JP2006084323A

JP2006084323A - 隙間検査装置

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Publication number: JP2006084323A
Application number: JP2004269462A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kitazawa; 裕之北澤; Tsutomu Kamiyama; 勉上山
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-09-16
Filing date: 2004-09-16
Publication date: 2006-03-30

Abstract

【課題】長尺状の隙間から流体を吐出するノズルの当該隙間を短時間に安定して測定することができる隙間検査装置を提供する。
【解決手段】スリットノズル２を固定保持するとともに、超音波プローブ４０，５０をスリットノズル２の外側に所定間隔にて対向配置する。超音波プローブ４０から出射された超音波が平板２ａの内壁面によって反射された反射波ＲＳ２が超音波プローブ４０に到達するまでの時間から超音波プローブ４０と平板２ａの内壁面との間の距離が求められる。同様に、超音波プローブ５０から出射された超音波が平板２ｂの内壁面によって反射された反射波ＲＳ４が超音波プローブ５０に到達するまでの時間から超音波プローブ５０と平板２ｂの内壁面との間の距離が求められる。超音波プローブ４０と超音波プローブ５０との配置間隔からそれらを減算して隙間３の間隔を測定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、第１平板と第２平板とに挟まれて形成される長尺状の隙間から流体を吐出するノズル、例えば半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等（以下、単に「基板」と称する）にフォトレジスト等を塗布する塗布ノズルの当該隙間の間隔を測定する隙間検査装置に関する。

液晶ガラス基板や半導体ウェハに対しては、フォトレジスト（以下、単にレジスト）の塗布処理、露光処理、現像処理、熱処理等が所定の順序で施されて一連のフォトリソグラフィー処理が達成される。これらのうちのレジスト塗布工程において、従来は回転する基板にレジストを吐出して塗布するいわゆるスピンコート法が一般的であったが、近年は長尺状の隙間（スリット）を有するスリットノズルを静止状態の基板に対してスキャンさせつつ当該スリットからレジストを吐出して塗布する手法が採用されつつある。

特に近年、液晶ガラス基板の大型化が急速に進展しており、第７世代（１８００ｍｍ×２２００ｍｍ）の大型ガラス基板が実用化されようとしている。このような大型ガラス基板を高速で回転させることは実質的に不可能であり、大型ガラス基板に対してはスリットノズルを使用したレジスト塗布を採用せざるを得ない。

スリットノズルを使用したレジスト塗布において、基板上に形成されるレジスト膜の厚みは、スリットから吐出されるレジストの吐出量に概ね比例する。従って、基板上に均一なレジスト膜を形成しようとすると、スリットの開口幅をその長手方向の全長にわたって均一にする必要がある。このために、スリットノズルの長手方向に沿って配列された複数の圧電アクチュエータによってスリット開口幅を微調整する技術が特許文献１に開示されている。

特開２００３−９３９４４号公報

しかしながら、上述の如き大型ガラス基板にレジストを塗布するためのスリットノズルの長手方向長さは基板サイズ相応の長大なもの（１８００ｍｍ以上）であり、その長さに対してスリットの開口幅は約１００μｍ程度の極めて狭いものである。しかも、基板上に均一なレジスト膜を形成するためには、スリット開口幅のバラツキをその長大な長手方向全長にわたって約±３％以下に調整する必要ある。よって、スリット開口幅の調整前後における隙間検査は非常に重要である。

従来のスリットノズルの隙間検査は、顕微鏡を使用してスリット開口部を撮像した画像を所定の画像処理によって解析するという手法が主流であった。ところが、スリットの開口部には数μｍ程度のダレやカエリといった加工誤差が不可避的に存在しており、顕微鏡の焦点合わせ位置によって計測されるスリットの隙間間隔が異なることとなっていた。顕微鏡の焦点合わせ位置は検査作業者の経験や主観によるところが大きく、このことが計測誤差を生じさせる要因となっていた。特に、ノズルの長手方向に沿ってスキャン計測する場合には、計測点ごとに焦点合わせが必要となるが、多数の計測点の全てについて同じ基準で焦点合わせを行うことは至難であり、計測誤差が大きくならざるを得なかった。

また、所定厚さに精密加工された隙間ゲージ（限界ゲージ）をスリットの開口部に挿入して隙間間隔を比較計測するという手法も行われてきた。しかし、±１μｍ以下の精度の隙間ゲージを製作することは極めて困難であるとともにコストも著しく上昇する。そして、隙間ゲージの材質が柔らかい場合には摩耗によってゲージ厚さが変化し、硬い場合にはスリット内壁を損傷させるという問題があった。

また、薄板状エアーマイクロメータを使用してスリット開口部の隙間間隔を計測する手法も提案されているが、やはり計測ツールをスリットに挿入しなければならないためスリット内壁を損傷させるおそれがあるとともに、比較計測であるため絶対値の測定には不向きであった。さらに、スリットの隙間から吐出される流体（気体または液体）の流量を計測するという手法も検討されているが、この手法では隙間間隔の平均値しか測定できず、しかも流体の蒸発やスリット開口部での表面張力による偏り、凝集等によって正確な流量を測定することが極めて困難であるという問題がある。

