JP2005013772A

JP2005013772A - 塗布装置

Info

Publication number: JP2005013772A
Application number: JP2003177768A
Authority: JP
Inventors: Toyohiko Tanaka; 豊彦田中
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2003-06-23
Filing date: 2003-06-23
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】基板表面に塗布膜を形成するにあたり、安定的に高い膜厚の面内均一性を得つつ、処理時間を短くすること。
【解決手段】堰４１及びノズル４５の位置や高さを調整する。基板３−２がローラ２０−１、２０−２、２０−３，２０−４及びローラ１９−４、１９−５、１９−６等の駆動に伴いＡ方向に移動する際、堰４１で区切られた範囲の塗布液がノズル４５によって吸引される。こうして、基板の移動とともに、基板上の余分な塗布液が吸引され、均一な塗布膜を形成しつつ、塗布膜が平坦化される。
【選択図】図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，塗布液吐出用ダイヘッドを用いて、基板などの被塗布基材上に塗布された塗布液のうち、余分な塗布液を除去する塗布液除去装置を備えた塗布装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば液晶ディスプレイのカラーフィルタの製造工程において，矩形のガラス基板（以下，「基板」という。）の表面上にブラックマトリクスやＲ，Ｇ，Ｂの着色パターンなどを形成する際に，基板上に所定の塗布液を塗布して塗布膜を形成する塗布処理が行われている。
【０００３】
上述の塗布処理は，通常塗布装置において行われ，塗布装置は，基板を載置する載置台と，載置台上の基板に塗布液を吐出する塗布液吐出用ダイヘッドを備えている。塗布液吐出用ダイヘッドは，本体が基板の一辺程度の細長形状を有し，その下面にスリット状の吐出口を備えている。塗布開始位置でダイヘッドの先端部（リップ）、液吐出口（スリット）より液を吐出させ、基板とリップの間に液滴（ビード）を形成する。
その後、ダイヘッドを基板に対して相対的に移動させることによって、ビードの進行後ろ側に塗膜が形成される。塗膜はビードより形成され、塗布中はビードのサイズを一定に保つ様に液供給を行ないつつ移動することによって，基板の表面に塗布液を塗布し，基板上に塗布膜を形成していた。（例えば，特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１５３７９５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで，上述したようなブラックマトリクスや着色パターンを基板上に形成するためには，基板上に５〜２０μｍ程度の極めて薄い塗布膜を斑なく均一に形成する必要がある。
従来は、液の吐出量、塗布速度（塗布ヘッドと基板の相対速度）等を精密に制御することによって塗布開始端から塗布終端まで均一な膜厚を実現していた。しかしその条件は不安定であり、容易に最適条件が崩れ、塗布品質の低下を招いていた。
【０００６】
塗布開始位置では、液吐出量が少なく塗布幅全体に渡りビード（基板とリップの間に形成する液滴）が形成されない状態で塗布開始すると塗布不良（塗り残し）が発生、逆に多いと端部が厚膜化してしまう。
特に、塗布終端では、ヘッドが離脱する際、表面張力等によって基板側に液が引っ張られる為、厚膜化する。この厚膜化を防止する為、従来サックバックと呼ばれる塗布ヘッド先端より液を吸い取る処理を行なう。吸い取り量が不足すると厚膜化するし、吸い過ぎると、空気を吸い込む事となり、次回の塗布時に安定したビードを形成できないなどといった悪影響を及ぼすといった問題があった。
