JP2014226586A - 塗布装置および液面検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スリットノズル内に貯留される塗布液の液面を適切に検出すること。【解決手段】実施形態に係る塗布装置は、スリットノズルと、移動機構と、貯留部用照明部と、撮像部とを備える。スリットノズルは、長尺状の本体部と、本体部の内部において塗布液を貯留する貯留部と、貯留部からスリット状の流路を介して送給される塗布液を吐出するスリット状の吐出口とを備え、本体部のうち互いに対向する第１壁部および第２壁部の少なくとも各一部が透明部材で形成される。移動機構は、スリットノズルを基板に対して相対的に移動させる。貯留部用照明部は、第１壁部の透明部材を介して貯留部内を照明する。撮像部は、第２壁部の透明部材を介して貯留部内を撮像する。【選択図】図４

Description

開示の実施形態は、塗布装置および液面検出方法に関する。

従来、半導体ウェハやガラス基板等の基板に対して塗布液を塗布する手法として、スピンコート法が知られる。スピンコート法は、基板上に滴下した塗布液を遠心力により基板上に拡散させて塗り広げる方法であるが、滴下された塗布液の大部分が基板外へ飛散するため、塗布液の使用効率の面で好ましくない。

そこで、スピンコート法に代わる塗布法の一つとして、スリットコート法が提案されている。スリットコート法は、スリット状の吐出口を有する長尺状のスリットノズルを走査して基板上に塗布液を塗布する手法である。

たとえば、ステージ上に基板を水平に載置し、スリットノズルの吐出口からわずかに露出させた塗布液を基板に接触させ、この状態で、スリットノズルを水平に移動させることによって基板上に塗布液を引き出して塗布膜を形成する（特許文献１参照）。かかるスリットコート法によれば、スリットノズルを基板の一端から他端まで１回移動させるだけで、塗布液を基板の外に落とすことなく基板上に塗布膜を形成することが可能である。

ここで、特許文献１に記載のスリットノズルは、塗布液を貯留する液溜め部を備えており、かかる液溜め部に貯留された塗布液をスリット状の通路を介してスリット状の吐出口から吐出する。

特開２００８−６８２２４号公報

しかしながら、上述した従来技術には、スリットノズル内に貯留される塗布液の液面を適切に検出するという点で更なる改善の余地があった。

たとえば、スリットノズル内の液面に偏りがあると、吐出口に作用する水頭圧が不均一となり膜厚均一性が低下するおそれがある。このため、スリットノズル内の液面をいかにして適切に検出するかが重要となる。

実施形態の一態様は、スリットノズル内に貯留される塗布液の液面を適切に検出することのできる塗布装置および液面検出方法を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る塗布装置は、スリットノズルと、移動機構と、貯留部用照明部と、撮像部とを備える。スリットノズルは、長尺状の本体部と、本体部の内部において塗布液を貯留する貯留部と、貯留部からスリット状の流路を介して送給される塗布液を吐出するスリット状の吐出口とを備え、本体部のうち互いに対向する第１壁部および第２壁部の少なくとも各一部が透明部材で形成される。移動機構は、スリットノズルを基板に対して相対的に移動させる。貯留部用照明部は、第１壁部の透明部材を介して貯留部内を照明する。撮像部は、第２壁部の透明部材を介して貯留部内を撮像する。

実施形態の一態様によれば、スリットノズル内に貯留される塗布液の液面を適切に検出することができる。

図１は、本実施形態に係る塗布装置の構成を示す模式側面図である。 図２は、塗布処理の概略説明図である。 図３は、スリットノズルおよび周辺機器の構成を説明するための模式図である。 図４は、スリットノズルおよび周辺機器の構成を説明するための模式図である。 図５は、スリットノズルおよび周辺機器の構成を説明するための模式図である。 図６は、窓部の模式正面図である。 図７Ａは、第１照明部を使用しない場合の液面の見え方を示す図である。 図７Ｂは、第１照明部を使用した場合の液面の見え方を示す図である。 図８は、制御装置の構成を示すブロック図である。 図９Ａは、液面判定処理の説明図である。 図９Ｂは、液面判定処理の説明図である。 図１０Ａは、液面高さ算出処理の説明図である。 図１０Ｂは、液面高さ算出処理の説明図である。 図１１は、塗布液補充処理の処理手順を示すフローチャートである。 図１２は、塗布液の種類と、使用する照明部、第１照明部の輝度および撮像部の撮像角度との関係を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する塗布装置および液面検出方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、本実施形態に係る塗布装置の構成を示す模式側面図である。なお、以下においては、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。

図１に示すように、本実施形態に係る塗布装置１は、載置台１０と、第１の移動機構２０と、スリットノズル３０と、昇降機構４０とを備える。

第１の移動機構２０は、基板Ｗを水平方向に移動させる機構部であり、基板保持部２１と、駆動部２２とを備える。基板保持部２１は、吸引口が形成された水平な上面を有し、吸引口からの吸引によって基板Ｗを水平な上面に吸着保持する。駆動部２２は、載置台１０に載置され、基板保持部２１を水平方向（ここでは、Ｘ軸方向）に移動させる。かかる第１の移動機構２０は、駆動部２２を用いて基板保持部２１を移動させることによって、基板保持部２１に保持された基板Ｗを水平方向に移動させる。

スリットノズル３０は、基板Ｗの移動方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（Ｙ軸方向）に延在する長尺状のノズルであり、基板保持部２１によって保持される基板Ｗの上方に配置される。かかるスリットノズル３０の具体的な構成については、後述する。

昇降機構４０は、スリットノズル３０を昇降させる機構部である。具体的には、昇降機構４０は、後述するスリットノズル３０の固定部材７１を図示しない駆動部によって鉛直方向に移動させることにより、固定部材７１に支持されたスリットノズル３０を昇降させる。

本実施形態に係る塗布装置１は、スリットノズル３０の周囲に、固定部材７１と、第１照明部７２と、撮像部７３と、第２照明部７４と、反射部材７５とをさらに備える。第１照明部７２は、スリットノズル３０のＸ軸負方向側に配置され、固定部材７１、撮像部７３、第２照明部７４および反射部材７５は、スリットノズル３０の第１照明部７２が配置される側とは反対側に配置される。

