JPH11239755A - 流体塗布装置および流体塗布方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】矩形の基板上への「額縁」塗布を行うときの塗
布開始時と塗布完了時の塗布ムラを解消する。 【解決手段】 矩形平面状の塗布対象基板の塗布有効面
上に所定の塗布流体を流出して所望厚さの均一な塗膜を
形成するために、塗布有効面の短辺または長辺に略等し
い全長を有するスリット状の開口部を介して塗布流体を
流出させる塗布ヘッド１５と、塗布ヘッドを塗布有効面
に対して相対移動して所定の軌跡を確保する相対移動機
構と、基板Ｗを吸着保持する保持面を有する吸着盤３０
と、吸着盤３０上に保持された後の塗布有効面と面一と
なる平面部位３１ａを有するとともに、吸着盤３０の下
方部位への移動後に、高速回転により平面部位３１ａに
塗布された塗布流体を飛散させる矩形回転盤３１と、塗
布流体を回収する回収ケースとを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は流体塗布装置及びそ
の方法に係り、特にプラズマ、液晶ディスプレイ等の矩
形の平板状の塗布対象物（以下、主に基板Ｗと言う）上
にレジスト液、スラリー等の各種液状塗布液を均一な薄
膜状態で塗布する技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ディスプレイに用いられるガラス製の矩
形の平板状の基板上に、フォトレジスト液や絶縁材料、
はんだレジストなどの各種塗布流体を塗布する方法とし
ては、基板の中央部位にノズルから塗布液を滴下する
か、あるいはノズルを中央から外周方向に移動しつつ渦
巻き状の軌跡を描いた後に、基板を高速回転させ、回転
による遠心力の作用で滴下された塗布液を周囲に拡散す
ることで均一な薄膜を形成するスピンコート法が採用さ
れている。

【０００３】また、特に塗布対象が矩形形状の基板の場
合においては、基板の短辺に該当する幅寸法の全長を有
するスリット状の開口部を備える塗布ヘッドを用いて、
開口部から一定量の塗布液を吐出しつつ塗布ヘッド側も
しくは基板側を移動することで相対移動による均一な薄
膜を形成するスリットコート法が近年採用されている。

【０００４】さらにまた、回転体の一部を塗布液槽に浸
し、付着した一部を基板の塗布対象面へ転写するロール
コータ法も知られている。また、上記のスピンコート法
において上記のように構成される塗布ヘッドを併用した
ものも提案されている。

【０００５】上述したスリットコート法によれば、所望
の塗布面形成（例えば膜厚１．５μｍ±５％）に必要な
塗布機の吐出量を必要形成量の１．１倍以下に抑え、か
つ、塗布有効面外への流体付着を可能な限り少なくでき
るものである。しかしながら、この方法によれば一回の
移動塗布（一次塗布）のみで均一な薄膜を得るために、
吐出流体をスリット全長に亘り均一な膜厚で吐出するた
めの第１の条件と、スリット開口部から吐出した膜厚を
引き伸ばし均一な薄膜にするための第２の条件と、塗布
開始時と塗布終了時におけるカスレ、液ダレ、筋引きを
しないようにする第３の条件と、カスレ領域を最少化に
するための第４の条件全てを満足させることが必要とな
る。この結果、高度で熟練した制御知識と調整技術が要
求されている。

【０００６】例えば、従来のスリットコーター法によ
り、乾燥後におけるドライ膜厚１μｍ±５％の要求に対
して濡れ時におけるウェット膜厚６μｍの塗布を行おう
とすると、経験的にはスリット幅３０μｍ±１．５μｍ
の精度の塗布ヘッドを、塗布ヘッド先端と塗布対象面の
間隙を１００μｍ前後に設定し、一定の圧力でスリット
開口部から塗布流体を押し出し、所定の走行速度で塗布
ヘッド側もしくは基板側を移動させることで所望の均一
な厚さの乾燥後のドライ薄膜が得られることを出願人は
確認している。

【０００７】しかしながら、スリットコーター法で形成
した矩形塗布面の４端部の塗布膜厚みの内、特に塗布開
始時の厚みのばらつきは大きくなり、均一な薄膜を得る
までに相当の助走領域（塗布ムラ領域）を必要としてい
た。この領域は塗布有効面の外の無駄な領域であり、所
望の塗布有効面を得ようとしたときに、かなりの広さの
基板を用意しなければならなくなる。また、塗布ムラが
塗布有効面にまで及ぶと塗布不良として扱われることに
なるので、経済性、生産性の面から塗布ムラ領域の極小
化と安定化及び有効面外の面積極小化が大きな課題とな
っている。

【０００８】一方、スピンコート法の最大の長所は、簡
単な構造で所望の薄膜が高い精度で得られることであ
る。しかし、この方法は遠心力に依存しているので、塗
布液の消費量が所望の塗膜形成に使用される消費量の１
０倍から２０倍必要となる欠点がある。また、基板の塗
布対象面の全面へ付着されなかった余剰の塗布液は、飛
散してミスト粒となるので塗布有効面にゴミとなって付
着する問題がある。さらに、基板サイズの大型化に比例
して塗布膜の均一性は低下するので基板サイズには自ず
から限界があり、小型サイズの基板に限られている。

