JP2012206034A

JP2012206034A - 塗布液供給装置

Info

Publication number: JP2012206034A
Application number: JP2011074463A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiko Murai; 伸彦村井
Original assignee: Toray Engineering Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2012-10-25

Abstract

【課題】塗布装置における塗布液供給装置において、塗布品質不良の原因となりうる液中の顕在または溶存する気体を除去する機能をそなえたものを提供する。
【解決手段】塗布に必要な塗布液を貯める空間である接液部を内部に有するケーシング部材と、ケーシング部材内を往復動し、接液部内の塗布液を送液するためのピストン部材と、ケーシング部材の内部を接液部と、塗布液が接しない空間である非接液部とに分割する薄膜と、を備え、接液部材内の塗布液をピストン部材が押し出すことで、塗布液を送液する塗布液供給装置であって、薄膜によって隔離された非接液部の雰囲気は大気圧より低い減圧状態であることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、塗布装置にて塗布するのための塗布液を供給する、塗布液供給装置に関するものである。

従来、塗布液塗布工程において、塗布液を用いて塗布を行うための塗布液供給系統としては、図４のような機器によって構成されてきた。

この塗布液供給系には、塗布液を塗布対象に塗布する吐出装置９２、及び、塗布液を吐出装置９２へ供給するための塗布液供給装置９４に加え、塗布不良を発生させる要因の１つである、塗布液中の気泡を防ぐことを目的として例えば特許文献１に記載されている脱気装置９７がバッファタンク９３と塗布液供給装置９４の間に配置されている（なお、図中には、バッファタンク９３と塗布液供給装置９４の間には濾過フィルター９６も配置されている）。

この脱気装置９７は、内部が気液分離膜によって分割されており、その片側に塗布液を通し、その間、もう片側を減圧環境にすることによって塗布液中の顕在または溶存する気体および気泡が気液分離膜を通過して減圧環境へ移動し、塗布液の脱気を行うものである。

特開２０００−３５０９０２号公報

ところが近年、塗布工程において塗布品質に対する要求がより高いものとなってきている。そのために、塗布の品質に大きな影響を与える塗布液の供給量を精密に制御する塗布液供給装置は可能な限り吐出装置と密接に配置し、吐出装置と塗布液供給装置をつなぐ配管長さを短くすることが必要である。さらに、吐出装置と塗布液供給装置をつなぐ配管に前記脱気装置を含む中間機器は配置せず、吐出装置と塗布液供給装置を直結させることが望まれている。

しかしながら、塗布口金への気泡の流入を防ぐためには脱気機能は必要であり、さらに吐出装置の近傍に配置することも必要である。

本発明は、上記の問題点に鑑みてみなされたものであり、塗布液供給装置に脱気機能をあわせもたせることにより、吐出装置の直近に塗布液供給装置を配置しながら、吐出装置に気泡が流入することを防ぐことができる塗布液供給装置を提供するものである。

上記課題を解決するために本発明の塗布液供給装置は、塗布に必要な塗布液を貯める空間である接液部を内部に有するケーシング部材と、前記ケーシング部材内を往復動し、前記接液部内の塗布液を送液するためのピストン部材と、前記ケーシング部材の内部を前記接液部と、塗布液が接しない空間である非接液部とに分割する薄膜と、を備え、前記接液部材内の前記塗布液を前記ピストン部材が押し出すことで、前記塗布液を送液する塗布液供給装置であって、前記薄膜によって隔離された非接液部の雰囲気は大気圧より低い減圧状態であることを特徴としている。

この塗布液供給装置によれば、非接液部の雰囲気を大気圧より低くすることにより、接液部と非接液部との間に圧力勾配が生じ、塗布液中の気泡は薄膜への溶解、拡散を通じて圧力の低い非接液部側へ移動するため、塗布液内に顕在または溶存する気体および気泡を非接液部側へ排出することができ、塗布液供給装置と脱気装置を一つの装置で兼用することが可能となり、最短の配管長で塗布口金と塗布液供給装置を直結させることが可能になる。

