JP4190835B2 - 塗布装置および塗布方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板とノズルとを相対的に移動させながらノズルから塗布液を基板に向けて吐出して基板上の塗布領域に塗布する塗布装置および塗布方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種の塗布装置としてインクジェット方式の塗布装置が知られている。インクジェット方式により基板の塗布領域に塗布液を塗布する装置では、ノズルが基板に対して相対移動しつつ液滴が離散的に吐出される。各液滴の吐出ごとにおける着滴位置のばらつきはノズルと基板との距離に応じて変化し、当該距離が増大するほどばらつきも増大する。従って、塗布領域に向けて正確に液滴を吐出するためには、ノズルと基板との距離を例えば600μm程度と非常に短くしておく必要がある。そのため、ノズルと基板との接触による基板の破損を避けるために、基板を保持するステージについて基板の全面に亘って正確な平面度が要求されるとともに、ノズルと基板との相対移動についても高い精度が要求される。
【0003】
このインクジェット方式の塗布装置に対して、例えば貯留源からノズルに向けて塗布液を圧送することでノズルから塗布液を液滴ではなくて柱状に連続吐出するようにした塗布装置が提案されている(例えば特許文献1参照)。この塗布装置は、有機EL材料をガラス基板に塗布するもので、予め基板に形成された溝(塗布領域)にノズルを沿わせるように基板とノズルとを相対的に移動させてノズルから吐出される有機EL材料を溝内に流し込むことにより、基板の溝への有機EL材料の塗布を実行している。
【0004】
上記従来装置では、基板の四隅に形成されている位置合せマークをCCDカメラで撮像し、その画像データと、予め与えられている溝のレイアウトデータとに基づき塗布のスタートポイントを算出した後、ノズルおよび基板を相対移動させてノズルをスタートポイントの直上位置に位置決めし、続いて、ノズルから有機EL材料を吐出させながらノズルを相対移動させることで溝への有機EL材料の塗布を実行している。その結果、基板とノズルとの相対的な位置ずれが生じて有機EL材料が溝の周囲に塗布されるのを防止できるので、この装置では、ノズルと基板間の距離は例えば1mm以上でもよく、インクジェット方式の装置のような精度は不要となっている。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−75640号公報(段落【0032】、図6)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来装置ではノズルから吐出される有機EL材料などの塗布液は略柱状形状を有しているが、このような装置を用いた発明者の実験によると、塗布液の吐出中に流量を変化させると、その形状や吐出方向が変動することがあることが分かった。また、塗布液の吐出を一旦中断した後に再開したときには、流量に変化がなくても、液柱形状や吐出方向が中断前に比べて微小量だけ変化することがあることも判明した。これは、ノズルにおける塗布液に対する吐出圧力の掛かり方のバランスや塗布液の表面張力の分布などが、流量変化や吐出中断の前後において微妙に変化することに起因すると考えられる。
【0007】
このように、単に、従来装置のように塗布開始前にノズルをスタートポイントに位置決めするだけでは、上記した要因(流量変化や吐出中断後の再開)により塗布軌跡、例えばノズルを基板に対して相対的に移動させながら塗布液を吐出させた際に基板上に形成される塗布液の軌跡が、溝(塗布領域)からずれるのを防止することは困難であった。
【0008】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、塗布軌跡と塗布領域とに位置ずれが発生することなく、塗布領域に塗布液を精度良く塗布することができる塗布装置および塗布方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、基板とノズルとを相対的に移動させながら前記ノズルから塗布液を柱状に連続吐出して前記基板上の塗布領域に塗布する塗布装置において、前記ノズルから前記塗布液を吐出することで前記塗布領域以外の試塗領域に塗布軌跡を形成する第1制御手段と、前記塗布軌跡を撮像する撮像手段と、前記塗布領域への前記塗布液の塗布に先立って、前記撮像手段から出力される前記塗布軌跡に関する塗布軌跡情報に基づき、前記塗布軌跡が前記塗布領域に対応するように、前記基板と前記ノズルとの相対的な位置関係を調整する位置制御手段と、前記ノズルからの前記塗布液の吐出を、前記試塗領域に対する前記塗布軌跡の形成開始から前記塗布領域に対する前記塗布液の塗布終了まで、一定流量で途切れることなく継続して行う第2制御手段とを備えたことを特徴としている。
【0010】
この構成によれば、まず、ノズルから塗布液が吐出されて塗布領域以外の試塗領域に塗布軌跡が形成され、その塗布軌跡が撮像手段により撮像されて、その塗布軌跡が塗布領域に対応するように、基板とノズルとの相対的な位置関係が調整された後、塗布領域への塗布液の塗布が行われる。ここで、ノズルからの塗布液の吐出は、試塗領域に対する塗布軌跡の形成開始から塗布領域に対する塗布液の塗布終了まで、一定流量で途切れることなく継続して行われているので、基板とノズルとの相対的な位置関係が調整された後は、液柱形状が変化したり吐出方向が振れたりすることはないため、塗布軌跡が塗布領域と対応した状態のまま塗布処理が実行されることとなり、これによって塗布領域に塗布液が精度良く塗布される。
【0011】
この発明において、塗布軌跡は、基板に対してノズルを停止させた状態で得られるスポット状の軌跡でも、基板に対してノズルを相対移動させることで得られるライン状の軌跡でもよく、要は着液位置の確認できる軌跡であればよい。
【0012】
例えば、基板に対してノズルを相対移動させながらノズルから塗布液を吐出すると、ライン状の塗布軌跡が得られる。このとき、位置制御手段は、ライン状軌跡が塗布領域と一致するように、基板とノズルとの相対的な位置関係を調整するものであるとすると、撮像手段によりライン状軌跡の塗布軌跡情報が精度良く得られることとなり、これによって、基板とノズルとの相対的な位置関係の調整も精度良く行える。
