JP2017148761A - 塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】薄いフィルム基板であってもステージ上に安定して保持し、均一厚さの塗布膜を形成することができる塗布装置を提供する。【解決手段】基板を載置するステージと、ステージに載置された基板に対し相対的に一方向に移動しつつ塗布液を吐出することにより基板上に塗布膜を形成する塗布ユニットと、を備える塗布装置であって、ステージには、塗布膜が形成される基板の塗布領域以外の非塗布領域を保持する非塗布領域保持部と、塗布領域を保持する塗布領域保持部と、を有しており、非塗布領域保持部は、ステージの表面に吸引力を発生させて基板を吸着して保持する吸引部を有しており、塗布領域保持部は、ステージの表面に形成される保持力調節溝を有しており、この保持力調節溝の保持力は、非塗布領域保持部の保持力よりも小さく、かつ、基板が平坦な姿勢を維持する程度に調節されている構成とする。【選択図】図２

Description

本発明は、塗布液を吐出する塗布ユニットと基板とを相対的に移動させて、基板上に塗布膜を形成する塗布装置に関するものである。

液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイには、ガラスからなる基板上にレジスト液等の塗布液が塗布されたもの（塗布基板という）が使用されている。この塗布基板は、塗布液を均一に塗布する塗布装置によって形成されている。この塗布装置は、基板を載置するステージと、塗布液を吐出する塗布ユニットとを有しており、塗布ユニットのスリットノズルから塗布液を吐出させながら、基板と塗布ユニットとを相対的に一方向に移動させることにより、均一厚さの塗布膜が形成された基板が形成されるようになっている。

この塗布装置のステージには、基板が載置される載置面に基板を吸着することによって保持できるように構成されている。具体的には、図４に示すように、ステージ１００の載置面１０１全体には吸着溝１０２（保持力調整溝）が格子状に形成されており、吸着溝１０２内に形成された吸着孔１０３と真空ポンプ１０４とが接続されている。そして、基板Ｗが載置面１０１に載置された状態で真空ポンプ１０４を作動させると、吸着孔１０３を通じて吸着溝１０２全体に吸引力が発生し、基板Ｗを載置面１０１に吸着保持することができる。すなわち、基板Ｗ全体がステージ１００の載置面１０１に沿って水平な姿勢を維持した状態に保持される。この状態で塗布液が塗布されることにより、基板Ｗ上に均一厚さの塗布膜が形成されるようになっている（例えば下記特許文献１参照）。

特開２０１２−２５０２０６号公報

近年では、ガラス基板Ｗだけでなく、ガラス基板Ｗよりも薄いフィルム基板Ｗが使用され、このフィルム基板Ｗ上に均一厚さの塗布膜を形成することが要求されている。しかし、フィルム基板Ｗの厚みは、０．０１〜０．１ｍｍ程度であり、ガラス基板Ｗ（厚み０．５ｍｍ程度）に対して非常に薄く、剛性が低い。そのため、従来のステージ１００上にフィルム基板Ｗを載置し（図５（ａ））、真空ポンプ１０４を作動させて吸着させて保持させると、図５（ｂ）に示すように、フィルム基板Ｗが吸着溝１０２（保持力調整溝）や、吸着孔の形状に沿って変形してしまう（図５（ｂ）における矢印部分）。その結果、保持状態のフィルム基板Ｗの表面には僅かな凹凸が形成されることになり、フィルム基板Ｗ上に形成される塗布膜の均一性が損なわれてしまうという問題があった。

