JP2013198831A - 塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スリットコート法による塗布作業の効率を向上させる。
【解決手段】塗布装置が有するノズル本体２０には、吐出口２１、吐出口２１に塗布液を供給するキャビティ２６、およびキャビティ２６と吐出口２１を連通する連通路２７が形成される。また、ノズル本体２０は、樹脂から成る部材２２と、金属から成る部材２３と、を備え、部材２２と部材２３が対向するように連結固定されている。また、吐出口２１は、部材２２と部材２３の対向面の間に部材２２および部材２３の長手方向に沿って延びるように配置される。また、部材２３の対向面のうち吐出口２１および連通路２７を構成する第１部分は、部材２２の対向面のうち吐出口２１および連通路２７を構成する第２部分よりも平坦度が高い。
【選択図】図８

Description

本発明は、塗布成膜技術に関し、特に、スリット状に形成された吐出口から塗布液を吐出することで、基板上に成膜する塗布装置に適用して有効な技術に関する。

特開２００２-２３９４３６号公報（特許文献１）には、複数の横長の金属部材を連結固定して、スリット状の吐出口を形成する塗布装置が記載されている。

特開２００２-２３９４３６号公報

基板上に塗布液を塗布することで成膜する塗布成膜技術として、スリット状に形成された吐出口から被処理基板に向かって塗布液を吐出する、スリットコート法がある。スリットコート法は、例えば数ｍ^２程度の大きな面積に成膜する際に、他の成膜方法よりも膜厚の面内分布を揃えることができる。また、大きな面積に成膜する他の方法としてスクリーン印刷法があるが、スリットコート法は下記の点でスクリーン印刷法よりも優れている。

例えば、スリットコート法は、スクリーン印刷法よりも製造設備（塗布装置）の構造を簡単にすることができる。また、スリットコート法は、スクリーン印刷法よりも塗布液の使用効率が高いので、原料を効率的に使用することができる。

本願発明者は、スリットコート法による塗布成膜技術について検討し、以下の課題を見出した。スリットコート法では、スリット状に形成された吐出口を有するスリットノズルを被処理基板上に配置して、被処理基板と吐出口の位置を相対的に移動させながら塗布液を吐出する。

ここで、前記したように、スリットコート法は大きな面積に塗布（成膜）する場合に適用して特に有効であるが、塗布面積が大きくなると、それに伴ってスリットノズルの寸法が大きくなる。そしてスリットノズルが大きくなれば、スリットノズルの重さも増大する。このため、スリットノズルの交換作業や洗浄作業が煩雑になり、塗布作業の効率が低下する。

そこで、本願発明者は、スリットノズルを軽量化する方法として樹脂製のスリットノズルについて検討したが、スリットノズル全体を樹脂製にすると、樹脂に対する加工精度の限界に起因して、塗布量の面均一性が低下することが判った。塗布量の面均一性が低下すると、塗布液の使用効率の低下、スループットの低下等の原因になり、結局塗布作業の効率が低下してしまう。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、スリットコート法による塗布作業の効率を向上させる技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的な形態の概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

すなわち、一実施の形態である塗布装置は、吐出口から基板に向かって塗布液を吐出することで、前記基板上に塗布膜を形成する。前記塗布装置が有するノズル本体には、前記吐出口、前記吐出口に前記塗布液を供給するキャビティ、および前記キャビティと前記吐出口を連通する連通路が形成される。また、前記ノズル本体は、樹脂から成る第１部材と、金属から成る第２部材と、を備え、前記第１部材と前記第２部材が対向するように連結固定されている。また、前記吐出口は、前記第１部材と前記２部材の対向面の間に前記第１部材および前記第２部材の長手方向に沿って延びるように配置される。また、前記第２の面のうち前記吐出口および前記連通路を構成する第２部分は、前記第１の面のうち前記吐出口および前記連通路を構成する第１部分よりも平坦度が高いものである。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。

すなわち、スリットコート法による塗布作業の効率を向上させることができる。

一実施の形態である塗布装置の基本構成例を模式的に示す側面図である。 図１に示す各構成の平面的位置関係を示す平面図である。 図１および図２に示す基板上に塗布膜が形成された状態を示す平面図である。 図３のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図１に示す基板とノズル本体の相対的な位置関係を変化させた後の状態を示す説明図である。 図５に示すノズル本体から基板に向かって塗布液を吐出した状態を模式的に示す説明図である。 図１に示すノズル本体の斜視図である。 図７のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図７のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 図７のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。 図７のノズル本体の組立て方法を示す立体組立図である。 図７に示すノズル本体を下面側からみた状態を示す平面図である。 図７に示す樹脂製部材の内面（金属製部材との対向面）を示す側面図である。

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。

また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。

同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。

また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。

＜塗布装置の全体構成例＞
まず、本実施の形態の塗布装置の全体構成例、および本実施の形態の塗布装置を用いた塗布工程の例について説明する。図１は、本実施の形態の塗布装置の基本構成例を模式的に示す側面図、図２は図１に示す各構成の平面的位置関係を示す平面図である。また、図３は図１および図２に示す基板上に塗布膜が形成された状態を示す平面図、図４は図３のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

