粒子付着層の形成方法及び装置
【課題】メンテナンス作業を低減することができ、マスクを不要にすることができ、かつ分散媒の使用量を低減することができる粒子付着層の形成方法を提供する。
【解決手段】本発明の粒子付着層の形成方法は、分散媒中に粒子を分散させたスラリーをノズルのスリット形状の吐出口から基板に対して供給することによって前記吐出口と前記基板の間に前記スラリーのメニスカスを形成し、前記吐出口と前記基板とを相対移動させることによって前記メニスカスを移動させて前記基板上にスラリー層を形成し、前記ノズルに近接して配置された乾燥部によって前記スラリー層中の前記分散媒を蒸発させることによって前記基板上に粒子付着層を形成する工程を備える。
【解決手段】本発明の粒子付着層の形成方法は、分散媒中に粒子を分散させたスラリーをノズルのスリット形状の吐出口から基板に対して供給することによって前記吐出口と前記基板の間に前記スラリーのメニスカスを形成し、前記吐出口と前記基板とを相対移動させることによって前記メニスカスを移動させて前記基板上にスラリー層を形成し、前記ノズルに近接して配置された乾燥部によって前記スラリー層中の前記分散媒を蒸発させることによって前記基板上に粒子付着層を形成する工程を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に粒子を離散的に付着させることができる粒子付着層の形成方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フラット・ディスプレイ・パネル製造工程の中に、物理的スペーサの役目を担う粒子、或いは電子物性的な機能を有する粒子を、大型基板面の所望領域に粒子の凝集を抑制しながら、好適な付着密度で離散的に布置、付着させるプロセス工程がある。
【０００３】
例えば、液晶ディスプレイ・パネルのセルギャップを保持するためのスペーサ粒子を低粘度の揮発性分散媒に分散させて、スプレーノズルによりパネル大型基板面上にスプレー散布する方法が適用されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
しかしながら、スプレーによる散布方法では、スプレーノズルから噴出した全てのスペーサ粒子がパネル基板面に布置、付着するわけではなく、ブース内を浮遊、拡散して、スプレーガンを含む散布ロボットなどに付着、凝集して異物の発生源になる。そのため、ブース及び散布ロボットのこまめなメンテナンス清掃作業が必要になる。
【０００５】
このようなブース内における粒子の浮遊、拡散を抑制するには、ダウンフロー排気による気流制御、及びフィルターによる粒子捕集を行うことが有効である。しかし、フィルターが目詰まりしてくると、ブース内の気流バランスが乱れるため、適宜、交換メンテナンスする必要がある。
【０００６】
また、大型基板の所望の領域に限定して粒子を付着させる場合には、通常、所望領域に開口部を有するマスクを用いて大型基板を覆ってスプレーによる散布を行う。マスクにもスプレー散布することになり、スラリー材料の利用効率が低いだけでなく、不要な粒子が付着、蓄積したマスクの交換及びメンテナンス清掃が不可欠になる。
【０００７】
地球環境的には、スプレー散布に用いる低粘度揮発性分散媒（アルコールなど）の多くは揮発性有機化合物（VOC：Volatile Organic Compounds）規制対象であり、使用量及び排出量を削減する必要がある。スプレー散布方法では、粒子の付着過程に真に必要な量より多いアルコールを大型基板の外側の空間、或いは大型基板上に設置したマスク上にも散布、排気することになるため、地球環境に優しい製造技術とは言い難い。
【特許文献１】特開平１１−２８１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
スプレー散布技術を用いて大型基板上に粒子を離散的に布置、付着すると、スプレーノズルから噴出した粒子の一部はブース内に浮遊、拡散し散布ロボットなど付着し、異物の発生源になるため、メンテナンス清掃が必要になる。また、ブース内に浮遊する粒子を捕集するためのフィルター、及び粒子の付着面を限定するためのマスクなども交換、清掃などのメンテナンス作業が必要であり、生産性低下の要因となる。
【０００９】
また、スプレー散布に用いる低粘度揮発性分散媒の多くは、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）規制の対象であり、使用量及び排出量を最小限化しなければならない。スプレー散布では大型基板の外側、或いはマスク上にも散布する必要があり、余分な量の低粘度揮発性分散媒を使用、排出することになる。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、メンテナンス作業を低減することができ、マスクを不要にすることができ、かつ分散媒の使用量を低減することができる粒子付着層の形成方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【００１１】
本発明の粒子付着層の形成方法は、分散媒中に粒子を分散させたスラリーをノズルのスリット形状の吐出口から基板に対して供給することによって前記吐出口と前記基板の間に前記スラリーのメニスカスを形成し、前記吐出口と前記基板とを相対移動させることによって前記メニスカスを移動させて前記基板上にスラリー層を形成し、前記ノズルに近接して配置された乾燥部によって前記スラリー層中の前記分散媒を蒸発させることによって前記基板上に粒子付着層を形成する工程を備える。
【００１２】
本発明では、メニスカスを形成し、このメニスカスを移動させることによってスラリー層を形成し、ノズルに近接して配置された乾燥部によってスラリー層中の分散媒を蒸発させることによって粒子付着層を形成する。なお、「メニスカス」とは、物体間にできる液体架橋を意味する
本発明は、スラリー散布によって粒子付着層を形成する方法と比べて以下の利点を有している。
（１）メンテナンス作業の低減
スプレー散布では粒子が大気中を浮遊、拡散するので粉の付着、蓄積に伴う各種メンテナンス作業が発生するが、本発明ではこのようなメンテナンス作業が発生しない。
（２）マスクが不要
本発明では、マスクを用いなくても基板上の所望領域に粒子付着層を形成することができる。従って、本発明では、スプレー散布において必要となる所望領域に開口部を有するマスク、及びそれに伴うメンテナンス作業は一切不要になる
（３）分散媒の使用量の低減
本発明では、スプレー散布のように大気中、大型基板の外側空間、或いはマスク上のような無益な領域に散布することはない。従って、分散媒（例：揮発性有機化合物（ＶＯＣ））の使用量を大幅に（例えば１割以下に）低減することができる。
以下、本発明の種々の実施形態等を例示する。
【００１３】
前記スラリーの供給前に前記ノズル内に粒子を含まない液体を供給して前記ノズルを洗浄する工程をさらに備えてもよい。
前記メニスカスが所望の距離を移動した時点で前記吐出口と前記基板の間の距離を大きくして前記メニスカスを消滅させる工程をさらに備えてもよい。
前記メニスカスが所望の距離を移動した時点で前記ノズル内に粒子を含まない液体を供給して前記ノズル内の前記スラリーを前記液体で置換する工程をさらに備えてもよい。
【００１４】
