JP2003103207A - 塗布装置及び塗布方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は基板の板面に塗布液を塗布する時
には塗布液の粘度を低下させて液切れよく吐出させるこ
とができるようにした塗布装置を提供することにある。 【解決手段】 インクジェット方式のヘッド１１を備え
た塗布装置において、上記ヘッドは、塗布液を貯える液
室１３が区画形成されたヘッド本体１２と、上記液室を
封止するように設けられた可撓板１７と、上記ヘッド本
体に設けられ上記液室と連通するノズル１９が穿設され
たノズルプレート１８と、上記ヘッド本体に設けられ上
記液室に貯えられた塗布液を加熱するヒータ２２と、上
記可撓板の上記液室の反対側の面に固着され上記可撓板
を振動させて上記ノズルから上記液室に貯えられた塗布
液を吐出させる第２のピエゾ素子２０とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は被塗布材に対して
塗布液を噴射塗布する塗布装置及び塗布方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば液晶表示装置や半導体装置の製
造工程においては、ガラス基板や半導体ウエハなどの基
板に配向膜やレジストなどの機能性薄膜を形成するため
の成膜プロセスがある。このプロセスにおいては、基板
に液体を噴射してその板面に配向膜やレジストなどの機
能性薄膜を形成するインクジェット方式のヘッドを備え
た塗布装置が用いられることがある。

【０００３】上記ヘッドの内部には長手方向に沿って複
数の液室が区画して設けられており、この液室にはそれ
ぞれ塗布液が貯えられている。

【０００４】また、上記ヘッドには上記各液室と連通す
るように複数のノズルが形成されたノズルプレートが設
けられており、上記各液室はそれぞれ可撓性を有する可
撓板によって閉塞されている。この可撓板には圧電振動
子が固着されており、これに駆動信号を入力することに
よって上記可撓板を振動させて上記各液室に貯えられた
塗布液を上記ノズルから吐出させるようになっている。

【０００５】上記ノズルから吐出した塗布液は基板の板
面に付着して機能性薄膜を形成することになる。

【０００６】上記機能性薄膜を形成するために基板に塗
布する塗布液としては比較的高粘度のものが用いられる
ことがある。しかし、高粘度の塗布液を上記ノズルから
吐出させる場合、上記ヘッドのノズル表面において塗布
液の垂れが生じ易いため、良好な吐出がなされないこと
がある。

【０００７】そこで、インクジェット方式の塗布装置を
用いて基板に塗布液を塗布する場合には、その塗布液を
溶剤で希釈して上記塗布装置に適した５ｃｐ〜１５ｃｐ
の粘度にする必要がある。

【０００８】こうすることで、上記ノズル表面における
塗布液の液切れを安定させて、塗布液の良好な吐出を可
能としている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、基板に噴射塗
布する塗布液を溶剤で希釈してインクジェット方式の塗
布装置から吐出させるのに適した５ｃｐ〜１５ｃｐの粘
度に低下させた場合、塗布液が基板の板面に付着して安
定した状態で定着乾燥するまでの間に、基板上で流動し
易い。そのため塗布液が乾燥することで形成される機能
性薄膜に斑模様が生じ、均一な厚さにならない虞があ
る。

【００１０】この発明は、塗布液をノズルから吐出する
際にはノズル表面での液切れの安定性を向上させて良好
な吐出を可能にするとともに、この塗布液が基板の板面
に付着した後には均一な厚さの機能性薄膜を形成するこ
とができる塗布装置及び塗布方法を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は液室に
貯えられた塗布液をインクジェット方式のヘッドに設け
られたノズルから被塗布材に噴射塗布する塗布装置にお
いて、上記液室に貯えられた塗布液を温度調整する温度
調整手段が設けられていることを特徴とする塗布装置に
ある。

【００１２】請求項２の発明はインクジェット方式のヘ
ッドを備えた塗布装置において、上記ヘッドは、塗布液
を貯える液室が形成されたヘッド本体と、上記液室を封
止するように設けられた可撓板と、上記ヘッド本体に設
けられ上記液室と連通するノズルが穿設されたノズルプ
レートと、上記ヘッド本体に設けられ上記液室に貯えら
れた塗布液を温度調整する温度調整手段と、上記可撓板
の上記液室の反対側の面に固着され上記可撓板を振動さ
せて上記ノズルから上記液室に貯えられた塗布液を吐出
させる圧電振動子とを有することを特徴とする塗布装置
にある。

