(57)【要約】【課題】混合すると凝集し易くなる２種類の液を、凝集を発生せずに混合して基板に塗布し薄膜を形成する。【解決手段】塗布装置１は、塗布液ａを供給する配管１１ａと、塗布液ｂを供給する配管１１ｂと、配管１１ａおよび１１ｂからの各塗布液ａおよび塗布液ｂを混合する混合装置３０と、混合装置３０で生成された混合塗布液ｃを濾過する濾過装置４０と、混合され濾過された混合塗布液ｃを吐出するスリット２１が形成されている口金２０とを備え、スリット２１から混合塗布液ｃを吐出することにより基板２に対して混合塗布液ｃを塗布し、基板２上に薄膜を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布液供給手段により供給された塗布液をスリット状吐出口を有する口金によりシート状基板表面に塗布し、前記基板上に薄膜を形成する塗布装置であって、前記塗布液供給手段により供給された前記塗布液は２種類の異なる液からなり、前記２種類の異なる液からなる塗布液を混合および撹拌する混合装置と、前記混合装置から供給される混合塗布液を濾過する濾過装置と、前記濾過装置により濾過された前記混合塗布液を前記口金に供給する塗布液供給ポンプと、を備えていることを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
前記塗布液供給手段は送液手段と前記２種類の異なる液用に個別の貯蔵装置と配管を有し、前記混合装置に前記２種類の異なる液の配管が個別に接合されると共に前記混合装置に前記２種類の異なる液が同時に送液されることを特長とする請求項１に記載の塗布装置。
【請求項３】
前記混合装置は、ねじり方向が異なる外形とピッチの等しいスクリューを少なくとも各１本を備え、各スクリューは円筒形状の外装筒を有すると共にスクリュー外径の一部が交差する様に配置され、さらに前記交差部においてスクリュー外装筒は除去され前記２種類の異なる液を混合および撹拌しつつ前記濾過装置へ送液することを特長とする請求項１および請求項２に記載の塗布装置。
【請求項４】
前記混合装置は、ねじり方向が異なる外形とピッチの等しいスクリューを少なくとも各１本を備え、各スクリューは回転自在であって異なる回転方向に駆動され前記２種類の異なる液を混合および撹拌しつつ前記濾過装置へ送液することを特長とする請求項１および請求項２に記載の塗布装置。
【請求項５】
異なる貯蔵装置から異なる供給経路を経て供給された異なる２種類の液を、内部に撹拌機構を有する混合装置にて混合および撹拌し、前記混合装置にて混合および撹拌されて形成された混合塗布液を濾過装置にて濾過した後に液供給ポンプにて塗布装置に供給し、塗布装置内のスリットを有する口金にてシート状基板に前記混合塗布液を塗布することを特徴とする塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、口金に形成されているスリットから塗布液を吐出することにより基板に対して塗布液を塗布する塗布装置に関し、とりわけ２種類の塗布液を混合して塗布する塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネル、有機ＥＬパネル、およびそれらと組み合わせて使うタッチパネルなどを含むディスプレイ装置は、その製造過程においてディスプレイ機能が形成される基板上に多数の薄膜を形成される。それら薄膜を形成する主要な手段の一つとして薄膜形成成分を含んだ塗布液をガラス基板やフィルム等の基板に対して塗布し乾燥、露光、現像を行うフォトリソグラフィー法がある。この薄膜形成用塗布液を塗布するための塗布装置として、塗布液を吐出するスリットが形成された口金を備えているスリットノズルコーターと称される塗布装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この塗布装置は、塗布液を溜めるタンクと、このタンク内の塗布液を口金のスリットまで供給するためのポンプとを備えている。
【０００３】
口金のスリットは基板の幅方向に沿って長く形成されており、例えば、ステージ上に載置した基板に対して口金を水平移動させながら、スリットから塗布液を吐出することで、基板の表面に塗布液の薄膜（塗膜）を形成することができる。