本発明は、基板を保持するホルダーと、前記ホルダーに対向するように配置されたスリット形状の吐出口を有するノズルと、分散媒中に粒子を分散させたスラリーをノズルに供給するスラリー供給部と、前記ホルダーと前記吐出口とを相対移動させる駆動部と、前記ノズルに近接して配置された乾燥部とを備える粒子付着層形成装置も提供する。
粒子を含まない液体を前記ノズルに供給する液体供給部をさらに備え、この液体の供給と前記スラリーの供給を切り替える切り替え部をさらに備えてもよい。
前記ノズルのスラリーが接する部分は、硬質セラミック又はダイアモンドによりコーティングされていてもよい。
ここで示した種々の実施形態等は、互いに組み合わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図面や以下の記述中で示す内容は、例示であって、本発明の範囲は、図面や以下の記述中で示すものに限定されない。
【００１６】
本発明の一実施形態の粒子付着層の形成方法は、分散媒中に粒子を分散させたスラリーをノズルのスリット形状の吐出口から基板に対して供給することによって前記吐出口と基板の間に前記スラリーのメニスカスを形成し、前記吐出口と前記基板とを相対移動させることによって前記メニスカスを移動させて前記基板上にスラリー層を形成し、ノズルに近接して配置された乾燥部によってスラリー層中の分散媒を蒸発させることによって前記基板上に粒子付着層を形成する工程を備える。
【００１７】
以下、最初に、図１を用いて本実施形態の方法の実施に適した粒子付着層形成装置について説明し、次に、本実施形態の粒子付着層の形成方法について詳細に説明する。
【００１８】
１．粒子付着層形成装置
図１を用いて本実施形態の方法の実施に適した粒子付着層形成装置１について説明する。図１は、粒子付着層形成装置１のシステム構成図である。なお、図１に示す装置は、例示であり、本実施形態の方法は、図１以外の構成の装置を用いて実施することも可能である。
【００１９】
粒子付着層形成装置１は、基板を保持するホルダー１７と、ホルダー１７に対向するように配置されたスリット形状の吐出口３を有するノズル５と、分散媒中に粒子を分散させたスラリー９をノズル５に供給するスラリー供給部２１と、ホルダー１７と吐出口３とを相対移動させる駆動部（図示せず）と、ノズル５に近接して配置された乾燥部１３とを備える。また、この装置は、ノズル５に対して粒子を含まない液体（粒子非含有液体）８を供給する液体供給部２３も備える。
【００２０】
スラリー供給部２１は、スラリー９を収容するスラリータンク２５と、スラリータンク２５内のスラリー９をノズル５に供給する定量吐出ポンプ２７を備える。また、スラリー供給部２１は、スラリー９を循環させるためのスラリー循環ポンプ２９と、凝集粗粒子を除去するフィルター３１と、スラリー９の濃度及び粒径分布をモニターするスラリーモニター３３のうちの１つ以上を任意的に備える。また、スラリータンク２５は、内部のスラリー９を攪拌するための攪拌装置３４（例：攪拌羽根）を任意的に備える。
【００２１】
液体供給部２３は、粒子非含有液体８を収容する液体タンク３５と、液体タンク３５中の粒子非含有液体８をノズル５に供給する液体供給ポンプ３７を備える。
【００２２】
また、粒子付着層形成装置１は、ノズル５に供給される液体の流量の計測及び制御を行う流量計３９と、ノズル５から排出された不要な液体を回収する回収タンク４１のうちの１つ以上を任意的に備える。粒子付着層形成装置１の液体の流れは、各分岐点に設けられたバルブ４３と、ポンプ２７、２９、３７を用いて制御される。例えば、ノズル５に供給される液体の種類（スラリー９又は粒子非含有液体８）は、各分岐点に設けられたバルブ４３と、スラリー定量吐出ポンプ２７及び液体供給ポンプ３７を用いて切り替えられる。以下の説明では、各バルブの開閉動作の説明は省略する。
【００２３】
２．粒子付着層の形成方法
図２（ａ）〜（ｇ）、図３（ａ）〜（ｇ）を用いて本実施形態の粒子付着層の形成方法について説明する。図２（ａ）〜（ｇ）、図３（ａ）〜（ｇ）は、それぞれ、本発明の実施形態の粒子付着層の形成方法の各工程を示す断面図である。図２（ａ）〜（ｇ）は、ホルダーが可動である場合を示し、図３（ａ）〜（ｇ）は、ノズルが可動である場合を示す。
【００２４】
１−１．基板固定工程
まず、図２（ａ）、図３（ａ）に示すように、ホルダー１７に基板７を固定する。
【００２５】
図２（ａ）の実施形態では、ホルダー１７は可動型であり、ホルダー１７が図２（ａ）の矢印Ｘの方向に移動することによって基板７と吐出口３とが相対移動して後述するスラリー層１１が形成される。この場合は、ノズル５を移動させる必要がないので、ノズル５への粒子非含有液体８及びスラリー９の供給ラインの構成がシンプルになる。また、図３（ａ）の実施形態では、ホルダー１７は固定型であり、この場合、ノズル５が図３（ａ）の矢印Ｙの方向に移動することによって基板７と吐出口３とが相対移動して後述するスラリー層１１が形成される。この場合、ホルダー１７を移動させるための大掛かりな装置が不要になるので、装置をコンパクトにすることができる。なお、ホルダー１７とノズル５を互いに逆方向に移動させてもよい。この場合、それぞれの移動距離を小さくすることができる。
【００２６】
基板７の固定方法は、特に限定されないが、基板７は、例えば真空チャックによって固定することができる。また、基板７は、粒子付着層１５を形成する面が下向き（フェースダウン）になるように固定することが好ましい。この場合、ノズル５の吐出口３が上向きになるので、粒子非含有液体８やスラリー９が吐出口３から漏れることを防ぐことができるという利点がある。基板７は、粒子付着層１５を形成する面が上向き（フェースアップ）になるように固定してもよい。この場合、前後の工程がフェースアップで行われる場合に、基板７を裏返す必要がないという利点がある。基板７のサイズは、特に限定されないが、サイズが３０型以上（例えば３２型の外形寸法は縦４４６×横７７６ｍｍ）の大型基板であることが好ましい。大型基板の場合、本実施形態の方法によって粒子付着層を形成する必要性が特に大きいからである。基板７の材質は、特に限定されないが、例えば、ガラスである。基板７は、例えば、フラット・ディスプレイ・パネル製造において粒子付着層形成工程の直前の工程までが完了したものである。
【００２７】
ノズル５の形状は、特に限定されず、一例では、吐出口３に連通する空間を内部に有する円筒（シリンダ）形である。吐出口３は、スラリー９を吐出可能なスリット形状であればよい。スリット形状は、直線状であることが好ましい。吐出口３の長さ（図２（ａ）、図３（ａ）の紙面に垂直な方向の距離）は、粒子を付着させる矩形エリアの第１の辺の長さに一致させる。吐出口３の幅は特に限定されないが、例えば、３〜５０μｍ程度であり、５〜１５μｍが好ましい。この幅は、具体的には例えば、３，５，１０，１５，２０，３０，４０，５０μｍである。この幅は、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。
【００２８】
ノズル５のスラリー９が接する部分は、摩耗を防ぐために、硬質セラミック又はダイアモンドによりコーティングすることが好ましい。
【００２９】
１−２．洗浄工程
次に、図２（ｂ）、図３（ｂ）に示すように、ノズル５内に粒子非含有液体８を供給してノズル５を洗浄する。
【００３０】
洗浄工程を行うことによってノズル５内の残留粒子を除去できるという利点がある。洗浄工程は、任意であり、省略可能である。また、洗浄工程は、ノズル５へのスラリー９の供給前に行えばよく、基板固定前後のどちらに行ってもよい。
