JP5507356B2 - 塗布装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板上に塗布液を塗布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、ガラス等からなる基板上にレジスト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、レジスト液を均一に塗布する塗布装置によって形成されている。すなわち、塗布装置は、基板を載置するステージと、レジスト液を吐出する塗布ユニットとを有しており、塗布ユニットの口金部からレジスト液を吐出させながら、基板と塗布ユニットとを相対的に移動させることにより、所定厚さのレジスト液膜が基板上に形成されるようになっている。

この塗布装置の口金部は、非常に高価であるため、口金部のスリットノズルを保護するためにガード部材が取付けられている。具体的には、特許文献１に記載されているように、口金部のスリットノズルよりも塗布進行方向側には、板状のガード部材（特許文献１ではバンパー部材）がスリットノズルの長手方向に沿って固定されている。そして、基板に塗布液を吐出する塗布動作の際には、まず、洗浄後に乾燥させた基板がステージ上に供給された後、塗布ユニットを基板上で停止させて口金部のスリットノズルから塗布液を吐出させてビードを形成する。すなわち、スリットノズルと基板とを数十μｍ程度に近接させた状態でスリットノズルから塗布液を吐出させることにより、スリットノズルと基板とが塗布液で連結された状態（ビード）を形成する。そして、スリットノズルの長手方向に亘ってビードが形成された後、塗布ユニットを走行させつつ塗布液を吐出させることにより、基板上に均一厚さの塗布膜が形成される。その際、基板上に異物が存在している場合にはその異物自体、またステージと基板との間に異物が存在する場合には基板の表面というような衝突対象物が存在している場合には、その衝突対象物がガード部材に衝突することにより、直接スリットノズルに衝突するのを防止できるようになっている。

特開２００６−１６７６１０

しかし、上記塗布装置では、基板上に形成された塗布膜に、ガード部材による塗布ムラが形成される虞があるという問題があった。すなわち、供給される基板は、洗浄して乾燥装置を経た後、冷却されるが、冷却効果が不十分で常温より温度が高い状態か、または、過冷却により常温より温度が低い状態でステージ上に供給される場合がある。そして、ビートを形成する際には、口金部が基板上に停止した状態で行われることから、口金部よりも塗布進行方向側のガード部材が基板に最も接近した状態で一定時間停止される。そのため、基板のうち、ガード部材と近接して対面する部分は、ほぼ常温に近いガード部材の温度の影響を受けることになる。ここで、ガード部材は、特許文献１に示されているように、異物の衝突時の振動等により接触の有無を判断するため、ステンレスなど、硬度の高い材料によって形成されている。ところが硬度の高い材料は、一般に熱伝導率が高いため、基板の熱がガード部材により吸収される（基板がガード部材より温度が低い場合はカード部材の熱が放熱され基板に吸収される）傾向がある。すなわち、基板のうち、ビード形成時に一定時間ガード部材と近接して対面する部分の熱がガード部材により吸熱（又は放熱）されることにより、基板全体についてみると、温度ムラが生じる結果となる。この状態で塗布を行うと、基板における温度の低い部分と温度の高い部分とは乾燥状態が異なるため、形成された塗布膜にムラが生じる要因となるという問題があった。

本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、ガード部材と基板とが一定時間近接しても、基板の温度がガード部材の影響を受けるのを抑えることができ、ひいては塗布膜にムラが発生するのを抑え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基板に対し相対的に移動しつつ、スリットノズルから塗布液を吐出して基板に塗布膜を形成する塗布ユニットと、前記スリットノズルよりも塗布進行方向側にスリットノズルの長手方向に沿って取付けられ、スリットノズルよりも先に衝突対象物と接触させることでスリットノズルを保護するガード部と、を備えており、前記ガード部は、基板と近接して対向する近接対向部を長手方向に亘って有しており、この近接対向部は、ガード部を形成する材料よりも熱伝導率の低い材料で被覆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、近接対向部にガード部を形成する材料よりも熱伝導率の低い材料で被覆されているため、供給される基板の温度ムラの発生が抑えられ、塗布膜にムラが発生するのを抑えることができる。すなわち、ビード形成時において、供給される基板に近接して対面する近接対向部は、熱伝導率の低い材料で被覆されているため、近接対向部と対面する基板領域の温度が影響を受けにくくなる。すなわち、ガード部の近接対向部が何ら被覆されない従来のガード部に比べて、近接対向部に吸熱される熱量（又は放熱される熱量）が抑えられるため、基板全体における温度ムラの発生を抑えることができる。したがって、ビード形成時にガード部と基板とが一定時間近接しても、基板の温度がガード部の影響を受けるのを抑えて、塗布膜にムラが発生するのを抑えることができる。

