(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上方に向って開口するとともに水平方向に延びる帯状のスリットを有する塗布ヘッドと、塗布液の塗布を行う基板を塗布ヘッドの上方に傾斜した状態でかつ塗布ヘッドと平行に保持する基板保持部材とを備え、塗布ヘッドに塗布液を供給し、塗布ヘッドと基板保持部材に保持された基板との間に塗布ヘッドのスリットから吐出される塗布液によってビードを形成し、基板と塗布とを相対的に互に反対方向に移動させ、ビードから基板の塗布液塗布面に塗布液を付着させることによって基板への塗布液の塗布を行う塗布装置において、
前記塗布ヘッドが、この塗布ヘッドの水平方向に延びる帯状のスリットと直交する方向でかつ上向き方向に傾斜する塗布ヘッドガイド部材に沿って往復動自在になっており、
前記塗布ヘッドガイド部材の上方に、塗布ヘッドガイド部材と直交する方向でかつ水平方向に延びる基板ガイド部材が配置され、
この基板ガイド部材に２台のスライダが基板ガイド部材に沿ってスライド自在に取り付けられていて、この２台のスライダが塗布ヘッドガイド部材の上方に交互に位置決め自在になっており、
前記基板保持部材が、前記２台のスライダに、それぞれ保持している基板をその塗布液塗布面が下向きでかつ塗布ヘッドの移動方向に対して平行になるように位置させる第１位置と基板をその塗布液塗布面が上向きでかつ水平になるように位置させる第２位置に位置決め自在に取り付けられている、
ことを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
上方に向って開口するとともに水平方向に延びる帯状のスリットを有する塗布ヘッドと、塗布液の塗布を行う基板を塗布ヘッドの上方に傾斜した状態でかつ塗布ヘッドと平行に保持する基板保持部材とを備え、塗布ヘッドに塗布液を供給し、塗布ヘッドと基板保持部材に保持された基板との間に塗布ヘッドのスリットから吐出される塗布液によってビードを形成し、基板と塗布とを相対的に互に反対方向に移動させ、ビードから基板の塗布液塗布面に塗布液を付着させることによって基板への塗布液の塗布を行う塗布装置において、
前記塗布ヘッドが、この塗布ヘッドの水平方向に延びる帯状のスリットと直交する方向でかつ上向き方向に傾斜する塗布ヘッドガイド部材に沿って往復動自在になっており、
前記塗布ヘッドガイド部材の上方に上向きに傾斜するとともに軸回りに回転自在な回転軸が配置され、
この回転軸に一対の前記基板保持部材が、回転軸を挟んで対称になるように取り付けられ、それぞれの基板保持部材が回転軸の回転にともなって回転軸の上方に位置された際に保持している基板を水平状態に位置決めし、回転軸の下方に位置された際に保持している基板を塗布ヘッドの移動方向と平行な状態に位置決めする、
ことを特徴とする塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＣＤ用カラーフィルタのガラス基板等に塗布液を塗布する塗布装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、ＬＣＤ用カラーフィルタ等の大型ガラス基板に塗布液を塗布する方式としては、スピン塗布方式が多く用いられている。
【０００３】
このスピン塗布方式には大気開放型および密閉カップ型があるが、何れの方式も、その塗布効率が１０パーセント程度と低く、しかも基板のコーナ部分の塗布膜厚が厚くなりすぎるという欠点があり、今後見込まれる基板サイズの大型化に伴って、塗布液の使用量，膜厚分布およびスループット等の点において問題が指摘されている。
【０００４】
上述のようなスピン塗布方式の欠点を解決するための方式としては、ナイフ塗布方式，ロール塗布方式またはダイ塗布方式がある。
【０００５】
これらの方式は、何れも、被塗布基板上に塗布用クリアランスを設け、その設定値によって塗布膜厚を決定して塗布面の平滑性を得る方式であるが、この方式では、基板表面の平滑度（凹凸度）が塗布精度以上に低く（凹凸度が大きい）ものに対しては、均一な膜厚を得ることが困難である。
【０００６】
また、基板表面の凹凸に影響され難い塗布液の塗布方法としては、一般にディップ塗布方式が知られているが、この方式では、非塗布部を被覆することが不可欠であり、作業が煩雑なものとなる。
【０００７】
このディップ塗布方式の原理に類似する方式で、かつ、基板の主面のみに選択的に塗布液を塗布する方式としては、（株）総合技術センタ発行（１９８８年４月３０日）の尾崎勇次著「最新塗布技術の進歩」の第３３６頁に記載された塗布液の塗布方式が知られている。
【０００８】
この方式では、ダイヘッドまたはスライドダイからほぼ水平方向に塗布液が供給され、このダイヘッドまたはスライドダイの側面に形成されたダイリップに対向する近接位置を基体が相対的に垂直方向上方に移動される。ダイヘッドまたはスライドダイから供給される塗布液は、基体とダイリップとの間にビードを形成し、基体の上方への移動に伴って基体主面に塗布されて塗布膜を形成する。
【０００９】
この塗布方式は、一般的に、連続した基体に対する塗布方式として用いられる。そして、塗布された塗布液の膜厚は、基体と塗布ヘッドの相対速度および塗布液の粘性によって決定される。すなわち、基体とダイリップとの間に形成されたビードから引き上げられた塗布液は、重力の影響によって基体に沿って落下するため、この落下する速度と基体が塗布液を引き上げる速度とのバランスによって膜厚が決定される。
【００１０】
この塗布方式においては、塗布液が低粘度でかつ表面張力が弱い場合には、基体と塗布ヘッドとの間に設けられたクリアランスにビードを形成させることが困難であり、塗布液は供給された直後にビードを形成することなく重力によって落下してしまうことがある。これを防ぐには、基体と塗布ヘッドとのクリアランスをきわめて小さくしなければならないという問題がある。
