JP2006087999A

JP2006087999A - スリットノズルの塗布システム

Info

Publication number: JP2006087999A
Application number: JP2004274664A
Authority: JP
Inventors: Junichiro Tanaka; 淳一郎田中
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2004-09-22
Filing date: 2004-09-22
Publication date: 2006-04-06
Anticipated expiration: 2024-09-22
Also published as: JP4715144B2

Abstract

【課題】スリットノズルに混入し、溜まる気泡の排出時に、塗布液の使用量を削減し、気泡の排出に要する時間を短縮し、気泡に起因する不良を低減させ、塗布液の種類を問わず、基板上へ塗布液を廉価に塗布することのできるスリットノズルの塗布システムを提供すること。
【解決手段】基板上に塗布液を塗布するスリットコータの、スリットノズルの塗布システムにおいて、スリットノズル１３への塗布液２７の供給は供給ポンプ２３によって行い、スリットノズルからの気泡の排出は吸引ポンプ３０による気泡の吸引によって行うこと。
【選択図】図５

Description

本発明は、基板上に塗布液を塗布するスリットコータに関するものであり、特に、スリットコータのスリットノズル内の気泡の排出に際し、塗布液の使用量を削減し、また気泡の排出に要する時間を短縮するスリットノズルの塗布システムに関する。

液晶表示装置やプラズマディスプレイパネルにおいて、カラー表示、反射率の低減、コントラストの改善、分光特性制御などの目的にカラーフィルタを用いることは有用な手段となっている。
この表示装置に用いるカラーフィルタは、多くの場合、画素として形成されて使用されるものである。表示装置用カラーフィルタの画素を形成する方法として、これまで実用されてきた方法には、フォトリソグラフィー法、印刷法などがあげられる。

例えば、顔料分散法は、このフォトリソグラフィー法の一方法であるが、この顔料分散法において使用するカラーフィルタ形成用のフォトレジストは、ガラス基板上に、例えば、スピンコータを用いて回転塗布され、この塗膜にフォトマスクを介してＵＶ露光、現像処理がおこなわれ表示装置用カラーフィルタの画素として形成される。

従来、液晶表示装置の製造プロセスにおいて、フォトレジストなどの塗布装置としては、ノズルからガラス基板の中央部に塗布液を滴下した後、ガラス基板を回転させ塗布液を延展させるスピンコータが多く用いられてきた。
このスピンコータは、膜厚の精度が高いのが長所であるが、ガラス基板が大型化するとモーターなどの機械的制約から装置化するのが困難であり、また、塗布液の９５％以上が無駄に浪費されるといった短所がある。

このため、例えば、５５０ｍｍ×６５０ｍｍ程度の大きさのガラス基板においては、スリット＆スピンコータ（或いは、コート＆スピンコータとも呼ばれる）が使用され始めた。これは、スリットノズルから塗布液をガラス基板に塗布した後、ガラス基板を回転させて膜厚の均一性を高める方法である。
この方法は、塗布液の利用率は３０〜４０％と大幅に改善されたものの、上記モーターなどの機械的制約は同様なので、装置を更に大型化するのは困難なことである。

これらのコータに代わってスリットコータの開発、実用が進んでいる。スリットコータは、ガラス基板を載置した定盤を、或いは塗布ヘッドを水平移動させながらスリットノズルから塗布液をガラス基板に塗布する方法であり、１ｍ×１．３ｍ、或いは１．５ｍ×１．８ｍ程度の大きさのガラス基板にも対応ができるようになった。

図１は、スリットコータの一例の概略を模式的に示す平面図である。また、図２は、図１に示すスリットコータの側面図である。
図１、及び図２に示すように、模式的に示すスリットコータ（１０）は、フレーム（１４）と吸引バキューム付き定盤（１５）からなるステージ（１１）、及びスリットノズル（１３）で構成されている。
スリットノズル（１３）はステージ（１１）右方、フレーム（１４）上方の第一待機位置（Ａ）に設けられ、基板上に塗布液を塗布する際には矢印で示すように、スリットノズル（１３）は左方に移動し、定盤上に載置・固定された基板上に塗布液を塗布するようになっている。

このようなスリットコータ（１０）の動作は、先ず、第一ロボット（図示せず）が前工程から搬送された基板（１２）を白太矢印（１６）で示すように、吸引バキューム付き定盤（１５）上に載置する。基板（１２）は吸引バキュームによって定盤（１５）上に固定される
次に、ステージ（１１）右方、フレーム（１４）上方の第一待機位置（Ａ）のスリットノズル（１３）は、矢印で示すように、定盤（１５）上に固定された基板（１２）上を右方から左方へと移動しながら基板（１２）上に塗布液を塗布し、第二待機位置（Ｄ）に至る。

