JP2009206061A - 塗布ユニットおよびそれを用いたパターン修正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】塗布形状が安定し、簡単な構成の塗布ユニットと、それを用いたパターン修正装置を提供する。
【解決手段】この塗布ユニット６は、その底に貫通孔１１ａが形成され、修正液１２が注入された容器１１と、貫通孔１１ａの下側開口部を囲むように設けられた隔壁１１ｂと、貫通孔１１ａと略同じ径を有する塗布針１４と、貫通孔１１ａを介して塗布針１４の先端部１４ａを容器１１の下に突出させ、塗布針１４の先端部１４ａに修正液１２を付着させる駆動手段とを備える。したがって、隔壁１１ｂが風除けとなり、貫通孔１１ａから外部に露出した修正液１２の乾燥を抑制できる。
【選択図】図３

Description

この発明は塗布ユニットおよびそれを用いたパターン修正装置に関し、特に、基板上に形成された微細パターンの欠陥部に修正液を塗布する塗布ユニットと、それを用いたパターン修正装置に関する。より特定的には、この発明は、フラットパネルディスプレイの製造工程において発生する配線のオープン欠陥、プラズマディスプレイのリブ欠損、液晶カラーフィルタの白抜け欠陥、マスクの欠陥などに修正液を塗布する塗布ユニットと、それを用いたパターン修正装置に関する。

近年、プラズマディスプレイ、液晶ディスプレイ、ＥＬ（electroluminescence)ディスプレイなどのフラットパネルディスプレイの大型化、高精細化に伴って、ディスプレイの製造工程において、基板上の配線やリブなどに欠陥が発生したり、液晶カラーフィルタの着色層に欠陥が発生したりする確率が高くなっている。

図８は、そのような欠陥を修正するパターン修正装置の塗布ユニットの要部を示す断面図である。図８において、塗布ユニットは、その底に貫通孔５１ａが開口され、修正液５２が注入された容器５１と、先端部が修正液５２に浸漬され、上下動可能に保持された塗布針５３と、塗布針５３を上下動させる駆動装置（図示せず）とを備える。塗布時には、塗布針５３の先端部が貫通孔５１ａを介して容器５１の下に突出され、塗布針５３の先端部に付着した修正液５２が欠陥部に塗布される（たとえば、特許文献１，２参照）。
特開２００７−２６８３５３号公報 特開２００７−２６８３５４号公報

このような塗布ユニットでは、修正液５２の粘度や濡れ性によって異なるが、修正液５２は貫通孔５１ａの内部にも充填され、貫通孔５１ａの下端に形成された面取り部５１ｂの開口部で外部に露出する。パターン修正装置は、基板上にある複数の欠陥部に塗布ユニットを移動させながら修正を行なうが、塗布ユニットを移動させる毎に容器５１の底は風を受ける。最近では、タクトの短縮を目的として、塗布ユニットが１ｍ／ｓ以上の高速で移動し、かつ、基板の大型化に伴って移動量も大きくなるため、風量が大きくなる傾向がある。そのため、貫通孔５１ａの開口部で露出した修正液５２は風を受け、修正液５２の種類によっては露出した修正液５２の粘度が上昇したり、修正液５２の表面に薄膜が形成されることも想定される。

実際、塗布ユニットを繰り返し移動させたり、塗布動作を行なわない待機時間が長くなった状態で再度塗布を開始すると、１回から数回程度の塗布時に高粘度の修正液５２が塗布され、塗布径が小さくなる場合もある。その後、待機時間を開けずに定期的に塗布を繰り返すと、粘度が上昇した修正液５２が容器５１内の修正液５２に置き換わるため、塗布される修正液５２の粘度は初期の頃と同じ程度まで回復する。

