JP4523442B2 - 塗布膜形成装置および塗布膜形成方法、コンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）に用いられるガラス基板等にレジスト液等の所定の塗布液を塗布して塗布膜を形成する塗布膜形成装置および塗布膜形成方法、塗布膜形成装置のプロセス制御に用いられるコンピュータプログラムに関する。

例えば、液晶表示装置（ＬＣＤ）の製造工程においては、フォトリソグラフィー技術を用いて、ガラス基板に所定の回路パターンを形成している。すなわち、ガラス基板にレジスト液を供給して塗布膜を形成し、これを乾燥、熱処理した後に、露光処理、現像処理を逐次行っている。

ここで、ガラス基板にレジスト液を供給して塗布膜を形成する装置としては、ガラス基板を水平に真空吸着する載置台と、レジスト液を吐出するレジスト塗布ノズルと、載置台に載置されガラス基板上でレジスト塗布ノズルを水平方向にスキャンさせるスキャン機構と、を有する塗布膜形成装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

レジスト塗布ノズルは、ガラス基板の大きさに合わせて一方向に長い形状を有しており、均一な膜厚のレジスト膜を形成するために、レジスト液を吐出する吐出口近傍には、その直線性や平坦性等に高い加工精度が要求される。そのため、ガラス基板の裏面側に異物が存在する等してガラス基板に部分的な隆起部が生じていると、レジスト塗布ノズルをガラス基板上でスキャンさせている途中にレジスト塗布ノズルがガラス基板に接触して、吐出口近傍が損傷することがある。また、ガラス基板の表面には異物が付着していることがあり、レジスト塗布ノズルがこのような異物に衝突して、吐出口近傍が損傷を受けることがある。このようにして吐出口近傍が損傷を受けると、均一な膜厚・膜質のレジスト膜を形成することができなくなる。

このような問題を回避するために、レジスト塗布ノズルの進行方向前方に、振動センサを設け、この振動センサをレジスト塗布ノズルよりも先にガラス基板や異物に接触させてこれらの障害を検知することにより、レジスト塗布ノズルを保護する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。

しかし、このような振動センサを用いた場合、振動センサがガラス基板に直接に接触し、また異物に衝突することで、ガラス基板が損傷し、製品歩留まりが低下する問題がある。また、振動センサの下端面の直線性等には、レジスト塗布ノズルと同程度の高い加工精度が要求されるために、高価である。さらに、振動センサをレジスト塗布ノズルに取り付ける際にも、高い精度が要求され、その調整が難しいという問題がある。
特開平１０−１５６２５５号公報 特開２０００−２４５７１号公報

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、塗布ノズルへのセンサの取り付け、調整が容易であり、また塗布ノズルと基板との衝突を回避して基板への損傷を回避することができる安価な塗布膜形成装置を提供することを目的とする。また、本発明は、このような塗布膜形成装置を用いた塗布膜形成方法、および塗布膜形成装置のプロセス制御に用いられるコンピュータプログラムを提供することを目的とする。

本発明の第１の観点によれば、基板の表面に塗布液を吐出して塗布膜を形成する塗布膜形成装置であって、
一方向に長い形状を有し、塗布液を略帯状に吐出するために吐出口がその長手方向に延在するように形成された塗布ノズルと、
基板と前記塗布ノズルとを、前記塗布ノズルの長手方向に垂直な水平方向および鉛直方向に相対的に移動させる相対移動機構と、
前記塗布ノズルの下端と基板の表面とのギャップの変化を前記塗布ノズルの長手方向全体にわたって監視するために、前記塗布ノズルの長さ方向に所定間隔で配置された複数の光学式のセンサと、
前記塗布ノズルを所定位置に配置した状態において前記複数のセンサからの出力信号をセンサごとに標準出力信号として設定し、当該標準出力信号と前記塗布ノズルから塗布液を吐出させて基板に塗布膜を形成しているときの前記各センサからの出力信号との差に基づいて前記塗布ノズルの下端と基板の表面とのギャップの変化を監視する副制御部と、
前記副制御部から前記ギャップの変化に関する信号を取り込み、前記塗布ノズルと基板との接触が回避されるように、前記相対移動機構の動作を制御する主制御部と、
を具備し、前記複数のセンサからの出力信号を標準出力信号に設定する際の前記塗布ノズルの位置は、前記塗布ノズルが基板への塗布液吐出を開始する位置であることを特徴とする塗布膜形成装置、が提供される。

この第１の観点に係る塗布膜形成装置では、副制御部は、複数のセンサからそれぞれ出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換器から出力されたデジタル信号を一時的に保存するバッファー装置と、複数のセンサからの出力信号の処理を行うとプロセッサと、プロセッサに複数のセンサからの出力信号の処理を行わせるためのプログラムが格納された記憶装置と、を具備する構成とすることが好ましい。

