JP2019081152A - 液供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】貯留タンクに必要以上の圧力をかけることなく、貯留タンクからバッファタンクへの充填時間を短縮することができる液供給システムを提供する。【解決手段】基板上に塗布液を吐出する塗布器に塗布液を供給する液供給システムであって、塗布液が貯留される貯留タンクと、前記塗布器に供給するために前記貯留タンクから送液される塗布液を一時的に貯留するバッファタンクと、を備えており、前記貯留タンクには、塗布液を前記バッファタンクに送液するために貯留タンクにエアを供給して貯留タンク内を所定の送液加圧力に加圧する圧力調節部が接続されており、この圧力調節部は、前記貯留タンク内にエアを供給して前記貯留タンク内を前記送液加圧力に維持する基準加圧モードと、この基準加圧モードよりも大量のエアを供給する急速加圧モードとに切り替え可能に設定する。【選択図】図１

Description

本発明は、基板上に塗布膜を形成する塗布器に塗布液を供給する液供給システムに関するものである。

液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイには、ガラス基板上にレジスト液が塗布されたもの（塗布基板と称す）が使用されている。この塗布基板は、レジスト液や薬液等の塗布液を均一に塗布する塗布装置によって形成されている。この塗布装置は、図４に示すように、塗布液を基板Ｗ上に吐出する塗布器１００と、この塗布器１００に塗布液を供給する液供給システム１０１とを有しており、液供給システム１０１から供給される塗布液がポンプ１０２に収容された後、このポンプ１０２を作動させることにより塗布器１００から塗布液が吐出され基板Ｗ上に塗布膜が形成される。

液供給システム１０１は、塗布液の供給源であって塗布液が貯留されている貯留タンク１０３と、この貯留タンク１０３から送液される塗布液を一時的に貯留するバッファタンク１０４とを有しており、塗布器１００による塗布動作前に、バッファタンク１０４から塗布動作に必要な塗布液がポンプ１０２に送液される。具体的には、次の塗布動作が開始される前にバッファタンク１０４に貯留された塗布液がポンプ１０２内に吸引されることにより、ポンプ１０２内に塗布動作に必要な量の塗布液が収容される。

バッファタンク１０４には、数回の塗布動作に必要な塗布液が貯留されており、ポンプ１０２に送液される塗布液が不足しないように、貯留タンク１０３から塗布液が送液される。貯留タンク１０３からバッファタンク１０４への送液は、貯留タンク１０３に圧力調節部１０５が接続されており、圧力調節部１０５により貯留タンク１０３が加圧されることにより行われる。具体的には、圧力調節部１０５は、工場の圧空源１０６に接続される配管１０７と、配管１０７に設けられるバルブ１０８を有しており、バルブ１０８が開かれることにより貯留タンク１０３内が加圧され塗布液が送液される。すなわち、バッファタンク１０４の塗布液の残量が少なくなると、バルブ１０８が開かれることにより貯留タンク１０３内にエア（ＣＤＡ等）が供給され、貯留タンク１０３内の圧力が大気圧から所定の圧力（送液加圧力）に加圧されることにより、貯留タンク１０３内の塗布液がバッファタンク１０４に送液されるようになっている。

