JP2012232269A - 基板浮上型搬送機構用スリットコート式塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空気浮上搬送方式に好適なスリット状開口部の清浄化機構を備えたスリットコート塗布装置を提供することを課題とした。
【解決手段】エアー噴出装置から噴出するエアーによって浮上した状態でスライダーにより所定方向に移動する基板に対し、スリット状開口部から塗布液を吐出して基板上に塗布層を形成する基板浮上型搬送機構用スリットコート式塗布装置であって、前記塗布装置は、少なくとも、スリット状の開口部を備える塗布ヘッドと、前記塗布ヘッドを略上下方向に移動させる塗布ヘッド移動機構と、前記エアー噴出装置から噴出するエアーによって浮上した状態でスライダーにより所定方向に移動する拭き取り機構と、を備え、前記拭き取り機構は、ゴムパッドがスリット状の開口部に当接したまま開口部に沿って移動することでスリット状開口部を洗浄する機構である。
【選択図】図４

Description

本発明は、浮上搬送方式で搬送される角型ガラス基板にカラーフィルタのような塗布膜を形成するためのスリットコート方式の塗布装置に係わり、特にはスリットコート用ヘッドの残留インクの洗浄装置に関するものである。

近年、各種電子機器の情報表示用として使用されるカラー液晶ディスプレイには、カラーフィルタやフォトスペーサ等のフォトレジストパターンが形成されたガラス基板が使用されている。フォトレジストはガラス基板上に塗布された上でパターン化されるのであるが、ガラス基板上にフォトレジストを塗布する技術としては、従来はスピンコート法、インクジェット法が用いられてきたが、ガラス基板の幅寸法と同程度の長さを有するスリット状の開口部（以下、単にノズルとも記す。）からフォトレジストを吐出しつつ、ノズルあるいはガラス基板のいずれかを移動させてレジスト皮膜を形成する技術にスリットコート法がある。

このスリットコート式塗布装置は、塗布ヘッドと被塗布基板間の一度の相対的な変位で均一な塗布膜を得る方式である。吐出される塗布液をスリット幅の全長にわたって均一に吐出する必要があるが、ノズルに微小な異物が存在すると、吐出量が不均一になり塗布ムラが発生する。例えば、塗布後にノズル先端に滞留したフォトレジスト液から溶媒が揮発すると、ノズル先端部に凝集したレジストが固着するなどが原因で、塗布ムラが発生する。このため一般的には、１回の塗布動作が終了するたびに、ノズル先端部をゴム製のパッドで拭き取るなどの洗浄処理を施す必要がある。

一方、近年、画面の大型化と低コスト化のためにガラス基板の大型化が進んでおり、現在では一辺が２ｍを超えるサイズが取り扱われ、今後も大型化が進むと見込まれている。大型化しても基板一枚当たりのタクトタイムは中小型基板のそれと同等以下であることが必要で、大型化且つ高速搬送が必須となっている。一方、液晶ディスプレイを軽量にするためにガラス基板の厚みはわずか０．７ｍｍという薄さであって、手作業でハンドリングするのは困難となっている。

従来は、ガラス基板はローラコンベアや多関節ロボットで搬送されてきたが、これらの搬送方式では、搬送装置とガラス基板とが接触するためガラス面に微小な擦り傷がつくという問題がある。また、周期的に基板に加わる振動や基板中央部の撓みにより、基板の平行度が保てないことで塗布ムラを誘引することもある。ガラス基板を支柱を用いて下から支持することも可能であるが、支柱の熱伝導の問題などでこの場合も塗布ムラの原因となる場合がある。

このため薄くて割れやすいガラス基板を高速で安定に平行性を保って搬送したり支持する技術として空気浮上搬送技術がある（特許文献１、特許文献２）。これはガラス基板と搬送装置の間に薄い空気膜を形成し、基板をわずかに搬送面から浮上させて非接触で搬送あるいは支持する技術である。基板と搬送装置が直接接触しないようにできるため、低振動且つ高速搬送が可能である。また、基板をステージに吸着させたり、乗り継ぎ工程でピンアップさせたりする動作を省略できるため、全体的にタクトタイムが短かくなるという利点がある。