【００１１】
しかし、基体がＬＣＤカラーフィルタ用ガラス基板のように平面性が低く、最大で１００μｍもの凹凸のある場合には、ビードから塗布液が引き上げられる時に生じる引張り力に差が生じ、ビードに種々の異なる剪断力が作用することになる。このように、ビードに対して局所的に異なる剪断力が作用すると、ビードから引き出される塗布液の量が均一にはならず、したがって、膜厚も均一にはならない。
【００１２】
さらに、この塗布方式においては、連続的な基体主面への塗布液の塗布が可能ではあっても、基体主面が垂直であり、この基体に対して直角方向から塗布液が供給されるので、枚葉基板のような不連続な複数の基体に塗布液を塗布する場合には、基板のスライド方向の最後端部がビードを通過した際にビードに残っていた塗布液が重力で落下し、次に塗布を行う基板の先端部やその裏面、さらには塗布ヘッドの下部に付着して汚染を生じることがある。このため、この塗布方式は枚葉基板の塗布に使用するのには不適当である。
【００１３】
また、スライドダイを用いる塗布方式も、上述のダイヘッドを用いる塗布方式と同様な欠点を有している。特に、このスライドダイを用いる塗布方式は、スライドダイの傾斜表面上に塗布液を自由流動によって流して、基体の表面との間にビードを形成するので、任意時点で塗布液の供給を停止することは困難であり、枚葉基板のような不連続な基体に対し連続して塗布液を塗布するのには不適当である。
【００１４】
そこで、上記のような各塗布方式における欠点を解消して、枚葉基板に塗布液の物性に影響を受けることなく安定した状態で均一な塗布膜を形成することの出来る塗布装置が提案されている（特開平５−１４６７５７号）。
【００１５】
この塗布装置は、図１０に示されるように、装置本体１の一対の支持フレーム１Ａ間に基板Ｓのスライド方向において下流側の端部が高くなるように傾斜した状態で取り付けられた直線状のガイドフレーム２と、このガイドフレーム２にスライド自在に取り付けられた基板ホルダ３と、上向きに開口する直線状のスリット４ａを有しこのスリット４ａがガイドフレーム２の軸方向と直交する方向に延びるようにガイドフレーム２の下方に配置された塗布ヘッド４とを備えている。
【００１６】
そして、基板ホルダ３は、ガイドフレーム２に沿って設置されたボールねじ５に螺合されていてこのボールねじ５がモータＭによって回転されることによりガイドフレーム２に沿ってスライドされるようになっており、吸引管接続部３Ａに接続される図示しない吸引機構の作動によりその下向きの吸着面に基板Ｓを吸着して保持するようになっている。  また塗布ヘッド４は、図示しない塗布液供給機構から供給される塗布液をスリット４ａから上方に吐出するようになっている。
【００１７】
図１１は、上記塗布装置の塗布開始時の状態を示しており、基板ホルダ３の吸着面に吸着された基板Ｓが、その先端部が塗布ヘッド４のスリット４ａの直上に所定のクリアランスを介して対向するように位置されている。
【００１８】
そして、塗布ヘッド４に塗布液供給機構から塗布液Ｒが供給されると、図１２に拡大して示されるように、供給された塗布液Ｒがスリット４ａから吐出してビードＢを形成し、基板Ｓの先端部下面に付着する。このとき、スリット４ａの開口部と基板ホルダ３に吸着された基板Ｓの下面との間の最小クリアランスＣ１は、ビードＢから塗布液Ｒが零れ出さないように、塗布液Ｒの粘度や表面張力等の物性を考慮して設定されている。
【００１９】
図１２において、ビードＢの基板Ｓの後端側（図において左側）にメニスカスＬ１が形成され先端側（図において右側）にメニスカスＬ２が形成されていて、このメニスカスＬ１の高さ寸法ｈ１とメニスカスＬ２の高さ寸法ｈ２は、ガイドフレーム２が角度θで傾斜していることによって、ｈ１＜ｈ２の関係になっている。
【００２０】
図１１の状態からモータＭが駆動され、ボールねじ５が回転されることによって、基板ホルダ３がガイドフレーム２に沿って一定速度で斜め上方にスライドされる。
【００２１】
これによって、図１３および図１４に示されるように、ビードＢから塗布液Ｒが基板Ｓの下面に順次付着されて、塗布液Ｒの層Ｒａが形成される。このとき、塗布ヘッド４には連続して塗布液Ｒの供給が行われ、ビードＢにおける塗布液Ｒの量が一定に保たれている。
【００２２】
そして、図１５に示されるように、基板Ｓがガイドフレーム２に沿って上昇してその後端部Ｓ２が塗布ヘッド４のスリット４ａ上に到達すると、基板ホルダ３のスライドが停止され、さらに塗布ヘッド４に接続された図示しないサックバックバルブの作動によってビードＢを形成する塗布液Ｒが塗布ヘッド４内に吸引されてビードＢが消滅される。これによって、塗布ヘッド４と基板Ｓ上の塗布液Ｒの層Ｒａが分離される。
【００２３】
この後、基板Ｓが基板ホルダ３から取り外され、上向きまたは下向きの状態で水平に保たれて図示しない乾燥ユニットに搬送され、遠赤外線ヒータ等の手段によって乾燥されて、基板Ｓの主面上に均一な厚さの塗布膜が形成される。
【００２４】
一般に、ＬＣＤカラーフィルタ用のガラス基板の主面は平滑度が低く、通常５０〜７０μｍ，最大では１００μｍ程度の凹凸があるが、上記塗布装置によれば、基板Ｓと塗布ヘッド４のスリット４ａ間に、基板Ｓに形成される層Ｒａの膜厚に対して１０〜１０００倍、好ましくは２０倍以上の十分に大きなクリアランスを保つことにより、基板Ｓの主面の凹凸による影響を緩和することができる。さらに、基板Ｓへの塗布液の塗布が、基板Ｓが傾斜（５〜２０度，好ましくは１１度）した状態で行われるので、塗布された塗布液が基板Ｓの主面に沿って低い方に流動し、これにより塗布膜の表面を平滑にすることができる。
【００２５】
しかしながら、上記従来の塗布装置によって、枚葉基板について連続して塗布液の塗布を行おうとすると、一枚の基板Ｓについての塗布液の塗布の終了後、基板ホルダ３を反転させ基板Ｓの吸着を解除して基板Ｓを取り外し、次いで、その後に新しい基板Ｓを基板ホルダ３に吸着させてセットし、基板ホルダ３をガイドフレーム２に沿って塗布液の塗布時と反対方向にスライドして塗布開始時の位置に復帰させる必要がある。
