JPH1190295A

JPH1190295A - 塗布装置及び塗布方法

Info

Publication number: JPH1190295A
Application number: JP25367597A
Authority: JP
Inventors: Sumio Harukawa; 澄夫春川
Original assignee: Hirata Corp
Current assignee: Hirata Corp
Priority date: 1997-09-18
Filing date: 1997-09-18
Publication date: 1999-04-06

Abstract

(57)【要約】【課題】塗布流体の流動性を高めることで、スリットコ
ータによる塗布膜の均一性をより向上させることができ
る塗布装置及び塗布方法の提供。【解決手段】膜状塗布流体を塗布面Ｗ上に塗布する塗
布装置において、相対移動を行うために基部１０に配設
される相対移動部６、７、８、９と、間隙を維持する状
態と塗布面から離間する状態に昇降する昇降部３、４、
５、１２と、位置検出を行う位置検出部１１と、塗布ヘ
ッド１の供給口を介して所定圧力で供給する供給部と、
塗布ヘッド１の排出口を介して排出する排出部と、スリ
ット開口部に連通た空間部に対して超音波振動を印加す
ることで流動性を高める超音波発生部２０と制御部１０
０とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は塗布装置及び塗布方
法に係り、特に平面の塗布対象面を有する液晶やプラズ
マ等の硝子基板及びフラット型ＣＲＴ管等において、レ
ジスト液やスラリー等の塗布流体が乾燥後において均一
な薄膜形成するように塗布する塗布技術に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来より、液晶ディスプレー（ＬＣＤ）
や半導体光学素子、半導体素子、半導体集積回路、プリ
ント配線基板等の製造工程において、フォトレジストや
絶縁材料、はんだレジスト等の各種塗布液、を塗布対象
物である例えばガラス基板や半導体ウエハ等の表面上に
塗布して、数ミクロン程度の非常に薄い塗膜を形成する
必要がある。具体的には、液晶ディスプレーの製造工程
においては、ガラス基板の表面に、乾燥時の厚みが約１
〜３ミクロンになる均一なフォトレジスト層をコーティ
ングする必要がある。

【０００３】このような場合において、ばらつきのない
膜厚を保証した極めて均一な塗膜を形成するために、高
精度に膜厚を制御する必要があるために、実績のある塗
布装置であるスピンコータ（遠心力を利用した回転式塗
布装置）が一般に用いられている。

【０００４】このスピンコータを用いたスピンコート法
によれば、塗布対象物を一定の回転数で回転させながら
基層となる塗面上に所望の塗布液を滴下し、遠心力によ
って塗布液を薄く延ばすようにして、塗布液の粘度や回
転数等の要因により決定される膜厚を有する塗膜を塗布
対象物の表面に形成するようにしている。

【０００５】しかしながら、このようなスピンコート法
によれば、回転に伴う遠心力により塗膜を形成するよう
にしているので、塗布対象物の全面に渡り塗布すること
しかできず、塗布対象物の所望の一部に対して選択的に
塗布液を塗布することができないものであった。

【０００６】また、塗布対象物の上に滴下された塗布液
の内、塗布対象物の表面に塗布されるのはわずか数％に
過ぎず、残りの９０数％は余剰塗布液となり塗布対象物
から除去乃至排出されていた。しかも、このようにして
排出された塗布液は空気に直に触れるために物性変化を
招くので、回収して再利用することができないことか
ら、塗布液の浪費度が高くなるという問題があった。

【０００７】さらに、排出された余剰液の清掃処理及び
廃液処理を余儀なくされていた。また、スピンコート法
によって塗布すると、高速回転に伴い飛散した余剰液は
ミストを発生させることになり、さらに回転により発生
した乱気流の作用で塗布有効面にミスト粒になって付着
したり、塗布対象物の端面（外周面）にも塗布液が流動
拡散して付着する。このために、乾燥後に、塗布対象物
の端面に付着した塗膜が剥離し、剥離した塗膜が塗布対
象物の表面に付着し、後工程においてトラブルを発生さ
せることがあり、製品の歩留りを低下させる原因となっ
ていた。また、その歩留り低下を避けるためには、塗布
対象物の端面や裏面をクリーニングしなければならず、
そのための付加工程をも必要としていた。

【０００８】なおかつスピンコート法は遠心力を利用し
ているので、塗布対象物が大型になりその回転半径が大
きくなればなるほど縁部の遠心力は大きくなるので膜厚
は薄くなってしまうので、大型になるに伴い全面に渡る
均一な膜厚を得ることは難しくなる問題があり、塗布対
象物の大型化には限界があった。

