JP2005238188A - 塗布装置、電気光学装置の製造装置および電気光学装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 いわゆるスピンレスコータ型の塗布装置によって塗布された塗布膜の膜厚ムラを検出する。
【解決手段】 ｙ方向に延在する吐出口１０４ａから塗布液１０６を吐出しながら、ｘ方向に移動する吐出ヘッド１０４と、基板１０２の対向面に形成された塗布膜１０８の厚さを、ｙ方向に沿って測定する膜厚測定器１０９と、ｙ方向に対する塗布膜の厚さ特性が厚さ平均値に対してすべて所定範囲内に収まっているか否かを判別する判別器１１０と、収まっていない部分があると判別されたときに、警報を発する警報器１１１とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば液晶装置においてカラーフィルタを形成する際にフォトレジストの塗布工程で生じるムラを早期に検出する技術に関する。

電気光学装置、例えば、電気光学物質として液晶を用いてカラー表示を行う液晶装置の製造工程には、フォトリソグラフィ技術を用いて、ガラス等の基板上にカラーフィルタを形成する工程がある。詳細には、この工程は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のいずれかに着色済みのフォトレジストを基板に塗布した後、露光し、現像することによって、画素となるべき位置に対応してカラーフィルタを形成する、というものである。
ここで、基板上にレジストのような塗布液を塗布する塗布装置としては、従来では、スピンコータが主流であった。このスピンコータは、基板中央に適量の塗布液を滴下した後、基板を回転させたときの遠心力によって基板全面に塗布液を塗り広げるものであり、塗布膜の均一性に優れているとされる。ただし、スピンコータでは、基板外に飛び散って無駄になる塗布液の量が多いため、コスト高のみならず、飛び散った塗布液の処理に伴って環境負荷が大きくなる、という問題があった。また、対角寸法が１メートル近いものを安定的に回転させることが困難である、という問題もあった。

そこで近年では、この種の問題を解消する塗布装置として、スピンレスコータが脚光を浴びつつある。このスピンレスコータは、スリット状の吐出口から塗布液を吐出しながら、吐出ヘッドを基板に対して、スリットの延在方向と交差する方向に相対移動させる、というものである（特許文献１参照）。
スピンレスコータでは、吐出口から吐出された塗布液によって塗布膜が形成されるので、スピンコータと比較して、無駄になる塗布液の割合が少ないだけでなく、環境負荷も小さく、さらには、大型基板に対しても塗布膜を形成することができる、といった利点がある。
特開平１１−１６５１０９号公報

しかしながら、スピンレスコータでは、パーティクル等の異物が吐出口に付着したり、詰まったりしたときに、そのような部分において膜厚異常が発生するだけでなく、その膜厚異常の原因が取り除かれるまで、膜厚異常が複数枚の基板にわたって発生してしまう、という問題が指摘された。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、膜厚異常を検出したときに、速やかに対処することが可能な塗布装置、電気光学装置の製造装置および電気光学装置の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る塗布装置は、一方向に延在する吐出口から塗布液を、前記吐出口と対向する基板の対向面に吐出しながら、前記対向面に対し前記一方向と交差する方向に相対移動する吐出ヘッドと、前記対向面に形成された塗布膜において前記一方向に対する厚さムラが、予め定められた条件を満たすか否かを判別する判別手段と、前記判別手段によって前記条件を満たさないと判別された場合に、所定の処理を実行する処理手段とを具備することを特徴とする。この塗布装置によれば、一方向に対する塗布膜の厚さムラが予め定められた条件を満たさないと判別された場合に、所定の処理が実行されるので、膜厚異常に対して直ちに対処することが可能となる。ここで、所定の処理としては、例えば、警報を発したり、塗布作業の中断したりするなどが挙げられる。
ここで、本発明に係る塗布装置において、前記対向面に形成された塗布膜の厚さを、前記一方向に沿って測定する膜厚測定手段を備える場合、前記判別手段は、前記一方向に対する塗布膜の厚さ特性が予め定められた範囲内に収まっていることを前記条件として判別しても良いし、前記一方向に対する塗布膜の厚さ特性の傾きが予め定められた閾値以下であることを前記条件として判別しても良い。
また、上記構成において、膜厚測定手段は、膜厚測定点が前記吐出口近傍となるように設けられる構成としても良い。この構成によれば、塗布膜形成直後の膜厚が測定されるので、膜厚異常を迅速に対処することができる。
また、上記構成において、膜厚測定手段は、１枚の基板に対する塗布完了後に、当該基板の塗布膜の厚さを測定する構成としても良い。この構成によれば、塗布膜形成の膜厚が測定される。