【０００９】ところで、上述のスリットコート法やロー
ルコート法によれば、スピンコート法の全面塗布との比
較において、１方向へ１回の移動塗布によることから塗
布液による塗布膜形成の必要量の１．４倍以下に抑える
ことが可能であり、かつまた矩形形状の基板の長辺で規
定される面積内に略矩形に収まるように塗布する「額
縁」塗布が可能となり、また大型サイズの基板にも対応
できるようになることが分かっている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなスリットコート法やロールコート法による「額縁」
塗布おいて、塗布開始線から完了線で規定される範囲を
全て所望の均一な厚さの塗布膜にすることは困難であ
る。特に、塗布膜の厚さムラは上記のように塗布開始時
において顕著に現われる結果、均一な塗布膜を形成する
までの塗布開始線からの距離がばらつくことになる。そ
こで、塗布開始線から塗布膜有効面までの距離を十分に
確保するなどしているが、その制御及び調整が困難とな
るので塗布膜有効面にまで厚さムラが引伸ばされる場合
や、塗布ムラの領域を予め考慮した基板サイズを用意す
る必要があるといった問題と、塗布開始部及び終了部の
最適条件出しに多くの時間と熟練を要するといった問題
があった。

【００１１】一方、従来のスピンコート法の塗布液の余
剰量を少なくする目的で、基板を水平に保持する回転自
在な基板保持部と水平方向に相対的に移動するスリット
状の開口部を設けた塗布機で、基板に塗布した後に、基
板を回転させることで薄膜を得る方法が特開平７−２８
４７１５に提案されている。しかし、この方法によれ
ば、遠心力で塗布液を対象面全面に拡散させ余剰液を飛
散させる従来のスピンコート法と基本的に何ら相違な
く、未だ液消費量は塗布膜形成量の３〜５倍の量を必要
とするものである。また、回転に伴い発生する飛散液が
塗布面に付着する問題を解消しておらず、かつまた基板
サイズの大型化を実現できないものである。

【００１２】したがって、本発明は上述した問題点に鑑
みてなされたものであり、矩形の基板上への「額縁」塗
布を行うときの塗布開始時と塗布完了時の塗布ムラを解
消することで、矩形の塗布対象面に対する塗布有効面の
比率を向上するようにして塗布有効面への所望厚さの均
一な塗膜を形成でき、かつ塗布有効面に塗布液の余剰分
が再付着しないようにして、高い塗布液の歩留まりと良
品率を達成でき、しかも大型サイズへの対応が実現で
き、熟練技術を要せずに短時間での条件出しを実現可能
にして、大量生産時における経済性と生産性の向上がで
きる流体塗布装置および流体塗布方法の提供を目的とし
ている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するために本発明によれば、 矩形平面状の
塗布対象基板の塗布有効面上に塗布流体を流出して所望
厚さの均一な塗膜を形成する流体塗布装置であって、装
置の基部となる本体と、前記塗布有効面の短辺または長
辺に略等しい全長を有するスリット状の開口部を介して
前記塗布流体を流出させる塗布ヘッドと、前記塗布ヘッ
ドを前記塗布有効面に対して昇降させるとともに所定間
隔を維持する軌跡を確保する昇降機構と、前記塗布ヘッ
ドを前記塗布有効面に対して相対移動する相対移動機構
とからなる塗布手段と、前記塗布対象基板を不動状態に
吸着保持する保持面を有する吸着盤と、前記吸着盤上に
保持された後の前記塗布有効面と面一となる平面部位を
有するとともに、前記吸着盤の下方部位に移動後に高速
回転により前記平面部位に塗布された塗布流体を飛散さ
せる矩形回転盤と、前記高速回転に伴い飛散する塗布流
体を回収する回収手段と、前記塗布手段と前記吸着盤と
前記矩形回転盤に接続されるとともに、前記相対移動に
ともなう塗布流体の流出の助走範囲が前記平面部位に、
また前記相対移動の安定速度範囲が前記塗布有効面とな
るように駆動制御する制御手段とを具備することを特徴
としている。

【００１４】また、前記矩形回転盤を、前記塗布手段の
塗布終了位置に増設することで、前記平面部位に塗布さ
れた塗布流体が高速回転に伴い飛散される塗布流体を回
収することを特徴としている。

【００１５】また、前記吸着盤を昇降駆動させる昇降部
と、前記保持面に穿設される複数の貫通孔と、該貫通孔
を通過する上下ピンと、該上下ピンを上下方向に駆動す
るピン昇降部とを設けてなり、前記吸着盤及び前記上下
ピンの昇降動作と塗布対象基板を搬送する搬送手段との
協動により前記塗布対象基板の受け渡しを行うことを特
徴としている。

【００１６】また、矩形平面状の塗布対象基板の塗布有
効面上に塗布流体を流出して所望厚さの均一な塗膜を形
成する流体塗布方法であって、前記塗布有効面の短辺ま
たは長辺に略等しい全長を有するスリット状の開口部を
介して前記塗布流体を流出させる塗布ヘッドを前記塗布
有効面に対して昇降させるとともに所定間隔を維持する
軌跡を確保しつつ前記塗布有効面に対して相対移動させ
る工程と、前記塗布対象基板を吸着保持する保持面を有
する吸着盤により不動状態に保持する工程と、前記吸着
盤上に保持された後の前記塗布有効面と面一となる平面
部位を有する矩形回転盤に、前記相対移動にともなう助
走範囲において塗布流体の流出を行う工程と、前記吸着
盤の下方部位に前記矩形回転盤を移動後に高速回転によ
り前記平面部位に塗布された塗布流体を飛散させるとと
もに、前記高速回転に伴い飛散する塗布流体を回収する
工程と、前記相対移動の安定速度範囲が前記塗布有効面
となるように駆動制御する工程とを具備することを特徴
としている。

