JPH11221509A

JPH11221509A - 塗布装置

Info

Publication number: JPH11221509A
Application number: JP10027266A
Authority: JP
Inventors: Taizou Ikeguchi; 太蔵池口
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1998-02-09
Filing date: 1998-02-09
Publication date: 1999-08-17

Abstract

(57)【要約】【課題】塗布液の汚染を防止し、微量な塗布液を容易
に制御できる塗布装置を提供する。【解決手段】スライド可能なステージに吸着されるガ
ラス基板４と、ガラス基板４の塗布面５にフォトレジス
ト１１を吐出する昇降可能な塗布ヘッド７とを備え、ガ
ラス基板４を上方に、塗布ヘッド７を下方に配置してガ
ラス基板４の塗布面５を下方に向け、塗布ヘッド７を対
向する一対のリップ８、９で構成する。また、一対のリ
ップ８、９の対向面間を上下方向に向くフォトレジスト
１１用の吐出スリット１６とし、一のリップ９の対向面
にマニホールド１３を形成し、マニホールド１３には膨
張可能な塗布液吐出チューブ１８を内蔵する。フォトレ
ジスト１１の吐出を塗布液吐出チューブ１８で制御する
ので、ポンプや配管の影響を受けにくくすることができ
る。よって、微量のフォトレジスト１１の吐出が可能に
なり、レスポンスの向上が期待できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、塗布装置に関し、
より詳しくは、平坦な枚葉部材に塗布液を塗布して均一
な膜厚の塗膜を形成するためのカラー液晶ディスプレイ
用カラーレジスト等の塗布に適したレジスト塗布装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】カラー液晶ディスプレイ用カラーフィル
タは、ガラス基板上に３原色の細やかな格子模様を有し
ている。このような格子模様を形成するにはガラス基板
上に塗布液を塗布して塗膜を形成する工程が必要になる
が、この塗布工程においては、従来、塗布装置としてス
ピナー、バーコータ、ロールコータ、又はダイコータが
使用されている。スピナーは水平のガラス基板上に塗布
液を滴下し、ガラス基板を水平状態で回転させて均一な
レジスト膜を形成する装置であり、バーコータやロール
コータはガラス基板上に塗布液付きの棒等を接触させる
装置であるが、いずれの装置にも問題がある。これに対
し、ダイコータは、スピナーよりも塗布液の消費量が少
なく、棒等の接触がないという特徴を有しており、近年
特に活用されている。

【０００３】ダイコータは、図示しない塗布ヘッドを備
え、この塗布ヘッドに微細な幅の吐出スリットが一方向
に形成されており、この吐出スリットから塗布液を吐出
させてガラス基板上に塗布液をカーテン状に塗布する装
置である。このようなダイコータにも様々な方式がある
が、中でもガラス基板を上方に、塗布ヘッドを下方にそ
れぞれ配置してガラス基板の表面張力を利用して塗布す
るメニスカス方式は、低粘度の塗布液でも塗布すること
ができ、応用範囲が実に広い。

【０００４】なお、この種の塗布装置に関する先行技術
文献として、特開平９−１３１５６０号公報等があげら
れる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ダイコータにみられる
メニスカス方式は、ガラス基板と塗布ヘッドとの間に塗
布液の液溜まりを形成し、表面張力によりガラス基板に
塗布液が引っ張り出され、液溜まりに塗布液が供給され
るという構造が基本的な構成となる。このため、塗布を
開始する際には、何らかの方法で塗布ヘッドから塗布液
を吐出させ、ガラス基板と塗布液とを接触させることが
必要である。そこで、従来においては、塗布液中に塗布
ヘッドを浸漬した後に塗布ヘッドを上昇させ、この塗布
ヘッドの先端部に液溜まりをつけた状態でガラス基板と
塗布液とを接触させたり、あるいは塗布ヘッドの吐出ス
リットの間隔を狭めて押し出し、ガラス基板に塗布液を
接触させる機構が採用されている。

