JP2013114000A - 基板製造方法及び基板製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上に異物があった場合でも支持部材を損傷させることなく、且つ修正スタンプの接触による基板表面の劣化を防ぎながら欠陥修正できると共に、１回の転写で欠陥部１１を修正できるようにする。
【解決手段】アレイ基板２上において形成膜（ＰＩ配向膜１０）が欠如した欠陥部１１を検出し、支持部材７ａの下端に設けた修正スタンプ７ｂの下面に表面張力により、修正インク７ｃを付着させ、欠陥部１１のある位置に、修正インク７ｃを付着させた修正スタンプ７ｂを移動させ、修正スタンプ７ｂの下面をアレイ基板２表面に当接させることなく下降させて修正インク７ｃを欠陥部１１上に塗布し、修正スタンプ７ｂを水平移動させることなく、垂直に上昇させて欠陥部１１から離れ、欠陥部１１に塗布された修正インク７ｃを乾燥させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板表面に形成された欠陥部を修正する基板製造方法及び基板製造装置に関するものである。

従来より、液晶表示装置に使用される液晶パネルは、アレイ基板とカラーフィルタ基板との間に液晶が挟み込まれている。アレイ基板及びカラーフィルタ基板の液晶側表面には、液晶分子の配向状態を規制する配向膜が形成されている。

この形成膜には、局所的なピンホールが生じる可能性があり、例えば、特許文献１のように、基板面に形成された塗膜の欠陥部に修正薬液を適量だけ滴下し、基板面の凹凸に倣って弾性変形するスタンプで基板面を押圧して修正薬液を押し広げるようにして塗膜の欠陥部を修正する欠陥修正方法が知られている。

また、特許文献２のように、配向膜の膜欠損部の有無を検査し、膜欠損部の位置を検出し、膜欠損部の少なくとも一部に配向膜補修剤を付着させて膜欠損部を修理する表示パネルの製造方法が知られている。この方法では、配向膜補修剤を付着させた転写手段から膜欠損部に配向膜補修剤を転写させるスタンプ手法を用いるようにしている。

特開２０１０−１０４８６５号公報 ＷＯ２００７／１３２５８６号公報

しかしながら、特許文献１の欠陥修正方法では、弾性変形するスタンプで修正インクを押圧して均一に広げるようにするので、スタンプを基板に接触させる必要があり、品質が悪化するおそれがある。

また、特許文献２の方法でも、欠陥がスタンプに比べて大きい場合には、スタンプを何度も押し付けて欠陥を修正する必要がある。さらに、スタンプを支持する支持軸（支持部材）を配向膜補修剤が伝わりにくいガラスで形成しているので、スタンプをスポンジなどの柔らかい物質で構成しないと、基板上に異物があった場合に支持軸が折れるおそれがある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、基板上に異物があった場合でも支持部材を損傷させることなく、且つ修正スタンプの接触による基板表面の劣化を防ぎながら欠陥修正できると共に、１回の転写で欠陥部を修正できるようにすることにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、修正スタンプの下面に表面張力により、修正インクを付着させるようにした。

具体的には、第１の発明では、
基板表面に形成された形成膜の欠陥部を修正する、基板製造方法を前提とし、
上記製造方法は、
支持部材の下端に設けた修正スタンプの下面に表面張力により、修正インクを付着させる工程と、
上記欠陥部のある位置に、上記修正インクを付着させた修正スタンプを移動させる工程と、
上記修正スタンプの下面を上記基板表面に当接させることなく下降させて上記修正インクを上記欠陥部上に塗布する工程と、
上記修正スタンプを水平移動させることなく、垂直に上昇させて上記欠陥部から離れる工程とを含む構成とする。

上記の構成によると、修正スタンプを基板表面に接触させないので、修正スタンプがスポンジのような柔らかいものでなくても、基板表面の異物等に接触して支持部材が損傷することはない。一方、硬質の修正スタンプであれば、修正インクを表面張力によって付着させることができる。修正スタンプのサイズを従来よりも大きくすることで、一度で欠陥部の修正が可能となる。

第２の発明では、第１の発明において、
上記欠陥部及び異物を検出する工程をさらに含み、
上記異物が検出されたときには、上記修正インクを付着させる前に上記異物を研磨し、該異物研磨後の部位も上記欠陥部に加える。