【００３１】
粒子非含有液体８は、液体供給部２３によってノズル５に供給される。より具体的には、粒子非含有液体８は、液体タンク３５から液体供給ポンプ３７を用いて、流量計３９により流量を計測及び制御しながらノズル５に供給される。粒子非含有液体８の一部は、回収タンク４１に送り込まれる。
【００３２】
粒子非含有液体８の種類は、特に限定されないが、スラリー９の分散媒と同じ種類の液体であることが好ましく、一例では、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）である。
【００３３】
１−３．メニスカス形成工程
次に、図２（ｃ）、図３（ｃ）に示すように、分散媒中に粒子を分散させたスラリー９をノズル５の吐出口３から吐出して基板７に付着させることによって吐出口３と基板７の間にスラリー９のメニスカス１０を形成する。スラリー９は、吐出口３からわずかに滲み出す程度に吐出される。
【００３４】
スラリー９は、スラリー供給部２１によってノズル５に供給される。より具体的には、スラリー９は、スラリータンク２５から（好ましくはスラリータンク２５の底部から）定量吐出ポンプ２７を用いてスラリー９を送り出し、フィルター３１により凝集粗粒子を除去し、スラリーモニター３３によりスラリー９の濃度及び粒径分布を、流量計３９により流量を各々モニターしながらノズル５に供給される。スラリータンク２５内でのスラリー９中の粒子の凝集及び沈降を抑制するためにスラリータンク２５内で攪拌装置３４を用いてスラリー９の攪拌を行うことが好ましい。また、撹拌動力の投入によるスラリー温度上昇を防ぐためにスラリー９の温度を制御する温度制御装置を設けることが好ましい。スラリーの沈降をさらに確実に抑制するために、スラリー循環ポンプ２９を用いてスラリータンク２５の底部からスラリー９を排出し、タンク２５の上部にフィルター３１を通してリターン循環させることが好ましい。
【００３５】
ノズル５に供給されたスラリー９は、一部が吐出口３から滲み出し、残りがフィルター３１を経由してスラリータンク２５に戻されて再利用される。吐出口３からの滲み出しの程度は、定量吐出ポンプ２７の吐出流量を設定することにより制御することができる。吐出口３からスラリー９が滲み出ている状態で吐出口３と基板７を十分に接近させることによって吐出口３と基板７の間にスラリー９のメニスカス１０を形成することができる。
なお、吐出口３と基板７を十分に接近させてからスラリー９をノズル５へ供給してもよい。吐出口３と基板７との間の距離は、メニスカス１０が形成可能な距離であれば限定されないが、例えば、３〜５０μｍであり、５〜１５μｍが好ましい。この距離は、具体的には例えば、３，５，１０，１５，２０，３０，４０，５０μｍである。この距離は、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。この距離は、例えば、レーザー変位計を用いて測定することができる。
【００３６】
スラリー９の分散媒は、特に限定されないが、低粘度（室温での粘度が１〜５ｍＰａ・ｓ）であることが好ましい。この場合、後述するスラリー層１１が均一に形成されやすいからである。スラリー９の分散媒の室温での粘度は、例えば、１、２、３、４、５ｍＰａ・ｓである。この粘度は、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。また、スラリー９の分散媒は、高揮発性（沸点が４０〜９５℃）であることが好ましい。この場合、スラリー層１１中に分散媒を蒸発させるのが容易であるからである。スラリー９の分散媒の沸点は、例えば、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、９５、９０、９５℃である。この沸点は、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。スラリー９の分散媒は、例えば、炭素数が１〜４のアルコールであり、具体的には例えばメタノール、エタノール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｔ−ブチルアルコールであり、比較的安価なイソプロピルアルコールが好ましい。
【００３７】
スラリー９の粒子の種類は、特に限定されず、例えば、酸化物セラミック、金属酸化物、樹脂である。酸化物セラミックとしては、例えば、シリカ、アルミナ、ジルコニア、マグネシアが挙げられる。この粒子の平均粒子径は、例えば、０．１〜２０μｍであり、好ましくは０．８〜１．５μｍである。この粒子の平均粒子径は、具体的には例えば０．１０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、２、５、１０、２０μｍである。本発明において平均粒子径は、光学素子を用いた粒度分布測定装置によって測定する。また、粒子径に対する分級処理を行って微粉側成分と粗粉側成分の一方又は両方を除去する工程を備えることが好ましい。これによって、分級前の粒径の分布が大きい場合（例えば、体積基準によるＤ１０とＤ９０の差が５０倍以上の場合、例：Ｄ１０：０．２μｍでＤ９０：１０μｍ）や突発的な凝集粒子の混入があった場合でも、粒径の分布を小さくすることができる。分級処理を行うために、粒子付着層形成装置１に分級装置（例：液体サイクロン装置）を導入することが好ましい。
【００３８】
スラリー９の粒子の濃度は、特に限定されず、例えば０．１〜１０ｗｔ％の範囲で所望の粒子付着密度に応じて適宜調整すればよい。スラリー９の粒子の濃度は、具体的には例えば０．１、０．５、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０ｗｔ％である。この濃度は、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。
【００３９】
１−４．スラリー層形成及び乾燥工程
次に、図２（ｄ）〜（ｅ）、図３（ｄ）〜（ｅ）に示すように、吐出口３と基板７とを相対移動させることによってメニスカス１０を移動させて基板７上にスラリー層１１を形成し、ノズル５に近接して配置された乾燥部１３によってスラリー層１１中の分散媒を蒸発させる。これによって、スラリー層１１中の粒子は凝集することなく基板７上に付着して粒子付着層１５が形成される。
【００４０】
メニスカス１０の移動は、吐出口３と基板７とを相対移動させることによって行うことができる。吐出口３と基板７との相対移動は、ホルダー１７を移動させることによって行ってもよく（図２（ｄ）〜（ｅ））、ノズル５を移動させることによって行ってもよく（図３（ｄ）〜（ｅ））、ホルダー１７とノズル５の両方を互いに逆向きに移動させることによって行ってもよい。ノズル５を移動させる場合、乾燥部１３もノズル５と共に移動させる。乾燥部１３は、ノズル５に固定されていてもよく、ノズル５とは別の駆動系によってノズル５と共に移動するように構成されていてもよい。
【００４１】
メニスカス１０は、粒子を付着させる矩形エリアの第２の辺と平行な方向に移動させる。粒子を付着させる矩形エリアの限定は、吐出口３の長さにより第１の辺の長さが決まり、メニスカス１０の移動距離で第２の辺の長さが決まる。このようにして、基板７の所望の矩形エリアに対して粒子を離散的に布置、付着させることができる。
【００４２】
また、メニスカス１０の移動中にメニスカス１０が消失しないように吐出口３と基板７の間の距離を精密に制御する必要がある。