【０００４】
この塗布装置を用いて様々な薄膜を形成することができるが、ある種の導電膜の様に室温で空気に触れると直ちに凝固/乾燥を起こす液については液供給配管の対策、例えば空気漏れ対策などが必要である。
【０００５】
ところが、導電膜形成用塗布液が２液混合タイプのものについては、混合により直ちに凝固が開始されるものがある。この場合、配管の気密性向上対策は全く意味を有さず、新たな対応すなわち２液の混合を塗布直前に行う対策が必要となる。
【０００６】
しかし、２液の混合を塗布直前に行うということは、撹拌部をスリットを有する口金近傍に設置する必要が有る。このことは２液の十分な混合および撹拌時間を少なくなることを意味し、撹拌および混合が不十分になる可能性がある。一方で、混合に十分時間を取れる撹拌槽を利用することは、例え当該撹拌槽が口金近傍に設置されていたとしても、撹拌時間が長くなるという点において凝固が開始される可能性が高くなる。
【０００７】
このため、２液混合タイプの塗布液に対応でありかつ口金近傍に撹拌部を設置しても２液の撹拌および混合が十分に行える撹拌装置を備えた塗布装置が要望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−１５７９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、２液混合タイプの塗布液、とりわけ混合後の凝固が早い塗布液を使用する場合においても、凝固の発生しない安定した塗布が可能な塗布装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の塗布装置は、塗布液供給手段により供給された塗布液をスリット状吐出口を有する口金によりシート状基板表面に塗布し、前記基板上に薄膜を形成する塗布装置であって、前記塗布液供給手段により供給された塗布液は２種類の異なる液からなり、前記２種類の異なる液からなる塗布液を混合および撹拌する混合装置と、前記混合装置から供給される混合塗布液を濾過する濾過装置と、前記濾過装置により濾過された前記混合塗布液を前記口金に供給する塗布液供給ポンプと、を備えていることを特徴としている。
【００１１】
本発明の塗布装置によれば、塗布前に２種類の異なる液からなる塗布液を混合および撹拌して塗布する場合であっても、塗布直前に混合および撹拌を行ってから濾過装置および塗布液供給ポンプを経てスリットを有する口金により基板への塗布を行うことが出来る。
また本発明の塗布液供給手段は、送液手段と２種類の異なる液用に個別の貯蔵装置と配管を有し、混合装置に前記２種類の異なる液の配管が個別に接合されると共に前記混合装置に前記２種類の異なる液が同時に送液されることを特長としている。
この構成により、２種類の異なる液を事前に混入することなく混合装置に同時に送液することが出来る。
【００１２】
また本発明の混合装置は、ねじり方向が異なる外形とピッチの等しいスクリューを少なくとも各１本を備え、各スクリューは円筒形状の外装筒を有すると共にスクリュー外径の一部が交差する様に配置され、さらに前記交差部においてスクリュー外装筒は除去され前記２種類の異なる液を混合および撹拌しつつ前記濾過装置へ送液することを特長としている。
【００１３】
この様に混合装置を設置することにより、２種類の異なる液よりなる塗布液を効果的に混合および撹拌しつつ送液することが出来る。
【００１４】
また本発明の別の実施様態による混合装置は、ねじり方向が異なる外形とピッチの等しいスクリューを少なくとも各１本を備え、各スクリューは回転自在であって異なる回転方向に駆動され前記２種類の異なる液を混合および撹拌しつつ前記濾過装置へ送液することを特長としている。
【００１５】
この様に混合装置のスクリューを回転させることにより、混合する２種類の異なる液の粘度が高い場合においても、液を混合および撹拌しつつ次の装置に効果的に送液することができる。
【００１６】