図１および図２に示す、本実施の形態の塗布装置（塗布成膜装置、スリットコータ）１０は、ノズル本体（スリットノズル、吐出ヘッド、吐出装置）２０の吐出口から、基板１に向かって塗布液（塗布材料、膜原料）を吐出することで、基板１上に塗布膜２（図３および図４参照）を形成する塗布成膜装置である。塗布装置１０は、基板１とノズル本体２０の位置を相対的に移動させながら塗布液を吐出することで、基板１上に、例えば四角形の塗布膜を形成する用途で使用される。塗布装置１０の用途は下記に限定されないが、例えばディスプレイパネルの製造工程において、ガラス基板またはフィルム状の樹脂基板上に樹脂膜や導電膜を形成する工程に用いることができる。また例えば、太陽電池モジュールの製造工程において、ガラス基板または樹脂基板上に樹脂膜や導電膜を形成する工程に用いることができる。

また、本実施の形態の塗布装置１０は、広範囲に塗布する場合でも膜厚の面内分布を揃えやすいので、比較的面積の大きい塗布膜を形成する用途に利用して好適である。例えば本実施の形態では図３および図４に示すように、基板１上に一辺の長さが１ｍよりも大きい四角形を成す塗布膜２を形成する例を取り上げて説明する。

図１に示すように塗布装置１０は、基板１を支持（固定）するステージ（基板支持部、固定テーブル、定盤）１１、および基板１に向かって塗布液（塗布材料）を吐出するノズル本体２０を有する。また塗布装置１０は、ノズル本体２０に塗布材料を供給する材料供給機構（塗布材料供給機構、例えばポンプ）１２、塗布材料を貯蔵するタンク（塗布材料供給タンク）１３および基板１とノズル本体２０の位置関係や塗布材料の吐出量などを制御する制御部ＣＴを備えている。材料供給機構１２とノズル本体２０は配管（塗布材料供給配管）１４を介して接続されている。

ステージ１１は、基板１の表面１ａよりも大きい上面１１ａを有し、上面１１ａ上に表面１ａまたは裏面１ｂを対向させた状態で基板１を固定する固定機構部（図示は省略）を有している。基板１の保持方法は以下に限定されないが、例えば、基板１の表面１ａまたは裏面１ｂ（上面１１ａとの対向面）側から吸引して基板１を上面１１ａ上に固定する、所謂、吸着（真空吸着）機構部により基板１をステージ１１上で保持することができる。ステージ１１の上面１１ａは基板１の表面１ａまたは裏面１ｂの全体を覆うので、基板１の厚さが薄い場合（例えば１００μｍ以下）であっても、基板１全体をしっかりと固定することができる。また、吸着固定方式の場合、基板１に反りが生じていた場合であってもこれを矯正することができる。したがって、基板１上に塗布材料を塗布する際に、基板１の被塗布面の平坦性を向上させることができる。

また、ステージ１１には、駆動部（ステージ駆動部）１５が取り付けられ、駆動部１５の動力により、ステージ１１上に固定された基板１の位置を移動させることができる。駆動部１５の動力は特に限定されず、例えば電動機、あるいは油圧器を用いることができる。駆動部１５によるステージ１１の移動方向は、例えば図１および図２に示すＸ方向に移動させることができる。少なくとも、Ｘ方向にステージを移動させることができれば、塗布工程において、基板１とノズル本体２０の相対的位置を変化させながら塗布液（吐出材料）を塗布することができる。ただし、駆動部１５によるステージ１１の移動方向は、上記には限定されず、例えば、図２に示すＸ方向、Ｘ方向と直交するＹ方向、およびＸ−Ｙ平面における角度であるθ方向の３方向に移動可能とすることができる。これにより、基板１とノズル本体２０の位置合わせを高精度で行うことができる。基板１とノズル本体２０の相対的な位置関係、および相対的位置関係の変位速度（移動速度）は、制御部ＣＴにより制御される。

また、ノズル本体２０は、塗布液（塗布材料）を吐出する吐出口２１を備えている。ノズル本体２０は、支持部（Ｚ軸ガイド）３０に支持され、ノズル本体２０に取り付けられた駆動部（Ｚ軸駆動部）３１を介して、図１に示すＺ方向に移動させる昇降機構を備えている。これにより、基板１の表面１ａまたは裏面１ｂ（上面１１ａとの対向面の反対側の面）と、吐出口２１の下端とのギャップ（クリアランス、隙間）の距離を制御することができる。ノズル本体２０のＺ方向への移動は、例えば図示しないレーザ変位計測量等を使用したクローズドループにより制御することができる。つまり、制御部ＣＴには、例えばレーザ光を用いた高さ計から基板１の高さデータが伝送される。そして、制御部ＣＴからノズル本体２０の駆動部３１に座標データ（Ｚ方向の制御信号）が伝送される。そして駆動部３１は座標データに基づいてノズル本体２０をＺ方向に沿って移動させる。これにより、ノズル本体２０の吐出口２１と基板１の被塗布面（表面１ａまたは裏面１ｂ）とのギャップ（クリアランス、隙間）を調整することができる。

