JP2012157824A - 吐出不良検出装置、吐出不良検出方法、液滴塗布装置及び液滴塗布方法 - Google Patents

Abstract

【課題】塗布ヘッドの吐出安定性を正確に判定する。
【解決手段】液滴を吐出する吐出口を有する塗布ヘッド４の吐出不良を検出する吐出不良検出装置８は、塗布ヘッド４の吐出口から液滴が吐出される空間を撮像する撮像部８ａと、その撮像部８ａにより撮像された画像を処理し、その画像中に点状の画像があるか否かを判断し、画像中に点状の画像があると判断した場合、塗布ヘッド４の吐出が安定していないと判定する判定部８ｆとを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、吐出不良検出装置、吐出不良検出方法、液滴塗布装置及び液滴塗布方法に関する。

液滴塗布装置は、表示装置や半導体装置などを製造する際に用いられている。例えば、表示装置の製造では、ガラス基板上に配向膜などの機能性薄膜を形成する場合に、また、半導体装置の製造では、半導体ウェハ上にレジストなどの機能性薄膜を形成する場合に液滴塗布装置が用いられている。

前述の液滴塗布装置は、基板などの塗布対象物に向けて液を複数のノズル（吐出口）からそれぞれ液滴として吐出するインクジェット方式の塗布ヘッドを備えており、ステージ上の塗布対象物と塗布ヘッドとを相対移動させながら、塗布ヘッドにより塗布対象物の被塗布面に複数の液滴を順次着弾させて塗布を行う。

この液滴塗布装置においては、様々な原因により吐出不良が発生することがある。例えば、塗布液中に混入した気泡や異物がノズルを塞ぐことによる吐出量不足や不吐出、また、ノズルの開口付近に塗布液や異物が付着することによる飛行曲がりなどが発生する。

このような吐出不良が発生すると、塗布対象物に対して所望の塗布量で塗布液を塗布することができず、製品の歩留まりが低下することになる。そこで、吐出不良をいち早く検出してメンテナンスを行う必要がある。このため、塗布ヘッドから吐出された各液滴を撮像し、その液滴の撮像画像と吐出が正常な正常画像との比較結果から吐出不良を検出する吐出不良検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２４６９１１号公報

しかしながら、前述の吐出不良は一度起きるとそのまま継続されるものばかりではなく、吐出不良が一回あるいは数回発生し、その後、元の正常吐出に戻ることがあり、さらに、その発生タイミングや復帰タイミングもランダムである。このため、前述のように特定のタイミングで撮像された液滴の撮像画像と正常画像との比較結果からでは、吐出不良が発生することなく良好な吐出が継続して得られているか否か（吐出安定性）を判定することは困難であり、吐出不良を検出できずに誤判定が発生してしまう。

本発明は上記を鑑みてなされたものであり、その目的は、塗布ヘッドの吐出安定性を正確に判定することができる吐出不良検出装置、吐出不良検出方法、液滴塗布装置及び液滴塗布方法を提供することである。

本発明の実施形態に係る吐出不良検出装置は、液滴を吐出する吐出口を有する塗布ヘッドの吐出不良を検出する吐出不良検出装置であって、塗布ヘッドの吐出口から液滴が吐出される空間を撮像する撮像部と、撮像部により撮像された画像を処理し、画像中に点状の画像があるか否かを判断し、画像中に点状の画像があると判断した場合、塗布ヘッドの吐出が安定していないと判定する判定部とを備える。

本発明の実施形態に係る吐出不良検出方法は、液滴を吐出する吐出口を有する塗布ヘッドの吐出不良を検出する吐出不良検出方法であって、塗布ヘッドの吐出口から液滴が吐出される空間を撮像し、撮像した画像を処理し、画像中に点状の画像があるか否かを判断し、画像中に点状の画像があると判断した場合、塗布ヘッドの吐出が安定していないと判定する。

本発明の実施形態に係る液滴塗布装置は、塗布ヘッドの吐出面に形成された吐出口から液滴を吐出させて塗布対象物に液滴を塗布する液滴塗布装置であって、塗布ヘッドの吐出不良を検出する吐出不良検出装置を備え、吐出不良検出装置は、塗布ヘッドの吐出口から液滴が吐出される空間を撮像する撮像部と、撮像部により撮像された画像を処理し、画像中に点状の画像があるか否かを判断し、画像中に点状の画像があると判断した場合、塗布ヘッドの吐出が安定していないと判定する判定部とを具備する。

本発明の実施形態に係る液滴塗布方法は、塗布ヘッドの吐出面に形成された吐出口から液滴を吐出させて塗布対象物に液滴を塗布する液滴塗布方法であって、塗布ヘッドの吐出口から液滴が吐出される空間を撮像し、撮像した画像を処理し、画像中に点状の画像があるか否かを判断し、画像中に点状の画像があると判断した場合、塗布ヘッドの吐出が安定していないと判定して塗布ヘッドのメンテナンスを実行する。

