JP2004223356A - 溶液の塗布装置及び塗布方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】この発明はヘッドに形成されたノズルから噴射される溶液の量を一定にすることができるようにした溶液の塗布装置を提供することにある。
【解決手段】溶液を噴射するノズル１４を有するヘッド７と、溶液タンク３１の溶液をヘッドに供給するための溶液供給管２１と、溶液タンク内に不活性ガスを供給するガス供給管３８と、第１の開閉制御弁３６を有するとともに溶液タンクに接続され溶液タンク内を大気に連通させる大気開放管３５と、ガス供給管に設けられ溶液タンクに供給される不活性ガスの流量を制御する流量絞り弁４１と、ガス供給管の流量絞り弁よりも下流側に設けられ第１の開閉制御弁を開いた状態で溶液タンク内に不活性ガスを流通させるときには開かれノズルから溶液を基板に噴射させるときには閉じられる第２の開閉制御弁３７とを具備する。
【選択図】 図１
【解決手段】溶液を噴射するノズル１４を有するヘッド７と、溶液タンク３１の溶液をヘッドに供給するための溶液供給管２１と、溶液タンク内に不活性ガスを供給するガス供給管３８と、第１の開閉制御弁３６を有するとともに溶液タンクに接続され溶液タンク内を大気に連通させる大気開放管３５と、ガス供給管に設けられ溶液タンクに供給される不活性ガスの流量を制御する流量絞り弁４１と、ガス供給管の流量絞り弁よりも下流側に設けられ第１の開閉制御弁を開いた状態で溶液タンク内に不活性ガスを流通させるときには開かれノズルから溶液を基板に噴射させるときには閉じられる第２の開閉制御弁３７とを具備する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はヘッドに設けられたノズルから溶液をインクジェット方式によって噴射して基板に塗布する溶液の塗布装置及び塗布方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、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回路パターンを形成するための成膜プロセスがある。この成膜プロセスでは、基板の板面にたとえば配向膜やレジストなどの機能性薄膜が形成される。
【０００３】
基板に機能性薄膜を形成する場合、この機能性薄膜を形成する溶液をノズルから噴射して基板の板面に塗付するインクジェット方式の塗布装置が用いられることがある。
【０００４】
この塗付装置は、基板を搬送する搬送テーブルを有しており、この搬送テーブルの上方には、上記ノズルが穿設された複数のヘッドが基板の搬送方向に対してほぼ直交する方向に沿って並設されている。各ヘッドには供給管を介して接続された溶液タンクから溶液が供給される。それによって、搬送される基板の上面には複数のノズルから溶液が所定間隔で噴射されるようになっている。
【０００５】
インクジェット方式の塗布装置を用いて基板に溶液を塗付する場合、供給管内やノズル内などに気泡が残留していると、ノズルから溶液が適切に噴射されないことがある。そのため、上記塗布装置を使用する前に、上記溶液タンク内を気体で加圧して上記供給管に溶液を高い圧力で供給し、上記ノズルから勢いよく噴出させる。それによって、上記供給管やノズル内に蓄積した気泡を、溶液とともに排出して上記供給管及びヘッド内などに溶液を充満させるということが行われる。
【０００６】
配向膜などの機能性薄膜を形成する溶液は大気や大気中に含まれる水分などと反応して液質が変化することがある。そのため、上記溶液が大気に接触するのを防止するため、溶液が貯えられた溶液タンクに窒素などの溶液と反応することのない不活性ガスを流すことで、溶液の劣化を防止するようにしている。
【０００７】
上記ヘッドのノズル面と、上記溶液タンク内の溶液の液面とはほぼ同等若しくは溶液タンク内の液面がわずかに低くなるよう設定され、その設定された液面差（水頭）を維持する。それによって、上記ヘッドに各ノズルと対応して設けられた圧電素子を作動させれば、そのノズルから一定量の溶液を精密に噴射させることができるようにしている。つまり、上記水頭が変化すると、圧電素子を作動させたときの溶液の噴射量が変化してしまい、基板に溶液を均一に塗布できなくなるため、溶液を塗布するときには上記水頭を一定に維持することが重要となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、溶液が大気と接触して液質が劣化するのを防止するために、溶液タンク内に不活性ガスを供給すると、その不活性ガスは溶液を加圧する。溶液タンクに供給される不活性ガスは溶液タンクに接続された大気開放管を通じて大気に放散するようにしている。
【０００９】
しかしながら、溶液タンク内を通る不活性ガスは、溶液の溶媒を気化した状態で含むため、直ちに大気に放散することができない。そのため、大気開放管に気化溶媒を処理する処理装置を接続し、っその処理装置を通して不活性ガスを大気に放散させるようにしている。
【００１０】
したがって、溶液タンクに供給された不活性ガスは、大気開放管が流路抵抗を有するため、その抵抗によって溶液タンク内から円滑に流出せず、溶液タンク内の溶液を加圧することになる。
【００１１】
不活性ガスによって溶液タンク内の溶液が加圧されると、ヘッドのノズル面と溶液タンクの液面との水頭差が変化するから、圧電素子を作動させて溶液を噴射させても、その噴射量が変動してしまう。また、溶液を補強するときに溶液タンク内が加圧状態であると、大気開放したときにヘッドとの水頭差が変わってしまうということがある。このことにより、ノズルから一定量の溶液を精密に噴射させることができなくなる。そのため、基板に溶液を均一に塗布できなくなるということがあった。
【００１２】