また本発明の塗布方法は、異なる貯蔵装置から異なる供給経路を経て供給された異なる２種類の液を、内部に撹拌機構を有する混合装置にて混合および撹拌し、前記混合装置にて混合および撹拌されて形成された混合塗布液を濾過装置にて濾過した後に液供給ポンプにて塗布装置に供給し、塗布装置内のスリットを有する口金にてシート状基板に前記混合塗布液を塗布することを特徴としている。
【００１７】
本発明の塗布方法によれば、２種類の異なる液を混合および撹拌することにより形成される混合塗布液を塗布する場合においても、前記２種類の異なる液の混合および撹拌を効果的に行うことが可能であり、さらに形成された前記混合塗布液を濾過装置にて濾過後に塗布装置に供給して塗布装置の口金を経てシート状基板に塗布することにより、混合時に形成される可能性のある気泡または異物を除去することが出来る為、品質の高い塗膜を前記シート状基板に形成することが出来る。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の塗布装置および塗布法法によれば、２種類の異なる液を混合および撹拌することにより形成される塗布液を基板に対して塗布する場合であっても、効果的に２種類の異なる液を混合および撹拌することが可能であり、さらに混合および撹拌の結果生じる可能性のある気泡または異物等を除去出来る為、基板上への高品質な塗布膜形成が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の塗布装置の実施形態を示す概略図。
【図２】本発明に関する混合装置の構造を説明する概略断面図。
【図３】本発明に関する別の実施形態の混合装置の構造を説明する概略断面図。
【図４】本発明の塗布装置に使用する塗布液供給ポンプの概略断面図。
【図５】本発明の塗布装置の応用例を示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は、本発明の塗布装置の実施の一形態を示す概略図である。塗布装置１は、ガラス等のシート状基板Ｗを載置し真空吸着等により固定するステージ２と、スリット３１が内部に形成されている口金３と、ステージ２上の基板Ｗに対する口金３の水平移動（Ｘ方向移動）と垂直移動（Ｚ方向移動）とを独立して自在に行わせる駆動装置３２とを備えている。また、この塗布装置１は、液供給部として、塗布液ａを溜めるタンク９ａと塗布液ｂを溜めるタンク９ｂ、タンク９ａおよび９ｂからそれぞれ供給される２種類の異なる塗布液ａおよび塗布液ｂをそれぞれ供給する配管７ａおよび配管７ｂ（タンク９ａおよび９ｂから口金３まで含む）、それら塗布液ａおよび塗布液ｂの混合と撹拌を行い混合塗布液ｃを形成する混合装置４、混合装置４から混合塗布液ｃを送液する配管７ｃ（口金３までを配管７ｃとする）、混合装置４から送液された混合塗布液ｃを濾過する濾過装置５、ならびに濾過装置５により濾過された混合塗布液ｃを口金３へ供給するポンプ８等からなる送液手段とを更に備えている。
【００２２】
本実施形態では、タンク９ａおよび９ｂから混合装置４への送液手段については特定しない。従って、タンク９ａおよび９ｂに加圧して圧送することも可能であり、または図示しないポンプを設置して当該ポンプ経由で送液することも可能である。また、特に必要の無い限り、実施例の説明においては２種類の異なる塗布液ａおよび塗布液ｂは１対１の割合で混合されるという前提で説明する。
【００２３】
塗布装置１は、ポンプ８により混合装置４で形成され濾過装置５で濾過された混合塗布液ｃを口金３へと供給し、駆動装置３２により口金３を垂直に下降させて先端部３３とシート状基板Ｗとの間の平行すきまが所定の値となるようにした後に、口金３を水平移動させながら、スリット３１から混合塗布液ｃを吐出することにより、図示しない吸着機構によりステージ２上に固定された基板Ｗの表面に混合塗布液ｃによる薄膜（塗膜）を形成する。このため、口金３の移動方向が塗布方向（Ｘ方向）となる。
【００２４】
また、この塗布装置１は、塗布装置１の各部の動作を制御する制御装置６を備えており、制御装置６は、上記の口金３の移動の他、ポンプ８の駆動、塗布動作の詳細制御、および塗布装置１への基板Ｗの搬入/搬出等の塗布付帯動作の制御を行う。
【００２５】