【0013】
また、基板表面のうち塗布領域以外の領域を全部または部分的にマスクで覆いながら塗布領域に塗布液を塗布するものであって、塗布軌跡はマスクに形成されるものとすると、基板上に塗布軌跡を形成させることなく、基板とノズルとの相対的な位置関係を調整することができ、基板に余分な塗布軌跡を形成するのを防止することができる。
【0014】
また、塗布軌跡は、基板表面のうち塗布領域以外の領域に形成してもよく、この場合、マスクなどの塗布軌跡形成のための部材が不要となり、装置構成を簡素化することができる。
【0015】
また、上記目的を達成するために、本発明は、基板とノズルとを相対的に移動させながら前記ノズルから塗布液を柱状に連続吐出して前記基板上の塗布領域に塗布する第1工程と、前記第1工程前に、前記ノズルから前記塗布液を吐出して前記塗布領域以外の試塗領域に塗布軌跡を形成するとともに、前記塗布軌跡に関する情報に基づき、前記塗布軌跡が前記塗布領域に対応するように前記基板および前記ノズルの少なくとも一方を移動させる第2工程と、前記ノズルからの前記塗布液の吐出を、前記第2工程の前記試塗領域に対する前記塗布軌跡の形成開始から前記第1工程の前記塗布領域に対する前記塗布液の塗布終了まで、一定流量で途切れることなく継続して行う第3工程とを備えたことを特徴としている。
【0016】
この構成によれば、まず、ノズルから塗布液が吐出されて塗布領域以外の試塗領域に塗布軌跡が形成され、その塗布軌跡が撮像手段により撮像されて、その塗布軌跡が塗布領域に対応するように、基板とノズルとの相対的な位置関係が調整された後、塗布領域への塗布液の塗布が行われる。ここで、ノズルからの塗布液の吐出は、試塗領域に対する塗布軌跡の形成開始から塗布領域に対する塗布液の塗布終了まで、一定流量で途切れることなく継続して行われているので、基板とノズルとの相対的な位置関係が調整された後は、液柱形状が変化したり吐出方向が振れたりすることはないため、塗布軌跡が塗布領域と対応した状態のまま塗布処理が実行されることとなり、これによって塗布領域に塗布液が精度良く塗布される。
【0017】
【発明の実施の形態】
図1は本発明に係る塗布装置の第1実施形態を示す図、図2は図1の塗布装置での基板、マスクおよびノズルの位置関係を模式的に示す斜視図、図3は図1の塗布装置に組み込まれたノズルを示す図で、同図(a)は断面図、同図(b)は分解組立図である。この塗布装置は、基板1上に形成された溝11に液体状の有機EL材料を塗布する有機EL塗布装置であり、各溝11が本発明の「塗布領域」に相当し、また有機EL材料が本発明の「塗布液」に相当している。
【0018】
この塗布装置では、基板1を載置するステージ2が設けられている。このステージ2はY方向にスライド自在で、しかも垂直軸に対してθ方向に回動自在となっている。また、ステージ2にはステージ駆動機構部21が接続されており、装置全体を制御する制御部3からの動作指令に応じてステージ駆動機構部21が作動することでステージ2をY方向に移動させたり、θ方向に回転させてステージ2上の基板1を位置決めすることができる。
【0019】
また、このステージ2の上方には無端ベルト41に開口42が1個穿設されたマスク4が配置されている。この開口42は、溝11に対応した形状を有するもので、長手方向に溝11とほぼ同一寸法を有し、幅方向に溝11の幅寸法より多少長い寸法を有する矩形になっている。無端ベルト41は4つのローラ43〜46に掛け渡されている。そして、制御部3からの駆動指令に応じてマスク駆動機構部47が作動すると、ローラ43が回転してマスク4を所定の周回軌道に沿ってX方向に循環移動させる。このため、制御部3によってマスク駆動機構部47を制御することでマスク4に形成された開口42を図2に示すように基板1上の溝11に対向配置させることができる。また、開口42が基板1からX方向に離れた位置に移動させることも可能となっている。なお、図2においては、基板1と、マスク4と、次に説明するノズルとの位置関係を明らかにするため、これら基板1、マスク4およびノズルを上下方向であるZ方向において実際より広く離間させた状態を図示している。
【0020】
また、マスク4が形成する周回軌道の内側にノズル5が配設されている。このノズル5はノズル駆動機構部50と接続されており、制御部3からの動作指令に応じてノズル駆動機構部50が作動することでノズル5をX方向に往復移動可能となっている。したがって、上記のようにして開口42が基板1上の溝11に対向する塗布位置にマスク4を位置決めした状態で、ノズル5をX方向に移動させると、ノズル5はマスク4の開口42に沿って移動することとなる。
【0021】
このノズル5は有機EL材料の供給部と配管接続されており、この供給部から圧送されてくる有機EL材料をマスク4に向けて吐出可能となっている。ノズル5は、図3に示すように、その先端部が開口されたノズル本体51を備えている。そして、そのノズル本体51の内部空間SPに、スペーサ52と、フィルタ53と、スペーサ54と、先端部材55とがこの順序で挿入されるとともに、ノズル本体51の先端側(図3の下側)から先端部に固定キャップ56を外装することで内部空間SP内で保持される。また、固定キャップ56をノズル本体51の先端部から取外すと、先端部材55をノズル本体51から取外すことができ、さらにノズル本体51の内部空間SPからスペーサ54およびフィルタ53を取出すことが可能となっている。なお、固定キャップ56およびノズル本体51の先端部にそれぞれ雌ネジおよび雄ネジを螺刻し、固定キャップ56をノズル本体51の先端部に螺合させて固定するようにしてもよく、こうすることで固定力を高めることができるとともに、固定キャップ56の着脱が容易となる。また、先端部材55には、略中央部にオリフィス55aがノズル孔として穿設されている。
【0022】
上記のようにして組み立てられたノズル5では、ノズル本体51の後端側(同図の上側)から内部空間SPに連通するようにノズル本体51に貫通孔51aが設けられており、供給部から有機EL材料57がその貫通孔51aを介して内部空間SPに圧送されてくる。また、ノズル5に圧送されてきた有機EL材料57は、内部空間SPを流路としてノズル先端側に流れ、フィルタ53を透過した後、先端部材55のオリフィス55aを通過して吐出される。このように本実施形態ではノズル本体51の内部空間SPはオリフィス55aに連通されて有機EL材料57を流通させるための流路として機能している。