【００１３】請求項３の発明は被塗布材に対してノズル
から塗布液を噴射塗布する塗布方法において、上記ノズ
ルから吐出される塗布液の粘度を低下させることを特徴
とする塗布方法にある。

【００１４】請求項４の発明は上記ノズルから吐出され
る塗布液の粘度を加熱して低下させることを特徴とする
請求項３記載の塗布方法にある。

【００１５】請求項５の発明は上記塗布液は流動時には
非流動時に比べて低い粘度を呈する溶媒が用いられてい
ることを特徴とする請求項３記載の塗布方法にある。

【００１６】この発明によればヘッドに加熱手段を設け
て液室に貯えられた塗布液を加熱してその粘度を低下さ
せるようにしたので、常温では高い粘度を有する塗布液
をノズルから液切れよく吐出することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながらこの発
明の一実施の形態を説明する。

【００１８】図１と図２に示す塗布装置はほぼ直方体形
状のベース１を有する。上記ベース１の下面の所定位置
にはそれぞれ脚２が設けられており、上記ベース１を水
平に支持している。

【００１９】上記ベース１の上面の幅方向両端部には長
手方向に沿ってそれぞれ取り付け板３が固着されてい
る。各取り付け板３の上面の上記ベース１の幅方向内方
に位置する一端部には長手方向に沿ってそれぞれ断面ほ
ぼ矩形状のガイド部材４が固着されている。

【００２０】この一対のガイド部材４の上面側にはテー
ブル５が水平に設けられている。このテーブル５はほぼ
矩形板状をしており、その下面の対向する一対の端部に
は断面ほぼＬ字状のスライド部材６が固着されている。

【００２１】上記各スライド部材６は上記各ガイド部材
４とそれぞれ係合し、それによって上記テーブル５はベ
ース１の長手方向に沿ってスライド可能に支持される。
上記テーブル５は図示しない駆動装置によって上記ガイ
ド部材４に沿って所定の速度で駆動されるようになって
いる。

【００２２】上記テーブル５の上面には例えば静電チャ
ックや吸引チャックのような保持手段によってガラス基
板や半導体ウエハなどの被塗布材としての基板Ｗが着脱
可能に保持されるようになっている。

【００２３】つまり、基板Ｗは上記テーブル５の上面に
保持されることで上記ベース１の上面側を長手方向に沿
って搬送されるようになっている。

【００２４】上記ベース１の長手方向中途部には、上記
一対のガイド部材４を跨ぐ状態で、門型に形成された支
持体７が立設されている。

【００２５】この支持体７の上部には断面ほぼ矩形状の
揺動アーム８が上記ベース１の幅方向に沿って水平に渡
設されている。この揺動アーム８の一端は上記支持体７
の内周面を構成する一側面に設けられた支持部材９にス
ライド可能に支持されており、他端は揺動駆動手段とし
て角柱状の第１のピエゾ素子１０を介して上記支持体７
の上記一側面に対向する他側面に固着されている。

【００２６】つまり、上記第１のピエゾ素子１０に図示
しない制御装置から所望の電気信号を与えることによっ
て、上記揺動アーム８は基板Ｗの搬送方向に直交する方
向に沿って揺動するようになっている。

【００２７】図１乃至図４に示すように上記揺動アーム
８の基板Ｗの搬送方向に対向する一側面にはその長手方
向のほぼ全長にわたって複数、この実施の形態では８つ
のインクジェット方式のヘッド１１がその下面を上記揺
動アーム８の下面よりも下方へ突出させて設けられてい
る。複数のヘッド１１がなす長さ寸法は、基板Ｗの幅寸
法とほぼ同等あるいはわずかに長く設定されている。

【００２８】図３に示すように各ヘッド１１は、角柱状
のヘッド本体１２を有しており、このヘッド本体１２に
は長手方向に沿って複数の液室１３（１つのみ図示）が
所定間隔で区画形成されている。各液室１３にはそれぞ
れ基板Ｗの板面に機能性薄膜としての、たとえば配向
膜、レジスト、カラーフィルタ、有機エレクトロニクス
ルミネッセンスなどを形成する塗布液が貯えられる。

【００２９】上記液室１３は上記ヘッド本体１２の上面
と下面とにそれぞれ開口形成されている。このヘッド本
体１２の上面の開口１４は可撓板１７によって閉塞され
ており、下面の開口１５はノズルプレート１８によって
閉塞されている。このノズルプレート１８には各液室１
３に連通するノズル１９がそれぞれ設けられている。

