JP2004283779A - 液体塗布装置および液体塗布方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡単で、安価な手段により、塗膜や塗布対象物を傷付ける虞なく、スロット開口から吐出される塗布液の吐出域を、開口の両端間にて規定される吐出幅と精度良く一致させて、塗布液を無駄なく塗布し、しかも、均一な膜厚で塗布することができる液体塗布装置および液体塗布方法を提供する。
【解決手段】液注入口２４から注入された塗布液が滞留する幅方向に延びるリザーバ２６を有する第１の分割ヘッド２１と、第２の分割ヘッド２２と、これら両分割ヘッドの間に挟まれて、これら両分割ヘッドの間にリザーバ２６に連通する幅方向に細長いスリット状のスロットを形成する凹部２３ａを有するシム２３とからなる塗布ヘッド２０を備え、スロットの開口から塗布液を吐出させながら、塗布ヘッド２０を塗布対象物に対して平行に相対移動させて、塗布対象物の表面に塗膜を形成するようにしてなる液体塗布装置において、シム２３は、その凹部２３ａ の幅方向両端部が、中央部に対して凹となるように丸みＲを帯びて窪ませられている。
【選択図】 図２
【解決手段】液注入口２４から注入された塗布液が滞留する幅方向に延びるリザーバ２６を有する第１の分割ヘッド２１と、第２の分割ヘッド２２と、これら両分割ヘッドの間に挟まれて、これら両分割ヘッドの間にリザーバ２６に連通する幅方向に細長いスリット状のスロットを形成する凹部２３ａを有するシム２３とからなる塗布ヘッド２０を備え、スロットの開口から塗布液を吐出させながら、塗布ヘッド２０を塗布対象物に対して平行に相対移動させて、塗布対象物の表面に塗膜を形成するようにしてなる液体塗布装置において、シム２３は、その凹部２３ａ の幅方向両端部が、中央部に対して凹となるように丸みＲを帯びて窪ませられている。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本願の発明は、半導体基板や液晶基板等の塗布対象物の表面に塗布液を塗布するためのスロット型の液体塗布装置および液体塗布方法に関し、特に塗布対象物の塗布有効範囲に塗布液の吐出域を精度よく一致させて、塗布液を無駄なく、均一な膜厚で塗布するための液体塗布装置および液体塗布方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体基板や液晶基板等の塗布対象物に塗布されるレジスト液やクロム塗布液等の塗膜の膜厚のバラツキ（塗布ムラ）は、配線幅のバラツキに直接結びつく。従来は、バラツキの少ない均一な膜厚を得るために、スピンコータが使用されていたが、このスピンコータは、多量の塗布液を消費する問題があった。
【０００３】
他方、スロットコータ（カーテンコータ、ダイコータ等のスロット型液体塗布装置）の使用は、少量の塗布液ですみ、低コストであるが、膜厚がばらつく傾向があるとともに、塗布液の吐出口をなすスロット開口の両端部から塗布液がはみ出して、所定幅の均一な膜厚の塗膜が得られず、塗布液がなお無駄として消費される問題が残されている。
【０００４】
このことを図４（ａ）の図に基づいて説明すると、従来のスロットコータにあっては、その内部に、平面視コの字状のシム０２３ を内蔵している。この場合のコの字状は、その中央辺が両端の２辺よりも相当に長い。このシム０２３ のコの字の３辺で囲まれた内部の凹部０２３ａは、シム０２３ がスロットコータを構成する２つの分割ブロック体の対向壁面間に挟み込まれたとき、塗出液の厚みと長さとを決定付けるスロットを形成する。
【０００５】
このシム０２３ の凹部０２３ａの幅方向両端部は、矩形状の平坦な端面によって輪郭付けられており、この平坦な端面は、凹部０２３ａの平坦な底面に対して直交している。塗布対象物０４の塗布有効範囲（塗布対象物０４の表面に形成される塗膜が有効とされる幅範囲）Ｌは、これら凹部０２３ａの幅方向両端部の２つの平坦な端面間の距離として与えられる。塗布液の吐出口をなすスロット開口は、これら凹部０２３ａの幅方向両端部の２つの平坦な端面の各下縁と、シム０２３ を両側から挟み付ける２つの分割ブロック体の対向壁面の各下縁とで囲まれた細長い矩形状の流路出口であり、この流路出口は、凹部０２３ａの幅方向両端部の２つの平坦な端面の各先端の一辺を対向する２辺とする細長い矩形状の図形と丁度重なっている。この図形は、平面視コの字状のシム０２３ が外部に対して口を開けた側に仮想されるシム０２３ の凹部０２３ａの開口０２３ｂを表している。したがって、スロット開口とシム０２３ の凹部０２３ａの開口０２３ｂとは合致している。
【０００６】
そこで、今、スロット開口から塗布液が塗布対象物０４の表面上に吐出されたとすると、スロット開口の幅方向両端部から吐出された塗布液は、スロット開口より外側のシム０２３ の両端下面部０２３ｃと塗布対象物０４の表面との間に作用する毛細管現象により、塗布有効範囲Ｌを越えて外方にはみ出す（図４（ａ）のＡ部参照）。このため、所定幅（塗布有効範囲Ｌ）の均一な膜厚の塗膜が得られず、塗布液がなお無駄として消費されることとなっていたのである。
【０００７】
この問題を解決するために、特開平９−１３１５６０号は、吐出口（スロット開口）からの塗布液の吐出域を、吐出口の両端間にて規定される吐出幅内に制限する、換言すれば、吐出口からの塗布液の吐出域を、塗布対象物の塗布有効範囲Ｌより外にはみ出さないように制限する、ための制限手段を設けることを提案する。そして、この制限手段の例として、吐出口の両端にそれぞれ連なり、かつ、上方に向けて延びる一対の傾斜面をスロットコータの塗布ヘッド（スリットダイ）の下面に形成する手段や、吐出口の両端近傍にそれぞれ位置し、かつ、下方に向けて圧縮空気を噴出する一対のエア噴出口を塗布ヘッドの下面に形成する手段、平面視コの字状のスロット形成用シムの両端を、吐出口と塗布対象物との間のクリアランスの所定割合だけ、吐出口の両端から下方に突出させる手段等を挙示する。
【０００８】
しかしながら、これらの手段のうち、最初の２つの手段にあっては、それらの手段のために特別に、塗布ヘッドの幅を塗布液の吐出口（スロット開口）の幅よりも大きくしなければならず、構造が複雑になることを避けられず、製作コストも嵩むものとなる。また、吐出口からの塗布液の吐出域を、吐出口の両端間にて規定される吐出幅（塗布有効範囲Ｌ）内に制限するとしても、許容範囲εを越えて制限することは困難である。さらに、提案された最後の手段は、シムの突出部分が塗膜や塗布対象物を傷付ける虞を払拭し切れない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本願の発明は、従来の塗布ヘッド（スリットダイ）を備えるタイプの液体塗布装置および液体塗布方法が有する前記のような問題点を解決して、簡単で、安価な手段により、塗膜や塗布対象物を傷付ける虞なく、スロット開口から吐出される塗布液の吐出域を、スロット開口の両端間にて規定される吐出幅（塗布有効範囲Ｌ）と精度良く一致させて、塗布液を無駄なく塗布し、しかも、均一な膜厚で塗布することができる液体塗布装置および液体塗布方法を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段および効果】
