JP2006095427A - Carrying method and carrying apparatus for liquid material-coating substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体材料を塗布した基板を搬送する方法および装置に関する。より具体的には、本発明は、基板上に液体材料を塗布して薄膜を形成する工程を経た基板を、基板上の薄膜の乾燥を抑制して乾燥工程に搬送する方法、およびそのための装置に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for transporting a substrate coated with a liquid material. More specifically, the present invention relates to a method of transporting a substrate that has undergone a step of forming a thin film by applying a liquid material onto the substrate to the drying step while suppressing drying of the thin film on the substrate, and an apparatus therefor About.
本発明はまた、上記方法または装置を利用する、液体材料を塗布・乾燥させた薄膜を有する基板の製造方法および製造システムに関する。 The present invention also relates to a method and a system for manufacturing a substrate having a thin film coated with a liquid material and dried using the above method or apparatus.
液体材料を塗布・乾燥させた薄膜を有する基板の製造において、薄膜の乾燥ムラや膜厚ムラは致命的である。例えば、カラーフィルタの製造において、ガラス基板上に塗布した薄膜の乾燥ムラがあると、フィルタを透過して生じる色の濃淡が影響を受け、その結果、カラーフィルタの表示品質が低下してしまう。また、膜厚ムラは、後のパネル化工程で他部品と干渉する可能性を生じる。よって、乾燥後のカラーフィルタの薄膜には高い平坦性が求められている。 In manufacturing a substrate having a thin film on which a liquid material has been applied and dried, unevenness in drying of the thin film and unevenness in film thickness are fatal. For example, in the manufacture of a color filter, if there is uneven drying of a thin film applied on a glass substrate, the color shade produced by passing through the filter is affected, and as a result, the display quality of the color filter is degraded. In addition, the film thickness unevenness may cause interference with other parts in the subsequent paneling process. Therefore, high flatness is required for the color filter thin film after drying.
そこで、乾燥工程は、乾燥ムラ・膜厚ムラが生じないように、自然乾燥によらず、減圧下や局所的な加熱下などで行なわれている。 Therefore, the drying process is performed under reduced pressure or locally heated so as not to cause drying unevenness and film thickness unevenness without depending on natural drying.
しかし、乾燥工程が上記のような管理された条件下で行なわれても、依然として、乾燥後の薄膜に乾燥ムラ・膜厚ムラが生じる場合があった。これは、液体材料塗布工程の終了から乾燥工程に入るまでの搬送中に進行する乾燥が原因であった。乾燥は、通常の条件下では、塗布工程の終了直後から始まるので、通常の基板製造過程においては、液体材料塗布工程から乾燥工程まで基板が搬送される間にも進行する。このため、この間の乾燥が塗布膜上で不均一に進行すると、塗布膜の平坦性が失われてしまうという問題があった。 However, even when the drying process is performed under the controlled conditions as described above, there are still cases where drying unevenness and film thickness unevenness occur in the thin film after drying. This was due to drying that progressed during conveyance from the end of the liquid material application process to the start of the drying process. Under normal conditions, drying starts immediately after completion of the coating process. Therefore, in the normal substrate manufacturing process, the process proceeds even while the substrate is transported from the liquid material coating process to the drying process. For this reason, if the drying during this time progresses unevenly on the coating film, there is a problem that the flatness of the coating film is lost.
この問題の解決のため、搬送の間に基板保持手段と基板との接触により引き起こされる基板表面上の温度差が着目された。特許文献1および2に記載の方法は、基板を搬送するために保持する際に、基板上で製品として使用される領域の出来るだけ外側を保持することによって、接触により生じる温度差の影響が製品として使用される部分に及ぶことを極力減らそうとするものである。この方法は、塗布工程から乾燥工程までが、短距離および/または短時間であるときには効果的であるかもしれない。
しかしながら、上記方法の使用には、液体材料塗布装置と乾燥装置とを隣接して設置する必要があり、装置の配置に制限を加えてしまうという問題があった。このため、塗布工程と乾燥工程が離れて位置している等、搬送に時間を要する場合の搬送中の乾燥ムラの問題は解決されていない。上記方法は、搬送中の乾燥ムラ発生の問題を根本的に解決したものではなく、必要な領域内に乾燥ムラを生じさせないようにしているにすぎない。 However, the use of the above method has a problem in that the liquid material application device and the drying device need to be installed adjacent to each other, which limits the arrangement of the devices. For this reason, the problem of the drying nonuniformity during conveyance when conveyance takes time, such as the application | coating process and the drying process being located away, is not solved. The above method does not fundamentally solve the problem of occurrence of drying unevenness during conveyance, but merely prevents the occurrence of drying unevenness in a necessary region.
したがって、塗布工程と乾燥工程の距離的配置または時間的配置に制約されることなく容易に使用でき、乾燥ムラ・膜厚ムラを生じさせることなく基板を搬送する方法は依然として存在しない。 Therefore, there is no method for transporting the substrate without causing unevenness in drying and film thickness, which can be easily used without being restricted by the distance arrangement or the time arrangement between the coating process and the drying process.
したがって、上記の課題を解決するため、本発明は、薄膜塗布基板の製造過程において、基板上に液体材料を塗布して薄膜を形成する工程から、塗布された液体材料の薄膜を乾燥させる工程に基板を搬送する方法であって、基板を、薄膜の乾燥を抑制する雰囲気下に保持して搬送することを特徴とする搬送方法を提供する。 Therefore, in order to solve the above-described problems, the present invention provides a process for forming a thin film by applying a liquid material on a substrate to a process for drying the thin film of the applied liquid material in the manufacturing process of the thin film coated substrate. Provided is a method for transporting a substrate, wherein the substrate is transported while being held in an atmosphere that suppresses drying of the thin film.