特開２０１１−１３９９７２号公報

しかし、上記液供給システム１０１では、バッファタンク１０４への塗布液の充填が十分に行うことができない場合があるという問題があった。近年では、貯留タンク１０３が薄肉化されたものが存在しており、上記送液加圧力として高い圧力を設定すると貯留タンク１０３の剛性不足から貯留タンク１０３が破損してしまう。そのため、送液加圧力は、貯留タンク１０３が変形しない程度の低圧に設定せざるを得ない。ところが、送液加圧力を低圧に設定すると塗布液の送液速度が低下するため、バッファタンク１０４への充填時間が長くなる。その結果、特にバッファタンク１０４の塗布液の残量が所定量より少ない場合には、次の塗布動作までにバッファタンク１０４に十分な塗布液の供給が間に合わず、次の塗布動作を開始することができず結果としてタクトタイムを悪化させてしまうという問題があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、貯留タンクに必要以上の圧力をかけることなく、貯留タンクからバッファタンクへの充填時間を短縮することができる液供給システムを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために本発明の液供給システムは、基板上に塗布液を吐出する塗布器に塗布液を供給する液供給システムであって、塗布液が貯留される貯留タンクと、前記塗布器に供給するために前記貯留タンクから送液される塗布液を一時的に貯留するバッファタンクと、を備えており、前記貯留タンクには、塗布液を前記バッファタンクに送液するために貯留タンクにエアを供給して貯留タンク内を所定の送液加圧力に加圧する圧力調節部が接続されており、この圧力調節部は、前記貯留タンク内にエアを供給して前記貯留タンク内を前記送液加圧力に維持する基準加圧モードと、この基準加圧モードよりも大量のエアを供給する急速加圧モードとに切り替え可能に設定されていることを特徴としている。

上記液供給システムによれば、圧力調節部が基準加圧モードと、急速加圧モードとに切り替え可能に設定されているため、バッファタンクへの充填時間を短縮させることができる。すなわち、貯留タンクから塗布液の充填が必要になり、基準加圧モードではバッファタンクへの十分な充填が間に合わない場合には、基準加圧モードよりも急速に加圧する急速加圧モードで貯留タンクを加圧する。急速加圧モードでは、基準加圧モードよりも大量のエアが急速に供給されるため、大気圧に保持された貯留タンク内が急速に加圧される。そして、貯留タンク内が送液加圧力に達すると急速加圧モードから基準加圧モードに切り替えられ、貯留タンク内が送液加圧力に維持される。これにより、貯留タンク内が送液加圧力より大きな圧力に設定されるのを回避しつつ、貯留タンク内を基準加圧モードのみで加圧させる場合に比べて、貯留タンク内を送液加圧力に到達させる時間を短くさせることができる。したがって、貯留タンクに必要以上の圧力をかけて破損させることなく、バッファタンクへの塗布液の充填時間を短縮することができる。

また、前記圧力調節部は、圧空源に接続される配管と、この配管の開閉度合いを調節するバルブとを有しており、前記バルブにより、前記基準加圧モードのエア供給量と、前記急速加圧モードのエア供給量とに調節できる構成にしてもよい。

この構成によれば、バルブの開閉状態を変えることにより、基準加圧モードのエア供給量と急速加圧モードのエア供給量とに切り替えることができる。

また、前記圧力調節部は、前記基準加圧モードでエアが供給される配管と、前記急速加圧モードでエアが供給される配管とが、別々に設けられている構成にしてもよい。

この構成によれば、バルブの開閉により切り替える場合に比べて、安価なバルブを使用することができ、基準加圧モードと急速加圧モードとを明確に切り替えることができる。

本発明の液供給システムによれば、貯留タンクに必要以上の圧力をかけることなく、貯留タンクからバッファタンクへの充填時間を短縮することができる。

本発明の液供給システムを備えた塗布装置を示す概略図である。 上記液供給システムの各モードにおける時間と圧力との関係を示す概略図である。 上記液供給システムの送液動作を示すフローチャートである。 従来の液供給システムを備えた塗布装置を示す図である。

本発明の液供給システムに係る実施の形態を図面を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施形態における液供給システムを備える塗布装置を示す概略図である。

図１に示すように、塗布装置１は、塗布液を供給する液供給システム２と、基板Ｗに塗布液を塗布する塗布ユニット３とを有しており、塗布動作が開始されると、液供給システム２から供給された塗布液が塗布ユニット３により基板Ｗ上に塗布されることにより、基板Ｗ上に均一膜厚の塗布膜が形成されるようになっている。