また、ノズル本体２０の支持部３０は、ノズル本体２０を挟んで両隣に延びる２本のフレーム３３を跨ぐように配置され、フレーム３３上に固定される。詳しくはフレーム３３上には、フレーム３３の延びる方向（Ｘ方向）に沿って延びるガイド（Ｘ軸ガイド）３４が固定され、フレーム３３と支持部３０の対向面において、ガイド３４が支持部３０に挟まれるようにすることで、支持部３０を固定している。なお、フレーム３３およびガイド３４はＸ方向に沿って長く延びるので、ノズル本体２０の位置はＸ方向に沿って調整することができる。

なお、本実施の形態では、Ｘ方向にステージ１１を移動させて基板１と吐出口２１の平面的位置関係を調整し、Ｚ方向のノズル本体２０を移動させて基板１と吐出口２１の高さを調整する実施態様を例示的に示したが、基板１と吐出口２１の相対的な位置関係（平面位置および高さ）が調整することができれば、ステージ１１およびノズル本体２０のどちらをどの方向に移動させるかは限定されない。例えば、ノズル本体２０をＸ方向に移動させて位置合わせを行う場合には、駆動部３１の動力により、ノズル本体２０をガイド３４に沿って移動させることができる。ただし、ノズル本体２０からの塗布材料の吐出精度を安定化させる観点からは、ノズル本体２０の移動距離は少なくすることが好ましい。したがってこの観点からは、本実施の形態のように、Ｘ方向にステージ１１を移動させて基板１と吐出口２１の平面的位置関係を調整することが好ましい。

次に塗布装置１０を用いた塗布工程の例について説明する。図５は図１に示す基板とノズル本体の相対的な位置関係を変化させた後の状態を示す説明図である。また、図６は図５に示すノズル本体から基板に向かって塗布液を吐出した状態を模式的に示す説明図である。

塗布装置１０を用いた塗布工程では、まず、基板配置工程として図２に示すように平面視において、Ｘ方向に沿ってノズル本体２０と対向する位置に配置されたステージ１１上に基板１を固定する。

次に、位置合わせ工程として、ステージ１１上の基板１とノズル本体２０の位置合わせを行う。本工程では、例えば図５に示すように、側面視において、基板１の被塗布面（表面１ａまたは裏面１ｂ）がノズル本体２０の吐出面（ノズル本体２０の下面）の下方に位置するように、基板１とノズル本体２０の相対的な位置関係を調整する。

次に吐出工程として図６に示すように吐出口２１から基板１に向かって塗布液２ａを吐出する。本工程では、例えば図６に示すＸ方向に沿って基板１とノズル本体２０の相対的な位置関係を変化させながら塗布液２ａを塗布する。これにより、図３に示すように基板１上に平面視において四角形を成す塗布膜２を形成することができる。

上記した本実施の形態の塗布方法によれば、図３に示す塗布膜２のＹ方向に沿った辺の長さは、図２に示す吐出口２１の長手方向の開口長さにより制御される。一方、図３に示す塗布膜２のＸ方向に沿った辺の長さは、図２に示す基板１とノズル本体２０の相対的位置関係の変化量により制御される。また、図４に示す塗布膜２の厚さは、図２に示す基板１とノズル本体２０の相対的位置関係の変化速度、および図６に示す吐出口２１から吐出される塗布液２ａの吐出速度により制御される。本実施の形態では、図３に示す塗布膜２のＹ方向に沿った辺の長さが例えば１ｍよりも大きい。このため、図２に示す吐出口２１の長手方向の開口長さは１ｍよりも大きくなっている。

＜ノズル本体の詳細構造＞
次に、図１および図２に示すノズル本体２０の詳細な構造について説明する。図７は、図１に示すノズル本体の斜視図、図８は、図７のＡ−Ａ線に沿った断面図、図９は図７のＢ−Ｂ線に沿った断面図、図１０は図７のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。また、図１１は、図７のノズル本体の組立て方法を示す立体組立図である。

図７に示すように、ノズル本体２０は、樹脂製の部材（樹脂部材、樹脂本体部）２２、金属製の部材（金属部材、金属本体部）２３、および部材２２と部材２３を連結固定する固定部２４を備える。また、ノズル本体２０は、部材２２と部材２３の間に挟まれ、部材２２、部材２３と共に固定部２４により連結固定されるシム板２５（図１１参照）を備える。