本発明によれば、塗布ヘッドの吐出安定性を正確に判定することができる。

本発明の実施形態に係る液滴塗布装置の概略構成を示す図である。 図１に示す液滴塗布装置が備える塗布ヘッドの概略構成を示す断面図である。 図１に示す液滴塗布装置が備える吐出不良検出装置の概略構成を示す図である。 図３に示す吐出不良検出装置が備える撮像部により撮像された画像の一例を示す図である。 図１に示す液滴塗布装置が行う塗布処理（吐出不良検出処理を含む）の流れを説明するためのフローチャートである。

本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る液滴塗布装置１は、基板などの塗布対象物Ｗが載置されるステージ２と、そのステージ２をＹ軸方向に移動させるステージ移動装置３と、移動するステージ２上の塗布対象物Ｗに向けて液滴を吐出する塗布ヘッド４と、その塗布ヘッド４をＸ軸方向に移動させるヘッド移動装置５と、そのヘッド移動装置５と共に塗布ヘッド４を支持する支持部６と、塗布ヘッド４を保守する保守装置７と、塗布ヘッド４の吐出不良を検出する吐出不良検出装置８と、ステージ移動装置３及び支持部６などを支持する架台９と、各部を制御する制御装置１０とを備えている。

ステージ２は、塗布対象物Ｗが載置される載置面を有しており、ステージ移動装置３上に設けられている。このステージ２には、塗布対象物Ｗが自重により載置されるが、これに限るものではなく、例えば、その塗布対象物Ｗを保持するため、静電チャックや吸着チャックなどの機構が設けられても良い。

ステージ移動装置３は、ステージ２をＹ軸方向に案内して移動させる移動装置であり、架台９の上面に固定されて設けられている。このステージ移動装置３は制御装置１０に電気的に接続されており、その駆動が制御装置１０により制御される。ステージ移動装置３としては、例えば、サーボモータを駆動源とする送りねじ式の移動機構やリニアモータを駆動源とするリニアモータ式の移動機構などが用いられる。

塗布ヘッド４は、ヘッド移動装置５にＸ軸方向に移動可能に設けられており、ステージ２上の塗布対象物Ｗに対して塗布液を液滴として吐出（噴射）する吐出ヘッドである。この塗布ヘッド４は制御装置１０に電気的に接続されており、その駆動が制御装置１０により制御される。塗布液は、その塗布液を貯留する塗布液タンクからチューブなどの配管を介して塗布ヘッド４に供給される。この塗布液としては、例えば、配向膜材料や接着剤、顔料など、塗布対象物Ｗ上に残留物として残留する溶質及びその溶質を溶解（分散）させる溶媒を含む溶液が用いられる。

ここで、前述の塗布ヘッド４について詳述すると、図２に示すように、塗布ヘッド４は、インクジェット方式の塗布ヘッドであり、液滴を吐出する複数の吐出口１１ａを有するノズルプレート１１と、各吐出口１１ａにそれぞれつながる複数の液室１２ａを有するヘッド本体１２と、各液室１２ａの容積を変化させる可撓板１３と、可撓板１３を変形させる複数の圧電素子１４と、それらの圧電素子１４を駆動させる圧電素子駆動部１５とを備えている。

ノズルプレート１１には、複数個の吐出口１１ａが長手方向に所定ピッチ（所定間隔）で直線状に並べられて形成されている。これらの吐出口１１ａの並び方向が例えばＸ軸方向（図１参照）に対して所定角度だけ傾けられ、塗布ヘッド４がヘッド移動装置５を介して支持部６に設けられている。ただし、塗布ヘッド４は前述の所定角度が変更可能に構成されている。例えば、塗布ヘッド４が回転機構（図示せず）によりθ方向（図１中、ＸＹ平面に沿う回転方向）に回転可能に支持されており、その回転機構によりＸ軸方向に対して所定角度傾くことが可能である。この所定角度を変更することにより、塗布対象物Ｗ上でＸ軸方向に並ぶ各液滴の間隔、すなわちＸ軸方向の塗布ピッチを調整することができる。もちろん、吐出口１１ａの並び方向がＸ軸方向に対して平行になるように調整することも可能である。

