JP2020185527A - シム、ノズルおよび塗布装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また、特許文献1には、長さA−Bが0であり、角度θが0°である従来のシムが開示されている。
この構成によれば、開口部においてノズルの先端から最も遠い部分からノズルの先端に最も近い部分にわたって塗布液をスムーズに吐出することができる。
この構成によれば、塗布幅を目標値により一層近づけることができる。
この構成によれば、開口部の長手方向両端部において互いに同等の塗布液がその場にとどまるため、塗布液を対象物に吐出する際に塗布幅の広がりを開口部の長手方向両端部においてバランスよく抑えることができる。したがって、塗布膜の膜厚、膜端の形状(エッジプロファイル)を均一にしやすい。
この構成によれば、塗布液は、定幅開口部では開口部の長手方向の全域にわたって単位流量で一様に通過する一方、拡幅開口部では開口部の長手方向両端部近傍で単位流量よりも減少した流量で通過する。すなわち、定幅開口部から拡幅開口部に移るタイミングで開口部の長手方向両端部近傍における塗布液の通過量を減少することができる。したがって、塗布液の種類、シムの材質等の要求仕様に対応しやすい。
この構成によれば、塗布幅を目標値により一層近づけることができる。
この構成によれば、塗布幅を目標値により一層近づけることができる。
この構成によれば、塗布液を対象物に吐出する際、間隔をあけて複数の塗布膜を対象物に同時に形成することができる。例えば、1つの基板に複数のパネルを作る場合、隣り合う2つのパネル間に隙間を容易に設けることができる。
図1に示すように、塗布装置1は、基板5に塗布液を塗布する装置である。例えば、基板5は、液晶パネルなどに用いられるガラス基板である。基板5は、矩形板状をなしている。塗布装置1は、基板5を搬送する基板搬送部2と、塗布液を塗布する塗布部3と、塗布部3を管理する管理部4と、を備える。
基板搬送部2は、Y方向に長手を有する。基板搬送部2は、Y方向に基板5を搬送する。Y方向は、塗布装置1における基板搬送方向である。
基板搬送部2は、架台7、ステージ8および搬送機構9を備える。
架台7は、Y方向に長手を有する。架台7は、ステージ8及び搬送機構9を支持する。例えば、架台7は、床面上に載置されている。
架台7は、X方向の中央に位置する架台本体7aと、架台本体7aの−X方向側に位置する第一架台側部7bと、架台本体7aの+X方向側に位置する第二架台側部7cと、を備える。
第一架台側部7b及び第二架台側部7cは、搬送機構9を支持する。第一架台側部7b及び第二架台側部7cのそれぞれには、Y方向に延在する一対の溝7d,7e(図2参照)が設けられている。
搬送機構9は、基板5をY方向に搬送する。搬送機構9は、第一架台側部7b及び第二架台側部7cのそれぞれの上部に一つずつ設けられている。搬送機構9は、ステージ8を挟んで一対設けられている。一対の搬送機構9は、ステージ8のX方向中央に対して線対称となっている。
例えば、スライダ9aは、リニアモータ(不図示)を内蔵している。スライダ9aは、リニアモータの駆動によって、レール9cに沿って移動するようになっている。
基板保持部9bは、スライダ9aにおけるステージ8側の端部に設けられている。図1に示すように、基板保持部9bは、Y方向に並んで複数(例えば本実施形態では4つ)設けられる。例えば、基板保持部9bには、基板5を吸着して保持する吸着パッド(不図示)が設けられていてもよい。
なお、上記基板5の半分程度の面積を有する基板を搬送する場合には、2つの搬送機構9で基板を1枚ずつ保持することができるため、2つの搬送機構9をY方向に並進させることによって、2枚の基板を同時に搬送することができる。
図1に示すように、塗布部3は、門型フレーム10、ノズル50、センサ15、供給部20および廃液部30を備える。