この発明は、溶液タンク内に不活性ガスを流し、溶液タンク内の溶液を不活性ガスによって大気と接触するのを防止しても、ヘッドのノズルから噴射される溶液の量が変動するのを防止できるようにした溶液の塗布装置及び塗布方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明は、基板に溶液を噴射塗布する塗布装置において、
上記溶液をインクジェット方式によって噴射するノズルを有するヘッドと、
上記溶液を貯えた溶液タンクと、
この溶液タンクの溶液を上記ヘッドに供給するための溶液供給管と、
上記溶液タンクに接続されこの溶液タンク内に不活性ガスを供給するガス供給管と、
第１の開閉制御弁を有するとともに上記溶液タンクに接続され上記第１の開閉制御弁を開放することで上記溶液タンク内を大気に連通させる大気開放管と、
上記ガス供給管に設けられ上記溶液タンクに供給される不活性ガスの流量を制御するガス流量制御手段と、
上記ガス供給管の上記ガス流量制御手段よりも下流側に設けられ上記第１の開閉制御弁を開いた状態で上記溶液タンク内に不活性ガスを流通させるときには開かれ上記ノズルから溶液を基板に噴射させるときには閉じられる第２の開閉制御弁と
を具備したことを特徴とする溶液の塗布装置にある。
【００１４】
上記ガス供給管には、上記ガス流量制御手段と上記第２の開閉制御弁との間に不活性ガスを浄化するフィルタが設けられていることが好ましい。
【００１５】
上記ガス流量制御手段は、第３の開閉制御弁と、この第３の開閉制御弁と並列に設けられ上記不活性ガスを上記第３の開閉弁を流れる流量よりも少ない流量に制御する流量絞り弁とを備えていることが好ましい。
【００１６】
この発明は、溶液タンク内の溶液をインクジェット方式によってヘッドのノズルから噴射して基板に塗布する溶液の塗布方法において、
上記溶液タンク内に不活性ガスを供給しこの溶液タンク内の溶液が大気に接触するのを阻止する工程と、
上記溶液を上記ノズルから上記基板に噴射するときと溶液タンクへ溶液を補給するときに、上記溶液タンクへの不活性ガスの供給を停止して上記溶液タンクを大気圧にする工程と
を具備したことを特徴とする溶液の塗布方法にある。
【００１７】
この発明によれば、基板に溶液を塗布するときには溶液タンク内を大気に連通させるとともに、溶液タンクへの不活性ガスの供給を遮断するため、溶液をノズルからインクジェット方式で噴射させる際、溶液タンク内の溶液が不活性ガスによって加圧されるのが防止される。
【００１８】
【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。
【００１９】
図１と図２に示すこの発明の溶液の塗布装置はベース１を有する。ベース１の上面には所定間隔で離間した一対のレール２がベース１の長手方向に沿って敷設されている。上記レール２にはテーブル３が走行可能に設けられ、図示しない駆動源によって走行駆動されるようになっている。テーブル３の上面には多数の支持ピン４が設けられ、これら支持ピン４にはたとえば液晶表示装置に用いられるガラス製の基板Ｗが供給支持される。
【００２０】
上記テーブル３とともに駆動される基板Ｗの上方には、上記基板Ｗに機能性薄膜を形成するための溶液をインクジェット方式で噴射塗布する複数のヘッド、この実施の形態では３つのヘッド７が基板Ｗの走行方向と交差する方向に沿って一列に配設されている。
【００２１】
上記ヘッド７は図３に示すようにヘッド本体８を備えている。ヘッド本体８は筒状に形成され、その下面開口は可撓板９によって閉塞されている。この可撓板９はノズルプレート１１によって覆われており、このノズルプレート１１と上記可撓板９との間に液室１２が形成されている。
【００２２】
上記ヘッド本体８の長手方向一端部には上記液室１２に連通する供液孔１３が形成されている。この供液孔１３から上記液室１２にはたとえば配向膜やレジストなどの機能性薄膜を形成する溶液が供給される。それによって、上記液室１２内は溶液で満たされるようになっている。
【００２３】
図４に示すように、上記ノズルプレート１１には、基板Ｗの搬送方向に直交する方向に沿って複数のノズル１４が千鳥状に穿設されている。上記可撓板９の上面には、図３に示すように上記各ノズル１４にそれぞれ対向して複数の圧電素子１５が設けられている。
【００２４】
各圧電素子１５は上記ヘッド本体８内に設けられた駆動部１６によって駆動電圧が供給される。それによって、圧電素子１５は伸縮し、可撓板９を部分的に変形させるから、その圧電素子１５に対向位置するノズル１４から溶液が搬送される基板Ｗの上面に噴射塗付される。
【００２５】
図３に示すように、上記ヘッド本体８の長手方向他端部には上記液室１２に連通する回収孔１７が形成されている。上記給液孔１３から液室１２に供給された溶液は、上記回収孔１７から回収することができるようになっている。すなわち、上記ヘッド７は上記液室１２に供給された溶液をノズル１４から噴射させるだけでなく、上記液室１２を通じて上記回収孔１７から回収することが可能となっている。
【００２６】
図１に示すように、各ヘッド７の給液孔１３には溶液の供給管２１から分岐された供給分岐管２２が接続され、回収孔１７には回収管２３から分岐された回収分岐管２４が接続されている。上記供給分岐管２２には供給開閉弁２５が設けられ、回収分岐管２４には回収開閉弁２６が設けられている。上記供給管２１と回収管２３との先端は連通弁２７を介して接続されている。さらに、回収管２３には回収分岐管２４よりも基端側の部分に主回収弁２８が設けられている。
【００２７】
上記供給管２１の基端は上記溶液Ｌが収容された溶液タンク３１の底部に接続されている。上記回収管２３の基端は上記溶液タンク３１に供給する溶液Ｌを貯蔵した貯蔵タンク３２に接続されている。回収管２３の基端部からは供給弁３３を有する供給分岐管３４が分岐され、この供給分岐管３４は上記溶液タンク３１の底部に接続されている。
【００２８】