本願の発明は、前記のような課題を解決した液体塗布装置および液体塗布方法に係り、その請求項１に記載された発明は、液注入口から注入された塗布液が滞留する幅方向に延びるリザーバを有する第１の分割ヘッドと、第２の分割ヘッドと、これら両分割ヘッドの間に挟まれて、これら両分割ヘッドの間に前記リザーバに連通する幅方向に細長いスリット状のスロットを形成する凹部を有するシムとからなる塗布ヘッドを備え、前記スロットの開口から塗布液を吐出させながら、前記塗布ヘッドを塗布対象物に対して平行に相対移動させて、前記塗布対象物の表面に塗膜を形成するようにしてなる液体塗布装置において、前記シムは、その凹部の幅方向両端部が、中央部に対して凹となるように窪ませられていることを特徴とする液体塗布装置である。
【００１１】
請求項１に記載された発明は、前記のように構成されているので、次のような効果を奏することができる。
塗布ヘッドを備える液体塗布装置において、塗布ヘッドの内部のスロットを形成する凹部を有するシムは、その凹部の幅方向両端部が中央部に対して凹となるように窪ませられているので、スロット開口の幅方向両端部から吐出される塗布液の吐出方向を、塗布対象物の塗布有効範囲の内方寄りに向けることができ、塗出液に、この方向への運動量（モーメンタム）を持たせることができる。これにより、スロット開口の幅方向両端部より外側の塗布ヘッドの両端下面部（シムの両端下面部）と塗布対象物の表面との間に作用する毛細管現象により、スロット開口の幅方向両端部から吐出される塗布液が塗布対象物の塗布有効範囲より外側にはみ出そうとする力を打ち消すことができるので、結果として、スロット開口から吐出される塗布液の吐出域を、塗布対象物の塗布有効範囲と精度よく一致させることが可能になり、塗布液が無駄なく塗布されるとともに、塗布有効範囲内において、塗膜の膜厚を均一に保持することができる。
【００１２】
しかも、シムの凹部の幅方向両端部が中央部に対して凹となるように窪ませられた形状を備えたシムは、構造が簡単で、安価に製作することができるので、前記のような効果を奏する液体塗布装置を安価に製作することができ、塗膜や塗布対象物を傷付ける虞もない。
【００１３】
また、請求項２に記載のように請求項１に記載の発明を構成することにより、シムの凹部の幅方向両端部の窪みは、丸みを帯びているようにされる。
これにより、窪みの形状が単純になるので、窪みに連なるスロット開口の幅方向両端部から吐出される塗布液の吐出方向を所望の方向に定めるための、窪みの形状形成が容易になる。
【００１４】
また、請求項３に記載のように請求項１または請求項２に記載の発明を構成することにより、シムの凹部の幅方向両端部の窪みの形状が異なる複数のシムが用意されて、塗布液の種類、塗布条件に応じて、最適のシムに取り替えることができるようにされている。
【００１５】
この結果、塗布液の種類や塗布条件が変化しても、複数のシムの中から最適のシムを選択して使用することにより、スロット開口から吐出される塗布液の塗出域が、常に塗布対象物の塗布有効範囲と精度よく一致するようにすることができ、常に塗布液が無駄なく塗布されて、塗布有効範囲内において、塗膜の膜厚を均一に保持することができる。
【００１６】
さらに、その請求項４に記載された発明は、液注入口から注入された塗布液が滞留する幅方向に延びるリ ーバを有する第１の分割ヘッドと、第２の分割ヘッドと、これら両分割ヘッドの間に挟まれて、これら両分割ヘッドの間に前記リザーバに連通する幅方向に細長いスリット状のスロットを形成する凹部を有するシムとからなる塗布ヘッドを用いて、前記スロットの開口から塗布液を吐出させながら、前記塗布ヘッドを塗布対象物に対して平行に相対移動させて、前記塗布対象物の表面に塗膜を形成するようにしてなる液体塗布方法において、前記シムの凹部の幅方向両端部の窪みの形状が異なる複数のシムを用意しておいて、前記塗布ヘッドが前記塗布対象物に対して塗布液を塗布する時、前記シムを、前記塗布液の種類、塗布条件に応じて、最適のシムに取り替えて、塗布するようにしたことを特徴とする液体塗布方法である。
【００１７】
請求項４に記載された発明は、前記のように構成されているので、次のような効果を奏することができる。
塗布ヘッドを用いる液体塗布方法において、塗布液の種類や塗布条件が変化しても、シムの凹部の幅方向両端部の窪みの形状が異なる複数のシムの中から最適のシムを選択して、塗布ヘッドの内部のスロットを形成するシムをこれと取り替えることにより、スロット開口から吐出される塗布液の塗出域が、常に塗布対象物の塗布有効範囲と精度よく一致するようにすることができ、常に塗布液が無駄なく塗布されて、塗布有効範囲内において、塗膜の膜厚を均一に保持することができる。
【００１８】
しかも、シムの凹部の幅方向両端部の窪みの形状が異なる複数のシムは、構造が簡単で、きわめて安価に製作することができるので、前記のような効果を奏する液体塗布方法を安価に実施することができ、塗膜や塗布対象物を傷付ける虞もない。加えて、この液体塗布方法によれば、従来のシムを有する塗布ヘッドにも、柔軟に対応が可能である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、図１ないし図６に図示される本願の請求項１ないし請求項４に記載された発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態における液体塗布装置の概略斜視図、図２は、同液体塗布装置に使用される塗布ヘッドの分解斜視図、図３は、同塗布ヘッドの組立状態における横断面図、図４は、同塗布ヘッドを用いて塗布された塗膜の幅方向断面を従来の塗布ヘッドを用いて塗布された塗膜の幅方向断面と比較して示す図であって、図４（ａ）は、従来の塗膜の幅方向断面図、図４（ｂ）は、本実施形態における塗膜の幅方向断面図、図５は、図４（ｂ）の部分拡大図、図６は、同塗布ヘッドの内部のスロットを形成するシムを種々取り替えて得られた実験結果を示す図、図７は、同実験結果を塗布対象物およびシムの位置との関係で示した図である。
【００２０】
本実施形態における液体塗布装置は、半導体基板や液晶基板等の塗布対象物の表面に均一な膜厚でレジスト液やクロム塗布液等の液体もしくは液状体（以下、これらを総称して「塗布液」もしくは「液体」という。）を塗布するために使用される。その全体構成は、概略、図１に図示されるように、液体塗布装置１の基台２上の中央部寄りにテーブル３が設置されており、該テーブル３の上面に塗布対象物となる基板４が載置されている。基台２の両側縁には、直角に起立した側壁２ａ 、２ｂ がそれぞれ形成されており、これらの側壁２ａ 、２ｂ の上面にレール５ａ 、５ｂ が敷設されていて、これらのレール５ａ 、５ｂ にガイドされながら、塗布機構部１０が走行して、該塗布機構部１０に昇降自在に備えられている塗布ヘッド２０の下端ノズル部から吐出される塗布液が、塗布機構部１０および塗布ヘッド２０の走行とともに、基板４上に、その塗布始端部から終端部に至るまで満遍なく、一様な膜厚で塗布されるようになっている。
【００２１】
塗布ヘッド２０の下端ノズル部は、基板４の幅（塗布ヘッド２０の走行方向と直交する方向における基板４の長さ）よりわずかに短い長さを有する細長いノズル部からなり、この細長ノズル部から塗布液が一様に吐出される。塗布ヘッド２０の構造については、後で詳細に説明される。
【００２２】
塗布機構部１０は、左右一対の移動台１１ａ 、１１ｂ を備えており、これらの移動台１１ａ 、１１ｂ 間にヘッド保持フレーム１２が昇降自在に渡架されており、このヘッド保持フレーム１２に塗布ヘッド２０が取り付けられている。したがって、塗布ヘッド２０は、ヘッド保持フレーム１２が昇降することにより、該ヘッド保持フレーム１２と一体になって昇降する。ヘッド保持フレーム１２は、移動台１１ａ 、１１ｂ に固設された昇降シリンダ１３ａ 、１３ｂ に連結されていて、これらの昇降シリンダ１３ａ 、１３ｂが昇降することにより昇降する。