図2に示すように、門型フレーム10は、Z方向に延びる柱状をなす一対の支柱部材10aと、X方向に延びて一対の支柱部材10aの間をわたす架橋部材10bと、を備える。
各支柱部材10aは、第一架台側部7b及び第二架台側部7cにそれぞれ支持されている。
レール部材12は、第一架台側部7b及び第二架台側部7cの外溝7e内に1つずつ設けられている。
駆動機構13は、門型フレーム10に接続されている。塗布部3は、駆動機構13の駆動によって、レール部材12に沿ってY方向(図1中矢印n方向)に移動可能とされている。
図2に示すように、ノズル50は、X方向(図中矢印v方向)に長手を有する長尺状をなしている。ノズル50は、スリットノズルである。ノズル50は、門型フレーム10の架橋部材10bの下端部(−Z方向側の端部)に着脱可能に取り付けられている。
架橋部材10bの下端部には、X方向に沿って複数(例えば本実施形態では3つ)のセンサ15が設けられている。センサ15は、ノズル先端51aと、ノズル先端51aに対向する対向面(例えばノズル50の下方に配置された基板5の上面)との間の距離(Z方向の間隔)を測定する。
図1に示すように、供給部20は、ノズル50に塗布液を供給可能なポンプ21と、ポンプ21に塗布液を供給可能な供給源22と、を備える。
廃液部30は、ノズル50からの廃液を貯留する第一廃液ボトル31および第二廃液ボトル32を備える。第一廃液ボトル31および第二廃液ボトル32は、供給部20を挟んでノズル50の長手方向に離反している。第一廃液ボトル31および第二廃液ボトル32のそれぞれには、塗布液の廃液路(流路)を形成する第一廃液配管33および第二廃液配管34が接続されている。ノズル50からの廃液は、第一廃液配管33および第二廃液配管34のそれぞれを通じて第一廃液ボトル31および第二廃液ボトル32のそれぞれに向けて流れる。
管理部4は、基板5に吐出される塗布液の吐出量が一定になるようにノズル50を管理する。図1に示すように、管理部4は、塗布部3よりも−Y方向側に設けられている。管理部4は、予備吐出機構41、ディップ槽42、ノズル洗浄装置43、収容部44および保持部材45を備える。
ディップ槽42の内部には、シンナーなどの溶剤が貯留されている。
図2に示すように、収容部44のX方向の長さは、門型フレーム10の支柱部材10a間の距離よりも小さい。門型フレーム10は、収容部44の上方で、収容部44を跨いでY方向に移動可能とされている。門型フレーム10を収容部44の上方に移動した状態で、ノズル50は、収容部44内の予備吐出機構41、ディップ槽42及びノズル洗浄装置43(図1参照)に接近可能である。
保持部材45は、管理部移動機構46に接続されている。管理部移動機構46は、Y方向に延びるレール部材47と、駆動機構48と、を備える。
レール部材47は、第一架台側部7b及び第二架台側部7cの内溝7d内に1つずつ設けられている。
駆動機構48は、保持部材45に接続されている。管理部4は、駆動機構48の駆動によって、レール部材47に沿ってY方向(図1中矢印m方向)に移動可能とされている。
図4に示すように、ノズル50は、長尺のノズル本体51と、ノズル本体51の上端に設けられた連結部材52と、ノズル本体51の長手方向(以下「ノズル長手方向」ともいう。)の両端に設けられた一対のサイドプレート53,54と、を備える。図1および図2においては、連結部材52を簡略化して図示している。
図3に示すように、第一ノズル本体55は、ノズル長手方向に延在する長尺の部材である。第一ノズル本体55の長手方向は、ノズル長手方向と一致する。以下、第一ノズル本体55の長手方向を「ノズル長手方向」ともいう。
分散路64は、ノズル長手方向に沿って直線状に形成されている。分散路64は、ノズル長手方向における第一ノズル本体55の中心位置を基準として、ノズル長手方向において対称な形状を有する。