固定部材７１は、スリットノズル３０を支持する部材であり、昇降機構４０の図示しない駆動部に取り付けられてスリットノズル３０とともに昇降する。

第１照明部７２、撮像部７３、第２照明部７４は、支持部材７２１，７３１，７４１を介して固定部材７１に固定され、反射部材７５は、固定部材７１に直接固定される。これにより、第１照明部７２、撮像部７３、第２照明部７４および反射部材７５は、昇降機構４０により、スリットノズル３０との位置関係を保ったままスリットノズル３０とともに昇降する。これらスリットノズル３０の周辺構成については、後述する。

また、塗布装置１は、厚み測定部５０ａと、スリットノズル高さ測定部５０ｂと、スリットノズル洗浄部６０と、スリットノズル待機部８０と、第２の移動機構９０と、制御装置１００とを備える。

厚み測定部５０ａは、基板Ｗの上方（ここでは、昇降機構４０）に配置され、基板Ｗの上面までの距離を測定する測定部である。また、スリットノズル高さ測定部５０ｂは、基板Ｗの下方（ここでは、載置台１０）に配置され、スリットノズル３０の下端面までの距離を測定する。

厚み測定部５０ａおよびスリットノズル高さ測定部５０ｂによる測定結果は、後述する制御装置１００へ送信され、塗布処理時におけるスリットノズル３０の高さを決定するために用いられる。なお、厚み測定部５０ａおよびスリットノズル高さ測定部５０ｂとしては、たとえばレーザー変位計を用いることができる。

スリットノズル洗浄部６０は、スリットノズル３０の先端部に付着した塗布液を除去する処理部である。また、スリットノズル待機部８０は、スリットノズル３０を収容可能な収容空間を有する。収容空間内は、シンナー雰囲気に保たれており、かかる収容空間内にスリットノズル３０を待機させておくことにより、スリットノズル３０内の塗布液の乾燥が防止される。

第２の移動機構９０は、スリットノズル洗浄部６０およびスリットノズル待機部８０を水平方向に移動させる機構部であり、載置部９１と、支持部９２と、駆動部９３とを備える。

載置部９１は、スリットノズル洗浄部６０およびスリットノズル待機部８０を略水平に載置する板状部材である。かかる載置部９１は、支持部９２によって所定の高さ、具体的には、基板保持部２１に保持された基板Ｗが載置部９１の下方を通過可能な高さに支持される。駆動部９３は、支持部９２を水平方向に移動させる。

かかる第２の移動機構９０は、駆動部９３を用いて支持部９２を水平方向へ移動させることによって、載置部９１に載置されたスリットノズル洗浄部６０およびスリットノズル待機部８０を水平方向へ移動させる。

制御装置１００は、塗布装置１の動作を制御する装置である。かかる制御装置１００は、たとえばコンピュータであり、後述するように制御部１６０と記憶部１７０（図８参照）とを備える。記憶部１７０には、塗布処理等の各種の処理を制御するプログラム（図示せず）が格納される。制御部１６０は記憶部１７０に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって塗布装置１の動作を制御する。

なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記録媒体に記録されていたものであって、その記録媒体から制御装置１００の記憶部１７０にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記録媒体としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。

次に、塗布装置１が実行する塗布処理の概略について図２を用いて説明する。図２は、塗布処理の概略説明図である。塗布装置１が実行する塗布処理は、長尺状のスリットノズル３０から露出させた塗布液を基板Ｗに接触させた状態で基板Ｗを水平方向へ移動させることにより、基板Ｗ上に塗布液を塗り広げて塗布膜を形成する処理である。

図２に示すように、スリットノズル３０は、基板Ｗの移動方向（Ｘ軸方向）に対して直交する方向（Ｙ軸方向）に延在する長尺状の部材であり、下端部に形成された長尺状の吐出口６から塗布液Ｒを吐出する。

塗布装置１は、まず、スリットノズル３０の吐出口６から塗布液Ｒを露出させる。このとき、塗布装置１は、スリットノズル３０内の圧力を制御することによって、吐出口６から塗布液Ｒを露出させた状態を維持することができる。

つづいて、塗布装置１は、昇降機構４０（図１参照）を用いてスリットノズル３０を下方へ移動させて、吐出口６から露出させた塗布液Ｒを基板Ｗの上面に接触させる。そして、塗布装置１は、第１の移動機構２０（図１参照）を用いて基板Ｗを水平に移動させる。これにより、基板Ｗの上面に塗布液Ｒを塗り広げられて塗布膜が形成される。なお、塗布装置１によって基板Ｗに形成される塗布膜は、１０μｍ以上の厚膜である。

本実施形態に係るスリットノズル３０は、塗布液Ｒを貯留する貯留部を備えており、かかる貯留部に補充された塗布液Ｒをスリット状の流路を介して吐出口６から吐出する。貯留部には、塗布液供給系が接続されており、かかる塗布液供給系から塗布液Ｒが供給されることによって貯留部に塗布液Ｒが補充される。

ここで、貯留部に塗布液Ｒを補充した場合、貯留部内において塗布液Ｒの偏りが生じるおそれがある。特に、塗布装置１では、粘度が数１０００ｃＰ程度の高粘度の塗布液Ｒが用いられる場合があるため、塗布液Ｒの偏りが生じ易い。貯留部内の塗布液Ｒに偏りがあると、スリットノズル３０の吐出口６に作用する水頭圧が不均一となり、膜厚均一性が低下するおそれがある。このため、貯留部内に貯留された塗布液Ｒが平坦化したか否かを判定するために、貯留部内に貯留された塗布液Ｒの液面を検出することが好ましい。

そこで、本実施形態に係る塗布装置１は、上述した第１照明部７２、撮像部７３、第２照明部７４等を用いて、貯留部内に貯留された塗布液Ｒの液面を検出することとした。

以下、スリットノズル３０および周辺機器の構成について具体的に説明する。なお、本実施形態では、塗布液Ｒとして透明な塗布液を用いた場合の例について説明する。透明な塗布液としては、たとえばレジストなどがある。

