JP2886803B2 - 薄膜形成装置およびこの装置を用いた薄膜形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばカラー液晶テレ
ビに使用される薄い角形ガラス等の基板に薄膜を形成す
る薄膜形成装置およびこの装置を用いた薄膜形成方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】年々大型化しているカラー液晶テレビに
おいては、液晶のドライブ回路や赤、緑、青のカラーフ
ィルターを形成するために薄膜が多く使用されている。

【０００３】この薄膜を形成する従来の方法の一つとし
てスピンコート法があり、このスピンコート法は基板を
モータに直結された回転テーブル上で塗布液を該基板中
心部に吐出させるとともに、回転テーブルを回転させる
ことにより遠心力を発生させ、塗布液を基板上に均一に
拡げる方法である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
スピンコート法においては、基板が大型化しているとと
もに、その基板は形状が角形となっているものが多い。
このため、角形基板を回転させたときその基板の周辺付
近に風が発生する。そして、基板外周端部付近において
は、その風および回転時周速が中心部より大きいことに
より、塗布液が中心部より早く乾燥するようになるた
め、形成される薄膜が基板外周端部に近いほど厚くなっ
てしまうという問題がある。

【０００５】また、塗布液の表面張力等によって、基板
角部付近に塗布液が集中し、この基板角部に形成される
薄膜が厚くなったり、更に塗布液がこの基板角部付近に
集中すると、表面張力が破壊され、基板裏面に塗布液が
回り込み、ごみの発生原因となるという問題があった。

【０００６】更に、従来の方法では、基板の中央に吐出
する塗布液の量を、塗布液が基板の全面にムラなく行き
届くようにするために、基板に薄膜を形成するために必
要な量よりはるかに多くしなければならない。このた
め、かなり多くの量の高価な塗布液が無駄になってしま
い、コストがかなり高くなるという問題がある。

【０００７】これらの問題を解決するために、従来から
研究開発が種々行われているが、これらの問題を十分満
足のいく程度には解決するに至っていない。このよう
に、スピンコート法では、均一な厚さの薄膜を基板上に
広く形成させることはきわめて困難であるばかりでな
く、コストの高いものとなっている。

【０００８】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、より一層均一な薄膜を高
精度にかつ容易に、しかも安価に形成することのできる
薄膜形成装置およびこの装置を用いた薄膜形成方法を提
供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、請求項１の発明は、基板塗布装置により、基板の
塗布面に塗布液を塗布することにより前記基板に薄膜を
形成する薄膜形成装置において、前記基板塗布装置が塗
布ノズルを備えており、該塗布ノズルは、前記基板の前
記塗布面の幅方向に沿って延設され、前記塗布液を吐出
する吐出口と、前記塗布ノズル内で前記吐出口に沿って
延設され、前記塗布液が給送される比較的大きな第１空
所と、前記塗布ノズル内で前記吐出口に沿って延設さ
れ、前記第１空所より小さく形成され、その下端が前記
吐出口とされている第２空所と、該第２空所の断面積よ
りきわめて小さな断面積で前記塗布面の所定範囲の幅方
向に形成された、前記基板の前記塗布面の幅方向に沿っ
て多数形成され、前記第１空所と前記第２空所とを連通
する溝とを有していることを特徴としている。

【００１０】また、請求項２の発明は、請求項１記載の
薄膜形成装置の塗布ノズルで塗布液を基板の塗布面に塗
布することにより、基板に薄膜を形成する薄膜形成方法
であって、前記塗布ノズル内の前記第１空所に前記塗布
液を一旦給送するとともに、この塗布液を更に前記溝を
通して前記塗布ノズル内の前記第２空所に給送し、該第
２空所の吐出口を前記基板の塗布面に対向させた状態で
該吐出口から塗布液を吐出させながら前記塗布ノズルに
対して前記基板をその先端から後端にわたって移動さ
せ、更に、前記基板の移動時に、前記塗布ノズルの吐出
口が対向する位置が前記塗布面の塗布終了位置より所定
位置だけ手前の位置となったとき、前記塗布ノズル内の
前記第１空所への前記塗布液の給送を停止することを特
徴としている。

【００１１】

【作用】このように構成された本発明においては、塗布
ノズルにより塗布液を塗布しているので、塗布液の塗布
量を制御し易くなる。これにより、余分な塗布液が抑制
されるので、塗布液の使用量が低減する。