また、前記近接対向部には、塗布進行方向側に衝突対象物と衝突させる衝突部が形成されており、この衝突部を除いた領域にのみ、ガード部を形成する材料よりも熱伝導率の低い材料で被覆されている構成としてもよい。

この構成によれば、対象物を衝突させる衝突部は被覆されていないため、被覆することによる衝突時の振動が弱められることがない。したがって、衝突時の検知感度の低下を招くことなく、基板全体における温度ムラの発生を抑えることができる。

また、前記近接対向部は、エンジニアリングプラスチックで被覆されている構成とすることができる。

一般に、熱伝導率の低い材料は硬度が低いため、ガード部全体を熱伝導率の低い材料で形成すると、衝突対象物の衝突時の検知感度を低下させる虞がある。しかし、エンジニアリングプラスチックは、熱伝導率が低い材料であっても硬度が高い材料であるため、このエンジニアリングプラスチックで基板に最も近接する近接対向部を被覆する構成であれば、検知感度の低下についても抑えることができる。

本発明の塗布装置によれば、ガード部材と基板とが一定時間近接しても、基板の温度がガード部の影響を受けるのを抑えることができ、ひいては塗布膜にムラが発生するのを抑えることができる。

本発明の実施形態に係る塗布装置を示す斜視図である。 塗布ユニットの脚部付近を示す概略図である。 口金部に取付けられたガード部を示す図である。

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、本発明の一実施形態における塗布装置を概略的に示す斜視図であり、図２は、
塗布ユニットの脚部付近を示す図であり、図３は、口金部に取付けられたガード部を示す図である。

図１〜図３に示すように、塗布装置は、基板１０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１０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。

なお、以下の説明では、塗布ユニット３０が移動する方向を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。

前記基台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１０を載置するものである。このステージ２１には、基板保持手段が設けられており、この基板保持手段により基板１０が保持されるようになっている。具体的には、ステージ２１の表面に形成された複数の吸引孔が形成されており、この吸引孔に吸引力を発生させることにより基板１０をステージ２１の表面に吸着させて保持できるようになっている。

また、ステージ２１には、基板１０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の表面には複数のピン孔が形成されており、このピン孔には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１０が搬入されるとリフトピンの先端部分が基板１０に当接して基板１０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に収容させることにより、基板１０をステージ２１の表面に載置することができるようになっている。

また、塗布ユニット３０は、基板１０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，図２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が設置されており、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にはリニアモータが取り付けられており、このリニアモータ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、任意の位置で停止できるようになっている。

また、塗布ユニット３０の脚部３１には、図２に示すように、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１０に対して接離可能に支持されている。

また、脚部３１は、口金部３４の上下方向の変位を検出する高さ検出部３８を備えている。この高さ検出部３８は、光学式又は磁気式等のリニアスケールからなっており、口金部３４に並設されたスケール３８ａと、このスケール３８ａに対向する位置に設けられ、口金部３４とともに上下方向に昇降する読取部３８ｂとを備えている。そして、高さ検出部３８は、読取部３８ｂによってスケール３８ｂを読み取ることで口金部３４の高さを検出するように構成されている。読取部３８ｂによって検出された信号は、後述の制御装置に入力され、この入力された信号に応じてサーボモータが制御される。

