JP2010064014A - 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】欠陥部を短時間で修正することが可能な塗布ユニットを提供する。
【解決手段】この塗布ユニット１は、底に貫通孔２ａが形成され、修正インク４が注入された容器２と、長さ方向に貫通する中空孔５ａを有し、貫通孔２ａの内径と略同じ外径の塗布針５と、塗布針５の先端部を貫通孔２ａの上から下降させて貫通孔２ａの下に突出させる駆動部７とを備える。したがって、塗布針５の先端部に付着した修正インク４に加え、塗布針５の中空孔５ａ内の修正インク４も白欠陥部２６に塗布できる。
【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ための塗布ユニットと、それを用いたパターン修正装置に関する。

近年、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＥＬ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。このため、そのような欠陥を修正して歩留まりの向上を図る方法が提案されている。

たとえば、液晶カラーフィルタの着色層の一部が色抜けした白欠陥（欠陥部）を修正する方法として、容器に注入された修正インク（修正液）を塗布針の先端部に付着させた後、その塗布針の先端を白欠陥に接触させて修正液を白欠陥に塗布する方法がある（たとえば、特許文献１，２参照）。
特開平９−６１２９６号公報 特開２００６−３１０２６６号公報

しかし、従来の方法では、塗布針先端の平坦面に付着した修正インクを白欠陥に転写するので、塗布サイズは塗布針先端の平坦面の大きさで決まる。このため、白欠陥が大きい場合は、白欠陥内で塗布針の位置を変えながら複数回に分けて塗布する必要があり、修正時間が長くなると言う問題があった。

また、液晶ディスプレイの大型化に伴って液晶カラーフィルタの画素サイズが大きくなっており、１画素の一部領域に白欠陥がある場合でも、レーザ照射によって１画素の全領域を白欠陥にしてから修正インクを塗布したいという要求がある。しかし、１画素の全領域に修正インクを塗布するためには、より多くの塗布回数が必要となり、修正時間が長くなっていた。

それゆえに、この発明の主たる目的は、欠陥部を短時間で修正することが可能な塗布ユニットと、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ための塗布ユニットであって、その底に第１の孔が形成され、修正液が注入された容器と、その長さ方向に貫通する第２の孔を有し、第１の孔の内径と略同じ外径の塗布針と、塗布針の先端部を第１の孔の上から下降させて第１の孔の下に突出させる第１の駆動手段とを備え、毛細管現象によって第２の孔内に浸入した修正液と塗布針の先端部に付着した修正液とを欠陥部に塗布することを可能とすることを特徴とする。

好ましくは、塗布針の先端には平坦面が形成され、第２の孔は平坦面に略垂直に形成されている。

また好ましくは、第１の駆動手段は、待機時は、塗布針の先端部を容器内の修正液に浸漬させて、第２の孔内に修正液を毛細管現象で浸入させ、塗布時は、塗布針の先端部を下降させて第１の孔の下に突出させる。

また好ましくは、さらに、塗布針の基端側から第２の孔内に気体を供給し、第２の孔内の修正液を欠陥部に流す気体供給手段を備える。

また、この発明に係るパターン修正装置は、基板上に形成された微細パターンの欠陥部を修正するパターン修正装置であって、上記塗布ユニットと、塗布ユニットと基板とを相対移動させて塗布針の先端を欠陥部に接触させ、欠陥部に修正液を塗布する第２の駆動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、その底に第１の孔が形成され、修正液が注入された容器と、その長さ方向に貫通する第２の孔を有し、第１の孔の内径と略同じ外径の塗布針と、塗布針の先端部を第１の孔の上から下降させて第１の孔の下に突出させる第１の駆動手段とを備え、毛細管現象によって第２の孔内に浸入した修正液と塗布針の先端部に付着した修正液とを欠陥部に塗布することを可能とする。したがって、第２の孔内の修正液も塗布できるので、孔の無い塗布針を使用していた従来よりも多くの修正液を塗布することができる。よって、塗布の回数を減らすことができ、修正時間の短縮化を図ることができる。

