JP2006272207A - 塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上に塗布液を精度よく塗布する。
【解決手段】塗布装置のヘッド部は、基板の上面に塗布液を吐出するライン状の吐出口を有するノズル部３２、ノズル部３２の長手方向に沿う複数の部位にそれぞれ配置される複数の圧電素子３５１、および、基板の上面の高さ情報を取得する検出ユニットを有する。ヘッド部および検出ユニットは吐出口から塗布液を吐出しつつ基板に対して主走査方向へと移動する。塗布途上において、検出ユニットからの出力に基づいて各圧電素子３５１がノズル部３２の対応する部位に対して基板の上面に垂直な方向に力を作用させることにより、基板９の上面の形状に合わせてノズル部３２が撓む。これにより、塗布装置では基板の上面と吐出口との間の間隔のばらつきを低減して、基板上に塗布液を精度よく塗布することができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、基板上に塗布液を塗布する塗布装置に関する。

従来より、液晶表示装置製造用のガラスの基板上に所定の塗布液を塗布する塗布装置が利用されている。塗布装置では、例えば、水平な面を有するステージである定盤上に基板を吸着保持し、基板の主面に沿う方向に伸びる細長い吐出口が形成されたスリットノズルを、吐出口から塗布液を吐出しつつ基板の主面に沿って移動させることにより基板上への塗布液の塗布（いわゆる、コーティング）が行われる。特許文献１では、このような塗布装置において、それぞれがスリットノズルの基板とは反対側の面に当接するとともにスリットノズルが伸びる方向に沿って配置される複数のねじを用いてスリットノズルを撓ませることにより、スリットノズルの基板側の面の平面度を補正する技術が開示されている。

なお、特許文献２では、スリットノズルから現像液を吐出する基板現像装置において、基板上に形成されたレジスト膜の種類に応じてスリットノズルが位置すべき高さを記憶部にて記憶し、基板上への現像液の付与に際して、基板上のレジスト膜の種類に応じてスリットノズルの高さを自動的に変更し、現像液を吐出しつつスリットノズルを当該高さのままで基板の主面に沿って移動することにより現像を行う技術が開示されている。また、特許文献３では、回転する半導体の基板上にレジスト液を滴下してレジスト膜を形成した後に、レジスト膜の表面に存在するパーティクルの分布状態を取得することにより、次の基板へのレジスト膜の形成時に対策を講じる手法が開示されている。さらに、特許文献４では、回転する半導体の基板に向けて洗浄水噴射ノズルから洗浄水を噴出して基板を洗浄しつつ、基板の半径方向に伸びるライン状のレーザ光を基板に照射して基板からの散乱光を検出することにより、基板を洗浄しつつ基板上のパーティクルを検出する技術が開示されている。
特開２００４−１４６０７号公報 特開平１１−７６９１８号公報 特開２０００−２１８２１８号公報 特開２００１−９３８７３号公報

ところで、塗布装置において処理対象であるガラスの基板の清浄度等によっては、基板と定盤との間にパーティクルが介在したり、基板上にパーティクルが存在することにより、スリットノズルが基板やパーティクルに接触してスリットノズルが損傷することがある。この場合、基板上への塗布液の塗布を適切に行うことができなくなるとともに、スリットノズルの補修（または、スリットノズルの交換）に要するコストも発生してしまう。

一方で、基板上にパターンを精度よく形成するには、基板上に塗布液を均一な厚さにて塗布する必要がある。塗布液の均一な塗布を実現するには、スリットノズルを基板に近接させてスリットノズルの吐出口と基板との間を微小な間隔にて一定にすることが重要であるが、一般的なガラス基板では厚さのばらつき（基板間または基板内におけるばらつき）が数十マイクロメートル（μｍ）となっており、スリットノズルの吐出口と基板との間を一定の微小距離に高精度に保つことは困難である。なお、スリットノズルを基板に近接させるほどスリットノズルが基板に接触してしまう可能性が高くなる。

また、通常、基板上に存在するパーティクルの面積や分布等によって基板が良品であるか否かが判定されるため、基板上への塗布液の塗布前または後に、基板上のパーティクルを検出する検査が検査装置を利用して別途行われており、その際、塗布装置と検査装置との間で基板が搬送される。しかしながら、ガラスの基板は搬送途上において欠け等が生じ易いため、基板の搬送回数を減少させることが望ましい。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板上への塗布液の塗布を適切に行うことを目的とし、基板上に塗布液を塗布しつつ基板上のパーティクルを検出することも目的としている。