このため、実際には検査対象のスリットノズルによって基板に試験的にレジストを塗布し、形成されたレジスト膜の膜厚を測定した結果に基づいてスリット開口幅の微調整がなされていた。しかしながら、上記のような大型ガラス基板に形成されたレジスト膜の膜厚均一性を計測するためには、相当数の計測点について膜厚測定を行わなければならず、スリット開口幅の調整作業は膨大な時間を要するものとなっていた。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、長尺状の隙間から流体を吐出するノズルの当該隙間を短時間に安定して測定することができる隙間検査装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、第１平板と第２平板とに挟まれて形成される長尺状の隙間から流体を吐出するノズルの当該隙間の間隔を測定する隙間検査装置において、前記第１平板の外壁面と封止材を介して音響的に接触される超音波プローブと、前記超音波プローブから出射された超音波が前記第１平板の内壁面によって反射された反射波が前記超音波プローブに到達する時刻と前記第２平板の内壁面によって反射された反射波が前記超音波プローブに到達する時刻との時間差に基づいて前記間隔を算定する算定手段と、を備える。

また、請求項２の発明は、第１平板と第２平板とに挟まれて形成される長尺状の隙間から流体を吐出するノズルの当該隙間の間隔を測定する隙間検査装置において、前記第１平板の外壁面と封止材を介して音響的に接触される第１超音波プローブと、前記第１超音波プローブと所定の配置間隔を隔てて対向配置され、前記第２平板の外壁面と封止材を介して音響的に接触される第２超音波プローブと、前記第１超音波プローブから出射された超音波が前記第１平板の内壁面によって反射された反射波が前記第１超音波プローブに到達するまでの時間から求められる前記第１超音波プローブと前記第１平板の内壁面との距離と、前記第２超音波プローブから出射された超音波が前記第２平板の内壁面によって反射された反射波が前記第２超音波プローブに到達するまでの時間から求められる前記第２超音波プローブと前記第２平板の内壁面との距離と、を前記第１超音波プローブと前記第２超音波プローブとの前記配置間隔から減ずることによって前記隙間の間隔を算定する算定手段と、を備える。

また、請求項３の発明は、請求項２の発明に係る隙間検査装置において、前記第１超音波プローブおよび前記第２超音波プローブを前記第１平板および前記第２平板に対して平面的に走査させる駆動手段をさらに備える。

また、請求項４の発明は、第１平板と第２平板とに挟まれて形成される長尺状の隙間から流体を吐出するノズルの当該隙間の間隔を測定する隙間検査装置において、前記第１平板の外壁面に所定の入射角にて電磁波を出射する送信部と、前記送信部から出射された電磁波が前記第１平板の内壁面によって反射された第１反射波および前記第２平板の内壁面によって反射された第２反射波を受信する受信部と、前記第１反射波と前記第２反射波との受信位置間隔および前記入射角から前記隙間の間隔を算定する算定手段と、を備える。

また、請求項５の発明は、請求項４の発明に係る隙間検査装置において、前記電磁波を光とし、前記ノズルを該光を透過する材質にて形成している。

請求項１の発明によれば、超音波プローブから出射された超音波が第１平板の内壁面によって反射された反射波が超音波プローブに到達する時刻と第２平板の内壁面によって反射された反射波が超音波プローブに到達する時刻との時間差に基づいて間隔を算定するため、超音波を使用した非破壊検査によりノズルの隙間を短時間に安定して測定することができる。

また、請求項２の発明によれば、第１超音波プローブから出射された超音波が第１平板の内壁面によって反射された反射波が第１超音波プローブに到達するまでの時間から求められる第１超音波プローブと第１平板の内壁面との距離と、第２超音波プローブから出射された超音波が第２平板の内壁面によって反射された反射波が第２超音波プローブに到達するまでの時間から求められる第２超音波プローブと第２平板の内壁面との距離と、を第１超音波プローブと第２超音波プローブとの配置間隔から減ずることによって隙間の間隔を算定するため、超音波を使用した非破壊検査によりノズルの隙間を短時間に安定して測定することができる。

また、請求項３の発明によれば、第１超音波プローブおよび第２超音波プローブを第１平板および第２平板に対して平面的に走査させるため、隙間間隔の平面プロファイルを計測することができる。

また、請求項４の発明によれば、送信部から出射された電磁波が第１平板の内壁面によって反射された第１反射波と第２平板の内壁面によって反射された第２反射波との受信位置間隔および送信部からの入射角から隙間の間隔を算定するため、電磁波を使用した非破壊検査によりノズルの隙間を短時間に安定して測定することができる。