また、前記薄膜はフッ素系樹脂を材料としていることが望ましい。

こうすることにより、薄膜に塗布液からの析出物や塗布液の凝固物が固着することを防止し、かつピストン部材がケーシング部材内を往復動する際に薄膜が円滑に追従することができる。

さらに、本発明の塗布液供給装置は、前記非接液部側の前記ケーシング部材の内壁面及び前記ピストン部材表面の少なくとも一方に、前記ピストン部材の往復動ストローク方向に彫られた溝を有し、各溝は、前記ピストン部材の往復動中に一部が前記薄膜と接触し、その他は前記非接液部に露出する状態が常に保たれる位置にあることを特徴としている。

この構成によれば、ピストン部材の往復動中に一部が薄膜と接触し、その他は非接液部に露出する状態が常に保たれる位置にある溝を有することにより、薄膜が非接液部の内壁面およびピストン部材に接した部分でも気体および気泡の通路を確保することができ、薄膜を通じて排出される気体および気泡をより確実に非接液部に排出することができる。

本発明の塗布液供給装置を使用することで、吐出装置の直近に接続した塗布液供給装置内で塗布品質異常の原因となる顕在または溶存する気体および気泡を排出することが可能となり、高品質の塗布基板を製作することが出来る。

本発明を適用する塗布液供給系統の構成を示す概略図である。本発明の塗布液供給装置の構成を示す断面図である。本発明の塗布液供給装置での薄膜取付け部付近の概略図である。従来の塗布液供給系統の構成を示す概略図である。

本発明に係る実施の形態を図面を用いて説明する。

図１は本発明の塗布液供給装置を含む塗布液供給系統を示す概略図である。塗布液は塗布液貯蔵タンク（不図示）から空気加圧などの方法で圧送され、バッファタンク３に仮貯蔵される。バッファタンク３を設けることにより、ポンプ動作に遅れなく塗布液を供給することが可能になり、大形基板の様に塗布液消費量の多い場合も対応できる。バッファタンク３から塗布液は空気加圧などにより連続的に濾過フィルター６を経由して塗布液供給装置４に圧送されると共に塗布液供給装置４の吸引動作により塗布液供給装置４に吸引される。ついで、塗布液供給装置４の吐出動作により塗布液供給装置４から配管５を経由して吐出装置２に送液された塗布液は、吐出装置２のスリット状口金（不図示）を経由して基板１に塗布され、塗布膜を形成する。

図２は、本発明の塗布液供給装置４の構成を示す断面図である。また、図３は、本発明の塗布液供給装置での薄膜取付け部付近の概略図であり、図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。

図２に示すように、塗布液供給装置４は、塗布に必要な塗布液を貯めるケーシング８と、塗布液を吐出装置２へ送液するためのピストン部材９、ケーシング８の内部においてピストン部材９と非接液部１４を接液部１３から隔離する薄膜１０とを備え、薄膜１０は、外周部がケーシング８と固定され、ピストン部材９の底面においてピストン部材９と固定されている。また、ケーシング８は、接液部側に流入口１１と流出口１２を有しており、ピストン部材９が非接液部側へ移動し、上流側から圧送された液を流入口１１から引き入れることで、接液部１３内に塗布液を充填させ、次いでピストン部材９が接液部側へ移動して塗布液を押し出すことで、流出口１２から一定量の塗布液を送液する。

このとき、非接液部１４の雰囲気を真空ポンプ（非図示）により、大気圧より低い減圧状態としている。こうすることにより、接液部１３と非接液部１４との間に圧力勾配が生じ、塗布液中の気泡は薄膜１０へ溶解、拡散したのち、薄膜１０の非接液部側で再結合することで圧力の低い非接液部１４の方へ移動するため、図３（ａ）に示すように塗布液内の溶存気体１０１を非接液部側へ排出することができる。また、薄膜１０は常に非接液部側に圧力を受けるため、ピストン部材９がケーシング８内を往復動する際に薄膜１０にしわ、よれ、浮き、または折れ等の薄膜密着不良が発生することを防止できる。