すなわち、異物を研磨した後は、形成膜も同時に削ってしまうが、上記の構成によると、研磨後の基板表面に生じた欠陥部も修正されるので、品質がさらに向上する。

第３の発明では、第１又は第２の発明において、
上記形成膜は、液晶分子を一定方向に配列させるための配向膜である。

上記の構成によると、欠陥のない配向膜が得られるので、高品質な画像が得られる。

第４の発明では、
ヘッド本体を基板表面の任意の位置に移動させる移動装置と、
上記ヘッド本体に設けられ、該ヘッド本体下端に設けた修正スタンプの下面に表面張力により、修正インクを付着させる支持部材と、
基板上の欠陥部のある位置に、上記移動装置によって上記修正インクを付着させた修正スタンプを移動させ、上記修正スタンプの下面を上記基板表面に当接させることなく下降させて上記修正インクを上記欠陥部上に塗布する制御装置とを備えている。

上記の構成によると、修正スタンプを基板表面に接触させないので、修正スタンプがスポンジのような柔らかいものでなくても、基板表面の異物等に接触して支持部材が損傷することはない。一方、硬質の修正スタンプであれば、修正インクを表面張力によって付着させることができる。修正スタンプのサイズを従来よりも大きくすることで、一度で欠陥部の修正が可能となる。

第５の発明では、第４の発明において、
上記基板表面の欠陥部を捕捉し、修正のための情報を作成する欠陥捕捉機構と、
上記基板表面上の異物を研磨する研磨装置とをさらに備え、
上記欠陥捕捉機構は、上記異物も補足可能に構成され、
上記制御装置は、上記欠陥捕捉機構が異物を補足した場合には、上記修正スタンプを移動させる前に、上記研磨装置で上記異物を研磨した後、上記修正スタンプを移動させて欠陥部及び異物研磨後の部位を修正するように構成されている。

すなわち、異物を研磨した後は、形成膜も同時に削ってしまうが、上記の構成によると、研磨後の基板表面に生じた欠陥部も修正されるので、品質がさらに向上する。

第６の発明では、第４又は第５の発明において、
上記形成膜は、液晶分子を一定方向に配列させるための配向膜である。

上記の構成によると、欠陥のない配向膜が得られるので、高品質な画像が得られる。

以上説明したように、本発明によれば、支持部材の下端に設けた修正スタンプの下面に表面張力により修正インクを付着させ、その修正スタンプの下面を基板表面に当接させることなく下降させて修正インクを欠陥部上に塗布し、修正スタンプを水平移動させることなく垂直に上昇させて欠陥部から離れるようにしたことにより、基板上に異物があった場合でも支持部材を損傷させることなく、且つ修正スタンプの接触による基板表面の劣化を防ぎながら欠陥修正できると共に、１回の転写で欠陥部を修正できる。

基板製造方法における修正工程を示す断面図であり、（ａ）が修正前の欠陥部であり、（ｂ）が塗布中の欠陥部であり、（ｃ）が乾燥中の欠陥部であり、（ｄ）が修正後の欠陥部である。 製造装置を示す斜視図である。 基板製造方法のフローチャートである。 研磨工程を示す断面図であり、（ａ）が研磨前の異物であり、（ｂ）が研磨中の異物であり、（ｃ）が研磨装置が上昇中の異物であり、（ｄ）が研磨後の異物である。 修正工程後の断面図である。 修正インクが付着した修正スタンプ、欠陥部及びその周辺を拡大して示し、（ａ）が断面図であり、（ｂ）が平面図である。 修正スタンプの変形例にかかる欠陥修正方法を示し、（ａ）が側方断面図であり、（ｂ）が平面図である。 修正スタンプの他の変形例にかかる欠陥修正方法を示し、（ａ）が側方断面図であり、（ｂ）が平面図である。 従来技術にかかる欠陥修正方法を示し、（ａ）が側方断面図であり、（ｂ）が平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図２に本発明の実施形態にかかる基板製造装置１を示し、この基板製造装置１は、例えば、上面にアレイ基板２が載置される平坦なワークステージ３が設けられている。例えば、本実施形態では、アレイ基板２は、形成膜としてのポリイミド配向膜（ＰＩ配向膜）１０を形成後のアレイ基板とする。このワークステージ３に複数の貫通孔（図示せず）を設け、空気を吸引することにより、アレイ基板２をワークステージ３上に固定するようになっている。

ワークステージ３上には、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向にヘッド本体４を移動可能に支持する移動装置５が設けられている。詳細は図示しないが、移動装置５は、ワークステージ３の対向する側面にＹ方向に沿って配置された一対のレール部と、このレール部上をＹ方向に沿って移動し、ヘッド本体４をＸ方向及びＺ方向に移動可能に支持するガントリ部５ａと、図示しない複数のモータとを備え、ワークステージ３上の任意の位置にヘッド本体４を移動可能に構成されている。