また、場合によっては、サックバック処理後、吸い込んだ空気を吐き出す為に捨て塗りを行ない初期化することで、次回以降の塗布を安定させているが、処理時間を要し、また塗布液の無駄にもなってしまっている。
【０００７】
本発明は，かかる点に鑑みてなされたものであり，安定した塗布作業を行い、処理時間を短くする塗布装置を提供することをその目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は，塗布液が塗布された基板を搬出する搬出機構と、搬出経路上で前記基板上の所定の範囲の塗布液の一部を除去する除去機構と、を具備する塗布液除去装置を備えた塗布装置である。
【０００９】
ここで、前記搬出機構は、塗布液が塗布された基板を搬出するものである。ここで、塗布液除去装置は、この搬出機構により塗布液が塗布された基板を搬出しつつ、その移動に伴い除去機構によって塗布液の一部、即ち余分な塗布液を除去することが特徴である。
【００１０】
この塗布装置は、前記基板上を移動しつつ、前記塗布液を吐出するダイヘッドを備え、前記搬出機構は、前記ダイヘッドの移動方向と直交する方向に前記基板を搬出する。
【００１１】
また、塗布装置は、前記塗布液を吐出するダイヘッドと、前記塗布液を塗布するために、前記基板を移動させる移動機構を備え、前記搬出機構は、前記基板の移動方向と直交する方向に前記基板を搬出するものでもよい。
即ち、塗布装置には、塗布液を吐出するダイヘッドを移動させる装置と、ダイヘッドを固定し、基板を移動させて塗布液を塗布する装置とがある。
【００１２】
また、前記除去機構は、吸引ノズルと、堰を具備し、前記搬出機構によって前記基板を移動させつつ、前記堰によって区切られた範囲の塗布液を、前記吸引ノズルによって吸引して除去するものである。除去機構は、堰と吸引ノズルの位置を調整する調整機構を更に具備することが望ましい。
【００１３】
また、前記除去機構は、吸水物質からなる吸引ローラと、堰を具備し、前記基板を移動させつつ、前記堰によって区切られた範囲の塗布液を、前記吸引ローラによって吸引するものであってもよい。吸水物質とは、スポンジ等の吸水性に富んだ物質である。除去機構は、堰と吸引ローラの位置を調整する調整機構を更に具備することが望ましい。
【００１４】
また、前記除去機構は、溶剤を噴出する機構と、エアを噴出する機構と、を具備し、前記搬出機構によって前記基板を移動させつつ、前記基板上の所定の範囲の塗布液の一部に前記溶剤を噴出し、前記エアで吹き流すものであってもよい。
【００１５】
本発明によれば，塗布液吐出用ダイヘッドを用いて塗布された塗布膜において、余分な塗布液を除去でき、被塗布基材上により均一な塗布膜を形成できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は，本実施の形態にかかる塗布液除去装置１００が設けられた塗布装置１の構成の概略を示す図であり，図２は，図１におけるＢ方向から見た塗布装置１の構成の概略を示す図である。
【００１７】
図１に示すように、塗布装置１は、載置台５、ダイヘッド１１、アーム１３、アーム支持部１５−１、１５−２、レール１７−１、１７−２、ローラ１９、ローラ２０、除去機構２１−１、２１−２、エッジ検知装置２３等から構成される。
【００１８】
ローラ１９−１、１９−２、１９−３は供給用ローラであり、回転することによって基板３−１を搬送し、載置台５上に載置する。載置台５は，基板３と同じかそれよりも大きい方形の盤である。載置台５の上面は，平坦化処理が施されており，載置台５には，基板３を水平かつ平坦に載置できる。載置台５は上下方向に昇降可能であり、その上面にはローラ２０−１、２０−２、２０−３、２０−４が設けられる。
【００１９】
また、載置台５には吸引機構（図示せず）が備えられている。ローラ１９−１、１９−２、１９−３及びローラ２０−１、２０−２、２０−３、２０−４の駆動により基板３−２は移動され、所定の位置に載置されると、吸引機構により基板３−２は載置台５に吸引されて、一時的に固定される。いま、載置台５には基板３−２が水平に載置されたとする。
