JP2006186251A

JP2006186251A - 塗布装置

Info

Publication number: JP2006186251A
Application number: JP2004380826A
Authority: JP
Inventors: Takamasa Sakai; 高正坂井
Original assignee: Kumamoto Technology and Industry Foundation
Current assignee: Kumamoto Technology and Industry Foundation
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2006-07-13

Abstract

【課題】基板を平坦性良く保持することができ、更なる基板の大型化に対応可能な塗布装置を提供する。
【解決手段】ガラス基板Ｓの表面Ｓ１に向けて塗布部２０の吐出口２１からレジスト液ＲＬが吐出されると共に、ガラス基板Ｓが吐出口２１の延長方向に対して垂直な方向Ａに移動し、ガラス基板Ｓの表面Ｓ１全体にわたってレジスト液ＲＬが塗布される。保持部１０の多孔質層１１からガラス基板Ｓの裏面Ｓ２に向けてガスが噴出し、これによりガラス基板Ｓが多孔質層１１との間に間隙Ｇ１をあけて保持される。この間隙Ｇ１はガラス基板Ｓ自身の重力負荷により変化し、ガラス基板Ｓの厚みの厚い部分では間隙Ｇ１は小さくなり、薄い部分では間隙Ｇ１は大きくなる。ガラス基板Ｓの厚みに不均一性があっても、ガラス基板Ｓの表面Ｓ１は平坦になり、良好なレジスト膜ＲＦが形成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、レジスト液などの塗布液を基板に塗るための塗布装置に関する。

フラットパネルディスプレイ製造の最も重要な装置の一つとして、例えば図９に示したように、スリット状の吐出口１２１からレジスト液ＲＬをガラス基板Ｓに塗る塗布装置が実用化されている（例えば、特許文献１参照。）。ガラス基板Ｓは載置台１１０に吸着により保持されており、吐出口１２１を移動させることによりレジスト液ＲＬをガラス基板Ｓの全面に塗布することができるようになっている。
特開２００３−２８４９８６号公報

このような従来の塗布装置の構成は、もともと鉄鋼や計測器などの分野で三次元計器の基本構成として採用され、実用化されているものである。従って、コスト的にはかなり高いものであり、フラットパネルディスプレイ製造への適用には困難な点が多い。すなわち、従来の塗布装置では、載置台１１０が畳およそ２枚分の面積を有し、その平面性を十分に確保した上で、更に、この載置台１１０の平面に対して吐出口１２１をミクロンオーダーの高い平行度で走査させなければならない。これは加工精度や組立精度の観点から脅威的技術と言わざるを得ず、技術的には極めて高く評価に値するが、今後の進展には限界がある。

まず、たとえ載置台１１０と吐出口１２１との機構的な平行度を達成できたとしても、ガラス基板Ｓは、厚みおよびその均一性を許容範囲内に管理されたものでなければ使用することができない。そのため従来では、レジスト液を塗る前にガラス基板Ｓの厚みを自動測定する機能さえ盛り込まれていた。また、ガラス基板Ｓの寸法が大きくなってくると、このように厚みの管理されたガラス基板Ｓの製造そのものができなくなるおそれがある。

更に、塗布性能に関しても、従来では、膜均一性を高めたりパターン依存性を解消するため、レジスト液の粘性などの性状調整が不可避となっていた。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、簡素な構成により基板を平坦性良く保持することができ、更なる基板の大型化に対応可能な塗布装置を提供することにある。

本発明による塗布装置は、基板の裏面に対向する多孔質層を有し、多孔質層からガスを噴出させることにより基板を多孔質層との間に間隙をあけて保持する保持部と、基板の表面に向けて塗布液を吐出する吐出口を有する塗布部と、保持部により保持された基板を吐出口に対して相対的に移動させる移動部とを備えたものである。

本発明による塗布装置では、保持部の多孔質層から基板の裏面に向けてガスが噴出し、これにより基板が多孔質層との間に間隙をあけて保持される。この間隙は基板自身の重力負荷により変化し、基板の厚みの厚い部分では間隙は小さくなり、薄い部分では間隙は大きくなる。このような間隙の自己制御機能により、基板の厚みに不均一性があっても基板の表面が平坦になり、この平坦面に対して吐出口から塗布液が吐出される。