上記溶液タンク３１の上部には大気開放管３５が接続されている。この大気開放管３５には第１の開閉制御弁３６が設けられている。第１の開閉制御弁３６が開放されれば、上記溶液タンク３１内が大気に連通される。なお、大気開放管３５は、この大気開放管３５から後述するように大気に放散される気体に含まれる気化溶媒を処理するための図示しない処理装置を介して大気に連通する。したがって、大気開放管３５を流れる気体は抵抗を受けることになる。
【００２９】
上記溶液タンク３１の上部には第２の開閉制御弁３７が設けられたガス供給管３８が接続されている。このガス供給管３８には、図示しないガス供給源から窒素などの不活性ガスが供給されるようになっている。
【００３０】
上記ガス供給管３８には、上記第２の開閉制御弁３７よりも上流側にフィルタ３９と第３の開閉制御弁４０とが順次接続されている。第３の開閉制御弁４０には流量絞り弁４１が並列に設けられている。この流量絞り弁４１と上記第３の開閉制御弁４０とでガス流量制御手段を構成している。
【００３１】
上記貯蔵タンク３２の上部には、上記溶液タンク３１と同様、第４の開閉制御弁４３を有する大気開放管４４が接続されている。さらに、第５の開閉制御弁４５を有するガス供給管４６が接続されている。このガス供給管４６にはフィルタ４７及び第６の開閉制御弁４８が順次接続されている。第６の開閉制御弁４８には流量絞り弁４９が並列に設けられている。
【００３２】
なお、上記供給開閉弁２５、回収開閉弁２６、主回収弁２８、供給弁３３、第１乃至第６の開閉制御弁３６，３７，４０，４３，４５，４８は図示しない制御装置によって開閉が制御されるようになっている。さらに、溶液タンク３１内の溶液Ｌの液面はレベルセンサ５０によって検出される。溶液Ｌの液面が所定以下になったことがレベルセンサ５０によって検出されると、その検出に基いて貯蔵タンク３２から溶液Ｌが補給される。つまり、貯蔵タンク３２内の溶液Ｌが第５の開閉制御弁４５を通じて供給される不活性ガスによって加圧されることで、上記溶液Ｌが上記溶液タンク３１に補給される。
【００３３】
図２に示すように、上記テーブル３の一端面には側面形状がＬ字状の取付部材５１が垂直な一辺を上記テーブル３の端面に固定して設けられている。この取付部材５１の水平な他辺には上下シリンダ５２が軸線を垂直にして設けられている。
【００３４】
上記上下シリンダ５２のロッドには弾性部材５３を介して載置板５４が取付けられている。この載置板５４の上面には各ヘッド７に対応する長さのブレード状のゴムなどの弾性材からなる３つの押え部材５５がそれぞれ保持部材５６に上下方向に変位可能に保持されている。各押え部材５５は上記保持部材５６に設けられたばね５７によって上昇方向に弾性的に付勢されている。
【００３５】
上記載置板５４には上記押え部材５５と並列にブレード状のゴムなどの弾性材によって形成されたワイピング部材５８設けられている。このワイピング部材５８は上記押え部材５５よりも背が高く形成されている。
【００３６】
上記載置板５４は回収槽６１の内底部に設けられている。この回収槽６１の一側にはガイド板６２が設けられ、このガイド板６２にはガイド部材６３が設けられている。このガイド部材６３は上記テーブル３の端面に上下方向に沿って設けられたガイドレール６４にガイドされて上下動可能となっている。
【００３７】
それによって、上記上下シリンダ５２が駆動されれば、上記載置板５４が駆動されるとともに、ガイド板６２がガイドレール６４に沿って上下動するから、載置板５４が前後左右方向に振れるのが規制されて上下動する。
【００３８】
上記回収槽６１には図１に示す回収タンク６５が接続されている。この回収タンク６５は、上記ヘッド７のノズル１４の気泡抜きを行なう際、ノズル１４から回収槽６１に噴射される溶液を回収する。
【００３９】
上記載置板５４を上昇させ、押え部材５５によって各ヘッド７のノズル１４を閉塞すれば、溶液タンク３１内の溶液Ｌを各ヘッド７の給液孔１３から液室１２及び回収孔１７を通して循環させることができる。それによって、供給管２１、ヘッド７及び回収管２３の気泡抜きを行うことができる。
【００４０】
ノズル１４を開放して溶液タンク３１内の溶液Ｌが回収管２３に戻らない状態で溶液Ｌを各ヘッド７に供給すれば、溶液Ｌはノズル１４から噴射するから、ノズル１４の気泡抜きを行うことができる。
【００４１】
基板Ｗの溶液Ｌを塗布する際、ワイピング部材５８をヘッド７のノズル１４が開口したノズル面に接触する高さに設定しておけば、基板Ｗがヘッド７の下方を往復動する際にノズル面に付着残留する溶液Ｌを拭き取ることができる。
【００４２】
つぎに、上記構成の塗布装置によって基板Ｗに溶液Ｌを塗布する場合について説明する。
【００４３】
溶液タンク３１内の溶液Ｌの液面は、ヘッド７のノズル面よりも所定寸法低いレベルに維持され、そのレベル、つまり図１に示すノズル面と液面との水頭ｈが一定になるようレベルセンサ５０によって制御されている。
【００４４】
基板Ｗに溶液Ｌを塗布しないときには、上記溶液タンク３１内には、流量絞り弁４１及び第２の開閉制御弁３７を通じて微量の不活性ガスが供給され、第１の開閉制御弁３６を通じて大気開放管３５から放出されている。
【００４５】
それによって、溶液タンク３１内の溶液Ｌが大気に接触するのが防止されるから、溶液Ｌが大気中の酸素や水分と反応して劣化するのが防止される。溶液タンク３１に供給される不活性ガスの流量は流量絞り弁４１によって微量に設定されるから、溶液タンク３１内の溶液Ｌに含まれる溶媒の蒸発量が抑制される。それによって、溶液タンク３１内の溶液Ｌの濃度が経時変化するのを抑制することができる。
【００４６】
基板Ｗに溶液Ｌを噴射塗布する場合と、溶液タンク３１に溶液を補給する場合には、第２の開閉制御弁３７を閉じ、溶液タンク３１への不活性ガスの供給を遮断する。基板Ｗがテーブル３によってヘッド７の下方に搬送されてきたならば、駆動部１６によって圧電素子１５に通電し、ヘッド７の液室１２に供給された溶液Ｌをノズル１４から基板Ｗに噴射する。それによって、基板Ｗに溶液を噴射塗布することができる。
【００４７】