また、請求項５の発明によれば、電磁波を光とし、ノズルを該光を透過する材質にて形成しているため、光を使用した非破壊検査によりノズルの隙間を短時間に安定して測定することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。

＜１．第１実施形態＞
図１は、本発明に係る隙間検査装置の一例を示す外観斜視図である。また、図２は該隙間検査装置の側面図である。なお、図１，２および以降の各図においては、それらの方向関係を明確にするため必要に応じてＺ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系を適宜付している。

隙間検査装置１は、直動ガイド１０、スライド基台２０、保持アーム３０および一対の超音波プローブ４０，５０を備える。スライド基台２０は、Ｘ軸方向に沿って伸びる直動ガイド１０に対してスライド移動自在に係合している。スライド基台２０の底部にはリニアモータ２１が固定設置されている。直動ガイド１０は磁性材料によって形成されており、リニアモータ２１に電力を供給することによってスライド基台２０を直動ガイド１０に沿って移動させようとする推力が発生する。その結果、スライド基台２０は直動ガイド１０に沿ってＸ軸方向にスライド移動を行う。このときに、リニアモータ２１に供給する電力を制御することによって、スライド基台２０の移動と停止および移動速度を制御することができる。なお、直動ガイド１０に永久磁石を埋め込む形式としても良い。また、リニアモータ推進方式に代えて、回転式のモータを使用したボールネジ駆動機構またはベルト駆動機構を採用するようにしても良い。

保持アーム３０は断面コの字形状であって、その基部はスライド基台２０の中空部分を貫通している。スライド基台２０の内部には昇降モータ２２が内蔵されており、該昇降モータ２２によって回転駆動されるボールネジ２３と保持アーム３０に連結された駆動板３１とが螺合している。よって、昇降モータ２２がボールネジ２３を正または逆方向に回転させると、駆動板３１に連結されている保持アーム３０が鉛直方向（Ｚ軸方向）に沿って昇降移動する。このときに、昇降モータ２２に供給する電力を制御することによって、保持アーム３０の移動と停止および移動速度を制御することができる。なお、ボールネジを使用した昇降機構に代えて、ベルト駆動機構を採用するようにしても良い。

保持アーム３０の一端部には超音波プローブ４０が設置され、他端部には超音波プローブ５０が取り付けられている。超音波プローブ４０と超音波プローブ５０とは所定の配置間隔を隔てて対向配置されている。超音波プローブ４０，５０は保持アーム３０に固設されているものであるため、リニアモータ２１および昇降モータ２２によってそれぞれＸ軸方向およびＺ軸方向に移動される。

超音波プローブ４０，５０は設置位置が異なるのみであってともに同一の機能を有するものである。超音波プローブ４０，５０は入力された電気信号をメガヘルツ帯の超音波に変換して出射するとともに、受信した超音波を電気信号に変換する。

超音波プローブ４０，５０は、それぞれ測定器６０に電気的に接続されている。測定器６０は、超音波プローブ４０，５０に電気パルス信号を入力するとともに、超音波プローブ４０，５０から送信された電気信号に基づいて種々の演算処理を行う。その具体的な演算処理処理内容については後述する。

また、隙間検査装置１による検査対象となるスリットノズル２は、液晶ガラス基板にレジストを塗布するものである。スリットノズル２は、平板２ａと平板２ｂとに挟まれて形成される長尺状の隙間３からレジストを吐出する。静止状態にて水平姿勢に保持された液晶ガラス基板の上方に所定間隔を隔てて配置したスリットノズル２の隙間３から所定流量にてレジストを吐出しつつ、スリットノズル２をその長手方向と垂直な水平方向に一定速度で移動させることによって該液晶ガラス基板の全面にレジストが塗布される。

レジスト塗布処理の際に、液晶ガラス基板上に均一にレジストを塗布するためには、隙間３の間隔（平板２ａと平板２ｂとの間の間隔）をスリットノズル２の全長にわたって均一にしなければならない。一方、近年の液晶ガラス基板の大型化に伴ってスリットノズル２の長手方向長さが長大化していることは上述した通りである。よって、スリットノズル２の全長にわたって隙間３の間隔を均一に調整することが困難になってきており、このために隙間検査装置１を使用して以下のように隙間３の間隔を測定して隙間検査を行うのである。

図３は、第１実施形態の隙間検査装置１による隙間測定の原理を示す図である。隙間検査を行うときには、図１に示した如く、スリットノズル２を固定保持するとともに、超音波プローブ４０，５０をそれぞれスリットノズル２の平板２ａ，２ｂの外壁面に対向させる。超音波プローブ４０と超音波プローブ５０との配置間隔はスリットノズル２の全幅（平板２ａの外壁面と平板２ｂの外壁面との距離）より若干大きな所定値となるように予め厳密に調整しておく。超音波プローブ４０，５０の端面には封止材として伝播封止液９が塗布されており、超音波プローブ４０，５０をスリットノズル２の両側面に対向配置させることによって、超音波プローブ４０，５０の端面と平板２ａ，２ｂの外壁面との間が伝播封止液９によって充填されることとなる。その結果、超音波プローブ４０，５０と平板２ａ，２ｂの外壁面とがそれぞれ伝播封止液９を介して音響的に接触することとなる。なお、伝播封止液９としては、音波を伝播し易く比較的比重の重い例えばグリセリン系の液体等を用いれば良い。また、封止材としては、液体の伝播封止液９に限定されるものではなく、音波を伝播する性質を有する材質であればよく、例えば固体であっても良い。