【００１２】また、塗布液が比較的大きな第１空所に給
送されると、更に第１空所に給送された塗布液は溝を通
って、第２空所に給送され、第２空所の吐出口から吐出
される。このとき、塗布液が給送される比較的大きな第
１空所と、塗布液を吐出する吐出口を有する、第１空所
より小さな第２空所との間に、これらの空所を連通する
多数の溝を、基板の塗布面の幅方向に沿って形成してい
るので、第１空所に給送された塗布液はこれらの多数の
溝のため第１空所内をほぼ充填してから、第２空所に浸
入するようになる。これにより、第１空所に給送された
塗布液は、第２空所にその長手方向すなわち基板の塗布
面の幅方向に沿ってほぼ均一に浸入するようになり、こ
の第２空所をその長手方向にわたってほぼ均一に充填す
る。したがって、塗布ノズルは塗布液を基板の塗布面の
幅方向に沿って均一に吐出するようになり、基板は塗布
面の幅方向に沿って均一に塗布液が塗布される。

【００１３】基板の塗布がほぼ終了して、第１空所への
塗布液の給送が停止されると、塗布ノズルには新しい塗
布液は導入されないが、第２空所内に残存する塗布液が
塗布液の粘性等により基板に引き出されるようになるの
で、基板に確実に塗布されるようになる。そして、塗布
液が基板の塗布領域に完全に塗布された時点では、第２
空所内には塗布液がほとんどなくなるが、塗布ノズルに
は新しい塗布液が導入されないことから、第１空所内の
塗布液は第２空所内には浸入しない。これにより、塗布
液は第１空所および溝内にのみ残存するようになり第２
空所内には残存しない。したがって、空気が塗布ノズル
に残存する塗布液に及ぼす影響はきわめて小さくな、塗
布液の劣化が抑制される。

【００１４】こうして、本発明においては、第１空所と
第２空所とを連通する溝により、塗布ノズルが空気によ
って劣化されない塗布液を基板の塗布面の幅方向に沿っ
て均一に吐出するので、基板の塗布面全体にわたって均
一な厚みの高品質の薄膜が形成される。

【００１５】また、本発明においては、塗布液の吐出が
基板における塗布液の塗布領域の塗布終了位置より少し
手前で停止されるので、塗布液の使用量がより一層低減
するようになる。これにより、基板に形成される薄膜の
厚みがより一層薄くなる。

【００１６】

【実施例】図１は、本発明の薄膜形成装置の一実施例に
用いられる基板塗布装置を概略的に示す平面図、図２は
部分的に切り欠いて示す正面図、図３はこの実施例の右
側面図、図４はこの実施例の塗布液供給回路を示す図で
ある。

【００１７】図１ないし図４に示すように、この実施例
における基板塗布装置３は、基板１を載置する載置テー
ブル３１、この載置テーブル３１を移動する移動台３
２、この移動台３２を移動可能に支持するフレーム３
３、この支持するフレーム３３の設置されたモータ３
４、このモータ３４の回転駆動力によりカップリング３
５を介して回動させられるねじ杆３６、フレーム３３の
上下動可能に取り付けられた塗布ノズル３７、この塗布
ノズル３７と塗布液貯溜槽６とを接続して塗布液貯溜槽
６の塗布液２を塗布ノズル３７に送給する送給配管３
８、この送給配管３８に配設されている遮断位置と連通
位置をとの二位置が設けられている常閉のソレノイドバ
ルブ３９、フレーム３３に設置されてテーブル３１の初
期位置を検知する原点センサ４０、フレーム３３に設置
されてテーブル３１の移動限界を検知する限界センサ４
１、および塗布液貯溜槽６内にエアを圧送する送気ポン
プ４２を備えている。

【００１８】図５（ａ）および（ｂ）に示すように、塗
布ノズル３７は第１および第２ノズル部材４３,４４の
２部材が互いに接合されて形成されている。図６（ａ）
および（ｂ）に示すように第１ノズル部材４３には、比
較的深い矩形状の第１凹部４５、第１凹部４５の下に連
続して形成されている第１凹部４５より浅い矩形状の第
２凹部４６、および最下端に位置して第２凹部４６とほ
ぼ同じ深さの矩形状の第３凹部４７がそれぞれ形成され
ている。更に、第１ノズル部材４３には、第２凹部４６
と第３凹部４７とを連通する多数の溝４８,４８,…が形
成されている。

