CN102460643B - 基板用涂布装置 - Google Patents

Abstract

提供一种在狭缝喷嘴涂布机的涂布中，可降低在涂布开始部及涂布结束部产生的膜厚不均区域的基板用涂布装置。基板用涂布装置(10)至少具有：滑块驱动用电机(4)、泵(8)、排出状态量测量部(82)及控制部(5)。滑块驱动用电机(4)使狭缝喷嘴(1)相对基板(100)以设定的速度相对扫描。泵(8)控制对狭缝喷嘴(1)的涂布液的供给量。排出状态量测量部(82)构成为，测量表示涂布液从狭缝喷嘴(1)的前端的排出状态的状态量。控制部(5)根据差分信息校正提供到滑块驱动用电机(4)的控制信息，以消除差分，上述差分信息表示提供到泵(8)的控制信息与从排出状态量测量部(82)提供的测量信息的差分。

Description

基板用涂布装置

技术领域

本发明涉及一种基板用涂布装置，使喷嘴相对于玻璃基板等板状的基板相对向一个方向扫描，从喷嘴排出抗蚀液等涂布液，将涂布液涂布到基板的涂布面。

背景技术

在向玻璃基板等板状基板的表面涂布涂布液时，使用下述基板用涂布装置：在与基板表面之间设置间隙的状态下，沿着与狭缝正交的规定的扫描方向，使狭缝状的喷嘴相对于基板表面相对扫描。

为了以所需厚度将涂布液均匀地涂布到基板表面，需要使喷嘴的前端和基板的表面之间的涂布液的液珠形状适当。并且，尽可能降低在涂布开始部及涂布结束部产生的膜厚不均区域的大小，是很重要的。

例如，在现有的基板用涂布装置中，存在以下构成的装置：通过调节涂布开始时的液珠形成所需的排出量、基板的待机时间，降低涂布开始部的膜厚不均区域(例如参照专利文献1)。并且，在该基板用涂布装置中，通过和平常相比在眼前位置下停止泵，或控制从泵提供到喷嘴的涂布液的总容积，从而降低涂布结束时的膜厚不均区域。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2005-305426号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，作为在涂布开始部及涂布结束部中膜厚变得不均的原因之一，包括在适用于泵的控制内容与实际的泵的动作之间产生差分。因此，如上述专利文献1涉及的技术所示，即使研究了适用于泵的控制内容，但只要在该控制内容和实际的泵动作之间产生差分，则难以消除涂布开始部及涂布结束部中的膜厚不均。

并且，作为在涂布开始部及涂布结束部中膜厚变得不均的其他原因，包括来自狭缝喷嘴的涂布液的供给(压力/流量)和基板的相对移动无法正确平衡。并且，在来自狭缝喷嘴的涂布液的供给(压力/流量)和基板的相对移动无法平衡的状态下，也会对其他单元的控制带来例如难以决定减压机构的最佳动作时间等不良影响。

本发明的目的在于提供一种在狭缝喷嘴涂布机的涂布中，可降低在涂布开始部及涂布结束部产生的膜厚不均区域的基板用涂布装置。

用于解决课题的手段

本发明涉及的基板用涂布装置构成为，相对于板状的基板使狭缝喷嘴相对向一个方向扫描，从狭缝喷嘴排出涂布液，向基板涂布面涂布涂布液。该基板用涂布装置至少具有扫描部、供给量控制部、排出状态量测量部及控制部。

扫描部相对基板使狭缝喷嘴以设定的速度相对扫描。供给量控制部控制对狭缝喷嘴的涂布液的供给量。排出状态量测量部构成为，测量表示涂布液从狭缝喷嘴的前端的排出状态的状态量。

控制部的构成是，根据来自排出状态量测量部的测量信息，控制扫描部及供给量控制部。控制部根据差分信息校正提供到扫描部的控制信息，以消除差分，上述差分信息表示提供到供给量控制部的控制信息与从排出状态量测量部提供的测量信息的差分。

发明效果

根据本发明，在狭缝喷嘴涂布机的涂布中，可降低在涂布开始部及涂布结束部产生的膜厚不均区域。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式涉及的基板用涂布装置的概要构成的图。

