JP2010172791A - スピンコート装置およびスピンコート方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性を低下させることなく、良品と不良品を分別することで、次工程への不良品の流出を抑止し、製品歩留りを向上させることが可能なスピンコート技術を提供する。
【解決手段】ワーク保持台４１に載置されて回転するレンズ３にシリンジ６１からコーティング剤６２を供給してスピンコートするスピンコート装置１において、スピンコート処理後のレンズ３の画像をＣＣＤカメラ７１で撮影して判別手段９で良否を判別し、良品のレンズ３ａを良品収納パレット８１に、不良品のレンズ３ｂを不良品収納パレット８２に振り分けて収納することで、次工程に不良品のレンズ３が流れることを確実に防止し、製品歩留りを向上させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、スピンコート装置およびスピンコート方法に関する。

たとえば、レンズ等の光学素子の製造分野では、光学素子の表面にコーティング剤を塗布して光学性能等を改善することが行われている。
このようなコーティング剤の塗布技術として、回転される光学素子の表面にコーティング剤を滴下して分散塗布するスピンコート法が知られている。

一般的にスピンコート法は、回転テーブル上に保持されて回転するレンズの表面に、コーティング剤を滴下し、回転の遠心力により分散塗布することでレンズの表面にコーティング膜を形成する方法である。

このようにレンズの表面にコーティング膜を施すスピンコート装置として、特許文献１に開示された技術が知られている。
すなわち、この特許文献１では、レンズが載置される回転塗布台が収容されるスピンカップの内周面に、レンズの外縁部の高さの位置に開口する開口部を設け、回転するレンズの外縁部の周囲に飛散する余剰のハードコート液を前記開口部にて回収することで、スピンカップ内に飛散する余剰のハードコート液のミスト等に起因する塗布膜への異物の付着を防止して好適な塗膜を形成しようとするスピンコート装置が開示されている。

しかしながら、上述の特許文献１では、予防的な不良対策に止まり、実際の塗布結果の良否を判別することができない、という技術的課題があった。
このため、コーティング処理が施されたレンズでは、良品と不良品が混在しており、それら全数が次工程に流れてしまうため、製品歩留りが低下する、という技術的課題があった。

また、この対策として、例えば、コーティング処理を施したレンズの良否を、人が目視検査で1個ずつ検査した場合には、目視検査に多大な工数がかかってしまうため生産性が低下する、という別の技術的課題を生じる。

さらに、人が検査した場合には、完全に良品と不良品の判別を行うことができず、次工程への不良品の流出の懸念が残る。

特開２００７−２２９６４８号公報

本発明の目的は、スピンコート工程において、生産性を低下させることなく、良品と不良品を分別することで、次工程への不良品の流出を抑止し、製品歩留りを向上させることが可能なスピンコート技術を提供することにある。

本発明の第１の観点は、被塗布物の表面にスピンコート法にてコーティング剤を塗布する塗布部と、
前記コーティング剤を塗布された前記被塗布物を撮像する撮像部と、
前記撮像した画像に基づいて前記被塗布物における前記コーティング剤の塗布状態の良否を判別する判別手段と、
前記塗布状態の良否に基づいて前記被塗布物を分別する分別手段と、
を含むスピンコート装置を提供する。

本発明の第２の観点は、被塗布物の表面にスピンコート法にてコーティング剤を塗布する第１工程と、
前記コーティング剤を塗布された前記被塗布物の撮像画像に基づいて前記被塗布物における前記コーティング剤の塗布状態の良否を判別する第２工程と、
前記塗布状態の良否に基づいて前記被塗布物を分別する第３工程と、
を含むスピンコート方法を提供する。

本発明によれば、スピンコート工程において、生産性を低下させることなく、良品と不良品を分別することで、次工程への不良品の流出を抑止し、製品歩留りを向上させることが可能なスピンコート技術を提供することができる。

本発明の一実施の形態であるスピンコート方法を実施するスピンコート装置の構成の一例を示す側断面図である。 本発明の一実施の形態であるスピンコート装置の構成の一例を示す平面図である。 本発明の一実施の形態であるスピンコート装置の作用の一例を示すフローチャートである。