尚、ローラ２０−１、２０−２、２０−３、２０−４は昇降可能であり、基板３−２を移動するときには、その一部が載置台５の上面より突出しているが、載置台５の吸引機構により基板３−２を吸着させる場合には、ローラ２０−１、２０−２、２０−３、２０−４は載置台５の内部に収納される。
【００２０】
ダイヘッド１１は、基板３−２に塗布する塗布液を吐出する吐出口１０を有し、アーム１３に設置される。アーム１３は、レール１７−１、１７−２上をＣＤ方向に移動可能なアーム支持部１５−１、１５−２に支持される。従って、アーム１３即ちダイヘッド１１は、ＣＤ方向に移動することが可能である。
【００２１】
図２は、図１に示すＢ方向から見たダイヘッド１１を示す図である。ダイヘッド１１は、塗布液を吐出しながら、基板３−２の一端から他端に向けて（例えばＣ方向）に移動し、基板３−２に塗布膜９を形成する。
【００２２】
塗布液除去装置１００は塗布膜９の余分な塗布液を除去するものである。塗布液除去装置１００は、ローラ２０−１、２０−２、２０−３、２０−４及び搬送用ローラ１９−４、１９−５、１９−６…等の搬出機構と除去機構２１−１、２１−２、エッジ検知装置２３等からなる。塗布液除去装置１００の動作については後に詳細に説明する。
【００２３】
載置台５のローラ２０−１、２０−２、２０−３、２０−４及び搬送用ローラ１９−４、１９−５、１９−６…は、回転しながら塗布膜９を形成された基板３−３を減圧乾燥機３３に向けて搬送する。
【００２４】
塗布液が塗布された基板３−３が載置台５から減圧乾燥機３３側に搬送される際に、除去機構２１−１、２１−２は基板上の余分な塗布液を吸引し、塗布膜９を均一の厚さにする。エッジ検知装置２３は基板３−３の端部、或いは塗布膜９の端部を検出するものである。
【００２５】
除去機構２１−１、２１−２、エッジ検知装置２３は制御装置３１に接続される。制御装置３１は、マイコンやパーソナルコンピュータであり、除去機構２１−１、２１−２、エッジ検知装置２３の動作を制御するものである。
減圧乾燥機３３は塗布膜９を塗布された基板３−３を乾燥させる。
【００２６】
次に、塗布装置１を用いた塗布処理について説明する。
図１に示すように、基板３−２は、供給ローラ１９−１、１９−２、１９−３によってＡ方向に搬送され、載置台５に搬送される。載置台５には吸引機構（図示せず）が設けられている。基板３−２は載置台５の吸引機構に吸引されることにより載置台５に一時的に固定される。基板３−２が載置台５に固定されると、ダイヘッド１１は塗布基板端、即ち、塗布開始位置まで移動する。
【００２７】
所定の塗布高さまでダイヘッド１１の吐出口１０を移動させ、ダイヘッド１１に塗布液が供給される。塗布幅に渡って基板に接液した後、アーム１３をＣ方向に移動させ、基板３−２上に塗布膜９を形成する。ダイヘッド１１の吐出口１０の高さは、任意に設定可能である。
【００２８】
ダイヘッド１１が塗布終了位置に達したら、ダイヘッド１１を上昇させ、基板外に移動し、次の基板が載置台５に準備されるまで待避する。塗布膜９が形成された基板３−２は、載置台５の吸引機構による吸引が解かれ、載置台５上のローラ２０−１、２０−２、２０−３、２０−４及び排出用ローラ１９−４、１９−５、１９−６によって搬送される。
【００２９】
その移動の際に除去機構２１−１、２１−２によって余分な塗布液を吸引され、減圧乾燥機３３に搬送される。次の基板３−１が載置台５に搬送、固定されると、ダイヘッド１１は塗布開始位置に移動し、今度はＤ方向に移動して以上説明した塗布処理を繰り返す。
【００３０】
次に、塗布液除去装置１００を用いた塗布液の除去について説明する。図３は、塗布膜９が塗布された基板３−２を示す図である。図４は、図３に示すＰ方向から見た領域Ｓ２の断面である。この塗布膜９において塗布開始位置近辺の領域Ｓ１（幅Ｒ１）、塗布終了近辺の領域Ｓ２（幅Ｒ２）は塗布液が他の部分に比べて多く、盛り上がっている領域である。