図２は、本発明の塗布装置に関わる混合装置を示す概略断面図である。混合装置４はスクリュー部４１、液入り口ブロック４２、配管７ａおよび配管７ｂがそれぞれ接続される液入り口４３ａおよび４３ｂ、ならびに液出口部４５および液出口４６により構成されている。さらに、スクリュー部４１は、内部にねじり方向の異なるスクリュー４１ａおよび４１ｂ、ならびに外筒部４４から構成されている。スクリュー４１ａおよび４１ｂの外径は本実施例では等しく設定されているが、混合塗布液ｃの２成分の割合によっては異なる径に設定しても構わない。また、スクリュー４１ａおよび４１ｂのスクリューピッチは混合する塗布液ａおよび塗布液ｂの特性に応じて任意に設定することが可能である。例えば、混合および撹拌性が良くない液の場合はスクリューピッチを細かくする等の対応を行えば良い。
【００２６】
スクリュー４１ａと４１ｂとの取り付け間隔は、各スクリューの半径を合計した数値より小さい値に設定されている。また、スクリュー部４１はそのスクリュー４１ａおよび４１ｂが重複する部分が削除されると同時に両スクリュー間の壁が無い構造となっている。これによって２種類の異なる塗布液ａおよび塗布液ｂはスクリューに沿って回転撹拌しつつ送液されると同時にスクリュー間の壁が無い為に回転しながら送液される液の混合が容易になる。本実施例においては外筒部４４は円筒を２個繋いだメガネ類似形状となっているが、混合の容易さを追及する為には他の形状、たとえば小判型に設定しても良い。この場合、混合される２液の接触面積が増大する為、混合がより容易になる。さらに、本実施例のスクリュー４１ａおよび４１ｂは設置時の重複部分をカットした形状となっているが、各スクリューの軸方向の配置をずらす等の対応により、スクリュー外形をカット部の無い円形にした形状にしても構わない。
【００２７】
ここで、混合装置にスクリューを２本使用することの優位性を詳述する。一般にスクリューを利用した撹拌装置の例は樹脂インジェクションモールド用射出成形機のミキシングノズルがある。ここで、射出成形機のミキシングノズルと本発明に関わる混合装置の重要な相違点は、ミキシングノズルには粉体またはビーズ等の固体が投入されるが、本発明に関わる混合装置には２種類の異なる液が供給されると言う点である。従ってその機能も、ミキシングノズルが内部を通過する樹脂材料を加熱溶解し、金型に射出するのに対して、本発明に関わる混合装置は単に２種類の異なる液の混合および撹拌である。前者は、材料は１種類であり、搬送中に均一に溶融すれば良いが、本発明に関わる混合装置は２種類の液を適切に混合および撹拌する必要が有る。
【００２８】
ここで、射出成形機のミキシングノズルは基本的にスクリューは１本であり、この構造は前記目的、すなわち樹脂材料の均一な溶解には十分な機能を有している。しかし、２液を１本のスクリューで送液した場合は混合および撹拌が不十分なまま初期混合状体を維持して送液される可能性が高い。これを防止するためには、２種類の液が十分に混合および撹拌される必要が有る。本発明に関わる混合装置のスクリュー配置は、スクリューにより回転しながら送液される２種類の液を仕切る構造が無いため、遠心力により拡散しようとし、その結果常に混合および撹拌を続けることが出来る。
【００２９】
次に混合装置４の機能について説明する。混合装置４の液入り口ブロック４２には液入り口４３ａおよび４３ｂが設けられており、塗布液ａを溜めるタンク９ａと塗布液ｂを溜めるタンク９ｂとそれぞれ配管を通じて結合されている。これにより塗布液ａと塗布液ｂが混合装置４にて混合される以前に混じり合うことを防止している。塗布液ａと塗布液ｂは次にスクリュー部４１に送られ、スクリュー４１ａおよび４１ｂに沿って回転送液されると同時に相互に混合および撹拌し混合塗布液ｃを形成する。最後に混合塗布液ｃは液出口ブロック４５に送られ、液出口４６から配管７ｃを経て濾過装置５に送液される。
【００３０】
ここで、液入り口４３ａおよび４３ｂは実施例ではスクリュー軸線に対し斜行しているが、平行配置であっても構わない。また、液出口４６は実施例においては入り口と出口のサイズが異なる形状となっているが、入り口と出口が平行形状でっても構わない。さらに、液出口４６の断面も円形以外の形状、例えば楕円、小判型、矩形など吐出不均一を起こさない形状であれば適用可能であり、塗布液の特性等に合わせて採用することが出来る。
