(57)【要約】【課題】スピン回転中はブロア等を用いて内部の空気を排気し、コータカップ内部を負圧とするスピンコータであって、スピン回転終了後、カップ開時の気流に起因したカラーフィルタ作製用のガラス基板面への異物付着が発生しないスピンコータを提供する。【解決手段】回転せず固定された上側の上アウターカップと下側の下アウターカップにより形成されるコータカップ（アウターカップとも言う）内に、上側の上インナーカップと下側の下インナーカップとにより形成されるインナーカップの中、下インナーカップ上に塗布液を塗布する塗布用基板を載置した状態で、前記コータカップ内を排気して、コータカップ内を負圧としながら、且つ、インナーカップと一体にして塗布用基板を回転させて、塗布液を塗布する方式のスピンコータであって、コータカップの開動作時に、下アウターカップの高さが下インナーカップの高さよりも低くなるものである。【選択図】　図１
2004009033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転せず固定された上側の上アウターカップと下側の下アウターカップにより形成されるコータカップ（アウターカップとも言う）内に、上側の上インナーカップと下側の下インナーカップとにより形成されるインナーカップの中、下インナーカップ上に塗布液を塗布する塗布用基板を載置した状態で、前記コータカップ内を排気して、コータカップ内を負圧としながら、且つ、インナーカップと一体にして塗布用基板を回転させて、塗布液を塗布する方式のスピンコータであって、コータカップの開動作時に、下アウターカップの高さが下インナーカップの高さよりも低くなるものであることを特徴とするスピンコータ。
【請求項２】
請求項１において、コータカップの開動作時に、上アウターカップの開動作に対し遅れて、上インナーカップの開動作を行なうものであることを特徴とするスピンコータ。
【請求項３】
請求項２において、上インナーカップの開動作の、上アウターカップの開動作に対する遅れ時間を、調整可能としていることを特徴とするスピンコータ。
【請求項４】
請求項１ないし３において、カラーフィルタ形成のためのものであることを特徴とするスピンコータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スピンコータに関し、特に、液晶ディスプレイ用等のカラーフィルタを、顔料分散法、染色法等にて作製する際の、スピンコータを使用したカラーフィルタ作製用の基板への感光剤塗布工程に用いられる、スピンコータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータ、携帯電話の普及に伴い、パーソナルコンピュータ用の液晶ディスプレイ、携帯電話用の液晶ディスプレイの需要が増加する傾向にあり、これらの液晶ディスプレイには、画素の精細化とコストダウンが、益々、求められるようになってきている。
このような中、これらの液晶ディスプレイ用のカラーフィルタについても、益々の、画素の精細化と、その製造のコストダウンが求められている。
【０００３】
これら液晶ディスプレイ用のカラーフィルタの製造については、従来より、▲１▼顔料分散法、▲２▼染色法、▲３▼電着法、▲４▼印刷法、▲５▼インクジェット法が知られている。
▲１▼顔料分散法は、基板上に顔料を分散した感光性樹脂層を形成し、これをパターニングすることにより単色のパターンを得る工程を、３回繰り返すことにより、Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタ層を形成する。
▲２▼染色法は、ガラス基板上に染色用の材料である水溶性高分子材料を塗布し、これをフォトリソグラフィー工程により所望の形状にパターニングした後、得られたパターンを染色浴に浸漬して着色されたパターンを得る工程を、３回繰り返すことによりＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタ層を得る。
▲３▼電着法は、基板上に透明電極をパターニングし、顔料、樹脂、電解液等の入った電着塗装液に浸漬して第１の色を電着する工程を、３回繰り返してＲ，Ｇ，Ｂを塗り分けた後、樹脂を熱硬化させることにより表色層を形成するものである。
▲４▼印刷法は、熱硬化型の樹脂に顔料を分散させ、印刷を３回繰り返すことによりＲ，Ｇ，Ｂを塗り分けた後、樹脂を熱硬化させることにより着色層を形成するものである。
▲５▼インクジェット法は、ノズルないしオリフィス等の開口から着色剤を含む液（以下、インクないしペーストとも言う）を吐出してカラーフィルタ部を形成するものである。