例えばカラーフィルタの製造のように、膜厚が数μm程度の薄膜を形成するために、液体材料がインクジェットにより塗布される場合には、塗布される液体材料の液量はごく微量であり、それに対して塗布面の表面積は大きく、また、液量が少ないと重力の影響を受けにくく、液体材料の分布が不均一になりやすいので、たとえ短時間であっても不均一な乾燥の進行は、乾燥後の薄膜の膜厚分布に対して与える影響が大きい。よって、搬送中の乾燥(ほとんどの場合、自然乾燥)を抑制して不均一な乾燥の進行を防ぐことで、平坦性の良い薄膜表面が得られると考えられる。 For example, when a liquid material is applied by inkjet in order to form a thin film with a film thickness of about several μm as in the case of manufacturing a color filter, the amount of liquid material applied is very small. On the other hand, the surface area of the coated surface is large, and if the amount of liquid is small, it is difficult to be affected by gravity and the distribution of the liquid material tends to be non-uniform. The influence on the film thickness distribution of the thin film after drying is large. Therefore, it is considered that a thin film surface with good flatness can be obtained by suppressing drying during transportation (in most cases, natural drying) and preventing non-uniform drying.
本発明においては、塗布膜または薄膜の「乾燥を抑制する雰囲気」とは、塗布材料の主溶媒の蒸気分圧が、その雰囲気の温度における飽和蒸気圧と実質的に等しい範囲内にある雰囲気をいう。一般に、薄膜の乾燥を抑制するためには、薄膜周囲(すなわち、基板周囲)の雰囲気における溶媒蒸気分圧が、その雰囲気の温度での飽和蒸気圧を下回らないことが望ましい。しかし、溶媒蒸気分圧が飽和蒸気圧と等しいと、条件によっては、基板上に(塗布膜が存在する領域かしない領域かにかかわらず)溶媒の結露が生じてしまい、その結果、乾燥後に所望の平坦性の高い薄膜が得られない場合もあるので、結露を避けるために、一時的に下回ってもよい。ここで、「一時的に」とは、溶媒蒸気分圧が飽和蒸気圧を下回る時間(t1)が、飽和蒸気圧と等しい時間(t2)より長くない(t1≦t2)ことをいい、好ましくは短い(t1<t2)ことをいう。例えば、その雰囲気下に基板が保持されている全時間(t1+t2)に占めるt1の割合は、50%以下、45%以下、40%以下、35%以下、30%以下、25%以下、20%以下、10%以下、5%以下である。 In the present invention, the “atmosphere that suppresses drying” of the coating film or thin film means an atmosphere in which the vapor partial pressure of the main solvent of the coating material is in a range substantially equal to the saturated vapor pressure at the temperature of the atmosphere. Say. In general, in order to suppress drying of the thin film, it is desirable that the solvent vapor partial pressure in the atmosphere around the thin film (that is, around the substrate) does not fall below the saturated vapor pressure at the temperature of the atmosphere. However, if the solvent vapor partial pressure is equal to the saturated vapor pressure, depending on the conditions, condensation of the solvent may occur on the substrate (regardless of the region where the coating film is present or not), and as a result after drying Since a thin film with high flatness may not be obtained, it may be temporarily lowered to avoid condensation. Here, “temporarily” means that the time (t 1 ) when the solvent vapor partial pressure falls below the saturated vapor pressure is not longer than the time (t 2 ) equal to the saturated vapor pressure (t 1 ≦ t 2 ). Good, preferably short (t 1 <t 2 ). For example, the ratio of t 1 to the total time (t 1 + t 2 ) in which the substrate is held in the atmosphere is 50% or less, 45% or less, 40% or less, 35% or less, 30% or less, 25% Hereinafter, it is 20% or less, 10% or less, and 5% or less.
本明細書中において「飽和蒸気圧と実質的に等しい範囲」とは、蒸気圧の下限が飽和蒸気圧の90%、好ましくは95%、より好ましくは97%、さらに好ましくは98%、なおさらに好ましくは99%であり、上限は通常100%であることをいう。 In this specification, “a range substantially equal to the saturated vapor pressure” means that the lower limit of the vapor pressure is 90% of the saturated vapor pressure, preferably 95%, more preferably 97%, still more preferably 98%, and still more. Preferably, it is 99%, and the upper limit is usually 100%.
溶媒の飽和蒸気圧は、溶媒の種類および温度に依存して決まり、当該分野において公知の方法によって実験的に求められる。主要な溶媒の飽和蒸気圧は、専門教科書等の文献に記載されている。 The saturated vapor pressure of the solvent depends on the type and temperature of the solvent, and is experimentally determined by a method known in the art. The saturated vapor pressure of the main solvent is described in documents such as technical textbooks.
本発明の搬送方法の1つの実施形態において、薄膜の乾燥を抑制する雰囲気は、液体材料の溶媒蒸気で飽和させた雰囲気である。 In one embodiment of the transport method of the present invention, the atmosphere that suppresses drying of the thin film is an atmosphere saturated with solvent vapor of a liquid material.
「溶媒蒸気で飽和させた雰囲気」とは、雰囲気中の溶媒蒸気分圧が飽和蒸気圧と実質的に等しい範囲にあるように、雰囲気に溶媒蒸気を付与していることをいう。本発明の方法においては、付与された溶媒蒸気の実質的部分が、基板上に塗布された液体材料(または薄膜)以外の供給源に由来する。 “Atmosphere saturated with solvent vapor” means that solvent vapor is applied to the atmosphere so that the partial pressure of solvent vapor in the atmosphere is substantially equal to the saturated vapor pressure. In the method of the present invention, a substantial portion of the applied solvent vapor comes from a source other than the liquid material (or thin film) applied on the substrate.
本発明の搬送方法の1つの実施形態において、薄膜の乾燥を抑制する雰囲気は、加圧された雰囲気である。 In one embodiment of the transport method of the present invention, the atmosphere that suppresses drying of the thin film is a pressurized atmosphere.
