JP2017094306A - 塗布装置および塗布方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズルを基板に対して相対移動させつつノズルから塗布液を吐出することで基板に塗布液を塗布する塗布装置および塗布方法において、塗布液の塗布開始時に基板に塗布された塗布液の膜厚の不足を抑制可能とする。【解決手段】基板との間に第１間隔を空けて基板に対して停止するノズルと基板との間に塗布液の液溜りが形成された状態から基板に対するノズルの相対移動を開始する工程と、ノズルの相対移動の開始から第１期間は、ノズルと基板との間隔を第１間隔に維持した状態でノズルの吐出口から塗布液を吐出する工程と、ノズルの相対移動の開始から第１期間が経過すると、ノズルの吐出口から塗布液を吐出しつつノズルと基板との間隔を第１間隔から第１間隔より広い第２間隔へ第２期間をかけて離す工程とを含む。【選択図】図５

Description

この発明は、液晶表示装置用ガラス基板、半導体ウェハ、ＰＤＰ用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、カラーフィルター用基板、記録ディスク用基板、太陽電池用基板、電子ペーパー用基板等の精密電子装置用基板（以下、単に「基板」と称する）に塗布液を塗布する塗布装置および塗布方法に関するものである。

従来、特許文献１に記載されているように、基板との間に定常間隔を空けたノズルを基板に対して相対移動させつつノズルから塗布液を吐出することで、基板に塗布液を塗布する塗布装置が知られている。また、特許文献１では、ノズルの相対移動を開始する前に、ビードと称される塗布液の液溜りがノズルと基板との間に形成される。具体的には、基板に対して間隔を空けて停止するノズルから塗布液を吐出して、ノズルと基板との間に塗布液を充填した後に、ノズルを定常間隔まで上昇させて、液溜りが形成される。

特開２００２−１５３７９５号公報

ところで、ノズルの上昇に伴ってノズルと基板との間の空間が広がると、ノズルと基板との間の液溜りの幅が減少することがある。この際、ノズルの上昇幅が狭ければ液溜りの幅の減少も少量であるため大きな問題にはならないが、特許文献１のようにノズルと基板との間を定常間隔にまで広げてしまうと、液溜りの幅が大幅に減少してしまい、その結果、液溜りの幅が不足した状態で塗布液の塗布が開始される場合があった。このような場合、塗布液の塗布の開始後にノズルから供給される塗布液により液溜りの幅が回復するまでは、液溜りから基板へ移る液量が不足して、基板に塗布された塗布液の膜厚が薄くなる。すなわち、塗布液の塗布開始から暫くは、基板上の塗布液の膜厚が薄くなる。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、ノズルを基板に対して相対移動させつつノズルから塗布液を吐出することで基板に塗布液を塗布する塗布装置および塗布方法において、塗布液の塗布開始時に基板に塗布された塗布液の膜厚の不足を抑制可能とする技術の提供を目的とする。

本発明の一態様は、吐出口から基板へ向けて塗布液を吐出するノズルと、基板の表面に沿った塗布方向へノズルを基板に対して相対移動させる移動部と、第１間隔と第１間隔より広い第２間隔との間でノズルと基板との間隔を変更する間隔変更部と、基板との間に第１間隔を空けて基板に対して停止するノズルと基板との間に塗布液の液溜りが形成された状態からノズルの相対移動を移動部に実行させるとともに、相対移動中のノズルと基板との間隔を間隔変更部により制御する制御部とを備え、制御部は、ノズルの相対移動の開始から第１期間は、ノズルと基板との間隔を第１間隔に維持した状態でノズルの吐出口から塗布液を吐出し、ノズルの相対移動の開始から第１期間が経過すると、ノズルの吐出口から塗布液を吐出しつつノズルと基板との間隔を第１間隔から第２間隔へ第２期間をかけて離した後に第２間隔に維持することを特徴としている。

本発明の他の態様は、基板との間に第１間隔を空けて基板に対して停止するノズルと基板との間に塗布液の液溜りが形成された状態から基板に対するノズルの相対移動を開始する工程と、ノズルの相対移動の開始から第１期間は、ノズルと基板との間隔を第１間隔に維持した状態でノズルの吐出口から塗布液を吐出する工程と、ノズルの相対移動の開始から第１期間が経過すると、ノズルの吐出口から塗布液を吐出しつつノズルと基板との間隔を第１間隔から第１間隔より広い第２間隔へ第２期間をかけて離した後に第２間隔に維持する工程とを含むことを特徴としている。

以上のように、本発明においても、液溜りが形成されたノズルと基板との間隔を第１間隔から第２間隔へ離すことで、ノズルと基板との間隔を定常間隔（すなわち、第２間隔）にまで広げる。ただし、本発明によれば、ノズルと基板との間隔を第２間隔に離すタイミングが、ノズルの相対移動の開始前ではなく開始後となっている。つまり、第１間隔を空けたノズルと基板との間に液溜りが形成された状態から、ノズルと基板との間隔を第１間隔に維持したまま、ノズルの相対移動が開始されて、ノズルの吐出口から塗布液が吐出される。これによって、液溜りの幅の減少を抑えつつ基板への塗布液の塗布を開始できる。続いて、ノズルの吐出口から塗布液を吐出しつつノズルと基板との間隔が第１間隔から第２間隔へ離される。これによって、液溜りの幅の減少を抑えつつノズルを基板から離すことができる。こうして、ノズルの相対移動を開始してからノズルを基板から離すまでの期間を通して、液溜りの幅の減少を抑えつつ基板に塗布液を塗布することができる。その結果、塗布液の塗布開始時に基板に塗布された塗布液の膜厚の不足を抑制することが可能となっている。

