JPWO2006112453A1 - Coating apparatus and coating method - Google Patents
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Abstract
Y方向に多数のノズル(53a)を有するヘッド(5)を、基板(W)に溶液を噴射して塗布パターンを形成するとき、Y方向に配列されたノズル(53a)間で溶液の噴射量に差異を有する。そこで、Y方向にヘッド(5)を距離ΔLだけ移動させて、同一塗布パターンを形成するように複数回塗布を行い、塗布厚さのばらつき(凹凸)を補正し、塗布膜厚さの均一化を図る。When the head (5) having a large number of nozzles (53a) in the Y direction sprays the solution onto the substrate (W) to form a coating pattern, the amount of solution sprayed between the nozzles (53a) arranged in the Y direction Have a difference. Therefore, the head (5) is moved by a distance ΔL in the Y direction, coating is performed a plurality of times so as to form the same coating pattern, and variations in coating thickness (irregularities) are corrected to make the coating thickness uniform. Plan.
Description
本発明は、ノズルから溶液を噴射して基板に所定の塗布パターンを形成するように塗布するインクジェット方式の塗布装置及び塗布方法の改良に関する。 The present invention relates to an improvement in an ink jet coating apparatus and a coating method for spraying a solution from a nozzle so as to form a predetermined coating pattern on a substrate.
一般に液晶表示装置や半導体装置の製造工程での成膜プロセスにおいて、ガラス基板や半導体ウエハなどの基板面に配向膜やレジストなどの機能性薄膜が形成される。 In general, in a film forming process in a manufacturing process of a liquid crystal display device or a semiconductor device, a functional thin film such as an alignment film or a resist is formed on a substrate surface such as a glass substrate or a semiconductor wafer.
基板面に機能性薄膜を形成する場合、機能性薄膜を形成する溶液を多数のノズルから噴射(吐出)させ、基板にドット状に塗布するインクジェット方式の塗布装置が用いられる(特許文献1参照。)。 In the case of forming a functional thin film on the substrate surface, an ink jet type coating apparatus is used in which a solution for forming the functional thin film is ejected (discharged) from a number of nozzles and applied to the substrate in the form of dots (see Patent Document 1). ).
従来のインクジェット方式の塗布装置は、基板を搬送する搬送テーブルを有しており、その搬送テーブルの上方に、列状に多数のノズル(細孔、あるいはオリフィス)を形成した複数のヘッドを、基板の搬送方向と直交する方向に並設し、ヘッドに供給された溶液を、相対移動する基板に向けて噴射して設定された塗布パターンを形成する。 A conventional inkjet-type coating apparatus has a transport table for transporting a substrate, and a plurality of heads in which a number of nozzles (pores or orifices) are formed in rows above the transport table. The coating pattern is formed by jetting the solution supplied to the head toward the relative moving substrate in parallel with the direction perpendicular to the transport direction.
上記塗布装置は、基板が搬送テーブルによって所定距離搬送される間、溶液を各ノズルからドット状に噴射させる。そのため、基板上には、溶液のドット列が基板の搬送方向に沿って直線状にノズル間隔と同じ間隔で並んだ塗布パターン、通常は、全体として矩形状の塗布パターンが形成される。ドット状に塗布された溶液は、基板上で流動して広がり隣接する溶液同士が連結して平坦化するレベリングを経て、塗布膜を形成する。
基板面に溶液を塗布するインクジェット方式の塗布装置では、複数のヘッドが基板の搬送方向と直交する方向に並設されていて、また個々のヘッドはその並設方向に列状に多数のノズルが配列されて形成されているから、塗布パターンの幅寸法に応じて、必要とする数のノズルが選択され、所定長さ(距離)にわたり溶液が噴射される。 In an inkjet-type coating apparatus that applies a solution to a substrate surface, a plurality of heads are arranged in a direction orthogonal to the substrate transport direction, and each head has a number of nozzles arranged in a row in the direction of arrangement. Since they are arranged and formed, a required number of nozzles are selected according to the width dimension of the coating pattern, and the solution is ejected over a predetermined length (distance).
しかしながら、このようなヘッドにおいては、1回の噴射量(吐出量)に各ノズル間に不規則なばらつきが生ることが分かった。 However, it has been found that in such a head, irregular variation occurs between the nozzles in one injection amount (discharge amount).
各ノズル間で溶液の噴射量にばらつきが存在すると、塗布パターンを形成するドット列における溶液のドットの大きさ、つまり溶液の塗布量が、列間でばらつくこととなる。そのため、溶液の塗布→溶液のレベリング→溶液の乾燥を経て形成される膜厚の均一化が損なわれ、機能性薄膜等では良好な膜質が得られないという現象が生じた。 If there is a variation in the amount of sprayed solution between the nozzles, the size of the solution dots in the dot rows forming the coating pattern, that is, the amount of solution applied varies from row to row. Therefore, the uniformity of the film thickness formed through application of the solution → leveling of the solution → drying of the solution is impaired, and a phenomenon that good film quality cannot be obtained with a functional thin film or the like has occurred.
そこで、本発明は、列状に配列された多数のノズルから溶液を基板に向けて噴射させたとき、塗布パターン内における塗布膜の厚さを均一な状態に近づけ、良好な塗布膜を形成し得るインクジエット方式の塗布装置及び塗布方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention forms a good coating film by bringing the thickness of the coating film in the coating pattern close to a uniform state when the solution is sprayed from a large number of nozzles arranged in a row toward the substrate. It is an object of the present invention to provide an ink jet type coating apparatus and coating method.