「加圧された雰囲気」とは、塗布工程から乾燥工程までの搬送経路の周囲の雰囲気と比較して、圧力が高められた雰囲気をいい、好ましくは、蒸気分圧が飽和蒸気圧と実質的に等しい範囲になるまで圧力が高められている雰囲気をいう。 “Pressurized atmosphere” refers to an atmosphere in which the pressure is increased compared to the atmosphere around the conveyance path from the coating process to the drying process, and preferably the vapor partial pressure is substantially equal to the saturated vapor pressure. An atmosphere in which the pressure is increased to a range equal to.
本発明の搬送方法の1つの実施形態において、薄膜の乾燥を抑制する雰囲気は、冷却された雰囲気である。 In one embodiment of the transport method of the present invention, the atmosphere that suppresses drying of the thin film is a cooled atmosphere.
「冷却された雰囲気」とは、塗布工程から乾燥工程までの搬送経路の周囲の雰囲気と比較して、温度が低下している雰囲気をいい、好ましくは、蒸気分圧が飽和蒸気圧と実質的に等しい範囲になるまで温度が低下している雰囲気ことをいう。 “Cooled atmosphere” means an atmosphere in which the temperature is lower than the atmosphere around the conveyance path from the coating process to the drying process, and preferably the vapor partial pressure is substantially equal to the saturated vapor pressure. It means an atmosphere in which the temperature is lowered until it is equal to the range.
本発明の搬送方法においては、好ましくは、基板が保持される雰囲気の溶媒蒸気分圧、温度、および/または、圧力が検知される。より好ましくは、検知した雰囲気の溶媒蒸気分圧、温度、および/または、圧力の情報を使用して、基板周囲の雰囲気を、薄膜の乾燥を抑制する雰囲気に維持する。 In the transfer method of the present invention, the solvent vapor partial pressure, temperature, and / or pressure of the atmosphere in which the substrate is held is preferably detected. More preferably, the detected solvent vapor partial pressure, temperature, and / or pressure information is used to maintain the atmosphere around the substrate in an atmosphere that inhibits the drying of the thin film.
本発明はまた、薄膜塗布基板の製造方法において、基板上に液体材料を塗布して薄膜を形成する工程から、塗布された液体材料の薄膜を乾燥させる工程に基板を搬送する装置であって、基板を収容するための手段を備え、そして基板収容手段は薄膜の乾燥を抑制するための乾燥抑制機構を備える搬送装置が提供される。 The present invention is also an apparatus for transporting a substrate from a step of forming a thin film by applying a liquid material on a substrate in a method of manufacturing a thin film-coated substrate, from the step of drying the thin film of the applied liquid material, There is provided a transfer device including means for accommodating a substrate, and the substrate accommodating means includes a drying suppression mechanism for suppressing drying of the thin film.
搬送の間、基板は、基板を収容するための手段において、薄膜の乾燥を抑制するための機構によって生成された、薄膜の乾燥を抑制する雰囲気下に保持される。そのため、基板を収容するための手段は、搬送の間、収容した基板の周囲の雰囲気が、外部環境(特に、液体材料の主溶媒の蒸気分圧や気圧)の影響を受けないように、機密性を有する空間を提供可能な構造でなければならない(例えば、チャンバ)。機密性を有する空間は、外部環境の温度の影響を受けないように、さらに断熱材で覆われてもよい。基板を収容するための手段は、1以上の基板を互いに接触することなく収容することができる。基板を収容するための手段は、各基板を適切な位置に保持する機構を有してもよく、その際、基板上に塗布された液体材料が傾斜により移動しないように、基板を水平に維持する機構をさらに有してもよい。保持機構には、把持、載置、吸着等、当該分野において公知の保持方法を使用できる。載置の場合、基板底面の全面が支持されてもよいが、ピンのような複数の柱状構造物により基板底面の複数箇所のみが支持されてもよい。保持機構は、基板を保持している雰囲気を分断しないように基板を保持しなければならない。 During transport, the substrate is held in an atmosphere that suppresses drying of the thin film generated by a mechanism for suppressing drying of the thin film in a means for accommodating the substrate. Therefore, the means for accommodating the substrate is confidential so that the atmosphere around the accommodated substrate is not affected by the external environment (especially, the vapor partial pressure or the atmospheric pressure of the main solvent of the liquid material) during transport. The structure must be capable of providing a space having a property (for example, a chamber). The space having confidentiality may be further covered with a heat insulating material so as not to be affected by the temperature of the external environment. The means for accommodating the substrates can accommodate one or more substrates without contacting each other. The means for accommodating the substrate may have a mechanism for holding each substrate in an appropriate position, and the substrate is kept horizontal so that the liquid material applied on the substrate does not move due to the inclination. You may have further the mechanism to do. As the holding mechanism, a holding method known in the art such as gripping, placing, and adsorption can be used. In the case of mounting, the entire bottom surface of the substrate may be supported, but only a plurality of locations on the bottom surface of the substrate may be supported by a plurality of columnar structures such as pins. The holding mechanism must hold the substrate so as not to divide the atmosphere holding the substrate.
本発明の装置の1つの実施形態において、乾燥抑制機構は、液体材料の主溶媒の蒸気を付与する機構である。溶媒蒸気付与機構により、基板が収容される雰囲気は、溶媒蒸気で飽和させた雰囲気にされる。本発明の装置においては、溶媒蒸気は、その実質的部分が、基板上に塗布された液体材料(または薄膜)以外の供給源から雰囲気に付与される。 In one embodiment of the apparatus of the present invention, the drying suppression mechanism is a mechanism that imparts the vapor of the main solvent of the liquid material. The atmosphere in which the substrate is accommodated by the solvent vapor application mechanism is an atmosphere saturated with the solvent vapor. In the apparatus of the present invention, a substantial portion of the solvent vapor is applied to the atmosphere from a source other than the liquid material (or thin film) applied on the substrate.