ヘッド本体１２には、塗布液を収容する各液室１２ａに加え、それらの液室１２ａに枝管路（図示せず）を介してつながる主管路１２ｂと、その主管路１２ｂの一端につながる給液管路１２ｃと、主管路１２ｂの他端につながる排液管路１２ｄとが形成されている。なお、給液管路１２ｃは塗布液タンクから主管路１２ｂに塗布液を供給するための流路であり、チューブやパイプなどの供給管を介して塗布液タンクに接続されている。また、排液管路１２ｄは主管路１２ｂを通過した塗布液を塗布液タンクに戻すための流路であり、チューブやパイプなどの排出管を介して前述の塗布液タンクに接続されている。

可撓板１３は、その変形により各液室１２ａの容積を増減させるための板部材である。この可撓板１３は撓み変形可能にヘッド本体１２に取付けられており、各液室１２ａの壁部として機能する。なお、ヘッド本体１２は矩形枠状に形成されており、その下面側開口部分が可撓板１３によって閉塞されている。この可撓板１３がノズルプレート１１により覆われ、ノズルプレート１１と可撓板１３との間に各液室１２ａが形成されている。

各圧電素子１４は、各液室１２ａにそれぞれ対向させて可撓板１３に固着されている。これらの圧電素子１４は圧電素子駆動部１５に電気的に接続されており、その圧電素子駆動部１５からの電力供給により駆動する。圧電素子１４が駆動して伸縮すると、その駆動した圧電素子１４に対応する可撓板１３の一部が変形するため、その変形に応じて液室１２ａの容積が増減し、その液室１２ａにつながる吐出口１１ａから液滴が吐出される。この圧電素子１４が駆動素子として機能する。

圧電素子駆動部１５は、制御装置１０に電気的に接続されており、その制御装置１０からの制御信号を受けて各圧電素子１４に個別に電圧を印加することが可能なデバイスである。この圧電素子駆動部１５は、制御装置１０からの制御信号に応じて各圧電素子１４を個別に駆動させ、塗布ヘッド４の各吐出口１１ａから個別に液滴を吐出させる。

このような構成の塗布ヘッド４は、圧電素子駆動部１５による各圧電素子１４に対する駆動電圧の印加に応じて、可撓板１３の変形により各液室１２ａ内の塗布液を対応する吐出口１１ａから押し出して液滴として吐出する。このとき、各液室１２ａは塗布液により満たされている状態である。

図１に戻り、ヘッド移動装置５は、コラムなどの支持部６に固定されて設けられており、塗布ヘッド４をステージ２上の塗布対象物Ｗの被塗布面に沿うＸ軸方向に移動させる移動装置である。このヘッド移動装置５は制御装置１０に電気的に接続されており、その駆動が制御装置１０により制御される。ヘッド移動装置５としては、例えば、サーボモータを駆動源とする送りねじ式の移動機構やリニアモータを駆動源とするリニアモータ式の移動機構などが用いられる。

支持部６は、Ｘ軸方向に長尺な門型の形状に形成されており、架台９上のステージ移動装置３を跨ぐように架台９の上面に設けられている。この支持部６の梁部はＸ軸方向に平行にステージ２の被載置面に対して水平にされ、支持部６の脚部は架台９の上面に固定されている。

保守装置７は、ステージ２と共に移動するようにステージ２の側面に設けられており、塗布ヘッド４に対向する位置までステージ２と共に移動し、払拭や吸引により塗布ヘッド４の吐出面Ｍ１に付着した液（付着液）を除去するワイピング装置、また、捨て打ちや液圧送（塗布液タンクから塗布液を気体圧力やポンプによって加圧供給すること）により塗布ヘッド４の各吐出口１１ａから塗布液を強制的に排出させる液排出装置を備えている。この保守装置７は制御装置１０に電気的に接続されており、その駆動が制御装置１０により制御される。

吐出不良検出装置８は、図１及び図３に示すように、撮像を行う撮像部８ａと、その撮像部８ａを昇降させる昇降移動装置８ｂと、その昇降移動装置８ｂと共に撮像部８ａを支持する支持アーム８ｃと、ドレインパンなどの液受け部８ｄと、撮像用の照明装置８ｅと、画像を処理して判定を行う判定部８ｆとを備えている。

撮像部８ａは、昇降移動装置８ｂに昇降可能（上下移動可能）に設けられており、その昇降移動装置８ｂにより撮像位置を変更可能に形成されている。この撮像部８ａは所定の撮像位置から、塗布ヘッド４の吐出口１１ａから液滴が吐出される空間である、吐出面Ｍ１の下側の空間を撮像することによって、塗布ヘッド４の各吐出口１１ａから個別に吐出された飛翔中の各液滴を連続して撮像することを可能とする。これにより、図４に示すような画像Ｇ１が撮像される（詳しくは、後述する）。撮像部８ａとしては、例えば、ＣＣＤ（電荷結合素子）カメラなどが用いられる。