本発明の第1のアスペクトは、ヘッドに形成された複数のノズルから溶液を噴射させ、設定された塗布パターンを描くように基板面に溶液を塗布するインクジェット方式の塗布装置において、前記ヘッドと前記基板とを、前記ノズルの長手配列方向とは交差する方向に相対移動可能な第1の移動機構と、前記ヘッドと前記基板とを、前記ノズルの長手配列方向に相対移動可能な第2の移動機構と、前記第1の移動機構と前記ノズルの溶液噴射動作とを制御するとともに、前記複数のノズル間の噴射量のばらつきに基づく前記第2の移動機構に対する制御により、前記ヘッドと前記基板との相対位置を前記長手配列方向に異ならせて、溶液を複数回塗布するように制御する制御器とを具備することを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an inkjet-type coating apparatus that sprays a solution from a plurality of nozzles formed on a head and applies the solution to a substrate surface so as to draw a set coating pattern. A first movement mechanism capable of relatively moving the substrate in a direction intersecting the longitudinal arrangement direction of the nozzles; and a second movement capable of relatively moving the head and the substrate in the longitudinal arrangement direction of the nozzles. The mechanism, the first moving mechanism, and the solution jetting operation of the nozzles are controlled, and the head and the substrate are controlled by controlling the second moving mechanism based on the spray amount variation between the plurality of nozzles. And a controller that controls the solution to be applied a plurality of times by changing the relative position of the solution in the longitudinal array direction.
本発明の第2のアスペクトは、ヘッドに形成された複数のノズルから溶液を噴射させ、設定された塗布パターンを描くように基板面に溶液を塗布するインクジェット方式の塗布装置において、前記ヘッドと前記基板とを、前記ノズルの長手配列方向とは交差する方向に相対移動可能な第1の移動機構と、前記ヘッドと前記基板とを、前記ノズルの長手配列方向に相対移動可能な第2の移動機構と、前記第1の移動機構と前記ノズルの溶液噴射動作とを制御するとともに、前記ノズルの長手配列方向のピッチをP、正の整数をnとしたとき、前記ヘッドと前記基板との相対位置を前記長手配列方向に(n×P+P/2)異ならせて、溶液を複数回塗布するように制御する制御器とを具備することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an inkjet-type coating apparatus that sprays a solution from a plurality of nozzles formed on a head and applies the solution to a substrate surface so as to draw a set coating pattern. A first movement mechanism capable of relatively moving the substrate in a direction intersecting the longitudinal arrangement direction of the nozzles; and a second movement capable of relatively moving the head and the substrate in the longitudinal arrangement direction of the nozzles. The mechanism, the first moving mechanism, and the solution jetting operation of the nozzle are controlled, and when the pitch in the longitudinal array direction of the nozzle is P and a positive integer is n, the relative relationship between the head and the substrate And a controller for controlling the application of the solution a plurality of times by changing the position in the longitudinal array direction (n × P + P / 2).
本発明の第3のアスペクトは、ヘッドに形成された複数のノズルから溶液を噴射させ、設定された塗布パターンを描くように基板面に溶液を塗布するインクジェット方式の塗布方法において、前記複数のノズル間における噴射量のばらつきに基づき、前記ノズルの長手配列方向における前記ヘッドと基板との間の相対位置を、異ならせて複数回溶液を塗布することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an inkjet-type coating method in which a solution is sprayed from a plurality of nozzles formed on a head and a solution is applied to a substrate surface so as to draw a set coating pattern. The solution is applied a plurality of times at different relative positions between the head and the substrate in the longitudinal array direction of the nozzles based on the variation in the spray amount between the nozzles.
本発明の第4のアスペクトは、ヘッドに形成された複数のノズルから溶液を噴射させ、塗布パターンを描くように基板面に溶液を塗布するインクジェット方式の塗布方法において、前記ノズルの長手配列方向のピッチをP、正の整数をnとしたとき、前回の塗布位置と今回の塗布位置との間の前記ヘッドと基板との間の相対位置を、(n×P+P/2)異ならせて、溶液を複数回塗布することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an inkjet-type coating method in which a solution is sprayed from a plurality of nozzles formed on a head and a solution is applied to a substrate surface so as to draw a coating pattern. When the pitch is P and the positive integer is n, the relative position between the head and the substrate between the previous application position and the current application position is changed by (n × P + P / 2) to obtain a solution. Is applied a plurality of times.
上記のように本発明に係るインクジェット方式の塗布装置及び塗布方法によれば、少なくともヘッドと基板との間の相対位置を、ノズルの配列方向に異ならせて、複数回溶液を塗布することで、ノズル間における噴射量のばらつきを補正して、良好な塗布膜を得ることができる。 As described above, according to the inkjet-type coating apparatus and coating method according to the present invention, at least the relative position between the head and the substrate is varied in the nozzle arrangement direction, and the solution is applied a plurality of times. A good coating film can be obtained by correcting the variation in the injection amount between the nozzles.
液晶表示装置や半導体装置の製造工程においては、ガラス基板や半導体ウエハなどの基板に回路パターン等を形成するための成膜プロセスがある。この成膜プロセスでは、基板の板面にたとえば、配向膜やレジストなどの機能性薄膜が形成される。 In a manufacturing process of a liquid crystal display device or a semiconductor device, there is a film forming process for forming a circuit pattern or the like on a substrate such as a glass substrate or a semiconductor wafer. In this film forming process, a functional thin film such as an alignment film or a resist is formed on the plate surface of the substrate.
基板に機能性薄膜を形成する場合、この機能性薄膜を形成する溶液を複数のノズルから噴射して基板の板面に塗布するインクジェット方式の塗布装置が用いられることがある。 In the case of forming a functional thin film on a substrate, an ink jet type coating apparatus that sprays a solution for forming the functional thin film from a plurality of nozzles onto a plate surface of the substrate may be used.
このようなインクジェット方式の塗布装置では、ノズル間で噴射量のばらつきが発生することがあるが、本発明は、このような場合でも、基板とヘッドとの間の相対位置をノズル配列方向にずらして、溶液を複数回塗布することにより、噴射量のばらつきに起因した塗布膜厚さの不均一さが解消されることに着目してなされたもので、本発明に係るインクジエット方式の塗布装置及び塗布方法の一実施例を、図面を参照して以下説明する。 In such an ink jet type coating apparatus, there may be variations in the amount of injection between nozzles. Even in such a case, the present invention shifts the relative position between the substrate and the head in the nozzle arrangement direction. In addition, by applying the solution a plurality of times, the non-uniformity of the coating film thickness due to the variation in the spray amount is eliminated. An embodiment of the coating method will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明に係るインクジェット方式の塗布装置の第1の実施例を示した正面図、図2(a)はその左側面図、図2(b)は、図2(a)の要部拡大平面図である。 1 is a front view showing a first embodiment of an ink jet type coating apparatus according to the present invention, FIG. 2 (a) is a left side view thereof, and FIG. 2 (b) is a main portion of FIG. 2 (a). It is an enlarged plan view.
