JP4792787B2

JP4792787B2 - 洗浄装置付塗布装置

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Publication number: JP4792787B2
Application number: JP2005104971A
Authority: JP
Inventors: 康裕三井; 淳湯澤; 康裕小橋
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2025-03-31
Also published as: JP2006281101A

Description

本発明は、液晶ディスプレイ用のカラーフィルターのような、角型ガラス基板に高精度の塗布膜を形成するためのスリットノズルの先端部を洗浄する洗浄装置を具備する洗浄装置付塗布装置に関する。

液晶ディスプレイなどに用いられるカラーフィルターの製造方法は、予め顔料を分散させた感光性材料を角型ガラス基板に塗布し、露光・現像により格子状のパターンを得る、顔料分散法が多く用いられている。
この方法では、感光性材料をガラス基板上に塗布する方式として、従来ではガラス基板中央に感光性材料を一定量滴下しその後ガラス基板を一定速度で回転させることで液を薄く均一に塗り広げる、スピンコート方式が一般的であった。しかしながら、この方式は材料を多量に使用するという点や、回転時にガラス基板中心部が厚膜化するという点で問題となっていた。
そこでそれらの欠点を補い、且つガラス基板の大型化にも対応しやすい塗布方式として近年主流になっているのが、スリットノズルを用いてガラス基板全面に所望の膜厚を直接、薄膜に塗布するダイコート方式である。
しかしながら、上記方式において、ガラス基板上に塗布する際にスリットノズル先端部に感光性材料が乾燥して固着し、それが剥がれ落ちてガラス基板上に異物となって残ってしまうことが大きな問題となっていた。

従来技術では、長方形状の噴出口から洗浄薬液と不活性ガスを混合した２流体が扇状に噴出する洗浄ノズルを複数個配列した洗浄ヘッドを用いて、スリットノズル先端部の長手方向を一度に洗浄する方法があった（特許文献１参照）。
しかしながら、上記方法は洗浄ヘッドがスリットノズル長手方向に長いため、洗浄位置によって洗浄が不均一になってしまうことがあった。
そこで、ミスト状の洗浄液を噴き付ける洗浄液噴出口とその上部に気体噴出口を設け、スリットノズルの長手方向より短く設定された装置を、スリットノズルの長手方向に沿って移動しつつ両者を噴出することで、スリットノズル先端の傾斜部を洗浄する方法がある（特許文献２参照）。
しかしながら、上記方法では洗浄力は高く洗浄薬液使用量も低減できるものの、上部の気体噴出口からの噴出だけでは高い乾燥性を得られず、特に揮発性の低い洗浄薬液を使用する際は、一度の動作による洗浄ではスリットノズルの先端部を完全に乾燥させることができなかった。そのため、洗浄終了後に再度気体のみを供給して前記スリットノズルの先端部を乾燥させる工程（すなわち洗浄も含め二度の動作）を行う必要があり、洗浄一回当りのタクトタイムが長くなってしまうという問題があった。
特開２００２−３５５５９６号公報特開２００４−１１３９３４号公報

本発明は、かかる従来技術の問題点を解決するものであり、その課題とするところは、スリットノズルの先端部を洗浄する洗浄装置を具備する洗浄装置付塗布装置において、揮発性の低い洗浄薬液を用いて強打力で洗浄を行った際でも乾燥性が非常に高く、洗浄薬液残りに起因する縦筋ムラを無くすことができ、且つ毎回一動作の洗浄でスリットノズルの先端部に乾燥固着する異物を完全に除去することで歩留まりを向上させ、タクトタイムを短縮する事が可能な洗浄装置付塗布装置を提供することにある。