【００１７】また、前記矩形回転盤を、前記塗布手段の
塗布終了位置においてさらに増設することで、前記平面
部位に塗布された塗布流体を飛散させ、かつ前記高速回
転に伴い飛散する塗布流体を回収する工程をさらに具備
することを特徴としている。

【００１８】そして、前記吸着盤を昇降駆動させる昇降
部と、前記保持面に穿設される複数の貫通孔と、該貫通
孔を通過する上下ピンと、該上下ピンを上下方向に駆動
するピン昇降部とを設けてなり、前記吸着盤及び前記上
下ピンの昇降動作と塗布対象基板を搬送する搬送手段と
の協動により、前記塗布対象基板の受け渡しを行うため
の工程とを具備することを特徴としている。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の各実施形態につい
て、添付図を参照して述べると、図１は、塗布ヘッドに
よる塗布を行う動作原理図であって、以下に述べる各実
施形態において有効面への塗布を行う様子を示したもの
である。

【００２０】本図において、塗布ヘッド１５は距離セン
サ１８が固定されており、基板Ｗの有効塗布面と、スリ
ット状の開口部１５ａとの間の距離を所定距離に維持す
る検出を行うようにしている。この塗布ヘッド１５を用
いて、矩形の基板Ｗの塗布開始位置である位置（Ｐ２）
において、常時略一直線になる塗布開始線を得ることが
でき、この塗布開始線からの膜厚が所定の均一膜を基板
Ｗの全面に渡り得ることができれば理想的な塗布ができ
る。このためには、塗布ヘッド１５に供給されるフォト
レジスト液や絶縁材料、はんだレジストなどの各種塗布
流体に常に一定の圧力を与えた圧力流体とし、不図示の
供給バルブを開閉することで圧力流体を塗布ヘッド１５
に安定供給し、塗布ヘッド１５内に貯留していた塗布流
体を矢印方向に相対移動しつつ押し出すようにすること
で位置（Ｐ３）までの定量吐出が実現できることにな
る。

【００２１】このように塗布開始線を一直線で同じ位置
となるように再現性を持たせ、しかも開始線から位置
（Ｐ３）までの間で等厚の塗布を行うためには、塗布ヘ
ッド１５内に貯留した塗布液の待機レベルが常に一定の
位置となっており、かつまた塗布開始線における相対移
動の走行速度は所定の一定速度に到達していなければな
らない。

【００２２】また、図示のように塗布終了線の手前側と
なる、適当な位置（Ｐ３）で流体供給バルブを閉じるこ
とで、塗布ヘッド１５への塗布流体の供給を止め、塗布
ヘッド１５の残圧にて吐出される量により塗布を行うよ
うにし、この後に、位置（Ｐ４）で示す位置に塗布ヘッ
ド１５が到着するとこれを上昇させる。そして、これと
略同時に、塗布ヘッドに設けたサックバック機構を働か
せることで、塗布ヘッド先端部と塗布した液切りとヘッ
ド先端部に付着した液をスリット内に一定量（一定時
間）引き込み位置（Ｐ５）で塗布動作を完了することが
考えられる。

【００２３】しかしながら、図示のように塗布ヘッドが
吐出直前の待機状態となっている位置（Ｐ１）では、最
初にその塗布液の水位はスリット先端部から距離ｂ（２
〜３ｍｍ）程スリット内に破線図示の位置まで引き込み
塗布液の揮発を抑えるようにしている。このために、こ
の待機状態から圧力が加わった塗布流体が塗布ヘッド１
５に供給されるとスリット先端に微少な半球状（半径数
百μｍ）の液玉が図示のように一直線に連なるように形
成される。 そして、図１の位置（Ｐ１）において、待
機した塗布ヘッド１５は、供給バルブが開放されると同
時に加速走行され、これと略同時に塗布対象面と塗布ヘ
ッド先端の距離を所定の設定値にすべく下降を始める。
その後、塗布ヘッドが位置（Ｐ２）に到達するときは走
行速度は均一塗膜を得るための塗布速度に到達してお
り、ヘッド先端に液玉を形成しつつ、位置（Ｐ２）点で
液玉を基板Ｗ上に接地させ、等速塗布動作を行うように
しているが、この塗布直前の塗布ヘッド先端部の液状態
のままで基板Ｗに接地させると塗布開始線からの塗布膜
の再現性（品質）が大きく左右されることになる。

【００２４】すなわち、液玉が十分に生長する前に接地
させて塗布ヘッド１５を走行させると、図２（ａ）に図
示のように、基板Ｗの縁部からの距離ｋ２からの塗布開
始線から始まるカスレＴＢが塗布開始線から距離ｋ１の
範囲で発生してしまい、塗布有効面にまで到達すること
にもなる。また、液玉が生長し過ぎると、図２（ｂ）に
図示のように厚塗り部ＴＡがまだら状に発生してしまう
ので、塗布ムラとなり、塗布有効面に達する場合もある
ことから、その前で完全に解消するように調整する必要
がある。

