(57)【要約】【課題】  基板表面全体で均一な濡れ性を確保できる処理を基板に施す基板表面処理装置を提供する。【解決手段】  基板表面処理ライン２は、機能液塗布装置４、紫外線照射装置６、乾燥装置８、ベルトコンベアＢＣ、駆動装置１２及び制御装置１０により構成されている。機能液塗布装置４においては、ベルトコンベアＢＣにより搬送された基板上に酸化チタンを含む機能液を塗布する。紫外線照射装置６においては、ベルトコンベアＢＣにより搬送された機能液が塗布された基板に紫外線を照射する。そして、乾燥装置８においては、ベルトコンベアＢＣにより搬送された基板に、例えば、熱風を吹き付けることにより基板上に塗布された機能液を乾燥させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に処理を施す基板表面処理装置であって、
前記基板上に酸化チタンを含む機能液を塗布する機能液塗布装置と、
前記機能液塗布装置により前記機能液が塗布された基板に紫外線を照射する紫外線照射装置と
を備えることを特徴とする基板表面処理装置。
【請求項２】
前記紫外線照射装置により紫外線が照射された前記基板表面上の前記機能液を乾燥させる乾燥装置を更に備えることを特徴とする請求項１記載の基板表面処理装置。
【請求項３】
前記機能液塗布装置は、
タンク内に収容されている前記機能液に含まれる酸化チタンの粒子を分散させる攪拌装置を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の基板表面処理装置。
【請求項４】
前記機能液塗布装置は、
前記基板上に前記機能液を吐出するインクジェット式の吐出装置であることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の基板表面処理装置。
【請求項５】
前記機能液塗布装置は、
前記基板上に前記機能液を噴霧する噴霧装置であることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の基板表面処理装置。
【請求項６】
前記紫外線照射装置は、
前記基板の表面に紫外線を照射する表面照射手段と、
前記基板の裏面に紫外線を照射する裏面照射手段と、
前記基板の表面または前記基板の裏面の何れの面から紫外線を照射するかを設定する照射面設定手段とを備え、
前記照射面設定手段において設定された面から、前記表面照射手段または前記裏面照射手段を用いて前記基板に紫外線を照射することを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の基板表面処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、カラーフィルタや配向膜等の塗布膜を基板上に形成する際、塗布膜を形成する材料を塗布する前の基板に所定の処理を施す基板表面処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、カラーフィルタや配向膜等の塗布膜を形成する材料（塗布膜形成材料）を基板上に塗布する場合、基板の表面上における塗布膜形成材料の濡れ広がり（濡れ性、親水性）を向上させるべく、基板表面に所定の処理（例えば、表面改質処理や、親水化処理等と呼ばれる処理）が施されている。この所定の処理としては、例えば、市販の洗浄剤及びエチレンジアミン等のアルカリ性界面活性剤等や、純水等を用いて基板表面を洗浄する洗浄処理、紫外線（ＵＶ）によりオゾンを発生させる装置を用いて、基板表面の撥水剤成分や有機物成分を除去するＵＶオゾン処理、コロナ発生装置を用いて基板表面の撥水剤成分や有機物成分を除去するコロナ放電処理等の処理がある（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１４２４１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、基板上の濡れ性を向上させるべく、基板表面に上述のような所定の処理を施した場合、基板表面の濡れ性にムラが生じる等の問題が発生する場合がある。