JP5585810B2 - 薬液塗布装置及び薬液塗布方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板上に薬液を所定厚みで塗布する薬液塗布装置に関し、詳しくは、広範囲の部分に薬液を均一に塗布すると共に薬液の塗布時間を短縮可能にしようとする薬液塗布装置及び薬液塗布方法に係るものである。

従来のこの種の薬液塗布装置は、塗布針の先端に一面が平坦な樹脂製の小片を前記平坦面を下にして取り付け、該小片の平坦面に薬液を付着させて基板に上記小片を圧接して薬液を塗布するようになっていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２７９５１３号公報

しかし、このような従来の薬液塗布装置においては、小片を基板に圧接して小片の平坦面に付着させた薬液を塗布するものであったので、例えばカラーフィルタ基板のピクセル単位の小面積の部分に薬液を塗布する場合には有効であるものの、複数ピクセルに相当する広範囲の部分に薬液を塗布する場合には、基板に対する小片の圧接位置をずらしながら薬液の塗布動作を複数回繰り返し行って塗布する必要があり、薬液塗布の所要時間が長くなるという問題があった。

また、このような塗布位置をずらしながら複数回の塗布動作で所定範囲に薬液を塗布するやり方では、薬液の塗膜厚みを均一にすることが困難であった。

さらに、小片の平坦面には、薬液が付着しているため、次回の薬液塗布時には、事前に小片を洗浄して小片に付着した薬液を除去する必要があり、薬液塗布作業が非効率的であった。

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、広範囲の部分に薬液を均一に塗布すると共に薬液の塗布時間を短縮可能にしようとする薬液塗布装置及び薬液塗布方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による薬液塗布装置は、上面に基板を載置して水平面内を移動可能にされたステージと、前記ステージの上方に配設され、該ステージに載置された前記基板の上面に圧着して該基板上に滴下された薬液を所定厚みに押し広げる圧着ヘッドと、前記圧着ヘッドを間にして左右に配設された一対のリール間に前記圧着ヘッドの圧着面側を経由して掛け渡されたテープと、前記ステージと前記圧着ヘッドとを相対的に上下動させて前記基板と前記圧着ヘッドとを、間に前記テープを介在させた状態で互いに圧着可能とする移動手段と、を備え、前記テープの前記薬液との接触面に前記薬液との濡れ性の適正化を図るための処理を施したものである。

このような構成により、ステージの上面に基板を載置して水平面内を移動し、基板上に滴下された薬液をステージの上方に配設された圧着ヘッドの下に位置付けた後、移動手段によりステージと圧着ヘッドとを相対的に上下動させて、圧着ヘッドを間にして左右に配設された一対のリール間に圧着ヘッドの圧着面側を経由して掛け渡され、薬液との接触面に薬液との濡れ性の適正化を図るための処理を施したテープを間に介在させた状態で基板と圧着ヘッドとを圧着させ、基板上の薬液を所定厚みに押し広げる。

また、前記圧着ヘッドは、圧着面の面積が異なる複数のスタンプを並べて備え、該複数のスタンプのうちから一つのスタンプを前記薬液の塗布面積に応じて適宜選択可能としたものである。これにより、圧着ヘッドに並べて備えた圧着面の面積が異なる複数のスタンプのうちから一つのスタンプを薬液の塗布面積に応じて適宜選択し、この選択されたスタンプにより基板上の薬液を所定厚みに押し広げる。

さらに、前記テープは、前記薬液の塗布後、所定量だけ自動的に巻き取られるものである。これにより、薬液の塗布後、テープを所定量だけ巻き取って、次の薬液塗布時にテープの未使用の部分を使用可能にする。

そして、前記移動手段は、高さセンサを備え、該高さセンサの出力に基づいて前記基板と前記圧着ヘッドとの圧着量を制御可能にしたものである。これにより、移動手段に備えた高さセンサの出力に基づいて基板と圧着ヘッドとの圧着量を制御する。

また、本発明による薬液塗布方法は、基板上に薬液を所定量だけ滴下し、前記基板と該基板の上方に配設された圧着ヘッドとを、間に、前記薬液との接触面に前記薬液との濡れ性の適正化を図るための処理を施したテープを介在させた状態で互いに圧着して前記薬液を所定厚みに押し広げ、前記押し広げられた薬液を硬化させるものである。

さらに、前記圧着ヘッドは、圧着面の面積が異なる複数のスタンプを並べて備え、該複数のスタンプのうちから一つのスタンプを前記薬液の塗布面積に応じて適宜選択可能としたものである。これにより、圧着ヘッドに並べて備えた圧着面の面積が異なる複数のスタンプのうちから一つのスタンプを薬液の塗布面積に応じて適宜選択し、この選択されたスタンプにより基板上の薬液を所定厚みに押し広げる。

