JP2005052717A - 塗布液供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプ供給口から塗布ヘッドをつなぐ配管ライン上に検出計を設置することなく、塗布工程中の塗布状態の監視を行う塗布液供給装置を提供する。
【解決手段】スリット状開口部を備えた塗布ヘッドを用いて、スリット状開口部から一定量の所定塗布液を吐出しつつ、塗布ヘッド側もしくは基板側を一定速度で相対移動することで、基板上に均一な塗膜を形成するスリットコート式塗布装置に用いる塗布液供給装置であって、ポンプが作動油圧式のダイヤフラムポンプであることを特徴とし、ダイヤフラムポンプのダイヤフラムを駆動させる作動流体側の圧力を監視する圧力センサを有し、圧力センサで検出した塗布中の圧力値と、制御部が予め記憶した所望の塗布中の圧力値とを比較演算して、塗布液供給装置の塗布状態を判断する制御手段を具備した塗布液供給装置を提供する。
【選択図】 図１

Description

基板上にレジスト液などの各種薬液を塗布液として塗布する装置として、スリット状開口部を備えた塗布ヘッドを用いて、スリット状開口部から一定の所定塗布液を吐出しつつ、塗布ヘッド側もしくは基板側を一定速度で相対移動することで均一な薄膜を形成するスリットコート式塗布装置に用いる塗布液供給装置に関する。

スリットコート式塗布装置において塗布ヘッド側に塗布液を供給する手段として、加圧送方式もしくは各種ポンプ方式が知られており、ポンプ方式の中ではダイヤフラムポンプ、チューブフラムポンプ等が知られている。

ダイヤフラムポンプはピストンポンプやプランジャポンプの問題点となるピストンのしゅう動面からの発塵を防ぐために、ポンプ内部をダイヤフラム膜で作動流体側と塗布液側に分室してあり、ピストンの往復動を作動流体を介してダイヤフラム膜を変形させて塗布液を押し出すポンプである。

塗布工程にて基板上に均一な薄膜を形成しているかを判断するためには、塗布工程とは別に後工程にて、塗布液が乾燥した状態で基板上の薄膜の膜厚を測定して塗布状態を判断している。

塗布工程直後に塗布異常を判断するためには、スリットコート式塗布装置では塗布液供給手段によって供給する塗布液を一定量で供給されていることを検出することが必要となる。塗布液の供給量に変動があると基板上の膜厚が不均一になり塗布異常となる。そのため、供給量を検出するために配管上に流量計や圧力計といった検出手段を設置することで、塗布液供給装置の塗布液供給状態を判断している。

特開平１１−４７７２８号

しかし、膜厚の確認を行う際は、膜厚計による膜厚測定であっても、目視による確認であっても、塗布中に塗布異常を判定することはできないため、別工程となってしまう。不良品の発生が発覚した時、塗布工程から検査工程中の製品が全部不良品になってしまう。全数検査をしなくても抜取り検査にて行う場合にはさらに多くの不良品が発生することも考えられる。

透明液体を塗布する場合においては、目視確認や非接触式膜厚計で塗布均一性を判断することは実際行われておらず、接触式膜厚計を通常使用している。接触式膜厚計を使用すると塗布膜の一部を剥がして膜厚を測定するために、良品であっても製品にならないし、インラインで行うことは難しい。

また、塗布工程中に塗布異常を検知するために、ポンプ供給口から塗布ヘッドをつなぐ配管途中に検出計を設置して、直接、塗布液供給量を測定すると、検出計の内部からのパーティクルが塗布液中に混入したり、配管内の検出計の設置個所に液だまりが生じたりして塗布液中にパーティクルが混入して、塗布膜に異物を混入させる原因となる恐れがある
。