図3に示すように、第二ノズル本体56は、ノズル長手方向に延在する長尺の部材である。第二ノズル本体56の長手方向は、ノズル長手方向と一致する。以下、第二ノズル本体56の長手方向を「ノズル長手方向」ともいう。
図5の断面視で、ノズル本体51においては、第一ノズル本体55の凹部55aと第二ノズル本体56の面56fとで囲まれた空間が流路61となる。図5の断面視で、凹部55aは、下方に向けて傾斜した長軸を有する楕円形状の一部を含む形状(楕円の円弧状)を有する。図5の断面視で、第一ノズル本体55の面55fと第二ノズル本体56の面56fとの間の隙間であって、流路61と吐出口60との間に形成される隙間は、吐出用接続路69となる。
例えば、ノズル長手方向における吐出口60の寸法は、基板5(図2参照)のX方向の寸法よりも小さくてもよい。これにより、基板5の周辺領域に塗布液が塗布されることを抑制することができる。
図5に示すように、連結部材52は、ノズル本体51の吐出口60とは反対側の面(上面)に設けられている。連結部材52は、第一ノズル本体55および第二ノズル本体56を連結する。図4に示すように、連結部材52は、ノズル長手方向に延在する長尺の部材である。例えば、連結部材52は、ステンレス鋼などの金属材料を用いて形成されている。連結部材52は、ノズル本体51と同じ材料を用いて形成されている。
図4に示すように、一対のサイドプレート53,54は、ノズル長手方向におけるノズル本体51の両端部に位置している。以下、一対のサイドプレート53,54のうちノズル長手方向においてノズル本体51の第一端部に位置するサイドプレート53を「第一サイドプレート53」、ノズル本体51の第二端部に位置するサイドプレート54を「第二サイドプレート54」ともいう。
第二サイドプレート54は、流路61および凹溝72の第二端部側を閉じる板部材である。
図6に示すように、第二ノズル本体56には、吐出口60の幅を調整可能な調整機構70が設けられている。図6においては、ノズル本体51における第二サイドプレート54の側の端部を示す。図示はしないが、ノズル本体51における第一サイドプレート53の側の端部においても、第二サイドプレート54の側の端部と同一の構成を有するため、説明を省略する。
塗布装置1の塗布動作の一例について説明する。
図1に示すように、まず、塗布装置1の塗布動作においては、基板5をステージ8に搬入する。
次に、搬送機構9を用いて基板5を搬送しつつ塗布液を塗布する。
そして、塗布液を塗布した基板5を搬出する。このような動作を、一対の搬送機構9を用いて交互に行う。
図7は、第一実施形態に係るノズル50の作用を説明するための図である。図7においては、連結部材52、供給部20および廃液部30などの図示を省略する。
図1に示すポンプ21を用い、ノズル50に接続された供給配管26を介して、ノズル50に塗布液が供給される。図7に示すように、塗布液は、供給配管26(図1参照)から供給路63を経て流路61内に供給される。流路61内に供給された塗布液は、ノズル長手方向における流路61の両端端側に素早く充填される。
一般的にずりを大きくすると、高分子鎖が各所で切断(構造破壊)され、粘性がさらに低下してしまう。一度、切断された高分子鎖はなかなか元に戻らないため、ずりを除去しても粘性はしばらく低下したままとなってしまう。特に塗布液として粘度が高い塗布液を用いると、ずりによって塗布量にバラつきが生じるといった問題が発生する。
図8に示すように、シム80は、X方向(ノズル長手方向)に長手を有している。シム80は、ノズル長手方向および上下方向(Z方向)の全域にわたって一様の厚みを有する(図5参照)。シム80は、シム80の延在方向におけるシム80の中心位置(X方向中心位置)を基準として、シム80の延在方向において対称な形状を有する。シム80は、ノズル長手方向に延在する板状のシム本体81と、シム本体81においてノズル50の先端に向けて開口する開口部82と、を有する。