塗布液の塗布が終了すると第二ロボット（図示せず）は、白太矢印（１７）で示すように、基板（１２）を次工程へと搬出する。
スリットノズル（１３）内に混入した気泡の排出は、第二待機位置（Ｄ）または第一待機位置（Ａ）で行われる。例えば、この第二待機位置（Ｄ）において行われる際には、気泡の排出などが終了するとスリットノズル（１３）は第一待機位置（Ａ）に戻る。

図３は、このようなスリットコータ（１０）における、スリットノズル（１３）への塗布液の供給、及び気泡の排出を行う機構の一例の概略を示す説明図である。図３は、図１に示すスリットコータ（１０）の、図１中右方からの側面図である。
図３に示すように、この塗布液の供給、及び気泡の排出を行う機構は、塗布液の供給系としての塗布液タンク（２１）、塗布液供給配管（２２）、供給ポンプ（２３）、気泡の排出系としての気泡排出配管（２４）、開閉バルブ（２５）、廃液タンク（２６）、及びスリットノズル（１３）で構成されている。
塗布液タンク（２１）には塗布液（２７）が充填され、廃液タンク（２６）には気泡の排出と共に排出された廃液（気泡と塗布液の混合物）（２８）が溜まっている。

図４は、図３に示す塗布液の供給、及び気泡の排出を行う機構を用いて、基板（１２）上に塗布液を塗布する動作の一例を示す説明図である。図４は、図２と同様に、図１に示すスリットコータの、図１中下方からの側面図である。
第一待機位置（Ａ）にあるスリットノズル（１３）には塗布液が充填され、スリットノズル（１３）は既に気泡の排出は終了している状態である。この際、開閉バルブ（２５）は閉じられており、また供給ポンプ（２３）は作動していない。

スリットノズル（１３）が、図４中左方へ移動し、塗布開始位置（Ｂ）に至ると、供給ポンプ（２３）が作動し塗布液供給配管（２２）を経てスリットノズル（１３）の注入口（４２）から塗布液の供給が開始され、吐出口（４１）から基板（１２）上への塗布が開始される。
スリットノズル（１３）は図４中左方へ移動しながら基板（１２）上へ塗布液を塗布する。塗布開始位置（Ｂ）から塗布終了位置（Ｃ）までの間は、開閉バルブ（２５）は閉じ、供給ポンプ（２３）は作動し続けた状態で塗布が行われる。

スリットノズル（１３）が塗布終了位置（Ｃ）に至ると、供給ポンプ（２３）の作動は停止し、基板（１２）上への塗布液の塗布は終了する。スリットノズル（１３）は更に左方へ移動するが、スリットノズル（１３）が塗布終了位置（Ｃ）から第二待機位置（Ｄ）へと移動する間は、開閉バルブ（２５）は閉じ、加圧ポンプ（２３）は作動を停止したままである。
スリットノズル（１３）が第二待機位置（Ｄ）に至り移動を停止する。この第二待機位置（Ｄ）または第一待機位置（Ａ）にて、スリットノズル（１３）内に混入し、溜まった気泡の排出が行われる。

気泡を排出する際は、気泡の排出系の開閉バルブ（２５）を開とし、加圧ポンプ（２３
）を作動させると、スリットノズル（１３）内の気泡は通気口（４３）から気泡排出配管（２４）を経て廃液タンク（２６）に排出される。この気泡の排出時には、気泡は塗布液と共に混合した状態の廃液（２８）として排出される。
気泡の排出は、上記のように基板（１２）上への塗布液の塗布が終了する度に行われる。気泡の排出が行われている間、塗布液は吐出口（４１）からも吐出されている。

しかしながら、上記のように、図３に示す塗布液の供給、及び気泡の排出を行う機構を用いて、上記のような動作で基板（１２）上に塗布液を塗布し、スリットノズル（１３）内の気泡の排出を行うと、実際の製造においては、安全を見込んで気泡の排出を行うために、どうしても塗布液の供給量が過度になるといった傾向になる。また、気泡の排出に要する時間も過度になってしまうといった傾向になる。
特開平８−２７４０１４号公報特開２００２−６６４８７号公報

本発明は、上記問題を解決するためになされたものあり、大型基板上への塗布液の塗布をスリットコータを用いて行う際に、スリットノズルに混入し、溜まる気泡の排出時に、塗布液の供給量を過度にせず、すなわち、塗布液の使用量を削減し、また、気泡の排出に要する時間を過度にせず、すなわち、気泡の排出時間を短縮し、また更に、気泡に起因する不良を低減させ、大型基板上へ塗布液を廉価に塗布することのできるスリットノズルの塗布システムを提供することを課題とするものである。
これにより、塗布液の種類を問わず、大型基板上への塗布液の塗布が廉価ものとなる。