本発明の塗布装置によれば、基板の裏面に対向する多孔質層を有する保持部を設け、多孔質層からガスを噴出させることにより基板を多孔質層との間に間隙をあけて保持するようにしたので、基板の厚みに不均一性があっても、基板を平坦性良く保持することができる。従って、基板製造上の精度の問題が軽減され、フラットパネルディスプレイ用のガラス基板の更なる大型化を目指すことが可能となる。

また、多孔質層と基板の裏面とが接触しない裏面非接触プロセスを実現することができる。よって、基板の傾きによる接触などが発生しにくく、基板の損傷を防止すると共に、大きな間隙および浮上力を得ることができる。また、基板にゴミ等が付着することを回避することもできる。

更に、構成は簡素で、従来のように装置の機械的精度を極めて高く維持する必要はない。これにより、特殊な大型加工機による精密加工などは不要となり、製造コストを低減することができる。また、条件だしやメンテナンスのためのコストも低減することができ、加工コストを下げることができる。

特に、塗布部に、基板上における吐出口の近傍を押える基板押えパッドと、基板と吐出口とにより囲まれた領域内を局所的に減圧排気する排気管とを設けるようにすれば、排気管による減圧状態下で塗布液を塗布することができ、塗布液と基板との間に残存する大気を減らし、基板上のパターン等の凸凹の影響で発生する塗布膜の欠陥を取り除くことができる。よって、パターン依存性を解消し、塗布液の粘性などの厳密な性状調整が不要となり、塗布液の性状に余裕をもたせることが可能となる。また、基板押えパッドを設けることにより、基板上における吐出口の近傍を外気から遮断し、排気管による局所的な減圧排気効果を高めることができる。

また、基板押えパッドに、基板の表面に対向する多孔質層を設け、多孔質層からガスを噴出させることにより多孔質層と基板との間に間隙をあけて基板を押えるようにすれば、多孔質層と基板との間の距離を一定に保つことができる。従って、基板に撓みがあってもその表面の平面性を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る塗布装置の全体構成を表したものであり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線における断面構成を表したものである。この塗布装置は、フラットパネルディスプレイ製造のレジスト塗布工程に用いられるものであり、ガラス基板Ｓを保持する保持部１０と、このガラス基板Ｓにレジスト液ＲＬを塗布するための塗布部２０と、保持部１０に保持されたガラス基板Ｓを移動させる移動部３０とを備えている。ガラス基板Ｓは、フラットパネルディスプレイ用のガラス基板であり、大きさは例えば縦約２ｍ、横約１ｍ、厚み０．７ｍｍであり、その厚みの規格範囲は例えば±３０μｍである。なお、図１ではガラス基板Ｓを二点鎖線で表している。

保持部１０は、ガラス基板Ｓの裏面Ｓ２に対向する多孔質層１１を有しており、この多孔質層１１から空気または窒素（Ｎ₂）などのガスを噴出させることによりガラス基板Ｓを多孔質層１１との間に間隙Ｇ１をあけて保持するものである。これにより、この塗布装置では、ガラス基板Ｓの厚みに不均一性があっても、ガラス基板Ｓを平坦性良く保持することができるようになっている。

すなわち、ガラス基板Ｓは、面方向の寸法１ｍに対してなだらかにミクロンオーダーで厚みが変化しており、外力に対しては剛性が無視できる。よって、ガラス基板Ｓが図９に示した従来の吸着保持型の載置台１１０上に置かれると、図３に示したように、載置台１１０の平面に倣い、ガラス基板Ｓの表面Ｓ１に面不均一性が現れてしまう。

これに対して、本実施の形態の保持部１０では、図４に示したように、多孔質層１１とガラス基板Ｓとの間の間隙Ｇ１はガラス基板Ｓ自身の重力負荷により変化し、ガラス基板Ｓの厚みの厚い部分では間隙Ｇ１は小さくなり、薄い部分では間隙Ｇ１は大きくなる。よって、図５に示したように、ガラス基板Ｓの厚みに不均一性があっても、ガラス基板Ｓの表面Ｓ１が平坦になる。