【００２５】再度、図１において、塗布終了の位置（Ｐ
３）では、塗布完了時において基板Ｗに塗布した塗布液
と塗布ヘッド内の塗布液の互いの引っ張り合いによって
その状態がその都度変化することから、塗布終了時にお
ける再現性を高めることは極めて困難となり、塗布開始
と略同様のカスレ、過剰塗布が発生する不安定領域とな
ってしまう。

【００２６】そこで、従来は基板Ｗと塗布ヘッド１５の
間の相対移動速度（塗布走行速度）を極端に遅くするこ
とで、上述の不安定領域を狭めるなどして対応してい
る。しかし、このようにすると設備業者にとっては毎回
変化する塗布液（粘性）や生産仕様（生産タクトや塗布
膜厚み）にその都度対応しなければならず、設備計画時
において、要求通りの品質を容易には確保出来なくな
る。すなわち、従来は、塗布時の走行速度を極力遅く設
定（例えば２０ｍｍ／ｓｅｃ）することで図２に示す塗
布有効面外の距離ｋ１の範囲の極小化を図っているが、
対象基板Ｗの大型化（走行距離で約２倍増となる）と生
産性向上（生産タクト５０％向上が要求される）の要求
に応えるためには、少なくとも４〜５倍以上の速度が必
要になっている。したがって、現状のままでの速度アッ
プは距離ｋ１を増長させるばかりで対応できない問題が
ある。

【００２７】そこで、塗布ヘッドの動作を図３の動作原
理図に示すように行うことで、距離ｋ１とは無関係とな
るように塗布を行うことに着目した。具体的には、塗布
流体が十分な流動性を有する状態は、塗布ヘッドから吐
出された直後であることに着目してなされたものであ
り、塗布開始後に下方に移動し矩形回転盤を高速回転す
ることで平面部位に付着した塗布分を瞬時に外周方向に
飛散させることを基本動作としている。

【００２８】図３において、塗布有効面は図示のように
設定されており、塗布開始部の塗布膜の盛上り部は、塗
布ヘッド１５への液供給バルブ解放後の時点ｇ1後に塗
布液がスリット先端から吐出されて基板に付着したこと
を示しており、このとき走行を開始し、時点ｇ2で最高
速度（塗布速度）に達するようにする。この間の液吐出
の量は一定であるために速度が遅い分、開始点では盛上
り膜厚ｔ２となるが、その後速度上昇にともない徐々に
薄くなり最高速度（時点ｇ2）に達する。この膜厚ｔ２
となる部分を、テフロンコート処理などにより撥水性を
高めるようにした平面部位３１ａを設けた矩形回転盤３
１上に塗布し、その後、矩形回転盤３１を後述のように
基板Ｗの下方に移動させて高速回転により飛散及び回収
するようにして距離ｋ１とは無関係となる塗布を行うも
のである。

【００２９】この後に、吸着盤３０により吸着保持され
ている基板Ｗ上に対して時点ｇ3と時点ｇ4の間で安定速
度による吐出により膜厚ｔ１の均一膜を形成する。この
とき膜厚ｔ１は速度調整次第で自在に所望の適当な薄膜
にできることになる。

【００３０】このようにして、塗布有効面上への均一塗
布が終了する時点ｇ4から減速を始め、時点ｇ5で供給バ
ルブを閉じ、時点ｇ6で走行を停止させるが、このと
き、塗布開始部における盛り上がり状態の塗布膜と同じ
ような塗布膜を平面部位３１ａを設けた矩形回転盤３１
上において塗布するようにし、その後、基板Ｗの下方に
移動させて高速回転により飛散及び回収する。

【００３１】このようにすることで不安定領域の塗布分
は積極的に回収するとともに、時点ｇ３とｇ４の間にお
いては、走行速度、吐出速度が所定の一定値となるよう
に塗布するようにして極めて高い再現性での塗布が可能
となる。

【００３２】図４は、図３の動作原理図に基づく流体塗
布装置の要部を示した平面図（ａ）、正面図（ｂ）であ
って、平面部位３１ａを設けた矩形回転盤３１と基板Ｗ
を吸着保持する吸着盤３０との間の相関関係を示したも
のである。本図において、既に説明済みの構成部品につ
いては同様の符号を附して説明を割愛すると、矩形回転
盤３１の重心部または重心部に近い個所には図４（ａ）
において破線で示されたスプライン軸体よりなるスプラ
イン主軸４０が固定されており、このスプライン主軸４
０を回転軸として図４（ｂ）に図示のように高速回転す
るように構成されている。

【００３３】また、矩形回転盤３１には平面部位３１ａ
から基板Ｗの厚さ分より下方に下がる位置において段部
３１ｃが形成されており、図４（ｂ）において上方に位
置するときに、この段部３１ｃが基板Ｗの下方に潜入す
るようにしている。この構成において、矩形回転盤３１
が図中の実線図示の位置に上昇したときに、この延設部
３１ｂが吸着盤３０の下方縁部に位置することで、相対
位置関係が図４（ａ）に示されるようにして、図中の一
点鎖線で図示の塗布ヘッド１５が矢印方向に相対移動し
つつ流体を吐出するときに、矩形回転盤３１の平面部位
３１ａに最初に塗布を行い、基板Ｗの縁部と矩形回転盤
３１の間で形成される間隙を通過し、基板Ｗ上の塗布有
効面上への厚さｔ１の均一な塗布を行えるようにしてい
る。