【００３０】上記可撓板１７の上記液室１３と反対側の
側面には圧電振動子として板状の第２のピエゾ素子２０
が固着して設けられており、この第２のピエゾ素子２０
には図示しない制御装置によって駆動電圧が供給される
ようになっている。

【００３１】上記第２のピエゾ素子２０を作動させ、上
記可撓板１７を振動させれば液室１３内の塗布液に圧力
を加えられるから、その塗布液を上記各ノズル１９から
液滴状で吐出させることができるようになっている。

【００３２】上記、ヘッド本体１２には上記液室１３に
一端を連通させた塗布液供給路２１が設けられており、
この塗布液供給路２１の他端は上記ヘッド本体１２の側
面に開口し、図示しない塗布液供給タンクに接続され
る。それによって、上記液室１３内は塗布液で満たされ
るようになっている。

【００３３】上記ヘッド本体１２には長手方向に沿って
加熱手段としてのヒータ２２が埋設されており、上記液
室１３内に貯えられた塗布液を２５〜５０℃の範囲で加
熱可能となっている。塗布液は通常、室温で２０〜３０
ｃｐの粘度のものが用いられるが、ヒータ２２によって
２５〜５０℃に加熱されることで粘度が５〜１５ｃｐに
低下する。

【００３４】次に上記構成の塗布装置を使用する際の作
用について説明する。

【００３５】塗布装置によって基板Ｗの板面に塗布液を
噴射塗布する場合、予め上記ヒータ２２によって液室１
３に貯えられた塗布液を加熱し、その粘度を５ｃｐ〜１
５ｃｐに低下させておく。

【００３６】基板Ｗをテーブル５の上面に保持したなら
ば、このテーブル５をベース１の長手方向に沿って所定
の速度で駆動する。基板Ｗがヘッド１１の下方に到達し
たならば、制御装置から第２のピエゾ素子２０に駆動信
号を入力し、この第２のピエゾ素子２０によって可撓板
１７を振動させる。この可撓板１７の振動に伴って上記
液室１３の内部に貯えられた塗布液には所定の圧力が加
わるから、塗布液は上記ノズル１９から液滴となって吐
出されることになる。

【００３７】このとき、塗布液の粘度は５ｃｐ〜１５ｃ
ｐに低下しているので上記ノズル１９から吐出する際の
液切れがよく、良好な吐出が可能となる。

【００３８】上記ノズル１９から吐出した塗布液は基板
Ｗの板面に付着するとともにその板面上で流動し、基板
Ｗの板面全体にわたって塗布されることになる。そし
て、基板Ｗに塗布された塗布液は乾燥されて機能性薄膜
を形成することになる。

【００３９】液室１３の内部で加熱された塗布液はノズ
ル１９から吐出されると、外気との接触によって経時的
に温度低下するから、塗布液の粘度は基板Ｗに付着した
後、２０ｃｐ〜３０ｃｐに上昇することになる。

【００４０】そのため、基板Ｗの板面に吐出された塗布
液は基板Ｗの板面で定着乾燥するまでの間に流動しすぎ
ることがないから、基板Ｗの板面には機能性薄膜を斑模
様が生じることなくほぼ均一な厚さで形成することがで
きる。

【００４１】つまり、塗布液を吐出時には液切れよくノ
ズル１９から吐出させることができ、吐出後は基板Ｗ上
で安定した状態で定着させることができる。

【００４２】また、従来使用していた塗布液を変更せず
そのまま使用することができるのでこの塗布装置の導入
リスクを軽減することができる。

【００４３】なお、上記一実施の形態では、ノズル１９
から塗布液を噴射しやすいように塗布液を加熱してその
粘度を低下させたが、たとえば流動時のように塗布液に
大きなせん断応力が生じているときにはその粘度が低下
するとともに、非流動時のようにせん断応力がほとんど
生じていないときにはその粘度が上昇する性質を有する
有機溶剤を塗布液の溶媒として用いてもよい。

【００４４】このような塗布液を用いれば、上記液室１
３に貯えられているときには上記第２のピエゾ素子２０
の振動によって流動するから、この塗布液には大きなせ
ん断応力が生じる。その結果、上記液室１３内の塗布液
は粘度が低下することになり、上記ノズル１９からは液
切れよく吐出されることになる。

