JP6856323B2 - 塗布装置及び塗布方法 - Google Patents

Description

本発明は、被塗布部材に塗膜を形成するための塗布装置及び塗布方法に関する。

カラー液晶用ディスプレイは、カラーフィルタ、ＴＦＴ用アレイ基板等により構成されている。これらカラーフィルタやＴＦＴ用アレイ基板の製造には、被塗布部材である基板に対して塗布液（液体材料）を塗布し塗膜を形成する工程が含まれている。

基板に塗膜を形成するための塗布装置として、スリットコータが用いられており、スリットコータは細長い吐出口を有する塗布器（ノズルともいう。）を備えている。このスリットコータによる塗布方法は、基板に対して吐出口を接近させ、基板と塗布器とを相対的に移動させながら吐出口から塗布液を吐出させることで行われる。これにより、基板上に塗膜を形成することが可能となる。

基板に塗膜を形成して高品質な製品を得るためには、基板への塗布開始から塗布終了までの領域で塗膜の厚さ（膜厚）を均一にすることが望ましい。これを可及的に可能とするためには、基板と塗布器との相対移動の速度を一定とし、吐出口から吐出する塗布液の流量（単位時間あたりの塗布液量）を精密に一定とすればよい。そこで、塗布器に塗布液を供給するためのポンプとして、流量の制御性に優れた容積計量型であるピストンポンプ（シリンジポンプともいう。）が用いられている。

しかし、ピストンポンプを用いたとしても、その駆動部はモータを含む回転系の機構を有していることから、塗布液が微小であるが脈動して送り出される。すると、その影響が流路（配管）を介して塗布器にまで及び、塗布器から吐出される塗布液も脈動する。この場合、基板上での膜厚が塗布進行方向に沿って変動し、膜厚ムラ（横段）が発生してしまう。つまり、ポンプの脈動が膜厚ムラとなって現れる。

そこで、ポンプと塗布器との間の流路に、ポンプから送り出された塗布液量の変化に応じて容積変動が可能となるアキュムレータを設けることが考えられる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−１０４８８３号公報

この場合、ポンプが脈動しても、アキュムレータにおける容積が変動することで、塗布器へと続く流路（配管）を流れる塗布液の容積変動を吸収し、これにより、塗布器から吐出される塗布液の脈動を抑えようとしている。また、図１０に示すように、アキュムレータ９０として、塗布器９９とポンプ９８との間の流路９７の途中に設けた液室９１にエアセル９２を設け、ポンプ９８から送り出された塗布液がこのエアセル９２を収縮させたり膨張させたりすることで、流路９７を流れる塗布液の容積変動を吸収しようとするものがある。

しかし、このアキュムレータ９０（エアセル９２）の容積が収縮したり膨張したりすると、流路９７を流れる塗布液の圧力が変動し、この圧力変動が塗布器９９の内圧（つまり、吐出圧）に影響を与え、膜厚ムラを発生させてしまうことがある。すなわち、ポンプ９８の脈動により、塗布液が多く供給されるタイミングでは、これを吸収するためにエアセル９２が収縮するが、その反力として流路９７中の塗布液の内圧が高まり、この結果、塗布器９９の内圧、つまり、吐出圧が高くなって、吐出される塗布液量が増え、膜厚ムラ（横段）の原因となってしまう。

そこで、本発明は、塗布器に塗布液を供給するポンプの脈動に起因して膜厚ムラが現れるのを抑えることを目的とする。

本発明の塗布装置は、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。

この塗布装置によれば、ポンプから塗布液が脈動して供給されても、この脈動に応じて、分岐部から液溜め部側の塗布液の圧力水頭が変化可能であり、塗布器における吐出圧の変動を抑えることが可能となる。この結果、被塗布部材に生じる膜厚ムラ（横段）の発生を抑えることができる。

すなわち、分岐部から液溜め部側の塗布液の圧力水頭が、分岐部から塗布器の吐出口までの圧力損失と同じとなるように、液溜め部における塗布液の液面高さが変動する。このため、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、分岐部から枝流路側へ流れる。この結果、ポンプの脈動により多くなる塗布液が塗布器に流れるのを抑えることができる。これとは反対に、ポンプ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、液溜め部側の塗布液が分岐部及び供給流路を経て塗布器側に流れる。この結果、ポンプの脈動による塗布液の不足を補うことができる。以上より、ポンプの脈動に起因して被塗布部材に生じる膜厚ムラ（横段）を抑えることができる。