請求項１に記載の発明は、基板上に塗布液を塗布する塗布装置であって、基板を保持するステージと、前記ステージに保持される基板の主面に近接するとともに前記主面に沿う第１の方向に伸びるライン状の吐出口を有し、前記吐出口から前記主面に向けて所定の塗布液を吐出するノズル部と、前記吐出口に対向する前記主面上の吐出位置から前記第１の方向に垂直かつ前記主面に沿う第２の方向に所定の距離だけ離れた前記主面上の領域であって、前記吐出口に平行なライン状の被検出領域における前記ステージに対する表面高さの最大値を少なくとも含む高さ情報を取得する高さ検出部と、前記被検出領域を前記吐出位置よりも先行させて前記ノズル部および前記高さ検出部を前記第２の方向に前記ステージに対して相対的に移動する移動機構と、前記吐出口と前記ステージとの間の間隔を変更する間隔変更機構と、前記ノズル部および前記高さ検出部の前記ステージに対する相対移動に伴って前記吐出口から塗布液を吐出させつつ、前記高さ検出部からの高さ情報に基づいて前記間隔変更機構を制御する制御部とを備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の塗布装置であって、前記高さ検出部が、前記主面上の前記被検出領域に照射された光の反射光を受光することにより前記被検出領域における前記高さ情報を取得する。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の塗布装置であって、前記高さ検出部が、前記被検出領域上にて光のスポットを前記第１の方向に走査させることにより、前記第１の方向に関する前記被検出領域内の各位置における表面高さを順次取得する。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の塗布装置であって、前記制御部が、塗布途上において前記高さ検出部により取得される前記被検出領域の表面高さの最大値が予め定められた値以上である場合に、前記移動機構の停止、または、前記間隔変更機構による前記ノズル部と前記ステージに保持された基板との離間により、前記ノズル部の前記基板への接触を回避する。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の塗布装置であって、前記被検出領域に付着するパーティクルを検出するパーティクル検出部をさらに備え、前記制御部が、塗布途上において前記パーティクル検出部によりパーティクルが検出され、かつ、前記高さ検出部にて取得される前記被検出領域の表面高さの最大値が予め定められた値以上である場合に、前記移動機構の停止、または、前記間隔変更機構による前記ノズル部と前記ステージに保持された基板との離間により、前記ノズル部の当該パーティクルへの接触を回避する。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の塗布装置であって、前記パーティクル検出部が、前記被検出領域に照射された光の散乱光を検出することによりパーティクルを検出する。

請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の塗布装置であって、前記間隔変更機構が、前記ノズル部の前記第１の方向に沿う３カ所以上の部位に前記主面に垂直な方向に力を作用させることにより、前記ノズル部を撓ませるノズル変形機構を有し、前記高さ検出部が、前記第１の方向に関する前記被検出領域内の各位置における表面高さを取得し、前記制御部が、前記高さ検出部からの出力に基づいて前記ノズル変形機構を制御する。

請求項８に記載の発明は、基板上に塗布液を塗布する塗布装置であって、基板を保持する保持部と、前記保持部に保持される基板の主面に向けて所定の塗布液を吐出する吐出部と、前記主面に付着するパーティクルを検出するパーティクル検出部と、前記吐出部および前記パーティクル検出部を前記主面に沿う走査方向に前記保持部に対して相対的に移動する移動機構と、塗布途上において前記パーティクル検出部により取得される検出結果を記憶する記憶部とを備える。

請求項１ないし７の発明では、高さ情報に基づいて吐出口とステージとの間の間隔を変更することにより、基板上への塗布液の塗布を適切に行うことができる。

また、請求項２の発明では、非接触式にて容易に高さ情報を取得することができ、請求項３の発明では、被検査領域内の各位置での表面高さを正確に取得することができる。

また、請求項４の発明では、ノズル部が基板に接触してノズル部が損傷することを防止することができ、請求項５の発明では、ノズル部が基板上のパーティクルに接触してノズル部が損傷することを防止することができる。

また、請求項６の発明では、非接触式にて容易にパーティクルを検出することができ、請求項７の発明では、基板の主面と吐出口との間の間隔のばらつきを低減することにより、基板上に塗布液を精度よく塗布することができる。

請求項８の発明では、基板上に塗布液を塗布しつつ基板上のパーティクルを検出することができる。

図１は本発明の一の実施の形態に係る塗布装置１を示す斜視図である。塗布装置１は、液晶表示装置やプラズマ表示装置、有機ＥＬ表示装置等のフラットパネル表示装置に用いられるガラス基板上に塗布液を塗布するためのものである。

図１に示すように塗布装置１は本体２および制御部５を備える。制御部５は各種情報を記憶する記憶部５１、および、各種情報の表示を行う表示部５２を有し、制御部５により本体２の各構成が制御される。本体２は、ガラスの基板９を真空吸着により保持するとともに本体２の各構成の基台となるステージ２１を備え、ステージ２１の上方（図１中の（＋Ｚ）方向）には基板９のステージ２１とは反対側の主面である上面に向けて所定の塗布液（例えば、レジスト液）を吐出するとともに、基板９の上面に沿う図１中のＹ方向に伸びる長尺のヘッド部３が設けられる。ヘッド部３のＹ方向の各端部はヘッド昇降機構４１に接続され、２つのヘッド昇降機構４１によりヘッド部３が基板９の主面に垂直なＺ方向に移動する。各ヘッド昇降機構４１はヘッド移動機構４２の移動体側に固定され、２つのヘッド移動機構４２によりヘッド部３が基板９の主面に沿う図１中のＸ方向に移動（主走査）する。以下、ヘッド部３が伸びる方向であるＹ方向を長手方向とも呼ぶ。

図２は塗布装置１の本体２を示す平面図であり、図３は本体２を示す正面図である。各ヘッド移動機構４２は、固定体４２１および移動体４２２を有するリニアモータ４２３（図３参照）、移動体４２２をＸ方向に案内するガイドレール４２４、並びに、移動体４２２のＸ方向に関する位置を検出するリニアエンコーダ４２５を備える。各リニアエンコーダ４２５により検出される移動体４２２の位置情報は制御部５（図１参照）に出力され、この情報に基づいて各リニアモータ４２３が制御されることにより、２つの移動体４２２がＹ方向に並んでＸ方向へと移動する。これにより、各ヘッド昇降機構４１を介して移動体４２２に接続されたヘッド部３が、主走査方向（Ｘ方向）に垂直な姿勢にて基板９の上方を主走査する。