溶液Ｌをノズル１４から噴射させるときや溶液タンク３１に溶液を補給する際には、溶液タンク３１への不活性ガスの供給を停止するため、溶液タンク３１内の溶液Ｌはヘッド７と同じ大気圧となり、その液面とヘッド７のノズル面との水頭ｈが変動するのが防止される。
【００４８】
つまり、溶液Ｌは予め設定された水頭ｈのもとで圧電素子１５の作動によってノズル１４から噴射される。そのため、各ノズル１４から所定量の溶液Ｌを精密に噴射することができるから、溶液Ｌを基板Ｗに均一に塗布することが可能となる。
【００４９】
基板Ｗに溶液Ｌを塗布する前には、上述したようにヘッド７、供給管２１及び回収管２３の気泡抜きが行なわれる。気泡抜きを行なう場合には、大気開放管３５に設けられた第１の開閉制御弁３６を閉じ、ガス供給管３８に設けられた第２の開閉制御弁３７と第３の開閉制御弁４０とを開放する。それによって、ガス供給管３８から溶液タンク３１に大量の不活性ガスが供給され、溶液タンク３１内の溶液Ｌが加圧されるから、溶液Ｌが供給管２１へ吐出される。
【００５０】
載置板５４に設けられた押え部材５５によってヘッド７のノズル１４を閉塞した状態で、供給開閉弁２５、回収開閉弁２６、連通弁２７及び主回収弁２８を開放すれば、溶液Ｌは供給管２１からヘッド７内を通って回収管２３に流れ、この回収管２３から貯蔵タンク３２に回収される。それによって、ヘッド７、供給管２１及び回収管２３の気泡抜きを行なうことができる。
【００５１】
ヘッド７のノズル１４の気泡抜きは、上記押え部材５５によるノズル１４の閉塞状態を解除し、回収開閉弁２６を閉じた状態で、溶液タンク３１内の溶液Ｌを供給管２１に吐出させる。それによって、ヘッド７内に流入した溶液Ｌはノズル１４から噴出するから、ノズル１４の気泡抜きを行なうことができる。
【００５２】
各部の気泡抜きが終了したならば、第１の開閉制御弁３６を開放し、第３の開閉制御弁４０を閉じることで、溶液タンク３１に流量絞り弁４１の設定に基く微量の不活性ガスを供給し、溶液タンク３１内の溶液Ｌの大気との接触による劣化を防止する。
【００５３】
その場合、上記第１の開閉弁３６を開放して溶液タンク３１内を大気に連通させると、その内部の圧力が急激に低下する。それによって、溶液タンク３１内で気化した溶液Ｌに含まれる溶媒が液化し、ガス供給管３８内へ流入してフィルタ３９に付着し、そのフィルタ３９の目詰まりを招くことになる。
【００５４】
そこで、第２の開閉制御弁３７を閉じてから第１の開閉制御弁３６を開放し、溶液タンク３１内の圧力が大気圧に戻ってから第２の開閉制御弁３７を開いて溶液タンク３１に微量の不活性ガスを流すようにする。それによって、溶液タンク３１内の圧力の急激な変化によってガスが液化しても、その液化ガスがフィルタ３９に付着するのを上記第２の開閉制御弁３７によって阻止することができる。そのため、フィルタ３９が目詰まりするのを確実に防止することができる。
【００５５】
なお、貯蔵タンク３２にも、通常は流量絞り弁４９を通じて微量の不活性ガスが供給され、その不活性ガスが第４の開閉制御弁４３を通じて大気開放管４４から大気に放散されることで、溶液Ｌが大気と接触して劣化するのを防止している。
【００５６】
貯蔵タンク３２の溶液Ｌを溶液タンク３１に供給する場合には、第４の開閉制御弁４３を閉じ、第６の開閉弁４８を開放することで、多量の不活性ガスを貯蔵タンク３２に供給する。それによって、貯蔵タンク３２内の溶液が加圧されるから、供給分岐管３４を通じて溶液タンク３１に流入することになる。このとき、溶液タンク３１の圧力を大気圧とするため、溶液を基板Ｗに塗付するときのヘッド７との水頭差を一定にすることができる。
【００５７】
溶液Ｌを溶液タンク３１に補充した後、第５の開閉制御弁４５を閉じてから第４の開閉制御弁４３を開放すれば、貯蔵タンク３２内の圧力が急激に低下し、このタンク３２内の気体が液化しても、その液化ガスがフィルタ４７に流れるのが阻止されるから、フィルタ４７が目詰まりするのを防止できる。
【００５８】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、基板に溶液を塗布するときには溶液タンク内を大気に連通させるとともに、溶液タンクへの不活性ガスの供給を遮断するようにした。
【００５９】
そのため、溶液をノズルからインクジェット方式で噴射させる際、溶液タンク内の溶液が不活性ガスによって加圧されて圧力変動することがないから、ノズルから噴射される溶液の量を一定にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態に係る溶液の塗布装置の概略的構成を示す側面図。
【図２】溶液の供給管路を省略した塗布装置の正面図。
【図３】ノズルヘッドの断面図。
【図４】ノズルヘッドの下面図。
【符号の説明】
７…ヘッド
１４…ノズル
３１…溶液タンク
３５…大気開放管
３６…第１の開閉制御弁
３７…第２の開閉制御弁
３８…ガス供給管
４０…第３の開閉制御弁（ガス流量制御手段）
４１…流量絞り弁（ガス流量制御手段）
【発明の属する技術分野】
この発明はヘッドに設けられたノズルから溶液をインクジェット方式によって噴射して基板に塗布する溶液の塗布装置及び塗布方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、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回路パターンを形成するための成膜プロセスがある。この成膜プロセスでは、基板の板面にたとえば配向膜やレジストなどの機能性薄膜が形成される。
【０００３】
基板に機能性薄膜を形成する場合、この機能性薄膜を形成する溶液をノズルから噴射して基板の板面に塗付するインクジェット方式の塗布装置が用いられることがある。
【０００４】
この塗付装置は、基板を搬送する搬送テーブルを有しており、この搬送テーブルの上方には、上記ノズルが穿設された複数のヘッドが基板の搬送方向に対してほぼ直交する方向に沿って並設されている。各ヘッドには供給管を介して接続された溶液タンクから溶液が供給される。それによって、搬送される基板の上面には複数のノズルから溶液が所定間隔で噴射されるようになっている。