図３〜図５は、スリットノズル３０および周辺機器の構成を説明するための模式図である。また、図６は、窓部３９の模式正面図である。ここで、図３に示すスリットノズル３０は、図４におけるＢＢ矢視断面図で示したものであり、図４に示すスリットノズル３０は、図３におけるＡＡ矢視断面図で示したものである。また、図５では、スリットノズル３０を平面図で示している。

図３および図４に示すように、スリットノズル３０は、長尺状の本体部３と、本体部３の内部において塗布液Ｒを貯留する貯留部４と、貯留部４からスリット状の流路５を介して送給される塗布液Ｒを吐出するスリット状の吐出口６とを備える。

スリットノズル３０の本体部３は、第１壁部３１と、第２壁部３２と、第３壁部３３と、第４壁部３４とを備える。

第１壁部３１および第２壁部３２は、スリットノズル３０の短手方向（ここでは、Ｘ軸方向）に面する壁部であり、所定の間隔を空けて互いに対向して配置される。

第３壁部３３および第４壁部３４は、本体部３の長手方向（ここでは、Ｙ軸方向）に面する壁部であり、第１壁部３１および第２壁部３２に連接し、所定の間隔を空けて互いに対向して配置される。

また、スリットノズル３０の本体部３は、スリットノズル３０の天井部を構成する蓋部３５と、第２壁部３２と第１壁部３１との対向面に配置される長尺状のランド部３６とを備える。

これら第１壁部３１〜第４壁部３４、蓋部３５およびランド部３６によって形成されるスリットノズル３０の内部空間のうち、第１壁部３１と第２壁部３２とによって挟まれる空間が貯留部４である。また、第１壁部３１とランド部３６とによって挟まれる貯留部４よりも幅狭な空間が流路５である。流路５の幅は一定であり、流路５の先端に形成される吐出口６の幅も流路５と同一である。

流路５の幅は、貯留部４の内部の圧力を貯留部４の外部の圧力と等しくした状態では、塗布液Ｒの表面張力が塗布液Ｒに作用する重力より小さくなり、所定の流量で塗布液Ｒが吐出口６から滴下するような値に設定されている。具体的には、流路５の幅は、予め行われる試験において、流路５の幅、塗布液Ｒの粘度、スリットノズル３０の材質を変化させ、その場合の塗布液Ｒの状態を評価することにより求められる。

蓋部３５には、貯留部４に貯留された塗布液Ｒの液面および貯留部４の内壁面によって囲まれる密閉空間の圧力を測定する圧力測定部３７と、密閉空間内の圧力を調整する圧力調整部１１０に接続された圧力調整管３８とが、蓋部３５を貫通してそれぞれ設けられる。圧力測定部３７は、制御装置１００に電気的に接続されており、測定結果が制御装置１００へ入力される。

なお、圧力測定部３７は、スリットノズル３０内の密閉空間に連通していればどのような配置であってもよく、たとえば第１壁部３１を貫通して設けられてもよい。

圧力調整部１１０は、真空ポンプなどの排気部１１１と、Ｎ２などのガスを供給するガス供給源１１２を、切替バルブ１１３を介して圧力調整管３８に接続した構成となっている。かかる圧力調整部１１０も制御装置１００に電気的に接続されており、制御装置１００からの指令により切替バルブ１１３の開度を調整することで、排気部１１１またはガス供給源１１２のいずれかを圧力調整管３８に接続して、貯留部４内部からの排気量を調整したり、貯留部４内に供給するガスの量を調整したりすることができる。これにより、塗布装置１は、圧力測定部３７の測定結果、すなわち、貯留部４内の圧力が所定の値となるように調整することができる。

かかる場合、貯留部４の内部を排気して貯留部４内の圧力を貯留部４外部の圧力よりも低くすることで、貯留部４内の塗布液Ｒを上方に引き上げ、吐出口６から塗布液Ｒが滴下するのを防ぐことができる。また、貯留部４内にガスを供給することで、塗布液Ｒの塗布後に貯留部４内に残留する塗布液Ｒを加圧して押し出したりパージしたりすることができる。

塗布装置１は、貯留部４内に形成される密閉空間の圧力を制御しつつ、塗布液Ｒの基板Ｗへの塗布処理を行う。

なお、圧力調整部１１０の構成については、本実施形態に限定されるものではなく、貯留部４内の圧力を制御することができれば、その構成は任意に設定できる。たとえば、排気部１１１とガス供給源１１２のそれぞれに圧力調整管３８と圧力調整弁を設け、それぞれ個別に蓋部３５に接続するようにしてもよい。

また、図３に示すように、スリットノズル３０は、塗布液供給部１２０、中間タンク１３０、供給ポンプ１４０および加圧部１５０を含む塗布液供給系に接続される。

塗布液供給部１２０は、塗布液供給源１２１と、バルブ１２２とを備える。塗布液供給源１２１は、バルブ１２２を介して中間タンク１３０に接続されており、中間タンク１３０に対して塗布液Ｒを供給する。また、塗布液供給部１２０は、制御装置１００と電気的に接続されており、かかる制御装置１００によってバルブ１２２の開閉が制御される。

中間タンク１３０は、塗布液供給部１２０とスリットノズル３０との間に介在するタンクである。かかる中間タンク１３０は、タンク部１３１と、第１供給管１３２と、第２供給管１３３と、第３供給管１３４と、液面センサ１３５とを備える。

タンク部１３１は、塗布液Ｒを貯留する。かかるタンク部１３１の底部には、第１供給管１３２および第２供給管１３３が設けられる。第１供給管１３２は、バルブ１２２を介して塗布液供給源１２１に接続される。また、第２供給管１３３は、供給ポンプ１４０を介してスリットノズル３０の第４壁部３４に接続される。

第３供給管１３４には、加圧部１５０が接続される。加圧部１５０は、Ｎ２などのガスを供給するガス供給源１５１と、バルブ１５２とを備え、タンク部１３１内へガスを供給することによってタンク部１３１内を加圧する。かかる加圧部１５０は、制御装置１００と電気的に接続されており、かかる制御装置１００によってバルブ１５２の開閉が制御される。