ここで、前述の所定の撮像位置は撮像部８ａが塗布ヘッド４の各吐出口１１ａから個別に吐出された複数の液滴を連続して撮像する位置、例えば、撮像部８ａが昇降移動装置８ｂの下端部まで移動した位置である。ただし、この所定の撮像位置は変更可能であり、例えば、塗布ヘッド４がメンテナンスや故障などにより交換された場合などに再設定されたりする。

昇降移動装置８ｂは、支持アーム８ｃに固定されて設けられており、撮像部８ａをＺ軸方向に案内して移動させる移動装置である。この昇降移動装置８ｂは制御装置１０に電気的に接続されており、その駆動が制御装置１０により制御される。昇降移動装置８ｂとしては、例えば、サーボモータを駆動源とする送りねじ式の移動機構やリニアモータを駆動源とするリニアモータ式の移動機構などが用いられる。

支持アーム８ｃは、支持部６の梁部の上面に固定されて設けられており、昇降移動装置８ｂと共に撮像部８ａを支持するアームである。撮像部８ａは支持アーム８ｃに沿って昇降移動装置８ｂにより撮影位置及び退避位置に移動する。

液受け部８ｄは、ステージ２と共に移動するようにステージ２の側面に照明装置８ｅと一緒に設けられている。この液受け部８ｄは、撮像部８ａが撮像を行う場合、塗布ヘッド４に対向する位置までステージ２と共に移動し、塗布ヘッド４の各吐出口１１ａから個別に吐出された複数の液滴を受け取る。

照明装置８ｅは、撮像部８ａが塗布ヘッド４の各吐出口１１ａから個別に吐出された各液滴を撮像できるように光を照射する。例えば、照明装置８ｅは、撮像部８ａにより撮像した画像にハレーションが発生しないよう、具体的には、液受け部８ｄが塗布ヘッド４に対向する位置にあるとき照明装置８ｅからの直接光が撮像部８ａに入射しないように液受け部８ｄの側面に取り付け部材（図示せず）などにより固定されて設けられている。この照明装置８ｅは制御装置１０に電気的に接続されており、その駆動が制御装置１０により制御される。照明装置８ｅとしては、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）照明装置などが用いられる。

判定部８ｆは、撮像部８ａにより撮像された画像Ｇ１（図４参照）を処理し、画像Ｇ１中に直線状の液体像Ｚ１の他に点状の液体像Ｚ２があるか否かを判断し、画像Ｇ１中に点状の液体像Ｚ２があると判断した場合、吐出量不足や不吐出、あるいは飛行曲がりなどの吐出不良が不定期（ランダム）に発生して吐出が不安定であると判定し、その判定結果を制御装置１０に送信する。

ここで、図４に示す画像Ｇ１中においては、直線状の液体像Ｚ１が存在しており、その直線状の液体像Ｚ１の他に点状の液体像Ｚ２も存在している。塗布ヘッド４の吐出が安定しているときには、吐出口１１ａから吐出された液滴は一直線に下に向かって行くため、直線状の液体像Ｚ１のみが見えることになる。一方、塗布ヘッド４の吐出が不安定になっているときには、吐出口１１ａから吐出された液滴は飛散するため、小さい粒状（点状）の液体像が見えることになる。すなわち、吐出が不安定であれば、液滴の速度が低くなり、液滴は液受け部８ｄに到達する前に舞い上がって飛散する。この舞い上がりの有無を確認することにより吐出が安定しているか否かを判定する。

なお、撮像部８ａのシャッター速度は、設定された周波数で吐出口１１ａから吐出される液滴が線状に見える状態で撮像されるように設定される。例えば、１０００滴／秒の吐出周波数であれば、１／３０秒〜１／６０秒程度のシャッター速度で、吐出口１１ａから下へ向かって飛翔する液滴を線状に見える状態で撮像することができる。

また、液受け部８ｄの底面と塗布ヘッド４の吐出面Ｍ１との離間距離は、吐出が安定しているとき液滴が舞い上がる前に底面に到達し、吐出が不安定になっているとき液滴が底面に到達せずに舞い上がる距離に設定されている。この距離は、用いる塗布液の種類や塗布ヘッド４の吐出周波数や駆動電圧、液滴の飛翔速度などに応じて実験的に求められている。

また、画像Ｇ１中には、処理時間短縮のため、サーチエリア（検査範囲）Ｅ１が設定されている。すなわち、撮像部８ａは塗布ヘッド４の吐出面Ｍ１の下側の空間を撮像するものであるが、その撮像画像Ｇ１中には検査に必要のない塗布ヘッド４の下端部の画像などが含まれる。そこで、撮像画像Ｇ１内の全ての範囲を検査するのは無駄であるので、サーチエリアＥ１を設定する。