また、口金部３４は、塗布液を吐出して基板１０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、長手方向に延びるスリットノズル３４ａ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３４ａ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３４ａ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３４ａの長手方向に亘って基板１０上に一定厚さの塗布膜が形成されるようになっている。なお、塗布液を塗布するために、スリットノズル３４ａから塗布液を吐出させた状態で塗布ユニット３０を移動させる方向を本実施形態では、塗布進行方向と呼ぶことにする。

また、口金部３４には、ガード部４０が取付けられている。具体的には、図３に示すように、ガード部４０は、スリットノズル３４ａよりも塗布進行方向側に取付けられており、このガード部４０により、スリットノズル３４ａが保護されるようになっている。すなわち、口金部３４よりも塗布進行方向側に基板１０上に異物が存在している場合や、ステージ２１と基板１０との間に異物が存在しており、基板１０表面が凸状に盛り上がっている場合に、そのまま塗布ユニット３０を塗布進行側に移動させると、これら異物や盛り上がった基板１０表面にスリットノズル３４ａが衝突するが、これを前もってガード部４０に衝突させることにより、スリットノズル３４ａを保護することができる。なお、本実施形態では、前述の異物や盛り上がった基板１０表面を衝突対象物Ｍと呼ぶことにする。

ガード部４０は、一方向に延びる金属製の略平板状部材であり、スリットノズル３４ａの長手方向に沿って取付けられている。このガード部４０は、基板１０と近接して対向する近接対向部４１とガード部本体４２とを有している。そして、図３に示すように、ガード部本体４２が口金部３４にボルト４５で締結されることにより、ガード部４０が口金部３４に固定されている。

近接対向部４１は、ガード部本体４２よりも基板１０側に突出した形状を有しており、基板１０と対面する対向面４１ａが長手方向（Ｙ軸方向）に亘って形成されている。具体的には、近接対向部４１の対向面４１ａは、均一な平坦面に形成されており、基板１０に塗布液を吐出する塗布動作の際、対向面４１ａと基板１０との距離が長手方向に亘って一定になるように形成されている。

また、対向面４１ａよりも塗布進行方向側には衝突部４１ｂが形成されている。この衝突部４１ｂは、衝突対象物Ｍを衝突させるためのものであり、対向面４１ａから塗布進行方向側に平面となるテーパー状に形成されている。この衝突部４１ｂのテーパー面も長手方向に亘って平坦状に形成されており、衝突対象物Ｍが存在している場合には、このテーパー面に当接させることにより、衝突対象物Ｍがガード部４０を通過してスリットノズル３４ａに衝突することを防止できるようになっている。

また、近接対向部４１の対向面４１ａは、コーティング材４３で被覆されている。このコーティング材４３は、ガード部４０の材料である金属材料よりも熱伝導率の低い材料が用いられている。具体的には、エンジニアリングプラスチック、セラミックスなどが使用することができる。本実施形態では、エンジニアリングプラスチックであるＰＥＥＫ材（ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂）が使用されている。このコーティング材４３は、対向面４１ａ全体に亘って一様に被覆されており、これにより、基板１０の熱が近接対向部４１に吸収されるのを抑制することができる。すなわち、比較的温度の高い基板１０に対して近接対向部４１を近接させた場合であっても、近接対向部４１の最も基板に近接する対向面４１ａがコーティング材４３で被覆されているため、基板１０の熱がコーティング材４３で遮蔽され、対向面４１ａに伝熱するのが抑えられる。これにより、洗浄後に乾燥されることにより、高温のままの基板１０がステージ２１に供給され、その基板１０に対してビード形成を行った場合であっても、対向面４１ａと対向する基板１０の領域の熱量が吸収されにくくなる。すなわち、対向面４１ａと対向する基板１０の領域の温度が低下するのが抑えられるため、基板１０全体における温度ムラが生じるのを抑えることができる。

なお、近接対向部４１の衝突部４１ｂは、対向面４１ａに比べて基板１０から離れた位置に存在しているおり、対向面４１ａに比べて基板１０の熱量が吸収されにくいため、コーティング材４３で被覆されていない。これにより、コーティング材４３で被覆を行うことによる衝突部４１ｂの硬度の低下が抑えられるため、衝突部４１ｂに衝突対象物Ｍが衝突したときの振動の低下を回避し、衝突検知における精度の低下を抑えることができる。

