JP4419303B2 - 塗布装置および塗布方法、ならびにカラーフィルター製造装置および製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶ディスプレイ用カラーフィルター、光学フィルター、プラズマディスプレイ用パネルなどの製造分野において好ましく使用されるもので、詳しくは、ガラスなどの枚葉被塗布基板に、短いタクトタイムで、塗布液を塗布する塗布装置および塗布方法、ならびに、これらを用いたカラーフィルターの製造装置および製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高精度に塗布液を塗布する手段として、スリット状の吐出口を持つダイから塗布液を一定間隔離れた基材に吐出して塗布を行うダイコータ塗布があり、近年、フィルム等の連続した基材の他に、ガラス等の枚葉状基板への塗布にも適用されている。枚葉状基板への塗布は、シート状基材への連続塗布とは異なり、特開平８−１８２９５３号公報に示されるように各基板ごとの塗布以外に、基板のテーブルへの載置および排出、テーブルまたはダイの移動、さらに、塗布開始部で所定の膜厚を安定して得るために行うダイ吐出口の清掃、といった種々の処理作業が必要となる。枚葉状基板への塗布工程で生産性を向上させるには、１枚の基板の処理に要する時間（タクトタイム）を短くすれば良いが、そのためには、塗布はもちろんのこと上記の塗布以外の処理作業時間を短縮することが必要となる。
【０００３】
各処理作業時間を短縮するのはあまり容易ではないので、その時間をかえないでも大幅にタクトタイムを短くできる手段の一つが、特開２０００−１１７１７９号公報に開示されているものである。ここでは、ステージに連続配置した複数の基板に、間欠することなくダイコータ塗布を行うことで、各処理の作業時間に関係なく、基板１枚あたりのタクトタイムの短縮を図っている。
【０００４】
また、同じ思想の手段としては、特開平１０−２１６５９９号公報に開示されているものがあり、ここでは、１台のダイコータの中に複数のダイと基板を配し、それによって複数の基板に同時に塗布して基板１枚あたりのタクトタイムの短縮を実現している。
【０００５】
さらに、単に、ダイコータを複数台配して、並列して基板を塗布処理することにより、基板１枚あたりのタクトタイムを短縮する手段も同じ範疇に入れることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、以上の従来の手段には次のような問題があって、実用に供せられていない。複数の基板をステージに連続配置して、間欠することなく連続して塗布を行う手段の場合、塗布後に基板を引き離す時に、基板間の液離れが均等に行われず、基板端部の膜厚分布が不均一になる。さらに、基板裏面へ塗布液が廻りこんで、基板を汚すという問題がある。
【０００７】
次に、複数のダイで、基板に同時に塗布を行う場合、装置が大型化して装置コストが高くなる。特に、今後主流になると予想されるメータ角サイズの基板に対応させるには超大型のダイコータが必要となるが、所定の機械精度を維持させながら大型化するのは、事実上不可能である。さらに、複数のダイの塗布液充填作業や組立作業、塗布作業管理が必要となるため、人的コストも増大する。
【０００８】
さらに、単に、ダイコータを複数配する手段は、ダイコータの増加台数分だけ装置コストと、メンテナンスや塗布作業に要する人的コストが増大する。
【０００９】
この発明は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その目的とするところは、１台のダイで間欠的に基板を処理する一般的なダイコータの構成で、タクトタイムを大幅に短縮することが可能な低コストの塗布装置および塗布方法、ならびにそれを用いたカラーフィルターの製造装置および製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は以下の構成を採用する。すなわち、（１）１台の塗布装置であって、２枚の基板を塗布方向に相重ならないように保持する２箇所の基板保持位置を有するテーブルと、前記基板表面に塗布液を吐出する吐出口を有する１台の塗布器と、前記吐出口を清掃する吐出口清掃装置と、前記塗布器に塗布液を供給する塗布液供給機構と、前記塗布器を基板保持位置に保持した基板の塗布位置に移動させるとともに前記塗布液供給機構のすべてまたはその一部が配されている移動手段と、前記テーブル上に基板を載置する基板載置手段と、前記テーブル上から基板を排出する基板排出手段と、任意の基板保持位置に載置された基板に前記塗布器から塗布液を吐出して塗布する間に基板載置手段と基板排出手段によって他の基板保持位置へ塗布器の長手方向に基板を載置および／または排出させる制御手段とが、設けられたことを特徴とする塗布装置。
【００１５】
（２）前記（１）に記載の塗布装置を用いて、カラーフィルターを製造することを特徴とするカラーフィルター製造装置。
【００１６】
塗布液を吐出する吐出口を有する塗布器をテーブル上に保持された基板の塗布位置に移動させながら、該塗布器から塗布液を吐出することにより、基板表面に塗膜を形成する塗布方法において、前記テーブルは２枚の基板を塗布方向に相重ならずに２箇所の基板保持位置で保持できるものであり、該テーブル上の任意の基板保持位置に載置された基板に１台の塗布器より塗布液を吐出して塗膜を形成する間に、他の基板保持位置では塗布器の長手方向に基板の排出および／または基板の載置を行うことを特徴とする塗布方法。
【００２０】
（４）前記（３）に記載の塗布方法を用いて、カラーフィルターを製造することを特徴とするカラーフィルター製造方法。
【００２１】
上記発明に係る塗布装置、および、塗布方法によれば、１台のダイで間欠的に基板を処理する一般的な構成のダイコータで、塗布工程とそれ以外の工程を別々の位置で同時に並列処理できるので、従来よりもタクトタイムを大幅に短縮することができる。
【００２２】
さらに、上記発明に係るカラーフィルターの製造装置および製造方法によれば、この発明の塗布装置、および、塗布方法を用いるので、装置・人的コストを増大させずに、高い生産性でカラーフィルターを製造することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１はこの発明の塗布装置であるダイコータの一例を示す概略斜視図であり、図２はダイコータのステージ部を塗布方向と垂直に破断したときの一例を示す断面図であり、図３はダイコータのステージ部を塗布幅方向と垂直に破断したときの一例を示す断面図であり、図４はこのダイコータに用いるダイの一例を示す断面図である。
【００２５】
図１に示すように、ダイコータ１０は、ステージ２０、ダイ昇降部４０、塗布液供給部６０、ダイ８０、移載装置２００、および、これらの動作を制御するシーケンサ１５０から構成される。
【００２６】
図１および図２によると、ステージ２０には、ベース２１上に基板保持台２２Ａ、２２Ｂが並列して設置されている。ベース２１上には、さらに一対のリニアスライダー２３、リニアモータ２４も設置されている。リニアスライダー２３には支柱ベース２５を介して、門型の支柱２６が取り付けられており、この支柱２６の中央部にあるダイ昇降部４０のダイ保持材５０に、ダイ８０が取り付けられている。したがって、ダイ８０は支柱２６とともにリニアモータ２４によって矢印２７Ａ、２７Ｂ方向に自在に往復移動できる。
【００２７】
ダイ昇降部４０にはダイ保持材５０を昇降させるリニアガイドとリニア駆動装置が内蔵されており、これによってダイ８０を自在に昇降させることができる。
【００２８】
ダイ８０の下方に位置する基板保持台２２Ａ、２２Ｂは、上面に設けられた図示しない吸着孔によって、基板３００を相重ならない位置に吸着して保持することができる。基板３００を吸着する手段としては、吸着孔の他、溝や、溝と吸着孔を組み合わせたものを用いても良い。
【００２９】