【０００４】
これら▲１▼〜▲４▼の方法に共通している点は、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色を着色するために同一の工程を３回繰り返す必要があり、コスト高になることである。
また、工程が多いほど歩留まりが低下するという問題点を有している。
さらに、▲１▼顔料分散法、▲２▼染色法では、ガラス基板への感光剤塗布工程では、スピンコータを使用することが主流であり、その使用量が多くなるという問題や、塗布精度が均一ではないという問題もある。
さらに、▲３▼電着法においては、形成可能なパターン形状が限定されるため、現状の技術ではＴＦＴ方式のカラー液晶ディスプレイには適用が難しい。
また、▲４▼印刷法は、解像性、平滑性が悪いためファインピッチのパターンは形成が難しい。
▲５▼インクジェット法は、これら▲１▼〜▲４▼の方法の欠点を補う製造方法として、種々提案されており、最近では、特に、携帯電話用の液晶ディスプレイの急速の普及に伴い、特にコストダウンを目的として注目されるようになってきた。
しかし、▲５▼インクジェット法では、インクジェットの制御、調整が必要で、且つ難しいという問題があり、まだ実用段階とは言えない。
このため、画素の精細化が求められる液晶ディスプレイ用のカラーフィルタの製造方法としては、現状では、▲１▼顔料分散法、▲２▼染色法が主流となっているが、▲１▼顔料分散法、▲２▼染色法においては、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色を着色するために同一の工程を３回繰り返す必要があり、工程全体が長く複雑となっている。
【０００５】
上記のように、現在主流である▲１▼顔料分散法、▲２▼染色法によるカラーフィルタ製造においては、カラーフィルタ作製用の基板への感光剤塗布工程では、主にスピンコータを使用しているが、ここで、これらの製造ラインで用いられている、従来のスピンコータの１例を図４（ａ）に挙げ、その開動作を図５にしたがい簡単に説明しておく。
図４（ａ）は、塗布用基板に感光剤を回転塗布している状態の断面図で、コータカップ２１０は合せ部２１６により、上アウターカップ、下アウターカップを合せ、密閉し、排気口２１５より排気し、コータカップ２１０内を負圧にしている。
スペーサ２２５を介して、下インナーカップ２２１上に上インナーカップ２２２が覆われ、インナーカップ２２０中、下インナーカップ２２１上に塗布用基板２８０が載置されてた状態で、塗布用基板２８０は、下インナーカップ２２１上に上インナーカップ２２２と一体で、回転軸２３０により駆動されるもので、図４（ｂ）に、図４（ａ）のＢ１部を拡大して示すが、上インナーカップ２１２は、上インナーカップ固定部２４０に固定され、ベアリング２９０を介して、固定軸２６０の周囲を、下インナーカップと一体となり回転するものである。
この従来のスピンコータの場合、図４（ａ）に示すように、上アウターカップ２１２と下アウターカップ２１１との合せ部２１７、２１６が合わさった位置が、下インナーカップ２２１とほぼ同じで、コータカップ２１０を開く場合には、その開口が下インナーカップ２２１より上となる。
そして、コータカップ２１０の開動作を以下のように行なうものである。
図４（ａ）の状態で回転塗布動作が終了した（図５（ａ））後、固定部２５０を上側に移動することにより、上アウターカップ２１２、上インナーカップ２２２を一体として、上側に持ち上げ、合せ部２１６、２１７間を若干開ける。（図５（ｂ））
これにより、外部から空気がコータカップ２１０内に流入し始める。
更に、固定部２５０を上側に移動し、合せ部２１６、２１７間を大きく開けると、コータカップ２１０内に流入した外部からの空気の気流は、塗布基板上面にまで達する。（図５（ｃ））
【０００６】
このようなスピンコータにおいては、遠心力により飛散した感光剤を回収するように、スピン回転中には、ブロア等を用いて内部の空気を排気口２１６から排気しているため、コータカップ２１０内部は負圧となり、スピン回転終了後、コータカップ２１０開時に外部の空気を吸い込む気流が発生する。
このため、▲１▼顔料分散法、▲２▼染色法によるカラーフィルタ製造における、スピンコータを使用したカラーフィルタ作製用のガラス基板への感光剤塗布工程では、クリーンルーム等の発塵量の少ない環境においても、完全には異物の浮遊を防止することは困難であり、インナーカップ及びアウターカップを同時に開けると、この気流に乗った異物が持ち込まれ、インナーカップ上にあるカラーフィルタ作製用のガラス基板面にて付着してしまうという問題があった。
