TWI541075B - Coating apparatus and coating method - Google Patents

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TWI541075B TW100144300A TW100144300A TWI541075B TW I541075 B TWI541075 B TW I541075B TW 100144300 A TW100144300 A TW 100144300A TW 100144300 A TW100144300 A TW 100144300A TW I541075 B TWI541075 B TW I541075B
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Toyokazu Kugii
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Description

塗佈裝置及塗佈方法
本發明是關於在基板(substrate)上塗佈塗佈液，在基板上形成薄膜之塗佈裝置及塗佈方法。
從以前就已知藉由由與基板相對地移動的開縫噴嘴(slit nozzle)吐出塗佈液而將塗佈液塗佈於基板上，形成薄膜的技術。該塗佈技術在以液晶等的平面面板顯示器(flat panel display)為首的許多領域中被活用。在該塗佈技術中為了由開縫噴嘴在前述移動中持續吐出塗佈液，需在開縫噴嘴與基板間形成由塗佈液形成的液珠(bead)，為了一邊使基板與開縫噴嘴相對地移動，一邊維持液珠，需將基板與開縫噴嘴的間隔狹窄地設定於例如100~200μm左右。
但是，雖然塗佈前的基板被清洗(cleaning)過，但是微粒(particle)等的異物並未被完全除去。若在異物存在的狀態下進行塗佈，則因異物本身或異物之潛入基板下而使開縫噴嘴與異物或基板碰撞，如此會發生基板或開縫噴嘴的損傷或塗佈液的供給被中斷等的問題。為了防止該問題，如專利文獻1般在塗佈前透過包含雷射光束(laser beam)的各種手段(means)檢測異物的技術被提出。
該異物檢測技術尤其是其中利用雷射光束的技術在檢測精度(detection accuracy)及裝置的緻密化 (compactification)上有效，但近年來由於大型液晶電視的增加等使基板尺寸增加而至塗佈寬超過2m者成為主流，在這種需以雷射光束投射長距離的狀況下會發生各種問題。該等問題之一可舉出因干擾(disturbance)造成的檢測精度的降低。基本上如前述般因塗佈裝置會受到由異物造成的障礙，故為了在生產線上保持塗佈裝置及其周邊的潔淨，進行由天花板等供給潔淨空氣(clean air)排除異物之對應。因該潔淨空氣不會滯留而是在流動，故發生由於其流動而造成照射雷射光束散射(scatter)等的干擾，由於該干擾而造成檢測精度降低的情況。包含前述問題針對因干擾造成異物檢測精度降低的問題如專利文獻2所示，遍及光軸(optical axis)全長設置蓋子(cover)的對策被提出。但是，製作輕量且剛性高的長條蓋子很困難，相反地雖有剛性但重量也大的蓋子會給予塗佈裝置多餘的負載，成為使塗佈精度失準的原因。
[專利文獻1]日本國特許第4325084號公報
[專利文獻2]日本國特許第4562190號公報
本發明是為了克服前述問題點所進行的創作，其目的為提供一種為了基板上的異物檢測，即使以超過2m的距離照射雷射光束，也能防止因周圍的氣流造成的雷射光束的擾動(turbulence)等的干擾而使檢測精度降低，具有輕量且加工性優良的遮蔽裝置之塗佈裝置及塗佈方法。