ヘッド本体４は、研磨ユニット６とＰＩ（ポリイミド）塗布ユニット７と、高さ測定ユニット８とを備えている。

詳しくは図示しないが、研磨ユニット６は、研磨カセットを備えている。この研磨カセットは、通常のオーディオテープと同様の形状を有し、研磨テープ６ａが巻かれた供給リールと、この研磨テープ６ａを巻き取る巻取リールとを備え、これら供給リールと巻取リールとは、ヘッド本体４に設けられたモータ（図示せず）により駆動されるように構成されている。両リール間には、図４に示すように、研磨テープ６ａをアレイ基板２に対して押し付ける研磨ヘッド６ｂが設けられている。研磨テープ６ａは、弱粘着性の表層に研磨パウダーが仕込まれたものであり、研磨により発生した研磨物の大部分は、研磨テープ６ａに付着したまま研磨カセットに取り込まれるようになっている。

図２に示すように、基板製造装置１は、任意の位置に制御装置１４を備え、この制御装置１４が図示しないメインサーバ１５につながれている。メインサーバ１５には、前工程において欠陥捕捉機構１６で補足されたアレイ基板２表面の欠陥のサイズ、位置などの欠陥修正のための欠陥情報が保存されている。欠陥捕捉機構１６の構成は特に限定されないが、周知の画像処理により、アレイ基板２表面上を走査可能とすればよい。

上記高さ測定ユニット８は、アレイ基板２表面の異物１２の高さを計測するものであり、公知のデジタル・マイクロミラー・デバイス（Digital Micromirror Device）を備えている。このデジタル・マイクロミラー・デバイスは、図示しない多数の微小鏡面（マイクロミラー）を平面に配列した表示素子の一種であり、いわゆる共焦点方式により、各座標における異物１２の高さの分布を把握可能に構成されている。制御装置１４によって、メインサーバ１５に保存された欠陥情報を基に修正が必要な異物１２のところにヘッド本体４を移動させ、高さ測定ユニット８で異物１２の高さを計測するように構成されている。

上記ＰＩ塗布ユニット７は、図６に示すように、修正インク７ｃが付着しにくいガラス製の軸よりなる支持部材７ａを備えている。この支持部材７ａの基端側は、ヘッド本体４に連結され、先端に修正スタンプ７ｂが連結されている。本実施形態では、修正スタンプ７ｂは、例えばテトラアクリート系樹脂をＵＶ硬化して形成され、その形状は、図６に示すように、角部が丸まった矩形板状となっている。修正インク７ｃとしては、例えば溶媒中に配向膜材料としてのポリイミドを溶かしたものよりなる。支持部材７ａの太さは、図７に示す従来の支持部材７ａの太さに比べて太く、修正スタンプ７ｂの大きさも、従来に比べて大きくなっている。

−基板製造方法−
次に、本実施形態にかかるアレイ基板２表面の基板製造方法について説明する。

図３に示すように、まず、アレイ製造工程から流れてきたアレイ基板２をＰＩ工程に送り込む。まず、ステップＳ０１のＰＩ塗布前基板洗浄工程において、アレイ基板２を洗浄する。

次いで、ステップＳ０２のＰＩ配向膜塗布工程において、ＰＩ配向膜１０を塗布する。詳しくは説明しないが、例えば、ポリイミド樹脂を溶媒に入れた溶液をインクジェット方式によりアレイ基板２に塗布する。

次いで、ステップＳ０３において、アレイ基板２を高温で仮乾燥し、溶媒成分を蒸発させて数１０〜１００ｎｍ程度のＰＩ配向膜１０を形成する。

次いで、ステップＳ０４の欠陥捕捉工程において、欠陥捕捉機構１６によってＰＩ配向膜１０を形成後のアレイ基板２上の欠陥捕捉を行う。これにより、アレイ基板２上の修正が必要な欠陥部１１と異物１２の位置及び大きさが補足され、メインサーバ１５に保存される。

次いで、ステップＳ０５において、欠陥情報（欠陥部１１や異物１２の位置、サイズ等）を基に、ＰＩ配向膜１０の修正が必要かを判定する。欠陥部１１や異物１２がない又は修正や研磨の必要がない欠陥である場合には、ステップＳ０６に進み、ＰＩ配向膜１０を焼成し、ステップＳ０７の基板貼り合わせ工程へ流れ、カラーフィルタ基板（図示せず）と貼り合わせられる。