すなわち本発明は、上記課題を達成するために、まず請求項１の発明では、スリットノズルの先端部を前記スリットノズルの長手方向に沿って移動しながら洗浄する洗浄装置を具備する洗浄装置付塗布装置において、
前記洗浄装置は、前記スリットノズル先端部の外側に洗浄薬液であるＮＭＰと不活性ガスである窒素を混合した２流体を噴出する１個以上の２流体ノズルと、前記２流体ノズルにおける洗浄装置進行方向とは逆進行方向側に配置されて不活性ガスである窒素を噴出する１個以上の液切りノズルとを前記スリットノズルの長手方向に配列してなる２組が、前記スリットノズル先端部の外側を挟みこむようにスリットノズルの長手方向に平行に近設されている洗浄部と、該洗浄部の下部に位置して、発生したミスト状廃液を強制排気する排気部とで構成される洗浄ヘッドを具備し、前記２流体ノズルと前記液切りノズルとの上部に位置し、前記不活性ガスである窒素をスリットノズルに向けて噴出する液遮断ノズルが、前記スリットノズルを挟み込むように対とされて、スリットノズルの長手方向に平行に近設されていることを特徴とする洗浄装置付塗布装置としたものである。

本発明に係わる洗浄装置付塗布装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
すなわち、スリットノズルの先端部を洗浄する洗浄装置を具備する洗浄装置付塗布装置において、洗浄薬液と不活性ガスを混合した２流体を噴出しつつスリットノズル長手方向に沿って移動させながら洗浄し、且つスリットの長手方向及び深さ方向に一定の傾斜を設けた液切りノズルとで、乾燥性の非常に高い洗浄を行うことができる。その結果、スリットノズル先端部の乾燥固着異物を完全に除去しつつ、且つ洗浄液残りに起因する縦筋ムラを抑えることができ、歩留まりが向上する。また毎回一動作の洗浄で完全にスリットノズル先端部を乾燥させ且つ清浄に保てるため、タクトタイムを短縮することができる。
さらに、不活性ガスがスリットノズルの斜面に向けて噴出され、これによって不活性ガスのカーテンが形成されるようになり、２流体ノズルより噴出される２流体ミスト及び液切りノズルより噴出される不活性ガスが、スリットノズルの斜面の上部へ巻き上がり、汚染するのを完全に防止することが可能となる。
つまり、本発明が目的とする洗浄装置付塗布装置を提供することができる。

図１には、スリットノズルの先端部を洗浄する装置を有する本発明の塗布装置が示されている。この図１で示す通り、そのスリットノズル１はそれぞれ金属製構造物であるマニホールド側ブロック３と反マニホールド側ブロック２で構成されている。前記スリットノズル１の内部には塗布液を貯留しておくためのマニホールド４が設けられており、塗布液は塗布液供給口７より供給され、スリット５を通過して外部に排出される。スリット５の出口近傍はフラット面であるリップ６が形成されている。
このスリットノズル１において、塗布液を外部に排出する際に、リップ６を含むスリットノズル先端部８には塗布液が回り込んで付着し、これが乾燥固化して異物となる。また、この異物を洗浄除去する際に乾燥性が悪いと毛細管現象によりスリット５に洗浄薬液が進入し、これが塗布液に混入して塗布する際に縦筋ムラが発生する。

図５で示す通り、本発明の洗浄装置付塗布装置における洗浄装置は洗浄ヘッド２３を有するものである。前記洗浄ヘッド２３は洗浄部と排気部とから構成され、前記洗浄部は、２流体ノズル１０と、２流体ノズル１０に並列して後述する装置進行方向とは逆進行方向側に液切りノズル１８、その上部に液遮断ノズル１１を有し、前記排気部は、洗浄部の下部に位置していて、固定ベース１６、排気ダクト２２を有する。
図１で示す通り、２流体ノズル１０の内部には、洗浄薬液供給口１２と不活性ガス供給口１５に接続されている２流体を混合させるためのマニホールド１３が形成されている。マニホールド１３で混合された２流体ミストは２流体噴出口１４よりスリットノズル先端部８に向けて噴出される。
上記液遮断ノズル１１の内部には、不活性ガス供給口１７とそれに接続された液遮断スリット２４が設けられており、不活性ガス供給口１７から供給された不活性ガスは液遮断スリット２４よりスリットノズル１の斜面２５の中段に向けて噴出される。これによって不活性ガスのカーテンが形成され、２流体ノズル１０より噴出される２流体ミスト及び液切りノズル１８より噴出される不活性ガスが、斜面２５の上部へ巻き上がり、汚染するのを完全に防止することが可能となる。

