WO2015166566A1 - 塗布装置及び塗布方法 - Google Patents

Abstract

簡易な構成で塗布液の裏回りを抑制することで、コーティング工程におけるコスト削減を図るとともに良質な製品を提供する。本発明に係る塗布装置(30)は、基板(S)の被塗布面の法線方向が重力方向に対して下記条件式（１）で規定される角度αを有する塗布状態で、基板(S)を保持する保持手段(311)と、保持手段(311)によって保持された基板(S)の被塗布面に塗布液を塗布する塗布手段(40)と、を備える。ただし、条件式（１）は、－９０°＜α＜９０° ・・・（１）

Description

塗布装置及び塗布方法

　本発明は、タッチパネルにおいてタッチ対象となる透明基板等、各種基板にコーティングのための塗布液を塗布する塗布装置、及び、塗布方法に関する。

　現在、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末等、各種携帯情報端末では、画面上に表示されるアイコン等をタッチ操作する入力インターフェイスが用いられている。このようなタッチパネルは、タッチ操作による指紋、油の付着を抑制するため、その表面に撥水、撥油処理を行うことが行われている。

　特許文献１には、硬化により撥水性、撥油性、耐指紋性、防汚性に優れた表面を有する硬化物層を形成するための、熱硬化型防汚コーティング剤の形成材料として使用する硬化性組成物が開示されている。

　特許文献２には、指紋等の汚れの付着を防止するため、透明基材の表面にフッ素樹脂膜が形成された透明保護材の製造方法が開示されている。この製造方法では、透明基材上に、スピンコート法によりフッ素樹脂液をサブミクロンオーダーの薄膜状にコーティングした後、常温で溶媒を揮発させることで、表面にフッ素樹脂膜を有する透明保護材が製造される。

　携帯情報端末の画面上の汚れを防止するためのコーティング方法としては、特許文献２に開示されるスピンコート法の他、スプレー法、真空蒸着法等、各種方法が知られている。

特開２０１３－２３７８２４号公報 特開２００８－１３６９６３号公報

　携帯情報端末等に使用されるタッチパネルでは、ガラス等の基板のタッチする側の一面にコーティングが行われる。一方、基板の反対側、すなわちコーティングしない面には、製品上、電極パターンを配置する等、各種加工が施される場合がある。このような場合、コーティングしない面、すなわち、各種加工対象となる面に、コーティングのための塗布液が付着（以下、塗布液の裏回りという）すると、配置されていた電極パターンに不良が生じる、あるいは、電極パターンを配置することができない等、加工上の不具合が生じることがある。そのため、従来のコーティング法では、コーティングしない面にフィルムを貼り付けるラミネート加工を施し、コーティング完了後にフィルムを剥がす工程を必要としていた。

　ラミネート加工を行う場合、基板に対しフィルムを貼り付ける工程、及び、フィルムを剥がす工程が必要になるとともに、フィルムを剥がした基板面に残留する糊、ほこり等を除去するため、フィルムを剥がした面を洗浄する工程が必要となる。このように従来のコーティング法では、塗布液の裏回りを防ぐため複数の工程が必要であり、そのためコーティング工程にかかる時間、及び、コストは大きいものとなっていた。

　本発明の課題の一つは、基板に塗布液を塗布するコーティング工程において、ラミネート工程や、ラミネート工程で必要となる洗浄工程を不要とし、簡易に塗布液の裏回りの抑制を図ることにある。

　携帯情報端末の画面上の汚れを防止するためのコーティング方法では、塗布するフッ素樹脂液（塗布液）が高価であるため、できるだけ塗布液の使用量を抑えることが望まれている。特に、フッ素樹脂液は揮発性が高いため、空気中に露出させておくだけでも損失となる。また、スプレー法で空気中に散布した塗布液を回収することは非常に困難である。

　また、フッ素樹脂液を使用するコーティング方法では、最終的に基板表面にはフッ素の一分子が付着することとなる。このフッ素の一分子が基板表面にまんべんなく付着することで、指紋や油等の汚れの付着抑制が図られることとなる。したがって、コーティング工程では、フッ素分子が基板表面にまんべんなく付着するようにフッ素樹脂液を塗布する必要がある。

　本発明の課題の一つは、基板に塗布液を塗布するコーティング工程において、塗布液の使用量を抑えるとともに、指紋や油汚れの付着抑制を図り良質なコーティングを可能とする塗布装置、または、塗布方法を提供することにある。

　そのため、本発明に係る塗布装置は、以下の構成を採用することを特徴としている。
　基板の被塗布面の法線方向が重力方向に対して下記条件式（１）で規定される角度αを有する塗布状態で、前記基板を保持する保持手段と、
　前記保持手段によって保持された前記基板の前記被塗布面に塗布液を塗布する塗布手段と、を備えることを特徴とする。
　ただし、条件式（１）は、
　　　　－９０°＜α＜９０°　・・・（１）

　さらに本発明に係る塗布装置において、
　前記保持手段は、保持対象となる前記基板を保持手段上に載置可能な設置状態と、前記塗布状態に変更可能であることを特徴とする。

　さらに本発明に係る塗布装置において、
　前記塗布手段は、吸水性及び弾性を有する塗布ヘッドを有し、前記塗布ヘッドを前記被塗布面に押し当てた状態で、前記基板に対して基板Ｓの端部付近において、相対的に移動させることで、前記塗布液を塗布することを特徴とする。

　さらに本発明に係る塗布装置において、
　前記塗布ヘッドの塗布幅は、前記被塗布面の幅よりも大きいことを特徴とする。

　さらに本発明に係る塗布装置において、
　前記塗布ヘッドの押し当て量は、前記基板の厚さよりも小さいことを特徴とする。

　さらに本発明に係る塗布装置において、
　前記保持手段は、前記基板を載置する載置面を有し、
　前記載置面に載置される前記基板の幅は、前記載置面の幅よりも大きいことを特徴とする。

　上記構成の何れかの塗布装置において、下記の条件式（２）を満たすことが好ましい。
　ただし、条件式（２）は、
　　　　－４５°＜α＜４５°・・・（２）

　上記構成の何れかの塗布装置において、前記保持手段は、吸着により前記基板を保持することが好ましい。

　上記構成の何れかの塗布装置において、前記塗布ヘッドは、前記被塗布面に押し当てられる側から順に、少なくとも第１の素材と第２の素材を有して構成され、前記第１の素材の吸水性は前記第２の素材の吸水性よりも大きく、前記第２の素材の保水性は前記第１の素材の保水性よりも大きいものを使用することが好ましい。