特開２００９−１６６５４号公報 特開２０１０−３４３８２号公報

ところで、空気浮上搬送方式されたガラス基板についてスリットコート方式を適用する場合にも塗布液を吐出した後のノズル先端の清浄化は必要である。空気浮上搬送ではインキ吐出中はノズルを固定してガラス基板を移動させるが、ノズル直下にはガラス基板を浮上させる浮上ユニットが多数備え付けられているため、ノズル先端の清浄化動作を行うには、図６に矢印で示すように塗布ヘッド６を別途設置されている清浄化ユニット９のある位置まで移動させる必要があった。この移動の工程がスリットコート工程のタクトタイム短縮を阻害する要因となっている。また、洗浄ユニット９周辺の装置機構を複雑にしておりにハンドリングとメンテナンス効率を低下させていた。
そこで本発明は、空気浮上搬送方式に好適なスリットコート装置のノズル近傍の清浄化機構を備えたスリットコート塗布装置を提供することを課題とした。

上記課題を達成するための請求項１に記載の発明は、エアー噴出装置から噴出するエアーによって浮上した状態でスライダーにより所定方向に移動する基板に対し、スリット状開口部から塗布液を吐出して前記基板上に塗布層を形成する基板浮上型搬送機構用スリットコート式塗布装置であって、前記塗布装置は、少なくとも、スリット状の開口部を備える塗布ヘッドと、前記塗布ヘッドを略上下方向に移動させる塗布ヘッド移動機構と、前記エアー噴出装置から噴出するエアーによって浮上した状態でスライダーにより所定方向に移動し、塗布ヘッドのスリット状の開口部周囲に残存する塗布液を洗浄する洗浄機構と、を備えることを特徴とする基板浮上型搬送機構用スリットコート式塗布装置としたものである。

請求項２に記載の発明は、前記洗浄機構は、ゴムパッドがスリット状の開口部に当接したまま開口部に沿って移動することで開口部周囲に残存する塗布液を洗浄する機構であること特徴とする請求項１に記載の基板浮上型搬送機構用スリットコート式塗布装置としたものである。

請求項３に記載の発明は、前記洗浄機構は、洗浄用ノズルがスリット状の開口部に洗浄用溶剤を吹き付けた状態で開口部に沿って移動することで開口部周囲に残存する塗布液を洗浄する機構であること特徴とする請求項１に記載の基板浮上型搬送機構用スリットコート式塗布装置としたものである。

請求項４に記載の発明は、前記洗浄機構は、洗浄用ノズルがスリット状の開口部に洗浄用溶剤と空気の二流体を吹き付けた状態で開口部に沿って移動することで開口部周囲に残存する塗布液を洗浄する機構であること特徴とする請求項１に記載の基板浮上型搬送機構用スリットコート式塗布装置としたものである。

請求項５に記載の発明は、前記洗浄機構は、ノズルがスリット状の開口部にドライエアーを吹き付けた状態で開口部に沿って移動することでスリット状開口部を乾燥する乾燥機構を備えること特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の基板浮上型搬送機構用スリットコート式塗布装置としたものである。

従来のスリットコート塗布装置の塗布ヘッドノズルの洗浄は、塗布ヘッドを上下水平方向に移動させることが必要であるのに対して本発明は、塗布ヘッドの移動距離が略上下方
向の至近距離だけと短いため、ノズルの洗浄に要する時間が短縮される。その結果、高速で基板搬送が可能となり塗布工程全体のタクトタイムが低減され生産性が向上する。
塗布ヘッドの移動機構とノズル拭き取り機構の駆動機構の構成が単純化されハンドリングとメンテナンスが容易となる。その結果、多様な拭き取り機構の導入と乾燥機構の導入まで可能となり、塗布工程の生産性が向上する。

本発明に関与する装置で主要なもののスリットコート開始前の位置関係を説明する斜視概念図である。 スリットコート時の様子を説明する斜視概念図である。 スリットコート後の塗布ヘッドと洗浄ユニットの動きを説明する斜視概念図である。 洗浄時の洗浄ユニットと塗布ヘッドの位置関係を説明する斜視概念図と断面視の図である。 洗浄後の基板の搬入搬出を説明する斜視概念図である。 従来技術における洗浄時の塗布ヘッドの動きを説明する斜視概念図である。 浮上ユニットを敷設してエアー浮上ステージを構成する様子を説明する斜視概念図である。

以下、本装置の概略を図面を用いて説明する。

図1は本装置の塗布が始まる前の被塗布基板１、エアー浮上ステージ２、塗布ヘッド６、ノズル洗浄ユニット８等の相対的な位置関係を説明する概略の斜視図である。被塗布基板１を駆動するチャック付スライダー、空気供給用ポンプ等は図示しておらず、また塗布ヘッド６とエアー浮上ステージ２の構成、塗布ヘッド６と洗浄ユニットの駆動用スライダーの詳細も省略されている。