【００３４】一方、同じ符号で示した塗布終了部に設け
られる矩形回転盤３１も、概ね塗布開始部に設けられる
ものと同じものであり、図示のように対向して設けられ
ており、塗布終了時において不安定領域に塗布される厚
さｔ２の塗布流体の塗布を行うように構成されている。
次に、図５（ａ）は図４の平面図であり、上記の矩形
回転盤３１の回りに設けられる回収ケース３３と、基板
Ｗの出し入れを行うために上下に駆動される上下ピン６
１とともに示している。また、図５（ｂ）は、要部を破
断して示した正面図であって、塗布ヘッド１５の相対移
動の軌跡を示した矢印とともに図示した図である。

【００３５】本図において、既に説明済みの構成部品に
ついては同様の符号を附して説明を割愛して矩形回転盤
３１を実線と破線とで示される位置に昇降機能と回転機
能について述べる。矩形回転盤３１に固定されるスプラ
イン主軸４０は、図中のハッチングで示される基部６に
設けた２個のスプライン軸受４１により回動自在に支持
されるとともに、モータ７２から回転駆動力を得るよう
にして回収ケース３３内において高速回転するように構
成されている。このために、下方のスプライン軸受４１
のインナーレースには歯付プーリ５６が固定されてお
り、モータ７２の回転軸に固定される歯付プーリ５４と
の間に張設される歯付ベルト５５によりスプライン主軸
４０を矢印方向に高速回転駆動できるようにし、かつ主
軸４０の長手方向における移動を可能にしている。

【００３６】一方、このスプライン主軸４０の下方に
は、ベアリング５１を内蔵したプラケット５０が連結さ
れており、このブラケット５０に内蔵されるボールネジ
ナット４９に歯合するボールネジ４８が基部６に固定さ
れるモータ７１の回動に伴い所定方向に回転駆動される
ことにより、ブラケット５０を上下方向に駆動する結
果、ベアリング５１を介して上下方向の駆動力がスプラ
イン主軸４０に伝達され、矩形回転盤３１が破線と実線
図示の位置に移動されるように構成されている。また、
基部６には回収ケース３３が固定されており、矩形回転
盤３１がモータ７２により高速回転するときに平面部位
３１ａ上に塗布された不安定領域の塗布分を遠心力によ
り飛散させることで、回収するようにしている。

【００３７】また、上下ピン６１は不図示のエアシリン
ダにより吸着盤３０に穿設された貫通孔を介して上下方
向に駆動されて、基板Ｗを出し入れする。尚、図５にお
いて、上記の時点ｇ４までの塗布が終了した後に、塗布
ヘッド１５を上昇することで矩形回転盤３１は塗布開始
側のみ配設すれば良くなる。

【００３８】続いて、図６は別構成の流体塗布装置の平
面図（ａ）、正面図（ｂ）であって、既に説明済みの構
成部品については同様の符号を附して説明を割愛する
と、図示のように基板Ｗの塗布終了側にも、上記の矩形
回転盤３１を配設した場合を示したものである。この場
合には、上記の時点ｇ４までの塗布が終了した後に、塗
布ヘッド１５を急激にしなくともよくなるので、塗布ヘ
ッドの相対移動制御が簡単に行え、かつ上記のサックバ
ルブによる供給後の余剰塗布塗料の回収精度が低い場合
にも対応できるようになる。

【００３９】ここで、塗布終了部の膜状態は、減速タイ
ミング、バルブ閉タイミング、減速度をパラメーターに
した実験を繰り返すことにより容易に所望する状態に設
定することができるので、これらを予め記憶すること
で、必要なときに再現できるようになるので出荷時に機
種毎に設定することができる。

【００４０】以上のように、スリット状の開口部１５ａ
を有する塗布ヘッド１５を用い、矩形基板Ｗの塗布有効
面には所望の厚さの薄膜の均一の塗布を行うことで、塗
布条件出しが極めて容易になるとともに、不安定領域の
厚塗り部（厚さｔ２）については遠心力により拡散でき
ることが可能であることから、大型サイズの矩形の基板
に均一な薄膜塗布面を短時間で得ることが可能となる。
また、厚塗り部の領域と量を自在に設定制御でき、省液
塗布を実現でき、さらに回収することができるので飛散
のない省液省塵塗布を実現できる。

【００４１】さらに、後述する洗浄液注入手段を設ける
ことで、微量な余剰液で汚損した流路を自動洗浄するこ
とが可能となる。また、超音波洗浄機を塗布装置に設け
ることで、塗布ヘッドの自動洗浄を可能となるので、生
産性向上の原因であった飛散液から発生するミスト、及
びゴミ（汚積物）の発生を抑制し、歩留まりを向上させ
ることができる。また、自動洗浄を行えるようにしたこ
とで、塗布ヘッドや回転盤の分解掃除等を必要とせず、
生産段取りに要する時間を短縮でき、大型基板を大量に
かつ経済的に生産することを可能とする省液高品質塗布
方法および塗布装置を実現できる。