【００３１】
図３は、本発明に関わる混合装置の別の実施例を示す概略断面図である。本実施例の混合装置４は、スクリュー部４７、入り口ブロック４２、配管７ａおよび配管７ｂがそれぞれ接続される液入り口４３ａおよび４３ｂ、ならびに液出口部４５および液出口４６により構成されている。さらに、スクリュー部４７は、内部にねじり方向の異なる円形スクリュー４７ａおよび４７ｂ、駆動シャフト４８、ならびにカバー４９から構成されている。本実施例のスクリュー４７ａおよび４７ｂは回転自在であって、図示しない駆動装置に結合されている。また、スクリュー４７ａおよび４７ｂの外径は本実施例では等しく設定されているが、混合塗布液ｃの２成分の割合によっては異なる径に設定しても構わない。さらに、スクリュー４７ａおよび４７ｂのスクリューピッチは混合液の特性に応じて任意に設定することが可能である。例えば、混合および撹拌性が良くない液の場合はスクリューピッチを細かくする等の対応を行えば良い。
【００３２】
本実施例のスクリュー４７ａおよび４７ｂは図示しない駆動装置に結合されている為、本実施例においてはスクリュー４７ａおよび４７ｂを回転させることにより混合装置４が送液駆動力を有することが出来る。これにより、混合装置４外の送液力に依存する場合に比べて広範囲の液に対応することが出来る。すなわち、高粘度液を使用する場合においては、スクリュー４７ａおよび４７ｂの搬送力により、より効果的に液を混合および撹拌するのみならず、送液も確実に実行することができる。さらに、凝結性が高い液を使用した場合においても、迅速に口金に送液する為に送液速度をスクリュー回転数を設定することで増速することができる。
【００３３】
スクリュー４７ａと４７ｂとの取り付け間隔は、各スクリューの半径を合計した数値より大きい値に設定されている。これは、本実施例においてはスクリュー４７ａおよび４７ｂが回転する為、スクリュー同士が干渉することを防止する必要があるからである。もちろん、干渉しない構成、例えばスクリュー４７ａおよび４７ｂを同ピッチ構成とし、配置を半ピッチずらした場合は、取り付け間隔を各スクリューの半径を合計した数値より小さい値に設定しても構わない。
【００３４】
図２の例と同じく、液入り口４３ａおよび４３ｂは実施例ではスクリュー軸線に対し斜行配置または平行配置のいずれであっても構わない。また、実施例では液入り口４３ａおよび４３ｂは混合装置４の中心側に設置されているが、スクリュー４７ａおよび４７ｂの外側に配置しても構わない。ただし、どの配置においても駆動シャフト４８と液入り口４３ａおよび４３ｂ、ならびに液出口４６が干渉しない配置とする必要がある。さらに、液出口４６は図２の実施例と同じく入り口と出口のサイズが異なる形状となっているが、入り口と出口が平行形状でっても構わない。さらに、液出口４６の断面も円形以外の形状、例えば楕円、小判型、矩形など吐出不均一を起こさない形状であれば適用可能であり、塗布液の特性等に合わせて採用することが出来る。
【００３５】
混合装置４で形成された混合塗布液ｃは、図１に示される様に、配管７ｃを経て濾過装置５に送液される。濾過装置５は内部に図示しないフィルター部材および筐体から構成されている。濾過装置５のフィルター部材は、混合装置４における液混合および撹拌過程で生じる可能性がある気泡ならびに生成固形異物を除去することを目的としている。図２または図３に示す様な混合装置により２種類の異なる塗布液ａおよび塗布液ｂを混合および撹拌した場合、スクリューによる混合および撹拌により生じる局所的圧力不均一により液に含まれる気体成分が分離し易くなり気泡が発生する可能性がある。あるいは、スクリューとの接触により液の固形成分が局所的に付着・堆積し易く、これが剥がれると固形異物となる。濾過装置５のフィルターはこれら塗布品質に悪影響を及ぼす気泡または生成固形異物を除去することが出来る。ここで、フィルター部材の構造および材質は混合する液の種類等に応じて決定することができる。また、濾過装置５には図示しない脱気機構が設けられていて、この脱気機構によりフィルター部材で捕集した気泡を濾過装置５外に排気することができる。