塗布ユニット３は、例えばスリットノズルコーターやスピンコーターなど、基板Ｗ上に塗布液を吐出するための装置である。本実施形態の塗布ユニット３は、スリットノズルコーターであり、ポンプ３１と塗布器３２とを備えている。この塗布器３２は、塗布液を吐出するスリットノズルを備えており、基板Ｗに対して相対的に移動できるように構成されている。また、ポンプ３１は、液供給システム２と配管４により連結されており、液供給システム２から塗布液が供給されるようになっている。すなわち、ポンプ３１とバッファタンクとが配管４１で連結されており、ポンプ３１が吸引動作を行うことにより塗布液がポンプ３１に供給される。そして、ポンプ３１と塗布器３２とが配管４２で連結されており、ポンプ３１が吐出動作を行うことにより、ポンプ３１に供給された塗布液が一定の吐出量で塗布器３２のスリットノズルから吐出される。すなわち、塗布器３２を移動させつつ塗布液を吐出させることにより、基板Ｗ上には、均一厚さの塗布膜が形成されるようになっている。

なお、配管４には、配管４１、配管４２等が存在するが、これらを特に区別することなく総称して指す場合は、配管４と呼ぶことにする。

また、液供給システム２は、塗布器３２に塗布液を供給するものであり、塗布液を貯留する貯留タンク２１と、この貯留タンク２１から送液された塗布液を一時的に貯留するバッファタンク２２とを有している。

貯留タンク２１は、塗布液を貯留させておくものであり、十分な量の塗布液が貯留されている。この貯留タンク２１には、バッファタンク２２と連結される配管４３が接続されており、貯留タンク２１内の圧力を加圧させることにより塗布液をバッファタンク２２に送液できるようになっている。すなわち、貯留タンク２１は、エア抜き孔（不図示）が設けられており、通常状態では、エア抜き孔が開かれていることにより貯留タンク２１内が大気圧に維持されている。そして、バッファタンク２２への送液時には、エア抜き孔が閉じられた状態で、後述の圧力調節部５により貯留タンク２１内が加圧されることにより貯留タンク２１内の塗布液がバッファタンク２２に送液できるようになっている。本実施形態では、この送液する際の圧力は、大気圧よりも高い所定の送液加圧力Ｐｓに設定されており、加圧した際に貯留タンク２１が塑性変形するような圧力（Ｐｒ）より小さい圧力に設定されている。すなわち、この送液加圧力Ｐｓに維持することにより、貯留タンク２１が損傷することなく、貯留タンク２１からバッファタンク２２に継続して送液することができるようになっている。

バッファタンク２２は、貯留タンク２１から送液された塗布液を一時的に貯留させるためのものである。バッファタンク２２が塗布液を一時的に貯留することにより、ポンプ３１に送液される塗布液が不足するのを回避しつつ、貯留された状態に保持することで塗布液に混入した気泡を除去することができる。このバッファタンク２２は、底面部２２ａで貯留タンク２１から延びる配管４３と接続されており、さらに底面部２２ａでポンプ３１と配管４１で連結されている。これにより、貯留タンク２１から送液される塗布液が配管４３を通じて一時的に貯留され、ポンプ３１が吸引動作を行うことによりバッファタンク２２に貯留された塗布液がポンプ３１に送液されるようになっている。このバッファタンク２２は、一枚の基板Ｗに必要となる塗布液量の複数枚分の塗布液を貯留できる容量を有しており、一度塗布動作が終了し、塗布液が充填されることなく次の塗布動作が開始されるために塗布液をポンプ３１で吸引した場合でも塗布液不足が発生しないようになっている。

