JP6721956B2 - 塗布装置および塗布方法 - Google Patents

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などの精密電子装置用基板（以下、単に「基板」と称する）に塗布液、特に高粘度溶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、上記した精密電子装置用基板の製造工程では、基板の表面に塗布液を塗布する塗布装置が使用されている。例えば特許文献１に記載の塗布装置では、貯留槽に貯留されている塗布液がフィルターを介してポンプに送られ、塗布液中に存在するパーティクル、不純物、ゲル（塗布液中の分散質粒子のコロイドであり、流動性を失って固体状となったもの）などの異物がフィルターにより除去される（フィルタリング処理）。また、フィルターを通過した塗布液はポンプによってスリットノズルに送液される。これにより、スリットノズルの吐出口から塗布液が基板の表面に向けて吐出され、基板の表面に塗布される。これによって、基板の表面に塗布液の膜が形成される。

特開２０１５−６６４８２号公報

ところで、塗布液がフィルターを通過するとき、フィルターが抵抗になってフィルター入口の圧力とフィルター出口の圧力に差が生じる、いわゆるフィルター圧損が発生する。このフィルター圧損の値は塗布液の粘度上昇に伴い高くなる。したがって、スリットノズルの吐出口から所望の流量で高粘度の塗布液を吐出させるためには、低粘度の塗布液を吐出させる時よりも高い圧力で塗布液をフィルターに送液する必要がある。その結果、塗布液に空気などの気体成分が溶解し易く、これがいわゆる「泡がみ」の主要因となる。この「泡がみ」が発生すると、スリットノズルの吐出口から塗布液を均一に吐出することが難しく、塗布膜の均一性を低下させることがある。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、ノズルに送液される塗布液に異物および気体成分が含まれるのを抑制して基板に塗布液を良好に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。

この発明の第１の態様は、基板に塗布液を塗布する塗布装置であって、塗布液を貯留する貯留部と、基板に向けて塗布液を吐出するノズルと、貯留部からノズルに塗布液を流通させる配管と、配管に介設されて塗布液をノズルに送液するポンプと、貯留部とポンプの間の配管に介設されて貯留部から供給される塗布液中に存在する異物を除去するフィルターと、フィルターとポンプとの間の配管に介設されてフィルターを通過した塗布液から気泡を除去する第１脱気部と、第１脱気部とポンプの間の配管に介設される第２脱気部と、第１脱気部から第２脱気部への塗布液の送液、および第２脱気部からポンプへの送液を制御する送液制御機構と、を備え、第１脱気部はフィルターを通過した塗布液を撹拌して気泡を除去し、第２脱気部は第１脱気部から送られてくる塗布液を静置して第１脱気部で除去される気泡よりも小さい気泡を除去し、第２脱気部は複数個並設され、送液制御機構は、各第２脱気部の入力側の配管に介設される複数の入力側バルブと、各第２脱気部の出力側の配管に介設される複数の出力側バルブと、複数の入力側バルブおよび複数の出力側バルブの開閉を切り替えることで複数の第２脱気部のうち気泡の除去が完了した第２脱気部から塗布液を送液するとともに残りの第２脱気部で気泡の除去を行う切替制御部とを有することを特徴としている。
また、この発明の第２の態様は、基板に塗布液を塗布する塗布装置であって、塗布液を貯留する貯留部と、基板に向けて塗布液を吐出するノズルと、貯留部からノズルに塗布液を流通させる配管と、配管に介設されて塗布液をノズルに送液するポンプと、貯留部とポンプの間の配管に介設されて貯留部から供給される塗布液中に存在する異物を除去するフィルターと、フィルターとポンプとの間の配管に介設されてフィルターを通過した塗布液から気泡を除去する第１脱気部と、フィルターから第１脱気部への塗布液の送液、および第１脱気部からポンプへの送液を制御する送液制御機構と、を備え、第１脱気部は複数個並設され、送液制御機構は、各第１脱気部の入力側の配管に介設される複数の入力側バルブと、各第１脱気部の出力側の配管に介設される複数の出力側バルブと、複数の入力側バルブおよび複数の出力側バルブの開閉を切り替えることで複数の第１脱気部のうち気泡の除去が完了した第１脱気部から塗布液を送液するとともに残りの第１脱気部で気泡の除去を行う切替制御部とを有し、第１脱気部は、フィルターを通過した塗布液を撹拌して気泡を除去した後で、塗布液を静置して塗布液の撹拌によって除去される気泡よりも小さい気泡を除去することを特徴としている。

また、この発明の第３の態様は、塗布方法であって、貯留部から供給される塗布液をフィルターに通して塗布液中に存在する異物を除去する第１工程と、フィルターを通過した塗布液から気泡を除去する第２工程と、第２工程により気泡の除去を受けた塗布液をポンプに送液し、ポンプによりノズルから基板に塗布液を吐出して塗布する第３工程と、を備え、第２工程は、フィルターを通過した塗布液を撹拌して気泡を除去する第１脱気部と、第１脱気部から送られてくる塗布液を静置して第１脱気部で除去される気泡よりも小さい気泡を除去する複数の第２脱気部とを用いて行われ、複数の第２脱気部のうち気泡の除去が完了した第２脱気部から塗布液をポンプに送液して第３工程を実行するとともに残りの第２脱気部と第１脱気部とで第２工程を実行することを特徴としている。
さらに、この発明の第４の態様は、塗布方法であって、貯留部から供給される塗布液をフィルターに通して塗布液中に存在する異物を除去する第１工程と、フィルターを通過した塗布液から気泡を除去する第２工程と、第２工程により気泡の除去を受けた塗布液をポンプに送液し、ポンプによりノズルから基板に塗布液を吐出して塗布する第３工程と、を備え、第２工程は、フィルターを通過した塗布液を撹拌して気泡を除去するとともに撹拌による気泡除去後に塗布液を静置して塗布液の撹拌によって除去される気泡よりも小さい気泡を除去する複数の第１脱気部を用いて行われ、複数の第１脱気部のうち気泡の除去が完了した第１脱気部から塗布液をポンプに送液して第３工程を実行するとともに残りの第１脱気部で第２工程を実行することを特徴としている。