そして、前記テープは、前記薬液の塗布後、所定量だけ自動的に巻き取られるものである。これにより、薬液の塗布後、テープを所定量だけ巻き取って、次の薬液塗布時にテープの未使用の部分を使用可能にする。

請求項１又は４に係る発明によれば、基板上に滴下された薬液を圧着ヘッドで押し広げて広範囲の部分に薬液を均一に塗布することができる。この場合、従来技術のように塗布位置をずらしながら複数回の塗布動作により広範囲の部分に薬液を塗布するのではなく、１回の塗布動作により薬液を塗布することができ、薬液の塗布時間を短縮することができる。その際、基板と圧着ヘッドとの間にテープを介在させているので、圧着ヘッドが薬液で汚れることがない。したがって、次回の薬液塗布時に圧着ヘッドの圧着面を洗浄する必要がなく、薬液塗布作業を効率的に行なうことができる。

また、請求項２又は５に係る発明によれば、圧着面積の異なる複数のスタンプのうちから一つのスタンプを薬液の塗布面積に応じて選択することができる。

さらに、請求項３又は６に係る発明によれば、薬液の塗布後、テープが所定量だけ自動的に巻き取られるので、薬液を塗布する際、常に、テープの未使用部分を使用することができ、先の薬液塗布時にテープに付着した薬液の一部が基板に再付着するのを防止することができる。したがって、異なる複数の薬液を続けて塗布する場合に、複数の薬液が混合するのを防止することができる。

そして、請求項４に係る発明によれば、高さセンサにより基板と圧着ヘッドとの圧着量を制御することができる。したがって、薬液を所定の厚みに塗布することができる。

本発明による薬液塗布装置の実施形態を示す正面図である。 図１のＡ−Ａ線断面矢視図である。 上記薬液塗布装置に使用する圧着ヘッドを示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図である。 上記薬液塗布装置に使用するテープの構成を示す斜視図である。 本発明の薬液塗布方法を説明する工程図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明による薬液塗布装置の実施形態を示す正面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線断面矢視図である。この薬液塗布装置は、基板上に薬液を所定厚みで塗布するもので、ステージ１と、圧着ヘッド２と、テープ３と、移動手段４とを備えて構成されている。

上記ステージ１は、上面１ａに基板５を載置して水平面内をＸ軸、Ｙ軸方向に移動可能にされており、例えば上面１ａに複数の吸引孔を形成して基板５を吸着保持できるようになっている。また、ステージ１の縁部近傍部には、図示省略の位置決め凸部が設けられており、例えば矩形状の基板５の直交する二辺に当接して基板５を位置決めして保持することができるようになっている。

上記ステージ１の上方には、圧着ヘッド２が配設されている。この圧着ヘッド２は、ステージ１に載置された基板５の上面に圧着して該基板５上に滴下された薬液を所定厚みに押し広げるものであり、剛性部材又は弾性部材により形成され、ステージ１の上面１ａに対向した面が平坦に形成されて圧着面２ａを成している。そして、上記圧着ヘッド２は、図３に示すように、圧着面２ａの面積が異なる複数のスタンプ６をヘッド本体部７に所定ピッチで並べて備え、薬液の塗布面積に応じて適宜選択可能となっている。

上記圧着ヘッド２を間にして左右に配設された一対のリール８間には、圧着ヘッド２の圧着面２ａ側を経由してテープ３が掛け渡されている。このテープ３は、基板５に圧着ヘッド２を圧着させて基板５に滴下された薬液を所定厚みに押し広げる際に、基板５と圧着ヘッド２との間に介在して圧着ヘッド２の圧着面２ａに薬液が付着しないようにするためのものであり、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリイミド等からなる。そして、このテープ３は、図４に示すように、上記ＰＥＴ等のテープ基材９の表面に例えばアクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等のコーティング層又はアルミニウム等の金属膜からなる表面層１０を形成して薬液との濡れ性の適正化（親水性、撥水性等の調整）を図っている。この場合、上記テープ基材９と表面層１０との密着性を改善するために両者の間にバインダー１１を介在させてもよい。また、濡れ性の適正化の他の方法として、テープ基材９の表面をプラズマ処理したり、表面に例えば微小な凹凸を形成したりしてもよい。

上記一対のリール８は、夫々、装置本体１２の前面の左右両端部側にＹ軸方向に突設された一対の回転軸１３Ａ，１３Ｂを軸として回転するようになっており、図１において、圧着ヘッド２を間にして右側に位置するリール８がテープ３を供給する供給リール８Ａであり、左側のリール８がテープ３を巻き取る巻取りリール８Ｂである。また、供給リール８Ａ側の回転軸１３Ａには、テープ３に適当なバックテンションがかかるようにブレーキや上記回転軸１３Ａに矢印Ｂで示す供給方向と反対方向に適当な回転力を付与するモータ等が設けられている。さらに、巻取りリール８Ｂ側の回転軸１３Ｂには、軸を直結させて図示省略の巻取りモータが取り付けられており、１回の薬液塗布が終了する毎にテープ３を所定量だけ自動的に巻き取ることができるようになっている。