また、図８〜図１０に示すように、ノズル本体２０には、吐出口２１、吐出口２１に塗布液を供給するキャビティ２６、およびキャビティ２６と吐出口２１を連通する連通路２７が形成される。また、キャビティ２６上には、キャビティ２６に塗布液（塗布材料）を供給する開口部（塗布材料供給口）２８が形成され、開口部２８は、キャビティ２６に連通する。開口部２８の数および位置は、図７に示す態様には限定されないが、図７に示す例では、ノズル本体２０（詳しくは部材２２）の上面に、ノズル本体２０の長手方向に沿って、両端部と中央部の合計３箇所に開口部２８が形成されている。このようにノズル本体２０の長手方向に沿って複数箇所に開口部２８を形成することで、長細いキャビティ２６内に一様に塗布液を供給することができる。

前記した塗布工程では、塗布液は、図１に示す材料供給機構１２から図８に示す開口部２８を経由してキャビティ２６内にストックされる。キャビティ２６にストックされた塗布液は、キャビティ２６内の圧力によって、キャビティ２６の外部に押し出され、連通路２７を介して吐出口２１に到達する。そして図６に示すようにノズル本体２０の吐出口２１から下方に向かって塗布液２ａが吐出される。この時、塗布液２ａの吐出速度（単位時間当たりの吐出量）は、塗布液２ａの吐出圧力、および吐出口２１のクリアランス量（図８に示す面２２ａと面２３ａの間の距離Ｇ１）により制御される。面２２ａと面２３ａの間の距離Ｇ１（クリアランス量）は、図８に示す例では、面２２ａと面２３ａの間に配置されるシム板（スペーサ部材）２５の厚さにより規定される。このようにスリット状に形成された開口部（吐出口２１および連通路２７）から塗布液を吐出させて図４に示すように基板１上に塗布膜を形成する方法をスリットコート法と呼ぶ。

スリットコート法は、大きな面積に塗布（成膜）する場合でも膜厚を一様にすることができるので、前述したように、大きな面積に塗布（成膜）する場合に適用して特に有効である。また、大きな面積で塗布膜を形成することができれば、製造効率を向上させることができる。したがって、スリットコート法に用いるノズル本体２０は、吐出口２１の長手方向の開口長さを長くすることが好ましい。前記したように、本実施の形態では、吐出口２１の長手方向の開口長さは例えば１ｍよりも大きいので、ノズル本体２０の長手方向の長さ（例えば図７に示す長さＬ１）は１ｍよりも大きい。

このようにノズル本体２０を大型化する場合、ノズル本体２０の重さが増大するので、塗布工程において、ノズル本体２０の交換作業や洗浄作業が煩雑になり、塗布作業の効率が低下する。特に、ノズル本体２０を全て金属製の部材で構成し、吐出口２１の長手方向の開口長さを例えば１ｍよりも大きくすると、ハンドリング性が低下する。

一方、ノズル本体２０の軽量化を図る観点からは、ノズル本体２０を全て樹脂製の部材で構成することが好ましいが、樹脂製部材の場合、金属製部材と比較して加工精度を向上させ難い。特に、吐出口２１および連通路２７を構成する面は、金属製の部材に加工する場合と比較して、平坦度が低下する。例えば、金属板の場合、鏡面加工などの加工法により、金属板表面の凹凸の差を０．０１ｍｍ以下（以下この凹凸の差を平面度の指標として用いる）とすることができる。一方、樹脂製の板の場合、樹脂体表面の凹凸の差（平面度）は、高精度の加工を施した場合でも０．１ｍｍ以下程度に留まり、金属板のように０．０１ｍｍ以下の平坦度にすることが難しい。このため、吐出口２１のクリアランス量（面２２ａと面２３ａの間の距離）の制御性が難しくなり、塗布膜２（図３参照）の厚さの面分布にばらつきが生じる。塗布膜２の厚さの面分布にばらつきが生じると、塗布液の使用効率の低下、スループットの低下等の原因になり、結局、塗布作業の効率が低下してしまう。

そこで、本実施の形態のノズル本体２０は、図８に示すように樹脂製の部材２２と金属製の部材２３の部材を連結固定して、部材２２と部材２３の間に、吐出口２１および連通路２７を形成する構成としている。詳しくは、樹脂製の部材２２は、部材２３と対向する面２２ａを有し、金属製の部材２３は部材２２と対向する面２３ａを有する。そして部材２２と部材２３は、面２２ａと面２３ａを対向させた状態で連結固定される。また、吐出口２１および連通路２７は、面２２ａと面２３ａの間に、部材２２および部材２３の長手方向（図７に示すＹ方向）に沿って延びるように配置される。また、面２３ａのうち吐出口２１および連通路２７を構成する部分は、面２２ａのうち吐出口２１および連通路２７を構成する部分よりも平坦度が高い。例えば、樹脂製の部材２２の面２２ａの平坦度（面２２ａの凹凸の差）は０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度であるが、金属製の部材２３の面２３ａの平坦度（面２３ａの凹凸の差）は、０．０１ｍｍ以下となっている。