さらに、基板保持台２２Ａ、２２Ｂには、リフトピン２８Ａ、２８Ｂと基板ガイドピン２９Ａ、２９Ｂが内蔵されている。リフトピン２８Ａ、２８Ｂは図示しないＡＣサーボモータに連結されており、所定位置間を自在に往復して、基板３００を基板保持台２２Ａ、２２Ｂの上面で昇降させることができる。
【００３０】
一方、基板ガイドピン２９Ａ、２９Ｂは基板３００の端辺に沿うように配置されているとともに、エアーシリンダーに連結されて自在に昇降できるので、基板３００を基板保持台２２Ａ、２２Ｂ上面の所定位置に位置決めすることができる。なお、昇降機構にはエアーシリンダーの他、モータ駆動などいかなるものを用いても良い。基板３００の位置決めは、基板ガイドピン２９Ａ、２９Ｂを突出させた状態で、基板３００を支持したリフトピン２８Ａ、２８Ｂを下降させることで行われる。
【００３１】
さらに、ステージ２０の近傍には塗布液供給部６０が設けられている。塗布液供給部６０は、塗布液を供給するタンク６１、塗布液を定容量送るシリンジポンプ６２の他、タンク６１とシリンジポンプ６２との間を連結する吸引ホース６３、シリンジポンプ６２とダイ８０との間を連結する供給ホース６４により構成される。各ホース６３、６４の途中には、開閉弁６５Ａ、６５Ｂが設けられて、シリンジポンプ６２と各々の開閉弁６５Ａ、６５Ｂの動作によって、タンク６１内の塗布液がダイ８０に供給される。
【００３２】
ここで、図２を見ると、シリンジポンプ６２および開閉弁６５Ｂは、支柱２６に連結する支柱ベース２５に取り付けられており、支柱２６、ダイ８０と同時にベース２１上を往復移動できる構造となっている。これにより、ダイ８０を移動させても供給ホース６４は同調して移動することになって振動が発生せず、振動起因の送液量のむらが全く起こらないため、ダイ８０から吐出される塗布液の量にバラツキが生ぜず、高精度な膜厚分布が得られる。
【００３３】
なお、塗布液供給部６０は全体を支柱ベース２５に取り付けても良い。また、塗布液の定容量供給手段としては、シリンジポンプ以外に、ギアポンプ、ダイヤフラムポンプ、チューブポンプの他、エアー圧送を用いても良い。
【００３４】
さて、ダイ８０は図４に示す断面をなしており、リップＡ８１、スペーサ８３、リップＢ８２を組み合わせて、ボルト８４で締め付けることにより、スペーサ８３の厚みに等しいスリット８６を形成する。また、リップＡ８１には、リップＢ８２と対向する面にマニホールド８７が形成されて、塗布液が流入する流入口８５と連結している。この流入口８５に塗布液供給部６０の供給ホース６４が連結される。
【００３５】
流入口８５から流入する塗布液は、マニホールド８７でダイ８０の長手方向に拡がった後、スリット８６を通って吐出口９０から吐出されることになり、ダイ８０を矢印２７Ａ、または２７Ｂの方向に移動させながら、吐出口９０から塗布液を流出すれば、基板上に塗布液を塗布できる。
【００３６】
次に、図３を見ると、支柱２６にはダイ８０の吐出口９０付近を清掃する吐出口清掃装置１００も取り付けられている。吐出口清掃装置１００は、清掃ユニット１１０、ユニット保持部材１０１、駆動部１２０から構成される。
【００３７】
清掃ユニット１１０は、清掃具１１１と、これを保持する清掃具保持部材１１２と、液受け１１４から構成される。清掃具１１１はダイ８０の吐出口９０付近に密着できる形状を有し、これを吐出口９０に当接させてダイ長手方向に移動させることにより、吐出口９０の周辺に付着した塗布液を掻き取って除去する。掻き取られた塗布液は液受け１１４に溜まり、図示しない吸引装置によって、液受け１１４より排出される。また、清掃具１１１の材質は吐出口９０を傷つけない高分子樹脂からなるものが好ましい。
【００３８】
この清掃ユニット１１０の移動は、清掃ユニット１１０にユニット保持部材１０１を介して連結された駆動部１２０によって行われる。
【００３９】
駆動部１２０は、支柱２６に取り付けられており、ダイ８０の長手方向に延びるリニアモータ１２１、リニアガイド１２２から構成されている。清掃ユニット１１０はリニアモータ１２１の制御によって、自在に往復移動できる。なお、吐出口９０の清掃は、ダイ８０の長手方向に清掃具１１１を移動させるなら、どちら側からも行うことが可能である。また、駆動部１２０が支柱２６に取り付けられているので、ダイ８０の移動中に、清掃ユニット１１０を動作させるといった並列作業が可能となり、タクトタイムの短縮に寄与する。
【００４０】
再度、図１を参照すると、ダイコータ１０の基板保持台２２Ａ、２２Ｂへの基板３００の搬入、搬出を行う移載装置２００Ａ、２００Ｂが基板搬送方向上流側および下流側に設置されている。移載装置２００Ａ、２００Ｂはそれぞれロボット２０１Ａ、２０１Ｂと基板３００の裏面を支持するハンド２０２Ａ、２０２Ｂから構成されており、任意のタイミングで、基板の搬出入を行うことができる。ここで、ロボット２０１Ａ、２０１Ｂは、多関節アーム型ロボットや円筒座標型ロボットなどいかなるタイプのものを用いても良い。また、ハンド２０２Ａ、２０２Ｂは基板裏面を吸着保持してもよいが、基板搬送時における吸着動作時間を省略するために、吸着を用いずに単に裏面を支持するだけの方が好ましい。
【００４１】
以上の装置構成によって、片方の基板保持台に保持された基板に塗布を行っている最中に、もう片方の基板保持台に基板の搬入・搬出を同時に並列処理することが可能となり、タクトタイムを大幅に短縮できる。
【００４２】
次に、この発明の塗布方法の一例を図５を用いて説明する。
【００４３】
まず、ダイコータにおける各作動部の原点復帰が行われると、ダイ８０はスタンバイの位置（塗布開始位置Ｐ１の上方）に移動する。このとき、タンク６１〜ダイ８０まで塗布液がすでに充満されており、ダイを上向きにして塗布液を吐出して、ダイ内部の残留エアーを排出する、いわゆるエアー抜き作業も既に終了している。そして、基板保持台２２Ａの表面ではリフトピン２８Ａが上昇して、ハンド２０２Ａからの基板３００の載置のために待機している。ここから、以下に記載の（１）〜（５）の手順にしたがって、塗布を行う。
【００４４】
（１）シーケンサ１５０からの信号により、移載装置２００Ａを作動させて、上流側の移載装置２００Ａのハンド２０２Ａにより基板３００を図示しない基板搬送方向の上流側装置から把持して、取り出し、次に、リフトピン２８Ａ上に載置する。なお、図示しない上流側の工程にある時に、基板３００の厚さは測定されており、厚さデータもシーケンサ１５０に転送されている。そして、転送されたデータをもとにシーケンサ１５０では、基板３００とダイ８０の間のクリアランスがあらかじめ設定した値になる位置に、ダイ８０を下降する。
【００４５】
次に、リフトピン２８Ａを下降させて、基板３００を基板ガイドピン２９Ａによって位置決めしながら基板保持台２２Ａの上面に載置する。そして、真空ポンプ等の吸引源を作動させて、吸着孔より基板３００を真空吸引して、基板保持台２２Ａ上に吸着保持した後、基板ガイドピン２９Ａを下降して待避させる。（基板保持台２２Ａでの基板載置）
（２）次に、ダイ８０を塗布開始位置Ｐ１まで水平移動して停止させる。これと同時に、塗布液をシリンジポンプ６２からダイ８０に送り込む。シリンジポンプの塗布液送り込み動作開始と同時に、シーケンサ１５０内のタイマーがスタートし、定められた時間の後にシーケンサ１５０からスタート信号が出され、ダイ８０が設定された塗布速度で塗布終了位置Ｐ２へ水平移動を開始し、塗布が開始される。
【００４６】
塗布終了位置Ｐ２付近のあらかじめ設定された位置までダイ８０が到達すると、シリンジポンプ６２を停止して、塗布液の吐出を終えた後、ダイ昇降部４０を作動させてダイ８０を高速で上方へ移動させる。
【００４７】
一方、この塗布動作の間に、基板保持台２２Ｂに、移載装置２００Ａによって別の基板を載置する。（基板保持台２２Ａでの塗布と、基板保持台２２Ｂでの基板載置）
（３）基板保持台２２Ａでの塗布終了後、ダイ８０をリニアモータ２４で増速して、基板保持台２２Ｂの塗布開始位置Ｐ３まで水平移動させる。
