JP2018001082A - 塗布装置及び塗布方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、前記のとおり、ポンプの脈動により塗布液の供給量が多くなるタイミングでは、塗布液は分岐部から枝流路を経て液溜め部側へ流れるが、分岐部から液溜め部側の圧力損失が、分岐部から塗布器の吐出口までの圧力損失よりも小さいことが、その理由の一つである。そこで、前記分岐部は、前記塗布器よりも前記ポンプ側に近くなるようにして設けられている構成とすればよい。
また、分岐部から液溜め部側の圧力損失を小さくするためには、前記枝流路の流路長は、前記供給流路の内の前記分岐部から前記塗布器までの流路部の流路長よりも短い構成とすればよい。
例えば塗布開始の際、ポンプによる塗布液の供給を加速して行うが、この際、前記開閉バルブを閉とすることで液溜め部を機能させない。このため、塗布液の加速供給の応答遅れを防ぐことができる。また、塗布終了の際、ポンプによる塗布液の供給を減速して行うが、この際、前記開閉バルブを閉とすることで液溜め部を機能させない。このため、塗布液の減速供給の応答遅れを防ぐことができる。
図1は、塗布装置5の概略構成を示す模式図である。この塗布装置5は、被塗布部材に塗布液を吐出して塗膜を形成するための装置である。本実施形態における被塗布部材は帯状の基板Wであり、塗布装置5が行う塗布動作により、この基板W上に塗布液による塗膜が形成される。
供給流路60の開閉バルブ61が開状態にあり、ポンプ30が一定の送り量で塗布液を送り出している状態(以下、この状態を定常塗布状態という。)で、液溜め部40における塗布液の液面Fが、図1に示す位置にある場合、分岐部65を基準とすると、この液面高さにある塗布液の圧力水頭は「H」となる。液溜め部40における液面Fは、圧力水頭Hが、分岐部65から塗布器10の吐出口11までの流路の圧力損失Bと同じ(H=B)になる高さに位置する。
そして、定常塗布状態で、塗布器10の吐出口11における塗布液の吐出圧と、液溜め部40に溜められている塗布液の自重(水頭)とがバランス(均衡)した状態となる。
しかし、図3に示す空気室開放型の場合、空気室56(空間40a)の圧力を液溜め部40の塗布液に付与することができ、これにより、液溜め部40の塗布液の水頭(圧力水頭H)を液溜め部40の位置を高くすることなく大きくすることができる。つまり、圧力制御装置55によれば、擬似的に液溜め部40を高い位置に設置した構成が得られる。この結果、液溜め部40の設置位置を高過ぎない任意の位置に設定することが可能となる。
図4は、この塗布方法における塗布開始の動作中にある塗布装置5を示している模式図である。図5は、ポンプ30からの塗布液の吐出速度の時間変化を示しているグラフである。図5(及び後述する図7、図9)において、塗布開始から塗布終了までの吐出速度を二点鎖線で示している。
基板Wへ塗布液を塗布開始するためには、ステージ9の移動開始と共に、ポンプ30からの塗布液の供給が開始される。ステージ9の移動は、移動速度が一定となるまで加速され、ステージ9の加速に合わせて、図5に示すように、塗布開始(時刻t0)から立ち上り開始後の時刻t1までの短い時間(立ち上り時間)では、ポンプ30による塗布液の供給は加速して行われる。なお、この際、図4に示すように、枝流路70の開閉バルブ71は閉の状態にある。
図6は、前記定常塗布状態にある塗布装置5を示している模式図である。図7は、ポンプ30からの塗布液の吐出速度の時間変化を示しているグラフである。
ステージ9の移動速度が一定となるのに合わせて、ポンプ30からの塗布液の供給量も一定となる。つまり、図7に示すように、時刻t1から時刻t2までの間、ポンプ30からの塗布液の吐出速度が一定となる(ただし、ポンプ30の前記脈動は伴っている)。これにより前記定常塗布状態となり、時刻t1から時刻t2までの間、枝流路70の開閉バルブ71を開いた状態とする。特にポンプ30による塗布液の吐出速度が一定となる前(時刻t1の直前)に、開閉バルブ71を閉から開の状態とする。