バッファタンク２２には、液面センサＳが設けられている。この液面センサＳによりバッファタンク２２の塗布液量が監視されている。液面センサＳは、バッファタンク２２に塗布工程で十分な量の塗布液が充填されたと判断された場合に反応する位置に取り付けられており、本実施形態では、基板Ｗ複数枚分の塗布液量が充填されると反応する位置に取り付けられている。すなわち、バッファタンク２２への塗布液の充填は、基板Ｗ１枚に対する塗布動作終了後に開始されるが、貯留タンク２１から塗布液が送液された後、液面センサＳが反応するとバッファタンク２２への塗布液の充填が完了したと判断され、貯留タンク２１からの塗布液の送液が停止されるようになっている。なお、バッファタンク２２に十分な量の塗布液が充填されている場合は、液面センサＳはＯＮになるものとする。

また、貯留タンク２１には、貯留タンク２１内の圧力を調節する圧力調節部５が設けられている。本実施形態では、圧力調節部５は、工場に設置される圧空源９に接続される配管４と、配管４を開閉するバルブＶとを有しており、圧空源９に接続される配管４が貯留タンク２１の上面部２１ａに接続されている。そして、バルブＶを開状態にすることにより、バルブＶの開度に応じた量のエア（ＣＤＡ等）が貯留タンク２１に供給され、貯留タンク２１内が加圧されるようになっている。

なお、バルブＶには、後述するように基準加圧バルブＶｓ、急速加圧バルブＶｈが存在するが、特に区別なく指す場合は、単にバルブＶと呼ぶことにする。

圧力調節部５は、本実施形態では、供給されるエアの量が異なる配管４が２本配置されており、それぞれ、基準加圧モードでエアが供給される配管４（基準加圧配管４４）と、急速加圧モードでエアが供給される配管４（急速加圧配管４５）とを有している。

ここで、基準加圧モードは、貯留タンク２１内を送液加圧力Ｐｓで加圧するモードであり、２本の配管４のうち、基準加圧配管４４のみのバルブ（基準加圧バルブＶｓ）を開くことにより、貯留タンク２１内が送液加圧力Ｐｓに加圧される。すなわち、基準加圧バルブＶｓを開状態にすることにより貯留タンク２１内にエアが供給され、貯留タンク２１内が大気圧から徐々に送液加圧力Ｐｓまで加圧される。そして、貯留タンク２１には圧力計Ｐが設けられており、貯留タンク２１内が送液加圧力Ｐｓに達すると、基準加圧配管４４によって加圧される圧力と、貯留タンク２１内の圧力とが同じ送液加圧力Ｐｓとなり、バッファタンク２２への送液動作が完了するまで貯留タンク２１内がこの送液加圧力Ｐｓに維持される。すなわち、貯留タンク２１内の塗布液は、この送液加圧力Ｐｓによってバッファタンク２２に送液される。これにより、貯留タンク２１には、送液加圧力Ｐｓ以上の圧力がかかることなく加圧されるため、貯留タンク２１が必要以上の圧力により損傷を受けることなく加圧することができる。

また、急速加圧モードは、貯留タンク２１内を急速に加圧するモードであり、急速加圧配管４５のみのバルブ（急速加圧バルブＶｈ）を開くことにより、貯留タンク２１内が急速に加圧される。すなわち、急速加圧バルブＶｈを開状態にすると貯留タンク２１内に基準加圧モードで供給エア量よりも大量のエアが供給されることにより、貯留タンク２１内が基準加圧モードに比べて急速に加圧される。これにより、基準加圧モードのみを用いる場合に比べて貯留タンク２１内が送液加圧力Ｐｓに到達する時間を短くすることができる。

また、急速加圧モードは、貯留タンク２１内が所定圧力に達すると解除され、基準加圧モードに切り替えられる。本実施形態では、貯留タンク２１内の塗布液がバッファタンク２２に送液できる圧力（送液可能加圧力Ｐｔ）に達すると急速加圧モードから基準加圧モードに切り替えられるようになっている。この送液可能加圧力Ｐｔは、送液加圧力Ｐｓに比べて小さい値であり、送液加圧力Ｐｓに比べて塗布液の送液量は小さいものの、バッファタンク２２への送液が可能になる圧力である。これにより、急速加圧モードでは、基準加圧モードに比べて大量のエアが供給されることにより急速に貯留タンク２１内が加圧されるが、送液加圧力Ｐｓ以上の圧力が貯留タンク２１に作用することがなく、貯留タンク２１内が送液加圧力Ｐｓに到達する時間のみを短縮させることができる。