【００１９】一方、第２ノズル部材４４には、送給配管
３８が接続されて塗布液が送給される塗布液導入孔４
９,４９が２個穿設されている。第１および第２ノズル
部材４３,４４が互いに接合されたとき、これらの塗布
液導入孔４９,４９は、ともに第１ノズル部材４３の第
１凹部４５に開口するように配置されている。

【００２０】そして、これらの第１および第２ノズル部
材４３,４４が互いに接合された状態では、第１凹部４
５により比較的大きな第１空隙Ａ、この第１空間Ａの下
に連続して第２空隙Ｂおよびこの第２空隙Ｂの下方に外
部に開口する第３空隙Ｃがそれぞれ形成されるようにな
る。そして、第２空隙Ｂと第３空隙Ｃとは多数の溝４
８,４８,…のみにより連通するようになる。また、第３
空隙Ｃの外部との開口の形状は細長い矩形状とされてお
り、この開口が塗布液２の吐出口となっている。

【００２１】フーレム３３には軸受５０,５１が固定さ
れており、これらの軸受５０,５１にねじ杆３６の両端
が回動可能に支持されている。また図３に示すように、
フレーム３３には、長手方向に一対のガイドレール５
２,５３が固設されている。一方、図２に示すように移
動台３２には、ねじ杆３６に螺合するガイドねじ部材５
４が固設されているとともに、一対のガイドレール５
２,５３（図３に図示）に沿って移動可能にこれらのガ
イドレール５２,５３に係合支持されるガイド部材５５,
５６,５７（図２および図３に図示）が固設されてい
る。

【００２２】更に図４に示すように、本実施例において
は電子制御装置１５には、ねじ杆３６を回動するモータ
３４、塗布ノズル３７を上下動するための上下動作動手
段５８、送気ポンプ４２を駆動するモータ５９、原点セ
ンサ４０、および限界センサ４１がともに接続されてい
る。なお、６０は送給配管３８に設けられたフィルタで
あり、このフィルタ６０は塗布液２の混在している異物
を除去するためのものである。

【００２３】次に、この実施例の作用について説明す
る。

【００２４】基板１に塗布液２を塗布するにあたって
は、まず図１および図２に実線で示すようにテーブル３
１を原点センサ４０によって制御される原点位置に設定
するとともに、塗布ノズル３７を高位置に設定する。次
に、基板１をその塗布面１ａが上側となるようにしてテ
ーブル３１の所定位置にセットする。次に、図示しない
操作ボタンを押すことにより、電子制御装置１５が送気
ポンプ４２のモータ５９を回転駆動するとともに、モー
タ３４をゆっくりと回転駆動する。これにより、塗布液
貯溜装置６内の圧力が上昇するとともに、ガイドねじ部
材５４が図２において左方へ移動しようとする。したが
って、図７（ａ）に示すように、テーブル３１が左方へ
ゆっくりと移動する。

【００２５】基板１の塗布面１ａにおける塗布開始位置
１ｂが塗布ノズル３７の直下位置、すなわち塗布ノズル
３７の第３空隙Ｃに対向する位置にくるに見合うだけ、
モータ３４が回転駆動すると、電子制御装置１５はソレ
ノイドバルブ３９を切り換え、連通位置に設定するとと
もに上下動作動手段５８を駆動する。これにより、塗布
液貯溜装置６内の塗布液２が塗布液貯溜装置６内の圧力
により送給配管３８および塗布液導入孔４９を通って第
１空隙Ａ内に流入する。第１空隙Ａ内に流入した塗布液
２は更に第２空隙Ｂに流入して第１および第２空隙Ａ,
Ｂ内を充填する。更に第２空隙Ｂ内の塗布液２は多数の
溝４８を通って第３空隙Ｃに浸入するようになる。この
とき、塗布液は多数の溝４８のため第２空隙Ｂ内をほぼ
充填してから、第３空隙Ｃに浸入するようになるので、
第３空隙Ｃの長手方向に沿ってほぼ均一に浸入して、第
３空隙Ｃをほぼ均一に充填する。また、図７（ｂ）に示
すように塗布ノズル３７が下動し、その先端と塗布面１
ａとの間がきわめて微少な所定の間隙に設定保持され
る。これにより、塗布が基板１の塗布面１ａ上に塗布開
始位置１ｂより図１に示す塗布液２の塗布領域の幅にわ
たって開始される。