このような状態にて、超音波プローブ４０，５０をＸＺ平面内にてスキャンさせつつ（つまり平板２ａ，２ｂに対して平面的に走査させつつ）一定時間間隔にて超音波プローブ４０，５０から超音波パルスを照射して隙間３の間隔を測定する。具体的には、リニアモータ２１によって超音波プローブ４０，５０をＸ軸方向（主走査方向）にスキャンさせ、昇降モータ２２によって超音波プローブ４０，５０をＺ軸方向（副走査方向）にスキャンさせる。そして、一定時間間隔にて測定器６０から超音波プローブ４０，５０に電気パルス信号を入力することにより、超音波プローブ４０，５０からスリットノズル２に向けて一定時間間隔にて超音波パルスを照射する。このようにして、スリットノズル２の隙間３に対して平面的に複数測定点にて間隔測定がなされることとなる。なお、超音波プローブ４０，５０から超音波パルスを照射する際には超音波プローブ４０，５０を一旦停止するようにしても良い。

次に、一測定点における隙間３の間隔測定についてさらに説明を続ける。超音波プローブ４０から超音波パルスＵＳ１を照射すると同時に、超音波プローブ５０から超音波パルスＵＳ２を照射する。超音波パルスＵＳ１，ＵＳ２の周波数は２０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚであれば良く、本実施形態では２０ＭＨｚの超音波を照射する超音波プローブ４０，５０を使用している。なお、第１実施形態のスリットノズル２は超音波を伝播する金属材料にて形成されている。

超音波プローブ４０から出射された超音波パルスＵＳ１は、伝播封止液９中を伝播して平板２ａの外壁面に到達し、その一部は該外壁面で反射して超音波プローブ４０に到達し、残部は平板２ａの内部に入射する。平板２ａの内部に入射した超音波パルスＵＳ１は、平板２ａの内壁面で反射して再び伝播封止液９中を伝播して超音波プローブ４０に到達する。すなわち、超音波プローブ４０から超音波パルスＵＳ１を出射した結果、平板２ａの外壁面で反射された反射波ＲＳ１と平板２ａの内壁面で反射された反射波ＲＳ２が超音波プローブ４０に到達することとなる。これらの反射波ＲＳ１，ＲＳ２は超音波プローブ４０によって電気信号に変換され、測定器６０に伝達される。

図４は、測定器６０によって観測される反射波を示す図である。同図における縦軸は超音波プローブ４０に到達した反射波の強度（実際にはその反射波が変換された電気信号の電圧）を示し、横軸は超音波プローブ４０から超音波パルスＵＳ１を出射してからの経過時間を示す。図４に示すように、測定器６０からは反射波ＲＳ１，ＲＳ２のピークを観測することができる。なお、実際には、超音波パルスＵＳ１が平板２ａの内壁面と外壁面との間で多重反射するため多数の反射波が観測されるのであるが、そのような多重反射の後に超音波プローブ４０に到達した反射波は減衰によって上記反射波ＲＳ１，ＲＳ２に比較すると著しく強度が低下しているため、大きなピークとしては観測されず、図４では省略している。

超音波プローブ４０から超音波パルスＵＳ１が出射されてから平板２ａの外壁面で反射された反射波ＲＳ１が超音波プローブ４０に到達するまでの経過時間Ｔ₁と、伝播封止液中における音速Ｖ₁とに基づいて、測定器６０は次の数１から伝播封止液９の厚みＬ₁を算出する。

また、測定器６０は、次の数２から平板２ａの厚みＬ₂を算出する。数２において、Ｔ₂は超音波プローブ４０から超音波パルスＵＳ１が出射されてから平板２ａの内壁面で反射された反射波ＲＳ２が超音波プローブ４０に到達するまでの経過時間であり、Ｖ₂は平板２ａの構成材料中における音速である。

このようにして、超音波プローブ４０から出射された超音波が平板２ａの内壁面によって反射された反射波ＲＳ２が超音波プローブ４０に到達するまでの時間から超音波プローブ４０と平板２ａの内壁面との間の距離（Ｌ₁＋Ｌ₂）が測定器６０によって求められる。