【００４３】
乾燥部１３は、スラリー層１１が形成されると速やかにスラリー層１１中の分散媒を蒸発させる。乾燥部１３は、分散媒を蒸発させる機能を有するものであればよく、例えば、減圧チャンバーや、ラミナー気流（層流）などの制御された気流をスラリー層１１に吹き付ける送風器や、加熱器である。また、乾燥部１３は、温度制御機能を有する減圧チャンバーであることが好ましい。この場合、蒸発過程の再現性が高いからである。
本実施形態では、乾燥部１３がノズル５に近接して配置されているので、スラリー層１１の一部が形成されるとその部分の乾燥が即座に行われ、それと同時にスラリー層１１の次の一部が形成されるというプロセスが繰り返されることによって粒子付着層１５の全体が形成される。スラリー層１１の全体が形成された後にスラリー層１１の乾燥を開始して粒子付着層１５を形成する場合にはスラリー層１１の乾燥時に粒子が凝集するという問題が生じやすいが、本実施形態の方法ではそのような問題が生じにくい。
【００４４】
１−６．スラリー層形成終了工程
次に、図２（ｆ）〜（ｇ）、図３（ｆ）〜（ｇ）に示すように、メニスカス１０が所望の距離を移動した時点で吐出口３と基板７の間の距離を大きくしてメニスカス１０を消滅させる。これによって、スラリー層１１の形成が終了する。また、吐出口３と基板７の間の距離を大きくするには、基板７を固定して吐出口３を基板７から離れる方向に移動させてもよく、吐出口３を固定して基板７を吐出口３から離れる方向に移動させてもよく、両方を互いに反対方向に移動させてもよい。また、吐出口３と基板７の間の距離を大きくする代わりに又はこれと共にノズル５内に粒子非含有液体８を供給してノズル５内のスラリー９を粒子非含有液体８で置換してもよい。この方法によってもスラリー層１１の形成を終了させることができる。粒子非含有液体８は、スラリー９の分散媒と同じ種類の液体であることが好ましく、一例では、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）である。また、ここで供給する粒子非含有液体は、ノズル５の洗浄時に供給する粒子非含有液体と同じ種類の液体であることが好ましいが、異なる種類の液体であってもよい。
【００４５】
粒子付着層１５を形成するエリアについては、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、ノズル５に設けた吐出口３の分割数及びメニスカス１０を形成し消滅させるタイミングを制御することにより、マスクを用いることなく矩形状の粒子付着層１５を選択的に形成することが可能である。吐出口３を１本具備したノズル５を用いて基板７に対して１つの矩形状エリアの粒子付着層１５を形成したレイアウト例が図４（ａ）である。図４（ｂ）は吐出口３を２本具備したノズル５を用いて基板７に対して４つの矩形状エリアの粒子付着層１５を形成したレイアウト例である。
【００４６】
以上の装置及び方法により、スラリーの分散状態を良好に維持、監視しながら、高い利用効率で粒子付着層１５を形成することができる。
【００４７】
粒子付着層１５における粒子の付着密度の指標としては、『粒子の付着率』＝〔付着粒子の占める面積の総計／粒子付着が必要なエリアの面積〕として定義し、粒子付着層１５の上面からの顕微鏡観察像を画像処理することにより評価することができる。一例では、粒子の付着率を３〜３０％の範囲で制御する。また、粒子の付着率に伴う基板７の表面での光の散乱、反射状態の変化を検知することにより、付着率を光沢計、明度計などによる光学的に評価することも可能である。また、これらの付着率評価手段を用いて、形成直後の粒子付着層の粒子の付着率をリアルタイム計測して、スラリーのモニターリングと組み合わせることにより、メニスカスの移動速度、スラリー供給流量などのプロセス条件をリアルタイムで最適化制御することが好ましい。
【００４８】
以上の実施形態で示した種々の特徴は、互いに組み合わせることができる。１つの実施形態中に複数の特徴が含まれている場合、そのうちの１又は複数個の特徴を適宜抜き出して、単独で又は組み合わせて、本発明に採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態の粒子付着層の形成方法に好適に用いられる粒子付着層形成装置の構成図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｇ）は、本発明の一実施形態の粒子付着層の形成方法の各工程を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｇ）は、本発明の別の実施形態の粒子付着層の形成方法の各工程を示す断面図である。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）は、本発明の一実施形態の粒子付着層の形成方法によって粒子付着層が形成される領域の例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１：粒子付着層形成装置 ３：吐出口 ５：ノズル ７：基板 ８：粒子を含まない液体（粒子非含有液体） ９：スラリー １０：メニスカス １１：スラリー層 １３：乾燥部 １５：粒子付着層 １７：ホルダー ２１：スラリー供給部 ２３：液体供給部 ２５：スラリータンク ２７：定量吐出ポンプ ２９：スラリー循環ポンプ ３１：フィルター ３３：スラリーモニター ３４：攪拌装置 ３５：液体タンク ３７：液体供給ポンプ ３９：流量計 ４１：回収タンク ４３：バルブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に粒子を離散的に付着させることができる粒子付着層の形成方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フラット・ディスプレイ・パネル製造工程の中に、物理的スペーサの役目を担う粒子、或いは電子物性的な機能を有する粒子を、大型基板面の所望領域に粒子の凝集を抑制しながら、好適な付着密度で離散的に布置、付着させるプロセス工程がある。
【０００３】
例えば、液晶ディスプレイ・パネルのセルギャップを保持するためのスペーサ粒子を低粘度の揮発性分散媒に分散させて、スプレーノズルによりパネル大型基板面上にスプレー散布する方法が適用されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
しかしながら、スプレーによる散布方法では、スプレーノズルから噴出した全てのスペーサ粒子がパネル基板面に布置、付着するわけではなく、ブース内を浮遊、拡散して、スプレーガンを含む散布ロボットなどに付着、凝集して異物の発生源になる。そのため、ブース及び散布ロボットのこまめなメンテナンス清掃作業が必要になる。
【０００５】
このようなブース内における粒子の浮遊、拡散を抑制するには、ダウンフロー排気による気流制御、及びフィルターによる粒子捕集を行うことが有効である。しかし、フィルターが目詰まりしてくると、ブース内の気流バランスが乱れるため、適宜、交換メンテナンスする必要がある。
【０００６】
また、大型基板の所望の領域に限定して粒子を付着させる場合には、通常、所望領域に開口部を有するマスクを用いて大型基板を覆ってスプレーによる散布を行う。マスクにもスプレー散布することになり、スラリー材料の利用効率が低いだけでなく、不要な粒子が付着、蓄積したマスクの交換及びメンテナンス清掃が不可欠になる。