例えば、基板表面を純水により洗浄する洗浄処理を施した場合、洗浄により基板表面にイオンが付着してしまい、基板表面の濡れ性にムラが生じる場合がある。また、ＵＶオゾン処理では、基板上に紫外線を照射し、照射エネルギとそれにより生成されるオゾンを利用して基板表面の有機物成分等を除去することから、基板表面に酸化膜が形成される場合がある。即ち、基板表面の十分な濡れ性を確保するためには、基板表面に紫外線を所定時間以上照射する必要がある一方、紫外線の照射時間が長くなることにより基板表面に酸化膜が形成される。この酸化膜は、僅かな時間基板表面に紫外線を照射した場合であっても形成される可能性が高く、十分な濡れ性を確保するために必要な時間照射を行うことにより、高い確率で酸化膜が形成されてしまう。基板表面に酸化膜が形成された場合、該基板を用いた装置、例えば、該基板を用いた液晶表示装置や半導体素子等の電気工学的特性を悪化させてしまうという問題がある。また、コロナ放電処理においては、コロナ放電によって発生するプラズマを基板に照射することによって有機成分等を除去しているが、プラズマの照射ムラが発生し易いという問題がある。即ち、基板表面にプラズマを均一に照射すること自体が難しく、特に大型基板になるほど照射ムラが発生し易い上、照射ムラが直接、濡れ性に影響を及ぼし基板表面全体で均一な濡れ性を確保することが難しいという問題がある。
【０００５】
この発明の課題は、基板表面全体で均一な濡れ性を確保すると共に基板表面の濡れ性の向上を図る基板表面処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る基板表面処理装置は、基板の表面に処理を施す基板表面処理装置であって、前記基板上に酸化チタンを含む機能液を塗布する機能液塗布装置と、前記機能液塗布装置により前記機能液が塗布された基板に紫外線を照射する紫外線照射装置とを備えることを特徴とする。
【０００７】
この基板表面処理装置によれば、基板上に酸化チタンを含む機能液を塗布して紫外線を照射した後、機能液を乾燥させている。従って、酸化チタンを含む液体を基板上に塗布することにより、基板表面の全体において均一に濡れ性を確保することができると共に、紫外線を照射することにより、酸化チタンの粒子を活性化させ、高い濡れ性を確保することができる。
【０００８】
また、この発明に係る基板表面処理装置は、前記紫外線照射装置により紫外線が照射された前記基板表面上の前記機能液を乾燥させる乾燥装置を更に備えることを特徴とする。この基板表面処理装置によれば、機能液を乾燥させる乾燥装置を備えているため、所定の塗布膜を形成する前に行われる基板の濡れ性向上処理を迅速に行うことができ、該基板を用いた半導体素子、液晶表示装置及び有機ＥＬ等の生産性を向上させることができる。
【０００９】
また、この発明に係る基板表面処理装置は、前記機能液塗布装置が、タンク内に収容されている前記機能液に含まれる酸化チタンの粒子を分散させる攪拌装置を備えることを特徴とする。
【００１０】
この基板表面処理装置によれば、攪拌装置により機能液に含まれる酸化チタンの粒子を分散させている。従って、酸化チタンの粒子を均一に分散させた機能液を基板上に塗布することができ、濡れ性のムラが発生することを適切に防止することができる。
【００１１】
また、この発明に係る基板表面処理装置は、前記機能液塗布装置が、前記基板上に前記機能液を吐出するインクジェット式の吐出装置であることを特徴とする。この基板表面処理装置によれば、インクジェット式の吐出装置により基板上に酸化チタンを含む機能液を塗布している。従って、基板上の所望領域に所定量の機能液を塗布することができ、例えば、カラーフィルターの画素内にのみ機能液を塗布し、画素内の濡れ性を適切に向上させることができる。また、基板上の所定領域に所定量の機能液を塗布することができるため、機能液の使用量を低減することができる。
【００１２】
また、この発明に係る基板表面処理装置は、前記機能液塗布装置が、前記基板上に前記機能液を噴霧する噴霧装置であることを特徴とする。この基板表面処理装置によれば、噴霧装置により基板上に酸化チタンを含む機能液を塗布しているため、基板上の前面全体に迅速に機能液を塗布することができる。