例えば、サーチエリアＥ１は液受け部８ｄと塗布ヘッド４の吐出面Ｍ１との間において、吐出面Ｍ１から所定の離間距離Ｌ１だけ離間して設定されている。このサーチエリアＥ１の範囲高さは所定距離Ｌ２に設定されており、さらに、その範囲幅は塗布ヘッド４の各吐出口１１ａから個別に吐出された複数の液滴を撮像可能な幅（少なくとも塗布ヘッド４の両端に位置する各吐出口１１ａの離間距離より大きい）に設定されている。なお、判定精度向上のためには、離間距離Ｌ１は５〜１５ｍｍの範囲内で設定されることが望ましく、さらに、範囲高さの所定距離Ｌ２は１〜１０ｍｍの範囲内で設定されることが望ましい。なお、範囲幅を塗布ヘッド４における吐出口１１ａの配列長さよりも短く設定する場合には、吐出口１１ａの配列方向に複数回に分けて撮像を行うようにしても良い。

このようなサーチエリアＥ１内で直線状の液体像Ｚ１の他に点状の液体像Ｚ２があるか否かが判断される。具体的には、サーチエリアＥ１内の画像が二値化処理され、サーチエリアＥ１内のＸ軸方向にのびる一ライン毎に黒色のピークが検出される。このとき、不吐出の吐出口１１ａが存在しなければ、一ラインにおいては、直線状の液体像Ｚ１の黒色は所定間隔（塗布ピッチ）毎に検出される。この検出による黒色のピーク間にも、黒色に対応するピークが存在すると、その黒色は点状の液体像Ｚ２によるものであり、点状の液体像Ｚ２が存在することになる。これがＺ軸方向に順次（サーチエリアＥ１の上側端から下側端に向けて順次）行われて全ライン分実行され、このサーチエリアＥ１内で直線状の液体像Ｚ１の他に点状の液体像Ｚ２があるか否かが判断される。

その後、サーチエリアＥ１内に点状の液体像Ｚ２があると判断されると、吐出不良が発生して吐出が不安定であると判定され、その判定結果が制御装置１０に送信される。一方、サーチエリアＥ１内に点状の液体像Ｚ２がないと判断された場合には、吐出不良が発生しておらず、吐出が安定していると判定され、その判定結果が制御装置１０に送信される。

図１に戻り、架台９は、床面上に設置され、ステージ移動装置３や支持部６などを床面から所定の高さ位置に支持する支持台である。架台９の上面は平面に形成されており、この架台９の上面にステージ移動装置３や支持部６などが載置されている。また、架台９の内部には、判定部８ｆや制御装置１０などが設けられている。

制御装置１０は、各部を集中的に制御するマイクロコンピュータと、各種情報や各種プログラムなどを記憶する記憶部と（いずれも図示せず）を備えている。各種情報としては、塗布パターンや塗布速度などの塗布情報や保守装置７に必要な保守情報などがあり、それらの情報はあらかじめ記憶部に記憶されている。記憶部としては、メモリやハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などが用いられる。この制御装置１０は、吐出不良検出装置８の判定部８ｆにより吐出安定性を判定し、その判定結果に応じて塗布ヘッド４によりステージ２上の塗布対象物Ｗに塗布する塗布動作や保守装置７により塗布ヘッド４を保守するメンテナンス動作の制御を行う。

次に、前述の液滴塗布装置１が行う塗布動作（吐出不良検出動作を含む）について説明する。なお、液滴塗布装置１の制御装置１０が各種プログラム及び各種情報に基づいて塗布処理（吐出不良検出処理を含む）を実行する。

図５に示すように、制御装置１０は、吐出不良検出装置８の撮像部８ａによる撮像を行う（ステップＳ１）。この撮像は、あらかじめ決められたタイミングで、例えば、所定時間毎や塗布が実行された塗布対象物Ｗの所定枚数毎に、あるいは、塗布ヘッド４の保守が行われる毎に実行される。

撮像を行う場合、まず、液受け部８ｄがステージ移動装置３によりステージ２と共に塗布ヘッド４に対向する位置まで移動し、さらに、撮像部８ａが昇降移動装置８ｂにより前述の退避位置から撮像位置に移動する。この状態で、照明装置８ｅは点灯し、サーチエリアＥ１を含む撮像範囲を照らす。その後、塗布ヘッド４は液受け部８ｄに向けて全ての吐出口１１ａから一斉に液滴を予め設定された吐出周波数で連続的に吐出する。このとき、撮像部８ｅは、塗布ヘッド４の各吐出口１１ａから吐出された複数の液滴を設定されたシャッター速度で撮像する。これにより、図４に示すような画像Ｇ１が撮像される。