ここで、ピストン部材９が塗布液をケーシング８の接液部１３内に吸入する動作を行った時の接液部１３側圧力より非接液部１４側を十分減圧状態にしておくことが好ましい。発明者らの実験結果によれば非接液部１４をマイナス５０ｋＰａ以下で減圧すれば薄膜密着不良を防止することが出来る（ただし、後述の通り、この数値よりさらに減圧することが望ましい）。

また、前記薄膜１０は塗布液からの析出物や塗布液の凝固物が固着することを防止し、かつピストン部材９がケーシング８内を往復動する際に円滑に追従する必要がある。そのため薄膜１０はフッ素系樹脂化合物例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂）などを主材料として、その厚さは１ｍｍ以下であることが望ましい。

また、本実施形態の薄膜１０には、薄膜に成型した後さらに延伸処理やプラズマ照射などの手段により微細な孔を形成する処理が施されている。前記開孔手段により形成された微細孔は、塗布液に溶け込んだ空気などがガス化した溶存気体１０１を通過させることはできるが、塗布液のような高分子有機溶剤や顔料などの固形物は通過できないサイズに形成されている。その結果、液漏れを起こす事無く塗布液から発生する空気等の溶存気体１０１のみが薄膜１０を通過する。具体的には、微細孔の孔径を０．２ｎｍ乃至０．５ｎｍとすることにより、この効果を得ることが可能である。そして、先述の通り非接液部１４は減圧されており、非接液部１４の雰囲気は接液部１３の雰囲気より低くなって圧力勾配を形成されているため、薄膜１０の微細孔を通って非接液部１４側に塗布液中の溶存気体１０１が移動する。その結果、微細孔が無い場合に比べて効率良く塗布液を脱気することが可能である。

ここで、前記微細孔は、空気等の溶存気体１０１を通過させ得るとはいえ、通過には一定の抵抗が発生する為、薄膜１０を通して空気等の溶存気体１０１を脱気するには、先述した薄膜密着不良防止のため非接液部１４を減圧した以上の減圧を行う必要がある。発明者らの実験結果によれば、少なくともマイナス８０ｋＰａの減圧を行う必要がある。

また、本発明において塗布液供給装置４は図２に示される様に、流入孔１１と流出孔１２、すなわち液供給部をケーシング８の鉛直方向下方に配置し、接液部１３が非接液部１４の下方にあるようにしている。塗布液中の空気等の溶存気体１０１の比重は塗布液の比重より軽く、塗布液内で上方に移動する傾向があるため、このような配置とすることにより、図３（ａ）に示されるように薄膜１０と塗布液の境界面に効率良く溶存気体１０１が集まり、薄膜１０を用いた塗布液の脱気を効率良く行うことができる。

本実施形態ではさらに、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように空気等の溶存気体１０１の通路となる溝１５がケーシング８の内壁およびピストン部材９の外壁に形成されている。溝１５は非接液部１４側に配置され、接液部１３に連通しない様に形成されており、真空ポンプ（不図示）を作動させ非接液部１４を減圧状態にすれば溝１５も減圧状態になる。また、溝１５はピストン部材９の位置に関らず（すなわち薄膜１０の姿勢に関わらず）、一部が薄膜１０と接触し、その他は非接液部１４に露出する状態が常に保たれる位置にある。こうすることにより、薄膜１０が非接液部１４の内壁部およびピストン部材９の外壁に接した状態において、溝１５は接液部１３から薄膜１０を通して排出された空気等の溶存気体１０１の通路となり、薄膜１０が壁面に密着して溶存気体１０１の移動が妨げられることを防ぐことができ、より確実に溶存気体１０１を非接液部１４へ排出することができる。したがって、溝１５は、薄膜１０と接触する面積は出来るだけ大きくすると共に、減圧条件下で薄膜が変形し溝１５の一部または全部を塞いでしまうことのない形状と寸法で形成する必要がある。前述の様に溝１５に要求される条件を満たす溝断面形状としては、たとえば、図３（ｂ）に示されている三角形があり、そのほか半円形や矩形などその他前記条件を満たす形状は利用可能である。溝１５の寸法については、薄膜１０の材質および厚さ、さらには非接液部１４の設定圧力に応じて前記要求条件に適合する様に個々に決定される。また、溝１５により大きな脱気効果を得るためには、溝全体としての表面積をできるだけ大きくできるようにする必要がある。このため、溝１５は壁面寸法上の制約と前記要求条件に適合する範囲内で可能な限り多く形成することが望ましい。