図１は、この発明の一実施の形態による塗布ユニットの構成を示す断面図である。図１において、塗布ユニット１は、容器２、蓋３、塗布針５、塗布針固定板６、および駆動部７を備える。

容器２の底の中央には、塗布針５の外径よりも僅かに大きな内径の貫通孔２ａが形成されている。容器２内には、修正インク４が注入されている。容器２の上端の開口部は蓋３で閉じられている。蓋３の中央には、塗布針５の外径よりも僅かに大きな内径の貫通孔３ａが形成されている。塗布針５は、貫通孔２ａ，３ａの中心を結ぶ直線に沿って上下動可能に保持されている。塗布針５が貫通孔２ａ，３ａに挿入されたとき、塗布針５と貫通孔２ａ，３ａの間には一定の隙間が存在する。

容器２および蓋３は、たとえば、フッ素系樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアセタール樹脂などのような樹脂系材料、あるいは、修正インク４で腐食されない金属材料などで形成されている。また、容器２および蓋３は、金属材料で形成し、その表面をフッ素系樹脂などでコーティングしたものでもよい。容器２の底の貫通孔２ａは微小であるので、修正インク４の表面張力や容器２の撥液性により貫通孔２ａから修正インク４が漏れることはない。

塗布針５の外径は１ｍｍ以下であり、たとえば０．７〜０．４ｍｍ程度である。塗布針５の先端部は、先端に近づくに従って先細りになるようにテーパ状に加工されている。塗布針５には、その長さ方向に貫通する中空孔５ａが形成されている。塗布針５の先端には、直径３０μｍ〜２００μｍ程度の平坦面が形成されている。この平坦面は、塗布針５および中空孔５ａの中心線と直交している。

塗布針５としては、たとえば、テーパ部以外の軸部分の太さが一定であるものや、テーパ部以外の軸部分のうちの先端側が基端側よりも細い段付きのものを使用する。塗布針５は、金属材料からなり、その内部を貫通する中空孔５ａを含めて機械加工で成型される。その他、ガラス管を引き伸ばして塗布針５を形成してもよい。ガラスで塗布針５を形成した場合、その先端部が弱くなる場合があるので、他部材で補強してもよい。

塗布針５の先端が修正インク４に浸かった状態にあると、毛細管現象により塗布針５に設けた中空孔５ａに修正インク４が吸い込まれ、中空孔５ａ内の修正インク４の液面は容器２内の修正インク４の液面よりも高くなる。容器２内の修正インク４の液面から見た中空孔５ａ内の修正インク４の液面の高さは、修正インク４の特性や中空孔５ａの径などによって決まり、修正インク４および塗布針５が同じであればほぼ一定値になる。

中空孔５ａの内径は、塗布針５先端の平坦面の外径よりも小さく、その長さは修正インク４が吸い込まれる高さよりも長く設定される。また、微細な径で深く孔を形成するのが難しい場合は、図１に示すように、塗布針５の基端側の中空孔５ａの内径を先端側よりも大きく設定し、中空孔５ａを段付き孔としてもよい。

修正インク４としては、修正対象である白欠陥部が存在する画素と同色のインクを用いる。修正インク４の粘度は、３０ｃＰ（センチポアーズ）前後に調整される。修正インク４は、塗布針５の先端部が浸かる程度に容器２内に注入される。１回の塗布動作で消費される修正インク４の量はｐｌ（ピコリットル）単位であるので、容器２内に注入する修正インク４は微量でよく、たとえば、５０μｌ（マイクロリットル）以下とする。

塗布針５の基端部は塗布針固定板６に固定され、塗布針固定板６は駆動部７によって上下方向に駆動される。すなわち、駆動部７は直動案内軸受８を含み、直動案内軸受８はスライド部８ａとレール部８ｂを含む。塗布針固定板６はスライド部８ａに固定され、レール部８ｂは支持台９に固定される。

直動案内軸受８は、スライド部８ａとレール部８ｂとの間に複数の転動体（ボールなど）を介在させた循環式転がり案内の構成を有し、スライド部８ａはレール部８ｂ上を極軽い力で自在に直線運動することが可能である。したがって、塗布針固定板６は、直動案内軸受８によって上下方向に移動可能に保持される。また、直動案内軸受８を用いることで、塗布針５の支持剛性を強くできるため、塗布精度の安定化を図ることができる。