【０００９】このようなスピンコート法の欠点を解決す
べく、本願出願人はスリット式の流体塗布装置（以下、
スリットコータと呼ぶ）を特開平６‐３３９６５６号公
報において提案している。このスリットコータによれ
ば、塗布ヘッドのスリットから略シート状に塗布液を吐
出しつつ移動するようにして、スピンコート法における
過剰な塗布液を供給せず、かつ塗布ヘッドから塗布対象
物上の必要な領域上のみへ塗布液の供給を行うことがで
きるので、歩留りを向上させることができ、しかも塗布
液を節約することができるものである。また、スリット
コータによれば、塗布対象物の側面に付着した塗膜が剥
離して塗布対象物の塗布面に付着することも防止でき、
さらに塗布液を外気に晒すことなく塗布対象物へ直に塗
布することができるクローズド方式の流体塗布装置を実
現できるものである。また、長い塗布ヘッドを準備して
おけば、塗布対象物のサイズの大型化にも対応できるの
で、スピンコート法に固有の多くの問題を解決するもの
であった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般に
スピンコート法では、塗布対象物のサイズにもよるが、
膜厚均一性は±３％を実現しているが、現状のスリット
コータでは±５％であるのでやや劣っている。そこで、
スリットコータによりスピンコート法並みの高精度薄膜
を得るために、塗布液の一定の供給圧力、塗布ヘッドの
一定の走行速度、供給流体と塗布ヘッドの恒温化、スリ
ット形成面の面粗度と開口幅精度等の諸条件を厳守する
ことが挙げられる。

【００１１】このために、製作時間及びコストも増大
し、なおかつ、塗布ヘッドの性能は、組立、調整、塗布
試験、乾燥、計測のサイクルを繰り返しながら見極める
作業であり、再加工、再組立を伴うこともしばしばであ
り、均一な膜厚が得られない場合もその原因特定と解決
には相応の時間を要し、設備稼動までに費やす期間と設
備費用は莫大なものとなる問題があった。

【００１２】また、従来のスリットコータによる塗布膜
状態は、塗布ヘッド乃至塗布対象物の走行方向に線を引
くように一定の幅、高さの塗布膜厚ムラが認められ（目
視判別はできない）その再現性は高いものであり、塗布
流体の粘性が高くなればなるほど、またウエット状態の
初期塗布膜厚を薄くすればするほど膜厚のムラは顕著で
あった。また、これとは逆に、塗布流体の粘性を低くす
るばするほど、また塗布時の流体の厚みを厚くすればす
るほどムラは認めなくなり均一性は向上することが知ら
れている。これらは塗布後の表面上における流動性が塗
布面の形成高さ及びその粘性に起因していることを示し
ていると考えられる。

【００１３】さらに、従来のスリットコータの塗布ヘッ
ドは定期的に洗浄しているが、現状では塗布ヘッドを完
全に分解しなければならず、洗浄後の組立精度の再現性
は低いことから生産現場における大きな障害となってい
た。

【００１４】一方、塗布流体には生産性向上の面から速
乾性であることが望まれており、塗布流体の条件を都合
よく変更するには、速乾性を満足するためにおのずから
限界がある。また、塗布ヘッドの加工精度や組立精度、
また温度等の条件をいかに安定させるようにしても、そ
れ以上の高精度の要求には応えられず、高粘度の塗布流
体で高精度の均一膜厚を得るには眼界があった。

【００１５】したがって、本発明は上述の問題点に鑑み
なされたものであり、塗布流体の流動性を高めること
で、スリットコータによる塗布膜の均一性をより向上さ
せることができる塗布装置及び塗布方法の提供を目的と
している。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するために、平面状の塗布対象物の塗布面上
に所定厚さの塗膜を均一に形成させるために、前記塗膜
形成用の塗布流体をスリット開口部を介して一定厚さの
膜状塗布流体として吐出する塗布ヘッドを、前記塗布面
からの間隙を維持しつつ所定速度で相対移動すること
で、前記膜状塗布流体を前記塗布面上に塗布する塗布装
置において、前記相対移動を行うために基部に配設され
る相対移動手段と、前記間隙を維持する状態と前記塗布
面から離間する状態に前記塗布ヘッドを昇降する昇降手
段と、前記相対移動の位置検出を行う位置検出手段と、
前記塗布ヘッドの供給口を介して前記塗布流体を所定圧
力で供給する供給手段と、前記塗布ヘッドの排出口を介
して前記塗布流体を排出する排出手段と、前記スリット
開口部に連通するとともに、前記スリット開口部の長手
方向に延設される空間部に対して超音波振動を印加する
ことで前記塗布流体の流動性を高める超音波発生手段
と、前記各手段に接続され、塗布開始位置と塗布終了位
置の間において塗布流体の吐出制御を行う制御手段とを
具備することを特徴としている。