【０００６】しかしながら、従来においては、塗布液中
での可動部分が多いので、塗布液をダストで汚染させて
しまうという問題があった。さらに、液溜まりを外部の
ポンプで制御する場合には、塗布液が供給配管中で圧縮
されてしまう等で塗布液のレスポンスが非常に悪く、微
量な塗布液の制御が実に困難であるという問題があっ
た。

【０００７】本発明は、上記問題に鑑みなされたもの
で、塗布液の汚染を防止し、微量な塗布液を容易に制御
することのできる塗布装置を提供することを目的として
いる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明にお
いては、上記課題を達成するため、被塗布部材と、この
被塗布部材の塗布面に塗布液を供給する塗布ヘッドとを
備え、上記被塗布部材を上方に、上記塗布ヘッドを下方
にそれぞれ配置して該被塗布部材の塗布面を下方に向
け、該被塗布部材と該塗布ヘッドの少なくともいずれか
一方を移動させるものであって、上記塗布ヘッドの少な
くとも上部に複数の対向部を備え、この複数の対向部の
対向面間を上下方向に指向する上記塗布液用の吐出スリ
ットとし、一の対向部の対向面に該塗布液が供給される
凹部を形成してこの凹部には該塗布液用の膨張可能な流
動制御手段を備えてなることを特徴としている。

【０００９】なお、リニアモータガイド部材と、このリ
ニアモータガイド部材に案内されて水平方向にスライド
するステージとを含み、このステージの裏面に上記被塗
布部材を着脱自在に支持させることが好ましい。また、
上記塗布ヘッドを上下動可能とすることが好ましい。ま
た、上記塗布ヘッドを、一対の対向部材と、この一対の
対向部材間に介在される隙間調整部材とから構成し、一
の対向部材の対向面に凹部を設け、上記隙間調整部材に
該凹部に対応する貫通口を設けるとともに、該隙間調整
部材の上部には該貫通口に連なる切欠を形成し、この切
欠を上記吐出スリットとすることが望ましい。さらに、
上記流動制御手段を、上記凹部に内蔵された膨張可能な
制御管と、この制御管の両端部にそれぞれ連結された一
対の膨張用流体流通管とから構成し、一の膨張用流体流
通管を閉そくすると良い。

【００１０】ここで、特許請求の範囲における「被塗布
部材」は、塗布液が塗布される一切の総称をいい、少な
くともマスクブランク、ガラス基板等の各種基板、又は
各種の枚葉部材が含まれる。この被塗布部材は、Ｘ方向
及び又はＹ方向に移動することが好ましいが、Ｚ方向に
移動するものでも良い。また、「塗布液」は、被塗布部
材にコーティングされる一切の液をいい、少なくともレ
ジスト、フォトレジスト、ＢＭレジスト、又は着色感材
等が含まれる。また、「塗布ヘッド」は、Ｚ方向に移動
することが好ましいが、Ｘ方向及び又はＹ方向に移動す
る構造に構成することもできる。また、「流動制御手
段」としては、流体の供給で膨らむ球状体、チューブ、
ダイヤフラムポンプ、又はこれらと均等な物が使用され
る。

【００１１】また、「塗布装置」は、主にレジスト塗布
装置として使用されるが、これ以外の用途にも広く応用
することが可能である。また、「リニアモータガイド部
材」、「隙間調整部材」、又は「制御管」は、単数複数
いずれでも良い。隙間調整部材としては、銅板や鉄板等
のシム等を使用することができる。また、制御管は、塗
布液の流動の制御に支障を来さないものであれば、その
材質、形状、又は長さをなんら問うものではない。ま
た、「膨張用流体」としては、自由な加圧や減圧に適す
るものであれば、各種の液体や気体を使用することがで
きる。さらに、制御管と一対の膨張用流体流通管とは、
複数の管からなるものでも良いし、単一の管からなるも
のでも良い。