【0023】
そして、この流路(ノズル本体51の内部空間SP)上に、フィルタ53の外周縁が2つのスペーサ52、54で挟まれて内部空間SPの所定位置に保持固定されている。この位置は、先端部材55のオリフィス55aから内部空間SP側(同図の上側)にスペーサ54の厚み分だけ離間した位置となっている。このスペーサ54を用いることでフィルタ53とオリフィス55aとの離間距離を正確に設定することができる。
【0024】
図3に示すように、オリフィス55aが穿設された先端部材55をノズル本体51に着脱可能に構成しているので、予め互いに異なる直径のオリフィス55aが穿設された複数の先端部材55を準備しておけば、ノズル5のノズル孔の直径を容易に変更することができる。
【0025】
ところで、供給部から圧送されてノズル5から吐出される有機EL材料57は、略柱状形状を有している。発明者の実験によれば、有機EL材料57の吐出中に流量を変化させると、その形状や吐出方向が変動することがあった。また、有機EL材料57の吐出を一旦中断した後に再開したときには、流量に変化がなくても、液柱形状や吐出方向が中断前に比べて微小量だけ変化することがあった。これは、ノズル5の内部空間SPにおける有機EL材料57に対する吐出圧力の掛かり方のバランスやノズル5のオリフィス55aの近傍における有機EL材料57の表面張力の分布などが、流量変化や吐出中断の前後で微妙に変化することに起因すると考えられる。
【0026】
そこで、本実施形態では、後に詳述するように、ノズル5からの有機EL材料57の吐出を、塗布軌跡形成開始から基板1の全ての溝11に対する塗布終了まで、一定流量で途切れることなく継続して行うことで、上記吐出圧力の掛かり方のバランスや表面張力の分布などが変化しないようにしている。
【0027】
ノズル洗浄部58は、ノズル5の先端部に付着する有機EL材料57を洗浄除去するためのものであり、ノズル洗浄が必要になると、適宜マスク4に設けられたノズル洗浄用貫通孔48を介してノズル5の先端部をノズル洗浄部58に浸漬させてノズル洗浄を行う。
【0028】
また、ノズル5からの有機EL材料57の吐出は、塗布軌跡の形成開始から溝11への塗布終了まで、一定流量で途切れることなく継続して行うようにしているので、ノズル5による塗布処理を実行した際、マスク4の開口42の周囲部分、特にノズル5の移動経路(図2中の矢印P)上に位置する部分49に余分な有機EL材料57が付着することから、この有機EL材料57をマスク4から除去することが望まれる。そこで、この実施形態では、マスク4の開口42の周囲部分49,49に付着する有機EL材料57を専門的に除去する液体回収部6,6を各周囲部分49,49に対応させて配設している。すなわち、図1に示すようにノズル5の移動範囲(X方向における基板サイズと同程度の範囲)の両端に液体回収部6,6がそれぞれ配置されている。
【0029】
図4は液体回収部の構成を示す斜視図である。この液体回収部6はマスク4の周回方向Xにおける下流側に配置されたものであり、図示を省略する液体吸引機構部と配管接続されている。そして、制御部3からの液体回収指令に応じて回収駆動機構部61(図1)が作動すると、液体吸引機構部から液体回収部6に対して負圧が与えられ、マスク4の開口42の周囲部分49を臨むように設けられた回収口62を介して周囲部分49から有機EL材料57を吸引し、所定の回収タンクに回収除去する。なお、図4では下流側の液体回収部6のみを図示しているが、上流側の液体回収部6も全く同様の構成を有しており、上流側の周囲部分49から有機EL材料57を吸引除去する。
【0030】
この実施形態では、マスク4に付着する有機EL材料57を洗浄除去するために、マスク洗浄ユニット7がマスク4の周回方向Xにおける下流側(図1の右手側)、より詳しくは下流側の液体回収部6とローラ44との間に配置されている。以下、図5および図6を参照しつつマスク洗浄ユニットの構成について説明する。
【0031】
図5はマスク洗浄ユニットの構成を示す斜視図であり、図6は図5のマスク洗浄ユニットの断面図である。このマスク洗浄ユニット7は、これらの図に示すようにX方向における上流側に配設された溶剤吐出部71と、下流側に配設された洗浄物回収部72とで構成されている。この溶剤吐出部71は、マスク4を挟んで上下のZ方向に対称配置された上部吐出部711と、下部吐出部712とを備えている。これら上部および下部吐出部711、712はともに同一構成を有している。すなわち、これらの吐出部711、712は図示を省略する溶剤供給部に配管接続されており、制御部3からの溶剤吐出指令に応じて洗浄駆動機構部73(図1)が作動すると、溶剤供給部から有機EL材料を溶解する溶剤が吐出部711、712に圧送される。
【0032】
そして、この溶剤供給を受けた上部吐出部711では、図6に示すように本体711aの内部に形成された流路711bを介して溶剤が圧送され、吐出口711cからマスク4の内周面S1に吐出される。これによって、マスク4の内周面S1に付着している有機EL材料が洗浄される。また、この溶剤供給を受けた下部吐出部712においても、上部吐出部711と同様にして溶剤吐出が行われる。すなわち、下部吐出部712においても、図6に示すように本体712aの内部に形成された流路712bを介して圧送される溶剤が吐出口712cからマスク4の外周面S2に吐出される。これによって、マスク4の外周面S2に付着している有機EL材料が洗浄される。なお、この実施形態では、各吐出部711、712から吐出された溶剤ならびに溶解された有機EL材料、つまり洗浄物がマスク4の内周面S1および外周面S2に沿って洗浄物回収部72に流れるように溶剤の吐出方向を調整している。
【0033】
この洗浄物回収部72は、図6に示すように、マスク4を挟んでZ方向に対称配置された上部回収部721と、下部回収部722とを備えている。これら上部および下部回収部721、722はともに同一構成を有している。すなわち、これらの回収部721、722は図示を省略する洗浄物吸引機構部に配管接続されており、制御部3からの洗浄物回収指令に応じて洗浄駆動機構部73(図1)が作動すると、洗浄物吸引機構部から回収部721、722に対して負圧が与えられ、マスク4の内周面S1および外周面S2を臨むように設けられた回収口721a、721aを介してマスク4から洗浄物(溶剤+有機EL材料)を吸引し、所定の回収タンクに回収除去する。