また、スピンコータを設置する外部環境を完全なクリーン環境としても、アウターカップ内壁に付着した塗布インキがカップ開時の圧力差により、気流に乗ってしまい、インナーカップ上にあるカラーフィルタ作製用のガラス基板面に異物として付着してしまうという問題もあった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来、液晶ディスプレイ用のカラーフィルタを、顔料分散法、染色法等にて作製する際の、スピンコータを使用したカラーフィルタ作製用のガラス基板への感光剤塗布工程では、スピン回転中には、ブロア等を用いて内部の空気を排気しているため、コータカップ内部は負圧となり、スピン回転終了後、カップ開時に外部の空気を吸い込む気流が発生し、これが原因でカラーフィルタ作製用のガラス基板面への異物付着が発生するという問題があり、この対応が求められていた。
本発明は、これに対応するもので、スピン回転中はブロア等を用いて内部の空気を排気し、コータカップ内部を負圧とするスピンコータであって、スピン回転終了後、カップ開時の気流に起因したカラーフィルタ作製用のガラス基板面への異物付着が発生しないスピンコータを提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のスピンコータは、回転せず固定された上側の上アウターカップと下側の下アウターカップにより形成されるコータカップ（アウターカップとも言う）内に、上側の上インナーカップと下側の下インナーカップとにより形成されるインナーカップの中、下インナーカップ上に塗布液を塗布する塗布用基板を載置した状態で、前記コータカップ内を排気して、コータカップ内を負圧としながら、且つ、インナーカップと一体にして塗布用基板を回転させて、塗布液を塗布する方式のスピンコータであって、コータカップの開動作時に、下アウターカップの高さが下インナーカップの高さよりも低くなるものであることを特徴とするものである。
そして、上記において、コータカップの開動作時に、上アウターカップの開動作に対し遅れて、上インナーカップの開動作を行なうものであることを特徴とするものであり、上インナーカップの開動作の、上アウターカップの開動作に対する遅れ時間を、調整可能としていることを特徴とするものである。
また、上記において、カラーフィルタ形成のためのものであることを特徴とするものである。
【０００９】
【作用】
本発明のスピンコータは、このような構成にすることにより、スピン回転中はブロア等を用いて内部の空気を排気し、コータカップ内部を負圧とするスピンコータであって、スピン回転終了後、カップ開時の気流に起因したカラーフィルタ作製用のガラス基板面への異物付着が発生しないスピンコータの提供を可能とするものである。
具体的には、コータカップの開動作時に、下アウターカップの高さが下インナーカップの高さよりも低くなるもので、更に具体的には、コータカップの開動作時に、上アウターカップの開動作に対し遅れて、上インナーカップの開動作を行なうものであることにより、これを達成している。
即ち、コータカップ開時に、インナーカップよりもアウターカップの高さを低くする機構を設け、コータカップ開時に圧力差によって生じる気流の流れにより、アウターカップ内壁に付着している塗布材がインナーカップ内部の基板面に持ち込まれることを防止する。
また、コータカップ開時に、インナーカップとアウターカップの開閉に時間差を設けることにより、コータカップ開時の気流の流れにより巻き込んだ異物をインナーカップ内部の基板面に持ち込むことを防止する。
時間差は、インナーカップとアウターカップの間の開閉方向のスライド機構を設けることにより実現できる。
このようにして、回転塗布終了時に、上アウターカップを開く際、コータカップ内外の圧力差の影響を極力減らすことにより、従来の、回転塗布が終了し、上アウターカップが開く際の、圧力差によりコータカップ内に流入する外部雰囲気の異物、あるいは、コータカップ内壁に付着し、乾燥している塗布材が、塗布される基板面上へ異物とし付着することを防止できるものとしている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明のスピンコータの実施の形態例を図に基づいて説明する。
図１（ａ）は本発明のスピンコータの実施の形態の１例の１状態を示した概略断面図で、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ１部を拡大して概略構成示した断面図で、図２、図３は、図１に示すスピンコータの開動作を説明するための断面図である。
また、図２、図３中の点線矢印は流入する空気の流れる向きを示している。