溶媒蒸気を付与する機構には、当該分野において公知の蒸気付与装置を使用することができる。予め溶媒蒸気で飽和させたガスを送入することにより行なってもよい。基板収容手段内部の複数の場所から基板周囲の雰囲気に付与されてもよい。例えば、溶媒蒸気をチューブにより供給し、チューブ側面の複数の小孔から基板周囲の雰囲気に噴出させてもよい。 As the mechanism for applying the solvent vapor, a vapor applying apparatus known in the art can be used. You may carry out by sending in the gas previously saturated with the solvent vapor | steam. It may be given to the atmosphere around the substrate from a plurality of locations inside the substrate housing means. For example, solvent vapor may be supplied through a tube and ejected from a plurality of small holes on the side of the tube into the atmosphere around the substrate.
本発明の装置の別の実施形態において、乾燥抑制機構は加圧機構である。加圧機構により、基板が収容される雰囲気は、加圧された雰囲気にされる。 In another embodiment of the apparatus of the present invention, the drying suppression mechanism is a pressure mechanism. The atmosphere in which the substrate is accommodated by the pressure mechanism is a pressurized atmosphere.
加圧機構には、当該分野において公知の加圧装置、例えば、コンプレッサーを使用することができる。 As the pressurizing mechanism, a pressurizing apparatus known in the art, for example, a compressor can be used.
本発明の装置のさらに別の実施形態において、乾燥抑制機構は冷却機構である。冷却機構により、基板が収容される雰囲気は、冷却された雰囲気にされる。 In yet another embodiment of the apparatus of the present invention, the drying suppression mechanism is a cooling mechanism. By the cooling mechanism, the atmosphere in which the substrate is accommodated is changed to a cooled atmosphere.
冷却する機構には当該分野において公知の冷却手段を使用することができる。例としては、ペルティエ効果を利用するもの、冷媒循環式のものが挙げられる。 As a mechanism for cooling, a cooling means known in the art can be used. Examples include those that utilize the Peltier effect and refrigerant circulation types.
本発明において、乾燥を抑制する雰囲気を生成するために、溶媒蒸気付与機構、加圧機構、および冷却機構のうちの2つまたは3つを組み合わせてもよい。 In this invention, in order to produce | generate the atmosphere which suppresses drying, you may combine two or three of a solvent vapor | steam provision mechanism, a pressurization mechanism, and a cooling mechanism.
本発明の装置は、基板収容手段における薄膜の乾燥抑制作用の程度(溶媒蒸気分圧、温度、および/または圧力について)を検知する機構を備えてもよい。検知機構はセンサの形態であってもよい。好ましくは、本発明の装置は、基板が保持される雰囲気を薄膜の乾燥を抑制する雰囲気にするに、検知機構からの信号に基づいて、乾燥抑制装置(溶媒蒸気付与機構、加圧機構、および/または冷却機構)を制御する機構をさらに備える。また、本発明の装置は、過度の蒸気付与、加圧、冷却による溶媒の結露を抑制するために、検知機構からの信号に基づいて制御される排気機構、減圧機構および/または加温機構を備えていてもよい。さらに、本発明の装置は、基板周囲の雰囲気を一様に保つために、雰囲気を循環させる機構を備えてもよい。 The apparatus of the present invention may be provided with a mechanism for detecting the degree of thin film drying suppression action (for solvent vapor partial pressure, temperature, and / or pressure) in the substrate housing means. The detection mechanism may be in the form of a sensor. Preferably, the apparatus of the present invention sets the atmosphere in which the substrate is held to an atmosphere that suppresses the drying of the thin film based on a signal from the detection mechanism (a solvent vapor application mechanism, a pressure mechanism, and And / or a mechanism for controlling the cooling mechanism. In addition, the apparatus of the present invention includes an exhaust mechanism, a decompression mechanism, and / or a heating mechanism that is controlled based on a signal from the detection mechanism in order to suppress condensation of the solvent due to excessive vapor application, pressurization, and cooling. You may have. Furthermore, the apparatus of the present invention may include a mechanism for circulating the atmosphere in order to keep the atmosphere around the substrate uniform.
溶媒蒸気分圧センサとしては、当該分野において公知のものが使用され得る。蒸気圧センサは、例えば、電気抵抗式センサである。 As the solvent vapor partial pressure sensor, those known in the art can be used. The vapor pressure sensor is, for example, an electric resistance sensor.
気圧(圧力)センサとしては、当該分野において公知のものが使用され得、好ましくは、圧電式、弾性式、電気抵抗式、静電容量式の圧力センサが使用され得る。例えば、ジルコン酸チタン酸鉛の圧電式センサ、マンガニン線や金ニクロム線の電気抵抗式センサが使用され得る。 As the atmospheric pressure (pressure) sensor, those known in the art can be used, and preferably, piezoelectric, elastic, electrical resistance, and capacitance pressure sensors can be used. For example, a piezoelectric sensor of lead zirconate titanate, an electric resistance sensor of manganin wire or gold nichrome wire can be used.
温度センサとしては、当該分野において公知のものを使用でき、それには、好ましくは、熱電対温度計、抵抗温度計(例えば、サーミスター温度計)、放射温度計が使用され得る。 As the temperature sensor, those known in the art can be used, and a thermocouple thermometer, a resistance thermometer (for example, a thermistor thermometer), and a radiation thermometer can be preferably used.
搬送装置は移動手段を備えてもよい。移動手段は、当該分野において公知の手段(例えば、ゴムタイヤ、金属製または合成樹脂製の車輪)の任意のものが使用できる。 The transport device may include moving means. As the moving means, any means known in the art (for example, rubber tire, metal or synthetic resin wheel) can be used.