【０００５】
インクジェット方式の塗布装置を用いて基板に溶液を塗付する場合、供給管内やノズル内などに気泡が残留していると、ノズルから溶液が適切に噴射されないことがある。そのため、上記塗布装置を使用する前に、上記溶液タンク内を気体で加圧して上記供給管に溶液を高い圧力で供給し、上記ノズルから勢いよく噴出させる。それによって、上記供給管やノズル内に蓄積した気泡を、溶液とともに排出して上記供給管及びヘッド内などに溶液を充満させるということが行われる。
【０００６】
配向膜などの機能性薄膜を形成する溶液は大気や大気中に含まれる水分などと反応して液質が変化することがある。そのため、上記溶液が大気に接触するのを防止するため、溶液が貯えられた溶液タンクに窒素などの溶液と反応することのない不活性ガスを流すことで、溶液の劣化を防止するようにしている。
【０００７】
上記ヘッドのノズル面と、上記溶液タンク内の溶液の液面とはほぼ同等若しくは溶液タンク内の液面がわずかに低くなるよう設定され、その設定された液面差（水頭）を維持する。それによって、上記ヘッドに各ノズルと対応して設けられた圧電素子を作動させれば、そのノズルから一定量の溶液を精密に噴射させることができるようにしている。つまり、上記水頭が変化すると、圧電素子を作動させたときの溶液の噴射量が変化してしまい、基板に溶液を均一に塗布できなくなるため、溶液を塗布するときには上記水頭を一定に維持することが重要となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、溶液が大気と接触して液質が劣化するのを防止するために、溶液タンク内に不活性ガスを供給すると、その不活性ガスは溶液を加圧する。溶液タンクに供給される不活性ガスは溶液タンクに接続された大気開放管を通じて大気に放散するようにしている。
【０００９】
しかしながら、溶液タンク内を通る不活性ガスは、溶液の溶媒を気化した状態で含むため、直ちに大気に放散することができない。そのため、大気開放管に気化溶媒を処理する処理装置を接続し、っその処理装置を通して不活性ガスを大気に放散させるようにしている。
【００１０】
したがって、溶液タンクに供給された不活性ガスは、大気開放管が流路抵抗を有するため、その抵抗によって溶液タンク内から円滑に流出せず、溶液タンク内の溶液を加圧することになる。
【００１１】
不活性ガスによって溶液タンク内の溶液が加圧されると、ヘッドのノズル面と溶液タンクの液面との水頭差が変化するから、圧電素子を作動させて溶液を噴射させても、その噴射量が変動してしまう。また、溶液を補強するときに溶液タンク内が加圧状態であると、大気開放したときにヘッドとの水頭差が変わってしまうということがある。このことにより、ノズルから一定量の溶液を精密に噴射させることができなくなる。そのため、基板に溶液を均一に塗布できなくなるということがあった。
【００１２】
この発明は、溶液タンク内に不活性ガスを流し、溶液タンク内の溶液を不活性ガスによって大気と接触するのを防止しても、ヘッドのノズルから噴射される溶液の量が変動するのを防止できるようにした溶液の塗布装置及び塗布方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明は、基板に溶液を噴射塗布する塗布装置において、
上記溶液をインクジェット方式によって噴射するノズルを有するヘッドと、
上記溶液を貯えた溶液タンクと、
この溶液タンクの溶液を上記ヘッドに供給するための溶液供給管と、
上記溶液タンクに接続されこの溶液タンク内に不活性ガスを供給するガス供給管と、
第１の開閉制御弁を有するとともに上記溶液タンクに接続され上記第１の開閉制御弁を開放することで上記溶液タンク内を大気に連通させる大気開放管と、
上記ガス供給管に設けられ上記溶液タンクに供給される不活性ガスの流量を制御するガス流量制御手段と、
上記ガス供給管の上記ガス流量制御手段よりも下流側に設けられ上記第１の開閉制御弁を開いた状態で上記溶液タンク内に不活性ガスを流通させるときには開かれ上記ノズルから溶液を基板に噴射させるときには閉じられる第２の開閉制御弁と
を具備したことを特徴とする溶液の塗布装置にある。
【００１４】
上記ガス供給管には、上記ガス流量制御手段と上記第２の開閉制御弁との間に不活性ガスを浄化するフィルタが設けられていることが好ましい。
【００１５】
上記ガス流量制御手段は、第３の開閉制御弁と、この第３の開閉制御弁と並列に設けられ上記不活性ガスを上記第３の開閉弁を流れる流量よりも少ない流量に制御する流量絞り弁とを備えていることが好ましい。
【００１６】
この発明は、溶液タンク内の溶液をインクジェット方式によってヘッドのノズルから噴射して基板に塗布する溶液の塗布方法において、
上記溶液タンク内に不活性ガスを供給しこの溶液タンク内の溶液が大気に接触するのを阻止する工程と、
上記溶液を上記ノズルから上記基板に噴射するときと溶液タンクへ溶液を補給するときに、上記溶液タンクへの不活性ガスの供給を停止して上記溶液タンクを大気圧にする工程と
を具備したことを特徴とする溶液の塗布方法にある。
【００１７】
この発明によれば、基板に溶液を塗布するときには溶液タンク内を大気に連通させるとともに、溶液タンクへの不活性ガスの供給を遮断するため、溶液をノズルからインクジェット方式で噴射させる際、溶液タンク内の溶液が不活性ガスによって加圧されるのが防止される。
【００１８】
【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。
【００１９】
図１と図２に示すこの発明の溶液の塗布装置はベース１を有する。ベース１の上面には所定間隔で離間した一対のレール２がベース１の長手方向に沿って敷設されている。上記レール２にはテーブル３が走行可能に設けられ、図示しない駆動源によって走行駆動されるようになっている。テーブル３の上面には多数の支持ピン４が設けられ、これら支持ピン４にはたとえば液晶表示装置に用いられるガラス製の基板Ｗが供給支持される。