また、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構成であるのが好ましい。更に、このポンプは、塗布液を一定の送り量で送り出す「定量ポンプ」であるのが好ましい。
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。

また、前記塗布装置は、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のが好ましい。
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。

また、例えば、分岐部から塗布器の吐出口までの圧力損失が大きい場合、この圧力損失と、分岐部から液溜め部側の塗布液の圧力水頭とが同じとなるためには、液溜め部を高い位置とする必要がある。そこで、塗布装置が、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、更に備えていれば、液溜め部の位置を高くしなくても済む。

また、本発明は、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。

この塗布方法によれば、ポンプから塗布液が脈動して供給されても、この脈動に応じて、分岐部から液溜め部側の塗布液の圧力水頭が変化可能であり、塗布器における吐出圧の変動を抑えることが可能となる。この結果、被塗布部材に生じる膜厚ムラ（横段）の発生を抑えることができる。

本発明によれば、ポンプから塗布液が脈動して供給されても、被塗布部材に生じる膜厚ムラ（横段）の発生を抑えることができる。この結果、品質の高い製品を得ることが可能となる。

塗布装置の概略構成を示す模式図である。 （Ａ）は塗布器の斜視図であり、（Ｂ）は塗布器の断面図である。 塗布装置の変形例を示す模式図である。 塗布開始の動作中にある塗布装置を示している模式図である。 ポンプ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。 定常塗布状態にある塗布装置を示している模式図である。 ポンプ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。 塗布を終えるための動作中にある塗布装置を示している模式図である。 ポンプ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。 従来の塗布装置の模式図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
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。

塗布装置５は、塗布器１０（ノズル、スリットダイともいう）を備えており、この塗布器１０から塗布液を吐出し、基板Ｗの上面に塗布液を塗布する。基板Ｗの上面が、塗布液が塗布される被塗布面となり、この被塗布面が上向きとなる姿勢で基板Ｗはステージ９上に支持され、その状態で塗布が行われる。塗布装置５は、前記塗布器１０の他に、基板Ｗと塗布器１０とを相対的に移動させる移動手段２０と、塗布器１０に繋がっている供給流路（配管）６０と、この供給流路６０を通じて塗布器１０に塗布液を供給するポンプ３０と、供給流路６０の途中に設けられている分岐部６５から分岐している枝流路（配管）７０と、枝流路７０と繋がっており塗布液を溜める液溜め部４０と、各種制御を行うコンピュータからなる制御部５０とを備えている。

図２（Ａ）は塗布器１０の斜視図である。塗布器１０は、一方向に長い直線状のノズルからなり、その下端に、塗布液を吐出する吐出口１１が設けられている。図２（Ｂ）は塗布器１０の断面図である。塗布器１０は、その内部に、塗布液が溜められる空間１３（以下、マニホールド１３という。）、及び、マニホールド１３と吐出口１１とを繋ぐスリット状流路１２を有している。マニホールド１３、スリット状流路１２及び吐出口１１は、一方向（図２（Ｂ）の紙面に直交する方向）に沿って長く形成されている。マニホールド１３は、供給流路６０から流入し吐出口１１から吐出させる塗布液を一旦溜めるために拡大させた領域である。スリット状流路１２の下端が吐出口１１となり、基板Ｗに対して吐出口１１から塗布液が下向きに吐出される。後述する塗布動作の際、マニホールド１３、スリット状流路１２は、塗布液で満たされた状態（つまり、充満状態）となる。

図１において塗布装置５は、装置基台６、及び、この装置基台６に搭載され基板Ｗを上に載せるステージ９を備えている。ステージ９に固定されている基板Ｗと塗布器１０とは移動手段２０によって相対的に移動可能となる。本実施形態では、装置基台６に支持部材２５を介して塗布器１０が取り付けられており、塗布器１０は固定状態にある。この塗布器１０に対してステージ９が水平方向に移動する。このために、移動手段２０は、装置基台６に設けられているレール２１と、このレール２１に沿ってステージ９を移動させるリニアアクチュエータ２２とを備えている。移動手段２０（リニアアクチュエータ２２）は、制御部５０によって制御され、塗布開始の際、ステージ９を加速し、その後、一定速度で基板Ｗと塗布器１０とを被塗布面に平行な方向に相対的に移動させ、塗布終了の際、ステージ９を減速させる。なお、移動手段２０は、塗布器１０と基板Ｗとを相対移動させる構成であればよく、図示しないが、固定状態にあるステージ９（基板Ｗ）に対して塗布器１０を移動させる構成であってもよい。また、移動手段２０は別の構成であってもよい。