更に、多孔質層１１の面全体から均一にガスを滲み出させることにより、浮上面すべてで反力が働く。よって、例えば図６に示したように単なる通気孔２１１からガスを吹き出してガラス基板Ｓを浮上させる方法に比べて、ガラス基板Ｓの傾きによる接触が起こりにくく、大きな間隙Ｇ１および浮上力が得られるという利点もある。このような多孔質層１１は、例えば、セラミック多孔質，金属粉末と炭素などの固体潤滑材とを含む焼結多孔質またはプラスチック多孔質により構成されている。

保持部１０の形状や配置は特に限定されないが、例えば、ガラス基板Ｓを間にして塗布部２０に対向配置された主パッド１２と、ガラス基板Ｓの塗布部２０に対向していない領域に点在配置された複数の副パッド１３とを備えるようにすることができる。主パッド１２は直線状に形成されると共に、２本並べて配置されている。副パッド１３は図１に示したような円盤状に形成されていてもよいし、角状などの他の形状に形成されていてもよい。なお、副パッド１３の個数および配置は特に限定されないが、例えばガラス基板Ｓの長辺および中央の３列に配列されている。

塗布部２０は、ガラス基板Ｓの表面Ｓ１に向けてレジスト液ＲＬを吐出する吐出口２１と、ガラス基板Ｓ上における吐出口２１の近傍を押える基板押えパッド２２と、ガラス基板Ｓと吐出口２１とにより囲まれた領域内を局所的に減圧排気する排気管２３と、ガラス基板Ｓの厚みを計測する基板厚みセンサ２４と、塗布されたレジスト膜ＲＦの厚みを計測するレジスト膜厚センサ２５とを備えている。

吐出口２１は、矩形状のガラス基板Ｓの辺に平行な直線状に形成され、移動部３０がこの吐出口２１の延長方向に対して垂直な方向Ａにガラス基板Ｓを移動させることにより、ガラス基板Ｓの表面Ｓ１全体にレジスト液ＲＬが塗布されるようになっている。吐出口２１は、例えば２本の主パッド１２の間に配置されている。

基板押えパッド２２は、吐出口２１に沿った直線状に形成されており、ガラス基板Ｓ上における吐出口２１の近傍を外気から遮断し、排気管２３による局所的な減圧排気効果を高める機能を有している。基板押えパッド２２は、例えば、２本の主パッド１２のうちの１本と向かい合うように配置されている。

また、この基板押えパッド２２は、ガラス基板Ｓの表面Ｓ１に対向する多孔質層２２Ａを有し、多孔質層２２Ａから空気または窒素（Ｎ₂）などのガスを噴出させることによりガラス基板Ｓを多孔質層２２Ａとの間に間隙Ｇ２をあけて押えるようになっている。この場合、基板押えパッド２２はガラス基板Ｓの上方から近づくので、図７に示したようにガラス基板Ｓは基板押えパッド２２に対して重力負荷とはならず、基板押えパッド２２が近づいた部分ではガラス基板Ｓを遠ざける力が働く。よって、ガスの供給圧力が基板押えパッド２２の長手方向において均一に保たれる限り、多孔質層２２Ａとガラス基板Ｓとの間の距離を一定に保つことができる。従って、ガラス基板Ｓに撓みがあってもその表面Ｓ１の平面性を高めることができる。

基板押えパッド２２の多孔質層２２Ａのガラス基板Ｓ側の面２２Ｂと、吐出口２１の先端２１Ｂとは、ガラス基板Ｓの表面Ｓ１からの高さが同じになっているが、必ずしも同じでなくてもよい。なお、この高さは調整可能とされている。