以下、開口部82の詳細について側部開口部82Bを挙げて説明する。中央開口部82Aは、開口幅の大きさ以外は側部開口部82Bと同様の構成を有するため詳細説明は省略する。
図9に示すように、側部開口部82B(以下単に「開口部82」ともいう。)は、ノズル50の先端(図7参照)に最も近い部分(すなわち下端)において最大幅を有する。例えば、開口部82の開口幅W(最大幅)は、90mm程度に設定されている。
図10は、実施形態に係るシム80の開口部82の作用を説明するための図である。
塗布液がシム80の開口部82に流出すると、塗布液は開口部82の第一側辺84および第二側辺85に案内されて上辺83から下端開口に向かう。本実施形態では、シム80の開口部82がノズル50の先端に最も近い部分において最大幅を有することで、開口部82においてノズル50の先端に最も近い部分には最も広い空間が形成される。そのため、開口部82から吐出される塗布液が表面張力(毛細管現象)によって第一側辺84および第二側辺85に引っ張られる。すると、開口部82から吐出される塗布液は開口部82の第一側辺84および第二側辺85ではその場にとどまりやすくなる。これにより、塗布液は、開口部82の長手方向中央部(開口幅中央部)において下方に凸をなすように湾曲して膨出する。
この構成によれば、開口部82においてノズル50の先端から最も遠い部分からノズル50の先端に最も近い部分にわたって塗布液をスムーズに吐出することができる。
この構成によれば、塗布幅を目標値により一層近づけることができる。
この構成によれば、開口部82の長手方向両端部において互いに同等の塗布液がその場にとどまるため、塗布液を対象物に吐出する際に塗布幅の広がりを開口部82の長手方向両端部においてバランスよく抑えることができる。したがって、塗布膜の膜厚、膜端の形状(エッジプロファイル)を均一にしやすい。
この構成によれば、塗布幅を目標値により一層近づけることができる。
この構成によれば、塗布液を対象物に吐出する際、間隔をあけて複数の塗布膜を対象物に同時に形成することができる。例えば、1つの基板に複数のパネルを作る場合、隣り合う2つのパネル間に隙間を容易に設けることができる。
例えば、上記実施形態においては、搬送機構9が基板5をY方向に搬送する例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、駆動機構13は、ノズル50を門型フレーム10と共にY方向に移動してもよい。例えば、基板5を定位置に配置し、ノズル50のみをY方向に移動してもよい。すなわち、基板5とノズル50とは、Y方向に相対的に移動可能であってもよい。
塗布液が流出するシムの開口部として以下の比較例1〜3および実施例1〜3に係る開口部を有するシムを用い、塗布幅が目標値にどれほど近づいたかを示す塗布幅の「目標値との差」、対象物に塗布された塗布液(塗布膜)の端縁形状の評価を示す「エッジ波打ち」の有無、目標厚みに対する塗布膜の厚みの評価を示す塗布膜の「プロファイル」をそれぞれ評価した。開口部に供給する塗布液の粘度は、5Pa・sとした。開口部の開口幅は、90mmとした。
比較例1のシムは、矩形形状の開口部を有するものを用いた。すなわち、比較例1においては、開口部の開口側の角部の角度(開口部の角度Gに相当)は90°である。
実施例1のシムは、等脚台形形状の開口部を有し、開口部の角度Gが91°であるものを用いた。
実施例2のシムは、等脚台形形状の開口部を有し、開口部の角度Gが92°であるものを用いた。
実施例3のシムは、矩形形状の開口部を有するシムの開口部の開口側の角部を1mm×4mmで面取りしたものを用いた。すなわち、実施例3においては、図11に示す変形例の傾斜部の幅Iを1mm、傾斜部の高さHを4mmとしたもの(開口部の開口側の角部をX方向1mm、Z方向4mmだけ面取りしたもの)を用いた。
塗布幅の「目標値との差」の評価結果については、比較例1を基準とした場合、実施例1〜3が良好な結果となった。ここで、塗布幅をx1とし、目標値をx2としたとき、目標値との差dxは、以下の式(1)により算出した。