【００１７】また、平面状の塗布対象物の塗布面上に所
定厚さの塗膜を均一に形成させるために、前記塗膜形成
用の塗布流体をスリット開口部を介して一定厚さの膜状
塗布流体として吐出する塗布ヘッドを、前記塗布面から
の間隙を維持しつつ所定速度で相対移動することで、前
記膜状塗布流体を前記塗布面上に塗布する塗布方法にお
いて、基部に配設される相対移動手段により前記相対移
動を行なう工程と、昇降手段により前記間隙を維持する
状態と前記塗布面から離間する状態に前記塗布ヘッドを
昇降する工程と、位置検出手段により前記相対移動の位
置検出を行う工程と、供給手段により前記塗布ヘッドの
供給口を介して前記塗布流体を所定圧力で供給する工程
と、排出手段により前記塗布ヘッドの排出口を介して前
記塗布流体を排出する工程と、超音波発生手段により前
記スリット開口部に連通するとともに、前記スリット開
口部の長手方向に延設される空間部に対して超音波振動
を印加して前記塗布流体の流動性を高める工程と、前記
各手段に接続される制御手段により、塗布開始位置と塗
布終了位置の間において塗布流体の吐出制御を行う工程
とを具備することを特徴としている。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な各実施形
態について、添付図面を参照して詳細に説明する。先
ず、図１はスリットコータの全体構成を示した概略構成
図である。

【００１９】本図において、スリットコータにおける塗
布対象物の移動機構は、クリーンルーム内に設置される
基部１０と、この基部１０の長手方向に沿うように配設
された一対のガイドレール７と、このガイトレール７に
より案内されるガイドブッシュ６ａを固定した保持盤６
と、この保持盤６上に配設されるとともに図示のような
略平板状の塗布対象物Ｗを吸着保持する吸着部１２と、
この保持盤６をガイドレール７の長手方向に沿うように
駆動するために保持盤６の底面に固定されたボールブッ
シュに螺合するボールネジ８と、このボールネジ８をそ
の出力軸に固定または一体形成するとともに基部１０に
固定されるサーボモータ９とから構成されている。ま
た、基部１０上には保持盤６の移動位置を後述するよう
に検出するためのセンサ１１が配設されている。以上の
モータ、センサは制御部１００に接続されており、同期
して駆動することで、保持盤６上に吸着保持される塗布
対象物Ｗを図示の矢印Ｘ１、Ｘ２方向に往復駆動する。

【００２０】また、塗布ヘッド移動機構は、基部１０の
上に固定される昇降軸１２と、この昇降軸１２の上に固
定される昇降用のサーポモーター４と、このサーボモー
タの出力軸に固定された不図示のボールネジに螺合する
ブッシュを設けた昇降台５と、この昇降台５から図面の
Ｘ−Ｙ面上に延設されるアーム３と、このアーム３に取
付けられる塗布ヘッド１と、塗布対象物Ｗの表面との間
隙を測定するためにアーム３に取り付けられる距離測定
のセンサ２とから構成されており、センサ２の測定結果
に基づき、昇降用のサーポモーター４を適宜駆動するこ
とで塗布ヘッド１をＺ方向に昇降させるようにして、間
隙をリアルタイムで維持するように構成されている。
尚、図１において塗布流体の供給システムと、塗布対象
物Ｗを搬送して図示の位置にセットする昇降機構は不図
示であるまた、図１による説明によれば、塗布ヘツド１
を昇降させているが、これに限定されず、保持盤６を昇
降させて間隙を維持するようにしても良い。また上述の
ように保持盤６を往復駆動する構成に代えて、昇降軸１
２側を往復駆動するように構成しても良く、少なくとも
塗布ヘッド１と塗布対象物Ｗの表面との間隙を維持しつ
つ、相対移動するようにすれば如何なる構成でも良い。
さらに、基部１０は図示のように平坦面を上にする構成
に限定されず、起立または傾斜して設けるようにして、
設置面積を少なくするようにすることもできる。

【００２１】また、距離測定のセンサー２はレーザーセ
ンサ等の非接触タイプが塗布面を損傷する虞がないこと
から好ましいが、これに限定されず接触型の変位センサ
ーでも良い。またセンサー２は、図１では２個設置され
ており、塗布対象物Ｗの両縁部位を夫々測定できるよう
しているが、センサの設置位置は図示の位置に限定され
ず、またセンサ２を１個設けるようにしても良い。ま
た、昇降、走行の機能は数値制御できるものであれば種
類は問わない。

【００２２】以上説明の構成における塗布開始時の動作
概略について、次に述べる。

【００２３】先ず、塗布対象物Ｗが搬送移載装置（不図
示）から保持盤６に受け渡される。すると、保持盤６に
設けられた吸着部１２の多数の吸引孔内がバキューム機
構（不図示）により負圧にされる結果、塗布対象物Ｗが
真空保持される。

【００２４】続いて、所定の高さに位置決めした昇降用
のアーム３に設けたセンサ２の下に塗布対象物Ｗが位置
するように保持盤６を矢印Ｘ２方向に移動させて、塗布
対称面までの距離を各センサ２で測定して、塗布ヘッド
１の先端と塗布対象表面の距離を計算する。この測定個
所は１個所でも複数個所でも良い。測定が完了すると保
持盤６は、所定の位置で待機して、塗布動作の準備を完
了する。