また、液面センサ１３５は、タンク部１３１に貯留された塗布液Ｒの液面を検知する検知部である。かかる液面センサ１３５は、制御装置１００と電気的に接続されており、検知結果が制御装置１００へ入力される。

供給ポンプ１４０は、第２供給管１３３の中途部に設けられており、中間タンク１３０から供給される塗布液Ｒをスリットノズル３０へ供給する。かかる供給ポンプ１４０は、制御装置１００と電気的に接続され、制御装置１００によって塗布液Ｒのスリットノズル３０への供給量が制御される。

このように、スリットノズル３０には、塗布液供給部１２０、中間タンク１３０、供給ポンプ１４０および加圧部１５０を含む塗布液供給系が接続されており、かかる塗布液供給系によってスリットノズル３０の第４壁部３４側から貯留部４内に塗布液Ｒが供給される。

ここで、上述したように、塗布液Ｒは高粘度の流体である場合がある。このため、かかる塗布液Ｒを塗布液供給系から貯留部４内へ供給すると、図３に示すように、塗布液Ｒは、塗布液供給系が接続される側、つまり、第４壁部３４側に偏った状態で貯留部４に貯留されることとなる。

図４に示すように、第１壁部３１は、その一部が透明部材３１１で形成されており、貯留部４に貯留された塗布液Ｒを透明部材３１１を介して視認することができる。

第１照明部７２は、スリットノズル３０の第１壁部３１側に配置され、第１壁部３１の透明部材３１１を介して貯留部４内を照明する貯留部用照明部である。第１照明部７２の点灯・消灯および輝度は、制御装置１００によって制御される。

第１照明部７２は、たとえばＬＥＤ（Light Emitting Diode）面照明であり、貯留部４内部を一様に照明する。なお、第１照明部７２が照射する光は、塗布液Ｒを劣化（たとえば、感光）させない波長を有する光であることが好ましい。

また、第１壁部３１と同様、第２壁部３２もその一部が透明部材３２１で形成される。第２壁部３２の透明部材３２１は、水平方向（ここでは、Ｘ軸方向）において第１壁部３１の透明部材３１１と略同位置に設けられる。

第２壁部３２は、窓部３９を備える。窓部３９は、第２壁部３２の外面に取り付けられる部材であり、図４および図６に示すように、本体部３９１と透明部材３９２とを備える。窓部３９の透明部材３９２は、水平方向において第２壁部３２の透明部材３２１と略同位置に配置される。これにより、貯留部４に貯留された塗布液Ｒを透明部材３９２，３２１を介して視認することができる。透明部材３１１，３２１，３９２は、たとえばガラスやアクリル樹脂等で形成される。

なお、ここでは、第２壁部３２および窓部３９にそれぞれ透明部材３２１，３９２が設けられる場合の例について説明するが、第２壁部３２には、必ずしも透明部材３２１が設けられることを要しない。たとえば、図４に示す透明部材３２１が設けられる箇所が空洞であり、窓部３９によって貯留部４内が密閉される構成であってもよい。

撮像部７３は、スリットノズル３０の第２壁部３２側、言い換えれば、窓部３９側に配置され、透明部材３９２，３２１を介して貯留部４内を撮像する。撮像部７３としては、たとえばＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラを用いることができる。撮像部７３によって撮像された画像データは、制御装置１００へ入力される。

第２照明部７４は、撮像部７３よりも上方に配置され、第２壁部３２が備える窓部３９の撮像部７３との対向面を照明する第２壁部用照明部である。

図６に示すように、窓部３９の本体部３９１には、透明部材３９２の上部および下部にそれぞれ基準部位３９３，３９４が形成されている。基準部位３９３，３９４は、たとえば、本体部３の長手方向（ここでは、Ｙ軸方向）に延在する溝部である。第２照明部７４によって窓部３９が照明されることにより、撮像部７３は、窓部３９の本体部３９１に形成された基準部位３９３，３９４を影として撮像することができる。

第２照明部７４は、窓部３９の撮像部７３との対向面に対して光を斜めに照射する。これにより、窓部３９の撮像部７３との対向面を正面から照明した場合と比較して、基準部位３９３，３９４を影として撮像し易くすることができる。なお、第２照明部７４は、たとえば撮像部７３の下方に配置されて、窓部３９の撮像部７３との対向面に対して光を斜めに照射してもよい。

また、窓部３９の本体部３９１は、第２照明部７４からの光を反射し難い部材で形成されるか、あるいは、第２照明部７４からの光を反射し難い加工が施される。このように、本体部３９１による反射を抑えることで、基準部位３９３，３９４の影をより明確に撮像することができる。

基準部位３９３，３９４間の距離Ｄは既知であり、撮像部７３によって撮像された基準部位３９３，３９４間の画素数から１画素あたりの寸法を算出することができる。かかる点については後述する。

なお、ここでは、基準部位３９３，３９４が、窓部３９の本体部３９１に形成された溝部である場合の例を示したが、基準部位３９３，３９４は、たとえば本体部３９１の他の部分と異なる色で彩色された部位であってもよい。また、ここでは、２つの基準部位３９３，３９４が設けられる場合の例を示したが、基準部位３９３，３９４は、３つ以上設けられてもよい。

また、ここでは、第２壁部３２が窓部３９を備えることとしたが、第２壁部３２は必ずしも窓部３９を備えることを要しない。すなわち、第２壁部３２自体に基準部位３９３，３９４が設けられてもよいし、第２壁部３２自体に第２照明部７４からの光を反射し難い加工を施してもよい。

反射部材７５は、下面部と、かかる下面部のＹ軸方向の辺に連接する両側面部とを有する部材であり、窓部３９の両側方および下方を覆うように配置される。反射部材７５は、第２照明部７４によって照射された光を反射する部材であり、かかる光を反射し易いように、たとえば鏡面加工等が施される。かかる反射部材７５を設けることで、基準部位３９３，３９４の影をより明確に撮像することができる。

