JP2003284993A

JP2003284993A - 回転式塗布装置とその容器及びその容器の開閉方法

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Publication number: JP2003284993A
Application number: JP2002093471A
Authority: JP
Inventors: Koichi Sugano; 菅野　　孝一; Takashi Yaguchi; 矢口　　孝
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2003-10-07
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: JP4004319B2

Abstract

(57)【要約】【課題】インク塗布終了後のカップ開放時に、カップ
内に流入する気流による基板塗布面への異物付着を防い
で、製品の品質向上を図る。【解決手段】基板１の上に塗布液体を滴下して回転す
ることにより塗布液体を基板上に拡散させる装置の容器
として、基板を覆う第１の容器１０と、第１の容器の外
側から覆う第２の容器２０と、液体塗布後、第２の容器
が開き始めた一定時間後に第１の容器が開き始めるよ
う、第１の容器と第２の容器の間のスライドを一定範囲
に規制する係合部３０を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、塗布液体を基板上
に滴下して回転させ、遠心力により拡散して塗布膜を形
成する回転式塗布装置とその容器及びその容器の開閉方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、カラーフィルタなどの製造ライン
等においては、薄く均一な塗装面を得るために、スピン
ナ又はホエラといわれる回転式塗布装置が用いられる。
その代表的なものは、一般的にスピンコータと言われて
いる。図７及び図８は、このようなスピンコータの例を
中心軸を含む面で切断して示した断面図である。図７
は、インキが塗布される基板１が収容され、その上下を
覆う容器（インナーカップ）１１０と、その外側を上下
から覆う容器（アウターカップ）１２０の２つのカップ
が閉じている状態を示す。図８は、基板上へのインク塗
布を終了し、インナーカップ１１０とアウターカップ１
２０を開放した直後の状態を示している。

【０００３】インナーカップ１１０は、インキを塗布し
たい基板１と共に回転するカップである。カップ内に基
板１を出し入れするために、通常は上下２枚の上インナ
ーカップ１１１と下インナーカップ１１２により構成さ
れ、上下に別れて開くようになっている。２枚のカップ
の間は、塗布回転時には端部円周上の数ヶ所に設置され
たスペーサ１１５により、周辺部の開口の高さは、通常
１〜２ｍｍ程度で小さく保持されている。また、基板１
の出し入れするときには、上インナーカップ１１２が上
に逃げることにより開口の高さが大きくなる。

【０００４】アウターカップ１２０は、インナーカップ
１１０の外側に設置された回転しないカップである。主
として遠心力によりインナーカップ１１０より飛び出し
たインキを、さらにその外側に飛び出さないようにする
ためのものである。このアウターカップ１２０は、イン
ナーカップ１１０と同様に、上下２枚の上アウターカッ
プ１２１と下アウターカップカップ１２２により構成さ
れ、基板１の出し入れの際には、上アウターカップ１２
１が上昇して開口する。

【０００５】下インナーカップ１１２は、図示しない駆
動機構に接続されており、塗布動作中は回転動作をして
いる。また、上インナーカップ１１１は、スペーサ１１
５を介して下インナーカップ１１２から駆動力を伝達さ
れ回転する。このスピン回転の遠心力により、基板１上
に滴下した図示しない塗布インキを基板１の表面に拡散
させている。

【０００６】通常、スピン回転中は、遠心力によりスピ
ンコータ内に飛散した塗布インキを回収するために、ブ
ロア等を使用してインク微粒子の混じった内部空気を排
出している。この排気により、カップ内部は負圧とな
る。図中の１２２ａ、１２２ｂは、スピンコータ内の空
気を吸引するための孔である。なお、図では、スピン回
転を与える駆動装置、空気吸引装置、カップ開閉装置な
ど、容器以外のものは省略してある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の機構で
は、塗布動作が終了しカップの回転が停止すると、図７
の状態でインナーカップ１１０が停止する。その後、図
８のように、カップを開放する動作が始まると、カップ
内部が負圧となっているため、外部から空気を吸いこ
む。しかもこのとき、インナーカップ１１０がアウター
カップ１２０と同時に開放し始めるため、外部より吸い
こまれた空気は、基板１上面のに流れ込む。図８の矢印
（点線）は、スピン回転終了後のカップ開放時に生じた
気流の様子を示すものである。