図２で示す通り、上記液切りノズル１８の内部には、不活性ガス供給口２１に接続されているマニホールド２０が形成され、マニホールド２０に貯留された不活性ガスは、液切りスリット１９よりスリットノズル先端部８及びスリットノズル１の斜面２５の中段に向けて噴出される。
図３で示す通り液切りスリット１９の長手方向は、スリットノズル１の長手方向に対してスリットノズル先端部８に近い側（図３下側）が２流体ノズル１０の装置進行方向とは逆進行方向側になるように傾斜しており、その傾斜角度Ｘは５５°〜７５°の範囲にある。また、液切りスリット１９の深さ方向はスリットノズル１の長手方向に対してマニホールド２０に近い側が２流体ノズル１０の装置進行方向とは逆進行方向側になるように傾斜しており、その傾斜角度Ｙは５０°〜７０°の範囲である。傾斜角度Ｘ及び傾斜角度Ｙの範囲が前記範囲にある場合にはスリットノズル１の斜面２５に付着した２流体ミストは完全に除去することが可能である。

上述した洗浄部を構成する２流体ノズル１０、液切りノズル１８、液遮断ノズル１１は２組とされ、スリットノズル先端部８外側を挟みこむようにスリットノズル１の長手方向に平行に近設されている。
そして洗浄部の下部には、上述したように洗浄部を支えるための固定ベース１６と、発生したミスト状廃液を排出するための排気ダクト２２からなる排気部が設けられている。

洗浄薬液と不活性ガスとの供給について説明する。
図５で示す通り、２流体ノズル１０への洗浄薬液７４の供給は、まずボールバルブ６８を開き、エアーオペレートバルブ７２を開くことで洗浄薬液タンク７３をクリーンエアー６７によって加圧し、その状態でエアーオペレートバルブ６６を開くことで、洗浄薬液供給口１２より供給される。洗浄薬液７４の流量の調整は流量調整バルブ７５によって行い、その時の流量値は流量計６４に表示される。流量調整バルブ７５とエアーオペレートバルブ６６の間には異物を捕集するためのフィルター６５が設けられている。
洗浄薬液タンク７３を加圧するためのクリーンエアー６７の圧力は、減圧弁６９によって調整し、その時の圧力値は圧力計７０に表示される。エアーオペレートバルブ７２と圧力計７０の間には異物を捕集するためのフィルター７１が設けられている。

２流体ノズル１０への不活性ガス５９の供給は、ボールバルブ６０を開き、且つエアーオペレートバルブ５５を開くことによってなされる。流量の調整は流量調整バルブ５４によって行い、その時の流量値は流量計５３に表示される。
液切りノズル１８への不活性ガス５９の供給は、ボールバルブ６０を開き且つエアーオペレートバルブ５８を開くことによってなされる。流量の調整は流量調整バルブ５７によって行い、その時の流量値は流量計５６に表示される。
液遮断ノズル１１への不活性ガス５９の供給は、ボールバルブ６０を開き、且つエアーオペレートバルブ５２を開くことによってなされる。流量の調整は流量調整バルブ５１によって行い、その時の流量値は流量計５０に表示される。
不活性ガス５９の圧力は、減圧弁６１によって調整し、その時の圧力値は圧力計６２に表示される。エアーオペレートバルブ５２、５５及び５８と圧力計６２の間には異物を捕集するためのフィルター６３が設けられている。

洗浄ヘッド２３の内部に溜まったミスト状廃液は、強制排気装置７７によって排気ダクト２２を通って外部に排出される。排出されたミスト状廃液は廃液トラップタンク７６にて捕集される。

図４に示す通り、塗布液３９をスリットノズル１に供給するための塗布液タンク３８はボールバルブ３６を開くことで、クリーンエアー３７により加圧される。クリーンエアー３７の圧力の調整は減圧弁３５によって行ない、その時の圧力値は圧力計３４に表示される。圧力計３４と塗布液タンク３８の間には異物を捕集するためのフィルター３３が設けられている。塗布液３９はエアーオペレートバルブ３１を開くことでスリットノズル１へ供給される。塗布液タンク３８とエアーオペレートバルブ３１との間には、異物を捕集するための１次フィルター３２が、エアーオペレートバルブ３１とスリットノズル１の間には、２次フィルター３０がそれぞれ設けられている。