【００２６】
このため、基板の一枚当たりの処理時間が長くなってしまい、最大でも３０枚／時程度の処理が限度である。
【００２７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、塗布液の物性に左右されることなく枚葉基板に対して平滑でかつ均一な塗布膜を形成することができるとともに、単位時間当たりの処理枚数を増加させることができる塗布装置を提供することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明による塗布装置は、上方に向って開口するとともに水平方向に延びる帯状のスリットを有する塗布ヘッドと、塗布液の塗布を行う基板を塗布ヘッドの上方に傾斜した状態でかつ塗布ヘッドと平行に保持する基板保持部材とを備え、塗布ヘッドに塗布液を供給し、塗布ヘッドと基板保持部材に保持された基板との間に塗布ヘッドのスリットから吐出される塗布液によってビードを形成し、基板と塗布とを相対的に互に反対方向に移動させ、ビードから基板の塗布液塗布面に塗布液を付着させることによって基板への塗布液の塗布を行う塗布装置において、塗布ヘッドが、この塗布ヘッドの水平方向に延びる帯状のスリットと直交する方向でかつ上向き方向に傾斜する塗布ヘッドガイド部材に沿って往復動自在になっており、塗布ヘッドガイド部材の上方に、塗布ヘッドガイド部材と直交する方向でかつ水平方向に延びる基板ガイド部材が配置され、この基板ガイド部材に２台のスライダが基板ガイド部材に沿ってスライド自在に取り付けられていて、この２台のスライダが塗布ヘッドガイド部材の上方に交互に位置決め自在になっており、基板保持部材が、２台のスライダに、それぞれ保持している基板をその塗布液塗布面が下向きでかつ塗布ヘッドの移動方向に対して平行になるように位置させる第１位置と基板をその塗布液塗布面が上向きでかつ水平になるように位置させる第２位置に位置決め自在に取り付けられているような構成とした。
【００２９】
上記第１の発明による塗布装置は、基板を保持した基板保持部材が第１位置に位置された一方のスライダが塗布ヘッドガイド部材の上方に位置決めされると、塗布ヘッドが塗布ヘッドガイド部材に沿って基板の塗布面に対向しながら斜め上向き方向に直線状にスライドされる。
【００３０】
このとき、塗布ヘッドに塗布液が連続して供給され、この塗布液がスリットから上方に吐出されて、塗布ヘッドに対向する基板の塗布面との間に塗布液のビードを形成する。
【００３１】
そして、塗布ヘッドのスライドにともなって、ビードから塗布液が基板の塗布を行う面に順次付着されてゆき、基板に塗布液の層が形成されてゆく。
【００３２】
このようにして基板への塗布液の塗布が終了すると、基板保持部材が第２位置に位置決めされた後、この一方のスライダが基板ガイド部材に沿ってスライドして塗布ヘッドガイド部材の上方から離脱し、この一方のスライダに代って、基板を保持した基板保持部材が第１位置に位置された他方のスライダが塗布ヘッドガイド部材の上方に位置決めされ、同様に塗布ヘッドの斜め上向き方向へのスライドによって基板への塗布液の塗布が行われる。
【００３３】
そして、この他方のスライダに保持された基板について塗布液の塗布が行われている間に、一方のスライダについて、塗布液が塗布され第２位置に位置決めされた基板保持部材によって水平に保持された基板が基板保持部材から取り外されて、新しい基板と交換される。
【００３４】
この基板の交換が終わった一方のスライダは、他方のスライダについて塗布液の塗布工程が終了した後、再度この他方のスライダと交代して塗布ヘッドガイド部材の上方に位置され、保持している基板への塗布液の塗布が行われる。
【００３５】
以上のように、基板に対する塗布液の塗布工程と塗布液が塗布された基板の交換工程とが２台のスライダについてそれぞれ交互に行われる。
【００３６】
前記目的を達成するために、第２の発明による塗布装置は、上方に向って開口するとともに水平方向に延びる帯状のスリットを有する塗布ヘッドと、塗布液の塗布を行う基板を塗布ヘッドの上方に傾斜した状態でかつ塗布ヘッドと平行に保持する基板保持部材とを備え、塗布ヘッドに塗布液を供給し、塗布ヘッドと基板保持部材に保持された基板との間に塗布ヘッドのスリットから吐出される塗布液によってビードを形成し、基板と塗布とを相対的に互に反対方向に移動させ、ビードから基板の塗布液塗布面に塗布液を付着させることによって基板への塗布液の塗布を行う塗布装置において、塗布ヘッドが、この塗布ヘッドの水平方向に延びる帯状のスリットと直交する方向でかつ上向き方向に傾斜する塗布ヘッドガイド部材に沿って往復動自在になっており、塗布ヘッドガイド部材の上方に上向きに傾斜するとともに軸回りに回転自在な回転軸が配置され、この回転軸に一対の前記基板保持部材が、回転軸を挟んで対称になるように取り付けられ、それぞれの基板保持部材が回転軸の回転にともなって回転軸の上方に位置された際に保持している基板を水平状態に位置決めし、回転軸の下方に位置された際に保持している基板を塗布ヘッドの移動方向と平行な状態に位置決めするような構成とした。
【００３７】
上記第２の発明による塗布装置は、基板を保持した一対の基板保持部材の一方が回転軸の回転にともなって回転軸の下方に位置されると、塗布ヘッドが塗布ヘッドガイド部材に沿って下向きに保持された基板の塗布面に対向しながら斜め上向き方向に直線状にスライドされる。
【００３８】
このとき、第１の発明と同様に、塗布ヘッドのスリットから上方に吐出された塗布液によって基板の塗布面との間に形成されたビードから、塗布ヘッドのスライドにともなって、塗布液が基板の塗布面に順次付着されて、基板に塗布液の層が形成される。
【００３９】