【００４８】
その間に、基板保持台２２Ａでは、塗布された基板３００の取出しを行う。すなわち、基板３００の吸着保持を解除した後、リフトピン２８によって、基板３００を持ち上げ、これを下流側の移載装置２００Ｂのハンド２０２Ｂに受け渡して、図示しない次の工程に搬出する。
【００４９】
また、ダイ８０の水平移動の間に、シリンジポンプ６２を作動させてタンク６１内の塗布液を、シリンジポンプ６２側に充填するとともに、充填完了後に吐出口９０にわずかに付着する程度の少量の塗布液を吐出する。そして、清掃具１１１を吐出口９０に当接させながらダイ８０の長手方向に移動させて、吐出口９０を清掃する。（基板保持台２２Ａでの基板取出しと、ダイ８０の水平移動および清掃）
（４）次に、すでに、新たな基板３００が載置されている基板保持台２２Ｂ上で塗布を行う。塗布は、塗布開始位置Ｐ３〜塗布終了位置Ｐ４に向かってダイ８０を水平移動させながら、シリンジポンプに塗布開始位置Ｐ１〜塗布終了位置Ｐ２まで塗布した時と全く同じ動作を行わせて実行する。
【００５０】
また、基板保持台２２Ｂで塗布する間に、基板保持台２２Ａには上流側の移載装置２００Ａによって、次に塗布する基板３００が載置される。（基板保持台２２Ｂでの塗布と、基板保持台２２Ａでの基板載置）
（５）塗布終了位置Ｐ４で塗布が完了すれば、ダイ８０を塗布開始位置Ｐ１に水平移動させ、それと同時に基板保持台２２Ｂでは、下流側の移載装置２００Ｂを用いて基板の取出しを行う。また、上記（３）に記載のシリンジポンプの吸引動作とダイ８０の吐出口９０の清掃を行う。但し、このときの清掃具１１１の移動方向は、上記（３）の場合と逆となる。（基板保持台２２Ｂでの基板取出しと、ダイ８０の水平移動および清掃）
上記（５）の作業が完了すれば上記（２）の動作に戻り、以降（２）〜（５）の一連の動作を繰り返すことにより、順次、基板を塗布していく。
【００５１】
図６は上記の塗布方法にしたがって、基板を処理した時の一連の動作をタイムチャートにして表したものである。
【００５２】
ところで、図７は特開平８−１８２９５３号公報等に示される従来のダイコータの斜視図であり、図８は図７のダイコータによって実施され一連の動作をタイムチャートにして表したものである。図７と図８より、従来のダイコータ４００では、まず基板保持台４０２上に移載装置４１０が基板を載置している間にダイ４０３の吐出口の清掃を行う。次に、基板保持台４０２を移動させながら、静止しているダイ４０３より塗布液を吐出させて、基板に塗布を行う。塗布後は基板保持台４０２上の基板を移載装置４１１に受け渡す。基板を受け渡した後、基板保持台は最初の位置に戻り、以降同じ動作を繰り返して、基板を１枚ずつ処理していく。
【００５３】
図６および図８に示す一連の動作を比較すると、本発明の塗布方法（図６）では、一定の時間内に２枚の基板を塗布できているのに対して、従来の塗布方法（図８）では、１枚の基板しか塗布できていない。したがって、本発明の塗布方法による基板１枚の処理に要する時間（タクトタイム）は、各々の動作時間は同じであっても、従来の塗布方法の１／２にできる。なお、両者ともにダイコータおよびダイは１台のみで構成されているため、装置コスト、および、塗布運転前のセットアップやメンテナンスにかかる人的コストは同じである。
【００５４】
以上の実施形態では基板保持台が２台の場合について述べたが、３台以上有しても良い。
【００５５】
また、本発明の別の実施態様について説明する。図９は２つの吐出口を有するダイ１８０を分解した状態を示す側面断面図であり、図１０は基板上に塗布液を塗布するときの側面断面図である。
【００５６】
図９を見ると、ダイ１８０はリップＡ１８１、リップＢ１８２、の間にスペーサ１８３Ａ、１８３Ｂ、リップＣ１９３を組み合わせて、ボルト１８４で締め付けて、スペーサ１８３Ａ、１８３Ｂに等しいスリット１９０Ａ、１９０Ｂを形成する。スリット１９０Ａ、１９０Ｂの先端には２つの吐出口１９４Ａ、１９４Ｂが形成される。また、リップＣ１９３の先端には先端部がシャープエッジとなる切り欠き部１８９が設けられている。
【００５７】
また、リップＡ１８１とリップＢ１８２には、リップＣ１９３と対向する面に、それぞれマニホールド１９１Ａ、１９１Ｂが形成されている。このマニホールド１９１Ａ、１９１Ｂは塗布液が流入する流入口１８５Ａ、１８５Ｂと連結されている。さらに、各流入口１８５Ａ、１８５Ｂはダイ連結ホース１８７Ａ、１８７Ｂを介して、シリンジポンプ６２に取り付けられている切替バルブ１８８に接続されている。この切替バルブ１８８を制御することにより、シリンジポンプ６２から送られる塗布液を選択的に流入口１８５Ａと１８５Ｂに送ることができる。このダイ１８０を用いた塗布は、矢印２７Ａの方向に移動させる時は流入口１８５Ａから塗布液を流入し、矢印２７Ｂの方向に移動させる時は流入口１８５Ｂから塗布液を流入して行う。
【００５８】
本実施態様は、図１のダイコータ１０でダイ８０の吐出口先端部形状が非対称形でないと塗布できない場合に有効である。特に、ダイ１８０の先端部と基板３００の間に形成される液溜まり１９２を高速でも安定させるには、液溜まりの下流側となるリップの先端をシャープエッジ形状にすると良いことが知られており、図１０に示す実施例ではどちらの塗布方向２７Ａ、２７Ｂにおいても、液溜まり１９２の下流側のリップ形状はシャープエッジとなるように配されているので、塗布速度の増速が可能となり、さらなるタクトタイムの短縮に有効である。
【００５９】
なお、本実施態様では、ダイ１８０を図示しない１台の定容量送液ポンプに連結した場合について述べたが、切替バルブ１８８を無くして、それぞれのダイ連結ホース１８７Ａ、１８７Ｂを別々のシリンジポンプ等の送液ポンプに接続しても良い。
【００６０】
また、リップＣ１９３の先端形状は図９に示す切欠き部１８９に限らず、シャープエッジ形状であればいかなる形態でも良い。
【００６１】
なお、ダイ１８０を用いた時の塗布方法は、塗布方向にしたがって、シリンジポンプ６２からの送液先として、ダイ１８０の流入口１８５Ａ、１８５Ｂを選択する。他は上記した塗布方法と全く同じである。
【００６２】
さらにまた、本発明の別の実施態様について説明する。図１１は本発明になる別の清掃ユニット１３０を塗布方向から見たときの概略正面図である。本実施態様では清掃ユニット１３０は、対向するように配された清掃具１３１Ａ、１３１Ｂと、これらを保持する清掃具保持部材１３２Ａ、１３２Ｂと、これらを吐出口９０と離接する方向に昇降するエアーシリンダー１３３Ａ、１３３Ｂと液受け１３４からなる。この清掃ユニット１３０は図２に示す清掃ユニット１１０のかわりに用いる。
【００６３】
ここで、清掃具１３１Ａと１３１Ｂは吐出口９０と線接触する形状を有しており、吐出口９０に接触させながら、１３５Ａまたは１３５Ｂの方向に清掃ユニット１３０を移動させることで吐出口９０の周辺に付着した塗布液を掻き取って除去する。１３５Ａの方向に移動するときは清掃具１３１Ａを、１３５Ｂの方向に移動するときは清掃具１３１Ｂを吐出口９０に当接させる。このように、それぞれの移動方向で清掃具を最適な姿勢で吐出口９０に線接触させることにより、１回の動作で確実に塗布液を除去することができる。本実施態様は図１のダイコータ１０において、ダイ８０の吐出口９０に付着した塗布液を除去する時に、清掃具の角度等に方向性があって、１個の清掃具では１方向にしか掻き取れず、戻りの動作のためにタクトタイムが増大する場合に有効である。
【００６４】
本発明が適用できる塗布液としては、粘度が１ｃｐｓ〜１０００００ｃｐｓ、望ましくは１０ｃｐｓ〜５００００ｃｐｓであり、ニュートニアンが塗布性から好ましいが、チキソ性を有する塗布液にも適用できる。本発明は特に、カラーフィルターの製造工程で使用するブラックマトリックス、Ｒ、Ｇ、Ｂの各画素用塗布液、および、レジスト液、オーバーコート剤を、枚葉塗布するスリットダイに適している。
