JP2011050935A - 溶液の塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】溶液の塗布装置において、塗布ヘッドのノズルから吐出される溶液の吐出状態を風の影響なく高精度に検出すること。
【解決手段】塗布ヘッド２０に設けたノズルから溶液を吐出させて基板１に塗布する溶液の塗布装置において、塗布ヘッド２０のノズルから吐出される溶液の吐出状態を検出する検出手段３０を備えるとともに、塗布ヘッド２０のノズルから吐出される溶液の吐出領域への風の進入を防止する風防手段４０を備えるもの。
【選択図】図５

Description

本発明は溶液の塗布装置に関する。

従来の溶液の塗布装置は、液晶表示装置、有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示装置、電子放出表示装置及びプラズマ表示装置等の表示装置や半導体装置等を製造する場合、例えば、カラーフィルタを形成する場合、或いは、ガラス基板や半導体ウェハ等の基板に配向膜やレジスト等の機能性薄膜を形成する場合等に用いられている。

溶液の塗布装置は、特許文献１に記載の如く、塗布対象物としての基板を搬送する載置テーブルを有しており、この載置テーブルの上方には、複数の塗布ヘッドが基板の搬送方向に対してほぼ直交する方向に沿って配置されている。それによって、搬送される基板の上面には複数の塗布ヘッドのノズルから吐出される溶液が搬送方向に交差する方向に所定間隔で塗布される。

溶液の塗布装置では、塗布ヘッドを上述の如くに用いて載置テーブル上の基板に溶液を吐出させる前段階で、塗布ヘッドのノズルから吐出される溶液の吐出状態を検出する検出手段としてのカメラを備えている。カメラにより塗布ヘッドのノズルから吐出される溶液の吐出の有無、吐出量、吐出方向、吐出位置等を事前に確認することにより、基板への溶液の塗布品質の向上を図るものである。

特開2008-264608

従来の溶液の塗布装置では、その生産性を向上するために、塗布ヘッドによる吐出領域の側傍に移動させた載置テーブルに基板を供給するときに、塗布ヘッドから下方の液槽に向けて溶液を吐出させ、その吐出状態をカメラにより検出することとしている。

このため、塗布ヘッドの吐出領域においてノズルから吐出され、液槽に向けて滴下中の溶液をカメラにより撮像するときに、例えばその吐出領域の側傍の載置テーブル上に基板が供給されて引きおこす風がその滴下中の溶液に及び、溶液を舞い上げる如くにその滴下状態を乱すおそれがあり、ひいては溶液の吐出状態のカメラによる検出精度を損なう。

本発明の課題は、溶液の塗布装置において、塗布ヘッドのノズルから吐出される溶液の吐出状態を風の影響なく高精度に検出することにある。

請求項１の発明は、塗布ヘッドに設けたノズルから溶液を吐出させて基板に塗布する溶液の塗布装置において、塗布ヘッドのノズルから吐出される溶液の吐出状態を検出する検出手段を備えるとともに、塗布ヘッドのノズルから吐出される溶液の吐出領域への風の進入を防止する風防手段を備えるようにしたものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記基板が供給される載置テーブルを備え、前記風防手段が前記塗布ヘッドの吐出領域と上記載置テーブルとの間に設けられるようにしたものである。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において更に、前記風防手段がシャッターからなり、シャッターは待機位置と、前記塗布ヘッドの吐出領域に対する風防作業位置とに切換設定されるようにしたものである。

請求項４の発明は、請求項１又は２の発明において更に、前記風防手段が空気吹出装置からなるようにしたものである。

本発明は、塗布ヘッドのノズルから吐出される溶液の吐出状態を検出する検出手段を備えるとともに、塗布ヘッドのノズルから吐出される溶液の吐出領域への風の進入を防止する風防手段を備えることにより、塗布ヘッドのノズルから吐出される溶液の吐出状態を風の影響なく高精度に検出することができる。

図１は溶液塗布装置を示す正面図である。 図２は溶液塗布装置を示す平面図である。 図３は溶液塗布装置を示す側面図である。 図４は塗布ヘッドを示す断面図である。 図５は溶液吐出状態の検出例を示す要部拡大正面図である。 図６は溶液吐出状態の他の検出例を示す要部拡大正面図である。

図１〜図３に示す溶液塗布装置１０は、ベース１１を水平に配置し、ベース１１の上面の幅方向（Ｙ方向）の両端部には長手方向（Ｘ方向）に沿うガイド部材１２が延在されている。両ガイド部材１２の上面には、基板１のための載置テーブル１３が、その下面の幅方向の両側に平行に設けられた受け部材１４をスライド可能に係合させて支持されている。受け部材１４はガイド部材１２に沿うＸ方向に移動可能になっている。