また、揮発性の高い溶媒（たとえばトルエン）を含む修正液５２を用いる場合、塗布を再開するまでの待機時間が長くなるに従って、貫通孔５１ａの開口部で露出した修正液５２の粘度が高くなる。この場合、塗布再開後の初回塗布時には、粘度の高い部分が塗布されるため、塗布形状は従来よりも小さくなる傾向がある。また、修正液５２として乾燥性の良いポリイミド溶液を用いた場合、貫通孔５１ａの開口部で露出した修正液５２の粘度が高くなったり、あるいは露出した修正液５２の表面に薄い被膜ができる。この状態で塗布を行なうと、ポリイミドの被膜が修正部に混入する場合も想定される。

露出した修正液５２に風が直接当たるのを防止するため、塗布ユニット全体をカバーで覆う、あるいは、貫通孔５１ａの下端を外部から閉蓋する機構を設けることも考えられるが、それを実現しようとすると、塗布ユニットの構成が複雑になる。

それゆえに、この発明の主たる目的は、塗布形状が安定し、簡単な構成の塗布ユニットと、それを用いたパターン修正装置を提供することである。

この発明に係る塗布ユニットは、基板上に形成された微細パターンの欠陥部に修正液を塗布する塗布ユニットであって、その底に貫通孔が形成され、修正液が注入された容器と、貫通孔の下側開口部を囲むように設けられた隔壁と、貫通孔と略同じ径を有し、その先端部に付着した修正液を欠陥部に塗布するための塗布針と、貫通孔を介して塗布針の先端部を容器の下に突出させ、塗布針の先端部に修正液を付着させる駆動手段とを備えたことを特徴とする。

好ましくは、隔壁は、貫通孔の下側開口部よりも下方に突出している。
また好ましくは、隔壁の内径は、貫通孔の開口部よりも大きい。

また好ましくは、隔壁の高さは、駆動手段によって容器の下に突出された塗布針の先端部が隔壁の下端面よりも下方に突出するように設定されている。

また好ましくは、容器と隔壁は一体成形されている。
また好ましくは、容器と隔壁は別体であり、隔壁は、貫通孔と略同軸になるように容器に装着されている。

また、この発明に係るパターン修正装置は、上記塗布ユニットと、塗布ユニットと基板を相対移動させ、塗布針の先端部と欠陥部との位置決めを行なう位置決め手段とを備えたことを特徴とする。

この発明に係る塗布ユニットでは、容器の底の貫通孔の下側開口部を囲むようにして隔壁を設けたので、貫通孔の下側開口部で外部に露出した修正液に風が当たるのを防止することができる。したがって、修正液の粘度の上昇を抑制して安定した塗布形状を得ることができる。また、隔壁を設けるだけなので、装置構成が複雑になることもない。

図１は、この発明の一実施の形態によるパターン修正装置１の全体構成を示す斜視図である。図１において、このパターン修正装置１は、修正対象の基板２を水平に保持するチャック部３と、基板２の表面を観察する観察光学系４と、観察光学系４を介して基板２にレーザ光を照射し不要部をカットするカット用レーザ部５と、修正液を塗布針の先端部に付着させて基板２の欠陥部に塗布する塗布ユニット６とを備える。

観察光学系４、カット用レーザ部５、および塗布ユニット６はＺステージ７に固定されていて、Ｚステージ７はＺ軸方向（上下方向）に移動可能に設けられている。また、Ｚステージ７は、Ｘステージ８上においてＸ軸方向（横方向）に移動可能に設けられている。Ｘステージ８は、Ｙステージ９上においてＹ軸方向（横方向）に移動可能に設けられている。その他に、各機構を制御するための制御用コンピュータ（図示せず）と、装置全体を制御するためのホストコンピュータ（図示せず）とが設けられている。ステージ７〜９を制御することにより、観察光学系４、カット用レーザ部５、および塗布ユニット６の各々を基板２上の所望の位置に移動させることが可能になっている。

図２は図１に示した塗布ユニット６の構成を示す断面図であり、図３はその要部拡大図である。図２および図３において、塗布ユニット６は、その底に第１の孔１１ａが開口され、修正液１２が注入された容器１１と、第２の孔１３ａが開口され、容器１１を密封する蓋１３と、第１および第２の孔１１ａ，１３ａと略同じ径を有する塗布針１４とを含む。