その後、制御装置１０は、吐出不良検出装置８の判定部８ｆを用いて、撮像部８ａにより撮像された画像Ｇ１中のサーチエリアＥ１内に直線状の液体像Ｚ１の他に点状の液体像Ｚ２があるか否かを判断する（ステップＳ２）。これにより、塗布ヘッド４の各吐出口１１ａから吐出された液滴の舞い上がりの有無が確認される。

サーチエリアＥ１内に直線状の液体像Ｚ１の他に点状の液体像Ｚ２があると判断した場合には（ステップＳ２のＹＥＳ）、吐出不良が発生し、吐出が安定していないと判定し、保守装置７により塗布ヘッド４の吐出不良を解消するためのメンテナンス動作を行い（ステップＳ３）、処理をステップＳ１に戻す。

メンテナンス動作を行う場合、保守装置７はワイピング装置をステージ移動装置３により塗布ヘッド４に対向する位置までステージ２と共に移動させ、その対向状態で払拭や吸引によるワイピングによって塗布ヘッド４の吐出面Ｍ１に付着した液（付着液）を除去したり、あるいは、液排出装置による液圧送により塗布ヘッド４の各吐出口１１ａから気泡や異物を除去したりする。

このメンテナンス動作は、１つだけ行うものでも組み合わせて行うものでも良く、更には段階的に行うものであっても良い。例えば、段階的とは、ステップＳ２の処理で吐出が安定してないと判定されたとき、ステップ３においてまずワイピング装置による吐出面Ｍ１の清掃を行い、その次のステップＳ２の処理において吐出が安定していないと再度判定されたときには、その後のステップＳ３において液排出装置による液圧送を行う如くである。このように、段階的なメンテナンスを行うことで、吐出不良の解消を効率的に行うことが可能となる。

すなわち、吐出不良の原因として頻度が比較的高い吐出面Ｍ１への塗布液の付着を解消するワイピングにて吐出不良の解消を試み、ワイピングによって吐出不良が解消されなかったときに次に頻度が高い気泡や異物の詰まりを除去する液圧送にて吐出不良の解消を試みる。ワイピングによって吐出不良が解消されれば液圧送を行う必要がなく、その分メンテナンスに要する時間が短縮できるので効率的である。なお、液圧送を行った後のステップＳ２の処理において吐出が安定してないと再度判定されたときには、保守装置７による吐出不良の解消は望めないとして、その旨を警報やモニタ表示などによって作業者に報知するようにしても良い。

一方、サーチエリアＥ１内に直線状の液体像Ｚ１の他に点状の液体像Ｚ２がないと判断した場合には（ステップＳ２のＮＯ）、吐出不良が発生しておらず、吐出が安定していると判定し、塗布ヘッド４による塗布を行う（ステップＳ４）。

塗布を行う場合、制御装置１０は、塗布情報に基づいてステージ移動装置３及び塗布ヘッド４を制御し、ステージ２上の塗布対象物Ｗと塗布ヘッド４とを相対移動させながら、その塗布対象物Ｗの被塗布面に向けて各吐出口１１ａから液滴を順次吐出して塗布を行い、塗布対象物Ｗの被塗布面上に所定の塗布パターンを形成する。

以上説明したように、本発明の実施形態によれば、塗布ヘッド４の各吐出口１１ａから吐出された複数の液滴を撮像部８ａにより撮像し、撮像した画像Ｇ１を判定部８ｆにより処理し、画像Ｇ１中に直線状の液体像Ｚ１の他に点状の液体像Ｚ２があるか否かを判断し、画像Ｇ１中に点状の液体像Ｚ２があると判断した場合、塗布ヘッド４の吐出が安定していないと判定する。すなわち、吐出量不足や飛行曲がりが生じて吐出された液滴や不吐出がランダムに発生している吐出口１１ａから吐出される液滴は、正常な吐出が安定して得られている安定状態の吐出口１１ａから吐出された液滴に比べて飛翔速度が遅いため、液受け部８ｄの底面に到達せずに舞い上がる。そのため、撮像部８ａによって撮像された画像Ｇ１中には、舞い上がった液滴の画像が点状の液体像Ｚ２として映し出されることとなる。そして、その画像Ｇ１中の点状の液体像Ｚ２の有無によって液滴の舞い上がりの有無が確認され、その舞い上がりの有無に応じて吐出安定性が判定されるので、塗布ヘッド４の吐出安定性を正確に判定することができる。

その結果、塗布ヘッド４による塗布液の安定吐出を維持することが可能となるので、塗布ヘッド４から吐出されて塗布対象物Ｗ上に形成される塗布膜の品質を向上させることができる。また、通常、塗布や乾燥後の塗布対象物Ｗを検査して吐出安定性を判断していたが、塗布や乾燥後の塗布対象物Ｗを検査する必要が無くなり、本塗布前に吐出状態の把握を迅速に行うことができる。その結果、不安定な吐出状態の塗布ヘッド４によって塗布されたことによる塗布対象物Ｗの塗布膜不良を低減させることができ、歩留り向上を図ることができる。