インクジェット方式の塗布装置は、図1及び図2(a)に示したように、ほぼ直方体状のベース1を有し、このベース1の下面の所定位置にはそれぞれ脚1aが設けられており、ベース1は水平に支持されている。 As shown in FIGS. 1 and 2A, the ink jet type coating apparatus has a substantially rectangular parallelepiped base 1, and
ベース1の上面の幅方向(図2の矢印Y方向)の両端部には、長手方向(図1の矢印X方向)に沿って長尺な取付け板1bが設けられ、これら取付け板1b上の内側よりに、長手方向に沿い一対のガイドレール1cが設けられている。 At both ends of the upper surface of the base 1 in the width direction (arrow Y direction in FIG. 2),
一対のガイドレール1c上には、ほぼ矩形板状の搬送テーブル2が、その下面両側に平行に設けられた断面ほぼL字状のスライド部材2aを介して、長手方向に移動自在に支持されている。搬送テーブル2上には、例えば液晶表示装置に用いられるガラス基板等の基板Wが、静電チャックや吸引チャックなどの保持手段により着脱自在に保持される。 On the pair of
ガイドレール1c及び搬送テーブル2は、搬送テーブル2に対する不図示の駆動機構とともに第1の移動機構を構成し、搬送テーブル2をX方向(長手方向)に向けて移動可能に構成されている。 The
また、上記ベース1の長手方向中間部には、一対のガイドレール1cを跨ぐように門型の支持体3が立設されている。 Further, a gate-shaped support 3 is erected at the intermediate portion in the longitudinal direction of the base 1 so as to straddle the pair of
門型の支持体3の上部位置に、ガイド部材3aが幅方向(Y方向)に水平に渡設されており、そのガイド部材3aには、保持テーブル4が幅方向に案内されつつ、移動自在に支持されている。 A
そして、保持テーブル4の一側面には、図2(b)にも拡大して示したように、インクジェット方式の複数個(この実施例では7個)のヘッド5が、矢印Y方向に向けて、また左右に千鳥状に配置されて取り付け固定されている。なお、各ヘッド5には、後述するように、Y方向に多数のノズル(細孔)が列状に長く配列されて形成されている。 On one side of the holding table 4, as shown in an enlarged view in FIG. 2 (b), a plurality of ink jet heads (seven in this embodiment) 5 are directed in the direction of the arrow Y. In addition, they are arranged and fixed in a staggered manner on the left and right. As will be described later, each
そこで、ガイド部材3a及び保持テーブル4は、保持テーブル4に対する不図示の駆動機構とともに第2の移動機構を構成するので、複数のヘッド5全体は、一体となって搬送テーブル2上の基板Wとの間のY方向の相対位置調整が可能である。 Therefore, since the
このように、第1の移動機構は基板WをX方向に移動させ、第2の移動機構はヘッド5をY方向に移動させるので、ヘッド5と基板Wとは、X−Y方向に相対移動可能である。 Thus, since the first moving mechanism moves the substrate W in the X direction and the second moving mechanism moves the
また、図1に示したように、ベース1には、上記第1及び第2の移動機構とともにヘッド5の各ノズルにおける溶液の噴射をも統括制御可能な制御器6が内蔵されている。 As shown in FIG. 1, the base 1 incorporates a
図3は、図1及び図2に示したヘッド5の拡大縦断面図、図4はヘッド5の拡大底面図である。 FIG. 3 is an enlarged vertical sectional view of the
図3及び図4に示したように、ヘッド5はヘッド本体51を備えていて、ヘッド本体51は上面側から下面側に連通する開口部51aを有しており、その下面開口は可撓板52によって閉塞されている。 3 and 4, the
可撓板52は、さらにノズルプレート53によって覆われていて、可撓板52とノズルプレート53との間に、主管54aと主管54aにつらなる液室54とが形成されている。 The
ノズルプレート53の中央部には、図4に示したように、多数のノズル(細孔、あるいはオリフィス)53aが、長手方向(Y方向)にピッチPを有する列を形成し、千鳥状に穿設されている。 As shown in FIG. 4, a large number of nozzles (pores or orifices) 53a form a row having a pitch P in the longitudinal direction (Y direction) at the center of the
そこで、ヘッド本体51の長手方向一端部には主管54aに連通する供給孔51bが形成されていて、この供給孔51bには、例えば配向膜やレジストなどの機能性薄膜を形成する溶液が供給管51cを通じて供給され、主管54a及び液室54内が溶液で満たされるように構成されている。 Therefore, a
図3に示したように、可撓板52の上面には、それぞれ各ノズル53aに対向して圧電素子55が多数配置される。これらの圧電素子55は、駆動部6aに接続される。駆動部6aは、各圧電素子55に駆動電圧を供給する。この駆動電圧の供給により、圧電素子55は伸縮するので、可撓板52はその圧電素子55に対応する部分が変形される。この結果、液室54内に容積変化が生じ、容積変化に応じた量の溶液が、圧電素子55に対応するノズル53aから搬送テーブル2上の基板Wに向けて噴射され塗布される。 As shown in FIG. 3, a large number of
なお、図3に示したように、ヘッド本体51のY方向他端部(図示左端部)には、主管54aに連通する回収孔51dが形成され、この回収孔51dからは、噴射されずに残った主管54a内の溶液が押し上げられ、排液管51eを通じて回収される。 As shown in FIG. 3, a
図5は、制御器6と各ヘッド5との間の制御系を示した回路図で、制御器6は各駆動部6aを介して、各ヘッド5の圧電素子55の駆動を制御する。 FIG. 5 is a circuit diagram showing a control system between the
上記構成のインクジェット方式の塗布装置の動作すなわち塗布方法を、図1ないし図5に加え、図6を参照して説明する。 The operation of the ink jet type coating apparatus having the above configuration, that is, the coating method will be described with reference to FIG. 6 in addition to FIGS.