【００３６】
次に混合塗布液ｃは、図１に示されるポンプ８に送液される。ポンプ８は、図１に示す様なシート状基板に塗布する場合、図４の概略断面図にて実施例示す様なピストン構造を有するシリンジポンプまたは別の例としてチューブフラムポンプ（図無し）のような一定量をサイクル吐出する形式のポンプが好ましい。図４の実施例において、ポンプ８はシリンダー８１、ピストン８２，ピストン８２に密着しピストン８２とシリンダ８１間をシーリングするローリングダイアフラム８３，上部ケーシング８４から構成され、上部ケーシング８４には吸入口８４ａおよび吐出口８４ｂが設けられている。さらに、シリンダー８１にはローリングダイアフラム８３のしわ等変形防止の為の減圧用排気口８５がピストンの駆動側に設けられていて、真空吸引によりローリングダイアフラム８３に常に張力を付与している。
【００３７】
次にポンプ８の機能を説明する。基板Ｗが塗布装置１に設置される工程と同時並行的にポンプ８のピストン８２は図示しない駆動装置により上部ケーシング８４から離れる図示しない第一の位置に移動し、混合塗布液ｃの吸引を行う。このときローリングダイアフラム８３はピストン８２に付帯して移動する。次に塗布が開始されるとピストン８２は上部ケーシング８４に接近する図示しない第二の位置に移動し、基板Ｗの塗布に必要な所定量を吐出する。塗布終了後基板Ｗは図示しない搬送装置により塗布装置１外に搬出される。次の基板が搬入されると上記工程が繰り返される。
【００３８】
ポンプ８より吐出された混合塗布液ｃは塗布装置１の口金３に送液され、口金３のスリット３１を経て基板Ｗに吐出され塗布膜を形成する。上記一連の工程において、塗布液の送液は、配管に適宜配置された図示しないバルブにより制御することができる。例えばポンプ８前後にバルブを設け、塗布液の不要な流出または流れ込みを防止することが出来る。バルブの形式については塗布液の種類等に応じて適宜選択することが好ましい。また、上記一連の工程は制御装置６にて制御される。
【００３９】
上記実施例に基づき本発明の塗布装置について説明したが、本発明は上記実施例以外の塗布装置についても適用できる。例えば、塗布装置１については固定ステージ２上に載置された基板Ｗ上を口金３が走査する形式となっているが、逆に口金３が固定位置にありステージが移動する形式でも構わない。さらに、基板はステージ上に固定される必要は無く、ステージ２に基板浮上機構を設け、ステージ前後にも同様の浮上機構を設けることによる浮上塗布システムに対しても本発明は適用可能である。
【００４０】
さらに、本発明はシート状基板に加えて、図５の概略構成図に示す様な連続基板を用いる塗布システムに対しても適用可能である。図５の塗布システムでは、ポンプ８は図４で示す様なサイクル吐出タイプは、連続吐出出来ない為、好ましくない。そこで、ポンプ８は連続吐出可能なポンプとするかまたは図３に示す様に混合装置４でポンプを兼用する必要が有る。ただし、基板間欠送りの場合は図４に示す様なサイクル吐出ポンプも使用できる。混合装置４でポンプを兼用するか専用ポンプを利用するかは塗布液の種類により適宜選択すれば良い。例えば混合後の塗布液の粘度が高い場合は専用ポンプを設けることが望ましい。また、連続吐出ポンプの形式も塗布液に合わせて適宜選択することが望ましい。
【００４１】
以上述べたように、本発明の塗布装置を用いれば、種々の基板Ｗに対して異なる２種類の液を混合して塗布する場合においても、混合液の凝結を生じること無く塗布することが出来る。
【符号の説明】
【００４２】
１：塗布装置  ２：ステージ  ３：口金  ４：混合装置  ５：濾過装置  ７：配管  ８：ポンプ  ３１：スリット  ４１：スクリュー部  ４１ａ：スクリュー  ４１ｂ：スクリュー  ４２：液入り口ブロック  ４３ａ：液入り口  ４３ｂ：液入り口  ４４：外筒部  ４５：液出口ブロック  ４６：液出口  Ｗ：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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