【0034】
さらに、この実施形態では、マスク4の内周面S1を撮像するための2つのCCDカメラ81,82が設けられており、各CCDカメラ81,82からの出力信号を画像処理部83に出力するように構成されている。そして、この画像処理部83はCCDカメラ81,82からの画像信号に対して所定の画像処理を施した後、画像処理後の画像データを制御部3に出力している。なお、この画像データを受け取った制御部3は後で詳述するアライメント処理を施してノズル5からの塗布軌跡が、基板1上の溝(塗布領域)11に一致するようにして塗布処理の精度を高める。
【0035】
次に、上記のように構成された塗布装置の動作について、図7〜図10を参照しつつ説明する。図7は図1の塗布装置の動作を示すフローチャートである。この塗布装置では、図示を省略する搬送ロボットにより未処理の基板1がステージ2上に載置される(ステップS1)と、制御部3がメモリ(図示省略)に予め記憶されているプログラムにしたがって装置各部を以下のように制御してアライメント処理(ステップS2)を実行する。
【0036】
図8はアライメント処理のフローチャート、図9はアライメント処理の内容を示す模式図である。このアライメント処理は、ノズル5による塗布軌跡と基板1上の溝11とを正確に一致させる処理である。
【0037】
このアライメント処理では、まず図9(a)に示すように、マスク4を試塗位置に配置する(ステップS21)。この試塗位置とは、塗布軌跡を形成するための位置で、無端ベルト41のうち開口42が形成されていない部分が基板1と対向する位置である。そして、制御部3からの動作指令に応じて、ノズル駆動機構部50が作動して予め設定された設定速度でノズル5をX方向に往復移動させるとともに(ステップS22)、予め設定された設定流量でマスク4に向けて有機EL材料の吐出が開始される(ステップS23)。これによって塗布軌跡CLがマスク4の内周面上に形成される。設定速度および設定流量は、それぞれ有機EL材料の溝11への塗布に好適な値に設定されている。
【0038】
塗布軌跡CLの形成後は、ノズル5は、溝11の上流端部(図9(a)の左端)に対応する位置より上流側の位置(例えば基板1の左端に対応する位置)で停止して、この塗布軌跡CLの光学像IclをCCDカメラ81,82で撮像する(ステップS24)。これによって、例えば図9(a)中の画像I81,I82に示すような塗布軌跡CLの光学像Iclが撮像され、画像処理部83で適当な画像処理が施された後、その塗布軌跡CLを示す画像データが本発明の「塗布軌跡情報」として制御部3に出力され、メモリに一時的に記憶される。なお、この間も、ノズル5からの有機EL材料の吐出は、設定流量で継続して行われている。
【0039】
次のステップS25では、制御部3からの駆動指令に応じてマスク駆動機構部47が作動してマスク4をX方向に移動させて塗布位置に位置決めする(同図(b))。また、このマスク移動に伴って塗布軌跡CLが形成されたベルト領域がマスク洗浄ユニット7に搬送されていくため、マスク移動とともに制御部3からの溶剤吐出指令に応じて洗浄駆動機構部73(図1)が作動してマスク洗浄を実行する(ステップS26)。これによって、マスク4に形成された塗布軌跡CLは除去される。この間も、ノズル5からの有機EL材料の吐出は、上記設定流量で継続して行われている。
【0040】
そして、塗布位置ではマスク4の開口42は基板1の溝(塗布領域)11に対向配置されているため、この溝11の光学像I11をCCDカメラ81,82で撮像する(ステップS27)。例えば同図(b)では画像I81,I82に示すような溝(塗布領域)11の光学像I11が撮像され、画像処理部83で適当な画像処理が施された後、その溝(塗布領域)11を示す画像データが塗布領域情報として制御部3に出力され、メモリに一時的に記憶される。なお、溝11と塗布軌跡CLとの相対関係の理解を容易にするため、各画像I81,I82に塗布軌跡CLを示す仮想線(1点鎖線)を付している。ここで、溝11の光学像I11と塗布軌跡CLとが非平行となっており、塗布軌跡CLと溝11とが一致していないことがわかる。
【0041】
そこで、この実施形態では、図8(c)に示すように、制御部3が光学像I11の画像データ(塗布領域情報)と光学像Iclの画像データ(塗布軌跡情報)とに基づきθ方向における塗布軌跡CLに対する溝11の傾き量を演算により求めるとともに、ノズル5からの有機EL材料の吐出方向がY方向にずれていることによる塗布軌跡CLの溝11の中心からのずれ量を求めた(ステップS28)後、制御部3からの動作指令に応じてステージ駆動機構部21が作動してステージ2をθ方向に上記傾き量だけ回転させるとともに、Y方向に上記ずれ量だけ移動させてステージ2上の基板1を位置決めする(ステップS29)。
【0042】
こうすることで、塗布軌跡CLと溝11とが平行となり、塗布軌跡CLが溝11の中心に位置して、塗布軌跡CLと溝(塗布領域)11とを完全に一致させることができる。
【0043】
こうして、基板1のアライメント処理が完了すると、図7のステップS3に進んで塗布処理を実行する。図10は塗布処理のフローチャートである。この塗布処理では、制御部3からの動作指令に応じてノズル駆動機構部50が作動してノズル5を(+X)方向に加速を開始し、上記設定速度で移動する(ステップS31)。なお、開口42に達したときは上記設定速度で移動するように上記停止位置(移動開始位置)が設定されている。そして、ノズル5からの有機EL材料の吐出先が無端ベルト41の周囲部分49に対応しているときは基板1への塗布は阻止されており、上記吐出先が開口42に達すると、有機EL材料の溝11への塗布が行われる。
【0044】
開口42の幅寸法は溝11の幅寸法より多少広いので、上記吐出先が開口42に達すると、ノズル5から吐出された全ての有機EL材料は開口42を通過して溝11に塗布される。また、ノズル5の移動に伴って溝11に有機EL材料がライン状に塗布されていく。特に、本実施形態では、このライン塗布に先だってアライメント処理(ステップS2)を行うことでノズル5による塗布軌跡CLを溝11と完全に一致させているため、確実に有機EL材料を溝11に塗布することができる。