なお、上記構成のインクジェット方式の塗布装置は、制御器6が第1及び第2の移動機構を制御するとともに、7個全てのヘッド5のノズル53aに対応した圧電素子55を駆動制御して、基板W面に溶液を塗布することができるものであるが、以下の動作説明では、説明の便宜上、制御器6は1個のヘッド5のノズル53aに対応した圧電素子55を駆動制御し、2回にわたる塗布により、所定の塗布パターンを得るものとして説明する。 In the inkjet type coating apparatus having the above-described configuration, the
すなわち、図6(a)は、ピッチPを有して長さLに配列されたノズル53aを有する1個のヘッド5から噴射される溶液の噴射量の値を結んでできた曲線であり、各ノズル53aからの溶液の噴射量を示す曲線Aである。図6(a)に示すように、ノズル53a間には不規則な噴射量のばらつきが生じている。 That is, FIG. 6A is a curve formed by connecting the values of the ejection amount of the solution ejected from one
そこでこの実施例では、1個のヘッド5において、ノズル53aの位置に対応して、溶液がばらつきを有して塗布されたのを補正すべく、制御器6は第2の移動機構を制御して、基板Wとヘッド5との間のY方向の相対位置を距離ΔL異ならせて再度塗布することで、相殺により、そのばらつきに起因した塗布パターン上の塗布分布の不均一さは補正され、塗布膜厚の均一化が図られる。 Therefore, in this embodiment, the
すなわち、最初の塗布では、制御器6は、図6(a)に示した位置で、ヘッド5の左端から距離ΔLまでの範囲に位置するノズル53aは噴射による塗布を停止させた状態で、基板WをX方向に向けて移動させて塗布を行う。これにより、基板W上には、溶液のドット列が基板Wの搬送方向に直線状にノズル間隔と同じ間隔で並んだ塗布パターンが形成される。そして、この塗布パターンは、ドット列間で溶液の塗布量にばらつきを有する。そのため、溶液が基板W上でレベリングされた場合、基板Wには図6(b)に示した高さ形状の不均一な塗布膜が形成されることになる。 That is, in the first application, the
そこで、次に、制御器6は、第2の移動機構を制御し、ヘッド5と基板Wとの相対位置をノズルの長手配列方向(すなわち、Y方向)にΔLだけ図示右方向に移動させる。 Therefore, next, the
すなわち、制御器6は、記憶器6bを有し、この記憶器6bには、距離ΔLが不図示のキーボードやタッチパネル等の入力器によって入力されて記憶される。よって、制御器6は、この記憶器6bに記憶された距離ΔLを読み出して、ヘッドのY方向への移動を制御する。 That is, the
その距離ΔLだけヘッド5を右に移動させた状態で各ノズル53aから溶液を噴射させる。そのときの溶液の噴射量を示す曲線は、図6(c)に点線Bで示したように、曲線Aに対して図示右方向にΔLだけずれた状態となる。 The solution is ejected from each
なお、このとき、同一形状の塗布パターンを得るために、ヘッド5のノズル53aで噴射を停止させるノズル53aは、前回とは反対側、すなわち図6(c)に示した位置で、ヘッド5の右端から距離ΔLの範囲に位置するものとする。 At this time, in order to obtain a coating pattern having the same shape, the
この2回の塗布により、1回目の塗布時に噴射量の少ないノズル53aから溶液が噴射された部分に、2回目の塗布で1回目の塗布時のノズル53aよりも噴射量の多いノズル53aから溶液が噴射される。また、1回目の塗布時に噴射量の多いノズル53aから溶液が噴射された部分に、2回目の塗布で1回目の塗布時のノズル53aよりも噴射量の少ないノズル53aから溶液が噴射される。これにより、ノズル53a間における溶液の噴射量のばらつきが補正される。そのため、基板W上に形成される塗布膜は、図6(d)に示したように、Y方向に幅(L−ΔL)分にわたり、厚さが均一化され、平坦化される。 In this second application, the solution is ejected from the
なお、図6に示した例では、説明上、1回目と2回目の塗布により、噴射量の多い部分と噴射量の少ない部分がちょうど相殺されるものを示した。しかし、実際には1回目の塗布において、噴射量の多い部分と噴射量の少ない部分がノズル53aの配列方向(Y方向)に混在するから、距離ΔLの決定にあたっては、オペレータが、例えば図6(a)に示した曲線を頼りに、ヘッド5と基板Wとの相対位置を2回目の塗布時にどの程度移動させたら塗布パターン全体として均一化された塗布パターンが得られるかを考慮して決定することになる。そして、このようにして決定されたΔLが、前述した入力器から記憶器6bに記憶される。 In the example shown in FIG. 6, for the sake of explanation, the portion where the injection amount is large and the portion where the injection amount is small are just offset by the first and second application. However, in actuality, in the first application, a portion with a large injection amount and a portion with a small injection amount are mixed in the arrangement direction (Y direction) of the
また、上記説明では、制御器6が1個のヘッド5の各ノズル53aからの溶液の噴射を制御するものとして説明したが、7個のヘッド5を作動させて塗布する場合は、図6に示したヘッド5の右端から距離ΔLの範囲に位置するノズル53aの動作を、最右側に位置するヘッド5に適用することで、Y方向に長い(幅の大きな)塗布パターンを形成できる。 In the above description, the
また、上記塗布方法において、2回の塗布を行うのにX方向のスタート位置は、最初の位置に戻る方法でも、後ろから戻る折返し方法でも良いことは言うまでもない。 In the above application method, it goes without saying that the start position in the X direction may be either the method of returning to the initial position or the return method of returning from the back to perform application twice.