【０００７】
地球環境的には、スプレー散布に用いる低粘度揮発性分散媒（アルコールなど）の多くは揮発性有機化合物（VOC：Volatile Organic Compounds）規制対象であり、使用量及び排出量を削減する必要がある。スプレー散布方法では、粒子の付着過程に真に必要な量より多いアルコールを大型基板の外側の空間、或いは大型基板上に設置したマスク上にも散布、排気することになるため、地球環境に優しい製造技術とは言い難い。
【特許文献１】特開平１１−２８１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
スプレー散布技術を用いて大型基板上に粒子を離散的に布置、付着すると、スプレーノズルから噴出した粒子の一部はブース内に浮遊、拡散し散布ロボットなど付着し、異物の発生源になるため、メンテナンス清掃が必要になる。また、ブース内に浮遊する粒子を捕集するためのフィルター、及び粒子の付着面を限定するためのマスクなども交換、清掃などのメンテナンス作業が必要であり、生産性低下の要因となる。
【０００９】
また、スプレー散布に用いる低粘度揮発性分散媒の多くは、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）規制の対象であり、使用量及び排出量を最小限化しなければならない。スプレー散布では大型基板の外側、或いはマスク上にも散布する必要があり、余分な量の低粘度揮発性分散媒を使用、排出することになる。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、メンテナンス作業を低減することができ、マスクを不要にすることができ、かつ分散媒の使用量を低減することができる粒子付着層の形成方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【００１１】
本発明の粒子付着層の形成方法は、分散媒中に粒子を分散させたスラリーをノズルのスリット形状の吐出口から基板に対して供給することによって前記吐出口と前記基板の間に前記スラリーのメニスカスを形成し、前記吐出口と前記基板とを相対移動させることによって前記メニスカスを移動させて前記基板上にスラリー層を形成し、前記ノズルに近接して配置された乾燥部によって前記スラリー層中の前記分散媒を蒸発させることによって前記基板上に粒子付着層を形成する工程を備える。
【００１２】
本発明では、メニスカスを形成し、このメニスカスを移動させることによってスラリー層を形成し、ノズルに近接して配置された乾燥部によってスラリー層中の分散媒を蒸発させることによって粒子付着層を形成する。なお、「メニスカス」とは、物体間にできる液体架橋を意味する
本発明は、スラリー散布によって粒子付着層を形成する方法と比べて以下の利点を有している。
（１）メンテナンス作業の低減
スプレー散布では粒子が大気中を浮遊、拡散するので粉の付着、蓄積に伴う各種メンテナンス作業が発生するが、本発明ではこのようなメンテナンス作業が発生しない。
（２）マスクが不要
本発明では、マスクを用いなくても基板上の所望領域に粒子付着層を形成することができる。従って、本発明では、スプレー散布において必要となる所望領域に開口部を有するマスク、及びそれに伴うメンテナンス作業は一切不要になる
（３）分散媒の使用量の低減
本発明では、スプレー散布のように大気中、大型基板の外側空間、或いはマスク上のような無益な領域に散布することはない。従って、分散媒（例：揮発性有機化合物（ＶＯＣ））の使用量を大幅に（例えば１割以下に）低減することができる。
以下、本発明の種々の実施形態等を例示する。
【００１３】
前記スラリーの供給前に前記ノズル内に粒子を含まない液体を供給して前記ノズルを洗浄する工程をさらに備えてもよい。
前記メニスカスが所望の距離を移動した時点で前記吐出口と前記基板の間の距離を大きくして前記メニスカスを消滅させる工程をさらに備えてもよい。
前記メニスカスが所望の距離を移動した時点で前記ノズル内に粒子を含まない液体を供給して前記ノズル内の前記スラリーを前記液体で置換する工程をさらに備えてもよい。
【００１４】
本発明は、基板を保持するホルダーと、前記ホルダーに対向するように配置されたスリット形状の吐出口を有するノズルと、分散媒中に粒子を分散させたスラリーをノズルに供給するスラリー供給部と、前記ホルダーと前記吐出口とを相対移動させる駆動部と、前記ノズルに近接して配置された乾燥部とを備える粒子付着層形成装置も提供する。
粒子を含まない液体を前記ノズルに供給する液体供給部をさらに備え、この液体の供給と前記スラリーの供給を切り替える切り替え部をさらに備えてもよい。
前記ノズルのスラリーが接する部分は、硬質セラミック又はダイアモンドによりコーティングされていてもよい。
ここで示した種々の実施形態等は、互いに組み合わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図面や以下の記述中で示す内容は、例示であって、本発明の範囲は、図面や以下の記述中で示すものに限定されない。
【００１６】
本発明の一実施形態の粒子付着層の形成方法は、分散媒中に粒子を分散させたスラリーをノズルのスリット形状の吐出口から基板に対して供給することによって前記吐出口と基板の間に前記スラリーのメニスカスを形成し、前記吐出口と前記基板とを相対移動させることによって前記メニスカスを移動させて前記基板上にスラリー層を形成し、ノズルに近接して配置された乾燥部によってスラリー層中の分散媒を蒸発させることによって前記基板上に粒子付着層を形成する工程を備える。
【００１７】
以下、最初に、図１を用いて本実施形態の方法の実施に適した粒子付着層形成装置について説明し、次に、本実施形態の粒子付着層の形成方法について詳細に説明する。
【００１８】
１．粒子付着層形成装置
図１を用いて本実施形態の方法の実施に適した粒子付着層形成装置１について説明する。図１は、粒子付着層形成装置１のシステム構成図である。なお、図１に示す装置は、例示であり、本実施形態の方法は、図１以外の構成の装置を用いて実施することも可能である。
【００１９】
粒子付着層形成装置１は、基板を保持するホルダー１７と、ホルダー１７に対向するように配置されたスリット形状の吐出口３を有するノズル５と、分散媒中に粒子を分散させたスラリー９をノズル５に供給するスラリー供給部２１と、ホルダー１７と吐出口３とを相対移動させる駆動部（図示せず）と、ノズル５に近接して配置された乾燥部１３とを備える。また、この装置は、ノズル５に対して粒子を含まない液体（粒子非含有液体）８を供給する液体供給部２３も備える。
【００２０】
スラリー供給部２１は、スラリー９を収容するスラリータンク２５と、スラリータンク２５内のスラリー９をノズル５に供給する定量吐出ポンプ２７を備える。また、スラリー供給部２１は、スラリー９を循環させるためのスラリー循環ポンプ２９と、凝集粗粒子を除去するフィルター３１と、スラリー９の濃度及び粒径分布をモニターするスラリーモニター３３のうちの１つ以上を任意的に備える。また、スラリータンク２５は、内部のスラリー９を攪拌するための攪拌装置３４（例：攪拌羽根）を任意的に備える。
【００２１】
液体供給部２３は、粒子非含有液体８を収容する液体タンク３５と、液体タンク３５中の粒子非含有液体８をノズル５に供給する液体供給ポンプ３７を備える。
【００２２】