ガイド部材１２には固定子（不図示）が設けられ、受け部材１４には可動子（不図示）が設けられ、固定子と可動子とで載置テーブル１３の駆動手段となるリニアモータ（不図示）を形成している。

載置テーブル１３には、例えば液晶表示装置に用いられるガラス製の基板１が供給される。この基板１は、載置テーブル１３に真空吸着や静電吸着等の手段によって吸着保持される。従って、載置テーブル１３に供給された基板１は、載置テーブル１３によって矢印Ｘ方向に移動される。

ベース１１の長手方向中途部には上記一対のガイド部材１２をまたぐように門型の支持体１６が立設されている。この支持体１６の上部には枠体１７が水平に架設されている。

支持体１６の枠体１７の枠内には、インクジェット方式によって機能性薄膜である、例えば配向膜を形成する溶液（ポリイミド溶液）をドット状に吐出する複数の塗布ヘッド２０が矢印Ｙ方向（図２）に沿って配置されている。この実施の形態では、例えば３つの塗布ヘッド２０が千鳥状に２列で配置されている。

塗布ヘッド２０は、図４に示す如く、ヘッド本体２１を備えている。ヘッド本体２１は筒状に形成され、その下面開口は可撓板２２によって閉塞されている。この可撓板２２はノズルプレート２３によって覆われており、このノズルプレート２３と上記可撓板２２との間には複数の液室２４が形成されている。

各液室２４は、ノズルプレート２３内に形成された主管路２３Ａに図示しない枝管路を介してそれぞれ連通していて、上記主管路２３Ａから上記枝管路を介して溶液が各液室２４に供給される。主管路２３Ａは、一端が後述する給液孔２５に接続され、他端が後述する回収孔２９に接続される。

上記ヘッド本体２１の長手方向一端部には上記液室２４に連通する上記給液孔２５が形成されている。この給液孔２５から上記各液室２４には機能性薄膜を形成する上記溶液が供給される。それによって、上記液室２４内は溶液で満たされるようになっている。

上記ノズルプレート２３には、基板１の搬送方向に直交する方向である、Ｙ方向に沿って複数のノズル２６が千鳥状に穿設されている。上記可撓板２２の上面には、上記各ノズル２６にそれぞれ対向して駆動手段としての複数の圧電素子２７が設けられている。

各圧電素子２７は上記ヘッド本体２１内に設けられた駆動部２８によって駆動電圧が供給される。それによって、圧電素子２７は伸縮し、可撓板２２を部分的に変形させるから、その圧電素子２７に対向位置するノズル２６から溶液がドット状に吐出され、各塗布ヘッド２０の下方をＸ方向に移動する載置テーブル１３上の基板１の上面に供給塗布される。従って、基板１の上面には、ドット状の溶液が行列状に配列されてなる塗布パターンが形成される。そして、この塗布パターンは、ドット状の各溶液が流動して濡れ広がることにより、付着し合って１つの膜となる。

上記ヘッド本体２１の長手方向他端部には上記液室２４に連通する回収孔２９が形成されている。上記給液孔２５から液室２４に供給された溶液は、上記回収孔２９から回収することができるようになっている。即ち、各ヘッド２０は上記液室２４に供給された溶液をノズル２６から吐出させるだけでなく、上記液室２４を通じて上記回収孔２９から回収することが可能となっている。

溶液塗布装置１０は、各塗布ヘッド２０の各ノズル２６から吐出される溶液の吐出状態（吐出の有無、吐出量、吐出方向、吐出位置等）を、各ノズル２６から吐出される溶液の吐出領域周辺で生ずる風の影響なく高精度に検出するため、以下の構成を具備する。

溶液塗布装置１０は、図５に示す如く、各塗布ヘッド２０の各ノズル２６から吐出される溶液の吐出状態を検出する検出手段としてのカメラ３０を備える。本実施例では、１つの塗布ヘッド２０毎に１つのカメラ３０を用いるものとし、全３個のカメラ３０を支持体１６の枠体１７の外面に配置している。溶液塗布装置１０は、枠体１７の外面で各塗布ヘッド２０のそれぞれに対応する３位置のそれぞれに上下方向（Ｚ方向）に沿うガイド部材３１を延在し、各カメラ３０を支持する受け部材３２を各ガイド部材３１にスライド可能に係合させて支持する。受け部材３２は不図示の駆動源により駆動され、ガイド部材３１に沿う矢印Ｚ方向に移動可能になっている。