塗布器１０は支持部材２５に搭載されており、この支持部材２５は、塗布器１０を上下方向に移動させる昇降アクチュエータ２４を備えている。昇降アクチュエータ２４により、基板Ｗに対する塗布器１０（吐出口１１）の高さを調整することが可能となる。

ポンプ３０は、供給流路６０を通じて塗布器１０に塗布液を供給する。ポンプ３０は、容積計量型のものであり、任意の流量の塗布液を精度よく供給流路６０へ送り出すことが可能である。本実施形態では、ポンプ３０を容積計量型のピストンポンプ（シリンジポンプ、定量ポンプともいう。）としている。

ポンプ３０は、制御部５０によって制御され、単位時間当たりの塗布液の送り量が制御されて、所定量の塗布液が供給流路６０を通じて塗布器１０に供給される。本実施形態では、塗布開始時及び塗布終了時を除いて、一定の送り量（単位時間あたりの平均送り量が一定）で塗布液が塗布器１０に供給されるようにポンプ３０は制御される。このように、ポンプ３０によって塗布器１０に塗布液が一定の送り量で供給されることで、この塗布器１０の吐出口１１から塗布液が一定の吐出量（単位時間あたりの平均吐出量が一定）で吐出されるが、ポンプ３０の駆動部はモータを含む回転系の機構を有していることから、ポンプ３０からは、塗布液が微小であるが脈動して吐出される。

塗布開始時では、ステージ９の加速に合わせて、ポンプ３０から塗布液が加速して供給される。つまり、ステージ９の加速に合わせて、ポンプ３０は単位時間当たりの供給量を増加させながら塗布液を吐出する。また、塗布終了時では、ステージ９の減速に合わせて、ポンプ３０から塗布液が減速して供給される。つまり、ステージ９の減速に合わせて、ポンプ３０は単位時間当たりの供給量を減少させながら塗布液を吐出する。このように、ポンプ３０による塗布液の供給量は、基板Ｗと塗布器１０との相対的な移動速度に応じて変化させることができ、この変化は制御部５０の制御に基づいて行われる。

供給流路６０には、第一の開閉バルブ６１が設けられており、塗布動作の際には開いており、例えばポンプ３０に塗布液を補充する際には閉じている。

本実施形態の塗布装置５は、塗布液を溜めるタンク３５（第一タンク）を更に備えている。このタンク３５は、供給流路６０から延長された流路６２を通じてポンプ３０と接続されている。流路６２には第二の開閉バルブ６３が設けられている。開閉バルブ６３は、塗布動作の際に閉じられており、ポンプ３０に塗布液を補充する際に開けられる。タンク３５に溜められている塗布液は、ポンプ３０に補充するための塗布液となる。

液溜め部４０は、塗布液を溜めるタンク（第二タンク）からなる。液溜め部４０は、枝流路７０と繋がっており、枝流路７０には第三の開閉バルブ７１が設けられている。開閉バルブ７１が開の状態で、分岐部６５と液溜め部４０との間を塗布液は自由に流れることができ、開閉バルブ７１が閉の状態で、分岐部６５と液溜め部４０との間を塗布液は流れることができない。分岐部６５は、供給流路６０のうち、塗布器１０に向かって一方通行でしか塗布液が流れない流路部の最上流点となる。

液溜め部４０は、分岐部６５よりも高い位置に設けられており、液溜め部４０に溜められている塗布液の液面Ｆは、分岐部６５を基準として所定の高さ位置にある。液溜め部４０における塗布液の液面Ｆの高さ位置は、次のとおりとなる。
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。

液溜め部４０は、その上部において大気に開放された状態となっている。つまり、液溜め部４０では、その周囲との間で空気等の気体の出入りが自由な状態となっている。このため、液溜め部４０では、溜めている塗布液の液面高さが自由に変動可能な状態となる。以上より、液溜め部４０は、塗布液を、液面Ｆの高さが自由に変動可能な状態で溜めることができると共に、この液面Ｆの高さ変動により分岐部６５から枝流路７０側の塗布液の圧力水頭Ｈを変化可能とすることができる。