洗浄ユニット８の洗浄機構としては、図４に模式的に示すようにノズル７周辺を挟み込むようにゴム製のパッド１４を押し付けて拭き取るタイプのものと、洗浄用溶剤をノズル７周囲に吹き付けるタイプのいずれか又は併用することが可能である。更に、洗浄後ドライエアーを吹き付けて乾燥させることができる。図４で示す上部にＶ字状の切れ込みがある洗浄ユニット８の図は、これら全てを抽象的に示す図であって、ゴム製パッド１４があることも切れ込まれた斜面に溶剤噴出用、空気噴出用の孔（図示せず）が形成されたそれぞれの洗浄ユニットを代表して示している。

エアー浮上ステージ２の構成は図からは読み取れないが、一例として図７のような構成を例示できる。これは、適当な大きさの浮上ユニット３を被搬送基板１の大きさに合わせてマトリックス状に敷設したものである。浮上ユニット３の表面には所定の間隔でエアー噴出用のピンホール５が形成されており、配管を通じて送られたエアーを上方に噴出する。エアー源としては、高圧ブロワや空調用ファンユニットを使用することができる。浮上ユニット３は上部端面が土手状に突出しており、被搬送基板１が直接浮上ユニット３に触れることを防止するとともにエアーの抜け道としてエアー圧力を調整するようになっている。

浮上ユニット３の別の構成例としては、無数の微細な孔の開いた板状物質の下部に中空空間を設け、この中空空間にエアーを加えることによって均一な上向きの空エアー流を形成するものであってもよい。エアー流調整用として吸引孔を別に設けた態様としても構わない(図示せず）。

浮上ユニットは、基板搬送のためだけでなく、後述するように、洗浄時には洗浄ユニットを浮上させるためにも使用するから洗浄装置の底面の大きさとマッチング可能な大きさとするのが好ましい。基板を加速、走行、停止させるためには、基板の端部を吸引するか把持しながら基板移動方向に移動するスライダー機構（図示せず）を使用する。

いずれの方式の浮上ユニットであれ、浮上ユニットは被搬送体であるガラス基板により上部が覆われると、基板とユニットで閉じた空間を形成するようになっており、囲われた空間にエアーを閉じ込めることで浮上の圧力を形成する。この矩形状の浮上ユニットをマトリック状に配置することで、薄くて変形しやすいガラス基板に均一な圧力を加えて基板の平行性を保つことができる。

図２は、塗布液を塗布ヘッドが吐出しているときの状態を説明する図である。被塗布基板１は浮上ステージ２から噴出されるエアーによって浮上しており、且つ基板の進行方向に平行な端部両側をチャック付スライダーで吸着保持された状態で移動する。スリットコータノズルから吐出される塗布液により基板上に厚みが均一の塗布膜が形成されるものである。

基板が所定の距離だけ浮上搬送されて塗布が終了すると、基板はスライダーの吸着を外れ、スライダーは次の基板に対応できるように所定の位置に戻る。塗布液の吐出が終わるとノズル内に塗布液を引き込むと同時にノズル先端に付着した残留塗布液をできるだけ速く拭き取って塊りにならないようにする必要がある。

本発明は、そこで図３に示すように洗浄ユニット８が浮上ステージ２と塗布ヘッド６の間に入れるように塗布ヘッド２は上方向に退避する。洗浄ユニット８は架台に支えられつつ退避位置から浮上ステージ2上に移動し、当該架台が浮上ユニット３から噴出するエアーで浮上するようになっている。洗浄ユニット８は、基板の浮上に使用される同じ浮上ユニット３で浮上させて使用する。洗浄ユニット８の底面積はガラス基板より狭いので使われる浮上ユニット３の数は少なくて済む。また、洗浄ユニットの重量に応じて、浮上エアーの流量を増加させて洗浄ユニットを浮上させても良い。洗浄ユニット８を残留した吐液を拭き取るためにノズル開口部に沿って移動させるのにはスライダー機構を利用する。エアー浮上を使わずスライダー機構だけで浮かして駆動することも可能である。

塗布ヘッドのノズル部と当接しつつ塗布液を拭き取る洗浄部の一態様としては、図４に示すＶ字型の切れ込みにゴムパッド１４を装着して架台に搭載したものを挙げられる。切れ込み部のゴムパッド１４上面がノズル７の開口部と側面と接するようになっている。