また、フィルム基板Ｗ上に一方向に沿って塗布液が塗布されると、塗布液の粘性によってフィルム基板Ｗが塗布方向に引っ張られる力と、ステージ１００の吸着力とのバランスが崩れ、吸着保持されたフィルム基板Ｗにシワが入ってしまうという問題があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、薄いフィルム基板であってもステージ上に安定して保持し、均一厚さの塗布膜を形成することができる塗布装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために本発明の塗布装置は、基板を載置するステージと、前記ステージに載置された前記基板に対し相対的に一方向に移動しつつ塗布液を吐出することにより前記基板上に塗布膜を形成する塗布ユニットと、を備える塗布装置であって、前記ステージには、塗布膜が形成される基板の塗布領域以外の非塗布領域を保持する非塗布領域保持部と、前記塗布領域を保持する塗布領域保持部と、を有しており、前記非塗布領域保持部は、前記ステージの表面に吸引力を発生させて前記基板を吸着して保持する吸引部を有しており、前記塗布領域保持部は、前記ステージの表面に形成される保持力調節溝を有しており、この保持力調節溝の保持力は、前記非塗布領域保持部の保持力よりも小さく、かつ、前記基板が平坦な姿勢を維持する程度に調節されていることを特徴としている。

上記塗布装置によれば、非塗布領域保持部により、固定的に保持される一方で、塗布液が塗布される塗布領域保持部により、非塗布領域保持部の保持力よりも小さく、かつ、基板が平坦な姿勢を維持する程度の保持力で保持されるため、塗布領域保持部におけるフィルム基板が保持力調節溝に沿って変形するのを抑えることができる。すなわち、フィルム基板が主に非塗布領域保持部で保持されるため、塗布領域保持部における保持力は、極めて小さい保持力に調節される。そのため、塗布領域におけるフィルム基板が吸引力等によって持力調節溝や吸引孔等に沿って変形するのを回避することができる。したがって、従来のようにフィルム基板が保持力調節溝に沿って変形することにより生じる塗布ムラが発生するのを回避することができる。また、塗布領域保持部は、非塗布領域保持部の保持力よりも小さく設定されており、非塗布領域保持部では、固定的に保持されているため、塗布液の粘性によってフィルム基板が塗布方向に引っ張られる力がこの非塗布領域保持部の吸引部の力と釣り合うことにより、吸着保持されたフィルム基板にシワが入ってしまうという問題を回避することができる。

また、前記非塗布領域保持部は、少なくとも塗布方向上流側に配置されている構成にすることができる。

この構成によれば、上流側に配置される非塗布領域保持部の吸引部の力と、塗布液の粘性によってフィルム基板が塗布方向に引っ張られる力を釣り合わせつつ塗布することができるため、吸着保持されたフィルム基板にシワが入ってしまうという問題を回避することができる。

また、前記塗布領域保持部は、保持力調節溝に連通する複数の吸引孔と複数の噴出孔とを有しており、前記吸引孔による吸引量と前記噴出孔による噴出量とが調節されることにより、前記塗布領域における基板が前記ステージの表面に密着するのを防止されるように調節されている構成としてもよい。

この構成によれば、フィルム基板がステージの表面に密着するのを防止できるため、フィルム基板が吸引孔、噴出孔、保持力調節溝に沿って変形するのを確実に抑えることができる。

本発明の塗布装置によれば、薄いフィルム基板であってもステージ上に安定して保持し、均一厚さの塗布膜を形成することができる。

本発明の一実施形態における塗布装置の外観を概略的に示す斜視図である。 上記塗布装置におけるステージを示す図である。 他の実施形態におけるステージを示す図である。 従来のステージを示す図である。 従来のステージ上にフィルム基板を保持させた状態を示す図であり、（ａ）は、吸引力を発生させる前の状態を示す図であり、（ｂ）は、吸引力を発生させた状態を示す図である。

図１は、本発明の一実施形態における塗布装置の外観を概略的に示す斜視図である。

塗布装置１は、基板Ｗ上に薬液やレジスト液等の液状物（以下、塗布液と称す）の塗布膜を形成するものであり、基台２と、基板Ｗを載置するためのステージ２１と、このステージ２１に対し特定方向に移動可能に構成される塗布ユニット３０とを備えている。そして、ステージ２１に基板Ｗが供給されると、基板Ｗ上を塗布ユニット３０が移動し、塗布ユニット３０から塗布液が吐出され基板Ｗ上に均一厚さの塗布膜が形成される。

なお、以下の説明では、この塗布ユニット３０が移動する方向（塗布方向）をＸ軸方向、これと水平面上で直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸およびＹ軸方向の双方に直交する方向をＺ軸方向として説明を進めることとする。