【００２６】次に、図７（ｃ）に示すように塗布終了位
置１ｃより所定の距離だけ前のソレノイドバルブオフ位
置１ｄが塗布ノズル３７の第３間隙Ｃに対向する位置に
くると、電子制御装置１５はソレノイドバルブ３９をオ
フにして遮断位置に切り換える。これにより、塗布ノズ
ル３７の第１間隙Ａには塗布液２はもはや導入されな
い。一方、ソレノイドバルブ３９が遮断しても、第３間
隙Ｃ内には塗布液２が残存しているので、この第３間隙
Ｃ内に残存する塗布液２がソレノイドバルブオフ位置１
ｄから塗布終了位置１ｃにかけて塗布されるようにな
る。このとき、ソレノイドバルブ３９が閉じていて新し
い塗布液２は導入されないが、塗布液２の粘性等により
第３間隙Ｃ内に残存する塗布液２は基板１に引き出され
るようになるので、基板１に確実に塗布されるようにな
る。

【００２７】こうして、図７（ｄ）に示すように塗布液
２ｂが基板１の塗布面１ａの塗布領域にほぼ均一に塗布
されるようになる。このように塗布液２ｂが基板１の塗
布領域に塗布された時点では、第３間隙Ｃ内には塗布液
２がほとんどなくなっている。しかも、前述のように塗
布ノズル３７には新しい塗布液２が導入されないことか
ら、塗布液２は第３間隙Ｃ内に浸入しない。これによ
り、塗布液２は第１、第２間隙Ａ,Ｂおよび溝４８内に
のみ残存するようになり第３間隙Ｃ内には残存しない。
したがって、空気が塗布液２に及ぼす影響はきわめて小
さくなる。

【００２８】次いで、塗布ノズル３７が上昇位置に設定
される。移動台３２は塗布ノズル３７を通った後所定の
位置（図１および図２に二点鎖線で示す）にくると限界
センサ４１により検知され、限界センサ４１からの検知
信号により電子制御装置１５がモータ３４を停止する。
次に、こうして塗布液２ｂが塗布された基板１が移動台
３２から取り上げられ、例えば図示しないスピンコータ
ー等によってこの基板を回転させることにより、塗布液
２ｂが塗布面１ａの全面にほぼ均一に塗布された基板１
が得られるようになる。

【００２９】一方、基板２が移動台３２から取り上げら
れると、図示しない基板検知センサがこれを検知し、基
板検知センサからの検知信号により電子制御装置１５が
モータ３４を逆方向に回転駆動する。これにより、移動
台３２は原点位置の方へ移動して、移動台３２が原点位
置（図１及び図２に実線で示す）にくると原点センサ４
０により検知され、原点センサ４０からの検知信号によ
り電子制御装置１５がモータ３４を停止する。

【００３０】次に、新しい基板１をその塗布面１ａが上
側となるようにしてテーブル３１の所定位置にセットす
る。以後、前述と同様の作動を繰り返す。その場合、基
板１に塗布される塗布液２ｂは溝４８から新たに第３間
隙Ｃ内に浸入したものであり、空気の影響の少ない塗布
液となっている。

【００３１】このように構成された本実施例の薄膜形成
方法では、塗布ノズル３７の細長い矩形状の吐出口から
塗布液２を吐出して基板１に塗布しているので、塗布液
２の塗布量が制御し易い。したがって、基板１に吐出さ
れる塗布液２の余分量を抑制することができるので、塗
布液２の使用量を大幅に低減することができる。特に、
塗布液２の吐出を基板１における塗布液２の塗布領域の
塗布終了位置１ｃより少し手前で停止しているので、塗
布液２の使用量をより一層低減することができるように
なる。これにより、基板１に形成される薄膜の厚みをよ
り一層薄くすることができる。

【００３２】しかも、塗布液２は塗布ノズル３７の細長
い矩形状の吐出口の長手方向に沿ってほぼ均一に吐出さ
れるので、基板１の全体にわたって均一な厚みの薄膜を
形成することができる。

【００３３】更に基板１の塗布される塗布液２が空気に
ほとんど影響されないので、劣化の少ない良好な塗布液
２を基板１に塗布することができる。

【００３４】こうして、本実施例により形成された薄膜
は高品質のものとなる。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、塗布ノズルで塗布液を吐出することにより基
板に塗布しているので、塗布液の塗布量を制御し易い。
したがって、基板に吐出される塗布液の余分量を抑制す
ることができるので、塗布液の使用量を大幅に低減する
ことができる。しかも、基板に形成される薄膜の厚みを
より一層薄くすることができる。