【００２３】
移動台１１ａ 、１１ｂ の下部には、リニア駆動部１４ａ 、１４ｂ が取り付けられている（リニア駆動部１４ａ は図示されず）。これらのリニア駆動部１４ａ 、１４ｂ には、可動ケーブル１５を介して電力が供給される。そこで、今、これらのリニア駆動部１４ａ 、１４ｂ に可動ケーブル１５を介して電力が供給されると、詳細には図示されないが、リニア駆動部１４ａ 、１４ｂ に設けられている電磁コイルにより励磁される電磁石と基台２の両側壁２ａ 、２ｂ の上面にレール５ａ 、５ｂ と平行に敷設された永久磁石１６ａ 、１６ｂ との間で吸引、反発作用が生じて、移動台１１ａ 、１１ｂ の推進力が形成され、移動台１１ａ 、１１ｂ は、レール５ａ 、５ｂ にガイドされながら、励磁電流の向きに応じて前後いずれかの方向に走行する。移動台１１ａ 、１１ｂ の下面には、リニアブッシュ１７ａ 、１７ｂ が固着されており、これらのリニアブッシュ１７ａ、１７ｂ がレール５ａ 、５ｂ に嵌合してスライドすることにより、移動台１１ａ 、１１ｂ は、レール５ａ 、５ｂ にガイドされながら走行する。
【００２４】
基台２上のテーブル３より前方（図１において左下方）部分には、塗布ヘッド２０をヘッド保持フレーム１２に取り付けたままの状態で、塗布ヘッド２０の下端ノズル部の清掃や液切り等のメンテナンス作業を行なう際に使用されるセルフクリーニング装置１８が設置されている。
【００２５】
次に、塗布ヘッド２０の構造について詳細に説明する。
塗布ヘッド２０は、図２に図示されるように、２つの分割ヘッド２１、２２とシム２３とからなる。そして、これら２つの分割ヘッド２１、２２の間にシム２３が挟み付けられることにより形成される。２つの分割ヘッド２１、２２は、それぞれ細長い直方体形状の金属（ステンレス）製ブロックからなり、互いに対向する側面寄りの下方部には、鋭角状に突出する歯先部２１ａ 、２２ａ が形成されている。
【００２６】
シム２３は、コの字形状に打ち抜きされた薄板からなり、そのコの字状の凹部２３ａ は、２つの分割ヘッド２１、２２の間にシム２３が挟み付けられたとき、これら２つの分割ヘッド２１、２２の間にスリット状のスロット２７（図３参照）を形成する。シム２３の厚さは、このスロット２７の隙間の大きさを決定する。また、シム２３の凹部２３ａ の開口２３ｂ の幅方向長さは、このスロット２７の先端開口部（スロット開口）の長さを決定し、スロット２７の先端開口部の長さは、基板４上における塗布液の塗布幅を決定する。この塗布液の塗布幅は、基板４の幅方向における塗布長さであって、本明細書においては、これを「吐出域」とも呼んでいる。この塗布液の塗布幅（吐出域）は、スロット２７の先端開口部の長さに等しく設定される塗布有効範囲Ｌ（図４（ｂ）参照）と精密に一致させられる必要がある。
【００２７】
一方の分割ヘッド２１の上部には、その長さ方向（塗布ヘッド２０の幅方向）の中央部に、塗布液を注入するための液注入口２４が形成され、その長さ方向の両端部寄りに、空気抜き口２８がそれぞれ形成されている。また、同じく一方の分割ヘッド２１の中間部には、液注入口２４から注入された液体を滞留させて幅方向に拡散させるためのリザーバ２６が形成されている。このリザーバ２６は、一方の分割ヘッド２１の他方の分割ヘッド２２に対向する側の側面において開口している。そして、これら液注入口２４、空気抜き口２８とリザーバ２６とを連通させるための３個の通孔２５が形成されている。リザーバ２６は、スロット２７に連通しており、リザーバ２６内の液体は、スロット２７により一定の厚みにされて、スロット開口から吐出される。このスロット開口（シム２３の凹部２３ａ の開口２３ｂ ）は、塗布ヘッド２０の下端ノズル部のノズル口を形成する。
【００２８】
ここで、シム２３のコの字状の凹部２３ａ の幅方向両端部は、図２および図４（ｂ）に図示されるように、中央部に対して凹となるように、丸み（曲率Ｒ）を帯びて窪ませられていて、シム２３が２つの分割ヘッド２１、２２の間に挟み付けられたとき、ここに塗布液の溜り部３０が形成されるようになっている。この２つの塗布液の溜り部３０は、リザーバ２６の両端部分に連通している。溜り部３０のこのような形状のために、この溜り部３０からスロット開口（シム２３の凹部２３ａ の開口２３ｂ ）の幅方向両端部を通って基板４の表面に向けて吐出される塗布液の吐出方向は、基板４の塗布有効範囲Ｌの内方寄りに向けられる（図５の矢印Ｂ参照）。この溜り部３０内の塗布液の吐出方向が基板４の塗布有効範囲Ｌの内方寄りに向けられる程度、換言すれば、この溜り部３０内の塗布液の吐出方向とスロット開口に直交する方向とがなす角度をθとすると、このθの大きさは、溜り部３０の窪みの丸みの曲率に応じて決定される。
【００２９】
次に、本実施形態における液体塗布装置１の動作について説明する。
基板４への液体塗布の開始時には、塗布ヘッド２０は、基板４の前端（図１においては左下端）上方の所定高さ位置にセットされている。この状態において、図示されない液体供給源から液体（塗布液）が塗布ヘッド２０に供給されると、この液体は、液注入口２４から通孔２５を通ってリザーバ２６に導かれ、次いで、スロット２７により一定の厚みにされて、スロット２７の下方の先端開口部（スロット開口、すなわち、シム２３の凹部２３ａ の開口２３ｂ ）から吐出される。
【００３０】
同時に、リニア駆動部１４ａ 、１４ｂ が作動して、塗布機構部１０が走行を開始する。これにより、塗布ヘッド２０が、基板４に対して平行に水平方向に移動して、その下方のスロット開口から吐出される塗布液を基板４上に、その塗布始端部から終端部に至るまで、満遍なく塗布しながら、基板４の後端（図１においては右上端）に向かって走行する。
【００３１】
この間、スロット開口の幅方向両端部から吐出される塗布液の吐出方向は、前記のとおり、基板４の塗布有効範囲Ｌの内方寄りに向けられて、塗出液に、この方向への運動量（モーメンタム）が付与されるので、スロット開口の幅方向両端部より外側の塗布ヘッド２０の両端下面部、換言すれば、シム２３の凹部２３ａ の開口２３ｂ に連なる両端下面部２３ｃ 、と基板４の表面との間に作用する毛細管現象により、スロット開口の幅方向両端部から吐出される塗布液が基板４の塗布有効範囲Ｌより外側に広がろうとする（図５の塗膜Ｆの外方はみ出し部分Ｆｃ 参照）力を打ち消すことができ、結果として、スロット開口から吐出される塗布液の吐出域を、基板４の塗布有効範囲Ｌと精度よく一致させることができ、塗布液を無駄なく塗布して、基板４の塗布有効範囲Ｌ内において、一定の膜厚の塗膜Ｆを形成することができる。
【００３２】
図６および図７には、溜り部３０の窪みの丸みの曲率Ｒを種々に代えて、基板４の表面上に形成される塗膜Ｆの厚さの変化を、特に基板４の幅方向端部近傍部分について、調べた実験結果が示されている。測定点は、基板４の幅方向一端から、その近傍を１ｍｍ間隔で採った５０点の各位置とし、曲率Ｒとして、Ｒ＝∞（図４（ａ）に示される従来の通常のシムの場合に相当）、Ｒ＝２０ｍｍ、Ｒ＝５０ｍｍの各場合と、溜り部３０に１／４円弧以下の円弧しか描けないＲ＝Ｒａ（Ｒａ＞５０ｍｍ）の場合とで調べてみた。横軸は測定点の位置座標をｍｍ単位で、縦軸は膜厚をÅ（オングストローム、１００００Å＝１μｍ）単位で示している。
【００３３】