以上のように、本発明によれば、フィルターを通過した塗布液から気泡を除去した上で、当該塗布液をポンプによりノズルに送液するため、ノズルに送液される塗布液に異物および気体成分が含まれるのを抑制することができる。その結果、基板に塗布液を良好に塗布することをできる。

本発明にかかる塗布装置の第１実施形態を示す斜視図である。 スリットノズルの斜視図である。 図２Ａに示すスリットノズルの内部の流路を示した図である。 図２Ａに示すスリットノズルに塗布液を供給する供給機構の構成を示す図である。 図１に示す塗布装置の供給機構を制御するための電気的構成を示すブロック図である。 図１に示す塗布装置における供給機構の動作を模式的に示す図である。 本発明にかかる塗布装置の第２実施形態における供給機構の動作を模式的に示す図である。 本発明にかかる塗布装置の第３実施形態における供給機構の動作を模式的に示す図である。 本発明にかかる塗布装置の第４実施形態における供給機構の動作を模式的に示す図である。

図１は、本発明にかかる塗布装置の第１実施形態を示す斜視図である。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。塗布装置１は、その塗布液として、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など、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用基板などの種々の基板に適用可能である。特に、塗布装置１は、高粘度の液体を塗布液として用いるのに好適である。なお、本明細書中での「高粘度」とは、０．５［Ｐａ・ｓ］〜３０［Ｐａ・ｓ］を意味しており、以下においては高粘度の塗布液を、矩形のガラス基板（以下、「基板３」と呼ぶ）に塗布する塗布装置１について説明する。また、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。

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、塗布処理に先立ってスリットノズル２に対して洗浄処理を施すノズル洗浄装置（図示省略）と、塗布処理に先立ってスリットノズル２に対してプリディスペンス処理を施すプリディスペンス装置（図示省略）と、これら各部を制御する制御部８と、を備えている。

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いる。そして、スリットノズル２はステージ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となっている。なお、スリットノズル２の構成については後で詳述する。

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を備える。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状態に保持される。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。

また、ステージ４において保持面４１の占有する領域より＋Ｙ側には、ノズル調整エリアＡＲ１が設けられており、ノズル調整エリアＡＲ１のうち、＋Ｙ側にノズル洗浄装置が配され、−Ｙ側にプリディスペンス装置が配置されている。

本実施形態の塗布装置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の上方とノズル調整エリアＡＲ１の上方との間でスリットノズル２を往復移動させる。そして、スリットノズル２がノズル調整エリアＡＲ１の上方に移動されている期間、すなわち、ステージ４において保持面４１の占有する領域の上方にスリットノズル２がない期間に、ステージ４上で塗布処理後の先行基板３の搬出と塗布処理前の後続基板３の搬入とが行なわれる。一方、スリットノズル２が保持面４１の上方を移動している間に当該保持面４１上の基板３の表面３１に塗布液が塗布される。

塗布処理部５の移動機構は、主としてステージ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、Ｙ方向に延びる一対のガイドレール５２に沿ってノズル支持体５１およびこれに支持されるスリットノズル２を水平移動させるスリットノズル移動部５３とを有している。このノズル支持体５１は、スリットノズル２を固定する固定部材５１ａと、固定部材５１ａを支持するとともに昇降させる２つの昇降機構５１ｂとを有している。なお、固定部材５１ａは、Ｘ軸方向を長手方向とするカーボンファイバ補強樹脂等の断面矩形の棒状部材で構成される。

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サーボモータ及びボールネジ等を備えている。これらの昇降機構５１ｂにより、固定部材５１ａ及びそれに固定されたスリットノズル２が鉛直方向（Ｚ軸方向）に昇降され、スリットノズル２の吐出口と基板３との間隔、すなわち、基板３に対する吐出口の相対的な高さが調整される。なお、固定部材５１ａの鉛直方向の位置は、例えば、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の側面などに設けられた図示省略の検出センサとを備えて構成される図示省略のリニアエンコーダにより検出される。

このように構成されたノズル支持体５１は、図１に示すように、ステージ４の左右両端部をＸ軸方向に沿って掛け渡し、保持面４１を跨ぐ架橋構造を有している。スリットノズル移動部５３は、この架橋構造体としてのノズル支持体５１とそれに固定保持されたスリットノズル２とを、ステージ４上に保持される基板３に対してＹ軸方向に沿って相対移動させる相対的移動手段として機能する。

スリットノズル移動部５３は、±Ｘ側のそれぞれにおいて、スリットノズル２の移動をＹ軸方向に案内するガイドレール５２と、駆動源であるリニアモータ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リニアエンコーダ５５とを備えている。

２つのガイドレール５２はそれぞれ、ステージ４のＸ軸方向の両端部にＹ軸方向に沿ってノズル洗浄位置（ノズル洗浄装置の配設位置）から塗布終了位置（保持面４１の−Ｙ側端部位置）までの区間を含むように延設されている。このため、スリットノズル移動部５３によって２つの昇降機構５１ｂの下端部が上記２つのガイドレール５２に沿って案内されることで、スリットノズル２はノズル洗浄位置とステージ４上に保持される基板３に対向する位置との間を移動する。

