すこの発明の塗付装置はほ
ぼ直方体形状のベース1を有する。上記ベース1の下面
の所定位置にはそれぞれ脚2が設けられており、上記ベ
ース1を水平に支持している。
【0018】上記ベース1の上面の幅方向両端部には長
手方向に沿ってそれぞれ取り付け板3が固着されてい
る。各取り付け板3の上面の上記ベース1の幅方向内方
に位置する一端部には長手方向に沿ってそれぞれ断面ほ
ぼ矩形状のガイド部材4が固着されている。
【0019】この一対のガイド部材4の上面側にはテー
ブル5が水平に設けられている。このテーブル5はほぼ
矩形板状をしており、その下面の対向する一対の端部に
は断面ほぼL字状のスライド部材6が固着されている。
【0020】上記各スライド部材6は上記各ガイド部材
4とそれぞれ係合し、それによってテーブル5はベース
1の長手方向にスライド可能に支持されている。上記テ
ーブル5は図示しない駆動装置によって上記ガイド部材
4に沿って所定の速度で駆動されるようになっている。
【0021】上記テーブル5の上面には例えば静電チャ
ックや真空チャックのような保持手段によってガラス基
板や半導体ウエハなどの基板Wが着脱可能に保持される
ようになっている。
【0022】つまり、基板Wは上記テーブル5の上面に
保持されることで上記ベース1の上面側を長手方向に沿
って搬送されるようになっている。
【0023】上記ベース1の長手方向中途部には、上記
一対のガイド部材4を跨ぐ状態で門型に形成された支持
体7が立設されている。
【0024】この支持体7の上部には揺動アーム8が水
平に設けられている。図2と図3に示すように、この揺
動アーム8の一端は上記支持体7を構成する第1の支柱
部9の内側面に固着された支持部材10の支持部10a
にスライド可能に支持されており、他端は揺動駆動手段
としてのピエゾ素子11を介して上記支持体7の第2の
支柱部12の内側面に固着されている。
【0025】つまり、上記ピエゾ素子11に図示しない
制御装置から所望の電気信号を与えることによって、上
記揺動アーム8は基板Wの搬送方向に交差する方向、こ
の実施の形態では直交する方向に揺動するようになって
いる。
【0026】揺動アーム8の揺動のストロークはピエゾ
素子11に印加する電圧やピエゾ素子11の厚さなどに
よって設定することができる。
【0027】図1乃至図4に示すように上記揺動アーム
8の基板Wの搬送方向に対向する一側面にはその長手方
向ほぼ全長にわたって複数、この実施の形態では8つの
直方体状のインクジェット方式のヘッド13がその下面
を上記揺動アーム8の下面よりも下方へ突出させて設け
られている。複数のヘッド13がなす長さ寸法は、基板
Wの幅寸法とほぼ同等あるいはわずかに長く設定されて
いる。
【0028】上記各ヘッド13の下面には、図4に示す
ように上記基板Wの搬送方向と直交する方向に沿って所
定のピッチ間隔P、たとえば0.00002〜0.0
001m間隔で複数のオリフィス14が穿設されてい
る。これらオリフィス14からは基板Wの板面に機能性
薄膜としての、たとえば配向膜を形成する液滴Lを噴射
させることができるようになっている。
【0029】つまり、搬送される基板Wの板面にはその
搬送方向と直交する方向に揺動する複数のオリフィス1
4から液滴Lが噴射されるようになっている。
【0030】次に上記構成の塗付装置を使用する際の作
用について説明する。
【0031】基板Wをテーブル5の上面に保持したなら
ば、このテーブル5をベース1の長手方向に沿って所定
の速度で駆動する。基板Wが揺動アーム8に設けられた
ヘッド13の下方に到達したならば、ピエゾ素子11に
駆動信号を入力し、揺動アーム8を基板Wの搬送方向と
直交する方向に揺動させるとともに、各ヘッド13のオ
リフィス14から液滴Lを噴射させる。
【0032】それによって、基板Wの板面にはオリフィ
ス14の間隔、ヘッド13の揺動の距離と周期、オリフ
ィス14からの液滴Lの噴射周期及び基板Wの搬送速度
などの条件に応じて液滴Lを所望の分布密度で塗布する
ことができる。
【0033】たとえば上記オリフィス14からの液滴L
の噴射周期及び基板Wの搬送速度をそれぞれ0.005
sec及び0.1m/secとすると、図5に示すよう
にオリフィス14から噴射される液滴Lは基板Wの板面
にその搬送方向Xに沿って所定の間隔H、つまり0.0
0005m間隔で付着することになる。
【0034】また、上記ヘッド13に設けられたオリフ
ィス14のピッチ間隔Pを0.0001m、上記ヘッ
ド13の揺動のストロークPを上記オリフィス14の
ピッチ間隔Pのほぼ半分の0.00005m、揺動周
期を上記噴射周期の正の実数倍、たとえばほぼ2倍の
0.01sとして、上記ヘッド13の揺動のストローク
エンドにおいて上記オリフィス14から液滴Lを噴射す
るようにタイミングを合わせる。
【0035】それによって、基板Wの板面には液滴Lを
基板Wの搬送方向に直交するY方向に対して上記オリフ
ィス14のピッチ間隔Pのほぼ半分の間隔Pで、
しかも基板Wの搬送方向Xに対してHの間隔で千鳥状に
付着することができる。
【0036】このように、加工技術やヘッド13の構成
などから制限を受けてオリフィス14のピッチ間隔を小
さくすることができない場合でも、基板Wの板面に対し
て液滴Lを噴射するヘッド13を基板Wの搬送方向に直
交する方向に沿って揺動駆動することで、液滴Lを基板
Wの板面の全体にわたってオリフィス14の間隔P
りも高い密度で付着させることができる。
【0037】このため、基板Wの板面に付着した液滴L
が流動して形成される機能性薄膜の厚さを液滴Lの付着
密度に応じて均一にすることができる。
【0038】図6は、図5の場合と異なる条件で液滴L