【０００８】クリーンルーム等の発塵量の少ない環境に
おいても、完全に異物浮遊を防止することは困難であ
る。吸い込まれた空気に異物が混じっていれば、インナ
ーカップ１１０及びアウターカップ１２０を同時に開け
ると、この気流に乗って異物がインナーカップ１１０内
の基板１の表面にも接近し、基板１上のインク塗布面に
触れて付着する。そこで、折角平滑に仕上げた塗布面を
汚し、異物付着による突起不良を発生し、製造の歩留ま
りを低下させる、という問題が発生する。

【０００９】本発明の課題は、基板上のインク塗布終了
後のカップの開放時に、基板塗布面が汚れるのを極力少
なくして、この工程における基板の性能劣化を防ぎ、製
品の歩留りを向上させるような、回転式塗布装置とその
容器及びその容器の開閉方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、液体が塗布されるべき基板
（１）の上下から覆い開閉が可能で、前記基板（１）上
に塗布液体を滴下し前記基板（１）を回転することによ
り前記塗布液体を拡散させて塗布膜を形成させるための
第１の容器（７１、７２）と、前記第１の容器（７１、
７２）の上下から覆い開閉が可能な第２の容器（８１、
８２）と、前記第１の容器（７１、７２）の開閉を駆動
する第１の駆動部（６２）と、前記第２の容器（８１、
８２）の開閉を駆動する第２の駆動部（６１）と、前記
第１の駆動部（６２）及び前記第２の駆動部（６１）を
それぞれ異なるタイミングで別個に制御することができ
る制御部（６０）と、を含む回転式塗布装置である。

【００１１】請求項２の発明は、液体が塗布されるべき
基板（１）上に塗布液体を滴下し、前記基板（１）を回
転することにより前記塗布液体を拡散させて塗布膜を形
成する回転式塗布装置の容器であって、前記基板（１）
の上下から覆い開閉が可能な第１の容器（１０）と、前
記第１の容器（１０）の上下から覆い開閉が可能な第２
の容器（２０）と、前記第１の容器（１０）と前記第２
の容器（２０）をスライド自由に係合させるとともに、
容器開放時に一方（２０）が他方（１０）を規制して相
対関係位置を変えさせることにより前記第２の容器（２
０）が開き始めてから一定時間後に前記第１の容器（１
０）が開き始めるよう係合する係合部（３０）と、を備
えることを特徴とする回転式塗布装置の容器である。

【００１２】請求項３の発明は、請求項２に記載の回転
式塗布装置の容器において、前記係合部（３０）は、前
記第２の容器（２０）の開く動作と前記第１の容器（１
０）の開く動作の時間差を調整することができる係合部
（３０）であることを特徴とする回転式塗布装置の容器
である。

【００１３】請求項４の発明は、請求項２又は請求項３
に記載の回転式塗布装置の容器（１０、２０、３０）
と、前記容器の開閉を駆動する駆動部（５１）と、前記
駆動部（５１）を制御する制御部（５０）と、を含むこ
とを特徴とする回転式塗布装置である。

【００１４】請求項５の発明は、液体が塗布されるべき
基板（１）の上下から覆い開閉が可能な第１の容器（１
０）と、前記第１の容器（１０）の上下から覆い開閉が
可能な第２の容器（２０）とを備え、前記基板（１）上
に塗布液体を滴下し、前記基板（１）を回転することに
より前記塗布液体を拡散させて塗布膜を形成する回転式
塗布装置の容器を開閉する方法であって、前記塗布液体
を基板（１）上に拡散させた後の容器開放動作時に、前
記第２の容器（２０）が開き始めてから一定時間後に前
記第１の容器（１０）が開き始めることを特徴とする回
転式塗布装置の容器開閉方法である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面等を参照して、本発明
の実施の形態について、さらに詳しくに説明する。本実
施形態では、容器内に基板１を回転自在に支持し、その
上下を覆う第１の容器であるインナーカップ１０と、イ
ンナーカップ１０の外側の上下を覆う第２の容器である
アウターカップ２０のそれぞれの開閉動作に時間差を設
けることにより、カップ開時の気流により巻き込んだ異
物をインナーカップ１０内部の基板面に持ちこむことを
防止している。