支持台９には、塗布針５の駆動手段としてエアシリンダ１０が固定されている。エアシリンダ１０の出力軸１０ａは下向きに配置され、その先端部にはストッパ１１が水平に固定される。ストッパ１１は、直動案内軸受８のスライド部８ａを下から支え、スライド部８ａが自重で落下しないよう保持し、その位置を固定する。容器２は、たとえば支持台９に固定される。

図２は、液晶表示パネルの構成部品であるカラーフィルタ２０の一部を示す図である。図２において、カラーフィルタ２０は、ガラス基板２１と、その表面に形成されたブラックマトリックス２２と呼ばれる格子状のパターンと、複数組のＲ（赤色）画素２３、Ｇ（緑色）画素２４、およびＢ（青色）画素２５とを含む。カラーフィルタの製造工程においては、画素やブラックマトリックス２２の色が抜けてしまった白欠陥や、隣の画素と色が混色したり、ブラックマトリックス２２が画素にはみ出してしまった黒欠陥や、画素に異物が付着した異物欠陥などが発生する。画素内に欠陥が発生した場合は、その画素全体にレーザ光を照射し、その画素全体が白欠陥部に変換される。図２では、Ｂ画素２５が白欠陥部２６に変換された状態が示されている。

次に、塗布ユニット１を用いて白欠陥部２６を修正する方法について説明する。まず、塗布ユニット１とカラーフィルタ２０を相対移動させて、修正対象の白欠陥部２６の上方に塗布針５を位置決めする。次に、エアシリンダ１０の出力軸１０ａを下方に移動させると、この移動に合わせて、直動案内軸受８のスライド部８ａとこれに固定される塗布針固定板６と塗布針５の自重により、スライド部８ａはレール部８ｂに沿って下方に移動する。その結果、図３に示すように、塗布針５の先端部は容器２の底の貫通孔２ａを貫通して容器２の下に突出する。このとき、塗布針５の先端部には修正インク４が付着し、その中空孔５ａには一定の高さまで修正インク４が浸入した状態にある。

次に、図４に示すように、塗布ユニット１を下降させて、修正インク４が付着した塗布針５の先端を白欠陥部２６に接触させる。すると、塗布針５の先端に付着した修正インク４と中空孔５ａ内の修正インク４とが白欠陥部２６に塗布され、修正層４ａが形成される。

すなわち図２に示すように、塗布針５の先端が白欠陥部２６に接触した段階で、塗布針５の先端に付着した修正インク４が塗布針５を中心として白欠陥部２６上を広がっていく。また、塗布針５の先端が白欠陥部２６に接触すると、塗布針５の中空孔５ａ内の修正インク４もそれに引かれて白欠陥部２６に流れ込み、白欠陥部２６全域に渡って修正インク４が広がって、修正層４ａが形成される。

なお、塗布針５の先端が白欠陥部２６に接触した後に継続して塗布ユニット１を下降させてもスライド部８ａがレール部８ｂに沿って上方に退避するので、塗布針５の先端には過大な負荷が加わらない。そのため、塗布時にガラス基板２１に加えられる荷重は、スライド部８ａと、塗布針固定板６と、塗布針５の合計重量となり、たとえば、約１０ｇ前後と軽荷重である。

塗布針５の先端が一定時間、白欠陥部２６に接触したのち、エアシリンダ１０の出力軸１０ａを上方に移動させると、出力軸１０ａに固定されたストッパ１１に押されてスライド部８ａが上方に移動し、これに固定された塗布針５の先端が修正インク４に浸漬した状態、つまり、図１に示した状態に戻り、１回の塗布動作が終了する。仮に、１回の塗布動作で白欠陥部２６の全体に修正インク４を塗布できない場合には、塗布位置を変えて、同じように塗布すればよい。