【００１３】
また、この発明に係る基板表面処理装置は、前記紫外線照射装置が、前記基板の表面に紫外線を照射する表面照射手段と、前記基板の裏面に紫外線を照射する裏面照射手段と、前記基板の表面または前記基板の裏面の何れの面から紫外線を照射するかを設定する照射面設定手段とを備え、前記照射面設定手段において設定された面から、前記表面照射手段または前記裏面照射手段を用いて前記基板に紫外線を照射することを特徴とする。
【００１４】
この基板表面処理装置によれば、基板の表面または裏面の何れかの面から紫外線を照射している。従って、例えば、基板表面の全面において均一な濡れ性を確保する必要がある場合には、基板の表面から紫外線を照射し、例えば、カラーフィルターのように、画素を区切るバンクの開口部及び側面部において高い濡れ性を確保したい場合には、基板の裏面から紫外線を照射することができる。そのため、基板上に形成される塗布膜の種類に応じて紫外線を照射する面を設定することができ、該基板を用いた半導体素子、液晶表示装置及び有機ＥＬ等の品質を高く保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態に係る基板表面処理装置について説明する。図１は、この発明の実施の形態に係る基板表面処理装置（基板表面処理ライン）の一例を示す図である。図１に示すように、基板表面処理ライン２は、機能液塗布装置４、紫外線照射装置６、乾燥装置８、各装置を接続するベルトコンベアＢＣ、ベルトコンベアＢＣを駆動させる駆動装置１２及び基板表面処理ライン２全体の制御を行う制御装置１０により構成されている。また、機能液塗布装置４、紫外線照射装置６及び乾燥装置８は、ベルトコンベアＢＣに沿って所定の間隔で一列に配置されている。制御装置１０は、機能液塗布装置４、紫外線照射装置６、乾燥装置８及び駆動装置１２と接続されている。駆動装置１２は、制御装置１０からの制御信号に基づいてベルトコンベアＢＣを駆動させ、処理対象の基板を機能液塗布装置４、紫外線照射装置６及び乾燥装置８に搬送する。機能液塗布装置４においては基板上に機能液を塗布する処理が行われ、紫外線照射装置６においては基板上に紫外線を照射する処理が行われ、乾燥装置８においては機能液を乾燥させる処理が行われる。なお、基板表面処理ライン２においては、インクジェット式の吐出装置を機能液塗布装置４として用いる。
【００１６】
図２は、この発明の実施の形態に係る機能液塗布装置４として用いられるインクジェット式の吐出装置の概略を示す図である。この機能液塗布装置（吐出装置）４は、基板Ｐ上に吐出物を吐出するインクジェットヘッド２２を備えている。このインクジェットヘッド２２は、ヘッド本体２４及び吐出物を吐出する多数のノズルが形成されているノズル形成面２６を備えている。このノズル形成面２６のノズルから吐出物、即ち、酸化チタンを含むインク（以下、「濡れ性向上インク」という。）が吐出される。また、機能液塗布装置（吐出装置）４は、基板Ｐを載置するテーブル２８を備えている。このテーブル２８は、所定の方向、例えば、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能に構成されている。また、テーブル２８は、図中矢印で示すようにＸ軸に沿った方向に移動することにより、ベルトコンベアＢＣにより搬送される基板Ｐをテーブル２８上に載置して機能液塗布装置（吐出装置）４内に取り込む。
【００１７】
また、インクジェットヘッド２２には、ノズル形成面２６に形成されているノズルから吐出される吐出物である濡れ性向上インクを収容しているタンク３０が接続されている。即ち、タンク３０とインクジェットヘッド２２とは、吐出物を搬送する吐出物搬送管３２によって接続されている。また、この吐出物搬送管３２は、吐出物搬送管３２の流路内の帯電を防止するための吐出物流路部アース継手３２ａとヘッド部気泡排除弁３２ｂとを備えている。このヘッド部気泡排除弁３２ｂは、吸引キャップ４０により、インクジェットヘッド２２内の吐出物を吸引する場合に用いられる。即ち、吸引キャップ４０によりインクジェットヘッド２２内の吐出物を吸引するときは、このヘッド部気泡排除弁３２ｂを閉状態にし、タンク３０側から吐出物が流入しない状態にする。そして、吸引キャップ４０で吸引すると、吸引される吐出物の流速が上がり、インクジェットヘッド２２内の気泡が速やかに排出されることになる。