塗布針１４の先端部１４ａは、第２の孔１３ａを貫通して修正液１２内に浸漬される。第１および第２の孔１１ａ，１３ａの径は、それらに貫通する塗布針１４の径よりも少し大きいが微小であるので、修正液１２の表面張力や容器１１の撥水・撥油性により、第１の孔１１ａからの修正液１２の漏れはほとんど無い。

容器１１に形成され、修正液１２を注入するための穴は、孔１１ａに近づくに従って断面積が小さくなるテーパ形状を有する。したがって、少ない修正液１２でも塗布針１４の先端部１４ａを浸漬することができ、経済的である。修正液１２の量は、たとえば２０μｌ（マイクロリットル）である。修正液１２は日持ちしないものもあり、容器１１は定期的に交換する。あるいは、使用済み容器１１を洗浄後、再利用することも可能である。容器１１の着脱を簡単にするため、手でつかみ易い構造にする方が使い勝手は向上する。

また、容器１１の下端部には、筒状の隔壁１１ｂが形成されている。この隔壁１１ｂは、塗布ユニット６を移動させるときに、第１の孔１１ａの下側開口部で外部に露出した修正液１２に直接風が当たるのを防止するために設けられている。隔壁１１ｂは、たとえば円筒状であり、その内径φＤは、第１の孔１１ａの下側開口部の直径よりも大きく、また、第１の孔１１ａの下端に面取り部１１ｃを有する場合には、面取り部１１ｃの開口部の直径よりも大きく設定されている。また、隔壁１１ｂは、第１の孔１１ａまたは面取り部１１ｃの開口部よりも下方に突出した状態に形成されている。

図４は、塗布針１４の先端部１４ａが第１の孔１１ａを介して容器１１の下に突出した状態を示している。このとき、修正液１２が付着した塗布針１４の先端部１４ａが隔壁１１ｂの内周面に触れない程度に、隔壁１１ｂの内径φＤが設定される。これにより、隔壁１１ｂの内側に修正液１２が付着することを防止し、修正液１２の液ダレを防止することができる。

隔壁１１ｂの高さＨを高くするほど露出した修正液１２への風の影響は少なくなるが、図４に示すように、塗布針１４が第１の孔１１ａを介して容器１１の下に突出した際に、その先端部１４ａが隔壁１１ｂの下端面よりも下に突出する程度の高さに設定される。たとえば、隔壁１１ｂの内径φＤは１〜２ｍｍ程度に設定され、その高さＨは２〜３ｍｍ程度に設定される。

また、容器１１の側部には突起部１１ｄが設けられており、この突起部１１ｄには、磁性体のピン１５が突起部１１ｄから上方に突出するように固着されている。なお、容器１１を樹脂や金属材料を使用して作成する場合、隔壁１１ｂと容器１１を一体的に形成するとよい。特に、樹脂材料を使用すれば、隔壁１１ｂと容器１１とピン１５を射出成形で一体加工することも可能である。

図２に戻って、塗布針１４の基端部は、塗布針固定板２０の先端部に固着されている。塗布針固定板２０の基端部の下面には磁石２１が固定され、アーム２３の先端部の上面には磁石２２が固定されており、塗布針固定板２０の基端部は磁石２１，２２の吸引力でアーム２３の先端部に固定される。アーム２３はＬ字型に形成され、その基端部は直動案内部材２４を介して支持台２７に結合される。アーム２３は、直動案内部材２４により、支持台２７に対して上下動可能に支持される。直動案内部材２４の上下には、支持台２７に固定されたストッパ２５，２６が設けられ、アーム２３の上下動はストッパ２５，２６により拘束される。