図５に示すように、第１照明部７２、撮像部７３、第２照明部７４および反射部材７５は、塗布液Ｒが供給される側、すわなち、スリットノズル３０の第４壁部３４側に寄せて配置される。上述したように、塗布液Ｒは、第２供給管１３３（図３参照）が接続される第４壁部３４側に偏った状態で貯留部４に貯留されることとなる。このため、第１照明部７２、撮像部７３、第２照明部７４および反射部材７５を第４壁部３４側に寄せて配置することで、たとえば第３壁部３３側に寄せて配置した場合と比較して、塗布液Ｒの液面が偏った状態や平坦化した状態をより適切に検出することができる。

スリットノズル３０および周辺機器は、上記のように構成されており、塗布装置１では、第１照明部７２を用いて貯留部４内を照明しつつ、第２照明部７４を用いて貯留部４内を撮像することにより、貯留部４内に貯留された塗布液Ｒの液面を検出する。

かかる点について、第１照明部７２を使用せずに第２照明部７４による撮像を行った場合と比較しながら説明する。図７Ａは、第１照明部７２を使用しない場合の液面の見え方を示す図であり、図７Ｂは、第１照明部７２を使用した場合の液面の見え方を示す図である。

高粘度の流体である塗布液Ｒは、透明部材３２１（図４参照）の壁面にへばりつきやすい。このように透明部材３２１の壁面に塗布液Ｒがへばりついている状態で、第１照明部７２を使用せずに第２照明部７４による撮像を行うと、図７Ａに示すように、透明部材３２１の壁面にへばりついた塗布液Ｒの先端部分Ｒｃを塗布液Ｒの実際の液面Ｒｆと誤検出してしまうおそれがある。

これに対し、本実施形態に係る塗布装置１では、第１照明部７２を用い、撮像部７３が撮像する側とは反対側（背面側）から貯留部４内を照明する。これにより、貯留部４内に貯留された塗布液Ｒを透過した光と、透明部材３２１の壁面にへばりついた塗布液Ｒを透過した光とのコントラスト差を利用して、透明部材３２１の壁面にへばりついた塗布液Ｒを見え難くすることができる。この結果、透明部材３２１の壁面にへばりついた塗布液Ｒの先端部分Ｒｃを誤検出することがなくなり、塗布液Ｒの液面Ｒｆを適切に検出することができる。

次に、制御装置１００の構成について図８を参照して説明する。図８は、制御装置１００の構成を示すブロック図である。なお、図８では、制御装置１００の特徴を説明するために必要な構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。

図８に示すように、制御装置１００は、制御部１６０と、記憶部１７０とを備える。また、制御部１６０は、基準測定部１６１と、液面判定部１６２と、補充処理部１６３と、平坦化判定部１６４と、輝度切替部１６５とを備える。また、記憶部１７０は、第１閾値１７１と、第２閾値１７２と、輝度情報１７３とを記憶する。

基準測定部１６１は、スリットノズル３０の窓部３９に形成された基準部位３９３，３９４を撮像し、かかる基準部位３９３，３９４の画像から１画素あたりの寸法を算出する処理部である。

具体的には、基準測定部１６１は、第２照明部７４（図４参照）により窓部３９の撮像部７３との対向面を照明しつつ、かかる対向面に設けられた基準部位３９３，３９４を撮像部７３で撮像する。上述したように、第２照明部７４は、窓部３９の対向面に対して斜めに光を照射する。このため、基準部位３９３，３９４を影として撮像し易くすることができる。

つづいて、基準測定部１６１は、基準部位３９３，３９４間の実際の距離Ｄ（図６参照）を、撮像部７３によって撮像された画像における基準部位３９３，３９４間の画素数で割ることにより、１画素あたりの寸法を算出する。

このように、１画素あたりの寸法を算出することで、後述する液面判定部１６２による液面判定処理において塗布液Ｒの液面の高さを数値で表すことが可能となる。

液面判定部１６２は、撮像部７３によって撮像された画像に基づき、貯留部４内に貯留された塗布液Ｒの液面を判定する処理部である。

ここで、液面判定部１６２による液面判定処理の内容について図９Ａおよび図９Ｂを参照して説明する。図９Ａおよび図９Ｂは、液面判定処理の説明図である。

図９Ａに示すように、液面判定部１６２は、第１照明部７２によって貯留部４内を照明しつつ、撮像部７３によって貯留部４内を撮像する。これにより、上述したように透明部材３２１の壁面にへばりついた塗布液Ｒを見え難くすることができるため、液面の誤検出を防止することができる。

ここで、撮像部７３は、貯留部４内に貯留される塗布液Ｒの液面よりも上方に配置される。言い換えれば、貯留部４内に貯留される塗布液Ｒの量は、液面が撮像部７３よりも高くならないように設定される。これにより、撮像部７３は、常に塗布液Ｒの液面を斜め上方から撮像する状態となっている。

したがって、図９Ｂに示すように、撮像部７３によって撮像される画像には、撮像部７３から見て奥側（つまり、第１壁部３１側）の液面ラインＲｆ１と手前側（つまり、第２壁部３２側）の液面ラインＲｆ２が含まれる場合がある。

液面判定部１６２は、撮像部７３によって撮像された画像にこれら２つの液面ラインＲｆ１，Ｒｆ２が含まれる場合に、画像の最も上方に位置する液面ラインＲｆ１を塗布液Ｒの液面Ｒｆ（図７Ｂ参照）として判定する。

具体的には、撮像部７３は、白黒の２階調で撮像を行い、液面判定部１６２は、撮像部７３によって撮像された画像のヒストグラムを作成する。そして、液面判定部１６２は、作成したヒストグラムに対して閾値処理を行い、閾値以上のピークのうち画像の最も上方に位置するピークの位置を塗布液Ｒの液面Ｒｆとして判定する。

このように、画像の上側の液面ライン（ここでは、第１壁部３１側の液面ラインＲｆ１）を塗布液Ｒの液面Ｒｆとして判定することで、仮に、貯留部４内に貯留された塗布液Ｒに泡が混入している場合であっても、かかる泡による液面Ｒｆの誤検出を生じ難くすることができる。