本発明に係る塗布装置の一例を模式的に示す斜視図である。 図１の塗布装置が備えるスリットノズルを模式的に示す斜視図である。 図２Ａに示すスリットノズルの内部の流路を模式的に示す図である。 図１の塗布装置が備える電気的構成を示すブロック図である。 塗布装置の制御部が実行する制御の一例を示すフローチャートである。 図４のフローチャートに従って実行される動作の一例を示すタイミングチャートである。 移動開始後離間処理を実行しない場合の液溜りの状態を模式的に示す図である。 移動開始後離間処理を実行した場合の液溜りの状態を模式的に示す図である。 塗布装置の制御部が実行する制御の変形例を示すフローチャートである。 図８のフローチャートに従って実行される動作の一例を示すタイミングチャートである。

図１は本発明に係る塗布装置の一例を模式的に示す斜視図である。なお、図１および以降の各図にはそれらの方向関係を明確にするためＺ方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系を適宜付している。また、理解容易の目的で、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。

塗布装置１は、スリットノズル２を用いて基板３の表面３１に塗布液を塗布するスリットコータと呼ばれる塗布装置である。この塗布装置１は、基板３を水平姿勢で吸着保持可能なステージ４と、ステージ４に保持される基板３にスリットノズル２を用いて塗布処理を施す塗布処理部５と、これら各部を制御する制御部６とを備える。

塗布装置１は、レジスト液、カラーフィルター用液、ポリイミド、シリコン、ナノメタルインク、導電性材料を含むスラリー等、種々の塗布液を用いることが可能である。また、塗布対象となる基板３についても、矩形ガラス基板、半導体基板、フィルム液晶用フレキシブル基板、フォトマスク用基板、カラーフィルター用基板、太陽電池用基板、有機ＥＬ用基板等の種々の基板を用いることが可能である。なお、本明細書中で、「基板３の表面３１」とは基板３の両主面のうち塗布液が塗布される側の主面を意味する。

スリットノズル２はＸ方向に延びる長尺状の開口部である吐出口を有しており、ステージ４に保持された基板３の表面３１に向けて吐出口から塗布液を吐出可能である。なお、スリットノズル２の具体的構成については、図２Ａおよび図２Ｂを用いて後述する。

ステージ４は略直方体の形状を有する花崗岩等の石材で構成されており、その上面（＋Ｚ側）のうち−Ｙ側には、略水平な平坦面に加工されて基板３を保持する保持面４１を有する。保持面４１には図示しない多数の真空吸着口が分散して形成されている。これらの真空吸着口により基板３が吸着されることで、塗布処理の際に基板３が所定の位置に略水平に保持される。なお、基板３の保持態様はこれに限定されるものではなく、例えば機械的に基板３を保持するように構成してもよい。

塗布装置１では、スリットノズル２をＹ方向に移動させる移動機構が塗布処理部５に設けられており、保持面４１の上方でスリットノズル２をＹ方向に往復移動させることができる。そして、保持面４１の上方をＹ方向に移動するスリットノズル２から吐出された塗布液が、保持面４１上の基板３の表面３１に塗布される。このように、塗布装置１ではＹ方向が塗布液を塗布する塗布方向となっている。

塗布処理部５の移動機構は、ステージ４の上方をＸ方向に横断しスリットノズル２を支持するブリッジ構造のノズル支持体５１と、ノズル支持体５１をＹ方向に水平移動させるスリットノズル移動部５２とを有する。したがって、ノズル支持体５１に支持されたスリットノズル２をスリットノズル移動部５２によってＹ方向に水平移動させることができる。

ノズル支持体５１は、スリットノズル２が固定された固定部材５１ａと、固定部材５１ａを支持しつつ昇降させる２つの昇降機構５１ｂとを有している。固定部材５１ａは、Ｘ方向を長手方向とする断面矩形の棒状部材であり、カーボンファイバ補強樹脂等で構成される。２つの昇降機構５１ｂは固定部材５１ａの長手方向の両端部に連結されており、それぞれＡＣサーボモータおよびボールネジ等を有する。これらの昇降機構５１ｂにより、固定部材５１ａとスリットノズル２とが一体的に鉛直方向（Ｚ方向）に昇降され、スリットノズル２の吐出口と基板３の表面３１との間隔、すなわち、基板３の表面３１に対する吐出口の相対的な高さが調整される。なお、スリットノズル２のＺ方向の位置は、リニアエンコーダ５１ｃ（図３）により検出することができる。このリニアエンコーダ５１ｃは、昇降機構５１ｂの側面に設けられた図示省略のスケール部と、当該スケール部に対向してスリットノズル２の側面に設けられた図示省略の検出センサとを有する。

スリットノズル移動部５２は、スリットノズル２の移動をＹ方向に案内する２本のガイドレール５３と、駆動源である２個のリニアモータ５４と、スリットノズル２の吐出口の位置を検出するための２個のリニアエンコーダ５５とを備えている。

２本のガイドレール５３は、基板３の載置範囲をＸ方向から挟むようにステージ４のＸ方向の両端に配置されるとともに、基板３の載置範囲を含むようにＹ方向に延設されている。そして、２つの昇降機構５１ｂの下端部のそれぞれが２本のガイドレール５３に沿って案内されることで、スリットノズル２がステージ４上に保持される基板３の上方をＹ方向へ移動する。

２個のリニアモータ５４のそれぞれは、固定子５４ａと移動子５４ｂとを有するＡＣコアレスリニアモータである。固定子５４ａは、ステージ４のＸ方向の両側面にＹ方向に沿って設けられている。一方、移動子５４ｂは、昇降機構５１ｂの外側に対して固設されている。リニアモータ５４は、これら固定子５４ａと移動子５４ｂとの間に生じる磁力によって、スリットノズル移動部５２の駆動源として機能する。