图2是表示基板用涂布装置的控制部的处理步骤的流程图。

图3(A)～(B)是表示伴随时间经过的排出速度及排出压力的变化状况的一例的图。

图4(A)～(B)是表示加速区间及减速区间中的时间-压力数据的标准化的图。

图5(A)～(B)是表示通过指令轨道生成步骤获得的轨道的一例的图。

图6是说明作为调压室的接通/断开控制的基础的界限速度的图。

图7(A)～(B)是表示本发明的与不均区域降低相关的效果的图。

图8是表示本发明的与涂布速度提高相关的效果的图。

附图标记

1狭缝喷嘴

2滑块

3电机驱动器

4滑块驱动电机

5控制部

6电机驱动器

7阀驱动器

9泵

9调压室

10基板用涂布装置

82排出状态量测量部

100基板

具体实施方式

如图1所示，本发明的实施方式涉及的基板用涂布装置10具有：狭缝喷嘴1、滑块2、电机驱动器3、滑块驱动电机4、电机驱动器6、泵8、排出状态量测量部82、调压室9、阀驱动器7、及控制部5。

狭缝喷嘴1从狭缝排出涂布液，狭缝与箭头X方向平行延伸地设置在底面上。滑块2构成为，在上表面上支持板状的基板100。滑块2构成为，在涂布处理时，通过由电机驱动器3驱动的滑块驱动电机4，向箭头Y方向移动。

泵8通过由电机驱动器6驱动的电机(省略图示)的旋转，将未图示的箱体内的涂布液提供到设置在狭缝喷嘴1中的室内。涂布液通过狭缝喷嘴1填充到室内后被提供到喷嘴。来自狭缝喷嘴1的涂布液的排出量通过来自泵8的涂布液的供给量控制。泵8是可严格控制涂布液的排出量的柱塞型或注射器型的计量泵。

排出状态量测量部82构成为，测量用于表示涂布液从狭缝喷嘴1的前端排出的排出状态的状态量(例如排出压力、排出流量)。在测量狭缝喷嘴1的排出状态时，优选通过压力计测量配管路径内或喷嘴内部的压力，或通过流量计检测配管路径内或喷嘴内部的流量。在本实施方式中，排出状态量测量部82构成为具有可测量涂布液的排出压力的压力计及可测量涂布液的排出流量的流量计，但也可仅由压力计或流量计的任意一个构成排出状态量测量部82。

调压室9在狭缝喷嘴1中的箭头Y方向的相反一侧，靠近狭缝喷嘴1地配置。调压室9构成为，控制狭缝喷嘴1和基板100的表面之间的气压。调压室9通过加压阀及减压阀的动作来调整狭缝喷嘴1和基板100的表面之间的气压。

控制部5构成为，连接到电机驱动器3、电机驱动器6、阀驱动器7、排出状态量测量部82及存储部51，统一控制它们的动作。控制部5将排出状态量测量部82提供的数据存储到存储部51，并且通过计算该数据而做成指令轨道数据。控制部5根据做成的指令轨道数据，控制电机驱动器3、电机驱动器6及阀驱动器7。并且，电机驱动器3以和指令轨道数据对应的电力驱动滑块驱动电机4，电机驱动器6以和指令轨道数据对应的电力驱动泵8的电机，阀驱动器7对应指令轨道数据来开关调压室9的加压阀或减压阀。

参照图2说明涂膜时的控制部5的动作步骤的一例。涂膜时进行液珠形成处理、涂膜形成处理、及去液处理三种处理。基板用涂布装置10构成为，通过调压室9来控制狭缝喷嘴1前端附近的压力，且通过使该压力控制以及泵8和滑块驱动电机4的控制同步而使液珠形成处理和去液处理最佳化。以下具体进行说明。

首先，控制部5执行指令轨道设定步骤(S1)。在S1的步骤中，控制部5作为泵8的涂布动作条件，规定最大排出速度Vp、加速区间Ta、减速区间Td、及一定排出区间Tp，决定图3(A)所示的泵轴(电机)控制的指令轨道。在此，一定排出区间Tp由S5的滑块轴的指令轨道生成步骤的结果决定，因此在此将临时性的默认值作为一定排出区间Tp设定。

接着，控制部5转换到排出压力变化测量步骤(S2)。在此，实际使用在S1的指令轨道设定步骤中求出的指令轨道，使泵8实际动作，如图3(B)所示，测量此时的排出压力变化。