また、本実施形態では、透明な塗布液Ｒを用いることとしているが、不透明あるいは色付きの塗布液Ｒを用いた場合、第２壁部３２側の液面ラインＲｆ２が見えない可能性がある。これに対し、第１壁部３１側の液面ラインＲｆ１を塗布液Ｒの液面Ｒｆとして判定することで、塗布液Ｒが透明であるか不透明・色付きであるかにかかわらず同様の判定結果を得ることができる。

なお、ここでは、撮像部７３が、貯留部４に貯留された塗布液Ｒの液面Ｒｆの斜め上方から液面Ｒｆを撮像する場合の例を示したが、撮像部７３は、貯留部４に貯留された塗布液Ｒの液面Ｒｆの斜め下方から液面Ｒｆを撮像するものであってもよい。かかる場合、画像上では、第２壁部３２側の液面ラインＲｆ２が第１壁部３１側の液面ラインＲｆ１よりも上側に位置することとなるため、第２壁部３２側の液面ラインＲｆ２が塗布液Ｒの液面Ｒｆとして判定される。

また、液面判定部１６２は、液面Ｒｆを判定した後、液面Ｒｆの高さを算出する液面高さ算出処理を行う。ここで、液面高さ算出処理の内容について図１０Ａおよび図１０Ｂを参照して説明する。図１０Ａおよび図１０Ｂは、液面高さ算出処理の説明図である。

図１０Ａに示すように、液面判定部１６２は、画像の左右両端部ＰＬ，ＰＲおよび中央部ＰＣの３箇所の液面高さをそれぞれ算出する。以下、具体的な算出手順について、左端部ＰＬの液面高さを算出する場合を例に挙げて説明する。

図１０Ｂに示すように、左端部ＰＬは、複数（ここでは、５つ）の領域ＰＬ１〜ＰＬ５に分割され、液面判定部１６２は、各領域ＰＬ１〜ＰＬ５における液面高さをそれぞれ算出する。液面高さは、画像の最下部から液面Ｒｆまでの画素数に、基準測定部１６１によって算出された１画素あたりの寸法を乗じることにより算出される。

つづいて、液面判定部１６２は、領域ＰＬ１〜ＰＬ５のうち、液面高さが最も高い領域および最も低い領域を除外したうえで、残りの領域の液面高さの平均値を左端部ＰＬの液面高さとして算出する。たとえば、領域ＰＬ５の液面高さが最も高く、領域ＰＬ１の液面高さが最も低い場合、液面判定部１６２は、領域ＰＬ２〜ＰＬ４の液面高さの平均値を左端部ＰＬの液面高さとして算出する。

このように、液面高さが最も高い領域および最も低い領域を液面高さの算出対象から除外することで、たとえば塗布液Ｒに泡が混入した場合等に発生し得る液面高さの誤検出を防止することができる。

液面判定部１６２は、上記と同様の手順により、右端部ＰＲの液面高さおよび中央部ＰＣの液面高さをそれぞれ算出する。そして、液面判定部１６２は、算出した左端部ＰＬ、右端部ＰＲおよび中央部ＰＣの液面高さを平坦化判定部１６４へ送る。

なお、左右両端部ＰＬ，ＰＲおよび中央部ＰＣの分割数および分割幅は、適宜設定変更することができる。また、ここでは、左端部ＰＬ、右端部ＰＲおよび中央部ＰＣの３箇所の液面高さを算出することとしたが、液面判定部１６２は、たとえば左端部ＰＬおよび右端部ＰＲの２箇所の液面高さのみを算出することとしてもよい。

また、液面判定部１６２は、右端部ＰＲを分割した複数の領域のうち最も右側、すなわち、塗布液Ｒが供給される側の領域ＰＲ５の液面高さを補充処理部１６３へ送る。

補充処理部１６３は、貯留部４への塗布液Ｒの補充開始および停止を制御する処理部である。

まず、補充処理部１６３は、供給ポンプ１４０を動作させて、中間タンク１３０から貯留部４への塗布液Ｒの補充を開始する。

このとき、補充処理部１６３は、圧力調整部１１０を用いて貯留部４内の圧力を調整しながら、貯留部４への塗布液Ｒの補充を行う。具体的には、補充処理部１６３は、貯留部４内の圧力を負圧に調整する。これにより、貯留部４内に残留する塗布液Ｒが吐出口６から漏れ出ることが防止される。そして、補充処理部１６３は、負圧に調整された貯留部４内の圧力を、液面判定部１６２から入力される液面高さに応じて徐々に低下させながら（すなわち、真空度を高めながら）、塗布液Ｒの補充を行う。

このように、補充処理部１６３は、圧力調整部１１０を制御して、貯留部４の内部を負圧にし、さらに、負圧にした貯留部４の内部の圧力を徐々に低下させながら、貯留部４の内部へ塗布液Ｒを補充する。

つづいて、補充処理部１６３は、液面判定部１６２から入力される液面高さ、すなわち、右端部ＰＲ（図１０Ａ参照）の最も右側の領域ＰＲ５の液面高さが、記憶部１７０に記憶される第１閾値１７１に達すると、供給ポンプ１４０を停止し、貯留部４への塗布液Ｒの補充を停止する。

第１閾値１７１は、所望の液面高さよりも高い値に設定される。具体的には、第１閾値１７１は、領域ＰＲ５の液面高さが第１閾値１７１に達したときに塗布液Ｒの補充を停止すれば、塗布液Ｒが平坦化した際に所望の液面高さになると予想される値であり、事前の実験等により決定される。

本実施形態に係る塗布装置１では、塗布液Ｒの液面高さを数値化しているため、第１閾値１７１の値を変更することで、液面高さを任意に設定変更することが可能となる。

平坦化判定部１６４は、液面判定部１６２による判定結果に基づき、貯留部４内の塗布液Ｒの液面が平坦化したか否かを判定する処理部である。

具体的には、平坦化判定部１６４は、基準測定部１６１から左端部ＰＬ、右端部ＰＲおよび中央部ＰＣの液面高さを取得する。これらの液面高さは、上述したように、画像の一部分を複数の領域に分割し、液面高さが最も高い領域および最も低い領域を除外した残りの領域の液面高さの平均値をその一部分における液面高さとして算出したものである。平坦化判定部１６４は、これらの液面高さの高低差が記憶部１７０に記憶される第２閾値１７２未満となった場合に、貯留部４内の塗布液Ｒの液面が平坦化したと判定する。