つまり、本実施の形態によれば、吐出口２１および連通路２７を構成する面のうち、一方の面は、金属製の部材２３の面２３ａで構成されるため、ノズル本体２０を全て樹脂製とした場合と比較して、吐出口２１のクリアランス量（面２２ａと面２３ａの間の距離）が制御し易くなる。このため図３に示す塗布膜２の厚さの面分布のばらつきを抑制できる。この結果、塗布液の使用効率を向上させることができる。また、塗布工程における良品率が上昇するので、スループットが向上し、塗布作業の効率を向上させることができる。

金属製の部材２３の面２３ａの平坦度（面２３ａの凹凸の差）は、出来る限り小さくすることが好ましく、０．０１ｍｍ以下が特に好ましい。一方、面２２ａのうち吐出口２１および連通路２７を構成する部分の平坦度は、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の範囲で設定できるが、図８に示す距離Ｇ１の値以下とすることが好ましく、距離Ｇ１の１０％以下にすることが特に好ましい。

また、本実施の形態によれば、ノズル本体２０の一部は樹脂製の部材２２から成る。このため、ノズル本体２０を全て金属製とした場合と比較して、ノズル本体２０の重量を低減することができる。このため、例えば図７に示すノズル本体２０の長手方向の長さＬ１を１ｍよりも大きくした場合でも、ノズル本体２０の交換作業や洗浄作業を容易に行うことができるので、塗布作業の効率を向上させることができる。

また、塗布工程時にノズル本体２０の吐出口２１以外の部分から塗布液が漏れ出ることを抑制する観点からは、部材２２と部材２３（およびシム板２５）をしっかりと固定する必要がある。また、前記したように、塗布液２ａ（図６参照）の吐出速度（単位時間当たりの吐出量）は、塗布液２ａの吐出圧力、および吐出口２１のクリアランス量（図８に示す面２２ａと面２３ａの間の距離Ｇ１）により制御される。このため、吐出圧力を高精度で制御する観点から、部材２２と部材２３（およびシム板２５）を予め設定された位置関係で保持することが必要になる。一方、ノズル本体２０の洗浄性やハンドリングを考慮すると、部材２２と部材２３は容易に分離可能にすることが好ましい。

そこで、本実施の形態では、図７および図１１に示すように、部材２２と部材２３は、複数のボルト２４ｂでネジ止めされることにより連結固定される。詳しくは、図１１に示すように、部材２２には、複数の貫通孔２２ｈが形成されている。図１０に示すように貫通孔２２ｈは、部材２２の面２２ａと面２２ｂのうち、一方の面から他方の面まで貫通するように形成される。また、貫通孔２２ｈ内にボルト２４ｂのシャフト部分（軸部）が挿入されている。また、図１１に示すように、シム板２５には、複数の貫通孔２５ｈが形成され、図１０に示すように貫通孔２５ｈにはボルト２４ｂのシャフト部分（軸部）が挿入されている。また、図１１に示すように、部材２３には、複数のネジ孔（開口部）２３ｈが形成されている。図１０に示すようにネジ孔２３ｈは、部材２３の面２３ａ側から面２３ｂ側に向かって形成される。なお、図１０では、ネジ孔２３ｈは面２３ｂまで貫通しない例を示しているが、変形例としては、ネジ孔２３ｈを面２３ｂまで貫通させることもできる。また、図１０に示すようにネジ孔２３ｈの内面には、ボルト２４ｂを締結するネジ溝が形成され、このネジ溝にボルト２４ｂのシャフト部分（軸部）が締結されている。

図１０に示すように、部材２２の貫通孔２２ｈ、シム板２５の貫通孔２５ｈを貫通するようにボルト２４ｂを挿入し、先端部分を部材２３のネジ孔２３ｈに締結することで、部材２２、２３、およびシム板２５の位置関係を制御することができる。また、ボルト２４ｂの締め付けの程度により、キャビティ２６、連通路２７、および吐出口２１の開口部以外の気密性を調整することができる。また、ネジ止めによる固定方式は、着脱が容易なので、例えばノズル本体２０を洗浄する際や交換する際に、部材２２、２３、およびシム板２５を容易に分解することができる。

また、部材２２と部材２３をボルト２４ｂにより連結固定する場合、図１０に対する変形例として、部材２２側にもネジ溝を形成し、ボルト２４ｂを締結する態様にすることができる。ただし、本実施の形態では部材２２は樹脂製の部材なので、部材２２にネジを締結すると、締結トルク（締結力）を大きくすることができない。樹脂部材に対する締結トルクを大きくすると、締結部が破損する懸念があるからである。また、締結トルクを大きくできない場合には、樹脂の締結部が外力に対して変形し易く、ゆるみ易い。この結果、部材２２と部材２３の位置関係がずれてしまう懸念がある。そこで、本実施の形態では、部材２２の貫通孔２２ｈにはネジ溝を形成せず、ボルト２４ｂのシャフト部（軸部）を貫通させる平坦な孔（所謂、キリ孔）にしている。言い換えれば、部材２２に形成された複数の貫通孔２２ｈの孔径（貫通孔の直径）は、ボルト２４ｂの軸径（シャフト部の直径）よりも大きい。また、複数の貫通孔２２ｈの内面は部材２３のネジ孔２３ｈの内面よりも平坦な面になっている。そして、部材２２はボルト２４ｂを部材２３に締結する際の締め付け力により保持される。このような構成にすれば、ボルト２４ｂの着脱を繰り返し行っても、貫通孔２２ｈの変形を抑制できる。つまり、貫通孔２２ｈの変形により、部材２２と部材２３の位置関係がずれることを抑制できる。