本発明は、ポンプ供給口から塗布ヘッドをつなぐ配管ライン上に検出計を設置することなく、塗布工程中の塗布状態の監視を行うことを課題とする。

本発明はかかる課題を解決するものであり、スリット状開口部から一定量の塗布液を吐出しつつ塗布ヘッドが基板と相対移動するスリットコート式塗布装置に用いる塗布液供給装置であって、ポンプが作動油圧式のダイヤフラムポンプであり、ダイヤフラムポンプのダイヤフラムを駆動させる作動流体内の圧力圧力センサで検出した圧力値と、予め記憶した所望の圧力値とを比較して、塗布液供給装置の塗布状態を判断する制御手段を具備した塗布液供給装置を提供するものである。

本発明では、スリットコート式塗布装置に用いる塗布液供給装置としてダイヤフラムポンプを用いた場合に、ダイヤフラム膜を駆動させる作動流体側の圧力値を検出する圧力センサを設置することによって、ポンプ供給口から塗布ヘッドをつなぐ配管途中に検出計を設置することなく塗布状態を監視することが出来る。さらに、作動油圧と膜厚変動の相関関係から塗布膜厚を測定しなくても定常塗布部が正常か異常かの塗布状態を判断できるので、不良品の発生数を削減することが可能になる。

以下に、本発明の一実施形態を、図を参照しながら説明する。

図１に本実施形態の塗布液供給装置の一例を備えたスリットコート式塗布装置を簡略に説明する図を示す。

本実施形態の塗布液供給装置は、塗布液供給手段としてダイヤフラムポンプ３を用いることを特徴としており、図１に示すように、ダイヤフラムポンプ３とダイヤフラムポンプ３から塗布ヘッド４に至る配管を備える。スリットコート式塗布装置で塗布を行うとき、ダイヤフラムポンプ３は薬液吸入ラインからレジスト液などを各種薬液を塗布液として吸入し、配管を経由して、塗布ヘッド４に塗布液を供給する。それぞれ配管ライン上には開閉バルブを有しており、塗布液の吸入と供給に応じて各種開閉バルブが開放され塗布液を供給している。ダイヤフラムポンプ３から供給された塗布液は、フィルタ５を通過して濾過された後に塗布ヘッド４から基板に塗布する。

また、本実施形態のダイヤフラムポンプ３による塗布液供給装置には、ダイヤフラムポンプ３の作動油側に圧力センサ１を備えてあり、作動油が内封されている空間の圧力状態を検出するものである。

また、本実施形態のダイヤフラムポンプ３による塗布液供給装置には、ダイヤフラムポンプ３の作動流体である作動油側の圧力を圧力センサ１で検出した値をデータ収集するデータ計測部と、計測部にて計測した圧力値と所望の圧力値を比較する制御部を具備する制御手段を有する。

この比較方法は、所望の圧力値として上限値と下限値を予め設定しておき、圧力値が上限値を超えたり、下限値を下回ったりしたか否かを判定し、上限値と下限値の間から外れた場合には以上と判定する方法をとっている。

制御手段は塗布液供給装置全体を制御すると共に、上述した作動油側の圧力状態の比較
により塗布状態の良否を判断して、表示部や警報機を制御する。

スリットコート式塗布装置は塗布液供給装置から供給される塗布液が配管を介して塗布ヘッド４に通液され、塗布ヘッド４のスリット状開口部から一定量の塗布液が吐出しつつ、基板と塗布ヘッド４が相対移動することで塗布される。基板上に塗布液を均一に塗布するためには、塗布液供給装置から供給される塗布液の流量が一定であることを検出することが必要である。

本発明に用いるダイヤフラムポンプ３は内部を往復どうするピストンがある作動油側と供給口を備えた塗布液側にダイヤフラム膜２で分室しており、ピストンが一定速度で移動すると、作動油側が容積変化するため内圧が上がり、その圧力によりダイヤフラム膜２を変形させる。ダイヤフラム膜２が変形すると塗布液側の容積が変化するだけの圧力が加わり、充填された塗布液をポンプ供給口から押し出していく。供給バルブ６が開くと、ダイヤフラムポンプ３から塗布ヘッド４までが開放系になり、所定の吐出圧を保ちながら、ピストン移動速度によって決定される供給量で塗布液供給装置から塗布ヘッド４に塗布液が供給され基板に塗布する。この時、ピストンが一定速度で移動しているのであれば、塗布液を押し出す圧力値は一定となるので、ポンプの供給流量が一定となる。