　また本発明に係る塗布装置は、
　基板の被塗布面の法線方向が重力方向に対して下記条件式（１）で規定される角度αを有する塗布状態で、前記基板を保持する保持工程と、
　前記保持工程によって保持された前記基板の前記被塗布面に塗布液を塗布する塗布工程と、を行うことを特徴とする。
　ただし、条件式（１）は、
　　　　－９０°＜α＜９０°　・・・（１）

　本発明の塗布装置及び塗布方法によれば、条件式（１）で規定される角度で基板を保持する状態（塗布状態）で塗布液を塗布するという簡易な構成によって、塗布液の裏回り発生を抑制することが可能となる。塗布液の裏回り発生を抑制することで、被塗布面と反対面に塗布液が付着していない良好な状態を保ち、反対面に対する電極パターンの配置等、各種加工を行うことが可能となる。したがって、反対面に対するラミネート加工、並びに、ラミネート加工による基板の洗浄を行う必要が無く、工程の簡略化、並びにコスト削減を図ることが可能となる。

　さらに本発明の塗布装置及び塗布方法では、載置状態と塗布状態を変更可能とするこが好ましい。このような構成によれば、加工対象となる基板を保持手段に容易に載置、あるいは取り外すことが可能である。

　さらに本発明の塗布装置及び塗布方法では、吸水性及び弾性を有する塗布ヘッドを使用して塗布液を塗布することが好ましい。このような構成によれば、基板の被塗布面に良好な塗布状態の塗布層を形成することが可能である。

　さらに本発明の塗布装置及び塗布方法では、塗布ヘッドの塗布幅を、被塗布面の幅よりも大きくすることが好ましい。このような構成によれば、塗布ヘッドを１方向に１回移動させることで、基板の被塗布面全体を塗布液で塗布することが可能である。よって、塗布ヘッドが外部に露出させる時間を短縮し、露出による塗布液の揮発量を抑制することが可能である。

　さらに本発明の塗布装置及び塗布方法では、塗布ヘッドの押し当て量は、基板の厚さよりも小さくすることが好ましい。このような構成によれば、基板の端部を超えた塗布ヘッド部分からの液漏れの抑制を図り、塗布液の裏回りの発生をさらに抑制することが可能となる。

　さらに本発明の塗布装置及び塗布方法では、保持手段の載置面に載置される基板の幅は、載置面の幅よりも大きくすることが好ましい。このような構成によれば、基板の端部を載置面からはみ出した状態で、基板を保持することが可能となり、クランプ機構等を使用した基板の位置調整を容易に行うことが可能となる。また、塗布ヘッドの端部が、載置面と対向しないため、載置面の表面張力により、塗布ヘッドに含浸させている塗布液が、載置面側に引き寄せられることなく、塗布液の裏回り発生をさらに効果的に抑制することが可能となる。

　さらに本発明の塗布装置及び塗布方法では、条件式（２）で規定される角度で基板保持する塗布状態で塗布液を塗布することが好ましい。このような構成によれば、塗布液の裏回りをさらに効果的に抑制することが可能となる。

　さらに本発明の塗布装置及び塗布方法では、塗布ヘッドは、被塗布面に押し当てられる側から順に、少なくとも第１の素材と第２の素材を有して構成され、第１の素材の吸水性は第２の素材の吸水性よりも大きく、第２の素材の保水性は第１の素材の保水性よりも大きいものを使用することが好ましい。このような構成によれば、基板の被塗布面に適切な量の塗布液を塗布することを可能となり、被塗布面に対して良好な塗布状態を形成することが可能となる。

本実施形態の塗布システムの外観を示す斜視図 本実施形態の塗布システム（外装取り外し時）の外観を示す斜視図 本実施形態の塗布装置の斜視図 本実施形態の塗布装置の側面図 本実施形態の塗布ユニット搬送部の上面図 本実施形態の塗布ユニットの構成を示す図 本実施形態の塗布システムの制御構成を示すブロック図 本実施形態の作成工程を示すフロー図 本実施形態の塗布処理を示すフロー図 本実施形態の塗布装置の動作を示す斜視図 本実施形態の塗布装置の動作を示す側面図（基板載置前） 本実施形態の塗布装置の動作を示す側面図（塗布開始前） 本実施形態の塗布装置の動作を示す側面図（塗布開始直前） 本実施形態の塗布装置の動作を示す側面図（塗布時） 本実施形態の塗布ヘッド、基板、吸着面の大きさの関係を示す図 本実施形態の塗布ヘッドの押し当て量を説明するための図 基板表面の評価条件（接触角）を説明するための図 塗布状態における基板の保持条件を説明するための図 他の実施形態の塗布装置の動作を示す側面図

　図１は塗布システム１の外観を示す斜視図である。また、図２は塗布システム１（外装１１の取り外し時）の外観を示す斜視図である。塗布システム１は下部フレーム１３上に外装１１が設けられている。外装１１内には塗布液の塗布対象となる基板を設置する塗布装置３０が設けられている。外装１１は、基板に塗布液を塗布する塗布処理を行う際、外部からのほこりの侵入を抑制するために設けられている。

　外装１１には、第１扉１１ａ、第２扉１１ｂ、タッチパネル２３、シグナルタワー２４が設けられている。第１扉１１ａは、外装１１内の塗布装置３０に基板を設置する、あるいは、塗布処理の完了した基板を塗布ユニットから取り出す際に開閉する扉である。第２扉１１ｂは、塗布液を塗布する塗布ユニット４０（詳細は後で説明する）の取り付け、取り外しやメンテナンス等を行う際に開閉する扉である。タッチパネル２３は、塗布システム１の各種状態を表示する表示部２３ｂと、ユーザが各種指示を行うことのできる入力部２３ａを有して構成されている。シグナルタワー２４は、塗布システム１の稼働状態を表示するための手段であり、複数色のランプを有して構成されている。例えば、塗布処理を実行している際、特定色で点灯することで、第１扉１１ａや第２扉１１ｂが不用意に開かれることの抑制が図られる。