次に、この液供給システム２におけるバッファタンク２２への送液動作について図３に示すフローチャートに基づいて説明する。

まず、塗布ユニット３による基板Ｗへの塗布動作終了後、ステップＳ１により、前回の送液動作におけるバッファタンク２２の充填量が確認される。具体的には、前回の送液動作が終了した際に液面センサＳがＯＮであったか否かが確認される。これにより、バッファタンク２２における塗布液の消費量に対して充填量が追いついているかが確認され、いずれのモードで送液するかが判断される。

次に、前回の送液動作の結果、液面センサＳがＯＮであった場合、ステップＳ１でＹＥＳの方向に進み、基準加圧モードによる送液動作が行われる（ステップＳ２）。具体的には、基準加圧バルブＶｓが開かれることによりエアが貯留タンク２１に供給され、貯留タンク２１内が大気圧から徐々に送液加圧力Ｐｓまで加圧される。このとき、貯留タンク２１には、送液加圧力Ｐｓ以上の圧力がかかることなく加圧されるため、貯留タンク２１が損傷を受けることなく塗布液がバッファタンク２２に送液される。そして、液面センサＳがＯＮになるか、又は、ポンプ３１の吸引動作により塗布動作が開始されるまで基準加圧モードによる送液動作が継続される（ステップＳ３でＮＯの方向に進む。）。ここで、液面センサＳがＯＮ、又は、ポンプ３１の吸引動作が開始されると、バッファタンク２２の充填量が規定量に達した、又は、塗布動作が開始されるための強制終了と判断され、ステップＳ３でＹＥＳの方向に進み、送液動作が終了される。

また、ステップ１において、基板Ｗに必要とされる塗布液量が多く、前回の送液動作の結果、液面センサＳがＯＮにならなかった場合、すなわち、基準加圧モードで送液動作を行ってもバッファタンク２２の充填量が十分でなかった場合は、急速加圧モードで送液動作が行われる。すなわち、ステップＳ１においてＮＯの方向に進み、急速加圧モードで送液動作が行われる（ステップＳ４）。

具体的には、急速加圧配管４５のバルブが開かれることにより貯留タンク２１内が基準加圧モードに比べて大量のエアが供給され貯留タンク２１内が急速に加圧される。ここで、図２は、貯留タンク２１の圧力の時間変化を表す図であり、図２における実線が急速加圧モードで加圧した場合を示しており、破線が基準加圧モードで加圧した場合を示している。すなわち、急速加圧モードで急速加圧バルブＶｈが開かれると貯留タンク２１の圧力は、基準加圧モードで基準加圧バルブＶｓが開かれた場合に比べて急速に加圧される（図２（１））。そして、貯留タンク２１内が送液可能加圧力Ｐｔに達したか否かが判断され（ステップＳ５）、送液可能圧力に達するまで急速加圧バルブＶｈが閉じられることなく急速加圧モードで加圧される（ステップＳ４においてＮＯの方向に進む。）。そして、貯留タンク２１内の圧力が送液可能加圧力Ｐｔに達すると、ステップＳ５においてＹＥＳの方向に進み、基準加圧モードに切り替えられる。すなわち、急速加圧バルブＶｈが閉じられるとともに、基準加圧バルブＶｓが開かれることにより、急速加圧モードから基準加圧モードに切り替えられ、貯留タンク２１へのエア量が減少し貯留タンク２１内が加圧される速度が小さくなる（図２（２））。その後、上述したステップＳ２とステップＳ３の処理が行われ、液面センサＳがＯＮ、又は、ポンプ３１の吸引動作が開始されることにより送液動作は終了する。