ところで、本実施の形態のように長手方向の長さが１ｍを越えるような、所謂長尺の吐出口２１から吐出する場合、吐出口２１の位置による吐出量のバラツキが新たな課題として生じる。以下、図１２および図１３を用いて、吐出口２１の位置による吐出量のバラツキとその対策について説明する。図１２は、図７に示すノズル本体を下面側からみた状態を示す平面図、図１３は図７に示す樹脂製部材の内面（金属製部材との対向面）を示す側面図である。

図１２に示すように、吐出口２１は、Ｙ方向に沿って細長い形状を成す。吐出口２１の長手方向の長さＬ１は、シム板２５に設けられた開口部の長さにより規定され、本実施の形態では例えば１ｍ〜３ｍ程度である。一方、吐出口２１のクリアランス量（面２２ａと面２３ａの間の距離Ｇ１）はシム板２５の厚さで規定され、本実施の形態では、例えば、０．１ｍｍ〜５ｍｍ程度である。ここで図１２に示すように、ノズル本体２０の長手方向に対して吐出口２１の一方の端部に位置する吐出口２１の領域を吐出領域２１ａと定義する。また、ノズル本体２０の長手方向に対して吐出口２１の中央部に位置する吐出口２１の領域を吐出領域２１ｂと定義する。また、ノズル本体２０の長手方向に対して吐出口２１の他方の端部に位置する吐出口２１の領域を吐出領域２１ｃと定義する。この時、吐出領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃのそれぞれにおいて距離Ｇ１を一定にしても、吐出領域毎に単位時間当たりの吐出量（吐出速度）がばらつく場合がある。詳しくは、吐出領域２１ｂにおける吐出速度は、吐出領域２１ａ、２１ｃにおける吐出速度よりも早くなり易い。

この吐出速度のバラツキは、吐出領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃのそれぞれに至る塗布液の流路（図８〜図１０に示す連通路２７）における流動抵抗が可となるために発生すると考えられる。すなわち、吐出口２１の両端部はシム板２５と接しているので、吐出領域２１ａ、２１ｃに至る塗布液の流路（図８および図１０に示す連通路２７）では流動抵抗が大きい。一方、吐出領域２１ｂは、吐出領域２１ａ、２１ｃよりもシム板２５までの距離が遠いため、流速抵抗が小さくなる。この結果、吐出領域２１ｂにおける吐出速度は、吐出領域２１ａ、２１ｃにおける吐出速度よりも早くなると考えられる。この傾向は、吐出口の長さＬ２を長くする程顕在化し、バラツキの程度が大きくなる。

そこで、本願発明者は、吐出領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃのそれぞれにおける流速抵抗を一様に揃える技術について検討し、本実施の形態の構成を見出した。すなわち、図１３に示すように、キャビティ２６から吐出領域２１ａに至る距離（経路距離）Ｄ１はキャビティ２６から吐出領域２１ｂに至る距離（経路距離）Ｄ２よりも短くする。また、キャビティ２６から吐出領域２１ｃに至る距離（経路距離）Ｄ３はキャビティ２６から吐出領域２１ｂに至る距離（経路距離）Ｄ２よりも短くする。逆に言えば、キャビティ２６から吐出領域２１ｂに至る距離（経路距離）Ｄ２は、距離Ｄ１、Ｄ３よりも長くする。

このようにキャビティ２６と吐出口２１を連通する連通路２７の距離を長くすると、静圧の影響により、塗布液の流動抵抗が上昇する。つまり、本実施の形態によればキャビティ２６から吐出領域２１ｂに至る連通路２７の経路の距離Ｄ２を吐出領域２１ａ、２１ｃにおける距離Ｄ１、Ｄ３よりも長くすることで、吐出速度のバラツキを抑制することができる。距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３の値は、塗布液の粘度および吐出口２１のクリアランス距離Ｇ１（図８参照）、および長さＬ１により決定することができるが、例えば、距離Ｄ１、Ｄ３を５ｍｍ程度し、距離Ｄ２を１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度とすることができる。

また、本実施の形態では、距離Ｄ２を距離Ｄ１、Ｄ３よりも長くする方法としてキャビティ２６の底面をアーチ状に形成している。図１３に対する変形例としては、キャビティ２６の底面を階段状に形成する方法も考えられるが、角部を形成すると、角部において流動抵抗が大きくなる懸念があるので、図１３に示すようにキャビティ２６の底面をアーチ状の曲面にすることが特に好ましい。