この実施の形態では、塗布針５の先端部に付着した修正インク４に加え、塗布針５の中空孔５ａ内の修正インク４も塗布できるので、中空孔の無い塗布針を使用していた従来よりも多くの修正インク４を塗布することができる。よって、塗布の回数を減らすことができ、修正時間の短縮化を図ることができる。

また、塗布が終了すると、塗布針５の先端部は容器２内に戻って修正インク４に浸漬されるので、塗布針５の先端部に付着した修正インク４が乾燥するのを防止することができる。

また、容器２内は、蓋３の貫通孔３ａと塗布針５との隙間を除いて密閉されるので、修正インク４が大気に触れる面積を最小限に留めることができる。したがって、修正インク４中の溶媒の蒸発を防止して、修正インク４の使用期間を従来よりも延ばすことができる。

さらに、連続塗布が必要な場合には、塗布針５を上昇させて容器２内の修正インク４中に塗布針５の先端部を戻せば、再度、塗布することが可能となる。したがって、インクタンクと修正位置との間を水平方向に往復動させる場合に比べ、繰り返しの間隔を短く設定することができ、修正インク４の乾燥を防止するとともに、タクトタイムの短縮化を図ることができる。

図５は、実施の形態の変更例を示す断面図である。図５において、この変更例は、図１で示した塗布ユニット１に気体供給装置３０および気体供給源３５を追加したものである。気体供給装置３０は、気体供給源３５のガス供給口と塗布針５の中空孔５ａの入口との間に直列接続されたレギュレータ（Ｒ）３１、電磁バルブ（Ｖ）３２、およびマスフローコントローラ（ＭＦＣ）３３と、タイマ（Ｔ）３４とを含む。レギュレータ３１は、気体供給源３５から供給された気体の圧力を所望の値に調整するものである。電磁バルブ３２は、タイマ３４によって制御され、開放または遮断状態にされる。マスフローコントローラ３３は気体の流量を制御する。マスフローコントローラ３３は省略可能である。気体としては、たとえば窒素ガスが用いられるが、使用する修正インク４の劣化がなければ圧縮空気でもよい。

図５に示すように、塗布針５の先端が白欠陥部２６に接触したことに応じて、電磁バルブ３２をタイマ３４で設定した時間だけ開放し、中空孔５ａに気体を流して中空孔５ａ内の修正インク４を押し出し、白欠陥部２６に充填する。なお、気体の圧力、気体の流量、気体を流す時間は、予め実験を行なって最適値に調整しておく。この変更例では、気体で中空孔５ａ内の修正インク４を全て外部に押し出すので、白欠陥部２６に塗布する修正インク４の量を増やすことができる。したがって、大きなサイズの白欠陥部２６を、より少ない塗布回数で修正することができ、修正時間の短縮化を図ることができる。

また、図６は、塗布ユニット１を備えたパターン修正装置４０の構成を示す斜視図である。図６において、このパターン修正装置４０では、定盤４１の中央部に、カラーフィルタ２０を固定するチャック４２が設けられ、チャック４２を跨ぐようにしてガントリ型のＸＹステージ４３が設けられる。ＸＹステージ４３は、図中Ｘ軸方向に移動するＸ軸ステージ４３ａと、Ｘ軸ステージ４３ａを搭載して図中のＹ軸方向に移動する門型のＹ軸ステージ４３ｂとを含む。

Ｘ軸ステージ４３ａには、上下方向に移動可能なＺ軸ステージ４４が固定される。Ｚ軸ステージ４４には、観察光学系４５およびレーザ４６が搭載され、必要に応じて修正インク４を硬化させる硬化装置（図示せず）が搭載される。また、Ｚ軸ステージ４４にはＸＹＺステージ４７が固定され、ＸＹＺステージ４７には４つの塗布ユニット１が搭載されている。４つの塗布ユニット１の容器２には、それぞれＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）、および黒色の修正インク４が搭載されている。

ＸＹステージ４３およびＺ軸ステージ４４を駆動することにより、観察光学系４５およびレーザ４６をカラーフィルタ２０の表面の所望の位置に移動させることが可能となっている。観察光学系４５は、カラーフィルタ２０の表面、修正前後の白欠陥部２６などを観察するために使用される。レーザ４６は、一部に欠陥が存在する画素全体にレーザ光を照射して、その画素全体を白欠陥部２６に変換するために使用される。