【００２０】
上記テーブル３とともに駆動される基板Ｗの上方には、上記基板Ｗに機能性薄膜を形成するための溶液をインクジェット方式で噴射塗布する複数のヘッド、この実施の形態では３つのヘッド７が基板Ｗの走行方向と交差する方向に沿って一列に配設されている。
【００２１】
上記ヘッド７は図３に示すようにヘッド本体８を備えている。ヘッド本体８は筒状に形成され、その下面開口は可撓板９によって閉塞されている。この可撓板９はノズルプレート１１によって覆われており、このノズルプレート１１と上記可撓板９との間に液室１２が形成されている。
【００２２】
上記ヘッド本体８の長手方向一端部には上記液室１２に連通する供液孔１３が形成されている。この供液孔１３から上記液室１２にはたとえば配向膜やレジストなどの機能性薄膜を形成する溶液が供給される。それによって、上記液室１２内は溶液で満たされるようになっている。
【００２３】
図４に示すように、上記ノズルプレート１１には、基板Ｗの搬送方向に直交する方向に沿って複数のノズル１４が千鳥状に穿設されている。上記可撓板９の上面には、図３に示すように上記各ノズル１４にそれぞれ対向して複数の圧電素子１５が設けられている。
【００２４】
各圧電素子１５は上記ヘッド本体８内に設けられた駆動部１６によって駆動電圧が供給される。それによって、圧電素子１５は伸縮し、可撓板９を部分的に変形させるから、その圧電素子１５に対向位置するノズル１４から溶液が搬送される基板Ｗの上面に噴射塗付される。
【００２５】
図３に示すように、上記ヘッド本体８の長手方向他端部には上記液室１２に連通する回収孔１７が形成されている。上記給液孔１３から液室１２に供給された溶液は、上記回収孔１７から回収することができるようになっている。すなわち、上記ヘッド７は上記液室１２に供給された溶液をノズル１４から噴射させるだけでなく、上記液室１２を通じて上記回収孔１７から回収することが可能となっている。
【００２６】
図１に示すように、各ヘッド７の給液孔１３には溶液の供給管２１から分岐された供給分岐管２２が接続され、回収孔１７には回収管２３から分岐された回収分岐管２４が接続されている。上記供給分岐管２２には供給開閉弁２５が設けられ、回収分岐管２４には回収開閉弁２６が設けられている。上記供給管２１と回収管２３との先端は連通弁２７を介して接続されている。さらに、回収管２３には回収分岐管２４よりも基端側の部分に主回収弁２８が設けられている。
【００２７】
上記供給管２１の基端は上記溶液Ｌが収容された溶液タンク３１の底部に接続されている。上記回収管２３の基端は上記溶液タンク３１に供給する溶液Ｌを貯蔵した貯蔵タンク３２に接続されている。回収管２３の基端部からは供給弁３３を有する供給分岐管３４が分岐され、この供給分岐管３４は上記溶液タンク３１の底部に接続されている。
【００２８】
上記溶液タンク３１の上部には大気開放管３５が接続されている。この大気開放管３５には第１の開閉制御弁３６が設けられている。第１の開閉制御弁３６が開放されれば、上記溶液タンク３１内が大気に連通される。なお、大気開放管３５は、この大気開放管３５から後述するように大気に放散される気体に含まれる気化溶媒を処理するための図示しない処理装置を介して大気に連通する。したがって、大気開放管３５を流れる気体は抵抗を受けることになる。
【００２９】
上記溶液タンク３１の上部には第２の開閉制御弁３７が設けられたガス供給管３８が接続されている。このガス供給管３８には、図示しないガス供給源から窒素などの不活性ガスが供給されるようになっている。
【００３０】
上記ガス供給管３８には、上記第２の開閉制御弁３７よりも上流側にフィルタ３９と第３の開閉制御弁４０とが順次接続されている。第３の開閉制御弁４０には流量絞り弁４１が並列に設けられている。この流量絞り弁４１と上記第３の開閉制御弁４０とでガス流量制御手段を構成している。
【００３１】
上記貯蔵タンク３２の上部には、上記溶液タンク３１と同様、第４の開閉制御弁４３を有する大気開放管４４が接続されている。さらに、第５の開閉制御弁４５を有するガス供給管４６が接続されている。このガス供給管４６にはフィルタ４７及び第６の開閉制御弁４８が順次接続されている。第６の開閉制御弁４８には流量絞り弁４９が並列に設けられている。
【００３２】
なお、上記供給開閉弁２５、回収開閉弁２６、主回収弁２８、供給弁３３、第１乃至第６の開閉制御弁３６，３７，４０，４３，４５，４８は図示しない制御装置によって開閉が制御されるようになっている。さらに、溶液タンク３１内の溶液Ｌの液面はレベルセンサ５０によって検出される。溶液Ｌの液面が所定以下になったことがレベルセンサ５０によって検出されると、その検出に基いて貯蔵タンク３２から溶液Ｌが補給される。つまり、貯蔵タンク３２内の溶液Ｌが第５の開閉制御弁４５を通じて供給される不活性ガスによって加圧されることで、上記溶液Ｌが上記溶液タンク３１に補給される。
【００３３】
図２に示すように、上記テーブル３の一端面には側面形状がＬ字状の取付部材５１が垂直な一辺を上記テーブル３の端面に固定して設けられている。この取付部材５１の水平な他辺には上下シリンダ５２が軸線を垂直にして設けられている。
【００３４】
上記上下シリンダ５２のロッドには弾性部材５３を介して載置板５４が取付けられている。この載置板５４の上面には各ヘッド７に対応する長さのブレード状のゴムなどの弾性材からなる３つの押え部材５５がそれぞれ保持部材５６に上下方向に変位可能に保持されている。各押え部材５５は上記保持部材５６に設けられたばね５７によって上昇方向に弾性的に付勢されている。
【００３５】
上記載置板５４には上記押え部材５５と並列にブレード状のゴムなどの弾性材によって形成されたワイピング部材５８設けられている。このワイピング部材５８は上記押え部材５５よりも背が高く形成されている。