また、上記塗布液供給装置４において、非接液部で薄膜が物理壁面と接する箇所は、ケーシング８の内壁面およびピストン部材９の外壁の２箇所である。ここで、塗布液供給装置４が塗布液を吸引する際には、ピストン部材９が非接液部側へ移動し、薄膜１０の大部分はケーシング８の内壁面と接した状態となり、逆に、吐出する際には、薄膜１０の大部分はピストン部材９の外壁に接した状態となる。ここで、ケーシング８内壁面の面積は、ピストン部材９の外壁の面積より大きいため、ケーシング８の内壁を経由して脱気される溶存気体１０１の量が多くなる。したがって、より大きな脱気効果を得るために、ピストン部材９に対してケーシング８側に重点的に溝１５を配置しても良い。すなわち、ピストン部材９に形成される溝１５と薄膜１０とが接する部分全体の溝１５の表面積に対するケーシング８に形成される溝１５と薄膜１０とが接する部分全体の溝１５の表面積の比を、それぞれの溝が形成されない場合のそれぞれの壁面と薄膜１０との接触面積の比より大きくしても構わない。このように溝１５を形成すればより効率的に脱気を行うことが出来る。また、ケーシング８およびピストン部材９に形成される溝１５と薄膜１０との接する部分全体の溝１５の表面積を増加する手段としては、溝長さ、開口部面積、および溝個数などを適宜設定すればよい。

本実施例においては、シート状基板表面に塗布液を塗布する例を提示したが、ピストン部材により吸引と吐出を繰り返す液供給装置または当該液供給装置を組み込んだシステムであって液からの空気等の溶け出しによる影響を回避する必要があるものについては本発明を適用可能である。また、本実施例では基板に塗布液を供給する口金はスリット状のものであるが、吐出部の形状はスリット状口金以外でも構わない。

１基板
２吐出装置
３バッファタンク
４塗布液供給装置
５配管
６濾過フィルター
８ケーシング
９ピストン部材
１０薄膜
１１流入口
１２流出口
９２吐出装置
９３バッファタンク
９４塗布液供給装置
９６濾過フィルター
９７脱気装置
１０１溶存気体

Claims

塗布に必要な塗布液を貯める空間である接液部を内部に有するケーシング部材と、
前記ケーシング部材内を往復動し、前記接液部内の塗布液を送液するためのピストン部材と、
前記ケーシング部材の内部を前記接液部と、塗布液が接しない空間である非接液部とに分割する薄膜と、
を備え、
前記接液部材内の前記塗布液を前記ピストン部材が押し出すことで、前記塗布液を送液する塗布液供給装置であって、
前記薄膜によって隔離された非接液部の雰囲気は大気圧より低い減圧状態であることを特徴とする塗布液供給装置。
前記薄膜はフッ素系樹脂を材料としていることを特徴とする請求項１に記載の塗布液供給装置。
前記非接液部側の前記ケーシング部材の内壁面及び前記ピストン部材表面の少なくとも一方に、前記ピストン部材の往復動ストローク方向に彫られた溝を有し、各溝は、前記ピストン部材の往復動中に一部が前記薄膜と接触し、その他は前記非接液部に露出する状態が常に保たれる位置にあることを特徴とする請求項１または２に記載の塗布液供給装置。