また、粒子付着層形成装置１は、ノズル５に供給される液体の流量の計測及び制御を行う流量計３９と、ノズル５から排出された不要な液体を回収する回収タンク４１のうちの１つ以上を任意的に備える。粒子付着層形成装置１の液体の流れは、各分岐点に設けられたバルブ４３と、ポンプ２７、２９、３７を用いて制御される。例えば、ノズル５に供給される液体の種類（スラリー９又は粒子非含有液体８）は、各分岐点に設けられたバルブ４３と、スラリー定量吐出ポンプ２７及び液体供給ポンプ３７を用いて切り替えられる。以下の説明では、各バルブの開閉動作の説明は省略する。
【００２３】
２．粒子付着層の形成方法
図２（ａ）〜（ｇ）、図３（ａ）〜（ｇ）を用いて本実施形態の粒子付着層の形成方法について説明する。図２（ａ）〜（ｇ）、図３（ａ）〜（ｇ）は、それぞれ、本発明の実施形態の粒子付着層の形成方法の各工程を示す断面図である。図２（ａ）〜（ｇ）は、ホルダーが可動である場合を示し、図３（ａ）〜（ｇ）は、ノズルが可動である場合を示す。
【００２４】
１−１．基板固定工程
まず、図２（ａ）、図３（ａ）に示すように、ホルダー１７に基板７を固定する。
【００２５】
図２（ａ）の実施形態では、ホルダー１７は可動型であり、ホルダー１７が図２（ａ）の矢印Ｘの方向に移動することによって基板７と吐出口３とが相対移動して後述するスラリー層１１が形成される。この場合は、ノズル５を移動させる必要がないので、ノズル５への粒子非含有液体８及びスラリー９の供給ラインの構成がシンプルになる。また、図３（ａ）の実施形態では、ホルダー１７は固定型であり、この場合、ノズル５が図３（ａ）の矢印Ｙの方向に移動することによって基板７と吐出口３とが相対移動して後述するスラリー層１１が形成される。この場合、ホルダー１７を移動させるための大掛かりな装置が不要になるので、装置をコンパクトにすることができる。なお、ホルダー１７とノズル５を互いに逆方向に移動させてもよい。この場合、それぞれの移動距離を小さくすることができる。
【００２６】
基板７の固定方法は、特に限定されないが、基板７は、例えば真空チャックによって固定することができる。また、基板７は、粒子付着層１５を形成する面が下向き（フェースダウン）になるように固定することが好ましい。この場合、ノズル５の吐出口３が上向きになるので、粒子非含有液体８やスラリー９が吐出口３から漏れることを防ぐことができるという利点がある。基板７は、粒子付着層１５を形成する面が上向き（フェースアップ）になるように固定してもよい。この場合、前後の工程がフェースアップで行われる場合に、基板７を裏返す必要がないという利点がある。基板７のサイズは、特に限定されないが、サイズが３０型以上（例えば３２型の外形寸法は縦４４６×横７７６ｍｍ）の大型基板であることが好ましい。大型基板の場合、本実施形態の方法によって粒子付着層を形成する必要性が特に大きいからである。基板７の材質は、特に限定されないが、例えば、ガラスである。基板７は、例えば、フラット・ディスプレイ・パネル製造において粒子付着層形成工程の直前の工程までが完了したものである。
【００２７】
ノズル５の形状は、特に限定されず、一例では、吐出口３に連通する空間を内部に有する円筒（シリンダ）形である。吐出口３は、スラリー９を吐出可能なスリット形状であればよい。スリット形状は、直線状であることが好ましい。吐出口３の長さ（図２（ａ）、図３（ａ）の紙面に垂直な方向の距離）は、粒子を付着させる矩形エリアの第１の辺の長さに一致させる。吐出口３の幅は特に限定されないが、例えば、３〜５０μｍ程度であり、５〜１５μｍが好ましい。この幅は、具体的には例えば、３，５，１０，１５，２０，３０，４０，５０μｍである。この幅は、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。
【００２８】
ノズル５のスラリー９が接する部分は、摩耗を防ぐために、硬質セラミック又はダイアモンドによりコーティングすることが好ましい。
【００２９】
１−２．洗浄工程
次に、図２（ｂ）、図３（ｂ）に示すように、ノズル５内に粒子非含有液体８を供給してノズル５を洗浄する。
【００３０】
洗浄工程を行うことによってノズル５内の残留粒子を除去できるという利点がある。洗浄工程は、任意であり、省略可能である。また、洗浄工程は、ノズル５へのスラリー９の供給前に行えばよく、基板固定前後のどちらに行ってもよい。
【００３１】
粒子非含有液体８は、液体供給部２３によってノズル５に供給される。より具体的には、粒子非含有液体８は、液体タンク３５から液体供給ポンプ３７を用いて、流量計３９により流量を計測及び制御しながらノズル５に供給される。粒子非含有液体８の一部は、回収タンク４１に送り込まれる。
【００３２】
粒子非含有液体８の種類は、特に限定されないが、スラリー９の分散媒と同じ種類の液体であることが好ましく、一例では、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）である。
【００３３】
１−３．メニスカス形成工程
次に、図２（ｃ）、図３（ｃ）に示すように、分散媒中に粒子を分散させたスラリー９をノズル５の吐出口３から吐出して基板７に付着させることによって吐出口３と基板７の間にスラリー９のメニスカス１０を形成する。スラリー９は、吐出口３からわずかに滲み出す程度に吐出される。
【００３４】
スラリー９は、スラリー供給部２１によってノズル５に供給される。より具体的には、スラリー９は、スラリータンク２５から（好ましくはスラリータンク２５の底部から）定量吐出ポンプ２７を用いてスラリー９を送り出し、フィルター３１により凝集粗粒子を除去し、スラリーモニター３３によりスラリー９の濃度及び粒径分布を、流量計３９により流量を各々モニターしながらノズル５に供給される。スラリータンク２５内でのスラリー９中の粒子の凝集及び沈降を抑制するためにスラリータンク２５内で攪拌装置３４を用いてスラリー９の攪拌を行うことが好ましい。また、撹拌動力の投入によるスラリー温度上昇を防ぐためにスラリー９の温度を制御する温度制御装置を設けることが好ましい。スラリーの沈降をさらに確実に抑制するために、スラリー循環ポンプ２９を用いてスラリータンク２５の底部からスラリー９を排出し、タンク２５の上部にフィルター３１を通してリターン循環させることが好ましい。
【００３５】
ノズル５に供給されたスラリー９は、一部が吐出口３から滲み出し、残りがフィルター３１を経由してスラリータンク２５に戻されて再利用される。吐出口３からの滲み出しの程度は、定量吐出ポンプ２７の吐出流量を設定することにより制御することができる。吐出口３からスラリー９が滲み出ている状態で吐出口３と基板７を十分に接近させることによって吐出口３と基板７の間にスラリー９のメニスカス１０を形成することができる。
なお、吐出口３と基板７を十分に接近させてからスラリー９をノズル５へ供給してもよい。吐出口３と基板７との間の距離は、メニスカス１０が形成可能な距離であれば限定されないが、例えば、３〜５０μｍであり、５〜１５μｍが好ましい。この距離は、具体的には例えば、３，５，１０，１５，２０，３０，４０，５０μｍである。この距離は、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。この距離は、例えば、レーザー変位計を用いて測定することができる。
【００３６】