このため、ポンプ30の脈動により塗布液の供給量が多くなるタイミングでは、分岐部65から吐出口11までの流路における塗布液の流速が高まろうとすることでこの流路における圧力損失Bが増加しようとする。ただし、その際、液溜め部40側の圧力水頭Hが圧力損失Bと同じ値(H=B)であり、かつ、分岐部65を境として、液溜め部40側の流路(枝流路70)の圧力損失bが、塗布器10側の流路の圧力損失Bと比較して、充分に小さくなるように流路構成が成されているため、供給量が多くなった分の塗布液は、分岐部65から枝流路70側へ流れる。この結果、ポンプ30の脈動により多くなる塗布液が塗布器10側に流れるのを抑えることができ、吐出圧が高まるのを抑えることができる。
これとは反対に、ポンプ30の脈動により塗布液の供給量が少なくなるタイミングでは、塗布液の流速が遅くなって塗布器10側に流れる塗布液の圧力損失Bが低減しようとする。ただし、その際、供給量が少なくなった分だけ液溜め部40側の塗布液が分岐部65及び供給流路60を経て塗布器10側に流れることにより、ポンプ30の脈動による塗布液の不足を補うことができ、吐出圧を確保することができる。
このように、ポンプ(定量ポンプ)30から塗布液が脈動して送り出されても、つまり、ポンプ30から送り出される塗布液について流量変動が生じていても、液溜め部40は、このポンプ30の流量変動に応じて液面高さを変動させる構成となっている。
以上より、液溜め部40によって吐出圧を一定に保とうとすることができ、ポンプ30の脈動に起因して基板Wに生じる膜厚ムラ(横段)を抑えることができる。また、液溜め部40側の流路(枝流路70)の圧力損失bが小さくなっていることから、膜厚ムラを抑えるための枝流路70及び液溜め部40における動作の応答性が高い。
更に、本実施形態では、前記圧力損失bを小さくするために、枝流路70を構成する配管の流路断面(平均流路断面積)が、供給流路60の内の分岐部65から塗布器10までの流路部を構成する配管の流路断面(平均流路断面積)よりも大きくなっている。
このように、分岐部65から液溜め部40までの圧力損失bを小さくするために、これらの間の配管(枝流路70)を、分岐部65から塗布器10までの配管(供給流路60)よりも、短く、太くしている。
しかし、本実施形態では、図1(及び図3に示すように)液溜め部40は、大気(広い空気室56)に開放されている。図1に示す形態では、液溜め部40での液面Fが変化しても、その上部の空間40aの圧力は一定である(大気圧のままである)。
また、図3に示す形態の場合、液溜め部40での液面Fが変化しても、その上部の空間40aの圧力が一定となるように、圧力制御装置55によって制御されている。
このため、図1及び図3それぞれの形態において、液面Fが上下変動しても、上部の空間40aに存在する空気等の気体の反発力が生じないため、従来(図10参照)のエアセル92を有するアキュムレータ90のように、塗布液の圧力変動によって塗布器における吐出圧に悪影響を及ぼすおそれがない。
そして、前記定常塗布状態(図6参照)の後、基板Wへの塗布液の塗布を終えるために、ステージ9の移動は徐々に遅くなる。つまり、ステージ9の移動が減速される。図8は、塗布を終えるための動作中にある塗布装置5を示している模式図である。図9は、ポンプ30からの塗布液の吐出速度の時間変化を示しているグラフである。ステージ9の移動の減速に合わせて、図9に示すように、時刻t2から塗布終了の時刻t3までの短い時間では、ポンプ30による塗布液の供給も減速させ、時刻t3でポンプ30からの塗布液の供給量をゼロとする。このような塗布終了の際、時刻t2から塗布終了時刻t3までの間、枝流路70の開閉バルブ71は閉の状態にある。特にポンプ30による塗布液の吐出速度が減速する前(時刻t2の直前)に、開閉バルブ71を開から閉の状態とする。
このように、本実施形態の塗布装置5は、枝流路70に設けられている開閉バルブ71を備えており、この開閉バルブ71の開閉動作は、制御部50によって制御される。そして、前記のとおり、制御部50は、ポンプ30による塗布液の供給を加速又は減速する場合に、この開閉バルブ71を閉としている。
液溜め部40は前記のとおり塗布液の脈動を抑制するダンパーとして機能するが、塗布開始において、ポンプ30による塗布液の供給を加速して行う際に、開閉バルブ71を閉とすることで液溜め部40をダンパーとして機能させない。このため、塗布液の加速供給の応答遅れを防ぐことができる。また、塗布終了の際、ポンプ30による塗布液の供給を減速して行うが、この際、開閉バルブ71を閉とすることで液溜め部40をダンパーとして機能させない。このため、塗布液の減速供給の応答遅れを防ぐことができる。