【００１６】図１は、本発明の回転式塗布装置の容器の
一実施形態を示す斜視図である。本実施形態の回転式塗
布装置の容器は、上記時間差を設けるために、インナー
カップ１０とアウターカップ２０の間を係合する係合部
３０を備えている。係合部３０は、インナーカップ１０
の上部を回転自在に支持するとともに、係合する両者
を、上下方向の一定範囲内に限定し相対的にスライドさ
せるものである。

【００１７】図１では、内部構造を判りやすくするた
め、インナーカップ１０及びそれと共動する係合部３０
の一部（軸回りの１／４の部分）を切除してある。ま
た、アウターカップ２０及びそれと共動する係合部３０
の一部（軸回りの１／２の部分）を切除してある。図２
は、図１の実施形態を中心軸を含む垂直な面で切断した
断面図である。インナーカップ１０は、インク等の図示
しない塗布液を塗布しようとする基板１を載せるための
下インナーカップ１２と、その上を覆う上インナーカッ
プ１１とで構成されている。

【００１８】下インナーカップ１２の下面中央には、下
回転軸１４が固定されている。下回転軸１４は、上端部
に鍔１４ａを有し、鍔１４ａによって下インナーカップ
１２に固定され、インナーカップ１０が回転する場合の
下側の軸となる上インナーカップ１１の上面中央には、
上回転軸１３が固定されている。上回転軸１３は、下端
部に鍔１３ａを有し、中心部に上下に長い孔１３ｂのあ
る略円筒状で、鍔１３ａによって上インナーカップ１１
に固定され、インナーカップ１０が回転する場合の上側
の軸となる。

【００１９】アウターカップ２０は、下インナーカップ
１２のさらに下側を覆う下アウターカップ２２と、上イ
ンナーカップ１１のさらに上側を覆う上アウターカップ
２１で構成されている。下アウターカップ２２の中心部
には、下回転軸１４を貫通させる孔２２ａが設けられて
いる。孔２２ｂは、インナーカップ１０とアウターカッ
プ２０で構成されるコータカップ内の空気を吸引するた
めの排気孔である。上アウターカップ２１の中心部に
は、上回転軸１３に係合する係合部３０の一部を貫通さ
せる孔２１ａが設けられている。

【００２０】係合部３０は、上アウターカップ２１に対
して上下の一定範囲内で相対位置を変えることができる
上下移動棒３１と、上下移動棒３１の中央部をスライド
自由に支持する鍔付き円筒状の支持部３２と、上下移動
棒３１の下部と上回転軸１３を回転自在に係合するボー
ルベアリング３３とで構成されている。ボールベアリン
グ３３は、その外周側面が上回転軸の孔１３ｂの内側に
密着し、内周側面は、上下移動棒３１の下部に密着する
状態で組み込まれている。

【００２１】支持部３２の鍔３２ａは、その内側面が孔
２１ａに連続するように、上アウターカップ２１の外側
に固定されている。したがって、孔２１ａと支持部３２
は、上下移動棒３１に対してスライドできるが、上下移
動棒３１の上部には、中心部より径の大きい頭部３１ａ
があるので、頭部３１ａの出っ張りが、その下端で上ア
ウターカップの上昇を規制し、相対的にスライドできる
範囲を限定する。

【００２２】次に、本実施形態の特徴であるインナーカ
ップ１０とアウターカップ２０の開放動作について説明
する。図３及び図４は、カップ開閉動作を説明するため
の説明図である。これらは、いずれも動作中の図１の実
施形態を、図２と同様に中心軸を含む垂直面で切断した
断面図である。図５は、図１〜図４に示す実施形態の容
器を使用した回転式塗布装置の機能系統を示す説明図で
ある。