を噴射させ、液滴Lの付着密度を高くした場合である。
すなわち、液滴Lの噴射周期を図5に示す噴射周期のほ
ぼ2倍である0.0025sec、上記オリフィス14
のピッチ間隔P、上記揺動アーム8の揺動のストロー
クをP、揺動周期を上記液滴Lの噴射周期の正の実数
倍、たとえばほぼ4倍の0.01secとし、上記ヘッ
ド13の揺動のストロークエンド及びストロークの途中
において上記オリフィス14から液滴Lを噴射するよう
にタイミングを合わせる。
【0039】それによって、図6に示すように各オリフ
ィス14からは一度の揺動の間に4回の液滴Lの噴射P
、P、P、Pが行われるので、基板Wの板面に
はその搬送方向に直交するY方向に対して上記ヘッド1
3の揺動のストロークPのほぼ半分の間隔Pで液滴
Lが付着することになる。つまり、基板Wの板面にはそ
の搬送方向Xに対して蛇行状に液滴Lが付着することに
なる。
【0040】その結果、基板Wの板面には液滴Lが図5
に示す場合よりもさらに高い密度で付着することになる
から、基板Wの板面には液滴Lの付着密度に応じてより
一層均一な厚さの機能性薄膜が形成されることになる。
【0041】なお、基板Wの搬送速度、液滴Lの噴射周
期、揺動アーム8の揺動周期および揺動のストローク
は、基板Wの板面に十分な密度で液滴Lを付着させるこ
とができれば、上記数値に限定されるものではない。ま
た、オリフィス14からの液滴Lの噴射は、上記ヘッド
13の揺動のストロークエンドにおいて必ずしもタイミ
ングを合わせなくてもよい。
【0042】また、基板Wの板面に形成する機能性薄膜
としては上記配向膜に限定されるものではなく、たとえ
ばレジスト、カラーフィルタや有機エレクトロニクスル
ミネッセンスなどであってもよい。
【0043】さらに、揺動駆動手段としてピエゾ素子を
用いたがピエゾ素子に代わり、カム機構などの他の手段
を用いるようにしても差し支えない。
【0044】
【発明の効果】この発明によれば基板の板面に高い付着
密度で液滴を付着させることができるので、基板の板面
に液滴の付着密度に応じた均一な厚さの機能性薄膜を形
成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施の形態に係る塗付装置の正面
図。
【図2】塗付装置の側面図。
【図3】揺動アームの支持構造の断面図。
【図4】ヘッドの下面図。
【図5】オリフィスを揺動させて搬送される基板に液滴
を付着させた状態の説明図。
【図6】図5に示す条件と異なる条件で基板に液滴を付
着させた状態の説明図。
【図7】オリフィスを揺動させずに搬送される基板に液
滴を付着させた状態の説明図。
【符号の説明】
3…取り付け板 4…ガイド部材 5…テーブル 6…スライド部材 7…支持体 8…揺動アーム 10…支持部材 11…ピエゾ素子 13…ヘッド 14…オリフィス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/027 H01L 21/30 564Z (72)発明者 重山 昭宏 神奈川県横浜市栄区笠間二丁目5番1号 芝浦メカトロニクス株式会社横浜事業所内 (72)発明者 豊島 範夫 神奈川県横浜市栄区笠間二丁目5番1号 芝浦メカトロニクス株式会社横浜事業所内 (72)発明者 澤田 雅人 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術センター内 (72)発明者 佐藤 光 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術センター内 Fターム(参考) 2H025 AA18 AB13 AB14 AB16 AB17 EA04 4D075 AC07 AC78 AC88 AC92 AC93 AC94 AC99 CA22 DA06 DB13 DC21 DC22 DC24 EA05 4F033 AA14 BA03 CA07 DA01 EA05 JA06 LA01 LA13 NA00 4F035 BA03 BA22 BC01 CA02 CA05 CB03 CB13 CB29 CC01 CD03 CD08 CD13 CD16 5F046 JA02 JA27

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 搬送される基板の板面に対してインクジ
    ェット方式のヘッドに設けられた複数のオリフィスから
    液滴を噴射塗布する塗布装置において、 上記オリフィスは基板の搬送方向と交差する方向に沿っ
    て所定間隔で設けられているとともに、上記ヘッドは上
    記基板の搬送方向と交差する方向に沿って揺動可能に設
    けられていることを特徴とする塗付装置。
  2. 【請求項2】 上記ヘッドの揺動のストロークは上記オ
    リフィスのピッチ間隔のほぼ半分であることを特徴とす
    る請求項1記載の塗付装置。
  3. 【請求項3】 上記ヘッドの揺動周期は上記オリフィス
    からの液滴の噴射周期の正の実数倍であることを特徴と
    する請求項1記載の塗付装置。
  4. 【請求項4】 上記ヘッドの揺動のストロークエンドで
    上記オリフィスから液滴を噴射することを特徴とする請
    求項2記載の塗付装置。
  5. 【請求項5】 搬送される基板の板面に対してインクジ
    ェット方式のヘッドに設けられた複数のオリフィスから
    液滴を噴射塗布する塗布方法において、 上記基板の搬送方向と交差する方向に上記ヘッドを揺動
    させながら液滴を噴射することを特徴とする塗布方法。
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