【００１８】
ここで、タンク３０に収容されている濡れ性向上インクは、機能液、即ち、酸化チタンの粒子を所定の溶媒に懸濁させた液体であるため、タンク３０内には酸化チタンの粒子を分散させるための攪拌装置が設けられている。例えば、タンク３０内に所定のプロペラ等が設置されており、該プロペラを駆動装置等により駆動させることによって、タンク３０内に収容されている濡れ性向上インクを攪拌し、酸化チタンの粒子を分散させている。
【００１９】
また、機能液塗布装置（吐出装置）４は、タンク３０内に収容されている吐出物の収容量、即ち、タンク３０内に収容されている濡れ性向上インクの液面３４ａの高さを制御するための液面制御センサ３６を備えている。この液面制御センサ３６は、インクジェットヘッド２２が備えるノズル形成面２６の先端部２６ａとタンク３０内の液面３４ａとの高さの差ｈ（以下、水頭値という）を所定の範囲内に保つ制御を行う。液面３４ａの高さを制御することで、タンク３０内の吐出物３４が所定の範囲内の圧力でインクジェットヘッド２２に送られることになる。そして、所定の範囲内の圧力で吐出物３４を送ることで、インクジェットヘッド２２から安定的に吐出物３４を吐出することができる。
【００２０】
また、インクジェットヘッド２２のノズル形成面２６に対向して一定の距離を隔てて、インクジェットヘッド２２のノズル内の吐出物を吸引する吸引キャップ４０が配置されている。この吸引キャップ４０は、図２中に矢印で示すＺ軸に沿った方向に移動可能に構成されており、ノズル形成面２６に形成された複数のノズルを囲むようにノズル形成面２６に密着し、ノズル形成面２６との間に密閉空間を形成してノズルを外気から遮断できる構成となっている。なお、吸引キャップ４０によるインクジェットヘッド２２のノズル内の吐出物の吸引は、インクジェットヘッド２２が吐出物３４を吐出していない状態、例えば、インクジェットヘッド２２が、退避位置等に退避しており、テーブル２８が破線で示す位置に退避しているときに行われる。
【００２１】
また、この吸引キャップ４０の下方には、流路が設けられており、この流路には、吸引バルブ４２、吸引異常を検出する吸引圧検出センサ４４及びチューブポンプ等からなる吸引ポンプ４６が配置されている。また、この吸引ポンプ４６等で吸引され、流路を搬送されてきた吐出物３４は、廃液タンク４８内に収容される。以下、基板表面処理ライン２を構成する各装置において基板Ｐに対して行われる処理について説明する。
【００２２】
まず、機能液塗布装置（吐出装置）４において基板Ｐ上に濡れ性向上インクを塗布する。即ち、ベルトコンベアＢＣにより機能液塗布装置４まで搬送された基板Ｐを、テーブル２８に載置して機能液塗布装置４内に取り込む。機能液塗布装置４においては、タンク３０内に収容されている濡れ性向上インクをノズル形成面２６に形成されているノズルを介して基板Ｐの表面に吐出し、基板Ｐ上に濡れ性向上インクを塗布する。なお、例えば、基板Ｐ上に液晶表示装置の配向膜を形成する場合には、基板Ｐの表面全体において均一に濡れ性向上インクを塗布する。一方、例えば、基板Ｐ上にカラーフィルタを形成する場合には、各画素を区切っているバンクの内部（画素の開口部及び側面部）にのみ濡れ性向上インクを吐出することにより、基板Ｐ上に濡れ性向上インクを塗布する。
【００２３】
ここで、濡れ性向上インクとしては、酸化チタンを所定の溶媒に懸濁させた機能液が用いられる。即ち、酸化チタンは、化学的に極めて安定で、薬品に犯されにくく、熱に対しても安定であり、かつ、粒度分布が均一という特性を有している。従って、酸化チタンを所定の溶媒、例えば、エタノールのように沸点の低い揮発性の溶媒に溶解、懸濁させた液体を濡れ性向上インクとして用いる。なお、濡れ性向上インクは、粘度は２〜２０ｍＰａ・ｓ、表面張力は７０°以上に調整されている。また、濡れ性向上インクが塗布された基板Ｐは、ベルトコンベアＢＣにより紫外線照射装置６まで搬送される。
【００２４】