本実施形態では、各リニアモータ５４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として構成される。固定子５４ａは、ステージ４のＸ軸方向の両側面にＹ軸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５３の駆動源として機能する。

また、各リニアエンコーダ５５はそれぞれ、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軸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軸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。

図２Ａはスリットノズルの斜視図である。図２Ｂは図２Ａに示すスリットノズルの内部の流路を示した図である。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の材料としては、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、塗布液が次に説明する供給機構により送液される。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。排出口２４は、ノズルボディ２１の上面に設けられている。このため、例えばスリットノズル２の内部に気体成分が存在していたとしても、当該気体成分は、スリットノズル２の洗浄時に、リンス液とともに排出口２４からスリットノズル２の外部へ排出される。

図３は図２Ａに示すスリットノズルに塗布液を供給する供給機構の構成を示す図である。この供給機構９では、３種類のタンク（供給タンク９１、バッファタンク９２、トラップタンク９３）および送液ポンプ９４が配管によって接続されている。ここでは、供給機構９の各構成を詳細に説明する前に、予め供給タンク９１に貯留されている塗布液がスリットノズル２から吐出されるまでの経路について簡単に説明する。

供給機構９では、供給タンク９１とバッファタンク９２とが配管９５１で接続されている。また、バッファタンク９２とトラップタンク９３とが配管９５２で接続されている。この実施形態では、タクトタイムの短縮を図るために、トラップタンク９３が２個並設されている（なお、２個のトラップタンク９３を区別するために、必要に応じて一方を「トラップタンク９３ａ」と称するとともに他方を「トラップタンク９３ｂ」と称する）。すなわち、バッファタンク９２から延設されている配管９５２の先端部は２つに分岐し、それらの分岐端部がそれぞれトラップタンク９３ａ、９３ｂに接続されている。また、トラップタンク９３ａ、９３ｂと送液ポンプ９４とが配管９５３で接続され、さらに送液ポンプ９４とスリットノズル２とが配管９５４で接続されている。このような配管９５１〜９５４で構成される供給配管系９５を有する実施形態では、予め供給タンク９１に貯留されている塗布液がバッファタンク９２およびトラップタンク９３（９３ａ、９３ｂ）を経由し、さらに送液ポンプ９４によってスリットノズル２に圧送される。これによって、スリットノズル２の吐出口２３から塗布液が吐出される。

供給タンク９１は、図３に示すように、気密性を有するチャンバー９１１内に収容されている。このチャンバー９１１は配管９５５によって圧縮空気の供給源（以下「圧空供給源」という）９６と接続されている。圧空供給源９６としては、加圧ポンプを用いたり、塗布装置１を設置する工場の用力を用いることができる。

この配管９５５の基端部は圧空供給源９６と接続されている。また、配管９５５の先端部は４本に分岐され、そのうちの１本の分岐端部がチャンバー９１１に収容された供給タンク９１に延設されるとともに、当該分岐端部に送液用バルブ１１１が介設されている。このため、制御部８からの開閉指令に応じて送液用バルブ１１１が開成されると、圧縮空気が供給タンク９１に供給される。圧縮空気による押圧力を受けて供給タンク９１内の塗布液が配管９５１を介してバッファタンク９２に向けて送液される。

配管９５１には、三方弁１２１、手動バルブ１２２、フィルター９７、手動バルブ１２３がこの順序で供給タンク９１側からバッファタンク９２側に向けて介設されている。三方弁１２１では、３つのポートのうちの一つに対してドレインタンク９８が接続されており、制御部８からの切替指令に応じて供給タンク９１の接続先がバッファタンク９２とドレインタンク９８に切り替えられる。例えば、塗布処理に十分な量の塗布液が供給タンク９１に貯留されているときには、供給タンク９１の接続先がバッファタンク９２側に切り替えられる。そして、手動バルブ１２２、１２３が開成された状態で、供給タンク９１に圧縮空気が供給されることによって塗布液が三方弁１２１、手動バルブ１２２、フィルター９７、手動バルブ１２３を介してバッファタンク９２に送液される。このとき、塗布液に含まれる異物がフィルター９７によって除去される（フィルタリング処理）。

一方、供給タンク９１での塗布液の貯留量が少なくなり、タンク交換が必要となると、制御部８からの切替指令によって供給タンク９１の接続先がドレインタンク９８側に切り替えられる。このとき、配管９５１のうち三方弁１２１よりもバッファタンク９２側では塗布液が充填された状態を維持する一方、供給タンク９１側ではタンク交換に伴い大気開放される。そして、タンク交換直後においては、配管９５１のうち三方弁１２１よりもバッファタンク９２側では塗布液が充填された状態を維持する一方、供給タンク９１側の配管９５１内には空気が存在している。したがって、この状態のまま供給タンク９１の接続先を供給タンク９１側に戻し、バッファタンク９２への塗布液の送液を再開すると、上記空気が塗布液とともにフィルター９７に送液されてしまう。フィルター９７は周知のように異物よりも小さな微細孔を有するメッシュ部材を有しており、上記したように空気の一部がフィルター９７のメッシュ部分に付着してフィルタリング性能の低下を招くおそれがある。そこで、本実施形態では、タンク交換時に配管９５１に混入する空気をドレインタンク９８に排出した後で、供給タンク９１の接続先を供給タンク９１側に戻し、バッファタンク９２への塗布液の送液を再開している。このように、供給タンク９１とバッファタンク９２との間の配管９５１にフィルター９７を介設する場合には、上記したように三方弁１２１を設けるのが好適である。