本発明はさらに、液体材料を基板上に塗布して薄膜を形成する工程;薄膜を乾燥させる工程;および塗布工程から乾燥工程へ基板を搬送する工程 を含み、搬送工程は、基板を、薄膜の乾燥を抑制する雰囲気下に保持して搬送することを特徴とする、薄膜塗布基板製造方法を提供する。 The present invention further includes a step of coating a liquid material on the substrate to form a thin film; a step of drying the thin film; and a step of transporting the substrate from the coating step to the drying step. Provided is a method for producing a thin film-coated substrate, wherein the substrate is conveyed while being held in an atmosphere that suppresses drying.
本発明の製造方法の1つの実施形態において、薄膜の乾燥を抑制する雰囲気は、液体材料の溶媒蒸気で飽和させた雰囲気である。 In one embodiment of the production method of the present invention, the atmosphere for suppressing the drying of the thin film is an atmosphere saturated with a solvent vapor of a liquid material.
本発明の製造方法の別の1つの実施形態において、薄膜の乾燥を抑制する雰囲気は、加圧された雰囲気である。 In another embodiment of the manufacturing method of the present invention, the atmosphere that suppresses drying of the thin film is a pressurized atmosphere.
本発明の製造方法のさらに別の実施形態において、薄膜の乾燥を抑制する雰囲気は、冷却である。 In yet another embodiment of the production method of the present invention, the atmosphere that suppresses drying of the thin film is cooling.
本発明の製造方法においては、雰囲気の溶媒蒸気圧、温度、および/または、圧力が検知されてもよい。 In the production method of the present invention, the solvent vapor pressure, temperature, and / or pressure of the atmosphere may be detected.
本発明の製造方法において、好ましくは、搬送工程において、上記の本発明の搬送装置が用いられる。 In the manufacturing method of the present invention, preferably, the above-described transport device of the present invention is used in the transport process.
本発明はさらに、基板上に液体材料を塗布して薄膜を形成する塗布装置、塗布された液体材料の薄膜を乾燥させる乾燥装置、および、塗布装置から乾燥装置へ基板を搬送する搬送装置を備え、搬送装置が、基板を、薄膜の乾燥を抑制する雰囲気下に保持して搬送することを特徴とする、薄膜塗布基板製造システムを提供する。 The present invention further includes a coating device that forms a thin film by applying a liquid material onto a substrate, a drying device that dries the thin film of the applied liquid material, and a transport device that transports the substrate from the coating device to the drying device. A thin film coated substrate manufacturing system is provided, in which a transfer device holds and transfers a substrate in an atmosphere that suppresses drying of the thin film.
塗布装置は、当該分野において公知であり、これには、基板上の所定の場所に、所定の液体材料を配置することにより、膜厚が数μm程度の薄膜を基板上に形成することが可能な装置であれば任意のものが使用できる。そのような装置には、例えば、インクジェット方式、ディスペンサ方式、ディッピング方式、スクリーン印刷方式のものがある。 Coating apparatuses are known in the art, and a thin film having a thickness of about several μm can be formed on a substrate by placing a predetermined liquid material at a predetermined location on the substrate. Any device can be used as long as it is a simple device. Such an apparatus includes, for example, an inkjet method, a dispenser method, a dipping method, and a screen printing method.
乾燥装置は、当該分野において公知である。例えば、減圧乾燥装置、ホットプレート、局所溶媒蒸気付与装置、赤外線加熱装置、温風もしくは熱風送風装置、またはこれらの組合せが使用される。 Drying devices are known in the art. For example, a vacuum drying apparatus, a hot plate, a local solvent vapor application apparatus, an infrared heating apparatus, hot air or hot air blowing apparatus, or a combination thereof is used.
本発明のシステムの1つの実施形態において、薄膜の乾燥を抑制する雰囲気は、液体材料の溶媒蒸気で飽和させた雰囲気である。 In one embodiment of the system of the present invention, the atmosphere that inhibits drying of the thin film is an atmosphere saturated with solvent vapor of a liquid material.
本発明のシステムの1つの実施形態において、薄膜の乾燥を抑制する雰囲気は加圧された雰囲気である。 In one embodiment of the system of the present invention, the atmosphere that inhibits drying of the thin film is a pressurized atmosphere.
本発明のシステムの1つの実施形態において、薄膜の乾燥を抑制する雰囲気は冷却された雰囲気である。 In one embodiment of the system of the present invention, the atmosphere that inhibits drying of the thin film is a cooled atmosphere.
本発明のシステムにおいて、好ましくは、搬送装置として、上記の本発明の搬送装置が使用される。 In the system of the present invention, the above-described transport device of the present invention is preferably used as the transport device.
本発明のシステムの1つの実施形態において、雰囲気の溶媒蒸気圧、温度、および/または、圧力が検知される。 In one embodiment of the system of the present invention, the atmospheric solvent vapor pressure, temperature, and / or pressure are sensed.
本発明の方法および装置は、薄膜を形成するために基板上に塗布される液体材料中の主要な溶媒として、液体材料塗布工程から乾燥工程までの周囲環境下で乾燥(または蒸発)が進行してしまう液体が用いられる薄膜塗布基板製造過程において使用される。液体材料中の主溶媒が揮発性の液体であれば、より顕著な本発明の効果が期待できる。 In the method and apparatus of the present invention, drying (or evaporation) proceeds in the ambient environment from the liquid material application process to the drying process as a main solvent in the liquid material applied on the substrate to form a thin film. It is used in the manufacturing process of a thin film coated substrate in which a liquid is used. If the main solvent in the liquid material is a volatile liquid, a more remarkable effect of the present invention can be expected.
本発明によれば、薄膜塗布基板の製造過程において、基板上に液体材料を塗布して薄膜を形成する工程から、塗布された液体材料の薄膜を乾燥させる工程への搬送中に、基板上の塗布膜は不適切(または不均一)な乾燥の進行を抑制されるので、後の乾燥工程における乾燥後の塗布膜の平坦性が向上する。 According to the present invention, in the manufacturing process of the thin film coated substrate, the liquid material is applied onto the substrate and the thin film is formed on the substrate during the transfer from the step of forming the thin film to the step of drying the thin film of the applied liquid material. Since the coating film is restrained from inappropriate (or non-uniform) progress of drying, the flatness of the coating film after drying in the subsequent drying step is improved.