このようにして一方の基板保持部材に保持された基板への塗布液の塗布が終了すると、回転軸が半回転されて、塗布液が塗布された基板を保持している一方の基板保持部材が回転軸の上方に、塗布液が塗布されていない基板を保持している他方の基板保持部材が回転軸の下方に位置される。
【００４０】
そして、この他方の基板保持部材に保持された基板について、同様の工程によって塗布液の塗布が行われる。この間に、一方の基板保持部材に水平に保持された塗布液の塗布が終了した基板が基板保持部材から取り外されて、新しい基板と交換される。
【００４１】
この基板の交換が終わった一方の基板保持部材は、他方の基板保持部材について塗布液の塗布工程が終了した後、再度回転軸が半回転されることにより、他方の基板保持部材と交代して塗布ヘッドガイド部材の上方に位置され、保持している基板への塗布液の塗布が行われる。
【００４２】
以上のように、基板に対する塗布液の塗布工程と塗布液が塗布された基板の交換工程とが一対の基板保持部材についてそれぞれ交互に行われる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の最も好ましいと思われる実施の形態について説明を行う。
【００４４】
図１は、第１の実施形態における塗布装置１０を示す側面図であり、図２は、塗布装置１０を図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って見た図である。
【００４５】
この図１および図２において、塗布装置１０は、この装置の本体１１の両側部に取り付けられた支軸１１Ａおよび１１Ｂが架台Ｆに回動自在に支持されていて、この支軸１１Ａおよび１１Ｂを中心に本体１１が回動して傾斜されるようになっている。
【００４６】
この本体１１の回動中心Ｐは、後述するホルダ支持シャフト１５Ａおよび１５Ｂの軸中心と一致するように設定されている。
【００４７】
本体１１には、上ステージ１１Ｃと、この上ステージ１１Ｃの下方に配置された上ステージ１１Ｃと平行な下ステージ１１Ｄが設けられている。
【００４８】
上ステージ１１Ｃ上には、支軸１１Ａおよび１１Ｂの軸線と平行に延びるように、一対のボールねじ１２がその両端を回転自在に支持されて取り付けられており、このボールねじ１２は、図示しない駆動モータによって回転されるようになっている。
【００４９】
ボールねじ１２には、スライダ１３Ａおよび１３Ｂが、それぞれその下面に取り付けられた連結部１３ａおよび１３ｂを螺合されることによって連結されていて、ボールねじ１２の回転によってボールねじ１２に沿ってスライドされるようになっている。このスライダ１３Ａおよび１３Ｂは、さらに、ボールねじ１２の外側に配置されるとともにスライダ１３Ａおよび１３Ｂと上ステージ１１Ｃとの間に介装された一対のリニアガイド１４によって、ボールねじ１２に沿ってガイドされるようになっている。
【００５０】
ボールねじ１２およびリニアガイド１４のそれぞれの長さは、スライダの３台分の幅よりも少し長くなるように設定されており、スライダ１３Ａとスライダ１３Ｂは、図２から分るように、互に隣接するように配置されている。
【００５１】
スライダ１３Ａおよび１３Ｂの上面には、それぞれホルダ支持シャフト１５Ａ，１５Ｂが、水平方向でかつボールねじ１２の軸方向と平行に延びるように、その両端部を回転自在に支持されて取り付けられている。このホルダ支持シャフト１５Ａおよび１５Ｂの端部には、それぞれモータＭＡ，ＭＢが連結されていて、このモータＭＡ，ＭＢの駆動によってホルダ支持シャフト１５Ａ，１５Ｂがそれぞれ回転されるようになっている。
【００５２】
ホルダ支持シャフト１５Ａ，１５Ｂの中央部には、それぞれ一対のホルダ支持アーム１６Ａ，１６Ｂがシャフト１５Ａ，１５Ｂの軸線方向に対して直角方向に延びるようにそれぞれの基端部を固定されていて、ホルダ支持シャフト１５Ａ，１５Ｂの回転によって上ステージ１１Ｃに対し垂直な平面内において回転されるようになっている。
【００５３】
各一対のホルダ支持アーム１６Ａ，１６Ｂの先端部には、それぞれ基板Ｓを吸着して保持する保持板１７Ａ，１７Ｂが、ホルダ支持アーム１６Ａ，１６Ｂの軸線方向に対して直角向きに取り付けられており、各保持板１７Ａ，１７Ｂには図示しないコンプレッサが接続されていて、それぞれの下面に形成された吸着面に基板Ｓを吸着して保持するようになっている。
【００５４】
なお、この保持板１７Ａ，１７Ｂにコンプレッサを接続して基板Ｓを吸着する代りに、保持板１７Ａ，１７Ｂの４箇所にチャックを取り付けて、このチャックにより基板Ｓを保持するようにしてもよい。
【００５５】
下ステージ１１Ｄの中央部には、ボールねじ１８が、上ステージ１１Ｃに取り付けられたボールねじ１２に対して直交する方向に延びるようにその両端を回転自在に支持されて取り付けられており、このボールねじ１８は、その端部に連結された駆動モータＭＣによって低速で回転されるようになっている。
【００５６】
このボールねじ１８には、塗布ヘッド取付け台２０がその下面に取り付けられた連結部２０ａを螺合されることによって連結されていて、ボールねじ１８の回転によってボールねじ１８に沿ってスライドされるようになっている。
この塗布ヘッド取付け台２０は、さらに、ボールねじ１８の両側に配置されるとともに塗布ヘッド取付け台２０と下ステージ１１Ｄとの間に介装された一対のリニアガイド２１によって、ボールねじ１８に沿ってガイドされるようになっている。
【００５７】
塗布ヘッド取付け台２０上には昇降機構２２が取り付けられており、この昇降機構２２に、上向きに開口する直線状のスリット１９ａを有する塗布ヘッド１９が、そのスリット１９ａがボールねじ１８の軸方向と直交しかつ水平方向に延びるように取り付けられていて、昇降機構２２がモータＭＤによって作動されることにより上下動されるようになっている。
【００５８】