また、ノズル本体２０の軽量化を図る観点から、図８に示すように、金属製の部材２３の厚さＷ２は、樹脂製の部材２２の厚さＷ１よりも薄くすることが好ましい。詳しくは、部材２２は、面２２ａの反対側に位置する面２２ｂを有し、部材２３は面２３ａの反対側に位置する面２３ｂを有する。そして部材２３の面２３ａから面２３ｂまでの厚さＷ２は、部材２２の面２２ａから面２２ｂまでの厚さＷ１よりも小さい。具体的な値は、塗布液の吐出圧力により変化するが、金属製の部材２３は樹脂製の部材２２よりも耐圧性能が高いので、厚さＷ２をＷ１よりも薄くすることができる。

例えば、塗布液の粘度が０．０００８９Ｐａ・ｓ（２５℃の水の粘度）〜１０Ｐａ・ｓ程度で、図８に示す距離Ｇ１が０．１ｍｍ〜５ｍｍ程度の範囲であれば、厚さＷ２は２５ｍｍ〜１００ｍｍ程度、厚さＷ１は５０ｍｍ〜２００ｍｍ程度とすることができる。なお、厚さＷ１、Ｗ２をさらに厚くして、さらに図７に示す固定部２４の固定強度も向上させればさらに高粘度の塗布液も塗布することができるが、その場合、ノズル本体２０が大型化してしまうため、上記の範囲の塗布液を用いることが好ましい。

また、部材２２、２３を構成する部材は以下には限定されないが、例えば以下の材料をそれぞれ例示することができる。金属製の部材２３は、耐腐食性を向上させる観点からステンレス鋼を用いることが好ましい。また、部材２３の軽量化を図る観点からは、アルミニウム製の部材２３を用いることができる。ただし、アルミニウムを用いる場合は、耐腐食性を向上させる観点から部材２３の表面にアルマイト処理（陽極酸化処理）を施すことが好ましい。なお、金属の表面処理方法として、芯材の表面に例えばめっき膜を形成する方法がある。この場合、めっき膜の特性により、耐腐食性を向上させることができるので、芯材については選択の自由度が上がる。ただし、芯材の表面に芯材とは異なる金属から成る金属膜を形成する場合、面２３ａの平坦度が低下する懸念がある。したがって、面２３ａの平坦度を向上させる観点からは、部材２３全体をステンレス鋼製、あるいはアルミニウム製とすることが好ましい。

一方、樹脂製の部材２２は、例えば、耐熱性、耐薬品性で優れたフッ素系樹脂（ポリテトラフルオロエチレンなど）を用いることができる。他に、ポリ塩化ビニル（polyvinyl chloride）、アクリル樹脂やポリカーボネートなどを用いることができる。ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂、あるいはポリカーボネート製の部材２２を用いれば、ノズル本体２０の外部からキャビティ２６内の塗布液を視認可能な透明度とすることができる。このため、キャビティ２６内で塗布液が固まった場合、あるいは詰まりが発生した場合に、早期に発見できる点で好ましい。また上記樹脂材料は、金属に加工を施す場合よりも容易に加工できるので、予備の部材２２を容易に準備しておくことができる。この場合、例えば、キャビティ２６内で塗布液が固まるなどの不具合が生じた時に、予備の部材２２とすぐに交換することができるので、不具合による停止時間を短くして作業を効率化することができる。

また、図８に示すキャビティ２６は、連通路２７に接続されていれば良いので、図８に対する変形例としては、部材２２、部材２３のいずれか一方、若しくは両方に形成する方法も考えられる。しかし、部材２３にキャビティ２６を形成すると、面２３ａの鏡面化加工が煩雑になるので、容易に加工できる樹脂製の部材２２にキャビティ２６を形成する方がより好ましい。また、前記したように、キャビティ２６内の塗布液の状態を確認する場合、部材２２にキャビティ２６を形成した方が、塗布液の視認性が向上する点で好ましい。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、前記実施の形態では、図８に示す吐出口２１のクリアランス量（面２２ａと面２３ａの間の距離Ｇ１）を規定する部材として、シム板２５を部材２２と部材２３の間に配置する実施態様について説明したが、シム板２５は必須ではなく、例えば、部材２２、あるいは部材２３に連通路２７を形成しておくことができる。この場合ノズル本体２０の部品点数を低減できるので、管理が容易になる。

ただし、吐出口２１のクリアランス量（面２２ａと面２３ａの間の距離Ｇ１）を規定する部材としてシム板２５を用いれば、板厚の異なるシム板２５を準備しておくことで、容易に吐出口２１のクリアランス量（面２２ａと面２３ａの間の距離Ｇ１）を変更することができる。つまり、ノズル本体２０の汎用性を向上させる観点からは、前記実施の形態で説明したように部材２２と部材２３の間に、面２２ａと面２３ａの離間距離（距離Ｇ１）を規定するシム板（スペーサ部材）２５を配置することが好ましい。