dx=x2−x1 ・・・(1)
式(1)より、塗布幅x1が目標値x2よりも広いときは、目標値との差dxはプラスとなる。一方、塗布幅x1が目標値x2よりも狭いときは、目標値との差dxはマイナスとなる。
塗布膜の「エッジ波打ち」の評価結果については、実施例1〜2が良好な結果となった。表1においては、エッジ波打ちが生じていれば「有」、エッジ波打ちが抑制されていれば「無」とした。
塗布膜の「プロファイル」の評価結果については、実施例2が良好な結果となった。ここで、塗布膜の厚みをz1とし、目標厚みをz2としたとき、塗布膜のプロファイルdzは、以下の式(2)より算出した。
dz=(z1/z2)×100 ・・・(2)
式(2)より、プロファイルdzが100%に近づくほど良好な結果となる。
また、等脚台形形状の開口部を有し、開口部の角度Gが91°または92°であるシム(実施例1、実施例2)を用いることによって、塗布幅を目標値に可及的に近づけるとともに塗布膜のエッジ波打ちを抑制することができることが分かった。
また、開口部の角度Gが92°であるシム(実施例2)を用いることによって、塗布幅を目標値に可及的に近づけるとともに塗布膜のエッジ波打ちを抑制しかつ塗布膜の良好なプロファイルを得られることが分かった。
Claims (10)
- スリット状の吐出口を有するノズルに内蔵されるシムであって、
前記ノズルの先端に向けて開口する開口部を有し、
前記開口部は、前記ノズルの先端に最も近い部分において最大幅を有し、かつ、前記ノズルの先端から離れた部分の少なくとも一部において前記最大幅よりも狭い幅を有する
シム。 - 前記開口部は、前記ノズルの先端から最も遠い部分において最小幅を有し、かつ、前記ノズルの先端から最も遠い部分から前記ノズルの先端に近くなるに従って漸次広くなっている
請求項1に記載のシム。 - 前記開口部において前記ノズルの先端から最も遠い部分の一端をK1とし、
前記開口部において前記ノズルの先端に最も近い部分の一端のうち、前記K1と同じ側に位置する一端をK2とし、
前記シムにおいて前記ノズルの先端に最も近い部分の端縁上の点をK3とし、
前記K1と前記K2とを結ぶ線分と、前記K2と前記K3とを結ぶ線分とのなす角度をGとしたとき、
前記角度Gは、91°以上96°以下である
請求項2に記載のシム。 - 前記開口部は、前記開口部において前記ノズルの先端に最も近い部分を底辺とする等脚台形形状を有する
請求項2または3に記載のシム。 - 前記開口部は、
前記ノズルの先端から最も遠い部分と前記ノズルの先端寄りの部分との間にわたって一定の幅を有する定幅開口部と、
前記定幅開口部に連なり、前記ノズルの先端寄りの部分から前記ノズルの先端に近くなるに従って漸次広くなる幅を有する拡幅開口部と、を有する
請求項1に記載のシム。 - 前記開口部は、前記ノズルの先端寄りの部分から前記ノズルの先端に近くなるに従って漸次外側に位置するように傾斜する傾斜部を有し、
前記シムの延在方向および前記シムの厚み方向のそれぞれと直交する方向における前記傾斜部の高さをHとしたとき、
前記傾斜部の高さHは、3mm以上50mm以下である
請求項1から5のいずれか一項に記載のシム。 - 前記開口部を流れる塗布液は、0.3Pa・s以上20Pa・s以下の粘度を有する
請求項1から6のいずれか一項に記載のシム。 - 前記開口部は、前記シムにおいて前記ノズルの先端に最も近い部分の端縁に沿って間隔をあけて複数設けられている
請求項1から7のいずれか一項に記載のシム。 - 請求項1から8のいずれか一項に記載のシムを備える
ノズル。 - 基板を搬送する基板搬送部と、
請求項9に記載のノズルを備え、搬送される前記基板に前記ノズルから塗布液を塗布する塗布部と、を含む
塗布装置。
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