図４はヘッド昇降機構４１の構成を示す図である。各ヘッド昇降機構４１は、モータ４１１、モータ４１１に接続されたボールねじ機構４１２、および、モータ４１１に接続されたロータリーエンコーダ４１３を備え、実際には、これらの構成はカバー４１４にて覆われている。各ボールねじ機構４１２のナットにはヘッド部３の対応する端部が接続される。各ロータリーエンコーダ４１３により検出されるモータ４１１の回転角は制御部５（図１参照）に出力され、この回転角に基づいてこのモータ４１１が制御されることにより、ヘッド部３の両端部を同じ高さに保ちつつヘッド部３がＺ方向に移動（昇降）する。

図３に示すヘッド部３は長手方向（Ｙ方向）に伸びるヘッド支持板３１を備え、ヘッド支持板３１の下面には長手方向に伸びるライン状の吐出口を基板９に対向して有するノズル部３２、並びに、それぞれが基板９の上面に光を照射して基板９の高さ情報を取得する複数の（図３では６個の）検出ユニット３３が取り付けられる。図２中に破線にて示すように、複数の検出ユニット３３はノズル部３２の（＋Ｘ）側において長手方向に千鳥状に配列される。また、ノズル部３２は図示省略の塗布液供給部に接続され、塗布液供給部からノズル部３２に塗布液が供給される。

図５はヘッド部３を示す縦断面図であり、図６は図５中の矢印Ａ−Ａにて示す位置におけるヘッド部３の断面を示す図である。図５に示すように、ヘッド支持板３１の下面において（＋Ｘ）側の部位には複数の検出ユニット３３が固定されており、（−Ｘ）側の部位には断面形状が略凹状であって、底部の中央に長手方向（Ｙ方向）に伸びる開口３１１ａが形成されたノズル支持部３１１が取り付けられる。ノズル部３２は、長手方向に伸びるライン状の吐出口３２１ａが下端面に形成されるスリットノズル３２１を有し、開口３１１ａにはスリットノズル３２１の上部が挿入される。スリットノズル３２１の上端面には長手方向に伸びる板状のノズル固定板３２２が取り付けられる。Ｘ方向に関してノズル固定板３２２の幅は開口３１１ａの幅よりも大きくされ、ノズル固定板３２２の下面（ヘッド支持板３１とは反対側の面）においてスリットノズル３２１の（＋Ｘ）側の部位および（−Ｘ）側の部位のそれぞれが、ノズル支持部３１１の底部のヘッド支持板３１側を向く面（（＋Ｚ）側を向く面であり、以下、「対向面」という。）３１１ｂに対向する。

ノズル固定板３２２の下面にはノズル変形機構３５が固定され、ノズル変形機構３５はノズル固定板３２２に垂直なＺ方向に伸縮可能な複数の圧電素子３５１を有する。詳細には、図６に示すように、スリットノズル３２１の（＋Ｘ）側において複数の（図６では５個の）圧電素子３５１が長手方向に所定の間隔で配置され、各圧電素子３５１は上方を向く端面がノズル固定板３２２に固定され、下方を向く端面が長手方向に伸びる素子支持板３５２に固定される。スリットノズル３２１の（−Ｘ）側においても、長手方向に関して（＋Ｘ）側の複数の圧電素子３５１とそれぞれ同じ位置に複数の圧電素子３５１が設けられ、複数の圧電素子３５１は長手方向に伸びる素子支持板３５２に固定される（図５参照）。各素子支持板３５２はノズル支持部３１１の対向面３１１ｂと当接する。また、各圧電素子３５１の真上であって、ノズル固定板３２２とヘッド支持板３１との間にはバネ等の弾性体３１２が設けられ、弾性体３１２によりノズル固定板３２２がノズル支持部３１１の対向面３１１ｂ側へと付勢されてノズル部３２がノズル変形機構３５を介してノズル支持部３１１に支持される。なお、ノズル部３２の重さによっては、弾性体３１２が省略され、ノズル部３２の自重のみによりノズル部３２がノズル支持部３１１に支持されてもよい。

ノズル部３２では長手方向のある位置に配置された（＋Ｘ）側の圧電素子３５１および（−Ｘ）側の圧電素子３５１（以下、長手方向の同じ位置に配置された２つの圧電素子３５１を「１対の圧電素子３５１」ともいう。）が同じ量だけ伸縮することにより、長手方向に関してノズル部３２の対応する部位に長手方向に垂直なＺ方向の力が作用する。これにより、ノズル部３２のこの部位がＺ方向に変位し、ノズル部３２が撓む。また、ヘッド部３では、スリットノズル３２１を（＋Ｚ）側へと突き上げる方向にスリットノズル３２１に対して直接的に外力が作用した場合には、素子支持板３５２がノズル支持部３１１の対向面３１１ｂから離間してスリットノズル３２１への衝撃が緩和される。