【００３６】
上記載置板５４は回収槽６１の内底部に設けられている。この回収槽６１の一側にはガイド板６２が設けられ、このガイド板６２にはガイド部材６３が設けられている。このガイド部材６３は上記テーブル３の端面に上下方向に沿って設けられたガイドレール６４にガイドされて上下動可能となっている。
【００３７】
それによって、上記上下シリンダ５２が駆動されれば、上記載置板５４が駆動されるとともに、ガイド板６２がガイドレール６４に沿って上下動するから、載置板５４が前後左右方向に振れるのが規制されて上下動する。
【００３８】
上記回収槽６１には図１に示す回収タンク６５が接続されている。この回収タンク６５は、上記ヘッド７のノズル１４の気泡抜きを行なう際、ノズル１４から回収槽６１に噴射される溶液を回収する。
【００３９】
上記載置板５４を上昇させ、押え部材５５によって各ヘッド７のノズル１４を閉塞すれば、溶液タンク３１内の溶液Ｌを各ヘッド７の給液孔１３から液室１２及び回収孔１７を通して循環させることができる。それによって、供給管２１、ヘッド７及び回収管２３の気泡抜きを行うことができる。
【００４０】
ノズル１４を開放して溶液タンク３１内の溶液Ｌが回収管２３に戻らない状態で溶液Ｌを各ヘッド７に供給すれば、溶液Ｌはノズル１４から噴射するから、ノズル１４の気泡抜きを行うことができる。
【００４１】
基板Ｗの溶液Ｌを塗布する際、ワイピング部材５８をヘッド７のノズル１４が開口したノズル面に接触する高さに設定しておけば、基板Ｗがヘッド７の下方を往復動する際にノズル面に付着残留する溶液Ｌを拭き取ることができる。
【００４２】
つぎに、上記構成の塗布装置によって基板Ｗに溶液Ｌを塗布する場合について説明する。
【００４３】
溶液タンク３１内の溶液Ｌの液面は、ヘッド７のノズル面よりも所定寸法低いレベルに維持され、そのレベル、つまり図１に示すノズル面と液面との水頭ｈが一定になるようレベルセンサ５０によって制御されている。
【００４４】
基板Ｗに溶液Ｌを塗布しないときには、上記溶液タンク３１内には、流量絞り弁４１及び第２の開閉制御弁３７を通じて微量の不活性ガスが供給され、第１の開閉制御弁３６を通じて大気開放管３５から放出されている。
【００４５】
それによって、溶液タンク３１内の溶液Ｌが大気に接触するのが防止されるから、溶液Ｌが大気中の酸素や水分と反応して劣化するのが防止される。溶液タンク３１に供給される不活性ガスの流量は流量絞り弁４１によって微量に設定されるから、溶液タンク３１内の溶液Ｌに含まれる溶媒の蒸発量が抑制される。それによって、溶液タンク３１内の溶液Ｌの濃度が経時変化するのを抑制することができる。
【００４６】
基板Ｗに溶液Ｌを噴射塗布する場合と、溶液タンク３１に溶液を補給する場合には、第２の開閉制御弁３７を閉じ、溶液タンク３１への不活性ガスの供給を遮断する。基板Ｗがテーブル３によってヘッド７の下方に搬送されてきたならば、駆動部１６によって圧電素子１５に通電し、ヘッド７の液室１２に供給された溶液Ｌをノズル１４から基板Ｗに噴射する。それによって、基板Ｗに溶液を噴射塗布することができる。
【００４７】
溶液Ｌをノズル１４から噴射させるときや溶液タンク３１に溶液を補給する際には、溶液タンク３１への不活性ガスの供給を停止するため、溶液タンク３１内の溶液Ｌはヘッド７と同じ大気圧となり、その液面とヘッド７のノズル面との水頭ｈが変動するのが防止される。
【００４８】
つまり、溶液Ｌは予め設定された水頭ｈのもとで圧電素子１５の作動によってノズル１４から噴射される。そのため、各ノズル１４から所定量の溶液Ｌを精密に噴射することができるから、溶液Ｌを基板Ｗに均一に塗布することが可能となる。
【００４９】
基板Ｗに溶液Ｌを塗布する前には、上述したようにヘッド７、供給管２１及び回収管２３の気泡抜きが行なわれる。気泡抜きを行なう場合には、大気開放管３５に設けられた第１の開閉制御弁３６を閉じ、ガス供給管３８に設けられた第２の開閉制御弁３７と第３の開閉制御弁４０とを開放する。それによって、ガス供給管３８から溶液タンク３１に大量の不活性ガスが供給され、溶液タンク３１内の溶液Ｌが加圧されるから、溶液Ｌが供給管２１へ吐出される。
【００５０】
載置板５４に設けられた押え部材５５によってヘッド７のノズル１４を閉塞した状態で、供給開閉弁２５、回収開閉弁２６、連通弁２７及び主回収弁２８を開放すれば、溶液Ｌは供給管２１からヘッド７内を通って回収管２３に流れ、この回収管２３から貯蔵タンク３２に回収される。それによって、ヘッド７、供給管２１及び回収管２３の気泡抜きを行なうことができる。
【００５１】
ヘッド７のノズル１４の気泡抜きは、上記押え部材５５によるノズル１４の閉塞状態を解除し、回収開閉弁２６を閉じた状態で、溶液タンク３１内の溶液Ｌを供給管２１に吐出させる。それによって、ヘッド７内に流入した溶液Ｌはノズル１４から噴出するから、ノズル１４の気泡抜きを行なうことができる。
【００５２】
各部の気泡抜きが終了したならば、第１の開閉制御弁３６を開放し、第３の開閉制御弁４０を閉じることで、溶液タンク３１に流量絞り弁４１の設定に基く微量の不活性ガスを供給し、溶液タンク３１内の溶液Ｌの大気との接触による劣化を防止する。
【００５３】
その場合、上記第１の開閉弁３６を開放して溶液タンク３１内を大気に連通させると、その内部の圧力が急激に低下する。それによって、溶液タンク３１内で気化した溶液Ｌに含まれる溶媒が液化し、ガス供給管３８内へ流入してフィルタ３９に付着し、そのフィルタ３９の目詰まりを招くことになる。
【００５４】
そこで、第２の開閉制御弁３７を閉じてから第１の開閉制御弁３６を開放し、溶液タンク３１内の圧力が大気圧に戻ってから第２の開閉制御弁３７を開いて溶液タンク３１に微量の不活性ガスを流すようにする。それによって、溶液タンク３１内の圧力の急激な変化によってガスが液化しても、その液化ガスがフィルタ３９に付着するのを上記第２の開閉制御弁３７によって阻止することができる。そのため、フィルタ３９が目詰まりするのを確実に防止することができる。