また、本実施形態における基板Ｗは、厚みが０．０１〜０．１ｍｍ程度の矩形状の基板である。

塗布ユニット３０は、基板Ｗ上に塗布液を吐出して塗布膜を形成するものである。この塗布ユニット３０は、図１に示すように、基台２と連結される脚部３１とＹ軸方向に延びる口金部３４とを有しており、基台２上をＹ軸方向に跨いだ状態でＸ軸方向に移動可能に取り付けられている。具体的には、基台２のＹ軸方向両端部分にはそれぞれＸ軸方向に延びるレール２２が設けられており、脚部３１がこのレール２２にスライド自在に取り付けられている。そして、脚部３１にはリニアモータ３３が取り付けられており、このリニアモータ３３を駆動制御することにより、塗布ユニット３０がＸ軸方向に移動し、任意の位置で停止することができる。

また、塗布ユニット３０の脚部３１には、塗布液を塗布する口金部３４が取り付けられている。具体的には、この脚部３１にはＺ軸方向に延びるレール３７と、このレール３７に沿ってスライドするスライダ３５が設けられており、これらのスライダ３５と口金部３４とが連結されている。そして、スライダ３５にはサーボモータにより駆動されるボールねじ機構が取り付けられており、このサーボモータを駆動制御することにより、スライダ３５がＺ軸方向に移動するとともに、任意の位置で停止できるようになっている。すなわち、口金部３４が、ステージ２１に保持された基板Ｗに対して接離可能に支持されている。

口金部３４は、塗布液を吐出して基板Ｗ上に塗布膜を形成するものである。この口金部３４は、一方向に延びる形状を有する柱状部材であり、塗布ユニット３０の走行方向とほぼ直交するように設けられている。この口金部３４には、ステージ２１と対向する面に長手方向に延びるスリットノズルが形成されており、口金部３４に供給された塗布液がスリットノズルから長手方向に亘って一様に吐出されるようになっている。したがって、このスリットノズルから塗布液を吐出させた状態で塗布ユニット３０をＸ軸方向に走行させることにより、スリットノズルの長手方向に亘って基板Ｗ上に一定厚さの塗布膜が形成されるようになっている。

また、基台２には、その中央部分にステージ２１が配置されている。このステージ２１は、搬入された基板Ｗを載置するものである。ステージ２１は、石材製の直方体形状に形成されており、基板Ｗを載置させる載置面２１ａ（ステージ２１の表面）がほぼ平坦状に形成されている。

ステージ２１には、基板Ｗを昇降動作させる基板昇降機構が設けられている。具体的には、ステージ２１の載置面２１ａには複数のピン孔４１が形成されており、このピン孔４１にはＺ軸方向に昇降動作可能なリフトピン（不図示）が埋設されている。すなわち、ステージ２１の表面からリフトピンを突出させた状態で基板Ｗが搬入されるとリフトピンの先端部分が基板Ｗに当接して基板Ｗを保持することができる。そして、その状態からリフトピンを下降させてピン孔４１に収容させることにより、基板Ｗをステージ２１の載置面２１ａに載置することができるようになっている。

また、このステージ２１には、基板保持手段５が設けられており、この基板保持手段５により基板Ｗが保持されるようになっている。この基板保持手段５には、塗布領域保持部５０と非塗布領域保持部６０とを有している。すなわち、基板Ｗには、塗布膜が形成される塗布領域と、塗布膜が形成されない非塗布領域が塗布領域を囲うように設けられているため、塗布領域保持部５０は、この塗布領域を保持し、非塗布領域保持部６０は、非塗布領域を保持するようになっている。

非塗布領域保持部６０は、本実施形態では、ステージ２１の一方側端部に設けられている。図２の例では、塗布方向上流側（Ｘ軸方向上流側）に設けられている。そして、載置される基板Ｗの非塗布領域が、この非塗布領域保持部６０に位置するように基板Ｗが載置されることにより、非塗布領域保持部６０が基板Ｗの非塗布領域を保持できるようになっている。この非塗布領域保持部６０は、基板Ｗを吸着して保持する吸引部６１を有している。具体的には、吸引部６１は、ステージ２１の載置面２１ａに形成される吸着溝６２と吸着孔６３とを有しており、この吸着溝６２及び吸着孔６３により吸引力を発生させて基板Ｗを載置面に保持できるようになっている。すなわち、ステージ２１の載置面２１ａには、所定の深さで形成される吸着溝６２がＸ軸方向及びＹ軸方向に等間隔で並んで配置されており、それぞれが互いに交差するように格子状に配置されている。