【0045】
また、この実施形態では、ライン塗布の際にマスク4の上流側周囲部分49(図2)に付着する有機EL材料を回収除去するために、上流側液体回収部6を作動させる(ステップS32)。ただし、上流側液体回収部6の作動によりノズル5から吐出される有機EL材料の流れが乱れると塗布精度に悪影響が及ぶため、この悪影響が及ばない範囲で上流側液体回収部6を作動させるのが望ましく、例えばノズル5が液体回収部6から所定距離だけ離れた位置を移動している間でのみ作動させるように制御するようにすればよい。この点に関しては、後で説明する下流側液体回収部6においても全く同様である。
【0046】
そして、ノズル5が折り返し位置、つまりライン塗布処理中の溝11の下流端部(図9(d)の右端)に対応する位置を通過すると、ステップS33で「YES」と判断され、さらにステップS34で全ての塗布対象の溝11に有機EL材料を塗布したか否かを判断する。そして、このステップS34で「NO」と判断する、つまり未塗布の溝11が残っていると、制御部3からの動作指令に応じてステージ駆動機構部21が作動してステージ2をY方向に所定ピッチだけ移動させた(ステップS35)後、ステップS36に進み、次の溝11に対してライン塗布を実行する。すなわち、ノズル5の減速を開始し、停止すると移動方向を反転して加速を開始し、溝11の下流端部(図9(d)の右端)に達したときには上記設定速度で(−X)方向に移動して、次の溝11に対するライン塗布が実行される。この減速から停止して反転する間も、ノズル5からマスク4への有機EL材料の吐出は継続している。従って、ノズル5からの有機EL材料の吐出方向はずれることがなく、マスク4の開口42を確実に通過して溝11に正確に塗布される。
【0047】
また、ノズル5の復動時においても、往動時と同様に、マスク4の下流側周囲部分49(図2)に付着する有機EL材料を回収除去するために、下流側液体回収部6を作動させる(ステップS37)。
【0048】
そして、ノズル5がライン塗布処理中の溝11の下流端部(図9(d)の左端)に対応する位置を通過すると、ステップS38で「YES」と判断され、さらにステップS39で全ての塗布対象の溝11に有機EL材料を塗布したか否かを判断する。そして、このステップS39で「NO」と判断する、つまり未塗布の溝11が残っている間、制御部3からの動作指令に応じてステージ駆動機構部21が作動してステージ2をY方向に所定ピッチだけ移動させた(ステップS40)後、ステップS31に進み、ノズル5の減速を開始し、停止すると移動方向を反転して(+X)方向に加速を開始し、開口42の左端に達したときに上記設定速度で移動して、次の溝11に対して上記一連のライン塗布を実行する。
【0049】
一方、ステップS34,S39で「YES」と判断すると、ノズル5からの有機EL材料の吐出を停止して塗布処理を終了し(ステップS41)、図7のステップS4に進む。
【0050】
このステップS4では、制御部3からの駆動指令に応じてマスク駆動機構部47が作動してマスク4を(+X)方向に移動させるとともに、搬送ロボットによりステージ2から処理済の基板1をアンロードし、次の処理装置に搬送する。
【0051】
また、上記マスク移動に伴って開口42が形成されたベルト領域がマスク洗浄ユニット7に搬送されていくため、マスク移動とともに制御部3からの溶剤吐出指令に応じて洗浄駆動機構部73(図1)が作動してマスク洗浄を実行する(ステップS6)。これによって、開口42の周囲部分に付着した余剰の有機EL材料はマスク4から除去され、再利用が可能となる。
【0052】
以上のように、この実施形態によれば、ノズル5からの有機EL材料の吐出を、アライメント処理(ステップS2)のための塗布軌跡の形成開始から基板1の全ての溝11に対する塗布処理終了まで、一定の設定流量で途切れることなく継続して行うようにしているので、同一の基板1に対する塗布の途中で塗布軌跡CLは殆ど変化することがない。これは、ノズル5の内部空間SPにおける有機EL材料57に対する吐出圧力の掛かり方のバランスやノズル5のオリフィス55aの近傍における有機EL材料57の表面張力の分布などは、一定流量での吐出継続中には殆ど変化せず、一定の状態に保たれるためであると考えられる。
【0053】
従って、ノズル5からの有機EL材料の吐出を停止し、処理済の基板を未処理の基板に交換した後、吐出を再開したときに、中断の前後で上記バランスや分布が変化したとしても、塗布処理(ステップS3)に先立って、アライメント処理(ステップS2)を実行しているので、その変化に対応して基板1とノズル5との相対的な位置関係が調整することができ、この調整により塗布軌跡CLが溝11と一致した状態となった後は、塗布軌跡CLが変動しないため、溝11に確実に有機EL材料を塗布することができる。
【0054】
また、上記実施形態によれば、溝11への有機EL材料の塗布中は、基板1に対するノズル5の移動速度を一定の設定速度に保持しているので、塗布軌跡CLの変動をさらに良く抑えることができる。
【0055】
また、アライメント処理(ステップS2)により塗布軌跡CLがマスク4に付着するが、マスク4を洗浄するマスク洗浄ユニット7を設け、毎回マスク洗浄しているため、マスク4を繰り返して使用することが可能となってランニングコストを低減させることができる。
【0056】
さらに、上記実施形態では、所定の周回軌道上を循環移動する無端ベルト41の一部に開口42を形成したものをマスク4として用いているため、板状のマスクをマスク収容部と塗布位置との間でマスク搬送ロボットなどの搬送装置により往復搬送する場合に比べて装置構成を簡素化することができ、装置の小型化やコスト低減を図ることができる。また、上記のようにして塗布処理を行った場合、開口42を形成したベルト部分では、その開口42の周囲部分49に有機EL材料が付着するが、塗布処理の完了に続いて無端ベルト41を周回軌道に沿って移動させると、開口42を形成したベルト部分が基板1から離れてマスク4に付着した有機EL材料がマスク4から離れて基板1に再付着するのを防止することができる。しかも、無端ベルト41の移動により有機EL材料が付着したベルト部分は周回軌道上に配置されたマスク洗浄ユニット7に搬送され、マスク搬送と同時にマスク洗浄を行うことができ、塗布装置のスループットを向上することができる。