【００３１】
図４に示す領域Ｓ２は塗布終了領域であり、ダイヘッド１１の中の塗布液は塗布膜９から離れる際に、表面張力等によって塗布膜に引かれるため、図４に示すように塗布液が幅Ｒ２に渡って盛り上がる。
また塗布開始領域Ｓ１では、基板とダイヘッドの吐出口との間に十分な塗布液のビード（液滴）を形成する必要がある。
前述のように、ダイヘッド１１はＣ方向に移動して１枚の基板上に塗布し、次の基板はＤ方向に移動しての塗布処理を行うため、塗布開始位置と塗布終了領域も基板ごとに交互に入れ替わることになる。
【００３２】
塗布液が盛り上がる領域Ｓ１、Ｓ２の幅Ｒ１、Ｒ２は塗布液の種類、液圧、膜の大きさ等によって算出することが可能である。
以下、領域Ｓ１における塗布液の吸引について以下に説明する。
【００３３】
図５、図６は、塗布液除去装置１００を用いた塗布液の吸引動作を説明するための図である。図５は除去機構２１−１周辺を上から見た図であり、図６は図５に示すＭ方向から見た図である。図５に示すように、除去機構２１−１は、堰４１、堰支持部４３、ノズル４５、支持部４７等から構成される。
【００３４】
エッジ検知装置２３は、レーザー等を利用した光学センサであり、基盤３−２の端部を検出する装置である。いま、エッジ検知装置２３は検出した基板３−２の端部の位置を制御装置３１に送信する。
【００３５】
制御装置３１は基盤３−２の端部から塗布膜開始位置までの距離Ｑと幅Ｒ１とから、余分な塗布液を吸引すべき範囲の基板３−２の端部からの距離（Ｑ＋Ｒ１）を算出して、支持部４７に送信する。
【００３６】
堰支持部４３は端部に堰４１を備える。支持部４７は堰支持部４３及びノズル４５を移動させ、その位置を調整する調整機構（図示せず）を備える。
即ち、支持部４７の調整機構は、前述した距離（Ｑ＋Ｒ１）に応じて堰支持部４３を動かして堰４１の位置を調整し、さらにノズル４５を移動させ、ノズル４５の先端の位置を調整する。
【００３７】
図６に示すように、堰４１の先端は塗布液には接するが、基板３−２には非接触であり、基板３−２を傷つけることはない。この堰４１の先端の基板面からの高さは基板面から所定の高さに設定される。こうして堰４１の先端の位置や高さは堰支持部４３によって調整される。
【００３８】
また、ノズル４５の位置は、堰４１の位置と同様、幅Ｒ１と距離Ｑをもとに制御装置３１によって算出される。
支持部４７の調整機構は、制御装置３１から算出された位置のデータを送られ、ノズル４５の位置を調整する。例えば、支持部４７は、ノズル４５の先端を塗布膜の端部に合わせるように調整する。
【００３９】
こうして、堰４１及びノズル４５が適正な位置に調整され、例えばノズル４５の先端が基板３−２の塗布膜９の端部の位置にくるように調整される。
堰４１及びノズル４５の位置が調整された状態で、例えば、図１に示すように、載置台５上のローラ２０−１、２０−２、２０−３、２０−４及びローラ１９−４、１９−５、１９−６が駆動することから、基板３−２は、Ａ方向に移動される。
【００４０】
基板３−２の移動に伴い、堰４１によって区切られた領域Ｓ１の塗布液が、ノズル４５によって吸引される。
尚、反対側の領域Ｓ２についても同様に除去機構２１−２によって余分な塗布液の吸引が行われる。
【００４１】
このように本実施の形態によれば、基板の移動とともに、基板上の余分な塗布液が吸引され、均一な塗布膜を形成しつつ、塗布膜が平坦化された基板はそのまま減圧乾燥機３３に搬送される。
【００４２】
尚、ここでは、堰４１とノズル４５が支持部４７に設けられ、一体化されているが、別々に分かれていても良い。
また、除去機構２１−１とエッジ検知装置２３とは別々に設置されているが、一体化しても良い。
【００４３】
また、塗布装置１ではダイヘッド１１が移動することによって基板３−２上に塗布膜９が形成されたが、ダイヘッド１１を所定の位置に固定して塗布液を吐出し、基板３−２を載置した載置台５を移動させて、基板３−２上に塗布膜９を形成させることも可能である。