以上により、スリットコート式装置において、塗布液供給装置としてダイヤフラムポンプ３を用いた場合に、基板上に塗布液を均一に塗布するにはダイヤフラムポンプ３の供給量を一定にすることが必要であり、ピストン移動により塗布液を押し出す圧力が変動しなければ、塗布液が一定量で供給される。

塗布液の圧力値が一定であることを圧力センサにて塗布状態を監視することも可能であるが、異物の混入を防ぐために圧力センサを塗布液配管上には設置することは避けるべきである。

以下、ピストン移動による体積変化をダイヤフラム膜に伝達する作動油側に圧力センサを設置して圧力状態を監視する方法を用いた本願発明の１実施例を説明する。

図１の本実施形態のダイヤフラムポンプ３による塗布液供給装置に、ダイヤフラムポンプ３から塗布ヘッド４までの間に圧力センサ１を設置して、塗布液供給時の作動流体である油圧側の圧力値と塗布液供給側の圧力値をモニタリングすると、図３のように圧力変動の傾向が一致する。微量に生じる圧力差はセンサを設置した高さ位置の違いによるものだけである。塗布液供給中の圧力差は一定であることを図４に示している。塗布中の作動油圧と塗布液供給圧の圧力挙動は同じ傾向を示す。よって、ダイヤフラム膜２で隔たれているものの、作動油圧の圧力状態の監視で塗布状態を監視が可能である
次に正常塗布と塗布異常時の作動油圧について図２のフローチャートを用いて説明する。

図１の本実施形態のダイヤフラムポンプ３による塗布液供給装置を用いて、塗布中の作動油側の圧力値を制御手段内に取り込み、その塗布中の圧力データと所望の圧力データを比較させる。この時の比較対象は、図５、図６、図７に示すように、定常塗布部を計測対象とする。

具体的には、運転開始後は、取り込んだ圧力値が上限値以下か、および下限値以上かを順次判定し、何れかが違えば異常として判定し、この計測対象内の圧力値で塗布状態の良否を判断させる。圧力変動が許容範囲内に収まった時は運転続行を表示させ、圧力変動が許容範囲を越えた場合には制御部から異常信号を表示させる。

（Ａ）塗布正常時
図１の本実施形態のダイヤフラムポンプ３による塗布液供給装置において、供給バルブ６が開放され吐出を開始すると所望の塗布膜厚に応じた液供給量で塗布ヘッド４に供給される。スリットコート中は塗布液が一定量で吐出されるために作動油側の圧力値も一定になる。定常塗布中は圧力変動が許容範囲内に収まる。この時の基板上に形成された膜厚は均一である（図５）。この場合は、制御部にて塗布正常と判断され塗布工程は終了し次の運転を続行する。

（Ｂ）塗布液供給開始時の加圧力不足による塗布異常
定常吐出ポンプの塗布液供給開始時に、作動油圧の加圧力が不足していると、塗布開始時の塗布液供給量が不足するため、先頭部が均一な膜厚を形成することが出来ない。この現象が生じた時に計測した作動油側の圧力値は、塗布液を塗布ヘッド４に供給するために供給バルブ６を開いた後の立ち上がりが鈍く定常圧になるまで時間がかかる。この時、制御部で比較演算する所望の圧力値と異なる結果であるため、制御部にて塗布異常と判断され異常信号を表示する。そして運転を停止させる（図６）。