図６および図７より、Ｒ＝５０ｍｍの場合、基板４の塗布有効範囲Ｌの端部において、膜厚が落ち込む領域が狭い範囲に限定されており、この範囲において、膜厚の精度が確保されていることが分かる。Ｒ＝５０ｍｍ以外の場合は、いずれも基板４の塗布有効範囲Ｌの端部において膜厚が大きく落ち込むかあるいは大きく盛り上がる領域が広い範囲に及び、膜厚の精度が確保されていない。特にＲ＝Ｒａの場合には、スロット２７の先端開口部（スロット開口）の幅方向両端部から吐出される塗布液の吐出方向が外方に向かうので、塗布有効範囲Ｌの端部における塗膜が外方に流されてしまい、この端部を挟んだ両側に膜厚の薄い部分が広い範囲にわたって形成されている。
【００３４】
逆に、Ｒ＝２０ｍｍの場合には、スロット２７の先端開口部（スロット開口）の幅方向両端部から吐出される塗布液の吐出方向が、スロット開口に略沿った内向きとなるので、塗布有効範囲Ｌの端部より外側の塗布液が塗布ヘッド２０の両端下面部（シム２３の両端下面部２３ｃ ）の方に吸い上げられる傾向を示し、この端部を挟んだ両側に膜厚の厚い部分が広い範囲にわたって形成されている。
【００３５】
これらの実験結果より、曲率Ｒを適切に選べば、基板４の塗布有効範囲Ｌの端部において膜厚が落ち込む領域を狭い範囲に限定して、この範囲において、均一な膜厚を精度良く確保できることが分かる（図４（ｂ）のＡ部参照）。曲率Ｒの選択は、塗布液の種類、塗布条件（塗布液の粘度、圧力、温度、塗布対象物との間のクリアランス等）に応じて決定されることになる。
【００３６】
以上のようにして、１枚の基板４に対する塗布液の塗布工程が終了すると、塗布ヘッド２０は、セルフクリーニング装置１８上に搬送され、そこにおいて、下端ノズル部の清掃や液切り等のメンテナンス作業が実施される。このようにして、次の基板４に対する塗布液の塗布工程の準備がなされる。
【００３７】
本実施形態における液体塗布装置１は、前記のように構成されているので、次のような効果を奏することができる。
塗布ヘッド２０を備える液体塗布装置１において、塗布ヘッド２０の内部のスロット２７を形成する凹部を有するシム２３は、その凹部２３ａ の幅方向両端部が中央部に対して凹となるように窪ませられているので、スロット開口（シム２３の凹部２３ａ の開口２３ｂ ）の幅方向両端部から吐出される塗布液の吐出方向を、基板４（塗布対象物）の塗布有効範囲Ｌの内方寄りに向けることができ、塗出液に、この方向への運動量（モーメンタム）を持たせることができる。これにより、スロット開口の幅方向両端部より外側の塗布ヘッド２０の両端下面部と基板４の表面との間に作用する毛細管現象により、スロット開口の幅方向両端部から吐出される塗布液が基板４の塗布有効範囲Ｌより外側に広がろうとする力を打ち消すことができるので、結果として、スロット開口から吐出される塗布液の吐出域を、基板４の塗布有効範囲Ｌと精度よく一致させることが可能になり、塗布液を無駄なく塗布して、塗布有効範囲Ｌ内において、塗膜の膜厚を均一に保持することができる。
【００３８】
しかも、シム２３の凹部２３ａ の幅方向両端部が中央部に対して凹となるように窪ませられた形状を備えたシム２３は、構造が簡単で、安価に製作することができるので、前記のような効果を奏する液体塗布装置１を安価に製作することができ、塗膜や塗布対象物を傷付ける虞もない。
【００３９】
また、シム２３の凹部２３ａ の幅方向両端部の窪みは、丸みを帯びているようにされるので、窪みの形状が単純になり、その形状の形成が容易になる。したがって、窪みの形状が異なる複数のシム２３を用意するのが容易であり、用意された複数のシム２３の中から、塗布対象物の種類や塗布条件に応じた最適のシム２３を選択することにより、窪みに連なるスロット開口の幅方向両端部から吐出される塗布液の吐出方向を所望の吐出方向に定めて、スロット開口から吐出される塗布液の塗出域が、常に塗布対象物の塗布有効範囲Ｌと精度よく一致するようにすることができ、常に塗布液を無駄なく塗布して、塗布有効範囲Ｌ内において、塗膜の膜厚を均一に保持することができる。
【００４０】
また、塗布ヘッド２０を用いる液体塗布方法において、塗布液の種類や塗布条件が変化した場合に、複数のシム２３の中から最適のシム２３を選択して、塗布ヘッド２０の内部のスロット２７を形成するシム２３をこれと取り替えることにより、スロット開口から吐出される塗布液の塗出域が、常に塗布対象物の塗布有効範囲Ｌと精度よく一致するようにすることができ、常に塗布液が無駄なく塗布されて、塗布有効範囲Ｌ内において、塗膜の膜厚の均一が保持される液体塗布方法を提供することができる。
【００４１】
しかも、シム２３の凹部２３ａ の幅方向両端部の丸みを帯びた窪みの形状が異なる複数のシム２３は、構造が簡単で、きわめて安価に製作することができるので、前記のような効果を奏する液体塗布方法を安価に実施することができ、塗膜や塗布対象物を傷付ける虞もない。加えて、この液体塗布方法によれば、従来のシムを有する塗布ヘッドにも、柔軟に対応が可能である。
【００４２】
なお、本実施形態において、シム２３の凹部２３ａ の幅方向両端部の窪みの形状は、丸み（曲率Ｒ）を帯びて窪ませられているものとされたが、これに限定されず、図８（ａ）〜（ｄ）に図示されるように、種々の形状に窪ませられているものであってもよい。これらのうち、（ａ）および（ｂ）に図示されるものは、窪みが２つないし３つの直線によって形成されている。また、（ｃ）および（ｄ）に図示されるものは、窪みが１つの曲線と１つの直線とによって形成されている。このように種々の形状に窪ませられたものも、前記した、丸み（曲率Ｒ）を帯びて窪ませられたシム２３と略同様の効果を奏することができ、種々の条件下において、適切に選択されて使用されることが可能である。
【００４３】
本願の発明は、以上の実施形態に限定されずに、本願の発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願の請求項１ないし請求項４に記載された発明の一実施形態における液体塗布装置の概略斜視図である。
【図２】同液体塗布装置に使用される塗布ヘッドの分解斜視図である。
【図３】同塗布ヘッドの組立状態における横断面図である。
【図４】同塗布ヘッドを用いて塗布された塗膜の幅方向断面を従来の塗布ヘッドを用いて塗布された塗膜の幅方向断面と比較して示す図であって、図４（ａ）は、従来の塗膜の幅方向断面図、図４（ｂ）は、本実施形態における幅方向断面図である。
【図５】図４（ｂ）の部分拡大図である。
【図６】同塗布ヘッドの内部のスロットを形成するシムを種々取り替えて得られた実験結果を示す図である。
【図７】同実験結果を塗布対象物およびシムの位置との関係で示した図である。
【図８】シムの各種変形例を示す図である。
【符号の説明】
１…液体塗布装置、２…基台、２ａ 、２ｂ …基台側壁、３…テーブル、４…基板、５ａ 、５ｂ …レール、１０…塗布機構部、１１ａ 、１１ｂ …移動台、１２…ヘッド保持フレーム、１３ａ 、１３ｂ …昇降シリンダ、１４ａ 、１４ｂ …リニア駆動部、１５…可動ケーブル、１６ａ 、１６ｂ …永久磁石、１７ａ 、１７ｂ …リニアブッシュ、１８…セルフクリーニング装置、２０…塗布ヘッド、２１…分割ヘッド、２１ａ …歯先部、２２…分割ヘッド、２２ａ …歯先部、２３…シム、２３ａ …凹部、２３ｂ …開口部、２３ｃ …シム２３の端部下面部（塗布ヘッドの端部下面部）、２４…液注入口、２５…通孔、２６…リザーバ、２７…スロット、２８…空気抜き口、３０…溜り部（窪み）、Ｆ…塗膜、Ｌ…塗布有効範囲