【0057】
図11は、この発明にかかる塗布装置の第2実施形態を示す図である。この第2実施形態にかかる塗布装置では、マスク4に関連する構成を有しておらず、塗布軌跡の形成を基板1の非塗布領域に行う点が第1実施形態と相違しており、その他の構成は基本的に第1実施形態と同一である。したがって、同一構成については同一符号を付して構成説明を省略する。
【0058】
この第2実施形態でも、第1実施形態と同様に、ノズル5からの有機EL材料の吐出を、塗布軌跡CLの形成開始から全ての溝11に対する塗布終了まで一定の設定流量で途切れることなく継続して行っているが、マスクを備えていないので、ステージ2に対する有機EL材料の付着を防止するために、ステージ2は基板1と同一寸法または多少小さく形成されている。また、基板1のX方向の両端部に受け皿22が設けられており、基板1から外れた位置でノズル5から吐出される有機EL材料を受けるようにしている。
【0059】
図12は、図11の塗布装置の動作を示すフローチャートである。この塗布装置では、図示を省略する搬送ロボットにより未処理の基板1がステージ2上に載置される(ステップS1)と、制御部3がメモリ(図示省略)に予め記憶されているプログラムにしたがって装置各部を以下のように制御してアライメント処理(ステップS20)を実行する。このアライメント処理は、基板1の非塗布領域に塗布軌跡を形成し、その塗布軌跡を利用して基板1とノズル5との相対的な位置関係を調整することでノズル5による塗布軌跡と基板1上の溝(塗布領域)11とを正確に一致させる処理である。以下、図13および図14を参照しつつ詳述する。
【0060】
図13はアライメント処理のフローチャート、図14はアライメント処理の内容を示す模式図である。この塗布装置の初期状態(図14(a))では、ノズル5は、図11に示すようにノズル洗浄部58の対向位置に待機している。なお、図14中の符号A81、A82はそれぞれCCDカメラ81、82の撮像エリアを示している。
【0061】
図13において、アライメント処理の開始指令が制御部3から与えられると、この開始指令に応じてステージ駆動機構部21が作動してステージ2をY方向に移動させ、基板1の非塗布領域12をノズル5の移動経路R(2点鎖線)に対応する試塗位置に配置する(ステップS201)。この試塗位置は、塗布軌跡を形成する位置である。そして、制御部3からの動作指令に応じてノズル駆動機構部50が作動してノズル5をX方向に設定速度で往復移動させるとともに(ステップS202)、基板1の非塗布領域12に向けて有機EL材料の吐出を設定流量で開始する(ステップS203)。これによって、塗布軌跡CLが基板1の非塗布領域12上に形成される。そして、この塗布軌跡CLの光学像IclをCCDカメラ81、82で撮像する(ステップS204)。これによって、例えば図14(b)中の画像I81、I82に示すような塗布軌跡CLの光学像Iclが撮像され、画像処理部83で適当な画像処理が施された後、その塗布軌跡CLを示す画像データが本発明の「塗布軌跡情報」として制御部3に出力され、メモリに一時的に記憶される。
【0062】
次のステップS205では、駆動指令に応じてステージ駆動機構部21が作動してステージ2をY方向に移動させ、図14(c)に示すように、基板1の塗布領域11をノズル5の移動経路Rに対応する塗布位置に配置する(ステップS205)。そして、塗布位置では、溝11の光学像I11をCCDカメラ81、82で撮像する(ステップS206)。これによって、例えば同図(c)中の画像I81、I82に示すような溝(塗布領域)11の光学像I11が撮像され、画像処理部83で適当な画像処理が施された後、その溝(塗布領域)11を示す画像データが塗布領域情報として制御部3に出力され、メモリに一時的に記憶される。なお、溝11と塗布軌跡CLとの相対関係の理解を容易にするため、各画像I81、I82に塗布軌跡CLを示す仮想線(1点鎖線)を付している。ここで、溝11の光学像I11と塗布軌跡CLとが非平行となっており、塗布軌跡CLと溝11とが一致していないことがわかる。
【0063】
そこで、この第2実施形態では、図14(d)に示すように、制御部3が光学像I11の画像データ(塗布領域情報)と光学像Iclの画像データ(塗布軌跡情報)とに基づき塗布軌跡CLに対する溝11のθ方向における傾き量およびY方向におけるずれ量を演算により求めた(ステップS207)後、制御部3からの動作指令に応じてステージ駆動機構部21が作動してステージ2をθ方向に上記傾き量だけ回転させるとともにY方向に上記ずれ量だけ移動させることにより、塗布軌跡CLと溝11とが正確に一致するようにステージ2上の基板1を位置決めする(ステップS208)。この間、第1実施形態と同様に、ノズル5からの有機EL材料の吐出は設定流量で途切れることなく継続して行われており、有機EL材料は受け皿22に向けて吐出される。
【0064】
こうして、基板1のアライメント処理が完了すると、図12のステップS30に進んで塗布処理を実行する。図15は塗布処理のフローチャートである。この塗布処理では、制御部3からの動作指令に応じてノズル駆動機構部50が作動してノズル5を設定速度で(+X)方向に移動させる(ステップS301)。この実施形態でも、予めアライメント処理により塗布軌跡CLを溝11に一致させており、かつ有機EL材料の吐出を途切れることなく継続して行っているため、ノズル5からの有機EL材料が確実に溝11に供給され、ノズル5の移動に伴って溝11に有機EL材料がライン状に塗布されていく。
【0065】
そして、ノズル5が折り返し位置、つまりライン塗布処理中の溝11の他方端部に対応する位置にまで移動してくると、ステップS302で「YES」と判断されて、さらに、ステップS303で全ての塗布対象の溝11に有機EL材料を塗布したか否かを判断する。そして、このステップS303で「NO」と判断する、つまり未塗布の溝11が残っていると、制御部3からの動作指令に応じてステージ駆動機構部21が作動してステージ2をY方向に所定ピッチだけ移動させた(ステップS304)後、ステップS305に進み、次の溝11に対してライン塗布を実行する。すなわち、制御部3からの動作指令に応じてノズル駆動機構部50が作動してノズル5の減速を開始し、停止すると反転して(−X)方向に加速を開始し、溝11の他方端部から設定速度で移動する。この減速から停止して反転する間も、ノズル5からマスク4への有機EL材料の吐出は設定流量で継続して行われている。従って、ノズル5からの有機EL材料の吐出方向はずれることがなく、溝11に正確に塗布される。