また、吸着溝６２が交差する部分には、吸着溝６２の幅よりも大きな径を有する吸着孔６３が設けられており、この吸着孔６３と真空ポンプ６４及びコンプレッサー６５等の吸排気ユニットとが配管６６を通じて連結されている。そして、その配管６６に設けられた吸気弁６７を開くと、吸着孔６３に吸引力が発生し、吸着溝６２全体に亘って吸引力が発生するようになっている。また、配管６６に設けられた圧空弁６８を開くと吸着孔６３に空気が供給され、吸着溝６２の吸引力が解除される（吸着破壊）。これにより、ステージ２１の載置面２１ａに基板Ｗが載置された状態で圧空弁６８を閉じ吸気弁６７を開くと、吸着溝６２全体に吸引力が発生し基板Ｗの非塗布領域が載置面２１ａに吸着保持される。そして、この状態から吸気弁６７を閉じて圧空弁６８を開くと載置面２１ａと基板Ｗとの間に空気が供給されることにより吸着溝６２の吸引力が解除され、保持状態であった基板Ｗが載置面２１ａから解放される。すなわち、非塗布領域保持部６０では、載置された基板Ｗの非塗布領域を吸着することにより固定的に保持できるようになっている。

塗布領域保持部５０は、非塗布領域保持部６０の除いた部分に設けられている。図２の例では、非塗布領域保持部６０とは遮断平坦部２４を隔ててＸ軸方向下流側に設けられている。すなわち、基板Ｗがステージ２１に載置される場合には、基板Ｗの塗布領域がこの塗布領域保持部５０に位置するように載置されることにより、基板Ｗの塗布領域が塗布領域保持部５０によって保持されるようになっている。

この塗布領域保持部５０は、ステージ２１の載置面２１ａに形成される保持力調節溝５１とエア流通孔５２とを有しており、エア流通孔５２におけるエア量を制御することにより基板Ｗに対する保持力を調節できるようになっている。本実施形態では、エア流通孔５２に微弱な吸引力を発生させることにより基板Ｗが保持されるようになっている。

この保持力調節溝５１は、ステージ２１の表面に形成される所定の深さの溝であり、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に等間隔で並んで配置され、それぞれが互いに交差するように格子状に形成されている。すなわち、保持力調節溝５１は、遮断平坦部２４からＸ軸方向下流側に形成されており、非塗布領域保持部６０の吸引溝５２とは連結されずに形成されている。そして、保持力調節溝５１が交差する部分には、保持力調節溝５１の幅よりも大きな径を有するエア流通孔５２が設けられている。

このエア流通孔５２には、真空ポンプ５４及びコンプレッサ５５等の吸排気ユニットとが配管５６を通じて連結されており、上述の吸引部６１と同様に、吸気弁５７と圧空弁５８を制御することにより、吸引力の発生、又は、吸着破壊を行うことができる。また、配管５６には、調節弁５９が設けられており、真空ポンプ５４の吸引量とコンプレッサ５５からのエア供給量とを調節することができる。すなわち、吸気弁５７と圧空弁５８とを開いた状態で、この調節弁５９を調節することにより、エア流通孔５２及び保持力調節溝５１の吸引力を調節することができ、基板Ｗに対する保持力を調節できるようになっている。本実施形態では、エア流通孔５２及び保持力調節溝５１に微弱な吸引力を発生させて基板Ｗを保持できるように調節されている。