また、２個のリニアエンコーダ５５のそれぞれは、スケール部５５ａと検出部５５ｂとを有している。スケール部５５ａはステージ４に固設されたリニアモータ５４の固定子５４ａの下部にＹ方向に沿って設けられている。一方、検出部５５ｂは、昇降機構５１ｂに固設されたリニアモータ５４の移動子５４ｂのさらに外側に固設され、スケール部５５ａに対向配置される。リニアエンコーダ５５は、スケール部５５ａと検出部５５ｂとの相対的な位置関係に基づいて、Ｙ方向におけるスリットノズル２の吐出口の位置を検出する。

このように塗布処理部５は、昇降機構５１ｂによりスリットノズル２と基板３との間隔をＺ方向に調整しつつ、スリットノズル移動部５２によりスリットノズル２を基板３に対してＹ方向に相対移動させることができる。

図２Ａは図１の塗布装置が備えるスリットノズルを模式的に示す斜視図である。図２Ｂは図２Ａに示すスリットノズルの内部の流路を模式的に示す図である。スリットノズル２は、一対のノズル部材２１１，２１２と、一対のサイドプレート２１３，２１４とを組み合わせてなるノズルボディ２１を有している。より具体的には、図２Ａに示すように、一対のノズル部材２１１，２１２を互いに固定するとともに、その左右の両端部に一対のサイドプレート２１３，２１４を取り付けることで、内部に流路２１０を有するノズルボディ２１が形成される。なお、これらノズル部材２１１，２１２およびサイドプレート２１３，２１４の材質としては、例えばアルミニウム等の金属を用いることができる。

また、各サイドプレート２１３，２１４には供給口２２が設けられており、一対のノズル部材２１１，２１２への取付によって一対の供給口２２が形成される。また、一対のノズル部材２１１，２１２を互いに固定すると、前方のノズル部材２１１の下端部と、後方のノズル部材２１２の下端部との間において、スリット状の開口がＸ方向に形成され、これがスリット状の吐出口２３として機能する。そして、塗布装置１の稼働時には、一対の供給口２２からノズルボディ２１内の流路２１０へ、塗布液が送液される。また、この塗布液は流路２１０を流通し、吐出口２３からノズルボディ２１の下方へ向けて、吐出される。

また、ノズルボディ２１は図２Ａ、図２Ｂに示すように１つの排出口２４を有する。この排出口２４は流路２１０に残存する気体成分の排出等に用いられる。具体的には、図示省略の封止部材により吐出口２３を封止した状態で、供給口２２からスリットノズル２の流路２１０に塗布液を送液すると、気体成分が流路２１０から排出口２４に排出されるとともに、流路２１０に塗布液が充填される。一方、基板３への塗布液の塗布を行う際には、吐出口２３の封止が解除されて、吐出口２３から基板３へ塗布液が吐出される。

図３は図１の塗布装置が備える電気的構成を示すブロック図である。塗布装置１が備える制御部６は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)やＲＡＭ(Random Access
Memory)で構成されたコンピュータであり、スリットノズル２の鉛直移動、水平移動および塗布液の吐出といった各動作を制御する。つまり、制御部６は、リニアエンコーダ５１ｃにより検出したスリットノズル２の高さに基づき昇降機構５１ｂを制御することで、スリットノズル２を目標の高さに調整する。これによって、スリットノズル２と基板３の表面３１とのＺ方向への間隔であるノズルギャップＧが目標の間隔に調整される。また、制御部６は、リニアエンコーダ５５により検出したスリットノズル２のＹ方向の位置の変化率に基づきリニアモータ５４を制御することで、スリットノズル２を目標の塗布速度ＶでＹ方向に移動させる。さらに、制御部６は、スリットノズル２に塗布液を供給するポンプ５９を制御することで、スリットノズル２から塗布液を目標の流量Ｆで吐出させる。そして、制御部６は、スリットノズル２の各動作を連動させることで、スリットノズル２と基板３の表面３１との間隔を調整しながら、基板３の表面３１に沿った方向（Ｙ方向）にスリットノズル２を基板３に対して相対移動させつつスリットノズル２から塗布液を吐出させる。これによって、基板３の表面３１に塗布液が塗布される。

図４は塗布装置の制御部が実行する制御の一例を示すフローチャートである。同フローチャートの制御が開始されると、スリットノズル２が基板３の表面３１のＹ方向の一端に対向した状態で、基板３に対して停止する（ステップＳ１０１）。そして、ノズルギャップＧが所定の近接ギャップＧ１に調整される（ステップＳ１０２）。こうして近接ギャップＧ１を空けて基板３の表面３１に対して停止するスリットノズル２から一定量の塗布液が吐出される（ステップＳ１０３）。これによって、スリットノズル２の先端と基板３の表面３１との間に塗布液が充填されて、塗布液の液溜りが形成される。

液溜りの形成が完了すると、スリットノズル２がＹ方向への移動と塗布液の連続吐出とを開始する（ステップＳ１０４）。これによって、基板３の表面３１に塗布液を塗布する塗布処理が開始される。なお、スリットノズル２の移動の開始、換言すれば塗布処理の開始から所定の水平移動期間Ｔ１は、ノズルギャップＧが近接ギャップＧ１に維持され、スリットノズル２はＹ方向に平行に移動しつつ塗布液を基板３の表面３１に連続吐出する。