本実施の形態では、一態様として、スピンコート装置において、塗布後の被塗布物の画像を観察して良品と不良品を判別する手段を設け、さらに、判別結果に応じて、良品と不良品が混在しないように回収部を分けることで次工程への不良品の流出を防止する。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態であるスピンコート方法を実施するスピンコート装置の構成の一例を示す側断面図である。

図２は、本発明の一実施の形態であるスピンコート装置の構成の一例を示す平面図である。
図３は、本発明の一実施の形態であるスピンコート装置の作用の一例を示すフローチャートである。

なお、以下では、図１において、左右方向をＸ方向、上下方向をＺ方向、紙面に垂直な方向をＹ方向とし、図２では、左右方向をＸ方向、上下方向をＹ方向、紙面に垂直な方向をＺ方向として説明する。

まず、本実施の形態のスピンコート装置１の構成例を説明する。
本実施の形態のスピンコート装置１は、ベース２と、レンズ３（被塗布物）等の光学素子を保持し、回転させるワーク回転保持部４と、コーティング剤６２を塗布する塗布部６と、コーティング処理を施したレンズ３の画像を得るための画像観察部７と、レンズ３を搬送するための搬送部５（分別手段）と、レンズ３を収納するための収納部８と、判別手段９と、制御部１０を備えている。

ワーク回転保持部４は、レンズ３を保持するためのワーク保持台４１と、回転機構４２とで構成されている。
ワーク保持台４１は、軸方向に貫通穴４１ａが形成された円筒形状を有しており、レンズ３を保持するように構成されている。また、ワーク保持台４１の上端面は、当該ワーク保持台４１の中心軸に直交するように平坦に加工されている。

このワーク保持台４１は、軸方向に貫通穴４２ａが形成され、鉛直方向に配置された回転機構４２の上端面に、当該ワーク保持台４１の中心軸と回転機構４２の回転軸とが一致し、貫通穴４１ａと貫通穴４２ａが連通するように配設されている。

回転機構４２は、当該回転機構４２の上端に配置されたワーク保持台４１が、スピンコート装置１の筐体であるベース２の上面に位置するように、当該ベース２に図示しないベアリング等を介して回転自在に固設されている。

回転機構４２の上端に固定されて回転するワーク保持台４１の周囲には、コーティング剤６２の飛散を防止するためのカップ形状のカバー４７が、下端部をベース２に固定されて配置されている。

この回転機構４２の下端側には、中空の筒型のプーリ４３が同軸に取り付けられている。さらに、回転機構４２の側方には、モータ４６が配置されており、このモータ４６には、プーリ４５が取り付けられている。

プーリ４３とプーリ４５との間には、ベルト４４が張架されており、このプーリ４３およびプーリ４５とベルト４４からなる動力伝達機構により、モータ４６の回転を回転機構４２に伝達して、ワーク保持台４１を回転駆動する構成となっている。

モータ４６は、制御線１２を介して制御部１０に接続されており、制御部１０によってモータ４６の動作が制御される。
ワーク保持台４１の貫通穴４１ａは、回転機構４２の貫通穴４２ａ、プーリ４３の中空部を通じて図示しない真空吸引機構に接続されており、真空吸引によって、レンズ３をワーク保持台４１の上面に着脱自在に固定することが可能になっている。

一方、ベース２の上部には、ワーク保持台４１の上方近傍に塗布部６が設けられている。
この塗布部６は、充填されたコーティング剤６２を下端の図示しない開口部から吐出供給するためのシリンジ６１と、シリンジ６１をワーク回転保持部４の上方に移動させるための駆動手段６３とで構成されている。

この駆動手段６３は、シリンジ６１をＺ方向に移動するためのＺ駆動機構６３ｂと、シリンジ６１をＸ方向に移動するためのＸ駆動機構６３aとで構成されている。
Ｘ駆動機構６３aによるシリンジ６１のＸ方向の移動経路は、シリンジ６１の下端中心が、ワーク回転保持部４のワーク保持台４１の中心部を通過するように設定されている。

この駆動手段６３は、制御線１３を介して制御部１０に接続されており、制御部１０によって駆動手段６３の動作、およびシリンジ６１からのコーティング剤６２の吐出動作が、制御部１０によって制御される。