一方、ＰＩ配向膜１０の修正が必要と判断された場合には、ステップＳ０８で修正工程に投入される。修正工程では、制御装置１４が自動モードのシーケンスにしたがって基板製造装置１を制御する。まず最初にステップＳ０９において、異物研磨が必要なサイズの異物１２があるかを判定する。具体的には、基板製造装置１がメインサーバ１５から欠陥情報を取得し、異物サイズの判定を行う。

研磨が必要な異物１２である場合には、ステップＳ１０の異物研磨工程において修正が行われる。まず、移動装置５により、異物１２に対してセンタリングが行われ、高さ測定ユニット８によって、異物１２の中央の高さが計測される。次いで、図４（ｂ）に示すように、供給リールから研磨テープ６ａを繰り出すと共に、巻取リールで巻き取りながら、これら供給リールと巻取リールとの間の研磨テープ６ａを研磨ヘッド６ｂで押し付けてアレイ基板２の表面の異物１２を研磨して修正する。押し込み量は、アレイ基板２の平均的な表面を基準とし、その基準から１〜２μｍ程度の高さまで研磨テープ６ａを走行させる。この研磨後の部位を修正すべき欠陥部１１として記憶しておく。なお、簡略化のために図示しないが、欠陥情報を基に未修正の異物１２がないか判定され、未修正の異物１２がある場合には、ステップＳ０９に戻って異物判定が繰り返され、未修正の異物１２がなくなれば、ステップＳ１１に進む。

ステップＳ０９において、修正の必要のある異物１２がない場合には、ステップＳ１０を経ずにステップＳ１１に移る。

ステップＳ１１では、まず、移動装置５により、図示しない修正インク７ｃが充填された容器内に修正スタンプ７ｂを挿入し、この修正スタンプ７ｂの下面に表面張力により修正インク７ｃを付着させる。図６に示すように、修正インク７ｃは、修正スタンプ７ｂの外形よりも大きく膨らんでいる。次いで、移動装置５により、欠陥部１１の真上にへ修正スタンプ７ｂを移動させる。この欠陥部１１は、図１（ａ）に示すように、修正インク７ｃがはじかれるなどにより元々欠乏しているものだけでなく、研磨後の異物１２部分が含まれる。

次いで、図１（ｂ）に示すように、修正スタンプ７ｂを下降させ、アレイ基板２の表面には一切当接させず、表面張力による丸まった修正インク７ｃのみを接触させる。すると、修正インク７ｃが欠陥部１１側に付着する。その後、修正スタンプ７ｂを上昇させる。

次いで、図１（ｃ）に示すように、欠陥部１１及びその周辺に付着した修正インク７ｃを加熱して乾燥（揮発）させる。

次いで、図１（ｄ）に示すように、溶媒が揮発してＰＩの固形分が残る。これにより、欠陥部１１がＰＩで被われて修正が終了する。研磨修正後の欠陥部１１も同様にＰＩによって被われる。

なお、簡略化のために図示しないが、欠陥情報を基に未修正の欠陥部１１がないか判定され、未修正の欠陥部１１がある場合には、ステップＳ１１に戻ってＰＩ修正が繰り返され、未修正の欠陥部１１がなくなれば、修正を全て行えたと判断してステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２でＰＩを完全に焼成する。すると、ＰＩ配向膜１０は、図５に示すように、アレイ基板２表面上のベース層１０ａと、その上に形成される感光性ＰＩ層１０ｂとの二層となる。ベース層１０ａが感光性ＰＩ層１０ｂを接着する役割をする。修正インク７ｃは、硬化して感光性ＰＩ層１０ｂと同化する。その後、ステップＳ０７の基板貼り合わせ工程へ流れ、カラーフィルタ基板（図示せず）と貼り合わせられる。

このように、１つの欠陥部１１に対し、一度だけの修正スタンプ７ｂの上下動だけで修正を行うので、従来に比べて格段に工程時間が短縮される。

つまり、図９に示すような、従来のＰＩ塗布ユニット１０７の修正スタンプ１０７ｂでは、修正スタンプ１０７ｂのサイズが小さく、それに付着される修正インク１０７ｃの量も少ないので、図９（ｂ）に矢印で示すように、何度も欠陥部１１内で修正スタンプ１０７ｂを移動させる必要がある。このような場合に、欠陥部１１内に異物１２があると、修正スタンプ１０７ｂが異物１２に引っ掛かってガラス製の支持部材１０７ａが折れてしまう場合がある。