【００６５】
また、本発明が適用できる基板サイズは対角の長さが、１００ｍｍ〜２０００ｍｍであり、より好ましくは５００ｍｍ〜１６００ｍｍである。基板材質はガラスの他に、アルミなどの金属板、セラミック板、シリコンウェハー等でもよい。
【００６６】
さらに使用する塗布条件としては、クリアランスが４０〜５００μｍ、より好ましくは８０〜３００μｍ、塗布速度が０．１ｍ／分〜１０ｍ／分、より好ましくは０．５ｍ／分〜６ｍ／分、ダイのスリット幅は５０〜１０００μｍ、より好ましくは１００〜６００μｍ、塗布厚さが５〜４００μｍ、より好ましくは２０〜２５０μｍである。
【００６７】
また、本発明は、ダイコータ以外に、ダイをノズルやスプレーノズルにしたノズル塗布やスプレー塗布にも適用できる。
【００６８】
【実施例】
実施例１
３６０×４６５mmで厚さ０．７mmの無アルカリガラス基板上に、基板の幅方向にピッチが２５４μｍ、基板の長手方向にピッチが８５μｍ、線幅が２０μｍ、ＲＧＢ画素数が４８００（基板長手方向）×１２００（基板幅方向）、対角の長さが２０インチ（基板幅方向に３０５mm、基板長手方向に４０６mm）となる格子形状で、厚さが１μｍとなるブラックマトリックス膜を作成した。ブラックマトリックス膜は、チタン酸窒化物を遮光材、ポリアミック酸をバインダーとして用いたものであった。
【００６９】
続いてウェット洗浄によって基板上のパーティクルを除去後、ポリアミック酸をバインダー、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドンと３−メチル−３−メトキシブタノールの混合物を溶媒、ピグメントレッド１７７を顔料にして固形分濃度１０％で混合し、さらに粘度を５０cpsに調整したカラーフィルター用Ｒ色の塗布液を、図１のダイコータ１０で、クリアランス１００μｍ、塗布速度３ｍ／分の塗布条件で、２０μｍ全面塗布した。
【００７０】
ここで、ダイは１個の吐出口を有するもので、吐出口の長さが３６０ｍｍ、スリット幅が１００μｍであり、吐出口清掃装置には先端にシリコンゴム製の清掃具を１個備えたものを用いた。
【００７１】
続いて、真空乾燥を８０℃で２０秒実施した後、上記と全く同じダイと塗布速度、クリアランスを用いて、粘度８％のレジスト液を１０μｍ塗布後、９０℃のホットプレートで１０分乾燥後、露光・現像・剥離を行って、Ｒ画素部にのみ色塗膜を残した。
【００７２】
同様の色塗膜の形成をＧ、Ｂ色についても、上記と全く同じダイと塗布条件を用いてそれぞれの色塗膜を形成した。ここでＧ色の塗布液には、Ｒ色の塗布液で顔料をピグメントグリーン３６にして固形分濃度１０％で粘度を４０cpsに調整したもの、Ｂ色の塗布液には、Ｒ色の塗布液で顔料をピグメントブルー１５にして固形分濃度１０％で粘度を５０cpsに調整したもの、を用いた。
【００７３】
Ｒ、Ｇ、Ｂの画素膜形成後に２６０度のホットプレートで３０分加熱して、キュアを行った。
【００７４】
そして最後にＩＴＯをスパッタリングで付着させた。
【００７５】
以上の工程によりカラーフィルターを連続して１００枚作成した。
【００７６】
ここで、Ｒ、Ｇ、Ｂ、レジストを塗布する時のタクトタイムは平均１５秒であった。また、得られたカラーフィルターは、色度も基板全面にわたって均一で、品質的に申し分ないものであった。
【００７７】
比較例１
本比較例では、Ｒ、Ｇ、Ｂ、レジストを塗布するダイコータとして、図７のダイコータを用いる以外は上記実施例１と全く同じ条件でカラーフィルターを製造した。ここで、Ｒ、Ｇ、Ｂ、レジストを塗布する時のタクトタイムは平均３０秒となった。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の塗布装置および塗布方法では、複数の基板保持位置の一方で塗布を行う間に、他の基板保持位置で基板の載置または排出を行うので、１台のダイコータで複数の基板をもっとも効果的に並列処理することが可能になり、タクトタイムを大幅に短縮することができる。
【００７９】
また、方向性を考慮して、ダイの移動の間にダイ吐出口を清掃できるようにしたり、複数の吐出口を有するダイで塗布できるようにしたので、いかなる塗布液にも対応でき、塗布の高速化が可能となる。
【００８０】
さらにまた、本発明のカラーフィルター製造装置および製造方法によれば、１台のダイコータおよびダイを用いて、短いタクトタイムで基板を処理できるので、装置・人的コストを増大させずに、高い生産性でカラーフィルターを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のダイコータを示す概略斜視図である。
【図２】この発明のダイコータを塗布方向に垂直に破断したときのステージ部断面図である。
【図３】この発明のダイコータを塗布幅方向と垂直に破断したときのステージ部断面図である。
【図４】この発明のダイを用いて塗布するときの断面図である。
【図５】この発明の塗布方法の一例を示す概略図である。
【図６】この発明の塗布方法によるタイムチャートである。
【図７】従来の発明の塗布装置を示す概略斜視図である。
【図８】従来の発明の塗布方法によるタイムチャートである。
【図９】この発明の別のダイの分解した状態えお示す側面断面図である。
【図１０】この発明の別のダイを用いて塗布するときの側面断面図である。
【図１１】この発明の別の清掃ユニットを示す概略正面図である。
【符号の説明】
１０：ダイコータ
２０：ステージ
２１：ベース
２２Ａ、２２Ｂ：基板保持台
２３：リニアスライダー
２４：リニアモータ
２５：支柱ベース
２６：支柱
２７Ａ、２７Ｂ：塗布方向
２８Ａ、２８Ｂ：リフトピン
２９Ａ、２９Ｂ：基板ガイドピン
４０：ダイ昇降部
５０：ダイ保持材
６０：塗布液供給部
６１：タンク
６２：シリンジポンプ
６３：吸引ホース
６４：供給ホース
６５Ａ、６５Ｂ：開閉弁
８０：ダイ
８１：リップＡ
８２：リップＢ
８３：スペーサ
８４：ボルト
８５：流入口
８６：スリット
８７：マニホールド
９０：吐出口
１００：吐出口清掃装置
１０１：ユニット保持部材
１１０：清掃ユニット
１１１：清掃具
１１２：清掃具保持部材
１１４：液受け
１２０：駆動部
１２１：リニアモータ
１２２：リニアガイド
１３０：清掃ユニット
１３１Ａ、１３１Ｂ：清掃具
１３２Ａ、１３２Ｂ：清掃具保持部材
１３３Ａ、１３３Ｂ：エアーシリンダー
１３４：液受け
１５０：シーケンサ
１３５Ａ、１３５Ｂ：移動方向
１８０：ダイ
１８１：リップＡ
１８２：リップＢ
１８３Ａ、１８３Ｂ：スペーサ
１８４：ボルト
１８５Ａ、１８５Ｂ：流入口
１８７Ａ、１８７Ｂ：ダイ連結ホース
１８８：切替バルブ
１８９：切り欠き部
１９０Ａ、１９１Ｂ：スリット
１９１Ａ、１９１Ｂ：マニホールド
１９２：液溜まり
１９３：リップＣ
１９４Ａ、１９４Ｂ：吐出口
２００、２００Ａ、２００Ｂ：移載装置
２０１Ａ、２０１Ｂ：ロボット
２０２Ａ、２０２Ｂ：ハンド
３００：基板
４００：ダイコータ
４０２：基板保持台
４０３：ダイ
４１０、４１１：移載装置
Ｐ１、Ｐ３：塗布開始位置
Ｐ２、Ｐ４：塗布終了位置
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶ディスプレイ用カラーフィルター、光学フィルター、プラズマディスプレイ用パネルなどの製造分野において好ましく使用されるもので、詳しくは、ガラスなどの枚葉被塗布基板に、短いタクトタイムで、塗布液を塗布する塗布装置および塗布方法、ならびに、これらを用いたカラーフィルターの製造装置および製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高精度に塗布液を塗布する手段として、スリット状の吐出口を持つダイから塗布液を一定間隔離れた基材に吐出して塗布を行うダイコータ塗布があり、近年、フィルム等の連続した基材の他に、ガラス等の枚葉状基板への塗布にも適用されている。枚葉状基板への塗布は、シート状基材への連続塗布とは異なり、特開平８−１８２９５３号公報に示されるように各基板ごとの塗布以外に、基板のテーブルへの載置および排出、テーブルまたはダイの移動、さらに、塗布開始部で所定の膜厚を安定して得るために行うダイ吐出口の清掃、といった種々の処理作業が必要となる。枚葉状基板への塗布工程で生産性を向上させるには、１枚の基板の処理に要する時間（タクトタイム）を短くすれば良いが、そのためには、塗布はもちろんのこと上記の塗布以外の処理作業時間を短縮することが必要となる。