このように、上記実施形態の液供給システム２によれば、圧力調節部５が基準加圧モードと、急速加圧モードとに切り替え可能に設定されているため、バッファタンク２２への充填時間を短縮させることができる。すなわち、貯留タンク２１から塗布液の充填が必要になり、基準加圧モードではバッファタンク２２への十分な充填が間に合わない場合には、基準加圧モードよりも急速に加圧する急速加圧モードで貯留タンク２１を加圧する。急速加圧モードでは、基準加圧モードよりも大量のエアが急速に供給されるため、大気圧に保持された貯留タンク２１内が急速に加圧される。そして、貯留タンク２１内が送液可能圧力に達すると急速加圧モードから基準加圧モードに切り替えられ、最終的に貯留タンク２１内が送液加圧力Ｐｓに維持される。これにより、貯留タンク２１内が送液加圧力Ｐｓより大きな圧力に設定されるのを回避しつつ、貯留タンク２１内を基準加圧モードのみで加圧させる場合に比べて、貯留タンク２１内を送液加圧力Ｐｓに到達させる時間を短くさせることができる。したがって、貯留タンク２１に必要以上の圧力をかけて破損させることなく、バッファタンク２２への塗布液の充填時間を短縮することができる。

上記実施形態では、圧力調節部５が、基準加圧モードで使用する基準加圧配管４４と急速加圧モードで使用する急速加圧配管４５とが別々に設けられる例について説明したが、共用の配管４１つにして、バルブの開度により基準加圧モードと急速加圧モードで動作するように構成したものであってもよい。この構成によれば、開度が調節できるバルブが必要になるが配管４の数を減らすことができる点で好ましい。

また、上記実施形態では、急速加圧モード中に送液可能加圧力Ｐｔに達した場合に基準加圧モードに切り替える例について説明したが、送液可能加圧力Ｐｔではなく、送液加圧力Ｐｓに達したときに基準加圧モードに切り替える構成であってもよい。このように構成することにより、貯留タンク２１が送液加圧力Ｐｓに到達する時間をより短縮させることができる。なお、上記実施形態では、急速加圧モードから基準加圧モードへの切り替えは、所定の加圧力１点を基準に切り替える構成で説明したが、切り替えポイントを複数点設けるものや、急速加圧モードから基準加圧モードに滑らかに切り替えられるように構成したものであってもよい。

１ 塗布装置
２ 液供給システム
３ 塗布ユニット
５ 圧力調節部
２１ 貯留タンク
２２ バッファタンク
４４ 基準加圧配管
４５ 急速加圧配管

Claims (3)

1. 基板上に塗布液を吐出する塗布器に塗布液を供給する液供給システムであって、
   塗布液が貯留される貯留タンクと、
   前記塗布器に供給するために前記貯留タンクから送液される塗布液を一時的に貯留するバッファタンクと、
   を備えており、
   前記貯留タンクには、塗布液を前記バッファタンクに送液するために貯留タンクにエアを供給して貯留タンク内を所定の送液加圧力に加圧する圧力調節部が接続されており、この圧力調節部は、前記貯留タンク内にエアを供給して前記貯留タンク内を前記送液加圧力に維持する基準加圧モードと、この基準加圧モードよりも大量のエアを供給する急速加圧モードとに切り替え可能に設定されていることを特徴とする液供給システム。
2. 前記圧力調節部は、圧空源に接続される配管と、この配管の開閉度合いを調節するバルブとを有しており、前記バルブにより、前記基準加圧モードのエア供給量と、前記急速加圧モードのエア供給量とに調節できることを特徴とする請求項１に記載の液供給システム。
3. 前記圧力調節部は、前記基準加圧モードでエアが供給される配管と、前記急速加圧モードでエアが供給される配管とが、別々に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液供給システム。

Images