【００４２】図７は、図５及び図６で述べた流体塗布装
置の動作説明フローチャートである。本図において、図
５に示した構成で代表して、基板Ｗ上への塗布を行う塗
布動作を説明する。

【００４３】装置の起動後に準備が整うと、ステップＳ
１において、基板Ｗが不図示の搬送装置により、図中の
矢印Ｙ１方向に搬入されることで吸着盤３０上に搬送さ
れる。これに続き、ステップＳ２では吸着盤３０の上下
ピン６１は上限に位置するようにエアシリンダが駆動さ
れ、さらに搬送装置のアームが降下されることで、上限
高さにある上下ピン６１上に基板Ｗが移載され、移載ア
ーム下限で、干渉しない位置に待避する。この時、不図
示の基板縁部位置決め装置が作動して、図５に図示のよ
うに所定位置への位置決めを行う。

【００４４】ステップＳ３では、吸着盤３０への負圧が
供給されて基板Ｗを吸着盤３０上において不動状態にす
る。その後、ステップＳ４に進み、塗布ヘッド１５が下
降され、続くステップＳ５において塗布ヘッドが移動さ
れ、これに備えた複数の距離センサー１８で基板表面と
の距離を複数個所測定を行う。

【００４５】この後に、ステップＳ６において、モータ
７１が起動されて、実線図示の位置に待機している矩形
回転盤３1を破線図示の位置に上昇させることで、図４
に図示のように平面部位３１ａと基板Ｗの塗布有効面と
が同じレベルになるようにする。これに前後して、案内
ピン８０が吸着盤３０の案内穴部３０ｃに潜入すること
で、矩形回転盤３１の回転方向を規制する。

【００４６】次に、ステップＳ７では、塗布ヘッド１５
を下降させ、ステップＳ８において、塗布ヘッドの開口
部１５ａと基板Ｗの表面との間の間隙を設定して塗布開
始位置に移動させる。 これに続き、ステップＳ９で
は、上記の軌跡に沿うように塗布ヘッド１５が相対移動
されつつ塗布が開始されて、ステップＳ１０において塗
布ヘッド１５が時点ｇ４の終了位置であることが判断さ
れるまで塗布流体の供給を行い塗布を行う。

【００４７】そして、ステップＳ１１において、走行終
点直前で塗布ヘッド１５内への液供給を止め（供給バル
ブ閉）塗布ヘッド内の残圧を利用し塗布を行う。以上で
塗布有効面への均一塗布が終了する。この終点で塗布ヘ
ッド１５に設けたサックバック機構（液吸引機構：不図
示）を働かせる。このとき、サックバック機構は、塗布
液と塗布ヘッド内の液切りと、塗布ヘッド先端に付着し
た液をスリット内に引き込むことを目的とし、引き込ん
だ液位置がほぼ一定の位置（先端から２ｍｍ前後）にな
るように引き込み量や時間管理を行い、また先端部には
テフロンコーティング等が行なわれており、液が表面張
力の作用とあいまって開口部の内部に引き込まれること
を助けている。

【００４８】この後に、ステップＳ１２において吸着盤
３０の上下ピン６１を上昇させ、ステップＳ１３で搬送
装置のアームが進入することで基板Ｗを移載し基板を脱
荷する。

【００４９】一方、ステップＳ９からはステップＳ１４
に分岐しており、図４に示す時点ｇにまで塗布ヘッド１
５が相対移動することにより、矩形回転盤３１の平面部
位３１ａ上において、不安定領域の開始塗布が行われる
と、ステップＳ１４に進み、モータ７１の回転駆動が行
われて、スプライン軸体４０が下方に移動されて、図５
（ｂ）において実線図示の位置に移動される。この後
に、ステップＳ１５において、モータ７２が高速回転さ
れて、開始部分の塗料であって、十分に硬化が進行して
いない状態の塗料が遠心力の作用により、外側に飛散さ
れて、回収ケース３３により回収される。

【００５０】その後、ステップＳ１６において、矩形回
転盤３1が停止され、図５（ａ）において実線図示の位
置に上昇することで待機する。以上説明の一連動作を繰
返し実行することで、連続塗布を行えるようになる。

【００５１】ここで、塗布ヘッド１５内に所定の量の塗
布液が貯留され塗布開始位置にあり、基板との距離が所
定の間隙にあるとき、液供給バルブを開放し一定圧力の
流体をヘッド内に供給すると貯留されていたヘッド内の
液はスリット先端から吐出され、その後走行を開始する
ようにしている。

【００５２】また、複数の上下ピン６１を固定した構造
にすると、上下ピンを回転円盤より上方に適当な位置ま
で突き出すように回転盤を下降させると、基板移載を行
う搬送装置の着脱アームが下降し、基板を上下上に着荷
させ、着脱アームを干渉しない位置に待避させることが
できる。

【００５３】以上のように、不安定領域に塗布される塗
料を積極的に回収するが、有効面に塗布される塗料は所
定の厚さで塗布を行い、その後乾燥することで均一な塗
膜を得ることが可能となる。

【００５４】尚、図７のフローチャートでは、塗布終了
時点ｇ５、ｇ６において矩形回転盤３１上に塗布される
塗料の回収については、省略してあるが、開始時点と略
同様に回収される。