バッファタンク９２は、フィルター９７によるフィルタリング処理を受けた塗布液を受け取り、一時的に貯留する機能を有している。このバッファタンク９２の貯留空間には、撹拌器９２１が設けられている。撹拌器９２１は撹拌器駆動モータ９２２（図４）と連結されている。そして、制御部８からの回転指令に応じてモータが回転すると、その回転力を受けて撹拌器９２１が回転する。それにより、バッファタンク９２に貯留された塗布液が撹拌される。このとき、撹拌によって塗布液に溶存する気体成分が比較的大きな気泡となって塗布液の液面に浮上し、塗布液から取り除かれる（第１の脱気処理）。

また、こうして塗布液から分離して除去された気泡をバッファタンク９２から効率的に排出するために、バッファタンク９２は配管９５６を介して真空ポンプ９９と接続されている。この真空ポンプ９９はバッファタンク９２およびトラップタンク９３の内部空間を減圧するための負圧供給源として機能し、配管９５６の基端部と接続されている。配管９５６の先端部は３本に分岐されており、そのうちの１本の分岐端部がバッファタンク９２と接続されている。また、この分岐端部には、減圧用バルブ１３１が介設されている。このため、制御部８からの開閉指令に応じて減圧用バルブ１３１が開成されると、バッファタンク９２の内部が大気圧よりも低い圧力に減圧され、第１の脱気処理により除去された比較的大きな気泡がバッファタンク９２から取り除かれる。なお、本実施形態では、負圧供給源として真空ポンプ９９を用いているが、塗布装置１を設置する工場の用力を用いてもよい。

こうして第１の脱気処理を受けた塗布液をバッファタンク９２から送液するために、本実施形態では、供給タンク９１と同様の送液手段が設けられている。すなわち、配管９５５の分岐端部がバッファタンク９２に延設されるとともに、当該分岐端部に送液用バルブ１１２が介設されている。このため、制御部８からの開閉指令に応じて送液用バルブ１１２が開成されると、圧縮空気がバッファタンク９２に供給される。圧縮空気による押圧力を受けてバッファタンク９２内の塗布液（第１の脱気処理を受けた塗布液）が配管９５２を介してトラップタンク９３に向けて送液される。

本実施形態では、上記したように２つのトラップタンク９３ａ、９３ｂが並設されている。より詳しくは、図３に示すように、配管９５２のトラップタンク側の端部は２本に分岐し、これらの分岐端部がそれぞれトラップタンク９３ａ、９３ｂに接続されている。また、これらの分岐端部に供給用バルブ１２４、１２５がそれぞれ介設されている。このため、制御部８からの開閉指令に応じて供給用バルブ１２４が開成されると、バッファタンク９２から送液されてきた塗布液がトラップタンク９３ａに供給される。逆に、供給用バルブ１２４が閉成すると、トラップタンク９３ａへの塗布液の送液が停止される。これらの点は、もう一方のトラップタンク９３ｂにおいても同様である。つまり、制御部８による供給用バルブ１２４、１２５の開閉制御によって第１の脱気処理を受けた塗布液をトラップタンク９３ａ、９３ｂのいずれか一方、あるいは両方に供給可能となっている。

トラップタンク９３（９３ａ、９３ｂ）は内部空間で塗布液を一時的に静置しながら真空ポンプ９９からの負圧を受け、第１の脱気処理で除去される気泡よりも小さい気泡を除去する機能を有している。例えばトラップタンク９３ａには、配管９５６の分岐端部のひとつと接続されている。この分岐端部には減圧用バルブ１３２が介設されている。このため、制御部８からの開閉指令に応じて減圧用バルブ１３２が開成されると、トラップタンク９３ａの内部が大気圧よりも低い圧力に減圧される。これによって、静置状態の塗布液から小さな気泡が効率的に浮上し、第１の脱気処理では除去するのが難しい小さい気泡を塗布液から除去可能となっている（第２の脱気処理）。なお、トラップタンク９３ｂにも同様の構成が採用されており、制御部８による減圧用バルブ１３２、１３３の開閉制御によって、トラップタンク９３ａ、９３ｂにおいて互いに独立したタイミングで第２の脱気処理を実行可能となっている。

こうして第２の脱気処理を受けた塗布液をトラップタンク９３ａ、９３ｂから送液するために、供給タンク９１やバッファタンク９２と同様の送液手段が設けられている。配管９５５の分岐端部がトラップタンク９３ａに延設されるとともに、当該分岐端部に送液用バルブ１１３が介設されている。また、トラップタンク９３ａ、９３ｂと送液ポンプ９４とを接続する配管９５３は次のように構成されている。すなわち、配管９５３のトラップタンク側の一方端部は２本に分岐しており、それぞれトラップタンク９３ａ、９３ｂと接続されている。また、これらの分岐端部には供給用バルブ１２６、１２７がそれぞれ介設されている。一方、配管９５３の他方端部は送液ポンプ９４に接続されている。このため、制御部８からの開閉指令に応じて供給用バルブ１２６、１２７がそれぞれ開成および閉成され、その状態で送液用バルブ１１３が開成されると、圧縮空気がトラップタンク９３ａに供給される。圧縮空気による押圧力を受けてトラップタンク９３ａ内の塗布液（第２の脱気処理を受けた塗布液）が配管９５３および供給用バルブ１２６を介して送液ポンプ９４に向けて送液される。逆に、制御部８からの開閉指令に応じて供給用バルブ１２６、１２７がそれぞれ閉成および開成され、その状態で送液用バルブ１１４が開成されると、圧縮空気がトラップタンク９３ｂに供給される。圧縮空気による押圧力を受けてトラップタンク９３ｂ内の塗布液（第２の脱気処理を受けた塗布液）が配管９５３および供給用バルブ１２７を介して送液ポンプ９４に向けて送液される。このように塗布液の供給元を選択可能となっているが、もちろんトラップタンク９３ａ、９３ｂの両方から送液ポンプ９４に送液することも可能である。また、送液ポンプ９４による送液能力が高い場合には、圧縮空気の供給を停止したまま供給用バルブ１２６、１２７の開閉制御のみで塗布液の送液を行うように構成してもよい。