　下部フレーム１３内には、送液ユニット２１、エアー制御ユニット２２が設置されている。送液ユニット２１は、塗布ユニット４０に塗布液を供給するポンプ、塗布ユニット４０から回収した塗布液を濾過して再利用するフィルタ等を有して構成されている。本実施形態では、塗布液としてフッ素系の溶液を使用しており、コーティング対象となる基板に、撥水・撥油機能、防指紋機能を付与することを可能としている。

　下部フレーム１３の上部であって、外装１１の内部には、上部フレーム１４が設置され、塗布装置３０の基台３４は、この上部フレーム１４上に固定されている。また、塗布装置３０の周囲は、保護フレーム１５が設けられており、塗布装置３０の回転ステージ３１が回転する際、外部の障害物と接触することを抑制している。

　図３には、本実施形態の塗布装置３０の斜視図が示されている。塗布装置３０は、上部フレーム１４に固定される基台３４を有している。基台３４は、枠形状を有しており、基台３４上には、回転アクチュエータ３２ａと、回転ベアリング３２ｂが固定されている。回転アクチュエータ３２ａと回転ベアリング３２ｂは、共通の回転軸Ａを有して設置され、両者の間に設置された回転ステージ３１を回転軸Ａ周りに回転可能に支持している。本実施形態では、この回転軸Ａの向く方向をＸ軸、回転ステージ３１の吸着面３１１をＸＹ平面、ＸＹ平面に直交する軸をＺ軸として座標系を定義する。

　回転ステージ３１は、基板を吸着するための吸着面３１１を有している。吸着面３１１には、基板を吸着するための吸着溝３１１ａ、リフトアップ用ピン３１１ｂが設けられている。なお、図１５にはこの吸着面３１１の上面図が示されている。吸着溝３１１ａ内には、吸引孔（図示せず）が設けられており、エアー制御ユニット２２によって、吸引孔から吸着溝３１１ａ内の空気を抜くことで、吸着面３１１に載置される基板を吸着固定する。リフトアップ用ピン３１１ｂは、塗布処理が完了した基板の搬送の便宜を図るために設けられたピンであり、リフトアップ用ピン３１１ｂの頭面は、吸着面３１１と同じ面上に位置している。塗布処理が完了後、このリフトアップ用ピン３１１ｂがＺ軸正の方向に突出することで、塗布処理が完了した基板を持ち上げ、基板と吸着面３１１の間に空間を形成する。形成された空間にロボットアーム等を挿入することで、塗布処理が完了した基板を容易に取り出すことが可能となる。

　本実施形態では、このように吸着面３１１を使用して、基板を吸着により保持する保持手段を採用しているが、基板の保持は、このような吸着による形態の他、各種周知の保持手段を採用することが可能である。

　図３の回転ステージの状態（設置状態）は、吸着面３１１が上を向いた状態であり、塗布する基板を設置するときの状態である。回転ステージ３１が１８０°回転することで、吸着面３１１が下向きの状態となり、塗布ユニット４０により塗布液を塗布する状態（塗布状態）となる。

　基台３４上、回転ステージ３１の各辺周囲には、クランプ機構３３ａ～３３ｄが設置されている。クランプ機構３３ａは、駆動部による制御によってアームをＹ軸の正負方向に移動させることが可能である。アームの先端には２つのローラー３３１ａ、３３１ｂが設けられている。クランプ機構３３ｂ、３３ｄは、駆動部による制御によってアームをＸ軸の正負方向に移動させることが可能である。各アームの先端には、それぞれローラー３３１ｃ、３３１ｅが設けられている。クランプ機構３３ｃは、駆動部による制御によってアームをＹ軸の正負方向に移動させることが可能である。アームの先端にはローラー３３１ｄが設けられている。吸着面４１１にコーティング対象となる基板を載置後、クランプ機構３３ａ～３３ｄが基板側に移動することで、基板の端部にローラー３３１ａ～３３１ｅを当接させ、吸着面３１１上において基板を適正な位置に位置合わせすることが可能である。

　図４は、塗布装置３０の側面図であり、図５は、塗布ユニット搬送部の上面図である。基台３４の下方には塗布ユニット搬送部が設置されている。塗布ユニット搬送ユニットは、下部フレーム１３の上面に設置されるＸ軸レール３５を有して構成されている。Ｘ軸レール３５上には、Ｘ軸レール３５上を摺動する塗布ユニット搭載部３７が設置されている。また、Ｘ軸レール３５の一端には、塗布ユニット搭載部３７をＸ軸の正負方向に移動させるＸ軸アクチュエータ３６が設けられている。塗布ユニット搭載部３７は、Ｘ軸アクチュエータ３６の駆動によってＸ軸レール３５上を移動する移動部３７１、移動部３７１上に設けられたＺ軸アクチュエータ３７２、Ｚ軸アクチュエータ３７２上に設けられた載置部３７３が設けられている。

　載置部３７３上には、塗布ユニット４０を載置することが可能である。載置部３７３の周囲に設けられた４つの固定部３７４ａ～３７４ｄによって、載置部３７３上に載置された塗布ユニット４０が固定される。Ｚ軸アクチュエータ３７２は、Ｚ軸の正負方向に載置部３７３を移動させることが可能である。載置部３７３がＺ軸方向に移動することで、塗布ユニット４０を昇降させ、塗布対象となる基板と塗布ユニット４０間の距離を制御することが可能である。

　図６には塗布ユニット４０の構成が示されている。塗布ユニット４０は、塗布液を含浸させた塗布ヘッド４３を塗布対象となる基板に接触させることで、基板に塗布液を塗布するユニットである。本実施形態では、塗布ユニット４０を塗布ユニット搬送部から着脱可能とすることでメンテナンス性の向上が図られている。また、塗布対象となる基板の形状、特性等の違いによって塗布ユニット４０を交換することも可能である。図６（Ａ）は塗布ユニット４０を塗布ヘッド４３側から眺めた図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示すＡ－Ａ間のＹＺ平面における断面図であり、図６（Ｃ）は、図６（Ｂ）に示すＢ－Ｂ間のＺＸ平面における断面図である。