なお、千鳥状に配列されたヘッド5及び千鳥状に配列形成されたノズル53aから溶液を噴射させ、基板W上に矩形状の塗布パターンを描くとき、各ノズル53aからの溶液噴射を同時に開始及び停止させたのでは、塗布パターンのX方向の端部において、噴射されたドット状の溶液が千鳥状となることからこの部分に凹凸が生じる。 When a solution is ejected from the
従って、制御器6は、基板Wの搬送中、基板W上のパターン形成予定領域が各ヘッド5の各ノズル53aの下方を通過するタイミングに合わせて各ノズル53aから溶液を噴射させるように駆動部6aを制御する。これにより、X方向に凹凸のない所定形状の塗布パターンを形成できる。 Therefore, the
このように、この実施例のインクジェット方式の塗布装置及び塗布方法は、最初の塗布と、それに重なるように塗布を行う2回目の塗布との間で、ノズル53aの長手配列方向(Y方向)にΔLだけ差を設けて、同一塗布パターンを描くように制御するものであるが、ノズル53aがY方向にピッチPを有することを更に考慮したとき、nを正の整数とすれば、ΔLの長さは、ノズル位置が重ならない位置、すなわち(n×P+P/2)であること、また実験によればn≧5であることが望ましい。 As described above, the ink jet coating apparatus and the coating method of this embodiment are arranged in the longitudinal array direction (Y direction) of the
ここで、ΔL=n×P+P/2(nは正の整数)としたのは、ΔL=P/2では、同じノズル53aによって形成されたドット列が隣り合い、ノズル53a間の噴射量のばらつきが塗布膜の厚さに及ぼす影響が顕著になるためである。 Here, ΔL = n × P + P / 2 (n is a positive integer) is that, when ΔL = P / 2, dot rows formed by the
図4に示すヘッド5を用いて説明する。1回目の塗布と2回目の塗布とでヘッド5を左方向にP/2移動させた場合、2回目の塗布時に図示右端のノズル53aから噴射された溶液で形成されるドット列(右端ノズル53aのドット列)は、1回目の塗布時における右端ノズル53aのドット列とそのノズル53aの1P左隣の2番目のノズル53aから噴射された溶液で形成されたドット列(2番目ノズル53aのドット列)との間に位置する。仮に右端のノズル53aからの溶液の噴射量が全ノズル53aからの溶液の噴射量の平均値よりも多いとすれば、平均より塗布量の多いドット列が塗布パターンの右端に2列並ぶこととなる。そのため、右端のノズル53aによる噴射量の過多の影響は塗布膜上でより顕著に現れ、塗布パターンの右端は溶液の塗布量が他の部分より多くなり、その部分において塗布膜の厚さが他の部分より厚くなるおそれがある。 This will be described using the
一方、1回目の塗布と2回目の塗布とでヘッド5を左方向にn×P+P/2移動させる場合であって、例えば、n=1とした場合、2回の塗布で右端のノズル53aによって形成された2列のドット列の間には、右端のノズル53aの左に位置する2番目のノズル53aから噴射されたドット列が位置することとなる。これにより、右端のノズル53aからの溶液の噴射量が平均値よりも多い場合でも、2番目ノズル53aのドット列が間に介在することによってそれが緩和される可能性がある。これは、ノズル53a間の噴射量の不規則なばらつきにより2番目のノズル53aからの溶液の噴射量が右端のノズル53aからの溶液の噴射量よりも少ないことが期待できるからである。仮に、2番目のノズル53aからの溶液の噴射量が、右端のノズル53aからの溶液の噴射量よりも多い場合であっても、不規則な噴射量のばらつきを有するノズル列全体で見れば、ばらつきが緩和される確立が高く、全体として塗布膜の厚さを均一な状態に近づけることができる。 On the other hand, when the
このように、ヘッド5をn×P+P/2移動させることで、ノズル53aからの噴射量のばらつきが他のノズル53aから噴射された溶液によって緩和される確立が高くなり、その結果塗布膜の厚さを均一な状態に近づけることができるのである。 In this way, by moving the
また、右端のノズル53aからの溶液の噴射量が平均よりも少ない場合も同様である。また、各ノズル53aからの溶液の噴射量のばらつきを求め、この噴射量のばらつきをもとに、上記nを設定しても良い。 The same applies to the case where the injection amount of the solution from the
すなわち、各ノズル53aからの1回当たりの溶液の噴射量を、電子天秤等の計測器を用いて求める。例えば、溶液をノズル53aから予め設定された回数で噴射し、その溶液を採取する。そして、採取した溶液の重さを計測器で計測する。次いで、計測値を前記設定された回数で割り、その値をノズルから1回当たりに噴射される溶液の噴射量として得る。これをノズル53a毎に行う。 That is, the injection amount of the solution from each
このようにして求めたノズル53a毎の噴射量をノズル53aの配列順に並べ、各噴射量を線で結んで、図6(a)に示す如くの、各ノズル53aからの溶液の噴射量を示す実線Aを得る。 The injection amounts for the
そこでオペレータは、この実線Aと同一形状の曲線(例えば、図6(c)に示す点線B)を実線Aに重ね合わせた状態から、Y方向右側或いは左側にP/2ずつ順次移動させて、実線Aで噴射量の少ない部分に点線Bの噴射量の多い部分が位置し、実線Aで噴射量の多い部分に点線Bの噴射量の少ない部分が位置するnの値を求める。 Therefore, the operator sequentially moves the curve having the same shape as that of the solid line A (for example, the dotted line B shown in FIG. 6 (c)) to the right side or the left side in the Y direction by P / 2 from the state where the solid line A is overlapped. On the solid line A, a value of n is obtained in which a portion with a large injection amount of the dotted line B is located in a portion with a small injection amount and a portion with a large injection amount in the solid line A is located with a portion with a small injection amount of the dotted line B.
なおここで、nの値は、できるだけ小さい値に設定した方が、塗布パターンを形成するための塗布動作を効率良く行うことができるので好ましい。図6(c)に示す距離ΔLは、ノズル53aからの溶液の噴射を停止させておく範囲を示すが、nの値が小さければこの距離ΔLが小さくできる。この距離ΔLが小さければ、その範囲内に位置するノズル53aの数が少なくなり、溶液の噴射を停止させておくノズル53aの数を少なくできる。そのため、ヘッド5に配列されたノズル53aのうち多くのノズル53aを塗布に供することができ、塗布動作を効率良く行なうことができる。 Here, it is preferable to set the value of n as small as possible because a coating operation for forming a coating pattern can be efficiently performed. A distance ΔL shown in FIG. 6C indicates a range in which the injection of the solution from the
また、電子天秤等の計測器は、塗布装置上に設けることが好ましい。 A measuring instrument such as an electronic balance is preferably provided on the coating apparatus.