送液ポンプ９４は、図３に示すように、配管９５４によってスリットノズル２と接続されている。より詳しくは、配管９５４のスリットノズル側の端部は２本に分岐しており、各分岐端部がスリットノズル２の供給口２２に接続されている。このため、制御部８からの動作指令に応じて送液ポンプ９４が作動するとともにトラップタンク９３への圧縮空気の供給が行われると、送液ポンプ９４によりトラップタンク９３で第２の脱気処理を受けた塗布液が配管９５４を通って、スリットノズル２へ供給される。そして、当該塗布液が、スリットノズル２の吐出口２３から基板３の上面に、吐出される（塗布動作）。

図４は図１に示す塗布装置の供給機構を制御するための電気的構成を示すブロック図である。本実施形態では、上記のように構成された塗布装置１に設の各部の動作を制御するために、制御部８が設けられている。この制御部８は、一般的なコンピュータと同様に、各種演算処理を行うＣＰＵ８１、基本プログラムを記憶する読み出し専用のＲＯＭ８２、各種情報を記憶する読み書き自在のＲＡＭ８３、および処理プログラムやデータなどを記憶しておく固定ディスク８４などを有している。そして、制御部８は、固定ディスク８４に格納されている処理プログラムをＲＡＭ８３に展開し、これをＣＰＵ８１によって実行することにより、塗布装置１の供給機構９に係る各部を制御して
・フィルタリング処理
・第１の脱気処理
・トラップ処理
・第２の脱気処理
・塗布処理
を実行する。以下、図５を参照しつつ塗布装置１で実行される塗布液の供給および塗布動作について説明する。

図５は図１に示す塗布装置における供給機構の動作を模式的に示す図である。同図中の破線矢印は供給機構９における塗布液の流れの一例を示している。ここでは、発明の特徴の理解を容易とするために、トラップタンク９３ａでの塗布液の貯留量が大幅に低下している一方、フィルタリング処理、第１の脱気処理および第２の脱気処理をすべて受けた塗布液、つまり塗布処理に適した塗布液が塗布処理に十分な量だけトラップタンク９３ｂに貯留されているときの装置各部の動作について説明する。

この場合、制御部８は、供給用バルブ１２５を閉成してトラップタンク９３ｂに新たな塗布液が流入するのを防止するとともに供給用バルブ１２６を閉成してトラップタンク９３ａから送液ポンプ９４に塗布液が流入するのを防止している。そして、制御部８は基板３への塗布液の吐出タイミングに合わせて送液用バルブ１１４および供給用バルブ１２７を開成する。これによって、トラップタンク９３ｂに貯留されている塗布液が送液ポンプ９４によってスリットノズル２に圧送され、スリットノズル２の吐出口２３から基板３の上面に吐出される（塗布動作）。

この塗布動作と並行して、制御部８は次のように装置各部を制御して、フィルタリング処理、第１の脱気処理、トラップタンク９３ａへのトラップ処理、トラップタンク９３ａでの第２の脱気処理を行う。

制御部８は、供給タンク９１の接続先がバッファタンク９２側となるように三方弁１２１を切り替えるとともに手動バルブ１２２、１２３が開成された状態のまま、送液用バルブ１１１を開成して圧空供給源９６から圧縮空気を供給タンク９１に送り込む。これによって、供給タンク９１に貯留されている塗布液が配管９５１内を流れ、三方弁１２１および手動バルブ１２２を介してフィルター９７に圧送されてフィルター９７による異物除去が行われる（フィルタリング処理）。そして、フィルター９７を通過した塗布液はさらに配管９５１内を流れ、手動バルブ１２３を介してバッファタンク９２に送り込まれる。なお、バッファタンク９２の送液後の適当なタイミングで制御部８は送液用バルブ１１１を閉成して供給タンク９１からの塗布液の送液を停止する。

異物除去された塗布液をバッファタンク９２内で脱気するために、制御部８は撹拌器９２１に連結されたモータを作動させて撹拌器９２１を回転させる。また、撹拌器９２１の動作と連動して制御部８は減圧用バルブ１３１を開成してバッファタンク９２内の圧力を大気圧よりも低くなるように減圧して塗布液の撹拌中に発生する気泡をバッファタンク９２から取り除く。このようにして比較的大きな気泡を塗布液から取り除くことができる（第１の脱気処理）。ただし、塗布液を撹拌させることで比較的小さな気泡は塗布液全体に分散し、これらを第１の脱気処理により除去するのは困難である。そこで、本実施形態では、第１の脱気処理を受けた塗布液をトラップタンク９３ａに送液し、当該トラップタンク９３ａに一時的に貯留させる（トラップ処理）。つまり、制御部８は、上記モータの回転を停止して第１の脱気処理を終了させた後、減圧用バルブ１３１を閉成してバッファタンク９２内の減圧を停止させるのに続けて供給用バルブ１２４を開成してバッファタンク９２からトラップタンク９３ａへの流路を形成するとともに送液用バルブ１１２を開成して圧空供給源９６から圧縮空気をバッファタンク９２に送り込む。これによって、第１の脱気処理を受けた塗布液が配管９５２内を流れ、供給用バルブ１２４を介してトラップタンク９３ａに送液され、トラップされる。そして、トラップタンク９３ａへの送液量が一定値に達すると、制御部８は送液用バルブ１１２を閉成してバッファタンク９２からの塗布液の送液を停止する。