　塗布ユニット４０は、塗布対象となる基板に押し当てることで塗布液を塗布する塗布ヘッド４３を備えている。良好な塗布状態（フッ素系の溶液を使用した場合、フッ素分子が基板表面にまんべんなく付着する状態）を形成するため、塗布ヘッド４３は吸水性及び弾性を有するように構成されている。本実施形態の塗布ヘッド４３は、基板の被塗布面に押し当てられる側から順に、第１の素材と第２の素材の複数素材を使用して構成されている。具体的には第１の素材には不織布を、第２の素材にはスポンジを使用している。本実施形態では、ＪＩＳ Ｋ ７３１２準拠の硬さ試験（アスカーＣ）において、７～３０の数値を有するスポンジを第２の素材として使用している。不織布（第１の素材）はスポンジ（第２の素材）よりも大きい吸水性を有しており、基板の被塗布面に適切な量の塗布液を塗布することを可能としている。スポンジ（第２の素材）は不織布（第１の素材）よりも大きい保水性を有しており、常時、不織布（第１の素材）に十分な塗布液を供給することを可能としている。スポンジ（第２の素材）によって十分な塗布液が供給された不織布（第２の素材）は、基板の被塗布面して、被塗布面に適切な量の塗布液を有する塗布層を形成する。また、スポンジ（第２の素材）は、十分な弾性を有しており、塗布ヘッド４３を被塗布面に当接させた際、適切な圧力によって良好な塗布液の塗布状態を実現する。本実施形態の塗布ヘッド４３は、第１の素材、第２の素材の２層構造としているが、別の実施形態として、塗布ヘッド４３は、さらに素材を使用した多層構造を採用することも可能である。あるいは、別の実施形態として塗布ヘッド４３は、吸水性及び弾性を有する単一の素材で構成することも可能である。

　塗布ヘッド４３は、フレーム４１に設置された円筒状の注液パイプ４５に巻きつけるように配置されている。図６（Ｂ）から分かるように注液パイプ４５のＹ軸方向における頂部は直線状に形成されている。これは、被塗布面が平面の基板を塗布の対象としているためである。被塗布面が曲面を有する基板の場合、注液パイプ４５のＹ軸方向における頂部を曲面のカーブに合わせて形成することで、被塗布面に対して均一な圧力で塗布液を塗布することが可能となる。

　塗布ヘッド４３を注液パイプ４５に巻きつけた状態で、塗布ヘッド４３の両側を、Ｙ軸方向に長く伸びる塗布ヘッド押え４２ａ、４２ｂで押え、ネジ等の固定手段で塗布ヘッド押え４２ａ、４２ｂをフレーム４１に固定することで、注液パイプ４５上に塗布ヘッド４３が固定される。注液パイプ４５は、塗布液を送液ユニット２１から塗布ヘッド４３に供給するための手段であり、供給孔４４ａを有する供給部４４を備えて構成されている。供給部４４は、塗布液を送るためのチューブ（図示せず）を介して送液ユニット２１と接続されている。供給孔４４ａは注液パイプ４５のパイプ内空間４５ａと連通している。また、注液パイプ４５には、複数の注液孔４５１（図中、矢印の先端が示す位置）が設けられている。本実施形態では、直径０．４ｍｍ、注液パイプ４５の頂部にＹ軸方向に１０ｍｍ間隔で、合計３８個の注液孔４５１が設けられている。注液孔４５１の配置は、このような形態に限らず、各種形態を採用することが可能である。

　送液ユニット２１から供給された塗布液は、供給部４４の供給孔４４ａからパイプ内空間４５ａに入り、複数の注液孔４５１を通過して塗布ヘッド４３を含浸させる。図６（Ｃ）に記載されているように、フレーム４１の内部であって、注液パイプ４５の背後には、フレーム内空間４１ａが形成されており、塗布ヘッド４３の端部から滴り落ちる余分な塗布液を回収する。フレーム内空間４１ａは、廃液回収部４６の廃液孔４６ａから塗布液を回収するためのチューブ（図示せず）を介して送液ユニット２１に送られる。送液ユニット２１は、回収した塗布液をフィルタで濾過して、混入したゴミ等を取り除き再利用する。

　図４に示されるように塗布ユニット４０は、塗布装置３０の待機時（塗布処理を行っていないとき）において、基台３４の裏面に形成されている蓋３８ａ内に、その上部が覆われている。すなわち、塗布ヘッド４３は蓋３８ａ内に格納された状態となる。このように、塗布ヘッド４３を蓋３８ａ内に格納しておくことによって、塗布ヘッド４３から揮発する塗布液の損失を抑え、塗布液の使用量の抑制を図ることを可能としている。塗布液としてのフッ素系の溶液は非常に高価であるため、塗布液の使用量を抑えることが、製品製造においてコスト削減に大きく貢献することとなる。

　以上、本実施形態の塗布ユニット４０について説明したが、本発明において塗布方法は、このような塗布ヘッド４３を基板に押し当てて塗布液を塗布する形態に代え、スプレー法、真空蒸着法、スピンコート法等、各種周知の塗布方法を採用することも可能である。

　図７は、塗布システム１の制御構成を示すブロック図である。本実施形態の塗布システム１は、塗布システム１を統括して制御する制御部５１を中心に構成されている。制御部５１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ（ハードディスク）等を有して構成され、ＨＤＤ等の記憶部に記憶しているプログラムによって各種処理を実行する。タッチパネル２３は、ユーザに各種資格的情報を提供する表示部２３ｂと、ユーザから各種入力を受付可能な入力部２３ａを有して構成されている。送液ユニット２１は、塗布ユニット４０に塗布液を供給するポンプを有し、制御部５１の制御に基づいて塗布液の供給量を調整する。エアー制御ユニット２２は、回転ステージ３１の吸着面３１１に形成された吸着溝３１１ａと連通しており、吸着溝３１１ａの空気を抜くことで、吸着面３１１に載置された基板を吸着面３１１に吸着させる。制御部５１は、エアー制御ユニット２２を制御することで、吸着面３１１に載置された基板の吸着状態を制御することが可能である。

　ドライバ回路５２は、制御部５１の制御に基づき、塗布システム１が備える各種駆動機構の駆動量を制御する。本実施形態では、吸着面３１１上に載置された基板の位置を調整するクランプ機構３３ａ～３３ｄ、回転軸Ａを中心として回転ステージ３１を回転させる回転アクチュエータ３２ａ、Ｘ軸レール３５上で塗布ユニット搭載部３７を移動させるＸ軸アクチュエータ３６、塗布ユニット４０をＺ軸方向に昇降させるＺ軸アクチュエータ３７２、吸着面３１１に配置されたリフトアップ用ピン３１１ｂを制御対象としている。また、塗布システム１は、塗布システム１の動作状態を、複数色のランプで表示可能なシグナルタワー２４を有している。制御部５１は、処理に応じた色でシグナルタワー２４を点灯させることで、外部のユーザに対して塗布システム１の各種状態を告知することが可能である。