【産業上の利用分野】
本願の発明は、半導体基板や液晶基板等の塗布対象物の表面に塗布液を塗布するためのスロット型の液体塗布装置および液体塗布方法に関し、特に塗布対象物の塗布有効範囲に塗布液の吐出域を精度よく一致させて、塗布液を無駄なく、均一な膜厚で塗布するための液体塗布装置および液体塗布方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体基板や液晶基板等の塗布対象物に塗布されるレジスト液やクロム塗布液等の塗膜の膜厚のバラツキ（塗布ムラ）は、配線幅のバラツキに直接結びつく。従来は、バラツキの少ない均一な膜厚を得るために、スピンコータが使用されていたが、このスピンコータは、多量の塗布液を消費する問題があった。
【０００３】
他方、スロットコータ（カーテンコータ、ダイコータ等のスロット型液体塗布装置）の使用は、少量の塗布液ですみ、低コストであるが、膜厚がばらつく傾向があるとともに、塗布液の吐出口をなすスロット開口の両端部から塗布液がはみ出して、所定幅の均一な膜厚の塗膜が得られず、塗布液がなお無駄として消費される問題が残されている。
【０００４】
このことを図４（ａ）の図に基づいて説明すると、従来のスロットコータにあっては、その内部に、平面視コの字状のシム０２３ を内蔵している。この場合のコの字状は、その中央辺が両端の２辺よりも相当に長い。このシム０２３ のコの字の３辺で囲まれた内部の凹部０２３ａは、シム０２３ がスロットコータを構成する２つの分割ブロック体の対向壁面間に挟み込まれたとき、塗出液の厚みと長さとを決定付けるスロットを形成する。
【０００５】
このシム０２３ の凹部０２３ａの幅方向両端部は、矩形状の平坦な端面によって輪郭付けられており、この平坦な端面は、凹部０２３ａの平坦な底面に対して直交している。塗布対象物０４の塗布有効範囲（塗布対象物０４の表面に形成される塗膜が有効とされる幅範囲）Ｌは、これら凹部０２３ａの幅方向両端部の２つの平坦な端面間の距離として与えられる。塗布液の吐出口をなすスロット開口は、これら凹部０２３ａの幅方向両端部の２つの平坦な端面の各下縁と、シム０２３ を両側から挟み付ける２つの分割ブロック体の対向壁面の各下縁とで囲まれた細長い矩形状の流路出口であり、この流路出口は、凹部０２３ａの幅方向両端部の２つの平坦な端面の各先端の一辺を対向する２辺とする細長い矩形状の図形と丁度重なっている。この図形は、平面視コの字状のシム０２３ が外部に対して口を開けた側に仮想されるシム０２３ の凹部０２３ａの開口０２３ｂを表している。したがって、スロット開口とシム０２３ の凹部０２３ａの開口０２３ｂとは合致している。
【０００６】
そこで、今、スロット開口から塗布液が塗布対象物０４の表面上に吐出されたとすると、スロット開口の幅方向両端部から吐出された塗布液は、スロット開口より外側のシム０２３ の両端下面部０２３ｃと塗布対象物０４の表面との間に作用する毛細管現象により、塗布有効範囲Ｌを越えて外方にはみ出す（図４（ａ）のＡ部参照）。このため、所定幅（塗布有効範囲Ｌ）の均一な膜厚の塗膜が得られず、塗布液がなお無駄として消費されることとなっていたのである。
【０００７】
この問題を解決するために、特開平９−１３１５６０号は、吐出口（スロット開口）からの塗布液の吐出域を、吐出口の両端間にて規定される吐出幅内に制限する、換言すれば、吐出口からの塗布液の吐出域を、塗布対象物の塗布有効範囲Ｌより外にはみ出さないように制限する、ための制限手段を設けることを提案する。そして、この制限手段の例として、吐出口の両端にそれぞれ連なり、かつ、上方に向けて延びる一対の傾斜面をスロットコータの塗布ヘッド（スリットダイ）の下面に形成する手段や、吐出口の両端近傍にそれぞれ位置し、かつ、下方に向けて圧縮空気を噴出する一対のエア噴出口を塗布ヘッドの下面に形成する手段、平面視コの字状のスロット形成用シムの両端を、吐出口と塗布対象物との間のクリアランスの所定割合だけ、吐出口の両端から下方に突出させる手段等を挙示する。
【０００８】
しかしながら、これらの手段のうち、最初の２つの手段にあっては、それらの手段のために特別に、塗布ヘッドの幅を塗布液の吐出口（スロット開口）の幅よりも大きくしなければならず、構造が複雑になることを避けられず、製作コストも嵩むものとなる。また、吐出口からの塗布液の吐出域を、吐出口の両端間にて規定される吐出幅（塗布有効範囲Ｌ）内に制限するとしても、許容範囲εを越えて制限することは困難である。さらに、提案された最後の手段は、シムの突出部分が塗膜や塗布対象物を傷付ける虞を払拭し切れない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本願の発明は、従来の塗布ヘッド（スリットダイ）を備えるタイプの液体塗布装置および液体塗布方法が有する前記のような問題点を解決して、簡単で、安価な手段により、塗膜や塗布対象物を傷付ける虞なく、スロット開口から吐出される塗布液の吐出域を、スロット開口の両端間にて規定される吐出幅（塗布有効範囲Ｌ）と精度良く一致させて、塗布液を無駄なく塗布し、しかも、均一な膜厚で塗布することができる液体塗布装置および液体塗布方法を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段および効果】
本願の発明は、前記のような課題を解決した液体塗布装置および液体塗布方法に係り、その請求項１に記載された発明は、液注入口から注入された塗布液が滞留する幅方向に延びるリザーバを有する第１の分割ヘッドと、第２の分割ヘッドと、これら両分割ヘッドの間に挟まれて、これら両分割ヘッドの間に前記リザーバに連通する幅方向に細長いスリット状のスロットを形成する凹部を有するシムとからなる塗布ヘッドを備え、前記スロットの開口から塗布液を吐出させながら、前記塗布ヘッドを塗布対象物に対して平行に相対移動させて、前記塗布対象物の表面に塗膜を形成するようにしてなる液体塗布装置において、前記シムは、その凹部の幅方向両端部が、中央部に対して凹となるように窪ませられていることを特徴とする液体塗布装置である。
【００１１】
請求項１に記載された発明は、前記のように構成されているので、次のような効果を奏することができる。
塗布ヘッドを備える液体塗布装置において、塗布ヘッドの内部のスロットを形成する凹部を有するシムは、その凹部の幅方向両端部が中央部に対して凹となるように窪ませられているので、スロット開口の幅方向両端部から吐出される塗布液の吐出方向を、塗布対象物の塗布有効範囲の内方寄りに向けることができ、塗出液に、この方向への運動量（モーメンタム）を持たせることができる。これにより、スロット開口の幅方向両端部より外側の塗布ヘッドの両端下面部（シムの両端下面部）と塗布対象物の表面との間に作用する毛細管現象により、スロット開口の幅方向両端部から吐出される塗布液が塗布対象物の塗布有効範囲より外側にはみ出そうとする力を打ち消すことができるので、結果として、スロット開口から吐出される塗布液の吐出域を、塗布対象物の塗布有効範囲と精度よく一致させることが可能になり、塗布液が無駄なく塗布されるとともに、塗布有効範囲内において、塗膜の膜厚を均一に保持することができる。
【００１２】
しかも、シムの凹部の幅方向両端部が中央部に対して凹となるように窪ませられた形状を備えたシムは、構造が簡単で、安価に製作することができるので、前記のような効果を奏する液体塗布装置を安価に製作することができ、塗膜や塗布対象物を傷付ける虞もない。
【００１３】