【００４４】
次に、塗布液除去装置の別の実施の形態について説明する。図７、図８は塗布液を除去する塗液除去装置２００を示す図である。塗布液除去装置２００は、ローラ６４を用いた除去機構５１−１を有する。除去機構５１−１は除去機構２１−１の代わりに用いることができる。
【００４５】
図７は除去機構５１−１周辺を上から見た図であり、図８は図７に示すＮ方向から見た図を示す。図７に示すように、除去機構５１−１は、堰６１、堰支持部６３、ローラ６４、アーム６５、支持部６７等から構成される。
【００４６】
堰支持部６３は端部に堰６１を備える。支持部６７は堰支持部６３及びアーム６５を移動させる調整機構（図示せず）を備える。
図８に示すように、堰６１の先端は塗布液には接するが、基板３−２には非接触であり、基板３−２を傷つけることはない。この堰８１の先端の基板面からの高さもオペレータ等により設定され、支持部６７の調整機構によって調整される。
【００４７】
支持部６７にはアーム６５が設置される。アーム６５にはローラ６４を支持する支持軸６９が設けられる。ローラ６４は支持軸６９に対して回転可能に設置された、液体を吸い取り可能なスポンジ状の物質からなる。
【００４８】
制御装置３１は基盤３−２の端部から塗布膜開始位置までの距離Ｑと幅Ｒ１とから、余分な塗布液を吸引すべき範囲の基板３−２の端部からの距離（Ｑ＋Ｒ１）を算出して、支持部６７に送信する。
【００４９】
支持部６７の調整機構は、前述した距離（Ｑ＋Ｒ１）に応じて堰支持部６３を動かして堰６１の位置を調整する。さらに、制御装置３１は、ローラ６４の位置を支持部６７に送信し、支持部６７の調整機構は、アーム６５を図８に示すＧＨ方向、ＩＪ方向に動かすことによって、ローラ６４が堰６１内の塗布液に接液するような適正な位置にアーム６５を移動させる。
【００５０】
堰６１及びローラ６４の位置が調整された状態で、例えば、図１に示すように、基板３−２は、載置台５上のローラ２０−１、２０−２、２０−３、２０−４及びローラ１９−４、１９−５、１９−６が駆動することから、Ａ方向に移動される。
【００５１】
基板３−２がＡ方向に移動すると、その移動に伴い、堰６１によって区切られた範囲の塗布液が、ローラ６４によって吸着され、塗布膜９は均一の厚さとなる。
【００５２】
尚、基板の他方の領域Ｓ２においても除去機構５１−１と同様の構成を有する除去機構５１−２が同様の動作を行う。
このように、本実施の形態においても、基板の移動とともに、基板上の余分な塗布液が除去され、均一な塗布膜が形成される。
【００５３】
尚、ここでは、堰６１を支持する堰支持部６３とローラ６４を支持するアーム６５が、支持部６７に設けられ、一体化されているが、分かれていても良い。
また、除去機構５１−１とエッジ検知装置２３とは別々に設置されているが、一体化しても良い。
【００５４】
次に、塗布液除去装置の別の実施の形態について説明する。図９、図１０は塗布液を除去する塗布液除去装置３００を示す図である。塗布液除去装置３００は除去機構７１−１を有する。
【００５５】
図９は除去機構７１−１周辺を上から見た図であり、図１０は図９に示すＰ方向から見た図を示す。図９、図１０に示すように、除去機構７１−１は、アーム７３、支持部７７、受け皿８１、エア噴出口８３、溶剤噴出口８５等から構成される。
【００５６】
アーム７３にはエア噴出口８３と溶剤噴出口８５が設けられる。エア噴出口８３は外部から供給されるエアを噴出させる部材である。溶剤噴出口８５は塗布液を溶かす溶剤を噴出する部材である。支持部７７はアーム７３を移動させる調整機構（図示せず）を備える。
【００５７】
制御装置３１は基盤３−２の端部から塗布膜開始位置までの距離Ｑと幅Ｒ１とから、余分な塗布液を吸引すべき範囲の基板３−２の端部からの距離（Ｑ＋Ｒ１）を算出して、支持部７７に送信する。
【００５８】