【００５５】さらに、図８は流体塗布装置の概略構成を
示した外観斜視図であって、流体塗布装置１は、基部６
上から上方に延設される基部側壁７を図示のように固定
して十分な剛性を備えるように構成される一方で、塗布
ヘッド１５は固定されており、基板Ｗ側を相対移動する
ように構成した場合を図示したものである。

【００５６】本図において、既に説明済みの構成部品に
ついては同様の符号を附して説明を割愛すると、この流
体塗布装置１の左奥側となる下流側と右手前側となる上
流側には、二点鎖線で示される下流側の搬送装置２と不
図示の上流側の搬送装置が夫々配設されており、搬送装
置２、３に設けられて昇降と潜入後退動作を行うアーム
４により、基板Ｗのワークを１個毎に装置１に対して供
給及び排出するようにしている。また、この搬送装置は
ガイドレール９９上を自走するようにして、１機で出し
入れを行うようにもできる。

【００５７】この装置１には、後述するモータＭ１〜Ｍ
２と各種センサ類、アクチエータ類及びバルブ類が備え
られているが、これらは全て制御部８に接続され、この
制御部８からの指示により動作する駆動制御部９からの
指示により、操作部１０からの操作状態に基づき所定駆
動されるように構成されている。

【００５８】次に、上記のような軌跡で塗布を行うため
の塗布ヘッド１５は、スリット開口部を下方にして、キ
ャリッジ１２から延設される延設部位１２ａの側面に固
定されており、図９の動作説明図において、図示のよう
に矢印Ｚ２方向の上下方向に駆動される。このために、
キャリッジ１２は上記の基部側壁７の略中央部位から上
方に延設された起立部１１に設けられた不図示のガイド
レールにより上下方向に移動するように案内される。

【００５９】一方で、このキャリッジ１２に固定された
ボールネジナット１３が上記起立部１１の上端に固定さ
れたモータＭ１の出力軸に固定されたボールネジ１４に
螺合するようにすることで、モータＭ１の正逆方向の回
転駆動に伴い１２を上下駆動することにより、塗布ヘッ
ド１５を上下方向に駆動するように構成されている。こ
のモータＭ１及び後述するモータは基板Ｗへのダメージ
を避けるために、サーボモーター等を使用した加減速
度、位置決めを自在にするために数値制御が行なわれ
る。

【００６０】また、塗布ヘッド１５には塗布液を所定圧
で供給する供給口１６と、サックバルブに接続される排
出口１７が配管されており、上記の所定タイミングで塗
布を行う。さらに、キャリッジ１２の延設部１２ａには
基板からの距離を２点で測定する距離センサ１８が固定
されている。

【００６１】一方、吸着盤３０と矩形回転盤３１は往復
機構２０に搭載されており、その構成は、上記の基部側
壁７の内側において図示のように固定される一対のガイ
ドレール２２により図７の矢印Ｘ方向（図９）に往復す
るように移動案内されるキャリッジ２１と、このキャリ
ッジ２１の底面に固定される不図示のボールナットに歯
合するボールネジ２３と、このボールネジ２３の一端側
を出力軸に固定するとともにブラケット２５を介して基
部側壁７に固定されるモータＭ２と、ボールネジ２３の
他端を回転自在に保持する軸受部材２４とから構成され
ており、モータＭ２を正逆方向に駆動することで、キャ
ジッジ２１を往復駆動する。吸着盤３０には、基板Ｗを
吸着保持するための負圧を供給するための不図示の負圧
供給管が接続されている。

【００６２】以上の構成において、基板Ｗは、図８にお
ける上流側の搬送装置のアーム４に載置された状態で塗
布面を上にして搬送されて吸着盤３０に不動状態で保持
された後に、図９の矢印Ｘ方向に移動されつつ、塗布が
行われる。その後、下流側の搬送装置２のアーム４で取
り出される。また、矩形回転盤３１は、矢印Ｚ３方向に
降下後に、矢印Ｒ１方向に高速回転されることで、回収
ケースに飛散させ、不図示の回収装置で液を回収する。

【００６３】以上説明した装置によれば、特に矩形の大
型基板への所定塗膜を形成するための装置を簡単な構造
にすることができ、かつまた所望の薄膜が高い精度で得
られるとともに、余剰な塗布流体は塗布ヘッドの相対移
動速度が安定しない助走範囲（開始、終了時）への塗布
でよいことから、高価かつ再利用不可である塗布流体の
無駄を大幅に削減できることになる。余剰となる塗布液
は、従前のスリットコータの１０分の１以下となる。

【００６４】また、従前のような定期的な洗浄を不要に
できるので生産タクト時間を大幅に短縮できるととも
に、大量の洗浄液や不要となり廃棄処分される塗布液の
処理用の付帯設備が不要となることから、その産業上の
寄与乃至経済的効果は計り知れないものがある。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
特に塗布開始と終了のときにおける塗布ムラの影響を解
消することで、塗布対象面に対する塗布有効面の比率を
向上させ、塗布有効面に塗布液の余剰分が再付着しない
ようにして、高い塗布液の歩留まりと良品率を達成で
き、しかも大型サイズへの対応ができる流体塗布装置お
よび流体塗布方法を提供できる。