【００４５】そして、この塗布液は基板Ｗの板面に付着
すると、非流動状態となって粘度が上昇することにな
る。そのため、この塗布液が基板Ｗの板面に付着してか
ら定着乾燥するまでの間は流動し難くなるから、斑模様
が生じることのない、均一な厚さの機能性薄膜を形成す
ることが可能となる。

【００４６】さらに、上記性質の有機溶剤を溶媒とした
塗布液を用いることで、上記一実施の形態のように塗布
液を加熱するヒータ２２をヘッド本体１２に設けなくて
すむから、ヘッド１１の構成を簡単にすることができ
る。

【００４７】なお、この発明は上記各実施の形態に限定
されるものではなく、図４に示す構成であってもよい。
すなわち、この実施の形態は、ヒータ２２をヘッド本体
１２に埋設せず、帯板状のヒータ２２Ａをヘッド本体１
２の上記塗布液供給路２１が開口した側面と反対側の側
面に設けるようにした。このような構成であっても、上
記一実施の形態と同様、液室１３の塗布液を加熱するこ
とが可能である。

【００４８】また、ヒータ２２をペルチェ素子等にすれ
ば印加する電圧を切り替えることによって加熱、冷却を
行うことができるので塗付液を外気温以下でも塗布する
ことができる。

【００４９】さらに、この発明の塗布装置の適用範囲は
上記実施の形態に限定されるものではなく、たとえば記
録用紙等に向けてインクを噴射して印刷するプリンタ等
に適用することも可能である。

【００５０】

【発明の効果】この発明によれば、塗布液が液室から吐
出される際にその粘度を低下させることができるから、
比較的高粘度の塗布液を液切れよく吐出することとが可
能となる。また、液室から吐出された塗布液は経時的に
粘度が上昇するから、斑模様が生じることなく、被塗布
材に定着させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態に係る塗布装置の正面
図。

【図２】塗布装置の側面図。

【図３】ヘッド本体の断面図。

【図４】この発明の他の実施の形態を示すヘッド本体の
断面図。

【符号の説明】

１１…ヘッド １２…ヘッド本体 １３…液室 １７…可撓板 １８…ノズルプレート １９…ノズル ２０…第２のピエゾ素子 ２２…ヒータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０５Ｄ 3/00 Ｂ０５Ｄ 3/00 Ｄ ４Ｆ０４２ Ｂ４１Ｊ 2/01 Ｂ４１Ｊ 3/04 １０１Ｚ Ｆターム(参考） 2C056 EA06 EC21 EC29 EC45 FA04 FA15 FB01 FC01 HA15 4D074 AA01 BB05 DD21 DD43 DD62 4D075 AC06 AC96 BB13Y BB22X CA47 DA06 DC22 DC24 DC27 EA45 4F033 AA14 BA03 DA01 EA05 HA01 NA01 4F041 AA02 AA06 AB01 BA10 4F042 AA02 AA06 AA07 DA09

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液室に貯えられた塗布液をインクジェッ
   ト方式のヘッドに設けられたノズルから被塗布材に噴射
   塗布する塗布装置において、 上記液室に貯えられた塗布液を温度調整する温度調整手
   段が設けられていることを特徴とする塗布装置。
2. 【請求項２】 インクジェット方式のヘッドを備えた塗
   布装置において、 上記ヘッドは、 塗布液を貯える液室が形成されたヘッド本体と、 上記液室を封止するように設けられた可撓板と、 上記ヘッド本体に設けられ上記液室と連通するノズルが
   穿設されたノズルプレートと、 上記ヘッド本体に設けられ上記液室に貯えられた塗布液
   を温度調整する温度調整手段と、 上記可撓板の上記液室の反対側の面に固着され上記可撓
   板を振動させて上記ノズルから上記液室に貯えられた塗
   布液を吐出させる圧電振動子とを有することを特徴とす
   る塗布装置。
3. 【請求項３】 被塗布材に対してノズルから塗布液を噴
   射塗布する塗布方法において、 上記ノズルから吐出される塗布液の粘度を低下させるこ
   とを特徴とする塗布方法。
4. 【請求項４】 上記ノズルから吐出される塗布液の粘度
   を加熱して低下させることを特徴とする請求項３記載の
   塗布方法。
5. 【請求項５】 上記塗布液は流動時には非流動時に比べ
   て低い粘度を呈する溶媒が用いられていることを特徴と
   する請求項３記載の塗布方法。