支持部７７の調整機構は、前述した距離（Ｑ＋Ｒ１）に応じてアーム７３を適正な位置に移動させる。この位置が調整された状態で、例えば、図１に示すように、基板３−２は、載置台５上のローラ２０−１、２０−２、２０−３、２０−４及びローラ１９−４、１９−５、１９−６が駆動することから、Ａ方向に移動される。
【００５９】
基板３−２がＡ方向に移動すると、溶剤噴出口８５から溶剤が領域Ｓに噴出され、エア噴出口から噴出されたエアによって余分な塗布液が流され、除去される。洗い流された余分な塗布液等は受け皿８１に溜まる。基板３−２の移動に伴い、塗布膜９において余分な塗布液が除去され、塗布膜９は均一の厚さになる。
【００６０】
尚、基板の他方の領域Ｓ２においても除去機構７１−１と同様の構成を有する除去機構７１−２が同様の動作を行う。
このように、本実施の形態においても、基板の移動とともに、基板上の余分な塗布液が除去され、均一な塗布膜が形成される。また、サックバック処理が必要でなくなるため処理時間も短くすることができる。
【００６１】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した各実施の形態に限定されるものではなく、前述した各実施の形態を改変したものも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００６２】
例えば、前述した各実施の形態では、ダイヘッド１１がＣＤ方向に移動して基板３上に塗布液を塗布するが、ダイヘッド１１を固定し、載置台５をＣＤ方向に移動させて基板３上に塗布液を塗布させるようにしてもよい。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば，基板などの被塗布基材上への安定した塗布処理を短い時間で行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】塗布装置１の構成の概略を示す図である。
【図２】ダイヘッドの概略を示す断面図である。
【図３】塗布された基板３−２を示す図である。
【図４】塗布された基板３−２の断面図である。
【図５】塗布液除去装置１００の概略構成図である。
【図６】塗布液除去装置１００の正面図である。
【図７】塗布液除去装置２００の概略構成図である。
【図８】塗布液除去装置２００の正面図である。
【図９】塗布液除去装置３００の概略構成図である。
【図１０】塗布液除去装置３００の正面図である。
【符号の説明】
１塗布装置
３基板
５載置台
１１ダイヘッド
１９ローラ
２０ローラ（載置台）
２１−１、２１−２除去機構
２３エッジ検知装置
１００、２００、３００塗布液除去装置

Claims

塗布液が塗布された基板を搬出する搬出機構と、
搬出経路上で前記基板上の所定の範囲の塗布液の一部を除去する除去機構と、
を具備する塗布液除去装置を備えた塗布装置。
前記基板上を移動しつつ、前記塗布液を吐出するダイヘッドを備え、
前記搬出機構は、前記ダイヘッドの移動方向と直交する方向に前記基板を搬出することを特徴とする請求項１記載の塗布装置。
前記塗布液を吐出するダイヘッドと、
前記塗布液を塗布するために、前記基板を移動させる移動機構を備え、
前記搬出機構は、前記基板の移動方向と直交する方向に前記基板を搬出することを特徴とする請求項１記載の塗布装置。
前記除去機構は、
吸引ノズルと、堰を具備し、
前記搬出機構によって前記基板を移動させつつ、前記堰によって区切られた範囲の塗布液を、前記吸引ノズルによって吸引して除去することを特徴とする請求項１記載の塗布装置。
前記除去機構は、
吸水物質からなる吸引ローラと、堰を具備し、
前記基板を移動させつつ、前記堰によって区切られた範囲の塗布液を、前記吸引ローラによって吸引することを特徴とする請求項１記載の塗布装置。
前記除去機構は、
溶剤を噴出する機構と、
エアを噴出する機構と、
を具備し、
前記搬出機構によって前記基板を移動させつつ、前記基板上の所定の範囲の塗布液の一部に前記溶剤を噴出し、前記エアで吹き流すことを特徴とする請求項１記載の塗布装置。