【００１２】請求項１記載の発明によれば、流動制御手
段が膨らむと、凹部の塗布液が押し出されて複数の対向
部間の吐出スリットから塗布ヘッドの上部に供給され、
被塗布部材に対する塗布液の塗布が開始可能な状態とな
る。塗布液中における可動部分が流動制御手段だけなの
で、可動部分の減少を通じて塗布液がダストで汚染する
ことを抑制防止することができる。また、塗布液の供給
を外部ポンプで制御するのではなく、任意の膨張が可能
な流動制御手段で制御するので、ポンプや配管等の影響
を排除することができる。

【００１３】また、請求項２記載の発明によれば、ステ
ージがスライドすることにより、ステージにセットされ
た被塗布部材に対する塗布液の塗布が行われる。ステー
ジのスライド時にリニアモータガイド部材を使用するの
で、ステージの摩擦軽減、高スピード化、又は作業の迅
速化等が期待できる。また、請求項３記載の発明によれ
ば、被塗布部材の塗布面に対して塗布ヘッドが上昇した
り、下降することが可能になる。したがって、被塗布部
材の塗布面と塗布ヘッドとの間に適切なクリアランスを
形成することができる。また、請求項４記載の発明によ
れば、塗布液の特徴を考慮して隙間調整部材を選択し、
この隙間調整部材を一対の対向部材の間に介在すれば、
一対の対向部材間の隙間、及び吐出スリットの寸法を適
切な値に設定することができる。

【００１４】さらに、請求項５記載の発明によれば、膨
張用流体流通管から制御管に膨張用の流体が送られる
と、制御管が加圧されて膨らみ、凹部の塗布液が押し出
されて吐出スリットから塗布ヘッドの上部に供給される
とともに、液溜まりが形成される。この液溜まりの形成
により、塗布液の塗布が開始可能な状態になる。塗布液
の供給後は、制御管に膨張用の流体が閉じ込められ、塗
布液の減少分のみが補充される。液溜まりが形成される
と、この状態が一定に維持されたまま、ステージと塗布
ヘッドとが一定の相対速度で動き、被塗布部材の塗布面
に塗膜が形成される。塗布中における塗布液の供給は、
毛細管現象及び表面張力により、塗布液が凹部から吐出
スリットを上昇し、被塗布部材の塗布面に塗布された減
少分の塗布液が被塗布部材の表面張力により引き上げら
れることにより行われる。

【００１５】請求項５記載の発明においても、塗布液中
における可動部分が制御管だけなので、塗布液の汚染を
抑制防止することができるとともに、ポンプ等の影響を
除去することができる。また、液溜まりは、毛細管現象
及び表面張力により一定に維持されるので、被塗布部材
の塗布面に均一な塗布膜を形成することができる。さら
に、塗膜分しか使用しないようにすることができるの
で、塗布液の使用量の減少が期待できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。本実施形態における塗布装置、いわ
ゆるダイコータは、図１や図５に示すように、箱形の基
台１に一対のリニアモータガイド２、ステージ３、塗布
ヘッド７、及び流動制御手段１７がそれぞれ配設され、
ステージ３のガラス基板４に対して塗布ヘッド７からフ
ォトレジスト１１が塗布液として吐出される。

【００１７】一対のリニアモータガイド２は、図１に示
すように、基台１の表面の前後方向、換言すれば、長手
方向に敷設され、方形のステージ３を脚部材を介し往復
スライド可能に嵌合支持しており、この着脱自在のステ
ージ３の裏面には高品質のガラス基板４が塗布面（表
面）５を下向きにして着脱自在に吸着される。一対のリ
ニアモータガイド２間のほぼ中央部には塗布ヘッド７用
のスライダ６が昇降可能に設置され、このスライダ６が
図示しないＡＣサーボモータの駆動に伴うボールねじ部
材の回転に基づき、ガイド（図示せず）に案内されつつ
昇降する。スライダ６の側面にはガラス基板４の塗布面
位置を検出する検出センサ（図示せず）が取り付けられ
ている。