図７は検出ユニット３３の内部構成を示す図である。検出ユニット３３は、光ビームを出射する光ビーム出射部３３１（例えば、波長８３０ｎｍの光ビームを出射する半導体レーザ）を有し、光ビーム出射部３３１からの光ビームはハーフミラー３３２および１／４波長板（以下、「１／４λ板」という。）３３３を介して回転するポリゴンミラー３３４へと導かれる。ポリゴンミラー３３４にて反射された光ビームはレンズ群３３５およびトロイダルレンズ３３６を介して基板９へと導かれ、基板９の上面に光のスポットが形成される。光のスポットはポリゴンミラー３３４の回転角に応じて基板９の上面上をＹ方向（長手方向）に沿って一定の向きに走査する（実際には、光のスポットの走査により光が照射される基板９上の領域のＹ方向の長さは、検出ユニット３３の長手方向の幅（長さ）に近いものとなる。）。

基板９の上面にて正反射した光ビームの反射光はトロイダルレンズ３３６およびレンズ群３３５を介してポリゴンミラー３３４へと導かれる。ポリゴンミラー３３４にて反射された光は、１／４λ板３３３を通過した後にハーフミラー３３２にてレンズ群３３７側に向けて反射され、レンズ群３３７を介して４分割センサ３３８に導かれる。ここで、レンズ群３３７はシリンドリカルレンズを含み、レンズ群３３７を通過した光は、光軸に垂直な光束断面がＸ方向に長い楕円形から次第にＹ方向に長い楕円形へと変化するようにされ、ヘッド部３がステージ２１に対して所定の基準高さに位置する状態において、基板９の上面（ただし、基板９が理想的な厚さであるものとする。）からの反射光が丁度円形となる位置に４分割センサ３３８が配置される。したがって、４分割センサ３３８の受光位置における反射光の光束断面の形状から基板９の上面上の光ビームが照射される位置におけるステージ２１からの高さが検出可能となる（すなわち、非点収差法による高さ検出が行われる。）。実際には、４分割センサ３３８は制御部５に接続され、４分割センサ３３８の各受光領域にて取得される光強度に基づいて制御部５が所定の演算を行うことにより、基板９上の光ビームの照射位置におけるステージ２１からの高さが取得される。以下の説明において、検出ユニット３３にて検出された値を表面高さと呼ぶ。なお、表面高さの検出は非点収差法以外に光を利用する他の手法を用いて行われてもよい。

また、検出ユニット３３はパーティクル検出部３４をさらに備える。図８はパーティクル検出部３４の構成を示す図である。パーティクル検出部３４は基板９の上面近傍に設けられるとともにＹ方向に長い（検出ユニット３３のＹ方向の長さに近い長さ）１対の楕円ミラー３４１、および、楕円ミラー３４１と同様にＹ方向に伸びるラインセンサ３４２を有する。ＺＸ平面に平行なある面上において基板９の上面上の光ビームの照射位置は、１対の楕円ミラー３４１の反射面３４１ａを一部とする楕円（図８中にて二点鎖線にて示す。）の焦点と重なり、この位置における散乱光のうち反射面３４１ａへと入射する光は、この楕円のもう１つの焦点に配置されるラインセンサ３４２に向けて反射される。ラインセンサ３４２は制御部５に接続され、ラインセンサ３４２にて取得される光強度を示す信号は、制御部５へと出力される。

図９は、塗布装置１が基板９上に塗布液を塗布する動作の流れを示す図である。図２の塗布装置１では、まず、外部の搬送機構により搬入される処理対象の基板９がステージ２１上に載置されて吸引吸着により保持される。このとき、ヘッド部３は基板９の（−Ｘ）側に位置する。続いて、２つのヘッド昇降機構４１によりヘッド部３が所定の基準高さに配置され、２つのヘッド移動機構４２を駆動することにより、ヘッド部３が（＋Ｘ）方向へと移動（主走査）を開始する（ステップＳ１１）。これにより、複数の検出ユニット３３がノズル部３２に対して先行するように移動し、やがて検出ユニット３３が基板９の上方へと到達する。

図７の各検出ユニット３３では、基板９上における光のスポットがポリゴンミラー３３４によりＹ方向に高速に走査しつつヘッド部３の移動に伴って主走査方向にも移動し、各照射位置における正反射光が４分割センサ３３８に導かれて検出される。このとき、光のスポットのＹ方向への走査はヘッド部３の主走査に比べて十分に高速であるため、基板９の上面上においてポリゴンミラー３３４の１つの反射面による１回の走査により連続的に光ビームが照射されるライン状の領域（以下、「被検出領域」という。）は、Ｙ方向にほぼ平行となり、ヘッド部３の移動に伴って被検出領域も主走査方向に移動する。制御部５では、各検出ユニット３３に対応する被検出領域内において光ビームが照射される各位置のステージ２１に対する表面高さが４分割センサ３３８からの出力に基づいて求められ、この被検出領域内の各位置における表面高さの集合が高さ情報として取得される（ステップＳ１２）。このように、被検出領域の高さ情報は、実際には、制御部５の演算により最終的に取得されるが、制御部５では形式的な演算が行われるのみであることから、実質的には高さ情報は検出ユニット３３（の４分割センサ３３８）において基板９の上面上の被検出領域に照射された光の反射光を受光することにより取得されるといえる。もちろん、各検出ユニット３３に当該演算を行う電気的回路が設けられ、この回路にて基板９の表面高さを求める演算が行われてもよい。