また、プロセッサは、複数のセンサのうちの少なくとも１つから、塗布ノズルから塗布液が吐出されて塗布膜が形成されている間のそのセンサと基板の表面との間隔が、塗布ノズルを塗布液吐出開始位置に配置したときのそのセンサと基板の表面との間隔よりも狭くなったことを示す出力信号を受信したとき、つまり、塗布膜形成時における塗布ノズルの下端と基板の表面とのギャップが、塗布液吐出開始位置における塗布ノズルの下端と基板の表面とのギャップよりも狭くなったときには、異常を示す信号を主制御部に送信するように構成されていることが好ましい。そして、主制御部は、このようなセンサと基板の表面との間隔に異常が生じたことを示す信号を受信した場合に、相対移動機構の動作を停止するように構成されていることが好ましい。このような制御を採用することにより、塗布ノズルと基板との衝突を確実に回避することができる。

またプロセッサは、複数のセンサの中にその出力信号を得ることができないものがあることを検出した場合に、そのセンサ情報を主制御部へ送信し、主制御部は、そのセンサ情報を受信したときに相対移動機構の動作を停止するように構成されていることが好ましい。これにより、動作していないセンサが取り付けられている部分が基板の隆起部上を通過することがある場合に、そのような場所での塗布ノズルと基板の衝突を回避することができる。

こうして相対移動機構の動作を停止させる場合には、同時に、主制御部は警報を発令するように構成されていることが好ましい。塗布膜形成装置のオペレータは、この警報を確認することで、復旧のための対処を容易に行うことができる。

さらに、主制御部は、塗布ノズルを塗布液吐出開始位置に配置した際に複数のセンサの出力信号をセンサごとに標準出力信号として設定するための指令信号を副制御部に送信し、塗布ノズルから塗布液を吐出させて基板への塗布膜の形成を開始する前に複数のセンサによる出力信号の取り込みとその出力信号の解析を開始する指令信号を副制御部に送信する構成とすることが好ましい。上述したように、この第１の観点に係る塗布膜形成装置では、センサからの出力信号の処理と相対移動機構の制御とをそれぞれ副制御部と主制御部とに分けて分担させているので、主制御部の負荷を低減することができ、また、主制御部と副制御部の構成変更も容易に行うことができる。

また、前記塗布ノズルは、その内部に所定の塗布液が供給される一方向に長い箱体と、前記箱体の下側に前記箱体の長手方向に延在するように設けられたリップ部と、を備え、
前記吐出口は、前記リップ部の長手方向に延在するように形成され、前記リップ部の最下端、かつ、前記塗布ノズルが基板に対して相対的に進む方向の前方側に、前記基板表面に付着した異物から前記リップ部を保護する衝突用部材が設けられていることが好ましい。

また、衝突用部材に塗布液が接触しないように、吐出口の開口と衝突用部材との間にリップ部の長手方向に延在する溝部を形成することが好ましい。衝突用部材としてテープ状の磁石を用いると、リップ部を再研磨して形状修正を行う場合の対応が容易となる。

本発明の第２の観点によれば、上記第１の観点に係る塗布膜形成装置を用いて、前記基板の表面に塗布液を吐出して塗布膜を形成する塗布膜形成方法であって、
前記塗布ノズルと基板とを水平方向に相対的に移動させながら、前記塗布ノズルを前記基板への塗布液吐出を開始する位置まで降下させる工程と、
前記塗布ノズルが前記塗布液吐出を開始する位置に配置されたら、前記塗布ノズルの下端と基板の表面とのギャップを前記塗布ノズルの長手方向全体にわたって監視するために前記塗布ノズルに所定の間隔でその長さ方向に取り付けられた複数の相対変位検出型の光学式のセンサの出力信号を標準出力信号に設定する工程と、
前記標準出力信号の設定後に、前記塗布ノズルから塗布液の吐出を開始して塗布液を基板に着液させた後、前記塗布ノズルと基板とを水平方向に相対的に移動させながら、最初に前記塗布ノズルを所定の高さだけ上昇させ、次いで一定の高さに保持することにより、基板に塗布膜を形成する工程と、
を有し、
前記基板に塗布膜が形成されている時には、前記センサの出力信号の大きさの変化に基づいて、前記塗布ノズルと基板との接触が回避されるように、前記塗布ノズルと基板との相対移動の動作を制御することを特徴とする塗布膜形成方法、が提供される。

本発明の第３の観点によれば、上記第１の観点に係る塗布膜形成装置を制御するコンピュータに、（ａ）前記塗布ノズルを前記基板への塗布液吐出を開始する位置へ降下させ、（ｂ）前記塗布ノズルの下端と前記基板の表面とのギャップを、前記塗布ノズルの長手方向全体にわたって監視するために、前記塗布ノズルに所定の間隔でその長さ方向に取り付けられた複数の相対変位検出型の光学式のセンサの出力信号を標準出力信号に設定し、（ｃ）前記塗布ノズルから塗布液の吐出を開始して塗布液を前記基板に着液させ、（ｄ）前記塗布ノズルと前記基板とを水平方向に相対的に移動させながら最初に前記塗布ノズルを所定の高さだけ上昇させた後一定の高さに保持することにより基板に塗布膜を形成し、その際に前記センサの出力信号の大きさの変化に基づいて前記塗布ノズルと基板との接触が回避されるように前記塗布ノズルと基板とを相対移動させる、処理を実行させるためのコンピュータプログラム、が提供される。