吐出口２１と基板押えパッド２２との間は、ゴム，プラスチック，または金属よりなる蛇腹状部材などの軟質材よりなる封止膜２３Ａにより塞がれている。排気管２３はこの封止膜２３Ａに取り付けられており、ガラス基板Ｓ上における吐出口２１の近傍を局所的に減圧排気する。このように排気管２３による減圧状態下でレジスト液ＲＬを塗布することにより、レジスト膜ＲＦとガラス基板Ｓとの間に残存する大気を減らし、ガラス基板Ｓ上のパターン等の凸凹の影響で発生するレジスト膜ＲＦの欠陥を取り除くことができる。よって、パターン依存性を解消し、レジスト液ＲＬの粘性などの厳密な性状調整が不要となり、レジスト液ＲＬの性状に余裕をもたせることが可能となる。

排気管２３による減圧度は、図８に拡大して示したように、吐出口２１とガラス基板Ｓとの間隙に存在するレジスト液ＲＬの表面張力Ｔで決定されるものである。排気管２３は、レジスト液ＲＬの表面張力Ｔに均衡する適切な減圧度となるように、基板押えパッド２２の多孔質層２２Ａから噴出されるガス量に応じて排気を行うようになっている。

基板厚みモニタ２４は、ガラス基板Ｓの裏面Ｓ２側におけるレジスト液ＲＬの塗布位置近傍に設けられ、光または超音波によりガラス基板Ｓの厚みを計測するものである。レジスト膜厚モニタ２５は、ガラス基板Ｓの表面Ｓ１側におけるレジスト液ＲＬの塗布位置近傍に設けられ、光または超音波によりレジスト膜ＲＦの厚みを計測するものである。

移動部３０は、ガラス基板Ｓの辺に沿って配設された一対のガイドレール３１と、この一対のガイドレール３１に沿って矢印Ａ方向にガラス基板Ｓを押し出すリニアモータガイド３２とを備えている。

この塗布装置では、ガラス基板Ｓの表面Ｓ１に向けて塗布部２０の吐出口２１からレジスト液ＲＬが吐出されると共に、移動部３０によりガラス基板Ｓが吐出口２１の延長方向に対して垂直な方向Ａに移動し、ガラス基板Ｓの表面Ｓ１全体にわたってレジスト液ＲＬが塗布される。その際、保持部１０の多孔質層１１からガラス基板Ｓの裏面Ｓ２に向けてガスが噴出し、これによりガラス基板Ｓが多孔質層１１との間に間隙Ｇ１をあけて保持される。この間隙Ｇ１はガラス基板Ｓ自身の重力負荷により変化し、ガラス基板Ｓの厚みの厚い部分では間隙Ｇ１は小さくなり、薄い部分では間隙Ｇ１は大きくなる。よって、ガラス基板Ｓの厚みに不均一性があっても、ガラス基板Ｓの表面Ｓ１は平坦になり、良好なレジスト膜ＲＦが形成される。

このように本実施の形態では、ガラス基板Ｓの裏面Ｓ２に対向する多孔質層１１を有する保持部１０を設け、多孔質層１１からガスを噴出させることによりガラス基板Ｓを多孔質層１１との間に間隙Ｇ１をあけて保持するようにしたので、ガラス基板Ｓの厚みに不均一性があっても、ガラス基板Ｓを平坦性良く保持することができる。よって、ガラス基板Ｓの製造上の精度の問題が軽減され、フラットパネルディスプレイ用のガラス基板の更なる大型化を目指すことが可能となる。

また、多孔質層１１とガラス基板Ｓの裏面Ｓ２とが接触しない裏面非接触プロセスを実現することができる。よって、ガラス基板Ｓの傾きによる接触などが発生しにくく、ガラス基板Ｓの損傷を防止すると共に、大きな間隙Ｇ１および浮上力を得ることができる。また、ガラス基板Ｓにゴミ等が付着することを回避することもできる。

特に、塗布部２０に、ガラス基板Ｓ上における吐出口２１の近傍を押える基板押えパッド２２と、ガラス基板Ｓと吐出口２１とにより囲まれた領域内を局所的に減圧排気する排気管２３とを設けるようにすれば、排気管２３による減圧状態下でレジスト液ＲＬを塗布することができ、レジスト液ＲＬとガラス基板Ｓとの間に残存する大気を減らし、ガラス基板Ｓ上のパターン等の凸凹の影響で発生するレジスト膜ＲＦの欠陥を取り除くことができる。よって、パターン依存性を解消し、レジスト液ＲＬの粘性などの厳密な性状調整が不要となり、レジスト液ＲＬの性状に余裕をもたせることが可能となる。また、基板押えパッド２２を設けることにより、ガラス基板Ｓ上における吐出口２１の近傍を外気から遮断し、排気管２３による局所的な減圧排気効果を高めることができる。