従来技術では、洗浄ユニット８は、図６に示すように塗布ヘッド６の直下を略上下に移動するのではなく、塗布ヘッド８の基板進行方向の前方か後方の浮上ユニット２の上方に備え付けられている別の洗浄装置９上で行われるので、塗布ヘッド６をその位置まで移動させる必要があった。本発明では移動距離が短く、略上下方向の移動だけで済むので移動距離も短く機械的な構成が簡略化されるという特長がある。

また、ノズル周辺が洗浄されている間に次に塗布される基板１が搬送機構から所定の位置に受け渡される。この際には、浮上ユニットに敷設形成された基板受け渡し用のピン１２がピンアップすることでなされる。洗浄ユニット８は洗浄処理が終われば元の退避位置に戻り、洗浄後の塗布ヘッド８が下方向に降りて基板１への塗布液吐出の準備が整うことになる。塗布が終了した基板１は、ロボットハンド等で次工程に引き渡される。

上記記載の手順でスリットコートとノズルの洗浄が基板ごとに繰り返されるが、この拭き取り動作だけでは徐々に拭き取り跡がノズル周辺に蓄積して汚れていく。そのためには
、上記工程とは異なる洗浄処理を定期的あるいはオプションとして導入する必要がある。

この場合の洗浄は開口部周辺の拭き取りではなく、溶剤をヘッド周囲に吹きかけて拭き取った後の洗浄痕を溶解させて洗い流す洗浄である。これは単純な溶剤洗浄であってもよいし、溶剤とエアーを同時に吹き付ける二流体洗浄のような洗浄方法であってもよい。この際、溶剤が周囲に飛散しないように排気を取りながらノズル開口部に沿って洗浄ユニット８を移動させてもよいし、ドライエアーを噴出しながら移動させることもできる。これらの洗浄ユニットもまた、エアー浮上機構とスライダー動力を利用する。

従来技術では、塗布ヘッド６が塗布位置と洗浄ユニット位置行き来するためには、上方向と横方向にそれぞれ約５０ｃｍ程度往復移動する必要があり、その移動の為に１０秒程度の時間が掛かってしまってた。一方、本発明では上下方向への２０から３０ｃｍ程度の移動だけで済む為、約３秒程度の移動時間で済み、約７秒もの処理時間の短縮が可能になった。

１、ガラス基板（一般に被塗布基板）
２、エアー浮上ステージ
３、エアー浮上ユニット
４、スライダー
５、ピンホール
６、塗布ヘッド
７、ノズル（開口部）及びその周辺
８、洗浄ユニット（拭き取り）
９、洗浄ユニット（溶剤）
１０、洗浄ユニット（二流体）
１１、別付け洗浄ユニット
１２、ピン
１３、ドライエアー
１４、ゴムパッド

Claims (5)

1. エアー噴出装置から噴出するエアーによって浮上した状態でスライダーにより所定方向に移動する基板に対し、スリット状開口部から塗布液を吐出して前記基板上に塗布層を形成する基板浮上型搬送機構用スリットコート式塗布装置であって、前記塗布装置は、少なくとも、スリット状の開口部を備える塗布ヘッドと、前記塗布ヘッドを略上下方向に移動させる塗布ヘッド移動機構と、前記エアー噴出装置から噴出するエアーによって浮上した状態でスライダーにより所定方向に移動し、塗布ヘッドのスリット状の開口部周囲に残存する塗布液を洗浄する洗浄機構と、を備えることを特徴とする基板浮上型搬送機構用スリットコート式塗布装置。
2. 前記洗浄機構は、ゴムパッドがスリット状の開口部に当接したまま開口部に沿って移動することで開口部周囲に残存する塗布液を洗浄する機構であること特徴とする請求項１に記載の基板浮上型搬送機構用スリットコート式塗布装置。
3. 前記洗浄機構は、洗浄用ノズルがスリット状の開口部に洗浄用溶剤を吹き付けた状態で開口部に沿って移動することで開口部周囲に残存する塗布液を洗浄する機構であること特徴とする請求項１に記載の基板浮上型搬送機構用スリットコート式塗布装置。
4. 前記洗浄機構は、洗浄用ノズルがスリット状の開口部に洗浄用溶剤と空気の二流体を吹き付けた状態で開口部に沿って移動することで開口部周囲に残存する塗布液を洗浄する機構であること特徴とする請求項１に記載の基板浮上型搬送機構用スリットコート式塗布装置。
5. 前記洗浄機構は、ノズルがスリット状の開口部にドライエアーを吹き付けた状態で開口部に沿って移動することでスリット状開口部を乾燥する乾燥機構を備えること特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の基板浮上型搬送機構用スリットコート式塗布装置。