塗布動作毎で塗布条件(例えば塗布液の粘度等)が変化しない場合、液溜め部40において設定する塗布液の液面Fの高さは変化しない。
一連の塗布動作の途中で、塗布液の粘性が変化すると、分岐部65から塗布器10の吐出口11までの流路の圧力損失Bは変化する(増加する)。すると、圧力損失Bの変化に応じて、この圧力損失Bと圧力水頭Hとが同じとなるように、液溜め部40における液面Fの高さ位置が変化する。つまり、本実施形態の塗布装置5によれば、塗布動作の途中で塗布液の特性(粘性)が変化しても、これに応じて液溜め部40における液面Fの位置が自動的に変化することで、対応可能となり、膜厚ムラの発生を抑制することが可能となる。
なお、塗布器10から基板Wへ吐出する塗布液の量は、ポンプ30に依存し、ポンプ30による塗布液の送り出し量を変更することで、塗膜の厚さを必要に応じて変更することができる。
前記実施形態では、被塗布部材が、枚葉状の基板Wである場合について説明したが、被塗布部材はこれ以外であってもよく、塗布を行う一方向(塗布方向)に長く当該一方向に直交する幅方向の寸法が一定である帯状の基板Wであってもよい。
また、枚葉状の一枚の基板Wに対して塗布動作を一回行う毎に基板Wを入れ替えることで連続生産する塗布装置5であってもよく、又は、一枚の基板Wに対して塗布動作Wを間欠的に行い、一枚の基板Wに複数の塗膜を形成してもよい。
11:吐出口 20:移動手段 30:ポンプ
40:液溜め部 40a:上部の空間 50:制御部
55:圧力制御装置 60:供給流路 65:分岐部
70:枝流路 71:開閉バルブ F:液面
H:圧力水頭
Claims (8)
- 被塗布部材の被塗布面に対して塗布液を吐出する吐出口を有する塗布器と、
前記塗布器と前記被塗布部材とを相対的に移動させる移動手段と、
前記塗布器に繋がる供給流路を通じて当該塗布器に塗布液を供給するポンプと、
前記供給流路の分岐部から分岐している枝流路と、
前記枝流路と繋がっており塗布液を液面高さが変動可能な状態で溜めると共に当該液面の高さ変動により前記分岐部からの塗布液の圧力水頭を変化可能とする液溜め部と、
を備えている、塗布装置。 - 前記液溜め部は、前記ポンプの流量変動に応じて液面高さを変動させる、請求項1記載の塗布装置。
- 前記分岐部は、前記塗布器よりも前記ポンプ側に近くなるようにして設けられている、請求項1又は2に記載の塗布装置。
- 前記枝流路の流路断面は、前記供給流路の内の前記分岐部から前記塗布器までの流路部の流路断面よりも大きい、請求項1〜3のいずれか一項に記載の塗布装置。
- 前記枝流路の流路長は、前記供給流路の内の前記分岐部から前記塗布器までの流路部の流路長よりも短い、請求項1〜4のいずれか一項に記載の塗布装置。
- 前記枝流路に設けられている開閉バルブと、
前記開閉バルブの開閉動作を制御する制御部と、を更に備え、
前記制御部は、前記ポンプによる塗布液の供給を加速又は減速する場合に前記開閉バルブを閉とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の塗布装置。 - 前記液溜め部における塗布液の液面高さが変動可能な状態を維持しつつ、当該液溜め部の上部の空間における圧力を一定に保つ圧力制御装置を、更に備えている、請求項1〜6のいずれか一項に記載の塗布装置。
- 吐出口を有する塗布器と被塗布部材とを相対的に移動させながら、当該塗布器に繋がる供給流路に対してポンプが塗布液を供給し、前記吐出口から塗布液を吐出させ前記被塗布部材に塗布液を塗布する方法であって、
前記供給流路の分岐部に枝流路を介して、塗布液を液面高さが変動可能な状態で溜める液溜め部が接続されており、
前記液溜め部における塗布液の液面の高さ変動により前記分岐部からの塗布液の圧力水頭を変化可能とした状態で、前記ポンプにより前記供給流路を通じて前記塗布器に塗布液を供給することを特徴とする塗布方法。
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