為了解決上述課題，本發明的塗佈裝置至少包含：藉由與片狀基板相對地移動而掃描基板，藉由吐出塗佈液於基板表面而在基板表面形成塗佈膜之吐出裝置；配置於前述吐出裝置的前述掃瞄方向上游側，檢測基板上的異物之檢測裝置，其特徵為：前述檢測裝置包含：與基板表面平行地照射雷射光束之投光裝置；接收前述被投射的雷射光束之受光裝置；遮蔽至少剛由前述投光裝置投射後的雷射光束的氣流之遮蔽裝置，前述遮蔽裝置堵塞形成於承載前述基板的平台與支撐該平台的基台之間的間隙而被配設。
依照本發明的塗佈裝置，加工及裝設容易，同時可抑制因氣流造成的雷射光束的擾動。其結果，可確實地進行成為基板及/或開縫噴嘴的破損等的原因的異物的檢測。
具體上也能以如下之構成：前述遮蔽裝置遮蔽前述剛被投射後的雷射光束的正下方的區域。
而且也能以如下之構成：前述遮蔽裝置設置於被投射的雷射光束擴散的區域的外側。
而且本發明的塗佈裝置，其特徵為：其遮蔽裝置不會遮蔽前述雷射光軸自身而抑制、遮蔽給予檢測裝置影響的氣流。依照該構成，可藉由進行最小限度的遮蔽抑制雷射光束的擾動，可更緊緻地製作前述遮蔽裝置。
而且，本發明的塗佈方法包含：藉由與片狀基板相對地移動而掃描前述片狀基板，藉由吐出塗佈液於前述片狀基板表面而在前述片狀基板表面形成塗佈膜之吐出程序；在前述吐出程序中檢測前述掃描方向上游側的前述片狀基板 上的異物之檢測程序，其特徵為：前述檢測程序包含與基板表面平行地照射並投射雷射光束，接收前述被投射的雷射光束之受光程序，藉由堵塞形成於承載前述基板的平台與支撐該平台的基台之間的間隙遮蔽至少前述投光區域正下方的氣流。
依照本發明的塗佈方法，加工及裝設容易，若遮蔽氣流，則可抑制雷射光束的擾動，其結果，可確實地進行成為基板及/或開縫噴嘴的破損等的原因的異物的檢測。
依照本發明的塗佈裝置及塗佈方法，不會因異物而使開縫噴嘴及/或基板破損而能生產穩定的塗佈基板。
使用圖面說明與本發明的塗佈裝置有關的實施的形態。
圖1是顯示具有本發明的異物檢測裝置的塗佈裝置的一實施例的概略之斜視圖。在圖1中，塗佈裝置1是由如下的構件構成：基台11；固定基板10之平台(stage)21；吐出塗佈液於基板10並形成塗佈膜之吐出裝置30；異物檢測裝置40。
此外，在本實施形態中為吐出裝置30一邊進行掃描基板10之上，一邊將塗佈液塗佈於基板上，擬以該掃描的方向為X方向(也稱為塗佈方向)，以與X方向在水平面上正 交的方向為Y方向，以正交於X及Y方向的雙方的方向為Z方向，進而在圖2中以右方向為下游側，以左方向為上游側進行說明。
基台11及平台21是以石材或陶瓷(ceramic)或金屬構造體構成。基板10為玻璃等的薄板，且藉由機械手臂(robot)等的搬進裝置(未圖示)被搬進平台21。此時，頂出銷(lift pin)(未圖示)被組裝於平台21，以便接受被由前述搬進裝置搬進的基板10。前述搬進裝置一將基板10遞送至前述頂出銷，前述頂出銷就下降而將基板10承載於平台21上。
平台21更設置有基板定位機構(未圖示)，進行被承載於平台21上的基板10的X及Y方向的定位。而且，在平台21開設有複數個吸附孔(未圖示)，藉由透過真空泵(vacuum pump)(未圖示)進行基板10的真空吸附，將透過前述定位機構定位的基板10固定於平台21。吐出裝置30成門型形狀，為塗佈塗佈液於基板10的裝置，由吐出塗佈液之開縫噴嘴31、支撐門型構造之側板32、支撐開縫噴嘴31之支柱(stay)33、開縫噴嘴上升機構34構成。