本発明によれば、塗布ノズルと基板との衝突を回避することができるので、基板の損傷を回避して、塗布膜形成処理の歩留まりを高めることができ、しかも、安価なセンサを用いて塗布膜形成装置を構成することができるので、装置自体を安価に製造することができる効果が得られる。また、センサの塗布ノズルへの取り付けや調整が容易であるという利点もある。

以下に本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。ここでは、本発明をＬＣＤ用のガラス基板（以下「ＬＣＤ基板」という）の表面にレジスト膜を形成するレジスト膜形成装置に適用した場合について説明することとする。

図１にレジスト膜形成装置１０の概略構成を示す。レジスト膜形成装置１０は、ＬＣＤ基板Ｇを載置するための載置台１１と、レジスト液を吐出するためのレジストノズル１２と、レジストノズル１２にレジスト液を供給するレジスト液供給源１３と、レジストノズル１２を水平方向（Ｘ方向）で移動させるための水平駆動機構１４と、レジストノズル１２を鉛直方向（Ｚ方向）に移動させるための昇降機構１５と、レジストノズル１２の下端とＬＣＤ基板Ｇの表面とのギャップ（以下「ノズルギャップ」という）の変化を監視するための複数の光学式のセンサ２１を備えたセンサアレイ２０と、水平駆動機構１４および昇降機構１５の動作制御およびレジストノズル１２からのレジスト液の吐出開始／吐出停止の制御等を行うための主制御部５０と、センサアレイ２０に設けられた各センサ２１からの出力信号の処理と、主制御部５０との間でノズルギャップの変化に関わる信号の授受等を行う副制御部６０と、を備えている。

載置台１１は、真空吸着によりＬＣＤ基板Ｇを保持するものであってもよく、表面に所定パターンで複数の短いピン（プロキシミティピン）が配置され、その頂点でＬＣＤ基板Ｇを支持し、かつ、ＬＣＤ基板Ｇの端面近傍を機械的に把持するものであってもよい。

図２にレジストノズル１２の概略構造を示す斜視図を示す。レジストノズル１２は、一方向に長い箱体１２ａと、箱体１２ａの下部に設けられた略三角柱状のリップ部１２ｂとから構成されている。リップ部１２ｂには、その下端に開口するようにスリット状の吐出口１２ｃが形成されており、この吐出口１２ｃからレジスト液が帯状に吐出される。

水平駆動機構１４および昇降機構１５としては、例えば、エアースライダや電磁式のリニアスライダー、ボールネジ等が好適に用いられる。水平駆動機構１４および昇降機構１５はそれぞれ位置決めのためのエンコーダ１４ａ・１５ａを備えており、主制御部５０はこれらのエンコーダ１４ａ・１５ａの示す値を受信し、その値がレジスト膜形成のための処理レシピにしたがって所定値を示すように、水平駆動機構１４および昇降機構１５をフィードバック制御により、駆動する。

主制御部５０は、処理レシピを表示し、オペレータがレジスト膜形成装置１０における処理レシピを選択し、また塗布処理の開始等の指示を与える等するための入力・表示部５５と、ＬＣＤ基板Ｇにレジスト膜を形成するために水平駆動機構１４等の各種機構に制御指令を与えるプロセッサ５１と、プロセッサ５１に各種機構を動作させるための制御信号を発生させるための処理プログラムおよび処理レシピが読み出し可能に格納された記憶装置５４と、信号入力のための入力ポート５２と、信号出力のための出力ポート５３と、警報装置５６を有している。なお、記憶装置５４には、入力ポート５３を通して入力された各種信号を保存することもできるようになっている。

図３にセンサアレイ２０と副制御部６０の概略構成を示す。センサアレイ２０は、複数のセンサ２１がＹ方向に所定の間隔で複数並べられた構造を有している。これらのセンサ２１としては、測定対象物であるＬＣＤ基板Ｇの表面との距離を相対的に検出するもの、換言すれば、センサアレイ２０をＬＣＤ基板Ｇ上の所定の高さに配置したときのセンサ２１の出力信号（例えば、アナログ電圧信号）を標準出力信号として設定し（以下、このような設定操作を「センサ２１の標準化」という）、センサ２１からの出力信号の大きさの増減幅に基づいて、センサ２１とＬＣＤ基板Ｇの表面との間隔（以下、「センサギャップ」という）の変化を測定するもの、を用いる。

センサアレイ２０はレジストノズル１２に固定されているので、センサ２１を用いて測定されるセンサギャップの変化は、ノズルギャップの変化に相当する。つまり、ノズルギャップの変化を監視するためには、センサ２１が標準化された後のセンサギャップの変化を監視すればよく、このセンサギャップの変化は、センサ２１からの出力信号の大きさの変化によって知ることができる。

このようなセンサ２１は安価であり、多くのセンサ２１が装着された構成にしたとしても、センサアレイ２０を安価に構成することができる。例えば、センサ２１としては、赤色ＬＥＤを用いた分解能が５μｍ、レンジが±１ｍｍ程度で、出力電圧が１−５Ｖ（アナログ）のものを用いることができる。