【００２５】このとき、塗布ヘッド１は予め気泡の存在
しないほぼ満タン状態にしておき、スリット先端の開口
面からやや高めの位置に塗布流体の下端が位置する状態
で貯留しておく。塗布ヘッド１内で貯留されている塗布
流体はスリット先端が開放されているので大気圧となっ
ている。また、供給される塗布流体には常に一定の圧力
が加えられている。続いて、塗布ヘッド１に設けられた
塗布流体供給バルブを開くと、圧力の加わった塗布流体
はヘッド内で貯留した塗布流体をスリット先端から押し
出すようになるが、このとき、吐出される塗布流体の先
頭部はヘッド内からヘッドの外に押し出されて微少の半
球状の液玉をスリット全長に亘り短いピッチで形成し成
長する。

【００２６】尚、スリット内に貯留したときの塗布液の
位置が常に一定の高さで一直線を維持し、供給される塗
布流体の圧力と粘性、それに塗布ヘッドを含めた温度に
変化が無く常に一定で、かつ、スリット幅とスリット壁
の状態が均一であれば、液玉の形成状態には再現性を確
保できるが、この再現性にはばらつきが必ず伴うことか
ら塗布開始時点の塗膜状態を不揃いにしている。そこ
で、微少な液玉が全長に亘り形成されたときに、液玉を
ヘッド先端で押し潰すまでの間隙になるように塗布ヘッ
ド１を下降させることで、塗布流体は塗布対象面と塗布
ヘッド先端部との間を隙間無く埋める状態にすることが
できる。

【００２７】このときに、すでに塗布ヘッド１は塗布対
象Ｗに対して相対移動状態で、かつ一定速度になってい
る必要がある。即ち、吐出開始から微少な液玉を形成す
る時間ｔ１後には塗布ヘッド１と塗布対象面は所定の間
隙になるように下降させておき、走行速度状態ではすで
に一定速度に到達しておくように制御される。

【００２８】このように制御することで、相対移動の速
度が例えば５０ｍｍ／ｓｅｃと十分に遅く、また下降速
度が１０ｍｍ／ｓｅｃと十分に早い場合には、スリット
幅を３０μｍ、間隙を約１００μｍとした場合におい
て、塗布開始線を±１ｍｍ以下のばらつき範囲内にする
ことが可能となる。

【００２９】以上の条件で所定範囲を塗布後に塗布を終
了する。このとき、塗布ヘッド１の供給バルブを閉じて
も塗布ヘッド１内の塗布流体は残圧の影響と吐出した塗
布流体との分子間結合力により完全に吐出が止まるまで
に時間を要する。このために、吐出量の減少に合わせて
移動速度を減速すると良いが、このように制御すると所
望の塗布厚みを確保することが困難となる。そこで、供
給バルブを閉じるのと略同時に塗布ヘッド１内の塗布流
体を一気にスリット開口部から引き込むサックバック機
能を塗布ヘッド１に設けており、このサックバック量を
調整することで吐出を止めるようにしている。

【００３０】また、供給バルブを閉じる動作により、滅
速停止モードとなり、同タイミングで塗布ヘッド１を上
昇させるようにしている。即ち、供給バルブ閉、サック
バック開、塗布ヘツト減速上昇の４つの動作のタイミン
グを同じにしている。また、それらのタイミングは所望
の有効塗布面積を過ぎたところ（１〜２ｍｍ）程度で十
分である。このような動作制御を行うことで、所望の有
効塗布面より捨て代（無効塗布面）を数ｍｍ以内に抑え
た塗布膜形成面を得ることができ、スリットコータの最
大の特徴である額縁塗布と省液塗布を実現できるように
なる。

【００３１】次に、図２（ａ）の塗布ヘッド１の要部破
断図と、図２（ａ）のＸ‐Ｘ矢視断面図である図２
（ｂ）において、塗布ヘッドの構成例について述べる。

【００３２】図２において、塗布ヘッド１は図示の形状
になるように所定金属材料から加工された第１基部２１
と、第２基部２２とをスペーサ２３を介在させてから、
ボルト３１で互いに固定することでスリット部Ｓを形成
するように構成されている。また、第１基部２１と第２
基部２２には断面が図示のような直角三角形となる形状
部２１ａ、２２ａが夫々加工形成されており、スリット
部Ｓの開口部において塗布流体の吐出をスムーズに行え
るようにしている。

【００３３】また、第１基部２１には中央の供給口２４
と左右の排出口２５（破線図示）が穿設されており、空
間部２８に連通している。また、この空間部２８の天井
部には３個の超音波振動子２０を等間隔で固定した振動
板２７が設けられている。

【００３４】さらに、図３（ａ）は別構成の塗布ヘッド
１の要部破断図であって、また、図３（ｂ）は図３
（ａ）のＸ‐Ｘ矢視断面図である。また、図４は図３の
塗布ヘッドの立体分解図である。