スラリー９の分散媒は、特に限定されないが、低粘度（室温での粘度が１〜５ｍＰａ・ｓ）であることが好ましい。この場合、後述するスラリー層１１が均一に形成されやすいからである。スラリー９の分散媒の室温での粘度は、例えば、１、２、３、４、５ｍＰａ・ｓである。この粘度は、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。また、スラリー９の分散媒は、高揮発性（沸点が４０〜９５℃）であることが好ましい。この場合、スラリー層１１中に分散媒を蒸発させるのが容易であるからである。スラリー９の分散媒の沸点は、例えば、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、９５、９０、９５℃である。この沸点は、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。スラリー９の分散媒は、例えば、炭素数が１〜４のアルコールであり、具体的には例えばメタノール、エタノール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｔ−ブチルアルコールであり、比較的安価なイソプロピルアルコールが好ましい。
【００３７】
スラリー９の粒子の種類は、特に限定されず、例えば、酸化物セラミック、金属酸化物、樹脂である。酸化物セラミックとしては、例えば、シリカ、アルミナ、ジルコニア、マグネシアが挙げられる。この粒子の平均粒子径は、例えば、０．１〜２０μｍであり、好ましくは０．８〜１．５μｍである。この粒子の平均粒子径は、具体的には例えば０．１０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、２、５、１０、２０μｍである。本発明において平均粒子径は、光学素子を用いた粒度分布測定装置によって測定する。また、粒子径に対する分級処理を行って微粉側成分と粗粉側成分の一方又は両方を除去する工程を備えることが好ましい。これによって、分級前の粒径の分布が大きい場合（例えば、体積基準によるＤ１０とＤ９０の差が５０倍以上の場合、例：Ｄ１０：０．２μｍでＤ９０：１０μｍ）や突発的な凝集粒子の混入があった場合でも、粒径の分布を小さくすることができる。分級処理を行うために、粒子付着層形成装置１に分級装置（例：液体サイクロン装置）を導入することが好ましい。
【００３８】
スラリー９の粒子の濃度は、特に限定されず、例えば０．１〜１０ｗｔ％の範囲で所望の粒子付着密度に応じて適宜調整すればよい。スラリー９の粒子の濃度は、具体的には例えば０．１、０．５、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０ｗｔ％である。この濃度は、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。
【００３９】
１−４．スラリー層形成及び乾燥工程
次に、図２（ｄ）〜（ｅ）、図３（ｄ）〜（ｅ）に示すように、吐出口３と基板７とを相対移動させることによってメニスカス１０を移動させて基板７上にスラリー層１１を形成し、ノズル５に近接して配置された乾燥部１３によってスラリー層１１中の分散媒を蒸発させる。これによって、スラリー層１１中の粒子は凝集することなく基板７上に付着して粒子付着層１５が形成される。
【００４０】
メニスカス１０の移動は、吐出口３と基板７とを相対移動させることによって行うことができる。吐出口３と基板７との相対移動は、ホルダー１７を移動させることによって行ってもよく（図２（ｄ）〜（ｅ））、ノズル５を移動させることによって行ってもよく（図３（ｄ）〜（ｅ））、ホルダー１７とノズル５の両方を互いに逆向きに移動させることによって行ってもよい。ノズル５を移動させる場合、乾燥部１３もノズル５と共に移動させる。乾燥部１３は、ノズル５に固定されていてもよく、ノズル５とは別の駆動系によってノズル５と共に移動するように構成されていてもよい。
【００４１】
メニスカス１０は、粒子を付着させる矩形エリアの第２の辺と平行な方向に移動させる。粒子を付着させる矩形エリアの限定は、吐出口３の長さにより第１の辺の長さが決まり、メニスカス１０の移動距離で第２の辺の長さが決まる。このようにして、基板７の所望の矩形エリアに対して粒子を離散的に布置、付着させることができる。
【００４２】
また、メニスカス１０の移動中にメニスカス１０が消失しないように吐出口３と基板７の間の距離を精密に制御する必要がある。
【００４３】
乾燥部１３は、スラリー層１１が形成されると速やかにスラリー層１１中の分散媒を蒸発させる。乾燥部１３は、分散媒を蒸発させる機能を有するものであればよく、例えば、減圧チャンバーや、ラミナー気流（層流）などの制御された気流をスラリー層１１に吹き付ける送風器や、加熱器である。また、乾燥部１３は、温度制御機能を有する減圧チャンバーであることが好ましい。この場合、蒸発過程の再現性が高いからである。
本実施形態では、乾燥部１３がノズル５に近接して配置されているので、スラリー層１１の一部が形成されるとその部分の乾燥が即座に行われ、それと同時にスラリー層１１の次の一部が形成されるというプロセスが繰り返されることによって粒子付着層１５の全体が形成される。スラリー層１１の全体が形成された後にスラリー層１１の乾燥を開始して粒子付着層１５を形成する場合にはスラリー層１１の乾燥時に粒子が凝集するという問題が生じやすいが、本実施形態の方法ではそのような問題が生じにくい。
【００４４】
１−６．スラリー層形成終了工程
次に、図２（ｆ）〜（ｇ）、図３（ｆ）〜（ｇ）に示すように、メニスカス１０が所望の距離を移動した時点で吐出口３と基板７の間の距離を大きくしてメニスカス１０を消滅させる。これによって、スラリー層１１の形成が終了する。また、吐出口３と基板７の間の距離を大きくするには、基板７を固定して吐出口３を基板７から離れる方向に移動させてもよく、吐出口３を固定して基板７を吐出口３から離れる方向に移動させてもよく、両方を互いに反対方向に移動させてもよい。また、吐出口３と基板７の間の距離を大きくする代わりに又はこれと共にノズル５内に粒子非含有液体８を供給してノズル５内のスラリー９を粒子非含有液体８で置換してもよい。この方法によってもスラリー層１１の形成を終了させることができる。粒子非含有液体８は、スラリー９の分散媒と同じ種類の液体であることが好ましく、一例では、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）である。また、ここで供給する粒子非含有液体は、ノズル５の洗浄時に供給する粒子非含有液体と同じ種類の液体であることが好ましいが、異なる種類の液体であってもよい。
【００４５】
粒子付着層１５を形成するエリアについては、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、ノズル５に設けた吐出口３の分割数及びメニスカス１０を形成し消滅させるタイミングを制御することにより、マスクを用いることなく矩形状の粒子付着層１５を選択的に形成することが可能である。吐出口３を１本具備したノズル５を用いて基板７に対して１つの矩形状エリアの粒子付着層１５を形成したレイアウト例が図４（ａ）である。図４（ｂ）は吐出口３を２本具備したノズル５を用いて基板７に対して４つの矩形状エリアの粒子付着層１５を形成したレイアウト例である。
【００４６】
以上の装置及び方法により、スラリーの分散状態を良好に維持、監視しながら、高い利用効率で粒子付着層１５を形成することができる。
【００４７】