上記装置本体１２の前面中央部には、移動手段４が設けられている。この移動手段４は、下端部に取り付けた圧着ヘッド２を上下動させて、ステージ１の上面１ａに載置された基板５と圧着ヘッド２とを、間にテープ３を介在させた状態で互いに圧着可能とするものであり、Ｚステージ１４と、モータ１５と、ボールネジ１６とを備えて構成されている。この場合、基板５と圧着ヘッド２との圧着量（基板５の上面と、圧着ヘッド２の圧着面２ａ下に在るテープ３の下面であって表面層１０の表面との間の距離）は、移動手段４に設けた図示省略の高さセンサ等により移動手段４の高さを管理して制御させている。

ここで、上記Ｚステージ１４は、下端部に設けたヘッド取付部１４ａに圧着ヘッド２を取り付けて装置本体１２に固定して設けられた一対のレール１７に沿って上下動するものであり、下端部側にて上記圧着ヘッド２の圧着面２ａからＺ軸方向上方に後退した位置には、圧着ヘッド２を間にして左右対称にテープガイド１８をＹ軸方向手前側に突設している。また、上記モータ１５は、Ｚステージ１４に上下動の駆動力を与える駆動源となるもので、装置本体１２の前面に突設されたモータ取付部１２ａに固定されている。さらに、上記ボールネジ１６は、モータ１５の回転力をＺステージ１４の直進駆動力に変換するものであり、モータ１５の回転軸に直結されている。

次に、このように構成された薬液塗布装置の動作及び薬液塗布方法について図５を参照して説明する。
先ず、例えば液晶表示用の基板５の配向膜の濡れ欠陥部（配向膜がはじかれて塗れなかった部分であり、以下「はじき欠陥部」という）の位置を予め欠陥検査装置により検出し、その位置データを保存したＦＤやＣＤ−ＲＯＭ等の外部メモリから上記位置データを図示省略の制御用パソコンに読み込む。このとき、本発明の薬液塗布装置のステージ１の中心は、ＸＹ座標軸の原点に位置付けられている。

次に、上記基板５を上記ステージ１上に位置決めして載置する。これにより、基板５の中心がＸＹ座標の略原点に位置付けられることになる。続いて、上記はじき欠陥部の位置データのうち、最初のはじき欠陥の位置データが読み出されて、上記ＸＹ座標上の位置データに座標変換される。

その後、上記座標変換された位置データに基づいてステージ１がＸ軸及びＹ軸方向に移動され、圧着ヘッド２の中心から所定距離だけ離れて設けられた図示省略の顕微鏡の対物レンズの視野内に上記はじき欠陥部が位置付けられる。このとき、はじき欠陥部が対物レンズの視野中心にないときにはステージ１を微動させて、はじき欠陥部を対物レンズの視野中心に位置付ける。

ここで、はじき欠陥部の大きさ（面積）が計測されると共に該面積と既知の塗膜厚みとから薬液の塗布量が演算され、同時に、その大きさに適合した押圧ヘッドのスタンプ６が選択される。そして、例えば図５（ａ）に示すように、上記演算された塗布量に相当する量の薬液１９がディスペンサの吐出針２０により上記はじき欠陥部に滴下される。

次に、ステージ１がＸ軸及びＹ軸方向に所定距離だけ移動され、図５（ｂ）に示すように、はじき欠陥部が上記選択されたスタンプ６（例えば、真中のスタンプ）の真下に位置付けられる。このとき、圧着ヘッド２の中心と顕微鏡の対物レンズの視野中心との間の距離は既知であり、圧着ヘッド２の中心と各スタンプ６の中心との間の距離も既知であるので、はじき欠陥部を顕微鏡下から移動して選択したスタンプ６下に位置付けることは可能である。

続いて、移動手段４のモータ１５が正転駆動してＺステージ１４の下端部に取り付けられた圧着ヘッド２でテープ３を押し下げながらＺステージ１４が降下する。そして、図５（ｃ）に示すように、圧着ヘッド２の選択されたスタンプ６の圧着面２ａがテープ３を介して基板５面に圧着される。このとき、移動手段４に設けられた高さセンサの出力に基づいて圧着ヘッド２の圧着面２ａの高さが制御され、基板５の上面と圧着ヘッド２の下側に在るテープ３の下面との間の間隙が所定値（塗布膜厚に相当）に設定される。これにより、基板５のはじき欠陥部に滴下された薬液１９が圧着ヘッド２による圧着で押し広げられ、少なくともはじき欠陥部内が薬液１９により埋められる。