前述のように、実際には、図２のヘッド部３には６個の検出ユニット３３がＹ方向に配列して設けられ、各検出ユニット３３において被検出領域のＹ方向の幅は３００ミリメートル（ｍｍ）とされる。したがって、基板９上の主走査方向のある位置において、基板９のＹ方向の長さに相当する１８００ｍｍの範囲に亘ってＹ方向に伸びるライン状の領域内の各位置に対して、いずれかの検出ユニット３３により表面高さが取得されることとなる。ただし、複数の検出ユニット３３は千鳥状に配列されるため、（＋Ｘ）側の検出ユニット３３の列と（−Ｘ）側の検出ユニット３３の列とでは基板９上の主走査方向のある位置に対して高さ情報が求められる時刻は異なる（後述するパーティクルの検出において同様。）。

また、基板９の上面上の被検出領域内にパーティクルが存在する場合には、光ビームがパーティクルにより乱反射されて散乱光が図８の楕円ミラー３４１によりラインセンサ３４２へと導かれて検出される。これにより、検出ユニット３３では被検出領域内の各位置における基板９の上面に付着するパーティクルの有無が検出される（ステップＳ１３）。検出ユニット３３における表面高さの取得およびパーティクルの検出は、ヘッド部３の主走査に並行して連続的に行われ、基板９の上面上の各位置における表面高さおよびパーティクルの有無を示す情報が制御部５の記憶部５１に順次記憶される。なお、データ処理の能力を考慮して基板９上に形成される光のスポットの外径は約１００マイクロメートル（μｍ）、ポリゴンミラー３３４の回転速度は毎分１５０００回転とされる。

スリットノズル３２１が基板９上の所定の塗布開始位置の上方へと到達すると、基板９の上面に近接する吐出口３２１ａからの塗布液の吐出が開始される。ここで、図５のスリットノズル３２１の吐出口３２１ａに対向する基板９の上面上の吐出位置と、吐出口３２１ａにほぼ平行な各被検出領域とは、Ｙ方向に垂直かつ基板９の上面に沿う主走査方向に関して、対応する検出ユニット３３のヘッド支持板３１への取り付け位置に応じた距離だけ離れており、被検出領域は吐出位置に対して先行して主走査方向に移動する。塗布装置１では、基板９上の吐出位置が主走査方向のある位置へと到達した際に、この位置に対して複数の検出ユニット３３により先行して取得された基板９の上面のＹ方向の表面高さの変化に基づいて複数の圧電素子３５１の駆動が制御され、１対の圧電素子３５１が取り付けられたノズル部３２のＹ方向（長手方向）の各部位に基板９の上面に垂直なＺ方向に力が作用する。すなわち、吐出口３２１ａからの塗布液の吐出に並行して、吐出口３２１ａが形成されるスリットノズル３２１の下端面を、対向する基板９の上面のＹ方向に関する表面高さの変化（低周波成分の変化）におよそ倣うように各１対の圧電素子３５１が伸縮してノズル部３２を撓ませる（ステップＳ１４）。これにより、基板９の上面と吐出口３２１ａとの間の間隔が所定の目標間隔に可能な範囲で近づけられる。

塗布装置１では、例えば、Ｙ方向の長さが約２ｍであるノズル部３２に対して、基板９の上面と吐出口３２１ａとの間の目標間隔は８０〜１００μｍとされる。通常、Ｙ方向に関して基板９の上面の形状は１〜２カ所にてノズル部３２側に凸または凹となっており、凸部と凹部との表面高さの差も２０μｍ程度である。したがって、各１対の圧電素子３５１を僅かに伸縮させるのみにより、図６のノズル部３２のＹ方向に沿う５カ所の部位に基板９の上面に垂直な方向に力を作用させ、スリットノズル３２１の下端面の撓みを最大２カ所で凸または最大２カ所で凹として吐出口３２１ａとステージ２１との間の間隔を部分的に変更し、基板９の上面の主走査方向の高さの変化に対しては、全ての圧電素子３５１を駆動して吐出口３２１ａとステージ２１との間の間隔を全体的に変更することにより、スリットノズル３２１の下端面の撓みを通常の基板９の表面の形状におよそ沿わせることが可能となる。これにより、基板９の上面と吐出口３２１ａとの間の間隔のばらつきが低減され、基板９上に塗布液が均一の厚さにて精度よく塗布される。

また、塗布途上において、例えば、検出ユニット３３により取得される被検出領域内のいずれかの位置の表面高さが、圧電素子３５１の制御を行ってもスリットノズル３２１が基板９に接触すると想定される高さ以上である場合には（ステップＳ１５）、制御部５が図３のヘッド昇降機構４１を駆動することによりヘッド部３が上昇され、ノズル部３２とステージ２１上の基板９とが離間される（ステップＳ１５ａ）。このように、塗布装置１では被検出領域の表面高さの最大値が予め定められた値以上であるとしてエラーが検出された場合に、スリットノズル３２１の基板９への接触が回避されることにより、スリットノズル３２１が基板９に接触してスリットノズル３２１が損傷することが防止される。スリットノズル３２１の基板９への接触の回避が行われた場合には、表示部５２にその旨が表示されて操作者に報告されるとともにヘッド部３の移動が停止される（ステップＳ１７）。