開縫噴嘴31具有開縫狀(slit)的吐出口，配合吐出裝置30之朝X方向移動，一邊掃描基板10上於X方向，一邊由前述吐出口將塗佈液吐出於基板10。而且，開縫噴嘴31藉由被安裝於其上部的支柱33提高真直度(straightness)改善操作性。開縫噴嘴31在Z方向移動於塗佈位置與待機位置之間，而其移動是透過開縫噴嘴上升 機構34進行。開縫噴嘴上升機構34藉由馬達等的驅動手段與直接傳動手段(direct acting means)的組合或像線性馬達(linear motor)的直線驅動手段構成。補給塗佈液的塗佈液補給機構50透過配管53連接於開縫噴嘴31。塗佈液補給機構50是由塗佈液補給槽54、緩衝槽(buffer tank)51、控制閥52、配管53構成。儲存於塗佈液補給槽54的塗佈液透過壓縮空氣等的手段被供給至緩衝槽51而被一時地儲存。接著，控制閥52透過依照塗佈狀況由塗佈裝置1的控制部(未圖示)輸出的信號進行開關，將塗佈液供給至塗佈液補給槽54。塗佈液補給槽54依照塗佈動作將基板1片份的塗佈液供給至開縫噴嘴31。
圖2是顯示開縫噴嘴與異物的關係之概略說明圖。吐出裝置30藉由線性馬達等的驅動裝置(未圖示)進行直線運動，一邊在X方向移動於基板10上，一邊由開縫噴嘴31吐出塗佈液。此時，開縫噴嘴31的頂端部亦即塗佈液被吐出的頂端部與基板10的間隔被設定於100μm左右。因此，當在如圖2所示的基板10上有異物49a時或當異物49b潛入基板10的下側時，若吐出裝置30進行如前述的掃瞄，則開縫噴嘴31的頂端部分與異物49a本身接觸，或與因異物49b的潛入而隆起的基板10接觸，最壞的情形有咬入的可能性。這種咬入有因異物的種類不僅引起基板10的破損，也會引起開縫噴嘴31的破損的情形。
為了防止該咬入而設置有異物檢測裝置40，惟如前述般針對利用雷射光束的異物檢測有技術上的課題。因此， 以下使用圖1及圖3進行本發明的異物檢測裝置40的詳細說明。
異物檢測裝置40如在圖3所示的，藉由投光器43a、受光器43b、控制裝置41、控制/電力配線42、遮蔽裝置45a及遮蔽裝置45b構成。投光器43a由雷射振盪器(laser oscillator)及照射光學系統構成，藉由照射光學系統將輸出0.7mW、波長670nm的雷射光束(等級2)調整成概略平行光並投射於光軸46方向。受光器43b具有光電二極體(photodiode)，接受由投光器43a投射的雷射光束。此處，當有異物49a或異物49b時，被投射的雷射光束的全部或一部分照射異物49a或異物49b而被反射或散射。其結果，與無異物49a或異物49b的情形比較，藉由受光器43b接受的雷射光束就會減少。控制裝置41可藉由比較由受光器43b經由控制/電力配線42傳送的受光信號，當作異物資訊傳送至塗佈裝置1的控制部(未圖示)，判定異物的有無。此外，控制/電力配線42是藉由複數條導線(harness)構成，除了前述信號外也被利用於投光器及受光器的電源及驅動信號等的傳送接收。
遮蔽裝置45a、45b是藉由金屬或樹脂性的薄板構件構成，各自沿著投光器43a及受光器43b的塗佈方向如圖1及圖3所示被設置於基台11上。亦即遮蔽裝置45a、45b是堵塞在基台11與平台21之間產生的間隙而被配設。該間隙在本實施形態中是形成於由投光器43a投射的雷射光束的正下方區域，為了堵塞該區域而配置有遮蔽裝置 45a。而且，受光器43b所接受的雷射光束的正下方區域也一樣形成有間隙，為了堵塞該區域而配置有遮蔽裝置45b。
一般用以排除異物的潔淨空氣是由塗佈裝置1的上方吹出，據此潔淨空氣流過投光器43a、受光器43b之前，穿過平台21與基台11的間隙並通過平台21下的空間。一般在液晶面板等的製造線中，地板除了像裝置正下方般需支撐重負載(heavy load)之處外，其餘是使用舖滿開孔板的構造。據此，由塗佈裝置1的上方吹出的潔淨空氣朝地板下流出，可在塗佈裝置1的周邊形成潔淨空氣流。但是，空氣流道並非均勻地形成，而是氣流集中於特定的流道，故在前述空氣流道中往往流速快。在這種狀況下，該等氣流若形成於投光器43a與受光器43b之間，則會受到由投光器43a投射的雷射光束散射等的障礙。