在图3中，箭头Tw表示因药液配管路径的阻力而产生的浪费时间。并且如图3(B)所示，在加速区间Ta’及减速区间Td’中，产生泵排出机构造成的非线性响应。

接着，控制部5进行加速区间Ta’及减速区间Td’中的排出压力的噪音去除及标准化(S3)。在S3的步骤中，如图4(A)及图4(B)所示，提取到达一定压力为止的加速区间Ta’及从减速指令开始到排出压力达到零为止的减速区间Td’中的时间-压力数据，进行噪音去除及标准化。

在此简单说明噪音去除及标准化。首先，S3步骤中的“噪音去除”是用于去除测定的排出压力变化数据中含有的噪音成分的处理。具体而言，在本实施方式中，以采样周期1kHz测定压力变化后，使用100Hz的低通滤波器来去除测定数据的噪音成分。作为低通滤波器，可以是使测定数据数值化的数字处理方法，并且也可是将适当的电气回路连接到测定端子间并进行模拟处理的方法。并且，也可使用样条内插等使获得的压力变化曲线平滑化的方法，来去除数据中含有的奇异点、不连续的变化。

另一方面，说明步骤S3中的“标准化”，测定的排出压力数据的“绝对值”会通过使用的排出泵的性能、涂布液的物理性质而变化。但在S4的步骤之后的指令轨道生成中，该“绝对值”不是重要的信息，只要可仅获得排出压力的(从排出开始到达到一定排出速度为止)“时间变化”的信息就足够了。因此，在S4的步骤之后的计算处理中，为了忽略排出压力的绝对值信息并使顺序通用化，优选进行单位变换，以使排出压力变化的数据提前收于0到1为止的数值范围内，在本实施方式中，采用该方法(参照图4(A)及图4(B)的图表的纵轴的刻度)。

接着，控制部5转换到滑块轴的指令轨道生成步骤(S4)。在S4的步骤中，控制部5如图5(A)所示，规定最高移动速度Vs，将标准化曲线适用到滑块轴的加速部分及减速部分，变为规定的涂布长度地调整定速移动区间。进一步如图5(B)所示，控制部5决定泵轴的一定排出区间Tp，以与滑块轴的指令轨道同步。

一般情况下，和泵8相比，滑块2(基板的相对移动机构)的控制响应性较强，因此驱动轴的校正优选对使滑块2移动的滑块驱动电机4进行。

接着，控制部5转换到调压室9的减压阀的接通/断开切换控制步骤(S5)。在S5的步骤中，控制部5如图6所示，在通过滑块轴的指令轨道生成步骤中获得的滑块速度指令轨道中，求出指令速度(即、校正后的滑块2的扫描速度Vs)成为下式的“界限速度Vm”以上的区间，在该区间的开始时刻Ts及结束时刻Te下进行减压阀的接通/断开切换控制。

$\mathrm{Vm}=\frac{\mathrm{\σ}}{\mathrm{\μ}}{\left(\frac{2h}{1.34(H-h)}\right)}^{\frac{3}{2}}$ ……数式1

在上式中，σ是表面张力、μ是涂布液的粘度、h是目标湿膜厚度、H是狭缝喷嘴1和基板100的间隔。

此外，上述界限速度的计算公式一般是作为“希金斯(Higgins)的涂布界限式”而公知的，在使用了狭缝喷嘴的涂布方式中，用于规定“在形成了理想的液珠的状态下，可实现用于获得规定的膜厚的涂布的条件”(例如参照：B.G.Higgins et al.，Chem.Eng.Sci.，35，673-682(1980))。

减压机构的适用优选根据上述界限速度适当进行调压室9的减压阀的接通/断开切换控制。其原因是，在滑块速度足够慢、低于界限速度的条件下使减压机构动作时，可能对液珠形成造成不良影响。

之后，控制部5参照在S4的步骤中决定的各轴的指令轨道的内容、以及在S5的步骤中决定的减压阀的接通/断开切换控制的内容，同时控制电机驱动器3、电机驱动器6及阀驱动器7并进行对基板100的涂布处理(S6)。

在上述S1～S6的步骤中，通过测量涂布压力或涂布流量的时间变化，可正确捕捉排出泵的驱动中使用的对电机的指令输出信号和从狭缝喷嘴1前端的涂布液排出变化的差分信息(S2的步骤)。并且，为抵消该差分信息，校正驱动轴的指令，从而可大幅降低涂布开始时及涂布结束时的膜厚不均区域(S4的步骤)。