また、塗布ヘッド４の吐出が安定していないと判定されたときにおいても、塗布ヘッド４の吐出不良を解消するメンテナンス動作（ワイピングや排液処理）が保守装置７によって実行されることから、このメンテナンス動作によって吐出不良が解消されれば、塗布動作を再開することが可能となり、生産性の向上を図ることが可能となる。

なお、本発明に係る前述の実施形態は例示であり、発明の範囲はそれらに限定されない。前述の実施形態は種々変更可能であり、例えば、前述の実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素が削除されても良く、さらに、異なる実施形態に係る構成要素が適宜組み合わされても良い。

前述の実施形態においては、一つの塗布ヘッド４を用いているが、これに限るものではなく、例えば、複数の塗布ヘッド４を用いるようにしても良い。この場合には、各塗布ヘッド４をＸ軸方向に並べて塗布対象物ＷのＸ軸方向の長さをカバー可能に設置すれば、ヘッド移動装置５を不要とすることができる。なお、この場合には、撮像部８ａも塗布ヘッド４の個数に合わせて増加させて設置すると良い。ただし、一台の撮像部８ａで複数個の塗布ヘッド４を撮像可能である場合（例えば、撮像部８ａによる撮像視野が複数個の塗布ヘッド４を一度に取り込むことができる大きさを有する場合や撮像部８ａを塗布ヘッド４の並び方向であるＸ軸方向に移動自在に設けた場合など）には、塗布ヘッド４の個数よりも撮像部８ａの個数は少なくても構わない。

また、前述の実施形態においては、支持アーム８ｃを用いているが、これに限るものではなく、他の部材に昇降移動装置８ｂを直接設けるようにしても良い。例えば、複数の塗布ヘッド４をＸ軸方向に並べて塗布対象物ＷのＸ軸方向の長さをカバー可能に設置する場合、各塗布ヘッド４をＹ軸方向に交互にずらして設置することがある。この場合には、ヘッド移動装置５にかえて、複数の塗布ヘッド４を一体的に支持する枠体などの支持部材を用いることがある。この場合には、その支持部材に昇降移動装置８を直接設けるようにしても良い。

また、前述の実施形態においては、液滴の舞い上がりの有無を確認することにより吐出が安定しているか否かを判定しているが、これに限るものではなく、液滴の舞い上がり度合いを確認して吐出が安定しているか否かを判定するようにしても良い。具体的には、撮像部８ａにより撮像された画像Ｇ１中のサーチエリアＥ１内に直線状の液体像Ｚ１の他に点状の液体像Ｚ２が所定数以上あるか否かを判断する。すなわち、実際には、浮遊するミスト（液滴の吐出時に、意図せず付随して吐出されてしまう微小液滴など）が発生することがあり、このため、点状の液体像Ｚ２が全く存在しない状態とはなり難いことがある。このような場合には、点状の液体像Ｚ２の数に閾値を設定し、点状の液体像Ｚ２の数が閾値以下である場合は点状の液体像Ｚ２がないものとして吐出が安定していると判定し、閾値を越えた場合に吐出が不安定であると判定するようにしても良い。この所定数（閾値）は、用いる塗布液の種類や塗布ヘッド４の吐出周波数や駆動電圧などに応じて実験的に求められ、記憶部に保存されている。

また、点状の液体像Ｚ２の検出を、パターンマッチング手法を用いて行うようにしても良い。例えば、円形図形をテンプレート画像とし、このテンプレート画像と予め設定された割合以上のマッチング率で一致する画像が撮像画像中に存在するか否かを判定する。撮像画像中にテンプレート画像と一致する画像があればそれを液体像Ｚ２と判定し、その数が閾値を越えた場合には吐出が不安定であると判定するようにしても良い。このようなテンプレートマッチング手法によれば、テンプレート画像との大きさとの比較も可能となるので、舞い上がって浮遊する液滴の平均粒径とそのバラツキに基づいてマッチング率の閾値を決定することで、液滴の画像（点状の液体像Ｚ２）と液滴以外（液滴ではない可能性のある塵など）の画像の分別が可能となるので、塵などのノイズによって判別精度が低下することを防止することができる。なお、舞い上がって浮遊する液滴は球形と考えられるため、テンプレート画像を円形としたが、他の形状であってもよい。