（Ｃ）圧力リークによる塗布異常
ダイヤフラムポンプ３による塗布液供給装置において、連続運転を行っていると、消耗品であるダイヤフラムポンプ３内に使用するシール材の取付け不良や、バルブを接続する配管継手や配管が破損することによって圧力のリークが発生する場合がある。配管内の圧力がリークしている状態で塗布すると、供給バルブ６が開放されて液供給を開始すると、圧力のリークにより定常塗布中に圧力変動が大きくなることがある。作動油側の圧力センサから取り込まれる圧力値も許容範囲外の圧力変動を生じるため、制御部にて塗布異常と判断され異常信号を表示する。そして運転を停止させる（図７）。

作動油の圧縮や、ダイヤフラム膜特有の脈動、またはキャビテーションによる気泡の発生により多少の圧力変動は生じているが、変動幅が小さいため通常は検出されないし、塗布膜厚の変動も許容範囲内に収まる。しかし、症状が悪化したときには塗布異常を検出する。その他、塗布液中の異物の凝集・ゲル化による配管の詰まりなどによっても圧力変動が見られ、この際にも塗布異常を検出できる。

以上のように、本発明の実施形態では、塗布液供給量を間接的に測定しているため、塗布液配管ライン上には流量計や圧力計の供給量検出手段を設置する必要が無いので異物を混入させる要因の一つを取り除ける。そのため、フィルタ５を通過する塗布液が清浄な状態で塗布することができる。

また、本実施例ではダイヤフラムポンプ３内の作動油側に圧力センサを設置して塗布工程中の圧力状態を監視することによって、塗布状態の監視を行う。よって、膜厚測定を行わなくても、塗布工程中に塗布異常を直ちに検出することが可能になる。

図８に示す一例では、従来技術では、塗布工程以後に膜厚測定による検査工程があるため、塗布工程以後から検査工程までの間の製品が不良品となる可能性がある。しかし、本実施例では塗布工程中に塗布異常を検知することが可能になるため、塗布工程中の製品のみが不良品となり、不良品の削減が可能である。

以上の実施例以外で、塗布液供給装置が圧力値を比較演算する制御手段を持たなくても、請求項１に記載通り、塗布液供給装置に設置してある圧力センサで検出する圧力値の信号を他の機械装置の制御手段に送信することで実施できる。例えば、生産ライン全体を管理する生産管理システム等に信号を送信することでも、本発明の塗布状態監視方法を実施
することも可能である。

基板上にレジスト液などの各種薬液を塗布液として塗布する装置などとして利用できる。

本実施形態の塗布液供給装置の構成を備えたスリットコート式塗布装置を説明する図 本実施例の制御部のフローチャート 塗布中の作動油圧と塗布液供給圧の圧力挙動が相関していることを説明するグラフ 塗布中の作動油圧と塗布液供給圧の圧力差が常に一定であることを説明するグラフ （Ａ）塗布正常時の作動油圧（上図）と塗布膜厚（下図）の挙動の一例を示すグラフ （Ｂ）先頭部の加圧力不足により発生した塗布異常時の作動油圧（上図）と塗布膜厚（下図）の挙動の一例を示すグラフ （Ｃ）定常塗布中に圧力リークが発生しているために塗布異常と判断された時の作動油圧（上図）と塗布膜厚（下図）の挙動の一例を示すグラフ 従来の製造工程の一例と本発明実施例による製造工程の一例による不良品数の削減を表す図。

符号の説明

１ 圧力センサ
２ ダイヤフラム膜
３ ダイヤフラムポンプ
４ 塗布ヘッド
５ フィルタ
６ 供給バルブ
７ 吸入バルブ

Claims (1)

1. スリット状開口部から一定量の塗布液を吐出しつつ塗布ヘッドが基板と相対移動するスリットコート式塗布装置に用いる塗布液供給装置であって、ポンプが作動油圧式のダイヤフラムポンプであり、ダイヤフラムポンプのダイヤフラムを駆動させる作動流体内の圧力圧力センサで検出した圧力値と、予め記憶した所望の圧力値とを比較して、塗布液供給装置の塗布状態を判断する制御手段を具備した塗布液供給装置。