スリットノズル２の移動開始から水平移動期間Ｔ１が経過して、ステップＳ１０５においてスリットノズル２の水平移動を終了すると判断すると（ステップＳ１０５で「ＹＥＳ」）、スリットノズル２の上昇が開始される（ステップＳ１０６）。これによって、ノズルギャップＧが所定の上昇期間Ｔ２をかけて近接ギャップＧ１から定常ギャップＧ２へ徐々に増大する。この上昇期間Ｔ２は、スリットノズル２がＹ方向へ移動するとともにＺ方向において基板３の表面３１から徐々に離れつつ、すなわち斜め上方へ移動しつつ塗布液を基板３の表面３１に連続吐出する。ここで、定常ギャップＧ２は近接ギャップＧ１より広く、例えば近接ギャップＧ１の２倍以上あるいは３倍以上に設定することができる。

スリットノズル２の上昇開始から上昇期間Ｔ２が経過して、ステップＳ１０７においてスリットノズル２の上昇を終了すると判断すると（ステップＳ１０７で「ＹＥＳ」）、スリットノズル２の上昇が停止される（ステップＳ１０８）。これによって、以後の塗布処理では、ノズルギャップＧが定常ギャップＧ２に維持され、スリットノズル２はＹ方向に平行に移動しつつ塗布液を基板３の表面３１に連続吐出する。こうしてノズルギャップＧを定常ギャップＧ２に設定することで、以後の塗布処理においてスリットノズル２が基板３等に衝突することを回避できる。そして、スリットノズル２が基板３の表面３１のＹ方向の他端に到達すると、ステップＳ１０９で塗布処理を終了すると判断し（ステップＳ１０９で「ＹＥＳ」、図４のフローチャートが終了する。

図５は図４のフローチャートに従って実行される動作の一例を示すタイミングチャートである。時刻ｔ０では、スリットノズル２が近接ギャップＧ１を空けて基板３の表面３１のＹ方向の一端に対向する。そして、スリットノズル２が停止した状態で、時刻ｔ１に塗布液の吐出を開始し、時刻ｔ２に塗布液の吐出を終了する。こうして、時刻ｔ１〜ｔ２の間、スリットノズル２から一定量の塗布液が吐出されて、スリットノズル２の先端と基板３の表面３１との間に塗布液の液溜りが形成される。そして、時刻ｔ３において、スリットノズル２がＹ方向への移動と塗布液の連続吐出とを開始して、塗布処理が開始される。なお、ここでは時刻ｔ２での液溜りの形成完了から時刻ｔ３での塗布処理の開始までに時刻ｔ２〜ｔ３の待機期間を設けている。ただし、この待機期間を設けずに液溜りの形成完了と同時に塗布処理を開始しても構わない。

スリットノズル２が塗布液を吐出する流量は、時刻ｔ３〜ｔ５をかけてゼロから定常流量Ｆｓまで増加する。また、スリットノズル２が基板３に対して相対移動する塗布速度Ｖは、時刻ｔ３〜ｔ５をかけてゼロから定常速度Ｖｓまで増加する。一方、ノズルギャップＧは、時刻ｔ３でのスリットノズル２の移動開始から水平移動期間Ｔ１、近接ギャップＧ１に維持される。そして、水平移動期間Ｔ１が経過して時刻ｔ４になると、ノズルギャップＧの増大が開始される。なお、ノズルギャップＧの増大が開始する時刻ｔ４は、時刻ｔ３と時刻ｔ５との間に設定されている。つまり、吐出流量Ｆが定常流量Ｆｓへ向けて増加している途中、換言すれば塗布速度Ｖが定常速度Ｖｓへ向けて増加している途中に、ノズルギャップＧの増大が開始される。

時刻ｔ５においてスリットノズル２からの塗布液の吐出流量Ｆが定常流量Ｆｓに到達した後は、吐出流量Ｆが一定の定常流量Ｆｓに維持される。また、時刻ｔ５においてスリットノズル２の塗布速度Ｖが定常速度Ｖｓに到達した後は、塗布速度Ｖが一定の定常速度Ｖｓに維持される。一方、ノズルギャップＧは、時刻ｔ４から上昇期間Ｔ２をかけて近接ギャップＧ１から定常ギャップＧ２へ徐々に増大する。そして、上昇期間Ｔ２が経過した時刻ｔ６においてノズルギャップＧが定常ギャップＧ２に到達した後は、ノズルギャップＧが定常ギャップＧ２に維持される。なお、ノズルギャップＧの増大が停止する時刻ｔ６は、時刻ｔ５より後に設定されている。つまり、吐出流量Ｆが定常流量Ｆｓに到達した後、換言すれば塗布速度Ｖが定常速度Ｖｓに到達した後も、ノズルギャップＧの増大が継続される。

このように図５の例では、ノズルギャップＧを増大させる上昇期間Ｔ２は、吐出流量Ｆ・塗布速度Ｖの増加期間Ｔａの途中に開始し、吐出流量Ｆ・塗布速度Ｖが一定になった後に終了する。このスリットノズル２の上昇期間Ｔ２は、吐出流量Ｆ・塗布速度Ｖの増加期間Ｔａより長いとともに、スリットノズル２の水平移動期間Ｔ１より長い。また、上昇期間Ｔ２のうち、吐出流量Ｆ・塗布速度Ｖが一定になった後の期間Ｔ２２は、吐出流量Ｆ・塗布速度Ｖが一定になる前の期間Ｔ２１よりも長い。

このように制御部６は、スリットノズル２の移動を開始した後に所定期間が経過してからスリットノズル２を基板３から離す移動開始後離間処理を実行する。続いては、この移動開始後離間処理を実行する理由について図６および図７を用いて説明する。ここで、図６は移動開始後離間処理を実行しない場合（比較例）の液溜りの状態を模式的に示す図であり、図７は移動開始後離間処理を実行した場合（実施例）の液溜りの状態を模式的に示す図である。