【００１８】なお、ガラス基板４の供給等には図示しな
いステージ反転機構やガラス基板４のサイズに対応した
ローダやアンローダ（図示せず）等が使用される。ま
た、検出センサとしては、接触式の電子マイクロメー
タ、非接触式のレーザ変位計、又は超音波厚さ計等が適
宜使用される。

【００１９】塗布ヘッド７は、図３ないし図５に示すよ
うに、僅かな隙間を介して相互に対向する一対のリップ
８、９と、この一対のリップ８、９間に介在配置される
シム１０とを備え、スライダ６に保持されている。一対
のリップ８、９の上部には接近方向に傾く傾斜面が形成
され、この傾斜面にはテフロン加工で溌水処理が施され
ている。この溌水処理により、接触角が上がり、フォト
レジスト１１の吐出時の液溜まり１２が上方に盛り上が
ることとなる。

【００２０】一のリップ９の対向面には図２に示すよう
に、ほぼ箱形のマニホールド１３が幅方向に穿設され、
このマニホールド１３の壁面の上部中央には直径２０ｍ
ｍの塗布液供給ホース１４が屈曲可能に接続されるとと
もに、この塗布液供給ホース１４が塗布ヘッド７の外部
の塗布液供給容器１５にフィルタを介して接続されてお
り、この塗布液供給容器１５から液面の圧力の釣り合い
で塗布ヘッド７のマニホールド１３にフォトレジスト１
１が供給充填される。塗布液供給容器１５は、その溶媒
が外気圧に等しい飽和蒸気中におかれ、乾燥防止が確保
されている。

【００２１】シム１０は、図２に示すように、マニホー
ルド１３の形に対応するよう基本的には中央部が貫通し
たほぼ凹字形の板状に形成され、一のリップ９の対向面
に着脱自在に装着されている。このシム１０の上部の両
自由端部は、それぞれ内方向に折曲形成されて方形の切
欠を区画形成し、この切欠が上下方向に指向するフォト
レジスト１１用の吐出スリット１６を形成している。こ
のように形成されたシム１０は、マニホールド１３を囲
み、一対のリップ８、９間の隙間、及び吐出スリット１
６の寸法を決定するよう作用する。

【００２２】なお、上記寸法値は塗布液の粘度により異
なるが、本実施形態においては、フォトレジスト１１の
粘度が１６ｃｐｓで、この場合の吐出スリット１６の幅
が３００μｍである。また、リップ８、９の上端面の長
さは、３００μｍ以下が好ましい。本実施形態では１５
０μｍである。

【００２３】流動制御手段１７は、図２ないし図５に示
すように、マニホールド１３の幅方向に水平に内蔵され
た膨張可能な塗布液吐出チューブ１８と、この塗布液吐
出チューブ１８の一端部にマニホールド１３を貫通して
一体的に接続されたエア流入管１９と、塗布液吐出チュ
ーブ１８の他端部にマニホールド１３を貫通して一体的
に接続されたエア流出管２０とを備えている。エア流入
管１９は、直径１０ｍｍに形成され、図示しない電磁弁
が取り付けられている。また、エア流出管２０は、直径
１０ｍｍに形成され、閉そくされている。このように構
成された流動制御手段１７は、３ｋｇ／ｃｍ²に加圧さ
れたエアがエア流入管１９から塗布液吐出チューブ１８
に圧送されると、塗布液吐出チューブ１８が僅かに膨張
し、マニホールド１３に貯えられたフォトレジスト１１
を押し出して吐出スリット１６から外部上方に吐出させ
る。