図７では本発明の洗浄装置付塗布装置８６の基本構成と概略的な動作が示されている。この図７に示すように洗浄装置付塗布装置８６は、上述の洗浄ヘッド２３及び直動ユニット９０からなる洗浄ユニットと上述の洗浄薬液、不活性ガスの供給機構とで構成される洗浄装置、塗布ステージ８２、有機溶剤８１を貯留した待機ポッド８０等で構成される。そして図６で示す通り、洗浄ヘッド２３はモーター駆動による直動ユニット９０に固定されている。なお、洗浄ヘッド２３の動きについては以下の実施例での説明と同じであり、実施の形態ではその説明を省略する。

本発明の洗浄装置付塗布装置の実施例として、液晶ディスプレイ用のカラーフィルターの製造工程において、感光性材料をスリットノズルにより塗布した際に、スリットノズルの先端部を洗浄する場合を説明する。
塗布する感光性材料は市販の樹脂ブラックレジストを用い、洗浄薬液としてＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン（或いは１−メチル−２−ピロリジノンでも可））を使用した。また、不活性ガスには窒素を使用した。更に、塗布膜を形成するガラス基板は無アルカリガラスで、サイズは６８０ｍｍ×８８０ｍｍ×ｔ０．７ｍｍを用いた。
液切りノズルは表１で示す様に、様々な傾斜角度のものを取り付けて事前に評価を行った。表で○はスリットノズルの斜面に洗浄薬液残りが全く見られなかったもの、△は一部洗浄薬液残りが見られたもの、×は洗浄薬液残りが見られたものを示している。この結果から、長手方向の傾斜角度Ｘは５５°〜７５°、深さ方向の傾斜角度Ｙは５０°〜７０°であれば、完全に洗浄薬液を除去できることがわかった。

上記結果を踏まえ、２流体ノズルは２流体噴出口が円形状のものを３ヶ所、液切りノズルは、長手方向の傾斜角度Ｘが６５°、深さ方向の傾斜角度Ｙが６０°のスリットを３ヶ所それぞれ配列した。

以下に実際の動作を詳細に示す。
図６、図７で示す通り、図示されないローダーユニットより投入されたガラス基板８５は図示されない搬送ロボットによって洗浄装置付塗布装置８６の塗布ステージ８２上に載置され、真空吸着される。ボールバルブ３６、６０、６８及びエアーオペレートバルブ７２は予め開いており、塗布液タンク３８及び洗浄薬液タンク７３は常時加圧されている。スリットノズル１は待機位置Ａにて有機溶剤８１の雰囲気状態にある待機ポッド８０の中にスリットノズル先端部８を格納した状態で待機しており、ガラス基板８５が塗布ステージ８２上に載置されると、待機上位置Ｂに上昇し、次いで塗布開始上位置Ｃに平行移動する。次いで塗布開始位置Ｄに下降し、この状態でエアーオペレートバルブ３１を開いて塗布ビード８３を形成した後、樹脂ブラックレジストを吐出しながら塗布膜８４を形成しつつ塗布終了位置Ｅに平行移動する。スリットノズル１が塗布終了位置Ｅに移動すると、エアーオペレートバルブ３１を閉じ、樹脂ブラックレジストの吐出を停止する。次いで塗布終了上位置Ｆに上昇し、次いで洗浄上位置Ｇに平行移動し、次いで洗浄位置Ｈに下降する。