また、この塗布ヘッド１９は、図１に示されている通り、塗布ヘッド取付け台２０が後退位置（図の左側）に位置されて後述する基板Ｓへの塗布液の塗布が開始される際に、後述する塗布位置に位置された保持板１７Ａまたは１７Ｂに保持された基板Ｓの図面左の端部側に位置し、塗布ヘッド取付け台２０が前進位置（図の右側）に位置されて基板Ｓへの塗布液の塗布が終了した際に、この基板Ｓの図面右の端部側に位置するように配置されている。
【００５９】
塗布ヘッド１９には、後述するような塗布液供給機構から塗布液が供給されるようになっており、この塗布ヘッド１９に供給された塗布液がそのスリット１９ａから上方に吐出されるようになっている。
【００６０】
図３乃至図６に、上記塗布ヘッド１９の形状の一例が示されている。
【００６１】
この図３乃至図６において、塗布ヘッド１９の本体１９Ａは塗布液の塗布を行う基板Ｓの幅以上の長さａを有し、その上面の中央部に、軸方向に沿って延びるとともに上方に向って開口するスリット１９ａが形成されている。そして、このスリット１９ａを挟むようにその両側に一対の斜面１９Ｂおよび１９Ｃが形成されている。
【００６２】
本体１９Ａの内部には、スリット１９ａと平行に延びるとともにスリット１９ａにその軸方向の全域に亘って連通される中空状の液溜り１９Ｄが形成されている。この液溜り１９Ｄにはスリット１９ａの下部に取り付けられた塗布液供給管１９Ｅが接続されており、この塗布液供給管１９Ｅから導入される塗布液が液溜り１９Ｄを介してスリット１９ａから吐出されるようになっている。
【００６３】
図中、１９Ｆは、スリット１９ａの両端部にそれぞれ脱着可能に嵌合された一対のスリット長さ調節用パッキンであり、このスリット長さ調節用パッキン１９Ｆを異なる長さを有する他のスリット長さ調節用パッキンに交換することにより、スリット１９ａから吐出される塗布液の幅を調節することができる。
【００６４】
図中に示された塗布ヘッド１９の各部の寸法は、以下の通りである。
【００６５】
本体１９Ａの長さａ    ＝４００ｍｍ
本体１９Ａの幅ｂ      ＝  ５０ｍｍ
本体１９Ａの高さｃ    ＝  ８０ｍｍ
スリット１９ａの長さｄ（スリット長さ調節用パッキン１９Ｆによる調整後の幅）          ＝３５０ｍｍ
スリット１９ａの幅ｅ  ＝    ２ｍｍ
スリット１９ａの深さｆ＝  ２７ｍｍ
液溜り１９Ｄの深さｇ  ＝  ４０ｍｍ
塗布ヘッド１９に塗布液を供給する塗布液供給機構としては、図７に示すような機構が挙げられる。
【００６６】
この塗布液供給機構は、加圧タンク樽３０内に収容されている塗布液を手動バルブ３１を介して供給される空気圧によって押し出し、粗調節用ニードルバルブ３２，フィルタ３３，流量計３４，微調節用ニー  ドルバルブ３５，空気作動弁３６およびサックバックバルブ３７を介して塗布ヘッド１９に供給する。
【００６７】
空気作動弁３６は、基板Ｓへの塗布液の塗布終了時に空気圧によって自動的に作動して、塗布ヘッド１９への塗布液の供給を停止させる。また、サックバックバルブ３７は、空気作動弁３６の閉鎖と同時にピストン３７ａが図７に示す矢印の方向にスライドされてシリンダ３７ｂ内に負圧を生じさせ、これによって塗布ヘッド１９に供給されている塗布液を吸引して回収する。
【００６８】
次に、上記塗布装置の作動を説明する。
【００６９】
塗布装置１０は、塗布開始前に図示しない駆動機構の作動によって回動中心Ｐを中心に図１の右側端部が上側になるように回動されて、その傾斜角度が所定の角度θに設定される。
【００７０】
ボールねじ１２の回転によって、図２に示されるように、スライダ１３Ａがボールねじ１２の中央部に位置されると、このスライダ１３Ａが塗布ヘッド取付け台２０の移動経路上に位置される（以下、この位置を塗布位置という）。そして、スライダ１３Ｂは、塗布ヘッド取付け台２０の移動経路上から外れ、ボールねじ１２の左側端部に位置される。
【００７１】
スライダ１３Ａが塗布位置に在る時、そのホルダ支持アーム１６Ａは下向きに向けられており、保持板１７Ａが下ステージ１１Ｄに対して平行になるように位置決めされている。そして、その保持板１７Ａには、基板Ｓが吸着されて保持されている。
【００７２】
また、塗布位置から外れた位置にあるスライダ１３Ｂのホルダ支持アーム１６Ｂは、上向きに向けられていて、保持板１７Ｂが水平になるように位置決めされている。そして、保持板１７Ａに吸着された基板Ｓに対して塗布液が塗布されている間に、図示しない基板交換装置により、保持板１７Ｂ上に基板Ｓがセットされる。
【００７３】
最初、塗布ヘッド取付け台２０は、後退位置（図１において左側位置、以下塗布開始位置という）に位置されている。
【００７４】
この状態でモータＭＣの駆動によりボールねじ１８が回転されて、塗布ヘッド取付け台２０が図１の左側から右側斜め上方向に一定速度でスライドされ、これによって塗布ヘッド１９が保持板１７Ａに保持された基板Ｓの下面に沿って平行にスライドされる。
【００７５】
この塗布ヘッド１９のスライドが開始されるのとほぼ同時に塗布ヘッド１９への塗布液の供給が開始され、この供給された塗布液がスリット１９ａから吐出されてビードを形成して基板Ｓの下面に付着する。
【００７６】
そして、塗布ヘッド１９のスライドにともなって、塗布ヘッド１９上に形成されたビードから塗布液が基板Ｓの下面に順次付着されてゆき塗布液の層が形成される。
【００７７】
塗布ヘッド取付け台２０が前進位置（図１において右側位置、以下塗布終了位置という）に到達すると、塗布ヘッド１９が基板Ｓの後端部から外れ、これとほぼ同時に塗布ヘッド取付け台２０のスライドが停止されるとともに塗布ヘッド１９に接続されたサックバックバルブ３７が作動され、ビードを形成する塗布液が塗布ヘッド１９内に吸引されてビードが消滅される。これによって、塗布ヘッド１９と基板Ｓに塗布された塗布液が分離される。
【００７８】
以上の基板Ｓへの塗布液の塗布方法は、図１１乃至図１５において説明した従来の塗布液の塗布方法と同様である。