【００５５】
なお、貯蔵タンク３２にも、通常は流量絞り弁４９を通じて微量の不活性ガスが供給され、その不活性ガスが第４の開閉制御弁４３を通じて大気開放管４４から大気に放散されることで、溶液Ｌが大気と接触して劣化するのを防止している。
【００５６】
貯蔵タンク３２の溶液Ｌを溶液タンク３１に供給する場合には、第４の開閉制御弁４３を閉じ、第６の開閉弁４８を開放することで、多量の不活性ガスを貯蔵タンク３２に供給する。それによって、貯蔵タンク３２内の溶液が加圧されるから、供給分岐管３４を通じて溶液タンク３１に流入することになる。このとき、溶液タンク３１の圧力を大気圧とするため、溶液を基板Ｗに塗付するときのヘッド７との水頭差を一定にすることができる。
【００５７】
溶液Ｌを溶液タンク３１に補充した後、第５の開閉制御弁４５を閉じてから第４の開閉制御弁４３を開放すれば、貯蔵タンク３２内の圧力が急激に低下し、このタンク３２内の気体が液化しても、その液化ガスがフィルタ４７に流れるのが阻止されるから、フィルタ４７が目詰まりするのを防止できる。
【００５８】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、基板に溶液を塗布するときには溶液タンク内を大気に連通させるとともに、溶液タンクへの不活性ガスの供給を遮断するようにした。
【００５９】
そのため、溶液をノズルからインクジェット方式で噴射させる際、溶液タンク内の溶液が不活性ガスによって加圧されて圧力変動することがないから、ノズルから噴射される溶液の量を一定にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態に係る溶液の塗布装置の概略的構成を示す側面図。
【図２】溶液の供給管路を省略した塗布装置の正面図。
【図３】ノズルヘッドの断面図。
【図４】ノズルヘッドの下面図。
【符号の説明】
７…ヘッド
１４…ノズル
３１…溶液タンク
３５…大気開放管
３６…第１の開閉制御弁
３７…第２の開閉制御弁
３８…ガス供給管
４０…第３の開閉制御弁（ガス流量制御手段）
４１…流量絞り弁（ガス流量制御手段）
Claims (4)
- 基板に溶液を噴射塗布する塗布装置において、
上記溶液をインクジェット方式によって噴射するノズルを有するヘッドと、
上記溶液を貯えた溶液タンクと、
この溶液タンクの溶液を上記ヘッドに供給するための溶液供給管と、
上記溶液タンクに接続されこの溶液タンク内に不活性ガスを供給するガス供給管と、
第１の開閉制御弁を有するとともに上記溶液タンクに接続され上記第１の開閉制御弁を開放することで上記溶液タンク内を大気に連通させる大気開放管と、
上記ガス供給管に設けられ上記溶液タンクに供給される不活性ガスの流量を制御するガス流量制御手段と、
上記ガス供給管の上記ガス流量制御手段よりも下流側に設けられ上記第１の開閉制御弁を開いた状態で上記溶液タンク内に不活性ガスを流通させるときには開かれ上記ノズルから溶液を基板に噴射させるときには閉じられる第２の開閉制御弁と
を具備したことを特徴とする溶液の塗布装置。 - 上記ガス供給管には、上記ガス流量制御手段と上記第２の開閉制御弁との間に不活性ガスを浄化するフィルタが設けられていることを特徴とする請求項１記載の溶液の塗布装置。
- 上記ガス流量制御手段は、第３の開閉制御弁と、この第３の開閉制御弁と並列に設けられ上記不活性ガスを上記第３の開閉制御弁を流れる流量よりも少ない流量に制御する流量絞り弁とを備えていることを特徴とする請求項１記載の溶液の塗布装置。
- 溶液タンク内の溶液をインクジェット方式によってヘッドのノズルから噴射して基板に塗布する溶液の塗布方法において、
上記溶液タンク内に不活性ガスを供給しこの溶液タンク内の溶液が大気に接触するのを阻止する工程と、
上記溶液を上記ノズルから上記基板に噴射するときと溶液タンクへ溶液を補給するときに、上記溶液タンクへの不活性ガスの供給を停止して上記溶液タンクを大気圧にする工程と
を具備したことを特徴とする溶液の塗布方法。
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| JP2003012168A JP2004223356A (ja) | 2003-01-21 | 2003-01-21 | 溶液の塗布装置及び塗布方法 |
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Publications (1)
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|---|---|
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|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008149652A1 (ja) * | 2007-06-06 | 2008-12-11 | Konica Minolta Opto, Inc. | 塗布装置 |
| CN106179871A (zh) * | 2014-09-26 | 2016-12-07 | 斯克林集团公司 | 涂布装置及清洗方法 |
-
2003
- 2003-01-21 JP JP2003012168A patent/JP2004223356A/ja active Pending
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| US8882238B2 (en) | 2007-06-06 | 2014-11-11 | Konica Minolta Opto, Inc. | Coating device |
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