【0066】
次に、ノズル5がライン塗布中の溝11の下流端部(図14(d)の左端)に戻ってくると、ステップS306で「YES」と判断され、さらにステップS307で全ての塗布対象の溝11に有機EL材料を塗布したか否かを判断する。そして、このステップS307で「NO」と判断する、つまり未塗布の溝11が残っている間、制御部3からの動作指令に応じてステージ駆動機構部21が作動してステージ2をY方向に所定ピッチだけ移動させた(ステップS308)後、ステップS301に進み、次の溝11に対して上記一連のライン塗布を実行する。
【0067】
一方、ステップS303,S308で「YES」と判断すると、ノズル5からの有機EL材料の吐出を停止して塗布処理を終了し(ステップS309)、図11のステップS5に進み、搬送ロボットによりステージ2から処理済の基板1をアンロードし、次の処理装置に搬送する。
【0068】
以上のように、この第2実施形態においても、第1実施形態と同様に、塗布処理(ステップS30)に先立って、アライメント処理(ステップS20)を実行しており、かつ、ノズル5からの有機EL材料の吐出を、アライメント処理のための塗布軌跡の形成開始から1つの基板1の全ての溝11に対する塗布処理終了まで、一定の設定流量で途切れることなく継続して行うようにしているので、流量変化、吐出圧力のバランス変化や表面張力の分布変化などの要因により、前回の基板1における塗布処理に対して塗布軌跡CLが変動したとしても、その変動に対応して基板1とノズル5との相対的な位置関係が調整された状態、つまり塗布軌跡CLが溝11と一致した状態となった後は、塗布軌跡CLが変動しないため、溝11に確実に有機EL材料を塗布することができる。
【0069】
また、第2実施形態によれば、溝11への有機EL材料の塗布中は、ノズル5の移動速度を一定の設定速度に保持しているので、塗布軌跡CLの変動をさらに良く抑えることができる。
【0070】
また、この第2実施形態では、マスク4やそれに関連する構成を設ける必要がないため、装置構成を簡素化することができ、装置コストの低減を図ることができる。
【0071】
また、アライメント処理(ステップS20)により塗布軌跡CLが基板1の非塗布領域12に付着することとなるが、この非塗布領域12は最終製品に直接関係しない領域であるため、塗布軌跡CLをそのまま残存させてもよい。また、除去するのが望ましい場合には、非塗布領域12のみを洗浄する洗浄ユニットをさらに装備させるようにすればよい。
【0072】
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、上記実施形態では塗布軌跡情報および塗布領域情報をこの順序で取得しているが、この順序を入れ替えてもよいことは言うまでもない。
【0073】
また、上記実施形態では、2つのCCDカメラ81、82により塗布軌跡CLおよび溝(塗布領域)11を撮像しており、これらCCDカメラ81、82が本発明の「撮像手段」として機能しているが、撮像手段を構成するカメラの個数や配設位置などは上記実施形態に限定されるものではなく、任意であり、例えば単一のカメラにより塗布軌跡CLおよび溝(塗布領域)11を撮像するようにしてもよい。
【0074】
また、上記実施形態では、撮像手段たるCCDカメラ81、82により溝(塗布領域)11を撮像して塗布領域情報を取得しているが、塗布領域情報を他の方法により求めるようにしてもよい。例えば基板1上の溝11のレイアウトなどについてはCAD(Computer Aided Design)を使って設計されているため、そのレイアウトデータに基づき塗布領域情報を求めるようにしてもよい。
【0075】
また、上記実施形態において、撮像手段たるCCDカメラ81、82により溝(塗布領域)11をY方向のピッチ移動ごとに撮像して塗布領域情報を取得し、位置調整を行うようにしてもよい。これによって、基板1に形成された溝11のピッチにばらつきが存在しても、その影響を解消することができる。
【0076】
また、上記実施形態では、ノズル5がX方向に移動し、また基板1がY方向に移動するように構成することで基板1とノズル5とが相対移動可能に構成されているが、いずれか一方のみを移動させるように構成してもよく、本発明は基板とノズルとを相対的に移動させながら前記ノズルから有機EL材料などの塗布液を前記基板に供給することで、前記基板の所定の塗布領域に前記塗布液を塗布する塗布装置全般に適用することができる。
【0077】
また、ノズル5の構成は図3に示すものに限られず、塗布液を液滴状で離散的に吐出するものではなく、液柱状で連続的に吐出するものであればよい。
【0078】
また、上記実施形態では、図9(a)、図14(b)に示すように、塗布軌跡CLを溝11とほぼ同一寸法としているが、これに限られず、例えば溝11の半分程度と短くしてもよい。また、上記実施形態では、塗布軌跡CLの形成時にノズル5を往復移動させているが、往動または復動のいずれか一方のみの移動により塗布軌跡CLを形成するようにしてもよい。さらに、上記実施形態では、塗布軌跡CLをライン状軌跡としているが、これに限られず、ノズル5を所定時間だけ停止して塗布軌跡CLを形成することにより、塗布軌跡CLをポイント状軌跡としてもよい。この場合でも、そのポイント状軌跡を例えばCCDカメラ81により撮像し、その中心を塗布軌跡とすることによって、着液位置を確認することができ、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0079】
また、上記実施形態では、ノズル5を復動させる際には次の溝11に有機EL材料を塗布するようにしているが、これに限られず、溝11への塗布量が比較的多く必要とする場合には、往動のみならず復動時にも同一の溝11にノズル5から有機EL材料を吐出させてライン塗布するようにしてもよい。
【0080】