また、本実施形態の塗布装置では、制御装置が設けられており、予め記憶されたプログラムに従って一連の塗布動作を実行すべく、各種ユニットの駆動装置等を駆動制御するとともに、この塗布動作において必要な各種演算及び判定が行われるようになっている。具体的には、リニアモータを駆動制御することにより、塗布ユニット３０の走行を駆動制御し、また、ガード部４０に衝突対象物Ｍが衝突した場合には、その衝突を検知してリニアモータを駆動制御して塗布ユニットの走行を停止させる。すなわち、塗布動作中、基板１０上に異物（衝突対象物Ｍ）が存在すると、走行している口金部３４の衝突部４１ｂがこの異物に衝突する。また、ステージ２１上に異物が存在すると、その上に載せられた基板１０が部分的に浮き上がり、衝突部４１ｂが基板１０の表面（衝突対象物Ｍ）に衝突する。そして、これらの衝突が発生すると、口金部３４は上方（Ｚ軸方向）に持ち上げられるように急激に変位する。この変位は、高さ検出部３８の読取部３８ｂがスケール３８ａを読み取ることによって検出され、その検出信号は制御装置に入力される。

このように衝突部４１ｂが衝突対象物Ｍに衝突することによって生じる口金部３４の変位は、口金部３４の通常の走行によって生じる微小な上下動よりも大きく、両者は明らかに区別することができる。したがって、制御装置は、読取部３８ｂによって検出された変位が所定の閾値以上である場合には、その変位を衝突対象物Ｍとの衝突に起因するものであると判別する。

上記実施形態では、エンジニアリングプラスチックであるＰＥＥＫ材を使用する例について説明したが、ガード部４０を形成する材料よりも熱伝導率の低い材料であれば特に限定しない。

また、上記実施形態では、衝突部４１ｂを被覆しない例について説明したが、対向面４１ａとともに衝突部４１ｂを含めた近接対向部４１全体について被覆を行ってもよい。この場合、衝突対象物Ｍとの衝突時、コーティング材４３による検出精度の低下を抑えるため、コーティング材４３にはガード部４０の硬度よりも高い硬度を有するコーティング材４３を選択することが好ましい。

また、上記実施形態では、基板１０がガード部４０よりも温度が高い場合について説明したが、乾燥後の冷却により基板１０が過冷却され、基板１０がガード部４０よりも温度が低い場合であっても、基板１０の温度ムラの影響を抑えることができる。すなわち、近接対向部４１がコーティング材４３により被覆されることにより、ガード部４０の熱が放熱されにくいため、基板１０に伝熱されるのを抑え、基板１０がガード部４０の熱の影響を受けるのを抑えることができる。

１０ 基板
２１ ステージ
３０ 塗布ユニット
３４ 口金部
３４ａ スリットノズル
４０ ガード部
４１ 近接対向部
４１ａ 対向面
４１ｂ 衝突部

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基板に対し相対的に移動しつつ、スリットノズルから塗布液を吐出して基板に塗布膜を形成する塗布ユニットと、
   前記スリットノズルよりも塗布進行方向側にスリットノズルの長手方向に沿って取付けられ、スリットノズルよりも先に衝突対象物と接触させることでスリットノズルを保護するガード部と、
   を備えており、
   前記ガード部は、基板と近接して対向する近接対向部を長手方向に亘って有しており、この近接対向部は、ガード部を形成する材料よりも熱伝導率の低い材料で被覆されていることを特徴とする塗布装置。
2. 前記近接対向部には、塗布進行方向側に衝突対象物と衝突させる衝突部が形成されており、この衝突部を除いた領域にのみ、ガード部を形成する材料よりも熱伝導率の低い材料で被覆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. 前記近接対向部は、エンジニアリングプラスチックで被覆されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の塗布装置。

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