また、請求項２に記載のように請求項１に記載の発明を構成することにより、シムの凹部の幅方向両端部の窪みは、丸みを帯びているようにされる。
これにより、窪みの形状が単純になるので、窪みに連なるスロット開口の幅方向両端部から吐出される塗布液の吐出方向を所望の方向に定めるための、窪みの形状形成が容易になる。
【００１４】
また、請求項３に記載のように請求項１または請求項２に記載の発明を構成することにより、シムの凹部の幅方向両端部の窪みの形状が異なる複数のシムが用意されて、塗布液の種類、塗布条件に応じて、最適のシムに取り替えることができるようにされている。
【００１５】
この結果、塗布液の種類や塗布条件が変化しても、複数のシムの中から最適のシムを選択して使用することにより、スロット開口から吐出される塗布液の塗出域が、常に塗布対象物の塗布有効範囲と精度よく一致するようにすることができ、常に塗布液が無駄なく塗布されて、塗布有効範囲内において、塗膜の膜厚を均一に保持することができる。
【００１６】
さらに、その請求項４に記載された発明は、液注入口から注入された塗布液が滞留する幅方向に延びるリ ーバを有する第１の分割ヘッドと、第２の分割ヘッドと、これら両分割ヘッドの間に挟まれて、これら両分割ヘッドの間に前記リザーバに連通する幅方向に細長いスリット状のスロットを形成する凹部を有するシムとからなる塗布ヘッドを用いて、前記スロットの開口から塗布液を吐出させながら、前記塗布ヘッドを塗布対象物に対して平行に相対移動させて、前記塗布対象物の表面に塗膜を形成するようにしてなる液体塗布方法において、前記シムの凹部の幅方向両端部の窪みの形状が異なる複数のシムを用意しておいて、前記塗布ヘッドが前記塗布対象物に対して塗布液を塗布する時、前記シムを、前記塗布液の種類、塗布条件に応じて、最適のシムに取り替えて、塗布するようにしたことを特徴とする液体塗布方法である。
【００１７】
請求項４に記載された発明は、前記のように構成されているので、次のような効果を奏することができる。
塗布ヘッドを用いる液体塗布方法において、塗布液の種類や塗布条件が変化しても、シムの凹部の幅方向両端部の窪みの形状が異なる複数のシムの中から最適のシムを選択して、塗布ヘッドの内部のスロットを形成するシムをこれと取り替えることにより、スロット開口から吐出される塗布液の塗出域が、常に塗布対象物の塗布有効範囲と精度よく一致するようにすることができ、常に塗布液が無駄なく塗布されて、塗布有効範囲内において、塗膜の膜厚を均一に保持することができる。
【００１８】
しかも、シムの凹部の幅方向両端部の窪みの形状が異なる複数のシムは、構造が簡単で、きわめて安価に製作することができるので、前記のような効果を奏する液体塗布方法を安価に実施することができ、塗膜や塗布対象物を傷付ける虞もない。加えて、この液体塗布方法によれば、従来のシムを有する塗布ヘッドにも、柔軟に対応が可能である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、図１ないし図６に図示される本願の請求項１ないし請求項４に記載された発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態における液体塗布装置の概略斜視図、図２は、同液体塗布装置に使用される塗布ヘッドの分解斜視図、図３は、同塗布ヘッドの組立状態における横断面図、図４は、同塗布ヘッドを用いて塗布された塗膜の幅方向断面を従来の塗布ヘッドを用いて塗布された塗膜の幅方向断面と比較して示す図であって、図４（ａ）は、従来の塗膜の幅方向断面図、図４（ｂ）は、本実施形態における塗膜の幅方向断面図、図５は、図４（ｂ）の部分拡大図、図６は、同塗布ヘッドの内部のスロットを形成するシムを種々取り替えて得られた実験結果を示す図、図７は、同実験結果を塗布対象物およびシムの位置との関係で示した図である。
【００２０】
本実施形態における液体塗布装置は、半導体基板や液晶基板等の塗布対象物の表面に均一な膜厚でレジスト液やクロム塗布液等の液体もしくは液状体（以下、これらを総称して「塗布液」もしくは「液体」という。）を塗布するために使用される。その全体構成は、概略、図１に図示されるように、液体塗布装置１の基台２上の中央部寄りにテーブル３が設置されており、該テーブル３の上面に塗布対象物となる基板４が載置されている。基台２の両側縁には、直角に起立した側壁２ａ 、２ｂ がそれぞれ形成されており、これらの側壁２ａ 、２ｂ の上面にレール５ａ 、５ｂ が敷設されていて、これらのレール５ａ 、５ｂ にガイドされながら、塗布機構部１０が走行して、該塗布機構部１０に昇降自在に備えられている塗布ヘッド２０の下端ノズル部から吐出される塗布液が、塗布機構部１０および塗布ヘッド２０の走行とともに、基板４上に、その塗布始端部から終端部に至るまで満遍なく、一様な膜厚で塗布されるようになっている。
【００２１】
塗布ヘッド２０の下端ノズル部は、基板４の幅（塗布ヘッド２０の走行方向と直交する方向における基板４の長さ）よりわずかに短い長さを有する細長いノズル部からなり、この細長ノズル部から塗布液が一様に吐出される。塗布ヘッド２０の構造については、後で詳細に説明される。
【００２２】
塗布機構部１０は、左右一対の移動台１１ａ 、１１ｂ を備えており、これらの移動台１１ａ 、１１ｂ 間にヘッド保持フレーム１２が昇降自在に渡架されており、このヘッド保持フレーム１２に塗布ヘッド２０が取り付けられている。したがって、塗布ヘッド２０は、ヘッド保持フレーム１２が昇降することにより、該ヘッド保持フレーム１２と一体になって昇降する。ヘッド保持フレーム１２は、移動台１１ａ 、１１ｂ に固設された昇降シリンダ１３ａ 、１３ｂ に連結されていて、これらの昇降シリンダ１３ａ 、１３ｂが昇降することにより昇降する。
【００２３】
移動台１１ａ 、１１ｂ の下部には、リニア駆動部１４ａ 、１４ｂ が取り付けられている（リニア駆動部１４ａ は図示されず）。これらのリニア駆動部１４ａ 、１４ｂ には、可動ケーブル１５を介して電力が供給される。そこで、今、これらのリニア駆動部１４ａ 、１４ｂ に可動ケーブル１５を介して電力が供給されると、詳細には図示されないが、リニア駆動部１４ａ 、１４ｂ に設けられている電磁コイルにより励磁される電磁石と基台２の両側壁２ａ 、２ｂ の上面にレール５ａ 、５ｂ と平行に敷設された永久磁石１６ａ 、１６ｂ との間で吸引、反発作用が生じて、移動台１１ａ 、１１ｂ の推進力が形成され、移動台１１ａ 、１１ｂ は、レール５ａ 、５ｂ にガイドされながら、励磁電流の向きに応じて前後いずれかの方向に走行する。移動台１１ａ 、１１ｂ の下面には、リニアブッシュ１７ａ 、１７ｂ が固着されており、これらのリニアブッシュ１７ａ、１７ｂ がレール５ａ 、５ｂ に嵌合してスライドすることにより、移動台１１ａ 、１１ｂ は、レール５ａ 、５ｂ にガイドされながら走行する。
【００２４】
基台２上のテーブル３より前方（図１において左下方）部分には、塗布ヘッド２０をヘッド保持フレーム１２に取り付けたままの状態で、塗布ヘッド２０の下端ノズル部の清掃や液切り等のメンテナンス作業を行なう際に使用されるセルフクリーニング装置１８が設置されている。
【００２５】
次に、塗布ヘッド２０の構造について詳細に説明する。
塗布ヘッド２０は、図２に図示されるように、２つの分割ヘッド２１、２２とシム２３とからなる。そして、これら２つの分割ヘッド２１、２２の間にシム２３が挟み付けられることにより形成される。２つの分割ヘッド２１、２２は、それぞれ細長い直方体形状の金属（ステンレス）製ブロックからなり、互いに対向する側面寄りの下方部には、鋭角状に突出する歯先部２１ａ 、２２ａ が形成されている。