また例えば、前記実施の形態で説明した各変形例を適宜組み合わせて適用することができる。

本発明は、例えば、塗布装置および塗布装置を用いた製品に幅広く利用可能である。

１ 基板
１ａ 表面
１ｂ 裏面
２ 塗布膜
２ａ 塗布液（塗布材料、膜原料）
１０ 塗布装置（塗布成膜装置、スリットコータ）
１１ ステージ（基板支持部、固定テーブル、定盤）
１１ａ 上面
１２ 材料供給機構（塗布材料供給機構、ポンプ）
１３ タンク（塗布材料供給タンク）
１４ 配管（塗布材料供給配管）
１５ 駆動部（ステージ駆動部）
２０ ノズル本体（スリットノズル、吐出ヘッド、吐出装置）
２１ 吐出口
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ 吐出領域
２２ 部材（樹脂部材、樹脂本体部）
２２ａ、２３ａ 面（内面）
２２ｂ、２３ｂ 面（外面）
２２ｈ、２５ｈ 貫通孔
２３ 部材（金属部材、金属本体部）
２３ｈ ネジ孔
２４ 固定部
２４ｂ ボルト
２５ シム板（スペーサ部材）
２６ キャビティ
２７ 連通路
２８ 開口部（塗布材料供給口）
３０ 支持部
３１ 駆動部
３３ フレーム
３４ ガイド
ＣＴ 制御部
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｇ１ 距離
Ｌ１、Ｌ２ 長さ
Ｗ１、Ｗ２ 厚さ

Claims (8)

1. 吐出口から基板に向かって塗布液を吐出することで、前記基板上に塗布膜を形成する塗布装置であって、
   前記吐出口、前記吐出口上に配置され前記吐出口に前記塗布液を供給するキャビティ、および前記吐出口と前記キャビティを連通する連通路が形成されたノズル本体を有し、
   前記ノズル本体は、
   樹脂から成り、第１の面を有する第１部材と、
   金属から成り、前記第１部材の前記第１の面と対向する第２の面を有する第２部材と、
   前記第１部材の前記第１の面と前記第２部材の前記第２の面を対向させた状態で連結固定する固定部と、
   を備え、
   前記吐出口および前記連通路は、前記第１の面と前記第２の面の間に前記第１部材および前記第２部材の長手方向に沿って延びるように配置され、
   前記第２の面のうち前記吐出口および前記連通路を構成する第２部分は、前記第１の面のうち前記吐出口および前記連通路を構成する第１部分よりも平坦度が高いことを特徴とする塗布装置。
2. 請求項１に記載の塗布装置において、
   前記吐出口には、前記長手方向に対して前記吐出口の一方の端部に位置する第１吐出領域、前記長手方向に対して前記吐出口の中央部に位置する第２吐出領域、および前記長手方向に対して前記吐出口の他方の端部に位置する第３吐出領域が含まれ、
   前記キャビティから前記吐出口に至る前記連通路の経路距離は、
   前記キャビティから前記第１吐出領域に至る第１経路距離は前記キャビティから前記第２吐出領域に至る第２経路距離よりも短く、かつ、前記キャビティから前記第３吐出領域に至る第３経路距離は前記第２経路距離よりも短いことを特徴とする塗布装置。
3. 請求項１に記載の塗布装置において、
   前記第１部材は、前記第１の面の反対側に位置する第３の面を有し、
   前記第２部材は、前記第２の面の反対側に位置する第４の面を有し、
   前記第２部材の前記第２の面から前記第４の面までの厚さは、前記第１部材の前記第１の面から前記第３の面までの厚さよりも小さいことを特徴とする塗布装置。
4. 請求項１に記載の塗布装置において、
   前記第１部材は、前記ノズル本体の外部から前記キャビティ内の前記塗布液を視認可能な透明度を有することを特徴とする塗布装置。
5. 請求項１に記載の塗布装置において、
   前記キャビティは、前記第１部材に形成されていることを特徴とする塗布装置。
6. 請求項１に記載の塗布装置において、
   前記第１部材と前記第２部材の間には、前記第１の面と前記第２の面の離間距離を規定するスペーサ部材が配置されていることを特徴とする塗布装置。
7. 請求項１に記載の塗布装置において、
   前記第１部材と前記第２部材は、複数のボルトでネジ止めされることにより連結固定され、
   前記第１部材には前記複数のボルトが挿入された複数の貫通孔が形成され、
   前記第２部材には、前記複数のボルトを締結するネジ溝が形成された複数のネジ孔が形成されていることを特徴とする塗布装置。
8. 請求項７に記載の塗布装置において、
   前記第１部材に形成された前記複数の貫通孔の孔径は、前記ボルトの軸径よりも大きく、かつ、前記複数の貫通孔の内面は前記第２部材の前記複数のネジ孔の内面よりも平坦な面になっていることを特徴とする塗布装置。

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