また、上記目的を達成するために、本発明に係る電気光学装置の製造装置にあっては、電気光学装置の製造に用いる塗布液を、一方向に延在する吐出口から前記吐出口と対向する基板の対向面に吐出しながら、前記対向面に対し前記一方向と交差する方向に相対移動する吐出ヘッドと、前記対向面に形成された塗布膜において前記一方向に対する厚さムラが、予め定められた条件を満たすか否かを判別する判別手段と、前記判別手段によって前記条件を満たさないと判別された場合に、所定の処理を実行する処理手段とを具備することを特徴とする。この製造装置によれば、一方向に対する塗布膜の厚さムラが予め定められた条件を満たさないと判別された場合に、所定の処理が実行されるので、膜厚異常に対して直ちに対処することが可能となる。
なお、本発明については、電気光学装置の製造装置のみならず、電気光学装置の製造方法としても概念することが可能である。すなわち、本発明に係る電気光学装置の製造方法にあっては、電気光学装置の製造に用いる塗布液を一方向に延在する吐出口から前記吐出口と対向する基板の対向面に吐出する吐出ヘッドを、前記対向面に対し前記一方向と交差する方向に相対移動させ、前記対向面に形成された塗布膜において前記一方向に対する厚さムラが、予め定められた条件を満たすか否かを判別し、前記条件を満たさないと判別した場合に、所定の処理を実行することを特徴とする。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る塗布装置の構成を示す概略端面図であり、図２は、当該塗布装置の上面図である。
図において、ステージ１０１は、その載置面１０１ａに多数の開孔部１０１ｂを有する。これらの開孔部１０１ｂは、接続部１０１ｃに共通配管されて、図示しない真空ポンプによって負圧となっている。このため、載置面１０１ａに、塗布膜の形成対象となる基板１０２が載置されると、当該基板１０２は、載置面１０１ａに吸着固定される。

タンク１０５は、塗布液１０６を貯蔵する。本実施形態では、塗布液１０６として、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のいずれかに着色されたフォトレジストを用いるが、これに限定されない。圧送ポンプ１０７は、タンク１０５に貯蔵された塗布液１０６を、単位時間当たりの供給量を一定に保って吐出ヘッド１０４に供給する。
吐出ヘッド１０４は、吐出口１０４ａを有する。この吐出口１０４ａの断面はスリット状であり、その長手（延在）方向はｙ方向に一致する。吐出ヘッド１０４は、吐出口１０４ａから塗布液１０６を吐出しながら、図示せぬアクチェータによってｘ方向に移動して、ステージ１０１上に吸着固定された基板１０２の対向面に塗布膜１０８を形成するものである。なお、吐出ヘッド１０４は、ｙ方向に沿って連続して配列する複数のノズルを吐出口１０４ａとして有する構成としても良い。

吐出ヘッド１０４において、移動方向と反対側には、膜厚測定器１０９が取り付けられている。この膜厚測定器１０９は、例えばレザー光線Ｂを、基板１０２の対向面に対して鉛直方向から照射する一方、塗布膜１０８の上面１０８ａでの反射光と塗布膜１０８の下面（基板１０２の対向面）１０８ｂでの反射光との位相差から、塗布膜１０８の膜厚を求めるものである。ここで、膜厚測定器１０９では、図１において、計測点を紙面手前側から紙面奥側に向かって移動させる。このため、膜厚測定器１０９は、計測点のｙ座標と、その計測点における塗布膜１０８の厚さとのそれぞれを示す情報を判別器１１０に供給する。また、膜厚測定器１０９は、計測点を紙面手前側から紙面奥側に向かって移動させるスキャン動作を、吐出ヘッド１０４が移動する期間において数回繰り返す。

判別器１１０は、膜厚測定器１０９によってスキャン動作が実行される毎に、塗布膜１０８の厚さ平均値を求めるとともに、各計測点での膜厚が当該平均値に対して例えば±１０％以内に、すべて収まっているか否かを判別して、収まっていない部分があれば、膜厚異常が発生したと判別して、その旨を示す信号を、警報器１１１に供給する。
警報器１１１は、判別器１１０によって、各計測点での膜厚が膜厚平均値に対して±１０％の範囲に収まっていないものがあると判別された場合だけ、赤灯や警告音などの警報を発して作業員に告知するものである。