さらに、塗布途上において、ラインセンサ３４２によりパーティクルが検出され、かつ、４分割センサ３３８にて取得される被検出領域の表面高さの最大値が予め定められた値以上であるとしてエラーが検出された場合にも（ステップＳ１５）、制御部５がヘッド昇降機構４１を駆動することによりヘッド部３が上昇する（ステップＳ１５ａ）。例えば、ラインセンサ３４２により基板９の上面上にパーティクルの存在が検出され、かつ、基板９の厚さが理想的なものであると仮定して被検出領域の表面高さの最大値に基づいて推定されるパーティクルの高さが６０μｍ以上である場合に、ノズル部３２とステージ２１上の基板９とが離間される。このようにして、スリットノズル３２１のパーティクルへの接触が回避されることにより、スリットノズル３２１がパーティクルに接触してスリットノズル３２１が損傷することが防止される。スリットノズル３２１のパーティクルへの接触の回避が行われた場合には、表示部５２にその旨が表示されて操作者に報告されるとともにヘッド部３の移動が停止される（ステップＳ１７）。

なお、検出ユニット３３により基板９上に外径１００μｍの光のスポットが形成される場合に、大きさが１００μｍ未満（例えば、６０μｍ程度）のパーティクルが基板９上に存在するとしても、４分割センサ３３８にて当該パーティクルからの反射光がある程度検出される限り、当該パーティクルのおよその高さは検出可能である。

塗布装置１ではヘッド部３の主走査方向への移動を継続しつつ、上記ステップＳ１２〜Ｓ１４の動作およびステップＳ１５のエラー判定が繰り返し行われ、スリットノズル３２１が基板９上の塗布停止位置の上方へと到達すると（ステップＳ１６）、吐出口３２１ａからの塗布液の吐出が停止されるとともにヘッド部３の主走査も停止され、塗布装置１による基板９上への塗布液の塗布動作が終了する（ステップＳ１７）。

塗布動作が終了すると、記憶部５１にて記憶される基板９の上面上の各位置における表面高さおよびパーティクルの有無を示す情報が表示部５２にて表示される。そして、これらの情報から、高さが低く（すなわち、スリットノズル３２との接触を回避するほどではない高さであり）かつ面積が大きいパーティクルが存在する、あるいは、高さが低くかつ面積も小さいが多数のパーティクルが存在すると認められる場合に、基板９が不良品と判断され、必要に応じて基板９に対してリワーク工程等が行われる。なお、基板９の上面上の各位置における表面高さおよびパーティクルの有無を示す情報は、基板９の良否の判断以外に基板９に対する後続の処理に利用されてもよい。

以上のように、図１の塗布装置１では、検出ユニット３３が被検出領域上にて光のスポットをＹ方向に走査させることにより、Ｙ方向に関する被検出領域内の各位置における正確な表面高さが順次取得される。そして、検出ユニット３３からの出力に基づく制御部５の制御により、ノズル変形機構３５が基板９の上面の形状に合わせてノズル部３２を適切な形状に撓ませるとともに、ノズル部３２の全体をＺ方向に移動する。これにより、塗布装置１では基板９の上面と吐出口３２１ａとの間の間隔のばらつきを低減して、基板９上に塗布液を精度よく塗布することができる。また、塗布途上において、検出ユニット３３により取得される表面高さの最大値が所定の値以上である場合にヘッド昇降機構４１が制御されることにより、ノズル部３２の基板９への接触が回避され、さらに、検出ユニット３３により所定の高さ以上のパーティクルが検出された場合にも、ノズル部３２のパーティクルへの接触が回避される。これにより、ノズル部３２が基板９またはパーティクルに接触してノズル部３２が損傷することが防止される。

このように、塗布装置１では、制御部５がノズル部３２および検出ユニット３３の移動に伴って吐出口３２１ａから塗布液を吐出させつつ、検出ユニット３３からの高さ情報に基づいてノズル変形機構３５を制御して吐出口３２１ａとステージ２１との間の間隔を部分的にまたは全体的に微小に変更し、また、ヘッド昇降機構４１を制御して吐出口３２１ａとステージ２１との間の間隔を大きく変更することにより、基板９上への塗布液の塗布を適切に行うことが実現される。なお、ノズル部３２の基板９またはパーティクルへの接触の回避は、ヘッド昇降機構４１によるノズル部３２の上昇に代えて、制御部５によるヘッド移動機構４２の停止により実現することも可能である。

また、図５のヘッド部３では、ノズル支持部３１１によりノズル部３２およびノズル変形機構３５が基板９側から離間可能な状態で当接して支持される。これにより、上記のように基板９に近接して設けられるノズル部３２を基板９の上面の形状に合わせて柔軟に撓ませて基板９上に塗布される塗布液の厚さのばらつきを低減しつつ、万一、想定しない要因によりノズル部３２が基板９やパーティクルに接触した場合であっても、ノズル部３２およびノズル変形機構３５がノズル支持部３１１から離間してノズル部３２への衝撃が緩和されることにより、ノズル部３２の損傷を軽減することができる。

さらに、塗布装置１では、塗布途上においてパーティクル検出部３４により取得されるパーティクルの検出結果が記憶部５１にて記憶される。ここで、基板への塗布液の塗布前または塗布後に他の検査装置にて基板上のパーティクルの検査を行う場合には、塗布装置と検査装置との間で基板を搬送する必要があるが、ガラス基板では搬送途上において端部等が容易に損傷してしまうため、基板の搬送回数を減少させることが望ましい。これに対し、塗布装置１では基板９上に塗布液を塗布しつつ基板９上のパーティクルが検出されるため、他の検査装置における基板９上のパーティクルの検査を省略してフラットパネル表示装置の製造に係る処理の簡略化を図りつつ、基板９の搬送回数を減少させることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