例えば、計測器を各ヘッド5が有する各ノズル53aの下方に移動できるように移動装置を介して塗布装置上に配置する。計測器の試料台上には、ビーカー等の採取容器を設置する。計測器は、採取した溶液の重さを、溶液採取前後における重量差から求める。 For example, the measuring instrument is arranged on the coating device via a moving device so that the measuring device can be moved below each
このようにすれば、塗布装置上で各ノズル53aからの溶液の噴射量を求めることができるので、採取した溶液を別の計測器に移送するわずらわしさがなく、作業性が向上する。 In this way, since the amount of solution spray from each
なお、上記計測器により各ノズル53aからの溶液の噴射量の測定は、塗布動作の開始時に一度だけ行うものであっても、設定時間が経過する毎、或いは設定枚数の基板の処理が完了する毎に行なうものであっても良い。なお、後者による方が、ノズル53aからの溶液の噴射量の変化に合わせてnの値、或いは距離ΔLを変更することができ好ましい。 Even if the measurement of the injection amount of the solution from each
なお、計測器は、ノズル53aからの溶液の噴射量を重さから求める電子天秤を例に挙げて説明したが、要は噴射量を求めることができるものであれば良く、ノズル53aから噴出されて飛翔中の溶液、或いは基板上に塗布された溶液の撮像画像をもとに噴射量を求める画像処理装置を用いたものでも良い。 The measuring instrument has been described by taking an electronic balance as an example to obtain the injection amount of the solution from the
さらに、ヘッド5のノズル53a列における溶液の噴射量が、列(Y)方向における両端で最も多く、中央部に近づくにつれて徐々に少なくなる傾向を有するとき、距離ΔLの長さはL/2とすることによって、塗布パターンを平坦に近づけることができる。 Further, when the amount of solution spray in the
すなわち上記第1の実施例では、ヘッド5の位置にΔLだけ列方向(Y方向)の差を設けて2回塗布させたものとして説明したが、ΔLの長さをL/2として2回塗布する本発明の第2の実施例を、図7を参照して説明する。 That is, in the first embodiment described above, it is described that the coating is performed twice with a difference in the column direction (Y direction) by ΔL at the position of the
なお、第2の実施例は上記説明の第1の実施例と対比し、同一構成からなり、制御器6による制御動作すなわち塗布方法が異なるのみであるので、特に異なる方法について説明する。 The second embodiment has the same configuration as the first embodiment described above, and only the control operation by the
すなわち、図7(a)及び図7(b)は、距離ΔLだけ差を設けて2回塗布を行う7個のヘッド5のそれぞれのY方向の位置を示した平面図である。 That is, FIG. 7A and FIG. 7B are plan views showing the positions in the Y direction of the seven
最初(図7(a))の位置での塗布と、次回(2回目すなわち図7(b))の塗布とで、ヘッド5の位置をY方向において、距離ΔL=L/2の差異を設けるように制御器6は駆動制御する。 In the first application (FIG. 7A) and the next application (second time, ie, FIG. 7B), the position of the
最初の塗布のとき、図7(a)に示した左端部のヘッド5の左半分(L/2)のノズル53aに対し、溶液の噴射を停止させた状態で、X方向に塗布を実行する。 At the time of the first application, the application is executed in the X direction in a state where the spraying of the solution is stopped with respect to the
2回目の塗布では、図7(b)に示した右端部のヘッド5の右半分(L/2)のノズル53aに対し、溶液の噴射を停止させた状態で、再度X方向への塗布を実行する。 In the second application, application in the X direction is performed again with the solution spraying stopped on the
図7(c)は、図7(a)及び図7(b)の位置で基板Wに塗布された平面塗布パターンPhを示したもので、上記動作により、Y方向に6.5Lの長さ幅の矩形状に、平坦な塗布厚さの塗布膜が形成される。 FIG. 7C shows the flat coating pattern Ph applied to the substrate W at the positions of FIGS. 7A and 7B. The length of 6.5 L in the Y direction is obtained by the above operation. A coating film having a flat coating thickness is formed in a rectangular shape having a width.
なお、第1の実施例の説明と同様に、千鳥状に連なるように7個のヘッド5を駆動して塗布するこの第2の実施例では、最初と次回の塗布において、それぞれ左端及び右端のヘッド5,5の一部ノズル53aに対しては噴射を停止させるものの、中間の5個のヘッド5のノズル53aに対しては、何ら停止させることなく、各圧電素子55を駆動して塗布が実行される。 As in the description of the first embodiment, in the second embodiment in which seven
以上説明のように上記各実施例に係るインクジェット方式の塗布装置及び塗布方法によれば、ヘッド5における各ノズル53a位置の相違に基づく溶液噴射量の差やばらつきを補正して、基板W面に形成される塗布膜の厚さを均一な状態に近づけ良好な塗布膜を形成することができる。 As described above, according to the inkjet-type coating apparatus and coating method according to each of the above-described embodiments, the difference or variation in the solution injection amount based on the difference in the position of each
すなわち、基板Wに対する2回にわたる溶液の塗布において、1回目の塗布時に噴射量の少ないノズル53aから溶液が噴射された部分に、2回目の塗布で1回目の塗布時のノズル53aよりも噴射量の多いノズル53aから溶液を噴射し、また、1回目の塗布時に噴射量の多いノズル53aから溶液が噴射された部分に、2回目の塗布で1回目の塗布時のノズル53aよりも噴射量の少ないノズル53aから溶液を噴射するようにすることができる。そのため、塗布パターン全体において溶液の塗布量が均等化されるので、塗布された溶液はレベリングによって平坦化されて、良好な塗布膜を得ることができる。 That is, in the application of the solution to the substrate W twice, the amount of spraying is greater in the portion where the solution is sprayed from the
そのため、各ノズル53aからの溶液の噴射量のばらつきが、許容されるばらつき、つまり基板WのX方向への1回の搬送で基板W上のパターン形成予定領域に塗布パターンを形成したとしても許容範囲内の厚さのばらつきを有する塗布膜が得られる程度のばらつきである場合、X方向への1回の搬送で塗布パターンを形成する場合よりも、厚みをより均一な状態に近づけることができ、ムラのない品質の良い塗布膜を形成することができる。よって、基板W上に形成される機能性薄膜の膜質を向上させることができる。 Therefore, the variation in the spray amount of the solution from each
また、各ノズル53aからの溶液の噴射量のばらつきが、許容されるばらつきを越える場合であっても、2回目の溶液の塗布によってその噴射量のばらつきが補正される。そのため、2回目の溶液の塗布によって形成された塗布パターンから得られる塗布膜の厚さ均一な状態に近づけることが可能となり、塗布不良を低減させ生産効率を向上させることが可能となる。 Even if the variation in the spray amount of the solution from each
これは、例えば、ノズル53aの詰まり等の原因により1つのノズル53aからの噴射量が減少、或いは停止した場合でも、詰まりを有するノズル53aからの噴射量を補うように、基板WのX方向への移動毎にヘッド5をY方向に距離ΔL移動させて複数回にわたって溶液を塗布することにより、塗布膜の厚さのばらつきを緩和させることができる。したがって、ノズル53aに詰まり等の不具合が生じた場合でも、メンテナンスのために塗布装置を直ちに停止させることなく塗布を継続して行なうことが可能となり、生産効率を向上させることができる。 This is because, for example, even when the injection amount from one
なお、各実施例の説明では、塗布は2回行って、塗布膜厚のばらつきを補正する旨説明したが、同様な手法及び考え方で3回以上塗布するようにしても良い。また、基板Wに形成される塗布パターンは矩形状であるものとして説明したが、他の形状であっても良い。また、基板Wも液晶表示パネル等におけるガラス基板に限られず、半導体ウエハであっても良い。 In the description of each embodiment, it has been described that the coating is performed twice to correct the variation in the coating film thickness. However, the coating may be performed three or more times by the same method and concept. Moreover, although the application pattern formed on the substrate W has been described as having a rectangular shape, it may have another shape. The substrate W is not limited to a glass substrate in a liquid crystal display panel or the like, and may be a semiconductor wafer.