【０００３】
各処理作業時間を短縮するのはあまり容易ではないので、その時間をかえないでも大幅にタクトタイムを短くできる手段の一つが、特開２０００−１１７１７９号公報に開示されているものである。ここでは、ステージに連続配置した複数の基板に、間欠することなくダイコータ塗布を行うことで、各処理の作業時間に関係なく、基板１枚あたりのタクトタイムの短縮を図っている。
【０００４】
また、同じ思想の手段としては、特開平１０−２１６５９９号公報に開示されているものがあり、ここでは、１台のダイコータの中に複数のダイと基板を配し、それによって複数の基板に同時に塗布して基板１枚あたりのタクトタイムの短縮を実現している。
【０００５】
さらに、単に、ダイコータを複数台配して、並列して基板を塗布処理することにより、基板１枚あたりのタクトタイムを短縮する手段も同じ範疇に入れることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、以上の従来の手段には次のような問題があって、実用に供せられていない。複数の基板をステージに連続配置して、間欠することなく連続して塗布を行う手段の場合、塗布後に基板を引き離す時に、基板間の液離れが均等に行われず、基板端部の膜厚分布が不均一になる。さらに、基板裏面へ塗布液が廻りこんで、基板を汚すという問題がある。
【０００７】
次に、複数のダイで、基板に同時に塗布を行う場合、装置が大型化して装置コストが高くなる。特に、今後主流になると予想されるメータ角サイズの基板に対応させるには超大型のダイコータが必要となるが、所定の機械精度を維持させながら大型化するのは、事実上不可能である。さらに、複数のダイの塗布液充填作業や組立作業、塗布作業管理が必要となるため、人的コストも増大する。
【０００８】
さらに、単に、ダイコータを複数配する手段は、ダイコータの増加台数分だけ装置コストと、メンテナンスや塗布作業に要する人的コストが増大する。
【０００９】
この発明は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その目的とするところは、１台のダイで間欠的に基板を処理する一般的なダイコータの構成で、タクトタイムを大幅に短縮することが可能な低コストの塗布装置および塗布方法、ならびにそれを用いたカラーフィルターの製造装置および製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は以下の構成を採用する。すなわち、（１）１台の塗布装置であって、２枚の基板を塗布方向に相重ならないように保持する２箇所の基板保持位置を有するテーブルと、前記基板表面に塗布液を吐出する吐出口を有する１台の塗布器と、前記吐出口を清掃する吐出口清掃装置と、前記塗布器に塗布液を供給する塗布液供給機構と、前記塗布器を基板保持位置に保持した基板の塗布位置に移動させるとともに前記塗布液供給機構のすべてまたはその一部が配されている移動手段と、前記テーブル上に基板を載置する基板載置手段と、前記テーブル上から基板を排出する基板排出手段と、任意の基板保持位置に載置された基板に前記塗布器から塗布液を吐出して塗布する間に基板載置手段と基板排出手段によって他の基板保持位置へ塗布器の長手方向に基板を載置および／または排出させる制御手段とが、設けられたことを特徴とする塗布装置。
【００１５】
（２）前記（１）に記載の塗布装置を用いて、カラーフィルターを製造することを特徴とするカラーフィルター製造装置。
【００１６】
塗布液を吐出する吐出口を有する塗布器をテーブル上に保持された基板の塗布位置に移動させながら、該塗布器から塗布液を吐出することにより、基板表面に塗膜を形成する塗布方法において、前記テーブルは２枚の基板を塗布方向に相重ならずに２箇所の基板保持位置で保持できるものであり、該テーブル上の任意の基板保持位置に載置された基板に１台の塗布器より塗布液を吐出して塗膜を形成する間に、他の基板保持位置では塗布器の長手方向に基板の排出および／または基板の載置を行うことを特徴とする塗布方法。
【００２０】
（４）前記（３）に記載の塗布方法を用いて、カラーフィルターを製造することを特徴とするカラーフィルター製造方法。
【００２１】
上記発明に係る塗布装置、および、塗布方法によれば、１台のダイで間欠的に基板を処理する一般的な構成のダイコータで、塗布工程とそれ以外の工程を別々の位置で同時に並列処理できるので、従来よりもタクトタイムを大幅に短縮することができる。
【００２２】
さらに、上記発明に係るカラーフィルターの製造装置および製造方法によれば、この発明の塗布装置、および、塗布方法を用いるので、装置・人的コストを増大させずに、高い生産性でカラーフィルターを製造することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１はこの発明の塗布装置であるダイコータの一例を示す概略斜視図であり、図２はダイコータのステージ部を塗布方向と垂直に破断したときの一例を示す断面図であり、図３はダイコータのステージ部を塗布幅方向と垂直に破断したときの一例を示す断面図であり、図４はこのダイコータに用いるダイの一例を示す断面図である。
【００２５】
図１に示すように、ダイコータ１０は、ステージ２０、ダイ昇降部４０、塗布液供給部６０、ダイ８０、移載装置２００、および、これらの動作を制御するシーケンサ１５０から構成される。
【００２６】
図１および図２によると、ステージ２０には、ベース２１上に基板保持台２２Ａ、２２Ｂが並列して設置されている。ベース２１上には、さらに一対のリニアスライダー２３、リニアモータ２４も設置されている。リニアスライダー２３には支柱ベース２５を介して、門型の支柱２６が取り付けられており、この支柱２６の中央部にあるダイ昇降部４０のダイ保持材５０に、ダイ８０が取り付けられている。したがって、ダイ８０は支柱２６とともにリニアモータ２４によって矢印２７Ａ、２７Ｂ方向に自在に往復移動できる。
【００２７】
ダイ昇降部４０にはダイ保持材５０を昇降させるリニアガイドとリニア駆動装置が内蔵されており、これによってダイ８０を自在に昇降させることができる。
【００２８】
ダイ８０の下方に位置する基板保持台２２Ａ、２２Ｂは、上面に設けられた図示しない吸着孔によって、基板３００を相重ならない位置に吸着して保持することができる。基板３００を吸着する手段としては、吸着孔の他、溝や、溝と吸着孔を組み合わせたものを用いても良い。
【００２９】
さらに、基板保持台２２Ａ、２２Ｂには、リフトピン２８Ａ、２８Ｂと基板ガイドピン２９Ａ、２９Ｂが内蔵されている。リフトピン２８Ａ、２８Ｂは図示しないＡＣサーボモータに連結されており、所定位置間を自在に往復して、基板３００を基板保持台２２Ａ、２２Ｂの上面で昇降させることができる。
【００３０】
一方、基板ガイドピン２９Ａ、２９Ｂは基板３００の端辺に沿うように配置されているとともに、エアーシリンダーに連結されて自在に昇降できるので、基板３００を基板保持台２２Ａ、２２Ｂ上面の所定位置に位置決めすることができる。なお、昇降機構にはエアーシリンダーの他、モータ駆動などいかなるものを用いても良い。基板３００の位置決めは、基板ガイドピン２９Ａ、２９Ｂを突出させた状態で、基板３００を支持したリフトピン２８Ａ、２８Ｂを下降させることで行われる。
【００３１】