なお、Ｚステージ１４が降下する際に巻取りモータが停止され、例えば回転軸１３Ｂにブレーキがかけられていると、Ｚステージ１４の降下に伴ってテープ３が供給リール８Ａから所定のバックテンションがかかった状態で図１の矢印Ｂ方向に供給される。

次に、移動手段４のモータ１５を逆転駆動してＺステージ１４を上昇させ、図５（ｄ）に示すように基板５と圧着ヘッド２との圧着を解除した状態で、例えば薬液１９が紫外線硬化樹脂である場合には、基板５の下側又は上側から紫外線を照射して薬液１９を硬化する。また、薬液１９が熱硬化樹脂である場合には、基板５の下側又は上側から赤外線を照射して薬液１９を硬化する。なお、薬液１９の硬化は、基板５と圧着ヘッド２とを圧着させた状態で行ってもよい。

Ｚステージ１４が上昇する際、それを図示省略のセンサにより検知してＺステージ１４の上昇に伴って巻取りモータを正転駆動すると、テープ３が図１の矢印Ｃ方向に巻き取られ、テープ３の表面に薬液１９の一部が付着した使用済み部分が圧着ヘッド２の下から巻取りリール８Ｂ側に移動し、圧着ヘッド２の下側にはテープ３の未使用部分が新たに位置付けられる。これにより、次のはじき欠陥部に対する薬液塗布時には、テープ３の未使用部分を使用することができる。

なお、上記実施形態においては、薬液１９をディスペンサの吐出針２０により滴下する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、ディスペンサ等による接触塗布方式又はインクジェットによる非接触塗布方式等種々の方式により薬液１９をはじき欠陥部に塗布してもよい。

また、上記実施形態においては、液晶表示基板の配向膜のはじき欠陥の修正に使用する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、基板５に形成された塗膜の脱落欠陥を修正するものであれば、カラーフィルタ基板の欠陥修正等如何なるものにも使用することができる。

さらに、上記実施形態においては、基板５と圧着ヘッド２とを圧着させる際に、圧着ヘッド２側をＺ軸方向に移動する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、ステージ１側をＺ軸方向に移動してもよい。又は、ステージ１及び圧着ヘッド２の両方を移動してもよい。

１…ステージ
１ａ…上面
２…圧着ヘッド
２ａ…圧着面
３…テープ
４…移動手段
５…基板
６…スタンプ
８…リール
８Ａ…供給リール
８Ｂ…巻取りリール
１９…薬液

Claims (7)

1. 上面に基板を載置して水平面内を移動可能にされたステージと、
   前記ステージの上方に配設され、該ステージに載置された前記基板の上面に圧着して該基板上に滴下された薬液を所定厚みに押し広げる圧着ヘッドと、
   前記圧着ヘッドを間にして左右に配設された一対のリール間に前記圧着ヘッドの圧着面側を経由して掛け渡されたテープと、
   前記ステージと前記圧着ヘッドとを相対的に上下動させて前記基板と前記圧着ヘッドとを、間に前記テープを介在させた状態で互いに圧着可能とする移動手段と、
   を備え、
   前記テープの前記薬液との接触面に前記薬液との濡れ性の適正化を図るための処理を施したことを特徴とする薬液塗布装置。
2. 前記圧着ヘッドは、圧着面の面積が異なる複数のスタンプを並べて備え、該複数のスタンプのうちから一つのスタンプを前記薬液の塗布面積に応じて適宜選択可能としたことを特徴とする請求項１記載の薬液塗布装置。
3. 前記テープは、前記薬液の塗布後、所定量だけ自動的に巻き取られることを特徴とする請求項１又は２記載の薬液塗布装置。
4. 前記移動手段は、高さセンサを備え、該高さセンサの出力に基づいて前記基板と前記圧着ヘッドとの圧着量を制御可能にしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の薬液塗布装置。
5. 基板上に薬液を所定量だけ滴下し、
   前記基板と該基板の上方に配設された圧着ヘッドとを、間に、前記薬液との接触面に前記薬液との濡れ性の適正化を図るための処理を施したテープを介在させた状態で互いに圧着して前記薬液を所定厚みに押し広げ、
   前記押し広げられた薬液を硬化させる、
   ことを特徴とする薬液塗布方法。
6. 前記圧着ヘッドは、圧着面の面積が異なる複数のスタンプを並べて備え、該複数のスタンプのうちから一つのスタンプを前記薬液の塗布面積に応じて適宜選択可能としたことを特徴とする請求項５記載の薬液塗布方法。
7. 前記テープは、前記薬液の塗布後、所定量だけ自動的に巻き取られることを特徴とする請求項５又は６記載の薬液塗布方法。