この塗布装置において、基板１０２の対向面に塗布膜１０８が正常に形成されている場合、ｙ方向に対する塗布膜１０８の厚さ特性は、図３（ａ）に示されるように、比較的起伏がなく、平坦なはずである。
一方、例えば吐出口１０４ａにパーティクル等の異物が付着したり、詰まったりしたとき、付着部分が吐出ヘッド１０４の移動方向に引き摺られるので、膜厚異常が、例えば図４において符号３０１で示されるように糸引き状に発生する。したがって、ひとたび膜厚異常が発生すれば、吐出ヘッド１０４の移動方向と交差するｙ方向の厚さ特性は、ｘ座標とはほぼ関係なく、図３（ｂ）に示されるように、異物付着部分のｙ座標近傍で大きく乱れるはずである。
本実施形態では、判別器１１０によって、各計測点での膜厚が当該平均値に対して例えば±１０％以内に収まっていないと判別された場合、警報器１１１によって警報が発せられるので、膜厚異常に迅速に対処することができる。このため、本実施形態では、膜厚異常が複数枚の基板にわたって連続して発生してしまうことを未然に防止できる。
さらに、本実施形態では、吐出ヘッド１０４において移動方向とは反対側に膜厚測定器１０９が設けられるので、塗布液の吐出により塗布膜１０８が形成された直後に、膜厚異常を検出することができる。

なお、本実施形態では、各計測点での膜厚が膜厚平均値に対して±１０％の範囲に収まっていないものがあれば、膜厚異常であると判別したが、この±１０％という数字は単なる例示に過ぎない。また、膜厚平均値ではなく、目標値に対して一定範囲に収まっているか否かを判別するようにしても良い。さらに、膜厚特性が平坦でない状態が本件において望ましくない状態であるのだから、当該膜厚特性の傾き（の絶対値）が閾値以上となったときに、膜厚異常であると判別しても良い。
本実施形態では、膜厚測定器１０９によるスキャン動作によってｙ方向の膜厚特性を求めたが、異なるｙ座標の計測点の各々についてそれぞれ膜厚測定器１０９を設けても良い。
くわえて、本実施形態では、膜厚異常が発生したと判別された場合、警報器１１１によって警報を発するとしたが、吐出ヘッド１０４による塗布の形成を中断させて、基板１０２の連続処理をストップさせるようにしても良い。

本実施形態では、膜厚測定器１０９を、レザー光線Ｂを照射したときの反射光の位相差から、塗布膜１０８の膜厚を求める構成としたが、本発明は、これに限られない。例えば、塗布膜１０８の上面１０８ａに針を接触させるとともに、ｙ方向に移動させたときの変位量を検出することによって塗布膜１０８の厚さ、および、その特性を求めても良い。また、塗布膜１０８で反射した光強度を、ｙ方向に延在するセンサで検出することによって、塗布膜１０８の厚さ、および、その特性を求めても良い。さらには、ステージ１０１をアクリルなどの透過性を有する素材から形成して、塗布膜１０８を透過した光強度を、ｙ方向に延在するセンサで検出することによって、塗布膜１０８の厚さ、および、その特性を求めても良い。
また、本実施形態では、吐出ヘッド１０４をｘ軸方向に移動させて塗布を行う構成としたが、逆に、吐出ヘッド１０４を固定して、ステージ１０１を図１でいえば左側（ｘ方向の負側）に移動させる構成をとしても良い。

＜第２実施形態＞
第１実施形態では、吐出ヘッド１０４において移動方向とは反対側に膜厚測定器１０９を設けて、塗布しながら、その膜厚を測定する構成としたが、この第２実施形態では、塗布完了後に測定する構成としたものである。

図５は、本発明の第２実施形態に係る塗布装置の構成を示す概略端面図である。
この図に示される塗布装置が、第１実施形態と相違する点は、吐出ヘッド１０４には膜厚測定器１０９が設けられていない代わりに、撮像カメラ５０１および画像処理回路５０２を有する点にある。他については、第１実施形態と同様であるので、その説明を省略し、以下については、この相違点を中心に説明する。
この第２実施形態では、吐出ヘッド１０４が、基板１０２の終端（図５では右端）まで移動して、塗布膜１０８の形成が完了すると、圧送ポンプ１０７による塗布液１０６の供給が停止するとともに、吐出ヘッド１０４が、図に示されるような待避位置に移動する。そして、撮像カメラ５０１は、塗布面全域を撮像する。

この塗布装置において、基板１０２の対向面に塗布膜１０８が正常に形成されている場合、塗布面の反射光強度は、どの部分においても均一となるはずである。したがって、画像処理回路５０２が、撮像カメラ５０１による撮像画面を処理して、塗布面に相当する画素の強度平均値を求めるとともに、塗布面に相当する画素のすべてが強度平均値に対して一定の範囲に収まっているならば、膜厚異常なしと判別する一方、一定範囲に収まっていなければ、膜厚異常ありと判別する。
特に本件の塗布装置では、膜厚異常がｘ方向に糸引き状に発生するので、すべての画素ではなく、塗布面の画像のうち、あるｘ座標が同値である画素だけに着目し、そのｙ方向の強度特性について第１実施形態の厚さ特性と同様に判定しても良いし、また、塗布面の画像のうち、対角線上の画素の強度特性について第１実施形態の厚さ特性と同様に判定しても良い。
このように第２実施形態では、第１実施形態と同様に、膜厚異常を迅速に検出して、膜厚異常が複数枚の基板にわたって連続して発生してしまうことを未然に防止できる。