図６の比較例では、ステップＳ２１において、略平坦に形成されたスリットノズル２の先端２０が基板３の表面３１に対して近接ギャップＧ１を空けて停止した状態で、スリットノズル２が一定量の塗布液Ｌを基板３に吐出する。これによって、スリットノズル２の先端２０と基板３の表面３１との間に塗布液Ｌが充填されて、液溜りＢが形成される。この際、Ｙ方向（スリットノズル２の塗布方向）において、液溜りＢの幅Ｗｂは、スリットノズル２の先端２０の幅Ｗｎと略等しい。なお、このステップＳ２１は、図４に示すステップＳ１０３と同様である。

ステップＳ２２では、スリットノズル２がＹ方向において基板３に対して停止した状態で、スリットノズル２の先端２０と基板３の表面３１との間隔が定常ギャップＧ２に離される。これに伴って、液溜りＢは、スリットノズル２の先端２０によってＺ方向に引っ張られることで、Ｚ方向に延びるとともにＹ方向に狭まる。その結果、Ｙ方向において、液溜りＢの幅Ｗｂは、スリットノズル２の先端２０の幅Ｗｎよりも大幅に狭くなる。

そして、ステップＳ２３において、スリットノズル２の塗布液Ｌの吐出とＹ方向への移動とが開始され、塗布処理が開始される。ただし、液溜りＢの幅Ｗｂがスリットノズル２の先端２０の幅Ｗｎに対して大幅に狭くなった状態では、スリットノズル２から供給される塗布液Ｌの多くが、液溜りＢの幅Ｗｂの回復に費やされる。そのため、液溜りＢから基板３の表面３１に移る塗布液Ｌの量が不足する。その結果、塗布処理の開始時において基板３の端部に塗布された塗布液Ｌの膜厚が薄くなる。一方、ステップＳ２４に示すように、塗布処理に伴ってスリットノズル２から供給される塗布液Ｌによって液溜りＢの幅Ｗｂが回復する。その結果、塗布処理の開始から暫くしてから基板３に塗布された塗布液Ｌの膜厚は確保される。

図７の実施例では、ステップＳ３１においてステップＳ２１と同様にして、近接ギャップＧ１を空けて対向するスリットノズル２の先端２０と基板３の表面３１との間に液溜りＢが形成される。ステップＳ３２では、図４に示すステップＳ１０４と同様に、スリットノズル２の先端２０と基板３の表面３１との間隔を近接ギャップＧ１に維持した状態で、スリットノズル２の塗布液Ｌの吐出とＹ方向への移動が開始されて、塗布処理が開始される。このように、液溜りＢの幅Ｗｂがスリットノズル２の先端２０の幅Ｗｎと略一致した状態で塗布処理が開始されるため、液溜りＢから基板３の表面３１に移る塗布液Ｌの量を塗布処理の開始後から確保できる。その結果、塗布処理の開始時において基板３の端部に塗布された塗布液Ｌの膜厚が薄くなることを抑制できる。さらに、ステップＳ３３では、塗布処理においてスリットノズル２から塗布液Ｌを液溜りＢに供給しながら、スリットノズル２の先端２０と基板３の表面３１との間隔が上昇期間Ｔ２をかけて定常ギャップＧ２に離される。これによって、液溜りＢのＷｂの減少を抑えつつスリットノズル２の先端２０を基板３の表面３１から離すことができ、基板３に塗布された塗布液Ｌの膜厚が薄くなることを抑制できる。なお、ステップＳ３３は、図４に示すステップＳ１０６からステップＳ１０８に相当する。

このように本実施形態では、スリットノズル２の相対移動を開始してからスリットノズル２を基板３から離すまでの期間（水平移動期間Ｔ１＋上昇期間Ｔ２）を通して、液溜りＢの幅Ｗｂの減少を抑えつつ基板３に塗布液Ｌを塗布することができる。したがって、塗布液Ｌの塗布開始時に基板３に塗布された塗布液Ｌの膜厚の不足を抑制することが可能となっている。その結果、塗布液Ｌが塗布された基板３の端近傍まで有効エリアとしてその後の工程で利用することができ、基板３の有効エリアの拡大を図ることができる。

ちなみに、上述の特許文献１では、塗布処理の開始前に実行されるノズルの上昇に伴ってノズルから塗布液を吐出することで、塗布開始時における膜厚の不足の解消を図っている。換言すれば、図６に示す比較例のステップＳ２２において、ノズルから塗布液を吐出することで、塗布開始時における膜厚の不足の解消を図っている。ただし、ノズルを塗布方向において停止させた状態でノズルから塗布液を吐出した直後は、ノズルと基板との間で静止する液溜りの状態が不安定となる場合がある。特にノズルと基板との間隔が広いと、この液溜りの状態の不安定さの影響が無視できないことが多い。そのため、ノズルから塗布液を吐出しつつノズルを上昇させてから暫くは、ノズルと基板との間で静止する液溜りの状態が安定するまでノズルの移動を待機する必要が有り、塗布処理の開始が遅れるおそれがあった。これに対して、本実施形態では速やかな塗布処理の開始に資する点で有用と言える。