本発明の方法または装置の使用により、薄膜の乾燥は、実質的に乾燥工程においてのみ進行するので、管理が容易であり、その結果、製品間のばらつきが非常に少なくなり、塗布膜基板の生産における歩留りが向上する。 Through the use of the method or apparatus of the present invention, the drying of the thin film proceeds substantially only in the drying process, so that it is easy to manage, and as a result, there is very little variation between products, and the production of coated film substrates is reduced. Yield is improved.
本発明の方法を実施するに適切な装置の概略図を図1に示す。図1において、(a)外観正面図(以下、便宜上、基板挿入口を有する面を「前面」と呼ぶ)、(b)内部正面図、(c)内部側面図を示す。本発明の搬送装置10は、基板を収容するための手段12を備え、そして基板収容手段は薄膜の乾燥を抑制するための乾燥抑制機構22を備える。基板14は、基板挿入口18を通じて、基板収容手段12に収容され、内部の乾燥抑制機構20により生成された薄膜の乾燥を抑制する雰囲気下に保持される。本発明の搬送装置は、必要に応じて、雰囲気の状態を検知するためのセンサ22を備えてもよい。
A schematic diagram of an apparatus suitable for carrying out the method of the present invention is shown in FIG. 1, (a) an external front view (hereinafter, for convenience, a surface having a board insertion opening is referred to as “front surface”), (b) an internal front view, and (c) an internal side view. The
以下、具体的な実施形態に言及することによって本発明を説明する。 The invention will now be described by reference to specific embodiments.
本発明の搬送装置の1つの実施形態を図2に示す。図2は、図1の(b)に対応している。本発明の搬送装置110は、基板を収容するための基板収容庫112を備える。基板収容庫112は、周囲の壁により外部と隔てられた内部空間を有する。基板収容庫112の内部空間には、基板114を載置するための基板載置台116が水平に設けられている。基板載置台116は、基板114を安定的に載置するに必要十分な大きさである。基板載置台116は、基板収容庫112内部の雰囲気を一様に保つため、基板収容庫112内部の空間を2以上の空間に分断しないように設置されている。すなわち、基板載置台116は、その一つの辺のみが基板収容庫112の前面内壁に固定され、そして対側の辺の両端部が、2本の支柱(128aおよびb)に固定されている。この2本の支柱(128aおよびb)のそれぞれは、一方の端部が基板収容庫112の底面内壁に、そして他方の端部が上面内壁に、後面内壁および両側面内壁から十分に離れた位置で固定されている(このため、基板収容庫112の内部は、基板載置台116の前面内壁に固定されていない3辺と、後面内壁および両側面内壁との間で吹き抜け状態になっている)。基板収容庫112の外部から基板載置台116上に基板114を載置するために、基板収容庫112の1つの側壁には、各基板載置台に対応して、基板収容庫112の外部から側壁を貫通して基板収容庫112の内部に通じる基板挿入口118が設けられている。基板挿入口118には、扉が設けられている。基板収容庫112は、少なくとも基板挿入口118の扉が閉じられている間は、内部雰囲気が外部環境に影響されないように気密性を有する。
One embodiment of the transport apparatus of the present invention is shown in FIG. FIG. 2 corresponds to (b) of FIG. The
基板収容庫112底部には、蒸気発生装置122が設けられている。蒸気発生装置122内には、基板114上に塗布された液体材料中の主溶媒が貯蔵されており、加温等によってその主溶媒の蒸気が発生する。基板収容庫112上部には、基板収容庫112内で溶媒蒸気が一様に分布するように、雰囲気を循環させるためのファン124を備える。発生した蒸気は、基板載置台116と基板収容庫112の3つの内壁(後面および側面)との間の吹き抜け部分を通って、または、ファン124によって、基板収容庫112の内部に一様に拡散する。基板挿入口118の扉が閉じられている状態で、基板収容庫112は気密性を有するので、溶媒蒸気で飽和させた雰囲気になる。
A steam generator 122 is provided at the bottom of the
本発明110の搬送装置は、台車など工場内で通常使用される運搬手段により移動させる。
The conveying apparatus of the
基板挿入の前に、溶媒蒸気発生装置122を予め作動させ、基板収容庫112内の雰囲気を溶媒蒸気で飽和させておく。塗布工程を経た基板114は、基板挿入口118から搬送装置110の基板収容庫112内の基板載置台116上へ載置される。直後に、基板挿入口118の扉を閉じる。このようにして、基板112は、液体材料の主溶媒の蒸気で飽和させた雰囲気下に保持されるので、搬送の間、基板上に塗布された液体材料の乾燥は抑制される。
Prior to substrate insertion, the solvent vapor generator 122 is activated in advance to saturate the atmosphere in the