【００６６】

【図面の簡単な説明】

【図１】塗布ヘッド１５による塗布動作の原理説明図で
ある。

【図２】塗布開始状態を示す平面図である。

【図３】塗布状態を示す状態図である。

【図４】流体塗布装置の要部を示す平面図（ａ）、正面
図（ｂ）である。

【図５】流体塗布装置の要部機構を示す平面図（ａ）、
正面図（ｂ）である。

【図６】流体塗布装置の要部機構を示す平面図（ａ）、
正面図（ｂ）である。

【図７】流体塗布装置の動作説明のフローチャートであ
る。

【図８】流体塗布装置の全体構成を示す外観斜視図であ
る。

【図９】流体塗布装置の動作説明を示す外観斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ 流体塗布装置、 ２ 下流搬送装置、 ３ 上流搬送装置、 ４ アーム、 ６ 基部、 ８ 制御部、 １２ キャリッジ、 １５ 塗布ヘッド、 １８ 距離センサ、 ２１ キャリッジ、 ３０ 吸着盤、 ３１ 矩形回転盤、 ４０ スプライン主軸、 ４１ スプライン軸受、 ６１ 上下ピン、 ７１ モータ、 ７２ モータ、 Ｗ 基板

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 矩形平面状の塗布対象基板の塗布有効面
   上に所定の塗布流体を流出して所望厚さの均一な塗膜を
   形成する流体塗布装置であって、 装置の基部となる本体と、 前記塗布有効面の短辺または長辺に略等しい全長を有す
   るスリット状の開口部を介して前記塗布流体を流出させ
   る塗布ヘッドと、前記塗布ヘッドを前記塗布有効面に対
   して昇降させるとともに所定間隔を維持する昇降機構
   と、前記塗布ヘッドを前記塗布有効面に対して相対移動
   して所定の軌跡を確保する相対移動機構とからなる塗布
   手段と、 前記塗布対象基板を不動状態に吸着保持する保持面を有
   する吸着盤と前記吸着盤上に保持された後の前記塗布有
   効面と面一となる平面部位を有するとともに、前記吸着
   盤の下方部位への移動後に、高速回転により前記平面部
   位に塗布された塗布流体を飛散させる矩形回転盤と、 前記高速回転に伴い飛散する塗布流体を回収する回収手
   段と、 前記塗布手段と前記吸着盤と前記矩形回転盤に接続され
   るとともに、前記相対移動にともなう塗布流体の流出の
   助走範囲が前記平面部位に、また安定速度範囲が前記塗
   布有効面となるように駆動制御する制御手段とを具備す
   ることを特徴とする流体塗布装置。
2. 【請求項２】 前記矩形回転盤を、前記塗布手段の塗布
   終了位置に増設し、前記平面部位に塗布された塗布流体
   が前記高速回転に伴い飛散される塗布流体を回収するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の流体塗布装置。
3. 【請求項３】 前記吸着盤を昇降駆動させる昇降部と、
   前記保持面に穿設される複数の貫通孔と、該貫通孔を通
   過する上下ピンと、該上下ピンを上下方向に駆動するピ
   ン昇降部とを設けてなり、 前記吸着盤及び前記上下ピンの昇降動作と塗布対象基板
   を搬送する搬送手段との協動により前記塗布対象基板の
   受け渡しを行うことを特徴とする請求項１または請求項
   ２のいずれかに記載の流体塗布装置。
4. 【請求項４】 矩形平面状の塗布対象基板の塗布有効面
   上に塗布流体を流出して所望厚さの均一な塗膜を形成す
   る流体塗布方法であって、 前記塗布有効面の短辺または長辺に略等しい全長を有す
   るスリット状の開口部を介して前記塗布流体を流出させ
   る塗布ヘッドを、前記塗布有効面に対して昇降させると
   ともに、所定間隔を維持する軌跡を確保しつつ前記塗布
   有効面に対して相対移動させる工程と、 前記塗布対象基板を吸着保持する保持面を有する吸着盤
   により不動状態に保持する工程と、 前記吸着盤上に保持された後の前記塗布有効面と面一と
   なる平面部位を有する矩形回転盤に、前記相対移動にと
   もなう助走範囲において塗布流体の流出を行う工程と、 前記吸着盤の下方部位に前記矩形回転盤を移動後に高速
   回転により前記平面部位に塗布された塗布流体を飛散さ
   せるとともに、前記高速回転に伴い飛散する塗布流体を
   回収する工程と、 前記相対移動の安定速度範囲が前記塗布有効面となるよ
   うに駆動制御する工程とを具備することを特徴とする流
   体塗布方法。
5. 【請求項５】 前記矩形回転盤を、前記塗布手段の塗布
   終了位置に増設し、前記平面部位に塗布された塗布流体
   が前記高速回転に伴い飛散される塗布流体を回収する工
   程をさらに具備することを特徴とする請求項４に記載の
   流体塗布方法。
6. 【請求項６】 前記吸着盤を昇降駆動させる昇降部と、
   前記保持面に穿設される複数の貫通孔と、該貫通孔を通
   過する上下ピンと、該上下ピンを上下方向に駆動するピ
   ン昇降部とを設けてなり、 前記吸着盤及び前記上下ピンの昇降動作と塗布対象基板
   を搬送する搬送手段との協動により前記塗布対象基板の
   受け渡しを行う工程とを具備することを特徴とする請求
   項４または請求項５のいずれかに記載の流体塗布方法。