　図８は、本実施形態の作成工程を示すフロー図である。本実施形態の作成工程（基板に対するコーティング工程）では、基板に透明ガラス板（厚さ０．７ｍｍ）を使用している。本実施形態において、塗布液の塗布対象となる基板とは、フィルムのように重力等、外部から加わる力で容易に変形する素材とは異なり、ガラス板、プラスチック板、アクリル板等のように重力等、外部から加わる力による変形量が無い、あるいは、少ない素材である。したがって、本実施形態における基板は、後で説明を行うように、保持手段（本実施形態では吸着面３１１による吸着）で保持した際、基板の被塗布面が変形しない、あるいは、変形量が僅かであること、あるいは、保持手段（本実施形態では吸着面３１１による吸着）からはみ出して載置された基板の部分（裏面に吸着面３１１を有しない部分）に対して、塗布ヘッド４３の押し当てによる圧力をかけること、が可能である。また、塗布液として、指紋や油汚れの付着抑制を図るためのフッ素系の溶液を使用している。フッ素系の溶液は、高価であるとともに揮発性が高く、その使用量抑制を図ることが、作成工程におけるコスト削減において重要である。

　作成工程では、まず、コーティング対象となる基板の洗浄を行う（Ｓ１０１）。洗浄処理における洗浄度では接触角βの条件が必要となる。ここで、接触角βの定義について説明をしておく。図１７には、基板表面の評価条件（接触角β）を説明するための図が示されている。接触角βは、評価対象となる基板Ｓの表面（被塗布面）に水滴Ｄ（純水）を滴下し、その様子を観察することで測定される。接触角βは、水滴Ｄが基板Ｓと接触する位置で形成する接線が基板Ｓと形成する角度である。接触角βが大きいほど、水滴Ｄが球形に近い状態であり、基板Ｓは撥水性に優れているということができる。基板の洗浄処理では、接触角が１０°以下であることを条件としている。接触角が１０°を超えた場合、塗布液によって形成される膜の強度が弱くなってしまう。

　塗布処理（Ｓ２００）は、基板に塗布液を塗布する処理である。本実施形態では、基板Ｓの被塗布面の法線方向が重力方向と略一致させた塗布状態で基板Ｓを保持し、保持された基板Ｓの被塗布面に塗布液を塗布することで、塗布液の裏回りを抑制することを可能としている。したがって、本実施形態では、基板Ｓの被塗布面の反対面に対して、塗布液の付着を防ぐためのラミネート加工を行う必要がない。よって、ラミネート加工におけるフィルムの着脱工程、及び、フィルムを剥がした面の洗浄工程を削減することが可能となっている。塗布処理（Ｓ２００）の詳細については、後で詳しく説明する。

　塗布が完了した基板Ｓは、塗布システム１から取り出され、工業炉（図示せず）に移されて焼成処理（Ｓ１０２）が行われる。焼成処理（Ｓ１０２）は、基板Ｓに塗布された塗布液に熱を加えることで、基板Ｓの表面に被膜（本実施形態では、フッ素分子による被膜）を形成するための処理である。本実施形態の焼成処理（Ｓ１０２）は、プリベーク（１００℃、１０分間）した後、ポストベーク（１７０℃、２０分間）の２段階処理としている。焼成処理（Ｓ１０２）を行うことで、基板Ｓの被膜形成は完了することになるが、本実施形態では、コーティング性能を確認するための評価処理を行うこととしている。実際の製造工程では、評価処理は、サンプル抽出された基板Ｓに対して行われることとなる。

　評価処理は、事前評価（Ｓ１０３）、擦傷処理（Ｓ１０４）、事後評価（Ｓ１０５）の順で行われる。事前評価（Ｓ１０３）は、基板Ｓの被膜面に対し、図１７で説明した接触角βが所定条件を満たすことが必要となる。本実施形態では、接触角βが１００°以上であることが合格条件である。事前評価（Ｓ１０３）にて、被膜面の状態が良好であることを確認し後、耐久試験としての擦傷処理（Ｓ１０４）が行われる。本実施形態の擦傷処理（Ｓ１０４）は、所定の型番のスチールウールを所定速度、所定回数で基板Ｓの被膜面に擦り付ける。事後評価（Ｓ１０５）では、擦傷処理（Ｓ１０４）でスチールウールを擦り付けた個所に、水滴Ｄを滴下して接触角βを測定する。この事後評価においても、事前評価（Ｓ１０４）と同じ合格条件（接触角βが１００°以上）であることを満たすことが必要となる。

　図９は、作成工程における塗布処理（Ｓ２００）を示すフロー図である。塗布処理（Ｓ２００）は、図１等を用いて説明した塗布システム１を使用して行われる処理である。塗布処理が開始されると、制御部５１は、Ｘ軸アクチュエータ３６等、各種駆動機構が装置原点（開始位置）に復帰するように、ドライバ回路５２に制御指示を出力する（Ｓ２０１）。全ての駆動機構が装置原点に移動したことを条件として、基板受け入れ準備が完了したことを判定する（Ｓ２０２：Ｙｅｓ）。判定の結果は、タッチパネル２３やシグナルタワー２４にてユーザに通知される。基板受け入れ準備が完了したことを確認したユーザは、塗布システム１の第１扉１１ａを開けて、塗布装置３０に基板を載置する（Ｓ２０３）。

　図１０は、塗布装置３０の動作を示す斜視図であり、図１０（Ａ）は、塗布装置３０に基板Ｓを載置する際の様子を示した図である。また、図１１は、図１０（Ａ）の状態における塗布装置３０の側面図である。装置原点において、回転ステージ３１は、吸着面３１１を上に向けた状態（載置状態）となっており、吸着面３１１は載置面として機能する。本実施形態の塗布処理では、基板Ｓの被塗布面の法線方向を重力方向と略一致させる必要があるが、回転ステージ３１の反転により載置状態と塗布状態を変更可能とすることで、基板Ｓを容易に載置することが可能となっている。