容器１１は、ピン１５を介して、もう１つのアーム２９の先端部に固定される。アーム２９の先端部の下面には磁石２８が固定されており、容器１１は、ピン１５と磁石２８の吸引力でアーム２９の先端部に固定される。アーム２９はＬ字型に形成され、その基端部は直動案内部材３０を介してアーム２３に結合される。アーム２９は、直動案内部材３０により、アーム２３に対して上下動可能に支持される。

直動案内部材２４，３０の各々は、レール部とスライド部の間に転動体（ボールなど）を介在させた転がり案内の構成を有し、レール部とスライド部とは極軽い力で自在に直線運動することが可能なリニアガイドとなっている。塗布精度を向上するために、軽い予圧を与える場合もある。

アーム２３と２９の上下方向の相対移動量は、アーム２３に固定支持されたピン３１と、アーム２９に設けた切り欠き孔２９ａにより限定される。すなわち、相対移動範囲は、ピン３１が切り欠き孔２９ａの中を移動可能な範囲となるため、直動案内部材３０に抜け防止のためのストッパを設けなくてもよい。なお、下側のストッパ２６は、アーム２９の動作範囲を制限するストッパを兼ねている。ストッパ２５，２６、ピン３１、および切り欠き孔２９ａにより、アーム２３に対するアーム２９の上下方向の相対移動量は、アーム２３の上下移動量よりも少ない範囲に限定されている。

支持台２７のアーム２３，２９の反対側には、出力軸３２ａを下向きにしてエアシリンダ３２が設けられている。エアシリンダ３２の出力軸３２ａの先端には、先端にピン３３ａを固着した駆動板３３が水平に固定されており、出力軸３２ａと一体となって上下動する。ピン３３ａは、アーム２３の基端部に設けた切り欠き部に下方から接していて、エアシリンダ３２の出力軸３２ａの上下動により、アーム２３を上下に移動させる機能を持つ。

図２では、エアシリンダ３２の出力軸３２ａが上方にあり（この例では出力軸３２ａが引き込まれた状態）、アーム２３は上端に位置し、アーム２９は、ピン３１に吊り下がる状態、すなわち、切り欠き孔２９ａの上端とピン３１が接する状態にある。このとき、塗布針１４の先端部１４ａは、容器１１内に入れた修正液１２に浸漬された状態にある。このように、塗布ユニット６の先端部（塗布針１４および容器１１の周りの部分）を上下方向に薄く構成し、かつ先端部をエアシリンダ３２よりも下に配置したので、塗布ユニット６の先端部を観察光学系４の対物レンズ３５と基板２との間に挿入することも可能となる。

この塗布ユニット６では、修正液１２を入れた容器１１を上下動させる機構を設けたため、待機位置では、容器１１を上方に保持できるようになり、塗布ユニット６全体を基板２に近接させても、容器１１と基板２との距離を十分開けることができる。このため、待機時に容器１１から修正液１２の漏れ落ちが仮にあっても、漏れ落ちた修正液１２によって基板２が汚染されないように、図２に示すように、基板２と容器１１との間に遮蔽板３４を設けることも可能となる。遮蔽板３４は、図示しない副ＸＹＺステージの副Ｚステージに固定されており、塗布ユニット６と同じように、副Ｚステージにより上下する。

また、図２は、観察光学系４の対物レンズ３５で基板２の欠陥部２ａを観察している状態を示している。この状態では、対物レンズ３５から離れた位置に塗布ユニット６が配置され、修正指令を待っている。塗布ユニット６は図示しない副ＸＹＺステージに固定され、紙面左右方向、前後方向、上下方向に移動可能であり、副ＸＹＺステージは、たとえば観察光学系４を固定するＺステージ７に固定される。なお、場合によって、副Ｙステージを省略してもよい。

ここで塗布指令が与えられると、図５（Ａ）（Ｂ）および図６（Ａ）（Ｂ）に示す動作を行なって塗布が行われる。まず図５（Ａ）に示すように、副ＸＹステージの動作により塗布ユニット６の塗布部が対物レンズ３５と基板２との隙間に挿入され、塗布針１４の直下に欠陥部２ａが位置するように位置決めされる。このとき、遮蔽板３４はＸ軸方向に移動しないので、容器１１の下方に遮蔽板３４は無く、塗布が可能となる。