【００３６】また、第１空所と第２空所とを連通する溝
を設けて、塗布液を塗布ノズルの細長い吐出口の長手方
向に沿ってほぼ均一に吐出しているので、基板全体にわ
たって均一な厚みの薄膜を形成することができる。

【００３７】更に、基板に塗布される塗布液が空気にほ
とんど影響されないので、劣化の少ない良好な塗布液を
基板に塗布することができる。

【００３８】こうして本発明によれば、薄膜をより一層
薄くかつより一層均一な厚みの高品質のものとすること
ができる。

【００３９】更に、本発明によれば、塗布液の吐出を基
板における塗布液の塗布領域の塗布終了位置より少し手
前で停止するようにしているので、塗布液の使用量をよ
り一層低減することができるようになる。これにより、
基板に形成される薄膜の厚みをより一層薄くできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の薄膜形成装置の他の実施例の基板塗
布装置を概略的に示す平面図である。

【図２】図１に示す実施例の基板塗布装置を部分的に切
り欠いて示す正面図である。

【図３】図１に示す実施例の基板塗布装置を示す右側面
図である。

【図４】図１に示す実施例の塗布液の供給制御回路を示
す図である。

【図５】図１に示す実施例の塗布ノズルを示し、（ａ）
は正面図、（ｂ）は（ａ）におけるVB-VB線に沿う断面
図である。

【図６】図５に示す塗布ノズルの第１ノズル部材を示
し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）におけるVIB-VIB
線に沿う断面図である。

【図７】図１ないし図３に示す基板塗布装置を用いた薄
膜形成方法を説明する図である。

【符号の説明】

１…基板、１ａ…塗布面、１ｂ…塗布面１ａの塗布開始
位置、１ｃ…塗布面１ａの塗布終了位置、１ｄ…塗布面
１ａの塗布液給送停止位置、２…塗布液、２ｂ…基板１
に塗布された塗布液、３…基板塗布装置、６…塗布液貯
溜槽、１５…電子制御装置、３１…載置テーブル、３２
…移動台、３３…フレーム、３４…モータ、３６…ねじ
杆、３７…塗布ノズル、３８…送給配管、３９…ソレノ
イドバルブ、４０…原点センサ、４１…限界センサ、４
２…送気ポンプ、４３…第１ノズル部材、４４…第２ノ
ズル部材、４５…第１凹部、４６…第２凹部、４７…第
３凹部、４８…溝、４９…塗布液導入孔、５０,５１…
軸受、５２,５３…ガイドレール、５４…ガイドねじ部
材、５５,５６,５７…ガイド部材、５８…上下動作動手
段

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 21/027 B05C 11/08 B05D 1/40

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板塗布装置により、基板の塗布面に塗
   布液を塗布することにより前記基板に薄膜を形成する薄
   膜形成装置において、 前記基板塗布装置が塗布ノズルを備えており、 該塗布ノズルは、前記基板の前記塗布面の幅方向に沿っ
   て延設され、前記塗布液を吐出する吐出口と、前記塗布
   ノズル内で前記吐出口に沿って延設され、前記塗布液が
   給送される比較的大きな第１空所と、前記塗布ノズル内
   で前記吐出口に沿って延設され、前記第１空所より小さ
   く形成され、その下端が前記吐出口とされている第２空
   所と、該第２空所の断面積よりきわめて小さな断面積で
   前記塗布面の所定範囲の幅方向に形成された、前記基板
   の前記塗布面の幅方向に沿って多数形成され、前記第１
   空所と前記第２空所とを連通する溝とを有していること
   を特徴とする薄膜形成装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の薄膜形成装置の塗布ノズ
   ルで塗布液を基板の塗布面に塗布することにより、基板
   に薄膜を形成する薄膜形成方法であって、 前記塗布ノズル内の前記第１空所に前記塗布液を一旦給
   送するとともに、この塗布液を更に前記溝を通して前記
   塗布ノズル内の前記第２空所に給送し、該第２空所の吐
   出口を前記基板の塗布面に対向させた状態で該吐出口か
   ら塗布液を吐出させながら前記塗布ノズルに対して前記
   基板をその先端から後端にわたって移動させ、更に、前
   記基板の移動時に、前記塗布ノズルの吐出口が対向する
   位置が前記塗布面の塗布終了位置より所定位置だけ手前
   の位置となったとき、前記塗布ノズル内の前記第１空所
   への前記塗布液の給送を停止することを特徴とする 薄膜
   形成方法。