さらに、ステージ２０の近傍には塗布液供給部６０が設けられている。塗布液供給部６０は、塗布液を供給するタンク６１、塗布液を定容量送るシリンジポンプ６２の他、タンク６１とシリンジポンプ６２との間を連結する吸引ホース６３、シリンジポンプ６２とダイ８０との間を連結する供給ホース６４により構成される。各ホース６３、６４の途中には、開閉弁６５Ａ、６５Ｂが設けられて、シリンジポンプ６２と各々の開閉弁６５Ａ、６５Ｂの動作によって、タンク６１内の塗布液がダイ８０に供給される。
【００３２】
ここで、図２を見ると、シリンジポンプ６２および開閉弁６５Ｂは、支柱２６に連結する支柱ベース２５に取り付けられており、支柱２６、ダイ８０と同時にベース２１上を往復移動できる構造となっている。これにより、ダイ８０を移動させても供給ホース６４は同調して移動することになって振動が発生せず、振動起因の送液量のむらが全く起こらないため、ダイ８０から吐出される塗布液の量にバラツキが生ぜず、高精度な膜厚分布が得られる。
【００３３】
なお、塗布液供給部６０は全体を支柱ベース２５に取り付けても良い。また、塗布液の定容量供給手段としては、シリンジポンプ以外に、ギアポンプ、ダイヤフラムポンプ、チューブポンプの他、エアー圧送を用いても良い。
【００３４】
さて、ダイ８０は図４に示す断面をなしており、リップＡ８１、スペーサ８３、リップＢ８２を組み合わせて、ボルト８４で締め付けることにより、スペーサ８３の厚みに等しいスリット８６を形成する。また、リップＡ８１には、リップＢ８２と対向する面にマニホールド８７が形成されて、塗布液が流入する流入口８５と連結している。この流入口８５に塗布液供給部６０の供給ホース６４が連結される。
【００３５】
流入口８５から流入する塗布液は、マニホールド８７でダイ８０の長手方向に拡がった後、スリット８６を通って吐出口９０から吐出されることになり、ダイ８０を矢印２７Ａ、または２７Ｂの方向に移動させながら、吐出口９０から塗布液を流出すれば、基板上に塗布液を塗布できる。
【００３６】
次に、図３を見ると、支柱２６にはダイ８０の吐出口９０付近を清掃する吐出口清掃装置１００も取り付けられている。吐出口清掃装置１００は、清掃ユニット１１０、ユニット保持部材１０１、駆動部１２０から構成される。
【００３７】
清掃ユニット１１０は、清掃具１１１と、これを保持する清掃具保持部材１１２と、液受け１１４から構成される。清掃具１１１はダイ８０の吐出口９０付近に密着できる形状を有し、これを吐出口９０に当接させてダイ長手方向に移動させることにより、吐出口９０の周辺に付着した塗布液を掻き取って除去する。掻き取られた塗布液は液受け１１４に溜まり、図示しない吸引装置によって、液受け１１４より排出される。また、清掃具１１１の材質は吐出口９０を傷つけない高分子樹脂からなるものが好ましい。
【００３８】
この清掃ユニット１１０の移動は、清掃ユニット１１０にユニット保持部材１０１を介して連結された駆動部１２０によって行われる。
【００３９】
駆動部１２０は、支柱２６に取り付けられており、ダイ８０の長手方向に延びるリニアモータ１２１、リニアガイド１２２から構成されている。清掃ユニット１１０はリニアモータ１２１の制御によって、自在に往復移動できる。なお、吐出口９０の清掃は、ダイ８０の長手方向に清掃具１１１を移動させるなら、どちら側からも行うことが可能である。また、駆動部１２０が支柱２６に取り付けられているので、ダイ８０の移動中に、清掃ユニット１１０を動作させるといった並列作業が可能となり、タクトタイムの短縮に寄与する。
【００４０】
再度、図１を参照すると、ダイコータ１０の基板保持台２２Ａ、２２Ｂへの基板３００の搬入、搬出を行う移載装置２００Ａ、２００Ｂが基板搬送方向上流側および下流側に設置されている。移載装置２００Ａ、２００Ｂはそれぞれロボット２０１Ａ、２０１Ｂと基板３００の裏面を支持するハンド２０２Ａ、２０２Ｂから構成されており、任意のタイミングで、基板の搬出入を行うことができる。ここで、ロボット２０１Ａ、２０１Ｂは、多関節アーム型ロボットや円筒座標型ロボットなどいかなるタイプのものを用いても良い。また、ハンド２０２Ａ、２０２Ｂは基板裏面を吸着保持してもよいが、基板搬送時における吸着動作時間を省略するために、吸着を用いずに単に裏面を支持するだけの方が好ましい。
【００４１】
以上の装置構成によって、片方の基板保持台に保持された基板に塗布を行っている最中に、もう片方の基板保持台に基板の搬入・搬出を同時に並列処理することが可能となり、タクトタイムを大幅に短縮できる。
【００４２】
次に、この発明の塗布方法の一例を図５を用いて説明する。
【００４３】
まず、ダイコータにおける各作動部の原点復帰が行われると、ダイ８０はスタンバイの位置（塗布開始位置Ｐ１の上方）に移動する。このとき、タンク６１〜ダイ８０まで塗布液がすでに充満されており、ダイを上向きにして塗布液を吐出して、ダイ内部の残留エアーを排出する、いわゆるエアー抜き作業も既に終了している。そして、基板保持台２２Ａの表面ではリフトピン２８Ａが上昇して、ハンド２０２Ａからの基板３００の載置のために待機している。ここから、以下に記載の（１）〜（５）の手順にしたがって、塗布を行う。
【００４４】
（１）シーケンサ１５０からの信号により、移載装置２００Ａを作動させて、上流側の移載装置２００Ａのハンド２０２Ａにより基板３００を図示しない基板搬送方向の上流側装置から把持して、取り出し、次に、リフトピン２８Ａ上に載置する。なお、図示しない上流側の工程にある時に、基板３００の厚さは測定されており、厚さデータもシーケンサ１５０に転送されている。そして、転送されたデータをもとにシーケンサ１５０では、基板３００とダイ８０の間のクリアランスがあらかじめ設定した値になる位置に、ダイ８０を下降する。
【００４５】
次に、リフトピン２８Ａを下降させて、基板３００を基板ガイドピン２９Ａによって位置決めしながら基板保持台２２Ａの上面に載置する。そして、真空ポンプ等の吸引源を作動させて、吸着孔より基板３００を真空吸引して、基板保持台２２Ａ上に吸着保持した後、基板ガイドピン２９Ａを下降して待避させる。（基板保持台２２Ａでの基板載置）
（２）次に、ダイ８０を塗布開始位置Ｐ１まで水平移動して停止させる。これと同時に、塗布液をシリンジポンプ６２からダイ８０に送り込む。シリンジポンプの塗布液送り込み動作開始と同時に、シーケンサ１５０内のタイマーがスタートし、定められた時間の後にシーケンサ１５０からスタート信号が出され、ダイ８０が設定された塗布速度で塗布終了位置Ｐ２へ水平移動を開始し、塗布が開始される。
【００４６】
塗布終了位置Ｐ２付近のあらかじめ設定された位置までダイ８０が到達すると、シリンジポンプ６２を停止して、塗布液の吐出を終えた後、ダイ昇降部４０を作動させてダイ８０を高速で上方へ移動させる。
【００４７】
一方、この塗布動作の間に、基板保持台２２Ｂに、移載装置２００Ａによって別の基板を載置する。（基板保持台２２Ａでの塗布と、基板保持台２２Ｂでの基板載置）
（３）基板保持台２２Ａでの塗布終了後、ダイ８０をリニアモータ２４で増速して、基板保持台２２Ｂの塗布開始位置Ｐ３まで水平移動させる。
【００４８】
その間に、基板保持台２２Ａでは、塗布された基板３００の取出しを行う。すなわち、基板３００の吸着保持を解除した後、リフトピン２８によって、基板３００を持ち上げ、これを下流側の移載装置２００Ｂのハンド２０２Ｂに受け渡して、図示しない次の工程に搬出する。
【００４９】
また、ダイ８０の水平移動の間に、シリンジポンプ６２を作動させてタンク６１内の塗布液を、シリンジポンプ６２側に充填するとともに、充填完了後に吐出口９０にわずかに付着する程度の少量の塗布液を吐出する。そして、清掃具１１１を吐出口９０に当接させながらダイ８０の長手方向に移動させて、吐出口９０を清掃する。（基板保持台２２Ａでの基板取出しと、ダイ８０の水平移動および清掃）