上記実施の形態では、各検出ユニット３３によりＹ方向に関する被検出領域内の各位置における表面高さの集合が高さ情報として取得されるが、ノズル部３２の基板９またはパーティクルへの接触を回避するという観点では、高さ情報は被検出領域内の実際の表面の高さの最大値を少なくとも含むものであればよい。

基板９上の被検出領域の高さ情報の取得、または、パーティクルの検出は光を利用しない他の手法により実現されてもよいが、検出ユニット３３では、被検出領域に照射された光の反射光を受光することにより被検出領域の高さ情報が非接触式にて容易に取得され、被検出領域に照射された光の散乱光を検出することによりパーティクルが非接触式にて容易に検出される。

また、パーティクル検出部３４はラインセンサ３４２を有する上記構成以外であってもよい。図１０は他の例に係るパーティクル検出部３４ａを示す図であり、図１１はパーティクル検出部３４ａの伝達部材３４３およびピンフォトダイオード３４２ａを示す図である。パーティクル検出部３４ａでは、図１０に示す１対の楕円ミラー３４１の反射面を一部とする楕円形（図１０中にて二点鎖線にて示す。）の基板９とは反対側の焦点に、図１０および図１１に示すように内周面が円錐形状の鏡面であり、円錐の底面に相当する部位に円形の開口３４３ａが形成される伝達部材３４３が配置され、開口３４３ａの近傍にはピンフォトダイオード３４２ａが設けられる。伝達部材３４３は、Ｙ方向に向かって伸びるスリット状の開口３４３ｂも有し、楕円ミラー３４１により集光された散乱光は開口３４３ｂを介して伝達部材３４３の内部へと入射し、円錐形状の鏡面により円形の開口３４３ａ側へと導かれて、ピンフォトダイオード３４２ａにて受光される。これにより、図１０のパーティクル検出部３４ａではラインセンサ３４２を利用することなくパーティクルを検出することができる。

上記実施の形態において、基板９の上面の主走査方向の高さの変化に対して吐出口３２１ａとステージ２１との間の間隔を全体的に微小に変更させる際に、ノズル変形機構３５に代えてヘッド昇降機構４１を駆動させてもよい。塗布装置１において、吐出口３２１ａとステージ２１との間の間隔を変更する間隔変更機構としての機能は、ノズル変形機構３５およびヘッド昇降機構４１により実現される。

上記実施の形態では、複数の圧電素子３５１を駆動することにより、ノズル部３２の長手方向に沿う５カ所の部位に対して基板９の上面に垂直なＺ方向に力が作用するが、ノズル部３２の撓みを基板９の上面の形状にある程度沿わせるという観点では、力の作用を受けるノズル部３２の部位は３カ所以上であれば足り、ノズル部３２の撓みをより精度よく基板９の上面の形状に沿わせるには、ノズル部３２の長手方向に沿う５カ所以上の部位に対してＺ方向に力を作用させることが好ましい。

また、ノズル部３２を変形させるノズル変形機構３５として圧電素子３５１以外に、例えば、モータや圧縮空気を用いるものを利用することも可能であるが、ノズル変形機構３５の構成を簡素化するには圧電素子を利用することが好ましい。この場合に、必ずしもノズル部３２の力の作用を受ける全ての部位を圧電素子にてＺ方向に強制的に変位させて力を作用させる必要はなく、例えば、３カ所の部位のうち中央にのみ圧電素子が設けられるとともに他の２つの部位はＺ方向に関して当該圧電素子に対して相対的に固定されて（例えば、ヒンジ支持されて）１つの圧電素子の駆動のみにより各部位にＺ方向の力を作用させてもよく、また、中央の部位のみが両側の２つの部位にそれぞれ設けられる２つの圧電素子に対してＺ方向に関して相対的に固定されてもよい。このように、ノズル部３２の長手方向に沿う３カ所以上の部位の少なくとも１つが、圧電素子の駆動により力の作用を受けることにより、ノズル変形機構の簡素化を図りつつノズル部３２を変形することが実現される。

塗布装置１では、ヘッド移動機構４２によりヘッド部３がステージ２１に対して主走査方向に移動するが、ヘッド部３が固定され、ステージ２１がヘッド部３に対して主走査方向に移動してもよい。すなわち、ヘッド部３は主走査方向にステージ２１に対して相対的に移動すればよい。また、ステージ２１を昇降するステージ昇降機構が設けられ、ノズル部３２の基板９またはパーティクルへの接触を回避する際に、ステージ昇降機構を駆動してノズル部３２とステージ２１上の基板９との離間が行われてもよい。

塗布装置１において、塗布液の高精度な塗布が求められない場合には、検出ユニット３３において表面高さの検出に係る構成が省略され、パーティクルの検出に係る構成のみが設けられてもよい。この場合、基板９を保持する保持部はステージ２１以外に、基板９の下面に当接して基板９を支持する支持ピン等であってもよい。また、基板９の上面に向けて塗布液を吐出する吐出部として、スリットノズル３２１に代えて微小な円形（または矩形）の吐出口を有するノズルが設けられてもよい。例えば、プラズマ表示装置等に用いられるカラーフィルタの製造の際には、一般的にはＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のうちの１色の塗布液を基板上に塗布する毎に基板上のパーティクル検査が行われるため、塗布装置と検査装置との間で基板を繰り返し搬送する必要がある。これに対し、基板上に塗布液を塗布しつつパーティクルを検出する塗布装置によれば、他の検査装置における基板上のパーティクルの検査を省略してプラズマ表示装置の製造に係る処理の簡略化を図りつつ、基板の搬送機会を減少させることができる。