洗浄ヘッド２３は洗浄ヘッド待機位置Ｉ（図６）にて待機しており、洗浄位置Ｈにスリットノズル１の移動が完了すると同時に、強制排気装置７７を作動させて排気を開始し、次いでエアーオペレートバルブ５２を開くことで窒素が液遮断スリット２４から噴出され、次いでエアーオペレートバルブ５８を開くことで窒素が液切りスリット１９から噴出される。液遮断スリット２４及び液切りスリット１９からの窒素の噴出が安定した時点で、エアーオペレートバルブ５５を開くことで窒素が２流体ノズル１０に供給され、次いでエアーオペレートバルブ６６を開くことでＮＭＰが２流体ノズル１０に供給され、２流体ノズル１０内部で混合された２流体ミストが２流体噴出口１４よりスリットノズル先端部８に向けて噴出される。
２流体ミストの噴出が安定した時点で、直動ユニット９０を駆動させ、洗浄ヘッド２３はスリットノズル１の長手方向に沿って平行移動しながら洗浄を開始する。洗浄ヘッド２３が洗浄ヘッド洗浄終了位置Ｊに移動すると、直動ユニット９０が停止し、スリットノズル１は洗浄上位置Ｇに再び上昇する。次いで待機上位置Ｂに平行移動し、次いで待機位置Ａに下降して、再び待機ポッド８０の中にスリットノズル先端部８を格納した状態で待機する。
スリットノズル１が洗浄上位置Ｇに上昇すると同時に、直動ユニット９０が駆動し、洗浄ヘッド２３は洗浄ヘッド待機位置Ｉに平行移動を開始し、同時にエアーオペレートバルブ６６を閉じＮＭＰの供給を停止し、次いでエアーオペレートバルブ５５を閉じ２流体用窒素の供給を停止し、次いでエアーオペレートバルブ５８を閉じ液切り用窒素の供給を停止し、次いでエアーオペレートバルブ５２を閉じ液遮断用窒素の供給を停止し、その後洗浄ヘッド２３内部のミスト状廃液が完全に外部に排出された時点で強制排気装置７７を停止する。洗浄ヘッド２３が洗浄ヘッド待機位置Ｉに移動すると直動ユニット９０は停止する。
一方、洗浄装置付塗布装置８６にて樹脂ブラックレジストを塗布したガラス基板８５は図示されない搬送ロボットにより次工程に搬送される。

以上の動作にてガラス基板を連続塗布し、且つ毎回洗浄を行った。その結果、目視においてスリットノズル洗浄後のリップ先端の乾燥性は非常に良く、洗浄薬液残りに起因する縦筋ムラの発生は無かった。また、連続塗布後もスリットノズル先端部は非常に清浄に保たれており、塗布後のガラス基板の異物検査においても乾燥固着に起因する異物は発生していなかった。

本発明に係わる洗浄ヘッドの２流体ノズル部分とスリットノズルの側断面を表した説明図である。本発明に係わる洗浄ヘッドの液切りノズル部分とスリットノズルの側断面を表した説明図である。本発明に係わる液切りノズルの平面図である。本発明に係わるスリットノズルと、塗布液の供給系統を表した説明図である。本発明に係わる洗浄ヘッドとスリットノズルの斜視と、洗浄薬液及び不活性ガスの供給系統を表した説明図である。本発明に係わる洗浄装置付塗布装置の一実施例における洗浄装置と、スリットノズルを示した説明図である。本発明に係わる洗浄装置付塗布装置のスリットノズルの動作を側面で表した説明図である。

符号の説明

１・・・スリットノズル
５・・・スリット
８・・・スリットノズル先端部
１０・・・２流体ノズル
１１・・・液遮断ノズル
１４・・・２流体噴出口
１６・・・固定ベース
１８・・・液切りノズル
１９・・・液切りスリット
２３・・・洗浄ヘッド
２４・・・液遮断スリット
２５・・・斜面
８６・・・洗浄装置付塗布装置

Claims

スリットノズルの先端部を前記スリットノズルの長手方向に沿って移動しながら洗浄する洗浄装置を具備する洗浄装置付塗布装置において、
前記洗浄装置は、前記スリットノズル先端部の外側に洗浄薬液であるＮＭＰと不活性ガスである窒素を混合した２流体を噴出する１個以上の２流体ノズルと、前記２流体ノズルにおける洗浄装置進行方向とは逆進行方向側に配置されて不活性ガスである窒素を噴出する１個以上の液切りノズルとを前記スリットノズルの長手方向に配列してなる２組が、前記スリットノズル先端部の外側を挟みこむようにスリットノズルの長手方向に平行に近設されている洗浄部と、該洗浄部の下部に位置して、発生したミスト状廃液を強制排気する排気部とで構成される洗浄ヘッドを具備し、前記２流体ノズルと前記液切りノズルとの上部に位置し、前記不活性ガスである窒素をスリットノズルに向けて噴出する液遮断ノズルが、前記スリットノズルを挟み込むように対とされて、スリットノズルの長手方向に平行に近設されていることを特徴とする洗浄装置付塗布装置。