本発明の搬送装置の別の実施形態を図3に示す。図3は、図1の(b)に対応している。本発明の搬送装置210は、基板を収容するための基板収容庫212を備える。基板収容庫212は、周囲の壁により外部と隔てられた内部空間を有する。基板収容庫212の内部空間には、基板214を載置するための基板載置台216が水平に設けられている。基板載置台216は、基板214を安定的に載置するに必要十分な大きさである。基板載置台216は、基板収容庫212内部の雰囲気を一様に保つため、基板収容庫212内部の空間を2以上の空間に分断しないように設置されている。すなわち、基板載置台216は、一方の端部が前面内壁にそして他方の端部が後面内壁に固定され水平に設置された2本の支柱(228aおよびb)に固定されている。このとき、基板載置台216の3辺(後部、両側部)と、後面内壁および両側面内壁との間には十分に空間が存在して吹き抜け状態になる。基板収容庫212の外部から基板載置台216上に基板214を載置するために、基板収容庫212の1つの壁には、各基板載置台に対応して、基板収容庫212の外部から側壁を貫通して基板収容庫212の内部に通じる基板挿入口218が設けられている。基板挿入口218には、扉が設けられている。基板収容庫212は、少なくとも基板挿入口218の扉が閉じられている間は、内部雰囲気が外部環境に影響されないように気密性を有する。
Another embodiment of the transport apparatus of the present invention is shown in FIG. FIG. 3 corresponds to (b) of FIG. The
基板収容庫212の底部には、内部雰囲気を加圧するためのコンプレッサー220が、そして上部には、内部雰囲気の気圧を検知するための圧電センサ222が備えられている。コンプレッサー220は、圧電センサ222と電気的に接続されており、センサ222により検知された内部雰囲気の圧力に依存して動作を制御されている。
A
本搬送装置210は、ゴムタイヤ226を備え、これにより塗布工程から乾燥工程まで移動可能である。
The
塗布工程を経た基板214は、基板挿入口218から搬送装置210の基板収容庫212内の基板載置台216上へ載置される。収容後、基板収容庫212内部の雰囲気は、コンプレッサー220によって加圧される。基板収容庫212内部の雰囲気の気圧は、圧電センサ222によってモニターされて、気圧が所定値に達するとコンプレッサー220は停止する。基板挿入口218の扉の開閉等により、基板収容庫212の内部圧力が低下すると、コンプレッサー220が作動して所定値まで加圧する。このようにして、基板214は、加圧された雰囲気下に保持されるので、搬送の間、基板上に塗布された液体材料の乾燥は抑制される。
The
本発明の装置のさらに別の実施形態を図4に示す。図4は、図1の(b)に対応している。本発明の搬送装置310は、基板を収容するための基板収容庫312を備える。基板収容庫312は、周囲の壁により外部と隔てられた内部空間を有する。基板収容庫312の内部空間には、基板314を載置するための基板載置台316が水平に設けられている。基板載置台316は、基板314を安定的に載置するに必要十分な大きさである。基板載置台316は、基板収容庫312内部の雰囲気を一様に保つため、基板収容庫312内部の空間を2以上の空間に分断しないように設置されている。すなわち、基板載置台316は、一方の端部が前面内壁にそして他方の端部が後面内壁に固定され水平に設置された2本の支柱(328aおよびb)に固定されている。このとき、基板載置台316の3辺(後部、両側部)と、後面内壁および両側面内壁との間には十分に空間が存在して吹き抜け状態になる。基板収容庫312の外部から基板載置台316上に基板314を載置するために、基板収容庫312の1つの壁には、各基板載置台に対応して、基板収容庫312の外部から側壁を貫通して基板収容庫312の内部に通じる基板挿入口318が設けられている。基板挿入口318には、扉が設けられている。基板収容庫312は、少なくとも基板挿入口318の扉が閉じられている間は、基板収容庫内の雰囲気が外部環境に影響されないように気密性を有する。さらに、基板収容庫内の雰囲気の温度が、壁を通じての基板収容庫外部の周囲温度の影響を受けないように、基板収容庫の内部壁の外周は、断熱材330で覆われている。
Yet another embodiment of the apparatus of the present invention is shown in FIG. FIG. 4 corresponds to (b) of FIG. The
基板収容庫312には、その上部壁に冷却装置320が、そして下部壁に熱電対温度計322が備えられている。冷却装置320は、熱電対温度計322と電気的に接続されており、温度計322により検知された内部雰囲気の温度に依存して動作を制御されている。
The
塗布工程を経た基板314は、基板挿入口318から搬送装置310の基板収容庫312内の基板載置316上へ載置される。基板収容庫312内部の雰囲気は、冷却装置320によって冷却される。基板収容庫312内部の雰囲気の温度は、熱電対温度計322によってモニターされて、温度が所定値に到達すると冷却装置320は停止する。基板挿入口318の扉の開閉等により、温度が上昇すると、冷却装置320が作動して所定値まで冷却する。このようにして、基板314は、冷却された雰囲気下に保持されるので、搬送の間、基板上に塗布された液体材料の乾燥は抑制される。
The
(実施例1)
本発明の搬送装置を、カラーフィルタ基板に三色のインクを塗布した後、乾燥させ溶媒を蒸発させるカラーフィルタ(以下、「CF」)の製造方法において使用した。このカラーフィルターの製造方法は、簡単に述べると、大きく以下の3つの工程に分かれる。第一は、インクジェット生産装置によりCFガラス基板に赤色(R)、緑色(G)、青色(B)それぞれのインクを塗布する工程である。第二は、インクが塗布されたCF基板を乾燥装置へ搬送する搬送工程であり、第三は、乾燥装置による乾燥工程である。
Example 1
The transport device of the present invention was used in a method for manufacturing a color filter (hereinafter referred to as “CF”) in which three color inks were applied to a color filter substrate and then dried to evaporate the solvent. The manufacturing method of the color filter is roughly divided into the following three steps. The first is a step of applying red (R), green (G), and blue (B) inks to a CF glass substrate by an inkjet production apparatus. The second is a transporting process for transporting the CF substrate coated with ink to a drying apparatus, and the third is a drying process by a drying apparatus.