なお、この第２実施形態では、塗布膜を撮像カメラ５０１で撮像するとともに、画像処理回路５０２で画像処理することで、ｙ方向の膜厚特性に異常であるか否かを判別したが、第１実施形態で述べた膜厚測定器を、吐出ヘッド１０４とは分離して設けるとともに、吐出ヘッド１０４が待避位置に移動した後に、塗布面の膜厚を測定する構成としても良い。

上述した第１および第２実施形態では、塗布液１０６として、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のいずれかに着色されたフォトレジストを用いたが、本発明はこれに限られない。例えば、エッチング液のレジスト膜となる（カラーフィルタ以外の）フォトレジストや、配向膜、凹凸を有する面を平坦化させるための平坦化膜、絶縁膜などの材料を塗布液として適用することが可能である。
さらに、本発明は、液晶装置を製造する場合に限られず、電気光学装置を製造する際に広く適用することができる。例えば、電気光学物質として有機／無機ＥＬ（Electronic Luminescence）層をインクジェット法により形成する場合、上記フォトレジストや、平坦化膜、絶縁膜などに加えて、当該ＥＬ層を画素毎に区画するための隔壁（バンク）などの材料を塗布液として適用することが可能である。
すなわち、本発明は、スピンコータによって塗布できるものについて、すべて塗布液として適用することが可能である。

本発明の第１実施形態に係る塗布装置の構成を示す概略端面図である。 同塗布装置の上面図である。 （ａ）、（ｂ）は、それぞれｙ方向に対する膜厚の特性を示す図である。 膜厚異常を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る塗布装置の構成を示す概略端面図である。

符号の説明

１０１…ステージ、１０２…基板、１０４…吐出ヘッド、１０８…塗布膜、１０９…膜厚測定器、１１０…判別器、１１１…警報器、５０１…撮像カメラ、５０２…画像処理回路

Claims (7)

1. 一方向に延在する吐出口から塗布液を、前記吐出口と対向する基板の対向面に吐出しながら、前記対向面に対し前記一方向と交差する方向に相対移動する吐出ヘッドと、
   前記対向面に形成された塗布膜において前記一方向に対する厚さムラが、予め定められた条件を満たすか否かを判別する判別手段と、
   前記判別手段によって前記条件を満たさないと判別された場合に、所定の処理を実行する処理手段と
   を具備することを特徴とする塗布装置。
2. 前記対向面に形成された塗布膜の厚さを、前記一方向に沿って測定する膜厚測定手段を備え、
   前記判別手段は、前記一方向に対する塗布膜の厚さ特性が予め定められた範囲内に収まっていることを前記条件として判別する
   ことを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
3. 前記対向面に形成された塗布膜の厚さを、前記一方向に沿って測定する膜厚測定手段を備え、
   前記判別手段は、前記一方向に対する塗布膜の厚さ特性の傾きが予め定められた閾値以下であることを前記条件として判別する
   ことを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
4. 前記膜厚測定手段は、膜厚測定点が前記吐出口近傍となるように設けられる
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の塗布装置。
5. 前記膜厚測定手段は、１枚の基板に対する塗布完了後に、当該基板の塗布膜の厚さを測定する
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の塗布装置。
6. 電気光学装置の製造に用いる塗布液を、一方向に延在する吐出口から前記吐出口と対向する基板の対向面に吐出しながら、前記対向面に対し前記一方向と交差する方向に相対移動する吐出ヘッドと、
   前記対向面に形成された塗布膜において前記一方向に対する厚さムラが、予め定められた条件を満たすか否かを判別する判別手段と、
   前記判別手段によって前記条件を満たさないと判別された場合に、所定の処理を実行する処理手段と
   を具備することを特徴とする電気光学装置の製造装置。
7. 電気光学装置の製造に用いる塗布液を一方向に延在する吐出口から前記吐出口と対向する基板の対向面に吐出する吐出ヘッドを、前記対向面に対し前記一方向と交差する方向に相対移動させ、
   前記対向面に形成された塗布膜において前記一方向に対する厚さムラが、予め定められた条件を満たすか否かを判別し、
   前記条件を満たさないと判別した場合に、所定の処理を実行する
   ことを特徴とする電気光学装置の製造方法。

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