同様に、超音波プローブ５０から出射された超音波パルスＵＳ２は、伝播封止液９中を伝播して平板２ｂの外壁面に到達し、その一部は該外壁面で反射して超音波プローブ５０に到達し、残部は平板２ｂの内部に入射する。平板２ｂの内部に入射した超音波パルスＵＳ２は、平板２ｂの内壁面で反射して再び伝播封止液９中を伝播して超音波プローブ５０に到達する。すなわち、超音波プローブ５０から超音波パルスＵＳ２を出射した結果、平板２ｂの外壁面で反射された反射波ＲＳ３と平板２ｂの内壁面で反射された反射波ＲＳ４が超音波プローブ５０に到達することとなる。これらの反射波ＲＳ３，ＲＳ４は超音波プローブ５０によって電気信号に変換され、測定器６０に伝達される。

図４にて説明したのと同様に、測定器６０からは反射波ＲＳ３，ＲＳ４のピークを観測することができる。超音波プローブ５０から超音波パルスＵＳ２が出射されてから平板２ｂの外壁面で反射された反射波ＲＳ３が超音波プローブ５０に到達するまでの経過時間Ｔ₃と、伝播封止液中における音速Ｖ₁とに基づいて、測定器６０は次の数３から伝播封止液９の厚みＬ₃を算出する。なお、数１によって求められる厚みＬ₁は超音波プローブ４０と平板２ａの外壁面との間の伝播封止液９の厚みであり、数３によって求められる厚みＬ₃は超音波プローブ５０と平板２ｂの外壁面との間の伝播封止液９の厚みである。

また、測定器６０は、次の数４から平板２ｂの厚みＬ₄を算出する。数４において、Ｔ₄は超音波プローブ５０から超音波パルスＵＳ２が出射されてから平板２ｂの内壁面で反射された反射波ＲＳ４が超音波プローブ５０に到達するまでの経過時間であり、Ｖ₂は平板２ｂの構成材料中における音速（平板２ａの構成材料中における音速と同じ）である。

このようにして、超音波プローブ５０から出射された超音波が平板２ｂの内壁面によって反射された反射波ＲＳ４が超音波プローブ５０に到達するまでの時間から超音波プローブ５０と平板２ｂの内壁面との間の距離（Ｌ₃＋Ｌ₄）が測定器６０によって求められる。

続いて、測定器６０は以下の数５から隙間３の間隔Ｗ_dを算定する。数５において、Ｗ_Tは超音波プローブ４０と超音波プローブ５０との配置間隔である。すなわち、超音波プローブ４０と超音波プローブ５０との配置間隔Ｗ_Tから超音波プローブ４０と平板２ａの内壁面との間の距離（Ｌ₁＋Ｌ₂）および超音波プローブ５０と平板２ｂの内壁面との間の距離（Ｌ₃＋Ｌ₄）を減算することによって、スリットノズル２の隙間３の間隔Ｗ_dを求めるのである。

以上のようにすることによって、スリットノズル２の隙間３の間隔を短時間のうちに安定して確実に測定することができる。しかも、超音波を使用した非破壊検査であるため、スリットノズル２の内壁を損傷するおそれもない。

また、超音波プローブ４０，５０をＸＺ平面内にて自動スキャンさせつつ上記間隔測定を複数点で行うことによって、スリットノズル２の隙間３の間隔の平面プロファイル（ＸＺ面内分布）を把握することができる。換言すれば、スリットノズル２の隙間３を３次元的に計測することができるのである。

＜２．第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第１実施形態ではスリットノズル２の両側に超音波プローブ４０，５０を配置していたが、第２実施形態の隙間検査装置では、スリットノズル２の片側のみに１個の超音波プローブ４０を配置している。第２実施形態の隙間検査装置の装置構成は保持アーム３０の一端部のみに超音波プローブ４０が設置されいる点を除いては第１実施形態と同じである（図１参照）。

図５は、第２実施形態の隙間検査装置による隙間測定の原理を示す図である。第２実施形態において隙間検査を行うときには、スリットノズル２を固定保持するとともに、超音波プローブ４０をスリットノズル２の平板２ａの外壁面に対向させる。超音波プローブ４０の端面には伝播封止液９が塗布されており、超音波プローブ４０をスリットノズル２の平板２ａの外壁面に対向配置させることによって、超音波プローブ４０の端面と平板２ａの外壁面との間が伝播封止液９によって充填されることとなる。その結果、超音波プローブ４０と平板２ａの外壁面とが伝播封止液９を介して音響的に接触することとなる。

また、第２実施形態においては、スリットノズル２の隙間３にも伝播封止液８が充填されている。伝播封止液８の材質は伝播封止液９と同じである。隙間３に充填された伝播封止液８は、表面張力と伝播封止液８の粘性とによって隙間３に保持される。