（４）次に、すでに、新たな基板３００が載置されている基板保持台２２Ｂ上で塗布を行う。塗布は、塗布開始位置Ｐ３〜塗布終了位置Ｐ４に向かってダイ８０を水平移動させながら、シリンジポンプに塗布開始位置Ｐ１〜塗布終了位置Ｐ２まで塗布した時と全く同じ動作を行わせて実行する。
【００５０】
また、基板保持台２２Ｂで塗布する間に、基板保持台２２Ａには上流側の移載装置２００Ａによって、次に塗布する基板３００が載置される。（基板保持台２２Ｂでの塗布と、基板保持台２２Ａでの基板載置）
（５）塗布終了位置Ｐ４で塗布が完了すれば、ダイ８０を塗布開始位置Ｐ１に水平移動させ、それと同時に基板保持台２２Ｂでは、下流側の移載装置２００Ｂを用いて基板の取出しを行う。また、上記（３）に記載のシリンジポンプの吸引動作とダイ８０の吐出口９０の清掃を行う。但し、このときの清掃具１１１の移動方向は、上記（３）の場合と逆となる。（基板保持台２２Ｂでの基板取出しと、ダイ８０の水平移動および清掃）
上記（５）の作業が完了すれば上記（２）の動作に戻り、以降（２）〜（５）の一連の動作を繰り返すことにより、順次、基板を塗布していく。
【００５１】
図６は上記の塗布方法にしたがって、基板を処理した時の一連の動作をタイムチャートにして表したものである。
【００５２】
ところで、図７は特開平８−１８２９５３号公報等に示される従来のダイコータの斜視図であり、図８は図７のダイコータによって実施され一連の動作をタイムチャートにして表したものである。図７と図８より、従来のダイコータ４００では、まず基板保持台４０２上に移載装置４１０が基板を載置している間にダイ４０３の吐出口の清掃を行う。次に、基板保持台４０２を移動させながら、静止しているダイ４０３より塗布液を吐出させて、基板に塗布を行う。塗布後は基板保持台４０２上の基板を移載装置４１１に受け渡す。基板を受け渡した後、基板保持台は最初の位置に戻り、以降同じ動作を繰り返して、基板を１枚ずつ処理していく。
【００５３】
図６および図８に示す一連の動作を比較すると、本発明の塗布方法（図６）では、一定の時間内に２枚の基板を塗布できているのに対して、従来の塗布方法（図８）では、１枚の基板しか塗布できていない。したがって、本発明の塗布方法による基板１枚の処理に要する時間（タクトタイム）は、各々の動作時間は同じであっても、従来の塗布方法の１／２にできる。なお、両者ともにダイコータおよびダイは１台のみで構成されているため、装置コスト、および、塗布運転前のセットアップやメンテナンスにかかる人的コストは同じである。
【００５４】
以上の実施形態では基板保持台が２台の場合について述べたが、３台以上有しても良い。
【００５５】
また、本発明の別の実施態様について説明する。図９は２つの吐出口を有するダイ１８０を分解した状態を示す側面断面図であり、図１０は基板上に塗布液を塗布するときの側面断面図である。
【００５６】
図９を見ると、ダイ１８０はリップＡ１８１、リップＢ１８２、の間にスペーサ１８３Ａ、１８３Ｂ、リップＣ１９３を組み合わせて、ボルト１８４で締め付けて、スペーサ１８３Ａ、１８３Ｂに等しいスリット１９０Ａ、１９０Ｂを形成する。スリット１９０Ａ、１９０Ｂの先端には２つの吐出口１９４Ａ、１９４Ｂが形成される。また、リップＣ１９３の先端には先端部がシャープエッジとなる切り欠き部１８９が設けられている。
【００５７】
また、リップＡ１８１とリップＢ１８２には、リップＣ１９３と対向する面に、それぞれマニホールド１９１Ａ、１９１Ｂが形成されている。このマニホールド１９１Ａ、１９１Ｂは塗布液が流入する流入口１８５Ａ、１８５Ｂと連結されている。さらに、各流入口１８５Ａ、１８５Ｂはダイ連結ホース１８７Ａ、１８７Ｂを介して、シリンジポンプ６２に取り付けられている切替バルブ１８８に接続されている。この切替バルブ１８８を制御することにより、シリンジポンプ６２から送られる塗布液を選択的に流入口１８５Ａと１８５Ｂに送ることができる。このダイ１８０を用いた塗布は、矢印２７Ａの方向に移動させる時は流入口１８５Ａから塗布液を流入し、矢印２７Ｂの方向に移動させる時は流入口１８５Ｂから塗布液を流入して行う。
【００５８】
本実施態様は、図１のダイコータ１０でダイ８０の吐出口先端部形状が非対称形でないと塗布できない場合に有効である。特に、ダイ１８０の先端部と基板３００の間に形成される液溜まり１９２を高速でも安定させるには、液溜まりの下流側となるリップの先端をシャープエッジ形状にすると良いことが知られており、図１０に示す実施例ではどちらの塗布方向２７Ａ、２７Ｂにおいても、液溜まり１９２の下流側のリップ形状はシャープエッジとなるように配されているので、塗布速度の増速が可能となり、さらなるタクトタイムの短縮に有効である。
【００５９】
なお、本実施態様では、ダイ１８０を図示しない１台の定容量送液ポンプに連結した場合について述べたが、切替バルブ１８８を無くして、それぞれのダイ連結ホース１８７Ａ、１８７Ｂを別々のシリンジポンプ等の送液ポンプに接続しても良い。
【００６０】
また、リップＣ１９３の先端形状は図９に示す切欠き部１８９に限らず、シャープエッジ形状であればいかなる形態でも良い。
【００６１】
なお、ダイ１８０を用いた時の塗布方法は、塗布方向にしたがって、シリンジポンプ６２からの送液先として、ダイ１８０の流入口１８５Ａ、１８５Ｂを選択する。他は上記した塗布方法と全く同じである。
【００６２】
さらにまた、本発明の別の実施態様について説明する。図１１は本発明になる別の清掃ユニット１３０を塗布方向から見たときの概略正面図である。本実施態様では清掃ユニット１３０は、対向するように配された清掃具１３１Ａ、１３１Ｂと、これらを保持する清掃具保持部材１３２Ａ、１３２Ｂと、これらを吐出口９０と離接する方向に昇降するエアーシリンダー１３３Ａ、１３３Ｂと液受け１３４からなる。この清掃ユニット１３０は図２に示す清掃ユニット１１０のかわりに用いる。
【００６３】
ここで、清掃具１３１Ａと１３１Ｂは吐出口９０と線接触する形状を有しており、吐出口９０に接触させながら、１３５Ａまたは１３５Ｂの方向に清掃ユニット１３０を移動させることで吐出口９０の周辺に付着した塗布液を掻き取って除去する。１３５Ａの方向に移動するときは清掃具１３１Ａを、１３５Ｂの方向に移動するときは清掃具１３１Ｂを吐出口９０に当接させる。このように、それぞれの移動方向で清掃具を最適な姿勢で吐出口９０に線接触させることにより、１回の動作で確実に塗布液を除去することができる。本実施態様は図１のダイコータ１０において、ダイ８０の吐出口９０に付着した塗布液を除去する時に、清掃具の角度等に方向性があって、１個の清掃具では１方向にしか掻き取れず、戻りの動作のためにタクトタイムが増大する場合に有効である。
【００６４】
本発明が適用できる塗布液としては、粘度が１ｃｐｓ〜１０００００ｃｐｓ、望ましくは１０ｃｐｓ〜５００００ｃｐｓであり、ニュートニアンが塗布性から好ましいが、チキソ性を有する塗布液にも適用できる。本発明は特に、カラーフィルターの製造工程で使用するブラックマトリックス、Ｒ、Ｇ、Ｂの各画素用塗布液、および、レジスト液、オーバーコート剤を、枚葉塗布するスリットダイに適している。
【００６５】
また、本発明が適用できる基板サイズは対角の長さが、１００ｍｍ〜２０００ｍｍであり、より好ましくは５００ｍｍ〜１６００ｍｍである。基板材質はガラスの他に、アルミなどの金属板、セラミック板、シリコンウェハー等でもよい。
【００６６】
さらに使用する塗布条件としては、クリアランスが４０〜５００μｍ、より好ましくは８０〜３００μｍ、塗布速度が０．１ｍ／分〜１０ｍ／分、より好ましくは０．５ｍ／分〜６ｍ／分、ダイのスリット幅は５０〜１０００μｍ、より好ましくは１００〜６００μｍ、塗布厚さが５〜４００μｍ、より好ましくは２０〜２５０μｍである。
【００６７】
また、本発明は、ダイコータ以外に、ダイをノズルやスプレーノズルにしたノズル塗布やスプレー塗布にも適用できる。
【００６８】
【実施例】
実施例１