　吸着面３１１に基板Ｓを載置した後、ユーザはタッチパネル２３を使用して指示を出すことで、塗布システム１の動作が開始する。なお、本実施形態では、ユーザが基板Ｓの載置、取り外しを行うこととしているが、基板Ｓの載置、取り外しについてもロボットアーム等を使用して自動化することも可能である。基板Ｓを載置後、まず、クランプ機構３３ａ～３３ｄを使用した基板Ｓの位置決め（Ｓ２０４）が行われる。塗布システム１には予め基板Ｓの大きさ、並びに、吸着面３１１上における基板Ｓの設置位置に関する情報が設定されており、クランプ機構３３ａ～３３ｄは、これら情報に基づいて、吸着面３１１上での基板Ｓの設置位置を調整する。クランプ機構３３ａ～３３ｄは、図３で説明したように、それぞれが所定の方向にアームを移動可能としており、アームの先端に取り付けられたローラー３３１ａ～３３１ｅを基板Ｓの端部に当接させることで、吸着面３１１上において基板を適正な位置に位置決めする。

　図１５には、吸着面３１１上に基板Ｓを載置した状態（位置決め後）が示されている。本実施形態では、吸着面３１１の大きさ（幅Ｗ２、長さＬ２）は基板Ｓの大きさ（幅Ｗ１、長さＬ１）よりも小さく設定されている（Ｗ１＞Ｗ２、Ｌ１＞Ｌ２）。したがって、基板Ｓの端部にローラー３３１ａ～３３１ｅを容易に当接させることが可能である。

　基板の位置決め（Ｓ２０４）が完了した後、制御部５１は、エアー制御ユニット２２を駆動して、吸着溝３１１ａと基板Ｓ間の空気を抜き、基板Ｓを吸着面３１１に吸着させる（Ｓ２０５）。そして、制御部５１は、回転アクチュエータ３２ａを駆動して回転ステージ３１を反転（１８０°回転）させる（Ｓ２０６）。図１０（Ｂ）、図１０（Ｃ）には、回転ステージ３１を反転させるときの様子が示されている。また、図１２には、回転ステージ３１を反転させた状態の塗布装置３０の側面図が示されている。基板Ｓの被塗布面に対する塗布液の塗布は、このように基板Ｓを下向き（重力方向）に保持した状態（塗布状態）で行われる。このような塗布状態で塗布液を塗布することで、基板Ｓの被塗布面とは反対の面に塗布液が付着することの抑制を図ることが可能となる。したがって、従来必要としていた、被塗布面とは反対の面に対するラミネート加工、並びに、洗浄処理を必要とせず、工程数の削減を図ることが可能となる。

　基板Ｓを被塗布状態で保持した後、Ｚ軸アクチュエータ３７２を駆動して、載置部３７３上に載置されている塗布ユニット４０をＺ軸負の方向に降下させる。図１３には、塗布ユニット４０を降下させた状態の塗布装置３０の側面図が示されている。また、図１３の右下には、塗布ヘッド４３の近傍の拡大図が示されている。本実施形態では、塗布ヘッド４３の頂部が、基板Ｓの被塗布面に対して塗布液を塗布する高さとなるまで、塗布ユニット４０を降下させる。制御部５１は、塗布ユニット４０を降下させた状態で、Ｘ軸アクチュエータ３６を駆動する塗布動作が開始される（Ｓ２０８）。塗布動作では、塗布ヘッド４３を基板Ｓに対して押し当てた状態で、基板Ｓに対して相対的に移動させることで、被塗布面に塗布液が塗布される。なお、本実施形態では、基板Ｓを固定した状態で、塗布ヘッド４３を移動させることとしているが、塗布ヘッド４３を移動させることに代え、塗布ヘッド４３を固定した状態で基板Ｓを移動させる、あるいは、塗布ヘッド４３と基板Ｓの両方を移動させることで、被塗布面に塗布液を塗布することとしてもよい。

　図１４には、塗布動作実行中の塗布装置３０の側面図が示されている。図１４中、破線矢印は、塗布ユニット４０の移動の軌跡を示している。塗布ユニット４０は、右から左に移動することで塗布動作を行う。図１５には、塗布ヘッド４３、基板Ｓ、吸着面３１１の大きさの関係が示されている。塗布ヘッド４３の幅Ｗ３は、基板Ｓの幅Ｗ１よりも大きく設定されている。このような大きさの関係により、塗布ユニット４０をＸ軸正の方向に１回移動させることで、基板Ｓの被塗布面全面を塗布液で塗布することが可能である。したがって、塗布ヘッド４３を蓋３８ａ外部に露出させる時間を短縮し、露出による塗布液の揮発量を抑制することが可能となっている。

　また、吸着面３１１の幅Ｗ２は基板Ｓの幅Ｗ１よりも小さく設定することで、塗布液の裏回りの抑制も図られている。吸着面３１１の幅Ｗ２を基板Ｓの幅Ｗ１より大きく設定した場合、基板Ｓの被塗布面からはみ出した塗布ヘッド４３の端部は、吸着面３１１と対向して位置することになる。基板Ｓの厚さは、本実施形態のようにごく薄い（０．７ｍｍ）場合、塗布ヘッド４３と吸着面３１１の間の距離はごくわずかとなる。このような場合、塗布ヘッド４３に含浸させている塗布液に対し、吸着面３１１の表面張力が作用することがある。このような表面張力が作用した場合、塗布ヘッド４３に含浸させている塗布液は、基板Ｓの端部をつたって、吸着面３１１に引き寄せられることとなる。その際、基板Ｓの裏面に対しても塗布液が付着する裏回りが発生することになる。本実施形態では、吸着面３１１の幅Ｗ２を基板Ｓの幅Ｗ１よりも小さく設定することで、表面張力等を原因として発生する塗布液の裏回りの抑制が図られている。

　また、本実施形態では、基板Ｓの被塗布面に対する塗布ヘッド４３の押し当て量を調整することで、塗布液の裏回りの抑制が図られている。図１６は、塗布ヘッド４３の押し当て量を説明するための図である。塗布動作において、塗布ヘッド４３は、基板Ｓの被塗布面に押し当てた状態となる。前述したように塗布ヘッド４３は、吸水性及び弾性を有する素材で構成されており、また、図１５で説明したように塗布ヘッド４３の幅Ｗ３は、基板Ｓの幅Ｗ１よりも大きく設定されている。したがって、塗布動作において、基板Ｓに押し当てられた塗布ヘッド４３は、弾性によって圧縮されることとなるが、基板Ｓに押し当てられていない部分では、塗布ヘッド４３は圧縮されず、基板Ｓの端部に回り込んだ状態となる。この塗布ヘッド４３の回り込みの程度によって、塗布液の裏回りが発生する。本実施形態では、塗布液の裏回り抑制を図るために、基板Ｓの被塗布面に対する塗布ヘッド４３の押し当て量に制限を設けている。