本実施の形態の場合、ベース２の上面側において、ワーク保持台４１を挟んで塗布部６と反対側の位置には、画像観察部(撮像部)７が配置されている。
この画像観察部(撮像部)７は、ワーク保持台４１に載置されたレンズ３の上面（すなわちコーティング剤６２が塗布された面）の画像を撮像するためのＣＣＤカメラ７１と、ＣＣＤカメラ７１を、レンズ３が載置されたワーク回転保持部４の上方に移動させるための駆動手段７２とで構成されている。

ＣＣＤカメラ７１は、鉛直下向きに光軸が設けられた撮像光学系７１ａを備え、この撮像光学系７１ａの周囲には、当該撮像光学系７１ａの光軸方向の下方に位置するレンズ３に照明光７３ａを照射するする照明系７３が設置されている。

ＣＣＤカメラ７１を移動させる駆動手段７２は、ＣＣＤカメラ７１を支持してＺ方向に駆動するＺ駆動機構７２ａと、ＣＣＤカメラ７１を支持したＺ駆動機構７２ａの全体をＸ方向に駆動するＸ駆動機構７２ｂと、で構成されている。

この場合、ＣＣＤカメラ７１（撮像光学系７１ａ）のＸ方向の移動経路は、ワーク回転保持部４のワーク保持台４１の中心部の直上を通過するように設定されている。
これにより、ＣＣＤカメラ７１の撮像光学系７１ａの光軸をワーク保持台４１の中心の直上部の任意の高さに位置決めする動作と、ワーク保持台４１の上方から側方にＣＣＤカメラ７１を待避させる動作が可能になっている。

この駆動手段７２は、制御線１４を介して制御部１０と接続されており、制御部１０によって駆動手段７２の動作が制御される。
ベース２の上面には、収納部８が設けられている。本実施の形態の場合、収納部８は、コーティング処理前の複数のレンズ３を収納可能な供給パレット８３と、コーティング処理を施した良品の複数のレンズ３を収納可能な良品収納パレット８１（分別手段）と、不良品の複数のレンズ３を収納可能な不良品収納パレット８２（分別手段）で構成されている。

また、ベース２の上面側には、収納部８とワーク回転保持部４との間におけるレンズ３の搬送を行うための搬送部５が設置されている。
この搬送部５は、レンズ３を所望の位置まで移動させる駆動手段５１と、ハンド部５２で構成されている。

ハンド部５２には、鉛直下向きの姿勢で吸着機構５３が配設され、この吸着機構５３により、下方に位置するレンズ３を吸着保持し、搬送することができる。
駆動手段５１は、ハンド部５２をＺ方向に駆動するＺ駆動機構５１ｃと、このＺ駆動機構５１ｃの全体を搭載してＹ方向に駆動するＹ駆動機構５１ｂと、このＹ駆動機構５１ｂの全体を搭載してＸ方向に駆動するＸ駆動機構５１ａと、で構成されている。

これにより、Ｘ駆動機構５１ａ、Ｙ駆動機構５１ｂ、Ｚ駆動機構５１ｃの変位の組合せで、Ｚ駆動機構５１ｃに搭載されたハンド部５２（吸着機構５３）が、ベース２の上面側において、３次元的に任意の位置に位置決め可能となっている。

これらの駆動手段５１は、制御線１５を介して制御部１０に接続されており、制御部１０によって駆動手段５１の動作が制御される。
ＣＣＤカメラ７１は、信号線７１ｂを介して判別手段９に接続されている。

この判別手段９は、たとえば、信号線７１ｂを介してＣＣＤカメラ７１で撮影されたコーティング処理後のレンズ３の観察画像の画像情報を取得し、このレンズ３の観察画像からコーティング処理の状態を判別し、良品、不良品の判別を行う画像処理機能を備えている。

判別手段９は、制御線１１を介して制御部１０に接続されおり、上述のレンズ３の画像の判別結果は制御部１０に伝達される。
制御部１０は、たとえば、コンピュータで構成され、スピンコート装置１の全体を制御するとともに、判別手段９から伝達された判別結果に基づき、搬送部５を制御して、コーティング処理後のレンズ３を、判別結果に応じた所望の良品収納パレット８１または不良品収納パレット８２に収納させる動作を行う機能を備えている。