【００２６】
シム２３は、コの字形状に打ち抜きされた薄板からなり、そのコの字状の凹部２３ａ は、２つの分割ヘッド２１、２２の間にシム２３が挟み付けられたとき、これら２つの分割ヘッド２１、２２の間にスリット状のスロット２７（図３参照）を形成する。シム２３の厚さは、このスロット２７の隙間の大きさを決定する。また、シム２３の凹部２３ａ の開口２３ｂ の幅方向長さは、このスロット２７の先端開口部（スロット開口）の長さを決定し、スロット２７の先端開口部の長さは、基板４上における塗布液の塗布幅を決定する。この塗布液の塗布幅は、基板４の幅方向における塗布長さであって、本明細書においては、これを「吐出域」とも呼んでいる。この塗布液の塗布幅（吐出域）は、スロット２７の先端開口部の長さに等しく設定される塗布有効範囲Ｌ（図４（ｂ）参照）と精密に一致させられる必要がある。
【００２７】
一方の分割ヘッド２１の上部には、その長さ方向（塗布ヘッド２０の幅方向）の中央部に、塗布液を注入するための液注入口２４が形成され、その長さ方向の両端部寄りに、空気抜き口２８がそれぞれ形成されている。また、同じく一方の分割ヘッド２１の中間部には、液注入口２４から注入された液体を滞留させて幅方向に拡散させるためのリザーバ２６が形成されている。このリザーバ２６は、一方の分割ヘッド２１の他方の分割ヘッド２２に対向する側の側面において開口している。そして、これら液注入口２４、空気抜き口２８とリザーバ２６とを連通させるための３個の通孔２５が形成されている。リザーバ２６は、スロット２７に連通しており、リザーバ２６内の液体は、スロット２７により一定の厚みにされて、スロット開口から吐出される。このスロット開口（シム２３の凹部２３ａ の開口２３ｂ ）は、塗布ヘッド２０の下端ノズル部のノズル口を形成する。
【００２８】
ここで、シム２３のコの字状の凹部２３ａ の幅方向両端部は、図２および図４（ｂ）に図示されるように、中央部に対して凹となるように、丸み（曲率Ｒ）を帯びて窪ませられていて、シム２３が２つの分割ヘッド２１、２２の間に挟み付けられたとき、ここに塗布液の溜り部３０が形成されるようになっている。この２つの塗布液の溜り部３０は、リザーバ２６の両端部分に連通している。溜り部３０のこのような形状のために、この溜り部３０からスロット開口（シム２３の凹部２３ａ の開口２３ｂ ）の幅方向両端部を通って基板４の表面に向けて吐出される塗布液の吐出方向は、基板４の塗布有効範囲Ｌの内方寄りに向けられる（図５の矢印Ｂ参照）。この溜り部３０内の塗布液の吐出方向が基板４の塗布有効範囲Ｌの内方寄りに向けられる程度、換言すれば、この溜り部３０内の塗布液の吐出方向とスロット開口に直交する方向とがなす角度をθとすると、このθの大きさは、溜り部３０の窪みの丸みの曲率に応じて決定される。
【００２９】
次に、本実施形態における液体塗布装置１の動作について説明する。
基板４への液体塗布の開始時には、塗布ヘッド２０は、基板４の前端（図１においては左下端）上方の所定高さ位置にセットされている。この状態において、図示されない液体供給源から液体（塗布液）が塗布ヘッド２０に供給されると、この液体は、液注入口２４から通孔２５を通ってリザーバ２６に導かれ、次いで、スロット２７により一定の厚みにされて、スロット２７の下方の先端開口部（スロット開口、すなわち、シム２３の凹部２３ａ の開口２３ｂ ）から吐出される。
【００３０】
同時に、リニア駆動部１４ａ 、１４ｂ が作動して、塗布機構部１０が走行を開始する。これにより、塗布ヘッド２０が、基板４に対して平行に水平方向に移動して、その下方のスロット開口から吐出される塗布液を基板４上に、その塗布始端部から終端部に至るまで、満遍なく塗布しながら、基板４の後端（図１においては右上端）に向かって走行する。
【００３１】
この間、スロット開口の幅方向両端部から吐出される塗布液の吐出方向は、前記のとおり、基板４の塗布有効範囲Ｌの内方寄りに向けられて、塗出液に、この方向への運動量（モーメンタム）が付与されるので、スロット開口の幅方向両端部より外側の塗布ヘッド２０の両端下面部、換言すれば、シム２３の凹部２３ａ の開口２３ｂ に連なる両端下面部２３ｃ 、と基板４の表面との間に作用する毛細管現象により、スロット開口の幅方向両端部から吐出される塗布液が基板４の塗布有効範囲Ｌより外側に広がろうとする（図５の塗膜Ｆの外方はみ出し部分Ｆｃ 参照）力を打ち消すことができ、結果として、スロット開口から吐出される塗布液の吐出域を、基板４の塗布有効範囲Ｌと精度よく一致させることができ、塗布液を無駄なく塗布して、基板４の塗布有効範囲Ｌ内において、一定の膜厚の塗膜Ｆを形成することができる。
【００３２】
図６および図７には、溜り部３０の窪みの丸みの曲率Ｒを種々に代えて、基板４の表面上に形成される塗膜Ｆの厚さの変化を、特に基板４の幅方向端部近傍部分について、調べた実験結果が示されている。測定点は、基板４の幅方向一端から、その近傍を１ｍｍ間隔で採った５０点の各位置とし、曲率Ｒとして、Ｒ＝∞（図４（ａ）に示される従来の通常のシムの場合に相当）、Ｒ＝２０ｍｍ、Ｒ＝５０ｍｍの各場合と、溜り部３０に１／４円弧以下の円弧しか描けないＲ＝Ｒａ（Ｒａ＞５０ｍｍ）の場合とで調べてみた。横軸は測定点の位置座標をｍｍ単位で、縦軸は膜厚をÅ（オングストローム、１００００Å＝１μｍ）単位で示している。
【００３３】
図６および図７より、Ｒ＝５０ｍｍの場合、基板４の塗布有効範囲Ｌの端部において、膜厚が落ち込む領域が狭い範囲に限定されており、この範囲において、膜厚の精度が確保されていることが分かる。Ｒ＝５０ｍｍ以外の場合は、いずれも基板４の塗布有効範囲Ｌの端部において膜厚が大きく落ち込むかあるいは大きく盛り上がる領域が広い範囲に及び、膜厚の精度が確保されていない。特にＲ＝Ｒａの場合には、スロット２７の先端開口部（スロット開口）の幅方向両端部から吐出される塗布液の吐出方向が外方に向かうので、塗布有効範囲Ｌの端部における塗膜が外方に流されてしまい、この端部を挟んだ両側に膜厚の薄い部分が広い範囲にわたって形成されている。
【００３４】
逆に、Ｒ＝２０ｍｍの場合には、スロット２７の先端開口部（スロット開口）の幅方向両端部から吐出される塗布液の吐出方向が、スロット開口に略沿った内向きとなるので、塗布有効範囲Ｌの端部より外側の塗布液が塗布ヘッド２０の両端下面部（シム２３の両端下面部２３ｃ ）の方に吸い上げられる傾向を示し、この端部を挟んだ両側に膜厚の厚い部分が広い範囲にわたって形成されている。
【００３５】
これらの実験結果より、曲率Ｒを適切に選べば、基板４の塗布有効範囲Ｌの端部において膜厚が落ち込む領域を狭い範囲に限定して、この範囲において、均一な膜厚を精度良く確保できることが分かる（図４（ｂ）のＡ部参照）。曲率Ｒの選択は、塗布液の種類、塗布条件（塗布液の粘度、圧力、温度、塗布対象物との間のクリアランス等）に応じて決定されることになる。
【００３６】
以上のようにして、１枚の基板４に対する塗布液の塗布工程が終了すると、塗布ヘッド２０は、セルフクリーニング装置１８上に搬送され、そこにおいて、下端ノズル部の清掃や液切り等のメンテナンス作業が実施される。このようにして、次の基板４に対する塗布液の塗布工程の準備がなされる。
【００３７】
本実施形態における液体塗布装置１は、前記のように構成されているので、次のような効果を奏することができる。