次に、紫外線照射装置６において、濡れ性向上インクが塗布された基板Ｐの表面に紫外線を照射する処理が行われる。即ち、酸化チタンを含む濡れ性向上インクが塗布された基板Ｐに紫外線、例えば、４００ｎｍ以下の波長を有する紫外線を照射することにより、濡れ性向上インクに含まれる酸化チタンが活性化され、基板Ｐの表面の濡れ性が高まる。従って、ベルトコンベアＢＣにより紫外線照射装置６まで搬送された基板Ｐを紫外線照射装置６内に取り込み、基板Ｐに紫外線を照射する。
【００２５】
図３は、紫外線照射装置６における紫外線の照射処理を説明するための図である。図３に示すように、紫外線照射装置６は、紫外線照射装置６における処理を制御する制御部５０を備え、制御部５０には、基板Ｐの表面に紫外線を照射する表面照射部５２、基板Ｐの裏面に紫外線を照射する裏面照射部５４及び基板Ｐを図中Ｘ軸に沿った方向に搬送する基板搬送部５６が接続されている。紫外線照射装置６において、表面照射部５２と裏面照射部５４とは、基板Ｐを挟んで対向する位置に設けられており、表面照射部５２と裏面照射部５４との間を基板搬送部５６により基板Ｐが搬送される。
【００２６】
ここで、基板搬送部５６は、例えば、図４（ａ）に示すように、基板Ｐの外縁部に設けられたローラ５８を制御部５０（図３参照）からの制御信号に基づいて駆動させることにより基板Ｐを図４中に矢印で示す方向に搬送する。即ち、基板Ｐには、図４（ｂ）に示すように、例えば、カラーフィルタ等を形成すべく所定の材料等を塗布する塗布領域と、カラーフィルタ等を形成しない外縁部とが設けられている。従って、制御部５０からの制御信号に基づいて、図示しない駆動部を介して基板Ｐの外縁部に位置するように設けられたローラ５８を駆動させることにより、図４中に矢印で示す方向に基板Ｐを搬送することができる。
【００２７】
また、紫外線照射装置６においては、基板Ｐに形成される塗布膜等の種類に応じて、基板Ｐの表面又は裏面から紫外線を照射する。例えば、液晶表示装置を製造する場合であって、基板Ｐ上に配向膜が形成される場合であれば、基板Ｐの表面において均一な濡れ性を確保する必要があるため、表面照射部５２により基板Ｐの表面に紫外線が照射される。また、カラーフィルタが形成される場合であれば、各画素を仕切っているバンクの内部（画素の開口部及び側面部）において均一な濡れ性を確保する必要があるが、バンクの上端部は高い濡れ性を有しない方が都合が良い。そのため、この場合には裏面照射部５４により基板Ｐの裏面に紫外線が照射される。従って、基板Ｐ上に形成される塗布膜等の種類に応じた制御部５０からの制御信号に基づいて、表面照射部５２及び裏面照射部５４のどちらか一方からのみ紫外線が照射される。また、制御部５０からの制御信号に基づいて基板搬送部５６により基板Ｐを搬送することによって、基板Ｐの表面（裏面）全体に紫外線が照射される。なお、紫外線が照射された基板Ｐは、ベルトコンベアＢＣにより乾燥装置８まで搬送される。
【００２８】
次に、乾燥装置８において、基板Ｐの表面に塗布されている濡れ性向上インクを乾燥させる処理を行う。ここで、濡れ性向上インクには、上述のように、エタノール等のアルコール系で沸点の低い溶媒が用いられているため、室温等の自然環境下に放置した場合であっても充分に乾燥するが、生産能力を向上させるべく、以下に説明する乾燥処理が施される。
【００２９】
乾燥処理は、例えば、濡れ性向上インクが塗布された基板Ｐの表面に熱風を吹き付けることにより行われる。例えば、室温以上の温度、望ましくは濡れ性向上インクに用いられる溶媒の沸点以上の温度で、風速を０．５ｍ／ｓ以上とした熱風を基板Ｐに吹き付ける。この時、熱風の吹き出し口は基板Ｐの搬送方向に向くように設置されており、図５に示すように、実線の矢印で示す方向に基板Ｐが搬送される場合には、一点差線の矢印により示す方向から基板Ｐの表面上に熱風を吹き付ける。即ち、基板Ｐの搬送方向に対向させて熱風の吹き出し口が設置されている場合等は、基板Ｐ上で乾燥してない濡れ性向上インクが熱風の影響で押し流される場合等があり、乾燥ムラを発生させる要因となる。従って、基板Ｐが搬送される方向に沿って基板Ｐの表面上に熱風を吹き付けることによって、乾燥ムラの発生を防止し、基板Ｐの表面上に塗布された濡れ性向上インクを均一に乾燥させる。