すなわち、本実施の形態の制御部１０は、スピンコート制御プログラム１０ａを備え、このスピンコート制御プログラム１０ａの実行によって、スピンコート装置１を制御し、後述のような作用を実現する。

次に、上述のような構成の本実施の形態のスピンコート装置１の作用の一例について説明する。
図３のフローチャートは、本実施の形態の制御部１０のスピンコート制御プログラム１０ａの動作の一例を示している。

初期状態では、図１に例示されるように、塗布部６および画像観察部７は、ワーク保持台４１の直上部から側方に待避した位置にある。
まず、制御部１０は、搬送部５を制御し、供給パレット８３に配列されたレンズ３の一つを、搬送部５に搭載されたハンド部５２の吸着機構５３を用いて供給パレット８３から取り出し、ワーク保持台４１に搬送し、当該ワーク保持台４１の中心に同軸となるように載置する（ステップ１０１）。

制御部１０は、ワーク保持台４１にレンズ３を載置した後、図示しない真空吸引機構を用い，真空吸引をＯＮにしてレンズ３を回転機構４２に固定した後、回転機構４２を所望の速さで回転させてワーク保持台４１と共にレンズ３を回転させる（ステップ１０２）。

次に、制御部１０は、駆動手段６３を制御して、コーティング剤６２を充填したシリンジ６１を、レンズ３の上方の予め定められた位置に移動させることで、シリンジ６１の位置決めをする（ステップ１０３）。

そして、シリンジ６１の下端からコーティング剤６２を回転しているレンズ３に吐出して供給する（ステップ１０４）。
制御部１０は、スピンコートが完了したか否かを判断する。具体的には，レンズ３に供給された時点からの経過時間を計り，所定時間が経過したところでコーティング剤６２が遠心力によりレンズ３の表面に広がった（ステップ１０５）（第１工程）、つまりスピンコートが完了したと判断されたところで、回転機構４２の回転を停止させ、シリンジ６１をレンズ３の上方から元の位置に待避させる（ステップ１０６）。

そして、制御部１０は、駆動手段７２を制御し、ＣＣＤカメラ７１をレンズ３の上方、レンズ３の表面全体がＣＣＤカメラ７１で撮像可能な所定位置に移動させることで位置決めし（ステップ１０７）、コーティング処理(スピンコート)が施されたレンズ３の表面の画像を撮影させ（ステップ１０８）（第２工程）、この撮影後、ＣＣＤカメラ７１は、レンズ３の上方から元の位置に待避させる（ステップ１０９）。なお、このステップ１０９は、本実施形態においては撮像後に待避させているが、レンズ３の搬送処理が始まる前に行えば、どこで行ってもかまわない。

このレンズ３の観察画像の画像情報は、信号線７１ｂを介して判別手段９に送られ、そこで、レンズ３の表面のコーティング膜の状態を検査し、良品か不良品かの判別を行う（ステップ１１１）。

この判別手段９における良否判別のアルゴリズムとしては、例えば、予め判別手段９に記憶されている良品のレンズ３のコーティング処理後の観察画像と、実際に撮影されたレンズ３の観察画像との比較を行い、両者の一致度が所定の閾値よりも大きい場合に良品と判定し、それ以外を不良品と判定する方法が考えられる。また、画像中のレンズ３のコーティングがないエッジ部分の判別により行う、もしくは、照明の反射光、透過光をＣＣＤカメラ７１で取り込む際に、集光した光のコントラストの違い、つまり、コーティングが有るか無いかの光路差により判別する、などの方法もある。

この判別手段９の判別結果は、制御線１１を介して制御部１０に伝達される（ステップ１１０）。
そして、制御部１０は、この判別結果に基づいて搬送部５を制御し、良品のレンズ３ａならば、良品収納パレット８１に搬送して収納し（ステップ１１２）、不良品のレンズ３ｂならば、不良品収納パレット８２に搬送して収納する（ステップ１１３）（第３工程）。