【００３５】図３と図４において、既に説明済みの構成
には同一符号を付して説明を割愛すると塗布ヘッド１は
第１基部２１と、第２基部２２とを左右一対のスペーサ
２３を介在させてから、ボルト３１で互いに固定するこ
とでスリット部Ｓを形成するように構成されている。

【００３６】また、第１基部２１には空間部２８に連通
する中央の供給口２４と左右の排出口２５（破線図示）
が穿設されている。また、この空間部２８の天井部には
１個の超音波振動子２０を固定するとともに空間部２８
に潜入する形状部２７ａを一体形成した振動板２７が上
下にＯリング２９、３０を介在させて配設されている。
このために孔部を設けた押え板２６で振動板２７を上か
ら押させるようにしてネジ３１で第１基部、第２基部の
ネジ孔部に螺合固定する。

【００３７】以上の各構成において、塗布流体は供給口
２４から空間部２８内に一定の圧力で注入される、この
ため各流路には開閉バルブ（不図示）が備えられてい
る。また、排出口２５は塗布ヘッド１内を塗布流体で満
タンにする際に、ヘッド内の空気抜き用としての機能を
備えている。排出口２５の先には開閉バルブ（不図示）
と塗布流体吸引装置（不図示）を各々設けている。振動
板２７の長さはスリット部Ｓの長さに概等しい。

【００３８】好ましくは、第１、第２基部、スペーサー
並びに振動板の材質はＳＵＳ３１６等の材質を使用し、
Ｏリング２９、３０はフッ素ゴム（商品名エコーパー
フロ：株益岡製作所）等であり、また、振動子２０に
は塗布流体によって選定されることになるが、塗布対象
物Ｗやスリット部Ｓの内壁面にダメージを与えない上で
も１００ｋＨz以上の周波数が好ましい。さらに塗布に
際しては、塗布ヘッド内のスリット部Ｓを含んだ空洞部
を塗布流体で概満タンにしておく必要があり、最適な満
タン状態はスリット先端からはみださない位置である。

【００３９】この状態は、スリット幅が十分に狭く（概
２０〜５０μｍ）、スリット高さが十分に大きい（概２
０ｍｍ〜４０ｍｍ）ために、排出口２５を開き吸引を開
始し、供給口２４から塗布流体を注入し続けると、空洞
部は塗布流体で満タンとなり、スリットから塗布流体は
滲み出ることになる。

【００４０】この状態で、吸引しながら、排出バルブを
閉じると、塗布流体はスリット先端から吐出される。吐
出を確認して供給バルブを閉じる。排出バルブを所定時
間開放し、すぐに閉じる。吸引を止める。このときにス
リット部内部に塗布流体が充満した状態を得ることがで
きる。

【００４１】塗布動作を図５の動作原理図において説明
すると、塗布ヘッド１が位置Ｐ１にある状態が塗布開始
の初期状態であり、超音波振動子２０のＯＮ／ＯＦＦの
タイミングとともに説明する。

【００４２】Ｐ１は待機位置での塗布流体の状態を示
し、Ｐ２は液玉が形成されつつある状態を示し、Ｐ３で
は形成した液玉を塗布対象面に接地させた状態を示し、
Ｐ４では供給を止めヘッド上昇開始点を示し、Ｐ５では
吸引作用で塗布流体が所定の位置に引き込まれた状態を
説明している。

【００４３】また、図に示した塗布対象端面からの距離
Ａ及びＢは１５ｍｍ以内となることが望まれており、か
つ非塗布域は４方向の端面において２ｍｍ程度確保され
る。図示のＧは塗布ヘッド先端と塗布対象面の間隙であ
る。

【００４４】本図において、位置Ｐ１で塗布ヘッド１は
塗布対象物Ｗの相対移動と、下降動作と及び供給バルブ
の３つを同時に開始する。この後、位置Ｐ３において、
相対移動速度は一定速度になっており、微少な液玉をス
リット部Ｓ全長に亘り形成しているが、このとき塗布ヘ
ッドは下降限に到達しており、先端の液玉は塗布対象面
に接地する。

【００４５】ここで初めて振動子２０への通電を開始し
て、超音波を発生させる。この状態のまま相対移動し
て、位置Ｐ４までは、一定の速度と供給圧力と間隙Ｇを
維持して、一定の超音波を作用させることで均一な塗布
面を形成する。また、位置Ｐ４の手前では、排出口２５
の先に設けた吸引装置を始動させておく。位置Ｐ４に到
達すると、供給バルブを閉じて、排出バルブを開き、塗
布ヘッド１を上昇させ、振動子をＯＦＦする。これらの
動作を同時に行う。相対移動の停止動作はその後で良
い。