【００３０】
なお、上述の処理が施された基板Ｐは、例えば、配向膜が形成される場合には、基板Ｐの表面に配向膜材料が塗布され、配向膜を形成する処理が行われる。また、カラーフィルタが形成される場合には、画素毎に所定の色素を塗布する処理が行われ、カラーフィルタを形成する処理が行われる。
【００３１】
この発明の実施の形態に係る基板表面処理装置によれば、酸化チタンを所定の溶媒に懸濁させた濡れ性向上インクを基板表面全体に塗布している。従って、基板表面において、均一に濡れ性を確保することができ、例えば、液晶表示装置の配向膜材料等を基板上に塗布した際における、配向膜材料のハジキや配向膜材料の塗布ムラ等を適切に防止することができる。また、例えば、基板上にカラーフィルターを形成する場合には、画素の四隅におけるインクのハジキを防止することができる。そのため、基板に表面処理を施すことによって、高い品質の液晶表示装置等を製造することができる。
【００３２】
また、この発明の実施の形態に係る基板表面処理装置によれば、酸化チタンが懸濁された機能液である濡れ性向上インクを攪拌する装置がタンク内に設けられている。従って、酸化チタンの粒子を確実に分散させた状態で濡れ性向上インクを基板表面に塗布することができるため、基板表面における均一な濡れ性を確保することができる。
【００３３】
また、この発明の実施の形態に係る基板表面処理装置によれば、濡れ性向上インクが塗布された基板に紫外線を照射しているため、基板表面の濡れ性を確実に確保することができる。従って、基板を用いて製造される装置、例えば、液晶表示装置の品質が低下することを防止できると共に、液晶表示装置の歩溜まりが低下することを防止できる。
【００３４】
また、この発明の実施の形態に係る基板表面処理装置によれば、基板上に形成される塗布膜等の種類により、基板の表面及び裏面の一方から紫外線を照射している。従って、例えば、基板上にカラーフィルタが形成される場合には、裏面から紫外線を照射することにより、画素を区切っているバンク内、即ち、画素の開口部及び側面部のみ濡れ性を向上させ、画素の上端部の濡れ性は向上させないようにすることができる。そのため、各画素内の色素、即ち、赤、緑、青の各色素が混色することを適切に防止することができ、高品質のカラーフィルタを形成することができる。
【００３５】
なお、上述の実施の形態に係る基板表面処理装置によれば、機能液塗布装置として、インクジェット式の吐出装置を用いているが、噴霧装置を用いて機能液を基板上に塗布するようにしてもよい。また、例えば、スピンコート等により基板表面の全体に機能液を塗布するようにしてもよい。
【００３６】
この発明に係る基板表面処理装置は、酸化チタンを懸濁させた機能液を基板の表面上に塗布して紫外線を照射している。従って、基板表面において均一の濡れ性を確保することができ、該基板を用いて製造される半導体素子、液晶表示装置及び有機ＥＬ等の品質を高く保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施の形態に係る基板表面処理ラインの一例を示す図である。
【図２】実施の形態に係るインクジェット式吐出装置の概略図である。
【図３】実施の形態に係る紫外線照射装置による処理を説明する図である。
【図４】実施の形態に係る基板搬送部による処理を説明する図である。
【図５】実施の形態に係る乾燥装置による処理を説明する図である。
【符号の説明】
【００３８】
２…基板表面処理ライン、４…機能液塗布装置（吐出装置）、６…紫外線照射装置、８…乾燥装置、１０…制御装置、１２…駆動装置、５０…制御部、５２…表面照射部、５４…裏面照射部、５６…基板搬送部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2006068636.tif 000005
【図４】
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【図５】
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