制御部１０は、上述の一連の制御動作（ステップ１０１からステップ１１３）を、供給パレット８３が空であるか、つまり未処理のレンズ３がなくなるまで反復する（ステップ１１４）。

以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、スピンコート装置１の内部で、レンズ３に対するコーティング剤６２のコーティング処理の良否の状態を画像観察部７で撮影し、判別手段９における画像処理により確認して判別するとともに、さらに、コーティング処理後のレンズ３が収納されるパレットを、良品収納パレット８１と不良品収納パレット８２に区別して収納するので、良品と不良品のレンズ３を明確に区別して管理することが可能となり、次工程への不良品のレンズ３の流出を確実に防止することができる。

すなわち、スピンコート工程において、生産性を低下させることなく、良品と不良品を分別することで、次工程への不良品の流出を抑止し、製品歩留りを向上させることが可能なスピンコート技術を提供することができる。

なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
たとえば、判別手段９と制御部１０を共通のコンピュータで構成し、制御部１０に実装されたソフトウェアによって判別手段９の機能を制御部１０において内部的に実現してもよい。

［付記１］
レンズの表面にスピンコート法にてコーティング膜を施す装置において、
レンズを保持し、回転させるワーク回転保持部と、
レンズにコーティング剤を塗布する塗布部と、
コーティング処理を施したレンズの表面画像を観察する画像観察部と、
画像観察部からの画像を処理し、レンズの表面のコーティング剤の塗布状態を判別する判別手段と、
判別手段の結果に基づき、良品と不良品をそれぞれ分別回収する収納部と、
レンズを搬送するための搬送部と、
を備えたことを特徴とするスピンコート装置。

１ スピンコート装置
２ ベース
３ レンズ
４ ワーク回転保持部
５ 搬送部
６ 塗布部
７ 画像観察部
８ 収納部
９ 判別手段
１０ 制御部
１０ａ スピンコート制御プログラム
１１ 制御線
１２ 制御線
１３ 制御線
１４ 制御線
１５ 制御線
４１ ワーク保持台
４１ａ 貫通穴
４２ 回転機構
４２ａ 貫通穴
４３ プーリ
４４ ベルト
４５ プーリ
４６ モータ
４７ カバー
５１ 駆動手段
５１ａ Ｘ駆動機構
５１ｂ Ｙ駆動機構
５１ｃ Ｚ駆動機構
５２ ハンド部
５３ 吸着機構
６１ シリンジ
６２ コーティング剤
６３ 駆動手段
６３a Ｘ駆動機構
６３ｂ Ｚ駆動機構
７１ ＣＣＤカメラ
７１ａ 撮像光学系
７１ｂ 信号線
７２ 駆動手段
７２ａ Ｚ駆動機構
７２ｂ Ｘ駆動機構
７３ 照明系
７３ａ 照明光
８１ 良品収納パレット
８２ 不良品収納パレット
８３ 供給パレット

Claims (4)

1. 被塗布物の表面にスピンコート法にてコーティング剤を塗布する塗布部と、
   前記コーティング剤を塗布された前記被塗布物を撮像する撮像部と、
   前記撮像した画像に基づいて前記被塗布物における前記コーティング剤の塗布状態の良否を判別する判別手段と、
   前記塗布状態の良否に基づいて前記被塗布物を分別する分別手段と、
   を含むことを特徴とするスピンコート装置。
2. 請求項１記載のスピンコート装置において、
   前記分別手段は、良品と判定された前記被塗布物と、不良品と判定された前記被塗布物が個別に収納される複数の収納パレットを含むことを特徴とするスピンコート装置。
3. 請求項１記載のスピンコート装置において、
   前記被塗布物は光学素子であることを特徴とするスピンコート装置。
4. 被塗布物の表面にスピンコート法にてコーティング剤を塗布する第１工程と、
   前記コーティング剤を塗布された前記被塗布物の撮像画像に基づいて前記被塗布物における前記コーティング剤の塗布状態の良否を判別する第２工程と、
   前記塗布状態の良否に基づいて前記被塗布物を分別する第３工程と、
   を含むことを特徴とするスピンコート方法。