図１〜図３中、１１０はコータカップ（アウターカップとも言う）、１１１は下アウターカップ、１１２は上アウターカップ、１１５は排気口、１１６、１１７は合せ部、１１８は開口、１２０はインナーカップ、１２１は下インナーカップ、１２２は上インナーカップ、１２５はスペーサ、１３０は回転軸、１４０は上インナーカップ固定部、１５０は上アウターカップ固定部（スライドブッシュとも言う）、１６０は固定軸、１６５はストッパー、１７０はモータ、１７１はボールねじ、１７５はガイド、１８０は処理基板（塗布用基板とも言う）、１９０はベアリングである。
【００１１】
本例のスピンコータは、液晶ディスプレイ表示装置用のカラーフィルタを作製するためのスピンコータで、回転せず固定された上側の上アウターカップ１１２と下側の下アウターカップ１１１により形成されるコータカップ（アウターカップとも言う）１１０内に、上側の上インナーカップ１２２と下側の下インナーカップ１２１とにより形成されるインナーカップ１２０の中、下インナーカップ上１２１に塗布液を塗布する処理基板（塗布用基板）１８０を載置した状態で、コータカップ１１０内を排気して、コータカップ１１０内を負圧としながら、且つ、インナーカップ１２０と一体にして処理基板１８０を回転させて、塗布液を塗布する方式のスピンコータである。
スペーサ１２５を介して、下インナーカップ１２１上に上インナーカップ１２２が覆われ、インナーカップ１２０中、下インナーカップ１２１上に塗布用基板１８０が載置されてた状態で、塗布用基板１８０は、下インナーカップ１２１上に上インナーカップ１２２と一体で、回転軸１３０により駆動されるもので、図１（ｂ）に、図１（ａ）のＡ１部を拡大して示すが、上インナーカップ１２２は、上インナーカップ固定部１４０に固定され、ベアリング１９０を介して、固定軸１６０の周囲を、下インナーカップ１２１と一体となり回転するものである。そして、図１（ａ）に示すように、上アウターカップ１１２と下アウターカップ１１１との合せ部１１７、１１６が合わさった位置が、下インナーカップ１２１より低く、コータカップ１１０を開く場合には、当初、その開口（図２（ｂ）の１１８に相当）が下インナーカップ１２１より下となる。
即ち、コータカップ１１０の開動作時に、下アウターカップ１１１の高さが下インナーカップ１２１の高さよりも低くなるものである。
本例は、また、コータカップ１１０の開動作時に、上アウターカップ１１２の開動作に対し遅れて、上インナーカップ１２２の開動作を行なうものである。
【００１２】
図１（ａ）はコータカップ１１０をほぼ密閉した状態で、排気口１１５から排気し、コータカップ内を負圧にしながら塗布を行なう際の状態を示したものであるが、この状態で、インナーカップ１２０の、下インナーカップ１２１と上インナーカップ１２２のとは、周辺数箇所に設けられたスペーサ１２５により、インナーカップ１２０の開口高さが小さく保持されている。
【００１３】
排気口１１５はインナーカップ１２０とアウターカップ１１０の間の下アウターカップ１１１に設けられ、塗布回転中は、ここより排気を行ない、遠心力により飛散する塗布材を外部に排出する。
【００１４】
次いで、図２、図３に基づき、本例のスピンコータの開動作を説明する。
図１（ａ）の状態で回転塗布動作が終了した（図２（ａ））後、固定部１５０を上側に移動することにより、上アウターカップ１１２を上側に持ち上げ、合せ部１１６、１１７間を若干開ける。（図２（ｂ））
これにより、外部から空気がコータカップ１１０内に流入し始めるが、図１（ａ）に示すように、合せ部１１６、１１７の合わさった位置が下インナーカップ１２１よりも低いため、図２（ｂ）に示す点線矢印のように、主に下インナーカップ１２１下部側に流れ込み、上インナーカップ１２２側には殆直接外部から流れ込まない。
また、この状態では、まだ、固定部１５０の上端がストッパー１６５にあたっておらず、上インナーカップ１２２が下インナーカップを覆っている状態で、処理基板１８０の表面への外気の流入による影響はない。
更に、固定部１５０を上側に移動し、コータカップ１１０の合せ部１１６、１１７間を大きく開けると、固定部１５０の上端がストッパー１６５にあたる。（図３（ｃ））
そして、更に、固定部１５０を上側に移動すると、固定部１５０の上端はストッパー１６５を上側に押し上げ、ストッパー１６５の一体的に接続している固定軸１６０とともに、これに回転可能に支持されている固定部１４０を上側に移動し、固定部１４０に固定された上インナーカップ１２２を上側に移動し、上インナーカップ１２２はスペーサ１２５からはずれ、下インナーカップ１２１と上インナーカップ１２２との隙間は大きくなる。