３６０×４６５mmで厚さ０．７mmの無アルカリガラス基板上に、基板の幅方向にピッチが２５４μｍ、基板の長手方向にピッチが８５μｍ、線幅が２０μｍ、ＲＧＢ画素数が４８００（基板長手方向）×１２００（基板幅方向）、対角の長さが２０インチ（基板幅方向に３０５mm、基板長手方向に４０６mm）となる格子形状で、厚さが１μｍとなるブラックマトリックス膜を作成した。ブラックマトリックス膜は、チタン酸窒化物を遮光材、ポリアミック酸をバインダーとして用いたものであった。
【００６９】
続いてウェット洗浄によって基板上のパーティクルを除去後、ポリアミック酸をバインダー、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドンと３−メチル−３−メトキシブタノールの混合物を溶媒、ピグメントレッド１７７を顔料にして固形分濃度１０％で混合し、さらに粘度を５０cpsに調整したカラーフィルター用Ｒ色の塗布液を、図１のダイコータ１０で、クリアランス１００μｍ、塗布速度３ｍ／分の塗布条件で、２０μｍ全面塗布した。
【００７０】
ここで、ダイは１個の吐出口を有するもので、吐出口の長さが３６０ｍｍ、スリット幅が１００μｍであり、吐出口清掃装置には先端にシリコンゴム製の清掃具を１個備えたものを用いた。
【００７１】
続いて、真空乾燥を８０℃で２０秒実施した後、上記と全く同じダイと塗布速度、クリアランスを用いて、粘度８％のレジスト液を１０μｍ塗布後、９０℃のホットプレートで１０分乾燥後、露光・現像・剥離を行って、Ｒ画素部にのみ色塗膜を残した。
【００７２】
同様の色塗膜の形成をＧ、Ｂ色についても、上記と全く同じダイと塗布条件を用いてそれぞれの色塗膜を形成した。ここでＧ色の塗布液には、Ｒ色の塗布液で顔料をピグメントグリーン３６にして固形分濃度１０％で粘度を４０cpsに調整したもの、Ｂ色の塗布液には、Ｒ色の塗布液で顔料をピグメントブルー１５にして固形分濃度１０％で粘度を５０cpsに調整したもの、を用いた。
【００７３】
Ｒ、Ｇ、Ｂの画素膜形成後に２６０度のホットプレートで３０分加熱して、キュアを行った。
【００７４】
そして最後にＩＴＯをスパッタリングで付着させた。
【００７５】
以上の工程によりカラーフィルターを連続して１００枚作成した。
【００７６】
ここで、Ｒ、Ｇ、Ｂ、レジストを塗布する時のタクトタイムは平均１５秒であった。また、得られたカラーフィルターは、色度も基板全面にわたって均一で、品質的に申し分ないものであった。
【００７７】
比較例１
本比較例では、Ｒ、Ｇ、Ｂ、レジストを塗布するダイコータとして、図７のダイコータを用いる以外は上記実施例１と全く同じ条件でカラーフィルターを製造した。ここで、Ｒ、Ｇ、Ｂ、レジストを塗布する時のタクトタイムは平均３０秒となった。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の塗布装置および塗布方法では、複数の基板保持位置の一方で塗布を行う間に、他の基板保持位置で基板の載置または排出を行うので、１台のダイコータで複数の基板をもっとも効果的に並列処理することが可能になり、タクトタイムを大幅に短縮することができる。
【００７９】
また、方向性を考慮して、ダイの移動の間にダイ吐出口を清掃できるようにしたり、複数の吐出口を有するダイで塗布できるようにしたので、いかなる塗布液にも対応でき、塗布の高速化が可能となる。
【００８０】
さらにまた、本発明のカラーフィルター製造装置および製造方法によれば、１台のダイコータおよびダイを用いて、短いタクトタイムで基板を処理できるので、装置・人的コストを増大させずに、高い生産性でカラーフィルターを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のダイコータを示す概略斜視図である。
【図２】この発明のダイコータを塗布方向に垂直に破断したときのステージ部断面図である。
【図３】この発明のダイコータを塗布幅方向と垂直に破断したときのステージ部断面図である。
【図４】この発明のダイを用いて塗布するときの断面図である。
【図５】この発明の塗布方法の一例を示す概略図である。
【図６】この発明の塗布方法によるタイムチャートである。
【図７】従来の発明の塗布装置を示す概略斜視図である。
【図８】従来の発明の塗布方法によるタイムチャートである。
【図９】この発明の別のダイの分解した状態えお示す側面断面図である。
【図１０】この発明の別のダイを用いて塗布するときの側面断面図である。
【図１１】この発明の別の清掃ユニットを示す概略正面図である。
【符号の説明】
１０：ダイコータ
２０：ステージ
２１：ベース
２２Ａ、２２Ｂ：基板保持台
２３：リニアスライダー
２４：リニアモータ
２５：支柱ベース
２６：支柱
２７Ａ、２７Ｂ：塗布方向
２８Ａ、２８Ｂ：リフトピン
２９Ａ、２９Ｂ：基板ガイドピン
４０：ダイ昇降部
５０：ダイ保持材
６０：塗布液供給部
６１：タンク
６２：シリンジポンプ
６３：吸引ホース
６４：供給ホース
６５Ａ、６５Ｂ：開閉弁
８０：ダイ
８１：リップＡ
８２：リップＢ
８３：スペーサ
８４：ボルト
８５：流入口
８６：スリット
８７：マニホールド
９０：吐出口
１００：吐出口清掃装置
１０１：ユニット保持部材
１１０：清掃ユニット
１１１：清掃具
１１２：清掃具保持部材
１１４：液受け
１２０：駆動部
１２１：リニアモータ
１２２：リニアガイド
１３０：清掃ユニット
１３１Ａ、１３１Ｂ：清掃具
１３２Ａ、１３２Ｂ：清掃具保持部材
１３３Ａ、１３３Ｂ：エアーシリンダー
１３４：液受け
１５０：シーケンサ
１３５Ａ、１３５Ｂ：移動方向
１８０：ダイ
１８１：リップＡ
１８２：リップＢ
１８３Ａ、１８３Ｂ：スペーサ
１８４：ボルト
１８５Ａ、１８５Ｂ：流入口
１８７Ａ、１８７Ｂ：ダイ連結ホース
１８８：切替バルブ
１８９：切り欠き部
１９０Ａ、１９１Ｂ：スリット
１９１Ａ、１９１Ｂ：マニホールド
１９２：液溜まり
１９３：リップＣ
１９４Ａ、１９４Ｂ：吐出口
２００、２００Ａ、２００Ｂ：移載装置
２０１Ａ、２０１Ｂ：ロボット
２０２Ａ、２０２Ｂ：ハンド
３００：基板
４００：ダイコータ
４０２：基板保持台
４０３：ダイ
４１０、４１１：移載装置
Ｐ１、Ｐ３：塗布開始位置
Ｐ２、Ｐ４：塗布終了位置
Claims (4)
- １台の塗布装置であって、２枚の基板を塗布方向に相重ならないように保持する２箇所の基板保持位置を有するテーブルと、前記基板表面に塗布液を吐出する吐出口を有する１台の塗布器と、前記吐出口を清掃する吐出口清掃装置と、前記塗布器に塗布液を供給する塗布液供給機構と、前記塗布器を基板保持位置に保持した基板の塗布位置に移動させるとともに前記塗布液供給機構のすべてまたはその一部が配されている移動手段と、前記テーブル上に基板を載置する基板載置手段と、前記テーブル上から基板を排出する基板排出手段と、任意の基板保持位置に載置された基板に前記塗布器から塗布液を吐出して塗布する間に基板載置手段と基板排出手段によって他の基板保持位置へ塗布器の長手方向に基板を載置および／または排出させる制御手段とが、設けられたことを特徴とする塗布装置。
- 請求項１に記載の塗布装置を用いて、カラーフィルターを製造することを特徴とするカラーフィルター製造装置。
- 塗布液を吐出する吐出口を有する塗布器をテーブル上に保持された基板の塗布位置に移動させながら、該塗布器から塗布液を吐出することにより、基板表面に塗膜を形成する塗布方法において、前記テーブルは２枚の基板を塗布方向に相重ならずに２箇所の基板保持位置で保持できるものであり、該テーブル上の任意の基板保持位置に載置された基板に１台の塗布器より塗布液を吐出して塗膜を形成する間に、他の基板保持位置では塗布器の長手方向に基板の排出および／または基板の載置を行うことを特徴とする塗布方法。
- 請求項３に記載の塗布方法を用いて、カラーフィルターを製造することを特徴とするカラーフィルター製造方法。
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