【００７９】
以上のようにして、塗布ヘッド取付け台２０が塗布終了位置に到達して保持板１７Ａに保持された基板Ｓへの塗布液の塗布が終了すると、モータＭＣの駆動によってボールねじ１８が逆回転され、塗布ヘッド取付け台２０が上記と逆方向にスライドされて、塗布終了位置から塗布開始位置に復帰される。
【００８０】
このとき、昇降機構２２の作動によって塗布ヘッド１９が下降されることにより、塗布ヘッド１９と基板Ｓの下面に塗布された塗布液との接触が回避される。
【００８１】
この後、モータＭＡが駆動されてホルダ支持シャフト１５Ａおよびホルダ支持アーム１６Ａが回転され、これにより、保持板１７Ａおよびこの保持板１７Ａに保持された基板Ｓが上向きになるように移動されて水平状態に保持される。このとき、スライダ１３ＢのモータＭＢも駆動されて、ホルダ支持シャフト１５Ｂおよびホルダ支持アーム１６Ｂが回転され、これにより、保持板１７Ｂおよびこの保持板１７Ｂに保持された基板Ｓが下向きになるように移動されて下ステージ１１Ｄと平行になるように保持される。
【００８２】
次に、この状態が保持されたままボールねじ１２が前記と逆方向に回転されて、スライダ１３Ａおよび１３Ｂが図２において右方向に移動される。そして、上記と反対に、スライダ１３Ｂが塗布位置に位置され、スライダ１３Ａが塗布ヘッド取付け台２０の移動経路上から外れて、ボールねじ１２の右側端部に位置される。
【００８３】
そして、保持板１７Ａに保持された基板Ｓの場合と同様の作動によって、塗布ヘッド１９が塗布開始位置から塗布終了位置にスライドされて、保持板１７Ｂに保持された基板Ｓの下面に塗布液が塗布される。
【００８４】
この保持板１７Ｂに保持された基板Ｓに対して塗布液の塗布が行われている間に、保持板１７Ａに吸着され塗布液が塗布された基板Ｓが、図示しない基板交換装置により、保持板１７Ａから取り外され、代りに新しい基板Ｓがセットされ、スライダ１３Ｂ側の基板Ｓについて塗布液の塗布が終了した後、スライダ１３Ａおよび１３Ｂが上記と反対方向にスライドされて再度スライダ１３Ａが塗布位置に位置され、保持している基板Ｓについて塗布液の塗布が行われる。
【００８５】
以上のようにして、塗布液の塗布工程がスライダ１３Ａ側とスライダ１３Ｂ側について交互に行われ、しかも、スライダ１３Ｂの保持板１７Ｂについて基板Ｓの交換が行われているときにスライダ１３Ａの保持板１７Ａに保持された基板Ｓについて塗布液の塗布が行われ、反対に、スライダ１３Ａの保持板１７Ａについて基板Ｓの交換が行われているときにスライダ１３Ｂの保持板１７Ｂに保持された基板Ｓについて塗布液の塗布が行われるので、常時、基板Ｓについての塗布液の塗布が行われることになり、これによって、図１０の従来の塗布装置に比べて、単位時間当たり２倍の枚数の基板Ｓに塗布液を塗布することが可能になる。
【００８６】
上記塗布液の塗布工程において、塗布ヘッド１９のスライド速度を速くすれば基板Ｓに塗布された塗布液の層の厚さが薄くなり、反対にスライド速度を遅くすれば塗布液の層の厚さが厚くなるが、塗布装置１０の傾斜角度θを変えることにより、塗布ヘッド１９のスライド速度を一定にしたまま基板Ｓに塗布された塗布液の層の厚さを変えることができる。
【００８７】
すなわち、塗布装置１０の傾斜角度θが大きくなると、保持板１７Ａおよび１７Ｂに保持された基板Ｓの傾斜角度も大きくなって基板Ｓに塗布された塗布液の層の厚さが薄くなり、反対に塗布装置１０の傾斜角度θが小さくなると、保持板１７Ａおよび１７Ｂに保持された基板Ｓの傾斜角度も小さくなって基板Ｓに塗布された塗布液の層の厚さが厚くなる。
【００８８】
このとき、塗布ヘッド１９も塗布装置１０の傾斜にともなって一体的に傾斜するので、この塗布ヘッド１９と保持板１７Ａおよび１７Ｂとの相対的位置関係は変らない。
【００８９】
上記塗布装置１０によって塗布液が塗布される枚葉の基板Ｓは、主としてＬＣＤカラーフィルタ用大型ガラス基板であるが、他の基板についても同様に塗布液の塗布を行うことができる。また非可撓性のガラス基板に限らず、可撓性を有するプラスチック基板，金属基板または紙基板についても塗布液を塗布することができる。
【００９０】
また、上記塗布装置１０に使用される塗布液は、主として基板上に微細パターンを描くための感光性樹脂であるが、他の塗布液の塗布を行うことができることは言うまでもない。そして、水系および溶剤系等の各種の塗布液を使用することができ、さらに、顔料、染料、フィラ−、増感剤、樹脂および添加剤等を単独で使用し、またはこれらのうちから数種類を混合して使用することもできる。
【００９１】
図８は、第２の実施形態における塗布装置４０を示す側面図であり、図９は、塗布装置４０を図１のＩＸ−ＩＸ線に沿って見た図である。
【００９２】
この図８および９において、塗布装置４０は、この装置のヘッド架台４１の両側部に取り付けられた支軸４１Ａおよび４１Ｂが基板支持架台Ｆ´に回動自在に支持されていて、この支軸４１Ａおよび４１Ｂを中心にヘッド架台４１が回動して傾斜されるようになっている。
【００９３】
ヘッド架台４１の上方には、回転軸４２が、支軸４１Ａおよび４１Ｂの軸方向と直交する方向でかつ傾斜した状態（図８においては右上がりに傾斜した状態）で、基板支持架台Ｆ´にその両端部を回転自在に支持されている。この回転軸４２の両端の軸受け部は、回転軸４２の傾斜角度が変更自在になるように基板支持架台Ｆ´に取り付けられている。さらに、この回転軸４２の一端部に図示しない駆動モータが連結されていて、この駆動モータによって回転軸４２がその軸回りに回転されるようになっている。
【００９４】
この回転軸４２の中間部には、その円周部の対称位置に、一対のホルダ支持アーム４３Ａおよび４３Ｂが、それぞれの軸線と回転軸４２の軸線を含む平面内において回動自在になるようにその基端部を取り付けられている。そして、ホルダ支持アーム４３Ａ，４３Ｂが、回転軸４２に対して所要の角度をなすように任意の位置で回転軸４２に対して固定できるようになっている。