各塗布ヘッド２０により基板１に溶液を塗布するときには、各カメラ３０はガイド部材３１の上端側の待機位置に待機し（図１の実線位置）、各塗布ヘッド２０による溶液吐出領域の下方にて載置テーブル１３及び該載置テーブル１３上の基板１をＸ方向に移動可能にする。

各塗布ヘッド２０の各ノズル２６から吐出される溶液の吐出状態を検出するときには、各塗布ヘッド２０による溶液吐出領域の外（側傍）の基板出入位置に載置テーブル１３を移動し（図１の鎖線位置）、各カメラ３０をガイド部材３１の下端側の検出作業位置に位置付ける（図５の位置）。載置テーブル１３を基板出入位置に位置付けたとき、載置テーブル１３上の溶液塗布済の基板１を載置テーブル１３から搬出し、次に溶液塗布される基板１を載置テーブル１３に供給する。各カメラ３０は、検出作業位置に位置付けられたとき、対応する塗布ヘッド２０の各ノズル２６から吐出された溶液を一度に撮像することができる視野範囲を有する。

尚、載置テーブル１３のＸ方向の一端であって、基板出入位置に位置付けられた載置テーブル１３の支持体１６及び各塗布ヘッド２０に近接することとなる一端には、カメラ３０による溶液吐出状態の検出のために、各塗布ヘッド２０の各ノズル２６から吐出される溶液を受ける液槽３３が取付部材３４を介して設けられている。即ち、液槽３３は、載置テーブル１３が基板出入位置に位置付けられた状態で、塗布ヘッド２０の真下に位置付けられるようになっている。

溶液塗布装置１０は、図５に示す如く、カメラ３０による溶液吐出状態の検出のために各塗布ヘッド２０の各ノズル２６から吐出される溶液の吐出領域への、風の進入を防止する風防手段４０を備える。

風防手段４０は、基板出入位置に位置付けられた載置テーブル１３と、各塗布ヘッド２０による溶液吐出領域との間に設けられる。風防手段４０は、基板出入位置に位置付けられた載置テーブル１３から搬出される基板１、又は該載置テーブル１３に供給される基板１が、それらの基板１の搬出又は供給時に載置テーブル１３の周辺に引きおこす風の上記溶液吐出領域への進入を防止する。

風防手段４０は、支持体１６の枠体１７において、カメラ３０のためのガイド部材３１が設けられる外面とは反対側の外面に固定されたエアシリンダ４１のピストンロッド４１Ａの先端に設けたシャッター（遮蔽板）４２からなる。シャッター４２は、エアシリンダ４１により昇降され、エアシリンダ４１のピストンロッド４１Ａを収縮させた待機位置（図５の鎖線位置）と、エアシリンダ４１のピストンロッド４１Ａを伸長させた、各塗布ヘッド２０の溶液吐出領域に対する風防作業位置（本実施例では、基板出入位置に位置付けられた載置テーブル１３と、各塗布ヘッド２０による溶液吐出領域とを互いに遮断する、図５の実線位置）とに切換設定される。シャッター４２は、風防作業位置において、載置テーブル１３と液槽３３との間にその先端部を侵入させる。シャッター４２は、本実施例の３つの塗布ヘッド２０の配列方向に沿う吐出領域の全域に渡って風の進入を防止できる長さを有する。

従って、溶液塗布装置１０にあっては、各カメラ３０を待機位置に位置付けるとともに、風防手段４０を待機位置に位置付けた状態で（図１の実線位置）、載置テーブル１３及び該載置テーブル１３上の基板１を各塗布ヘッド２０による溶液吐出領域の下方にてＸ方向に移動し、各塗布ヘッド２０の各ノズル２６から吐出される溶液を基板１に塗布する。載置テーブル１３上の基板１に対する溶液の塗布が終了すると、載置テーブル１３及び該載置テーブル１３上の基板１を各塗布ヘッド２０による溶液吐出領域の外の基板出入位置に移動する。

続いて、各カメラ３０を検出作業位置に位置付けるとともに、風防手段４０を風防作業位置に位置付けた状態で（図５の位置）、載置テーブル１３上の溶液塗布済の基板１を載置テーブル１３から搬出し、次に溶液塗布される基板１を載置テーブル１３に供給する。同時に、各塗布ヘッド２０の各ノズル２６から液槽３３に向けて溶液を吐出し、各塗布ヘッド２０からの溶液の吐出状態を検出作業位置にある各カメラ３０により撮像する。各カメラ３０の撮像結果を不図示の画像処理装置により画像処理することにより、各塗布ヘッド２０の各ノズル２６から吐出された溶液の吐出状態（溶液の有無、吐出量、吐出方向、吐出位置等）を検出して確認する。