その後、エアシリンダ３２の出力軸３２ａを下方に突出させて駆動板３３を下降させる。図５（Ｂ）は、出力軸３２ａが下方に移動する途中過程を示したものであり、図６（Ａ）は出力軸３２ａが最下端に到達した状態を示している。

エアシリンダ３２の出力軸３２ａが下方に突出すると、出力軸３２ａに固定された駆動板３３、および、駆動板３３の先端に固着したピン３３ａも一緒に下降するので、ピン３３ａによって支えられたアーム２３もそれに合わせて下降する。また、アーム２３に固着したピン３１に吊り下げられた状態でアーム２９もそれに合わせて下方に移動するが、始めの間はアーム２３と２９の上下方向の相対位置は変化しない。

次いで図５（Ｂ）に示すように、アーム２９の基端部の下端がストッパ２６に当接すると、アーム２９の下降が停止され、その後は、アーム２３のみが下降する。アーム２３のみが下降すると、アーム２３に固定された塗布針１４の先端部１４ａは、容器１１の底面に設けた第１の孔１１ａから突出を開始し、その突出は、図６（Ａ）に示すように、アーム２３の基端部の下端がストッパ２６に当接することで停止する。この状態では、塗布針１４の先端部１４ａには修正液１２が付着しており、塗布の準備が完了する。このとき、容器１１は、エアシリンダ３２の出力軸３２ａが下方に突出するのに伴って、遮蔽板３４よりも下方に移動するが、塗布時に容器１１と遮蔽板３４が干渉することはない。また、塗布針１４の先端部１４ａは隔壁１１ｂの下端面よりも下に突出している。

その後、図６（Ｂ）に示すように、図示しない副Ｚステージを用いて塗布ユニット６全体を下降させ、塗布針１４の先端を基板２の欠陥部２ａに接触させる。塗布針１４の先端が基板２の欠陥部２ａに接触してから、さらに、副Ｚステージを用いて、塗布ユニット６を０．３ｍｍから１ｍｍ程度下方に移動するが、この際、塗布針１４は、直動案内部材２４によりアーム２３とともに上方に退避するので、塗布針１４に過大な力は働かない。

塗布後、エアシリンダ３２の出力軸３２ａを上方に引き込んで元の状態（図５（Ａ））に戻り、１回の塗布が完了する。さらに塗布する場合は同様にして繰り返し塗布が行なわれる。塗布作業が終了すれば、図２に示したように塗布ユニット６を対物レンズ３５の視界から離すように操作すれば、塗布状態を対物レンズ３５を介して観察することができる。

なお、基板２がカラーフィルタ基板の場合、修正する色、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、ＢＭ（ブラックマトリックスの黒）、場合によってはＯＣ（オーバーコート）ごとに塗布ユニット６を設けて複数台の塗布ユニット６を配置し、修正する色に合わせて、塗布ユニット６を選択して修正を行なうことも可能である。この場合、修正する色に合わせて修正が行われるため、塗布針１４の洗浄は不要である。また、修正液１２は、ほぼ密閉した容器１１内にあるため、開放して使う場合に比べて日持ちする効果も得られる。

この実施の形態では、容器１１の底の第１の孔１１ａの外側に風除けの隔壁１１ｂを設けたので、塗布ユニット６と基板２との相対移動によって発生した風が、第１の孔１１ａの開口部に露出した修正液１２に直接当たるのを防止することができる。したがって、修正液１２の乾燥を抑制することができ、待機状態が長く続いた後でも塗布形状の安定性を確保することができる。また、風除けの隔壁１１ｂを設けるだけなので、装置構成が複雑になることもない。