本発明は、基板上に塗布液を塗布するスリットコータの、スリットノズルの塗布システムにおいて、スリットノズルへの塗布液の供給は供給ポンプによって行い、スリットノズル内の気泡の排出は吸引ポンプによる気泡を含むスリットノズル内の塗布液の吸引によって行うことを特徴とするスリットノズルの塗布システムである。

本発明は、スリットノズルへの塗布液の供給は供給ポンプによる塗布液の加圧によって行い、スリットノズルからの気泡の排出は吸引ポンプによる気泡の吸引によって行うスリットノズルの塗布システムであるので、大型基板上への塗布液の塗布をスリットコータを用いて行う際に、スリットノズルに混入し、溜まる気泡の排出時に、塗布液の供給量を過度にせず、すなわち、塗布液の使用量を削減し、また、気泡の排出に要する時間を過度にせず、すなわち、気泡の排出時間を短縮し、また更に、気泡に起因する不良を低減させ、塗布液の種類を問わず、大型基板上へ塗布液を廉価に塗布することのできるスリットノズルの塗布システムとなる。

以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図５は、本発明によるスリットノズルの塗布システムにおける、スリットノズル（１３）への塗布液の供給、及び気泡の排出を行う機構の一実施例の概略を示す説明図である。図５は、図１に示すスリットコータ（１０）の、図１中右方からの側面図である。

図５に示すように、この塗布液の供給、及び気泡の排出を行う機構は、塗布液の供給系としての塗布液タンク（２１）、塗布液供給配管（２２）、供給ポンプ（２３）、気泡の
排出系としての気泡排出配管（２４）、吸引ポンプ（３０）、開閉バルブ（２５）、廃液タンク（２６）、及びスリットノズル（１３）で構成されている。
塗布液タンク（２１）には塗布液（２７）が充填され、廃液タンク（２６）には気泡の排出と共に排出された廃液（気泡と塗布液の混合物）（２８）が溜まっている。

図６は、図５に示すスリットノズル（１３）の一例における、ＹＺ面での側断面図である。また、図７（ａ）は、図５に示すスリットノズル（１３）の一例における、ＸＺ面での側断面図であり、図７（ｂ）は、ＸＺ面に平行な、スリットノズル（１３）の両端におけるＸＰ面での側断面図である。
図６、及び図７（ａ）、（ｂ）に示すように、スリットノズル（１３）内には溜まり部（３１）、その下方にスリット（３２）が設けられている。

塗布液を塗布する際は、図５に示す、気泡の排出系の開閉バルブ（２５）を閉とし、また吸引ポンプ（３０）は作動させない状態にしておき、加圧ポンプ（２３）の作動により塗布液を注入口（４２）から供給し、溜まり部（３１）、スリット（３２）を経て吐出口（４１）から基板上へ塗布する。
気泡を排出する際は、開閉バルブ（２５）を開とし、また吸引ポンプ（３０）は作動させた状態にして、溜まり部（３１）に混入した気泡を通気口（４３）から塗布液と共に吸引して排出する。尚、この際、塗布液は吐出口（４１）からも吐出される。

図６に示す例では、溜まり部（３１）内の上部は、スリットノズル（１３）の両端から中央に向けて徐々に高くなるように傾斜している。このような傾斜を設けることにより、溜まり部（３１）内に混入した気泡が上部の中央へと移動し易くしている。溜まり部（３１）内の上部の中央には、通気口（４３）が設けられており気泡の排出に好都合になる。また、溜まり部（３１）内の上部には傾斜を設けず、混入した気泡を両端から排出する構造のスリットノズル（１３）も考えられる。

図５に示す、塗布液の供給、及び気泡の排出を行う機構の一実施例を用いて、基板（１２）上に塗布液を塗布する動作の一例を図４をもとに説明する。
先づ、第一待機位置（Ａ）にあるスリットノズル（１３）には塗布液を充填し、スリットノズル（１３）の気泡の排出は終了した状態にしておく。この際、開閉バルブ（２５）は閉じ、吸引ポンプ（３０）は作動させず、また供給ポンプ（２３）は作動させない。

次に、スリットノズル（１３）を塗布開始位置（Ｂ）に至るまで、図４中左方へ移動させる。この位置で供給ポンプ（２３）を作動させ、塗布液供給配管（２２）を経てスリットノズル（１３）の注入口（４２）から塗布液の供給を開始し、吐出口（４１）から基板（１２）上への塗布を開始する。
スリットノズル（１３）は図４中左方へ移動しながら基板（１２）上へ塗布液を塗布する。塗布開始位置（Ｂ）から塗布終了位置（Ｃ）までの間は、開閉バルブ（２５）は閉じ、吸引ポンプ（３０）は作動させず、供給ポンプ（２３）を作動し続けた状態で塗布を行う。