このように、塗布液Ｒの補充後において液面の高低差が最も出やすい左右両端部ＰＬ，ＰＲを含む３箇所の液面高さを監視することで、液面の平坦化を適切に判定することができる。

上述したように、本実施形態に係る塗布装置１では、塗布液Ｒの液面高さを数値化している。このため、第２閾値１７２の値を変更することによって許容される液面の平坦度合いを任意に設定変更することが可能となる。

輝度切替部１６５は、記憶部１７０に記憶される輝度情報１７３に従って、第１照明部７２の輝度を切り替える処理部である。

具体的には、輝度情報１７３には、第１輝度と、かかる第１輝度よりも高輝度な第２輝度の２つの輝度が含まれる。第１輝度は、透明な塗布液Ｒ用に設定された輝度であり、第２輝度は、透明な塗布液Ｒ以外の塗布液Ｒ用に設定された輝度である。第２輝度は、第１輝度よりも高輝度である。

輝度切替部１６５は、ユーザからの指示に応じて、これら第１輝度と第２輝度との間で、第１照明部７２の輝度を切り替える。かかる点については、図１２を参照して後述する。

次に、塗布装置１が実行する塗布液補充処理の処理手順について図１１を参照して説明する。図１１は、塗布液補充処理の処理手順を示すフローチャートである。

図１１に示すように、塗布装置１では、まず、基準測定処理が行われる（ステップＳ１０１）。基準測定処理では、基準測定部１６１が、第２照明部７４（図４参照）により窓部３９の撮像部７３との対向面を照明しつつ、かかる対向面に設けられた基準部位３９３，３９４を撮像部７３で撮像する。そして、基準測定部１６１は、実際の基準部位３９３，３９４間の距離Ｄ（図６参照）を、撮像部７３によって撮像された画像における基準部位３９３，３９４間の距離（画素数）で割ることにより、１画素あたりの寸法を算出する。その後、第２照明部７４は消灯される。

つづいて、塗布装置１では、液面判定処理が開始される（ステップＳ１０２）。液面判定処理では、液面判定部１６２が、第１照明部７２によって貯留部４内を照明しつつ、撮像部７３によって貯留部４内を撮像する。このとき、撮像部７３は、白黒の２階調で撮像を行う。そして、液面判定部１６２は、撮像部７３によって撮像された画像のヒストグラムを作成し、作成したヒストグラムに含まれる閾値以上のピークのうち画像の最も上側に位置するピークの位置を塗布液Ｒの液面として判定する。

また、液面判定部１６２は、撮像画像のうち左端部ＰＬ，右端部ＰＲおよび中央部ＰＣ（図１０Ａ参照）の液面高さを算出して平坦化判定部１６４へ送るとともに、右端部ＰＲの領域ＰＲ５の液面高さを補充処理部１６３へ送る。

つづいて、塗布装置１では、補充処理部１６３が、塗布液Ｒの補充を開始する（ステップＳ１０３）。そして、補充処理部１６３は、領域ＰＲ５（図１０Ａ参照）の液面高さが第１閾値１７１に達したか否かを判定し（ステップＳ１０４）、達したと判定した場合には（ステップＳ１０４，Ｙｅｓ）、塗布液Ｒの補充を停止する（ステップＳ１０５）。なお、補充処理部１６３は、領域ＰＲ５の液面高さが第１閾値１７１に達していない場合には（ステップＳ１０４，Ｎｏ）、領域ＰＲ５の液面高さが第１閾値１７１に達するまでステップＳ１０３の判定処理を繰り返す。

つづいて、塗布装置１では、平坦化判定部１６４が貯留部４内の塗布液Ｒの液面Ｒｆが平坦化したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。具体的には、平坦化判定部１６４は、左端部ＰＬ、右端部ＰＲおよび中央部ＰＣの液面高さの高低差が第２閾値１７２未満となった場合に、貯留部４内の塗布液Ｒの液面Ｒｆが平坦化したと判定する。平坦化判定部１６４は、塗布液Ｒの液面Ｒｆが平坦化していない場合には（ステップＳ１０６，Ｎｏ）、塗布液Ｒの液面Ｒｆが平坦化するまでステップＳ１０６の判定処理を繰り返す。

そして、平坦化判定部１６４が塗布液Ｒの液面Ｒｆが平坦化したと判定すると（ステップＳ１０６，Ｙｅｓ）、液面判定部１６２が液面判定処理を停止する（ステップＳ１０７）。具体的には、第１照明部７２を消灯し、撮像部７３による撮像を停止する。そして、ステップＳ１０７の処理を終えると、塗布装置１は、一連の塗布液補充処理を終了する。なお、塗布液補充処理が終了すると、塗布装置１では、スリットノズル洗浄部６０（図１参照）を用いてスリットノズル３０の先端を拭き取ることによって、吐出口６の状態を整えるノズルプライミング処理、あるいは、図２に示す塗布処理へ移行する。

ところで、上述してきた実施形態では、塗布液Ｒとして透明な塗布液Ｒを用いた場合の例について説明したが、塗布液Ｒの中には、不透明なものや色付きのものなど透明以外の塗布液Ｒも存在する。そこで、透明な塗布液Ｒと透明以外の塗布液Ｒとにそれぞれ最適な液面判定処理時の撮像環境について図１２を参照して説明する。図１２は、塗布液Ｒの種類と、使用する照明部７２，７４、第１照明部７２の輝度および撮像部７３の撮像角度との関係を示す図である。

図１２に示すように、レジストなどの透明な塗布液Ｒを用いる場合には、上述してきたように、第１照明部７２および第２照明部７４のうち第１照明部７２のみを使用し、第１照明部７２を第１輝度に設定し、撮像部７３の撮像角度が液面Ｒｆに対して斜めであることが好ましい。

一方、アンダーフィルなどの透明以外の塗布液Ｒを用いる場合には、第１照明部７２および第２照明部７４の両方を使用し、第１照明部７２を第１輝度よりも高輝度な第２輝度に設定することが好ましい。なお、透明以外の塗布液Ｒを用いる場合、撮像部７３の撮像角度は、液面Ｒｆに対して水平であってもよい。