このような状態にて、超音波プローブ４０をＸＺ平面内にてスキャンさせつつ一定時間間隔にて超音波プローブ４０から超音波パルスを照射して隙間３の間隔を測定する。具体的には、リニアモータ２１によって超音波プローブ４０をＸ軸方向（主走査方向）にスキャンさせ、昇降モータ２２によって超音波プローブ４０をＺ軸方向（副走査方向）にスキャンさせる。そして、一定時間間隔にて測定器６０から超音波プローブ４０に電気パルス信号を入力することにより、超音波プローブ４０からスリットノズル２に向けて一定時間間隔にて超音波パルスを照射する。このようにして、スリットノズル２の隙間３に対して平面的に複数測定点にて間隔測定がなされることとなる。

ある測定点にて間隔測定を行うときには、超音波プローブ４０から超音波パルスＵＳ３を照射する。なお、第２実施形態では、５０ＭＨｚの超音波を照射する超音波プローブ４０を使用している。超音波プローブ４０から出射された超音波パルスＵＳ３は、伝播封止液９中を伝播して平板２ａの外壁面に到達し、その一部は該外壁面で反射して超音波プローブ４０に到達し、残部は平板２ａの内部に入射する。平板２ａの内部に入射した超音波パルスＵＳ３は平板２ａの内壁面に到達し、その一部は該内壁面で反射して超音波プローブ４０に到達し、残部は隙間３に充填された伝播封止液８中を伝播して平板２ｂの内壁面で反射する。平板２ｂの内壁面で反射した超音波は再び平板２ａおよび伝播封止液９中を伝播して超音波プローブ４０に到達する。すなわち、超音波プローブ４０から超音波パルスＵＳ３を出射した結果、平板２ａの外壁面で反射された反射波ＲＳ５と平板２ａの内壁面で反射された反射波ＲＳ６と平板２ｂの内壁面で反射された反射波ＲＳ７とが超音波プローブ４０に到達することとなる。これらの反射波ＲＳ５，ＲＳ６，ＲＳ７は超音波プローブ４０によって電気信号に変換され、測定器６０に伝達される。

図６は、測定器６０によって観測される反射波を示す図である。同図における縦軸は超音波プローブ４０に到達した反射波の強度を示し、横軸は超音波プローブ４０から超音波パルスＵＳ３を出射してからの経過時間を示す。図６に示すように、測定器６０からは反射波ＲＳ５，ＲＳ６，ＲＳ７のピークを観測することができる。なお、上記第１実施形態と同様に、超音波パルスＵＳ３が平板２ａの内壁面と外壁面との間で多重反射するため多数の反射波が観測されるのであるが、そのような多重反射の後に超音波プローブ４０に到達した反射波は減衰によって上記反射波ＲＳ５，ＲＳ６，ＲＳ７に比較すると著しく強度が低下しているため、大きなピークとしては観測されず、図６では省略している。

超音波プローブ４０から超音波パルスＵＳ３が出射されてから平板２ａの外壁面で反射された反射波ＲＳ５が超音波プローブ４０に到達するまでの経過時間Ｔ₅と、伝播封止液中における音速Ｖ₁とに基づいて、測定器６０は次の数６から伝播封止液９の厚みＬ₅を算出する。

また、測定器６０は、次の数７から平板２ａの厚みＬ₆を算出する。数７において、Ｔ₆は超音波プローブ４０から超音波パルスＵＳ３が出射されてから平板２ａの内壁面で反射された反射波ＲＳ６が超音波プローブ４０に到達するまでの経過時間であり、Ｖ₂は平板２ａの構成材料中における音速である。

さらに、測定器６０は、次の数８から伝播封止液８の厚み、つまり隙間３の間隔Ｗ_dを算出する。数８において、Ｔ₇は超音波プローブ４０から超音波パルスＵＳ３が出射されてから平板２ｂの内壁面で反射された反射波ＲＳ７が超音波プローブ４０に到達するまでの経過時間である。

第２実施形態ではこのようにして、超音波プローブ４０から出射された超音波が平板２ａの内壁面によって反射された反射波ＲＳ６が超音波プローブ４０に到達する時刻と平板２ｂの内壁面によって反射された反射波ＲＳ７が超音波プローブ４０に到達する時刻との時間差に基づいて隙間３の間隔Ｗ_dを算定する。

以上のようにすることによって、第２実施形態においてもスリットノズル２の隙間３の間隔を短時間のうちに安定して確実に測定することができる。しかも、超音波を使用した非破壊検査であるため、スリットノズル２の内壁を損傷するおそれもない。また、第１実施形態と同様に、超音波プローブ４０をＸＺ平面内にて自動スキャンさせつつ上記間隔測定を複数点で行うことによって、スリットノズル２の隙間３の間隔の平面プロファイル（ＸＺ面内分布）を把握することができる。

もっとも、第１実施形態の測定技術では超音波が通過する伝播封止液の層が一層のみ（超音波プローブ４０，５０とスリットノズル２との間の伝播封止液９）であるため、±１μｍの計測精度を得るために必要な投入周波数は２０ＭＨｚで足りるのに対して、第２実施形態では超音波が二層の伝播封止液（伝播封止液８，９）を通過しなければならないため、±１μｍの計測精度を得るために必要な投入周波数が高くなり、５０ＭＨｚ以上が必要となる。このような５０ＭＨｚ以上の高周波数帯域ではスリットノズル２を構成する金属材料中における減衰が大きく、第２実施形態の如き片面からの測定では平板２ａの厚みが２０ｍｍ以下程度でなければ反射波の受信が困難である。