　図１６（Ａ）は、塗布ヘッド４３の押し当て量が適切な状態を示した基板Ｓの端部付近での断面図であり、図１６（Ｂ）は、塗布ヘッド４３の押し当て量が過剰な状態を示した基板Ｓの端部付近での断面図である。塗布ヘッド４３の押し当て量ｅは、基板Ｓの被塗布面から、塗布ヘッド４３の端部（基板Ｓに押し当てられていない部分）までの距離で規定される。図１６（Ａ）に示すように、押し当て量ｅが基板Ｓの厚さｄよりも小さい場合には、塗布ヘッド４３の端部から基板Ｓの裏面に対する塗布液の漏れは発生しない。一方、図１６（Ｂ）に示すように、押し当て量ｅが基板Ｓの厚さｄよりも大きい場合には、基板Ｓの端部を超えた塗布ヘッド４３部分から液漏れＦが生じ、基板Ｓの裏面に塗布液が付着する。本実施形態では、このように、塗布ヘッド４３の押し当て量ｅは、基板Ｓの厚さｄよりも小さく設定することで、塗布液の裏回り抑制に考慮した設計となっている。

　塗布ユニット搭載部３７が最左端に移動し、塗布動作が完了する（Ｓ２０９：Ｙｅｓ）と、制御部５１は、塗布ヘッド４３を蓋３８ａ内部に格納する退避処理を実行する（Ｓ２１０）。退避処理では、まず、Ｚ軸アクチュエータ３７２を駆動して、塗布ユニット４０をＺ軸負の方向へと移動させる。制御部５１は、その状態でＸ軸アクチュエータ３６を駆動し、塗布ユニット４０を蓋３８ａの直下に移動させる。そして、Ｚ軸アクチュエータ３７２を駆動して、塗布ユニット４０を上昇させ、塗布ヘッド４３を蓋３８ａの内部へと格納する。このように本実施形態では、塗布動作以外において塗布ヘッド４３の露出を抑え、揮発による塗布液の損失の抑制が図られている。

　退避処理の完了後、回転アクチュエータ３２ａを駆動して、回転ステージ３１を反転（１８０°回転）させる（Ｓ２１１）。回転ステージ３１を反転させることで、吸着面３１１は、図１０（Ａ）の状態に戻り、吸着面３１１上に載置されている基板Ｓは、取り外しやすい状態となる。次に、制御部５１は、エアー制御ユニット２２に吸着溝３１１ａに正圧をかける指示を出力する。この指示により吸着溝３１１ａ内の負圧は正圧となり、基板Ｓの吸着状態は解除される（Ｓ２１２：吸着破壊）。次に、制御部５１は、リフトアップ用ピン３１１ｂを吸着面３１１からＺ軸正の方向に突出させ、吸着面３１１から基板Ｓを持ち上げる（Ｓ２１３）。基板Ｓと吸着面３１１の間には空間が形成され、基板Ｓが取り外しやすい状態となる。そして、基板Ｓと吸着面３１１の間の空間にロボットアーム（図示せず）を挿入する等して、基板Ｓが塗布装置３０から取り外され、一連の塗布処理が終了する。

　このように本実施形態の塗布処理では、基板Ｓの被塗布面の法線方向を重力方向と略一致させることで、塗布液の裏回りの抑制が図られている。したがって、ラミネート加工におけるフィルムの着脱工程、及び、フィルムを剥がした面の洗浄工程等を行う必要が無く、全体の工程の簡略化、並びに、コスト削減が図られている。また、本実施形態の塗布処理では、吸水性及び弾性を有する素材で構成された塗布ヘッド４３を使用し、塗布ヘッド４３を被塗布面に押し当てた状態で、基板Ｓに対して相対的に移動させることで、塗布液を塗布することとしている。このような構成により、基板Ｓの被塗布面に対して良好な状態で塗布液を塗布することが可能となっている。また、塗布ヘッド４３の押し当て量についても、図１６（Ａ）で説明したように、基板の厚さよりも小さく設定したことで、塗布液の裏回りの抑制が図られている。

　以上、本実施形態の塗布システム１の構成、動作等について説明を行ったが、塗布システム１の構成、動作は、各種形態を採用することが可能である。上述の塗布システム１では、塗布状態を基板Ｓの被塗布面の法線方向を重力方向と略一致させる状態としているが、塗布液の裏回りが発生しない各種角度の範囲で基板Ｓを保持することも可能である。

　図１８は、塗布状態における基板Ｓの保持条件を説明するための図であって、吸着面３１１が下向きとなった塗布状態の塗布装置３０の側面図である。基板Ｓの法線方向Ｈは、基板Ｓの被塗布面に直交、基板Ｓから遠ざかる方向のベクトルで定義される。重力方向は、重力の採用する方向であって、Ｚ軸負の方向のベクトルで定義される。角度αは、被塗布面の法線方向Ｈと重力方向Ｇが形成する角度である。前述の実施形態の塗布状態（図１３等）は、法線方向Ｈと重力方向Ｇが略一致した状態であり、角度αは略０°の状態である。塗布液の裏回り発生を抑制するためには、角度αが下記条件式（１）を満たす必要がある。
　　　　－９０°＜α＜９０°　・・・（１）

　すなわち、塗布状態における基板Ｓの保持状態は、図１３に示すように略水平の状態から、垂直直前の状態まで各種状態を採用することが可能である。特に、図１８から分かるように、基板Ｓを傾斜させて保持することで、基板Ｓの設置長さＬ３（Ｌ３＝Ｌ１＊ｃｏｓα）は、実際の基板Ｓの長さＬ１よりも短くなり、塗布装置３０の設置面積の縮小を図ることが可能となる。なお、塗布液の裏回り発生をさらに抑制するためには、角度αは下記条件式（２）を満たすことが好ましい
　　　　－４５°＜α＜４５°　・・・（２）