【００９５】
ホルダ支持アーム４３Ａおよび４３Ｂの回動中心は、このホルダ支持アーム４３Ａおよび４３Ｂの軸線を含む平面が鉛直向きになったとき、ヘッド架台４１の回動中心Ｐ´に一致するように設定されている。
【００９６】
ホルダ支持アーム４３Ａおよび４３Ｂの先端部には保持板４４Ａおよび４４Ｂが、それぞれ、ホルダ支持アーム４３Ａおよび４３Ｂの軸線に対して直角向きに固定されている。
【００９７】
各保持板４４Ａ，４４Ｂには、図１および図２の塗布装置の場合と同様に、図示しないコンプレッサが接続されていて、それぞれの下面に形成された吸着面に基板Ｓを吸着して保持するようになっているが、コンプレッサを接続して基板Ｓを吸着する代りに、保持板４４Ａ，４４Ｂの４箇所にチャックを取り付けて、このチャックにより基板Ｓを保持するようにしてもよい。
【００９８】
ヘッド架台４１にはステージ４１Ｃが設けられており、このステージ４１Ｃ上に、塗布ヘッド１９が支軸４１Ａ，４１Ｂの軸線と直交する方向にスライド自在に設置されている。
【００９９】
塗布ヘッド１９の構造およびこの塗布ヘッド１９をスライドさせるための構造は、図１および図２の塗布装置と同様であり、図１および図２と同一の符号が付してある。また、塗布ヘッド１９には、図１および図２の塗布装置と同様に、図７に示されるような塗布液供給機構が接続されている。
【０１００】
上記塗布装置４０によって基板Ｓへの塗布液の塗布を行う場合には、ホルダ支持アーム４３Ａとホルダ支持アーム４３Ｂが回転軸４２に対してその基端部を中心に回動されて、それぞれの回転軸４２に対する角度が互に同一になるように、しかも、ホルダ支持アーム４３Ａおよび４３Ｂの軸線を含む平面が鉛直向きになったとき上側に位置される保持板４４Ａ，４４Ｂがそれぞれ水平状態になるようにセッティングされる。
【０１０１】
このように、上側になった保持板４４Ａ，４４Ｂが水平になるようにホルダ支持アーム４３Ａ，４３Ｂの回転軸４２に対する角度を調節するのは、後述するように、塗布液の塗布が終了した基板Ｓをその塗布液が流れない状態で図示しない基板交換装置によって交換するためであるが、回転軸４２が傾斜しているために、上側に位置する保持板４４Ａ，４４Ｂが水平にるようにセッティングされることによって、下側に位置する保持板４４Ａ，４４Ｂは、図８から分るように、水平面に対して傾斜した状態に保持されることになる。
【０１０２】
ヘッド架台４１は、回動中心Ｐ´を中心に回動されることによって、上記のように下側に位置して水平面に対して傾斜した状態に保持された保持板４４Ａ，４４Ｂの下面に沿って平行に塗布ヘッド１９がスライドするように、その傾斜角度が調節される。
【０１０３】
下側に位置された保持板（図１においては保持板４４Ａ）には、その下面に基板Ｓが吸着されて保持されている。
【０１０４】
この状態で、図１および図２の塗布装置と同様の方法で、塗布ヘッド１９が基板Ｓの下面に沿ってスライドされて、そのスリット１９ａから吐出され基板Ｓとの間にビードを形成する塗布液を、基板Ｓの下面に塗布する。この間に、上側に位置される保持板（図１においては保持板４４Ｂ）に、図示しない基板交換装置によって新しい基板Ｓがセットされる。
【０１０５】
保持板４４Ａに保持された基板Ｓについて塗布液の塗布が終了すると、回転軸４２が図示しない駆動モータの作動によってその軸回りに１８０度回転されて、保持板４４Ａが上側に、また保持板４４Ｂが下側に位置される。そして、保持板４４Ｂに保持された基板Ｓについて、同様に塗布液の塗布が行われ、この間に、保持板４４Ａに保持され塗布液の塗布が終了した基板Ｓが、基板交換装置によって水平に維持されたまま保持板４４Ａから取り外されて、新しい基板Ｓと交換される。
【０１０６】
以上のように、上記塗布装置においても、塗布液の塗布工程が保持板４４Ａ側と保持板４４Ｂ側について交互に行われ、しかも、保持板４４Ｂについて基板Ｓの交換が行われているときに保持板４４Ａに保持された基板Ｓについて塗布液の塗布が行われ、反対に、保持板４４Ａについて基板Ｓの交換が行われているときに保持板４４Ｂに保持された基板Ｓについて塗布液の塗布が行われるので、常時、基板Ｓについての塗布液の塗布が行われることになり、これによって、図１０の従来の塗布装置に比べて、単位時間当たり２倍の枚数の基板Ｓに塗布液を塗布することが可能になる。
【０１０７】
上記塗布装置において、塗布液の種類に応じて塗布された塗布液の層の厚さを調節する場合には、ヘッド架台４１を回動中心Ｐ´を中心に回動させて所望の傾斜角度θになるように調節を行うとともに、回転軸４２も回動中心Ｐ´を中心に回動させてその傾斜角度を変更する。そして、ホルダ支持アーム４３Ａおよび４３Ｂを回転軸４２に対して回動中心Ｐ´を中心に回動させて、保持板４４Ａおよび４４Ｂが上側に位置されたとき、それぞれ水平になるように、調節する。
【０１０８】
このヘッド架台４１と回転軸４２の傾斜角度を変更する際に、回転軸４２の回動角がヘッド架台４１の回動角の２分の１になるように回動中心Ｐ´を中心にそれぞれを回動させれば、保持板４４Ａ，４４Ｂがそれぞれ下側に位置された際に、その下面が塗布ヘッド１９のスライド方向に対して平行になるようにセッティングすることができる。
【０１０９】
これは、回転軸４２の傾斜角度が角度α／２だけ変更された場合に、ホルダ支持アーム４３Ａ，４３Ｂと回転軸４２との間の角度もα／２だけ変更されて保持板４４Ａ，４４Ｂが回転軸４２の上側に位置された時それぞれ水平になるように調節されるため、この保持板４４Ａ，４４Ｂが回転軸４２の下側に位置されたとき、その傾斜角度の変動は、回転軸４２の傾斜角度の変動の２倍の角度αになるからである。
【０１１０】
【実施例】
次に、実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