こうしてトラップタンク９３ａに送液された塗布液は静置状態でトラップタンク９３ａ内に貯留されるため、その貯留中に塗布液に分散して存在していた比較的小さな気泡は浮上してくる。また、塗布液を静置状態に維持している間、制御部８は減圧用バルブ１３２を開成してトラップタンク９３ａ内の圧力を大気圧よりも低くなるように減圧して浮上してきた気泡をトラップタンク９３ａから取り除く。このようにして比較的小さな気泡を塗布液から取り除くことができる（第２の脱気処理）。これによって、塗布処理に適した塗布液、つまり異物および溶存気体の少ない塗布液がトラップタンク９３ａに貯留され、次の塗布処理のために準備される。

そして、トラップタンク９３ｂに貯留された塗布液の量が少なくなると、制御部８はトラップタンク９３ｂからの送液を停止した後、トラップタンク９３ａからの送液を開始して塗布処理を継続させるとともに、当該塗布動作と並行してフィルタリング処理、第１の脱気処理、トラップタンク９３ｂへのトラップ処理、トラップタンク９３ｂでの第２の脱気処理を行う。

以上のように、第１実施形態では、高粘度の塗布液からフィルター９７によって異物を取り除いた塗布液に対し、送液ポンプ９４でスリットノズル２に送液するまでに脱気処理を施すように構成している。このため、次のような作用効果が得られる。既述の通り、塗布液の粘度が高くなるにしたがってフィルター圧損が大きくなり、それに伴って高い圧力で塗布液を供給タンク９１から送液する必要がある。したがって、高粘度の塗布液を用いて塗布処理を行う塗布装置１では、フィルタリング処理を良好に行うためには、塗布液への気体成分の溶解量が増大することは不可避である。しかしながら、本実施形態では、フィルター９７を通過した塗布液に対して脱気処理を施した上で送液ポンプ９４によって塗布液をスリットノズル２に供給している。したがって、いわゆる「泡がみ」の発生を効果的に抑制し、スリットノズル２の吐出口２３から塗布液を均一に吐出することができ、その結果、基板３の表面３１に塗布膜を均一に塗布することができる。

また、第１実施形態では、フィルター９７を通過してきた塗布液に対し、互いに異なる２種類の脱気処理、つまり「第１の脱気処理」および「第２の脱気処理」を施すように構成している。しかも、バッファタンク９２内での塗布液の撹拌によって比較的大きな気泡を除去し（第１の脱気処理）、それに続いて当該気泡が除去された塗布液をトラップタンク９３内で静置させて第１の脱気処理では取り除くことが困難な比較的小さな気泡を取り除いている。したがって、フィルタリング処理を施しているにもかかわらず、塗布液に溶存する気体成分量を大幅に低減させることができる。その結果、高い均一性で塗布膜を基板３の表面３１に塗布することができる。

また、第１実施形態では、２つのトラップタンク９３ａ、９３ｂを並設し、それらのうちの一方に貯留されている塗布液をスリットノズル２に送液して塗布処理を行うのと並行して他方で第２の脱気処理を行って塗布液を準備している。つまり、塗布処理と、当該塗布処理よりも後に行われる塗布処理で使用するための塗布液の準備処理（フィルタリング処理、第１の脱気処理および第２の脱気処理）を並行して行うことが可能となっている。その結果、塗布液の準備に律速されることなく、塗布処理を効率的に行うことができ、優れたスループットが得られる。なお、第１実施形態では、トラップタンク９３を２個並設しているが、トラップタンク９３の並設数はこれに限定されるものではなく、塗布処理のタクトタイムに応じて３個以上のトラップタンクを並設し、上記と同様にして塗布処理と準備処理とを並行して行ってもよい。

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、上記第１実施形態では、トラップタンク９３を複数個設けているが、例えば図６に示すように、単一のトラップタンク９３を設けてもよい（第２実施形態）。この第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、バッファタンク９２内での塗布液の撹拌による第１の脱気処理を行った後でトラップタンク９３内での塗布液の静置による第２の脱気処理を行っている。したがって、フィルタリング処理を施しているにもかかわらず、塗布液に溶存する気体成分量を大幅に低減させることができる。その結果、高い均一性で塗布膜を基板３の表面３１に塗布することができる。

また、上記第１実施形態や第２実施形態では、第１の脱気処理および第２の脱気処理をそれぞれ別のタンクで行っているが、例えば図７に示すように、バッファタンク９２内で両脱気処理を行うように構成してもよい。つまり、撹拌器９２１によって第１の脱気処理を行った後、撹拌器９２１の回転を停止し、バッファタンク９２内で塗布液を静置させて第２の脱気処理を行うように構成してもよい（第３実施形態）。この第３実施形態では、トラップタンクを省略することができ、バッファタンク９２が配管９５７によって直接送液ポンプ９４に接続されており、第１実施形態や第２実施形態に比べて装置構成を簡素化することができる。