并且，现有技术中，因排出泵具有的非线性、即排出机构对发送到驱动电机的指令非线性响应的特性，难以预估基于涂布理论的稳定涂布条件(液珠形成的可否等)，但通过使用本发明的构成，可根据电机指令信号正确掌握排出状况。其结果是，通过正确检测涂布理论上的界限条件(滑块2的移动速度变为阈值以上的条件)、以适当的时间使减压机构动作，从而可进行高速涂布。

此外，除了上述步骤S1～S6，优选分析涂布开始部及涂布结束部中的膜厚平均性。如果涂布开始部及涂布结束部的膜厚均匀性不足够好，则通过反复执行上述步骤S1～S6而使控制条件优化即可。

通过上述步骤S1～S6可使液珠形成及去液优化。其结果是，与图7(A)所示的现有的涂膜不均区域的长度L1相比，可知图7(B)所示的本实施方式涉及的涂膜的不均区域的长度L2明显减少。具体而言，现有的涂膜不均区域的长度L1约为30mm，与之相对，本实施方式涉及的涂膜的不均区域的长度L2减少到5mm，涂布开始部及涂布结束部中的膜厚不均区域约降低到6分之1。

并且如图8所示，基板用涂布装置10可和现有技术相比高速地进行涂布。在现有技术中，涂布速度Vs达到200mm/sec左右时发生部分去膜，涂布速度Vs变为250mm/sec时，不可能进行适当的涂布，但在基板用涂布装置10中，即使涂布速度为250mm/sec，也可良好地进行涂布。

进一步，通过最佳的去液处理，可使喷嘴前端的液保持状态良好。这样一来，下一次液珠形成时，可形成稳定的液珠。并且，在进行间歇涂布(图案涂布)时，可省略涂布操作之间所需的预备涂布处理(涂底)。并且，通过使去液处理最佳化，可连续形成稳定的液珠。

对上述实施方式的说明从各方面而言均是示例，不应视为限制性的限定。本发明的范围不是上述实施方式，而如权利要求范围所示。进一步，本发明的范围包括与权利要求范围均等的内容及范围内的所有变更。

Claims (4)

1.一种基板用涂布装置，其构成为，相对于板状的基板使狭缝喷嘴相对向一个方向扫描，从上述狭缝喷嘴排出涂布液，向上述基板的涂布面涂布涂布液，

该基板用涂布装置具有：扫描部，相对上述基板，使上述狭缝喷嘴以设定的速度相对扫描；

供给量控制部，控制对上述狭缝喷嘴的涂布液的供给量；

排出状态量测量部，其构成为，测量用于表示涂布液从狭缝喷嘴的前端的排出状态的状态量；和

控制部，其构成为，根据来自上述排出状态量测量部的测量信息，控制上述扫描部及供给量控制部，

上述控制部，

规定最大排出速度、加速区间、减速区间、及一定排出区间，决定泵轴控制的指令轨道，

使用决定的指令轨道，测量操作泵时的排出压力变化，

形成加速区间和减速区间中的排出压力的标准化曲线，

在规定最高移动速度后，将标准化曲线适用到滑块轴的加速部分及减速部分，变为规定的涂布长度地调整定速移动区间，决定泵轴的一定排出区间Tp，以与滑块轴的指令轨道同步，

对于所述狭缝喷嘴的加速期间和减速期间，根据差分信息校正提供到上述扫描部的控制信息，以消除上述差分，上述差分信息表示提供到上述供给量控制部的控制信息与从上述排出状态量测量部提供的测量信息的差分。

2.根据权利要求1所述的基板用涂布装置，其特征在于，供给量控制部至少具有能测量涂布液的排出压力的压力计或可测量涂布液的排出流量的流量计中的任意一个。

3.根据权利要求2所述的基板用涂布装置，其特征在于，

还具有减压部，其构成为，通过使上述狭缝喷嘴和上述基板之间的压力抵消来改变涂布液珠形状，

上述控制部根据校正后的扫描部的扫描速度，控制上述减压部的动作。

4.根据权利要求3所述的基板用涂布装置，其特征在于，上述控制部在设表面张力为σ、涂布液的粘度为μ、目标湿膜厚度为h、上述狭缝喷嘴和上述基板的间隔为H时，当校正后的扫描部的扫描速度Vs为下式所示的限界速度Vm以上时，使上述减压部动作的同时进行涂布：

$\mathrm{Vm}=\frac{\mathrm{\σ}}{\mathrm{\μ}}{\left(\frac{2h}{1.34(H-h)}\right)}^{\frac{3}{2}}$  ……数式1。