例えば、真空吸着によりＬＣＤ基板Ｇを保持する載置台１１では、その表面にパーティクル等の異物が存在したり、ＬＣＤ基板Ｇに撓みが生じている状態で真空吸着したりすると、ＬＣＤ基板Ｇに隆起が発生する。こうしてＬＣＤ基板Ｇに生じている隆起を高い精度で検出する観点からは、センサアレイ２０に装着されるセンサ２１の数はできるだけ多くすることが好ましい。

しかし、ＬＣＤ基板Ｇの撓みのモード（例えば、隆起部分の稜線のパターン）がＬＣＤ基板Ｇにどのように現れるかを経験的に把握しておけば、多くのセンサ２１は必要ではない。また、ＬＣＤ基板Ｇに生じた隆起部分の頂点を検出しなくとも、その裾の部分を検出することができれば、頂点の高さを演算により推測することもできる。さらに、センサ２１の配設数を多くすると、出力信号のサンプリングとその解析に時間がかかることになり、スループットが低下するおそれがある。これらのことを考慮して、センサアレイ２０に装着するセンサ２１の数とその配置間隔を定めればよい。

センサ２１どうしの間隔は全て同じとする必要はなく、例えば、ＬＣＤ基板Ｇの中央部とＹ方向端部とで、センサ２１間の間隔に差を設けてもよい。後述するように、複数のセンサ２１からの出力信号は、レジストノズル１２がレジスト液吐出開始位置に配置された際に標準化されるため、センサ２１に必要な測定レンジが確保される限りにおいて、センサアレイ２０のレジストノズル１２への取り付けには、従来の振動センサを取り付ける場合のような高い精度は要求されない。

センサアレイ２０は、その下端がレジストノズル１２の下端よりも高く位置するように、レジストノズル１２に取り付けられる。センサアレイ２０の下端とＬＣＤ基板Ｇの表面との間隔（つまり、センサギャップ）は、ＬＣＤ基板Ｇに撓みが生じていてもセンサアレイ２０がＬＣＤ基板Ｇに接触しないように設定する。その設定値は、例えば、経験的に求められる。

副制御部６０は、複数のセンサ２１からそれぞれ出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する複数のＡ／Ｄ変換器６１と、各Ａ／Ｄ変換器６１から出力されたデジタル信号を一時的に保存する複数のバッファー装置（ＢＵＦＦＥＲ）６２と、各バッファー装置６２に取り込まれたデジタル信号および主制御部５０からの種々の制御信号を取り込むための入力ポート６３と、複数のセンサ２１からの出力信号の処理等を行うためのプロセッサ（ＣＰＵ）６４と、プロセッサ６４にこのような処理を行わせるためのプログラム等が格納された記憶装置６６と、プロセッサ６４から主制御部５０へ種々の制御信号を出力するための出力ポート６５と、を備えている。なお、記憶装置６６には、バッファー装置６２から取り込んだデジタル信号を保存することができるようになっている。

プロセッサ６４による複数のセンサ２１からの出力信号の処理とは、具体的には、センサ２１の標準化と、センサ２１から取り込んだ出力信号に基づいてセンサギャップの変化を算出すること、算出したセンサギャップの変化が予め定められた基準に適合するか否かを判断すること、である。

ＬＣＤ基板Ｇにレジスト膜を形成する処理工程では、後に説明するように、レジストノズル１２をＸ方向でスキャンさせながら、吐出口１２ｃがＬＣＤ基板Ｇの表面に近接するようにレジストノズル１２を降下させ、レジスト液吐出開始位置に到達したらレジスト液の吐出を開始し、その後はレジスト液を吐出しながらレジストノズル１２を所定の高さに上昇させつつＸ方向にスキャンさせ、さらに一定の高さでＸ方向にスキャンさせる。このため、レジストノズル１２の下端がＬＣＤ基板Ｇに最も接近するのは、レジストノズル１２がレジスト液吐出開始位置に到達したときであるから、センサ２１の標準化は、レジストノズル１２がレジスト液吐出開始位置に配置された状態で行うことができる。

そして、レジストノズル１２の駆動制御は主制御部５０によって行われるため、レジストノズル１２がレジスト液吐出開始位置に配置されたときに、主制御部５０がセンサ２１の標準化を実行するための指令信号（以下「標準化指令信号」という）を副制御部６０に送信し、副制御部６０はこの標準化指令信号を受けてセンサ２１の標準化を実行する構成となっている。

副制御部６０がセンサ２１の標準化を実行した際に、複数のセンサ２１の中のあるセンサが故障により出力信号を出力しておらず、またはあるＡ／Ｄ変換器６１が故障しており、或いはあるバッファー装置６２が故障している等して、結果的にあるバッファー装置６２からセンサ２１からの出力信号に関するデジタル信号をプロセッサ６４が読み取ることができない場合には、副制御部は、センサ２１に異常があることを示す信号（以下、「センサ異常信号」という）を主制御部５０に送信する。一方、問題なく全てのセンサ２１の標準化が終了した場合には、副制御部６０は、センサ２１の標準化が正常に終了したことを示す信号（以下、「標準化正常終了信号」という）を主制御部５０に送信する。