　なお、このように基板Ｓを傾斜させた塗布状態において、塗布ヘッド４３の押し当てによる塗布を行う場合には、図１３中、破線矢印で示すように、重力方向下側から、上側に向かうように、塗布ヘッド４３を移動させることが好ましい。これとは逆に重力方向上側から下側に向かうように塗布ヘッド４３を移動させた場合には、塗布ヘッド４３から被塗布面上に塗布液が滴り、塗布液の裏回りが発生する場合があるためである。

　また、塗布動作についても変形例を採用することが可能である。図１４で説明した塗布動作では、塗布ユニット４０が左から右へ移動する際、基板Ｓの被塗布面に塗布液を塗布する塗布動作を行うこととしていた。したがって、退避する退避動作では、塗布ヘッド４３を基板Ｓの被塗布面から離間させた状態で左から右へと移動させ、塗布ヘッド４３を蓋３８ａ内に退避させている。

　図１９には、他の実施形態の塗布システム１の動作を示す側面図が示されている。本実施形態の塗布装置３０は、基台３４の裏面に２つの蓋３８ａ、３８ｂが設けられている。前述の実施形態では、蓋３８ａのみを使用した動作となっていたが、本実施形態では２つの蓋３８ａ、３８ｂを利用したものとなっている。図１９（Ａ）は、塗布装置３０における往路工程であり、図１９（Ｂ）は、復路工程を示したものである。どちらの図においても破線矢印は、塗布ユニット４０の移動の軌跡を示している。

　図１９（Ａ）に示す往路工程では、蓋３８ａ内から出発した塗布ユニット４０は、右から左への移動中に、第１の基板Ｓ１に対して塗布動作を実行する。第１の基板Ｓ１への塗布動作完了後、塗布ヘッド４３は、蓋３８ｂへと格納される。その後、回転ステージ３１を反転させ、第１の基板Ｓ１を第２の基板Ｓ２に交換する。その後、回転ステージ３１を再度反転させ、図１９（Ｂ）に示す復路工程にて、第２の基板Ｓ２に塗布動作を実行する。蓋３８ｂ内から出発した塗布ユニット４０は、左から右への移動中に、第２の基板Ｓ２に対して塗布動作を実行する。このような往路工程、復路工程において塗布動作を実行する形態では、塗布ヘッド３８が蓋３８ａ、３８ｂ外に露出することを極力抑えることが可能となり、特に、揮発性の高い塗布液に対しては、その使用量を抑制することが可能となる。

　以上、本発明に係る塗布装置、並びに、塗布方法について説明を行ったが、本発明に係る塗布装置、並びに、塗布方法によれば、簡易な構成によって、塗布液の裏回り発生を抑制することが可能となる。したがって、ラミネート加工、並びに、ラミネート加工による基板の洗浄を行う必要が無く、工程の簡略化、並びにコスト削減を図ることが可能となる。また、吸水性及び弾性を有する塗布ヘッドを使用して塗布液を塗布することで、基板の被塗布面に良好な塗布状態の塗布層を形成することが可能となっている。

１…塗布システム                   １１…外装
１１ａ…第１扉                     １１ｂ…第２扉
１３…下部フレーム                 １４…上部フレーム
１５…保護フレーム                 ２１…送液ユニット
２２…エアー制御ユニット           ２３…タッチパネル
２３ａ…入力部                     ２３ｂ…表示部
２４…シグナルタワー               ３０…塗布装置
３１…回転ステージ                 ３１１…吸着面
３１１ａ…吸着溝                   ３１１ｂ…リフトアップ用ピン
３２ａ…回転アクチュエータ         ３２ｂ…回転ベアリング
３３ａ～３３ｄ…クランプ機構       ３３１ａ～３３１ｅ…ローラー
３４…基台                         ３５…Ｘ軸レール
３６…Ｘ軸アクチュエータ           ３７…塗布ユニット搭載部
３７１…移動部                     ３７２…Ｚ軸アクチュエータ
３７３…載置部                     ３７４ａ～３７４ｄ…固定部
３８ａ、３８ｂ…蓋                 ４０…塗布ユニット
４１…フレーム                     ４１ａ…フレーム内空間
４２ａ、４２ｂ…塗布ヘッド押え     ４３…塗布ヘッド
４４…注液部                       ４４ａ…注液孔
４５…注液パイプ                   ４５ａ…パイプ内空間
４５１…注液孔                     ４６…廃液部
４６ａ…廃液孔                     ５１…制御部
５２…ドライバ回路

Claims (7)

1. 　基板の被塗布面の法線方向が重力方向に対して下記条件式（１）で規定される角度αを有する塗布状態で、前記基板を保持する保持手段と、
   　前記保持手段によって保持された前記基板の前記被塗布面に塗布液を塗布する塗布手段と、を備えることを特徴とする
   　塗布装置。
   　ただし、条件式（１）は、
   　　　　－９０°＜α＜９０°　・・・（１）
2. 　前記保持手段は、保持対象となる前記基板を保持手段上に載置可能な設置状態と、前記塗布状態に変更可能であることを特徴とする
   　請求項１に記載の塗布装置。
3. 　前記塗布手段は、吸水性及び弾性を有する塗布ヘッドを有し、前記塗布ヘッドを前記被塗布面に押し当てた状態で、前記基板に対して相対的に移動させることで、前記塗布液を塗布することを特徴とする
   　請求項１に記載の塗布装置。
4. 　前記塗布ヘッドの塗布幅は、前記被塗布面の幅よりも大きいことを特徴とする
   　請求項３に記載の塗布装置。
5. 　前記塗布ヘッドの押し当て量は、前記基板の厚さよりも小さいことを特徴とする
   　請求項４に記載の塗布装置。
6. 　前記保持手段は、前記基板を載置する載置面を有し、
   　前記載置面に載置される前記基板の幅は、前記載置面の幅よりも大きいことを特徴とする
   　請求項３に記載の塗布装置。
7. 　基板の被塗布面の法線方向が重力方向に対して下記条件式（１）で規定される角度αを有する塗布状態で、前記基板を保持する保持工程と、
   　前記保持工程によって保持された前記基板の前記被塗布面に塗布液を塗布する塗布工程と、を行うことを特徴とする
   　塗布方法。
   　ただし、条件式（１）は、
   　　　　－９０°＜α＜９０°　・・・（１）

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