【００２３】基板１の表面に塗布液を塗布しようとする
場合は、上アウターカップ２１及び上インナーカップ１
１が開放されている状態で、基板搬送機構５２によっ
て、基板１が下インナーカップ１２の上の載置され、そ
の上に塗布液滴下機構５３によりインクなどの塗布液体
の必要量が滴下される。続いて、カップ回転機構５４に
より下インナーカップ１２を回転させると、上インナー
カップ１１も、スペーサ１５を介して駆動力が伝達され
回転する。そして、滴下された塗布液は、遠心力により
基板１の表面に薄く均一に拡散される。

【００２４】インナーカップ１０の回転中は、カップ排
気機構５５が作動し、排気口２２ｂからカップ内の空気
を吸引しているので、遠心力により飛散するインキは、
インナーカップ１０内から飛び出し、アウターカップ２
０を経て装置外部に排出される。そこで、塗布加工を終
わった時点のカップ内部は、負圧になっている。その後
に、基板１を装置外に取り出すために、カップは開放さ
れる。図２は、その直前の状態であり、図３は、カップ
開放開始後の間もない時点での状態を示している。

【００２５】カップの回転が停止すると、上アウターカ
ップ２１は、カップ開閉機構５１によって上昇する方向
に駆動される。カップ開放動作が始まっても、係合部３
０の上下移動棒３１と支持部３２とがスライドするの
で、暫くの間（図２の状態から図３の状態に移行する
間）は、上アウターカップ２１のみが単独に上昇して、
図３に示すように、アウターカップ２０が開放される。
このとき、インナーカップ１０は閉鎖状態を保っている
ため、外部より吸いこまれた空気は、上インナーカップ
１１と上アウターカップ２１の間の空間に勢いよく流れ
込むが、こうして生じた気流は、図３に点線の矢印で示
すように、基板１の表面には達しない。

【００２６】さらに、上アウターカップ２１が上昇する
と、その過程（図３の状態から図４の状態に移行する
間）では、上下移動棒３１の頭部３１ａの下端と支持部
３２の上端が接触しているので、両者間の上下方向のス
ライドは停止し、上アウターカップ２１と上インナーカ
ップ１１は共動する。そこで、上インナーカップ１１も
上昇を開始し、インナーカップ１０は開放される。イン
ナーカップ１０が開放されたときは、図４に示すよう
に、図３のような気流はなく、カップ内の空気の乱れは
なくなっている。したがって、外部から流入した浮遊異
物の基板面上への付着はなく、高品位の製品を得ること
ができる。

【００２７】（変形形態）以上説明した実施形態に限定
されることなく、種々の変形や変更が可能であって、そ
れらも本発明の均等の範囲内である。例えば、図１〜図
４に示す容器の係合部３０の上下移動棒の頭部３１ａの
下端部と支持部３２の上端部との間に、セットカラー３
４（図２で破線で示してある）等を挿入し、このセット
カラー３４に任意の厚さのものを選ぶことによって、イ
ンナーカップ１０の開放のタイミング遅れ量を調整する
ことができる。カップ内の負圧は、基板回転中の排気の
流量に応じて変化するが、これに対応して、前記のタイ
ミングを調節すれば、容易に最適な気流の状態を作るこ
とができる。

【００２８】また、回転式塗布装置の容器として、図１
〜図４に示すものを用いなくとも、２つのエアーシリン
ダ等を使用し、それぞれ別個に作動するアクチュエータ
により、インナーカップ及びアウターカップを、異なる
タイミングで昇降させるようにしてもよい。図６は、そ
のような容器開閉方法による回転式塗布装置の機能系統
を示す説明図である。図６の場合も、基板搬送機構６
２、塗布液滴下機構６３、カップ回転機構６５、カップ
排気機構６６の動作は、図５の場合の基板搬送機構５
２、塗布液滴下機構５３、カップ回転機構５４、カップ
排気機構５５の動作と同等である。