また、第２実施形態では超音波が二層の伝播封止液を通過しなければならないため、超音波の減衰が大きくならざるを得ず、測定精度の点では第１実施形態の測定手法の方が高い。特に、第２実施形態においては、スリットノズル２の狭い隙間３に充填した伝播封止液８から気泡が抜けにくく、このような気泡が多数存在すると、反射波ＲＳ７が乱れるため正確な計測が困難となる。

また、第１実施形態では隙間測定後にスリットノズル２の外壁面のみを洗浄すれば十分であるのに対して、第２実施形態ではスリットノズル２の隙間３にも伝播封止液を充填するため、計測後に隙間３内部の洗浄が必要であり、場合によっては分解洗浄が必要となり、非破壊検査の意義が薄くなる。

さらに、第１実施形態では超音波プローブ４０と超音波プローブ５０との配置間隔を精密に設定しておけばそれらとスリットノズル２外壁との間隔が多少ばらついたとしても隙間３を正確に測定することが可能であったが、第２実施形態では超音波プローブ４０とスリットノズル２外壁との間隔がＸ軸方向に沿ってばらつくと測定誤差が大きくなる原因となる。

＜３．第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第１および第２実施形態では超音波によってスリットノズル２の隙間３の間隔を測定していたが、第３実施形態では光を利用して隙間検査を行っている。スリットノズル２が光を透過するガラスや石英等によって形成されている場合には、第３実施形態のようにして隙間３の間隔を測定することもできる。

第３実施形態の隙間検査装置の装置構成は、保持アーム３０の一端部のみに透光子７０および受光子８０を設置した点を除いて図１に示したのと概ね同じである。図７は、第３実施形態の隙間検査装置による隙間測定の原理を示す図である。保持アーム３０の一端部に透光子７０および受光子８０が鉛直方向（Ｚ軸方向）に沿って並設されている。

第３実施形態において隙間検査を行うときには、スリットノズル２を固定保持するとともに、透光子７０および受光子８０をスリットノズル２の平板２ａの外側に位置させる。そして、透光子７０および受光子８０をＸＺ平面内にてスキャンさせつつ一定時間間隔にて透光子７０から光（例えばレーザ光）を出射して隙間３の間隔を測定する。具体的には、リニアモータ２１によって透光子７０および受光子８０をＸ軸方向（主走査方向）にスキャンさせ、昇降モータ２２によって透光子７０および受光子８０をＺ軸方向（副走査方向）にスキャンさせる。そして、透光子７０および受光子８０をＸＺ平面内にてスキャンさせつつ一定時間間隔にて透光子７０から光（例えばレーザ光）を出射することにより、スリットノズル２の隙間３に対して平面的に複数測定点にて間隔測定がなされることとなる。

ある測定点にて間隔測定を行うときには、透光子７０がスリットノズル２の平板２ａの外壁面に所定の入射角θにて光を出射する。透光子７０から出射されて平板２ａに入射した入射波ＬＳ１の一部は平板２ａの内壁面で反射し、他の一部は平板２ｂの内壁面で反射する。受光子８０は、平板２ａの内壁面で反射した反射波ＬＳ２および平板２ｂの内壁面で反射した反射波ＬＳ３の双方を受光可能な位置に配置されている。受光子８０は、ＣＣＤ素子を二次元的に配列したＣＣＤアレイを備えており、受光した反射波ＬＳ２および反射波ＬＳ３を電気信号に変換して測定器６０に伝達する。測定器６０は、受光子８０によって受光された反射波ＬＳ２と反射波ＬＳ３との受光位置間隔（光路幅Ｌ）を計測する。なお、平板２ａの内壁面と平板２ｂの内壁面とは平行であるため、反射波ＬＳ２の光路と反射波ＬＳ３の光路も互いに平行であり、上記受光位置間隔と光路幅Ｌとは等値である。

そして、測定器６０は、次の数９から隙間３の間隔Ｗ_dを算出する。つまり、測定器６０は、受光子８０によって受光された反射波ＬＳ２と反射波ＬＳ３との受光位置間隔（光路幅Ｌ）および透光子７０から出射された光の入射角θからスリットノズル２の隙間３の間隔Ｗ_dを算出する。

以上のようにすることによって、第３実施形態においてもスリットノズル２の隙間３の間隔を短時間のうちに安定して確実に測定することができる。しかも、光を使用した非破壊検査であるため、スリットノズル２の内壁を損傷するおそれもない。また、第１実施形態と同様に、透光子７０および受光子８０をＸＺ平面内にて自動スキャンさせつつ上記間隔測定を複数点で行うことによって、スリットノズル２の隙間３の間隔の平面プロファイル（ＸＺ面内分布）を把握することができる。