また、塗布液の安定性を考慮すると、ノズルを上昇させる際の塗布液の吐出速度は低速であることが好ましい。そのため、特許文献１のように、塗布処理の開始前にノズルを真上に上昇させながら塗布液を吐出する際の吐出速度も低速の方が好ましい。ただし、定常間隔といった広い間隔にまで広がったノズルと基板との間に低速で吐出される塗布液を充填するとなると、ノズルと基板との間に液溜りを形成するのに長時間を要し、塗布処理の開始が遅れてしまう。これに対して、本実施形態では、定常ギャップＧ２よりも狭い近接ギャップＧ１に液溜りを形成すれば足りるため、低速で塗布液を吐出することで液溜りを形成したとしても、塗布処理を速やかに開始することができる。また、ノズルギャップＧを定常ギャップＧ２にまで増大させる際には、既に塗布処理が開始されているため、塗布液を低速で吐出したとしても塗布処理の開始タイミングには影響が無い。このように本実施形態では、塗布液の安定性を図りつつ塗布処理を速やかに開始することが可能となる。

この際、制御部６は、スリットノズル２から吐出される塗布液Ｌの流量がゼロから定常流量Ｆｓに上昇するのに要する増加期間Ｔａよりも、スリットノズル２の上昇期間Ｔ２を長く設定している。これによって、スリットノズル２から液溜りＢに供給される塗布液Ｌの流量Ｆの上昇レートに対して、スリットノズル２と基板３との間隔を緩やかに増大させることができる。その結果、液溜りＢの幅Ｗｂの減少を確実に抑えつつスリットノズル２を基板３から離すことができる。

また、制御部６は、スリットノズル２から吐出される塗布液Ｌの流量Ｆが定常流量Ｆｓになる時刻ｔ５より後に、スリットノズル２の上昇期間Ｔ２を終了する。これによって、液溜りＢの幅Ｗｂの減少を確実に抑えつつスリットノズル２を基板３から離すことができる。

また、制御部６は、スリットノズル２から吐出される塗布液Ｌの流量Ｆが定常流量Ｆｓになる時刻ｔ５より前にスリットノズル２の上昇期間Ｔ２を開始する。これによって、基板３からのスリットノズル２の離間を速やかに完了することができる。

以上に説明したように、上記実施形態においては、塗布装置１が本発明の「塗布装置」の一例に相当し、基板３が本発明の「基板」の一例に相当し、スリットノズル２が本発明の「ノズル」の一例に相当し、吐出口２３が本発明の「吐出口」の一例に相当し、塗布液Ｌが本発明の「塗布液」の一例に相当し、液溜りＢが本発明の「液溜り」の一例に相当し、定常流量Ｆｓが本発明の「定常流量」の一例に相当し、リニアモータ５４が本発明の「移動部」の一例に相当し、昇降機構５１ｂが本発明の「間隔変更部」の一例に相当し、近接ギャップＧ１が本発明の「第１間隔」の一例に相当し、定常ギャップＧ２が本発明の「第２間隔」の一例に相当し、制御部６が本発明の「制御部」の一例に相当し、水平移動期間Ｔ１が本発明の「第１期間」の一例に相当し、上昇期間Ｔ２が本発明の「第２期間」の一例に相当し、ポンプ５９が本発明の「ポンプ」の一例に相当する。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、塗布処理の開始前に液溜りを形成する具体的方法を変更することができる。図８は塗布装置の制御部が実行する制御の変形例を示すフローチャートである。なお、上記実施形態と以下の変形例との差は塗布処理前の液溜りの形成方法にあるため、以下では上記実施形態との差を中心に説明し、共通する構成は説明を適宜省略する。ただし、共通する構成を具備することで同様の効果を奏することは言うまでも無い。

図８の変形例では、ノズルギャップＧが所定の第１近接ギャップＧ１ａに調整される（ステップＳ１０２）。こうして第１近接ギャップＧ１ａを空けて基板３の表面３１に対して停止するスリットノズル２から一定量の塗布液が吐出される（ステップＳ１０３）。さらに、スリットノズル２がＹ方向において基板３に対して停止した状態でスリットノズル２が上昇して、ノズルギャップＧが第１近接ギャップＧ１ａから第２近接ギャップＧ１ｂへ増大する（ステップＳ１１０）。ここで、第２近接ギャップＧ１ｂは、第１近接ギャップＧ１ａより広くて定常ギャップＧ２より狭いノズルギャップＧであり、例えば第１近接ギャップＧ１ａの１．５倍以下、定常ギャップＧ２の２分の１以下あるいは３分の１以下に設定することができる。これによって、第２近接ギャップＧ１ｂを空けたスリットノズル２の先端と基板３の表面３１との間に塗布液が充填されて、塗布液の液溜りが形成される。こうして液溜りの形成が完了すると、上記実施形態と同様にステップＳ１０４〜Ｓ１０９が実行される。

図９は図８のフローチャートに従って実行される動作の一例を示すタイミングチャートである。時刻ｔ０では、スリットノズル２が第１近接ギャップＧ１ａを空けて基板３の表面３１のＹ方向の一端に対向する。そして、スリットノズル２が停止した状態で、時刻ｔ１に塗布液の吐出を開始し、時刻ｔ２に塗布液の吐出を終了する。続いて、時刻ｔ７〜ｔ８の期間をかけてスリットノズル２が上昇して、ノズルギャップＧが第１近接ギャップＧ１ａから第２近接ギャップＧ１ｂへ増大する。これによって、第２近接ギャップＧ１ｂを空けたスリットノズル２の先端と基板３の表面３１との間に塗布液が充填されて、塗布液の液溜りが形成される。そして、上記実施形態と同様に、時刻ｔ３において、スリットノズル２がＹ方向への移動と塗布液の連続吐出とを開始して、塗布処理が開始される。