図７は、この実施の形態の変更例を示す断面図であって、図３と対比される図である。図７において、この変更例では、容器１１の下端部の隔壁１１ｂが除去され、その代わりに、風除け機能を有する着脱可能なカバー４０が容器１１の下部に装着される。カバー４０の本体の中央部には、容器１１の第１の孔１１ａと略同軸になる位置に貫通孔４０ａが形成され、その貫通孔４０ａの下側開口部に円筒状の隔壁４０ｂが形成されている。この隔壁４０ｂが風除けとして機能する。カバー４０の本体の周囲には複数の爪４０ｃが設けられており、爪４０ｃの上端部を容器１１の上部に引っ掛けることにより、カバー４０を容器１１に固定することができる。なお、爪４０ｃを除去し、カバー４０の本体を容器１１の下端面にネジ止めしてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の一実施の形態によるパターン修正装置の全体構成を示す斜視図である。 図１に示した塗布ユニットの構成を示す断面図である。 図２に示した容器の構成を示す断面図である。 図３に示した隔壁の高さを説明するための断面図である。 図２に示した塗布ユニットの動作を示す断面図である。 図２に示した塗布ユニットの動作を示す他の断面図である。 実施の形態の変更例を示す断面図である。 従来の塗布ユニットの構成を示す断面図である。

符号の説明

１ パターン修正装置、２ 基板、２ａ 欠陥部、３ チャック部、４ 観察光学系、５ カット用レーザ部、６ 塗布ユニット、７ Ｚステージ、８ Ｘステージ、９ Ｙステージ、１１ 容器、１１ａ 第１の孔、１１ｂ 隔壁、１１ｃ 面取り部、１１ｄ 突起部、１２，５２ 修正液、１３ 蓋、１３ａ 第２の孔、１４，５３ 塗布針、１４ａ 先端部、１５ ピン、２０ 塗布針固定板、２１，２２，２８ 磁石、２３，２９ アーム、２９ａ 切り欠き孔、２４，３０ 直動案内部材、２５，２６ ストッパ、２７ 支持台、３１ ピン、３２ エアシリンダ、３２ａ 出力軸、３３ 駆動板、３３ａ ピン、３４ 遮蔽板、３５ 対物レンズ、４０ カバー、４０ａ 貫通孔、４０ｂ 隔壁、４０ｃ 爪、５１ 容器、５１ａ 貫通孔、５１ｂ 面取り部。

Claims (7)

1. 基板上に形成された微細パターンの欠陥部に修正液を塗布する塗布ユニットであって、
   その底に貫通孔が形成され、前記修正液が注入された容器と、
   前記貫通孔の下側開口部を囲むように設けられた隔壁と、
   前記貫通孔と略同じ径を有し、その先端部に付着した前記修正液を前記欠陥部に塗布するための塗布針と、
   前記貫通孔を介して前記塗布針の先端部を前記容器の下に突出させ、前記塗布針の先端部に前記修正液を付着させる駆動手段とを備えたことを特徴とする、塗布ユニット。
2. 前記隔壁は、前記貫通孔の下側開口部よりも下方に突出していることを特徴とする、請求項１に記載の塗布ユニット。
3. 前記隔壁の内径は、前記貫通孔の開口部よりも大きいことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の塗布ユニット。
4. 前記隔壁の高さは、前記駆動手段によって前記容器の下に突出された前記塗布針の先端部が前記隔壁の下端面よりも下方に突出するように設定されていることを特徴とする、請求項１から請求項３までのいずれかに記載の塗布ユニット。
5. 前記容器と前記隔壁は一体成形されていることを特徴とする、請求項１から請求項４までのいずれかに記載の塗布ユニット。
6. 前記容器と前記隔壁は別体であり、
   前記隔壁は、前記貫通孔と略同軸になるように前記容器に装着されていることを特徴とする、請求項１から請求項４までのいずれかに記載の塗布ユニット。
7. 請求項１から請求項６までのいずれかに記載の塗布ユニットと、
   前記塗布ユニットと前記基板を相対移動させ、前記塗布針の先端部と前記欠陥部との位置決めを行なう位置決め手段とを備えたことを特徴とする、パターン修正装置。

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