また、第1実施形態では、無端ベルト41に開口42を1個設けてなるマスク4を用いているが、開口42の個数や配設位置などについては特に限定されるものではなく、例えば複数個設け複数個のノズル5に対応するようにしてもよい。また、無端ベルト41を用いることが必須構成要件ではなく、例えば板状のマスクを使用して塗布処理を行う塗布装置に対しても本発明を適用することができる。
【0081】
また、上記第1および第2実施形態では、X方向に1ライン状の溝11がY方向に複数個形成された基板1に対して有機EL材料を塗布する塗布装置に対して本発明を適用しているが、X方向に2ライン以上の溝が形成された基板に有機EL材料を塗布する塗布装置や溝を設けることなく基板の所定の表面領域に直接有機EL材料を塗布する塗布装置などにも本発明を適用することができる。特にマスクを用いる塗布装置では、その塗布領域(上記溝や所定の表面領域)に対応した開口を有するマスクを用いればよい。
【0082】
さらに、本発明の適用対象は有機EL塗布装置に限定されるものではなく、半導体ウエハ、ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、光ディスク用基板などの各種基板にフォトレジスト液、現像液、エッチング液などの塗布液を塗布する塗布装置に対して適用することができる。すなわち、本発明は所望の塗布液を基板上の塗布領域に塗布する塗布装置全般に適用することができる。
【0083】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、ノズルから塗布液を吐出して塗布領域以外の試塗領域に塗布軌跡を形成し、その塗布軌跡を撮像手段により撮像して、その塗布軌跡が塗布領域に対応するように、基板とノズルとの相対的な位置関係を調整した後、塗布領域への塗布液の塗布を行うとともに、ノズルからの塗布液の吐出は、試塗領域に対する塗布軌跡の形成開始から塗布領域に対する塗布液の塗布終了まで、一定流量で途切れることなく継続して行うようにしているので、基板とノズルとの相対的な位置関係が調整された後は、液柱形状が変化したり吐出方向が振れたりすることはないため、塗布軌跡が塗布領域と対応した状態のまま塗布処理を実行することができ、これによって塗布領域に塗布液を精度良く塗布することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明にかかる塗布装置の第1実施形態を示す図である。
【図2】 図1の塗布装置での基板、マスクおよびノズルの位置関係を模式的に示す図である。
【図3】 ノズルの構成を示す図である。
【図4】 液体回収部の構成を示す斜視図である。
【図5】 マスク洗浄ユニットの構成を示す斜視図である。
【図6】 図5のマスク洗浄ユニットの断面図である。
【図7】 図1の塗布装置の動作を示すフローチャートである。
【図8】 第1実施形態でのアライメント処理のフローチャートである。
【図9】 第1実施形態でのアライメント処理の内容を示す模式図である。
【図10】 第1実施形態での塗布処理のフローチャートである。
【図11】 この発明にかかる塗布装置の第2実施形態を示す図である。
【図12】 図10の塗布装置の動作を示すフローチャートである。
【図13】 第2実施形態でのアライメント処理のフローチャートである。
【図14】 第2実施形態でのアライメント処理の内容を示す模式図である。
【図15】 第2実施形態での塗布処理のフローチャートである。
【符号の説明】
1…基板
2…ステージ
3…制御部(位置制御手段)
4…マスク
5…ノズル
11…溝(塗布領域)
12…非塗布領域
21…ステージ駆動機構部
41…無端ベルト
81、82…CCDカメラ(撮像手段)
Claims (6)
- 基板とノズルとを相対的に移動させながら前記ノズルから塗布液を柱状に連続吐出して前記基板上の塗布領域に塗布する塗布装置において、
前記ノズルから前記塗布液を吐出することで前記塗布領域以外の試塗領域に塗布軌跡を形成する第1制御手段と、
前記塗布軌跡を撮像する撮像手段と、
前記塗布領域への前記塗布液の塗布に先立って、前記撮像手段から出力される前記塗布軌跡に関する塗布軌跡情報に基づき、前記塗布軌跡が前記塗布領域に対応するように、前記基板と前記ノズルとの相対的な位置関係を調整する位置制御手段と、
前記ノズルからの前記塗布液の吐出を、前記試塗領域に対する前記塗布軌跡の形成開始から前記塗布領域に対する前記塗布液の塗布終了まで、一定流量で途切れることなく継続して行う第2制御手段と
を備えたことを特徴とする塗布装置。 - 前記第1制御手段は、前記塗布軌跡として、前記基板に対して前記ノズルを相対移動させながら前記ノズルから前記塗布液を吐出することによりライン状軌跡を形成し、
前記位置制御手段は、前記ライン状軌跡が前記塗布領域と一致するように、前記基板と前記ノズルとの相対的な位置関係を調整する請求項1記載の塗布装置。 - 前記基板表面のうち前記塗布領域以外の領域を全部または部分的にマスクで覆いながら前記塗布領域に前記塗布液を塗布する請求項1または2記載の塗布装置であって、
前記第1制御手段は、前記試塗領域として、前記塗布軌跡を前記マスクに形成する塗布装置。 - 前記第1制御手段は、前記試塗領域として、前記塗布軌跡を前記基板表面のうち前記塗布領域以外の領域に形成する請求項1または2記載の塗布装置。
- 前記基板と前記ノズルとの相対移動方向における前記基板の両端部に配設され、前記ノズルから吐出される前記塗布液を受ける受け皿を備えた請求項4記載の塗布装置。
- 基板とノズルとを相対的に移動させながら前記ノズルから塗布液を柱状に連続吐出して前記基板上の塗布領域に塗布する第1工程と、
前記第1工程前に、前記ノズルから前記塗布液を吐出して前記塗布領域以外の試塗領域に塗布軌跡を形成するとともに、前記塗布軌跡に関する情報に基づき、前記塗布軌跡が前記塗布領域に対応するように前記基板および前記ノズルの少なくとも一方を移動させる第2工程と、
前記ノズルからの前記塗布液の吐出を、前記第2工程の前記試塗領域に対する前記塗布軌跡の形成開始から前記第1工程の前記塗布領域に対する前記塗布液の塗布終了まで、一定流量で途切れることなく継続して行う第3工程と
を備えたことを特徴とする塗布方法。
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