センサ２１の標準化が実行された後であって、かつ、レジストノズル１２からのレジスト液の吐出を開始する前に、各センサ２１からの出力信号（デジタル信号）の取り込みとその解析を開始するための指令信号（以下「測定開始信号」という）を、主制御部５０が副制御部６０に送信し、この測定開始信号を受けたプロセッサ６４は、バッファー装置６２から各センサ２１からの出力信号（デジタル信号に変換されたもの）を一定のサンプリングタイムで逐次取り込み、センサギャップの変化（つまり、ノズルギャップの変化）を計算する。このセンサギャップの変化は、距離に変換して求める必要はなく、各センサ２１からの出力信号の大きさの変化で判断することができる。

さらに上記レジスト膜形成工程によれば、センサ２１の標準化が正常に終了した後にはセンサギャップは狭まることはないので、プロセッサ６４は、レジストノズル１２からレジスト液が吐出されてレジスト膜が形成されている間のセンサギャップが、センサ２１の標準化を行われた際のセンサギャップよりも狭くなったことを示す出力信号を受信したときには、センサギャップに異常が発生したことを示す信号（以下、「ギャップ異常信号」という）を主制御部５０に送信するように構成されている。

また、プロセッサ６４は、レジストノズル１２からレジスト液が吐出されてレジスト膜が形成されている間のセンサギャップが、センサ２１の標準化を行われた際のセンサギャップと同じかまたは広くなっていることを示す出力信号を受信しているときには、センサギャップが正常であることを示す信号（以下、「ギャップ正常信号」という）を主制御部５０に一定の時間間隔で送信するように構成されている。主制御部５０は、このギャップ正常信号を受信している間は、処理レシピにしたがって、レジストノズル１２を動作させる。

センサ２１を標準化した後に、先に挙げたように結果的にあるバッファー装置６２からセンサ２１からの出力信号に関するデジタル信号をプロセッサ６４が読み取ることができなくなったときには、副制御部６０は、センサ２１に異常が生じたことを示す信号（つまり、センサ異常信号）を主制御部５０に送信する。

主制御部５０は、センサ異常信号とギャップ異常信号のどちらかを受信したときには、レジストノズル１２を動かすための水平駆動機構１４および昇降機構１５の動作を停止する。このような制御を採用することにより、レジストノズル１２とＬＣＤ基板Ｇとの接触・衝突を確実に回避することができる。主制御部５０は、こうして水平駆動機構１４および昇降機構１５の動作を停止した場合には、同時に警報装置５６を動作させて警報を発令する構成とされていることが好ましい。例えば、オペレータがこの警報を、復旧後に入力・表示部５５を通して解除することができる構成とすることができる。

上述の通り、レジスト膜形成装置１０では、センサ２１による出力信号の解析とレジストノズル１２の移動制御をそれぞれ副制御部６０と主制御部５０に分担させているので、主制御部５０の負荷を低減することができ、また、主制御部５０と副制御部６０の構成変更を容易に行うことができる。また、センサ２１からの出力電圧をアナログからデジタルに変換した値のままで比較すればよく、わざわざ出力電圧を距離に変換してから比較する必要はないので、計算処理時間も速く、システム構成も単純化できる。

次にレジスト膜形成装置１０によるレジスト膜の形成工程について説明する。図４にノズルギャップのＬＣＤ基板Ｇに対する移動パターンの例を示し、図５にレジスト膜の形成工程のフローチャートを示す。最初に、載置台１１に併設され、レジストノズル１２の吐出口１２ｃを乾燥させないためにシンナー雰囲気に保持されたノズルバス（図１に示さず）等に退避させていたレジストノズル１２を、ＬＣＤ基板Ｇに向けて水平移動させた後、ＬＣＤ基板Ｇのレジスト液吐出開始位置へ向けて降下させ、配置する（ステップ１）。

レジストノズル１２がレジスト液吐出開始位置へ到着したら、主制御部５０は副制御部６０にセンサアレイ２０に装備された全てのセンサ２１を標準化するために、標準化指令信号を副制御部６０に送信する（ステップ２）。副制御部６０はこの標準化指令信号を受けて、直ちに全てのセンサ２１の標準化を実行する（ステップ３）。このセンサ２１の標準化の結果、副制御部６０から主制御部５０へ標準化正常終了信号が送信されれば、センサギャップを測定することができる状態となり、一方、副制御部６０から主制御部５０へセンサ異常信号が出された場合には、レジストノズル１２の駆動が停止されて、警報が発令されるので、レジスト膜形成装置１０のオペレータは、点検と警報を解除等を行う。

主制御部５０は、標準化正常終了信号を受信した後に副制御部６０に測定開始信号を送信する（ステップ４）。そして、副制御部６０はこの測定開始信号を受信すると、センサギャップの測定（つまり、ノズルギャップの測定）を開始し、ギャップ正常信号を主制御部５０に送信する（ステップ５）。さらに主制御部５０は、ギャップ正常信号を受信すると、レジストノズル１２からのレジスト液の吐出を開始し（ステップ６）、レジスト液を吐出しながら、図４に示すように、先ずレジストノズル１２をＸ方向に水平移動させながらさらに所定の高さに上昇させ、その後、レジストノズル１２を所定の高さに維持してＸ方向に水平移動させる（ステップ７）。