粒子付着層１５における粒子の付着密度の指標としては、『粒子の付着率』＝〔付着粒子の占める面積の総計／粒子付着が必要なエリアの面積〕として定義し、粒子付着層１５の上面からの顕微鏡観察像を画像処理することにより評価することができる。一例では、粒子の付着率を３〜３０％の範囲で制御する。また、粒子の付着率に伴う基板７の表面での光の散乱、反射状態の変化を検知することにより、付着率を光沢計、明度計などによる光学的に評価することも可能である。また、これらの付着率評価手段を用いて、形成直後の粒子付着層の粒子の付着率をリアルタイム計測して、スラリーのモニターリングと組み合わせることにより、メニスカスの移動速度、スラリー供給流量などのプロセス条件をリアルタイムで最適化制御することが好ましい。
【００４８】
以上の実施形態で示した種々の特徴は、互いに組み合わせることができる。１つの実施形態中に複数の特徴が含まれている場合、そのうちの１又は複数個の特徴を適宜抜き出して、単独で又は組み合わせて、本発明に採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態の粒子付着層の形成方法に好適に用いられる粒子付着層形成装置の構成図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｇ）は、本発明の一実施形態の粒子付着層の形成方法の各工程を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｇ）は、本発明の別の実施形態の粒子付着層の形成方法の各工程を示す断面図である。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）は、本発明の一実施形態の粒子付着層の形成方法によって粒子付着層が形成される領域の例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１：粒子付着層形成装置 ３：吐出口 ５：ノズル ７：基板 ８：粒子を含まない液体（粒子非含有液体） ９：スラリー １０：メニスカス １１：スラリー層 １３：乾燥部 １５：粒子付着層 １７：ホルダー ２１：スラリー供給部 ２３：液体供給部 ２５：スラリータンク ２７：定量吐出ポンプ ２９：スラリー循環ポンプ ３１：フィルター ３３：スラリーモニター ３４：攪拌装置 ３５：液体タンク ３７：液体供給ポンプ ３９：流量計 ４１：回収タンク ４３：バルブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散媒中に粒子を分散させたスラリーをノズルのスリット形状の吐出口から基板に対して供給することによって前記吐出口と前記基板の間に前記スラリーのメニスカスを形成し、
前記吐出口と前記基板とを相対移動させることによって前記メニスカスを移動させて前記基板上にスラリー層を形成し、前記ノズルに近接して配置された乾燥部によって前記スラリー層中の前記分散媒を蒸発させることによって前記基板上に粒子付着層を形成する工程を備える粒子付着層の形成方法。
【請求項２】
前記スラリーの供給前に前記ノズル内に粒子を含まない液体を供給して前記ノズルを洗浄する工程をさらに備える請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記メニスカスが所望の距離を移動した時点で前記吐出口と前記基板の間の距離を大きくして前記メニスカスを消滅させる工程をさらに備える請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記メニスカスが所望の距離を移動した時点で前記ノズル内に粒子を含まない液体を供給して前記ノズル内の前記スラリーを前記液体で置換する工程をさらに備える請求項１〜３の何れか１つに記載の方法。
【請求項５】
基板を保持するホルダーと、前記ホルダーに対向するように配置されたスリット形状の吐出口を有するノズルと、分散媒中に粒子を分散させたスラリーを前記ノズルに供給するスラリー供給部と、前記ホルダーと前記吐出口とを相対移動させる駆動部と、前記ノズルに近接して配置された乾燥部とを備える粒子付着層形成装置。
【請求項６】
粒子を含まない液体を前記ノズルに供給する液体供給部をさらに備え、
この液体の供給と前記スラリーの供給を切り替える切り替え部をさらに備える請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記ノズルのスラリーが接する部分は、硬質セラミック又はダイアモンドによりコーティングされている請求項５又は６に記載の装置。
【請求項１】
分散媒中に粒子を分散させたスラリーをノズルのスリット形状の吐出口から基板に対して供給することによって前記吐出口と前記基板の間に前記スラリーのメニスカスを形成し、
前記吐出口と前記基板とを相対移動させることによって前記メニスカスを移動させて前記基板上にスラリー層を形成し、前記ノズルに近接して配置された乾燥部によって前記スラリー層中の前記分散媒を蒸発させることによって前記基板上に粒子付着層を形成する工程を備える粒子付着層の形成方法。
【請求項２】
前記スラリーの供給前に前記ノズル内に粒子を含まない液体を供給して前記ノズルを洗浄する工程をさらに備える請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記メニスカスが所望の距離を移動した時点で前記吐出口と前記基板の間の距離を大きくして前記メニスカスを消滅させる工程をさらに備える請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記メニスカスが所望の距離を移動した時点で前記ノズル内に粒子を含まない液体を供給して前記ノズル内の前記スラリーを前記液体で置換する工程をさらに備える請求項１〜３の何れか１つに記載の方法。
【請求項５】
基板を保持するホルダーと、前記ホルダーに対向するように配置されたスリット形状の吐出口を有するノズルと、分散媒中に粒子を分散させたスラリーを前記ノズルに供給するスラリー供給部と、前記ホルダーと前記吐出口とを相対移動させる駆動部と、前記ノズルに近接して配置された乾燥部とを備える粒子付着層形成装置。
【請求項６】
粒子を含まない液体を前記ノズルに供給する液体供給部をさらに備え、
この液体の供給と前記スラリーの供給を切り替える切り替え部をさらに備える請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記ノズルのスラリーが接する部分は、硬質セラミック又はダイアモンドによりコーティングされている請求項５又は６に記載の装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−２６９０００（Ｐ２００９−２６９０００Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２３５１８（Ｐ２００８−１２３５１８）
【出願日】平成２０年５月９日（２００８．５．９）
【出願人】（５９９１３２７０８）日立プラズマディスプレイ株式会社 (328)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月９日（２００８．５．９）
【出願人】（５９９１３２７０８）日立プラズマディスプレイ株式会社 (328)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]