ここで、微弱な吸引力とは、非塗布領域保持部６０の保持力よりも小さく、基板Ｗが平坦な姿勢を維持できる程度の吸引力であり、基板Ｗが吸引力によりエア流通孔５２や保持力調節溝５１に沿って変形することのない程度の吸引力である。これにより、基板Ｗがステージ２１上に載置された状態でスリットノズルから塗布液を塗布した場合であっても、基板Ｗの姿勢が平坦な姿勢を維持できるため、エア流通孔５２や保持力調節溝５１に沿って変形することにより生じる塗布ムラが発生するのを回避することができる。また、基板Ｗの非塗布領域が非塗布領域保持部６０により保持されているため、塗布領域が微弱な吸引力で保持されていても基板Ｗはステージ２１上に確実に保持される。すなわち、スリットノズルから吐出された塗布液の粘性によって引きずられてずれることはなく、塗布液の粘性と非塗布領域保持部６０の吸引部６１の力とが釣り合うことにより、微弱な吸引力で保持された基板Ｗにシワが入ってしまうのを抑えることができる。

また、上記実施形態では、エア流通孔５２及び保持力調整溝に微弱な吸引力を発生させて基板Ｗを吸着保持する例について説明したが、エア流通孔５２に微弱な噴出力を発生させて、基板Ｗがステージ２１の表面に密着するのを抑えて基板Ｗを保持するものであってもよい。この場合、図３に示すように、非塗布領域保持部６０を塗布方向（Ｘ軸方向）上流側と下流側に配置することが好ましい。すなわち、基板Ｗの非塗布領域を上流側端部及び下流側端部で確実に保持しておき、これら両方の非塗布領域保持部６０で挟まれた塗布領域保持部５０においてエア流通孔５２から微弱なエアが噴出されるように調節弁５９を調節し、基板Ｗの塗布領域とステージ２１の表面との間に薄い空気層が形成されるように構成する。このように構成することにより、基板Ｗの塗布領域が水平な姿勢を維持した状態で保持され、エア流通孔５２や保持力調節溝５１に沿って変形することにより生じる塗布ムラが発生するのを回避することができる。

また、上記実施形態では、塗布領域保持部５０のエア流通孔５２に吸引力又は噴出力のいずれかを発生させて基板Ｗを保持する例について説明したが、エア流通孔５２に代えて、ステージ２１にエアを噴出する噴出孔とエアを吸引する吸引孔を形成し、これらの噴出量と吸引量を調整して塗布領域保持部５０全体として微弱な吸引力又は、微弱な噴出力を発生させてもよい。このように、噴出孔と吸引孔とを形成することにより、基板Ｗとステージ２１の表面との間に形成される空気層が安定するため、より精度よく基板Ｗに対する保持力を調整することができる。

１ 塗布装置
２１ ステージ
３０ 塗布ユニット
３４ 口金部
５０ 塗布領域保持部
５１ 保持力調節溝
５２ エア流通孔
６０ 非塗布領域保持部
６１ 吸引部
６２ 吸着溝
６３ 吸着孔

Claims (3)

1. 基板を載置するステージと、
   前記ステージに載置された前記基板に対し相対的に一方向に移動しつつ塗布液を吐出することにより前記基板上に塗布膜を形成する塗布ユニットと、
   を備える塗布装置であって、
   前記ステージには、塗布膜が形成される基板の塗布領域以外の非塗布領域を保持する非塗布領域保持部と、前記塗布領域を保持する塗布領域保持部と、を有しており、
   前記非塗布領域保持部は、前記ステージの表面に吸引力を発生させて前記基板を吸着して保持する吸引部を有しており、
   前記塗布領域保持部は、前記ステージの表面に形成される保持力調節溝を有しており、この保持力調節溝の保持力は、前記非塗布領域保持部の保持力よりも小さく、かつ、前記基板が平坦な姿勢を維持する程度に調節されていることを特徴とする塗布装置。
2. 前記非塗布領域保持部は、少なくとも塗布方向上流側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
3. 前記塗布領域保持部は、保持力調節溝に連通する複数の吸引孔と複数の噴出孔とを有しており、前記吸引孔による吸引量と前記噴出孔による噴出量とが調節されることにより、前記塗布領域における基板が前記ステージの表面に密着するのを防止されるように調節されている特徴とする請求項１又は２に記載の塗布装置。

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