【００４６】このとき、塗布流体は塗布ヘッド内に一定
の位置まで吸い込むことが肝要であり、そのために、排
出バルブの開放時間は実験により定め、常に一定の時間
で閉じるようにしている。位置Ｐ５で、塗布ヘッドは上
昇限、走行限にあり、塗布流体はヘッド内で一定の位置
にあり塗布動作を終了する。

【００４７】以上のようにスリットコータを動作させる
ことで、塗布流体の流動性を高めるこようにでき、容易
に塗布膜の均一性を向上させるようにできる。尚、振動
子２０の配置数、配置姿勢は都度適切な数が望ましく図
示の例に限定されないことは言うまでもない。

【００４８】次に、図６は、塗布ヘッド洗浄を含めた各
々のバルブ動作を説明する流路図である。本図におい
て、塗布ヘッド１の供給口２４には不図示の駆動機構を
備えた三方向弁３３が接続されており、電磁弁とポンプ
を介して洗浄液を収容したタンク３５に配管されてい
る。また、三方向弁３３には、塗布流体を収容したタン
ク３６がポンプと電磁弁とを介して配管されている。ま
た、各排出口２５にはサックバルブ３７に連通した開放
弁３４が配管されている。

【００４９】この図６は、初期洗浄の状態を示してお
り、２つの排出口のバルブ３４を各々開放し、バルブ３
３を切り替えて洗浄液を塗布ヘッド内に注入して、超音
波を発生させる様子を示している。この後、適度な時間
経過後に、図７（ａ）に示すように排出口のバルブ３４
を閉じ、スリット開口部から矢印方向に洗浄液を吐出す
るように洗浄液Ｋを圧送する。

【００５０】その後適当な時間を経過させてから、図７
（ｂ）に示すように排出口側のバルブ３４を開放し、同
時に供給バルブ３３を洗浄液から塗布液Ｒの流路に切り
替える。超音波はこの後適当な時期に止める。

【００５１】その後適当な時間を経過させ、図７（ｃ）
に示すように吐出口のバルブ３４を閉じ、スリット開口
部から塗布液Ｒを吐出する。

【００５２】その後適当な時間を経過させ、図７（ｄ）
に示すように供給バルブを切り替えて全ての塗布流体供
給を止める。

【００５３】その後、排出口のバルブの先に設けた吸引
装置であるサックバルブを動作させて、排出バルブ３４
を所定の時間だけ開放した後に閉じて、図７（ｅ）に示
すような状態にする。この時の塗布ヘッド内の塗布流体
Ｒの先端はスリット内部にやや引き込まれた状態とな
り、塗布動作待機状態を形成することになる。

【００５４】尚、排出バルブ３４、供給バルブ３３は、
目的とする機能を果たせればその構成数量や構造は種々
あることは言うまでもない。

【００５５】以上説明したように、塗布ヘッドから吐出
する塗布流体に超音波を印加することで、塗布直前と直
後の塗布流体の流動性を高めることができるので、塗膜
の平坦性を向上させることが可能となる。また、超音波
振動はヘッド内を洗浄液（溶剤）により洗浄するときの
洗浄力を高めることができる。塗布ヘッドに超音波発生
装置を設けることで、塗布ヘッド内に貯溜している塗布
塗布流体に塗布ヘッド（ステンレス製）を適して超音波
を作用させ、塗布対象面に接地する直前直後の塗布流体
の流動性を高めることができるので、速乾性塗布流体に
おいても塗布直後の膜厚ムラを瞬間的に均一にできる。

【００５６】また、本発明の第２の塗布流体塗布方法及
び塗布装置においては、振動板をＯリング等の弾性体で
支持固定し、振動板を直接塗布流体に接触させ、かつ振
動板の良さをスリット閉口部に概合せているために、ス
リット全長に亘り均一な超音波振動を作用させることが
できるので、吐出された直後の塗布流体の流動性を効率
的に均一に高めことができるので、塗膜の均一性をさら
に向上させることができる。

【００５７】特に、長尺のスリット開口部を擁する塗布
ヘッドにおいては、超音波の指向性が無視できない問題
となるが、上記のようにスリット長さに概合させた振動
板を、Ｏリング等の弾性体で挟み込むことにより、超音
波の指向性の問題を解決し、スリット全長に亘り均一な
超音波振動を吐出塗布流体に作用させることが可能とな
り、吐出直後の塗布流体の流動性を高めることができる
ので、塗布ヘッドの温度分布やスリット壁面の面粗度等
に鈍感な装置を実現出来、塗膜条件出しが容易になる。

【００５８】また、塗布動作前に、塗布ヘッドと塗布対
象面の間隙を測定する機能と、間隙を設定する機能を設
けたことで、塗布対象物の板厚の変化やばらつき、また
塗布塗布流体の変化（異種塗布流体）に柔軟に対応でき
る。また、最少塗布面積で所望の有効塗布面を得ること
ができる。