このステップ６の工程が行われているときに、ＬＣＤ基板Ｇと載置台１１との間にパーティクルが挟まっていること等によりＬＣＤ基板Ｇに撓みが生じていても、副制御部６０から主制御部５０へギャップ正常信号が送信されている間は、レジストノズル１２がＬＣＤ基板Ｇと接触することはないので、レジスト液の塗布が行われるが、主制御部５０が副制御部６０から送信されたギャップ異常信号を受信した場合には、レジストノズル１２がＬＣＤ基板Ｇと接触するおそれがあるので、主制御部５０は、レジストノズル１２からのレジスト液の吐出を停止するとともに、レジストノズル１２の駆動を停止し、警報を発令する。そして、レジスト膜形成装置１０のオペレータは、点検と警報を解除等を行う。

ギャップ異常信号が出されることなく、レジストノズル１２が所定位置へ到達したら、レジストノズル１２からのレジスト液の吐出を停止して（ステップ８）、レジストノズル１２をノズルバスへ退避させる（ステップ９）。その後、レジスト膜が形成されたＬＣＤ基板Ｇは、図示しない搬送装置等によって、レジスト膜を乾燥するための装置等へ搬送される。

次に、ノズルギャップを測定するための別のセンサアレイについて説明する。図６にセンサアレイ７０ａ〜７０ｃの概略構成を示す。センサアレイ７０ａは、レジストノズル１２の長手方向に延在する、帯状にレーザ光を発するレーザー光源等からなる投光部７１と、帯状に配置されたＣＣＤまたはＰＳＤからなる受光部７２とを有するラインビームセンサを備えている。このラインビームセンサは、三角測距方式によりラインビームセンサとＬＣＤ基板Ｇの表面との距離（つまり、センサアレイ７０ａの下端とＬＣＤ基板Ｇの表面との距離）を測定する。ラインビームセンサによって測定される距離は絶対値であるので、センサアレイ２０で必要とされたセンサ２１の標準化と同様の操作は必要とされない。

ここで、レジストノズル１２の下端とセンサアレイ７０ａの下端との高さの差は、レジストノズル１２へのセンサアレイ７０ａの取り付けにより決定されるので、センサアレイ７０ａの下端とＬＣＤ基板Ｇの表面との距離を測定することによって、ノズルギャップを計算により求めることができる。また、昇降機構１５のエンコーダ１５ａが示す値とラインビームセンサによって測定されるノズルギャップとの値を比較することで、昇降機構１５の調整やより精密な制御を行うことができるようになる。

センサアレイ７０ａの用い方としては、レジストノズル１２をレジスト液吐出開始位置に配置した状態におけるノズルギャップを、センサアレイ７０ａによる測定距離の‘しきい値’として予め定めておき、先に説明した図４に示されるようにレジストノズル１２を移動させてレジスト膜を形成する際に測定されるノズルギャップが、この予め定められたしきい値を下回ったときに、レジストノズル１２の駆動を停止し、警報が発令させる方法が挙げられる。しきい値は、レジストノズル１２をレジスト液吐出開始位置に配置した状態におけるノズルギャップよりも小さい値としてもよい。

図６（ａ）に示したセンサアレイ７０ａでは、ラインビームセンサが比較的高価なために、センサアレイ７０ａ自体が高価になる。また先に説明したセンサアレイ２０のように、レジストノズル１２の長手方向で連続的にＬＣＤ基板Ｇに生ずる撓みを検出することが必ずしも必要でない場合には、レジストノズル１２の長手方向において所定の間隔でＬＣＤ基板Ｇを撓みを検出すればよい。

このような状況を考慮し、図６（ｂ）に示すセンサアレイ７０ｂのように、複数の一定幅を有する投光部７３と受光部７４を有するビームセンサが所定の間隔で配置された構造のものや、図６（ｃ）に示すセンサアレイ７０ｃのように、スポット型の投光部７５と受光部７６を有するビームセンサが所定の間隔で配置された構造のものを用いることもできる。これらのビームセンサにも、三角測距方式によりノズルギャップの絶対値を測定するものが用いられる。センサアレイ７０ｂはセンサアレイ７０ａよりも安価であり、センサアレイ７０ｃはセンサアレイ７０ｂよりもさらに安価に構成することができる利点がある。

上述したセンサアレイ２０・７０ａ〜７０ｃでは、ＬＣＤ基板Ｇの撓みを検出することができるが、このうちセンサアレイ７０ａでは、ＬＣＤ基板Ｇの表面にパーティクル等の異物が存在する場合にも、そのパーティクルの存在を検出することができる。したがって、検出されたパーティクルの高さがしきい値よりも大きい場合には、レジストノズル１２の駆動を停止する構成とすることもできる。これに対して、センサアレイ２０・７０ｂ・７０ｃでは、各センサの測定範囲内にパーティクル等が存在した場合にはそのパーティクルを検出することができるが、各センサの測定範囲外にパーティクル等が存在した場合には、それを検出することができない。このため、パーティクル等がレジストノズル１２の下端と接触して、リップ部１２ｂの下端に形成された吐出口１２ｃ近傍が損傷を受けるおそれがある。