因此，遮蔽裝置45a、45b為了防止前述空氣流道而被配置，以便堵塞基台11與平台21的間隙。遮蔽裝置45a、45b也可以配設於吐出裝置30，惟此情形為了抑制因吐出裝置30的掃瞄而造成氣流的產生，需比設置於基台11的情形還大型化。再者，若根據實驗結果，因氣流給予雷射光束的影響在投光側較大，故也可以依照目標檢測精度等的設定條件或塗佈裝置1或地板構造等的構成省略受光側的遮蔽裝置。
如以上所述，若塗佈裝置採用具有本實施例的遮蔽裝置的異物檢測裝置，則即使在塗佈超過2m寬的大型基板的情形下，在塗佈製程中也能大幅減少因異物造成的開縫噴 嘴破損等的事故且穩定的生產也可能。而且，即使在塗佈2m寬以下的基板的塗佈裝置中也能期待超過以往的穩定的生產。
此外，在本實施例中雖然塗佈裝置1是成為平台21被固定，吐出裝置30掃描被吸附固定於平台21上的基板10上的機構，但以固定吐出裝置30驅動平台21的方式也無妨。在此情形下，遮蔽裝置45a、45b的構造也能作成與本實施例相同。而且，本實施例的吐出裝置30雖然是成為開縫噴嘴機構，惟就吐出機構而言，為開縫噴嘴機構以外的機構，例如噴墨機構(ink-jet mechanism)或槽塗佈分配器等也無妨。即使塗佈裝置1為開縫噴嘴以外者，遮蔽裝置45a、45b與本實施例相同也可以。
1‧‧‧塗佈裝置
10‧‧‧基板
11‧‧‧基台
21‧‧‧平台
30‧‧‧吐出裝置
31‧‧‧開縫噴嘴
32‧‧‧側板
33‧‧‧支柱
34‧‧‧開縫噴嘴上升機構
40‧‧‧異物檢測裝置
41‧‧‧控制裝置
42‧‧‧控制/電力配線
43a‧‧‧投光器
43b‧‧‧受光器
45a‧‧‧遮蔽裝置(投光側)
45b‧‧‧遮蔽裝置(受光側)
46‧‧‧光軸
49a‧‧‧異物(上)
49b‧‧‧異物(下)
50‧‧‧塗佈液補給機構
51‧‧‧緩衝槽
52‧‧‧控制閥
53‧‧‧配管
54‧‧‧塗佈液補給槽
圖1是包含本發明的遮蔽裝置的塗佈裝置之斜視圖。
圖2是顯示異物與開縫噴嘴的關係之說明圖。
圖3是顯示包含本發明的遮蔽裝置的實施例之前視圖。
1‧‧‧塗佈裝置
10‧‧‧基板
11‧‧‧基台
21‧‧‧平台
30‧‧‧吐出裝置
31‧‧‧開縫噴嘴
32‧‧‧側板
33‧‧‧支柱
34‧‧‧開縫噴嘴上升機構
40‧‧‧異物檢測裝置
45a‧‧‧遮蔽裝置(投光側)
45b‧‧‧遮蔽裝置(受光側)
50‧‧‧塗佈液補給機構
51‧‧‧緩衝槽
52‧‧‧控制閥
53‧‧‧配管
54‧‧‧塗佈液補給槽

Claims (4)

  1. 一種塗佈裝置，至少包含：藉由與片狀基板相對地移動而掃描基板，藉由吐出塗佈液於基板表面而在基板表面形成塗佈膜之吐出裝置；配置於該吐出裝置的該掃瞄方向上游側，檢測基板上的異物之檢測裝置，其特徵為：該檢測裝置包含：與基板表面平行地照射雷射光束之投光裝置；接收該被投射的雷射光束之受光裝置；以及遮蔽至少剛由該投光裝置投射後的雷射光束的氣流之遮蔽裝置，該遮蔽裝置堵塞形成於承載該基板的平台與支撐該平台的基台之間的間隙而被配設。
  2. 如申請專利範圍第1項之塗佈裝置，其中該遮蔽裝置遮蔽該剛被投射後的雷射光束的正下方的區域。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項之塗佈裝置，其中該遮蔽裝置設置於被投射的雷射光束擴散的區域的外側。
  4. 一種塗佈方法，包含：藉由與片狀基板相對地移動而掃描該片狀基板，藉由吐出塗佈液於該片狀基板表面而在該片狀基板表面形成塗佈膜之吐出程序；在該吐出程序中檢測該掃描方向上游側的該片狀基板上的異物之檢測程序，其特徵為：該檢測程序包含與基板表面平行地照射並投射雷射光束，接收該被投射的雷射光束之受光程序，藉由堵塞形成於承載該基板的平台與支撐該平台的基台之間的間隙遮蔽 至少該投光區域正下方的氣流。
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