【００５９】さらにまた、塗布流体の吐出圧力と塗布流
体吐出のタイミングと塗布するための塗布ヘッドもしく
は塗布対象物の移動開始タイミングと、塗布ヘッドと塗
布対象物の間隙設定の動作タイミング等を適宜制御する
ことで、塗布対象面の塗布開始線を所定の位置になるよ
うに一直線で揃えることができ、安定した均一な膜厚を
短い塗布動作距離で得ることができるようになる。

【００６０】また、上述のように塗布開始線を形成する
までは超音波を発生させないようにして、塗布開始線形
成直後に超音波を発生させることで、塗布開始線から短
い移動距離（塗布距離）で安定した均一な膜厚面を得る
ことができ、有効面以外の塗布面積を小さくすることが
できる。この結果、現状より狭い塗布面積により少ない
塗布液量で現状通りの塗布有効形成面を得ることが可能
となる。

【００６１】また、塗布流体の塗布装置においては、上
述のように複数の超音波発生器で構成することも可能で
あり、各々の超音波の強さや周波数を個別にコントロー
ルできるようにすることで、塗布対象部や塗布ヘッドに
ダメージを与えず、かつ吐出塗布流体にバブルやミスト
粒を発生させず、しかも適度な流動性を与えることがで
きるようになるので、塗布流体の特性に合わせたきめ細
かな調整が可能となるものである。

【００６２】さらにまた、塗布直前及び直後の塗布流体
の流動性を高めるを可能としたことから、速乾性の塗布
液を使用することが可能となり、乾燥時間が早くなり、
生産性が向上する。

【００６３】また、塗布ヘッドを上述のように洗浄する
ことで、塗布ヘッドの取り外し、分解、洗浄、さらに組
み立て、取り付け、条件出しを行う立ち上げ作業が一切
不要となり、作業性、生産性が格段に向上することにな
る。

【００６４】さらに、塗布ヘッドの品質判定において、
従来は、加工、組立の各工程毎に良品と判定されたもの
を塗布実験工程で不良とする場合も少なからずあった
が、その割合を減少させることができるので、塗布ヘッ
ド製作時の歩留まりを向上させてコストを低減すること
が可能となる。

【００６５】さらに、より高精度の均一な膜厚を得るこ
とができるので、塗布品質の歩留まりが向上し、生産コ
ストを低減することが可能となる。

【００６６】加えて、額縁のように境界線を明瞭にした
額縁塗布を前提とした塗布方法であるので、塗布液の歩
留まりは極めて高いレベルを維持することができるとと
もに、端面に余剰の塗布液が付着しないので、ゴミを発
生させる可能性が低く、塗布後の塗布面へのダメージを
軽減でき、生産歩留まりの向上に寄与できることにな
る。

【００６７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、塗布設
備の製作、据え付け、立ち上げまでの期間とコストが低
減でき、稼動時は、塗布品質や生産歩留まりを向上させ
ることができる塗布装置及び塗布方法を提供できる。

【００６８】また、これに加えて塗布ヘッドの洗浄につ
いても、従来のように塗布ヘッドの分解作業なして洗浄
を可能にして、全自動化が可能となる塗布装置及び塗布
方法を提供できる。

【００６９】

【図面の簡単な説明】

【図１】スリットコータの全体構成を示した概略構成図
である。

【図２】（ａ）は塗布ヘッド１の要部破断図であり、
（ｂ）は（ａ）のＸ‐Ｘ矢視断面図である。

【図３】（ａ）は別構成の塗布ヘッド１の要部破断図で
あり、（ｂ）は（ａ）のＸ‐Ｘ矢視断面図である。

【図４】図３の塗布ヘッドの立体分解図である。

【図５】塗布ヘッドの動作原理図である。

【図６】塗布ヘッドのバルブ配置を示した流路図であ
る。

【図７】（ａ）〜（ｅ）塗布ヘッド洗浄を含めた各々の
バルブ動作を説明する流路図である。

【符号の説明】

１塗布ヘッド２センサ（間隙検出用）３アーム４サーボモータ５昇降台６保持盤７ガイドレール８ボールネジ９サーボモータ１０基部１１センサ（位置検出用）２０振動子２３スペーサ２４供給口２５排出口２７振動板２８空間部