また、塗布装置５の変形例として、図３に示すように、液溜め部４０の上部の空間４０ａの圧力を圧力制御装置５５によって、大気圧よりも高い圧力（微圧）に設定されていてもよい。液溜め部４０の上部の空間４０ａが圧力制御装置５５によって一定の圧力に制御されている場合、例えば液溜め部４０内の液面高さが増加し、空間４０ａが縮小された場合でも、空間４０ａの空気圧を一定に保つべく、空間４０ａの空気が液面高さの増分に応じた量だけ外部に排出される。また、液溜め部４０内の液面高さが減少した場合はその逆で、空間４０ａの空気圧を一定に保つべく、液面高さの減少分に応じた量だけ圧力制御装置５５により空間４０ａ内に空気が供給される。これらの作用により、液溜め部４０では、溜めている塗布液の液面高さが自由に変動可能な状態となる。

圧力制御装置５５は、レギュレータ（圧空源と繋がる電空レギュレータ）を備えており、コンプレッサ５６（圧空源）により発生した圧力を任意の設定値に保持することができる。また、この際、圧力制御装置５５の圧力設定値は制御部５０により設定される。この圧力制御装置５５によれば、次に説明するように、液溜め部４０の設置位置が高くならないようにすることができ、塗布装置５の高さを低く抑えることが可能となる。

すなわち、図１に示すように、液溜め部４０が大気開放型である場合、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が大きいと、この圧力損失Ｂと、分岐部６５から液溜め部４０側の塗布液の圧力水頭Ｈとが同じとなるためには、液溜め部４０を高い位置とする必要がある。
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。

そして、図３に示す形態の場合、液溜め部４０での液面Ｆの高さが変化しても、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。つまり、塗布装置５が備えている圧力制御装置５５は、液溜め部４０における塗布液の液面高さが自由に変動可能な状態を維持しつつ、この液溜め部４０の上部の空間４０ａにおける圧力を一定に保っている。このため、液溜め部４０が大気開放型である場合と同様の機能を有することができる。

以上の構成を備えている塗布装置５（図１及び図３参照）によって行われる塗布方法について説明する。この塗布方法では、塗布器１０に対して基板Ｗ（ステージ９）を移動させながら、塗布器１０に繋がる供給流路６０に対してポンプ３０が塗布液を供給し、塗布器１０の吐出口１１から塗布液を吐出させ基板Ｗに塗布液を塗布する方法である。
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。

〔塗布開始のための動作〕
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。

〔定常塗布のための動作〕
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。

開閉バルブ７１が開いた状態で、液溜め部４０の塗布液の圧力水頭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）となるように、液溜め部４０において塗布液の液面Ｆの高さが設定されている。そして、ポンプ３０から塗布液が脈動して送り出されても、この脈動に応じて液溜め部４０の液面高さが変動し、脈動による流量のムラが塗布器１０側に伝わらないように液溜め部４０がこのムラを吸収している。この際、液溜め部４０の液面高さ変動により圧力水頭Ｈに変動ΔＨが生じ、このΔＨにより分岐部６５にも若干の圧力変動ΔＢ１が生じる。ただし、このΔＢ１は、ポンプ３０の脈動がそのまま塗布器１０側に流れることにより生じる圧力変動ΔＢ２と比較すると極めて小さいことから、結果、塗布器１０における吐出圧の変動を大幅に抑えることが可能となる。吐出圧の変動が抑えられることで、塗布器１０の吐出口１１から吐出される塗布液量を一定にすることが可能となり、この結果、基板Ｗに生じる膜厚ムラ（横段）の発生を抑えることができる。

この点についてさらに説明すると、分岐部６５から液溜め部４０側の塗布液の圧力水頭Ｈが、分岐部６５から塗布器１０の吐出口１１までの圧力損失Ｂと同じとなるように、この液溜め部４０における塗布液の液面高さが変動する。
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。

そして、前記のとおり、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、塗布液は、分岐部６５から枝流路７０側へ流れるが、これは、分岐部６５から液溜め部４０側の流路の圧力損失ｂ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よりも小さい（ｂ＜Ｂ）ことが、理由の一つである。そこで、前記圧力損失ｂを小さくするために、本実施形態では、枝流路７０を構成する配管の流路長を、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長よりも短くしている。このように流路長を設定するために、分岐部６５は、塗布器１０よりもポンプ３０側に近くなるようにして設けられている。特に図１及び図３に示す形態では、分岐部６５は、開閉バルブ６１よりもポンプ３０側に位置している。
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。