尚、各カメラ３０の撮像結果により検出された、各塗布ヘッド２０の各ノズル２６から吐出される溶液の吐出状態に基づき、各塗布ヘッド２０の各ノズル２６から吐出される溶液の吐出量が互いに均一になるように、各ノズル２６の圧電素子に印加する電圧を調整することもできる。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)塗布ヘッド２０のノズル２６から吐出される溶液の吐出状態を検出するカメラ３０を備えるとともに、塗布ヘッド２０のノズル２６から吐出される溶液の吐出領域への風の進入を防止する風防手段４０を備える。従って、塗布ヘッド２０の溶液吐出領域においてノズル２６から吐出され、液槽３３に向けて滴下中の溶液をカメラ３０により撮像するときに、その吐出領域への風の進入が防止されるから、風が溶液を舞い上げる如くに影響してその滴下状態を乱すことがなく、溶液の吐出状態のカメラ３０による検出精度を損なうことがない。塗布ヘッド２０のノズル２６から吐出される溶液の吐出状態を風の影響なく高精度に検出することができる。

(b)風防手段４０が塗布ヘッド２０の吐出領域と載置テーブル１３との間に設けられる。従って、塗布ヘッド２０の吐出領域の側傍に位置付けられている載置テーブル１３上に基板１が供給されて引きおこす風がその吐出領域へ進入することを防止するものになる。これにより、載置テーブル１３への基板１の供給と同時に、塗布ヘッド２０のノズル２６から吐出される溶液の吐出状態を上述(a)のカメラ３０によって高精度に検出し、塗布装置１０の生産性を向上できる。

(c)風防手段４０としてのシャッター４２により、塗布ヘッド２０の溶液吐出領域への風の進入を遮断し、その風の進入を確実に防止できる。

図６に示す風防手段５０は、上述の風防手段４０に代わるものであり、支持体１６の枠体１７の枠内に設けた空気吹出装置５１からなる。空気吹出装置５１は、スリットノズル５２のスリット孔から吐出される気体（窒素ガス又はドライエア）で、各塗布ヘッド２０の各ノズル２６から吐出される溶液の吐出領域への風の進入を防止する。

風防手段５０の空気吹出装置５１も、基板出入位置に位置付けられた載置テーブル１３と、各塗布ヘッド２０による溶液吐出領域との間に設けられる。これにより、空気吹出装置５１は、基板出入位置に位置付けられた載置テーブル１３から搬出される基板１、又は該載置テーブル１３に供給される基板１が、それらの基板１の搬出又は供給時に載置テーブル１３の周辺に引きおこす風に対し、強い逆風を及ぼし、上記吐出領域への風の進入を防止する。

空気吹出装置５１のスリットノズル５２は、本実施例の３つの塗布ヘッド２０の配列方向に沿う吐出領域の全域に渡って風の進入を防止できる長さを有する。このとき、空気吹出装置５１は、３つの塗布ヘッド２０の全域に対して一体をなす単一のスリットノズル５２からなるものでも良いし、塗布ヘッド２０の１つ分の長さに相当する長さのスリットノズル５２を３つ並べてなるものでも良い。

本変形例によれば、風防手段５０としての空気吹出し装置５１が吹出す強い風により、塗布ヘッド２０の吐出領域に進入してくる風を打ち消し、その風の進入を確実に防止できる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

本発明は、溶液の塗布装置において、塗布ヘッドのノズルから吐出される溶液の吐出状態を風の影響なく高精度に検出することができる。

１ 基板
１０ 溶液塗布装置
１３ 載置テーブル
２０ 塗布ヘッド
２６ ノズル
３０ カメラ（検出手段）
４０ 風防手段
４２ シャッター
５０ 風防手段
５１ 空気吹出装置

Claims (4)

1. 塗布ヘッドに設けたノズルから溶液を吐出させて基板に塗布する溶液の塗布装置において、
   塗布ヘッドのノズルから吐出される溶液の吐出状態を検出する検出手段を備えるとともに、
   塗布ヘッドのノズルから吐出される溶液の吐出領域への風の進入を防止する風防手段を備えることを特徴とする溶液の塗布装置。
2. 前記基板が供給される載置テーブルを備え、
   前記風防手段が前記塗布ヘッドの吐出領域と上記載置テーブルとの間に設けられる請求項１に記載の溶液の塗布装置。
3. 前記風防手段がシャッターからなり、シャッターは待機位置と、前記塗布ヘッドの吐出領域に対する風防作業位置とに切換設定される請求項１又は２に記載の溶液の塗布装置。
4. 前記風防手段が空気吹出装置からなる請求項１又は２に記載の溶液の塗布装置。

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