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０５Ｋ 3/06 Ｈ０５Ｋ 3/06 Ｆ 3/28 3/28 Ｅ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平面状の塗布対象物の塗布面上に所定厚
さの塗膜を均一に形成させるために、前記塗膜形成用の
塗布流体をスリット開口部を介して一定厚さの膜状塗布
流体として吐出する塗布ヘッドを、前記塗布面からの間
隙を維持しつつ所定速度で相対移動することで、前記膜
状塗布流体を前記塗布面上に塗布する塗布装置におい
て、前記相対移動を行うために基部に配設される相対移動手
段と、前記間隙を維持する状態と前記塗布面から離間する状態
に前記塗布ヘッドを昇降する昇降手段と、前記相対移動の位置検出を行う位置検出手段と、前記塗布ヘッドの供給口を介して前記塗布流体を所定圧
力で供給する供給手段と、前記塗布ヘッドの排出口を介して前記塗布流体を排出す
る排出手段と、前記スリット開口部に連通するとともに、前記スリット
開口部の長手方向に延設される空間部に対して超音波振
動を印加することで前記塗布流体の流動性を高める超音
波発生手段と、前記各手段に接続され、塗布開始位置と塗布終了位置の
間において塗布流体の吐出制御を行う制御手段とを具備
することを特徴とする塗布装置。
【請求項２】前記塗布開始位置手前では前記塗布ヘッ
ドを前記間隙より大きく離間し、前記塗布開始位置直前では前記塗布と前記相対移動とを
開始して、前記スリット開口部の全長に亘り連続して微
少な液玉が形成されると略同時に前記液玉が前記塗布面
上に接地するように前記間隙を制御し、また、前記液玉が接地すると同時もしくは接地直後に前
記超音波振動を前記空間部に印加する一連の塗布開始時
の動作制御を前記制御手段により行うことを特徴とする
請求項１に記載の塗布装置。
【請求項３】前記塗布終了位置手前では前記供給手段
による供給を停止し、前記排出手段の排出を開始し、か
つ前記昇降手段により前記塗布ヘッドを離間するととも
に、前記超音波振動の印加を停止する一連の塗布終了時
の動作制御を前記制御手段により行うことを特徴とする
請求項１または請求項２のいずれかに記載の塗布装置。
【請求項４】洗浄液を前記空間部に供給する洗浄液供
給手段と、前記空間部から前記洗浄液を排出する洗浄液排出手段と
をさらに具備し、前記空間部に対して前記洗浄液を導入後に超音波振動を
印加することで前記洗浄液による洗浄を行なうととも
に、前記洗浄後に前記供給手段及び前記排出手段に切り替え
る弁手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項
３のいずれか１項に記載の塗布装置。
【請求項５】前記超音波発生手段を複数配設し、各々
の超音波の強さや周波数を個別に制御可能にすることを
特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載
の塗布装置。
【請求項６】前記超音波発生手段は、前記空間部を液
密状態にするシール部材により保持される振動板を備
え、前記振動板の形状部により前記スリット開口部の全
長に亘り均一な超音波を作用させることを特徴とする請
求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の塗布装置。
【請求項７】平面状の塗布対象物の塗布面上に所定厚
さの塗膜を均一に形成させるために、前記塗膜形成用の
塗布流体をスリット開口部を介して一定厚さの膜状塗布
流体として吐出する塗布ヘッドを、前記塗布面からの間
隙を維持しつつ所定速度で相対移動することで、前記膜
状塗布流体を前記塗布面上に塗布する塗布方法におい
て、基部に配設される相対移動手段により前記相対移動を行
なう工程と昇降手段により前記間隙を維持する状態と前
記塗布面から離間する状態に前記塗布ヘッドを昇降する
工程と、位置検出手段により前記相対移動の位置検出を行う工程
と、供給手段により前記塗布ヘッドの供給口を介して前記塗
布流体を所定圧力で供給する工程と、排出手段により前記塗布ヘッドの排出口を介して前記塗
布流体を排出する工程と、超音波発生手段により前記スリット開口部に連通すると
ともに、前記スリット開口部の長手方向に延設される空
間部に対して超音波振動を印加して前記塗布流体の流動
性を高める工程と、前記各手段に接続される制御手段により、塗布開始位置
と塗布終了位置の間において塗布流体の吐出制御を行う
工程とを具備することを特徴とする塗布方法。
【請求項８】前記塗布開始位置手前では前記塗布ヘッ
ドを前記間隙より大きく離間し、前記塗布開始位置直前では前記塗布と前記相対移動とを
開始して、前記スリット開口部の全長に亘り連続して微
少な液玉が形成されると略同時に前記液玉が前記塗布面
上に接地するように前記間隙を制御し、また、前記液玉が接地すると同時もしくは接地直後に前
記超音波振動を前記空間部に印加する一連の塗布開始時
の動作制御と、前記塗布終了位置手前では前記供給手段による供給を停
止し、前記排出手段の排出を開始し、かつ前記昇降手段
により前記塗布ヘッドを離間するとともに、前記超音波
振動の印加を停止する一連の塗布終了時の動作制御を前
記制御手段により行うことを特徴とする請求項７に記載
の塗布方法。
【請求項９】洗浄液供給手段により洗浄液を前記空間
部内に供給する工程と、洗浄液排出手段により前記空間部から前記洗浄液を排出
する工程とをさらに具備し、前記空間部に対して前記洗浄液を導入後に超音波振動を
印加することで前記洗浄液による洗浄を行なうととも
に、弁手段により前記洗浄後に前記供給手段及び前記排
出手段に切り替える工程を備えることを特徴とする請求
項７または請求項８のいずれかに記載の塗布方法。