塗布ヘッド２０を備える液体塗布装置１において、塗布ヘッド２０の内部のスロット２７を形成する凹部を有するシム２３は、その凹部２３ａ の幅方向両端部が中央部に対して凹となるように窪ませられているので、スロット開口（シム２３の凹部２３ａ の開口２３ｂ ）の幅方向両端部から吐出される塗布液の吐出方向を、基板４（塗布対象物）の塗布有効範囲Ｌの内方寄りに向けることができ、塗出液に、この方向への運動量（モーメンタム）を持たせることができる。これにより、スロット開口の幅方向両端部より外側の塗布ヘッド２０の両端下面部と基板４の表面との間に作用する毛細管現象により、スロット開口の幅方向両端部から吐出される塗布液が基板４の塗布有効範囲Ｌより外側に広がろうとする力を打ち消すことができるので、結果として、スロット開口から吐出される塗布液の吐出域を、基板４の塗布有効範囲Ｌと精度よく一致させることが可能になり、塗布液を無駄なく塗布して、塗布有効範囲Ｌ内において、塗膜の膜厚を均一に保持することができる。
【００３８】
しかも、シム２３の凹部２３ａ の幅方向両端部が中央部に対して凹となるように窪ませられた形状を備えたシム２３は、構造が簡単で、安価に製作することができるので、前記のような効果を奏する液体塗布装置１を安価に製作することができ、塗膜や塗布対象物を傷付ける虞もない。
【００３９】
また、シム２３の凹部２３ａ の幅方向両端部の窪みは、丸みを帯びているようにされるので、窪みの形状が単純になり、その形状の形成が容易になる。したがって、窪みの形状が異なる複数のシム２３を用意するのが容易であり、用意された複数のシム２３の中から、塗布対象物の種類や塗布条件に応じた最適のシム２３を選択することにより、窪みに連なるスロット開口の幅方向両端部から吐出される塗布液の吐出方向を所望の吐出方向に定めて、スロット開口から吐出される塗布液の塗出域が、常に塗布対象物の塗布有効範囲Ｌと精度よく一致するようにすることができ、常に塗布液を無駄なく塗布して、塗布有効範囲Ｌ内において、塗膜の膜厚を均一に保持することができる。
【００４０】
また、塗布ヘッド２０を用いる液体塗布方法において、塗布液の種類や塗布条件が変化した場合に、複数のシム２３の中から最適のシム２３を選択して、塗布ヘッド２０の内部のスロット２７を形成するシム２３をこれと取り替えることにより、スロット開口から吐出される塗布液の塗出域が、常に塗布対象物の塗布有効範囲Ｌと精度よく一致するようにすることができ、常に塗布液が無駄なく塗布されて、塗布有効範囲Ｌ内において、塗膜の膜厚の均一が保持される液体塗布方法を提供することができる。
【００４１】
しかも、シム２３の凹部２３ａ の幅方向両端部の丸みを帯びた窪みの形状が異なる複数のシム２３は、構造が簡単で、きわめて安価に製作することができるので、前記のような効果を奏する液体塗布方法を安価に実施することができ、塗膜や塗布対象物を傷付ける虞もない。加えて、この液体塗布方法によれば、従来のシムを有する塗布ヘッドにも、柔軟に対応が可能である。
【００４２】
なお、本実施形態において、シム２３の凹部２３ａ の幅方向両端部の窪みの形状は、丸み（曲率Ｒ）を帯びて窪ませられているものとされたが、これに限定されず、図８（ａ）〜（ｄ）に図示されるように、種々の形状に窪ませられているものであってもよい。これらのうち、（ａ）および（ｂ）に図示されるものは、窪みが２つないし３つの直線によって形成されている。また、（ｃ）および（ｄ）に図示されるものは、窪みが１つの曲線と１つの直線とによって形成されている。このように種々の形状に窪ませられたものも、前記した、丸み（曲率Ｒ）を帯びて窪ませられたシム２３と略同様の効果を奏することができ、種々の条件下において、適切に選択されて使用されることが可能である。
【００４３】
本願の発明は、以上の実施形態に限定されずに、本願の発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願の請求項１ないし請求項４に記載された発明の一実施形態における液体塗布装置の概略斜視図である。
【図２】同液体塗布装置に使用される塗布ヘッドの分解斜視図である。
【図３】同塗布ヘッドの組立状態における横断面図である。
【図４】同塗布ヘッドを用いて塗布された塗膜の幅方向断面を従来の塗布ヘッドを用いて塗布された塗膜の幅方向断面と比較して示す図であって、図４（ａ）は、従来の塗膜の幅方向断面図、図４（ｂ）は、本実施形態における幅方向断面図である。
【図５】図４（ｂ）の部分拡大図である。
【図６】同塗布ヘッドの内部のスロットを形成するシムを種々取り替えて得られた実験結果を示す図である。
【図７】同実験結果を塗布対象物およびシムの位置との関係で示した図である。
【図８】シムの各種変形例を示す図である。
【符号の説明】
１…液体塗布装置、２…基台、２ａ 、２ｂ …基台側壁、３…テーブル、４…基板、５ａ 、５ｂ …レール、１０…塗布機構部、１１ａ 、１１ｂ …移動台、１２…ヘッド保持フレーム、１３ａ 、１３ｂ …昇降シリンダ、１４ａ 、１４ｂ …リニア駆動部、１５…可動ケーブル、１６ａ 、１６ｂ …永久磁石、１７ａ 、１７ｂ …リニアブッシュ、１８…セルフクリーニング装置、２０…塗布ヘッド、２１…分割ヘッド、２１ａ …歯先部、２２…分割ヘッド、２２ａ …歯先部、２３…シム、２３ａ …凹部、２３ｂ …開口部、２３ｃ …シム２３の端部下面部（塗布ヘッドの端部下面部）、２４…液注入口、２５…通孔、２６…リザーバ、２７…スロット、２８…空気抜き口、３０…溜り部（窪み）、Ｆ…塗膜、Ｌ…塗布有効範囲
Claims (4)
- 液注入口から注入された塗布液が滞留する幅方向に延びるリザーバを有する第１の分割ヘッドと、第２の分割ヘッドと、これら両分割ヘッドの間に挟まれて、これら両分割ヘッドの間に前記リザーバに連通する幅方向に細長いスリット状のスロットを形成する凹部を有するシムとからなる塗布ヘッドを備え、
前記スロットの開口から塗布液を吐出させながら、前記塗布ヘッドを塗布対象物に対して平行に相対移動させて、前記塗布対象物の表面に塗膜を形成するようにしてなる液体塗布装置において、
前記シムは、その凹部の幅方向両端部が、中央部に対して凹となるように窪ませられていることを特徴とする液体塗布装置。 - 前記シムの凹部の幅方向両端部の窪みは、丸みを帯びていることを特徴とする請求項１に記載の液体塗布装置。
- 前記シムの凹部の幅方向両端部の窪みの形状が異なる複数のシムが用意されて、前記塗布液の種類、塗布条件に応じて、最適のシムに取り替えることができるようにされていることを特徴とする請求項２に記載の液体塗布装置。
- 液注入口から注入された塗布液が滞留する幅方向に延びるリーバを有する第１の分割ヘッドと、第２の分割ヘッドと、これら両分割ヘッドの間に挟まれて、これら両分割ヘッドの間に前記リザーバに連通する幅方向に細長いスリット状のスロットを形成する凹部を有するシムとからなる塗布ヘッドを用いて、
前記スロットの開口から塗布液を吐出させながら、前記塗布ヘッドを塗布対象物に対して平行に相対移動させて、前記塗布対象物の表面に塗膜を形成するようにしてなる液体塗布方法において、
前記シムの凹部の幅方向両端部の窪みの形状が異なる複数のシムを用意しておいて、前記塗布ヘッドが前記塗布対象物に対して塗布液を塗布する時、前記シムを、前記塗布液の種類、塗布条件に応じて、最適のシムに取り替えて、塗布するようにしたことを特徴とする液体塗布方法。
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