また、第３実施形態では、バッファタンク９２の個数は「１」であったが、例えば図８に示すように２つのバッファタンク９２（９２ａ、９２ｂ）を並設し、第１実施形態と同様に、塗布処理と、準備処理（フィルタリング処理、第１の脱気処理および第２の脱気処理）とを並行して行うように構成してもよい（第４実施形態）。この第４実施形態では、配管９５１のバッファタンク側の端部は２つに分岐され、それぞれバッファタンク９２ａ、９２ｂに接続されている。また、バッファタンク９２と送液ポンプ９４を接続する配管９５８も、バッファタンク側の端部は２つに分岐され、それぞれバッファタンク９２ａ、９２ｂに接続されている。なお、このように配管９５１、９５８の分岐端部には、第１実施形態と同様に、供給用バルブ（第１実施形態の供給用バルブ１２４〜１２７に相当するバルブ）が介設されて塗布液の流路を切替可能となっている。

また、上記実施形態では、常に２種類の脱気処理、つまり第１の脱気処理と第２の脱気処理をともに実行しているが、第２の脱気処理は必須構成ではなく、任意構成である。例えば第１実施形態では、トラップタンク９３ａ、９３ｂにおいて第２の脱気処理を行っているが、トラップタンク９３ａ、９３ｂが塗布液を一時的にトラップするトラップ機能のみを発揮するように構成してもよい。

また、上記実施形態では、圧縮空気の押圧力を用いてタンクからの塗布液の送液を行っているが、タンクからの送液態様はこれに限定されるものではない。例えば、タンクを可撓性材料で構成し、当該タンクを物理的に加圧することで送液するように構成してもよい。

また、上記実施形態では、塗布対象物としての基板３の表面３１に対して塗布液をスリットノズル２により塗布する塗布装置１に本発明を適用しているが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。例えば塗布対象物として長尺の基材を使用し、この基材をスリットノズルに対して移動させることにより、基材の表面に塗布液を塗布する塗布装置にこの発明を適用してもよい。また、ノズル構成も、スリットノズルに限定されるものではない。

以上説明したように、上記実施形態においては、供給タンク９１が本発明の「貯留部」の一例に相当している。また、バッファタンク９２、９２ａ、９２ｂが本発明の「第１脱気部」の一例に相当している。また、トラップタンク９３、９３ａ、９３ｂが本発明の「第２脱気部」や「トラップ部」の一例に相当している。また、供給配管系９５が本発明の「配管」の一例に相当している。また、供給用バルブ１２４、１２５が本発明の「入力側バルブ」の一例に相当するとともに供給用バルブ１２６、１２７が本発明の「出力側バルブ」の一例に相当しており、これらを制御する制御部８が本発明の「切替制御部」として機能しており、これら供給用バルブ１２４〜１２７および制御部８によって本発明の「送液制御機構」が構成されている。

以上、具体的な実施形態を例示して説明してきたように、本発明は、例えば第１脱気部とポンプの間の配管に介設される第２脱気部をさらに備え、第１脱気部はフィルターを通過した塗布液を撹拌して気泡を除去し、第２脱気部は第１脱気部から送られてくる塗布液を静置して第１脱気部で除去される気泡よりも小さい気泡を除去するように構成してもよい。

また、第１脱気部から第２脱気部への塗布液の送液、および第２脱気部からポンプへの送液を制御する送液制御機構をさらに備え、第２脱気部は複数個並設され、送液制御機構は、各第２脱気部の入力側の配管に介設される複数の入力側バルブと、各第２脱気部の出力側の配管に介設される複数の出力側バルブと、複数の入力側バルブおよび複数の出力側バルブの開閉を切り替えることで複数の第２脱気部のうち気泡の除去が完了した第２脱気部から塗布液を送液するとともに残りの第２脱気部で気泡の除去を行う切替制御部とを有するように構成してもよい。

また、第１脱気部が、フィルターを通過した塗布液を撹拌して気泡を除去した後で、塗布液を静置して塗布液の撹拌によって除去される気泡よりも小さい気泡を除去するように構成してもよい。

また、フィルターから第１脱気部への塗布液の送液、および第１脱気部からポンプへの送液を制御する送液制御機構をさらに備え、第１脱気部は複数個並設され、送液制御機構は、各第１脱気部の入力側の配管に介設される複数の入力側バルブと、各第１脱気部の出力側の配管に介設される複数の出力側バルブと、複数の入力側バルブおよび複数の出力側バルブの開閉を切り替えることで複数の第１脱気部のうち気泡の除去が完了した第１脱気部から塗布液を送液するとともに残りの第１脱気部で気泡の除去を行う切替制御部とを有するように構成してもよい。

さらに、第１脱気部とポンプの間の配管に並列して介設され、各々が第１脱気部から送られてくる塗布液を一時的に貯留する複数のトラップ部と、第１脱気部から各トラップ部への塗布液の送液、および各トラップ部からポンプへの送液を制御する送液制御機構をさらに備え、送液制御機構は、各トラップ部の入力側の配管に介設される複数の入力側バルブと、各トラップ部の出力側の配管に介設される複数の出力側バルブと、複数の入力側バルブおよび複数の出力側バルブの開閉を切り替えることで複数のトラップ部のうち一のトラップ部から塗布液を送液するとともに残りのトラップ部で塗布液の貯留を行う切替制御部とを有するように構成してもよい。