また、基板押えパッド２２に、ガラス基板Ｓの表面Ｓ１に対向する多孔質層２２Ａを設け、多孔質層２２Ａからガスを噴出させることによりガラス基板Ｓを多孔質層２２Ａとの間に間隙Ｇ２をあけて押えるようにすれば、多孔質層２２Ａとガラス基板Ｓとの間の距離を一定に保つことができる。従って、ガラス基板Ｓに撓みがあってもその表面Ｓ１の平面性を高めることができる。

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では、保持部１０の主パッド１２および副パッド１３の形状や配置を具体的に挙げて説明したが、主パッド１２および副パッド１３の形状や配置は上記実施の形態で説明したものに限られない。また、多孔質層１１，２２Ａから噴出させるガスは、上記実施の形態で説明したガス種に限られず、他のガスでもよい。

本発明の塗布装置は、上記実施の形態で説明したフラットパネルディスプレイ製造におけるレジスト塗布工程のほか、例えばロール状に巻かれたシート状フィルムへのレジスト液またはコート材などの連続塗布工程にも適用することができる。

本発明の一実施の形態に係る塗布装置の全体構成を表す斜視図である。図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。従来の吸着保持型の載置台に置かれたガラス基板を模式的に表す断面図である。図１および図２に示した保持部の浮上特性を表したものである。図１および図２に示した保持部に保持されたガラス基板の状態を模式的に表す断面図である。従来の浮上方法の問題点を説明するための断面図である。図１および図２に示した基板押えパッドの作用を説明するための断面図である。図２に示した吐出口を拡大して表す断面図である。従来の塗布装置の構成例を表す断面図である。

符号の説明

１０…保持部、１１…多孔質層、１２…主パッド、１３…副パッド、２０…塗布部、２１…吐出口、２２…基板押えパッド、２２Ａ…多孔質層、２４…基板厚みセンサ、２５…レジスト膜厚センサ、３０…移動部、３１…ガイドレール、３２…リニアモータガイド、Ｓ…ガラス基板、Ｓ１…表面、Ｓ２…裏面、Ｇ１，Ｇ２…間隙

Claims

基板の裏面に対向する多孔質層を有し、前記多孔質層からガスを噴出させることにより前記基板を前記多孔質層との間に間隙をあけて保持する保持部と、
前記基板の表面に向けて塗布液を吐出する吐出口を有する塗布部と、
前記保持部により保持された前記基板を前記吐出口に対して相対的に移動させる移動部と
を備えたことを特徴とする塗布装置。
前記基板が矩形基板であると共に、前記吐出口は前記矩形基板の一辺に平行な直線状に形成され、前記移動部は前記吐出口の延長方向に対して垂直な方向に前記矩形基板を移動させる
ことを特徴とする請求項１記載の塗布装置。
前記保持部は、
前記基板を間にして前記塗布部に対向配置された主パッドと、
前記基板の前記塗布部に対向していない領域に点在配置された複数の副パッドと
を備えたことを特徴とする請求項１記載の塗布装置。
前記塗布部は、
前記基板上における前記吐出口の近傍を押える基板押えパッドと、
前記基板と前記吐出口とにより囲まれた領域内を局所的に減圧排気する排気管と
を備えたことを特徴とする請求項１記載の塗布装置。
前記基板押えパッドは、前記基板の表面に対向する多孔質層を有し、前記多孔質層からガスを噴出させることにより前記多孔質層と前記基板との間に間隙をあけて前記基板を押える
ことを特徴とする請求項４記載の塗布装置。
前記基板はフラットパネルディスプレイ用のガラス基板である
ことを特徴とする請求項１記載の塗布装置。