【００２９】図６の装置の動作において、インナーカッ
プ７１、７２の回転が停止し、カップ開放動作に移る
と、まず、アウターカップ開閉機構６１が作動して上ア
ウターカップ８１が開き、次に、一定時間遅れでインナ
ーカップ開閉機構６２が作動して上インナーカップ７１
が開く。このように、上アウターカップ２１のみが先に
開放され、このとき、上インナーカップ１１は、閉鎖状
態を保っているため、図５の場合と同様に、外部より流
入した浮遊異物は基板面上に付着することはなく、高品
位な製品が得られる。なお、制御部６０のカップ開閉機
構を駆動のための設定値を変えることによって、アウタ
ーカップ開閉機構６１とインナーカップ開閉機構６２の
作動タイミングは、最適値になるよう自在に選ぶことが
できる。

【００３０】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によ
れば、塗布液体を基板上に拡散させた後の容器開放動作
時に、第２の容器が開き始めてから一定時間後に、第１
の容器が開き始めるので、容器開放時の第１の容器内の
基板上への異物付着を防ぐことができる、という効果が
ある。したがって、基板の異物付着による突起不良が減
少でき、製造工程上での歩留まりを向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の回転式塗布装置の容器の一実施形態を
示す斜視図である。

【図２】図１の実施形態を垂直面で切断した断面図であ
る。

【図３】カップ開放開始直後の状態を示す説明図（断面
図）である。

【図４】カップ開放終了後の状態を示す説明図（断面
図）である。

【図５】図１の容器使用の回転式塗布装置の機能系統を
示す説明図である。

【図６】他の実施形態の回転式塗布装置の機能系統を示
す説明図である。

【図７】従来のスピンコータの例のカップ閉鎖状態を示
す断面図である。

【図８】図７のスピンコータのカップ開放直後の状態を
示す断面図である。

【符号の説明】

１基板１０インナーカップ１１上インナーカップ１２下インナーカップ１３上回転軸１４下回転軸２Ｏアウターカップ２１上アウターカップ２２下アウターカップ３０係合部３１上下移動棒３２支持部３３ボールベアリング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体が塗布されるべき基板の上下から覆
い開閉が可能で、前記基板上に塗布液体を滴下し前記基
板を回転することにより前記塗布液体を拡散させて塗布
膜を形成させるための第１の容器と、前記第１の容器の上下から覆い開閉が可能な第２の容器
と、前記第１の容器の開閉を駆動する第１の駆動部と、前記第２の容器の開閉を駆動する第２の駆動部と、前記第１の駆動部及び前記第２の駆動部をそれぞれ異な
るタイミングで別個に制御することができる制御部と、を含む回転式塗布装置。
【請求項２】液体が塗布されるべき基板上に塗布液体
を滴下し、前記基板を回転することにより前記塗布液体
を拡散させて塗布膜を形成する回転式塗布装置の容器で
あって、前記基板の上下から覆い開閉が可能な第１の容器と、前記第１の容器の上下から覆い開閉が可能な第２の容器
と、前記第１の容器と前記第２の容器をスライド自由に係合
させるとともに、容器開放時に一方が他方を規制して相
対関係位置を変えさせることにより前記第２の容器が開
き始めてから一定時間後に前記第１の容器が開き始める
よう係合する係合部と、を備えることを特徴とする回転式塗布装置の容器。
【請求項３】請求項２に記載の回転式塗布装置の容器
において、前記係合部は、前記第２の容器の開く動作と前記第１の
容器の開く動作の時間差を調整することができる係合部
であることを特徴とする回転式塗布装置の容器。
【請求項４】請求項２又は請求項３に記載の回転式塗
布装置の容器と、前記容器の開閉を駆動する駆動部と、前記駆動部を制御する制御部と、を含むことを特徴とする回転式塗布装置。
【請求項５】液体が塗布されるべき基板の上下から覆
い開閉が可能な第１の容器と、前記第１の容器の上下か
ら覆い開閉が可能な第２の容器とを備え、前記基板上に塗布液体を滴下し、前記基板を回転するこ
とにより前記塗布液体を拡散させて塗布膜を形成する回
転式塗布装置の容器を開閉する方法であって、前記塗布液体を基板上に拡散させた後の容器開放動作時
に、前記第２の容器が開き始めてから一定時間後に前記
第１の容器が開き始めることを特徴とする回転式塗布装
置の容器の開閉方法。