この発明は、フィルターによって塗布液から異物を取り除いた後で当該塗布液を基板に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
３…基板
８…制御部
９…供給機構
３１…（基板３の）表面
９１…供給タンク（貯留部）
９２，９２ａ，９２ｂ…バッファタンク（第１脱気部）
９３，９３ａ，９３ｂ…トラップタンク（第２脱気部）
９４…送液ポンプ
９５…供給配管系
９７…フィルター
１２４〜１２７…供給用バルブ
９５１〜９５８…配管

Claims (4)

1. 基板に塗布液を塗布する塗布装置であって、
   塗布液を貯留する貯留部と、
   前記基板に向けて塗布液を吐出するノズルと、
   前記貯留部から前記ノズルに塗布液を流通させる配管と、
   前記配管に介設されて前記塗布液を前記ノズルに送液するポンプと、
   前記貯留部と前記ポンプの間の前記配管に介設されて前記貯留部から供給される前記塗布液中に存在する異物を除去するフィルターと、
   前記フィルターと前記ポンプとの間の前記配管に介設されて前記フィルターを通過した塗布液から気泡を除去する第１脱気部と、
   前記第１脱気部と前記ポンプの間の前記配管に介設される第２脱気部と、
   前記第１脱気部から前記第２脱気部への前記塗布液の送液、および前記第２脱気部から前記ポンプへの送液を制御する送液制御機構と、を備え、
   前記第１脱気部は前記フィルターを通過した塗布液を撹拌して気泡を除去し、
   前記第２脱気部は前記第１脱気部から送られてくる前記塗布液を静置して前記第１脱気部で除去される気泡よりも小さい気泡を除去し、
   前記第２脱気部は複数個並設され、
   前記送液制御機構は、各第２脱気部の入力側の前記配管に介設される複数の入力側バルブと、各第２脱気部の出力側の前記配管に介設される複数の出力側バルブと、前記複数の入力側バルブおよび前記複数の出力側バルブの開閉を切り替えることで前記複数の第２脱気部のうち気泡の除去が完了した前記第２脱気部から塗布液を送液するとともに残りの第２脱気部で気泡の除去を行う切替制御部とを有する
   ことを特徴とする塗布装置。
2. 基板に塗布液を塗布する塗布装置であって、
   塗布液を貯留する貯留部と、
   前記基板に向けて塗布液を吐出するノズルと、
   前記貯留部から前記ノズルに塗布液を流通させる配管と、
   前記配管に介設されて前記塗布液を前記ノズルに送液するポンプと、
   前記貯留部と前記ポンプの間の前記配管に介設されて前記貯留部から供給される前記塗布液中に存在する異物を除去するフィルターと、
   前記フィルターと前記ポンプとの間の前記配管に介設されて前記フィルターを通過した塗布液から気泡を除去する第１脱気部と、
   前記フィルターから前記第１脱気部への前記塗布液の送液、および前記第１脱気部から前記ポンプへの送液を制御する送液制御機構と、を備え、
   前記第１脱気部は複数個並設され、
   前記送液制御機構は、各第１脱気部の入力側の前記配管に介設される複数の入力側バルブと、各第１脱気部の出力側の前記配管に介設される複数の出力側バルブと、前記複数の入力側バルブおよび前記複数の出力側バルブの開閉を切り替えることで前記複数の第１脱気部のうち気泡の除去が完了した前記第１脱気部から塗布液を送液するとともに残りの第１脱気部で気泡の除去を行う切替制御部とを有し、
   前記第１脱気部は、前記フィルターを通過した塗布液を撹拌して気泡を除去した後で、前記塗布液を静置して前記塗布液の撹拌によって除去される気泡よりも小さい気泡を除去する
   ことを特徴とする塗布装置。
3. 貯留部から供給される塗布液をフィルターに通して前記塗布液中に存在する異物を除去する第１工程と、
   前記フィルターを通過した塗布液から気泡を除去する第２工程と、
   前記第２工程により気泡の除去を受けた塗布液をポンプに送液し、前記ポンプによりノズルから基板に塗布液を吐出して塗布する第３工程と、を備え、
   前記第２工程は、前記フィルターを通過した塗布液を撹拌して気泡を除去する第１脱気部と、前記第１脱気部から送られてくる前記塗布液を静置して前記第１脱気部で除去される気泡よりも小さい気泡を除去する複数の第２脱気部とを用いて行われ、
   前記複数の第２脱気部のうち気泡の除去が完了した前記第２脱気部から塗布液を前記ポンプに送液して前記第３工程を実行するとともに残りの第２脱気部と前記第１脱気部とで前記第２工程を実行する
   ことを特徴とする塗布方法。
4. 貯留部から供給される塗布液をフィルターに通して前記塗布液中に存在する異物を除去する第１工程と、
   前記フィルターを通過した塗布液から気泡を除去する第２工程と、
   前記第２工程により気泡の除去を受けた塗布液をポンプに送液し、前記ポンプによりノズルから基板に塗布液を吐出して塗布する第３工程と、を備え、
   前記第２工程は、前記フィルターを通過した塗布液を撹拌して気泡を除去するとともに撹拌による気泡除去後に前記塗布液を静置して前記塗布液の撹拌によって除去される気泡よりも小さい気泡を除去する複数の第１脱気部を用いて行われ、
   前記複数の第１脱気部のうち気泡の除去が完了した前記第１脱気部から塗布液を前記ポンプに送液して前記第３工程を実行するとともに残りの第１脱気部で前記第２工程を実行する
   ことを特徴とする塗布方法。

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