この変形例においても、液溜りが形成されたスリットノズル２と基板３との間隔、すなわちノズルギャップＧを第２近接ギャップＧ１ｂ（第１間隔）から定常ギャップＧ２へ増大させるタイミングが、スリットノズル２の相対移動の開始前ではなく開始後となっている。つまり、第２近接ギャップＧ１ｂを空けたスリットノズル２と基板３との間に液溜りが形成された状態から、ノズルギャップＧを第２近接ギャップＧ１ｂに維持したまま、スリットノズル２の相対移動が開始されて、スリットノズル２の吐出口２３から塗布液が吐出される。これによって、液溜りの幅の減少を抑えつつ基板３への塗布液の塗布を開始できる。続いて、スリットノズル２の吐出口２３から塗布液を吐出しつつノズルギャップＧが第２近接ギャップＧ１ｂから定常ギャップＧ２へ増大される。これよって、液溜りの幅の減少を抑えつつスリットノズル２を基板３から離すことができる。こうして、スリットノズル２の相対移動を開始してからスリットノズル２を基板３から離すまでの期間を通して、液溜りの幅の減少を抑えつつ基板３に塗布液を塗布することができる。その結果、塗布液の塗布開始時に基板３に塗布された塗布液の膜厚の不足を抑制することが可能となっている。

特にこの変形例は、定常ギャップＧ２が広い場合に好適となる。つまり、スリットノズル２のＹ方向への相対移動を開始した後は、スリットノズル２と基板３との衝突回避との観点から、ノズルギャップＧを定常ギャップＧ２にまで速やかに増大させることが好ましい。しかしながら、定常ギャップＧ２が広い場合には、ノズルギャップＧを定常ギャップＧ２にまで増大させるのに時間を要する。これに対して、この変形例では、ノズルギャップＧを第１近接ギャップＧ１ａ（第３間隔）から第２近接ギャップＧ１ｂに予め増大させてから、スリットノズル２の相対移動を開始している。そのため、スリットノズル２の相対移動の開始後において、ノズルギャップＧが定常ギャップＧ２にまで増大するのに要する時間を短縮することが可能となり、スリットノズル２と基板３との衝突回避を効果的に図ることができる。

また、スリットノズル２の上昇期間Ｔ２を開始するタイミングは上記の例に限られない。例えば、吐出流量Ｆ・塗布速度Ｖが定常流量Ｆｓ・定常速度Ｖｓになった時刻ｔ５以後にスリットノズル２の上昇期間Ｔ２を開始しても良い。また、スリットノズル２の上昇期間Ｔ２を終了するタイミングについても適宜変更することができる。

スリットノズル２の上昇期間Ｔ２、吐出流量Ｆ・塗布速度Ｖの増加期間Ｔａおよびスリットノズル２の水平移動期間Ｔ１の大小関係についても適宜変更が可能である。また、上昇期間Ｔ２のうち、吐出流量Ｆ・塗布速度Ｖが一定になった後の期間Ｔ２２と、吐出流量Ｆ・塗布速度Ｖが一定になる前の期間Ｔ２１との大小関係も適宜変更が可能である。

また、近接ギャップＧ１あるいは定常ギャップＧ２の具体的な大きさも適宜変更することができる。

また、上記実施形態では、時刻ｔ６以後は塗布処理の期間中を通じてノズルギャップＧを定常ギャップＧ２に維持していた。しかしながら、ノズルギャップＧが定常ギャップＧ２に移行してから所定時間が経過した後は、塗布処理の実行中にノズルギャップＧを若干変動させても構わない。すなわち、時刻ｔ６で定常状態に移行した後の定常ギャップは、一定値Ｇ２に限られず、若干の変動幅を持つことができる。

また、スリットノズル２により塗布液を塗布する塗布装置１を用いて説明を行った。しかしながら、ノズルはスリットタイプに限定されるものではなく、従来周知の異なるタイプのノズルを用いることができる。

また、塗布装置１は、スリットノズル２を移動させることでスリットノズル２を基板３に対して相対移動させていた。しかしながら、例えば特開２０１１−２１０７６７号公報に記載の装置のように、基板３を所定方向に搬送することでスリットノズル２を基板３に対して相対移動させつつ塗布処理を行う装置においても、上述の移動開始後離間処理を実行することで同様の効果を得ることができる。

以上、具体的な実施形態を例示して説明してきたように、本発明では例えば、制御部は、ノズルの相対移動の開始に伴って、ノズルの吐出口から吐出される塗布液の流量を所定の定常流量に上昇させるように、塗布装置を構成することができる。

この際、制御部は、ノズルの吐出口から吐出される塗布液の流量がゼロから定常流量に上昇するのに要する期間よりも第２期間を長く設定するように、塗布装置を構成しても良い。これによって、液溜りの幅の減少を確実に抑えつつノズルを基板から離すことができる。

あるいは、制御部は、ノズルの吐出口から吐出される塗布液の流量が定常流量になるタイミングより後に第２期間を終了するように、塗布装置を構成しても良い。これによって、液溜りの幅の減少を確実に抑えつつノズルを基板から離すことができる。

また、制御部は、ノズルの吐出口から吐出される塗布液の流量が定常流量になるタイミングより前に第２期間を開始するように、塗布装置を構成しても良い。これによって、基板からのノズルの離間を速やかに完了することができる。

また、ノズルに塗布液を供給するポンプを備え、制御部は、ポンプを制御することで、ノズルの吐出口から吐出される塗布液の流量を調整するように、塗布装置を構成しても良い。