本実施例に使用したCFガラス基板の概略平面図を図5に示す。ガラス基板2の概略断面図(図5中のA−A’線における断面図)を図6に示す。図6に示すように、CF用基板2にはインク配置領域4とバンク6が多数隣接して配置されている。バンク6に囲まれた領域がインク配置領域4であり、インク配置領域4にカラーフィルタ用液体材料が配置される。バンク6は、液体状態である液体材料がインク配置領域1aから流出することを防止する。インク配置領域4に配置されたカラーフィルタ用液体材料が乾燥することによって、カラーフィルターを形成する。
A schematic plan view of the CF glass substrate used in this example is shown in FIG. FIG. 6 shows a schematic cross-sectional view (cross-sectional view taken along the line A-A ′ in FIG. 5) of the
実施例および比較例とも、インクを塗布する工程において、同一のインク塗布装置により、ガラス基板上のインク配置領域4に、乾燥後にカラーフィルタとしての膜厚が約1μmとなる量のインクを配置した。次いで、実施例の基板は、塗布工程から乾燥工程まで、図2に示す本発明の搬送装置内において、基板上に塗布した液体材料の主溶媒の蒸気で飽和させた雰囲気下に保持して搬送した。対照的に、比較例の基板は、周囲大気に曝された状態で、塗布工程から乾燥装置へ搬送した(搬送時間:10分間)。乾燥工程では、実施例および比較例とも、同一の乾燥装置により同一条件で乾燥させた。 In both the examples and the comparative examples, in the ink application process, the same ink application apparatus was used to arrange an amount of ink that would give a film thickness of about 1 μm as a color filter after drying in the ink arrangement region 4 on the glass substrate. . Next, the substrate of the example is held and transported from the coating process to the drying process in an atmosphere saturated with the vapor of the main solvent of the liquid material applied on the substrate in the transport apparatus of the present invention shown in FIG. did. In contrast, the substrate of the comparative example was transported from the coating process to the drying apparatus while being exposed to the ambient atmosphere (transport time: 10 minutes). In the drying process, both the examples and the comparative examples were dried under the same conditions using the same drying apparatus.
乾燥工程の終了後、形成されたカラーフィルターの膜厚を調べた。従来、平坦性に対する乾燥の影響は、インク配置領域の長手方向において中央部の膜厚に比べ端部の膜厚が顕著に大きくなることが知られているので、長手方向端部の膜厚を測定して比較した。その結果、実施例において、フィルタ端部の膜厚は平均1.4μmであり、比較例(平均2μm)より約30%低減していることが確認できた。 After the drying process, the film thickness of the formed color filter was examined. Conventionally, it has been known that the effect of drying on the flatness is that the film thickness at the end is significantly larger than the film thickness at the center in the longitudinal direction of the ink placement region. Measured and compared. As a result, in the examples, it was confirmed that the film thickness of the filter end portion was 1.4 μm on average, which was about 30% lower than that of the comparative example (average 2 μm).
(実施例2)
実施例の搬送工程以外は、実施例1と同様に行なった。実施例の基板は、塗布工程から乾燥工程まで、図3に示す本発明の搬送装置内において、コンプレッサにより加圧された雰囲気(20℃、3気圧)下に保持して搬送した。
(Example 2)
The same procedure as in Example 1 was performed except for the conveying step in the example. The substrate of the example was transported from the coating process to the drying process while being held in an atmosphere (20 ° C., 3 atm) pressurized by a compressor in the transport apparatus of the present invention shown in FIG.
その結果、本実施例において、カラーフィルタの長手方向端部の膜厚は約1.6μmであり、比較例(平均2μm)より約20%低減していることが確認できた。 As a result, in this example, it was confirmed that the film thickness of the color filter in the longitudinal direction was about 1.6 μm, which was about 20% lower than that of the comparative example (average 2 μm).
(実施例3)
実施例の搬送工程以外は、実施例1と同様である。実施例の基板は、塗布工程から乾燥工程まで、図4に示す本発明の搬送装置内において、冷却水循環装置により冷却された雰囲気(10℃)下に保持して搬送した。
(Example 3)
Except for the conveyance process of the example, the process is the same as that of the example 1. The substrate of the example was transported from the coating process to the drying process while being held in an atmosphere (10 ° C.) cooled by a cooling water circulation device in the transport apparatus of the present invention shown in FIG.
その結果、本実施例において、フィルタの長手方向端部の膜厚は平均1.7μmであり、比較例(平均2μm)より、約15%低減していることが確認できた。 As a result, in this example, it was confirmed that the film thickness at the end portion in the longitudinal direction of the filter was 1.7 μm on average, which was about 15% lower than that of the comparative example (average 2 μm).
上記の実施形態および実施例は、本発明の理解を容易にするために例示として記載されたものであって、本発明は本明細書または添付図面に記載された具体的な構成および配置のみに限定されるものではないことに留意すべきである。本明細書に記載した具体的構成、手段、方法、および装置は、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、当該分野において公知の他の多くのものと置換可能であることを、当業者は理解すべきであり、そして容易に認識する。 The above embodiments and examples are described as examples for facilitating the understanding of the present invention, and the present invention is limited to the specific configurations and arrangements described in this specification or the accompanying drawings. It should be noted that it is not limited. Those skilled in the art will recognize that the specific configurations, means, methods, and apparatus described herein can be replaced with many others known in the art without departing from the spirit and scope of the present invention. Should be understood and easily recognized.
2 塗布膜を形成する基板
4 インク配置領域
6 バンク
10,110,210,310 搬送装置
12 基板収容手段
14,114,214,314 基板
16 基板保持機構
18,118,218,318 基板挿入口
20 乾燥抑制機構
22 センサ
112,212,312 基板収容庫
116,216,316 基板載置台
120 蒸気発生装置
124 ファン
128,228,328 支柱
220 コンプレッサー
320 冷却装置
222 圧力センサ
322 温度センサ
226 タイヤ
330 断熱材
2 Substrate on which coating film is formed 4
Claims (20)
薄膜を乾燥させる工程、および
塗布工程から乾燥工程へ基板を搬送する工程
を含み、搬送工程は、基板を、薄膜の乾燥を抑制する雰囲気下に保持して搬送することを特徴とする薄膜塗布基板製造方法。 Applying a liquid material on a substrate to form a thin film;
A thin film coated substrate comprising: a step of drying a thin film; and a step of transporting the substrate from the coating step to the drying step, wherein the transporting step holds and transports the substrate in an atmosphere that suppresses drying of the thin film. Production method.
21. The thin film coated substrate manufacturing system according to claim 16, wherein the solvent vapor pressure, temperature, and / or pressure of the atmosphere are detected.
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