そこで、このようなＬＣＤ基板Ｇ上のパーティクル等による吐出口１２ｃの損傷を防止するために、図７の側面図に示すように、リップ部１２ｂの下端の進行方向前方側に、ＬＣＤ基板Ｇの表面に付着したパーティクル等の異物からリップ部１２ｂを保護するために、衝突用部材８０を取り付けることが好ましい。

リップ部１２ｂに衝突用部材８０を取り付ける場合、この衝突用部材８０にレジスト液が触れないように、吐出口１２ｃの開口と衝突用部材８０との間に、リップ部１２ｂの長手方向に延在する溝部８１を形成することが好ましい。衝突用部材８０は、パーティクル等の異物を破壊またはリップ部１２ｂの下端が異物に接触しないようにその上部を除去することができる硬質材料からなり、またより好ましくはレジストノズル１２の材料よりも硬い材料からなるものが好ましく、さらにリップ部１２ｂへの取り付けや劣化時の取り外しが容易なものが好ましい。具体的には、衝突用部材８０としては、金属テープ（シムテープ）や、テープ状の磁石が好適に用いられる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。例えば、上記形態においては、載置台１１を固定し、レジストノズル１２をＸ方向と鉛直方向に移動可能な構成としたが、載置台１１をＸ方向に移動自在な構成とし、レジストノズル１２を鉛直方向に移動自在な構造としてもよい。また、レジストノズル１２を固定して、載置台１１をＸ方向と鉛直方向に移動可能な構成としてもよい。さらに、塗布膜としてレジスト膜を取り上げたが、これに限定されるものではなく、反射防止膜や絶縁膜等であってもよい。

また、ＬＣＤ基板Ｇを載置台１１に固定して、レジストノズル１２と載置台１１とを相対的に移動させる構成に限定されず、例えば、ＬＣＤ基板Ｇを所定の間隔で配置された回転自在なコロ（車）上で搬送する構成や、表面から空気が噴射されているステージ上でＬＣＤ基板Ｇを数十μｍ〜数百μｍ浮上させて搬送する構成としてもよい。このようなＬＣＤ基板Ｇを搬送方法を採用した場合でも、ＬＣＤ基板Ｇに撓みが生じることがあり、またＬＣＤ基板Ｇの表面に異物が付着しているおそれがあるからである。

本発明は、レジスト膜等の塗布薄膜を形成する塗布膜形成装置および塗布膜形成方法に好適である。

レジスト膜形成装置の概略構成を示す図。 レジストノズルの概略構造を示す斜視図。 センサアレイと副制御部の概略構成を示す図。 ノズルギャップのＬＣＤ基板Ｇに対する移動パターンの例を示す図。 レジスト膜の形成工程を示すフローチャート。 別のセンサアレイの概略構成を示す図。 レジストノズルのリップ部に衝突用部材を取り付けた状態を示す側面図。

符号の説明

１０；レジスト膜形成装置
１１；載置台
１２；レジストノズル
１２ｂ；リップ部
１２ｃ；吐出口
１４；水平駆動機構
１５；昇降機構
２０・７０ａ〜７０ｃ；センサアレイ
２１；（光学式）センサ
５０；主制御部
６０；副制御部
６１；Ａ／Ｄ変換器
６２；バッファー装置
６４；プロセッサ（ＣＰＵ）
７１・７３・７５；投光部
７２・７４・７６；受光部
８０；衝突用部材
８１；溝部

Claims (11)