なお、溶液を基板上のパターン形成予定領域に対し、2回にわたる塗布により塗布パターンを形成する場合、ノズル53aからの1回当たりの溶液の塗布量を、1回の塗布で塗布パターンを形成する場合の噴射量の半分にすると良い。また、3回以上の塗布により塗布パターンを形成する場合には、1回の塗布で塗布パターンを形成する場合の噴射量を、塗布の回数で割った値をノズル53aからの1回当たりの溶液の噴射量とすると良い。 In addition, when forming an application pattern by applying the solution to the pattern formation scheduled area on the substrate twice, the application pattern is formed by applying the solution once per
また、基板W上のパターン形成予定領域に対して溶液の塗布をm回(2回以上)にわたって行う場合、塗布を1回行う毎に、ヘッド5と基板Wとの相対位置をノズルの長手配列方向(図6に示すY方向)における一方向に距離ΔL=n×P+P/mだけ移動させるようにすると良い。 Further, in the case where the solution is applied m times (two times or more) to the pattern formation scheduled region on the substrate W, the relative position between the
例えば、塗布を3回行う場合について、図6を参照して説明する。ここでは、ヘッド5を図6に示すY方向右側に移動させるものとする。 For example, the case where the application is performed three times will be described with reference to FIG. Here, the
まず、図6(a)に示すように、1回目の塗布を行う。この時、図6(a)と異なる点は、ヘッド5の左端のノズル53a位置から距離2×ΔL=2×(n×P+P/3)の範囲に位置するノズル53aからの溶液の噴射を停止させる点である。 First, as shown in FIG. 6A, the first application is performed. At this time, the difference from FIG. 6A is that the injection of the solution from the
1回目の塗布が完了したら、ヘッド5をY方向右側に距離ΔLだけ移動させ。この状態で図6(c)に示すように、2回目の塗布を行う。この時、図6(c)と異なる点は、ヘッド5の右側のノズル53a位置から距離ΔLの範囲に加え、ヘッド5の左側のノズル53aの位置から距離ΔLの範囲に位置するノズル53aからの溶液の噴射をも停止させる点である。 When the first application is completed, the
2回目の塗布が完了したら、ヘッド5を更にY方向右側に距離ΔLだけ移動させ、この状態で3回目の塗布を行う。この時、ヘッド5の右側のノズル53a位置から距離2×ΔLの範囲に位置するノズル53aからの溶液の噴射を停止させる。 When the second application is completed, the
このように、3回の塗布によって、ヘッド5のノズル53aの配列長さLに対し、Y方向に幅(L−2×ΔL=L−(m−1)×ΔL)にわたり溶液が塗布される。 In this way, the solution is applied over the width (L−2 × ΔL = L− (m−1) × ΔL) in the Y direction with respect to the arrangement length L of the
ここで、mの値を4以上に設定する場合にも、各回の塗布時に(L−(m−1)×ΔL)の範囲から外れて位置することになるノズル53aからの溶液の噴射を停止させることで、上述と同様の要領により塗布作業を実施することができる。 Here, even when the value of m is set to 4 or more, the injection of the solution from the
上記実施例によれば、溶液のドット列の間隔にばらつきを有する場合、形成される塗布膜の膜厚がドット列の間隔が狭い部分で厚く、広い部分で薄くなる傾向があるが、ヘッド5と基板Wとの相対位置を上述のように移動させることで、溶液のドット列をP/mの等間隔で配列することができるので、溶液のドット列の間隔のばらつきに起因する塗布膜厚のばらつきを防止することができ、塗布膜の均一性を向上させることができる。 According to the above embodiment, when there is variation in the interval between the dot rows of the solution, the film thickness of the formed coating film tends to be thicker at the portion where the interval between the dot rows is narrower and thinner at the wider portion. Since the dot positions of the solution can be arranged at equal intervals of P / m by moving the relative position of the substrate and the substrate W as described above, the coating film thickness caused by the variation in the intervals of the dot lines of the solution Can be prevented, and the uniformity of the coating film can be improved.
また、複数のヘッド5および複数のノズル53aを千鳥状に配置した例で説明したが、千鳥状に限らず、直線状に配置しても良い。 Further, the example in which the plurality of
本発明によれば、列状に配列された多数のノズルから溶液を基板に向けて噴射させたとき、塗布パターン内における塗布膜の厚さを均一な状態に近づけ、良好な塗布膜を形成し得るインクジエット方式の塗布装置及び塗布方法を提供することができる。 According to the present invention, when a solution is sprayed from a large number of nozzles arranged in a row toward a substrate, the thickness of the coating film in the coating pattern is brought close to a uniform state, and a good coating film is formed. It is possible to provide an obtained ink jet type coating apparatus and coating method.