次に、スリットノズル（１３）が塗布終了位置（Ｃ）に至った時点で、加圧ポンプ（２３）の作動を停止させ、基板（１２）上への塗布液の塗布を終了する。
次に、スリットノズル（１３）を更に左方へ移動させるが、スリットノズル（１３）が塗布終了位置（Ｃ）から第二待機位置（Ｄ）へと移動する間は、開閉バルブ（２５）は閉じ、吸引ポンプ（３０）は作動させず、供給ポンプ（２３）は作動を停止したままにしておく。
第二待機位置（Ｄ）でスリットノズル（１３）の移動を停止さる。第二待機位置（Ｄ）または第一待機位置（Ａ）にて、スリットノズル（１３）内に混入し、溜まった気泡の排出
を行う。

気泡の排出は、気泡の排出系の開閉バルブ（２５）を開とし、吸引ポンプ（３０）を作動させ、また供給ポンプ（２３）を作動させる。これにより、スリットノズル（１３）内の気泡は速やかに塗布液とともに溜まり部（３１）から吸引され、気泡を含む塗布液は気泡排出配管（２４）を経て廃液タンク（２６）に排出される。
すなわち、気泡の排出は、塗布液の少ない供給量で、短い時間で完了する。

また、気泡を排出する際、供給ポンプ（２３）の加圧によって行われる塗布液の供給量において、吸引ポンプ（３０）の吸引によって行われる気泡の吸引に伴う塗布液の排出量と、吐出口（４１）からの塗布液の吐出量の比は、供給ポンプ（２３）の供給量に対する吸引ポンプ（３０）の吸引を調節することによって、適切なものとすることが出来る。従って、第二待機位置（Ｄ）において溜まり部（３１）内の気泡の排出が行われている間に、吐出口（４１）から吐出される塗布液の量の比は低いものにすることが出来る。

すなわち、前記図３に示す塗布液の供給、及び気泡の排出を行う機構を用いて、前記のような動作で基板（１２）上に塗布液を塗布し、スリットノズル（１３）内の気泡の排出を行う技法と対比して、塗布液の供給量が過度になることはなく、また、気泡の排出に要する時間が過度になることはない。更には、気泡は吸引よって排出されるので、溜まり部（３１）に残留することがなく、気泡に起因した不良は低減する。

本発明によるスリットノズルの塗布システムを採用することにより、実際の製造においては、安全をみた気泡の排出をおこなっても、塗布液の使用量は略２０％減、気泡の排出時間は略３０％減、といった結果が得られている。
また、スリットノズル（１３）内の気泡に起因した不良の発生は略０％となっている。

スリットコータの一例の概略を模式的に示す平面図である。図１に示すスリットコータの側面図である。スリットコータの、スリットノズルへの塗布液の供給、及び気泡の排出を行う機構の一例の概略を示す側面図である。図３に示す塗布液の供給、及び気泡の排出を行う機構を用いて、基板上に塗布液を塗布する動作の一例を示す側面図である。本発明によるスリットノズルの塗布システムにおける、スリットノズルへの塗布液の供給、及び気泡の排出を行う機構の一実施例の概略を示す説明図である。図５に示すスリットノズルの一例における、ＹＺ面での側断面図である。（ａ）は、図５に示すスリットノズルの一例における、ＸＺ面での側断面図である。（ｂ）は、ＸＺ面に平行な、スリットノズルの両端におけるＸＰ面での側断面図である。

符号の説明

１０・・・スリットコータ
１１・・・ステージ
１２・・・基板
１３・・・スリットノズル
１４・・・フレーム
１５・・・吸引バキューム付き定盤
２１・・・塗布液タンク
２２・・・塗布液供給配管
２３・・・供給ポンプ
２４・・・気泡排出配管
２５・・・開閉バルブ
２６・・・廃液タンク
２７・・・塗布液
２８・・・廃液
３０・・・本発明における吸引ポンプ
３１・・・溜まり部
３２・・・スリット
４１・・・吐出口
４２・・・注入口
４３・・・通気口
Ａ・・・第一待機位置
Ｂ・・・塗布開始位置
Ｃ・・・塗布終了位置
Ｄ・・・第二待機位置

Claims

基板上に塗布液を塗布するスリットコータの、スリットノズルの塗布システムにおいて、スリットノズルへの塗布液の供給は供給ポンプによって行い、スリットノズル内の気泡の排出は吸引ポンプによる気泡を含むスリットノズル内の塗布液の吸引によって行うことを特徴とするスリットノズルの塗布システム。