また、撮像部８ａによる塗布ヘッド４の各吐出口１１ａから吐出された液滴の撮像を、全ての吐出口１１ａから液滴を一斉に吐出させて行うものとして説明したが、吐出口１１ａ毎に液滴を吐出させ、吐出口１１ａ単位で撮像し、その吐出口１１ａからの吐出の安定性をその都度する判断するようにしても良い。

また、塗布ヘッド４の全ての吐出口１１ａから液滴を一斉に吐出させた状態で撮像部８ａによる撮像を行うものとして説明したが、吐出口１１ａから液滴の吐出を停止させた状態で撮像を行うようにしても良い。すなわち、塗布ヘッド４の全ての吐出口１１ａから液滴を予め設定された時間だけ一斉に吐出させ、その後、吐出口１１ａから液滴の吐出を停止させた状態で、吐出面Ｍ１の下側の空間を撮像部８ａで撮像する。このようにした場合でも、前述の設定時間中の吐出の際に吐出不良が生じている吐出口１１ａがあればその吐出口１１ａからの吐出に起因して液滴の舞い上がりが生じ、舞い上がった液滴は吐出面Ｍ１の下側の空間を浮遊するから、この浮遊する液滴の画像が液滴の吐出が停止された後に撮像された撮像部８ａの画像Ｇ１中に点状の液体像Ｚ２として撮像される。したがって、この画像Ｇ１中に点状の液体像Ｚ２があるか否かを判断することにより、塗布ヘッド４の吐出が安定しているか否かを判定することが可能である。この場合には、画像Ｇ１中に直線状の液体像Ｚ１がない分だけ、点状の液体像Ｚ２の有無を容易に判断することが可能となる。

１ 液滴塗布装置
４ 塗布ヘッド
７ 保守装置
８ 吐出不良検出装置
８ａ 撮像部
８ｆ 判定部
１０ 制御装置
１１ａ 吐出口
Ｇ１ 画像
Ｚ２ 点状の液体像（点状の画像）

Claims (7)

1. 液滴を吐出する吐出口を有する塗布ヘッドの吐出不良を検出する吐出不良検出装置であって、
   前記塗布ヘッドの前記吐出口から液滴が吐出される空間を撮像する撮像部と、
   前記撮像部により撮像された画像を処理し、前記画像中に点状の画像があるか否かを判断し、前記画像中に点状の画像があると判断した場合、前記塗布ヘッドの吐出が安定していないと判定する判定部と、
   を備えることを特徴とする吐出不良検出装置。
2. 液滴を吐出する吐出口を有する塗布ヘッドの吐出不良を検出する吐出不良検出方法であって、
   前記塗布ヘッドの前記吐出口から液滴が吐出される空間を撮像し、
   撮像した画像を処理し、前記画像中に点状の画像があるか否かを判断し、前記画像中に点状の画像があると判断した場合、前記塗布ヘッドの吐出が安定していないと判定することを特徴とする吐出不良検出方法。
3. 前記塗布ヘッドの前記吐出口から液滴が吐出される空間の撮像を、前記吐出口から液滴が吐出されている状態で行うことを特徴とする請求項２記載の吐出不良検出方法。
4. 塗布ヘッドの吐出面に形成された吐出口から液滴を吐出させて塗布対象物に液滴を塗布する液滴塗布装置であって、
   前記塗布ヘッドの吐出不良を検出する吐出不良検出装置を備え、
   前記吐出不良検出装置は、
   前記塗布ヘッドの前記吐出口から液滴が吐出される空間を撮像する撮像部と、
   前記撮像部により撮像された画像を処理し、前記画像中に点状の画像があるか否かを判断し、前記画像中に点状の画像があると判断した場合、前記塗布ヘッドの吐出が安定していないと判定する判定部と、
   を具備することを特徴とする液滴塗布装置。
5. 前記塗布ヘッドのメンテナンスを行う保守装置と、
   前記判定部によって前記塗布ヘッドの吐出が安定していないと判定されたときに、前記保守装置を制御して前記塗布ヘッドのメンテナンスを実行させる制御装置と、
   を備えることを特徴とする請求項４記載の液滴塗布装置。
6. 塗布ヘッドの吐出面に形成された吐出口から液滴を吐出させて塗布対象物に液滴を塗布する液滴塗布方法であって、
   前記塗布ヘッドの前記吐出口から液滴が吐出される空間を撮像し、
   撮像した画像を処理し、前記画像中に点状の画像があるか否かを判断し、前記画像中に点状の画像があると判断した場合、前記塗布ヘッドの吐出が安定していないと判定して前記塗布ヘッドのメンテナンスを実行することを特徴とする液滴塗布方法。
7. 前記塗布ヘッドの前記吐出口から液滴が吐出される空間の撮像を、前記吐出口から液滴が吐出されている状態で行うことを特徴とする請求項６記載の液滴塗布方法。

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