Claims (7)
前記ヘッドと前記基板とを、前記ノズルの長手配列方向とは交差する方向に相対移動可能な第1の移動機構と、
前記ヘッドと前記基板とを、前記ノズルの長手配列方向に相対移動可能な第2の移動機構と、
前記第1の移動機構と前記ノズルの溶液噴射動作とを制御するとともに、前記複数のノズル間の噴射量のばらつきに基づく前記第2の移動機構に対する制御により、前記ヘッドと前記基板との相対位置を前記長手配列方向に異ならせて、溶液を複数回塗布するように制御する制御器と
を具備することを特徴とするインクジェット方式の塗布装置。In an inkjet type coating apparatus that sprays a solution from a plurality of nozzles formed on the head and applies the solution to the substrate surface so as to draw a set coating pattern,
A first moving mechanism capable of relatively moving the head and the substrate in a direction intersecting a longitudinal arrangement direction of the nozzles;
A second moving mechanism capable of relatively moving the head and the substrate in the longitudinal array direction of the nozzles;
The relative position between the head and the substrate is controlled by controlling the first moving mechanism and the solution jetting operation of the nozzles, and controlling the second moving mechanism based on a variation in the injection amount between the plurality of nozzles. And a controller for controlling the application of the solution a plurality of times by making the difference in the longitudinal array direction.
前記ヘッドと前記基板とを、前記ノズルの長手配列方向とは交差する方向に相対移動可能な第1の移動機構と、
前記ヘッドと前記基板とを、前記ノズルの長手配列方向に相対移動可能な第2の移動機構と、
前記第1の移動機構と前記ノズルの溶液噴射動作とを制御するとともに、前記ノズルの長手配列方向のピッチをP、正の整数をnとしたとき、前記ヘッドと前記基板との相対位置を前記長手配列方向に(n×P+P/2)異ならせて、溶液を複数回塗布するように制御する制御器と
を具備することを特徴とするインクジェット方式の塗布装置。In an inkjet type coating apparatus that sprays a solution from a plurality of nozzles formed on the head and applies the solution to the substrate surface so as to draw a set coating pattern,
A first moving mechanism capable of relatively moving the head and the substrate in a direction intersecting a longitudinal arrangement direction of the nozzles;
A second moving mechanism capable of relatively moving the head and the substrate in the longitudinal array direction of the nozzles;
The first moving mechanism and the solution jetting operation of the nozzle are controlled, and when the pitch in the longitudinal array direction of the nozzle is P and a positive integer is n, the relative position between the head and the substrate is A controller that controls the application of the solution a plurality of times by differentiating (n × P + P / 2) in the longitudinal array direction.
前記ヘッドと前記基板とを、前記ノズルの長手配列方向とは交差する方向に相対移動可能な第1の移動機構と、
前記ヘッドと前記基板とを、前記ノズルの長手配列方向に相対移動可能な第2の移動機構と、
前記第1の移動機構と前記ノズルの溶液噴射動作とを制御するとともに、前記ノズルの長手配列方向のピッチをP、正の整数をn、塗布回数をmとしたとき、前記ヘッドと前記基板との相対位置を前記長手配列方向に(n×P+P/m)だけ異ならせて、溶液をm回塗布するように制御する制御器と、
を具備することを特徴とするインクジェット方式の塗布装置。In an inkjet type coating apparatus that sprays a solution from a plurality of nozzles formed on the head and applies the solution to the substrate surface so as to draw a set coating pattern,
A first moving mechanism capable of relatively moving the head and the substrate in a direction intersecting a longitudinal arrangement direction of the nozzles;
A second moving mechanism capable of relatively moving the head and the substrate in the longitudinal array direction of the nozzles;
Controlling the first moving mechanism and the solution jetting operation of the nozzle, and assuming that the pitch in the longitudinal array direction of the nozzle is P, the positive integer is n, and the number of coatings is m, the head and the substrate A controller that controls the solution to be applied m times by changing the relative position of the solution by (n × P + P / m) in the longitudinal array direction;
An ink jet type coating apparatus comprising:
前記複数のノズル間における噴射量のばらつきに基づき、前記ノズルの長手配列方向における前記ヘッドと基板との間の相対位置を、異ならせて複数回溶液を塗布することを特徴とするインクジェット方式の塗布方法。In an inkjet method of applying a solution to a substrate surface by spraying a solution from a plurality of nozzles formed on a head and drawing a set application pattern,
Ink-jet coating, wherein the solution is applied a plurality of times at different relative positions between the head and the substrate in the longitudinal array direction of the nozzles based on variations in the ejection amount among the plurality of nozzles. Method.
前記ノズルの長手配列方向のピッチをP、正の整数をnとしたとき、前回の塗布位置と今回の塗布位置との間の前記ヘッドと基板との間の相対位置を、前記長手配列方向に(n×P+P/2)だけ異ならせて、溶液を複数回塗布することを特徴とするインクジェット方式の塗布方法。In an inkjet method of applying a solution to a substrate surface by spraying a solution from a plurality of nozzles formed on the head and drawing a coating pattern,
When the pitch in the longitudinal array direction of the nozzles is P and a positive integer is n, the relative position between the head and the substrate between the previous application position and the current application position is the longitudinal array direction. An ink-jet coating method, wherein the solution is applied a plurality of times with a difference of (n × P + P / 2).
前記ノズルの長手配列方向のピッチをP、正の整数をnとしたとき、塗布回数をmとしたとき、前回の塗布位置と今回の塗布位置との間の前記ヘッドと基板との間の相対位置を、前記長手配列方向に(n×P+P/m)だけ異ならせて、溶液を複数回塗布することを特徴とするインクジェット方式の塗布方法。In an inkjet method of applying a solution to a substrate surface by spraying a solution from a plurality of nozzles formed on the head and drawing a coating pattern,
When the pitch in the longitudinal array direction of the nozzles is P, a positive integer is n, and the number of coatings is m, the relative between the head and the substrate between the previous coating position and the current coating position An ink-jet coating method, wherein the solution is applied a plurality of times while the position is changed by (n × P + P / m) in the longitudinal array direction.
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