1. 基板の表面に塗布液を吐出して塗布膜を形成する塗布膜形成装置であって、
   一方向に長い形状を有し、塗布液を略帯状に吐出するために吐出口がその長手方向に延在するように形成された塗布ノズルと、
   基板と前記塗布ノズルとを、前記塗布ノズルの長手方向に垂直な水平方向および鉛直方向に相対的に移動させる相対移動機構と、
   前記塗布ノズルの下端と基板の表面とのギャップの変化を前記塗布ノズルの長手方向全体にわたって監視するために、前記塗布ノズルの長さ方向に所定間隔で配置された複数の光学式のセンサと、
   前記塗布ノズルを所定位置に配置した状態において前記複数のセンサからの出力信号をセンサごとに標準出力信号として設定し、当該標準出力信号と前記塗布ノズルから塗布液を吐出させて基板に塗布膜を形成しているときの前記各センサからの出力信号との差に基づいて前記塗布ノズルの下端と基板の表面とのギャップの変化を監視する副制御部と、
   前記副制御部から前記ギャップの変化に関する信号を取り込み、前記塗布ノズルと基板との接触が回避されるように、前記相対移動機構の動作を制御する主制御部と、
   を具備し、前記複数のセンサからの出力信号を標準出力信号に設定する際の前記塗布ノズルの位置は、前記塗布ノズルが基板への塗布液吐出を開始する位置であることを特徴とする塗布膜形成装置。
2. 前記副制御部は、
   前記複数のセンサからそれぞれ出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
   前記Ａ／Ｄ変換器から出力されたデジタル信号を一時的に保存するバッファー装置と、
   前記複数のセンサからの出力信号の処理を行うとプロセッサと、
   前記プロセッサに前記複数のセンサからの出力信号の処理を行わせるためのプログラムが格納された記憶装置と、
   を具備することを特徴とする請求項１に記載の塗布膜形成装置。
3. 前記プロセッサは、前記複数のセンサのうちの少なくとも１つから、前記塗布ノズルから塗布液が吐出されて塗布膜が形成されている間のそのセンサと基板の表面との間隔が、前記塗布ノズルを塗布液吐出開始位置に配置したときのそのセンサと基板の表面との間隔よりも狭くなったことを示す出力信号を受信したときには、異常を示す信号を前記主制御部に送信し、
   前記主制御部は、前記異常を示す信号を受信したときに、前記相対移動機構の動作を停止するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の塗布膜形成装置。
4. 前記プロセッサは、前記複数のセンサの中にその出力信号を得ることができないものがあることを検出した場合に、そのセンサ情報を前記主制御部へ送信し、
   前記主制御部は、当該センサ情報を受信したときに前記相対移動機構の動作を停止するように構成されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の塗布膜形成装置。
5. 前記主制御部は、前記相対移動機構の動作を停止させると同時に、警報を発令する構成を有することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の塗布膜形成装置。
6. 前記主制御部は、前記塗布ノズルを塗布液吐出開始位置に配置した際に前記複数のセンサの出力信号をセンサごとに標準出力信号として設定するための指令信号を前記副制御部に送信し、また、前記塗布ノズルから塗布液を吐出させて基板への塗布膜の形成を開始する前に前記複数のセンサによる出力信号の取り込みと当該出力信号の解析を開始する指令信号を前記副制御部に送信することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の塗布膜形成装置。
7. 前記塗布ノズルは、その内部に所定の塗布液が供給される一方向に長い箱体と、前記箱体の下側に前記箱体の長手方向に延在するように設けられたリップ部と、を備え、
   前記吐出口は、前記リップ部の長手方向に延在するように形成され、前記リップ部の最下端、かつ、前記塗布ノズルが基板に対して相対的に進む方向の前方側に、前記基板表面に付着した異物から前記リップ部を保護する衝突用部材が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の塗布膜形成装置。
8. 前記衝突用部材に塗布液が接触しないように、前記吐出口の開口と前記衝突用部材との間に、前記リップ部の長手方向に延在する溝部が形成されていることを特徴とする請求項７に記載の塗布膜形成装置。
9. 前記衝突用部材は、テープ状の磁石であることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の塗布膜形成装置。
10. 請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の塗布膜形成装置を用いて、前記基板の表面に塗布液を吐出して塗布膜を形成する塗布膜形成方法であって、
    前記塗布ノズルと基板とを水平方向に相対的に移動させながら、前記塗布ノズルを前記基板への塗布液吐出を開始する位置まで降下させる工程と、
    前記塗布ノズルが前記塗布液吐出を開始する位置に配置されたら、前記塗布ノズルの下端と基板の表面とのギャップを前記塗布ノズルの長手方向全体にわたって監視するために前記塗布ノズルに所定の間隔でその長さ方向に取り付けられた複数の相対変位検出型の光学式のセンサの出力信号を標準出力信号に設定する工程と、
    前記標準出力信号の設定後に、前記塗布ノズルから塗布液の吐出を開始して塗布液を基板に着液させた後、前記塗布ノズルと基板とを水平方向に相対的に移動させながら、最初に前記塗布ノズルを所定の高さだけ上昇させ、次いで一定の高さに保持することにより、基板に塗布膜を形成する工程と、
    を有し、
    前記基板に塗布膜が形成されている時には、前記センサの出力信号の大きさの変化に基づいて、前記塗布ノズルと基板との接触が回避されるように、前記塗布ノズルと基板との相対移動の動作を制御することを特徴とする塗布膜形成方法。
11. 請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の塗布膜形成装置を制御するコンピュータに、（ａ）前記塗布ノズルを前記基板への塗布液吐出を開始する位置へ降下させ、（ｂ）前記塗布ノズルの下端と前記基板の表面とのギャップを、前記塗布ノズルの長手方向全体にわたって監視するために、前記塗布ノズルに所定の間隔でその長さ方向に取り付けられた複数の相対変位検出型の光学式のセンサの出力信号を標準出力信号に設定し、（ｃ）前記塗布ノズルから塗布液の吐出を開始して塗布液を前記基板に着液させ、（ｄ）前記塗布ノズルと前記基板とを水平方向に相対的に移動させながら最初に前記塗布ノズルを所定の高さだけ上昇させた後一定の高さに保持することにより基板に塗布膜を形成し、その際に前記センサの出力信号の大きさの変化に基づいて前記塗布ノズルと基板との接触が回避されるように前記塗布ノズルと基板とを相対移動させる、処理を実行させるためのコンピュータプログラム。
    

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