なお、第３実施形態のように光を使用して間隔測定を行う場合には、スリットノズル２の材質の密度変化や内部応力の偏在の影響が大きいため、内部状態を均一にすることが重要である。

＜４．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明は上記の例に限定されるものではない。例えば、上記各実施形態においては、リニアモータ２１および昇降モータ２２によって超音波プローブ４０を自動的にスキャンさせるようにしていたが、これを手動によってスキャンさせるようにしても良い。

また、第２実施形態において、超音波プローブ４０をスリットノズル２の平板２ｂの外壁面に対向配置するようにしても良い。

また、上記第３実施形態においては、レーザ光を使用して間隔測定を行っていたが、赤外光等を使用するようにしてもよい。また、第３実施形態における計測媒体は光に限定されるものではなく、他の電磁波であっても良い。この場合、スリットノズル２の材質を透過する性質を有する電磁波を使用しなければならない。また、電磁波としてＸ線等を使用する場合には防護のための安全対策をとらなければならないことも勿論である。

上記各実施形態の隙間検査装置による検査対象となるのは、液晶ガラス基板にレジストを塗布するスリットノズルに限定されるものではなく、二つの平板に挟まれて形成される長尺状の隙間から流体を吐出するノズルであれば良く、例えばシート・フィルム等の押出成形に使用するＴ−ダイや気体を噴射する水切り用のブローノズルの気体噴射スリットの隙間計測にも本発明に係る測定技術を適用することができる。

本発明に係る隙間検査装置の一例を示す外観斜視図である。図１の隙間検査装置の側面図である。第１実施形態の隙間検査装置による隙間測定の原理を示す図である。測定器によって観測される反射波を示す図である。第２実施形態の隙間検査装置による隙間測定の原理を示す図である。測定器によって観測される第２実施形態の反射波を示す図である。第３実施形態の隙間検査装置による隙間測定の原理を示す図である。

符号の説明

１隙間検査装置
２スリットノズル
２ａ，２ｂ平板
３隙間
８，９伝播封止液
２１リニアモータ
２２昇降モータ
４０，５０超音波プローブ
６０測定器
７０透光子
８０受光子

Claims

第１平板と第２平板とに挟まれて形成される長尺状の隙間から流体を吐出するノズルの当該隙間の間隔を測定する隙間検査装置であって、
前記第１平板の外壁面と封止材を介して音響的に接触される超音波プローブと、
前記超音波プローブから出射された超音波が前記第１平板の内壁面によって反射された反射波が前記超音波プローブに到達する時刻と前記第２平板の内壁面によって反射された反射波が前記超音波プローブに到達する時刻との時間差に基づいて前記間隔を算定する算定手段と、
を備えることを特徴とする隙間検査装置。
第１平板と第２平板とに挟まれて形成される長尺状の隙間から流体を吐出するノズルの当該隙間の間隔を測定する隙間検査装置であって、
前記第１平板の外壁面と封止材を介して音響的に接触される第１超音波プローブと、
前記第１超音波プローブと所定の配置間隔を隔てて対向配置され、前記第２平板の外壁面と封止材を介して音響的に接触される第２超音波プローブと、
前記第１超音波プローブから出射された超音波が前記第１平板の内壁面によって反射された反射波が前記第１超音波プローブに到達するまでの時間から求められる前記第１超音波プローブと前記第１平板の内壁面との距離と、前記第２超音波プローブから出射された超音波が前記第２平板の内壁面によって反射された反射波が前記第２超音波プローブに到達するまでの時間から求められる前記第２超音波プローブと前記第２平板の内壁面との距離と、を前記第１超音波プローブと前記第２超音波プローブとの前記配置間隔から減ずることによって前記隙間の間隔を算定する算定手段と、
を備えることを特徴とする隙間検査装置。
請求項２記載の隙間検査装置において、
前記第１超音波プローブおよび前記第２超音波プローブを前記第１平板および前記第２平板に対して平面的に走査させる駆動手段をさらに備えることを特徴とする隙間検査装置。
第１平板と第２平板とに挟まれて形成される長尺状の隙間から流体を吐出するノズルの当該隙間の間隔を測定する隙間検査装置であって、
前記第１平板の外壁面に所定の入射角にて電磁波を出射する送信部と、
前記送信部から出射された電磁波が前記第１平板の内壁面によって反射された第１反射波および前記第２平板の内壁面によって反射された第２反射波を受信する受信部と、
前記第１反射波と前記第２反射波との受信位置間隔および前記入射角から前記隙間の間隔を算定する算定手段と、
を備えることを特徴とする隙間検査装置。
請求項４記載の隙間検査装置において、
前記電磁波は光であり、
前記ノズルは該光を透過する材質にて形成されていることを特徴とする隙間検査装置。