塗布装置１では、たとえばユーザが塗布液Ｒの種別（透明または透明以外）を入力し、この入力結果に従って、液面判定部１６２および輝度切替部１６５が、それぞれ使用する照明部７２，７４および第１照明部７２の輝度を切り替えることができる。これにより、液面判定処理において、透明な塗布液Ｒおよび透明以外の塗布液Ｒの撮像をそれぞれ最適な撮像環境で行うことができる。

上述してきたように、本実施形態に係る塗布装置１は、スリットノズル３０と、第１の移動機構２０と、第１照明部７２と、撮像部７３とを備える。スリットノズル３０は、長尺状の本体部３と、本体部３の内部において塗布液Ｒを貯留する貯留部４と、貯留部４からスリット状の流路５を介して送給される塗布液Ｒを吐出するスリット状の吐出口６とを備え、本体部３のうち互いに対向する第１壁部３１および第２壁部３２の少なくとも各一部が透明部材３１１，３２１で形成される。第１の移動機構２０は、スリットノズル３０を基板Ｗに対して相対的に移動させる。第１照明部７２は、第１壁部３１の透明部材３１１を介して貯留部４内を照明する。撮像部７３は、第２壁部３２の透明部材３２１を介して貯留部４内を撮像する。

したがって、本実施形態に係る塗布装置１によれば、スリットノズル３０内に貯留される塗布液Ｒの液面Ｒｆを適切に検出することができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

Ｒ 塗布液
Ｒｆ 液面
１ 塗布装置
２０ 第１の移動機構
３０ スリットノズル
３１ 第１壁部
３２ 第２壁部
３９ 窓部
７２ 第１照明部
７３ 撮像部
７４ 第２照明部
１００ 制御装置
１６０ 制御部
１７０ 記憶部
３１１，３２１，３９２ 透明部材
３９３，３９４ 基準部位

Claims (11)

1. 長尺状の本体部と、前記本体部の内部において塗布液を貯留する貯留部と、前記貯留部からスリット状の流路を介して送給される前記塗布液を吐出するスリット状の吐出口とを備え、前記本体部のうち互いに対向する第１壁部および第２壁部の少なくとも各一部が透明部材で形成されるスリットノズルと、
   前記スリットノズルを基板に対して相対的に移動させる移動機構と、
   前記第１壁部の透明部材を介して前記貯留部内を照明する貯留部用照明部と、
   前記第２壁部の透明部材を介して前記貯留部内を撮像する撮像部と
   を備えることを特徴とする塗布装置。
2. 前記第２壁部の前記撮像部との対向面を照明する第２壁部用照明部
   をさらに備え、
   前記第２壁部は、
   前記対向面の少なくとも２箇所に、前記撮像部によって撮像される画像の１画素あたりの寸法を算出するための基準部位
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
3. 前記第２壁部用照明部は、
   前記第２壁部の前記対向面に対して斜めに光を照射すること
   を特徴とする請求項２に記載の塗布装置。
4. 前記撮像部は、前記貯留部に貯留された塗布液の液面よりも上方または下方から前記液面を撮像するものであって、
   前記撮像部によって撮像された画像に複数の液面ラインが含まれる場合に、前記液面ラインのうち前記画像の最も上方に位置する液面ラインを前記液面として判定する液面判定部
   をさらに備えることを特徴とする請求項１、２または３に記載の塗布装置。
5. 前記液面判定部による判定結果に基づき、前記液面が平坦化したか否かを判定する平坦化判定部
   をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の塗布装置。
6. 前記平坦化判定部は、
   前記画像の少なくとも左右両端部における前記液面の高低差が閾値未満である場合に、前記液面が平坦化したと判定すること
   を特徴とする請求項５に記載の塗布装置。
7. 前記平坦化判定部は、
   前記左右両端部をそれぞれ複数の領域に分割し、左端部および右端部ごとに、前記液面の高さが最も高い領域および最も低い領域を除外した残りの領域における前記液面の高さの平均値を前記液面の高さとして用いること
   を特徴とする請求項６に記載の塗布装置。
8. 前記貯留部に透明な塗布液が貯留される場合の第１輝度と、前記貯留部に前記透明な塗布液以外の塗布液が貯留される場合の輝度であって前記第１輝度よりも高輝度な第２輝度との間で、前記貯留部用照明部の輝度を切り替える輝度切替部
   をさらに備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の塗布装置。
9. 長尺状の本体部と、前記本体部の内部において塗布液を貯留する貯留部と、前記貯留部からスリット状の流路を介して送給される前記塗布液を吐出するスリット状の吐出口とを備え、前記本体部のうち互いに対向する第１壁部および第２壁部の少なくとも各一部が透明部材で形成されるスリットノズルの、前記第１壁部の透明部材を介して前記貯留部内を照明する貯留部用照明部によって、前記貯留部内を照明する貯留部照明工程と、
   前記貯留部照明工程において前記貯留部内を照明した状態で、前記第２壁部の透明部材を介して前記貯留部内を撮像する撮像部によって、前記貯留部内を撮像する撮像工程と
   を含むことを特徴とする液面検出方法。
10. 前記第２壁部の前記撮像部との対向面を照明する第２壁部用照明部によって、前記対向面を照明しつつ、前記対向面の少なくとも２箇所に設けられた基準部位を前記撮像部で撮像する基準部位撮像工程と、
    前記撮像部によって撮像された画像における前記基準部位間の画素数と、前記基準部位間の実際の距離とに基づき、前記画像の１画素あたりの寸法を算出する寸法算出工程と
    をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の液面検出方法。
11. 前記貯留部照明工程は、
    前記貯留部に透明な塗布液が貯留される場合には、前記貯留部用照明部によって前記貯留部内を照明し、前記貯留部に前記透明な塗布液以外の塗布液が貯留される場合には、前記貯留部用照明部および前記第２壁部用照明部によって前記貯留部内を照明すること
    を特徴とする請求項１０に記載の液面検出方法。

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