ＸＹＺステージ４７は、４つの塗布ユニット１のうちの修正対象の白欠陥部２６に応じて選択された塗布ユニット１の塗布針５の先端を白欠陥部２６の上方の所定の位置に位置決めする。塗布ユニット１の駆動部７は、その塗布針５を下降させて塗布針５の先端部を容器２の下に突出させ、塗布針５の先端部に修正インク４を付着させる。ＸＹＺステージ４７は、塗布ユニット１を下降させて塗布針５の先端を白欠陥部２６に接触させ、修正インク４を白欠陥部２６に塗布する。

なお、この実施の形態では、塗布ユニット１が液晶表示装置のカラーフィルタ２０の白欠陥部２６の修正に適用された場合について説明したが、この塗布ユニット１はフラットパネルディスプレイの他の基板の欠陥の修正にも適用可能であることは言うまでもない。ただし、修正インク４の代わりに修正対象の欠陥部に応じた種類の修正液を使用する必要がある。

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塗布ユニットの構成を示す断面図である。 図１に示した塗布ユニットの修正対象であるカラーフィルタを示す図である。 図１に示した塗布ユニットの使用方法を示す断面図である。 図１に示した塗布ユニットの使用方法を示す他の断面図である。 実施の形態の変更例を示す図である。 図１に示した塗布ユニットを備えたパターン修正装置の構成を示す斜視図である。

符号の説明

１ 塗布ユニット、２ 容器、２ａ，３ａ 貫通孔、３ 蓋、４ 修正インク、４ａ 修正層、５ 塗布針、５ａ 中空孔、６ 塗布針固定板、７ 駆動部、８ 直動案内軸受、８ａ スライド部、８ｂ レール部、９ 支持台、１０ エアシリンダ、１０ａ 出力軸、１１ ストッパ、２０ カラーフィルタ、２１ ガラス基板、２２ ブラックマトリックス、２３ Ｒ画素、２４ Ｇ画素、２５ Ｂ画素、２６ 白欠陥部、３０ 気体供給装置、３１ レギュレータ、３２ 電磁バルブ、３３ マスフローコントローラ、３４ タイマ、３５ 気体供給源、４０ パターン修正装置、４１ 定盤、４２ チャック、４３ ＸＹステージ、４３ａ Ｘ軸ステージ、４３ｂ Ｙ軸ステージ、４４ Ｚ軸ステージ、４５ 観察光学系、４６ レーザ、４７ ＸＹＺステージ。

Claims (5)

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ための塗布ユニットであって、
   その底に第１の孔が形成され、前記修正液が注入された容器と、
   その長さ方向に貫通する第２の孔を有し、前記第１の孔の内径と略同じ外径の塗布針と、
   前記塗布針の先端部を前記第１の孔の上から下降させて前記第１の孔の下に突出させる第１の駆動手段とを備え、
   毛細管現象によって前記第２の孔内に浸入した前記修正液と前記塗布針の先端部に付着した前記修正液とを前記欠陥部に塗布することを可能とすることを特徴とする、塗布ユニット。
2. 前記塗布針の先端には平坦面が形成され、
   前記第２の孔は前記平坦面に略垂直に形成され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. 前記第１の駆動手段は、待機時は、前記塗布針の先端部を前記容器内の前記修正液に浸漬させて、前記第２の孔内に前記修正液を毛細管現象で浸入させ、塗布時は、前記塗布針の先端部を下降させて前記第１の孔の下に突出させることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の塗布ユニット。
4. さらに、前記塗布針の基端側から前記第２の孔内に気体を供給し、前記第２の孔内の前記修正液を前記欠陥部に流す気体供給手段を備える、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. 基板上に形成された微細パターンの欠陥部を修正するパターン修正装置であって、
   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と、
   前記塗布ユニットと前記基板とを相対移動させて前記塗布針の先端を前記欠陥部に接触させ、前記欠陥部に前記修正液を塗布する第２の駆動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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