塗布装置１はフラットパネル表示装置用の大型のガラス基板への塗布液の塗布に特に適しているが、ガラス基板以外に半導体基板やプリント配線基板への塗布液の塗布に利用されてもよい。

塗布装置を示す斜視図である。 塗布装置の本体を示す平面図である。 塗布装置の本体を示す正面図である。 ヘッド昇降機構の構成を示す図である。 ヘッド部を示す縦断面図である。 図５中の矢印Ａ−Ａにて示す位置におけるヘッド部の断面を示す図である。 検出ユニットの内部構成を示す図である。 パーティクル検出部の構成を示す図である。 塗布装置が基板上に塗布液を塗布する動作の流れを示す図である。 パーティクル検出部の他の例を示す図である。 伝達部材およびピンフォトダイオードを示す図である。

符号の説明

１ 塗布装置
５ 制御部
９ 基板
２１ ステージ
３２ ノズル部
３３ 検出ユニット
３４，３４ａ パーティクル検出部
３５ ノズル変形機構
４１ ヘッド昇降機構
４２ ヘッド移動機構
５１ 記憶部
３２１ａ 吐出口

Claims (8)

1. 基板上に塗布液を塗布する塗布装置であって、
   基板を保持するステージと、
   前記ステージに保持される基板の主面に近接するとともに前記主面に沿う第１の方向に伸びるライン状の吐出口を有し、前記吐出口から前記主面に向けて所定の塗布液を吐出するノズル部と、
   前記吐出口に対向する前記主面上の吐出位置から前記第１の方向に垂直かつ前記主面に沿う第２の方向に所定の距離だけ離れた前記主面上の領域であって、前記吐出口に平行なライン状の被検出領域における前記ステージに対する表面高さの最大値を少なくとも含む高さ情報を取得する高さ検出部と、
   前記被検出領域を前記吐出位置よりも先行させて前記ノズル部および前記高さ検出部を前記第２の方向に前記ステージに対して相対的に移動する移動機構と、
   前記吐出口と前記ステージとの間の間隔を変更する間隔変更機構と、
   前記ノズル部および前記高さ検出部の前記ステージに対する相対移動に伴って前記吐出口から塗布液を吐出させつつ、前記高さ検出部からの高さ情報に基づいて前記間隔変更機構を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする塗布装置。
2. 請求項１に記載の塗布装置であって、
   前記高さ検出部が、前記主面上の前記被検出領域に照射された光の反射光を受光することにより前記被検出領域における前記高さ情報を取得することを特徴とする塗布装置。
3. 請求項２に記載の塗布装置であって、
   前記高さ検出部が、前記被検出領域上にて光のスポットを前記第１の方向に走査させることにより、前記第１の方向に関する前記被検出領域内の各位置における表面高さを順次取得することを特徴とする塗布装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の塗布装置であって、
   前記制御部が、塗布途上において前記高さ検出部により取得される前記被検出領域の表面高さの最大値が予め定められた値以上である場合に、前記移動機構の停止、または、前記間隔変更機構による前記ノズル部と前記ステージに保持された基板との離間により、前記ノズル部の前記基板への接触を回避することを特徴とする塗布装置。
5. 請求項１ないし３のいずれかに記載の塗布装置であって、
   前記被検出領域に付着するパーティクルを検出するパーティクル検出部をさらに備え、
   前記制御部が、塗布途上において前記パーティクル検出部によりパーティクルが検出され、かつ、前記高さ検出部にて取得される前記被検出領域の表面高さの最大値が予め定められた値以上である場合に、前記移動機構の停止、または、前記間隔変更機構による前記ノズル部と前記ステージに保持された基板との離間により、前記ノズル部の当該パーティクルへの接触を回避することを特徴とする塗布装置。
6. 請求項５に記載の塗布装置であって、
   前記パーティクル検出部が、前記被検出領域に照射された光の散乱光を検出することによりパーティクルを検出することを特徴とする塗布装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の塗布装置であって、
   前記間隔変更機構が、前記ノズル部の前記第１の方向に沿う３カ所以上の部位に前記主面に垂直な方向に力を作用させることにより、前記ノズル部を撓ませるノズル変形機構を有し、
   前記高さ検出部が、前記第１の方向に関する前記被検出領域内の各位置における表面高さを取得し、
   前記制御部が、前記高さ検出部からの出力に基づいて前記ノズル変形機構を制御することを特徴とする塗布装置。
8. 基板上に塗布液を塗布する塗布装置であって、
   基板を保持する保持部と、
   前記保持部に保持される基板の主面に向けて所定の塗布液を吐出する吐出部と、
   前記主面に付着するパーティクルを検出するパーティクル検出部と、
   前記吐出部および前記パーティクル検出部を前記主面に沿う走査方向に前記保持部に対して相対的に移動する移動機構と、
   塗布途上において前記パーティクル検出部により取得される検出結果を記憶する記憶部と、
   を備えることを特徴とする塗布装置。

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