なお、ノズルの相対移動の開始前に液溜りを形成する方法にはバリエーションがある。つまり、制御部は、ノズルが基板との間に第１間隔を空けて基板に対して停止した状態でノズルの吐出口から塗布液を吐出することで第１間隔を空けたノズルと基板との間に液溜りを形成してからノズルの相対移動を移動部に開始させるように、塗布装置を構成しても良い。あるいは、間隔変更部は、第１間隔より狭い第３間隔と第２間隔との間でノズルと基板との間隔を変更可能であり、制御部は、ノズルが基板との間に第３間隔を空けて基板に対して停止した状態でノズルの吐出口から一定量の塗布液を吐出した後にノズルを塗布方向において基板に対して停止させつつノズルと基板との間隔を第１間隔まで増大させることで第１間隔を空けたノズルと基板との間に液溜りを形成してからノズルの相対移動を移動部に開始させるように、塗布装置を構成しても良い。

この発明は、ノズルと基板との間に塗布液の液溜りを形成してから、基板に対してノズルを相対移動させつつノズルから塗布液を吐出することで、基板に塗布液を塗布する塗布技術全般に適用することができる。

１…塗布装置
２…スリットノズル（ノズル）
２３…吐出口
３…基板
５１ｂ…昇降機構
５４…リニアモータ（移動部）
５９…ポンプ
６…制御部
Ｇ１…近接ギャップ（第１間隔）
Ｇ１ａ…第１近接ギャップ（第３間隔）
Ｇ１ｂ…第２近接ギャップ（第１間隔）
Ｇ２…定常ギャップ（第２間隔）
Ｔ１…水平移動期間（第１期間）
Ｔ２…上昇期間（第２期間）
Ｌ…塗布液
Ｂ…液溜り
Ｙ…塗布方向

Claims (9)

1. 吐出口から基板へ向けて塗布液を吐出するノズルと、
   前記基板の表面に沿った塗布方向へ前記ノズルを前記基板に対して相対移動させる移動部と、
   第１間隔と前記第１間隔より広い第２間隔との間で前記ノズルと前記基板との間隔を変更する間隔変更部と、
   前記基板との間に前記第１間隔を空けて前記基板に対して停止する前記ノズルと前記基板との間に塗布液の液溜りが形成された状態から前記ノズルの相対移動を前記移動部に実行させるとともに、相対移動中の前記ノズルと前記基板との間隔を前記間隔変更部により制御する制御部と
   を備え、
   前記制御部は、前記ノズルの相対移動の開始から第１期間は、前記ノズルと前記基板との間隔を前記第１間隔に維持した状態で前記ノズルの吐出口から塗布液を吐出し、前記ノズルの相対移動の開始から前記第１期間が経過すると、前記ノズルの吐出口から塗布液を吐出しつつ前記ノズルと前記基板との間隔を前記第１間隔から前記第２間隔へ第２期間をかけて離した後に前記第２間隔に維持することを特徴とする塗布装置。
2. 請求項１に記載の塗布装置であって、
   前記制御部は、前記ノズルの相対移動の開始に伴って、前記ノズルの吐出口から吐出される塗布液の流量を所定の定常流量に上昇させる塗布装置。
3. 請求項２に記載の塗布装置であって、
   前記制御部は、前記ノズルの吐出口から吐出される塗布液の流量がゼロから前記定常流量に上昇するのに要する期間よりも前記第２期間を長く設定する塗布装置。
4. 請求項２または３に記載の塗布装置であって、
   前記制御部は、前記ノズルの吐出口から吐出される塗布液の流量が前記定常流量になるタイミングより後に前記第２期間を終了する塗布装置。
5. 請求項２ないし４のいずれか一項に記載の塗布装置であって、
   前記制御部は、前記ノズルの吐出口から吐出される塗布液の流量が前記定常流量になるタイミングより前に前記第２期間を開始する塗布装置。
6. 請求項２ないし５のいずれか一項に記載の塗布装置であって、
   前記ノズルに塗布液を供給するポンプを備え、
   前記制御部は、前記ポンプを制御することで、前記ノズルの吐出口から吐出される塗布液の流量を調整する塗布装置。
7. 請求項２ないし６のいずれか一項に記載の塗布装置であって、
   前記制御部は、前記ノズルが前記基板との間に前記第１間隔を空けて前記基板に対して停止した状態で前記ノズルの吐出口から塗布液を吐出することで前記第１間隔を空けた前記ノズルと前記基板との間に液溜りを形成してから前記ノズルの相対移動を前記移動部に開始させる塗布装置。
8. 請求項２ないし６のいずれか一項に記載の塗布装置であって、
   前記間隔変更部は、前記第１間隔より狭い第３間隔と前記第２間隔との間で前記ノズルと前記基板との間隔を変更可能であり、
   前記制御部は、前記ノズルが前記基板との間に前記第３間隔を空けて前記基板に対して停止した状態で前記ノズルの吐出口から一定量の塗布液を吐出した後に前記ノズルを前記塗布方向において前記基板に対して停止させつつ前記ノズルと前記基板との間隔を前記第１間隔まで増大させることで前記第１間隔を空けた前記ノズルと前記基板との間に液溜りを形成してから前記ノズルの相対移動を前記移動部に開始させる塗布装置。
9. 基板との間に第１間隔を空けて前記基板に対して停止するノズルと前記基板との間に塗布液の液溜りが形成された状態から前記基板に対する前記ノズルの相対移動を開始する工程と、
   前記ノズルの相対移動の開始から第１期間は、前記ノズルと前記基板との間隔を前記第１間隔に維持した状態で前記ノズルの吐出口から塗布液を吐出する工程と、
   前記ノズルの相対移動の開始から前記第１期間が経過すると、前記ノズルの吐出口から塗布液を吐出しつつ前記ノズルと前記基板との間隔を前記第１間隔から前記第１間隔より広い第２間隔へ第２期間をかけて離した後に前記第２間隔に維持する工程と
   を含むことを特徴とする塗布方法。

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