【００２４】上記構成において、フォトレジスト１１の
吐出量は、塗布ヘッド７の吐出スリット１６の間隔が狭
いので、１００ｍｍ幅のスリットで０．０１２ｃｃの微
量となる。よって、塗布ヘッド７の内部で吐出スリット
１６と同じ長さの塗布液吐出チューブ１８を使用した場
合、フォトレジスト１１は、直径１０ｍｍの塗布液吐出
チューブ１８が１０μｍ程度膨張すれば、吐出される。

【００２５】次に、塗布動作について説明する。ガラス
基板４の塗布面５に塗布形成膜２１を形成したい場合に
は、先ず、ガラス基板４の塗布面５と塗布ヘッド７との
間隔を検出センサが確認し、適切なクリアランス値（３
５０μｍ以下）が設定され、ガラス基板４下に対して塗
布ヘッド７が上昇接近する（図６参照）。

【００２６】次いで、電磁弁で３ｋｇ／ｃｍ²にエアが
加圧され、このエアがエア流入管１９から塗布液吐出チ
ューブ１８に圧送される。すると、塗布液吐出チューブ
１８が瞬間的に加圧されて僅かに膨張し、マニホールド
１３に貯えられたフォトレジスト１１が強制的に押し出
されて吐出スリット１６から塗布ヘッド７の上端部に吐
出されるとともに、塗布形成膜２１の形成に必要な液溜
まり１２が形成される（図７参照）。これらの吐出や液
溜まり１２の形成により、フォトレジスト１１の塗布が
開始される。フォトレジスト１１の吐出後は、電磁弁が
ＯＦＦされてエアを閉じ込めた状態とし、フォトレジス
ト１１の減少分のみが補充される。

【００２７】次いで、ガラス基板４の塗布面５と塗布ヘ
ッド７の上端部との間に液溜まり１２が一定に維持され
た状態のまま、ステージ３と塗布ヘッド７とが一定の相
対速度でスライドし、ガラス基板４の塗布面５に連続し
た塗布形成膜２１が徐々に形成される。本実施形態にお
いては、この場合の塗布の相対速度を１０ｍｍ／ｓｅｃ
としたが、このときの膜厚は約０．５μｍとなった。塗
布の相対速度は、上記値よりも速くすると膜厚が厚くな
り、遅くすると膜厚が薄くなる傾向がある。そこで、本
実施形態においては上記値とした。

【００２８】なお、塗布中におけるフォトレジスト１１
の吐出は、毛細管現象と表面張力とにより、フォトレジ
スト１１がマニホールド１３から吐出スリット１６を上
昇し、ガラス基板４の塗布面５に塗布された減少分のフ
ォトレジスト１１がガラス基板４の表面張力により自動
的に引き上げられることにより行われる（図８参照）。
また、膜厚は、塗布スピードにより制御される。

【００２９】こうして塗布形成膜２１の形成を終える位
置までステージ３がスライドしたら、塗布ヘッド７が下
降し、塗布が終了する。そしてその後、ステージ３から
ガラス基板４が外され、塗膜に乾燥が施されることによ
り、ガラス基板４に対する塗布形成膜２１の成膜が完成
する。

【００３０】上記構成によれば、従来例とは異なり、フ
ォトレジスト１１中における可動部分を塗布液吐出チュ
ーブ１８だけとしたので、フォトレジスト１１がダスト
で汚染することをきわめて有効に抑制防止することがで
きる。また、塗布作業の初期におけるフォトレジスト１
１の吐出を外部のポンプで制御するのではなく、任意の
膨張が可能な流動制御手段１７の塗布液吐出チューブ１
８で制御するので、ポンプや配管の影響をきわめて受け
にくくすることができる。したがって、微量のフォトレ
ジスト１１の吐出が可能になり、レスポンスを大幅に向
上させることが可能になる。