しかしながら、本実施形態では、修正スタンプ７ｂのサイズが大きく、修正スタンプ７ｂを何度も水平移動させる必要がなく、しかも、図１に示すように、修正スタンプ７ｂ自体は、アレイ基板２の表面から距離を空けているので、異物１２に接触せず、支持部材７ａが折れることはない。しかも支持部材７ａを従来よりも太くしているので、衝撃にも強くなっている。さらに、修正スタンプ７ｂをアレイ基板２の表面に当接させていないので、アレイ基板２の表面に不具合を生じさせることもない。

したがって、本実施形態によると、基板上に異物１２があった場合でも支持部材７ａを損傷させることなく、且つ修正スタンプ７ｂの接触による基板表面の劣化を防ぎながら欠陥修正できると共に、１回の転写で欠陥部１１を修正できる。

−変形例−
修正スタンプ７ｂの形状は、図７に示すように、円板状としてもよい。これにより、修正インク７ｃも円板状に付着し、矩形の場合よりも付着性がよくなる。

さらには、図８に示すように、修正スタンプ７ｂの形状を平面視長方形にしてもよい。このことで、修正インク７ｃも長細く付着するので、長細い欠陥部１１の修正も可能となる。この場合、欠陥部１１の形状に合わせて修正スタンプ７ｂを回転させるようにしてもよい。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

すなわち、上記実施形態では、液晶表示装置におけるＰＩ配向膜１０を形成後のアレイ基板２を修正の対象としたが、これに限定されず、ＰＩ配向膜１０を形成後のカラーフィルタ基板でもよい。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、基板表面に形成された欠陥部を修正する基板製造方法及び基板製造装置について有用である。

１ 基板製造装置
２ アレイ基板（基板）
３ ワークステージ
４ ヘッド本体
５ 移動装置
５ａ ガントリ部
６ 研磨ユニット
６ａ 研磨テープ
６ｂ 研磨ヘッド
７ ＰＩ塗布ユニット
７ａ 支持部材
７ｂ 修正スタンプ
７ｃ 修正インク
８ 測定ユニット
１０ ＰＩ配向膜（形成膜）
１０ａ ベース層
１０ｂ 感光性ＰＩ層
１１ 欠陥部
１２ 異物
１４ 制御装置
１５ メインサーバ
１６ 欠陥捕捉機構

Claims (6)

1. 基板表面に形成された形成膜の欠陥部を修正する基板製造方法において、
   支持部材の下端に設けた修正スタンプの下面に表面張力により、修正インクを付着させる工程と、
   上記欠陥部のある位置に、上記修正インクを付着させた修正スタンプを移動させる工程と、
   上記修正スタンプの下面を上記基板表面に当接させることなく下降させて上記修正インクを上記欠陥部上に塗布する工程と、
   上記修正スタンプを水平移動させることなく、垂直に上昇させて上記欠陥部から離れる工程とを含む
   ことを特徴とする基板製造方法。
2. 請求項１に記載の基板製造方法において、
   上記欠陥部及び異物を検出する工程をさらに含み、
   上記異物が検出されたときには、上記修正インクを付着させる前に上記異物を研磨し、該異物研磨後の部位も上記欠陥部に加える
   ことを特徴とする基板製造方法。
3. 請求項１又は２に記載の基板製造方法において、
   上記形成膜は、液晶分子を一定方向に配列させるための配向膜である
   ことを特徴とする基板製造方法。
4. ヘッド本体を基板表面の任意の位置に移動させる移動装置と、
   上記ヘッド本体に設けられ、該ヘッド本体下端に設けた修正スタンプの下面に表面張力により、修正インクを付着させる支持部材と、
   基板上の欠陥部のある位置に、上記移動装置によって上記修正インクを付着させた修正スタンプを移動させ、上記修正スタンプの下面を上記基板表面に当接させることなく下降させて上記修正インクを上記欠陥部上に塗布する制御装置とを備えている
   ことを特徴とする基板製造装置。
5. 請求項４に記載の基板製造装置において、
   上記基板表面の欠陥部を捕捉し、修正のための情報を作成する欠陥捕捉機構と、
   上記基板表面上の異物を研磨する研磨装置とをさらに備え、
   上記欠陥捕捉機構は、上記異物も補足可能に構成され、
   上記制御装置は、上記欠陥捕捉機構が異物を補足した場合には、上記修正スタンプを移動させる前に、上記研磨装置で上記異物を研磨した後、上記修正スタンプを移動させて欠陥部及び異物研磨後の部位を修正するように構成されている
   ことを特徴とする基板製造装置。
6. 請求項４又は５に記載の基板製造装置において、
   上記形成膜は、液晶分子を一定方向に配列させるための配向膜である
   ことを特徴とする基板製造装置。

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