（実施例１）
図１，２および図８，９の塗布装置を用いて、それぞれ、幅３００ｍｍ，長さ３５０ｍｍ，板厚１．１ｍｍのＬＣＤカラーフィルタ用ガラス基板Ｓを準備し、塗布液として、固形分濃度１．０％，粘度５．０ｃｐｓのＰＶＡ水溶液を準備した。
【０１１１】
塗布ヘッド１９には、それぞれ図３乃至図６に示される形状および寸法のものを使用し、この塗布ヘッド１９と基板Ｓとの間の相対的角度が約８゜になるように設定した。塗布ヘッド１９の移動速度は、それぞれ３０ｍｍ／ｓｅｃに設定した。
【０１１２】
そして、前述した工程により、保持板１７Ａ，１７Ｂおよび保持板４４Ａ，４４Ｂにそれぞれ保持された基板Ｓについて塗布液の塗布を行った。このとき、塗布開始時において、塗布ヘッド１９と基板Ｓ間に形成されるビードＢのメニスカスＬ１，Ｌ２の高さｈ１，ｈ２（図１２参照）が、それぞれ０．５ｍｍ、０．７ｍｍとなるように設定した。
【０１１３】
上記条件によって塗布液が塗布された基板Ｓを、オーブンにより、８０℃の温度で１分間乾燥した。
【０１１４】
この結果、塗布ヘッド１９の移動方向およびこの移動方向と直角方向に沿ってそれぞれ測定した基板Ｓ上の塗布膜の膜厚分布は、塗布液の塗布面のうち２６０ｍｍ×３００ｍｍの範囲内において、何れも２００００±６００Åであり、良好な結果を得ることができた。
【０１１５】
そして、このときの基板Ｓへの塗布液の塗布能率は、図１，２の塗布装置の場合が１１０枚／時であり、図８，９の塗布装置の場合が１００枚／時であった。
【０１１６】
なお、塗布液の塗布工程時における塗布膜Ｒａのウェット膜厚Ｃ２（図１４参照）に対するメニスカスＬ２の高さｈ２の比は、Ｃ２：ｈ２＝１：３５０であった。
（実施例２）
実施例１の塗布液の代りに固形分濃度６．５％，粘度２．５ｃｐｓの東京応化工業（株）製フォトレジストＯＦＰＲ−８００を塗布液として用い、他は実施例１と同一の条件で、それぞれの塗布装置について基板Ｓへの塗布液の塗布を行った。
【０１１７】
この結果、基板Ｓの移動方向およびこの移動方向と直角方向に沿ってそれぞれ測定した塗布膜の膜厚分布は、塗布液の塗布面のうち２６０ｍｍ×３００ｍｍの範囲内において、何れも１００００±３００Åであり、良好な結果を得ることができた。
【０１１８】
そして、このときの基板Ｓへの塗布液の塗布能率は、図１，２の塗布装置の場合が１１０枚／時であり、図８，９の塗布装置の場合が１００枚／時であった。
【０１１９】
なお、塗布液塗布工程時における塗布膜Ｒａのウェット膜厚Ｃ２（図１４参照）に対するメニスカスＬ２の高さｈ２の比は、Ｃ２：ｈ２＝１：３５０であった。
【０１２０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば塗布ヘッドを基板の塗布面に対向させながらこの塗布面に沿って斜め上向き方向に直線状にスライドさせることによって、塗布液の塗布を行うので、枚葉基板に対しても、塗布液の物性に左右されることなく平滑でかつ均一な塗布膜を形成することができる。
【０１２１】
そして、基板に対する塗布液の塗布工程と塗布液が塗布された基板の交換工程とが２台のスライダについてそれぞれ交互に行われるので、これによって、一台の塗布ヘッドによる基板への塗布を間を開けることなく連続して行うことができ、従って、単位時間当たりの処理枚数を増加させることができる。
【０１２２】
また、基板に対する塗布液の塗布工程と塗布液が塗布された基板の交換工程とが回転軸の回転によって一対の基板保持部材についてそれぞれ交互に行われるので、一台の塗布ヘッドによる基板への塗布を間を開けることなく連続して行うことができ、従って、単位時間当たりの処理枚数を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の最良の形態の一例を示す側面図である。
【図２】同例を図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って見た図である。
【図３】同例において使用される塗布ヘッドの一例を示す斜視図である。
【図４】同塗布ヘッドの正面図である。
【図５】同塗布ヘッドの平面図である。
【図６】同塗布ヘッドの側面図である。
【図７】同例において使用される塗布液供給機構を示す図である。
【図８】本発明の最良の形態の他の例を示す側面図である。
【図９】同例を図８のＩＸ−ＩＸ線に沿って見た図である。
【図１０】従来例の塗布装置を示す側面図である。
【図１１】同従来例における塗布開始時の基板とビードとの関係を示す概略側面図である。
【図１２】同従来例における塗布開始時のビードの状態を拡大して示す説明図である。
【図１３】同従来例における塗布途中の基板とビードとの関係を示す概略側面図である。
【図１４】同従来例における塗布途中のビードの状態を拡大して示す説明図である。
【図１５】同従来例における塗布終了時の基板とビードとの関係を示す概略側面図である。
【符号の説明】
１０  …塗布装置
１２  …ボールねじ
１３Ａ，１３Ｂ…スライダ
１４  …リニアガイド（基板ガイド部材）
１５Ａ，１５Ｂ…ホルダ支持シャフト（基板保持部材）
１６Ａ，１６Ｂ…ホルダ支持アーム（基板保持部材）
１７Ａ，１７Ｂ…保持板（基板保持部材）
１８  …    ボールねじ
１９  …塗布ヘッド
１９ａ…スリット
２１  …リニアガイド（塗布ヘッドガイド部材）
４０  …塗布装置
４２  …回転軸
４３Ａ，４３Ｂ…ホルダ支持アーム（基板保持部材）
４４Ａ，４４Ｂ…保持板（基板保持部材）
Ｓ    …基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0003571439.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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