【００３１】また、ガラス基板４の塗布面５と塗布ヘッ
ド７の上端部との間における液溜まり１２は、毛細管現
象と表面張力とにより一定に維持されるので、塗布ヘッ
ド７の上端部に対してフォトレジスト１１を安定させて
供給することができるとともに、ガラス基板４の塗布面
５に均一な塗布形成膜２１を形成することができる。さ
らに、塗布膜分しか使用しないので、フォトレジスト１
１の使用量を最低量に減少させることが期待できる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように請求項１又は５記載の発明
によれば、塗布液の汚染を防止し、微量な塗布液をも容
易に制御することができるという効果がある。また、請
求項２記載の発明によれば、摩擦の軽減化や高速化を図
ることができ、これを通じて被塗布部材の汚染防止等が
期待できる。さらに、請求項４記載の発明によれば、一
対の対向部材の隙間や吐出スリットの寸法を簡単に調節
することができる。また、対向部材に吐出スリットを加
工する必要性がないので、対向部材の製造の簡素化や容
易化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る塗布装置の実施形態を示す全体斜
視図である。

【図２】本発明に係る塗布装置の実施形態におけるリッ
プを示す要部斜視図である。

【図３】本発明に係る塗布装置の実施形態における塗布
ヘッドを示す説明図である。

【図４】図３の断面側面図である。

【図５】本発明に係る塗布装置の実施形態を示す使用状
態説明図である。

【図６】本発明に係る塗布装置の実施形態における塗布
前の塗布ヘッドを示す側面図である。

【図７】本発明に係る塗布装置の実施形態における塗布
時の塗布ヘッドを示す側面図である。

【図８】本発明に係る塗布装置の実施形態における塗布
時の塗布ヘッドを示す側面図である。

【符号の説明】

１基台２リニアモータガイド（リニアモータガイド部
材）３ステージ４ガラス基板（被塗布部材）５塗布面６スライダ７塗布ヘッド８リップ（対向部材）９リップ（一の対向部材）１０シム（隙間調整部材）１１フォトレジスト（塗布液）１２液溜まり１３マニホールド（凹部）１４塗布液供給ホース１５塗布液供給容器１６吐出スリット１７流動制御手段１８塗布液吐出チューブ（制御管）１９エア流入管（膨張用流体流通管）２０エア流出管（一の膨張用流体流通管）２１塗布形成膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ０３Ｆ 7/16 Ｇ０３Ｆ 7/16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被塗布部材と、この被塗布部材の塗布面
に塗布液を供給する塗布ヘッドとを備え、上記被塗布部
材を上方に、上記塗布ヘッドを下方にそれぞれ配置して
該被塗布部材の塗布面を下方に向け、該被塗布部材と該
塗布ヘッドの少なくともいずれか一方を移動させる塗布
装置であって、上記塗布ヘッドの少なくとも上部に複数の対向部を備
え、この複数の対向部の対向面間を上下方向に指向する
上記塗布液用の吐出スリットとし、一の対向部の対向面
に該塗布液が供給される凹部を形成してこの凹部には該
塗布液用の膨張可能な流動制御手段を備えてなることを
特徴とする塗布装置。
【請求項２】リニアモータガイド部材と、このリニア
モータガイド部材に案内されて水平方向にスライドする
ステージとを含み、このステージの裏面に上記被塗布部
材を着脱自在に支持させた請求項１記載の塗布装置。
【請求項３】上記塗布ヘッドを上下動可能とした請求
項１又は２記載の塗布装置。
【請求項４】上記塗布ヘッドは、一対の対向部材と、
この一対の対向部材間に介在される隙間調整部材とを含
み、一の対向部材の対向面に凹部を設け、上記隙間調整部材
に該凹部に対応する貫通口を設けるとともに、該隙間調
整部材の上部には該貫通口に連なる切欠を形成し、この
切欠を上記吐出スリットとした請求項１ないし３記載の
塗布装置。
【請求項５】上記流動制御手段は、上記凹部に内蔵さ
れた膨張可能な制御管と、この制御管の両端部にそれぞ
れ連結された一対の膨張用流体流通管とを含み、一の膨
張用流体流通管を閉そくした請求項１ないし４記載の塗
布装置。