以上より、前記定常塗布状態において、供給流路６０の分岐部６５に枝流路７０を介して、塗布液を液面高さが自由に変動可能な状態で溜める液溜め部４０が接続されており、このような液溜め部４０を備えている塗布装置５によって行われる塗布方法は、この液溜め部４０における塗布液の液面の高さ変動により分岐部６５からの塗布液の圧力水頭Ｈを変化可能とした状態で、ポンプ３０により供給流路６０を通じて塗布器１０に塗布液を供給することで行われる。

液溜め部４０はポンプ３０から送り出される塗布液の脈動を抑制するダンパーとして機能することができる。塗布器１０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）とがバランスし（均衡し）、液溜め部４０の液面Ｆが安定することで、前記吐出圧が安定する。したがって、ポンプ３０に脈動が生じていても、塗布器１０の吐出口１１における吐出圧が一定となり、基板Ｗに生じる膜厚ムラ（横段）の発生を抑えることができる。

また、仮に、液溜め部４０が開放型ではなく、密閉されている場合、ポンプ３０の脈動に応じて液面が動くと、液溜め部４０の上部の空間４０ａの圧力が変動し、これにより、液溜め部４０に溜めている塗布液の圧力、更には、枝流路７０、供給流路６０、及び塗布器１０内の塗布液の圧力も変化してしまう。この結果、塗布器１０における吐出圧が変動し、膜厚ムラの原因となってしまう。
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。

〔塗布停止のための動作〕
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。

〔塗布装置５及び塗布方法に関して〕
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。

図４、図６、図８に示す動作を一連の塗布動作とし、この一連の塗布動作を繰り返すことで、次々と基板Ｗに塗膜を形成することができる。このように塗布動作を繰り返す場合、液溜め部４０の液面Ｆの位置（初期位置）は、前回の塗布動作の前記定常塗布状態における液溜め部４０の液面Ｆの位置と同じとする。これは、塗布液の塗布を終える動作（図８参照）を開始する前に開閉バルブ７１を閉じることで、可能となる。
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。

以上のように、本実施形態の塗布装置５及びこの塗布装置５によって行われる塗布方法によれば、ポンプ３０から塗布液が脈動して供給されても、基板Ｗに生じる膜厚ムラ（横段）の発生を抑えることができる。この結果、品質の高い製品を得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。

以上のとおり開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。つまり、本発明の塗布装置５は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。
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。

また、分岐部６５の位置は、変更可能であり、例えば、ポンプ３０と供給流路６０との接続部よりも、更に上流側（つまり、タンク３５側）であってもよい。この場合においても、分岐部６５から液溜め部４０側の塗布液の圧力水頭（Ｈ）が、分岐部６５から塗布器１０の吐出口１１までの圧力損失（Ｂ）と同じとなるように、この液溜め部４０における塗布液の液面高さが変動する。

なお、前記実施形態では、ポンプ３０として定量ポンプを用いているため、仮に装置５の発熱等の影響により塗布液の液粘度が徐々に増加した場合でも塗布器１０から吐出される流量を一定にすることができる。すなわち、液粘度の増加により塗布器１０側の配管に送液する圧力損失が増加するが、この増加に伴って液溜め部４０の液面が上昇する。この液面上昇により塗布器１０側に塗布液を送り出す圧力が増加するが、この圧力の増加分が粘度上昇に伴う圧力損失の増加分に相当するため、結果として、液粘度が増加しても塗布器１０から吐出される流量は一定に保たれる。

Ｗ：基板（被塗布部材） ５：塗布装置 １０：塗布器
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)

1. 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、
   を備えていて、
   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、塗布装置。
2. 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、
   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、
   を備えていて、
   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、塗布装置。
3. 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、
   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と、
   を備えている、塗布装置。
4. 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１〜３のいずれか一項に記載の塗布装置。
5. 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１〜４のいずれか一項に記載の塗布装置。
6. 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１〜５のいずれか一項に記載の塗布装置。
7. 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し、
   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ことを特徴とする塗布方法。
8. 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く、
   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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