この状態では、合せ部１１６、１１７との間隔の中心位置は、下インナーカップ１２１よりも高くなるが、すでに、図２（ａ）〜図３（ｃ）の段階で、コータカップ１２０内の気圧と外気との圧力差は小となっているため、外気の流入は弱く、その影響は無視できる程度のものである。
このように、動作するため、本例のスピンコータにおいては、開動作に伴なう気流に起因した、処理基板１８０への異物付着ない。
【００１５】
本例のスピンコータの変形例としては、本例において、更に、上インナーカップの開動作の、上アウターカップの開動作に対する遅れ時間を、調整可能としているものが挙げられる。
この変形例の場合、塗布条件や環境の変化に対応できる。
この場合、図１に示すＬ０の距離を調整可能にする方法を採り入れても良い。
また、別の変形例としては、２つのエアーシリンダ等のアクチュエータを使用して、上インナーカップ及び上アウターカップを個別に昇降させるものも挙げることができる。
また、更に別の変形例としては、開動作に先立ち、インナーカップ１２０位置をアウターカップ１１０位置に対して相対的に上げる動作を採り入れたものも挙げられる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明は、上記のように、スピン回転中はブロア等を用いて内部の空気を排気し、コータカップ内部を負圧とするスピンコータであって、スピン回転終了後、カップ開時の気流に起因したカラーフィルタ作製用のガラス基板面への異物付着が発生しないスピンコータの提供を可能した。
特に、液晶ディスプレイ用等のカラーフィルタを、顔料分散法、染色法等にて作製する際に用いられるスピンコータとして供された場合、カラーフィルタ用基板の異物付着による突起不良を減少でき、製造工程上での歩留まりを向上を達成できるものとした。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は本発明のスピンコータの実施の形態の１例の１状態を示した概略断面図で、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ１部を拡大して概略構成示した断面図である。
【図２】図１に示すスピンコータの開動作を説明するための断面図である。
【図３】図２に続く、図１に示すスピンコータの開動作を説明するための断面図である。
【図４】図４（ａ）は従来のスピンコータの１例の１状態を示した概略断面図で、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＢ１部を拡大して概略構成示した断面図である。
【図５】図４に示す従来のスピンコータの開動作を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１１０　　　　　　　コータカップ（アウターカップとも言う）
１１１　　　　　　　下アウターカップ
１１２　　　　　　　上アウターカップ
１１５　　　　　　　排気口
１１６、１１７　　　合せ部
１１８　　　　　　　開口
１２０　　　　　　　インナーカップ
１２１　　　　　　　下インナーカップ
１２２　　　　　　　上インナーカップ
１２５　　　　　　　スペーサ
１３０　　　　　　　回転軸
１４０　　　　　　　上インナーカップ固定部
１５０　　　　　　　上アウターカップ固定部（スライドブッシュとも言う）
１６０　　　　　　　固定軸
１６５　　　　　　　ストッパー
１７０　　　　　　　モータ
１７１　　　　　　　ボールねじ
１７５　　　　　　　ガイド
１８０　　　　　　　処理基板（塗布用基板とも言う）
１９０　　　　　　　ベアリング
２１０　　　　　　　コータカップ（アウターカップとも言う）
２１１　　　　　　　下アウターカップ
２１２　　　　　　　上アウターカップ
２１５　　　　　　　排気口
２１６、２１７　　　合せ部
２１８　　　　　　　開口
２２０　　　　　　　インナーカップ
２２１　　　　　　　下インナーカップ
２２２　　　　　　　上インナーカップ
２２５　　　　　　　スペーサ
２３０　　　　　　　回転軸
２４０　　　　　　　上インナーカップ固定部
２５０　　　　　　　上アウターカップ固定部
２６０　　　　　　　固定軸
２８０　　　　　　　処理基板（塗布用基板とも言う）
２９０　　　　　　　ベアリング
【図１】
2004009033.tif 000003
【図２】
2004009033.tif 000004
【図３】
2004009033.tif 000005
【図４】
2004009033.tif 000006
【図５】
2004009033.tif 000007